(57)【要約】【課題】被写体の散乱強度パターンの情報を取得することができる光検出技術を提供する。【解決手段】本開示の一態様に係る光検出装置は、中心波長が第１波長である第１の光を被写体に照射する第１光源と、中心波長が第１波長よりも長い第２波長である第２の光を被写体に照射する第２光源と、第１領域および第２領域を含み、被写体を透過または反射した第３の光を透過させる光学フィルターであって、第１領域の透過波長である第１透過波長の範囲が第１波長より長く第２波長より短く、第２領域の透過波長である第２透過波長の範囲が第１波長より長く第２波長より短く、第２透過波長の半値幅が第１透過波長の半値幅と異なる光学フィルターと、第１領域を透過した第３の光の第１光量を検出する第１検出器と、第２領域を透過した第３の光の第２光量を検出する第２検出器とを備える。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心波長が第１波長である第１の光を被写体に照射する第１光源と、
中心波長が前記第１波長よりも長い第２波長である第２の光を前記被写体に照射する第２光源と、
少なくとも１つの第１領域および少なくとも１つの第２領域を含み、前記被写体を透過または反射した第３の光を透過させる光学フィルターであって、前記少なくとも１つの第１領域の透過波長である第１透過波長の範囲が前記第１波長より長くかつ前記第２波長より短く、前記少なくとも１つの第２領域の透過波長である第２透過波長の範囲が前記第１波長より長くかつ前記第２波長より短く、前記第２透過波長の半値幅が前記第１透過波長の半値幅と異なる、光学フィルターと、
前記少なくとも１つの第１領域を透過した前記第３の光の第１光量を検出する少なくとも１つの第１検出器と、
前記少なくとも１つの第２領域を透過した前記第３の光の第２光量を検出する少なくとも１つの第２検出器と、を備える、光検出装置。
【請求項２】
前記第１透過波長の中心波長と前記第２透過波長の中心波長とが等しい、請求項１に記載の光検出装置。
【請求項３】
前記第１の光および前記第２の光がいずれもパルス光である、請求項１または２に記載の光検出装置。
【請求項４】
前記第１光源は、前記第１の光を、前記被写体内の対象面の一方からある入射角で入射させ、
前記第２光源は、前記第２の光を、前記対象面の他方から前記入射角で入射させる、請求項１から３のいずれかに記載の光検出装置。
【請求項５】
前記第３の光は、前記第１の光と前記第２の光との干渉により生じた干渉光である、請求項１から４のいずれかに記載の光検出装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの第１領域が複数の第１領域を備え、
前記少なくとも１つの第２領域が複数の第２領域を備え、
前記少なくとも１つの第１検出器が複数の第１検出器を備え、
前記少なくとも１つの第２検出器が複数の第２検出器を備え、
平面視において、
前記複数の第１領域の各々と、前記複数の第２領域の各々とが交互に配置されており、
前記複数の第１検出器の各々と、前記複数の第２検出器の各々とが交互に配置されており、
前記複数の第１領域の各々は、前記複数の第１検出器のうち少なくとも１つの第１検出器を対向しており、
前記複数の第２領域の各々は、前記複数の第２検出器のうち少なくとも１つの第２検出器を対向している、請求項１から５のいずれかに記載の光検出装置。
【請求項７】
平面視において、前記複数の第１領域は、ストライプパターン状、またはチェッカーパターン状に配置されている、請求項６に記載の光検出装置。
【請求項８】
前記第１光量と前記第２光量との比の値を算出する演算回路をさらに備える、請求項１から５のいずれかに記載の光検出装置。
【請求項９】
前記第１光量と前記第２光量との和に占める前記第１光量の割合、および前記和に占める前記第２光量の割合からなる群から選択される少なくとも１つを算出する演算回路をさらに備える、請求項１から５のいずれかに記載の光検出装置。
【請求項１０】
前記複数の第１検出器の各々について、前記第１光量と、前記複数の第２検出器のうち前記複数の第１検出器の各々に隣接する第２検出器が検出した前記第２光量との比の値を算出することにより、平面視における前記比の値の分布を示す画像を生成する演算回路をさらに備える、請求項６または７に記載の光検出装置。
【請求項１１】
前記複数の第１検出器の各々について、前記第１光量と、前記複数の第２検出器のうち前記複数の第１検出器の各々に隣接する第２検出器が検出した前記第２光量との和に占める前記第１光量の割合、および前記和に占める前記第２光量の割合からなる群から選択される少なくとも１つを算出することにより、平面視における前記和に占める前記第１光量の割合、および前記和に占める前記第２光量の割合からなる群から選択される少なくとも１つの分布を示す画像を生成する演算回路をさらに備える、請求項６または７に記載の光検出装置。
【請求項１２】
中心波長が第１波長である第１の光を被写体に照射する第１光源と、
中心波長が前記第１波長よりも長い第２波長である第２の光を前記被写体に照射する第２光源と、
透過波長の範囲が前記第１波長より長くかつ前記第２波長より短く、前記被写体を透過または反射した第３の光を透過させる光学フィルターと、
前記光学フィルターを透過した前記第３の光の光量を検出する検出器と、
前記第１の光の光量と前記第２の光の光量とを制御する制御回路と、を備える、光検出装置。
【請求項１３】
前記第１の光および前記第２の光がいずれもパルス光である、請求項１２に記載の光検出装置。
【請求項１４】
前記第１光源は、前記第１の光を、前記被写体内の対象面の一方からある入射角で入射させ、
前記第２光源は、前記第２の光を、前記対象面の他方から前記入射角で入射させる、請求項１２または１３に記載の光検出装置。
【請求項１５】
前記第３の光は、前記第１の光と前記第２の光との干渉により生じた干渉光である、請求項１２から１４のいずれかに記載の光検出装置。
【請求項１６】
前記第１の光の前記光量と前記第２の光の前記光量との比の値を算出し、前記比の値と前記第３の光の前記光量との関係を示す画像を生成する演算回路をさらに備える、請求項１２から１５のいずれかに記載の光検出装置。
【請求項１７】
前記第１の光の前記光量と前記第２の光の前記光量との和に占める前記第１の光の前記光量の割合、および前記和に占める前記第２の光の前記光量の割合からなる群から選択される少なくとも１つを算出し、前記和に占める前記第１の光の前記光量の割合、および前記和に占める前記第２の光の前記光量の割合からなる群から選択される少なくとも１つと前記第３の光の前記光量との関係を示す画像を生成する演算回路をさらに備える、請求項１２から１５のいずれかに記載の光検出装置。
【請求項１８】
中心波長が第１波長である第１の光を被写体に照射し、
中心波長が前記第１波長よりも長い第２波長である第２の光を前記被写体に照射し、
