CN1227843C - 生物体用偏光通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及偏光通讯装置、发射机、激光器、生物体用偏光通讯装置、反射光检测器以及脉波检测装置。本发明中的生物体功能辅助装置1是埋设在体内，且具备：用来与体外控制装置2通讯的发射机11以及接收机12。体外控制装置2是可从体外来控制被埋设在体内的生物体功能辅助装置1。体外控制装置2系具备：用来与生物体功能辅助装置1通讯的发射机21以及接收机22。发射机11、21将激光的偏光面予以调变之后，作为传送信号发射出去。接收机12、22备有可选择性地接受预定的偏光状态的光之受光装置。然后，接收机12、22输出与各自接收到的光的偏光状态(偏光角或椭圆率)相对应的电信号。能在人体之类的强散光性媒体内与人体外部之间进行全双工通讯，并可减少体内的装置所消耗的电力。

Description

生物体用偏光通信系统

技术领域

本发明是涉及将偏光后的激光当成传送信号使用的偏光通讯装置，尤其涉及适用在于人体之类的强散光性媒体内与其外部之间的通讯等的偏光通讯装置；在欲取得有关散光性媒体的流动之类的信息时特别适用的反射光检测器；以及使用这些检测器来检测生物体有关的脉波的脉波检测装置。

背景技术

传统的无线通讯通常是利用电波进行通讯。其中，为了符合更高传送速率的无线数据通讯的要求，必须开拓更新的频率。而在电波的领域内的开发工作中，则是以谋求准微米波、微米波的实用化为目标。

另外，法律上未被分类在电波中的光，在无线通讯领域中的利用，也正在不断扩大当中。在运用光的无线数据通讯领域之中，具有利用尚未被规制为电波的广大的波段来提供高速的数据通讯的可能性。光的特性之一，系无法透过墙壁之类的不透明物体，所以适用于以房间为单位的无线LAN通讯、短距离的数据通讯。目前，在运用红外线的无线通讯之中，最具代表性的是IrDA(Infrared Data Association)方式的红外线数据通讯功能。它们是由红外线发光二极管与受光元件所构成，是以115.2kbps至4Mbps的速度来达成数据的交换。虽然通讯的距离很短，在1m以内，但是其最大的特征在于可用很低的成本来提供无线数据通讯。

而今后需求的是传送容量更大，且通讯距离更远的光无线数据通讯。但是，如果采用发光二极管当作光源时，从发光二极管发射出来的光具有超过100nm以上的波长宽度，所以其最大的问题系在于无法有效利用其波段。此外，LED的寿命因受到其载波限制，所以难以进行超过100MHz以上的调制。为了解决这些问题，有效的方案是采用半导体激光器来作为光源。使用半导体激光器的话，不仅可很容易获得小于1nm的波长宽度，而且原理上而言，亦有可能进行超过1GHz的调制。但是，又有因混线而发生误动作的问题。

可作为无线载波使用的光，并不像电波受到法律的规制，因此可自由地利用，但是，利用了相同波长的光无线通讯机器彼此之间，会有引起互相干扰的弊害。例如：在已有的光无线数据通讯、IrDA方式，利用峰值波长为850nm至900nm的波长。即使使用半导体激光器，可实现高速传送且通信距离长的通讯装置，但是，只要是使用波长为850nm至900nm的波段中的任何一个波长，都会发生与IrDA方式之间互相干扰的问题。由于IrDA方式已经广泛地使用于现有的计算机中，如果会与IrDA方式发生互相干扰的问题的话，即使在法律上没有问题，在实用上也必须要避免该问题的发生。

在医疗的领域中，有时为了持续地监视病变部位而利用各种传感器来检测体内的状态。以这种方式来记录和解析在生物体内所发生的现象的作法，对于解开生物体功能之谜，或者对于各种疾病的诊断、治疗而言、乃是非常重要，迄今已披露了许多的方法。这种情况下，如果想要直接地测定发生在生物体内的信号而采用传统的“侵入性的”方法的话，则有测定场所必须只局限在医院中的病床处的问题存在，相反地，如果想要测定在日常的自然环境下的生物体内现象时，又变成必须只能采用间接性的测定方法，无法立即直接掌握到生物体内的信号。因此有人想到：以直接测定在自然环境下发生在生物体内部的信号为目的，先在生物体内埋设计算机以及测定用电路之类的用以直接测定生物体内信号所需的所有元件，并在体内令该装置自律性地完成测定工作。但是，这种情况成问题的是体内的装置与体外的装置之间的通讯装置。

例如：若采用有线的方式的话，会对感染的可能性产生不安，并且对于该装置的使用者的日常生活也会造成影响。而且，如果使用电波作为通讯装置的话，有可能受到来自其他的通讯装置所发生的电波的影响。再者，无线通讯机器以外的一般电子机器或闪电等也会放出电磁波，会有因为这些电磁波而造成错误动作的危险性。此外，电波即使是远距离的传输也能够保持其SN比，所以很可能产生遭别人对该电波的窃听或者遭人干扰的问题。这种问题不只是对于用以测定生物体的机器，即使对于起博器、人工肾脏或胰岛素泵浦之类的生物体辅助装置而言，也会发生。亦即，从埋设在体内的生物体辅助装置向体外的机器发送任何的监视信号时，或者，从体外的机器向生物体辅助装置发送控制信号等的情况下，这两者之间必须进行通讯，然而，这时所产生的问题系与前述的情况完全相同。

因此，为了避免上述的问题，有人提出使用发光二极管，对光(红外线)进行强度调制，利用该种光在生物体的内外之间进行通讯的方案(日本的电子情报通信学会“信学技报”1995年10月MBE95-89)。具体而言，如第46图所示，将红外线收发射电路连接到在体内、体外双方的计算机系统131、134的串行接口。在红外线收发射电路中，发射电路132、136将从串行接口输出的数字数据当作红外线光来进行发送。而且接收电路133、135将所接收的红外线光转换成数字数据后，传送到计算机。至于体内侧的计算机系统131装备了CPU、存储器、附日历功能的即时时钟、A/D转换器、与外部通讯用的串行接口等，利用表面实装技术(SMT)而小型化地制作成只有名片般的大小。根据上述的装置可解决使用电波时所发生的弊害。

然而，为了执行人体内外的通讯而使用光来当作传送信号的时候，会发生无法执行全双工通讯的问题。以下，将说明这种问题。

第45图示出将经过强度调制后的光当作传送信号在生物体的内外之间进行通讯的通讯装置的一例。在体内系埋设有一个生物体功能辅助装置201。而该生物体功能辅助装置201具备的发射机211控制发光二极管的发光量并发射出经过强度调制后的光a。然后，体外控制装置202的接收机222接收由生物体功能辅助装置201的发射机211发射的光a。另一方面，生物体功能辅助装置201的接收机212则接收由体外控制装置202的发射机221发射的经过强度调制后的光(未图示)。

但是，生物体由散光性极大的媒质(强散光媒质)组成，是由：体液、细胞、组织等散光源复杂地构成，所以进入到生物体内的光a将会逐渐散乱而朝各种方向扩散。其结果是如第14图所示，生物体内辅助装置的发射机211所射出的光a的一部份也抵达生物体内辅助装置的接收机212。因为受到这个影响，当体内的发射机211或者体外的发射机221的其中一方正在发送光信号的期间，该正在进行送射中的装置就无法接收光信号。亦即，只能实现在一个时间内进行单向通讯的[半双工通讯]，而无法实现同时执行发射和接收的双向通讯的[全双工通讯]。

[全双工通讯]对于需要进行紧急控制或者必须进行警告的情况而言，系不可或缺的通讯方式。例如：有时候生物体功能辅助装置正在发送生物体的测定数据中，环境发生变化，而必须从外部对于生物体功能辅助装置进行紧急的控制。这个时候，如果无法执行[全双工通讯]的话，即使想要从生物体外的装置的发送部对生物体内的装置发送命令或数据，也必须等待先前的测定数据的收发射工作结束。生物体内的装置的控制一刻也不可延迟，因此这种收发射动作的延误可能招致严重的问题，因而[全双工通讯]更加必要。

此外，经由“生物体”这种强散光性媒体所进行的通讯，相对于发送部所射出的光量，接收部能够接收到的光量仅占很小的比率。为了弥补这个损失，就必须使射出的光量足够大，因而就需要较大的电力。从生物体的外部向生物体内进行发送时，外部的发射机当然有充分的电力可用。但是，从生物体内向外部发送时，由于生物体内的装置可用的电量受到限制，因此如果发射机大量消耗电力的话，将不具实用性。

此外，根据日本电子信息通信学会[MBE-97-5“采用激光二极管的经皮光遥测系统”发表人：井上雄茂等人]的报告可知，采用发光二极管作为光源的情况，有光透过皮肤时的衰减过大的问题。

此外，公知的脉波检测装置之一，有一种用来检测桡骨动脉脉波的装置。这种装置利用压力传感器来检测桡骨动脉旁边的表皮的压力变化，藉此而测定出脉波。这种情况系检测加在置于桡骨动脉上的表面的传感器的压力变化，所以为了稳定地检测脉波，必须施加30mmHg至80mmHg的按压力量，对于受测试者而言，存在感觉到太强压迫感的问题。

例如美国专利4951679号所揭示的发明是将配置在桡骨动脉旁边的压力传感器按压在手腕上，再依序地改变这个按压力量，以测出检测信号的振幅趋于最大的按压力。然后，再利用这种按压力来进行脉波的检测。这种情况，虽然可设定最适当的按压力以防止施加超过必要的过大压力，但是不管什么说，依然还是必须对于手腕施加一定的压力，因此还是未能解决感觉到太强的压迫感的问题。

与此不同，作为不必施加按压力的脉波检测装置是使用超声波或者使用光(红外线、激光等)的。使用超声波的反射波的脉波检测装置，是将发射超声波的探针从受检测者的手腕的外侧方向抵住手腕，再利用该探针接收受到动脉血管等所反射的超声波，测定出脉波。

另外，使用光来检测脉波的脉波检测装置是例如从发光二极管朝向体内发送光，再检测出其反射光(皮下组织等所反射的反射光)的光量。这种情况下，从发光二极管发射的光的一部分将被血管内的血红蛋白所吸收，因此，该反射光量就变成与血管内的血液容量有关，作为脉波被检测出来。

然而，在使用超声波的传统的脉波检测装置中，其反射波的检测值是随着可发射和接收反射波的探针与血流之间所成的角度而改变。并且，在操作探针时，很难将探针对于血流维持在一定的角度，因此难以稳定地测定脉波。例如将探针抵在受检测者的手腕的手掌侧的时候，只要该探针相对于动脉血管的位置偏移数公厘，脉波的检测就变得很困难。又，若将该探针抵在受检测者的手腕的手背侧的时候，就无法确保用来检测脉波所需的信噪比(S/N)。

而且，即使是在使用激光器或发光二极管的装置中，其反射光所具有的波长、相位或者偏光度等属性很难与自然光或各种照明光所具有的属性加以区别，因此很容易受到自然光或各种照明光等的影响，存在很难正确又稳定地检测脉波的问题。

例如：以往已知的方法是将光(电磁波)照射到散光媒体，同时又利用受光元件检测其反射光，以检测该散光性媒体的流量的经时性变化等。此处的“散光性媒体”意指：具有可使照射的光予以散射的性质的物质，不仅包括混合了微粒子的液体·流体，也包括人体之类的生物体等。此处，针对生物体来考虑的话，系将光照射到该生物体，再利用受光元件检测其反射光，藉此而获得与该生物体相关的信息例如：脉波的信息等。尤其是这种方法的最大意义在于：以非侵入的方式即可检测脉波。

然而，在这种将光照射到散光性媒体，再检测其反射光以获得与该散光性媒体相关的信息的方法中，受光元件不仅检测反射光的成分，就连外光的成分也一起检测出来，而变成无法正确地获得与该散光性媒体相关的信息。因此，就这种方法而言，最重要的技术正是在于如何减少外光的影响。至于外光的种类，一般而言，有太阳光之类的强度极强的；以及日光灯之类的其强度已经经过商用频率予以调制过的。必须注意的是，即使外光的强度一定，只要受光元件移动的话，该受光元件所检测的外光成分的强度也会发生变化。

此处，如果将照射到散光性媒体的光量加强到足以无视于外光所带来的影响的程度的话，乍看之下，好象就可以解决这个问题。但是，加强光量的作法，必须考虑到用来发射光的发光元件(光源)的特性、其耗电量等，而且如果是想要获得与生物体相关的信息的话，又必须进一步考虑到对于生物体的安全性等各方面的因素，因此就实用性而言，并不实用。因此，其前提条件是所照射的光量必须有上限，以下，就是探讨这个问题。

基于这个前提之下，想要减少外光的影响，所想到的第一种作法是使用滤光片，将受光元件所检测出的光之中不必要的波长成分除去。此处，如果是使用半导体激光器的话，由于可照射很窄的波段的光，所以如在受光元件之前配置仅能让这个波段的光透过的玻璃滤光片的话，理论上就可减少外光所造成的影响。

其次，想要减少外光的影响，所想到的第二种作法是考虑散光性媒体的性质而将所使用的光的波长，选择在不易受到外光影响的波段。例如：生物体具有一种特性，就是虽然红色领域的光容易透过，但却很容易吸收短波长也就是蓝色领域的光。因此，想要获取与生物体相关的信息时，可使用蓝色LED作为光源，同时采用对于蓝色领域的灵敏度较佳的使用GaP、GaAs的发光二极管作为受光元件，即可减少外光所造成的影响。

然而，在使用玻璃滤光片的第一种方法中有以下的缺点。亦即，就吸收型的滤光片而言，并无法实现仅让半导体激光器的波段透过的急剧变化的特性，而且干涉型滤光片虽然能实现这种特性，但是，一般其制造成本非常高。而且由于必须使透过光波段的特性所采用的半导体激光器一致，因此有成本明显增加的缺点。

另外，在将光的波长选择在不易受外光影响的波段的第二种方法中，其缺点是：所选择的波段的波长，未必都有适当的光源和受光元件可供采用。例如：在想要获取与生物体相关的信息的时候，虽然是要采用蓝色LED以及对于蓝色领域具有灵敏度的发光二极管，但是，一般而言，这些元件的缺点为：不仅价格很高，而且耗电大，光电变换效率很低。而且，蓝色光容易被生物体所吸收这种特性，就可减少外光所造成的影响这点而言，虽然属于正面性的作用，但是就难以到达皮下深处的这观点而言，却是属于负面性的作用。因此，若欲获得与生物体的皮下深处有关的信息，则必然需要很大的光量，如此一来，又违反了上述说明的前提条件了。

此外，在欲获得与生物体相关的信息时，如果该生物体运动的话，其运动成分受到重叠，因此若完全不作修正的话，就存在无法获得正确的与生物体相关的信息的问题，如果气温低的话，还存在生物体表面的毛细血管收缩导致检测灵敏度明显降低等特有的问题。

发明内容

本发明是基于这种背景之下所开发完成的，其目的在于提供：当在人体之类的强散光性媒体的内外进行通讯时，信号衰减很少，且可进行全双工通讯的偏光通讯装置、发射机、面发光激光器以及生物体用偏光通讯装置。

