WO2023229038A1 - 検出装置 - Google Patents

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WO2023229038A1
WO2023229038A1 PCT/JP2023/019781 JP2023019781W WO2023229038A1 WO 2023229038 A1 WO2023229038 A1 WO 2023229038A1 JP 2023019781 W JP2023019781 W JP 2023019781W WO 2023229038 A1 WO2023229038 A1 WO 2023229038A1
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WO
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detection device
raw
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detection
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PCT/JP2023/019781
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元 小出
Original Assignee
株式会社ジャパンディスプレイ
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters

Definitions

  • the present invention relates to a detection device.
  • Oxygen saturation in the blood (hereinafter referred to as blood oxygen saturation (SpO 2 )) is calculated based on transcutaneous data obtained by entering light into the body through the skin and detecting the light that passes through or reflects through the arteries.
  • a detection device is known that obtains the following: Blood oxygen saturation (SpO 2 ) is the ratio of the amount of oxygen actually bound to hemoglobin to the total amount of oxygen, assuming that oxygen is bound to all of the hemoglobin in the blood.
  • a pulse wave acquired using red light and a pulse wave acquired using infrared light are used (for example, Patent Document 1).
  • An object of the present disclosure is to provide a detection device that can improve the detection accuracy of pulse wave waveforms.
  • a detection device includes an optical sensor, a light source that irradiates the optical sensor with light, a detection signal amplification circuit that converts a fluctuation in the current supplied from the optical sensor into a voltage, and a an A/D conversion circuit that converts an output voltage signal into a detected digital value; Limited to gradation.
  • a detection device includes an optical sensor, a light source that irradiates the optical sensor with light, a detection signal amplification circuit that converts a fluctuation in the current supplied from the optical sensor into a voltage, and a an output circuit that converts an output voltage signal into a detected value, and the output circuit limits the detected value to a maximum detected value or a minimum detected value when the light source is turned off.
  • FIG. 1 is a plan view showing a detection device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the detection device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing the detection device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration example of the AFE circuit according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic partial cross-sectional view of the optical sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a timing waveform diagram showing an example of the operation of the detection device according to the comparative example of the first embodiment.
  • FIG. 7 is an enlarged view of the readout period for each optical sensor in the timing waveform diagram shown in FIG. 6.
  • FIG. 8 is a diagram showing the correspondence between the detection value of the AFE circuit and the received light intensity of the optical sensor in the operation example of the detection device according to the comparative example of Embodiment 1.
  • FIG. 9 is a timing waveform diagram showing an example of the operation of the detection device according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is an enlarged view of the readout period for each optical sensor in the timing waveform diagram shown in FIG.
  • FIG. 11 is a first diagram showing the correspondence between the detection value of the AFE circuit and the light reception intensity of the optical sensor in the first operation example of the detection device according to the first embodiment.
  • FIG. 12 is a second diagram showing the correspondence between the detection value of the AFE circuit and the light intensity received by the optical sensor in the first operation example of the detection device according to the first embodiment.
  • FIG. 13 is a first diagram showing the correspondence between the detection value of the AFE circuit and the light intensity received by the optical sensor in the second operation example of the detection device according to the first embodiment.
  • FIG. 14 is a second diagram showing the correspondence between the detection value of the AFE circuit and the light reception intensity of the optical sensor in the second operation example of the detection device according to the first embodiment.
  • FIG. 15 is a circuit diagram showing a configuration example of an AFE circuit according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 16 is a timing waveform diagram illustrating an example of the operation of the detection device according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 17 is an enlarged view of the readout period for each optical sensor in the timing waveform diagram shown in FIG. 16.
  • FIG. 18 is a diagram showing the correspondence between the detection value of the AFE circuit and the received light intensity of the optical sensor in the operation example of the detection device according to the modification of the first embodiment.
  • FIG. 19 is a circuit diagram showing a detection device according to the second embodiment.
  • FIG. 20 is a circuit diagram showing a configuration example of an AFE circuit according to the second embodiment.
  • FIG. 21 is a diagram showing the correspondence between the detection value of the AFE circuit and the received light intensity of the optical sensor in an operation example of the detection device according to the comparative example of the second embodiment.
  • FIG. 22 is a timing waveform diagram illustrating an example of the operation of the detection device according to the second embodiment.
  • FIG. 23 is an enlarged view of the readout period for each optical sensor in the timing waveform diagram shown in FIG. 22.
  • FIG. 24 is a first diagram showing the correspondence between the detection value of the AFE circuit and the light intensity received by the optical sensor in an operation example of the detection device according to the second embodiment.
  • FIG. 25 is a second diagram showing the correspondence between the detection value of the AFE circuit and the light reception intensity of the optical sensor in the operation example of the detection device according to the second embodiment.
  • FIG. 26 is a circuit diagram showing a configuration example of an AFE circuit according to a modification of the second embodiment.
  • FIG. 27 is a timing waveform diagram illustrating an example of the operation of the detection device according to a modification of the second embodiment.
  • FIG. 28 is an enlarged view of the readout period for each optical sensor in the timing waveform diagram shown in FIG. 27.
  • FIG. 29 is a diagram showing the correspondence between the detection value of the AFE circuit and the light reception intensity of the optical sensor in an operation example of the detection device according to the modification of the second embodiment.
  • FIG. 1 is a plan view showing a detection device according to a first embodiment.
  • the detection device 1 includes a sensor base material 21, a sensor region 10, a gate line drive circuit 15, a signal line selection circuit 16, an AFE (Analog Front End) circuit 48, and a control circuit 122. , a power supply circuit 123 , a first light source 61 , and a second light source 62 .
  • FIG. 1 shows an example in which the first light source base material 51 is provided with a plurality of first light sources 61 and the second light source base material 52 is provided with a plurality of second light sources 62, the first light source shown in FIG.
  • the arrangement of the light source 61 and the second light source 62 is just 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.
  • a group including a plurality of first light sources 61 and a group including a 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 in the second direction Dy. may be alternately arranged in the second direction Dy.
  • the number of light source base materials on which the first light source 61 and the second light source 62 are provided may be one or three or more.
  • the detection device 1 is electrically connected to the host 200.
  • the host 200 is, for example, a higher-level control device of a device (not shown) to which the detection device 1 is applied.
  • the host 200 performs a predetermined biological information acquisition process based on the data output from the detection device 1.
  • a control board 121 is electrically connected to the sensor base material 21 via a flexible printed circuit board 71.
  • An AFE circuit 48 is provided on the flexible printed circuit board 71.
  • the control board 121 is provided with a control circuit 122, a power supply circuit 123, and an output circuit 126.
  • the control circuit 122 is, for example, a control integrated circuit (IC) that outputs a logic control signal.
  • the control circuit 122 may be, for example, a PLD (Programmable Logic Device) such as an FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • the control circuit 122 supplies control signals to the sensor region 10, the gate line drive circuit 15, and the signal line selection circuit 16 to control the detection operation of the sensor region 10. Further, the control circuit 122 supplies control signals to the first light source 61 and the second light source 62 to control whether the first light source 61 and the second light source 62 are turned on or off.
  • the power supply circuit 123 supplies a voltage signal such as the sensor power supply potential Vorg to the sensor region 10, the gate line drive circuit 15, the signal line selection circuit 16, and the AFE circuit 48. Further, the power supply circuit 123 supplies power supply voltage to the first light source 61 and the second light source 62.
  • the output circuit 126 is, for example, a USB controller IC, and controls communication between the control circuit 122 and the host 200.
  • the sensor base material 21 has a detection area AA and a peripheral area GA.
  • the detection area AA is an area where a plurality of optical sensors PD included in the sensor area 10 are provided in a matrix.
  • the peripheral area GA is an area between the outer periphery of the detection area AA and the end of the sensor base material 21, and is an area where the optical sensor PD is not provided.
  • the gate line drive circuit 15 and the signal line selection circuit 16 are provided in the peripheral area 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 region 10 and the AFE circuit 48.
  • first direction Dx is one direction within a plane parallel to the sensor base material 21.
  • the second direction Dy is one direction within a plane parallel to the sensor base material 21, and is a direction orthogonal to the first direction Dx. Note that the second direction Dy may not be perpendicular to the first direction Dx but may intersect with the first direction Dx.
  • the third direction Dz is a direction perpendicular 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 arranged along the second direction Dy.
  • the plurality of second light sources 62 are provided on the second light source base material 52 and 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 terminal portions 124 and 125 provided on the control board 121, respectively.
  • first light sources 61 and the plurality of second light sources 62 for example, inorganic LEDs (Light Emitting Diodes), organic EL (OLEDs), etc. are used.
  • the plurality of first light sources 61 and the plurality of second light sources 62 each emit first light and second light of different wavelengths.
  • the first light emitted from the first light source 61 is reflected by the surface of the object to be detected, such as the subject's finger or wrist, and enters the sensor region 10.
  • the sensor region 10 can detect a fingerprint by detecting the shape of the unevenness on the surface of the finger Fg or the like.
  • the second light emitted from the second light source 62 is, for example, reflected inside the finger Fg or the like or transmitted through the finger Fg or the like and enters the sensor region 10 .
  • the sensor region 10 can detect information regarding the living body inside the subject's finger, wrist, or the like.
  • the information regarding the living body is, for example, the subject's pulse wave, pulse, blood vessel image, etc. That is, the detection device 1 may be configured as a fingerprint detection device that detects a fingerprint or a vein detection device that detects blood vessel patterns such as veins.
  • the first light may have a wavelength of 420 nm or more and 600 nm or less, for example about 500 nm
  • the second light may have a wavelength of 780 nm or more and 950 nm or less, for example about 850 nm.
  • the first light is blue or green visible light (blue light or green light)
  • the second light is infrared light.
  • the sensor region 10 can detect a fingerprint based on the first light emitted from the first light source 61.
  • the second light emitted from the second light source 62 is reflected or transmitted/absorbed inside the object to be detected and enters the sensor region 10 .
  • the sensor region 10 can detect biological data such as a pulse wave and a blood vessel image (blood vessel pattern) as information regarding the biological body inside the subject's finger or wrist.
  • the first light may have a wavelength of 600 nm or more and 700 nm or less, for example about 660 nm
  • the second light may have a wavelength of 780 nm or more and 950 nm or less, for example about 850 nm.
  • the sensor region 10 collects information about the living body, in addition to pulse waves, pulses, and blood vessel images. , blood oxygen concentration can be detected.
  • the detection device 1 has a first light source 61 and a plurality of second light sources 62, and performs detection based on the first light and detection based on the second light, thereby detecting various types of living organisms. Information can be detected.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the detection device according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the detection device 1 further includes a detection control circuit 11 and a detection circuit 40.
  • the sensor area 10 has a plurality of optical sensors PD.
  • the optical sensor PD included in the sensor region 10 is, for example, an organic photodiode (OPD), and outputs an electric signal corresponding to the irradiated light to the signal line selection circuit 16. Further, the sensor region 10 performs detection according to a gate drive signal supplied from the gate line drive circuit 15.
  • the optical sensor PD may be, for example, a silicon photodiode (SiPD).
  • the detection control circuit 11 is a circuit that supplies control signals to the gate line drive circuit 15, signal line selection circuit 16, and detection circuit 40, respectively, and controls their operations. Further, the detection control circuit 11 supplies various control signals to the first light source 61 and the second light source 62 to control lighting and non-lighting of each.
  • the gate line drive circuit 15 is a circuit that drives a plurality of gate lines GCL (see FIG. 3) based on various control signals.
  • the gate line drive circuit 15 selects a plurality of gate lines GCL sequentially or simultaneously and supplies a gate drive signal to the selected gate lines GCL. Thereby, the gate line drive circuit 15 selects a plurality of photosensors 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 lines SGL (see FIG. 3).
  • the signal line selection circuit 16 is, for example, a multiplexer.
  • the signal line selection circuit 16 electrically connects the selected signal line SGL and the AFE circuit 48 based on the selection signal ASW supplied from the detection control circuit 11. Thereby, the signal line selection circuit 16 outputs the detection signal of the optical sensor PD to the detection circuit 40.
  • the detection circuit 40 includes an AFE circuit 48, a signal processing circuit 44, a storage circuit 46, and a detection timing control circuit 47.
  • the detection timing control circuit 47 controls the AFE circuit 48 and the signal processing circuit 44 to operate in synchronization based on the control signal supplied from the detection control circuit 11.
  • the AFE circuit 48 generates the detection value of each optical sensor PD based on the detection signal of each optical sensor PD output from the sensor region 10.
  • the AFE circuit 48 is, for example, an analog front end IC.
  • the AFE circuit 48 includes at least a detection signal amplification circuit 42 and an A/D conversion circuit 43 (output circuit).
  • the detection signal amplification circuit 42 converts current fluctuations supplied from the optical sensor PD into voltage fluctuations and amplifies the voltage fluctuations.
  • the A/D conversion circuit 43 samples the voltage signal output from the detection signal amplification circuit 42 and converts it into a digital detection value.
  • the signal processing circuit 44 and the storage circuit 46 are included in the control circuit 122.
  • the signal processing circuit 44 acquires biological data for generating information regarding the living body based on the detection values of each optical sensor PD output from the AFE circuit 48.
  • information regarding a living body includes a pulse wave acquired using infrared light or red light.
  • the storage circuit 46 stores various setting information necessary when the signal processing circuit 44 acquires biometric data.
  • the storage circuit 46 may include, for example, RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), and the like. Further, the memory circuit 46 may be a register circuit or the like.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing the detection device according to the first embodiment. As shown in FIG. 3, in the sensor area 10, a plurality of optical sensors PD are arranged in a matrix within the detection area AA.
  • the gate line GCL extends in the first direction Dx and is connected to a plurality of optical sensors PD arranged in the first direction Dx. Further, the plurality of gate lines GCL1, GCL2, . . . , GCL6 are arranged in the second direction Dy and connected to the gate line drive circuit 15, respectively. In the following description, if there is no need to distinguish between the plurality of gate lines GCL1, GCL2, . . . , GCL6, they will be simply referred to as gate lines GCL. Furthermore, in order to make the explanation easier to understand, six gate lines GCL are shown in FIG. 3, but this is just an example, and M gate lines GCL (M is a natural number) may be arranged.
  • the signal line SGL extends in the second direction Dy and is connected to a plurality of optical sensors PD arranged in the second direction Dy. Further, the plurality of signal lines SGL1_1, SGL1_2, SGL1_3, . . . , SGL3_3 are arranged in the first direction Dx and connected to the signal line selection circuit 16 and the reset circuit 17, respectively.
  • nine signal lines SGL are shown, but this is just an example, and N signal lines SGL (N is a natural number) may be arranged.
  • the gate line drive circuit 15 receives various control signals from the control circuit 122 (see FIG. 1).
  • the gate line drive circuit 15 sequentially selects a plurality of gate lines GCL1, GCL2, . . . , GCL6 in a time-sharing manner based on various control signals.
  • the gate line drive circuit 15 supplies a gate drive signal to the selected gate line GCL.
  • a gate drive signal is supplied to the switch connected to each optical sensor PD, and a plurality of optical sensors PD arranged in the first direction Dx are selected.
  • the switch connected to each photosensor PD is a switching element composed of, for example, a thin film transistor, and is composed of, for example, an n-channel MOS (Metal Oxide Semiconductor) type TFT (Thin Film Transistor).
  • the gate line drive circuit 15 detects fingerprints and detects information regarding a plurality of different living organisms (pulse wave, pulse, blood vessel image, blood oxygen concentration, etc., hereinafter also simply referred to as "biological information") for each detection mode. Different drives may also be performed.
  • the gate line drive circuit 15 may drive a plurality of gate lines GCL in a bundle.
  • the signal line selection circuit 16 is provided with a plurality of switches corresponding to the signal lines SGL1, SGL2,..., SGL9, respectively.
  • the switch provided corresponding to each signal line SGL is a switching element formed of, for example, a thin film transistor, and is formed of, for example, an n-channel MOS (Metal Oxide Semiconductor) type TFT (Thin Film Transistor).
  • the control circuit 122 supplies selection signals ASW1, ASW2, and ASW3 to the signal line selection circuit 16.
  • the signal line selection circuit 16 selects the plurality of signal lines SGL sequentially or simultaneously in a time-division manner. Specifically, in the configuration shown in FIG. 3, the signal line selection circuit 16 simultaneously selects the signal lines SGL1_1, SGL2_1, and SGL3_1 and connects them to the AFE circuit 48, respectively. Further, the signal line selection circuit 16 simultaneously selects the signal lines SGL1_2, SGL2_2, and SGL3_2 and connects them to the AFE circuit 48, respectively.
  • the signal line selection circuit 16 simultaneously selects the signal lines SGL1_3, SGL2_3, and SGL3_3 and connects them to the AFE circuit 48, respectively.
  • the detection device 1 can reduce the number of ICs including the AFE circuit 48 or the number of IC terminals. Note that in order to make the explanation easier to understand, FIG.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration example of the AFE circuit according to the first embodiment.
  • a sensor power supply potential Vorg is applied from the power supply circuit 123 to the cathode of each optical sensor PD.
  • the anode of each optical sensor PD is connected to the AFE circuit 48 in a time-sharing manner via the signal line selection circuit 16.
  • a current corresponding to the intensity of the light irradiated onto the optical sensor PD flows through the optical sensor PD, and charges are accumulated in the capacitive element of the optical sensor PD.
  • a current corresponding to the charge accumulated in the capacitive element of the photosensor PD flows to the AFE circuit 48 via the signal line SGL.
  • the detection signal amplification circuit 42 of the AFE circuit 48 converts the current fluctuation supplied from the optical sensor PD via the signal line SGL into voltage fluctuation and amplifies it.
  • the detection signal amplification circuit 42 includes a differential amplification circuit CA as a main component.
  • a reference potential Vref having a fixed potential is applied to the non-inverting input terminal (+) of the differential amplifier circuit CA, and a signal line selection circuit 16 is applied to the inverting input terminal (-) of the differential amplifier circuit CA.
  • a signal line SGL is connected thereto.
  • the reference potential Vref is, for example, approximately half the power supply voltage Vadc of the A/D conversion circuit 43 (Vref ⁇ Vadc/2).
  • the power supply voltage Vadc of the A/D conversion circuit 43 is given by the potential difference between the high potential voltage Vadh and the low potential voltage Vadl supplied to the A/D conversion circuit 43.
  • the low potential voltage Vadl is, for example, the GND potential.
  • a negative feedback capacitor Cfb and a reset switch RSW are connected between the inverting input terminal (-) and the output terminal of the differential amplifier circuit CA. Further, in this embodiment, a constant current source is connected to the inverting input terminal (-) via an offset switch ofsSW.
  • FIG. 5 is a schematic partial cross-sectional view of the optical sensor according to the first embodiment.
  • the sensor region 10 of the detection device 1 includes a sensor base material 21, a sensor structure 22, and a protective film 23.
  • the sensor base material 21 is, for example, an insulating base material formed of a film-like resin.
  • the sensor structure 22 includes a TFT layer 221, an anode electrode (lower electrode) 222, a photosensor PD, and a cathode electrode (upper electrode) 226.
