生物体计测装置及生物体计测方法与流程

2021-01-08 11:01:20|

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本发明涉及生物体计测装置及生物体计测方法。

背景技术：

在生物体计测的领域中，使用朝向对象物射出光、并从透射了对象物的内部的光取得对象物的内部信息的方法。在该方法中，有从对象物的表面反射的表面反射成分成为噪声的情况。如果将由表面反射成分带来的噪声去除，则能够高精度地取得希望的内部信息。

专利文献1公开了在抑制由表面反射成分带来的噪声的状态下以非接触的方式计测对象物的内部信息的摄像装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017－202328号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

但是，在上述以往的摄像装置中，在计测中对象物移动了的情况下，其修正会花费计算成本。

本发明的目的是提供一种通过比以往便宜的方法计测对象物的状态的生物体计测装置。

用于解决课题的手段

有关本发明的一技术方案的生物体计测装置具备用于向用户的头部照射光的光源、图像传感器、控制上述光源及上述图像传感器的控制电路、和信号处理电路。上述控制电路使上述光源射出上述光，使上述图像传感器检测因上述光的照射而从上述头部返回来的反射光的至少一部分并输出图像信号。上述信号处理电路基于上述图像信号，生成表示上述用户的脑的状态的脑活动数据，基于从由上述图像信号及传感器信号构成的组中选择的至少1个，停止上述脑活动数据的输出，上述传感器信号是从检测对上述脑活动数据带来影响的上述用户的周边环境的变化的传感器输出的信号。

发明效果

根据有关本发明的一技术方案的生物体计测装置，即使在计测中对象物移动了、或对象物的周围环境变化了的情况下，也能够通过便宜的方法计测对象物的内部信息。

附图说明

图1a是示意地表示本实施方式的生物体计测装置的例子的图。

图1b是表示图像传感器的1个像素的概略性的结构例的图。

图1c是表示图像传感器的结构的一例的图。

图1d是示意地表示本实施方式的1帧内的动作的例子的图。

图1e是表示由控制电路进行的与光源及图像传感器有关的动作的概略的流程图。

图1f是示意地表示从光源射出的矩形脉冲光从用户返回来时的到达图像传感器的光信号的图。

图1g是示意地表示检测表面反射成分的情况下的时间图的一例的图。

图1h是示意地表示检测内部散射成分的情况下的时间图的一例的图。

图2是表示本实施方式的计测用户的生物体计测数据的处理的一例的流程图。

图3a是说明本实施方式的计测用户的生物体计测数据的处理的动作的一例的图。

图3b是示意地表示身体运动量的变化与无效期间的关系的图。

图3c是示意地表示头部的移动速度与无效期间的关系的图。

图3d是说明本实施方式的计测用户的生物体计测数据的处理的动作的例子的图。

图3e是示意地表示本实施方式的生物体计测装置的例子的的图。

图4是示意地表示本实施方式的生物体计测装置的例子的图。

图5a是表示本实施方式的计测用户的生物体计测数据的处理的一例的流程图。

图5b是表示差分值与可靠度的关系的一例的图。

图6是说明本实施方式的计测用户的生物体计测数据的处理的动作的一例的图。

图7a是示意地表示本实施方式的生物体计测装置的例子的图。

图7b是示意地表示将生物体计测装置设置于汽车的内部的情况下的各部分的配置的一例的图。

图7c是示意地表示将生物体计测装置附加设置于游戏机或吸引装置中的情况下的各部分的配置的一例的图。

图8是表示本实施方式的计测用户的生物体计测数据的处理的一例的流程图。

图9是说明本实施方式的计测用户的生物体计测数据的处理的动作的一例的图。

图10a是表示时间与头部的移动距离的关系的图。

图10b是表示时间与氧化血红蛋白浓度的关系的图。

具体实施方式

(达到本发明的一形态的过程)

在生物体计测的领域中，以往就已知用户的状态的变化对计测结果带来影响。例如，在使用近红外分光法(nearinfraredspectroscopy，以下记为nirs)的脑活动信息的计测中，用户的头部的移动被称作身体运动。身体运动被认为对表示脑血流变化的信号带来不规则的变动。

在脑活动信息的计测是研究用途的情况下，可以采取nirs装置的操作者判断信号的不规则度、向用户通知“该计测是错误的”并促使用户再次计测的流程。但是，在日常的计测用户的脑活动信息那样的用途中，采用这样的流程并不容易。

此外，在计测装置以非接触的方式从用户的头部计测脑活动信息的情况下，头部的移动使计测装置与用户的相对的位置关系变动。因而，对脑血流变化的检测信号带来的影响变得更大。

专利文献1公开了通过帧间的脑血流分布的图案匹配将伴随于移动的位置偏差进行修正的方法。脑血流分布的图案具有较低的空间频率。即，脑血流分布表示在空间上平缓的分布。因此，检测匹配所需要的特征点并不一定容易。此外，要将脑血流分布复原以使得在全部的帧内宛如没有头部的移动，花费计算成本。

本发明者们基于以上的研究，想到了在以下的项目中记载的生物体计测装置。

[项目1]

有关第1项目的生物体计测装置具备用于向用户的头部照射光的光源、图像传感器、控制上述光源及上述图像传感器的控制电路、和信号处理电路。上述控制电路使上述光源射出上述光，使上述图像传感器检测因上述光的照射而从上述头部返回来的反射光的至少一部分并输出图像信号。上述信号处理电路基于上述图像信号，生成表示上述用户的脑的状态的脑活动数据，基于从由上述图像信号及传感器信号构成的组中选择的至少1个，停止上述脑活动数据的输出，上述传感器信号是从检测对上述脑活动数据带来影响的上述用户的周边环境的变化的传感器输出的信号。

[项目2]

在有关第1项目的生物体计测装置中，也可以是，上述光是脉冲光；上述控制电路使上述图像传感器将第1信号作为上述图像信号来输出，上述第1信号是通过在因上述脉冲光的照射而从上述头部返回来的反射脉冲光的强度从开始减小到减小结束为止的期间中检测上述反射脉冲光中包含的成分而得到的信号。

[项目3]

在有关第1或第2项目的生物体计测装置中，也可以是，上述控制电路在规定期间中使上述光源反复射出上述光，使上述图像传感器反复输出上述图像信号；上述信号处理电路还基于从由上述图像信号及上述传感器信号构成的组中选择的至少1个，计算第1值，在上述规定期间中的、上述第1值符合预先设定的条件的第1期间中，停止上述脑活动数据的输出。

[项目4]

在有关第3项目的生物体计测装置中，也可以是，上述信号处理电路在上述第1期间中，输出表示上述脑活动数据是无效的信号。

[项目5]

在有关第3项目的生物体计测装置中，也可以是，上述信号处理电路在上述第1期间中，输出与在上述第1期间之前生成的上述脑活动数据相同的数据。

[项目6]

在有关第3项目的生物体计测装置中，也可以是，上述信号处理电路将通过使用在上述第1期间之前生成的上述脑活动数据及在上述第1期间之后生成的上述脑活动数据进行插值而得到的数据，作为上述第1期间中的上述脑活动数据来输出。

[项目7]

在有关第3项目的生物体计测装置中，也可以是，上述信号处理电路除了上述第1期间以外，还在从由上述第1期间开始前的第2期间及上述第1期间结束后的第3期间构成的组中选择的至少1个期间中，停止上述脑活动数据的输出。

[项目8]

在有关第7项目的生物体计测装置中，也可以是，上述第3期间比上述第2期间长。

[项目9]

在有关第3至第8项目的任一项的生物体计测装置中，也可以是，计算上述第1值的频度是生成上述脑活动数据的频度以上。

[项目10]

在有关第1至第9项目的任一项的生物体计测装置中，也可以是，上述光是脉冲光；上述控制电路使上述图像传感器将第2信号作为上述图像信号来输出，上述第2信号是通过在因上述脉冲光的照射而从上述头部返回来的反射脉冲光的强度开始减小之前检测上述反射脉冲光中包含的成分而得到的信号；上述信号处理电路基于上述第2信号，停止上述脑活动数据的输出。

[项目11]

在有关第10项目的生物体计测装置中，也可以是，上述信号处理电路还基于上述第2信号，计算上述头部相对于基准位置的位移量或上述头部的移动速度，在上述位移量的绝对值或上述移动速度的绝对值超过阈值的情况下，停止上述脑活动数据的输出。

[项目12]

在有关第10项目的生物体计测装置中，也可以是，上述信号处理电路还基于上述第2信号，计算上述头部的亮度值或上述头部的上述亮度值的变化速度，在上述亮度值的绝对值或上述亮度值的上述变化速度的绝对值超过阈值的情况下，停止上述脑活动数据的输出。

[项目13]

在有关第10项目的生物体计测装置中，也可以是，上述信号处理电路还基于上述第2信号，计算上述头部中的规定区域的面积，在上述面积比阈值小的情况下，停止上述脑活动数据的输出。

[项目14]

在有关第1至第9项目的任一项的生物体计测装置中，也可以是，上述信号处理电路还使用上述脑活动数据计算第2值，在上述第2值的变化速度的绝对值超过阈值的情况下，停止上述脑活动数据的输出。

[项目15]

在有关第1项目的生物体计测装置中，也可以是，上述传感器是设置在上述周边环境中的加速度传感器。

[项目16]

在有关第1项目的生物体计测装置中，也可以是，上述传感器是设置在上述周边环境中的照度传感器。

[项目17]

在有关第1项目的生物体计测装置中，也可以是，上述传感器是从由配置于上述用户驾驶的车辆的舵角传感器、齿轮位置传感器及速度传感器构成的组中选择的至少一个。

[项目18]

