專利名稱：偏光通訊裝置、發(fā)射機(jī)、激光器、生物體用偏光通訊裝置、反射光檢測器以及脈波檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及將偏光后的激光當(dāng)成傳送信號使用的偏光通訊裝置，尤其涉及適用在于人體之類的強(qiáng)散光性媒體內(nèi)與其外部之間的通訊等的偏光通訊裝置；在欲取得有關(guān)散光性媒體的流動之類的信息時(shí)特別適用的反射光檢測器；以及使用這些檢測器來檢測生物體有關(guān)的脈波的脈波檢測裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的無線通訊通常是利用電波進(jìn)行通訊。其中，為了符合更高傳送速率的無線數(shù)據(jù)通訊的要求，必須開拓更新的頻率。而在電波的領(lǐng)域內(nèi)的開發(fā)工作中，則是以謀求準(zhǔn)微米波、微米波的實(shí)用化為目標(biāo)。
另外，法律上未被分類在電波中的光，在無線通訊領(lǐng)域中的利用，也正在不斷擴(kuò)大當(dāng)中。在運(yùn)用光的無線數(shù)據(jù)通訊領(lǐng)域之中，具有利用尚未被規(guī)制為電波的廣大的波段來提供高速的數(shù)據(jù)通訊的可能性。光的特性之一，系無法透過墻壁之類的不透明物體，所以適用于以房間為單位的無線LAN通訊、短距離的數(shù)據(jù)通訊。目前，在運(yùn)用紅外線的無線通訊之中，最具代表性的是IrDA(Infrared Data Association)方式的紅外線數(shù)據(jù)通訊功能。它們是由紅外線發(fā)光二極管與受光元件所構(gòu)成，是以115.2kbps至4Mbps的速度來達(dá)成數(shù)據(jù)的交換。雖然通訊的距離很短，在1m以內(nèi)，但是其最大的特征在于可用很低的成本來提供無線數(shù)據(jù)通訊。
而今后需求的是傳送容量更大，且通訊距離更遠(yuǎn)的光無線數(shù)據(jù)通訊。但是，如果采用發(fā)光二極管當(dāng)作光源時(shí)，從發(fā)光二極管發(fā)射出來的光具有超過100nm以上的波長寬度，所以其最大的問題系在于無法有效利用其波段。此外，LED的壽命因受到其載波限制，所以難以進(jìn)行超過100MHz以上的調(diào)制。為了解決這些問題，有效的方案是采用半導(dǎo)體激光器來作為光源。使用半導(dǎo)體激光器的話，不僅可很容易獲得小于1nm的波長寬度，而且原理上而言，亦有可能進(jìn)行超過1GHz的調(diào)制。但是，又有因混線而發(fā)生誤動作的問題。
可作為無線載波使用的光，并不像電波受到法律的規(guī)制，因此可自由地利用，但是，利用了相同波長的光無線通訊機(jī)器彼此之間，會有引起互相干擾的弊害。例如在已有的光無線數(shù)據(jù)通訊、IrDA方式，利用峰值波長為850nm至900nm的波長。即使使用半導(dǎo)體激光器，可實(shí)現(xiàn)高速傳送且通信距離長的通訊裝置，但是，只要是使用波長為850nm至900nm的波段中的任何一個(gè)波長，都會發(fā)生與IrDA方式之間互相干擾的問題。由于IrDA方式已經(jīng)廣泛地使用于現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)中，如果會與IrDA方式發(fā)生互相干擾的問題的話，即使在法律上沒有問題，在實(shí)用上也必須要避免該問題的發(fā)生。
在醫(yī)療的領(lǐng)域中，有時(shí)為了持續(xù)地監(jiān)視病變部位而利用各種傳感器來檢測體內(nèi)的狀態(tài)。以這種方式來記錄和解析在生物體內(nèi)所發(fā)生的現(xiàn)象的作法，對于解開生物體功能之謎，或者對于各種疾病的診斷、治療而言、乃是非常重要，迄今已披露了許多的方法。這種情況下，如果想要直接地測定發(fā)生在生物體內(nèi)的信號而采用傳統(tǒng)的“侵入性的”方法的話，則有測定場所必須只局限在醫(yī)院中的病床處的問題存在，相反地，如果想要測定在日常的自然環(huán)境下的生物體內(nèi)現(xiàn)象時(shí)，又變成必須只能采用間接性的測定方法，無法立即直接掌握到生物體內(nèi)的信號。因此有人想到以直接測定在自然環(huán)境下發(fā)生在生物體內(nèi)部的信號為目的，先在生物體內(nèi)埋設(shè)計(jì)算機(jī)以及測定用電路之類的用以直接測定生物體內(nèi)信號所需的所有元件，并在體內(nèi)令該裝置自律性地完成測定工作。但是，這種情況成問題的是體內(nèi)的裝置與體外的裝置之間的通訊裝置。
例如若采用有線的方式的話，會對感染的可能性產(chǎn)生不安，并且對于該裝置的使用者的日常生活也會造成影響。而且，如果使用電波作為通訊裝置的話，有可能受到來自其他的通訊裝置所發(fā)生的電波的影響。再者，無線通訊機(jī)器以外的一般電子機(jī)器或閃電等也會放出電磁波，會有因?yàn)檫@些電磁波而造成錯誤動作的危險(xiǎn)性。此外，電波即使是遠(yuǎn)距離的傳輸也能夠保持其SN比，所以很可能產(chǎn)生遭別人對該電波的竊聽或者遭人干擾的問題。這種問題不只是對于用以測定生物體的機(jī)器，即使對于起博器、人工腎臟或胰島素泵浦之類的生物體輔助裝置而言，也會發(fā)生。亦即，從埋設(shè)在體內(nèi)的生物體輔助裝置向體外的機(jī)器發(fā)送任何的監(jiān)視信號時(shí)，或者，從體外的機(jī)器向生物體輔助裝置發(fā)送控制信號等的情況下，這兩者之間必須進(jìn)行通訊，然而，這時(shí)所產(chǎn)生的問題系與前述的情況完全相同。
因此，為了避免上述的問題，有人提出使用發(fā)光二極管，對光(紅外線)進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，利用該種光在生物體的內(nèi)外之間進(jìn)行通訊的方案(日本的電子情報(bào)通信學(xué)會“信學(xué)技報(bào)”1995年10月MBE95-89)。具體而言，如第46圖所示，將紅外線收發(fā)射電路連接到在體內(nèi)、體外雙方的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)131、134的串行接口。在紅外線收發(fā)射電路中，發(fā)射電路132、136將從串行接口輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)當(dāng)作紅外線光來進(jìn)行發(fā)送。而且接收電路133、135將所接收的紅外線光轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)后，傳送到計(jì)算機(jī)。至于體內(nèi)側(cè)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)131裝備了CPU、存儲器、附日歷功能的即時(shí)時(shí)鐘、A/D轉(zhuǎn)換器、與外部通訊用的串行接口等，利用表面實(shí)裝技術(shù)(SMT)而小型化地制作成只有名片般的大小。根據(jù)上述的裝置可解決使用電波時(shí)所發(fā)生的弊害。
然而，為了執(zhí)行人體內(nèi)外的通訊而使用光來當(dāng)作傳送信號的時(shí)候，會發(fā)生無法執(zhí)行全雙工通訊的問題。以下，將說明這種問題。
第45圖示出將經(jīng)過強(qiáng)度調(diào)制后的光當(dāng)作傳送信號在生物體的內(nèi)外之間進(jìn)行通訊的通訊裝置的一例。在體內(nèi)系埋設(shè)有一個(gè)生物體功能輔助裝置201。而該生物體功能輔助裝置201具備的發(fā)射機(jī)211控制發(fā)光二極管的發(fā)光量并發(fā)射出經(jīng)過強(qiáng)度調(diào)制后的光a。然后，體外控制裝置202的接收機(jī)222接收由生物體功能輔助裝置201的發(fā)射機(jī)211發(fā)射的光a。另一方面，生物體功能輔助裝置201的接收機(jī)212則接收由體外控制裝置202的發(fā)射機(jī)221發(fā)射的經(jīng)過強(qiáng)度調(diào)制后的光(未圖示)。
但是，生物體由散光性極大的媒質(zhì)(強(qiáng)散光媒質(zhì))組成，是由體液、細(xì)胞、組織等散光源復(fù)雜地構(gòu)成，所以進(jìn)入到生物體內(nèi)的光a將會逐漸散亂而朝各種方向擴(kuò)散。其結(jié)果是如第14圖所示，生物體內(nèi)輔助裝置的發(fā)射機(jī)211所射出的光a的一部份也抵達(dá)生物體內(nèi)輔助裝置的接收機(jī)212。因?yàn)槭艿竭@個(gè)影響，當(dāng)體內(nèi)的發(fā)射機(jī)211或者體外的發(fā)射機(jī)221的其中一方正在發(fā)送光信號的期間，該正在進(jìn)行送射中的裝置就無法接收光信號。亦即，只能實(shí)現(xiàn)在一個(gè)時(shí)間內(nèi)進(jìn)行單向通訊的[半雙工通訊]，而無法實(shí)現(xiàn)同時(shí)執(zhí)行發(fā)射和接收的雙向通訊的[全雙工通訊]。
對于需要進(jìn)行緊急控制或者必須進(jìn)行警告的情況而言，系不可或缺的通訊方式。例如有時(shí)候生物體功能輔助裝置正在發(fā)送生物體的測定數(shù)據(jù)中，環(huán)境發(fā)生變化，而必須從外部對于生物體功能輔助裝置進(jìn)行緊急的控制。這個(gè)時(shí)候，如果無法執(zhí)行[全雙工通訊]的話，即使想要從生物體外的裝置的發(fā)送部對生物體內(nèi)的裝置發(fā)送命令或數(shù)據(jù)，也必須等待先前的測定數(shù)據(jù)的收發(fā)射工作結(jié)束。生物體內(nèi)的裝置的控制一刻也不可延遲，因此這種收發(fā)射動作的延誤可能招致嚴(yán)重的問題，因而[全雙工通訊]更加必要。
此外，經(jīng)由“生物體”這種強(qiáng)散光性媒體所進(jìn)行的通訊，相對于發(fā)送部所射出的光量，接收部能夠接收到的光量僅占很小的比率。為了彌補(bǔ)這個(gè)損失，就必須使射出的光量足夠大，因而就需要較大的電力。從生物體的外部向生物體內(nèi)進(jìn)行發(fā)送時(shí)，外部的發(fā)射機(jī)當(dāng)然有充分的電力可用。但是，從生物體內(nèi)向外部發(fā)送時(shí)，由于生物體內(nèi)的裝置可用的電量受到限制，因此如果發(fā)射機(jī)大量消耗電力的話，將不具實(shí)用性。
此外，根據(jù)日本電子信息通信學(xué)會[MBE-97-5“采用激光二極管的經(jīng)皮光遙測系統(tǒng)”發(fā)表人井上雄茂等人]的報(bào)告可知，采用發(fā)光二極管作為光源的情況，有光透過皮膚時(shí)的衰減過大的問題。
此外，公知的脈波檢測裝置之一，有一種用來檢測橈骨動脈脈波的裝置。這種裝置利用壓力傳感器來檢測橈骨動脈旁邊的表皮的壓力變化，藉此而測定出脈波。這種情況系檢測加在置于橈骨動脈上的表面的傳感器的壓力變化，所以為了穩(wěn)定地檢測脈波，必須施加30mmHg至80mmHg的按壓力量，對于受測試者而言，存在感覺到太強(qiáng)壓迫感的問題。
例如美國專利4951679號所揭示的發(fā)明是將配置在橈骨動脈旁邊的壓力傳感器按壓在手腕上，再依序地改變這個(gè)按壓力量，以測出檢測信號的振幅趨于最大的按壓力。然后，再利用這種按壓力來進(jìn)行脈波的檢測。這種情況，雖然可設(shè)定最適當(dāng)?shù)陌磯毫σ苑乐故┘映^必要的過大壓力，但是不管怎么說，依然還是必須對于手腕施加一定的壓力，因此還是未能解決感覺到太強(qiáng)的壓迫感的問題。
與此不同，作為不必施加按壓力的脈波檢測裝置是使用超聲波或者使用光(紅外線、激光等)的。使用超聲波的反射波的脈波檢測裝置，是將發(fā)射超聲波的探針從受檢測者的手腕的外側(cè)方向抵住手腕，再利用該探針接收受到動脈血管等所反射的超聲波，測定出脈波。
另外，使用光來檢測脈波的脈波檢測裝置是例如從發(fā)光二極管朝向體內(nèi)發(fā)送光，再檢測出其反射光(皮下組織等所反射的反射光)的光量。這種情況下，從發(fā)光二極管發(fā)射的光的一部分將被血管內(nèi)的血紅蛋白所吸收，因此，該反射光量就變成與血管內(nèi)的血液容量有關(guān)，作為脈波被檢測出來。
然而，在使用超聲波的傳統(tǒng)的脈波檢測裝置中，其反射波的檢測值是隨著可發(fā)射和接收反射波的探針與血流之間所成的角度而改變。并且，在操作探針時(shí)，很難將探針對于血流維持在一定的角度，因此難以穩(wěn)定地測定脈波。例如將探針抵在受檢測者的手腕的手掌側(cè)的時(shí)候，只要該探針相對于動脈血管的位置偏移數(shù)公厘，脈波的檢測就變得很困難。又，若將該探針抵在受檢測者的手腕的手背側(cè)的時(shí)候，就無法確保用來檢測脈波所需的信噪比(S/N)。
而且，即使是在使用激光器或發(fā)光二極管的裝置中，其反射光所具有的波長、相位或者偏光度等屬性很難與自然光或各種照明光所具有的屬性加以區(qū)別，因此很容易受到自然光或各種照明光等的影響，存在很難正確又穩(wěn)定地檢測脈波的問題。
例如以往已知的方法是將光(電磁波)照射到散光媒體，同時(shí)又利用受光元件檢測其反射光，以檢測該散光性媒體的流量的經(jīng)時(shí)性變化等。此處的“散光性媒體”意指具有可使照射的光予以散射的性質(zhì)的物質(zhì)，不僅包括混合了微粒子的液體·流體，也包括人體之類的生物體等。此處，針對生物體來考慮的話，系將光照射到該生物體，再利用受光元件檢測其反射光，藉此而獲得與該生物體相關(guān)的信息例如脈波的信息等。尤其是這種方法的最大意義在于以非侵入的方式即可檢測脈波。
然而，在這種將光照射到散光性媒體，再檢測其反射光以獲得與該散光性媒體相關(guān)的信息的方法中，受光元件不僅檢測反射光的成分，就連外光的成分也一起檢測出來，而變成無法正確地獲得與該散光性媒體相關(guān)的信息。因此，就這種方法而言，最重要的技術(shù)正是在于如何減少外光的影響。至于外光的種類，一般而言，有太陽光之類的強(qiáng)度極強(qiáng)的；以及日光燈之類的其強(qiáng)度已經(jīng)經(jīng)過商用頻率予以調(diào)制過的。必須注意的是，即使外光的強(qiáng)度一定，只要受光元件移動的話，該受光元件所檢測的外光成分的強(qiáng)度也會發(fā)生變化。
此處，如果將照射到散光性媒體的光量加強(qiáng)到足以無視于外光所帶來的影響的程度的話，乍看之下，好象就可以解決這個(gè)問題。但是，加強(qiáng)光量的作法，必須考慮到用來發(fā)射光的發(fā)光元件(光源)的特性、其耗電量等，而且如果是想要獲得與生物體相關(guān)的信息的話，又必須進(jìn)一步考慮到對于生物體的安全性等各方面的因素，因此就實(shí)用性而言，并不實(shí)用。因此，其前提條件是所照射的光量必須有上限，以下，就是探討這個(gè)問題。
基于這個(gè)前提之下，想要減少外光的影響，所想到的第一種作法是使用濾光片，將受光元件所檢測出的光之中不必要的波長成分除去。此處，如果是使用半導(dǎo)體激光器的話，由于可照射很窄的波段的光，所以如在受光元件之前配置僅能讓這個(gè)波段的光透過的玻璃濾光片的話，理論上就可減少外光所造成的影響。
其次，想要減少外光的影響，所想到的第二種作法是考慮散光性媒體的性質(zhì)而將所使用的光的波長，選擇在不易受到外光影響的波段。例如生物體具有一種特性，就是雖然紅色領(lǐng)域的光容易透過，但卻很容易吸收短波長也就是藍(lán)色領(lǐng)域的光。因此，想要獲取與生物體相關(guān)的信息時(shí)，可使用藍(lán)色LED作為光源，同時(shí)采用對于藍(lán)色領(lǐng)域的靈敏度較佳的使用GaP、GaAs的發(fā)光二極管作為受光元件，即可減少外光所造成的影響。
然而，在使用玻璃濾光片的第一種方法中有以下的缺點(diǎn)。亦即，就吸收型的濾光片而言，并無法實(shí)現(xiàn)僅讓半導(dǎo)體激光器的波段透過的急劇變化的特性，而且干涉型濾光片雖然能實(shí)現(xiàn)這種特性，但是，一般其制造成本非常高。而且由于必須使透過光波段的特性所采用的半導(dǎo)體激光器一致，因此有成本明顯增加的缺點(diǎn)。
另外，在將光的波長選擇在不易受外光影響的波段的第二種方法中，其缺點(diǎn)是所選擇的波段的波長，未必都有適當(dāng)?shù)墓庠春褪芄庠晒┎捎?。例如在想要獲取與生物體相關(guān)的信息的時(shí)候，雖然是要采用藍(lán)色LED以及對于藍(lán)色領(lǐng)域具有靈敏度的發(fā)光二極管，但是，一般而言，這些元件的缺點(diǎn)為不僅價(jià)格很高，而且耗電大，光電變換效率很低。而且，藍(lán)色光容易被生物體所吸收這種特性，就可減少外光所造成的影響這點(diǎn)而言，雖然屬于正面性的作用，但是就難以到達(dá)皮下深處的這觀點(diǎn)而言，卻是屬于負(fù)面性的作用。因此，若欲獲得與生物體的皮下深處有關(guān)的信息，則必然需要很大的光量，如此一來，又違反了上述說明的前提條件了。
此外，在欲獲得與生物體相關(guān)的信息時(shí)，如果該生物體運(yùn)動的話，其運(yùn)動成分受到重疊，因此若完全不作修正的話，就存在無法獲得正確的與生物體相關(guān)的信息的問題，如果氣溫低的話，還存在生物體表面的毛細(xì)血管收縮導(dǎo)致檢測靈敏度明顯降低等特有的問題。
發(fā)明的揭示本發(fā)明是基于這種背景之下所開發(fā)完成的，其目的在于提供當(dāng)在人體之類的強(qiáng)散光性媒體的內(nèi)外進(jìn)行通訊時(shí)，信號衰減很少，且可進(jìn)行全雙工通訊的偏光通訊裝置、發(fā)射機(jī)、面發(fā)光激光器以及生物體用偏光通訊裝置。
因此，為了解決上述課題，本發(fā)明的偏光通訊裝置的特征在于備有將激光器的偏光面予以調(diào)制之后，當(dāng)成傳送信號發(fā)射的發(fā)射機(jī)；以及具有選擇性地接收預(yù)定的偏光狀態(tài)的光的受光裝置的接收機(jī)。此處，最好將前述發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的其中之一配置在強(qiáng)散光性媒體內(nèi)，藉以在生物體等強(qiáng)散光性媒體的內(nèi)外間進(jìn)行通訊。此外，本偏光通訊裝置適用在將前述接收機(jī)配置在強(qiáng)散光性媒體內(nèi)，同時(shí)將前述發(fā)射機(jī)配置在強(qiáng)散光性媒體外，從強(qiáng)散光性媒體外部向強(qiáng)散光性媒體內(nèi)進(jìn)行單向通訊。
此外，最好是在強(qiáng)散光性媒體內(nèi)部配置由前述發(fā)射機(jī)和接收機(jī)所組成的體內(nèi)收發(fā)射裝置，在強(qiáng)散光性媒體外部配置由前述發(fā)射機(jī)和接收機(jī)所組成的體外收發(fā)射裝置。如此一來，即可利用配置在強(qiáng)散光性媒體內(nèi)外的兩組收發(fā)射裝置來進(jìn)行全雙工通訊。
本發(fā)明中不僅運(yùn)用這些裝置并且使用偏光調(diào)制方式作為傳送信號，所以即使經(jīng)由強(qiáng)散光性媒體進(jìn)行全雙工通訊，兩組的傳送信號也不會互相干擾。這是因?yàn)槔肹在強(qiáng)散光性媒體中，呈強(qiáng)烈散亂后的光并不會維持偏光狀態(tài)]的這種性質(zhì)的緣故。
本發(fā)明的偏光通訊裝置在強(qiáng)散光性媒體內(nèi)部，配置有由前述發(fā)射機(jī)和具有可輸出對應(yīng)于受光量的信號的受光量檢測裝置的光量接收機(jī)所組成的體內(nèi)收發(fā)射裝置；在強(qiáng)散光性媒體外部，配置有由將發(fā)光量調(diào)制之后，當(dāng)作傳送信號發(fā)射的光強(qiáng)度發(fā)射機(jī)和前述接收機(jī)所組成的體外收發(fā)射裝置；并在前述體內(nèi)收發(fā)射裝置與前述體外收發(fā)射裝置之間進(jìn)行全雙工通訊為佳。這是因?yàn)槿魧⑵渲幸环降耐ㄓ嵶鳛槠庹{(diào)制方式的通訊，將另一方的通訊作為光強(qiáng)度調(diào)制方式的通訊的作法可以有效地減少發(fā)射功率的緣故。此外，在強(qiáng)散光性媒體內(nèi)部，配置有由將發(fā)光量調(diào)制之后，當(dāng)作傳送信號發(fā)射的光強(qiáng)度發(fā)射機(jī)和前述接收機(jī)所組成的體內(nèi)收發(fā)射裝置；在強(qiáng)散光性媒體外部，配置有由前述發(fā)射機(jī)和具有可輸出對應(yīng)于受光量的信號的受光量檢測裝置的光量接收機(jī)所組成的體外收發(fā)射裝置；在前述體內(nèi)收發(fā)射裝置與前述體外收發(fā)射裝置之間進(jìn)行全雙工通訊。
本發(fā)明的偏光通訊裝置中的前述發(fā)射機(jī)最好具有在同一半導(dǎo)體基板上設(shè)有數(shù)個(gè)具有不同的偏光方向的面發(fā)光激光器元件的發(fā)光裝置；以及選擇性地向前述面發(fā)光激光器元件供電的驅(qū)動裝置。如此一來，可將埋設(shè)在體內(nèi)等的接收發(fā)射機(jī)制作成極小型化，并且可降低其消耗電力?；谕瑯拥睦碛桑笆龉鈴?qiáng)度發(fā)射機(jī)也是以采用面發(fā)光激光器作為光源為宜。
本發(fā)明的偏光通訊裝置中的前述發(fā)射機(jī)在進(jìn)行一般的通訊時(shí)，前述驅(qū)動裝置只驅(qū)動前述發(fā)光裝置的多個(gè)面發(fā)光激光器之中的一部份面發(fā)光激光器，當(dāng)正由前述驅(qū)動裝置驅(qū)動中的面發(fā)光激光器變成不是所期望的狀態(tài)時(shí)，前述驅(qū)動裝置最好驅(qū)動在前述一般的通訊中尚未被使用的前述發(fā)光裝置中的面發(fā)光激光器。亦即，在同一個(gè)半導(dǎo)體基板上設(shè)置多個(gè)作為光源的面發(fā)光激光器，并將其中的一部份當(dāng)作預(yù)備光源。如此一來，可提高埋設(shè)在體內(nèi)的接收發(fā)射機(jī)的可靠性，并降低其修理的必要性。
