JP2018196569A - 照明装置、生体情報測定装置および制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の発光部の各々に供給する電流を個別に制御可能な照明装置を小型化する。【解決手段】近赤外光を出射する光源部であって、前記近赤外光のうち第1波長域の光を出射する第1発光部と、前記近赤外光のうち前記第1波長域とは異なる第2波長域の光を出射する第2発光部とを含む光源部と、前記第1発光部に電流を供給する第1給電部と、前記第1発光部に供給される電流に応じた電圧を増幅する増幅部と、前記増幅後の電圧に応じた電流を前記第2発光部に供給する第2給電部とを具備する照明装置。【選択図】図2
Description
本発明は、光源を制御する技術に関する。
特許文献1には、液晶ディスプレイのバックライトとして利用される発光装置が開示されている。発光装置は、複数の発光素子を具備する。
ここで、複数の発光素子において発光効率等の特性が異なる場合があるため、複数の発光素子に供給する電流を発光素子毎に個別に制御したいという実情がある。しかし、発光素子に供給する電流を制御するための要素を各発光素子について個別に設けると、装置が複雑化するという問題がある。以上の事情を考慮して、本発明は、複数の発光部の各々に供給する電流を個別に制御可能な照明装置を小型化することを目的とする。
以上の課題を解決するために、本発明の好適な態様に係る照明装置は、近赤外光を出射する光源部であって、近赤外光のうち第1波長域の光を出射する第1発光部と、近赤外光のうち第1波長域とは異なる第2波長域の光を出射する第2発光部とを含む光源部と、第1発光部に電流を供給する第1給電部と、第1発光部に供給される電流に応じた電圧を増幅する増幅部と、増幅後の電圧に応じた電流を第2発光部に供給する第2給電部とを具備する。以上の構成では、第1発光部に供給される電流に応じた電圧が増幅され、その増幅後の電圧に応じた電流が第2発光部に供給されるので、第2発光部が出射した光の強度に応じて当該第2発光部に供給される電流を個別に制御する要素が不要になる。したがって、複数の発光部の各々に供給する電流を個別に制御可能な照明装置の小型化が可能になる。
本発明の好適な態様において、光源部が出射する光のうち第1発光部が出射した光を抽出する抽出部を具備し、第1給電部は、抽出部が抽出した光の強度に応じて、第1発光部に供給される電流を制御する制御部を含む。以上の構成では、第1発光部が出射した光の強度が変動し得る場合でも、第1発光部が出射する光の強度を所定値に維持することが可能になる。
本発明の好適な態様において、増幅部は、第1発光部に供給される電流の経路上に設置された抵抗素子の両端間の電圧を増幅する第1増幅部を含む。以上の構成では、第1発光部に供給される電流の経路上に設置された抵抗素子の両端間の電圧を増幅する。
本発明の好適な態様において、光源部は、近赤外光のうち第1波長域および第2波長域とは異なる第3波長域の光を出射する第3発光部を含み、増幅部は、第1増幅部による増幅後の電圧を増幅する第2増幅部と、第1増幅部による増幅後の電圧を増幅する第3増幅部と含み、第2給電部は、第2増幅部による増幅後の電圧に応じた電流を第2発光部に供給し、第3増幅部による増幅後の電圧に応じた電流を第3発光部に供給する第3給電部を具備する。以上の構成では、第2増幅部による増幅後の電圧に応じた電流が第2発光部に供給され、第3増幅部による増幅後の電圧に応じた電流が第3発光部に供給される。したがって、第2発光部に供給される電流と第3発光部とに供給される電流を個別に制御することが可能である。また、第2発光部の電流の制御と第3発光部の電流の制御とに第1増幅部が共用されるから、第2発光部と第3発光部との各々について第1増幅部を個別に設置した構成と比較して照明装置の小型化が可能である。
本発明の好適な態様において、第2増幅部と第3増幅部とは、第1増幅部による増幅後の電圧を異なる増幅率で増幅する。以上の構成では、第2増幅部と第3増幅部とは、第1増幅部による増幅後の電圧を異なる増幅率で増幅するから、第2発光部と第3発光部とに相異なる電流を供給することが可能である。
本発明の好適な態様に係る生体情報測定装置は、前述の何れかの態様に係る照明装置と、照明装置から出射して照射対象を通過した光の受光レベルに応じた検出信号を生成する受光装置と、検出信号から生体情報を特定する特定部とを具備する。前述の各態様に係る照明装置では、小型化が可能になる。ひいては、本発明の好適な態様に係る生体情報測定装置においても小型化が可能になる。
