特開 2024-25644 光学装置

(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】P2024025644

(43)【公開日】2024-02-26

(54)【発明の名称】光学装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/02 20060101AFI20240216BHJP

   A61B 5/0245 20060101ALI20240216BHJP

   A61B 5/1455 20060101ALI20240216BHJP

【ＦＩ】

A61B5/02 310B

A61B5/0245 200

A61B5/1455

【審査請求】有

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023062428

(22)【出願日】2023-04-06

(31)【優先権主張番号】111130200

(32)【優先日】2022-08-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(71)【出願人】

【識別番号】517009796

【氏名又は名称】麗臺科技股▲ふん▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100204490

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 葉子

(72)【発明者】

【氏名】蔡 明容

(72)【発明者】

【氏名】石 圜達

【テーマコード（参考）】

4C017

4C038

【Ｆターム（参考）】

4C017AA02

4C017AA08

4C017AA10

4C017AA12

4C017AB01

4C017AC28

4C017EE01

4C017FF15

4C038KK01

4C038KL05

4C038KL07

4C038KM01

4C038KX01

4C038KY04

(57)【要約】      （修正有）

【課題】生体組織の不均一性に起因する測定結果の誤差を低減するためのマルチチャネル光学装置を提供し、測定時間を短縮することができ、それによって測定精度及び安定性を改善する。
【解決手段】光学装置は、第１の基板４０と、前記第１の基板上の第２の基板５０と、前記第１の基板上の光感知モジュールの第1のグループ及び光感知モジュールの第２のグループを含む複数の光感知モジュールと、複数の光感知モジュールに電気的に接続されるコントローラと、を備える。コントローラがユーザを検出すると、コントローラは制御信号を送信して、光感知モジュールの第1のグループと光感知モジュールの第2のグループを同時に駆動し、ユーザＨの測定を実行し、ユーザの第１の生理学的信号及びユーザの第２の生理学的信号を同時に取得する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の基板と、
前記第１の基板上に配置された第２の基板と、
前記第１の基板上に配置された複数の光感知モジュールと、
前記複数の光感知モジュールに電気的に接続されるコントローラと、
を備え、
ユーザの検出に応答して、前記コントローラは、制御信号を送信して、第１の複数の光検知モジュール及び第２の複数の光検知モジュールを同時に駆動して、前記ユーザの測定を実行し、前記ユーザの第１の生理学的信号と前記ユーザの第2の生理学的信号を同時に取得する、
光学装置。

【請求項2】

各前記複数の光感知モジュールは、少なくとも１つの光源と少なくとも１つの光検出器を備え、前記光源と前記光検出器は前記コントローラに電気的に接続され、
前記ユーザの検出に応答して、
前記コントローラは、制御信号を送信して、各前記第１の複数の光感知モジュールの前記光源を駆動して、第１のカラー光ビームを出射し、各前記第１の複数の光感知モジュールの前記光検出器は、前記ユーザによって反射された第１の反射光ビームを受信し、前記光検出器は、前記第１の反射光ビームを第１の電気信号に変換し、前記第１の電気信号を前記コントローラに送信し、
前記コントローラは、各前記第２の複数の光感知モジュールの前記光源を駆動して、第２のカラー光ビームを出射し、各前記第２の複数の光感知モジュールの前記光検出器は、ユーザによって反射された第２の反射光ビームを受信し、前記光検出器は、前記第２の反射光ビームを第２の電気信号に変換し、前記第２の電気信号を前記コントローラに送信し、
前記コントローラは、前記第１の電気信号に従って前記ユーザの前記第１の生理学的信号を取得し、前記コントローラは、前記第２の電気信号に従って前記ユーザの前記第２の生理学的信号を取得し、
前記コントローラは、前記第１のカラー光ビームをそれぞれ出射するように各前記第１の複数の光感知モジュールの前記光源を同時に駆動し、前記第２のカラー光ビームをそれぞれ出射するように各前記第２の複数の光感知モジュールの前記光源を同時に駆動する、
請求項１に記載の光学装置。

