本公開涉及光檢測裝置、光檢測系統(tǒng)以及光檢測方法等。

背景技術(shù)：

光是電磁波，除了波長、強度以外，還以偏光或干涉性等特性來表征。其中，作為對光的干涉性進行測定的方法，例如可以列舉“光學的原理”(東海大學出版社、p.482、M·玻恩等)中給出的邁克爾遜的干涉儀(Michelson interferometer)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開的一個方式所涉及的光檢測裝置，具備：光檢測器，其具有主面，包含沿著所述主面而配置的至少1個第1檢測器以及至少1個第2檢測器；光耦合層，其配置在所述光檢測器上，包含第1低折射率層、配置在所述第1低折射率層上且包含第1光柵的第1高折射率層、以及配置在所述第1高折射率層上的第2低折射率層，所述第1高折射率層與所述第1低折射率層以及所述第2低折射率層相比折射率高；和遮光膜，其配置在所述光耦合層上，包含至少1個透光區(qū)域、以及與所述至少1個透光區(qū)域相鄰的至少1個遮光區(qū)域，所述至少1個透光區(qū)域與所述至少1個第1檢測器對向，所述至少1個遮光區(qū)域與所述至少1個第2檢測器對向。

附圖說明

圖1A是表示第1實施方式的光檢測系統(tǒng)以及被攝體的示意圖。

圖1B是表示入射到光檢測器上的一個開口的散射光的樣態(tài)的說明圖。

圖2A是第1實施方式的光檢測裝置的剖視圖。

圖2B是從光的入射側(cè)觀察第1實施方式的光檢測裝置的平面圖。

圖3A是第1實施方式的光檢測裝置的剖視圖。

圖3B是在第1實施方式中，通過電磁分析按照時間經(jīng)過順序來表示1個脈沖的入射光穿過光耦合層而被檢測器受光的樣態(tài)的圖。

圖3C是在第1實施方式中，通過電磁分析按照時間經(jīng)過順序來表示1個脈沖的入射光穿過光耦合層而被檢測器受光的樣態(tài)的圖。

圖3D是在第1實施方式中，通過電磁分析按照時間經(jīng)過順序來表示1個脈沖的入射光穿過光耦合層而被檢測器受光的樣態(tài)的圖。

圖3E是在第1實施方式中，通過電磁分析按照時間經(jīng)過順序來表示1個脈沖的入射光穿過光耦合層而被檢測器受光的樣態(tài)的圖。

圖3F是在第1實施方式中，通過電磁分析按照時間經(jīng)過順序來表示1個脈沖的入射光穿過光耦合層而被檢測器受光的樣態(tài)的圖。

圖3G是在第1實施方式中，通過電磁分析按照時間經(jīng)過順序來表示1個脈沖的入射光穿過光耦合層而被檢測器受光的樣態(tài)的圖。

圖3H是在第1實施方式中，通過電磁分析按照時間經(jīng)過順序來表示1個脈沖的入射光穿過光耦合層而被檢測器受光的樣態(tài)的圖。

圖4A是在第1實施方式中，在某脈沖條件下，表示由檢測器受光的光量比P1/P0與入射光的有效相干長度(脈沖寬度)的關(guān)系的說明圖。

圖4B是表示圖4A中的光源的脈沖條件的說明圖。

圖4C是在第1實施方式中，在另外的脈沖條件下，表示由檢測器受光的光量比P1/P0與入射光的有效相干長度(脈沖寬度)的關(guān)系的說明圖。

圖4D是表示圖4C中的光源的脈沖條件的說明圖。

圖5A是表示光柵耦合器中的輸入光與耦合光的關(guān)系的說明圖。

圖5B是表示光柵耦合器中的輸入光與耦合光的關(guān)系的說明圖。

圖5C是表示光柵耦合器中的輸入光與耦合光的關(guān)系的說明圖。

圖5D是表示光柵耦合器中的輸入光與耦合光的關(guān)系的說明圖。

圖6A是表示在第1實施方式中光量比P1/P0強烈依賴于入射光的有效相干長度的原理的說明圖。

圖6B是表示在第1實施方式中光量比P1/P0強烈依賴于入射光的有效相干長度的原理的說明圖。

圖6C是表示在第1實施方式中光量比P1/P0強烈依賴于入射光的有效相干長度的原理的說明圖。

圖6D是表示在第1實施方式中光量比P1/P0強烈依賴于入射光的有效相干長度的原理的說明圖。

圖6E是表示在第1實施方式中光量比P1/P0強烈依賴于入射光的有效相干長度的原理的說明圖。

圖6F是表示在第1實施方式中光量比P1/P0強烈依賴于入射光的有效相干長度的原理的說明圖。

圖6G是表示在第1實施方式中光量比P1/P0強烈依賴于入射光的有效相干長度的原理的說明圖。

圖6H是表示在第1實施方式中光量比P1/P0強烈依賴于入射光的有效相干長度的原理的說明圖。

圖6I是表示在第1實施方式中光量比P1/P0強烈依賴于入射光的有效相干長度的原理的說明圖。

圖6J是表示在第1實施方式中光量比P1/P0強烈依賴于入射光的有效相干長度的原理的說明圖。

圖7是表示入射到光檢測器上的開口的波列的樣態(tài)的說明圖。

圖8A是表示向光檢測器上的開口入射的入射光的光路長度的偏差與有效相干長度的衰減之間的關(guān)系的說明圖。

圖8B是表示有效相干長度的衰減比μ_d、與光路長度標準偏差σ相對于有效相干長度σ₀的比值σ/σ₀之間的關(guān)系的圖。

圖9A是表示在被攝體的內(nèi)部相干長度變化的原理的說明圖。

圖9B是表示在被攝體的內(nèi)部相干長度變化的原理的說明圖。

圖9C是表示在被攝體的內(nèi)部相干長度變化的原理的說明圖。

圖10A是表示將人體頭部假定為被攝體，通過基于蒙特卡羅法的光線追蹤的方法而計算出的結(jié)果中的、整體的光學配置和光線追蹤的結(jié)果的圖。

圖10B是將人體頭部假定為被攝體，通過基于蒙特卡羅法的光線追蹤的方法而計算出的結(jié)果中的、所檢測的光強度分布圖。

圖10C是將人體頭部假定為被攝體，通過基于蒙特卡羅法的光線追蹤的方法而計算出的結(jié)果中的、光路長度平均分布圖。

圖10D是將人體頭部假定為被攝體，通過基于蒙特卡羅法的光線追蹤的方法而計算出的結(jié)果中的、光路長度標準偏差分布圖。

圖10E是將人體頭部假定為被攝體，通過基于蒙特卡羅法的光線追蹤的方法而計算出的結(jié)果中的、被攝體內(nèi)相干長度衰減分布圖。

圖10F是將人體頭部假定為被攝體，通過基于蒙特卡羅法的光線追蹤的方法而計算出的結(jié)果中的、對圖10D的各區(qū)域值乘以圖10B的各區(qū)域的值而得到的分布圖。

圖10G是將人體頭部假定為被攝體、通過基于蒙特卡羅法的光線追蹤的方法而計算出的結(jié)果中的、將圖10F的各區(qū)域值除以圖10E的各區(qū)域的值而得到的分布圖。

圖10H是將人體頭部假定為被攝體，通過基于蒙特卡羅法的光線追蹤的方法而計算出的結(jié)果中的、將圖10D、E的y軸成分平均化而得到的值的x軸上分布圖。

圖11A是表示第2實施方式的光檢測裝置的示意剖視圖。

圖11B是表示第2實施方式的光檢測裝置的示意剖視圖。

圖11C是表示其他實施方式的示意剖視圖。

圖11D是表示其他實施方式的示意剖視圖。

圖11E是表示其他實施方式的示意平面圖。

圖11F是表示其他實施方式的示意平面圖。

圖12是表示第3實施方式的光檢測方法的示意剖面說明圖。

圖13A是表示作為第1現(xiàn)有例的邁克爾遜的干涉儀和基于該干涉儀的干涉性的評價方法的說明圖。

圖13B是表示由第1現(xiàn)有例中的檢測器36檢測的電信號的圖。

圖14是為了說明光的干涉現(xiàn)象，示出在光源射出并沿z方向傳播的光的某時刻t0時間的振動的樣態(tài)的概念圖。

圖15A是說明光的波長的擴展(縱模寬度)與相干長度的關(guān)系的說明圖。

圖15B是表示光的波長的擴展(縱模寬度)與相干長度的關(guān)系的說明圖。

圖15C是表示光的波長的擴展(縱模寬度)與相干長度的關(guān)系的說明圖。

圖15D是表示光的波長的擴展(縱模寬度)與相干長度的關(guān)系的說明圖。

圖15E是表示光的波長的擴展(縱模寬度)與相干長度的關(guān)系的說明圖。

圖16A是第2現(xiàn)有例中的光檢測系統(tǒng)的示意剖視圖。

圖16B是表示第2現(xiàn)有例中的光檢測系統(tǒng)的、光源的振蕩與檢測器的檢測信號的關(guān)系的說明圖。

圖17是表示第1現(xiàn)有例的使用例的示意剖視圖。

具體實施方式

在說明本公開的實施方式之前，以下說明針對現(xiàn)有的對光的干涉性進行測定的方法進行了詳細研究的結(jié)果。

圖13A是表示作為第1現(xiàn)有例的邁克爾遜的干涉儀200和基于干涉儀200的干涉性的評價方法的說明圖。如圖13A所示，使在光源30射出的光31通過第1聚光透鏡35a進行聚光而成為平行光32。該平行光32的一部分透過半反射鏡33而向第1反射鏡34a前進(光32a)，在反射鏡34a發(fā)生反射而向半反射鏡33前進(光32b)，在半反射鏡33發(fā)生反射而向第2聚光透鏡35b前進(光32c)，并入射到位于聚光透鏡35b的焦平面的檢測器36(光32d)。另一方面，平行光32的一部分在半反射鏡33發(fā)生反射而向第2反射鏡34A前進(光32A)，在反射鏡34A發(fā)生反射而向半反射鏡33前進(光32B)，透過半反射鏡33而向聚光透鏡35b前進(光32C)，并以與光32d重疊的形式入射到檢測器36(光32D)。檢測器36對使光32d與光32D發(fā)生干涉而得到的光進行檢測。第2反射鏡34A構(gòu)成為能夠變更反射面的光軸方向(箭頭A)的位置。伴隨第2反射鏡34A的位移，光32D相對于光32d的相對相位發(fā)生變化。