因此，为了解决上述课题，本发明的偏光通讯装置的特征在于备有：将激光器的偏光面予以调制之后，当成传送信号发射的发射机；以及具有选择性地接收预定的偏光状态的光的受光装置的接收机。此处，最好将前述发射机和接收机的其中之一配置在强散光性媒体内，藉以在生物体等强散光性媒体的内外间进行通讯。此外，本偏光通讯装置适用在：将前述接收机配置在强散光性媒体内，同时将前述发射机配置在强散光性媒体外，从强散光性媒体外部向强散光性媒体内进行单向通讯。

此外，最好是在强散光性媒体内部配置由前述发射机和接收机所组成的体内收发射装置，在强散光性媒体外部配置由前述发射机和接收机所组成的体外收发射装置。如此一来，即可利用配置在强散光性媒体内外的两组收发射装置来进行全双工通讯。

本发明中不仅运用这些装置并且使用偏光调制方式作为传送信号，所以即使经由强散光性媒体进行全双工通讯，两组的传送信号也不会互相干扰。这是因为利用[在强散光性媒体中，呈强烈散乱后的光并不会维持偏光状态]的这种性质的缘故。

本发明的偏光通讯装置在强散光性媒体内部，配置有由前述发射机和具有可输出对应于受光量的信号的受光量检测装置的光量接收机所组成的体内收发射装置；在强散光性媒体外部，配置有由将发光量调制之后，当作传送信号发射的光强度发射机和前述接收机所组成的体外收发射装置；并在前述体内收发射装置与前述体外收发射装置之间进行全双工通讯为佳。这是因为若将其中一方的通讯作为偏光调制方式的通讯，将另一方的通讯作为光强度调制方式的通讯的作法可以有效地减少发射功率的缘故。此外，在强散光性媒体内部，配置有由将发光量调制之后，当作传送信号发射的光强度发射机和前述接收机所组成的体内收发射装置；在强散光性媒体外部，配置有由前述发射机和具有可输出对应于受光量的信号的受光量检测装置的光量接收机所组成的体外收发射装置；在前述体内收发射装置与前述体外收发射装置之间进行全双工通讯。

本发明的偏光通讯装置中的前述发射机最好具有：在同一半导体基板上设有数个具有不同的偏光方向的面发光激光器元件的发光装置；以及选择性地向前述面发光激光器元件供电的驱动装置。如此一来，可将埋设在体内等的接收发射机制作成极小型化，并且可降低其消耗电力。基于同样的理由，前述光强度发射机也是以采用面发光激光器作为光源为宜。

本发明的偏光通讯装置中的前述发射机在进行一般的通讯时，前述驱动装置只驱动前述发光装置的多个面发光激光器之中的一部份面发光激光器，当正由前述驱动装置驱动中的面发光激光器变成不是所期望的状态时，前述驱动装置最好驱动在前述一般的通讯中尚未被使用的前述发光装置中的面发光激光器。亦即，在同一个半导体基板上设置多个作为光源的面发光激光器，并将其中的一部份当作预备光源。如此一来，可提高埋设在体内的接收发射机的可靠性，并降低其修理的必要性。

又，本发明的偏光通讯装置中的光源采用：在同一个半导体基板上设有多个具有不同的偏光方向的面发光激光器元件者为宜。藉此，可将偏光调制方式的发射机制作成极小型化，而且可减少该发射机的耗电。此处，系对应于发射信号选择性地供电给前述多个面发光激光器元件，以调制激光器的偏光面来作为传送信号为宜。

本发明的生物体用偏光通讯装置的特征是具备：设在生物体内部，调制激光器的偏光面作为传送信号来发射出去的生物体内埋型发射机；和设在前述生物体外部，且具有：可选择性地接收预定的偏光状态的光的受光装置、可执行对应前述受光装置的受光信号的显示的显示部、及以可让前述受光装置接收到前述生物体内埋型发射机所发射的光的方式来将该受光装置固定在前述生物体上的安装装置的生物体安装型接收机。

本发明的生物体用偏光通讯装置具备：设在前述生物体内埋型发射机内，可选择性地接收预定的偏光状态的光的第2受光装置；以及设在前述生物体安装型接收机内，可相对于前述第2受光装置调制激光器的偏光面作为传送信号发射出去的第2发射机，并且在前述生物体内埋型发射机与前述生物体安装型接收机之间进行全双工通讯为宜。

由以上说明可知，根据本发明，可避免受到因外部干扰光或者因光无线机彼此间的干扰的影响，又可在强散光性媒体的内外之间进行全双工通讯。而且在本实施形态中，由于采用激光，所以其优点是：当测定光透过皮肤时的衰减很少。

此外，本发明是鉴于前述的问题而开发完成的，其另一个目的在于提供：不受操作者的熟练度或外光等的影响，可正确又稳定地检测脉波的脉波检测装置。

为了解决上述课题，本发明的脉波检测装置的特征为：该脉波检测装置具备：可发射出预定的波动的发射装置：接收前述发射装置所发射的波动后，当成信号输出的接收装置；依据前述接收装置的接收状态，来测定前述波动的传送路与生物体的动脉血管断面的位置关系的传送路测定装置；和用来报知前述传送路测定装置的测定结果的报知装置，并且依据前述接收装置的输出信号来进行脉波的检测。此外最好还具备：依据前述传送路测定装置的测定结果，朝可让前述接收状态变好的方向来改变前述接收装置和前述发射装置的相对位置关系的位置变更装置。

此外，本发明的脉波检测装置的特征为：该脉波检测装置具备：可发射出预定的波动的发射装置；接收前述发射装置所发射的波动后，当成信号输出的接收装置；依据前述接收装置的接收状态，来测定前述波动的传送路与生物体的动脉血管断面的位置关系的传送路测定装置；和依据前述传送路测定装置的测定结果，朝可让前述接收状态变好的方向来改变前述接收装置和前述发射装置的相对位置关系的位置变更装置，并且依据前述接收装置的输出信号来进行脉波的检测。此外，还具有：用来检测出作为脉波的测定对象的生物体的体动成分的体动成分检测装置，并且最好自前述接收装置所接收的波动中除去前述体动成分检测装置所检测的体动成分来检测出脉波。此外，前述的波动以光较为适宜。此外，前述的波动以激光器较为适宜。此外，前述的波动以经过偏光的激光器较为适宜。

此外，还具有：安装在作为检测对象的生物体上的环状的安装构件，且前述发射装置以及前述接收装置最好被装设在前述安装构件上。此外，前述安装构件呈卷绕在手腕的形态，且将前述发射装置和接收装置的位置以及波动的射出方向设定成可让前述传送路通过前述手腕的断面的桡骨与尺骨之间为佳。

由以上说明可知，根据本发明，可不受到受检测者的身体移动、操作者的熟练度或者外部干扰光等的影响，而能稳定且高精度地检测脉波。

本发明是鉴于前述的问题而开发完成的，其另一个目的在于提供：使用了利用光共振的受光元件与偏光来减少外光所造成的影响的反射光检测器以及使用该检测器的脉波检测装置。

为了解决上述课题，本发明的反射光检测器的特征为：该反射光检测器具有：对散光性媒体发出光(电磁波)的发光装置；和将前述发光装置所发出的光加以偏光化的第1偏光化装置；让经过偏光化后的光之中受到前述散光性媒体所反射的反射光入射进来，并令特定方向的偏光成分通过的第2偏光化装置；和让已经通过第2偏光化装置后的光入射进来的受光装置，而且该受光装置由：令入射的光产生共振的光共振装置、以及输出对应于被前述光共振装置所共振的光的信号的输出装置构成的。

根据这种构成方式，由发光装置所发出的光经由第1偏光化装置偏光化之后，被发射到散光性媒体。这些反射光之中，只有具有特定方向的偏光成分的光才会通过第2偏光化装置而入射到受光装置。受光装置则从所入射进来的光之中只选择受到光共振装置所共振的特定的波长波段，然后用输出装置就输出只与这种光对应的信号。此处，考虑到散光性媒体的性质将发光装置所发出的发光波长以及光共振装置的共振波长选择为不易受到外光影响的波段，而且令两者一致，就可减少受到外光的影响。

此时，发光装置采用由光反射层以及介插在该光反射层之间的活性层所组成的半导体激光器；另外，受光装置采用由光反射层以及介插在该光反射层之间的耗尽层所组成的光电二极管，并利用前述光反射层的两层来构成光共振装置，将输出装置制作成按照被前述耗尽层所吸收的光量来产生电流的结构，并且将发光装置以及受光装置形成于同一个半导体基板上，藉此可容易地使发光波长与共振波长一致。此外，通过控制光反射层的厚度，可随意设定两者的波长。

又，通过随意地设定发光侧的偏光方向与受光侧的偏光方向，即可适当地选择所接收的反射光的成分。例如：如果两者是同一方向的话，即使在强散光性媒质中也可以检测出直接反射光的成分，而且如果两者是在互相垂直相交(或者相反旋光)方向的话，也可以检测出散乱光的成分。

由以上的说明可知，根据本发明是在将光照射到散光性媒体并检测其反射光的构成方式中，可不易受外光影响地获得与该散光性媒体相关的信息。

附图说明

第1图是显示本发明的第1实施形态的偏光通讯装置的整体构成的方框图。

第2图是显示本发明的第1实施形态的偏光通讯装置的构成及动作的方框图。

第3图是显示本发明的第1实施形态的变形例的偏光通讯装置的构成及动作的方框图。

第4图是本发明的偏光通讯装置中所使用的面发光激光器的外观的立体图。

第5图是第4图所示的面发光激光器的断面图。

第6图是显示第4图所示的面发光激光器的偏光方向的光输出与注入电流的关系的特性图。

第7图是显示将光共振器的形状制作成长方形的面发光型半导体激光器的概要的立体图。

第8图是本发明的偏光通讯装置中所使用的其他面发光激光器的外观的平面图和断面图。

第9图是第8图所示的面发光激光器的驱动电路的电路图。

第10图是本发明的偏光通讯装置中所使用的面发光激光器的其他驱动电路的电路图。

第11图是本发明的偏光通讯装置中的发射机的具体例的电路图。

第12图是显示将本发明的偏光通讯装置组合到手表中的立体图。

第13图是显示将本发明的偏光通讯装置组合到项链中的立体图。

第14图是显示将本发明的偏光通讯装置组合到眼镜中的立体图。

第15图是显示本发明的第5实施形态的基本构成的方框图。

第16图是显示第5实施形态的外观的立体图。

第17图是显示第5实施例的安装状态的立体图。

第18图是显示第5实施例的安装状态的断面图。

第19图是用来说明在体内行进的偏光激光的状态的说明图。

第20图是显示本发明的第6实施形态的电路构成的方框图。

第21图是显示第6实施形态所使用的接收位置控制部10的外观的正面图。

第22图是显示第6实施例的安装状态的断面图。

第23图是显示接收位置控制部10的其他构成例的断面图。

第24图是显示第6实施形态的变形例的构成的断面图。

第25图是显示第7实施形态的概略构成的平面图。

第26图是用来说明第7实施形态的安装状态的立体图。

第27图是显示采用超声波作为波动时的变形例的断面图。

第28图是显示接收位置控制部10的其他例的方框图。

第29图是显示第17图所示的接收位置控制部10的控制电路的方框图。

第30图是将光电反射型的脉波检测装置安装在手腕时的安装状态的断面图。

第31图是显示出动脉与静脉的人体图。

第32图(a)是显示本发明的第8实施形态的反射光检测器，是检测直接反射光成分时的构成的概略构成图；第32图(b)是显示检测散乱光成分时的概略构成图。

第33图(a)是显示最适合作为本发明的受光元件的光电二极管的构成的侧断面图；第33图(b)是显示用来取得输出的电路。

第34图(a)(b)(c)(d)是分别显示该光电二极管的光学特性的图。

第35图是显示最适合作为本发明的发光元件的半导体激光器的构成的侧断面图。

第36图是显示将光电二极管与半导体激光器形成于同一晶片上的情况的构成的侧断面图。

第37图是显示第8实施形态的用来消除外光成分的构成所示的方框图。

第38图是显示本发明的第9实施形态的反射光检测器的构成的方框图。

第39图(a)和(b)是显示本发明的第10实施形态的反射光检测器的构成的概略构成图。

第40图是显示第10实施形态中的处理电路的构成的方框图。

第41图是显示本发明的第11实施形态的脉波检测装置的概略构成图。

第42图是显示第11实施形态中的传感器单元的构成的侧断面图。

第43图是显示将第42图的传感器单元安装在手指时的图。

第44图是显示第11实施形态中的电路构成的方框图。

第45图是显示以往的通讯装置的构成和动作的方框图。

第46图是显示以往的通讯装置的整体构成的方框图。

图号说明

1：生物体功能辅助装置

2：体外控制装置

3：体内收发射控制装置

4：体外收发射控制装置

11：发射机

11a：发射机

12：接收机

21：发射机

22：接收机

22a：接收机

40：手表

41：手表本体

42～43：显示部

44～46：按纽

47：发射机

48：接收机

49：手表表带

50：安装件

61：检测器贴片

62：接收发射装置

63：本体

67：链子

71：基板

72、72a、72b：开口部

73：激光

74、74a、74b：共振器

81：上部半导体镜

82、82a、82b：上部电极

83：电流狭窄层

84：活性层

85：下部半导体镜

86：下部电极

91：平行方向的偏光成分

92：垂直方向的偏光成分

93：开关控制装置

94：面发光激光器

94a～94h：面发光激光器元件

97a～97h：晶体管

101：复开口型面发光激光器

110：发射机

111：CPU

112：D/A转换器

113：多工器

114：放大器

115a、115b、115z：面发光激光器元件

116a、116b、116c：光电二极管

117：多工器

118：取样/保持电路

119：A/D转换器

121：体外接收机

122：发射机

123：发射机

131：计算机系统

132：发射电路

133：接收电路

134：计算机系统

135：接收电路

136：发射电路

141：发射部

142、142a、142b：接收部

143：传送路径测定装置

144：显示部

145：脉波检测电路

146a、146b：腕带

147：滑动体

149：操作按纽

150：本体

152：止环

161：桡骨动脉血管

170：接收位置控制部

170b：滑件

170c：突出部

170e：马达驱动电路

170f：基座构件

175a、175b：本体

176：眼镜脚

177：镜片

178：液晶面板

179：镜子

180：按钮

181：按钮

182、183：贴片

190：体内

191：偏光

192：扩散光成分

193：多重散乱光成分

194：多重散乱直进光成分

201：生物体功能辅助装置

202：体外控制装置

211：发射机

212：接收机

221：发射机

222：接收机

230：安装构件

231：颈动脉

232：颈部

233：颈骨

235：控制盒

250：滚珠螺杆

301：反射光检测器

303：反射光检测器

310：发光元件

320：受光元件

331、332：偏光板

340：滤光片

361：加倍器

362：A/D转换器

363：开关

364：延迟元件

391：抽出电路

400：传感器单元

401：传感器外框

402：背盖

403：零件收容空间

404：垫圈

410：电路基板

450：传感器固定用带

411：半导体激光器

412：光电二极管

420：透光板

421：透光板外侧表面

430：偏光板

440：滤光片

500：光电二极管

501：基板(晶片)