  • the TFT layer 221 is provided with various wirings such as a gate line GCL and a signal line SGL.
  • the sensor base material 21 and the TFT layer 221 are a drive circuit that drives the sensor, and are also called a backplane.
  • the optical sensor PD includes an active layer 224, an electron transport layer (lower buffer layer) 223 provided between the active layer 224 and an anode electrode (lower electrode) 222, and an active layer 224 and a cathode electrode (upper electrode). 226 and a hole transport layer (upper buffer layer) 225 provided therebetween.
  • the electron transport layer (lower buffer layer) 223, active layer 224, and hole transport layer (upper buffer layer) 225 of the optical sensor PD are stacked in this order in a direction perpendicular to the sensor base material 21. .
  • the active layer 224 has characteristics (for example, voltage-current characteristics and resistance value) that change depending on the light irradiated with it.
  • An organic material is used as the material for the active layer 224.
  • the active layer 224 is a bulk heterostructure in which a p-type organic semiconductor and an n-type fullerene derivative (PCBM), which is an n-type organic semiconductor, coexist.
  • the active layer 224 may include, for example, low-molecular organic materials such as C 60 (fullerene), PCBM (Phenyl C61-butyric acid methyl ester), CuPc (Copper Phthalocyanine), and F 16 CuPc (fluorine). Copper phthalocyanine), rubrene (5,6,11,12-tetraphenyltetracene), PDI (perylene derivative), etc. can be used.
  • the active layer 224 can be formed using these low-molecular organic materials using a dry process.
  • the active layer 224 may be a laminated film of CuPc and F 16 CuPc, or a laminated film of rubrene and C 60 , for example.
  • the active layer 224 can also be formed using a wet process.
  • the active layer 224 is made of a combination of the above-described low-molecular organic material and high-molecular organic material.
  • the polymeric organic material for example, P3HT (poly(3-hexylthiophene)), F8BT (F8-alt-benzothiadiazole), etc. can be used.
  • the active layer 224 may be a mixture of P3HT and PCBM, or a mixture of F8BT and PDI.
  • the electron transport layer (lower buffer layer) 223 and the hole transport layer (upper buffer layer) 225 allow electrons and holes generated in the active layer 224 to be transferred to the anode electrode (lower electrode) 222 or the cathode electrode (upper electrode) 226. Provided for easy access.
  • the electron transport layer (lower buffer layer) 223 is in direct contact with the anode electrode (lower electrode) 222 .
  • the active layer 224 is in direct contact with the electron transport layer (lower buffer layer) 223 .
  • Ethoxylated polyethyleneimine (PEIE) is used as the material for the electron transport layer (lower buffer layer) 223.
  • the hole transport layer (upper buffer layer) 225 is in direct contact with the active layer 224 , and the cathode electrode (upper electrode) 226 is in direct contact with the hole transport layer (upper buffer layer) 225 .
  • the hole transport layer (upper buffer layer) 225 is a metal oxide layer. Tungsten oxide (WO 3 ), molybdenum oxide, or the like is used as the metal oxide layer.
  • the materials and manufacturing methods for the electron transport layer (lower buffer layer) 223, the active layer 224, and the hole transport layer (upper buffer layer) 225 are merely examples, and other materials and manufacturing methods may be used.
  • the anode electrode (lower electrode) 222 and the cathode electrode (upper electrode) 226 face each other with the optical sensor PD in between.
  • a conductive material having translucency such as ITO (Indium Tin Oxide) is used, for example.
  • a metal material such as silver (Ag) or aluminum (Al) is used, for example.
  • the anode electrode (lower electrode) 222 may be an alloy material containing at least one of these metal materials.
  • the anode electrode (lower electrode) 222 can be formed as a semi-transparent electrode having light-transmitting properties.
  • the anode electrode (lower electrode) 222 has a light transmittance of about 60% by being formed of a 10 nm thick Ag thin film.
  • the optical sensor PD can detect, for example, the first light LD irradiated from the first surface FD side.
  • the protective film 23 is provided on the second surface FU, covering the cathode electrode (upper electrode) 226.
  • the protective film 23 is a passivation film, and is provided to protect the optical sensor PD.
  • pulse pulse which is biological information for calculating oxygen saturation in blood (hereinafter referred to as blood oxygen saturation (SpO 2 ))
  • SpO 2 blood oxygen saturation
  • red visible light with a wavelength of 600 nm or more and 700 nm or less, specifically about 660 nm
  • the first light emitted from the first light source 61 is employed as the first light emitted from the first light source 61, and is emitted from the second light source 62.
  • second light infrared light with a wavelength of 780 nm or more and 950 nm or less, specifically, about 850 nm is employed.
  • SpO 2 human blood oxygen saturation
  • a first pulse wave acquired by the first light (red light) and a second pulse wave acquired by the second light (infrared light) are used. Use.
  • Blood oxygen saturation is determined by calculating the AC component of the first pulse wave as AC (Red), the DC component of the first pulse wave as DC (Red), the AC component of the second pulse wave as AC (IR), It can be obtained by calculating the R value shown in (1) below, assuming the DC component of the second pulse wave as DC (IR), and applying it to the calibration curve shown in equation (2) below (a, b are the calibration values). tion coefficient).
  • the optical sensor PD detects the amount of light obtained by subtracting the light absorbed by the blood (hemoglobin) from the irradiated first light and second light.
  • Most of the oxygen in the blood is reversibly bound to hemoglobin in red blood cells, and a small portion is dissolved in plasma. More specifically, the value of what percentage of the permissible amount of oxygen is bound to blood as a whole is called oxygen saturation (SpO 2 ).
  • oxygen saturation SpO 2
  • Oxygen saturation is determined by the ratio between when hemoglobin in blood is bound to oxygen (O2Hb: oxygenated hemoglobin) and when it is not bound to oxygen (HHb: reduced hemoglobin).
  • O2Hb oxygenated hemoglobin
  • HHb reduced hemoglobin
  • the absorption characteristic of red light is HHb>>O2Hb, and the absorbance of HHb is extremely large, whereas the absorption characteristic of infrared light is HHb ⁇ O2Hb, and the absorbance of O2Hb is slightly large.
  • FIG. 6 is a timing waveform diagram showing an example of the operation of the detection device according to the comparative example of the first embodiment. Note that in the operation example of the detection device according to the comparative example of the first embodiment shown in FIG. 6, no constant current source is connected to the inverting input terminal (-) of the differential amplifier circuit CA.
  • exposure periods Pex1 and Pex2 and readout periods Pdet1 and Pdet2 are provided in odd-numbered frame 1Fodd and even-numbered frame 1Feven, respectively.
  • the gate line drive circuit 15 sequentially scans from the gate line GCL1 to the gate line GCL6 during the read periods Pdet1 and Pdet2.
  • control circuit 122 (detection control circuit 11) turns on the first light source 61 and turns off the second light source 62 during the exposure period Pex1 of the odd frame 1Fodd. Further, during the exposure period Pex2 of the even-numbered frame 1Feven, the first light source 61 is turned off and the second light source 62 is turned on.
  • the first light source 61 and the second light source 62 are controlled to be turned on or off in a time-division manner for each frame.
  • the detection value detected by the optical sensor PD using the first light and the detection value detected by the optical sensor PD using the second light are output to the AFE circuit 48 in a time-sharing manner.
  • the odd frame 1Fodd and the even frame 1Feven will be simply referred to as each frame 1F, and the exposure periods Pex1 and Pex2 will be simply referred to as the exposure period Pex, and the reading The periods Pdet1 and Pdet2 are simply referred to as a read period Pdet.
  • a current Iphoto corresponding to the intensity of light irradiated onto the photosensor PD flows through the photosensor PD, and charges are accumulated in the capacitive element of the photosensor PD.
  • the selection signals ASW1, ASW2, and ASW3 are sequentially controlled to be high (hereinafter also referred to as "H control"), and each signal line SGL is sequentially connected to the AFE circuit 48.
  • a high period (hereinafter also referred to as "H period") of the selection signals ASW1, ASW2, and ASW3 is a read period for each optical sensor PD.
  • FIG. 7 is an enlarged view of the readout period for each optical sensor.
  • the reset switch RSW is controlled to be turned on and placed in a reset state.
  • the voltage signal Vout (hereinafter also simply referred to as "output voltage signal Vout") output from the detection signal amplification circuit 42 has a value corresponding to the charge accumulated in the negative feedback capacitor Cfb of the AFE circuit 48 from the reference potential Vref. decreases to
  • the output voltage signal Vout of the detection signal amplification circuit 42 is captured by the A/D conversion circuit 43 at the sampling timing of time t5, and is converted into a digital detection value Raw.
  • the reset switch RSW When the reset switch RSW is turned on at subsequent time t6, the anode potential of the optical sensor PD and the output voltage of the detection signal amplification circuit 42 are reset to the reference potential Vref, and are accumulated in the negative feedback capacitance Cfb of the detection signal amplification circuit 42. The charged charges are reset. Then, at time t7, the selection signal ASWp is controlled to be L, and at time t8, the reset switch RSW is controlled to be off.
  • FIG. 8 is a diagram showing the correspondence between the detection value of the AFE circuit and the light reception intensity of the optical sensor in an operation example of the detection device according to the comparative example of Embodiment 1.
  • the vertical axis indicates the detected digital value Raw[digit]
  • the horizontal axis indicates the intensity of light (received light intensity) received by the optical sensor PD during the exposure period Pex.
  • the detected value Raw is a value that is decreased according to the received light intensity during the exposure period Pex, with the maximum value being the detected value when the optical sensor PD is not exposed to light.
  • the detected value Raw is determined by the received light intensity during the exposure period Pex, with the value Base_Raw (hereinafter also referred to as "reference value Base_Raw”) obtained by converting the output voltage of the detection signal amplification circuit 42 at the time of reset into a digital value as the maximum value. The value will be decreased accordingly.
  • Base_Raw hereinafter also referred to as "reference value Base_Raw”
  • the reference value Base_Raw is approximately Vref/(Vadc/2 n ), assuming that the number of gradations of the A/D conversion circuit 43 is 2 n (resolution n bits). (Base_Raw ⁇ Vref/(Vadc/2 n )).
  • the detection value Raw in the operation example of the detection device according to the comparative example of the first embodiment shown in FIGS. 6 and 7 is expressed by the following equation (3).
  • the minimum gradation Raw_min (minimum detection value) is "0"
  • the maximum gradation Raw_max (maximum detection value) is "0". It becomes "2 n -1”.
  • the reference value Base_Raw is, for example, "2048”.
  • the output range of the A/D conversion circuit 43 is approximately Vadc/(Vadc/2 n ).
  • the range in which the detection value Raw, which is the output value of the A/D conversion circuit 43, changes linearly with respect to fluctuations in the output voltage signal Vout of the detection signal amplification circuit 42 is from the lower limit gradation Raw_lower_lim to the upper limit gradation Raw_upper_lim. limited to the range of Therefore, in order to maintain the detection accuracy of the detection value Raw, it is necessary to perform detection within the range from the lower limit gradation Raw_lower_lim to the upper limit gradation Raw_upper_lim (Raw_lower_lim ⁇ Raw ⁇ Raw_upper_lim).
  • the range from the lower limit gradation Raw_lower_lim to the upper limit gradation Raw_upper_lim in which the detection value Raw changes linearly with respect to fluctuations in the output voltage signal Vout will also be referred to as the "detection range" of the detection device 1.
  • the detection range in the detection device 1 is determined by the input/output characteristics of the A/D conversion circuit 43, the high potential voltage Vadh (in this disclosure, the power supply voltage Vadc) and the low potential voltage Vadl supplied to the A/D conversion circuit 43. (For example, GND potential) It is determined by the power supply voltage range given by the potential difference with GND potential. Furthermore, the detection accuracy of the detection value Raw is also affected by the input/output characteristics of the detection signal amplification circuit 42 and the power supply voltage range. In order to maintain the detection accuracy of the detection value Raw, the power supply voltage range of the detection signal amplification circuit 42 needs to be at least within the power supply voltage range of the A/D conversion circuit 43.
  • FIG. 9 is a timing waveform diagram showing an example of the operation of the detection device according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is an enlarged view of the readout period for each optical sensor in the timing waveform diagram shown in FIG.
  • the reset switch RSW is controlled to be turned on during the period including the exposure period Pex before time t1, and is brought into the reset state.
  • the offset switch ofsSW is controlled to be on at time t3, and at time t4 after the offset period Tofs has elapsed, the offset switch ofsSW is controlled to be off.
  • offset current Iofs a constant current Iofs (hereinafter also referred to as "offset current Iofs") flows out from the optical sensor PD and is accumulated in the negative feedback capacitance Cfb of the detection signal amplification circuit 42.
  • the amount of charge that is generated decreases.
  • the detected value Raw in the operation examples shown in FIGS. 9 and 10 is expressed by the following equation (4).
  • the detected value Raw differs from the difference value ⁇ Raw (hereinafter, " offset value ⁇ Raw).
  • the offset value ⁇ Raw can be set by adjusting the offset current Iofs or the offset period Tofs. Specifically, the offset value ⁇ Raw is set so as to satisfy the following equation (6) or (7).
  • FIG. 11 is a first diagram showing the correspondence between the detection value of the AFE circuit and the light reception intensity of the optical sensor in the first operation example of the detection device according to the first embodiment.
  • FIG. 12 is a second diagram showing the correspondence between the detection value of the AFE circuit and the light intensity received by the optical sensor in the first operation example of the detection device according to the first embodiment.
  • the broken line indicates the correspondence between the detection value of the AFE circuit and the light reception intensity of the optical sensor in the operation example of the detection device according to the comparative example of the first embodiment shown in FIG. Showing.
  • the received light intensity during the exposure period Pex is increased (for example, the emission intensity of the light sources (first light source 61, second light source 62) is increased, or the negative feedback capacitance Cfb is decreased. ), the AC component (AC(Red), AC(IR), see equation (1) above) of the pulse wave within the detection range can be made larger than in the example shown in FIG. Detection accuracy can be improved.
  • the reference value Base_Raw needs to be within the detection range (Base_Raw ⁇ Raw_upper_lim), as shown in FIGS.
  • the detection range of the A/D conversion circuit 43 (Raw_lower_lim ⁇ Raw ⁇ Raw_upper_lim)
  • the AC component (AC(Red), AC(IR), see equation (1) above) of the pulse wave is small, and sufficient accuracy may not be obtained.
  • FIG. 13 is a first diagram showing the correspondence between the detection value of the AFE circuit and the light reception intensity of the optical sensor in the second operation example of the detection device according to the first embodiment.
  • FIG. 14 is a second diagram showing the correspondence between the detection value of the AFE circuit and the light reception intensity of the optical sensor in the second operation example of the detection device according to the first embodiment.
  • the broken line represents the detected value and light of the AFE circuit in the operation example of the detection device according to the comparative example of the first embodiment shown in FIG.
  • the one-dot chain line shows the correspondence between the detection value of the AFE circuit and the light reception intensity of the optical sensor in the first operation example of the detection device according to the first embodiment shown in FIGS. 11 and 12. It shows.
  • the second operation example of the detection device 1 according to the first embodiment shows an example in which the offset value ⁇ Raw is larger than the first operation example shown in FIGS. 11 and 12.
  • the offset value ⁇ Raw is set so as to satisfy the following equation (8) or (9).
  • the upper limit of the range of the detected value Raw used for acquiring the pulse wave can be brought closer to the upper limit gradation Raw_upper_lim, and the range of the detected value Raw used for acquiring the pulse wave can be brought closer to the upper limit of the range of the detected value Raw used for acquiring the pulse wave.
  • the detected value Raw is equal to the output voltage signal Vout.
  • the detected value Raw is limited to the maximum gradation Raw_max of the A/D conversion circuit 43.
  • the detection value Raw in a region where the output voltage signal Vout of the detection signal amplification circuit 42 exceeds a predetermined value, the detection value Raw becomes non-linear with respect to fluctuations in the output voltage signal Vout, and the light reception intensity of the optical sensor PD during the exposure period Pex reaches the predetermined value.
  • the detected value Raw becomes smaller than S, the detected value Raw is limited to the maximum gradation Raw_max of the A/D conversion circuit 43. That is, in the second operation example of the detection device 1 according to the first embodiment, when the light sources (first light source 61, second light source 62) are turned off, the detected value Raw of the A/D conversion circuit (output circuit) 43 is It is limited to the maximum gradation Raw_max (maximum detection value).
  • the area where the detection value Raw exceeds the upper limit gradation Raw_upper_lim and becomes nonlinear is an area outside the detection range of the detection device 1.
  • the detection value Raw will be linear over the entire range of the output voltage signal Vout.
  • the two-dot chain line shown in FIGS. 13 and 14 indicates a hypothetical detected value when it is assumed that the detection range of the detection device 1 is infinite in a region where the detected value Raw exceeds the upper limit gradation Raw_upper_lim. .
  • the detected value Raw is actually limited to the maximum gradation Raw_max of the A/D conversion circuit 43.
  • the virtual reference value Virtual_Base_Raw is a reference value when the offset period Tofs is set to approximately zero in the second operation example of the detection device 1 according to the first embodiment in a state where the optical sensor PD is not exposed during the exposure period Pex. It can be calculated by adding the offset value ⁇ Raw to Base_Raw.
  • the virtual reference value Virtual_Base_Raw in this case is expressed by the following equation (10).
  • the reference value Base_Raw in the operation example of the comparative example of Embodiment 1 is set to The value may be obtained for each sensor PD.
  • the reference value Base_Raw in this case may be a value acquired for each optical sensor PD, for example, when the detection device 1 is shipped. If the reference value of the optical sensor PD in the m column and n row is Base_Raw (m, n), the virtual reference value for each optical sensor PD in the m column and n row is represented by the following equation (11). It will be done.
  • the signal processing circuit 44 uses any one of the above-described virtual reference value setting method 1 according to the first embodiment, the virtual reference value setting method 2 according to the first embodiment, and the virtual reference value setting method 3 according to the first embodiment.
  • the virtual reference value Virtual_Base_Raw is calculated using the following.
  • the DC components (DC (Red), DC (IR) of the pulse wave used for calculating blood oxygen saturation (SpO 2 )) can be stored in the storage circuit 46. , see equation (1) above) can be calculated.
  • blood oxygen saturation (SpO 2 ) can be determined using the first pulse wave acquired by the first light (red light) and the second pulse wave acquired by the second light (infrared light). Calculation accuracy can be improved.
  • FIG. 15 is a circuit diagram showing a configuration example of an AFE circuit according to a modification of the first embodiment. As shown in FIG. 15, in this embodiment, an offset voltage signal Vofs is applied to the inverting input terminal (-) of the differential amplifier circuit CA of the detection signal amplifier circuit 42 constituting the AFE circuit 48a via the offset capacitor Cofs. is input.
  • FIG. 16 is a timing waveform diagram illustrating an example of the operation of the detection device according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 17 is an enlarged view of the readout period for each optical sensor in the timing waveform diagram shown in FIG. 16.
