(57)【要約】【課題】対象物からの光のコヒーレンスの度合い、または位相を、複雑な光学系を用いることなく測定することができる光検出装置を提供する。【解決手段】ある実施形態における光検出装置は、少なくとも第１の方向に交互に配置された複数の第１透光領域および複数の第１遮光領域を含む第１遮光膜と、前記複数の第１遮光領域にそれぞれ対向する複数の第２透光領域、および、前記複数の第１透光領域にそれぞれ対向する複数の第２遮光領域を含む第２遮光膜と、前記複数の第２透光領域を介して前記複数の第１遮光領域にそれぞれ対応する複数の光検出セルを含む光検出器と、前記第１遮光膜と前記第２遮光膜の間の光結合層であって、前記複数の第１透光領域に所定の波長の光が入射したときに、前記光の一部を前記第１の方向に伝搬させ、前記複数の光検出セルに入射させるグレーティングを含む光結合層と、を備える。【選択図】図４
2019090771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１の方向に交互に配置された複数の第１透光領域および複数の第１遮光領域を含む第１遮光膜と、
前記少なくとも第１の方向に交互に配置された複数の第２透光領域および複数の第２遮光領域を含む第２遮光膜であって、前記複数の第２透光領域は、前記複数の第１遮光領域にそれぞれ対向し、前記複数の第２遮光領域は、前記複数の第１透光領域にそれぞれ対向する第２遮光膜と、
複数の光検出セルを含む光検出器であって、前記複数の光検出セルは、前記複数の第２透光領域を介して前記複数の第１遮光領域にそれぞれ対応する光検出器と、
前記第１遮光膜と前記第２遮光膜の間の光結合層であって、前記複数の第１透光領域に光が入射したときに、前記光の一部を前記第１の方向に伝搬させ、前記複数の第２の透光領域を介して前記複数の光検出セルに入射させるグレーティングを含む光結合層と、
を備える光検出装置。
【請求項２】
前記光結合層は、第１の誘電体層、前記第１の誘電体層上の第２の誘電体層、および前記第２の誘電体層上の第３の誘電体層を含み、
前記第２の誘電体層の屈折率は、前記第１の誘電体層の屈折率および前記第３の誘電体層の屈折率よりも高く、
前記第２の誘電体層と前記第１の誘電体層との間、および／または前記第２の誘電体層と前記第３の誘電体層との間に、前記グレーティングがある、
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項３】
前記第１遮光膜において、前記複数の第１透光領域および前記複数の第１遮光領域は、前記第１の方向および前記第１の方向と直交する第２の方向に交互に配置されており、
前記第２遮光膜において、前記複数の第２透光領域および前記複数の第２遮光領域は、前記第１および第２の方向に交互に配置されている、
請求項１または２に記載の光検出装置。
【請求項４】
対象物からの光を検出する光検出装置であって、
少なくとも第１の方向に交互に配置された複数の透光領域および複数の遮光領域を含む遮光膜と、
複数の光検出セルを含む光検出器であって、前記複数の光検出セルは前記複数の遮光領域にそれぞれ対応する光検出器と、
前記遮光膜と前記光検出器の間の光結合層であって、前記複数の透光領域に光が入射したときに、前記光の一部を前記第１の方向に伝搬させ、前記複数の光検出セルに入射させるグレーティングを含む、光結合層と、
を備え、
前記対象物からの光は、テレセントリックレンズを透過することなく、前記遮光膜に入射する、
光検出装置。
【請求項５】
前記遮光膜において、前記複数の透光領域および前記複数の遮光領域は、前記第１の方向および前記第１の方向と直交する第２の方向に交互に配置されている、
請求項４に記載の光検出装置。
【請求項６】
請求項３または５に記載の光検出装置と、
演算回路と、
を備え、
前記演算回路は、
前記複数の光検出セルのうち、前記第１の方向に隣り合う２つの光検出セルから出力された信号から、前記第１の方向に隣り合う前記２つの光検出セルの間に位置する領域における補間信号を算出することによって得られる、前記複数の光検出セルを含む平面のうち前記複数の光検出セル以外の複数の補間領域における複数の第１補間信号、
前記複数の光検出セルのうち、前記第２の方向に隣り合う２つの光検出セルから出力された信号から、前記第２の方向に隣り合う前記２つの光検出セルの間に位置する領域における補間信号を算出することによって得られる、前記複数の補間領域における複数の第２の補間信号、および
前記複数の補間領域のうち、前記第２の方向に隣り合う２つの補間領域について算出された２つの第１の補間信号から、前記第２の方向に隣り合う前記２つの補間領域の間に位置する光検出セルにおける補間信号を算出することによって得られる、前記複数の光検出セルにおける複数の第３補間信号
のうちの少なくとも１種類の補間信号を算出し、
前記複数の光検出セルからそれぞれ出力された複数の信号と、前記少なくとも１種類の補間信号とを用いた演算を行う
光検出システム。
【請求項７】
光検出装置によって対象物からの光を検出する光検出方法であって、
前記光検出装置は、
少なくとも第１の方向に交互に配置された複数の透光領域および複数の遮光領域を含む遮光膜と、
複数の光検出セルを含む光検出器であって、前記複数の光検出セルは前記複数の遮光領域にそれぞれ対応する光検出器と、
前記遮光膜と前記光検出器の間の光結合層であって、前記複数の透光領域に光が入射したときに、前記光の一部を前記第１の方向に伝搬させ、前記複数の光検出セルに入射させるグレーティングを含む、光結合層と、
を備え、
前記対象物からの光を、テレセントリックレンズを透過させることなく、前記遮光膜に入射させる、