少なくとも１つの第１領域および少なくとも１つの第２領域を含み、前記少なくとも１つの第１領域の透過波長である第１透過波長の範囲が前記第１波長より長くかつ前記第２波長より短く、前記少なくとも１つの第２領域の透過波長である第２透過波長の範囲が前記第１波長より長くかつ前記第２波長より短く、前記第２透過波長の半値幅が前記第１透過波長の半値幅と異なる光学フィルターに、前記被写体を透過または反射した第３の光を透過させ、
前記少なくとも１つの第１領域を透過した前記第３の光の第１光量を検出し、
前記少なくとも１つの第２領域を透過した前記第３の光の第２光量を検出する、光検出方法。
【請求項１９】
中心波長が第１波長である第１の光を被写体に照射し、
中心波長が前記第１波長よりも長い第２波長である第２の光を前記被写体に照射し、
透過波長の範囲が前記第１波長より長くかつ前記第２波長より短い光学フィルターに、前記被写体を透過または反射した第３の光を透過させ、
前記第１の光の光量と前記第２の光の光量とを変化させて、前記光学フィルターを透過した前記第３の光の光量を検出する、光検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光検出装置、光検出システム、および光検出方法などに関する。
【背景技術】
【０００２】
光は電磁波であり、波長、強度、偏光の特性で特徴づけられる。近赤外の波長では光の生体への透過率が比較的高いことが知られており、光は、数センチの深さまで生体内を透過する。生体等の散乱体を反射、透過する光では偏光の情報が失われるので、主に色（波長）毎の光強度を測定することによって、散乱体内部の情報を取得する。この方法によれば、光の透過する方向、つまり、生体の深さ方向において生体の情報が重畳されるため、深さ方向に情報を分離することは難しい。非特許文献１は、時間分割測定法によって、散乱体内部の情報を深さ方向に分離することを開示している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】第１４回医用近赤外線分光法研究会、ｐ１３９−１４４、近赤外生体分光法の展望−１μｍ波長域の可能性、  西村吾朗
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、散乱体内部の散乱強度パターンの情報を取得することが可能な光検出技術を提供する。
【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、中心波長が第１波長である第１の光を被写体に照射する第１光源と、中心波長が前記第１波長よりも長い第２波長である第２の光を前記被写体に照射する第２光源と、少なくとも１つの第１領域および少なくとも１つの第２領域を含み、前記被写体を透過または反射した第３の光を透過させる光学フィルターであって、前記少なくとも１つの第１領域の透過波長である第１透過波長の範囲が前記第１波長より長くかつ前記第２波長より短く、前記少なくとも１つの第２領域の透過波長である第２透過波長の範囲が前記第１波長より長くかつ前記第２波長より短く、前記第２透過波長の半値幅が前記第１透過波長の半値幅と異なる、光学フィルターと、前記少なくとも１つの第１領域を透過した前記第３の光の第１光量を検出する少なくとも１つの第１検出器と、前記少なくとも１つの第２領域を透過した前記第３の光の第２光量を検出する少なくとも１つの第２検出器と、を備える。
【０００６】
本開示の他の一態様に係る光検出装置は、中心波長が第１波長である第１の光を被写体に照射する第１光源と、中心波長が前記第１波長よりも長い第２波長である第２の光を前記被写体に照射する第２光源と、透過波長の範囲が前記第１波長より長くかつ前記第２波長より短く、前記被写体を透過または反射した第３の光を透過させる光学フィルターと、前記光学フィルターを透過した前記第３の光の光量を検出する検出器と、前記第１の光の光量と前記第２の光の光量とを制御する制御回路と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の一態様によれば、被写体の散乱強度パターンの情報を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】第１の実施形態による光検出システムを示す模式的な断面図である。
【図１Ｂ】第１の実施形態による光検出システムにおける光検出器上の一つの開口に入射する散乱光の様子を示す説明図である。
【図２Ａ】第１の実施形態による光検出装置の断面図である。
【図２Ｂ】第１の実施形態による光検出装置を光の入射側から眺めた平面図である。
【図２Ｃ】第１の実施形態による光検出装置における光学フィルターの透過率特性を示す図である。
【図３Ａ】第１の実施形態において、光の唸りが発生する原理を示す説明図である。
【図３Ｂ】第１の実施形態において、光の唸りが発生する原理を示す説明図である。
【図３Ｃ】第１の実施形態において、光の唸りが発生する原理を示す説明図である。
【図４Ａ】第１の実施形態において、被写体内を散乱する光が検出面に入射する様子を示す説明図である。
【図４Ｂ】第１の実施形態において、被写体内を散乱する光が検出面に入射する様子を示す説明図である。
【図４Ｃ】第１の実施形態において、被写体内を散乱する光が検出面に入射する様子を示す説明図である。
【図５Ａ】第１の実施形態において、唸りによって発生する干渉光の波長と光学フィルターの透過率特性の関係を示す説明図である。
【図５Ｂ】第３の実施形態において、唸りによって発生する干渉光の波長と光学フィルターの透過率特性の関係を示す説明図である。
【図６Ａ】第２の実施形態による光検出装置を示す模式的な断面図である。
【図６Ｂ】他の実施形態を示す模式的な断面図である。
【図６Ｃ】他の実施形態を示す模式的な断面図である。
【図７Ａ】従来例を示す模式的な図である。
【図７Ｂ】従来例を示す模式的な図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示の実施の形態を説明する前に、非特許文献１に開示された近赤外生体分光法を検討した結果を説明する。非特許文献１に示される分光法は、光の強度分布を光の伝播距離ごとに測定する。図７Ａは従来例における光検出システム３００の模式的な断面図を示している。光源４２はレーザー光を出射する。図７Ａに示すように光源４２を出射する波長λ0の光４３は被写体４４に照射される。その結果、被写体４４の表面および内部で発生した散乱光４５ａ、４５ｂ、４５ｃは集光レンズ４７で集光され、集光レンズ４７の像面位置に像４８ｂとして結像される。像４８ｂに対応してレンズの物側には実質的な物体（物点の集まり）４８ａが存在する。像面位置には光検出器５０が配置されている。
【００１０】
光検出器５０は複数の画素の集合体であり、画素ごとに入射する光が検出される。光源４２はコントローラ４１により発光が制御される。光検出器５０で検出された光量は検出信号として演算回路５１で処理される。コントローラ４１、演算回路５１はコンピュータ５２により一括して制御される。
【００１１】