又，本發(fā)明的偏光通訊裝置中的光源采用在同一個(gè)半導(dǎo)體基板上設(shè)有多個(gè)具有不同的偏光方向的面發(fā)光激光器元件者為宜。藉此，可將偏光調(diào)制方式的發(fā)射機(jī)制作成極小型化，而且可減少該發(fā)射機(jī)的耗電。此處，系對應(yīng)于發(fā)射信號選擇性地供電給前述多個(gè)面發(fā)光激光器元件，以調(diào)制激光器的偏光面來作為傳送信號為宜。
本發(fā)明的生物體用偏光通訊裝置的特征是具備設(shè)在生物體內(nèi)部，調(diào)制激光器的偏光面作為傳送信號來發(fā)射出去的生物體內(nèi)埋型發(fā)射機(jī)；和設(shè)在前述生物體外部，且具有可選擇性地接收預(yù)定的偏光狀態(tài)的光的受光裝置、可執(zhí)行對應(yīng)前述受光裝置的受光信號的顯示的顯示部、及以可讓前述受光裝置接收到前述生物體內(nèi)埋型發(fā)射機(jī)所發(fā)射的光的方式來將該受光裝置固定在前述生物體上的安裝裝置的生物體安裝型接收機(jī)。
本發(fā)明的生物體用偏光通訊裝置具備設(shè)在前述生物體內(nèi)埋型發(fā)射機(jī)內(nèi)，可選擇性地接收預(yù)定的偏光狀態(tài)的光的第2受光裝置；以及設(shè)在前述生物體安裝型接收機(jī)內(nèi)，可相對于前述第2受光裝置調(diào)制激光器的偏光面作為傳送信號發(fā)射出去的第2發(fā)射機(jī)，并且在前述生物體內(nèi)埋型發(fā)射機(jī)與前述生物體安裝型接收機(jī)之間進(jìn)行全雙工通訊為宜。
由以上說明可知，根據(jù)本發(fā)明，可避免受到因外部干擾光或者因光無線機(jī)彼此間的干擾的影響，又可在強(qiáng)散光性媒體的內(nèi)外之間進(jìn)行全雙工通訊。而且在本實(shí)施形態(tài)中，由于采用激光，所以其優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)測定光透過皮膚時(shí)的衰減很少。
此外，本發(fā)明是鑒于前述的問題而開發(fā)完成的，其另一個(gè)目的在于提供不受操作者的熟練度或外光等的影響，可正確又穩(wěn)定地檢測脈波的脈波檢測裝置。
為了解決上述課題，本發(fā)明的脈波檢測裝置的特征為該脈波檢測裝置具備可發(fā)射出預(yù)定的波動的發(fā)射裝置接收前述發(fā)射裝置所發(fā)射的波動后，當(dāng)成信號輸出的接收裝置；依據(jù)前述接收裝置的接收狀態(tài)，來測定前述波動的傳送路與生物體的動脈血管斷面的位置關(guān)系的傳送路測定裝置；和用來報(bào)知前述傳送路測定裝置的測定結(jié)果的報(bào)知裝置，并且依據(jù)前述接收裝置的輸出信號來進(jìn)行脈波的檢測。此外最好還具備依據(jù)前述傳送路測定裝置的測定結(jié)果，朝可讓前述接收狀態(tài)變好的方向來改變前述接收裝置和前述發(fā)射裝置的相對位置關(guān)系的位置變更裝置。
此外，本發(fā)明的脈波檢測裝置的特征為該脈波檢測裝置具備可發(fā)射出預(yù)定的波動的發(fā)射裝置；接收前述發(fā)射裝置所發(fā)射的波動后，當(dāng)成信號輸出的接收裝置；依據(jù)前述接收裝置的接收狀態(tài)，來測定前述波動的傳送路與生物體的動脈血管斷面的位置關(guān)系的傳送路測定裝置；和依據(jù)前述傳送路測定裝置的測定結(jié)果，朝可讓前述接收狀態(tài)變好的方向來改變前述接收裝置和前述發(fā)射裝置的相對位置關(guān)系的位置變更裝置，并且依據(jù)前述接收裝置的輸出信號來進(jìn)行脈波的檢測。此外，還具有用來檢測出作為脈波的測定對象的生物體的體動成分的體動成分檢測裝置，并且最好自前述接收裝置所接收的波動中除去前述體動成分檢測裝置所檢測的體動成分來檢測出脈波。此外，前述的波動以光較為適宜。此外，前述的波動以激光器較為適宜。此外，前述的波動以經(jīng)過偏光的激光器較為適宜。
此外，還具有安裝在作為檢測對象的生物體上的環(huán)狀的安裝構(gòu)件，且前述發(fā)射裝置以及前述接收裝置最好被裝設(shè)在前述安裝構(gòu)件上。此外，前述安裝構(gòu)件呈卷繞在手腕的形態(tài)，且將前述發(fā)射裝置和接收裝置的位置以及波動的射出方向設(shè)定成可讓前述傳送路通過前述手腕的斷面的橈骨與尺骨之間為佳。
由以上說明可知，根據(jù)本發(fā)明，可不受到受檢測者的身體移動、操作者的熟練度或者外部干擾光等的影響，而能穩(wěn)定且高精度地檢測脈波。
本發(fā)明是鑒于前述的問題而開發(fā)完成的，其另一個(gè)目的在于提供使用了利用光共振的受光元件與偏光來減少外光所造成的影響的反射光檢測器以及使用該檢測器的脈波檢測裝置。
為了解決上述課題，本發(fā)明的反射光檢測器的特征為該反射光檢測器具有對散光性媒體發(fā)出光(電磁波)的發(fā)光裝置；和將前述發(fā)光裝置所發(fā)出的光加以偏光化的第1偏光化裝置；讓經(jīng)過偏光化后的光之中受到前述散光性媒體所反射的反射光入射進(jìn)來，并令特定方向的偏光成分通過的第2偏光化裝置；和讓已經(jīng)通過第2偏光化裝置后的光入射進(jìn)來的受光裝置，而且該受光裝置由令入射的光產(chǎn)生共振的光共振裝置、以及輸出對應(yīng)于被前述光共振裝置所共振的光的信號的輸出裝置構(gòu)成的。
根據(jù)這種構(gòu)成方式，由發(fā)光裝置所發(fā)出的光經(jīng)由第1偏光化裝置偏光化之后，被發(fā)射到散光性媒體。這些反射光之中，只有具有特定方向的偏光成分的光才會通過第2偏光化裝置而入射到受光裝置。受光裝置則從所入射進(jìn)來的光之中只選擇受到光共振裝置所共振的特定的波長波段，然后用輸出裝置就輸出只與這種光對應(yīng)的信號。此處，考慮到散光性媒體的性質(zhì)將發(fā)光裝置所發(fā)出的發(fā)光波長以及光共振裝置的共振波長選擇為不易受到外光影響的波段，而且令兩者一致，就可減少受到外光的影響。
此時(shí)，發(fā)光裝置采用由光反射層以及介插在該光反射層之間的活性層所組成的半導(dǎo)體激光器；另外，受光裝置采用由光反射層以及介插在該光反射層之間的耗盡層所組成的光電二極管，并利用前述光反射層的兩層來構(gòu)成光共振裝置，將輸出裝置制作成按照被前述耗盡層所吸收的光量來產(chǎn)生電流的結(jié)構(gòu)，并且將發(fā)光裝置以及受光裝置形成于同一個(gè)半導(dǎo)體基板上，藉此可容易地使發(fā)光波長與共振波長一致。此外，通過控制光反射層的厚度，可隨意設(shè)定兩者的波長。
又，通過隨意地設(shè)定發(fā)光側(cè)的偏光方向與受光側(cè)的偏光方向，即可適當(dāng)?shù)剡x擇所接收的反射光的成分。例如如果兩者是同一方向的話，即使在強(qiáng)散光性媒質(zhì)中也可以檢測出直接反射光的成分，而且如果兩者是在互相垂直相交(或者相反旋光)方向的話，也可以檢測出散亂光的成分。
由以上的說明可知，根據(jù)本發(fā)明是在將光照射到散光性媒體并檢測其反射光的構(gòu)成方式中，可不易受外光影響地獲得與該散光性媒體相關(guān)的信息。
圖面的簡單說明第1圖是顯示本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)的偏光通訊裝置的整體構(gòu)成的方框圖。
第2圖是顯示本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)的偏光通訊裝置的構(gòu)成及動作的方框圖。
第3圖是顯示本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)的變形例的偏光通訊裝置的構(gòu)成及動作的方框圖。
第4圖是本發(fā)明的偏光通訊裝置中所使用的面發(fā)光激光器的外觀的立體圖。
第5圖是第4圖所示的面發(fā)光激光器的斷面圖。
第6圖是顯示第4圖所示的面發(fā)光激光器的偏光方向的光輸出與注入電流的關(guān)系的特性圖。
第7圖是顯示將光共振器的形狀制作成長方形的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器的概要的立體圖。
第8圖是本發(fā)明的偏光通訊裝置中所使用的其他面發(fā)光激光器的外觀的平面圖和斷面圖。
第9圖是第8圖所示的面發(fā)光激光器的驅(qū)動電路的電路圖。
第10圖是本發(fā)明的偏光通訊裝置中所使用的面發(fā)光激光器的其他驅(qū)動電路的電路圖。
第11圖是本發(fā)明的偏光通訊裝置中的發(fā)射機(jī)的具體例的電路圖。
第12圖是顯示將本發(fā)明的偏光通訊裝置組合到手表中的立體圖。
第13圖是顯示將本發(fā)明的偏光通訊裝置組合到項(xiàng)鏈中的立體圖。
第14圖是顯示將本發(fā)明的偏光通訊裝置組合到眼鏡中的立體圖。
第15圖是顯示本發(fā)明的第5實(shí)施形態(tài)的基本構(gòu)成的方框圖。
第16圖是顯示第5實(shí)施形態(tài)的外觀的立體圖。
第17圖是顯示第5實(shí)施例的安裝狀態(tài)的立體圖。
第18圖是顯示第5實(shí)施例的安裝狀態(tài)的斷面圖。
第19圖是用來說明在體內(nèi)行進(jìn)的偏光激光的狀態(tài)的說明圖。
第20圖是顯示本發(fā)明的第6實(shí)施形態(tài)的電路構(gòu)成的方框圖。
第21圖是顯示第6實(shí)施形態(tài)所使用的接收位置控制部10的外觀的正面圖。
第22圖是顯示第6實(shí)施例的安裝狀態(tài)的斷面圖。
第23圖是顯示接收位置控制部10的其他構(gòu)成例的斷面圖。
第24圖是顯示第6實(shí)施形態(tài)的變形例的構(gòu)成的斷面圖。
第25圖是顯示第7實(shí)施形態(tài)的概略構(gòu)成的平面圖。
第26圖是用來說明第7實(shí)施形態(tài)的安裝狀態(tài)的立體圖。
第27圖是顯示采用超聲波作為波動時(shí)的變形例的斷面圖。
第28圖是顯示接收位置控制部10的其他例的方框圖。
第29圖是顯示第17圖所示的接收位置控制部10的控制電路的方框圖。
第30圖是將光電反射型的脈波檢測裝置安裝在手腕時(shí)的安裝狀態(tài)的斷面圖。
第31圖是顯示出動脈與靜脈的人體圖。
第32圖(a)是顯示本發(fā)明的第8實(shí)施形態(tài)的反射光檢測器，是檢測直接反射光成分時(shí)的構(gòu)成的概略構(gòu)成圖；第32圖(b)是顯示檢測散亂光成分時(shí)的概略構(gòu)成圖。
第33圖(a)是顯示最適合作為本發(fā)明的受光元件的光電二極管的構(gòu)成的側(cè)斷面圖；第33圖(b)是顯示用來取得輸出的電路。
第34圖(a)(b)(c)(d)是分別顯示該光電二極管的光學(xué)特性的圖。
第35圖是顯示最適合作為本發(fā)明的發(fā)光元件的半導(dǎo)體激光器的構(gòu)成的側(cè)斷面圖。
第36圖是顯示將光電二極管與半導(dǎo)體激光器形成于同一晶片上的情況的構(gòu)成的側(cè)斷面圖。
第37圖是顯示第8實(shí)施形態(tài)的用來消除外光成分的構(gòu)成所示的方框圖。
第38圖是顯示本發(fā)明的第9實(shí)施形態(tài)的反射光檢測器的構(gòu)成的方框圖。
第39圖(a)和(b)是顯示本發(fā)明的第10實(shí)施形態(tài)的反射光檢測器的構(gòu)成的概略構(gòu)成圖。
第40圖是顯示第10實(shí)施形態(tài)中的處理電路的構(gòu)成的方框圖。
第41圖是顯示本發(fā)明的第11實(shí)施形態(tài)的脈波檢測裝置的概略構(gòu)成圖。
第42圖是顯示第11實(shí)施形態(tài)中的傳感器單元的構(gòu)成的側(cè)斷面圖。
第43圖是顯示將第42圖的傳感器單元安裝在手指時(shí)的圖。
第44圖是顯示第11實(shí)施形態(tài)中的電路構(gòu)成的方框圖。
第45圖是顯示以往的通訊裝置的構(gòu)成和動作的方框圖。
第46圖是顯示以往的通訊裝置的整體構(gòu)成的方框圖。圖號說明1生物體功能輔助裝置2體外控制裝置3體內(nèi)收發(fā)射控制裝置4體外收發(fā)射控制裝置11發(fā)射機(jī)11a發(fā)射機(jī)11b發(fā)射機(jī)12接收機(jī)21發(fā)射機(jī)22接收機(jī)22a接收機(jī)40手表41手表本體42～43顯示部44～46按紐47發(fā)射機(jī)48接收機(jī)49手表表帶50安裝件61檢測器貼片62接收發(fā)射裝置63本體67鏈子71基板72、72a、72b開口部73激光74、74a、74b共振器81上部半導(dǎo)體鏡82、82a、82b上部電極83電流狹窄層84活性層85下部半導(dǎo)體鏡86下部電極91平行方向的偏光成分92垂直方向的偏光成分93開關(guān)控制裝置94面發(fā)光激光器94a～94h面發(fā)光激光器元件97a～97h晶體管101復(fù)開口型面發(fā)光激光器110發(fā)射機(jī)111:CPU112:D/A轉(zhuǎn)換器113多工器114放大器115a、115b、115z面發(fā)光激光器元件116a、116b、116c光電二極管117多工器118取樣/保持電路119A/D轉(zhuǎn)換器121體外接收機(jī)122發(fā)射機(jī)123發(fā)射機(jī)131計(jì)算機(jī)系統(tǒng)132發(fā)射電路133接收電路134計(jì)算機(jī)系統(tǒng)135接收電路136發(fā)射電路141發(fā)射部142、142a、142b接收部143傳送路徑測定裝置144顯示部145脈波檢測電路146a、146b腕帶147滑動體149操作按紐150本體152止環(huán)161橈骨動脈血管170接收位置控制部170b滑件170c突出部170e馬達(dá)驅(qū)動電路170f基座構(gòu)件175a、175b本體176眼鏡腳177鏡片178液晶面板179鏡子180按鈕181按鈕182、183貼片190體內(nèi)191偏光192擴(kuò)散光成分193多重散亂光成分194多重散亂直進(jìn)光成分201生物體功能輔助裝置202體外控制裝置211發(fā)射機(jī)212接收機(jī)221發(fā)射機(jī)222接收機(jī)230安裝構(gòu)件231頸動脈232頸部233頸骨235控制盒250滾珠螺桿301反射光檢測器303反射光檢測器310發(fā)光元件320受光元件331、332偏光板340濾光片361加倍器362A/D轉(zhuǎn)換器363開關(guān)364延遲元件391抽出電路400傳感器單元401傳感器外框402背蓋403零件收容空間404墊圈410電路基板450傳感器固定用帶411半導(dǎo)體激光器412光電二極管420透光板421透光板外側(cè)表面430偏光板440濾光片500光電二極管501基板(晶片)502下部鏡層503耗盡層504上部鏡層512電極514電極515開口部611放大電路612A/D轉(zhuǎn)換器613脈波用FFT電路620體動傳感器621放大電路622A/D轉(zhuǎn)換器623體動用FFT電路630差分運(yùn)算部631功能切換部632脈搏數(shù)運(yùn)算部700半導(dǎo)體激光器701基板(晶片)702下部鏡層703活性層704上部鏡層712電極713活性層714電極715開口部716狹窄層790絕緣膜800本體801信號纜線802腕帶803連接器部804連接器元件808顯示部811～816按鍵開關(guān)OP1運(yùn)算放大器TR1晶體管TR2晶體管TR3晶體管R1電阻VR可變電阻LDX、LDY面發(fā)光激光器元件CF膜片用來實(shí)施本發(fā)明的最佳形態(tài)下面參照
本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。A第1實(shí)施形態(tài)(1)構(gòu)成第1圖是顯示本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)的偏光通訊裝置的整體構(gòu)成的方框圖。其中，生物體功能輔助裝置1是起搏器、人工臟器或胰島素泵浦之類的可輔助生物體功能的裝置，并被埋設(shè)在體內(nèi)。又，生物體功能輔助裝置1是被埋設(shè)在體內(nèi)，用來持續(xù)地監(jiān)視位于體內(nèi)的病變部位的裝置，因此亦可制作成具有各種傳感器可用來檢測體內(nèi)的狀態(tài)。生物體功能輔助裝置1備有用來與體外控制裝置2通訊用的發(fā)射機(jī)11以及接收機(jī)12。此處所指的“體內(nèi)”雖然意指人體的內(nèi)部，但是也可以是動物的生物體內(nèi)，或者其他可將照射光強(qiáng)烈地散亂開的強(qiáng)散光性媒體的內(nèi)部。
另外，體外控制裝置2是可從體外來控制埋設(shè)在體內(nèi)的生物體功能輔助裝置1的裝置，例如計(jì)算機(jī)之類的裝置。又，體外控制裝置2是可在于體外接收由生物體功能輔助裝置1所檢測的體內(nèi)信息，并且可顯示以及儲存該體內(nèi)信息。而且體外控制裝置2備有用來與生物體功能輔助裝置1通訊用的發(fā)射機(jī)21和接收機(jī)22。
發(fā)射機(jī)11、21是將激光的偏光面予以調(diào)制后，當(dāng)作傳送信號發(fā)射出去。接收機(jī)12、22具備可選擇性地接收預(yù)定的偏光狀態(tài)的光的受光裝置。而且，接收機(jī)12、22分別可輸出對應(yīng)于所接收到的光的偏光狀態(tài)(偏光角或橢圓率)的電信號。
此處，針對偏光面的調(diào)變進(jìn)行說明。所謂“偏光”有例如直線偏光、右旋圓偏光、左旋圓偏光、橢圓偏光，而偏光面的調(diào)變則是按照調(diào)變信號來改變偏光的狀態(tài)。例如如果使用直線偏光的話，就將互相垂直相交的直線偏光，分別對應(yīng)“1”信號和“0”信號，切換偏光面來進(jìn)行調(diào)變。如果是采用右旋圓偏光和左旋圓偏光的組合的話，則分別對應(yīng)“1”信號和“0”信號，切換偏光方向來進(jìn)行調(diào)變。在接收側(cè)則通過檢測光是朝哪一個(gè)方向偏光，而進(jìn)行解調(diào)。
又，一般的半導(dǎo)體激光器雖然僅能發(fā)射出直線偏光，但是如果使用4分之1波長板的話，就可將直線偏光轉(zhuǎn)換成圓偏光。亦即，通過將4分之1波長板配置在對直線偏光的光軸傾斜45度的位置，來切換直線偏光的方位，即可產(chǎn)生右旋或左旋的圓偏光。此外，如果是垂直共振型面發(fā)光半導(dǎo)體激光器(以下簡稱為面發(fā)光激光器)的話，則不必使用4分之1波長板亦可進(jìn)行偏光面的調(diào)變。至于面發(fā)光激光器的詳情，容后說明。
又，在接收的時(shí)候，則與發(fā)射時(shí)的過程相反地，使用4分之1波長板將圓偏光轉(zhuǎn)換成兩個(gè)軸的直線偏光，并可通過檢測各軸的偏光成分的大小來進(jìn)行解調(diào)工作。試舉一例說明如下只要將4分之1波長板置于自光學(xué)軸傾斜±45度的位置，分別定出X軸、Y軸，并設(shè)有一個(gè)可將與X軸平行的偏光成分反射，而讓與Y軸平行的偏光成分透過的偏光光束分光器，以及一個(gè)用來檢測被偏光光束分光器分離后的偏光成分的光檢測器即可。然后，如將各個(gè)光檢測器的輸出輸入到差動放大器的話，則只有偏光已經(jīng)過調(diào)變后的成分才受到放大，所以可除去未偏光的外部干擾光的影響所產(chǎn)生的同一相位的成分，如此一來，可獲得具有良好的信噪比(S/N)的信號。(2)動作其次，參照第1圖，說明本偏光通訊裝置的主要動作。首先，從發(fā)射機(jī)11和發(fā)射機(jī)12所發(fā)射的激光S1、S2均為偏光面已經(jīng)過調(diào)變后的激光，其光強(qiáng)度保持一定。外部干擾光N1是從配置在本偏光通訊裝置的近旁的通訊裝置或日光燈所射出的光。而且外部干擾光N1也包括太陽光之類的直流光，以及用現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行過調(diào)變之后的光。假設(shè)接收機(jī)22同時(shí)接收到發(fā)射機(jī)11所射出的激光S1以及外部干擾光N1。這個(gè)時(shí)候，因?yàn)橥獠扛蓴_光N1是其強(qiáng)度經(jīng)過調(diào)變后的無偏光，所以即使這種無偏光的外部干擾光射入到接收機(jī)22，也不會影響到接收機(jī)22的受光面上呈偏光狀態(tài)的交流成分。亦即，即使無偏光的外部干擾光射入到接收機(jī)22，也不會影響到接收機(jī)22的受光面上的偏光狀態(tài)。這些動作，在于接收機(jī)12接收到激光S2以及外部干擾光N2的時(shí)候也是相同。(本實(shí)施形態(tài)的效果)由以上動作說明可知，本偏光通訊裝置是以偏光面已經(jīng)過調(diào)變后的光作為傳送信號，因此不易受到既有的光通訊裝置等所發(fā)射的光強(qiáng)度經(jīng)過調(diào)變后的光的影響，而可實(shí)現(xiàn)在生物體內(nèi)外間的更安全的通訊。此外，相反地假設(shè)在本偏光通訊裝置的旁邊有一個(gè)既有的光強(qiáng)度調(diào)變方式的通訊裝置，本偏光通訊裝置所發(fā)射的光也不會對現(xiàn)有的通信裝置產(chǎn)生影響。
又，在上述的例中雖然是針對在體外的體外控制裝置2和在體內(nèi)的生物體功能輔助裝置1之間進(jìn)行雙向通訊的形態(tài)進(jìn)行說明，但是本發(fā)明并不局限于此，本發(fā)明的偏光通訊裝置也可適用于例如自位于體外的體外控制裝置2對位于體內(nèi)的生物體功能輔助裝置1的單向通訊。
