CN114795110A - 检测装置和测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供检测装置和测量装置，能够使装置结构小型化。本发明的检测装置具有：第1发光部，其发出具有绿色波段的第1光；第2发光部，其发出具有比绿色波段长的波段的第2光；以及受光部，其分别接收从第1发光部和第2发光部发出、并从生物体射出的第1光和第2光，受光部具有：第1受光区域，其接收第1光；第2受光区域，其设置在比第1受光区域更远离第1发光部的位置，接收第2光；以及第1滤光器，其设置于第1受光区域和第2受光区域中的任意一方，选择性地使对应的波段的光透过。

Description

检测装置和测量装置

技术领域

本发明涉及检测装置和测量装置。

背景技术

以往提出了非侵入性地测量脉搏等生物体信息的各种测量技术。例如，在下述专利文献1中公开了如下技术：在具有向生物体射出光的发光部、和接收从发光部射出并通过被生物体反射而入射的光的受光部的检测装置中，通过在发光部与受光部之间设置遮光部件，提高发光部的光利用效率并且采取受光部的杂散光对策。

专利文献1：日本特开2018-061675号公报

但是，在上述检测装置中，由于需要设置接收被生物体反射后的光的多个受光部，因此存在无法使装置结构小型化的问题。

发明内容

根据本发明的一个方式，提供一种检测装置，其具有：第1发光部，其发出具有绿色波段的第1光；第2发光部，其发出具有比所述绿色波段长的波段的第2光；以及受光部，其分别接收从所述第1发光部和所述第2发光部发出、并从生物体射出的所述第1光和所述第2光，所述受光部具有：第1受光区域，其接收所述第1光；第2受光区域，其设置在比所述第1受光区域更远离所述第1发光部的位置，接收所述第2光；以及第1滤光器，其设置于所述第1受光区域和所述第2受光区域中的任意一方，选择性地使对应的波段的光透过。

根据本发明的一个方式，提供一种测量装置，其具有：上述方式的检测装置；以及信息分析部，其根据表示所述检测装置的检测结果的检测信号确定生物体信息。

附图说明

图1是第1实施方式的测量装置的侧视图。

图2是着眼于测量装置的功能的结构图。

图3是检测装置的俯视图。

图4是基于图3中的IV-IV线箭头的剖视图。

图5是表示皮肤的透射光谱的曲线图。

图6是表示红色发光部和受光部的关系的曲线图。

图7是用于说明检测装置的作用的图。

图8是第2实施方式的检测装置的剖视图。

图9是第3实施方式的检测装置的剖视图。

图10是第3实施方式的变形例的检测装置的剖视图。

标号说明

3、103、203、303：检测装置；5：控制装置(信息分析部)；12：受光部；50：第1发光部；51：第1受光区域；60：第2发光部；61：第2受光区域；70：第3发光部；100：测量装置；122、222：带通滤光器(第1滤光器)；322：带通滤光器(第2滤光器)；H1、H2：宽度；LG：绿色光(第1光)；LR：红色光(第2光)；LI：近红外光(第3光)；M：测量部位(生物体)。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的一个实施方式。此外，在以下的各图中，为了使各部件成为能够识别的程度的大小，使各部件的尺度、角度与实际不同。

(第1实施方式)

图1是第1实施方式的测量装置100的侧视图。图1所示的本实施方式的测量装置100是非侵入性地测量作为生物体的例示的被测量者(例如人)的生物体信息的生物体计测设备，佩戴于被测量者的身体中的成为测量对象的部位(以下称为“测量部位”)M。本实施方式的测量装置100是具有壳体部1和表带2的手表型的便携设备，通过在作为测量部位(生物体)M的例示的手腕上卷绕带状的表带2，能够将测量装置100佩戴于被测量者的手腕。在本实施方式中，将被测量者的脉搏(例如脉搏间隔PPI)以及氧饱和度(SpO2)作为生物体信息而进行例示。脉搏是指与心脏的搏动联动的血管内的体积的时间变化。氧饱和度是指被测量者的血液中的血红蛋白中与氧结合的血红蛋白的比例(％)，是用于评价被测量者的呼吸功能的指标。

图2是着眼于测量装置100的功能的结构图。如图2所示，本实施方式的测量装置100具有控制装置5、存储装置6、显示装置4以及检测装置3。控制装置5以及存储装置6设置于壳体部1的内部。如图1所示，显示装置4被设置在壳体部1中的与测量部位M相反的一侧的表面上，并在控制装置5的控制下对包含测量结果在内的各种图像进行显示。显示装置4例如是液晶显示面板。

检测装置3是生成与测量部位M的状态对应的检测信号S的光学传感器模块。如图1所示，检测装置3例如被设置在壳体部1中的与测量部位M对置的对置面(以下，称为检测面)16上。检测面16为与测量部位M接触的表面。如图2所示，本实施方式的检测装置3具有发光单元部11、受光部12、驱动电路13和输出电路14。此外，也能够将驱动电路13以及输出电路14的一方或者双方设置为检测装置3的外部电路。即，驱动电路13以及输出电路14能够从检测装置3中省略。

图3是检测装置3的俯视图。图4是基于图3中的IV-IV线箭头的剖视图。如图3以及图4所示，本实施方式的检测装置3除了发光单元部11以及受光部12之外，还具有壳体40、遮光壁41以及密封层42。另外，在图3以及图4中，省略了驱动电路13以及输出电路14的图示。

