JP6323088B2

JP6323088B2 - 光検出ユニット及び生体情報検出装置

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Publication number: JP6323088B2
Application number: JP2014050080A
Authority: JP
Inventors: 松尾　篤; 篤松尾
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2014-03-13
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2018-05-16
Anticipated expiration: 2034-03-13
Also published as: JP2015173698A

Description

本発明は、光検出ユニット及び生体情報検出装置等に関する。

従来より、人間の脈波等の生体情報を検出する生体情報検出装置が知られている。特許文献１、２には、このような生体情報検出装置の一例である脈拍計の従来技術が開示されている。脈拍計は、例えば腕、手首、指等に装着されて、人体の心拍に由来する拍動を検出して、脈拍数を測定する。

特許文献１、２に開示される脈拍計は、光電式の脈拍計であり、その光検出ユニットは、対象物である被検体に向けて光を発光する発光部と、被検体からの光（生体情報を有する光）を受光する受光部を有する。この脈拍計では、血流量の変化を受光量の変化として検出することで、脈波を検出している。そして特許文献１には、手首に装着するタイプの脈拍計が開示され、特許文献２には、指に装着するタイプの脈拍計が開示されている。また特許文献３には、受光部に対して遮光部材を設けた光センサーが開示されている。

特開２０１１−１３９７２５号公報特開２００９−２０１９１９号公報特開平６−２７３２２９公報

このような生体情報等の検出装置では、その光検出ユニットの発光部が対象物に対して光を出射し、受光部が対象物からの光を受光することで得られる検出信号に基づいて、種々の情報を検出する。このため、検出信号の信号品位の向上が重要な課題となる。

このような課題に対しては、光検出ユニット（センサー）の感度を向上させればよいが、そのためには、より輝度が高く、光束角度を狭めたＬＥＤを発光部として使用することが有効と考えられる。しかし、そのようなＬＥＤは、従来の比較的輝度が低く、光束角度が広いＬＥＤに比べて素子が大きく、特に高さが高くなる。そのため、モジュールの小型化が難しいという課題がある。

本発明の幾つかの態様によれば、発光部を適切に基板に実装することで、高感度であり、且つ小型化が可能な光検出ユニット及び生体情報検出装置等を提供することができる。

本発明の一態様は、基板と、対象物に対して光を射出する発光部と、前記基板に取り付けられ、前記対象物からの光を受光する受光部と、を含み、前記基板には穴部が設けられ、前記発光部は、前記基板の前記穴部に取り付けられている光検出ユニットに関係する。

本発明の一態様では、発光部と受光部を有する光検出ユニットにおいて、発光部が基板に設けられた穴部に取り付けられている。これにより、発光部のサイズが大きい場合等であっても、光検出ユニットを小型化すること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記受光部は、前記基板の第１の面に取り付けられ、前記発光部は、前記第１の面の裏面となる前記基板の第２の面側から前記穴部に挿入されていてもよい。

これにより、基板の厚みを利用して効率的に光検出ユニットを小型化すること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記発光部は、光を集光するレンズ部を有し、前記発光部は、前記レンズ部が、前記第１の面側に突出するように前記穴部に挿入されていてもよい。

また、本発明の一態様では、前記発光部は、発光素子と、前記発光素子が封入される封入部と、前記封入部の台座となる台座部と、を有し、前記台座部は、前記発光部が前記穴部に挿入された状態において、前記第２の面側に設けられてもよい。

これにより、小型化を実現しつつ、発光部を適切に基板に固定すること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記台座部は、前記発光素子に電気的に接続される端子を有し、前記端子は、前記基板の前記第２の面に設けられる配線と電気的に接続されてもよい。

これにより、小型化を実現しつつ、発光部を適切に基板と接続すること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記基板には、少なくとも前記受光部を遮光する遮光用部材が設けられてもよい。

これにより、ノイズ要因となる光の受光部への入射を抑止すること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記遮光用部材は、前記発光部からの光が前記受光部に入射されるのを遮光する遮光壁を有し、前記遮光壁の高さをｈ１とし、前記発光部の高さをｈ２とした場合に、ｈ１≧ｈ２となってもよい。

これにより、遮光壁を用いて、発光部から受光部への直接光を遮蔽すること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記受光部の高さをｈ３とした場合に、ｈ１≧ｈ２＞ｈ３となってもよい。

また、本発明の一態様では、前記遮光用部材は、さらに絞り部を有してもよい。

また、本発明の一態様では、前記遮光壁は、板金加工により形成され、前記絞り部は、前記板金加工または射出成型により形成されてもよい。

これにより、遮光壁と絞り部をそれぞれ適切な手法により形成すること等が可能になる。

また、本発明の他の態様は、上記の光検出ユニットを含む生体情報検出装置に関係する。

図１（Ａ）、図１（Ｂ）は本実施形態の手法に対する比較例、図１（Ｃ）は本実施形態の光検出ユニットの構成例を示す側面図。本実施形態の光検出ユニットの構成例を示す斜視図。レンズ部の有無による光検出ユニットの検出信号レベルの差を説明する図。図４（Ａ）〜図４（Ｅ）は本実施形態の光検出ユニットの構成例を示す平面図、側面図。図５（Ａ）、図５（Ｂ）は本実施形態の光検出ユニットの構成例を示す他の側面図。遮光用部材の詳細な形状を示す平面図、側面図、正面図、背面図。発光部、受光部、遮光壁の高さの説明図。発光部と受光部の間の距離と検出信号の信号強度の関係を示す図。発光部と受光部の距離と深さ方向での測定距離の関係についての説明図。図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）は本実施形態の生体情報検出装置の外観図。本実施形態の生体情報検出装置の外観図。生体情報検出装置の装着及び端末装置との通信についての説明図。生体情報検出装置の機能ブロック図。図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）はセンサー部の説明図。

以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．本実施形態の手法
まず本実施形態の手法について説明する。上述したように、生体情報等の検出装置では、光検出ユニットにおいて高品位の信号を検出する必要がある。そしてそのためには、高性能な発光部（例えばＬＥＤ）を用いることが有効である。発光部の性能評価の観点は種々考えられるが、ここでは輝度が高く、光束角度が狭いものを想定している。このような発光部であれば、強い光をより限定された範囲に対して照射するため、例えば生体等で反射された反射光の強度も強くなり、結果として受光部で受光する光の強度を強くすることが可能である。

しかし、このような発光部は、比較的性能の低い発光部に比べてサイズが大きくなってしまう。特に、基板面に対して垂直な方向を高さ方向とした場合、高さが高くなる。図１（Ａ）、図１（Ｂ）に比較例の光検出ユニットの例を示す。

図１（Ａ）は第１の比較例の光検出ユニットの断面図であり、図１（Ｂ）は第２の比較例の光検出ユニットの断面図を示す。第２の比較例は第１の比較例に比べて、高性能な発光部を設けた例である。図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示したように、いずれの場合においても、光検出ユニットは、基板１６０と、受光部１４０と、発光部１５０と、遮光用部材７０が設けられる。なお、図１（Ａ）等では遮光用部材７０のうち遮光壁１００を図示しているが、遮光用部材７０が絞り部８０等を含んでもよい。遮光用部材７０は、発光部１５０から受光部１４０への直接光や、外乱光を遮蔽することで、検出信号におけるノイズを抑止するものである。

また、図１（Ａ）、図１（Ｂ）のいずれの発光部１５０も、レンズ１５１と、発光素子が封入される封入部１５３と、封入部１５３の台座となる台座部１５５を含む。ただし、上述したように比較的性能の低い図１（Ａ）に比べて、高性能な図１（Ｂ）の発光部１５０はサイズが大きく、特に高さが高い。ここで高さとは、基板面に交差する方向（狭義には直交する方向）での長さを表す。

