WO2020213620A1 - 検出装置 - Google Patents

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WO2020213620A1
WO2020213620A1 PCT/JP2020/016503 JP2020016503W WO2020213620A1 WO 2020213620 A1 WO2020213620 A1 WO 2020213620A1 JP 2020016503 W JP2020016503 W JP 2020016503W WO 2020213620 A1 WO2020213620 A1 WO 2020213620A1
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optical sensor
output
photodiode
period
signal
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PCT/JP2020/016503
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加藤　博文
綱島　貴徳
真 内田
卓 中村
昭雄 瀧本
隆夫 染谷
知之 横田
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株式会社ジャパンディスプレイ
国立大学法人東京大学
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Definitions

  • the present invention relates to a detection device.
  • Patent Document 1 An optical sensor capable of detecting a fingerprint pattern or a blood vessel pattern is known (for example, Patent Document 1).
  • the challenge is to acquire the pulse wave velocity using an optical sensor.
  • An object of the present invention is to provide a detection device capable of acquiring a pulse wave velocity.
  • the detection device of one aspect of the present invention includes a first optical sensor, a second optical sensor arranged at a predetermined distance from the first optical sensor, the first optical sensor facing a biological tissue including a blood vessel, and the like.
  • the blood vessel is based on a light source that emits light detected by the second optical sensor, a time-series change in the output of the first optical sensor, a time-series change in the output of the second optical sensor, and the predetermined distance. It is provided with a processing unit for calculating the pulse wave propagation velocity of.
  • FIG. 1 is a plan view showing a detection device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the detection device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a detection device.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a plurality of partial detection regions.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic cross-sectional configuration of the sensor unit.
  • FIG. 6 is a graph schematically showing the relationship between the wavelength of light incident on the photodiode and the conversion efficiency.
  • FIG. 7 is a timing waveform diagram showing an operation example of the detection device.
  • FIG. 8 is a timing waveform diagram showing an operation example of the read period in FIG. 7.
  • FIG. 7 is a timing waveform diagram showing an operation example of the detection device.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the driving of the sensor unit of the detection device and the lighting operation of the light source.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the driving of the sensor unit and the lighting operation of the light source according to the first modification of the embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic view showing an example of the positional relationship between the second light source, the sensor unit, and the blood vessel in the finger.
  • FIG. 12 is a schematic view showing a plurality of points in the photodiode exemplarily set when a planar detection region formed by a plurality of photodiodes provided so as to face a finger is viewed in a plan view. .. FIG.
  • FIG. 13 is a flowchart showing an example of a processing flow related to correction of a time lag that branches depending on a control mode of the lighting time of the light source.
  • FIG. 14 is a timing chart for explaining the time lag between the effective exposure period and the output timing when the reset period and the read period and the lighting period of the second light source overlap.
  • FIG. 15 is a timing chart for explaining the time lag of the output timing when the reset period and the read period and the lighting period of the second light source do not overlap.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram showing an example before and after the correction of the time lag of the output from each of the photodiodes.
  • FIG. 17 is a schematic view showing a main configuration example of a detection device in a form that can be worn on the wrist.
  • FIG. 18 is a schematic diagram showing an example of detecting the pulse wave velocity of a blood vessel by the detection device shown in FIG.
  • FIG. 19 is a diagram showing an arrangement example of the sensor unit of the detection device mounted on the bandana.
  • FIG. 20 is a diagram showing an arrangement example of a sensor unit of a detection device mounted on clothes.
  • FIG. 21 is a diagram showing an arrangement example of the sensor unit of the detection device mounted on the adhesive sheet.
  • FIG. 1 is a plan view showing a detection device according to an embodiment.
  • the detection device 1 includes a sensor base material 21, a sensor unit 10, a gate line drive circuit 15, a signal line selection circuit 16, a detection circuit 48, a control circuit 122, and a power supply circuit 123.
  • a plurality of types of light sources are exemplified as the light source, but the light source may be one type.
  • the control board 121 is electrically connected to the sensor base material 21 via the flexible printed circuit board 71.
  • the flexible printed circuit board 71 is provided with a detection circuit 48.
  • the control board 121 is provided with a control circuit 122 and a power supply circuit 123.
  • the control circuit 122 is, for example, an FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • the control circuit 122 supplies a control signal to the sensor unit 10, the gate line drive circuit 15, and the signal line selection circuit 16 to control the detection operation of the sensor unit 10. Further, the control circuit 122 supplies a control signal to the first light source 61 and the second light source 62 to control the lighting or non-lighting of the first light source 61 and the second light source 62.
  • the power supply circuit 123 supplies a voltage signal such as a sensor power supply signal VDDSNS (see FIG. 4) to the sensor unit 10, the gate line drive circuit 15, and the signal line selection circuit 16. Further, the power supply circuit 123 supplies the power supply voltage to the first light source 61 and the second light source 62.
  • VDDSNS sensor power supply signal
  • the sensor base material 21 has a detection region AA and a peripheral region GA.
  • the detection area AA is an area provided with a plurality of photodiode PDs (see FIG. 4) included in the sensor unit 10.
  • the peripheral region GA is a region between the outer circumference of the detection region AA and the end portion of the sensor base material 21, and is a region that does not overlap with the photodiode PD.
  • the gate line drive circuit 15 and the signal line selection circuit 16 are provided in the peripheral region GA. Specifically, the gate line drive circuit 15 is provided in a region extending along the second direction Dy in the peripheral region GA.
  • the signal line selection circuit 16 is provided in a region extending along the first direction Dx in the peripheral region GA, and is provided between the sensor unit 10 and the detection circuit 48.
  • the first direction Dx is one direction in a plane parallel to the sensor base material 21.
  • the second direction Dy is one direction in a plane parallel to the sensor base material 21, and is a direction orthogonal to the first direction Dx.
  • the second direction Dy may intersect with the first direction Dx without being orthogonal to each other.
  • the third direction Dz is a direction orthogonal to the first direction Dx and the second direction Dy, and is a normal direction of the sensor base material 21.
  • the plurality of first light sources 61 are provided on the first light source base material 51 and are arranged along the second direction Dy.
  • the plurality of second light sources 62 are provided on the second light source base material 52 and are arranged along the second direction Dy.
  • the first light source base material 51 and the second light source base material 52 are electrically connected to the control circuit 122 and the power supply circuit 123 via the terminal portions 124 and 125 provided on the control board 121, respectively.
  • the plurality of first light sources 61 and the plurality of second light sources 62 for example, an inorganic LED (Light Emitting Diode), an organic EL (OLED: Organic Light Emitting Diode), or the like is used.
  • the plurality of first light sources 61 and the plurality of second light sources 62 emit first light L61 (see FIG. 18) and second light L62 (see FIG. 11 and the like) having different wavelengths, respectively.
  • the first light L61 and the second light L62 have different emission maximum wavelengths.
  • the maximum emission wavelength is a wavelength that exhibits the maximum emission intensity in the emission spectrum showing the relationship between the respective wavelengths of the first light L61 and the second light L62 and the emission intensity.
  • the numerical value of the wavelength is simply described, it shall indicate the assumed maximum emission wavelength.
  • the first light L61 emitted from the first light source 61 is mainly reflected by the surface of the object to be detected such as a finger Fg and is incident on the sensor unit 10.
  • the sensor unit 10 can detect the fingerprint by detecting the shape of the uneven surface of the finger Fg or the like.
  • the second light L62 emitted from the second light source 62 is mainly reflected inside the finger Fg or the like or transmitted through the finger Fg or the like and is incident on the sensor unit 10.
  • the sensor unit 10 can detect information about the internal living body such as the finger Fg.
  • the information about the living body is, for example, a finger Fg, a pulse wave of the palm, a pulse, a blood vessel image, or the like.
  • the first light L61 may have a wavelength of 520 nm or more and 600 nm or less, for example, about 500 nm
  • the second light L62 may have a wavelength of 780 nm or more and 900 nm or less, for example, about 850 nm.
  • the first light L61 is blue or green visible light
  • the second light L62 is infrared light.
  • the sensor unit 10 can detect a fingerprint based on the first light L61 emitted from the first light source 61.
  • the second light L62 emitted from the second light source 62 is reflected inside the object to be detected such as the finger Fg or is transmitted / absorbed by the finger Fg or the like and is incident on the sensor unit 10.
  • the sensor unit 10 can detect a pulse wave or a blood vessel image (blood vessel pattern) as information about an internal living body such as a finger Fg.
  • the first light L61 may have a wavelength of 600 nm or more and 700 nm or less, for example, about 660 nm
  • the second light L62 may have a wavelength of 780 nm or more and 900 nm or less, for example, about 850 nm.
  • the sensor unit 10 displays pulse waves, pulses, and blood vessel images as information about the living body. In addition, blood oxygen saturation can be detected.
  • the detection device 1 since the detection device 1 has the first light source 61 and the plurality of second light sources 62, the detection device 1 can perform the detection based on the first light L61 and the detection based on the second light L62. , Information about various living bodies can be detected.
  • the arrangement of the first light source 61 and the second light source 62 shown in FIG. 1 is merely an example and can be changed as appropriate.
  • a plurality of first light sources 61 and a plurality of second light sources 62 may be arranged on each of the first light source base material 51 and the second light source base material 52.
  • the group including the plurality of first light sources 61 and the group including the plurality of second light sources 62 may be arranged side by side in the second direction Dy, or the first light source 61 and the second light source 62 may be arranged side by side. And may be alternately arranged in the second direction Dy.
  • the number of light source base materials provided with the first light source 61 and the second light source 62 may be one or three or more.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the detection device according to the embodiment.
  • the detection device 1 further includes a detection control unit 11 and a detection unit 40.
  • a part or all of the functions of the detection control unit 11 are included in the control circuit 122.
  • a part or all of the functions other than the detection circuit 48 are included in the control circuit 122.
  • the sensor unit 10 is an optical sensor having a photodiode PD which is a photoelectric conversion element.
  • the photodiode PD included in the sensor unit 10 outputs an electric signal corresponding to the emitted light to the signal line selection circuit 16.
  • the signal line selection circuit 16 sequentially selects the signal line SGL according to the selection signal ASW from the detection control unit 11. As a result, the electric signal is output to the detection unit 40 as a detection signal Vdet. Further, the sensor unit 10 performs detection according to the gate drive signal Vgcl supplied from the gate line drive circuit 15.
  • the detection control unit 11 is a circuit that supplies control signals to the gate line drive circuit 15, the signal line selection circuit 16, and the detection unit 40, respectively, and controls their operations.
  • the detection control unit 11 supplies various control signals such as a start signal STV, a clock signal CK, and a reset signal RST1 to the gate line drive circuit 15. Further, the detection control unit 11 supplies various control signals such as the selection signal ASW to the signal line selection circuit 16. Further, the detection control unit 11 supplies various control signals to the first light source 61 and the second light source 62 to control the lighting and non-lighting of each.
  • the gate line drive circuit 15 is a circuit that drives a plurality of gate line GCLs (see FIG. 3) based on various control signals.
  • the gate line drive circuit 15 sequentially or simultaneously selects a plurality of gate line GCLs and supplies a gate drive signal Vgcl to the selected gate line GCLs. As a result, the gate line drive circuit 15 selects a plurality of photodiodes PD connected to the gate line GCL.
  • the signal line selection circuit 16 is a switch circuit that sequentially or simultaneously selects a plurality of signal line SGLs (see FIG. 3).
  • the signal line selection circuit 16 is, for example, a multiplexer.
  • the signal line selection circuit 16 connects the selected signal line SGL and the detection circuit 48 based on the selection signal ASW supplied from the detection control unit 11. As a result, the signal line selection circuit 16 outputs the detection signal Vdet of the photodiode PD to the detection unit 40.
  • the detection unit 40 includes a detection circuit 48, a signal processing unit 44, a coordinate extraction unit 45, a storage unit 46, a detection timing control unit 47, an image processing unit 49, and an output processing unit 50.
  • the detection timing control unit 47 operates in synchronization with the detection circuit 48, the signal processing unit 44, the coordinate extraction unit 45, and the image processing unit 49 based on the control signal supplied from the detection control unit 11. To control.
  • the detection circuit 48 is, for example, an analog front end circuit (AFE, Analog Front End).
  • the detection circuit 48 is, for example, a signal processing circuit having the functions of the detection signal amplification unit 42 and the A / D conversion unit 43.
  • the detection signal amplification unit 42 amplifies the detection signal Vdet.
  • the A / D conversion unit 43 converts the analog signal output from the detection signal amplification unit 42 into a digital signal.
  • the signal processing unit 44 is a logic circuit that detects a predetermined physical quantity input to the sensor unit 10 based on the output signal of the detection circuit 48.
  • the signal processing unit 44 can detect the unevenness of the finger Fg or the surface of the palm based on the signal from the detection circuit 48. Further, the signal processing unit 44 can detect information about the living body based on the signal from the detection circuit 48. Information about the living body is, for example, a blood vessel image of a finger Fg or a palm, a pulse wave, a pulse, a blood oxygen saturation, and the like.
  • the photodiode PD detects the amount of light obtained by subtracting the light absorbed by blood (hemoglobin) from the irradiated first light L61 and second light L62. To do. Most of the oxygen in the blood is reversibly bound to hemoglobin in red blood cells, and a small part is dissolved in plasma.
  • oxygen saturation the value of what percentage of oxygen is bound to the blood as a whole is called oxygen saturation (SpO2). It is possible to calculate the blood oxygen saturation from the amount obtained by subtracting the light absorbed by blood (hemoglobin) from the irradiated light at the two wavelengths of the first light L61 and the second light L62.
  • the signal processing unit 44 may acquire the detection signal Vdet (information about the living body) detected simultaneously by the plurality of photodiode PDs and execute a process of averaging them.
  • the detection unit 40 suppresses measurement errors due to noise and the relative positional deviation between the detected object such as the finger Fg and the sensor unit 10, and stable detection is possible.
  • the storage unit 46 temporarily stores the signal calculated by the signal processing unit 44.
  • the storage unit 46 may be, for example, a RAM (Random Access Memory), a register circuit, or the like.
  • the coordinate extraction unit 45 is a logic circuit that obtains the detection coordinates of the unevenness of the surface of the finger or the like when the signal processing unit 44 detects the contact or proximity of the finger. Further, the coordinate extraction unit 45 is a logic circuit for obtaining the detection coordinates of the finger Fg and the blood vessel of the palm.
  • the image processing unit 49 combines the detection signals Vdet output from each photodiode PD of the sensor unit 10 to show two-dimensional information indicating the shape of surface irregularities such as finger Fg and the shape of finger Fg and blood vessels in the palm. Generates two-dimensional information.
  • the coordinate extraction unit 45 and the image processing unit 49 may be omitted.
  • the output processing unit 50 functions as a processing unit that performs processing based on outputs from a plurality of photodiode PDs. Specifically, the output processing unit 50 of the embodiment outputs at least a sensor output Vo including pulse wave data based on the detection signal Vdet acquired through the signal processing unit 44. In the embodiment, the signal processing unit 44 outputs data indicating a change (amplitude) of the output of the detection signal Vdet of each photodiode PD, which will be described later, and the output processing unit 50 determines which output is adopted for the sensor output Vo. Although it is determined, both of them may be performed by the signal processing unit 44 or the output processing unit 50.
  • the output processing unit 50 may include the detection coordinates obtained by the coordinate extraction unit 45, the two-dimensional information generated by the image processing unit 49, and the like in the sensor output Vo. Further, the function of the output processing unit 50 may be integrated into another configuration (for example, the image processing unit 49 or the like).
  • the signal processing unit 44 may provide a noise filter as necessary. ..
  • the frequency component of noise generated by changes in breathing and posture is, for example, 1 Hz or less, which is a frequency sufficiently lower than the frequency component of pulse waves, and therefore can be removed by using a bandpass filter as a noise filter.
  • the bandpass filter can be provided, for example, in the detection signal amplifier 42.
  • the frequency component of noise generated by the movement of the human body is, for example, about several Hz to 100 Hz, and may overlap with the frequency component of the pulse wave.
  • a noise filter that removes the frequency having the fluctuation component is used.
  • a pulse wave may utilize the property that a time lag of a peak value occurs depending on a measurement location of the human body. That is, the pulse wave has a time lag depending on the measurement location of the human body, and the noise generated by the movement of the human body has no time lag, or the time lag is smaller than that of the pulse wave.
  • the pulse wave is measured at at least two different places, and if the peak value measured at a plurality of different places is within a predetermined time, it is removed as noise.
  • the waveform due to noise and the waveform due to the pulse wave accidentally overlap, but in this case, the two waveforms overlap only at one location in multiple different locations, so the waveform due to noise and the pulse wave overlap. It is possible to discriminate the waveform by the wave.
  • This process can be performed, for example, by the signal processing unit 44.
  • the signal processing unit 44 removes the frequency components having different phases.
  • a short-time Fourier transform may be performed to remove the fluctuation component, and an inverse Fourier transform may be performed.
  • commercial frequency power supplies 50Hz, 60Hz
  • noise sources 50Hz, 60Hz
  • noise generated by a commercial frequency power supply may be removed by providing a shield on the surface of the detector opposite to the detection surface.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a detection device.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a plurality of partial detection regions. Note that FIG. 4 also shows the circuit configuration of the detection circuit 48.
  • the sensor unit 10 has a plurality of partial detection regions PAA arranged in a matrix. Photodiode PDs are provided in each of the plurality of partial detection regions PAA.
  • the signal line SGL extends in the second direction Dy and is connected to the photodiode PDs of the plurality of partial detection regions PAA arranged in the second direction Dy. Further, the plurality of signal lines SGL (1), SGL (2), ..., SGL (12) are arranged in the first direction Dx and connected to the signal line selection circuit 16 and the reset circuit 17, respectively. In the following description, when it is not necessary to distinguish and explain a plurality of signal lines SGL (1), SGL (2), ..., SGL (12), they are simply referred to as signal lines SGL.
  • the resolution of the sensor is, for example, 508 dpi (dot per inch), and the number of cells is 252 ⁇ 256.
  • a sensor unit 10 is provided between the signal line selection circuit 16 and the reset circuit 17.
  • the signal line selection circuit 16 and the reset circuit 17 may be connected to the ends of the signal line SGL in the same direction, respectively.
  • the effective area of one sensor is, for example, 50 ⁇ 50 um 2, and the area of the detection area AA is, for example, 12.6 ⁇ 12.8 mm 2 .
  • the gate line drive circuit 15 receives various control signals such as a start signal STV, a clock signal CK, and a reset signal RST1 from the control circuit 122 (see FIG. 1).
  • the gate line drive circuit 15 sequentially selects a plurality of gate lines GCL (1), GCL (2), ..., GCL (8) in a time-division manner based on various control signals.
  • the gate line drive circuit 15 supplies the gate drive signal Vgcl to the selected gate line GCL.
  • the gate drive signal Vgcl is supplied to the plurality of first switching elements Tr connected to the gate line GCL, and the plurality of partial detection regions PAA arranged in the first direction Dx are selected as detection targets.
  • the gate line drive circuit 15 may drive a plurality of gate line GCLs in a bundle.
  • the gate line drive circuit 15 simultaneously selects a predetermined number of gate line GCLs among the gate lines GCL (1), GCL (2), ..., GCL (8) based on the control signal. May be good.
  • the gate line drive circuit 15 simultaneously selects the gate line GCL (6) from the six gate line GCL (1) and supplies the gate drive signal Vgcl.
  • the gate line drive circuit 15 supplies a gate drive signal Vgcl to a plurality of first switching elements Tr via the six selected gate line GCLs.
  • the group regions PAG1 and PAG2 including the plurality of partial detection regions PAA arranged in the first direction Dx and the second direction Dy are selected as detection targets, respectively.
  • the gate line drive circuit 15 bundles and drives a predetermined number of gate line GCLs, and sequentially supplies a gate drive signal Vgcl for each of a predetermined number of gate line GCLs.
  • group region PAG when the positions of different group regions such as the detection region position groups PAG1 and PAG2 are not particularly distinguished, they are described as group region PAG.
  • the signal line selection circuit 16 has a plurality of selection signal lines Lsel, a plurality of output signal lines Lout, and a third switching element TrS.
  • the plurality of third switching elements TrS are each provided corresponding to the plurality of signal lines SGL.
  • the six signal lines SGL (1), SGL (2), ..., SGL (6) are connected to the common output signal line Lout1.
  • the six signal lines SGL (7), SGL (8), ..., SGL (12) are connected to the common output signal line Lout2.
  • the output signal lines Lout1 and Lout2 are connected to the detection circuit 48, respectively.
  • the signal lines SGL (1), SGL (2), ..., SGL (6) are used as the first signal line block, and the signal lines SGL (7), SGL (8), ..., SGL (12) are second. It is a signal line block.
  • the plurality of selection signal lines Lsel are connected to the gates of the third switching element TrS included in one signal line block. Further, one selection signal line Lsel is connected to the gate of the third switching element TrS of the plurality of signal line blocks.
  • the selection signal lines Lsel1, Lsel2, ..., Lsel6 are connected to the third switching element TrS corresponding to the signal lines SGL (1), SGL (2), ..., SGL (6), respectively.