  • the reference potential Vref is applied to the offset capacitor Cofs as the offset voltage signal Vofs in a period including the exposure period Pex before time t1. , is set to a reset state. As a result, the potential difference between both ends of the offset capacitor Cofs becomes approximately zero.
  • the reset switch RSW is turned off to release the reset state, and at time t2, the selection signal ASWp is controlled to H, and from time t3, the reset switch RSW is turned off.
  • a potential Vref ⁇ Vofs obtained by subtracting the offset potential ⁇ Vofs from the reference potential Vref is applied to the offset capacitor Cofs.
  • an offset potential ⁇ Vofs is applied across the offset capacitor Cofs, and a part of the charge accumulated in the capacitive element of the photosensor PD during the exposure period Pex moves to the offset capacitor Cofs.
  • the detected value Raw is different from the operation example according to the comparative example shown in FIGS.
  • the value becomes larger by the offset value ⁇ Raw shown in equation 12).
  • the offset value ⁇ Raw can be set by adjusting the offset potential ⁇ Vofs or the offset capacitance Cofs.
  • FIG. 18 is a diagram showing the correspondence between the detection value of the AFE circuit and the light reception intensity of the optical sensor in an operation example of the detection device according to the modification of the first embodiment.
  • the broken line indicates the correspondence between the detection value of the AFE circuit and the light reception intensity of the optical sensor in the operation example of the detection device according to the comparative example of the first embodiment shown in FIG.
  • the two-dot chain line shown in FIG. 18 indicates a virtual detected value that is actually limited to the maximum gradation Raw_max of the A/D conversion circuit 43 in a region where the detected value Raw exceeds the upper limit gradation Raw_upper_lim. There is.
  • the offset value ⁇ Raw is set so as to satisfy the following equation (13) or (14).
  • the upper limit of the range of the detection value Raw used for acquiring the pulse wave can be brought closer to the upper limit gradation Raw_upper_lim, and the The range of the detected value Raw to be used can be expanded to the upper limit of the detection range of the detection device 1.
  • the pulse within the detection range can be increased.
  • the AC component of the wave AC (Red), AC (IR), see equation (1) above
  • AC (Red) AC (IR)
  • the detected value Raw is the output voltage It is non-linear with respect to fluctuations in the signal Vout, and as the light intensity received by the optical sensor PD during the exposure period Pex becomes smaller than the predetermined value S, the detected value Raw is limited to the maximum gradation Raw_max of the A/D conversion circuit 43.
  • the detection value Raw will vary with respect to fluctuations in the output voltage signal Vout, similar to the second operation example of the detection device 1 according to the first embodiment.
  • the detected value Raw is limited to the maximum gradation Raw_max of the A/D conversion circuit 43. That is, in the detection device 1 according to the modification of the first embodiment, in a state where the light sources (the first light source 61 and the second light source 62) are turned off, similarly to the second operation example of the detection device 1 according to the first embodiment, The detected value Raw is limited to the maximum gradation Raw_max (maximum detected value) of the A/D conversion circuit (output circuit) 43.
  • the area where the detection value Raw exceeds the upper limit gradation Raw_upper_lim and becomes nonlinear is an area outside the detection range of the detection device 1.
  • the detection value Raw will be linear over the entire range of the output voltage signal Vout.
  • the two-dot chain line shown in FIG. 18 indicates a hypothetical detected value when the detection range of the detection device 1 is assumed to be infinite in a region where the detected value Raw exceeds the upper limit gradation Raw_upper_lim.
  • the detected value Raw is actually limited to the maximum gradation Raw_max of the A/D conversion circuit 43.
  • the virtual reference value Virtual_Base_Raw is the offset potential applied between both ends of the offset capacitor Cofs in the operation example of the detection device 1 according to the modification of the first embodiment when the optical sensor PD is not exposed during the exposure period Pex. It can be calculated by adding the offset value ⁇ Raw to the reference value Base_Raw when ⁇ Vofs is approximately zero.
  • the virtual reference value Virtual_Base_Raw in this case is expressed by the following equation (15).
  • the reference value Base_Raw when the offset potential ⁇ Vofs applied to the sensor is set to approximately zero may be a value obtained for each optical sensor PD, for example, at the time of shipment of the detection device 1. If the reference value of the optical sensor PD in the m column and n row is Base_Raw (m, n), the virtual reference value for each optical sensor PD in the m column and n row is represented by the following equation (16). It will be done.
  • the signal processing circuit 44 uses the virtual reference value setting method 1 according to the modification of the first embodiment described above, the virtual reference value setting method 2 according to the modification of the first embodiment, and the virtual reference value setting method 2 according to the modification of the first embodiment.
  • a virtual reference value Virtual_Base_Raw is calculated using any of the virtual reference value setting methods 3 according to the modified example.
  • blood oxygen saturation (SpO 2 ) can be calculated similarly to the second operation example of the detection device 1 according to the first embodiment.
  • the DC component (DC (Red), DC (IR), see equation (1) above) of the pulse wave used for the calculation can be calculated.
  • blood oxygen saturation (SpO 2 ) can be determined using the first pulse wave acquired by the first light (red light) and the second pulse wave acquired by the second light (infrared light). Calculation accuracy can be improved.
  • FIG. 19 is a circuit diagram showing a detection device according to the second embodiment.
  • FIG. 20 is a circuit diagram showing a configuration example of an AFE circuit according to the second embodiment.
  • the sensor power supply potential Vorg is applied from the power supply circuit 123 to the anode of each optical sensor PD.
  • the cathode of each photosensor PD is connected to the AFE circuit 48 in a time-sharing manner via the signal line selection circuit 16.
  • the configuration of the optical sensor PD is different from the configuration of Embodiment 1 shown in FIG. 5.
  • the anode electrode (lower electrode) 222 shown in FIG. 5 corresponds to the cathode electrode (lower electrode) in the configuration according to the second embodiment.
  • the electron transport layer (lower buffer layer) 223 shown in FIG. 5 corresponds to the hole transport layer (lower buffer layer) in the configuration according to the second embodiment.
  • the cathode electrode (upper electrode) 226 shown in FIG. 5 corresponds to the anode electrode (upper electrode) in the configuration according to the second embodiment.
  • a current corresponding to the intensity of the light irradiated onto the optical sensor PD flows through the optical sensor PD, and charges are accumulated in the capacitive element of the optical sensor PD.
  • a current corresponding to the charge accumulated in the capacitive element of the photosensor PD flows to the AFE circuit 48 via the signal line SGL.
  • FIG. 21 is a diagram showing the correspondence between the detection value of the AFE circuit and the light reception intensity of the optical sensor in an operation example of the detection device according to the comparative example of Embodiment 2.
  • the vertical axis indicates the detected digital value Raw[digit]
  • the horizontal axis indicates the intensity of light (received light intensity) received by the optical sensor PD during the exposure period Pex.
  • the operation example of the detection device according to the comparative example of Embodiment 2 is the same as the operation example of the detection device according to the comparative example of Embodiment 1, so detailed explanation will be omitted here.
  • the detected value Raw is a value that increases according to the received light intensity during the exposure period Pex, with the detected value when the optical sensor PD is not exposed to light as the minimum value.
  • the detected value Raw takes the reference value Base_Raw as the minimum value and increases according to the received light intensity during the exposure period Pex.
  • the reference value Base_Raw is approximately Vref/(Vadc/2 n ), where the number of gradations of the A/D conversion circuit 43 is 2 n (resolution n bits). Base_Raw ⁇ Vref/(Vadc/2 n )).
  • the detection value Raw in the operation example of the detection device according to the comparative example of the second embodiment is expressed by the following equation (17).
  • the minimum gradation Raw_min is "0" and the maximum gradation Raw_max is "2 n -1".
  • the minimum gradation Raw_min is "0” and the maximum gradation Raw_max is "4095”.
  • the output range of the A/D conversion circuit 43 is approximately Vadc/(Vadc/2 n ).
  • the range in which the detection value Raw, which is the output value of the A/D conversion circuit 43, changes linearly with respect to the output voltage signal Vout of the detection signal amplification circuit 42 is the range from the lower limit gradation Raw_lower_lim to the upper limit gradation Raw_upper_lim. limited to.
  • FIG. 22 is a timing waveform diagram showing an example of the operation of the detection device according to the second embodiment.
  • FIG. 23 is an enlarged view of the readout period for each optical sensor in the timing waveform diagram shown in FIG. 22.
  • the reset switch RSW is controlled to be turned on during the period including the exposure period Pex before time t1, and the reset state is set.
  • the reset switch RSW is turned off and the reset state is released.
  • the selection signal ASWp is controlled to be H at time t2
  • the offset switch ofsSW is controlled to be turned on at time t3
  • the offset switch ofsSW is controlled to be turned off at time t4 after the offset period Tofs has elapsed.
  • the detected value Raw has an offset shown in the following equation (19) with respect to the operation example according to the comparative example of the second embodiment.
  • the value becomes smaller by the value ⁇ Raw.
  • the offset value ⁇ Raw can be set by adjusting the offset current Iofs or the offset period Tofs.
  • FIG. 24 is a first diagram showing the correspondence between the detection value of the AFE circuit and the light reception intensity of the optical sensor in an operation example of the detection device according to the second embodiment.
  • FIG. 25 is a second diagram showing the correspondence between the detection value of the AFE circuit and the light reception intensity of the optical sensor in the operation example of the detection device according to the second embodiment.
  • the broken lines indicate the correspondence between the detection value of the AFE circuit and the light intensity received by the optical sensor in the operation example of the detection device according to the comparative example of the second embodiment shown in FIG.
  • the two-dot chain line shown in FIGS. 24 and 25 indicates a virtual detection value that is actually limited to the minimum gradation Raw_min of the A/D conversion circuit 43 in a region where the detection value Raw is below the lower limit gradation Raw_lower_lim. It shows.
  • the operation example of the detection device 1 according to the second embodiment is an example in which the offset value ⁇ Raw is larger than the operation example of the detection device according to the comparative example of the second embodiment, which is indicated by a broken line.
  • the offset value ⁇ Raw is set so as to satisfy the following equation (20) or (21).
  • the lower limit of the range of the detected value Raw used for acquiring the pulse wave can be brought closer to the upper limit gradation Raw_lower_lim, and the range of the detected value Raw used for acquiring the pulse wave can be adjusted to can be expanded to the lower limit of the detection range.
  • the detected value Raw is a change in the output voltage signal Vout.
  • the detected value Raw is limited to the minimum gradation Raw_min of the A/D conversion circuit 43.
  • the detection value Raw in a region where the output voltage signal Vout of the detection signal amplification circuit 42 is lower than the predetermined value, the detection value Raw becomes non-linear with respect to fluctuations in the output voltage signal Vout, and the light reception intensity of the photosensor PD during the exposure period Pex reaches the predetermined value.
  • the detected value Raw becomes smaller than S, the detected value Raw is limited to the minimum gradation Raw_min of the A/D conversion circuit 43. That is, in the operation example of the detection device 1 according to the second embodiment, when the light sources (first light source 61, second light source 62) are turned off, the detection value Raw reaches the minimum floor of the A/D conversion circuit (output circuit) 43. It is limited to the key Raw_min (minimum detection value).
  • the area where the detection value Raw exceeds the lower limit gradation Raw_lower_lim and becomes nonlinear is an area outside the detection range of the detection device 1.
  • the detection value Raw will be linear over the entire range of the output voltage signal Vout.
  • the two-dot chain line shown in FIGS. 24 and 25 indicates a hypothetical detected value when the detection range of the detection device 1 is assumed to be infinite in a region where the detected value Raw is below the lower limit gradation Raw_lower_lim. .
  • the detected value Raw is actually limited to the minimum gradation Raw_min of the A/D conversion circuit 43.
  • the virtual reference value Virtual_Base_Raw is determined from the reference value Base_Raw when the offset period Tofs is set to approximately zero in the operation example of the detection device 1 in the second embodiment in a state where the optical sensor PD is not exposed during the exposure period Pex. It can be calculated by subtracting the offset value ⁇ Raw.
  • the virtual reference value Virtual_Base_Raw in this case is expressed by the following equation (22).
  • the reference value Base_Raw in the operation example of the comparative example of Embodiment 2 is set to The value may be obtained for each sensor PD.
  • the reference value Base_Raw may be a value acquired for each optical sensor PD, for example, at the time of shipping the detection device 1.
  • the reference value of the optical sensor PD in the m column and n row is Base_Raw (m, n)
  • the virtual reference value for each optical sensor PD in the m column and n row is represented by the following equation (23). It will be done.
  • the signal processing circuit 44 uses any of the above-described virtual reference value setting method 1 according to the second embodiment, virtual reference value setting method 2 according to the second embodiment, and virtual reference value setting method 3 according to the second embodiment.
  • the virtual reference value Virtual_Base_Raw is calculated using the following.
  • the DC components (DC (Red), DC (IR) of the pulse wave used for calculating blood oxygen saturation (SpO 2 )) can be stored in the storage circuit 46. , see equation (1) above) can be calculated.
  • blood oxygen saturation (SpO 2 ) can be determined using the first pulse wave acquired by the first light (red light) and the second pulse wave acquired by the second light (infrared light). Calculation accuracy can be improved.
  • FIG. 26 is a circuit diagram showing a configuration example of an AFE circuit according to a modification of the second embodiment. As shown in FIG. 26, in this embodiment, the offset voltage signal Vofs is applied to the inverting input terminal (-) of the differential amplifier circuit CA of the detection signal amplifier circuit 42 constituting the AFE circuit 48a via the offset capacitor Cofs. is input.
  • FIG. 27 is a timing waveform diagram showing an example of the operation of the detection device according to a modification of the second embodiment.
  • FIG. 28 is an enlarged view of the readout period for each optical sensor in the timing waveform diagram shown in FIG. 27.
  • the reference potential Vref is applied to the offset capacitor Cofs as the offset voltage signal Vofs in a period including the exposure period Pex before time t1. , is set to a reset state. As a result, the potential difference between both ends of the offset capacitor Cofs becomes approximately zero.
  • the reset switch RSW is turned off to release the reset state, and at time t2, the selection signal ASWp is controlled to H, and from time t3, the reset switch RSW is turned off.
  • a potential Vref+ ⁇ Vofs which is the sum of the offset potential ⁇ Vofs and the reference potential Vref, is applied to the offset capacitor Cofs.
  • an offset potential ⁇ Vofs is applied across the offset capacitor Cofs, and a part of the charge accumulated in the capacitive element of the photosensor PD during the exposure period Pex moves to the offset capacitor Cofs.
  • the offset value ⁇ Raw can be set by adjusting the offset potential ⁇ Vofs or the offset capacitance Cofs.
  • FIG. 29 is a diagram showing the correspondence between the detection value of the AFE circuit and the light intensity received by the optical sensor in an example of the operation of the detection device according to the modification of the second embodiment.
  • the broken line indicates the correspondence between the detection value of the AFE circuit and the light reception intensity of the optical sensor in the operation example of the detection device according to the comparative example of the second embodiment shown in FIG.
  • the two-dot chain line shown in FIG. 29 indicates a virtual detected value that is actually limited to the maximum gradation Raw_max of the A/D conversion circuit 43 in a region where the detected value Raw is below the lower limit gradation Raw_lower_lim. There is.
  • the offset value ⁇ Raw is set so as to satisfy the following equation (25) or (26).
  • the lower limit of the range of the detection value Raw used for acquiring the pulse wave can be brought closer to the upper limit gradation Raw_lower_lim, and the detection value used for acquiring the pulse wave can be brought closer to the upper limit gradation Raw_lower_lim.
  • the range of the value Raw can be expanded to the lower limit of the detection range of the detection device 1.
  • the detected value Raw becomes non-linear with respect to fluctuations in the output voltage signal Vout, and as the light intensity received by the photosensor PD during the exposure period Pex becomes smaller than the predetermined value S, the detected value Raw changes to the A/D converter circuit. It is limited to the minimum gradation Raw_min of 43. In other words, in a region where the output voltage signal Vout of the detection signal amplification circuit 42 is lower than a predetermined value, the detection value Raw is non-linear with respect to fluctuations in the output voltage signal Vout, similar to the operation example of the detection device 1 according to the second embodiment.
  • the detected value Raw is limited to the minimum gradation Raw_min of the A/D conversion circuit 43. That is, in the detection device 1 according to the modified example of the second embodiment, similarly to the operation example of the detection device 1 according to the second embodiment, the detected value is Raw is limited to the minimum gradation Raw_min (minimum detection value) of the A/D conversion circuit (output circuit) 43.
  • the area where the detection value Raw exceeds the lower limit gradation Raw_lower_lim and becomes nonlinear is an area outside the detection range of the detection device 1.
  • the detection value Raw will be linear over the entire range of the output voltage signal Vout.
  • the two-dot chain line shown in FIG. 29 indicates a hypothetical detected value when it is assumed that the detection range of the detection device 1 is infinite in a region where the detected value Raw is below the lower limit gradation Raw_lower_lim.
  • the detected value Raw is actually limited to the minimum gradation Raw_min of the A/D conversion circuit 43.
  • the virtual reference value Virtual_Base_Raw is approximately the offset potential ⁇ Vofs applied across the offset capacitor Cofs in the operation example according to the modification of the second embodiment when the optical sensor PD is not exposed during the exposure period Pex. It can be calculated by subtracting the offset value ⁇ Raw from the reference value Base_Raw, which is assumed to be zero.
  • the virtual reference value Virtual_Base_Raw in this case is expressed by the following equation (27).
  • the reference value Base_Raw in the operation example of the comparative example of Embodiment 2 is set to The value may be obtained for each sensor PD.
  • the reference value Base_Raw when the potential ⁇ Vofs is set to approximately zero may be a value obtained for each optical sensor PD, for example, when the detection device 1 is shipped.
  • the reference value of the optical sensor PD in the m column and n row is Base_Raw (m, n)
  • the virtual reference value for each optical sensor PD in the m column and n row is represented by the following equation (28). It will be done.
  • the signal processing circuit 44 uses the virtual reference value setting method 1 according to the modification of the second embodiment described above, the virtual reference value setting method 2 according to the modification of the second embodiment, and the virtual reference value setting method 2 according to the modification of the second embodiment described above.
  • a virtual reference value Virtual_Base_Raw is calculated using any of the virtual reference value setting methods 3 according to the modified example.
  • the DC component DC( Red), DC(IR) (see equation (1) above) can be calculated.
  • blood oxygen saturation (SpO 2 ) can be determined using the first pulse wave acquired by the first light (red light) and the second pulse wave acquired by the second light (infrared light). Calculation accuracy can be improved.