以下，使用XYZ坐标系对检测装置3的结构进行说明。X轴相当于沿着具有矩形外形的壳体40的长边(一个边)的轴，Y轴相当于与X轴垂直且沿着壳体40的短边(另一个边)的轴，Z轴相当于与X轴及Y轴分别垂直且沿着与测量部位M接触的检测面16的法线的轴。

如图3和图4所示，壳体40是收纳构成检测装置3的各要素(发光单元部11和受光部12)的部件。壳体40具有箱形状，包含矩形平板状的底面部40a、和从底面部40a的周缘向+Z侧突出的矩形框状的侧板部40b。壳体40例如由铝形成。侧板部40b的内周面40b1通过着色为黑色而具有遮光性。由此，抑制侧板部40b的内周面40b1处的反射。

另外，壳体40的材质和制法是任意的。例如也可以通过树脂材料的注塑成型来形成壳体40。另外，还优选与壳体部1一体地形成壳体40的结构。

发光单元部11和受光部12以安装于布线基板(省略图示)的状态设置在壳体40的底面部40a上。遮光壁41在沿着X轴的方向上配置于发光单元部11与受光部12之间。遮光壁41是从底面部40a向+Z侧突出并沿Y轴方向延伸的板状的部件，在X轴方向上将壳体40内的收纳空间分离为2个。即，遮光壁41是在沿着X轴的方向上将收纳发光单元部11和受光部12的空间隔开的部件。遮光壁41是用于以使得从发光单元部11射出的光不直接入射到受光部12的方式进行遮光的具有遮光性的部件。

在本实施方式中，遮光壁41在沿着X轴的方向上设置于包含第1发光部50以及第2发光部60的发光单元部11与受光部12之间。遮光壁41也可以说是对绿色光LG、红色光LR以及近红外光LI的一部分进行遮挡的部件。

密封层42是填充于收纳在壳体40内的发光单元部11以及受光部12与侧板部40b之间的间隙中的透光性的树脂材料。密封层42将发光单元部11和受光部12密封(模塑)在壳体40内。密封层42的表面作为检测面16而发挥功能。

此外，也可以代替由密封层42密封的结构，而采用由透光性基板覆盖壳体40的侧板部40b的上表面的结构。在该情况下，透光性基板的上表面作为检测面16发挥功能。

发光单元部11具有第1发光部50、第2发光部60以及第3发光部70。第1发光部50、第2发光部60以及第3发光部70是分别相对于测量部位M发出不同波长的光的光源。

第1发光部50朝向测量部位M射出具有520nm～550nm的绿色波段的绿色光(第1光)LG。本实施方式的绿色光LG例如是峰值波长为520nm的光。

第2发光部60例如朝向测量部位M射出具有600nm～800nm的红色波段的红色光(第2光)LR。本实施方式的红色光LR例如是峰值波长为660nm的光。

第3发光部70例如朝向测量部位M射出具有800nm～1300nm的近红外波段的近红外光(第3光)LI。本实施方式的近红外光LI例如是峰值波长为905nm的光。

作为构成这些第1发光部50、第2发光部60以及第3发光部70的发光元件，例如优选利用裸芯片型或者炮弹型的LED(Light Emitting Diode：发光二极管)。此外，各发光部射出的光的波长并不限定于上述数值范围。以下，在不特别区分第1发光部50、第2发光部60以及第3发光部70的情况下，将它们统称为各发光部50、60、70。

发光单元部11以各发光部50、60、70的发光面与XY平面平行的方式设置在壳体40内。即，各发光部50、60、70朝向+Z侧发出光。

各发光部50、60、70分别通过从图2所示的驱动电路13被供给驱动电流而发光。在本实施方式的情况下，驱动电路13使各发光部50、60、70分别按时间顺序独立地发光。以下，将使各发光部50、60、70分别按时间顺序独立地发光的方式称作发光部50、60、70按时间顺序发光。

从各发光部50、60、70射出的光入射到测量部位M，并且在测量部位M的内部一边反复反射和散射一边传播后，射出到壳体部1侧而到达受光部12。即，本实施方式的检测装置3是发光单元部11和受光部12相对于测量部位M位于一侧的反射型的光学传感器。

如图3所示，各发光部50、60、70相互隔开间隔地在沿着Y轴的方向(第1方向)上排列配置。具体而言，第2发光部60配置于第1发光部50的+Y侧，第3发光部70配置于第1发光部50的-Y侧。即，第1发光部50在沿着Y轴的方向上配置于第2发光部60与第3发光部70之间。另外，也可以说第1发光部50位于第2发光部60与第3发光部70之间。

另外，以往在用于测量装置的检测装置中，在取得脉搏间隔(PPI)和氧饱和度(SpO2)这两者作为被测量者的生物体信息的情况下，分别设置有用于确定脉搏的绿色光用的受光部(以下，称为绿色用受光部)、以及用于确定氧饱和度的红色光和近红外光用的受光部(以下，称为红色/近红外用受光部)。因此，由于检测装置大型化，测量装置难以小型化。