有关第18项目的生物体计测装置具备：光源，用于向用户的头部照射光；图像传感器；控制电路，控制上述光源及上述图像传感器；以及信号处理电路。上述控制电路使上述光源射出上述光，使上述图像传感器检测因上述光的照射而从上述头部返回来的反射光的至少一部分并输出图像信号。上述信号处理电路基于上述图像信号，生成表示上述用户的脑的状态的脑活动数据，基于从由上述图像信号及传感器信号构成的组中选择的至少1个，计算上述脑活动数据的可靠度，并输出表示上述可靠度的可靠度数据，上述传感器信号是从检测对上述脑活动数据带来影响的上述用户的周边环境的变化的传感器输出的信号。

[项目19]

在有关第18项目的生物体计测装置中，也可以是，上述信号处理电路将上述可靠度数据与上述脑活动数据一起输出。

[项目20]

在有关第18或第19项目的生物体计测装置中，也可以是，上述信号处理电路还基于从由上述图像信号及上述传感器信号构成的组中选择的至少1个计算第1值，上述第1值越远离预先设定的值，则计算越低的可靠度。

[项目21]

在有关第18或第19项目的生物体计测装置中，也可以是，上述信号处理电路还基于从由上述图像信号及上述传感器信号构成的组中选择的至少1个计算第1值，上述第1值超过预先设定的值的期间越长，则计算越低的可靠度。

[项目22]

在有关第18或第19项目的生物体计测装置中，也可以是，上述信号处理电路还基于从由上述图像信号及上述传感器信号构成的组中选择的至少1个计算第1值，在一定期间中，上述第1值超过预先设定的值的期间越长，则计算越低的可靠度。

[项目23]

在有关第18至第23项目的任一项的生物体计测装置中，也可以是，上述传感器是从由配置于上述用户驾驶的车辆的舵角传感器、齿轮位置传感器及速度传感器构成的组中选择的至少一个。

[项目24]

在有关第18至第23项目的任一项的生物体计测装置中，也可以是，上述光是脉冲光；上述控制电路使上述图像传感器将第2信号作为上述图像信号来输出，上述第2信号是通过在因上述脉冲光的照射而从上述头部返回来的反射脉冲光的强度开始减小之前检测上述反射脉冲光中包含的成分而得到的信号；上述信号处理电路基于上述第2信号计算上述可靠度。

[项目25]

在有关第1或第2项目的生物体计测装置中，也可以是，上述控制电路在规定期间中使上述光源反复射出上述光，使上述图像传感器反复输出上述图像信号；上述信号处理电路还基于从由上述图像信号及上述传感器信号构成的组中选择的至少1个计算第1值，在上述规定期间中的、从上述第1值符合预先设定的条件的第1期间开始并经过延迟时间后起到上述第1期间结束为止的期间，停止上述脑活动数据的输出。

[项目26]

有关第26项目的生物体计测方法，包括如下处理：使光源射出将用户的头部照射的光；使图像传感器检测因上述光的照射而从上述头部返回来的反射光的至少一部分并输出图像信号；基于上述图像信号，生成表示上述用户的脑的状态的脑活动数据；以及基于从由上述图像信号及传感器信号构成的组中选择的至少1个，停止上述脑活动数据的输出，上述传感器信号是从检测对上述脑活动数据带来影响的上述用户的周边环境的变化的传感器输出的信号。

[项目27]

有关第27项目的生物体计测方法，包括如下处理：使光源射出将用户的头部照射的光；使图像传感器检测因上述光的照射而从上述头部返回来的反射光的至少一部分并输出图像信号；基于上述图像信号，生成表示上述用户的脑的状态的脑活动数据；以及基于从由上述图像信号及传感器信号构成的组中选择的至少1个，计算上述脑活动数据的可靠度，并输出表示上述可靠度的可靠度数据，上述传感器信号是从检测对上述脑活动数据带来影响的上述用户的周边环境的变化的传感器输出的信号。

[项目28]

有关第28项目的程序，是在生物体计测装置中使用的程序，上述生物体计测装置具备用于向用户的头部照射光的光源、图像传感器、控制上述光源及上述图像传感器的控制电路和信号处理电路；上述控制电路使上述光源射出上述光，使上述图像传感器检测因上述光的照射而从上述头部返回来的反射光的至少一部分并输出图像信号；上述程序使上述信号处理电路基于从上述图像传感器输出的上述图像信号，生成表示上述用户的状态的生物体计测数据，基于从上述图像传感器及/或检测对上述生物体计测数据带来影响的上述用户的周边环境的变化的其他传感器输出的传感器信号，决定是否输出上述生物体计测数据，或者基于上述传感器信号，计算上述生物体计测数据的可靠度，输出表示上述可靠度的可靠度数据。

以下说明的实施方式都表示包含性或具体的例子的。在以下的实施方式中表示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置及连接形态、步骤、步骤的顺序等是一例，不是限定本发明的意思。此外，关于以下的实施方式的构成要素中的、在表示最上位概念的独立权利要求中没有记载的构成要素，设为任意的构成要素进行说明。

在本发明中，电路、单元、装置、部件或部的全部或一部分、或框图中的功能块的全部或一部分例如也可以由包括半导体装置、半导体集成电路(ic)或lsi(largescaleintegration)的1个或多个电子电路执行。lsi或ic既可以集成到1个芯片上，也可以将多个芯片组合而构成。例如，也可以将存储元件以外的功能块集成到1个芯片上。这里称作lsi或ic，但根据集成的程度而叫法变化，也可以称作系统lsi、vlsi(verylargescaleintegration)或ulsi(ultralargescaleintegration)。也可以以相同的目的使用可在lsi的制造后编程的fieldprogrammablegatearray(fpga)、或能够进行lsi内部的接合关系的再构成或lsi内部的电路划分的设置的reconfigurablelogicdevice。

进而，电路、单元、装置、部件或部的全部或一部分的功能或操作可以通过软件处理来执行。在此情况下，将软件记录到1个或多个rom、光盘、硬盘驱动器等的非暂时性记录介质中，在软件被处理装置(processor)执行时，由该软件确定的功能被处理装置(processor)及周边装置执行。系统或装置也可以具备记录有软件的1个或多个非暂时性记录介质、处理装置(processor)及需要的硬件设备、例如接口。

以下，参照附图具体地说明本实施方式的生物体计测装置。

(第1实施方式)

[1.生物体计测装置]

首先，参照图1a至图3说明第1实施方式的生物体计测装置10的结构及动作。

图1a是示意地表示本实施方式的生物体计测装置10的例子的图。生物体计测装置10具备摄像部121、计测部110和信号处理电路122。摄像部121具备光源101、包括光电变换部103及电荷积蓄部104的图像传感器102、包括光源控制部106及传感器控制部107的控制电路105、以及图像信号取得部108。信号处理电路122具备生物体计测数据生成部109和输出决定部111。

[1－1.光源101]

光源101朝向用户100的对象部射出光。用户100的对象部例如是头部，更具体地讲是额头部。从光源101射出并到达了用户100的光分为被用户100的表面反射的表面反射成分i1和被用户100的内部散射的内部散射成分i2。内部散射成分i2是在生物体内部1次反射或散射、或者多重散射的成分。在向用户100的额头照射光的情况下，内部散射成分i2是指到达从额头的表面靠里侧约8mm至16mm的部位例如脑，并再次回到生物体计测装置10的成分。表面反射成分i1包括直接反射成分、扩散反射成分及散射反射成分这3个成分。直接反射成分是入射角与反射角相等的反射成分。扩散反射成分是通过表面的凹凸形状而扩散并反射的成分。散射反射成分是由表面附近的内部组织散射并反射的成分。在朝向用户100的额头射出光的情况下，散射反射成分是在表皮内部散射并反射的成分。以下，在本发明中，假设由用户100的表面反射的表面反射成分i1包含这3个成分。表面反射成分i1及内部散射成分i2通过反射或散射而行进方向变化，其一部分到达图像传感器102。

首先，说明内部散射成分i2的取得方法。光源101按照来自光源控制部106的指示，将脉冲光以规定的时间间隔或规定的定时反复多次射出。从光源101射出的脉冲光例如可以是下降期间接近于零的矩形波。在本说明书中，“下降期间”指的是从脉冲光的强度开始减少到减少结束为止的期间。通常，入射到用户100的光沿着各种路径在用户100内传播，随着时间差而从用户100的表面射出。因此，脉冲光的内部散射成分i2的后端具有展宽。在对象部是额头的情况下，内部散射成分i2的后端的展宽是4ns左右。如果考虑该情况，则脉冲光的下降期间例如可以设定为作为其一半以下的2ns以下。下降期间也可以是其再一半的1ns以下。从光源101射出的脉冲光的上升期间是任意的。在本说明书中，“上升期间”指的是从脉冲光的强度开始增加到增加结束为止的期间。在本实施方式中的内部散射成分i2的检测中，使用脉冲光的下降部分，不使用上升部分。脉冲光的上升部分可以被用于表面反射成分i1的检测。光源101例如可以是ld等的激光器。从激光器射出的光具有脉冲光的下降部分与时间轴大致为直角的陡峭的时间响应特性。

从光源101射出的光的波长例如可以是650nm以上950nm以下的波长范围中包含的任意的波长。该波长范围包含于红色到近红外线的波长范围中。在本说明书中，不仅对可视光，对于红外线也使用“光”这一用语。上述的波长范围被称作“生物窗”，具有比较不易被生物体内的水分及皮肤吸收的性质。在将生物体作为检测对象的情况下，通过使用上述波长范围的光，能够使检测灵敏度变高。在如本实施方式那样检测用户100的皮肤及脑的血流变化的情况下，可以认为所使用的光主要被氧化血红蛋白(hbo2)及脱氧化血红蛋白(hb)吸收。在氧化血红蛋白和脱氧化血红蛋白中，光吸收的波长依赖性不同。通常，如果血流发生变化，则氧化血红蛋白及脱氧化血红蛋白的浓度变化。因此，光的吸收程度也变化。因而，如果血流变化，则被检测出的光量也随着时间而变化。