そのため、図１（Ａ）に示した第１の比較例においても、レンズ部１５１を有さない発光部を用いる例に比べれば高さが高くなってしまうところ、図１（Ｂ）に示した第２の比較例の発光部１５０ではさらに高さが高くなってしまう。これによるデメリットは大きく２点考えられる。第１に、光検出ユニット（及び当該光検出ユニットを含む機器）が厚みを持ってしまうため、小型化が困難になるという点である。図１０（Ａ）等を用いて後述するように、光検出ユニットを含む生体情報検出装置は、腕時計型等のウェアラブル機器が想定される。この場合、ユーザーは計測期間中は機器を継続して装着する必要があるため、ユーザーに不快感を与えない、或いはユーザーの行動を阻害しないという観点から、小型化が困難なことは大きな問題となる。

第２に、発光部１５０と受光部１４０の高さの差が大きくなってしまう点である。光検出ユニットをどれだけ対象物（光を照射する対象であり狭義には生体）に近づけられるかは、光検出ユニットのうち最も高い部分に依存する。つまり、発光部１５０の高さが高くなり、受光部１４０の高さと差ができすぎてしまうと、光検出ユニットをどれだけ対象物に近づけたとしても、受光部１４０が十分対象物に近づくことができない。結果として、対象物での反射光が受光部１４０に受光するまでの光路が長くなり、受光部１４０での検出信号のレベルが低下してしまう。なお、厳密に言えば光検出ユニットのうち最も高い部分は、発光部１５０ではなく遮光用部材７０となることが想定される。しかし、遮光用部材７０の高さは発光部１５０の高さ以上となるように設定されるものであるため、発光部１５０と受光部１４０の高さの差が問題となる点に変わりはない。

ここで、受光部１４０に台座となる部分を設ける等、受光部１４０を高くすれば高さの差による問題は解決できる。しかしその場合であっても、光検出ユニットを小型化できないという課題には対応できない。

そこで本出願人は、発光部１５０を図１（Ｃ）に示すように基板１６０に実装する手法を提案する。具体的には、光検出ユニットは基板１６０と、対象物に対して光を射出する発光部１５０と、基板１６０に取り付けられ、対象物からの光を受光する受光部１４０を含み、基板１６０には穴部１６９が設けられ、発光部１５０は、基板１６０の穴部１６９に取り付けられている。

このようにすれば、穴部の深さに相当する分だけ発光部１５０の高さを吸収できる。そのため、光検出ユニット自体の厚み（高さ）を抑えることで小型化が可能になるし、図１（Ｃ）と図１（Ｂ）の比較からも明らかなように、発光部１５０と受光部１４０との高さの差異も小さくすることが可能である。

以下、本実施形態について詳細に説明する。具体的には、まず光検出ユニットの構成例について説明し、その後、遮光用部材７０について詳細に説明する。最後に、光検出ユニットを含む生体情報検出装置の具体例を説明する。

２．光検出ユニット
図２は、本実施形態の光検出ユニットの構成例を示す斜視図である。上述したように、本実施形態の光検出ユニットは、基板１６０と、受光部１４０と、発光部１５０と、遮光用部材７０を含む。なお、図２では発光部１５０の封入部１５３が第１の面（受光部１４０が実装される面）側に突出する例を示した。これは例えば、封入部１５３の厚さ（高さ）が基板１６０よりも厚い場合や、図５（Ｂ）を用いて後述するように、穴部１６９の深さによりも、封入部１５３と台座部１５５の厚さの合計が厚い場合等に対応する。ただし、図１（Ｃ）に示したように、封入部１５３が第１の面側に突出しないものとしてもよい。

発光部１５０は、対象物（被検体等）に対して光を出射し、受光部１４０は、対象物からの光を受光する。例えば発光部１５０が光を出射し、その光が対象物により反射されると、受光部１４０が、その反射光を受光する。受光部１４０は、例えばフォトダイオード等の受光素子により実現できる。発光部１５０は、例えばＬＥＤ等の発光素子により実現できる。例えば受光部１４０は、半導体の基板に形成されたＰＮ接合のダイオード素子などにより実現できる。この場合に、受光角度を絞るための角度制限フィルターや受光素子に入射する光の波長を制限する波長制限フィルターを、このダイオード素子上に形成してもよい。

脈拍計などの生体情報検出装置に適用した場合を例にとると、発光部１５０からの光は、対象物である被検体の内部を進み、表皮、真皮及び皮下組織等で拡散又は散乱する。その後、この光は、血管（被検出部位）に到達し、反射される。この際に、光の一部は血管により吸収される。そして、脈拍の影響により血管での光の吸収率が変化し、反射光の光量も変化するため、受光部１４０がこの反射光を受光して、その光量の変化を検出することで、生体情報である脈拍数等を検出できるようになる。

なお発光部１５０に設けられるドーム型レンズ１５１（広義には集光レンズであり、以下ではレンズ部とも記載する）は、発光部１５０に樹脂封止（光透過樹脂で封止）されるＬＥＤチップ（広義には発光素子チップであり、以下では発光素子とも記載する）からの光を集光するためのレンズである。即ち、表面実装型の発光部１５０では、ＬＥＤチップがドーム型レンズ１５１の下方に配置されており、ＬＥＤチップからの光は、ドーム型レンズ１５１により集光されて対象物に出射される。これにより光検出ユニットの光学的な効率を向上できる。

なお、レンズ部１５１の有無による光検出ユニットの検出信号のレベル（ここでは脈信号のＡＣパワー）の違いを図３に示す。ここでは、異なる３人のユーザーのそれぞれについて、レンズ部１５１を有する場合とレンズ部１５１を有さない場合での信号レベルを測定した。図３から明らかなように、信号レベルの向上度合いに差はあるものの、いずれのユーザーについてもレンズ部１５１を設けた方が信号レベルが改善されることが確認された。

光検出ユニットの断面図は図１（Ｃ）に示したとおりであり、受光部１４０は、基板１６０の第１の面に取り付けられ、発光部１５０は、第１の面の裏面（反対側の面）となる基板の第２の面側から穴部１６９に挿入されている。

ここで、基板１６０は厚みを有するため、仮に平坦な板状の基板であったとしても、厳密には６つの面を有する直方体となる。しかし高さ方向の面（図１（Ｃ）で基板１６０として表現されている面）は非常に面積が小さく、素子の配置は想定されるものではない。つまり直方体である平坦な基板が幅Ｗ×奥行きＤ×高さＨ（ここでＷ，Ｄ＞＞Ｈ）となるサイズである場合、第１，第２の面とはＷ×Ｄの面積を有する面である。また、フレキシブル基板のように、平坦な板ではない基板もあり得るが、その場合の第１，第２の面（この場合平面とは限らない）も同様に、素子の配置が想定される面積の広い２つの面を考えればよい。

ここでの第１の面は上述したように、基板１６０のうち受光部１４０が配置される面であり、図１（Ｃ）における上側の面である。第１の面における受光部１４０及び発光部１５０の位置関係を図４（Ａ）に示す。この場合、第２の面は図１（Ｃ）における下側の面となり、発光部１５０は図１（Ｃ）に示したように、穴部１６９の下側から上側へ向けて装着されることになる。このようにすれば、基板の厚み分の深さの穴部１６９を用いたことになるため、基板の厚み分だけ発光部１５０の高さを吸収することが可能になる。

第２の面における発光部１５０の配置例を図４（Ｂ）に示す。上述したように、受光部１４０は第１の面に設けられるため、第２の面側からは視認されない。図４（Ｂ）の例では、基板１６０に接続用のランド１６８が設けられ、発光部１５０は当該ランド１６８において半田づけにより固定されている。

また、発光部１５０は、光を集光するレンズ部１５１（狭義には上述したドーム型レンズ）を有し、発光部１５０は、レンズ部１５１が、第１の面側に突出するように穴部１６９に挿入されていてもよい。