図７Ｂは、図７Ａで示した光検出システム３００の、光源４２の発振と光検出器５０の検出信号との関係を示す説明図である。光源４２がコントローラ４１の制御の下でパルス４３ａを発振する。このパルス４３ａによる光４３が被写体４４の内部を散乱して光検出器５０で受光され、信号５３として検出される。図７Ｂにおいて、縦軸が光源４２の発振強度、または光検出器５０の検出強度を示し、横軸は経過時間を示している。検出信号５３は散乱による光路長のバラつきの影響で、元のパルス４３ａに比べて時間幅が広がる。検出信号５３のうち先頭の出力５３ａは、被写体４４の表面を反射する光４５ａによる信号である。出力５３ａの後の時間ｔ0〜ｔ1の間の出力５３ｂは、被写体４４の内部を散乱し散乱距離の短い光４５ｂによる信号である。出力５３ｂの後の時間ｔ1〜ｔ2の間の出力５３ｃは、散乱距離の長い光４５ｃによる信号である。コンピュータ５２による制御によって、演算回路５１は検出信号５３を時間分割し、出力５３ａ，５３ｂ、５３ｃの出力を分離して検出できる。光は出力５３ａ，５３ｂ、５３ｃの順に被写体の浅い側から深い側を通過しているので、深さの異なる情報を分離して分析できることになる。
【００１２】
本願発明者の検討によれば、従来例の光検出システムは、時間分割幅に限界があるため、被写体の深さ方向の分解能を充分に確保できない。例えば、時間分割幅を３００ｐｓとすると、深さ分解能は９０ｍｍ程度になり、生体のような比較的小さな対象の診断、検査には向かない。
【００１３】
本願発明者はこのような課題に鑑み、新規な光検出装置、光検出システムおよび光検出方法を想到した。
【００１４】
本開示の第１の態様に係る光検出方法は、中心波長がλ0−αである光と、中心波長がλ0＋αである光とを、被写体に照射し、前記被写体を透過または反射した光を、中心波長がλ0であり、透過波長半値幅が互いに異なる第１領域および第２領域を有する光学フィルターに透過させ、前記第１領域および第２領域を透過した光の第１および第２の光量をそれぞれ検出する。この構成によれば、第１および第２の光量から、被写体内の散乱体における前方散乱および後方散乱の影響を受けた、中心波長がλ0−αおよびλ0＋αである２つの光の干渉光を検出することができ、前方散乱および後方散乱を評価することができる。よって、被写体の散乱強度パターンの情報を取得することができる。
【００１５】
本開示の第２の態様に係る光検出方法は、前記第１の光量と前記第２の光量との比の値を更に算出する。この構成によれば、より正確な被写体の散乱強度パターンの情報を取得することが可能となる。
【００１６】
本開示の第３の態様に係る光検出方法は、前記第１領域および前記第２領域が複数、交互に隣接して配置された光検出装置を用いて、前記第１の光量と前記第２の光量を検出する。この構成によれば、第１領域および第２領域を隣接して配置できるため、より正確に干渉光の中心波長を推定することができる。
【００１７】
本開示の第４の態様に係る光検出方法は、前記中心波長がλ0−αである光と、前記中心波長がλ0＋αである光とを前記被写体内の観測すべき断層面に対して両側から等角度で入射させる。この構成によれば、被写体中の深さ方向の位置を正確に制御し、観測したい断層の位置を特定することができる。
【００１８】
本開示の第５の態様に係る光検出装置は、２次元に配置された複数の検出器を有する光検出層と、前記光検出層上に配置された光学フィルターを備え、前記光学フィルターは、中心波長がλ0であり、透過波長半値幅が互いに異なる複数の第１領域および複数の第２領域を有し、前記複数の検出器のそれぞれは、前記複数の第１領域および前記複数の第２領域のいずれかと対向している。この構成によれば、光検出装置に入射した光は、光学フィルターを透過することで、波長半値幅の広い領域を透過する透過光と、波長半値幅の狭い領域を透過する透過光とに分離することができ、別々に光量を測定することができるため、被写体内部の断層情報を測定することができる。
【００１９】
本開示の第６の態様に係る光検出装置において、前記複数の第１領域および前記複数の第２領域は、互いにストライプパターンまたはチェッカーパターンを形成している。
【００２０】
本開示の第７の態様に係る光検出システムは、第５または６の態様にかかる光検出装置と、中心波長がλ0−αである光と、中心波長がλ0＋αである光とを、被写体に照射する光源とを備える。この構成によれば、第１領域および第２領域を透過した第１および第２の光量から、被写体内の散乱体における前方散乱および後方散乱の影響を受けた、中心波長がλ0−αおよびλ0＋αである２つの光の干渉光を検出することができ、前方散乱および後方散乱を評価することができる。よって、被写体の散乱強度パターンの情報を取得することができる。
【００２１】
本開示の第８の態様に係る光検出システムは、演算回路をさらに備え、前記光検出装置は、前記被写体を透過または反射した光を受け、前記第１領域および第２領域を透過した光の第１および第２の光量をそれぞれ検出し、前記演算回路は、前記第１の光量と前記第２の光量との比の値を算出し、前記算出した値による分布画像を生成する。この構成によれば、被写体の散乱強度パターンの情報に基づく画像を取得することができる。
【００２２】
本開示の第９の態様に係る光検出システムにおいて、前記光源はパルス光を出射する。この構成によれば、連続光を出射する場合に比べて被写体内部の断層情報の測定精度を高めることができる。
【００２３】
本開示の第１０の態様に係る光検出システムにおいて、前記演算回路は、検出器ごとに前記第１の光量と前記第２の光量との比の値を算出し、前記演算回路は、前記比の値が所定の閾値以上である検出器の前記第１の光量および前記第２の光量の少なくとも一方に基づく第１の画像を生成し、前記比の値が所定の閾値より小さい検出器の前記第１の光量および前記第２の光量の少なくとも一方に基づく第２の画像を生成する。この構成によれば、前方散乱による画像と後方散乱による画像とを得ることができる。
【００２４】
以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００２５】
本開示は、以下の項目に記載の光検出装置を含む。
【００２６】
［項目１］
中心波長が第１波長である第１の光を被写体に照射する第１光源と、
中心波長が前記第１波長よりも長い第２波長である第２の光を前記被写体に照射する第２光源と、
少なくとも１つの第１領域および少なくとも１つの第２領域を含み、前記被写体を透過または反射した第３の光を透過させる光学フィルターであって、前記少なくとも１つの第１領域の透過波長である第１透過波長の範囲が前記第１波長より長くかつ前記第２波長より短く、前記少なくとも１つの第２領域の透過波長である第２透過波長の範囲が前記第１波長より長くかつ前記第２波長より短く、前記第２透過波長の半値幅が前記第１透過波長の半値幅と異なる、光学フィルターと、
前記少なくとも１つの第１領域を透過した前記第３の光の第１光量を検出する少なくとも１つの第１検出器と、
