JP2016115862A - 画像取得装置、生体情報取得装置、電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
Arctan((p−a/2−d/2)/h)≧Arcsin(n1/n2)
本適用例によれば、発光部からの発光により生じた迷光が開口部から受光素子の受光面に入射することを低減できる。ゆえに、迷光が受光素子の受光面に入射することが低減され、明瞭な画像を取得可能な画像取得装置を提供できる。
この構成によれば、接着層により撮像部と遮光部とを強固に接着すると共に、迷光が開口部に入射したとしても、迷光の開口部からの射出角度が変化し難くなるので、受光素子の受光面に迷光が到達し難くなる。すなわち、明瞭な画像を取得可能であると共に耐久性に優れた画像取得装置を提供できる。
この構成によれば、発光部から発光した撮像光により照明された被写体からの入射光を集光レンズによって受光素子に集光させることができる。また、発光部の上方に集光部を配置する場合に比べて、発光部からの発光が集光レンズのレンズ面で反射して生ずる迷光を防ぐことができる。すなわち、より明瞭な画像を取得可能な画像取得装置を提供できる。
この構成によれば、透光層の屈折率n1がほぼ1になることから、透光層の屈折率n1が1よりも大きい場合に比べて、透光層から遮光部の基板に迷光が入射したときの屈折角度が大きくなるので、基板で屈折した迷光が遮光部の開口部に入射し難くなる。すなわち、迷光の影響を受け難い画像取得装置を提供できる。
この構成によれば、発光素子の発光機能層から発光し、絶縁層を介して透光部側に漏れるおそれがある迷光を反射層によって反射させることができる。つまり、当該迷光が撮像部に到達し難くなるため、より明瞭な画像を取得することができる。
Arctan((p−a/2−d/2)/h)≧Arcsin(n1/n2)
この構成によれば、接着層により撮像部と遮光部とを強固に接着すると共に、迷光が開口部に入射したとしても、迷光の開口部からの射出角度が変化し難くなるので、受光素子の受光面に迷光が到達し難くなる。すなわち、明瞭な生体情報を取得可能であると共に耐久性に優れた生体情報取得装置を提供できる。
この構成によれば、発光部から発光した撮像光により照明された被写体からの入射光を集光レンズによって受光素子に集光させることができる。また、発光部の上方に集光部を配置する場合に比べて、発光部からの発光が集光レンズのレンズ面で反射して生ずる迷光を防ぐことができる。すなわち、より明瞭な生体情報を取得可能な生体情報取得装置を提供できる。
この構成によれば、透光層の屈折率n1がほぼ1になることから、透光層の屈折率n1が1よりも大きい場合に比べて、透光層から遮光部の基板に迷光が入射したときの屈折角度が大きくなるので、基板で屈折した迷光が遮光部の開口部に入射し難くなる。すなわち、迷光の影響を受け難い生体情報取得装置を提供できる。
この構成によれば、発光素子の発光機能層から発光し、絶縁層を介して透光部側に漏れるおそれがある迷光を反射層によって反射させることができる。つまり、当該迷光が撮像部に到達し難くなるため、より明瞭な生体情報を取得することができる。
本適用例によれば、明瞭な画像を取得可能な電子機器を提供できる。例えば、画像取得装置によって操作者の顔や指紋などの画像を取得すれば、操作者のセキュリティーを確保した電子機器としての情報端末装置を提供できる。
本適用例によれば、明瞭な生体情報を取得可能な電子機器を提供できる。例えば、生体情報取得装置によって被検者の血糖値などの血液成分情報を取得すれば、被検者の健康管理が可能な電子機器を提供できる。
<電子機器>
まず、本実施形態の電子機器について、携帯型情報端末を例に挙げ、図1及び図2を参照して説明する。図1は電子機器としての携帯型情報端末の構成を示す斜視図、図2は電子機器としての携帯型情報端末の電気的な構成を示すブロック図である。
次に、本実施形態の生体情報取得装置としてのセンサー部150について、図3及び図4を参照して説明する。図3はセンサー部の構成を示す概略斜視図、図4はセンサー部の構造を示す概略断面図である。
次に、図5を参照して発光素子30について説明する。図5は発光素子の構成を示す模式断面図である。