近年来，期望测量装置的进一步小型化。基于这样的背景，本发明人对能够取得脉搏间隔和氧饱和度这两者的小型检测装置进行了深入研究。

首先，发明人着眼于皮肤的透射率按每个光的波段而不同这一情况。

图5是表示皮肤的透射光谱的曲线图。图5中，横轴表示光的波长，纵轴表示透射率(单位：％)。图5作为一个例子示出了皮肤的厚度为0.43mm的情况下的透射区域。

如图5所示，绿色光LG的波段(例如，520nm)入射到皮肤的情况下的透射率为30％左右，红色光LR的波段(例如，660nm)入射到皮肤的情况下的透射率为50％～60％左右，近红外光LI的波段(例如，905nm)入射到皮肤的情况下的透射率为60％左右。

图5所示的曲线图示出了能够在生物体内传播的距离按每个光的波长而不同这一情况。即，根据图5的曲线图可知，绿色光LG与红色光LR或近红外光LI相比，只能在生物体内传播较短的距离。即，换言之，红色光LR以及近红外光LI与绿色光LG相比，能够在生物体内传播到更远。此外，在图5中，列举了皮肤的厚度为0.43mm的情况为例，但在皮肤的厚度不同的情况下，也同样地，红色光LR以及近红外光LI与绿色光LG相比，能够在生物体内传播到更远。

本发明人得到了如下见解：如图5的曲线图所示，绿色光LG与红色光LR和近红外光LI相比，在通过生物体内时容易被衰减。

另外，本发明人对通过生物体内的绿色光的向受光部的入射状态进行了模拟。另外，作为模拟条件，使用了以往使用的通常尺寸的受光部。

根据该模拟的结果可知，绿色光LG良好地入射到了受光部中的靠发光部侧的区域，但绿色光LG没有高效地入射到受光部中的远离发光部一侧的区域。这是因为绿色光在入射到远离发光部的区域之前被衰减。

本发明人得到了如下见解：由于通过了生物体内的绿色光LG容易衰减，因此只要将接收绿色光LG的受光区域配置在发光部的附近即可。

另外，发明人着眼于如下情况：在生物体内传播而入射到受光部的红色光LR或者近红外光LI所包含的噪声成分对应于从发光部到受光部的距离而变化。以下，以红色光LR为例进行说明，但对于近红外光LI也可以说是同样的。

图6是表示从发出红色光的红色发光部到受光部的距离、红色光的噪声成分以及红色发光部的消耗电流的关系的曲线图。在图6中，横轴表示从红色发光部到受光部的距离，左侧的纵轴表示红色光LR的噪声成分，右侧的纵轴表示发光部的消耗电流。

如图6所示，可知受光部与发光部的距离越近，则由受光部接收的红色光LR的噪声成分越增加。即，受光部越远离发光部而配置，红色光LR的噪声成分越降低，由此红色光LR的检测精度提高。这是因为，针对靠近发光部配置的受光部，会入射有通过被生物体的表层部分反射而不通过血液中的成分的红色光。这样的不通过血液中的红色光LR在受光部中成为确定血氧浓度时的噪声成分。

因此，通过将受光部与发光部远离配置，能够降低红色光LR所包含的噪声成分，提高红色光LR的检测精度。另一方面，在远离发光部来配置受光部的情况下，在生物体内传播的距离增加，因此需要增加向发光部的接通电流来提高红色光的亮度。在该情况下，由于发光部的消耗电流变高，因此优选考虑噪声成分与消耗电流的平衡来决定发光部与受光部的距离。例如，在本实施方式的情况下，将受光部与红色发光部的距离设定为表示噪声成分的曲线与表示消耗电流的曲线交叉的距离。

另外，关于近红外光LI，也与红色光LR同样地，通过将发出近红外光LI的近红外用的发光部和受光部远离配置，能够提高近红外光LI的检测精度。另外，关于近红外用的发光部和受光部的距离，也优选考虑噪声成分和消耗电流的平衡来决定。

本发明人得到了如下见解：通过将接收红色光LR或近红外光LI的受光区域配置为尽可能远离发光部，能够提高受光部的检测精度。

本发明人基于上述见解，完成了本实施方式的检测装置3和测量装置100。在本实施方式的检测装置3中，采用了如下结构：将以往使用的通常尺寸的受光部12的受光区域分为2个，将接近发光部侧的一个区域用作绿色光的受光区域，将远离发光部侧的另一个区域用作红色/近红外光的受光区域。

以下，对本实施方式的受光部12的结构进行说明。

受光部12接收通过发光单元部11的发光而从测量部位M到来的光。本实施方式的受光部12具有第1受光区域51和第2受光区域61。受光部12分别生成与在第1受光区域51和第2受光区域61中接收到的光的强度对应的检测信号。以下，在不特别区分第1受光区域51和第2受光区域61的情况下，将它们统称为“受光区域51、61”。

受光部12以各受光区域51、61的受光面与XY平面平行的方式设置在壳体40内。即，各受光区域51、61接收从Z方向入射的光。

如图3所示，各受光区域51、61相互隔开间隔，在沿着与Y轴交叉(垂直)的X轴的方向(第2方向)上排列配置。具体而言，第1受光区域51位于发光单元部11的+X侧，第2受光区域61位于第1受光区域51的+X侧。第2受光区域61隔着第1受光区域51配置在与发光单元部11相反的一侧。在本实施方式的情况下，第2受光区域61设置在比第1受光区域51更远离第1发光部50的位置。具体而言，第1受光区域51在沿着X轴的方向上比第2受光区域61靠第1发光部50侧。