前記少なくとも１つの第２領域を透過した前記第３の光の第２光量を検出する少なくとも１つの第２検出器と、を備える、光検出装置。
【００２７】
［項目２］
前記第１透過波長の中心波長と前記第２透過波長の中心波長とが等しい、項目１に記載の光検出装置。
【００２８】
［項目３］
前記第１の光および前記第２の光がいずれもパルス光である、項目１または２に記載の光検出装置。
【００２９】
［項目４］
前記第１光源は、前記第１の光を、前記被写体内の対象面の一方からある入射角で入射させ、
前記第２光源は、前記第２の光を、前記対象面の他方から前記入射角で入射させる、項目１から３のいずれかに記載の光検出装置。
【００３０】
［項目５］
前記第３の光は、前記第１の光と前記第２の光との干渉により生じた干渉光である、項目１から４のいずれかに記載の光検出装置。
【００３１】
［項目６］
前記少なくとも１つの第１領域が複数の第１領域を備え、
前記少なくとも１つの第２領域が複数の第２領域を備え、
前記少なくとも１つの第１検出器が複数の第１検出器を備え、
前記少なくとも１つの第２検出器が複数の第２検出器を備え、
平面視において、
前記複数の第１領域の各々と、前記複数の第２領域の各々とが交互に配置されており、
前記複数の第１検出器の各々と、前記複数の第２検出器の各々とが交互に配置されており、
前記複数の第１領域の各々は、前記複数の第１検出器のうち少なくとも１つの第１検出器を対向しており、
前記複数の第２領域の各々は、前記複数の第２検出器のうち少なくとも１つの第２検出器を対向している、項目１から５のいずれかに記載の光検出装置。
【００３２】
［項目７］
平面視において、前記複数の第１領域は、ストライプパターン状、またはチェッカーパターン状に配置されている、項目６に記載の光検出装置。
【００３３】
［項目８］
前記第１光量と前記第２光量との比の値を算出する演算回路をさらに備える、項目１から５のいずれかに記載の光検出装置。
【００３４】
項目８に記載の光検出装置において、前記演算回路はプログラムを記憶するメモリを含み、前記プログラムが前記演算回路により実行されるときに、前記プログラムは、前記演算回路に前記第１光量と前記第２光量との比の値を算出させてもよい。
【００３５】
［項目９］
前記第１光量と前記第２光量との和に占める前記第１光量の割合、および前記和に占める前記第２光量の割合からなる群から選択される少なくとも１つを算出する演算回路をさらに備える、項目１から５のいずれかに記載の光検出装置。
【００３６】
項目９に記載の光検出装置において、前記演算回路はプログラムを記憶するメモリ含み、前記プログラムが前記演算回路により実行されるときに、前記プログラムは、前記演算回路に、前記第１光量と前記第２光量との和に占める前記第１光量の割合、および前記和に占める前記第２光量の割合からなる群から選択される少なくとも１つを算出させてもよい。
【００３７】
［項目１０］
前記複数の第１検出器の各々について、前記第１光量と、前記複数の第２検出器のうち前記複数の第１検出器の各々に隣接する第２検出器が検出した前記第２光量との比の値を算出することにより、平面視における前記比の値の分布を示す画像を生成する演算回路をさらに備える、項目６または７に記載の光検出装置。
【００３８】
項目１０に記載の光検出装置において、前記演算回路はプログラムを記憶するメモリを含み、前記プログラムが前記演算回路により実行されるときに、前記プログラムは、前記演算回路に、前記複数の第１検出器の各々について、前記第１光量と、前記複数の第２検出器のうち前記複数の第１検出器の各々に隣接する第２検出器が検出した前記第２光量との比の値を算出させることにより、平面視における前記比の値の分布を示す画像を生成させてもよい。
【００３９】
［項目１１］
前記複数の第１検出器の各々について、前記第１光量と、前記複数の第２検出器のうち前記複数の第１検出器の各々に隣接する第２検出器が検出した前記第２光量との和に占める前記第１光量の割合、および前記和に占める前記第２光量の割合からなる群から選択される少なくとも１つを算出することにより、平面視における前記和に占める前記第１光量の割合、および前記和に占める前記第２光量の割合からなる群から選択される少なくとも１つの分布を示す画像を生成する演算回路をさらに備える、項目６または７に記載の光検出装置。
【００４０】
項目１１に記載の光検出装置において、前記演算回路はプログラムを記憶するメモリを含み、前記プログラムが前記演算回路により実行されるときに、前記プログラムは、前記演算回路に、前記複数の第１検出器の各々について、前記第１光量と、前記複数の第２検出器のうち前記複数の第１検出器の各々に隣接する第２検出器が検出した前記第２光量との和に占める前記第１光量の割合、および前記和に占める前記第２光量の割合からなる群から選択される少なくとも１つを算出させることにより、平面視における前記和に占める前記第１光量の割合、および前記和に占める前記第２光量の割合からなる群から選択される少なくとも１つの分布を示す画像を生成させてもよい。
【００４１】
［項目１２］
中心波長が第１波長である第１の光を被写体に照射する第１光源と、
中心波長が前記第１波長よりも長い第２波長である第２の光を前記被写体に照射する第２光源と、
透過波長の範囲が前記第１波長より長くかつ前記第２波長より短く、前記被写体を透過または反射した第３の光を透過させる光学フィルターと、
前記光学フィルターを透過した前記第３の光の光量を検出する検出器と、
前記第１の光の光量と前記第２の光の光量とを制御する制御回路と、を備える、光検出装置。
【００４２】
項目１２に記載の光検出装置において、前記制御回路は、演算回路と、プログラムを記憶するメモリとを含み、前記プログラムが前記演算回路により実行されるときに、前記プログラムは、前記制御回路に、前記第１の光の光量と前記第２の光の光量とを制御させてもよい。
【００４３】
［項目１３］
前記第１の光および前記第２の光がいずれもパルス光である、項目１２に記載の光検出装置。
【００４４】
［項目１４］
前記第１光源は、前記第１の光を、前記被写体内の対象面の一方からある入射角で入射させ、
前記第２光源は、前記第２の光を、前記対象面の他方から前記入射角で入射させる、項目１２または１３に記載の光検出装置。
【００４５】
［項目１５］
前記第３の光は、前記第１の光と前記第２の光との干渉により生じた干渉光である、項目１２から１４のいずれかに記載の光検出装置。
【００４６】
［項目１６］
前記第１の光の前記光量と前記第２の光の前記光量との比の値を算出し、前記比の値と前記第３の光の前記光量との関係を示す画像を生成する演算回路をさらに備える、項目１２から１５のいずれかに記載の光検出装置。
【００４７】
項目１６に記載の光検出装置において、前記演算回路はプログラムを記憶するメモリを含み、前記プログラムが前記演算回路により実行されるときに、前記プログラムは、前記演算回路に、前記第１の光の前記光量と前記第２の光の前記光量との比の値を算出させ、前記比の値と前記第３の光の前記光量との関係を示す画像を生成させてもよい。
