(57)【要約】【課題】より効率的に光を受光レンズに集光することを可能とする。【解決手段】頂部から底部に向かって側壁が広がるように湾曲する中空のドーム形状を有し、内面が鏡面である反射部材と、前記反射部材の外壁の周囲に配設され、前記外壁に設けられる第１の開口部を経て、前記頂部の照射領域に光を照射する、複数の光照射部材と、を備え、前記反射部材は、前記頂部の前記照射領域に形成される第２の開口部と、前記底部に、受光した光に対して所定の処理を施す受光ユニットの受光レンズと対向して形成される第３の開口部と、を有し、前記反射部材は、前記照射領域からの光の前記内面における反射光を、前記受光レンズに導光する、集光ユニットを提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
頂部から底部に向かって側壁が広がるように湾曲する中空のドーム形状を有し、内面が鏡面である反射部材と、
前記反射部材の外壁の周囲に配設され、前記外壁に設けられる第１の開口部を経て、前記頂部の照射領域に光を照射する、複数の光照射部材と、
を備え、
前記反射部材は、
前記頂部の前記照射領域に形成される第２の開口部と、
前記底部に、受光した光に対して所定の処理を施す受光ユニットの受光レンズと対向して形成される第３の開口部と、
を有し、
前記反射部材は、前記照射領域からの光の前記内面における反射光を、前記受光レンズに導光する、集光ユニット。
【請求項２】
前記反射部材の内面形状は、前記照射領域からの光の前記受光レンズへの入射角が、前記受光レンズの集光角よりも所定の角度だけ大きい角度以下になるように形成される、
請求項１に記載の集光ユニット。
【請求項３】
前記反射部材の内面形状は、前記照射領域からの光の前記受光レンズへの入射角が、前記受光レンズの集光角以下になるように形成される、
請求項１に記載の集光ユニット。
【請求項４】
前記反射部材の前記第２の開口部と、前記受光レンズとの間に、光路調整ユニットを更に備える、
請求項１に記載の集光ユニット。
【請求項５】
前記光路調整ユニットは、コリメートレンズであり、
前記コリメートレンズ及び前記受光レンズは、前記照射領域からの光の前記反射部材の前記内面における反射光を、平行光に補正するコリメータを構成する、
請求項４に記載の集光ユニット。
【請求項６】
前記コリメートレンズの、前記受光レンズと対向する面の曲率は、前記受光レンズの曲率と略等しく形成される、
請求項５に記載の集光ユニット。
【請求項７】
前記光路調整ユニットは、集光レンズであり、
前記集光レンズの前記受光レンズと対向する面には凹レンズが形成され、前記集光レンズの前記第２の開口部と対向する面には凸レンズが形成される、
請求項４に記載の集光ユニット。
【請求項８】
前記凹レンズの曲率は、前記凸レンズの曲率よりも大きい、
請求項７に記載の集光ユニット。
【請求項９】
複数の前記光照射部材は、前記反射部材の外壁の周囲に、互いに略等間隔で配設され、
複数の前記光照射部材の光軸は、前記照射領域の略中心で互いに交差する、
請求項１に記載の集光ユニット。
【請求項１０】
遮光性部材によって形成され、前記反射部材及び前記光照射部材が内部に配設されるハウジングを更に備え、
前記ハウジングは、前記第１の開口部及び前記第２の開口部に対応する位置に、それぞれ開口部を有する、
請求項１に記載の集光ユニット。
【請求項１１】
前記照射領域には、生体の少なくとも一部である被測定物が配設され、
前記光照射部材は、前記被測定物に光を照射する、
請求項１に記載の集光モジュール。
【請求項１２】
前記受光ユニットは、受光した光量に応じた画素信号を出力するイメージセンサモジュールである、
請求項１に記載の集光ユニット。
【請求項１３】
前記イメージセンサモジュールから出力される前記画素信号に基づいて、前記照射領域からの光の分光スペクトルが算出される、
請求項１２に記載の集光ユニット。
【請求項１４】
前記ハウジングと、前記受光ユニットとは一体的に形成される、
請求項１０に記載の集光ユニット。
【請求項１５】
前記ハウジングの外部に設けられる光源と、
前記光源からの光を前記光照射部材に導光する導光媒体と、
を更に備え、
前記光照射部材は、前記導光媒体によって導光された前記光源からの光を、前記照射領域に照射する、
請求項１０に記載の集光モジュール。
【請求項１６】
前記第１の開口部は、前記反射部材の前記頂部から前記底部に向かう方向に設けられるスリットである、
請求項１に記載の集光ユニット。
【請求項１７】
前記光照射部材は、３個以上設けられる、
請求項１に記載の集光ユニット。
【請求項１８】
前記光照射部材は、白色光を照射するＬＥＤを有する、
請求項１に記載の集光ユニット。
【請求項１９】
頂部から底部に向かって側壁が広がるように湾曲する中空のドーム形状を有し、内面が鏡面である反射部材の、外壁の周囲に配設される複数の光照射部材から、前記外壁に設けられる第１の開口部を経て、前記頂部の照射領域に光を照射することと、
前記照射領域からの照射光が、前記内面によって反射され、前記反射部材の底部に設けられる第２の開口部に導光されることと、
前記導光された光が、前記第２の開口部と対向して設けられる、受光した光量に応じた画素信号を出力するイメージセンサモジュールの受光レンズに入射することと、
を含む、集光方法。
【請求項２０】
受光レンズを有し、前記受光レンズを介して受光した光量に応じた画素信号を出力するイメージセンサモジュールと、
前記受光レンズに光を集光する集光ユニットと、
を備え、
前記集光ユニットは、
頂部から底部に向かって側壁が広がるように湾曲する中空のドーム形状を有し、内面が鏡面である反射部材と、
前記反射部材の外壁の周囲に配設され、前記外壁に設けられる第１の開口部を経て、前記頂部の照射領域に光を照射する、複数の光照射部材と、
を備え、
前記反射部材は、
前記頂部の前記照射領域に形成される第２の開口部と、
前記底部に、受光した光に対して所定の処理を施す受光ユニットの受光レンズと対向して形成される第３の開口部と、
を有し、
前記反射部材は、前記照射領域からの光の前記内面における反射光を、前記受光レンズに導光する、
光検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、集光ユニット、集光方法及び光検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
被測定物に関する各種の特性を測定するために、当該被測定物に対して光を照射し、その反射光を撮像素子によって検出する方法が、一般的に用いられている。【０００３】
例えば、特許文献１には、固相からの反射光を検出することにより、当該固相中に含まれる呈色物の定量を行う呈色物定量装置が開示されている。また、特許文献２には、原稿に光を照射し、その反射光を検出することにより、当該原稿のカラー画像を読み取るカラー読取り装置が開示されている。更に、特許文献３には、３つよりも多い帯域を有する２次元画像（マルチスペクトル画像、ハイパースペクトル画像）をスキャニングすることが可能な、マルチスペクトル及びハイパースペクトル撮像を行うシステムが開示されている。【０００４】
一方、一般的に、撮像素子は、入射した光量に応じた電気信号（画素信号）を出力する。従って、測定や撮像に十分な所望の出力を得るためには、撮像素子に相応の光量の光が入射する必要がある。よって、光源からの光を効率的に撮像素子に入射させることができれば、光源からの照射光量が比較的少ない場合であっても、より高感度な測定や撮像を実現することができる。【０００５】
例えば、特許文献４には、光源からの照射光が撮像素子に導かれる光路に、内面が鏡面である筒状の集光器が設けられた、検査光照射装置及びこれを用いた固体撮像素子の検査装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−０７３５３４号公報
【特許文献２】特開昭６２−２９５０６号公報
【特許文献３】特開２００７−５３８８５６号公報
【特許文献４】特開２００９−１４５１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、一般的に、撮像素子は、撮像素子と、入射した光を当該撮像素子に導光する受光レンズとが組み合わされた、センサモジュールとして提供されることが多い。何故ならば、撮像素子のサイズ（受光面積）や、撮像素子と受光レンズとの距離等の因子に応じて、最適な受光レンズのサイズや曲率が異なるからである。従って、より効率的に撮像素子に光を入射させるためには、センサモジュールの受光レンズの特性も考慮する必要がある。【０００８】
しかし、特許文献１−３に記載の技術では、光を撮像素子に効率的に集光する具体的な手段については提示されていない。また、特許文献４に記載の集光器は、受光レンズの特性まで考慮した設計はなされていないため、十分な集光効率を得られない可能性がある。【０００９】
そこで、本開示では、より効率的に光を受光レンズに集光することが可能な、新規かつ改良された集光ユニット、集光方法及び光検出システムを提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示によれば、頂部から底部に向かって側壁が広がるように湾曲する中空のドーム形状を有し、内面が鏡面である反射部材と、前記反射部材の外壁の周囲に配設され、前記外壁に設けられる第１の開口部を経て、前記頂部の照射領域に光を照射する、複数の光照射部材と、を備え、前記反射部材は、前記頂部の前記照射領域に形成される第２の開口部と、前記底部に、受光した光に対して所定の処理を施す受光ユニットの受光レンズと対向して形成される第３の開口部と、を有し、前記反射部材は、前記照射領域からの光の前記内面における反射光を、前記受光レンズに導光する、集光ユニットが提供される。【００１１】
また、本開示によれば、頂部から底部に向かって側壁が広がるように湾曲する中空のドーム形状を有し、内面が鏡面である反射部材の、外壁の周囲に配設される複数の光照射部材から、前記外壁に設けられる第１の開口部を経て、前記頂部の照射領域に光を照射することと、前記照射領域からの照射光が、前記内面によって反射され、前記反射部材の底部に設けられる第２の開口部に導光されることと、前記導光された光が、前記第２の開口部と対向して設けられる、受光した光量に応じた画素信号を出力するイメージセンサモジュールの受光レンズに入射することと、を含む、集光方法が提供される。【００１２】
また、本開示によれば、受光レンズを有し、前記受光レンズを介して受光した光量に応じた画素信号を出力するイメージセンサモジュールと、前記受光レンズに光を集光する集光ユニットと、を備え、前記集光ユニットは、頂部から底部に向かって側壁が広がるように湾曲する中空のドーム形状を有し、内面が鏡面である反射部材と、前記反射部材の外壁の周囲に配設され、前記外壁に設けられる第１の開口部を経て、前記頂部の照射領域に光を照射する、複数の光照射部材と、を備え、前記反射部材は、前記頂部の前記照射領域に形成される第２の開口部と、前記底部に、受光した光に対して所定の処理を施す受光ユニットの受光レンズと対向して形成される第３の開口部と、を有し、前記反射部材は、前記照射領域からの光の前記内面における反射光を、前記受光レンズに導光する、光検出システムが提供される。【００１３】
本開示によれば、反射部材によって、照射領域からの光が、反射部材の内面によって反射され、受光ユニットの受光レンズに導光される。よって、照射領域からの光が、受光レンズに集光される。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本開示によれば、より効率的に光を受光レンズに集光することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本開示の第１の実施形態に係る集光ユニットが、イメージセンサモジュールに装着された様子を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面における、第１の実施形態に係る集光ユニットの断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る集光ユニットにおける、反射部材と光照射部材との位置関係を説明するための説明図である。
【図４】反射部材の形状について説明するための説明図である。
【図５】第１の実施形態に係る集光ユニットにおいて、反射部材が設けられない場合の、光線追跡シミュレーションの結果を示す概略図である。
【図６】第１の実施形態に係る集光ユニットにおいて、反射部材が設けられた場合の、光線追跡シミュレーションの結果を示す概略図である。
【図７】第１の実施形態に係る集光ユニットが装着されたイメージセンサモジュールによって検出された分光スペクトルを示すスペクトル図である。
【図８】図１に示すＡ−Ａ断面に対応する、本開示の第２の実施形態に係る集光ユニットの断面図である。
【図９】第２の実施形態に係る集光ユニットにおける、光線追跡シミュレーションの結果を示す概略図である。
【図１０】図１に示すＡ−Ａ断面に対応する、本開示の第３の実施形態に係る集光ユニットの断面図である。