在此，将从第1发光部50到第1受光区域51的距离设为D1，将从第2发光部60到第2受光区域61的距离设为D2，将从第3发光部70到第2受光区域61的距离设为D3。距离D1相当于从Z轴方向俯视第1发光部50以及第1受光区域51时的各自中心部彼此的距离。此外，距离D2相当于从Z轴方向俯视第2发光部60以及第2受光区域61时的各自中心部彼此的距离。此外，距离D3相当于从Z轴方向俯视第3发光部70以及第2受光区域61时的各自中心部彼此的距离。

在本实施方式的检测装置3中，从第1发光部50到第1受光区域51的距离D1比从第2发光部60到第2受光区域61的距离D2短。另外，从第1发光部50到第1受光区域51的距离D1比从第3发光部70到第2受光区域61的距离D3短。另外，距离D2与距离D3相等。

这样，在本实施方式的检测装置3中，采用了在与射出绿色光LG的第1发光部50最接近的位置处配置有用于接收绿色光LG的第1受光区域51的结构。

在本实施方式的情况下，第1受光区域51和第2受光区域61由将受光部12的光入射区域分割为2个的区域构成。第1受光区域51和第2受光区域61的面积彼此相等。第1受光区域51具有能够接收经由生物体后的绿色光LG的8成左右光量的平面面积。根据本实施方式的受光部12，经由生物体后的绿色光LG以足够的光量入射到第1受光区域51。因此，本实施方式的检测装置3不需要为了增加绿色光LG的发光量而增加第1发光部50的消耗电流，因此能够实现发光单元部11的低功耗化。

如图4所示，受光部12包含受光元件120、角度限制滤光器121和带通滤光器(第1滤光器)122。

受光元件120例如由光电二极管(PD：Photo Diode)构成。角度限制滤光器121设置成覆盖受光元件120的整个受光面120a。角度限制滤光器121例如通过在具有透光性的氧化硅层1211内埋入由钨等遮光性材料构成的插塞1212而形成。

氧化硅层1211形成将光引导至受光元件120的受光面120a的光路。埋入氧化硅层1211中的插塞1212限制通过光路(氧化硅层1211)的光的入射角度。即，在入射到氧化硅层1211内的光相对于光路倾斜规定角度的情况下，入射的光照射到插塞1212，该光的一部分被插塞1212吸收，剩余部分被反射。而且，由于在通过光路之前的期间被反复反射，反射光的强度变弱，因此最终能够通过角度限制滤光器121的光实质上被限制为相对于光路的倾斜在规定的限制角度以内的光。

角度限制滤光器121具有如下特性：使以比规定的入射角度小的角度入射的光透过，使以比规定的入射角度大的角度入射的光不透过而截止。由此，角度限制滤光器121能够限制入射到受光元件120的光的入射角度。具体而言，角度限制滤光器121使通过在生物体内传播而以规定的入射角度(以下，称为允许入射角度)入射的光透过，将如太阳光等外部光、未入射到生物体内的光那样以比允许入射角度大的角度入射的光截止。

带通滤光器122设置在受光元件120的受光面120a中的与第1受光区域51对应的区域。带通滤光器122具有如下特性：选择性地使绿色光LG的波段透过，吸收作为除此以外的波段的光的红色光LR以及近红外光LI而进行截止。带通滤光器122例如通过在角度限制滤光器121上交替层叠多个氧化硅等低折射率层和氧化钛等高折射率层而形成。另外，带通滤光器122使用以往公知的光刻工序形成于与第1受光区域51对应的区域。

另一方面，在受光部12中，在第2受光区域61未设置选择性地使红色光LR或者近红外光LI透过的带通滤光器，而仅设置有角度限制滤光器121。因此，受光部12在第2受光区域61中，能够限制到达受光元件120的红色光LR或近红外光LI的入射角度。角度限制滤光器121例如使在生物体内传播并以允许入射角度入射的红色光LR或者近红外光LI透过，将如太阳光等外部光、未通过生物体内的红色光LR或者近红外光LI那样以比允许入射角度大的角度入射的光截止。

如图2所示，在本实施方式的情况下，受光部12与被分时驱动的发光部50、60、70的发光时刻同步地接收各个光，生成与各个光对应的检测信号。

受光部12将在各受光区域51、61中生成的检测信号发送到输出电路14。输出电路14例如构成为包含：A/D转换器，其将各受光区域51、61生成的检测信号从模拟转换为数字；以及放大电路，其对转换后的检测信号进行放大(均省略图示)，输出电路14生成与不同的波长对应的多个检测信号S(S1、S2、S3)。

这里，检测信号S1是表示接收到从第1发光部50射出的绿色光LG时的第1受光区域51的受光强度的信号。检测信号S2是表示接收到从第2发光部60射出的红色光LR时的第2受光区域61的受光强度的信号，检测信号S3是表示接收到从第3发光部70射出的近红外光LI时的第2受光区域61的受光强度的信号。

