(57)【要約】      （修正有）【課題】外乱光が存在する場合でも、散乱体からの光の表面散乱成分を抑制する。【解決手段】計測装置は、生体内を通過した光を検出することにより、前記生体内の状態を示す情報を取得する。前記計測装置は、直線偏光を出射する光源と、前記光源から出射され、生体の表面で散乱された表面散乱光、および前記生体の内部で散乱された内部散乱光の経路上に配置された１／４波長板と、前記１／４波長板を通過した光の経路上に配置され、前記光を、偏光方向が互いに直交する第１の直線偏光および第２の直線偏光に分離する光学素子と、前記第１の直線偏光を検出する第１の光検出器と、前記第２の直線偏光を検出する第２の光検出器と、を備える。【選択図】図７
2019045247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内を通過した光を検出することにより、前記生体内の状態を示す情報を取得する計測装置であって、
直線偏光を出射する光源と、
前記光源から出射され、生体の表面で散乱された表面散乱光、および前記生体の内部で散乱された内部散乱光の経路上に配置された１／４波長板と、
前記１／４波長板を通過した光の経路上に配置され、前記光を、偏光方向が互いに直交する第１の直線偏光および第２の直線偏光に分離する光学素子と、
前記第１の直線偏光を検出する第１の光検出器と、
前記第２の直線偏光を検出する第２の光検出器と、
を備える計測装置。
【請求項２】
前記第１の光検出器から出力された第１の信号と、前記第２の光検出器から出力された第２の信号との差分演算を含む処理により、前記生体内の状態を示す信号を生成して出力する演算回路をさらに備える、請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記第１の光検出器および前記第２の光検出器の各々は、フォトダイオードを含み、
前記第１の信号は、前記第１の光検出器における前記フォトダイオードから出力され、
前記第２の信号は、前記第２の光検出器における前記フォトダイオードから出力され、
前記演算回路は、前記第１の信号と前記第２の信号との差分を示す信号を出力する、
請求項２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記第１および第２の光検出器の各々は、イメージセンサを含み、
前記演算回路は、前記第１の光検出器における前記イメージセンサの少なくとも１つの画素から出力された第１の信号と、前記第２の光検出器における前記イメージセンサの少なくとも１つの画素から出力された第２の信号との差分を示す信号を出力する、
請求項２に記載の計測装置。
【請求項５】
前記第１および第２の光検出器の各々は、
複数の透光領域および複数の遮光領域が少なくとも第１の方向に交互に配置されている遮光膜と、
前記遮光膜に対向する光検出層であって、前記複数の透光領域にそれぞれ対向する複数の第１の光検出セル、および前記複数の遮光領域にそれぞれ対向する複数の第２の光検出セルを有する光検出層と、
前記遮光膜および前記光検出層の間にある光結合層であって、積層された第１の透明層、第２の透明層、および第３の透明層をこの順に少なくとも有し、前記第２の透明層は、前記第１の方向に光を伝搬させるグレーティングを有し、前記第１および第３の透明層よりも高い屈折率を有する、光結合層と、
を備え、
前記演算回路は、
前記第１および第２の光検出器の各々について、前記複数の第１の光検出セルからそれぞれ出力された複数の信号と、前記複数の第２の光検出セルからそれぞれ出力された複数の信号とに基づいて、各透光領域および各遮光領域の位置に入射した光のコヒーレンスを示す信号を生成し、
前記第１の光検出器について生成した前記光のコヒーレンスを示す信号と、前記第２の光検出器について生成した前記光のコヒーレンスを示す信号との差分を示す信号を生成して出力する、
請求項２に記載の計測装置。
【請求項６】
前記演算回路は、前記光源から前記光を出射しない状態で前記第１および第２の光検出器から得られる信号と、前記光源から前記光を出射した状態で前記第１および第２の光検出器から得られる信号との差に基づいて、前記生体内の状態を示す信号に含まれる外乱光の影響を低減する、請求項２から５のいずれかに記載の計測装置。
【請求項７】
前記光源は、第１波長域の光を出射し、
前記生体から前記第１および第２の光検出器に入射する光の経路上に、前記第１波長域の光を選択的に透過させるバンドパスフィルタをさらに備える、
請求項１から６のいずれかに記載の計測装置。
【請求項８】
前記生体から前記第１および第２の光検出器に入射する光の経路上に、第１の面と第２の面とを有し、前記第１の面に入射する光学像を前記第２の面に転写する光学部材をさらに備える、請求項１から７のいずれかに記載の計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、生体などの散乱体の内部情報を取得する計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体計測および材料分析などの分野では、対象物に光を照射し対象物の内部を透過した光の情報から対象物の内部情報を取得する方法が用いられる。そのような方法において、高い画像品質、例えば高いコントラストで散乱体の内部情報を取得できることが求められる。
【０００３】
一例として、脳などの生体組織における血流に関する情報を取得することで、血液の活動状態を分析する方法が開発されている。特に、近赤外光または赤色光などの光を用いて脳血流の情報を取得して分析する方法は光トポグラフィーと呼ばれ、研究が進められている（例えば非特許文献１）。
【０００４】
光トポグラフィーにおいて問題となるのは、生体などの散乱体の表面で生じる光の表面散乱である。表面散乱光は、散乱体の内部を通過して戻ってくる内部散乱光と比較して、１０４倍から１０６倍程度の強度を有する。そのため、取得したい内部散乱光の信号成分が表面散乱光の信号成分に埋もれてＳ／Ｎが低くなるという課題がある。そこで、光源と光検出器との間に２つの偏光子をクロスニコル（直交ニコル）配置になるように配置した光学系を用いて表面散乱光の影響を除去する技術が提案されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００２−５２９７１３
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Tomohiro Suto et al. "Multichannel Near-Infrared Spectroscopy in Depression and Schizophrenia: Cognitive Brain Activation Study", Biological psychiatry 55.5 (2004), pp501-511.