【００４８】
［項目１７］
前記第１の光の前記光量と前記第２の光の前記光量との和に占める前記第１の光の前記光量の割合、および前記和に占める前記第２の光の前記光量の割合からなる群から選択される少なくとも１つを算出し、前記和に占める前記第１の光の前記光量の割合、および前記和に占める前記第２の光の前記光量の割合からなる群から選択される少なくとも１つと前記第３の光の前記光量との関係を示す画像を生成する演算回路をさらに備える、項目１２から１５のいずれかに記載の光検出装置。
【００４９】
項目１７に記載の光検出装置において、前記演算回路はプログラムを記憶するメモリを含み、前記プログラムが前記演算回路により実行されるときに、前記プログラムは、前記演算回路に、前記第１の光の前記光量と前記第２の光の前記光量との和に占める前記第１の光の前記光量の割合、および前記和に占める前記第２の光の前記光量の割合からなる群から選択される少なくとも１つを算出させ、前記和に占める前記第１の光の前記光量の割合、および前記和に占める前記第２の光の前記光量の割合からなる群から選択される少なくとも１つと前記第３の光の前記光量との関係を示す画像を生成させてもよい。
【００５０】
［項目１８］
中心波長が第１波長である第１の光を被写体に照射し、
中心波長が前記第１波長よりも長い第２波長である第２の光を前記被写体に照射し、
少なくとも１つの第１領域および少なくとも１つの第２領域を含み、前記少なくとも１つの第１領域の透過波長である第１透過波長の範囲が前記第１波長より長くかつ前記第２波長より短く、前記少なくとも１つの第２領域の透過波長である第２透過波長の範囲が前記第１波長より長くかつ前記第２波長より短く、前記第２透過波長の半値幅が前記第１透過波長の半値幅と異なる光学フィルターに、前記被写体を透過または反射した第３の光を透過させ、
前記少なくとも１つの第１領域を透過した前記第３の光の第１光量を検出し、
前記少なくとも１つの第２領域を透過した前記第３の光の第２光量を検出する、光検出方法。
【００５１】
［項目１９］
中心波長が第１波長である第１の光を被写体に照射し、
中心波長が前記第１波長よりも長い第２波長である第２の光を前記被写体に照射し、
透過波長の範囲が前記第１波長より長くかつ前記第２波長より短い光学フィルターに、前記被写体を透過または反射した第３の光を透過させ、
前記第１の光の光量と前記第２の光の光量とを変化させて、前記光学フィルターを透過した前記第３の光の光量を検出する、光検出方法。
【００５２】
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。
【００５３】
（第１の実施形態）
図１Ａは、本実施の形態に係る光検出システム１００の模式図である。光検出システム１００は、光源２ａ，２ｂと、集光レンズ７と、光検出装置１２と、制御回路１と、演算回路１１と、を備える。
【００５４】
光源２ａ、２ｂは互いに異なった波長の光３Ａ，３Ｂを被写体４に同時に（または僅かな位相差を持たせて）照射する。例えば、光源２ａは波長λ0−αを中心とするレーザー光であり、光源２ｂは波長λ0＋αを中心とするレーザー光である。光源２ａ，２ｂは、一定の強度の光を連続的に発光してもよいし、パルス光を発光してもよい。波長λ0は任意である。被写体４が生体の場合、波長λ0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」の用語を使用する。
【００５５】
図１Ａに示すように、光源２ａおよび光源２ｂから出射する光３Ａおよび３Ｂが、被写体４の画像化したい断層である平面的な物体８ａに対して等角度θで入射するように、被写体４が光源２ａ、２ｂに対して配置される。具体的には、物体８ａがｘｙ平面上に配置される場合、光３Ａはｚ軸のプラス方向から物体８ａに入射し、光３Ｂはｚ軸のマイナス方向から物体８ａに入射する。
【００５６】
以下において詳細に説明するように、光３Ａおよび３Ｂが被写体４に照射されることによって、被写体４の表面および内部において散乱光５ａ、５Ａが生成する。集光レンズ７は、物体８ａに対してｚ軸上に配置され、散乱光５ａ、５Ａを集光する。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。図に示す例では集光レンズ７は、１つのレンズを備えているが、複数のレンズを備えてもよい。
【００５７】
光検出装置１２は、ｚ軸上の集光レンズ７の像面位置に配置される。光検出装置１２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１２の詳細な構造は後述する。
【００５８】
演算回路１１は、光検出装置１２が検出した信号の演算処理を行う。また、演算処理結果に基づき、ディスプレイ等に表示するための画像データを生成する。演算回路１１は、例えばデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）等の画像処理回路であり得る。
【００５９】
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１２による光の検出、演算回路１１による演算処理、光源２ａ，２ｂの発光光量、点灯タイミング、および連続点灯時間を制御する。制御回路１は、例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）またはマイクロコンピュータ等の集積回路であり得る。制御回路１と演算回路１１は、統合された１つの回路によって実現されていてもよい。
【００６０】
なお、光検出システム１００は、演算回路１１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。
【００６１】
図１Ｂは、光検出装置１２が備える一つの開口に入射する散乱光５の様子を示す。ここで、開口は、例えば、後述する領域９ａ、９Ａに相当する。図２Ａおよび図２Ｂは、光検出装置１２の構成を示す。これらの図における座標（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）は図１Ａと一致している。他の図についても同様である。図２Ｂは光検出装置１２を光の入射する側（ｚ軸のマイナス側）から眺めた平面図であり、図２Ａは、光が入射する方向に沿った面における光検出装置１２の断面図（図２Ｂの破線で囲まれた領域を含むｘｚ面における断面図）である。図２Ｂは、後述する２種類のバンドパスフィルターを含むｘｙ面における断面図であり、図２Ａの断面構造を一つの単位として、単位構造がｘｙ面内で周期的に並んでいる。
【００６２】
光検出装置１２は、光検出層１０と、光学フィルター９とを含み、光学フィルター９を透過した光が光検出層１０に入射する。図２Ａの例ではこれらがｚ方向に積層されている。また、図２Ａの例では、光学フィルター９は透明基板９ｂ上に形成されている。
【００６３】
