(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体レーザの自己結合効果を利用し、被測定物の状態の変化を容易にかつ正確に計測することができる計測装置を提供する。【解決手段】血流センサーは、第１の駆動信号Ｓ１および第１の駆動信号Ｓ１と逆位相の第２の駆動信号Ｓ２を出力する駆動部１２０と、第１の駆動信号Ｓ１により駆動され、被測定物に第１のレーザ光を放出する第１の半導体レーザ素子と、第１の半導体レーザ素子に近接して配置され、第２の駆動信号Ｓ２により駆動され、被測定物に第２のレーザ光を放出する第２の半導体レーザ素子と、自己結合効果により変調された第１および第２のレーザ光の強度に対応する第１および第２のビート信号を検出する第１および第２のビート信号検出部１３２Ａ、１３２Ｂと、第１および第２のビート信号の差分を算出する差分算出回路１３４と、算出された差分に基づき被測定物の状態変化を計測する計測回路１３６とを有する。【選択図】図４
2010068998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の駆動信号、および第１の駆動信号と逆位相の第２の駆動信号を出力する駆動手段と、
第１の駆動信号により駆動され、被測定物に第１のレーザ光を照射する第１の半導体レーザ素子と、
第１の半導体レーザ素子に近接して配置され、第２の駆動信号により駆動され、被測定物に第２のレーザ光を照射する第２の半導体レーザ素子と、
自己結合効果により変調された第１のレーザ光の強度に対応する第１の電気信号を検出する第１の検出手段と、
自己結合効果により変調された第２のレーザ光の強度に対応する第２の電気信号を検出する第２の検出手段と、
第１の電気信号と第２の電気信号の差分を算出する算出手段と、
算出された差分に基づき被測定物の状態変化を計測する計測手段と、
を有する計測装置。
【請求項２】
自己結合効果により変調された第１および第２のレーザ光の強度は、それぞれ式（１）および（２）によって表される、請求項１に記載の計測装置。
ここで、被測定物に照射されるレーザ光の強度をＩ（＝Ｉ０＋ΔＩ）としたとき、Ｉ０は、レーザ光の基準発振強度、ΔＩは、基準発振強度Ｉ０からの変調量、ｒは、被測定物の反射率、αは、レーザ光の自己結合効率、Δωは、半導体レーザ素子から放出されたレーザ光の発振周波数と反射光の周波数差、Ωは、被測定物の反射時のドップラー効果による位相シフト量、Δｄは、被測定物の変位量、ｋは、反射光の波数ベクトルである。
【数１】
2010068998.tif 000008
【請求項３】
前記算出手段による差分は、式（３）によって表される、請求項２に記載の計測装置。ここで、基準発振強度Ｉ０＞＞変調量ΔＩである。
【数２】
2010068998.tif 000009
【請求項４】
第１および第２の半導体レーザ素子は、共通の基板上に離間して形成された面発光型半導体レーザ素子である、請求項１に記載の計測装置。
【請求項５】
第１および第２の駆動信号は、それぞれ鋸波状の駆動電流である、請求項１に記載の計測装置。
【請求項６】
前記第１および第２の検出手段は、前記駆動手段の第１および第２の駆動信号のインピーダンス変化に基づき前記第１および第２の電気信号を検出する、請求項１に記載の計測装置。
【請求項７】
計測装置はさらに、第１および第２の半導体レーザ素子から放出された第１および第２のレーザ光の一部を受光する第１および第２の受光素子を含み、
前記第１および第２の検出手段は、前記第１および第２の受光素子から出力された第１および第２の受光信号に基づき前記第１および第２の電気信号を検出する、請求項１に記載の計測装置。
【請求項８】
第１の駆動信号、および第１の駆動信号と逆位相の第２の駆動信号を出力する駆動手段と、
第１の駆動信号により駆動され、被測定物に第１のレーザ光を照射する第１の半導体レーザ素子と、
