(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射する面発光型半導体レーザ素子と、
面発光型半導体レーザ素子から出射されたレーザ光の反射光を受光する受光素子と、
前記面発光型半導体レーザ素子および前記受光素子とを支持する支持部材と、
前記支持部材に取り付けられ、前記支持部材上に前記面発光型半導体レーザ素子と前記受光素子を収容する内部空間を形成する封止部材とを有し、
前記封止部材には、レーザ光を外部へ出射するための出射窓と、外部からレーザ光の反射光を入射する入射窓が形成され、
前記内部空間には、前記面発光型半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が前記内部空間で反射したときに発生する内部反射光の前記受光素子への受光を抑制する受光抑制部材が設けられ、
前記受光抑制部材は、前記面発光型半導体レーザ素子と前記受光素子との間に形成された遮光壁を含み、前記遮光壁は、前記面発光型半導体レーザ素子を形成する基板上に一体形成され、前記面発光型半導体レーザ素子は、基板と垂直方向にレーザ光を出射するためのメサと、当該メサと前記受光素子との間に前記遮光壁とを含み、前記遮光壁は、前記メサを構成する半導体層と同一の半導体層を含む、光学モジュール。
【請求項２】
前記遮光壁は、前記メサの高さよりも遮光壁の高さを延長する延長部を含む、請求項１に記載の光学モジュール。
【請求項３】
前記延長部は、絶縁膜または導電性膜を含む、請求項２に記載の光学モジュール。
【請求項４】
前記受光抑制部材はさらに、前記出射窓の前記内部空間内に形成された反射防止膜を含む、請求項１に記載の光学モジュール。
【請求項５】
前記出射窓には、光学レンズが取り付けられ、前記反射防止膜は、少なくとも前記内部空間に露出する前記光学レンズを被覆する、請求項１に記載の光学モジュール。
【請求項６】
前記入射窓には、特定の波長以外の波長の光を除去する光学フィルターが取り付けられる、請求項１に記載の光学モジュール。
【請求項７】
前記出射窓には、ピンホールが形成されたスリット部材が取り付けられる、請求項１に記載の光学モジュール。
【請求項８】
前記封止部材は、前記出射窓および前記入射窓が形成されたマスクと、前記支持部材上に固定された円筒状のキャップを含み、前記キャップの一面には、レーザ光を外部へ透過しかつ外部からの反射光を透過する開口が形成され、前記マスクは前記開口を覆うように前記一面上に取り付けられる、請求項１に記載の光学モジュール。
【請求項９】
前記受光素子の受光面は、前記面発光型半導体レーザ素子側が高くなるように傾斜している、請求項１に記載の光学モジュール。
【請求項１０】
前記支持部材は、前記受光素子の受光面を傾斜させるためのマウント部材を含む、請求項１に記載の光学モジュール。
【請求項１１】
前記マスクの表面には、レーザ光以外の光を吸収可能な色が付着されている、請求項８に記載の光学モジュール。
【請求項１２】
請求項１から１１のうちいずれか１つに記載の光学モジュールと、
前記受光素子からの受光信号に基づき血液の血流を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定された結果を出力する出力手段と、
を有する医療用光計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ素子と受光素子をパッケージに含む光学モジュールに関し、特に、人体の血液の血流等を光学的に計測するための光学モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光計測や光通信等の技術分野において、面発光型半導体レーザ（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser：以下ＶＣＳＥＬと呼ぶ）の光源への関心が高まっている。ＶＣＳＥＬは、しきい値電流が低く消費電力が小さい、円形の光スポットが容易に得られる、といった端面発光型半導体レーザにはない優れた特長を有する。これらの特長を生かし、ＶＣＳＥＬは、光通信や光計測等の技術分野の光源として期待されている（特許文献1）。