這種適用例的其中一種例子，例如可將心臟起搏器適用于生物體功能輔助裝置1上。這種情況下，作為本實(shí)施形態(tài)的生物體功能輔助裝置1的心臟起搏器是制作成可以接收來自體外控制裝置2的發(fā)射機(jī)21所送出的預(yù)定的信號。如此一來，例如即可從外部進(jìn)行控制以微調(diào)產(chǎn)生心律調(diào)整脈動的時(shí)間間隔。此外，如果想要進(jìn)行回授(Feedback)控制的話，例如也可以利用其他的傳感器來觀測安裝有該起搏器的患者的呼吸狀態(tài)、流經(jīng)動脈的血液的移動狀態(tài)、心跳數(shù)或心電狀態(tài)等，并且可以依據(jù)該觀測內(nèi)容來改變對于心臟起搏器的控制狀態(tài)。
似這樣，通過對于心臟起搏器之類的生物體功能輔助裝置，使用偏光狀態(tài)已經(jīng)過調(diào)變的光當(dāng)作傳送信號，而實(shí)現(xiàn)幾乎可不受到電波、各種照明光和自然光等的影響的高度安全性和可靠性的通訊。B第2實(shí)施形態(tài)(1)構(gòu)成第2圖是顯示本實(shí)施形態(tài)的偏光通訊裝置的構(gòu)成和動作的方框圖。本偏光通訊裝置雖然是與第1實(shí)施形態(tài)的偏光通訊裝置同樣地采用偏光狀態(tài)經(jīng)過調(diào)變后的光作為傳送信號，但是與第1實(shí)施形態(tài)的偏光通訊裝置不同點(diǎn)是在于生物體功能輔助裝置1與體外控制裝置2之間是采用全雙工通訊裝置。
本偏光通訊裝置中，與第1圖所示的裝置不同的構(gòu)造是生物體功能輔助裝置1具備體內(nèi)收發(fā)射控制裝置3，體外控制裝置2具備體外收發(fā)射控制裝置4。而其他的構(gòu)造則是與第1圖所示的偏光通訊裝置相同。體內(nèi)收發(fā)射控制裝置3控制發(fā)射機(jī)11和接收機(jī)12的動作。體外收發(fā)射控制裝置4控制發(fā)射機(jī)21和接收機(jī)22的動作。
而且體內(nèi)收發(fā)射控制裝置3和體外收發(fā)射控制裝置4互相協(xié)調(diào)地進(jìn)行動作，可同時(shí)使用發(fā)射機(jī)11和接收機(jī)22；以及發(fā)射機(jī)21和接收機(jī)12兩組通訊路徑進(jìn)行全雙工通訊。(2)動作其次，參照第2圖，說明本偏光通訊裝置的具體動作。首先，發(fā)射機(jī)11、21發(fā)射出偏光面已經(jīng)過調(diào)變后的激光。此處，自發(fā)射機(jī)11、21發(fā)射出去的激光之中，在體內(nèi)不會散亂的光以及散亂角較小(散亂程度較小)的光b1、b2分別維持偏光狀態(tài)抵達(dá)接收機(jī)22、12。將這種可視為“直進(jìn)光”的光稱為“準(zhǔn)直進(jìn)光”。
另外，從發(fā)射機(jī)11、21發(fā)射出去的激光之中，受到體內(nèi)的強(qiáng)散光性物質(zhì)強(qiáng)烈散亂后的光a也會抵達(dá)接收機(jī)12、22。因此，想要以光強(qiáng)度調(diào)變信號當(dāng)作傳送信號來進(jìn)行全雙工通訊的話，將會在于接收機(jī)中，從體內(nèi)向體外發(fā)射的光信號的一部分，會加到從體外向體內(nèi)射出的光信號上。又，對于從體內(nèi)向體外射出的光信號也是具有同樣的問題。
但是，經(jīng)過強(qiáng)烈散亂后的光a具有不會維持偏光狀態(tài)的性質(zhì)。也就是，從本光通訊裝置中的發(fā)射機(jī)11所發(fā)射出去的激光之中，經(jīng)過強(qiáng)烈散亂后的光a是不會維持偏光狀態(tài)的無偏光。因此，這種無偏光即使入射到接收機(jī)12，對于接收機(jī)12的接收狀態(tài)和解調(diào)功能所造成的影響也是很小。另外，從發(fā)射機(jī)11所發(fā)射出去的激光之中，在體內(nèi)未散亂的光以及散亂角度很小的光b1維持偏光狀態(tài)抵達(dá)接收機(jī)22。這種現(xiàn)象，對于發(fā)射機(jī)21發(fā)射到接收機(jī)12的激光b2的情況也是相同的。
如此一來，用本偏光通訊裝置，即使位于生物體內(nèi)外的發(fā)射機(jī)11和發(fā)射機(jī)21同時(shí)發(fā)射發(fā)送信號，其發(fā)射光以及散亂光也不會對于發(fā)射側(cè)的接收機(jī)造成影響，所以在生物體的內(nèi)外之間，可實(shí)現(xiàn)利用兩組通訊路徑分別同時(shí)地進(jìn)行收發(fā)射的全雙工通訊。
因此，根據(jù)本偏光通訊裝置，可在生物體的內(nèi)外之間，進(jìn)行全雙工通訊，所以例如即使是當(dāng)生物體功能輔助裝置1的發(fā)射機(jī)11正在進(jìn)行生物體的測定數(shù)據(jù)的發(fā)送中，環(huán)境發(fā)生變化，必須從體外控制裝置2對于生物體功能輔助裝置1進(jìn)行緊急控制的狀況下，也可以使用發(fā)射機(jī)21和接收機(jī)12迅速地執(zhí)行這種緊急的控制。亦即，根據(jù)本偏光通訊裝置可執(zhí)行全雙工通訊，所以當(dāng)從體外控制裝置2的發(fā)射機(jī)21對于生物體功能輔助裝置1發(fā)送命令或數(shù)據(jù)時(shí)，也不必等待這個(gè)時(shí)候正在執(zhí)行中的測定數(shù)據(jù)等的收發(fā)射的結(jié)束，可立即對應(yīng)處理分秒必爭的生物體內(nèi)外的通訊。
此外，根據(jù)本偏光通訊裝置，兩組傳送路徑的發(fā)送信號不會互相干擾，所以可將發(fā)射機(jī)11與接收機(jī)12之間的配置間隔設(shè)成極小，可有效地防止埋設(shè)在生物體內(nèi)的生物體功能輔助裝置1的外型趨于大型化。
B-1變形例若想在生物體之類的強(qiáng)散光性媒體內(nèi)外之間進(jìn)行全雙工通訊，雖然最理想的做法是兩組通訊路徑的兩個(gè)方向都采用偏光調(diào)變方式，如以下說明所示，只有其中一個(gè)方向的通訊路徑使用偏光面調(diào)變，另一個(gè)方向的通訊路徑使用將光的強(qiáng)度予以調(diào)變過的光強(qiáng)度調(diào)變也可以實(shí)現(xiàn)全雙工通訊。(1)構(gòu)成第3圖是顯示本變形例的偏光通訊裝置的方框圖。本裝置中與第2圖所示的偏光通訊裝置不同的構(gòu)造在于與發(fā)射機(jī)11相對應(yīng)的發(fā)射機(jī)11a先將光強(qiáng)度(發(fā)光量)進(jìn)行調(diào)變之后，當(dāng)成發(fā)送信號發(fā)射出去；以及接收機(jī)22a將所接收到的光強(qiáng)度(受光量)當(dāng)作接收信號。至于其他的結(jié)構(gòu)則與第2圖所示的偏光通訊裝置相同。(2)動作其次，參照第3圖說明本偏光通訊裝置的動作。其動作的概要乃是從體外到體內(nèi)的通訊采用偏光面調(diào)變過的激光b2。而從體內(nèi)到體外的通訊采用強(qiáng)度調(diào)變過的激光b11。
首先，偏光面經(jīng)過調(diào)變之后發(fā)射機(jī)21發(fā)射的激光之中的準(zhǔn)直進(jìn)光b2以保持射出時(shí)的偏光面的狀態(tài)抵達(dá)接收機(jī)12。而從發(fā)射機(jī)21的經(jīng)偏光面調(diào)變后發(fā)射的激光之中的會在體內(nèi)強(qiáng)烈散亂的成分光a2、a3成為無偏光的光，這種光a3也會射入到上述接收機(jī)12。此外，發(fā)射機(jī)11a所輸出的光之中，會在體內(nèi)散亂的經(jīng)強(qiáng)度調(diào)變后的無偏光的光a4也射入到接收機(jī)12。但是，由于光a3、a4是無偏光，因此對接收機(jī)12的接收狀態(tài)與解調(diào)功能的影響很小，接收機(jī)12可根據(jù)光b2良好地執(zhí)行解調(diào)。換言之，在接收機(jī)12中，利用差動方式檢測接收到的光的偏光狀態(tài)，可將外部干擾光a3、a4當(dāng)作同相位成分除去。
另一方面，強(qiáng)度經(jīng)過調(diào)變后，從發(fā)射機(jī)11a射出的光之中的準(zhǔn)直進(jìn)光b11以及散亂光a1均抵達(dá)接收機(jī)22a。此處，準(zhǔn)直進(jìn)光b11以及散亂后的成分光a1兩者以相同信號經(jīng)過光強(qiáng)度調(diào)變后，幾乎同時(shí)抵達(dá)接收機(jī)22a，所以兩者均可作為接收機(jī)22a上的接收信號成分。又，從發(fā)射機(jī)21發(fā)射出去的光之中在體內(nèi)散亂后的成分光a2雖然也會抵達(dá)接收機(jī)22a，但是這個(gè)光并未受到光強(qiáng)度調(diào)變，所以對于接收機(jī)22a僅發(fā)揮單純的直流成分的作用，所以可很容易除去。
根據(jù)以上的作用，在本偏光通訊裝置中可就兩個(gè)傳送路徑中的其中一個(gè)方向的通訊路徑采用偏光面調(diào)變，另一個(gè)方向的通訊路徑采用將光強(qiáng)度調(diào)變過的光強(qiáng)度調(diào)變來實(shí)現(xiàn)全雙工通訊。
此外，在本偏光通訊裝置中，接收機(jī)22a所接收的光之中在體內(nèi)散亂后的光a1也與準(zhǔn)直進(jìn)光b11同樣地變成接收信號成分，所以可有效地傳送發(fā)送信號，進(jìn)而減少發(fā)射機(jī)11a的耗電。這是因?yàn)槠饷嬲{(diào)變的時(shí)候，在體內(nèi)強(qiáng)烈散亂后的光并不會維持偏光狀態(tài)，因此，即使象光a3那樣地射入到接收機(jī)12，也可以作為無偏光成分除去，與信號成分之間有很明顯地識別性。亦即，在生物體內(nèi)外之間的全雙工通訊中，為了要有效地使用被埋設(shè)在體內(nèi)的生物體功能輔助裝置1所具有的有限電力，采用光強(qiáng)度調(diào)變方式來執(zhí)行體內(nèi)到體外的通訊的本實(shí)施形態(tài)具有很大的效果。C發(fā)射機(jī)的具體例此處，說明本實(shí)施形態(tài)以及前述第1實(shí)施形態(tài)中的發(fā)射機(jī)11、21、11b。作為發(fā)光元件，其光輸出可調(diào)變的元件雖然較為普遍，但是，偏光狀態(tài)可調(diào)制的元件卻不太普遍。然而，這種偏光調(diào)變發(fā)光元件可利用單一的元件或者多個(gè)元件的組合而實(shí)現(xiàn)。這種情況，必須令兩個(gè)半導(dǎo)體激光器的偏光面正確地垂直相交，并且調(diào)整光軸已使得各個(gè)半導(dǎo)體激光器的照射范圍趨于一致。
例如只要組合多個(gè)元件的話，可藉由利用扭轉(zhuǎn)液晶的旋光元件來將激光源所射出的光的偏光面的方向加以調(diào)變。此外，通過組合一般的半導(dǎo)體激光器等光源以及其他的偏光調(diào)變元件，就可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的發(fā)射機(jī)。此處作為偏光調(diào)變元件可采用“法拉地轉(zhuǎn)子”、液晶或者光電元件等。
又，使用兩個(gè)半導(dǎo)體激光器，將其配置成令兩者的偏光面垂直相交，并且交替地驅(qū)動這兩個(gè)半導(dǎo)體激光器，也可以實(shí)現(xiàn)能調(diào)變偏光的元件。這種情況，必須令兩個(gè)半導(dǎo)體激光器的偏光面正確地垂直相交，并且調(diào)整光軸以使得各個(gè)半導(dǎo)體激光器的照射范圍趨于一致。
但是，以這種方式組合多個(gè)元件的話，發(fā)射機(jī)趨于復(fù)雜且大型化，也就不適合作為生物體功能輔助裝置1的一部分來埋入體內(nèi)。此外，這種情況的缺點(diǎn)之一是液晶的回應(yīng)速度不快，不足以供通訊利用。
另一方面，一般的半導(dǎo)體激光器雖然會發(fā)射出偏光面一定的直線偏光，但是通過改變構(gòu)造亦可能將偏光面加以調(diào)變。因此，作為其例子，對垂直共振型面發(fā)光激光器進(jìn)行說明。
第4圖是顯示各個(gè)發(fā)射機(jī)11、21、11b中作為發(fā)光裝置的垂直共振型面發(fā)光激光器(以下簡稱為面發(fā)光激光器)的外觀的立體圖。面發(fā)光激光器的特征為激光73是從開口部72對基板71垂直地射出。面發(fā)光激光器在基板71上利用光刻技術(shù)加工制作由外延生長技術(shù)形成的半導(dǎo)體層。
第5圖是面發(fā)光激光器的斷面圖。當(dāng)電子或空穴載流子從下部電極86、上部電極82注入的話，這些載流子會持續(xù)擴(kuò)散，而抵達(dá)活性層84。若是可讓上部電極82所注入的栽流子受到電流狹窄層83的收束而集中到開口部72的正下方的活性層84的構(gòu)造更佳。抵達(dá)活性層84的電子、空穴再結(jié)合后，放出光線。這個(gè)光將會在由下部半導(dǎo)體鏡85與上部半導(dǎo)體鏡81所形成的共振器中往復(fù)傳送。這種往復(fù)傳送的光在通過活性層84時(shí)，由于為會引起感應(yīng)發(fā)光而被放大，變成較大輸出的光而且被封閉在共振器中。其中的一部份將會穿過上部半導(dǎo)體鏡81，作為激光發(fā)射到外部。
雖然面發(fā)光激光器是以這種方式進(jìn)行動作，但是，由第4圖可看出共振器74的形狀是可利用光刻的加工方式自由地設(shè)計(jì)，所以可控制偏光。例如若制作成第4圖所示的斷面呈圓形的共振器74的話，因?yàn)闊o特定的方位所以激光73的偏光面的自由度很大。因此，如第6圖所示，通過改變注入電流量即可進(jìn)行偏光面的切換。第6圖示出光輸出的平行方向(此處所稱的平行方向是方便性的方向)的偏光成分31與垂直方向(與平行方向垂直的方向)的偏光成分232的注入電流的依存關(guān)系。由第6圖可得知如果注入電流未達(dá)Ith的話，則主要是發(fā)射出平行方向的直線偏光，但是注入電流超過Ith的話，則是轉(zhuǎn)換為垂直方向的直線偏光。也就是說，如果用Ith的周期調(diào)制注入電流就能夠調(diào)制直線偏光的偏光面。此處，雖然示出將注入電流進(jìn)行調(diào)變的例子，但是亦可利用其他的方式例如施加電場或磁場、附加畸變、注入偏光等等方式來對于偏光面進(jìn)行調(diào)變。通過采用這種面發(fā)光激光器作為直線偏光調(diào)變發(fā)光元件，就可以完成本實(shí)施形態(tài)的發(fā)射機(jī)。
此外，前述的面發(fā)光激光器也可以當(dāng)作發(fā)射機(jī)11a上的光強(qiáng)度調(diào)變用的光源使用。
藉由以上的構(gòu)成方式，本偏光通訊裝置采用面發(fā)光激光器當(dāng)作發(fā)射機(jī)的光源，而得以產(chǎn)生下述的嶄新效果。第1效果是可減少發(fā)射機(jī)的耗電。與傳統(tǒng)所采用的一般的半導(dǎo)體激光器也就是端面發(fā)光激光器相比，面發(fā)光激光器發(fā)光時(shí)所需的臨界值電流很小。換言之，只要供給些微的電流，面發(fā)光激光器就可發(fā)光，所以可有效地抑制其耗電量。
第2效果是因?yàn)槊姘l(fā)光激光器可發(fā)出指向性非常強(qiáng)的圓錐或圓筒型光束，所以可以減少所射出的光束之中未抵達(dá)接收機(jī)的無謂損失的光，進(jìn)而以低電力實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通訊或高速通訊的效果。如果是以LED作為光源的話，其光放射角很大，發(fā)光面本身也很大，所以很難利用透鏡將光線變成平行光。相對于此，面發(fā)光激光器因?yàn)槭巧涑鰣A錐或圓筒型光束，所以可將光強(qiáng)度集中到單一方向。在生物體這種強(qiáng)散光性媒體中，無論哪一種光都將會被散亂而擴(kuò)散，但是若比較兩種照射方式，其中一種是照射的面積較大的光，另一種是照射受到收束后的平行光，當(dāng)然是以后者的照射方式其抵達(dá)接收機(jī)的光量比例較高，因此較為有利。因?yàn)橛羞@種結(jié)果，因此采用面發(fā)光激光器的本偏光通訊裝置只要低電力就可進(jìn)行通訊，所以可抑制耗電量。
此外，發(fā)射電力也就是光量或光強(qiáng)度與通訊速度之間處于折衷的關(guān)系，只要愈提高發(fā)送電力就愈可實(shí)現(xiàn)高速的通訊。因此，本偏光通訊裝置可進(jìn)行更高速的通訊。
第3效果是通過使用面發(fā)光激光器而具有可改善通訊中的信噪比(S/N比)的效果。相對于LED的波長是會分布超過100nm以上的波段，面發(fā)光激光器的光只會分布低于1nm以下的波段。因此，在接收機(jī)側(cè)，如使用干涉型濾波器之類的窄波段濾波器的話，即可提高信噪比(S/N比)
D第3實(shí)施形態(tài)接下來，說明將光共振器的形狀制作成如第7圖所示的長方形的情況。這種情況下，射出光B的偏光方向被固定為長方形的短邊方向。因此，藉由以下的構(gòu)成方式就可實(shí)現(xiàn)偏光調(diào)變發(fā)光元件。亦即，如第8圖所示，是在半導(dǎo)體基板上設(shè)置兩個(gè)第7圖所示的單體型的面發(fā)光激光器元件的復(fù)開口型面發(fā)光激光器。這兩個(gè)面發(fā)光激光器元件分別射出不同偏光面的激光。因此，按照傳送信號來選擇驅(qū)動這兩個(gè)面發(fā)光激光器元件的其中一方，即可射出將偏光面調(diào)變過的激光。
具體而言，通過形成第8圖所示般的斷面呈長方形的共振器74a、75b，就可控制偏光面朝向預(yù)定的某一方向。若形成長方形的共振器74a、75b的話，偏光面就被固定在與長方形的短邊平行的方向。換言之，通過在同一基板71上相鄰地形成有短邊與x軸平行的長方形共振器74a以及短邊與Y軸平行的長方形共振器74b，就可分別獲得與x軸平行的直線偏光14d以及與Y軸平行的直線偏光15c。這種雖然不是將正交的直線偏光調(diào)變之后從單一開口部發(fā)射出來的，但是卻是從非?？拷拈_口部72a、72b分別發(fā)射出互相正交的直線偏光的結(jié)構(gòu)。在發(fā)射出與x軸平行的直線偏光時(shí)，從上部電極82a注入電流，在發(fā)射出與Y軸平行的直線偏光時(shí)，從上部電極82b注入電流即可。
第9圖是表示將具有兩個(gè)第8圖所示的面發(fā)光激光器元件的復(fù)開口型面發(fā)光激光器101作為直線偏光調(diào)變發(fā)光元件來動作用的電路的電路圖。在第8圖中，運(yùn)算放大器OP1、晶體管TR1、電阻R1構(gòu)成一個(gè)定電流供給源，從晶體管TR1的射極供給與由可變電阻VR設(shè)定的電壓對應(yīng)的電流。當(dāng)運(yùn)算放大器OP1的+端子被可變電阻VR設(shè)定為電壓V1時(shí)，就從晶體管TR1供給出電流Ie=(V-V1)/R1。
又，晶體管TR2、晶體管TR3是開關(guān)用的晶體管，具有將電流Ie切換到面發(fā)光激光器元件LDX或LDY的功能。晶體管TR2、TR3的基極被發(fā)送二進(jìn)值數(shù)據(jù)51或者通過反相器INV后的反相信號所驅(qū)動。換言之，TR2和TR3互補(bǔ)地進(jìn)行導(dǎo)通/斷開切換，其中一方處于導(dǎo)通的時(shí)候，另一方就處于斷開的狀態(tài)。因此，在某一時(shí)間中，電流Ie只會流過面發(fā)光激光器元件LDX或LDY的其中一方。這種面發(fā)光激光器元件LDX、LDY正是形成在同一基板71上的復(fù)開口型面發(fā)光激光器101。若將面發(fā)光激光器元件LDX采用可發(fā)射與x軸平行的直線偏光的面發(fā)光激光器元件，將面發(fā)光激光器元件LDY采用可發(fā)射與Y軸平行的直線偏光的面發(fā)光激光器元件的話，當(dāng)發(fā)送二進(jìn)值數(shù)據(jù)51為“1”時(shí)，從復(fù)開口型面發(fā)光激光器101就發(fā)射出與x軸平行的直線偏光，為“0”時(shí)，從復(fù)開口型面發(fā)光激光器101就發(fā)射出與Y軸平行的直線偏光。
使用這種復(fù)開口型面發(fā)光激光器101作為直線偏光調(diào)變發(fā)光元件，并且以第9圖的電路驅(qū)動就能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)射機(jī)11、21、11a。此處，從第8圖所示的晶體管TR1流出一定電流，并利用晶體管TR2、晶體管TR3來改變電流的路徑的這種電路構(gòu)成方式具有能夠高速調(diào)變的特征。
此外，在第7圖和第8圖所示的實(shí)施形態(tài)中，雖然是針對在同一半導(dǎo)體基板上具備兩個(gè)面發(fā)光激光器元件的發(fā)射機(jī)予以說明，但是亦可實(shí)現(xiàn)與這種同樣地在同一半導(dǎo)體基板上具備多個(gè)面發(fā)光激光器元件的發(fā)射機(jī)。
根據(jù)上述的偏光通訊裝置，采用偏光來作為傳送信號，所以能夠防止全雙工通訊時(shí)的兩個(gè)傳送信號的互相干擾。這也顯示出能夠?qū)⒕邆涞?圖所示的生物體功能輔助裝置的發(fā)射機(jī)11與接收機(jī)12配置得極為靠近。亦即，可將第8圖所示的多個(gè)面發(fā)光激光器元件與第9圖所示的面發(fā)光激光器驅(qū)動電路形成在同一半導(dǎo)體基板上，因此能夠?qū)⒈景l(fā)明的偏光通訊裝置的外形制作得極為緊湊而呈小型化。E第4實(shí)施形態(tài)(1)構(gòu)成第4實(shí)施形態(tài)中，采用在同一半導(dǎo)體基板上形成多個(gè)面發(fā)光激光器元件所構(gòu)成的陣列型面發(fā)光激光器(復(fù)開口型面發(fā)光激光器)作為第1圖或第2圖中的發(fā)射機(jī)11、21、11a。本實(shí)施形態(tài)的偏光通訊裝置采用在同一半導(dǎo)體基板上形成多個(gè)如第4圖和第5圖所示的面發(fā)光激光器元件作為發(fā)射機(jī)11、21、11b的光源。
而且從多個(gè)面發(fā)光激光器元件之中選擇幾個(gè)，并按照傳送信號采選擇驅(qū)動這些面發(fā)光激光器元件，從而發(fā)射出偏光面經(jīng)過調(diào)變過的激光。