第１の半導体レーザ素子に近接して配置され、第２の駆動信号により駆動され、被測定物に第２のレーザ光を照射する第２の半導体レーザ素子と、
第１および第２の半導体レーザ素子と被測定物との間に、第１および第２のレーザ光を入射し、第１および第２のレーザ光の一部を透過し、第１および第２のレーザ光の一部を反射する光学部材と、
前記光学部材で反射された第１の反射光と被測定物で反射された第１のレーザ光との第１の干渉縞を検出し、かつ前記光学部材で反射された第２の反射光と被測定物で反射された第２のレーザ光との第２の干渉縞を検出し、第１および第２の干渉縞に対応する第１および第２の電気信号を出力する検出手段と、
前記検出手段から出力された第１の電気信号と第２の電気信号との差分を算出する算出手段と、
算出された差分に基づき被測定物の状態変化を計測する計測手段と、
を有する計測装置。
【請求項９】
計測装置はさらに、第１および第２の半導体レーザ素子と被測定物との間にレンズを含む、請求項１または８に記載の計測装置。
【請求項１０】
前記計測手段は、血液中のヘモグロビンの速度を計測する、請求項１または８に記載の計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザを用いた被測定物の振動、距離、速度などの計測が知られている。例えば、特許文献１は、レーザドップラーによる速度計測を開示している。特許文献２は、振動計測に関する技術を開示されている。
【０００３】
上記特許文献１および２のいずれも、レーザの自己結合効果を利用している。レーザの自己結合効果とは、レーザの戻り光または反射光がレーザ媒体中で増幅され、結果的にレーザ発振状態が変調を受けることである。利得の高い半導体レーザでは、出射されたレーザ光の百万分の一以下の強度の戻り光でも、高いSNR(Signal to Noise Ratio)で、戻り光の状態を観測することができる。
【０００４】
戻り光がドップラー効果により周波数シフトを受ける、あるいは、被測定物の反射の位置が変わり位相変調を受けた場合は、その変化に対応して自己結合効果によるレーザの発振状態が変化する。この変化を解析することにより、物体の速度や変位を計測することができる。
【０００５】
図９は、従来の一般的な振動計測装置の例を示している。同図に示すように、レーザ装置３００は、その内部にレーザ素子ＬＤと受光素子（フォトディテクタ）ＰＤとを含み、レーザ素子ＬＤからのレーザ光Ｌは、レンズ３１０を介して、超音波ホーン３２０によって振動されるキャピラリ３３０を照射する。キャピラリ３３０で反射または散乱された戻り光によって、レーザ素子ＬＤの発振状態が変調される。この変調されたレーザ素子ＬＤの発振状態は、受光素子ＰＤによってモニターすることができる。
【０００６】
受光素子ＰＤの出力信号をオシロスコープ３４０に接続したときの観測波形を図１０に示す。縦軸に受光素子の出力電圧（Ｖ）、横軸に時間（μｓ）を示している。図からも明らかなように、受光素子ＰＤの出力信号には、約０．２Ｖの範囲内に周期の短い複数のピークが表れている。これは、キャピラリ３３０からの戻り光によってレーザ発振状態が変調され、レーザ光の光強度にビート信号が生じていることを示している。
【０００７】
被測定物に向けて照射されるレーザ強度をＩin、被測定物の反射率をｒ、レーザの自己結合効率をαとすると、自己結合効果によって変調された強度は、式（４）に示すＩoutとなる。ここで、Δωは測定時にレーザ光周波数を変調したときの発振周波数と戻り光の周波数差であり、Ωは物体反射時にドップラー効果による位相シフト量、Δｄは被測定物体の変位量、ｋは入射光の波数ベクトルである。
【０００８】
【数３】
2010068998.tif 000003
【０００９】
式（４）により、被測定物体がドップラー効果を受ける、あるいは、変位しているときには、光強度は、cosの関数で振動する。この周波数から被測定物の変位量や速度を算出することができる。