502：下部镜层

503：耗尽层

504：上部镜层

512：电极

514：电极

515：开口部

611：放大电路

612：A/D转换器

613：脉波用FFT电路

620：体动传感器

621：放大电路

622：A/D转换器

623：体动用FFT电路

630：差分运算部

631：功能切换部

632：脉搏数运算部

700：半导体激光器

701：基板(晶片)

702：下部镜层

703：活性层

704：上部镜层

712：电极

713：活性层

714：电极

715：开口部

716：狭窄层

790：绝缘膜

800：本体

801：信号缆线

802：腕带

803：连接器部

804：连接器元件

808：显示部

811～816：按键开关

OP1：运算放大器

TR1：晶体管

TR2：晶体管

TR3：晶体管

R1：电阻

VR：可变电阻

LDX、LDY：面发光激光器元件

CF：膜片

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的实施形态。

A：第1实施形态

(1)构成

第1图是显示本发明的第1实施形态的偏光通讯装置的整体构成的方框图。其中，生物体功能辅助装置1是起搏器、人工脏器或胰岛素泵浦之类的可辅助生物体功能的装置，并被埋设在体内。又，生物体功能辅助装置1是被埋设在体内，用来持续地监视位于体内的病变部位的装置，因此亦可制作成具有各种传感器可用来检测体内的状态。生物体功能辅助装置1备有用来与体外控制装置2通讯用的发射机11以及接收机12。此处所指的“体内”虽然意指：人体的内部，但是也可以是动物的生物体内，或者其他可将照射光强烈地散乱开的强散光性媒体的内部。

另外，体外控制装置2是可从体外来控制埋设在体内的生物体功能辅助装置1的装置，例如：计算机之类的装置。又，体外控制装置2是可在于体外接收由生物体功能辅助装置1所检测的体内信息，并且可显示以及储存该体内信息。而且体外控制装置2备有：用来与生物体功能辅助装置1通讯用的发射机21和接收机22。

发射机11、21是将激光的偏光面予以调制后，当作传送信号发射出去。接收机12、22具备可选择性地接收预定的偏光状态的光的受光装置。而且，接收机12、22分别可输出对应于所接收到的光的偏光状态(偏光角或椭圆率)的电信号。

此处，针对偏光面的调变进行说明。所谓“偏光”有例如：直线偏光、右旋圆偏光、左旋圆偏光、椭圆偏光，而偏光面的调变则是按照调变信号来改变偏光的状态。例如：如果使用直线偏光的话，就将互相垂直相交的直线偏光，分别对应“1”信号和“0”信号，切换偏光面来进行调变。如果是采用右旋圆偏光和左旋圆偏光的组合的话，则分别对应“1”信号和“0”信号，切换偏光方向来进行调变。在接收侧则通过检测光是朝哪一个方向偏光，而进行解调。

又，一般的半导体激光器虽然仅能发射出直线偏光，但是如果使用4分之1波长板的话，就可将直线偏光转换成圆偏光。亦即，通过将4分之1波长板配置在对直线偏光的光轴倾斜45度的位置，来切换直线偏光的方位，即可产生右旋或左旋的圆偏光。此外，如果是垂直共振型面发光半导体激光器(以下简称为面发光激光器)的话，则不必使用4分之1波长板亦可进行偏光面的调变。至于面发光激光器的详情，容后说明。

又，在接收的时候，则与发射时的过程相反地，使用4分之1波长板将圆偏光转换成两个轴的直线偏光，并可通过检测各轴的偏光成分的大小来进行解调工作。试举一例说明如下：

只要将4分之1波长板置于自光学轴倾斜±45度的位置，分别定出X轴、Y轴，并设有：一个可将与X轴平行的偏光成分反射，而让与Y轴平行的偏光成分透过的偏光光束分光器，以及一个用来检测被偏光光束分光器分离后的偏光成分的光检测器即可。然后，如将各个光检测器的输出输入到差动放大器的话，则只有偏光已经过调变后的成分才受到放大，所以可除去未偏光的外部干扰光的影响所产生的同一相位的成分，如此一来，可获得具有良好的信噪比(S/N)的信号。

(2)动作

其次，参照第1图，说明本偏光通讯装置的主要动作。首先，从发射机11和发射机12所发射的激光S1、S2均为偏光面已经过调变后的激光，其光强度保持一定。外部干扰光N1是从配置在本偏光通讯装置的近旁的通讯装置或日光灯所射出的光。而且外部干扰光N1也包括太阳光之类的直流光，以及用现有的技术进行过调变之后的光。假设接收机22同时接收到发射机11所射出的激光S1以及外部干扰光N1。这个时候，因为外部干扰光N1是其强度经过调变后的无偏光，所以即使这种无偏光的外部干扰光射入到接收机22，也不会影响到接收机22的受光面上呈偏光状态的交流成分。亦即，即使无偏光的外部干扰光射入到接收机22，也不会影响到接收机22的受光面上的偏光状态。这些动作，在于接收机12接收到激光S2以及外部干扰光N2的时候也是相同。

(本实施形态的效果)

由以上动作说明可知，本偏光通讯装置是以偏光面已经过调变后的光作为传送信号，因此不易受到既有的光通讯装置等所发射的光强度经过调变后的光的影响，而可实现在生物体内外间的更安全的通讯。此外，相反地假设在本偏光通讯装置的旁边有一个既有的光强度调变方式的通讯装置，本偏光通讯装置所发射的光也不会对现有的通信装置产生影响。

又，在上述的例中虽然是针对在体外的体外控制装置2和在体内的生物体功能辅助装置1之间进行双向通讯的形态进行说明，但是本发明并不局限于此，本发明的偏光通讯装置也可适用于例如：自位于体外的体外控制装置2对位于体内的生物体功能辅助装置1的单向通讯。

这种适用例的其中一种例子，例如可将心脏起搏器适用于生物体功能辅助装置1上。这种情况下，作为本实施形态的生物体功能辅助装置1的心脏起搏器是制作成可以接收来自体外控制装置2的发射机21所送出的预定的信号。如此一来，例如：即可从外部进行控制以微调产生心律调整脉动的时间间隔。此外，如果想要进行回授(Feedback)控制的话，例如：也可以利用其他的传感器来观测安装有该起搏器的患者的呼吸状态、流经动脉的血液的移动状态、心跳数或心电状态等，并且可以依据该观测内容来改变对于心脏起搏器的控制状态。

似这样，通过对于心脏起搏器之类的生物体功能辅助装置，使用偏光状态已经过调变的光当作传送信号，而实现几乎可不受到电波、各种照明光和自然光等的影响的高度安全性和可靠性的通讯。

B：第2实施形态

(1)构成

第2图是显示本实施形态的偏光通讯装置的构成和动作的方框图。本偏光通讯装置虽然是与第1实施形态的偏光通讯装置同样地采用偏光状态经过调变后的光作为传送信号，但是与第1实施形态的偏光通讯装置不同点是在于生物体功能辅助装置1与体外控制装置2之间是采用全双工通讯装置。

本偏光通讯装置中，与第1图所示的装置不同的构造是生物体功能辅助装置1具备体内收发射控制装置3，体外控制装置2具备体外收发射控制装置4。而其他的构造则是与第1图所示的偏光通讯装置相同。体内收发射控制装置3控制发射机11和接收机12的动作。体外收发射控制装置4控制发射机21和接收机22的动作。

而且体内收发射控制装置3和体外收发射控制装置4互相协调地进行动作，可同时使用发射机11和接收机22；以及发射机21和接收机12两组通讯路径进行全双工通讯。

(2)动作

其次，参照第2图，说明本偏光通讯装置的具体动作。首先，发射机11、21发射出偏光面已经过调变后的激光。此处，自发射机11、21发射出去的激光之中，在体内不会散乱的光以及散乱角较小(散乱程度较小)的光b1、b2分别维持偏光状态抵达接收机22、12。将这种可视为“直进光”的光称为“准直进光”。

另外，从发射机11、21发射出去的激光之中，受到体内的强散光性物质强烈散乱后的光a也会抵达接收机12、22。因此，想要以光强度调变信号当作传送信号来进行全双工通讯的话，将会在于接收机中，从体内向体外发射的光信号的一部分，会加到从体外向体内射出的光信号上。又，对于从体内向体外射出的光信号也是具有同样的问题。

但是，经过强烈散乱后的光a具有不会维持偏光状态的性质。也就是，从本光通讯装置中的发射机11所发射出去的激光之中，经过强烈散乱后的光a是不会维持偏光状态的无偏光。因此，这种无偏光即使入射到接收机12，对于接收机12的接收状态和解调功能所造成的影响也是很小。另外，从发射机11所发射出去的激光之中，在体内未散乱的光以及散乱角度很小的光b1维持偏光状态抵达接收机22。这种现象，对于发射机21发射到接收机12的激光b2的情况也是相同的。

如此一来，用本偏光通讯装置，即使位于生物体内外的发射机11和发射机21同时发射发送信号，其发射光以及散乱光也不会对于发射侧的接收机造成影响，所以在生物体的内外之间，可实现利用两组通讯路径分别同时地进行收发射的全双工通讯。

因此，根据本偏光通讯装置，可在生物体的内外之间，进行全双工通讯，所以例如：即使是当生物体功能辅助装置1的发射机11正在进行生物体的测定数据的发送中，环境发生变化，必须从体外控制装置2对于生物体功能辅助装置1进行紧急控制的状况下，也可以使用发射机21和接收机12迅速地执行这种紧急的控制。亦即，根据本偏光通讯装置可执行全双工通讯，所以当从体外控制装置2的发射机21对于生物体功能辅助装置1发送命令或数据时，也不必等待这个时候正在执行中的测定数据等的收发射的结束，可立即对应处理分秒必争的生物体内外的通讯。

此外，根据本偏光通讯装置，两组传送路径的发送信号不会互相干扰，所以可将发射机11与接收机12之间的配置间隔设成极小，可有效地防止埋设在生物体内的生物体功能辅助装置1的外型趋于大型化。

B-1：变形例

若想在生物体之类的强散光性媒体内外之间进行全双工通讯，虽然最理想的做法是两组通讯路径的两个方向都采用偏光调变方式，如以下说明所示，只有其中一个方向的通讯路径使用偏光面调变，另一个方向的通讯路径使用将光的强度予以调变过的光强度调变也可以实现全双工通讯。

(1)构成

第3图是显示本变形例的偏光通讯装置的方框图。本装置中与第2图所示的偏光通讯装置不同的构造在于：与发射机11相对应的发射机11a先将光强度(发光量)进行调变之后，当成发送信号发射出去；以及接收机22a将所接收到的光强度(受光量)当作接收信号。至于其他的结构则与第2图所示的偏光通讯装置相同。

(2)动作

其次，参照第3图说明本偏光通讯装置的动作。其动作的概要乃是：从体外到体内的通讯采用偏光面调变过的激光b2。而从体内到体外的通讯采用强度调变过的激光b11。

首先，偏光面经过调变之后发射机21发射的激光之中的准直进光b2以保持射出时的偏光面的状态抵达接收机12。而从发射机21的经偏光面调变后发射的激光之中的会在体内强烈散乱的成分光a2、a3成为无偏光的光，这种光a3也会射入到上述接收机12。此外，发射机11a所输出的光之中，会在体内散乱的经强度调变后的无偏光的光a4也射入到接收机12。但是，由于光a3、a4是无偏光，因此对接收机12的接收状态与解调功能的影响很小，接收机12可根据光b2良好地执行解调。换言之，在接收机12中，利用差动方式检测接收到的光的偏光状态，可将外部干扰光a3、a4当作同相位成分除去。

另一方面，强度经过调变后，从发射机11a射出的光之中的准直进光b11以及散乱光a1均抵达接收机22a。此处，准直进光b11以及散乱后的成分光a1两者以相同信号经过光强度调变后，几乎同时抵达接收机22a，所以两者均可作为接收机22a上的接收信号成分。又，从发射机21发射出去的光之中在体内散乱后的成分光a2虽然也会抵达接收机22a，但是这个光并未受到光强度调变，所以对于接收机22a仅发挥单纯的直流成分的作用，所以可很容易除去。

根据以上的作用，在本偏光通讯装置中可就两个传送路径中的其中一个方向的通讯路径采用偏光面调变，另一个方向的通讯路径采用将光强度调变过的光强度调变来实现全双工通讯。

此外，在本偏光通讯装置中，接收机22a所接收的光之中在体内散乱后的光a1也与准直进光b11同样地变成接收信号成分，所以可有效地传送发送信号，进而减少发射机11a的耗电。这是因为偏光面调变的时候，在体内强烈散乱后的光并不会维持偏光状态，因此，即使象光a3那样地射入到接收机12，也可以作为无偏光成分除去，与信号成分之间有很明显地识别性。亦即，在生物体内外之间的全双工通讯中，为了要有效地使用被埋设在体内的生物体功能辅助装置1所具有的有限电力，采用光强度调变方式来执行体内到体外的通讯的本实施形态具有很大的效果。

C：发射机的具体例

此处，说明本实施形态以及前述第1实施形态中的发射机11、21。作为发光元件，其光输出可调变的元件虽然较为普遍，但是，偏光状态可调制的元件却不太普遍。然而，这种偏光调变发光元件可利用单一的元件或者多个元件的组合而实现。这种情况，必须令两个半导体激光器的偏光面正确地垂直相交，并且调整光轴已使得各个半导体激光器的照射范围趋于一致。

例如：只要组合多个元件的话，可藉由利用扭转液晶的旋光元件来将激光源所射出的光的偏光面的方向加以调变。此外，通过组合一般的半导体激光器等光源以及其他的偏光调变元件，就可实现本发明的发射机。此处作为偏光调变元件可采用“法拉地转子”、液晶或者光电元件等。

又，使用两个半导体激光器，将其配置成令两者的偏光面垂直相交，并且交替地驱动这两个半导体激光器，也可以实现能调变偏光的元件。这种情况，必须令两个半导体激光器的偏光面正确地垂直相交，并且调整光轴以使得各个半导体激光器的照射范围趋于一致。

但是，以这种方式组合多个元件的话，发射机趋于复杂且大型化，也就不适合作为生物体功能辅助装置1的一部分来埋入体内。此外，这种情况的缺点之一是液晶的回应速度不快，不足以供通讯利用。

另一方面，一般的半导体激光器虽然会发射出偏光面一定的直线偏光，但是通过改变构造亦可能将偏光面加以调变。因此，作为其例子，对垂直共振型面发光激光器进行说明。

第4图是显示各个发射机11、21中作为发光装置的垂直共振型面发光激光器(以下简称为面发光激光器)的外观的立体图。面发光激光器的特征为：激光73是从开口部72对基板71垂直地射出。面发光激光器在基板71上利用光刻技术加工制作由外延生长技术形成的半导体层。

