光檢測(cè)裝置以及光檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法

本公開(kāi)涉及光檢測(cè)裝置、光檢測(cè)系統(tǒng)以及光檢測(cè)方法等。

背景技術(shù)：

光為電磁波，除了波長(zhǎng)、強(qiáng)度以外，還以偏振或者干涉性等特性為特征。其中，作為利用光的干涉性來(lái)測(cè)定被攝體的方法，例如可列舉“光學(xué)の原理”(束海大學(xué)出版會(huì)、p.482、m·ボルンほか)(“光學(xué)原理”(東海大學(xué)出版社、p.482、m·波恩等))所示的邁克爾遜的干涉儀。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開(kāi)的一形態(tài)所涉及的光檢測(cè)裝置具備：光檢測(cè)器，具有主面，包含沿著所述主面配置的多個(gè)第1檢測(cè)器以及多個(gè)第2檢測(cè)器；光耦合層，配置在所述光檢測(cè)器上或者上方；以及遮光膜，配置在所述光耦合層上。所述光耦合層包含：第1低折射率層；第1高折射率層，配置在所述第1低折射率層上，包含第1光柵；以及第2低折射率層，配置在所述第1高折射率層上。所述第1高折射率層具有比所述第1低折射率層以及所述第2低折射率層高的折射率。所述遮光膜包含：透光區(qū)域、以及與所述透光區(qū)域相鄰的遮光區(qū)域。所述透光區(qū)域與所述多個(gè)第1檢測(cè)器中包含的兩個(gè)以上的第1檢測(cè)器對(duì)置。所述遮光區(qū)域與所述多個(gè)第2檢測(cè)器中包含的兩個(gè)以上的第2檢測(cè)器對(duì)置。

上述的概括或者具體的形態(tài)可以通過(guò)系統(tǒng)、方法、集成電路、計(jì)算機(jī)程序或者記錄介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)?；蛘撸部梢酝ㄟ^(guò)系統(tǒng)、裝置、方法、集成電路、計(jì)算機(jī)程序以及記錄介質(zhì)的任意組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。

附圖說(shuō)明

圖1a是本公開(kāi)的研討例所涉及的光檢測(cè)系統(tǒng)100的示意圖。

圖1b表示入射至光檢測(cè)裝置13所具備的一個(gè)透光區(qū)域9a的散射光5的情形。

圖2a是在研討例中沿著光入射的方向的面處的光檢測(cè)裝置13的剖視圖。

圖2b是表示與研討例中的包含光檢測(cè)裝置13所具有的遮光膜9的xy面平行的面的情形的俯視圖。

圖3a是表示研討例中的透光區(qū)域9a以及遮光區(qū)域9a的圖案的俯視圖。

圖3b是表示研討例中的位于透光區(qū)域9a以及遮光區(qū)域9a的正下方的檢測(cè)器10a、10a的俯視圖。

圖3c是表示研討例中的各構(gòu)成要素的位置關(guān)系的剖視圖。

圖4a是表示研討例中的電磁解析的構(gòu)成的剖視圖。

圖4b是表示在研討例中單脈沖振蕩的入射光通過(guò)光耦合層12并被光檢測(cè)器10接收的情形的第1圖。

圖4c是表示在研討例中單脈沖振蕩的入射光通過(guò)光耦合層12并被光檢測(cè)器10接收的情形的第2圖。

圖4d是表示在研討例中單脈沖振蕩的入射光通過(guò)光耦合層12并被光檢測(cè)器10接收的情形的第3圖。

圖4e是表示在研討例中單脈沖振蕩的入射光通過(guò)光耦合層12并被光檢測(cè)器10接收的情形的第4圖。

圖4f是表示在研討例中單脈沖振蕩的入射光通過(guò)光耦合層12并被光檢測(cè)器10接收的情形的第5圖。

圖4g是表示在研討例中單脈沖振蕩的入射光通過(guò)光耦合層12并被光檢測(cè)器10接收的情形的第6圖。

圖4h是表示在研討例中單脈沖振蕩的入射光通過(guò)光耦合層12并被光檢測(cè)器10接收的情形的第7圖。

圖5a是表示研討例中的入射至四個(gè)透光區(qū)域9a的光、與位于其下方的三個(gè)檢測(cè)器10a、10a、10a’之間的位置關(guān)系的剖視圖。

圖5b是表示對(duì)入射光的隨機(jī)系數(shù)a與檢測(cè)信號(hào)之間的關(guān)系進(jìn)行解析后的結(jié)果的圖。

圖6表示入射至圖5a所示的透光區(qū)域9a之一的波串的一例。

圖7a表示對(duì)研討例進(jìn)行的解析中的整體的光學(xué)配置。

圖7b是表示在對(duì)研討例進(jìn)行的解析中獲得的光強(qiáng)度的分布的圖。

圖7c是表示在對(duì)研討例進(jìn)行的解析中獲得的光程長(zhǎng)度的平均的分布的圖。

圖7d是表示在對(duì)研討例進(jìn)行的解析中獲得的光程長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差的分布的圖。

圖7e表示在對(duì)研討例進(jìn)行的解析中獲得的檢測(cè)信號(hào)的分布的例子。

圖7f表示在對(duì)研討例進(jìn)行的解析中獲得的檢測(cè)信號(hào)的分布的另一例。

圖8a是表示本公開(kāi)的實(shí)施方式中的透光區(qū)域9a以及遮光區(qū)域9a的排列圖案的俯視圖。

圖8b是表示本公開(kāi)的實(shí)施方式中的位于透光區(qū)域9a以及遮光區(qū)域9a的正下方的多個(gè)檢測(cè)器10a、10b、10a、10b的排列的俯視圖。

圖8c是與示意性地表示本公開(kāi)的實(shí)施方式中的透光區(qū)域9a以及遮光區(qū)域9a和檢測(cè)器10a、10b、10a、10b的配置關(guān)系的xz面平行的剖視圖。

圖9a是示意性表示作為第1現(xiàn)有例的邁克爾遜的干涉儀200的圖。

圖9b是用于說(shuō)明利用干涉儀200得到的光的干涉性或者相位的評(píng)價(jià)方法的圖。

圖10是表示從光源30射出并沿著z方向傳播的光在某時(shí)刻t0的情形的概念圖。

圖11a是用于說(shuō)明以波長(zhǎng)λ0為中心的光的、波長(zhǎng)的擴(kuò)展(縱模寬度)與相干長(zhǎng)度之間的關(guān)系的第1圖。

圖11b是用于說(shuō)明以波長(zhǎng)λ0為中心的光的、波長(zhǎng)的擴(kuò)展(縱模寬度)與相干長(zhǎng)度之間的關(guān)系的第2圖。

圖11c是用于說(shuō)明以波長(zhǎng)λ0為中心的光的、波長(zhǎng)的擴(kuò)展(縱模寬度)與相干長(zhǎng)度之間的關(guān)系的第3圖。

圖11d是用于說(shuō)明以波長(zhǎng)λ0為中心的光的、波長(zhǎng)的擴(kuò)展(縱模寬度)與相干長(zhǎng)度之間的關(guān)系的第4圖。

圖11e是用于說(shuō)明以波長(zhǎng)λ0為中心的光的、波長(zhǎng)的擴(kuò)展(縱模寬度)與相干長(zhǎng)度之間的關(guān)系的第5圖。

圖12a表示第2現(xiàn)有例中的光檢測(cè)系統(tǒng)300的示意性的剖視圖。

圖12b是表示圖12a所示的光檢測(cè)系統(tǒng)300的、光源42的振蕩與光檢測(cè)器50的檢測(cè)信號(hào)之間的關(guān)系的說(shuō)明圖。

符號(hào)說(shuō)明

100光檢測(cè)系統(tǒng)

1控制電路

2光源

3出射光

4被攝體

5、5a、5a散射光

7聚光透鏡

8a實(shí)質(zhì)性的物體

8b像面位置的像

9光耦合層

9a透光區(qū)域

9a遮光區(qū)域

10光檢測(cè)器

11a、11a微透鏡

13光檢測(cè)裝置

14運(yùn)算電路

具體實(shí)施方式

在說(shuō)明本公開(kāi)的實(shí)施方式之前，下面說(shuō)明對(duì)測(cè)定光的干涉性或者相位的以往的方法進(jìn)行詳細(xì)研討后的結(jié)果。

圖9a是示意性地表示作為第1現(xiàn)有例的邁克爾遜的干涉儀200的圖。圖9b是用于說(shuō)明利用該干涉儀200得到的光的干涉性或者相位的評(píng)價(jià)方法的圖。如圖9a所示，從光源30射出的光31被第1聚光透鏡35a聚光而成為平行光32。該平行光32的一部分透過(guò)半透半反鏡33而朝向第1反射鏡34a(光32a)，被反射鏡34a反射而朝向半透半反鏡33(光32b)，被半透半反鏡33反射而朝向第2聚光透鏡35b(光32c)，從而入射至位于聚光透鏡35b的焦平面的光檢測(cè)器36(光32d)。另一方面，平行光32的另一部分被半透半反鏡33反射而朝向第2反射鏡34a(光32a)，被反射鏡34a反射而朝向半透半反鏡33(光32b)，透過(guò)半透半反鏡33而朝向聚光透鏡35b(光32c)，從而以與光32d重疊的形式入射至光檢測(cè)器36(光32d)。光檢測(cè)器36檢測(cè)光32d和光32d干涉而獲得的光。第2反射鏡34a構(gòu)成為位置沿著反射面的法線方向(箭頭a)而變化。伴隨著第2反射鏡34a的位移，光32d相對(duì)于光32d的相對(duì)相位變化。

圖9b表示由光檢測(cè)器36檢測(cè)的電信號(hào)的一例。在圖9b中，縱軸表示由光檢測(cè)器36檢測(cè)的信號(hào)強(qiáng)度，橫軸表示時(shí)間。如圖9b所示，隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)(即，反射鏡34a的位移)，信號(hào)強(qiáng)度在a～b的范圍內(nèi)變化。在此，將(b-a)/(b+a)的值稱作干涉中的對(duì)比度，由該值來(lái)定義光31的干涉性(相干)的程度。對(duì)比度的值伴隨著第2反射鏡34a在光軸方向上的位移而變化。

