本公開涉及光檢測裝置、光檢測系統以及光檢測方法等。

背景技術：

光為電磁波，除了波長、強度以外，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測定被攝體的方法，例如可列舉“光學の原理”(束海大學出版會、p.482、m·ボルンほか)(“光學原理”(東海大學出版社、p.482、m·波恩等))所示的邁克爾遜的干涉儀。

技術實現要素：

本公開的一形態所涉及的光檢測裝置具備：光檢測器，具有主面，包含沿著所述主面配置的多個第1檢測器以及多個第2檢測器；光耦合層，配置在所述光檢測器上或者上方；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：透光區域、以及與所述透光區域相鄰的遮光區域。所述透光區域與所述多個第1檢測器中包含的兩個以上的第1檢測器對置。所述遮光區域與所述多個第2檢測器中包含的兩個以上的第2檢測器對置。

上述的概括或者具體的形態可以通過系統、方法、集成電路、計算機程序或者記錄介質來實現。或者，也可以通過系統、裝置、方法、集成電路、計算機程序以及記錄介質的任意組合來實現。

附圖說明

圖1a是本公開的研討例所涉及的光檢測系統100的示意圖。

圖1b表示入射至光檢測裝置13所具備的一個透光區域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裝置13的剖視圖。

圖2b是表示與研討例中的包含光檢測裝置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域9a以及遮光區域9a的圖案的俯視圖。

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

圖3c是表示研討例中的各構成要素的位置關系的剖視圖。

圖4a是表示研討例中的電磁解析的構成的剖視圖。

圖4b是表示在研討例中單脈沖振蕩的入射光通過光耦合層12并被光檢測器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光耦合層12并被光檢測器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光耦合層12并被光檢測器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光耦合層12并被光檢測器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光耦合層12并被光檢測器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光耦合層12并被光檢測器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光耦合層12并被光檢測器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透光區域9a的光、與位于其下方的三個檢測器10a、10a、10a’之間的位置關系的剖視圖。

圖5b是表示對入射光的隨機系數a與檢測信號之間的關系進行解析后的結果的圖。

圖6表示入射至圖5a所示的透光區域9a之一的波串的一例。

圖7a表示對研討例進行的解析中的整體的光學配置。

圖7b是表示在對研討例進行的解析中獲得的光強度的分布的圖。

圖7c是表示在對研討例進行的解析中獲得的光程長度的平均的分布的圖。

圖7d是表示在對研討例進行的解析中獲得的光程長度的標準偏差的分布的圖。

圖7e表示在對研討例進行的解析中獲得的檢測信號的分布的例子。

圖7f表示在對研討例進行的解析中獲得的檢測信號的分布的另一例。

圖8a是表示本公開的實施方式中的透光區域9a以及遮光區域9a的排列圖案的俯視圖。

圖8b是表示本公開的實施方式中的位于透光區域9a以及遮光區域9a的正下方的多個檢測器10a、10b、10a、10b的排列的俯視圖。

圖8c是與示意性地表示本公開的實施方式中的透光區域9a以及遮光區域9a和檢測器10a、10b、10a、10b的配置關系的xz面平行的剖視圖。

圖9a是示意性表示作為第1現有例的邁克爾遜的干涉儀200的圖。

圖9b是用于說明利用干涉儀200得到的光的干涉性或者相位的評價方法的圖。

圖10是表示從光源30射出并沿著z方向傳播的光在某時刻t0的情形的概念圖。

圖11a是用于說明以波長λ0為中心的光的、波長的擴展(縱模寬度)與相干長度之間的關系的第1圖。

圖11b是用于說明以波長λ0為中心的光的、波長的擴展(縱模寬度)與相干長度之間的關系的第2圖。

圖11c是用于說明以波長λ0為中心的光的、波長的擴展(縱模寬度)與相干長度之間的關系的第3圖。

圖11d是用于說明以波長λ0為中心的光的、波長的擴展(縱模寬度)與相干長度之間的關系的第4圖。

圖11e是用于說明以波長λ0為中心的光的、波長的擴展(縱模寬度)與相干長度之間的關系的第5圖。

圖12a表示第2現有例中的光檢測系統300的示意性的剖視圖。

圖12b是表示圖12a所示的光檢測系統300的、光源42的振蕩與光檢測器50的檢測信號之間的關系的說明圖。

符號說明

100光檢測系統

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實質性的物體

8b像面位置的像

9光耦合層

9a透光區域

9a遮光區域

10光檢測器

11a、11a微透鏡

13光檢測裝置

14運算電路

具體實施方式

在說明本公開的實施方式之前，下面說明對測定光的干涉性或者相位的以往的方法進行詳細研討后的結果。

圖9a是示意性地表示作為第1現有例的邁克爾遜的干涉儀200的圖。圖9b是用于說明利用該干涉儀200得到的光的干涉性或者相位的評價方法的圖。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器36(光32d)。光檢測器36檢測光32d和光32d干涉而獲得的光。第2反射鏡34a構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相對于光32d的相對相位變化。

圖9b表示由光檢測器36檢測的電信號的一例。在圖9b中，縱軸表示由光檢測器36檢測的信號強度，橫軸表示時間。如圖9b所示，隨著時間的經過(即，反射鏡34a的位移)，信號強度在a～b的范圍內變化。在此，將(b-a)/(b+a)的值稱作干涉中的對比度，由該值來定義光31的干涉性(相干)的程度。對比度的值伴隨著第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，在由光檢測器36檢測的信號強度中，與被攝體的形狀相應的強度差被表現為空間上的分布，形成有所謂的干涉條紋。能夠通過測定該干涉條紋的形狀或者間隔來計測被攝體的形狀(相位信息)。