本発明の好適な態様に係る制御方法は、近赤外光を出射する光源部であって、近赤外光のうち第1波長域の光を出射する第1発光部と、近赤外光のうち第1波長域とは異なる第2波長域の光を出射する第2発光部とを含む光源部を制御する制御方法であって、第1発光部に電流を供給し、第1発光部に供給される電流に応じた電圧を増幅し、増幅後の電圧に応じた電流を第2発光部に供給する。以上の方法では、第1発光部に供給される電流に応じた電圧が増幅され、その増幅後の電圧に応じた電流が第2発光部に供給されるので、第2発光部が出射した光の強度に応じて当該第2発光部に供給される電流を個別に制御する要素が不要になる。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る生体情報測定装置100の構成図である。第1実施形態の生体情報測定装置100は、利用者の生体情報を非侵襲的に測定する生体計測器である。例えば、利用者の血糖値(血中グルコース濃度),ヘモグロビン濃度,血中酸素濃度,中性脂肪濃度等の各種の血液成分濃度が生体情報の好適例である。第1実施形態では、血糖値を生体情報として測定する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る生体情報測定装置100の構成図である。第1実施形態の生体情報測定装置100は、利用者の生体情報を非侵襲的に測定する生体計測器である。例えば、利用者の血糖値(血中グルコース濃度),ヘモグロビン濃度,血中酸素濃度,中性脂肪濃度等の各種の血液成分濃度が生体情報の好適例である。第1実施形態では、血糖値を生体情報として測定する。
図1に例示される通り、第1実施形態の生体情報測定装置100は、光学検出装置11と情報処理装置13とを具備する。光学検出装置11は、利用者の身体のうち測定対象となる部位(以下「測定部位」という)Mの状態に応じた検出信号Zを生成する光学センサーモジュールである。情報処理装置13は、光学検出装置11が生成した検出信号Zから利用者の生体情報を特定する。
図1に例示される通り、光学検出装置11は、照明装置112と受光装置114とを具備する。照明装置112は、測定部位M(照射対象の例示)に光Lを照射する発光装置である。第1実施形態の照明装置112は、近赤外光(波長:900nm〜1300nm)を測定部位Mに照射する。
図2は、照明装置112の構成図である。図2に例示される通り、照明装置112は、光源部20と光源制御部40とを具備する。光源部20は、近赤外光を出射する発光源である。第1実施形態の光源部20は、近赤外光のうち所定の波長の範囲(以下「照射波長域」という)の光Lを測定部位Mに照射する。第1実施形態では、例えば照射波長域1100nm〜1300nmの光Lが光源部20により照射される。具体的には、光源部20は、第1発光部21と第2発光部22とを含む。例えばLED(Light Emitting Diode)等の発光素子が発光部として利用され得る。図3は、第1発光部21および第2発光部22の各々の波長域を示す説明図である。図3に例示される通り、第1発光部21は、照射波長域のうち第1波長域W1の光L1を出射し、第2発光部22は、照射波長域のうち第1波長域W1とは異なる第2波長域W2の光L2を出射する。なお、第1波長域W1と第2波長域W2とが異なるとは、波長域の全体が相互に重複しない場合だけでなく、図3に例示するように波長域の一部が相互に重複する場合も含む。第1発光部21と第2発光部22とは、同時に光を出射する。
照明装置112から出射した光L(L1およびL2)は、測定部位Mを通過して図1の受光装置114に到達する。受光装置114は、照明装置112から出射して照射対象(測定部位M)を通過した光Lの受光レベルに応じた検出信号Zを生成する。受光装置114は、光電変換層がInGaAs(インジウムガリウム砒素)で形成された受光素子を含んで構成され、照明装置112が出射する近赤外光を受光可能である。
図1の情報処理装置13は、光学検出装置11が生成した検出信号Zから生体情報を特定して、当該生体情報を利用者に提供するための機器である。第1実施形態の情報処理装置13は、特定部132と表示部134とを具備する。特定部132は、検出信号Zから生体情報(血糖値)を特定する。具体的には、特定部132は、検出信号Zから吸光スペクトルを生成し、当該吸光スペクトルから血糖値を特定する。吸光スペクトルを利用した血糖値の特定には、例えば重回帰分析法等の公知の技術が任意に利用され得る。PLS(Partial Least Squares)回帰分析法および独立成分分析法等が重回帰分析法として例示される。表示部134(例えば液晶表示パネル)は、特定部132が特定した血糖値を表示する。
図2の光源制御部40は、光源部20の発光を制御する。第1発光部21の発光強度S1(例えば発光スペクトルの極大値)と第2発光部22の発光強度S2とが目標の比率(以下「目標比率」という)になるように、光源制御部40は光源部20を制御する。ここで、生体情報を高精度に特定するためには、照射波長域にわたり発光強度を均一にしたいという実情がある。しかし、発光効率(供給電流と発光強度との関係)は第1発光部21と第2発光部22とで相違するから、各発光部の発光強度Sは、同じ電流値の電流を供給した場合でも発光部毎に相違する。そこで、第1実施形態では、図3に例示される通り、第1発光部21の発光強度S1に第2発光部22の発光強度S2が近づくように、第1発光部21と第2発光部22とに供給される電流を個別に制御する。すなわち、目標比率(S1:S2=1:1)となるように、第1発光部21と第2発光部22とに供給される電流が制御される。
