特開 2024-138896 検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024138896

(43)【公開日】2024-10-09

(54)【発明の名称】検出装置

(51)【国際特許分類】

   H04N 25/70 20230101AFI20241002BHJP

   G06V 10/141 20220101ALI20241002BHJP

   G06V 20/69 20220101ALI20241002BHJP

   G06T 7/00 20170101ALI20241002BHJP

   G06V 40/145 20220101ALI20241002BHJP

   G06V 40/13 20220101ALI20241002BHJP

   H04N 23/54 20230101ALI20241002BHJP

   H01L 27/146 20060101ALI20241002BHJP

   C12M 1/34 20060101ALI20241002BHJP

【ＦＩ】

H04N25/70

G06V10/141

G06V20/69

G06T7/00 630

G06V40/145

G06V40/13

H04N23/54

H01L27/146 C

C12M1/34 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023049613

(22)【出願日】2023-03-27

(71)【出願人】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 薫

(72)【発明者】

【氏名】藤沢 晃彦

(72)【発明者】

【氏名】安部 大智

【テーマコード（参考）】

4B029

4M118

5C024

5C122

5L096

【Ｆターム（参考）】

4B029AA07

4B029BB01

4B029BB02

4B029FA01

4M118AA10

4M118AB01

4M118BA05

4M118CA05

4M118CB06

4M118CB14

4M118CB20

4M118FB03

4M118FB09

4M118FB13

4M118FB16

4M118FB24

4M118HA25

4M118HA26

4M118HA27

5C024AX02

5C024CX43

5C024GX03

5C024GY31

5C122DA13

5C122FC06

5C122HB01

5C122HB02

5L096AA02

5L096AA03

5L096AA06

5L096BA08

5L096CA04

5L096CA17

5L096DA02

5L096FA14

5L096FA15

(57)【要約】

【課題】検出精度を向上させることが可能な検出装置を提供する。
【解決手段】検出装置は、面状に配置された複数の光検出素子を含む面状検出デバイスと、複数の光検出素子に対応して設けられた複数の点光源と、複数の点光源と複数の光検出素子との間に配置された光指向性制御素子と、複数の光検出素子と電気的に接続された検出回路と、を有し、複数の点光源の各々は、少なくとも１つの光検出素子と対応し、光量設定モードにおいて、複数の点光源は異なる光量で点灯し、複数の光検出素子は異なる光量に対応する複数のセンサ値を出力し、検出された複数のセンサ値とあらかじめ設定された目標センサ値とを比較して、複数の点光源の検出用の光量を設定し、検出モードにおいて、複数の点光源は設定された検出用の光量で点灯し、複数の光検出素子は設定された検出用の光量に対応するセンサ値を出力する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

面状に配置された複数の光検出素子を含む面状検出デバイスと、
前記複数の光検出素子に対応して設けられた複数の点光源と、
前記複数の点光源と前記複数の光検出素子との間に配置された光指向性制御素子と、
前記複数の光検出素子と電気的に接続された検出回路と、を有し、
前記複数の点光源の各々は、少なくとも１つの前記光検出素子と対応し、
光量設定モードにおいて、前記複数の点光源は異なる光量で点灯し、前記複数の光検出素子は異なる光量に対応する複数のセンサ値を出力し、検出された複数の前記センサ値とあらかじめ設定された目標センサ値とを比較して、前記複数の点光源の検出用の光量を設定し、
検出モードにおいて、前記複数の点光源は設定された前記検出用の光量で点灯し、前記複数の光検出素子は設定された前記検出用の光量に対応するセンサ値を出力する
検出装置。

【請求項2】

前記複数の点光源の光量を設定する光量設定回路を有し、
前記光量設定回路は、前記異なる光量に対応する複数のセンサ値のうち、前記目標センサ値に最も近い第１センサ値を選択し、前記第１センサ値に対応する前記点光源の光量を、前記複数の点光源の前記検出用の光量に設定する
請求項１に記載の検出装置。

【請求項3】

前記複数の点光源の光量を設定する光量設定回路を有し、
前記光量設定回路は、
前記異なる光量に対応する複数のセンサ値のうち、前記目標センサ値に近い第１センサ値及び第２センサ値を選択し、
前記目標センサ値は、前記第１センサ値と前記第２センサ値との間の値であり、
前記目標センサ値と前記第１センサ値との差と、前記目標センサ値と前記第２センサ値との差とが等しい場合には、前記第１センサ値に対応する前記点光源の第１光量と、前記第２センサ値に対応する前記点光源の第２光量との平均値を、前記複数の点光源の前記検出用の光量に設定する
請求項１に記載の検出装置。

【請求項4】

前記面状検出デバイス、前記光指向性制御素子、複数の被検出体を搭載するための透光性の搭載基板、前記複数の点光源の順に配置されている
請求項１に記載の検出装置。

【請求項5】

前記検出回路は、前記複数の光検出素子からの前記センサ値を検出できる検出範囲を有し、
前記目標センサ値は、前記検出範囲の上限値に対し９０％以上１００％以下の範囲で設定される
請求項１に記載の検出装置。

【請求項6】

前記面状検出デバイスの測定開始時に、前記光量設定モードを実行し、
前記光量設定モードにおいて設定された前記検出用の光量を格納する記憶回路を有し、 前記検出モードにおいて、設定された前記検出用の光量で前記複数の点光源を同時に点灯させる
請求項１に記載の検出装置。

【請求項7】

前記複数の光検出素子は、複数のフォトダイオードである
請求項１に記載の検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、固体撮像素子と、この固体撮像素子の撮像面の上部に保持された培養容器と、この培養容器に収容された細胞と細胞の生育のための培地と、この培養容器内に光を照射するための発光素子とを含むバイオセンサについて開示されている。特許文献１のバイオセンサでは、発光素子から照射された光は、培養容器内の培地及び複数の細胞（被検出体）を透過して固体撮像素子に入射される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平６－２６１７３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このような検出装置において、光源は検出素子の特性に応じた光量を照射することが要求される。また、被検出体、培養容器及び培地を透過して検出素子に照射される光量は、被検出体、培養容器及び培地の種類や状況（厚さ、濁度等）に応じて異なる。このため、検出素子の検出範囲とは異なる光量が照射され検出精度が低下する可能性がある。

【0005】

本発明は、検出精度を向上させることが可能な検出装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様の検出装置は、面状に配置された複数の光検出素子を含む面状検出デバイスと、前記複数の光検出素子に対応して設けられた複数の点光源と、前記複数の点光源と前記複数の光検出素子との間に配置された光指向性制御素子と、前記複数の光検出素子と電気的に接続された検出回路と、を有し、前記複数の点光源の各々は、少なくとも１つの前記光検出素子と対応し、光量設定モードにおいて、前記複数の点光源は異なる光量で点灯し、前記複数の光検出素子は異なる光量に対応する複数のセンサ値を出力し、検出された複数の前記センサ値とあらかじめ設定された目標センサ値とを比較して、前記複数の点光源の検出用の光量を設定し、検出モードにおいて、前記複数の点光源は設定された前記検出用の光量で点灯し、前記複数の光検出素子は設定された前記検出用の光量に対応するセンサ値を出力する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、実施形態に係る検出装置を模式的に示す断面図である。