光検出層１０は、光検出層１０の面内方向（ｘｙ面内）において２次元に配列され、入射した光量に応じた電気信号を出力する複数の検出器１０ａ，１０Ａを備える。光検出層１０は、光が入射する側から、マイクロレンズ１０ｂ（１０Ｂ）、透明膜１０ｃ、配線等の金属膜１０ｄ、Ｓｉまたは有機膜等で形成される感光部を備えている。金属膜１０ｄの隙間にある感光部が検出器１０ａ，１０Ａに相当する。複数のマイクロレンズ１０ｂ、１０Ｂは、１つ１つのマイクロレンズが１つの検出器（１０ａ，１０Ａ）に対向するように配置される。マイクロレンズで集光され、金属膜１０ｄの隙間に入射する光が検出器１０ａ、１０Ａで検出される。
【００６４】
光学フィルター９は波長λ0を中心透過波長とするバンドパスフィルターであり、ｘｙ面内において、複数の検出器１０ａ，１０Ａに対応して２つの領域（第１領域、第２領域）９ａ，９Ａに分割されている。図２Ｃは、光学フィルター９の領域９ａ，９Ａの透過率特性を示している。領域９ａの透過率特性１７ａおよび領域９Ａの透過率特性１７Ａの中心波長はそれぞれλ0であるが、領域９ａの透過率特性１７ａの透過波長半値幅ｗａ（全値半値幅）は領域９Ａの透過率特性１７Ａの透過波長半値幅ｗＡ（全値半値幅）よりも狭い。つまり、透過率特性１７ａおよび透過率特性１７Ａは、互いに異なっており、透過率特性１７ａの透過波長半値幅ｗａは相対的に狭く、透過率特性１７Ａの透過波長半値幅ｗＡは相対的に広い光学フィルター９は、あらかじめ透過波長半値幅が狭い多層膜のバンドパスフィルターを均一に成膜し、一部をエッチング処理して透過波長半値幅を広げる方法で形成できる。バンドパスフィルターはＴｉＯ2またはＴａ2Ｏ5等の高屈折率透明膜とＳｉＯ2またはＭｇＦ等の低屈折率透明膜を交互に積層することで形成される。
【００６５】
光学フィルター９と光検出層１０との間の隙間は狭くてもよい。光学フィルター９と光検出層１０とは密着していてもよい。この隙間（マイクロレンズ（１０ｂと１０Ｂ）の間の空間を含む）に接着剤等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１０ｂ、１０Ｂでのレンズ効果を得るために、マイクロレンズの構成材料は充填される透明媒質よりも充分大きな屈折率を有していてもよい。
【００６６】
図２Ａの領域９ａは図２Ｂの領域９ａ１，９ａ２，９ａ３，９ａ４等に対応し、図２Ａの領域９Ａは図２Ｂの領域９Ａ１，９Ａ２，９Ａ３，９Ａ４等に対応する。つまり、光学フィルター９は、面内方向（ｘｙ面内）に複数の領域９ａと複数の領域９Ａとを有する。複数の領域９ａの各々は、一つの検出器１０ａにそれぞれ対向する。複数の領域９Ａの各々は、一つの検出器１０Ａにそれぞれ対向する。複数の領域９Ａ（９Ａ１〜９Ａ４）は、チェッカーパターンを形成する（図２Ｂ参照）。これらの領域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。領域９ａ（９ａ１〜９ａ４）も同様に、チェッカーパターン、ストライプパターン等を形成している。つまり、領域９Ａのそれぞれは領域９ａの１つと互いに隣接している。
【００６７】
透明基板９ｂは光学フィルター９の光入射側に配置され、ＳｉＯ2等の材料からなる。
【００６８】
光検出装置１２に入射する光５は、透明基板９ｂを経て、光６ａ、６Ａとしてバンドパスフィルターの形成された領域９ａ，９Ａに至る。光６ａは領域９ａを透過し、透過波長半値幅が狭い光６ｄとしてマイクロレンズ１０ｂに入射し、検出器１０ａで検出される。光６Ａは領域９Ａを透過し、透過波長半値幅が広い光６Ｄとしてマイクロレンズ１０Ｂに入射し、検出器１０Ａで検出される。
【００６９】
領域９ａ、９Ａは図１Ｂで示した開口に相当する。領域９ａ、９Ａを通じて、光は直下の検出器１０ａ，１０Ａに検出される。図２Ｂで示される領域９ａ１，９ａ２，９ａ３，９ａ４にそれぞれ対向する検出器、および領域９Ａ１，９Ａ２，９Ａ３，９Ａ４にそれぞれ対向する検出器での各検出光量をｑ１，ｑ２，ｑ３，ｑ４、およびＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４とすると、前者４つは透過波長半値幅が狭い光の検出光量、後者４つは透過波長半値幅が広い光の検出光量である。
【００７０】
領域９ａ１の直下の検出器では透過波長半値幅が広い光が検出されず、領域９Ａ２の直下の検出器では透過波長半値幅が狭い光が検出されない。ここで、領域９ａ１の直下の検出位置で、透過波長半値幅が広い光の検出光量Ｑ０＝（Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３＋Ｑ４）／４（またはＱ０＝（Ｑ１＋Ｑ２）／２）を定義し、領域９Ａ２の直下の検出位置で、透過波長半値幅が狭い光の検出光量ｑ０＝（ｑ１＋ｑ２＋ｑ３＋ｑ４）／４（またはｑ０＝（ｑ１＋ｑ２）／２）を定義する。すなわち、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で検出される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で、光検出層１０を構成する全ての検出領域（光検出層１０を構成する全ての検出器）で透過波長半値幅が狭い光の検出光量と透過波長半値幅が広い光の検出光量を定義できる。つまり、同じ検出器の位置、言い換えれば同じ画素において、透過波長半値幅が狭い光の検出光量と透過波長半値幅が広い光の検出光量を求めることができる。演算回路１１は、光検出層１０を構成する全ての検出器において、透過波長半値幅が狭い光の検出光量と透過波長半値幅が広い光の検出光量とを上記のように定義し、これらの比の値を検出器ごとに算出した値を各検出器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。
【００７１】
なお、本実施形態では、上述した補間演算によって、同じ画素におけるｑ０およびＱ０を求めているが、他の補間演算によって、同じ画素における、透過波長半値幅が広い光の検出光量および透過波長半値幅が狭い光の検出光量を求めてもよい。また、補間演算を行わず、図２Ｂにおける、例えば、領域９ａ１および領域９Ａ１を１つの画素とみなし、領域９ａ１で検出した検出光量と領域９Ａ１で検出した検出光量とを透過波長半値幅が狭い光の検出光量と透過波長半値幅が広い光の検出光量として用いてもよい。
【００７２】
図３Ａから図３Ｃは第１の実施形態において、光の唸りが発生する原理を示す説明図である。集光レンズ７の像面位置（光学フィルター９の面上）では、光源２ａおよび光源２ｂから出射した光３Ａおよび３Ｂは、被写体４の表面および内部において散乱光５ａ、５Ａとなり、光検出装置１２に入射する。集光レンズ７の像面位置においてこれら２つの光は重なり、干渉する。図３Ａ、図３Ｂは、光検出装置１２に入射する干渉前の光５ａおよび５Ａの波形を示している。（式３）、（式４）の定義のもとで、光５ａおよび５Ａの振幅は、それぞれ（式１）、（式２）で表される。
【数１】
2017026611.tif 000003
【数２】
2017026611.tif 000004
【数３】