另外，當(dāng)經(jīng)常驅(qū)動的面發(fā)光激光器變成非所期望的狀態(tài)時(shí)(例如故障時(shí))，就驅(qū)動其他的面發(fā)光激光器(預(yù)備的激光器)以繼續(xù)進(jìn)行通訊。(2)動作接下來，參照第1圖等說明本偏光通訊裝置的動作。埋設(shè)在體內(nèi)的生物體功能輔助裝置1，最好是希望能夠保持埋設(shè)在體內(nèi)的狀態(tài)，半永久性地持續(xù)使用。這種要求對于作為生物體功能輔助裝置1的一部份的發(fā)射機(jī)11、21等而言，也是受到同樣的期望。
另外，第4圖等所示的面發(fā)光激光器可將多個(gè)這種面發(fā)光激光器形成在半導(dǎo)體基體的一個(gè)晶片上，并且可將各面發(fā)光激光器之間的間隔配置成非常小(例如40至50微米)。然后，將這些多個(gè)面發(fā)光激光器之中的一部份當(dāng)作預(yù)備的光源。當(dāng)用于通訊的面發(fā)光激光器的輸出降低或損壞時(shí)，即可切換到預(yù)備的面發(fā)光激光器，不必修理亦可繼續(xù)通訊。
此外，若想要提高通訊速度等情況時(shí)，必須在發(fā)射機(jī)中加大發(fā)光量。對于此種情況，也可通過同時(shí)調(diào)制驅(qū)動多個(gè)面發(fā)光激光器，而增大發(fā)光量以提高通訊速度。
第11圖示出本實(shí)施形態(tài)的偏光通訊裝置的發(fā)射機(jī)的構(gòu)成例的方框圖。多個(gè)面發(fā)光激光器元件115a、115b、115z依據(jù)CPU111的輸出信號01、02而被驅(qū)動。此處，輸出信號01是用來控制供給電流量的信號，輸出信號02是用來選擇欲驅(qū)動的面發(fā)光激光器元件的信號。而且輸出信號01用D/A轉(zhuǎn)換器112轉(zhuǎn)換成模擬量。多工器113則是輸入來自D/A轉(zhuǎn)換器112的輸出信號之后，輸出一信號給由輸出信號02所選定的面發(fā)光激光器元件。在多工器113中，輸入D/A轉(zhuǎn)換器112的輸出信號并輸出到輸出信號02特定的面發(fā)光激光元件。這里，多工器113的輸出信號經(jīng)過放大器114放大而成為面發(fā)光激光器元件的驅(qū)動電流。
另外，在各面發(fā)光激光器元件115a、115b、115c的旁邊分別設(shè)有發(fā)光二極管116a、116b、116c。然后，檢測出目前正作為光通訊的光源而被驅(qū)動的面發(fā)光激光器元件的發(fā)光量。這個(gè)發(fā)光量再經(jīng)由多工器117、取樣/保持電路118以及A/D轉(zhuǎn)換器119而被輸入到CPU111。又，進(jìn)行光通訊的對手也就是體外的接收機(jī)121中的接收信號的振幅值也是經(jīng)由發(fā)射機(jī)122以及接收機(jī)123而輸入到CPU111。
然后，CPU111再依據(jù)輸出信號01的值、和正在驅(qū)動中的面發(fā)光激光器掃光量、和通訊對手的接收信號的振幅值來判斷目前正在驅(qū)動中的面發(fā)光激光器的動作有否異常。此處，例如，與輸出信號01的值相比，當(dāng)其發(fā)光量或者接收信號振幅小時(shí)，CPU111就判斷為該面發(fā)光激光器發(fā)生故障。并且，CPU111將改變輸出信號02，且停止供電到目前正在驅(qū)動中的面發(fā)光激光器元件，而是供電到其他的面發(fā)光激光器元件，以切換被當(dāng)成光源的面發(fā)光激光器元件。
此外，所有作為前述發(fā)射機(jī)110的構(gòu)成要素的電子零件都設(shè)在同一半導(dǎo)體基板上為佳。如此一來，可將前述發(fā)射機(jī)110制作成極為緊湊的形狀。
根據(jù)這種構(gòu)成方式的本偏光通訊裝置，可抑制發(fā)射機(jī)11、21等的故障的發(fā)生，所以可提供能夠更安全地長期間連續(xù)使用的生物體內(nèi)外間的通訊裝置。而且，通過采用多個(gè)面發(fā)光激光器作為光源，亦可提高通訊速度。(變形例)第10圖示出用來驅(qū)動具有多個(gè)面發(fā)光激光器元件的復(fù)開口型面發(fā)光激光器的電路之一例的電路圖。數(shù)據(jù)輸出源91所輸出的信號可作為從發(fā)射機(jī)11等所送出的傳送信號的基礎(chǔ)。開關(guān)控制裝置93所輸出的信號用來選擇可編程序開關(guān)陣列92的輸出端子S1～S8之中的成為活性狀態(tài)的輸出端子?？删幊绦蜷_關(guān)陣列92將從接收數(shù)據(jù)輸出源91接收的信號從被開關(guān)控制裝置93選擇出來的輸出端子輸出。面發(fā)光激光器94由多個(gè)面發(fā)光激光器元件94a～94h所組成。晶體管97a～97h根據(jù)分別從可編程序開關(guān)陣列的輸出端子S1～S8輸出的電流而進(jìn)行導(dǎo)通/斷開，并且分別供給電流到面發(fā)光激光器元件94a～94h。
如此一來，根據(jù)本電路就能夠只針對開關(guān)控制裝置93所選擇的面發(fā)光激光器元件供給驅(qū)動電流，可從多個(gè)面發(fā)光激光器元件之中，隨意地選擇用來、成為光源的面發(fā)光激光器元件。此處，開關(guān)控制裝置93的動作是可利用位于生物體外部的發(fā)射機(jī)21的發(fā)射信號來控制，所以可從生物體外部隨意地選擇作為生物體內(nèi)發(fā)射機(jī)的光源的面發(fā)光激光器元件。F其他實(shí)施形態(tài)以下，說明將本發(fā)明的偏光通訊裝置與攜帶型機(jī)器組合的實(shí)施形態(tài)。但是，實(shí)際上并不局限在以下所說明的形態(tài)，亦可組裝在其他的日常隨身用品上。
第12圖示出將本發(fā)明的偏光通訊裝置的體外控制裝置與手表組合在一起的形態(tài)的立體圖。圖中，40是手表、41是手表的本體、42～43是用來進(jìn)行各種顯示的顯示部。又，44～46是按鈕，可操作用來改變顯示部42～43的顯示內(nèi)容或者改變作為光源的面發(fā)光激光器元件。此外，47是發(fā)射機(jī)、48是接收機(jī)，可用來與埋設(shè)在手腕中的生物體功能輔助裝置(圖示省略)互相通訊。又，亦可將發(fā)射機(jī)47和接收機(jī)48設(shè)在手表的本體41的背面。
發(fā)射機(jī)47以及接收機(jī)48是裝設(shè)在安裝件50的背面，安裝件50則是被可自由滑動地安裝在手表表帶49上。然后，將手表40穿戴于手腕上并使得按鈕44剛好位于手背的中心線上，如此一來，即可讓位在體內(nèi)的生物體功能輔助裝置的發(fā)射機(jī)與接收機(jī)48互相對置，且讓生物體功能輔助裝置的接收機(jī)與發(fā)射機(jī)47互相對置。
而且，位于體內(nèi)的生物體功能輔助裝置的發(fā)射機(jī)以及接收機(jī)與位于體外的發(fā)射機(jī)47以及接收機(jī)48的位置關(guān)系的微調(diào)由使用者(即，裝戴者)一面看著被顯示于顯示部43上的接收機(jī)48的接收狀態(tài)，一面調(diào)整安裝件50的位置。而且，這種微調(diào)也可讓裝戴者操作按鈕46等以更改作為生物體功能輔助裝置的發(fā)射機(jī)的光源的面發(fā)光激光器元件的選擇的方式來執(zhí)行。
第13圖示出將本發(fā)明的偏光通訊裝置的體外控制裝置與項(xiàng)鏈組合后的形態(tài)的立體圖。圖中，61是傳感器貼片，由例如海綿狀的緩沖材構(gòu)成。在傳感器貼片61中，由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)所組成的接收發(fā)射裝置62被安裝成與皮膚表面接觸。如此一來，這種頸部接收發(fā)射裝置62可接觸到頭部后側(cè)的皮膚，并且可與埋設(shè)在頭部內(nèi)部的生物體內(nèi)功能輔助裝置互相通訊。
此外，在具有中空部的本體63中組裝著這個(gè)偏光通訊裝置的控制功能部分。這個(gè)本體63是做成項(xiàng)鏈墜子或胸針墜子形狀的盒體，在其正面設(shè)有例如圖像顯示部和按鈕。而且接收發(fā)射裝置62與本體63分別被安裝在鏈子67上，并利用埋設(shè)在這個(gè)鏈子67中的導(dǎo)線(未圖示)而進(jìn)行電連接。
第14圖示出將本發(fā)明的偏光通訊裝置的體外控制裝置與眼鏡組合后的形態(tài)的立體圖。在這種眼鏡形態(tài)的構(gòu)造中，是將對使用者進(jìn)行報(bào)知功能的顯示裝置也組裝在一起。
如圖所示，裝置本體是區(qū)分成本體175a和本體175b，分別被安裝在眼鏡的眼鏡腳176上，這些本體是通過埋設(shè)在眼鏡腳176的內(nèi)部的導(dǎo)線相互電連接。
本體175a內(nèi)裝顯示控制電路，在這個(gè)本體175a的靠近鏡片177側(cè)的側(cè)面上，全面地安裝一個(gè)液晶面板178，該側(cè)面的一端是以預(yù)定角度固定著鏡子179。此外，在本體175a中裝入包含光源(圖示省略)的液晶板178的驅(qū)動電路；以及用來制作顯示數(shù)據(jù)的電路。由這個(gè)光源所發(fā)射的光通過液晶板178之后，再被鏡子179反射，然后投射到眼鏡的鏡片177。而且，在本體175b內(nèi)裝入該裝置的主要部分，在其上表面是設(shè)有各種按鈕。又，這些按鈕180、181的功能依據(jù)裝置的不同而相異。
另外，用來收發(fā)激光的接收機(jī)以及發(fā)射機(jī)內(nèi)裝在貼片182、183中，并且可將貼片182、183固定到耳朵。這些貼片182、183利用自本體175b引出的導(dǎo)線184、184而進(jìn)行電連接。而且，通過將貼片182、183固定到耳朵，可使得已經(jīng)埋設(shè)在該耳朵內(nèi)的生物體內(nèi)功能裝置的接收發(fā)射機(jī)與貼片內(nèi)的接收發(fā)射機(jī)互相相對，能夠互相通訊。G第5實(shí)施形態(tài)其次，說明使用前述面發(fā)光激光器來檢測脈波的實(shí)施形態(tài)。(1)構(gòu)成第15圖示出本發(fā)明的第5實(shí)施形態(tài)的基本構(gòu)成的功能方框圖。圖中，141是用來照射激光的發(fā)射部，其光源是采用將激光的偏光面調(diào)變后予以輸出者。142是接收部，備有可選擇性地接收預(yù)定偏光狀態(tài)的光的偏光濾光片以及受光元件，輸出與所接收到的光的偏光狀態(tài)(偏光角、橢圓率)對應(yīng)的電信號。
此處，簡單說明偏光面的調(diào)變。所謂“偏光”有例如直線偏光、右旋圓偏光、左旋圓偏光、橢圓偏光、而偏光面的調(diào)變則是按照調(diào)變信號來改變偏光的狀態(tài)來進(jìn)行。例如如果使用直線偏光的話，就將互相垂直相交的直線偏光，以分別對應(yīng)“1”信號和“0”信號的方式，切換偏光面來進(jìn)行調(diào)變。如果是采用右旋圓偏光和左旋圓偏光的圓偏光的話，則以分別對應(yīng)“1”信號和“0”信號的方式，切換偏光方向來進(jìn)行調(diào)變。在接收側(cè)則通過偏光濾光片等來鑒別朝哪一個(gè)方向偏光，而進(jìn)行解調(diào)。
又，一般的半導(dǎo)體激光雖然僅能發(fā)射出直線偏光，但是如果使用4分之1波長板的話，就可將直線偏光轉(zhuǎn)換成圓偏光。亦即，通過將4分之1波長板配置在對直線偏光的光軸傾斜45度的位置，來切換直線偏光的方位，即可產(chǎn)生右旋或左旋的圓偏光。此外，如果是垂直共振型面發(fā)光半導(dǎo)體激光器的話，則不必使用4分之1波長板亦可進(jìn)行偏光面的調(diào)變。至于面發(fā)光激光器的詳情，容后說明。
又，接收的時(shí)候，則與發(fā)射時(shí)的過程相反，使用4分之1波長板將圓偏光轉(zhuǎn)換成兩個(gè)軸的直線偏光，并可通過檢測各軸的偏光成分的大小來進(jìn)行解調(diào)工作。試舉一例說明如下只要將4分之1波長板置于自光學(xué)軸傾斜±45度的位置，分別定出X軸、Y軸，并設(shè)有可將與X軸平行的偏光成分反射，而讓與Y軸平行的偏光成分透過的偏光光束分光器，還可以設(shè)置用來檢測被偏光光束分光器分離后的偏光成分的光檢測器。然后，只要將各個(gè)光檢測器的輸出輸入到差動放大器，則只有偏光已經(jīng)過調(diào)變后的成分才放大，而可除去未偏光的外部干擾光的影響所產(chǎn)生的同一相位的成分，如此一來，可獲得具有良好的信噪比(S/N)的信號。
其次，在第15圖中所示的143是傳送路徑測定裝置，用來檢測接收部142的接收信號的強(qiáng)度(振幅)，并將其檢測結(jié)果輸出到顯示部(報(bào)知裝置)144。顯示部144由液晶點(diǎn)顯示器構(gòu)成，用來執(zhí)行各種顯示同時(shí)顯示出傳送路徑測定裝置143的檢測結(jié)果。這個(gè)實(shí)施形態(tài)中，顯示部144雖然是以數(shù)值來顯示傳送路徑測定裝置143的測定結(jié)果，但是亦可以用圓形圖、長度產(chǎn)生變化的柱狀圓之類的圖象的顯示形態(tài)進(jìn)行顯示?？偠灾?，只要能夠報(bào)給操作者知道傳送路徑測定裝置143的檢測結(jié)果即可。
第15圖所示的圖號145是脈波檢測電路，是從接收部142所輸出的信號當(dāng)中抽出脈波成分作為脈波信號輸出。脈波檢測電路145由于通過預(yù)定的濾波電路等來抽出脈波，所以可除去雜音成分，提高信噪比(S/N)。脈波檢測電路145輸出的脈波信號被供給到顯示部144，在顯示部144顯示出脈波。此外，通過在脈波檢測電路145中進(jìn)行高速的傅立葉函數(shù)變換，計(jì)算出脈波信號的頻譜，則亦可將該頻譜顯示于顯示部144。
其次，第16圖是顯示本實(shí)施例的外觀的立體圖。如圖所示，本實(shí)施形態(tài)采用手表的形態(tài)。圖16中的150是本體，其內(nèi)部收容著傳送路徑測定裝置143、顯示部144以及脈波檢測電路145。又，在本體150中，也設(shè)置了未圖示的時(shí)鐘IC，顯示部144是如第16圖所示，可顯示出時(shí)鐘IC輸出的時(shí)刻信息。又，149是用來執(zhí)行各種操作的操作按鈕，可進(jìn)行例如測定脈波的測定模式以及顯示時(shí)刻的時(shí)鐘模式等的切換。
前述的發(fā)射部141的發(fā)射面露出于本體150的背面，將激光朝圖中的箭頭所示方向發(fā)射出去。在本體150上是安裝著一對腕帶146a、146b，如第17圖所示將這一對腕帶146a、146b卷繞在手腕，再利用預(yù)定的止環(huán)152予以扣止，即可佩帶在手腕上。147是可沿著腕帶146a、146b移動的具有矩形斷面的筒狀滑動體，接收部2是設(shè)在這個(gè)滑動體147內(nèi)。接收部142是被設(shè)置成讓其受光面與發(fā)射部1的發(fā)射面互相相對，從而能夠接收自發(fā)射部141所發(fā)射出去的激光。此外，在接收部142與本體150之間，設(shè)有未圖示的信號線，利用這個(gè)信號線來將接收信號傳送到傳送路徑測定裝置143以及脈波檢測電路145。
此處，第18圖是顯示將本實(shí)施形態(tài)裝設(shè)在左腕的狀態(tài)的斷面圖。在這個(gè)圖中所示的狀態(tài)下，自發(fā)射部141發(fā)射出去的激光穿過橈骨動脈血管161而抵達(dá)接收部142。亦即，在圖示的狀態(tài)下，橈骨動脈血管161位于從發(fā)射部141至接收部142之間的激光傳送路徑L上。這種位置關(guān)系是最適合檢測脈波的位置關(guān)系。
而橈骨動脈血管161在手腕斷面中位于橈骨162側(cè)。并且必須將傳送路徑L設(shè)定在避開橈骨162的位置，考慮到以上的位置關(guān)系，在本實(shí)施形態(tài)中，將傳送路徑L的傾斜角設(shè)定為以本體150的底面為基準(zhǔn)時(shí)，60°≤θ≤85°。由于設(shè)定成這種傾斜角，在通常的佩帶狀態(tài)下，可將傳送路徑L設(shè)定在避開橈骨162以及尺骨163的位置?？偠灾?，只要將發(fā)射部141與接收部142的位置以及激光(波動)的發(fā)射方向設(shè)定在可避開橈骨162以及尺骨163的位置即可。
又，在本實(shí)施形態(tài)中，由于后述的作用，可將傳送路徑L調(diào)整成更正確地穿過橈骨動脈161的中心。(2)動作其次，說明本實(shí)施形態(tài)的動作。首先，將腕帶146a、146b繞在手腕上，再利用止環(huán)152加以固定。然后，操作其操作按鈕145以設(shè)定為測定模式。其結(jié)果就從發(fā)射部1發(fā)射出激光，再由接收部142接收。
此處，流過血管的血液具有吸光特性。因此，接收部142所接收到的激光的光量隨著流過橈骨動脈血管161中的血液而衰減。衰減的原因是因?yàn)榧す獾囊徊糠荼谎褐械难t蛋白所吸收。而其衰減量變成該血管中受到激光穿過的部位的血液容量的函數(shù)，換言之，是對應(yīng)于流過橈骨動脈血管161的血液的脈波。脈波檢測電路145從接收部142的輸出信號來檢測脈波，并將其輸出到顯示部144。藉此，操作者就能夠觀測被顯示在顯示部144上的自己的脈波。
同時(shí)，在傳送路徑測定裝置143中又檢測出接收信號的振幅值，并將該值顯示在顯示部144。操作者可以一方面觀察顯示部144的顯示，一方面移動滑動體147，以調(diào)整到最大的振幅值。其后果，可將傳送路徑L設(shè)定在于通過動脈血管161的中央的位置。因此，接收部142所接收到的脈波信號的信噪比(S/N)成為最大，能夠進(jìn)行良好的脈波測定。
又，在本實(shí)施形態(tài)中，是將發(fā)射部141所發(fā)射且穿過橈骨動脈161的斷面后的光束，由接收部142來接收，所以與“在橈骨動脈161中反射的光作為脈波檢測信號”的方式相比，受到體內(nèi)外的自然光或日光燈的光等的影響的比例很小，因此能夠更正確而穩(wěn)定地檢測脈波。
這是因?yàn)轶w內(nèi)的反射光并不會保持發(fā)射光所具有的屬性(波長、相位、偏光度等)，所以該反射光難以和體外的自然光、照射光等難以區(qū)別，但由于穿過體內(nèi)的光依然保持其屬性，所以能夠很容易與其他的光進(jìn)行區(qū)別。
又，在本實(shí)施形態(tài)中，由于采用偏光后的激光，所以可將外部干擾光的影響減到極小。以下對此進(jìn)行說明。
發(fā)射部141所射出的偏光激光在穿過橈骨動脈161之后，抵達(dá)接收部142，而接收部142則是只接收預(yù)定的偏光狀態(tài)的光。此處，如第19圖所示，在發(fā)射部141所發(fā)射出來的偏光191中，有一部份是在受檢者的手腕中(以下，簡稱為體內(nèi)190)受到強(qiáng)烈的多重散亂，在其體內(nèi)朝隨機(jī)性的方向擴(kuò)散出去而成為擴(kuò)散光成分192。該擴(kuò)散光成分192并不會維持發(fā)射時(shí)的偏光狀態(tài)，而成為無偏光。另一方面，在發(fā)射裝置141所發(fā)射的偏光之中有具有較小散亂角且朝前方傳輸?shù)慕S前方多重散亂光成分193；以及逐漸受到前方的散亂且以最短距離(時(shí)間)直進(jìn)的前方多重散亂直進(jìn)光成分194。近軸前方多重散亂光成分193以及前方多重散亂直進(jìn)光成分194具有可維持發(fā)射時(shí)的偏光狀態(tài)的性質(zhì)。
并且，該近軸前方多重散亂光成分193以及前方多重散亂直進(jìn)光成分194由于幾乎都是直進(jìn)，所以在穿過橈骨動脈血管161后，將抵達(dá)接收部142。另一方面，在體內(nèi)廣范圍擴(kuò)散后的擴(kuò)散光成分192的一部份雖然也會抵達(dá)接收部142，但是由于無偏光將受到接收部142的濾光片所阻截，所以不會成為檢測信號。又，體外的自然光、各種照明光等雖然也會抵達(dá)接收部142，但是這些無偏光也受到接收部142的濾光片所阻截，所以不會成為檢測信號。
