光检测装置以及光检测系统的制作方法

本公开涉及光检测装置、光检测系统以及光检测方法等。

背景技术：

光为电磁波，除了波长、强度以外，还以偏振或者干涉性等特性为特征。其中，作为利用光的干涉性来测定被摄体的方法，例如可列举“光学の原理”(束海大学出版会、p.482、m·ボルンほか)(“光学原理”(东海大学出版社、p.482、m·波恩等))所示的迈克尔逊的干涉仪。

技术实现要素：

本公开的一形态所涉及的光检测装置具备：光检测器，具有主面，包含沿着所述主面配置的多个第1检测器以及多个第2检测器；光耦合层，配置在所述光检测器上或者上方；以及遮光膜，配置在所述光耦合层上。所述光耦合层包含：第1低折射率层；第1高折射率层，配置在所述第1低折射率层上，包含第1光栅；以及第2低折射率层，配置在所述第1高折射率层上。所述第1高折射率层具有比所述第1低折射率层以及所述第2低折射率层高的折射率。所述遮光膜包含：透光区域、以及与所述透光区域相邻的遮光区域。所述透光区域与所述多个第1检测器中包含的两个以上的第1检测器对置。所述遮光区域与所述多个第2检测器中包含的两个以上的第2检测器对置。

上述的概括或者具体的形态可以通过系统、方法、集成电路、计算机程序或者记录介质来实现。或者，也可以通过系统、装置、方法、集成电路、计算机程序以及记录介质的任意组合来实现。

附图说明

图1a是本公开的研讨例所涉及的光检测系统100的示意图。

图1b表示入射至光检测装置13所具备的一个透光区域9a的散射光5的情形。

图2a是在研讨例中沿着光入射的方向的面处的光检测装置13的剖视图。

图2b是表示与研讨例中的包含光检测装置13所具有的遮光膜9的xy面平行的面的情形的俯视图。

图3a是表示研讨例中的透光区域9a以及遮光区域9a的图案的俯视图。

图3b是表示研讨例中的位于透光区域9a以及遮光区域9a的正下方的检测器10a、10a的俯视图。

图3c是表示研讨例中的各构成要素的位置关系的剖视图。

图4a是表示研讨例中的电磁解析的构成的剖视图。

图4b是表示在研讨例中单脉冲振荡的入射光通过光耦合层12并被光检测器10接收的情形的第1图。

图4c是表示在研讨例中单脉冲振荡的入射光通过光耦合层12并被光检测器10接收的情形的第2图。

图4d是表示在研讨例中单脉冲振荡的入射光通过光耦合层12并被光检测器10接收的情形的第3图。

图4e是表示在研讨例中单脉冲振荡的入射光通过光耦合层12并被光检测器10接收的情形的第4图。

图4f是表示在研讨例中单脉冲振荡的入射光通过光耦合层12并被光检测器10接收的情形的第5图。

图4g是表示在研讨例中单脉冲振荡的入射光通过光耦合层12并被光检测器10接收的情形的第6图。

图4h是表示在研讨例中单脉冲振荡的入射光通过光耦合层12并被光检测器10接收的情形的第7图。

图5a是表示研讨例中的入射至四个透光区域9a的光、与位于其下方的三个检测器10a、10a、10a’之间的位置关系的剖视图。

图5b是表示对入射光的随机系数a与检测信号之间的关系进行解析后的结果的图。

图6表示入射至图5a所示的透光区域9a之一的波串的一例。

图7a表示对研讨例进行的解析中的整体的光学配置。

图7b是表示在对研讨例进行的解析中获得的光强度的分布的图。

图7c是表示在对研讨例进行的解析中获得的光程长度的平均的分布的图。

图7d是表示在对研讨例进行的解析中获得的光程长度的标准偏差的分布的图。

图7e表示在对研讨例进行的解析中获得的检测信号的分布的例子。

图7f表示在对研讨例进行的解析中获得的检测信号的分布的另一例。

图8a是表示本公开的实施方式中的透光区域9a以及遮光区域9a的排列图案的俯视图。

图8b是表示本公开的实施方式中的位于透光区域9a以及遮光区域9a的正下方的多个检测器10a、10b、10a、10b的排列的俯视图。

图8c是与示意性地表示本公开的实施方式中的透光区域9a以及遮光区域9a和检测器10a、10b、10a、10b的配置关系的xz面平行的剖视图。

图9a是示意性表示作为第1现有例的迈克尔逊的干涉仪200的图。

图9b是用于说明利用干涉仪200得到的光的干涉性或者相位的评价方法的图。

图10是表示从光源30射出并沿着z方向传播的光在某时刻t0的情形的概念图。

图11a是用于说明以波长λ0为中心的光的、波长的扩展(纵模宽度)与相干长度之间的关系的第1图。

图11b是用于说明以波长λ0为中心的光的、波长的扩展(纵模宽度)与相干长度之间的关系的第2图。

图11c是用于说明以波长λ0为中心的光的、波长的扩展(纵模宽度)与相干长度之间的关系的第3图。

图11d是用于说明以波长λ0为中心的光的、波长的扩展(纵模宽度)与相干长度之间的关系的第4图。

图11e是用于说明以波长λ0为中心的光的、波长的扩展(纵模宽度)与相干长度之间的关系的第5图。

图12a表示第2现有例中的光检测系统300的示意性的剖视图。

图12b是表示图12a所示的光检测系统300的、光源42的振荡与光检测器50的检测信号之间的关系的说明图。

符号说明

100光检测系统

1控制电路

2光源

3出射光

4被摄体

5、5a、5a散射光

7聚光透镜

8a实质性的物体

8b像面位置的像

9光耦合层

9a透光区域

9a遮光区域

10光检测器

11a、11a微透镜

13光检测装置

14运算电路

具体实施方式

在说明本公开的实施方式之前，下面说明对测定光的干涉性或者相位的以往的方法进行详细研讨后的结果。

图9a是示意性地表示作为第1现有例的迈克尔逊的干涉仪200的图。图9b是用于说明利用该干涉仪200得到的光的干涉性或者相位的评价方法的图。如图9a所示，从光源30射出的光31被第1聚光透镜35a聚光而成为平行光32。该平行光32的一部分透过半透半反镜33而朝向第1反射镜34a(光32a)，被反射镜34a反射而朝向半透半反镜33(光32b)，被半透半反镜33反射而朝向第2聚光透镜35b(光32c)，从而入射至位于聚光透镜35b的焦平面的光检测器36(光32d)。另一方面，平行光32的另一部分被半透半反镜33反射而朝向第2反射镜34a(光32a)，被反射镜34a反射而朝向半透半反镜33(光32b)，透过半透半反镜33而朝向聚光透镜35b(光32c)，从而以与光32d重叠的形式入射至光检测器36(光32d)。光检测器36检测光32d和光32d干涉而获得的光。第2反射镜34a构成为位置沿着反射面的法线方向(箭头a)而变化。伴随着第2反射镜34a的位移，光32d相对于光32d的相对相位变化。