2017026611.tif 000005
【数４】
2017026611.tif 000006
【００７３】
これらの光を合成すると、（式５）、（式６）、（式７）が成り立つ。
【数５】
2017026611.tif 000007
【数６】
2017026611.tif 000008
【数７】
2017026611.tif 000009
【００７４】
特に光５ａおよび５Ａの振幅の大きさが等しいときには（ａ＝ｂ）、（式８）が成り立つ。このとき合成した光の波形を図３Ｃに示す。
【数８】
2017026611.tif 000010
【００７５】
図３Ｃの波形は唸りの発生を示しており、唸り（変調波）の周期はσ0／２（ほぼ２つ
の波長の差に比例する量）、搬送波の波長はλ0（２つの波長の中間値）になる。
【００７６】
図４Ａから図４Ｃは、第１の実施形態において、被写体内を散乱する光が光検出装置１２の検出面に入射する様子を模式的に示す。
【００７７】
光源２ａからの光３Ａ、光源２ｂからの光３Ｂの伝播方向は面１４に対して対称の位置関係にあり、いずれも面１４に対して角度θで入射する。ここで、面１４は、図１Ａに示すように、物体８ａが位置し、被写体４の画像化したい断層である。この物体８ａを散乱する光が、最終的に集光レンズ７で集光され光検出装置１２で検出される。集光レンズ７の像面に配置された光検出装置１２は面１４とほぼ平行な位置関係にある。
【００７８】
被写体内で散乱は複数回繰り返されるので、１回の散乱だけを見て前方散乱、後方散乱の判定はできないが、実質的な物体８ａと集光レンズ７との位置関係から見て、光３Ａの散乱は後方散乱（すくなくとも後方散乱の頻度が高い）、光３Ｂの散乱は前方散乱（すくなくとも前方散乱の頻度が高い）と見なすことができる。ミー散乱理論によれば、光の散乱方向（散乱強度パターン）は入射方向と波長、及び散乱粒径に依存する。例えば、ミー散乱理論では、光の波長に対して相対的な粒子の大きさが大きくなると前方散乱が後方散乱に比べて急激に増大する。
【００７９】
図４Ｂは、波長λ0−αの光３Ａによる散乱光５ａの散乱強度分布１５ａを模式的に示し、図４Ｃは、波長λ0＋αの光３Ｂによる散乱光５Ａの散乱強度分布１５ｂを模式的に示す。集光レンズ７側に向かう散乱光５ａの振幅ａは、集光レンズ７側に向かう散乱光５Ａの振幅ｂと異なる。この振幅ａ、ｂは（式１）、（式２）におけるａ，ｂに対応する。
【００８０】
図５Ａは第１の実施形態において、唸りによって発生する干渉光の波長と光学フィルターの透過率特性との関係を示す。図５Ａは、光学フィルター９の領域９ａの透過率特性（透過率の波長依存性）１７ａ、光学フィルター９の領域９Ａの透過率特性１７Ａ、光３Ａの波長分布１６ａ、光３Ｂの波長分布１６ｂ、および光３Ａ、３Ｂの干渉によって発生する干渉光の波長分布１６を示す。（式５）に基づき、波長分布１６に示すように、干渉光（搬送波）の波長はλ0−αとλ0＋αとの間にある。
【００８１】
光学フィルター９の領域９ａ、９Ａの透過率特性１７ａ，１７Ａは、光３Ａ、３Ｂの波長分布１６ａ、１６ｂとは、重なっていない。このため、光３Ａ、３Ｂが互いに干渉しない場合には、光３Ａ、３Ｂは光学フィルター９の領域９ａ、９Ａを透過せず、検出器に入射しない。
【００８２】
干渉光（搬送波）の波長は散乱光５ａ、５Ａの振幅ａ、ｂの大きさの比で決まる。例えば、ａ＝ｂであれば干渉光の波長はλ0−αとλ0＋αとの中間の波長であるλ0になる。光学フィルター透過後の透過光量は、波長分布１６と透過率特性１７ａまたは１７Ａとの積で決まる。したがって、散乱光５ａと散乱光５Ａとによる干渉光を、透過率特性１７ａ（透過波長半値幅が狭い）の光学フィルター９の領域９ａに透過させ、光検出装置１２によって検出した光量ｑ０（第１の光量）と、透過率特性１７Ａ（透過波長半値幅が広い）の光学フィルター９の領域９Ａに透過させ、検出した光量Ｑ０（第２の光量）との比（ｑ０／Ｑ０）を求めることによって、波長分布１６の中心波長（λ0＋δ）を推定できる。
【００８３】
波長λ0＋δを見積もることができれば、（式５）の関係から、振幅ａとｂの大きさの比が割り出され、実質的な物体における散乱強度パターン情報を測定できる。たとえば、光量の比（ｑ０／Ｑ０）が１の場合、δ＝０と推定でき、（式５）からａ＝ｂと計算でき、実質的な物体の散乱は等方散乱に近いと推測できる。
【００８４】
演算回路１１は、光検出装置１２の全画素について、光量ｑ０と光量Ｑ０との比（ｑ０／Ｑ０）を求める。演算回路１１は、例えば、比の値に応じた階調または色調で表された全画素の分布画像データを更に生成してもよい。
【００８５】
また、演算回路１１は、透過波長半値幅が広い光の検出光量Ｑ０、透過波長半値幅が狭い光の検出光量ｑ０およびＱ０とｑ０との和、積、平均など、２つの光検出量を用いて演算した値の全画素における分布画像データを生成してもよい。この分布画像データは、被写体４の観察したい断層の散乱強度画像として表示させることができる。また、上述した比の値と、光量ｑ０、Ｑ０等の光検出量との積を求めた画像データを生成してもよい。
【００８６】
さらに、演算回路１１は、光量ｑ０と光量Ｑ０との比値が所定の閾値以上である検出器における光量Ｑ０、光量ｑ０を用いて、上述した分布画像データを生成し、比の値が所定の閾値より小さい検出器における光量Ｑ０、光量ｑ０を用いて、別の分布画像データを生成してもよい。これにより、被写体４の観察したい断層における散乱体の特性が類似する部分の画像を複数得ることができる。閾値を２以上設定し、２以上の分布画像データを生成してもよい。
【００８７】
このように本実施形態によれば、２つの光を用いて被写体に光を照射し、被写体を透過または反射した光による干渉光を生成させ、干渉光を透過波長半値幅が互いに異なる第１領域および第２領域を有する光学フィルターに透過させ、第１領域および第２領域を透過した光の第１および第２の光量をそれぞれ検出する。このため、第１および第２の光量の比から干渉光の中心波長が推定でき、さらに被写体における前方散乱と後方散乱との割合を推定することができる。よって、被写体の散乱強度パターン情報、すなわち被写体の粒子性あるいは散乱特性に関する情報を取得することができる。
【００８８】
また、被写体４の画像化したい断層である面１４は、いわば光３Ａ、３Ｂの対称面に相当する。特に光３Ａ、３Ｂがパルス光の場合、これらの光を交差するように発光させると、対称面は空間にひとつしか存在しない。パルス光を周期的に発光させる場合は、パルス周期に応じた間隔で複数の対称面が形成されるが、集光レンズ７の被写界深度の範囲には対称面はひとつしか存在しない。対称面の位置は、パルス光の位相関係をずらすことで、対称面の法線方向（図４Ａのｚ方向）にシフトできる。
【００８９】
上述した光量ｑ０および光量Ｑ０の少なくとも一方が検出できる場合光３Ａと光３Ｂとの干渉による唸りが発生しており、唸りを引き起こす光の元は、被写体内の単一の対称面上からの散乱光である。すなわち、被写体内の特定の深さの強度情報、散乱強度パターン情報を取得していることになる。このように従来例が特定の深さの散乱光の強度情報の測定だけであったのに対し、本実施形態では散乱強度パターン情報をも取得でき、強度情報、散乱強度パターン情報の２つを掛け合わせることで、被写体内部の情報を正確に知ることができる。