【図１１】第３の実施形態に係る集光ユニット４０における、光線追跡シミュレーションの結果を示す概略図である。
【図１２】本開示の第１の実施形態に係る集光ユニットにおいて、集光ユニットと受光ユニットとが一体的に構成される変形例を示す断面図である。
【図１３】本開示の第１の実施形態に係る集光ユニットにおいて、光照射部材の数が変更された変形例について説明するための説明図である。
【図１４】比較的集光角の大きい受光レンズに対する反射部材の汎用性について説明するための説明図である。
【図１５】比較的集光角の小さい受光レンズに対する反射部材の汎用性について説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１７】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．第１の実施形態
１．１．集光ユニットの外観例
１．２．集光ユニットの構成
１．３．反射部材の形状
１．４．集光効果について
１．５．適用例
２．第２の実施形態
２．１．集光ユニットの構成
２．２．集光効果について
２．３．適用例
３．第３の実施形態
３．１．集光ユニットの構成
３．２．集光効果について
４．変形例
４．１．受光ユニットと一体型
４．２．光照射部材の数の変更
４．３．その他の変形例
５．反射部材の汎用性
６．まとめ
【００１８】
なお、本開示の第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態に係る集光ユニットは、受光した光に対して所定の処理を施す受光ユニットに装着され、当該受光ユニットに対して光を集光する機能を有する。そこで、受光ユニットの具体例として、以下では、イメージセンサモジュールを例に挙げて説明を行う。しかし、本開示の第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態に係る集光ユニットは、その用途がイメージセンサモジュールに装着されることに限定されるものではなく、他のあらゆる種類の受光ユニットに対して適用され得る。
【００１９】
＜１．第１の実施形態＞
［１．１．集光ユニットの外観例］
まず、図１を参照して、本開示の第１の実施形態に係る集光ユニットの概略構成について説明する。図１は、本開示の第１の実施形態に係る集光ユニットが、イメージセンサモジュールに装着された様子を示す斜視図である。
【００２０】
図１を参照すると、第１の実施形態に係る集光ユニット１０は、略円柱形状のハウジング１１０を備える。ハウジング１１０は遮光性の素材によって形成され、その内部に、後述する反射部材及び光照射部材等が格納される空間を有する。また、図１に示す例では、ハウジング１１０は、円柱の一側の円形の面の略中央に、ハウジング１１０の外部方向に向かって突出する突出形状を有する。
【００２１】
なお、以下の説明では、ハウジング１１０の円柱を構成する円形の２つの面に対して垂直な方向をｚ軸と定義する。また、ハウジング１１０の一側の面が突出する方向を上方向（図１に示すｚ軸の正方向）、その逆の方向を下方向（図１に示すｚ軸の負方向）と呼ぶこととする。また、集光ユニット１０について、ハウジング１１０の上面及び下面と平行な面内で、互いに直交する２軸をｘ軸及びｙ軸と定義する。
【００２２】
図１を参照すると、ハウジング１１０のｚ軸の正方向に突出した先端部には、ハウジング１１０の内部空間と外部とを連通する上部開口部１１１が設けられる。また、図１においては明示されないが、ハウジング１１０の下面（ｚ軸の負方向に位置する面）の略中央には、ハウジング１１０の内部空間と外部とを連通する下部開口部が設けられる。
【００２３】
つまり、集光ユニット１０のハウジング１１０には、円柱の上面及び下面の互いに対向する位置に、それぞれ開口部が設けられる。そして、上部開口部１１１からハウジング１１０の内部に向かって照射された光は、集光ユニット１０の内部でｚ軸の負方向に導光されながらハウジング１１０の下面に設けられる下部開口部に集光され、当該下部開口部から外部に放射される。
【００２４】
一方、図１を参照すると、集光ユニット１０の下方には、イメージセンサモジュール２０が接続される。イメージセンサモジュール２０は、略直方体のハウジング２１０を備える。ハウジング２１０は遮光性の素材によって形成され、その内部に、撮像素子等のセンサが格納される空間を有する。なお、以下の説明では、ハウジング２１０の上面及び下面（底面）を構成する４辺のうち、互いに直交する２辺の方向を、ｘ軸方向及びｙ軸方向とする。
【００２５】
また、図１に示す例では、イメージセンサモジュール２０は、ハウジング２１０の上面の略中央に、上方に向かって突出する突出形状を有する。更に、図１においては明示されないが、ハウジング２１０のｚ軸の正方向に突出した先端部には、光をハウジング２１０の内部に入射させるための受光開口部が設けられる。なお、本実施形態に係るイメージセンサモジュール２０においては、ハウジング２１０の上面に突出形状が設けられなくてもよい。その場合、ハウジング２１０の上面は平面形状を有し、当該平面の略中央に受光開口部が設けられてもよい。
【００２６】
また、イメージセンサモジュール２０の当該受光開口部には受光レンズが設けられる。当該受光レンズは、当該受光開口部からハウジング２１０に入射した光を、ハウジング２１０の内部に配設される撮像素子の受光面に導く。つまり、イメージセンサモジュール２０は、ハウジング２１０の上面に設けられた受光開口部の受光レンズから入射した光を撮像素子によって受光する。そして、当該撮像素子は、受光した光量に応じた電気信号（画素信号）を出力する。
【００２７】
本実施形態においては、集光ユニット１０とイメージセンサモジュール２０とは、ハウジング１１０の下面に設けられる下部開口部と、ハウジング２１０の上面に設けられる受光開口部とが対向するように接続される。そして、集光ユニット１０は、上部開口部１１１からハウジング１１０の内部に向かって照射された光を、イメージセンサモジュール２０の受光レンズに集光させる機能を有する。
【００２８】
集光ユニット１０の具体的な使用方法としては、まず、被測定物が上部開口部１１１の上面に載置される。そして、ハウジング１１０の内部に設けられる後述する光照射部材から、上部開口部１１１に向かって、すなわち、上部開口部１１１に載置されている被測定物に向かって光が照射される。被測定物の表面で反射された光又は被測定物の内部で散乱された光は、集光ユニット１０の内部でｚ軸の負方向に導光されながら、ハウジング１１０の下面に設けられる下部開口部及び、当該下部開口部と接続されるイメージセンサモジュール２０の受光レンズに集光される。従って、被測定物の表面で反射された光又は被測定物の内部で散乱された光を、イメージセンサモジュール２０に設けられた撮像素子に効率的に入射させることができる。なお、以下の説明においては、被測定物の表面で反射された光又は被測定物の内部で散乱された光のことを、散乱反射光と呼ぶこととする。
【００２９】
以下では、以上説明した集光ユニット１０の機能及び構成について、図２及び図３を参照して、より詳細に説明する。なお、以下では、集光ユニット１０及びイメージセンサモジュール２０について、その中心を示す中心軸を定義して、説明を行う。具体的には、図２に一点鎖線で示すように、集光ユニット１０のハウジング１１０の上面及び下面の中心、並びにイメージセンサモジュール２０のハウジング２１０の上面及び下面の中心を通り、これらの面に垂直な軸を、中心軸ｃと定義する。
【００３０】
なお、集光ユニット１０及びイメージセンサモジュール２０は、中心軸ｃ周りの回転に対して対称な構造を有する。例えば、図１に示したような本実施形態においては、集光ユニット１０及びイメージセンサモジュール２０は、中心軸ｃに対して、いわゆる４回対称の構造を有する。従って、以下では、上記対称性を考慮して、図１に示すＡ−Ａ断面（ｙ軸とｚ軸とからなる平面において、中心軸ｃを通る断面）における断面図を主に用いて、集光ユニット１０及びイメージセンサモジュール２０の構成について説明する。
【００３１】
［１．２．集光ユニットの構成］
次に、図２及び図３を参照して、第１の実施形態に係る集光ユニットの構成について詳細に説明する。図２は、図１のＡ−Ａ断面における、第１の実施形態に係る集光ユニットの断面図である。また、図３は、第１の実施形態に係る集光ユニットにおける、反射部材と光照射部材との位置関係を説明するための説明図である。なお、集光ユニット及びイメージセンサモジュールについて、図１を参照して既に説明した機能及び構成については、以下では説明を省略することがある。
【００３２】
図２を参照すると、集光ユニット１０は、ハウジング１１０と、ドーム形状を有する反射部材１２０と、複数の光照射部材１３０と、を備える。
【００３３】
ハウジング１１０は、例えば、図１を参照して上述したように、略円柱形状を有し、当該円柱の上面の略中心は、外側に向かって、すなわち図２に示す上方に向かって突出している。更に、ハウジング１１０は、当該突出している部分の先端、すなわち、上面の略中央の一部領域に、略円形の上部開口部１１１を有する。また、ハウジング１１０の底面の略中央の一部領域には、略円形の下部開口部１１２が設けられる。なお、上部開口部１１１及び下部開口部１１２は、その略中心が、集光ユニット１０の中心軸ｃと一致するように設けられる。なお、上部開口部１１１及び下部開口部１１２の具体的な寸法としては、例えば、上部開口部１１１の直径は略５ｍｍであってよく、下部開口部１１２の直径は略１０ｍｍであってよい。
【００３４】
ハウジング１１０の内部空間には、反射部材１２０及び複数の光照射部材１３０が配設される。
【００３５】
反射部材１２０は、頂部から底部に向かって側壁が広がるように湾曲する中空のドーム形状を有する。また、反射部材１２０の内面は鏡面であり、当該内面に入射した光を反射することができる。
【００３６】
反射部材１２０は、ハウジング１１０の内部において、反射部材１２０の頂部がハウジング１１０の上部開口部１１１に対応するように配設される。また、反射部材１２０は、反射部材１２０の頂部の略中心と、底部の略中心とが、中心軸ｃと一致するように配設される。
【００３７】
複数の光照射部材１３０は、反射部材１２０の外壁の周囲に配設される。光照射部材１３０の一部領域には、光照射部１３１が設けられており、光照射部材１３０は、光照射部１３１から所定の方向に光を照射することができる。本実施形態においては、光照射部材１３０は、例えば白色光を照射する光源と、コリメータやアパーチャ等の光の照射方向を調整する光学部材とによって構成される。また、白色光を照射する光源は、例えば、白色のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）であってよい。
【００３８】
ここで、図３を参照して、反射部材１２０及び光照射部材１３０の構成及び両者の位置関係についてより詳しく説明する。なお、図３は、集光ユニット１０の構成部材のうち、反射部材１２０及び光照射部材１３０のみを抜き出して図示したものであり、反射部材１２０及び光照射部材１３０の側面図及び上面図を、両者の位置を対応付けて図示している。
【００３９】
図３を参照すると、複数の光照射部材１３０は、反射部材１２０の外壁の周囲に配設され、その光照射方向（光軸）が、反射部材１２０の頂部を向くように配置される。そして、反射部材１２０の外壁には、光照射部材１３０の照射領域に対応する部分に、第１の開口部１２１が設けられる。つまり、光照射部材１３０から照射された光は、反射部材１２０の外壁に設けられた第１の開口部１２１を経て、反射部材１２０の頂部近傍に照射される。なお、本実施形態においては、第１の開口部１２１は、反射部材１２０の外壁に設けられるスリットであってよい。また、以下の説明においては、反射部材１２０の頂部近傍の、光照射部材１３０によって光が照射される領域のことを、照射領域と呼ぶこととする。
【００４０】
更に、反射部材１２０の頂部、すなわち照射領域には、略円形の第２の開口部１２２が設けられる。また、反射部材１２０の底面は全面に渡って開口されており、略円形の第３の開口部１２３を構成する。なお、第２の開口部１２２及び第３の開口部１２３の具体的な寸法としては、例えば、第２の開口部１２２の直径は略５ｍｍであってよく、第３の開口部１２３の直径は略１０ｍｍであってよい。
【００４１】
なお、上述したように、集光ユニット１０の具体的な使用方法として、例えば、被測定物が上部開口部１１１の上面に載置される。そして、複数の光照射部材１３０から、第１の開口部１２１、第２の開口部１２２及び上部開口部１１１を経て、上部開口部１１１に載置されている被測定物に光が照射される。従って、照射領域とは、被測定物、第２の開口部１２２及び上部開口部１１１において光が照射される領域全般を示す概念であってよい。
【００４２】
図３を参照すると、複数の光照射部材１３０は、反射部材１２０の外壁の周囲に略等間隔で配設される。本実施形態においては、集光ユニット１０は、例えば、４個の光照射部材１３０を備える。従って、本実施形態では、光照射部材１３０は、反射部材１２０の外壁の周囲に、９０度間隔で配設される。
【００４３】