光源101也可以射出上述的波长范围中包含的两个以上的波长的光。这样的多个波长的光也可以从多个光源分别射出。

在本实施方式的生物体计测装置10中，由于以非接触的方式计测用户100，所以可以使用考虑对视网膜的影响而设计的光源101。例如，可以使用满足由各国制定的激光器安全基准的等级1的光源101。在满足等级1的情况下，辐射释放极限(ael)低于1mw的程度的低照度的光被向被检者500照射。另外，光源10自身也可以不满足等级1。例如，也可以通过将扩散板或nd滤波器等设置在光源10之前而使光扩散或衰减，来满足激光器安全基准的等级1。

从光源101射出的脉冲光不需要是极超短脉冲光。脉冲宽度是任意的。在为了计测脑血流而向额头照射光的情况下，内部散射成分i2的光量与表面反射成分i1的光量相比为几千至几万分之一，非常小。进而，如果考虑激光器安全基准，则射出光的光量较小，所以内部散射成分i2的检测变困难。因而，如果光源101射出脉冲宽度比较大的脉冲光，则使伴随着时间延迟的内部散射成分i2的累计量增加，能够增加检测光量而提高sn比。

光源101例如射出脉冲宽度3ns以上的脉冲光。通常，在脑等的生物体组织内被散射的光的时间上的展宽是4ns左右。

光源101也可以射出脉冲宽度5ns以上、进而10ns以上的脉冲光。另一方面，如果脉冲宽度过大，则不使用的光增加而成为浪费。因此，光源101例如射出脉冲宽度50ns以下的脉冲光。或者，光源101也可以射出脉冲宽度30ns以下、进而20ns以下的脉冲光。

另外，光源101的照射样式例如也可以是在照射区域内均匀的强度分布。在本实施方式的生物体计测装置10中，能够在时间上将表面反射成分i1从内部散射成分i2分离而减小。因此，能够使用具有均匀的强度分布的射出样式的光源101。具有均匀的强度分布的照射样式也可以通过用扩散板将从光源101射出的光扩散而形成。

在本实施方式中，与以往技术不同，也能够检测从用户100的被照射来自光源101的光的位置射出的内部散射成分i2。通过对用户100在空间上遍及较大的范围而照射光，也可以提高计测分辨率。

[1－2.图像传感器102]

图像传感器102检测从光源101射出并从用户100的对象部返回来的反射脉冲光的至少一部分。图像传感器102输出与检测到的光的强度相应的1个以上的图像信号。图像信号取得部108取得从图像传感器102输出的图像信号。图像信号取得部108将所取得的图像信号向后述的生物体计测数据生成部109及计测部110送出。在作为生物体计测数据而根据图像信号生成表示脑活动的状态的脑活动数据的情况下，图像信号是反射脉冲光的下降期间的至少一部分中包含的与强度相应的信号。

图像传感器102具有包括多个光电变换元件的光电变换部103和电荷积蓄部104。具体而言，图像传感器102具有以二维配置的多个光检测单元，一次取得用户100的二维信息。在本说明书中，将光检测单元也称作“像素”。图像传感器102是例如ccd图像传感器或cmos图像传感器等的任意的图像传感器。

图像传感器102具备电子快门。电子快门是对摄像的定时进行控制的电路。在本实施方式中，控制电路105的传感器控制部107具有电子快门的功能。电子快门控制将所接受的光变换为有效的电信号并积蓄的1次的信号积蓄的期间、和将信号积蓄停止的期间。信号积蓄期间也可以称作“曝光期间”或“摄影期间”。在以下的说明中，有将曝光期间的宽度称作“快门宽度”的情况。有将1次曝光期间结束到下一曝光期间开始的时间称作“非曝光期间”的情况。以下，有将正在曝光的状态称作“开(open)”、将停止曝光的状态称作“关(close)”的情况。

图像传感器102能够通过电子快门将曝光期间及非曝光期间在亚纳秒、例如30ps至1ns的范围中调整。在本实施方式的生物体计测装置10中，在至少生成脑活动数据的情况下，并不一定需要将被摄体的光量进行修正。因此，快门宽度不需要比脉冲宽度大。因此，能够将快门宽度设定为例如1ns以上30ns以下的值。根据本实施方式的生物体计测装置10，能够缩小快门宽度。因此，能够降低检测信号中包含的暗电流的影响。

在朝向用户100的额头射出光而检测脑血流等的信息的情况下，内部中的光的衰减率非常大。例如，与入射光相比，射出光会衰减到100万分之1左右。因此，若要检测内部散射成分i2，仅通过1个脉冲的照射会有光量不足的情况。在激光器安全性基准的等级1下的照射中，光量微弱。在此情况下，光源101多次射出脉冲光，与其对应，图像传感器102也通过电子快门曝光多次。由此，能够将检测信号累计而提高灵敏度。

以下，说明图像传感器102的结构例。

图像传感器102可以具备在摄像面上二维地排列的多个像素。各像素可以具备例如光电二极管等光电变换元件和1个或多个电荷积蓄部。以下，说明各像素具备光电变换元件和两个电荷积蓄部的例子。光电变换元件通过光电变换产生与受光量相应的信号电荷。两个电荷积蓄部中的一方积蓄由脉冲光的表面反射成分i1产生的信号电荷，另一方积蓄由脉冲光的内部散射成分i2产生的信号电荷。

控制电路105为了取得内部散射成分i2，使光源101射出1个以上的脉冲光。控制电路105使图像传感器102按图像传感器102的每个像素检测从用户100的对象部返回来的各脉冲光中的、包含在下降期间中的成分。该成分包含内部散射成分i2。控制电路105使图像传感器102输出通过该检测而得到的信号。在本实施方式中，基于内部散射成分i2的图像信号被用于生物体计测数据的生成。这里，光源101也可以射出两种波长的光。

控制电路105为了取得表面反射成分i1，使光源101射出1个以上的脉冲光。控制电路105使图像传感器102按图像传感器102的每个像素检测从用户100的对象部返回来的各脉冲光中的、包含于下降期间之前的成分。该成分包含表面反射成分i1。另外，下降期间之前指的是各脉冲光的强度开始减小之前。控制电路105使图像传感器102输出通过该检测得到的信号。如果检测各脉冲光中的包含于下降期间之前的成分，则能够提高图像信号的sn比。在本说明书中，“检测各脉冲光中的包含于下降期间之前的成分”例如也包括检测各脉冲光中的包含在上升期间中的成分的情况、或检测各脉冲光整体的情况。在本实施方式中，基于表面反射成分i1的图像信号被用于与生物体计测数据的有效性关联的状态的计测。

图1b是表示图像传感器102的1个像素201的概略性的结构例的图。另外，图1b示意地表示1个像素201的结构，并不一定反映实际的构造。图1b所示的像素201包括进行光电变换的光电二极管203、作为电荷积蓄部的第1浮动扩散层(floatingdiffusion)204、第2浮动扩散层205、第3浮动扩散层206及第4浮动扩散层207、以及排出信号电荷的漏极202。

因1次脉冲光的射出而入射到各像素中的光子由光电二极管203变换为作为信号电荷的信号电子。变换后的信号电子按照从控制电路105输入的控制信号，被排出至漏极202，或者被分配到第1浮动扩散层204到第4浮动扩散层207中的某一个。

脉冲光从光源101的射出、向第1浮动扩散层204、第2浮动扩散层205、第3浮动扩散层206及第4浮动扩散层207的信号电荷的积蓄、以及向漏极202的信号电荷的排出以该顺序被反复进行。该反复动作是高速的，例如可以在运动图像的1帧的时间内反复进行几万次到几亿次。1帧的时间例如是约1/30秒。像素201最终生成基于被积蓄在第1浮动扩散层204至第4浮动扩散层207中的信号电荷的4个图像信号并输出。

该例中的控制电路105使光源101依次反复射出具有波长λ1的脉冲光和具有波长λ2的脉冲光。通过作为波长λ1及波长λ2而选择用户100的内部组织中的吸收率不同的两个波长，能够分析用户100的状态。例如，也可以作为波长λ1而选择比805nm长的波长，作为波长λ2而选择比805nm短的波长。由此，能够检测用户100的血液中的氧化血红蛋白浓度及脱氧化血红蛋白浓度各自的变化。

控制电路105首先使光源101射出波长λ1的脉冲光。控制电路105在波长λ1的脉冲光的内部散射成分i2入射到光电二极管203中的第1期间，使第1浮动扩散层204积蓄信号电荷。为了取得内部散射成分i2，以规定的定时射出脉冲光。将该脉冲光称作第1脉冲光。

接着，控制电路105在波长λ1的脉冲光的表面反射成分i1入射到光电二极管203中的第2期间，使第2浮动扩散层205积蓄信号电荷。为了取得表面反射成分i1，在与内部散射成分的取得时不同的规定的定时射出脉冲光。将该脉冲光称作第2脉冲光。

接着，控制电路105使光源101射出波长λ2的脉冲光。控制电路105在波长λ2的脉冲光的内部散射成分i2入射到光电二极管203中的第3期间，使第3浮动扩散层206积蓄信号电荷。

