專利名稱：測(cè)量裝置和測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)量裝置和測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
近年來，已提出了一種光譜測(cè)定方法，其中，通過用光輻射測(cè)量目標(biāo)并測(cè)量來自該測(cè)量目標(biāo)的反射光來分析測(cè)量目標(biāo)。在光譜測(cè)定方法中，為了在不使來自測(cè)量目標(biāo)的反射光泄露的情況下收集光，在許多情況下都使用稱為積分球的光學(xué)裝置。在使用積分球的光譜測(cè)定方法中，當(dāng)進(jìn)行大致分類時(shí)，存在以下兩種測(cè)量方式。(1)相對(duì)于測(cè)量目標(biāo)從多角度收集來自發(fā)光元件的輻射光，在光譜過濾器前使反射光準(zhǔn)直并對(duì)其加以引導(dǎo)，然后測(cè)量測(cè)量目標(biāo)的光譜反射率。(2)從多角度在光譜過濾器處收集來自測(cè)量目標(biāo)的漫反射，在光譜過濾器前使反射光準(zhǔn)直并對(duì)其加以引導(dǎo)，然后測(cè)量測(cè)量目標(biāo)的光譜反射率。另外，通常執(zhí)行這樣的方法，其中，諸如氙氣燈的白光源用輻射光輻射測(cè)量目標(biāo)， 來自測(cè)量目標(biāo)的反射光被光譜過濾器分散成幾十種波長(zhǎng)。此外，例如，如日本未審查專利申請(qǐng)公開(PCT申請(qǐng)的譯文)第2007-532183號(hào)中所披露的，提出了不利用積分球測(cè)量來自測(cè)量目標(biāo)的光的光譜測(cè)定裝置。

發(fā)明內(nèi)容
然而，使用上述積分球的光譜測(cè)定裝置存在以下問題因?yàn)樾枰e分球或準(zhǔn)直反射光的光學(xué)元件，所以很難將裝置小型化。另外，存在以下問題因?yàn)樾枰蛴米靼l(fā)射光的輻射光源的氙光源供應(yīng)大量的電力(power)，所以很難節(jié)省電力，而且因?yàn)樾枰獙?duì)應(yīng)于幾十個(gè)波長(zhǎng)的光譜過濾器，所以很難降低成本。甚至在日本未審查專利申請(qǐng)公開(PCT申請(qǐng)的譯文)第2007-532183號(hào)所披露的方法中，由于使用衍射光柵將來自測(cè)量目標(biāo)的光分散，所以很難將整個(gè)裝置小型化。期望提供能夠進(jìn)一步使裝置小型化的測(cè)量裝置和測(cè)量方法。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式，提供了一種測(cè)量裝置，包括光傳感元件，來自其上放置有測(cè)量目標(biāo)的測(cè)量目標(biāo)區(qū)域的光在該光傳感元件上形成圖像；以及多個(gè)發(fā)光元件，以環(huán)形設(shè)置在光傳感元件周圍，并向測(cè)量目標(biāo)區(qū)域輻射光，其中，多個(gè)發(fā)光元件被設(shè)置為相對(duì)于測(cè)量目標(biāo)區(qū)域的法線傾斜，以使來自每個(gè)發(fā)光元件的輻射光(radiated emission)的中心線穿過測(cè)量目標(biāo)區(qū)域的大致中心?？梢愿鶕?jù)測(cè)量目標(biāo)區(qū)域和光傳感元件之間的間距來設(shè)定由輻射光的中心線與測(cè)量目標(biāo)區(qū)域的法線形成的角度。如果間距等于或小于預(yù)定閾值，則可以將角度設(shè)為45°，而如果間距超過預(yù)定閾值，則可以將角度設(shè)為小于45°。優(yōu)選地將測(cè)量目標(biāo)區(qū)域設(shè)置為面向光傳感元件。優(yōu)選地，4N(N為等于或大于1的整數(shù))個(gè)發(fā)光元件以(90/N) °的間隔設(shè)置在光傳感元件周圍。提供給測(cè)量目標(biāo)區(qū)域的輻射光的數(shù)值孔徑優(yōu)選地等于或小于0. 2。多個(gè)發(fā)光元件可以輻射具有相同波長(zhǎng)特性的光。輻射具有N種不同波長(zhǎng)的光的發(fā)光元件可以以每種波長(zhǎng)四個(gè)發(fā)光元件的方式被設(shè)置作為多個(gè)發(fā)光元件。輻射具有5種不同波長(zhǎng)的光的20個(gè)發(fā)光元件可以18°的間隔設(shè)置在光傳感元件周圍。具有5種不同波長(zhǎng)的光的中心波長(zhǎng)優(yōu)選地分別為500nm、540nm、580nm、620nm和 660nmo中心波長(zhǎng)為580nm的光的半峰全寬優(yōu)選地小于中心波長(zhǎng)為500nm、540nm、620nm和 660nm的光的半峰全寬。輻射具有N種不同波長(zhǎng)的光的發(fā)光元件可以以分時(shí)方式(time divisional manner)利用N個(gè)脈沖輻射光，以具有預(yù)定脈沖寬度。多個(gè)發(fā)光元件可以分別地并且同時(shí)地輻射白光以具有預(yù)定脈沖寬度。光傳感元件的光傳感表面可以被分為N個(gè)區(qū)域，并且通過其傳輸具有N種不同波長(zhǎng)的光的濾光器可以被設(shè)置在每個(gè)區(qū)域的上側(cè)。光傳感元件的光傳感表面可以被分為5個(gè)區(qū)域，并且可以通過濾光器傳輸中心波長(zhǎng)為 500nm、540nm、580nm、620nm 和 660nm 的光。中心波長(zhǎng)為580nm的光的半峰全寬優(yōu)選地小于中心波長(zhǎng)為500nm、540nm、620nm和 660nm的光的半峰全寬。來自測(cè)量目標(biāo)區(qū)域的經(jīng)準(zhǔn)直的漫反射可以入射至濾光器。測(cè)量目標(biāo)區(qū)域的尺寸可以與由從多個(gè)發(fā)光元件輻射的光所形成的斑點(diǎn)的尺寸基本相同。測(cè)量裝置可被設(shè)置在具有開口部的外殼(casing)內(nèi)，并且測(cè)量目標(biāo)區(qū)域可以是置于開口部上的人的皮膚表面。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種測(cè)量方法，包括從多個(gè)發(fā)光元件輻射預(yù)定波長(zhǎng)的光，該多個(gè)發(fā)光元件以環(huán)形設(shè)置在光傳感元件周圍，并且向測(cè)量目標(biāo)區(qū)域輻射光，使得來自每個(gè)發(fā)光元件的輻射光的中心線穿過測(cè)量目標(biāo)區(qū)域的大致中心，其中，來自其上放置有測(cè)量目標(biāo)的測(cè)量目標(biāo)區(qū)域的光在光傳感元件上形成圖像；以及，使光傳感元件感測(cè)來自測(cè)量目標(biāo)區(qū)域的漫反射光。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以進(jìn)一步將測(cè)量來自測(cè)量目標(biāo)的反射光的測(cè)量裝置中的裝置小型化。


圖IA是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的測(cè)量裝置的整體配置的示意圖。圖IB是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的測(cè)量裝置的整體配置的示意圖。圖2是示出包括在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的測(cè)量裝置中的光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)例的示圖。圖3是示出安裝角和通過光傳感元件檢測(cè)的反射光量之間的關(guān)系的曲線圖。