  • Detection device 10 Sensor area 11 Detection control circuit 15 Gate line drive circuit 16 Signal line selection circuit 21 Sensor base material 22 Sensor structure 23 Protective film 40 Detection circuit 42 Detection signal amplification circuit 43 A/D conversion circuit 44 Signal processing circuit 46 Memory circuit 47 Detection timing control circuit 48, 48a AFE circuit 61 First light source (light source) 62 Second light source (light source) 122 Control circuit 123 Power supply circuit 126 Output circuit 200 Host 221 TFT layer 222 Anode electrode (lower electrode) 223 Electron transport layer (lower buffer layer) 224 Active layer 225 Hole transport layer (upper buffer layer) 226 Cathode electrode (upper electrode) AA Detection area CA Differential amplifier circuit Cfb Negative feedback capacitance Cofs Offset capacitance GA Peripheral area GCL Gate line Iofs Offset current ofsSW Offset switch PD Photosensor Pdet, Pdet1, Pdet2 Read period Pex, Pex1, Pex2 Exposure period Raw De

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Abstract

検出装置は、光センサと、光センサに光を照射する光源と、光センサから供給された電流の変動を電圧変換する検出信号増幅回路と、電圧変換後の出力電圧信号をデジタル値の検出値（Ｒａｗ）に変換するＡ／Ｄ変換回路と、を備える。Ａ／Ｄ変換回路は、光源が消灯した状態で、検出値（Ｒａｗ）がデジタル値の最大階調（Ｒａｗ＿ｍａｘ）又は最小階調（Ｒａｗ＿ｍｉｎ）に制限される。

Description

検出装置
　本発明は、検出装置に関する。
　皮膚から体の内部に光を入射し、動脈を透過又は反射する光を検出して取得される経皮データに基づき、血液中の酸素飽和度（以下、血中酸素飽和度（ＳｐＯ２）と称する）を取得する検出装置が知られている。血中酸素飽和度（ＳｐＯ２）とは、血液中のヘモグロビンの全てに酸素が結合したと仮定した場合の総酸素量に対し、実際にヘモグロビンに結合している酸素量の比である。血中酸素飽和度（ＳｐＯ２）を取得する場合、例えば、赤色光により取得された脈波と、赤外光により取得された脈波とを用いる（例えば、特許文献１）。
特開２０１９－１８０８６１号公報
　有機フォトダイオード（ＯＰＤ：Organic　Photodiode）等の光センサを用いて脈波を取得する構成では、光センサ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し、電圧変換後の出力電圧信号をデジタル値に変換して脈波を取得する。このような構成において、デジタル値のフルスケールレンジに対して脈波の変動成分が小さく、十分な精度が得られない場合がある。
　本開示は、脈波波形の検出精度を向上することができる検出装置を提供することを目的とする。
　本開示の一態様に係る検出装置は、光センサと、前記光センサに光を照射する光源と、前記光センサから供給された電流の変動を電圧変換する検出信号増幅回路と、電圧変換後の出力電圧信号をデジタル値の検出値に変換するＡ／Ｄ変換回路と、を備え、前記Ａ／Ｄ変換回路は、前記光源が消灯した状態で、前記検出値がデジタル値の最大階調又は最小階調に制限される。
　本開示の一態様に係る検出装置は、光センサと、前記光センサに光を照射する光源と、前記光センサから供給された電流の変動を電圧変換する検出信号増幅回路と、電圧変換後の出力電圧信号を検出値に変換する出力回路と、を備え、前記出力回路は、前記光源が消灯した状態で、前記検出値が検出最大値又は検出最小値に制限される。
図１は、実施形態１に係る検出装置を示す平面図である。 図２は、実施形態１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、実施形態１に係る検出装置を示す回路図である。 図４は、実施形態１に係るＡＦＥ回路の構成例を示す回路図である。 図５は、実施形態１に係る光センサの模式的な部分断面図である。 図６は、実施形態１の比較例に係る検出装置の動作例を表すタイミング波形図である。 図７は、図６に示すタイミング波形図の光センサごとの読み出し期間の拡大図である。 図８は、実施形態１の比較例に係る検出装置の動作例におけるＡＦＥ回路の検出値と光センサの受光強度との対応関係を示す図である。 図９は、実施形態１に係る検出装置の動作例を表すタイミング波形図である。 図１０は、図９に示すタイミング波形図の光センサごとの読み出し期間の拡大図である。 図１１は、実施形態１に係る検出装置の第１動作例におけるＡＦＥ回路の検出値と光センサの受光強度との対応関係を示す第１図である。 図１２は、実施形態１に係る検出装置の第１動作例におけるＡＦＥ回路の検出値と光センサの受光強度との対応関係を示す第２図である。 図１３は、実施形態１に係る検出装置の第２動作例におけるＡＦＥ回路の検出値と光センサの受光強度との対応関係を示す第１図である。 図１４は、実施形態１に係る検出装置の第２動作例におけるＡＦＥ回路の検出値と光センサの受光強度との対応関係を示す第２図である。 図１５は、実施形態１の変形例に係るＡＦＥ回路の構成例を示す回路図である。 図１６は、実施形態１の変形例に係る検出装置の動作例を表すタイミング波形図である。 図１７は、図１６に示すタイミング波形図の光センサごとの読み出し期間の拡大図である。 図１８は、実施形態１の変形例に係る検出装置の動作例におけるＡＦＥ回路の検出値と光センサの受光強度との対応関係を示す図である。 図１９は、実施形態２に係る検出装置を示す回路図である。 図２０は、実施形態２に係るＡＦＥ回路の構成例を示す回路図である。 図２１は、実施形態２の比較例に係る検出装置の動作例におけるＡＦＥ回路の検出値と光センサの受光強度との対応関係を示す図である。 図２２は、実施形態２に係る検出装置の動作例を表すタイミング波形図である。 図２３は、図２２に示すタイミング波形図の光センサごとの読み出し期間の拡大図である。 図２４は、実施形態２に係る検出装置の動作例におけるＡＦＥ回路の検出値と光センサの受光強度との対応関係を示す第１図である。 図２５は、実施形態２に係る検出装置の動作例におけるＡＦＥ回路の検出値と光センサの受光強度との対応関係を示す第２図である。 図２６は、実施形態２の変形例に係るＡＦＥ回路の構成例を示す回路図である。 図２７は、実施形態２の変形例に係る検出装置の動作例を表すタイミング波形図である。 図２８は、図２７に示すタイミング波形図の光センサごとの読み出し期間の拡大図である。 図２９は、実施形態２の変形例に係る検出装置の動作例におけるＡＦＥ回路の検出値と光センサの受光強度との対応関係を示す図である。
　本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。なお、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。また、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。
（実施形態１）
　図１は、実施形態１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、センサ領域１０と、ゲート線駆動回路１５と、信号線選択回路１６と、ＡＦＥ（Analog　Front　End）回路４８と、制御回路１２２と、電源回路１２３と、第１光源６１及び第２光源６２と、を有する。図１では、第１光源基材５１に複数の第１光源６１が設けられ、第２光源基材５２に複数の第２光源６２が設けられる例を示したが、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。
　検出装置１は、ホスト２００と電気的に接続される。ホスト２００は、例えば検出装置１が適用される機器（不図示）の上位制御装置である。ホスト２００は、検出装置１から出力されるデータに基づき、所定の生体情報取得処理を行う。
　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、ＡＦＥ回路４８が設けられている。制御基板１２１には、制御回路１２２、電源回路１２３、及び出力回路１２６が設けられている。
　制御回路１２２は、例えばロジック制御信号を出力する制御ＩＣ（Control　Integrated　Circuit）である。制御回路１２２は、例えばＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）等のＰＬＤ（Programmable　Logic　Device）であっても良い。
　制御回路１２２は、センサ領域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、センサ領域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、センサ電源電位Ｖｏｒｇ等の電圧信号をセンサ領域１０、ゲート線駆動回路１５、信号線選択回路１６、及びＡＦＥ回路４８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。
　出力回路１２６は、例えばＵＳＢコントローラＩＣであり、制御回路１２２とホスト２００との間の通信制御を行う。
　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、センサ領域１０が有する複数の光センサＰＤが行列状に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、光センサＰＤが設けられない領域である。
　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、センサ領域１０とＡＦＥ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光及び第２光を出射する。
　第１光源６１から出射された第１光は、例えば、被験者の指や手首等の被検出体の表面で反射されセンサ領域１０に入射する。これにより、センサ領域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光は、例えば、指Ｆｇ等の内部で反射し又は指Ｆｇ等を透過してセンサ領域１０に入射する。これにより、センサ領域１０は、被験者の指や手首等の内部の生体に関する情報を検出できる。生体に関する情報は、例えば、被験者の脈波、脈拍、血管像等である。すなわち、検出装置１は、指紋を検出する指紋検出装置や、静脈などの血管パターンを検出する静脈検出装置として構成されてもよい。
　第１光は、４２０ｎｍ以上６００ｎｍ以下、例えば５００ｎｍ程度の波長を有し、第２光は、７８０ｎｍ以上９５０ｎｍ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光は、青色又は緑色の可視光（青色光又は緑色光）であり、第２光は、赤外光である。センサ領域１０は、第１光源６１から出射された第１光に基づいて、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光は、被検出体の内部で反射し又は透過・吸収されてセンサ領域１０に入射する。これにより、センサ領域１０は、被験者の指や手首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）等の生体データを検出できる。
　又は、第１光は、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下、例えば６６０ｎｍ程度の波長を有し、第２光は、７８０ｎｍ以上９５０ｎｍ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光及び第２光源６２から出射された第２光に基づいて、センサ領域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、血中酸素濃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、第１光に基づいた検出と、第２光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。
　図２は、実施形態１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、さらに検出制御回路１１と検出回路４０と、を有する。
　センサ領域１０は、複数の光センサＰＤを有する。センサ領域１０が有する光センサＰＤは、例えば有機フォトダイオード（ＯＰＤ：Organic　Photodiode）であり、照射される光に応じた電気信号を信号線選択回路１６に出力する。また、センサ領域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にしたがって検出を行う。光センサＰＤは、例えばシリコンフォトダイオード（ＳｉＰＤ）であっても良い。
　検出制御回路１１は、ゲート線駆動回路１５、信号線選択回路１６及び検出回路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。また、検出制御回路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光センサ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、検出制御回路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ＡＦＥ回路４８とを電気的に接続する。これにより、信号線選択回路１６は、光センサＰＤの検出信号を検出回路４０に出力する。
　検出回路４０は、ＡＦＥ回路４８と、信号処理回路４４と、記憶回路４６と、検出タイミング制御回路４７とを備える。検出タイミング制御回路４７は、検出制御回路１１から供給される制御信号に基づいて、ＡＦＥ回路４８と、信号処理回路４４と、が同期して動作するように制御する。
　ＡＦＥ回路４８は、センサ領域１０から出力される各光センサＰＤの検出信号に基づき、各光センサＰＤの検出値を生成する。ＡＦＥ回路４８は、例えばアナログフロントエンドＩＣである。
　ＡＦＥ回路４８は、少なくとも検出信号増幅回路４２及びＡ／Ｄ変換回路４３（出力回路）を有する。検出信号増幅回路４２は、光センサＰＤ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。Ａ／Ｄ変換回路４３は、検出信号増幅回路４２から出力される電圧信号をサンプリングしてデジタル値の検出値に変換する。
　本開示において、信号処理回路４４及び記憶回路４６は、制御回路１２２に含まれる。
　信号処理回路４４は、ＡＦＥ回路４８から出力される各光センサＰＤの検出値に基づき、生体に関する情報を生成するための生体データを取得する。本開示において、生体に関する情報は、赤外光や赤色光により取得された脈波を含む。
　記憶回路４６には、信号処理回路４４において生体データの取得を行う際に必要な各種設定情報が格納される。記憶回路４６は、例えばＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically　Erasable　Programmable　Read　Only　Memory）等を含む態様であっても良い。また、記憶回路４６は、レジスタ回路等であっても良い。
　次に、検出装置１の回路構成例について説明する。図３は、実施形態１に係る検出装置を示す回路図である。図３に示すように、センサ領域１０は、検出領域ＡＡ内に複数の光センサＰＤが行列状に配列されている。
　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光センサＰＤと接続される。また、複数のゲート線ＧＣＬ１，ＧＣＬ２，…，ＧＣＬ６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ＧＣＬ１，ＧＣＬ２，…，ＧＣＬ６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、６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は自然数）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光センサＰＤに接続される。また、複数の信号線ＳＧＬ１＿１，ＳＧＬ１＿２，ＳＧＬ１＿３，…，ＳＧＬ３＿３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ＳＧＬ１＿１，ＳＧＬ１＿２，ＳＧＬ１＿３，…，ＳＧＬ３＿３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、９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は自然数）配列されていてもよい。
　ゲート線駆動回路１５は、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ＧＣＬ１，ＧＣＬ２，…，ＧＣＬ６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にゲート駆動信号を供給する。これにより、各光センサＰＤに接続されたスイッチにゲート駆動信号が供給され、第１方向Ｄｘに配列された複数の光センサＰＤが選択される。各光センサＰＤに接続されたスイッチは、例えば薄膜トランジスタにより構成されるスイッチング素子であり、例えば、ｎチャネルのＭＯＳ（Metal　Oxide　Semiconductor）型のＴＦＴ（Thin　Film　Transistor）で構成される。
　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、血中酸素濃度等、以下、単に「生体情報」とも称する）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。
　信号線選択回路１６は、複数のスイッチがそれぞれ信号線ＳＧＬ１，ＳＧＬ２，…，ＳＧＬ９に対応して設けられている。各信号線ＳＧＬに対応して設けられるスイッチは、例えば薄膜トランジスタにより構成されるスイッチング素子であり、例えば、ｎチャネルのＭＯＳ（Metal　Oxide　Semiconductor）型のＴＦＴ（Thin　Film　Transistor）で構成される。
