CN108169175A - 光检测系统及发光装置 - Google Patents

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Abstract

有关本公开的一技术方案的光检测系统具备光检测装置和运算电路。光检测装置包括：遮光膜，至少在第1方向上交替地配置有多个透光区域及多个遮光区域；光耦合层，与遮光膜对置，包括光栅；光检测器，包括配置在摄像面上的多个第1光检测单元及多个第2光检测单元，运算电路基于从多个第1光检测单元得到的多个第1信号和从多个第2光检测单元得到的多个第2信号，生成表示入射到多个第1光检测单元及多个第2光检测单元的各自的位置中的光的相干的第3信号；还生成第3信号的平均值、标准偏差、标准偏差相对于平均值的比等中的至少1个。

Description

光检测系统及发光装置
技术领域
本公开涉及利用光的干涉现象取得与被摄体的光学特性相关的信息的 光检测系统及发光装置。
背景技术
光是电磁波，除了波长及强度以外，还通过偏光及干涉性等的特性被 赋予特征。其中，作为利用光的干涉性测量被摄体的方法，例如可以举出 “光学の原理”(東海大学出版会，p.482，M.ボルン等)中表示的使用迈 克尔逊干涉仪的方法。
发明内容
有关本公开的一技术方案的光检测系统具备光检测装置和运算电路； 所述光检测装置包括：遮光膜，至少在第1方向上交替地配置有多个透光 区域及多个遮光区域；光耦合层，与上述遮光膜对置，并且包括光栅，当 规定的波长的入射光入射到上述多个透光区域中时，上述光栅使上述入射 光的一部分在上述第1方向上传播、使上述入射光的另一部分透过；以及 光检测器，具有摄像面，并且包括配置在上述摄像面上的多个第1光检测 单元及多个第2光检测单元，上述多个第1光检测单元分别与上述多个透 光区域中的至少1个对应，上述多个第2光检测单元分别与上述多个遮光 区域中的至少1个对应；所述运算电路，基于从上述多个第1光检测单元 得到的多个第1信号和从上述多个第2光检测单元得到的多个第2信号， 生成第3信号，上述第3信号表示入射到上述多个第1光检测单元及上述多个第2光检测单元的各自的位置中的光的相干；并且生成从由如下数据 构成的群中选择的至少1个，这些数据是：在以上述多个第1光检测单元 及上述多个第2光检测单元的每一个为中心的区域内所包含的多个第1光 检测单元及多个第2光检测单元的位置处的上述第3信号的平均值、上述 第3信号的标准偏差、上述标准偏差相对于上述平均值的比、以及基于入 射到上述多个第1光检测单元的位置中的光的上述第3信号的平均值与基 于入射到上述多个第2光检测单元的位置中的光的上述第3信号的平均值 之比。
上述包含性或具体性的技术方案也可以由系统、方法、集成电路、计 算机程序或记录介质实现。或者，也可以由系统、装置、方法、集成电路、 计算机程序及记录介质的任意的组合来实现。
附图说明
图1A是有关本研究例的光检测系统的示意图。
图1B表示向光检测装置13具备的1个透光区域入射的散射光的状况。
图2A是沿着光入射的方向的面的光检测装置的剖面图。
图2B是从光入射的一侧观察光检测装置的平面图。
图3表示光检测装置的信号处理的方法。
图4A表示透光区域、遮光区域的图案的平面图。
图4B表示检测器的图案的平面图。
图4C表示透光区域、遮光区域及检测器的位置关系的剖面图。
图5A表示与图2A相同的剖面图。
图5B表示与图5A对应而描绘的由FDTD法得到的光强度分布的电磁 解析结果。
图5C表示与图5A对应而描绘的由FDTD法得到的光强度分布的电磁 解析结果。
图5D表示与图5A对应而描绘的由FDTD法得到的光强度分布的电磁 解析结果。
图5E表示与图5A对应而描绘的由FDTD法得到的光强度分布的电磁 解析结果。
图5F表示与图5A对应而描绘的由FDTD法得到的光强度分布的电磁 解析结果。
图5G表示与图5A对应而描绘的由FDTD法得到的光强度分布的电磁 解析结果。
图5H表示与图5A对应而描绘的由FDTD法得到的光强度分布的电磁 解析结果。
图6A是表示研究例的4个透光区域中的入射光与处于其下方的3个光 检测器的位置关系的剖面图。
图6B是表示入射光的相位随机系数a及检测信号的关系的解析结果。
图7A表示整体的光学配置及光线跟踪的状况。
图7B表示光强度分布。
图7C表示光路长的平均分布。
图7D表示光路长的标准偏差分布。
图7E表示σ0＝18.5mm的情况下的检测信号的分布。
图7F表示σ0＝18.0mm的情况下的检测信号的分布。
图8表示第1实施方式的光检测装置的信号处理的方法。
图9表示第1实施方式的光检测装置的信号处理的其他的方法。
图10表示第2实施方式的对于光源的相干长度及检测光的相位差的检 测图像的表现方式及信号处理的方法。
图11A表示包含光的入射及射出的位置关系的截面结构图。
图11B表示在图11A的模型中基于蒙特卡洛法对10亿条入射光线得 到的解析结果。
图11C表示光线的传播深度d及射出强度的关系。
图11D表示用来说明传播深度d与射出强度的关系的、蒙特卡洛法的 解析结果。
图12A表示检测到相位错开的2个相同的波列的情况。
图12B表示检测到相同波长、相位不同的波列的情况。
图13A表示通过珀耳帖元件改变光源的温度、使一方的光源的波长变 化、跨过了另一方的光源的波长λ0的状况。
图13B表示相对于一方的光源的温度变化的相干长度的变化。
图14A是表示检测脑血流中的氧化血红蛋白及还原血红蛋白的浓度分 布的系统的一例的图。
图14B是示意地表示氧化血红蛋白及还原血红蛋白的脑血流中的浓度 分布的图。
图15A是表示检测混入在食品中的异物的系统的一例的图。
图15B是说明在食品中混入了异物的状态的图。
图16A是示意地表示作为第1以往例的迈克尔逊干涉仪的结构的图。
图16B是示意地示出表示由光检测器检测的光的强度的电信号的时间 变化的例子的图。
图17用来说明光的干涉现象的图。