図5に示すように、発光素子30は、素子基板111上に設けられた、光反射性を有する反射層21と、光透過性を有する陽極31と、発光機能層36と、光透過性を有する電極としての陰極37とを有している。反射層21と陽極31との間には、反射層21と陽極31との間の距離を調整する層間絶縁膜22が設けられている。発光機能層36は、陽極31側から順に積層された正孔注入輸送層32、発光層33、電子輸送層34、電子注入層35を含んでいる。発光素子30は、陽極31側から注入された正孔と、陰極37側から注入された電子とが発光層33において再結合することにより、再結合時に放出されるエネルギーが光となって発せられるものである。発光層33は有機半導体材料からなる発光材料を含むものであり、発光素子30は有機EL(EL;エレクトロルミネッセンス)素子と呼ばれている。発光層33からの発光は陰極37を透過して射出される。また発光の一部は、陽極31を透過し反射層21で反射して、再び陽極31を透過し陰極37側から射出される。つまり、発光層33における発光のほとんどを陰極37側から取り出すことができる。このような発光素子30は、トップエミッション型と呼ばれている。
反射層21は、光反射性を有する例えばAl(アルミニウム)やAg(銀)などの金属やその合金を用いて形成することができる。光反射性と生産性とを考慮すると、合金としては、Al(アルミニウム)とCu(銅)、Al(アルミニウム)とNd(ネオジウム)などの組み合わせが好ましい。反射層21の膜厚は、光反射性を考慮して例えば200nmとする。
陽極31は、正孔の注入性を考慮して仕事関数が大きい例えばITOなどの透明導電膜を用いて形成されている。陽極31の膜厚は、光透過性を考慮して例えば15nmとする。
陰極37は、例えばAgとMgとからなる合金を用い、膜厚を制御して光反射性と光透過性とを兼ね備えるように形成される。陰極37の膜厚は例えば20nmである。なお、陰極37は、AgとMgとの合金層に限定されず、例えばAgとMgとの合金層にMgからなる層が積層された複層構造であってもよい。このような、反射層21、陽極31、陰極37の構成とすることで、発光素子30の発光機能層36からの発光の一部は、陰極37と反射層21との間で反射が繰り返され、陰極37と反射層21との間の光学的な距離に基づいた特定波長の光の強度が強められて射出される。つまり、発光素子30には特定波長の光の強度が強められる光共振構造が導入されている。反射層21と陽極31との間に設けられる層間絶縁膜22は、このような光共振構造における光学的な距離を調整するために設けられ、例えば酸化シリコンを用いて形成されている。
発光機能層36の発光層33は、近赤外波長範囲(700nm〜20000nm)の発光が得られる発光材料(有機半導体材料)を含むものである。このような発光材料としては、例えばチアジアゾール系化合物またはセレナジアゾール系化合物などの公知の発光材料を挙げることができる。また、発光材料に加えて、発光材料がゲスト材料(ドーパント)として添加(担持)されるホスト材料を用いる。ホスト材料は、正孔と電子とを再結合して励起子を生成するとともに、その励起子のエネルギーを発光材料に移動(フェルスター移動またはデクスター移動)させて、発光材料を励起する機能を有する。そのため、発光効率を高めることができる。このようなホスト材料には、例えば、ゲスト材料である発光材料がドーパントとしてドープされて用いられる。
また、発光層33の平均的な厚さは、特に限定されないが、1nm〜60nm程度であるのが好ましく、3nm〜50nm程度であるのがより好ましい。
正孔注入輸送層32は、発光層33への正孔の注入性及び輸送性を改善するための正孔注入輸送材料を含んで形成されている。正孔注入輸送材料としては、例えば骨格の一部がフェニレンジアミン系、ベンジジン系、ターフェニレンジアミン系の中から選ばれる芳香族アミン化合物を挙げることができる。
このような正孔注入輸送層32の平均的な厚さは、特に限定されないが、5nm〜200nm程度であるのが好ましく、10nm〜100nm程度であるのがより好ましい。
なお、発光素子30において、陽極31と発光層33との間に設けられる層は、正孔注入輸送層32のみであることに限定されない。例えば、陽極31から正孔を注入し易い正孔注入層と、発光層33へ正孔を輸送し易い正孔輸送層とを含む複数の層としてもよい。また、発光層33から陽極31側に漏れる電子をブロックする機能を有する層を含んでいてもよい。