  • the selection signal line Lsel1 is connected to a third switching element TrS corresponding to the signal line SGL (1) and a third switching element TrS corresponding to the signal line SGL (7).
  • the selection signal line Lsel2 is connected to a third switching element TrS corresponding to the signal line SGL (2) and a third switching element TrS corresponding to the signal line SGL (8).
  • the control circuit 122 (see FIG. 1) sequentially supplies the selection signal ASW to the selection signal line Lsel.
  • the signal line selection circuit 16 sequentially selects the signal line SGL in one signal line block in a time-division manner by the operation of the third switching element TrS. Further, the signal line selection circuit 16 selects one signal line SGL for each of the plurality of signal line blocks.
  • the detection device 1 can reduce the number of ICs (Integrated Circuits) including the detection circuit 48 or the number of terminals of the ICs.
  • the signal line selection circuit 16 may bundle a plurality of signal line SGLs and connect them to the detection circuit 48.
  • the control circuit 122 (see FIG. 1) simultaneously supplies the selection signal ASW to the selection signal line Lsel.
  • the signal line selection circuit 16 selects a plurality of signal line SGLs (for example, six signal line SGLs) in one signal line block by the operation of the third switching element TrS, and detects the plurality of signal line SGLs. It is connected to the circuit 48.
  • the signal detected in each group area PAG is output to the detection circuit 48.
  • the signals from the plurality of partial detection regions PAA photodiode PD) are integrated and output to the detection circuit 48 in units of the group region PAG.
  • the gate line drive circuit 15 and the signal line selection circuit 16 By operating the gate line drive circuit 15 and the signal line selection circuit 16 to perform detection for each group region PAG, the strength of the detection signal Vdet obtained by one detection is improved, so that the sensor sensitivity can be improved. .. In addition, the time required for detection can be shortened. Therefore, since the detection device 1 can repeatedly execute the detection in a short time, the S / N ratio can be improved, and the temporal change of the information about the living body such as the pulse wave can be accurately detected. can do.
  • the reset circuit 17 includes a reference signal line Lvr, a reset signal line Lrst, and a fourth switching element TrR.
  • the fourth switching element TrR is provided corresponding to a plurality of signal lines SGL.
  • the reference signal line Lvr is connected to one of the source or drain of the plurality of fourth switching elements TrR.
  • the reset signal line Lrst is connected to the gates of a plurality of fourth switching elements TrR.
  • the control circuit 122 supplies the reset signal RST2 to the reset signal line Lrst.
  • the plurality of fourth switching elements TrR are turned on, and the plurality of signal lines SGL are electrically connected to the reference signal line Lvr.
  • the power supply circuit 123 supplies the reference signal COM to the reference signal line Lvr.
  • the reference signal COM is supplied to the capacitive element Ca (see FIG. 4) included in the plurality of partial detection regions PAA.
  • the partial detection region PAA includes a photodiode PD, a capacitive element Ca, and a first switching element Tr.
  • FIG. 4 shows two gate lines GCL (m) and GCL (m + 1) arranged in the second direction Dy among the plurality of gate lines GCL. Further, among the plurality of signal lines SGL, two signal lines SGL (n) and SGL (n + 1) arranged in the first direction Dx are shown.
  • the partial detection region PAA is a region surrounded by the gate line GCL and the signal line SGL.
  • the first switching element Tr is provided corresponding to the photodiode PD.
  • the first switching element Tr is composed of a thin film transistor, and in this example, it is composed of an n-channel MOS (Metal Oxide Semiconductor) type TFT (Thin Film Transistor).
  • MOS Metal Oxide Semiconductor
  • the gate of the first switching element Tr belonging to a plurality of partial detection regions PAA arranged in the first direction Dx is connected to the gate line GCL.
  • the sources of the first switching element Tr belonging to the plurality of partial detection regions PAA arranged in the second direction Dy are connected to the signal line SGL.
  • the drain of the first switching element Tr is connected to the cathode of the photodiode PD and the capacitive element Ca.
  • the sensor power signal VDDSNS is supplied from the power supply circuit 123 to the anode of the photodiode PD. Further, the signal line SGL and the capacitance element Ca are supplied with a reference signal COM which is an initial potential of the signal line SGL and the capacitance element Ca from the power supply circuit 123.
  • the detection device 1 can detect a signal according to the amount of light emitted to the photodiode PD for each partial detection region PAA or for each group region PAG.
  • the detection circuit 48 is connected to the signal line SGL when the switch SSW is turned on during the read period Pdet (see FIG. 7).
  • the detection signal amplification unit 42 of the detection circuit 48 converts the fluctuation of the current supplied from the signal line SGL into the fluctuation of the voltage and amplifies it.
  • a reference potential (Vref) having a fixed potential is input to the non-inverting input unit (+) of the detection signal amplification unit 42, and a signal line SGL is connected to the inverting input terminal (-).
  • the same signal as the reference signal COM is input as the reference potential (Vref) voltage.
  • the detection signal amplification unit 42 has a capacitance element Cb and a reset switch RSW. In the reset period Prst (see FIG. 7), the reset switch RSW is turned on and the charge of the capacitive element Cb is reset.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic cross-sectional configuration of the sensor unit.
  • FIG. 6 is a graph schematically showing the relationship between the wavelength of light incident on the photodiode and the conversion efficiency.
  • the sensor unit 10 includes a sensor base material 21, a TFT layer 22, an insulating layer 23, a photodiode PD, and a protective film 24.
  • the sensor base material 21 is an insulating base material, and for example, glass or a resin material is used.
  • the sensor base material 21 is not limited to a flat plate shape, and may have a curved surface. In this case, the sensor base material 21 may be a film-like resin.
  • the sensor base material 21 has a first surface S1 and a second surface S2 opposite to the first surface S1.
  • the TFT layer 22, the insulating layer 23, the photodiode PD, and the protective film 24 are laminated in this order on the first surface S1.
  • the TFT layer 22 is used in circuits such as the gate line drive circuit 15 and the signal line selection circuit 16 described above. Further, the TFT layer 22 is provided with various wirings such as a TFT (Thin Film Transistor) such as a first switching element Tr, a gate line GCL, and a signal line SGL.
  • the sensor base material 21 and the TFT layer 22 are drive circuit boards that drive the sensor for each predetermined detection region, and are also called a backplane.
  • the insulating layer 23 is an inorganic insulating layer.
  • an oxide such as silicon oxide (SiO 2 ) or a nitride such as silicon nitride (SiN) is used.
  • the photodiode PD is provided on the insulating layer 23.
  • the photodiode PD has a photoelectric conversion layer 31, a cathode electrode 35, and an anode electrode 34.
  • the cathode electrode 35, the photoelectric conversion layer 31, and the anode electrode 34 are laminated in this order in the direction perpendicular to the first surface S1 of the sensor base material 21.
  • the order of stacking the photodiode PDs may be the anode electrode 34, the photoelectric conversion layer 31, and the cathode electrode 35.
  • the characteristics (for example, voltage / current characteristics and resistance value) of the photoelectric conversion layer 31 change according to the emitted light.
  • An organic material is used as the material of the photoelectric conversion layer 31.
  • the photoelectric conversion layer 31 for example, C 60 (fullerene), PCBM (phenyl C61-butyric acid methyl ester), CuPc (copper phthalocyanine), which are low molecular weight organic materials, are used.
  • F 16 CuPc fluorinated copper phthalocyanine
  • rubrene rubrene: 5,6,11,12-tetraphenyltetracene
  • PDI a derivative of Perylene
  • the photoelectric conversion layer 31 can be formed by a thin film deposition type (Dry Process) using these low molecular weight organic materials.
  • the photoelectric conversion layer 31 may be, for example, a laminated film of CuPc and F 16 CuPc, or a laminated film of rubrene and C 60 .
  • the photoelectric conversion layer 31 can also be formed by a coating type (Wet Process).
  • a material obtained by combining the above-mentioned low molecular weight organic material and high molecular weight organic material is used as the photoelectric conversion layer 31 a material obtained by combining the above-mentioned low molecular weight organic material and high molecular weight organic material is used.
  • the photoelectric conversion layer 31 can be a film in which P3HT and PCBM are mixed, or a film in which F8BT and PDI are mixed.
  • the cathode electrode 35 and the anode electrode 34 face each other with the photoelectric conversion layer 31 interposed therebetween.
  • a conductive material having translucency such as ITO (Indium Tin Oxide) is used.
  • a metal material such as silver (Ag) or aluminum (Al) is used.
  • the cathode electrode 35 may be an alloy material containing at least one of these metal materials.
  • the cathode electrode 35 can be formed as a translucent electrode having translucency.
  • the cathode electrode 35 has a translucency of about 60% by being formed of an Ag thin film having a film thickness of 10 nm.
  • the photodiode PD is the light emitted from both sides of the sensor base material 21, for example, the first light L61 emitted from the first surface S1 side and the second light L62 emitted from the second surface S2 side. Both can be detected.
  • the protective film 24 is provided so as to cover the anode electrode 34.
  • the protective film 24 is a passivation film and is provided to protect the photodiode PD.
  • the horizontal axis of the graph shown in FIG. 6 is the wavelength of light incident on the photodiode PD, and the vertical axis is the external quantum efficiency of the photodiode PD.
  • the external quantum efficiency is represented by, for example, the ratio of the number of photons of light incident on the photodiode PD to the current flowing from the photodiode PD to the external detection circuit 48.
  • the photodiode PD has good efficiency in the wavelength band of about 300 nm to 1000 nm. That is, the photodiode PD has sensitivity to the wavelengths of both the first light L61 emitted from the first light source 61 and the second light L62 emitted from the second light source 62. Therefore, one photodiode PD can detect a plurality of lights having different wavelengths.
  • FIG. 7 is a timing waveform diagram showing an operation example of the detection device.
  • the detection device 1 has a reset period Prst, an effective exposure period Pex, and a read period Pdet.
  • the power supply circuit 123 supplies the sensor power supply signal VDDSNS to the anode of the photodiode PD over the reset period Prst, the effective exposure period Pex, and the read period Pdet.
  • the sensor power supply signal VDDSNS is a signal for applying a reverse bias between the anode and the cathode of the photodiode PD.
  • the cathode of the photodiode PD has a reference signal COM of 0.75 V, but by applying the sensor power signal VDDSNS of -1.25 V to the anode, the voltage between the anode and the cathode is 2.0 V. Is reverse biased. Further, when detecting a wavelength of 850 nm, by applying a reverse bias of 2 V, the photodiode PD obtains high sensitivity of 0.5 A / W or more and 0.7 A / W or less, preferably about 0.57 A / W. be able to.
  • the characteristics of the photodiode are that the dark current density is 1.0 ⁇ 10-7 A / cm 2 when a reverse bias of 2 V is applied, and the output is 850 nm, which is 2.9 mW / cm 2 .
  • a photodiode having a photocurrent density of 1.2 ⁇ 10 -3 A / cm 2 is used.
  • the external quantum efficiency (EQE) becomes about 1.0.
  • the control circuit 122 supplies the start signal STV and the clock signal CK to the gate line drive circuit 15 after setting the RST2 signal to “H”, and the reset period Prst starts.
  • the control circuit 122 supplies the reference signal COM to the reset circuit 17, and turns on the fourth switching transistor TrR for supplying the reset voltage by the reset signal RST2.
  • the reference signal COM is supplied to each signal line SGL as a reset voltage.
  • the reference signal COM is, for example, 0.75V.
  • the gate line drive circuit 15 sequentially selects the gate line GCL based on the start signal STV, the clock signal CK, and the reset signal RST1.
  • the gate line drive circuit 15 sequentially supplies the gate drive signals Vgcl ⁇ Vgcl (1) to Vgcl (M) ⁇ to the gate line GCL.
  • the gate drive signal Vgcl has a pulsed waveform having a power supply voltage VDD which is a high level voltage and a power supply voltage VSS which is a low level voltage.
  • the switching element Tr is sequentially conducted for each row, and a reset voltage is supplied. For example, a reference signal COM voltage of 0.75 V is supplied as the reset voltage.
  • the capacitive elements Ca of all the partial detection regions PAA are sequentially electrically connected to the signal line SGL, and the reference signal COM is supplied.
  • the electric charge accumulated in the capacitance of the capacitive element Ca is reset. It is also possible to reset the capacitance of a part of the capacitance element Ca in the partial detection region PAA by partially selecting the gate line and the signal line SGL.
  • Examples of exposure timing include a gate line scanning exposure control method and a constant exposure control method.
  • gate line scanning exposure control method gate drive signals ⁇ Vgcl (1) to (M) ⁇ are sequentially supplied to all gate wire GCLs connected to the photodiode PD to be detected, and all the photos to be detected.
  • a reset voltage is supplied to the diode PD. After that, when all the gate wire GCLs connected to the photodiode PD to be detected become low voltage (the first switching element Tr is turned off), the exposure is started, and the exposure is performed during the effective exposure period Pex.
  • the gate drive signals ⁇ Vgcl (1) to (M) ⁇ are sequentially supplied to the gate line GCL connected to the photodiode PD to be detected as described above, and the reading is performed during the reading period Pdet.
  • the effective exposure period Pex (1) starts after the gate drive signal Vgcl (M) is supplied to the gate line GCL.
  • the effective exposure period Pex ⁇ (1) ... (M) ⁇ is a period during which the photodiode PD charges the capacitance Ca.
  • the start timing and end timing of the actual effective exposure periods Pex (1), ..., Pex (M) in the partial detection region PAA corresponding to each gate line GCL are different.
  • the effective exposure periods Pex (1), ..., Pex (M) are started at the timing when the gate drive signal Vgcl changes from the high level voltage power supply voltage VDD to the low level voltage power supply voltage VSS in the reset period Prst, respectively. ..
  • the effective exposure periods Pex (1), ..., And Pex (M) end at the timing when the gate drive signal Vgcl changes from the power supply voltage VSS to the power supply voltage VDD in the read period Pdet, respectively.
  • the lengths of exposure time of each effective exposure period Pex (1), ..., Pex (M) are equal.
  • the control circuit 122 sets the reset signal RST2 to a low level voltage. As a result, the operation of the reset circuit 17 is stopped.
  • the reset signal may have a high level voltage only during the reset period Prst.
  • the gate line drive circuit 15 sequentially supplies the gate drive signals Vgcl (1), ..., Vgcl (M) to the gate line GCL as in the reset period Prst.
  • the gate line drive circuit 15 supplies the gate line GCL (1) with a gate drive signal Vgcl (1) having a high level voltage (power supply voltage VDD) during the period V (1).
  • the control circuit 122 sequentially supplies the selection signals ASW1, ..., ASW6 to the signal line selection circuit 16 during the period when the gate drive signal Vgcl (1) has a high level voltage (power supply voltage VDD).
  • the signal line SGL of the partial detection region PAA selected by the gate drive signal Vgcl (1) is sequentially or simultaneously connected to the detection circuit 48.
  • the detection signal Vdet is supplied to the detection circuit 48 for each partial detection region PAA.
  • the time from when the gate drive signal Vgcl (1) becomes high level until the supply of the first selection signal ASW1 is started is set to about 20us (substantially 20us) as an example, and each selection signal ASW1 ..., The time for supplying ASW6 is, for example, about 60us (substantially 60us).
  • TFT thin film transistor
  • LTPS low-temperature polysilicon
  • the gate line drive circuit 15 has gate lines GCL (2), ..., GCL (M-1), GCL (M) in the periods V (2), ..., V (M-1), V (M). ) Are supplied with high level voltage gate drive signals Vgcl (2), ..., Vgcl (M-1), and Vgcl (M), respectively. That is, the gate line drive circuit 15 supplies the gate drive signal Vgcl to the gate line GCL for each period V (1), V (2), ..., V (M-1), V (M).
  • the signal line selection circuit 16 sequentially selects the signal line SGL based on the selection signal ASW every period when each gate drive signal Vgcl becomes a high level voltage.
  • the signal line selection circuit 16 is sequentially connected to one detection circuit 48 for each signal line SGL. As a result, during the read period Pdet, the detection device 1 can output the detection signal Vdet of all the partial detection areas PAA to the detection circuit 48.
  • FIG. 8 is a timing waveform diagram showing an operation example of the drive period of one gate line included in the read period Readout in FIG. 7.
  • Vgcl (j) an operation example during the supply period Readout of one gate drive signal Vgcl (j) in FIG. 7 will be described with reference to FIG.
  • the first gate drive signal Vgcl (1) is designated by the supply period Readout, but the same applies to the other gate drive signals Vgcl (2), ..., Vgcl (M).
  • j is a natural number from 1 to M.
  • the output (V out ) of the third switching element TrS is reset to the reference potential (Vref) voltage in advance.
  • the reference potential (Vref) voltage is a reset voltage, for example 0.75V.
  • the gate drive signal Vgcl (j) becomes high level, the first switching transistor Tr of the row is turned on, and the signal line SGL of each row corresponds to the charge accumulated in the capacitance (capacitive element Ca) of the partial detection region PAA. It becomes a voltage.
  • a period t1 elapses from the rise of the gate drive signal Vgcl (j)
  • a period t2 in which the selection signal ASW (k) becomes high occurs.
  • the capacitance (capacitive element Ca) of the partial detection region PAA connected to the detection circuit 48 via the third switching element TrS is charged. Due to the generated electric charge, the output (V out ) of the third switching element TrS (see FIG. 4) changes to a voltage corresponding to the electric charge accumulated in the capacitance (capacitive element Ca) of the partial detection region PAA (period t3). .. In the example of FIG. 8, this voltage is lower than the reset voltage as in the period t3.
  • the electric charge accumulated in the capacitance (capacitive element Ca) of the partial detection region PAA is the capacitance (capacitive element) of the detection signal amplification unit 42 of the detection circuit 48.
  • the electric charge moves to Cb), and the output voltage of the detection signal amplification unit 42 becomes a voltage corresponding to the electric charge accumulated in the capacitive element Cb.
  • the inverting input unit of the detection signal amplification unit 42 becomes the imaginary short potential of the operational amplifier, it returns to the reference potential (Vref).
  • the output voltage of the detection signal amplification unit 42 is read out by the A / D conversion unit 43. In the example of FIG.
  • the electric charge moves from the capacitance of the partial detection region PAA (capacitive element Ca) to the capacitance of the detection signal amplification unit 42 of the detection circuit 48 (capacitive element Cb). ..
  • the non-inverting input (+) of the detection signal amplification unit 42 is biased to the reference potential (Vref) voltage (for example, 0.75 [V]). Therefore, the output (V out ) of the third switching element TrS also becomes the reference potential (Vref) voltage due to the imaginary short circuit between the inputs of the detection signal amplification unit 42.
  • the voltage of the capacitive element Cb becomes a voltage corresponding to the electric charge accumulated in the capacitance (capacitive element Ca) of the partial detection region PAA at the position where the third switching element TrS is turned on according to the selection signal ASW (k). ..
  • the output of the detection signal amplification unit 42 becomes a capacitance corresponding to the voltage of the capacitance element Cb after the output (V out ) of the third switching element TrS becomes the reference potential (Vref) voltage due to the imaginary short circuit, and this output voltage. Is read by the A / D conversion unit 43.
  • the voltage of the capacitance element Cb is, for example, a voltage between two electrodes provided in the capacitor constituting the capacitance element Cb.
  • the period t1 is, for example, 20 [ ⁇ s].
  • the period t2 is, for example, 60 [ ⁇ s].
  • the period t3 is, for example, 44.7 [ ⁇ s].
  • the period t4 is, for example, 0.98 [ ⁇ s].
  • FIGS. 7 and 8 show an example in which the gate line drive circuit 15 individually selects the gate line GCL, but the present invention is not limited to this.
  • the gate line drive circuit 15 may simultaneously select two or more predetermined number of gate line GCLs and sequentially supply a gate drive signal Vgcl for each predetermined number of gate line GCLs.
  • the signal line selection circuit 16 may also connect two or more predetermined number of signal line SGLs to one detection circuit 48 at the same time.
  • the gate line drive circuit 15 may scan a plurality of gate line GCLs by thinning them out.
  • the dynamic range as an example, the exposure time Pex becomes about 103 when about 4.3Ms. Further, high resolution can be realized by setting the frame rate to about 4.4 fps (substantially 4.4 fps).
  • FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the driving of the sensor unit of the detection device and the lighting operation of the light source.
  • the detection device 1 performs the reset period Prst, the effective exposure period Pex ⁇ (1) ... (M) ⁇ and the reading as described above. Execute the period Pdate.
  • the gate line drive circuit 15 sequentially scans from the gate line GCL (1) to the gate line GCL (M).
  • the second light source 62 is turned on and the first light source 61 is not turned on.
  • the detection device 1 causes a current to flow from the photodiode PD to the detection circuit 48 via the signal line SGL based on the second light L62 emitted from the second light source 62.
  • the first light source 61 is lit and the second light source 62 is not lit.
  • the detection device 1 causes a current to flow from the photodiode PD to the detection circuit 48 via the signal line SGL based on the first light L61 emitted from the first light source 61.
  • the second light source 62 is turned on and the first light source 61 is turned off
  • the first light source 61 is turned on and the second light source 62 is turned off.
  • the first light source 61 and the second light source 62 are time-divisionally lit every period t.