在固定反射鏡34a且在半透半反鏡33與反射鏡34a之間配置透明的被攝體4的情況下，相同的原理也成立。即，在由光檢測(cè)器36檢測(cè)的信號(hào)強(qiáng)度中，與被攝體的形狀相應(yīng)的強(qiáng)度差被表現(xiàn)為空間上的分布，形成有所謂的干涉條紋。能夠通過(guò)測(cè)定該干涉條紋的形狀或者間隔來(lái)計(jì)測(cè)被攝體的形狀(相位信息)。

圖10是用于說(shuō)明光的干涉現(xiàn)象的圖。圖10是表示從光源30射出并沿著z方向傳播的光在某時(shí)刻t0的情形的概念圖。如圖10所示，從光源30陸續(xù)射出波串37a、37b等。波串的長(zhǎng)度σ0稱作相干長(zhǎng)度。在一個(gè)波串內(nèi)波是連續(xù)的，波長(zhǎng)也均勻。若波串不同，則相位的相關(guān)性會(huì)消失(在波串37a中相位為60，在波串37b中相位為δ0’，δ0≠δ0’)、有時(shí)波長(zhǎng)也不同(在波串37a中波長(zhǎng)為λ0，在波串37b中波長(zhǎng)為λ0’，λ0≠λ0’)。例如，在圖9a所示的光學(xué)系統(tǒng)中，考慮調(diào)整第2反射鏡34a的位移來(lái)使得圖10所示的波串37a之中的部分37a和部分37a’發(fā)生干涉的情況。在部分37a內(nèi)的波和部分37’內(nèi)的波之中，波長(zhǎng)相等，波的相位差也在時(shí)間上穩(wěn)定(保持為某值不變)。因此，干涉后的光的明暗(干涉光的振幅的大小)也在時(shí)間上穩(wěn)定(維持某明亮度)。即，干涉光根據(jù)相位差的量(反射鏡34a的位移)而看起來(lái)較亮或者看起來(lái)較暗(該狀態(tài)稱作相干)。下面，考慮使得波串37a的部分37a和波串37b的部分37b發(fā)生干涉的情況。此時(shí)，不保證部分37a內(nèi)的波和部分37b內(nèi)的波的波長(zhǎng)相等，這兩個(gè)波的相位差也在時(shí)間上隨機(jī)變化。因此，干涉后的光的明暗(干涉光的振幅的大小)在時(shí)間上隨機(jī)變化。該變化以飛秒的時(shí)間標(biāo)度產(chǎn)生。因此，干涉光高速地反復(fù)明暗，人眼只能看到平均的明亮度(該狀態(tài)稱作非相干)。激光光的波串長(zhǎng)，相干長(zhǎng)度為幾mm～幾百m程度，是相干光的代表。另一方面，太陽(yáng)光的波串短，相干長(zhǎng)度為1μm程度(參照后述的與圖11a～11e有關(guān)的說(shuō)明)，是非相干光的代表。在以如圖9a那樣的構(gòu)成使得光發(fā)生干涉的情況下，若使用如激光那樣相干長(zhǎng)度長(zhǎng)的光，則在相同的波串內(nèi)發(fā)生干涉的概率變高，因此對(duì)比度提高(即，上述的對(duì)比度的值接近1)。另一方面，若使用如太陽(yáng)光那樣相干長(zhǎng)度短的光，則在不同的波串間發(fā)生干涉的概率變高，因此對(duì)比度下降(即，上述的對(duì)比度的值接近0)。

圖11a～圖11e表示以波長(zhǎng)λ0為中心的光的、波長(zhǎng)的擴(kuò)展(縱模寬度)與相干長(zhǎng)度之間的關(guān)系。圖11a表示以波長(zhǎng)λ0為中心且波長(zhǎng)的擴(kuò)展為零的情況。在該情況下，如圖11b所示，相干長(zhǎng)度變得無(wú)限大。圖11c表示以波長(zhǎng)λ0為中心且波長(zhǎng)的擴(kuò)展(半值寬度)為δλ的情況。在該情況下，如圖11d所示，相干長(zhǎng)度σ0成為λ0²/δλ。縱模寬度與相干長(zhǎng)度存在傅里葉變換的關(guān)系。該定理稱作維納-辛欽定理。這能夠如下那樣進(jìn)行說(shuō)明。圖11e將以波長(zhǎng)λ0為中心且波長(zhǎng)的擴(kuò)展為δλ的光置換為波長(zhǎng)λ0-δλ/2的光26和波長(zhǎng)λ0+δλ/2的光27這兩個(gè)光來(lái)表示。光26和光27干涉而產(chǎn)生的節(jié)拍的周期為λ0²/δλ，載波的波長(zhǎng)成為光26的波長(zhǎng)和光27的波長(zhǎng)的平均值λ0。在節(jié)拍的周期內(nèi)，光的振動(dòng)波形均勻地連續(xù)，但若周期不同，則光的振動(dòng)波形失去連續(xù)性，相位的相關(guān)性也消失。即，節(jié)拍的周期λ0²/δλ成為相干長(zhǎng)度。太陽(yáng)光為非相干的原因在于波長(zhǎng)的擴(kuò)展(縱模寬度)δλ大，若將中心波長(zhǎng)λ0設(shè)為0.55μm、將波長(zhǎng)的擴(kuò)展δλ設(shè)為0.30μm，則相干長(zhǎng)度σ0成為λ0²/δλ＝1.0μm。

接下來(lái)，將與“近赤外生體分光法の展望-1μm波長(zhǎng)域の可能性”(第14回醫(yī)用近赤外線分光法研究會(huì)、p.139-144、西村吾朗)(“近紅外生物體分光法的展望-1μm波段的可能性”(第14次醫(yī)用近紅外線分光法研究會(huì)、p.139-144、西村吾朗))所公開(kāi)的光檢測(cè)系統(tǒng)類似的構(gòu)成作為第2現(xiàn)有例來(lái)說(shuō)明。第2現(xiàn)有例中的光檢測(cè)系統(tǒng)按照光的每一傳播距離來(lái)測(cè)定光的強(qiáng)度分布。圖12a表示第2現(xiàn)有例中的光檢測(cè)系統(tǒng)300的示意性的剖視圖。光源42射出激光光。如圖12a所示，從光源42射出的波長(zhǎng)λ0的光43照射至被攝體44。其結(jié)果，在被攝體44的表面或者內(nèi)部所產(chǎn)生的散射光45a、45b、45c被聚光透鏡47聚光，作為像48b而成像于聚光透鏡47的像面位置。與像48b對(duì)應(yīng)地，在透鏡的物側(cè)存在實(shí)質(zhì)性的物體(物點(diǎn)的匯集)48a。在像面位置配置有光檢測(cè)器50。光檢測(cè)器50是多個(gè)像素的集合體，按照每個(gè)像素來(lái)檢測(cè)所入射的光的光量。光源42與控制器41連接，由控制器41來(lái)控制發(fā)光。由光檢測(cè)器50檢測(cè)出的光量作為檢測(cè)信號(hào)而在運(yùn)算電路51中處理?？刂破?1以及運(yùn)算電路51由計(jì)算機(jī)52一并控制。

圖12b是表示圖12a所示的光檢測(cè)系統(tǒng)300的、光源42的振蕩與光檢測(cè)器50的檢測(cè)信號(hào)之間的關(guān)系的說(shuō)明圖。光源42在控制器41的控制之下振蕩出脈沖43a。基于該脈沖43a產(chǎn)生的光43在被攝體44的內(nèi)部散射并被光檢測(cè)器50接收，被檢測(cè)為信號(hào)53。在圖12b中，縱軸表示光源42的振蕩強(qiáng)度或者光檢測(cè)器50的檢測(cè)強(qiáng)度，橫軸表示經(jīng)過(guò)時(shí)間。檢測(cè)信號(hào)53受散射所引起的光程長(zhǎng)度的偏差的影響而使得時(shí)間寬度比原始的脈沖43a寬。檢測(cè)信號(hào)53之中前頭的輸出53a是在被攝體44的表面反射的光45a的信號(hào)。輸出53a之后的時(shí)間t0～t1之間的輸出53b是在被攝體44的內(nèi)部散射且散射距離短的光45b的信號(hào)。輸出53b之后的時(shí)間t1～t2之間的輸出53c是散射距離長(zhǎng)的光45c的信號(hào)。通過(guò)計(jì)算機(jī)52的控制，運(yùn)算電路51對(duì)檢測(cè)信號(hào)53進(jìn)行時(shí)間分割，從而能夠?qū)⑿盘?hào)53a、53b、53c的輸出分離開(kāi)來(lái)檢測(cè)。由于光按照輸出53a、53b、53c的順序通過(guò)被攝體的較淺的一側(cè)～較深的一側(cè)，因此能夠?qū)⑸疃炔煌男畔⒎蛛x開(kāi)來(lái)分析。

根據(jù)本申請(qǐng)發(fā)明者們的研討，為了利用作為第1現(xiàn)有例的邁克爾遜的干涉儀200來(lái)測(cè)定光的干涉性(相干)的程度或者相位，需要來(lái)自反射鏡34a的參照光32b、32c，構(gòu)成變得復(fù)雜。

另一方面，根據(jù)本申請(qǐng)發(fā)明者們的研討，由于作為第2現(xiàn)有例的光檢測(cè)系統(tǒng)在時(shí)間分割寬度上存在限度，因此無(wú)法在診斷時(shí)充分確保深度方向的分辨率。例如，若將時(shí)間分割寬度設(shè)為300皮秒(ps)，則深度分辨率成為90mm程度。在該分辨率下，不適合如生物體那樣具有較小構(gòu)造的對(duì)象的診斷或者檢查。

以下，在說(shuō)明本公開(kāi)的實(shí)施方式之前，說(shuō)明為了解決現(xiàn)有例的課題而研討的方式(研討例)。

(研討例)