【非特許文献２】Valury V. Tuchin "Polarized light interaction with tissues", J. Biomed. Opt. 21(7), 071114 (2016)
【非特許文献３】Minami et al., "High-power THz wave generation in plasma induced by polarization adjusted two-color laser pulses", App. Phys. Lett. 102, 041105 (2013)
【非特許文献４】Kemp et al., "Security applications of teraherts technology", Terahertz for Military and Security Applications, R. Jennifer Hwu, Dwight L. Woolard, Editors, Proceedings of SPIE Vol. 5070 (2003)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のクロスニコル配置の構成では、計測環境に太陽光などの外乱光が存在する場合に、対象物の表面で散乱される光を十分に除去することができなかった。
【０００８】
本開示は、外乱光が存在する場合でも、対象物からの光の表面散乱成分を抑制することのできる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の一態様に係る計測装置は、生体内を通過した光を検出することにより、前記生体内の状態を示す情報を取得する。前記計測装置は、直線偏光を出射する光源と、前記光源から出射され、生体の表面で散乱された表面散乱光、および前記生体の内部で散乱された内部散乱光の経路上に配置された１／４波長板と、前記１／４波長板を通過した光の経路上に配置され、前記光を、偏光方向が互いに直交する第１の直線偏光および第２の直線偏光に分離する光学素子と、前記第１の直線偏光を検出する第１の光検出器と、前記第２の直線偏光を検出する第２の光検出器と、を備える。
【００１０】
上記の包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、または記録媒体によって実現されてもよい。あるいは、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム、および記録媒体の任意の組み合わせによって実現されてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本開示の一態様によれば、外乱光がある場合でも、対象物の内部情報を比較的高いＳ／Ｎで取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、生体などの散乱体に光を照射する光源と、散乱体によって散乱された光を検出する光検出器とを備える一般的な計測装置を模式的に示す図である。
【図２】図２は、クロスニコル配置の偏光子を用いて表面散乱光の影響を除去する装置の一例を示す模式図である。
【図３】図３は、生体の内部にある最小単位の散乱体である細胞での入射光の散乱の様子を模式的に示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、直線偏光である入射光が１／４波長板およびウォラストンプリズムを通過する様子を模式的に示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａの例において検出されるＳ偏光とＰ偏光の強度を模式的に示す図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、直線偏光でない入射光が１／４波長板およびウォラストンプリズムを通過する様子を模式的に示す図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、図４Ｃの例において検出されるＳ偏光とＰ偏光の強度を模式的に示す図である。
【図５】図５は、本開示の実施形態における光検出の原理を説明するための図である。
【図６】図６は、非特許文献４に開示されたテラヘルツ波の時間波形（ａ）と、そのフーリエ変換（ｂ）とを示す図である。
【図７】図７は、第一実施形態における計測装置の構成を模式的に示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、第一実施形態の他の構成例を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａに示す２つの光検出器１４０Ａ、１４０Ｂ、および演算回路１６０の構成例を示す図である。
【図９】図９は、第二実施形態における計測装置１００の構成を模式的に示す図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、第三実施形態における各光検出器の断面を模式的に示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、光検出器を光の入射する側から眺めた平面図である。
【図１１】図１１は、光検出器１４０の信号処理の方法の一例を示す図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、第三実施形態における４つの開口での入射光とその下にある３つの光検出セルの位置関係を示す断面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、入射光の位相のランダム係数ａおよび検出信号の関係に関する解析結果を示す図である。
【図１３】図１３は、計測装置をウェアラブル端末に利用した例を示している。
【図１４】図１４は、レンズに代わる光学素子を示す図である。
【図１５】図１５は、フェイスプレート１９０を備えた計測装置１００の構成例を示す図である。
【図１６】図１６は、バンドパスフィルタ１５０を備えた計測装置１００の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本開示の実施形態を説明する前に、まず、散乱体における表面散乱および拡散後方散乱について説明する。次に、楕円偏光および楕円偏光の楕円率の高精度な求め方を説明する。その後、本開示の実施形態を説明する。
【００１４】