圖10是用于說明光的干涉現象的圖。圖10是表示從光源30射出并沿著z方向傳播的光在某時刻t0的情形的概念圖。如圖10所示，從光源30陸續射出波串37a、37b等。波串的長度σ0稱作相干長度。在一個波串內波是連續的，波長也均勻。若波串不同，則相位的相關性會消失(在波串37a中相位為60，在波串37b中相位為δ0’，δ0≠δ0’)、有時波長也不同(在波串37a中波長為λ0，在波串37b中波長為λ0’，λ0≠λ0’)。例如，在圖9a所示的光學系統中，考慮調整第2反射鏡34a的位移來使得圖10所示的波串37a之中的部分37a和部分37a’發生干涉的情況。在部分37a內的波和部分37’內的波之中，波長相等，波的相位差也在時間上穩定(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)也在時間上穩定(維持某明亮度)。即，干涉光根據相位差的量(反射鏡34a的位移)而看起來較亮或者看起來較暗(該狀態稱作相干)。下面，考慮使得波串37a的部分37a和波串37b的部分37b發生干涉的情況。此時，不保證部分37a內的波和部分37b內的波的波長相等，這兩個波的相位差也在時間上隨機變化。因此，干涉后的光的明暗(干涉光的振幅的大小)在時間上隨機變化。該變化以飛秒的時間標度產生。因此，干涉光高速地反復明暗，人眼只能看到平均的明亮度(該狀態稱作非相干)。激光光的波串長，相干長度為幾mm～幾百m程度，是相干光的代表。另一方面，太陽光的波串短，相干長度為1μm程度(參照后述的與圖11a～11e有關的說明)，是非相干光的代表。在以如圖9a那樣的構成使得光發生干涉的情況下，若使用如激光那樣相干長度長的光，則在相同的波串內發生干涉的概率變高，因此對比度提高(即，上述的對比度的值接近1)。另一方面，若使用如太陽光那樣相干長度短的光，則在不同的波串間發生干涉的概率變高，因此對比度下降(即，上述的對比度的值接近0)。

圖11a～圖11e表示以波長λ0為中心的光的、波長的擴展(縱模寬度)與相干長度之間的關系。圖11a表示以波長λ0為中心且波長的擴展為零的情況。在該情況下，如圖11b所示，相干長度變得無限大。圖11c表示以波長λ0為中心且波長的擴展(半值寬度)為δλ的情況。在該情況下，如圖11d所示，相干長度σ0成為λ0²/δλ。縱模寬度與相干長度存在傅里葉變換的關系。該定理稱作維納-辛欽定理。這能夠如下那樣進行說明。圖11e將以波長λ0為中心且波長的擴展為δλ的光置換為波長λ0-δλ/2的光26和波長λ0+δλ/2的光27這兩個光來表示。光26和光27干涉而產生的節拍的周期為λ0²/δλ，載波的波長成為光26的波長和光27的波長的平均值λ0。在節拍的周期內，光的振動波形均勻地連續，但若周期不同，則光的振動波形失去連續性，相位的相關性也消失。即，節拍的周期λ0²/δλ成為相干長度。太陽光為非相干的原因在于波長的擴展(縱模寬度)δλ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成為λ0²/δλ＝1.0μm。

接下來，將與“近赤外生體分光法の展望-1μm波長域の可能性”(第14回醫用近赤外線分光法研究會、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次醫用近紅外線分光法研究會、p.139-144、西村吾朗))所公開的光檢測系統類似的構成作為第2現有例來說明。第2現有例中的光檢測系統按照光的每一傳播距離來測定光的強度分布。圖12a表示第2現有例中的光檢測系統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λ0的光43照射至被攝體44。其結果，在被攝體44的表面或者內部所產生的散射光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對應地，在透鏡的物側存在實質性的物體(物點的匯集)48a。在像面位置配置有光檢測器50。光檢測器50是多個像素的集合體，按照每個像素來檢測所入射的光的光量。光源42與控制器41連接，由控制器41來控制發光。由光檢測器50檢測出的光量作為檢測信號而在運算電路51中處理。控制器41以及運算電路51由計算機52一并控制。

圖12b是表示圖12a所示的光檢測系統300的、光源42的振蕩與光檢測器50的檢測信號之間的關系的說明圖。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產生的光43在被攝體44的內部散射并被光檢測器50接收，被檢測為信號53。在圖12b中，縱軸表示光源42的振蕩強度或者光檢測器50的檢測強度，橫軸表示經過時間。檢測信號53受散射所引起的光程長度的偏差的影響而使得時間寬度比原始的脈沖43a寬。檢測信號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。輸出53a之后的時間t0～t1之間的輸出53b是在被攝體44的內部散射且散射距離短的光45b的信號。輸出53b之后的時間t1～t2之間的輸出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對檢測信號53進行時間分割，從而能夠將信號53a、53b、53c的輸出分離開來檢測。由于光按照輸出53a、53b、53c的順序通過被攝體的較淺的一側～較深的一側，因此能夠將深度不同的信息分離開來分析。

根據本申請發明者們的研討，為了利用作為第1現有例的邁克爾遜的干涉儀200來測定光的干涉性(相干)的程度或者相位，需要來自反射鏡34a的參照光32b、32c，構成變得復雜。

另一方面，根據本申請發明者們的研討，由于作為第2現有例的光檢測系統在時間分割寬度上存在限度，因此無法在診斷時充分確保深度方向的分辨率。例如，若將時間分割寬度設為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造的對象的診斷或者檢查。

以下，在說明本公開的實施方式之前，說明為了解決現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系統100的示意圖。光檢測系統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14。