電子輸送層34は、陰極37から電子注入層35を介して注入された電子を発光層33に輸送する機能を有するものである。電子輸送層34の構成材料(電子輸送性材料)としては、例えば、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(BCP)などのフェナントロリン誘導体、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(Alq3)などの8−キノリノールまたはその誘導体を配位子とする有機金属錯体などのキノリン誘導体、アザインドリジン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体などが挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、発光層33と電子注入層35との間に設けられる層は、電子輸送層34のみであることに限定されない。例えば、電子注入層35から電子を注入し易い層と、発光層33へ電子を輸送し易い層、あるいは発光層33へ注入される電子の量を制御する層とを含む複数の層としてもよい。また、発光層33から電子注入層35側に漏れる正孔をブロックする機能を有する層を含んでいてもよい。
電子注入層35は、陰極37からの電子注入効率を向上させる機能を有するものである。
この電子注入層35の構成材料(電子注入性材料)としては、例えば、各種の無機絶縁材料、各種の無機半導体材料が挙げられる。
このような無機絶縁材料としては、例えば、アルカリ金属カルコゲナイド(酸化物、硫化物、セレン化物、テルル化物)、アルカリ土類金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物などが挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。これらを主材料として電子注入層(EIL)を構成することにより、電子注入性をより向上させることができる。特にアルカリ金属化合物(アルカリ金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物など)は仕事関数が非常に小さく、これを用いて電子注入層35を構成することにより、発光素子30は、高い輝度の発光が得られるものとなる。
アルカリ土類金属カルコゲナイドとしては、例えば、CaO、BaO、SrO、BeO、BaS、MgO、CaSeなどが挙げられる。
アルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、CsF、LiF、NaF、KF、LiCl、KCl、NaClなどが挙げられる。
アルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、CaF2、BaF2、SrF2、MgF2、BeF2などが挙げられる。
なお、この電子注入層35は、陰極37及び電子輸送層34の構成材料や厚さなどによっては、省略してもよい。
一方で、基板131の遮光層132が設けられた一方の面131aに対向する他方の面131bに入射する光は、集光レンズ122によって集光された反射光RLや、集光レンズ122に入射しなかった反射光RLも含まれる。集光部120と遮光部130の基板131との間には、基板131の屈折率よりも屈折率が小さい空間125が存在していることから、空間125側から基板131の他方の面131bに入射した光は、基板131により屈折し、屈折した光のすべてが受光素子142に入射するとは限らない。
Arctan((p−a/2−d/2)/h)≧Arcsin(n1/n2)…(1)
また、このようなセンサー部150を備えた電子機器としての携帯型情報端末100によれば、携帯型情報端末100が装着された人体Mの血管の画像や当該血管の血液中の特定成分などの情報を高精度に取得することができる。例えば、迷光の影響を低減することで、血液中の特定成分の濃度変化による吸光度変化を正確に捉えることができ、該特定成分の高精度な定量評価に繋がる。
<生体情報取得装置>
次に、第2実施形態の生体情報取得装置について、図9を参照して説明する。図9は第2実施形態の生体情報取得装置としてのセンサー部の構造を示す概略断面図である。第2実施形態の生体情報取得装置としてのセンサー部150Bは、上記第1実施形態のセンサー部150に対して、発光部110の構成と、集光部120の配置とを異ならせたものである。したがって、第1実施形態のセンサー部150と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