図2に例示される通り、第1実施形態の光源制御部40は、抽出部41と第1給電部43と第1増幅部44と第2給電部46とを具備する。抽出部41は、光源部20が出射する光L(L1およびL2)のうち第1発光部21が出射した光L1を抽出する。具体的には、抽出部41は、第1発光部21が出射した光L1および第2発光部22が出射した光L2を測定部位Mに導き、第1発光部21が出射した光L1のうち一部を抽出して第1給電部43に導く。第1実施形態の抽出部41は、反射素子413と光学フィルター415とを含んで構成される。
反射素子413は、光源部20からの出射光Lを透過し、出射光Lのうち第1発光部21が出射した光L1のうち一部を反射する。具体的には、反射素子413は、照射波長域の光Lを透過し、照射波長域のうち第1波長域W1の光L1の一部を反射する。例えばビームスプリッターやダイクロイックミラー等が反射素子413として好適に利用される。反射素子413を透過した照射波長域の光Lは、測定部位Mに到達する。一方で、反射素子413で反射した第1波長域W1の反射光L1は、光学フィルター415に入射する。
光学フィルター415は、反射素子413で反射した反射光L1のうち、第1波長域W1よりも狭い範囲(例えば第2波長W1と重複しない範囲)の光L0を抽出するフィルター(例えばバンドパスフィルター)である。光学フィルター415で抽出された光L0は、第1給電部43(受光部311)に到達する。
第1給電部43は、第1発光部21に電流I1を供給する。具体的には、第1給電部43は、第1発光部21から出射された光L1の強度に応じた電流I1を第1発光部21に供給する。第1実施形態の第1給電部43は、制御部431と供給部433とを具備する。制御部431は、第1発光部21に供給される電流I1を制御する。具体的には、制御部431は、光L1のうち抽出部41が抽出した光L0の強度に応じて、第1発光部21に供給される電流I1を制御する。図4は、制御部431の構成図である。図2および図4に例示される通り、制御部431は、受光部311と検出部313と比較部315と基準電圧発生部317とを具備する。
受光部311は、抽出部41(光学フィルター415)が抽出した光L0を受光する。例えば第1波長域W1に高い感度を示すInGaAsまたはシリコン(Si)等の半導体材料で光電変換層が形成された受光素子が受光部311として好適に利用される。
検出部313は、受光部311が受光した光L0の受光レベルに応じた電圧Vd1を生成する。図4に例示される通り、検出部313は、電流/電圧変換部70と電圧増幅部80とを具備する。電流/電圧変換部70は、例えば演算増幅器72と容量素子74と抵抗素子76とで構成されるトランスインピーダンスアンプであり、電流を電圧に変換する。具体的には、電流/電圧変換部70は、抽出部41が抽出した光L0の受光レベルに応じて受光部311に発生する電流を電圧Va1に変換する。電圧増幅部80は、例えば演算増幅器82と3つの抵抗素子(84,86および88)とを具備するアンプである。電圧増幅部80は、電流/電圧変換部70が生成した電圧Va1を増幅して電圧Vd1を生成する。
比較部315は、検出部313が生成した電圧Vd1と基準電圧Vrefとを比較する比較器である。基準電圧Vrefは、基準電圧発生部317により比較器に供給される。基準電圧Vrefは、第1発光部21に供給される所望の電流I1に応じて設定される。比較部315は、電圧Vd1と基準電圧Vrefとの比較結果に応じて変動する制御電圧Vc1を生成する。制御電圧Vc1は、電圧Vd1が基準電圧Vrefを上回るほど低下する一方で、電圧Vd1が基準電圧Vrefを下回るほど上昇する。なお、基準電圧Vrefは可変である。
図2の供給部433は、第1発光部21に対する電流I1の供給を、制御部431(比較部315)が生成した制御電圧Vc1に応じて制御する。第1実施形態の供給部433は、図2に例示される通り、第1発光部21に対する電流I1の供給を制御するスイッチ(例えばトランジスター)331と、電池等の電源332とを含んで構成される。電源332から第1発光部21に供給される電流I1の経路上にスイッチ331が設置される。第1実施形態のスイッチ331の抵抗値は、制御電圧Vc1に応じて変化する。具体的には、スイッチ331は、制御電圧Vc1が高いほど抵抗値が低下する一方で、制御電圧Vc1が低いほど抵抗値が増大する。つまり、制御電圧Vc1が高いほど第1発光部21に供給される電流I1は大きくなり、制御電圧Vc1が小さいほど第1発光部21に供給される電流I1は小さくなる。すなわち、第1発光部21に供給される電流I1は、制御電圧Vc1に応じた電流I1に近づくように制御される。以上の説明から理解される通り、第1発光部21に供給される電流I1は、抽出部41が抽出した光L0(つまり第1発光部21が出射した光L1)の強度に応じて制御される。なお、実際には、第1発光部21には、電流I1の変動を抑制する容量素子(図示略)が並列に接続され、電源332に供給される電流I1を制限するための抵抗素子(図示略)が直列に接続される。