【図2】図２は、実施形態に係る検出装置の構成例を示すブロック図である。

【図3】図３は、実施形態に係る検出制御回路の構成例を示すブロック図である。

【図4】図４は、センサ画素を示す回路図である。

【図5】図５は、実施形態に係るセンサ画素を模式的に示す平面図である。

【図6】図６は、図５のＶＩ－ＶＩ’断面図である。

【図7】図７は、被検出体、搭載基板及び培地と、センサ値との関係を模式的に説明するための説明図である。

【図8】図８は、比較例に係る検出装置の、被検出体、搭載基板及び培地と、センサ値との関係を模式的に説明するための説明図である。

【図9】図９は、実施形態に係る検出装置の、光量設定モード及び検出モードを示すフローチャート図である。

【図10】図１０は、実施形態に係る検出装置の、複数の発光素子の光量調整用の点灯パターンを模式的に示す説明図である。

【図11】図１１は、複数のフォトダイオードと、複数の発光素子との配置関係を模式的に示す平面図である。

【図12】図１２は、異なる光量で点灯した複数の発光素子と、複数のフォトダイオードのセンサ値との関係を説明するための説明図である。

【図13】図１３は、第１変形例に係る検出装置の、異なる光量で点灯した複数の発光素子と、複数のフォトダイオードのセンサ値との関係を説明するための説明図である。

【図14】図１４は、第２変形例に係る検出装置の、異なる光量で点灯した複数の発光素子と、複数のフォトダイオードのセンサ値との関係を説明するための説明図である。

【図15】図１５は、第３変形例に係る検出装置の、複数の発光素子の構成例を模式的に示す平面図である。

【図16】図１６は、第３変形例に係る検出装置の動作例を説明するためのタイミング波形図である。

【図17】図１７は、第４変形例に係る検出装置の、複数の発光素子の光量調整用の点灯パターンを模式的に示す説明図である。

【図18】図１８は、第５変形例に係る検出装置の、複数の発光素子の光量調整用の点灯パターンを模式的に示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

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。以下の実施形態に記載した内容により本開示が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、本開示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、当然に本開示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、本開示の解釈を限定するものではない。また、本開示と各図において、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。

【0009】

本明細書及び特許請求の範囲において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。

【0010】

（実施形態）
図１は、実施形態に係る検出装置を模式的に示す断面図である。図１に示すように、検出装置１は、光学センサ１０と、光フィルタ層５０と、被検出体１００を搭載するための搭載基板１０１及びカバー部材１０３と、光源装置８０と、を含む。光学センサ１０の上に、光フィルタ層５０、搭載基板１０１及びカバー部材１０３（被検出体１００）、光源装置８０の順に配置されている。

【0011】

被検出体１００は、例えば細菌等の微小対象物である。検出装置１は、細菌等の微小対象物を検出するバイオセンサである。搭載基板１０１は、例えばガラス等で形成された透光性の板状部材である。複数の被検出体１００は、搭載基板１０１の上に培地１０２とともに搭載される。また、搭載基板１０１の上側には、複数の被検出体１００を覆うカバー部材１０３が設けられる。搭載基板１０１及びカバー部材１０３は、例えばシャーレである。検出対象の被検出体１００は、搭載基板１０１の上に搭載され、光学センサ１０と光源装置８０との間に配置される。

【0012】

なお、被検出体１００は、細菌に限定されず、細胞等の他の微小対象物であってもよい。また、検出装置１はバイオセンサに限定されず、例えば、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。この場合、被検出体１００は、指、手のひら、手首等の生体であってもよい。

【0013】

光学センサ１０は、面状に配置された複数のフォトダイオード３０（光検出素子）を含む面状検出デバイスである。光学センサ１０の詳細な構成については、図２及び図５、６にて後述する。

【0014】

光フィルタ層５０は、複数の発光素子８２（光源装置８０）と複数のフォトダイオード３０（光学センサ１０）との間に配置された光指向性制御素子である。より具体的には、光フィルタ層５０は、光学センサ１０の複数のフォトダイオード３０と、搭載基板１０１との間に設けられる。また、光フィルタ層５０は、光学センサ１０の複数のフォトダイオード３０と対向して配置される。光フィルタ層５０は、発光素子８２から照射された光Ｌのうち、光学センサ１０に垂直な方向に進行する成分をフォトダイオード３０に向けて透過させる光学素子である。光フィルタ層５０は、コリメートアパーチャ、あるいは、コリメータとも呼ばれる。

【0015】

光源装置８０は、光源基板８１と、複数の発光素子８２と、を含む。複数の発光素子８２は、光学センサ１０の複数のフォトダイオード３０に対応して設けられた点光源である。複数の発光素子８２は、光源基板８１に設けられ、光学センサ１０の複数のフォトダイオード３０と対向して配置される。複数の発光素子８２は、それぞれ例えば発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）で構成される。

【0016】

発光素子８２から出射された光Ｌは、搭載基板１０１、培地１０２、カバー部材１０３及び光フィルタ層５０を透過して、光学センサ１０の複数のフォトダイオード３０に向けて照射される。被検出体１００と重なる領域と、被検出体１００と重ならない領域とで、複数のフォトダイオード３０に照射される光量が異なる。これにより、光学センサ１０は、被検出体１００を撮像できる。

【0017】

本実施形態では、点光源として複数の発光素子８２が所定ピッチで配置される。このため、面光源を設けた場合に比べ、光Ｌの方向のばらつきが抑制されるので、良好に撮像できる。隣接する発光素子８２から照射された光Ｌの干渉を抑制するように、複数の発光素子８２の配置ピッチが設定される。さらに、光フィルタ層５０により視野角制限された光Ｌが光学センサ１０に照射されており、光学センサ１０での受光面積を確保するように、複数のフォトダイオード３０の配置ピッチが設定される。

【0018】

図２は、実施形態に係る検出装置の構成例を示すブロック図である。図２に示すように、検出装置１は、さらに、光学センサ１０及び光源装置８０を制御するホストＩＣ７０を有する。光学センサ１０は、アレイ基板２と、アレイ基板２に形成された複数のセンサ画素３（フォトダイオード３０）と、ゲート線駆動回路１５Ａ、１５Ｂと、信号線駆動回路１６Ａと、検出制御回路１１と、を有する。

【0019】

アレイ基板２は、基板２１を基体として形成される。また、複数のセンサ画素３は、それぞれフォトダイオード３０、複数のトランジスタ、各種配線を有して構成される。フォトダイオード３０が形成されたアレイ基板２は、所定の検出領域ごとにセンサを駆動する駆動回路基板であり、バックプレーン又はアクティブマトリクス基板とも呼ばれる。

【0020】

基板２１は、検出領域ＡＡと、周辺領域ＧＡとを有する。検出領域ＡＡは、複数のセンサ画素３（複数のフォトダイオード３０）が設けられた領域である。周辺領域ＧＡは、検出領域ＡＡの外周と、基板２１の外縁部との間の領域であり、複数のセンサ画素３が設けられない領域である。ゲート線駆動回路１５Ａ、１５Ｂ、信号線駆動回路１６Ａ及び検出制御回路１１は、周辺領域ＧＡに設けられる。

【0021】

複数のセンサ画素３は、それぞれ、センサ素子としてフォトダイオード３０を有する光センサである。フォトダイオード３０は、それぞれに照射される光に応じた電気信号を出力する。より具体的には、フォトダイオード３０は、ＰＩＮ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ Ｎｅｇａｔｉｖｅ）フォトダイオードや有機半導体を用いたＯＰＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）である。複数のセンサ画素３（複数のフォトダイオード３０）は、検出領域ＡＡにマトリクス状に配列される。

【0022】

検出制御回路１１は、ゲート線駆動回路１５Ａ、１５Ｂ及び信号線駆動回路１６Ａにそれぞれ制御信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃを供給し、これらの動作を制御する回路である。具体的には、ゲート線駆動回路１５Ａ、１５Ｂは、制御信号Ｓａ、Ｓｂに基づいてゲート駆動信号をセンサゲート線ＧＬＳ（図４参照）に出力する。信号線駆動回路１６Ａは、制御信号Ｓｃに基づいて選択されたセンサ信号線ＳＬＳと検出制御回路１１とを電気的に接続する。また、検出制御回路１１は、複数のフォトダイオード３０からの検出信号Ｖｄｅｔの信号処理を行う信号処理回路を備える。