光源2向被攝體(對象物)4照射一定的相干長度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可以連續地發出一定的強度的光，也可以發出脈沖光。光源2所發出的光的波長是任意的。在被攝體4為生物體的情況下，光源2的波長可設定為，例如大致650nm以上且大致950nm以下。該波長范圍因在體內的吸收率較低而被熟知。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，不僅只是可見光，關于紅外線也可使用“光”這一用語。

聚光透鏡7配置在被攝體4與光檢測裝置13之間。聚光透鏡7對光源2向被攝體4照射光并在被攝體4的表面或者內部產生的散射光5a、5a進行聚光。被聚集的光在聚光透鏡7的像面位置成像為像8b。與像8b對應地，在透鏡的物側存在實質性的物體(物點的匯集)8a。在圖1a所示的例子中，雖然聚光透鏡7具備一個透鏡，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聚集的散射光5a、5a進行檢測。關于光檢測裝置13的詳細構造將后述。

運算電路14與光檢測裝置13連接，進行利用了表示光檢測裝置13檢測出的光量的電信號的運算處理。運算電路14例如可為數字信號處理器(dsp)等圖像處理電路。

控制電路1與運算電路14以及光源2連接。控制電路1例如通過執行記錄在存儲器中的程序，由此來控制光檢測裝置13的光檢測、運算電路14的運算處理、光源2的發光光量、點亮定時、連續點亮時間、或者發光波長或相干長度。控制電路1例如可以是中央運算處理裝置(cpu)或者微型計算機(微機)等的集成電路。控制電路1以及運算電路14可以由綜合的一個電路來實現。

光檢測系統100除了圖示的構成要素以外，例如還可以具備顯示運算電路14運算處理后的結果的顯示器。

如后所述，光檢測裝置13具有與多個檢測器(也有時稱作“光檢測單元”)對置的多個透光區域以及多個遮光區域。從被攝體入射的光透過透光區域但在遮光區域被遮光。透過了一個透光區域的光入射至與該透光區域對置的一個檢測器。

圖1b表示入射至光檢測裝置13所具備的一個透光區域9a的散射光5的情形。被攝體4為散射體。在被攝體4的內部傳播的光線以衰減系數μa來衰減，以散射系數μs來反復散射。圖1b作為一例而示出從兩個不同的位置向透光區域9a入射了兩束光線的情形。入射至透光區域9a的這些光會入射至與透光區域9a對置的檢測器，來檢測其光量。

圖2a以及圖2b表示本研討例中的光檢測裝置13的構成。在這些圖中，為了便于說明，示出正交的三個軸(x軸、y軸、z軸)(關于其他圖也同樣)。圖2a是沿著光入射的方向的面處的光檢測裝置13的剖視圖。圖2b是表示與包含光檢測裝置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的虛線所包圍的區域的xz面平行的剖面。將圖2a的剖面構造作為一個單位構造，該單位構造在xy面內呈二維地周期性排列。

如圖2a所示，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，它們沿著z方向層疊。此外，在圖2a的例子中，光檢測裝置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的帶通濾波器9p。

光檢測器10具備在光檢測器10的面內方向(沿著xy面的方向)上呈二維排列的多個檢測器(光檢測單元)10a、10a。光檢測器10從光入射的一側起具備微透鏡11a、11a、透明膜10c、布線等金屬膜10d、si或者有機膜等所形成的感光部。位于金屬膜10d的間隙的感光部相當于檢測器10a、10a。各檢測器10a、10a在從光源2射出的光的波段具有檢測靈敏度。多個微透鏡11a、11a分別配置為與多個檢測器10a、10a之中的一個檢測器對置。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等構成。第2透明層12b例如由ta2o5等構成。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。在本說明書中，有時將第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。在本公開中，“低折射率”以及“高折射率”的用語只是表示折射率的相對關系，并非限定該層的絕對折射率的值。

光檢測裝置13也可以具有將高折射率透明層12b和低折射率透明層12c依次進一步重復的構造。圖2a的例子中的光檢測裝置13具有將高折射率透明層12b和低折射率透明層12c重復合計6次的構造。由于高折射率透明層12b被低折射率透明層12c、12a夾著，因此作為波導層來發揮功能。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中也被依次轉印。在針對層疊方向而透明層12b、12c的成膜的指向性高的情況下，通過將光柵的xz剖面設為s字或者v字狀，從而易于維持形狀的轉印性。另外，光柵12d至少設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(波導光)耦合。

光耦合層12與光檢測器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具有多個遮光區域9a和多個透光區域9a。在圖2a的例子中，通過在后述的透明基板9b上圖案化由al等構成的金屬反射膜，由此形成遮光區域9a以及透光區域9a。即，形成有金屬反射膜的區域為遮光區域9a，未形成金屬反射膜的區域為透光區域9a。另外，遮光區域9a至少在光耦合層的一側具有光反射性即可。圖2a所示的透光區域9a對應于圖2b所示的透光區域9a1、9a2、9a3、9a4等。圖2a所示的遮光區域9a對應于圖2b所示的遮光區域9a1、9a2、9a3、9a4等。即，遮光膜9在遮光膜9的面內方向(xy面內)具有多個遮光區域9a和多個透光區域9a。多個遮光區域9a分別與一個檢測器10a對置。多個透光區域9a分別與一個檢測器10a對置。如圖2b所示，多個遮光區域9a(9a1～9a4)形成方格圖案。這些遮光區域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：多個遮光區域9a在一個方向(例如x方向或者y方向)上排列，與之相鄰地多個透光區域9a在該方向上排列，進而與之相鄰地多個遮光區域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透光區域9a以及多個遮光區域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。透明基板9b例如由sio2等透光性的材料構成。帶通濾波器9p配置在透明基板9b的光入射側。帶通濾波器9p在入射的光5之中選擇性地僅使波長λ0附近的光透過。波長λ0為從光源2射出的光在空氣中的波長。在光源2射出給定的波段的光的情況下，波長λ0例如為中心波長。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的偏振光過濾器，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的偏振光過濾器。通過將這種偏振光過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。其結果，能夠提高在后面參照圖5b所說明的相干的程度的檢測的精度。特定的偏振的光例如可以為電場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。