例えば図１（Ｃ）では、レンズ部１５１の大半の部分が基板１６０の上側の面、即ち第１の面側に突出している。上述したように、発光部１５０の高さを抑えることは小型化を考える上で重要であるが、過剰に低くしすぎると、発光部１５０と受光部１４０の高さの差が問題となる。例えばレンズ部１５１の先端が穴部１６９より第１の面側に出ない場合、上述した例とは逆になり、発光部１５０が受光部１４０に対して低いことにより、光路長を短くできないといった課題が生じうる。また、現状での基板１６０の厚さや発光部１５０のサイズを考慮すれば、レンズ部１５１は基板１６０を貫く形で実装されることが自然である。つまり、第２の面側から穴部１６９に挿入すれば、レンズ部１５１は第１の面側に突出することになる。

ただし、本実施形態の発光部１５０の実装手法は、穴部１６９が基板を貫通するように設けられ、発光部１５０が第２の面側から挿入され第１の面側へ突出するものには限定されない。例えば、図５（Ａ）に示したように基板１６０の第１の面側に、非貫通型の穴部１６９が設けられ、発光部１５０は当該穴部１６９に対して第１の面側から挿入されてもよい。この場合、吸収できる高さが図１（Ｃ）に比べて少なくなるものの、背面に台座部１５５を突出させることなく発光部１５０の高さを抑える効果がある。

また、図５（Ｂ）に示したように、台座部１５５と封入部１５３との断面視における幅が同じでもよい。このように構成することで、基板１６０に形成する穴部１６９の大きさが必要最小限にとどめることができる。

図５（Ａ）或いは図５（Ｂ）の構成では、発光部１５０において、発光素子と電気的に接続される端子は台座部１５５の底面に設けられていてもよいし、側面に設けられていてもよい。基板１６０側のランド１６８は、発光素子の端子に対応する位置、つまり穴部１６９の底面部または側面部に設けられるように構成される。具体的には、側面に端子とランド１６８が設けられる場合には、図５（Ｂ）のＣ１に示した領域で接続され、底面に端子とランド１６８が設けられる場合には、図５（Ｂ）のＣ２に示した領域で接続されることになる。このように構成することで、背面に台座部１５５を突出させることなく発光部１５０の高さを抑える効果を得ることができる。

また、発光部１５０は、図１（Ｃ）に示したように、発光素子（不図示）と、発光素子が封入される封入部１５３と、封入部の台座となる台座部１５５と、を有してもよい。そして台座部１５５は、発光部１５０が穴部１６９に挿入された状態において、第２の面側に設けられる。特に台座部１５５は、発光素子に電気的に接続される端子を有し、端子は基板１６０の第２の面に設けられる配線と電気的に接続されてもよい。

具体例を図を用いて説明する。封入部１５３は発光素子が封入されている部分であるため、レンズ部１５１は当該封入部よりも対象物側に位置する。また、台座部１５５は封入部１５３の台座となるため、対象物とは異なる方向側に位置する。つまり発光部１５０は図１（Ｃ）等に示したように、対象物側から基板１６０へ向かう方向に沿って、レンズ部１５１、封入部１５３、台座部１５５の順に配置され、且つ素子を実装した際の安定性等を考慮すれば、各部の断面積は図１（Ｃ）に示したようにレンズ部１５１＜封入部１５３＜台座部１５５となることが一般的である。

そして、このような発光部１５０を第２の面側から穴部１６９に挿入する場合、台座部１５５まで含めた全体を穴部１６９に挿入することは妨げられないが、図１（Ｃ）に示したように、台座部１５５を第２の面側に残すとよい。このようにすれば、発光部１５０の基板１６０への固定が容易であるし、発光部１５０のうち、第１の面側に突出する部分を少なくできるため、発光部１５０と受光部１４０の高さの差を小さくできる。

このような発光部１５０において、発光素子に電気的に接続される端子を台座部１５５に設けることは一般的であり、例えば台座部１５５のうち、図４（Ｃ）のＰ１、Ｐ２に示した位置に端子が設けられる。Ｐ１，Ｐ２に端子を有する場合、発光部１５０は図１（Ｃ）の状態で挿入されるのであるから、図４（Ｃ）に示したとおりＰ１，Ｐ２は基板１６０の第２の面に接する位置となる。つまり、基板１６０についても第２の面側の適切な位置に配線を設けておけば、発光部１５０の端子との接続が容易である。

例えば、図４（Ｄ）は発光部１５０を挿入していない状態の基板１６０を第２の面側から見た図であるが、図４（Ｄ）のように、穴部１６９の周辺に接続用のランド１６８を設けておく。また、発光部１５０を挿入していない状態の基板１６０の断面図が図４（Ｅ）である。このような配置において、発光部１５０を図４（Ｃ）に示したように穴部１６９に挿入すれば、端子の設けられるＰ１，Ｐ２と、ランド１６８が適切に対応する。そのため、図４（Ｃ）に示したように半田づけすることで、容易に発光部１５０を基板に１６０に実装することが可能となる。

遮光用部材７０は光の遮光を行うための部材である。例えば図２では遮光用部材７０は受光部１４０を遮光している。即ち、遮光用部材７０は、発光部１５０側には設けられておらず、受光部１４０側に設けられている。例えば、遮光用部材７０は受光部１４０を覆うように設けられ、受光部１４０への入射光を遮光しているが、発光部１５０については遮光を行っていない。但し、遮光用部材７０を発光部１５０側に設ける変形実施も可能である。

遮光用部材７０の少なくとも内側面に対しては、反射抑制加工を行うことが望ましい。例えば遮光用部材７０の表面（内側面等）の色を、黒色等の所定色にして、光の乱反射を防ぐようにする。或いは、遮光用部材７０の表面をモスアイ構造にしてもよい。例えば数十〜数百ｎｍ周期の凹凸構造を表面に形成して、反射防止構造とする。このような反射抑制加工をすれば、例えば遮光用部材７０の表面での反射光が迷光となって、検出信号のノイズ成分となってしまう事態を効果的に抑制できる。

受光部１４０、発光部１５０、遮光用部材７０は、基板１６０に実装される。基板１６０は例えばリジッド基板である。基板１６０には、受光部１４０の信号・電源の端子１４２と接続するための端子１６２や、外部のメイン基板との間で信号・電源を接続するための端子１６４が設けられている。例えば受光部１４０の端子１４２と基板１６０の端子１６２はワイヤボンディング等により接続される。

そして本実施形態では、遮光用部材７０は、例えば金属（例えば錫と銅の合金）を板金加工することで形成されている。例えば１枚の金属板を板金加工することで図２に示すような形状の遮光用部材７０が形成される。そして遮光用部材７０は、発光部１５０と受光部１４０の間に設けられる遮光壁１００を有している。この遮光壁１００は、発光部１５０からの光（直接光等）が受光部１４０に入射されるのを遮光する。そして、この遮光壁１００は、板金加工により形成された遮光用部材７０の第１の金属面７１により形成されている。即ち、遮光壁１００となる第１の金属面７１が、受光部１４０と発光部１５０との間に設けられており、これにより発光部１５０からの光が受光部１４０に入射されるのが抑制される。

また遮光用部材７０は、第２、第３の金属面７２、７３を有する。これらの第２、第３の金属面７２、７３は、第１の金属面７１に交差（例えば直交）する方向に沿って設けられる。例えば第１の金属面７１を正面側の金属面とした場合に、第２、第３の金属面７２、７３は側面側の金属面であり、側面側の遮光壁となる。