【0023】

複数のセンサ画素３が有するフォトダイオード３０は、ゲート線駆動回路１５Ａ、１５Ｂから供給されるゲート駆動信号に従って検出を行う。複数のフォトダイオード３０は、それぞれに照射される光に応じた電気信号を、検出信号Ｖｄｅｔとして信号線駆動回路１６Ａに出力する。検出制御回路１１（検出回路）は、複数のフォトダイオード３０と電気的に接続される。検出制御回路１１は、複数のフォトダイオード３０からの検出信号Ｖｄｅｔの信号処理を行い、検出信号Ｖｄｅｔに基づくセンサ値ＳｏをホストＩＣ７０に出力する。これにより、検出装置１は、被検出体１００に関する情報を検出する。

【0024】

図３は、実施形態に係る検出制御回路の構成例を示すブロック図である。図３に示すように、検出制御回路１１は、検出信号振幅調整回路４１、Ａ／Ｄ変換回路４２、信号処理回路４３及び検出タイミング制御回路４４を有する。検出制御回路１１は、検出タイミング制御回路４４は、ホストＩＣ７０（図２参照）から供給される制御信号に基づいて、検出信号振幅調整回路４１、Ａ／Ｄ変換回路４２及び信号処理回路４３が同期して動作するように制御する。

【0025】

検出信号振幅調整回路４１は、フォトダイオード３０から出力された検出信号Ｖｄｅｔの振幅を調整する回路であり、例えば増幅器を含み構成される。Ａ／Ｄ変換回路４２は、検出信号振幅調整回路４１から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。信号処理回路４３は、Ａ／Ｄ変換回路４２からのデジタル信号の信号処理を行い、センサ値ＳｏをホストＩＣ７０へ送信する回路である。

【0026】

図２に戻って、光源装置８０は、光源基板８１と、光源基板８１に形成された複数の発光素子８２と、ゲート線駆動回路１５Ｃ、１５Ｄと、信号線駆動回路１６Ｂと、発光素子制御回路１２と、を有する。

【0027】

複数の発光素子８２は、光源基板８１の検出領域ＡＡと重なる領域にマトリクス状に配列される。光源基板８１は、複数の発光素子８５ごとにオン（点灯状態）と、オフ（非点灯状態）とを切り替えて駆動する駆動回路基板である。

【0028】

発光素子制御回路１２は、ゲート線駆動回路１５Ｃ、１５Ｄ、信号線駆動回路１６Ｂにそれぞれ制御信号Ｓｄ、Ｓｅ、Ｓｆを供給し、これらの動作を制御する回路である。具体的には、ゲート線駆動回路１５Ｃ、１５Ｄは、制御信号Ｓｄ、Ｓｅに基づいて駆動信号をゲート線（図示しない）に出力し、所定行の発光素子８２を選択する。信号線駆動回路１６Ｂは、制御信号Ｓｆに基づいて選択された信号線（図示しない）に発光素子制御信号を供給する。これにより、光源装置８０は、複数の発光素子８２ごとに異なる光量で点灯させることができる。また、光源装置８０は、複数の発光素子８２ごとに点灯（オン）と非点灯（オフ）とを切り替えることができる。

【0029】

なお、光源装置８０の光源基板８１は、いわゆるアクティブマトリクス基板であるが、これに限定されない。複数の発光素子８２のオンオフ制御はどのような方法でもよく、例えば、発光素子制御回路１２は、複数の発光素子８２をそれぞれ個別に制御してもよい。

【0030】

ホストＩＣ７０は、光学センサ１０及び光源装置８０を制御して、複数の発光素子８２の検出用の光量を設定する光量設定モードと、被検出体１００の検出を行う検出モードと、を実行する。ホストＩＣ７０は、光量設定モードにおいて、複数の発光素子８２を異なる光量で点灯させ、複数のフォトダイオード３０は異なる光量に対応する複数のセンサ値Ｓｏを出力する。そして、ホストＩＣ７０は、検出された複数のセンサ値Ｓｏとあらかじめ設定された目標センサ値Ｓｏ－ｔとを比較して、複数の発光素子８２の検出用の光量を設定する。またホストＩＣ７０は、検出モードにおいて、複数の発光素子８２を設定された検出用の光量で点灯させ、複数のフォトダイオード３０は設定された検出用の光量に対応するセンサ値Ｓｏを出力する。

【0031】

ホストＩＣ７０は、光学センサ１０側の制御回路として、センサ値記憶回路７１と、センサ値演算回路７２と、光量設定回路７３と、目標値記憶回路７９と、を有する。センサ値記憶回路７１は、光学センサ１０の検出制御回路１１から出力されたセンサ値Ｓｏを記憶する。センサ値演算回路７２は、フォトダイオード３０のセンサ値Ｓｏについて所定の演算処理を行う。例えば、センサ値演算回路７２は、１つの発光素子８２に対応する複数のフォトダイオード３０からのセンサ値Ｓｏについて平均値を演算する。

【0032】

光量設定回路７３は、光量設定モードにおいて、複数のフォトダイオード３０で検出されたセンサ値Ｓｏと、目標値記憶回路７９から取得したあらかじめ設定された目標センサ値Ｓｏ－ｔとを比較して、複数の発光素子８２の検出用の光量を設定する。目標値記憶回路７９は、あらかじめ設定された目標センサ値Ｓｏ－ｔを記憶する。光量設定回路７３による複数の発光素子８２の検出用の光量の設定方法、及び、目標値記憶回路７９に格納された目標センサ値Ｓｏ－ｔの詳細については、図７以降で後述する。

【0033】

ホストＩＣ７０は、光源装置８０側の制御回路として、点灯パターン生成回路７４及び点灯パターン記憶回路７５と、を有する。点灯パターン記憶回路７５は、光量設定モードでの複数の発光素子８２の各々の光量の情報を記憶する。また、点灯パターン記憶回路７５は、光量設定回路７３から取得した検出用の光量の情報に基づいて検出モードでの複数の発光素子８２の各々の光量の情報を記憶する。点灯パターン記憶回路７５は、必要に応じて、複数の発光素子８２のオン（点灯状態）、オフ（非点灯状態）の配置パターンについて記憶する。

【0034】

点灯パターン生成回路７４は、点灯パターン記憶回路７５の光量の情報の情報に基づいて、各種制御信号を生成する。そして、点灯パターン生成回路７４は、光量設定モード及び検出モードのそれぞれで、複数の発光素子８５の光量の情報を含む発光素子制御信号を、発光素子制御回路１２に出力する。

【0035】

ホストＩＣ７０は、さらに画像生成回路７６を有する。画像生成回路７６は、検出モードにおいて、複数のフォトダイオード３０から出力されたセンサ値Ｓｏに基づいて、被検出体１００の画像を生成する。画像生成回路７６で用いられるセンサ値Ｓｏは、光量設定モードで設定された検出用の光量に応じて複数のフォトダイオード３０から出力されたものである。

【0036】

なお、図示は省略するが、ホストＩＣ７０は、検出制御回路１１と発光素子制御回路１２とを同期して制御する制御回路を有する。すなわち、ホストＩＣ７０からの制御信号に基づいて、光源装置８０側の複数の発光素子８２の光量の切り替えと、光学センサ１０側の複数のフォトダイオード３０の検出とが同期して制御される。なお、光学センサ１０は２つのゲート線駆動回路１５Ａ、１５Ｂを有しているが、１つのゲート線駆動回路を有していてもよい。光源装置８０は２つのゲート線駆動回路１５Ｃ、１５Ｄを有しているが、１つのゲート線駆動回路を有していてもよい。

【0037】

次に、光学センサ１０の構成例について説明する。図４は、センサ画素を示す回路図である。図４に示すように、センサ画素３は、フォトダイオード３０と、容量素子Ｃａと、第１トランジスタＴｒＳと、を含む。第１トランジスタＴｒＳは、フォトダイオード３０に対応して設けられる。第１トランジスタＴｒＳは、薄膜トランジスタにより構成されるものであり、この例では、ｎチャネルのＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成されている。第１トランジスタＴｒＳのゲートはセンサゲート線ＧＬＳに接続される。第１トランジスタＴｒＳのソースはセンサ信号線ＳＬＳに接続される。第１トランジスタＴｒＳのドレインは、フォトダイオード３０のアノード及び容量素子Ｃａに接続される。