センサー部150Bは、撮像部140における複数の受光素子142に入射した反射光RLの強度に基づいた画像信号を出力する。
特に、発光部110Bの上方に集光部120を配置することで、発光素子30からの発光が集光レンズ122のレンズ面122aで反射して透光部112に入射する迷光が生じたとしても、遮光部130及び撮像部140における各構成が上記数式(1)を満たしているので、上記迷光が受光素子142に入射し難くなる。また、集光部120を保護基板として機能させることができるので、積層体であるセンサー部150Bの厚みをセンサー部150に比べて薄くすることができる。
したがって、このようなセンサー部150Bを電子機器としての携帯型情報端末100に備えることにより、装着された人体Mの血管の画像や当該血管の血液中の特定成分などの情報を高精度に取得することができると共に、薄型で軽量な携帯型情報端末100を実現できる。
<画像取得装置>
次に、第3実施形態の画像取得装置について図10を参照して説明する。図10は第3実施形態の画像取得装置における発光素子、受光素子の配置を示す概略平面図である。第3実施形態の画像取得装置350は、上記第1実施形態の生体情報取得装置としてのセンサー部150に対して発光部110の構成を異ならせたものである。したがって、センサー部150と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
また、X方向に発光素子30Rと発光素子30Gとが交互に配置された素子行と、X方向に発光素子30Bと発光素子30Rとが交互に配置された素子行とが、Y方向に交互に配置されている。これにより、Y方向に発光素子30Rと発光素子30Bとが交互に配置された素子列と、Y方向に発光素子30Gと発光素子30Rとが交互に配置された素子列とができあがっている。つまり、1つの受光素子142(透光部112)を中心としてその周囲にそれぞれ1つずつの発光素子30B及び発光素子30Gと、2つの発光素子30Rとが配置された状態となっている。なお、3種の発光素子30R,30G,30Bの配置はこれに限定されるものではない。また、赤(R)、緑(G)、青(B)以外の発光色が得られる発光素子が配置されていてもよい。
このような画像取得装置350を、例えば上記第1実施形態の携帯型情報端末100におけるセンサー部150と置き換え、被写体として指を撮像すると、指紋情報を取得することができる。取得された指紋情報を用いることで取扱い者を識別するセキュリティー管理を行うことができる。また、例えば、迷光の影響を低減することで、血液中の特定成分の濃度変化による吸光度変化(3波長)を正確に捉えることができ、該特定成分の高精度な定量評価に繋がる。
図11に示すように、変形例の発光素子30は、光反射性を有する反射層21に直に積層させた光透過性を有する陽極31を有するものである。反射層21及び陽極31の外縁21a,31aを覆い、陽極31において少なくとも発光領域31bが露出するように層間絶縁膜22が形成されている。隔壁部23は、陽極31上において発光領域31bを囲むと共に、一部が層間絶縁膜22と重なるように形成されている。隔壁部23の透光部112側の端部23aは、発光領域31bの外縁と、反射層21及び陽極31の外縁21a,31aとの間に位置している。このような変形例の発光素子30の構造によれば、第1実施形態と同様に、発光領域31bの周辺に位置する隔壁部23を介して透光部112側に漏れる光を反射層21によって反射させることができる。また、反射層21と陽極31とを電気的に容易に接続させることができる。
また、例えば、医療機器として、血圧、血糖、脈拍、脈波、コレステロール量、ヘモグロビン量、血中水分、血中酸素量などの計測装置に適用することができる。また、色素と併用することで肝機能(解毒率)測定や血管位置確認、癌部位の確認をすることができる。さらには、検体での知見を増やすことで皮膚癌の良性/悪性腫瘍(メラノーマ)を判断することが可能になる。また、上記項目の一部または全部を総合的に判断することで、肌年齢、肌の健康度の指標判断も可能となる。
Claims (12)