图18A表示以波长λ0为中心、波长的展宽是零的光。
图18B表示相干长度为无限大。
图18C表示以波长λ0为中心、波长的展宽(半值全宽)是Δλ的光。
图18D表示相干长度σ0为λ0 2/Δλ。
图18E表示将中心波长λ0及波长的展宽Δλ的光替换并表现为波长λ0－Δλ/2及λ0+Δλ/2的2个光。
图19A表示第2以往例的光检测系统的示意性的剖面图。
图19B表示图19A所示的光检测系统中的光源的振荡与来自光检测器 的检测信号的关系的说明图。
图20A表示第3实施方式的光检测装置的对于被摄体的入射光、反射 光及检测光的位置关系。
图20B表示用来评价第3实施方式的光检测装置的性能的测量系统。
图20C表示在第3实施方式中、入射光的偏光方向与检测光的偏光方 向正交的条件下的测量结果。
图20D表示在第3实施方式中、入射光的偏光方向与检测光的偏光方 向为平行的条件下的测量结果。
具体实施方式
(作为本公开的基础的认识)
在说明本公开的实施方式之前，说明对于测量光的干涉性或相位的以 往的方法进行了详细研究的结果。
图16A是示意地表示作为第1以往例的迈克尔逊干涉仪200的结构的 图。如图16A所示，从光源30射出的光31被第1透镜光学系统35a聚光 而成为平行光32。另外，在图中仅表示了平行光32的光轴。作为该平行光32的一部分的光32a透过半反射镜33而朝向第1反射镜34a。被第1反射 镜34a反射的光32b作为光32c被半反射镜33进一步反射而朝向第2透镜光学系统35b。光32c穿过第2透镜光学系统35b，作为光32d向位于第2 透镜光学系统35b的焦平面的光检测器36入射。另一方面，作为平行光32 的另一部分的光32A被半反射镜33反射而朝向第2反射镜34A。被第2 反射镜34A反射后的光32B朝向半反射镜33，透过半反射镜33，作为光 32C朝向第2透镜光学系统35b。光32C穿过第2透镜光学系统35b，作为 光32D，以与光32d重叠的形式向光检测器36入射。光检测器36检测光 32d与光32D干涉而发生的光。第2反射镜34A构成为，位置沿着反射面 的法线方向(箭头A)变化。随着第2反射镜34A的移位，光32D相对于 光32d的相对的相位发生变化。
图16B是示意地示出表示由光检测器36检测的光的强度的电信号的时 间变化的例子的图。图16B表示由迈克尔逊干涉仪200进行的光的干涉性 及相位的评价方法。图16B中的纵轴表示从光检测器36输出的信号的强度， 横轴表示时间。如果使第2反射镜34A的位置随着时间变化，则如图16B 所示，信号强度在从a到b的范围中变化。这里，将(b－a)/(b+a)的值 称作干涉中的对比度(contrast)。通过对比度的值定义光31的干涉性(相干 性)的程度。
在将第2反射镜34A固定、在半反射镜33与第1反射镜34a之间配置 了透明的被摄体37的情况下，与使第2反射镜34A的位置变化的情况相同 的原理也成立。即，在从图像传感器等的光检测器36输出的信号的强度中， 与被摄体37的形状对应的强度差被表现为空间上的分布，形成所谓的干涉 条纹。通过测量该干涉条纹的形状或间隔，能够计测被摄体37的形状或相 位信息。
为了一次测量干涉条纹的空间上的分布，也有将光检测器36作为多个 检测器的集合体而按照每个检测器检测入射的光的量的情况。将构成多个 检测器的集合体的各个光检测器也称作像素。
图17是用来说明光的干涉现象的图。图17示意地表示从光源30射出 的沿Z方向传输的光的某个时刻t0时的状况。如图17所示，从光源30依 次输出波列38a、38b等的多个波列。波列的长度σ0被称作相干长度。在1 个波列内，波列连续，波长也均匀。如果波列不同，则相位的相关性消失。 例如，在波列38a中相位是δ0，在波列38b中相位是δ0’，δ0≠δ0’。也有如 果波列不同则波长也不同的情况。例如，在波列38a中波长是λ0，在波列 38b中波长是λ0’，λ0≠λ0’。
首先，说明在图16A所示的结构中调整第2反射镜34A的位置、使图 17的波列38a中的部分38A与部分38A’干涉的情况。部分38A内的波与 部分38A’内的波波长相等，波的相位差也在时间上稳定。因而，干涉后的 光的明暗(干涉光的振幅的大小)也在时间上稳定。即，如图17的左下部 分所示，干涉光39a对应于相位差的量(反射镜34A的移位)而看起来较 亮(左下部分的上段)或看起来较暗(左下部分的下段)。将该状态称作相 干。
接着，说明使波列38a的部分38A与波列38b的部分38B干涉的情况。 在此情况下，部分38A内的波与部分38B内的波的波长相等不能保证，这 2个波的相位差也在时间上随机性地变化。结果，干涉后的光的明暗(干涉 光的振幅的大小)在时间上随机性地变化。该变化例如是飞秒单位的速度。 因而，如图17的右下部分所示，干涉光39b以高速反复明暗，在人的眼中 仅能看到平均性的明亮度。将该状态称作不相干。激光其波列较长，相干 长度是几m到几百m左右，是相干光的典型的例子。另一方面，太阳光其 波列较短，相干长度是1μm左右，是不相干的光的典型的例子。在图16A 那样的结构中使光干涉的情况下，如果使用如激光那样相干长度较长的光， 则在相同的波列内干涉的概率变高。结果，对比度提高，接近于1。另一方 面，如果使用如太阳光那样相干长度较短的光，则在不同的波列间干涉的 概率变高(即，在相同的波列间干涉的概率变低)。结果，对比度下降，接 近于0。
图18A至图18E表示中心波长的光的波长的展宽(纵模宽)与相干长 度的关系。图18A表示以波长λ0为中心、波长的展宽是零的光。在此情况 下，图18B所示，相干长度为无限大。图18C表示以波长λ0为中心、波长 的展宽(半值全宽)为Δλ的光。在此情况下，如图18D所示，相干长度σ0为λ0 2/Δλ。纵模宽和相干长度处于傅立叶变换的关系。这被称作维纳－辛钦(Wiener–Khinchin)定理。该定理可以如以下这样说明。