【0038】

フォトダイオード３０のカソードには、検出制御回路１１から電源電位ＳＶＳが供給される。また、容量素子Ｃａには、検出制御回路１１から、容量素子Ｃａの初期電位となる基準電位ＶＲ１が供給される。

【0039】

センサ画素３に光が照射されると、フォトダイオード３０には光量に応じた電流が流れ、これにより容量素子Ｃａに電荷が蓄積される。第１トランジスタＴｒＳがオンになると、容量素子Ｃａに蓄積された電荷に応じて、センサ信号線ＳＬＳに電流が流れる。センサ信号線ＳＬＳは、信号線駆動回路１６Ａを介して検出制御回路１１に接続される。これにより、検出装置１の光学センサ１０は、センサ画素３ごとに、フォトダイオード３０に照射される光の光量に応じた信号を検出できる。

【0040】

なお、第１トランジスタＴｒＳは、ｎ型ＴＦＴに限定されず、ｐ型ＴＦＴで構成されてもよい。また、図４に示すセンサ画素３の画素回路はあくまで一例であり、センサ画素３には、１つのフォトダイオード３０に対応して、複数のトランジスタが設けられていてもよい。

【0041】

次に、光学センサ１０の詳細な構成について説明する。図５は、実施形態に係るセンサ画素を模式的に示す平面図である。

【0042】

なお、以下の説明において、第１方向Ｄｘは、基板２１（図６参照）と平行な面内の一方向である。第２方向Ｄｙは、基板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。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、基板２１の主面の法線方向である。また、「平面視」とは、基板２１と垂直な方向から見た場合の位置関係をいう。

【0043】

図５に示すように、センサ画素３は、センサゲート線ＧＬＳと、センサ信号線ＳＬＳとで囲まれた領域である。本実施形態では、センサゲート線ＧＬＳは、第１センサゲート線ＧＬＡと第２センサゲート線ＧＬＢとを含む。第１センサゲート線ＧＬＡは、第２センサゲート線ＧＬＢと重なって設けられる。第１センサゲート線ＧＬＡと第２センサゲート線ＧＬＢとは、絶縁層２２ｃ、２２ｄ（図６参照）を介して異なる層に設けられている。第１センサゲート線ＧＬＡと第２センサゲート線ＧＬＢとは、任意の箇所で電気的に接続され、同じ電位を有するゲート駆動信号が供給される。第１センサゲート線ＧＬＡ及び第２センサゲート線ＧＬＢの少なくとも一方が、ゲート線駆動回路１５Ａ、１５Ｂに接続される。なお、図５では、第１センサゲート線ＧＬＡと第２センサゲート線ＧＬＢとは異なる幅を有しているが、同じ幅であってもよい。

【0044】

フォトダイオード３０は、センサゲート線ＧＬＳと、センサ信号線ＳＬＳとで囲まれた領域に設けられる。上部電極３４及び下部電極３５は、フォトダイオード３０のそれぞれに対応して設けられる。フォトダイオード３０は、例えば、ＰＩＮフォトダイオードである。下部電極３５は、例えば、フォトダイオード３０のアノード電極である。上部電極３４は、例えば、フォトダイオード３０のカソード電極である。

【0045】

上部電極３４は、接続配線３６を介して電源信号線Ｌｖｓと接続される。電源信号線Ｌｖｓは、電源電位ＳＶＳをフォトダイオード３０に供給する配線である。本実施形態では、電源信号線Ｌｖｓは、センサ信号線ＳＬＳと重なって第２方向Ｄｙに延在する。第２方向Ｄｙに配列された複数のセンサ画素３は、共通の電源信号線Ｌｖｓに接続される。このような構成により、センサ画素３の開口を大きくすることができる。下部電極３５、フォトダイオード３０及び上部電極３４は、平面視で略四角形状である。ただし、これに限定されず、下部電極３５、フォトダイオード３０及び上部電極３４の形状は適宜変更できる。

【0046】

第１トランジスタＴｒＳは、センサゲート線ＧＬＳとセンサ信号線ＳＬＳとの交差部の近傍に設けられる。第１トランジスタＴｒＳは、半導体層６１、ソース電極６２、ドレイン電極６３、第１ゲート電極６４Ａ及び第２ゲート電極６４Ｂを含む。

【0047】

半導体層６１は、酸化物半導体である。より好ましくは、半導体層６１は、酸化物半導体のうち透明アモルファス酸化物半導体（ＴＡＯＳ：Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）である。第１トランジスタＴｒＳに酸化物半導体を用いることにより、第１トランジスタＴｒＳのリーク電流を抑制できる。すなわち、第１トランジスタＴｒＳは、非選択のセンサ画素３からのリーク電流を低減できる。このため、光学センサ１０は、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。ただし、半導体層６１は、これに限定されず、微結晶酸化物半導体、アモルファス酸化物半導体、ポリシリコン、低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ：Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｓｉｌｉｃｏｎｅ）等であってもよい。

【0048】

半導体層６１は、第１方向Ｄｘに沿って設けられ、平面視で第１ゲート電極６４Ａ及び第２ゲート電極６４Ｂと交差する。第１ゲート電極６４Ａ及び第２ゲート電極６４Ｂは、それぞれ第１センサゲート線ＧＬＡ及び第２センサゲート線ＧＬＢから分岐して設けられる。言い換えると、第１センサゲート線ＧＬＡ及び第２センサゲート線ＧＬＢのうち、半導体層６１と重なる部分が第１ゲート電極６４Ａ及び第２ゲート電極６４Ｂとして機能する。第１ゲート電極６４Ａ及び第２ゲート電極６４Ｂは、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）又はこれらの合金が用いられる。また、半導体層６１の、第１ゲート電極６４Ａ及び第２ゲート電極６４Ｂと重なる部分にチャネル領域が形成される。

【0049】

半導体層６１の一端は、コンタクトホールＨ１を介してソース電極６２と接続される。半導体層６１の他端は、コンタクトホールＨ２を介してドレイン電極６３と接続される。センサ信号線ＳＬＳのうち、半導体層６１と重なる部分がソース電極６２である。また、第３導電層６７のうち、半導体層６１と重なる部分がドレイン電極６３として機能する。第３導電層６７はコンタクトホールＨ３を介して下部電極３５と接続される。このような構成により、第１トランジスタＴｒＳは、フォトダイオード３０とセンサ信号線ＳＬＳとの間の接続と遮断とを切り換え可能になっている。

【0050】

次に光学センサ１０の層構成について説明する。図６は、図５のＶＩ－ＶＩ’断面図である。

【0051】

なお、光学センサ１０を含む検出装置１の説明において、基板２１の表面に垂直な方向（第３方向Ｄｚ）において、基板２１からフォトダイオード３０に向かう方向を「上側」又は「上」とする。フォトダイオード３０から基板２１に向かう方向を「下側」又は「下」とする。

【0052】

図６に示すように、基板２１は絶縁基板であり、例えば、石英、無アルカリガラス等のガラス基板が用いられる。基板２１の一方の面に、第１トランジスタＴｒＳ、各種配線（センサゲート線ＧＬＳ及びセンサ信号線ＳＬＳ）及び絶縁層が設けられてアレイ基板２が形成される。複数のフォトダイオード３０は、アレイ基板２の上、すなわち、基板２１の一方の面側に配列される。なお、基板２１は、ポリイミド等の樹脂で構成された樹脂基板又は樹脂フィルムであってもよい。

【0053】

絶縁層２２ａ、２２ｂは、基板２１の上に設けられる。絶縁層２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇは、無機絶縁膜であり、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）や窒化シリコン（ＳｉＮ）等である。また、各無機絶縁層は、単層に限定されず積層膜であってもよい。