また、複数の光照射部材１３０は、各光照射部材１３０の光軸が照射領域の略中心で交わるように配設される。より詳細には、複数の光照射部材１３０は、各光照射部材１３０の光軸が上部開口部１１１の上面に載置される被測定物の略表面で交わるように配設されてよい。このように光照射部材１３０を配設することにより、照射領域に対して、各方向から均一な角度で光が照射される。
【００４４】
なお、光照射部材１３０からの照射光は、例えば、４５度の入射角で、照射領域、例えば被測定物に照射されてよい。また、光照射部材１３０からの照射光は、例えば、開口数（ＮＡ）０．２で、照射領域、例えば被測定物に照射されてよい。更に、光照射部材１３０の光照射部１３１の中心点（発光中心点）と被測定物との距離は、例えば、１２．６ｍｍであってよい。
【００４５】
図２に戻り、集光ユニット１０及びイメージセンサモジュール２０の構成について、説明を続ける。イメージセンサモジュール２０は、ハウジング２１０と、受光レンズ２２０と、撮像素子２３０とを備える。
【００４６】
ハウジング２１０は略直方体形状を有し、例えば、その上面の略中央は、上方に向かって突出している。更に、ハウジング２１０は、当該突出している部分の先端、すなわち、上面の略中央の一部領域に、受光開口部２１１を有する。なお、受光開口部２１１は、受光開口部２１１の略中心が、中心軸ｃと一致するように設けられる。なお、本実施形態に係るイメージセンサモジュール２０においては、ハウジング２１０の上面に突出形状が設けられなくてもよい。その場合、ハウジング２１０の上面は平面形状を有し、当該平面の略中央に受光開口部２１１が設けられてもよい。
【００４７】
また、受光開口部２１１には、受光レンズ２２０が設けられる。受光レンズ２２０は、受光した光を、ハウジング２１０の内部に配設される撮像素子２３０の受光面に導光する機能を有する。なお、受光レンズ２２０は、受光レンズ２２０の略中心が、中心軸ｃと一致するように配設される。
【００４８】
なお、受光レンズ２２０は、受光レンズ２２０に入射した光を効率よく撮像素子２３０の受光面２３１に導光するように、その曲率や屈折率が最適化されている。例えば、受光レンズ２２０は、中〜遠端（例えば、約２０ｃｍ〜３０ｃｍ）から入射した光を効率よく撮像素子２３０の受光面に導光し、かつ当該受光面に結像させるように、その曲率や屈折率が最適化されている。例えば、受光レンズ２２０は球面レンズであり、その直径（レンズ径）は１０ｍｍ、その曲率は０．１、その屈折率は可視光に対して１．８〜１．９であってよい。更に、受光レンズ２２０の集光角は、およそ２９度であってよい。また、被測定物が上部開口部１１１の上面に載置される場合、被測定物と受光レンズ２２０との距離は、例えば１１．５ｍｍであってよい。
【００４９】
ハウジング２１０の内部には、ハウジング２１０の底面の略中央に、撮像素子２３０が載置される。撮像素子２３０は、その一表面に受光面２３１を有し、受光面２３１に入射した光の光量に応じた電気信号（画素信号）を出力する。出力された画素信号は、ケーブル（図示せず。）等を介して、イメージセンサモジュール外部の情報処理装置等に伝送される。そして、当該情報処理装置によって、当該画素信号に対して適宜信号処理が行われ、画像データや分光スペクトル等の各種のデータが取得される。
【００５０】
撮像素子２３０は、受光面２３１が上方（ｚ軸の正方向）を向くように、ハウジング２１０の底面に配設される。また、撮像素子２３０は、受光面２３１の略中心が、中心軸ｃと一致するように配設される。なお、撮像素子２３０は、例えばＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子であってよい。また、受光面２３１は、例えばフォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子が２次元状に配列されて構成されてよい。なお、受光面２３１のサイズは、例えば８．８ｍｍ（ｘ軸方向）×６．６ｍｍ（ｙ軸方向）であってよい。
【００５１】
ここで、図２に示すように、集光ユニット１０とイメージセンサモジュール２０とは、集光ユニット１０の下部開口部１１２及び反射部材１２０の第３の開口部１２３と、イメージセンサモジュール２０の受光開口部２１１（受光レンズ２２０）とが対向するように接続される。また、ハウジング１１０の下部開口部１１２と、ハウジング２１０の受光開口部２１１とは、略等しい面積で形成される。更に、下部開口部１１２と受光開口部２１１とは、集光ユニット１０とイメージセンサモジュール２０とが接続される際に、外部からの光の漏れ込みを防止するために、ハウジング１１０とハウジング２１０との間に隙間が生じないように設計される。更に、集光ユニット１０とイメージセンサモジュール２０とが接続される際には、上部開口部１１１、第２の開口部１２２、第３の開口部１２３、受光開口部２１１、受光レンズ２２０及び受光面２３１の略中心が、全て中心軸ｃを通過するように接続される。
【００５２】
なお、反射部材１２０、光照射部材１３０及び受光レンズ２２０は、ハウジング１１０及びハウジング２１０の内壁に支持部材等によって固定されることにより、これら３者の相対的な位置が固定される。ただし、当該支持部材の材質や、反射部材１２０、光照射部材１３０及び受光レンズ２２０を固定するための方法は特に限定されるものではなく、反射部材１２０、光照射部材１３０及び受光レンズ２２０の相対的な位置が固定されれば、あらゆる材質、方法が用いられてよい。なお、図２、図３及び以下に示す各図においては、図を簡略化するため、当該支持部材については図示を省略している。
【００５３】
以上、図２及び図３を参照して、第１の実施形態に係る集光ユニット１０の構成について説明した。また、集光ユニット１０が装着される受光ユニットの一例として、イメージセンサモジュール２０の構成について説明した。
【００５４】
以上説明した構成を有することにより、上部開口部１１１から集光ユニット１０の内部に照射された光は、反射部材１２０の内壁によって反射され、受光開口部２１１に設けられた受光レンズ２２０に入射するように集光され、撮像素子２３０まで導光される。従って、集光ユニット１０を用いることにより、より効率的に撮像素子２３０に光を入射することが可能となる。
【００５５】
ここで、集光ユニット１０の具体的な使用方法の一例としては、図１を参照して上述したように、集光ユニット１０の上部開口部１１１に、ハウジング１１０の外側から（ｚ軸の正方向から）、上部開口部１１１を塞ぐように被測定物が載置される。そして、当該被測定物の、上部開口部１１１に当接されている部分に、複数の光照射部材１３０から光が照射される。被測定物に照射された光は、被測定物の表面で反射され、又は被測定物の内部で散乱され、ハウジング１１０の内部に戻ってくる。被測定物からの散乱反射光、すなわち、照射領域からハウジング１１０の内部に照射された光は、反射部材１２０の内壁で反射され、下部開口部１１２を経て、受光開口部２１１に設けられた受光レンズ２２０に集光される。そして、受光レンズ２２０に集光された光が、撮像素子２３０によって検出される。従って、散乱反射光を、より効率良く集光し、撮像素子に入射することが可能となる。
【００５６】
なお、以上の説明では、受光レンズ２２０の略中心と受光面２３１の略中心とが、中心軸ｃ上に一致するように位置していたが、本実施形態はかかる例に限定されない。受光レンズ２２０の略中心と受光面２３１の略中心とは、必ずしも１つの直線上に位置していなくてもよい。つまり、イメージセンサモジュール２０の内部には、レンズやミラー等の、１又は複数の光学素子が更に設けられ、受光レンズ２２０から入射した光を撮像素子２３０の受光面２３１まで導く任意の光路が形成されていてよい。従って、本実施形態においては、集光ユニット１０によって受光レンズ２２０に集光された光が、イメージセンサモジュール２０の内部で撮像素子２３０に到達するまでの光路は特に限定されず、当該光路を形成するためのイメージセンサモジュール２０の内部の各種の光学素子の構成は、適宜設計可能であってよい。
【００５７】
［１．３．反射部材の形状］
次に、図４を参照して、第１の実施形態に係る集光ユニット１０が備える反射部材１２０の形状について詳細に説明する。図４は、反射部材１２０の形状について説明するための説明図である。
【００５８】
図４は、図２に示した集光ユニット１０及びイメージセンサモジュール２０の断面図のうち、反射部材１２０、光照射部材１３０及び受光レンズ２２０のみを図示している。なお、図４においては、説明を簡略化するために、複数の光照射部材１３０のうち、１つだけを図示している。また、図中に示す矢印は、光照射部材１３０から照射された光の光路を模式的に表している。更に、反射部材１２０の形状について説明するために、上述した集光ユニット１０の使用方法に則して、被測定物７００、例えばヒトの体の一部位である指が、第２の開口部１２２の上部に載置されている。
【００５９】
図４を参照すると、光照射部材１３０は、反射部材１２０の第１の開口部１２１を介して、被測定物７００に光を照射する。被測定物７００の表面で反射された光は、反射部材１２０の内壁によって反射され、受光レンズ２２０に入射する。なお、被測定物７００がヒトの生体の一部である場合、被測定物７００からの反射光には、実際には、被測定物７００の表面で反射される以外に、被測定物７００の内部において複雑に散乱した後外部に向かって放射される光も含まれる。ただし、図４においては、説明を簡略化するために、被測定物７００の内部における散乱光等は省略し、被測定物７００の表面における反射光のみを図示している。
【００６０】
ここで、受光レンズ２２０は、そのレンズの特性として、所定の焦点距離及び集光角θを有する。受光レンズ２２０は、集光角θよりも小さい入射角で入射した光であれば、その入射光を、所定の距離に配設された光学素子、例えば、撮像素子２３０の受光面２３１に集光させることができる。なお、焦点距離及び集光角は、受光レンズのレンズ面の曲率やレンズの材質の屈折率等によって定まる。また、レンズの特性として、焦点距離が長くなれば集光角θは小さくなり、焦点距離が短くなれば集光角θは大きくなる。
【００６１】
本実施形態においては、反射部材１２０の形状は、受光レンズの集光角θに応じて設計される。具体的には、反射部材１２０の形状は、反射部材１２０の内壁によって反射された光の、受光レンズ２２０への入射角α、βが、受光レンズ２２０の集光角θよりも小さくなるように設計される。従って、本実施形態においては、反射部材１２０の内面によって反射された光は、受光レンズ２２０の集光角θよりも小さい入射角で受光レンズ２２０に入射し、撮像素子２３０の受光面２３１に導光される。
【００６２】
つまり、本実施形態に係る集光ユニット１０においては、反射部材１２０の形状は、集光ユニット１０が装着される受光ユニット２０の受光レンズ２２０のレンズ特性によって設計される。
【００６３】
ここで、本実施形態に係る集光ユニット１０の、具体的な想定される構成の一例としては、次のような構成が考えられる。例えば、受光レンズ２２０の焦点距離が比較的長く、当該焦点距離に比べて、被測定物７００と受光レンズ２２０との距離が比較的短い構成が想定される。例えば、当該構成においては、受光レンズ２２０は中〜遠端（例えば、約２０ｃｍ〜３０ｃｍ）の被写体に結像する仕様であるのに対して、被測定物７００からの散乱反射光は、比較的近端（例えば、約１ｃｍ）から受光レンズ２２０に入射する。
【００６４】
このような構成においては、本実施形態に係る反射部材１２０は、被測定物７００からの（近端からの）散乱反射光を、中〜遠端からの結像光と同等の入射角で、受光レンズ２２０に入射させることができる。つまり、反射部材１２０の形状は、近端にある被測定物からの散乱反射光を、反射部材１２０の内壁によって反射させ、中〜遠端からの結像光と同等の入射角で受光レンズ２２０に入射させるように、設計される。
【００６５】
従って、本実施形態に係る集光ユニット１０を用いることにより、比較的長い焦点距離を有する受光レンズ２２０を備えるイメージセンサモジュール２０であっても、いわゆる接写撮影に相当する距離からの光を効率的に受光することが可能となる。つまり、既存のイメージセンサモジュール２０に対して、イメージセンサモジュール２０の構成を変更することなく、より効率的な集光が可能となる。
【００６６】
以上、図１、図２、図３及び図４を参照して、第１の実施形態に係る集光ユニット１０の構成について詳細に説明した。以上説明したように、第１の実施形態に係る集光ユニット１０は、ドーム形状を有し内面が鏡面である反射部材１２０と、反射部材１２０の周囲に配設される複数の光照射部材１３０とを備える。そして、光照射部材１３０から照射された光は、反射部材１２０の側壁に設けられた第１の開口部１２１を経て、反射部材１２０の頂部の照射領域に照射される。照射領域、例えば第２の開口部１２２の上部には、被測定物が当接されて配置され、光照射部材１３０から照射された光は、当該被測定物の表面で反射され、又は内部で散乱される。この被測定物からの散乱反射光は、反射部材１２０の内面によって反射され、反射部材１２０の底面に設けられた第３の開口部１２３を経て、第３の開口部１２３と対向して設けられる受光ユニット、例えばイメージセンサモジュール２０の受光レンズ２２０に入射する。