  • the first detection signal detected by the photodiode PD based on the first light L61 and the second detection signal detected by the photodiode PD based on the second light L62 are time-divided into the detection circuit 48. Is output to. Therefore, it is possible to prevent the first detection signal and the second detection signal from being superimposed and output to the detection circuit 48. Therefore, the detection device 1 can satisfactorily detect information on various living organisms.
  • the driving method of the first light source 61 and the second light source 62 can be changed as appropriate.
  • the first light source 61 and the second light source 62 are alternately lit every period t, but the present invention is not limited to this.
  • the second light source 62 may be continuously lit for a plurality of periods t.
  • the first light source 61 and the second light source 62 may be turned on at the same time in each period t.
  • FIG. 9 shows an example of the constant exposure control method, also in the gate line scanning exposure control method, the first light source 61 and the second light source 62 are alternately driven every period t as in FIG. May be good.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the driving of the sensor unit and the lighting operation of the light source, which are different from those in FIG.
  • the first light source 61 and the second light source 62 are lit during the effective exposure period Pex, and are not lit during the reset period Prst and the read period Pdet.
  • the detection device 1 can reduce the power consumption required for detection.
  • the first light source 61 and the second light source 62 may be continuously lit for the entire period of the reset period Prst, the effective exposure period Pex, and the read period Pdet. Further, either one of the first light source 61 and the second light source 62 may be turned on during the effective exposure period Pex, and may be turned on alternately every time t.
  • FIG. 11 is a schematic view showing an example of the positional relationship between the second light source 62, the sensor unit 10, and the blood vessel VB in the finger Fg.
  • the second light L62 emitted from the second light source 62 (at least one or more of the second light sources 62-1, 62-2, 62-3) passes through the finger Fg and is a photo of each partial detection region PAA. It is incident on the diode PD.
  • the transmittance of the second light L62 in the finger Fg changes according to the pulsation of the blood vessel VB in the finger Fg. Therefore, the pulsation wave can be detected based on the cycle of the change (amplitude) of the detection signal Vdet during the period equal to or longer than the pulsation cycle of the blood vessel VB.
  • the second light source 62 When detecting a pulse wave, it is desirable that the second light source 62 is infrared light. Specifically, as described above, the second light L62 may have a wavelength of 780 nm or more and 900 nm or less, for example, about 850 nm, or may have a wavelength of 800 nm or more and 930 nm or less. When detecting a pulse wave, the wavelength of the second light L62 from the second light source 62 may be in the range of 500 nm to 950 nm.
  • FIG. 12 shows a plurality of partial detection points in the photodiode PD exemplarily set when the planar detection region AA formed by the plurality of photodiodes PD provided so as to face the finger Fg is viewed in a plan view.
  • It is a schematic diagram which shows the position (point P1, P2, P3, P4, P5, P6).
  • points P1, P2, P3, P4, P5, and P6 in FIG. 12 when a pulse wave is detected at each of the points having different positions, the pulse wave detected at each point is between the points. There is a shift depending on the distance. Using this, the pulse wave velocity can be calculated based on the relationship between the distance between two different points and the time lag of the pulse wave detected at each of the two points.
  • the blood vessel has a three-dimensional curved shape, but the sensor (partial detection region PAA) arranged in a matrix as shown in FIG. 3 has a three-dimensional curved shape.
  • Detect vascular patterns Since the blood vessels on the surface of the body do not change significantly in the depth direction, the detected two-dimensional blood vessel pattern may be used as an approximate pattern of the three-dimensional blood vessel pattern, or the detected two-dimensional blood vessel may be used.
  • a three-dimensional blood vessel pattern may be obtained by performing image analysis of the pattern.
  • the pulse wave velocity is calculated based on the relationship of time lag between the lengths of blood vessels between two different points on the detected blood vessel pattern. For example, when a pulse wave is observed at points P2 and P5 in FIG.
  • the pulse wave generally propagates from a position close to the heart to a position far from the heart. , Propagate from point P2 to point P5.
  • the pulse wave velocity can be calculated based on the length In of the blood vessel between the points P2 and P5 and the time lag of the pulse waves at each of the points P5 and P2. That is, the time lag between the pulse wave at point P2 and the pulse wave at point P5 corresponds to the time spent propagating the pulse wave between the two points having the length In of the blood vessel.
  • FIG. 13 is a flowchart showing an example of a processing flow related to correction of a time lag that branches depending on the control mode of the lighting time of the light source.
  • the output processing unit 50 performs such processing. First, based on the output of each sensor included in the detection region AA, that is, the output of each photodiode PD of the plurality of partial detection regions PAA, the blood vessel VB in the living tissue to which the detection region AA faces (see FIG. 11). ) (Blood vessel pattern) is acquired (step S1). Next, the length of the blood vessel at two different points on the blood vessel pattern (for example, point P2, point P5, etc., see FIG. 12) is acquired (step S2).
  • the time lag of the pulse wave between two different points on the blood vessel pattern (for example, points P2, P5, etc., see FIG. 12) is acquired (step S3).
  • the time lag of the pulse wave referred to here refers to the "shift time” described later.
  • the length of the blood vessel between two different points on the blood vessel pattern (for example, points P2, P5, etc., see FIG. 12) is divided by the time (deviation time) to calculate the pulse wave velocity (step). S4).
  • the length of the blood vessel is calculated based on the detected blood vessel pattern and the distance between two different points on the blood vessel pattern (for example, points P2, P5, etc., see FIG. 12).
  • the length of the blood vessel between two different points on the blood vessel pattern is obtained by image analysis.
  • the light source for example, the light source 62
  • the pulse wave is in the operation mode of constantly lighting as described with reference to FIG. 9 (step S5; Yes)
  • a correction process is performed to correct the time lag of the effective exposure period Pex ⁇ (1) ... (M) ⁇ (step S6).
  • the mode is not such that the light source is always lit as described with reference to FIG. 10 (step S5; No)
  • the correction process of step S6 is not performed.
  • the measuring device may be a device in which the light source has only a constant lighting control method or a device having only a gate scanning exposure control method.
  • step S5 in FIG. 13 is omitted.
  • the branching from step S5 to NO in FIG. 13 is omitted.
  • the partial detection region PAA arranged in the second direction Dy and having different supply timings of the gate drive signal Vgcl is the partial detection region PAA.
  • the partial detection region PAA arranged in the second direction Dy is the gate drive.
  • the effective exposure period Pex is time-shifted.
  • FIG. 14 explains the time lag between the effective exposure period Pex ⁇ (1) ... (M) ⁇ and the output timing when the reset period Prst and the read period Pdet and the lighting period of the second light source 62 overlap. It is a timing chart for.
  • different numerical values are attached in parentheses of the gate line GCL and the photodiode PD having different supply timings of the gate drive signal Vgcl.
  • the photodiode PD (1) is connected to the gate line GCL (1) to which the gate drive signal Vgcl is first supplied in the reset period Prst via the first switching element Tr.
  • the photodiode PD (M) is connected to the gate line GCL (M) to which the gate drive signal Vgcl is finally supplied in the reset period Prst via the first switching element Tr. It is assumed that the gate drive signal Vgcl is supplied in the order of the gate line GCL (1), the gate line GCL (2), ..., And the gate line GCL (M).
  • a plurality of gate lines GCL arranged in the second direction diode such as the gate line GCL (1), the gate line GCL (2), ..., The gate line GCL (M)
  • the gate drive signal Vgcl is supplied at different timings, there is a time lag in the reset timings of the photodiode PD (1), the photodiode PD (2), ..., And the photodiode PD (M). Occurs.
  • the reset of the photodiode PD is a reset of the capacitance of the capacitance element Ca of the partial detection region PAA provided with the photodiode PD.
  • the reset start timing is the rising edge of the pulse of the gate drive signal Vgcl supplied to each of the photodiode PD (1), the photodiode PD (2), ..., And the photodiode PD (M) in the reset period Prst shown in FIG. Then, if the fall of the pulse is set as the reset completion timing, the time lag of the reset completion timing can be expressed by the shift of the pulse fall timing. The degree of time lag between the reset completion timings is maximized between the photodiode PD (1) and the photodiode PD (M). In FIG. 14, the time lag of the completion timing of the maximum reset is shown as the time InA (M).
  • the effective exposure period Pex ⁇ (1) ... (M) ⁇ is a period during which the photodiode PD charges the capacitance Ca.
  • each effective exposure period Pex ⁇ (1) ... (M) ⁇ of the plurality of photodiode PDs ends according to the start of each read period Pdet. Therefore, in the read period Pdet, the gate line GCL (1), the gate line GCL (2), ..., The gate line GCL (M), and the like are different for each of a plurality of gate line GCLs arranged in the second direction Diode.
  • the gate drive signal Vgcl By supplying the gate drive signal Vgcl at the timing, the effective exposure periods of the photodiode PD (1), the photodiode PD (2), ..., The photodiode PD (M), Pex ⁇ (1) ... There is a time lag in the end timing of (M) ⁇ .
  • the gate line GCL (1), the gate line GCL (2), ... Like the gate wire GCL (M), the gate drive signal Vgcl is supplied to the plurality of gate wire GCLs arranged in the second direction Dy at different timings, so that the photodiode PD (1) and the photodiode PD are supplied. (2), ..., There is a time lag between the start timing and the end timing of each effective exposure period Pex ⁇ (1) ... (M) ⁇ of the photodiode PD (M). In FIG.
  • the photodiode PD (M) is set to Pex (1), Pex (2), ..., Pex (M). It is shown by. In this way, there is a time lag in the effective exposure period Pex ⁇ (1) ... (M) ⁇ of each of the photodiode PD (1), the photodiode PD (2), ..., And the photodiode PD (M).
  • the timing of the pulsation detected in each is the effective exposure period Pex ⁇ It is shown that the time lag of (1) ... (M) ⁇ is included.
  • different timings are used for a plurality of gate line GCLs arranged in the second direction diode, such as the gate line GCL (1), the gate line GCL (2), ..., The gate line GCL (M).
  • the output timings of the photodiode PD (1), the photodiode PD (2), ..., And the photodiode PD (M) are time-shifted.
  • the output of the photodiode PD is an output based on the capacitance of the capacitance element Ca of the partial detection region PAA provided with the photodiode PD.
  • Effective exposure period Pex ⁇ (1) for the fall of the pulse of the gate drive signal Vgcl supplied to each of the photodiode PD (1), photodiode PD (2), ..., and photodiode PD (M) in the readout period Pdet. ) ... (M) ⁇ ends. Further, the rising edge of the pulse is set as the output start timing of the photodiode PD, and the falling edge of the pulse is set as the end timing of the output of the photodiode PD. Assuming that the fall of the pulse is the completion timing of the output of the photodiode PD, the time lag of the output completion timing can be expressed by the shift of the fall timing of the pulse. The degree of time lag between the output completion timings is maximized between the photodiode PD (1) and the photodiode PD (M). In FIG. 14, the time lag of the completion timing of the maximum reset is shown as the time InB (M).
  • FIG. 15 is a timing chart for explaining the time lag of the output timing when the reset period Prst and the read period Pdet and the lighting period of the second light source 62 do not overlap.
  • the time lag due to the effective exposure period Pex does not occur.
  • the deviation of the output completion timing occurs for the same reason as the explanation with reference to FIG. 14, but if data is acquired for each frame and a time stamp is provided, the output is performed. It is not necessary to correct the time lag related to the completion timing of. However, when data is acquired for each line and a time stamp is provided, the time lag related to the output completion timing is corrected.
  • the output completion timing such as the time InB (M) as in the example shown in FIG.
  • different timings are used for a plurality of gate line GCLs arranged in the second direction diode, such as the gate line GCL (1), the gate line GCL (2), ..., The gate line GCL (M).
  • the gate drive signal Vgcl By supplying the gate drive signal Vgcl, the output timings of the photodiode PD (1), the photodiode PD (2), ..., And the photodiode PD (M) are time-shifted, and each gate
  • the time lag related to the output completion timing is corrected.
  • the start timing and end timing of the effective exposure period Pex are the lighting start timings of the second light source 62. And the end timing. That is, when the reset period Prst and the read period Pdet and the lighting period of the second light source 62 do not overlap, the effective exposure period Pex is set regardless of the deviation of the supply timing of the gate drive signal Vgcl in the reset period Prst and the read period Pdet. It is common to the photodiode PD (1), the photodiode PD (2), ..., The photodiode PD (M). Therefore, as shown in FIGS.
  • the output completion timing such as the time InB (M) is determined by the deviation of the supply timing of the gate drive signal Vgcl. There will be a time lag. If a time stamp is provided for each photodiode PD ⁇ (1) ... (M) ⁇ corresponding to each gate line GCL ⁇ (1) ... (M) ⁇ , the output completion timing time Calculated by calculating the pulse wave propagation velocity based on the pulsation indicated by the output of each of the photodiode PD (1), photodiode PD (2), ..., and photodiode PD (M) without considering the target deviation.
  • the pulse wave propagation velocity to be performed includes an error due to a time lag in the output completion timing. Therefore, in this case, the photodiode is involved in the calculation of the pulse wave, based on the supply timing of the gate drive signal Vgcl for each of the gate line GCL (1), the gate line GCL (2), ..., And the gate line GCL (M). The time lag of each output timing of the PD (1), the photodiode PD (2), ..., And the photodiode PD (M) is corrected.
  • the deviation of the supply timing of the gate drive signal Vgcl is caused by the photodiode PD (1), the photodiode PD (2), ..., The photodiode. Whether or not a time lag of each effective exposure period Pex of PD (M) is caused changes. Therefore, in the embodiment in which the reset period Prst and the read period Pdet and the lighting period of the second light source 62 overlap (see FIGS.
  • the pulse wave is calculated, and the gate line GCL (1) and the gate Photodiode PD (1), photodiode PD (2), ..., photodiode PD (M) based on the supply timing of the gate drive signal Vgcl for each of the lines GCL (2), ..., Gate line GCL (M).
  • the time lag of each effective exposure period Pex ⁇ (1) ... (M) ⁇ is corrected.
  • the effective exposure period Pex does not have a time lag, so that the effective exposure period Pex does not occur. The time lag of is not corrected.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram showing an example before and after the correction of the time lag of the output from each of the photodiode PD (1), the photodiode PD (M / 2), and the photodiode PD (M).
  • the output of the photodiode PD has an amplitude according to repeated pulsations such as peak U1, bottom D1, peak U2, bottom D2, and so on. repeat.
  • the degree of output amplitude such as the degree of decrease in the output value from the peak U1 to the bottom D1 and the degree of increase in the output value from the bottom D1 to the peak U2, which are continuous in time, is a predetermined pulsation.
  • the amplitude threshold (amplitude reference value) for detecting. For example, if the degree of amplitude generated in the period from the peak U1 to the peak U2 via the bottom D1 is equal to or greater than the threshold value, it is determined that one pulsation has occurred in the period. After that, the relationship with the pulsation is similarly determined for the period from the peak U2 through the bottom D2 to the peak (not shown) and the period in which the amplitude of the output (not shown) occurs.
  • the amplitude threshold is set so that, for example, the amplitude of the output value generated when the peak U1, bottom D1, peak U2, and bottom D2 shown in FIG. 16 are converted into output values is treated as the amplitude of the output due to the pulse wave. It is set based on prior tests. Specific values are determined based on, for example, a rule for converting peak U1, bottom D1, peak U2, and bottom D2 into output values by A / D conversion.
  • the output is held in units of a predetermined period (for example, 4 seconds) in order to detect and determine the amplitude of the output.
  • a predetermined period for example, 4 seconds
  • the storage unit 46 is used, but the present invention is not limited to this, and a storage device or a storage circuit that can refer to the configuration for determining the pulsation may be provided.
  • a storage unit for holding an output that can be used by the output processing unit 50 may be provided.
  • the trigger for counting the timing of the pulsation is, for example, an output peak such as peaks U1 and U2 or an output bottom such as bottoms D1 and D2, but the trigger is not limited to this, and an output amplitude is generated. Any timing within the period can be used as the pulsation count timing.
  • time BR1 the time lag between the peak U1 at the output of the photodiode PD (1) and the peak U3a at the output of the photodiode PD (M), which is indicated by the time BR1.
  • a time lag indicated by time BR2 occurs between the bottom D2 at the output of the photodiode PD (1) and the bottom D3a at the output of the photodiode PD (M).
  • the time BR1 and BR2 include a time lag caused by a time lag of the supply timing of the gate drive signal Vgcl described with reference to FIGS. 14 and 15.
  • the time difference between the pulsation timing indicated by the output of the photodiode PD (1) and the pulsation timing indicated by the output of the photodiode PD (M) is the temporal difference between the photodiode PD (1) and the photodiode PD.
  • the time BR1 and BR2 are corrected so as to have a time lag corresponding to the distance from (M).
  • the correction value is obtained from the relationship between the scanning speed of the gate line GCL, the distance of the blood vessel pattern, and the angle between the extending direction and the scanning direction of each position of the blood vessel pattern.
  • the distance (of the blood vessel pattern) between the two points eg, photodiode PD (1) and photodiode PD (M)
  • the distance (of the blood vessel pattern) between the two points ⁇ the deviation time may be used.
  • the "deviation time” here refers to the deviation time between the pulse waves detected at each of the two points, which is derived as a result of correcting the temporal deviation described above. That is, the "deviation time” is the “deviation time” when it is assumed that the same pulse wave is observed at two points with the "deviation time” in between as the pulse wave propagates.
  • the blood vessel pattern between the two points includes a portion that causes an angle with respect to the scanning direction (second direction Dy)
  • the distance (of the blood vessel pattern) between the two points is further divided by the average tan ⁇ of the angles. To do.
  • the time InA (M) and the time InB (M) are derived from the time BR1 and the time BR2, respectively. ) Is subtracted.
  • the time BR1 and BR2 before the correction are corrected to the time AR1 and AR2.
  • the time AR1 becomes the peak U3b after the time lag of the peak U3a in the output of the photodiode PD (M) with respect to the peak U1 is corrected.
  • the time AR2 becomes the bottom D3b after the time lag of the bottom D3a in the output of the photodiode PD (M) with respect to the peak U2 is corrected.
  • Such correction is merely an example and is not limited to this, and the time lag of the output of the photodiode PD (1) with respect to the output of the photodiode PD (M) may be corrected.
  • correction is performed by subtracting the time InB (M) from each of the time BR1 and the time BR2. ..
  • the time BR1 and BR2 before the correction are corrected to the time AR1 and AR2.
  • FIG. 16 the relationship between the time before and after the correction is illustrated by the time BR1 and BR2 and the time AR1 and AR2, but the present invention is not limited to this, and the time lag is similarly corrected for the outputs of other periods. Will be done.
  • the temporal pulse wave generated across the distance In is temporal. It is assumed that the deviation is time AR1 and AR2 (see FIG. 16).
  • Times AR1 and AR2 are times caused by a time lag corresponding to the distance between the photodiode PD (1) and the photodiode PD (M). Therefore, the second between the photodiode PD (1) and the photodiode PD (M) is based on the relationship between the distance between the photodiode PD (1) and the photodiode PD (M) and the times AR1 and AR2.
  • Direction The pulse wave propagation velocity in the Dy direction can be calculated.
  • the correction has been described above by taking the relationship between the photodiode PD (1) and the photodiode PD (M) as an example, but of the photodiode PD (1), the photodiode PD (2), ..., The photodiode PD (M).
  • the pulse wave propagation velocity can be calculated. In FIG.
  • the output before and after the correction of the photodiode PD (M / 2) located substantially intermediate between the photodiode PD (1) and the photodiode PD (M) is the photodiode PD before and after the correction ( It is schematically shown that an output amplitude pattern substantially intermediate between the output of 1) and the output of the photodiode PD (M) is shown.
  • the time lag relating to the partial detection region PAA which is the partial detection region PAA arranged in the second direction Dy and the supply timings of the gate drive signals Vgcl are different from each other has been described above.
  • the time lag can be corrected for the time lag caused by the selection signals ASW (see FIGS. 7 and 8) being supplied at different timings.
  • the time lag corrected here refers to the time lag of the completion timing of the output of each photodiode PD.
  • Such a correction is established by replacing the "deviation of the supply timing of the gate drive signal Vgcl" in the above description of the correction with the "deviation of the supply timing of the selection signal ASW". With this correction, the pulse wave velocity between two points of the plurality of partial detection regions PAA arranged in the first direction Dx direction can be calculated more accurately.
  • the pulse wave velocity between the points P5 and P2 is exemplarily dealt with, but the other 2 such as between the points P4 and P1 and between the points P6 and P3.
  • the pulse wave velocity between points can be calculated in the same way.
  • the point P1 and the point P3 and the different two points of the point P4, the point P5 and the point P6, the above-mentioned "deviation of the supply timing of the gate drive signal Vgcl" is selected. It is possible to calculate the pulse wave velocity between two points by adopting a mechanism that replaces the signal ASW with a deviation in the supply timing. Further, the pulse wave velocity between two different points (not shown) can be calculated by the same concept.
  • One of the configurations adopted as two different points in the detection region AA functions as the first optical sensor, and the other functions as the second optical sensor.