图18E表示将中心波长λ0及波长的展宽Δλ的光替换表现为波长λ0－ Δλ/2及λ0+Δλ/2的2个光27、28。通过光27与光28干涉而发生的拍频的 周期是λ0 2/Δλ。输送波的波长是光27和光28的波长的平均值λ0。在拍频 的周期内，光的振动波形均匀而连续。另一方面，不同周期的光的振动波 形失去连续性，相位的相关性也消失。即，拍频的周期λ0 2/Δλ相当于相干 长度。太阳光不相干是因为波长的展宽(纵模宽)Δλ较大。如果设中心波 长λ0为550nm，设波长的展宽Δλ为300nm，则相干长度σ0为λ0 2/Δλ＝1.0μm。
接着，将在“近赤外生体分光法の展望―1μm波長域の可能性”(近 红外生物体分光法的展望——1μm波长域的可能性)(第14回医用近赤外 線分光法研究会，P.139－144，西村吾郎)中公开的光检测系统作为第2 以往例进行说明。该光检测系统将光的强度分布按照光的每个传输距离测 量。
图19A表示第2以往例的光检测系统300的示意性的剖面图。光源42 射出激光。如图19A所示，从光源42射出的波长λ0的光43向被摄体44 照射。结果，在被摄体44的表面或内部发生的散射光45a、45b、45c被透 镜光学系统47聚光，作为像48b被成像在透镜光学系统47的像面位置。 对应于像48b，在透镜的物侧存在实质性的物体48a。在像面位置也配置有光检测器50。光检测器50是多个检测器(即像素)的集合体，按照每个像 素检测入射的光的光量。从光源42的发光被控制器41控制。由光检测器 50检测出的光量作为检测信号被运算电路51处理。控制器41及运算电路 51被计算机52一起控制。
图19B是表示图19A所示的光检测系统300中的光源42的振荡与来 自光检测器50的检测信号的关系的说明图。图19B中的纵轴表示光源42 的振荡强度或光检测器50的检测强度，横轴表示经过时间。光源42在控 制器41的控制下振荡出脉冲43a。由该脉冲43a带来的光43在被摄体44 的内部中散射，被光检测器50接收，作为信号53被检测到。信号53的时间宽度在由散射带来的光路长的偏差的影响下与原来的脉冲43a的时间宽 度相比变宽。信号53中的开头的输出53a是由被摄体44的表面反射的光 45a所带来的信号成分。输出53a之后的从时间t0到t1的期间的输出53b， 是由在被摄体44的内部中散射、散射距离较短的光45b所带来的信号成分。 输出53b之后的从时间t1到t2的期间的输出53c，是由散射距离较长的光 45c所带来的信号成分。通过计算机52的控制，运算电路51将检测信号 53进行时间分割，能够将输出53a、53b、53c分离而检测。光以输出53a、 53b、53c的顺序从被摄体44的较浅侧穿过较深侧。因而，能够将深度不同 的信息分离而分析。
根据本申请发明者的研究，为了使用作为第1以往例的迈克尔逊干涉 仪200测量干涉性(相干)的程度或相位，需要来自第2反射镜34A的光 32B、32C。因此，结构变得复杂。此外，由于干涉光路存在于规定的空间 中，所以容易受到周围环境的变化(例如空气对流或振动)的影响。
另一方面，根据本申请发明者的研究，在作为第2以往例的光检测系 统300中，在时间分割宽度上有极限。因而，在测量时难以充分确保深度 方向的分辨率。例如，如果设时间分割宽度为300ps，则深度分辨率为90mm 左右。因此，第2以往例的光检测系统300不适于生物体那样的拥有比较 小的构造的对象的诊断或检查。
接着，在对本公开的实施方式叙述之前，说明作为本申请发明者为了 解决以往例的课题而研究的形态的研究例。
(研究例)
图1A是有关本研究例的光检测系统100的示意图。光检测系统100 具备光源2、透镜光学系统7、光检测装置13、控制电路1和运算电路14。
光源2以一定的相干长度的光3对被摄体4进行照射。例如，光源2 可以是发出作为相干光的代表的激光的激光源。光源2既可以连续地发光 一定的强度的光，也可以发出单一的脉冲光。光源2发出的光的波长是任 意的。但是，在被摄体4是生物体的情况下，光源2的波长可以设定为例 如约650nm以上约950nm以下。该波长范围包含在从红色到近红外线的波 长范围中。在本说明书中，不仅是可视光，关于红外线及紫外线也包含在 “光”的概念中。
透镜光学系统7例如是聚光透镜，光源2向被摄体4照射光，将在被 摄体4的表面或内部发生的散射光5a、5A聚光。聚光后的光作为像8b被 成像在透镜光学系统7的像面位置。对应于像8b，在透镜的物侧存在实质 性的物体8a。在图1A所示的例子中，透镜光学系统7具备1个透镜。透 镜光学系统7也可以是多个透镜的集合体。
光检测装置13被配置在透镜光学系统7的像面位置。光检测装置13 检测透镜光学系统7聚光的散射光5a、5A。光检测装置13的详细的构造 后述。
运算电路14进行光检测装置13检测到的信号的运算处理。运算电路 14例如可以是数字信号处理器(DSP)等的图像处理电路。
控制电路1通过执行例如记录在存储器中的程序，控制由光检测装置 13进行的光的检测、由运算部14进行的运算处理、光源2的发光光量、点 亮时刻、连续点亮时间、发光波长、相干长度等的至少1个。控制电路1 例如可以是中央运算处理装置(CPU)或微型计算机等的集成电路。控制 电路1及运算电路14也可以由合并的1个电路实现。
另外，光检测系统100也可以具备显示运算电路14运算处理的结果的 未图示的显示器。
图1B表示向光检测装置13具备的1个透光区域9a入射的散射光5的 状况。被摄体4是散射体。在被摄体4的内部中传播的光线以衰减系数μa衰减，以散射系数μs反复散射。
图2A是沿着光入射的方向的面的光检测装置13的剖面图。图2B是 从光入射的一侧观察光检测装置13的平面图(包括后述的遮光膜9的XY 面的平面图)。图2A表示与包括由图2B的虚线包围的区域的XZ面平行的 截面。如图2B所示，将图2A所示的截面构造作为1个单位构造，该单位 构造在XY面内周期性地排列。另外，在图2A、图2B中，为了说明的方 便而表示了正交的3个轴(X轴、Y轴、Z轴)。关于其他的图也使用同样 的坐标轴。