【0054】

第１ゲート電極６４Ａは、絶縁層２２ｂの上に設けられる。絶縁層２２ｃは、第１ゲート電極６４Ａを覆って絶縁層２２ｂの上に設けられる。半導体層６１、第１導電層６５及び第２導電層６６は、絶縁層２２ｃの上に設けられる。第１導電層６５は、半導体層６１のうちソース電極６２と接続される端部を覆って設けられる。第２導電層６６は、半導体層６１のうちドレイン電極６３と接続される端部を覆って設けられる。

【0055】

絶縁層２２ｄは、半導体層６１、第１導電層６５及び第２導電層６６を覆って絶縁層２２ｃの上に設けられる。第２ゲート電極６４Ｂは、絶縁層２２ｄの上に設けられる。半導体層６１は、基板２１に垂直な方向において、第１ゲート電極６４Ａと第２ゲート電極６４Ｂとの間に設けられる。つまり、第１トランジスタＴｒＳは、いわゆるデュアルゲート構造である。ただし、第１トランジスタＴｒＳは、第１ゲート電極６４Ａが設けられ、第２ゲート電極６４Ｂが設けられないボトムゲート構造でもよく、第１ゲート電極６４Ａが設けられず、第２ゲート電極６４Ｂのみが設けられるトップゲート構造でもよい。

【0056】

絶縁層２２ｅは、第２ゲート電極６４Ｂを覆って絶縁層２２ｄの上に設けられる。ソース電極６２（センサ信号線ＳＬＳ）及びドレイン電極６３（第３導電層６７）は、絶縁層２２ｅの上に設けられる。本実施形態では、ドレイン電極６３は、絶縁層２２ｄ、２２ｅを介して半導体層６１の上に設けられた第３導電層６７である。ソース電極６２は、コンタクトホールＨ１及び第１導電層６５を介して半導体層６１と電気的に接続される。ドレイン電極６３は、コンタクトホールＨ２及び第２導電層６６を介して半導体層６１と電気的に接続される。

【0057】

第３導電層６７は、平面視で、フォトダイオード３０と重なる領域に設けられる。第３導電層６７は、半導体層６１、第１ゲート電極６４Ａ及び第２ゲート電極６４Ｂの上側にも設けられる。つまり、第３導電層６７は、基板２１に垂直な方向において、第２ゲート電極６４Ｂと下部電極３５との間に設けられる。これにより、第３導電層６７は、第１トランジスタＴｒＳを保護する保護層としての機能を有する。

【0058】

第２導電層６６は、半導体層６１と重ならない領域において、第３導電層６７と対向して延在する。また、半導体層６１と重ならない領域において、絶縁層２２ｄの上に第４導電層６８が設けられる。第４導電層６８は、第２導電層６６と第３導電層６７との間に設けられる。これにより、第２導電層６６と第４導電層６８との間に容量が形成され、第３導電層６７と第４導電層６８との間に容量が形成される。第２導電層６６、第３導電層６７及び第４導電層６８により形成される容量は、図４に示す容量素子Ｃａの容量である。

【0059】

第１有機絶縁層２３ａは、ソース電極６２（センサ信号線ＳＬＳ）及びドレイン電極６３（第３導電層６７）を覆って、絶縁層２２ｅの上に設けられる。第１有機絶縁層２３ａは、第１トランジスタＴｒＳや、各種導電層で形成される凹凸を平坦化する平坦化層である。

【0060】

次に、フォトダイオード３０の断面構成について説明する。フォトダイオード３０は、アレイ基板２の第１有機絶縁層２３ａの上に、下部電極３５、フォトダイオード３０、上部電極３４の順に積層される。

【0061】

下部電極３５は、第１有機絶縁層２３ａの上に設けられ、コンタクトホールＨ３を介して第３導電層６７と電気的に接続される。下部電極３５は、フォトダイオード３０のアノードであり、検出信号Ｖｄｅｔを読み出すための電極である。下部電極３５は、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属材料が用いられる。又は、下部電極３５は、これらの金属材料が複数積層された積層膜であってもよい。下部電極３５は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）やＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）等の透光性を有する導電材料であってもよい。

【0062】

フォトダイオード３０は、半導体層としてｉ型半導体層３１、ｎ型半導体層３２及びｐ型半導体層３３を含む。ｉ型半導体層３１、ｎ型半導体層３２及びｐ型半導体層３３は、例えばアモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）で形成される。図６では、基板２１の表面に垂直な方向において、ｐ型半導体層３３、ｉ型半導体層３１及びｎ型半導体層３２の順に積層されている。ただし、反対の構成、つまり、ｎ型半導体層３２、ｉ型半導体層３１及びｐ型半導体層３３の順に積層されていてもよい。また各半導体層は、有機半導体からなる光電変換素子であってもよい。

【0063】

ｎ型半導体層３２は、ａ－Ｓｉに不純物がドープされてｎ＋領域を形成する。ｐ型半導体層３３は、ａ－Ｓｉに不純物がドープされてｐ＋領域を形成する。ｉ型半導体層３１は、例えば、ノンドープの真性半導体であり、ｎ型半導体層３２及びｐ型半導体層３３よりも低い導電性を有する。

【0064】

上部電極３４は、フォトダイオード３０のカソードであり、電源電位ＳＶＳを光電変換層に供給するための電極である。上部電極３４は、例えばＩＴＯ等の透光性導電層であり、フォトダイオード３０ごとに複数設けられる。

【0065】

第１有機絶縁層２３ａの上に絶縁層２２ｆ及び絶縁層２２ｇが設けられている。絶縁層２２ｆは、上部電極３４の周縁部を覆い、上部電極３４と重なる位置に開口が設けられている。接続配線３６は、上部電極３４のうち、絶縁層２２ｆが設けられていない部分で上部電極３４と接続される。絶縁層２２ｇは、上部電極３４及び接続配線３６を覆って絶縁層２２ｆの上に設けられる。絶縁層２２ｇの上に平坦化層である第２有機絶縁層２３ｂが設けられる。また、有機半導体のフォトダイオード３０の場合には、さらにその上に絶縁層２２ｈが設けられる場合がある。

【0066】

次に、本実施形態の検出装置１の検出方法の一例について説明する。図７は、被検出体、搭載基板及び培地と、センサ値との関係を模式的に説明するための説明図である。図８は、比較例に係る検出装置の、被検出体、搭載基板及び培地と、センサ値との関係を模式的に説明するための説明図である。

【0067】

図７及び図８に示す最大センサ値Ｓｏ－ｍａｘは、検出制御回路１１（図３参照）の検出範囲の上限値に対応するセンサ値Ｓｏである。また、最小センサ値Ｓｏ－ｍｉｎは、検出制御回路１１の検出範囲の下限値に対応するセンサ値Ｓｏである。検出制御回路１１の検出範囲はフォトダイオード３０から出力される電荷（センサ値Ｓｏ）を検出できる検出範囲である。

【0068】

図７左図に示すように、被検出体１００が培地１０２にない初期状態で、複数の発光素子８２から照射された光Ｌは培地１０２及び搭載基板１０１を透過してフォトダイオード３０に入射する。フォトダイオード３０は、照射された光量に応じたセンサ値Ｓｏ－ａを出力する。初期状態でのセンサ値Ｓｏ－ａは、最小センサ値Ｓｏ－ｍｉｎと最大センサ値Ｓｏ－ｍａｘとの間にある。

【0069】

図７右図に示すように、初期状態から所定時間が経過すると、培地１０２で被検出体１００（例えば、細菌）が成長する。フォトダイオード３０に入射する光量は、培地１０２の濁度（光の透過率）、及び、被検出体１００の有無に応じて異なる。被検出体１００と重なる領域で、フォトダイオード３０に入射する光量は、被検出体１００と重ならない領域に比べて減少する。被検出体１００に対応する位置のフォトダイオード３０は、センサ値Ｓｏ－ｂ、Ｓｏ－ｃ、Ｓｏ－ｄを出力する。被検出体１００に対応するセンサ値Ｓｏ－ｂ、Ｓｏ－ｃ、Ｓｏ－ｄは、初期状態でのセンサ値Ｓｏ－ａよりも小さく、かつ、最小センサ値Ｓｏ－ｍｉｎと最大センサ値Ｓｏ－ｍａｘとの間にある。