通常，在血管的扩张时和收缩时，血液的吸光量不同，因此各检测信号S成为包含与测量部位M内部的动脉的搏动成分(容积脉搏)对应的周期性变动成分的脉搏信号。

此外，驱动电路13以及输出电路14以IC芯片的形态与发光单元部11以及受光部12一起安装于布线基板。此外，如上所述，也能够将驱动电路13以及输出电路14设置于检测装置3的外部。

控制装置5是CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)或FPGA(Field-Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)等运算处理装置，控制测量装置100的整体。存储装置6例如由非易失性的半导体存储器构成，存储控制装置5执行的程序以及控制装置5使用的各种数据。另外，也可以采用将控制装置5的功能分散到多个集成电路中的结构、或者通过专用的电子电路来实现控制装置5的一部分或全部的功能的结构。此外，在图2中，将控制装置5和存储装置6图示为分体的要素，但也能够通过例如ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit：专用集成电路)等来实现内置存储装置6的控制装置5。

本实施方式的控制装置5通过执行存储于存储装置6的程序，根据检测装置3生成的多个检测信号S(S1、S2、S3)来确定被测量者的生物体信息。

具体而言，控制装置(信息分析部)5根据表示第1受光区域51对绿色光LG的受光强度的检测信号S1来确定被测量者的脉搏。控制装置5例如能够基于检测信号S1来确定被测量者的脉搏间隔(PPI)。另外，控制装置5通过分析表示第2受光区域61对红色光LR的受光强度的检测信号S2、和表示第2受光区域61对近红外光LI的受光强度的检测信号S3，能够确定被测量者的氧饱和度(SpO2)。

如上所述，在测量装置100中，控制装置5作为信息分析部发挥功能，其根据表示检测装置3的检测结果的检测信号S来确定生物体信息。控制装置5使显示装置4显示根据检测信号S确定的生物体信息。此外，也能够通过声音输出将测量结果通知给使用者。还优选在脉搏率或氧饱和度变动为规定的范围外的数值的情况下向使用者报知警告(身体机能障碍的可能性)的结构。

图7是用于说明检测装置3的作用的图。

如图7所示，在本实施方式的检测装置3中，从第1发光部50射出的绿色光LG的一部分例如被生物体表面(测量部位M)反射，从而存在不通过生物体而直接入射到第1受光区域51的情况。另外，存在太阳光等外部光从生物体与检测面16之间的间隙直接入射到第1受光区域51的情况。以下，将不通过生物体内而朝向第1受光区域51的绿色光LG称为“第1杂散光成分SL1”，将直接朝向第1受光区域51的外部光称为“第2杂散光成分SL2”。

第1杂散光成分SL1由于具有绿色波段，因此通过带通滤光器122，入射到设置于带通滤光器122的下层的角度限制滤光器121。如上所述，角度限制滤光器121具有如下特性：使以小于允许入射角度的角度入射的光透过，并将以大于允许入射角度的角度入射的光截止。

第1杂散光成分SL1不通过生物体内而入射到第1受光区域51，因此绿色光LG相对于第1受光区域51的入射角度大于角度限制滤光器121的允许入射角度。即，第1杂散光成分SL1被角度限制滤光器121截止。由此，第1受光区域51能够通过角度限制滤光器121抑制第1杂散光成分SL1向受光元件120的受光面120a的入射。

第2杂散光成分SL2被带通滤光器122大致截止，但第2杂散光成分SL2所包含的具有绿色波段的成分会透过带通滤光器122。在此，如上所述，由于第2杂散光成分SL2从生物体与检测面16之间的间隙入射，因此第2杂散光成分SL2相对于第1受光区域51的入射角度大于角度限制滤光器121的允许入射角度。因此，透过带通滤光器122的第2杂散光成分SL2的一部分(具有绿色波段的成分)被角度限制滤光器121截止。由此，第1受光区域51能够通过角度限制滤光器121抑制第2杂散光成分SL2向受光元件120的受光面120a的入射。

这样，在本实施方式的检测装置3中，能够使从发光单元部11射出并通过生物体后的绿色光LG高效地入射到受光元件120的受光面120a。另外，在本实施方式的检测装置3中，能够使第1杂散光成分SL1和第2杂散光成分SL2难以入射到受光元件120的受光面120a。

因此，第1受光区域51通过抑制成为噪声成分的第1杂散光成分SL1和第2杂散光成分SL2的入射，能够得到高的S/N比。因此，本实施方式的检测装置3能够在第1受光区域51中高精度地接收绿色光LG，所以抑制了第1发光部50中的绿色光LG的发光量，由此能够抑制发光单元部11的功耗。

另外，存在从第2发光部60射出的红色光LR的一部分或从第3发光部70射出的近红外光LI的一部分不通过生物体内而直接入射到第2受光区域61的情况。另外，存在太阳光等外部光从生物体与检测面16之间的间隙直接入射到第2受光区域61的情况。以下，将不通过生物体内而直接朝向第2受光区域61的红色光LR或者近红外光LI统称为“第3杂散光成分SL3”，将直接朝向第2受光区域61的外部光称为“第4杂散光成分SL4”。

第3杂散光成分SL3不通过生物体内而入射到角度限制滤光器121，因此第3杂散光成分SL3相对于第2受光区域61的入射角度大于角度限制滤光器121的允许入射角度。另外，由于第4杂散光成分SL4从生物体与检测面16之间的间隙入射，因此第4杂散光成分SL4相对于第2受光区域61的入射角度大于角度限制滤光器121的允许入射角度。