【請求項3】

前記第１のカラー光ビームの波長は、前記第２のカラー光ビームの波長とは異なる、
請求項２に記載の光学装置。

【請求項4】

前記第１のカラー光ビームは、赤色光又は緑色光である、
請求項２に記載の光学装置。

【請求項5】

前記第２のカラー光ビームは青色光である、
請求項２に記載の光学装置。

【請求項6】

前記第１の複数の光感知モジュールの数は、１つ以上である、
請求項１に記載の光学装置。

【請求項7】

前記第２の複数の光感知モジュールの数は、１つ以上である、
請求項１に記載の光学装置。

【請求項8】

前記第２の複数の光感知モジュールの数は、２つ以上であり、
前記コントローラは、前記第２の複数の光感知モジュールの各前記第２の電気信号に対応する生理学的信号を算出し、前記生理学的信号を平均して、前記第２の生理学的信号を取得する、
請求項２に記載の光学装置。

【請求項9】

前記第１の生理学的信号が心拍数を含む、
請求項１に記載の光学装置。

【請求項10】

前記第２の生理学的信号がカロテノイド値を含む、
請求項１に記載の光学装置。

【請求項11】

前記コントローラがマイクロプロセッサである、
請求項１に記載の光学装置。

【請求項12】

複数の貫通孔を含む分離構造であって、前記分離構造は、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置され、前記複数の貫通孔の数は前記複数の光感知モジュールの数に等しく、各前記複数の光感知モジュールは各前記複数の貫通孔に対応し、各前記複数の貫通孔に位置する分離構造をさらに備える、
請求項１に記載の光学装置。

【請求項13】

複数のアパーチャを含むアパーチャ層であって、前記アパーチャ層は、前記複数の光感知モジュールと前記第２の基板との間に配置され、前記複数のアパーチャの数は前記複数の光感知モジュールの数に等しく、各前記複数のアパーチャの位置は、前記複数の光感知モジュールの位置に対応するアパーチャ層をさらに備える、
請求項１に記載の光学装置。

【請求項14】

前記複数の光感知モジュールによって出射された複数のカラー光ビームを集束させるように構成されたレンズ層であって、前記複数の光感知モジュールと前記第２の基板との間に配置されるレンズ層をさらに備える、
請求項１に記載の光学装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光学装置に関する。

【背景技術】

【0002】

光学測定技術は、生体組織内のさまざまな物質の種類又は含有量を非侵襲的に検出し、生体組織の特徴を医学的診断又は身体健康指数の家庭でのモニタリングの基準として提供するために良く用いられる。発光ダイオード光源の普及と多様化に伴い、生理学的信号を測定するための光学装置の使用には、携帯性と低コストの利点が存在する。しかしながら、光学測定は生体組織の不均一性の影響を受けやすく、測定結果の精度に影響を与えやすい。一般的に、測定結果の精度を上げるには、光源（エミッタ）や光検出器（ディテクタ）の数を増やす。さらに、生体組織パラメータによって測定するための光学原理とメカニズムが異なるため、通常はそれらを別々に測定する必要がある。測定時間が長くなるだけでなく、不安定になるリスクも高まる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明は、生体組織の不均一性に起因する測定結果の誤差を低減するためのマルチチャネル光学装置を提供し、測定時間を短縮することができ、それによって測定精度及び安定性を改善する。

【課題を解決するための手段】

【0004】

光学装置は、第１の基板と、第１の基板上の第２の基板と、光検知モジュールの第１のグループ及び光検知モジュールの第２のグループを含む第１の基板上の複数の光検知モジュールと、複数の光感知モジュールに電気的に接続されるコントローラと、を備える。コントローラがユーザを検出すると、コントローラは同時に制御信号を送信し、光感知モジュールの第1のグループと光感知モジュールの第２のグループを駆動して、ユーザの測定を実行し、ユーザの第1の生理学的信号とユーザの第２の生理学的信号とを同時に取得する。

【発明の効果】

【0005】

上記に基づいて、本発明の光学装置は、ユーザの複数の生理学的信号を同時に測定し、少なくとも２つのチャネルを介して少なくとも２つの異なる測定領域を提供して、生体組織の不均一性に起因する測定誤差を低減し、それによって、測定の正確性を向上させ、測定時間と人員を大幅に削減することができる。さらに、本発明の光学装置は、２つの異なる生体組織パラメータを同時に測定することができ、これにより測定時間を短縮することができ、それによって測定の安定性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】本発明の一実施形態による光学装置の概略図である。