圖1a是本研討例所涉及的光檢測(cè)系統(tǒng)100的示意圖。光檢測(cè)系統(tǒng)100具備：光源2、聚光透鏡7、光檢測(cè)裝置13、控制電路1和運(yùn)算電路14。

光源2向被攝體(對(duì)象物)4照射一定的相干長(zhǎng)度σ0的光3。光源2例如射出作為相干光的代表的激光光。光源2可以連續(xù)地發(fā)出一定的強(qiáng)度的光，也可以發(fā)出脈沖光。光源2所發(fā)出的光的波長(zhǎng)是任意的。在被攝體4為生物體的情況下，光源2的波長(zhǎng)可設(shè)定為，例如大致650nm以上且大致950nm以下。該波長(zhǎng)范圍因在體內(nèi)的吸收率較低而被熟知。該波長(zhǎng)范圍包含在紅色～近紅外線的波長(zhǎng)范圍中。在本說(shuō)明書(shū)中，不僅只是可見(jiàn)光，關(guān)于紅外線也可使用“光”這一用語(yǔ)。

聚光透鏡7配置在被攝體4與光檢測(cè)裝置13之間。聚光透鏡7對(duì)光源2向被攝體4照射光并在被攝體4的表面或者內(nèi)部產(chǎn)生的散射光5a、5a進(jìn)行聚光。被聚集的光在聚光透鏡7的像面位置成像為像8b。與像8b對(duì)應(yīng)地，在透鏡的物側(cè)存在實(shí)質(zhì)性的物體(物點(diǎn)的匯集)8a。在圖1a所示的例子中，雖然聚光透鏡7具備一個(gè)透鏡，但也可以具備多個(gè)透鏡。

光檢測(cè)裝置13配置在聚光透鏡7的像面位置。光檢測(cè)裝置13對(duì)聚光透鏡7聚集的散射光5a、5a進(jìn)行檢測(cè)。關(guān)于光檢測(cè)裝置13的詳細(xì)構(gòu)造將后述。

運(yùn)算電路14與光檢測(cè)裝置13連接，進(jìn)行利用了表示光檢測(cè)裝置13檢測(cè)出的光量的電信號(hào)的運(yùn)算處理。運(yùn)算電路14例如可為數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)等圖像處理電路。

控制電路1與運(yùn)算電路14以及光源2連接?？刂齐娐?例如通過(guò)執(zhí)行記錄在存儲(chǔ)器中的程序，由此來(lái)控制光檢測(cè)裝置13的光檢測(cè)、運(yùn)算電路14的運(yùn)算處理、光源2的發(fā)光光量、點(diǎn)亮定時(shí)、連續(xù)點(diǎn)亮?xí)r間、或者發(fā)光波長(zhǎng)或相干長(zhǎng)度?？刂齐娐?例如可以是中央運(yùn)算處理裝置(cpu)或者微型計(jì)算機(jī)(微機(jī))等的集成電路?？刂齐娐?以及運(yùn)算電路14可以由綜合的一個(gè)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。

光檢測(cè)系統(tǒng)100除了圖示的構(gòu)成要素以外，例如還可以具備顯示運(yùn)算電路14運(yùn)算處理后的結(jié)果的顯示器。

如后所述，光檢測(cè)裝置13具有與多個(gè)檢測(cè)器(也有時(shí)稱作“光檢測(cè)單元”)對(duì)置的多個(gè)透光區(qū)域以及多個(gè)遮光區(qū)域。從被攝體入射的光透過(guò)透光區(qū)域但在遮光區(qū)域被遮光。透過(guò)了一個(gè)透光區(qū)域的光入射至與該透光區(qū)域?qū)χ玫囊粋€(gè)檢測(cè)器。

圖1b表示入射至光檢測(cè)裝置13所具備的一個(gè)透光區(qū)域9a的散射光5的情形。被攝體4為散射體。在被攝體4的內(nèi)部傳播的光線以衰減系數(shù)μa來(lái)衰減，以散射系數(shù)μs來(lái)反復(fù)散射。圖1b作為一例而示出從兩個(gè)不同的位置向透光區(qū)域9a入射了兩束光線的情形。入射至透光區(qū)域9a的這些光會(huì)入射至與透光區(qū)域9a對(duì)置的檢測(cè)器，來(lái)檢測(cè)其光量。

圖2a以及圖2b表示本研討例中的光檢測(cè)裝置13的構(gòu)成。在這些圖中，為了便于說(shuō)明，示出正交的三個(gè)軸(x軸、y軸、z軸)(關(guān)于其他圖也同樣)。圖2a是沿著光入射的方向的面處的光檢測(cè)裝置13的剖視圖。圖2b是表示與包含光檢測(cè)裝置13所具有的遮光膜9的xy面平行的面的情形的俯視圖。圖2a表示與包含圖2b的虛線所包圍的區(qū)域的xz面平行的剖面。將圖2a的剖面構(gòu)造作為一個(gè)單位構(gòu)造，該單位構(gòu)造在xy面內(nèi)呈二維地周期性排列。

如圖2a所示，光檢測(cè)裝置13依次具備光檢測(cè)器10、光耦合層12和遮光膜9。在圖2a的例子中，它們沿著z方向?qū)盈B。此外，在圖2a的例子中，光檢測(cè)裝置13在遮光膜9上依次具備透明基板9b、和選擇性地使光源2射出的波段的光透過(guò)的帶通濾波器9p。

光檢測(cè)器10具備在光檢測(cè)器10的面內(nèi)方向(沿著xy面的方向)上呈二維排列的多個(gè)檢測(cè)器(光檢測(cè)單元)10a、10a。光檢測(cè)器10從光入射的一側(cè)起具備微透鏡11a、11a、透明膜10c、布線等金屬膜10d、si或者有機(jī)膜等所形成的感光部。位于金屬膜10d的間隙的感光部相當(dāng)于檢測(cè)器10a、10a。各檢測(cè)器10a、10a在從光源2射出的光的波段具有檢測(cè)靈敏度。多個(gè)微透鏡11a、11a分別配置為與多個(gè)檢測(cè)器10a、10a之中的一個(gè)檢測(cè)器對(duì)置。被微透鏡11a、11a聚光并入射至金屬膜10d的間隙的光由檢測(cè)器10a、10a來(lái)檢測(cè)。

光耦合層12配置在光檢測(cè)器10上，在光檢測(cè)器10的垂直方向(z軸方向)上依次具備第1透明層12c、第2透明層12b以及第3透明層12a。第1透明層12c以及第3透明層12a例如由sio2等構(gòu)成。第2透明層12b例如由ta2o5等構(gòu)成。第2透明層12b的折射率比第1透明層12c以及第3透明層12a的折射率高。在本說(shuō)明書(shū)中，有時(shí)將第1透明層12c、第2透明層12b以及第3透明層12a分別稱作第1低折射率層、第1高折射率層以及第2低折射率層。此外，有時(shí)將第1透明層12c以及第3透明層12a稱作低折射率透明層，將第2透明層12b稱作高折射率透明層。在本公開(kāi)中，“低折射率”以及“高折射率”的用語(yǔ)只是表示折射率的相對(duì)關(guān)系，并非限定該層的絕對(duì)折射率的值。

光檢測(cè)裝置13也可以具有將高折射率透明層12b和低折射率透明層12c依次進(jìn)一步重復(fù)的構(gòu)造。圖2a的例子中的光檢測(cè)裝置13具有將高折射率透明層12b和低折射率透明層12c重復(fù)合計(jì)6次的構(gòu)造。由于高折射率透明層12b被低折射率透明層12c、12a夾著，因此作為波導(dǎo)層來(lái)發(fā)揮功能。在高折射率透明層12b與低折射率透明層12c、12a的界面，整個(gè)面形成有間距(周期)為λ的直線狀的光柵12d。光柵12d的柵格向量與光耦合層12的面內(nèi)方向(平行于xy面)上的x軸平行。光柵12d的與xz面平行的剖面的形狀，在層疊的高折射率透明層12b以及低折射率透明層12c中也被依次轉(zhuǎn)印。在針對(duì)層疊方向而透明層12b、12c的成膜的指向性高的情況下，通過(guò)將光柵的xz剖面設(shè)為s字或者v字狀，從而易于維持形狀的轉(zhuǎn)印性。另外，光柵12d至少設(shè)置于高折射率透明層12b的一部分即可。高折射率透明層12b具備光柵12d，從而入射光能夠與在高折射率透明層12b中傳播的光(波導(dǎo)光)耦合。

光耦合層12與光檢測(cè)器10之間的間隙可以較窄，也可以密接。也可以在該間隙(包含微透鏡11a與11a之間的空間)填充粘接劑等透明媒介物。在填充透明媒介物的情況下，為了在微透鏡11a、11a獲得透鏡效果，只要微透鏡11a、11a的構(gòu)成材料具有比填充的透明媒介物充分大的折射率即可。

遮光膜9具有多個(gè)遮光區(qū)域9a和多個(gè)透光區(qū)域9a。在圖2a的例子中，通過(guò)在后述的透明基板9b上圖案化由al等構(gòu)成的金屬反射膜，由此形成遮光區(qū)域9a以及透光區(qū)域9a。即，形成有金屬反射膜的區(qū)域?yàn)檎诠鈪^(qū)域9a，未形成金屬反射膜的區(qū)域?yàn)橥腹鈪^(qū)域9a。另外，遮光區(qū)域9a至少在光耦合層的一側(cè)具有光反射性即可。圖2a所示的透光區(qū)域9a對(duì)應(yīng)于圖2b所示的透光區(qū)域9a1、9a2、9a3、9a4等。圖2a所示的遮光區(qū)域9a對(duì)應(yīng)于圖2b所示的遮光區(qū)域9a1、9a2、9a3、9a4等。即，遮光膜9在遮光膜9的面內(nèi)方向(xy面內(nèi))具有多個(gè)遮光區(qū)域9a和多個(gè)透光區(qū)域9a。多個(gè)遮光區(qū)域9a分別與一個(gè)檢測(cè)器10a對(duì)置。多個(gè)透光區(qū)域9a分別與一個(gè)檢測(cè)器10a對(duì)置。如圖2b所示，多個(gè)遮光區(qū)域9a(9a1～9a4)形成方格圖案。這些遮光區(qū)域9a(9a1～9a4)也可以形成方格圖案以外的圖案，例如可以是條紋圖案。“條紋圖案”是指下述圖案：多個(gè)遮光區(qū)域9a在一個(gè)方向(例如x方向或者y方向)上排列，與之相鄰地多個(gè)透光區(qū)域9a在該方向上排列，進(jìn)而與之相鄰地多個(gè)遮光區(qū)域9a在該方向上排列。換言之，條紋圖案是在相同的方向上排列的多個(gè)透光區(qū)域9a以及多個(gè)遮光區(qū)域9a在與該方向垂直的方向上交替地排列的圖案。