因此，第3杂散光成分SL3和第4杂散光成分SL4被角度限制滤光器121良好地截止。由此，第2受光区域61能够通过角度限制滤光器121来抑制第3杂散光成分SL3和第4杂散光成分SL4入射到受光元件120的受光面120a。

这样，在本实施方式的检测装置3中，能够使从发光单元部11射出并通过生物体后的红色光LR或者近红外光LI高效地入射到受光元件120的受光面120a。另外，在本实施方式的检测装置3中，能够使第3杂散光成分SL3和第4杂散光成分SL4难以入射到受光元件120的受光面120a。

因此，第2受光区域61通过抑制成为噪声成分的第3杂散光成分SL3和第4杂散光成分SL4的入射，能够得到高的S/N比。根据本实施方式的检测装置3，由于在第2受光区域61中高效地接收红色光LR以及近红外光LI，所以能够抑制第2发光部60以及第3发光部70的各发光量而抑制发光单元部11的功耗。

另外，在本实施方式的检测装置3中，第2发光部60以及第3发光部70与第2受光区域61的距离(距离D2或者距离D3)比第1发光部50与第1受光区域51的距离D1大。即，红色光LR以及近红外光LI在入射到第2受光区域61之前在生物体内传播的距离比绿色光LG在入射到第1受光区域51之前在生物体内传播的距离大。

如图4所示，关于红色光LR或近红外光LI，生物体内的传播距离越长，则被生物体的表层部分反射而不通过血液中的成分、即确定血中氧浓度时的噪声成分越减少。因此，第2受光区域61能够通过抑制噪声成分的入射而得到高的S/N比。因此，本实施方式的检测装置3能够在第2受光区域61中高精度地接收红色光LR或近红外光LI。

另一方面，若红色光LR或近红外光LI在生物体内的传播距离过长，则需要提高第2发光部60或第3发光部70的发光量。在本实施方式的情况下，通过在1个受光元件120的受光面120a上与第1受光区域51一起形成第2受光区域61，将第2受光区域61与第2发光部60以及第3发光部70尽可能接近地配置。由此，能够确保红色光LR以及近红外光LI的受光精度，并且抑制第2发光部60或者第3发光部70的功耗，由此抑制发光单元部11的功耗。

此外，在本实施方式的情况下，由于仅红色光LR以及近红外光LI入射到第2受光区域61，所以在第2受光区域61未设置选择性地使红色光LR以及近红外光LI透过并截止绿色光LG的带通滤光器。即，在本实施方式的检测装置3中，能够采用仅第1受光区域51包含带通滤光器122、第2受光区域61不包含带通滤光器的结构。因此，本实施方式的检测装置3能够通过省略第2受光区域61的带通滤光器来实现成本降低。

如上所述，根据本实施方式的检测装置3，即使在抑制各发光部50、60、70的发光量而实现发光单元部11的低功耗化的情况下，也能够在受光部12中高精度地接收通过生物体内的光。另外，在本实施方式的检测装置3中，通过省略第2受光区域61中的带通滤光器，能够实现成本降低。

受光部12在第1受光区域51中接收到从第1发光部50射出并在测量部位M的内部传播后的绿色光LG，生成与其受光强度对应的检测信号。另外，虽然绿色光LG的一部分入射到第2受光区域61，但入射到第2受光区域61的绿色光LG被角度限制滤光器121截止。

此外，受光部12在第2受光区域61中接收到从第2发光部60射出并在测量部位M的内部传播后的红色光LR、或者从第3发光部70射出并在测量部位M的内部传播后的近红外光LI时，生成与其受光强度对应的检测信号。另外，虽然红色光LR以及近红外光LI的一部分入射到第1受光区域51，但入射到第1受光区域51的红色光LR以及近红外光LI被带通滤光器122截止。

如上所述，本实施方式的检测装置3具有：第1发光部50，其发出绿色光LG；第2发光部60，其发出具有比绿色光LG长的波段的红色光LR；以及受光部12，其分别接收从第1发光部50和第2发光部60发出并从测量部位M射出的绿色光LG和红色光LR。受光部12具有：第1受光区域51，其接收绿色光LG；第2受光区域61，其设置于比第1受光区域51远离第1发光部50的位置，接收红色光LR；以及带通滤光器122，其设置于第1受光区域51，选择性地使绿色光LG透过。

在本实施方式的情况下，带通滤光器122是选择性地使绿色光LG透过的带通滤光器。另外，本实施方式的检测装置3还具有发出近红外光LI的第3发光部70，第1发光部50、第2发光部60以及第3发光部70按时间顺序分别独立地发光。

根据本实施方式的检测装置3，能够利用1个受光部12分别接收绿色光LG、红色光LR以及近红外光LI，因此与以往那样使用2个受光部的结构相比，能够将装置结构小型化到例如一半左右的大小。因此，能够提供可取得脉搏间隔和氧饱和度双方的小型的检测装置3。另外，通过使受光部12为1个，能够降低检测装置3的成本。

在本实施方式中，受光部12与绿色光LG、红色光LR以及近红外光LI的发光时刻同步地分别接收各个光。

根据该结构，能够在时间上分离地取得绿色光LG、红色光LR以及近红外光LI的信号。因此，能够抑制彼此的光成为噪声。由此，通过使用1个受光部12，能够实现使装置结构小型化、并且可检测脉搏间隔以及氧饱和度双方的结构。