　制御回路１２２（図１参照）は、信号線選択回路１６に選択信号ＡＳＷ１，ＡＳＷ２，ＡＳＷ３を供給する。これにより、信号線選択回路１６は、複数の信号線ＳＧＬを時分割的に順次又は同時に選択する。具体的に、図３に示す構成において、信号線選択回路１６は、信号線ＳＧＬ１＿１，ＳＧＬ２＿１，ＳＧＬ３＿１を同時に選択し、それぞれＡＦＥ回路４８に接続する。また、信号線選択回路１６は、信号線ＳＧＬ１＿２，ＳＧＬ２＿２，ＳＧＬ３＿２を同時に選択し、それぞれＡＦＥ回路４８に接続する。また、信号線選択回路１６は、信号線ＳＧＬ１＿３，ＳＧＬ２＿３，ＳＧＬ３＿３を同時に選択し、それぞれＡＦＥ回路４８に接続する。このような構成により、検出装置１は、ＡＦＥ回路４８を含むＩＣの数、又はＩＣの端子数を少なくすることができる。なお、図３では説明を分かりやすくするために、３本の信号線ＳＧＬを時分割的に選択する例を示しているが、あくまで一例であり、時分割的に選択する信号線ＳＧＬの数は、Ｐ本（Ｐは信号線の数Ｍの等分割数分の１の自然数、例えば、信号線の数Ｍの等分割数がＱである場合、Ｐ＝Ｍ／Ｑ）であってもよい。
　図４は、実施形態１に係るＡＦＥ回路の構成例を示す回路図である。なお、図４では、ゲート線駆動回路１５からゲート線ＧＣＬｎ（ｎは１～Ｎ（図３に示す例では、Ｎ＝６）の自然数）に供給されるゲート駆動信号によって選択され、信号線選択回路１６によって信号線ＳＧＬｑ＿１，ＳＧＬｑ＿２，ＳＧＬｑ＿３（ｑは１～Ｑ（図３に示す例では、Ｑ＝３）の自然数）を介してＡＦＥ回路４８に接続される光センサＰＤを併せて示している。
　各光センサＰＤのカソードには、電源回路１２３からセンサ電源電位Ｖｏｒｇが印加される。各光センサＰＤのアノードは、信号線選択回路１６を介して時分割的にＡＦＥ回路４８に接続される。
　光センサＰＤに光が照射されると、光センサＰＤに照射された光の強度に応じた電流が光センサＰＤに流れ、光センサＰＤの容量素子に電荷が蓄積される。ゲート線駆動回路１５及び信号線選択回路１６によって選択されると、光センサＰＤの容量素子に蓄積された電荷に応じた電流が信号線ＳＧＬを介してＡＦＥ回路４８に流れる。
　ＡＦＥ回路４８の検出信号増幅回路４２は、光センサＰＤから信号線ＳＧＬを介して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。検出信号増幅回路４２は、主要な構成要素として、差動増幅回路ＣＡを備えている。
　差動増幅回路ＣＡの非反転入力端子（＋）には、固定された電位を有する基準電位Ｖｒｅｆが印加され、差動増幅回路ＣＡの反転入力端子（－）には、信号線選択回路１６を介して信号線ＳＧＬが接続される。基準電位Ｖｒｅｆは、例えば、Ａ／Ｄ変換回路４３の電源電圧Ｖａｄｃの略半値（Ｖｒｅｆ≒Ｖａｄｃ／２）とされる。Ａ／Ｄ変換回路４３の電源電圧Ｖａｄｃは、Ａ／Ｄ変換回路４３に供給される高電位電圧Ｖａｄｈと低電位電圧Ｖａｄｌとの電位差で与えられる。低電位電圧Ｖａｄｌは、例えばＧＮＤ電位である。
　差動増幅回路ＣＡの反転入力端子（－）と出力端子との間には、負帰還容量Ｃｆｂ及びリセットスイッチＲＳＷが接続されている。また、本実施形態において、反転入力端子（－）には、オフセットスイッチｏｆｓＳＷを介して定電流源が接続される。
　次に、光センサＰＤの構成について説明する。図５は、実施形態１に係る光センサの模式的な部分断面図である。検出装置１のセンサ領域１０は、センサ基材２１と、センサ構造体２２と、保護膜２３と、を備える。センサ基材２１は、例えば、フィルム状の樹脂で形成された絶縁性の基材である。
　センサ構造体２２は、ＴＦＴ層２２１と、アノード電極（下部電極）２２２と、光センサＰＤと、カソード電極（上部電極）２２６と、を有する。
　ＴＦＴ層２２１には、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２２１は、センサを駆動する駆動回路であり、バックプレーンとも呼ばれる。
　光センサＰＤは、活性層２２４と、活性層２２４とアノード電極（下部電極）２２２との間に設けられた電子輸送層（下側バッファ層）２２３と、活性層２２４とカソード電極（上部電極）２２６との間に設けられた正孔輸送層（上側バッファ層）２２５と、を有する。言い換えると、光センサＰＤの電子輸送層（下側バッファ層）２２３、活性層２２４、正孔輸送層（上側バッファ層）２２５は、センサ基材２１に垂直な方向で、この順で積層される。
　活性層２２４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。活性層２２４の材料として、有機材料が用いられる。具体的には、活性層２２４は、ｐ型有機半導体と、ｎ型有機半導体であるｎ型フラーレン誘導体（ＰＣＢＭ）とが混在するバルクヘテロ構造である。活性層２２４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。
　活性層２２４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、活性層２２４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。活性層２２４は、塗布型（Wet　Process）で形成することもできる。この場合、活性層２２４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。活性層２２４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。
　電子輸送層（下側バッファ層）２２３及び正孔輸送層（上側バッファ層）２２５は、活性層２２４で発生した電子及び正孔がアノード電極（下部電極）２２２又はカソード電極（上部電極）２２６に到達しやすくするために設けられる。電子輸送層（下側バッファ層）２２３は、アノード電極（下部電極）２２２の上に直接、接する。活性層２２４は、電子輸送層（下側バッファ層）２２３の上に直接、接する。電子輸送層（下側バッファ層）２２３の材料は、エトキシ化ポリエチレンイミン（ＰＥＩＥ）が用いられる。
　正孔輸送層（上側バッファ層）２２５は、活性層２２４の上に直接、接し、カソード電極（上部電極）２２６は、正孔輸送層（上側バッファ層）２２５の上に直接、接する。正孔輸送層（上側バッファ層）２２５は、酸化金属層とされる。酸化金属層として、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化モリブデン等が用いられる。
　なお、電子輸送層（下側バッファ層）２２３、活性層２２４及び正孔輸送層（上側バッファ層）２２５の材料、製法はあくまで一例であり、他の材料、製法であってもよい。
　アノード電極（下部電極）２２２と、カソード電極（上部電極）２２６とは、光センサＰＤを挟んで対向する。カソード電極（上部電極）２２６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。アノード電極（下部電極）２２２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、アノード電極（下部電極）２２２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。
　アノード電極（下部電極）２２２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アノード電極（下部電極）２２２を形成できる。例えば、アノード電極（下部電極）２２２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、光センサＰＤは、例えば第１面ＦＤ側から照射される第１光ＬＤを検出できる。
　保護膜２３は、カソード電極（上部電極）２２６を覆って第２面ＦＵに設けられる。保護膜２３は、パッシベーション膜であり、光センサＰＤを保護するために設けられている。
　本開示では、検出装置１により取得される生体に関する情報の具体例として、血液中の酸素飽和度（以下、血中酸素飽和度（ＳｐＯ２）と称する）を算出するための生体情報である脈波を取得する例について説明する。
　ここでは、例えば、第１光源６１から出射される第１光として、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下、具体的には、６６０ｎｍ程度の赤色の可視光（赤色光）が採用され、第２光源６２から出射される第２光として、７８０ｎｍ以上９５０ｎｍ以下、具体的には、８５０ｎｍ程度の赤外光が採用される。ヒトの血中酸素飽和度（ＳｐＯ２）を取得する場合、第１光（赤色光）により取得された第１脈波と、第２光（赤外光）により取得された第２脈波とを用いる。
　血中酸素飽和度（ＳｐＯ２）は、第１脈波のＡＣ成分をＡＣ（Ｒｅｄ）、第１脈波のＤＣ成分をＤＣ（Ｒｅｄ）、第２脈波のＡＣ成分をＡＣ（ＩＲ）、第２脈波のＤＣ成分をＤＣ（ＩＲ）として、下記（１）に示すＲ値を算出し、下記（２）式に示すキャリブレーションカーブに当てはめることにより求めることができる（ａ，ｂはキャリブレーション係数）。
　Ｒ＝｛ＡＣ（Ｒｅｄ）／ＤＣ（Ｒｅｄ）｝／｛ＡＣ（ＩＲ）／ＤＣ（ＩＲ）｝…（１）
　ＳｐＯ２＝ｂ－ａ×Ｒ…（２）
　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、第２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の光を光センサ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光と第２光の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。
　酸素飽和度（ＳｐＯ２）は、血液中のヘモグロビンが酸素と結合した場合（Ｏ２Ｈｂ：酸素化ヘモグロビン）と結合していない場合（ＨＨｂ：還元ヘモグロビン）の比で決まる。赤色光の吸光特性は、ＨＨｂ＞＞Ｏ２Ｈｂであり、ＨＨｂの吸光度が著しく大きいのに対して、赤外光の吸光特性は、ＨＨｂ≒Ｏ２Ｈｂであり、わずかにＯ２Ｈｂの吸光度が大きい。
　次に、検出装置１の動作例について説明する。ここでは、まず、実施形態１の比較例に係る動作例ついて説明する。図６は、実施形態１の比較例に係る検出装置の動作例を表すタイミング波形図である。なお、図６に示す実施形態１の比較例に係る検出装置の動作例では、差動増幅回路ＣＡの反転入力端子（－）に定電流源は接続されない。
　図６に示す例では、奇数フレーム１Ｆｏｄｄ及び偶数フレーム１Ｆｅｖｅｎにおいて、それぞれ露光期間Ｐｅｘ１，Ｐｅｘ２及び読み出し期間Ｐｄｅｔ１，Ｐｄｅｔ２が設けられている。図３に示す構成では、読み出し期間Ｐｄｅｔ１，Ｐｄｅｔ２において、ゲート線駆動回路１５は、ゲート線ＧＣＬ１からゲート線ＧＣＬ６まで順次走査する。
　制御回路１２２（検出制御回路１１）は、図６に示したように、奇数フレーム１Ｆｏｄｄの露光期間Ｐｅｘ１において第１光源６１を点灯させ、第２光源６２を非点灯とする。また、偶数フレーム１Ｆｅｖｅｎの露光期間Ｐｅｘ２において第１光源６１を非点灯とし、第２光源６２を点灯させる。
　このように、第１光源６１及び第２光源６２は、フレームごとに時分割的に点灯・非点灯が制御される。これにより、第１光により光センサＰＤで検出された検出値と、第２光により光センサＰＤで検出された検出値とが、時分割でＡＦＥ回路４８に出力される。以下、奇数フレーム１Ｆｏｄｄ及び偶数フレーム１Ｆｅｖｅｎを区別して説明する必要がない場合には、奇数フレーム１Ｆｏｄｄ及び偶数フレーム１Ｆｅｖｅｎを単に各フレーム１Ｆと表し、露光期間Ｐｅｘ１，Ｐｅｘ２を単に露光期間Ｐｅｘと表し、読み出し期間Ｐｄｅｔ１，Ｐｄｅｔ２を単に読み出し期間Ｐｄｅｔと表す。
　露光期間Ｐｅｘにおいて、光センサＰＤに照射された光の強度に応じた電流Ｉｐｈｏｔｏが光センサＰＤに流れ、光センサＰＤの容量素子に電荷が蓄積される。このとき、光センサＰＤの容量素子に蓄積される電荷Ｑｐｈｏｔｏは、光センサＰＤに流れる電流Ｉｐｈｏｔｏに露光期間Ｐｅｘを乗じた値（Ｑｐｈｏｔｏ＝Ｉｐｈｏｔｏ×Ｐｅｘ）となる。
　ゲート線ＧＣＬｎの選択期間において、選択信号ＡＳＷ１，ＡＳＷ２，ＡＳＷ３が順次ハイ制御（以下「Ｈ制御」とも称する）され、ＡＦＥ回路４８に各信号線ＳＧＬが順次接続される。選択信号ＡＳＷ１，ＡＳＷ２，ＡＳＷ３のハイ期間（以下、「Ｈ期間」とも称する）が、光センサＰＤごとの読み出し期間とされる。図７は、光センサごとの読み出し期間の拡大図である。
　時刻ｔ１以前の露光期間Ｐｅｘを含む期間において、リセットスイッチＲＳＷがオン制御され、リセット状態とされる。図７に示す光センサごとの読み出し期間の時刻ｔ１において、リセットスイッチＲＳＷがオフ制御されてリセット状態が解除された後、時刻ｔ２において選択信号ＡＳＷｐ（ｐは１～Ｐ（図３に示す例では、Ｐ＝３）の自然数）がＨ制御されると、露光期間Ｐｅｘに光センサＰＤの容量素子に蓄積された電荷に応じた電流が信号線ＳＧＬを介してＡＦＥ回路４８に流れ、ＡＦＥ回路４８の負帰還容量Ｃｆｂに電荷が蓄積する。このとき、検出信号増幅回路４２から出力される電圧信号Ｖｏｕｔ（以下、単に「出力電圧信号Ｖｏｕｔ」とも称する）は、基準電位ＶｒｅｆからＡＦＥ回路４８の負帰還容量Ｃｆｂに蓄積した電荷に応じた値に低下する。
　検出信号増幅回路４２の出力電圧信号Ｖｏｕｔは、時刻ｔ５のサンプリングタイミングにおいてＡ／Ｄ変換回路４３によって取り込まれ、デジタル値の検出値Ｒａｗに変換される。
　その後の時刻ｔ６においてリセットスイッチＲＳＷがオン制御されると、光センサＰＤのアノード電位及び検出信号増幅回路４２の出力電圧が基準電位Ｖｒｅｆにリセットされ、検出信号増幅回路４２の負帰還容量Ｃｆｂに蓄積された電荷がリセットされる。そして、時刻ｔ７において選択信号ＡＳＷｐがＬ制御され、時刻ｔ８においてリセットスイッチＲＳＷがオフ制御される。
　図８は、実施形態１の比較例に係る検出装置の動作例におけるＡＦＥ回路の検出値と光センサの受光強度との対応関係を示す図である。図８において、縦軸はデジタル値の検出値Ｒａｗ[ｄｉｇｉｔ]を示し、横軸は光センサＰＤが露光期間Ｐｅｘに受光した光の強度（受光強度）を示している。
　図３及び図４に示す実施形態１に係る構成では、図８に示すように、露光期間Ｐｅｘにおける受光強度が小さいほど、検出値Ｒａｗが大きい値となる。すなわち、検出値Ｒａｗは、光センサＰＤが露光していない状態での検出値を最大値として、露光期間Ｐｅｘにおける受光強度に応じて減少した値となる。換言すると、検出値Ｒａｗは、リセット時における検出信号増幅回路４２の出力電圧をデジタル値に変換した値Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ（以下、「基準値Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ」とも称する）を最大値として、露光期間Ｐｅｘにおける受光強度に応じて減少した値となる。図６及び図７に示す比較例に係る動作例において、基準値Ｂａｓｅ＿Ｒａｗは、Ａ／Ｄ変換回路４３の階調数を２ｎ（分解能ｎビット）として、概略Ｖｒｅｆ／（Ｖａｄｃ／２ｎ）とされる（Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ≒Ｖｒｅｆ／（Ｖａｄｃ／２ｎ））。図６及び図７に示す実施形態１の比較例に係る検出装置の動作例における検出値Ｒａｗは、下記（３）式で示される。
　Ｒａｗ＝Ｖｏｕｔ／（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　＝（Ｖｒｅｆ－Ｑｐｈｏｔｏ／Ｃｆｂ）／（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　…（３）
　なお、Ａ／Ｄ変換回路４３（出力回路）から出力可能な階調数を２ｎとしたとき、最小階調Ｒａｗ＿ｍｉｎ（検出最小値）は「０」、最大階調Ｒａｗ＿ｍａｘ（検出最大値）は「２ｎ－１」となる。Ａ／Ｄ変換回路４３の分解能が１２ｂｉｔ（ｎ＝１２）である場合、最小階調Ｒａｗ＿ｍｉｎは「０」、最大階調Ｒａｗ＿ｍａｘは「４０９５」となる。また、基準値Ｂａｓｅ＿Ｒａｗは、例えば「２０４８」とされる。
　図８に示す例では、Ａ／Ｄ変換回路４３の出力レンジを概略Ｖａｄｃ／（Ｖａｄｃ／２ｎ）としている。このとき、Ａ／Ｄ変換回路４３の出力値である検出値Ｒａｗが検出信号増幅回路４２の出力電圧信号Ｖｏｕｔの変動に対して線形に変化する範囲は、下限階調Ｒａｗ＿ｌｏｗｅｒ＿ｌｉｍから上限階調Ｒａｗ＿ｕｐｐｅｒ＿ｌｉｍまでの範囲に制限される。従って、検出値Ｒａｗの検出精度を保つためには、下限階調Ｒａｗ＿ｌｏｗｅｒ＿ｌｉｍから上限階調Ｒａｗ＿ｕｐｐｅｒ＿ｌｉｍまでの範囲内で検出を行う必要がある（Ｒａｗ＿ｌｏｗｅｒ＿ｌｉｍ≦Ｒａｗ≦Ｒａｗ＿ｕｐｐｅｒ＿ｌｉｍ）。以下、検出値Ｒａｗが出力電圧信号Ｖｏｕｔの変動に対して線形に変化する下限階調Ｒａｗ＿ｌｏｗｅｒ＿ｌｉｍから上限階調Ｒａｗ＿ｕｐｐｅｒ＿ｌｉｍまでの範囲を、検出装置１における「検出範囲」とも称する。
　なお、検出装置１における検出範囲は、Ａ／Ｄ変換回路４３の入出力特性や、Ａ／Ｄ変換回路４３に供給される高電位電圧Ｖａｄｈ（本開示では、電源電圧Ｖａｄｃ）と低電位電圧Ｖａｄｌ（例えば、ＧＮＤ電位）との電位差で与えられる電源電圧範囲等によって決まる。また、検出値Ｒａｗの検出精度は、検出信号増幅回路４２の入出力特性や電源電圧範囲も作用する。検出値Ｒａｗの検出精度を保つためには、検出信号増幅回路４２の電源電圧範囲は、少なくともＡ／Ｄ変換回路４３の電源電圧範囲内とする必要がある。
　図９は、実施形態１に係る検出装置の動作例を表すタイミング波形図である。図１０は、図９に示すタイミング波形図の光センサごとの読み出し期間の拡大図である。
　図９及び図１０に示す動作例においても、時刻ｔ１以前の露光期間Ｐｅｘを含む期間において、リセットスイッチＲＳＷがオン制御され、リセット状態とされる。図９及び図１０に示す動作例では、図１０に示す光センサごとの読み出し期間の時刻ｔ１において、リセットスイッチＲＳＷがオフ制御されてリセット状態が解除された後、時刻ｔ２において選択信号ＡＳＷｐがＨ制御された後、時刻ｔ３においてオフセットスイッチｏｆｓＳＷがオン制御され、オフセット期間Ｔｏｆｓ経過後の時刻ｔ４においてオフセットスイッチｏｆｓＳＷがオフ制御される。これにより、時刻ｔ２から時刻ｔ４までのオフセット期間Ｔｏｆｓにおいて、光センサＰＤから定電流Ｉｏｆｓ（以下、「オフセット電流Ｉｏｆｓ」とも称する）が流出し、検出信号増幅回路４２の負帰還容量Ｃｆｂに蓄積される電荷量が減少する。このとき減少する電荷ΔＱｏｆｓは、Ｉｏｆｓ×Ｔｏｆｓとされる（ΔＱｏｆｓ＝Ｉｏｆｓ×Ｔｏｆｓ）。これにより、図９及び図１０に示す動作例における検出値Ｒａｗは、下記（４）式で示される。
　Ｒａｗ＝Ｖｏｕｔ／（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　＝｛Ｖｒｅｆ－（Ｑｐｈｏｔｏ－ΔＱｏｆｓ）／Ｃｆｂ｝／（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　　…（４）
　この結果として、図９及び図１０に示す動作例において、検出値Ｒａｗは、図６及び図７に示す比較例に係る動作例に対し、下記（５）式に示す差分値ΔＲａｗ（以下、「オフセット値ΔＲａｗ」とも称する）だけ大きい値となる。
　ΔＲａｗ＝（ΔＱｏｆｓ／Ｃｆｂ）／（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　　＝｛（Ｉｏｆｓ×Ｔｏｆｓ）／Ｃｆｂ｝／（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　　…（５）
　すなわち、実施形態１に係る検出装置１の動作例において、オフセット電流Ｉｏｆｓ又はオフセット期間Ｔｏｆｓを調整することにより、オフセット値ΔＲａｗを設定することができる。具体的には、下記（６）式又は（７）式を満たすように、オフセット値ΔＲａｗを設定する。
　Ｒａｗ＿ｕｐｐｅｒ＿ｌｉｍ≧Ｖｒｅｆ／（Ｖａｄｃ／２ｎ）＋ΔＲａｗ
　＝［Ｖｒｅｆ＋｛（Ｉｏｆｓ×Ｔｏｆｓ）／Ｃｆｂ｝］／（Ｖａｄｃ／２ｎ）…（６）