【図2】本発明の一実施形態による光学装置の概略ブロック図である。

【図3】本発明の一実施形態による光学装置の電気信号図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下の実施形態は、添付の図面と併せて詳細に説明されるが、提供される実施形態は、開示の範囲を限定することを意図するものではない。また、図面中の構成要素の寸法は、専ら説明の便宜のために使用されるものであり、実際の比率を表すものではない。理解を容易にするために、以下、同一の構成要素には同じ符号を付す。

【0008】

本発明の実施形態の説明における異なる例は、繰り返される符号及び／又は用語を使用する場合がある。これらの繰り返される符号又は用語は、単純化及び明確化を目的としており、各実施形態及び／又は構造の関係を限定するために使用されるものではない。さらに、以下の説明において、第１の特徴が第２の特徴上／又はの上に形成されると記載されている場合、それは、第１の特徴と第２の特徴が直接接触して形成される実施形態と、第１及び第２の特徴が直接接触しないように、第１及び第２の特徴の間に追加の特徴が追加の特徴が形成される実施形態とを備える。

【0009】

図１は、本発明の一実施形態による光学装置の概略図である。図２は、本発明の一実施形態による光学装置の概略ブロック図である。図３は、本発明の一実施形態による光学装置の電気信号図である。

【0010】

図１を参照されたい。光学装置１は、光学装置１の異なる位置に配置された光感知モジュール１０、２０、及び３０を有する。ユーザＨの一部は、光学装置１上に位置する。光感知モジュール１０、２０、及び３０は、ユーザＨの異なる位置で複数の生理学的信号を測定するように構成される。

【0011】

本実施形態では、ユーザＨは、光学装置１に彼または彼女の左手を置き、その手のひらで光学装置１に触れている。他の実施形態では、ユーザＨは、右手又は他の部分など、身体の他の部分と光学装置１を接触させることができるが、本発明はこれに限定されない。

【0012】

図１、図２及び図３を同時に参照されたい。光学装置１は、第１の基板４０と、第２の基板５０と、複数の光感知モジュール１０、２０及び３０と、コントローラ９０と、を備える。

【0013】

第２の基板５０は、第１の基板４０上に位置する。いくつかの実施形態によれば、第２の基板５０の材料は、ガラス又はプラスチック材料などの光透過材料であるが、本発明はこれに限定されない。

【0014】

光感知モジュール１０、２０、及び３０は、第１の基板４０上に配置される。いくつかの実施形態によれば、光感知モジュールの数は２つ以上である。例えば、本実施形態では、光感知モジュールの数は、光感知モジュール１０、２０、及び３０を含む３つである。光感知モジュールの数の上限は、例えば、測定される生理学的信号の数など、装置の体積サイズ及び使用要件に従って決定されるが、本発明はそれに限定されない。

【0015】

図１及び３に示すように、光感知モジュール１０、２０、及び３０のそれぞれは、少なくとも１つの光源及び少なくとも１つの光検出器を備える。例えば、光検知モジュール１０は、光源１２及び光検出器１４を備える。光感知モジュール２０は、光源２２及び光検出器２４を備え、光検知モジュール３０は、光源３２及び光検出器３４を備える。いくつかの実施形態によれば、光感知モジュールにおいて、光源の数及び光検出器の数は、実際の要件に従って決定されてもよいが、本発明はそれに限定されない。

【0016】

光源１２、２２、及び３２は、ユーザＨを照明するためのカラー光ビームＬ１、Ｌ２、及びＬ３を出射することができる。いくつかの実施形態によれば、光源１２、２２、及び３２は、発光ダイオード、または単色光を発することができる他の光学素子であってもよいが、本発明はこれに限定されない。カラー光ビームＬ１、Ｌ２、及びＬ３の波長範囲は、測定される生理学的信号によって決定されるが、本発明はそれに限定されない。いくつかの実施形態によれば、光源１２、２２、及び３２は、異なる色又は同じ色の光ビームを出射することができる。例えば、光源１２は第１のカラー光ビームＬ１を出射することができ、光源２２及び３２は第２のカラー光ビームＬ２及びＬ３を出射することができ、第１のカラー光ビームＬ１の波長は第２のカラー光ビームＬ２及びＬ３の波長とは異なる。いくつかの実施形態によれば、第１のカラー光ビームＬ１は赤色光又は緑色光であって良く、第２のカラー光ビームＬ２及びＬ３は青色光であって良いが、本発明はそれに限定されない。