【０００３】
特許文献２は、同一基板上に発光素子と受光素子を集積化し、発光素子と受光素子との間に遮光板を備えた血流計を開示している。特許文献３は、同一基板表面の凹部に発光素子と受光素子を配置し、基板上面に遮光膜が形成されたカバー基板を配置した血流センサ部に関する技術を開示している。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１６４５５３
【特許文献２】特開２００２−３３０９３６
【特許文献３】特開２００４−２２９９２０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、遮光板や基板に凹部を形成する場合と比べ、低コストで製造することができ、かつ光計測を高精度に行うことができる光学モジュールおよびそれを用いた医療用光計測システム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】
【０００６】
本発明に係る光学モジュールは、レーザ光を出射する面発光型半導体レーザ素子と、面発光型半導体レーザ素子から出射されたレーザ光の反射光を受光する受光素子と、前記面発光型半導体レーザ素子および前記受光素子とを支持する支持部材と、前記支持部材に取り付けられ、前記支持部材上に前記面発光型半導体レーザ素子と前記受光素子を収容する内部空間を形成する封止部材とを有し、前記封止部材には、レーザ光を外部へ出射するための出射窓と、外部からレーザ光の反射光を入射する入射窓が形成され、前記内部空間には、前記面発光型半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が前記内部空間で反射したときに発生する内部反射光の前記受光素子への受光を抑制する受光抑制部材が設けられている。
【０００７】
好ましくは、前記受光抑制部材は、前記面発光型半導体レーザ素子と前記受光素子との間に形成された遮光壁を含む。好ましくは、前記遮光壁は、前記面発光型半導体レーザ素子を形成する基板上あるいは前記受光素子を形成する基板上に一体に形成される。あるいは、前記壁は、前記支持部材上に形成される。
【０００８】
好ましくは、前記面発光型半導体レーザ素子は、基板上にレーザ光を出射するためのメサを含み、前記壁は、前記メサに近接し、かつメサを構成する半導体層と同一の半導体層を含む。好ましくは、前記受光抑制部材は、前記出射窓の内部空間内部に形成された反射防止膜を含む。好ましくは、前記出射窓には光学レンズが取り付けられ、前記反射防止膜は内部空間に露出した前記光学レンズを被覆する。好ましくは、前記入射窓には、特定の波長以外の波長の光を除去する光学フィルターが取り付けられている。前記出射窓には、ピンホールが形成されたフィルターが取り付けられても良い。
【０００９】
好ましくは前記封止部材は、前記出射窓および前記入射窓が形成されたマスクと、前記支持部材上に固定された円筒状のキャップを含み、前記キャップの一面には、レーザ光を外部へ透過しかつ外部からの反射光を透過する開口が形成され、前記マスクは前記開口を覆うように前記一面上に取り付けられる。
【００１０】
本発明に係る光学モジュールは、レーザ光を出射する面発光型半導体レーザ素子と、前記面発光型半導体レーザ素子から出射されたレーザ光の反射光を受光する受光素子と、前記面発光型半導体レーザ素子および前記受光素子とを支持する支持部材と、前記支持部材に取り付けられ、前記支持部材上に前記面発光型半導体レーザ素子と前記受光素子を収容する内部空間を形成する封止部材とを有し、前記封止部材には、レーザ光を外部へ出射するための出射窓と、外部からレーザ光の反射光を入射する入射窓が形成され、前記受光素子の受光面は、前記面発光型半導体レーザ素子側が高くなるように傾斜している。
【００１１】
好ましくは支持部材は、前記受光素子の受光面を傾斜させるためのマウント部材を含む。受光面は、支持部材の面に対して例えば３０度以上の角度を成している。好ましくは、前記面発光型半導体レーザ素子は、シングルモードのレーザ光を出射する。また、前記面発光型半導体レーザ素子は、複数の発光部がアレイ状に配置されたレーザアレイを含むことができる。さらに面発光型半導体レーザ素子は、波長が７８０ｎｍから８５０ｎｍのレーザ光を出射する。