図１は、生体などの散乱体に光を照射する光源１１０と、散乱体によって散乱された光を検出する光検出器１４０とを備える一般的な計測装置を模式的に示す図である。
【００１５】
散乱体の表面に照射された光は、表面で散乱されるか、散乱体の内部に侵入する。表面で散乱されるか内部に侵入するかによって光路が異なる。散乱のされ方は、散乱する粒子の大きさに応じて変化する。生体などの一般的な散乱体では、ミー散乱が生じる。表面ではミー後方散乱が生じる。散乱体の内部では拡散後方散乱が生じる。このように、光が散乱体に入射すると、表面散乱または拡散後方散乱が生じる。本明細書において、散乱体の表面付近で散乱された光を「表面散乱光」と称し、散乱体の内部で散乱された光を「内部散乱光」と称する。
【００１６】
一般に、表面散乱光の方が内部散乱光よりも高い強度を有する。拡散後方散乱によって表面から出てくる光の強度は、散乱体の内部における散乱光の光路に依存する。光路が長くなるほど強度が低くなる。散乱体の内部でどの程度減衰するかは対象の散乱体の種類による。例えば、近赤外光を用いて生体内部を観察する装置を用いて、表面から十ミリ程度の深さの情報を取得する場合、光の強度は１０−６倍から１０−４倍程度にまで低下する。
【００１７】
このことから、生体などの散乱体の内部の情報を取得するためには、高い強度を有する表面散乱光の影響を除去することが必要である。そのために、例えばクロスニコル配置の偏光子を用いて表面散乱光を除去する構成が、例えば特許文献１に開示されている。
【００１８】
図２は、クロスニコル配置の偏光子を用いて表面散乱光の影響を除去する装置の一例を示す模式図である。この装置は、偏光透過軸が互いに直交する２つの偏光子１７０Ａ、１７０Ｂを備えている。偏光子１７０Ａは、光源１１０から散乱体までの光路上に配置されている。偏光子１７０Ｂは、散乱体から光検出器１４０までの光路上に配置されている。偏光子１７０Ａは、散乱体の表面に対してＳ偏光となる直線偏光成分のみを通過させる。偏光子１７０Ｂは、散乱光の表面に対してＰ偏光となる直線偏光成分のみを通過させる。なお、Ｓ偏光は反射面に垂直に電界が振動する偏光であり、Ｐ偏光は反射面に平行に電界が振動する偏光である。
【００１９】
一般に、散乱体の表面近傍での散乱では偏光状態は変化しない。しかし、散乱体の内部での散乱では、光路が長くなるほど偏光状態が乱されて楕円偏光の割合が多くなる。楕円偏光は、Ｓ偏光およびＰ偏光のような様々な直線偏光状態の重なり合った状態であるといえる。このため、散乱体の内部で拡散後方散乱された光の一部は偏光子１７０Ｂを通過することができる。他方、表面近傍で散乱された光はＳ偏光であるため偏光子１７０Ｂを通過することができない。このような構成により、ノイズとなる非常に強い表面散乱光の影響を除去し、高いＳ／Ｎで内部散乱光の信号を取得することができる。
【００２０】
図３は、一例として、生体の内部にある最小単位の散乱体である細胞での入射光の散乱の様子を模式的に示す図である。生体内には多くの細胞が存在する。各細胞の屈折率はその周囲の屈折率とは異なるため、各細胞の表面（界面）では、光の反射および屈折が生じる。生体内に侵入した光は、多くの細胞で反射および屈折を繰り返す。その過程で、偏光状態が変化する。
【００２１】
光が細胞の外部から細胞の表面に入射して反射される場合、その光が界面に対してＳ偏光であるかＰ偏光であるかによって位相の変化が異なる。同様に、光が細胞の内部から界面に入射して反射される場合も、その光が界面に対してＳ偏光であるかＰ偏光であるかによって位相の変化が異なる。この変化の仕方は、その粒子および外部の媒質の屈折率、ならびに界面への入射角度に依存する。このような位相の変化を伴う反射が生体内で頻繁に生じることにより、内部散乱光の偏光状態は乱される。なお、光が界面を透過する際には位相の変化は生じない。
【００２２】
このようにして、生体などの散乱体の内部では、一般的に直線偏光も楕円偏光に変化する。さらに、散乱されればされるほどランダムな楕円率の楕円偏光が生じる。一般的に、生体の内部で散乱された光を検出すると、ほぼ完全にランダムな偏光が検出される。例えば、非特許文献２によれば、腫瘍などの特殊な状態を除けば、一般的な正常組織ではおおよそ楕円偏光になることがわかっている。
【００２３】
次に、楕円偏光の楕円率の高精度な求め方について説明する。
【００２４】
真空中をｚ方向に進行するある光のもつ電場のｘ成分をＥｘ、ｙ成分をＥｙとする。ここでｘ、ｙ、ｚは互いに直交する方向を表す。ＥｘおよびＥｙは、以下の数１で表される。
【数１】
2019045247.tif 000003
Ｅｘ０は電場のｘ成分の最大値を示している。Ｅｙ０は電場のｙ成分の最大値を示している。ωは光の角周波数を示している。δｔはＥｘとＥｙとの間の位相のずれを示している。δｔ＝０，πであれば、この光は直線偏光である。δｔ≠０,πであれば、この光は円偏光または楕円偏光である。
【００２５】
図４Ａは、本発明者らが検討している計測装置における光学構成を模式的に示す図である。この計測装置では、対象物から戻ってきた光の経路上に、１／４波長板（λ／４位相板ともいう）１２０と、楕円偏光（円偏光も含む）または非偏光を直交する２つの直線偏光に変換する光学素子１３０とが配置されている。光学素子１３０には、例えばウォラストンプリズムまたはローションプリズムなどの、複屈折を利用した偏光素子が用いられ得る。
【００２６】
本発明者らは、図４Ａに示すような構成により、対象物から戻ってきた光の直線偏光成分を除去し、内部散乱光の成分のみを効果的に取得できることに想到した。この計測装置は、１／４波長板１２０を用いて直線偏光を楕円偏光にし、さらにウォラストンプリズムなどの光学素子１３０を用いて楕円偏光を直交する２つの直線偏光に分離する。
【００２７】
以下の説明では、光学素子１３０としてウォラストンプリズムが用いられる場合の例を説明する。ウォラストンプリズムについても光学素子１３０と同様、参照符号「１３０」を付して「ウォラストンプリズム１３０」と表記する。ウォラストンプリズム１３０は、偏光ビームスプリッタの一種である。ウォラストンプリズム１３０は、入射した光をＳ偏光とＰ偏光とに分離する。
【００２８】
直線偏光が１／４波長板１２０を通ると楕円偏光（円偏光を含む）に変化する。その後、１／４波長板１２０の軸に対して軸が４５°傾いたウォラストンプリズム１３０を通ると、楕円偏光が２つのＳ偏光とＰ偏光とに分離する。この際のＳ偏光およびＰ偏光の強度は同等になる。
【００２９】
１／４波長板１２０に入射する直線偏光は、以下の数２で表される。