【0017】

光検出器１４、２４、及び３４は、ユーザＨによって反射された反射光ビームＲ１、Ｒ２、及びＲ３を受信するように構成されている。いくつかの実施形態によれば、光検出器１４、２４、及び３４は、例えば、電荷結合素子イメージセンサ（ＣＣＤイメージセンサ）又は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）又は他の同様の構成要素を含んでも良いが、本発明はそれに限定されない。

【0018】

いくつかの実施形態によれば、第１のカラー光ビームＬ１を出射する光検知モジュールの数及び第１のカラー光ビームＬ１の波長、ならびに第２のカラー光ビームＬ２を出射する光検知モジュールの数及び第２のカラー光ビームＬ２の波長は、検出される生理学的信号などの実際の要件に従って決定されてもよいが、本発明はこれに限定されない。

【0019】

図２に示すように、コントローラ９０は、複数の光感知モジュール１０、２０、及び３０に電気的に接続される。コントローラ９０は、制御信号Ｃ１、Ｃ２、及びＣ３を送信して、光感知モジュール１０、２０、及び３０をそれぞれ駆動する。コントローラ９０は、制御信号Ｃ１、Ｃ２、及びＣ３を送信して、光源１２、２２、及び３２の点灯状態を制御して、カラー光ビームＬ１、Ｌ２、及びＬ３を出射するか、カラー光ビームＬ１、Ｌ２、及びＬ３の出射を停止する。コントローラ９０の制御信号Ｃ１、Ｃ２、及びＣ３は、光検出器１４、２４、及び３４の状態も同時に制御し、ユーザＨによって反射された反射光ビームＲ１、Ｒ２、及びＲ３を受信し、反射光ビームＲ１、Ｒ２、及びＲ３をそれぞれ電気信号Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３に変換し、電気信号Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３をコントローラ９０に返す。

【0020】

つまり、コントローラ９０は、制御信号Ｃ１、Ｃ２、及びＣ３を介して、光感知モジュール１０、２０、及び３０をそれぞれ独立して駆動することができる。いくつかの実施形態によれば、コントローラ９０は、マイクロプロセッサ、又は同様の構成要素を有する装置であってもよく、本発明はそれに限定されない。

【0021】

図１及び図２に示すように、光学装置１は、第１の基板４０と第２の基板５０との間に配置された分離構造６０をさらに備える。いくつかの実施形態によれば、分離構造６０の材料は、光吸収材料、高反射率の金属材料、又は、黒色樹脂、白色樹脂、又は他の適切な光吸収又は反射材料などの高反射率の非金属材料であるが、本発明はそれに限定されない。

【0022】

分離構造６０は、複数の貫通孔６１、６２、及び６３を備える。本実施形態では、貫通孔６１、６２、及び６３の数は、光感知モジュール１０、２０、及び３０の数と等しく、光感知モジュール１０、２０、及び３０はそれぞれ、貫通孔６１、６２、及び６３のそれぞれに対応し、複数の貫通孔６１、６２、及び６３のそれぞれに位置する。したがって、光感知モジュール１０、２０、３０から出射されるカラー光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３と、ユーザＨによって反射される反射光Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３とは、光感知モジュール１０、２０、及び３０に対応する貫通孔６１、６２、及び６３に限定されることができ、相互干渉の状況を回避し、ユーザの生理学的信号を測定する精度を向上させることができる。

【0023】

図２に示すように、光学装置１は、アパーチャ層７０をさらに備える。アパーチャ層７０は、複数の光感知モジュール１０、２０、及び３０と第２の基板５０との間に位置し、分離構造６０上に配置される。いくつかの実施形態によれば、アパーチャ層７０の材料は、光吸収材料、高反射率の金属材料、又は、黒色樹脂、白色樹脂、又は他の適切な光吸収又は反射材料などの高反射率の非金属材料であるが、本発明はそれに限定されない。