透明基板9b配置在遮光膜9的光入射側(cè)。透明基板9b例如由sio2等透光性的材料構(gòu)成。帶通濾波器9p配置在透明基板9b的光入射側(cè)。帶通濾波器9p在入射的光5之中選擇性地僅使波長(zhǎng)λ0附近的光透過(guò)。波長(zhǎng)λ0為從光源2射出的光在空氣中的波長(zhǎng)。在光源2射出給定的波段的光的情況下，波長(zhǎng)λ0例如為中心波長(zhǎng)。另外，也可以替代帶通濾波器9p而配置僅使特定方向的偏振的光透過(guò)的偏振光過(guò)濾器，或者除了帶通濾波器9p之外還配置僅使特定方向的偏振的光透過(guò)的偏振光過(guò)濾器。通過(guò)將這種偏振光過(guò)濾器配置在光耦合層12與被攝體之間，從而向光耦合層12僅入射特定的偏振的光。其結(jié)果，能夠提高在后面參照?qǐng)D5b所說(shuō)明的相干的程度的檢測(cè)的精度。特定的偏振的光例如可以為電場(chǎng)向量的方向與光柵的溝槽方向(y方向)一致的s偏振光、或者電場(chǎng)向量的方向與光柵的溝槽方向垂直的方向(x方向)一致的p偏振光。

入射至光檢測(cè)裝置13的光5經(jīng)由帶通濾波器9p以及/或者偏振光過(guò)濾器、透明基板9b，作為光6a、6a而到達(dá)形成有反射膜的遮光區(qū)域9a和除去了反射膜的透光區(qū)域9a。光6a被遮光區(qū)域9a遮光，但光6a透過(guò)透光區(qū)域9a并入射至光耦合層12。入射至光耦合層12的光6a經(jīng)由低折射率透明層12a而入射至高折射率透明層12b。在高折射率透明層12b的上下的界面形成有光柵。如果滿足以下的(式1)，則在高折射率透明層12b內(nèi)產(chǎn)生波導(dǎo)光6b。

(式1)sinθ＝n-λ0/λ

在此，n為關(guān)于波導(dǎo)光6b的有效折射率，θ為相對(duì)于入射面(xy面)的法線的入射角度。在圖2a的例子中，由于光垂直地入射至入射面，因此θ＝0。在該情況下，波導(dǎo)光6b在xy面內(nèi)沿著x方向傳播。

透過(guò)高折射率透明層12b并入射至其下層的光的成分當(dāng)入射至位于下層側(cè)的各高折射率透明層12b時(shí)，以與(式1)相同的條件產(chǎn)生波導(dǎo)光6c。另外，雖然在全部高折射率透明層12b中產(chǎn)生波導(dǎo)光，但在圖2a中僅代表性示出在兩個(gè)層產(chǎn)生的波導(dǎo)光。在下層側(cè)產(chǎn)生的波導(dǎo)光6c也同樣在xy面內(nèi)沿著x方向傳播。波導(dǎo)光6b、6c相對(duì)于波導(dǎo)面(平行于xy面)的法線而以角度θ(在圖2a的例子中為θ＝0)在上下方向上放射光并進(jìn)行傳播。該放射光6b1、6c1在遮光區(qū)域9a的正下方處朝向上方(反射膜側(cè))的成分由遮光區(qū)域9a反射，而成為沿著反射面(xy面)的法線朝向下方的光6b2。光6b1、6c1、6b2相對(duì)于高折射率透明層12b而滿足(式1)，因此其一部分再次成為波導(dǎo)光6b、6c。該波導(dǎo)光6b、6c也生成新的放射光6b1、6c1，反復(fù)進(jìn)行這些動(dòng)作。作為整體，在透光區(qū)域9a的正下方處，未成為波導(dǎo)光的成分(實(shí)際上其中還包括波導(dǎo)之后最終被放射的成分，但該成分也作為未成為波導(dǎo)光的成分而具有特征)透過(guò)光耦合層12，作為透過(guò)光6d而入射至微透鏡11a，由檢測(cè)器10a來(lái)檢測(cè)。在區(qū)域9a的正下方處，成為波導(dǎo)光的成分被放射，作為放射光6d而入射至微透鏡11a，由檢測(cè)器10a來(lái)檢測(cè)。

透光區(qū)域9a相當(dāng)于圖1b所示的透光區(qū)域。透過(guò)了透光區(qū)域9a的光分支成朝向正下方的檢測(cè)器10a的光和朝向左右的檢測(cè)器10a的光，分別被檢測(cè)。將圖2b所示的透光區(qū)域9a1、9a2、9a3、9a4分別對(duì)置的4個(gè)檢測(cè)器、以及遮光區(qū)域9a1、9a2、9a3、9a4分別對(duì)置的4個(gè)檢測(cè)器中的檢測(cè)光量，分別設(shè)為q1、q2、q3、q4、以及q1、q2、q3、q4。前4個(gè)是未成為波導(dǎo)光的光的檢測(cè)光量，后4個(gè)是成為波導(dǎo)光的光的檢測(cè)光量。在透光區(qū)域9a1的正下方的檢測(cè)器10a中無(wú)法檢測(cè)成為波導(dǎo)光的光的光量，在遮光區(qū)域9a2的正下方的檢測(cè)器10a中無(wú)法檢測(cè)未成為波導(dǎo)光的光的光量。

在此，定義在透光區(qū)域9a1的正下方的檢測(cè)位置處成為波導(dǎo)光的光的檢測(cè)光量q0＝(q1+q2+q3+q4)/4(或者q0＝(q1+q2)/2)，定義在遮光區(qū)域9a2的正下方的檢測(cè)位置處未成為波導(dǎo)光的光的檢測(cè)光量q0＝(q1+q2+q3+q4)/4(或者q0＝(q1+q2)/2)。即，在某區(qū)域(遮光區(qū)域或者透光區(qū)域)中，定義以該區(qū)域?yàn)橹行亩趚方向以及/或者y方向上相鄰的區(qū)域(像素)的正下方的檢測(cè)位置處能檢測(cè)的光量的平均值。通過(guò)將該定義應(yīng)用于全部區(qū)域，從而能夠在構(gòu)成光檢測(cè)器10的全部檢測(cè)區(qū)域(檢測(cè)器)中定義未成為波導(dǎo)光的光的檢測(cè)光量以及成為波導(dǎo)光的光的檢測(cè)光量。運(yùn)算電路14在構(gòu)成光檢測(cè)器10的全部檢測(cè)器中如上述那樣定義未成為波導(dǎo)光的光的檢測(cè)光量和成為波導(dǎo)光的光的檢測(cè)光量。并且，將按照各個(gè)檢測(cè)器算出它們的比值(例如，q1/q0、q0/q1、q0/q2、或q2/q0等)、或者各光量相對(duì)于這些光量之和的比值(例如，q0/(q0+q1)、q1/(q0+q1)、q2/(q2+q0)、或q0/(q2+q0)等)而得到的值，分配給相當(dāng)于各檢測(cè)器的像素來(lái)進(jìn)行生成圖像等的運(yùn)算處理。

圖3a以及圖3b表示透光區(qū)域9a以及遮光區(qū)域9a的圖案、與位于它們的正下方的檢測(cè)器10a、10a之間的關(guān)系。圖3a是表示透光區(qū)域9a以及遮光區(qū)域9a的圖案的俯視圖。圖3b是表示位于透光區(qū)域9a以及遮光區(qū)域9a的正下方的檢測(cè)器10a、10a的俯視圖。圖3c是表示它們的位置關(guān)系的剖視圖。檢測(cè)器10a以及檢測(cè)器10a分別位于透光區(qū)域9a以及遮光區(qū)域9a的正下方。若將透光區(qū)域9a的正下方的檢測(cè)區(qū)域設(shè)為p0，將遮光區(qū)域9a的正下方的檢測(cè)區(qū)域設(shè)為p1，則p0以及p1分別呈w×w尺寸的方格圖案。在圖3a以及圖3b中用實(shí)線表示的像素區(qū)域13a之中，檢測(cè)區(qū)域p0以及p1各包含兩個(gè)，在用虛線表示的像素區(qū)域13b之中，檢測(cè)區(qū)域p0、p1也各包含兩個(gè)。如此，無(wú)論使像素區(qū)域在xy面內(nèi)如何偏離與遮光區(qū)域9a的寬度(＝w)對(duì)應(yīng)的量，雖然會(huì)出現(xiàn)位置關(guān)系的調(diào)換，但區(qū)域p0、p1必定各包含兩個(gè)。如前所述，關(guān)于檢測(cè)光量，通過(guò)計(jì)算式1所示的q0以及q0來(lái)進(jìn)行插補(bǔ)處理。若分辨率以像素尺寸來(lái)決定，則分辨率成為作為像素區(qū)域13a、13b的尺寸的2w×2w，但無(wú)論像素在xy面內(nèi)的哪個(gè)方向上移動(dòng)寬度w，相同的插補(bǔ)處理均成立，因此插補(bǔ)處理后的分辨率改善至w×w。