圖13B表示由檢測器36檢測的電信號。將縱軸設為由檢測器36檢測的信號強度，將橫軸設為時間。如圖13B所示，信號強度伴隨時間的經(jīng)過(反射鏡34A的位移)在a至b的范圍內(nèi)變化。在此，將(b-a)/(b+a)的值稱作干涉中的對比度(contrast)，通過該值來定義光31的干涉性(相干性)的程度。對比度的值伴隨第2反射鏡34A的光軸方向的位移而變化。

圖14是為了說明光的干涉現(xiàn)象，示出在光源30射出并沿z方向傳播的光的、某時刻t0的樣態(tài)的概念圖。如圖14所示，從光源30接連射出波列37a、37b等。波列的長度σ₀被稱作相干長度。在1個波列內(nèi)，波連續(xù)，波長也均勻。若波列不同則有時相位不再有相關(guān)性(在波列37a中相位δ₀，在波列36b中相位δ₀′，δ₀≠δ₀′)、波長也不同(在波列37a中波長λ₀，在波列37b中波長λ₀′，λ₀≠λ₀′)。例如，在圖13A所示的光學系統(tǒng)中，對第2反射鏡34A的位移進行調(diào)整，使波列37a中的部分37A與部分37A′發(fā)生干涉。部分37A內(nèi)的波與部分37A’內(nèi)的波的波長相等，波的相位差也在時間上穩(wěn)定(為某值不變)。因此，干涉后的光的明暗(干涉光的振幅的大小)也在時間上穩(wěn)定(為某亮度不變)。即，干涉光根據(jù)相位差的量(反射鏡34A的位移)而看起來忽明忽暗(該狀態(tài)被稱作相干)。另一方面，對使波列37a的部分37A與波列37b的部分37B發(fā)生干涉的情況進行研究。此時，不保證部分37A內(nèi)的波與部分37B內(nèi)的波的波長相等，這2個波的相位差在時間上隨機變化。因此，干涉后的光的明暗(干涉光的振幅的大小)也在時間上隨機變化。該變化是飛秒單位的速度。因此干涉光高速地反復明暗，人眼只能看見平均的亮度(該狀態(tài)被稱作不相干)。激光的波列較長，相干長度為數(shù)m至數(shù)百m程度，是相干光的代表。另一方面，太陽光的波列較短，相干長度為1μm程度，是不相干的光的代表。在通過圖13A那樣的構(gòu)成來使光發(fā)生干涉的情況下，若像激光那樣相干長度較長，則在相同波列內(nèi)發(fā)生干涉的概率變高，對比度提高(接近1)。另一方面，若像太陽光那樣相干長度較短，則在不同的波列間發(fā)生干涉的概率變高，對比度下降(接近0)。

圖15A至E表示以波長λ₀為中心的光的、波長的擴展(縱模寬度)與相干長度的關(guān)系。圖15A以波長λ₀為中心示出波長的擴展為零的情況，此時，如圖15D所示相干長度成為無限大。圖15B以波長λ₀為中心示出波長的擴展為Δλ的情況，此時，如圖15E所示相干長度σ₀成為λ₀²/Δλ?？v模寬度與相干長度處于傅里葉變換的關(guān)系，被稱作維納-辛欽(Wiener-Khintchine)的定理。這可以說明如下。圖15C以波長λ₀為中心將波長的擴展為Δλ的光置換為波長λ₀-Δλ/2和波長λ₀+Δλ/2這2個光26、27。通過光26與光27發(fā)生干涉而產(chǎn)生的拍頻(唸り)的周期為λ₀²/Δλ，載波的波長成為光26和光27的波長的平均值λ₀。在拍頻的周期內(nèi)，光的振動波形均勻且連續(xù)。另一方面，不同周期的光的振動波形喪失連續(xù)性，相位也不再有相關(guān)性。即，拍頻的周期λ₀²/Δλ成為相干長度。太陽光為不相干是因為波長的擴展(縱模寬度)Δλ較大，若將中心波長λ₀設為0.55μm、將波長的擴展Δλ設為0.30μm，則相干長度σ₀為λ₀²/Δλ＝1.0μm。

接著，將“近紅外生物體分光法的展望——1μm波長段的可能性”(第14次醫(yī)用近紅外線分光法研究會，p.139-144，西村吾朗)所示的光檢測系統(tǒng)作為第2現(xiàn)有例來進行說明。“近紅外生物體分光法的展望——1μm波長段的可能性”(第14次醫(yī)用近紅外線分光法研究會，p.139144，西村吾朗)中給出的光檢測系統(tǒng)，按照每個距離來測定光的強度分布。圖16A示出了第2現(xiàn)有例中的光檢測系統(tǒng)300的示意剖視圖。光源42射出激光。如圖16A所示，在光源42射出的波長λ₀的光43被照射到被攝體44。其結(jié)果，在被攝體44的表面或內(nèi)部產(chǎn)生的散射光45a、45b、45c由聚光透鏡47聚光，并在聚光透鏡47的像面位置成像為像48b(對應于像48b在透鏡的物側(cè)存在實質(zhì)的物體(物點的聚集)48a)。在像面位置配置有檢測器50。檢測器50是多個像素的集合體，按照每個像素檢測入射的光的光量。光源42通過控制器41來控制發(fā)光。由檢測器50檢測出的光量作為檢測信號由運算電路51來處理?？刂破?1、運算電路51通過計算機52來一并控制。

圖16B是表示圖16A所示的光檢測系統(tǒng)300的、光源42的振蕩與檢測器50的檢測信號的關(guān)系的說明圖。光源42在控制器41的控制下對脈沖43a進行振蕩?；谠撁}沖43a的光43在被攝體44的內(nèi)部發(fā)生散射而由檢測器50受光，并被檢測為信號53。在圖16B中，將縱軸設為光源42的振蕩強度或檢測器50的檢測強度，將橫軸設為經(jīng)過時間。檢測信號53在散射所引起的光路長度的偏差的影響下，與原脈沖43a相比時間寬度變寬。檢測信號53中的最先的輸出53a是在被攝體44的表面發(fā)生反射的光45a的信號。輸出53a之后的時間t₀～t₁期間的輸出53b是在被攝體44的內(nèi)部進行散射且散射距離短的光45b的信號。輸出53b之后的時間t₁～t₂期間的輸出53c是散射距離長的光45c的信號。通過計算機52的控制，運算電路51能夠?qū)z測信號53進行時間分割，將信號53a、53b、53c的輸出分離來進行檢測。光按照輸出53a、53b、53c的順序從被攝體的淺側(cè)穿過深側(cè)，因此能夠?qū)⑸疃炔煌男畔⒎蛛x來進行分析。

根據(jù)本申請發(fā)明人的研究，通過作為第1現(xiàn)有例的邁克爾遜的干涉儀200能夠測定干涉性(相干性)的程度，這僅限于光源30的位置、即與光的傳播方向垂直的面內(nèi)的1點。例如，如圖17所示，考慮使用圖13A所示的邁克爾遜的干涉儀200，從光源30向被攝體38照射光31，取入散射光39并使其發(fā)生干涉。散射光39的光的傳播方向在空間上擴散。因此，即使散射光39直接入射到聚光透鏡35a并被聚光，該光也不會成為平行光，因此無法測定干涉性的程度。因此，為了使由聚光透鏡35a聚光的光成為平行光32，需要在聚光透鏡35a的焦平面位置設置針孔40。通過使散射光39穿過針孔40，能夠使由聚光透鏡35a聚光的光成為平行光32。但是，通過該構(gòu)成能夠測定相干性的程度，這僅針對針孔40的位置、即與光的傳播方向垂直的面內(nèi)的有限的1點。而且，干涉儀整體會成為大型的裝置，且為了測定相干性的程度需要使反射鏡34A移動這種繁雜的操作。

另一方面，根據(jù)本申請發(fā)明人的研究，作為第2現(xiàn)有例的光檢測系統(tǒng)，時間分割寬度存在限度，因此在診斷時無法充分確保深度方向的分辨率。例如，若將時間分割寬度設為300ps，則深度分辨率成為90mm程度，不適合生物體這樣的比較小的對象的診斷、檢查。

本公開的一個方式所涉及的光檢測裝置，具備：光檢測器，其具有主面，包含沿著所述主面而配置的至少1個第1檢測器以及至少1個第2檢測器；光耦合層，其配置在所述光檢測器上，包含第1低折射率層、配置在所述第1低折射率層上且包含第1光柵的第1高折射率層、以及配置在所述第1高折射率層上的第2低折射率層，所述第1高折射率層與所述第1低折射率層以及所述第2低折射率層相比折射率高；和遮光膜，其配置在所述光耦合層上，包含至少1個透光區(qū)域、以及與所述至少1個透光區(qū)域相鄰的至少1個遮光區(qū)域，所述至少1個透光區(qū)域與所述至少1個第1檢測器對向，所述至少1個遮光區(qū)域與所述至少1個第2檢測器對向。