接着，控制电路105在波长λ2的脉冲光的表面反射成分i1入射到光电二极管203中的第4期间，使第4浮动扩散层207积蓄信号电荷。

这样，控制电路105在开始波长λ1的脉冲光的射出后，隔开规定的时间差，使第1浮动扩散层204及第2浮动扩散层205依次积蓄来自光电二极管203的信号电荷。然后，控制电路105在开始波长λ2的脉冲光的射出之后，隔开上述规定的时间差，使第3浮动扩散层206及第4浮动扩散层207依次积蓄来自光电二极管203的信号电荷。将以上的动作反复进行多次。为了推测干扰光及环境光的光量，也可以设置在将光源101灭灯的状态下向未图示的其他的浮动扩散层积蓄信号电荷的期间。通过从第1浮动扩散层204至第4浮动扩散层207的信号电荷量减去上述其他的浮动扩散层的信号电荷量，能够得到将干扰光及环境光成分除去后的信号。

另外，在本实施方式中，将电荷积蓄部的数量设为4，但根据目的也可以设置两个以上的多个的数量。例如，在仅使用1种波长的情况下，电荷积蓄部的数量也可以是2。此外，在使用的波长是1种、不检测表面反射成分i1的用途中，每个像素的电荷积蓄部的数量也可以是1。此外，即使在使用两种以上的波长的情况下，如果通过不同的帧进行使用各个波长的摄像，则电荷积蓄部的数量也可以是1个。此外，如后述那样，如果分别以不同的帧进行表面反射成分i1的检测和内部散射成分i2的检测，则电荷积蓄部的数量也可以是1个。

图1c是表示图像传感器102的结构的一例的图。在图1c所示的例子中，由双点划线的框包围的区域相当于1个像素201。在像素201中包括1个光电二极管。在图1c中仅表示了被排列为2行2列的4个像素，但实际上可以配置更多数量的像素。像素201包括第1浮动扩散层204至第4浮动扩散层207这4个浮动扩散层。被积蓄在第1浮动扩散层204至第4浮动扩散层207这4个浮动扩散层中的信号如通常的cmos图像传感器的4个像素的信号那样被处置，被从图像传感器102输出。

各像素201具有4个信号检测电路。各信号检测电路包括源极跟随器晶体管309、行选择晶体管308和复位晶体管310。在该例中，复位晶体管310与图1b所示的漏极202对应，被输入到复位晶体管310的栅极中的脉冲与漏极排出脉冲对应。各晶体管例如是形成在半导体基板上的场效应晶体管，但并不限定于此。如图所示，源极跟随器晶体管309的输入端子及输出端子的一方与行选择晶体管308的输入端子及输出端子的一方连接。源极跟随器晶体管309的输入端子及输出端子的上述一方典型的是源极。行选择晶体管308的输入端子及输出端子的上述一方典型的是漏极。源极跟随器晶体管309的作为控制端子的栅极连接于光电二极管203。由光电二极管203生成的空穴或电子的信号电荷被积蓄到作为光电二极管203与源极跟随器晶体管309之间的电荷积蓄部的浮动扩散层中。

虽然在图1c中没有表示，但第1浮动扩散层204至第4浮动扩散层207连接于光电二极管203。在光电二极管203与第1浮动扩散层204至第4浮动扩散层207各自之间可以设置开关。该开关根据来自控制电路105的信号积蓄脉冲，切换光电二极管203与第1浮动扩散层204至第4浮动扩散层207各自之间的导通状态。由此，控制向第1浮动扩散层204至第4浮动扩散层207各自的信号电荷的积蓄的开始和停止。本实施方式的电子快门具有用于这样的曝光控制的机构。

积蓄在第1浮动扩散层204至第4浮动扩散层207中的信号电荷通过由行选择电路302将行选择晶体管308的栅极设为on而被读出。此时，根据第1浮动扩散层204至第4浮动扩散层207的信号电位，将从源极跟随器电源305向源极跟随器晶体管309及源极跟随器负载306流入的电流放大。基于从垂直信号线304读出的该电流的模拟信号由按每个列连接的模拟－数字变换电路307变换为数字信号数据。该数字信号数据由列选择电路303按每个列读出，从图像传感器102输出。行选择电路302及列选择电路303在进行1个行的读出之后，进行下一行的读出，以下同样，读出全部行的浮动扩散层的信号电荷的信息。控制电路105在读出全部的信号电荷之后，通过将复位晶体管310的栅极设为导通，将全部的浮动扩散层复位。由此，1个帧的摄像完成。以下同样，通过反复进行帧的高速摄像，由图像传感器102进行的一系列帧的摄像完结。

在本实施方式中，说明了cmos型的图像传感器102的例子，但图像传感器102也可以是ccd型，也可以是单一光子计数型元件，也可以是emccd、iccd等放大型图像传感器。

图1d是示意地表示本实施方式的1帧内的动作的例子的图。如图1d所示，也可以在1帧内将波长λ1的脉冲光的射出和波长λ2的脉冲光的射出交替地切换多次。由此，能够减小基于两种波长的检测图像的取得定时的时间差，能够几乎同时进行基于两个波长的脉冲光的摄影。

在本实施方式中，图像传感器102检测脉冲光的表面反射成分i1及内部散射成分i2双方。根据内部散射成分i2的时间或空间上的变化，能够生成用户100的生物体计测数据。另一方面，根据表面反射成分i1的时间或空间上的变化，能够计测与生物体计测数据的有效性关联的数据。

另外，在本说明书中，有将与生物体计测数据的有效性关联的信号称作“有效性信号”的情况。

[1－3.控制电路105]

控制电路105对光源101及图像传感器102的上述动作进行控制。具体而言，控制电路105调整光源101的脉冲光的射出定时与图像传感器102的快门定时的时间差。以下，有将该时间差称作“相位”或“相位延迟”的情况。光源101的脉冲光的“射出定时”指的是从光源101射出的脉冲光开始上升的时间。控制电路105既可以使射出定时变化来调整相位，也可以使快门定时变化来调整相位。

控制电路105也可以构成为，从由图像传感器102的受光元件检测到的信号去除偏移成分。偏移成分是由太阳光或荧光灯等环境光、或者干扰光带来的信号成分。例如，通过在将光源101的驱动设为关闭而不射出光的状态下由图像传感器102检测信号，估计由环境光或干扰光带来的偏移成分。

控制电路105例如可以是具备中央运算处理装置(cpu)或微型计算机等的处理器和存储器的集成电路。控制电路105通过执行例如记录在存储器中的程序，例如进行射出定时及快门定时的调整、偏移成分的估计和偏移成分的除去。

图1e是表示由控制电路105进行的关于光源101及图像传感器102的动作的概略的流程图。控制电路105包括光源控制部106及传感器控制部107，概略地执行后述的图1g所示的动作。另外，这里说明仅检测内部散射成分i2的情况下的动作。

在步骤s101中，光源控制部106首先使光源101以规定时间射出脉冲光。此时，图像传感器102的电子快门处于停止了曝光的状态。传感器控制部107使电子快门停止曝光，直到脉冲光的一部分被用户100的表面反射而到达图像传感器102的期间完成。接着，在步骤s102中，传感器控制部107在该脉冲光的另一部分在用户100的内部中散射而到达图像传感器102的定时，使电子快门开始曝光。在经过规定时间后，在步骤s103中，传感器控制部107使电子快门停止曝光。接着，在步骤s104中，控制电路105判定执行了上述信号积蓄的次数是否达到了规定的次数。在该判定为“否”的情况下，反复进行步骤s101至s103，直到判定为“是”。如果在步骤s104中判定为“是”，则在步骤s105中，传感器控制部107使图像传感器102生成并输出表示基于积蓄在各浮动扩散层中的信号电荷的图像的信号。

通过以上的动作，能够以高灵敏度检测在计测对象的内部被散射的光的成分。另外，多次的射出及曝光并非必须的，而是根据需要来进行。

[1－4.计测部110]

计测部110计测表示生物体计测数据的有效性的有效性信号，将计测结果作为信号向后述的输出决定部111送出。

在本实施方式中，根据包含表面反射成分i1的时间或空间上的变化的图像来计测有效性信号。该图像从图像传感器102取得。

计测部110也可以具备进行图像处理等的运算处理的运算电路。这样的运算电路可以通过例如数字信号处理器(dsp)、现场可编程门阵列(fpga)等的可编程逻辑器件(pld)或中央运算处理装置(cpu)、或者图像处理用运算处理器(gpu)与计算机程序的组合实现。

另外，在后述的其他实施方式中，也可以根据包含内部散射成分i2的时间或空间上的变化的图像来计测有效性信号。

此外，在后述的其他的实施方式中，也可以根据从图像传感器102输出的图像以外来计测有效性信号。在此情况下，计测部110也可以包括配置在生物体计测装置10的内部或外部的传感器。该传感器计测用户100的周边环境的变化，输出表示该变化的传感器信号。传感器信号例如可以是表示周边环境的物理变化中的、对生物体计测数据带来影响的物理变化的变化量的信号。传感器信号例如可以是表示周边环境处于对生物体计测数据带来影响的特定状态的信号。“对生物体计测数据带来影响”包括在生物体计测数据中混入噪声、或者生物体计测数据成为不能测量的状态。该传感器也可以是从由照度传感器、加速度传感器、速度传感器、舵角传感器及齿轮位置传感器构成的组中选择的至少1个。

[1－4.信号处理电路122]

信号处理电路122对从图像传感器102输出的信号进行处理。信号处理电路122包括生物体计测数据生成部109及输出决定部111。在图1a所示的例子中，信号处理电路122及计测部110被分离，但也可以被一体化。

生物体计测数据生成部109基于从图像传感器102输出的图像信号，生成用户100的生物体计测数据。在生物体计测数据是用户100的脑活动数据的情况下，生物体计测数据生成部109对包含内部散射成分i2的时间或空间上的变化的图像信号进行处理，生成表示脑血流的时间变化的运动图像数据，向输出决定部111送出基于生成结果的信号。脑血流的时间变化例如是氧化血红蛋白及/或脱氧化血红蛋白的浓度的时间变化。