【００６７】
また、その際、反射部材１２０の形状は、受光レンズ２２０の集光角に応じて設計される。具体的には、反射部材１２０の形状は、反射部材１２０の内面によって反射された光の、受光レンズ２２０への入射角が、受光レンズ２２０の集光角よりも小さくなるように設計される。従って、被測定物からの散乱反射光は、反射部材１２０の内面によって反射されることにより、受光レンズ２２０の集光角よりも小さい入射角で受光レンズ２２０に入射することができ、集光効率が向上される。
【００６８】
このように、第１の実施形態に係る集光ユニット１０においては、反射部材１２０の形状は、受光レンズ２２０の集光角に応じて設計される。従って、反射部材１２０は、受光レンズ２２０の光学特性に適合するように受光レンズ２２０に光を集光することができるため、集光効率をより向上させることができる。
【００６９】
更に、第１の実施形態に係る集光ユニット１０においては、反射部材１２０の形状は、近端にある被測定物からの散乱反射光を、反射部材１２０の内壁によって反射させ、中〜遠端からの結像光と同等の入射角で受光レンズ２２０に入射させるように、設計されてよい。つまり、受光レンズ２２０が、比較的中〜遠端（約２０ｃｍ〜３０ｃｍ）の被写体に結像する仕様であり、被測定物からの散乱反射光が、比較的近端（約１ｃｍ）から受光レンズ２２０に入射する場合であっても、いわゆる接写撮影に相当する距離からの照射光を、より効率良く集光することができる。
【００７０】
［１．４．集光効果について］
次に、図５及び図６を参照して、第１の実施形態に係る集光ユニット１０の集光効果について説明する。ここでは、第１の実施形態に係る集光ユニット１０及び集光ユニット１０が装着されるイメージセンサモジュール２０について、光線追跡シミュレーションを行った結果に基づいて、集光ユニット１０の集光効果について説明する。
【００７１】
図５は、第１の実施形態に係る集光ユニットにおいて、反射部材が設けられない場合の、光線追跡シミュレーションの結果を示す概略図である。図６は、第１の実施形態に係る集光ユニットにおいて、反射部材が設けられた場合の、光線追跡シミュレーションの結果を示す概略図である。
【００７２】
なお、図５及び図６に示す光線追跡シミュレーションにおける計算モデルは、図２に示す集光ユニット１０及びイメージセンサモジュール２０に基づいて作成した。なお、図５及び図６においては、光線追跡の結果を分かりやすくするために、集光ユニット１０及びイメージセンサモジュール２０のうち、反射部材１２０、光照射部材１３０、受光レンズ２２０及び撮像素子２３０以外の構成については図示を省略している。また、当該計算モデルにおいては、上部開口部１１１の上部に被測定物７００を載置している。更に、被測定物７００がヒトの体の一部位である場合を想定し、ヒトの体における光の反射、散乱等を表現できるように、被測定物７００にヒトの体の一部位に対応する物理量を設定している。更に、当該計算モデルにおいては、反射部材１２０の内面での光の反射をより精度良くシミュレーションするために、反射部材１２０の側壁を複数のグリッドに分割することにより、当該側壁の曲面の形状を表現している。
【００７３】
また、当該光線追跡シミュレーションにおける計算モデルにおいては、集光ユニット１０及びイメージセンサモジュール２０の具体的な構成の一例として、上記［１．３．反射部材の形状］で説明した、「受光レンズ２２０が中〜遠端（例えば、約２０ｃｍ〜３０ｃｍ）の被写体に結像する仕様であるのに対して、被測定物７００からの散乱反射光が比較的近端（例えば、約１ｃｍ）から受光レンズ２２０に入射する構成」を表現できるように、各構成部材の形状や構成部材間の距離等を設定している。
【００７４】
まず、図５に、第１の実施形態に係る集光ユニット１０において、反射部材１２０が設けられない場合の、光線追跡シミュレーションの結果を示す。図５を参照すると、被測定物７００からの散乱反射光のうちのほとんどが、受光レンズ２２０に入射していないことが分かる。また、受光レンズ２２０に入射した光であっても、その入射角が大き過ぎるために、撮像素子２３０の受光面２３１に入射していない光が存在していることが分かる。
【００７５】
次に、図６に、第１の実施形態に係る集光ユニット１０において、反射部材１２０が設けられた場合の光線追跡シミュレーションの結果を示す。なお、図６において、反射部材１２０の形状は、反射部材１２０の内面によって反射された光の、受光レンズ２２０への入射角が、受光レンズ２２０の集光角よりも小さくなるように設計されているものとする。
【００７６】
図６を参照すると、被測定物７００からの散乱反射光が、反射部材１２０の内面によって反射され、そのほとんどが受光レンズ２２０に集光されていることが分かる。また、受光レンズ２２０に入射した光のほとんどが、撮像素子２３０の受光面２３１に入射していることが分かる。これは、上記［１．３．反射部材の形状］で説明したように、反射部材１２０の形状が、受光レンズ２２０の集光角に応じて形成されているからである。
【００７７】
ここで、図５及び図６に示す光線追跡シミュレーションにおいて、撮像素子２３０の受光面２３１への光の入射効率を算出したところ、反射部材１２０が設けられることにより、入射効率が約３倍向上していることが分かった。この結果からも、第１の実施形態に係る集光ユニット１０の集光効果を確認することができる。
【００７８】
以上図５及び図６を参照して説明したように、第１の実施形態に係る集光ユニット１０を用いることにより、集光ユニット１０に接続される受光ユニットへの集光効率をより向上させることができる。従って、受光ユニット、例えばイメージセンサモジュール２０の受光面２３１への入射効率を向上させることができる。従って、例えば撮像素子２３０によって取得される画素信号のＳ／Ｎ比が改善され、より高感度な光の検出が実現される。
【００７９】
［１．５．適用例］
次に、第１の実施形態に係る集光ユニット１０の具体的な適用例について説明する。第１の実施形態に係る集光ユニット１０の適用例として、例えば、被測定物７００としてヒトの体の一部位（皮膚）を用いて、その散乱反射光の分光スペクトルをイメージセンサモジュール２０によって測定することが考えられる。
【００８０】
例えば、撮像素子２３０の受光面２３１を構成する各受光素子（画素）には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタが設けられており、撮像素子２３０は、入射した光を分光することができる。つまり、撮像素子２３０は、被測定物７００からの散乱反射光を、Ｒ、Ｇ、Ｂの３帯域に分光することができる。そして、画素毎に分光されたＲ、Ｇ、Ｂの３値を、撮像素子２３０の垂直同期信号Ｖｓｙｎｃ単位で積分することにより、被測定物７００の１フレーム画面分の３分光値が得られる。
【００８１】
なお、３分光値を得るための積分をＶｓｙｎｃのＮ倍（整数倍）単位で行い、被測定物７００のＮフレーム画面分の合計又は平均の、Ｒ、Ｇ、Ｂの３分光値を得てもよい。更に、被測定物７００からの散乱反射光が撮像素子２３０に入射している間に、３分光値を得るための積分を１フレーム毎又はＮフレーム毎に断続的に行うことにより、被測定物７００の３分光値の経時変化を測定してもよい。ここで、画素信号からＲ、Ｇ、Ｂの３分光値を算出するための上記の各種の信号処理には、一般的に撮像素子に関する信号処理の分野において用いられる、あらゆる公知の信号処理技術が用いられてよい。
【００８２】
このようにして得られた３分光値から、ランベルト・ベールの法則等を用いることにより、被測定物７００に含まれる物質の濃度を推定することができる。例えば、本適用例においては、被測定物７００はヒトの体の一部位であるが、ヒトの皮膚のスペクトル曲線は、表皮のメラニン色素量と、赤血球中のヘモグロビンの濃度とに大きく依存することが知られている。従って、被測定物７００であるヒトの体の一部位からの散乱反射光から得られた３分光値と、当該スペクトル曲線とを対応付けることができれば、その対応関係から、そのヒトの当該部位における表皮のメラニン色素量及び赤血球中のヘモグロビンの濃度を推定することができる。
【００８３】
ここで、集光ユニット１０を用いることにより、イメージセンサモジュール２０によって得られた、ヒトの皮膚における散乱反射光の分光スペクトルを、図７に示す。図７は、第１の実施形態に係る集光ユニット１０が装着されたイメージセンサモジュール２０によって検出された分光スペクトルを示すスペクトル図である。
【００８４】
図７には、ヒトの皮膚の反射スペクトル曲線を細い実線で、赤（Ｒ）のカラーフィルタの分光特性を点線で、緑（Ｇ）のカラーフィルタの分光特性を太い実線で、青（Ｂ）のカラーフィルタの分光特性を破線で示している。更に、集光ユニット１０を用いてイメージセンサモジュール２０によって検出された、ヒトの皮膚における散乱反射光のＲ、Ｇ、Ｂの３分光値を、それぞれ点Ｒ、点Ｇ、点Ｂとしてプロットしている。
【００８５】
図７を参照すると、点Ｒ、点Ｇ、点Ｂに示されるＲ、Ｇ、Ｂの３分光値は、ヒトの皮膚の反射スペクトル曲線（細い実線）とよく一致している。つまり、集光ユニット１０が装着されたイメージセンサモジュール２０によって得られた、ヒトの皮膚における散乱反射光の分光スペクトルであるＲ、Ｇ、Ｂの３分光値から、ヒトの皮膚の反射スペクトル曲線に対応するデータを得ることができる。従って、当該３分光値から、メラニン色素量やヘモグロビン濃度の推定が可能となる。
【００８６】
なお、撮像素子２３０から出力された画素信号に基づいてＲ、Ｇ、Ｂの３分光値を算出する処理及びＲ、Ｇ、Ｂの３分光値に基づいてメラニン色素量やヘモグロビン濃度を推定する処理は、イメージセンサモジュール２０の外部に設けられる任意の情報処理装置によって行われてもよい。つまり、撮像素子２３０から出力された画素信号は、有線、無線を問わないあらゆる通信手段によって、任意の情報処理装置に送信され、当該情報処理装置が、各種の演算処理を行ってもよい。
【００８７】
更に、メラニン色素やヘモグロビン濃度の推定値から、例えば、被測定者の興奮状態やリラックス状態等の精神状態を推定することができる。従って、例えば各種の映像コンテンツを視聴しているとき、又はビデオゲームを行っているとき等に、皮膚の分光スペクトルを測定することにより、コンテンツ内のどの場面で視聴者やユーザが興奮状態又はリラックス状態に遷移したかを、リアルタイムで把握することができる。よって、例えばその興奮状態又はリラックス状態への遷移に応じて、映像コンテンツやゲームコンテンツの内容が変更されることにより、視聴者やユーザに、より臨場感のある視聴体験、操作体験を提供することができる。
【００８８】
ここで、近年、携帯電話等の多くの携帯機器には、カメラ機能が標準的に搭載されている。例えば携帯電話のカメラ機能に用いられているイメージセンサモジュールは、その焦点距離が２０ｃｍ〜３０ｃｍ程度であり、上述した、いわゆる中〜遠端の被写体に結像する仕様の受光レンズを備えたイメージセンサモジュールであると言える。
【００８９】
第１の実施形態に係る集光ユニット１０は、上述したように、このような比較的中〜遠端の被写体に結像する仕様の受光レンズを備えたイメージセンサモジュールに対して、好適に光を集光することができる。従って、集光ユニット１０のより好適な適用例として、例えば、携帯電話によって映像コンテンツを視聴する又はゲームを行う場合に集光ユニット１０を用いることが考えられる。
【００９０】
例えば、ユーザが携帯電話によって各種のゲームコンテンツを実行する場合を考える。その場合、携帯電話には、予め、上述した、ヒトの皮膚における散乱反射光の分光スペクトルであるＲ、Ｇ、Ｂの３分光値を算出し、メラニン色素やヘモグロビン濃度を推定するためのソフトウェアを記憶させておく。そして、ユーザは、携帯電話のカメラ撮影用のレンズが設けられる部位に集光ユニット１０を装着し、集光ユニット１０の上部開口部１１１に指を当接させた状態で、当該携帯電話によって各種のゲームコンテンツを実行する。すると、当該ゲームコンテンツを実行している間の視聴者の興奮状態がリアルタイムで観測されるため、例えばその興奮状態に応じてストーリーの展開が変更される等、ゲームコンテンツの内容が制御される。従って、ユーザの精神状態に応じた、より臨場感に溢れたコンテンツを提供することが可能となる。
【００９１】
以上、第１の実施形態に係る集光ユニット１０の適用例について具体的に説明した。なお、上記では、集光ユニット１０の具体的な適用例として、集光ユニット１０が装着されたイメージセンサモジュール２０によって得られた皮膚の分光スペクトルから、メラニン色素量やヘモグロビン濃度を推定する処理について説明した。ただし、本実施形態に係る集光ユニット１０の適用例はかかる例に限定されず、ヒトの皮膚の分光スペクトルから推定され得る、ヒトに関する各種の生体情報が取得されてよい。
【００９２】