入射至光檢測裝置13的光5經由帶通濾波器9p以及/或者偏振光過濾器、透明基板9b，作為光6a、6a而到達形成有反射膜的遮光區域9a和除去了反射膜的透光區域9a。光6a被遮光區域9a遮光，但光6a透過透光區域9a并入射至光耦合層12。入射至光耦合層12的光6a經由低折射率透明層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內產生波導光6b。

(式1)sinθ＝n-λ0/λ

在此，n為關于波導光6b的有效折射率，θ為相對于入射面(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，波導光6b在xy面內沿著x方向傳播。

透過高折射率透明層12b并入射至其下層的光的成分當入射至位于下層側的各高折射率透明層12b時，以與(式1)相同的條件產生波導光6c。另外，雖然在全部高折射率透明層12b中產生波導光，但在圖2a中僅代表性示出在兩個層產生的波導光。在下層側產生的波導光6c也同樣在xy面內沿著x方向傳播。波導光6b、6c相對于波導面(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行傳播。該放射光6b1、6c1在遮光區域9a的正下方處朝向上方(反射膜側)的成分由遮光區域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光6b、6c。該波導光6b、6c也生成新的放射光6b1、6c1，反復進行這些動作。作為整體，在透光區域9a的正下方處，未成為波導光的成分(實際上其中還包括波導之后最終被放射的成分，但該成分也作為未成為波導光的成分而具有特征)透過光耦合層12，作為透過光6d而入射至微透鏡11a，由檢測器10a來檢測。在區域9a的正下方處，成為波導光的成分被放射，作為放射光6d而入射至微透鏡11a，由檢測器10a來檢測。

透光區域9a相當于圖1b所示的透光區域。透過了透光區域9a的光分支成朝向正下方的檢測器10a的光和朝向左右的檢測器10a的光，分別被檢測。將圖2b所示的透光區域9a1、9a2、9a3、9a4分別對置的4個檢測器、以及遮光區域9a1、9a2、9a3、9a4分別對置的4個檢測器中的檢測光量，分別設為q1、q2、q3、q4、以及q1、q2、q3、q4。前4個是未成為波導光的光的檢測光量，后4個是成為波導光的光的檢測光量。在透光區域9a1的正下方的檢測器10a中無法檢測成為波導光的光的光量，在遮光區域9a2的正下方的檢測器10a中無法檢測未成為波導光的光的光量。

在此，定義在透光區域9a1的正下方的檢測位置處成為波導光的光的檢測光量q0＝(q1+q2+q3+q4)/4(或者q0＝(q1+q2)/2)，定義在遮光區域9a2的正下方的檢測位置處未成為波導光的光的檢測光量q0＝(q1+q2+q3+q4)/4(或者q0＝(q1+q2)/2)。即，在某區域(遮光區域或者透光區域)中，定義以該區域為中心而在x方向以及/或者y方向上相鄰的區域(像素)的正下方的檢測位置處能檢測的光量的平均值。通過將該定義應用于全部區域，從而能夠在構成光檢測器10的全部檢測區域(檢測器)中定義未成為波導光的光的檢測光量以及成為波導光的光的檢測光量。運算電路14在構成光檢測器10的全部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成為波導光的光的檢測光量。并且，將按照各個檢測器算出它們的比值(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，分配給相當于各檢測器的像素來進行生成圖像等的運算處理。

圖3a以及圖3b表示透光區域9a以及遮光區域9a的圖案、與位于它們的正下方的檢測器10a、10a之間的關系。圖3a是表示透光區域9a以及遮光區域9a的圖案的俯視圖。圖3b是表示位于透光區域9a以及遮光區域9a的正下方的檢測器10a、10a的俯視圖。圖3c是表示它們的位置關系的剖視圖。檢測器10a以及檢測器10a分別位于透光區域9a以及遮光區域9a的正下方。若將透光區域9a的正下方的檢測區域設為p0，將遮光區域9a的正下方的檢測區域設為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中用實線表示的像素區域13a之中，檢測區域p0以及p1各包含兩個，在用虛線表示的像素區域13b之中，檢測區域p0、p1也各包含兩個。如此，無論使像素區域在xy面內如何偏離與遮光區域9a的寬度(＝w)對應的量，雖然會出現位置關系的調換，但區域p0、p1必定各包含兩個。如前所述，關于檢測光量，通過計算式1所示的q0以及q0來進行插補處理。若分辨率以像素尺寸來決定，則分辨率成為作為像素區域13a、13b的尺寸的2w×2w，但無論像素在xy面內的哪個方向上移動寬度w，相同的插補處理均成立，因此插補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光耦合層12并被光檢測器10接收的情形。圖4a表示與圖2a相同的剖視圖。圖4b～4h是按照時間經過的順序排列對應于圖4a而繪制的基于fdtd(finite-differencetime-domain：有限差分時域)法的光強度分布的電磁解析的結果的圖。在本解析中，將透光區域9a以及遮光區域9a的x方向的寬度w設為5.6μm，將光柵的間距設為0.46μm，將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λ0＝850nm的s偏振光的光6a透過了透光區域9a。在圖4c中，光6a的振蕩結束，另一方面，產生了在層疊的高折射率透明層12b內傳播的波導光6b、6c，未成為波導光的成分直接透過光耦合層12，作為光6d而入射至微透鏡11a。在圖4d中，波導光6b、6c上下放射光6b1、6c1并傳播至遮光區域9a之下。另一方面，透過光6d被微透鏡11a聚光至檢測器10a之上。在圖4e中，透過光6d入射至檢測器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，透過光6d以及放射光6d被聚光并分別入射至檢測器10a、10a。

