光学旋转角度测量系统及其方法
【专利摘要】一种光学旋转角度测量系统及其方法。该光学旋转角度测量系统包含有：一偏光产生单元；一偏光分析单元；一电信号产生单元，其分别电性连接该偏光产生单元与该偏光分析单元；以及一数据处理单元，其电性连接该电信号产生单元；其中一光束经该偏光产生单元形成一入射偏光光束，一光学活性物质设于该入射偏光光束的路径上，该入射偏光光束经该光学活性物质形成一出射偏光光束，该偏光分析单元接收该出射偏光光束并产生一信号，由该数据处理单元接收并处理该信号。
【专利说明】光学旋转角度测量系统及其方法
【技术领域】
[0001]一种光学旋转角度测量系统及其方法，特别涉及测量光学旋转角度的系统与方法。
【背景技术】
[0002]随着时代的进步，人们的饮食朝向精致化发展，而这种结果造成糖尿病人口快速增加，糖尿病患者每日必须定时检测体内的血糖值。
[0003]现有的人体血糖大都利用血糖机，血糖机约可分为两种，一为光学反射式血糖机，另一为光学穿透式血糖机，前述的两种血糖机皆为一种侵入式检测装置，其利用一尖锐物刺穿人体，以取得适量的血液，再测量血液中的血糖值。
[0004]对所有糖尿病患者而言，每日多次取得血液的过程，无疑地为一次又一次的肉体的疼痛与精神的折磨，其造成糖尿病患者的困扰，所以非侵入式检测血糖装置的发展就有相当的空间与机会。
【发明内容】
[0005]在一实施例中，本发明公开一种光学旋转角度测量系统，其包含有:
[0006]一光源；
[0007]一偏光产生单兀；
[0008]一偏光分析单元；以及`
[0009]—电信号产生单兀，其分别电性连接该偏光产生单兀与该偏光分析单兀；
[0010]其中，该光源产生一光束，该光束经该偏光产生单元，该光束形成一入射偏光光束，该偏光分析单兀依据一出射偏光光束，以产生一信号。
[0011]在一实施例中，本公开一种光学旋转角度测量方法，其包含有:
[0012]产生一光束经一偏光产生单元，该光束形成一入射偏光光束；
[0013]接收一出射偏光光束并形成一信号；以及
[0014]转换该信号为一旋转角度信息。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本公开的一种光学旋转角度测量系统的第一实施例的示意图。
[0016]图2为本公开的一种光学旋转角度测量系统的第二实施例的示意图。
[0017]图3为本公开的一种光学旋转角度测量系统的第三实施例的示意图。
[0018]图4为本公开的一种光学旋转角度测量系统的第四实施例的示意图。
[0019]图5为本公开的一种光学旋转角度测量方法的流程示意图。
[0020]【主要元件符号说明】
[0021]10光源
[0022]100光束[0023]11偏光产生单元
[0024]110入射偏光光束
[0025]12偏光分析单元
[0026]13电信号产生单元
[0027]14数据处理单元
[0028]15光学活性物质
[0029]150出射偏光光束
[0030]20光源
[0031]200光束
[0032]21偏光产生单元
[0033]210入射偏光光束
[0034]211出射偏光光束
[0035]22分光单元
[0036]23偏光分析单元
[0037]24电信号产生单元
[0038]25数据处理单元
[0039]26光学活性物质
[0040]260光学活性物质介面
[0041]30光源
[0042]300光束
[0043]31偏光产生单元
[0044]310起偏件
[0045]311第一相位调制件
[0046]312第二相位调制件
[0047]313射偏光光束
[0048]32偏光分析单元
[0049]320第三相位调制件
[0050]321第四相位调制件
[0051]322检偏件
[0052]33光检测件
[0053]34电信号产生单元
[0054]35数据处理单元
[0055]36光学活性物质
[0056]360出射偏光光束
[0057]40光源
[0058]400光束
[0059]41偏光产生单兀
[0060]410起偏件
[0061]411相位调制件[0062]412波片
[0063]413入射偏光光束
[0064]42偏光分析单元
[0065]420波片
[0066]421相位调制件
[0067]422检偏件
[0068]43光检测件
[0069]44电信号产生单兀
[0070]45数据处理单元
[0071]46光学活性物质
[0072]460出射偏光光束
[0073]SI ~S4步骤
【具体实施方式】