また、上記では、集光ユニット１０の具体的な適用例として、集光ユニット１０を携帯電話のカメラ部に装着する場合について説明したが、本実施形態に係る集光ユニット１０の適用例はかかる例に限定されない。例えば、テレビ電話機能を有するディスプレイ装置やＰＣ等であれば、そのカメラ部に集光ユニット１０を装着し、その表示画面に各種のコンテンツを表示させる使用方法が考えられる。また、例えば、カメラモジュールを別に用意し、集光ユニット１０を装着した当該カメラモジュールを、任意のディスプレイ装置に接続してもよい。
【００９３】
＜２．第２の実施形態＞
次に、本開示の第２の実施形態に係る集光ユニットの概略構成について説明する。ただし、本開示の第２の実施形態に係る集光ユニットは、後述するコリメートレンズを有すること以外は、上述した第１の実施形態に係る集光ユニットと同様の構成を有する。従って、以下の第２の実施形態に係る集光ユニットについての説明では、第１の実施形態に係る集光ユニットと重複する構成については、その説明を省略し、第１の実施形態に係る集光ユニットとの相違点について主に説明する。
【００９４】
［２．１．集光ユニットの構成］
まず、図８を参照して、本開示の第２の実施形態に係る集光ユニットの概略構成について説明する。なお、第２の実施形態に係る集光ユニットの外観は、図１に示す第１の実施形態に係る集光ユニットの外観と同様であるため、説明を省略する。
【００９５】
図８は、図１に示すＡ−Ａ断面に対応する、本開示の第２の実施形態に係る集光ユニットの断面図である。図８を参照すると、第２の実施形態に係る集光ユニット３０は、反射部材１２０と下部開口部１１２との間に、コリメートレンズ３５０が更に設けられる構成を有する。つまり、第２の実施形態に係る集光ユニット３０は、イメージセンサモジュール２０の受光レンズ２２０と対向する位置に、コリメートレンズ３５０を更に備える。
【００９６】
コリメートレンズ３５０は、受光レンズ２２０と１対でコリメータを構成し、被測定物からの散乱反射光（照射領域からの照射光）の一部を、平行光に補正する機能を有する。
【００９７】
例えば、コリメートレンズ３５０は、球面レンズであり、その中心が、中心軸ｃ上に位置するように配設される。また、コリメートレンズ３５０は、受光レンズ２２０と所定の間隔を有して配設される。コリメートレンズ３５０と受光レンズ２２０との離隔距離は、例えば、０．５ｍｍであってよい。
【００９８】
また、コリメートレンズ３５０の直径（レンズ径）は、受光レンズ２２０のレンズ径の略半分であってよい。コリメートレンズ３５０のレンズ径は、例えば５ｍｍであってよい。
【００９９】
また、コリメートレンズ３５０の受光レンズ２２０と対向する面の曲率は、受光レンズ２２０の曲率と略同一であってよい。コリメートレンズ３５０の受光レンズ２２０と対向する面の曲率は、例えば０．１であってよい。
【０１００】
また、コリメートレンズ３５０の屈折率は、受光レンズ２２０の屈折率と略同一であってよい。コリメートレンズ３５０の可視光に対する屈折率は、例えば１．８〜１．９であってよい。
【０１０１】
なお、第２の実施形態に係る集光ユニット３０の上部開口部１１１の上部には、第１の実施形態に係る集光ユニット１０と同様、被測定物が載置される。
【０１０２】
上記構成を有することにより、集光ユニット３０において、コリメートレンズ３５０は、受光レンズ２２０と１対でコリメータを構成し、被測定物からの散乱反射光（照射領域からの照射光）の一部を、平行光に補正して、撮像素子２３０の受光面２３１に入射させる。従って、集光ユニット３０は、コリメートレンズ３５０を備えることにより、被測定物からの散乱反射光（照射領域からの照射光）の一部を、撮像素子２３０の受光セル面へ結像させることができる。
【０１０３】
よって、集光ユニット３０は、コリメートレンズ３５０を更に備えることにより、被測定物からの散乱反射光を集光する機能に加えて、被測定物の表面の部分的な撮像機能を有する。つまり、集光ユニット３０は、被測定物からの散乱反射光を受光レンズ２２０に集光させるとともに、被測定物の表面の一部分の画像を得ることができる。
【０１０４】
［２．２．集光効果について］
次に、図９を参照して、第２の実施形態に係る集光ユニット３０の集光効果について説明する。ここでは、第２の実施形態に係る集光ユニット３０及び集光ユニット３０が装着されるイメージセンサモジュール２０について、光線追跡シミュレーションを行った結果に基づいて、集光ユニット３０の集光効果について説明する。図９は、第２の実施形態に係る集光ユニット３０における、光線追跡シミュレーションの結果を示す概略図である。なお、第２の実施形態に係る集光ユニットにおいて、反射部材及びコリメートレンズが設けられない場合の光線追跡の結果は、図５に示す光線追跡の結果と同様であるため、図示は省略する。
【０１０５】
なお、図９に示す光線追跡シミュレーションにおける計算モデルは、図８に示す集光ユニット３０及びイメージセンサモジュール２０に基づいて作成した。なお、図９においては、光線追跡の結果を分かりやすくするために、集光ユニット３０及びイメージセンサモジュール２０のうち、反射部材１２０、光照射部材１３０、コリメートレンズ３５０、受光レンズ２２０及び撮像素子２３０以外の構成については図示を省略している。また、当該計算モデルにおいては、上部開口部１１１の上部に被測定物７００を載置している。更に、被測定物７００がヒトの体の一部位である場合を想定し、ヒトの体における光の反射、散乱等を表現できるように、被測定物７００にヒトの体の一部位に対応する物理量を設定している。更に、当該計算モデルにおいては、反射部材１２０の内面での光の反射をより精度良くシミュレーションするために、反射部材１２０の側壁を複数のグリッドに分割することにより、当該側壁の曲面の形状を表現している。
【０１０６】
また、当該光線追跡シミュレーションにおける計算モデルにおいては、集光ユニット３０及びイメージセンサモジュール２０の具体的な構成の一例として、上記［１．３．反射部材の形状］で説明した、「受光レンズ２２０が中〜遠端（例えば、約２０ｃｍ〜３０ｃｍ）の被写体に結像する仕様であるのに対して、被測定物７００からの散乱反射光が比較的近端（例えば、約１ｃｍ）から受光レンズ２２０に入射する構成」を表現できるように、各構成部材の形状や構成部材間の距離等を設定している。更に、コリメートレンズ３５０の形状や配設位置については、上記［２．１．集光ユニットの構成］で具体的な一例として示した数値に基づいて設定している。なお、図９において、反射部材１２０の形状は、反射部材１２０の内面によって反射された光の、受光レンズ２２０への入射角が、受光レンズ２２０の集光角よりも小さくなるように設計されているものとする。
【０１０７】
図９を参照すると、第１の実施形態に係る集光ユニット１０における光線追跡の結果と同様、被測定物７００からの散乱反射光が、反射部材１２０の内面によって反射され、そのほとんどが受光レンズ２２０に集光されていることが分かる。また、受光レンズ２２０に入射した光のほとんどが、撮像素子２３０の受光面２３１に入射していることが分かる。
【０１０８】
更に、集光ユニット３０においては、コリメートレンズ３５０を通過した光線が、撮像素子２３０の受光面２３１の一部領域に結像していることが分かる。図９を参照すると、被測定物７００からの散乱反射光が受光面２３１に結像する領域（結像領域）は、例えば受光面２３１の略中央付近の領域である。従って、受光面２３１の当該結像領域においては、被測定物７００の表面を撮像した画像を得ることができる。
【０１０９】
以上図９を参照して説明したように、第２の実施形態に係る集光ユニット３０を用いることにより、集光ユニット３０に接続される受光ユニットへの集光効率をより向上させることができる。従って、受光ユニット、例えばイメージセンサモジュール２０の受光面２３１への入射効率を向上させることができる。従って、例えば撮像素子２３０によって取得される画素信号のＳ／Ｎ比が改善され、より高感度な光の検出が実現される。
【０１１０】
更に、第２の実施形態に係る集光ユニット３０においては、コリメートレンズ３５０が更に設けられることにより、被測定物７００の表面の部分的な撮像画像を取得することができる。
【０１１１】
［２．３．適用例］
次に、第２の実施形態に係る集光ユニット３０の適用例について説明する。集光ユニット３０の適用例としては、第１の実施形態に係る集光ユニット１０の適用例と同様、ヒトの体の一部位（皮膚）からの散乱反射光の分光スペクトル（３分光値）をイメージセンサモジュール２０によって取得し、当該３分光値から、メラニン色素量やヘモグロビン濃度を推定することが考えられる。
【０１１２】
更に、集光ユニット３０においては、コリメートレンズ３５０を備えることにより、被測定物７００の表面の部分的な撮像画像を取得することができる。ただし、当該撮像画像が取得される際には、周囲の領域からの光が結像領域に入射し、ノイズとなる可能性がある。従って、より高品質な撮像画像を得るために、結像領域の周囲の領域における画素信号レベルから当該ノイズ成分を推定し、当該ノイズ成分を除去する処理が行われてもよい。
【０１１３】
以上説明したように、第２の実施形態に係る集光ユニット３０においては、ヒトの体の一部位（皮膚）からの散乱反射光に基づいて、そのヒトのメラニン色素量やヘモグロビン濃度が推定されるとともに、そのヒトの体表面の一部の画像が得られる。従って、第１の実施形態に係る集光ユニット１０の適用例において説明したような、ヒトの興奮状態を判断する指標として、メラニン色素量やヘモグロビン濃度に関する情報だけではなく、体表面の画像から得られる各種の情報も用いることができる。例えば、体表面の画像から、体表面の色や体表面における発汗の様子等を観測することにより、興奮状態の判断の精度をより向上することが可能となる。
【０１１４】
＜３．第３の実施形態＞
次に、本開示の第３の実施形態に係る集光ユニットの概略構成について説明する。ただし、本開示の第３の実施形態に係る集光ユニットは、反射部材の形状が異なること及び後述する集光レンズを有すること以外は、上述した第１の実施形態に係る集光ユニットの構成と同様の構成を有する。従って、以下の第３の実施形態に係る集光ユニットについての説明では、第１の実施形態に係る集光ユニットと重複する構成については、その説明を省略し、第１の実施形態に係る集光ユニットとの相違点について主に説明する。
【０１１５】
［３．１．集光ユニットの構成］
まず、図１０を参照して、本開示の第３の実施形態に係る集光ユニットの概略構成について説明する。なお、第３の実施形態に係る集光ユニットの外観は、図１に示す第１の実施形態に係る集光ユニットの外観と同様であるため、説明を省略する。
【０１１６】
図１０は、図１に示すＡ−Ａ断面に対応する、本開示の第３の実施形態に係る集光ユニットの断面図である。図１０では、第３の実施形態に係る集光ユニット４０が、イメージセンサモジュール５０に装着されている様子を図示している。
【０１１７】
イメージセンサモジュール５０は、ハウジング５１０、受光レンズ５２０及び撮像素子５３０を備える。なお、イメージセンサモジュール５０は、図２及び図８に示したイメージセンサモジュール２０に比べて、撮像素子５３０の受光面５３１のサイズが小さく構成される。また、受光面５３１のサイズが小さいことに伴い、ハウジング５１０及び受光レンズ５２０の構成も、イメージセンサモジュール２０のハウジング２１０及び受光レンズ２２０の構成と一部が異なる。
【０１１８】
撮像素子５３０は、上述したように、図２及び図８に示す撮像素子２３０に比べて、受光面５３１の面積が小さい。受光面５３１のサイズは、例えば３．６ｍｍ（ｘ軸方向）×２．７ｍｍ（ｙ軸方向）であってよい。
【０１１９】
また、受光面５３１のサイズ縮小に伴い、受光レンズ５２０は、図２及び図８に示す受光レンズ２２０と、曲率及びレンズ径が異なるように形成される。受光レンズ５２０は、受光レンズ５２０に入射した光を効率よく撮像素子５３０の受光面５３１に結像させるように、その曲率や屈折率が最適化されている。
【０１２０】
例えば、受光レンズ５２０の曲率は０．２であってよい。また、例えば、受光レンズ５２０のレンズ径は５ｍｍであってよい。更に、受光レンズ５２０の屈折率は、受光レンズ２２０の屈折率と略同一である。例えば、受光レンズ５２０の屈折率は、可視光に対して１．８〜１．９であってよい。更に、受光レンズ５２０の集光角は、およそ１８度であってよい。
【０１２１】
更に、受光面５３１のサイズ縮小に伴い、ハウジング５１０は、図２及び図８に示すハウジング２１０に比べて、そのｚ軸方向の高さ、すなわち、受光レンズ５２０と受光面５３１との距離が小さく構成される。
【０１２２】
なお、受光面５３１の略中心、受光レンズ５２０の略中心及び受光開口部５１１の略中心は、中心軸ｃ上に配設される。
【０１２３】
集光ユニット４０は、ハウジング１１０、反射部材４２０、光照射部材１３０及び集光レンズ４５０を備える。なお、ハウジング１１０及び光照射部材１３０の機能及び構成は、第１の実施形態に係る集光ユニット１０のハウジング１１０及び光照射部材１３０の機能及び構成と同様である。つまり、集光ユニット４０は、反射部材４２０の形状が異なる点と、集光レンズ４５０を更に備える点で、集光ユニット１０と相違する。以下、その相違点について説明する。
【０１２４】