【0024】

アパーチャ層７０は、複数のアパーチャ７１、７２、及び７３を備える。複数のアパーチャ７１、７２、及び７３の数は、複数の光感知モジュール１０、２０、及び３０の数に等しい。複数のアパーチャの位置７１、７２、及び７３は、それぞれ、複数の貫通孔６１、６２、及び６３の位置に対応し、複数の光感知モジュール１０、２０、及び３０の位置にも対応する。アパーチャ層７０は、バックグラウンド干渉光が貫通孔７１、７２、及び７３ならびに光検知モジュール１０、２０、及び３０に入射するのを隔離するように構成される。アパーチャ７１、７２及び７３は、カラー光ビームＬ１、Ｌ２、及びＬ３と、反射光ビームＲ１、Ｒ２、及びＲ３が通過することができるように構成される。

【0025】

いくつかの実施形態では、図２に示すように、光学装置１はレンズ層８０を含んでも良い。他の実施形態では、光学装置１はレンズ層８０を含まなくても良い。レンズ層８０は、複数の光感知モジュール１０、２０、及び３０と第２の基板５０との間に配置され、アパーチャ層７０上に配置される。いくつかの実施形態によれば、レンズ層８０は複数のマイクロレンズを有し、レンズ層の材料はガラス又はプラスチックを含むが、これらに限定されない。レンズ層８０は、光感知モジュール１０、２０、及び３０によって出射されるカラー光ビームＬ１、Ｌ２、及びＬ３と反射光ビームＲ１、Ｒ２、及びＲ３を集束させて、生理学的信号の測定精度を向上させるように構成される。

【0026】

いくつかの実施形態によれば、光学装置１に分離構造６０、アパーチャ層７０、及びレンズ層８０を設けるかどうかは、実際の要件に従って決定することができる。いくつかの実施形態では、光学装置１は、分離構造６０、アパーチャ層７０、及びレンズ層８０を含まなくても良い。他の実施形態では、光学装置１は、分離構造６０、アパーチャ層７０及びレンズ層８０の一部又は全てを含んでも良いが、本発明はそれに限定されない。光感知モジュール１０、２０、及び３０間の距離が十分に離れている場合、又は光感知モジュール１０、２０、及び３０とユーザＨとの間の距離が、各光検知モジュールによって出射されるカラー光ビームと反射光ビームが互いに干渉することを防ぐのに十分に近い場合、分離構造６０のみ又はアパーチャ層７０のみを設けることを考慮してもよい。光感知モジュール１０、２０、及び３０によって出射されるカラー光ビームＬ１、Ｌ２、及びＬ３が十分に集束されている場合、レンズ層８０を配置しないことが考慮され得る。

【0027】

以下、光学装置１を用いてユーザＨの複数の生理学的信号を測定する方法について説明する。

【0028】

図１、図２及び図３を同時に参照されたい。光学装置１は、複数の光検知モジュール、すなわち、光検知モジュール１０、２０、及び３０を備える。いくつかの実施形態によれば、複数の光検知モジュールは、複数の光検知モジュールの複数のグループを有しても良く、複数の光検知モジュールの各グループは、ユーザの一種の生理学的信号の測定に対応する。本発明では、光感知モジュールの数は２つ以上である。本実施形態では、複数の光検知モジュールは、ユーザの第１の生理学的信号を測定するための第１の複数の光検知モジュールと、ユーザの第２の生理学的信号を測定するための第２の複数の光検知モジュールとを備える。いくつかの実施形態では、コントローラ９０は、測定される生理学的信号に従って、対応する複数の光感知モジュールのみを駆動することができる。例えば、いくつかの実施形態では、ユーザの第１の生理学的信号のみが測定される場合、コントローラは制御信号を送信して、ユーザの第１の生理学的信号を測定するための第１の複数の光検知モジュールを駆動し、ユーザの他の生理学的信号を測定するための複数の光感知モジュールを駆動しない。例えば、コントローラは、ユーザの第２の生理学的信号を測定するための第２の複数の光感知モジュールを駆動しない。