圖4是示出安裝角和通過光傳感元件檢測(cè)的反射光量之間的關(guān)系的曲線圖。圖5是示出發(fā)光元件的數(shù)值孔徑和反射率之間的關(guān)系的曲線圖。圖6是示出皮膚反射率的波長(zhǎng)特性的曲線圖。圖7是示出皮膚反射率的波長(zhǎng)特性的曲線圖。圖8是示出中心波長(zhǎng)的半峰全寬(full width at half maximum)和反射率之間的關(guān)系的曲線圖。圖9是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的發(fā)光元件的發(fā)光定時(shí)(timing)實(shí)例的示圖。圖10是示出包括在根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的測(cè)量裝置中的光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)例的示圖。圖11是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的發(fā)光元件的發(fā)光定時(shí)實(shí)例的示圖。圖12是示出包括在根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的測(cè)量裝置中的光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)例的示圖。圖13是示出根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施方式的測(cè)量裝置的應(yīng)用實(shí)例的示圖。圖14是示出根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施方式的測(cè)量裝置的應(yīng)用實(shí)例的示圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。另外，具有相同功能配置的組成元件給出相同的參考標(biāo)號(hào)，并省略詳細(xì)的描述。此外，將按以下順序進(jìn)行描述。1.第一實(shí)施方式1-1.測(cè)量裝置的整體配置1-2.光學(xué)系統(tǒng)的配置2.第二實(shí)施方式2-1.光學(xué)系統(tǒng)的配置3.測(cè)量裝置的應(yīng)用實(shí)例第一實(shí)施方式測(cè)量裝置的整體配置首先，參考圖IA和圖1B，簡(jiǎn)要地描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的測(cè)量裝置的整體配置。圖IA和圖IB是示出根據(jù)該實(shí)施方式的測(cè)量裝置的整體配置的示意圖。如圖IA所示，根據(jù)該實(shí)施方式的測(cè)量裝置1具有由任意物質(zhì)制成的外殼11，而開口部13設(shè)置在外殼11的一部分處。在圖IA中，開口部13的形狀為圓形，開口部13的形狀并不限于圓形而可以為多邊形或橢圓形。測(cè)量目標(biāo)(例如，人的皮膚等)置于開口部13 的部分上，根據(jù)實(shí)施方式的測(cè)量裝置1測(cè)量所放置的測(cè)量目標(biāo)。另外，開口部13具有通孔 (through-hole)的尺寸，然而，它可以根據(jù)包括在后述的光學(xué)系統(tǒng)100中的光傳感元件的尺寸來適當(dāng)?shù)卮_定。圖IB是沿著圖IA中的線IB-IB的截面圖。如圖IB所示，外殼11內(nèi)部是中空的，根據(jù)實(shí)施方式的測(cè)量裝置1的光學(xué)系統(tǒng)100 安裝在外殼11的內(nèi)部。另外，外殼11內(nèi)壁優(yōu)選為黑色或類似于黑色的色調(diào)，以抑制從光學(xué)系統(tǒng)100泄漏的光的反射。這里，將再次詳細(xì)描述安裝在外殼11內(nèi)部的光學(xué)系統(tǒng)100。在圖IB中，盡管示出只有光學(xué)系統(tǒng)100存在于外殼11的內(nèi)部，但除了光學(xué)系統(tǒng)100之外，在不影響光學(xué)系統(tǒng)100 中的測(cè)量處理的范圍內(nèi)，還可以在外殼11內(nèi)部安裝任意單元。光學(xué)系統(tǒng)的配置接下來，參考圖2，將詳細(xì)描述包括在根據(jù)實(shí)施方式的測(cè)量裝置1中的光學(xué)系統(tǒng)。 圖2示出包括在根據(jù)實(shí)施方式的測(cè)量裝置中的光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)例的示圖。圖2的上部是從開口部13側(cè)看去的根據(jù)實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)100的平面圖，圖2 的下部是沿著圖2的上部的中心線的根據(jù)實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)100的截面圖。另外，在圖2 所示的實(shí)例中，將描述以下情況，即，人的皮膚表面B置于開口部13上，并且置于開口部13 上的人的皮膚表面B為測(cè)量目標(biāo)區(qū)域。如圖2所示，根據(jù)實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)100具有設(shè)置在具有任意形狀的容納單元 (containing unit)(諸如襯底)處的光傳感元件101以及設(shè)置在具有任意形狀的容納單元 (諸如襯底)處的多個(gè)發(fā)光元件103。來自其上放置有測(cè)量目標(biāo)的測(cè)量目標(biāo)區(qū)域的光(反射光)在光傳感元件101上形成圖像。光傳感元件101根據(jù)在光傳感表面上形成圖像的光的光量產(chǎn)生表示形成圖像的光的光量的數(shù)據(jù)等。光傳感元件101的實(shí)例包括光電二極管，然而，根據(jù)實(shí)施方式的光傳感元件101并不限于此，而是可以使用其他光學(xué)傳感器。另外，光傳感元件101可以測(cè)量其他物理量，諸如形成圖像的光的亮度值，取代在光傳感表面上形成圖像的光的光量。如圖2所示，光傳感元件101被設(shè)置為面向設(shè)置在測(cè)量裝置1的外殼11中的開口部13。換言之，光傳感元件101被設(shè)置為基本上平行地面向開口部13。另外，光傳感元件101 的尺寸可以根據(jù)設(shè)置為開口部13的通孔來適當(dāng)?shù)卮_定，并且，例如，可以使用IOmmXlOmm 的小尺寸光學(xué)傳感器等。在使用小尺寸光學(xué)傳感器的情況下，開口部13的尺寸優(yōu)選為 IOmm Φ。如圖2的上部所示，多個(gè)發(fā)光元件103以環(huán)形設(shè)置在光傳感元件101的周圍。作為發(fā)光元件103，例如，可以使用發(fā)光二極管。發(fā)光元件103相對(duì)于開口部13的中心105以相同的間隔均勻設(shè)置。例如，4Ν(Ν為等于或大于1的整數(shù))個(gè)發(fā)光元件103相對(duì)于開口部13的中心105以(90/Ν)°的間隔設(shè)置。