反射部材４２０は、受光レンズ５２０のレンズ特性に応じて、その形状が決定される。具体的には、反射部材４２０は、第１の実施形態に係る集光ユニット１０及び第２の実施形態に係る集光ユニット３０の反射部材１２０と比べて、ドーム形状における側壁の広がりが、よりすぼめられた形状を有する。
【０１２５】
ここで、反射部材４２０の形状は、上記［１．３．反射部材の形状］で説明した反射部材１２０の形状と同様の思想に基づいて決定される。つまり、反射部材４２０の形状は、受光レンズ５２０の集光角に応じて設計されており、具体的には、反射部材４２０の形状は、反射部材４２０の内面によって反射された光の、受光レンズ５２０への入射角が、受光レンズ５２０の集光角よりも小さくなるように設計される。
【０１２６】
なお、反射部材４２０のその他の構成については、第１の実施形態及び第２の実施形態に係る反射部材１２０と同様である。すなわち、反射部材４２０の外壁には、光照射部材１３０の照射領域に対応する部分に、例えばスリット状の第１の開口部４２１が設けられる。そして、光照射部材１３０から照射された光は、反射部材４２０の外壁に設けられた第１の開口部４２１を経て、反射部材４２０の頂部近傍に照射される。また、反射部材４２０の頂部、すなわち照射領域には、略円形の第２の開口部４２２が設けられる。また、反射部材４２０の底面は全面に渡って開口されており、略円形の第３の開口部４２３を構成する。
【０１２７】
また、集光ユニット４０は、反射部材４２０と受光レンズ５２０との間に、集光レンズ４５０を備える。集光レンズ４５０は、反射部材４２０の内面によって反射された光を、受光レンズ５２０に更に集光する機能を有する。つまり集光レンズ４５０のレンズ特性（曲率、屈折率、レンズ径等）は、受光レンズ２２０のレンズ特性に応じて決定されてよい。
【０１２８】
例えば、集光レンズ４５０は、球面レンズであってよく、その中心が中心軸ｃ上に位置するように配設される。また、集光レンズ４５０は、受光レンズ５２０と所定の間隔を有して配設される。集光レンズ４５０と受光レンズ５２０との離隔距離は、例えば３．５ｍｍであってよい。また、集光レンズ４５０の直径（レンズ径）は、例えば受光レンズ５２０の略１．６倍であってよい。
【０１２９】
集光レンズ４５０の一面には凸レンズが、他面には凹レンズが形成される。そして、集光レンズ４５０は、その凸レンズが形成される面が反射部材４２０と対向し、その凹レンズが形成される面が受光レンズ５２０と対向するように配設される。また、当該凹レンズの曲率は、当該凸レンズの曲率よりも大きくてよい。
【０１３０】
具体的には、集光レンズ４５０の凸レンズの直径（レンズ径）は、例えば８ｍｍであってよい。また、集光レンズ４５０の凸レンズの曲率は、例えば０．２であってよい。
【０１３１】
また、具体的には、集光レンズ４５０の凹レンズの直径（レンズ径）は、例えば５ｍｍであってよい。また、集光レンズ４５０の凹レンズの曲率は、例えば０．４であってよい。
【０１３２】
更に、集光レンズ４５０の屈折率は、受光レンズ５２０の屈折率と略同一であってよい。集光レンズ４５０の屈折率は、例えば、可視光に対して１．８〜１．９であってよい。
【０１３３】
なお、集光ユニット４０のハウジング１１０の上部開口部１１１の上部には、第１の実施形態に係る集光ユニット１０と同様、被測定物が載置されてよい。
【０１３４】
上記構成を有することにより、集光ユニット４０においては、被測定物からの散乱反射光（照射領域からの照射光）が、反射部材４２０の内面によって反射され、集光レンズ４５０を経て、受光レンズ５２０に集光される。また、反射部材４２０の形状及び集光レンズ４５０のレンズ特性（曲率、屈折率、レンズ径等）は、被測定物からの散乱反射光（照射領域からの照射光）を受光レンズ５２０に集光するように設計される。従って、第３の実施形態に係る集光ユニット４０においては、反射部材４２０及び集光レンズ４５０を備えることにより、よりサイズの小さい受光レンズ５２０、受光面５３１に対しても、効率的に光を集光することが可能となる。
【０１３５】
［３．２．集光効果］
次に、図１１を参照して、第３の実施形態に係る集光ユニット３０の集光効果について説明する。ここでは、第３の実施形態に係る集光ユニット４０及び集光ユニット４０が装着されるイメージセンサモジュール５０について、光線追跡シミュレーションを行った結果に基づいて、集光ユニット４０の集光効果について説明する。図１１は、第３の実施形態に係る集光ユニット４０における、光線追跡シミュレーションの結果を示す概略図である。なお、集光ユニット４０において、反射部材及び集光レンズが設けられない場合の光線追跡の結果は、受光レンズ５２０及び撮像素子５３０の受光面５３１のサイズは異なるものの、図５に示す光線追跡の結果とほぼ同様であるため、図示は省略する。
【０１３６】
なお、図１１に示す光線追跡シミュレーションにおける計算モデルは、図１０に示す集光ユニット４０及びイメージセンサモジュール５０に基づいて作成した。なお、図１１においては、光線追跡の結果を分かりやすくするために、集光ユニット４０及びイメージセンサモジュール５０のうち、反射部材１２０、光照射部材１３０、集光レンズ４５０、受光レンズ５２０及び撮像素子５３０以外の構成については図示を省略している。また、当該計算モデルにおいては、上部開口部１１１の上部に被測定物７００を載置している。更に、被測定物７００がヒトの体の一部位である場合を想定し、ヒトの体における光の反射、散乱等を表現できるように、被測定物７００にヒトの体の一部位に対応する物理量を設定している。更に、当該計算モデルにおいては、反射部材４２０の内面での光の反射をより精度良くシミュレーションするために、反射部材４２０の側壁を複数のグリッドに分割することにより、当該側壁の曲面の形状を表現している。
【０１３７】
また、当該光線追跡シミュレーションにおける計算モデルにおいては、集光ユニット４０及びイメージセンサモジュール５０の具体的な構成の一例として、上記［１．３．反射部材の形状］で説明した、「受光レンズ２２０が中〜遠端（例えば、約２０ｃｍ〜３０ｃｍ）の被写体に結像する仕様であるのに対して、被測定物７００からの散乱反射光が比較的近端（例えば、約１ｃｍ）から受光レンズ５２０に入射する構成」を表現できるように、各構成部材の形状及び構成部材間の距離等を設定している。更に、集光レンズ４５０、受光レンズ５２０及び撮像素子５３０の形状や配設位置については、上記［３．１．集光ユニットの構成］で具体的な一例として示した数値に基づいて設定している。なお、図１１において、反射部材４２０の形状は、反射部材４２０の内面によって反射された光の、受光レンズ５２０への入射角が、受光レンズ５２０の集光角よりも小さくなるように設計されているものとする。
【０１３８】
図１１を参照すると、被測定物７００からの散乱反射光が、反射部材４２０の内面によって反射され、集光レンズ４５０によって更に集光されることにより、そのほとんどが受光レンズ５２０に入射していることが分かる。また、受光レンズ５２０に入射した光のほとんどが、撮像素子５３０の受光面５３１に入射していることが分かる。つまり、集光ユニット４０においては、反射部材４２０及び集光レンズ４５０を備えることにより、より小さいサイズを有する受光レンズ５２０及び受光面５３１に対しても、効率的に光を集光することが可能となる。
【０１３９】
ここで、図１１に示す光線追跡シミュレーションにおいて、撮像素子５３０の受光面５３１への光の入射効率を算出したところ、反射部材４２０及び集光レンズ４５０が設けられない場合と比べて、入射効率が約２倍向上していることが分かった。この結果からも、第３の実施形態に係る集光ユニット４０の集光効果を確認することができる。
【０１４０】
以上図１１を参照して説明したように、第３の実施形態に係る集光ユニット４０を用いることにより、集光ユニット４０に接続される受光ユニットへの集光効率をより向上させることができる。従って、受光ユニット、例えばイメージセンサモジュール５０の受光面５３１への入射効率を向上させることができる。従って、例えば撮像素子５３０によって取得される画素信号のＳ／Ｎ比が改善され、より高感度な光の検出が実現される。
【０１４１】
なお、第３の実施形態に係る集光ユニット４０の適用例としては、第１の実施形態に係る集光ユニット１０の適用例と同様の使用方法が考えられる。つまり、ヒトの体の一部位（皮膚）からの散乱反射光の分光スペクトル（３分光値）がイメージセンサモジュール５０によって取得され、当該３分光値から、メラニン色素量やヘモグロビン濃度が推定されてよい。更に、推定されたメラニン色素量やヘモグロビン濃度に関する情報に基づいて、被測定者の興奮状態等が判断されてよい。
【０１４２】
＜４．変形例＞
次に、本開示の第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態に係る集光ユニット１０、３０、４０の変形例について説明する。なお、以下の変形例についての説明においては、本開示の第１の実施形態に係る集光ユニット１０を例に挙げて説明を行う。ただし、以下の変形例は、本開示の第２の実施形態及び第３の実施形態に係る集光ユニット３０、４０に対しても適用することが可能である。
【０１４３】
［４．１．受光ユニットと一体型］
まず、図１２を参照して、本開示の第１の実施形態に係る集光ユニット１０と、受光ユニットとが、一体的に構成された変形例について説明する。図１２は、本開示の第１の実施形態に係る集光ユニットにおいて、集光ユニットと受光ユニットとが一体的に構成される変形例を示す断面図である。なお、図１２は、当該変形例に係る集光ユニットの、中心軸ｃを通り、ｙ軸とｚ軸とで構成される平面における断面図を示している。
【０１４４】
図１２を参照すると、本変形例に係る集光ユニット６０は、ハウジング６１０、反射部材１２０、光照射部材１３０、受光レンズ２２０及び撮像素子２３０を備える。なお、集光ユニット６０が備える、反射部材１２０、光照射部材１３０、受光レンズ２２０及び撮像素子２３０の機能及び構成は、上記説明した第１の実施形態に係る集光ユニット１０の各構成部材と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１４５】
ハウジング６１０は、図１２に示す例では、略円柱形状を有し、その上面の略中央は、上方（ｚ軸の正方向）に向かって突出する突出形状を有する。更に、当該突出部の先端部には、ハウジング６１０の内部空間と外部とを連通する上部開口部６１１が設けられている。なお、上部開口部６１１は、その略中心が、中心軸ｃと一致するように設けられる。
【０１４６】
そして、図１２に示すように、ハウジング６１０の内部には、反射部材１２０、光照射部材１３０、受光レンズ２２０及び撮像素子２３０が、集光ユニット１０での位置関係と同様の位置関係で配設される。つまり、集光ユニット６０においては、集光ユニットと受光ユニットとが一体的に形成される。
【０１４７】
ここで、上述したように、反射部材１２０の形状は、受光レンズ２２０の集光角に応じて決定される。従って、例えば、既存のイメージセンサモジュール２０に第１の実施形態に係る集光ユニット１０を装着する際には、当該イメージセンサモジュール２０の受光レンズ２２０の集光角等のレンズ特性を予め把握した上で、その特性に合わせて反射部材１２０の形状を設計する必要がある。
【０１４８】
一方、本変形例に係る集光ユニット６０では、集光ユニットと受光ユニットとが一体的に形成される。従って、受光レンズ２２０のレンズ特性と、反射部材１２０の形状とを、どちらも設計することができ、設計の自由度が向上する。更に、受光レンズ２２０と撮像素子２３０の受光面２３１との距離や、受光レンズ２２０と上部開口部６１１に載置される被測定物との距離も、適宜変更されてよい。従って、設計の自由度が更に向上する。
【０１４９】
なお、反射部材１２０、光照射部材１３０及び受光レンズ２２０は、ハウジング６１０の内壁に支持部材等によって固定されることにより、３者の相対的な位置が固定される。ただし、当該支持部材の材質や、反射部材１２０、光照射部材１３０及び受光レンズ２２０を固定するための方法は特に限定されるものではなく、反射部材１２０、光照射部材１３０及び受光レンズ２２０の相対的な位置が固定されれば、あらゆる材質、方法が用いられてよい。
【０１５０】
［４．２．光照射部材の数の変更］
次に、図１３を参照して、本開示の第１の実施形態に係る集光ユニット１０において、光照射部材１３０の数が変更された変形例について説明する。図１３は、本開示の第１の実施形態に係る集光ユニット１０において、光照射部材１３０の数が変更された変形例について説明するための説明図である。
【０１５１】
なお、図１３は、本変形例に係る集光ユニット７０の構成部材のうち、反射部材１２０及び光照射部材１３０のみを抜き出して図示したものであり、反射部材１２０及び光照射部材１３０の側面図及び上面図を、両者の位置を対応付けて図示している。また、本変形例に係る集光ユニット７０は、光照射部材１３０の数が異なること以外は、第１の実施形態に係る集光ユニット１０と同一の構成を備えるため、重複する構成については詳細な説明を省略する。
【０１５２】
