JP5907200B2 - 光検出ユニット及び生体情報検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、光検出ユニット及び生体情報検出装置等に関係する。

人間の脈波等の生体情報を検出する生体情報検出装置が知られている。特許文献１、２には、このような生体情報検出装置の一例である脈拍計の従来技術が開示されている。脈拍計は、例えば腕、手首、指等に装着されて、人体の心拍に由来する拍動を検出して、脈拍数を測定する。

特許文献１、２に開示される脈拍計は、光電式の脈拍計であり、その光検出ユニットは、対象物である被検体に向けて光を発光する発光部と、被検体からの光（生体情報を有する光）を受光する受光部を有する。この脈拍計では、血流量の変化を受光量の変化として検出することで、脈波を検出している。そして特許文献１には、手首に装着するタイプの脈拍計が開示され、特許文献２には、指に装着するタイプの脈拍計が開示されている。また特許文献３には、受光部に対して遮光部材を設けた光センサーが開示されている。

特開２０１１−１３９７２５号公報 特開２００９−２０１９１９号公報 特開平６−２７３２２９公報

このような生体情報等の検出装置では、その光検出ユニットの発光部が対象物に対して光を出射し、受光部が対象物からの光を受光することで得られる検出信号に基づいて、種々の情報を検出する。このため、検出信号の信号品位の向上が重要な課題となる。例えば発光部からの光が受光部に入射されてしまうと、検出される情報の信頼性や検出精度等が低下してしまうおそれがある。

本発明の幾つかの態様によれば、発光部からの光が受光部に入射されるのを抑制しながら検出性能を向上できる光検出ユニット等を提供することができる。

本発明の一態様は、対象物に対して光を出射する発光部と、前記対象物からの光を受光する受光部と、少なくとも前記受光部を遮光する遮光用部材と、を含み、前記遮光用部材は、前記発光部と前記受光部との間に設けられ、前記発光部からの直接光が前記受光部に入射されるのを遮光する第１の面と、前記第１の面に交差する方向に設けられ、前記受光部への光の入射を遮光する第２の面及び第３の面と、を有し、前記第１の面は、第１の材料で形成され、前記第２の面及び前記第３の面は、前記第１の材料と異なる第２の材料で形成されている光検出ユニットに関係する。

本発明の一態様によれば、発光部により対象物に光が出射され、対象物からの光が受光部により受光される。そして、少なくとも受光部を遮光するように、遮光用部材が設けられる。このような第１の材料で形成される第１の面を遮光用部材に設けることで発光部からの光が受光部に入射されるのを抑制でき、光検出ユニットの検出性能等を向上できるようになる。また、第２の面及び第３の面を、第１の面の第１の材料とは異なる第２の材料で形成することで、これらの第２の面及び第３の面を、各面に最適な材料で形成することが可能になる。

また、本発明の一態様では、前記第１の材料は、金属材料であり、前記第２の材料は、前記金属材料以外の材料であってもよい。

このように第１の面を金属材料で形成すれば、例えば第１の面を薄く形成すること等が可能になり、発光部と受光部の間の距離を小さくすることが容易になる。この結果、発光部からの光が受光部に入射されるのを抑制しながら光検出ユニットの検出性能等を向上できるようになる。

また、光検出ユニットの筐体（ケース）そのものや、光検出ユニットを構成する他の部品により、第２の面及び第３の面を形成すること等が可能になる。これにより、第２の面及び第３の面の製造コストを抑制すること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記第１の面は、板金加工により形成された金属板であってもよい。

金属板は、例えば同じ薄さのプラスチック板に比べて、遮光度が高い。そのため、第１の面を薄くして、発光部と受光部の間の距離を小さくすることを容易にしつつ、発光部から受光部への直接光を効果的に遮光すること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記第２の面及び前記第３の面は、プラスチック材料で形成されていてもよい。

これにより、遮光用部材の第２の面及び第３の面を軽量に形成すること等が可能になる。また、第２の面及び第３の面を金属材料で形成する場合に比べて、複雑な形状の第２の面及び第３の面を容易に形成すること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記第２の面及び前記第３の面は、前記プラスチック材料を射出成形することにより、形成されていてもよい。

これにより、遮光用部材の第２の面及び第３の面の量産性（作りやすさ）を向上させること等が可能になる。具体的には、射出成形により第２の面及び第３の面を形成する場合には、型を用意することで、複雑な形状の第２の面及び第３の面を容易に均一に（個体差を抑制して）形成すること等が可能になる。さらに、例えば光検出ユニットの筐体と、第２の面及び第３の面を一体成形することが可能になり、その場合には、光検出ユニットの製造コストを抑制すること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記第２の材料は、金属材料であり、前記第１の材料は、前記金属材料以外の材料であってもよい。

これにより、遮光用部材の第２の面及び第３の面を金属材料で形成し、第１の面を金属材料以外の材料で形成すること等が可能になる。特に、第２の面及び第３の面側から受光部への入射する光の量が多い場合には、プラスチック板で第２の面及び第３の面を形成する場合よりも、受光部へ入射する光を効果的に遮光すること等が可能になる。さらに、光検出ユニットの筐体が金属により形成される場合には、筐体と第２の面及び第３の面を一体成形し、光検出ユニットの製造コストを抑制すること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記第２の面及び前記第３の面は、板金加工により形成された金属板であってもよい。

これにより、第２の面及び第３の面を薄くして、光検出ユニットを小型化しつつ、第２の面及び第３の面側から受光部へ入射する光を効果的に遮光すること等が可能になる。

また、本発明の他の態様では、対象物に対して光を出射する発光部と、前記対象物からの光を受光する受光部と、少なくとも前記受光部を遮光する遮光用部材と、を含み、前記遮光用部材は、前記発光部と前記受光部との間に設けられ、前記発光部からの直接光が前記受光部に入射されるのを遮光する第１の面と、前記第１の面に交差する方向に設けられ、前記受光部への光の入射を遮光する第２の面及び第３の面と、を有し、前記第２の面及び前記第３の面は、板金加工により形成された金属板であり、前記第１の面は、前記第２の面及び前記第３の面とは別体に形成された金属板である光検出ユニットに関係する。

これにより、例えば第１の面、第２の面及び第３の面を同一形状の板金にし、さらに遮光用部材の製造コストを抑制すること等が可能になる。また、第１の面を薄くして、発光部と受光部の間の距離を小さくすることを容易にしつつ、発光部から受光部への直接光を効果的に遮光すること等が可能になる。さらに、第２の面及び第３の面を薄くして、光検出ユニットを小型化しつつ、第２の面及び第３の面側から受光部へ入射する光を効果的に遮光すること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記第１の面の第１の端面は、前記第１の面を前記発光部側から見た正面視において、前記第２の面の端面よりも、一方側に突出し、前記第１の面の前記第１の端面に対向する第２の端面は、前記正面視において、前記第３の面の端面よりも、前記一方とは異なる他方側に突出していてもよい。

これにより、第１の面の突出する第１の端面及び第２の端面により、発光部からの光を遮光して、発光部からの光が受光部に入射されてしまう事態を抑制すること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記第１の面及び前記第２の面は、第１の隙間領域を介して隣接して設けられ、前記第１の面及び前記第３の面は、第２の隙間領域を介して隣接して設けられていてもよい。

このように、第１の面、第２の面及び第３の面の組み付け時に、組み付け誤差が生じ、第１の隙間領域及び第２の隙間領域が生じてしまった場合であっても、第１の面の突出する第１の端面及び第２の端面により、発光部からの光を遮光して、発光部からの光が受光部に入射されてしまう事態を抑制すること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記遮光用部材は、前記第１の面に交差する方向に沿って設けられ、前記受光部への光の入射を遮光する第４の面を有し、前記第４の面には、前記対象物と前記受光部の間の光路において前記対象物からの光を絞る絞り部が形成されていてもよい。