在生物体计测数据是用户100的脑活动数据的情况下，生物体计测数据生成部109并不限于脑血流的运动图像数据，也可以生成与脑血流有关联的其他数据。与脑血流有关关联的数据，例如是根据脑血流的运动图像数据推测的用户100的心理状态。

已知在脑血流量或血红蛋白等的血液内成分的变化与人的神经活动之间有密切的关系。例如，根据人的感情的变化而神经细胞的活动变化，从而脑血流量或血液内的成分变化。因而，如果能够计测脑血流量或血液内成分的变化等的生物体信息，则能够推测用户100的心理状态。用户100的心理状态例如涉及心情、感情、健康状态或温度感觉。心情例如是愉快或不愉快。感情例如是安心、不安、悲伤或愤怒。健康状态例如是健康或疲倦。温度感觉例如是热、冷或闷热。此外，派生于此，表示脑活动的程度的指标也包含在心理状态中。该指标例如是熟练度、熟悉度或集中度。在本说明书中，将这样的与脑血流有关联的数据统称为脑活动数据。

输出决定部111基于从计测部110送出的计测结果，决定是否将从生物体计测数据生成部109送出的生物体计测数据输出。该计测结果包含由计测部110基于从图像传感器102输出的图像信号及/或从上述传感器输出的传感器信号来计算的值。

在将生物体计测数据的输出停止的定时，输出决定部111输出表示该定时的生物体计测数据无效的信号。或者，输出决定部111持续输出与紧接着之前的有效的生物体计测数据相同的数据。或者，输出决定部111在生物体计测数据再次成为有效的定时，输出根据紧接着之前的有效的生物体计测数据进行插值后的数据。

信号处理电路122与计测部110同样，也可以具备进行图像处理等运算处理的运算电路。这样的运算电路例如可以通过数字信号处理器(dsp)、现场可编程门阵列(fpga)等的可编程逻辑器件(pld)或中央运算处理装置(cpu)、或者图像处理用运算处理器(gpu)与计算机程序的组合实现。此外，信号处理电路122和控制电路105既可以是合并后的1个电路，也可以是分离的单独的电路。此外，信号处理电路122也可以是例如设在远处的服务器等的外部的装置的构成要素。在此情况下，服务器等的外部的装置通过有线通信或无线通信，与光源101、图像传感器102及控制电路105相互收发数据。

[1－5.其他]

生物体计测装置10也可以具备在图像传感器102的受光面上形成用户100的二维像的成像光学系统。成像光学系统的光轴与图像传感器102的受光面大致正交。成像光学系统也可以包括变焦透镜。通过使变焦透镜的位置变化，用户100的二维像的放大率变更。由此，图像传感器102上的二维像的析像度变化。因而，即使到用户100的距离较远，也能够将希望的计测区域放大而详细地观察。

此外，生物体计测装置10也可以在用户100与图像传感器102之间具备仅使从光源101射出的波段的光或该波段附近的光通过的带通滤波器。由此，能够降低环境光等的干扰成分的影响。带通滤波器可以由多层膜滤波器或吸收滤波器构成。也可以考虑光源101的温度及伴随于向滤波器的斜入射的波段变动，使带通滤波器的带宽具有20至100nm左右的宽度。

此外，生物体计测装置10也可以在光源101与用户100之间、以及图像传感器102与用户100之间分别具备偏光板。在此情况下，配置在光源101侧的偏光板和配置在图像传感器102侧的偏光板的偏光方向处于正交尼克尔的关系。由此，能够防止用户100的表面反射成分i1中的、入射角与反射角相同的成分即正反射成分到达图像传感器102。即，能够使表面反射成分i1到达图像传感器102的光量减少。

[2.光源及图像传感器的动作]

本实施方式的生物体计测装置10能够将表面反射成分i1和内部散射成分i2区分开来检测。在将用户100设为人、将对象部设为额头的情况下，基于想要检测的内部散射成分i2的信号强度非常小。这除了如上述那样满足激光器的安全基准的射出光的光量非常小以外，还因为由头皮、脑髄液、头盖骨、灰白质、白质及血流引起的光的散射及吸收较大。进而，由脑活动时的血流量或血流内成分的变化带来的信号强度的变化相当于变化前的信号强度的几十分之一的大小，变得非常小。因而，在本实施方式中，在进行摄像时，尽可能将想要检测的信号成分的几千倍到几万倍的表面反射成分i1除去。

以下，说明本实施方式的生物体计测装置10中的光源101及图像传感器102的动作的例子。

如图1a所示，如果光源101以脉冲光照射用户100，则发生表面反射成分i1及内部散射成分i2。表面反射成分i1及内部散射成分i2中的一部分到达图像传感器102。内部散射成分i2从光源101射出，在到达图像传感器102之前穿过用户100的内部。因此，内部散射成分i2的光路长与表面反射成分i1的光路长相比长。因而，内部散射成分i2到达图像传感器102的时间与表面反射成分i1到达图像传感器102的时间相比平均较晚。

图1f是示意地表示从光源101射出的矩形脉冲光从用户100返回来时的到达图像传感器102的光信号的图。在信号(a)至(d)中横轴都表示时间(t)。在信号(a)至(c)中纵轴表示强度，在信号(d)中纵轴表示电子快门的开(open)或闭(close)的状态。信号(a)表示表面反射成分i1。信号(b)表示内部散射成分i2。信号(c)表示信号(a)所示的表面反射成分i1、以及信号(b)所示的内部散射成分i2的合计成分。如信号(a)所示，表面反射成分i1维持矩形。另一方面，如信号(b)所示，内部散射成分i2是经过了各种各样的光路长的光的合计。因此，信号(b)表示脉冲光的后端拖尾那样的特性。换言之，由于内部散射成分i2的下降期间比表面反射成分i1的下降期间长，所以从信号(c)所示的光信号中，内部散射成分i2的比例被提高而提取。为此，如信号(d)所示，在表面反射成分i1的后端以后，开始电子快门的曝光。后端以后指的是表面反射成分i1下降时或其之后。电子快门的快门定时由控制电路105调整。如上述那样，本实施方式的生物体计测装置10将表面反射成分i1与到达了对象物的深部的内部散射成分i2区分开来检测。因此，射出脉冲宽度及快门宽度是任意的。因而，与以往的使用快扫描相机的方法不同，能够通过简单的结构使成本大幅地降低。

在图1f的信号(a)所示的例子中，表面反射成分i1的后端垂直地下降。换言之，从表面反射成分i1开始下降到结束为止的时间是零。但是，在现实中，有从光源101射出的脉冲光自身的下降中的波形并非完全的垂直的情况、在用户100的表面有微细的凹凸的情况、及/或在表皮内发生散射的情况。在这些情况下，表面反射成分i1的后端不垂直地下降。此外，由于用户100是不透明的物体，所以表面反射成分i1的光量比内部散射成分i2的光量非常大。因而，即使在表面反射成分i1的后端从垂直的下降位置稍稍伸出的情况下，内部散射成分i2也有可能被掩盖。此外，在电子快门的读出期间中，可能发生伴随于电子移动的时间延迟。因此，有不能实现如图1f的信号(d)所示的理想的二进制的读出的情况。因而，控制电路105也可以使电子快门的快门定时比表面反射成分i1的刚下降后稍延迟。例如，也可以使电子快门的快门定时延迟0.5ns至5ns左右。另外，控制电路105也可以代替调整电子快门的快门定时而调整光源101的射出定时。控制电路105调整电子快门的快门定时与光源101的射出定时的时间差。在以非接触的方式计测脑活动时的血流量或血流内成分的变化的情况下，如果使快门定时过于延迟，则原本就较小的内部散射成分i2进一步减小。因此，也可以将快门定时停留在表面反射成分i1的后端附近。由用户100的散射带来的时间延迟是4ns。因而，快门定时的最大的延迟量是4ns左右。

也可以将从光源101射出的多个脉冲光各自以相同相位的快门定时来曝光。由此，内部散射成分i2的检测光量被放大。

另外，也可以代替在用户100与图像传感器102之间配置带通滤波器或在此基础上，控制电路105通过在不使光源101射出光的状态下以相同的曝光时间进行摄影，来估计偏移成分。将估计出的偏移成分从由图像传感器102的各像素检测出的信号中差减除去。由此，能够将在图像传感器102上产生的暗电流成分除去。

在内部散射成分i2中，包含用户100的内部信息、例如脑血流信息。根据用户100的脑血流量的时间上的变动，被血液吸收的光的量变化。结果，由图像传感器102得到的检测光量也相应地增减。因而，通过监视内部散射成分i2，能够根据用户100的脑血流量的变化来推测脑活动状态。在本说明书中，有将从图像传感器102输出的信号中的表示内部散射成分i2的信号称作“脑活动信号”的情况。脑活动信号可以包含用户100的脑血流的增减信息。

接着，说明表面反射成分i1的检测方法的例子。在表面反射成分i1中，包含用户100的表面信息。表面信息例如是脸及头皮的血流信息。图像传感器102检测从光源101射出的脉冲光到达用户100并再次回到图像传感器102的光信号中的表面反射成分i1。

图1g是示意地表示检测表面反射成分i1的情况下的时间图的一例的图。为了表面反射成分i1的检测，例如如图1g所示，也可以在脉冲光到达图像传感器102之前将快门设为open，在比脉冲光的后端到达之前将快门设为close。通过这样控制快门，能够使内部散射成分i2的混入变少。结果，能够使穿过用户100的表面附近的光的比例变大。也可以将快门close的定时设为光刚到达图像传感器102后。由此，能够进行提高了光路长比较短的表面反射成分i1的比例的信号检测。通过取得表面反射成分i1的信号，也能够检测用户100的脉搏数或脸血流的氧化度。作为其他表面反射成分i1的取得方法，也可以由图像传感器102检测从光源101射出的脉冲光整体、或检测从光源101射出的连续光。