根據(jù)該光檢測裝置，入射到光檢測裝置的光，一部分被遮光區(qū)域遮光，另一部分透過透光區(qū)域而入射到光耦合層。入射到光耦合層的光被分為透過光耦合層并入射到與該透光區(qū)域?qū)ο蚺渲玫牡?檢測器的光、和在第1高折射率層內(nèi)傳播的光。在第1高折射率層內(nèi)傳播的光的一部分被輻射并入射到與和該透光區(qū)域相鄰的遮光區(qū)域?qū)ο蚺渲玫牡?檢測器。即，能夠通過與透光區(qū)域?qū)ο蚺渲玫牡?檢測器來檢測透過光耦合層的光。此外，能夠通過與遮光區(qū)域?qū)ο蚺渲玫牡?檢測器，來檢測在第1高折射率層內(nèi)傳播的光。根據(jù)該2種檢測光量，無需進行繁雜的操作就能夠測定入射到光檢測裝置的光的有效相干性的程度。

此外，本公開的第二方式所涉及的光檢測裝置，在第一方式所涉及的光檢測裝置中，所述至少1個第1檢測器具備多個第1檢測器，所述至少1個第2檢測器具備多個第2檢測器，所述多個第1檢測器以及所述多個第2檢測器沿著所述主面二維配置，所述至少一個透光區(qū)域具備多個透光區(qū)域，所述至少一個遮光區(qū)域具備多個遮光區(qū)域，所述多個透光區(qū)域的每一個與所述多個第1檢測器中的至少一個第1檢測器對向，所述多個遮光區(qū)域的每一個與所述多個第2檢測器中的至少一個第2檢測器對向。

根據(jù)該光檢測裝置，能夠測定光的有效相干性的程度作為面內(nèi)分布信息。

此外，本公開的第三方式所涉及的光檢測裝置，在第二方式所涉及的光檢測裝置中，在俯視下，所述多個遮光區(qū)域配置為條紋圖案狀或方格圖案狀。

此外，本公開的第四方式所涉及的光檢測裝置，在第一方式所涉及的光檢測裝置中，所述光檢測器還包含：第1微透鏡，其配置在所述至少一個第1檢測器與所述光耦合層之間；和第2微透鏡，其配置在所述至少一個第2檢測器與所述光耦合層之間。

此外，本公開的第五方式所涉及的光檢測裝置，在第一至第三方式的任意一者所涉及的光檢測裝置中，所述光耦合層還包含：第3低折射率層；以及第2高折射率層，其配置在所述第3低折射率層與所述第1低折射率層之間，且包含第2光柵，所述第2高折射率層與所述第1低折射率層以及所述第3低折射率層相比折射率高。

在本公開的第五方式所涉及的光檢測裝置中，第1光柵的間距與第2光柵的間距可以不同。

在本公開的第五方式所涉及的光檢測裝置中，第1高折射率層的膜厚與第2高折射率層的膜厚可以不同。

此外，本公開的第六方式所涉及的光檢測系統(tǒng)，具備第一方式所涉及的光檢測裝置和光源。

根據(jù)該光檢測系統(tǒng)，來自光源的光透過被攝體或在被攝體上發(fā)生反射并入射到光檢測裝置的光，一部分被遮光區(qū)域遮光，另一部分透過透光區(qū)域而入射到光耦合層。入射到光耦合層的光，被分為透過光耦合層而入射到與該透光區(qū)域?qū)ο蚺渲玫牡?檢測器的光、和在第1高折射率層內(nèi)傳播的光。在第1高折射率層內(nèi)傳播的光的一部分被輻射而入射到與和該透光區(qū)域相鄰的遮光區(qū)域?qū)ο蚺渲玫牡?檢測器。即，能夠通過與透光區(qū)域?qū)ο蚺渲玫牡?檢測器來檢測透過光耦合層的光。此外，能夠通過與遮光區(qū)域?qū)ο蚺渲玫牡?檢測器來檢測在第1高折射率層內(nèi)傳播的光。根據(jù)該2種檢測光量，無需進行繁雜的操作就能夠測定來自光源的光透過被攝體或在被攝體上發(fā)生反射并入射到光檢測裝置的光的有效相干性的程度。

此外，本公開的第七方式所涉及的光檢測系統(tǒng)，在第六方式所涉及的光檢測系統(tǒng)中，還具備運算電路，所述運算電路算出所述至少一個第1檢測器檢測出的第1信號、與所述至少一個第2檢測器檢測出的第2信號的比值。

根據(jù)該光檢測系統(tǒng)，算出2種檢測光量的比值。通過該比值能夠測定光的有效相干性的程度。

此外，本公開的第八方式所涉及的光檢測系統(tǒng)，在第六方式所涉及的光檢測系統(tǒng)中，所述運算電路算出從在所述至少一個第1檢測器檢測出的第1信號、與所述至少一個第2檢測器檢測出的第2信號的和中所述第1信號所占的比例、以及在所述和中所述第2信號所占的比例所構(gòu)成的群中選擇的至少1個。

此外，本公開的第九方式所涉及的光檢測系統(tǒng)，在第七方式所涉及的光檢測系統(tǒng)中，所述至少一個第1檢測器具備多個第1檢測器，所述至少一個第2檢測器具備多個第2檢測器，所述多個第1檢測器以及所述多個第2檢測器沿著所述主面二維配置，所述至少一個透光區(qū)域具備多個透光區(qū)域，所述至少一個遮光區(qū)域具備多個遮光區(qū)域，所述多個透光區(qū)域的每一個與所述多個第1檢測器中的至少一個第1檢測器對向，所述多個遮光區(qū)域的每一個與所述多個第2檢測器中的至少一個第2檢測器對向，所述運算電路通過針對所述多個第1檢測器的每一個算出所述比值，從而生成表示所述光檢測器中的所述比值的分布的圖像。

此外，本公開的第十方式所涉及的光檢測系統(tǒng)，在第八方式所涉及的光檢測系統(tǒng)中，所述至少一個第1檢測器具備多個第1檢測器，所述至少一個第2檢測器具備多個第2檢測器，所述多個第1檢測器以及所述多個第2檢測器沿著所述主面二維配置，所述至少一個透光區(qū)域具備多個透光區(qū)域，所述至少一個遮光區(qū)域具備多個遮光區(qū)域，所述多個透光區(qū)域的每一個與所述多個第1檢測器中的至少一個第1檢測器對向，所述多個遮光區(qū)域的每一個與所述多個第2檢測器中的至少一個第2檢測器對向，所述運算電路，針對所述多個第1檢測器的每一個，算出從所述第1信號在所述和中所占的所述比例以及所述第2信號在所述和中所占的所述比例所構(gòu)成的群中選擇的至少1個，由此來生成表示所述光檢測器中的從所述第1信號在所述和中所占的所述比例以及所述第2信號在所述和中所占的所述比例所構(gòu)成的群中選擇的至少一個的分布的圖像。

此外，本公開的第十一方式所涉及的光檢測系統(tǒng)，在第六至第十方式的任意一者所涉及的光檢測系統(tǒng)中，所述光源射出脈沖光。

根據(jù)該光檢測系統(tǒng)，與射出連續(xù)光的情況相比能夠提高被攝體內(nèi)部的斷層信息的測定精度。

此外，本公開的第十二方式所涉及的光檢測系統(tǒng)，在第六至第十一方式的任意一者所涉及的光檢測系統(tǒng)中，所述光檢測裝置還具備帶通濾波器，所述帶通濾波器配置在所述光耦合層上，有選擇地透過所述光源所射出的光的波長。

根據(jù)該光檢測系統(tǒng)，能夠進行抑制了干擾光的影響的測定。

此外，本公開的第十三方式所涉及的光檢測系統(tǒng)，在第六至第十二方式的任意一者所涉及的光檢測系統(tǒng)中，還具備控制電路，所述控制電路使從所述光源射出的光的相干長度發(fā)生變化。

根據(jù)該光檢測系統(tǒng)，能夠根據(jù)從光源射出的光的相干長度來測定有效相干長度。

此外，本公開的第十四方式所涉及的光檢測系統(tǒng)，在第九方式所涉及的光檢測系統(tǒng)中，還具備控制電路，所述控制電路使從所述光源射出的光的相干長度發(fā)生變化，所述運算電路按照由所述控制電路變化后的每個相干長度，生成表示所述比值的分布的所述圖像。

根據(jù)該光檢測系統(tǒng)，能夠根據(jù)從光源射出的光的相干長度來測定有效相干長度。若使來自光源的光的相干長度變化，則透過被攝體或在被攝體反射回來的光的有效相干長度也變化。另一方面，所述比值具有相對于有效相干長度的變化率大的區(qū)域和小的區(qū)域。因此，通過使從光源射出的光的相干長度變化，例如，能夠在相對于有效相干長度的變化率大的區(qū)域中算出所述比值。即，能夠使有效相干長度的分布信息反映到表示所述比值的分布的圖像中。

此外，本公開的第十五方式所涉及的光檢測系統(tǒng)，在第十方式所涉及的光檢測系統(tǒng)中，還具備控制電路，所述控制電路使從所述光源射出的光的相干長度發(fā)生變化，所述運算電路按照由所述控制電路變化后的每個相干長度，生成表示從所述第1信號在所述和中所占的所述比例以及所述第2信號在所述和中所占的所述比例所構(gòu)成的群中選擇的至少一個的分布的所述圖像。