【0029】

いくつかの実施形態によれば、第１の複数の光検知モジュールの数は１つ以上である。いくつかの実施形態によれば、第２の複数の光検知モジュールの数は１つ以上である。したがって、光感知モジュールの総数は少なくとも２つであり、すなわち、第１の複数の光感知モジュールは１つの光感知モジュールを備え、第２の複数の光感知モジュールは１つの光感知モジュールを備える。本実施形態では、図１及び図３に示すように、第１の複数の光検知モジュールは、光検知モジュール１０を備え、第２の複数の光検知モジュールは、光検知モジュール２０及び３０を備える。

【0030】

図３を参照されたい。コントローラ９０がユーザＨを検知した場合、例えば、ユーザＨが第２基板５０に接触したことをコントローラ９０が検知した場合、コントローラ９０は、制御信号Ｃ１、Ｃ２、及びＣ３を送信して、第１の複数の光検知モジュール（すなわち、光検知モジュール１０）及び第２の複数の光検知モジュール（すなわち、光検知モジュール２０及び３０）を同時に駆動して、ユーザＨの第１の生理学的信号及びユーザＨの第２の生理学的信号を同時に取得する。

【0031】

いくつかの実施形態によれば、本発明で言及される生理学的信号には、心拍数、血圧、血中酸素値、血糖値、カロテノイド値などが含まれるが、これらに限定されない。

【0032】

具体的には、コントローラ９０がユーザＨを検知すると、例えば、ユーザＨが第２基板５０に接触したことを検知すると、コントローラ９０は制御信号Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を送信して、第１の複数の光感知モジュールの各光検知モジュール１０の光源１２を同時に駆動して、第１のカラー光ビームＬ１を出射し、コントローラ９０は、第２の複数の光検知モジュールの各光検知モジュール２０及び３０の光源２２及び３２を駆動して、第２のカラー光ビームＬ２及びＬ３を出射する。第１のカラー光ビームＬ１、第２のカラー光ビームＬ２及びＬ３は、貫通孔６１、６２及び６３と、アパーチャ７１、７２及び７３と、レンズ層８０と第２の基板５０とを介して、ユーザＨと第２の基板との接触部に入射し、ユーザＨと第２の基板との接触部により反射される。本実施形態では、ユーザＨと第２の基板との接触部は、ユーザの手のひらであるが、これに限定されない。

【0033】

ユーザＨによって反射された第１の反射光ビームＲ１は、第１の複数の光検知モジュールの各光検知モジュール１０の光検出器１４によって受信され、光検出器１４は、第１の反射光ビームＲ１を第１の電気信号Ｓ１に変換し、コントローラ９０に送信する。ユーザＨによって反射された第２の反射光ビームＲ２及びＲ３は、第２の複数の光検知モジュールの各光検知モジュール２０及び３０の光検出器２４及び３４によって受信され、光検出器２４及び３４は、第２の反射光ビームＲ２及びＲ３を第２の電気信号Ｓ２及びＳ３に変換し、それらをコントローラ９０に送信する。コントローラ９０は、第１の電気信号Ｓ１に従ってユーザＨの第１の生理学的信号を取得し、コントローラ９０は、第２の電気信号Ｓ２及びＳ３に従ってユーザＨの第２の生理学的信号を取得する。

【0034】

第１のカラー光ビームＬ１と第２のカラー光ビームＬ２及びＬ３がユーザＨに入射すると、ユーザＨの各部位の組織構造は、皮膚や筋肉の厚さ、血管分布の構造の違いなどがわずかに異なるため、ユーザＨは、第１のカラー光ビームＬ１と第２のカラー光ビームＬ２及びＬ３に対する吸収率が異なり、それによって、ユーザＨにより反射される反射光ビームＲ１、Ｒ２及びＲ３の強度が変化する。したがって、特定の生理学的信号を測定するように構成された特定のグループの光感知モジュールの数が２つ以上である場合、このグループの光感知モジュールによって測定された結果を平均して、より正確な生理学的信号を得ることができる。本実施形態では、第２の複数の光感知モジュール２０及び３０の光感知モジュールの数は、２つ以上である。このとき、コントローラ９０は、第２の複数の光感知モジュール２０及び３０の第２の電気信号Ｓ２及びＳ３のそれぞれについて、対応する第２の生理学的信号を算出し、光感知モジュール２０及び３０によって測定された生理学的信号を平均化して、第２の生理学的信号を取得する。測定及び平均化のために複数の光感知モジュールを使用することにより、ユーザの生体組織の不均一性に起因する生理学的信号の測定結果の誤差を効果的に低減することができる。