【数２】
2019045247.tif 000004
【００３０】
１／４波長板１２０を通過した光は、以下の数３で表される。
【数３】
2019045247.tif 000005
【００３１】
これらの式を、ｘｙ軸をｚ軸の周りに４５°回転させたξη軸で書き直すと、以下の数４に書き替えられる。
【数４】
2019045247.tif 000006
【００３２】
図４Ｂは、検出されるＳ偏光とＰ偏光の強度を模式的に示している。図４Ｂに示されるとおり、Ｓ偏光の強度とＰ偏光の強度とは一致する。
【００３３】
一方、図４Ｃは、直線偏光でない入射光が１／４波長板１２０およびウォラストンプリズム１３０を通過する場合の例を模式的に示している。直線偏光でない入射光が１／４波長板１２０を通ると入射前と異なるがやはり、楕円偏光に変化する。その後、１／４波長板１２０の軸に対して軸が４５°傾いたウォラストンプリズム１３０を通ると、楕円偏光がＳ偏光とＰ偏光の２種類の直線偏光に分かれる。この際のＳ偏光とＰ偏光の強度は異なる。
【００３４】
１／４波長板１２０に入射する楕円偏光は、以下の数５で表される。
【数５】
2019045247.tif 000007
【００３５】
この場合、１／４波長板１２０を通過した光は、以下の数６で表される。
【数６】
2019045247.tif 000008
【００３６】
これらの式を、ｘｙ軸をｚ軸の周りに４５°回転させたξη軸で書き直すと、以下の数７に書き替えられる。
【数７】
2019045247.tif 000009
【００３７】
図４Ｄは、この場合に検出されるＳ偏光とＰ偏光の強度を模式的に示している。図４Ｄに示されるとおり、Ｓ偏光の強度とＰ偏光の強度とは一致しない。
【００３８】
以上のことから、ウォラストンプリズムなどの光学素子１３０によって分離された２つの直線偏光を検出し、両者の信号の差分をとることにより、表面で散乱された直線偏光の成分を除去できることがわかる。さらに後述するように、このような構成によれば、外乱光の影響も抑制することができる。
【００３９】
図５は、本開示の実施形態における光検出の原理を説明するための図である。図５は、生体内部の状態を、外乱光がある状態で、より強い検出用の光（例えばレーザ光）を出射する光源１１０を用いて検出する計測装置の光学構成を模式的に示している。この計測装置は、光学素子１３０によって分離された２つの直線偏光（Ｓ偏光およびＰ偏光）の強度差を検出する。
【００４０】
生体から戻ってくる光は、上述のとおり、表面散乱光と内部散乱光とを含むため、生体内部の情報を取得する際には、これらを区別することが望まれる。更に、外乱光の影響を除去することが望まれる。
【００４１】
一般的に、外乱光はランダム直線偏光である。このため、上述のとおり、直線偏光の光の情報は、最終的に検出されるＳ偏光およびＰ偏光の光の強度差を測定する時点で消えてしまう。結果として、生体内部の情報を持つ拡散後方散乱の情報のみを得ることができる。
【００４２】
表１は、光源１１０からの光および外乱光のそれぞれの、入射強度、入射偏光、ならびに表面散乱成分および内部散乱成分の出射強度、出射偏光、および最終出力の有無を示している。光源１１０からの光が、例えば外乱光よりも強いレーザ光であるとすると、最終的に得られる出力は、光源１１０からの光の寄与が外乱光の寄与よりも大きいことがわかる。したがって、上記の構成によれば、生体内部の情報を検出できる。
【００４３】
【表１】
2019045247.tif 000010
【００４４】
１／４波長板とウォラストンプリズムなどの光学素子とを用いた構成は、例えばテラヘルツ波を検出する用途にも用いられ得る（例えば、非特許文献３、４）。例えば、時間分解測定法と呼ばれるテラヘルツ波の検出方法がある。この方法では、微小時間ごとに複数回の測定を行うことで、テラヘルツ波の時間波形が取得される。各微小時間の測定は、ＧａＰまたはＺｎＴｅなどの電気光学（ＥＯ）結晶に、テラヘルツ波と同時に超短パルスの直線偏光のプローブ光を入射することによって行われる。ＥＯ結晶にテラヘルツ波が入射すると、ポッケルス効果により、その電界強度に応じて複屈折が生じる。複屈折量はテラヘルツ波の電界強度が高いほど増加する。複屈折が生じたＥＯ結晶を、直線偏光のプローブ光が通過すると、楕円偏光に変化する。その楕円率を、１／４波長板およびウォラストンプリズムなどの光学素子を含む測定光学系を用いて計測することで、テラヘルツ波の電界強度を計測できる。この計測は、テラヘルツ波とプローブ光とが重なる時間を少しずつずらしながら微小時間ごとに複数回行われる。
【００４５】
ここで参考のため、非特許文献４に開示されたFig. 2を図６として引用する。図６は、非特許文献４に開示されたテラヘルツ波の時間波形（ａ）と、そのフーリエ変換（ｂ）とを示している。図６（ａ）の波形は、各微小時間の測定から得られたものである。実際には、各測定点における楕円偏光の楕円率、すなわち長軸ａに対する短軸ｂの比（ｂ／ａ）を測定しているので、検出される楕円率は−１以上１以下の範囲内にある。図９（ｂ）に示す周波数波形において強度の最も高い部分が楕円偏光状態となる信号成分（Ｓ）を示している。周波数波形において強度の最も低い部分は信号がない部分におけるノイズ成分（Ｎ）、つまりほぼ直線偏光の状態を示している。このＳ／Ｎ比は５桁以上の高い値であることがわかる。つまり、この光学構成では、ノイズ成分の少なくとも１０−５倍の強度の楕円偏光の楕円率を測定できる性能があることがわかる。
【００４６】
このことから、本開示の実施形態の構成によって生体内部の情報を検出可能であることがわかる。非特許文献２によれば、殆どの生体で測定される後方拡散散乱光の楕円偏光の楕円率は１／２程度であり、強度は表面散乱光の１０−６倍から１０−４倍程度である。よって、本開示の実施形態の構成によって表面散乱光と後方拡散散乱光とを切り分け、生体などの散乱体での後方拡散散乱光のみを検出することが実施可能であることがわかる。
【００４７】
なお、図５の構成において、光源１１０を消灯した状態で取得した信号を、光源１１０から光が出射している状態で取得した信号から差し引くことによってバックグラウンドの外乱光の影響を除去してもよい。そのような構成においては、光源１１０は、外乱光よりも高い強度の光を出射しなくてもよい。必要な場合は、光源１１０から出射される波長の光のみを選択的に透過させる波長フィルタまたはバンドパスフィルタを、対象物と光検出器との間のいずれかの位置に配置してもよい。