[0074]以下通过特定的具体·实施例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容，轻易地了解本公开。
[0075]请配合参考图1所示，一种光学旋转角度测量系统的第一实施例，其用于测量一光学活性物质15，所谓光学活性物质15即是指眼球房水、血液或皮肤组织等包含血糖的受测物质，本公开是以测量眼球房水血糖值为例，但不以此为限。
[0076]该旋转角度测量系统包含有一光源10、一偏光产生单兀11、一偏光分析单兀12、一电信号产生单元13与一数据处理单元14。
[0077]光源10产生一光束100，例如，该光源10能够为一发光二极管，该光束100能够为一无调制连续输出(Continuous Wave)、一振幅调制(Amplitude Modulation)或一频率调制(Frequency Modulation)的光束。
[0078]偏光产生单元11设于光束100的路径上，光束100经偏光产生单元11后形成为一入射偏光光束110。
[0079]上述的光学活性物质15 (例如眼球)设于入射偏光光束110的路径上,入射偏光光束110经光学活性物质15后形成为一出射偏光光束150。
[0080]偏光分析单兀12设于出射偏光光束150的路径上,偏光分析单兀12依据出射偏光光束150，以产生一信号。
[0081]电信号产生单元13分别电性连接偏光产生单元11与偏光分析单元12，以控制偏光产生单兀11与偏光分析单兀12,而使偏光产生单兀11将光束100形成入射偏光光束110,以及偏光分析单兀12依据出射偏光光束150,以产出一预设的偏光,该偏光形成上述的信号，例如，前述的电性连接能够为一有线或一无线。
[0082]数据处理单元14接收来自偏光分析单元12的信号，以产生一旋转角度信息，根据此信息以再得出一血糖值，数据处理单元14电性连接电信号产生单元13，以控制电信号产生单元13,例如,数据处理单元14为一计算单元或一云端单元。
[0083]请配合参考图2所示，本公开光学旋转角度测量系统的第二实施例，其用于测量一光学活性物质26。[0084]该旋转角度测量系统具有一光源20、一偏光产生单兀21、一分光单兀22、一偏光分析单兀23、一电信号产生单兀24与一数据处理单兀25。
[0085]光源20产生一光束200。
[0086]偏光产生单元21设于光束200的路径上，光束200经偏光产生单元21形成为一入射偏光光束210。
[0087]分光单兀22设于入射偏光光束210的路径上，以转折入射偏光光束210的角度，例如，分光单兀22能够为一分光镜。
[0088]光学活性物质26设于通过分光单元22的入射偏光光束210的路径上，进一步说明，该分光单元22位于该光学活性物质26与该偏光产生单元21之间，光学活性物质26具有一光学活性物质介面260 (例如眼角膜)，光学活性物质介面260能够反射入射偏光光束210,而使其形成一出射偏光光束211,出射偏光光束211反射至分光单兀22,偏光分析单兀23依据出射偏光光束211，以产生一信号。
[0089]电信号产生单元24分别电性连接偏光产生单元21与偏光分析单元23。
[0090]数据处理单元25接收来自偏光分析单元23的信号，数据处理单元25电性连接电信号产生单兀24。
[0091]请配合参考图3所示，本公开光学旋转角度测量系统的第三实施例，其用于测量一光学活性物质36。
[0092]该旋转角度测量系统具有一光源30、一偏光产生单兀31、一偏光分析单兀32、一光检测件33、一电信号产生单元34与一数据处理单元35。
[0093]光源30产生一光束300。
[0094]偏光产生单元31设于光束300的路径上，偏光产生单元31具有一起偏件310、一第一相位调制件311与一第二相位调制件312,例如,起偏件310能够为一偏振片或一尼科耳棱镜(NICOL PRISM)，起偏件310将一普通光转成为一偏振光，相位调制件311、312能够为一相位调制装置(LIGHT PHASE MODULATOR)，其使光的相位按一定规律变化。
[0095]承上所述，当光束300通过起偏件310，光束300成为一偏振光束，偏振光束再依序通过第一相位调制件311与第二相位调制件312,而使偏振光束成为一入射偏光光束313。
[0096]光学活性物质36设于入射偏光光束313的路径上，入射偏光光束313经光学活性物质36后形成为一出射偏光光束360。
[0097]偏光分析单兀32设于出射偏光光束360的路径上,偏光分析单兀32具有一第三相位调制件320、一第四相位调制件321与一检偏件322。