光検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光検出装置、光検出システム、および光検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光は電磁波であり、波長および強度以外に、偏光および干渉性などの特性によって特徴づけられる。例えば、特許文献１は、上記の特性のうち光の干渉性を用いて対象物を測定する光検出装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６０４４８６２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、対象物からの透過光、反射光および／または散乱光のコヒーレンスの度合い、または位相を、複雑な光学系を利用することなく測定することができる光検出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様に係る光検出装置は、少なくとも第１の方向に交互に配置された複数の第１透光領域および複数の第１遮光領域を含む第１遮光膜と、前記少なくとも第１の方向に交互に配置された複数の第２透光領域および複数の第２遮光領域を含む第２遮光膜であって、前記複数の第２透光領域は、前記複数の第１遮光領域にそれぞれ対向し、前記複数の第２遮光領域は、前記複数の第１透光領域にそれぞれ対向する第２遮光膜と、複数の光検出セルを含む光検出器であって、前記複数の光検出セルは、前記複数の第２透光領域を介して前記複数の第１遮光領域にそれぞれ対応する光検出器と、前記第１遮光膜と前記第２遮光膜の間の光結合層であって、前記複数の第１透光領域に光が入射したときに、前記光の一部を前記第１の方向に伝搬させ、前記複数の第２の透光領域を介して前記複数の光検出セルに入射させるグレーティングを含む光結合層と、を備える。
【０００６】
本開示の他の態様に係る光検出装置は、対象物からの光を検出する光検出装置であって、少なくとも第１の方向に交互に配置された複数の透光領域および複数の遮光領域を含む遮光膜と、複数の光検出セルを含む光検出器であって、前記複数の光検出セルは前記複数の遮光領域にそれぞれ対応する光検出器と、前記遮光膜と前記光検出器の間の光結合層であって、前記複数の透光領域に光が入射したときに、前記光の一部を前記第１の方向に伝搬させ、前記複数の光検出セルに入射させるグレーティングを含む、光結合層と、を備え、前記対象物からの光は、テレセントリックレンズを透過することなく、前記遮光膜に入射する。
【０００７】
上記の包括的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、または、記録媒体によって実現されてもよい。あるいは、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意の組み合わせによって実現されてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の一態様によれば、対象物からの透過光、反射光および／または散乱光のコヒーレンスの度合い、または位相を、複雑な光学系なしに測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、光検出システムを模式的に示す図である。
【図２】図２は、対象物からの散乱光が、光検出装置における１つの透光領域から入射し、光検出装置内を伝搬する様子を模式的に示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、面直方向から見たときの検出信号の配置を模式的に示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、複数の第１補間信号の配置を模式的に示す図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、複数の第２補間信号の配置を模式的に示す図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、複数の第３補間信号の配置を模式的に示す図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは、Ｐ１自己変調信号を生成するまでの流れを説明する図である。
【図４】図４は、対象物からの散乱光が光検出装置における１つの透光領域から入射し、光検出装置内を伝搬する様子を模式的に示す図である。
【図５】図５は、入力効率の波長依存性を説明する図である。
【図６Ａ】図６Ａは、光検出システムを模式的に示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、対象物内で散乱された光の一部である光が、集光レンズによって集光され、光検出装置における１つの透光領域から入射し、光検出装置内を伝搬する様子を模式的に示す図である。
【図７Ａ】図７Ａは、光が入射する方向に沿った面における光検出装置を模式的に示す断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、光検出装置を光が入射する側から見た遮光膜を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（本開示の基礎となった知見）
本開示の実施形態を説明する前に、本開示の基礎となった知見を説明する。
【００１１】
図６Ａは、本発明者らが特許文献１に開示した光検出システム２００を模式的に示す図である。光検出システム２００は、光源２と、集光レンズ７と、光検出装置１３と、制御回路１と、演算回路１４とを備える。
【００１２】
光源２は、一定のコヒーレンス長の光３で対象物４を照射する。光源２は、例えば、コヒーレント光を出射するレーザ装置である。光源２は、一定の強度の光を連続的に出射してもよいし、パルス光を出射してもよい。光源２が出射する光の波長は任意である。対象物４が生体の場合、光源２の波長は、例えば略６５０ｎｍ以上略９５０ｎｍ以下に設定され得る。この波長範囲は、赤色〜近赤外線の波長範囲に含まれる。本明細書では、可視光のみならず赤外線についても「光」の用語を用いる。
【００１３】
光源２から出射された光で対象物４を照射した場合、集光レンズ７は、対象物４の表面または内部において発生した散乱光５ａ、５Ａを集光する。散乱光５ａの散乱経路は短く、散乱光５Ａの散乱経路は長い。集光された光は、集光レンズ７の像面位置に像８ｂとして結像される。像８ｂに対応して、集光レンズ７の対象物４側には、物点の集まりである実質的な物体８ａが存在する。
【００１４】
光検出装置１３は、集光レンズ７の像面位置に配置される。光検出装置１３は、集光レンズ７が集光した散乱光５ａ、５Ａを検出する。光検出装置１３の詳細な構造は後述する。
【００１５】