【００１２】
本発明に係る医療用光計測システムは、上記の特徴を有する光学モジュールと、前記受光素子からの受光信号に基づき血液の血流を測定する測定手段と、前記測定手段により測定された結果を出力する出力手段とを有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、内部空間内に面発光型半導体レーザ素子の内部反射光の受光を抑制する受光抑制部材を設けたことにより、受光素子への不要な内部反射光の受光が抑制され、受光素子へのノイズが削減され、受光信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。その結果、より高精度の光計測を行うことができる。さらに、受光抑制部材を設けることや受光素子の受光面を傾斜させることは、従来の既存の光学モジュールへの工数を大幅に増加するものではなく、しかも高度の実装技術を必要としないため、低コストで光学モジュールを製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。本実施の形態に係る光学モジュールは、生体組織にレーザ光を照射し、その反射光を受光し、血流を計測するための医療用光学モジュールを例に説明する。
【実施例】
【００１５】
図１（ａ）は、本発明の第１の実施例に係る医療用光学モジュールの平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。医療用光学モジュール１０は、金属製の円盤状のステム１２と、ステム１２の上面に取り付けられたサブマウント１４と、サブマウント１４上に搭載されたＶＣＳＥＬ１６と、レーザ光を受光する受光素子１８と、ステム１２に固定された円筒状のキャップ２０と、ステム１２の底面側に取り付けられた導電性金属からなる複数のリード端子２２とを含んでいる。
【００１６】
ステム１２には、複数のリード端子２２を挿入するための貫通孔（図示省略）が形成されている。各貫通孔の内壁はガラスが被膜されており、リード端子２２は、これによりステム１２と電気的に絶縁されている。リード端子２２の一端は、内部空間へ延在し、そこで、ＶＣＳＥＬ１６および受光素子１８の電極とボンディングワイヤ等の接続手段を用いて電気的に接続される。
【００１７】
キャップ２０の上面には、ＶＣＳＥＬ１６からのレーザ光を外部生体組織に出射するための円形状の出射窓２０ａと、外部生体組織によって散乱、反射された反射光を入射するための円形状の入射窓２０ｂとが形成されている。
【００１８】
出射窓２０ａには、ボールレンズ２４が嵌め込まれている。ボールレンズ２４の光軸はＶＣＳＥＬ１６の発光点と一致し、ＶＣＳＥＬ１６から出射された拡がり角θのレーザ光がボールレンズ２４によって集光されるようになっている。本例では、ボールレンズを用いるが、これ以外の平凸レンズやその他の光学部材を用いることも可能である。また、出射窓２０ａを平板ガラスで封止し、ボールレンズをキャップの外側に配置するようにしてもよい。
【００１９】
入射窓２０ｂには、好ましくは、外部生体組織で反射された光から特定波長の光を取り除くための光学フィルタ２６が取り付けられている。不要な波長の光を除去することで例えば血流の計測処理における精度を改善することができる。但し、必ずしも光学フィルタによって波長を除去する必要がない場合には、平板ガラスやその他光学レンズを入射窓２０ｂに取り付けるようにしてもよい。
【００２０】
キャップ２０、ボールレンズ２４および光学フィルター２６は、好ましくは気密封止された内部空間をステム１２上に形成し、内部空間内に配置されたＶＣＳＥＬ１６および受光素子１８を外部環境から保護する。例えば、医療用光学モジュール１０は、人体の血流を計測するとき、キャップ２０の表面が皮膚に直接接触されるが、皮膚から発生した汗などの水分が内部に浸入することが防止される。
【００２１】
図２は、図１に示すＶＣＳＥＬの構成を示す断面図である。本実施例は、１つの発光スポットが形成されたシングルスポットのＶＣＳＥＬを例示するが、これは一例であり、複数の発光スポットが形成されたマルチスポットのＶＣＳＥＬであってもよい。