圖4a～圖4h表示單脈沖振蕩的入射光通過(guò)光耦合層12并被光檢測(cè)器10接收的情形。圖4a表示與圖2a相同的剖視圖。圖4b～4h是按照時(shí)間經(jīng)過(guò)的順序排列對(duì)應(yīng)于圖4a而繪制的基于fdtd(finite-differencetime-domain：有限差分時(shí)域)法的光強(qiáng)度分布的電磁解析的結(jié)果的圖。在本解析中，將透光區(qū)域9a以及遮光區(qū)域9a的x方向的寬度w設(shè)為5.6μm，將光柵的間距設(shè)為0.46μm，將z方向的深度設(shè)為0.2μm，將高折射率透明層(第2透明層)設(shè)為ta2o5膜，將其z方向的厚度t1設(shè)為0.34μm，將低折射率透明層(第1透明層)設(shè)為sio2膜，將其z方向的厚度t2設(shè)為0.22μm。

在圖4b中，半值寬度為11fs(換算為傳播距離則為3.3μm)且脈沖振蕩出的波長(zhǎng)λ0＝850nm的s偏振光的光6a透過(guò)了透光區(qū)域9a。在圖4c中，光6a的振蕩結(jié)束，另一方面，產(chǎn)生了在層疊的高折射率透明層12b內(nèi)傳播的波導(dǎo)光6b、6c，未成為波導(dǎo)光的成分直接透過(guò)光耦合層12，作為光6d而入射至微透鏡11a。在圖4d中，波導(dǎo)光6b、6c上下放射光6b1、6c1并傳播至遮光區(qū)域9a之下。另一方面，透過(guò)光6d被微透鏡11a聚光至檢測(cè)器10a之上。在圖4e中，透過(guò)光6d入射至檢測(cè)器10a。另一方面，放射光6b1、6c1以及反射光6b2形成放射光6d并入射至微透鏡11a，被聚光。在圖4f～圖4h中，透過(guò)光6d以及放射光6d被聚光并分別入射至檢測(cè)器10a、10a。

另外，由圖4e～圖4h可知，波導(dǎo)光6b、6c在遮光區(qū)域9a之下的范圍未完全放射，一部分以波導(dǎo)光的狀態(tài)到達(dá)相鄰的右側(cè)的透光區(qū)域的范圍。放射損失系數(shù)(波導(dǎo)光的放射容易度)在增大光柵的深度時(shí)變大。由此，若增大遮光區(qū)域9a之下的區(qū)域內(nèi)的光柵的深度，則放射光量增加，能夠進(jìn)一步增大檢測(cè)光量。

圖5a是表示研討例中的入射至四個(gè)透光區(qū)域9a的光、與位于其下方的三個(gè)檢測(cè)器10a、10a、10a’之間的位置關(guān)系的剖視圖。在圖5a所示的例子中，向四個(gè)透光區(qū)域9a入射相位隨機(jī)不同的光。在圖5a中，ω表示光的角頻率(ω＝2πc/λ0，c為光速)，t表示時(shí)間，r1、r2、r3、r4表示隨機(jī)函數(shù)(0～1之間取隨機(jī)值的函數(shù))，a表示隨機(jī)系數(shù)(隨機(jī)值的振幅)。

圖5b是表示對(duì)入射光的隨機(jī)系數(shù)a與檢測(cè)信號(hào)之間的關(guān)系進(jìn)行解析后的結(jié)果的圖。將位于四個(gè)透光區(qū)域9a的中間的遮光區(qū)域9a的正下方的檢測(cè)器設(shè)為10a，將在其兩側(cè)相鄰的兩個(gè)透光區(qū)域9a的正下方的檢測(cè)器設(shè)為10a、10a’，將它們的檢測(cè)光量分別設(shè)為p1、p0、p0’，檢測(cè)信號(hào)用2p1/(p0+p0’)來(lái)定義。在圖5b中，菱形標(biāo)記表示te模式入射(s偏振光)的條件下的解析結(jié)果，四邊形標(biāo)記表示tm模式入射(p偏振光)的條件下的解析結(jié)果，三角形標(biāo)記表示tem模式入射(隨機(jī)偏振光、圓偏振光、或者45度方向的偏振光)的條件下的解析結(jié)果。在te模式入射以及tem模式入射的條件下，隨著系數(shù)a增大而檢測(cè)信號(hào)下降。a＝0相當(dāng)于相干且相位一致的情況，a＝1相當(dāng)于非相干的狀態(tài)。根據(jù)圖5b所示的結(jié)果，能夠基于檢測(cè)信號(hào)2p1/(p0+p0’)的大小來(lái)獲知入射光的相干的程度(相位的隨機(jī)性)。另外，雖然在圖5b中未示出，但檢測(cè)信號(hào)與相位差具有相關(guān)，因此基于檢測(cè)信號(hào)也能夠計(jì)測(cè)相位的差異。在該例子中，作為檢測(cè)信號(hào)而利用了2p1/(p0+p0’)，但也可以將其他的信號(hào)作為檢測(cè)信號(hào)。運(yùn)算電路14在將由與透光區(qū)域9a對(duì)置的檢測(cè)器檢測(cè)的光量設(shè)為第1光量p0且將由與遮光區(qū)域9a對(duì)置的檢測(cè)器10a檢測(cè)的光量設(shè)為第2光量p1時(shí)，作為上述檢測(cè)信號(hào)可以輸出(1)表示第2光量p1與第1光量p0之比p1/p0的信號(hào)、(2)表示第1光量p0相對(duì)于第1光量p0與第2光量p1之和的比例p0/(p0+p1)的信號(hào)、以及(3)表示第2光量p1相對(duì)于第1光量p0與第2光量p1之和的比例p1/(p0+p1)的信號(hào)當(dāng)中的至少一個(gè)信號(hào)。這些檢測(cè)信號(hào)均與隨機(jī)系數(shù)a具有相關(guān)，因此能夠基于檢測(cè)信號(hào)來(lái)獲知入射光的相干的程度。

圖6表示入射至圖5a所示的透光區(qū)域9a之一的波串的一例。光源2射出一定的相干長(zhǎng)度σ0的光。若假設(shè)在被攝體4內(nèi)相干長(zhǎng)度不變化，則入射至透光區(qū)域9a的波串15a、15b也全部具有相同的相干長(zhǎng)度σ0。但是，由于散射，波串15a、15b在不同的定時(shí)入射至透光區(qū)域9a。在波串15a、15b之后連著相干長(zhǎng)度σ0相同但相位不同的波串。如圖6所示，若兩個(gè)同一波長(zhǎng)的波串15a、15b隨機(jī)錯(cuò)開(kāi)相位來(lái)連續(xù)入射，則它們發(fā)生干涉，從而形成三個(gè)波串15a、15b、15c。波串15c是波串15a和15b重疊并發(fā)生干涉而形成的波串。波串15a、15b是波串15a與波串15b彼此不重疊的剩余的部分。波串15a、15b、15c波長(zhǎng)均一致，并且合成波(波串15a、15b、15c)的波長(zhǎng)的擴(kuò)展(縱模寬度)與原始的波串15a、15b相比也未改變。即，在時(shí)間相干中定義的相干長(zhǎng)度不變化(參照?qǐng)D11a～11e)。但是，在波串15a、15b、15c之間，完全不具有相位的相關(guān)性。波的連續(xù)性、即相位連續(xù)的波的長(zhǎng)度在實(shí)際效果上短于原始的σ0。

接下來(lái)，參照?qǐng)D7a～圖7f，說(shuō)明作為被攝體假定人體頭部并利用基于蒙特卡羅法的光線追蹤的方法來(lái)計(jì)算入射光的強(qiáng)度分布的結(jié)果。

圖7a表示本解析中的整體的光學(xué)配置以及光線追蹤的情形。圖7b～7d表示將檢測(cè)位置處的影像8b分為20×20的區(qū)域進(jìn)行分析后的結(jié)果。圖7b表示光強(qiáng)度分布，圖7c表示光程長(zhǎng)度的平均分布，圖7d表示光程長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差分布。如圖7a所示，人體頭部包含頭皮4a、頭骨4b、腦脊髓液(cerebrospinalfluid：csf)層4c、血液層4e以及灰白質(zhì)4d。在表1中示出各自的吸收系數(shù)(1/mm)、散射系數(shù)(1/mm)、各向異性散射參數(shù)以及膜厚(mm)。血液層4e將氧合血紅蛋白層與還原血紅蛋白層配置成以紙面為界而沿著面法線方向排列。

【表1】

解析區(qū)域在xy方向上為60mm×60mm，在z方向上為22mm，超過(guò)該區(qū)域來(lái)傳播的光線從計(jì)算之中排除。關(guān)于入射光3，假定以從頭皮4a的表面的中心(x＝y(tǒng)＝0)沿著-x方向偏離15mm的位置為中心、垂直入射至在x方向以及y方向上每隔5mm間隔的3×3共9處位置的光。關(guān)于檢測(cè)，在與頭皮4a的表面相距1000mm的位置處設(shè)置聚光透鏡7，根據(jù)將物側(cè)數(shù)值孔徑(＝sinα)設(shè)為0.1而取入的光線，算出了像面位置的像8b。圖7b～7d所示的檢測(cè)對(duì)象區(qū)域是以從頭皮4a的表面的中心(x＝y(tǒng)＝0)沿著+x方向偏離15mm的位置為中心、且在x方向以及y方向上寬度為0.8mm的范圍內(nèi)的區(qū)域。通過(guò)計(jì)算求出了來(lái)自該區(qū)域的散射光的分布。在圖7b中，越白則強(qiáng)度越大，在圖7c以及圖7d中，越白則值越大。y＞0的區(qū)域相當(dāng)于氧合血紅蛋白層，y＜0的區(qū)域相當(dāng)于還原血紅蛋白層。針對(duì)圖7b～7d的任一者，在氧合血紅蛋白層與還原血紅蛋白層之間均存在微弱的差。另外，圖像由聚光透鏡7反轉(zhuǎn)，因此圖像中的氧合血紅蛋白層以及還原血紅蛋白層的位置與現(xiàn)實(shí)的位置相反。