これにより、対象物等からの迷光が受光部に入射されてしまうのを抑制できるため、光検出ユニットの検出性能の向上を図ること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記発光部と前記受光部の間の距離をＬＤとした場合に、ＬＤ＜３ｍｍであってもよい。

これにより、発光部と受光部の間の距離を、従来の光検出ユニットに比べて小さくすることが可能になり、光検出ユニットの感度等の検出性能を向上すること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、０．３ｍｍ＜ＬＤ＜２．５ｍｍであってもよい。

これにより、発光部と受光部の間の距離を更に小さくすることが可能になり、感度等の検出性を向上すること等が可能になる。また、０．３ｍｍ＜ＬＤとすることで、光検出ユニットの測定可能範囲に対象物が存在しないことで検出信号の十分な信号強度を得られないなどの事態を抑制すること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記発光部、前記受光部及び前記遮光用部材が実装される基板を有し、前記遮光用部材は、前記遮光用部材を前記基板に固定するために前記基板の穴部に係止される第１の突起部及び第２の突起部を有し、前記第１の突起部及び前記第２の突起部は、前記遮光用部材の中心線に対して非線対称な位置に設けられていてもよい。

これにより、遮光用部材を基板に取り付ける際に、遮光用部材が誤った位置や方向で基板に取り付けられてしまう事態を抑制でき、光検出ユニットの組み立て作業の簡素化や効率化を図ること等が可能になる。

また、本発明の他の態様では、光検出ユニットを含む生体情報検出装置に関係する。

本実施形態の光検出ユニットの構成例を示す斜視図。 図２（Ａ）、図２（Ｂ）は本実施形態の光検出ユニットの構成例を示す平面図、側面図。 遮光用部材の詳細な形状を示す平面図、側面図、正面図、背面図。 発光部と受光部の間の距離と検出信号の信号強度の関係を示す図。 発光部と受光部の距離と深さ方向での測定距離の関係についての説明図。 図６（Ａ）、図６（Ｂ）は本実施形態の生体情報検出装置の外観図。 本実施形態の生体情報検出装置の外観図。 生体情報検出装置の装着及び端末装置との通信についての説明図。 生体情報検出装置の機能ブロック図。 図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）はセンサー部の説明図。

以下、本実施形態について説明する。なお、以下で説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．光検出ユニット
図１は、本実施形態の光検出ユニットの構成例を示す斜視図であり、図２（Ａ）、図２（Ｂ）は平面図、側面図である。

本実施形態の光検出ユニットは、受光部１４０、発光部１５０、遮光用部材７０を含む。また基板１６０を含むことができる。

発光部１５０は、対象物（被検体等）に対して光を出射し、受光部１４０は、対象物からの光を受光する。例えば発光部１５０が光を出射し、その光が対象物により反射されると、受光部１４０が、その反射光を受光する。受光部１４０は、例えばフォトダイオード等の受光素子により実現できる。発光部１５０は、例えばＬＥＤ等の発光素子により実現できる。例えば受光部１４０は、半導体の基板に形成されたＰＮ接合のダイオード素子などにより実現できる。この場合に、受光角度を絞るための角度制限フィルターや受光素子に入射する光の波長を制限する波長制限フィルターを、このダイオード素子上に形成してもよい。

脈拍計などの生体情報検出装置に適用した場合を例にとると、発光部１５０からの光は、対象物である被検体の内部を進み、表皮、真皮及び皮下組織等で拡散又は散乱する。その後、この光は、血管（被検出部位）に到達し、反射される。この際に、光の一部は血管により吸収される。そして、脈拍の影響により血管での光の吸収率が変化し、反射光の光量も変化するため、受光部１４０がこの反射光を受光して、その光量の変化を検出することで、生体情報である脈拍数等を検出できるようになる。

なお発光部１５０に設けられるドーム型レンズ１５１（広義には集光レンズ）は、発光部１５０に樹脂封止（光透過樹脂で封止）されるＬＥＤチップ（広義には発光素子チップ）からの光を集光するためのレンズである。即ち、表面実装型の発光部１５０では、ＬＥＤチップがドーム型レンズ１５１の下方に配置されており、ＬＥＤチップからの光は、ドーム型レンズ１５１により集光されて対象物に出射される。これにより光検出ユニットの光学的な効率を向上できる。

遮光用部材７０は光の遮光を行うための部材である。例えば図１では遮光用部材７０は受光部１４０を遮光している。即ち、遮光用部材７０は、発光部１５０側には設けられておらず、受光部１４０側に設けられている。例えば、遮光用部材７０は受光部１４０を覆うように設けられ、受光部１４０への入射光を遮光しているが、発光部１５０については遮光を行っていない。但し、遮光用部材７０を発光部１５０側に設ける変形実施も可能である。

遮光用部材７０の少なくとも内側面に対しては、反射抑制加工を行うことが望ましい。例えば遮光用部材７０の表面（内側面等）の色を、黒色等の所定色にして、光の乱反射を防ぐようにする。或いは、遮光用部材７０の表面をモスアイ構造にしてもよい。例えば数十〜数百ｎｍ周期の凹凸構造を表面に形成して、反射防止構造とする。このような反射抑制加工をすれば、例えば遮光用部材７０の表面での反射光が迷光となって、検出信号のノイズ成分となってしまう事態を効果的に抑制できる。

受光部１４０、発光部１５０、遮光用部材７０は、基板１６０に実装される。基板１６０は例えばリジッド基板である。基板１６０には、受光部１４０の信号・電源の端子１４２と接続するための端子１６２や、外部のメイン基板との間で信号・電源を接続するための端子１６４が設けられている。例えば受光部１４０の端子１４２と基板１６０の端子１６２はワイヤボンディング等により接続される。

そして本実施形態では、遮光用部材７０は、発光部１５０と受光部１４０の間に設けられる遮光壁１００を有している。この遮光壁１００は、発光部１５０からの光（直接光等）が受光部１４０に入射されるのを遮光する。そして、この遮光壁１００は、例えば板金加工により形成された遮光用部材７０の第１の面７１により形成されている。即ち、遮光壁１００となる第１の面７１が、受光部１４０と発光部１５０との間に設けられており、これにより発光部１５０からの光が受光部１４０に入射されるのが抑制される。

また遮光用部材７０は、第２、第３の面７２、７３を有する。これらの第２、第３の面７２、７３は、第１の面７１に交差（例えば直交）する方向に沿って設けられる。例えば第１の面７１を正面側の面とした場合に、第２、第３の面７２、７３は側面側の面であり、側面側の遮光壁となる。

これにより、発光部１５０からの光（直接光）が受光部１４０に入射されるのを抑制しながら検出性能を向上できる。

また、第１の面７１は、第１の材料で形成され、第２の面７２及び第３の面７３は、第１の材料と異なる第２の材料で形成されている。

よって、後に詳述するように、薄く形成することが好ましい第１の面７１を、薄く形成可能な第１の材料で形成し、薄く形成する必要性が低い第２の面７２及び第３の面７３を、量産性が高い第２の材料で形成することが可能になる。すなわち、遮光用部材７０を構成する各面を最適な材料で形成することが可能になる。

例えば、第１の材料は、金属材料であり、第２の材料は、金属材料以外の材料である。

これにより、遮光用部材の強度等を確保しながら、第２の面７２及び第３の面７３よりも、第１の面７１を薄く形成すること等が可能になる。その結果、発光部１５０と受光部１４０の間の距離を小さくすることが容易になり、発光部１５０からの光が受光部１４０に入射されるのを抑制しながら光検出ユニットの検出性能等を向上できるようになる。

また、光検出ユニットの筐体（例えば、図６において後述するケース部３０等）そのものや、光検出ユニットを構成する他の部品により、第２の面７２及び第３の面７３を形成すること等が可能になる。これにより、第２の面７２及び第３の面７３の製造コストを抑制すること等が可能になる。