設(shè)置在光傳感元件101周圍的發(fā)光元件103的數(shù)目可以根據(jù)光傳感元件101的尺寸、 測(cè)量裝置1自身的尺寸等進(jìn)行適當(dāng)?shù)卦O(shè)定，然而，例如，優(yōu)選地以18°的間隔設(shè)置20個(gè)發(fā)光元件103。另外，可以根據(jù)從測(cè)量目標(biāo)測(cè)量的是何種特征來適當(dāng)?shù)剡x擇由發(fā)光元件103輻射的光的波長(zhǎng)，例如，優(yōu)選使用能夠輻射可見光波段(約400nm 700nm)的光的發(fā)光元件。如圖2的下部所示，多個(gè)發(fā)光元件103被設(shè)置為相對(duì)于測(cè)量目標(biāo)區(qū)域的法線傾斜， 從而從每個(gè)發(fā)光元件103輻射的發(fā)射光的中心線L都穿過測(cè)量目標(biāo)區(qū)域的中心105。另外， 由從每個(gè)發(fā)光元件103輻射的發(fā)射光在測(cè)量目標(biāo)區(qū)域中形成的斑點(diǎn)的尺寸優(yōu)選地與開口部13的尺寸基本上相同(幾乎彼此重疊)，如圖2的下部所示。在圖2的下部中，由輻射的發(fā)射光的中心線L和測(cè)量目標(biāo)區(qū)域的法線形成的角度由θ表示。在下文中，將角度θ稱為發(fā)光元件103的安裝角。
根據(jù)測(cè)量目標(biāo)區(qū)域和光傳感元件101之間的間距(圖2下部中的距離d)來設(shè)定發(fā)光元件103的安裝角。就是說，如果間距d等于或小于預(yù)定閾值(例如，20mm)，則將安裝角θ設(shè)為45°，而如果該間距大于預(yù)定閾值(例如，20mm)，則將安裝角設(shè)為小于45° (優(yōu)選地，20° 30° )。如果不以測(cè)量裝置小型化為目的，則可以將測(cè)量目標(biāo)區(qū)域和光傳感元件101之間的間距設(shè)定為任意大的值，然而，在根據(jù)實(shí)施方式的測(cè)量裝置1中，間距d的上限優(yōu)選為約 40mm ο這里，將參考圖3和圖4詳細(xì)描述發(fā)光元件103的安裝角θ和間距d之間的關(guān)系。 圖3和圖4是示出安裝角θ和通過光傳感元件檢測(cè)的反射光量之間的關(guān)系的曲線圖。首先，參考圖3。圖3示出了如下結(jié)果，S卩，在圖2中所示的測(cè)量裝置中的測(cè)量目標(biāo)區(qū)域和光傳感元件101之間的間距d為20mm的情況下，將白色漫反射板設(shè)置在開口部13 處，當(dāng)從發(fā)光元件103輻射的光被反射時(shí)光傳感元件101測(cè)量反射光量。另外，在圖3中， 橫軸表示發(fā)光元件的安裝角θ，縱軸表示相對(duì)于由白色漫反射板反射的100%光量的反射率(reflectance) (% )。這里，將由發(fā)光元件103輻射的光的波長(zhǎng)設(shè)定為5種500nm、540nm、580nm、620nm 和660nm，并測(cè)量每種波長(zhǎng)的反射率。另外，圖3所示的曲線圖同時(shí)示出利用相關(guān)技術(shù)中的光譜測(cè)定裝置中使用的積分球?qū)嶋H測(cè)量的五種波長(zhǎng)的反射率。該積分球通過從多角度收集光來對(duì)角分量(angle component)進(jìn)行積分和取平均值，因而所測(cè)得的反射率并不取決于角度，測(cè)量結(jié)果顯示為水平線，如圖3所示。另一方面， 如果改變安裝角θ并且在圖2所示的光學(xué)系統(tǒng)100中測(cè)量反射率，其結(jié)果由圖3中的實(shí)線所示。從圖3可以清楚地看出，在改變安裝角θ時(shí)測(cè)得的反射率的結(jié)果中，所測(cè)得的反射率值隨著安裝角θ而變化，可以看出，所測(cè)得的反射率具有角度依賴性。在圖3中，改變安裝角θ時(shí)測(cè)得的結(jié)果和利用積分球的反射率之間的交點(diǎn)具有重要的意義。換言之，對(duì)應(yīng)于交點(diǎn)的安裝角θ是無需利用積分球就可正確執(zhí)行測(cè)量的發(fā)光元件的安裝角。在圖3的情況下，當(dāng)關(guān)注可見光波段GOOnm 700nm)中的500nm、540nm、580nm、 620nm和660nm波長(zhǎng)時(shí)，可以看出，利用積分球測(cè)得的結(jié)果和在根據(jù)實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng) 100中實(shí)際測(cè)得的結(jié)果之間的交點(diǎn)在士 45°的范圍內(nèi)。因此，如果在根據(jù)實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)100中間距d為20mm，則安裝角優(yōu)選為45°。此外，在圖3所示的實(shí)例中，盡管示出了間距d為20mm的情況下的測(cè)量結(jié)果，但即使在不同于20mm的實(shí)例中，在間距d ^ 20mm的范圍內(nèi)，反射率測(cè)量結(jié)果也表現(xiàn)出如圖3中的相同的結(jié)果。因此，在根據(jù)實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)100中，在間距d在20mm內(nèi)的情況下，發(fā)光元件103的安裝角θ優(yōu)選為45°。接下來，參考圖4。圖4示出了如下結(jié)果，即，在圖2所示的測(cè)量裝置中的測(cè)量目標(biāo)區(qū)域和光傳感元件101之間的間距d為21mm的情況下，將白色漫反射板設(shè)置在開口部13 處，當(dāng)從發(fā)光元件103輻射的光被反射時(shí)光傳感元件101測(cè)量反射光量。另外，同樣在圖 4中，橫軸表示發(fā)光元件的安裝角θ，縱軸表示相對(duì)于由白色漫反射板反射的100%光量的反射率(％ )。
從圖4可以清楚地看出，如果間距d超過20mm，根據(jù)實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)100的反射率的角度依賴性相比間距d等于或小于20mm的情況有所改變。結(jié)果，與利用積分球測(cè)得的結(jié)果的交叉點(diǎn)位于比間距d彡20mm情況下的士 45°小的位置。因此，如果間距d超過 20mm，則發(fā)光元件103的安裝角θ優(yōu)選小于45°。另外，在圖4中，可以看出，在所述五種波長(zhǎng)中安裝角θ優(yōu)選為士20° 士30°。同樣，在根據(jù)實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)100中，基于在利用積分球測(cè)量的情況下每種波長(zhǎng)處的反射率來確定發(fā)光元件103的安裝角θ。因此，在根據(jù)實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)100 中，可以更精確地測(cè)量從測(cè)量目標(biāo)區(qū)域反射的光。再次參考圖2，將描述根據(jù)實(shí)施方式的發(fā)光元件103。優(yōu)選地，根據(jù)實(shí)施方式的發(fā)光元件103可以輻射低數(shù)值孔徑的光。該低數(shù)值孔徑的光可以通過發(fā)光元件103的自身光發(fā)射來實(shí)現(xiàn)，或可以通過將預(yù)定聚光透鏡和發(fā)光元件相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。