【００４８】
（第一実施形態）
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。なお、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。たとえば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。本発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供する。これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図しない。本明細書において、同様の機能を有する構成要素には同一の参照符号を付している。
【００４９】
図７は、本開示の例示的な第一実施形態における計測装置の構成を模式的に示す図である。この計測装置１００は、生体内を通過した光を検出することにより、生体内の活動状態を示す情報を取得する。生体は、例えば人間の額、腕、脚などの、皮膚で覆われた部位であり得る。
【００５０】
計測装置１００は、光源１１０と、１／４波長板１２０と、ウォラストンプリズム１３０と、第１の光検出器１４０Ａと、第２の光検出器１４０Ｂと、演算回路１６０とを備える。
【００５１】
光源１１０は、直線偏光を出射する。光源１１０は、例えば一定のコヒーレンス長の光を出射する光源であり得る。例えば、光源１１０は、コヒーレント光の代表であるレーザ光を発するレーザ光源であり得る。光源１１０は、一定の強度の光を連続的に発光してもよいし、単一のパルス光を発してもよい。光源１１０が発する光の波長は任意である。しかし、生体を計測対象とする場合、光源１１０の波長は、例えば略６５０ｎｍ以上略９５０ｎｍ以下に設定され得る。この波長範囲は、赤色〜近赤外線の波長範囲に含まれる。本明細書では、可視光のみならず赤外線および紫外線についても「光」の概念に含まれる。
【００５２】
１／４波長板１２０は、光源１１０から出射され、生体の表面で散乱された表面散乱光、および生体の内部で散乱された内部散乱光の経路上に配置されている。
【００５３】
ウォラストンプリズム１３０は、１／４波長板１２０を通過した光の経路上に配置され、当該光を、偏光方向が互いに直交する第１の直線偏光および第２の直線偏光に分離する。ウォラストンプリズム１３０に代えて、同様の機能を有する他の偏光光学素子を用いてもよい。そのような他の光学素子には、例えばローションプリズム、グランレーザプリズム、ノマルスキープリズム、偏光分離板、サバール板などがある。
【００５４】
第１の光検出器１４０Ａは、第１の直線偏光が入射する位置に配置されている。第１の光検出器１４０Ａは、第１の直線偏光を検出して第１の信号を出力する。第２の光検出器１４０Ｂは、第２の直線偏光が入射する位置に配置されている。第２の光検出器１４０Ｂは、第２の直線偏光を検出して第２の信号を出力する。
【００５５】
演算回路１６０は、第１の光検出器１４０Ａから出力された第１の信号と、第２の光検出器から出力された第２の信号との差分演算を含む処理により、生体内の状態を示す信号を生成して出力する。本実施形態では、演算回路１６０は、第１の信号と第２の信号との差信号を、生体内部で拡散後方散乱された光の信号として出力する。演算回路１６０は、当該差信号を用いた演算により、血液の状態、例えば血圧、脈拍、ヘモグロビン濃度などの情報を生成してもよい。演算回路１６０は、計測装置１００の外部の要素であってもよい。
【００５６】
図８Ａは、本実施形態の他の構成例を示す図である。この例における計測装置１００は、図７に示す構成要素に加えて、３つのレンズ１７０Ａと、ガルバノミラー１８０とを備えている。光源１１０から出射された光は生体に入射する。その表面および内部から出射した光は、レンズ１７０Ａによって集光され、ガルバノミラー１８０によって１／４波長板１２０に導かれる。１／４波長板１２０を透過した光は、ウォラストンプリズム１３０によって２つの直線偏光（Ｓ偏光およびＰ偏光）に分離される。Ｓ偏光は、レンズ１７０Ｂによって集光され、第１の光検出器１４０Ａによって検出される。Ｐ偏光は、レンズ１７０Ｃによって集光され、第２の光検出器１４０Ｂによって検出される。
【００５７】
図８Ｂは、図８Ａに示す２つの光検出器１４０Ａ、１４０Ｂ、および演算回路１６０の構成例を示す図である。本実施形態では、第１の光検出器１４０Ａおよび第２の光検出器１４０Ｂの各々は、フォトダイオード（ＰＤ）を含む。演算回路１６０は、第１の光検出器１４０Ａにおけるフォトダイオードから出力された第１の信号と第２の光検出器１４０Ｂにおけるフォトダイオードから出力された第２の信号との差分を示す信号を出力する。図８Ｂに示す演算回路１６０は、当該差信号を増幅する増幅器（アンプ）を備えている。それぞれのフォトダイオードで発生する電圧の差がアンプに入力されることで精度良く測定できる。このような構成により、アナログ的に信号の差分の出力が可能である。この出力を観測することで生体の内部のみの信号を取得することができる。
【００５８】
本実施形態では、図８Ａに示すガルバノミラー１８０（またはガルバノスキャナ）を用いることにより、サンプル走査をすることができる。このため、演算回路１６０から得られる信号とガルバノミラー１８０の動作とを同期しながらデータを取得することで二次元画像の情報などを得ることができる。
【００５９】
演算回路１６０は、図８Ｂに示す回路に限らず、例えばデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）またはマイクロコントローラなどの信号処理回路であってもよい。演算回路１６０は、前述の演算の他、光源１１０およびガルバノミラー１８０などの他の構成要素の動作を制御する。計測装置１００は、演算回路１６０が演算処理した結果を表示するディスプレイを備えていてもよい。
【００６０】
（第二実施形態）
次に、本開示の例示的な第二実施形態を説明する。以下、第一実施形態と異なる点のみを説明する。
【００６１】
図９は、第二実施形態における計測装置１００の構成を模式的に示している。第一実施形態と異なる点は、第一実施形態におけるＰＤの変わりにイメージセンサを光検出器１４０Ａ、１４０Ｂとして用い、ガルバノミラー１８０を省いている点である。演算回路１６０は、イメージセンサである２つの光検出器１４０Ａ、１４０Ｂによって得られたデータの差分を計算することで生体の内部情報を二次元データとして取得することができる。
【００６２】