　Ｒａｗ＿ｕｐｐｅｒ＿ｌｉｍ×（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　　　　　≧Ｖｒｅｆ＋ΔＲａｗ×（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　　　　　　　　＝Ｖｒｅｆ＋｛（Ｉｏｆｓ×Ｔｏｆｓ）／Ｃｆｂ｝…（７）
　図１１は、実施形態１に係る検出装置の第１動作例におけるＡＦＥ回路の検出値と光センサの受光強度との対応関係を示す第１図である。図１２は、実施形態１に係る検出装置の第１動作例におけるＡＦＥ回路の検出値と光センサの受光強度との対応関係を示す第２図である。図１１及び図１２に示す第１動作例において、破線は、図８に示す実施形態１の比較例に係る検出装置の動作例におけるＡＦＥ回路の検出値と光センサの受光強度との対応関係を示している。
　図１１及び図１２では、図１１に示すように、基準値Ｂａｓｅ＿Ｒａｗが上限階調Ｒａｗ＿ｕｐｐｅｒ＿ｌｉｍとなるように（Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ＝Ｒａｗ＿ｕｐｐｅｒ＿ｌｉｍ）オフセット値ΔＲａｗを設定した例を示している。これにより、図１２に示すように、露光期間Ｐｅｘにおける受光強度を大きくする（例えば、光源（第１光源６１、第２光源６２）の発光強度を大きくする、あるいは、負帰還容量Ｃｆｂを小さくする）ことで、図８に示す例よりも、検出範囲内における脈波のＡＣ成分（ＡＣ（Ｒｅｄ）、ＡＣ（ＩＲ）、上記（１）式参照）を大きくすることができ、脈波波形の検出精度を向上することができる。
　ここで、例えば、検出領域ＡＡにおける被検出体の有無を検出する構成では、図１１及び図１２に示すように、基準値Ｂａｓｅ＿Ｒａｗを検出範囲内（Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ≦Ｒａｗ＿ｕｐｐｅｒ＿ｌｉｍ）とする必要があるが、脈波を取得する例では、図１１及び図１２に示すように、基準値Ｂａｓｅ＿Ｒａｗを上限階調Ｒａｗ＿ｕｐｐｅｒ＿ｌｉｍと一致させた場合でも（Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ＝Ｒａｗ＿ｕｐｐｅｒ＿ｌｉｍ）、Ａ／Ｄ変換回路４３の検出範囲（Ｒａｗ＿ｌｏｗｅｒ＿ｌｉｍ≦Ｒａｗ≦Ｒａｗ＿ｕｐｐｅｒ＿ｌｉｍ）に対して脈波のＡＣ成分（ＡＣ（Ｒｅｄ）、ＡＣ（ＩＲ）、上記（１）式参照）が小さく、十分な精度が得られない場合がある。
　図１３は、実施形態１に係る検出装置の第２動作例におけるＡＦＥ回路の検出値と光センサの受光強度との対応関係を示す第１図である。図１４は、実施形態１に係る検出装置の第２動作例におけるＡＦＥ回路の検出値と光センサの受光強度との対応関係を示す第２図である。図１３及び図１４に示す実施形態１に係る検出装置１の第２動作例において、破線は、図８に示す実施形態１の比較例に係る検出装置の動作例におけるＡＦＥ回路の検出値と光センサの受光強度との対応関係を示し、一点鎖線は、図１１及び図１２に示す実施形態１に係る検出装置の第１動作例におけるＡＦＥ回路の検出値と光センサの受光強度との対応関係を示している。
　実施形態１に係る検出装置１の第２動作例では、図１３に示すように、図１１及び図１２に示す第１動作例よりもオフセット値ΔＲａｗを大きくした例を示している。具体的には、下記（８）式又は（９）式を満たすように、オフセット値ΔＲａｗを設定する。これにより、図１４に示すように、脈波の取得に用いる検出値Ｒａｗの範囲の上限を、上限階調Ｒａｗ＿ｕｐｐｅｒ＿ｌｉｍに近付けることができ、脈波の取得に用いる検出値Ｒａｗの範囲を検出装置１の検出範囲の上限まで拡大することができる。
　Ｒａｗ＿ｕｐｐｅｒ＿ｌｉｍ≦Ｖｒｅｆ／（Ｖａｄｃ／２ｎ）＋ΔＲａｗ
　＝［Ｖｒｅｆ＋｛（Ｉｏｆｓ×Ｔｏｆｓ）／Ｃｆｂ｝］／（Ｖａｄｃ／２ｎ）…（８）
　Ｒａｗ＿ｕｐｐｅｒ＿ｌｉｍ×（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　　　　　≦Ｖｒｅｆ＋ΔＲａｗ×（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　　　　　　　　＝Ｖｒｅｆ＋｛（Ｉｏｆｓ×Ｔｏｆｓ）／Ｃｆｂ｝…（９）
　これにより、図１４に示すように、露光期間Ｐｅｘにおける受光強度を図１１及び図１２に示す例よりも大きくすることで、検出範囲内における脈波のＡＣ成分（ＡＣ（Ｒｅｄ）、ＡＣ（ＩＲ）、上記（１）式参照）をさらに大きくすることができ、図１１及び図１２に示す例よりも脈波波形の検出精度を向上することができる。
　図１３及び図１４に示す実施形態１に係る検出装置１の第２動作例において、露光期間Ｐｅｘにおける光センサＰＤの受光強度が所定値Ｓよりも小さい領域では、検出値Ｒａｗが出力電圧信号Ｖｏｕｔの変動に対して非線形となり、露光期間Ｐｅｘにおける光センサＰＤの受光強度が所定値Ｓよりも小さくなるに従い、検出値ＲａｗがＡ／Ｄ変換回路４３の最大階調Ｒａｗ＿ｍａｘに制限される。言い換えると、検出信号増幅回路４２の出力電圧信号Ｖｏｕｔが所定値を上回る領域では、検出値Ｒａｗが出力電圧信号Ｖｏｕｔの変動に対して非線形となり、露光期間Ｐｅｘにおける光センサＰＤの受光強度が所定値Ｓよりも小さくなるに従い、検出値ＲａｗがＡ／Ｄ変換回路４３の最大階調Ｒａｗ＿ｍａｘに制限される。すなわち、実施形態１に係る検出装置１の第２動作例では、光源（第１光源６１、第２光源６２）が消灯した状態で、検出値ＲａｗがＡ／Ｄ変換回路（出力回路）４３の最大階調Ｒａｗ＿ｍａｘ（検出最大値）に制限される。
　検出値Ｒａｗが上限階調Ｒａｗ＿ｕｐｐｅｒ＿ｌｉｍを超えて非線形となる領域は、検出装置１における検出範囲外の領域である。ここで、検出装置１の検出範囲が無限大であると仮定した場合、検出値Ｒａｗは、出力電圧信号Ｖｏｕｔの全域において線形となる。図１３及び図１４に示す二点鎖線は、検出値Ｒａｗが上限階調Ｒａｗ＿ｕｐｐｅｒ＿ｌｉｍを超える領域において、検出装置１の検出範囲が無限大であると仮定した場合の仮想的な検出値を示している。上述したように、検出値Ｒａｗは、実際にはＡ／Ｄ変換回路４３の最大階調Ｒａｗ＿ｍａｘに制限される。
　血中酸素飽和度（ＳｐＯ２）の算出に用いる脈波のＤＣ成分（ＤＣ（Ｒｅｄ）、ＤＣ（ＩＲ）、上記（１）式参照）を算出するためには、基準値Ｂａｓｅ＿Ｒａｗに代わる仮想的な基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ（以下、「仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ」とも称する）を設定する必要がある。以下、実施形態１に係る検出装置１の第２動作例において、仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗを設定する手法について説明する。
（実施形態１に係る仮想基準値設定手法１）
　図１３に示すように、仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗは、露光期間Ｐｅｘにおいて光センサＰＤが露光していない状態で、実施形態１の比較例に係る動作例における基準値Ｂａｓｅ＿Ｒａｗに対してオフセット値ΔＲａｗ（＝（ΔＱｏｆｓ／Ｃｆｂ）／（Ｖａｄｃ／２ｎ））を加算することにより算出可能である。換言すると、仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗは、露光期間Ｐｅｘにおいて光センサＰＤが露光していない状態で、実施形態１に係る検出装置１の第２動作例においてオフセット期間Ｔｏｆｓを略ゼロとした場合の基準値Ｂａｓｅ＿Ｒａｗに対してオフセット値ΔＲａｗを加算することにより算出可能である。この場合の仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗは、下記（１０）式で示される。
　Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ＝Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ＋ΔＲａｗ
　＝［Ｖｒｅｆ＋｛（Ｉｏｆｓ×Ｔｏｆｓ）／Ｃｆｂ｝］／（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　…（１０）
（実施形態１に係る仮想基準値設定手法２）
　光センサＰＤごとのばらつきを考慮すると、露光期間Ｐｅｘにおいて光センサＰＤが露光していない状態で、実施形態１の比較例の動作例における基準値Ｂａｓｅ＿Ｒａｗを、例えば検出装置１の出荷時等において光センサＰＤごとに取得した値とすれば良い。換言すれば、光センサＰＤごとのばらつきを考慮すると、露光期間Ｐｅｘにおいて光センサＰＤが露光していない状態で、実施形態１に係る検出装置１の第２動作例においてオフセット期間Ｔｏｆｓを略ゼロとした場合の基準値Ｂａｓｅ＿Ｒａｗを、例えば検出装置１の出荷時等において光センサＰＤごとに取得した値とすれば良い。ｍ列ｎ行の光センサＰＤの基準値をＢａｓｅ＿Ｒａｗ（ｍ，ｎ）とすると、ｍ列ｎ行の光センサＰＤごとの仮想基準値をＶｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ（ｍ，ｎ）は、下記（１１）式で示される。
　Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ（ｍ，ｎ）
　＝Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ（ｍ，ｎ）＋ΔＲａｗ
　＝Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ（ｍ，ｎ）
　　　　　　＋｛（Ｉｏｆｓ×Ｔｏｆｓ）／Ｃｆｂ｝］／（Ｖａｄｃ／２ｎ）…（１１）
（実施形態１に係る仮想基準値設定手法３）
　オフセット電流Ｉｏｆｓ、オフセット期間Ｔｏｆｓ、検出信号増幅回路４２の負帰還容量Ｃｆｂのばらつきを考慮すると、例えば検出装置１の出荷時等において、図１３に示す検出範囲内（Ｒａｗ＿ｌｏｗｅｒ＿ｌｉｍ≦Ｒａｗ≦Ｒａｗ＿ｕｐｐｅｒ＿ｌｉｍ）の複数点（図１３に示す例では４点）の検出値Ｒａｗを取得し、例えば最小二乗法を用いた線形近似（直線近似）等の手法により、光センサＰＤごとの仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ（ｍ，ｎ）を設定すればよい。光センサＰＤごとの仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ（ｍ，ｎ）を算出する手法は、線形近似に限定されない。
　実施形態１において、信号処理回路４４は、上述した実施形態１に係る仮想基準値設定手法１、実施形態１に係る仮想基準値設定手法２、実施形態１に係る仮想基準値設定手法３の何れかを用いて、仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗを算出する。このようにして設定した仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗを記憶回路４６に格納しておくことで、血中酸素飽和度（ＳｐＯ２）の算出に用いる脈波のＤＣ成分（ＤＣ（Ｒｅｄ）、ＤＣ（ＩＲ）、上記（１）式参照）を算出することができる。これにより、第１光（赤色光）により取得された第１脈波と、第２光（赤外光）により取得された第２脈波とを用いた血中酸素飽和度（ＳｐＯ２）の算出精度を向上することができる。
（変形例）
　図１５は、実施形態１の変形例に係るＡＦＥ回路の構成例を示す回路図である。図１５に示すように、本実施形態において、ＡＦＥ回路４８ａを構成する検出信号増幅回路４２の差動増幅回路ＣＡの反転入力端子（－）には、オフセット容量Ｃｏｆｓを介してオフセット電圧信号Ｖｏｆｓが入力される。
　図１６は、実施形態１の変形例に係る検出装置の動作例を表すタイミング波形図である。図１７は、図１６に示すタイミング波形図の光センサごとの読み出し期間の拡大図である。
　図１６及び図１７に示す実施形態１の変形例に係る検出装置１の動作例では、時刻ｔ１以前の露光期間Ｐｅｘを含む期間において、オフセット電圧信号Ｖｏｆｓとしてオフセット容量Ｃｏｆｓに基準電位Ｖｒｅｆが印加され、リセット状態とされる。これにより、オフセット容量Ｃｏｆｓの両端の電位差は略ゼロとなる。
　そして、図１７に示す光センサごとの読み出し期間の時刻ｔ１において、リセットスイッチＲＳＷがオフ制御されてリセット状態が解除され、時刻ｔ２において選択信号ＡＳＷｐがＨ制御された後、時刻ｔ３から、リセットスイッチＲＳＷがオン制御される時刻ｔ６までの期間において、基準電位Ｖｒｅｆからオフセット電位ΔＶｏｆｓを減算した電位Ｖｒｅｆ－ΔＶｏｆｓがオフセット容量Ｃｏｆｓに印加される。これにより、オフセット容量Ｃｏｆｓの両端間にオフセット電位ΔＶｏｆｓが印加され、露光期間Ｐｅｘに光センサＰＤの容量素子に蓄積された電荷の一部がオフセット容量Ｃｏｆｓに移動する。このとき移動する電荷ΔＱｏｆｓは、ΔＶｏｆｓ×Ｃｏｆｓとされる（ΔＱｏｆｓ＝ΔＶｏｆｓ×Ｃｏｆｓ）。
　この結果として、図１６及び図１７に示す実施形態１の変形例に係る検出装置１の動作例において、検出値Ｒａｗは、図６及び図７に示す比較例に係る動作例に対し、下記（１２）式に示すオフセット値ΔＲａｗだけ大きい値となる。
　ΔＲａｗ＝（ΔＱｏｆｓ／Ｃｆｂ）／（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　　＝｛（ΔＶｏｆｓ×Ｃｏｆｓ）／Ｃｆｂ｝／（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　…（１２）
　すなわち、実施形態１の変形例に係る検出装置１の動作例において、オフセット電位ΔＶｏｆｓ又はオフセット容量Ｃｏｆｓを調整することにより、オフセット値ΔＲａｗを設定することができる。
　図１８は、実施形態１の変形例に係る検出装置の動作例におけるＡＦＥ回路の検出値と光センサの受光強度との対応関係を示す図である。図１８において、破線は、図８に示す実施形態１の比較例に係る検出装置の動作例におけるＡＦＥ回路の検出値と光センサの受光強度との対応関係を示している。また、図１８に示す二点鎖線は、検出値Ｒａｗが上限階調Ｒａｗ＿ｕｐｐｅｒ＿ｌｉｍを超える領域において、実際にはＡ／Ｄ変換回路４３の最大階調Ｒａｗ＿ｍａｘに制限される仮想的な検出値を示している。
　図１８では、下記（１３）式又は（１４）式を満たすように、オフセット値ΔＲａｗを設定する。これにより、実施形態１に係る検出装置１の第２動作例と同様に、脈波の取得に用いる検出値Ｒａｗの範囲の上限を、上限階調Ｒａｗ＿ｕｐｐｅｒ＿ｌｉｍに近付けることができ、脈波の取得に用いる検出値Ｒａｗの範囲を検出装置１の検出範囲の上限まで拡大することができる。
　Ｒａｗ＿ｕｐｐｅｒ＿ｌｉｍ≦Ｖｒｅｆ／（Ｖａｄｃ／２ｎ）＋ΔＲａｗ
　＝［Ｖｒｅｆ＋｛（ΔＶｏｆｓ×Ｃｏｆｓ）／Ｃｆｂ｝］／（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　…（１３）
　Ｒａｗ＿ｕｐｐｅｒ＿ｌｉｍ×（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　　　　　≦Ｖｒｅｆ＋ΔＲａｗ×（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　　　　　　　　＝Ｖｒｅｆ＋｛（ΔＶｏｆｓ×Ｃｏｆｓ）／Ｃｆｂ｝…（１４）
　これにより、図４に示す実施形態１に係る構成における図１３及び図１４に示す実施形態１に係る検出装置１の第２動作例と同様に、露光期間Ｐｅｘにおける受光強度を図１１及び図１２に示す第１動作例よりも大きくする（例えば、光源（第１光源６１、第２光源６２）の発光強度を大きくする、あるいは、負帰還容量Ｃｆｂを小さくする）ことで、検出範囲内における脈波のＡＣ成分（ＡＣ（Ｒｅｄ）、ＡＣ（ＩＲ）、上記（１）式参照）を大きくすることができ、脈波波形の検出精度を向上することができる。
　図１８に示す例において、露光期間Ｐｅｘにおける光センサＰＤの受光強度が所定値Ｓよりも小さい領域では、実施形態１に係る検出装置１の第２動作例と同様に、検出値Ｒａｗが出力電圧信号Ｖｏｕｔの変動に対して非線形となり、露光期間Ｐｅｘにおける光センサＰＤの受光強度が所定値Ｓよりも小さくなるに従い、検出値ＲａｗがＡ／Ｄ変換回路４３の最大階調Ｒａｗ＿ｍａｘに制限される。言い換えると、検出信号増幅回路４２の出力電圧信号Ｖｏｕｔが所定値を上回る領域では、実施形態１に係る検出装置１の第２動作例と同様に、検出値Ｒａｗが出力電圧信号Ｖｏｕｔの変動に対して非線形となり、露光期間Ｐｅｘにおける光センサＰＤの受光強度が所定値Ｓよりも小さくなるに従い、検出値ＲａｗがＡ／Ｄ変換回路４３の最大階調Ｒａｗ＿ｍａｘに制限される。すなわち、実施形態１の変形例に係る検出装置１では、実施形態１に係る検出装置１の第２動作例と同様に、光源（第１光源６１、第２光源６２）が消灯した状態で、検出値ＲａｗがＡ／Ｄ変換回路（出力回路）４３の最大階調Ｒａｗ＿ｍａｘ（検出最大値）に制限される。
　検出値Ｒａｗが上限階調Ｒａｗ＿ｕｐｐｅｒ＿ｌｉｍを超えて非線形となる領域は、検出装置１における検出範囲外の領域である。ここで、検出装置１の検出範囲が無限大であると仮定した場合、検出値Ｒａｗは、出力電圧信号Ｖｏｕｔの全域において線形となる。図１８に示す二点鎖線は、検出値Ｒａｗが上限階調Ｒａｗ＿ｕｐｐｅｒ＿ｌｉｍを超える領域において、検出装置１の検出範囲が無限大であると仮定した場合の仮想的な検出値を示している。上述したように、検出値Ｒａｗは、実際にはＡ／Ｄ変換回路４３の最大階調Ｒａｗ＿ｍａｘに制限される。
　血中酸素飽和度（ＳｐＯ２）の算出に用いる脈波のＤＣ成分（ＤＣ（Ｒｅｄ）、ＤＣ（ＩＲ）、上記（１）式参照）を算出するためには、基準値Ｂａｓｅ＿Ｒａｗに代わる仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗを設定する必要がある。以下、実施形態１の変形例に係る検出装置１の動作例において、仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗを設定する手法について説明する。
（実施形態１の変形例に係る仮想基準値設定手法１）
　図１８に示すように、仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗは、露光期間Ｐｅｘにおいて光センサＰＤが露光していない状態で、実施形態１の比較例の動作例における基準値Ｂａｓｅ＿Ｒａｗに対してオフセット値ΔＲａｗ（＝（ΔＱｏｆｓ／Ｃｆｂ）／（Ｖａｄｃ／２ｎ））を加算することにより算出可能である。換言すると、仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗは、露光期間Ｐｅｘにおいて光センサＰＤが露光していない状態で、実施形態１の変形例に係る検出装置１の動作例においてオフセット容量Ｃｏｆｓの両端間に印加するオフセット電位ΔＶｏｆｓを略ゼロとした場合の基準値Ｂａｓｅ＿Ｒａｗに対してオフセット値ΔＲａｗを加算することにより算出可能である。この場合の仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗは、下記（１５）式で示される。
　Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ＝Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ＋ΔＲａｗ
　＝［Ｖｒｅｆ＋｛（ΔＶｏｆｓ×Ｃｏｆｓ）／Ｃｆｂ｝］／（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　…（１５）
（実施形態１の変形例に係る仮想基準値設定手法２）