在這里，將來自發(fā)光元件103的輻射的發(fā)射光的數(shù)值孔徑設(shè)定為使得圖3 和圖4中表示反射率的安裝角依賴性的曲線與利用積分球測(cè)得的反射率測(cè)量結(jié)果相交。圖3和圖4中所示的反射率的安裝角依賴性是利用數(shù)值孔徑NA = 0. 2的發(fā)光元件103測(cè)得的結(jié)果。另外，圖5中所示的曲線圖示出了，在關(guān)注波長(zhǎng)為540nm時(shí)將發(fā)光元件數(shù)值孔徑設(shè)定為0. 2和0. 3的情況下的反射率的測(cè)量結(jié)果。從圖5可以清楚地看出，如果間距被設(shè)定為等于或大于預(yù)定閾值的大的值，則表示反射率的安裝角依賴性的曲線不會(huì)與利用積分球測(cè)得的反射率的測(cè)量結(jié)果相交。因此，將發(fā)光元件103的輻射的發(fā)射光的數(shù)值孔徑設(shè)定為使得表示反射率的安裝角依賴性的曲線與利用積分球測(cè)得的反射率的測(cè)量結(jié)果相交。在圖3至圖5所示的實(shí)例中，輻射的發(fā)射光的數(shù)值孔徑NA設(shè)定為0. 2或更小，從而使得表示反射率的安裝角依賴性的曲線與利用積分球測(cè)得的反射率的測(cè)量結(jié)果相交，因而可以確定適當(dāng)?shù)陌惭b角θ。再次參考圖2，將進(jìn)一步描述根據(jù)該實(shí)施方式的發(fā)光元件103。如上所述，根據(jù)實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)100具有間隔為(90/Ν) °的4Ν(Ν為等于或大于1的整數(shù))個(gè)發(fā)光元件103，并且在圖2上部所示的實(shí)例中，光學(xué)系統(tǒng)100具有間隔為 18°的20個(gè)發(fā)光元件103。這里，在根據(jù)實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)100中，可以輻射N種不同波長(zhǎng)的光的發(fā)光元件按照每種波長(zhǎng)四個(gè)發(fā)光元件的方式設(shè)置。例如，在圖2上部的實(shí)例中，可分別輻射五種波長(zhǎng)的光的發(fā)光元件103Α 103Ε按照每種波長(zhǎng)四個(gè)發(fā)光元件的方式設(shè)置。在這種情況下，輻射相同波長(zhǎng)的光的發(fā)光元件103，例如以90°的間隔設(shè)置在光傳感元件101的周圍。從而， 輻射相同波長(zhǎng)的光的發(fā)光元件103被設(shè)置成位于相對(duì)于開口部13的中心105對(duì)稱的點(diǎn)上。這里，N種波長(zhǎng)的光可以由發(fā)光元件單獨(dú)提供，或可以由傳輸通過其中的預(yù)定波長(zhǎng)的光的濾光器和發(fā)光元件結(jié)合(例如，濾光器和白光發(fā)光元件相結(jié)合)來提供。另外，由多個(gè)發(fā)光元件103輻射的光波長(zhǎng)種類可以根據(jù)作為測(cè)量目標(biāo)的現(xiàn)象或物質(zhì)來確定，或者可以適當(dāng)?shù)剡x擇使作為測(cè)量目標(biāo)的現(xiàn)象或物質(zhì)能夠被高效測(cè)量的波長(zhǎng)(換言之，作為測(cè)量目標(biāo)的現(xiàn)象或物質(zhì)的特征性波長(zhǎng))。例如，如下所述，如果人的皮膚是測(cè)量目標(biāo)，則優(yōu)選地選擇中心波長(zhǎng)為500nm、540nm、580nm、620nm和660nm的五種光。圖6示出了在可見光波段GOOnm 700nm)人的皮膚的反射率的測(cè)量結(jié)果。從6 可以清楚地看出，人的皮膚的反射率在約400nm 500nm波段平穩(wěn)增大，之后反射率略有下降直至約600nm波段，然后反射率從約600nm波段開始迅速增大直至約650nm波段。這里，在人的皮膚為測(cè)量目標(biāo)的情況下，關(guān)注如圖6所示的整個(gè)可見光波段的原因在于，需要能夠輻射可見光波段中所有類型的光的光源并且需要諸如衍射光柵的光譜元件，以為每種波長(zhǎng)確定光量。結(jié)果，可以預(yù)計(jì)很難將測(cè)量裝置小型化。因此，在根據(jù)實(shí)施方式的測(cè)量裝置1中，通過選擇對(duì)作為測(cè)量目標(biāo)的現(xiàn)象或物質(zhì)來說具有特征性的N種波長(zhǎng)，無需利用特殊光源或光譜元件即可以高效地測(cè)量作為測(cè)量目標(biāo)的現(xiàn)象或物質(zhì)。例如，在圖6所示的人的皮膚的情況下，光譜的特征性波長(zhǎng)位置為圖7中所示的五個(gè)點(diǎn)。因此，在根據(jù)實(shí)施方式的測(cè)量裝置1中，通過關(guān)注圖7中所示的五種波長(zhǎng)可以高效地測(cè)量人的皮膚。另外，在將人的血液中存在的各種血紅蛋白(諸如氧絡(luò)血紅蛋白、 糖化血紅蛋白和還原血紅蛋白)作為測(cè)量目標(biāo)的情況下，這五種波長(zhǎng)是有用的。另外，在測(cè)量裝置1沒有安裝所有可以提供作為測(cè)量目標(biāo)的現(xiàn)象或物質(zhì)的特征性波長(zhǎng)(distinctive wavelength)的光的發(fā)光元件103的情況下，可以根據(jù)可安裝的發(fā)光元件數(shù)目選擇一些特征性波長(zhǎng)。例如，在當(dāng)人的皮膚為測(cè)量目標(biāo)時(shí)沒有安裝5X4 = 20個(gè)發(fā)光元件的情況下，可以在五種波長(zhǎng)中從特征性波長(zhǎng)開始逐一地選擇波長(zhǎng)。在圖6所示的光譜中，最具特征性的波長(zhǎng)是對(duì)應(yīng)于反射率迅速增大的位置的580nm的波長(zhǎng)。因此，例如，在僅選擇三種波長(zhǎng)的情況下，首先，選擇580nm的波長(zhǎng)，然后可以選擇500nm波長(zhǎng)和540nm波長(zhǎng)中的一個(gè)，此后可以選擇620nm波長(zhǎng)和660nm波長(zhǎng)中的一個(gè)。這里，在人的皮膚為測(cè)量目標(biāo)并且關(guān)注五種波長(zhǎng)的情況下，中心波長(zhǎng)為580nm的光的半峰全寬優(yōu)選地小于中心波長(zhǎng)為500nm、540nm、620nm和660nm的光的半峰全寬。具體地，優(yōu)選中心波長(zhǎng)為580nm的光的半峰全寬為IOnm 20nm，而中心波長(zhǎng)為500nm、540nm、 620nm和660nm的光的半峰全寬為30nm 50nm。其原因?qū)⒖紙D6和圖8進(jìn)行詳細(xì)描述。如圖6所示，人的皮膚的反射率在波長(zhǎng)580nm附近迅速增大，而反射率在其他波段的變化相對(duì)平穩(wěn)。因而，為了精確地測(cè)量中心波長(zhǎng)580nm處的反射率，該中心波長(zhǎng)的波長(zhǎng)寬度優(yōu)選地比其他中心波長(zhǎng)的窄。圖8是示出中心波長(zhǎng)的半峰全寬和所觀察到的反射率之間的關(guān)系的曲線圖。通過在改變中心波長(zhǎng)為500nm、540nm、580nm、620nm和660nm的光的半峰全寬而同時(shí)進(jìn)行輻射時(shí)測(cè)量所觀察到的反射率生成了該曲線圖。從圖8可以看出，如果半峰全寬等于或大于20nm， 則中心波長(zhǎng)為580nm的光趨于增大反射率。