演算回路１４は、光検出装置１３が検出した信号の演算処理を行う。演算回路１４は、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）などの画像処理回路であり得る。
【００１６】
制御回路１は、例えばメモリに記録されたプログラムを実行することにより、光検出装置１３による光の検出、演算回路１４による演算処理、ならびに、光源２の発光光量、点灯タイミング、連続点灯時間、発光波長およびコヒーレンス長の少なくとも１つを制御する。制御回路１は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）またはマイクロコンピュータ（マイコン）などの集積回路であり得る。制御回路１および演算回路１４は、統合された１つの回路によって実現されてもよい。
【００１７】
なお、光検出システム２００は、演算回路１４が演算処理した結果を表示する不図示のディスプレイを備えていてもよい。
【００１８】
図６Ｂは、対象物４内において散乱された光の一部である光が、集光レンズ７によって集光され、光検出装置１３における１つの透光領域９ａから入射し、光検出装置１３内を伝搬する様子を模式的に示す図である。図６Ｂに示す例では、後述する光３、５、５ｓ、６ａ、６ｂ、６ｄ、６Ｄが伝搬する様子の一例が、矢印で表されている。実際には、光３の分布は、伝搬方向に対して垂直な方向に広がっている。図６Ｂに示す例では、光３で対象物４を照射した場合に、対象物４内において散乱され位置Ｌおよび位置Ｒから出た光のうち、絞り７ｃを通過して光検出装置１３に入射する光の様子が、灰色領域によって示されている。実際には、対象物４における位置Ｌおよび位置Ｒ以外の位置から出て、絞り７ｃを通過して光検出装置１３に入射する光も存在するが、省略している。また、上記以外の透光領域９ａから光検出装置１３に入射する光も存在するが、省略している。以下の図においても、光伝搬の一例を矢印で表している。
【００１９】
対象物４は散乱体である。対象物４の内部を伝搬する光は、内部で散乱を繰り返す。集光レンズ７は、前レンズ７ａと絞り７ｃと後レンズ７ｂとから形成され、両テレセントリックレンズ、または像テレセントリックレンズを構成する。対象物４内において散乱された光のうち、レンズの光軸に沿った光のみが、絞り７ｃを通過して光検出装置１３に入射する光５になる。光軸からずれた迷光５ｓは、絞り７ｃによって遮られる。光５は、透光領域９ａに垂直に入射する。
【００２０】
図７Ａは、光が入射する方向に沿った面における光検出装置１３を模式的に示す断面図である。図７Ｂは、光検出装置１３を光が入射する側から見た後述する遮光膜９を模式的に示す平面図である。以下の説明において、互いに直交するＸ、Ｙ、およびＺ軸によって規定される座標系を用いる。図７Ａに示すＸＺ面における断面図は、図７Ｂにおける破線で囲まれた領域を含む。図７Ａの断面構造を一つの単位として、当該単位構造がＸＹ面内において周期的に並んでいる。以下において、面内方向とは、ＸＹ平面に平行な方向を意味し、面直方向とは、Ｚ方向に平行な方向を意味する。
【００２１】
光検出装置１３は、光検出器１０と、光結合層１２と、遮光膜９と、をこの順に備える。図７Ａに示す例では、これらの構成がＺ方向に積層されている。また、図７Ａに示す例では、光検出装置１３は、遮光膜９上に、透明基板９ｂとバンドパスフィルタ９ｐと、をこの順に備えている。
【００２２】
光検出器１０は、光検出器１０の面内方向に複数の光検出セル１０ａ，１０Ａを備える。光検出器１０は、光が入射する側から、マイクロレンズ１１ａ、１１Ａと、透明膜１０ｃと、配線などの金属膜１０ｄと、シリコンまたは有機膜などから形成される感光部とを備えている。面内方向における金属膜１０ｄの隙間にある感光部が、光検出セル１０ａ，１０Ａに相当する。複数のマイクロレンズ１１ａ、１１Ａは、１つのマイクロレンズが１つの光検出セル１０ａ，１０Ａに対向するように配置される。マイクロレンズ１１ａ、１１Ａによって集光され、面内方向における金属膜１０ｄの隙間に入射する光が、光検出セル１０ａ、１０Ａによって検出される。
【００２３】
光結合層１２は、光検出器１０上に配置され、光検出器１０の面直方向において、第１の透明層１２ｃ、第１の透明層１２ｃ上の第２の透明層１２ｂ、および第２の透明層１２ｂ上の第３の透明層１２ａを含む。第１の透明層１２ｃおよび第３の透明層１２ａは、ＳｉＯ２などから形成される。第２の透明層１２ｂは、Ｔａ２Ｏ５などから形成される。第２の透明層１２ｂの屈折率は、第１の透明層１２ｃの屈折率および第３の透明層１２ａの屈折率よりも高い。光結合層１２は、高屈折率透明層１２ｂと低屈折率透明層１２ｃとをこの順にさらに繰り返した構造を備えてもよい。図７Ａに示す例では、合計６回繰り返した構造が示されている。
【００２４】
高屈折率透明層１２ｂは、低屈折率透明層１２ｃ、１２ａによって挟まれ、導波層として機能する。高屈折率透明層１２ｂと低屈折率透明層１２ｃとの間、および／または高屈折率透明層１２ｂと低屈折率透明層１２ａと間の界面に、全面に渡ってピッチΛの直線グレーティング１２ｄが形成されている。グレーティングの格子ベクトルは、光結合層１２の面内方向におけるＸ方向に平行である。ＸＺ面におけるグレーティング１２ｄの断面の形状は、積層される高屈折率透明層１２ｂおよび低屈折率透明層１２ｃにも順次転写される。透明層１２ｂ、１２ｃの成膜が積層方向に高い指向性を有する場合には、ＸＺ面におけるグレーティングの断面をＳ字またはＶ字状にすれば、形状の転写性を維持しやすい。なお、グレーティング１２ｄは、少なくとも高屈折率透明層１２ｂの一部に備えられていればよい。高屈折率透明層１２ｂがグレーティング１２ｄを備えることにより、入射光を、高屈折率透明層１２ｂを伝搬する導波光に結合させることができる。
【００２５】
光結合層１２と光検出器１０との間の隙間は、狭くてもよく、密着していてもよい。２つのマイクロレンズ１１ａ、１１Ａの間、および、光結合層１２と光検出器１０との間の隙間に、接着剤などの透明媒質を充填してもよい。透明媒質を充填する場合、マイクロレンズ１１ａ、１１Ａの構成材料の屈折率が、充填される透明媒質の屈折率よりも充分大きければ、マイクロレンズ１１ａ、１１Ａにおいてレンズ効果が得られる。
【００２６】