第5图是面发光激光器的断面图。当电子或空穴载流子从下部电极86、上部电极82注入的话，这些载流子会持续扩散，而抵达活性层84。若是可让上部电极82所注入的载流子受到电流狭窄层83的收束而集中到开口部72的正下方的活性层84的构造更佳。抵达活性层84的电子、空穴再结合后，放出光线。这个光将会在由下部半导体镜85与上部半导体镜81所形成的共振器中往复传送。这种往复传送的光在通过活性层84时，由于为会引起感应发光而被放大，变成较大输出的光而且被封闭在共振器中。其中的一部份将会穿过上部半导体镜81，作为激光发射到外部。

虽然面发光激光器是以这种方式进行动作，但是，由第4图可看出共振器74的形状是可利用光刻的加工方式自由地设计，所以可控制偏光。例如若制作成第4图所示的断面呈圆形的共振器74的话，因为无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图所示，通过改变注入电流量即可进行偏光面的切换。第6图示出光输出的平行方向(此处所称的平行方向是方便性的方向)的偏光成分91与垂直方向(与平行方向垂直的方向)的偏光成分92的注入电流的依存关系。由第6图可得知如果注入电流未达Ith的话，则主要是发射出平行方向的直线偏光，但是注入电流超过Ith的话，则是转换为垂直方向的直线偏光。也就是说，如果用Ith的周期调制注入电流就能够调制直线偏光的偏光面。此处，虽然示出将注入电流进行调变的例子，但是亦可利用其他的方式例如施加电场或磁场、附加畸变、注入偏光等等方式来对于偏光面进行调变。通过采用这种面发光激光器作为直线偏光调变发光元件，就可以完成本实施形态的发射机。

此外，前述的面发光激光器也可以当作发射机11a上的光强度调变用的光源使用。

藉由以上的构成方式，本偏光通讯装置采用面发光激光器当作发射机的光源，而得以产生下述的崭新效果。第1效果是可减少发射机的耗电。与传统所采用的一般的半导体激光器也就是端面发光激光器相比，面发光激光器发光时所需的临界值电流很小。换言之，只要供给些微的电流，面发光激光器就可发光，所以可有效地抑制其耗电量。

第2效果是因为面发光激光器可发出指向性非常强的圆锥或圆筒型光束，所以可以减少所射出的光束之中未抵达接收机的无谓损失的光，进而以低电力实现远距离通讯或高速通讯的效果。如果是以LED作为光源的话，其光放射角很大，发光面本身也很大，所以很难利用透镜将光线变成平行光。相对于此，面发光激光器因为是射出圆锥或圆筒型光束，所以可将光强度集中到单一方向。在生物体这种强散光性媒体中，无论哪一种光都将会被散乱而扩散，但是若比较两种照射方式，其中一种是照射的面积较大的光，另一种是照射受到收束后的平行光，当然是以后者的照射方式其抵达接收机的光量比例较高，因此较为有利。因为有这种结果，因此采用面发光激光器的本偏光通讯装置只要低电力就可进行通讯，所以可抑制耗电量。

此外，发射电力也就是光量或光强度与通讯速度之间处于折衷的关系，只要愈提高发送电力就愈可实现高速的通讯。因此，本偏光通讯装置可进行更高速的通讯。

第3效果是通过使用面发光激光器而具有可改善通讯中的信噪比(S/N比)的效果。相对于LED的波长是会分布超过100nm以上的波段，面发光激光器的光只会分布低于1nm以下的波段。因此，在接收机侧，如使用干涉型滤波器之类的窄波段滤波器的话，即可提高信噪比(S/N比)。

D：第3实施形态

接下来，说明将光共振器的形状制作成如第7图所示的长方形的情况。这种情况下，射出光B的偏光方向被固定为长方形的短边方向。因此，藉由以下的构成方式就可实现偏光调变发光元件。亦即，如第8图所示，是在半导体基板上设置两个第7图所示的单体型的面发光激光器元件的复开口型面发光激光器。这两个面发光激光器元件分别射出不同偏光面的激光。因此，按照传送信号来选择驱动这两个面发光激光器元件的其中一方，即可射出将偏光面调变过的激光。

具体而言，通过形成第8图所示般的断面呈长方形的共振器74a、74b，就可控制偏光面朝向预定的某一方向。若形成长方形的共振器74a、74b的话，偏光面就被固定在与长方形的短边平行的方向。换言之，通过在同一基板71上相邻地形成有：短边与x轴平行的长方形共振器74a以及短边与y轴平行的长方形共振器74b，就可分别获得与x轴平行的直线偏光14d以及与y轴平行的直线偏光15c。这种虽然不是将正交的直线偏光调变之后从单一开口部发射出来的，但是却是从非常靠近的开口部72a、72b分别发射出互相正交的直线偏光的结构。在发射出与x轴平行的直线偏光时，从上部电极82a注入电流，在发射出与y轴平行的直线偏光时，从上部电极82b注入电流即可。

第9图是表示将具有两个第8图所示的面发光激光器元件的复开口型面发光激光器101作为直线偏光调变发光元件来动作用的电路的电路图。在第8图中，运算放大器OP1、晶体管TR1、电阻R1构成一个定电流供给源，从晶体管TR1的射极供给与由可变电阻VR设定的电压对应的电流。当运算放大器OP1的+端子被可变电阻VR设定为电压V1时，就从晶体管TR1供给出电流Ie＝(V-V1)/R1。

又，晶体管TR2、晶体管TR3是开关用的晶体管，具有将电流Ie切换到面发光激光器元件LDX或LDY的功能。晶体管TR2、TR3的基极被发送二进值数据51或者通过反相器INV后的反相信号所驱动。换言之，TR2和TR3互补地进行导通/断开切换，其中一方处于导通的时候，另一方就处于断开的状态。因此，在某一时间中，电流Ie只会流过面发光激光器元件LDX或LDY的其中一方。这种面发光激光器元件LDX、LDY正是形成在同一基板71上的复开口型面发光激光器101。若将面发光激光器元件LDX采用可发射与x轴平行的直线偏光的面发光激光器元件，将面发光激光器元件LDY采用可发射与y轴平行的直线偏光的面发光激光器元件的话，当发送二进值数据51为“1”时，从复开口型面发光激光器101就发射出与x轴平行的直线偏光，为“0”时，从复开口型面发光激光器101就发射出与y轴平行的直线偏光。

使用这种复开口型面发光激光器101作为直线偏光调变发光元件，并且以第9图的电路驱动就能够实现发射机11、21、11a。此处，从第8图所示的晶体管TR1流出一定电流，并利用晶体管TR2、晶体管TR3来改变电流的路径的这种电路构成方式具有能够高速调变的特征。

此外，在第7图和第8图所示的实施形态中，虽然是针对在同一半导体基板上具备两个面发光激光器元件的发射机予以说明，但是亦可实现与这种同样地在同一半导体基板上具备多个面发光激光器元件的发射机。

根据上述的偏光通讯装置，采用偏光来作为传送信号，所以能够防止全双工通讯时的两个传送信号的互相干扰。这也显示出能够将具备第1图所示的生物体功能辅助装置的发射机11与接收机12配置得极为靠近。亦即，可将第8图所示的多个面发光激光器元件与第9图所示的面发光激光器驱动电路形成在同一半导体基板上，因此能够将本发明的偏光通讯装置的外形制作得极为紧凑而呈小型化。

E：第4实施形态

(1)构成

第4实施形态中，采用在同一半导体基板上形成多个面发光激光器元件所构成的阵列型面发光激光器(复开口型面发光激光器)作为第1图或第2图中的发射机11、21、11a。本实施形态的偏光通讯装置采用在同一半导体基板上形成多个如第4图和第5图所示的面发光激光器元件作为发射机11、21的光源。

而且从多个面发光激光器元件之中选择几个，并按照传送信号来选择驱动这些面发光激光器元件，从而发射出偏光面经过调变过的激光。

另外，当经常驱动的面发光激光器变成非所期望的状态时(例如：故障时)，就驱动其他的面发光激光器(预备的激光器)以继续进行通讯。

(2)动作

接下来，参照第1图等说明本偏光通讯装置的动作。埋设在体内的生物体功能辅助装置1，最好是希望能够保持埋设在体内的状态，半永久性地持续使用。这种要求对于作为生物体功能辅助装置1的一部份的发射机11、21等而言，也是受到同样的期望。

另外，第4图等所示的面发光激光器可将多个这种面发光激光器形成在半导体基体的一个晶片上，并且可将各面发光激光器之间的间隔配置成非常小(例如：40至50微米)。然后，将这些多个面发光激光器之中的一部份当作预备的光源。当用于通讯的面发光激光器的输出降低或损坏时，即可切换到预备的面发光激光器，不必修理亦可继续通讯。

此外，若想要提高通讯速度等情况时，必须在发射机中加大发光量。对于此种情况，也可通过同时调制驱动多个面发光激光器，而增大发光量以提高通讯速度。

第11图示出本实施形态的偏光通讯装置的发射机的构成例的方框图。多个面发光激光器元件115a、115b、115z依据CPU111的输出信号01、02而被驱动。此处，输出信号01是用来控制供给电流量的信号，输出信号02是用来选择欲驱动的面发光激光器元件的信号。而且输出信号01用D/A转换器112转换成模拟量。多工器113则是输入来自D/A转换器112的输出信号之后，输出一信号给由输出信号02所选定的面发光激光器元件。在多工器113中，输入D/A转换器112的输出信号并输出到输出信号02特定的面发光激光元件。这里，多工器113的输出信号经过放大器114放大而成为面发光激光器元件的驱动电流。

另外，在各面发光激光器元件115a、115b、115z的旁边分别设有发光二极管116a、116b、116z。然后，检测出目前正作为光通讯的光源而被驱动的面发光激光器元件的发光量。这个发光量再经由多工器117、取样/保持电路118以及A/D转换器119而被输入到CPU111。又，进行光通讯的对手也就是体外的接收机121中的接收信号的振幅值也是经由发射机122以及接收机123而输入到CPU111。

然后，CPU111再依据输出信号01的值、和正在驱动中的面发光激光器扫光量、和通讯对手的接收信号的振幅值来判断目前正在驱动中的面发光激光器的动作有否异常。此处，例如，与输出信号01的值相比，当其发光量或者接收信号振幅小时，CPU111就判断为该面发光激光器发生故障。并且，CPU111将改变输出信号02，且停止供电到目前正在驱动中的面发光激光器元件，而是供电到其他的面发光激光器元件，以切换被当成光源的面发光激光器元件。

此外，所有作为前述发射机110的构成要素的电子零件都设在同一半导体基板上为佳。如此一来，可将前述发射机110制作成极为紧凑的形状。

根据这种构成方式的本偏光通讯装置，可抑制发射机11、21等的故障的发生，所以可提供能够更安全地长期间连续使用的生物体内外间的通讯装置。而且，通过采用多个面发光激光器作为光源，亦可提高通讯速度。

(变形例)

第10图示出用来驱动具有多个面发光激光器元件的复开口型面发光激光器的电路之一例的电路图。数据输出源98所输出的信号可作为从发射机11等所送出的传送信号的基础。开关控制装置93所输出的信号用来选择可编程序开关阵列99的输出端子S1～S8之中的成为活性状态的输出端子。可编程序开关阵列99将从接收数据输出源98接收的信号从被开关控制装置93选择出来的输出端子输出。面发光激光器94由多个面发光激光器元件94a～94h所组成。晶体管97a～97h根据分别从可编程序开关阵列的输出端子S1～S8输出的电流而进行导通/断开，并且分别供给电流到面发光激光器元件94a～94h。

如此一来，根据本电路就能够只针对开关控制装置93所选择的面发光激光器元件供给驱动电流，可从多个面发光激光器元件之中，随意地选择用来、成为光源的面发光激光器元件。此处，开关控制装置93的动作是可利用位于生物体外部的发射机21的发射信号来控制，所以可从生物体外部随意地选择作为生物体内发射机的光源的面发光激光器元件。

F：其他实施形态

以下，说明将本发明的偏光通讯装置与携带型机器组合的实施形态。但是，实际上并不局限在以下所说明的形态，亦可组装在其他的日常随身用品上。

第12图示出将本发明的偏光通讯装置的体外控制装置与手表组合在一起的形态的立体图。图中，40是手表、41是手表的本体、42～43是用来进行各种显示的显示部。又，44～46是按钮，可操作用来改变显示部42～43的显示内容或者改变作为光源的面发光激光器元件。此外，47是发射机、48是接收机，可用来与埋设在手腕中的生物体功能辅助装置(图示省略)互相通讯。又，亦可将发射机47和接收机48设在手表的本体41的背面。

发射机47以及接收机48是装设在安装件50的背面，安装件50则是被可自由滑动地安装在手表表带49上。然后，将手表40穿戴于手腕上并使得按钮44刚好位于手背的中心线上，如此一来，即可让位在体内的生物体功能辅助装置的发射机与接收机48互相对置，且让生物体功能辅助装置的接收机与发射机47互相对置。

而且，位于体内的生物体功能辅助装置的发射机以及接收机与位于体外的发射机47以及接收机48的位置关系的微调由使用者(即，装戴者)一面看着被显示于显示部43上的接收机48的接收状态，一面调整安装件50的位置。而且，这种微调也可让装戴者操作按钮46等以更改作为生物体功能辅助装置的发射机的光源的面发光激光器元件的选择的方式来执行。

第13图示出将本发明的偏光通讯装置的体外控制装置与项链组合后的形态的立体图。图中，61是传感器贴片，由例如海绵状的缓冲材构成。在传感器贴片61中，由发射机和接收机所组成的接收发射装置62被安装成与皮肤表面接触。如此一来，这种颈部接收发射装置62可接触到头部后侧的皮肤，并且可与埋设在头部内部的生物体内功能辅助装置互相通讯。

此外，在具有中空部的本体63中组装着这个偏光通讯装置的控制功能部分。这个本体63是做成项链坠子或胸针坠子形状的盒体，在其正面设有例如：图像显示部和按钮。而且接收发射装置62与本体63分别被安装在链子67上，并利用埋设在这个链子67中的导线(未图示)而进行电连接。

第14图示出将本发明的偏光通讯装置的体外控制装置与眼镜组合后的形态的立体图。在这种眼镜形态的构造中，是将对使用者进行报知功能的显示装置也组装在一起。

如图所示，装置本体是区分成本体175a和本体175b，分别被安装在眼镜的眼镜脚176上，这些本体是通过埋设在眼镜脚176的内部的导线相互电连接。

本体175a内装显示控制电路，在这个本体175a的靠近镜片177侧的侧面上，全面地安装一个液晶面板178，该侧面的一端是以预定角度固定着镜子179。此外，在本体175a中装入：包含光源(图示省略)的液晶板178的驱动电路；以及用来制作显示数据的电路。由这个光源所发射的光通过液晶板178之后，再被镜子179反射，然后投射到眼镜的镜片177。而且，在本体175b内装入该装置的主要部分，在其上表面是设有各种按钮。又，这些按钮180、181的功能依据装置的不同而相异。