【００１０】
【特許文献１】特開平１−２３３３７１号公報
【特許文献２】特開平１０−９９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、半導体レーザの自己結合効果を利用し、被測定物の状態の変化を容易にかつ正確に計測することができる計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に係る計測装置は、第１の駆動信号、および第１の駆動信号と逆位相の第２の駆動信号を出力する駆動手段と、第１の駆動信号により駆動され、被測定物に第１のレーザ光を照射する第１の半導体レーザ素子と、第１の半導体レーザ素子に近接して配置され、第２の駆動信号により駆動され、被測定物に第２のレーザ光を照射する第２の半導体レーザ素子と、自己結合効果により変調された第１のレーザ光の強度に対応する第１の電気信号を検出する第１の検出手段と、自己結合効果により変調された第２のレーザ光の強度に対応する第２の電気信号を検出する第２の検出手段と、第１の電気信号と第２の電気信号の差分を算出する算出手段と、算出された差分に基づき被測定物の状態変化を計測する計測手段とを有する。
請求項２において、自己結合効果により変調された第１および第２のレーザ光の強度は、それぞれ式（１）および（２）によって表される。ここで、被測定物に照射されるレーザ光の強度をＩ（＝Ｉ０＋ΔＩ）としたとき、Ｉ０は、レーザ光の基準発振強度、ΔＩは、基準発振強度Ｉ０からの変調量、ｒは、被測定物の反射率、αは、レーザ光の自己結合効率、Δωは、半導体レーザ素子から放出されたレーザ光の発振周波数と反射光の周波数差、Ωは、被測定物の反射時のドップラー効果による位相シフト量、Δｄは、被測定物の変位量、ｋは、反射光の波数ベクトルである。
【００１３】
【数４】
2010068998.tif 000004
【００１４】
請求項３において、前記算出手段による差分は、式（３）によって表される。ここで、基準発振強度Ｉ０＞＞変調量ΔＩである。
【００１５】
【数５】
2010068998.tif 000005
【００１６】
請求項４において、第１および第２の半導体レーザ素子は、共通の基板上に離間して形成された面発光型半導体レーザ素子である。
請求項５において、第１および第２の駆動信号は、それぞれ鋸波状の駆動電流である。
請求項６において、前記第１および第２の検出手段は、前記駆動手段の第１および第２の駆動信号のインピーダンス変化に基づき前記第１および第２の電気信号を検出する。
請求項７において、計測装置はさらに、第１および第２の半導体レーザ素子から放出された第１および第２のレーザ光の一部を受光する第１および第２の受光素子を含み、前記第１および第２の検出手段は、前記第１および第２の受光素子から出力された第１および第２の受光信号に基づき前記第１および第２の電気信号を検出する。
請求項８に係る計測装置は、第１の駆動信号、および第１の駆動信号と逆位相の第２の駆動信号を出力する駆動手段と、第１の駆動信号により駆動され、被測定物に第１のレーザ光を照射する第１の半導体レーザ素子と、第１の半導体レーザ素子に近接して配置され、第２の駆動信号により駆動され、被測定物に第２のレーザ光を照射する第２の半導体レーザ素子と、第１および第２の半導体レーザ素子と被測定物との間に、第１および第２のレーザ光を入射し、第１および第２のレーザ光の一部を透過し、第１および第２のレーザ光の一部を反射する光学部材と、前記光学部材で反射された第１の反射光と被測定物で反射された第１のレーザ光との第１の干渉縞を検出し、かつ前記光学部材で反射された第２の反射光と被測定物で反射された第２のレーザ光との第２の干渉縞を検出し、第１および第２の干渉縞に対応する第１および第２の電気信号を出力する検出手段と、前記検出手段から出力された第１の電気信号と第２の電気信号との差分を算出する算出手段と、算出された差分に基づき被測定物の状態変化を計測する計測手段とを有する。