在光源2振蕩相干長(zhǎng)度σ0的光時(shí)，若光程長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為相干長(zhǎng)度σ0以下，則接收的光位于相同的波串內(nèi)的可能性高，相位的相關(guān)性高。在該情況下，接收的光中明處和暗處混雜出現(xiàn)。另一方面，若光程長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為σ0以上，則接收的光的波串不同的可能性高，相位的相關(guān)性消失(參照?qǐng)D10)。在該情況下，接收的光與場(chǎng)所無(wú)關(guān)地成為均勻的明亮度。如參照?qǐng)D5b所說(shuō)明的那樣，入射光的相干的程度與檢測(cè)信號(hào)2p1/(p0+p0’)、p1/p0、p1/(p0+p1)等有關(guān)。因而，能夠基于檢測(cè)信號(hào)的大小來(lái)判定入射光的標(biāo)準(zhǔn)偏差是否為相干長(zhǎng)度σ0以上。

圖7e以及圖7f表示檢測(cè)信號(hào)(在該例子中為p1/p0)的分布的例子。圖7e表示σ0＝18.5mm的情況下的例子，圖7f表示σ0＝18.0mm的情況下的例子。圖中的黑色區(qū)域表示檢測(cè)信號(hào)一律較小的區(qū)域。在圖7e所示的σ0＝18.5mm的例子中，在光程長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差超過(guò)18.5mm的區(qū)域(黑色區(qū)域)內(nèi)檢測(cè)信號(hào)變小。另一方面，在圖7f所示的σ0＝18.0mm的例子中，在光程長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差超過(guò)18.0mm的區(qū)域(黑色區(qū)域)內(nèi)檢測(cè)信號(hào)變小。因此，在圖7f的例子中，與圖7e的例子相比，檢測(cè)信號(hào)變小的區(qū)域(黑色區(qū)域)更寬。在圖7e以及圖7f中，在黑色區(qū)域以外的區(qū)域內(nèi)，在面積窄的范圍中混雜著檢測(cè)信號(hào)大的場(chǎng)所和檢測(cè)信號(hào)小的場(chǎng)所，根據(jù)位置而檢測(cè)信號(hào)的大小不規(guī)則地變化。通過(guò)將相干長(zhǎng)度σ0設(shè)為參數(shù)來(lái)對(duì)黑色區(qū)域進(jìn)行分析，從而能夠獲知被攝體內(nèi)部的散射的情形。

因此，控制電路1控制光源2、光檢測(cè)裝置13以及運(yùn)算電路14，以使得改變從光源2射出的光的相干長(zhǎng)度，并按照變化后的每個(gè)相干長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行攝像。運(yùn)算電路14按照由控制電路1改變的每個(gè)光的相干長(zhǎng)度，生成并輸出例如(1)表示第2光量p1與第1光量p0之比p1/p0的信號(hào)、(2)表示第1光量p0相對(duì)于第1光量p0與第2光量p1之和的比例p0/(p0+p1)的信號(hào)、以及(3)表示第2光量p1相對(duì)于第1光量p0與第2光量p1之和的比例p1/(p0+p1)的信號(hào)當(dāng)中的至少一個(gè)信號(hào)。能夠基于這些信號(hào)來(lái)獲知被攝體內(nèi)部的散射的情形。

作為使相干長(zhǎng)度可變的光源2，例如高頻疊加半導(dǎo)體激光器或者掃描光源(使激光的波長(zhǎng)在幾nm～幾十nm的范圍內(nèi)周期性掃描的光源)已達(dá)到實(shí)用化的水平。例如，由高頻疊加電路(一般而言為300mhz的頻率)驅(qū)動(dòng)的半導(dǎo)體激光器以0.1mm～0.2mm的范圍的相干長(zhǎng)度來(lái)振蕩。通過(guò)改變疊加電路的頻率或者振幅等(例如減小頻率)，從而能夠在0.2mm～幾十mm的范圍內(nèi)使相干長(zhǎng)度變化。此外，在掃描光源中，通過(guò)改變波長(zhǎng)變動(dòng)寬度或者周期(頻率)，從而能夠在0.3mm～幾十mm的范圍內(nèi)使相干長(zhǎng)度變化。不過(guò)，在使用掃描光源的情況下，為了限定入射至光耦合層12的光的波長(zhǎng)，根據(jù)情況而利用帶通濾波器9p。此外，也能夠組合led等線寬較寬的光源和窄帶的帶通濾波器來(lái)獲得期望的相干長(zhǎng)度。對(duì)于光源，也可以使用波長(zhǎng)不同的兩個(gè)以上的光源。當(dāng)這些光源的光在被攝體內(nèi)散射而入射至透光區(qū)域9a時(shí)，基于參照?qǐng)D11c所說(shuō)明的原理，將產(chǎn)生節(jié)拍，根據(jù)來(lái)自兩個(gè)光源的光的波長(zhǎng)差而相干長(zhǎng)度變短。在使用波長(zhǎng)不同的多個(gè)光源的情況下，也可以與使光源的發(fā)光強(qiáng)度比變化的操作聯(lián)動(dòng)。

這樣，根據(jù)本研討例的光檢測(cè)系統(tǒng)100，針對(duì)圖7a所示的被攝體，位于頭骨4b的里側(cè)的氧合血紅蛋白以及還原血紅蛋白的分布差能夠作為電信號(hào)的輸出差來(lái)檢測(cè)。這與參照?qǐng)D12a以及圖12b所說(shuō)明的檢測(cè)光強(qiáng)度分布像的方法(第2現(xiàn)有例)相比，無(wú)需時(shí)間分割，因此能夠使計(jì)測(cè)大幅度簡(jiǎn)化。此外，僅改變光源2的相干長(zhǎng)度便能對(duì)被攝體內(nèi)部的散射的情形進(jìn)行比較、分析，能夠提高計(jì)測(cè)的分辨率。

但是，對(duì)于研討例的光檢測(cè)裝置，從分辨率的觀點(diǎn)出發(fā)，還具有改善的余地。為了在光耦合層12確保充分的輸入耦合(即，入射光向波導(dǎo)光的變換)，需要將透光區(qū)域9a以及遮光區(qū)域9a的x方向的寬度w設(shè)得充分大。更具體而言，寬度w需要為光柵的間距(即周期)λ的10倍程度。因而，即便利用參照?qǐng)D3a以及圖3b所說(shuō)明的插補(bǔ)處理，插補(bǔ)處理后的分辨率也受寬度w限制。

因而，在本公開(kāi)的一形態(tài)所涉及的光檢測(cè)裝置中，使各透光區(qū)域與兩個(gè)以上的第1檢測(cè)器對(duì)置，使各遮光區(qū)域與兩個(gè)以上的第2檢測(cè)器對(duì)置。通過(guò)這種構(gòu)成，從而如后述能夠提高檢測(cè)的分辨率。

此外，在本公開(kāi)的其他形態(tài)所涉及的光檢測(cè)系統(tǒng)中算出：由與遮光區(qū)域?qū)χ玫膬蓚€(gè)以上的第2檢測(cè)器檢測(cè)的光量之和即第2光量相對(duì)于由與透光區(qū)域?qū)χ玫膬蓚€(gè)以上的第1檢測(cè)器檢測(cè)的光量之和即第1光量的比、第2光量相對(duì)于第1光量與第2光量之和的比、或者第1光量相對(duì)于第1光量與第2光量之和的比等。能夠根據(jù)該比的值來(lái)測(cè)定光的相干的程度或者相位。

本公開(kāi)包含以下的項(xiàng)目所記載的光檢測(cè)裝置以及光檢測(cè)系統(tǒng)。

[項(xiàng)目1]

本公開(kāi)的項(xiàng)目1所涉及的光檢測(cè)裝置具備：

光檢測(cè)器，具有主面，包含沿著所述主面配置的多個(gè)第1檢測(cè)器以及多個(gè)第2檢測(cè)器；

光耦合層，配置在所述光檢測(cè)器上或者上方；以及

遮光膜，配置在所述光耦合層上，

所述光耦合層包含：

第1低折射率層；

第1高折射率層，配置在所述第1低折射率層上，包含第1光柵；以及

第2低折射率層，配置在所述第1高折射率層上，

所述第1高折射率層具有比所述第1低折射率層以及所述第2低折射率層高的折射率，

所述遮光膜包含：透光區(qū)域、以及與所述透光區(qū)域相鄰的遮光區(qū)域，

所述透光區(qū)域與所述多個(gè)第1檢測(cè)器中包含的兩個(gè)以上的第1檢測(cè)器對(duì)置，

所述遮光區(qū)域與所述多個(gè)第2檢測(cè)器中包含的兩個(gè)以上的第2檢測(cè)器對(duì)置。

[項(xiàng)目2]

在項(xiàng)目1所記載的光檢測(cè)裝置中也可以是：

在所述遮光膜配備多個(gè)透光區(qū)域，所述多個(gè)透光區(qū)域分別為所述透光區(qū)域，

在所述遮光膜配備多個(gè)遮光區(qū)域，所述多個(gè)遮光區(qū)域分別為所述遮光區(qū)域。

[項(xiàng)目3]

在項(xiàng)目1或者2所記載的光檢測(cè)裝置中也可以是：

所述光檢測(cè)器還包含：

多個(gè)第1微透鏡，分別配置在所述多個(gè)第1檢測(cè)器之中的對(duì)應(yīng)的第1檢測(cè)器與所述光耦合層之間；以及

多個(gè)第2微透鏡，分別配置在所述多個(gè)第2檢測(cè)器之中的對(duì)應(yīng)的第2檢測(cè)器與所述光耦合層之間。

[項(xiàng)目4]

在項(xiàng)目1～3的任一項(xiàng)所記載的光檢測(cè)裝置中也可以是：

所述光耦合層還包含：

第3低折射率層，配置在所述第1低折射率層與所述光檢測(cè)器之間；以及

第2高折射率層，配置在所述第3低折射率層與所述第1低折射率層之間，包含第2光柵，

所述第2高折射率層具有比所述第1低折射率層以及所述第3低折射率層高的折射率。

[項(xiàng)目5]