另外，用来收发激光的接收机以及发射机内装在贴片182、183中，并且可将贴片182、183固定到耳朵。这些贴片182、183利用自本体175b引出的导线184、184而进行电连接。而且，通过将贴片182、183固定到耳朵，可使得已经埋设在该耳朵内的生物体内功能装置的接收发射机与贴片内的接收发射机互相相对，能够互相通讯。

G：第5实施形态

其次，说明使用前述面发光激光器来检测脉波的实施形态。

(1)构成

第15图示出本发明的第5实施形态的基本构成的功能方框图。图中，141是用来照射激光的发射部，其光源是采用将激光的偏光面调变后予以输出者。142是接收部，备有可选择性地接收预定偏光状态的光的偏光滤光片以及受光元件，输出与所接收到的光的偏光状态(偏光角、椭圆率)对应的电信号。

此处，简单说明偏光面的调变。所谓“偏光”有例如：直线偏光、右旋圆偏光、左旋圆偏光、椭圆偏光、而偏光面的调变则是按照调变信号来改变偏光的状态来进行。例如：如果使用直线偏光的话，就将互相垂直相交的直线偏光，以分别对应“1”信号和“0”信号的方式，切换偏光面来进行调变。如果是采用右旋圆偏光和左旋圆偏光的圆偏光的话，则以分别对应“1”信号和“0”信号的方式，切换偏光方向来进行调变。在接收侧则通过偏光滤光片等来鉴别朝哪一个方向偏光，而进行解调。

又，一般的半导体激光虽然仅能发射出直线偏光，但是如果使用4分之1波长板的话，就可将直线偏光转换成圆偏光。亦即，通过将4分之1波长板配置在对直线偏光的光轴倾斜45度的位置，来切换直线偏光的方位，即可产生右旋或左旋的圆偏光。此外，如果是垂直共振型面发光半导体激光器的话，则不必使用4分之1波长板亦可进行偏光面的调变。至于面发光激光器的详情，容后说明。

又，接收的时候，则与发射时的过程相反，使用4分之1波长板将圆偏光转换成两个轴的直线偏光，并可通过检测各轴的偏光成分的大小来进行解调工作。试举一例说明如下：

只要将4分之1波长板置于自光学轴倾斜±45度的位置，分别定出X轴、Y轴，并设有可将与X轴平行的偏光成分反射，而让与Y轴平行的偏光成分透过的偏光光束分光器，还可以设置用来检测被偏光光束分光器分离后的偏光成分的光检测器。然后，只要将各个光检测器的输出输入到差动放大器，则只有偏光已经过调变后的成分才放大，而可除去未偏光的外部干扰光的影响所产生的同一相位的成分，如此一来，可获得具有良好的信噪比(S/N)的信号。

其次，在第15图中所示的143是传送路径测定装置，用来检测接收部142的接收信号的强度(振幅)，并将其检测结果输出到显示部(报知装置)144。显示部144由液晶点显示器构成，用来执行各种显示同时显示出传送路径测定装置143的检测结果。这个实施形态中，显示部144虽然是以数值来显示传送路径测定装置143的测定结果，但是亦可以用圆形图、长度产生变化的柱状圆之类的图象的显示形态进行显示。总而言之，只要能够报给操作者知道传送路径测定装置143的检测结果即可。

第15图所示的图号145是脉波检测电路，是从接收部142所输出的信号当中抽出脉波成分作为脉波信号输出。脉波检测电路145由于通过预定的滤波电路等来抽出脉波，所以可除去杂音成分，提高信噪比(S/N)。脉波检测电路145输出的脉波信号被供给到显示部144，在显示部144显示出脉波。此外，通过在脉波检测电路145中进行高速的傅立叶函数变换，计算出脉波信号的频谱，则亦可将该频谱显示于显示部144。

其次，第16图是显示本实施例的外观的立体图。如图所示，本实施形态采用手表的形态。图16中的150是本体，其内部收容着传送路径测定装置143、显示部144以及脉波检测电路145(传送路径测定装置143和脉波检测电路145参见图15)。又，在本体150中，也设置了未图示的时钟IC，显示部144是如第16图所示，可显示出时钟IC输出的时刻信息。又，149是用来执行各种操作的操作按钮，可进行例如：测定脉波的测定模式以及显示时刻的时钟模式等的切换。

前述的发射部141的发射面露出于本体150的背面，将激光朝图中的箭头所示方向发射出去。在本体150上是安装着一对腕带146a、146b，如第17图所示将这一对腕带146a、146b卷绕在手腕，再利用预定的止环152予以扣止，即可佩带在手腕上。147是可沿着腕带146a、146b移动的具有矩形断面的筒状滑动体，接收部142是设在这个滑动体147内。接收部142是被设置成让其受光面与发射部141的发射面互相相对，从而能够接收自发射部141所发射出去的激光。此外，在接收部142与本体150之间，设有未图示的信号线，利用这个信号线来将接收信号传送到传送路径测定装置143以及脉波检测电路145。

此处，第18图是显示将本实施形态装设在左腕的状态的断面图。在这个图中所示的状态下，自发射部141发射出去的激光穿过桡骨动脉血管161而抵达接收部142。亦即，在图示的状态下，桡骨动脉血管161位于从发射部141至接收部142之间的激光传送路径L上。这种位置关系是最适合检测脉波的位置关系。

而桡骨动脉血管161在手腕断面中位于桡骨162侧。并且必须将传送路径L设定在避开桡骨162的位置，考虑到以上的位置关系，在本实施形态中，将传送路径L的倾斜角设定为：以本体150的底面为基准时，60°≤θ≤85°。由于设定成这种倾斜角，在通常的佩带状态下，可将传送路径L设定在避开桡骨162以及尺骨163的位置。总而言之，只要将发射部141与接收部142的位置以及激光(波动)的发射方向设定在可避开桡骨162以及尺骨163的位置即可。

又，在本实施形态中，由于后述的作用，可将传送路径L调整成更正确地穿过桡骨动脉161的中心。

(2)动作

其次，说明本实施形态的动作。首先，将腕带146a、146b绕在手腕上，再利用止环152加以固定。然后，操作其操作按钮149以设定为测定模式。其结果就从发射部141发射出激光，再由接收部142接收。

此处，流过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随着流过桡骨动脉血管161中的血液而衰减。衰减的原因是因为激光的一部份被血液中的血红蛋白所吸收。而其衰减量变成该血管中受到激光穿过的部位的血液容量的函数，换言之，是对应于流过桡骨动脉血管161的血液的脉波。脉波检测电路145从接收部142的输出信号来检测脉波，并将其输出到显示部144。藉此，操作者就能够观测被显示在显示部144上的自己的脉波。

同时，在传送路径测定装置143中又检测出接收信号的振幅值，并将该值显示在显示部144。操作者可以一方面观察显示部144的显示，一方面移动滑动体147，以调整到最大的振幅值。其后果，可将传送路径L设定在于通过动脉血管161的中央的位置。因此，接收部142所接收到的脉波信号的信噪比(S/N)成为最大，能够进行良好的脉波测定。

又，在本实施形态中，是将发射部141所发射且穿过桡骨动脉161的断面后的光束，由接收部142来接收，所以与“在桡骨动脉161中反射的光作为脉波检测信号”的方式相比，受到体内外的自然光或日光灯的光等的影响的比例很小，因此能够更正确而稳定地检测脉波。

这是因为体内的反射光并不会保持发射光所具有的属性(波长、相位、偏光度等)，所以该反射光难以和体外的自然光、照射光等难以区别，但由于穿过体内的光依然保持其属性，所以能够很容易与其他的光进行区别。

又，在本实施形态中，由于采用偏光后的激光，所以可将外部干扰光的影响减到极小。以下对此进行说明。

发射部141所射出的偏光激光在穿过桡骨动脉161之后，抵达接收部142，而接收部142则是只接收预定的偏光状态的光。此处，如第19图所示，在发射部141所发射出来的偏光191中，有一部份是在受检者的手腕中(以下，简称为体内190)受到强烈的多重散乱，在其体内朝随机性的方向扩散出去而成为扩散光成分192。该扩散光成分192并不会维持发射时的偏光状态，而成为无偏光。另一方面，在发射装置141所发射的偏光之中有：具有较小散乱角且朝前方传输的近轴前方多重散乱光成分193；以及逐渐受到前方的散乱且以最短距离(时间)直进的前方多重散乱直进光成分194。近轴前方多重散乱光成分193以及前方多重散乱直进光成分194具有可维持发射时的偏光状态的性质。

并且，该近轴前方多重散乱光成分193以及前方多重散乱直进光成分194由于几乎都是直进，所以在穿过桡骨动脉血管161后，将抵达接收部142。另一方面，在体内广范围扩散后的扩散光成分192的一部份虽然也会抵达接收部142，但是由于无偏光将受到接收部142的滤光片所阻截，所以不会成为检测信号。又，体外的自然光、各种照明光等虽然也会抵达接收部142，但是这些无偏光也受到接收部142的滤光片所阻截，所以不会成为检测信号。

如上所述，在本实施形态中，可有效地区别出：在体内广范围地扩散的散乱光、自体外进入体内的光(自然光、各种照明光等)与检测信号不同，所以可正确且稳定地进行脉波检测。

G-1：第5实施形态的变形例

(1)激光器的一例

在前述的实施例中，作为发射部1的光源，适合使用在前述第4图至第6图所说明过的垂直共振器型面发光半导体激光器。通过采用面发光半导体激光器当作发射部的光源，能够获得与前述实施形态同样的效果。

(2)报知装置的一例

如前所述，根据本实施形态，虽然制作成：利用显示方式来向操作者报知传送路径L与桡骨动脉161的位置关系，但是也可制作成利用声音报知的方式来取代显示方式的报知。亦即，如第15图的虚线所示，只要设置可根据传送路径测定装置143的输出信号而发出声音的发音装置VO即可。在该发音装置VO中，例如制作成通过根据接收信号的振幅来改变音量、音高、音色之类的声音属性，向操作者报知传送路径L与桡骨动脉161的位置关系。此外，也可以制作成：通过改变声音的发音间隔例如：“Pi-Pi-Pi”之类的电子声音的发音间隔来进行报知的工作。

(3)传送路径L的位置判断方式

本实施形态虽然是利用接收信号的振幅来判定传送路径L与动脉血管的位置关系，但是也可以代之以使用频率、相位等波动的其他属性来进行判定。

(4)接收部142的定位方法的一例

如前所述，根据本实施形态，虽然能够一面观察显示部144的显示内容，来将传送路径L的位置设定在最佳位置，但是在佩带到手腕时的初步位置的定位，最好还是尽量放置在可穿过桡骨动脉161附近的位置为宜。因此，亦可在腕带146a上标示一个记号，以作为初步定位时的参考。亦即，如第17图所示，在腕带146a上，以预定的间隔预先标示刻度13m、13m......，如此一来，可以让操作者得知当滑动体147抵达哪一个刻度13m位置时，传送路径L位于良好的位置。因此，操作者将腕带146a、146b佩带到手腕之后，即可将滑动体147的位置调整到达该刻度的位置。如此一来，移行到测定模式之后的滑动体147，只要很少的调整量即可，因此可迅速地进行测定。

H：第6实施形态

(1)构成

第20图是第6实施形态的构成的方框图。本实施形态设有一个接收位置控制部170来取代前述第5实施形态的构成中的滑动体147。接收位置控制部170用来将接收部142朝手腕的圆周方沿(与桡骨动脉垂直相前的方向)驱动，以控制接收部142的位置使得传送路径测定装置143所输出的接收信号的振幅值趋于最大。此处，第21图示出接收位置控制部170的外观的正面图(皮肤侧)，如图所示，腕带146b穿过。接收位置控制部170的内部采用线性马达的构成方式，图示中的170b是其滑件，在滑件170b上设有一个朝皮肤侧突出的突出部170c，并将接收部2安装在这个突出部170c。突出部170c沿槽170a向圆面的左右方向自由移动约1公分左右的行程。第22图的说明图示出将本实施形态佩带于手腕时的各部的位置关系的概略，如图所示，接收部142接触手腕的表皮。

(2)动作

在以上的构成方式中，一旦设定为测定模式之后，就从传送路径测定装置143输出接收信号的振幅值。接收位置控制部170使接收部142朝右移动1个节距之后，判定接收信号的振幅值是否变大。假如变大的话，再使其向右移动1个节距之后，判定接收信号的振幅值是否变大。而后，以同样方式，向右移动，直到振幅值变小时，就向左回移1个节距，然后结束移动。如果一开始朝右移动一节距时导致振幅值变小的话，就立即将移动方向改为朝左移动，并执行与前述相同方式的操作动作。

根据上述动作的结果，可将接收部142控制成接收振幅趋于最大的位置。亦即，将传送路径L设定在穿过动脉血管的位置。这种情况下的本实施形态是与使用压力传感器的装置(例如，美国专利第4951679号)不同，因为不必将接收部142按压在表皮，所以只要对接收部142施加可让其沿着手腕表皮移动的很小的力量即可。因此，只用一般的线性马达的扭矩力量即可充分地进行伺服控制。此外，由传送路径L的宽度与动脉血管的直径的关系来看，接收部142的移动距离只要有1公分左右，就足以找到传送路径L的最佳位置。

H-1：第6实施形态的变形例

(1)如第23图所示，如果在接收位置驱动部170与皮肤的境界面处，安装一个可让激光透过的膜片CF的话，即可减少接收部142滑动时的阻力，可让接收部142更容易移动。

(2)在第2实施形态中，也可以省略在显示部144显示振幅值。这是因为装置可利用伺服机构自动地使传送路径L处在最佳位置，利用者(操作者)不必监看振幅值。但是，如果在显示部144显示出振幅值的话，可以得知伺服机构的动作状况，而且，假定伺服机构发生了故障时，可利用手动方式将接收部142的位置予以最佳化。

(3)本实施形态，虽然是以机械方式来移动接收部142的位置，但是也可以如第24图所示，沿着手腕的周边方向设有多个发射部141，再以依序扫描这些发射部141的方式作选择性的驱动，能够选择出检测到接收信号振幅最大的位置来取代的。

(4)在前述的实施形态以及变形例，虽然是令接收部142的位置移动，但是也可以制作成移动发射部141(或者设置多个发射部141，再选择其中一个加以驱动)。总而言之，只要能够改变发射部141与接收部142的相对位置，因而能够移动传送径路L的位置即可。

I：第7实施形态

(1)构成、动作

其次，说明本发明的第7实施形态。这个第7实施形态在电路构成方面与前述第6实施形态相同，只在机械构成方面有所差异。

第25图是显示第7实施形态的构成的平面图。图中，230是弓状的安装构件，是可安装在颈部232的周围。在这个安装构件230的内侧的一端部与另一端部上安装有发射部141以及接收位置控制部170，而在接收位置控制部170则是安装有接收部142。在该图所示的状态中，从发射部141向接收部142的传送径路L穿过右侧的颈动脉231。而图中的233是代表颈骨。

如第26图所示，安装部230可安装在西装的领口的内侧部分，从发射部141、接收部142以及接收位置控制部170引出一信号线连接到控制盒235。控制盒235设有传送路径测定装置143、显示部144以及脉波检测电路145。控制盒235被设定成例如：可以装进入西装的口袋等的大小。