- 受光素子を有する撮像部と、遮光部と、発光素子を有する発光部と、を備えた画像取得装置であって、
前記遮光部は、透光性の基板と、前記撮像部に対向する前記基板の表面に設けられた遮光層と、前記撮像部における前記受光素子の配置に対応して前記遮光層に設けられた開口部とを有し、
前記発光部と前記遮光部との間に、前記遮光部の前記基板の屈折率よりも屈折率が小さい透光層を有し、
前記受光素子の受光面の直径をd、前記開口部の直径をa、前記受光素子の配置ピッチをp、前記透光層の屈折率をn1、前記基板の屈折率をn2、前記受光素子と前記遮光層との間の距離をhとするとき、以下の数式を満たすことを特徴とする画像取得装置。
Arctan((p−a/2−d/2)/h)≧Arcsin(n1/n2) - 前記撮像部と前記遮光部との間に接着層を有し、
前記接着層の屈折率n3は、前記基板の屈折率n2とほぼ同等であることを特徴とする請求項1に記載の画像取得装置。 - 前記発光部と前記遮光部との間に、前記受光素子と前記開口部とを結ぶ光軸上に配置された集光レンズを含む集光部を備え、
前記遮光部と前記集光部との間に前記透光層を有することを特徴とする請求項1または2に記載の画像取得装置。 - 前記透光層は、真空層または空気層であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の画像取得装置。
- 前記発光素子は、光反射性を有する反射層と、光透過性を有する電極と、前記反射層と前記電極との間に配置された発光機能層と、を有し、
前記発光部は、前記反射層と前記電極との間に配置され前記発光機能層における発光領域を画定する絶縁層と、隣り合う前記発光素子の間に配置された透光部と、を有し、
前記反射層の外縁は、前記絶縁層の前記透光部側の端部よりも前記透光部側に位置していることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の画像取得装置。 - 受光素子を有する撮像部と、遮光部と、近赤外光を発する発光素子を有する発光部と、を備えた生体情報取得装置であって、
前記遮光部は、透光性の基板と、前記撮像部に対向する前記基板の表面に設けられた遮光層と、前記撮像部における前記受光素子の配置に対応して前記遮光層に設けられた開口部とを有し、
前記発光部と前記遮光部との間に、前記遮光部の前記基板の屈折率よりも屈折率が小さい透光層を有し、
前記受光素子の受光面の直径をd、前記開口部の直径をa、前記受光素子の配置ピッチをp、前記透光層の屈折率をn1、前記基板の屈折率をn2、前記受光素子と前記遮光層との間の距離をhとするとき、以下の数式を満たすことを特徴とする生体情報取得装置。
Arctan((p−a/2−d/2)/h)≧Arcsin(n1/n2) - 前記撮像部と前記遮光部との間に接着層を有し、
前記接着層の屈折率n3は、前記基板の屈折率n2とほぼ同等であることを特徴とする請求項6に記載の生体情報取得装置。 - 前記発光部と前記遮光部との間に、前記受光素子と前記開口部とを結ぶ光軸上に配置された集光レンズを含む集光部を備え、
前記遮光部と前記集光部との間に前記透光層を有することを特徴とする請求項6または7に記載の生体情報取得装置。 - 前記透光層は、真空層または空気層であることを特徴とする請求項6乃至8のいずれか一項に記載の生体情報取得装置。
- 前記発光素子は、光反射性を有する反射層と、光透過性を有する電極と、前記反射層と前記電極との間に配置された発光機能層と、を有し、
前記発光部は、前記反射層と前記電極との間に配置され前記発光機能層における発光領域を画定する絶縁層と、隣り合う前記発光素子の間に配置された透光部と、を有し、
前記反射層の外縁は、前記絶縁層の前記透光部側の端部よりも前記透光部側に位置していることを特徴とする請求項6乃至9のいずれか一項に記載の生体情報取得装置。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の画像取得装置を備えたことを特徴とする電子機器。
- 請求項6乃至10のいずれか一項に記載の生体情報取得装置を備えたことを特徴とする電子機器。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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