图1h是示意地表示检测内部散射成分i2的情况下的时间图的一例的图。通过在脉冲的后端部分到达图像传感器102的期间中将快门设为open，能够取得内部散射成分i2的信号。

也可以由取得内部散射成分i2的生物体计测装置10以外的装置检测表面反射成分i1。也可以使用与取得内部散射成分i2的装置不同的装置、或者脉波计或多普勒血流计等其他设备。在此情况下，考虑设备间的定时同步、光的干涉及检测部位的对准来使用该其他设备。如果如本实施方式那样进行由同一个相机或同一个传感器进行的分时摄像，则不易发生时间及空间上的偏差。在由同一个传感器取得表面反射成分i1及内部散射成分i2双方的信号的情况下，如图1g及图1h所示，也可以按每1帧切换取得的成分。或者，也可以如参照图1b至图1d说明那样，在1帧内高速地交替地切换取得的成分。在此情况下，能够减小表面反射成分i1与内部散射成分i2的检测时间差。此外，也可以从相同的脉冲光取得表面反射成分i1及内部散射成分i2双方的信号。

进而，也可以使用两个波长的光来取得表面反射成分i1及内部散射成分i2各自的信号。例如，也可以利用750nm及850nm的两个波长的脉冲光。由此，能够根据各个波长下的检测光量的变化，计算氧化血红蛋白的浓度变化及脱氧化血红蛋白的浓度变化。在分别以两个波长取得表面反射成分i1及内部散射成分i2的情况下，例如如参照图1b至图1d说明那样，可以利用将4种电荷积蓄在1帧内高速地切换的方法。通过这样的方法，能够减少检测信号的时间上的偏差。

生物体计测装置10能够朝向用户100的额头射出脉冲状的近红外光或可视光，根据表面反射成分i1的时间上的变化，检测头皮或脸的氧化血红蛋白量的变化或脉搏。光源101为了取得表面反射成分i1，射出近红外光或可视光。如果是近红外光，则不论昼夜都能够计测。在计测脉搏的情况下，也可以使用灵敏度更高的可视光。如果是白天，则也可以代替照明而使用作为干扰光的日照或室内光源。在光量不足的情况下，也可以通过专用的光源进行加强。内部散射成分i2包含到达了脑的光成分。通过计测内部散射成分i2的时间变化，能够计测脑血流的时间上的增减。

到达了脑的光还经过头皮及脸表面。因此，头皮及脸的血流的变动也被叠加而检测出。为了除去或降低其影响，生物体计测数据生成部109在作为生物体计测数据而使用脑活动数据的情况下，也可以进行从由图像传感器102检测到的内部散射成分i2减去表面反射成分i1的处理。由此，能够取得去除了头皮及脸的血流信息后的纯粹的脑血流信息。在减法方法中，例如可以使用从内部散射成分i2的信号中减去对表面反射成分i1的信号乘以考虑光路长差而决定的1以上的某系数后的值的方法。该系数例如可以基于通常的人的头部的光学常数的平均值，通过模拟或实验来计算。这样的减法处理在由同一个相机或传感器使用相同波长的光计测的情况下能够容易地进行。这是因为，时间及空间上的偏差的减少较容易，容易使内部散射成分i2中包含的头皮血流成分的特性与表面反射成分i1的特性一致。

在脑与头皮之间存在头盖骨。因此，脑血流的二维分布和头皮及脸的血流的二维分布是独立的。因而，也可以基于由图像传感器102检测的信号，将内部散射成分i2的二维分布和表面反射成分i1的二维分布使用独立成分分析或主成分分析等统计方法来分离。

[3.生物体计测的流程]

接着，说明使用上述的生物体计测装置10计测用户100的生物体计测数据的方法的例子。在本实施方式中，计测部110根据包含表面反射成分i1的图像信号计测用户100的身体运动量。在本实施方式中，身体运动量是对象部的移动距离。这里，对象部是用户100的头部。移动距离也可以说是距基准位置的位移量。在本实施方式中，基于其计测结果，输出决定部111决定是否输出生物体计测数据。

图2是表示本实施方式的计测用户100的生物体计测数据的处理的一例的流程图。

在步骤s201中，生物体计测装置10实施计测生物体计测数据之前的初始设定。在步骤s201中，包括：控制电路105根据生物体计测装置10与用户100的距离，最优地调整从光源101的脉冲光的射出的定时及图像传感器102的快门定时的工序。此外，在步骤s201中，包括：控制电路105使图像信号取得部108将包含表面反射成分i1的图像信号向计测部110送出的工序；和计测部110计算初始状态的头部的位置并向计测部110内的未图示的存储器存储的工序。

在步骤s202中，控制电路105使图像信号取得部108将表示包含内部散射成分i2的内部图像的图像信号向生物体计测数据生成部109送出。

在步骤s203中，控制电路105使图像信号取得部108将表示包含表面反射成分i1的表面图像的图像信号向计测部110送出。

步骤s202及步骤s203的顺序也可以相反。

在步骤s204中，计测部110根据表示表面图像的图像信号计算对象部的位置，并计算与存储在存储器中的初始状态的对象部的位置的差分值，由此计算身体运动量。该差分值是对象部的位移量。在根据图像信号的对象部的位置的计算中，可以采用例如使用边缘检测的特征点提取等的周知的图像处理方法。与脑血流的二维图像相比，脸的二维图像更多地包含空间频率高的成分。因而，脸的二维图像在特征点的提取较容易这一点上是有利的。计测部110将身体运动量作为以初始状态为基准的差分值，向输出决定部111送出。

在步骤s205中，输出决定部111判定身体运动量是否是阈值以下。该阈值是包含在例如1mm至30mm的范围中的值。在作为生物体计测数据而得到脑血流的二维分布的情况下，如果该二维分布的希望的分辨率相对较低，则能够使阈值变大。

在身体运动量是阈值以下的情况下，在步骤s206中，生物体计测数据生成部109根据表示内部图像的图像信号生成生物体计测数据，向输出决定部111送出生物体计测数据。在步骤s207中，输出决定部111输出生物体计测数据。其输出例如也可以被显示在生物体计测装置10的未图示的显示部上，也可以被用于未图示的更上位的系统的控制。

在身体运动量超过了阈值的情况下，步骤s206及步骤s207被跳过，输出决定部111停止生物体计测数据的输出。这里，输出决定部111也可以代替停止生物体计测数据的输出而输出表示该定时的生物体计测数据无效的信号。或者，输出决定部111也可以持续输出与紧接着之前的有效的生物体计测数据相同的数据。或者，输出决定部111也可以在生物体计测数据再次成为有效的定时输出从紧接着之前的有效的生物体计测数据进行插值后的数据。

在步骤s208中，判定是否实施了规定期间的计测。该判定既可以由生物体计测装置10判定，也可以由连接着生物体计测装置10的输出的上位的系统判定。

上述的“规定期间”，既可以是例如到能够推测用户100的心理状态为止的期间。或者，“规定期间”也可以是到对用户100给出的一系列的任务结束为止的期间。或者，“规定期间”也可以是到用户100结束一系列的作业为止。该一系列的作业例如是汽车的驾驶或游戏机的操作。

在不能实施规定期间的计测的情况下，生物体计测装置10反复进行从步骤s202到步骤s208的流程。在能够实施规定期间的计测的情况下，生物体计测装置10结束计测。

如果将本实施方式的生物体计测装置10的上述动作总结，则为以下这样。控制电路105使光源101射出光，使图像传感器102输出图像信号。生物体计测数据生成部109基于图像信号，生成生物体计测数据。输出决定部111判断是否输出生物体计测数据。控制电路105、生物体计测数据生成部109及输出决定部111反复进行上述的动作。输出决定部111在基于从图像传感器102输出的图像信号计算的值符合预先设定的条件的期间中，停止生物体计测数据的输出。在上述的例子中，基于从图像传感器102输出的图像信号计算的值是由计测部110计算出的表示对象部的位移量的差分值。预先设定的条件，是该差分值超过阈值。

[4.生物体计测时的动作]

图3a是说明本实施方式的计测用户100的生物体计测数据的处理的动作的一例的图。在图3a所示的例子中，对象部是用户100的头部。

在图3a的部分(a)至(d)所示的例子中，横轴方向表示帧或时间的推移。部分(a)示意地表示包含表面反射成分i1的图像即表面图像的变化。部分(b)表示身体运动量的变化。部分(c)表示判定结果。部分(d)作为生物体计测数据的一例而表示作为脑活动数据的额头区域的氧化血红蛋白浓度的变化。

对于各帧赋予了号码，但也可以在各帧之间再插入1个以上的帧。帧速率或计测频度也可以是例如1fps(framepersecond)至30fps的范围之间。身体运动量的计测频度和生物体计测数据的生成频度也可以不同。脑血流的变化在1秒至数秒间平缓地变化。另一方面，以非接触的方式作为图像取得的身体运动也可以以比脑血流快的速度变化。因而，为了更精密地检测身体运动，身体运动量的计测频度也可以是脑血流数据的生成频度以上。

在图3a的部分(a)所示的例子中，通过帧3和帧4中的对象部的移动，由计测部110计测的身体运动量超过了阈值。在身体运动量与所生成的生物体计测数据的不规则度间有相关性。因而，输出决定部111在身体运动量超过了阈值的期间中，将生物体计测数据判定为无效，停止生物体计测数据的输出。结果，如图3a的部分(d)所示，作为生物体计测数据的脑活动数据在帧1、帧2及帧5中输出。在图3a的部分(b)所示的例子中，身体运动量超过了阈值的期间被记载为“无效期间”。