請求項９において、計測装置はさらに、第１および第２の半導体レーザ素子と被測定物との間にレンズを含む。
請求項１０において、前記計測手段は、血液中のヘモグロビンの速度を計測する。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１によれば、従来の計測装置と比較して、被測定物の状態変化を精度良く計測することができる。
請求項２によれば、自己結合効果を利用して被測定物の状態変化を精度良く計測することができる。
請求項３によれば、被測定物の反射率の変化の影響を受けることなく被測定物の計測を行うことができる。
請求項４によれば、２つの半導体レーサ素子を干渉させることなく簡単に作成することができる。
請求項５によれば、被測定物の計測を精度良く行うことができる。
請求項６によれば、駆動手段から第１および第２の電気信号を容易に検出することができる。
請求項７によれば、受光素子から第１および第２の電気信号を検出することができる。
請求項８によれば、従来の計測装置と比較して、被測定物の状態変化を精度良く計測することができる。
請求項９によれば、精度良く被測定物の計測を行うことができる。
請求項１０によれば、従来の計測装置と比較して、精度良く血液中のヘモグロビンの速度を計測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
従来の計測装置は、式（４）を用いて被測定物の速度や振動などの状態変化を計測することが可能である。しかしながら、もし被測定物の反射率ｒが同時に変化したならば、自己結合効果によって検出された光強度Ｉoutが変調され、もはや速度や変位量の計測が不可能になるか、ノイズを含む精度の悪い計測となる。例えば、血管中のヘモグロビンの速度を測る血流センサーなどの応用では、容易に反射率が変化するため実用上の困難性がある。
【００１９】
本発明の最良の実施の形態では、互いにインコヒーレントな２つ以上のレーザを近接させて、レーザの自己結合を行う。このとき、レーザ光の周波数変調を行うが、それぞれの変調位相を逆位相とする。そして、２つの自己結合効果による信号の差分を取ることにより、被測定物の反射率の変化によるノイズ要因を除去し、被測定物体の速度あるいは変位等の状態変化を計測する。また、本発明の構成では、同じ特性を持ち近接した二つのレーザを被測定物体に照射するが、このときSNRが不十分であれば、レンズでレーザ光を被測定物体に結像させることが好ましい。一方、十分なSNRを確保することができる場合には、必ずしもレンズは不要である。
【００２０】
以下の実施例は、血液中のヘモグロビンの速度を測る血流センサーを例に説明し、ヘモグロビンのように照射面の反射率が容易に変わりやすい被測定物の速度を精度良く計測する。
【実施例】
【００２１】
図１は、本発明の実施例に係る血流センサーの構成を示すブロック図である。本実施例の血流センサー１００は、コヒーレントなレーザ光をそれぞれ出射する少なくとも２つの半導体レーザ素子を備えたレーザ装置１１０と、それぞれの半導体レーザ素子を駆動する駆動部１２０と、自己結合効果を利用して得られた信号から被測定物の状態変化を計測する計測部１３０とを含んで構成される。
【００２２】
本実施例のレーザ装置１００は、好ましくは半導体レーザ素子としてＶＣＳＥＬを用いることができる。２つのＶＣＳＥＬは、同一基板上にレーザ光が互いに干渉しないように可能な限り近接して配置され、同じ特性のレーザ光を出射することができる。２つのレーザ光を近接させることで、被測定物のほぼ同じ状況にある状態変化を同時に計測することが可能になる。
【００２３】