另一方面，可以看出，如果半峰全寬等于或小于 30nm，其他波長(zhǎng)的光的反射率沒有變化，即使半峰全寬等于或小于50nm，反射率也沒有很大的變化。根據(jù)該結(jié)果，如上所述，優(yōu)選中心波長(zhǎng)為580nm的光的半峰全寬為IOnm 20nm，中心波長(zhǎng)為500nm、540nm、620nm和660nm的光的半峰全寬為30nm 50nm。如上所述，在根據(jù)實(shí)施方式的測(cè)量裝置1的光學(xué)系統(tǒng)100中，4N個(gè)發(fā)光元件103向測(cè)量目標(biāo)區(qū)域輻射N種波長(zhǎng)的光，然而，優(yōu)選地延長(zhǎng)N種波長(zhǎng)的輻射定時(shí)并用光輻射測(cè)量目標(biāo)區(qū)域。例如，如圖9所示，在當(dāng)向發(fā)光元件103輸入一種脈沖波形時(shí)發(fā)光元件103輻射預(yù)定波長(zhǎng)的光的情況下，優(yōu)選以分時(shí)方式利用N種脈沖波形來輻射N種波長(zhǎng)的光。此時(shí)，為了確保利用一次輻射就足以執(zhí)行測(cè)量的光量，在每種波長(zhǎng)λ N處的脈沖波形的寬度優(yōu)選地例如為等于或大于lms。另外，為了防止不同波長(zhǎng)的光混合，關(guān)于第t種波長(zhǎng)Xt的脈沖波形時(shí)間位置和關(guān)于第(t+Ι)種波長(zhǎng)λ t+1的脈沖波形時(shí)間位置優(yōu)選地例如為等于或大于ans。如上所述，通過以分時(shí)方式控制光發(fā)射，將N種波長(zhǎng)的光順序提供至測(cè)量目標(biāo)區(qū)域，對(duì)應(yīng)于每種波長(zhǎng)的反射光在光傳感元件101上形成圖像。因此，光傳感元件101可以精確地測(cè)量對(duì)應(yīng)于每種波長(zhǎng)的反射光的光量。同樣地，如上面參考圖2至圖9所描述的，在根據(jù)實(shí)施方式的測(cè)量裝置1中，用N 種波長(zhǎng)的光順序輻射測(cè)量目標(biāo)區(qū)域，光傳感元件測(cè)量對(duì)應(yīng)于每種波長(zhǎng)的反射光，從而獲得置于測(cè)量目標(biāo)區(qū)域上的測(cè)量目標(biāo)的光學(xué)信息。此外，因?yàn)闇y(cè)量是在預(yù)先選擇作為測(cè)量目標(biāo)的現(xiàn)象或物質(zhì)的特征性波長(zhǎng)之后執(zhí)行的，所以在根據(jù)實(shí)施方式的測(cè)量裝置1中，不需要諸如積分球或衍射光柵的光學(xué)單元，從而可以實(shí)現(xiàn)裝置的小型化。因?yàn)楣怆姸O管可以用作 N種波長(zhǎng)的光的光源，所以甚至在安裝4N個(gè)發(fā)光元件的情況下，也可以節(jié)省電力并降低成本。第二實(shí)施方式根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的測(cè)量裝置1利用N種波長(zhǎng)的光以不同定時(shí)輻射測(cè)量目標(biāo)區(qū)域，并測(cè)量置于測(cè)量目標(biāo)區(qū)域上的測(cè)量目標(biāo)。在以下所述的根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的測(cè)量裝置1中，4N個(gè)發(fā)光元件用相同波長(zhǎng)的光同時(shí)輻射測(cè)量目標(biāo)區(qū)域，并測(cè)量置于測(cè)量目標(biāo)區(qū)域上的測(cè)量目標(biāo)。此時(shí)，在根據(jù)第二實(shí)施方式的測(cè)量裝置1中，濾光器正好設(shè)置在光傳感元件101前面，并選擇所關(guān)注的N種波長(zhǎng)。光學(xué)系統(tǒng)配置根據(jù)該實(shí)施方式的測(cè)量裝置1的外觀與根據(jù)圖IA中所示第一實(shí)施方式的測(cè)量裝置1的外觀相同，因此將省略其詳細(xì)描述。在下文中，參考圖10，將詳細(xì)描述包括在根據(jù)該實(shí)施方式的測(cè)量裝置1中的光學(xué)系統(tǒng)100的配置。圖10是示出包括在根據(jù)該實(shí)施方式的測(cè)量裝置中的光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)例的示圖。圖10的上部為從開口部13側(cè)看去的根據(jù)該實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)100的平面圖， 圖10的下部為沿著圖10的上部中心線的根據(jù)該實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)100的截面圖。另外， 在圖10所示的實(shí)例中，將描述人的皮膚表面B置于開口部13上并且置于開口部13上的皮膚表面B為測(cè)量目標(biāo)區(qū)域的情況。如圖10所示，根據(jù)實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)100具有設(shè)置在具有任意形狀的容納單元 (諸如襯底)處的光傳感元件101和設(shè)置在具有任意形狀的容納單元(諸如襯底)處的多個(gè)發(fā)光元件103。另外，濾光器111和準(zhǔn)直透鏡(Collimating lens) 113設(shè)置在光傳感元件 101的光傳感表面的上側(cè)(圖10的下部中的Z軸正向)。在來自置于測(cè)量目標(biāo)區(qū)域上的測(cè)量目標(biāo)的反射光中，穿過準(zhǔn)直透鏡113和濾光器 111的光在光傳感元件101上形成圖像。光傳感元件101根據(jù)在光傳感表面上形成圖像的光的光量產(chǎn)生表示形成圖像的光的光量的數(shù)據(jù)等。光傳感元件101的實(shí)例包括光電二極管，然而，根據(jù)實(shí)施方式的光傳感元件101并不限于此，而是還可以使用其他光學(xué)傳感器。以與第一實(shí)施方式類似的方式，將光傳感元件101設(shè)置為面向設(shè)置在測(cè)量裝置1 的外殼11中的開口部13。如圖10的上部所示，將彼此具有相同發(fā)射特性的多個(gè)發(fā)光元件103以環(huán)形設(shè)置在光傳感元件101周圍。作為發(fā)光元件103，可以與第一實(shí)施方式類似的方式使用發(fā)光二極管。相對(duì)于開口部13的中心105以相同的間隔均勻地設(shè)置發(fā)光元件103。例如，相對(duì)于開口部13的中心105以(90/N)°的間隔設(shè)置4N(N為等于或大于1的整數(shù))個(gè)發(fā)光元件103。可以根據(jù)光傳感元件101的尺寸、測(cè)量裝置1自身的尺寸等適當(dāng)?shù)卦O(shè)定設(shè)置在光傳感元件101周圍的發(fā)光元件103的數(shù)目，然而，例如，優(yōu)選地以18°的間隔設(shè)置20個(gè)發(fā)光元件 103。另外，可以根據(jù)從測(cè)量目標(biāo)測(cè)量何種特征來適當(dāng)?shù)剡x擇由發(fā)光元件103輻射的光的波長(zhǎng)，然而，例如，優(yōu)選地使用能夠輻射包括測(cè)量目標(biāo)的所有特征性波長(zhǎng)的波段的光的發(fā)光元件103。通過利用例如白光發(fā)光元件作為根據(jù)實(shí)施方式的發(fā)光元件103，可以測(cè)量的是測(cè)量目標(biāo)的特征性波長(zhǎng)存在于可見光波段(約400nm 700nm)中。