図5は、第1増幅部44の構成図である。第1増幅部44は、例えば演算増幅器441と4つの抵抗素子(442,443,445および446)とで構成されるアンプであり、第1発光部21に供給される電流I1に応じた電圧V0を増幅することで電圧Vh1を生成する。電圧Vh1は、接地電位を基準として生成される。第1増幅部44で生成された電圧Vh1に応じた電流I2が第2発光部22に供給される。第1実施形態の第1増幅部44は、第1発光部21に供給される電流I1の経路上に設置された抵抗素子510(抵抗値R)の両端間の電圧V0を所望の増幅率Aで増幅することで、電圧Vh1を生成する。増幅率Aは、以下の数式(1)で表現される。数式(1)から把握される通り、抵抗素子442の抵抗値Rdfと抵抗素子445の抵抗値Rdiとに応じて設定することが可能である。第1実施形態では、第1発光部21の発光強度S1に第2発光部22の発光強度S2が近づくような(すなわち目標比率「S1:S2=1:1」となるような)電流I2が第2発光部22に供給されるように、増幅率Aが設定される。なお、図2では、第1発光部21とスイッチ331との間に抵抗素子510を設置したが、抵抗素子510が設置される位置は図2の例示に限定されない。例えば電源332と第1発光部21との間に抵抗素子510を設置することも可能である。
第1増幅部44で生成された電圧Vh1は、図2の第2給電部46に供給される。第2給電部46は、第1増幅部44による増幅後の電圧Vh1に応じた電流I2を第2発光部22に供給する。第1実施形態の第2給電部46は、比較部461と供給部463とを具備する。比較部461は、電圧Vh1と、第2発光部22に供給される電流I2に応じた電圧Vb2とを比較する比較器である。電圧Vb2は、供給部463と抵抗素子520との間の電圧である。抵抗素子520は、例えば供給部463と接地線との間に接続される。抵抗素子520の抵抗値Rは、抵抗素子510の抵抗値Rと等しい。具体的には、比較部461は、電圧Vh1と電圧Vb2との比較結果に応じて変動する制御電圧Vc2を生成する。制御電圧Vc2は、電圧Vb2が電圧Vh1を上回るほど低下する一方で、電圧Vb2が電圧Vh1を下回るほど上昇する。
つまり、以下の数式(2)で表現される通り、電圧Vb2と電圧Vh1とが等しくなるように比較部461が動作する。電圧Vb2は、数式(2)の左辺から把握される通り、第2発光部22に供給される電流I2と抵抗素子520の抵抗値Rとの積である。他方、電圧Vh1は、数式(2)の右辺から把握される通り、第1発光部21に供給される電流I1と抵抗素子510の抵抗値Rと増幅率Aとの積である。上述した通り、抵抗素子520の抵抗値Rと抵抗素子510の抵抗値Rとは等しい。したがって、第2発光部22に供給される電流I2は、第1発光部21に供給される電流I1と増幅率Aとの積(I2=I1×A)である。
第2給電部46の供給部463は、第2発光部22に対する電流I2の供給を、比較部461が生成した制御電圧Vc2に応じて制御する。第1実施形態の供給部463は、図2に例示される通り、第2発光部22に対する電流I2の供給を制御するスイッチ(例えばトランジスター)631と、電池等の電源632とを含んで構成される。電源632から第2発光部22に供給される電流I2の経路上にスイッチ631が設置される。第1実施形態のスイッチ631の抵抗値は、制御電圧Vc2に応じて変化する。具体的には、スイッチ631は、制御電圧Vc2が高いほど抵抗値が低下する一方で、制御電圧Vc2が低いほど抵抗値が増大する。したがって、制御電圧Vc2が高いほど第2発光部22に供給される電流I2は大きくなり、制御電圧Vc2が小さいほど第2発光部22に供給される電流I2は小さくなる。すなわち、第2発光部22に供給される電流I2は、第1増幅部44で増幅された電圧Vh1に応じた電流に近づくように制御される。なお、実際には、第1発光部21には、電流I2の変動を抑制する容量素子(図示略)が並列に接続され、電源632に供給される電流I2を制限するための抵抗素子(図示略)が直列に接続される。
以上の説明から理解される通り、第1発光部21の発光強度S1と第2発光部22の発光強度S2とが目標比率(S1:S2=1:1)になるように制御されるので、照射波長域にわたり均一な光が光源部20から測定部位Mに照射される。第1増幅部44および第2給電部46は、第1発光部21に流れる電流I1に対応した電流I2を第2発光部22に発生するカレントミラー回路として機能する。
第1発光部21に供給される電流I1に応じた電圧V0が増幅され、その増幅後の電圧Vh1に応じた電流I2が第2発光部22に供給される。つまり、第2発光部22に供給される電流I2は、第1発光部21に供給される電流I1に応じて制御される。したがって、第2発光部22が出射した光L2の強度に応じて当該第2発光部22に供給される電流I2を個別に制御する要素(例えば光源部20が出射する光Lのうち第2発光部22が出射した光L2を抽出する要素、および、第2発光部22に供給される電流I2を制御する要素)が不要になる。したがって、複数の発光部の各々に供給する電流を個別に制御可能な照明装置112(生体情報測定装置100)の小型化が可能になる。