如上所述，在本實(shí)施形態(tài)中，可有效地區(qū)別出在體內(nèi)廣范圍地?cái)U(kuò)散的散亂光、自體外進(jìn)入體內(nèi)的光(自然光、各種照明光等)與檢測信號不同，所以可正確且穩(wěn)定地進(jìn)行脈波檢測。G-1第5實(shí)施形態(tài)的變形例(1)激光器的一例在前述的實(shí)施例中，作為發(fā)射部1的光源，適合使用在前述第4圖至第6圖所說明過的垂直共振器型面發(fā)光半導(dǎo)體激光器。通過采用面發(fā)光半導(dǎo)體激光器當(dāng)作發(fā)射部的光源，能夠獲得與前述實(shí)施形態(tài)同樣的效果。(2)報(bào)知裝置的一例如前所述，根據(jù)本實(shí)施形態(tài)，雖然制作成利用顯示方式來向操作者報(bào)知傳送路徑L與橈骨動脈161的位置關(guān)系，但是也可制作成利用聲音報(bào)知的方式來取代顯示方式的報(bào)知。亦即，如第15圖的虛線所示，只要設(shè)置可根據(jù)傳送路徑測定裝置143的輸出信號而發(fā)出聲音的發(fā)音裝置VO即可。在該發(fā)音裝置VO中，例如制作成通過根據(jù)接收信號的振幅來改變音量、音高、音色之類的聲音屬性，向操作者報(bào)知傳送路徑L與橈骨動脈161的位置關(guān)系。此外，也可以制作成通過改變聲音的發(fā)音間隔例如“Pi-Pi-Pi”之類的電子聲音的發(fā)音間隔來進(jìn)行報(bào)知的工作。(3)傳送路徑L的位置判斷方式本實(shí)施形態(tài)雖然是利用接收信號的振幅來判定傳送路徑L與動脈血管的位置關(guān)系，但是也可以代之以使用頻率、相位等波動的其他屬性來進(jìn)行判定。(4)接收部142的定位方法的一例如前所述，根據(jù)本實(shí)施形態(tài)，雖然能夠一面觀察顯示部144的顯示內(nèi)容，來將傳送路徑L的位置設(shè)定在最佳位置，但是在佩帶到手腕時(shí)的初步位置的定位，最好還是盡量放置在可穿過橈骨動脈161附近的位置為宜。因此，亦可在腕帶146a上標(biāo)示一個(gè)記號，以作為初步定位時(shí)的參考。亦即，如第17圖所示，在腕帶146a上，以預(yù)定的間隔預(yù)先標(biāo)示刻度13m、13m……，如此一來，可以讓操作者得知當(dāng)滑動體147抵達(dá)哪一個(gè)刻度13m位置時(shí)，傳送路徑L位于良好的位置。因此，操作者將腕帶146a、146b佩帶到手腕之后，即可將滑動體147的位置調(diào)整到達(dá)該刻度的位置。如此一來，移行到測定模式之后的滑動體147，只要很少的調(diào)整量即可，因此可迅速地進(jìn)行測定。H第6實(shí)施形態(tài)(1)構(gòu)成第20圖是第6實(shí)施形態(tài)的構(gòu)成的方框圖。本實(shí)施形態(tài)設(shè)有一個(gè)接收位置控制部170來取代前述第5實(shí)施形態(tài)的構(gòu)成中的滑動體147。接收位置控制部170用來將接收部142朝手腕的圓周方沿(與橈骨動脈垂直相前的方向)驅(qū)動，以控制接收部142的位置使得傳送路徑測定裝置143所輸出的接收信號的振幅值趨于最大。此處，第21圖示出接收位置控制部170的外觀的正面圖(皮膚側(cè))，如圖所示，腕帶146b穿過。接收位置控制部170的內(nèi)部采用線性馬達(dá)的構(gòu)成方式，圖示中的170b是其滑件，在滑件170b上設(shè)有一個(gè)朝皮膚側(cè)突出的突出部170c，并將接收部2安裝在這個(gè)突出部170c。突出部170c沿槽170a向圓面的左右方向自由移動約1公分左右的行程。第22圖的說明圖示出將本實(shí)施形態(tài)佩帶于手腕時(shí)的各部的位置關(guān)系的概略，如圖所示，接收部2接觸手腕的表皮。(2)動作在以上的構(gòu)成方式中，一旦設(shè)定為測定模式之后，就從傳送路徑測定裝置143輸出接收信號的振幅值。接收位置控制部170使接收部142朝右移動1個(gè)節(jié)距之后，判定接收信號的振幅值是否變大。假如變大的話，再使其向右移動1個(gè)節(jié)距之后，判定接收信號的振幅值是否變大。而后，以同樣方式，向右移動，直到振幅值變小時(shí)，就向左回移1個(gè)節(jié)距，然后結(jié)束移動。如果一開始朝右移動一節(jié)距時(shí)導(dǎo)致振幅值變小的話，就立即將移動方向改為朝左移動，并執(zhí)行與前述相同方式的操作動作。
根據(jù)上述動作的結(jié)果，可將接收部142控制成接收振幅趨于最大的位置。亦即，將傳送路徑L設(shè)定在穿過動脈血管的位置。這種情況下的本實(shí)施形態(tài)是與使用壓力傳感器的裝置(例如，美國專利第4951679號)不同，因?yàn)椴槐貙⒔邮詹?42按壓在表皮，所以只要對接收部142施加可讓其沿著手腕表皮移動的很小的力量即可。因此，只用一般的線性馬達(dá)的扭矩力量即可充分地進(jìn)行伺服控制。此外，由傳送路徑L的寬度與動脈血管的直徑的關(guān)系來看，接收部142的移動距離只要有1公分左右，就足以找到傳送路徑L的最佳位置。
H-1第6實(shí)施形態(tài)的變形例(1)如第23圖所示，如果在接收位置驅(qū)動部170與皮膚的境界面處，安裝一個(gè)可讓激光透過的膜片CF的話，即可減少接收部142滑動時(shí)的阻力，可讓接收部142更容易移動。
(2)在第2實(shí)施形態(tài)中，也可以省略在顯示部144顯示振幅值。這是因?yàn)檠b置可利用伺服機(jī)構(gòu)自動地使傳送路徑L處在最佳位置，利用者(操作者)不必監(jiān)看振幅值。但是，如果在顯示部144顯示出振幅值的話，可以得知伺服機(jī)構(gòu)的動作狀況，而且，假定伺服機(jī)構(gòu)發(fā)生了故障時(shí)，可利用手動方式將接收部142的位置予以最佳化。
(3)本實(shí)施形態(tài)，雖然是以機(jī)械方式來移動接收部142的位置，但是也可以如第24圖所示，沿著手腕的周邊方向設(shè)有多個(gè)發(fā)射部141，再以依序掃描這些發(fā)射部141的方式作選擇性的驅(qū)動，能夠選擇出檢測到接收信號振幅最大的位置來取代的。
(4)在前述的實(shí)施形態(tài)以及變形例，雖然是令接收部142的位置移動，但是也可以制作成移動發(fā)射部141(或者設(shè)置多個(gè)發(fā)射部141，再選擇其中一個(gè)加以驅(qū)動)。總而言之，只要能夠改變發(fā)射部141與接收部142的相對位置，因而能夠移動傳送徑路L的位置即可。
I第7實(shí)施形態(tài)(1)構(gòu)成、動作其次，說明本發(fā)明的第7實(shí)施形態(tài)。這個(gè)第7實(shí)施形態(tài)在電路構(gòu)成方面與前述第6實(shí)施形態(tài)相同，只在機(jī)械構(gòu)成方面有所差異。
第25圖是顯示第7實(shí)施形態(tài)的構(gòu)成的平面圖。圖中，230是弓狀的安裝構(gòu)件，是可安裝在頸部232的周圍。在這個(gè)安裝構(gòu)件230的內(nèi)側(cè)的一端部與另一端部上安裝有發(fā)射部141以及接收位置控制部170，而在接收位置控制部170則是安裝有接收部142。在該圖所示的狀態(tài)中，從發(fā)射部141向接收部142的傳送徑路L穿過右側(cè)的頸動脈231。而圖中的233是代表頸骨。
如第26圖所示，安裝部230可安裝在西裝的領(lǐng)口的內(nèi)側(cè)部分，從發(fā)射部141、接收部142以及接收位置控制部170引出一信號線連接到控制盒235?？刂坪?35設(shè)有傳送路徑測定裝置143、顯示部144以及脈波檢測電路145。控制盒235被設(shè)定成例如可以裝進(jìn)入西裝的口袋等的大小。
具有以上的構(gòu)成方式的本實(shí)施形態(tài)的動作與前述第6實(shí)施形態(tài)相同。
I-1第7實(shí)施形態(tài)的變形例(1)也可以制作成以第5實(shí)施形態(tài)所示的手動方式來移動接收部142，藉以取代接收位置控制部170。至于要移動的對象，既可以是接收部142，也可以是發(fā)射部141，或者將兩者均制作成可移動。
(2)作為從頸動脈檢測脈波的安裝構(gòu)件230，則并不局限于上述的形式，亦可制作成項(xiàng)鏈環(huán)的形式或者項(xiàng)圈的形式?？偠灾?，只要能夠讓發(fā)射部141與接收部142之間的傳送路徑L能夠貫穿頸動脈，且能將兩者予以固定即可。
J其他的實(shí)施形態(tài)、效果(1)以上所說明的各實(shí)施形態(tài)雖然是使用面偏光激光器來執(zhí)行測定的例子，但是測定用的波動并不限定于此，亦可使用例如自LED等發(fā)射出來的光。此外，亦可使用超聲波。第27圖示出使用超聲波的例子。這個(gè)例子在發(fā)射部141以及接收部142分別采用超聲波振動元件。這個(gè)例子中，被傳達(dá)到接收部142的超聲波的振幅隨著血液的脈動而產(chǎn)生變動(因?yàn)槌暡ǖ乃p量是隨著血管的血液容量而改變)，所以可通過檢測出超聲波的振幅變化而進(jìn)行脈波測定。至于傳送路徑L的對準(zhǔn)位置方式則與前述第6實(shí)施形態(tài)同樣的方式來執(zhí)行。此外，亦可使用滑動體147來取代接收位置控制部170。
(2)在前述各實(shí)施形態(tài)以及變形例因?yàn)槎际前惭b到生物體來使用，因此亦可制作成可除去隨著生物體的活動所衍生的成分(體動成分)。例如將加速度傳感器等配置成可傳達(dá)生物體的活動，再根據(jù)來自該加速度傳感器的信號來檢測出體動成分。然后，從接收部142輸出的接收信號之中除去體動成分，再根據(jù)除去體動成分后的信號，執(zhí)行檢測脈波以及檢測接收信號的振幅。以這種方式來制作，可除去因體動所衍生的噪聲，并進(jìn)行正確的傳送路徑的設(shè)定以及測定脈波。
(3)如果使用激光器以外的其他傳輸媒體的時(shí)候，第23圖中所標(biāo)示的透明膜片只要采用不會讓該傳輸媒體衰減的材質(zhì)即可。
(4)在前述各實(shí)施形態(tài)以及變形例中，不必將發(fā)射部141以及接收部142按壓到生物體，而且也不必將按壓力量控制成保持一定。只要像穿戴在人體的手表、首飾一樣，以極自然的狀態(tài)將發(fā)射部141以及接收部142緊貼在生物體就足夠。即使因?yàn)榘l(fā)射部141以及接收部142緊貼在生物體上的密著狀態(tài)、按壓力量改變，使得兩者的距離改變時(shí)，本發(fā)明也可以根據(jù)接收波的振幅來檢測出脈波，所以絲毫不受距離變動的影響，能夠保持在高信噪比(S/N)的狀態(tài)下進(jìn)行測定。
(5)第6、7實(shí)施形態(tài)中所采用的接收位置控制部170雖然是采用線性馬達(dá)的結(jié)構(gòu)來驅(qū)動接收部，但是亦可采用機(jī)械結(jié)構(gòu)的方式來取代之。第28圖就是顯示這種情況的一例。這個(gè)圖是對應(yīng)于前述的第23圖，因此對于共同的部分均標(biāo)示相同的圖號。
在第28圖中，M是馬達(dá)，250是滾珠螺桿被安裝在馬達(dá)M的軸上與之同一軸心。170f是基座構(gòu)件，與滾珠螺桿250螺合，且被安裝上一個(gè)受光部142。一旦滾珠螺桿250旋轉(zhuǎn)時(shí)，基座構(gòu)件170f就按照其旋轉(zhuǎn)方向朝圖面中的左右方向移動。而其移動量是與滾珠螺桿250的旋轉(zhuǎn)量成比例。由以上的構(gòu)成方式，接收位置控制部170就將接收部142朝手腕的外周方向(與橈骨動脈正交的方向)驅(qū)動。
第29圖示出進(jìn)行馬達(dá)M的旋轉(zhuǎn)控制的電路的結(jié)構(gòu)。這個(gè)圖所示的結(jié)構(gòu)與有述第5、6實(shí)施形態(tài)的電路結(jié)構(gòu)大致上相同。
在以上的構(gòu)成方式中，如果設(shè)定測定模式的話，就會從傳送路徑測定裝置143輸出接收信號的振幅值。馬達(dá)驅(qū)動電路170e令馬達(dá)M朝預(yù)定方向(例如順時(shí)針方向)轉(zhuǎn)動一圈，以便得接收部142朝右方移動一個(gè)節(jié)距。然后，判定接收信號的振幅值是否變大。如果有變大的話，就更進(jìn)一步朝右方移動一個(gè)節(jié)距，并且又測定振幅值是否變大。以后就按照此種方式朝右方移動，直到振幅值變小時(shí)，就令馬達(dá)M朝向預(yù)定方向(例如逆時(shí)針方向)轉(zhuǎn)動，以使得接收部142朝左方返回移動一個(gè)節(jié)距使移動結(jié)束。如果，一開始令接收部142朝右方移動一個(gè)節(jié)距時(shí)振幅值就變小的話，則立即將移動方向改變成往左，并執(zhí)行與前述相同的操作。
根據(jù)以上的操作結(jié)果，接收部142可被控制到接收振幅趨于最大的位置。亦即，被設(shè)定成讓傳送路徑L穿過動脈血管的位置。這種情況也與第6實(shí)施形態(tài)同樣，因?yàn)椴恍鑼⒔邮詹?42朝皮膚表面按壓，所以用來令接收部142沿著手腕的表面移動所需的力量很小。因此，只要一般的超小型馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩就能夠?qū)崿F(xiàn)充分地伺服控制。此外，基于傳送路徑L的寬度與動脈血管的管徑之間的關(guān)系可知，接收部142的移動距離只要有1公分左右就足以找到傳送路徑L的最佳位置。
而在第28圖所示的例子當(dāng)中，雖然是在接收位置驅(qū)動部170與皮膚的界面安裝了一個(gè)可讓激光透過的膜片CF，但是如果接收部142的滑動上沒有問題的話，也可以省略膜片CF。此外，當(dāng)然亦可借助與接收位置控制部170相同的結(jié)構(gòu)來驅(qū)動發(fā)射部。
(6)在以上的各實(shí)施形態(tài)以及變形例中，因考慮到電源的供給，所以將發(fā)射部141設(shè)在手表的本體150上，將接收部142設(shè)在滑動體147上，但是本發(fā)明并不限于此，也可以將發(fā)射部141設(shè)在滑動體147上，而將接收部142設(shè)在手表的本體150上。
(7)在前述各實(shí)施形態(tài)以及變形例中，也可以制作成在滑動體147的端部設(shè)置按壓腳142a、142b。關(guān)于這一點(diǎn)，將利用第30圖加以說明。第30圖是將光電反射型的動脈檢測裝置佩帶于手腕的狀態(tài)時(shí)的斷面圖。這個(gè)圖中，被安裝在本體150的兩端的腕帶146a、146b卷裝在受測者的手腕上，并且利用一般公知的帶鉤240互相締結(jié)在一起。利用帶鉤240可以調(diào)節(jié)手表170的周長，也就是可以調(diào)節(jié)手表對于手腕的松緊程度。
在腕帶146a的背面(面對于手腕的這一面)固定著一個(gè)光學(xué)式拍動檢測傳感器142＇。當(dāng)然也可利用壓力檢測傳感器來取代它。光學(xué)式拍動檢測傳感器142＇由發(fā)射部與接收部結(jié)合成一體而構(gòu)成的。光學(xué)式拍動檢測傳感器142＇受到腕帶146a、146b的束緊力量而按壓在橈骨動脈161正上方的表皮。
在腕帶146a上安裝著朝背面?zhèn)韧怀龅陌磯耗_142a、142b，這兩個(gè)按壓腳142a、142b的至少其中一方可沿著腕帶146a的外周方向移動，而且可在于移動后的位置停止下來。
這個(gè)時(shí)候，兩個(gè)按壓腳142a、142b可使位于橈骨動脈161的兩側(cè)的高彈性(柔軟)的皮膚表面下凹，所以可很容易將光學(xué)式拍動檢測傳感器142＇定位在橈骨動脈161的正上方的位置。此外，因?yàn)楣鈱W(xué)式拍動檢測傳感器142＇的前端較之兩個(gè)按壓腳142a、142b的前端位于更上方的位置，所以可很簡單就使較之其他組織彈性更低(硬的)的橈骨動脈161被定位在兩個(gè)按壓腳142a、142b之間。
因此，可通過將這種按壓腳142a、142b設(shè)在滑動體147(請參考第18圖和第24圖等)的端部，即可概略地進(jìn)行定位，然后，再利用滑動體147進(jìn)行精密的定位，如此一來，可很容易地進(jìn)行正確的定位，從而提高脈波信號的信噪比(S/N比)。
而且，由于橈骨動脈161通常是位于皮膚下方3mm左右的位置，所以也可以只使用按壓腳142a、142b按壓皮膚來進(jìn)行定位。這種情況，雖然脈波信號的信噪比(S/N比)較之使用滑動體147以及按壓腳142a、142b的情況稍微不佳，但是在于實(shí)用性方面問題小。(8)在前述各實(shí)施形態(tài)以及變形例中，雖然是舉出手腕的橈骨動脈161或頸動脈231作為檢測脈波的生物體部位的一例進(jìn)行說明，但是本發(fā)明并不是限于此，只要是相當(dāng)于脈波的檢測部位的動脈，無論是哪一種動脈都可以。換言之，在人的動脈中，有如第31圖所示的各種動脈，所以只要配合檢測部位，將前述的脈波檢測裝置的形態(tài)加以變形的話，就能夠從各種動脈檢測出脈波。K第8實(shí)施形態(tài)其次，參照
本發(fā)明的利用光共振的受光元件以及偏光來降低外光所造成的影響的反射光檢測器，以及使用該檢測器的脈波檢測裝置的幾種實(shí)施形態(tài)。
首先，說明本發(fā)明的第8實(shí)施形態(tài)。第32圖(a)是示出這個(gè)第8實(shí)施形態(tài)的反射光檢測器301的概略構(gòu)成的圖。如圖所示，反射光檢測器301由發(fā)光元件310；受光元件320；偏光板331、332；以及被設(shè)在受光元件的受光面上的濾光片340所構(gòu)成的，可對作為檢測對象的散光性媒體發(fā)射光，同時(shí)入射該反射光。其中，偏光板331設(shè)在發(fā)光元件310的發(fā)光面上，偏光板332設(shè)在受光元件320的受光面上，這兩個(gè)偏光板331、332的偏光方向是同一方向。因此，可不將偏光板331、332分開成發(fā)光側(cè)和受光側(cè)，而由一片偏光板來構(gòu)成。
此外，在該圖中雖然簡化其構(gòu)造，但是實(shí)際上，發(fā)光元件310與受光元件320分別被收容在不同隔間內(nèi)，以使得由發(fā)光元件310所發(fā)射的光不會直接射入到受光元件320。
至于散光性媒體，可想出各種情況，例如流動于讓光線穿透的管子內(nèi)的情況；浮游在自由空間內(nèi)的情況等等，所以此處并不特別將其圖示出來。
根據(jù)這種構(gòu)造的反射光檢測器301，由發(fā)光元件310所發(fā)射出來的光受到偏光板331所偏光而射到散光性媒體。該射出的光，有到達(dá)散光性媒體后被吸收的，也有被反射的。而且這些被反射的光之中，有一些受到反復(fù)的多重散射的，有一些是直接朝向受光元件320的。
此處，在散光性媒體中反復(fù)受到多重散射后的多重散亂光并不會保存發(fā)射時(shí)的偏光狀態(tài)，所以只有一部份通過偏光板332，但是未經(jīng)過多重散光后的光，也就是直接反射光，則會保存發(fā)射時(shí)的偏光狀態(tài)，所以其大部分可通過偏光板332。
因此，通過偏光板332后而射入到受光元件320的光的大部分是并未在散光性媒體中受到多重散光的直接反射光成分。
此外，散光性媒體在管中流動的情況下，直接反射光除了由散光性媒體所產(chǎn)生的直接反射光之外，也有由管子本身所產(chǎn)生的。但是，如果管子是硬質(zhì)管的話，由管子本身所產(chǎn)生的直接反射光成分是一定的，因此很容易消除，如果管子是軟質(zhì)管的話，則管子本身將會隨著散光性媒體的流量變化而產(chǎn)生脈動，所以變成能夠顯示出管子所產(chǎn)生的直接反射光成分或者與散光性媒體相關(guān)的信息。(1)受光元件其次，說明本實(shí)施形態(tài)的各部分。為了便于說明起見，先說明受光元件320。第33圖(a)是示出最適合作為第8實(shí)施形態(tài)中的受光元件320的發(fā)光二極管500的構(gòu)造的側(cè)斷面圖。
如該圖所示，發(fā)光二極管500是在基板(晶片)501上依序地疊積n型區(qū)的下部鏡層502；耗盡層503；p型區(qū)的上部鏡層504而形成的，成為具有由下部鏡層502以及上部鏡層504所組成的光共振器的結(jié)構(gòu)。這種光共振器的共振波長λr根據(jù)下部鏡層502以及上部鏡層504的間隔也就是耗盡層的厚度t1和耗盡層的折射率n，并依照下列數(shù)式?jīng)Q定的。
λr=2n·t1/m……(1)在這個(gè)式(1)中，m是使用大于1的整數(shù)，但是為了加大共振波長的間隔，通常是使用[1]或[2]來設(shè)計(jì)。
此外，在下部鏡層502的下層上形成電極212，在上部鏡層504的上層上形成電極514。并且如同圖(b)所示，在兩個(gè)電極上串聯(lián)著直流電源E和電阻R，而受到反偏壓。此處，在上部鏡層504上設(shè)有一開口部515，以供亂光性媒體所產(chǎn)生的反射光射入此處。射入的光在光共振器中不斷往復(fù)而受到共振放大，而在耗盡層503中產(chǎn)生傳導(dǎo)電子?？昭▽?。因此，將從下部鏡層502朝向上部鏡層504流出與抵達(dá)耗盡層503的光量相對應(yīng)的電流。因此，通過取出電極512與514之間的電壓作為輸出信號Vout，即可檢測發(fā)光二極管500的受光量。
如果下部鏡層502以及上部鏡層504對于所有波長區(qū)的光線均具有高反射率的話，是最理想的，但是實(shí)際上卻是難以獲得這種反射特性。因此，在本實(shí)施形態(tài)中，制作成在包含前述光共振器的共振波長的一定寬度的波段中具有較高的反射率。
因此，上部鏡層504由互相疊積較高折射率的材料以及較低折射率的材料而形成的。此處，成為高反射率的波段由所疊積的材料的折射率的差值來決定，兩者的差值愈大，波段愈寬。因此，上部鏡部504的材料是將折射率的差值較大的材料組合為宜。
例如使用AIGaAs系的半導(dǎo)體，可藉由疊積改變Al與Ga的比例后的材料來形成上部鏡層。至于下部鏡層502也是采用大致同樣的構(gòu)成方式。
又，在圖示的例子中，上部鏡層504本身雖然是采用p型半導(dǎo)體，但是即使是改變Al與Ga的比例，也無法大幅地?cái)U(kuò)大成為高反射率的波段。因此，鏡層的材質(zhì)是以電介質(zhì)等為宜。但是，以電介質(zhì)來構(gòu)成上部鏡層的時(shí)候，該電介質(zhì)將會變成絕緣體，所以并不是采用如第33圖(a)所示的構(gòu)造，而是采用由下往上依序地疊積了下部鏡層、耗盡層、p型層、具有開口部的電極、由電介質(zhì)構(gòu)成的上部鏡層所構(gòu)成的。這種情況，可采用高折射率的材料(TiO2、Ta2O5等)以及低折射率的材料(SiO2、MgF等)。特別是采用TiO2以及Ta2O5的話，可加大折射率的差值，可確保400nm程度的波長頻域。
其次，對這種構(gòu)成方式的受光元件320的特性進(jìn)行討論。
現(xiàn)在，如果假設(shè)外光的頻譜是如第34圖(a)所示的特性的話，要將受光元件320最終檢測的光的波長設(shè)定在不易受到外光影響的波長領(lǐng)域的作法是如前面已經(jīng)說明過的方法。此處，針對受光元件320將檢測波長設(shè)定在可讓外光的頻譜強(qiáng)度變小的波長λr的情況加以說明。
這種情況，下部鏡層502以及上部鏡層504被形成可符合下列的條件。第1是兩者是將適當(dāng)?shù)牟牧席B積形成以使得鏡反射率在包含波長λr的波段中能夠變高(參考第34圖(b))。第2是將兩者隔著距離(厚度)t1來形成以使得光共振器的共振波長變成波長λr。此處，為了便于說明起見，用波長λ1、λ2分別決定鏡層反射率高的波段。
以這種方式所形成的受光元件320的單體的靈敏度特性示于第34圖(c)。由此圖所示可知，該靈敏度(1)在波長λr時(shí)是尖銳的，(2)在波長λ1以下時(shí)變低。其主要理由被認(rèn)為如下。亦即，其第1理由為當(dāng)波長為λr時(shí)，鏡層反射率雖然變高，但是入射進(jìn)來的光一方面用[法布里佩洛諧振器]在鏡之間進(jìn)行往復(fù)移動，一方面被耗盡層所吸收。其第2理由為當(dāng)波長小于λ1時(shí)，鏡反射率并不高，所以入射光將透過上部鏡層504。但是因?yàn)楹谋M層很薄，所以一部份的光被耗盡層吸收而更換為電流，然而較大部分穿過耗盡層。因此，在波長小于λ1時(shí)的靈敏度雖然不高，但是不會為零。此外，該靈敏度稍微往右下方降低的原因被認(rèn)為是鏡層的反射率在波長小于λ1時(shí)，稍微往右上方會增加的緣故。此外，即使反射率很低，在波長較長的領(lǐng)域中的靈敏度本來就較低，所以在于波長超過λ2的領(lǐng)域中，該靈敏度幾乎沒有。