遮光膜９は、複数の遮光領域９Ａおよび複数の透光領域９ａを有する。遮光領域９Ａでは、反射膜が形成され、透光領域９ａでは、反射膜が除去されている。図７Ａに示す例では、透明基板９ｂ上に成膜されたＡｌなどから形成される金属反射膜をパターニングすることにより、遮光領域９Ａおよび透光領域９ａが形成される。図７Ａにおける透光領域９ａは、図７Ｂにおける透光領域９ａ１，９ａ２，９ａ３，９ａ４などに対応する。図７Ａにおける遮光領域９Ａは、図７Ｂにおける遮光領域９Ａ１，９Ａ２，９Ａ３，９Ａ４などに対応する。つまり、遮光領域９Ａおよび複数の透光領域９ａは、Ｘ方向およびＹ方向に交互に配置されている。複数の遮光領域９Ａは、複数の光検出セル１０Ａにそれぞれ対向する。複数の透光領域９ａは、複数の光検出セル１０ａにそれぞれ対向する。図７Ｂに示すように、複数の遮光領域９Ａ（９Ａ１〜９Ａ４）は、チェッカーパターンを形成する。遮光領域９Ａ（９Ａ１〜９Ａ４）はチェッカーパターン以外を形成してもよく、例えばストライプパターンでもよい。
【００２７】
透明基板９ｂは、遮光膜９の光入射側に配置され、ＳｉＯ２などの材料から形成される。バンドパスフィルタ９ｐは、透明基板９ｂの光入射側に配置され、入射射する光５のうち、波長λ０近傍の光のみを選択的に透過させる。
【００２８】
光検出装置１３に入射する光５は、バンドパスフィルタ９ｐおよび透明基板９ｂを経て、光６Ａ、６ａとして、遮光領域９Ａと透光領域９ａとに至る。光６Ａは、遮光領域９Ａによって遮光される。光６ａは、透光領域９ａを透過し、光結合層１２に入射し、低屈折率透明層１２ａを経て、高屈折率透明層１２ｂに入射する。以下の式（１）を満たせば、導波光６ｂが発生する。
【数１】
2019090771.tif 000003
【００２９】
ここで、Ｎは、導波光６ｂの実効屈折率である。θは、ＸＹ面に平行な入射面の法線に対する入射角度である。λは波長である。Λはグレーティングピッチである。図７Ａに示す例では、光が入射面に垂直に入射している。すなわち、θ＝０である。この場合、導波光６ｂはＸＹ面内をＸ方向に伝搬する。
【００３０】
高屈折率透明層１２ｂを透過して下層に入射する光は、下層側にある全ての高屈折率透明層１２ｂに入射する。これにより、式（１）と同じ条件で導波光６ｃが発生する。実際は、全ての高屈折率透明層１２ｂにおいて導波光が発生する。図７Ａに示す例では、２つの層において発生する導波光６ｂ、６ｃが代表して示されている。導波光６ｃも、導波光６ｂと同様に、ＸＹ面内をＸ方向に伝搬する。
【００３１】
導波光６ｂ、６ｃは、ＸＹ面に平行な導波面の法線に対して角度θで上下方向に光を放射しながら伝搬する。図７Ａに示す例では、θ＝０である。その放射光６Ｂ１、６Ｃ１は、遮光領域９Ａの直下では上方に向かう成分が遮光領域９Ａによって反射され、下方に向かう光６Ｂ２になる。光６Ｂ１、６Ｃ１，６Ｂ２は、高屈折率透明層１２ｂに対し式（１）を満たしている。したがって、光６Ｂ１、６Ｃ１，６Ｂ２の一部が、再び導波光６ｂ、６ｃになる。導波光６ｂ、６ｃも、新たな放射光６Ｂ１、６Ｃ１を生成する。上記の過程が繰り返される。
【００３２】
全体として、透光領域９ａの直下では、導波光にならなかった成分が、光結合層１２を透過し、透過光６ｄとしてマイクロレンズ１１ａに入射し、光検出セル１０ａによって検出される。実際には、導波の後、最終的に放射され、光検出セル１０ａによって検出される成分も存在する。そのような成分も、導波光にならなかった成分とする。遮光領域９Ａの直下では、導波光になった成分が放射され、放射光６Ｄとしてマイクロレンズ１１Ａに入射し、光検出セル１０Ａによって検出される。
【００３３】
図６Ｂに示すＰ０およびＰ１のように、光は、透光領域９ａを通じて、直下の光検出セル１０ａと左右の光検出セル１０Ａとに分岐する。分岐した光は、それぞれ光検出セル１０ａ、１０Ａによって検出される。図７Ｂに示す透光領域９ａ１，９ａ２，９ａ３，９ａ４にそれぞれ対向する４つの光検出セルにおける検出光量を、それぞれｑ１，ｑ２，ｑ３，ｑ４とする。図７Ｂに示す遮光領域９Ａ１，９Ａ２，９Ａ３，９Ａ４にそれぞれ対向する４つの光検出セルにおける検出光量を、それぞれＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４とする。前者４つは導波光にならなかった光の検出光量であり、後者４つは導波光になった光の検出光量である。
【００３４】
透光領域９ａ１の直下の光検出セルでは、導波光になった光の光量は検出されず、遮光領域９Ａ２の直下の光検出セルでは、導波光にならなかった光の光量は検出されない。ここで、透光領域９ａ１の直下の検出位置において、導波光になった光の検出光量として、Ｑ０＝（Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３＋Ｑ４）／４またはＱ０＝（Ｑ１＋Ｑ２）／２を定義する。遮光領域９Ａ２の直下の検出位置において、導波光にならなかった光の検出光量として、ｑ０＝（ｑ１＋ｑ２＋ｑ３＋ｑ４）／４またはｑ０＝（ｑ１＋ｑ２）／２を定義する。すなわち、遮光領域９Ａまたは透光領域９ａのある領域において、当該領域を中心としてＸ方向および／またはＹ方向に隣接する領域の直下の検出位置における検出光量の平均値を定義する。この定義を全ての領域に適用することにより、光検出器１０を構成する全ての検出領域において、導波光にならなかった光の検出光量と、導波光になった光の検出光量とを定義することができる。
【００３５】
演算回路１４は、例えば、以下の（１）から（３）の演算処理を行う。（１）光検出器１０を構成する全ての光検出セルにおいて、導波光にならなかった光の検出光量と、導波光になった光の検出光量とを上記のように定義する。（２）これらの比の値、またはこれらの光量和に対する各光量の比の値を光検出セルごとに算出する。（３）光検出セルごとに算出した値を各光検出セルに相当する画素に割り当てて画像を生成するなどの演算処理を行う。
【００３６】
ある領域内の検出値の平均値、標準偏差値、またはそれらを組み合わせた演算値は、対象物内部における吸収係数、散乱係数などの光学定数の分布状況を反映している。そのため、光源のコヒーレンス長などをパラメータとして用いることにより、対象物の内部の状態を示す情報を検知することができる。
【００３７】