图9b表示由光检测器36检测的电信号的一例。在图9b中，纵轴表示由光检测器36检测的信号强度，横轴表示时间。如图9b所示，随着时间的经过(即，反射镜34a的位移)，信号强度在a～b的范围内变化。在此，将(b-a)/(b+a)的值称作干涉中的对比度，由该值来定义光31的干涉性(相干)的程度。对比度的值伴随着第2反射镜34a在光轴方向上的位移而变化。

在固定反射镜34a且在半透半反镜33与反射镜34a之间配置透明的被摄体4的情况下，相同的原理也成立。即，在由光检测器36检测的信号强度中，与被摄体的形状相应的强度差被表现为空间上的分布，形成有所谓的干涉条纹。能够通过测定该干涉条纹的形状或者间隔来计测被摄体的形状(相位信息)。

图10是用于说明光的干涉现象的图。图10是表示从光源30射出并沿着z方向传播的光在某时刻t0的情形的概念图。如图10所示，从光源30陆续射出波串37a、37b等。波串的长度σ0称作相干长度。在一个波串内波是连续的，波长也均匀。若波串不同，则相位的相关性会消失(在波串37a中相位为60，在波串37b中相位为δ0’，δ0≠δ0’)、有时波长也不同(在波串37a中波长为λ0，在波串37b中波长为λ0’，λ0≠λ0’)。例如，在图9a所示的光学系统中，考虑调整第2反射镜34a的位移来使得图10所示的波串37a之中的部分37a和部分37a’发生干涉的情况。在部分37a内的波和部分37’内的波之中，波长相等，波的相位差也在时间上稳定(保持为某值不变)。因此，干涉后的光的明暗(干涉光的振幅的大小)也在时间上稳定(维持某明亮度)。即，干涉光根据相位差的量(反射镜34a的位移)而看起来较亮或者看起来较暗(该状态称作相干)。下面，考虑使得波串37a的部分37a和波串37b的部分37b发生干涉的情况。此时，不保证部分37a内的波和部分37b内的波的波长相等，这两个波的相位差也在时间上随机变化。因此，干涉后的光的明暗(干涉光的振幅的大小)在时间上随机变化。该变化以飞秒的时间标度产生。因此，干涉光高速地反复明暗，人眼只能看到平均的明亮度(该状态称作非相干)。激光光的波串长，相干长度为几mm～几百m程度，是相干光的代表。另一方面，太阳光的波串短，相干长度为1μm程度(参照后述的与图11a～11e有关的说明)，是非相干光的代表。在以如图9a那样的构成使得光发生干涉的情况下，若使用如激光那样相干长度长的光，则在相同的波串内发生干涉的概率变高，因此对比度提高(即，上述的对比度的值接近1)。另一方面，若使用如太阳光那样相干长度短的光，则在不同的波串间发生干涉的概率变高，因此对比度下降(即，上述的对比度的值接近0)。

图11a～图11e表示以波长λ0为中心的光的、波长的扩展(纵模宽度)与相干长度之间的关系。图11a表示以波长λ0为中心且波长的扩展为零的情况。在该情况下，如图11b所示，相干长度变得无限大。图11c表示以波长λ0为中心且波长的扩展(半值宽度)为δλ的情况。在该情况下，如图11d所示，相干长度σ0成为λ0²/δλ。纵模宽度与相干长度存在傅里叶变换的关系。该定理称作维纳-辛钦定理。这能够如下那样进行说明。图11e将以波长λ0为中心且波长的扩展为δλ的光置换为波长λ0-δλ/2的光26和波长λ0+δλ/2的光27这两个光来表示。光26和光27干涉而产生的节拍的周期为λ0²/δλ，载波的波长成为光26的波长和光27的波长的平均值λ0。在节拍的周期内，光的振动波形均匀地连续，但若周期不同，则光的振动波形失去连续性，相位的相关性也消失。即，节拍的周期λ0²/δλ成为相干长度。太阳光为非相干的原因在于波长的扩展(纵模宽度)δλ大，若将中心波长λ0设为0.55μm、将波长的扩展δλ设为0.30μm，则相干长度σ0成为λ0²/δλ＝1.0μm。

接下来，将与“近赤外生体分光法の展望-1μm波長域の可能性”(第14回医用近赤外線分光法研究会、p.139-144、西村吾朗)(“近红外生物体分光法的展望-1μm波段的可能性”(第14次医用近红外线分光法研究会、p.139-144、西村吾朗))所公开的光检测系统类似的构成作为第2现有例来说明。第2现有例中的光检测系统按照光的每一传播距离来测定光的强度分布。图12a表示第2现有例中的光检测系统300的示意性的剖视图。光源42射出激光光。如图12a所示，从光源42射出的波长λ0的光43照射至被摄体44。其结果，在被摄体44的表面或者内部所产生的散射光45a、45b、45c被聚光透镜47聚光，作为像48b而成像于聚光透镜47的像面位置。与像48b对应地，在透镜的物侧存在实质性的物体(物点的汇集)48a。在像面位置配置有光检测器50。光检测器50是多个像素的集合体，按照每个像素来检测所入射的光的光量。光源42与控制器41连接，由控制器41来控制发光。由光检测器50检测出的光量作为检测信号而在运算电路51中处理。控制器41以及运算电路51由计算机52一并控制。

图12b是表示图12a所示的光检测系统300的、光源42的振荡与光检测器50的检测信号之间的关系的说明图。光源42在控制器41的控制之下振荡出脉冲43a。基于该脉冲43a产生的光43在被摄体44的内部散射并被光检测器50接收，被检测为信号53。在图12b中，纵轴表示光源42的振荡强度或者光检测器50的检测强度，横轴表示经过时间。检测信号53受散射所引起的光程长度的偏差的影响而使得时间宽度比原始的脉冲43a宽。检测信号53之中前头的输出53a是在被摄体44的表面反射的光45a的信号。输出53a之后的时间t0～t1之间的输出53b是在被摄体44的内部散射且散射距离短的光45b的信号。输出53b之后的时间t1～t2之间的输出53c是散射距离长的光45c的信号。通过计算机52的控制，运算电路51对检测信号53进行时间分割，从而能够将信号53a、53b、53c的输出分离开来检测。由于光按照输出53a、53b、53c的顺序通过被摄体的较浅的一侧～较深的一侧，因此能够将深度不同的信息分离开来分析。

根据本申请发明者们的研讨，为了利用作为第1现有例的迈克尔逊的干涉仪200来测定光的干涉性(相干)的程度或者相位，需要来自反射镜34a的参照光32b、32c，构成变得复杂。

另一方面，根据本申请发明者们的研讨，由于作为第2现有例的光检测系统在时间分割宽度上存在限度，因此无法在诊断时充分确保深度方向的分辨率。例如，若将时间分割宽度设为300皮秒(ps)，则深度分辨率成为90mm程度。在该分辨率下，不适合如生物体那样具有较小构造的对象的诊断或者检查。