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，它们在Z方向上层叠。在图2A的例子中，在遮光膜9上依 次具备透明基板9b和带通滤波器9p。在光检测装置13中，设排列有多个 像素的面为“摄像面”。
光检测器10在光检测器10的面内方向(XY面内)具备作为第1光检 测单元的第1像素10a、作为第2光检测单元的第2像素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、配线等的金属 膜10d、由Si或有机膜等形成的感光部。处于金属膜10d之间的感光部相 当于第1像素10a、第2像素10A。多个微透镜11a、11A以1个微透镜与 1个像素对置的方式配置。被微透镜11a、11A聚光而向金属膜10d的间隙 入射的光被第1像素10a、第2像素10A检测。
光耦合层12配置在光检测器10上，在光检测器10的面垂直方向(Z 轴方向)上，依次具备作为第1低折射率层的第1透明层12c、作为第1 高折射率层的第2透明层12b、以及作为第2低折射率层的第3透明层12a。 第1透明层12c及第3透明层12a例如可以由SiO2等形成。第2透明层12b 例如可以由Ta2O5等形成。
第2透明层12b折射率比第1透明层12c及第3透明层12a高。光耦 合层12也可以具备还将第2透明层12b和第1透明层12c依次反复的构造。 在图2A中表示了合计反复6次的构造。第2透明层12b被第1透明层12c、 第3透明层12a夹着。因而，第2透明层12b作为波导层发挥功能。在第2 透明层12b与第1透明层12c、第3透明层12a的界面上遍及整面形成有作 为间距Λ的直线光栅的光栅12d。光栅12d的栅格向量与光耦合层12的面 内方向(XY面)的X轴平行。光栅12d的XZ截面形状也被依次转印到层 叠的第2透明层12b及第1透明层12c上。在第2透明层12b及第1透明 层12c的成膜在层叠方向上具有较高的指向性的情况下，通过使光栅12d 的XZ截面为S字或V字状，容易维持形状的转印性。
另外，光栅12d只要至少在第2透明层12b的一部分上具备就可以。 通过第2透明层12b具备光栅12d，入射光能够与作为在第2透明层12b 中传播的光的波导光耦合。
光耦合层12与光检测器10之间的间隙优选的是尽可能窄。光耦合层 12和光检测器10也可以密接。也可以在光耦合层12与光检测器10之间的 间隙(包括排列有微透镜11a、11A的空间)中填充粘接剂等的透明介质。 在填充透明介质的情况下，为了得到由微透镜11a、11A带来的透镜效果， 在微透镜11a、11A的构成材料中，使用与填充的透明介质相比具有足够大 的折射率的材料。
遮光膜9具有2维地排列有多个遮光区域9A和多个透光区域9a的构 造。在图2A的例子中，通过在后述的透明基板9b上布图例如由铝(Al) 等形成的金属反射膜，形成遮光区域9A及透光区域9a。
图2A中的透光区域9a对应于图2B中的透光区域9a1、9a2、9a3、9a4 等。图2A中的遮光区域9A对应于图2B中的遮光区域9A1、9A2、9A3、 9A4等。即，遮光膜9具有在遮光膜9的面内方向(XY面内)上排列的多 个遮光区域9A和多个透光区域9a。多个遮光区域9A与多个第2像素10A 分别对置。多个透光区域9a与多个第1像素10a分别对置。在本说明书中， 有将第1像素10a的集合体称作“第1像素群”、将第2像素10A的集合体 称作“第2像素群”的情况。
在本公开中，多个第1像素10a分别与多个透光区域9a的1个对置。 同样，多个第2像素10A分别与多个遮光区域9A的1个对置。
另外，也可以2个以上的第1像素10a与1个透光区域对置。同样， 也可以2个以上的第2像素10A与1个遮光区域对置。本公开也包括这样 的形态。
在图2B所示的例子中，多个遮光区域9A1、9A2、9A3、9A4形成方 格图案。这些遮光区域9A1、9A2、9A3、9A4也可以形成方格图案以外的 图案。
透明基板9b配置在遮光膜9的光入射侧。透明基板9b例如可以由SiO2等的材料形成。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仅有选择地使入射的光5中的波长λ0附近的光透过。
向光检测装置13入射的光5经过带通滤波器9p及透明基板9b，成为 光6A、6a，达到形成有反射膜的遮光区域9A及反射膜被除去后的透光区 域9a。光6A被遮光区域9A遮光。光6a透过透光区域9a，向光耦合层12 入射。入射到光耦合层12中的光6a经过第3透明层12a向第2透明层12b 入射。在第2透明层12b的上下的界面中形成有光栅。如果满足以下的(式1)，则发生波导光6b。
sinθ＝N－λ0/Λ (式1)
这里，N是波导光6b的有效折射率。θ是相对于入射面(XY面)的 法线的入射角度。在图2A中光垂直于入射面而入射(θ＝0°)。在此情况下， 波导光6b在XY面内在X方向上传播。即，经过透光区域9a入射到光耦 合层12中的光被向在X方向上邻接的遮光区域9A的方向波导。
透过第2透明层12b而向下层入射的光的成分向处于下层侧的全部的 第2透明层12b入射。由此，在与(式1)相同的条件下发生波导光6c。 波导光在全部的第2透明层12b中发生，但在图2A中仅表示了在2个层中 发生的波导光。在下层侧发生的波导光6c也同样在XY面内沿X方向传播。 波导光6b、6c相对于波导面(XY面)的法线以角度θ(在图2A的例子中θ＝0°)在上下方向上一边放射光一边传播。该放射光6B1、6C1在遮光区域 9A的正下方，朝向上方(反射膜侧)的成分被遮光区域9A反射，成为沿 着反射面(XY面)的法线朝向下方的光6B2。光6B1、6C1、6B2对于第 2透明层12b满足(式1)。因而，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。这些过程被反复进行。作为整 体，在透光区域9a的正下方，没有成为波导光的成分透过光耦合层12，成 为透过光6d而向微透镜11a入射。结果，没有成为波导光的成分被第1像 素10a检测到。实际上，在波导后最终放射的成分也加入到没有成为波导 光的成分中。但是，在本说明书中，将这样的成分也作为没有成为波导光 的成分处置。在遮光区域9A的正下方，成为了波导光的成分被放射，作为 放射光6D向微透镜11A入射。结果，成为了波导光的成分被第2像素10A 检测到。