そして図２に示すように、第１の金属面７１のＤ１に示す第１の端面（左側端面）は、第１の金属面７１を発光部１５０側から見た正面視において、第２の金属面７２のＤ３に示す端面よりも、一方側（左側）に突出している。一方、第１の金属面７１の第１の端面に対向する、Ｄ２に示す第２の端面（右側端面）は、上記の正面視において、第３の金属面７３のＤ４に示す端面よりも、一方とは異なる他方側（右側）に突出している。即ち、第１の金属面７１のＤ１、Ｄ２に示す端面が、第２、第３の金属面のＤ３、Ｄ４に示す端面よりも、両側に突出している。

例えば第１の金属面７１と第２の金属面７２とは、後述する図６のＥ１に示す第１の隙間領域を介して隣接して設けられる。また第１の金属面７１と第３の金属面７３とは第２の隙間領域を介して隣接して設けられる。即ち、第１の金属面７１の背面と、第２、第３の金属面のＤ３、Ｄ４に示す端面とは接しておらず、当該背面と端面との間には隙間領域が存在している。

そして、このような隙間領域が存在すると、後に詳述するようにこの隙間領域を介して発光部１５０からの光が受光部１４０に入射されてしまうおそれがある。しかしながら、本実施形態では、前述のように第１の金属面７１のＤ１、Ｄ２に示す端面が、第２、第３の金属面７２、７３よりも正面視において両側に突出しているため、このような発光部１５０からの光が受光部１４０に入射されてしまう事態を効果的に抑制できる。

また遮光用部材７０は、第１の金属面７１に交差（例えば直交）する方向に沿って設けられ、受光部１４０への光の入射を遮光する第４の金属面７４を有する。この第４の金属面７４は、例えば遮光用部材７０の上面の金属面である。

そして、この第４の金属面７４には、対象物と受光部１４０の間の光路において対象物からの光（反射光等）を絞る絞り部８０が形成されている。即ち、第４の金属面７４には、絞り部８０の開口部８１が形成されている。なお遮光用部材７０は、背面の遮光壁となる第５の金属面７５も設けられており、背面側から入射される光を遮光している。

３．遮光用部材
図１（Ｃ）や図２に示したように、基板１６０には、少なくとも受光部１４０を遮光する遮光用部材７０が設けられる。以下、遮光用部材７０について説明する。

３．１板金加工
本実施形態の光検出ユニットでは、図２に示すように、受光部１４０等を外部光から遮光するための遮光用部材７０を設けている。そして、遮光用部材７０は、金属を板金加工することで形成されており、この遮光用部材７０の例えば金属面７１により、遮光壁１００を実現している。また遮光用部材７０の例えば金属面７４により、開口部８１を有する絞り部８０を実現している。ここで遮光壁１００は、例えば受光部１４０の中心位置と発光部１５０の中心位置を結ぶ線分に対して交差（直交）する方向に沿った壁面を有するものである。このような遮光壁１００を設けることで、発光部１５０からの光（直接光）が受光部１４０に入射されるのが抑止されて、検出データの信頼性等を向上できるようになる。

後に詳述するように、発光部１５０と受光部１４０の間の距離が近いほど、光検出ユニットの光学的な効率・性能が向上する。例えば光学的な効率・性能は距離の二乗に反比例して低下する。従って、できる限り発光部１５０と受光部１４０の間の距離を近づけることが望ましい。

一方、発光部１５０と受光部１４０の間の距離を近づけると、発光部１５０からの直接光が受光部１４０に入射してしまい、ＤＣ成分の増加等が生じて、性能が低下してしまう。このため本実施形態の光検出ユニットでは、受光部１４０と発光部１５０の間に遮光壁１００を設けている。

この場合に本実施形態の比較例の手法として、遮光用部材７０のうちの遮光壁１００を射出成型により形成する手法が考えられる。射出成型を用いる比較例の手法は、機器の量産性等の観点からは有利な手法である。

しかしながら、遮光壁１００を射出成型で形成すると、当該遮光壁１００の壁厚が厚くなってしまう。即ち、遮光壁１００の壁厚を薄い設計にすると、射出成形時に遮光壁１００の部分に樹脂が十分に充填されなくなってしまい、十分な強度を有する遮光壁１００を実現できない。このため、射出成型を用いる比較例の手法では、遮光壁１００の厚さが例えば０．４ｍｍ以上になってしまう。

そして、このように遮光壁１００が厚くなると、発光部１５０と受光部１４０の間の距離も長くなってしまう。従って、例えば発光部１５０と受光部１４０との間の対象物を介した光路長も長くなってしまい、光検出ユニットの光学的な効率・性能が低下してしまう。

そこで本実施形態では遮光用部材７０を金属の板金加工により形成する。例えば図６は遮光用部材７０の詳細な形状を示す平面図、側面図、正面図、背面図である。例えば１枚の金属板を板金加工により折り曲げることで、金属面７１、７２、７３、７４、７５からなる遮光用部材７０が形成される。具体的には、上面である金属面７４に対して、金属面７１、７２、７３、７５を直角（略直角）に折り曲げることで、遮光用部材７０が形成される。

そして図２において発光部１５０と対向する金属面７１が、発光部１５０からの直接光が受光部１４０に入射されるのを遮光する遮光壁１００となる。また上面の金属面７４には、対象物と受光部１４０の間の光路において対象物からの光を絞る絞り部８０が形成される。即ち、開口部８１を有する絞り部８０が形成される。

このように、板金加工による金属面７１を用いて遮光壁１００を実現すれば、射出成型を用いる比較例の手法に比べて、遮光壁１００の厚さを薄くできる。例えば板金加工を用いた場合には、その金属面の厚さが例えば０．１ｍｍ程度であっても、十分な強度を有する遮光用部材７０を実現できる。このため、遮光壁１００となる金属面７１の厚さも例えば０．１ｍｍ程度にすることが可能になる。従って、遮光壁１００の厚さが例えば０．４ｍｍ以上になってしまう射出成型を用いる比較例の手法に比べて、遮光壁１００の厚さを十分に薄くでき、その分だけ、発光部１５０と受光部１４０の間の距離も短くできる。従って、発光部１５０からの直接光が受光部１４０に入射されるのを遮光壁１００により抑制しながら、発光部１５０から受光部１４０への対象物を介した光の光路長も短くできるため、光検出ユニットの検出性能等を向上できるようになる。

特に図２では、チップパッケージ型の発光部１５０を使用している。このチップパッケージ型の発光部１５０では、例えばドーム型レンズ１５１がＬＥＤチップの上に配置されることで、対象物への光の出射効率が高くなり、光検出ユニットの検出感度を高めることができる。

しかしながら、チップパッケージ型の発光部１５０は、例えばリフレクターにＬＥＤチップを配置して実現するタイプのものに比べて、その配置占有面積が大きい。従って、その分だけ発光部１５０と受光部１４０の間の距離も長くなってしまうという問題がある。この点、本実施形態によれば、前述のように遮光壁１００の厚さを十分に薄くできるため、このようなチップパッケージ型の発光部１５０を用いた場合にも、これに対応することが可能となり、光検出ユニットの感度等の検出性能を向上できる。

また図２では、遮光用部材７０は、発光部１５０側には設けられず受光部１４０側にだけ設けられている。即ち、遮光用部材７０は、受光部１４０を覆ってその遮光を行っているが、発光部１５０については覆っていない。

例えば、遮光用部材７０を、発光部１５０についても遮光するような形状にすると、発光部１５０から対象物へと向かう光の一部が、遮光用部材７０により遮られてしまい、対象物へ照射される光量等が減少し、感度等の検出性能が低下するおそれがある。

この点、図２のように、遮光用部材７０の形状を、受光部１４０側だけを遮光するような形状にすれば、発光部１５０からの出射光が遮光用部材７０により遮られて対象物への光の光量が減少してしまう事態の発生を抑制できる。