如圖10的下部所示，多個(gè)發(fā)光元件103被設(shè)置為相對(duì)于測(cè)量目標(biāo)區(qū)域的法線傾斜，從而從每個(gè)發(fā)光元件103輻射的發(fā)射光的中心線L穿過測(cè)量目標(biāo)區(qū)域的中心105。另外，由從每個(gè)發(fā)光元件103輻射的發(fā)射光形成的斑點(diǎn)的尺寸優(yōu)選地與開口部13的尺寸基本相同(幾乎彼此重疊)，如圖10的下部所示。發(fā)光元件103的安裝角θ和數(shù)值孔徑NA可以根據(jù)第一實(shí)施方式中描述的基準(zhǔn)來確定，并優(yōu)選為與第一實(shí)施方式類似的數(shù)值范圍。優(yōu)選地，如上所述多個(gè)發(fā)光元件103輻射具有相同波長(zhǎng)特性的光，并且多個(gè)發(fā)光元件103同時(shí)發(fā)射光。為此，例如，如圖11所示，在向發(fā)光元件103輸入一種脈沖波形時(shí)發(fā)光元件103輻射白光的情況下，同時(shí)向多個(gè)發(fā)光元件103輸入N種脈沖波形，從而多個(gè)發(fā)光元件103同時(shí)發(fā)射光。此時(shí)，為了確保利用一次輻射就足以執(zhí)行測(cè)量的光量，脈沖波形寬度優(yōu)選地例如為等于或大于1ms。這里，在根據(jù)實(shí)施方式的測(cè)量裝置1中，同樣通過關(guān)注測(cè)量目標(biāo)的特征性波長(zhǎng)來進(jìn)行測(cè)量，并且在下面的描述中，假定在測(cè)量目標(biāo)(例如，人的皮膚表面)中存在N種特征性波長(zhǎng)。在這種情況下，通過使用從發(fā)光元件103發(fā)射的具有相同波長(zhǎng)特性的光(例如，白光發(fā)射)被測(cè)量目標(biāo)表面反射所得的反射光，根據(jù)該實(shí)施方式的測(cè)量裝置的光學(xué)系統(tǒng)100 測(cè)量N種特征性波長(zhǎng)的光量等。在根據(jù)實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)100中，使用如圖10的下部所示的濾光器111，以從利用白光源的反射光中選擇所關(guān)注的波長(zhǎng)的光。濾光器111設(shè)置在光傳感元件101的光傳感表面上側(cè)，以對(duì)應(yīng)于所關(guān)注的波長(zhǎng)的數(shù)目。在實(shí)施方式中，因?yàn)殛P(guān)注N種特征性波長(zhǎng)，所以使用N個(gè)濾光器111。如上所述，濾光器111是傳輸穿過其中的特定波段的光的光學(xué)元件(例如，帶通濾波器)。在根據(jù)實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)100中，可以根據(jù)作為測(cè)量目標(biāo)的特征性波長(zhǎng)所關(guān)注的波長(zhǎng)段來適當(dāng)?shù)剡x擇濾光器111。在實(shí)施方式中，因?yàn)殛P(guān)注N種波長(zhǎng)，所以選擇單獨(dú)傳輸通過其中的N種波長(zhǎng)的每種波長(zhǎng)的N個(gè)濾光器111。這里，對(duì)于每個(gè)濾光器111，可以根據(jù)所關(guān)注的波長(zhǎng)特性適當(dāng)?shù)卦O(shè)定通過濾波片的光的波長(zhǎng)寬度。通過濾光器111的反射光在光傳感元件101的特定區(qū)域上形成圖像。所以，根據(jù)實(shí)施方式的測(cè)量裝置1可以獲取光傳感元件101和多個(gè)濾光器111中的每個(gè)之間的位置關(guān)系，從而可以指定在光傳感元件101的某個(gè)區(qū)域上形成圖像的光是對(duì)應(yīng)于哪個(gè)波段的光。另外，為了使來自測(cè)量目標(biāo)表面的反射光(漫反射光)高效地入射至濾光器111， 可以在濾光器111的上游(圖10的下部中的ζ軸正方向側(cè))設(shè)置準(zhǔn)直透鏡113(諸如棒形透鏡)。入射至準(zhǔn)直透鏡113的漫反射光通過準(zhǔn)直透鏡113變?yōu)槠叫泄馐?，然后入射至濾光器 111。接下來，以類似于第一實(shí)施方式的方式，例如，在人的皮膚表面為測(cè)量目標(biāo)的情況下，將詳細(xì)描述根據(jù)實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)100，具體地，光傳感元件101和濾光器111。如參考圖6和7所描述的，來自人的皮膚表面的反射光中的特征性波長(zhǎng)為500nm、 540nm、580nm、620nm和660nm五種波長(zhǎng)。所以，為了測(cè)量五種波長(zhǎng)的光的光量等，如圖12的上部所示，可以將光傳感元件101劃分為五個(gè)區(qū)域IOlA 101E。在光傳感元件101中，可以物理地或虛擬地(為處理方便)劃分這五個(gè)區(qū)域。在光傳感元件101的五個(gè)區(qū)域中，例如，區(qū)域IOlA為波長(zhǎng)為A的光在其上形成圖像的區(qū)域，區(qū)域IOlB為波長(zhǎng)為B在其上形成圖像的區(qū)域。在這里，在使用IOmmX IOmm尺寸的光電二極管作為光傳感元件101的情況下， 該光電二極管可以分成五個(gè)2 X IOmm區(qū)域。盡管圖12的上部示出了用作光傳感元件101的光電二極管以條形形狀被均勻地分成五個(gè)條形區(qū)域的情況，然而區(qū)域的形狀并不限于如圖12中所示的矩形形狀。如圖12所示，五個(gè)帶通濾波器用作濾光器111，使得對(duì)應(yīng)各波長(zhǎng)的光在五個(gè)光傳感區(qū)域上形成圖像。在下面的描述中，假定波長(zhǎng)A對(duì)應(yīng)于中心波長(zhǎng)500nm，波長(zhǎng)B對(duì)應(yīng)于中心波長(zhǎng)540nm，波長(zhǎng)C對(duì)應(yīng)于中心波長(zhǎng)580nm，波長(zhǎng)D對(duì)應(yīng)于中心波長(zhǎng)620nm，波長(zhǎng)E對(duì)應(yīng)于中心波長(zhǎng)660nm。另外，該排列順序是為了方便起見，可以適當(dāng)?shù)卮_定哪個(gè)中心波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于某個(gè)區(qū)域。五個(gè)濾光器111設(shè)置在光傳感表面的對(duì)應(yīng)區(qū)域的上側(cè)(例如，直接設(shè)置在其上)， 如圖10和圖12的下部所示。因此，例如，對(duì)于入射至設(shè)置在區(qū)域IOlA正上側(cè)的濾光器 111上的白反射光，僅中心波長(zhǎng)為500nm的預(yù)定寬度的光通過濾光器111，并且中心波長(zhǎng)為 500nm的預(yù)定寬度的光在區(qū)域IOlA上形成圖像。另外，在圖12中，為了方便圖示，盡管示出在光傳感元件101和濾光器111之間存在間隙，但是濾光器111可以直接設(shè)置在光傳感元件101上，或可以設(shè)置有預(yù)定的間隙。另外，如上所述，用于準(zhǔn)直漫反射光的準(zhǔn)直透鏡113適當(dāng)?shù)卦O(shè)置在濾光器111的上側(cè)。在這里，如參考第一實(shí)施方式中的圖6 圖8所描述的，人的皮膚的反射率在580nm波長(zhǎng)附近迅速增大，而在其他波段反射率的變化相對(duì)平穩(wěn)。