光検出装置１３についての詳細な説明は、米国特許出願公開第２０１６／３６０９６７号明細書および米国特許出願公開第２０１７／０２３４１０号明細書に開示されている。米国特許出願公開第２０１６／３６０９６７号明細書および米国特許出願公開第２０１７／０２３４１０号明細書の開示内容の全体を本願明細書に援用する。
【００３８】
上記の光検出装置では、光を垂直に入射させるために、集光レンズ７としてテレセントリックレンズなどの高価な光学系が用いられている。
【００３９】
しかし、本発明者らは、上記の光検出装置をさらに改良することにより、複雑な光学系を用いることなく対象物を測定できること光検出装置および光検出システムに想到した。
【００４０】
本開示は、以下の項目に記載の光検出装置および光検出システムを含む。
【００４１】
［項目１］
少なくとも第１の方向に交互に配置された複数の第１透光領域および複数の第１遮光領域を含む第１遮光膜と、
前記少なくとも第１の方向に交互に配置された複数の第２透光領域および複数の第２遮光領域を含む第２遮光膜であって、前記複数の第２透光領域は、前記複数の第１遮光領域にそれぞれ対向し、前記複数の第２遮光領域は、前記複数の第１透光領域にそれぞれ対向する第２遮光膜と、
複数の光検出セルを含む光検出器であって、前記複数の光検出セルは、前記複数の第２透光領域を介して前記複数の第１遮光領域にそれぞれ対応する光検出器と、
前記第１遮光膜と前記第２遮光膜の間の光結合層であって、前記複数の第１透光領域に光が入射したときに、前記光の一部を前記第１の方向に伝搬させ、前記複数の第２の透光領域を介して前記複数の光検出セルに入射させるグレーティングを含む光結合層と、
を備える光検出装置。
【００４２】
［項目２］
前記光結合層は、第１の誘電体層、前記第１の誘電体層上の第２の誘電体層、および前記第２の誘電体層上の第３の誘電体層を含み、
前記第２の誘電体層の屈折率は、前記第１の誘電体層の屈折率および前記第３の誘電体層の屈折率よりも高く、
前記第２の誘電体層と前記第１の誘電体層との間、および／または前記第２の誘電体層と前記第３の誘電体層との間に、前記グレーティングがある、
項目１に記載の光検出装置。
【００４３】
［項目３］
前記第１遮光膜において、前記複数の第１透光領域および前記複数の第１遮光領域は、前記第１の方向および前記第１の方向と直交する第２の方向に交互に配置されており、
前記第２遮光膜において、前記複数の第２透光領域および前記複数の第２遮光領域は、前記第１および第２の方向に交互に配置されている、
項目１または２に記載の光検出装置。
【００４４】
［項目４］
対象物からの光を検出する光検出装置であって、
少なくとも第１の方向に交互に配置された複数の透光領域および複数の遮光領域を含む遮光膜と、
複数の光検出セルを含む光検出器であって、前記複数の光検出セルは前記複数の遮光領域にそれぞれ対応する光検出器と、
前記遮光膜と前記光検出器の間の光結合層であって、前記複数の透光領域に光が入射したときに、前記光の一部を前記第１の方向に伝搬させ、前記複数の光検出セルに入射させるグレーティングを含む、光結合層と、
を備え、
前記対象物からの光は、テレセントリックレンズを透過することなく、前記遮光膜に入射する、
光検出装置。
【００４５】
［項目５］
前記遮光膜において、前記複数の透光領域および前記複数の遮光領域は、前記第１の方向および前記第１の方向と直交する第２の方向に交互に配置されている、
項目４に記載の光検出装置。
【００４６】
［項目６］
項目３または５に記載の光検出装置と、
演算回路と、
を備え、
前記演算回路は、
前記複数の光検出セルのうち、前記第１の方向に隣り合う２つの光検出セルから出力された信号から、前記第１の方向に隣り合う前記２つの光検出セルの間に位置する領域における補間信号を算出することによって得られる、前記複数の光検出セルを含む平面のうち前記複数の光検出セル以外の複数の補間領域における複数の第１補間信号、
前記複数の光検出セルのうち、前記第２の方向に隣り合う２つの光検出セルから出力された信号から、前記第２の方向に隣り合う前記２つの光検出セルの間に位置する領域における補間信号を算出することによって得られる、前記複数の補間領域における複数の第２の補間信号、および
前記複数の補間領域のうち、前記第２の方向に隣り合う２つの補間領域について算出された２つの第１の補間信号から、前記第２の方向に隣り合う前記２つの補間領域の間に位置する光検出セルにおける補間信号を算出することによって得られる、前記複数の光検出セルにおける複数の第３補間信号
のうちの少なくとも１種類の補間信号を算出し、
前記複数の光検出セルからそれぞれ出力された複数の信号と、前記少なくとも１種類の補間信号とを用いた演算を行う
光検出システム。
【００４７】
［項目７］
光検出装置によって対象物からの光を検出する光検出方法であって、
前記光検出装置は、
少なくとも第１の方向に交互に配置された複数の透光領域および複数の遮光領域を含む遮光膜と、
複数の光検出セルを含む光検出器であって、前記複数の光検出セルは前記複数の遮光領域にそれぞれ対応する光検出器と、
前記遮光膜と前記光検出器の間の光結合層であって、前記複数の透光領域に光が入射したときに、前記光の一部を前記第１の方向に伝搬させ、前記複数の光検出セルに入射させるグレーティングを含む、光結合層と、
を備え、
前記対象物からの光を、テレセントリックレンズを透過させることなく、前記遮光膜に入射させる、
光検出方法。
【００４８】
以下、本開示のより具体的な実施形態を説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明および実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。以下の説明において、同一または類似する機能を有する構成要素については、同じ参照符号を付している。
【００４９】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００５０】
（第１実施形態）
本開示の実施形態における構成は、集光レンズ７がないこと、および信号演算方法が異なること以外は全て特許文献１における構成と同じである。そのため、図６Ａ、６Ｂ、７Ａおよび７Ｂに示す例を兼用し、共通する要素には同じ番号を振り、重複する説明は省略することがある。