また遮光用部材７０を発光部１５０側に設けず受光部１４０側だけに設ける構成は、光検出ユニットの薄型化という観点においても有利な構成である。上述したようにドーム型レンズ１５１を有する発光部１５０（特にそのうちでも高輝度で光束角度の狭い発光部１５０）は、受光部１４０に比べてその高さが高くなる。そして、図１（Ｃ）等に示した穴部１６９に対する実装を行っても、発光部１５０の高さは受光部１４０よりも高くなることが一般的である。従って、発光部１５０側に遮光用部材７０を設けると、その分だけ発光部１５０側での高さが高くなってしまい、光検出ユニットの薄型化の妨げとなる。

この点、遮光用部材７０を受光部１４０側だけに設ける構成であれば、発光部１５０側には遮光用部材７０が存在しないため、例えば受光部１４０側での高さと発光部１５０側での高さを揃えることが可能になる。従って、発光部１５０側にも遮光用部材７０を設ける手法に比べて、光検出ユニットの全体として高さを低くすることが可能になり、光検出ユニットの薄型化の実現が容易になる。

また、上述のように遮光用部材７０には絞り部８０が設けられている。即ち、遮光用部材７０の上面の金属面７４に開口部８１が形成され、この開口部８１により絞り部８０が実現される。この場合に、絞り部８０の開口部８１は、発光部１５０に近いほど広く開いている。例えば開口部８１は、半円形状（略半円形状）になっており、その半円の直径が発光部１５０側に位置している。絞り部８０の開口部８１をこのような形状にすれば、発光部１５０から出射されて対象物により反射された光を、効率良く受光部１４０に入射させることが可能になり、感度等の検出性能を向上できる。なお、絞り部８０の詳細については後に詳述する。

遮光用部材７０のうち、遮光壁１００の高さと、受光部１４０、発光部１５０の高さの関係について説明する。上述したように遮光用部材７０は、発光部１５０からの光が受光部１４０に入射されるのを遮光する遮光壁１００を有する。そして、遮光壁１００の高さをｈ１とし、発光部１５０の高さをｈ２とした場合に、ｈ１≧ｈ２となる。

ここでの高さは、所与の点を基準とした場合に、当該基準からの高さ方向（基板１６０に交差する方向であり、狭義には直交する方向）での長さを言う。例えば、基板１６０のうち第１の面を基準とした場合、遮光壁１００の高さｈ１及び発光部１５０の高さｈ２は、図７に示した高さとなる。つまりここでの高さは、発光部１５０自体の厚み（図７のｈ２’）を表すものではない。

ここでの遮光壁１００は、発光部１５０から受光部１４０への直接光を遮蔽するものである。直接光を遮蔽するために必要な最も低い遮光壁１００の高さは、受光部１４０の高さや、発光部１５０と受光部１４０の間の距離等にも依存するものであるが、少なくとも発光部１５０以上の高さとしておけば、直接光の遮光は可能である。よってここでは、ｈ１≧ｈ２となるように高さの関係を設定する。この際、受光部１４０の高さをｈ３とした場合に、ｈ１≧ｈ２＞ｈ３とするとよい。この条件は、一般的なサイズの発光部１５０と受光部１４０を用いれば実現されるものではあるが、上述したように高さの差を解消するために、発光部１５０に台座を設ける等の対応をした場合、必ずしも保証されるものではない。しかし、ｈ２≦ｈ３となった場合、配置位置や角度に応じては、ｈ１≧ｈ２の要件が満たされたとしても直接光が遮蔽されないおそれが生じる。その点、ｈ１≧ｈ２＞ｈ３としておけば、容易に直接光を遮蔽するとの条件を満足することが可能である。

また、以上の説明では遮光用部材７０は、遮光壁１００もその他の部分（例えば絞り部８０）も板金加工により形成されるものとしたがこれには限定されない。例えば、遮光壁１００は、板金加工により形成され、絞り部８０は、板金加工または射出成型により形成されてもよい。

後述するように、発光部１５０と受光部１４０の間の距離については、所定の範囲とすることが望ましい。そのため、当該距離を柔軟に設定可能とするためには、発光部１５０と受光部１４０の間に設けられる遮光壁１００の厚みは薄くするとよい。上述した板金加工は、部材を薄く形成することが可能であるため、遮光壁１００については板金加工により形成するとよい。

しかし、遮光用部材７０のうち受光部１４０の上部（ユーザー装着時において、受光部１４０よりも生体側）に設けられる絞り部８０については、多少厚みが増してしまっても大きな問題とならない。なぜなら、厚みの増加は機器の高さの増加につながるものではあるが、上述してきたように受光部１４０の高さに比べて発光部１５０の高さの方が高いことが一般的である。そのため、受光部１４０側に設けられる絞り部８０が厚くなったところで、光検出ユニットのサイズは発光部１５０に基づいて決定されるはずである。以上を考慮すれば、絞り部８０についても板金加工で形成してもよいが、板金加工に比べて厚みが出てしまう射出成形により形成してもよいことになる。

３．２発光部−受光部間距離
図８は、発光部１５０と受光部１４０の間の距離ＬＤと信号強度の関係を示す図である。ここで信号強度は、本実施形態の光検出ユニットが適用される検出装置の検出信号の強度である。例えば後述するような脈波等の生体情報の検出装置に光検出ユニットを適用した場合には、脈波等の生体情報検出信号の強度である。また発光部１５０と受光部１４０の間の距離ＬＤは、例えば発光部１５０、受光部１４０の中心位置（代表位置）の間の距離である。例えば受光部１４０が矩形形状（略矩形形状）である場合には、受光部１４０の位置は、この矩形形状の中心位置である。また発光部１５０が前述のようなドーム型レンズ１５１を有する場合には、発光部１５０の位置は、例えばドーム型レンズ１５１の中心位置（ＬＥＤチップの位置）である。

図８から明らかなように発光部１５０と受光部１４０の距離ＬＤが近いほど、検出信号の信号強度が高くなり、感度等の検出性能が向上する。従って、発光部１５０と受光部１４０の距離ＬＤは近ければ近いほど望ましい。

この点、本実施形態では前述の図２、図６に示すように、遮光用部材７０は金属を板金加工することで形成され、その金属面７１により遮光壁１００が実現されている。従って、射出成型で遮光用部材７０を実現する場合に比べて、遮光壁１００の厚さを薄くすることが可能であり、例えば０．１ｍｍ程度にすることができる。従って、遮光壁１００の厚さが薄くなった分だけ、発光部１５０と受光部１４０の距離ＬＤを近づけることが可能となり、図８から明らかなように検出装置の検出性能を向上できる。

この場合に図８に示すように、受光部１４０と発光部１５０の間の距離はＬＤ＜３ｍｍであることが望ましい。例えば図８の特性曲線Ｇ１における、距離が大きい側の接線Ｇ２から明らかなように、ＬＤ≧３ｍｍとなる範囲では、特性曲線Ｇ１が飽和している。これに対して、ＬＤ＜３ｍｍの範囲では、距離ＬＤが短くなるにつれて、信号強度が大きく増加している。従って、この意味においてＬＤ＜３ｍｍであることが望ましい。

更に、距離ＬＤについてはＬＤ＜２．５ｍｍであることが望ましい。例えば距離が大きい側の接線Ｇ２と小さい側の接線Ｇ３の関係から理解されるように、距離がＬＤ＜２．５ｍｍ（２．４ｍｍ）となる範囲で、距離に対する信号強度の増加率が更に高くなっている。従って、この意味においてＬＤ＜２．５ｍｍであることが更に望ましい。

そして図２、図６に示す本実施形態の光検出ユニットでは、例えば距離ＬＤはＬＤ＝２．０ｍｍ程度となっている。従って、図８に示すように、ＬＤ≧３ｍｍとなる従来の光検出ユニットに比べて、検出性能を大幅に向上できる。