在項(xiàng)目1～4的任一項(xiàng)所記載的光檢測(cè)裝置中也可以是：

所述遮光區(qū)域的兩個(gè)表面之中靠近所述光耦合層的表面具有光反射性。

[項(xiàng)目6]

本公開(kāi)的項(xiàng)目6所涉及的光檢測(cè)系統(tǒng)具備：

項(xiàng)目1所記載的光檢測(cè)裝置；以及

運(yùn)算電路，與所述光檢測(cè)裝置連接，

所述運(yùn)算電路在將由所述兩個(gè)以上的第1檢測(cè)器檢測(cè)的光量之和設(shè)為第1光量且將由所述兩個(gè)以上的第2檢測(cè)器檢測(cè)的光量之和設(shè)為第2光量時(shí)，輸出從下述組之中選擇的至少一個(gè)信號(hào)，該組構(gòu)成為包括：

第1信號(hào)，表示所述第2光量相對(duì)于所述第1光量的比；

第2信號(hào)，表示所述第1光量相對(duì)于所述第1光量與所述第2光量之和的比例；以及

第3信號(hào)，表示所述第2光量相對(duì)于所述第1光量與所述第2光量之和的比例。

[項(xiàng)目7]

在項(xiàng)目6所記載的光檢測(cè)系統(tǒng)中也可以是：

在所述遮光膜配備多個(gè)透光區(qū)域，所述多個(gè)透光區(qū)域分別為所述透光區(qū)域，

在所述遮光膜配備多個(gè)遮光區(qū)域，所述多個(gè)遮光區(qū)域分別為所述遮光區(qū)域，

所述運(yùn)算電路按照所述多個(gè)透光區(qū)域以及所述多個(gè)遮光區(qū)域之中彼此相鄰的透光區(qū)域以及遮光區(qū)域的每個(gè)對(duì)來(lái)輸出所述至少一個(gè)信號(hào)。

[項(xiàng)目8]

在項(xiàng)目7所記載的光檢測(cè)系統(tǒng)中也可以是：

所述運(yùn)算電路生成圖像信息，該圖像信息表示所述至少一個(gè)信號(hào)的值為閾值以上的所述對(duì)、和所述至少一個(gè)信號(hào)的值小于所述閾值的所述對(duì)。

[項(xiàng)目9]

項(xiàng)目6～8的任一項(xiàng)所記載的光檢測(cè)系統(tǒng)也可以還具備：

光源，射出某波段的光，

所述光檢測(cè)裝置還包含：帶通濾波器，配置在所述光耦合層之上或者上方，選擇性地使所述波段的光透過(guò)。

[項(xiàng)目10]

項(xiàng)目6～8的任一項(xiàng)所記載的光檢測(cè)系統(tǒng)也可以還具備：

光源；以及

控制電路，控制所述光源，

所述控制電路改變從所述光源射出的光的相干長(zhǎng)度。

[項(xiàng)目11]

在項(xiàng)目10所記載的光檢測(cè)系統(tǒng)中也可以是：

所述運(yùn)算電路按照由所述控制電路改變的每個(gè)所述光的相干長(zhǎng)度來(lái)輸出所述至少一個(gè)信號(hào)。

[項(xiàng)目12]

在項(xiàng)目1～5的任一項(xiàng)所記載的光檢測(cè)裝置中也可以是：

所述第1光柵包含：多個(gè)溝槽，分別在第1方向上延伸，

在俯視下，

所述第1方向上的所述透光區(qū)域的長(zhǎng)度短于與所述第1方向垂直的第2方向上的所述透光區(qū)域的長(zhǎng)度，

所述第1方向上的所述遮光區(qū)域的長(zhǎng)度短于所述第2方向上的所述遮光區(qū)域的長(zhǎng)度。

在本公開(kāi)中，電路、單元、裝置、部件或者部的全部或者一部分、或者框圖的功能塊的全部或者一部分可以通過(guò)包含半導(dǎo)體裝置、半導(dǎo)體集成電路(ic)或者lsi(largescaleintegration：大規(guī)模集成電路)的一個(gè)或者多個(gè)電子電路來(lái)執(zhí)行。lsi或者ic可以集成于一個(gè)芯片，也可以組合多個(gè)芯片來(lái)構(gòu)成。例如，存儲(chǔ)元件以外的功能塊可以集成于一個(gè)芯片。在此，雖然稱作lsi或者ic，但可以根據(jù)集成的程度來(lái)改變稱呼方式，可以稱作系統(tǒng)lsi、vlsi(verylargescaleintegration：超大規(guī)模集成電路)、或者ulsi(ultralargescaleintegration：特大規(guī)模集成電路)。在lsi制造后被編程的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(fpga：fieldprogrammablegatearray)、或者能夠?qū)崿F(xiàn)lsi內(nèi)部的接合關(guān)系的重構(gòu)或者lsi內(nèi)部的電路劃分的設(shè)置的可重構(gòu)邏輯器件(reconfigurablelogicdevice)也能夠在相同的目的下使用。

而且，電路、單元、裝置、部件或者部的全部或者一部分的功能或者操作能夠通過(guò)軟件處理來(lái)執(zhí)行。在該情況下，軟件記錄于一個(gè)或者多個(gè)rom、光學(xué)盤(pán)、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器等非易失性記錄介質(zhì)中，在由處理裝置(processor)執(zhí)行軟件時(shí)，由處理裝置(processor)以及外圍裝置來(lái)執(zhí)行該軟件所確定的功能。系統(tǒng)或者裝置可以具備記錄有軟件的一個(gè)或者多個(gè)非易失性記錄介質(zhì)、處理裝置(processor)以及所需的硬件設(shè)備，例如接口。

以下，參照附圖來(lái)說(shuō)明本公開(kāi)的實(shí)施方式。另外，以下所說(shuō)明的實(shí)施方式均表示概括性或者具體的例子。以下的實(shí)施方式所示的數(shù)值、形狀、材料、構(gòu)成要素、構(gòu)成要素的配置以及連接方式、步驟、步驟的順序等為一例，并不限定本公開(kāi)。在本說(shuō)明書(shū)中說(shuō)明的各種形態(tài)只要不產(chǎn)生矛盾便能相互組合。此外，關(guān)于以下的實(shí)施方式中的構(gòu)成要素之中表示最上位概念的獨(dú)立的技術(shù)方案未記載的構(gòu)成要素，作為任意的構(gòu)成要素來(lái)說(shuō)明。

(實(shí)施方式)

本實(shí)施方式的構(gòu)成除了遮光區(qū)域9a以及檢測(cè)區(qū)域(檢測(cè)器)的圖案化、以及它們的組合不同這一點(diǎn)之外，與研討例相同。因而，對(duì)于與研討例相同的構(gòu)成要素賦予相同的參照符號(hào)，并省略重復(fù)的說(shuō)明。

圖8a是表示本實(shí)施方式中的透光區(qū)域9a以及遮光區(qū)域9a的排列圖案的俯視圖。圖8b是表示位于透光區(qū)域9a以及遮光區(qū)域9a的正下方的多個(gè)檢測(cè)器10a、10b、10a、10b的排列的俯視圖。圖8c是與示意性地表示透光區(qū)域9a以及遮光區(qū)域9a和檢測(cè)器10a、10b、10a、10b的配置關(guān)系的xz面平行的剖視圖。檢測(cè)器10a、10b位于透光區(qū)域9a的正下方，檢測(cè)器10a、10b位于遮光區(qū)域9a的正下方。在本實(shí)施方式所涉及的光檢測(cè)裝置中，光柵12d包含：多個(gè)溝槽，分別在第1方向上延伸。在俯視下，第1方向上的透光區(qū)域9a的長(zhǎng)度短于與第1方向垂直的第2方向上的透光區(qū)域9a的長(zhǎng)度，第1方向上的遮光區(qū)域9a的長(zhǎng)度短于第2方向上的遮光區(qū)域9a的長(zhǎng)度。各透光區(qū)域9a以及各遮光區(qū)域9a的尺寸為w×w/2，與研討例中的尺寸w×w相比，y方向上要小。各檢測(cè)器10a、10b、10a、10b的尺寸為w/2×w/2，與研討例中的尺寸w×w相比，x方向以及y方向上小。在圖8c中，雖然僅示出多個(gè)檢測(cè)器之中的四個(gè)檢測(cè)器10a、10b、10a、10b，但實(shí)際上多個(gè)檢測(cè)器10沿著與xy面平行的面(主面)呈二維排列。

如圖8a以及圖8b所示，將透光區(qū)域9a的右半部分的正下方的檢測(cè)區(qū)域設(shè)為a0，將透光區(qū)域9a的左半部分的正下方的檢測(cè)區(qū)域設(shè)為b0，將遮光區(qū)域9a的左半部分的正下方的檢測(cè)區(qū)域設(shè)為a1，將遮光區(qū)域9a的右半部分的正下方的檢測(cè)區(qū)域設(shè)為b1。于是，在圖8a以及圖8b中用實(shí)線表示的像素區(qū)域13a之中，檢測(cè)區(qū)域a0、b0、a1、b1各包含一個(gè)，在用虛線表示的像素區(qū)域13b之中，區(qū)域a0、b0、a1、b1也各包含一個(gè)。在區(qū)域a0、b0中檢測(cè)的是未成為波導(dǎo)光的光的檢測(cè)光量，在區(qū)域a1、b1中檢測(cè)的是成為波導(dǎo)光的光的檢測(cè)光量。雖然在區(qū)域a0、b0中無(wú)法檢測(cè)成為波導(dǎo)光的光的檢測(cè)光量，但能夠用在相鄰的區(qū)域a1、b1中檢測(cè)的光量的平均值來(lái)近似。同樣，雖然在區(qū)域a1、b1中無(wú)法檢測(cè)未成為波導(dǎo)光的光的檢測(cè)光量，但能夠用在相鄰的區(qū)域a0、b0中檢測(cè)的光量的平均值來(lái)近似。即，在某區(qū)域(遮光區(qū)域9a或者透光區(qū)域9a)中，定義以該區(qū)域?yàn)橹行亩趚方向以及/或者y方向上相鄰的區(qū)域(像素)的正下方的檢測(cè)位置處檢測(cè)的光量的平均值，通過(guò)將該定義應(yīng)用于全部區(qū)域，從而能夠在構(gòu)成光檢測(cè)器10的全部檢測(cè)區(qū)域(檢測(cè)器)中定義未成為波導(dǎo)光的光的檢測(cè)光量和成為波導(dǎo)光的光的檢測(cè)光量。