【0035】

図１から図３に示すように、一実施形態において、第１の生理学的信号は心拍数であり、第２の生理学的信号はカロテノイド値である。第１の複数の光検知モジュールは、光検知モジュール１０を含み、第２の複数の光検知モジュールは、光検知モジュール２０及び３０を備える。光感知モジュール１０の光源１２は、赤色光である第１のカラー光ビームＬ１を出射する。光感知モジュール２０及び３０の光源２２及び３２は、青色光である第２のカラー光ビームＬ２及びＬ３を出射する。第１のカラー光ビームＬ１がユーザＨに照射されると、第１のカラー光ビームＬ１，、すなわち赤色光が血管内のヘムに吸収される。反射光Ｒ１の強度の経時変化を測定することにより、ユーザＨの心拍数値を算出することができる。第２のカラー光ビームＬ２及びＬ３がユーザＨに照射されると、第２のカラー光ビームＬ２及びＬ３、すなわち青色光が皮膚や血管のカロテノイドに吸収される。反射光ビームＲ２及びＲ３の強度の経時変化を測定することにより、ユーザＨの皮膚及び血液中のカロテノイド値を算出することができる。

【0036】

ユーザＨによって反射された第１の反射光ビームＲ１は、第１の複数の光検知モジュールの光検知モジュール１０の光検出器１４によって受信され、光検出器１４は、第１の反射光ビームＲ１を第１の電気信号に変換し、コントローラ９０に送信する。コントローラ９０は、第１の電気信号Ｓ１に基づいて、ユーザの第１の生理学的信号、すなわち心拍数を取得する。

【0037】

ユーザＨによって反射された第２の反射光ビームＲ２及びＲ３は、第２の複数の光検知モジュールの光検知モジュール２０及び３０の光検出器２４及び３４によって受信され、光検出器２４及び３４は、第２の反射光ビームＲ２及びＲ３を第２の電気信号Ｓ２及びＳ３に変換し、それらをコントローラ９０に送信する。第２の複数の光感知モジュールの光感知モジュール２０及び３０の数は２つ以上であるため、コントローラ９０は、光感知モジュール２０及び３０の第２の電気信号Ｓ２及びＳ３のそれぞれについて、対応する第２の生理学的信号を算出し、光感知モジュール２０及び３０によって測定された生理学的信号を平均して、第２の生理学的信号、すなわち皮膚及び血液中のカロテノイド値を取得する。光感知モジュール２０、３０によって測定された生理学的信号を平均化することにより、ユーザの生体組織の不均一性に起因する生理学的信号の測定結果の誤差を効果的に低減することができる。

【0038】

本発明に記載の実施形態によれば、本発明の光学装置は、２つ以上の生理学的信号を同時に測定することができ、それによって測定時間を効果的に短縮することができる。２つ以上の光感知モジュールが同一の生理学的信号を測定するために使用されるとき、２つ以上の光感知モジュールによって取得された生理学的信号は、平均化された生理学的信号を取得するために平均化されることができ、これにより、ユーザの生体組織の不均一性に起因する生理学的信号の測定結果の誤差を効果的に提言することができる。

【0039】

以上、本発明を実施の形態により説明したが、実施の形態は本発明を限定するものではない。当業者は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、いくつかの変更及び修正を行うことができる。したがって、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲及びその均等物の範囲によって決定されるものとする。

【産業上の利用可能性】

【0040】

本発明の光学装置は、心拍数測定装置やカロテノイド値測定装置などの生体信号測定装置に応用することができる。

【符号の説明】

【0041】

１： 光学装置
１０、２０、３０： 光感知モジュール
１２、２２、３２： 光源
１４、２４、３４： 光検出器
４０： 第１の基板
５０： 第２の基板
６０： 分離構造
６１、６２、６３： 貫通孔
７０： アパーチャ層
７１、７２、７３： アパーチャ
８０： レンズ層
９０： コントローラ
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３： 制御信号
Ｈ： ユーザ
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３： カラー光ビーム
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３： 反射光ビーム
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３： 電気信号

【図1】

【図2】

【図3】

【外国語明細書】