【００５１】
図１は、第１実施形態における光検出システム１００を模式的に示す図である。
【００５２】
光検出システム１００は、光源２と、光検出装置１３と、制御回路１と、演算回路１４とを備える。光検出システム１００の構成は、集光レンズ７がないこと以外は図６Ｂに示す構成と同じである。
【００５３】
光源２は、一定のコヒーレンス長の光３で対象物４を照射する。その際、対象物４の表面または内部において散乱光５ａ、５Ａが発生する。散乱光５ａ、５Ａのうち、光検出装置１３の入射面に対し垂直な成分が、光検出装置１３に入射する。この入射光が形成する像８ｂに対応して、対象物４側には、物点の集まりである実質的な物体８ａが存在する。
【００５４】
図２は、対象物４からの散乱光５が、光検出装置１３における１つの透光領域９ａから入射し、光検出装置１３内を伝搬する様子を模式的に示す図である。
【００５５】
特許文献１に示す例と同様に、光検出装置１３は、光検出器１０と、光結合層１２と、遮光膜９と、をこの順に備える。
【００５６】
遮光膜９は、少なくともＸ方向に交互に配置された複数の透光領域９ａおよび複数の遮光領域９Ａを含む。遮光領域９Ａでは、反射膜が形成され、透光領域９ａでは、反射膜が除去されている。図７Ｂに示すように、遮光領域９Ａおよび複数の透光領域９ａは、Ｘ方向およびＹ方向に交互に配置されていてもよい。
【００５７】
光検出器１０は、複数の光検出セル１０Ａを含む。複数の光検出セル１０Ａは、複数の遮光領域９Ａにそれぞれ対応する。「光検出セル１０Ａが遮光領域９Ａに対応する」とは、遮光膜９に垂直な方向からみたときに、光結合層１２のうち、遮光領域９Ａに重なる部分から出射された光を、光検出セル１０Ａが直接的または間接的に検出する関係にあることを意味する。例えば、出射された当該光は、集光レンズを介して間接的に検出され得る。図７Ａに示す例と異なり、光検出器１０は、複数の透光領域９ａにそれぞれ対応する複数の光検出セル１０ａを含まなくてもよい。
【００５８】
光結合層１２は、遮光膜９と光検出器１０との間に位置し、直線グレーティング１２ｄを含む。直線グレーティング１２ｄは、複数の透光領域９ａに式（１）を満たす波長の光が入射したときに、当該光の一部をＸ方向に伝搬させ、複数の光検出セルに入射させる。また、光結合層１２は、複数の透光領域９ａに入射した当該光の他の一部を透過させる。光結合層１２の構成は、図７Ａにおける光結合層１２の構成と同じである。
【００５９】
次に、対象物４からの光が、テレセントリックレンズを透過することなく遮光膜９に入射する場合、当該光が光検出装置１３内をどのように伝搬するかを説明する。
【００６０】
光検出装置１３に入射する光は、垂直入射する光５の成分と、それ以外の迷光５ｓの成分とを含む。光５、５ｓは、それぞれ遮光領域９Ａでは６Ａ、６Ａｓとして入射し、透光領域９ａでは光６ａ、６ａｓとして入射する。
【００６１】
光６Ａ、６Ａｓは、遮光領域９Ａによって遮光される。光６ａ、６ａｓは、透光領域９ａを透過し、光結合層１２に入射する。光結合層１２に入射した光６ａは、低屈折率透明層１２ａを経て、高屈折率透明層１２ｂに入射する。式（１）を満たせば、入射した光６ａのうち、一部は導波光６ｂになり、残りは透過光６ｄになる。一方、入射光６ａｓは式（１）を満たさず、そのまま透過光６ｄｓになる。
【００６２】
実施例では、光が入射面に垂直に入射している。すなわち、θ＝０である。導波光６ｂは、ＸＹ面内をＸ方向に伝搬する。領域９Ａの直下では、導波光６ｂの一部が放射され、遮光領域９Ａにおける反射と重なって放射光６Ｄになる。その他の動作は、全て図７における動作と同じである。
【００６３】
図２に示す例において、光結合層１２は、位相および波長の選択性を有する。式（１）を満たさない角度θおよび波長λを有する光６ａｓは、導波光６ｂに結合せずに、光結合層１２を透過する透過光６ｄｓになる。したがって、導波光６ｂおよび放射光６Ｄは、光結合層１２に入射する光のうち、垂直入射する光５の成分のみに起因する。迷光５ｓは、透光領域９ａの直下に落ちる。したがって、放射光６Ｄだけを検出し分析することができれば、迷光５ｓの成分の除去が可能である。従来のように集光レンズ７としてテレセントリックレンズを用いる必要はない。光検出装置１３によって対象物からの光を検出する光検出方法では、対象物からの光を、テレセントリックレンズを透過させることなく、遮光膜９に入射させることができる。
【００６４】
図３Ａは、第１実施形態における面直方向から見たときの検出信号の配置を模式的に示す図である。
ＸＹ面に平行な平面上おいて、白色領域は、透光領域９ａ直下の領域であり、灰色領域は遮光領域９Ａ直下の領域である。Ｐ０は、透光領域９ａ直下の光検出セル１０ａによって検出された光量に相当する。Ｐ１は、遮光領域９Ａ直下の光検出セル１０Ａによって検出された光量に相当する。ＸＹ面に平行な平面上において、Ｐ０およびＰ１は、添数ｉ，ｊの順に並んでいる。図３Ａに示すＰ０およびＰ１は、検出されたままの信号であり、「生信号」と称する。また、複数の光検出セル１０Ａを含むＸＹ面に平行な平面のうち、複数の光検出セル１０Ａ以外の複数の領域を「複数の補間領域」と称する。図３Ａに示す例では、白色領域が補間領域である。複数の光検出セル１０ａは、複数の補間領域にそれぞれ配置されていなくてもよい。
【００６５】
図１に示す光検出システム１００において、演算回路１４は、複数の光検出セル１０Ａによって検出された生信号から、以下の複数の第１補間信号、複数の第２補間信号、および複数の第３補間信号のうち少なくとも１種類の補間信号を算出する。
【００６６】
図３Ｂは、複数の補間領域における複数の第１補間信号の配置を模式的に示す図である。演算回路１４は、以下のようにして複数の補間領域における複数の第１補間信号を得る。すなわち、演算回路１４は、複数の光検出セル１０Ａのうち、Ｘ方向に隣り合う２つの光検出セル１０Ａから出力された生信号から、Ｘ方向に隣り合う当該２つの光検出セル１０Ａの間に位置する領域における補間信号を算出する。具体的には、演算回路１４は、以下の式（２）を用いて、図３ＡにおいてＸ方向に隣り合う２つのＰ１信号から、透光領域９ａ直下のＰ１信号を生成する。
【数２】
2019090771.tif 000004