このように、本実施形態では、光検出器１４０Ａ、１４０Ｂの各々は、イメージセンサを含む。演算回路１６０は、第１の光検出器１４０Ａにおけるイメージセンサの少なくとも１つの画素から出力された第１の信号と、第２の光検出器１４０Ｂにおけるイメージセンサの少なくとも１つの画素から出力された第２の信号との差分を画素ごとに計算する。これにより、演算回路１６０は、生体の内部情報を示す二次元データを生成することができる。
【００６３】
（第三実施形態）
次に、本開示の例示的な第三実施形態を説明する。以下、第一および第二実施形態と異なる点のみを説明する。
【００６４】
本実施形態では、光検出器１４０Ａ、１４０Ｂの各々は、入射光のコヒーレンスの程度を検出することができる。以下の説明において、光検出器１４０Ａ、１４０Ｂを区別せずに説明する場合は、「光検出器１４０」と表記する。
【００６５】
本実施形態における光検出器１４０Ａ、１４０Ｂの各々は、複数の透光領域および複数の遮光領域が少なくとも第１の方向に交互に配置されている遮光膜と、前記遮光膜に対向する光検出層と、前記遮光膜および前記光検出層の間にある光結合層とを備える。前記光検出層は、前記複数の透光領域にそれぞれ対向する複数の第１の光検出セル、および前記複数の遮光領域にそれぞれ対向する複数の第２の光検出セルを有する。前記光結合層は、積層された第１の透明層、第２の透明層、および第３の透明層をこの順に少なくとも有する。前記第２の透明層は、前記第１の方向に光を伝搬させるグレーティングを有し、前記第１および第３の透明層よりも高い屈折率を有する。演算回路１６０は、光検出器１４０Ａ、１４０Ｂの各々について、前記複数の第１の光検出セルからそれぞれ出力された複数の信号と、前記複数の第２の光検出セルからそれぞれ出力された複数の信号とに基づいて、各透光領域および各遮光領域の位置に入射した光のコヒーレンスを示す信号を生成する。演算回路１６０は、第１の光検出器１４０Ａについて生成した前記光のコヒーレンスを示す信号と、第２の光検出器１４０Ｂについて生成した前記光のコヒーレンスを示す信号との差分を示す信号を生成して出力する。
【００６６】
図１０Ａは、光が入射する方向に沿った面における光検出器１４０の断面を模式的に示す図である。図１０Ｂは、光検出器１４０を光の入射する側から眺めた平面図、より具体的には、後述する遮光膜９を含むＸＹ面における平面図である。図１０Ａは、図１０Ｂの破線で囲まれた領域を含むＸＺ面に平行な断面を示している。図１０Ｂに示すように、図１０Ａに示す断面構造を一つの単位構造として、当該単位構造がＸＹ面内で周期的に並んでいる。図１０Ａおよび図１０Ｂには、説明の便宜上、直交する３つの軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）が示されている。以降の図についても同様の座標軸を用いる。
【００６７】
光検出器１４０は、光検出層１０と、光結合層１２と、遮光膜９と、をこの順に備える。図１０Ａの例ではこれらがＺ方向に積層されている。遮光膜９の上に透明基板９ｂとバンドパスフィルタ９ｐとがこの順に設けられている。
【００６８】
光検出層１０は、光検出層１０の面内方向（ＸＹ面内）に複数の光検出セル１０ａ、１０Ａを備える。光検出セルを「画素」と称することもある。光検出層１０は、光が入射する側から、マイクロレンズ１１ａ、１１Ａ、透明膜１０ｃ、配線などの金属膜１０ｄ、Ｓｉまたは有機膜などで形成される感光部を備えている。金属膜１０ｄの間にある感光部が光検出セル１０ａ、１０Ａに相当する。マイクロレンズ１１ａ、１１Ａは、それぞれ、光検出セル１０ａ、１０Ａに対向するように配置される。マイクロレンズ１１ａ、１１Ａで集光され金属膜１０ｄの隙間に入射する光が光検出セル１０ａ、１０Ａで検出される。
【００６９】
光結合層１２は、光検出層１０上に配置され、光検出層１０の面直方向（Ｚ軸方向）において、第１の透明層１２ｃ、第２の透明層１２ｂ、および第３の透明層１２ａをこの順に備える。第１の透明層１２ｃ、および第３の透明層１２ａは、例えばＳｉＯ２などによって形成され得る。第２の透明層１２ｂは、例えばＴａ２Ｏ５などによって形成され得る。第２の透明層１２ｂのＺ方向の厚さｔ１は、例えば０．３４μｍである。第１の透明層１２ｃのＺ方向の厚さｔ２は、例えば０．２２μｍである。
【００７０】
第２の透明層１２ｂは、第１の透明層１２ｃおよび第３の透明層１２ａよりも高い屈折率を有する。光結合層１２は、図１０Ａに示すように、高屈折率透明層１２ｂと低屈折率透明層１２ｃとをこの順にさらに繰り返した構造を備えてもよい。図１０Ａは、合計６回繰り返した構造を示している。高屈折率透明層１２ｂは低屈折率透明層１２ｃ、１２ａに挟まれている。したがって、高屈折率透明層１２ｂは導波層として機能する。
【００７１】
高屈折率透明層１２ｂと、低屈折率透明層１２ｃ、１２ａとの界面に全面に渡ってピッチΛの直線グレーティング１２ｄが形成されている。グレーティングの格子ベクトルは光結合層１２の面内方向（ＸＹ面）におけるＸ軸に平行である。グレーティング１２ｄのＸＺ断面形状は積層される高屈折率透明層１２ｂ、および低屈折率透明層１２ｃにも順次転写される。透明層１２ｂ、１２ｃの成膜が積層方向に高い指向性を有している場合には、グレーティングのＸＺ断面をＳ字またはＶ字状にすることで形状の転写性を維持しやすい。
【００７２】
なお、グレーティング１２ｄは、少なくとも高屈折率透明層１２ｂの一部に備えられていればよい。高屈折率透明層１２ｂがグレーティング１２ｄを備えることにより、入射光が高屈折率透明層１２ｂを伝搬する光（導波光と称する）に結合できる。
【００７３】
光結合層１２と光検出層１０との間の隙間はできるだけ狭い方がよい。光結合層１２と光検出層１０とは密着していてもよい。光結合層１２と光検出層１０との間の隙間に接着剤などの透明媒質を充填してもよい。透明媒質を充填する場合、マイクロレンズ１１ａ、１１Ａによるレンズ効果を得るために、マイクロレンズ１１ａ、１１Ａの構成材料には、充填される透明媒質よりも充分大きい屈折率をもつ材料が使用される。
【００７４】
図１０Ａにおける透光領域９ａは、図１０Ｂにおける透光領域９ａ１、９ａ２、９ａ３、９ａ４などに対応する。図１０Ａにおける遮光領域９Ａは、図１０Ｂにおける遮光領域９Ａ１、９Ａ２、９Ａ３、９Ａ４などに対応する。つまり、遮光膜９は、遮光膜９の面内方向（ＸＹ面内）に配列された複数の遮光領域９Ａと複数の透光領域９ａとを有する。複数の遮光領域９Ａは、複数の第２の光検出セル１０Ａにそれぞれ対向する。複数の透光領域９ａは、複数の第１の光検出セル１０ａにそれぞれ対向する。本明細書において、第１の光検出セル１０ａの集合体を「第１の光検出セル群」、第２の光検出セル１０Ａの集合体を「第２の光検出セル群」と呼ぶことがある。