さらに具体的には、第１の面７１は、板金加工により形成された金属板である。

ここで、板金加工とは、例えば金属材料をローラーに通して圧縮し、金属材料の厚みを減らして（圧延加工を行って）生成された金属板に対して、例えば切り出し加工、切断加工、くりぬき加工及び曲げ加工等を行うことをいう。

このようにして製造された金属板は、例えば同じ薄さのプラスチック板に比べて、遮光度が高い。そのため、第１の面７１を薄くして、発光部１５０と受光部１４０の間の距離を小さくすることを容易にしつつ、発光部１５０から受光部１４０への直接光を効果的に遮光すること等が可能になる。

一方、第２の面７２及び第３の面７３は、プラスチック材料で形成される。

これにより、第２の面７２及び第３の面７３を軽量に形成すること等が可能になる。また、第２の面７２及び第３の面７３を金属材料で形成する場合に比べて、複雑な形状の第２の面７２及び第３の面７３を容易に形成すること等が可能になる。

この場合には、第２の面及び第３の面は、プラスチック材料を射出成形することにより、形成される。

これにより、遮光用部材の第２の面及び第３の面の量産性（作りやすさ）を向上させること等が可能になる。具体的には、射出成形により第２の面７２及び第３の面７３を形成する場合には、型を用意することで、複雑な形状の第２の面７２及び第３の面７３を、容易に均一に（個体差を抑制して）形成すること等が可能になる。さらに、例えば光検出ユニットの筐体と、第２の面７２及び第３の面７３を一体成形することが可能になり、その場合には、光検出ユニットの製造コストを抑制すること等が可能になる。

以上のように、薄く形成することが好ましい第１の面７１を、板金で形成し、薄く形成する必要性が低い第２の面７２及び第３の面７３を、プラスチックで形成することが可能になる。これにより、光学的な性能を確保しながら、光検出ユニットを小型化しつつ、光検出ユニットの作りやすさを向上させることができる。

また他にも金属材料以外の材料としては、ゴム等の樹脂（天然樹脂及び合成樹脂を含む）があげられる。すなわち、第１の面７１が金属板であり、第２の面７２及び第３の面７３がゴム等の樹脂により形成されていてもよい。

そして図１、図２（Ａ）に示すように、第１の面７１のＤ１に示す第１の端面（左側端面）は、第１の面７１を発光部１５０側から見た正面視において、第２の面７２のＤ３に示す端面よりも、一方側（左側）に突出している。一方、第１の面７１の第１の端面に対向する、Ｄ２に示す第２の端面（右側端面）は、上記の正面視において、第３の面７３のＤ４に示す端面よりも、一方とは異なる他方側（右側）に突出している。即ち、第１の面７１のＤ１、Ｄ２に示す端面が、第２、第３の面のＤ３、Ｄ４に示す端面よりも、両側に突出している。

例えば第１の面７１と第２の面７２とは、図２（Ｂ）のＥ１に示す第１の隙間領域を介して隣接して設けられる。また第１の面７１と第３の面７３とは第２の隙間領域を介して隣接して設けられる。即ち、第１の面７１の背面と、第２、第３の面のＤ３、Ｄ４に示す端面とは接しておらず、当該背面と端面との間には隙間領域が存在している。

そして、このような隙間領域が存在すると、後に詳述するようにこの隙間領域を介して発光部１５０からの光が受光部１４０に入射されてしまうおそれがある。しかしながら、本実施形態では、前述のように第１の面７１のＤ１、Ｄ２に示す端面が、第２、第３の面７２、７３よりも正面視において両側に突出しているため、このような発光部１５０からの光が受光部１４０に入射されてしまう事態を効果的に抑制できる。

また遮光用部材７０は、第１の面７１に交差（例えば直交）する方向に沿って設けられ、受光部１４０への光の入射を遮光する第４の面７４を有する。この第４の面７４は、例えば遮光用部材７０の上面の面である。

そして、この第４の面７４には、対象物と受光部１４０の間の光路において対象物からの光（反射光等）を絞る絞り部８０が形成されている。即ち、第４の面７４には、絞り部８０の開口部８１が形成されている。なお遮光用部材７０は、背面の遮光壁となる第５の面７５も設けられており、背面側から入射される光を遮光している。

２．遮光用部材
２．１ 板金加工
本実施形態の光検出ユニットでは、図１に示すように、受光部１４０等を外部光から遮光するための遮光用部材７０を設けている。そして、遮光用部材７０は、例えば第１の面７１により遮光壁１００を実現している。また遮光用部材７０の例えば第４の面７４により、開口部８１を有する絞り部８０を実現している。ここで遮光壁１００は、例えば受光部１４０の中心位置と発光部１５０の中心位置を結ぶ線分に対して交差（直交）する方向に沿った壁面を有するものである。このような遮光壁１００を設けることで、発光部１５０からの光（直接光）が受光部１４０に入射されるのが抑止されて、検出データの信頼性等を向上できるようになる。

即ち、後に詳述するように、発光部１５０と受光部１４０の間の距離が小さいほど、光検出ユニットの光学的な効率・性能が向上する。例えば光学的な効率・性能は距離の二乗に反比例して低下する。従って、できる限り発光部１５０と受光部１４０の間の距離を小さくすることが望ましい。

一方、発光部１５０と受光部１４０の間の距離を小さくすると、発光部１５０からの直接光が受光部１４０に入射してしまい、ＤＣ成分の増加等が生じて、性能が低下してしまう。このため本実施形態の光検出ユニットでは、受光部１４０と発光部１５０の間に遮光壁１００を設けている。

例えば、遮光用部材７０の詳細な形状を示す平面図、側面図、正面図、背面図を、図３に示す。本実施形態では、前述したように、金属材料を板金加工することにより、遮光用部材７０の第１の面７１を形成し、プラスチック材料を射出成形することにより、第２の面７２及び第３の面７３を形成する。具体的には、第２の面７２、第３の面７３、第４の面７４及び第５の面７５を、プラスチック材料の射出成形により一体成形し、一体成形された４面（７２〜７５）のプラスチック部品に、第１の面７１となる板金を組み付けることで、遮光用部材７０が形成される。

そして、図１において発光部１５０と対向する第１の面７１が、発光部１５０からの直接光が受光部１４０に入射されるのを遮光する遮光壁１００となる。また上面の第４の面７４には、対象物と受光部１４０の間の光路において対象物からの光を絞る絞り部８０が形成される。即ち、開口部８１を有する絞り部８０が形成される。

このように、板金加工による第１の面７１を用いて遮光壁１００を実現すれば、第１の面７１をプラスチック材料で形成する場合に比べて、遮光壁１００の厚さを薄くできる。例えば板金加工を用いた場合には、その面の厚さが例えば０．１ｍｍ程度であっても、十分な強度を有する遮光用部材７０を実現できる。このため、遮光壁１００となる第１の面７１の厚さも例えば０．１ｍｍ程度にすることが可能になる。従って、遮光壁１００の厚さが例えば０．４ｍｍ以上になってしまう射出成形を用いる手法に比べて、遮光壁１００の厚さを十分に薄くでき、その分だけ、発光部１５０と受光部１４０の間の距離も短くできる。従って、発光部１５０からの直接光が受光部１４０に入射されるのを遮光壁１００により抑制しながら、発光部１５０から受光部１４０への対象物を介した光の光路長も短くできるため、光検出ユニットの検出性能等を向上できるようになる。

特に図１では、チップパッケージ型の発光部１５０を使用している。このチップパッケージ型の発光部１５０では、例えばドーム型レンズ１５１がＬＥＤチップの上に配置されることで、対象物への光の出射効率が高くなり、光検出ユニットの検出感度を高めることができる。