また距離ＬＤについては下限値も存在し、距離ＬＤを近づけすぎることも望ましくない。例えば図９は、本実施形態の光検出ユニットを脈波等の生体情報の検出装置に適用した場合について示す図である。この場合には、発光部１５０からの光は、被検体の血管等で拡散又は散乱し、その光が受光部１４０に入射されて、脈波が検出される。そして図９において、発光部１５０と受光部１４０の間の距離ＬＤと、深さ方向での測定距離ＬＢとの間には、ＬＤ＝２×ＬＢの関係が一般的に成り立つ。例えば距離ＬＤだけ離れた発光部１５０と受光部１４０からなる光検出ユニットによる測定限界距離は、ＬＢ＝ＬＤ／２程度となる。そして距離ＬＢが例えば１００μｍ〜１５０μｍとなる範囲には、脈波の検出対象物となる血管は存在しない。従って、距離ＬＤが、ＬＤ≦２×ＬＢ＝２×１００μｍ〜２×１５０μｍ）＝０．２ｍｍ〜０．３ｍｍになると、脈波の検出信号が極めて小さくなることが予想される。即ち、距離ＬＤが近くなると、それに伴い深さ方向での測定距離ＬＢも小さくなり、その距離ＬＢの範囲に検出対象物が存在しないと、検出信号が極めて小さくなってしまう。つまり、距離ＬＤは近いほどが検出性能は向上するが、それにも限界があり、下限値が存在する。従って、この意味においてＬＤ＞０．３ｍｍであることが望ましい。即ち、０．３ｍｍ＜ＬＤ＜２．５ｍｍ（或いは０．３ｍｍ＜ＬＤ＜３．０ｍｍ）であることが望ましい。

４．生体情報検出装置
４．１生体情報検出装置の全体構成例
図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、図１１に本実施形態の生体情報検出装置（生体情報測定装置）の外観図を示す。図１０（Ａ）は生体情報検出装置を正面方向側から見た図であり、図１０（Ｂ）は上方向側から見た図であり、図１１は側面方向側から見た図である。

図１０（Ａ）〜図１１に示すように本実施形態の生体情報検出装置はバンド部１０とケース部３０とセンサー部４０を有する。ケース部３０はバンド部１０に取り付けられる。センサー部４０は、ケース部３０に設けられる。また生体情報検出装置は後述する図１３に示すように処理部２００を有する。処理部２００は、ケース部３０に設けられ、センサー部４０からの検出信号に基づいて生体情報を検出する。なお、本実施形態の生体情報検出装置は図１０（Ａ）〜図１１の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。

なお、上述してきた光検出ユニットは、センサー部４０に含まれることになる。例えばセンサー部４０は、図１４を用いて後述するように、基板１６０と、発光部１５０と、受光部１４０と、遮光用部材７０と、絞り部８０（８０−１，８０−２）を有する光検出ユニットと、他の部材とから構成される。図１４の例であれば、他の部材とは、透光部材５０により実現される凸部５２、溝部５４、凹部５６、押圧抑制部５８等である。ただし、本実施形態に係る光検出ユニットがそれらの部材を含む、即ち、センサー部４０全体が、光検出ユニットに対応する等の変形実施も可能である。

バンド部１０はユーザーの手首に巻き付けて生体情報検出装置を装着するためのものである。バンド部１０はバンド穴１２、バックル部１４を有する。バックル部１４はバンド挿入部１５と突起部１６を有する。ユーザーは、バンド部１０の一端側を、バックル部１４のバンド挿入部１５に挿入し、バンド部１０のバンド穴１２にバックル部１４の突起部１６を挿入することで、生体情報検出装置を手首に装着する。この場合、どのバンド穴１２に突起部１６を挿入するかに応じて、後述するセンサー部４０の押圧（手首表面に対する押圧）の大きさが調整される。

ケース部３０は、生体情報検出装置の本体部に相当するものである。ケース部３０の内部には、センサー部４０、処理部２００等の生体情報検出装置の種々の構成部品が設けられる。即ち、ケース部３０は、これらの構成部品を収納する筐体である。このケース部３０は例えばトップケース３４とボトムケース３６を有する。なおケース部３０は、トップケース３４とボトムケース３６に分離される態様のものでなくてもよい。

ケース部３０には発光窓部３２が設けられている。発光窓部３２は透光部材により形成されている。そしてケース部３０には、フレキシブル基板に実装された発光部（ＬＥＤ、光検出ユニットの発光部１５０とは異なる報知用の発光部）が設けられており、この発光部からの光が、発光窓部３２を介してケース部３０の外部に出射される。

図１１に示すようにケース部３０には端子部３５が設けられている。生体情報検出装置を図示しないクレードルに装着すると、クレードルの端子部とケース部３０の端子部３５とが電気的に接続される。これによりケース部３０に設けられる二次電池（バッテリー）の充電が可能になる。

センサー部４０は被検体の脈波等の生体情報を検出するものである。例えばセンサー部４０は、後述する図１３、図１４（Ａ）に示すように受光部１４０と発光部１５０を有する。またセンサー部４０は、透光部材により形成され、被検体の皮膚表面に接触して押圧を与える凸部５２を有する。このように凸部５２が皮膚表面に押圧を与えた状態で、発光部１５０が光を出射し、その光が被検体（血管）により反射された光を受光部１４０が受光し、その受光結果が検出信号として処理部２００に出力される。そして処理部２００は、センサー部４０からの検出信号に基づいて脈波等の生体情報を検出する。なお本実施形態の生体情報検出装置の検出対象となる生体情報は、脈波（脈拍数）には限定されず、生体情報検出装置は、脈波以外の生体情報（例えば血液中の酸素飽和度、体温、心拍等）を検出する装置であってもよい。

図１２は生体情報検出装置４００の装着及び端末装置４２０との通信についての説明図である。

図１２に示すように被検体であるユーザーは手首４１０に生体情報検出装置４００を時計のように装着する。図１１に示すように、ケース部３０の被検体側の面にはセンサー部４０が設けられている。従って、生体情報検出装置４００が装着されると、センサー部４０の凸部５２が手首４１０の皮膚表面に接触して押圧を与え、その状態でセンサー部４０の発光部１５０が光を発光し、受光部１４０が反射光を受光することで、脈波等の生体情報が検出される。

生体情報検出装置４００と端末装置４２０は通信接続されて、データのやり取りが可能になっている。端末装置４２０は、例えばスマートフォン、携帯電話機、フューチャーフォン等の携帯型通信端末である。或いは端末装置４２０は、タブレット型コンピュータ等の情報処理端末であってもよい。生体情報検出装置４００と端末装置４２０の通信接続としては、例えばブルートゥース（Bluetooth（登録商標））等の近接無線通信を採用できる。このように生体情報検出装置４００と端末装置４２０が通信接続されることで、端末装置４２０の表示部４３０（ＬＣＤ等）に、脈拍数や消費カロリーなどの各種の情報を表示できる。即ち、センサー部４０の検出信号に基づき求められた各種の情報を表示できる。なお脈拍数や消費カロリーなどの情報の演算処理は、生体情報検出装置４００において実行してもよいし、その少なくとも一部を端末装置４２０において実行してもよい。

生体情報検出装置４００には、発光窓部３２が設けられており、報知用の発光部の発光（点灯、点滅）により、各種の情報をユーザーに報知する。例えば脂肪燃焼ゾーンに入った場合や脂肪燃焼ゾーンから出た場合に、これを発光窓部３２を介した発光部の発光により報知する。また端末装置４２０においてメール等が受信されると、それが端末装置４２０から生体情報検出装置４００に通知される。そして生体情報検出装置４００の発光部が発光することで、メール等の受信がユーザーに通知される。