另外，由圖4e～圖4h可知，波導光6b、6c在遮光區域9a之下的范圍未完全放射，一部分以波導光的狀態到達相鄰的右側的透光區域的范圍。放射損失系數(波導光的放射容易度)在增大光柵的深度時變大。由此，若增大遮光區域9a之下的區域內的光柵的深度，則放射光量增加，能夠進一步增大檢測光量。

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

圖5b是表示對入射光的隨機系數a與檢測信號之間的關系進行解析后的結果的圖。將位于四個透光區域9a的中間的遮光區域9a的正下方的檢測器設為10a，將在其兩側相鄰的兩個透光區域9a的正下方的檢測器設為10a、10a’，將它們的檢測光量分別設為p1、p0、p0’，檢測信號用2p1/(p0+p0’)來定義。在圖5b中，菱形標記表示te模式入射(s偏振光)的條件下的解析結果，四邊形標記表示tm模式入射(p偏振光)的條件下的解析結果，三角形標記表示tem模式入射(隨機偏振光、圓偏振光、或者45度方向的偏振光)的條件下的解析結果。在te模式入射以及tem模式入射的條件下，隨著系數a增大而檢測信號下降。a＝0相當于相干且相位一致的情況，a＝1相當于非相干的狀態。根據圖5b所示的結果，能夠基于檢測信號2p1/(p0+p0’)的大小來獲知入射光的相干的程度(相位的隨機性)。另外，雖然在圖5b中未示出，但檢測信號與相位差具有相關，因此基于檢測信號也能夠計測相位的差異。在該例子中，作為檢測信號而利用了2p1/(p0+p0’)，但也可以將其他的信號作為檢測信號。運算電路14在將由與透光區域9a對置的檢測器檢測的光量設為第1光量p0且將由與遮光區域9a對置的檢測器10a檢測的光量設為第2光量p1時，作為上述檢測信號可以輸出(1)表示第2光量p1與第1光量p0之比p1/p0的信號、(2)表示第1光量p0相對于第1光量p0與第2光量p1之和的比例p0/(p0+p1)的信號、以及(3)表示第2光量p1相對于第1光量p0與第2光量p1之和的比例p1/(p0+p1)的信號當中的至少一個信號。這些檢測信號均與隨機系數a具有相關，因此能夠基于檢測信號來獲知入射光的相干的程度。

圖6表示入射至圖5a所示的透光區域9a之一的波串的一例。光源2射出一定的相干長度σ0的光。若假設在被攝體4內相干長度不變化，則入射至透光區域9a的波串15a、15b也全部具有相同的相干長度σ0。但是，由于散射，波串15a、15b在不同的定時入射至透光區域9a。在波串15a、15b之后連著相干長度σ0相同但相位不同的波串。如圖6所示，若兩個同一波長的波串15a、15b隨機錯開相位來連續入射，則它們發生干涉，從而形成三個波串15a、15b、15c。波串15c是波串15a和15b重疊并發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波長均一致，并且合成波(波串15a、15b、15c)的波長的擴展(縱模寬度)與原始的波串15a、15b相比也未改變。即，在時間相干中定義的相干長度不變化(參照圖11a～11e)。但是，在波串15a、15b、15c之間，完全不具有相位的相關性。波的連續性、即相位連續的波的長度在實際效果上短于原始的σ0。

接下來，參照圖7a～圖7f，說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計算入射光的強度分布的結果。

圖7a表示本解析中的整體的光學配置以及光線追蹤的情形。圖7b～7d表示將檢測位置處的影像8b分為20×20的區域進行分析后的結果。圖7b表示光強度分布，圖7c表示光程長度的平均分布，圖7d表示光程長度的標準偏差分布。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4d。在表1中示出各自的吸收系數(1/mm)、散射系數(1/mm)、各向異性散射參數以及膜厚(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】

解析區域在xy方向上為60mm×60mm，在z方向上為22mm，超過該區域來傳播的光線從計算之中排除。關于入射光3，假定以從頭皮4a的表面的中心(x＝y＝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。關于檢測，在與頭皮4a的表面相距1000mm的位置處設置聚光透鏡7，根據將物側數值孔徑(＝sinα)設為0.1而取入的光線，算出了像面位置的像8b。圖7b～7d所示的檢測對象區域是以從頭皮4a的表面的中心(x＝y＝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的范圍內的區域。通過計算求出了來自該區域的散射光的分布。在圖7b中，越白則強度越大，在圖7c以及圖7d中，越白則值越大。y＞0的區域相當于氧合血紅蛋白層，y＜0的區域相當于還原血紅蛋白層。針對圖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，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實的位置相反。

在光源2振蕩相干長度σ0的光時，若光程長度的標準偏差為相干長度σ0以下，則接收的光位于相同的波串內的可能性高，相位的相關性高。在該情況下，接收的光中明處和暗處混雜出現。另一方面，若光程長度的標準偏差為σ0以上，則接收的光的波串不同的可能性高，相位的相關性消失(參照圖10)。在該情況下，接收的光與場所無關地成為均勻的明亮度。如參照圖5b所說明的那樣，入射光的相干的程度與檢測信號2p1/(p0+p0’)、p1/p0、p1/(p0+p1)等有關。因而，能夠基于檢測信號的大小來判定入射光的標準偏差是否為相干長度σ0以上。