【００６７】
図３Ｃは、複数の補間領域における複数の第２補間信号の配置を模式的に示す図である。演算回路１４は、以下のようにして複数の補間領域における複数の第２補間信号を得る。すなわち、演算回路１４は、複数の光検出セル１０Ａのうち、Ｙ方向に隣り合う２つの光検出セル１０Ａから出力された生信号から、Ｙ方向に隣り合う当該２つの光検出セル１０Ａの間に位置する領域における補間信号を算出する。具体的には、演算回路１４は、以下の式（３）を用いて、図３ＡにおいてＹ方向に隣り合う２つのＰ１信号から、透光領域９ａ直下のＰ１’信号を生成する。
【数３】
2019090771.tif 000005
【００６８】
図３Ｄは、複数の光検出セル１０Ａにおける複数の第３補間信号の配置を模式的に示す図である。演算回路１４は、以下のようにして複数の光検出セル１０Ａにおける複数の第３補間信号を得る。すなわち、演算回路１４は、複数の補間領域のうち、Ｙ方向に隣り合う２つの補間領域について算出された２つの第１の補間信号から、Ｙ方向に隣り合う当該２つの補間領域の間に位置する光検出セル１０Ａにおける補間信号を算出する。具体的には、演算回路１４は、式（３）を用いて、図３ＢにおけるＹ方向に隣り合う２つのＰ１信号から、遮光領域９Ａ直下のＰ１’信号を生成する。
【００６９】
演算回路１４は、以上の補間操作により、透光領域９ａ直下では、第１補間信号のＰ１信号および第２補間信号のＰ１’信号を、遮光領域９Ａ直下では、生信号のＰ１信号および第３補間信号のＰ１’信号を得る。
【００７０】
演算回路１４は、複数の光検出セル１０Ａからそれぞれ出力された複数の生信号と、上記の少なくとも１種類の補間信号とを用いた演算を行う。これにより、対象物の内部の状態を示す情報が生成される。当該演算により、例えば、各検出領域における、Ｐ１信号およびＰ１’信号の和に対するＰ１信号の値であるＰ１自己変調度が算出される。Ｐ１信号は、生信号または第１補間信号であり、Ｐ１’信号は、第２または第３補間信号である。
【００７１】
図３Ｅは、Ｐ１自己変調信号を生成するまでの流れを説明する図である。１段目は、図３Ａに示す例における太線で囲まれた生信号の検出値を表している。２段目は、式（２）から得られた第１補間信号Ｐ１を表している。３段目は、式（３）から得られた第２および第３補間信号Ｐ１’を表している。４段目は、Ｐ１自己変調度を表している。
【００７２】
Ｐ１自己変調度は、遮光領域９Ａ直下の検出信号だけから生成される。Ｐ１自己変調度は、図２における光６ａｓに相当する迷光の成分を含まない。したがって、本実施例の演算法を用いることにより、集光レンズ７としてテレセントリックレンズを用いずに、散乱光のうち垂直入射する光の成分だけを分析することができる。さらに、特許文献１に示す例と同様に、変調信号などの検出値の平均値、標準偏差値、またはそれらの間の演算値は、対象物内部における吸収係数および散乱係数などの光学定数の分布状況を反映している。そのため、光源のコヒーレンス長などをパラメータとして用いることにより、対象物の内部の状態を示す情報を検知することができる。
【００７３】
（第２実施形態）
本開示の実施形態における構成は、光結合層１２および後述する遮光膜９０の構成が異なる以外は、全て第１実施形態と同じ構成である。そのため、図１、３、６Ａ、６Ｂ、７Ａ、および７Ｂを兼用し、共通する要素には同じ番号を振り、詳しい説明は省略する。
【００７４】
図４は、第２実施形態において、対象物４からの散乱光５が、光検出装置１３における１つの透光領域９ａから入射し、光検出装置１３内を伝搬する様子を模式的に示す図である。
【００７５】
光検出装置１３は、光検出器１０と、遮光膜９０と、光結合層１２と、遮光膜９と、をこの順に備える。光検出装置１３の構成は、光結合層１２および遮光膜９０以外は第１実施形態における構成と同じである。
【００７６】
遮光膜９は、少なくともＸ方向に交互に配置された複数の透光領域９ａおよび複数の遮光領域９Ａを含む。遮光領域９Ａでは、反射膜が形成され、透光領域９ａでは、反射膜が除去されている。図７Ｂに示すように、遮光領域９Ａおよび複数の透光領域９ａは、Ｘ方向およびＹ方向に交互に配置されていてもよい。
【００７７】
遮光膜９０は、遮光膜９と同様に、少なくともＸ方向に交互に配置された複数の透光領域９０ａおよび複数の遮光領域９０Ａを含む。遮光領域９０Ａでは、反射膜が形成され、透光領域９０ａでは、反射膜が除去されている。複数の透光領域９０ａは、複数の遮光領域９Ａにそれぞれ対向する。複数の遮光領域９０Ａは、複数の透光領域９ａにそれぞれ対向する。遮光領域９０Ａおよび複数の透光領域９０ａは、Ｘ方向およびＹ方向に交互に配置されていてもよい。
【００７８】
具体的には、２つの遮光膜９、９０は、それぞれ光結合層１２の上下面に形成される。上面とは、光の入射する面であり、下面とは、その反対側の面である。上面側に位置する遮光膜９では、透光領域９ａおよび遮光領域９Ａは、第１実施形態と同じパターンを示す。下面側に位置する遮光膜９０では、透光領域９０ａおよび遮光領域９０Ａは、上面側の透光領域９ａおよび遮光領域９Ａが入れ替わった反転パターンを示す。いずれの遮光膜９、９０においても、Ａｌなどからなる金属反射膜をパターニングすることにより、遮光領域９Ａ、９０Ａおよび透光領域９ａ、９０ａが形成されている。
【００７９】
光検出器１０は、複数の光検出セル１０Ａを含む。複数の光検出セル１０Ａは、複数の透光領域９０ａを介して複数の遮光領域９Ａにそれぞれ対応する。「光検出セル１０Ａが透光領域９０ａを介して遮光領域９Ａに対応する」とは、遮光領域９Ａに対向する透光領域９０ａから出射された光を、光検出セル１０Ａが直接的または間接的に検出する関係にあることを意味する。例えば、出射された当該光は、集光レンズを介して間接的に検出され得る。光検出器１０は、複数の遮光領域９０Ａを介して複数の透光領域９ａにそれぞれ対応する複数の光検出セル１０ａを含まなくてもよい。
【００８０】
光結合層１２は、２つの遮光膜９、９０の間に位置し、直線グレーティング１２ｄを含む。直線グレーティング１２ｄは、複数の透光領域９ａに式（１）を満たす波長の光が入射したときに、当該光の一部をＸ方向に伝搬させ、複数の透光領域９ａを介して複数の光検出セルに入射させる。
【００８１】