【0070】

図８左図に示すように、比較例に係る検出装置では、図７に示す実施形態に係る検出装置に比べて複数の発光素子８２から照射された光Ｌの光量が小さい。この場合、初期状態で、フォトダイオード３０から出力されるセンサ値Ｓｏ－ｅは、最小センサ値Ｓｏ－ｍｉｎと最大センサ値Ｓｏ－ｍａｘとの間で、図７に示したセンサ値Ｓｏ－ａよりも小さい値となる。

【0071】

図８右図に示すように、初期状態から所定時間が経過すると、比較例に係る検出装置では、被検出体１００と重なる領域で、フォトダイオード３０に入射する光量は、被検出体１００と重ならない領域に比べて小さくなる。被検出体１００に対応する位置のフォトダイオード３０からのセンサ値Ｓｏは、検出制御回路１１の検出範囲の下限値よりも小さくなる。このため、被検出体１００に対応する位置のフォトダイオード３０から出力され、検出制御回路１１で信号処理されたセンサ値Ｓｏ－ｆは、最小センサ値Ｓｏ－ｍｉｎと一致する。

【0072】

このように、複数の発光素子８２から照射される光Ｌの光量が、初期状態では検出可能な範囲であっても、被検出体１００、培地１０２等の状態に応じて被検出体１００を精度よく検出できない可能性がある。言い換えると、図７に示すように、被検出体１００、培地１０２等の状態が変化した場合であっても、センサ値Ｓｏ－ｂ、Ｓｏ－ｃ、Ｓｏ－ｄが最小センサ値Ｓｏ－ｍｉｎと最大センサ値Ｓｏ－ｍａｘとの間に位置するように、複数の発光素子８２から照射される光Ｌの光量を適切に設定する必要がある。

【0073】

次に、図９から図１４を参照して、被検出体１００の検出を行う検出モードにおいて、複数の発光素子８２から照射される光Ｌの光量（以下、「検出用の光量」と表す）の設定方法について説明する。

【0074】

図９は、実施形態に係る検出装置の、光量設定モード及び検出モードを示すフローチャート図である。図９に示すように実施形態に係る検出装置１は、光量設定モード（ステップＳＴ１からステップＳＴ５）と、検出モード（ステップＳＴ６からステップＳＴ９）と、を有する。

【0075】

ホストＩＣ７０は、光学センサ１０の測定開始時に、図７に示す初期状態で光量設定モードを実行する。ホストＩＣ７０は、光源装置８０に制御信号を供給して、光量調整用の点灯パターンで複数の発光素子８２を点灯させる（ステップＳＴ１）。

【0076】

図１０は、実施形態に係る検出装置の、複数の発光素子の光量調整用の点灯パターンを模式的に示す説明図である。図１０に示すように、複数の発光素子８２は、光源基板８１上にマトリクス状に配置される。光量調整用の点灯パターンにおいて、複数の発光素子８２は異なる光量で点灯する。図１０左上に位置する発光素子８２－１の光量が最も小さく、１行目に配列された発光素子８２－１、８２－２、・・・、８２－６の順に光量が大きくなる。２行目に配列された発光素子８２－７から発光素子８２－１２は、１行目の発光素子８２よりも光量が大きくなる。３行目に配列された発光素子８２－１３から発光素子８２－１８は、２行目の発光素子８２よりも光量が大きくなる。このように、マトリクス状に配置された発光素子８２の光量は順次異なっており、発光素子８２の発光素子番号ｎが大きくなるほど光量が大きくなる。最終行の発光素子８２において、図１０右下に位置する最終行の発光素子８２－ｎの光量が最も大きくなる。

【0077】

複数の発光素子８２の光量調整用の点灯パターンは、点灯パターン記憶回路７５（図２参照）にあらかじめ格納されている。点灯パターン生成回路７４は、点灯パターン記憶回路７５から光量調整用の点灯パターンの情報を受け取って、複数の発光素子８２の各々の光量に応じた発光素子制御信号を生成し、光源装置８０に出力する。

【0078】

なお、図１０に示す複数の発光素子８２の数、配置ピッチ、及び、光量調整用の点灯パターンはあくまで一例であり適宜変更することができる。

【0079】

次にホストＩＣ７０は、光学センサ１０の検出を実行する（ステップＳＴ２）。具体的には、異なる光量で点灯した複数の発光素子８２からの光Ｌは、初期状態の培地１０２及び搭載基板１０１を透過して光学センサ１０の複数のフォトダイオード３０に入射する。複数のフォトダイオード３０は、異なる光量に対応する複数のセンサ値Ｓｏを出力する。

【0080】

図１１は、複数のフォトダイオードと、複数の発光素子との配置関係を模式的に示す平面図である。図１１に示すように、１つの発光素子８２と重なる領域に、複数のフォトダイオード３０が設けられる。複数の発光素子８２－１、８２－２、８２－７、８２－８の各々に、フォトダイオードグループ３０Ｇ－１、３０Ｇ－２、３０Ｇ－７、３０Ｇ－８が配置される。図１１に示す例では、１つの発光素子８２と重なる領域に、９個のフォトダイオード３０を含むフォトダイオードグループ３０Ｇが配置される。

【0081】

なお、図１１はあくまで一例であり、１つの発光素子８２と重なって少なくとも１つのフォトダイオード３０が設けられていればよい。フォトダイオードグループ３０Ｇに含まれるフォトダイオード３０の数は８個以下でもよく１０個以上でもよい。

【0082】

次にホストＩＣ７０は、光学センサ１０から複数のセンサ値Ｓｏを受け取って、発光素子８２ごとに対応する複数のセンサ値Ｓｏの平均値を算出する（ステップＳＴ３）。図１１に示す例では、異なる光量で点灯した発光素子８２－１、８２－２、８２－７、８２－８の各々に対応してフォトダイオードグループ３０Ｇ－１、３０Ｇ－２、３０Ｇ－７、３０Ｇ－８が配置される。センサ値演算回路７２は、フォトダイオードグループ３０Ｇ－１、３０Ｇ－２、３０Ｇ－７、３０Ｇ－８ごとに、すなわち異なる光量で点灯した発光素子８２ごとに、複数のセンサ値Ｓｏの平均値を算出する。例えば、センサ値演算回路７２は、フォトダイオードグループ３０Ｇ－１において、９つのフォトダイオード３０から出力されたセンサ値Ｓｏの平均値を演算する。

【0083】

次にホストＩＣ７０の光量設定回路７３（図２参照）は、算出された複数のセンサ値Ｓｏと目標センサ値Ｓｏ－ｔと、を比較する。図１２は、異なる光量で点灯した複数の発光素子と、複数のフォトダイオードのセンサ値との関係を説明するための説明図である。なお、図１２において、複数の発光素子８２のそれぞれに対応するセンサ値Ｓｏは、上述したフォトダイオードグループ３０Ｇに含まれる複数のフォトダイオード３０のセンサ値Ｓｏの平均値とする。

【0084】

光量設定回路７３（図２参照）は、異なる光量で点灯した複数の発光素子８２ごとの複数のセンサ値Ｓｏを、センサ値演算回路７２から受け取る。また、光量設定回路７３は、あらかじめ設定された目標センサ値Ｓｏ－ｔを目標値記憶回路７９から受け取る。そして、光量設定回路７３は、異なる光量で点灯した複数の発光素子８２ごとの複数のセンサ値Ｓｏと、目標センサ値Ｓｏ－ｔとを比較する（ステップＳＴ４）。

【0085】

ここで、目標センサ値Ｓｏ－ｔは、図７に示す初期状態でのセンサ値Ｓｏ－ａに対応する値であり、最大センサ値Ｓｏ－ｍａｘに対し９０％以上１００％以下の範囲であらかじめ設定される。目標センサ値Ｓｏ－ｔを最大センサ値Ｓｏ－ｍａｘに近い値に設定することで、所定時間経過後において、被検出体１００に対応するセンサ値Ｓｏ－ｂ、Ｓｏ－ｃ、Ｓｏ－ｄは、最小センサ値Ｓｏ－ｍｉｎ以上の値を維持できる。