圖7e以及圖7f表示檢測信號(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。圖中的黑色區域表示檢測信號一律較小的區域。在圖7e所示的σ0＝18.5mm的例子中，在光程長度的標準偏差超過18.5mm的區域(黑色區域)內檢測信號變小。另一方面，在圖7f所示的σ0＝18.0mm的例子中，在光程長度的標準偏差超過18.0mm的區域(黑色區域)內檢測信號變小。因此，在圖7f的例子中，與圖7e的例子相比，檢測信號變小的區域(黑色區域)更寬。在圖7e以及圖7f中，在黑色區域以外的區域內，在面積窄的范圍中混雜著檢測信號大的場所和檢測信號小的場所，根據位置而檢測信號的大小不規則地變化。通過將相干長度σ0設為參數來對黑色區域進行分析，從而能夠獲知被攝體內部的散射的情形。

因此，控制電路1控制光源2、光檢測裝置13以及運算電路14，以使得改變從光源2射出的光的相干長度，并按照變化后的每個相干長度來進行攝像。運算電路14按照由控制電路1改變的每個光的相干長度，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、(2)表示第1光量p0相對于第1光量p0與第2光量p1之和的比例p0/(p0+p1)的信號、以及(3)表示第2光量p1相對于第1光量p0與第2光量p1之和的比例p1/(p0+p1)的信號當中的至少一個信號。能夠基于這些信號來獲知被攝體內部的散射的情形。

作為使相干長度可變的光源2，例如高頻疊加半導體激光器或者掃描光源(使激光的波長在幾nm～幾十nm的范圍內周期性掃描的光源)已達到實用化的水平。例如，由高頻疊加電路(一般而言為300mhz的頻率)驅動的半導體激光器以0.1mm～0.2mm的范圍的相干長度來振蕩。通過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的范圍內使相干長度變化。此外，在掃描光源中，通過改變波長變動寬度或者周期(頻率)，從而能夠在0.3mm～幾十mm的范圍內使相干長度變化。不過，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，根據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獲得期望的相干長度。對于光源，也可以使用波長不同的兩個以上的光源。當這些光源的光在被攝體內散射而入射至透光區域9a時，基于參照圖11c所說明的原理，將產生節拍，根據來自兩個光源的光的波長差而相干長度變短。在使用波長不同的多個光源的情況下，也可以與使光源的發光強度比變化的操作聯動。

這樣，根據本研討例的光檢測系統100，針對圖7a所示的被攝體，位于頭骨4b的里側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的輸出差來檢測。這與參照圖12a以及圖12b所說明的檢測光強度分布像的方法(第2現有例)相比，無需時間分割，因此能夠使計測大幅度簡化。此外，僅改變光源2的相干長度便能對被攝體內部的散射的情形進行比較、分析，能夠提高計測的分辨率。

但是，對于研討例的光檢測裝置，從分辨率的觀點出發，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，入射光向波導光的變換)，需要將透光區域9a以及遮光區域9a的x方向的寬度w設得充分大。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，即便利用參照圖3a以及圖3b所說明的插補處理，插補處理后的分辨率也受寬度w限制。

因而，在本公開的一形態所涉及的光檢測裝置中，使各透光區域與兩個以上的第1檢測器對置，使各遮光區域與兩個以上的第2檢測器對置。通過這種構成，從而如后述能夠提高檢測的分辨率。

此外，在本公開的其他形態所涉及的光檢測系統中算出：由與遮光區域對置的兩個以上的第2檢測器檢測的光量之和即第2光量相對于由與透光區域對置的兩個以上的第1檢測器檢測的光量之和即第1光量的比、第2光量相對于第1光量與第2光量之和的比、或者第1光量相對于第1光量與第2光量之和的比等。能夠根據該比的值來測定光的相干的程度或者相位。

本公開包含以下的項目所記載的光檢測裝置以及光檢測系統。

[項目1]

本公開的項目1所涉及的光檢測裝置具備：

光檢測器，具有主面，包含沿著所述主面配置的多個第1檢測器以及多個第2檢測器；

光耦合層，配置在所述光檢測器上或者上方；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：透光區域、以及與所述透光區域相鄰的遮光區域，

所述透光區域與所述多個第1檢測器中包含的兩個以上的第1檢測器對置，

所述遮光區域與所述多個第2檢測器中包含的兩個以上的第2檢測器對置。

[項目2]

在項目1所記載的光檢測裝置中也可以是：

在所述遮光膜配備多個透光區域，所述多個透光區域分別為所述透光區域，

在所述遮光膜配備多個遮光區域，所述多個遮光區域分別為所述遮光區域。

[項目3]

在項目1或者2所記載的光檢測裝置中也可以是：

所述光檢測器還包含：

多個第1微透鏡，分別配置在所述多個第1檢測器之中的對應的第1檢測器與所述光耦合層之間；以及

多個第2微透鏡，分別配置在所述多個第2檢測器之中的對應的第2檢測器與所述光耦合層之間。

[項目4]

在項目1～3的任一項所記載的光檢測裝置中也可以是：

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。

[項目5]

在項目1～4的任一項所記載的光檢測裝置中也可以是：

所述遮光區域的兩個表面之中靠近所述光耦合層的表面具有光反射性。

[項目6]