  • the case where the supply timing of the gate drive signal Vgcl for each gate line GCL is different is taken as an example, but the present invention is limited to this. Not a thing.
  • a region including a plurality of partial detection regions PAA such as a group region PAG
  • a pulse wave detection point such as the above-mentioned points P2 and P5.
  • the detection point of the pulse wave is the group region PAG
  • the supply timing of the gate drive signal Vgcl and the supply timing of the selection signal ASW for the plurality of partial detection region PAAs included in the group region PAG are unified.
  • the region including the plurality of partial detection regions PAA adopted as the detection points of the pulse wave is not limited to the group region PAG, and for example, a plurality of regions arranged in either the first direction Dx or the second direction Dy. It may be a region including a partial detection region PAA. That is, the first optical sensor and the second optical sensor may be one partial detection region PAA or may include a plurality of partial detection regions PAA.
  • the output processing unit 50 calculates the pulse wave.
  • the output for a predetermined time stored in the storage unit 46 is given to the output processing unit 50 via the signal processing unit 44, so that the output processing unit 50 has the peak and bottom of the output of each photodiode PD.
  • the amplitude is detected to specify the pulse wave count timing.
  • the output processing unit 50 corrects the time lag of each photodiode PD by the above mechanism, and is based on the relationship between the distance between each photodiode PD and the pulse wave count timing based on the output of each photodiode PD. Calculate the pulse wave velocity.
  • Other configurations may be used to calculate the pulse wave.
  • the output processing unit 50 may output data indicating the output of each photodiode PD in a predetermined period unit to an external information processing device or information processing circuit. In this case, the external information processing device or information processing circuit calculates the pulse wave.
  • the blood vessel VB is adopted as the target for which the pulse wave velocity is calculated, but the blood vessel VB is not particularly limited to an artery, a vein or other type.
  • the first optical sensor for example, the photodiode PD (1) at the point P5 and the second optical sensor arranged at a predetermined distance (for example, distance In) from the first optical sensor.
  • a predetermined distance for example, distance In
  • the photodiode PD (M) at point P2 and a light source that emits light detected by a first photosensor and a second photosensor facing a living tissue including a blood vessel (for example, blood vessel VB)
  • a first A processing unit for example, that calculates the pulse wave propagation velocity of a blood vessel based on the time-series change of the output of the first optical sensor, the time-series change of the output of the second optical sensor, and the predetermined distance.
  • the time-series change of the output is a time-series change of the output including the amplitude, such as peak U1, bottom D1, peak U2, bottom D2, ...
  • the pulse wave velocity can be obtained.
  • Prst the period for turning on the light source (effective exposure period Pex), and the period for acquiring the output from the first optical sensor and the output of the second optical sensor (reading period Pdet) are independently controlled. It is possible. As a result, the amount of correction for the time lag in the calculation of the pulse wave velocity can be made smaller.
  • the period for turning on the light source overlaps with the period for acquiring the output from the first optical sensor and the output from the second optical sensor (reading period Pdet). is there.
  • the reset period Prst the read period Pdet
  • the effective exposure period Pex the effective exposure period for resetting the first optical sensor
  • the second optical sensor for example, the photodiode PD (M) at the point P2
  • the first reset timing for resetting the first optical sensor (for example, the photodiode PD (1) at the point P5) and the second optical sensor (for example, the photodiode PD (M) at the point P2) are reset.
  • the second reset timing is different (see FIG. 14).
  • the processing unit (for example, the output processing unit 50) has a period during which the first optical sensor detects light (for example, the effective exposure period Pex (1)) and a period during which the second optical sensor detects light (for example, the effective exposure period).
  • the pulse wave propagation velocity is calculated by correcting the time lag with Pex (M)) based on the time lag between the first reset timing and the second reset timing (for example, time InA (M)). As a result, the accuracy of calculating the pulse wave velocity can be further improved.
  • the second acquisition timing is different (see FIGS. 14 and 15).
  • the processing unit (for example, the output processing unit 50) changes the output of the first optical sensor in time series and the first is based on the time difference between the first acquisition timing and the second acquisition timing (for example, time InB (M)). 2 Calculate the pulse wave velocity by correcting the time lag with the time-series change of the output of the optical sensor. As a result, the accuracy of calculating the pulse wave velocity can be further improved.
  • first optical sensor and the second optical sensor each include a plurality of optical sensors (for example, group area PAG). This makes it easier to increase the output of each of the first optical sensor and the second optical sensor.
  • the wavelength of the second light L62 is in the range of 500 nm to 950 nm. This makes it easier to detect the pulsation of the blood vessel VB better.
  • the processing unit changes the output of the first optical sensor (for example, the photodiode PD (1) at point P5) in time series and the second optical sensor (for example, the photodiode at point P2).
  • the generation of a pulse is determined based on the relationship between the degree of output amplitude and a predetermined amplitude reference value (for example, a threshold value) in the time-series change of the output of PD (M)).
  • a predetermined amplitude reference value for example, a threshold value
  • the processing unit changes the output of the first optical sensor (for example, the photodiode PD (1) at the point P5) in time series and the second optical sensor (for example, the photodiode at the point P2).
  • the generation of one amplitude peak (for example, peak U1 or the like) or bottom (for example, bottom D1 or the like) included in the output in the time-series change of the output of PD (M)) is regarded as one pulse generation. This makes it easier to count the number of pulse occurrences.
  • FIG. 17 is a schematic view showing a main configuration example of the detection device 1A in a form that can be worn on the wrist Wr.
  • FIG. 18 is a schematic diagram showing an example of detecting the pulse wave velocity of the blood vessel VB by the detection device 1A shown in FIG.
  • the sensor base material 21 of the detection device 1A has an annular deformable flexibility surrounding the wrist Wr.
  • the photodiode PD, the first light source 61, and the second light source 62 are arranged in an arc shape along the annular sensor base material 21.
  • the detection device 1 can be mounted on various products that are supposed to come into contact with or approach living tissues. An example of mounting the detection device 1 will be described with reference to FIGS. 19, 20, and 21.
  • FIG. 19 is a diagram showing an arrangement example of the sensor unit 10 of the detection device 1 mounted on the bandana Ke.
  • FIG. 20 is a diagram showing an arrangement example of the sensor unit 10 of the detection device 1 mounted on the clothes TS.
  • FIG. 21 is a diagram showing an arrangement example of the sensor unit 10 of the detection device 1 mounted on the adhesive sheet PS.
  • the detection device 1 may be incorporated into a product that is operated to come into contact with a living tissue, such as the bandana Ke in FIG. 19, the clothing TS in FIG. 20, and the adhesive sheet PS in FIG. In this case, it is desirable that at least the sensor unit 10 is provided at a portion that is expected to come into contact with the living tissue when the product is used.
  • the light sources such as the first light source 61 and the second light source 62 are arranged in consideration of the positional relationship between the sensor unit 10 and the living tissue.
  • the product is not limited to the bandana Ke, the clothes TS, and the adhesive sheet PS, and the detection device 1 can be incorporated into any product that is expected to come into contact with living tissue during use.
  • the adhesive sheet PS is a sheet-like product to which adhesiveness is added, such as an external pain-relieving / anti-inflammatory sheet.
  • the sensor unit 10 may perform detection by code division selection drive (hereinafter referred to as CDM (Code Division Multiplexing) drive). Since the CDM drive and the drive circuit are described in, for example, Japanese Patent Application No. 2018-005178, the description in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-005178 is included in the embodiment, and the description thereof is omitted.
  • CDM Code Division Multiplexing

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Abstract

検出装置は、第１光センサと、第１光センサと所定距離をおいて配置された第２光センサと、血管を含む生体組織と対向する第１光センサ及び第２光センサに検出される光を発する光源と、第１光センサの出力の時系列変化と、第２光センサの出力の時系列変化と、所定距離とに基づいて血管の脈波伝搬速度を算出する処理部とを備える。

Description