しかしながら、チップパッケージ型の発光部１５０は、例えばリフレクターにＬＥＤチップを配置して実現するタイプのものに比べて、その配置占有面積が大きい。従って、その分だけ発光部１５０と受光部１４０の間の距離も長くなってしまうという問題がある。この点、本実施形態によれば、前述のように遮光壁１００の厚さを十分に薄くできるため、このようなチップパッケージ型の発光部１５０を用いた場合にも、これに対応することが可能となり、光検出ユニットの感度等の検出性能を向上できる。

また図１〜図２（Ｂ）では、遮光用部材７０は、発光部１５０側には設けられず受光部１４０側にだけ設けられている。即ち、遮光用部材７０は、受光部１４０を覆ってその遮光を行っているが、発光部１５０については覆っていない。

例えば、遮光用部材７０を、発光部１５０についても遮光するような形状にすると、発光部１５０から対象物へと向かう光の一部が、遮光用部材７０により遮られてしまい、対象物へ照射される光量等が減少し、感度等の検出性能が低下するおそれがある。

この点、図１〜図２（Ｂ）のように、遮光用部材７０の形状を、受光部１４０側だけを遮光するような形状にすれば、発光部１５０からの出射光が遮光用部材７０により遮られて対象物への光の光量が減少してしまう事態の発生を抑制できる。

また遮光用部材７０を発光部１５０側に設けず受光部１４０側だけに設ける構成は、光検出ユニットの薄型化という観点においても有利な構成である。例えば図２（Ｂ）に示すように、ドーム型レンズ１５１を有する発光部１５０は、受光部１４０に比べてその高さが高くなる。従って、発光部１５０側に遮光用部材７０を設けると、その分だけ発光部１５０側での高さが高くなってしまい、光検出ユニットの薄型化の妨げとなる。

この点、遮光用部材７０を受光部１４０側だけに設ける構成であれば、発光部１５０側には遮光用部材７０が存在しないため、例えば図２（Ｂ）に示すように受光部１４０側での高さと発光部１５０側での高さを揃えることが可能になる。従って、発光部１５０側にも遮光用部材７０を設ける手法に比べて、光検出ユニットの全体として高さを低くすることが可能になり、光検出ユニットの薄型化の実現が容易になる。

また、上述のように遮光用部材７０には絞り部８０が設けられている。即ち、遮光用部材７０の上面の第４の面７４に開口部８１が形成され、この開口部８１により絞り部８０が実現される。この場合に、絞り部８０の開口部８１は、発光部１５０に近いほど広く開いている。例えば開口部８１は、半円形状（略半円形状）になっており、その半円の直径が発光部１５０側に位置している。絞り部８０の開口部８１をこのような形状にすれば、発光部１５０から出射されて対象物により反射された光を、効率良く受光部１４０に入射させることが可能になり、感度等の検出性能を向上できる。なお、絞り部８０の詳細については後に詳述する。

ただし、前述した例とは異なり、例えば第１の面７１の厚さが０．４ｍｍ以上であっても、光学的な性能を確保可能であるが、光検出ユニットを小型化するために、第２の面７２及び第３の面７３を薄くする必要がある場合や、第２の面７２及び第３の面７３側から受光部１４０に入射する光をより効果的に遮光する必要がある場合などには、第２の材料が、金属材料であり、第１の材料が、金属材料以外の材料であってもよい。

これにより、第２の面７２及び第３の面７３を金属材料で形成し、第１の面７１を金属材料以外の材料で形成すること等が可能になる。特に、第２の面７２及び第３の面側７３から受光部１４０への入射する光の量が多い場合には、プラスチック板で第２の面７２及び第３の面７３を形成する場合よりも、受光部１４０へ入射する光を効果的に遮光すること等が可能になる。さらに、光検出ユニットの筐体が金属により形成される場合には、筐体と第２の面７２及び第３の面７３を一体成形し、光検出ユニットの製造コストを抑制すること等が可能になる。

そして、この場合には、第２の面７２及び第３の面７３は、板金加工により形成された金属板であってもよい。一方、第１の面７１は、プラスチック材料を射出成形して形成されたものであってもよい。

これにより、第２の面７２及び第３の面７３を薄くして、光検出ユニットを小型化しつつ、第２の面７２及び第３の面７３側から受光部１４０へ入射する光を効果的に遮光すること等が可能になる。

さらに、前述した例とは異なり、第２の面７２及び第３の面７３は、板金加工により形成された金属板であり、第１の面７１は、第２の面７２及び第３の面７３とは別体に形成された金属板であってもよい。すなわち、第１の面７１、第２の面７２及び第３の面７３は、全て別体の金属板であり、第２の面７２及び第３の面７３に、第１の面７１を組み付けることで、遮光用部材７０を形成してもよい。

これにより、例えば第１の面７１、第２の面７２及び第３の面７３を同一形状の板金にし、さらに製造コストを抑制すること等が可能になる。また、第１の面７１を薄くして、発光部１５０と受光部１４０の間の距離を小さくすることを容易にしつつ、発光部１５０から受光部１４０への直接光を効果的に遮光すること等が可能になる。さらに、第２の面７２及び第３の面７３を薄くして、光検出ユニットを小型化しつつ、第２の面７２及び第３の面７３側から受光部１４０へ入射する光を効果的に遮光すること等が可能になる。

２．２ 隙間領域
前述したように、第２の面７２及び第３の面７３に第１の面７１を組み付けて、遮光用部材７０を形成する場合には、組み付け誤差が生じ、図３のＥ１に示すように、隣り合う第１の面７１と第２の面７２の間に隙間領域ができてしまうことがある。同様にＥ２に示すように、隣り合う第１の面７１と第３の面７３の間にも隙間領域ができてしまうことがある。また、第５の面７５と第２の面７２、第３の面７３との間にもＥ３、Ｅ４に示すように隙間領域ができてしまうことがある。

そして、Ｅ１、Ｅ２に示すような隙間領域が形成されると、例えば発光部１５０からの光が、この隙間領域を通って受光部１４０に入射されてしまい、直接光によるＤＣ成分等が増加し、性能が低下してしまうおそれがある。

そこで本実施形態では、図３の第１の面７１のＤ１、Ｄ２に示す端面が、発光部１５０側から見た正面視（面７１に直交する方向での正面視）において、第２の面７２、第３の面７３のＤ３、Ｄ４に示す端面よりも両側に突出するように、遮光用部材７０を形成している。例えば第１の面７１のＤ１に示す端面は、第２の面７２のＤ３に示す端面よりも左側（一方側）に突出しており、第１の面７１のＤ２に示す端面は、第３の面７３のＤ４に示す端面よりも右側（他方側）に突出している。即ち、第１の面７１において、図３のＦ１、Ｆ２に示すような突出部分を延在形成している。

このようにすれば、Ｅ１、Ｅ２に示す隙間領域が形成されている場合においても、発光部１５０からの直接光は、この第１の面７１のＦ１、Ｆ２に示す突出部分に遮られて、受光部１４０に入射されないようになる。即ち、直接光以外の外光については、隙間領域から入射される可能性があるものの、少なくとも発光部１５０からの直接光については、この第１の面７１の突出部分が障壁になって、受光部１４０には入射されないようになる。

従って、面の各辺の境界の隙間領域の存在を原因とする直接光の入射を抑制して、検出性能の低下を防止することが可能になる。

なお、第１の面７１のＤ１、Ｄ２に示す端面と、第２の面７２、第３の面７３のＤ３、Ｄ４に示す端面との位置関係・形状等は、図３に示す位置関係・形状等に限定されるものではない。即ち、少なくともＦ１、Ｆ２に示すように、Ｄ３、Ｄ４に示す端面に対する突出部分が第１の面７１に延在形成されており、発光部１５０からの光がこの突出部分により遮光されるような位置関係・形状であれば、種々の変形実施が可能である。