<第2実施形態>
本発明の第2実施形態を説明する。なお、以下に例示する各形態において作用や機能が第1実施形態と同様である要素については、第1実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
本発明の第2実施形態を説明する。なお、以下に例示する各形態において作用や機能が第1実施形態と同様である要素については、第1実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
第1実施形態では、2つの発光部により測定部位Mを照射する構成を例示した。ここで、光源部20の照射波長域にわたり発光強度を均一にするという観点からは、光源部20に含まれる発光部の個数が多い構成がより好適である。そこで、第2実施形態では、3つの発光部で測定部位Mを照射する構成を例示する。
第2実施形態の生体情報測定装置100は、第1実施形態と同様に、光学検出装置11と情報処理装置13とを具備する。光学検出装置11における受光装置114と情報処理装置13との構成および動作は、第1実施形態と同様である。
図6は、第2実施形態に係る光学検出装置11における照明装置112の構成図である。第2実施形の照明装置112は、第1実施形態と同様に、光源部20と光源制御部40とを具備する。第2実施形態の光源部20は、第1実施形態と同様に、照射波長域1100nm〜1300nmの光を測定部位Mに照射する。具体的には、光源部20は、第1発光部21と第2発光部22と第3発光部23とを含む。図7は、第1発光部21と第2発光部22と第3発光部23との各々の波長域を示す説明図である。図7に例示される通り、第1発光部21は、照射波長域のうち第1波長域W1の光L1を出射し、第2発光部22は、照射波長域のうち第1波長域W1とは異なる第2波長域W2の光L2を出射し、第3発光部23は、照射波長域のうち第1波長域W1および第2波長域W2とは異なる第3波長域W3の光L3を出射する。3つの発光部は、同時に光を出射する。照明装置112から出射した光L(L1,L2およびL3)は、測定部位Mを通過して受光装置114に到達する。
第2実施形態の光源制御部40は、第1発光部21の発光強度S1と第2発光部22の発光強度S2と発光強度S3とが目標比率になるように光源部20を制御する。第2実施形態においても第1実施形態と同様に、光源部20の照射波長域にわたり発光強度を均一にするという観点から、図7に例示される通り、第1発光部21の発光強度S1に第2発光部22の発光強度S2と第3発光部23の発光強度S3とが近づくように、第2発光部22に供給される電流I2と第3発光部23に供給される電流I3とを個別に制御する。すなわち、目標比率(S1:S2:S3=1:1:1)になるように、第1発光部21と第2発光部22と第3発光部23との各々に供給される電流が制御される。
図6に例示される通り、第2実施形態の光源制御部40は、第1実施形態と同様の抽出部41と第1給電部43と第2給電部46とに加えて、増幅部400と第3給電部49とを具備する。抽出部41は、光源部20が出射した光L(L1,L2およびL3)を測定部位Mに導き、第1発光部21が出射した光L1のうち一部(光L0)を抽出して第1給電部43に導く。第1給電部43は、第1実施形態と同様に、抽出部41が抽出した光L0の強度に応じた電流を第1発光部21に供給する。
増幅部400は、第1発光部21に供給される電流I1に応じた電圧V0を増幅する。図6に例示される通り、増幅部400は、第1実施形態と同様の第1増幅部44と、第2増幅部47および第3増幅部48とを具備する。第2実施形態の第1増幅部44は、第1実施形態と同様に、抵抗素子510(抵抗値R)の両端間の電圧V0を所望の増幅率Aで増幅することで、電圧Vh1を生成する。電圧Vh1は、接地電位を基準として生成される。第1増幅部44で生成された電圧Vh1は、第2増幅部47と第3増幅部48とに共通に供給される。
図8は、第2増幅部47の構成図である。第2増幅部47は、例えば演算増幅器471と抵抗素子473と抵抗素子475とで構成されるアンプであり、第1増幅部44による増幅後の電圧Vh1を増幅することで電圧Vh2を生成する。第2増幅部47で生成された電圧Vh2に応じた電流I2が第2発光部22に供給される。具体的には、第2増幅部47は、第1増幅部44による増幅後の電圧Vh1を所望の増幅率Bで増幅することで、電圧Vh2を生成する。増幅率Bは、以下の数式(3)で表現される。数式(3)から把握される通り、抵抗素子473の抵抗値Rf2と抵抗素子475の抵抗値Ri2とに応じて設定することが可能である。第2増幅部47で生成された電圧Vh2は、第2給電部46に供給される。