検出装置
　本発明は、検出装置に関する。
　指紋パターンや血管パターンを検出可能な光センサが知られている（例えば、特許文献１）。
特開２００９－３２００５号公報
　光センサを用いて、脈波伝搬速度を取得することを課題とする。
　本発明は、脈波伝搬速度を取得可能な検出装置を提供することを目的とする。
　本発明の一態様の検出装置は、第１光センサと、前記第１光センサと所定距離をおいて配置された第２光センサと、血管を含む生体組織と対向する前記第１光センサ及び前記第２光センサに検出される光を発する光源と、前記第１光センサの出力の時系列変化と、前記第２光センサの出力の時系列変化と、前記所定距離とに基づいて前記血管の脈波伝搬速度を算出する処理部とを備える。
図１は、実施形態に係る検出装置を示す平面図である。 図２は、実施形態に係る検出装置の構成例を示すブロック図である。 図３は、検出装置を示す回路図である。 図４は、複数の部分検出領域を示す回路図である。 図５は、センサ部の概略断面構成を示す断面図である。 図６は、フォトダイオードに入射する光の波長と変換効率との関係を模式的に示すグラフである。 図７は、検出装置の動作例を表すタイミング波形図である。 図８は、図７における読み出し期間の動作例を表すタイミング波形図である。 図９は、検出装置のセンサ部の駆動と、光源の点灯動作との関係を説明するための説明図である。 図１０は、実施形態の第１変形例に係るセンサ部の駆動と、光源の点灯動作との関係を説明するための説明図である。 図１１は、第２光源と、センサ部と、指内の血管との位置関係の例を示す模式図である。 図１２は、指と対向するように設けられた複数のフォトダイオードが形成する面状の検出領域を平面視した場合において例示的に設定されたフォトダイオード内の複数の点を示す模式図である。 図１３は、光源の点灯時間の制御形態によって分岐する時間的ずれの補正に係る処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図１４は、リセット期間及び読み出し期間と第２光源の点灯期間とが重複する場合における有効露光期間及び出力タイミングの時間的ずれを説明するためのタイミングチャートである。 図１５は、リセット期間及び読み出し期間と第２光源の点灯期間とが重複しない場合における出力タイミングの時間的ずれを説明するためのタイミングチャートである。 図１６は、フォトダイオードの各々からの出力の時間的ずれの補正前と補正後の例を示す説明図である。 図１７は、手首に装着可能な形態の検出装置の主要構成例を示す模式図である。 図１８は、図１７に示す検出装置による血管の脈波伝搬速度の検出例を示す模式図である。 図１９は、バンダナに搭載された検出装置のセンサ部の配置例を示す図である。 図２０は、衣服に搭載された検出装置のセンサ部の配置例を示す図である。 図２１は、粘着性シートに搭載された検出装置のセンサ部の配置例を示す図である。
　発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
　図１は、実施形態に係る検出装置を示す平面図である。図１に示すように、検出装置１は、センサ基材２１と、センサ部１０と、ゲート線駆動回路１５と、信号線選択回路１６と、検出回路４８と、制御回路１２２と、電源回路１２３と、第１光源基材５１と、第２光源基材５２と、少なくとも１つの第１光源６１と、少なくとも１つの第２光源６２と、を有する。なお、実施形態では、光源として複数種類の光源（第１光源６１と第２光源６２）を例示しているが、光源は１種類であってもよい。
　センサ基材２１には、フレキシブルプリント基板７１を介して制御基板１２１が電気的に接続される。フレキシブルプリント基板７１には、検出回路４８が設けられている。制御基板１２１には、制御回路１２２及び電源回路１２３が設けられている。制御回路１２２は、例えばＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）である。制御回路１２２は、センサ部１０、ゲート線駆動回路１５及び信号線選択回路１６に制御信号を供給して、センサ部１０の検出動作を制御する。また、制御回路１２２は、第１光源６１及び第２光源６２に制御信号を供給して、第１光源６１及び第２光源６２の点灯又は非点灯を制御する。電源回路１２３は、センサ電源信号ＶＤＤＳＮＳ（図４参照）等の電圧信号をセンサ部１０、ゲート線駆動回路１５及び信号線選択回路１６に供給する。また、電源回路１２３は、電源電圧を第１光源６１及び第２光源６２に供給する。
　センサ基材２１は、検出領域ＡＡと、周辺領域ＧＡとを有する。検出領域ＡＡは、センサ部１０が有する複数のフォトダイオードＰＤ（図４参照）が設けられた領域である。周辺領域ＧＡは、検出領域ＡＡの外周と、センサ基材２１の端部との間の領域であり、フォトダイオードＰＤと重ならない領域である。
　ゲート線駆動回路１５及び信号線選択回路１６は、周辺領域ＧＡに設けられる。具体的には、ゲート線駆動回路１５は、周辺領域ＧＡのうち第２方向Ｄｙに沿って延在する領域に設けられる。信号線選択回路１６は、周辺領域ＧＡのうち第１方向Ｄｘに沿って延在する領域に設けられ、センサ部１０と検出回路４８との間に設けられる。
　なお、第１方向Ｄｘは、センサ基材２１と平行な面内の一方向である。第２方向Ｄｙは、センサ基材２１と平行な面内の一方向であり、第１方向Ｄｘと直交する方向である。なお、第２方向Ｄｙは、第１方向Ｄｘと直交しないで交差してもよい。また、第３方向Ｄｚは、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙと直交する方向であり、センサ基材２１の法線方向である。
　複数の第１光源６１は、第１光源基材５１に設けられ、第２方向Ｄｙに沿って配列される。複数の第２光源６２は、第２光源基材５２に設けられ、第２方向Ｄｙに沿って配列される。第１光源基材５１及び第２光源基材５２は、それぞれ、制御基板１２１に設けられた端子部１２４、１２５を介して、制御回路１２２及び電源回路１２３と電気的に接続される。
　複数の第１光源６１及び複数の第２光源６２は、例えば、無機ＬＥＤ（Light　Emitting　Diode）や、有機ＥＬ（ＯＬＥＤ：Organic　Light　Emitting　Diode）等が用いられる。複数の第１光源６１及び複数の第２光源６２は、それぞれ異なる波長の第１光Ｌ６１（図１８参照）及び第２光Ｌ６２（図１１等参照）を出射する。第１光Ｌ６１と第２光Ｌ６２は、それぞれ異なる発光極大波長を有する。発光極大波長とは、第１光Ｌ６１及び第２光Ｌ６２のそれぞれの波長と発光強度との関係を示す発光スペクトルにおいて、最大の発光強度を示す波長である。以後、単に波長の数値を記載した場合、想定された発光極大波長を示すものとする。
　第１光源６１から出射された第１光Ｌ６１は、主に指Ｆｇ等の被検出体の表面で反射されセンサ部１０に入射する。これにより、センサ部１０は、指Ｆｇ等の表面の凹凸の形状を検出することで指紋を検出することができる。第２光源６２から出射された第２光Ｌ６２は、主に指Ｆｇ等の内部で反射し又は指Ｆｇ等を透過してセンサ部１０に入射する。これにより、センサ部１０は、指Ｆｇ等の内部の生体に関する情報を検出できる。生体に関する情報とは、例えば、指Ｆｇや掌の脈波、脈拍、血管像等である。
　一例として、第１光Ｌ６１は、５２０ｎｍ以上６００ｎｍ以下、例えば５００ｎｍ程度の波長を有し、第２光Ｌ６２は、７８０ｎｍ以上９００ｎｍ以下、例えば８５０ｎｍ程度の波長を有していてもよい。この場合、第１光Ｌ６１は、青色又は緑色の可視光であり、第２光Ｌ６２は、赤外光である。センサ部１０は、第１光源６１から出射された第１光Ｌ６１に基づいて、指紋を検出することができる。第２光源６２から出射された第２光Ｌ６２は、指Ｆｇ等の被検出体の内部で反射し又は指Ｆｇ等を透過・吸収されてセンサ部１０に入射する。これにより、センサ部１０は、指Ｆｇ等の内部の生体に関する情報として脈波や血管像（血管パターン）を検出できる。
　又は、第１光Ｌ６１は、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下、例えば６６０ｎｍ程度の波長を有し、第２光Ｌ６２は、７８０ｎｍ以上９００ｎｍ以下、例えば８５０ｎｍ程度の波長を有していてもよい。この場合、第１光源６１から出射された第１光Ｌ６１及び第２光源６２から出射された第２光Ｌ６２に基づいて、センサ部１０は、生体に関する情報として、脈波、脈拍や血管像に加えて、血中酸素飽和度を検出することができる。このように、検出装置１は、第１光源６１及び複数の第２光源６２を有しているので、第１光Ｌ６１に基づいた検出と、第２光Ｌ６２に基づいた検出とを行うことで、種々の生体に関する情報を検出することができる。
　なお、図１に示す第１光源６１及び第２光源６２の配置は、あくまで一例であり適宜変更することができる。例えば、第１光源基材５１及び第２光源基材５２のそれぞれに、複数の第１光源６１及び複数の第２光源６２が配置されていてもよい。この場合、複数の第１光源６１を含むグループと、複数の第２光源６２を含むグループとが、第２方向Ｄｙに並んで配置されていてもよいし、第１光源６１と第２光源６２とが交互に第２方向Ｄｙに配置されていてもよい。また、第１光源６１及び第２光源６２が設けられる光源基材は１つ又は３つ以上であってもよい。
　図２は、実施形態に係る検出装置の構成例を示すブロック図である。図２に示すように、検出装置１は、さらに検出制御部１１と検出部４０を有する。検出制御部１１の機能の一部又は全部は、制御回路１２２に含まれる。また、検出部４０のうち、検出回路４８以外の機能の一部又は全部は、制御回路１２２に含まれる。
　センサ部１０は、光電変換素子であるフォトダイオードＰＤを有する光センサである。センサ部１０が有するフォトダイオードＰＤは、照射される光に応じた電気信号を信号線選択回路１６へ出力する。信号線選択回路１６は検出制御部１１からの選択信号ＡＳＷに従い順次信号線ＳＧＬを選択する。これによって、当該電気信号は、検出信号Ｖｄｅｔとして検出部４０へ出力される。また、センサ部１０は、ゲート線駆動回路１５から供給されるゲート駆動信号Ｖｇｃｌにしたがって検出を行う。
　検出制御部１１は、ゲート線駆動回路１５、信号線選択回路１６及び検出部４０にそれぞれ制御信号を供給し、これらの動作を制御する回路である。検出制御部１１は、スタート信号ＳＴＶ、クロック信号ＣＫ、リセット信号ＲＳＴ１等の各種制御信号をゲート線駆動回路１５に供給する。また、検出制御部１１は、選択信号ＡＳＷ等の各種制御信号を信号線選択回路１６に供給する。また、検出制御部１１は、各種制御信号を第１光源６１及び第２光源６２に供給して、それぞれの点灯及び非点灯を制御する。
　ゲート線駆動回路１５は、各種制御信号に基づいて複数のゲート線ＧＣＬ（図３参照）を駆動する回路である。ゲート線駆動回路１５は、複数のゲート線ＧＣＬを順次又は同時に選択し、選択されたゲート線ＧＣＬにゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。これにより、ゲート線駆動回路１５は、ゲート線ＧＣＬに接続された複数のフォトダイオードＰＤを選択する。
　信号線選択回路１６は、複数の信号線ＳＧＬ（図３参照）を順次又は同時に選択するスイッチ回路である。信号線選択回路１６は、例えばマルチプレクサである。信号線選択回路１６は、検出制御部１１から供給される選択信号ＡＳＷに基づいて、選択された信号線ＳＧＬと検出回路４８とを接続する。これにより、信号線選択回路１６は、フォトダイオードＰＤの検出信号Ｖｄｅｔを検出部４０に出力する。
　検出部４０は、検出回路４８と、信号処理部４４と、座標抽出部４５と、記憶部４６と、検出タイミング制御部４７と、画像処理部４９と、出力処理部５０とを備える。検出タイミング制御部４７は、検出制御部１１から供給される制御信号に基づいて、検出回路４８と、信号処理部４４と、座標抽出部４５と、画像処理部４９と、が同期して動作するように制御する。
　検出回路４８は、例えばアナログフロントエンド回路（ＡＦＥ、Analog　Front　End）である。検出回路４８は、例えば、検出信号増幅部４２及びＡ／Ｄ変換部４３の機能を有する信号処理回路である。検出信号増幅部４２は、検出信号Ｖｄｅｔを増幅する。Ａ／Ｄ変換部４３は、検出信号増幅部４２から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。
　信号処理部４４は、検出回路４８の出力信号に基づいて、センサ部１０に入力された所定の物理量を検出する論理回路である。信号処理部４４は、指Ｆｇが検出領域ＡＡに接触又は近接した場合に、検出回路４８からの信号に基づいて指Ｆｇや掌の表面の凹凸を検出できる。また、信号処理部４４は、検出回路４８からの信号に基づいて生体に関する情報を検出できる。生体に関する情報は、例えば、指Ｆｇや掌の血管像、脈波、脈拍、血中酸素飽和度等である。
　ヒトの血中酸素飽和度を取得する場合、例えば、第１光Ｌ６１として６６０ｎｍ（この範囲は５００ｎｍ～７００ｎｍ）が採用され、第２光Ｌ６２として約８５０ｎｍ（この範囲は８００ｎｍ～９３０ｎｍ）が採用される。ヘモグロビンが酸素を取り込んだ量によって光の吸収量が変化するので、照射した第１光Ｌ６１、第２光Ｌ６２から血液（ヘモグロビン）に吸収された光を差し引いた量の光をフォトダイオードＰＤで検出する。血中酸素のほとんどは赤血球中のヘモグロビンと可逆的に結合しており、ごく一部が血漿中に溶解している。より具体的には、血液全体として、その許容量の何％の酸素が結合しているかの値を酸素飽和度（ＳｐＯ２）と呼ぶ。第１光Ｌ６１と第２光Ｌ６２の２波長にて、照射した光から血液（ヘモグロビン）に吸収された光を差し引いた量から血中酸素飽和度を算出することが可能となる。
　また、信号処理部４４は、複数のフォトダイオードＰＤにより同時に検出された検出信号Ｖｄｅｔ（生体に関する情報）を取得し、これらを平均化する処理を実行してもよい。この場合、検出部４０は、ノイズや、指Ｆｇ等の被検出体とセンサ部１０との相対的な位置ずれに起因する測定誤差を抑制して、安定した検出が可能となる。
　記憶部４６は、信号処理部４４で演算された信号を一時的に保存する。記憶部４６は、例えばＲＡＭ（Random　Access　Memory）、レジスタ回路等であってもよい。
　座標抽出部４５は、信号処理部４４において指の接触又は近接が検出されたときに、指等の表面の凹凸の検出座標を求める論理回路である。また、座標抽出部４５は、指Ｆｇや掌の血管の検出座標を求める論理回路である。画像処理部４９は、センサ部１０の各フォトダイオードＰＤから出力される検出信号Ｖｄｅｔを組み合わせて、指Ｆｇ等の表面の凹凸の形状を示す二次元情報及び指Ｆｇや掌の血管の形状を示す二次元情報を生成する。なお、座標抽出部４５及び画像処理部４９は省略されてもよい。
　出力処理部５０は、複数のフォトダイオードＰＤからの出力に基づいた処理を行う処理部として機能する。具体的には、実施形態の出力処理部５０は、少なくとも、信号処理部４４を経て取得された検出信号Ｖｄｅｔに基づいて、少なくとも脈波データを含むセンサ出力Ｖｏを出力する。実施形態では、後述する各フォトダイオードＰＤの検出信号Ｖｄｅｔの出力の変化（振幅）を示すデータを信号処理部４４が出力し、どの出力がセンサ出力Ｖｏに採用されるかを出力処理部５０が決定するが、この両方を信号処理部４４又は出力処理部５０が行うようにしてもよい。なお、出力処理部５０は、座標抽出部４５が求めた検出座標、画像処理部４９が生成した二次元情報等をセンサ出力Ｖｏに含めるようにしてもよい。また、出力処理部５０の機能は、他の構成（例えば、画像処理部４９等）に統合されてもよい。
　尚、脈波等の検出装置を人体に装着すると、呼吸や姿勢の変化、人体の運動等に伴うノイズも検出されるため、信号処理部４４は、必要に応じてノイズフィルタを設けてもよい。呼吸や姿勢の変化によって生じるノイズの周波数成分は例えば１Ｈｚ以下とされ、脈波の持つ周波数成分よりも十分に低い周波数であるため、ノイズフィルタとしてバンドパスフィルタを用いることで除去することができる。バンドパスフィルタは、例えば検出信号増幅器４２に設けることができる。人体の運動等によって生じるノイズの周波数成分は例えば数Ｈｚ～１００Ｈｚ程度とされ脈波の持つ周波数成分と重なる場合がある。しかし、この場合の周波数は一定の周波数ではなく周波数のゆらぎを有するため、ゆらぎ成分を有する周波数に対して除去を行うノイズフィルタを用いる。ゆらぎ成分を有する周波数を除去する方法の一例（第１のゆらぎ成分除去方法）として、脈波は人体の測定場所によってピーク値のタイムラグが生じるという性質を利用してもよい。すなわち、脈波は人体の測定箇所によってタイムラグが生じ、人体の運動等によって生じるノイズはタイムラグが生じないか、あるいは脈波に比べてタイムラグが小さい。従って、少なくとも２点の異なる場所において脈波を測定し、異なる複数の場所で測定されたピーク値が所定時間以内であればノイズとして除去する。この場合においても、ノイズによる波形と脈波による波形が偶然重なる場合が考えられるが、この場合は異なる複数の場所の一方の場所のみで２つの波形が重なることになるため、ノイズによる波形と脈波による波形の判別が可能となる。この処理は、例えば信号処理部４４にて実施することができる。ゆらぎ成分を有する周波数を除去する方法の他の一例（第２のゆらぎ成分除去方法）として、信号処理部４４にて位相が異なる周波数成分を除去する。この場合、例えば短時間フーリエ変換を行い、ゆらぎ成分を除去し、逆フーリエ変換を行ってもよい。更に、商用周波数電源（５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）もノイズ源となるが、この場合も人体の運動等によって生じるノイズと同様に異なる複数の場所で測定されたピーク値のタイムラグが生じないか脈波によるタイムラグよりも小さい。このため、上記の第１のゆらぎ成分除去方法と同様の方法にてノイズ除去が可能である。あるいは、検出器の検出面と反対側の面にシールドを設けることで商用周波数電源によって生じるノイズを除去してもよい。
　次に、検出装置１の回路構成例について説明する。図３は、検出装置を示す回路図である。図４は、複数の部分検出領域を示す回路図である。なお、図４では、検出回路４８の回路構成も併せて示している。
　図３に示すように、センサ部１０は、マトリクス状に配列された複数の部分検出領域ＰＡＡを有する。複数の部分検出領域ＰＡＡには、それぞれフォトダイオードＰＤが設けられている。
　ゲート線ＧＣＬは、第１方向Ｄｘに延在し、第１方向Ｄｘに配列された複数の部分検出領域ＰＡＡと接続される。また、複数のゲート線ＧＣＬ（１）、ＧＣＬ（２）、…、ＧＣＬ（８）は、第２方向Ｄｙに配列され、それぞれゲート線駆動回路１５に接続される。なお、以下の説明において、複数のゲート線ＧＣＬ（１）、ＧＣＬ（２）、…、ＧＣＬ（８）を区別して説明する必要がない場合には、単にゲート線ＧＣＬと表す。また、図３では説明を分かりやすくするために、８本のゲート線ＧＣＬを示しているが、あくまで一例であり、ゲート線ＧＣＬは、Ｍ本（Ｍは８以上、例えばＭ＝２５６）配列されていてもよい。
　信号線ＳＧＬは、第２方向Ｄｙに延在し、第２方向Ｄｙに配列された複数の部分検出領域ＰＡＡのフォトダイオードＰＤに接続される。また、複数の信号線ＳＧＬ（１）、ＳＧＬ（２）、…、ＳＧＬ（１２）は、第１方向Ｄｘに配列されて、それぞれ信号線選択回路１６及びリセット回路１７に接続される。なお、以下の説明において、複数の信号線ＳＧＬ（１）、ＳＧＬ（２）、…、ＳＧＬ（１２）を区別して説明する必要がない場合には、単に信号線ＳＧＬと表す。
　また、説明を分かりやすくするために、１２本の信号線ＳＧＬを示しているが、あくまで一例であり、信号線ＳＧＬは、Ｎ本（Ｎは１２以上、例えばＮ＝２５２）配列されていてもよい。また、センサの解像度は例えば５０８ｄｐｉ（ｄｏｔ　ｐｅｒ　ｉｎｃｈ）とされ、セル数は２５２×２５６とされる。また、図３では、信号線選択回路１６とリセット回路１７との間にセンサ部１０が設けられている。これに限定されず、信号線選択回路１６とリセット回路１７とは、信号線ＳＧＬの同じ方向の端部にそれぞれ接続されていてもよい。また、１つのセンサの実質的な面積は例えば実質５０×５０ｕｍ２とされ、検出領域ＡＡの面積は例えば１２．６×１２．８ｍｍ２とされる。
　ゲート線駆動回路１５は、スタート信号ＳＴＶ、クロック信号ＣＫ、リセット信号ＲＳＴ１等の各種制御信号を、制御回路１２２（図１参照）から受け取る。ゲート線駆動回路１５は、各種制御信号に基づいて、複数のゲート線ＧＣＬ（１）、ＧＣＬ（２）、…、ＧＣＬ（８）を時分割的に順次選択する。ゲート線駆動回路１５は、選択されたゲート線ＧＣＬにゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。これにより、ゲート線ＧＣＬに接続された複数の第１スイッチング素子Ｔｒにゲート駆動信号Ｖｇｃｌが供給され、第１方向Ｄｘに配列された複数の部分検出領域ＰＡＡが、検出対象として選択される。
　なお、ゲート線駆動回路１５は、指紋の検出及び異なる複数の生体に関する情報（脈波、脈拍、血管像、血中酸素飽和度等）のそれぞれの検出モードごとに、異なる駆動を実行してもよい。例えば、ゲート線駆動回路１５は、複数のゲート線ＧＣＬを束ねて駆動してもよい。
　具体的には、ゲート線駆動回路１５は、制御信号に基づいて、ゲート線ＧＣＬ（１）、ＧＣＬ（２）、…、ＧＣＬ（８）のうち、所定数のゲート線ＧＣＬを同時に選択してもよい。例えば、ゲート線駆動回路１５は、６本のゲート線ＧＣＬ（１）からゲート線ＧＣＬ（６）を同時に選択し、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。ゲート線駆動回路１５は、選択された６本のゲート線ＧＣＬを介して、複数の第１スイッチング素子Ｔｒにゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。これにより、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙに配列された複数の部分検出領域ＰＡＡを含むグループ領域ＰＡＧ１、ＰＡＧ２が、それぞれ検出対象として選択される。ゲート線駆動回路１５は、所定数のゲート線ＧＣＬを束ねて駆動し、所定数のゲート線ＧＣＬごとに順次ゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。以下、検出領域位グループＰＡＧ１，ＰＡＧ２のようにそれぞれ異なるグループ領域の各々の位置を特に区別しない場合、グループ領域ＰＡＧと記載する。