また前述の図１に示すように、発光部１５０、受光部１４０、遮光用部材７０は基板１６０に実装されている。そして図３に示すように、遮光用部材７０は突起部７８、７９（第１、第２の突起部）を有している。即ち、遮光用部材７０を基板１６０に固定するための突起部７８、７９を有している。これらの突起部７８、７９は、基板１６０に形成された穴部に係止され、これにより遮光用部材７０は基板１６０に固定される。

具体的には図３では、突起部７８は背面の第５の面７５に形成され、突起部７９は、右側面の第３の面７３に形成される。この場合、突起部７８、７９の位置・形状は、遮光用部材７０の中心線ＣＬに対して線対称な位置・形状になっておらず、非線対称な位置・形状になっている。例えば突起部７８、７９は、中心線ＣＬに対して線対称な位置には設けられておらず、非線対称な位置に設けられている。ここで中心線ＣＬは、例えば受光部１４０の中心位置と発光部１５０の中心位置を結んだ線に対応している。また突起部７８、７９の面の向きも、中心線ＣＬに対して線対称な向きにはなっていない。例えば突起部７８の面は、中心線に直交する方向に沿った面となっており、突起部７９は、中心線の方向に沿った面となっている。

このように、突起部７８、７９を非線対称な位置・形状にすれば、遮光用部材７０を基板１６０に取り付ける際に、遮光用部材７０が誤った位置・方向で基板１６０に取り付けられてしまう事態を抑制できる。従って、光検出ユニットの組み立て作業の簡素化や効率化を図ることが可能になり、コスト低減等を実現できる。即ち、図３に示すように、背面の第５の面７５の例えば左側に突起部７８を形成し、右側面の第３の面７３の例えば前方側に突起部７９を形成することで、非線対称な位置・形状の突起部７８、７９を実現することが可能になる。

２．３ 発光部−受光部間距離
図４は、発光部１５０と受光部１４０の間の距離ＬＤと信号強度の関係を示す図である。ここで信号強度は、本実施形態の光検出ユニットが適用される検出装置の検出信号の強度である。例えば後述するような脈波等の生体情報の検出装置に光検出ユニットを適用した場合には、脈波等の生体情報検出信号の強度である。また発光部１５０と受光部１４０の間の距離ＬＤは、例えば発光部１５０、受光部１４０の中心位置（代表位置）の間の距離である。例えば受光部１４０が矩形形状（略矩形形状）である場合には、受光部１４０の位置は、この矩形形状の中心位置である。また発光部１５０が前述のようなドーム型レンズ１５１を有する場合には、発光部１５０の位置は、例えばドーム型レンズ１５１の中心位置（ＬＥＤチップの位置）である。

図４から明らかなように発光部１５０と受光部１４０の距離ＬＤが小さいほど、検出信号の信号強度が高くなり、感度等の検出性能が向上する。従って、発光部１５０と受光部１４０の距離ＬＤは小さければ小さいほど望ましい。

この点、本実施形態では前述の図１〜図３に示すように、遮光用部材７０の第１の面７１は金属を板金加工することで形成され、その第１の面７１により遮光壁１００が実現されている。従って、射出成形で遮光用部材７０を実現する場合に比べて、遮光壁１００の厚さを薄くすることが可能であり、例えば０．１ｍｍ程度にすることができる。従って、遮光壁１００の厚さが薄くなった分だけ、発光部１５０と受光部１４０の距離ＬＤを小さくすることが可能となり、図４から明らかなように検出装置の検出性能を向上できる。

この場合に図４に示すように、受光部１４０と発光部１５０の間の距離はＬＤ＜３ｍｍであることが望ましい。例えば図４の特性曲線Ｇ１における、距離が大きい側の接線Ｇ２から明らかなように、ＬＤ≧３ｍｍとなる範囲では、特性曲線Ｇ１が飽和している。これに対して、ＬＤ＜３ｍｍの範囲では、距離ＬＤが短くなるにつれて、信号強度が大きく増加している。従って、この意味においてＬＤ＜３ｍｍであることが望ましい。

更に、距離ＬＤについてはＬＤ＜２．５ｍｍであることが望ましい。例えば距離が大きい側の接線Ｇ２と小さい側の接線Ｇ３の関係から理解されるように、距離がＬＤ＜２．５ｍｍ（２．４ｍｍ）となる範囲で、距離に対する信号強度の増加率が更に高くなっている。従って、この意味においてＬＤ＜２．５ｍｍであることが更に望ましい。

そして図１〜図３に示す本実施形態の光検出ユニットでは、例えば距離ＬＤはＬＤ＝２．０ｍｍ程度となっている。従って、図４に示すように、ＬＤ≧３ｍｍとなる従来の光検出ユニットに比べて、検出性能を大幅に向上できる。

また距離ＬＤについては下限値も存在し、距離ＬＤを小さくしすぎることも望ましくない。例えば図５は、本実施形態の光検出ユニットを脈波等の生体情報の検出装置に適用した場合について示す図である。この場合には、発光部１５０からの光は、被検体の血管等で拡散又は散乱し、その光が受光部１４０に入射されて、脈波が検出される。そして図５において、発光部１５０と受光部１４０の間の距離ＬＤと、深さ方向での測定距離ＬＢとの間には、ＬＤ＝２×ＬＢの関係が一般的に成り立つ。例えば距離ＬＤだけ離れた発光部１５０と受光部１４０からなる光検出ユニットによる測定限界距離は、ＬＢ＝ＬＤ／２程度となる。そして距離ＬＢが例えば１００μｍ〜１５０μｍとなる範囲には、脈波の検出対象物となる血管は存在しない。従って、距離ＬＤが、ＬＤ≦２×ＬＢ＝２×１００μｍ〜２×１５０μｍ）＝０．２ｍｍ〜０．３ｍｍになると、脈波の検出信号が極めて小さくなることが予想される。即ち、距離ＬＤが小さくなると、それに伴い深さ方向での測定距離ＬＢも小さくなり、その距離ＬＢの範囲に検出対象物が存在しないと、検出信号が極めて小さくなってしまう。つまり、距離ＬＤは小さいほどが検出性能は向上するが、それにも限界があり、下限値が存在する。従って、この意味においてＬＤ＞０．３ｍｍであることが望ましい。即ち、０．３ｍｍ＜ＬＤ＜２．５ｍｍ（或いは０．３ｍｍ＜ＬＤ＜３．０ｍｍ）であることが望ましい。

３．生体情報検出装置
３．１ 生体情報検出装置の全体構成例
図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図７に本実施形態の生体情報検出装置（生体情報測定装置）の外観図を示す。図６（Ａ）は生体情報検出装置を正面方向側から見た図であり、図６（Ｂ）は上方向側から見た図であり、図７は側面方向側から見た図である。

図６（Ａ）〜図７に示すように本実施形態の生体情報検出装置はバンド部１０とケース部３０とセンサー部４０を有する。ケース部３０はバンド部１０に取り付けられる。センサー部４０は、ケース部３０に設けられる。また生体情報検出装置は後述する図９に示すように処理部２００を有する。処理部２００は、ケース部３０に設けられ、センサー部４０からの検出信号に基づいて生体情報を検出する。なお、本実施形態の生体情報検出装置は図６（Ａ）〜図７の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加したりするなどの種々の変形実施が可能である。

なお、上述してきた光検出ユニットは、センサー部４０に含まれることになる。例えばセンサー部４０は、図１０を用いて後述するように、基板１６０と、発光部１５０と、受光部１４０と、遮光用部材７０と、絞り部８０（８０−１，８０−２）を有する光検出ユニットと、他の部材とから構成される。図１０の例であれば、他の部材とは、透光部材５０により実現される凸部５２、溝部５４、凹部５６、押圧抑制部５８等である。ただし、本実施形態に係る光検出ユニットがそれらの部材を含む、即ち、センサー部４０全体が、光検出ユニットに対応する等の変形実施も可能である。