【００９０】
なお、上述の実施例では光学フィルター９を２つの領域９ａ，９Ａに分割したが、２つ以上の領域で有ってもよい。このとき、中心透過波長が波長λ0からずれている分割領域
が含まれてもよく、この領域に対応した検出器の出力を用いて、波長分布１６の中心波長のずれδの極性（正負）を判定できる。
【００９１】
（第２の実施形態）
本実施の形態は、光学フィルターのパターニングが異なるだけで、その他の構成は全て第１の実施形態と同じなので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。
【００９２】
図６Ａは領域９Ａとなる光学フィルターのパターニングが異なる形態を示す図である。第１の実施形態では、領域９ａ（または領域９Ａ）に対し、ひとつのマイクロレンズ１０ｂ（または１０Ｂ）、およびひとつの検出器１０ａ（または１０Ａ）が対応していたが、本実施形態では、領域９ａ（または領域９Ａ）に対し、２つのマイクロレンズ１０ｂと１０ｂ’（または１０Ｂと１０Ｂ’）、および２つの検出器１０ａと１０ａ’（または１０Ａと１０Ａ’）が対応する。２つの検出器１０ａと１０ａ’（または１０Ａと１０Ａ’）は電気的に導通される。なお、領域９ａ（または領域９Ａ）に対し、３つ以上のマイクロレンズ１０ｂ（または１０Ｂ）、および３つ以上の検出器１０ａ（または１０Ａ）が対応してもよい。また、領域９ａ，９Ａのパターニングはピッチの異なるものを組み合わせてもよい。例えば、図６Ｂでは領域９ａ（または領域９Ａ）がピッチの異なる２つのチェッカーパターンを形成し、図６Ｃではピッチの異なる２つのストライプパターンを形成している。いずれの場合も、ピッチの狭いパターンよりもピッチの広いパターンの方が、１つの領域９ａ（または領域９Ａ）に対応するマイクロレンズおよび検出器の数が多い。例えば、ピッチの狭いパターンにおいては、ｘ軸方向で１つの領域９ａ（または領域９Ａ）に１つのマイクロレンズ、および１つの検出器が対応する。また、ピッチの広いパターンにおいては、ｘ軸方向で１つの領域９ａ（または領域９Ａ）に２つのマイクロレンズ、および２つの検出器が対応する。
【００９３】
（第３の実施形態）
本実施の形態は、光学フィルター９が均一でパターニングが無い点で、第１の実施形態と異なる。光学フィルター９以外の構成は第１の実施形態と同じであるので、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。本実施の形態における光学フィルター９は、波長λ0を中心透過波長とする均一なバンドパスフィルターである。
【００９４】
図５Ｂは第３の実施形態において、唸りによって発生する干渉光の波長と光学フィルターの透過率特性との関係を示す。図５Ｂは、光学フィルター９の透過率特性１７、光３Ａの波長分布１６ａ、光３Ｂの波長分布１６ｂ、および光３Ａ、３Ｂの干渉によって発生する干渉光の波長分布１６を示す。第１の実施形態と同様に、（式５）に基づき、波長分布１６に示すように、干渉光の波長はλ0−αとλ0＋αとの間にある。
【００９５】
光学フィルター９の透過率特性１７は、光３Ａ、３Ｂの波長分布１６ａ、１６ｂとは重なっていない。このため、光３Ａ、３Ｂが互いに干渉しない場合には、光３Ａ、３Ｂは光学フィルター９を透過せず、検出器に入射しない。
【００９６】
干渉光（搬送波）の波長は散乱光５ａ、５Ａの振幅ａ、ｂの大きさの比で決まる。例えば、ａ＝ｂであれば干渉光の波長はλ0−αとλ0＋αとの中間の波長であるλ0になり、振幅ａが振幅ｂより大きい場合には、干渉光の波長はλ0−α側に近づき、振幅ｂが振幅ａより大きい場合には、干渉光の波長はλ0＋α側に近づく。
【００９７】
光学フィルター透過後の透過光量は、波長分布１６と透過率特性１７との積で決まる。したがって、光検出装置１２により検出される画像分布には、振幅ａ、ｂの比率が反映される。振幅ａ、ｂはそれぞれ光源２ａ，２ｂの出力強度に比例するので、光源２ａ，２ｂの出力強度を調整して、光源２ａ，２ｂの出力強度の比をパラメータにして得られる画像分布を分析することにより、被写体の散乱強度パターン情報を測定することができる。光源２ａ，２ｂの出力強度の調整は、例えば、光源２ａの出力強度と光源２ｂの出力強度との和が一定の条件で、光源２ａ，２ｂの出力強度比を変えてもよく、光源２ａの出力強度が一定の条件で、光源２ｂの出力強度を変えてもよく、光源２ｂの出力強度が一定の条件で、光源２ａの出力強度を変えてもよい。
【００９８】
演算回路１１は、光検出装置１２の全画素について、検出光量を求める。演算回路１１は、例えば、光源２ａ，２ｂの出力強度比の値に応じた階調または色調で表された全画素の分布画像データを更に生成してもよい。
【００９９】
このように本実施形態によれば、２つの異なる波長の光を用いて被写体に光を照射し、被写体を透過または反射した光による干渉光を生成させ、干渉光を均一な光学フィルターに透過させ、透過光の光量を検出する。このため、検出光量から干渉光の中心波長が推定でき、さらに被写体における前方散乱と後方散乱との割合を推定することができる。よって、被写体の散乱強度パターン情報、すなわち被写体の粒子性あるいは散乱特性に関する情報を取得することができる。また、第１の実施形態と同様に、パルス光源と組み合わせることで、被写体内部の断面情報を高精度、高解像に分析することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本開示は、被写体からの光の散乱強度と散乱強度パターンの状態を面内の分布情報として検出できる光検出方法などとして利用でき、例えば、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、パルス光源と組み合わせることで、被写体内部の断面情報を高精度、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、散乱強度パターン分布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】
【０１０１】
１００        光検出システム
１            制御回路
２ａ、２ｂ    光源
３Ａ、３Ｂ    出射光
４            被写体
５、５ａ、５Ａ    散乱光
７      集光レンズ
８ａ    物体
８ｂ    像面位置の像
９ａ    光学フィルターの領域
９Ａ    光学フィルターの領域
１０    光検出層
１１    演算回路
１２    光検出装置
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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