以下，在说明本公开的实施方式之前，说明为了解决现有例的课题而研讨的方式(研讨例)。

(研讨例)

图1a是本研讨例所涉及的光检测系统100的示意图。光检测系统100具备：光源2、聚光透镜7、光检测装置13、控制电路1和运算电路14。

光源2向被摄体(对象物)4照射一定的相干长度σ0的光3。光源2例如射出作为相干光的代表的激光光。光源2可以连续地发出一定的强度的光，也可以发出脉冲光。光源2所发出的光的波长是任意的。在被摄体4为生物体的情况下，光源2的波长可设定为，例如大致650nm以上且大致950nm以下。该波长范围因在体内的吸收率较低而被熟知。该波长范围包含在红色～近红外线的波长范围中。在本说明书中，不仅只是可见光，关于红外线也可使用“光”这一用语。

聚光透镜7配置在被摄体4与光检测装置13之间。聚光透镜7对光源2向被摄体4照射光并在被摄体4的表面或者内部产生的散射光5a、5a进行聚光。被聚集的光在聚光透镜7的像面位置成像为像8b。与像8b对应地，在透镜的物侧存在实质性的物体(物点的汇集)8a。在图1a所示的例子中，虽然聚光透镜7具备一个透镜，但也可以具备多个透镜。

光检测装置13配置在聚光透镜7的像面位置。光检测装置13对聚光透镜7聚集的散射光5a、5a进行检测。关于光检测装置13的详细构造将后述。

运算电路14与光检测装置13连接，进行利用了表示光检测装置13检测出的光量的电信号的运算处理。运算电路14例如可为数字信号处理器(dsp)等图像处理电路。

控制电路1与运算电路14以及光源2连接。控制电路1例如通过执行记录在存储器中的程序，由此来控制光检测装置13的光检测、运算电路14的运算处理、光源2的发光光量、点亮定时、连续点亮时间、或者发光波长或相干长度。控制电路1例如可以是中央运算处理装置(cpu)或者微型计算机(微机)等的集成电路。控制电路1以及运算电路14可以由综合的一个电路来实现。

光检测系统100除了图示的构成要素以外，例如还可以具备显示运算电路14运算处理后的结果的显示器。

如后所述，光检测装置13具有与多个检测器(也有时称作“光检测单元”)对置的多个透光区域以及多个遮光区域。从被摄体入射的光透过透光区域但在遮光区域被遮光。透过了一个透光区域的光入射至与该透光区域对置的一个检测器。

图1b表示入射至光检测装置13所具备的一个透光区域9a的散射光5的情形。被摄体4为散射体。在被摄体4的内部传播的光线以衰减系数μa来衰减，以散射系数μs来反复散射。图1b作为一例而示出从两个不同的位置向透光区域9a入射了两束光线的情形。入射至透光区域9a的这些光会入射至与透光区域9a对置的检测器，来检测其光量。

图2a以及图2b表示本研讨例中的光检测装置13的构成。在这些图中，为了便于说明，示出正交的三个轴(x轴、y轴、z轴)(关于其他图也同样)。图2a是沿着光入射的方向的面处的光检测装置13的剖视图。图2b是表示与包含光检测装置13所具有的遮光膜9的xy面平行的面的情形的俯视图。图2a表示与包含图2b的虚线所包围的区域的xz面平行的剖面。将图2a的剖面构造作为一个单位构造，该单位构造在xy面内呈二维地周期性排列。

如图2a所示，光检测装置13依次具备光检测器10、光耦合层12和遮光膜9。在图2a的例子中，它们沿着z方向层叠。此外，在图2a的例子中，光检测装置13在遮光膜9上依次具备透明基板9b、和选择性地使光源2射出的波段的光透过的带通滤波器9p。

光检测器10具备在光检测器10的面内方向(沿着xy面的方向)上呈二维排列的多个检测器(光检测单元)10a、10a。光检测器10从光入射的一侧起具备微透镜11a、11a、透明膜10c、布线等金属膜10d、si或者有机膜等所形成的感光部。位于金属膜10d的间隙的感光部相当于检测器10a、10a。各检测器10a、10a在从光源2射出的光的波段具有检测灵敏度。多个微透镜11a、11a分别配置为与多个检测器10a、10a之中的一个检测器对置。被微透镜11a、11a聚光并入射至金属膜10d的间隙的光由检测器10a、10a来检测。

光耦合层12配置在光检测器10上，在光检测器10的垂直方向(z轴方向)上依次具备第1透明层12c、第2透明层12b以及第3透明层12a。第1透明层12c以及第3透明层12a例如由sio2等构成。第2透明层12b例如由ta2o5等构成。第2透明层12b的折射率比第1透明层12c以及第3透明层12a的折射率高。在本说明书中，有时将第1透明层12c、第2透明层12b以及第3透明层12a分别称作第1低折射率层、第1高折射率层以及第2低折射率层。此外，有时将第1透明层12c以及第3透明层12a称作低折射率透明层，将第2透明层12b称作高折射率透明层。在本公开中，“低折射率”以及“高折射率”的用语只是表示折射率的相对关系，并非限定该层的绝对折射率的值。

光检测装置13也可以具有将高折射率透明层12b和低折射率透明层12c依次进一步重复的构造。图2a的例子中的光检测装置13具有将高折射率透明层12b和低折射率透明层12c重复合计6次的构造。由于高折射率透明层12b被低折射率透明层12c、12a夹着，因此作为波导层来发挥功能。在高折射率透明层12b与低折射率透明层12c、12a的界面，整个面形成有间距(周期)为λ的直线状的光栅12d。光栅12d的栅格向量与光耦合层12的面内方向(平行于xy面)上的x轴平行。光栅12d的与xz面平行的剖面的形状，在层叠的高折射率透明层12b以及低折射率透明层12c中也被依次转印。在针对层叠方向而透明层12b、12c的成膜的指向性高的情况下，通过将光栅的xz剖面设为s字或者v字状，从而易于维持形状的转印性。另外，光栅12d至少设置于高折射率透明层12b的一部分即可。高折射率透明层12b具备光栅12d，从而入射光能够与在高折射率透明层12b中传播的光(波导光)耦合。