【００７５】
本実施形態では、複数の第１の光検出セル１０ａの各々は、複数の透光領域９ａの１つに対向している。同様に、複数の第２の光検出セル１０Ａの各々は、複数の遮光領域９Ａの１つに対向している。なお、１つの透光領域に２つ以上の第１の光検出セル１０ａが対向していてもよい。同様に、１つの遮光領域に２つ以上の第２の光検出セル１０Ａが対向していてもよい。本開示は、そのような形態も含む。
【００７６】
図１０Ｂに示す例では、複数の遮光領域９Ａ（９Ａ１〜９Ａ４）は、チェッカーパターンを形成する。これらの遮光領域９Ａ（９Ａ１〜９Ａ４）はチェッカーパターン以外のパターンを形成してもよい。
【００７７】
透明基板９ｂは遮光膜９の光入射側に配置されている。透明基板９ｂは、例えばＳｉＯ２などの材料によって形成され得る。バンドパスフィルタ９ｐは、透明基板９ｂの光入射側に配置されている。バンドパスフィルタ９ｐは、入射する光５のうち、光源１１０から出射される波長λ０近傍の光のみを選択的に透過させる。
【００７８】
光検出器１４０に入射する光５は、バンドパスフィルタ９ｐおよび透明基板９ｂを経て、光６Ａ、６ａとして反射膜の形成された遮光領域９Ａおよび反射膜の除去された透光領域９ａに至る。光６Ａは遮光領域９Ａで遮光される。光６ａは透光領域９ａを透過し、光結合層１２に入射する。光結合層１２に入射した光６ａは、低屈折率透明層１２ａを経て、高屈折率透明層１２ｂに入射する。高屈折率透明層１２ｂの上下の界面にはグレーティングが形成されている。以下の式（１）を満たせば、導波光６ｂが発生する。
ｓｉｎθ＝Ｎ−λ０／Λ        （１）
【００７９】
ここで、Ｎは導波光６ｂの実効屈折率である。θは入射面（ＸＹ面）の法線に対する入射角度である。図１０Ａでは光が入射面に垂直に入射している（θ＝０ｏ）。この場合、導波光６ｂはＸＹ面内をＸ方向に伝搬する。すなわち、透光領域９ａを経て光結合層１２に入射した光は、Ｘ方向に隣接する遮光領域９Ａの方向に導波される。
【００８０】
高屈折率透明層１２ｂを透過して下層に入射する光の成分は、下層側にある全ての高屈折率透明層１２ｂに入射する。これによって、式（１）と同じ条件で導波光６ｃが発生する。導波光は、全ての高屈折率透明層１２ｂで発生するが、図１０Ａには、２つの層で発生する導波光のみを代表して示している。下層側で発生する導波光６ｃも同様にＸＹ面内をＸ方向に伝搬する。導波光６ｂ、６ｃは、導波面（ＸＹ面）の法線に対して角度θ（図１０Ａの例ではθ＝０ｏ）で上下方向に光を放射しながら伝搬する。その放射光６Ｂ１、６Ｃ１は、遮光領域９Ａの直下では上方（反射膜側）に向かう成分が遮光領域９Ａで反射し、反射面（ＸＹ面）の法線に沿って下方に向かう光６Ｂ２となる。光６Ｂ１、６Ｃ１、６Ｂ２は、高屈折率透明層１２ｂに対し式（１）を満たしている。したがって、その一部が再び導波光６ｂ、６ｃとなる。この導波光６ｂ、６ｃも新たな放射光６Ｂ１、６Ｃ１を生成する。これらの過程が繰り返される。全体として、透光領域９ａの直下では、導波光にならなかった成分が光結合層１２を透過し、透過光６ｄとしてマイクロレンズ１１ａに入射する。その結果、導波光にならなかった成分は第１の光検出セル１０ａで検出される。実際には、導波の後に最終的に放射された成分も、導波光にならなかった成分に加わる。しかし、本明細書では、そのような成分も、導波光にならなかった成分として扱う。領域９Ａの直下では、導波光になった成分が放射され、放射光６Ｄとしてマイクロレンズ１１Ａに入射する。その結果、導波光になった成分は第２の光検出セル１０Ａによって検出される。
【００８１】
透光領域９ａを通じて、光は直下の検出器と左右の（すなわちＸ方向に隣接する）検出器に分岐し、それぞれ検出される。
【００８２】
図１０Ｂに示される透光領域９ａ１、９ａ２、９ａ３、９ａ４に対向する第１の光検出セルでの各検出光量をそれぞれｑ１、ｑ２、ｑ３、ｑ４とする。図１０Ｂに示される遮光領域９Ａ１、９Ａ２、９Ａ３、９Ａ４に対向する第２の光検出セルでの各検出光量をそれぞれＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４とする。ｑ１〜ｑ４は、導波光にならなかった光の検出光量を表している。Ｑ１〜Ｑ４は、導波光になった光の検出光量を表している。透光領域９ａ１の直下の第１の光検出セル１０ａでは導波光になった光の光量が検出されない。一方、遮光領域９Ａ２の直下の第２の光検出セル１０Ａでは導波光にならなかった光の光量が検出されない。ここで、透光領域９ａ１の直下の検出位置で、導波光になった光の検出光量Ｑ０＝（Ｑ１＋Ｑ２）／２を定義する。これに代えて、Ｑ０＝（Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３＋Ｑ４）／４）を定義してもよい。同様に、遮光領域９Ａ２の直下の検出位置で、導波光にならなかった光の検出光量ｑ０＝（ｑ１＋ｑ２）／２を定義する。これに代えて、ｑ０＝（ｑ１＋ｑ２＋ｑ３＋ｑ４）／４）を定義してもよい。すなわち、ある領域（遮光領域または透光領域）において、当該領域を中心としてＸ方向および／またはＹ方向に隣接する画素の直下の検出位置で検出される光量の平均値を定義する。
【００８３】
この定義を全ての領域に適用することで、光検出層１０を構成する全ての画素で、導波光にならなかった光の検出光量と導波光になった光の検出光量とを定義できる。
【００８４】
演算回路１６０は、上記のような定義のもとに、補間された、導波光にならなかった光の検出光量と導波光になった光の検出光量とを用いて、コヒーレンスの度合いの分布を示す光学的分布画像を生成するなどの演算処理を行う。演算回路１６０は、これら２つの検出光量の比の値（またはこれらの光量和に対する各光量の比の値）を画素ごとに算出した値を各画素に割り当てることにより、光学的分布画像を生成することができる。
【００８５】