這樣以來，受光元件320的單體的靈敏度如同圖所示，因?yàn)榧词乖诓ㄩL小于λ1的領(lǐng)域中也變高，所以保持這個(gè)樣子的話，將會很容易受到外光成分的影響。因此，在受光元件320的受光面上設(shè)置一個(gè)具有如第34圖(d)所示的透光特性的濾光片340。如果遮斷波長λ1與透光波長λr之間有某些程度的差的話，就不必要求濾光片340具有急劇的透光特性。因此，能夠采用低廉容易制作的吸收型玻璃濾光片或塑膠濾光片等來當(dāng)作濾光片340。
至于與濾光片340組合后的受光元件320的靈敏度特性示于第34圖(e)。如此圖所示，波長小于λ1的光將被濾光片340所截?cái)啵阅軌蛞允芡夤獾挠绊懞苄〔ㄩLλr將靈敏度特性設(shè)定成尖銳的特性。(2)發(fā)光元件其次，說明發(fā)光元件310。在本發(fā)明中，如前所述，其中所采用的光的波長可根據(jù)濾光片340以及受光元件320來選擇，因此，發(fā)光元件310只要是能夠發(fā)射出包含受光元件320最終能夠檢測出來的波長λr的光的發(fā)光元件即可。因此，雖然發(fā)光元件310采用一般的發(fā)光二極管即可，但是仍以采用前述第4圖至第7圖所示的面發(fā)光型的半導(dǎo)體激光器為佳。
第35圖是最適合作為第8實(shí)施形態(tài)中的發(fā)光元件310的面發(fā)光型的半導(dǎo)體激光器700的構(gòu)造的側(cè)斷面圖?；旧鲜桥c第4圖所示的面發(fā)光型的半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)相同。如該圖所示，面發(fā)光型的半導(dǎo)體激光器700是依序地在基板(晶片)701上疊積n型領(lǐng)域的下部鏡層702；活性層703；p型領(lǐng)域的上部鏡層704而形成的，具有由下部鏡層702與上部鏡層704所構(gòu)成的一種光共振器。這種光共振器的共振波長取決于下部鏡層702與上部鏡層704的間隔，也就是共振器長度t2。
又，在下部鏡層702的下層形成電極712，在上部鏡層704的上層形成有開口部715的電極714，而且受到正偏壓。
在這個(gè)半導(dǎo)體激光器700中，若從電極712注入傳導(dǎo)電子，從電極714注入空穴的話，這些載流子將會繼續(xù)擴(kuò)散而抵達(dá)活性層713。此處，由于使從上部的電極714注入的載流子集中到開口部715正下方的活性層703，所以最好是設(shè)有一個(gè)狹窄層716。抵達(dá)活性層703的傳導(dǎo)電子以及空穴將會再度結(jié)合而放出光。所放出來的光會在光共振器內(nèi)往復(fù)移動，并且在通過活性層713時(shí)，引發(fā)受激發(fā)射。因此，光共振器內(nèi)將會關(guān)閉住具有大輸出強(qiáng)度的光，其中一部份將透過上部鏡層704作為激光發(fā)射出去。
此處，應(yīng)該注意的是半導(dǎo)體激光器700的構(gòu)成方式與第33圖所示的發(fā)光二極管500的構(gòu)成方式基本上相同這一點(diǎn)，振蕩波長以及靈敏度波長均取決于共振器長度t2；和耗盡層的厚度t1。因此，可將這些元件如第36圖所示，隔介著絕緣膜790而在同一基板501(701)的晶片上，利用相同的層成長過程來形成該活性層、耗盡層的話，則不僅可很容易將所使用的光的波長選擇在不易受到外光影響的波段，而且可很容易將振蕩波長與靈敏度波長湊成一致。
此外，若在同一基板上形成發(fā)光二極管500以及半導(dǎo)體激光器700的話，兩者的間隔只有數(shù)十微米的程度，極難分別在兩者設(shè)置不同的偏光板。但是，實(shí)際上在構(gòu)成反射光檢測器1的階段，并不必將兩者當(dāng)成一體來使用，可將兩者分離之后，再湊成對來使用。因此，可藉后述的變形例的方式，如果使射出側(cè)與受光側(cè)的偏光方向互為(檢測散亂光成分)的話，可先分離之后，再湊成對來使用。另外，如果使射出側(cè)與受光側(cè)的偏光方向相同，則不必將兩者分離，可直接使用單晶片。
同樣地，只在受光側(cè)設(shè)置濾光片340是很困難的，但是這種情況下，可制作成讓射出側(cè)的發(fā)光波長與靈敏度波長一致，通過濾光片340之后，再在兩者上設(shè)置濾光片。
這樣，在第8實(shí)施形態(tài)的反射光檢測器301中，通過偏光板332以及濾光片340后，用受光元件320最終檢測出來的光在散光性媒體中未受到多重散光的直接反射光成分的比例很高，而且是變成不易受外光影響的波長為λr的光。因此，能夠從散光性媒體所產(chǎn)生的反射光之中，能以減少受到外光的影響的方式只檢測出直接反射光成分。
此外，濾光片340的目的在于截除射入受光元件的反射光之中的波長短于λ1的光，所以無論是將偏光板332或?yàn)V光片340中的哪一個(gè)配置在上面均無妨。K-1第8實(shí)施形態(tài)的變形例以下，說明前述的第8實(shí)施形態(tài)中的各構(gòu)成要素的各種變形例。(1)偏光板的角度在前述第8實(shí)施形態(tài)中，為檢測未受到散光性媒體多重散光的反射光成分，所以采取使用在發(fā)光元件310的發(fā)光面與受光元件320的受光面上的偏光方向相同的偏光板331、332的構(gòu)成方式。但是，也可想到采用與這種方式剛好相反的檢測經(jīng)過多重散光后的反射光成分的構(gòu)成方式。
后者的情況，如第32圖(b)所示，在發(fā)光元件310的發(fā)光面與受光元件320的受光面上的偏光板331、332的偏光方向成為互相垂直的方向。
這種構(gòu)成方式所發(fā)射出來的光受到偏光板331偏光之后，被照射到散光性媒體。該發(fā)射出來的光有一部份到達(dá)散光性媒體后被吸收，也有被反射的。進(jìn)而，該反射光也有一部份是反復(fù)地多重散射的，一部份是直接朝向受光元件320的。
此處，直接反射光保存著發(fā)射出來時(shí)的偏光狀態(tài)，所以雖然不通過偏光板332，但是多重散亂光并不保存發(fā)射時(shí)的偏光狀態(tài)，所以也有一部份是通過偏光板332的偏光方向的。因此，通過偏光板332后才入射到受光元件320的光屬于散光性媒體的反射光中的多重散亂光的成分。因此，可以根據(jù)受光元件320的輸出信號Vout以不太受到外光成分影響的方式來檢測受到散光性媒體多重散亂的光成分。
此外，偏光板331、332的偏光方向并不一定要限定為相互同方向或者垂直方向。再者，亦可制作成將其中任一方的偏光板相對于另一方的偏光板進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，而使得受光元件320能夠接受到隨意的偏光方向的光。(2)外光成分的去除又，上述第8實(shí)施形態(tài)中，為了抑制受到外光的影響，將受光元件320最終檢測的光的波長設(shè)定為λr。但是，從第34圖(a)所示的外光頻譜的特性可以推知并無法將外光所造成的影響完全變成零。
因此，以下將說明如何更進(jìn)一步減少外光影響的結(jié)構(gòu)。第37圖顯示其電路構(gòu)成的方框圖。
圖中，圖號361是可將信號CK1的頻率加倍的加倍器，可輸出經(jīng)過加倍后的信號CK2。A/D轉(zhuǎn)換器362是在信號CK2降下時(shí)對受光元件320的輸出信號Vout進(jìn)行取樣保持，并且轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，開關(guān)363則是當(dāng)信號CK1為[H]電平的時(shí)候，選擇輸出端子a，其他的時(shí)候，選擇輸出端子b。又，圖號364代表可將輸入信號延遲相當(dāng)于信號CK2的周期的延遲元件。
根據(jù)這種構(gòu)成方式，當(dāng)信號CK1為[H]電平的時(shí)候，發(fā)光元件310將會導(dǎo)通(亮燈)，當(dāng)信號CK1為[L]電平的時(shí)候，發(fā)光元件310將會斷開(熄燈)。A/D轉(zhuǎn)換器362在具有信號CK1的雙倍頻率的信號CK2下降時(shí)，對于輸出信號Vout進(jìn)行取樣保持，所以該數(shù)字信號變變成可交替地顯示發(fā)光元件310為導(dǎo)通和斷開時(shí)的受光量。而開關(guān)363是當(dāng)信號CK1為[H]電平的時(shí)候，選擇輸出端子a，當(dāng)信號CK1為[L]電平的時(shí)候，選擇輸出端子b。
因此，輸出信號Vout的數(shù)字信號是當(dāng)發(fā)光元件310為導(dǎo)通的時(shí)候，被供給到輸出端子a側(cè)，在斷開的時(shí)候，被供給到輸出端子b側(cè)，兩者被分離。并且利用延遲元件364讓兩者的定時(shí)(timing)一致。
此處，當(dāng)使發(fā)光元件310導(dǎo)通時(shí)在由受光元件320輸出的信號上重疊著受到散光性媒體反射的反射光成分與外光成分；而使發(fā)光元件310斷開時(shí)，在所輸出的信號上只包含外光成分。
因此，可從發(fā)光元件310為導(dǎo)通時(shí)的數(shù)字信號，利用減法器365減掉發(fā)光元件310為斷開時(shí)的數(shù)字信號(先利用延遲元件364將兩者的定時(shí)湊成一致之后才減去)，所獲得的差值就變成未包含外光成分的只表示反射光成分的信號，從而能夠刪掉外光成分。
此外，在這種構(gòu)成方式中，發(fā)光元件310為導(dǎo)通的期間與斷開的期間并不相同，所以嚴(yán)格來說，不能說是從重疊著外光成分的反射光成分中刪除掉外光成分。但是，如果將使發(fā)光元件310接通、斷開的信號CK1的頻率設(shè)定得夠高的話，則即使在外光成分隨時(shí)間變化的情況下，也可忽視這種問題。換言之，信號CK1的頻率必須設(shè)定為所欲獲得的信息的頻率或者外光成分的變化頻率的兩倍以上。
此外，想要刪除這種外光成分的方式，除了第37圖所示的構(gòu)成方式之外，也能夠采用利用平滑化電路(低通濾波器)將前者信號與后者信號平滑化之后，由前者減去后者的方式來構(gòu)成?；蛘邔⑹芄庠?20的輸出信號，利用帶通濾波器來除去發(fā)光元件310的導(dǎo)通/斷開頻率成分的構(gòu)成方式來構(gòu)成。(3)圓偏光上述第8實(shí)施形態(tài)中的偏光方法雖然采用偏光板331、332所產(chǎn)生的直線偏光，但是本發(fā)明并不限于此，例如也可以采用圓偏光。采用圓偏光時(shí)，將與其主軸傾斜45度的直線偏光入射到四分之一波長板就可以獲得圓偏光，并發(fā)射向散光性媒體。另一方面，若將圓偏光入射到四分之一波長板就可以獲得與其主軸傾斜45度的直線偏光。
換言之，本發(fā)明中所指的偏光方向是不僅是直線偏光，也包含圓偏光的概念，至于偏光化裝置則除了偏光板之外，也包括四分之一波長板、后述的旋光元件、光共振器、注入電流控制等廣泛的概念。L第9實(shí)施形態(tài)在前述第8實(shí)施形態(tài)雖然將發(fā)光元件310與受光元件320當(dāng)成一組來使用，而且是用來檢測由散光性媒體所產(chǎn)生的反射光之中的直接反射光成分或者散亂光成分的其中一方，但是，亦可考慮同時(shí)檢測兩者的構(gòu)成方式。此處，作為同時(shí)檢測兩者的構(gòu)成方式有以下的方式。
亦即，第1種方式制作成使用兩組發(fā)光元件和受光元件，在各受光元件中分別檢測直接反射光成分和散亂光成分；第2種方式制作成使用1個(gè)發(fā)光元件與兩個(gè)受光元件，同時(shí)將各受光元件的偏光方向分別設(shè)定為一個(gè)是朝與射出側(cè)的偏光方向相同的方向，一個(gè)是朝與射出側(cè)的偏光方向垂直的方向(在圓偏光中，屬于逆時(shí)針方向)，而且在各受光元件中分別檢測出直接反射光成分以及散亂光成分。第3種方式制作成使用可互補(bǔ)地發(fā)射出與受光元件的偏光方向相同方向以及呈垂直方向的兩個(gè)方向的光的發(fā)光元件；和一個(gè)受光元件，同時(shí)受光元件當(dāng)發(fā)光元件發(fā)射出偏光方向相同方向的光時(shí)，可檢測直接反射光成分，而當(dāng)發(fā)光元件發(fā)射出與偏光方向呈垂直的方向的光時(shí)，可檢測散亂光成分。合計(jì)三種方式。
其中，第1種方式實(shí)質(zhì)上為第8實(shí)施形態(tài)與其變形例的組合構(gòu)成方式，所以，以下僅就第2種和第3種構(gòu)成方式，分別作為第9、第10實(shí)施形態(tài)予以說明。
首先，第9實(shí)施形態(tài)的反射光檢測器302如第38圖所示，由1個(gè)發(fā)光元件310；2個(gè)受光元件320a、320b；分別設(shè)置在發(fā)光元件310的發(fā)光面和受光元件320a、320b的受光面上的偏光板331、332a、332b；以及分別設(shè)置在受光面上的濾光片340a、340b所構(gòu)成的。此處，受光側(cè)的偏光板332a的偏光方向雖然是與發(fā)光側(cè)的偏光板331的偏光方向相同的方向，但是偏光板332b的偏光方向則是與偏光板332a的偏光方向成垂直的方向。因此，受光元件320a可檢測散光性媒體的直接反射光成分，另外，受光元件320b可檢測散亂光成分。
又，在第38圖中，發(fā)光元件310、受光元件320a、320b分別被設(shè)置在同一平面，此外，發(fā)光元件310與受光元件320a之間的距離和發(fā)光元件310與受光元件320b之間的距離互相等距離。但是為了使發(fā)光元件310所發(fā)射出來的光，可以讓受光元件320a、320b分別在相同的條件下接收到。此外，在圖示當(dāng)中雖然將其構(gòu)成方式簡化，但是實(shí)際上，發(fā)光元件310、受光元件320a、320b分別被收容在不同的室，使得發(fā)光元件310所發(fā)射的光不會直接射入到受光元件320a、320b。此外，偏光板331、332a因?yàn)槠淦夥较驗(yàn)橥环较?，所以也用同一板制成，而且濾光片340a、340b也因?yàn)楸灰缶哂邢嗤奶匦?，所以也可制作在同一片板上而不必分開。
在第9實(shí)施形態(tài)的反射光檢測器302中，受光元件320a、320b采用與第8實(shí)施形態(tài)中的受光元件320同一型式，只要配合濾光片340a、340b的特性的話，就可同時(shí)檢測出散光性媒體所產(chǎn)生的反射光之中的直接反射光成分以及散亂光成分的兩種成分，關(guān)于散光性媒體是可獲得更多的信息。M第10實(shí)施形態(tài)這個(gè)第10實(shí)施形態(tài)的反射光檢測器3如第39圖所示，由2個(gè)發(fā)光元件310x、310y；1個(gè)受光元件320；分別設(shè)置在發(fā)光元件310x、310y的發(fā)光面和受光元件320的受光面的偏光板331x、331y、332；以及設(shè)在受光面上的濾光片340所構(gòu)成的。此處，發(fā)光側(cè)的偏光板331x的偏光方向雖然是與受光側(cè)的偏光板332的偏光方向相同的方向，但是偏光板331y的偏光方向則是朝向與偏光板332的偏光方向成垂直的方向。
又，在第39圖中，發(fā)光元件310x、310y和受光元件320分別被設(shè)置在同一平面，而且發(fā)光元件310x與受光元件320之間的距離、發(fā)光元件310y與受光元件320之間的距離相等。這是希望讓受光元件320在同一條件下接收到分別由發(fā)光元件310x、310y所發(fā)射的光。
這種構(gòu)成方式中的反射光檢測器303受第40圖所示的電路驅(qū)動和處理。如該圖所示，定電流源由工作放大器OP1、晶體管TR1以及電阻R1所構(gòu)成，在晶體管TR1的射極，可供應(yīng)與可變電阻器VR所設(shè)定的電壓V1相對應(yīng)的電流Ie(=(V-V1)/R1)。而晶體管T2、TR3作為發(fā)光元件310x、310y的開關(guān)之用，向其基板系分別供給反相器INV所輸出的信號CK的反轉(zhuǎn)信號和信號CK。因此，晶體管TR2、TR3被互補(bǔ)性地進(jìn)行導(dǎo)通/斷開，當(dāng)信號CK為[H]電平的時(shí)候，發(fā)光元件310x就斷開，發(fā)光元件310y就導(dǎo)通，當(dāng)信號CK為[L]電平的時(shí)候，發(fā)光元件310x就導(dǎo)通，發(fā)光元件310y就斷開。因此，隨著信號CK的變化，與受光面上的偏光板的偏光方向同一方向的光以及垂直方向的光就會互相交替地發(fā)射。
抽出電路391用來針對受光元件320的輸出，對信號CK為[H]電平的情況以及為[L]電平的情況加以區(qū)分，并進(jìn)行抽出。
根據(jù)這種第10實(shí)施形態(tài)，信號CK為[L]電平時(shí)，亦即，發(fā)光元件310x被導(dǎo)通時(shí)，受光元件320將如第39圖(a)所示，接收并未保存偏光狀態(tài)的直接反射光成分；而當(dāng)信號CK為[H]電平時(shí)，亦即，發(fā)光元件310y被導(dǎo)通時(shí)，受光元件320將接收不保存偏光狀態(tài)的散亂光成分。因此，于信號CK為[L]電平時(shí)所抽出的受光元件320的輸出表示直接散亂光成分，另外，當(dāng)信號CK為[H]電平時(shí)所抽出的受先元件320的輸出表示直接反射光成分。因此，如根據(jù)第3實(shí)施形態(tài)的反射光檢測器303，可交替地檢測由散光性媒體所導(dǎo)致的反射光中的直接反射光成分以及散亂光成分的兩種成分，所以與第2實(shí)施形態(tài)同樣地可得到更多與散光性媒體相關(guān)的信息。
又，如果發(fā)光元件310x、310y中發(fā)射的偏光成分的強(qiáng)度相等的話，所射出的光量與發(fā)光元件的導(dǎo)通/斷開狀態(tài)無關(guān)，均趨于一定。
一般而言，現(xiàn)有的光無線通訊機(jī)器(例如電視機(jī)、空調(diào)機(jī)等的遙控器)都采用光強(qiáng)度調(diào)制來進(jìn)行通訊。此處，在第10實(shí)施形態(tài)中，被發(fā)射的光量，無論時(shí)間變化如何，均趨于一定，所以可得知不會給這些現(xiàn)有的光無線通訊機(jī)器造成不良影響。
此外，在這個(gè)第10實(shí)施形態(tài)中，有必要將信號CK的頻率設(shè)定為欲自散光性媒體獲得的信息頻率的兩倍以上。
此外，在這個(gè)第10實(shí)施形態(tài)中，例如信號CK為[H]電平的時(shí)候，并未檢測直接的反射光成分，所以不能夠說是與第9實(shí)施形態(tài)同樣地同時(shí)檢測直接反射光成分與散亂光成分。但是，這個(gè)問題是只要將信號CK的頻率設(shè)定得較高的話，實(shí)質(zhì)上也可以說是同時(shí)，所以幾乎不會造成實(shí)際的問題。
此外，在這個(gè)第10實(shí)施形態(tài)中，雖然通過互補(bǔ)性地驅(qū)動發(fā)光元件310x、310y以獲得一定的光強(qiáng)度，但是亦可通過設(shè)置使發(fā)光元件310x、310y均斷開的期間，如第1實(shí)施形態(tài)中的變形例所示刪除掉外光成分。亦即，針對發(fā)光元件的驅(qū)動方式為依序地控制成(1)僅讓發(fā)光元件310x導(dǎo)通；(2)僅發(fā)光元件310y導(dǎo)通；(3)讓兩個(gè)發(fā)光元件輪流都斷開，并且從(1)讓發(fā)光元件310x導(dǎo)通時(shí)的受光元件320的輸出信號之中減掉(3)讓兩個(gè)發(fā)光元件都斷開時(shí)的受先元件320的輸出信號，就能夠獲得已經(jīng)刪除掉外光成分后的直接光反射成分，而且，從(2)讓發(fā)光元件310y導(dǎo)通時(shí)的受光元件320的輸出信號之中減掉(3)讓兩個(gè)發(fā)光元件都斷開時(shí)的受光元件320的輸出信號，就能夠獲得已經(jīng)刪除掉外光成分后的散亂成分。(只是變成無法再享受可讓光強(qiáng)度保持一定的優(yōu)點(diǎn))。
又，在第10實(shí)施形態(tài)中，雖然是使用發(fā)光元件310x、310y而且選擇其中一個(gè)令其發(fā)光后，將射出側(cè)的偏光狀態(tài)進(jìn)行偏光調(diào)制，但是，除了這種方式之外，也可以使用各種元件進(jìn)行偏光調(diào)制。例如采用(1)將一般的光源所發(fā)出的光利用液晶之類的旋光元件來調(diào)制其偏光方向的構(gòu)成方式；或者(2)采用如以下所說明的偏光調(diào)制發(fā)光元件的構(gòu)成方式來完成。
偏光調(diào)制發(fā)光元件以下，說明在將射出側(cè)的偏光狀態(tài)進(jìn)行偏光調(diào)制的時(shí)候，采用偏光調(diào)制發(fā)光元件的作法。此處所指的偏光調(diào)制發(fā)光元件是使用單一或者多個(gè)元件，能調(diào)制射出光的偏光方向的偏光調(diào)制元件，是可使用多個(gè)前述的面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器700或者改良后再使用。
第35圖(與第4圖或第5圖同等)所示的面發(fā)光型激光器700雖然是只能單純發(fā)射激光，但是如果操作光共振器的形狀，即可控制其偏光方向。因此，可通過以下述方式構(gòu)成半導(dǎo)體激光器700作為偏光調(diào)制發(fā)光元件來實(shí)現(xiàn)偏光調(diào)制。
(a)將光共振器的形狀圓形化只要將光共振器的形狀制作成例如前述第4圖所示的圓形即可。
(b)將光共振器的形狀長方形化只要將光共振器的形狀制作成例如前述第7圖所示的長方形即可。
以這種方式來制定面發(fā)光型半導(dǎo)體激光器中的光共振器的形狀，同時(shí)通過適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行驅(qū)動，就能夠控制射出光的偏光方向。