此外，本公開的第十六方式所涉及的光檢測系統(tǒng)，在第九方式所涉及的光檢測系統(tǒng)中，所述運算電路，使用在規(guī)定的時間范圍內(nèi)所述多個第1檢測器檢測出的所述第1信號以及所述多個第2檢測器檢測出的所述第2信號，針對所述多個第1檢測器的每一個算出所述比值，生成表示所述多個第1檢測器中、的所述比值成為閾值以上的第1檢測器在所述規(guī)定的時間范圍內(nèi)檢測出的所述第1信號的分布的第1圖像、以及表示所述比值比所述閾值小的第1檢測器在所述規(guī)定的時間范圍內(nèi)檢測出的所述第1信號的分布的第2圖像。

根據(jù)該光檢測系統(tǒng)，能夠?qū)⑼ㄟ^時間分解而抽出的光進一步根據(jù)所述比值的大小而分離。由此，例如，能夠?qū)⑼ㄟ^時間分解而抽出的在被攝體內(nèi)部發(fā)生了散射的光，進一步區(qū)分為前方散射光和后方散射光。

此外，本公開的第十七方式所涉及的光檢測系統(tǒng)，在第十方式所涉及的光檢測系統(tǒng)中，所述運算電路，使用在規(guī)定的時間范圍內(nèi)所述多個第1檢測器檢測出的所述第1信號以及所述多個第2檢測器檢測出的所述第2信號，針對所述多個第1檢測器的每一個，算出從所述第1信號在所述和中所占的所述比例以及所述第2信號在所述和中所占的所述比例所構(gòu)成的群中選擇的至少1個，生成第1圖像以及第2圖像，所述第1圖像表示所述多個第1檢測器中的、所述第1信號在所述和中所占的所述比例為閾值以上或者所述第2信號在所述和中所占的所述比例為所述閾值以下的第1檢測器在所述規(guī)定的時間范圍內(nèi)檢測出的所述第1信號的分布，所述第2圖像表示所述第1信號在所述和中所占的所述比例比所述閾值小或者所述第2信號在所述和中所占的所述比例比所述閾值大的第1檢測器在所述規(guī)定的時間范圍內(nèi)檢測出的所述第1信號的分布。

此外，本公開的第十八方式所涉及的光檢測方法，將來自光源的光透過被攝體或在被攝體反射后的光的一部分，分離為透過在波導層上形成了光柵的光耦合層的透過光、和在所述波導層內(nèi)傳播的波導光，檢測所述透過光的第1光量，并檢測所述波導光的第2光量。

根據(jù)該光檢測方法，分離為透過光耦合層的透過光和在波導層內(nèi)傳播的波導光來檢測光量。通過該檢測光量，無需進行繁雜的操作就能夠測定光的有效相干性的程度。有效相干性用相位連續(xù)的波的長度來定義。

此外，本公開的第十九方式所涉及的光檢測方法，在第十八方式中，算出所述第1光量與所述第2光量的比值。

根據(jù)該光檢測方法，算出2種檢測光量的比值。根據(jù)該比值能夠測定光的有效相干性的程度。

此外，本公開的第二十方式所涉及的光檢測方法，在第十八方式中，算出從在所述第1光量與所述第2光量的和中所述第1光量所占的比例以及在所述和中所述第2光量所占的比例所構(gòu)成的群中選擇的至少1個。

另外，以下說明的實施方式，均示出總括或具體的例子。以下的實施方式所示的數(shù)值、形狀、材料、構(gòu)成要素、構(gòu)成要素的配置位置等為一例，并非旨在限定本公開的內(nèi)容。此外，關(guān)于以下的實施方式中的構(gòu)成要素中、在表示最上位概念的獨立權(quán)利要求中沒有記載的構(gòu)成要素，作為任意的構(gòu)成要素來進行說明。

以下，參照附圖對實施方式具體進行說明。

(第1實施方式)

圖1A是表示本實施方式所涉及的光檢測系統(tǒng)100以及被攝體4的示意圖。光檢測系統(tǒng)100具備光源2、聚光透鏡7、光檢測裝置13、控制電路1、和運算電路11。

光源2將一定的相干長度的光3照射到被攝體4。例如，光源2所發(fā)出的光3是作為相干光的代表的激光。光源2可以連續(xù)地發(fā)出一定強度的光，也可以發(fā)出脈沖光。光源2所發(fā)出的光3的波長是任意的。在被攝體4為生物體的情況下，光源2的波長可以設定為例如大致650nm以上且大致950nm以下。該波長范圍包含在紅色～近紅外線的波長范圍中。在本說明書中，不僅對可見光使用“光”的用語而且對紅外線也使用“光”的用語。

聚光透鏡7對光源2向被攝體4照射光而在被攝體4的表面或內(nèi)部產(chǎn)生的散射光5a、5A進行聚光。聚光后的光在聚光透鏡7的像面位置被成像為像8b(對應于像8b在透鏡的物側(cè)存在實質(zhì)的物體(物點的聚集)8a)。在圖示例中聚光透鏡7具備1個透鏡，但也可以具備多個透鏡。

光檢測裝置13配置在聚光透鏡7的像面位置。光檢測裝置13對聚光透鏡7聚光后的散射光5a、5A進行檢測。光檢測裝置13的詳細構(gòu)造在后面敘述。

運算電路11進行光檢測裝置13檢測出的信號的運算處理。運算電路11可以為例如數(shù)字信號處理器(DSP)等的圖像處理電路。

控制電路1例如通過執(zhí)行記錄在存儲器中的程序，來控制光檢測裝置13所進行的光的檢測、運算電路11所進行的運算處理、光源2的發(fā)光光量、點亮定時、連續(xù)點亮時間、或者發(fā)光波長或相干長度。控制電路1例如可以是中央運算處理裝置(CPU)或微型計算機(micro-computer)等的集成電路?？刂齐娐?和運算電路11也可以由統(tǒng)一的1個電路來實現(xiàn)。

另外，光檢測系統(tǒng)100也可以具備顯示運算電路11進行運算處理的結(jié)果的未圖示的顯示器。

圖1B示出入射到光檢測裝置13所具備的一個開口9a(后述的“透光區(qū)域9a”)的散射光5的樣態(tài)。被攝體4是散射體。在被攝體4的內(nèi)部傳播的光線，以衰減系數(shù)μa進行衰減，并以散射系數(shù)μs反復散射。在此，假設從光源發(fā)出相干長度σ₀、強度1的n條光線。此外，將在光源2射出的第k條光線反復衰減、散射的同時入射到開口9a時的光量設為pk。此時，入射到開口9a的光線的總光量p₀用式1來表示。

【數(shù)式1】

(式1)

圖2A以及圖2B表示光檢測裝置13的構(gòu)成。另外，在本圖中，為了說明的方便，示出了正交的3個軸(x軸、y軸、z軸)(關(guān)于其他圖也是同樣)。圖2B是從光入射的一側(cè)觀察光檢測裝置13的平面圖，圖2A是光檢測裝置13在沿著光入射的方向的面上的剖視圖(包含圖2B的虛線所包圍的區(qū)域的xz面上的剖視圖)。圖2B以包含后述的遮光膜的作為xy面上的剖視圖的圖2A的剖面構(gòu)造為一個單位，在xy面內(nèi)周期性地排列該單位構(gòu)造。

光檢測裝置13依次具備光檢測器10、光耦合層12、和遮光膜9，在圖2A的例子中，它們在z方向上層疊。此外，在圖2A的例子中，在遮光膜上依次具備透明基板9b和帶通濾波器9p。

光檢測器10在光檢測器10的面內(nèi)方向(xy面內(nèi))具備多個檢測器10a、10A。光檢測器10從光入射的一側(cè)起，具備微透鏡10b(10B)、透明膜10c、布線等金屬膜10d、由Si或有機膜等形成的感光部。位于金屬膜10d的間隙的感光部相當于檢測器10a、10A。多個微透鏡10b、10B被配置為1個微透鏡與1個檢測器(10a、10A)對向。由微透鏡聚光并入射到金屬膜10d的間隙的光由檢測器10a、10A來檢測。

光耦合層12配置在光檢測器10上，在光檢測器10的與面垂直方向(面直方向)(z軸方向)上，依次具備作為第1低折射率層的第1透明層12c、作為第1高折射率層的第2透明層12b、以及作為第2低折射率層的第3透明層12a。第1透明層12c以及第3透明層12a由SiO₂等構(gòu)成。第2透明層12b由Ta₂O₅等構(gòu)成。第2透明層12b與第1透明層12c以及第3透明層12a相比折射率高。也可以具備進一步依次反復高折射率透明層12b和低折射率透明層12c的構(gòu)造，在圖2A中示出了合計反復了6次的構(gòu)造。高折射率透明層12b被低折射率透明層12c、12a夾持，作為波導層而發(fā)揮作用。在高折射率透明層12b與低折射率透明層12c、12a的界面遍及整面地形成間距Λ的直線光柵12d。光柵的光柵矢量與光耦合層12的面內(nèi)方向(xy面)上的x軸平行。光柵12d的xz剖面形狀還被依次轉(zhuǎn)印到被層疊的高折射率透明層12b以及低折射率透明層12c(在透明層12b、12c的成膜在層疊方向上指向性高的情況下，通過將光柵的xz剖面設為S字或V字狀容易維持形狀的轉(zhuǎn)印性)。另外，光柵12d只要至少設置于高折射率透明層12b的一部分即可。由于高折射率透明層12b具備光柵12d，因而耦合后的光在高折射率透明層12b中傳播。

光耦合層12與光檢測器10之間的間隙盡可能窄為佳(可以的話應密接)。也可以在該間隙(包括微透鏡(10b與10B)之間的空間)填充粘接劑等透明媒質(zhì)。在填充透明媒質(zhì)的情況下，為了獲得微透鏡10b、10B處的透鏡效果，只要將微透鏡的構(gòu)成材料設為充分大于所填充的透明媒質(zhì)的折射率即可。