バンド部１０はユーザーの手首に巻き付けて生体情報検出装置を装着するためのものである。バンド部１０はバンド穴１２、バックル部１４を有する。バックル部１４はバンド挿入部１５と突起部１６を有する。ユーザーは、バンド部１０の一端側を、バックル部１４のバンド挿入部１５に挿入し、バンド部１０のバンド穴１２にバックル部１４の突起部１６を挿入することで、生体情報検出装置を手首に装着する。この場合、どのバンド穴１２に突起部１６を挿入するかに応じて、後述するセンサー部４０の押圧（手首表面に対する押圧）の大きさが調整される。

ケース部３０は、生体情報検出装置の本体部に相当するものである。ケース部３０の内部には、センサー部４０、処理部２００等の生体情報検出装置の種々の構成部品が設けられる。即ち、ケース部３０は、これらの構成部品を収納する筐体である。このケース部３０は例えばトップケース３４とボトムケース３６を有する。なおケース部３０は、トップケース３４とボトムケース３６に分離される態様のものでなくてもよい。

ケース部３０には発光窓部３２が設けられている。発光窓部３２は透光部材により形成されている。そしてケース部３０には、フレキシブル基板に実装された発光部（ＬＥＤ、光検出ユニットの発光部１５０とは異なる報知用の発光部）が設けられており、この発光部からの光が、発光窓部３２を介してケース部３０の外部に出射される。

図７に示すようにケース部３０には端子部３５が設けられている。生体情報検出装置を図示しないクレードルに装着すると、クレードルの端子部とケース部３０の端子部３５とが電気的に接続される。これによりケース部３０に設けられる二次電池（バッテリー）の充電が可能になる。

センサー部４０は被検体の脈波等の生体情報を検出するものである。例えばセンサー部４０は、後述する図９、図１０（Ａ）に示すように受光部１４０と発光部１５０を有する。またセンサー部４０は、透光部材により形成され、被検体の皮膚表面に接触して押圧を与える凸部５２を有する。このように凸部５２が皮膚表面に押圧を与えた状態で、発光部１５０が光を出射し、その光が被検体（血管）により反射された光を受光部１４０が受光し、その受光結果が検出信号として処理部２００に出力される。そして処理部２００は、センサー部４０からの検出信号に基づいて脈波等の生体情報を検出する。なお本実施形態の生体情報検出装置の検出対象となる生体情報は、脈波（脈拍数）には限定されず、生体情報検出装置は、脈波以外の生体情報（例えば血液中の酸素飽和度、体温、心拍等）を検出する装置であってもよい。

図８は生体情報検出装置４００の装着及び端末装置４２０との通信についての説明図である。

図８に示すように被検体であるユーザーは手首４１０に生体情報検出装置４００を時計のように装着する。図７に示すように、ケース部３０の被検体側の面にはセンサー部４０が設けられている。従って、生体情報検出装置４００が装着されると、センサー部４０の凸部５２が手首４１０の皮膚表面に接触して押圧を与え、その状態でセンサー部４０の発光部１５０が光を発光し、受光部１４０が反射光を受光することで、脈波等の生体情報が検出される。

生体情報検出装置４００と端末装置４２０は通信接続されて、データのやり取りが可能になっている。端末装置４２０は、例えばスマートフォン、携帯電話機、フューチャーフォン等の携帯型通信端末である。或いは端末装置４２０は、タブレット型コンピュータ等の情報処理端末であってもよい。生体情報検出装置４００と端末装置４２０の通信接続としては、例えばブルートゥース（Bluetooth（登録商標））等の近接無線通信を採用できる。このように生体情報検出装置４００と端末装置４２０が通信接続されることで、端末装置４２０の表示部４３０（ＬＣＤ等）に、脈拍数や消費カロリーなどの各種の情報を表示できる。即ち、センサー部４０の検出信号に基づき求められた各種の情報を表示できる。なお脈拍数や消費カロリーなどの情報の演算処理は、生体情報検出装置４００において実行してもよいし、その少なくとも一部を端末装置４２０において実行してもよい。

生体情報検出装置４００には、発光窓部３２が設けられており、報知用の発光部の発光（点灯、点滅）により、各種の情報をユーザーに報知する。例えば脂肪燃焼ゾーンに入った場合や脂肪燃焼ゾーンから出た場合に、これを発光窓部３２を介した発光部の発光により報知する。また端末装置４２０においてメール等が受信されると、それが端末装置４２０から生体情報検出装置４００に通知される。そして生体情報検出装置４００の発光部が発光することで、メール等の受信がユーザーに通知される。

このように図８では、生体情報検出装置４００にはＬＣＤ等の表示部が設けられておらず、文字や数字等で報知する必要がある情報は、端末装置４２０の表示部４３０に表示される。このように図８では、ＬＣＤ等の表示部を設けずに、必要最小限の情報を発光部の発光によりユーザーに報知することで、生体情報検出装置４００の小型化を実現している。また生体情報検出装置４００に表示部を設けないことで、生体情報検出装置４００の美観についても向上できる。

図９に本実施形態の生体情報検出装置の機能ブロック図を示す。図９では生体情報検出装置は、センサー部４０、体動センサー部１７０、振動発生部１８０、処理部２００、記憶部２４０、通信部２５０、アンテナ２５２、報知部２６０を含む。なお本実施形態の生体情報検出装置は図９の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。

センサー部４０は、脈波等の生体情報を検出するものであり、受光部１４０、発光部１５０を含む。これらの受光部１４０、発光部１５０等により脈波センサー（光電センサー）が実現される。センサー部４０は、脈波センサーにより検出された信号を、脈波検出信号として出力する。

体動センサー部１７０は、種々のセンサーのセンサー情報に基づいて、体動に応じて変化する信号である体動検出信号を出力する。体動センサー部１７０は、体動センサーとして例えば加速度センサー１７２を含む。なお、体動センサー部１７０は、体動センサーとして圧力センサーやジャイロセンサーなどを有していてもよい。

処理部２００は、例えば記憶部２４０をワーク領域として、各種の信号処理や制御処理を行うものであり、例えばＣＰＵ等のプロセッサー或いはＡＳＩＣなどの論理回路により実現できる。処理部２００は、信号処理部２１０と、拍動情報演算部２２０と、報知制御部２３０とを含む。

信号処理部２１０は各種の信号処理（フィルター処理等）を行うものであり、例えば、センサー部４０からの脈波検出信号や体動センサー部１７０からの体動検出信号などに対して信号処理を行う。例えば信号処理部２１０は体動ノイズ低減部２１２を含む。体動ノイズ低減部２１２は、体動センサー部１７０からの体動検出信号に基づいて、脈波検出信号から、体動に起因したノイズである体動ノイズを低減（除去）する処理を行う。具体的には、例えば適応フィルターなどを用いたノイズ低減処理を行う。

拍動情報演算部２２０は、信号処理部２１０からの信号等に基づいて、拍動情報の演算処理を行う。拍動情報は例えば脈拍数などの情報である。具体的には、拍動情報演算部２２０は、体動ノイズ低減部２１２でのノイズ低減処理後の脈波検出信号に対してＦＦＴ等の周波数解析処理を行って、スペクトルを求め、求めたスペクトルにおいて代表的な周波数を心拍の周波数とする処理を行う。求めた周波数を６０倍にした値が、一般的に用いられる脈拍数（心拍数）となる。なお、拍動情報は脈拍数そのものには限定されず、例えば脈拍数を表す他の種々の情報（例えば心拍の周波数や周期等）であってもよい。また、拍動の状態を表す情報であってもよく、例えば血液量そのものを表す値を拍動情報としてもよい。