具有以上的构成方式的本实施形态的动作与前述第6实施形态相同。

I-1：第7实施形态的变形例

(1)也可以制作成以第5实施形态所示的手动方式来移动接收部142，藉以取代接收位置控制部170。至于要移动的对象，既可以是接收部142，也可以是发射部141，或者将两者均制作成可移动。

(2)作为从颈动脉检测脉波的安装构件230，则并不局限于上述的形式，亦可制作成项链环的形式或者项圈的形式。总而言之，只要能够让发射部141与接收部142之间的传送路径L能够贯穿颈动脉，且能将两者予以固定即可。

J：其他的实施形态、效果

(1)以上所说明的各实施形态虽然是使用面偏光激光器来执行测定的例子，但是测定用的波动并不限定于此，亦可使用例如：自LED等发射出来的光。此外，亦可使用超声波。第27图示出使用超声波的例子。这个例子在发射部141以及接收部142分别采用超声波振动元件。这个例子中，被传达到接收部142的超声波的振幅随着血液的脉动而产生变动(因为超声波的衰减量是随着血管的血液容量而改变)，所以可通过检测出超声波的振幅变化而进行脉波测定。至于传送路径L的对准位置方式则与前述第6实施形态同样的方式来执行。此外，亦可使用滑动体147来取代接收位置控制部170。

(2)在前述各实施形态以及变形例因为都是安装到生物体来使用，因此亦可制作成可除去随着生物体的活动所衍生的成分(体动成分)。例如：将加速度传感器等配置成可传达生物体的活动，再根据来自该加速度传感器的信号来检测出体动成分。然后，从接收部142输出的接收信号之中除去体动成分，再根据除去体动成分后的信号，执行检测脉波以及检测接收信号的振幅。以这种方式来制作，可除去因体动所衍生的噪声，并进行正确的传送路径的设定以及测定脉波。

(3)如果使用激光器以外的其他传输媒体的时候，第23图中所标示的透明膜片只要采用不会让该传输媒体衰减的材质即可。

(4)在前述各实施形态以及变形例中，不必将发射部141以及接收部142按压到生物体，而且也不必将按压力量控制成保持一定。只要像穿戴在人体的手表、首饰一样，以极自然的状态将发射部141以及接收部142紧贴在生物体就足够。即使因为发射部141以及接收部142紧贴在生物体上的密着状态、按压力量改变，使得两者的距离改变时，本发明也可以根据接收波的振幅来检测出脉波，所以丝毫不受距离变动的影响，能够保持在高信噪比(S/N)的状态下进行测定。

(5)第6、7实施形态中所采用的接收位置控制部170虽然是采用线性马达的结构来驱动接收部，但是亦可采用机械结构的方式来取代之。第28图就是显示这种情况的一例。这个图是对应于前述的第23图，因此对于共同的部分均标示相同的图号。

在第28图中，M是马达，250是滚珠螺杆被安装在马达M的轴上与之同一轴心。170f是基座构件，与滚珠螺杆250螺合，且被安装上一个接收部142。一旦滚珠螺杆250旋转时，基座构件170f就按照其旋转方向朝图面中的左右方向移动。而其移动量是与滚珠螺杆250的旋转量成比例。由以上的构成方式，接收位置控制部170就将接收部142朝手腕的外周方向(与桡骨动脉正交的方向)驱动。

第29图示出进行马达M的旋转控制的电路的结构。这个图所示的结构与有述第5、6实施形态的电路结构大致上相同。

在以上的构成方式中，如果设定测定模式的话，就会从传送路径测定装置143输出接收信号的振幅值。马达驱动电路170e令马达M朝预定方向(例如：顺时针方向)转动一圈，以便得接收部142朝右方移动一个节距。然后，判定接收信号的振幅值是否变大。如果有变大的话，就更进一步朝右方移动一个节距，并且又测定振幅值是否变大。以后就按照此种方式朝右方移动，直到振幅值变小时，就令马达M朝向预定方向(例如：逆时针方向)转动，以使得接收部142朝左方返回移动一个节距使移动结束。如果，一开始令接收部142朝右方移动一个节距时振幅值就变小的话，则立即将移动方向改变成往左，并执行与前述相同的操作。

根据以上的操作结果，接收部142可被控制到接收振幅趋于最大的位置。亦即，被设定成让传送路径L穿过动脉血管的位置。这种情况也与第6实施形态同样，因为不需将接收部142朝皮肤表面按压，所以用来令接收部142沿着手腕的表面移动所需的力量很小。因此，只要一般的超小型马达的转矩就能够实现充分地伺服控制。此外，基于传送路径L的宽度与动脉血管的管径之间的关系可知，接收部142的移动距离只要有1公分左右就足以找到传送路径L的最佳位置。

而在第28图所示的例子当中，虽然是在接收位置驱动部170与皮肤的界面安装了一个可让激光透过的膜片CF，但是如果接收部142的滑动上没有问题的话，也可以省略膜片CF。此外，当然亦可借助与接收位置控制部170相同的结构来驱动发射部。

(6)在以上的各实施形态以及变形例中，因考虑到电源的供给，所以将发射部141设在手表的本体150上，将接收部142设在滑动体147上，但是本发明并不限于此，也可以将发射部141设在滑动体147上，而将接收部142设在手表的本体150上。

(7)在前述各实施形态以及变形例中，也可以制作成在滑动体147的端部设置按压脚142a、142b。关于这一点，将利用第30图加以说明。第30图是将光电反射型的动脉检测装置佩带于手腕的状态时的断面图。这个图中，被安装在本体150的两端的腕带146a、146b卷装在受测者的手腕上，并且利用一般公知的带钩互相缔结在一起。利用带钩可以调节手表170的周长，也就是可以调节手表对于手腕的松紧程度。

在腕带146a的背面(面对于手腕的这一面)固定着一个光学式拍动检测传感器142′。当然也可利用压力检测传感器来取代它。光学式拍动检测传感器142′由发射部与接收部结合成一体而构成的。光学式拍动检测传感器142′受到腕带146a、146b的束紧力量而按压在桡骨动脉161正上方的表皮。

在腕带146a上安装着朝背面侧突出的按压脚142a、142b，这两个按压脚142a、142b的至少其中一方可沿着腕带146a的外周方向移动，而且可在于移动后的位置停止下来。

这个时候，两个按压脚142a、142b可使位于桡骨动脉161的两侧的高弹性(柔软)的皮肤表面下凹，所以可很容易将光学式拍动检测传感器142′定位在桡骨动脉161的正上方的位置。此外，因为光学式拍动检测传感器142′的前端较之两个按压脚142a、142b的前端位于更上方的位置，所以可很简单就使较之其他组织弹性更低(硬的)的桡骨动脉161被定位在两个按压脚142a、142b之间。

因此，可通过将这种按压脚142a、142b设在滑动体147(请参考第18图和第24图等)的端部，即可概略地进行定位，然后，再利用滑动体147进行精密的定位，如此一来，可很容易地进行正确的定位，从而提高脉波信号的信噪比(S/N比)。

而且，由于桡骨动脉161通常是位于皮肤下方3mm左右的位置，所以也可以只使用按压脚142a、142b按压皮肤来进行定位。这种情况，虽然脉波信号的信噪比(S/N比)较之使用滑动体147以及按压脚142a、142b的情况稍微不佳，但是在于实用性方面问题小。

(8)在前述各实施形态以及变形例中，虽然是举出手腕的桡骨动脉161或颈动脉231作为检测脉波的生物体部位的一例进行说明，但是本发明并不是限于此，只要是相当于脉波的检测部位的动脉，无论是哪一种动脉都可以。换言之，在人的动脉中，有如第31图所示的各种动脉，所以只要配合检测部位，将前述的脉波检测装置的形态加以变形的话，就能够从各种动脉检测出脉波。

K：第8实施形态

其次，参照附图说明本发明的利用光共振的受光元件以及偏光来降低外光所造成的影响的反射光检测器，以及使用该检测器的脉波检测装置的几种实施形态。

首先，说明本发明的第8实施形态。第32图(a)是示出这个第8实施形态的反射光检测器301的概略构成的图。如图所示，反射光检测器301由发光元件310；受光元件320；偏光板331、332；以及被设在受光元件的受光面上的滤光片340所构成的，可对作为检测对象的散光性媒体发射光，同时入射该反射光。其中，偏光板331设在发光元件310的发光面上，偏光板332设在受光元件320的受光面上，这两个偏光板331、332的偏光方向是同一方向。因此，可不将偏光板331、332分开成发光侧和受光侧，而由一片偏光板来构成。

此外，在该图中虽然简化其构造，但是实际上，发光元件310与受光元件320分别被收容在不同隔间内，以使得由发光元件310所发射的光不会直接射入到受光元件320。

至于散光性媒体，可想出各种情况，例如：流动于让光线穿透的管子内的情况；浮游在自由空间内的情况等等，所以此处并不特别将其图示出来。

根据这种构造的反射光检测器301，由发光元件310所发射出来的光受到偏光板331所偏光而射到散光性媒体。该射出的光，有到达散光性媒体后被吸收的，也有被反射的。而且这些被反射的光之中，有一些受到反复的多重散射的，有一些是直接朝向受光元件320的。

此处，在散光性媒体中反复受到多重散射后的多重散乱光并不会保存发射时的偏光状态，所以只有一部份通过偏光板332，但是未经过多重散光后的光，也就是直接反射光，则会保存发射时的偏光状态，所以其大部分可通过偏光板332。

因此，通过偏光板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体中受到多重散光的直接反射光成分。

此外，散光性媒体在管中流动的情况下，直接反射光除了由散光性媒体所产生的直接反射光之外，也有由管子本身所产生的。但是，如果管子是硬质管的话，由管子本身所产生的直接反射光成分是一定的，因此很容易消除，如果管子是软质管的话，则管子本身将会随着散光性媒体的流量变化而产生脉动，所以变成能够显示出：管子所产生的直接反射光成分或者与散光性媒体相关的信息。

(1)受光元件

其次，说明本实施形态的各部分。为了便于说明起见，先说明受光元件320。第33图(a)是示出最适合作为第8实施形态中的受光元件320的发光二极管500的构造的侧断面图。

如该图所示，发光二极管500是在基板(晶片)501上依序地叠积n型区的下部镜层502；耗尽层503；p型区的上部镜层504而形成的，成为具有由：下部镜层502以及上部镜层504所组成的光共振器的结构。这种光共振器的共振波长λr根据下部镜层502以及上部镜层504的间隔也就是耗尽层的厚度t1和耗尽层的折射率n，并依照下列数式决定的。

λr＝2n·t1/m......(1)

在这个式(1)中，m是使用大于1的整数，但是为了加大共振波长的间隔，通常是使用[1]或[2]来设计。

此外，在下部镜层502的下层上形成电极212，在上部镜层504的上层上形成电极514。并且如同图(b)所示，在两个电极上串联着直流电源E和电阻R，而受到反偏压。此处，在上部镜层504上设有一开口部515，以供乱光性媒体所产生的反射光射入此处。射入的光在光共振器中不断往复而受到共振放大，而在耗尽层503中产生传导电子·空穴对。因此，将从下部镜层502朝向上部镜层504流出与抵达耗尽层503的光量相对应的电流。因此，通过取出电极512与514之间的电压作为输出信号Vout，即可检测发光二极管500的受光量。

如果下部镜层502以及上部镜层504对于所有波长区的光线均具有高反射率的话，是最理想的，但是实际上却是难以获得这种反射特性。因此，在本实施形态中，制作成在包含前述光共振器的共振波长的一定宽度的波段中具有较高的反射率。

因此，上部镜层504由：互相叠积较高折射率的材料以及较低折射率的材料而形成的。此处，成为高反射率的波段由所叠积的材料的折射率的差值来决定，两者的差值愈大，波段愈宽。因此，上部镜部504的材料是将折射率的差值较大的材料组合为宜。

例如：使用AlGaAs系的半导体，可藉由叠积改变Al与Ga的比例后的材料来形成上部镜层。至于下部镜层502也是采用大致同样的构成方式。

又，在图示的例子中，上部镜层504本身虽然是采用p型半导体，但是即使是改变Al与Ga的比例，也无法大幅地扩大成为高反射率的波段。因此，镜层的材质是以电介质等为宜。但是，以电介质来构成上部镜层的时候，该电介质将会变成绝缘体，所以并不是采用如第33图(a)所示的构造，而是采用：由下往上依序地叠积了下部镜层、耗尽层、p型层、具有开口部的电极、由电介质构成的上部镜层所构成的。这种情况，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)。特别是采用TiO₂以及Ta₂O₅的话，可加大折射率的差值，可确保400nm程度的波长频域。

其次，对这种构成方式的受光元件320的特性进行讨论。

现在，如果假设外光的频谱是如第34图(a)所示的特性的话，要将受光元件320最终检测的光的波长设定在不易受到外光影响的波长领域的作法是如前面已经说明过的方法。此处，针对受光元件320将检测波长设定在可让外光的频谱强度变小的波长λr的情况加以说明。

这种情况，下部镜层502以及上部镜层504被形成可符合下列的条件。第1是两者是将适当的材料叠积形成以使得镜反射率在包含波长λr的波段中能够变高(参考第34图(b))。第2是将两者隔着距离(厚度)t1来形成以使得光共振器的共振波长变成波长λr。此处，为了便于说明起见，用波长λ1、λ2分别决定镜层反射率高的波段。

以这种方式所形成的受光元件320的单体的灵敏度特性示于第34图(c)。由此图所示可知，该灵敏度(1)在波长λr时是尖锐的，(2)在波长λ1以下时变低。其主要理由被认为如下。亦即，其第1理由为：当波长为λr时，镜层反射率虽然变高，但是入射进来的光一方面用[法布里-佩洛谐振器]在镜之间进行往复移动，一方面被耗尽层所吸收。其第2理由为：当波长小于λ1时，镜反射率并不高，所以入射光将透过上部镜层504。但是因为耗尽层很薄，所以一部份的光被耗尽层吸收而更换为电流，然而较大部分穿过耗尽层。因此，在波长小于λ1时的灵敏度虽然不高，但是不会为零。此外，该灵敏度稍微往右下方降低的原因被认为是：镜层的反射率在波长小于λ1时，稍微往右上方会增加的缘故。此外，即使反射率很低，在波长较长的领域中的灵敏度本来就较低，所以在于波长超过λ2的领域中，该灵敏度几乎没有。

这样以来，受光元件320的单体的灵敏度如同图所示，因为即使在波长小于λ1的领域中也变高，所以保持这个样子的话，将会很容易受到外光成分的影响。因此，在受光元件320的受光面上设置一个具有如第34图(d)所示的透光特性的滤光片340。如果遮断波长λ1与透光波长λr之间有某些程度的差的话，就不必要求滤光片340具有急剧的透光特性。因此，能够采用低廉容易制作的吸收型玻璃滤光片或塑胶滤光片等来当作滤光片340。