此外，以半導(dǎo)體激光器來構(gòu)成發(fā)光元件310的話，在其射出光從光共振器發(fā)射出去的時(shí)候，已經(jīng)被偏光化了，因此亦可省略在發(fā)光面上的偏光板。但是，如果基于提高消光比(主要的偏光方向以及與該方向垂直相交的偏光方向的光強(qiáng)度比)的目的，設(shè)置偏光板的意義還是很大的。
另一方面，當(dāng)然也可在于同一晶片上形成偏光調(diào)制元件以及前述的發(fā)光二極管500(請參考第33圖)，而將發(fā)光波長與靈敏度波長湊成一致。但是，在這種情況下，各元件之間的距離非?？拷?，所以實(shí)際上很難只在發(fā)光二極管500的受光面上設(shè)置偏光板。因此，即使將偏光調(diào)制元件以及發(fā)光二極管500形成在同一晶片上，在裝配階段時(shí)，還是將兩者分開使用為宜。N第11實(shí)施形態(tài)以下將一方面根據(jù)前述第8～第10實(shí)施形態(tài)，并且以具體的人體當(dāng)作散光性媒體，說明可檢測該人體的脈波波形的第11實(shí)施形態(tài)。又，若檢測出脈波波形的話，即可獲得脈搏之類的與生物體相關(guān)的信息，所以其意義很大。
第41圖顯示第11實(shí)施形態(tài)的脈波檢測裝置4的整體構(gòu)成的說明圖。如圖所示，本實(shí)施形態(tài)的脈波檢測裝置304由具有手表構(gòu)造的本體800；和連接到這個(gè)裝置本體800的信號線801；以及設(shè)在這個(gè)信號線801的前端側(cè)的傳感器單元400所構(gòu)成的。
其中，裝置本體800上，安裝著腕帶802。更詳細(xì)地說，腕帶802的一端是從裝置本體800的十二點(diǎn)鐘方向卷繞在受驗(yàn)者的左腕，其另一端被固定在裝置本體800的六點(diǎn)鐘方向上。
在裝置本體800上的六點(diǎn)鐘方向上的表面?zhèn)仍O(shè)有一個(gè)連接器部803。這個(gè)連接器部803上以可裝卸自如方式安裝著一個(gè)設(shè)在信號線801的端部的連接器元件804，通過將連接器元件804自連接器部803拆下，就可將本裝置當(dāng)作一般的手表或計(jì)時(shí)馬表來使用。
另外，在裝置本體800的表面設(shè)有一個(gè)顯示部808，可利用點(diǎn)矩陣型(dot matrix)或者節(jié)段型(segment)液晶來顯示各種信息。又，在裝置本體800的表面還設(shè)有按鍵開關(guān)811～816用來執(zhí)行各種設(shè)定。
又，傳感器單元400被傳感器固定用帶450遮光，而被安裝在于食指的基部至指關(guān)節(jié)之間。
一般來說，經(jīng)過調(diào)查手掌至指尖的體溫分布可知，當(dāng)寒冷時(shí)，指尖的體溫會顯著地下降，但是手指的基部的體溫下降的較少。因此，若將傳感器單元400安裝在手指的基部的話，不僅只需較短的信號線801就可以了，而且具有即使在寒冷的時(shí)候也可以正確地檢測出脈波波形的好處。(1)傳感器單元接下來，說明傳感器單元400。第42圖顯示傳感器單元400的結(jié)構(gòu)的斷面圖。如圖所示，在傳感器單體400的內(nèi)部，通過將背蓋402覆蓋在作為其殼體的傳感器外框的背側(cè)，而具有一個(gè)零件收容空間403。在這個(gè)零件收容空間403內(nèi)，配置著電路基板410，該基板上裝設(shè)著半導(dǎo)體激光器411、發(fā)光二極管412、其他的電子零件等。此外，在傳感器單元400上利用墊圈404固定信號線801的端部，該配線連接到電路基板410。
又，傳感器單元400被安裝在手指、且其信號線801從手指的基部側(cè)引出到達(dá)裝置本體800側(cè)。因此，半導(dǎo)體激光器411和發(fā)光二極管412分別位于手指的前端側(cè)以及手指的基部側(cè)，兩者排列在手指的長度方向上。利用這種排列方式使得外光不易抵達(dá)發(fā)光二極管412。
在傳感器單元400中，在傳感器外框401的上表面部分利用玻璃板制的透光板420來形成一個(gè)透光窗口。在這個(gè)透光板420的下面設(shè)有偏光板430，此外，在發(fā)光二極管412側(cè)，則設(shè)有一個(gè)濾光片440。而發(fā)光二極管411的發(fā)光面以及發(fā)光二極管412的受光面分別面對著透光板420。
因此，當(dāng)手指表面緊密接觸透光板420的外側(cè)表面421時(shí)，發(fā)光二極管411就對手指表面發(fā)射出受偏光板430偏光過的光，另外，發(fā)光二極管412則是用來檢測來自手指側(cè)的反射光之中與射出相同方向的偏光成分的光而且透過濾光片440之后的光。
如第43圖所示，將這種構(gòu)成方式的傳感器單元400，利用傳感器固定用帶450安裝在手指的基部，在這種狀態(tài)下，半導(dǎo)體激光器411朝向手指發(fā)射出光，該射出光抵達(dá)血管。而抵達(dá)血管的光之中，有一些是會被血液中的血紅蛋白所吸收，也有一些是受到反射。而且，受到血紅蛋白所反射的反射光之中，有一些是朝向別的血紅蛋白的，另一些則是直接朝向發(fā)光二極管412的。
換言之，在朝向發(fā)光二極管412的反射光之中，有一些是受到血紅蛋白多次反射過的(多重散亂光成分)，也有一些是半導(dǎo)體激光器412的射出光所直接反射的(直接反射光成分)。此處，多重散亂光并不會保存其偏光狀態(tài)，而直接反射光則是會保存其偏光狀態(tài)。
再者，雖然血量多時(shí)，血紅蛋白也會增多，血量少量，血紅蛋白也會減少，但是在考慮血量變動(血液脈波)的情況下，顯然直接反映出血紅蛋白的量的，并不是多重散亂光成分，而是直接反射光成分。
此處，在本實(shí)施形態(tài)中，因?yàn)樯涑鰝?cè)與受光側(cè)是同一種偏光板，所以在受光側(cè)中，只能夠檢測與射出側(cè)相同方向的偏光成分。因此，在本實(shí)施形態(tài)，在將光線射出到手指，再檢測其反射光的結(jié)構(gòu)中，其第一功效是可檢測出反映血紅蛋白的量的直接反射光成分。
而本實(shí)施形態(tài)中的半導(dǎo)體激光器411與發(fā)光二極管412均具有第8實(shí)施形態(tài)所說明過的光共振器，先在同一晶片上，以同一個(gè)層成長過程來形成其活性層、耗盡層之后，于切割過程中再予以分離。此外，將兩者分離的理由是為了使得半導(dǎo)體激光器411的射出光不會直接入射到發(fā)光二極管412，而將兩者收容在不同的室。
經(jīng)調(diào)查血液中的血紅蛋白的吸光特性可知，波長300～700nm的光其吸光系數(shù)變高。因此，在本實(shí)施形態(tài)中，將活性層與耗盡層的厚度設(shè)定成可以讓半導(dǎo)體激光器411的發(fā)光波長以及發(fā)光二極管412的靈敏度(共振)波長變成約為660nm附近。
因此，在本實(shí)施形態(tài)中，在將光線射出到手指，再檢測其反射光的構(gòu)成方式中，其第二功效是能夠以很好的靈敏度來檢測血流的變化。(2)電路構(gòu)成以及動作以這種方式，由于用發(fā)光二極管412檢測的信號可顯示出生物體的血液變化，所以可由此得到該生物體的脈波。因此，能夠獲得與該生物體相關(guān)的各種信息。
但是，這是假定僅限于生物體處于安靜狀態(tài)的時(shí)候。因?yàn)榭紤]到生物體處于運(yùn)動狀態(tài)的時(shí)候，在用發(fā)光二極管412檢測的信號中，重疊著因該運(yùn)動所導(dǎo)致的信號成分。
因此，設(shè)置用來檢測生物體的運(yùn)動成分的體動傳感器，同時(shí)從發(fā)光二極管412的檢測信號中，減去該體動傳感器的檢測信號的話，則即使處于運(yùn)動狀態(tài)時(shí)，亦可只獲得脈波成分。
但是，在這種結(jié)構(gòu)中，當(dāng)生物體處于大致安靜狀態(tài)時(shí)，該體動傳感器的檢測信號由于具有雜音的作用，所以無法只獲得正確的脈波成分。
另一方面，在生物體處于安靜狀態(tài)時(shí)與運(yùn)動狀態(tài)時(shí)，考慮到以手動方式切換發(fā)光二極管412的檢測信號的處理的結(jié)構(gòu)，但是這種構(gòu)成方式，必須每次都要進(jìn)行判斷生物體的狀態(tài)之后，才進(jìn)行操作，較為麻煩。
因此，為了要脈波檢測裝置304無論是在安靜狀態(tài)或運(yùn)動狀態(tài)，均可正確地檢測脈波，乃采用以下所說明的電路結(jié)構(gòu)。第44圖是顯示其電路構(gòu)成的方框圖。圖中，發(fā)光二極管412所輸出的脈波信號先受到放大電路611放大之后，再利用A/D轉(zhuǎn)換器612轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再供給脈波用FFT電路613。脈波用FFT電路613對于由A/D轉(zhuǎn)換器612所轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號進(jìn)行FFT處理(高速傅立葉變換)，然后對該信號進(jìn)行頻率分析后，將其分析結(jié)果供給差分運(yùn)算部630。
另一方面，體動傳感器620是由所謂加速度感應(yīng)器所構(gòu)成用來檢測生物體的運(yùn)動的，并被設(shè)置在裝置本體800的內(nèi)部。體動傳感器620輸出的體動信號先被放大電路621放大之后，再利用A/D轉(zhuǎn)換器622轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再供給到體動用FFT電路623以及功能切換部631。體動用FFT電路623對于A/D轉(zhuǎn)換器622的數(shù)字信號進(jìn)行FFT處理，然后對該信號進(jìn)行頻率分析后，將其分析結(jié)果供給到差分運(yùn)算部630。
而差分運(yùn)算部630具有以下的兩種功能。其第1功能是，差分運(yùn)算部630對于脈波用FFT電路613所獲得的頻率成分不作任何的處理，保持原狀地供給到脈搏數(shù)運(yùn)算部632的功能；其第2功能是，將脈波用FFT電路613所獲得的脈波頻譜的各頻率成分與體動用FFT電路623所獲得的體動頻譜的各頻率成分進(jìn)行比較，從互相一致的脈波成分當(dāng)中除去該體動成分之后，供給到脈搏數(shù)運(yùn)算部632的功能。而脈波成分抽出部630的第1或第2功能的選擇，則是利用功能切換部631的控制來執(zhí)行的。
功能切換部631從A/D轉(zhuǎn)換器621的信號來判定出生物體是處于安靜狀態(tài)或處于運(yùn)動狀態(tài)，如果是判斷為處于安靜狀態(tài)的時(shí)候，就對脈波成分抽出部630選擇第1功能，如果是判斷為處于運(yùn)動狀態(tài)的時(shí)候，就對脈波成分抽出部630選擇第2功能。
此處，功能切換部631根據(jù)體動信號的電平、頻率成分等來判定生物體是否處于安靜狀態(tài)。具體言之，有(1)依據(jù)體動信號的振幅強(qiáng)度來判定的方法；以及(2)依據(jù)體動信號的頻率頻譜來判定的方法等。后者的方法又可區(qū)分為依據(jù)最大頻譜的電平來判定的方法；以及依據(jù)頻譜的分布(各頻譜的電平的相對比較)來判定的方法。此處，本實(shí)施形態(tài)的功能切換部631采用以(1)的方法來判定生物體是否處于安靜狀態(tài)。
因此，功能切換部631抽出受體動用FFT電路622處理過的頻率頻譜之中的最大電平者，如果該最大電平未達(dá)臨界值A(chǔ)th的話，就判定為處于安靜狀態(tài)。如果超過臨界值A(chǔ)th的話，就判定為處于運(yùn)動狀態(tài)。此處，所謂的臨界值A(chǔ)th是作為處于安靜狀態(tài)或處于運(yùn)動狀態(tài)的判斷基準(zhǔn)。
此外，此處所稱的運(yùn)動狀態(tài)指具有某一定規(guī)則性的運(yùn)動例如步行、慢跑等運(yùn)動而言。
脈搏數(shù)運(yùn)算部632從差分運(yùn)算部631輸出的頻率成分之中，抽出電平最大者作為代表脈搏的脈搏成分，同時(shí)將該脈搏成分的頻率換算成每一分鐘的脈搏數(shù)。然后，顯示部808將脈搏數(shù)運(yùn)算部632的換算結(jié)果顯示出來。
此外，本實(shí)施形態(tài)中，差分運(yùn)算部630、功能切換部631以及脈搏數(shù)運(yùn)算部632由用以執(zhí)行在預(yù)先存放的程式中所示的處理的微機(jī)所構(gòu)成的。
本實(shí)施形態(tài)中，處理的最終目的雖然是顯示脈搏數(shù)，但是這種顯示也只是處理所獲得的脈波波形的一例而已，本發(fā)明并不限于這種形態(tài)。
根據(jù)具備這種構(gòu)成方式的脈波檢測裝置4，當(dāng)被判定為生物體處于安靜狀態(tài)時(shí)，差分運(yùn)算部630并不考慮體動成分，就這樣原狀地輸出脈波用FFT電路613的脈波頻譜。另外，當(dāng)被判定為生物體處于運(yùn)動狀態(tài)時(shí)，差分運(yùn)算部630就輸出除去體動成分后的脈波成分。
因此，無論是處于安靜狀態(tài)或運(yùn)動狀態(tài)，均可正確地檢測脈搏數(shù)，甚至于脈波輸出。
權(quán)利要求書按照條約第19條的修改1．一種偏光通訊裝置,其特征為該偏光通訊裝置具備調(diào)制激光的偏光面，作為發(fā)射信號發(fā)射的發(fā)射機(jī)；以及具有選擇性地接收預(yù)定的偏光狀態(tài)的光的受光裝置的接收機(jī)。
2．如權(quán)利要求1所述的偏光通訊裝置，其特征在于將前述發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的其中之一配置在強(qiáng)散光性媒體內(nèi)。
3．如權(quán)利要求1所述的偏光通訊裝置，將前述發(fā)射機(jī)與接收機(jī)配置在強(qiáng)散光性媒體內(nèi)，并且將前述發(fā)射機(jī)與接收機(jī)配置在強(qiáng)散光性媒體外。
4．如權(quán)利要求2或3所述的偏光通訊裝置，其特征在于前述強(qiáng)散光性媒體是生物體。
5．如權(quán)利要求2或3所述的偏光通訊裝置，其特征在于前述強(qiáng)散光性媒體是人體。
6．如權(quán)利要求1所述的偏光通訊裝置，其特征在于在強(qiáng)散光性媒體內(nèi)配置由前述發(fā)射機(jī)與前述接收機(jī)構(gòu)成的體內(nèi)收發(fā)射裝置；在前述強(qiáng)散光性媒體外部配置由前述發(fā)射機(jī)和前述接收機(jī)所組成的體外收發(fā)射裝置；并且在前述體內(nèi)收發(fā)射裝置與前述體外收發(fā)射裝置之間進(jìn)行通訊。
7．如權(quán)利要求1所述的偏光通訊裝置，其特征在于在強(qiáng)散光性媒體內(nèi)部，配置著由前述發(fā)射機(jī)和具有輸出對應(yīng)于受光量的信號的受光量檢測裝置的光量接收機(jī)所組成的體內(nèi)收發(fā)射裝置；在前述強(qiáng)散光性媒體外部，配置著由調(diào)制發(fā)光量后作為傳送信號發(fā)射的光強(qiáng)度發(fā)射機(jī)和前述接收機(jī)所組成的體外收發(fā)射裝置；并在前述體內(nèi)收發(fā)射裝置與前述體外收發(fā)射裝置之間進(jìn)行通訊。
8．如權(quán)利要求1所述的偏光通訊裝置，其特征在于在強(qiáng)散光性媒體內(nèi)部，配置著由調(diào)制發(fā)光量后作為傳送信號發(fā)射的光強(qiáng)度發(fā)射機(jī)和前述接收機(jī)所組成的體內(nèi)收發(fā)射裝置；在強(qiáng)散光性媒體外部，配置著由前述發(fā)射機(jī)和具有輸出對應(yīng)于受光量的信號的受光量檢測裝置的光量接收機(jī)所組成的體外收發(fā)射裝置；在前述體內(nèi)收發(fā)射裝置與前述體外收發(fā)射裝置之間進(jìn)行通訊。
9．如權(quán)利要求1～8所述的偏光通訊裝置，其特征在于前述發(fā)射機(jī)具有在同一半導(dǎo)體基板上生成多個(gè)具有不同的偏光方向的面發(fā)光激光器元件的發(fā)光裝置以及選擇性地對于前述面發(fā)光激光器元件供電的驅(qū)動裝置。
10．如權(quán)利要求7或8所述的偏光通訊裝置，其特征在于前述光強(qiáng)度發(fā)射機(jī)是采用面發(fā)光激光器作為光源。
11．如權(quán)利要求9所述的偏光通訊裝置，其特征在于前述發(fā)射機(jī)在通常通訊時(shí)，前述驅(qū)動裝置只驅(qū)動前述發(fā)光裝置的多個(gè)面發(fā)光激光器之中的一部份面發(fā)光激光器，當(dāng)正由前述驅(qū)動裝置驅(qū)動中的面發(fā)光激光器不變成所期望的狀態(tài)時(shí)，前述驅(qū)動裝置驅(qū)動在前述通常通訊中尚未使用的前述發(fā)光裝置中的面發(fā)光激光器。
12．一種陣列型面發(fā)光激光器，其特征為在同一個(gè)半導(dǎo)體基板上生成多個(gè)具有不同的偏光方向的面發(fā)光激光器元件。
13．一種發(fā)射機(jī)，其特征為該發(fā)射機(jī)具有在同一個(gè)半導(dǎo)體基板上生成多個(gè)具有不同的偏光方向的面發(fā)光激光器元件的發(fā)光裝置；以及選擇性地供電給前述面發(fā)光激光器元件的驅(qū)動裝置。
14．如權(quán)利要求13所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于前述驅(qū)動裝置對應(yīng)于發(fā)射信號選擇性地供電給所期望的偏光方向的前述面發(fā)光激光器元件。
15．一種生物體用偏光通訊裝置，其特征為該生物體用偏光通訊裝置具備設(shè)在生物體內(nèi)部，調(diào)制激光的偏光面作為傳送信號發(fā)射的生物體內(nèi)埋型發(fā)射機(jī)；和設(shè)在前述生物體外部，且具有可選擇性地接收預(yù)定的偏光狀態(tài)的光的受光裝置、可進(jìn)行對應(yīng)前述受光裝置的受光信號的顯示的顯示部、及以可讓前述受光裝置接收前述生物體內(nèi)埋型發(fā)射機(jī)的發(fā)射光的方式來將該受光裝置固定在前述生物體上的安裝裝置的生物體安裝型接收機(jī)。
16．如權(quán)利要求15所述的生物體用偏光通訊裝置，其特征在于具備設(shè)在前述生物體內(nèi)埋型發(fā)射機(jī)內(nèi)，可選擇性地接收預(yù)定的偏光狀態(tài)的光的第2受光裝置；以及設(shè)在前述生物體安裝型接收機(jī)內(nèi)，可對于前述第2受光裝置，調(diào)制激光的偏光面并作為傳送信號發(fā)射的第2發(fā)射機(jī)，并且在前述生物體內(nèi)埋型發(fā)射機(jī)與前述生物體安裝型接收機(jī)之間進(jìn)行全雙工通訊。
17．(刪除)18．(修改后)一種脈波檢測裝置，其特征在于具備發(fā)射規(guī)定的波動的發(fā)射裝置；接收上述發(fā)射裝置發(fā)射的波動并作為信號輸出的接收裝置；按照上述接收裝置的接收狀態(tài)，測定上述波動的傳送路徑與生物體的動脈血管斷面的位置關(guān)系的傳送路徑測定裝置；通知上述傳送路徑測定裝置的測定結(jié)果的通知裝置；按照上述傳送路徑測定裝置的測定結(jié)果，向使上述接收狀態(tài)變好的方向變更上述接收裝置與上述發(fā)射裝置的相對位置關(guān)系的位置變更裝置；而且按照上述接收裝置的輸出信號進(jìn)行脈波的檢測。
19．一種脈波檢測裝置，其特征為該脈波檢測裝置具備發(fā)射預(yù)定的波動的發(fā)射裝置；接收前述發(fā)射裝置所發(fā)射的波動后，作為信號輸出的接收裝置；依據(jù)前述接收裝置的接收狀態(tài)，測定前述波動的傳送路徑與生物體的動脈血管斷面的位置關(guān)系的傳送路徑測定裝置；和依據(jù)前述傳送路徑測定裝置的測定結(jié)果，朝可讓前述接收狀態(tài)變好的方向來改變前述接收裝置和前述發(fā)射裝置的相對位置關(guān)系的位置變更裝置；并且依據(jù)前述接收裝置的輸出信號來進(jìn)行檢測脈波的工作。
20．(修改后)如權(quán)利要求18或19所述的脈波檢測裝置，其特征在于具有用來檢測作為脈波的測定對象的生物體的體動成分的體動成分檢測裝置，并且自前述接收裝置所接收到的波動中，除去前述體動成分檢測裝置所檢測的體動成分來檢測脈波。
21．(修改后)如權(quán)利要求18～20中任一項(xiàng)所述的脈波檢測裝置，其特征在于前述的波動是光。
22．(修改后)如權(quán)利要求18～20中任一項(xiàng)所述的脈波檢測裝置，其特征在于前述的波動是激光。
23．(修改后)如權(quán)利要求18～20中任一項(xiàng)所述的脈波檢測裝置，其特征在于前述的波動是經(jīng)過偏光后的激光。
24．(修改后)如權(quán)利要求18或19所述的脈波檢測裝置，其特征在于具有安裝在作為檢測對象的生物體上的環(huán)狀的安裝構(gòu)件，且前述發(fā)射裝置以及前述接收裝置被裝設(shè)在前述安裝構(gòu)件上。
25．如權(quán)利要求24所述的脈波檢測裝置，其特征在于前述安裝構(gòu)件是卷繞在手腕的形態(tài)，且將前述發(fā)射裝置和接收裝置的位置以及波動的射出方向設(shè)定成可讓前述傳送路徑通過前述手腕的斷面內(nèi)的橈骨與尺骨之間。
26．一種反射光檢測器，其特征為該反射光檢測器是具備有對散光性媒體發(fā)出光(電磁波)的發(fā)光裝置；將前述發(fā)光裝置所發(fā)出的光進(jìn)行偏光化的第1偏光化裝置；讓經(jīng)過偏光化后的光之中受到前述散光性媒體所反射的反射光入射進(jìn)來，并令特定方向的偏光成分通過的第2偏光化裝置；和讓已經(jīng)通過第2偏光化裝置后的光入射的受光裝置，而且該受光裝置由令入射的光產(chǎn)生共振的光共振裝置、以及輸出對應(yīng)于被前述光共振裝置共振的光的信號的輸出裝置所構(gòu)成。