因而，為了精確地測(cè)量中心波長(zhǎng)為580nm處的反射率，當(dāng)確定每個(gè)濾光器111的傳輸帶寬(transmission bandwidth)時(shí)，用于580nm的濾光器的半峰全寬優(yōu)選小于用于500nm、540nm、620nm和 660nm的濾光器的半峰全寬。具體地，優(yōu)選用于580nm的濾光器的半峰全寬為IOnm 20nm， 而用于500nm、540nm、620nm和660nm的濾光器的半峰全寬為30nm 50nm。同樣，已結(jié)合圖10 圖12詳細(xì)描述了根據(jù)實(shí)施方式的測(cè)量裝置1。根據(jù)實(shí)施方式的測(cè)量裝置1用具有相同波長(zhǎng)特性的光同時(shí)輻射測(cè)量目標(biāo)區(qū)域，并利用設(shè)置在光傳感元件前面的濾光器選擇波長(zhǎng)，從而獲得置于測(cè)量目標(biāo)區(qū)域上的測(cè)量目標(biāo)的光學(xué)信息。此外，因?yàn)闇y(cè)量是在預(yù)先選擇作為測(cè)量目標(biāo)的現(xiàn)象或物質(zhì)的特征性波長(zhǎng)之后執(zhí)行的，所以在根據(jù)實(shí)施方式的測(cè)量裝置1中，不需要諸如積分球或衍射光柵的光學(xué)單元，從而可以實(shí)現(xiàn)裝置的小型化。因?yàn)榭梢詫⒐怆姸O管用作發(fā)光元件，所以甚至在安裝4N個(gè)發(fā)光元件的情況下，也可以節(jié)省電力并降低成本。測(cè)量裝置的應(yīng)用實(shí)例
接下來，參考圖13和圖14，將簡(jiǎn)要地描述根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施方式的測(cè)量裝置應(yīng)用實(shí)例。圖13和圖14是示出根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施方式的測(cè)量裝置的應(yīng)用實(shí)例的示圖。根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施方式的測(cè)量裝置1通過如13所示與計(jì)算處理裝置200結(jié)合使用，可應(yīng)用于例如測(cè)量人的皮膚的特征性波長(zhǎng)處的反射率并評(píng)價(jià)測(cè)量結(jié)果的裝置中。例如，在圖13所示實(shí)例中，根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施方式的測(cè)量裝置1用具有N種波長(zhǎng)的光輻射人的皮膚，并利用光傳感元件101感測(cè)來自人的皮膚的反射光。結(jié)果，光傳感元件 101產(chǎn)生所感測(cè)到的反射光的信息。測(cè)量裝置1將通過光傳感元件101產(chǎn)生的測(cè)量信息輸出至計(jì)算處理裝置200。計(jì)算處理裝置200的測(cè)量信息獲取單元201獲得由測(cè)量裝置1產(chǎn)生的測(cè)量信息 (例如，任意皮膚反射光譜、特定波長(zhǎng)處的反射率等信息)，并將該測(cè)量信息輸出至計(jì)算單元 203。計(jì)算單元203利用通過測(cè)量信息獲取單元201獲得的測(cè)量信息基于朗伯_比耳定律(Lambert-Beer law)等進(jìn)行計(jì)算，并計(jì)算存在于人的皮膚內(nèi)的各種物質(zhì)的豐度 (abundance)0人的皮膚具有從接近身體表面的地方開始的表皮、真皮和皮下組織組成的層狀結(jié)構(gòu)。另外，當(dāng)向人的皮膚提供光時(shí)，該光被表皮和真皮之間的界面反射，通過利用該反射光， 可以測(cè)量存在于毛細(xì)血管中的血紅蛋白等的豐度或濃度。朗伯-比耳定律指出，物質(zhì)濃度與從測(cè)量結(jié)果獲得的吸光度成比例，吸光度被定義為測(cè)量的透射率的倒數(shù)的常用對(duì)數(shù)。另外，因?yàn)槲舛瓤梢员硎緸槲镔|(zhì)特有的吸光系數(shù)和該物質(zhì)的量的乘積，所以最終可以利用下面等式101來計(jì)算該物理量。物理量=Log(l/透射率)/吸光系數(shù) (101)所以，計(jì)算單元203基于通過測(cè)量裝置1測(cè)得的結(jié)果、等式101等計(jì)算所述物質(zhì)的豐度或濃度。計(jì)算處理裝置200可以通過在顯示器等上顯示由計(jì)算單元203計(jì)算出的結(jié)果，向用戶提供關(guān)于關(guān)注的所包含物質(zhì)的每日測(cè)量結(jié)果的變化(transition)。圖14是示出人體內(nèi)血紅蛋白代謝的示意圖。血紅蛋白為存在于血液中的包括四個(gè)亞基的蛋白質(zhì)的統(tǒng)稱。如圖14所示，血紅蛋白通過與由肺吸收的氧結(jié)合而轉(zhuǎn)化成氧絡(luò)血紅蛋白，并在將氧釋放到身體內(nèi)各地方之后通過與二氧化碳反應(yīng)轉(zhuǎn)化成還原血紅蛋白。另外，如果諸如葡萄糖的單糖由肝臟釋放而進(jìn)入血液中，則血紅蛋白通過與單糖結(jié)合而變成糖化血紅蛋白。該糖化血紅蛋白在將鍵合的單糖釋放到身體內(nèi)各地方之后轉(zhuǎn)化成還原血紅蛋白。釋放的氧和單糖作為能量消耗在身體內(nèi)部的各地方。另外，當(dāng)還原血紅蛋白達(dá)到其壽命終點(diǎn)時(shí)，它被分解成稱為膽紅素的化合物 (C33H36N4O6)，在肝臟內(nèi)代謝并排泄出體外。這里，因?yàn)榇嬖谟诖x路徑中的氧絡(luò)血紅蛋白、糖化血紅蛋白、還原血紅蛋白等吸收波長(zhǎng)略有不同的光，所以它們?cè)谘褐械臐舛瓤梢酝ㄟ^關(guān)注反射光的特定波長(zhǎng)來進(jìn)行測(cè)量。第一和第二實(shí)施方式所示的500nm、540nm、580nm、620nm和660nm五種波長(zhǎng)用作對(duì)測(cè)量這些類型的血紅蛋白物質(zhì)的量有用的波長(zhǎng)段。所以，通過利用根據(jù)本發(fā)明每個(gè)實(shí)施方式的測(cè)量裝置1測(cè)量上述五種波長(zhǎng)處的反射率，可以計(jì)算氧絡(luò)血紅蛋白、糖化血紅蛋白和還原血紅蛋白的豐度或濃度。通過向用戶提供所包含物質(zhì)的豐度，用戶可以進(jìn)行有針對(duì)性的健康管理或監(jiān)測(cè)健康問題。盡管已經(jīng)參考附圖描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，很顯然，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種修改和變形，它們自然地包括在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。例如，在實(shí)施方式中，盡管發(fā)光元件輻射低數(shù)值孔徑(例如，NA =約0. 2)的光，但可以在由發(fā)光元件輻射的光被轉(zhuǎn)化為平行光之后使用。本發(fā)明包含與2010年9月16日提交的日本在先專利申請(qǐng)JP2010-208337中公開的主題相關(guān)的主題，其全部?jī)?nèi)容結(jié)合于此作為參考。