至于与滤光片340组合后的受光元件320的灵敏度特性示于第34图(e)。如此图所示，波长小于λ1的光将被滤光片340所截断，所以能够以受外光的影响很小波长λr将灵敏度特性设定成尖锐的特性。

(2)发光元件

其次，说明发光元件310。在本发明中，如前所述，其中所采用的光的波长可根据滤光片340以及受光元件320来选择，因此，发光元件310只要是能够发射出包含受光元件320最终能够检测出来的波长λr的光的发光元件即可。因此，虽然发光元件310采用一般的发光二极管即可，但是仍以采用前述第4图至第7图所示的面发光型的半导体激光器为佳。

第35图是最适合作为第8实施形态中的发光元件310的面发光型的半导体激光器700的构造的侧断面图。基本上是与第4图所示的面发光型的半导体激光器的结构相同。如该图所示，面发光型的半导体激光器700是依序地在基板(晶片)701上叠积n型领域的下部镜层702；活性层703；p型领域的上部镜层704而形成的，具有由下部镜层702与上部镜层704所构成的一种光共振器。这种光共振器的共振波长取决于下部镜层702与上部镜层704的间隔，也就是共振器长度t2。

又，在下部镜层702的下层形成电极712，在上部镜层704的上层形成有开口部715的电极714，而且受到正偏压。

在这个半导体激光器700中，若从电极712注入传导电子，从电极714注入空穴的话，这些载流子将会继续扩散而抵达活性层703。此处，由于使从上部的电极714注入的载流子集中到开口部715正下方的活性层703，所以最好是设有一个狭窄层716。抵达活性层703的传导电子以及空穴将会再度结合而放出光。所放出来的光会在光共振器内往复移动，并且在通过活性层713时，引发受激发射。因此，光共振器内将会关闭住具有大输出强度的光，其中一部份将透过上部镜层704作为激光发射出去。

此处，应该注意的是半导体激光器700的构成方式与第33图所示的发光二极管500的构成方式基本上相同这一点，振荡波长以及灵敏度波长均取决于共振器长度t2；和耗尽层的厚度t1。因此，可将这些元件如第36图所示，隔介着绝缘膜790而在同一基板501(701)的晶片上，利用相同的层成长过程来形成该活性层、耗尽层的话，则不仅可很容易将所使用的光的波长选择在不易受到外光影响的波段，而且可很容易将振荡波长与灵敏度波长凑成一致。

此外，若在同一基板上形成发光二极管500以及半导体激光器700的话，两者的间隔只有数十微米的程度，极难分别在两者设置不同的偏光板。但是，实际上在构成反射光检测器1的阶段，并不必将两者当成一体来使用，可将两者分离之后，再凑成对来使用。因此，可藉后述的变形例的方式，如果使射出侧与受光侧的偏光方向互为(检测散乱光成分)的话，可先分离之后，再凑成对来使用。另外，如果使射出侧与受光侧的偏光方向相同，则不必将两者分离，可直接使用单晶片。

同样地，只在受光侧设置滤光片340是很困难的，但是这种情况下，可制作成：让射出侧的发光波长与灵敏度波长一致，通过滤光片340之后，再在两者上设置滤光片。

这样，在第8实施形态的反射光检测器301中，通过偏光板332以及滤光片340后，用受光元件320最终检测出来的光在散光性媒体中未受到多重散光的直接反射光成分的比例很高，而且是变成不易受外光影响的波长为λr的光。因此，能够从散光性媒体所产生的反射光之中，能以减少受到外光的影响的方式只检测出直接反射光成分。

此外，滤光片340的目的在于截除射入受光元件的反射光之中的波长短于λ1的光，所以无论是将偏光板332或滤光片340中的哪一个配置在上面均无妨。

K-1：第8实施形态的变形例

以下，说明前述的第8实施形态中的各构成要素的各种变形例。

(1)偏光板的角度

在前述第8实施形态中，为检测未受到散光性媒体多重散光的反射光成分，所以采取：使用在发光元件310的发光面与受光元件320的受光面上的偏光方向相同的偏光板331、332的构成方式。但是，也可想到采用与这种方式刚好相反的检测经过多重散光后的反射光成分的构成方式。

后者的情况，如第32图(b)所示，在发光元件310的发光面与受光元件320的受光面上的偏光板331、332的偏光方向成为互相垂直的方向。

这种构成方式所发射出来的光受到偏光板331偏光之后，被照射到散光性媒体。该发射出来的光有一部份到达散光性媒体后被吸收，也有被反射的。进而，该反射光也有一部份是反复地多重散射的，一部份是直接朝向受光元件320的。

此处，直接反射光保存着发射出来时的偏光状态，所以虽然不通过偏光板332，但是多重散乱光并不保存发射时的偏光状态，所以也有一部份是通过偏光板332的偏光方向的。因此，通过偏光板332后才入射到受光元件320的光属于散光性媒体的反射光中的多重散乱光的成分。因此，可以根据受光元件320的输出信号Vout以不太受到外光成分影响的方式来检测受到散光性媒体多重散乱的光成分。

此外，偏光板331、332的偏光方向并不一定要限定为相互同方向或者垂直方向。再者，亦可制作成将其中任一方的偏光板相对于另一方的偏光板进行旋转，而使得受光元件320能够接受到随意的偏光方向的光。

(2)外光成分的去除

又，上述第8实施形态中，为了抑制受到外光的影响，将受光元件320最终检测的光的波长设定为λr。但是，从第34图(a)所示的外光频谱的特性可以推知并无法将外光所造成的影响完全变成零。

因此，以下将说明如何更进一步减少外光影响的结构。第37图显示其电路构成的方框图。

图中，图号361是可将信号CK1的频率加倍的加倍器，可输出经过加倍后的信号CK2。A/D转换器362是在信号CK2降下时对受光元件320的输出信号Vout进行取样保持，并且转换成数字信号，开关363则是当信号CK1为[H]电平的时候，选择输出端子a，其他的时候，选择输出端子b。又，图号364代表可将输入信号延迟相当于信号CK2的周期的延迟元件。

根据这种构成方式，当信号CK1为[H]电平的时候，发光元件310将会导通(亮灯)，当信号CK1为[L]电平的时候，发光元件310将会断开(熄灯)。A/D转换器362在具有信号CK1的双倍频率的信号CK2下降时，对于输出信号Vout进行取样保持，所以该数字信号变变成可交替地显示发光元件310为导通和断开时的受光量。而开关363是当信号CK1为[H]电平的时候，选择输出端子a，当信号CK1为[L]电平的时候，选择输出端子b。

因此，输出信号Vout的数字信号是当发光元件310为导通的时候，被供给到输出端子a侧，在断开的时候，被供给到输出端子b侧，两者被分离。并且利用延迟元件364让两者的定时(timing)一致。

此处，当使发光元件310导通时在由受光元件320输出的信号上重叠着受到散光性媒体反射的反射光成分与外光成分；而使发光元件310断开时，在所输出的信号上只包含外光成分。

因此，可从发光元件310为导通时的数字信号，利用减法器365减掉发光元件310为断开时的数字信号(先利用延迟元件364将两者的定时凑成一致之后才减去)，所获得的差值就变成未包含外光成分的只表示反射光成分的信号，从而能够删掉外光成分。

此外，在这种构成方式中，发光元件310为导通的期间与断开的期间并不相同，所以严格来说，不能说是从重叠着外光成分的反射光成分中删除掉外光成分。但是，如果将使发光元件310接通、断开的信号CK1的频率设定得够高的话，则即使在外光成分随时间变化的情况下，也可忽视这种问题。换言之，信号CK1的频率必须设定为所欲获得的信息的频率或者外光成分的变化频率的两倍以上。

此外，想要删除这种外光成分的方式，除了第37图所示的构成方式之外，也能够采用：利用平滑化电路(低通滤波器)将前者信号与后者信号平滑化之后，由前者减去后者的方式来构成。或者将受光元件320的输出信号，利用带通滤波器来除去发光元件310的导通/断开频率成分的构成方式来构成。

(3)圆偏光

上述第8实施形态中的偏光方法虽然采用偏光板331、332所产生的直线偏光，但是本发明并不限于此，例如也可以采用圆偏光。采用圆偏光时，将与其主轴倾斜45度的直线偏光入射到四分之一波长板就可以获得圆偏光，并发射向散光性媒体。另一方面，若将圆偏光入射到四分之一波长板就可以获得与其主轴倾斜45度的直线偏光。

换言之，本发明中所指的偏光方向是不仅是直线偏光，也包含圆偏光的概念，至于偏光化装置则除了偏光板之外，也包括：四分之一波长板、后述的旋光元件、光共振器、注入电流控制等广泛的概念。

L：第9实施形态

在前述第8实施形态虽然将发光元件310与受光元件320当成一组来使用，而且是用来检测由散光性媒体所产生的反射光之中的直接反射光成分或者散乱光成分的其中一方，但是，亦可考虑同时检测两者的构成方式。此处，作为同时检测两者的构成方式有以下的方式。

亦即，第1种方式制作成：使用两组发光元件和受光元件，在各受光元件中分别检测直接反射光成分和散乱光成分；第2种方式制作成：使用1个发光元件与两个受光元件，同时将各受光元件的偏光方向分别设定为一个是朝与射出侧的偏光方向相同的方向，一个是朝与射出侧的偏光方向垂直的方向(在圆偏光中，属于逆时针方向)，而且在各受光元件中分别检测出直接反射光成分以及散乱光成分。第3种方式制作成：使用可互补地发射出与受光元件的偏光方向相同方向以及呈垂直方向的两个方向的光的发光元件；和一个受光元件，同时受光元件当发光元件发射出偏光方向相同方向的光时，可检测直接反射光成分，而当发光元件发射出与偏光方向呈垂直的方向的光时，可检测散乱光成分。合计三种方式。

其中，第1种方式实质上为第8实施形态与其变形例的组合构成方式，所以，以下仅就第2种和第3种构成方式，分别作为第9、第10实施形态予以说明。

首先，第9实施形态的反射光检测器302如第38图所示，由：1个发光元件310；2个受光元件320a、320b；分别设置在发光元件310的发光面和受光元件320a、320b的受光面上的偏光板331、332a、332b；以及分别设置在受光面上的滤光片340a、340b所构成的。此处，受光侧的偏光板332a的偏光方向虽然是与发光侧的偏光板331的偏光方向相同的方向，但是偏光板332b的偏光方向则是与偏光板332a的偏光方向成垂直的方向。因此，受光元件320a可检测散光性媒体的直接反射光成分，另外，受光元件320b可检测散乱光成分。

又，在第38图中，发光元件310、受光元件320a、320b分别被设置在同一平面，此外，发光元件310与受光元件320a之间的距离和发光元件310与受光元件320b之间的距离互相等距离。但是为了使发光元件310所发射出来的光，可以让受光元件320a、320b分别在相同的条件下接收到。此外，在图示当中虽然将其构成方式简化，但是实际上，发光元件310、受光元件320a、320b分别被收容在不同的室，使得发光元件310所发射的光不会直接射入到受光元件320a、320b。此外，偏光板331、332a因为其偏光方向为同一方向，所以也用同一板制成，而且滤光片340a、340b也因为被要求具有相同的特性，所以也可制作在同一片板上而不必分开。

在第9实施形态的反射光检测器302中，受光元件320a、320b采用与第8实施形态中的受光元件320同一型式，只要配合滤光片340a、340b的特性的话，就可同时检测出散光性媒体所产生的反射光之中的直接反射光成分以及散乱光成分的两种成分，关于散光性媒体是可获得更多的信息。

M：第10实施形态

这个第10实施形态的反射光检测器303如第39图所示，由：2个发光元件310x、310y；1个受光元件320；分别设置在发光元件310x、310y的发光面和受光元件320的受光面的偏光板331x、331y、332；以及设在受光面上的滤光片340所构成的。此处，发光侧的偏光板331x的偏光方向虽然是与受光侧的偏光板332的偏光方向相同的方向，但是偏光板331y的偏光方向则是朝向与偏光板332的偏光方向成垂直的方向。

又，在第39图中，发光元件310x、310y和受光元件320分别被设置在同一平面，而且发光元件310x与受光元件320之间的距离、发光元件310y与受光元件320之间的距离相等。这是希望让受光元件320在同一条件下接收到分别由发光元件310x、310y所发射的光。

这种构成方式中的反射光检测器303受第40图所示的电路驱动和处理。如该图所示，定电流源由：工作放大器OP1、晶体管TR1以及电阻R1所构成，在晶体管TR1的射极，可供应与可变电阻器VR所设定的电压V1相对应的电流Ie(＝(V-V1)/R1)。而晶体管TR2、TR3作为发光元件310x、310y的开关之用，向其基板系分别供给反相器INV所输出的信号CK的反转信号和信号CK。因此，晶体管TR2、TR3被互补性地进行导通/断开，当信号CK为[H]电平的时候，发光元件310x就断开，发光元件310y就导通，当信号CK为[L]电平的时候，发光元件310x就导通，发光元件310y就断开。因此，随着信号CK的变化，与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会互相交替地发射。

抽出电路391用来针对受光元件320的输出，对信号CK为[H]电平的情况以及为[L]电平的情况加以区分，并进行抽出。

根据这种第10实施形态，信号CK为[L]电平时，亦即，发光元件310x被导通时，受光元件320将如第39图(a)所示，接收并未保存偏光状态的直接反射光成分；而当信号CK为[H]电平时，亦即，发光元件310y被导通时，受光元件320将接收不保存偏光状态的散乱光成分。因此，于信号CK为[L]电平时所抽出的受光元件320的输出表示直接散乱光成分，另外，当信号CK为[H]电平时所抽出的受光元件320的输出表示直接反射光成分。因此，如根据第3实施形态的反射光检测器303，可交替地检测由散光性媒体所导致的反射光中的直接反射光成分以及散乱光成分的两种成分，所以与第2实施形态同样地可得到更多与散光性媒体相关的信息。

又，如果发光元件310x、310y中发射的偏光成分的强度相等的话，所射出的光量与发光元件的导通/断开状态无关，均趋于一定。

一般而言，现有的光无线通讯机器(例如：电视机、空调机等的遥控器)都采用光强度调制来进行通讯。此处，在第10实施形态中，被发射的光量，无论时间变化如何，均趋于一定，所以可得知不会给这些现有的光无线通讯机器造成不良影响。

此外，在这个第10实施形态中，有必要将信号CK的频率设定为欲自散光性媒体获得的信息频率的两倍以上。

此外，在这个第10实施形态中，例如：信号CK为[H]电平的时候，并未检测直接的反射光成分，所以不能够说是与第9实施形态同样地同时检测直接反射光成分与散乱光成分。但是，这个问题是只要将信号CK的频率设定得较高的话，实质上也可以说是同时，所以几乎不会造成实际的问题。