[0098]出射偏光光束360依序通过第三相位调制件320、第四相位调制件321与检偏件322,举例,检偏件322能够为一偏振片，其用于检测某一光束是否为偏振光,在本实施例中，检偏件322检测出射偏光光束360为一偏振光。
[0099]光检测件33位于通过偏光分析单元32的出射偏光光束360的路径上，光检测件33依据出射偏光光束360,以产生一信号。
[0100]电信号产生单元34分别电性连接第一相位调制件311、第二相位调制件312、第三相位调制件320与第四相位调制件321，以控制这些相位调制件311、312、320、321。
[0101]数据处理单元35电性连接电信号产生单元34，以控制电信号产生单元34，数据处理单元35接收来自光检测件33的信号，以产生一旋转角度信息，再由此信息计算出血糖值。
[0102]请配合参考图4所示，本公开光学旋转角度测量系统的第四实施例，其用于测量一光学活性物质46。
[0103]该旋转角度测量系统具有一光源40、一偏光产生单兀41、一偏光分析单兀42、一光检测件43、一电信号产生单元44与一数据处理单元45。
[0104]光源40产生一光束400。
[0105]偏光产生单元41设于光束400的路径上，偏光产生单元41具有一起偏件410、一相位调制件411与一波片412,举例,起偏件410将一普通光转成为一偏振光,相位调制件411能够为一相位调制装置(LIGHT PHASE MODULATOR)，其使光的相位按一定规律变化，相位调制装置能够为一液晶相位调制装置、一光弹调制装置与一楔形块相位补偿装置的组合，波片412使通过其的光束产生一相位差，波片412为1/4波片(QUARTER-WAVE PLATE)。
[0106]承上所述，光束400依序通过起偏件410、`相位调制件411与波片412，而使光束400形成为一入射偏光光束413。
[0107]如果相位调制件411具有一主轴，则起偏件410与相位调制件411的主轴夹角为45度或-45度。
[0108]如果波片412具有一主轴，则相位调制件411与波片412的主轴夹角为45度或-45度。
[0109]光学活性物质46设于入射偏光光束413的路径上，入射偏光光束413经光学活性物质46后形成为一出射偏光光束460。
[0110]偏光分析单兀42设于出射偏光光束460的路径上,偏光分析单兀42具有一波片420、一相位调制件421与一检偏件422，举例，波片420为1/4波片，检偏件422能够为一偏振片。
[0111]出射偏光光束460依序通过波片420、相位调制件421与检偏件422。
[0112]光检测件43位于通过偏光分析单元42的出射偏光光束460的路径上，光检测件43依据出射偏光光束460,以产生一信号。
[0113]电信号产生单元44分别电性连接相位调制件411、421，以控制这些相位调制件411、421。
[0114]数据处理单元45电性连接电信号产生单元44，以控制电信号产生单元44，数据处理单元45接收来自光检测件43的信号，以产生一旋转角度信息。
[0115]请配合参考图5所示，本公开一种光学旋转角度测量方法，其应用上述的旋转角度测量系统的各实施例。
[0116]S1:一光束由一光源所产生,举例,该光束能够为一无调制连续输出、一振幅调制或一频率调制的光束，该光束具有一特定波长，该特定波长举例为600至1700nm。
[0117]S2:光束转变成为一入射偏振光束，如上述的旋转角度测量系统的第一至第四实施例，光束经一偏光产生单兀，而将光束转变为入射偏振光束，该入射偏振光束入射至一光学活性物质，举例眼球、手指、嘴唇或耳垂，承Si所述，因光束具有一特定波长，该特定波长能够避免光学活性物质之外的干扰。
[0118]S3:该入射偏振光束经光学活性物质后形成为一出射偏光光束,举例,如上述的旋转角度测量系统的第一至第二实施例，该出射偏光光束经偏光分析单元，而将该出射偏光光束转变为一信号；如果如上述的旋转角度测量系统的第三至第四实施例，该出射偏光光束经偏光分析单元，再经光检测件，而将该出射偏光光束转变为一信号。
[0119]S4:一数据处理单元接收来该信号，并以一史托克参数分析方法或一信号正规化分析方法，以产生一旋转角度信息，举例，如果光学活性物质为眼球，则该旋转角度信息即代表人体或动物血液中的血糖含量。
[0120]承上述的S3，如果以上述的旋转角度测量系统的第四实施例说明，该旋转角度信息能够以下述方程式表示:
[0121 ] S= Lr1 (t), r2(t)]= A*M2 [r2 (t) ] =I=Q25IiIMiQ15IiM1 Lr1 (t) ] *P |2