遮光膜9具有多個遮光區(qū)域9A和多個透光區(qū)域9a。在圖2A的例子中，通過在后述的透明基板9b上對由Al等構(gòu)成的金屬反射膜進行圖案形成，從而形成了遮光區(qū)域9A以及透光區(qū)域9a。圖2A的透光區(qū)域9a對應于圖2B的透光區(qū)域9a1、9a2、9a3、9a4等，圖2A的遮光區(qū)域9A對應于圖2B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))具有多個遮光區(qū)域9A和多個透光區(qū)域9a。多個遮光區(qū)域9A的每一個與一個檢測器10A分別對向。多個透光區(qū)域9a的每一個與一個檢測器10a分別對向。多個遮光區(qū)域9A(9A1～9A4)形成方格圖案(參照圖2B)。這些遮光區(qū)域9A(9A1～9A4)也可以形成方格圖案以外的圖案，例如也可以為條紋圖案。

透明基板9b配置在遮光膜9的光入射側(cè)，由SiO₂等材料構(gòu)成。帶通濾波器9p配置在透明基板9b的光入射側(cè)，在入射的散射光5內(nèi)，有選擇地僅使波長λ₀附近的光透過。

入射到光檢測裝置13的光5經(jīng)由帶通濾波器9p、透明基板9b，作為光6A、6a而到達形成有反射膜的遮光區(qū)域9A和去除了反射膜的透光區(qū)域9a。光6A被遮光區(qū)域9A遮光，而光6a透過透光區(qū)域9a，并入射到光耦合層12。入射到光耦合層12的光6a經(jīng)由低折射率透明層12a，入射到高折射率透明層12b。在高折射率透明層12b的上下界面形成有光柵，只要光柵的間距Λ滿足式2，則產(chǎn)生波導光6b。

【數(shù)式2】

(式2)

在此，N是波導光6b的有效折射率，θ是相對于入射面(xy面)的法線的入射角度。在圖2A中光垂直于入射面而入射，因此θ＝0。在此情況下，波導光6b在xz面內(nèi)向x方向傳播。

透過高折射率透明層12b而入射到下層的成分，在位于下層側(cè)的所有高折射率透明層12b中，也由于入射至此而在與式2相同的條件下產(chǎn)生波導光6c。另外，雖然實際上在所有的高折射率透明層12b中產(chǎn)生波導光，但在圖2A中代表示出了在2個層中產(chǎn)生的波導光。在下層側(cè)產(chǎn)生的波導光6c也同樣地在xz面內(nèi)向x方向傳播。波導光6b、6c相對于波導面(xy面)的法線以角度θ(在圖2A的例子中為θ＝0)向上下方向?qū)膺M行輻射同時進行傳播。其輻射光6B1、6C1在遮光區(qū)域9A的正下方向上方(反射膜側(cè))前進的成分在遮光區(qū)域9A發(fā)生反射，成為沿著反射面(xy面)的法線向下方前進的光6B2。光6B1、6C1、6B2相對于高折射率透明層12b滿足式2，因此其一部分再次成為波導光6b、6c。該波導光6b、6c也生成新的輻射光6B1、6C1，如此反復。作為整體，在透光區(qū)域9a的正下方，未成為波導光的成分透過光耦合層12，作為透過光6d而入射到微透鏡10b，并由檢測器10a檢測。在區(qū)域9A的正下方，已成為波導光的成分被輻射，作為輻射光6D而入射到微透鏡10B，并由檢測器10A檢測。

透光區(qū)域9a相當于圖1B所示的開口。穿過透光區(qū)域9a，光分支到正下方的檢測器和左右的檢測器，分別被檢測。若將與圖2B所示的透光區(qū)域9a1、9a2、9a3、9a4分別對向的檢測器、以及與遮光區(qū)域9A1、9A2、9A3、9A4分別對向的檢測器中的各檢測光量分別設為q1、q2、q3、q4、以及Q1、Q2、Q3、Q4，則前者4個是未成為波導光的光的檢測光量，后者4個是已成為波導光的光的檢測光量。透光區(qū)域9a1的正下方的檢測器不檢測已成為波導光的光的光量，遮光區(qū)域9A2的正下方的檢測器不檢測未成為波導光的光的光量。在此，在透光區(qū)域9a1的正下方的檢測位置，定義已成為波導光的光的檢測光量Q0＝(Q1+Q2+Q3+Q4)/4(或Q0＝(Q1+Q2)/2)，在遮光區(qū)域9A2的正下方的檢測位置，定義未成為波導光的光的檢測光量q＝(q1+q2+q3+q4)/4(或q0＝(q1+q2)/2)。即，在某區(qū)域(遮光區(qū)域或透光區(qū)域)，定義在以該區(qū)域為中心在x方向以及/或者y方向上相鄰的區(qū)域的正下方的檢測位置所檢測的光量的平均值。通過將該定義應用于所有區(qū)域，從而能夠在構(gòu)成光檢測器10的所有檢測區(qū)域(構(gòu)成光檢測器10的所有檢測器)定義未成為波導光的光的檢測光量和已成為波導光的光的檢測光量。運算電路11進行如下運算處理：在構(gòu)成光檢測器10的所有檢測器中，如上述那樣定義未成為波導光的光的檢測光量和已成為波導光的光的檢測光量，將按照每個檢測器算出它們的比值而得到的值分配給與各檢測器相當?shù)南袼貋砩蓤D像等。

接著，說明1個脈沖振蕩的入射光穿過光耦合層12而被光檢測器10受光的樣態(tài)。圖3A是與圖2A相同的剖視圖，圖3B～H是基于與圖3A對應地描繪的FDTD的光強度分布的電磁分析結(jié)果，按照時間經(jīng)過順序排列。將區(qū)域9a、9A的x方向以及y方向的寬度設為5.6μm，將光柵的z方向的深度設為0.2μm，將高折射率透明層(第2透明層)設為Ta₂O₅膜，將其z方向的厚度t1設為0.34μm，將低折射率透明層(第1透明層)設為SiO₂膜，將其z方向的厚度t2設為0.22μm。

在圖3B中以半值寬度11fs(換算為傳播距離為3.3μm)進行了脈沖振蕩的波長λ₀＝850nm的光6a透過了透光區(qū)域9a。在圖3C中光6a的振蕩結(jié)束，另一方面，產(chǎn)生在被層疊的高折射率透明層12b內(nèi)傳播的波導光6b、6c，未成為波導光的成分直接透過光耦合層12并入射到微透鏡10b(光6d)。在圖3D中波導光6b、6c將光6B1、6C1向上下輻射同時傳播到遮光區(qū)域9A下。另一方面，透過光6d通過微透鏡10b聚光到檢測器10a上。在圖3E中透過光6d入射到檢測器10a。另一方面，輻射光6B1、6C1以及反射光6B2形成輻射光6D并入射到微透鏡10B，進行聚光。在圖3F至H中透過光6d以及輻射光6D聚光，同時分別入射到檢測器10a、10A。在將檢測器10a、10A所檢測的總光量分別設為P0、P1時，示出了P1/P0的值與入射光的相干長度之間的關(guān)系的是圖4A的曲線14A。其中，相干長度對脈沖寬度(即相干時間)乘以光速而進行了換算。此外，檢測光量P1將作為圖3A至H中的分析結(jié)果的檢測器10A中的受光量加倍。這是因為分析僅對來自波導光6b1等的輻射成分進行檢測，相對于此，實際上還加上來自從相反側(cè)傳播來的相似的波導光6b1′等的輻射成分(參照圖2B)。光量比P1/P0表示通過光柵耦合器(圖2A所示的高折射率透明層(第2透明層)12b的構(gòu)造那樣的、使用了光柵的光耦合器)與波導光進行耦合的成分和未進行耦合的成分的光量比。

從圖4A可知，光量比P1/P0在相干長度1μm以下小至0.2左右，在相干長度10μm以上大至1.3左右，其間伴隨相干長度的增大而單調(diào)增加。即光量比P1/P0強烈地依賴于入射光的相干性(干涉性的程度)，對于太陽光等不相干的光(相干長度1μm以下)而言較小，隨著光的干涉性提高而變大，在部分相干的光(相干長度10μm以上)中飽和。另外，曲線14A示出了光源以圖4B所示的脈沖條件(條件A)進行了脈沖振蕩的情況下的結(jié)果。即，脈沖的振幅構(gòu)成高斯分布的包絡線，在脈沖寬度內(nèi)相位一致。此時，相干長度σ₀＝脈沖寬度×光速。相對于此，圖4C中的曲線14B1～14B4示出了在圖4D所示的脈沖條件下進行了脈沖振蕩的情況下的結(jié)果。即，脈沖的振幅雖然構(gòu)成高斯分布的包絡線，但相位以高斯分布的峰值為邊界而變化了曲線14B1～14B4分別示出了將相位差設為0、π/4、π/2、π的條件下的結(jié)果。該情況下的相干長度用σ₀＝脈沖寬度×光速/2來定義。另外，的條件下的曲線14B1成為與曲線14A相同的條件，但相干長度σ₀的定義不同，因此成為使曲線14A的橫軸的尺度大致減半的特性。如圖4C所示，隨著相位差變大，曲線向相干長度長的一側(cè)移動。雖然統(tǒng)計而言相鄰的波列的相位差處于0與π之間，但可以認為使曲線14B1的橫軸的尺度加倍的特性即曲線14A是平均的特性。