本公開的項目6所涉及的光檢測系統具備：

項目1所記載的光檢測裝置；以及

運算電路，與所述光檢測裝置連接，

所述運算電路在將由所述兩個以上的第1檢測器檢測的光量之和設為第1光量且將由所述兩個以上的第2檢測器檢測的光量之和設為第2光量時，輸出從下述組之中選擇的至少一個信號，該組構成為包括：

第1信號，表示所述第2光量相對于所述第1光量的比；

第2信號，表示所述第1光量相對于所述第1光量與所述第2光量之和的比例；以及

第3信號，表示所述第2光量相對于所述第1光量與所述第2光量之和的比例。

[項目7]

在項目6所記載的光檢測系統中也可以是：

在所述遮光膜配備多個透光區域，所述多個透光區域分別為所述透光區域，

在所述遮光膜配備多個遮光區域，所述多個遮光區域分別為所述遮光區域，

所述運算電路按照所述多個透光區域以及所述多個遮光區域之中彼此相鄰的透光區域以及遮光區域的每個對來輸出所述至少一個信號。

[項目8]

在項目7所記載的光檢測系統中也可以是：

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

[項目9]

項目6～8的任一項所記載的光檢測系統也可以還具備：

光源，射出某波段的光，

所述光檢測裝置還包含：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。

[項目10]

項目6～8的任一項所記載的光檢測系統也可以還具備：

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度。

[項目11]

在項目10所記載的光檢測系統中也可以是：

所述運算電路按照由所述控制電路改變的每個所述光的相干長度來輸出所述至少一個信號。

[項目12]

在項目1～5的任一項所記載的光檢測裝置中也可以是：

所述第1光柵包含：多個溝槽，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域的長度短于與所述第1方向垂直的第2方向上的所述透光區域的長度，

所述第1方向上的所述遮光區域的長度短于所述第2方向上的所述遮光區域的長度。

在本公開中，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包含半導體裝置、半導體集成電路(ic)或者lsi(largescaleintegration：大規模集成電路)的一個或者多個電子電路來執行。lsi或者ic可以集成于一個芯片，也可以組合多個芯片來構成。例如，存儲元件以外的功能塊可以集成于一個芯片。在此，雖然稱作lsi或者ic，但可以根據集成的程度來改變稱呼方式，可以稱作系統lsi、vlsi(verylargescaleintegration：超大規模集成電路)、或者ulsi(ultralargescaleintegration：特大規模集成電路)。在lsi制造后被編程的現場可編程門陣列(fpga：fieldprogrammablegatearray)、或者能夠實現lsi內部的接合關系的重構或者lsi內部的電路劃分的設置的可重構邏輯器件(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軟件處理來執行。在該情況下，軟件記錄于一個或者多個rom、光學盤、硬盤驅動器等非易失性記錄介質中，在由處理裝置(processor)執行軟件時，由處理裝置(processor)以及外圍裝置來執行該軟件所確定的功能。系統或者裝置可以具備記錄有軟件的一個或者多個非易失性記錄介質、處理裝置(processor)以及所需的硬件設備，例如接口。

以下，參照附圖來說明本公開的實施方式。另外，以下所說明的實施方式均表示概括性或者具體的例子。以下的實施方式所示的數值、形狀、材料、構成要素、構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。在本說明書中說明的各種形態只要不產生矛盾便能相互組合。此外，關于以下的實施方式中的構成要素之中表示最上位概念的獨立的技術方案未記載的構成要素，作為任意的構成要素來說明。

(實施方式)

本實施方式的構成除了遮光區域9a以及檢測區域(檢測器)的圖案化、以及它們的組合不同這一點之外，與研討例相同。因而，對于與研討例相同的構成要素賦予相同的參照符號，并省略重復的說明。

圖8a是表示本實施方式中的透光區域9a以及遮光區域9a的排列圖案的俯視圖。圖8b是表示位于透光區域9a以及遮光區域9a的正下方的多個檢測器10a、10b、10a、10b的排列的俯視圖。圖8c是與示意性地表示透光區域9a以及遮光區域9a和檢測器10a、10b、10a、10b的配置關系的xz面平行的剖視圖。檢測器10a、10b位于透光區域9a的正下方，檢測器10a、10b位于遮光區域9a的正下方。在本實施方式所涉及的光檢測裝置中，光柵12d包含：多個溝槽，分別在第1方向上延伸。在俯視下，第1方向上的透光區域9a的長度短于與第1方向垂直的第2方向上的透光區域9a的長度，第1方向上的遮光區域9a的長度短于第2方向上的遮光區域9a的長度。各透光區域9a以及各遮光區域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，雖然僅示出多個檢測器之中的四個檢測器10a、10b、10a、10b，但實際上多個檢測器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，將透光區域9a的右半部分的正下方的檢測區域設為a0，將透光區域9a的左半部分的正下方的檢測區域設為b0，將遮光區域9a的左半部分的正下方的檢測區域設為a1，將遮光區域9a的右半部分的正下方的檢測區域設為b1。于是，在圖8a以及圖8b中用實線表示的像素區域13a之中，檢測區域a0、b0、a1、b1各包含一個，在用虛線表示的像素區域13b之中，區域a0、b0、a1、b1也各包含一個。在區域a0、b0中檢測的是未成為波導光的光的檢測光量，在區域a1、b1中檢測的是成為波導光的光的檢測光量。雖然在區域a0、b0中無法檢測成為波導光的光的檢測光量，但能夠用在相鄰的區域a1、b1中檢測的光量的平均值來近似。同樣，雖然在區域a1、b1中無法檢測未成為波導光的光的檢測光量，但能夠用在相鄰的區域a0、b0中檢測的光量的平均值來近似。即，在某區域(遮光區域9a或者透光區域9a)中，定義以該區域為中心而在x方向以及/或者y方向上相鄰的區域(像素)的正下方的檢測位置處檢測的光量的平均值，通過將該定義應用于全部區域，從而能夠在構成光檢測器10的全部檢測區域(檢測器)中定義未成為波導光的光的檢測光量和成為波導光的光的檢測光量。