【0086】

図１２に示すように、複数の発光素子８２－１から８２－ｎまで発光素子番号ｎが大きいほど、すなわち、複数の発光素子８２の光量が大きいほど、初期状態でのセンサ値Ｓｏが大きくなる。図１２に示す例では、複数の発光素子８２のうち、発光素子８２－（ｎ－４）に対応する複数のフォトダイオード３０のセンサ値Ｓｏ－１が目標センサ値Ｓｏ－ｔに最も近い。また、複数の発光素子８２－（ｎ－３）に対応する複数のフォトダイオード３０のセンサ値Ｓｏ－２が目標センサ値Ｓｏ－ｔに２番目に近い。センサ値Ｓｏ－１と目標センサ値Ｓｏ－ｔとの差ΔＳｏ－１は、センサ値Ｓｏ－２と目標センサ値Ｓｏ－ｔとの差ΔＳｏ－２よりも小さい。

【0087】

図９に戻って、光量設定回路７３（図２参照）は、異なる光量に対応する複数のセンサ値Ｓｏのうち、目標センサ値Ｓｏ－ｔに最も近いセンサ値Ｓｏ－１（第１センサ値）を選択する。そして、光量設定回路７３は、センサ値Ｓｏ－１に対応する発光素子８２－（ｎ－４）の光量を、検出用の光量に設定する（ステップＳＴ５）。設定された検出用の光量に関する情報は、点灯パターン記憶回路７５に格納される。

【0088】

次にホストＩＣ７０は、設定された検出用の光量に基づいて検出モードを実行する。検出モードにおいて、光源装置８０は、設定された検出用の光量で複数の発光素子８２を点灯させる（ステップＳＴ６）。点灯パターン生成回路７４は、点灯パターン記憶回路７５から検出用の光量に関する情報を受け取って、複数の発光素子８２の各々に対して、検出用の光量に応じた発光素子制御信号を生成し、光源装置８０に出力する。これにより、検出モードにおいて、複数の発光素子８２は検出用の光量で同時に点灯する。

【0089】

光学センサ１０は、複数のフォトダイオード３０の検出を実行する（ステップＳＴ７）。光学センサ１０のゲート線駆動回路１５Ｂは、ホストＩＣ７０からの制御信号に基づいて、１行目のセンサゲート線ＧＬＳ－１から最終行のセンサゲート線ＧＬＳ－ｍまで順次走査する。これにより、光学センサ１０は検出領域ＡＡの複数のフォトダイオード３０を全面スキャンする。

【0090】

複数のフォトダイオード３０は、設定された検出用の光量の光Ｌに応じたセンサ値Ｓｏを出力する。より詳細には、検出用の光量で点灯した複数の発光素子８２からの光Ｌは、培地１０２及び被検出体１００に照射される。複数のフォトダイオード３０には被検出体１００の有無、あるいは、培地１０２の濁度に応じた光量の光が入射する。これにより、複数のフォトダイオード３０は、被検出体１００の有無、あるいは、培地１０２の濁度に応じて異なるセンサ値Ｓｏを出力する。

【0091】

画像生成回路７６（図２参照）は、複数のフォトダイオード３０からのセンサ値Ｓｏに基づいて画像を生成する（ステップＳＴ８）。

【0092】

以上のように、本実施形態の検出装置１は、光量設定モードと検出モードとを有する。光量設定モードにおいて、複数の発光素子８２は異なる光量で点灯し、複数のフォトダイオード３０は異なる光量に対応する複数のセンサ値Ｓｏを出力する。ホストＩＣ７０は、検出された複数のセンサ値Ｓｏとあらかじめ設定された目標センサ値Ｓｏ－ｔとを比較して、複数の発光素子８２の検出用の光量を設定する。

【0093】

これにより、初期状態でのセンサ値Ｓｏが目標センサ値Ｓｏ－ｔ（最大センサ値Ｓｏ－ｍａｘの９０％以上１００％以下）に近い値となるように、複数の発光素子８２の検出用の光量が適切に設定される。この結果、時間の経過に伴って被検出体１００、培地１０２等の状態が変化した場合であっても、被検出体１００に対応するセンサ値Ｓｏ（図７に示すセンサ値Ｓｏ－ｂ、Ｓｏ－ｃ、Ｓｏ－ｄ参照）が最小センサ値Ｓｏ－ｍｉｎと最大センサ値Ｓｏ－ｍａｘとの間に位置することとなる。したがって、検出装置１は、検出精度を向上させることが可能である。

【0094】

（第１変形例）
図１３は、第１変形例に係る検出装置の、異なる光量で点灯した複数の発光素子と、複数のフォトダイオードのセンサ値との関係を説明するための説明図である。第１変形例に係る検出装置１において、複数の発光素子８２の光量調整用の点灯パターン及び光量は、図１０に示す例と同様である。ただし、第１変形例では、初期状態での培地１０２（図７参照）の濁度が上述した実施形態に比べて高い。言い換えると、第１変形例では、初期状態で培地１０２を透過して複数のフォトダイオード３０に入射する光量が小さくなる。

【0095】

図１３に示すように、第１変形例では、図１２に示す例に比べて複数の発光素子８２に対応する複数のフォトダイオード３０のセンサ値Ｓｏが小さい。第１変形例では、複数の発光素子８２のうち、発光素子８２－（ｎ－２）に対応する複数のフォトダイオード３０のセンサ値Ｓｏ－１が目標センサ値Ｓｏ－ｔに最も近い。また、複数の発光素子８２－（ｎ－１）に対応する複数のフォトダイオード３０のセンサ値Ｓｏ－２が目標センサ値Ｓｏ－ｔに２番目に近い。

【0096】

第１変形例では、光量設定回路７３は、センサ値Ｓｏ－１に対応する発光素子８２－（ｎ－２）の光量を、検出用の光量に設定する。第１変形例で設定された検出用の光量は、上述した実施形態で設定された検出用の光量よりも大きくなる。このように、第１変形例に係る検出装置１は、初期状態での培地１０２等の状態に応じて、適切に検出用の光量を設定できる。

【0097】

（第２変形例）
図１４は、第２変形例に係る検出装置の、異なる光量で点灯した複数の発光素子と、複数のフォトダイオードのセンサ値との関係を説明するための説明図である。図１４に示すように第２変形例では、複数の発光素子８２のうち、発光素子８２－（ｎ－４）に対応する複数のフォトダイオード３０のセンサ値Ｓｏ－１、及び、発光素子８２－（ｎ－３）に対応する複数のフォトダイオード３０のセンサ値Ｓｏ－２が目標センサ値Ｓｏ－ｔに最も近い。目標センサ値Ｓｏ－ｔは、センサ値Ｓｏ－１とセンサ値Ｓｏ－２との間の値である。センサ値Ｓｏ－１と目標センサ値Ｓｏ－ｔとの差ΔＳｏ－１は、センサ値Ｓｏ－２と目標センサ値Ｓｏ－ｔとの差ΔＳｏ－２と等しい。

【0098】

光量設定回路７３（図２参照）は、異なる光量に対応する複数のセンサ値Ｓｏのうち、目標センサ値Ｓｏ－ｔに最も近いセンサ値Ｓｏ－１（第１センサ値）及びセンサ値Ｓｏ－２（第２センサ値）を選択する。そして、光量設定回路７３は、差ΔＳｏ－１と差ΔＳｏ－２とが等しい場合には、センサ値Ｓｏ－１に対応する発光素子８２－（ｎ－４）の光量（第１光量）と、センサ値Ｓｏ－２に対応する発光素子８２－（ｎ－３）の光量（第２光量）との平均値を、検出用の光量に設定する。