報知制御部２３０は報知部２６０を制御する。報知部２６０（報知デバイス）は、報知制御部２３０の制御により、ユーザーに各種の情報を報知する。報知部２６０としては例えば報知用の発光部を用いることができる。この場合には報知制御部２３０はＬＥＤに流れる電流を制御することで、発光部の点灯、点滅等を制御する。なお報知部２６０は、ＬＣＤ等の表示部やブザー等であってもよい。

また報知制御部２３０は振動発生部１８０の制御を行う。振動発生部１８０は、振動により各種の情報をユーザーに報知するものである。振動発生部１８０は例えば振動モーター（バイブレーター）により実現できる。振動モーターは、例えば、偏芯した錘を回転させることで振動を発生する。具体的には駆動軸（ローター軸）の両端に偏心した錘を取り付けてモーター自体が揺れるようにする。振動発生部１８０の振動は報知制御部２３０により制御される。なお振動発生部１８０はこのような振動モーターには限定されず、種々の変形実施が可能である。例えばピエゾ素子などにより振動発生部１８０を実現してもよい。

振動発生部１８０による振動により、例えば電源オン時のスタートアップの報知、初回の脈波検出の成功の報知、脈波が検出できない状態が一定時間続いた時の警告、脂肪燃焼ゾーンの移動時の報知、電池電圧低下時の警告、起床アラームの通知、或いはスマートフォン等の端末装置からのメールや電話等の通知などが可能になる。なお、これらの情報は、報知用の発光部により報知してもよいし、振動発生部１８０、発光部の両者で報知してもよい。

通信部２５０は、図８で説明したように外部の端末装置４２０との通信処理を行う。例えばブルートゥース（Bluetooth（登録商標））などの規格にしたがった無線通信の処理を行う。具体的には通信部２５０は、アンテナ２５２からの信号の受信処理や、アンテナ２５２への信号の送信処理を行う。この通信部２５０の機能は通信用のプロセッサー或いはＡＳＩＣなどの論理回路により実現できる。

３．２ センサー部の構成例
図１０（Ａ）にセンサー部４０の詳細な構成例を示す。センサー部４０は、受光部１４０と発光部１５０を有する。これらの受光部１４０と発光部１５０は、基板１６０（センサー基板）に実装されている。受光部１４０は、被検体からの光（反射光、透過光等）を受光する。発光部１５０は、被検体に対して光を出射する。例えば発光部１５０が光を被検体に出射し、その光が被検体（血管）により反射されると、受光部１４０が、その反射光を受光して検出する。受光部１４０は、例えばフォトダイオード等の受光素子により実現できる。発光部１５０は、例えばＬＥＤ等の発光素子により実現できる。例えば受光部１４０は、半導体の基板に形成されたＰＮ接合のダイオード素子などにより実現できる。この場合に、受光角度を絞るための角度制限フィルターや受光素子に入射する光の波長を制限する波長制限フィルターを、このダイオード素子上に形成してもよい。

脈拍計を例にとると、発光部１５０からの光は、被検体の内部を進み、表皮、真皮及び皮下組織等で拡散又は散乱する。その後、この光は、血管（被検出部位）に到達し、反射される。この際に、光の一部は血管により吸収される。そして、脈拍の影響により血管での光の吸収率が変化し、反射光の光量も変化するため、受光部１４０がこの反射光を受光して、その光量の変化を検出することで、生体情報である脈拍数等を検出できるようになる。

受光部１４０と発光部１５０との間には遮光用部材７０（遮光壁１００）が設けられている。この遮光用部材７０は、例えば発光部１５０からの光が受光部１４０に直接入射されるのを遮光する。

またセンサー部４０には絞り部８０（８０−１、８０−２）が設けられている。絞り部８０は、被検体とセンサー部４０の間の光路において、被検体からの光を絞ったり、発光部１５０からの光を絞ったりする。図１０（Ａ）では、絞り部８０は、透光部材５０と発光部１５０の間に設けられている。但し、絞り部８０を透光部材５０と被検体との間や透光部材５０内に設けてもよい。

透光部材５０は、生体情報検出装置の被検体に接触する側の面に設けられ、被検体からの光を透過する。また透光部材５０は、被検体の生体情報の測定時に、被検体に接触する。例えば透光部材５０の凸部５２（検出窓）が被検体に接触する。なお凸部５２の表面形状は、曲面形状（球面形状）であることが望ましいが、これに限定されるものではなく、種々の形状を採用できる。また、透光部材５０は被検体からの光の波長に対して透明であればよく、透明な材料を用いてもよいし、有色の材料を用いてもよい。

透光部材５０の凸部５２の周囲には、押圧変動等を抑制するための溝部５４が設けられている。また、透光部材５０において凸部５２が設けられる側の面を第１の面とした場合に、透光部材５０は、その第１の面の裏側の第２の面において凸部５２に対応する位置に、凹部５６を有している。この凹部５６のスペースに、受光部１４０、発光部１５０、遮光用部材７０、絞り部８０が設けられている。

また生体情報検出装置の被検体側の面には、凸部５２が被検体（手首の肌）に与える押圧を抑制する押圧抑制部５８が設けられている。図１０（Ａ）では押圧抑制部５８は、透光部材５０の凸部５２を囲むように設けられている。

そして図１０（Ａ）では、生体情報検出装置の被検体側の面に直交する方向での凸部５２の高さをＨＡ（例えば凸部５２の曲面形状の頂点の高さ）とし、押圧抑制部５８の高さをＨＢ（例えば最も高い場所での高さ）とし、高さＨＡから高さＨＢを減じた値（高さＨＡとＨＢの差）をΔｈとした場合に、Δｈ＝ＨＡ−ＨＢ＞０の関係が成り立っている。例えば、凸部５２は、押圧抑制部５８から被検体側に、Δｈ＞０となるように突出している。即ち、凸部５２は、押圧抑制部（押圧抑制面）５８よりも、Δｈの分だけ被検体側に突出している。

このように、Δｈ＞０となる凸部５２を設けることで、例えば静脈消失点を超えるための初期押圧を被検体に対して与えることが可能になる。また、凸部５２が被検体に与える押圧を抑制するための押圧抑制部５８を設けることで、生体情報検出装置により生体情報の測定を行う使用範囲において、押圧変動を最小限に抑えることが可能になり、ノイズ成分等の低減を図れる。また、Δｈ＞０となるように凸部５２が押圧抑制部５８から突出していれば、凸部５２が被検体に接触して初期押圧を与えた後に、押圧抑制部５８が被検体に接触して、凸部５２が被検体に与える押圧を抑制できるようになる。ここで静脈消失点とは、被検体に凸部５２を接触させ押圧を次第に強くした時に、脈波信号に重畳された静脈に起因する信号が消失、または脈波測定に影響しない程度に小さくなる点のことである。

例えば図１０（Ｂ）では、横軸は、生体情報検出装置の荷重機構（バンド部やバックル部等で構成される機構）が発生する荷重を表しており、縦軸は、凸部５２が被検体に与える押圧（血管にかかる圧力）を表している。そして凸部５２の押圧を発生させる荷重機構による荷重に対する凸部５２の押圧の変化量を押圧変化量としたとする。この押圧変化量は、荷重に対する押圧の変化特性の傾きに相当する。

この場合に押圧抑制部５８は、荷重機構の荷重が０〜ＦＬ１となる第１の荷重範囲ＲＦ１での押圧変化量ＶＦ１に対して、荷重機構の荷重がＦＬ１よりも大きくなる第２の荷重範囲ＲＦ２での押圧変化量ＶＦ２が小さくなるように、凸部５２が被検体に与える押圧を抑制する。即ち、初期押圧範囲である第１の荷重範囲ＲＦ１では、押圧変化量ＶＦ１を大きくする一方で、生体情報検出装置の使用範囲である第２の荷重範囲ＲＦ２では、押圧変化量ＶＦ２を小さくする。