　光センサＰＤごとのばらつきを考慮すると、露光期間Ｐｅｘにおいて光センサＰＤが露光していない状態で、実施形態１の比較例の動作例における基準値Ｂａｓｅ＿Ｒａｗを、例えば検出装置１の出荷時等において光センサＰＤごとに取得した値とすれば良い。換言すれば、光センサＰＤごとのばらつきを考慮すると、露光期間Ｐｅｘにおいて光センサＰＤが露光していない状態で、実施形態１の変形例に係る検出装置１の動作例においてオフセット容量Ｃｏｆｓの両端間に印加するオフセット電位ΔＶｏｆｓを略ゼロとした場合の基準値Ｂａｓｅ＿Ｒａｗを、例えば検出装置１の出荷時等において光センサＰＤごとに取得した値とすれば良い。ｍ列ｎ行の光センサＰＤの基準値をＢａｓｅ＿Ｒａｗ（ｍ，ｎ）とすると、ｍ列ｎ行の光センサＰＤごとの仮想基準値をＶｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ（ｍ，ｎ）は、下記（１６）式で示される。
　Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ（ｍ，ｎ）
　＝Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ（ｍ，ｎ）＋ΔＲａｗ
　＝Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ（ｍ，ｎ）
　　　　　　＋｛（ΔＶｏｆｓ×Ｃｏｆｓ）／Ｃｆｂ｝］／（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　…（１６）
（実施形態１の変形例に係る仮想基準値設定手法３）
　オフセット電位ΔＶｏｆｓ、オフセット容量Ｃｏｆｓ、検出信号増幅回路４２の負帰還容量Ｃｆｂのばらつきを考慮すると、例えば検出装置１の出荷時等において、図１８に示す検出範囲内（Ｒａｗ＿ｌｏｗｅｒ＿ｌｉｍ≦Ｒａｗ≦Ｒａｗ＿ｕｐｐｅｒ＿ｌｉｍ）の複数点（図１８に示す例では４点）の検出値Ｒａｗを取得し、例えば最小二乗法を用いた線形近似（直線近似）等の手法により、光センサＰＤごとの仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ（ｍ，ｎ）を設定すればよい。光センサＰＤごとの仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ（ｍ，ｎ）を算出する手法は、線形近似に限定されない。
　実施形態１の変形例において、信号処理回路４４は、上述した実施形態１の変形例に係る仮想基準値設定手法１、実施形態１の変形例に係る仮想基準値設定手法２、実施形態１の変形例に係る仮想基準値設定手法３の何れかを用いて、仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗを算出する。このようにして設定した仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗを記憶回路４６に格納しておくことで、実施形態１に係る検出装置１の第２動作例と同様に、血中酸素飽和度（ＳｐＯ２）の算出に用いる脈波のＤＣ成分（ＤＣ（Ｒｅｄ）、ＤＣ（ＩＲ）、上記（１）式参照）を算出することができる。これにより、第１光（赤色光）により取得された第１脈波と、第２光（赤外光）により取得された第２脈波とを用いた血中酸素飽和度（ＳｐＯ２）の算出精度を向上することができる。
（実施形態２）
　図１９は、実施形態２に係る検出装置を示す回路図である。図２０は、実施形態２に係るＡＦＥ回路の構成例を示す回路図である。
　図１９及び図２０に示す実施形態２に係る構成において、各光センサＰＤのアノードには、電源回路１２３からセンサ電源電位Ｖｏｒｇが印加される。各光センサＰＤのカソードは、信号線選択回路１６を介して時分割的にＡＦＥ回路４８に接続される。
　上述した構成において、光センサＰＤの構成は、図５に示す実施形態１の構成とは異なる。具体的に、図５に示すアノード電極（下部電極）２２２は、実施形態２に係る構成におけるカソード電極（下部電極）に対応する。また、図５に示す電子輸送層（下側バッファ層）２２３は、実施形態２に係る構成における正孔輸送層（下側バッファ層）に対応する。また、図５に示すカソード電極（上部電極）２２６は、実施形態２に係る構成におけるアノード電極（上部電極）に対応する。
　光センサＰＤに光が照射されると、光センサＰＤに照射された光の強度に応じた電流が光センサＰＤに流れ、光センサＰＤの容量素子に電荷が蓄積される。ゲート線駆動回路１５及び信号線選択回路１６によって選択されると、光センサＰＤの容量素子に蓄積された電荷に応じた電流が信号線ＳＧＬを介してＡＦＥ回路４８に流れる。
　図２１は、実施形態２の比較例に係る検出装置の動作例におけるＡＦＥ回路の検出値と光センサの受光強度との対応関係を示す図である。図２１において、縦軸はデジタル値の検出値Ｒａｗ[ｄｉｇｉｔ]を示し、横軸は光センサＰＤが露光期間Ｐｅｘに受光した光の強度（受光強度）を示している。実施形態２の比較例に係る検出装置の動作例は、実施形態１の比較例に係る検出装置の動作例と同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
　図１９及び図２０に示す実施形態２に係る構成では、図２１に示すように、露光期間Ｐｅｘにおける受光強度が小さいほど、検出値Ｒａｗが小さい値となる。すなわち、検出値Ｒａｗは、光センサＰＤが露光していない状態での検出値を最小値として、露光期間Ｐｅｘにおける受光強度に応じて増加した値となる。換言すれば、検出値Ｒａｗは、基準値Ｂａｓｅ＿Ｒａｗを最小値として、露光期間Ｐｅｘにおける受光強度に応じて増加した値となる。実施形態２の比較例に係る動作例において、基準値Ｂａｓｅ＿Ｒａｗは、Ａ／Ｄ変換回路４３の階調数を２ｎ（分解能ｎビット）として、概略Ｖｒｅｆ／（Ｖａｄｃ／２ｎ）とされる（Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ≒Ｖｒｅｆ／（Ｖａｄｃ／２ｎ））。実施形態２の比較例に係る検出装置の動作例における検出値Ｒａｗは、下記（１７）式で示される。
　Ｒａｗ＝Ｖｏｕｔ／（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　＝（Ｖｒｅｆ＋Ｑｐｈｏｔｏ／Ｃｆｂ）／（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　…（１７）
　なお、Ａ／Ｄ変換回路４３から出力可能な階調数を２ｎとしたとき、最小階調Ｒａｗ＿ｍｉｎは「０」、最大階調Ｒａｗ＿ｍａｘは「２ｎ－１」となる。Ａ／Ｄ変換回路４３の分解能が１２ｂｉｔ（ｎ＝１２）である場合、最小階調Ｒａｗ＿ｍｉｎは「０」、最大階調Ｒａｗ＿ｍａｘは「４０９５」となる。
　図２１に示す例では、Ａ／Ｄ変換回路４３の出力レンジを概略Ｖａｄｃ／（Ｖａｄｃ／２ｎ）としている。このとき、Ａ／Ｄ変換回路４３の出力値である検出値Ｒａｗが検出信号増幅回路４２の出力電圧信号Ｖｏｕｔに対して線形に変化する範囲は、下限階調Ｒａｗ＿ｌｏｗｅｒ＿ｌｉｍから上限階調Ｒａｗ＿ｕｐｐｅｒ＿ｌｉｍまでの範囲に限定される。従って、検出値Ｒａｗの検出精度を保つためには、実施形態１と同様に、下限階調Ｒａｗ＿ｌｏｗｅｒ＿ｌｉｍから上限階調Ｒａｗ＿ｕｐｐｅｒ＿ｌｉｍまでの検出範囲内で検出を行う必要がある（Ｒａｗ＿ｌｏｗｅｒ＿ｌｉｍ≦Ｒａｗ≦Ｒａｗ＿ｕｐｐｅｒ＿ｌｉｍ）。
　図２２は、実施形態２に係る検出装置の動作例を表すタイミング波形図である。図２３は、図２２に示すタイミング波形図の光センサごとの読み出し期間の拡大図である。
　図２２及び図２３に示す実施形態２に係る検出装置１の動作例においても、時刻ｔ１以前の露光期間Ｐｅｘを含む期間において、リセットスイッチＲＳＷがオン制御され、リセット状態とされる。図２２及び図２３に示す実施形態２に係る検出装置１の動作例では、図２３に示す光センサごとの読み出し期間の時刻ｔ１において、リセットスイッチＲＳＷがオフ制御されてリセット状態が解除された後、時刻ｔ２において選択信号ＡＳＷｐがＨ制御された後、時刻ｔ３においてオフセットスイッチｏｆｓＳＷがオン制御され、オフセット期間Ｔｏｆｓ経過後の時刻ｔ４においてオフセットスイッチｏｆｓＳＷがオフ制御される。これにより、時刻ｔ２から時刻ｔ４までのオフセット期間Ｔｏｆｓにおいて、検出信号増幅回路４２の負帰還容量Ｃｆｂにオフセット電流Ｉｏｆｓが流入し、検出信号増幅回路４２の負帰還容量Ｃｆｂに蓄積される電荷量が減少する。このとき減少する電荷ΔＱｏｆｓは、Ｉｏｆｓ×Ｔｏｆｓとされる（ΔＱｏｆｓ＝Ｉｏｆｓ×Ｔｏｆｓ）。これにより、図２２及び図２３に示す動作例における検出値Ｒａｗは、下記（１８）式で示される。
　Ｒａｗ＝Ｖｏｕｔ／（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　＝｛Ｖｒｅｆ＋（Ｑｐｈｏｔｏ－ΔＱｏｆｓ）／Ｃｆｂ｝／（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　　…（１８）
　この結果として、図２２及び図２３に示す実施形態２に係る検出装置１の動作例において、検出値Ｒａｗは、実施形態２の比較例に係る動作例に対し、下記（１９）式に示すオフセット値ΔＲａｗだけ小さい値となる。
　ΔＲａｗ＝（ΔＱｏｆｓ／Ｃｆｂ）／（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　　＝｛（Ｉｏｆｓ×Ｔｏｆｓ）／Ｃｆｂ｝／（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　…（１９）
　すなわち、実施形態２に係る検出装置１の動作例において、オフセット電流Ｉｏｆｓ又はオフセット期間Ｔｏｆｓを調整することにより、オフセット値ΔＲａｗを設定することができる。
　図２４は、実施形態２に係る検出装置の動作例におけるＡＦＥ回路の検出値と光センサの受光強度との対応関係を示す第１図である。図２５は、実施形態２に係る検出装置の動作例におけるＡＦＥ回路の検出値と光センサの受光強度との対応関係を示す第２図である。図２４及び図２５において、破線は、図２１に示す実施形態２の比較例に係る検出装置の動作例におけるＡＦＥ回路の検出値と光センサの受光強度との対応関係を示している。
　また、図２４及び図２５に示す二点鎖線は、検出値Ｒａｗが下限階調Ｒａｗ＿ｌｏｗｅｒ＿ｌｉｍを下回る領域において、実際にはＡ／Ｄ変換回路４３の最小階調Ｒａｗ＿ｍｉｎに制限される仮想的な検出値を示している。
　実施形態２に係る検出装置１の動作例では、図２４に示すように、破線で示す実施形態２の比較例に係る検出装置の動作例よりもオフセット値ΔＲａｗを大きくした例を示している。具体的には、下記（２０）式又は（２１）式を満たすように、オフセット値ΔＲａｗを設定する。これにより、図２５に示すように、脈波の取得に用いる検出値Ｒａｗの範囲の下限を、上限階調Ｒａｗ＿ｌｏｗｅｒ＿ｌｉｍに近付けることができ、脈波の取得に用いる検出値Ｒａｗの範囲を検出装置１の検出範囲の下限まで拡大することができる。
　Ｒａｗ＿ｌｏｗｅｒ＿ｌｉｍ≧Ｖｒｅｆ／（Ｖａｄｃ／２ｎ）－ΔＲａｗ
　＝［Ｖｒｅｆ－｛（Ｉｏｆｓ×Ｔｏｆｓ）／Ｃｆｂ｝］／（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　…（２０）
　Ｒａｗ＿ｌｏｗｅｒ＿ｌｉｍ×（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　　　　　≧Ｖｒｅｆ－ΔＲａｗ×（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　　　　　　　　＝Ｖｒｅｆ－｛（Ｉｏｆｓ×Ｔｏｆｓ）／Ｃｆｂ｝…（２１）
　これにより、露光期間Ｐｅｘにおける受光強度を大きくする（例えば、光源（第１光源６１、第２光源６２）の発光強度を大きくする、あるいは、負帰還容量Ｃｆｂを小さくする）ことで、検出範囲内における脈波のＡＣ成分（ＡＣ（Ｒｅｄ）、ＡＣ（ＩＲ）、上記（１）式参照）を大きくすることができ、脈波波形の検出精度を向上することができる。
　図２４及び図２５に示す実施形態２に係る検出装置１の動作例において、露光期間Ｐｅｘにおける光センサＰＤの受光強度が所定値Ｓよりも小さい領域では、検出値Ｒａｗが出力電圧信号Ｖｏｕｔの変動に対して非線形となり、露光期間Ｐｅｘにおける光センサＰＤの受光強度が所定値Ｓよりも小さくなるに従い、検出値ＲａｗがＡ／Ｄ変換回路４３の最小階調Ｒａｗ＿ｍｉｎに制限される。言い換えると、検出信号増幅回路４２の出力電圧信号Ｖｏｕｔが所定値を下回る領域では、検出値Ｒａｗが出力電圧信号Ｖｏｕｔの変動に対して非線形となり、露光期間Ｐｅｘにおける光センサＰＤの受光強度が所定値Ｓよりも小さくなるに従い、検出値ＲａｗがＡ／Ｄ変換回路４３の最小階調Ｒａｗ＿ｍｉｎに制限される。すなわち、実施形態２に係る検出装置１の動作例では、光源（第１光源６１、第２光源６２）が消灯した状態で、検出値ＲａｗがＡ／Ｄ変換回路（出力回路）４３の最小階調Ｒａｗ＿ｍｉｎ（検出最小値）に制限される。
　検出値Ｒａｗが下限階調Ｒａｗ＿ｌｏｗｅｒ＿ｌｉｍを超えて非線形となる領域は、検出装置１における検出範囲外の領域である。ここで、検出装置１の検出範囲が無限大であると仮定した場合、検出値Ｒａｗは、出力電圧信号Ｖｏｕｔの全域において線形となる。図２４及び図２５に示す二点鎖線は、検出値Ｒａｗが下限階調Ｒａｗ＿ｌｏｗｅｒ＿ｌｉｍを下回る領域において、検出装置１の検出範囲が無限大であると仮定した場合の仮想的な検出値を示している。上述したように、検出値Ｒａｗは、実際にはＡ／Ｄ変換回路４３の最小階調Ｒａｗ＿ｍｉｎに制限される。
　血中酸素飽和度（ＳｐＯ２）の算出に用いる脈波のＤＣ成分（ＤＣ（Ｒｅｄ）、ＤＣ（ＩＲ）、上記（１）式参照）を算出するためには、基準値Ｂａｓｅ＿Ｒａｗに代わる仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗを設定する必要がある。以下、実施形態２に係る検出装置１の動作例において、仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗを設定する手法について説明する。
（実施形態２に係る仮想基準値設定手法１）
　図２４に示すように、仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗは、露光期間Ｐｅｘにおいて光センサＰＤが露光していない状態で、実施形態２に係る検出装置１の動作例においてオフセット期間Ｔｏｆｓを略ゼロとした場合の基準値Ｂａｓｅ＿Ｒａｗからオフセット値ΔＲａｗ（＝（ΔＱｏｆｓ／Ｃｆｂ）／（Ｖａｄｃ／２ｎ））を減算することにより算出可能である。換言すると、仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗは、露光期間Ｐｅｘにおいて光センサＰＤが露光していない状態で、実施形態２に検出装置１の係る動作例においてオフセット期間Ｔｏｆｓを略ゼロとした場合の基準値Ｂａｓｅ＿Ｒａｗからオフセット値ΔＲａｗを減算することにより算出可能である。この場合の仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗは、下記（２２）式で示される。
　Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ＝Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ－ΔＲａｗ
　＝［Ｖｒｅｆ－｛（Ｉｏｆｓ×Ｔｏｆｓ）／Ｃｆｂ｝］／（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　…（２２）
（実施形態２に係る仮想基準値設定手法２）
　光センサＰＤごとのばらつきを考慮すると、露光期間Ｐｅｘにおいて光センサＰＤが露光していない状態で、実施形態２の比較例の動作例における基準値Ｂａｓｅ＿Ｒａｗを、例えば検出装置１の出荷時等において光センサＰＤごとに取得した値とすれば良い。換言すれば、光センサＰＤごとのばらつきを考慮すると、露光期間Ｐｅｘにおいて光センサＰＤが露光していない状態で、実施形態２に係る検出装置１の動作例においてオフセット期間Ｔｏｆｓを略ゼロとした場合の基準値Ｂａｓｅ＿Ｒａｗを、例えば検出装置１の出荷時等において光センサＰＤごとに取得した値とすれば良い。ｍ列ｎ行の光センサＰＤの基準値をＢａｓｅ＿Ｒａｗ（ｍ，ｎ）とすると、ｍ列ｎ行の光センサＰＤごとの仮想基準値をＶｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ（ｍ，ｎ）は、下記（２３）式で示される。
　Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ（ｍ，ｎ）
　＝Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ（ｍ，ｎ）－ΔＲａｗ
　＝Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ（ｍ，ｎ）
　　　　　　－｛（Ｉｏｆｓ×Ｔｏｆｓ）／Ｃｆｂ｝］／（Ｖａｄｃ／２ｎ）…（２３）
（実施形態２に係る仮想基準値設定手法３）
　オフセット電流Ｉｏｆｓ、オフセット期間Ｔｏｆｓ、検出信号増幅回路４２の負帰還容量Ｃｆｂのばらつきを考慮すると、例えば検出装置１の出荷時等において、図２４に示す検出範囲内（Ｒａｗ＿ｌｏｗｅｒ＿ｌｉｍ≦Ｒａｗ≦Ｒａｗ＿ｕｐｐｅｒ＿ｌｉｍ）の複数点（図２４に示す例では４点）の検出値Ｒａｗを取得し、例えば最小二乗法を用いた線形近似（直線近似）等の手法により、光センサＰＤごとの仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ（ｍ，ｎ）を設定すればよい。光センサＰＤごとの仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ（ｍ，ｎ）を算出する手法は、線形近似に限定されない。
　実施形態２において、信号処理回路４４は、上述した実施形態２に係る仮想基準値設定手法１、実施形態２に係る仮想基準値設定手法２、実施形態２に係る仮想基準値設定手法３の何れかを用いて、仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗを算出する。このようにして設定した仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗを記憶回路４６に格納しておくことで、血中酸素飽和度（ＳｐＯ２）の算出に用いる脈波のＤＣ成分（ＤＣ（Ｒｅｄ）、ＤＣ（ＩＲ）、上記（１）式参照）を算出することができる。これにより、第１光（赤色光）により取得された第１脈波と、第２光（赤外光）により取得された第２脈波とを用いた血中酸素飽和度（ＳｐＯ２）の算出精度を向上することができる。
（変形例）
　図２６は、実施形態２の変形例に係るＡＦＥ回路の構成例を示す回路図である。図２６に示すように、本実施形態において、ＡＦＥ回路４８ａを構成する検出信号増幅回路４２の差動増幅回路ＣＡの反転入力端子（－）には、オフセット容量Ｃｏｆｓを介してオフセット電圧信号Ｖｏｆｓが入力される。
　図２７は、実施形態２の変形例に係る検出装置の動作例を表すタイミング波形図である。図２８は、図２７に示すタイミング波形図の光センサごとの読み出し期間の拡大図である。
　図２７及び図２８に示す実施形態２の変形例に係る検出装置１の動作例では、時刻ｔ１以前の露光期間Ｐｅｘを含む期間において、オフセット電圧信号Ｖｏｆｓとしてオフセット容量Ｃｏｆｓに基準電位Ｖｒｅｆが印加され、リセット状態とされる。これにより、オフセット容量Ｃｏｆｓの両端の電位差は略ゼロとなる。
　そして、図２８に示す光センサごとの読み出し期間の時刻ｔ１において、リセットスイッチＲＳＷがオフ制御されてリセット状態が解除され、時刻ｔ２において選択信号ＡＳＷｐがＨ制御された後、時刻ｔ３から、リセットスイッチＲＳＷがオン制御される時刻ｔ６までの期間において、基準電位Ｖｒｅｆにオフセット電位ΔＶｏｆｓを加算した電位Ｖｒｅｆ＋ΔＶｏｆｓがオフセット容量Ｃｏｆｓに印加される。これにより、オフセット容量Ｃｏｆｓの両端間にオフセット電位ΔＶｏｆｓが印加され、露光期間Ｐｅｘに光センサＰＤの容量素子に蓄積された電荷の一部がオフセット容量Ｃｏｆｓに移動する。このとき移動する電荷ΔＱｏｆｓは、ΔＶｏｆｓ×Ｃｏｆｓとされる（ΔＱｏｆｓ＝ΔＶｏｆｓ×Ｃｏｆｓ）。