このように図１２では、生体情報検出装置４００にはＬＣＤ等の表示部が設けられておらず、文字や数字等で報知する必要がある情報は、端末装置４２０の表示部４３０に表示される。このように図１２では、ＬＣＤ等の表示部を設けずに、必要最小限の情報を発光部の発光によりユーザーに報知することで、生体情報検出装置４００の小型化を実現している。また生体情報検出装置４００に表示部を設けないことで、生体情報検出装置４００の美観についても向上できる。

図１３に本実施形態の生体情報検出装置の機能ブロック図を示す。図１３では生体情報検出装置は、センサー部４０、体動センサー部１７０、振動発生部１８０、処理部２００、記憶部２４０、通信部２５０、アンテナ２５２、報知部２６０を含む。なお本実施形態の生体情報検出装置は図１３の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。

センサー部４０は、脈波等の生体情報を検出するものであり、受光部１４０、発光部１５０を含む。これらの受光部１４０、発光部１５０等により脈波センサー（光電センサー）が実現される。センサー部４０は、脈波センサーにより検出された信号を、脈波検出信号として出力する。

体動センサー部１７０は、種々のセンサーのセンサー情報に基づいて、体動に応じて変化する信号である体動検出信号を出力する。体動センサー部１７０は、体動センサーとして例えば加速度センサー１７２を含む。なお、体動センサー部１７０は、体動センサーとして圧力センサーやジャイロセンサーなどを有していてもよい。

処理部２００は、例えば記憶部２４０をワーク領域として、各種の信号処理や制御処理を行うものであり、例えばＣＰＵ等のプロセッサー或いはＡＳＩＣなどの論理回路により実現できる。処理部２００は、信号処理部２１０、拍動情報演算部２２０、報知制御部２３０を含む。

信号処理部２１０は各種の信号処理（フィルター処理等）を行うものであり、例えば、センサー部４０からの脈波検出信号や体動センサー部１７０からの体動検出信号などに対して信号処理を行う。例えば信号処理部２１０は体動ノイズ低減部２１２を含む。体動ノイズ低減部２１２は、体動センサー部１７０からの体動検出信号に基づいて、脈波検出信号から、体動に起因したノイズである体動ノイズを低減（除去）する処理を行う。具体的には、例えば適応フィルターなどを用いたノイズ低減処理を行う。

拍動情報演算部２２０は、信号処理部２１０からの信号等に基づいて、拍動情報の演算処理を行う。拍動情報は例えば脈拍数などの情報である。具体的には、拍動情報演算部２２０は、体動ノイズ低減部２１２でのノイズ低減処理後の脈波検出信号に対してＦＦＴ等の周波数解析処理を行って、スペクトルを求め、求めたスペクトルにおいて代表的な周波数を心拍の周波数とする処理を行う。求めた周波数を６０倍にした値が、一般的に用いられる脈拍数（心拍数）となる。なお、拍動情報は脈拍数そのものには限定されず、例えば脈拍数を表す他の種々の情報（例えば心拍の周波数や周期等）であってもよい。また、拍動の状態を表す情報であってもよく、例えば血液量そのものを表す値を拍動情報としてもよい。

報知制御部２３０は報知部２６０を制御する。報知部２６０（報知デバイス）は、報知制御部２３０の制御により、ユーザーに各種の情報を報知する。報知部２６０としては例えば報知用の発光部を用いることができる。この場合には報知制御部２３０はＬＥＤに流れる電流を制御することで、発光部の点灯、点滅等を制御する。なお報知部２６０は、ＬＣＤ等の表示部やブザー等であってもよい。

また報知制御部２３０は振動発生部１８０の制御を行う。振動発生部１８０は、振動により各種の情報をユーザーに報知するものである。振動発生部１８０は例えば振動モーター（バイブレーター）により実現できる。振動モーターは、例えば、偏芯した錘を回転させることで振動を発生する。具体的には駆動軸（ローター軸）の両端に偏心した錘を取り付けてモーター自体が揺れるようにする。振動発生部１８０の振動は報知制御部２３０により制御される。なお振動発生部１８０はこのような振動モーターには限定されず、種々の変形実施が可能である。例えばピエゾ素子などにより振動発生部１８０を実現してもよい。

振動発生部１８０による振動により、例えば電源オン時のスタートアップの報知、初回の脈波検出の成功の報知、脈波が検出できない状態が一定時間続いた時の警告、脂肪燃焼ゾーンの移動時の報知、電池電圧低下時の警告、起床アラームの通知、或いはスマートフォン等の端末装置からのメールや電話等の通知などが可能になる。なお、これらの情報は、報知用の発光部により報知してもよいし、振動発生部１８０、発光部の両者で報知してもよい。

通信部２５０は、図１２で説明したように外部の端末装置４２０との通信処理を行う。例えばブルートゥース（Bluetooth（登録商標））などの規格にしたがった無線通信の処理を行う。具体的には通信部２５０は、アンテナ２５２からの信号の受信処理や、アンテナ２５２への信号の送信処理を行う。この通信部２５０の機能は通信用のプロセッサー或いはＡＳＩＣなどの論理回路により実現できる。

４．２センサー部の構成例
図１４（Ａ）にセンサー部４０の詳細な構成例を示す。センサー部４０は、受光部１４０と発光部１５０を有する。これらの受光部１４０と発光部１５０は、基板１６０（センサー基板）に実装されている。受光部１４０は、被検体からの光（反射光、透過光等）を受光する。発光部１５０は、被検体に対して光を出射する。例えば発光部１５０が光を被検体に出射し、その光が被検体（血管）により反射されると、受光部１４０が、その反射光を受光して検出する。受光部１４０は、例えばフォトダイオード等の受光素子により実現できる。発光部１５０は、例えばＬＥＤ等の発光素子により実現できる。例えば受光部１４０は、半導体の基板に形成されたＰＮ接合のダイオード素子などにより実現できる。この場合に、受光角度を絞るための角度制限フィルターや受光素子に入射する光の波長を制限する波長制限フィルターを、このダイオード素子上に形成してもよい。

脈拍計を例にとると、発光部１５０からの光は、被検体の内部を進み、表皮、真皮及び皮下組織等で拡散又は散乱する。その後、この光は、血管（被検出部位）に到達し、反射される。この際に、光の一部は血管により吸収される。そして、脈拍の影響により血管での光の吸収率が変化し、反射光の光量も変化するため、受光部１４０がこの反射光を受光して、その光量の変化を検出することで、生体情報である脈拍数等を検出できるようになる。

受光部１４０と発光部１５０との間には遮光用部材７０（遮光壁１００）が設けられている。この遮光用部材７０は、例えば発光部１５０からの光が受光部１４０に直接入射されるのを遮光する。

またセンサー部４０には絞り部８０（８０−１、８０−２）が設けられている。絞り部８０は、被検体とセンサー部４０の間の光路において、被検体からの光を絞ったり、発光部１５０からの光を絞る。図１４（Ａ）では、絞り部８０は、透光部材５０とセンサー部４０の間に設けられている。但し、絞り部８０を透光部材５０と被検体との間や透光部材５０内に設けてもよい。また遮光用部材７０と絞り部８０を、例えば金属を板金加工することで一体形成してもよい。

透光部材５０は、生体情報検出装置の被検体に接触する側の面に設けられ、被検体からの光を透過する。また透光部材５０は、被検体の生体情報の測定時に、被検体に接触する。例えば透光部材５０の凸部５２（検出窓）が被検体に接触する。なお凸部５２の表面形状は、曲面形状（球面形状）であることが望ましいが、これに限定されるものではなく、種々の形状を採用できる。また、透光部材５０は被検体からの光の波長に対して透明であればよく、透明な材料を用いてもよいし、有色の材料を用いてもよい。

透光部材５０の凸部５２の周囲には、押圧変動等を抑制するための溝部５４が設けられている。また、透光部材５０において凸部５２が設けられる側の面を第１の面とした場合に、透光部材５０は、その第１の面の裏側の第２の面において凸部５２に対応する位置に、凹部５６を有している。この凹部５６のスペースに、受光部１４０、発光部１５０、遮光用部材７０、絞り部８０が設けられている。