図１３を参照すると、第１の実施形態に係る集光ユニット１０では光照射部材１３０が４個設けられるのに対して、本変形例に係る集光ユニット７０においては、光照射部材１３０が３個設けられる。また、３個の光照射部材１３０は、互いに略等間隔で、すなわち、１２０度間隔で、反射部材１２０の外壁の周囲に配設される。
【０１５３】
本変形例に示すように、光照射部材１３０が３個設けられる場合であっても、上記［１．５．適用例］で説明したような、被測定物からの散乱反射光をイメージセンサモジュールの受光レンズに集光させ、当該散乱反射光の分光スペクトルを取得する適用例を実行することが可能である。このように、第１の実施形態に係る集光ユニット１０においては、光照射部材１３０は複数個配設されればよく、その数は限定されない。ただし、被測定物の物理特性をより精度良く測定するためには、光照射部材１３０は３個以上設けられることが好ましい。
【０１５４】
［４．３．その他の変形例］
本開示の第１の実施形態に係る集光ユニット１０は、更に以下のような構成を有することが可能である。
【０１５５】
例えば、第１の実施形態に係る集光ユニット１０は、外部に光源を備えてもよい。更に、外部に光源を備える場合、ハウジングの内部に配設される光照射部材１３０は、光源の機能を有さなくてもよく、所定の方向に光を照射する機能を有していればよい。具体的には、本変形例に係る集光ユニットでは、ハウジングの外部に設けられる光源と、ハウジングの内部に配設される光照射部材とが、任意の導光媒体によって接続されており、前記光照射部材は、前記導光媒体によって導光された前記光源からの光を、前記照射領域に照射してもよい。なお、導光媒体とは、例えば、光ファイバや導光板等であってよい。また、外部の光源とは、例えば、イメージセンサモジュールが組み込まれているカメラユニットのフラッシュや、外部の電燈等であってよい。
【０１５６】
また、例えば、第１の実施形態に係る集光ユニット１０が装着される受光ユニットは、イメージセンサモジュールでなくてもよい。例えば、受光ユニットは、撮像機能を有さない、すなわち受光素子がアレイ状に配列されていない、任意のフォトディテクタを備えてもよい。例えば、上記［１．５．適用例］で説明した適用例であれば、被測定物からの散乱反射光の分光スペクトルを取得できればよく、必ずしも撮像画像を取得する必要はない。従って、受光ユニットが撮像素子を備えず、任意のフォトディテクタを備える場合であっても、上記適用例を実行することが可能である。
【０１５７】
＜５．反射部材の汎用性＞
ここで、本開示の第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態に係る集光ユニット１０、３０、４０が備える、反射部材１２０、４２０の汎用性について説明する。
【０１５８】
上記［１．３．反射部材の形状］で説明したように、第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態に係る反射部材１２０、４２０の形状は、集光ユニット１０、３０、４０が装着される受光ユニットの受光レンズ２２０、５２０の集光角に応じて設計される。ここでは、異なる集光角を有する受光レンズに対する、反射部材の汎用性について確認した結果について説明する。
【０１５９】
まず、図１４を参照して、比較的集光角の大きい受光レンズに対する反射部材の汎用性について説明する。図１４は、比較的集光角の大きい受光レンズに対する反射部材の汎用性について説明するための説明図である。
【０１６０】
図１４に示すグラフにおいて、横軸は、反射部材の内面によって反射された光が、受光レンズのレンズ面の法線に入射する角度を示している。つまり、横軸は、反射部材の内面によって反射された光の受光レンズへの入射角に対応する。以下の説明では、横軸に示す角度のことを、単に「入射角」と呼ぶ。
【０１６１】
また、図１４に示すグラフにおいて、縦軸は、撮像素子の受光面への入射効率を示している。ただし、当該入射効率は、集光角が２９度である受光レンズを有するイメージセンサモジュールにおける、反射部材が設けられない場合の入射効率が１となるように、正規化されている。以下の説明では、縦軸に示す入射効率のことを、単に「入射効率」と呼ぶ。
【０１６２】
また、図１４に示すグラフにおいては、２つの関係性が図示されている。当該グラフにおいて、上側に位置する線は、集光角が２９度である受光レンズを有するイメージセンサモジュールに対する、入射角と入射効率との関係を示す。また、当該グラフにおいて、下側に位置する線は、集光角が２６度である受光レンズを有するイメージセンサモジュールに対する、入射角と入射効率との関係を示す。なお、集光角が２９度の受光レンズとは、本開示の第１の実施形態及び第２の実施形態において説明したイメージセンサモジュール２０の受光レンズ２２０の一仕様例に対応している。
【０１６３】
図１４を参照すると、まず、集光角が２９度である受光レンズを有するイメージセンサモジュールにおいては、上述したように、反射部材が設けられない場合の入射効率が１に正規化されている。反射部材が設けられ、当該反射部材の形状を変化させることにより受光レンズへの入射角が小さくなるにつれて、その入射効率は徐々に上がっていく。そして、入射角が集光角以下となる点、すなわち、入射角が２９度になる点において、反射部材が設けられない場合の約３倍の入射効率を示すようになる。反射部材の形状を更に変化させ、入射角をより小さくしても、既に入射角は集光角以下になっているため、それ以上入射効率は上がらない。
【０１６４】
一方、集光角が２６度である受光レンズを有するイメージセンサモジュールにおいては、集光角がより小さいため、反射部材が設けられない場合の入射効率が、集光角２９度の受光レンズを有する場合と比べて、若干低くなる。反射部材が設けられ、当該反射部材の形状を変化させることにより受光レンズへの入射角が小さくなるにつれて、その入射効率が徐々に上がっていく。そして、入射角が集光角以下となる点、すなわち、入射角が２６度になる点において、反射部材が設けられない場合の約３倍の入射効率を示すようになる。
【０１６５】
ここで、反射部材の形状を設計する際に、例えば、受光レンズへの入射角が２９度になるように設計したとする。その場合、上述したように、集光角が２９度である受光レンズを有するイメージセンサモジュールにおいては、約３倍の入射効率を得ることができる。一方、集光角が２６度である受光レンズを有するイメージセンサモジュールにおいては、集光角よりも入射角の方が３度だけ大きいものの、それでも２倍強の入射効率を得ることができる。つまり、入射角が２９度になるように設計された、すなわち、集光角が２９度である受光レンズに対応するように設計された反射部材を、集光角が２６度である受光レンズを有するイメージセンサモジュールに装着した場合であっても、入射効率を倍以上に向上する効果は得ることができる。
【０１６６】
従って、集光角が２９度程度の、比較的集光角の大きい受光レンズに対しては、反射部材は、受光レンズへの入射角に対して３度程度の余裕を持って、汎用的に用いることができる。
【０１６７】
次に、図１５を参照して、比較的集光角の小さい受光レンズに対する反射部材の汎用性について説明する。図１５は、比較的集光角の小さい受光レンズに対する反射部材の汎用性について説明するための説明図である。
【０１６８】
なお、図１５における縦軸及び横軸は、図１４における縦軸及び横軸と同様の物理量を示す。ただし、図１５の縦軸に示す入射効率は、集光角が１８度である受光レンズを有するイメージセンサモジュールにおける、反射部材が設けられない場合の入射効率が１となるように、正規化されている。
【０１６９】
図１５に示すグラフにおいては、２つの関係性が図示されている。当該グラフにおいて、上側に位置する線は、集光角が１８度である受光レンズを有するイメージセンサモジュールに対する、入射角と入射効率との関係を示す。また、当該グラフにおいて、下側に位置する線は、集光角が１６度である受光レンズを有するイメージセンサモジュールに対する、入射角と入射効率との関係を示す。なお、集光角が１８度の受光レンズとは、本開示の第３の実施形態において説明したイメージセンサモジュール５０の受光レンズ５２０の一仕様例に対応している。
【０１７０】
図１５を参照すると、まず、集光角が１８度である受光レンズを有するイメージセンサモジュールにおいては、上述したように、反射部材が設けられない場合の入射効率が１に正規化されている。反射部材が設けられ、当該反射部材の形状を変化させることにより受光レンズへの入射角が小さくなるにつれて、その入射効率は徐々に上がっていく。そして、入射角が集光角以下となる点、すなわち、入射角が１８度になる点において、反射部材が設けられない場合の約２倍の入射効率を示すようになる。反射部材の形状を更に変化させ、入射角をより小さくしても、既に入射角は集光角以下になっているため、それ以上入射効率は上がらない。
【０１７１】
一方、集光角が１６度である受光レンズを有するイメージセンサモジュールにおいては、集光角がより小さいため、反射部材が設けられない場合の入射効率が、集光角１８度の受光レンズを有する場合と比べて、若干低くなる。反射部材が設けられ、当該反射部材の形状を変化させることにより受光レンズへの入射角が小さくなるにつれて、その入射効率が徐々に上がっていく。そして、入射角が集光角以下となる点、すなわち、入射角が１８度になる点において、反射部材が設けられない場合の約２倍の入射効率を示すようになる。
【０１７２】
ここで、反射部材の形状を設計する際に、例えば、受光レンズへの入射角が１８度になるように設計したとする。その場合、上述したように、集光角が１８度である受光レンズを有するイメージセンサモジュールにおいては、約２倍の入射効率を得ることができる。一方、集光角が１６度である受光レンズを有するイメージセンサモジュールにおいては、集光角よりも入射角の方が２度だけ大きいものの、それでも１．５倍程度の入射効率を得ることができる。つまり、入射角が１８度になるように設計された、すなわち、集光角が１８度である受光レンズに対応するように設計された反射部材を、集光角が１６度である受光レンズを有するイメージセンサモジュールに装着した場合であっても、入射効率を１．５倍程度に向上する効果は得ることができる。
【０１７３】
従って、集光角が１８度程度の、比較的集光角の小さい受光レンズに対しては、反射部材は、受光レンズへの入射角に対して２度程度の余裕を持って、汎用的に用いることができる。
【０１７４】
以上、図１４及び図１５を参照して、本開示の第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態に係る集光ユニット１０、３０、４０が備える、反射部材１２０、４２０の汎用性について説明した。以上説明したように、第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態に係る反射部材１２０、４２０の形状は、受光レンズ２２０、５２０の集光角に応じて決定されるものの、ある程度の汎用性を持ち合わせる。従って、既存のイメージセンサモジュールに対して集光ユニット１０、３０、４０を装着する際であっても、当該イメージセンサモジュールの受光レンズのレンズ特性に合わせて、厳密に反射部材１２０、４２０の形状を変更することなく、その集光効率を向上させることができる。
【０１７５】
＜６．まとめ＞
以上説明したように、本開示の第１の実施形態に係る集光ユニット１０においては、以下の効果を得ることができる。
【０１７６】
第１の実施形態に係る集光ユニット１０は、ドーム形状を有し内面が鏡面である反射部材１２０と、反射部材１２０の周囲に配設される複数の光照射部材１３０とを備える。そして、光照射部材１３０から照射された光は、反射部材１２０の側壁に設けられた第１の開口部１２１を経て、反射部材１２０の頂部の照射領域に照射される。照射領域、例えば第２の開口部１２２の上部には、被測定物が当接されて配置され、光照射部材１３０から照射された光は、当該被測定物の表面で反射され、又は内部で散乱される。この被測定物からの散乱反射光は、反射部材１２０の内面によって反射され、反射部材１２０の底面に設けられた第３の開口部１２３を経て、第３の開口部１２３と対向して設けられる受光ユニット、例えばイメージセンサモジュール２０の受光レンズ２２０に入射する。
【０１７７】
また、その際、反射部材１２０の形状は、受光レンズ２２０の集光角に応じて設計される。具体的には、反射部材１２０の形状は、反射部材１２０の内面によって反射された光の、受光レンズ２２０への入射角が、受光レンズ２２０の集光角よりも小さくなるように設計される。従って、被測定物からの散乱反射光は、反射部材１２０の内面によって反射されることにより、受光レンズ２２０の集光角よりも小さい入射角で受光レンズ２２０に入射することができ、集光効率が向上される。
【０１７８】
更に、第１の実施形態に係る集光ユニット１０においては、反射部材１２０の形状は、近端にある被測定物からの散乱反射光を、反射部材１２０の内壁によって反射させ、中〜遠端からの結像光と同等の入射角で受光レンズ２２０に入射させるように、設計されてよい。つまり、受光レンズ２２０が、比較的中〜遠端（約２０ｃｍ〜３０ｃｍ）の被写体に結像する仕様であり、被測定物からの散乱反射光が、比較的近端（約１ｃｍ）から受光レンズ２２０に入射する場合であっても、いわゆる接写撮影に相当する距離からの照射光を、より効率良く集光することができる。