【００２２】
ＶＣＳＥＬ１８は、図２に示すように、ｎ型のＧａＡｓ基板１００の裏面にｎ側電極１０２を形成し、さらに基板１００上に、ｎ型のＧａＡｓバッファ層１０４、Ａｌ組成の異なるＡｌＧａＡｓ層を交互に重ねたｎ型の下部ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector：分布ブラッグ型反射鏡）１０６、活性領域１０８、周縁に酸化領域を含むｐ型のＡｌＡｓからなる電流狭窄層１１０、Ａｌ組成の異なるＡｌＧａＡｓ層を交互に重ねたｐ型の上部ＤＢＲ１１２、ｐ型のＧａＡｓコンタクト層１１４を積層している。基板上には、積層された半導体層をエッチングすることにより円筒状のポスト（またはメサ）Ｐが形成されている。
【００２３】
ポストＰの底部、側部および頂部の一部を覆うように基板全体にＳｉＯＮ、ＳｉＯｘ等の層間絶縁膜１１６が形成されている。ポストＰの頂部の層間絶縁膜１１６には、コンタクト層１１４を露出する円形状のコンタクトホール１１６ａが形成されている。ポストＰの頂部には、導電性材料からなるｐ側電極１１８が形成され、ｐ側電極１１８は、コンタクトホール１１６ａを介してコンタクト層１１４にオーミック接続されている。ｐ側電極１１８の中央には、レーザ光を出射するための円形状の出射窓が形成されている。出射窓は、コンタクト層１１４を露出するものであってもよいが、出射窓は、誘電体膜により保護されていてもよい。
【００２４】
下部ＤＢＲ１０６と上部ＤＢＲ１１２は、共振器構造を形成し、これらの間には、活性領域１０８および電流搾取層１１０が介在される。電流搾取層１１０は、ポストＰの側面からＡｌＡｓを選択的に酸化させた酸化領域と当該酸化領域によって包囲された円形状の導電性領域を含み、導電性領域内に電流および光の閉じ込めを行う。導電性領域の中心は、ｐ側電極１１８の出射窓の中心に一致する。ｐ側電極１１８とｎ側電極１０２に順方向駆動電流を注入することで、ポストＰの出射窓から、例えば８５０ｎｍのレーザ光が基板と垂直方向に出射される。出射されたレーザー光は、ボールレンズ２４に集光される。
【００２５】
ステム１２の平坦な表面上には、サブマウント１４が接着剤等によって固定されている。サブマウント１４は、ステム１２に接着される平坦な底面と、底面と対向する表面を含み、好ましくは、熱伝導性が高く放熱性に優れた絶縁性のセラミック基板（例えば窒化アルミニウム）から構成される。サブマウント１４の表面には、Ti/Pt/Au等の薄膜パターンが形成され、この上にＶＣＳＥＬ１６が実装される。
【００２６】
さらにアブマウント１４の表面には、ＶＣＳＥＬ１６と隣接して受光素子用マウント１４ａが固定されている。受光素子用マウント１４ａは、サブマウント１４の表面に固定される底面と、ＶＣＳＥＬ１６側から離れる方向に向かって下降するように傾斜する平坦な表面とを有し、断面形状が三角形となっている。受光素子用マント１４ａの表面に受光素子１８が導電性接着剤等によって固定され、受光素子１８の受光面は、ステム１２の平坦な表面あるいはサブマウント１４の平坦な表面と一定の角度を成すように傾斜している。好ましくは、受光面がステム１２の平坦な表面と成す角度は３０度以上である。なお、受光素子用マウント１４ａは、サブマウント１４と必ずしも別体である必要はなく、サブマウントと一体形成されていてもよい。さらに受光素子用マウント１４ａは、受光素子１８の受光面を傾斜させることができれば、その形状は問わない。例えば、受光素子用マウント１４ａは、表面が傾斜した台形状であってもよいし、表面が凹凸を含む形状であってもよい。
【００２７】
次に、医療用光学モジュールの動作を説明する。リード端子２２を介してＶＣＳＥＬ１６に順方向の駆動電流が印加されると、ＶＣＳＥＬ１６からレーザ光が出射され、このレーザ光は、ボールレンズ２４を介して出射光Ｌとして外部生体組織を照射する。出射光Ｌは、外部生体組織の血球等で散乱または反射され、その外部反射光ＬＲは、光学フィルター２６を介して受光素子１８に受光される。受光素子１８で受光された光は、電気信号に変換され、リード端子２２から出力される。