此外，在这个第10实施形态中，虽然通过互补性地驱动发光元件310x、310y以获得一定的光强度，但是亦可通过设置使发光元件310x、310y均断开的期间，如第1实施形态中的变形例所示删除掉外光成分。亦即，针对发光元件的驱动方式为：依序地控制成(1)仅让发光元件310x导通；(2)仅发光元件310y导通；(3)让两个发光元件轮流都断开，并且从(1)让发光元件310x导通时的受光元件320的输出信号之中减掉(3)让两个发光元件都断开时的受光元件320的输出信号，就能够获得已经删除掉外光成分后的直接光反射成分，而且，从(2)让发光元件310y导通时的受光元件320的输出信号之中减掉(3)让两个发光元件都断开时的受光元件320的输出信号，就能够获得已经删除掉外光成分后的散乱成分。(只是变成无法再享受可让光强度保持一定的优点)。

又，在第10实施形态中，虽然是使用发光元件310x、310y而且选择其中一个令其发光后，将射出侧的偏光状态进行偏光调制，但是，除了这种方式之外，也可以使用各种元件进行偏光调制。例如采用：(1)将一般的光源所发出的光利用液晶之类的旋光元件来调制其偏光方向的构成方式；或者(2)采用如以下所说明的偏光调制发光元件的构成方式来完成。

偏光调制发光元件

以下，说明在将射出侧的偏光状态进行偏光调制的时候，采用偏光调制发光元件的作法。此处所指的偏光调制发光元件是使用单一或者多个元件，能调制射出光的偏光方向的偏光调制元件，是可使用多个前述的面发光型半导体激光器700或者改良后再使用。

第35图(与第4图或第5图同等)所示的面发光型激光器700虽然是只能单纯发射激光，但是如果操作光共振器的形状，即可控制其偏光方向。因此，可通过以下述方式构成半导体激光器700作为偏光调制发光元件来实现偏光调制。

(a)将光共振器的形状圆形化

只要将光共振器的形状制作成例如前述第4图所示的圆形即可。

(b)将光共振器的形状长方形化

只要将光共振器的形状制作成例如前述第7图所示的长方形即可。

以这种方式来制定面发光型半导体激光器中的光共振器的形状，同时通过适当地进行驱动，就能够控制射出光的偏光方向。

此外，以半导体激光器来构成发光元件310的话，在其射出光从光共振器发射出去的时候，已经被偏光化了，因此亦可省略在发光面上的偏光板。但是，如果基于提高消光比(主要的偏光方向以及与该方向垂直相交的偏光方向的光强度比)的目的，设置偏光板的意义还是很大的。

另一方面，当然也可在于同一晶片上形成偏光调制元件以及前述的发光二极管500(请参考第33图)，而将发光波长与灵敏度波长凑成一致。但是，在这种情况下，各元件之间的距离非常靠近，所以实际上很难只在发光二极管500的受光面上设置偏光板。因此，即使将偏光调制元件以及发光二极管500形成在同一晶片上，在装配阶段时，还是将两者分开使用为宜。

N：第11实施形态

以下将一方面根据前述第8～第10实施形态，并且以具体的人体当作散光性媒体，说明可检测该人体的脉波波形的第11实施形态。又，若检测出脉波波形的话，即可获得脉搏之类的与生物体相关的信息，所以其意义很大。

第41图显示第11实施形态的脉波检测装置的整体构成的说明图。如图所示，本实施形态的脉波检测装置由：具有手表构造的本体800；和连接到这个装置本体800的信号线801；以及设在这个信号线801的前端侧的传感器单元400所构成的。

其中，装置本体800上，安装着腕带802。更详细地说，腕带802的一端是从装置本体800的十二点钟方向卷绕在受验者的左腕，其另一端被固定在装置本体800的六点钟方向上。

在装置本体800上的六点钟方向上的表面侧设有一个连接器部803。这个连接器部803上以可装卸自如方式安装着一个设在信号线801的端部的连接器元件804，通过将连接器元件804自连接器部803拆下，就可将本装置当作一般的手表或计时马表来使用。

另外，在装置本体800的表面设有一个显示部808，可利用点矩阵型(dot matrix)或者节段型(segment)液晶来显示各种信息。又，在装置本体800的表面还设有按键开关811～816用来执行各种设定。

又，传感器单元400被传感器固定用带450遮光，而被安装在于食指的基部至指关节之间。

一般来说，经过调查手掌至指尖的体温分布可知，当寒冷时，指尖的体温会显著地下降，但是手指的基部的体温下降的较少。因此，若将传感器单元400安装在手指的基部的话，不仅只需较短的信号线801就可以了，而且具有即使在寒冷的时候也可以正确地检测出脉波波形的好处。

(1)传感器单元

接下来，说明传感器单元400。第42图显示传感器单元400的结构的断面图。如图所示，在传感器单体400的内部，通过将背盖402覆盖在作为其壳体的传感器外框的背侧，而具有一个零件收容空间403。在这个零件收容空间403内，配置着电路基板410，该基板上装设着半导体激光器411、发光二极管412、其他的电子零件等。此外，在传感器单元400上利用垫圈404固定信号线801的端部，该配线连接到电路基板410。

又，传感器单元400被安装在手指、且其信号线801从手指的基部侧引出到达装置本体800侧。因此，半导体激光器411和发光二极管412分别位于手指的前端侧以及手指的基部侧，两者排列在手指的长度方向上。利用这种排列方式使得外光不易抵达发光二极管412。

在传感器单元400中，在传感器外框401的上表面部分利用玻璃板制的透光板420来形成一个透光窗口。在这个透光板420的下面设有偏光板430，此外，在发光二极管412侧，则设有一个滤光片440。而发光二极管411的发光面以及发光二极管412的受光面分别面对着透光板420。

因此，当手指表面紧密接触透光板420的外侧表面421时，发光二极管411就对手指表面发射出受偏光板430偏光过的光，另外，发光二极管412则是用来检测来自手指侧的反射光之中与射出相同方向的偏光成分的光而且透过滤光片440之后的光。

如第43图所示，将这种构成方式的传感器单元400，利用传感器固定用带450安装在手指的基部，在这种状态下，半导体激光器411朝向手指发射出光，该射出光抵达血管。而抵达血管的光之中，有一些是会被血液中的血红蛋白所吸收，也有一些是受到反射。而且，受到血红蛋白所反射的反射光之中，有一些是朝向别的血红蛋白的，另一些则是直接朝向发光二极管412的。

换言之，在朝向发光二极管412的反射光之中，有一些是受到血红蛋白多次反射过的(多重散乱光成分)，也有一些是半导体激光器412的射出光所直接反射的(直接反射光成分)。此处，多重散乱光并不会保存其偏光状态，而直接反射光则是会保存其偏光状态。

再者，虽然血量多时，血红蛋白也会增多，血量少量，血红蛋白也会减少，但是在考虑血量变动(血液脉波)的情况下，显然直接反映出血红蛋白的量的，并不是多重散乱光成分，而是直接反射光成分。

此处，在本实施形态中，因为射出侧与受光侧是同一种偏光板，所以在受光侧中，只能够检测与射出侧相同方向的偏光成分。因此，在本实施形态，在将光线射出到手指，再检测其反射光的结构中，其第一功效是可检测出反映血红蛋白的量的直接反射光成分。

而本实施形态中的半导体激光器411与发光二极管412均具有第8实施形态所说明过的光共振器，先在同一晶片上，以同一个层成长过程来形成其活性层、耗尽层之后，于切割过程中再予以分离。此外，将两者分离的理由是为了使得半导体激光器411的射出光不会直接入射到发光二极管412，而将两者收容在不同的室。

经调查血液中的血红蛋白的吸光特性可知，波长300～700nm的光其吸光系数变高。因此，在本实施形态中，将活性层与耗尽层的厚度设定成可以让半导体激光器411的发光波长以及发光二极管412的灵敏度(共振)波长变成约为660nm附近。

因此，在本实施形态中，在将光线射出到手指，再检测其反射光的构成方式中，其第二功效是能够以很好的灵敏度来检测血流的变化。

(2)电路构成以及动作

以这种方式，由于用发光二极管412检测的信号可显示出生物体的血液变化，所以可由此得到该生物体的脉波。因此，能够获得与该生物体相关的各种信息。

但是，这是假定仅限于生物体处于安静状态的时候。因为考虑到生物体处于运动状态的时候，在用发光二极管412检测的信号中，重叠着因该运动所导致的信号成分。

因此，设置用来检测生物体的运动成分的体动传感器，同时从发光二极管412的检测信号中，减去该体动传感器的检测信号的话，则即使处于运动状态时，亦可只获得脉波成分。

但是，在这种结构中，当生物体处于大致安静状态时，该体动传感器的检测信号由于具有杂音的作用，所以无法只获得正确的脉波成分。

另一方面，在生物体处于安静状态时与运动状态时，考虑到以手动方式切换发光二极管412的检测信号的处理的结构，但是这种构成方式，必须每次都要进行判断生物体的状态之后，才进行操作，较为麻烦。

因此，为了要脉波检测装置无论是在安静状态或运动状态，均可正确地检测脉波，乃采用以下所说明的电路结构。第44图是显示其电路构成的方框图。图中，发光二极管412所输出的脉波信号先受到放大电路611放大之后，再利用A/D转换器612转换成数字信号，再供给脉波用FFT电路613。脉波用FFT电路613对于由A/D转换器612所转换成数字信号进行FFT处理(高速傅立叶变换)，然后对该信号进行频率分析后，将其分析结果供给差分运算部630。

另一方面，体动传感器620是由所谓加速度感应器所构成用来检测生物体的运动的，并被设置在装置本体800的内部。体动传感器620输出的体动信号先被放大电路621放大之后，再利用A/D转换器622转换成数字信号，再供给到体动用FFT电路623以及功能切换部631。体动用FFT电路623对于A/D转换器622的数字信号进行FFT处理，然后对该信号进行频率分析后，将其分析结果供给到差分运算部630。

而差分运算部630具有以下的两种功能。其第1功能是，差分运算部630对于脉波用FFT电路613所获得的频率成分不作任何的处理，保持原状地供给到脉搏数运算部632的功能；其第2功能是，将脉波用FFT电路613所获得的脉波频谱的各频率成分与体动用FFT电路623所获得的体动频谱的各频率成分进行比较，从互相一致的脉波成分当中除去该体动成分之后，供给到脉搏数运算部632的功能。而脉波成分抽出部630的第1或第2功能的选择，则是利用功能切换部631的控制来执行的。

功能切换部631从A/D转换器621的信号来判定出生物体是处于安静状态或处于运动状态，如果是判断为处于安静状态的时候，就对脉波成分抽出部630选择第1功能，如果是判断为处于运动状态的时候，就对脉波成分抽出部630选择第2功能。

此处，功能切换部631根据体动信号的电平、频率成分等来判定生物体是否处于安静状态。具体言之，有：(1)依据体动信号的振幅强度来判定的方法；以及(2)依据体动信号的频率频谱来判定的方法等。后者的方法又可区分为：依据最大频谱的电平来判定的方法；以及依据频谱的分布(各频谱的电平的相对比较)来判定的方法。此处，本实施形态的功能切换部631采用：以(1)的方法来判定生物体是否处于安静状态。

因此，功能切换部631抽出受体动用FFT电路622处理过的频率频谱之中的最大电平者，如果该最大电平未达临界值Ath的话，就判定为处于安静状态。如果超过临界值Ath的话，就判定为处于运动状态。此处，所谓的临界值Ath是作为处于安静状态或处于运动状态的判断基准。

此外，此处所称的运动状态指具有某一定规则性的运动例如：步行、慢跑等运动而言。

脉搏数运算部632从差分运算部631输出的频率成分之中，抽出电平最大者作为代表脉搏的脉搏成分，同时将该脉搏成分的频率换算成每一分钟的脉搏数。然后，显示部808将脉搏数运算部632的换算结果显示出来。

此外，本实施形态中，差分运算部630、功能切换部631以及脉搏数运算部632由用以执行在预先存放的程式中所示的处理的微机所构成的。

本实施形态中，处理的最终目的虽然是显示脉搏数，但是这种显示也只是处理所获得的脉波波形的一例而已，本发明并不限于这种形态。

根据具备这种构成方式的脉波检测装置4，当被判定为生物体处于安静状态时，差分运算部630并不考虑体动成分，就这样原状地输出脉波用FFT电路613的脉波频谱。另外，当被判定为生物体处于运动状态时，差分运算部630就输出除去体动成分后的脉波成分。

因此，无论是处于安静状态或运动状态，均可正确地检测脉搏数，甚至于脉波输出。

Claims (7)

1.一种偏光通信系统，其特征在于，包括：

第一发射机，用于调制激光的偏光面，然后将结果作为一个发射信号发射，所述第一发射机被放置在生物体内，并且所述信号代表生物体的信息；以及

第一接收机，用于选择性地接收特定偏光状态的光，从而获得一个用于控制一个生理功能辅助装置的控制信号，所述光发射自生物体的内部，并且所述第一接收机被放置在生物体内；

第二接收机，用于选择性地接收特定偏光状态的光，从而获得所述生物体的信息，其中所述光发射自所述第一发射机，并且所述第二接收机被放置在生物体外；以及

第二发射机，用于调制激光的偏光面，然后将结果作为一个发射信号发射，所述信号代表一个用于控制一个生理功能辅助装置的控制信号，并且所述第二发射机被放置在生物体外。

2.如权利要求1所述的偏光通信系统，其特征在于，

一个内部发射/接收装置被放置在生物体内，所述内部发射/接收装置由所述第一发射机和一个光量接收机组成，所述光量接收机具有输出一个对应于受光量的信号的受光量检测装置；

一个外部发射/接收装置被放置在生物体外，所述外部发射/接收装置由所述第二接收机和一个光强度发射机组成，所述光强度发射机对发射的光的量进行调制，并将其作为一个发射信号发射；以及

在内部发射/接收装置和外部发射/接收装置之间进行通信。

3.如权利要求1所述的偏光通信系统，其特征在于，

一个内部发射/接收装置被放置在生物体内，所述内部发射/接收装置由所述第一接收机和一个光强度发射机组成，所述光强度发射机对发射的光的量进行调制，并将其作为一个发射信号发射；

一个外部发射/接收装置被放置在生物体外，所述外部发射/接收装置由所述第二发射机和一个光量接收机组成，所述光量接收机具有输出一个对应于受光量的信号的受光量检测装置；以及

在内部发射/接收装置和外部发射/接收装置之间进行通信。

4.如权利要求1～3中任意一项所述的偏光通信系统，其特征在于前述发射机具有：

在同一半导体基板上生成多个具有不同的偏光方向的面发光激光器元件的发光装置；以及

选择性地对于前述面发光激光器元件供电的驱动装置。

5.如权利要求2或3所述的偏光通信系统，其特征在于前述光强度发射机是采用面发光激光器作为光源。

6.如权利要求4所述的偏光通信系统，其特征在于前述发射机在通常通讯时，前述驱动装置只驱动前述发光装置的多个面发光激光器之中的一部分面发光激光器，当正由前述驱动装置驱动中的面发光激光器不变成所期望的状态时，前述驱动装置驱动在前述通常通讯中尚未使用的前述发光装置中的面发光激光器。

7.如权利要求1所述的偏光通信系统，其特征在于，还包括

显示部，设置在所述生物体的外部，用以显示来自所述第二接收机的所述生物体的信息；和

安装装置，用于将所述第二接收机固定在所述生物体上。

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