図2の第2給電部46は、第2増幅部47による増幅後の電圧Vh2に応じた電流I2を第2発光部22に供給する。第2実施形態の第2給電部46は、第1実施形態と同様に、比較部461と供給部463とを含む。第2実施形態の比較部461は、電圧Vh2と、第2発光部22に供給される電流I2に応じた電圧Vb2とを比較する比較器である。具体的には、比較部461は、電圧Vh2と電圧Vb2との比較結果に応じて変動する制御電圧Vc2を生成する。制御電圧Vc2は、電圧Vb2が電圧Vh2を上回るほど低下する一方で、電圧Vb2が電圧Vh2を下回るほど上昇する。
つまり、第2実施形態では、以下の数式(4)で表現される通り、電圧Vb2と電圧Vh2とが等しくなるように比較部461が動作する。電圧Vb2は、第1実施形態と同様に、第2発光部22に供給される電流I2と抵抗素子520の抵抗値Rとの積である。電圧Vh2は、数式(4)の右辺から把握される通り、第1発光部21に供給される電流I1と抵抗素子510の抵抗値Rと増幅率Aと増幅率Bとの積である。したがって、第2実施形態の第2発光部22に供給される電流I2は、第1発光部21に供給される電流I1と増幅率Aと増幅率Bとの積(I2=I1×A×B)である。すなわち、第2実施形態では、第1発光部21の発光強度S1に第2発光部22の発光強度S2が近づくような(つまり「S1:S2=1:1」となるような)電流I2が第2発光部22に供給されるように、増幅率Aおよび増幅率Bが設定される。
第2給電部46の供給部463は、第1実施形態と同様に、第2発光部22に対する電流I2の供給を、比較部461が生成した制御電圧Vc2に応じて制御する。具体的には、供給部463は、スイッチ631の抵抗値を制御電圧Vc2に応じて変化させることで、第2増幅部47で増幅された電圧Vh2に応じた電流に電流I2が近づくように制御する。
図9は、第3増幅部48の構成図である。第3増幅部48は、第2増幅部47と同様に、例えば演算増幅器481と抵抗素子483と抵抗素子485とで構成されるアンプである。具体的には、第3増幅部48は、第1増幅部44による増幅後の電圧Vh1を増幅することで電圧Vh3を生成する。第3増幅部48で生成された電圧Vh3に応じた電流I3が第3発光部23に供給される。第2実施形態の第3増幅部48は、第1増幅部44による増幅後の電圧Vh1を所望の増幅率Cで増幅することで、電圧Vh3を生成する。増幅率Cは、以下の数式(5)で表現される。数式(5)から把握される通り、抵抗素子483の抵抗値Rf3と抵抗素子485の抵抗値Ri3とに応じて設定することが可能である。第3増幅部48で生成された電圧Vh3は、第3給電部49に供給される。
図6の第3給電部49は、第3増幅部48による増幅後の電圧Vh3に応じた電流I3を第3発光部23に供給する。図6に例示される通り、第2実施形態の第3給電部49は、第2給電部46と同様に、比較部491と供給部493とを含む。第3給電部49の比較部491は、電圧Vh3と、第3発光部23に供給される電流I3に応じた電圧Vb3とを比較する比較器である。電圧Vb3は、供給部493と抵抗素子530との間の電圧である。抵抗素子530は、供給部493と接地線との間に接続される。抵抗素子530の抵抗値Rは、抵抗素子510の抵抗値Rおよび抵抗素子520の抵抗値Rと等しい。具体的には、比較部491は、電圧Vh3と電圧Vb3との比較結果に応じて変動する制御電圧Vc3を生成する。制御電圧Vc3は、電圧Vb3が電圧Vh3を上回るほど低下する一方で、電圧Vb3が電圧Vh3を下回るほど上昇する。
つまり、以下の数式(6)で表現される通り、電圧Vb3と電圧Vh3とが等しくなるように比較部491が動作する。電圧Vb3は、数式(6)の左辺から把握される通り、第3発光部23に供給される電流I3と抵抗素子530の抵抗値Rとの積である。電圧Vh3は、数式(4)の右辺から把握される通り、第1発光部21に供給される電流I1と抵抗素子510の抵抗値Rと増幅率Aと増幅率Cとの積である。したがって、第3発光部23に供給される電流I3は、第1発光部21に供給される電流I1と増幅率Aと増幅率Cとの積(I3=I1×A×C)である。すなわち、第1発光部21の発光強度S1に第3発光部23の発光強度S3が近づくような(つまり「S1:S3=1:1」となるような)電流I3が第3発光部23に供給されるように、増幅率Aおよび増幅率Cが設定される。第2実施形態において、増幅率Bと増幅率Cとは相違する。つまり、第2増幅部47と第3増幅部48とは、第1増幅部44による増幅後の電圧Vh1を異なる増幅率で増幅する。
第3給電部49の供給部493は、第3発光部23に対する電流I3の供給を、比較部491が生成した制御電圧Vc3に応じて制御する。図6に例示される通り、供給部493は、第3発光部23に対する電流I3の供給を制御するスイッチ(例えばトランジスター)931と、電池等の電源932とを含んで構成される。電源932から第3発光部23に供給される電流I3の経路上にスイッチ931が設置される。スイッチ931の抵抗値は、制御電圧Vc3に応じて変化する。具体的には、スイッチ931は、制御電圧Vc3が高いほど抵抗値が低下する一方で、制御電圧Vc3が低いほど抵抗値が増大する。したがって、制御電圧Vc3が高いほど第3発光部23に供給される電流I3は大きくなり、制御電圧Vc3が小さいほど第3発光部23に供給される電流I3は小さくなる。すなわち、第3発光部23に供給される電流I3は、第3増幅部48で増幅された電圧Vh3に応じた電流に近づくように制御される。