光耦合层12与光检测器10之间的间隙可以较窄，也可以密接。也可以在该间隙(包含微透镜11a与11a之间的空间)填充粘接剂等透明媒介物。在填充透明媒介物的情况下，为了在微透镜11a、11a获得透镜效果，只要微透镜11a、11a的构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具有多个遮光区域9a和多个透光区域9a。在图2a的例子中，通过在后述的透明基板9b上图案化由al等构成的金属反射膜，由此形成遮光区域9a以及透光区域9a。即，形成有金属反射膜的区域为遮光区域9a，未形成金属反射膜的区域为透光区域9a。另外，遮光区域9a至少在光耦合层的一侧具有光反射性即可。图2a所示的透光区域9a对应于图2b所示的透光区域9a1、9a2、9a3、9a4等。图2a所示的遮光区域9a对应于图2b所示的遮光区域9a1、9a2、9a3、9a4等。即，遮光膜9在遮光膜9的面内方向(xy面内)具有多个遮光区域9a和多个透光区域9a。多个遮光区域9a分别与一个检测器10a对置。多个透光区域9a分别与一个检测器10a对置。如图2b所示，多个遮光区域9a(9a1～9a4)形成方格图案。这些遮光区域9a(9a1～9a4)也可以形成方格图案以外的图案，例如可以是条纹图案。“条纹图案”是指下述图案：多个遮光区域9a在一个方向(例如x方向或者y方向)上排列，与之相邻地多个透光区域9a在该方向上排列，进而与之相邻地多个遮光区域9a在该方向上排列。换言之，条纹图案是在相同的方向上排列的多个透光区域9a以及多个遮光区域9a在与该方向垂直的方向上交替地排列的图案。

透明基板9b配置在遮光膜9的光入射侧。透明基板9b例如由sio2等透光性的材料构成。带通滤波器9p配置在透明基板9b的光入射侧。带通滤波器9p在入射的光5之中选择性地仅使波长λ0附近的光透过。波长λ0为从光源2射出的光在空气中的波长。在光源2射出给定的波段的光的情况下，波长λ0例如为中心波长。另外，也可以替代带通滤波器9p而配置仅使特定方向的偏振的光透过的偏振光过滤器，或者除了带通滤波器9p之外还配置仅使特定方向的偏振的光透过的偏振光过滤器。通过将这种偏振光过滤器配置在光耦合层12与被摄体之间，从而向光耦合层12仅入射特定的偏振的光。其结果，能够提高在后面参照图5b所说明的相干的程度的检测的精度。特定的偏振的光例如可以为电场向量的方向与光栅的沟槽方向(y方向)一致的s偏振光、或者电场向量的方向与光栅的沟槽方向垂直的方向(x方向)一致的p偏振光。

入射至光检测装置13的光5经由带通滤波器9p以及/或者偏振光过滤器、透明基板9b，作为光6a、6a而到达形成有反射膜的遮光区域9a和除去了反射膜的透光区域9a。光6a被遮光区域9a遮光，但光6a透过透光区域9a并入射至光耦合层12。入射至光耦合层12的光6a经由低折射率透明层12a而入射至高折射率透明层12b。在高折射率透明层12b的上下的界面形成有光栅。如果满足以下的(式1)，则在高折射率透明层12b内产生波导光6b。

(式1)sinθ＝n-λ0/λ

在此，n为关于波导光6b的有效折射率，θ为相对于入射面(xy面)的法线的入射角度。在图2a的例子中，由于光垂直地入射至入射面，因此θ＝0。在该情况下，波导光6b在xy面内沿着x方向传播。

透过高折射率透明层12b并入射至其下层的光的成分当入射至位于下层侧的各高折射率透明层12b时，以与(式1)相同的条件产生波导光6c。另外，虽然在全部高折射率透明层12b中产生波导光，但在图2a中仅代表性示出在两个层产生的波导光。在下层侧产生的波导光6c也同样在xy面内沿着x方向传播。波导光6b、6c相对于波导面(平行于xy面)的法线而以角度θ(在图2a的例子中为θ＝0)在上下方向上放射光并进行传播。该放射光6b1、6c1在遮光区域9a的正下方处朝向上方(反射膜侧)的成分由遮光区域9a反射，而成为沿着反射面(xy面)的法线朝向下方的光6b2。光6b1、6c1、6b2相对于高折射率透明层12b而满足(式1)，因此其一部分再次成为波导光6b、6c。该波导光6b、6c也生成新的放射光6b1、6c1，反复进行这些动作。作为整体，在透光区域9a的正下方处，未成为波导光的成分(实际上其中还包括波导之后最终被放射的成分，但该成分也作为未成为波导光的成分而具有特征)透过光耦合层12，作为透过光6d而入射至微透镜11a，由检测器10a来检测。在区域9a的正下方处，成为波导光的成分被放射，作为放射光6d而入射至微透镜11a，由检测器10a来检测。

透光区域9a相当于图1b所示的透光区域。透过了透光区域9a的光分支成朝向正下方的检测器10a的光和朝向左右的检测器10a的光，分别被检测。将图2b所示的透光区域9a1、9a2、9a3、9a4分别对置的4个检测器、以及遮光区域9a1、9a2、9a3、9a4分别对置的4个检测器中的检测光量，分别设为q1、q2、q3、q4、以及q1、q2、q3、q4。前4个是未成为波导光的光的检测光量，后4个是成为波导光的光的检测光量。在透光区域9a1的正下方的检测器10a中无法检测成为波导光的光的光量，在遮光区域9a2的正下方的检测器10a中无法检测未成为波导光的光的光量。

在此，定义在透光区域9a1的正下方的检测位置处成为波导光的光的检测光量q0＝(q1+q2+q3+q4)/4(或者q0＝(q1+q2)/2)，定义在遮光区域9a2的正下方的检测位置处未成为波导光的光的检测光量q0＝(q1+q2+q3+q4)/4(或者q0＝(q1+q2)/2)。即，在某区域(遮光区域或者透光区域)中，定义以该区域为中心而在x方向以及/或者y方向上相邻的区域(像素)的正下方的检测位置处能检测的光量的平均值。通过将该定义应用于全部区域，从而能够在构成光检测器10的全部检测区域(检测器)中定义未成为波导光的光的检测光量以及成为波导光的光的检测光量。运算电路14在构成光检测器10的全部检测器中如上述那样定义未成为波导光的光的检测光量和成为波导光的光的检测光量。并且，将按照各个检测器算出它们的比值(例如，q1/q0、q0/q1、q0/q2、或q2/q0等)、或者各光量相对于这些光量之和的比值(例如，q0/(q0+q1)、q1/(q0+q1)、q2/(q2+q0)、或q0/(q2+q0)等)而得到的值，分配给相当于各检测器的像素来进行生成图像等的运算处理。

图3a以及图3b表示透光区域9a以及遮光区域9a的图案、与位于它们的正下方的检测器10a、10a之间的关系。图3a是表示透光区域9a以及遮光区域9a的图案的俯视图。图3b是表示位于透光区域9a以及遮光区域9a的正下方的检测器10a、10a的俯视图。图3c是表示它们的位置关系的剖视图。检测器10a以及检测器10a分别位于透光区域9a以及遮光区域9a的正下方。若将透光区域9a的正下方的检测区域设为p0，将遮光区域9a的正下方的检测区域设为p1，则p0以及p1分别呈w×w尺寸的方格图案。在图3a以及图3b中用实线表示的像素区域13a之中，检测区域p0以及p1各包含两个，在用虚线表示的像素区域13b之中，检测区域p0、p1也各包含两个。如此，无论使像素区域在xy面内如何偏离与遮光区域9a的宽度(＝w)对应的量，虽然会出现位置关系的调换，但区域p0、p1必定各包含两个。如前所述，关于检测光量，通过计算式1所示的q0以及q0来进行插补处理。若分辨率以像素尺寸来决定，则分辨率成为作为像素区域13a、13b的尺寸的2w×2w，但无论像素在xy面内的哪个方向上移动宽度w，相同的插补处理均成立，因此插补处理后的分辨率改善至w×w。