図１１は、光検出器１４０の信号処理の方法の一例を示している。図１１では、グレーティングの格子ベクトルに沿って、８つの光検出セル（１０Ａ、１０ａなど）が並んでいる。光検出セル１０Ａ、１０ａはそれぞれ遮光領域９Ａ、透光領域９ａに対向している。８つの光検出セルで検出される信号をｐ０，ｋ−４、ｐ１，ｋ−３、ｐ０，ｋ−２、ｐ１，ｋ−１、ｐ０，ｋ、ｐ１，ｋ＋１、ｐ０，ｋ＋２、ｐ１，ｋ＋３とする。例えば、ｐ０，ｋの左右にある信号ｐ１，ｋ−１およびｐ１，ｋ＋１からその平均値（ｐ１，ｋ−１＋ｐ１，ｋ＋１）／２を補間値ｐ１，ｋとして定義する。同様に、ｐ１，ｋ−１の左右にある信号ｐ０，ｋ−２およびｐ０，ｋからその平均値（ｐ０，ｋ−２＋ｐ０，ｋ）／２を補間値ｐ０，ｋ−１として定義する。検出値ｐ０，ｋおよび補間値ｐ１，ｋから、Ｐ０変調度ｐ０，ｋ／（ｐ０，ｋ＋ｐ１，ｋ）またはＰ１変調度ｐ１，ｋ／（ｐ０，ｋ＋ｐ１，ｋ）が算出される。これらの変調度を検出信号として利用することができる。
【００８６】
図１２Ａは、本実施形態における４つの開口での入射光とその下にある３つの光検出セルの位置関係を示す断面図である。４つの開口には位相がランダムに異なる光が入射している。図１２Ａにおいて、ωは光の角周波数（ω＝２πｃ／λ０，ｃは光速）、ｔは時間、ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４はランダム関数、ａはランダム係数を表す。ランダム関数ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４は、０から１の間でランダムな値をとる関数である。ランダム係数ａは、ランダム値の振幅である。
【００８７】
図１２Ｂは、入射光の位相のランダム係数ａおよび検出信号の関係に関する解析結果を示す図である。４つの開口の中間にある遮光部直下の検出器を１０Ａ、その両隣にある透光部直下の光検出セルを１０ａ、１０ａ’とする。それらの検出光量をそれぞれＰ１、Ｐ０，Ｐ０’とする。検出信号は２Ｐ１／（Ｐ０＋Ｐ０’）で定義している。菱形マークはＴＥモード入射（Ｓ偏光）、四角マークはＴＭモード入射（Ｐ偏光）、三角マークはＴＥＭモード入射（ランダム偏光、または円偏光、または４５度方向の偏光）を表している。ＴＥモード入射およびＴＥＭモード入射に注目すると、係数ａの増大にしたがって、検出信号が低下する。ａ＝０はコヒーレントで位相が揃っている場合に相当する。ａ＝１はインコヒーレントに相当する。したがって、検出信号の大小で入射光のコヒーレンスの度合い（位相のランダム性）を知ることができる。同様に、入射する光の位相の差異も計測できる。
【００８８】
光検出器１４０についての詳細な説明は、米国特許出願公開第２０１６／３６０９６７号明細書および米国特許出願公開第２０１７／０２３４１０号明細書に開示されている。米国特許出願公開第２０１６／３６０９６７号明細書および米国特許出願公開第２０１７／０２３４１０号明細書の開示内容の全体を本願明細書に援用する。
【００８９】
本実施形態における計測装置１００は、図９に示す構成と同様の構成である。ただし、光検出器１４０Ａ、１４０Ｂが、一般的なイメージセンサではなく、前述の構造を備える。演算回路１６０は、２つの光検出器１４０Ａ、１４０Ｂから得られたデータの差分を得ることで、生体内部の情報を二次元データとして取得することができる。
【００９０】
（他の実施形態）
図１３は、上記のいずれかの実施形態における計測装置を、ウェアラブル端末に利用した例を示している。ウェアラブル端末の生体側に上記のいずれかの実施形態における光源１１０および光検出器１４０Ａ、１４０Ｂなどが配置されている。このようなデバイスにより、血圧または血糖値などを測定することができる。
【００９１】
図１４は、上記の各実施形態における光学構成を簡略化するための、レンズに代わる光学部材を示している。この光学部材は、第１の面と第２の面とを有し、第１の面に入射する光学像を第２の面に転写することができる。この光学部材として、一般的にフェイスプレートと呼ばれる素子を用いることができる。フェイスプレートは、例えば、薄く引き伸ばした多数のガラスファイバーを光吸収性をもつ光学樹脂を用いて固めることによって作製される。ガラスファイバーの屈折率と光学樹脂の屈折率とを調整することで任意の入射角度で入射する光のみを受光できる。フェイスプレートを用いることで、レンズを用いずに像を一定距離転写できる。これを用いることで、薄いウェアラブル端末などの筐体に上記の各実施形態の光学構成を搭載することが容易になる。
【００９２】
図１５は、フェイスプレート１９０を備えた計測装置１００の構成例を示している。計測装置１００は、生体から光検出器１４０Ａ、１４０Ｂに入射する光の経路上にフェイスプレート１９０を備える。フェイスプレート１９０の位置は図１９に示す位置に限らず、適宜異なる位置に配置してもよい。
【００９３】
以上の各実施形態において、演算回路１６０は、光源１１０から光を出射しない状態で光検出器１４０Ａ、１４０Ｂから得られる信号と、光源１１０から光を出射した状態で光検出器１４０Ａ、１４０Ｂから得られる信号との差に基づいて、生体内の状態を示す信号に含まれる外乱光の影響を低減してもよい。
【００９４】
計測装置１００は、生体から光検出器１４０Ａ、１４０Ｂに入射する光の経路上に、光源１１０から出射される光の波長域である第１波長域の光を選択的に透過させるバンドパスフィルタをさらに備えていてもよい。例えば図１６に示すように、生体などの対象物と１／４波長板１２０との間にバンドパスフィルタ１５０を配置してもよい。バンドパスフィルタ１５０を配置することにより、光源１１０が出射する光の波長域以外の波長の光を除去できるため、より高精度の検出が可能である。
【００９５】
以上の各実施形態において、個々の光学素子は、同様の作用効果をもつ他の光学素子に入れ替えてもよい。そのような入れ替えを行って構成される装置も、本開示の範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本開示は、いわゆる光トモグラフィなどの、散乱光を用いた計測の用途に利用できる。例えば、生体計測機能を備えたウェアラブル端末などに利用され得る。
【符号の説明】
【００９７】
９  遮光膜
１０  光検出層
１２  光結合層
１００  計測装置
１１０  光源
１２０  １／４波長板
１３０  光学素子（ウォラストンプリズム）
１４０Ａ  第１の光検出器
１４０Ｂ  第２の光検出器
１５０  バンドパスフィルタ
１６０  演算回路
１７０Ａ、１７０Ｂ、１７０Ｃ  レンズ
１８０  ガルバノミラー
１９０  フェイスプレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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