经过透光区域9a，光向正下方的像素和左右的(即在X方向上邻接的) 像素分支，分别被检测到。
设与图2B所示的透光区域9a1、9a2、9a3、9a4对置的第1像素10a 中的各检测光量分别为q1、q2、q3、q4。设与图2B所示的遮光区域9A1、 9A2、9A3、9A4对置的第2像素10A中的各检测光量分别为Q1、Q2、Q3、 Q4。q1至q4表示没有成为波导光的光的检测光量。Q1至Q4表示成为了 波导光的光的检测光量。在透光区域9a1的正下方的第1像素10a中没有 检测到成为了波导光的光的光量。另一方面，在遮光区域9A2的正下方的 第2像素10A中没有检测到没有成为波导光的光的光量。
这里，在透光区域9a1的正下方的检测位置，定义成为了波导光的光 的检测光量Q0＝(Q1+Q2)/2(或Q0＝(Q1+Q2+Q3+Q4)/4)。同样，在遮 光区域9A2的正下方的检测位置，定义没有成为波导光的光的检测光量q0＝ (q1+q2)/2(或q0＝(q1+q2+q3+q4)/4)。即，在某个区域(遮光区域或 透光区域)中，定义由以该区域为中心、在X方向及/或Y方向上邻接的区域的正下方的像素检测到的光量的平均值。
通过将该定义对全部的区域应用，能够在构成光检测器10的全部的像 素中，定义没有成为波导光的光的检测光量和成为了波导光的光的检测光 量。
运算电路14基于上述那样的定义，使用插补后的、没有成为波导光的 光的检测光量和成为了波导光的光的检测光量，进行生成表示相干的程度 的分布的光学分布图像等的运算处理。运算电路14通过将按照每个像素计 算出这2个检测光量的比的值(或各光量对于这些光量和的比的值)的值 向各像素分配，生成光学分布图像。
图3表示光检测装置13的信号处理的方法。在图3中，沿着光栅的栅 格向量，排列有包括第1像素10a、第2像素10A的8个像素。第1像素 10a、第2像素10A分别与透光区域9a、遮光区域9A对置。设由8个像素 检测到的信号为p0，k－4、p1，k－3、p0，k－2、p1，k－1、p0，k、p1，k+1、p0，k+2、p1，k+3。 例如，将由处于检测到信号p0，k的像素的左右的像素检测到的信号p1，k－1和信号p1，k+1的平均值(p1，k－1+p1，k+1)/2定义为插补值p1，k。同样，将由 处于由检测到信号p1，k－1的像素的左右的像素检测到的信号p0，k－2和信号 p0，k的平均值(p0，k－2+p0，k)/2定义为插补值p0，k－1。从信号p0，k及插补值 p1，k减去P0调制度p0，k/(p0，k+p1，k)或P1调制度p1，k/(p0，k+p1，k)。在研 究例中，利用这些调制度作为检测信号。P0调制度是基于入射到第1像素 中的光的调制度，P1调制度是基于入射到第2像素中的光的调制度。
图4A表示透光区域9a、遮光区域9A的图案的平面图。图4B表示第 1像素10a、第2像素10A的图案的平面图。图4C表示透光区域9a、遮光 区域9A及第1像素10a、第2像素10A的位置关系的剖面图。第1像素 10a、第2像素10A分别位于透光区域9a、遮光区域9A的正下方。通常， 如果设透光区域9a的正下方的检测区域为P0、遮光区域9A的正下方的检 测区域为P1，则P0、P1分别形成W×W的尺寸的方格图案。在实线的像 素区域13a中各包含1个P0、P1。在虚线的像素区域13b中也各包含1个 P0、P1。不论将像素区域在XY面内以遮光宽度(＝W)的量怎样错开，虽 然有位置关系的替换，但都必定包含各1个P0、P1。如上述那样，将检测 光量用q0、Q0的式子进行插补处理。如果分辨率由像素尺寸决定，则分辨 率成为作为像素区域13a、13b的尺寸的2W×W。但是，不论将像素在XY 面内的哪个方向上移动宽度W，相同的插补处理都成立。因而，插补处理 后的分辨率改善到W×W。
说明1脉冲振荡的入射光穿过光耦合层12被光检测器10接收的状况。
图5A表示与图2A相同的剖面图。图5B至图5H是将与图5A对应而 描绘的由FDTD(Finite－Difference Time－Domain：时域有限差分)法得 到的光强度分布的电磁解析结果以经过时间顺序排列的图。设透光区域9a、 遮光区域9A的X方向的宽度W为5.6μm，设光栅的间距为0.46μm，设光 栅的Z方向的深度为0.2μm，设第2透明层为Ta2O5膜，设其Z方向的厚度t1为0.34μm，设第1透明层为SiO2膜，设其Z方向的厚度t2为0.22μm。
在图5B中，以半值宽度11fs(换算为传播距离，是3.3μm)脉冲振荡 的波长λ0＝850nm的S偏光的光6a透过了透光区域9a。在图5C中，光6a 的振荡结束，另一方面，发生在层叠的第2透明层12b内传播的波导光6b、 6c，没有成为波导光的成分原样透过光耦合层12，成为光6d向微透镜11a 入射。在图5D中，波导光6b、6c一边向上下放射光6B1、6C1一边传播到遮光区域9A的下方。另一方面，透过光6d被微透镜11a聚光到第1像 素10a的上方。在图5E中，透过光6d向第1像素10a入射。另一方面， 放射光6B1、6C1及反射光6B2形成放射光6D而向微透镜11A入射并聚 光。在图5F至图5H中，透过光6d及放射光6D一边聚光一边分别入射到 第1像素10a、第2像素10A中。