【００２８】
ＶＣＳＥＬ１６から出射されたレーザ光の大部分は、ボールレンズ２４に入射されるが、その一部がボールレンズ２４またはキャップ２０の内壁面で反射され、キャップ２０内に不所望の内部反射光ＬＮが生じる。受光素子１６の受光面は、ＶＣＳＥＬ１６またはボールレンズ２４から離れる方向に向けて低くなるように傾斜しているため、ボールレンズ２４による内部反射光ＬＮが受光面へ入射されるのが効果的に抑制される。この結果、受光素子１８は、入射窓２０ｂを透過した外部反射光ＬＲを専ら受光し、ノイズとなり得る内部反射光ＬＮの受光が排除され、受光信号のＳ／Ｎ比が向上し、光計測精度を向上させることができる。
【００２９】
また、外部生体組織の血流速度を計測する場合、外部反射光ＬＲは、ドップラーシフトによりその波長をシフトされるが、想定される波長以外の波長の光を光学フィルター２４でカットし、ノイズとなり得る不要な外部反射光が受光素子１８へ受光されるのを防止し、受光信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００３０】
また、ＶＣＳＥＬからのレーザ光をシングルモードとすることで、Ｓ／Ｎ比を向上させ、高精度の光計測を行うことができる。また、マルチスポットのＶＣＳＥＬアレイを光源に用いた場合には、レーザ光の高出力を図ることができる。さらに、７８０〜８５０ｎｍのレーザ光を用いれば、レーザ光は皮膚の透過率が高く、水の吸収が低いため、光学モジュールは外部生体組織の血流測定に好適である。
【００３１】
次に、本発明の第２の実施例に係る医療用光学モジュールを図３に示す。第２の実施例に係る医療用光学モジュール１０Ａは、受光素子の受光面を傾斜する代わりに、内部反射光が受光素子に受光されるのを防止するための遮光手段を用いる。
【００３２】
図３（ａ）に示す光学モジュール１０Ａは、ＶＣＳＥＬ１６に遮光部３０を形成する。図２に示すように、ＶＣＳＥＬは、ＧａＡｓ基板上に複数の半導体層を積層し、これをエッチングすることにより発光部となるポストＰを形成している。第２の実施例では、図２（ｂ）に示すように、ポストＰと隣接してポストＰと同様の半導体層を有する遮光部Ｐ１を形成する。これにより、ＶＣＳＥＬのポストＰと受光素子１８との間に遮光部Ｐ１を介在させ、ボールレンズ２４等によって発生された内部反射光ＬＮが受光素子１８へ受光されることを防止する。また、遮光部Ｐ１上に、絶縁膜や導電性膜等からなる延長部Ｐ２を積層し、遮光部Ｐ１をより高くするようにしてもよい。遮光部Ｐ１をモノリシックに集積化することで小型化が可能となり、かつ高度な実装を要しない利点がある。
【００３３】
図３（ｂ）に示す光学モジュール１０Ａは、受光素子１８に遮光部１８ａがモノリシックに形成されている。受光素子１８は、例えばシリコン基板を用いて形成されるが、シリコン基板上に絶縁層や導電性膜等を積層することで、ＶＣＳＥＬ１６と受光面との間に一定の高さを有する遮光部１８ａを形成する。
【００３４】
図３（ｃ）に示す光学モジュール１０Ａは、ＶＣＳＥＬ１６と受光素子１８とに間に遮光部材３０を形成する。遮光部材３０は、好ましくは内部反射光ＬＮを吸収する光吸収膜が表面に形成されている。遮光部材３０は、サブマウント１４上に接着剤等により固定することができる。また、遮光部材３０は、サブマウント１４に一体成形されたものであってもよい。
【００３５】
図３（ｄ）に示す光学モジュール１０Ａは、キャップ２０の上部から下方に延在する遮光部材３２を有する。遮光部材３２は、ＶＣＳＥＬ１６と受光素子１８との間に位置する。遮光部材３２は、好ましくは内部反射光ＬＮを吸収するような光吸収膜が表面に被覆されている。遮光部材３２は、キャップ２０に接着剤等により固定することができる。また、遮光部材３２は、キャップ２０に一体成形されたものであってもよい。
【００３６】
次に、本発明の第３の実施例に係る医療用光学モジュールを図４に示す。第３の実施例に係る医療用光学モジュール１０Ｂは、ＶＣＳＥＬ１６からのレーザ光の内部反射光ＬＮの発生を抑制するため、キャップ内に露出するボールレンズ２４およびキャップ２０の裏面の一部に反射防止膜４０を形成する。これにより、ボールレンズ２４で反射されるレーザ光が低減され、受光素子１８へ受光される内部反射光ＬＮが減少し、受光信号のＳ／Ｎ比の低減を抑制することができる。なお、出射窓２０ａにボールレンズ以外の光学部材が取り付けられた場合にも、その表面に反射防止膜が形成される。