另外，從圖3E至H可知，波導光6b、6c在遮光區(qū)域9A下的范圍內(nèi)未被輻射完，一部分以波導光的狀態(tài)而到達相鄰的透光區(qū)域的范圍。越加深光柵的深度則輻射損耗系數(shù)(波導光的易被輻射性)越大，因此只要使遮光區(qū)域9A下的區(qū)域中的光柵的深度較深則能夠更增大檢測光量P1，能夠進一步提高光量比P1/P0的調(diào)制度。

圖5A至D表示光柵耦合器中的輸入光與耦合光的關(guān)系。在圖5A至D中，在波導層17上形成光柵17a，作為整體而發(fā)揮光柵耦合器的作用。波導層17相當于本實施方式中的第2透明層12b。在圖5A中，輸入光(在波導層17中傳播的波導光18)通過光柵耦合器而分離為3個耦合光、即波導光19a和輻射光19b、19c。根據(jù)波導理論中的相反定理，如圖5B所示，若同時輸入相對于圖5A中的3個耦合光的反向波、即波導光18A和入射光18B、18C(三泵浦(pumping))，則以100％的效率產(chǎn)生波導光19A。另一方面，如圖5C所示，若同時輸入相對于圖5A中的3個耦合光中的2個耦合光的反向波、即波導光18A和入射光18C(雙泵浦)，則產(chǎn)生波導光19A和透過光19B，波導光19A的光量漸弱。進而，如圖5D所示，若僅輸入相對于圖5A中的3個耦合光中的1個耦合光的反向波、即入射光18C(單泵浦)，則產(chǎn)生波導光19A和透過光19B，波導光19A的光量進一步漸弱。即按照圖5B、圖5C、圖5D的順序，向波導光19A的輸入效率下降。

圖6A至J表示光量比P1/P0強烈依賴于入射光的相干長度的原理。在圖6A至J中，在波導層17上形成光柵17a，作為整體發(fā)揮光柵耦合器的作用。圖6A至E示出入射光的相干長度較長的情況，將1個波列20分為3段的箭頭20a(虛線)、20b(實線)、20c(涂黑)，示出了其隨著時間的經(jīng)過如何傳播、分支。圖6F至J示出入射光的相干長度較短的情況，將1個波列21分為2段的箭頭21a(實線)、21b(涂黑)，示出了其隨著時間的經(jīng)過如何傳播、分支。在圖6A中長波列20入射到光柵耦合器，在圖6B中通過存在兩處的位置22a處的單泵浦，從而產(chǎn)生弱的波導光(分別用1個虛線箭頭來顯示)，其余的透過(分別用2個虛線箭頭來顯示)。在圖6C中通過位置22a處的單泵浦，分為弱波導光(用1個實線箭頭來顯示)和強透過光(用2個虛線箭頭來顯示)。此外，通過位置22b處的雙泵浦，分為強波導光(用1個虛線箭頭和2個實線箭頭來顯示)和弱透過光(用1個實線箭頭來顯示)。在位置22b，對來自上方的入射光加上從左側(cè)傳播的波導光，因此成為雙泵浦。在圖6D中通過位置22a處的單泵浦，分為弱波導光(用1個涂黑箭頭來顯示)和強透過光(用2個涂黑箭頭來顯示)，通過位置22b處的雙泵浦，分為強波導光(用1個實線箭頭和2個涂黑箭頭來顯示)和弱透過光(用1個涂黑箭頭來顯示)。在圖6E中圖6D中的波導光以及透過光的傳播繼續(xù)。若以箭頭的數(shù)量來估計光量比P1/P0，則成為波導光的箭頭(23b)的數(shù)量為8個，相對于此成為透過光的箭頭(23a)的數(shù)量為10個，P1/P0＝8/10＝0.80。另一方面，在圖6F、圖6G中短波列21入射到光柵耦合器，在圖6H中通過存在兩處的位置22a處的單泵浦，產(chǎn)生弱波導光(分別用1個實線箭頭來顯示)，其余的透過(分別用2個實線箭頭來顯示)。在圖6I中通過位置22a處的單泵浦，分為弱波導光(用1個涂黑箭頭1來顯示)和強透過光(用2個涂黑箭頭來顯示)。此外，通過位置22b處的雙泵浦，分為強波導光(用1個實線箭頭和2個涂黑箭頭來顯示)和弱透過光(用1個涂黑箭頭來顯示)。在位置22b，對來自上方的入射光加上從左側(cè)傳播的波導光因此成為雙泵浦。在圖6J中圖6I中的波導光以及透過光的傳播繼續(xù)。若以箭頭的數(shù)量來估計光量比P1/P0，則成為波導光的箭頭(24b)的數(shù)量為5個，相對于此成為透過光的箭頭(24a)的數(shù)量為7個，P1/P0＝5/7＝0.71。因此，入射光的相干長度較長的一方引起雙泵浦的概率提高，因此可知光量比P1/P0變大。

圖7示出入射到圖1B所示的開口9a的波列的樣態(tài)。若假設由于光源2射出固定的相干長度σ₀的光，因此在被攝體4內(nèi)相干長度不發(fā)生變化，則入射到開口9a的波列15a、15b也全部構(gòu)成相同的相干長度σ₀，通過散射在根據(jù)波列而不同的定時入射到開口9a。如圖7所示，若2個波列15a、15b(在波列15a、15b之后連著相干長度相同而相位不同的波列)將相位隨機錯開并連續(xù)入射，則它們發(fā)生干涉而形成3個波列15A、15B、15C。波列15C是波列15a和15b重疊并發(fā)生干涉而成的波列。波列15A、15B是波列15a和波列15b相互未重疊的剩余部分。波列15A、15B、15C的波長都一致，但在它們之間完全沒有相位的相關(guān)性，波列的長度比原σ₀短。合成波(波列15A、15B、15C)的波長的擴展(縱模寬度)與原波列15a、15b相同。即，在時間相干性中定義的相干長度不發(fā)生變化(參照圖5A至D)。另一方面，若將相干長度定義為波的連續(xù)性、即相位連續(xù)的波的長度，則合成波的相干長度變短。以后，將以該意思來定義的相干長度稱作“有效相干長度”，將以時間相干性來定義的相干長度稱作“相干長度”，分別進行區(qū)分。若沒有圖7所示的效應，則有效相干長度等于相干長度。有效相干長度必定等于或短于相干長度。若相干長度變短則有效相干長度也變短。此外，空間相干性劣化，有效相干長度也變短。圖3A至H、圖4A至D、圖6A至J的說明中的相干長度均為有效相干長度的意思。即，圖4A的光量比P1/P0強烈地依賴于入射光的有效相干長度。

圖8A以及B是表示向開口9a入射的入射光的光路長度(相位)的偏差與有效相干長度的衰減如何相關(guān)的說明圖。若使用蒙特卡羅法(Monte Carlo method)等光線追蹤的方法，則以連續(xù)振蕩為前提，能夠統(tǒng)計性地處理入射到開口9a的光線群。例如，若假設從光源2使許多光線發(fā)光，且存在n條入射到開口9a的光線，將其中第k條光線的光路長度設為s_k(k＝1，2，……，n)。如圖8A所示，將z設為傳播軸方向的距離，將光路長度s_k的統(tǒng)計分布設為f(z)，用g(z)來給出光線的入射強度波形(對光強度的時間變化乘以光速來置換為距離單位后的波形)。若統(tǒng)計性地處理圖7中的有效相干長度的衰減原理，則相對于成為基準的波列g(shù)(z)而言，波列g(shù)(z-z₀)處于相同波列內(nèi)的概率μ_d用式3來給出，μ_d表示有效相干長度的衰減比。其中，g(z)用式4來定義，σ₀是光源所發(fā)出的光的相干長度。若將m和σ設為光路長度的平均和標準偏差，將f(z)設為正態(tài)分布，則式5成立。

【數(shù)式3】

(式3)

【數(shù)式4】

(式4)

【數(shù)式5】

(式5)

圖8B的曲線16是表示衰減比μ_d、和光路長度標準偏差σ相對于有效相干長度σ₀的比值σ/σ₀之間的關(guān)系的計算結(jié)果。示出了伴隨σ/σ₀的增大，衰減比μ_d變小。另外，在f(z)不是正態(tài)分布的情況下，曲線16成為另外的特性。

圖8A以及B的關(guān)系在光源連續(xù)振蕩的情況下成立，但在脈沖振蕩的情況下只要光路長度的偏差與脈沖長度(對脈沖時間寬度乘以光速所得的值)為同等程度的大小則也近似地成立。另外，從有效相干長度的定義來看，在接近的波列之間的相位差小的情況下，這些波列應被視為一個波列，但式3忽視了這一點。因此，圖8A以及B的關(guān)系過剩地處理了有效相干長度的衰減的影響，以下基于圖8A以及B的關(guān)系進行討論。

圖9A至C是表示在被攝體4的內(nèi)部相干長度發(fā)生變化的原理的說明圖。圖8A以及B的模型表示有效相干性的劣化(譬如空間相干性的劣化)，而圖9A至C的模型表示時間相干性的劣化。如圖9A所示，考慮如下情況：波長λ₀的光在折射率n₀的被攝體內(nèi)反復n次散射，通過其中第k次的散射，光入射到半徑r₀的球狀反射體26。光的相干長度為σ_k，向球狀反射體26的y軸入射位置為y_k，相對于球狀反射體26的球面法線的入射角為φ_k，x軸與光的傳播方位一致地定義。其中，假設入射、反射均在包含球的中心26a在內(nèi)的同一面內(nèi)發(fā)生。若波列25的y軸位置從y_k變?yōu)閥_k+Δy_k，則角度φ_k變化為φ_k+Δφ_k。如圖9B所示，在反射體26靜止的情況下，反射后的波列27的相干長度沒有變化。如圖9C所示，在波列25在反射體26上發(fā)生反射的期間，反射體26在xy面內(nèi)移動的情況下(將移動速度的y成分設為v)，在反射后分離為波列27a和波列27b這2個波列。這些波列27a、27b從被攝體內(nèi)部射出到外部并通過焦點距離f的聚光透鏡7而成為收斂光27A、27B，在檢測像素面9a上聚光而形成中心間隔δ_k的聚光點(強度分布28A、28B)。若將聚光透鏡7的數(shù)值孔徑設為NA，則聚光點的直徑用λ₀/NA來給出。波列在反射體26上反射的期間位移的量Δy_k用式6來給出(c為光速)。