図２は、ＶＣＳＥＬが形成された半導体チップ平面図、図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。図２に示すように、半導体チップ２００の表面には、レーザ光の発光部となる２つのポスト（またはメサ）Ｐ１、Ｐ２が形成され、かつポストＰ１、Ｐ２の頂部に形成されたｐ側電極２４０Ａ、２４０Ｂは、配線２４４Ａ、２４４Ｂにより電極パッド２１０Ａ、２１０Ｂに接続される。電極パッド２１０Ａ、２１０Ｂは、ボンディングワイヤ等の図示しない接続手段によって駆動部１２０に電気的に接続される。
【００２４】
半導体チップ２００は、図３に示すように、ｎ型のＧａＡｓ半導体基板２２０上に、Ａｌ組成の異なる複数のＡｌＧａＡｓ層を積層したｎ型の下部ＤＢＲ２２２、活性領域２２４、ｐ型のＡｌＡｓからなる電流狭窄層２２６、Ａｌ組成の異なる複数のＡｌＧａＡｓ層を積層したｐ型の上部ＤＢＲ２２８、ｐ型のＧａＡｓコンタクト層２３０を積層している。基板２２０上の半導体層をエッチングすることで環状の溝２３２Ａ、２３２Ｂが形成され、２つの円筒状のポストＰ１、Ｐ２が形成される。ポストＰ１、Ｐ２の底部、側壁および頂部の一部を覆うように層間絶縁膜２３４が形成され、ポストＰ１、Ｐ２の頂部には、層間絶縁膜２３４のコンタクトホールを介してコンタクト層２３０と電気的に接続されるｐ側電極２４０Ａ、２４０Ｂが形成される。ｐ側電極２４０Ａ、２４０Ｂの中央には、レーザ光を出射するための出射窓２４２Ａ、２４２Ｂが形成される。ｐ側電極２４０Ａ、２４０Ｂは、図２に示すように配線２４４Ａ、２４４Ｂにより電極パッド２１０Ａ、２１Ｂに接続されている。また、基板２２０の裏面にはｎ側電極２５０が形成されている。
【００２５】
ポストＰ１、Ｐ２の下部ＤＢＲ２２２は共通であり、上部ＤＢＲ２２８は電気的に分離され、ポストＰ１、Ｐ２は、下部ＤＢＲ２２２と上部ＤＢＲ２２８により垂直共振器を構成する。ｐ側電極２４０Ａとｎ側電極２５０に順方向の第１の駆動電流が与えられると、ポストＰ１の出射窓２４２Ａから波長λ１のレーザ光が基板と垂直方向に出射される。また、ｐ側電極２４０Ｂとｎ側電極２５０に順方向の第２の駆動電流が与えられると、ポストＰ２の出射窓２４２Ｂから波長λ２のレーザ光が出射される。ポストＰ１およびＰ２から出射されるレーザ光の波長λ１とλ２は、駆動電流の大きさにより僅かではあるが異なる。このように、半導体レーザチップ上にＶＣＳＥＬをモノリシックに形成することで、特性が同じ、互いに干渉しないコヒーレントなレーザ光を近接させることができる。
【００２６】
図４は、駆動部および計測部の内部構成を示すブロック図である。駆動部１２０は、ポストＰ１のＶＣＳＥＬを駆動するための第１の駆動信号Ｓ１を出力する第１の駆動回路１２２Ａと、ポストＰ２のＶＣＳＥＬを駆動するための第２の駆動信号Ｓ２を出力する第２の駆動回路１２２Ｂとを有する。第１の駆動回路１２２Ａは、電極パッド２１０Ａに第１の駆動信号Ｓ１を供給し、第２の駆動回路１２２Ｂは、電極パッド２１０Ｂに第２の駆動信号Ｓ２を供給する。
【００２７】
本実施例において特徴的な点は、ポストＰ１、Ｐ２のレーザ光の周波数変調を行うが、それぞれの駆動信号Ｓ１、Ｓ２の変調位相は逆位相である。図５は、第１および第２の駆動信号Ｓ１、Ｓ２の電流波形を説明する図である。縦軸は、レーザ光の強度、横軸は時間である。第１および第２の駆動信号Ｓ１、Ｓ２は、レーザの基準発振強度をＩ０としたとき、その基準発振強度を中心に＋ΔＩと−ΔＩの強度変化が繰り返されるような三角波の駆動電流であり、第１の駆動信号Ｓ１と第２の駆動信号Ｓ２は互いに逆位相の関係にある。図５の例では、時刻ｔ０のとき、第１および第２の駆動信号Ｓ１、Ｓ２は、基準発振強度Ｉ０であり、時刻ｔ１のとき、第１の駆動信号Ｓ１は＋ΔＩの強度、第２の駆動信号Ｓ２は−ΔＩの強度、時刻ｔ２のとき、第１および第２の駆動信号Ｓ１、Ｓ２は基準発振強度Ｉ０であり、時刻ｔ３のとき、第１の駆動信号Ｓ１は−ΔＩの強度、第２の駆動信号Ｓ２は＋ΔＩの強度となるような駆動電流である。ＶＣＳＥＬでは、駆動電流と発振波長がほぼ線形の関係にあり、駆動電流が大きくなると、それに従い発振波長が大きくなる。従って、ポストＰ１、Ｐ２からは、時間的に波長変化が逆転したレーザ光が出射される。なお、駆動信号Ｓ１、Ｓ２の電流波形は、図５に示すような形状に限らず、これとは波形の異なる鋸波状であってもよい。