27．如權(quán)利要求26所述的反射光檢測器，其特征在于前述第1和第2偏光化裝置的偏光方向均相同。
28．如權(quán)利要求26所述的反射光檢測器，其特征在于前述第1和第2偏光化裝置的偏光方向互相正交或者逆轉(zhuǎn)。
29．如權(quán)利要求26所述的反射光檢測器，其特征在于具備濾波裝置，可吸收入射到前述受光裝置的光之中較預(yù)定的波長更短波長的光。
30．如權(quán)利要求26所述的反射光檢測器，其特征在于具備光控制裝置，可令對于前述散光性媒體發(fā)射的光間歇性地ON·OFF；和第1除去裝置，可從光處于ON狀態(tài)時(shí)從由前述輸出裝置輸出的信號中除去光處于OFF狀態(tài)時(shí)由前述輸出裝置輸出的信號。
31．如權(quán)利要求26所述的反射光檢測器，其特征在于至少具有兩組前述第2偏光化裝置以及前述受光裝置；將前述第2偏光化裝置的各偏光方向分別設(shè)定在與第1偏光化裝置的偏光方向同一方向、以及與該偏光方向成正交或反轉(zhuǎn)方向的兩個(gè)方向。
32．如權(quán)利要求26所述的反射光檢測器，其特征在于前述發(fā)光裝置以及前述第1偏光化裝置可分別發(fā)射出與第2偏光化裝置的偏光方向同一方向的偏光、以及與其成正交或反轉(zhuǎn)的偏光。
33．如權(quán)利要求32所述的反射光檢測器，其特征在于具備驅(qū)動裝置，用來驅(qū)動前述發(fā)光裝置，使其以互補(bǔ)方式發(fā)射出與第2偏光化裝置的偏光方向同一方向的偏光、以及與其成正交或反轉(zhuǎn)的偏光；抽出裝置，依前述驅(qū)動電路驅(qū)動發(fā)光裝置使其發(fā)射出與第2偏光化裝置的偏光方向同一方向的偏光的情況；以及使其發(fā)射出與第2偏光化裝置的偏光方向成正交或反轉(zhuǎn)方向的偏光的兩種情況的不同，來抽出前述輸出裝置的輸出。
34．如權(quán)利要求32所述的反射光檢測器，其特征在于前述發(fā)光裝置采用由光反射層以及介插在該光反射層之間的活性層所組成的半導(dǎo)體激光器；前述第1偏光化裝置將前述光反射層的形狀制作成圓形，并且將注入到前述活性層的電流加以調(diào)變，而將前述半導(dǎo)體激光器的光沿兩個(gè)方向進(jìn)行偏光。
35．如權(quán)利要求32所述的反射光檢測器，其特征在于前述發(fā)光裝置采用由光反射層以及介插在該光反射層之間的活性層所組成的半導(dǎo)體激光器；前述第1偏光化裝置將前述光反射層的形狀制作成長方形，將前述半導(dǎo)體激光器所發(fā)射的光進(jìn)行偏光化；將前述光反射層的短邊方向配置成互相保持90度，藉以將發(fā)射到前述散光性媒體的光沿兩個(gè)方向進(jìn)行偏光。
36．如權(quán)利要求26所述的反射光檢測器，其特征在于前述發(fā)光裝置采用由光反射層以及介插在該光反射層之間的活性層所組成的半導(dǎo)體激光器。
37．如權(quán)利要求26所述的反射光檢測器，其特征在于前述受光裝置采用由光反射層以及介插在該光反射層之間的耗盡層所組成的發(fā)光二極管；前述光共振裝置由前述光反射層的兩層所構(gòu)成，前述輸出裝置可按照被前述耗盡層所吸收的光量來產(chǎn)生電流。
38．如權(quán)利要求26所述的反射光檢測器，其特征在于前述發(fā)光裝置采用由光反射層以及介插在該光反射層之間的活性層所組成的半導(dǎo)體激光器；前述受光裝置采用由光反射層以及介插在該光反射層之間的耗盡層所組成的發(fā)光二極管；前述光共振裝置由前述光反射層的兩層所構(gòu)成，前述輸出裝置可按照被前述耗盡層所吸收的光量來產(chǎn)生電流。
39．如權(quán)利要求37所述的反射光檢測器，其特征在于前述發(fā)光裝置以及前述受光裝置形成于同一個(gè)半導(dǎo)體基板上，可制作成一體或分開使用。
40．一種脈波檢測裝置，采用權(quán)利要求26所述的反射光檢測器，其特征在于前述發(fā)光裝置對生物體發(fā)射光；前述受光裝置讓該生物體的反射光入射；前述輸出裝置檢測該生物體中的脈波。
41．如權(quán)利要求40所述的脈波檢測裝置，其特征在于具備用來檢測生物體的體動的體動檢測裝置；以及可自前述輸出裝置所輸出的信號之中除去被前述體動檢測裝置所檢測的體動成分之后，作為脈波輸出的第2除去裝置。
42．如權(quán)利要求40所述的脈波檢測裝置，其特征在于具備用來檢測生物體的體動的體動檢測裝置；可從前述體動檢測裝置所檢測的體動成分來判別該生物體是否處于安靜狀態(tài)的判別裝置；和當(dāng)前述判別裝置判別出處于安靜狀態(tài)時(shí)，前述輸出裝置就維持原狀地作為脈波輸出，當(dāng)前述判別裝置判別出非處于安靜狀態(tài)時(shí)，自前述輸出裝置所輸出的信號之中，除去被前述體動檢測裝置所檢測的體動成分之后，作為脈波輸出的第3除去裝置。
43．(追加)一種脈波檢測裝置，其特征在于具備發(fā)射規(guī)定的波動的發(fā)射裝置；接收上述發(fā)射裝置發(fā)射的波動并作為信號輸出的接收裝置；按照上述接收裝置的接收狀態(tài)，測定上述波動的傳送路徑與生物體的動脈血管斷面的位置關(guān)系的傳送路徑測定裝置；通知上述傳送路徑測定裝置的測定結(jié)果的通知裝置；和檢測作為脈波測定對象的生物體的體動成分的體動成分檢測裝置；而且從上述接收裝置接收的波動中除去上述體動成分檢測裝置檢測出的體動成分來檢測脈波。
44．(追加)如權(quán)利要求43所述的脈波檢測裝置，其特征在于上述波動是光。
45．如權(quán)利要求43所述的脈波檢測裝置，其特征在于上述波動是激光。
46．(追加)如權(quán)利要求43所述的脈波檢測裝置，其特征在于上述波動是已偏光的激光。
47．(追加)一種脈波檢測裝置，其特征在于具備發(fā)射已偏光的激光的發(fā)射裝置；接收上述發(fā)射裝置發(fā)射的上述激光并作為信號輸出的接收裝置；按照接收裝置的接收狀態(tài)，測定上述激光的傳送路徑與生物體的動脈血管斷面的位置關(guān)系的傳送路徑測定裝置；通知上述傳送路徑測定裝置的測定結(jié)果的通知裝置；而且按照上述接收裝置的輸出信號進(jìn)行脈波的檢測。
48．(追加)一種脈波檢測裝置，其特征在于具備發(fā)射規(guī)定波動的發(fā)射裝置；接收上述發(fā)射裝置發(fā)射的波動并作為信號輸出的接收裝置；按照上述接收裝置的接收狀態(tài)，測定上述波動的傳送路徑與生物體的動脈血管斷面的位置關(guān)系的傳送路徑測定裝置；通知上述傳送路徑測定裝置的測定結(jié)果的通知裝置；安裝在作為檢測對象的生物體內(nèi)的環(huán)裝安裝構(gòu)件；而且上述發(fā)射裝置和上述接收裝置安裝在上述安裝部，按照上述接收裝置的輸出信號進(jìn)行脈波的檢測。
49．(追加)如權(quán)利要求48所述的脈波檢測裝置，其特征在于，上述安裝構(gòu)件呈卷繞在手腕上的形態(tài)，設(shè)定上述發(fā)射裝置和上述接收裝置的位置以及波動的發(fā)射方向、使上述傳送路徑通過上述腕的斷面中的橈骨與尺骨之間。
權(quán)利要求
1．一種偏光通訊裝置，其特征為該偏光通訊裝置具備調(diào)制激光的偏光面，作為發(fā)射信號發(fā)射的發(fā)射機(jī)；以及具有選擇性地接收預(yù)定的偏光狀態(tài)的光的受光裝置的接收機(jī)。
2．如權(quán)利要求1所述的偏光通訊裝置，其特征在于將前述發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的其中之一配置在強(qiáng)散光性媒體內(nèi)。
3．如權(quán)利要求1所述的偏光通訊裝置，將前述發(fā)射機(jī)與接收機(jī)配置在強(qiáng)散光性媒體內(nèi)，并且將前述發(fā)射機(jī)與接收機(jī)配置在強(qiáng)散光性媒體外。
4．如權(quán)利要求2或3所述的偏光通訊裝置，其特征在于前述強(qiáng)散光性媒體是生物體。
5．如權(quán)利要求2或3所述的偏光通訊裝置，其特征在于前述強(qiáng)散光性媒體是人體。
6．如權(quán)利要求1所述的偏光通訊裝置，其特征在于在強(qiáng)散光性媒體內(nèi)配置由前述發(fā)射機(jī)與前述接收機(jī)構(gòu)成的體內(nèi)收發(fā)射裝置；在前述強(qiáng)散光性媒體外部配置由前述發(fā)射機(jī)和前述接收機(jī)所組成的體外收發(fā)射裝置；并且在前述體內(nèi)收發(fā)射裝置與前述體外收發(fā)射裝置之間進(jìn)行通訊。
7．如權(quán)利要求1所述的偏光通訊裝置，其特征在于在強(qiáng)散光性媒體內(nèi)部，配置著由前述發(fā)射機(jī)和具有輸出對應(yīng)于受光量的信號的受光量檢測裝置的光量接收機(jī)所組成的體內(nèi)收發(fā)射裝置；在前述強(qiáng)散光性媒體外部，配置著由調(diào)制發(fā)光量后作為傳送信號發(fā)射的光強(qiáng)度發(fā)射機(jī)和前述接收機(jī)所組成的體外收發(fā)射裝置；并在前述體內(nèi)收發(fā)射裝置與前述體外收發(fā)射裝置之間進(jìn)行通訊。
8．如權(quán)利要求1所述的偏光通訊裝置，其特征在于在強(qiáng)散光性媒體內(nèi)部，配置著由調(diào)制發(fā)光量后作為傳送信號發(fā)射的光強(qiáng)度發(fā)射機(jī)和前述接收機(jī)所組成的體內(nèi)收發(fā)射裝置；在強(qiáng)散光性媒體外部，配置著由前述發(fā)射機(jī)和具有輸出對應(yīng)于受光量的信號的受光量檢測裝置的光量接收機(jī)所組成的體外收發(fā)射裝置；在前述體內(nèi)收發(fā)射裝置與前述體外收發(fā)射裝置之間進(jìn)行通訊。
9．如權(quán)利要求1～8所述的偏光通訊裝置，其特征在于前述發(fā)射機(jī)具有在同一半導(dǎo)體基板上生成多個(gè)具有不同的偏光方向的面發(fā)光激光器元件的發(fā)光裝置以及選擇性地對于前述面發(fā)光激光器元件供電的驅(qū)動裝置。
10．如權(quán)利要求7或8所述的偏光通訊裝置，其特征在于前述光強(qiáng)度發(fā)射機(jī)是采用面發(fā)光激光器作為光源。
11．如權(quán)利要求9所述的偏光通訊裝置，其特征在于前述發(fā)射機(jī)在通常通訊時(shí)，前述驅(qū)動裝置只驅(qū)動前述發(fā)光裝置的多個(gè)面發(fā)光激光器之中的一部份面發(fā)光激光器，當(dāng)正由前述驅(qū)動裝置驅(qū)動中的面發(fā)光激光器不變成所期望的狀態(tài)時(shí)，前述驅(qū)動裝置驅(qū)動在前述通常通訊中尚未使用的前述發(fā)光裝置中的面發(fā)光激光器。
12．一種陣列型面發(fā)光激光器，其特征為在同一個(gè)半導(dǎo)體基板上生成多個(gè)具有不同的偏光方向的面發(fā)光激光器元件。
13．一種發(fā)射機(jī)，其特征為該發(fā)射機(jī)具有在同一個(gè)半導(dǎo)體基板上生成多個(gè)具有不同的偏光方向的面發(fā)光激光器元件的發(fā)光裝置；以及選擇性地供電給前述面發(fā)光激光器元件的驅(qū)動裝置。
14．如權(quán)利要求13所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于前述驅(qū)動裝置對應(yīng)于發(fā)射信號選擇性地供電給所期望的偏光方向的前述面發(fā)光激光器元件。
15．一種生物體用偏光通訊裝置，其特征為該生物體用偏光通訊裝置具備設(shè)在生物體內(nèi)部，調(diào)制激光的偏光面作為傳送信號發(fā)射的生物體內(nèi)埋型發(fā)射機(jī)；和設(shè)在前述生物體外部，且具有可選擇性地接收預(yù)定的偏光狀態(tài)的光的受光裝置、可進(jìn)行對應(yīng)前述受光裝置的受光信號的顯示的顯示部、及以可讓前述受光裝置接收前述生物體內(nèi)埋型發(fā)射機(jī)的發(fā)射光的方式來將該受光裝置固定在前述生物體上的安裝裝置的生物體安裝型接收機(jī)。
16．如權(quán)利要求15所述的生物體用偏光通訊裝置，其特征在于具備設(shè)在前述生物體內(nèi)埋型發(fā)射機(jī)內(nèi)，可選擇性地接收預(yù)定的偏光狀態(tài)的光的第2受光裝置；以及設(shè)在前述生物體安裝型接收機(jī)內(nèi)，可對于前述第2受光裝置，調(diào)制激光的偏光面并作為傳送信號發(fā)射的第2發(fā)射機(jī)，并且在前述生物體內(nèi)埋型發(fā)射機(jī)與前述生物體安裝型接收機(jī)之間進(jìn)行全雙工通訊。
17．一種脈波檢測裝置，其特征為該脈波檢測裝置具備可發(fā)射出預(yù)定的波動的發(fā)射裝置；接收前述發(fā)射裝置所發(fā)射的波動后，成為信號輸出的接收裝置；依據(jù)前述接收裝置的接收狀態(tài)，測定前述波動的傳送路徑與生物體的動脈血管斷面的位置關(guān)系的傳送路徑測定裝置；和用來報(bào)知前述傳送路徑測定裝置的測定結(jié)果的報(bào)知裝置，并且依據(jù)前述接收裝置的輸出信號來進(jìn)行檢測脈波。
18．如權(quán)利要求17所述的脈波檢測裝置，其特征在于具備依據(jù)前述傳送路徑測定裝置的測定結(jié)果，朝可讓前述接收狀態(tài)變好的方向來改變前述接收裝置和前述發(fā)射裝置的相對位置關(guān)系的位置變更裝置。
19．一種脈波檢測裝置，其特征為該脈波檢測裝置具備發(fā)射預(yù)定的波動的發(fā)射裝置；接收前述發(fā)射裝置所發(fā)射的波動后，作為信號輸出的接收裝置；依據(jù)前述接收裝置的接收狀態(tài)，測定前述波動的傳送路徑與生物體的動脈血管斷面的位置關(guān)系的傳送路徑測定裝置；和依據(jù)前述傳送路徑測定裝置的測定結(jié)果，朝可讓前述接收狀態(tài)變好的方向來改變前述接收裝置和前述發(fā)射裝置的相對位置關(guān)系的位置變更裝置，并且依據(jù)前述接收裝置的輸出信號來進(jìn)行檢測脈波的工作。
20．如權(quán)利要求17～19中任一項(xiàng)所述的脈波檢測裝置，其特征在于具有用來檢測作為脈波的測定對象的生物體的體動成分的體動成分檢測裝置，并且自前述接收裝置所接收到的波動中，除去前述體動成分檢測裝置所檢測的體動成分來檢測脈波。
21．如權(quán)利要求17～20中任一項(xiàng)所述的脈波檢測裝置，其特征在于前述的波動是光。
22．如權(quán)利要求17～20中任一項(xiàng)所述的脈波檢測裝置，其特征在于前述的波動是激光。
23．如權(quán)利要求17～20中任一項(xiàng)所述的脈波檢測裝置，其特征在于前述的波動是經(jīng)過偏光后的激光。
24．如權(quán)利要求17～19中任一項(xiàng)所述的脈波檢測裝置，其特征在于具有安裝在作為檢測對象的生物體上的環(huán)狀的安裝構(gòu)件，且前述發(fā)射裝置以及前述接收裝置被裝設(shè)在前述安裝構(gòu)件上。
25．如權(quán)利要求24所述的脈波檢測裝置，其特征在于前述安裝構(gòu)件是卷繞在手腕的形態(tài)，且將前述發(fā)射裝置和接收裝置的位置以及波動的射出方向設(shè)定成可讓前述傳送路徑通過前述手腕的斷面內(nèi)的橈骨與尺骨之間。
26．一種反射光檢測器，其特征為該反射光檢測器系具備有對散光性媒體發(fā)出光(電磁波)的發(fā)光裝置；將前述發(fā)光裝置所發(fā)出的光進(jìn)行偏光化的第1偏光化裝置；讓經(jīng)過偏光化后的光之中受到前述散光性媒體所反射的反射光入射進(jìn)來，并令特定方向的偏光成分通過的第2偏光化裝置；和讓已經(jīng)通過第2偏光化裝置后的光入射的受光裝置，而且該受光裝置由令入射的光產(chǎn)生共振的光共振裝置、以及輸出對應(yīng)于被前述光共振裝置共振的光的信號的輸出裝置所構(gòu)成。
27．如權(quán)利要求26所述的反射光檢測器，其特征在于前述第1和第2偏光化裝置的偏光方向均相同。
28．如權(quán)利要求26所述的反射光檢測器，其特征在于前述第1和第2偏光化裝置的偏光方向互相直交或者逆轉(zhuǎn)。
29．如權(quán)利要求26所述的反射光檢測器，其特征在于具備濾波裝置，可吸收入射到前述受光裝置的光之中較預(yù)定的波長更短波長的光。
30．如權(quán)利要求26所述的反射光檢測器，其特征在于具備光控制裝置，可令對于前述散光性媒體發(fā)射的光間歇性地ON·OFF；和第1除去裝置，可從光處于ON狀態(tài)時(shí)從由前述輸出裝置輸出的信號中除去光處于OFF狀態(tài)時(shí)由前述輸出裝置輸出的信號。
31．如權(quán)利要求26所述的反射光檢測器，其特征在于至少具有兩組前述第2偏光化裝置以及前述受光裝置；將前述第2偏光化裝置的各偏光方向分別設(shè)定在與第1偏光化裝置的偏光方向同一方向、以及與該偏光方向成直交或反轉(zhuǎn)方向的兩個(gè)方向。
32．如權(quán)利要求26所述的反射光檢測器，其特征在于前述發(fā)光裝置以及前述第1偏光化裝置可分別發(fā)射出與第2偏光化裝置的偏光方向同一方向的偏光、以及與其成正交或反轉(zhuǎn)的偏光。
33．如權(quán)利要求32所述的反射光檢測器，其特征在于具備驅(qū)動裝置，用來驅(qū)動前述發(fā)光裝置，使其以互補(bǔ)方式發(fā)射出與第2偏光化裝置的偏光方向同一方向的偏光、以及與其成正交或反轉(zhuǎn)的偏光；抽出裝置，依前述驅(qū)動電路驅(qū)動發(fā)光裝置使其發(fā)射出與第2偏光化裝置的偏光方向同一方向的偏光的情況；以及使其發(fā)射出與第2偏光化裝置的偏光方向成正交或反轉(zhuǎn)方向的偏光的兩種情況的不同，來抽出前述輸出裝置的輸出。
34．如權(quán)利要求32所述的反射光檢測器，其特征在于前述發(fā)光裝置采用由光反射層以及介插在該光反射層之間的活性層所組成的半導(dǎo)體激光器；前述第1偏光化裝置將前述光反射層的形狀制作成圓形，并且將注入到前述活性層的電流加以調(diào)變，而將前述半導(dǎo)體激光器的光沿兩個(gè)方向進(jìn)行偏光。
35．如權(quán)利要求32所述的反射光檢測器，其特征在于前述發(fā)光裝置采用由光反射層以及介插在該光反射層之間的活性層所組成的半導(dǎo)體激光器；前述第1偏光化裝置將前述光反射層的形狀制作成長方形，將前述半導(dǎo)體激光器所發(fā)射的光進(jìn)行偏光化；將前述光反射層的短邊方向配置成互相保持90度，藉以將發(fā)射到前述散光性媒體的光沿兩個(gè)方向進(jìn)行偏光。
36．如權(quán)利要求26所述的反射光檢測器，其特征在于前述發(fā)光裝置采用由光反射層以及介插在該光反射層之間的活性層所組成的半導(dǎo)體激光器。
37．如權(quán)利要求26所述的反射光檢測器，其特征在于前述受光裝置采用由光反射層以及介插在該光反射層之間的耗盡層所組成的發(fā)光二極管；前述光共振裝置由前述光反射層的兩層所構(gòu)成，前述輸出裝置可按照被前述耗盡層所吸收的光量來產(chǎn)生電流。
38．如權(quán)利要求26所述的反射光檢測器，其特征在于前述發(fā)光裝置采用由光反射層以及介插在該光反射層之間的活性層所組成的半導(dǎo)體激光器；前述受光裝置采用由光反射層以及介插在該光反射層之間的耗盡層所組成的發(fā)光二極管；前述光共振裝置由前述光反射層的兩層所構(gòu)成，前述輸出裝置可按照被前述耗盡層所吸收的光量來產(chǎn)生電流。
39．如權(quán)利要求37所述的反射光檢測器，其特征在于前述發(fā)光裝置以及前述受光裝置形成于同一個(gè)半導(dǎo)體基板上，可制作成一體或分開使用。
40．一種脈波檢測裝置，采用權(quán)利要求26所述的反射光檢測器，其特征在于前述發(fā)光裝置對生物體發(fā)射光；前述受光裝置讓該生物體的反射光入射；前述輸出裝置檢測該生物體中的脈波。
41．如權(quán)利要求40所述的脈波檢測裝置，其特征在于具備用來檢測生物體的體動的體動檢測裝置；以及可自前述輸出裝置所輸出的信號之中除去被前述體動檢測裝置所檢測的體動成分之后，作為脈波輸出的第2除去裝置。
42．如權(quán)利要求40所述的脈波檢測裝置，其特征在于具備用來檢測生物體的體動的體動檢測裝置；可從前述體動檢測裝置所檢測的體動成分來判別該生物體是否處于安靜狀態(tài)的判別裝置；和當(dāng)前述判別裝置判別出處于安靜狀態(tài)時(shí)，前述輸出裝置就維持原狀地作為脈波輸出，當(dāng)前述判別裝置判別出非處于安靜狀態(tài)時(shí)，自前述輸出裝置所輸出的信號之中，除去被前述體動檢測裝置所檢測的體動成分之后，作為脈波輸出的第3除去裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及偏光通訊裝置、發(fā)射機(jī)、激光器、生物體用偏光通訊裝置、反射光檢測器以及脈波檢測裝置。本發(fā)明中的生物體功能輔助裝置1是埋設(shè)在體內(nèi),且具備:用來與體外控制裝置2通訊的發(fā)射機(jī)11以及接收機(jī)12。體外控制裝置2是可從體外來控制被埋設(shè)在體內(nèi)的生物體功能輔助裝置1。體外控制裝置2系具備:用來與生物體功能輔助裝置1通訊的發(fā)射機(jī)21以及接收機(jī)22。發(fā)射機(jī)11、21將激光的偏光面予以調(diào)變之后,作為傳送信號發(fā)射出去。接收機(jī)12、22備有可選擇性地接受預(yù)定的偏光狀態(tài)的光之受光裝置。然后,接收機(jī)12、22輸出與各自接收到的光的偏光狀態(tài)(偏光角或橢圓率)相對應(yīng)的電信號。能在人體之類的強(qiáng)散光性媒體內(nèi)與人體外部之間進(jìn)行全雙工通訊,并可減少體內(nèi)的裝置所消耗的電力。
文檔編號A61B5/00GK1225767SQ9880058
公開日1999年8月11日 申請日期1998年4月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月2日
發(fā)明者天野和彥, 川瀨健夫, 北村升二郎 申請人:精工愛普生株式會社