本實施方式的光檢測系統100也與研討例同樣具有圖1a所示的構成。即，光檢測系統100具備：光源2、聚光透鏡7、光檢測裝置13、控制電路1以及運算電路14。光檢測裝置13與圖2a所示的構成同樣具備：光檢測器10，包含沿著主面(攝像面)配置的多個第1檢測器以及多個第2檢測器；光耦合層12，配置在光檢測器10上；以及遮光膜9，配置在光耦合層12上。在此，“～上”是指以本公開的附圖所示的配置為基準的情況下存在于上，包含以接觸的方式位于上的狀態、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。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。在本實施方式中，光耦合層12進而還包含：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，還具有兩個低折射率層與被這兩個低折射率層夾著且具有光柵的高折射率層的多個組合。通過這種層疊的光柵的構造，光耦合層12作為光波導路來發揮功能。另外，兩個低折射率層與被這兩個低折射率層夾著且具有光柵的高折射率層的組合的數量是任意的，最低具有一個即可。

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

各透光區域9a與多個第1檢測器中包含的兩個以上的第1檢測器10a、10b對置。各遮光區域9a與多個第2檢測器中包含的兩個以上的第2檢測器10a、10b對置。

運算電路14在光檢測器10中包含的全部檢測器(光檢測單元)之中，如上述那樣定義未成為波導光的光的檢測光量和成為波導光的光的檢測光量。然后，執行如下處理等的運算處理，即，將按照每個檢測器算出這些檢測光量之比的值、或者一者的檢測光量除以兩個檢測光量之和得到的值等的值，分配給相當于各檢測器的像素來生成圖像。在本實施方式中，無論使像素區域在xy面內如何偏離與寬度w/2對應的量，雖然會出現位置關系的調換，但檢測區域a0、b0、a1、b1必定各包含一個。如關于研討例所說明的那樣，由于在像素區域內存在相同數量的位于遮光區域9a正下方的檢測器和位于透光區域9a正下方的檢測器，因此檢測光量被準確地進行插補處理。若分辨率以像素尺寸來決定，則分辨率成為w×w，但在本實施方式中，無論像素在xy面內的哪個方向上移動寬度w/2，相同的插補處理均成立。由此，插補處理后的分辨率改善至w/2×w/2。即，在本實施方式中，通過改變遮光區域9a以及檢測區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。

也可以將本實施方式的構成與參照圖12a以及圖12b所說明的時間分割檢測法(第2現有例)組合。由此，能夠從相干的狀態的觀點出發來分析進行時間分割而取入的信號，能夠更詳細地分析被攝體內部的散射的情形。

在本實施方式中，雖然一個透光區域9a與兩個檢測器10a、10b對置，一個遮光區域9a與兩個檢測器10a、10b對置，但本公開并不限定于這種實施方式。例如，各遮光區域9a以及/或者各透光區域9a可以與3個或者3個以上的檢測器對置。如果進行概括的話，則一個透光區域9a與兩個以上的檢測器對置，一個遮光區域9a與另外的兩個以上的檢測器對置即可。如果取代研討例中的來自一個檢測器的輸出而利用來自前者的n個檢測器的輸出之和與來自后者的n個檢測器的輸出之和，則能夠應用關于研討例所說明的全部處理。例如，運算電路14將由與透光區域9a對置的兩個以上的第1檢測器檢測的光量之和設為第1光量p0，將由與遮光區域9a對置的兩個以上的第2檢測器檢測的光量之和設為第2光量p1，可以輸出從下述組之中選擇的至少一個信號，該組構成為包含：(1)表示第2光量p1相對于第1光量p0的比p1/p0的信號、(2)表示第1光量p0相對于第1光量p0與第2光量p1之和的比例p0/(p0+p1)的信號、以及(3)表示第2光量p1相對于第1光量p0與第2光量p1之和的比例p1/(p0+p1)的信號。如參照圖5b所說明的那樣，能夠基于上述這些的任意一個檢測信號來獲得被攝體(對象物)的信息。運算電路14參照預先保存在存儲器等存儲介質中的、如圖5b所示的對檢測信號與相干的程度(例如隨機系數)之間的關系進行規定的函數或者表格的信息，根據檢測信號來求出相干的程度。

相干的程度與對象物的構造之間具有相關。例如，在從某位置到達的光的相干的程度高的情況下，能夠推測為該位置處存在具有光滑表面的對象物并發生了表面反射。另一方面，在從某位置到達的光的相干的程度低的情況下，能夠推測為該位置處在對象物的內部發生了散射或者在具有凹凸的表面發生了反射。運算電路14例如按照相鄰的透光區域以及遮光區域的每個對來進行這種信號的生成以及對象物的構造的推測。由此，能夠在大的區域內獲得對象物的信息。

在控制電路1改變從光源2射出的光的相干長度的方式下，運算電路14可以按照由控制電路1改變的每個光的相干長度來生成上述的任意一個檢測信號。由此，如參照圖7e以及圖7f所說明的那樣，能夠以相干長度為參數來詳細獲知被攝體內部的散射的情形。運算電路14例如可以如圖7e以及圖7f所示那樣，生成區分所生成的信號的值為給定的閾值以上的區域和信號的值小于閾值的區域來表示的圖像信息。由此，能夠使被攝體內部的構造可視化。