【００２８】
計測部１２０は、図４に示すように、ポストＰ１から出射されたレーザ光とその戻り光により光強度が変調された第１のビート信号を検出する第１のビート信号検出部１３２Ａ、ポストＰ２から出射されたレーザ光とその戻り光により光強度が変調された第２のビート信号を検出する第２のビート信号検出部１３２Ｂと、第１および第２のビート信号の差分を算出する差分算出回路１３４と、差分算出回路１３４の算出結果に基づき被測定物の状態を計測する計測回路１３６とを有している。
【００２９】
半導体レーザの光強度を変調することで、発振周波数を変化させることができる。これにより発振周波数と戻り光の周波数が異なるためレーザ媒質内で変調が起こり光強度にビート信号が発生する。戻り光の周波数と発振周波数との差が大きければ大きいほど被測定物体の距離が遠いことを意味する。したがって、ビート信号の周波数を解析することで、レーザと被測定物体の距離を測ることができる。
【００３０】
図４に示す第１のビート信号検出部１３２Ａは、第１のＶＣＳＥＬ駆動部１２２Ａの駆動信号Ｓ１のインピーダンス変化に基づき第１のビート信号を検出する。すなわち、ポストＰ１からのレーザ光を被測定物に放射したとき、被測定物で反射または散乱された戻り光がポストＰ１のレーザ媒質内に戻り、レーザ発振状態が変調され、レーザ光と戻り光の周波数の差により光強度にビート信号が生じる。同様に、第２のビート信号検出部１３２Ｂは、第２のＶＣＳＥＬ駆動部１１２Ｂの駆動信号Ｓ２のインピーダンス変化に基づき第２のビート信号を検出する。第１および第２のビート信号検出部１３２Ａ、１３２Ｂによって検出された第１および第２のビート信号は、次の数式（１）および（２）によって表される。
【００３１】
【数６】
2010068998.tif 000006
【００３２】
ここで、被測定物に照射されるレーザ光の強度をＩ（＝Ｉ０＋ΔＩ）としたとき、Ｉ０は、レーザ光の基準発振強度、ΔＩは、基準発振強度Ｉ０からの変調量、ｒは、披特定物の反射率、αは、レーザ光の自己結合効率、Δωは、半導体レーザ素子から放出されたレーザ光の発振周波数と反射光の周波数差、Ωは、被測定物反射時のドップラー効果による位相シフト量、Δｄは、被測定物の変位量、ｋは、反射光の波数ベクトルである。
【００３３】
差分算出回路１３４は、上記のようにして検出された第１のビート信号と第２のビート信号の差分｜Ｉ１−Ｉ２｜を算出する。算出された差分は、次の式（３）によって表される。
【００３４】
【数７】
2010068998.tif 000007
【００３５】
図６に、ビート信号の波形と、ビート信号の差分の波形を示す。数式（１）および（２）で表される第１および第２のビート信号は、波形Ｈ１のように短い周期でビートを打つ信号である。そして、第１および第２のビート信号の差分である数式（３）で表される信号は、波形Ｈ２のような正弦波（sin）の信号となる。
【００３６】
計測回路１３６は、算出部１３４によって算出された式（３）から被測定物であるヘモグロビンの速度や血流量を計測することができる。つまり、レーザの変調周波数Δωでの振動に対して被測定物の変化分がsin(Ωt-kΔd)のビート振動として検出することができる。また、式（３）からは、被測定物の反射率ｒが除去されることに留意すべきである。これにより、被測定物の反射率、すなわちヘモグロビンの反射率が変化しても、その反射率の影響を受けることなく、被測定物の状態を高いSNRで計測することができる。
【００３７】