以上の説明から理解される通り、第1発光部21の発光強度S1と第2発光部22の発光強度S2と第3発光部23の発光強度S3とが目標比率(S1:S2:S3=1:1:1)になるように、第1発光部21と第2発光部22と第3発光部23との各々に供給される電流が制御されるので、照射波長域にわたり均一な光Lが光源部20から測定部位Mに照射される。
第2実施形態においても第1実施形態と同様に、第2発光部22に供給される電流I2が第1発光部21に供給される電流I1に応じて制御されるので、第2発光部22が出射した光L2の強度に応じて当該第2発光部22に供給される電流I2を個別に制御する要素が不要になる。第3発光部23に供給される電流I3を個別に制御する要素についても、電流I3が第1発光部21に供給される電流I1に応じて制御されるので不要になる。したがって、複数の発光部の各々に供給する電流を個別に制御可能な照明装置112(生体情報測定装置100)の小型化が可能になる、という第1実施形態と同様の効果が実現される。
第2実施形態では特に、第2増幅部47による増幅後の電圧Vh2に応じた電流I2が第2発光部22に供給され、第3増幅部48による増幅後の電圧Vh3に応じた電流I3が第3発光部23に供給される。したがって、第2発光部22に供給される電流I2と第3発光部23とに供給される電流I3を個別に制御することが可能である。ひいては、第2発光部22と第3発光部23との発光効率が相違する場合でも、各発光部の発光強度を所望の目標比率にすることができる。また、第2発光部22の電流I2の制御と第3発光部23の電流I3の制御とに第1増幅部44が共用されるから、第2発光部22と第3発光部23との各々について第1増幅部44を個別に設置する構成と比較して照明装置112の小型化が可能である。なお、第1増幅部44で増幅後の電圧Vh1を第1発光部21以外の複数の発光部で個別に増幅する第2実施形態の構成は、光源部20に含まれる発光部の個数が3個以上の場合にも適用し得る。
<変形例>
以上に例示した各形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された2以上の態様を適宜に併合することも可能である。
以上に例示した各形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された2以上の態様を適宜に併合することも可能である。
(1)前述の各形態では、第1発光部21から出射された光L1の強度に応じた電流I1を第1発光部21に供給する構成を例示したが、第1発光部21に供給する電流I1を制御する構成(つまり抽出部41および第1給電部43の制御部431)は本発明において必須ではない。第1給電部43の電源332から一定の電流値の電流I1を第1発光部21に供給することも可能である。ただし、第1発光部21に供給する電流I1を制御する前述の各形態の構成によれば、第1発光部21が出射した光L1の強度が変動し得る場合でも、第1発光部21が出射する光L1の強度を所定値に維持することが可能になる。
(2)前述の各形態では、第1増幅部44は、第1発光部21に供給される電流I1の経路上に設置された抵抗素子510の両端間の電圧V0を増幅したが、第1発光部21が増幅する電圧は抵抗素子510の両端間の電圧V0に限定されない。例えば第1発光部21の両端間の電圧を第1増幅部44が増幅することも可能である。つまり、第1増幅部44は、第1発光部21に供給される電流I1に応じた電圧を増幅する要素に相当する。
(3)第1実施形態では、第1発光部21の発光強度S1と第2発光部22の発光強度S2とが目標比率(S1:S2=1:1)になるように制御したが、目標比率は任意に設定することが可能である。ただし、光源部20の照射波長域を均一にする観点からは、目標比率(S1:S2=1:1)となるように制御する構成が好適である。また、第2実施形態においても、第1発光部21の発光強度S1と第2発光部22の発光強度S2と第3発光部23の発光強度S3との目標比率は任意に設定することが可能である。
(4)第2実施形態では、第2増幅部47と第3増幅部48とは第1増幅部44による増幅後の電圧Vh1を異なる増幅率で増幅したが、第2増幅部47と第3増幅部48とが同等の増幅率で電圧Vh1を増幅することも可能である。同等の増幅率で電圧Vh1を増幅した場合、第2発光部22に供給される電流I2と第3発光部23に供給される電流I3とは同等になる。ただし、第2増幅部47と第3増幅部48とで異なる増幅率で電圧Vh1を増幅する前述の各実施形態の構成によれば、第2発光部22と第3発光部23とに相異なる電流を供給することが可能である。なお、第2発光部22の電流I2と第3発光部23の電流I3とを同等にする場合、第2増幅部47および第3増幅部48の何れか一方を省略することも可能である。第2増幅部47または第3増幅部48で電圧Vh1を増幅した電圧が第2給電部46と第3給電部49とに供給される。