　信号線選択回路１６は、複数の選択信号線Ｌｓｅｌと、複数の出力信号線Ｌｏｕｔと、第３スイッチング素子ＴｒＳと、を有する。複数の第３スイッチング素子ＴｒＳは、それぞれ複数の信号線ＳＧＬに対応して設けられている。６本の信号線ＳＧＬ（１）、ＳＧＬ（２）、…、ＳＧＬ（６）は、共通の出力信号線Ｌｏｕｔ１に接続される。６本の信号線ＳＧＬ（７）、ＳＧＬ（８）、…、ＳＧＬ（１２）は、共通の出力信号線Ｌｏｕｔ２に接続される。出力信号線Ｌｏｕｔ１、Ｌｏｕｔ２は、それぞれ検出回路４８に接続される。
　ここで、信号線ＳＧＬ（１）、ＳＧＬ（２）、…、ＳＧＬ（６）を第１信号線ブロックとし、信号線ＳＧＬ（７）、ＳＧＬ（８）、…、ＳＧＬ（１２）を第２信号線ブロックとする。複数の選択信号線Ｌｓｅｌは、１つの信号線ブロックに含まれる第３スイッチング素子ＴｒＳのゲートにそれぞれ接続される。また、１本の選択信号線Ｌｓｅｌは、複数の信号線ブロックの第３スイッチング素子ＴｒＳのゲートに接続される。
　具体的には、選択信号線Ｌｓｅｌ１、Ｌｓｅｌ２、…、Ｌｓｅｌ６は、それぞれ信号線ＳＧＬ（１）、ＳＧＬ（２）、…、ＳＧＬ（６）に対応する第３スイッチング素子ＴｒＳと接続される。また、選択信号線Ｌｓｅｌ１は、信号線ＳＧＬ（１）に対応する第３スイッチング素子ＴｒＳと、信号線ＳＧＬ（７）に対応する第３スイッチング素子ＴｒＳと、に接続される。選択信号線Ｌｓｅｌ２は、信号線ＳＧＬ（２）に対応する第３スイッチング素子ＴｒＳと、信号線ＳＧＬ（８）に対応する第３スイッチング素子ＴｒＳと、に接続される。
　制御回路１２２（図１参照）は、選択信号ＡＳＷを順次選択信号線Ｌｓｅｌに供給する。これにより、信号線選択回路１６は、第３スイッチング素子ＴｒＳの動作により、１つの信号線ブロックにおいて信号線ＳＧＬを時分割的に順次選択する。また、信号線選択回路１６は、複数の信号線ブロックでそれぞれ１本ずつ信号線ＳＧＬを選択する。このような構成により、検出装置１は、検出回路４８を含むＩＣ（Integrated　Circuit）の数、又はＩＣの端子数を少なくすることができる。
　なお、信号線選択回路１６は、複数の信号線ＳＧＬを束ねて検出回路４８に接続してもよい。具体的には、制御回路１２２（図１参照）は、選択信号ＡＳＷを同時に選択信号線Ｌｓｅｌに供給する。これにより、信号線選択回路１６は、第３スイッチング素子ＴｒＳの動作により、１つの信号線ブロックにおいて複数の信号線ＳＧＬ（例えば６本の信号線ＳＧＬ）を選択し、複数の信号線ＳＧＬと検出回路４８とを接続する。これにより、各グループ領域ＰＡＧで検出された信号が検出回路４８に出力される。この場合、グループ領域ＰＡＧ単位で複数の部分検出領域ＰＡＡ（フォトダイオードＰＤ）からの信号が統合されて検出回路４８に出力される。
　ゲート線駆動回路１５及び信号線選択回路１６の動作により、グループ領域ＰＡＧごとに検出を行うことで、１回の検出で得られる検出信号Ｖｄｅｔの強度が向上するのでセンサ感度を向上させることができる。また、検出に要する時間を短縮することができる。このため、検出装置１は、検出を短時間で繰り返し実行することができるので、Ｓ／Ｎ比を向上させることができ、又、脈波等の生体に関する情報の時間的な変化を精度よく検出することができる。
　図３に示すように、リセット回路１７は、基準信号線Ｌｖｒ、リセット信号線Ｌｒｓｔ及び第４スイッチング素子ＴｒＲを有する。第４スイッチング素子ＴｒＲは、複数の信号線ＳＧＬに対応して設けられている。基準信号線Ｌｖｒは、複数の第４スイッチング素子ＴｒＲのソース又はドレインの一方に接続される。リセット信号線Ｌｒｓｔは、複数の第４スイッチング素子ＴｒＲのゲートに接続される。
　制御回路１２２は、リセット信号ＲＳＴ２をリセット信号線Ｌｒｓｔに供給する。これにより、複数の第４スイッチング素子ＴｒＲがオンになり、複数の信号線ＳＧＬは基準信号線Ｌｖｒと電気的に接続される。電源回路１２３は、基準信号ＣＯＭを基準信号線Ｌｖｒに供給する。これにより、複数の部分検出領域ＰＡＡに含まれる容量素子Ｃａ（図４参照）に基準信号ＣＯＭが供給される。
　図４に示すように、部分検出領域ＰＡＡは、フォトダイオードＰＤと、容量素子Ｃａと、第１スイッチング素子Ｔｒとを含む。図４では、複数のゲート線ＧＣＬのうち、第２方向Ｄｙに並ぶ２つのゲート線ＧＣＬ（ｍ）、ＧＣＬ（ｍ＋１）を示す。また、複数の信号線ＳＧＬのうち、第１方向Ｄｘに並ぶ２つの信号線ＳＧＬ（ｎ）、ＳＧＬ（ｎ＋１）を示す。部分検出領域ＰＡＡは、ゲート線ＧＣＬと信号線ＳＧＬとで囲まれた領域である。第１スイッチング素子Ｔｒは、フォトダイオードＰＤに対応して設けられる。第１スイッチング素子Ｔｒは、薄膜トランジスタにより構成されるものであり、この例では、ｎチャネルのＭＯＳ（Metal　Oxide　Semiconductor）型のＴＦＴ（Thin　Film　Transistor）で構成されている。
　第１方向Ｄｘに並ぶ複数の部分検出領域ＰＡＡに属する第１スイッチング素子Ｔｒのゲートは、ゲート線ＧＣＬに接続される。第２方向Ｄｙに並ぶ複数の部分検出領域ＰＡＡに属する第１スイッチング素子Ｔｒのソースは、信号線ＳＧＬに接続される。第１スイッチング素子Ｔｒのドレインは、フォトダイオードＰＤのカソード及び容量素子Ｃａに接続される。
　フォトダイオードＰＤのアノードには、電源回路１２３からセンサ電源信号ＶＤＤＳＮＳが供給される。また、信号線ＳＧＬ及び容量素子Ｃａには、電源回路１２３から、信号線ＳＧＬ及び容量素子Ｃａの初期電位となる基準信号ＣＯＭが供給される。
　部分検出領域ＰＡＡに光が照射されると、フォトダイオードＰＤには光量に応じた電流が流れ、これにより容量素子Ｃａに電荷が蓄積される。第１スイッチング素子Ｔｒがオンになると、容量素子Ｃａに蓄積された電荷に応じて、信号線ＳＧＬに電流が流れる。信号線ＳＧＬは、信号線選択回路１６の第３スイッチング素子ＴｒＳを介して検出回路４８に接続される。これにより、検出装置１は、部分検出領域ＰＡＡごとに、又はグループ領域ＰＡＧごとにフォトダイオードＰＤに照射される光の光量に応じた信号を検出できる。
　検出回路４８は、読み出し期間Ｐｄｅｔ（図７参照）にスイッチＳＳＷがオンになり、信号線ＳＧＬと接続される。検出回路４８の検出信号増幅部４２は、信号線ＳＧＬから供給された電流の変動を電圧の変動に変換して増幅する。検出信号増幅部４２の非反転入力部（＋）には、固定された電位を有する基準電位（Ｖｒｅｆ）が入力され、反転入力端子（－）には、信号線ＳＧＬが接続される。実施形態では、基準電位（Ｖｒｅｆ）電圧として基準信号ＣＯＭと同じ信号が入力される。また、検出信号増幅部４２は、容量素子Ｃｂ及びリセットスイッチＲＳＷを有する。リセット期間Ｐｒｓｔ（図７参照）において、リセットスイッチＲＳＷがオンになり、容量素子Ｃｂの電荷がリセットされる。
　次に、フォトダイオードＰＤの構成について説明する。図５は、センサ部の概略断面構成を示す断面図である。図６は、フォトダイオードに入射する光の波長と変換効率との関係を模式的に示すグラフである。
　図５に示すように、センサ部１０は、センサ基材２１と、ＴＦＴ層２２と、絶縁層２３と、フォトダイオードＰＤと、保護膜２４と、を備える。センサ基材２１は、絶縁性の基材であり、例えば、ガラスや樹脂材料が用いられる。センサ基材２１は、平板状に限定されず、曲面を有していてもよい。この場合、センサ基材２１は、フィルム状の樹脂であってもよい。センサ基材２１は、第１面Ｓ１と、第１面Ｓ１の反対側の第２面Ｓ２とを有する。第１面Ｓ１に、ＴＦＴ層２２、絶縁層２３、フォトダイオードＰＤ、保護膜２４の順に積層される。
　ＴＦＴ層２２は、上述したゲート線駆動回路１５や信号線選択回路１６等の回路に用いられる。また、ＴＦＴ層２２には、第１スイッチング素子Ｔｒ等のＴＦＴ（Thin　Film　Transistor）や、ゲート線ＧＣＬ、信号線ＳＧＬ等の各種配線が設けられる。センサ基材２１及びＴＦＴ層２２は、所定の検出領域ごとにセンサを駆動する駆動回路基板であり、バックプレーンとも呼ばれる。
　絶縁層２３は、無機絶縁層である。絶縁層２３として、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）等の酸化物や、窒化シリコン（ＳｉＮ）等の窒化物が用いられる。
　フォトダイオードＰＤは、絶縁層２３の上に設けられる。フォトダイオードＰＤは、光電変換層３１と、カソード電極３５と、アノード電極３４と、を有する。センサ基材２１の第１面Ｓ１に垂直な方向において、カソード電極３５、光電変換層３１、アノード電極３４の順に積層される。なお、フォトダイオードＰＤの積層順は、アノード電極３４、光電変換層３１、カソード電極３５の順であってもよい。
　光電変換層３１は、照射される光に応じて特性（例えば、電圧電流特性や抵抗値）が変化する。光電変換層３１の材料として、有機材料が用いられる。具体的には、光電変換層３１として、例えば、低分子有機材料であるＣ６０（フラーレン）、ＰＣＢＭ（フェニルＣ６１酪酸メチルエステル：Phenyl　C61-butyric　acid　methyl　ester）、ＣｕＰｃ（銅フタロシアニン：Copper　Phthalocyanine）、Ｆ１６ＣｕＰｃ（フッ素化銅フタロシアニン）、ｒｕｂｒｅｎｅ（ルブレン：5,6,11,12-tetraphenyltetracene）、ＰＤＩ（Perylene（ペリレン）の誘導体）等を用いることができる。
　光電変換層３１は、これらの低分子有機材料を用いて蒸着型（Dry　Process）で形成することができる。この場合、光電変換層３１は、例えば、ＣｕＰｃとＦ１６ＣｕＰｃとの積層膜、又はｒｕｂｒｅｎｅとＣ６０との積層膜であってもよい。光電変換層３１は、塗布型（Wet　Process）で形成することもできる。この場合、光電変換層３１は、上述した低分子有機材料と高分子有機材料とを組み合わせた材料が用いられる。高分子有機材料として、例えばＰ３ＨＴ（poly（3-hexylthiophene））、Ｆ８ＢＴ（F8-alt-benzothiadiazole）等を用いることができる。光電変換層３１は、Ｐ３ＨＴとＰＣＢＭとが混合した状態の膜、又はＦ８ＢＴとＰＤＩとが混合した状態の膜とすることができる。
　カソード電極３５と、アノード電極３４とは、光電変換層３１を挟んで対向する。アノード電極３４は、例えば、ＩＴＯ（Indium　Tin　Oxide）等の透光性を有する導電性材料が用いられる。カソード電極３５は、例えば、銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）等の金属材料が用いられる。又は、カソード電極３５は、これらの金属材料の少なくとも１以上を含む合金材料であってもよい。
　カソード電極３５の膜厚を制御することで、透光性を有する半透過型電極としてカソード電極３５を形成できる。例えば、カソード電極３５は、膜厚１０ｎｍのＡｇ薄膜で形成することで、６０％程度の透光性を有する。この場合、フォトダイオードＰＤは、センサ基材２１の両面側から照射される光、例えば第１面Ｓ１側から照射される第１光Ｌ６１及び第２面Ｓ２側から照射される第２光Ｌ６２の両方を検出できる。
　保護膜２４は、アノード電極３４を覆って設けられる。保護膜２４は、パッシベーション膜であり、フォトダイオードＰＤを保護するために設けられている。
　図６に示すグラフの横軸は、フォトダイオードＰＤに入射する光の波長であり、縦軸は、フォトダイオードＰＤの外部量子効率である。外部量子効率は、例えば、フォトダイオードＰＤに入射する光の光量子数と、フォトダイオードＰＤから外部の検出回路４８に流れる電流との比で表される。
　図６に示すように、フォトダイオードＰＤは、３００ｎｍから１０００ｎｍ程度の波長帯で良好な効率を有する。すなわち、フォトダイオードＰＤは、第１光源６１から出射される第１光Ｌ６１及び第２光源６２から出射される第２光Ｌ６２の両方の波長に対して感度を有している。このため、１つのフォトダイオードＰＤで、異なる波長を有する複数の光を検出することができる。
　次に、検出装置１の動作例について説明する。図７は、検出装置の動作例を表すタイミング波形図である。図７に示すように、検出装置１は、リセット期間Ｐｒｓｔ、有効露光期間Ｐｅｘ及び読み出し期間Ｐｄｅｔを有する。電源回路１２３は、リセット期間Ｐｒｓｔ、有効露光期間Ｐｅｘ及び読み出し期間Ｐｄｅｔに亘って、センサ電源信号ＶＤＤＳＮＳをフォトダイオードＰＤのアノードに供給する。センサ電源信号ＶＤＤＳＮＳはフォトダイオードＰＤのアノード－カソード間に逆バイアスを印加する信号である。例えば、フォトダイオードＰＤのカソードには実質０．７５Ｖの基準信号ＣＯＭがされているが、アノードに実質－１．２５Ｖのセンサ電源信号ＶＤＤＳＮＳを印加することにより、アノード－カソード間は実質２．０Ｖで逆バイアスされる。また、８５０ｎｍの波長を検出するとき、２Ｖの逆バイアスを印加することで、フォトダイオードＰＤは０．５Ａ／Ｗ以上０．７Ａ／Ｗ以下、好ましくは０．５７Ａ／Ｗ程度の高感度を得ることができる。また、フォトダイオードの特性は、２Ｖの逆バイアスを印加時に暗電流密度（dark　current　density）が１．０×１０－７Ａ／ｃｍ２であり、出力が実質２．９ｍＷ／ｃｍ２の８５０ｎｍの波長の光を検出するときに光電流密度（photocurrent　density）が１．２×１０－３Ａ／ｃｍ２となるものを使用する。また、８５０ｎｍの波長の光を照射時、逆バイアス２Ｖ印加時に、外部量子効率（ＥＱＥ）は約１．０になる。制御回路１２２は、ＲＳＴ２信号を”Ｈ”とした後にゲート線駆動回路１５にスタート信号ＳＴＶおよびクロック信号ＣＫを供給し、リセット期間Ｐｒｓｔが開始する。リセット期間Ｐｒｓｔにおいて、制御回路１２２は、基準信号ＣＯＭをリセット回路１７に供給し、リセット信号ＲＳＴ２によってリセット電圧を供給するための第４スイッチングトランジスタＴｒＲをオンさせる。これにより各信号線ＳＧＬにはリセット電圧として基準信号ＣＯＭが供給される。基準信号ＣＯＭは、例えば０．７５Ｖとされる。
　リセット期間Ｐｒｓｔにおいて、ゲート線駆動回路１５は、スタート信号ＳＴＶ、クロック信号ＣＫ及びリセット信号ＲＳＴ１に基づいて、順次ゲート線ＧＣＬを選択する。ゲート線駆動回路１５は、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌ｛Ｖｇｃｌ（１）～Ｖｇｃｌ（Ｍ）｝をゲート線ＧＣＬに順次供給する。ゲート駆動信号Ｖｇｃｌは、高レベル電圧である電源電圧ＶＤＤと低レベル電圧である電源電圧ＶＳＳとを有するパルス状の波形を有する。図７では、Ｍ本（例えばＭ＝２５６）のゲート線ＧＣＬが設けられており、各ゲート線ＧＣＬに、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（１）、…、Ｖｇｃｌ（Ｍ）が順次供給され、複数の第１スイッチング素子Ｔｒは各行毎に順次導通され、リセット電圧が供給される。リセット電圧として例えば、基準信号ＣＯＭの電圧０．７５Ｖが供給される。
　これにより、リセット期間Ｐｒｓｔでは、全ての部分検出領域ＰＡＡの容量素子Ｃａは、順次信号線ＳＧＬと電気的に接続されて、基準信号ＣＯＭが供給される。この結果、容量素子Ｃａの容量に蓄積された電荷がリセットされる。尚、部分的にゲート線、および信号線ＳＧＬを選択することにより部分検出領域ＰＡＡのうち一部の容量素子Ｃａの容量をリセットすることも可能である。
　露光するタイミングの例として、ゲート線走査時露光制御方法と常時露光制御方法がある。ゲート線走査時露光制御方法においては、検出対象のフォトダイオードＰＤに接続された全てのゲート線ＧＣＬにゲート駆動信号｛Ｖｇｃｌ（１）～（Ｍ）｝が順次供給され、検出対象の全てのフォトダイオードＰＤにリセット電圧が供給される。その後、検出対象のフォトダイオードＰＤに接続された全てのゲート線ＧＣＬが低電圧（第１スイッチング素子Ｔｒがオフ）になると露光が開始され、有効露光期間Ｐｅｘの間に露光が行われる。露光が終了すると前述のように検出対象のフォトダイオードＰＤに接続されたゲート線ＧＣＬにゲート駆動信号｛Ｖｇｃｌ（１）～（Ｍ）｝が順次供給され、読み出し期間Ｐｄｅｔに読み出しが行われる。常時露光制御方法においては、リセット期間Ｐｒｓｔ、読み出し期間においても露光を行う制御（常時露光制御）をすることも可能である。この場合は、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（Ｍ）がゲート線ＧＣＬに供給された後に、有効露光期間Ｐｅｘ（１）が開始する。ここで、有効露光期間Ｐｅｘ｛（１）・・・（Ｍ）｝とはフォトダイオードＰＤから容量Ｃａへ充電される期間とされる。なお、各ゲート線ＧＣＬに対応する部分検出領域ＰＡＡでの、実際の有効露光期間Ｐｅｘ（１）、…、Ｐｅｘ（Ｍ）は、開始のタイミング及び終了のタイミングが異なっている。有効露光期間Ｐｅｘ（１）、…、Ｐｅｘ（Ｍ）は、それぞれ、リセット期間Ｐｒｓｔでゲート駆動信号Ｖｇｃｌが高レベル電圧の電源電圧ＶＤＤから低レベル電圧の電源電圧ＶＳＳに変化したタイミングで開始される。また、有効露光期間Ｐｅｘ（１）、…、Ｐｅｘ（Ｍ）は、それぞれ、読み出し期間Ｐｄｅｔでゲート駆動信号Ｖｇｃｌが電源電圧ＶＳＳから電源電圧ＶＤＤに変化したタイミングで終了する。各有効露光期間Ｐｅｘ（１）、…、Ｐｅｘ（Ｍ）の露光時間の長さは等しい。
　ゲート線走査時露光制御方法において、有効露光期間Ｐｅｘ｛（１）・・・（Ｍ）｝及では、各部分検出領域ＰＡＡで、フォトダイオードＰＤに照射された光に応じて電流が流れる。この結果、各容量素子Ｃａに電荷が蓄積される。
　読み出し期間Ｐｄｅｔが開始する前のタイミングで、制御回路１２２は、リセット信号ＲＳＴ２を低レベル電圧にする。これにより、リセット回路１７の動作が停止する。尚、リセット信号はリセット期間Ｐｒｓｔのみ高レベル電圧としてもよい。読み出し期間Ｐｄｅｔでは、リセット期間Ｐｒｓｔと同様に、ゲート線駆動回路１５は、ゲート線ＧＣＬにゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（１）、…、Ｖｇｃｌ（Ｍ）を順次供給する。
　具体的には、ゲート線駆動回路１５は、期間Ｖ（１）において、ゲート線ＧＣＬ（１）に、高レベル電圧（電源電圧ＶＤＤ）のゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（１）を供給する。制御回路１２２は、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（１）が高レベル電圧（電源電圧ＶＤＤ）の期間に、選択信号ＡＳＷ１、…、ＡＳＷ６を、信号線選択回路１６に順次供給する。これにより、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（１）により選択された部分検出領域ＰＡＡの信号線ＳＧＬが順次、又は同時に検出回路４８に接続される。この結果、検出信号Ｖｄｅｔが部分検出領域ＰＡＡごとに検出回路４８に供給される。尚、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（１）が高レベルになってから、最初の選択信号ＡＳＷ１の供給が開始されるまでの時間は、一例として約２０ｕｓ（実質２０ｕｓ）とされ、各々の選択信号ＡＳＷ１、…、ＡＳＷ６が供給される時間は、一例として約６０ｕｓ（実質６０ｕｓ）とされる。このような高速応答性は、移動度が実質４０ｃｍ２／Ｖｓの低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）を用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いることで実現可能となる。
　同様に、ゲート線駆動回路１５は、期間Ｖ（２）、…、Ｖ（Ｍ－１）、Ｖ（Ｍ）において、ゲート線ＧＣＬ（２）、…、ＧＣＬ（Ｍ－１）、ＧＣＬ（Ｍ）に、それぞれ高レベル電圧のゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（２）、…、Ｖｇｃｌ（Ｍ－１）、Ｖｇｃｌ（Ｍ）を供給する。すなわち、ゲート線駆動回路１５は、期間Ｖ（１）、Ｖ（２）、…、Ｖ（Ｍ－１）、Ｖ（Ｍ）ごとに、ゲート線ＧＣＬにゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。各ゲート駆動信号Ｖｇｃｌが高レベル電圧となる期間ごとに、信号線選択回路１６は選択信号ＡＳＷに基づいて、順次信号線ＳＧＬを選択する。信号線選択回路１６は、信号線ＳＧＬごとに順次、１つの検出回路４８に接続する。これにより、読み出し期間Ｐｄｅｔで、検出装置１は、全ての部分検出領域ＰＡＡの検出信号Ｖｄｅｔを検出回路４８に出力することができる。
　図８は、図７における読み出し期間Ｒｅａｄｏｕｔに含まれる１つのゲート線の駆動期間の動作例を表すタイミング波形図である。以下、図８を参照して、図７における１つのゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（ｊ）の供給期間Ｒｅａｄｏｕｔ中の動作例について説明する。図７では、最初のゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（１）に供給期間Ｒｅａｄｏｕｔの符号を付しているが、他のゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（２）、…、Ｖｇｃｌ（Ｍ）についても同様である。ｊは、１からＭのいずれかの自然数である。