通过以上所述的实施方式，能够不向用户100敦促再次的计测而以非接触的方式计测生物体计测数据。由此，能够实现能够日常计测的生物体计测装置。此外，不需要伴随于脑血流分布的复原的计算。因而，能够降低计算成本，能够进行基于便宜的方法的生物体计测。

图3b是示意地表示身体运动量的变化与无效期间的关系的图。在图3a的部分(b)所示的动作中，将身体运动量超过阈值的期间设为无效期间。另一方面，如图3b的部分(a)所示，也可以将除了身体运动量超过阈值的期间以外，还包括身体运动量超过阈值之前的期间df1及身体运动量低于阈值之后的期间dr1的期间设为无效期间。也可以将除了身体运动量超过阈值的期间以外，还包括期间df1及期间dr1的某一方的期间设为无效期间。例如，期间df1及期间dr1是相当于0.5帧的期间。这样，输出决定部111也可以除了基于从图像传感器102输出的图像信号计算的值符合预先设定的条件的期间以外，即使在该期间的开始前的期间df1及/或结束后的期间dr1中该值不符合条件的情况下，也停止生物体计测数据的输出。

此外，开始无效期间的定时也可以是身体运动量超过阈值之后。即，当以身体运动量超过阈值的定时为基准时，df1也可以是负值。这样做的理由是因为，有从身体运动量超过阈值到设定无效期间为止存在用于系统处理的延迟时间的情况。

进而，如图3b的部分(b)所示，也可以使结束后的期间dr2比开始前的期间df2长。例如，期间df2是相当于0.5帧的期间，期间dr2是相当于4.5帧的期间。这样做的理由在实施例中后述。

在本实施方式中，根据包含表面反射成分i1的图像信号计算身体运动量。另一方面，也可以根据包含内部散射成分i2的图像信号来计算身体运动量。在包含内部散射成分i2的图像信号中也包含对象部的外形的信息。但是，包含表面反射成分i1的图像信号更能够使检测光量变大。因而，包含表面反射成分i1的图像信号与包含内部散射成分i2的图像信号相比，在sn比这一点上是有利的。

此外，在本实施方式中，将对象部的位移量设为计测对象，但计测对象并不限定于此。计测对象也可以是对象部的移动速度。在对象部的移动速度的绝对值超过阈值的帧中，也可以将脑活动数据的输出停止。这是因为，可以认为在该帧中发生了身体运动。对象部的移动速度换言之是帧间的对象部的移动距离。

图3c是示意地表示对象部的移动速度与无效期间的关系的图。作为无效期间的设定方法的一例，如图3c所示，也可以将无效期间设为从移动速度超过正的阈值到低于该正的阈值、在低于负的阈值后超过该负的阈值为止，或者从移动速度低于负的阈值到超过该负的阈值、在超过正的阈值后低于该正的阈值为止。

进而，计测对象不需要与对象部的移动关联，也可以是对象部的亮度值。

图3d是说明本实施方式的计测用户100的生物体计测数据的处理的动作的例子的图。在图3d所示的例子中，对象部是用户100的头部。在图3d的部分(a)所示的例子中，计测部110根据包含内部散射成分i2的图像即内部图像，计测对象部的亮度值。将对象部的亮度值超过阈值的期间设为无效期间。输出决定部111在包含在无效期间中的帧2及帧3中停止脑活动数据的输出。如果在包含内部散射成分i2的图像中对象部的亮度值接近于饱和值，则不能正确地生成生物体计测数据。因而，通过基于对象部的亮度值判定有效性，生物体计测装置10能够仅输出正确的生物体计测数据。

在图3d所示的例子中，将对象部的亮度值超过阈值的期间设为无效期间。另一方面，也可以相反，将对象部的亮度值低于阈值的期间设为无效期间。这是因为在包含内部散射成分i2的图像的对象部的亮度值极低的情况下，图像的sn比不充分。在此情况下，不能生成正确的生物体计测数据。

此外，计测对象也可以是对象部的亮度值的变化速度。在亮度值的变化速度的绝对值超过阈值的帧中，也可以停止脑活动的输出。这是因为，可以认为在该帧中亮度是极度高或低的某一种。

此外，计测部110也可以根据图像信号对计测生物体计测数据的对象部中的规定区域的面积进行计测。对象部中的规定区域的面积例如是额头部的面积。在根据图像信号进行的额头部的面积的计算中，例如可以采用上述的使用边缘检测的特征点提取等的周知的图像处理方法。在额头部包含较多的头发，也可以在额头部的面积低于阈值的情况下停止生物体计测数据的输出。这是因为，如果对象部的面积较小，则生成的生物体计测数据的精度下降。

进而，计测对象也可以是生物体计测数据本身。

图3e是示意地表示本实施方式的生物体计测装置10的例子的图。在图3e所示的例子中，与图1a所示的例子不同，生物体计测数据的生成结果也被送出至计测部110。计测部110计测生物体计测数据的变化速度。生物体计测数据例如是作为脑活动数据的氧化血红蛋白浓度或脱氧化血红蛋白浓度。脑血流的变化在1秒到几秒间缓缓地变化。另一方面，身体运动及对象部的亮度变化以比脑血流快的速度对脑血流的计测值带来影响。因而，通过基于生物体计测数据的变化速度来判定有效性，生物体计测装置10能够仅输出正确的生物体计测数据。输出决定部111也可以在根据生物体计测数据计算出的值的变化速度的绝对值超过阈值的情况下停止生物体计测数据的输出。

(第2实施方式)

参照图4至图6说明第2实施方式的生物体计测装置20的结构及动作。

图4是示意地表示本实施方式的生物体计测装置20的例子的图。在本实施方式中，计测部110根据包含表面反射成分i1的图像信号，计测用户100的身体运动量。在本实施方式中，用户100的身体运动量是对象部的移动距离。输出决定部401基于其计测结果，计算生物体计测数据的可靠度，将表示可靠度的可靠度数据与生物体计测数据一起输出。这样，在第2实施方式中，与第1实施方式不同，输出决定部401不仅输出生物体计测数据，还输出可靠度数据。

图5a是表示本实施方式的计测用户100的生物体计测数据的处理的一例的流程图。

步骤s501中的初始设定的实施、步骤s502中的表面图像的取得、步骤s503中的内部图像的取得及步骤s504中的身体运动量的计算，分别与第1实施方式的步骤s201至步骤s204中的动作相同。

在步骤s505中，输出决定部401基于根据相对于初始状态的差分值计算出的身体运动量来计算可靠度。

图5b是表示差分值与可靠度的关系的一例的图。在差分值为0mm时，能够使计测结果最可靠。因而，如图5b所示，在差分值为0mm时，也可以将可靠度设为100％。如图5b所示，也可以差分值越大则将可靠度设为越低的值。这样，输出决定部401也可以是，根据从图像传感器102输出的图像信号计算出的值越偏离预先设定的值，则计算越低的可靠度。

本实施方式的生物体计测装置20也可以与身体运动量的大小无关地输出生物体计测数据。在步骤s506中，生物体计测数据生成部109根据图像信号生成生物体计测数据，向输出决定部401送出生物体计测数据。

在步骤s507中，输出决定部401将可靠度数据与生物体计测数据一起输出。该输出例如既可以被显示在生物体计测装置20的未图示的显示部上，也可以被用于未图示的更上位的系统的控制。

步骤s508中的动作与第1实施方式的步骤s208中的动作是同样的。

图6是说明本实施方式的计测用户100的生物体计测数据的处理的动作的一例的图。在图6所示的例子中，对象部是用户100的头部。

在图6的部分(a)至(d)所示的例子中，与图3a的部分(a)至(d)所示的例子同样，横轴方向表示帧或时间的推移。部分(a)示意地表示作为包含表面反射成分i1的图像的表面图像。部分(b)表示身体运动量的变化。部分(c)表示可靠度的值的变化。部分(d)作为生物体计测数据的一例而表示作为脑活动数据的额头区域的氧化血红蛋白浓度的变化。

在第2实施方式中，与第1实施方式不同，根据各帧的身体运动量来计算可靠度。在图6的部分(c)所示的例子中，图6的部分(b)所示的身体运动量越大，则输出决定部401将可靠度计算为越低的值。身体运动量是以初始状态为基准的对象部的位置的差分值。

在帧3和帧4中，通过对象部的移动，可靠度成为较低的值。另一方面，输出决定部401也可以在全部的帧中输出生物体计测数据。输出决定部401将可靠度数据也与生物体计测数据一起输出。

通过以上所述的实施方式，能够不对用户100敦促再次的计测而以非接触的方式计测生物体计测数据。由此，能够实现能够日常计测的生物体计测装置。此外，不需要伴随于脑血流分布的复原的计算。因而，能够降低计算成本，能够进行基于便宜的方法的生物体计测。进而，能得到上位的系统能够使用可靠度数据综合性地判定生物体计测数据的有效性的特别的效果。

在本实施方式中，计测部110中的计测结果越远离阈值，可靠度被计算为越低的值。另一方面，可靠度的计算方法并不限定于此。

可靠度也可以不是计测结果的值本身，而可以基于计测结果的时间上的趋势来计算。例如，也可以是，计测结果超过阈值的状态持续的无效期间越长，计算越低的可靠度。换言之，输出决定部111也可以是根据从图像传感器102输出的图像信号计算出的值超过预先设定的值的期间越长则计算越低的可靠度。

此外，也可以是无效期间在某一定的期间中所占的比例越高则计算越低的可靠度。换言之，输出决定部111也可以是在一定期间中根据从图像传感器102输出的图像信号计算出的值超过预先设定的值的期间越长则计算越低的可靠度。在计测值的有效及无效在短时间内切换的情况下，使用这样的可靠度的计算方法是有效的。