【０１７９】
また、第１の実施形態に係る集光ユニット１０の一適用例として、集光ユニット１０を、イメージセンサモジュール２０に装着し、被測定物７００としてヒトの体の一部位（皮膚）を用いて、その散乱反射光の分光スペクトルをイメージセンサモジュール２０によって測定することが考えられる。当該分光スペクトルから、被測定者の表皮のメラニン色素量や、赤血球中のヘモグロビン濃度を推定することができる。更に、推定されたメラニン色素量や、赤血球中のヘモグロビン濃度に基づいて、被測定者の精神状態、例えば興奮状態が判断される。よって、例えば、映像コンテンツやゲームコンテンツを実行している最中に、ユーザの興奮状態を上記方法によって推定し、当該興奮状態に応じて、映像コンテンツやゲームコンテンツの内容が変更されることにより、ユーザに、より臨場感のある視聴体験、操作体験を提供することができる。
【０１８０】
また、本開示の第２の実施形態に係る集光ユニット３０は、第１の実施形態に係る集光ユニット１０の構成に加えて、反射部材１２０と受光レンズ２２０との間に、コリメートレンズ３５０を更に備える。
【０１８１】
コリメートレンズ３５０は、受光レンズ２２０と１対でコリメータを構成し、被測定物からの散乱反射光（照射領域からの照射光）の一部を、平行光に補正して、イメージセンサモジュール２０に備えられる撮像素子２３０の受光面２３１に入射させる。従って、集光ユニット３０は、コリメートレンズ３５０を備えることにより、被測定物からの散乱反射光（照射領域からの照射光）の一部を、撮像素子２３０の受光セル面へ結像させることができる。よって、集光ユニット３０は、コリメートレンズ３５０を更に備えることにより、被測定物からの散乱反射光を集光する機能に加えて、被測定物の表面の部分的な撮像機能を有する。
【０１８２】
従って、集光ユニット３０においては、第１の実施形態に係る集光ユニット１０の適用例として上記説明したような、ヒトの興奮状態を判断する指標として、メラニン色素量やヘモグロビン濃度に関する情報だけではなく、体表面の画像から得られる各種の情報も用いることができる。例えば、体表面の画像から、体表面の色や体表面における発汗の様子等を観測することにより、興奮状態の判断の精度をより向上することが可能となる。
【０１８３】
更に、本開示の第３の実施形態に係る集光ユニット４０は、第１の実施形態に係る集光ユニット１０の構成に対して、反射部材１２０の代わりに反射部材４２０を備え、受光レンズ２２０との間に、集光レンズ４５０を更に備える。ここで、反射部材４２０は、反射部材１２０と比べて、ドーム形状における側壁の広がりが、よりすぼめられた形状を有する。
【０１８４】
集光ユニット４０は、このような構成を有することにより、よりサイズの小さい撮像素子を有するイメージセンサモジュール５０に対しても、効率的に光を集光することが可能となる。つまり、集光ユニット４０においては、被測定物からの散乱反射光（照射領域からの照射光）が、反射部材４２０の内面によって反射され、集光レンズ４５０を経て、イメージセンサモジュール５０の受光レンズ５２０に集光される。従って、第３の実施形態に係る集光ユニット４０においては、反射部材４２０及び集光レンズ４５０を備えることにより、よりサイズの小さい受光レンズ５２０、受光面５３１に対しても、効率的に光を集光することが可能となる。
【０１８５】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１８６】
例えば、上記実施形態では、集光ユニットが備える光照射部材が白色光を照射する場合について説明したが、本技術はかかる例に限定されない。例えば、複数の光照射部材のそれぞれが、互いに異なる波長の光を照射してもよい。また、複数の光照射部材のそれぞれが、互いに異なる波長の光を照射する場合には、当該集光ユニットに装着されるイメージセンサモジュールの撮像素子には、カラーフィルタが設けられなくてもよい。つまり、第１の光照射部材が第１の波長の光を照射することにより、撮像素子は、第１の波長の光に対応する被測定物の散乱反射光のスペクトルを取得することができる。従って、複数の光照射部材が順次互いに異なる光を照射し、光が照射される度に撮像素子がスペクトルを取得することにより、結果的に、被測定物の散乱反射光の分光スペクトルを得ることができる。
【０１８７】
また、例えば、上記実施形態では、イメージセンサモジュールの撮像素子に、３種類（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のカラーフィルタが設けられる場合について説明したが、本技術はかかる例に限定されない。例えば、当該撮像素子には、Ｒ、Ｇ、Ｂに加えて黄色（Ｙ）のカラーフィルタが設けられてもよい。撮像素子に、黄色（Ｙ）のカラーフィルタが更に設けられることにより、当該撮像素子は、被測定物の散乱反射光の分光スペクトルとして、４分光値を得ることができる。ここで、黄色（Ｙ）に対応する分光スペクトル値も、ヒトの皮膚の反射スペクトル曲線とよく一致する。従って、ヒトの皮膚の反射スペクトル曲線に対応するデータから、被測定者のメラニン色素量やヘモグロビン濃度を推定する際に、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙの４分光値を用いることにより、その推定の精度をより向上させることができる。
【０１８８】
また、例えば、上記実施形態では、集光ユニットが備える光照射部材に設けられる第１の開口部の形状がスリット形状である場合について説明したが、本技術はかかる例に限定されない。第１の開口部の形状は、光照射部材からの光が、照射領域に照射されることを阻害しない形状であればよく、例えば、円形、多角形等、スリット以外の形状であってもよい。
【０１８９】
また、例えば、上記実施形態では、集光ユニットの上部開口部に載置される被測定物がヒトの体の一部位である場合について説明したが、本技術はかかる例に限定されない。本実施形態に係る集光ユニットが適用される被測定物はヒトに限定されず、更には生体でなくてもよい。本実施形態においては、例えば受光ユニットとしてイメージセンサモジュールを用いることにより、任意の被測定物に対して分光スペクトルを取得することが可能である。
【０１９０】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）頂部から底部に向かって側壁が広がるように湾曲する中空のドーム形状を有し、内面が鏡面である反射部材と、前記反射部材の外壁の周囲に配設され、前記外壁に設けられる第１の開口部を経て、前記頂部の照射領域に光を照射する、複数の光照射部材と、を備え、前記反射部材は、前記頂部の前記照射領域に形成される第２の開口部と、前記底部に、受光した光に対して所定の処理を施す受光ユニットの受光レンズと対向して形成される第３の開口部と、を有し、前記反射部材は、前記照射領域からの光の前記内面における反射光を、前記受光レンズに導光する、集光ユニット。
（２）前記反射部材の内面形状は、前記照射領域からの光の前記受光レンズへの入射角が、前記受光レンズの集光角よりも所定の角度だけ大きい角度以下になるように形成される、前記（１）に記載の集光ユニット。
（３）前記反射部材の内面形状は、前記照射領域からの光の前記受光レンズへの入射角が、前記受光レンズの集光角以下になるように形成される、前記（１）又は（２）に記載の集光ユニット。
（４）前記反射部材の前記第２の開口部と、前記受光レンズとの間に、光路調整ユニットを更に備える、前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の集光ユニット。
（５）前記光路調整ユニットは、コリメートレンズであり、前記コリメートレンズ及び前記受光レンズは、前記照射領域からの光の前記反射部材の前記内面における反射光を、平行光に補正するコリメータを構成する、前記（４）に記載の集光ユニット。
（６）前記コリメートレンズの、前記受光レンズと対向する面の曲率は、前記受光レンズの曲率と略等しく形成される、前記（５）に記載の集光ユニット。
（７）前記光路調整ユニットは、集光レンズであり、前記集光レンズの前記受光レンズと対向する面には凹レンズが形成され、前記集光レンズの前記第２の開口部と対向する面には凸レンズが形成される、前記（４）に記載の集光ユニット。
（８）（えぐりレンズ）前記凹レンズの曲率は、前記凸レンズの曲率よりも大きい、前記（７）に記載の集光ユニット。
（９）複数の前記光照射部材は、前記反射部材の外壁の周囲に、互いに略等間隔で配設され、複数の前記光照射部材の光軸は、前記照射領域の略中心で互いに交差する、前記（１）〜（８）のいずれか１項に記載の集光ユニット。
（１０）遮光性部材によって形成され、前記反射部材及び前記光照射部材が内部に配設されるハウジングを更に備え、前記ハウジングは、前記第１の開口部及び前記第２の開口部に対応する位置に、それぞれ開口部を有する、前記（１）〜（９）のいずれか１項に記載の集光ユニット。
（１１）前記照射領域には、生体の少なくとも一部である被測定物が配設され、前記光照射部材は、前記被測定物に光を照射する、前記（１）〜（１０）のいずれか１項に記載の集光モジュール。
（１２）前記受光ユニットは、受光した光量に応じた画素信号を出力するイメージセンサモジュールである、前記（１）〜（１１）のいずれか１項に記載の集光ユニット。
（１３）前記イメージセンサモジュールから出力される前記画素信号に基づいて、前記照射領域からの光の分光スペクトルが算出される、前記（１２）に記載の集光ユニット。
（１４）前記ハウジングと、前記受光ユニットとは一体的に形成される、前記（１０）に記載の集光ユニット。
（１５）前記ハウジングの外部に設けられる光源と、前記光源からの光を前記光照射部材に導光する導光媒体と、を更に備え、前記光照射部材は、前記導光媒体によって導光された前記光源からの光を、前記照射領域に照射する、前記（１０）に記載の集光モジュール。
（１６）前記第１の開口部は、前記反射部材の前記頂部から前記底部に向かう方向に設けられるスリットである、前記（１）〜（１５）のいずれか１項に記載の集光ユニット。
（１７）前記光照射部材は、３個以上設けられる、前記（１）〜（１６）のいずれか１項に記載の集光ユニット。
（１８）前記光照射部材は、白色光を照射するＬＥＤを有する、前記（１）〜（１７）のいずれか１項に記載の集光ユニット。
（１９）頂部から底部に向かって側壁が広がるように湾曲する中空のドーム形状を有し、内面が鏡面である反射部材の、外壁の周囲に配設される複数の光照射部材から、前記外壁に設けられる第１の開口部を経て、前記頂部の照射領域に光を照射することと、前記照射領域からの照射光が、前記内面によって反射され、前記反射部材の底部に設けられる第２の開口部に導光されることと、前記導光された光が、前記第２の開口部と対向して設けられる、受光した光量に応じた画素信号を出力するイメージセンサモジュールの受光レンズに入射することと、を含む、集光方法。
（２０）受光レンズを有し、前記受光レンズを介して受光した光量に応じた画素信号を出力するイメージセンサモジュールと、前記受光レンズに光を集光する集光ユニットと、
を備え、前記集光ユニットは、頂部から底部に向かって側壁が広がるように湾曲する中空のドーム形状を有し、内面が鏡面である反射部材と、前記反射部材の外壁の周囲に配設され、前記外壁に設けられる第１の開口部を経て、前記頂部の照射領域に光を照射する、複数の光照射部材と、を備え、前記反射部材は、前記頂部の前記照射領域に形成される第２の開口部と、前記底部に、受光した光に対して所定の処理を施す受光ユニットの受光レンズと対向して形成される第３の開口部と、を有し、前記反射部材は、前記照射領域からの光の前記内面における反射光を、前記受光レンズに導光する、光検出システム。
【符号の説明】
【０１９１】
１０、３０、４０、６０、７０    集光ユニット
２０、５０    イメージセンサモジュール
１１０、２１０、５１０、６１０    ハウジング
１２０、４２０    反射部材
１３０    光照射部材
２２０、５２０    受光レンズ
２３０、５３０    撮像素子
２３１、５３１    受光面
３５０    コリメートレンズ
４５０    集光レンズ
【図１】
2014065039.tif 000003
【図２】
2014065039.tif 000004
【図３】
2014065039.tif 000005
【図４】
2014065039.tif 000006
【図５】
2014065039.tif 000007
【図６】
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【図７】
2014065039.tif 000009
【図８】
2014065039.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
2014065039.tif 000018
2014065039.tif 000019
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