[0122]其中，请再配合参阅图4所示，M1为相位调制件411,r1 (t)为相位调制件411的相位，M2为相位调制件421, r2 (t)为相位调制件421的相位，SQr1 (t),r2 (t)]为这些相位随着时间变化的函数。
[0123]R为光学活性物质46，Q1为波片412，Q2为波片420，A为检偏件422的电场表示式。
[0124]举例，起偏件410的穿透轴为O度，相位调制件411的主轴为45度，波片412的主轴为90度，波片420的主轴为90度，相位调制件421的主轴为90度。
[0125]如上所述,光检测件43的信号能够视为一光强度,该光强度可以表不为I Iir1 (t),
r2 (t) ]。
[0126]故，该旋转角度信息能够表示为:
【权利要求】
1.一种光学旋转角度测量系统，包括有: 一光源; 一偏光产生单兀； 一偏光分析单元；以及 一电信号产生单元，其分别电性连接该偏光产生单元与该偏光分析单元； 其中，该光源产生一光束，该光束经该偏光产生单7Π形成一入射偏光光束，该偏光分析单依据一出射偏光光束，以产生一信号。
2.如权利要求1所述的光学旋转角度测量系统，其中该光源为一发光二极管。
3.如权利要求1所述的光学旋转角度测量系统，其中该光束为一无调制连续输出、一振幅调制或一频率调制的其中之一。
4.如权利要求1所述的光学旋转角度测量系统，其中该电性连接为一有线或一无线。
5.如权利要求1所述的光学旋转角度测量系统，其中还包括一数据处理单元，其电性连接该电信号产生单元以接收并处理该信号。
6.如权利要求1所述的光学旋转角度测量系统，其中还包括一分光单兀，该分光单兀设于该入射偏光光束的路径上。
7.如权利要求6所述的光学旋转角度测量系统，其中该分光单元为一分光镜。
8.如权利要求1所述的光学旋转角度测量系统，其中还包括一光检测件，该光检测件位于通过该偏光分析单元的·出射偏光光束的路径上。
9.如权利要求1所述的光学旋转角度测量系统，其中该偏光产生单元具有一起偏件、一第一相位调制件与一第二相位调制件；该偏光分析单兀具有一第三相位调制件、一第四相位调制件与一检偏件。
10.如权利要求9所述的光学旋转角度测量系统，其中该电信号产生单元分别电性连接该第一相位调制件、该第二相位调制件、该第三相位调制件与该第四相位调制件。
11.如权利要求9所述的光学旋转角度测量系统，其中该起偏件为一偏振片或一尼科耳棱镜；该检偏件为一偏振片；该第一相位调制件、该第二相位调制件、该第三相位调制件与该第四相位调制件为一相位调制装置。
12.如权利要求11所述的光学旋转角度测量系统，其中该相位调制装置为一液晶相位调制装置、一光弹调制装置与一楔形块相位补偿装置的组合的其中之一。
13.如权利要求1所述的光学旋转角度测量系统，其中该偏光产生单元具有一起偏件、一相位调制件与一波片；该偏光分析单兀具有一波片、一相位调制件与一检偏件。
14.如权利要求13所述的光学旋转角度测量系统，其中该电信号产生单元分别电性连接这些相位调制件。
15.如权利要求13所述的光学旋转角度测量系统，其中该波片为1/4波片，该检偏件为一偏振片，该相位调制件为一相位调制装置，该起偏件为一偏振片或一尼科耳棱镜。
16.如权利要求15所述的光学旋转角度测量系统，其中该相位调制装置能够为一液晶相位调制装置、一光弹调制装置与一楔形块相位补偿装置的组合的其中之一。
17.一种光学旋转角度测量方法，其包含有: 产生一光束经一偏光产生单元，形成一入射偏光光束； 接收一出射偏光光束并形成一信号；以及转换该信号为一旋转角度信息。
18.如权利要求17所述的光学旋转角度测量方法，其中该光束具有一波长，该波长为600 至 1700nm。
19.如权利要求17所述的光学旋转角度测量方法，其中该光束为一无调制连续输出、一振幅调制或一频率调制的其中之一。
20.如权利要求17所述的光学旋转角度测量方法，其中该信号被一信息处理单元所接收，该信息处理单元依据该信号，以产生该旋转角度信息。
21.如权利要求20所述的光学旋转角度测量方法，其中该信息处理单元以一史托克参数分析方法或一信号正规化·分析方法，以产生该旋转角度信息。
【文档编号】A61B5/1455GK103845063SQ201210586883
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年12月28日 优先权日:2012年11月30日
【发明者】刘志祥, 杨富程 申请人:财团法人工业技术研究院