图4a～图4h表示单脉冲振荡的入射光通过光耦合层12并被光检测器10接收的情形。图4a表示与图2a相同的剖视图。图4b～4h是按照时间经过的顺序排列对应于图4a而绘制的基于fdtd(finite-differencetime-domain：有限差分时域)法的光强度分布的电磁解析的结果的图。在本解析中，将透光区域9a以及遮光区域9a的x方向的宽度w设为5.6μm，将光栅的间距设为0.46μm，将z方向的深度设为0.2μm，将高折射率透明层(第2透明层)设为ta2o5膜，将其z方向的厚度t1设为0.34μm，将低折射率透明层(第1透明层)设为sio2膜，将其z方向的厚度t2设为0.22μm。

在图4b中，半值宽度为11fs(换算为传播距离则为3.3μm)且脉冲振荡出的波长λ0＝850nm的s偏振光的光6a透过了透光区域9a。在图4c中，光6a的振荡结束，另一方面，产生了在层叠的高折射率透明层12b内传播的波导光6b、6c，未成为波导光的成分直接透过光耦合层12，作为光6d而入射至微透镜11a。在图4d中，波导光6b、6c上下放射光6b1、6c1并传播至遮光区域9a之下。另一方面，透过光6d被微透镜11a聚光至检测器10a之上。在图4e中，透过光6d入射至检测器10a。另一方面，放射光6b1、6c1以及反射光6b2形成放射光6d并入射至微透镜11a，被聚光。在图4f～图4h中，透过光6d以及放射光6d被聚光并分别入射至检测器10a、10a。

另外，由图4e～图4h可知，波导光6b、6c在遮光区域9a之下的范围未完全放射，一部分以波导光的状态到达相邻的右侧的透光区域的范围。放射损失系数(波导光的放射容易度)在增大光栅的深度时变大。由此，若增大遮光区域9a之下的区域内的光栅的深度，则放射光量增加，能够进一步增大检测光量。

图5a是表示研讨例中的入射至四个透光区域9a的光、与位于其下方的三个检测器10a、10a、10a’之间的位置关系的剖视图。在图5a所示的例子中，向四个透光区域9a入射相位随机不同的光。在图5a中，ω表示光的角频率(ω＝2πc/λ0，c为光速)，t表示时间，r1、r2、r3、r4表示随机函数(0～1之间取随机值的函数)，a表示随机系数(随机值的振幅)。

图5b是表示对入射光的随机系数a与检测信号之间的关系进行解析后的结果的图。将位于四个透光区域9a的中间的遮光区域9a的正下方的检测器设为10a，将在其两侧相邻的两个透光区域9a的正下方的检测器设为10a、10a’，将它们的检测光量分别设为p1、p0、p0’，检测信号用2p1/(p0+p0’)来定义。在图5b中，菱形标记表示te模式入射(s偏振光)的条件下的解析结果，四边形标记表示tm模式入射(p偏振光)的条件下的解析结果，三角形标记表示tem模式入射(随机偏振光、圆偏振光、或者45度方向的偏振光)的条件下的解析结果。在te模式入射以及tem模式入射的条件下，随着系数a增大而检测信号下降。a＝0相当于相干且相位一致的情况，a＝1相当于非相干的状态。根据图5b所示的结果，能够基于检测信号2p1/(p0+p0’)的大小来获知入射光的相干的程度(相位的随机性)。另外，虽然在图5b中未示出，但检测信号与相位差具有相关，因此基于检测信号也能够计测相位的差异。在该例子中，作为检测信号而利用了2p1/(p0+p0’)，但也可以将其他的信号作为检测信号。运算电路14在将由与透光区域9a对置的检测器检测的光量设为第1光量p0且将由与遮光区域9a对置的检测器10a检测的光量设为第2光量p1时，作为上述检测信号可以输出(1)表示第2光量p1与第1光量p0之比p1/p0的信号、(2)表示第1光量p0相对于第1光量p0与第2光量p1之和的比例p0/(p0+p1)的信号、以及(3)表示第2光量p1相对于第1光量p0与第2光量p1之和的比例p1/(p0+p1)的信号当中的至少一个信号。这些检测信号均与随机系数a具有相关，因此能够基于检测信号来获知入射光的相干的程度。

图6表示入射至图5a所示的透光区域9a之一的波串的一例。光源2射出一定的相干长度σ0的光。若假设在被摄体4内相干长度不变化，则入射至透光区域9a的波串15a、15b也全部具有相同的相干长度σ0。但是，由于散射，波串15a、15b在不同的定时入射至透光区域9a。在波串15a、15b之后连着相干长度σ0相同但相位不同的波串。如图6所示，若两个同一波长的波串15a、15b随机错开相位来连续入射，则它们发生干涉，从而形成三个波串15a、15b、15c。波串15c是波串15a和15b重叠并发生干涉而形成的波串。波串15a、15b是波串15a与波串15b彼此不重叠的剩余的部分。波串15a、15b、15c波长均一致，并且合成波(波串15a、15b、15c)的波长的扩展(纵模宽度)与原始的波串15a、15b相比也未改变。即，在时间相干中定义的相干长度不变化(参照图11a～11e)。但是，在波串15a、15b、15c之间，完全不具有相位的相关性。波的连续性、即相位连续的波的长度在实际效果上短于原始的σ0。

接下来，参照图7a～图7f，说明作为被摄体假定人体头部并利用基于蒙特卡罗法的光线追踪的方法来计算入射光的强度分布的结果。

图7a表示本解析中的整体的光学配置以及光线追踪的情形。图7b～7d表示将检测位置处的影像8b分为20×20的区域进行分析后的结果。图7b表示光强度分布，图7c表示光程长度的平均分布，图7d表示光程长度的标准偏差分布。如图7a所示，人体头部包含头皮4a、头骨4b、脑脊髓液(cerebrospinalfluid：csf)层4c、血液层4e以及灰白质4d。在表1中示出各自的吸收系数(1/mm)、散射系数(1/mm)、各向异性散射参数以及膜厚(mm)。血液层4e将氧合血红蛋白层与还原血红蛋白层配置成以纸面为界而沿着面法线方向排列。