本實(shí)施方式的光檢測(cè)系統(tǒng)100也與研討例同樣具有圖1a所示的構(gòu)成。即，光檢測(cè)系統(tǒng)100具備：光源2、聚光透鏡7、光檢測(cè)裝置13、控制電路1以及運(yùn)算電路14。光檢測(cè)裝置13與圖2a所示的構(gòu)成同樣具備：光檢測(cè)器10，包含沿著主面(攝像面)配置的多個(gè)第1檢測(cè)器以及多個(gè)第2檢測(cè)器；光耦合層12，配置在光檢測(cè)器10上；以及遮光膜9，配置在光耦合層12上。在此，“～上”是指以本公開(kāi)的附圖所示的配置為基準(zhǔn)的情況下存在于上，包含以接觸的方式位于上的狀態(tài)、和以不接觸的方式(即，其間隔著其他的要素或者層)位于上的狀態(tài)。光耦合層12包含：第1低折射率層12c；第1高折射率層12b，配置在第1低折射率層12c上，包含第1光柵12d；以及第2低折射率層12a，配置在第1高折射率層上。第1高折射率層12b具有比第1低折射率層12c以及第2低折射率層12a高的折射率。在本實(shí)施方式中，光耦合層12進(jìn)而還包含：第3低折射率層，配置在第1低折射率層12c與光檢測(cè)器10之間；以及第2高折射率層，配置在第3低折射率層與第1低折射率層12c之間，包含第2光柵。第2高折射率層具有比第1低折射率層12c以及第3低折射率層高的折射率。光耦合層12除了上述部分以外，還具有兩個(gè)低折射率層與被這兩個(gè)低折射率層夾著且具有光柵的高折射率層的多個(gè)組合。通過(guò)這種層疊的光柵的構(gòu)造，光耦合層12作為光波導(dǎo)路來(lái)發(fā)揮功能。另外，兩個(gè)低折射率層與被這兩個(gè)低折射率層夾著且具有光柵的高折射率層的組合的數(shù)量是任意的，最低具有一個(gè)即可。

遮光膜9包含：至少一個(gè)透光區(qū)域9a、以及與至少一個(gè)透光區(qū)域9a相鄰的至少一個(gè)遮光區(qū)域9a。在本實(shí)施方式中，如圖8a所示，遮光膜9包含：排列為方格圖案狀的多個(gè)遮光區(qū)域9a、以及這些多個(gè)遮光區(qū)域9a之間的多個(gè)透光區(qū)域9a。多個(gè)遮光區(qū)域并不限于方格圖案狀，例如可以在俯視下呈條紋狀排列。

各透光區(qū)域9a與多個(gè)第1檢測(cè)器中包含的兩個(gè)以上的第1檢測(cè)器10a、10b對(duì)置。各遮光區(qū)域9a與多個(gè)第2檢測(cè)器中包含的兩個(gè)以上的第2檢測(cè)器10a、10b對(duì)置。

運(yùn)算電路14在光檢測(cè)器10中包含的全部檢測(cè)器(光檢測(cè)單元)之中，如上述那樣定義未成為波導(dǎo)光的光的檢測(cè)光量和成為波導(dǎo)光的光的檢測(cè)光量。然后，執(zhí)行如下處理等的運(yùn)算處理，即，將按照每個(gè)檢測(cè)器算出這些檢測(cè)光量之比的值、或者一者的檢測(cè)光量除以兩個(gè)檢測(cè)光量之和得到的值等的值，分配給相當(dāng)于各檢測(cè)器的像素來(lái)生成圖像。在本實(shí)施方式中，無(wú)論使像素區(qū)域在xy面內(nèi)如何偏離與寬度w/2對(duì)應(yīng)的量，雖然會(huì)出現(xiàn)位置關(guān)系的調(diào)換，但檢測(cè)區(qū)域a0、b0、a1、b1必定各包含一個(gè)。如關(guān)于研討例所說(shuō)明的那樣，由于在像素區(qū)域內(nèi)存在相同數(shù)量的位于遮光區(qū)域9a正下方的檢測(cè)器和位于透光區(qū)域9a正下方的檢測(cè)器，因此檢測(cè)光量被準(zhǔn)確地進(jìn)行插補(bǔ)處理。若分辨率以像素尺寸來(lái)決定，則分辨率成為w×w，但在本實(shí)施方式中，無(wú)論像素在xy面內(nèi)的哪個(gè)方向上移動(dòng)寬度w/2，相同的插補(bǔ)處理均成立。由此，插補(bǔ)處理后的分辨率改善至w/2×w/2。即，在本實(shí)施方式中，通過(guò)改變遮光區(qū)域9a以及檢測(cè)區(qū)域的圖案化和它們的組合，從而能夠維持與研討例相同的效果，并大幅改善圖像的分辨率。

也可以將本實(shí)施方式的構(gòu)成與參照?qǐng)D12a以及圖12b所說(shuō)明的時(shí)間分割檢測(cè)法(第2現(xiàn)有例)組合。由此，能夠從相干的狀態(tài)的觀點(diǎn)出發(fā)來(lái)分析進(jìn)行時(shí)間分割而取入的信號(hào)，能夠更詳細(xì)地分析被攝體內(nèi)部的散射的情形。

在本實(shí)施方式中，雖然一個(gè)透光區(qū)域9a與兩個(gè)檢測(cè)器10a、10b對(duì)置，一個(gè)遮光區(qū)域9a與兩個(gè)檢測(cè)器10a、10b對(duì)置，但本公開(kāi)并不限定于這種實(shí)施方式。例如，各遮光區(qū)域9a以及/或者各透光區(qū)域9a可以與3個(gè)或者3個(gè)以上的檢測(cè)器對(duì)置。如果進(jìn)行概括的話，則一個(gè)透光區(qū)域9a與兩個(gè)以上的檢測(cè)器對(duì)置，一個(gè)遮光區(qū)域9a與另外的兩個(gè)以上的檢測(cè)器對(duì)置即可。如果取代研討例中的來(lái)自一個(gè)檢測(cè)器的輸出而利用來(lái)自前者的n個(gè)檢測(cè)器的輸出之和與來(lái)自后者的n個(gè)檢測(cè)器的輸出之和，則能夠應(yīng)用關(guān)于研討例所說(shuō)明的全部處理。例如，運(yùn)算電路14將由與透光區(qū)域9a對(duì)置的兩個(gè)以上的第1檢測(cè)器檢測(cè)的光量之和設(shè)為第1光量p0，將由與遮光區(qū)域9a對(duì)置的兩個(gè)以上的第2檢測(cè)器檢測(cè)的光量之和設(shè)為第2光量p1，可以輸出從下述組之中選擇的至少一個(gè)信號(hào)，該組構(gòu)成為包含：(1)表示第2光量p1相對(duì)于第1光量p0的比p1/p0的信號(hào)、(2)表示第1光量p0相對(duì)于第1光量p0與第2光量p1之和的比例p0/(p0+p1)的信號(hào)、以及(3)表示第2光量p1相對(duì)于第1光量p0與第2光量p1之和的比例p1/(p0+p1)的信號(hào)。如參照?qǐng)D5b所說(shuō)明的那樣，能夠基于上述這些的任意一個(gè)檢測(cè)信號(hào)來(lái)獲得被攝體(對(duì)象物)的信息。運(yùn)算電路14參照預(yù)先保存在存儲(chǔ)器等存儲(chǔ)介質(zhì)中的、如圖5b所示的對(duì)檢測(cè)信號(hào)與相干的程度(例如隨機(jī)系數(shù))之間的關(guān)系進(jìn)行規(guī)定的函數(shù)或者表格的信息，根據(jù)檢測(cè)信號(hào)來(lái)求出相干的程度。

相干的程度與對(duì)象物的構(gòu)造之間具有相關(guān)。例如，在從某位置到達(dá)的光的相干的程度高的情況下，能夠推測(cè)為該位置處存在具有光滑表面的對(duì)象物并發(fā)生了表面反射。另一方面，在從某位置到達(dá)的光的相干的程度低的情況下，能夠推測(cè)為該位置處在對(duì)象物的內(nèi)部發(fā)生了散射或者在具有凹凸的表面發(fā)生了反射。運(yùn)算電路14例如按照相鄰的透光區(qū)域以及遮光區(qū)域的每個(gè)對(duì)來(lái)進(jìn)行這種信號(hào)的生成以及對(duì)象物的構(gòu)造的推測(cè)。由此，能夠在大的區(qū)域內(nèi)獲得對(duì)象物的信息。

在控制電路1改變從光源2射出的光的相干長(zhǎng)度的方式下，運(yùn)算電路14可以按照由控制電路1改變的每個(gè)光的相干長(zhǎng)度來(lái)生成上述的任意一個(gè)檢測(cè)信號(hào)。由此，如參照?qǐng)D7e以及圖7f所說(shuō)明的那樣，能夠以相干長(zhǎng)度為參數(shù)來(lái)詳細(xì)獲知被攝體內(nèi)部的散射的情形。運(yùn)算電路14例如可以如圖7e以及圖7f所示那樣，生成區(qū)分所生成的信號(hào)的值為給定的閾值以上的區(qū)域和信號(hào)的值小于閾值的區(qū)域來(lái)表示的圖像信息。由此，能夠使被攝體內(nèi)部的構(gòu)造可視化。