具体的には、光結合層１２は、光検出器１０上に配置され、光検出器１０の面直方向において、第１の透明層１２ｃ、第１の透明層１２ｃ上の第２の透明層１２ｂ、および第２の透明層１２ｂ上の第３の透明層１２ａを含む。第１の透明層１２ｃおよび第３の透明層１２ａはＳｉＯ２などから形成される。第２の透明層１２ｂはＴａ２Ｏ５などから形成される。第２の透明層１２ｂの屈折率は、第１の透明層１２ｃの屈折率および第３の透明層１２ａの屈折率よりも高い。高屈折率透明層１２ｂと低屈折率透明層１２ｃとの間、および／または高屈折率透明層１２ｂと低屈折率透明層１２ａと間の界面に、全面に渡ってピッチΛの直線グレーティング１２ｄが形成されている。グレーティングの格子ベクトルは、光結合層１２の面内方向におけるＸ方向に平行である。図２および７Ａに示す例と異なり、光結合層１２は、高屈折率透明層１２ｂと低屈折率透明層１２ｃとをこの順にさらに繰り返した構造を備えていなくてもよい。
【００８２】
次に、対象物４からの光が、テレセントリックレンズを透過することなく遮光膜９に入射する場合、当該光が光検出装置１３内をどのように伝搬するかを説明する。
【００８３】
対象物４内において散乱され光検出装置１３に入射する光は、垂直入射する光５の成分とそれ以外の迷光５ｓの成分を含む。光５、５ｓは、それぞれ遮光領域９Ａでは６Ａ、６Ａｓとして入射し、透光領域９ａでは光６ａ、６ａｓとして入射する。
【００８４】
光６Ａ、６Ａｓは、遮光領域９Ａによって遮光される。光６ａ、６ａｓは、透光領域９ａを透過し、光結合層１２に入射する。光結合層１２に入射した光６ａは、低屈折率透明層１２ａを経て、高屈折率透明層１２ｂに入射する。式（１）を満たせば、入射した光６ａのうち、一部は導波光６ｂになり、残りは透過光６ｄになる。透過光６ｄは、遮光領域９０Ａによって反射され、導波光６ｂの励起を強める。遮光領域９Ａの直下では、導波光６ｂの一部が放射され、遮光領域９Ａにおける反射と重なって放射光６Ｄになる。一方、入射光６ａｓは式（１）を満たさず、そのまま透過光６ｄｓになる。透過光６ｄｓは、遮光領域９０Ａによって反射され、導波光６ｂの励起に関わらずにそのまま外部に出射する。
【００８５】
図５は、第２実施形態における、入力効率の波長依存性を説明する図である。入力効率は、入射光６ａに対する導波光６ｂの光量比に相当する。入射光は、偏光方向が紙面に垂直であるＳ波である。グレーティングのピッチは０．４４μｍであり、深さは０．２μｍである。Ｔａ２Ｏ５膜から形成された透明層１２ｂの膜厚は０．３４μｍであり、ＳｉＯ２膜から形成された透明層１２ａ、１２ｃの膜厚は１．２４μｍである。この条件下で、入力効率を計算した。図５に示すように、遮光領域９０Ａが存在しない場合、入力効率は最大１８％程度であるのに対し、遮光領域９０Ａが存在する場合、入力効率は３倍の５５％まで増幅することが分かる。
【００８６】
本実施例は、遮光領域９０Ａの存在により、特許文献１および第１実施形態における透光領域９ａ直下の信号Ｐ０を検出することができない。しかし、第１実施形態と同じ演算方法を用いれば、遮光領域９Ａ直下の信号のみを用いたＰ１自己変調度などの信号を算出することができる。したがって、第１実施の形態と同様に、集光レンズ７としてテレセントリックレンズを用いずに、迷光を除去し散乱光のうち垂直入射する光の成分だけを抽出して分析することができる。
【００８７】
第１実施形態と比較して、第２実施形態では、遮光膜９０が増える。その代わりに、高屈折率透明層１２ｂおよび低屈折率透明層１２ｃの積層を繰り返した構造でなくても、高い入力効率が得られる。これにより、全体の構造として、光検出装置１３を簡素化することができる。
【００８８】
したがって、本開示の実施形態も、集光レンズ７としてテレセントリックレンズを用いずに、散乱光のうち垂直入射する光の成分だけを分析することができる。さらに、特許文献１に示す例と同様に、変調度などの検出値の平均値、標準偏差値、またはそれらの演算値は、対象物内部における吸収係数、散乱係数などの光学定数の分布状況を反映している。そのため、光源のコヒーレンス長などをパラメータとして用いることにより、対象物の内部の状態を示す情報を検知することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本開示は、対象物からの透過光、反射光および／または散乱光のコヒーレンスまたは位相の状態を面内の分布情報として検出することができる。例えば、本開示は、脳血流量などの生体情報の測定に利用することができる。また、光強度分布の情報、時間分割検出法、またはコヒーレンス長が可変の光源などと組み合わせることにより、対象物の内部の状態を示す情報を高精度かつ高解像に分析し得る。特に、これまで光強度分布の分析しかなかった撮像技術に、コヒーレンスの状態または位相という新しい評価軸が加わり、イメージング技術に多機能性を提供し得る。
【符号の説明】
【００９０】
１００    光検出システム
１        制御回路
２        光源
３        光
４        対象物
５、５ａ、５Ａ    散乱光
５ｓ、５ａｓ、５Ａｓ    迷光
７        集光レンズ
８ａ      物体
８ｂ      検出面位置の像
９ａ、９０ａ      透光領域
９Ａ、９０Ａ      遮光領域
１０      光検出器
１１ａ,１１Ａ    マイクロレンズ
１２        光結合層
１３      光検出装置
１４      演算回路
【図１】
2019090771.tif 000006
【図２】
2019090771.tif 000007
【図３Ａ】
2019090771.tif 000008
【図３Ｂ】
2019090771.tif 000009
【図３Ｃ】
2019090771.tif 000010
【図３Ｄ】
2019090771.tif 000011
【図３Ｅ】
2019090771.tif 000012
【図４】
2019090771.tif 000013
【図５】
2019090771.tif 000014
【図６Ａ】
2019090771.tif 000015
【図６Ｂ】
2019090771.tif 000016
【図７Ａ】
2019090771.tif 000017
【図７Ｂ】
2019090771.tif 000018