【００３７】
次に、本発明の第４の実施例に係る医療用光学モジュールを図５に示す。第４の実施例に係る医療用光学モジュール１０Ｃは、外部生体組織からの外部反射光ＬＲを効果的に集光するための光学レンズ４２をキャップ２０の入射窓２０ｂの表面に取り付けている。さらに、キャップ２０の入射窓２０ｂの裏面にスリット部材４４が取り付けられている。スリット部材４４には、ほぼ中央にピンホール４４ａが形成されており、ピンホール４４ａは、光学レンズ４２により集光された外部反射光ＬＲを透過する。スリット４４ａは、その口径に応じて、光学フィルタと同じように、特定波長の散乱光のみを透過させることができる。これにより、外部反射光ＬＲを測定する際に、受光信号の損失を抑え、Ｓ／Ｎ比の向上を図っている。
【００３８】
次に、本発明の第５の実施例に係る医療用光学モジュールについて説明する。図６は、第５の実施例に係る医療用光学モジュール１０Ｄの断面図、図７（ａ）はキャップの平面図、図７（ｂ）はマスクの平面図である。
【００３９】
図７(ａ)に示すように、キャップ２０の中央には、円形状の１つの開口２０ｃが形成されている。この開口２０ｃは、ＶＣＳＥＬ１６および受光素子１８の少なくともレーザ光の出射領域および受光領域を露出させるに十分な大きさである。
開口２０ｃには、好ましくは円形状の平板ガラス５０がはめ込まれ、これにより内部空間を気密封止している。キャップ２０の表面を覆うようにマスク５２が接着剤等より固定される。マスク５２は、例えば金属またはシール材などから構成される薄板状の円形部材であり、その口径は、キャップ２０の口径とほぼ等しい。マスク５２には、ＶＣＳＥＬ１６のレーザ光を出射する位置に円形状の出射窓５２ａが形成され、受光素子１８に対応する位置に円形状の入射窓５２ｂが形成されている。好ましくは、入射窓５２ｂには、特定の波長を選択的に透過する光学空間フィルター５４が嵌め込まれている。さらに、ＶＣＳＥＬ１６から出射されたレーザ光の内部反射光ＬＮの発生を抑制するため、キャップ２０の裏面に反射防止膜５６を取り付けるようにしてもよい。さらに好ましくは、マスク５２の表面は、光計測にとって不要な迷光、例えばレーザ光以外の光、を吸収するような色（例えば、黒）をコーティングする。
【００４０】
このようなマスク５２を用意することで、キャップの製造が容易になり、光学モジュールの製造コストを低減することができる。さらに、マスク５２取り付けることで、外部からの迷光が入射窓５２ｂで阻止され、ノイズとなり得るような不所望な光が光学モジュール内に進入することが抑制され、受光素子１８の感度を改善することができる。
【００４１】
また、ＶＣＳＥＬ１６から出射されたレーザ光を収束させたい場合には、図６（ｂ）に示すように、マスク５２の出射窓５２ａに凸レンズまたは球面レンズ５８を取り付けるようにしてもよい。なお、マスク５２は、キャップ２０の表面に接着剤以外の手段を用いて固定してもよい。例えば、マスク５２をキャップ２０に機械的な嵌合等の手段を用いて固定するようにしてもよい。
【００４２】
第１ないし第５の実施例に説明したように種々の光学モジュールを説明したが、光学モジュールは、第１ないし第５の特徴をそれぞれ組み合わせる構成であってもよい。例えば、光学モジュールは、受光素子の受光面を傾斜させるとともに、ＶＣＳＥＬと受光素子との間に遮光手段を設けるものであっても良い。
【００４３】
さらに、第１ないし第５の実施例で用いたキャンパッケージの構成は、例えば図８に示すように、凹部が形成されたステム１２と、この凹部を覆うような平板状のキャップ２０との組合せであってもよい。外部リード端子は、必ずしもピン形状である必要はなく、バンプまたは電極ランドのような形状であってもよい。さらに、光学モジュールのパッケージは、セラミックパッケージや樹脂封止パッケージであってもよい。
【００４４】