(第3实施方式)

参照图7a至图9说明有关第3实施方式的生物体计测装置30的结构及动作。

图7a是示意地表示本实施方式的生物体计测装置30的例子的图。本实施方式的生物体计测装置30具备摄像部701、信号处理电路702和计测部703。在本实施方式中，计测部703包括被设置在作为周边环境的用户100的附近的加速度传感器，计测加速度。输出决定部111基于计测结果来决定是否输出生物体计测数据。

图7b是示意地表示将生物体计测装置30设置在汽车的内部的情况下的各部分的配置的一例的图。摄像部701、信号处理电路702及计测部703也可以分别分离而配置。计测部703被配置在用户100的附近。这里所述的“配置在附近”是指配置在由计测部703计测的加速度与用户100自身的身体运动至少有相关性的距离处。

图7c是示意地表示将生物体计测装置附加设置在游戏机或吸引(attraction)装置中的情况下的各部分的配置的一例的图。与图7b所示的配置的一例同样，摄像部701、信号处理电路702及计测部703也可以分别分离而配置。用户100基于例如来自显示器704的视觉信息，对控制器705进行操作。计测部703例如安装于在用户100的头部佩戴的耳机或头戴显示器。计测部703检测伴随于用户的对象部的移动的加速度。此外，计测部703也可以检测例如伴随于显示器704的显示信息的变化的对象部的照度的变化。

图8是表示本实施方式的计测用户100的生物体计测数据的处理的一例的流程图。

在步骤s801中，生物体计测装置30实施计测生物体计测数据之前的初始设定。在该步骤s801中，与第1实施方式同样，包括：控制电路105根据生物体计测装置30与用户100的距离而最优地调整从光源101的脉冲光的射出的定时及图像传感器102的快门定时的工序。

在步骤s802中，计测部703计测加速度。在将生物体计测装置30设置在汽车的内部的情况下，加速度的计测相当于汽车的振动的计测。

加速度的计测频度也可以是生物体计测数据的生成频度以上。由此，发生了急剧的振动的情况下的计测值的追随性变好。结果，能够使输出决定部111中的判定的精度提高。在本实施方式中，作为一例，假设加速度的计测频度为脑活动数据的计算频度的10倍。

在步骤s803中，使计测部703内的未图示的存储器依次储存加速度值。在步骤s804中，通过加速度的计测次数的判定工序，将步骤s802及步骤s803的循环例如反复进行10次。对于计测次数没有限制。

在步骤s805中，计测部703参照存储器的内容，从所储存的10次的加速度值中将最大值向输出决定部111送出。也可以代替最大值而使用10次的平均值。在本实施方式中，根据10次的加速度值计算与用户100自身的身体运动至少有相关性的值。

在步骤s806中，输出决定部111判定从计测部703接受到的加速度值的最大值是否是阈值以下。该阈值例如是前后、左右、垂直中的某个方向的加速度，是包含于0.1g到1g(g＝9.8m/s²)的范围中的值。

在步骤s807中，控制电路105使图像信号取得部108将包含内部散射成分i2的图像信号向生物体计测数据生成部109送出。步骤s808、步骤s809及步骤s810中的动作分别与第1实施方式的步骤s206、步骤s207及步骤s208中的动作相同。

图9是说明本实施方式的计测用户100的生物体计测数据的处理的动作的一例的图。在图9所示的例子中，对象部是用户100的头部。

在图9的部分(a)至(d)所示的例子中，横轴方向表示帧或时间的推移。部分(a)示意地表示汽车或吸引装置的壳体的状态。部分(b)表示加速度的变化。部分(c)表示判定结果。部分(d)作为生物体计测数据的一例而表示作为脑活动数据的额头区域的氧化血红蛋白浓度的变化。

在第3实施方式中，与第1实施方式不同，计测部703计测加速度。计测加速度是因为，在用户100的附近的加速度与用户100自身的身体运动量间有相关性。

在图9所示的例子中，在帧3和帧4中，汽车或吸引装置的壳体振动。因此，由计测部703计测的加速度超过阈值。在身体运动量与所生成的生物体计测数据的不规则度间有相关性。因而，输出决定部111在加速度超过阈值的无效期间中，将生物体计测数据判定为无效，停止生物体计测数据的输出。结果，如图9的部分(d)所示，作为生物体计测数据的脑活动数据在帧1、帧2及帧5中被输出。

通过以上所述的实施方式，能够不对用户100敦促再次的计测而以非接触的方式计测生物体计测数据。由此，能够实现能够日常计测的生物体计测装置。此外，不需要伴随于脑血流分布的复原的计算。因而，能够降低计算成本，能够用便宜的方法进行生物体计测。此外，由于不需要根据图像信号计测身体运动量，所以能得到能够进一步降低计算成本的特别的效果。

另外，计测部703的计测对象只要至少与身体运动有相关性就可以，并不限定于加速度。例如，在将生物体计测装置30设置于汽车的情况下，计测部703也可以包括速度传感器而计测速度。此外，计测部703也可以包括舵角传感器而计测汽车的舵角。

此外，计测部703也可以包括齿轮位置传感器而计测汽车的齿轮位置。在此情况下，输出决定部111在齿轮位置的计测结果表示预先设定的状态的期间中，停止生物体计测数据的输出。输出决定部111也可以如图3b所示，除了该期间以外，还在该期间的开始前的期间及/或结束后的期间中停止生物体计测数据的输出。预先设定的状态例如是齿轮处于倒挡(reverse)的位置的状态。在该状态下，为了使汽车后退，用户100一边观察后方一边驾驶。由此，用户100的对象部从基准位置位移，发生用户100的身体运动。

进而，计测部703的计测对象也可以不与用户100的身体运动有关联。计测部703也可以包括被设置在作为周边环境的用户100的附近的照度传感器而计测照度。在此情况下，输出决定部111将照度值超过阈值的期间设为无效期间，停止生物体计测数据的输出。如果在包含内部散射成分i2的图像中对象部的亮度值接近于饱和值，则不能正确地生成生物体计测数据。因而，当照度值与对象部的亮度值间至少有相关性时，基于对象部的亮度值判断有效性，由此生物体计测装置30能够仅输出正确的生物体计测数据。

(实施例)

以下，说明为了确认本发明的原理而实施的实施例。

将第1实施方式的图1a所示的生物体计测装置10以与作为对象部的用户100的头部正对的方式设置。为了使得不易发生意外的身体运动，用户100的脸载置在下颚支承台上。在使用户100放松之后，30秒钟拍摄用户的头部，作为生物体计测数据而计测脑活动数据。

光源的波长设为750nm及850nm。包含表面反射成分i1的图像信号被以30fps取得。包含内部散射成分i2的图像信号被以5fps取得。图像信号的析像度设为320像素×240像素。将包含额头的中央部的50像素×50像素的范围作为对象区域，进行空间平均化的处理，并且实时地进行时间平均化的处理。基于包含两个波长的内部散射成分i2的图像信号计算氧化血红蛋白浓度，监视计算出的氧化血红蛋白浓度的变化。

同时，基于包含表面反射成分i1的图像信号，监视脸从计测部110的移动距离的变化。在脸的特征点的提取及跟踪中，使用kanade－lucas－tomasi(klt)算法。

在计测中，用户100只有一次有意地将头部向右方移动，立即回到原来的位置。

图10a是表示时间与头部的移动距离的关系的图。图10b是表示时间与氧化血红蛋白浓度的关系的图。在图10a所示的例子中，x表示左右方向的变化，y表示上下方向的变化，z表示进深方向的变化。移动距离是x方向、y方向及z方向各自上的相对于初始值的位移量。在图10b所示的例子中，氧化血红蛋白浓度设为相对于初始值的变化量。该变化量由任意单位表示。

如图10a及图10b所示，与作为发生头部的移动的时间的约11秒到12秒同步地，氧化血红蛋白浓度中发生了较大的变动。因此可知，在以头部的运动为代表的身体运动和脑活动数据的不规则的变动间有相关性。

此外，根据图10a及图10b所示的结果可知，从头部的移动开始稍稍延迟，发生了氧化血红蛋白浓度的变动。进而可知，从头部的移动结束延迟而氧化血红蛋白浓度的变动平稳。作为其理由，可以考虑以下的两个。(1)脑处于如在头盖骨内的髄液中浮动的状态。因此，脑的移动与头盖骨的移动相比在时间上延迟。(2)在氧化血红蛋白浓度的计测中，实时地进行时间平均化的处理。因此，计测值容易受到紧接着之前的变动的影响。

根据图10a及图10b所示的结果，例如也可以当满足以下的两个条件时，判定有效性而将脑活动数据的输出停止。(1)关于x方向、y方向及z方向的任一个的移动距离，将阈值设为5mm。(2)将从超过阈值的0.5秒前起到低于阈值的4.5秒后为止设为无效期间。通过这两个条件，能够将氧化血红蛋白浓度的计测值的不规则的变动除去。

在上述的例子中，作为生物体计测数据的例子而使用脑血流数据，但并不限定于此。生物体计测数据例如也可以是表示从由头皮血流、脉搏、出汗、呼吸及体温构成的组中选择的至少1个的数据。该数据可以从表面反射成分i1取得。

本发明还包括信号处理电路122及信号处理电路702所执行的动作的程序及方法。

产业上的可利用性

本发明的生物体计测装置能够利用于以非接触的方式取得用户的内部信息的相机或计测设备。生物体计测装置例如也能够应用于生物体或医疗感测、汽车的驾驶者的感测、游戏机或吸引装置中的用户的感测、教育机构中的学习者的感测、或工作场所中的劳动者的感测。

标号说明

10、20、30生物体计测装置

100用户

101光源

102图像传感器

103光电变换部

104电荷积蓄部

105控制电路