(第2实施方式)

接着，说明第2实施方式的检测装置。在第1实施方式中，列举了带通滤光器122设置于第1受光区域51的情况为例，但本实施方式的检测装置在第1滤光器仅设置于第2受光区域61这一点上与第1实施方式不同。

图8是本实施方式的检测装置的剖视图。图8是与第1实施方式的图4相应的结构。此外，对与第1实施方式共同的结构以及部件标注相同的标号，并省略详细说明。

如图8所示，本实施方式的检测装置103具有设置于受光部112的第2受光区域61的带通滤光器(第1滤光器)222。带通滤光器222设置在受光元件120的受光面120a中的与第2受光区域61对应的区域。带通滤光器222具有如下特性：选择性地使红色光LR以及近红外光LI透过，吸收除此以外的波段的光而进行截止。带通滤光器222例如通过在角度限制滤光器121上交替层叠多个氧化硅等低折射率层和氧化钛等高折射率层而形成。另外，带通滤光器222使用以往公知的光刻工序形成于与第2受光区域61对应的区域。

受光部112的第2受光区域61配置在比第1受光区域51相比更壳体40的侧板部40b处。因此，第4杂散光成分SL4容易从生物体与检测面16的间隙入射到第2受光区域61。

根据本实施方式的检测装置103，通过由设置于第2受光区域61的带通滤光器构成的带通滤光器222，能够使入射到第2受光区域61的第4杂散光成分SL4难以到达受光面120a。

例如，当减小侧板部40b与第2受光区域61的距离来减小壳体40的尺寸时，容易受到第4杂散光成分SL4的影响。在本实施方式的检测装置103的情况下，通过设置于第2受光区域61的带通滤光器222来抑制第4杂散光成分SL4的影响。因此，本实施方式的检测装置103通过抑制由第4杂散光成分SL4引起的噪声成分的影响并减小壳体40，能够实现装置结构的小型化。

(第3实施方式)

接着，说明第3实施方式的检测装置。在第1实施方式中，列举了带通滤光器122设置于第1受光区域51的情况，但本实施方式的检测装置在第1受光区域51以及第2受光区域61分别设置带通滤光器这一点上与第1实施方式不同。

图9是本实施方式的检测装置的剖视图。图9是与第1实施方式的图4相应的结构。此外，对与第1实施方式共同的结构以及部件标注相同的标号，并省略详细说明。

如图9所示，本实施方式的检测装置203具有被设置在受光部212的第1受光区域51中的带通滤光器(第1滤光器)122、和被设置在受光部212的第2受光区域61中的带通滤光器(第2滤光器)322。带通滤光器122具有如下特性：选择性地使绿色光LG透过，吸收除此以外的波段的光而进行截止。带通滤光器322具有如下特性：选择性地使红色光LR以及近红外光LI透过，吸收除此以外的波段的光而进行截止。

带通滤光器122和带通滤光器322通过使用以往公知的光刻工序，分别形成于受光元件120的受光面120a中的、与第1受光区域51和第2受光区域61对应的区域。

根据本实施方式的检测装置203，由于在第1受光区域51以及第2受光区域61分别具有带通滤光器122、322，因此能够降低各受光区域51、61中的噪声成分的影响。因此，可提供一种在使装置结构小型化的同时，能够高精度地检测脉搏间隔以及氧饱和度双方的检测装置。

图10是本实施方式的变形例的检测装置的剖视图。

如图10所示，在本变形例的检测装置303中，设置于第2受光区域61的带通滤光器322的沿着X轴的方向(第2方向)的宽度H2大于设置于第1受光区域51的带通滤光器122的沿着X轴的方向的宽度H1。即，在本变形例的情况下，与上述实施方式不同，在沿着X轴的方向上，第2受光区域61的宽度比第1受光区域51的宽度大。另外，也可以根据第2受光区域61和第1受光区域51的宽度来调整各发光部50、60、70的发光量。

如上所述，绿色光LG在生物体内传播的距离越延伸越容易衰减，因此越是第1受光区域51的+X侧(第2受光区域61侧)的区域，绿色光LG的入射量越少。在本变形例的情况下，通过将第1受光区域51的+X侧用作第2受光区域61，与绿色光LG的受光量的减少程度相比，由扩大第2受光区域61引起的红色光LR和近红外光LI的受光量的增加程度更大。因此，根据本变形例的结构，能够不变更受光部12的尺寸而相对地提高红色光LR以及近红外光LI的检测精度。

以上，基于上述的实施方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够以各种方式实施。

例如，在上述实施方式中，作为生物体例示了人，但本发明也能够应用于其他动物的生物体信息(例如脉搏)的测量。

另外，在上述实施方式的测量装置100中，列举了检测装置3设置于壳体部1内的情况为例，但检测装置3的设置场所不限于此，例如也可以埋入表带2内。

另外，作为上述实施方式的测量装置100，以手表型的结构为例进行了列举，但本发明也能够应用于例如作为项链型而佩戴于被测量者的颈部的结构、作为贴纸型而粘贴佩戴于被测量者的身体的结构、作为头戴式显示器型而佩戴于被测量者的头部的结构。