　図８および図４に示すように、第３スイッチング素子ＴｒＳの出力（Ｖｏｕｔ）は予め基準電位（Ｖｒｅｆ）電圧にリセットされている。基準電位（Ｖｒｅｆ）電圧はリセット電圧とされ、例えば０．７５Ｖとされる。次にゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（ｊ）がハイレベルとなり当該行の第１スイッチングトランジスタＴｒがオンし、各行の信号線ＳＧＬは当該部分検出領域ＰＡＡの容量（容量素子Ｃａ）に蓄積された電荷に応じた電圧になる。ゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（ｊ）の立ち上がりから期間ｔ１の経過後、選択信号ＡＳＷ（ｋ）がハイになる期間ｔ２が生じる。選択信号ＡＳＷ（ｋ）がハイになって第３スイッチング素子ＴｒＳがオンすると、当該第３スイッチング素子ＴｒＳを介して検出回路４８と接続されている部分検出領域ＰＡＡの容量（容量素子Ｃａ）に充電された電荷により、第３スイッチング素子ＴｒＳの出力（Ｖｏｕｔ）（図４参照）が当該部分検出領域ＰＡＡの容量（容量素子Ｃａ）に蓄積された電荷に応じた電圧に変化する（期間ｔ３）。図８の例では期間ｔ３のようにこの電圧はリセット電圧から下がっている。その後、第５スイッチＳＳＷがオン（ＳＳＷ信号のハイレベル期間ｔ４）すると当該部分検出領域ＰＡＡの容量（容量素子Ｃａ）に蓄積された電荷が検出回路４８の検出信号増幅部４２の容量（容量素子Ｃｂ）へ電荷が移動し、検出信号増幅部４２の出力電圧は容量素子Ｃｂに蓄積された電荷に応じた電圧となる。このとき検出信号増幅部４２の反転入力部はオペアンプのイマジナリショート電位となるため、基準電位（Ｖｒｅｆ）に戻っている。検出信号増幅部４２の出力電圧はＡ／Ｄ変換部４３で読み出す。図８の例では、各列の信号線ＳＧＬに対応する選択信号ＡＳＷ（ｋ）、ＡＳＷ（ｋ＋１）、…の波形がハイになって第３スイッチング素子ＴｒＳを順次オンさせ、同様の動作を順次行うことで当該ゲート線ＧＣＬに接続された部分検出領域ＰＡＡの容量（容量素子Ｃａ）に蓄積された電荷を順次読み出している。なお図８におけるＡＳＷ（ｋ）、ＡＳＷ（ｋ＋１）…は、例えば、図７におけるＡＳＷ１～６のいずれかである。
　具体的には、スイッチＳＳＷがオンになる期間ｔ４が生じると、部分検出領域ＰＡＡの容量（容量素子Ｃａ）から検出回路４８の検出信号増幅部４２の容量（容量素子Ｃｂ）へ電荷が移動する。このとき検出信号増幅部４２の非反転入力（＋）は、基準電位（Ｖｒｅｆ）電圧（例えば、０．７５［Ｖ］）にバイアスされている。このため、検出信号増幅部４２の入力間のイマジナリショートにより第３スイッチング素子ＴｒＳの出力（Ｖｏｕｔ）も基準電位（Ｖｒｅｆ）電圧になる。また、容量素子Ｃｂの電圧は、選択信号ＡＳＷ（ｋ）に応じて第３スイッチング素子ＴｒＳがオンした箇所の部分検出領域ＰＡＡの容量（容量素子Ｃａ）に蓄積された電荷に応じた電圧となる。検出信号増幅部４２の出力は、イマジナリショートによって第３スイッチング素子ＴｒＳの出力（Ｖｏｕｔ）が基準電位（Ｖｒｅｆ）電圧になった後に、容量素子Ｃｂの電圧に応じた容量になり、この出力電圧をＡ／Ｄ変換部４３で読み取る。なお、容量素子Ｃｂの電圧とは、例えば、容量素子Ｃｂを構成するコンデンサに設けられる２つの電極間の電圧である。
　なお、期間ｔ１は、例えば２０［μｓ］である。期間ｔ２は、例えば６０［μｓ］である。期間ｔ３は、例えば４４．７［μｓ］である。期間ｔ４は、例えば０．９８［μｓ］である。
　なお、図７及び図８では、ゲート線駆動回路１５がゲート線ＧＣＬを個別に選択する例を示したが、これに限定されない。ゲート線駆動回路１５は、２以上の所定数のゲート線ＧＣＬを同時に選択し、所定数のゲート線ＧＣＬごとに順次ゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給してもよい。また、信号線選択回路１６も、２以上の所定数の信号線ＳＧＬを同時に１つの検出回路４８に接続してもよい。また更には、ゲート線駆動回路１５は、複数のゲート線ＧＣＬを間引いて走査してもよい。また、ダイナミックレンジは一例として、露光時間Ｐｅｘが約４．３ｍｓのときに約１０３となる。また、フレームレートを約４．４ｆｐｓ（実質４．４ｆｐｓ）とすることで高解像度を実現することができる。
　次に、センサ部１０、第１光源６１及び第２光源６２の動作例について説明する。図９は、検出装置のセンサ部の駆動と、光源の点灯動作との関係を説明するための説明図である。
　図９に示すように、期間ｔ（１）から期間ｔ（４）のそれぞれにおいて、検出装置１は、上述したリセット期間Ｐｒｓｔ、有効露光期間Ｐｅｘ｛（１）・・・（Ｍ）｝及び読み出し期間Ｐｄｅｔを実行する。リセット期間Ｐｒｓｔ及び読み出し期間Ｐｄｅｔにおいて、ゲート線駆動回路１５は、ゲート線ＧＣＬ（１）からゲート線ＧＣＬ（Ｍ）まで順次走査する。
　期間ｔ（１）では、第２光源６２が点灯し、第１光源６１は非点灯となる。これにより、検出装置１は、第２光源６２から出射された第２光Ｌ６２に基づいて、フォトダイオードＰＤから信号線ＳＧＬを介して検出回路４８に電流が流れる。また、期間ｔ（２）では、第１光源６１が点灯し、第２光源６２は非点灯である。これにより、検出装置１は、第１光源６１から出射された第１光Ｌ６１に基づいて、フォトダイオードＰＤから信号線ＳＧＬを介して検出回路４８に電流が流れる。同様に、期間ｔ（３）で第２光源６２が点灯し第１光源６１が非点灯となり、期間ｔ（４）で第１光源６１が点灯し第２光源６２が非点灯となる。
　このように、第１光源６１及び第２光源６２は、期間ｔごとに時分割的に点灯する。これにより、第１光Ｌ６１に基づいてフォトダイオードＰＤで検出された第１検出信号と、第２光Ｌ６２に基づいてフォトダイオードＰＤで検出された第２検出信号とが、時分割で検出回路４８に出力される。したがって、第１検出信号と第２検出信号とが重畳して検出回路４８に出力されることを抑制することができる。このため、検出装置１は、種々の生体に関する情報を良好に検出することができる。
　なお、第１光源６１及び第２光源６２の駆動方法は適宜変更することができる。例えば、図９では、第１光源６１及び第２光源６２は、期間ｔごとに交互に点灯しているが、これに限定されない。第１光源６１が複数回の期間ｔで連続して点灯した後、第２光源６２が複数回の期間ｔで連続して点灯してもよい。また、第１光源６１及び第２光源６２が各期間ｔに同時に点灯してもよい。また、図９では常時露光制御方法の例を示しているが、ゲート線走査時露光制御方法においても第１光源６１及び第２光源６２を図９と同様に期間ｔごとに交互に駆動してもよい。
　図１０は、図９とは異なるセンサ部の駆動と、光源の点灯動作との関係を説明するための説明図である。図１０に示す例では、第１光源６１及び第２光源６２は、有効露光期間Ｐｅｘで点灯し、リセット期間Ｐｒｓｔ及び読み出し期間Ｐｄｅｔでは非点灯である。これにより、検出装置１は、検出に要する消費電力を低減することができる。
　なお、図１０に示す例に限定されず、第１光源６１及び第２光源６２は、リセット期間Ｐｒｓｔ、有効露光期間Ｐｅｘ及び読み出し期間Ｐｄｅｔの全期間に亘って連続して点灯してもよい。また、有効露光期間Ｐｅｘに第１光源６１及び第２光源６２のいずれか一方が点灯し、期間ｔごとに交互に点灯してもよい。
　図１１は、第２光源６２と、センサ部１０と、指Ｆｇ内の血管ＶＢとの位置関係の例を示す模式図である。第２光源６２（第２光源６２－１、６２－２、６２－３の少なくともいずれか１つ以上）から出射された第２光Ｌ６２は、指Ｆｇを透過して各部分検出領域ＰＡＡのフォトダイオードＰＤに入射する。このとき、指Ｆｇにおける第２光Ｌ６２の透過率は、指Ｆｇ内の血管ＶＢの脈動に応じて変化する。従って、血管ＶＢの脈動周期以上の期間中における検出信号Ｖｄｅｔの変化（振幅）の周期に基づいて、脈波を検出できる。
　脈波を検出する場合、第２光源６２は、赤外光であることが望ましい。具体的には、上述のように、第２光Ｌ６２は、７８０ｎｍ以上９００ｎｍ以下、例えば８５０ｎｍ程度の波長を有していてもよいし、８００ｎｍ以上９３０ｎｍ以下の波長を有していてもよい。また、脈波を検出する場合、第２光源６２からの第２光Ｌ６２の波長は、５００ｎｍから９５０ｎｍの範囲内であればよい。
　図１２は、指Ｆｇと対向するように設けられた複数のフォトダイオードＰＤが形成する面状の検出領域ＡＡを平面視した場合において例示的に設定されたフォトダイオードＰＤ内の複数の部分検出点の位置（点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６）を示す模式図である。図１２の点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６で例示するように、位置が異なる点の各々で脈波を検出した場合、各点で検出される脈波には、各点間の距離に応じたずれが生じる。これを利用して、異なる２点間の距離と、当該２点の各々で検出される脈波の時間的ずれとの関係に基づいて、脈波伝搬速度を算出できる。具体的には図１１に示すように血管は３次元的な曲線形状であるが、図３に示すようなマトリックス状に配置されたセンサ（部分検出領域ＰＡＡ）にて３次元的な曲線形状の血管パターンを検出する。尚、体表面の血管は深さ方向には大きく変異していないため、検出された２次元の血管パターンを３次元の血管パターンの近似パターンとして用いてもよいし、検出された２次元の血管パターンの画像解析を行うことにより３次元の血管パターンを求めてもよい。検出された血管パターン上の異なる２点間の血管の長さを時間的ずれの関係に基づいて脈波伝搬速度を算出する。例えば、図１２の点Ｐ２および点Ｐ５にて脈波を観測し点Ｐ２および点Ｐ５が血管パターン上に位置している場合、脈波は一般的に心臓に近い位置から遠い位置に伝搬するため、点Ｐ２から点Ｐ５へ伝搬する。この場合、点Ｐ２と点Ｐ５との間の血管の長さＩｎと、点Ｐ５、点Ｐ２の各々における脈波の時間的ずれに基づいて脈波伝搬速度を算出できる。すなわち、点Ｐ２における脈波と点Ｐ５における脈波との時間的ずれが、血管の長さＩｎを有する２点間における脈波の伝搬に費やされる時間に対応する。
　図１３は、光源の点灯時間の制御形態によって分岐する時間的ずれの補正に係る処理の流れの一例を示すフローチャートである。係る処理は、例えば出力処理部５０が行う。まず、検出領域ＡＡに含まれる各センサの出力、すなわち、複数の部分検出領域ＰＡＡの各々のフォトダイオードＰＤの出力、に基づいて、検出領域ＡＡが対向する生体組織内の血管ＶＢ（図１１参照）のパターン（血管パターン）を取得する（ステップＳ１）。次に、血管パターン上の異なる２点（例えば、点Ｐ２、点Ｐ５等。図１２参照）における血管の長さを取得する（ステップＳ２）。次に、血管パターン上の異なる２点（例えば、点Ｐ２、点Ｐ５等。図１２参照）間の脈波の時間的ずれを取得する（ステップＳ３）。ここでいう脈波の時間的ずれとは、後述する「ずれ時間」をさす。次に、血管パターン上の異なる２点（例えば、点Ｐ２、点Ｐ５等。図１２参照）間の血管の長さを、時間（ずれ時間）で割り算し、脈波伝搬速度を算出する（ステップＳ４）。血管の長さは、検出された血管パターンと、血管パターン上の異なる２点（例えば、点Ｐ２、点Ｐ５等。図１２参照）間の距離とに基づいて算出される。例えば、検出された２次元の血管パターンあるいは３次元の血管パターンにおいて、上記血管パターン上の異なる２点間の血管の長さを画像解析により求める。また、血管パターン及び脈波を検出するための光を発する光源（例えば、光源６２）が、図９を参照した説明のように常時点灯する動作モードである場合（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、後述する有効露光期間Ｐｅｘ｛（１）・・・（Ｍ）｝の時間的ずれを補正するための補正処理が行われる（ステップＳ６）。一方、図１０を参照した説明のように当該光源が常時点灯するモードでない場合（ステップＳ５；Ｎｏ）、ステップＳ６の補正処理は行われない。なお、測定機器は、光源が常時点灯制御方式のみを有する機器、ゲート走査時露光制御方式のみを有する機器であってもよい。光源が常時点灯制御方式のみを有する機器においては、図１３のステップＳ５は省略される。光源がゲート走査時露光制御方式のみを有する機器においては、図１３のステップＳ５からＮＯへの分岐は省略される。
　ここで、図７、図９、図１０を参照して説明したように、第２方向Ｄｙに並ぶ部分検出領域ＰＡＡであって、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌの供給タイミングがそれぞれ異なる部分検出領域ＰＡＡは、それぞれの出力タイミングに時間的ずれが生じる。また、図７、図９を参照して説明したように、リセット期間Ｐｒｓｔ及び読み出し期間Ｐｄｅｔと光源の点灯期間とが重複する場合、第２方向Ｄｙに並ぶ部分検出領域ＰＡＡであって、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌの供給タイミングがそれぞれ異なる部分検出領域ＰＡＡは、それぞれの有効露光期間Ｐｅｘに時間的ずれが生じる。以下、係る時間的ずれについて、図１４及び図１５を参照して説明する。
　図１４は、リセット期間Ｐｒｓｔ及び読み出し期間Ｐｄｅｔと第２光源６２の点灯期間とが重複する場合における有効露光期間Ｐｅｘ｛（１）・・・（Ｍ）｝及び出力タイミングの時間的ずれを説明するためのタイミングチャートである。図１４及び後述する図１５では、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌの供給タイミングがそれぞれ異なるゲート線ＧＣＬ及びフォトダイオードＰＤの括弧内に異なる数値を付している。例えば、フォトダイオードＰＤ（１）は、リセット期間Ｐｒｓｔにおいて最初にゲート駆動信号Ｖｇｃｌが供給されるゲート線ＧＣＬ（１）と、第１スイッチング素子Ｔｒを介して接続されている。また、フォトダイオードＰＤ（Ｍ）は、リセット期間Ｐｒｓｔにおいて最後にゲート駆動信号Ｖｇｃｌが供給されるゲート線ＧＣＬ（Ｍ）と、第１スイッチング素子Ｔｒを介して接続されている。ゲート駆動信号Ｖｇｃｌの供給順序は、ゲート線ＧＣＬ（１）、ゲート線ＧＣＬ（２）、…、ゲート線ＧＣＬ（Ｍ）の順であるものとする。
　図１４に示すように、リセット期間Ｐｒｓｔにおいて、ゲート線ＧＣＬ（１）、ゲート線ＧＣＬ（２）、…、ゲート線ＧＣＬ（Ｍ）のように、第２方向Ｄｙに並ぶ複数のゲート線ＧＣＬに対してそれぞれ異なるタイミングでゲート駆動信号Ｖｇｃｌの供給が行われることで、フォトダイオードＰＤ（１）、フォトダイオードＰＤ（２）、…、フォトダイオードＰＤ（Ｍ）の各々のリセットタイミングに時間的ずれが生じる。なお、フォトダイオードＰＤのリセットとは、フォトダイオードＰＤが設けられた部分検出領域ＰＡＡの容量素子Ｃａの容量のリセットである。
　図１４に示すリセット期間Ｐｒｓｔ内におけるフォトダイオードＰＤ（１）、フォトダイオードＰＤ（２）、…、フォトダイオードＰＤ（Ｍ）の各々に供給されるゲート駆動信号Ｖｇｃｌのパルスの立ち上がりをリセットの開始タイミングとし、当該パルスの立ち下がりをリセットの完了タイミングとすると、リセットの完了タイミングの時間的ずれは、パルスの立ち下がりのタイミングのずれで表せる。リセットの完了タイミングの時間的ずれの度合いは、フォトダイオードＰＤ（１）と、フォトダイオードＰＤ（Ｍ）との間で最大になる。図１４では、係る最大のリセットの完了タイミングの時間的ずれを時間ＩｎＡ（Ｍ）として示している。
　図９及び図１４に示すように、リセット期間Ｐｒｓｔ及び読み出し期間Ｐｄｅｔと光源の点灯期間とが重複する場合、複数のフォトダイオードＰＤの各々の有効露光期間Ｐｅｘ｛（１）・・・（Ｍ）｝は、各々のリセットの完了に応じて開始される。従って、リセットの完了タイミングの時間的ずれによって、フォトダイオードＰＤ（１）、フォトダイオードＰＤ（２）、…、フォトダイオードＰＤ（Ｍ）の各々の有効露光期間Ｐｅｘ｛（１）・・・（Ｍ）｝の開始タイミングに時間的ずれが生じる。ここで、有効露光期間Ｐｅｘ｛（１）・・・（Ｍ）｝とはフォトダイオードＰＤから容量Ｃａへ充電される期間とされる。また、複数のフォトダイオードＰＤの各々の有効露光期間Ｐｅｘ｛（１）・・・（Ｍ）｝は、各々の読み出し期間Ｐｄｅｔの開始に応じて終了する。このため、読み出し期間Ｐｄｅｔにおいて、ゲート線ＧＣＬ（１）、ゲート線ＧＣＬ（２）、…、ゲート線ＧＣＬ（Ｍ）のように、第２方向Ｄｙに並ぶ複数のゲート線ＧＣＬに対してそれぞれ異なるタイミングでゲート駆動信号Ｖｇｃｌの供給が行われることで、フォトダイオードＰＤ（１）、フォトダイオードＰＤ（２）、…、フォトダイオードＰＤ（Ｍ）の各々の有効露光期間Ｐｅｘ｛（１）・・・（Ｍ）｝の終了タイミングに時間的ずれが生じる。
　以上、説明したように、図９及び図１４に示すようにリセット期間Ｐｒｓｔ及び読み出し期間Ｐｄｅｔと光源の点灯期間とが重複する場合、ゲート線ＧＣＬ（１）、ゲート線ＧＣＬ（２）、…、ゲート線ＧＣＬ（Ｍ）のように、第２方向Ｄｙに並ぶ複数のゲート線ＧＣＬに対してそれぞれ異なるタイミングでゲート駆動信号Ｖｇｃｌの供給が行われることで、フォトダイオードＰＤ（１）、フォトダイオードＰＤ（２）、…、フォトダイオードＰＤ（Ｍ）の各々の有効露光期間Ｐｅｘ｛（１）・・・（Ｍ）｝の開始タイミング及び終了タイミングに時間的ずれが生じる。図１４では、フォトダイオードＰＤ（１）、フォトダイオードＰＤ（２）、…、フォトダイオードＰＤ（Ｍ）の各々の有効露光期間ＰｅｘをＰｅｘ（１）、Ｐｅｘ（２）、…、Ｐｅｘ（Ｍ）で示している。このようにフォトダイオードＰＤ（１）、フォトダイオードＰＤ（２）、…、フォトダイオードＰＤ（Ｍ）の各々の有効露光期間Ｐｅｘ｛（１）・・・（Ｍ）｝の期間に時間的ずれがあることは、フォトダイオードＰＤ（１）、フォトダイオードＰＤ（２）、…、フォトダイオードＰＤ（Ｍ）の各々で脈動が検出された場合に各々で検出された脈動のタイミングが有効露光期間Ｐｅｘ｛（１）・・・（Ｍ）｝の時間的ずれを含んでいることを示す。
　また、読み出し期間Ｐｄｅｔにおいて、ゲート線ＧＣＬ（１）、ゲート線ＧＣＬ（２）、…、ゲート線ＧＣＬ（Ｍ）のように、第２方向Ｄｙに並ぶ複数のゲート線ＧＣＬに対してそれぞれ異なるタイミングでゲート駆動信号Ｖｇｃｌの供給が行われることで、フォトダイオードＰＤ（１）、フォトダイオードＰＤ（２）、…、フォトダイオードＰＤ（Ｍ）の各々の出力タイミングに時間的ずれが生じる。なお、フォトダイオードＰＤの出力とは、フォトダイオードＰＤが設けられた部分検出領域ＰＡＡの容量素子Ｃａの容量に基づいた出力である。
　読み出し期間Ｐｄｅｔ内におけるフォトダイオードＰＤ（１）、フォトダイオードＰＤ（２）、…、フォトダイオードＰＤ（Ｍ）の各々に供給されるゲート駆動信号Ｖｇｃｌのパルスの立ち下がりを有効露光期間Ｐｅｘ｛（１）・・・（Ｍ）｝の終了とする。また、当該パルスの立ち上がりをフォトダイオードＰＤの出力の開始タイミングとし、当該パルスの立ち下がりをフォトダイオードＰＤの出力の終了タイミングとする。当該パルスの立ち下がりをフォトダイオードＰＤの出力の完了タイミングとすると、出力の完了タイミングの時間的ずれは、パルスの立ち下がりのタイミングのずれで表せる。出力の完了タイミングの時間的ずれの度合いは、フォトダイオードＰＤ（１）と、フォトダイオードＰＤ（Ｍ）との間で最大になる。図１４では、係る最大のリセットの完了タイミングの時間的ずれを時間ＩｎＢ（Ｍ）として示している。
　以上、説明したように、図９及び図１４に示すようにリセット期間Ｐｒｓｔ及び読み出し期間Ｐｄｅｔと光源の点灯期間とが重複する場合、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌの供給タイミングに時間的ずれがあることで、有効露光期間Ｐｅｘ｛（１）・・・（Ｍ）｝及び出力の完了タイミングに時間的ずれが生じる。
　図１５は、リセット期間Ｐｒｓｔ及び読み出し期間Ｐｄｅｔと第２光源６２の点灯期間とが重複しない場合における出力タイミングの時間的ずれを説明するためのタイミングチャートである。図１５に示す例の場合、有効露光期間Ｐｅｘに起因する時間的ずれは生じないため、係る時間的ずれの補正は行われない。なお、図１５に示す例であっても、出力の完了タイミングのずれは、図１４を参照した説明と同様の理由によって生じるが、フレームごとにデータを取得してタイムスタンプを設けておけば出力の完了タイミングに係る時間的ずれの補正は不要となる。但し、ラインごとにデータを取得してタイムスタンプを設ける場合には出力の完了タイミングに係る時間的ずれの補正が行われる。
　具体的には、図１５に示す例であっても、図１４に示す例と同様時間ＩｎＢ（Ｍ）のような出力の完了タイミングの時間的ずれは生じている。すなわち、読み出し期間Ｐｄｅｔにおいて、ゲート線ＧＣＬ（１）、ゲート線ＧＣＬ（２）、…、ゲート線ＧＣＬ（Ｍ）のように、第２方向Ｄｙに並ぶ複数のゲート線ＧＣＬに対してそれぞれ異なるタイミングでゲート駆動信号Ｖｇｃｌの供給が行われることで、フォトダイオードＰＤ（１）、フォトダイオードＰＤ（２）、…、フォトダイオードＰＤ（Ｍ）の各々の出力タイミングに時間的ずれが生じ、各々のゲート線ＧＣＬ｛（１）・・・（Ｍ）｝に対応する出力タイミングごとにタイムスタンプを設ける場合には出力の完了タイミングに係る時間的ずれの補正が行われる。
　図１０及び図１５に示すようにリセット期間Ｐｒｓｔ及び読み出し期間Ｐｄｅｔと第２光源６２の点灯期間とが重複しない場合、有効露光期間Ｐｅｘの開始タイミング及び終了タイミングは、第２光源６２の点灯開始タイミング及び終了タイミングによって決定される。すなわち、リセット期間Ｐｒｓｔ及び読み出し期間Ｐｄｅｔと第２光源６２の点灯期間とが重複しない場合、有効露光期間Ｐｅｘは、リセット期間Ｐｒｓｔ及び読み出し期間Ｐｄｅｔにおけるゲート駆動信号Ｖｇｃｌの供給タイミングのずれに関わらず、フォトダイオードＰＤ（１）、フォトダイオードＰＤ（２）、…、フォトダイオードＰＤ（Ｍ）で共通である。従って、図１０及び図１５に示すようにリセット期間Ｐｒｓｔ及び読み出し期間Ｐｄｅｔと第２光源６２の点灯期間とが重複しない場合、有効露光期間Ｐｅｘの時間的ずれは生じない。言い換えれば、図１５に示す例では、第２光源６２の点灯期間がそのまま有効露光期間Ｐｅｘになる。
　このように、リセット期間Ｐｒｓｔ及び読み出し期間Ｐｄｅｔと第２光源６２の点灯期間との関係に関わらず、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌの供給タイミングのずれによって、時間ＩｎＢ（Ｍ）のような出力の完了タイミングの時間的ずれが生じる。仮に、各々のゲート線ＧＣＬ｛（１）・・・（Ｍ）｝に対応するフォトダイオードＰＤ｛（１）・・・（Ｍ）｝ごとにタイムスタンプを設けた場合、出力の完了タイミングの時間的ずれを考慮せずにフォトダイオードＰＤ（１）、フォトダイオードＰＤ（２）、…、フォトダイオードＰＤ（Ｍ）の各々の出力が示す脈動に基づいた脈波伝搬速度の算出を行うと、算出される脈波伝搬速度は、出力の完了タイミングの時間的ずれによる誤差を含む。従って、この場合、脈波の算出に係り、ゲート線ＧＣＬ（１）、ゲート線ＧＣＬ（２）、…、ゲート線ＧＣＬ（Ｍ）の各々に対するゲート駆動信号Ｖｇｃｌの供給タイミングに基づいて、フォトダイオードＰＤ（１）、フォトダイオードＰＤ（２）、…、フォトダイオードＰＤ（Ｍ）の各々の出力タイミングの時間的ずれの補正を行う。