　この結果として、図２７及び図２８に示す実施形態２の変形例に係る検出装置１の動作例において、検出値Ｒａｗは、実施形態２の比較例に係る動作例に対し、下記（２４）式に示すオフセット値ΔＲａｗだけ小さい値となる。
　ΔＲａｗ＝（ΔＱｏｆｓ／Ｃｆｂ）／（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　　＝｛（ΔＶｏｆｓ×Ｃｏｆｓ）／Ｃｆｂ｝／（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　…（２４）
　すなわち、実施形態２の変形例に係る検出装置１の動作例において、オフセット電位ΔＶｏｆｓ又はオフセット容量Ｃｏｆｓを調整することにより、オフセット値ΔＲａｗを設定することができる。
　図２９は、実施形態２の変形例に係る検出装置の動作例におけるＡＦＥ回路の検出値と光センサの受光強度との対応関係を示す図である。図２９において、破線は、図２１に示す実施形態２の比較例に係る検出装置の動作例におけるＡＦＥ回路の検出値と光センサの受光強度との対応関係を示している。また、図２９に示す二点鎖線は、検出値Ｒａｗが下限階調Ｒａｗ＿ｌｏｗｅｒ＿ｌｉｍを下回る領域において、実際にはＡ／Ｄ変換回路４３の最大階調Ｒａｗ＿ｍａｘに制限される仮想的な検出値を示している。
　図２９では、下記（２５）式又は（２６）式を満たすように、オフセット値ΔＲａｗを設定する。これにより、実施形態２に係る検出装置１の動作例と同様に、脈波の取得に用いる検出値Ｒａｗの範囲の下限を、上限階調Ｒａｗ＿ｌｏｗｅｒ＿ｌｉｍに近付けることができ、脈波の取得に用いる検出値Ｒａｗの範囲を検出装置１の検出範囲の下限まで拡大することができる。
　Ｒａｗ＿ｌｏｗｅｒ＿ｌｉｍ≧Ｖｒｅｆ／（Ｖａｄｃ／２ｎ）－ΔＲａｗ
　＝［Ｖｒｅｆ－｛（ΔＶｏｆｓ×Ｃｏｆｓ）／Ｃｆｂ｝］／（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　…（２５）
　Ｒａｗ＿ｌｏｗｅｒ＿ｌｉｍ×（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　　　　　≧Ｖｒｅｆ－ΔＲａｗ×（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　　　　　　　　＝Ｖｒｅｆ－｛（ΔＶｏｆｓ×Ｃｏｆｓ）／Ｃｆｂ｝…（２６）
　これにより、図２４に示す実施形態２に係る検出装置１の動作例と同様に、露光期間Ｐｅｘにおける受光強度を大きくする（例えば、光源（第１光源６１、第２光源６２）の発光強度を大きくする、あるいは、負帰還容量Ｃｆｂを小さくする）ことで、検出範囲内における脈波のＡＣ成分（ＡＣ（Ｒｅｄ）、ＡＣ（ＩＲ）、上記（１）式参照）を大きくすることができ、脈波波形の検出精度を向上することができる。
　図２９に示す実施形態２の変形例に係る検出装置１の動作例において、露光期間Ｐｅｘにおける光センサＰＤの受光強度が所定値Ｓよりも小さい領域では、実施形態２に係る検出装置１の動作例と同様に、検出値Ｒａｗが出力電圧信号Ｖｏｕｔの変動に対して非線形となり、露光期間Ｐｅｘにおける光センサＰＤの受光強度が所定値Ｓよりも小さくなるに従い、検出値ＲａｗがＡ／Ｄ変換回路４３の最小階調Ｒａｗ＿ｍｉｎに制限される。言い換えると、検出信号増幅回路４２の出力電圧信号Ｖｏｕｔが所定値を下回る領域では、実施形態２に係る検出装置１の動作例と同様に、検出値Ｒａｗが出力電圧信号Ｖｏｕｔの変動に対して非線形となり、露光期間Ｐｅｘにおける光センサＰＤの受光強度が所定値Ｓよりも小さくなるに従い、検出値ＲａｗがＡ／Ｄ変換回路４３の最小階調Ｒａｗ＿ｍｉｎに制限される。すなわち、実施形態２の変形例に係る検出装置１では、実施形態２に係る検出装置１の動作例と同様に、光源（第１光源６１、第２光源６２）が消灯した状態で、検出値ＲａｗがＡ／Ｄ変換回路（出力回路）４３の最小階調Ｒａｗ＿ｍｉｎ（検出最小値）に制限される。
　検出値Ｒａｗが下限階調Ｒａｗ＿ｌｏｗｅｒ＿ｌｉｍを超えて非線形となる領域は、検出装置１における検出範囲外の領域である。ここで、検出装置１の検出範囲が無限大であると仮定した場合、検出値Ｒａｗは、出力電圧信号Ｖｏｕｔの全域において線形となる。図２９に示す二点鎖線は、検出値Ｒａｗが下限階調Ｒａｗ＿ｌｏｗｅｒ＿ｌｉｍを下回る領域において、検出装置１の検出範囲が無限大であると仮定した場合の仮想的な検出値を示している。上述したように、検出値Ｒａｗは、実際にはＡ／Ｄ変換回路４３の最小階調Ｒａｗ＿ｍｉｎに制限される。
　血中酸素飽和度（ＳｐＯ２）の算出に用いる脈波のＤＣ成分（ＤＣ（Ｒｅｄ）、ＤＣ（ＩＲ）、上記（１）式参照）を算出するためには、基準値Ｂａｓｅ＿Ｒａｗに代わる仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗを設定する必要がある。以下、実施形態２の変形例に係る検出装置１の動作例において、仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗを設定する手法について説明する。
（実施形態２の変形例に係る仮想基準値設定手法１）
　図２９に示すように、仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗは、露光期間Ｐｅｘにおいて光センサＰＤが露光していない状態で、実施形態２の比較例の動作例における基準値Ｂａｓｅ＿Ｒａｗからオフセット値ΔＲａｗ（＝（ΔＱｏｆｓ／Ｃｆｂ）／（Ｖａｄｃ／２ｎ））を減算することにより算出可能である。換言すれば、仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗは、露光期間Ｐｅｘにおいて光センサＰＤが露光していない状態で、実施形態２の変形例に係る動作例においてオフセット容量Ｃｏｆｓの両端間に印加するオフセット電位ΔＶｏｆｓを略ゼロとした場合の基準値Ｂａｓｅ＿Ｒａｗからオフセット値ΔＲａｗを減算することにより算出可能である。この場合の仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗは、下記（２７）式で示される。
　Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ＝Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ－ΔＲａｗ
　＝［Ｖｒｅｆ－｛（ΔＶｏｆｓ×Ｃｏｆｓ）／Ｃｆｂ｝］／（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　…（２７）
（実施形態２の変形例に係る仮想基準値設定手法２）
　光センサＰＤごとのばらつきを考慮すると、露光期間Ｐｅｘにおいて光センサＰＤが露光していない状態で、実施形態２の比較例の動作例における基準値Ｂａｓｅ＿Ｒａｗを、例えば検出装置１の出荷時等において光センサＰＤごとに取得した値とすれば良い。換言すれば、光センサＰＤごとのばらつきを考慮すると、露光期間Ｐｅｘにおいて光センサＰＤが露光していない状態で、実施形態２の変形例に係る動作例においてオフセット容量Ｃｏｆｓの両端間に印加するオフセット電位ΔＶｏｆｓを略ゼロとした場合の基準値Ｂａｓｅ＿Ｒａｗを、例えば検出装置１の出荷時等において光センサＰＤごとに取得した値とすれば良い。ｍ列ｎ行の光センサＰＤの基準値をＢａｓｅ＿Ｒａｗ（ｍ，ｎ）とすると、ｍ列ｎ行の光センサＰＤごとの仮想基準値をＶｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ（ｍ，ｎ）は、下記（２８）式で示される。
　Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ（ｍ，ｎ）
　＝Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ（ｍ，ｎ）－ΔＲａｗ
　＝Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ（ｍ，ｎ）
　　　　　　－｛（ΔＶｏｆｓ×Ｃｏｆｓ）／Ｃｆｂ｝］／（Ｖａｄｃ／２ｎ）
　　　　…（２８）
（実施形態２の変形例に係る仮想基準値設定手法３）
　オフセット電位ΔＶｏｆｓ、オフセット容量Ｃｏｆｓ、検出信号増幅回路４２の負帰還容量Ｃｆｂのばらつきを考慮すると、例えば検出装置１の出荷時等において、図２９に示す検出範囲内（Ｒａｗ＿ｌｏｗｅｒ＿ｌｉｍ≦Ｒａｗ≦Ｒａｗ＿ｕｐｐｅｒ＿ｌｉｍ）の複数点（図２９に示す例では４点）の検出値Ｒａｗを取得し、例えば最小二乗法を用いた線形近似（直線近似）等の手法により、光センサＰＤごとの仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ（ｍ，ｎ）を設定すればよい。光センサＰＤごとの仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗ（ｍ，ｎ）を算出する手法は、線形近似に限定されない。
　実施形態２の変形例において、信号処理回路４４は、上述した実施形態２の変形例に係る仮想基準値設定手法１、実施形態２の変形例に係る仮想基準値設定手法２、実施形態２の変形例に係る仮想基準値設定手法３の何れかを用いて、仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗを算出する。このようにして設定した仮想基準値Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｂａｓｅ＿Ｒａｗを記憶回路４６に格納しておくことで、実施形態２と同様に、血中酸素飽和度（ＳｐＯ２）の算出に用いる脈波のＤＣ成分（ＤＣ（Ｒｅｄ）、ＤＣ（ＩＲ）、上記（１）式参照）を算出することができる。これにより、第１光（赤色光）により取得された第１脈波と、第２光（赤外光）により取得された第２脈波とを用いた血中酸素飽和度（ＳｐＯ２）の算出精度を向上することができる。
　なお、上述した実施形態では、センサ領域１０の検出領域ＡＡ内に複数の光センサＰＤが行列状に配列された構成について説明したが、本開示に係る構成はこれに限定されず、例えば１つあるいは数個程度の光センサＰＤを有する構成に適用することも可能である。
　以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではない。実施の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。上述した各実施形態及び各変形例の要旨を逸脱しない範囲で、構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも１つを行うことができる。
　１　検出装置
　１０　センサ領域
　１１　検出制御回路
　１５　ゲート線駆動回路
　１６　信号線選択回路
　２１　センサ基材
　２２　センサ構造体
　２３　保護膜
　４０　検出回路
　４２　検出信号増幅回路
　４３　Ａ／Ｄ変換回路
　４４　信号処理回路
　４６　記憶回路
　４７　検出タイミング制御回路
　４８，４８ａ　ＡＦＥ回路
　６１　第１光源（光源）
　６２　第２光源（光源）
　１２２　制御回路
　１２３　電源回路
　１２６　出力回路
　２００　ホスト
　２２１　ＴＦＴ層
　２２２　アノード電極（下部電極）
　２２３　電子輸送層（下側バッファ層）
　２２４　活性層
　２２５　正孔輸送層（上側バッファ層）
　２２６　カソード電極（上部電極）
　ＡＡ　検出領域
　ＣＡ　差動増幅回路
　Ｃｆｂ　負帰還容量
　Ｃｏｆｓ　オフセット容量
　ＧＡ　周辺領域
　ＧＣＬ　ゲート線
　Ｉｏｆｓ　オフセット電流
　ｏｆｓＳＷ　オフセットスイッチ
　ＰＤ　光センサ
　Ｐｄｅｔ，Ｐｄｅｔ１，Ｐｄｅｔ２　読み出し期間
　Ｐｅｘ，Ｐｅｘ１，Ｐｅｘ２　露光期間
　Ｒａｗ　検出値（ＡＦＥ回路）
　ＲＳＷ　リセットスイッチ
　ＳＧＬ　信号線
　Ｔｏｆｓ　オフセット期間
　Ｖａｄｃ　電源電圧（Ａ／Ｄ変換回路）
　Ｖｏｒｇ　センサ電源電位
　Ｖｏｕｔ　出力電圧信号（検出信号増幅回路）
　Ｖｒｅｆ　基準電位
　ΔＶｏｆｓ　オフセット電位

Claims (25)

  1. 　光センサと、
    　前記光センサに光を照射する光源と、
    　前記光センサから供給された電流の変動を電圧変換する検出信号増幅回路と、
    　電圧変換後の出力電圧信号をデジタル値の検出値に変換するＡ／Ｄ変換回路と、
    　を備え、
    　前記Ａ／Ｄ変換回路は、
    　前記光源が消灯した状態で、前記検出値がデジタル値の最大階調又は最小階調に制限される、
    　検出装置。
  2. 　前記光センサは、有機フォトダイオードであり、
    　活性層と、
    　前記活性層との間に上側バッファ層を挟んで設けられた上部電極と、
    　前記活性層との間に下側バッファ層を挟んで設けられた下部電極と、
    　を有する、
    　請求項１に記載の検出装置。
  3. 　前記光源から前記光センサに光が照射される露光期間と、
    　前記露光期間において前記光センサに蓄積された電荷に基づき前記検出値を取得する読み出し期間と、
    　を有し、
    　前記検出信号増幅回路は、
    　非反転入力端子に基準電位が印加され、反転入力端子に前記光センサが接続される差動増幅回路と、
    　前記差動増幅回路の前記反転入力端子と出力端子との間に接続される負帰還容量と、
    　を備える、
    　請求項１又は２に記載の検出装置。
  4. 　前記差動増幅回路の前記反転入力端子は、前記光センサのアノードに接続されている、
    　請求項３に記載の検出装置。
  5. 　前記差動増幅回路は、
    　前記読み出し期間内に、前記非反転入力端子から所定のオフセット電流を流出させるオフセット期間が設けられている、
    　請求項４に記載の検出装置。
  6. 　前記検出値に基づき脈波を取得する信号処理回路をさらに備え、
    　前記信号処理回路は、
    　予め設定された仮想基準値に基づき、前記脈波のＤＣ成分を算出する、
    　請求項５に記載の検出装置。
  7. 　前記信号処理回路は、
    　前記露光期間において前記光センサが露光していない状態で、前記オフセット期間を略ゼロとされた読み出し期間において取得された基準値に対し、前記オフセット期間及び前記オフセット電流で決まるオフセット値を加算して、前記仮想基準値を設定する、
    　請求項６に記載の検出装置。
  8. 　前記信号処理回路は、
    　前記出力電圧信号の変動に対して線形に変化する検出値を取得可能な検出範囲内の複数点の検出値を取得し、当該複数点の検出値に基づき、前記仮想基準値を設定する、
    　請求項６に記載の検出装置。
  9. 　前記差動増幅回路は、
    　前記非反転入力端子にオフセット容量を介してオフセット電圧信号が入力され、
    　前記読み出し期間の所定期間において、前記オフセット容量の両端間にオフセット電位が印加される、
    　請求項４に記載の検出装置。
  10. 　前記検出値に基づき脈波を取得する信号処理回路をさらに備え、
    　前記信号処理回路は、
    　予め設定された仮想基準値に基づき、前記脈波のＤＣ成分を算出する、
    　請求項９に記載の検出装置。
  11. 　前記信号処理回路は、
    　前記露光期間において前記光センサが露光していない状態で、前記オフセット電位を略ゼロとされた読み出し期間において取得された基準値に対し、前記オフセット容量及び前記オフセット電位で決まるオフセット値を加算して、前記仮想基準値を設定する、
    　請求項１０に記載の検出装置。
  12. 　前記信号処理回路は、
    　前記出力電圧信号の変動に対して線形に変化する検出値を取得可能な検出範囲内の複数点の検出値を取得し、当該複数点の検出値に基づき、前記仮想基準値を設定する、
    　請求項１０に記載の検出装置。
  13. 　前記差動増幅回路の前記反転入力端子は、前記光センサのカソードに接続されている、
    　請求項３に記載の検出装置。
  14. 　前記差動増幅回路は、
    　前記読み出し期間内に、前記非反転入力端子に所定のオフセット電流を流入させるオフセット期間が設けられている、
    　請求項１３に記載の検出装置。
  15. 　前記検出値に基づき脈波を取得する信号処理回路をさらに備え、
    　前記信号処理回路は、
    　予め設定された仮想基準値に基づき、前記脈波のＤＣ成分を算出する、
    　請求項１４に記載の検出装置。
  16. 　前記信号処理回路は、
    　前記露光期間において前記光センサが露光していない状態で、前記オフセット期間を略ゼロとされた読み出し期間において取得された基準値から、前記オフセット期間及び前記オフセット電流で決まるオフセット値を減算して、前記仮想基準値を設定する、
    　請求項１５に記載の検出装置。
  17. 　前記信号処理回路は、
    　前記出力電圧信号の変動に対して線形に変化する検出値を取得可能な検出範囲内の複数点の検出値を取得し、当該複数点の検出値に基づき、前記仮想基準値を設定する、
    　請求項１５に記載の検出装置。
  18. 　前記差動増幅回路は、
    　前記非反転入力端子にオフセット容量を介してオフセット電圧信号が入力され、
    　前記読み出し期間の所定期間において、前記オフセット容量の両端間にオフセット電位が印加される、
    　請求項１３に記載の検出装置。
  19. 　前記検出値に基づき脈波を取得する信号処理回路をさらに備え、
    　前記信号処理回路は、
    　予め設定された仮想基準値に基づき、前記脈波のＤＣ成分を算出する、
    　請求項１８に記載の検出装置。
  20. 　前記信号処理回路は、
    　前記露光期間において前記光センサが露光していない状態で、前記オフセット電位を略ゼロとされた読み出し期間において取得された基準値から、前記オフセット容量及び前記オフセット電位で決まるオフセット値を減算して、前記仮想基準値を設定する、
    　請求項１９に記載の検出装置。
  21. 　前記信号処理回路は、
    　前記出力電圧信号の変動に対して線形に変化する検出値を取得可能な検出範囲内の複数点の検出値を取得し、当該複数点の検出値に基づき、前記仮想基準値を設定する、
    　請求項１９に記載の検出装置。
  22. 　複数の前記光センサを備え、
    　複数の前記光センサは、前記読み出し期間において順次前記検出信号増幅回路と接続される、
    　請求項４から２１の何れか一項に記載の検出装置。
  23. 　複数の前記検出信号増幅回路及び前記Ａ／Ｄ変換回路を備え、
    　前記読み出し期間において第１検出信号増幅回路と接続される第１光センサと第２検出信号増幅回路と接続される第２光センサとが同時に選択される、
    　請求項２２に記載の検出装置。
  24. 　検出領域内に複数の前記光センサが行列状に配列されたセンサ領域と、
    　行方向に並ぶ光センサが接続され、列方向に配列された複数のゲート線と、
    　前記読み出し期間において複数の前記ゲート線を順次選択するゲート線駆動回路と、
    　を備える、
    　請求項２３に記載の検出装置。
  25. 　光センサと、
    　前記光センサに光を照射する光源と、
    　前記光センサから供給された電流の変動を電圧変換する検出信号増幅回路と、
    　電圧変換後の出力電圧信号を検出値に変換する出力回路と、
    　を備え、
    　前記出力回路は、
    　前記光源が消灯した状態で、前記検出値が検出最大値又は検出最小値に制限される、
    　検出装置。
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