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其他因素，可以作出各種修改、組合、子組合和變形，只要它們?cè)谒綑?quán)利要求或其等同替換的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)量裝置，包括光傳感元件，來自其上放置有測(cè)量目標(biāo)的測(cè)量目標(biāo)區(qū)域的光在所述光傳感元件上形成圖像；以及多個(gè)發(fā)光元件，以環(huán)形設(shè)置在所述光傳感元件周圍，并向所述測(cè)量目標(biāo)區(qū)域輻射光，其中，所述多個(gè)發(fā)光元件被設(shè)置為相對(duì)于所述測(cè)量目標(biāo)區(qū)域的法線傾斜，以使來自每個(gè)所述發(fā)光元件的輻射光的中心線穿過所述測(cè)量目標(biāo)區(qū)域的中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其中，根據(jù)所述測(cè)量目標(biāo)區(qū)域和所述光傳感元件之間的間距來設(shè)定由所述輻射光的中心線與所述測(cè)量目標(biāo)區(qū)域的法線所形成的角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)量裝置，其中，如果所述間距等于或小于預(yù)定閾值，則將所述角度設(shè)為45°，并且如果所述間距超過所述預(yù)定閾值，則將所述角度設(shè)為小于45°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其中，所述測(cè)量目標(biāo)區(qū)域被設(shè)置為面向所述光傳感元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其中，4N個(gè)所述發(fā)光元件以(90/N)°的間隔設(shè)置在所述光傳感元件周圍，其中N是等于或大于1的整數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其中，提供給所述測(cè)量目標(biāo)區(qū)域的所述輻射光的數(shù)值孔徑等于或小于0.2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其中，所述多個(gè)發(fā)光元件輻射具有相同波長(zhǎng)特性的光。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測(cè)量裝置，其中，輻射具有N種不同波長(zhǎng)的光的所述發(fā)光元件以每種波長(zhǎng)四個(gè)所述發(fā)光元件的方式被設(shè)置作為所述多個(gè)發(fā)光元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的測(cè)量裝置，其中，輻射具有5種不同波長(zhǎng)的光的20個(gè)所述發(fā)光元件以18°的間隔設(shè)置在所述光傳感元件周圍。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的測(cè)量裝置，其中，所述具有5種不同波長(zhǎng)的光的中心波長(zhǎng)分別為 500nm、540nm、580nm、620nm 和 660nm。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的測(cè)量裝置，其中，中心波長(zhǎng)為580nm的光的半峰全寬小于中心波長(zhǎng)為500nm、540nm、620nm和660nm的光的半峰全寬。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的測(cè)量裝置，其中，輻射具有N種不同波長(zhǎng)的光的所述發(fā)光元件以分時(shí)方式利用N個(gè)脈沖輻射光，以具有預(yù)定脈沖寬度。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測(cè)量裝置，其中，所述多個(gè)發(fā)光元件分別地且同時(shí)地輻射白光以具有預(yù)定脈沖寬度。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測(cè)量裝置，其中，所述光傳感元件的光傳感表面被分為N個(gè)區(qū)域，并且其中，通過其傳輸具有N種不同波長(zhǎng)的光的濾光器被設(shè)置在每個(gè)所述區(qū)域的上側(cè)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的測(cè)量裝置，其中，所述光傳感元件的所述光傳感表面被分為5個(gè)區(qū)域，并且其中，通過所述濾光器傳輸中心波長(zhǎng)為500nm、540nm、580nm、620nm和660nm的光。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的測(cè)量裝置，其中，中心波長(zhǎng)為580nm的光的半峰全寬小于中心波長(zhǎng)為500nm、540nm、620nm和660nm的光的半峰全寬。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的測(cè)量裝置，其中，來自所述測(cè)量目標(biāo)區(qū)域的經(jīng)準(zhǔn)直的漫反射入射至所述濾光器。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其中，所述測(cè)量目標(biāo)區(qū)域的尺寸與由從所述多個(gè)發(fā)光元件輻射的光所形成的斑點(diǎn)的尺寸相同。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其中，所述測(cè)量裝置被設(shè)置在具有開口部的外殼內(nèi)，并且其中，所述測(cè)量目標(biāo)區(qū)域是置于所述開口部上的人的皮膚表面。
20.一種測(cè)量方法，包括從多個(gè)發(fā)光元件輻射預(yù)定波長(zhǎng)的光，所述多個(gè)發(fā)光元件以環(huán)形設(shè)置在光傳感元件周圍，并向測(cè)量目標(biāo)區(qū)域輻射光，使得來自每個(gè)所述發(fā)光元件的輻射光的中心線穿過所述測(cè)量目標(biāo)區(qū)域的中心，其中，來自其上放置有測(cè)量目標(biāo)的所述測(cè)量目標(biāo)區(qū)域的光在所述光傳感元件上形成圖像；以及使所述光傳感元件感測(cè)來自所述測(cè)量目標(biāo)區(qū)域的漫反射光。
全文摘要
本發(fā)明披露了測(cè)量裝置和測(cè)量方法。一種測(cè)量裝置，包括光傳感元件，來自其上放置有測(cè)量目標(biāo)的測(cè)量目標(biāo)區(qū)域的光在光傳感元件上形成圖像；以及多個(gè)發(fā)光元件，設(shè)置在光傳感元件周圍并向測(cè)量目標(biāo)區(qū)域輻射光，其中，多個(gè)發(fā)光元件被設(shè)置為相對(duì)于測(cè)量目標(biāo)區(qū)域的法線傾斜，以使來自每個(gè)發(fā)光元件的輻射光的中心線穿過測(cè)量目標(biāo)區(qū)域的大致中心。
文檔編號(hào)G01N21/47GK102419314SQ201110267958
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月16日
發(fā)明者上野正俊, 今井寬和, 川部英雄, 樺澤憲一, 鈴木達(dá)也, 鳥海洋一 申請(qǐng)人:索尼公司