【表1】

解析区域在xy方向上为60mm×60mm，在z方向上为22mm，超过该区域来传播的光线从计算之中排除。关于入射光3，假定以从头皮4a的表面的中心(x＝y＝0)沿着-x方向偏离15mm的位置为中心、垂直入射至在x方向以及y方向上每隔5mm间隔的3×3共9处位置的光。关于检测，在与头皮4a的表面相距1000mm的位置处设置聚光透镜7，根据将物侧数值孔径(＝sinα)设为0.1而取入的光线，算出了像面位置的像8b。图7b～7d所示的检测对象区域是以从头皮4a的表面的中心(x＝y＝0)沿着+x方向偏离15mm的位置为中心、且在x方向以及y方向上宽度为0.8mm的范围内的区域。通过计算求出了来自该区域的散射光的分布。在图7b中，越白则强度越大，在图7c以及图7d中，越白则值越大。y＞0的区域相当于氧合血红蛋白层，y＜0的区域相当于还原血红蛋白层。针对图7b～7d的任一者，在氧合血红蛋白层与还原血红蛋白层之间均存在微弱的差。另外，图像由聚光透镜7反转，因此图像中的氧合血红蛋白层以及还原血红蛋白层的位置与现实的位置相反。

在光源2振荡相干长度σ0的光时，若光程长度的标准偏差为相干长度σ0以下，则接收的光位于相同的波串内的可能性高，相位的相关性高。在该情况下，接收的光中明处和暗处混杂出现。另一方面，若光程长度的标准偏差为σ0以上，则接收的光的波串不同的可能性高，相位的相关性消失(参照图10)。在该情况下，接收的光与场所无关地成为均匀的明亮度。如参照图5b所说明的那样，入射光的相干的程度与检测信号2p1/(p0+p0’)、p1/p0、p1/(p0+p1)等有关。因而，能够基于检测信号的大小来判定入射光的标准偏差是否为相干长度σ0以上。

图7e以及图7f表示检测信号(在该例子中为p1/p0)的分布的例子。图7e表示σ0＝18.5mm的情况下的例子，图7f表示σ0＝18.0mm的情况下的例子。图中的黑色区域表示检测信号一律较小的区域。在图7e所示的σ0＝18.5mm的例子中，在光程长度的标准偏差超过18.5mm的区域(黑色区域)内检测信号变小。另一方面，在图7f所示的σ0＝18.0mm的例子中，在光程长度的标准偏差超过18.0mm的区域(黑色区域)内检测信号变小。因此，在图7f的例子中，与图7e的例子相比，检测信号变小的区域(黑色区域)更宽。在图7e以及图7f中，在黑色区域以外的区域内，在面积窄的范围中混杂着检测信号大的场所和检测信号小的场所，根据位置而检测信号的大小不规则地变化。通过将相干长度σ0设为参数来对黑色区域进行分析，从而能够获知被摄体内部的散射的情形。

因此，控制电路1控制光源2、光检测装置13以及运算电路14，以使得改变从光源2射出的光的相干长度，并按照变化后的每个相干长度来进行摄像。运算电路14按照由控制电路1改变的每个光的相干长度，生成并输出例如(1)表示第2光量p1与第1光量p0之比p1/p0的信号、(2)表示第1光量p0相对于第1光量p0与第2光量p1之和的比例p0/(p0+p1)的信号、以及(3)表示第2光量p1相对于第1光量p0与第2光量p1之和的比例p1/(p0+p1)的信号当中的至少一个信号。能够基于这些信号来获知被摄体内部的散射的情形。

作为使相干长度可变的光源2，例如高频叠加半导体激光器或者扫描光源(使激光的波长在几nm～几十nm的范围内周期性扫描的光源)已达到实用化的水平。例如，由高频叠加电路(一般而言为300mhz的频率)驱动的半导体激光器以0.1mm～0.2mm的范围的相干长度来振荡。通过改变叠加电路的频率或者振幅等(例如减小频率)，从而能够在0.2mm～几十mm的范围内使相干长度变化。此外，在扫描光源中，通过改变波长变动宽度或者周期(频率)，从而能够在0.3mm～几十mm的范围内使相干长度变化。不过，在使用扫描光源的情况下，为了限定入射至光耦合层12的光的波长，根据情况而利用带通滤波器9p。此外，也能够组合led等线宽较宽的光源和窄带的带通滤波器来获得期望的相干长度。对于光源，也可以使用波长不同的两个以上的光源。当这些光源的光在被摄体内散射而入射至透光区域9a时，基于参照图11c所说明的原理，将产生节拍，根据来自两个光源的光的波长差而相干长度变短。在使用波长不同的多个光源的情况下，也可以与使光源的发光强度比变化的操作联动。

这样，根据本研讨例的光检测系统100，针对图7a所示的被摄体，位于头骨4b的里侧的氧合血红蛋白以及还原血红蛋白的分布差能够作为电信号的输出差来检测。这与参照图12a以及图12b所说明的检测光强度分布像的方法(第2现有例)相比，无需时间分割，因此能够使计测大幅度简化。此外，仅改变光源2的相干长度便能对被摄体内部的散射的情形进行比较、分析，能够提高计测的分辨率。

但是，对于研讨例的光检测装置，从分辨率的观点出发，还具有改善的余地。为了在光耦合层12确保充分的输入耦合(即，入射光向波导光的变换)，需要将透光区域9a以及遮光区域9a的x方向的宽度w设得充分大。更具体而言，宽度w需要为光栅的间距(即周期)λ的10倍程度。因而，即便利用参照图3a以及图3b所说明的插补处理，插补处理后的分辨率也受宽度w限制。

因而，在本公开的一形态所涉及的光检测装置中，使各透光区域与两个以上的第1检测器对置，使各遮光区域与两个以上的第2检测器对置。通过这种构成，从而如后述能够提高检测的分辨率。

此外，在本公开的其他形态所涉及的光检测系统中算出：由与遮光区域对置的两个以上的第2检测器检测的光量之和即第2光量相对于由与透光区域对置的两个以上的第1检测器检测的光量之和即第1光量的比、第2光量相对于第1光量与第2光量之和的比、或者第1光量相对于第1光量与第2光量之和的比等。能够根据该比的值来测定光的相干的程度或者相位。

本公开包含以下的项目所记载的光检测装置以及光检测系统。

[项目1]

本公开的项目1所涉及的光检测装置具备：

光检测器，具有主面，包含沿着所述主面配置的多个第1检测器以及多个第2检测器；

光耦合层，配置在所述光检测器上或者上方；以及

遮光膜，配置在所述光耦合层上，

所述光耦合层包含：

第1低折射率层；

第1高折射率层，配置在所述第1低折射率层上，包含第1光栅；以及

第2低折射率层，配置在所述第1高折射率层上，

所述第1高折射率层具有比所述第1低折射率层以及所述第2低折射率层高的折射率，

所述遮光膜包含：透光区域、以及与所述透光区域相邻的遮光区域，

所述透光区域与所述多个第1检测器中包含的两个以上的第1检测器对置，

所述遮光区域与所述多个第2检测器中包含的两个以上的第2检测器对置。

[项目2]

在项目1所记载的光检测装置中也可以是：

在所述遮光膜配备多个透光区域，所述多个透光区域分别为所述透光区域，

在所述遮光膜配备多个遮光区域，所述多个遮光区域分别为所述遮光区域。

[项目3]