【數(shù)式6】

(式6)Δy_k＝vσ_k/c

若將第k次散射中的散射角余弦設為g_k，則在g_k、φ_k、δ_k之間，式7、式8、式9的關(guān)系成立。其中，n₀為被攝體的折射率。

【數(shù)式7】

(式7)

【數(shù)式8】

(式8)

【數(shù)式9】

(式9)

另一方面，y_k與角度φ_k存在式10的關(guān)系，Δφ_k用式11來給出。

【數(shù)式10】

(式10)

【數(shù)式11】

(式11)

在聚光點的中心間隔δ_k比點徑(λ₀/NA)更大的情況下，視為在2個點之間沒有干涉，2個波列27a、27b(或27A、27B)分離，相干長度也分斷為2個。因此，使用式12所給出的Δ_k，第k個散射所引起的波列的分割數(shù)為2Δ_k，第k+1個相干長度用式13來給出。

【數(shù)式12】

(式12)

【數(shù)式13】

(式13)

由于在被攝體4的內(nèi)部散射反復n次，因此相干長度的衰減比μ_i(最終相干長度σ_n相對于初始相干長度σ₀之比)用式14來給出。

【數(shù)式14】

(式14)

若將被攝體4設為生物體，則各向異性散射系數(shù)據(jù)說為0.9。該值相當于電介質(zhì)球的米氏散射中的粒徑參數(shù)(2π×反射體半徑/波長)～1的條件。若基于該條件，則可以視為反射體半徑～0.2×波長。例如，若假設f＝200mm，NA＝0.1，v＝10mm/s，c＝3×10¹¹mm/s，σ₀＝6mm，λ₀＝0.85×10^-3mm，n₀＝1.37(條件D)，則Δ_k用式15來給出。

【數(shù)式15】

(式15)

Δ_k為0.1程度的值，通過10次程度的散射次數(shù)，相干長度大致減半。

在圖9A至C的模型中前方散射相當于2φ_k＞π/2，后方散射相當于2φ_k＜π/2。根據(jù)式11，在φ_k＞π/2(前方散射)的情況下Δφ_k變大，而在2φ_k＜π/2(后方散射)的情況下Δφ_k變小。因此，根據(jù)式12、式13，在前方散射較多的情況下相干長度容易劣化，在后方散射較多的情況下相干長度不易劣化。

圖10A至H是表示將人體頭部假定為被攝體，通過基于蒙特卡羅法的光線追蹤的方法而計算出的結(jié)果的圖。圖10A示出整體的光學配置與光線追蹤的樣態(tài)，圖10B至G示出了將檢測位置處的影像8b分為20×20的區(qū)域進行分析而得到的結(jié)果。圖10B表示光強度分布，圖10C表示光路長度平均分布，圖10D表示光路長度標準偏差分布，圖10E表示被攝體內(nèi)相干長度衰減分布(式14的計算結(jié)果)，圖10F表示對圖10D的各區(qū)域的值乘以圖10B的各區(qū)域的值而得到的分布，圖10G表示將圖10F的各區(qū)域值除以圖10E的各區(qū)域的值而得到的分布，圖10H是將圖10D、E的y軸成分在y軸方向的區(qū)域3至區(qū)域18的范圍內(nèi)平均化而得到的值的x軸上分布圖(顯示x軸方向的區(qū)域3至區(qū)域18)。人體頭部由頭皮4a、頭骨4b、CFS層4c、灰白質(zhì)4d、白質(zhì)4e構(gòu)成，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)、膜厚(mm)。

【表1】

如圖10A所示，灰白質(zhì)4d和白質(zhì)4e處于相同的深度，用x軸的正負劃分了區(qū)域。分析區(qū)域在xy方向上為40mm×40mm，在z方向上為47mm，超過該區(qū)域而傳播的光線從計算中除外。入射光3設想了在頭皮4a的表面在x方向、y方向上各隔開10mm的3×3的位置垂直入射的光。檢測將聚光透鏡7設置在從頭皮4a的表面離開1000mm的位置，根據(jù)將物側(cè)數(shù)值孔徑(＝sinα)設為0.1而取入的光線，算出了像面位置的像8b(其他條件按照條件D)。圖10B的周緣較暗(光強度較小)是因為超過分析區(qū)域的光線從計算中除外。在圖10B中在光的入射位置的附近變亮(光強度變強)，在圖10C中在光的入射位置的附近變暗(光路長度變短)。圖10B、C、D都是左半部分側(cè)(x＜0，灰白質(zhì)4d的一側(cè))比右半部分看起來稍亮，但不清晰。圖10E的右半部分側(cè)(x＞0，白質(zhì)4e的側(cè))比左半部分看起來稍亮(相干性的衰減小)。若除了周邊部之外進行平均化，則圖10D的光路長度標準偏差在左半部分側(cè)為平均值26mm程度，在右半部分側(cè)為平均值21mm程度，圖10E的相干長度衰減比在左半部分側(cè)為平均值0.29程度，在右半部分側(cè)為平均值0.34程度(參照圖10H)。在圖10F、G中反映了灰白質(zhì)4d與白質(zhì)4e的構(gòu)造差，左半部分側(cè)(x＜0)比右半部分看起來明顯更亮。

若對圖8A以及B、圖9A至C、圖10A至H進行綜合，則在圖4A中可以說為如下情況。即，若將光源射出時的相干長度設為6mm，則根據(jù)圖10E，通過被攝體內(nèi)部的散射，相干長度在左半部分(灰白質(zhì)4d的一側(cè))衰減為6.0×0.29＝1.74mm，在右半部分(白質(zhì)4e的一側(cè))衰減為6.0×0.34＝2.04mm。進而根據(jù)圖10D，光路長度的偏差在左半部分為σ/σ₀＝26/1.74＝14.9，在右半部分為σ/σ₀＝21/2.04＝10.2(參照圖4A)。因此，根據(jù)圖8B，有效相干長度衰減比μ_d在左半部分為0.00020，在右半部分為0.00043。因此，檢測光的有效相干長度分別為6mm×0.00020＝1.2μm，6mm×0.00043＝2.6μm?？芍鶕?jù)在圖4A中表示有效相干長度1.2μm的直線14a與曲線14A的交點、表示有效相干長度2.6μm的直線14b與曲線14A的交點，分別能夠得到P1/P0的值為0.3、0.6的檢測信號。即，可知根據(jù)本實施方式所涉及的光檢測裝置13中的檢測信號P1/P0，能夠檢測位于頭骨4b的內(nèi)部的灰白質(zhì)4d、白質(zhì)4e的分布。檢測信號P1/P0的分布與圖10F、G相似，能夠?qū)崿F(xiàn)左半部分側(cè)(x＜0)與右半部分的差別化(左半部分側(cè)比右半部分小)。另外，也可以在直線14a、14b的位置進行檢測，即進行檢測光的有效相干長度夾著曲線14A的變動部(有效相干長度1～10μm的范圍)左右分開那樣的檢測。只要能夠使光源的相干長度可變則能夠自由調(diào)節(jié)直線14a、14b的位置。通過進行與光源的相干長度對應的檢測信號P1/P0的分析，能夠高效地進行被攝體構(gòu)造的分析。進而，如同在圖10F中，通過對作為與檢測信號P1/P0相關(guān)的量的光路長度標準偏差分布乘以光強度分布能夠清晰地得到構(gòu)造差那樣，通過對檢測信號P1/P0乘以其他檢測信號(例如，檢測信號P0或檢測信號(P0+P1)等)、或者進行比較，并施加各種各樣的運算處理，能夠得到S/N更高的信號。這些使S/N提高的運算處理，在使光源的發(fā)光強度或透鏡的光圈(即入射到光檢測裝置13的光量)變化了的情況下，也可以與此相應地實施，此外，由于式15與散射體的移動速度v相關(guān)，因此在使光源的射出方向變化了的情況下，也可以與此相應地實施。

雖然6mm程度的相干長度作為激光來說較短，但對于高頻重疊半導體激光或自脈動半導體激光等為了降低干涉性而被多光譜化的光源而言處于能夠?qū)嵱没姆秶Ｓ筛哳l重疊電路(一般為300MHz的頻率)驅(qū)動的半導體激光以0.1mm～0.2mm的范圍的相干長度而振蕩，通過改變重疊電路的頻率或振幅等(例如減小頻率)，能夠在0.2mm～數(shù)十mm的范圍內(nèi)使相干長度可變。此外，對于掃描光源(使激光的波長在數(shù)十nm的范圍內(nèi)周期性地進行掃描的光源)而言通過改變波長變動幅度或周期頻率能夠在0.3mm～數(shù)十mm的范圍內(nèi)使相干長度可變。不過在使用掃描光源的情況下為了限定入射到光耦合層12的光的波長，根據(jù)情況而使用帶通濾波器9p。此外通過將LED等線寬較寬的光源與狹頻帶的帶通濾波器進行組合，也能夠得到希望的相干長度。此時，帶通濾波器只要配置在光源與被攝體之間、或者被攝體與光耦合層之間即可?；蛘?，也可以對光源使用波長不同的2個以上的光源。這些光在被攝體內(nèi)進行散射并入射到開口9a時，由于圖15C所說明的原理而產(chǎn)生拍頻，相干長度變短。與有效地使用了相干長度短的光源相同。不過，在此情況下，也為了限定入射到光耦合層12的光的波長，而根據(jù)情況使用帶通濾波器9p。另外，在使用波長不同的光源的情況下，若使光源的發(fā)光強度比變化，則拍頻的發(fā)出方式也發(fā)生變化從而有效相干長度的分布也發(fā)生變化。因此，也可以對檢測信號P1/P0施加與光源的發(fā)光強度比的變化相應的運算處理來使S/N提高。