次に、本実施例に係る光学モジュールを用いた医療用光計測システムの構成例を図９に示す。同図に示す医療用光計測システムは、好ましくは人体の血流を計測し、その結果を出力する。図９(ａ)に示す医療用光計測システム２００は、ＶＣＳＥＬ１６と受光素子１８を含む光学モジュール１０と、光学モジュール２０のリード端子２２を介してＶＣＳＥＬ１６への駆動電流を供給する駆動回路２１０と、受光素子１８によって光電変換された受光信号を処理する信号処理回路２２０と、制御部２３０と、表示部２４０とを有する。
【００４５】
信号処理回路２２０は、受光素子１８からの受光信号を増幅する増幅回路、増幅された信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路、変換されたディジタル信号に基づきＶＣＳＥＬ１６が出射したレーザ光の波長シフト量を算出する回路、算出された波長から血流速度を算出する回路等を含む。制御部２３０は、算出された血流速度を表示部２４０に表示させる。
【００４６】
図９（ｂ）に示す医療用光計測システムは、光学モジュール１０Ｅが、ＶＣＳＥＬ１６と集積回路装置３００とを搭載する。集積回路装置３００は、例えばシリコン基板上に駆動回路２１０、信号処理回路２２０を含んでいる。制御部２３０は、光学モジュール１０Ｅのリード端子を介して得られた信号に基づき血流速度を表示部２４０に表示させる。
【００４７】
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、特定の実施例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。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明に係る光学モジュールは、血流測定計や血中酸素濃度測定計等の医療機器分野、その他の光計測分野において利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１の実施例に係る医療用光学モジュールの平面図、図１（ｂ）はそのＸ−Ｘ線断面図である。
【図２】図２（ａ）は、図１に示すＶＣＳＥＬの構成例を示す概略断面図、図２（ｂ）は、第２の実施例で用いられるＶＣＳＥＬの構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施例に係る医療用光学モジュールの断面図である。
【図４】本発明の第３の実施例に係る医療用光学モジュールの断面図である。
【図５】本発明の第４の実施例に係る医療用光学モジュールの断面図である。
【図６】本発明の第５の実施例に係る医療用光学モジュールの断面図である。
【図７】図７(ａ)はキャップの平面図、図７（ｂ）は金属マスクの平面図である。
【図８】パッケージの他の構成例を示す断面図である。
【図９】本発明の実施例に係る光学モジュールを用いた血流計測システムの構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０：医療用光学モジュール            １２：ステム
１４：サブマウント                    １４ａ：受光素子用マウント
１６、１６ａ：ＶＣＳＥＬ              １８：受光素子
２０キャップ                          ２０ａ：出射窓
２０ｂ：入射窓                        ２２：リード端子
２４：ボールレンズ                    ２６：光学フィルター
３０，３２：遮光部材                  ４０：反射防止膜
４２：光学レンズ                      ４４：スリット部材
５０：平板ガラス                      ５２：マスク
５２ａ：出射窓                        ５２ｂ：入射窓
５４：空間光学フィルター              ５６：反射防止膜
５８：球面レンズ
【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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