另外，在上述实施方式中，列举了在第1受光区域51以及第2受光区域61中共用角度限制滤光器121的情况为例，但也可以在第1受光区域51以及第2受光区域61中分别设置角度限制滤光器。在该情况下，也可以使第1受光区域51和第2受光区域61中的容许入射角度不同。

本发明一个方式的检测装置也可以具有以下的结构。

本发明一个方式的检测装置具有：第1发光部，其发出具有绿色波段的第1光；第2发光部，其发出具有比绿色波段长的波段的第2光；以及受光部，其分别接收从第1发光部和第2发光部发出、并从生物体射出的第1光和第2光，受光部具有：第1受光区域，其接收第1光；第2受光区域，其设置在比第1受光区域更远离第1发光部的位置，接收第2光；以及第1滤光器，其设置于第1受光区域和第2受光区域中的任意一方，选择性地使对应的波段的光透过。

在本发明一个方式的检测装置中，也可以设为以下结构：在第1受光区域设置有第1滤光器，第1滤光器是选择性地使第1光透过的带通滤光器。

在本发明一个方式的检测装置中，也可以设为以下结构：在第2受光区域设置有第1滤光器，第1滤光器是选择性地使第2光透过的带通滤光器。

在本发明一个方式的检测装置中，也可以设为以下结构：该检测装置还具有发出第3光的第3发光部，第2发光部发出红色波段和近红外波段中的一个波段的光作为第2光，第3发光部发出红色波段和近红外波段中的另一个波段的光作为第3光，第1发光部、第2发光部以及第3发光部按照时间顺序各自独立地发光。

在本发明一个方式的检测装置中，也可以设为以下结构：受光部与第1光、第2光以及第3光的发光时刻同步地分别接收各个光。

在本发明一个方式的检测装置中，也可以设为以下结构：第1发光部和第2发光部在第1方向上排列配置，第1受光区域和第2受光区域在与第1方向交叉的第2方向上排列配置，第1受光区域在第2方向上比第2受光区域靠第1发光部侧。

在本发明一个方式的检测装置中，也可以设为以下结构：受光部还具有第2滤光器，所述第2滤光器设置于第1受光区域和第2受光区域中的任意另一方，选择性地使对应的波段的光透过。

在本发明一个方式的检测装置中，也可以设为以下结构：在第1滤光器和第2滤光器中，设置于第2受光区域的一个滤光器在第2方向上的宽度比设置于第1受光区域的另一个滤光器在第2方向上的宽度大。

本发明一个方式的测量装置也可以具有以下的结构。

本发明一个方式的测量装置具有：上述方式的检测装置；以及信息分析部，其根据表示检测装置的检测结果的检测信号确定生物体信息。

Claims (9)

1.一种检测装置，其中，该检测装置具有：

第1发光部，其发出具有绿色波段的第1光；

第2发光部，其发出具有比所述绿色波段长的波段的第2光；以及

受光部，其分别接收从所述第1发光部和所述第2发光部发出、并从生物体射出的所述第1光和所述第2光，

所述受光部具有：

第1受光区域，其接收所述第1光；

第2受光区域，其设置在比所述第1受光区域更远离所述第1发光部的位置，接收所述第2光；以及

第1滤光器，其设置于所述第1受光区域和所述第2受光区域中的任意一方，选择性地使对应的波段的光透过。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其中，

在所述第1受光区域设置有所述第1滤光器，所述第1滤光器是选择性地使所述第1光透过的带通滤光器。

3.根据权利要求1所述的检测装置，其中，

在所述第2受光区域设置有所述第1滤光器，所述第1滤光器是选择性地使所述第2光透过的带通滤光器。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的检测装置，其中，

该检测装置还具有发出第3光的第3发光部，

所述第2发光部发出红色波段和近红外波段中的一个波段的光作为所述第2光，

所述第3发光部发出红色波段和近红外波段中的另一个波段的光作为所述第3光，

所述第1发光部、所述第2发光部以及所述第3发光部按照时间顺序各自独立地发光。

5.根据权利要求4所述的检测装置，其中，

所述受光部与所述第1光、所述第2光以及所述第3光的发光时刻同步地分别接收各个光。

6.根据权利要求1～3中的任意一项所述的检测装置，其中，

所述第1发光部和所述第2发光部在第1方向上排列配置，

所述第1受光区域和所述第2受光区域在与所述第1方向交叉的第2方向上排列配置，

所述第1受光区域在所述第2方向上比所述第2受光区域靠所述第1发光部侧。

7.根据权利要求6所述的检测装置，其中，

所述受光部还具有第2滤光器，所述第2滤光器设置于所述第1受光区域和所述第2受光区域中的任意另一方，

所述第2滤光器是选择性地使对应的波段的光透过的带通滤光器。

8.根据权利要求7所述的检测装置，其中，

在所述第1滤光器和所述第2滤光器中，设置于所述第2受光区域的一个滤光器在所述第2方向上的宽度比设置于所述第1受光区域的另一个滤光器在所述第2方向上的宽度大。

9.一种测量装置，其中，该测量装置具有：

权利要求1～8中的任意一项所述的检测装置；以及

信息分析部，其根据表示所述检测装置的检测结果的检测信号确定生物体信息。

Images