在项目1或者2所记载的光检测装置中也可以是：

所述光检测器还包含：

多个第1微透镜，分别配置在所述多个第1检测器之中的对应的第1检测器与所述光耦合层之间；以及

多个第2微透镜，分别配置在所述多个第2检测器之中的对应的第2检测器与所述光耦合层之间。

[项目4]

在项目1～3的任一项所记载的光检测装置中也可以是：

所述光耦合层还包含：

第3低折射率层，配置在所述第1低折射率层与所述光检测器之间；以及

第2高折射率层，配置在所述第3低折射率层与所述第1低折射率层之间，包含第2光栅，

所述第2高折射率层具有比所述第1低折射率层以及所述第3低折射率层高的折射率。

[项目5]

在项目1～4的任一项所记载的光检测装置中也可以是：

所述遮光区域的两个表面之中靠近所述光耦合层的表面具有光反射性。

[项目6]

本公开的项目6所涉及的光检测系统具备：

项目1所记载的光检测装置；以及

运算电路，与所述光检测装置连接，

所述运算电路在将由所述两个以上的第1检测器检测的光量之和设为第1光量且将由所述两个以上的第2检测器检测的光量之和设为第2光量时，输出从下述组之中选择的至少一个信号，该组构成为包括：

第1信号，表示所述第2光量相对于所述第1光量的比；

第2信号，表示所述第1光量相对于所述第1光量与所述第2光量之和的比例；以及

第3信号，表示所述第2光量相对于所述第1光量与所述第2光量之和的比例。

[项目7]

在项目6所记载的光检测系统中也可以是：

在所述遮光膜配备多个透光区域，所述多个透光区域分别为所述透光区域，

在所述遮光膜配备多个遮光区域，所述多个遮光区域分别为所述遮光区域，

所述运算电路按照所述多个透光区域以及所述多个遮光区域之中彼此相邻的透光区域以及遮光区域的每个对来输出所述至少一个信号。

[项目8]

在项目7所记载的光检测系统中也可以是：

所述运算电路生成图像信息，该图像信息表示所述至少一个信号的值为阈值以上的所述对、和所述至少一个信号的值小于所述阈值的所述对。

[项目9]

项目6～8的任一项所记载的光检测系统也可以还具备：

光源，射出某波段的光，

所述光检测装置还包含：带通滤波器，配置在所述光耦合层之上或者上方，选择性地使所述波段的光透过。

[项目10]

项目6～8的任一项所记载的光检测系统也可以还具备：

光源；以及

控制电路，控制所述光源，

所述控制电路改变从所述光源射出的光的相干长度。

[项目11]

在项目10所记载的光检测系统中也可以是：

所述运算电路按照由所述控制电路改变的每个所述光的相干长度来输出所述至少一个信号。

[项目12]

在项目1～5的任一项所记载的光检测装置中也可以是：

所述第1光栅包含：多个沟槽，分别在第1方向上延伸，

在俯视下，

所述第1方向上的所述透光区域的长度短于与所述第1方向垂直的第2方向上的所述透光区域的长度，

所述第1方向上的所述遮光区域的长度短于所述第2方向上的所述遮光区域的长度。

在本公开中，电路、单元、装置、部件或者部的全部或者一部分、或者框图的功能块的全部或者一部分可以通过包含半导体装置、半导体集成电路(ic)或者lsi(largescaleintegration：大规模集成电路)的一个或者多个电子电路来执行。lsi或者ic可以集成于一个芯片，也可以组合多个芯片来构成。例如，存储元件以外的功能块可以集成于一个芯片。在此，虽然称作lsi或者ic，但可以根据集成的程度来改变称呼方式，可以称作系统lsi、vlsi(verylargescaleintegration：超大规模集成电路)、或者ulsi(ultralargescaleintegration：特大规模集成电路)。在lsi制造后被编程的现场可编程门阵列(fpga：fieldprogrammablegatearray)、或者能够实现lsi内部的接合关系的重构或者lsi内部的电路划分的设置的可重构逻辑器件(reconfigurablelogicdevice)也能够在相同的目的下使用。

而且，电路、单元、装置、部件或者部的全部或者一部分的功能或者操作能够通过软件处理来执行。在该情况下，软件记录于一个或者多个rom、光学盘、硬盘驱动器等非易失性记录介质中，在由处理装置(processor)执行软件时，由处理装置(processor)以及外围装置来执行该软件所确定的功能。系统或者装置可以具备记录有软件的一个或者多个非易失性记录介质、处理装置(processor)以及所需的硬件设备，例如接口。

以下，参照附图来说明本公开的实施方式。另外，以下所说明的实施方式均表示概括性或者具体的例子。以下的实施方式所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置以及连接方式、步骤、步骤的顺序等为一例，并不限定本公开。在本说明书中说明的各种形态只要不产生矛盾便能相互组合。此外，关于以下的实施方式中的构成要素之中表示最上位概念的独立的技术方案未记载的构成要素，作为任意的构成要素来说明。

(实施方式)

本实施方式的构成除了遮光区域9a以及检测区域(检测器)的图案化、以及它们的组合不同这一点之外，与研讨例相同。因而，对于与研讨例相同的构成要素赋予相同的参照符号，并省略重复的说明。

图8a是表示本实施方式中的透光区域9a以及遮光区域9a的排列图案的俯视图。图8b是表示位于透光区域9a以及遮光区域9a的正下方的多个检测器10a、10b、10a、10b的排列的俯视图。图8c是与示意性地表示透光区域9a以及遮光区域9a和检测器10a、10b、10a、10b的配置关系的xz面平行的剖视图。检测器10a、10b位于透光区域9a的正下方，检测器10a、10b位于遮光区域9a的正下方。在本实施方式所涉及的光检测装置中，光栅12d包含：多个沟槽，分别在第1方向上延伸。在俯视下，第1方向上的透光区域9a的长度短于与第1方向垂直的第2方向上的透光区域9a的长度，第1方向上的遮光区域9a的长度短于第2方向上的遮光区域9a的长度。各透光区域9a以及各遮光区域9a的尺寸为w×w/2，与研讨例中的尺寸w×w相比，y方向上要小。各检测器10a、10b、10a、10b的尺寸为w/2×w/2，与研讨例中的尺寸w×w相比，x方向以及y方向上小。在图8c中，虽然仅示出多个检测器之中的四个检测器10a、10b、10a、10b，但实际上多个检测器10沿着与xy面平行的面(主面)呈二维排列。