此外，也可以對光源使用脈沖光源。此時，相干長度等于脈沖長度(對脈沖時間寬度乘以光速而得到的值)。在脈沖光源的情況下，圖9A至C所示的時間相干性劣化的關(guān)系成立。另一方面，在脈沖光源的情況下，波列的重疊變少(相對于作為基準的波列而言，某波列處于相同波列內(nèi)的概率變低)。因此，圖8B所說明那樣的有效相干長度變短的效果減弱。在此情況下，對脈沖時間寬度進行選擇，使得圖4A中的直線14a、14b的位置(檢測光的有效相干長度)落在曲線14A的變動部(1～10μm的范圍)。

若像這樣使用本實施方式的光檢測裝置，則在圖10A至H所示的被攝體，能夠?qū)⑽挥陬^骨4b的內(nèi)部的灰白質(zhì)4d、白質(zhì)4e的差檢測為電信號的輸出差。這與圖10B所示的對光強度分布像進行檢測的方法(第2現(xiàn)有例)相比，能夠大幅改善S/N。

(第2實施方式)

在本實施方式中，用于將在第2透明層12b生成的波導光6b引導至檢測器10A的構(gòu)成不同，其他構(gòu)成全部與第1實施方式相同，因此對共同的要素標注相同的編號，省略詳細的說明。

圖11A、B表示用于將波導光6b引導至檢測器10A的光柵12d以及波導層(第2透明層)12b的剖面構(gòu)造。圖11A是包含圖1A中的聚光透鏡7的中心軸附近(軸上位置)的像素的剖視圖，圖11B是包含聚光透鏡7的軸外位置的像素的剖視圖。在本方式中，配置為在聚光透鏡7的軸外位置，透光區(qū)域9a(遮光區(qū)域9A)的中心與檢測器10a(10A)的中心偏離。另外，在本公開中，“檢測器與遮光區(qū)域或透光區(qū)域?qū)ο蚺渲谩边€包含如本實施方式那樣配置為各中心位置偏離的方式。光柵12d在圖11A和圖11B中間距的條件不同。即在圖11A中是在式2中設為θ＝0的情況下的間距(＝Λ1)，在圖11B中是設為θ≠0的情況下的間距(＝Λ2)。因此，在圖11A中在紙面上的左右雙方向產(chǎn)生波導光6b，而在圖11B中在左右任意一方產(chǎn)生波導光6b(圖中為右側(cè))，其在遮光區(qū)域9A的正下方被輻射，成為輻射光6D而入射到檢測器10A。式2中的θ的值根據(jù)來自聚光透鏡7的光的入射角來決定。在第1實施方式中，需要對聚光透鏡7使用像側(cè)焦闌透鏡，而在第2實施方式中并不需要，因此能夠抑制透鏡成本。

圖11C是表示將波導光6b引導至檢測器10A的其他方式的圖。在第1實施方式中光柵12d遍及整面而形成，而在圖11C中光柵12d僅形成在透光區(qū)域9a的正下方。波導層(第2透明層)12b在遮光區(qū)域9A的正下方緩慢地朝向檢測器10A側(cè)彎曲，波導光6b也沿著波導層(第2透明層)12b而折彎(波導光6b1)，并從波導層(第2透明層)12b的端面被輻射，成為輻射光6D而入射到檢測器10A。雖然由于將波導層(第2透明層)12b折彎這一點而制造工藝變得復雜，但與第1實施方式相比，能夠期待光損耗少的檢測。

圖11D是表示成為遮光區(qū)域9A的反射膜的圖案形成不同的方式的圖。在第1實施方式中，對于透光區(qū)域9a(或遮光區(qū)域9A)，對應1個微透鏡10b(或10B)，且對應1個檢測器10a(或10A)，而在本實施方式中對應2個微透鏡10b和10b′(或10B和10B’)、2個檢測器10a和10a′(或10A和10A’)。2個檢測器10a和10a′(或10A和10A’)被電導通。在本方式的情況下，光柵耦合器的波導光6b前進方向的長度(光的耦合長度)變大。根據(jù)圖6A至J所說明的原理，若光柵耦合器變長，則對于相干長度較長的入射光，引起雙泵浦的概率也容易出現(xiàn)差異。即，存在圖4A所示的光量比P1/P0發(fā)生變化的范圍變大的優(yōu)點。在圖11D的方式中，將透光區(qū)域9a、遮光區(qū)域9A的xy面內(nèi)的寬度設為5.6μm×2μm，將假設光源以圖4B所示的脈沖條件(條件A)進行振蕩而計算出的結(jié)果表示為圖4A的曲線14C(條件C)。由于光的耦合長度(透光區(qū)域9a的寬度)變大，因而曲線14C與曲線14A相比，向相干長度較長的一側(cè)移動。另外，對于透光區(qū)域9a(或遮光區(qū)域9A)，也可以對應3個以上的微透鏡10b(或10B)、檢測器10a(或10A)。此外，反射膜(遮光區(qū)域9A)的圖案形成也可以對間距不同的圖案進行組合。例如，在圖11E中透光區(qū)域9a(或遮光區(qū)域9A)形成間距不同的2個方格圖案，在圖11F中形成間距不同的2個條紋圖案。在任意情況下，都是與間距窄的圖案相比間距寬的圖案的與1個透光區(qū)域9a(或遮光區(qū)域9A)對應的微透鏡以及檢測器的數(shù)量更多。例如，在間距窄的圖案中，在x軸方向上對1個透光區(qū)域9a(或遮光區(qū)域9A)對應1個微透鏡以及1個檢測器。此外，在間距寬的圖案中，在x軸方向上對1個透光區(qū)域9a(或遮光區(qū)域9A)對應2個微透鏡以及2個檢測器。另外，使光柵的光柵矢量的方位與x軸方向平行，但也可以根據(jù)場所而使其變化。

(第3實施方式)

本實施方式僅信號的運算電路11的運算方法不同，其他構(gòu)成與第1以及第2實施方式相同，因此對共同的要素標注相同的編號，省略詳細的說明。

圖12是表示本實施方式中的光源2的振蕩與檢測信號的關(guān)系的說明圖。光源2在控制電路1的控制下對脈沖3a進行振蕩，該光3在被攝體4的內(nèi)部進行散射，經(jīng)由透光區(qū)域9a而由檢測器10a、10A受光，檢測到將縱軸設為檢測強度、將橫軸設為經(jīng)過時間的信號63。若將由檢測器10a檢測的光量設為P0，將由檢測器10A檢測的光量設為P1，則信號63相當于光量P0(或P0+P1)。信號63在散射所引起的光路長度的偏差的影響下，與原脈沖3a相比時間寬度變大。信號63中的最先的輸出63a是在被攝體4的表面發(fā)生反射的光5a1的信號。信號63中的時間t1～t2期間的輸出63c是在被攝體4的內(nèi)部進行散射的光5a2、5a3的信號。對于光5a2和5a3而言，光路長度相等，但光5a2的后方散射較多且描繪在表層附近傳播的光路，相對于此，光5a3的后方散射較少且描繪到達深層的光路。在圖9A至C的說明中，已知在前方散射多的情況下相干長度容易劣化，在后方散射多的情況下相干長度不易劣化。因此，前方散射與后方散射的比率被反映到光5a2以及光5a3的光量比P1/P0中。在本實施方式中，運算電路11通過信號63的時間分解來檢測輸出63c并生成圖像。即，對內(nèi)部散射光5a2、5a3到達的時間t1～t2期間的光進行檢測并作為每個檢測器的強度分布信息而生成圖像。進而，運算電路11根據(jù)光量比P1/P0的值來區(qū)分基于輸出63c的圖像。具體來說，例如，生成基于光量比P1/P0為某閾值以上的像素的第1圖像。即，作為與光量比P1/P0為某閾值以上的像素相當?shù)臋z測器檢測出的光量的分布信息而生成第1圖像。此外，也可以生成基于光量比P1/P0比某閾值小的像素的第2圖像。即，也可以作為與光量比P1/P0比某閾值小的像素相當?shù)臋z測器檢測出的光量的分布信息而生成第2圖像。在第2現(xiàn)有例中沒有區(qū)分光5a2和光5a3，而在本實施方式中前方散射與后方散射的比率被反映到檢測光量比P1/P0中，因此能夠區(qū)分光5a2和光5a3，能夠根據(jù)深度來分析被攝體4的內(nèi)部。另外，與第1實施方式同樣地，也可以對檢測信號P1/P0乘以其他檢測信號(例如，檢測信號P0或檢測信號(P0+P1)等)，或者進行比較，來施加各種各樣的運算處理。此外，也可以對輸出63c施加與檢測信號P1/P0或其他檢測信號的運算處理。

標號說明

100 光檢測系統(tǒng)

1 控制電路

2 光源

3 向被攝體入射的入射光

4 被攝體

5、5a、5A 散射光

7 聚光透鏡

8a 實質(zhì)的物體(物點的聚集)

8b 像面位置的像

9 遮光膜

9a 開口、透光區(qū)域

9A 遮光區(qū)域

10 光檢測器

11 運算電路

12 光耦合層

13 光檢測裝置