　また、リセット期間Ｐｒｓｔ及び読み出し期間Ｐｄｅｔと第２光源６２の点灯期間との関係によって、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌの供給タイミングのずれがフォトダイオードＰＤ（１）、フォトダイオードＰＤ（２）、…、フォトダイオードＰＤ（Ｍ）の各々の有効露光期間Ｐｅｘの時間的ずれを生じさせるかが変化する。従って、リセット期間Ｐｒｓｔ及び読み出し期間Ｐｄｅｔと第２光源６２の点灯期間とが重複する実施形態（図９、図１４参照）では、脈波の算出に係り、さらに、ゲート線ＧＣＬ（１）、ゲート線ＧＣＬ（２）、…、ゲート線ＧＣＬ（Ｍ）の各々に対するゲート駆動信号Ｖｇｃｌの供給タイミングに基づいて、フォトダイオードＰＤ（１）、フォトダイオードＰＤ（２）、…、フォトダイオードＰＤ（Ｍ）の各々の有効露光期間Ｐｅｘ｛（１）・・・（Ｍ）｝の時間的ずれの補正を行う。一方、リセット期間Ｐｒｓｔ及び読み出し期間Ｐｄｅｔと第２光源６２の点灯期間とが重複しない実施形態（図１０、図１５参照）では、有効露光期間Ｐｅｘの時間的ずれが生じないため、有効露光期間Ｐｅｘの時間的ずれの補正は行われない。
　図１６は、フォトダイオードＰＤ（１）、フォトダイオードＰＤ（Ｍ／２）、フォトダイオードＰＤ（Ｍ）の各々からの出力の時間的ずれの補正前と補正後の例を示す説明図である。図１６の補正前のＰＤ（１）の出力波形で例示するように、フォトダイオードＰＤの出力は、ピークＵ１、ボトムＤ１、ピークＵ２、ボトムＤ２、…のように、繰り返される脈動に応じて振幅を繰り返す。ここで、時間的に連続するピークＵ１からボトムＤ１への出力値の低下の度合い、ボトムＤ１からピークＵ２への出力値の上昇の度合いのような出力の振幅の度合いが、予め定められた脈動を検出するための振幅の閾値（振幅基準値）と比較される。例えば、ピークＵ１からボトムＤ１を経てピークＵ２に至る期間に生じた振幅の度合いが閾値以上であれば、当該期間に１回の脈動が生じたものとして判定される。以降、ピークＵ２からボトムＤ２を経て図示しないピークに至る期間及び図示しない出力の振幅が生じた期間についても、同様に脈動との関係の判定が行われる。
　なお、振幅の閾値は、例えば図１６に示すピークＵ１、ボトムＤ１、ピークＵ２、ボトムＤ２を出力値化した場合に生じる出力値の振幅が脈波による出力の振幅として扱われる程度の値として、事前の試験等に基づいて設定される。具体的な値は、例えば、ピークＵ１、ボトムＤ１、ピークＵ２、ボトムＤ２をＡ／Ｄ変換で出力値化するルールに基づいて定められる。
　係る出力の振幅を検出及び判定するため、所定期間（例えば、４秒）単位で出力が保持される。係る出力の保持のため、例えば記憶部４６が利用されるがこれに限れられるものでなく、脈動の判定を行う構成が参照可能な記憶装置又は記憶回路が設けられていればよい。例えば出力処理部５０が利用可能な出力保持用の記憶部を設けてもよい。
　なお、脈動のタイミングをカウントするトリガーは、例えばピークＵ１，Ｕ２のような出力のピーク又はボトムＤ１，Ｄ２のような出力のボトムであるがこれに限られるものでなく、出力の振幅が生じた期間内の任意のタイミングを脈動のカウントタイミングとすることができる。
　出力の補正前では、フォトダイオードＰＤ（１）の出力におけるピークＵ１と、フォトダイオードＰＤ（Ｍ）の出力におけるピークＵ３ａとの間に、時間ＢＲ１で示す時間的ずれが生じている。また、出力の補正前では、フォトダイオードＰＤ（１）の出力におけるボトムＤ２と、フォトダイオードＰＤ（Ｍ）の出力におけるボトムＤ３ａとの間に、時間ＢＲ２で示す時間的ずれが生じている。時間ＢＲ１，ＢＲ２は、図１４及び図１５を参照して説明したゲート駆動信号Ｖｇｃｌの供給タイミングの時間的ずれに応じて生じた時間的ずれを含む。
　そこで、実施形態では、フォトダイオードＰＤ（１）の出力が示す脈動のタイミングとフォトダイオードＰＤ（Ｍ）の出力が示す脈動のタイミングとの時間的ずれが、フォトダイオードＰＤ（１）とフォトダイオードＰＤ（Ｍ）との距離に対応した時間的ずれとなるよう、時間ＢＲ１，ＢＲ２を補正する。補正についてはゲート線ＧＣＬの走査速度、血管パターンの距離、血管パターンの各位置の延在方向と走査方向との角度の関係から補正値を求める。例えば、２点（例：フォトダイオードＰＤ（１）とフォトダイオードＰＤ（Ｍ））間の血管パターンの延在方向がゲート線ＧＣＬの走査方向（第２方向Ｄｙ）と一致していれば、単純に２点間の（血管パターンの）距離÷ずれ時間でよい。ここでいう「ずれ時間」とは、上記で説明した時間的ずれを補正した結果導出された、２点の各々で検出された脈波同士のずれ時間をさす。すなわち、当該「ずれ時間」は、脈波が伝搬することによって「ずれ時間」を挟んで同様の脈波が２点で観測されることを想定した際の「ずれ時間」である。なお、当該２点間の血管パターンが走査方向（第２方向Ｄｙ）に対して角度を生じる部分を含む場合、２点間の（血管パターンの）距離を、当該角度の平均のｔａｎθでさらに割り算する。
　例えば、図１４を参照した説明のようにリセット期間Ｐｒｓｔ及び読み出し期間Ｐｄｅｔと第２光源６２の点灯期間とが重複する場合、時間ＢＲ１、時間ＢＲ２の各々から時間ＩｎＡ（Ｍ）及び時間ＩｎＢ（Ｍ）を差し引く補正を行う。これによって、補正前の時間ＢＲ１，ＢＲ２が、時間ＡＲ１，ＡＲ２に補正される。時間ＡＲ１は、ピークＵ１に対するフォトダイオードＰＤ（Ｍ）の出力におけるピークＵ３ａの時間的ずれが補正されてピークＵ３ｂになっている。時間ＡＲ２は、ピークＵ２に対するフォトダイオードＰＤ（Ｍ）の出力におけるボトムＤ３ａの時間的ずれが補正されてボトムＤ３ｂになっている。係る補正はあくまで一例であってこれに限られるものでなく、フォトダイオードＰＤ（Ｍ）の出力に対してフォトダイオードＰＤ（１）の出力の時間的ずれを補正してもよい。
　また、図１５を参照した説明のようにリセット期間Ｐｒｓｔ及び読み出し期間Ｐｄｅｔと第２光源６２の点灯期間とが重複しない場合、時間ＢＲ１、時間ＢＲ２の各々から時間ＩｎＢ（Ｍ）を差し引く補正を行う。これによって、補正前の時間ＢＲ１，ＢＲ２が、時間ＡＲ１，ＡＲ２に補正される。なお、図１６では補正前後の時間の関係を時間ＢＲ１，ＢＲ２と時間ＡＲ１，ＡＲ２とで例示しているがこれに限られるものでなく、他の期間の出力についても同様に時間的ずれが補正される。
　点Ｐ５（図１２参照）にフォトダイオードＰＤ（１）が設けられ、点Ｐ２（図１２参照）にフォトダイオードＰＤ（Ｍ）が設けられている場合、距離Ｉｎを挟んで生じる脈波の時間的ずれが時間ＡＲ１，ＡＲ２（図１６参照）であるとする。ここで、距離Ｉｎ＝α［ｍｍ］、時間ＡＲ１＝ＡＲ２＝β［μｓ］であるとすると、点Ｐ５と点Ｐ２の間の第２方向Ｄｙの脈波伝搬速度γ（ｍｍ／ｓ）は、以下の式（１）のように表すことができる。
　γ＝α／（１０００／β）…（１）
　時間ＡＲ１，ＡＲ２は、フォトダイオードＰＤ（１）とフォトダイオードＰＤ（Ｍ）との距離に対応した時間的ずれにより生じた時間である。従って、フォトダイオードＰＤ（１）とフォトダイオードＰＤ（Ｍ）との距離と、時間ＡＲ１，ＡＲ２との関係に基づいて、フォトダイオードＰＤ（１）とフォトダイオードＰＤ（Ｍ）との間の第２方向Ｄｙ方向の脈波伝搬速度を算出できる。
　以上、フォトダイオードＰＤ（１）とフォトダイオードＰＤ（Ｍ）との関係を例として補正について説明したが、フォトダイオードＰＤ（１）、フォトダイオードＰＤ（２）、…、フォトダイオードＰＤ（Ｍ）の各々の出力の時間的ずれについて個別に、同様の仕組みでの補正を適用することで、フォトダイオードＰＤ（１）、フォトダイオードＰＤ（２）、…、フォトダイオードＰＤ（Ｍ）の各々の間の脈波伝搬速度を算出できる。図１６では、例示的に、フォトダイオードＰＤ（１）とフォトダイオードＰＤ（Ｍ）との略中間に位置するフォトダイオードＰＤ（Ｍ／２）の補正前後の出力が、補正前後のフォトダイオードＰＤ（１）の出力とフォトダイオードＰＤ（Ｍ）の出力との略中間の出力振幅パターンを示すことを模式的に図示している。
　以上、第２方向Ｄｙに並ぶ部分検出領域ＰＡＡであって、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌの供給タイミングがそれぞれ異なる部分検出領域ＰＡＡに係る時間的ずれについて説明したが、第１方向Ｄｘに並ぶ部分検出領域ＰＡＡにそれぞれ異なるタイミングで選択信号ＡＳＷ（図７、図８参照）が供給されることによる時間的ずれについても、同様に時間的ずれの補正を行える。ここで補正される時間的ずれとは、各フォトダイオードＰＤの出力の完了タイミングの時間的ずれをさす。係る補正は、上述の補正の説明における「ゲート駆動信号Ｖｇｃｌの供給タイミングのずれ」を「選択信号ＡＳＷの供給タイミングのずれ」に置換することで成立する。係る補正によって、第１方向Ｄｘ方向に並ぶ複数の部分検出領域ＰＡＡの２点間の脈波伝搬速度をより正確に算出できる。
　また、図１２を参照した説明では、例示的に点Ｐ５と点Ｐ２間の脈波伝搬速度を取り扱っているが、点Ｐ４と点Ｐ１間、点Ｐ６と点Ｐ３間のように、他の２点間の脈波伝搬速度についても同様に算出可能である。また、点Ｐ１、点Ｐ２及び点Ｐ３のうち異なる２点間、点Ｐ４、点Ｐ５及び点Ｐ６のうち異なる２点間についても、上述の「ゲート駆動信号Ｖｇｃｌの供給タイミングのずれ」を「選択信号ＡＳＷの供給タイミングのずれ」に置換する仕組みを採用して２点間の脈波伝搬速度を算出可能である。また、図示しない異なる２点間の脈波伝搬速度についても、同様の考え方で算出可能である。検出領域ＡＡにおいて異なる２点として採用された構成の一方が第光１センサとして機能し、他方が第２光センサとして機能する。
　また、上述の図７、図８、図１４、図１５及び図１６を参照した説明では、各ゲート線ＧＣＬに対するゲート駆動信号Ｖｇｃｌの供給タイミングがそれぞれ異なる場合を例としているが、これに限られるものでない。例えばグループ領域ＰＡＧのように、複数の部分検出領域ＰＡＡを含む領域を上述の点Ｐ２，Ｐ５のような脈波の検出点として採用してもよい。脈波の検出点がグループ領域ＰＡＧである場合、グループ領域ＰＡＧに含まれる複数の部分検出領域ＰＡＡに対するゲート駆動信号Ｖｇｃｌの供給タイミング及び選択信号ＡＳＷの供給タイミングは統一される。すなわち、グループ領域ＰＡＧに含まれる複数の部分検出領域ＰＡＡからの出力はまとめられた１つの出力として扱われる。従って、各点間の時間的ずれは、配置が異なるグループ領域ＰＡＧの各々に対するゲート駆動信号Ｖｇｃｌの供給タイミング、選択信号ＡＳＷの供給タイミングに対応する。なお、脈波の検出点として採用される複数の部分検出領域ＰＡＡを含む領域は、グループ領域ＰＡＧに限られるものでなく、例えば第１方向Ｄｘ又は第２方向Ｄｙのいずれか一方に並ぶ複数の部分検出領域ＰＡＡを含む領域であってもよい。すなわち、第１光センサ及び第２光センサは、１つの部分検出領域ＰＡＡであってもよいし、複数の部分検出領域ＰＡＡを含んでいてもよい。
　脈波の算出は、例えば出力処理部５０が行う。この場合、例えば、記憶部４６に記憶された所定時間の出力が信号処理部４４を介して出力処理部５０に与えられることで、出力処理部５０が各フォトダイオードＰＤの出力のピークとボトムの振幅を検出して脈波のカウントタイミングを特定する。また、上述の仕組みで出力処理部５０が各フォトダイオードＰＤの時間的ずれを補正し、各フォトダイオードＰＤ間の距離と各フォトダイオードＰＤの出力に基づいた脈波のカウントタイミングとの関係に基づいて脈波伝搬速度を算出する。脈波の算出は、他の構成が行ってもよい。例えば、出力処理部５０は、所定期間単位の各フォトダイオードＰＤの出力を示すデータを外部の情報処理装置又は情報処理回路に出力してもよい。この場合、当該外部の情報処理装置又は情報処理回路が脈波を算出する。
　また、上述の説明では、脈波伝搬速度が算出される対象として血管ＶＢが採用されているが、血管ＶＢは、動脈、静脈その他の種別を特に問われない。
　以上、実施形態によれば、第１光センサ（例えば、点Ｐ５のフォトダイオードＰＤ（１））と、第１光センサと所定距離（例えば、距離Ｉｎ）をおいて配置された第２光センサ（例えば、点Ｐ２のフォトダイオードＰＤ（Ｍ））と、血管（例えば、血管ＶＢ）を含む生体組織と対向する第１光センサ及び第２光センサに検出される光を発する光源（例えば、第２光源６２）と、第１光センサの出力の時系列変化と、第２光センサの出力の時系列変化と、所定距離とに基づいて血管の脈波伝搬速度を算出する処理部（例えば、出力処理部５０）とを備える。ここで、出力の時系列変化とは、例えば図１６を参照して説明したピークＵ１、ボトムＤ１、ピークＵ２、ボトムＤ２、…のように、振幅を含む出力の時系列変化である。これによって、脈波伝搬速度を取得できる。
　また、実施形態における制御として、第１光センサ（例えば、点Ｐ５のフォトダイオードＰＤ（１））及び第２光センサ（例えば、点Ｐ２のフォトダイオードＰＤ（Ｍ））をリセットする期間（リセット期間Ｐｒｓｔ）と、光源を点灯させる期間（有効露光期間Ｐｅｘ）と、第１光センサからの出力及び第２光センサの出力を取得する期間（読み出し期間Ｐｄｅｔ）とがそれぞれ独立している制御を採用可能である。これによって、脈波伝搬速度の算出における時間的ずれの補正量をより小さくすることができる。
　また、実施形態における制御として、第１光センサ（例えば、点Ｐ５のフォトダイオードＰＤ（１））及び第２光センサ（例えば、点Ｐ２のフォトダイオードＰＤ（Ｍ））をリセットする期間（リセット期間Ｐｒｓｔ）ならびに第１光センサからの出力及び第２光センサの出力を取得する期間（読み出し期間Ｐｄｅｔ）に対して光源を点灯させる期間（有効露光期間Ｐｅｘ）が重複している制御を採用可能である。これによって、リセット期間Ｐｒｓｔ、読み出し期間Ｐｄｅｔ及び有効露光期間Ｐｅｘを含む１周期をより短くしつつ、より長い有効露光期間Ｐｅｘを確保することができる。また、この場合、第１光センサ（例えば、点Ｐ５のフォトダイオードＰＤ（１））をリセットする第１リセットタイミングと第２光センサ（例えば、点Ｐ２のフォトダイオードＰＤ（Ｍ））をリセットする第２リセットタイミングは異なる（図１４参照）。処理部（例えば、出力処理部５０）は、第１光センサが光を検出する期間（例えば、有効露光期間Ｐｅｘ（１））と第２光センサが光を検出する期間（例えば、有効露光期間Ｐｅｘ（Ｍ））との時間的なずれを第１リセットタイミングと第２リセットタイミングの時間的なずれ（例えば、時間ＩｎＡ（Ｍ））に基づいて補正して脈波伝搬速度を算出する。これによって、脈波伝搬速度の算出精度をより高められる。
　また、第１光センサ（例えば、点Ｐ５のフォトダイオードＰＤ（１））からの出力を取得する第１取得タイミングと第２光センサ（例えば、点Ｐ２のフォトダイオードＰＤ（Ｍ））からの出力を取得する第２取得タイミングは異なる（図１４、図１５参照）。処理部（例えば、出力処理部５０）は、第１取得タイミングと第２取得タイミングの時間的なずれ（例えば、時間ＩｎＢ（Ｍ））に基づいて第１光センサの出力の時系列変化と第２光センサの出力の時系列変化との時間的ずれを補正して脈波伝搬速度を算出する。これによって、脈波伝搬速度の算出精度をより高められる。
　また、第１光センサ及び第２光センサは、それぞれ複数の光センサを含む（例えば、グループ領域ＰＡＧ）。これによって、第１光センサ及び第２光センサの各々の出力をより大きくしやすくなる。
　また、第２光Ｌ６２の波長は、５００ｎｍから９５０ｎｍの範囲内である。これによって、より良好に血管ＶＢの脈動を検出しやすくなる。
　また、処理部（例えば、出力処理部５０）は、第１光センサ（例えば、点Ｐ５のフォトダイオードＰＤ（１））の出力の時系列変化及び第２光センサ（例えば、点Ｐ２のフォトダイオードＰＤ（Ｍ））の出力の時系列変化における出力の振幅の度合いと所定の振幅基準値（例えば、閾値）との関係に基づいて脈の発生を判定する。これによって、血管（例えば、血管ＶＢ）の脈動による光センサの検出の変化を脈の発生の検出に利用できる。
　また、処理部（例えば、出力処理部５０）は、第１光センサ（例えば、点Ｐ５のフォトダイオードＰＤ（１））の出力の時系列変化及び第２光センサ（例えば、点Ｐ２のフォトダイオードＰＤ（Ｍ））の出力の時系列変化における出力に含まれる１回の振幅のピーク（例えば、ピークＵ１等）又はボトム（例えば、ボトムＤ１等）の発生を１回の脈の発生とする。これによって、脈の発生回数をより容易にカウントできる。
　また、検出装置１の具体的形態は、図１１、図１２を参照して説明した形態に限られない。図１７は、手首Ｗｒに装着可能な形態の検出装置１Ａの主要構成例を示す模式図である。図１８は、図１７に示す検出装置１Ａによる血管ＶＢの脈波伝搬速度の検出例を示す模式図である。図１７に示すように、検出装置１Ａのセンサ基材２１は、手首Ｗｒを取り巻く環状に変形可能な可撓性を有する。フォトダイオードＰＤ、第１光源６１及び第２光源６２は、当該環状のセンサ基材２１に沿って円弧状に配置される。
　また、検出装置１は、生体組織への当接又は近接が想定された各種の製品に搭載可能である。図１９、図２０及び図２１を参照して、検出装置１の搭載例を説明する。
　図１９は、バンダナＫｅに搭載された検出装置１のセンサ部１０の配置例を示す図である。図２０は、衣服ＴＳに搭載された検出装置１のセンサ部１０の配置例を示す図である。図２１は、粘着性シートＰＳに搭載された検出装置１のセンサ部１０の配置例を示す図である。例えば、図１９のバンダナＫｅ、図２０の衣服ＴＳ、図２１の粘着性シートＰＳのように、生体組織に当接する運用がなされる製品に検出装置１を組み込んでもよい。この場合、少なくともセンサ部１０は、製品の使用時に生体組織に当接することが想定される部位に設けられることが望ましい。また、図示を省略しているが、第１光源６１、第２光源６２等の光源は、センサ部１０と生体組織との位置関係を考慮して配置されることが望ましい。なお、製品はバンダナＫｅ、衣服ＴＳ、粘着性シートＰＳに限られるものでなく、使用時に生体組織に当接することが想定されるあらゆる製品に検出装置１を組み込み可能である。なお、粘着性シートＰＳは、例えば外用鎮痛・消炎シートのように、粘着性が付加されたシート状の製品である。
　なお、実施形態において、ゲート線駆動回路１５が、複数のゲート線ＧＣＬに順次ゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する時分割選択駆動を行う場合を示したがこれに限定されない。センサ部１０は、符号分割選択駆動（以下、ＣＤＭ（Code　Division　Multiplexing）駆動と表す）により、の検出を行ってもよい。ＣＤＭ駆動及び駆動回路は、例えば特願２０１８－００５１７８号公報に記載されているので、特願２０１８－００５１７８号公報の記載を実施形態に含め、記載を省略する。
　以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されるものではない。実施形態で開示された内容はあくまで一例にすぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で行われた適宜の変更についても、当然に本発明の技術的範囲に属する。
　１，１Ａ　検出装置
　１０　センサ部
　１１　検出制御部
　２１　センサ基材
　２２　ＴＦＴ層
　２３　絶縁層
　２４　保護膜
　３１　光電変換層
　３４　アノード電極
　３５　カソード電極
　４８　検出回路
　５０　出力処理部
　６１　第１光源
　６２　第２光源
　ＡＡ　検出領域
　ＧＣＬ　ゲート線
　ＰＡＡ　部分検出領域
　ＰＤ　フォトダイオード
　ＳＧＬ　信号線

Claims (9)

  1. 　第１光センサと、
    　前記第１光センサと所定距離をおいて配置された第２光センサと、
    　血管を含む生体組織と対向する前記第１光センサ及び前記第２光センサに検出される光を発する光源と、
    　前記第１光センサの出力の時系列変化と、前記第２光センサの出力の時系列変化と、前記所定距離とに基づいて前記血管の脈波伝搬速度を算出する処理部とを備える
    　検出装置。
  2. 　前記第１光センサ及び前記第２光センサをリセットする期間と、前記光源を点灯させる期間と、前記第１光センサからの出力及び前記第２光センサの出力を取得する期間とがそれぞれ独立している
    　請求項１に記載の検出装置。
  3. 　前記第１光センサ及び前記第２光センサをリセットする期間ならびに前記第１光センサからの出力及び前記第２光センサの出力を取得する期間に対して前記光源を点灯させる期間が重複している
    　請求項１に記載の検出装置。
  4. 　前記第１光センサをリセットする第１リセットタイミングと前記第２光センサをリセットする第２リセットタイミングは異なり、
    　前記処理部は、前記第１光センサが前記光を検出する期間と前記第２光センサが前記光を検出する期間との時間的なずれを前記第１リセットタイミングと前記第２リセットタイミングの時間的なずれに基づいて補正して前記脈波伝搬速度を算出する
    　請求項３に記載の検出装置。
  5. 　前記第１光センサからの出力を取得する第１取得タイミングと前記第２光センサからの出力を取得する第２取得タイミングは異なり、
    　前記処理部は、前記第１取得タイミングと前記第２取得タイミングの時間的なずれに基づいて、前記第１光センサの出力の時系列変化と前記第２光センサの出力の時系列変化との時間的ずれを補正して前記脈波伝搬速度を算出する
    　請求項２から４のいずれか一項に記載の検出装置。
  6. 　前記第１光センサ及び前記第２光センサは、それぞれ複数の光センサを含む
    　請求項１から５のいずれか一項に記載の検出装置。
  7. 　前記光の波長は、５００ｎｍから９５０ｎｍの範囲内である
    　請求項１から６のいずれか一項に記載の検出装置。
  8. 　前記処理部は、前記第１光センサの出力の時系列変化及び前記第２光センサの出力の時系列変化における出力の振幅の度合いと所定の振幅基準値との関係に基づいて脈の発生を判定する
    　請求項１から７のいずれか一項に記載の検出装置。
  9. 　前記処理部は、前記第１光センサの出力の時系列変化及び前記第２光センサの出力の時系列変化における出力に含まれる１回の振幅のピーク又はボトムの発生を１回の脈の発生とする
    　請求項８に記載の検出装置。
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