另外，根据图5E至图5H可知，波导光6b、6c在遮光区域9A的下方 的范围中没有被放射完。结果，一部分在波导光的状态下到达了邻接的右 侧的透光区域9a的范围。放射损失系数(波导光被放射的容易度)如果使 光栅的深度变深则变大。因而，如果使遮光区域9A的下方的区域中的光栅 的深度变深，则放射光量增加，能够使检测光量更大。
图6A是表示研究例中的4个透光区域9a中的入射光与处于其下方的 3个像素的位置关系的剖面图。相位随机地不同的光向4个透光区域9a入 射。在图6A中，ω表示光的角频率(ω＝2πc/λ0，c是光速)，t表示时间， r1、r2、r3、r4表示随机函数(在0到1之间取随机的值的函数)，a表示 随机系数(随机值的振幅)。
图6B是表示入射光的相位随机系数a及检测信号的关系的解析结果。 设处于4个透光区域9a的中间的遮光区域9A的正下方的像素为第2像素 10A，设处于其两旁的透光区域9a的正下方的像素为第1像素10a、10a’。 设它们的检测光量分别为P1、P0、P0’，将检测信号用2P1/(P0+P0’)定 义。在图6B中，菱形标记表示TE模入射(S偏光)、四角标记表示TM模入射(P偏光)、三角标记表示TEM模入射(随机偏光或圆偏光、或45度 方向的偏光)的条件下的解析结果。在TE模入射及TEM模入射的条件下， 随着系数a的增大而检测信号下降。a＝0相当于相干而相位一致的情况。a＝1 相当于不相干的状态。因而，根据检测信号的大小，能够知道入射光的相 干的程度(相位的随机性)。同样，根据检测信号的大小，还能够计测入射 的光的相位的差异。
接着，作为被摄体而设想人体头部，以下表示用通过蒙特卡洛法的光 线跟踪的方法计算出的结果。
图7A表示本解析中的光学配置及光线跟踪的状况。图7B至图7D表 示将检测位置下的影像8b分为20×20的区域而分析的结果。图7B表示光 强度分布，图7C表示光路长的平均分布，图7D表示光路长的标准偏差分 布。如图7A所示，人体头部包括头皮4a、头骨4b、脑脊髄液(cerebrospinal fluid：CSF)层4c、血液层4e及灰质4d。在表1中表示各自的吸收系数 (1/mm)、散射系数(1/mm)、各向异性散射参数、膜厚(mm)。血液层 4e配置为，将氧化血红蛋白层和还原血红蛋白层以纸面为边界在面法线方 向上排列。
[表1]
解析区域在XY方向上是60mm×60mm，在Z方向上是22mm。超过 该区域传播的光线从计算中排除。向人体头部入射的光3设想以从头皮4a 的表面的中心(X＝Y＝0)向－X方向错开15mm的位置为中心，向在X方 向、Y方向上各隔开了5mm的3×3的9处位置垂直地入射的光。在检测中， 在从头皮4a的表面离开了1000mm的位置设置作为透镜光学系统7的聚光 透镜。根据将物体侧的开口数(sinα)设为NA＝0.1而取入的光线，计算出 像面位置的像8b。图7B至图7D所示的散射光的检测区域是以从头皮4a 的表面的中心(X＝Y＝0)向+X方向错开了15mm的位置为中心，在X方 向、Y方向上为宽度0.8mm的范围内。在图7B中，越白则强度越大。在 图7C及图7D中，越白则值越大。Y>0的区域相当于氧化血红蛋白层，Y<0 的区域相当于还原血红蛋白层。在图7B至图7D的哪个中，都在氧化血红 蛋白层与还原血红蛋白层之间存在微弱的差。由于图像通过聚光透镜反转， 图像中的氧化血红蛋白层及还原血红蛋白层的位置与现实的位置反转。
假设光源2振荡相干长度σ0的光。如果光路长的标准偏差是相干长度 σ0以下，则接收的光处于相同的波列内的可能性较高，相位的相关性较高。 此时，接收的光混杂出现较亮的部位和较暗的部位。另一方面，如果光路 长的标准偏差是σ0以上，则接收的光的波列不同的可能性较高，相位的相 关性消失(参照图17)。此时，接收的光不论场所如何都为均匀的明亮度。 如在图6B中说明那样，入射光的相干的程度与检测信号2P1/(P0+P0’) 有关。因而，基于检测信号的大小，能够判定入射光的标准偏差是否是相 干长度σ0以上。
图7E表示σ0＝18.5mm的情况下的检测信号的分布的例子。图7F表示 σ0＝18.0mm的情况下的检测信号的分布的例子。图中的黑色的区域表示检 测信号一律较小的区域。在图7E所示的σ0＝18.5mm的例子中，在光路长 的标准偏差超过18.5mm的区域中检测信号变小(图7E的黑色的区域)。 另一方面，在图7F所示的σ0＝18.0mm的例子中，与图7E所示的例子相比， 检测信号较小的区域较大。在图7E及图7F中，在黑色的区域以外的区域， 根据位置，检测信号的大小不规则地变化。通过以相干长度σ0为参数，分 析黑色的区域，能够知道被摄体内部的散射的状况。
作为使相干长度可变的光源，高频叠加半导体激光、或使激光的波长 在几nm到几十nm的范围中周期性地扫掠的扫掠光源处于实用化水平。例 如，由高频叠加电路(通常是300MHZ的频率)驱动的半导体激光以从 0.1mm到0.2mm的范围的相干长度振荡。此时，通过改变叠加电路的频率 或振幅等(例如使频率变小)，能够在从0.2mm到几十mm的范围中改变相干长度。通过将高频叠加电路与DFB激光等组合，能够改变可变范围。 在扫掠光源中，通过改变波长变动幅度或周期频率等，能够在从0.3mm到 几十mm的范围中改变相干长度。但是，在使用扫掠光源的情况下，为了 限定向光耦合层12入射的光的波长，根据情况而使用带通滤波器9p。此外， 也可以将LED等的线宽较宽的光源与窄频带的带通滤波器组合，来得到希 望的相干长度。在光源中也可以使用波长不同的2个以上的光源。这些光 在被摄体内散射，当入射到透光区域9a中时，以在图18E中说明的原理发 生差拍。结果，根据从2个光源射出的光的波长差，相干长度变短。但是， 在此情况下，为了限定向光耦合层12入射的光的波长，根据情况也使用带 通滤波器9p。在使用波长不同的光源的情况下，也可以与使光源的发光强 度比变化的操作连动。