如图8a以及图8b所示，将透光区域9a的右半部分的正下方的检测区域设为a0，将透光区域9a的左半部分的正下方的检测区域设为b0，将遮光区域9a的左半部分的正下方的检测区域设为a1，将遮光区域9a的右半部分的正下方的检测区域设为b1。于是，在图8a以及图8b中用实线表示的像素区域13a之中，检测区域a0、b0、a1、b1各包含一个，在用虚线表示的像素区域13b之中，区域a0、b0、a1、b1也各包含一个。在区域a0、b0中检测的是未成为波导光的光的检测光量，在区域a1、b1中检测的是成为波导光的光的检测光量。虽然在区域a0、b0中无法检测成为波导光的光的检测光量，但能够用在相邻的区域a1、b1中检测的光量的平均值来近似。同样，虽然在区域a1、b1中无法检测未成为波导光的光的检测光量，但能够用在相邻的区域a0、b0中检测的光量的平均值来近似。即，在某区域(遮光区域9a或者透光区域9a)中，定义以该区域为中心而在x方向以及/或者y方向上相邻的区域(像素)的正下方的检测位置处检测的光量的平均值，通过将该定义应用于全部区域，从而能够在构成光检测器10的全部检测区域(检测器)中定义未成为波导光的光的检测光量和成为波导光的光的检测光量。

本实施方式的光检测系统100也与研讨例同样具有图1a所示的构成。即，光检测系统100具备：光源2、聚光透镜7、光检测装置13、控制电路1以及运算电路14。光检测装置13与图2a所示的构成同样具备：光检测器10，包含沿着主面(摄像面)配置的多个第1检测器以及多个第2检测器；光耦合层12，配置在光检测器10上；以及遮光膜9，配置在光耦合层12上。在此，“～上”是指以本公开的附图所示的配置为基准的情况下存在于上，包含以接触的方式位于上的状态、和以不接触的方式(即，其间隔着其他的要素或者层)位于上的状态。光耦合层12包含：第1低折射率层12c；第1高折射率层12b，配置在第1低折射率层12c上，包含第1光栅12d；以及第2低折射率层12a，配置在第1高折射率层上。第1高折射率层12b具有比第1低折射率层12c以及第2低折射率层12a高的折射率。在本实施方式中，光耦合层12进而还包含：第3低折射率层，配置在第1低折射率层12c与光检测器10之间；以及第2高折射率层，配置在第3低折射率层与第1低折射率层12c之间，包含第2光栅。第2高折射率层具有比第1低折射率层12c以及第3低折射率层高的折射率。光耦合层12除了上述部分以外，还具有两个低折射率层与被这两个低折射率层夹着且具有光栅的高折射率层的多个组合。通过这种层叠的光栅的构造，光耦合层12作为光波导路来发挥功能。另外，两个低折射率层与被这两个低折射率层夹着且具有光栅的高折射率层的组合的数量是任意的，最低具有一个即可。

遮光膜9包含：至少一个透光区域9a、以及与至少一个透光区域9a相邻的至少一个遮光区域9a。在本实施方式中，如图8a所示，遮光膜9包含：排列为方格图案状的多个遮光区域9a、以及这些多个遮光区域9a之间的多个透光区域9a。多个遮光区域并不限于方格图案状，例如可以在俯视下呈条纹状排列。

各透光区域9a与多个第1检测器中包含的两个以上的第1检测器10a、10b对置。各遮光区域9a与多个第2检测器中包含的两个以上的第2检测器10a、10b对置。

运算电路14在光检测器10中包含的全部检测器(光检测单元)之中，如上述那样定义未成为波导光的光的检测光量和成为波导光的光的检测光量。然后，执行如下处理等的运算处理，即，将按照每个检测器算出这些检测光量之比的值、或者一者的检测光量除以两个检测光量之和得到的值等的值，分配给相当于各检测器的像素来生成图像。在本实施方式中，无论使像素区域在xy面内如何偏离与宽度w/2对应的量，虽然会出现位置关系的调换，但检测区域a0、b0、a1、b1必定各包含一个。如关于研讨例所说明的那样，由于在像素区域内存在相同数量的位于遮光区域9a正下方的检测器和位于透光区域9a正下方的检测器，因此检测光量被准确地进行插补处理。若分辨率以像素尺寸来决定，则分辨率成为w×w，但在本实施方式中，无论像素在xy面内的哪个方向上移动宽度w/2，相同的插补处理均成立。由此，插补处理后的分辨率改善至w/2×w/2。即，在本实施方式中，通过改变遮光区域9a以及检测区域的图案化和它们的组合，从而能够维持与研讨例相同的效果，并大幅改善图像的分辨率。

也可以将本实施方式的构成与参照图12a以及图12b所说明的时间分割检测法(第2现有例)组合。由此，能够从相干的状态的观点出发来分析进行时间分割而取入的信号，能够更详细地分析被摄体内部的散射的情形。

在本实施方式中，虽然一个透光区域9a与两个检测器10a、10b对置，一个遮光区域9a与两个检测器10a、10b对置，但本公开并不限定于这种实施方式。例如，各遮光区域9a以及/或者各透光区域9a可以与3个或者3个以上的检测器对置。如果进行概括的话，则一个透光区域9a与两个以上的检测器对置，一个遮光区域9a与另外的两个以上的检测器对置即可。如果取代研讨例中的来自一个检测器的输出而利用来自前者的n个检测器的输出之和与来自后者的n个检测器的输出之和，则能够应用关于研讨例所说明的全部处理。例如，运算电路14将由与透光区域9a对置的两个以上的第1检测器检测的光量之和设为第1光量p0，将由与遮光区域9a对置的两个以上的第2检测器检测的光量之和设为第2光量p1，可以输出从下述组之中选择的至少一个信号，该组构成为包含：(1)表示第2光量p1相对于第1光量p0的比p1/p0的信号、(2)表示第1光量p0相对于第1光量p0与第2光量p1之和的比例p0/(p0+p1)的信号、以及(3)表示第2光量p1相对于第1光量p0与第2光量p1之和的比例p1/(p0+p1)的信号。如参照图5b所说明的那样，能够基于上述这些的任意一个检测信号来获得被摄体(对象物)的信息。运算电路14参照预先保存在存储器等存储介质中的、如图5b所示的对检测信号与相干的程度(例如随机系数)之间的关系进行规定的函数或者表格的信息，根据检测信号来求出相干的程度。

相干的程度与对象物的构造之间具有相关。例如，在从某位置到达的光的相干的程度高的情况下，能够推测为该位置处存在具有光滑表面的对象物并发生了表面反射。另一方面，在从某位置到达的光的相干的程度低的情况下，能够推测为该位置处在对象物的内部发生了散射或者在具有凹凸的表面发生了反射。运算电路14例如按照相邻的透光区域以及遮光区域的每个对来进行这种信号的生成以及对象物的构造的推测。由此，能够在大的区域内获得对象物的信息。

在控制电路1改变从光源2射出的光的相干长度的方式下，运算电路14可以按照由控制电路1改变的每个光的相干长度来生成上述的任意一个检测信号。由此，如参照图7e以及图7f所说明的那样，能够以相干长度为参数来详细获知被摄体内部的散射的情形。运算电路14例如可以如图7e以及图7f所示那样，生成区分所生成的信号的值为给定的阈值以上的区域和信号的值小于阈值的区域来表示的图像信息。由此，能够使被摄体内部的构造可视化。