【0099】

このように、第２変形例に係る検出装置１は、目標センサ値Ｓｏ－ｔに最も近い２つのセンサ値Ｓｏ－１、Ｓｏ－２を選択して、センサ値Ｓｏ－１に対応する第１光量以上、センサ値Ｓｏ－２に対応する第２光量以下の範囲で、検出用の光量を設定してもよい。

【0100】

（第３変形例）
図１５は、第３変形例に係る検出装置の、複数の発光素子の構成例を模式的に示す平面図である。図１５に示すように、第３変形例に係る光源装置８０Ａにおいて、複数の発光素子８２は、発光素子８２－Ｒ、８２－Ｇ、８２－Ｂを含む。発光素子８２－Ｒは赤色の光を照射する。発光素子８２－Ｇは緑色の光を照射する。発光素子８２－Ｂは青色の光を照射する。発光素子８２－Ｒ、８２－Ｇ、８２－Ｂは、この順で並んで配置される。ただし、これに限定されず、発光素子８２－Ｒ、８２－Ｇ、８２－Ｂの配置は適宜変更できる。また、複数の発光素子８２は、４色以上で構成されていてもよい。

【0101】

図１６は、第３変形例に係る検出装置の動作例を説明するためのタイミング波形図である。図１６に示すように、検出装置１は、光量設定期間Ｔ１にて、上述した光量設定モードを実行する。第１期間Ｔ１１では、異なる光量で赤色の発光素子８２－Ｒを点灯させ、赤色の光に応じたセンサ値Ｓｏと目標センサ値Ｓｏ－ｔとに基づいて、赤色の発光素子８２－Ｒの検出用の光量を設定する。同様に、第２期間Ｔ１２では、異なる光量で緑色の発光素子８２－Ｇを点灯させ、緑色の光に応じたセンサ値Ｓｏと目標センサ値Ｓｏ－ｔとに基づいて、緑色の発光素子８２－Ｇの検出用の光量を設定する。第３期間Ｔ１３では、異なる光量で青色の発光素子８２－Ｂを点灯させ、青色の光に応じたセンサ値Ｓｏと目標センサ値Ｓｏ－ｔとに基づいて、青色の発光素子８２－Ｂの検出用の光量を設定する。

【0102】

検出装置１は、光量設定期間Ｔ１の後に、検出期間Ｔ２にて上述した検出モードを実行する。第４期間Ｔ２１では、設定された検出用の光量で赤色の発光素子８２－Ｒを点灯させ、光学センサ１０の複数のフォトダイオード３０は、検出用の光量に応じたセンサ値Ｓｏ（Ｒ）を出力する。センサ値Ｓｏ（Ｒ）は、赤色の光に対応するセンサ値である。

【0103】

同様に、第５期間Ｔ２２では、設定された検出用の光量で緑色の発光素子８２－Ｇを点灯させ、光学センサ１０の複数のフォトダイオード３０は、検出用の光量に応じたセンサ値Ｓｏ（Ｇ）を出力する。センサ値Ｓｏ（Ｇ）は、緑色の光に対応するセンサ値である。第６期間Ｔ２３では、設定された検出用の光量で青色の発光素子８２－Ｂを点灯させ、光学センサ１０の複数のフォトダイオード３０は、検出用の光量に応じたセンサ値Ｓｏ（Ｂ）を出力する。センサ値Ｓｏ（Ｂ）は、青色の光に対応するセンサ値である。

【0104】

画像生成回路７６（図２参照）は、複数のフォトダイオード３０からのセンサ値Ｓｏ（Ｒ）、Ｓｏ（Ｇ）、Ｓｏ（Ｂ）に基づいてカラー画像を生成する。

【0105】

（第４変形例）
図１７は、第４変形例に係る検出装置の、複数の発光素子の光量調整用の点灯パターンを模式的に示す説明図である。図１０で示した光量調整用の点灯パターンでは、全ての発光素子８２の光量を異ならせる例について説明した。ただし、これに限定されず、要求される検出精度、光量の分解能、発光素子８２の数等に応じて、光量調整用の点灯パターンは適宜変更することができる。

【0106】

図１７に示すように、第４変形例では、光源装置８０は、複数の発光素子８２を含む発光素子グループ８２Ｇ－１、８２Ｇ－２を有する。光源装置８０は、光量設定モードにおいて、発光素子グループ８２Ｇ－１、８２Ｇ－２のそれぞれで複数の発光素子８２の光量を異ならせている。発光素子グループ８２Ｇ－１と、発光素子グループ８２Ｇ－２とは、第２方向Ｄｙで隣り合って配置される。発光素子グループ８２Ｇ－１、８２Ｇ－２は、それぞれ３行６列、１８個の発光素子８２を含む。

【0107】

発光素子グループ８２Ｇ－１では、発光素子８２－１から発光素子８２－１８まで、発光素子番号ｎが大きくなるにしたがって光量が大きくなる。発光素子グループ８２Ｇ－２では、発光素子８２－１９から発光素子８２－ｎまで、発光素子番号ｎが大きくなるにしたがって光量が大きくなる。

【0108】

第４変形例では、検出用の光量を設定する際に、図１０に比べて隣接する発光素子番号ｎでの光量の差が大きくなるものの、発光素子グループ８２Ｇ－１、８２Ｇ－２の領域ごとに検出用の光量を設定することができる。

【0109】

（第５変形例）
図１８は、第５変形例に係る検出装置の、複数の発光素子の光量調整用の点灯パターンを模式的に示す説明図である。図１８に示すように、第５変形例では、光源装置８０は、複数の発光素子８２を含む発光素子グループ８２Ｇ－１、８２Ｇ－２、８２Ｇ－３、８２Ｇ－４を有する。光源装置８０は、光量設定モードにおいて、発光素子グループ８２Ｇ－１、８２Ｇ－２、８２Ｇ－３、８２Ｇ－４のそれぞれで複数の発光素子８２の光量を異ならせている。

【0110】

発光素子グループ８２Ｇ－１と発光素子グループ８２Ｇ－２とは、第１方向Ｄｘで隣り合って配置される。発光素子グループ８２Ｇ－３と発光素子グループ８２Ｇ－４とは、第１方向Ｄｘで隣り合って配置される。発光素子グループ８２Ｇ－１と発光素子グループ８２Ｇ－３とは、第２方向Ｄｙで隣り合って配置される。発光素子グループ８２Ｇ－２と発光素子グループ８２Ｇ－４とは、第２方向Ｄｙで隣り合って配置される。発光素子グループ８２Ｇ－１、８２Ｇ－２、８２Ｇ－３、８２Ｇ－４は、それぞれ３行３列、９個の発光素子８２を含む。

【0111】

第５変形例では、発光素子グループ８２Ｇ－１、８２Ｇ－２、８２Ｇ－３、８２Ｇ－４の領域ごとに検出用の光量を設定することができる。

【0112】

なお、発光素子グループ８２Ｇの数、及び、発光素子グループ８２Ｇに含まれる発光素子８２の数は適宜変更することができる。図１０、１７、１８に示す光量調整用の点灯パターンでは、いずれも左上から右下に向かって光量が大きくなる例を示したが、あくまで一例であり、これに限定されない。光量調整用の点灯パターンにおいて、異なる光量のパターンはどのように配置してもよい。

【0113】

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。

【符号の説明】

【0114】

１ 検出装置
２ アレイ基板
３ センサ画素
１０ 光学センサ
１１ 検出制御回路
１２ 発光素子制御回路
２１ 基板
３０ フォトダイオード
５０ 光フィルタ層
７０ ホストＩＣ
７１ センサ値記憶回路
７２ センサ値演算回路
７３ 光量設定回路
７６ 画像生成回路
８０ 光源装置
８１ 光源基板
８２ 発光素子
８２Ｇ、８２Ｇ－１、８２Ｇ－２、８２Ｇ－３、８２Ｇ－４ 発光素子グループ
１００ 被検出体
１０１ 搭載基板
１０２ 培地
１０３ カバー部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】