这样，通过使用本研究例的光检测系统100，在图7A所示的被摄体中， 能够检测处于头骨4b的里部的氧化血红蛋白及还原血红蛋白的分布差作为 电信号的输出差。在该方法中，由于与在图19A及图19B中表示的检测光 强度分布像的方法(第2以往例)相比，不需要时间划分，所以能够使计 测大幅简洁化。此外，由于仅通过改变光源的相干长度就能够比较及分析 被摄体内部的散射的状况，所以能够提高计测的分辨率。
在研究例的光检测装置中，如图5E至图5H所示，波导光6b、6c的 一部分到达邻接的透光区域9a。由此，在P0调制度p0，k/(p0，k+p1，k)或 P1调制度p1，k/(p0，k+p1，k)发生来自从远离像素的位置传播来的波导光的 放射光也混入的串扰。通过该串扰的影响，在研究例的光检测装置中，检 测信号的分辨率有可能劣化。
所以，本申请的发明者想到了能够将相位差或相干的程度作为光学分 布图像更精密地计测的新的摄像装置。
有关本公开的一技术方案的光检测系统具备光检测装置和运算电路； 所述光检测装置包括：遮光膜，至少在第1方向上交替地配置有多个透光 区域及多个遮光区域；光耦合层，与上述遮光膜对置，并且包括光栅，当 规定的波长的入射光入射到上述多个透光区域中时，上述光栅使上述入射 光的一部分在上述第1方向上传播、使上述入射光的另一部分透过；以及 光检测器，具有摄像面，并且包括配置在上述摄像面上的多个第1光检测 单元及多个第2光检测单元，上述多个第1光检测单元分别与上述多个透 光区域中的至少1个对应，上述多个第2光检测单元分别与上述多个遮光 区域中的至少1个对应；所述运算电路，基于从上述多个第1光检测单元 得到的多个第1信号和从上述多个第2光检测单元得到的多个第2信号， 生成第3信号，上述第3信号表示入射到上述多个第1光检测单元及上述多个第2光检测单元的各自的位置中的光的相干；并且生成从由如下数据 构成的群中选择的至少1个，这些数据是：在以上述多个第1光检测单元 及上述多个第2光检测单元的每一个为中心的区域内所包含的多个第1光 检测单元及多个第2光检测单元的位置处的上述第3信号的平均值、上述 第3信号的标准偏差、上述标准偏差相对于上述平均值的比、以及基于入 射到上述多个第1光检测单元的位置中的光的上述第3信号的平均值与基 于入射到上述多个第2光检测单元的位置中的光的上述第3信号的平均值 之比。
根据这样的结构，通过利用这些修正值计算P0调制度或P1调制度等 的检出信号，能够测量光的相干的程度或相位。
有关本公开的另一技术方案的光检测系统具备光检测装置和运算电 路；所述光检测装置包括：遮光膜，至少在第1方向上交替地配置有多个 透光区域及多个遮光区域；光耦合层，与上述遮光膜对置，并且包括光栅， 当规定的波长的入射光入射到上述多个透光区域中时，上述光栅使上述入 射光的一部分在上述第1方向上传播、使上述入射光的另一部分透过；以 及光检测器，具有摄像面，并且包括配置在上述摄像面上的多个第1光检 测单元及多个第2光检测单元，上述多个第1光检测单元分别与上述多个 透光区域中的至少1个对应，上述多个第2光检测单元分别与上述多个遮 光区域中的至少1个对应；所述运算电路，对于从上述多个第1光检测单 元的至少一部分得到的多个第1信号中的每一个，分别使用从如下2个第1 光检测单元得到的第1信号来修正，这2个第1光检测单元是在上述第1 方向及上述第1方向的相反方向上位于与上述多个第1光检测单元中的分 别输出上述多个第1信号的第1光检测单元最接近的位置的2个第1光检 测单元；对于从上述多个第2光检测单元的至少一部分得到的多个第2信 号中的每一个，分别使用从如下2个第2光检测单元得到的第2信号来修 正，这2个第2光检测单元是在上述第1方向及上述第1方向的相反方向 上位于与上述多个第2光检测单元中的分别输出上述多个第2信号的第2 光检测单元最接近的位置的2个第2光检测单元；基于修正后的上述多个 第1信号中的每一个、和修正后的上述多个第2信号中的每一个，输出表 示入射到上述多个第1光检测单元及上述多个第2光检测单元的各自的位 置中的光的相干的第3信号。
根据这样的结构，能够测量面积内的光的相干的程度或相位的偏差。
有关本公开的再另一技术方案的发光装置具备：第1光源，射出具有 第1波长的第1相干光；第2光源，射出具有第2波长的第2相干光，通 过上述第2光源的温度变化，上述第2波长在包含上述第1波长的波长范 围内变化；光合波器，将上述第1相干光与上述第2相干光合波。
根据这样的结构，通过光源的温度控制，能够简单地实现测量所需要 的相干长度的可变。
以下，说明本公开的更具体的实施方式。另外，以下说明的实施方式 都是表示包含性或具体的例子的。在以下的实施方式中表示的数值、形状、 材料、构成要素、构成要素的配置位置等是一例，不是限定本公开的意思。 此外，在以下的实施方式的构成要素中，关于在表示最上位概念的独立权 利要求中没有记载的构成要素，设为任意的构成要素进行说明。
(第1实施方式)
本实施方式除了检测信号的运算的方法不同以外，全部是与研究例相 同的结构。因而，对共同的要素赋予相同的号码，省略详细的说明。
图8表示第1实施方式的光检测装置的信号处理的方法。图9表示第1 实施方式的光检测装置的信号处理的其他方法。在图8及图9中，沿着光 栅的栅格向量，排列有包括第1像素10a、第2像素10A的8个像素。第2 像素10A、第1像素10a分别与遮光区域9A、透光区域9a对置。
首先，使用由8个像素检测出的信号p0，k－4、p1，k－3、p0，k－2、p1，k－1、 p0，k、p1，k+1、p0，k+2、p1，k+3，计算以下的串扰修正式(式2)及(式3)，计 算修正值P0，k－4、P1，k－3、P0，k－2、P1，k－1、P0，k、P1，k+1、P，k+2、P，k+3。