つまり、第１の荷重範囲ＲＦ１では、押圧変化量ＶＦ１を大きくして、荷重に対する押圧の変化特性の傾きを大きくしている。このような変化特性の傾きが大きな押圧は、凸部５２の飛び出し量に相当するΔｈにより実現される。即ち、Δｈ＞０となる凸部５２を設けることで、荷重機構による荷重が少ない場合であっても、静脈消失点を超えるのに必要十分な初期押圧を、被検体に対して与えることが可能になる。

一方、第２の荷重範囲ＲＦ２では、押圧変化量ＶＦ２を小さくして、荷重に対する押圧の変化特性の傾きを小さくしている。このような変化特性の傾きが小さな押圧は、押圧抑制部５８による押圧抑制により実現される。即ち、凸部５２が被検体に与える押圧を、押圧抑制部５８が抑制することで、生体情報検出装置の使用範囲では、荷重の変動等があった場合にも、押圧の変動を最小限に抑えることが可能になる。これにより、ノイズ成分の低減等を図れる。

このように、最適化された押圧（例えば１６ｋＰａ程度）が被検体に与えられるようにすることで、より高いＭ／Ｎ比（Ｓ／Ｎ比）の脈波検出信号を得ることが可能になる。即ち、脈波センサーの信号成分を増加させると共に、ノイズ成分を低減できる。ここでＭは脈波検出信号の信号レベルを表し、Ｎはノイズレベルを表す。

また、脈波測定に使用する押圧の範囲を、第２の荷重範囲ＲＦ２に対応する範囲に設定することで、最小限の押圧変動（例えば±４ｋＰａ程度）に抑えることが可能になり、ノイズ成分を低減できる。

なお、以上のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また光検出ユニット、生体情報検出装置等の構成、動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。

１０ バンド部、１２ バンド穴、１４ バックル部、１５ バンド挿入部、
１６ 突起部、３０ ケース部、３２ 発光窓部、３４ トップケース、３５ 端子部、
３６ ボトムケース、４０ センサー部、５０ 透光部材、５２ 凸部、５４ 溝部、
５６ 凹部、５８ 押圧抑制部、７０ 遮光用部材、７１ 第１の面、７２ 第２の面、
７３ 第３の面、７４ 第４の面、７５ 第５の面、７８ 突起部、７９ 突起部、
８０ 絞り部、８１ 開口部、１００ 遮光壁、１４０ 受光部、１４２ 端子、
１５０ 発光部、１５１ ドーム型レンズ、１６０ 基板、１６２ 端子、１６４ 端子、
１７０ 体動センサー部、１７２ 加速度センサー、１８０ 振動発生部、
２００ 処理部、２１０ 信号処理部、２１２ 体動ノイズ低減部、
２２０ 拍動情報演算部、２３０ 報知制御部、２４０ 記憶部、２５０ 通信部、
２５２ アンテナ、２６０ 報知部、４００ 生体情報検出装置、４１０ 手首、
４２０ 端末装置、４３０ 表示部

Claims (12)

1. 対象物に対して光を出射する発光部と、
   前記対象物からの光を受光する受光部と、
   遮光用部材と、
   前記発光部及び前記受光部が実装される基板と、
   を含み、
   前記発光部は、
   発光素子を含み、
   前記遮光用部材は、
   前記発光部と前記受光部との間に設けられ、前記発光部からの直接光が前記受光部に入射されるのを遮光する第１の面と、
   前記第１の面に交差する方向に設けられ、前記受光部への光の入射を遮光する第２の面及び第３の面と、
   前記第１の面に交差する方向に沿って設けられ、前記受光部に対して前記対象物側に設けられる第４の面と、
   を有し、
   前記第１の面は、
   第１の材料で形成され、
   前記第２の面及び前記第３の面は、
   前記第１の材料と異なる第２の材料で形成され、
   前記発光部の前記基板からの高さは、
   前記受光部の前記基板からの高さよりも高く、
   前記第１の面を基準として、前記発光部側の領域を発光部側領域とし、前記受光部側の領域を受光部側領域とする場合に、
   前記第２の面及び前記第３の面、前記第４の面は、
   前記発光部側領域には設けられておらず、前記受光部側領域に設けられていることを特徴とする光検出ユニット。
2. 請求項１において、
   前記発光部は、
   集光レンズをさらに含み、
   前記発光素子は、
   前記集光レンズに対して前記基板側に設けられることを特徴とする光検出ユニット。
3. 請求項１又は２において、
   前記第１の材料は、
   金属材料であり、
   前記第２の材料は、
   前記金属材料以外の材料であることを特徴とする光検出ユニット。
4. 請求項３において、
   前記第２の面及び前記第３の面は、
   プラスチック材料で形成されることを特徴とする光検出ユニット。
5. 請求項１において、
   前記第２の材料は、
   金属材料であり、
   前記第１の材料は、
   前記金属材料以外の材料であることを特徴とする光検出ユニット。
6. 請求項１乃至５のいずれかにおいて、
   生体情報検出装置の前記対象物に接触する側の面に設けられ、前記対象物からの光を透過する透光部材を含むことを特徴とする光検出ユニット。
7. 請求項６において、
   前記透光部材は、
   前記対象物である被検体の生体情報の測定時に、前記被検体に接触して押圧を与える凸部を有することを特徴とする光検出ユニット。
8. 請求項７において、
   前記凸部を囲むように設けられ、前記凸部が前記被検体に与える押圧を抑制する押圧抑制部を含み、
   前記凸部の押圧を発生させる荷重機構による荷重に対する前記凸部の押圧の変化量を押圧変化量とした場合に、
   前記押圧抑制部は、
   前記荷重機構の荷重が０〜ＦＬ１となる第１の荷重範囲での前記押圧変化量に対して、前記荷重機構の荷重がＦＬ１よりも大きくなる第２の荷重範囲での前記押圧変化量が小さくなるように、前記凸部が前記被検体に与える押圧を抑制することを特徴とする光検出ユニット。
9. 請求項１乃至８のいずれかにおいて、
   前記受光部は、
   受光素子と、
   前記受光素子に入射する光の波長を制限する波長制限フィルターと、
   を有することを特徴とする光検出ユニット。
10. 請求項９において、
    前記受光部は、
    受光角度を絞るための角度制限フィルターを含むことを特徴とする光検出ユニット。
11. 対象物に対して光を出射する発光部と、
    前記対象物からの光を受光する受光部と、
    遮光用部材と、
    前記発光部及び前記受光部が実装される基板と、
    を含み、
    前記発光部は、
    発光素子を含み、
    前記遮光用部材は、
    前記発光部と前記受光部との間に設けられ、前記発光部からの直接光が前記受光部に入射されるのを遮光する第１の面と、
    前記第１の面に交差する方向に設けられ、前記受光部への光の入射を遮光する第２の面及び第３の面と、
    前記第１の面に交差する方向に沿って設けられ、前記受光部に対して前記対象物側に設けられる第４の面と、
    を有し、
    前記第２の面及び前記第３の面は、
    金属板であり、
    前記第１の面は、
    前記第２の面及び前記第３の面、前記第４の面とは別体に形成された金属板であり、
    前記発光部の前記基板からの高さは、
    前記受光部の前記基板からの高さよりも高く、
    前記第１の面を基準として、前記発光部側の領域を発光部側領域とし、前記受光部側の領域を受光部側領域とする場合に、
    前記第２の面及び前記第３の面、前記第４の面は、
    前記発光部側領域には設けられておらず、前記受光部側領域に設けられていることを特徴とする光検出ユニット。
12. 請求項１乃至１１のいずれかに記載の光検出ユニットを含むことを特徴とする生体情報検出装置。
    

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