図７は、本実施例の血流センサーの使用例を示している。血流センサーのレーザ装置１１０を人体の腕２６０の近くに位置させ、レーザ装置１１０の各発光部から２つのレーザ光Ｌ１、Ｌ２を腕に照射する。波長が８５０ｎｍのレーザ光は、人体の皮膚を透過し、毛細血管中のヘモグロビンを照射する。ヘモグロビンの表面で反射または散乱された光の一部が戻り光として自己結合効果に寄与し、ヘモグロビンの速度が計測される。ヘモグロビンは、血液中を不規則に移動しその反射面が容易に変化するが、計測された式（３）のヘモグロビンの反射率ｒがキャンセルされているため、従来の計測装置では、反射率の変化がノイズとして含まれていたが、本実施例では、そのようなノイズが除去され、ヘモグロビンの速度や血流を精度良く計測することができる。
【００３８】
また、計測対象となる信号のSNRが十分でない場合には、レーザ装置１１０と腕２６０の間にレンズ２７０を介在させ、レーザ光Ｌ１、Ｌ２の集光および戻り光の集光効率を改善するようにしてもよい。さらに上記実施例では、レーザ発振中の駆動信号Ｓ１、Ｓ２のインピーダンス変動からビート信号を検出したが、これ以外にも、ＶＣＳＥＬのレーザ発振状態をモニターする受光素子（フォトディテクタ）の出力信号からビート信号を検出するようにしてもよい（図９および図１０を参照）。さらに、血流センサーによる計測結果は、ディスプレイやスピーカなどから出力できるようにしてもよい。
【００３９】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。第２の実施例に係る血流センサー１００Ａは、図８に示すように、ハーフミラー２８０と干渉縞を検出する検出器２９０とを有する。レーザ装置１１０は、第１の実施例のときと同様に、逆位相で変調されたＶＣＳＥＬがレーザ光Ｌ１、Ｌ２を出射する。レンズ２７０と被測定物２６０との間にハーフミラー２８０が配置される。ハーフミラー２８０は、入射したレーザ光Ｌ１、Ｌ２の一部を透過して被測定物２６０を照射させ、レーザ光Ｌ１、Ｌ２の一部を検出器２９０へ反射する。これにより、ハーフミラー２８０からの反射光Ｒ１、Ｒ２と被測定物２６０からの反射光Ｒ１ａ、Ｒ１ｂが干渉し、この干渉縞の変化を検出器２９０で検出することで、第１の実施例の自己結合効果を利用した計測と同じ計測を行うことができる。第１の実施例の自己結合効果は、レーザ内で干渉してこれが増幅されて光強度変調として検出されるが、第２の実施例ではレーザの外の干渉計によって同じ信号を検出することができる。
【００４０】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施例に係る血流センサーの構成を示すブロック図である。
【図２】本実施例の血流センサーに好適に用いられるＶＣＳＥＬ素子の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】駆動部および計測部の内部構成を示す図である。
【図５】駆動信号の波形図である。
【図６】第１および第２のビート信号、ならびに差分信号の波形を示す図である。
【図７】本実施例に係る血流センサーの使用例を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施例に係る血流センサーの構成を示す図である。
【図９】従来の振動計測装置の構成例を示す図である。
【図１０】従来の振動計測装置の観測波形を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
２００：半導体チップ
２１０Ａ、２１０Ｂ：電極パッド
２６０：被測定物
２７０：レンズ
２８０：ハーフミラー
２９０：検出器
Ｐ１、Ｐ２：ポスト（ＶＣＳＥＬの発光部）
Ｓ１：第１の駆動信号
Ｓ２：第２の駆動信号
Ｈ１：ビート信号
Ｈ２：差分信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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