また生体情報検出装置の被検体側の面には、凸部５２が被検体（手首の肌）に与える押圧を抑制する押圧抑制部５８が設けられている。図１４（Ａ）では押圧抑制部５８は、透光部材５０の凸部５２を囲むように設けられている。

そして図１４（Ａ）では、生体情報検出装置の被検体側の面に直交する方向での凸部５２の高さをＨＡ（例えば凸部５２の曲面形状の頂点の高さ）とし、押圧抑制部５８の高さをＨＢ（例えば最も高い場所での高さ）とし、高さＨＡから高さＨＢを減じた値（高さＨＡとＨＢの差）をΔｈとした場合に、Δｈ＝ＨＡ−ＨＢ＞０の関係が成り立っている。例えば、凸部５２は、押圧抑制部５８から被検体側に、Δｈ＞０となるように突出している。即ち、凸部５２は、押圧抑制部（押圧抑制面）５８よりも、Δｈの分だけ被検体側に突出している。

このように、Δｈ＞０となる凸部５２を設けることで、例えば静脈消失点を超えるための初期押圧を被検体に対して与えることが可能になる。また、凸部５２が被検体に与える押圧を抑制するための押圧抑制部５８を設けることで、生体情報検出装置により生体情報の測定を行う使用範囲において、押圧変動を最小限に抑えることが可能になり、ノイズ成分等の低減を図れる。また、Δｈ＞０となるように凸部５２が押圧抑制部５８から突出していれば、凸部５２が被検体に接触して初期押圧を与えた後に、押圧抑制部５８が被検体に接触して、凸部５２が被検体に与える押圧を抑制できるようになる。ここで静脈消失点とは、被検体に凸部５２を接触させ押圧を次第に強くした時に、脈波信号に重畳された静脈に起因する信号が消失、または脈波測定に影響しない程度に小さくなる点のことである。

例えば図１４（Ｂ）では、横軸は、生体情報検出装置の荷重機構（バンド部やバックル部等で構成される機構）が発生する荷重を表しており、縦軸は、凸部５２が被検体に与える押圧（血管にかかる圧力）を表している。そして凸部５２の押圧を発生させる荷重機構による荷重に対する凸部５２の押圧の変化量を押圧変化量としたとする。この押圧変化量は、荷重に対する押圧の変化特性の傾きに相当する。

この場合に押圧抑制部５８は、荷重機構の荷重が０〜ＦＬ１となる第１の荷重範囲ＲＦ１での押圧変化量ＶＦ１に対して、荷重機構の荷重がＦＬ１よりも大きくなる第２の荷重範囲ＲＦ２での押圧変化量ＶＦ２が小さくなるように、凸部５２が被検体に与える押圧を抑制する。即ち、初期押圧範囲である第１の荷重範囲ＲＦ１では、押圧変化量ＶＦ１を大きくする一方で、生体情報検出装置の使用範囲である第２の荷重範囲ＲＦ２では、押圧変化量ＶＦ２を小さくする。

つまり、第１の荷重範囲ＲＦ１では、押圧変化量ＶＦ１を大きくして、荷重に対する押圧の変化特性の傾きを大きくしている。このような変化特性の傾きが大きな押圧は、凸部５２の飛び出し量に相当するΔｈにより実現される。即ち、Δｈ＞０となる凸部５２を設けることで、荷重機構による荷重が少ない場合であっても、静脈消失点を超えるのに必要十分な初期押圧を、被検体に対して与えることが可能になる。

一方、第２の荷重範囲ＲＦ２では、押圧変化量ＶＦ２を小さくして、荷重に対する押圧の変化特性の傾きを小さくしている。このような変化特性の傾きが小さな押圧は、押圧抑制部５８による押圧抑制により実現される。即ち、凸部５２が被検体に与える押圧を、押圧抑制部５８が抑制することで、生体情報検出装置の使用範囲では、荷重の変動等があった場合にも、押圧の変動を最小限に抑えることが可能になる。これにより、ノイズ成分の低減等を図れる。

このように、最適化された押圧（例えば１６ｋＰａ程度）が被検体に与えられるようにすることで、より高いＭ／Ｎ比（Ｓ／Ｎ比）の脈波検出信号を得ることが可能になる。即ち、脈波センサーの信号成分を増加させると共に、ノイズ成分を低減できる。ここでＭは脈波検出信号の信号レベルを表し、Ｎはノイズレベルを表す。

また、脈波測定に使用する押圧の範囲を、第２の荷重範囲ＲＦ２に対応する範囲に設定することで、最小限の押圧変動（例えば±４ｋＰａ程度）に抑えることが可能になり、ノイズ成分を低減できる。

なお、以上のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また光検出ユニット、生体情報検出装置等の構成、動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。

１０バンド部、１２バンド穴、１４バックル部、１５バンド挿入部、
１６突起部、３０ケース部、３２発光窓部、３４トップケース、３５端子部、
３６ボトムケース、４０センサー部、５０透光部材、５２凸部、５４溝部、
５６凹部、５８押圧抑制部、７０遮光用部材、７１金属面、７２金属面、
７３金属面、７４金属面、７５金属面、８０絞り部、８１開口部、
１００遮光壁、１４０受光部、１４２端子、１５０発光部、１５１レンズ部、
１５３封入部、１５５台座部、１６０基板、１６２端子、１６４端子、
１６８ランド、１６９穴部、１７０体動センサー部、１７２加速度センサー、
１８０振動発生部、２００処理部、２１０信号処理部、
２１２体動ノイズ低減部、２２０拍動情報演算部、２３０報知制御部、
２４０記憶部、２５０通信部、２５２アンテナ、２６０報知部、
４００生体情報検出装置、４１０手首、４２０端末装置、４３０表示部

Claims

基板と、
対象物に対して光を射出する発光部と、
前記基板に取り付けられ、前記対象物からの光を受光する受光部と、
を含み、
前記基板には穴部が設けられ、
前記発光部は、前記基板の前記穴部に設けられており、
前記基板には、少なくとも前記受光部を遮光する遮光用部材が設けられ、
前記遮光用部材は、前記発光部からの光が前記受光部に入射されるのを遮光する遮光壁を有し、
前記遮光壁の高さをｈ１とし、前記発光部の高さをｈ２とし、前記受光部の高さをｈ３とした場合に、ｈ１≧ｈ２＞ｈ３であることを特徴とする光検出ユニット。
請求項１において、
前記受光部は、
前記基板の第１の面に取り付けられ、
前記発光部は、
前記第１の面の裏面となる前記基板の第２の面側から前記穴部に配置されていることを特徴とする光検出ユニット。
請求項２において、
前記発光部は、光を集光するレンズ部を有し、
前記発光部は、
前記レンズ部が、前記第１の面側に突出するように前記穴部に配置されていることを特徴とする光検出ユニット。
請求項２又は３において、
前記発光部は、
発光素子と、
前記発光素子が封入される封入部と、
前記封入部の台座となる台座部と、を有し、
前記台座部は、
前記発光部が前記穴部に配置された状態において、前記第２の面側に設けられることを特徴とする光検出ユニット。
請求項４において、
前記台座部は、前記発光素子に電気的に接続される端子を有し、
前記端子は、
前記基板の前記第２の面に設けられる配線と電気的に接続されることを特徴とする光検出ユニット。
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記遮光用部材は、さらに絞り部を有することを特徴とする光検出ユニット。
請求項６において、
前記遮光壁は、板金加工により形成され、
前記絞り部は、前記板金加工または射出成型により形成されてなることを特徴とする光検出ユニット。
請求項１乃至７のいずれかに記載の光検出ユニットを含むことを特徴とする生体情報検出装置。