(5)第1実施形態では、第1増幅部44により増幅後の電圧Vh1を第2給電部46に供給したが、例えば電圧Vh1を増幅率Bで増幅する第2実施形態と同様の第2増幅部47を第1増幅部44と第2給電部46との間に設けることも可能である。第1増幅部44と第2増幅部47とを具備する構成では、第1発光部21の発光強度S1に第2発光部22の発光強度S2が近づくような電流I2が第2発光部22に供給されるように、増幅率Aおよび増幅率Bが設定される。
(6)前述の各形態では、生体情報測定装置100は生体情報の表示をしたが、生体情報測定装置100において生体情報の表示は必須ではない。例えば、生体情報測定装置100と通信可能な端末装置(例えばスマートフォン)に特定した生体情報を送信して、端末装置の表示部134で生体情報を表示することも可能である。つまり、生体情報測定装置100において表示部134は、省略され得る。また、特定部132および表示部134の一方または双方を端末装置に設けた構成(例えば端末装置で実行されるアプリケーションで実現される構成)も採用され得る。以上の説明から理解される通り、生体情報測定装置100は、相互に別体で構成された複数の装置でも実現され得る。
(7)本発明は、照明装置112の制御方法としても特定され得る。具体的には、本発明の好適な態様の制御方法は、近赤外光を出射する光源部20であって、近赤外光のうち第1波長域W1の光を出射する第1発光部21と、近赤外光のうち第1波長域W1とは異なる第2波長域W2の光を出射する第2発光部22とを含む光源部20を制御する制御方法であって、第1発光部21に電流I1を供給し、第1発光部21に供給される電流I1に応じた電圧V0を増幅し、増幅後の電圧Vh1に応じた電流I2を第2発光部22に供給する。
100…生体情報測定装置、11…光学検出装置、112…照明装置、114…受光装置、13…情報処理装置、132…特定部、134…表示部、20…光源部、21…第1発光部、22…第2発光部、23…第3発光部、40…光源制御部、41…抽出部、43…第1給電部、44…第1増幅部、46…第2給電部、47…第2増幅部、48…第3増幅部、49…第3給電部、413…反射素子、415…光学フィルター、431…制御部、433,463,493…供給部、311…受光部、313…検出部、315,461,491…比較部、317…基準電圧発生部、331,631,931…スイッチ、332,632,932…電源。
Claims (7)
- 近赤外光を出射する光源部であって、前記近赤外光のうち第1波長域の光を出射する第1発光部と、前記近赤外光のうち前記第1波長域とは異なる第2波長域の光を出射する第2発光部とを含む光源部と、
前記第1発光部に電流を供給する第1給電部と、
前記第1発光部に供給される電流に応じた電圧を増幅する増幅部と、
前記増幅後の電圧に応じた電流を前記第2発光部に供給する第2給電部と
を具備する照明装置。 - 前記光源部が出射する光のうち前記第1発光部が出射した光を抽出する抽出部を具備し、
前記第1給電部は、前記抽出部が抽出した光の強度に応じて、前記第1発光部に供給される電流を制御する制御部を含む
請求項1の照明装置。 - 前記増幅部は、前記第1発光部に供給される電流の経路上に設置された抵抗素子の両端間の電圧を増幅する第1増幅部を含む
請求項1または請求項2の照明装置。 - 前記光源部は、前記近赤外光のうち前記第1波長域および前記第2波長域とは異なる第3波長域の光を出射する第3発光部を含み、
前記増幅部は、前記第1増幅部による増幅後の電圧を増幅する第2増幅部と、前記第1増幅部による増幅後の電圧を増幅する第3増幅部と含み、
前記第2給電部は、前記第2増幅部による増幅後の電圧に応じた電流を前記第2発光部に供給し、
前記第3増幅部による増幅後の電圧に応じた電流を前記第3発光部に供給する第3給電部を具備する
請求項3の照明装置。 - 前記第2増幅部と前記第3増幅部とは、前記第1増幅部による増幅後の電圧を異なる増幅率で増幅する
請求項4の照明装置。 - 請求項1から請求項5の何れかの照明装置と、
前記照明装置から出射して照射対象を通過した光の受光レベルに応じた検出信号を生成する受光装置と、
前記検出信号から生体情報を特定する特定部と
を具備する生体情報測定装置。 - 近赤外光を出射する光源部であって、前記近赤外光のうち第1波長域の光を出射する第1発光部と、前記近赤外光のうち前記第1波長域とは異なる第2波長域の光を出射する第2発光部とを含む光源部を制御する制御方法であって、
前記第1発光部に電流を供給し、
前記第1発光部に供給される電流に応じた電圧を増幅し、
前記増幅後の電圧に応じた電流を前記第2発光部に供給する
制御方法。
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