将与处于与修正值P0，k对应的像素的左右的像素对应的修正值P1，k－1及修正值P1，k+1的平均值(P1，k－1+P1，k+1)/2定义为插补值P1，k。同样，将 与处于与修正值P1，k－1对应的像素的左右的像素对应的修正值P0，k－2及修 正值P0，k的平均值(P0，k－2+P0，k)/2定义为插补值P0，k－1。根据修正值P0，k及插补值，计算P0调制度P0，k/(P0，k+P1，k)或P1调制度P1，k/(P0，k+P1，k)。在本实施方式中，利用这些调制度作为检测信号。
在图8的修正式中，为了将由与透光区域9a对应的像素检测到的信号 p0，k修正，使用由与检测信号p0，k的像素在+X方向及－X方向上第1及第 2接近的像素检测到的信号p0，k－4、p0，k－2、p0，k+2、p0，k+4及2个修正系数 a0、b0。进行标准化，以使信号p0，k－4、p0，k－2、p0，k、p0，k+2及信号p0，k+4的系数的和为1。同样，为了将由与遮光区域9A对应的像素检测到的信号p1，k－1修正，使用由与检测信号p1，k－1的像素接近的像素检测到的信号p1，k－5、p1，k－3、p1，k+1、p1，k+3及2个修正系数a1、b1。进行标准化，以使信号 p1，k－5、p1，k－3、p1，k－1、p1，k+1及信号p1，k+3的系数的和为1。调制度计算的 方法与研究例相同。在本实施方式中，将使用修正值计算出的P0调制度及 P1调制度作为检测信号使用。
接着，对图9所示的本实施方式的光检测装置的信号处理的其他方法 进行说明。在图9所示的方法中，使用由8个像素检测到的信号p0，k－4、p1，k－3、p0，k－2、p1，k－1、p0，k、p1，k+1、p0，k+2、p1，k+3，用以下的串扰修正式(式 4)及(式5)，计算出修正值P0，k－4、P1，k－3、P0，k－2、P1，k－1、P0，k、P1，k+1、 P，k+2、P，k+3。
在图9的串扰修正式中，为了将由与透光区域9a对应的像素检测到的 信号p0，k修正，使用由与检测信号p0，k的像素在+X方向及－X方向上最接 近的像素检测到的信号p0，k－2、p0，k+2及修正系数a0。进行标准化，以使信 号p0，k－2、p0，k及p0，k+2的系数的和为1。同样，为了将由与遮光区域9A对 应的像素检测到的信号p1，k－1修正，使用由与检测信号p1，k－1的像素接近的 像素检测到的信号p1，k－3、p1，k+1及修正系数a1。进行标准化，以使信号p1，k－3、p1，k－1及信号p1，k+1的系数的和为1。调制度计算的方法与研究例不同。 即，P0调制度及P1调制度分别用p0，k/(p0，k+p1，k)或P1调制度p1，k/(p0，k+p1，k)的n次幂定义。这里，n是修正系数。在图9所示的方法中，使用 这些P0调制度及P1调制度作为检测信号。
这样，在第1实施方式中，将由各个像素检测到的信号使用由接近的 多个像素检测到的信号和a0、b0、a1、b1、n等的修正系数进行修正。
如果将修正系数最优化，则能够消除串扰的影响。结果，能够使光的 相干的程度或相位的测量精度提高。修正系数例如可以使用透过了级差量 已知的相位级差板的光等的具有已知的相位差的入射光来决定。只要决定 修正系数，以使根据具有已知的相位差的入射光本来应得到的P0调制度及 P1调制度与根据修正值计算出的P0调制度及P1调制度分别一致就可以。
即，本实施方式通过对检测信号的计算加以基于接近的像素的检测信 号的修正，能够在维持与研究例相同的效果的同时，改善光的相干的程度 或相位的测量精度。
此外，也可以将本实施方式与在图19B中表示的时间划分检测法组合。 此时，能够将时间划分而取入的信号以相干的状态的观点分析。结果，能 够更详细地分析被摄体内部的散射的状况。
(第2实施方式)
图10表示第2实施方式的与光源的相干长度及检测光的相位差对应的 检测图像的状态。其中，检测图像意味着P1调制度等的图像。将纵轴设为 光源的相干长度，将横轴设为检测光的检测面内的相位差。光源的相干长 度较长，相位差较小，取范围16a的情况、和相位差较大且可改变光源的 相干长度的范围16b的情况为例进行说明。如图1所示，在被摄体4中透 过、反射、由光检测装置13检测到的光的相位状态根据被摄体4而变化。 在表面被精细研磨的金属表面或被玻璃平板夹着的薄细胞片等是被摄体的 情况下，检测到的反射光或透过光的相位差分布的偏差较小。
在范围16a的测量中，如在图6B(横轴的a＝0附近)说明那样，检测 出的光的相位比较一致。在检测到的光的相位差与检测到的光的波长相比 充分小的情况下，可得到检测图像17a。另一方面，在检测到的光的相位差 与检测到的光的波长是相同程度的情况下，可得到检测图像18a。在这些检 测图像17a、18a中，用图像的浓淡表示的检测信号的大小不同。但是，检 测图像17a、18a形成同种类的图案或图案。在范围16a的测量中，通过使 用第1实施方式的信号处理的方法，能够消除串扰的影响，使测量精度提 高。在被摄体4内部中的散射度较小时，检测到的光的相位差较小。在此 情况下，根据检测到的光的相位差的差异(图10中的横轴的变化)，检测 图像的分布较大地变化。由此，能够知道被摄体4的形状及光学特性。
相对于此，在范围16b的测量中，如在图6B(横轴的a＝1附近)说明 那样，检测到的光的相位大致是随机性的。在较短的相干长度的情况下， 可得到检测图像18b。在较长的相干长度的情况下，可得到检测图像17b。 在检测图像18b中，明亮度为均匀的。在检测图像17b中，形成明部和暗 部混杂的马赛克状的图案。在范围16b的测量中，将在检测器上的某个面 积范围内检测到的检测信号的偏差进行统计处理，计算标准偏差值σ及平 均值m。在检测图像18b中，σ/m变小。在检测图像17b中，σ/m变大。在 第2实施方式的检测方法中，通过根据由某个区域内的像素检测出的信号 计算σ/m，能够判定被摄体内部的光学的差异。当被摄体4内部中的散射 度较大时，检测到的光的相位差较大。在第2实施方式中，根据相干长度 的差异(图10中的纵轴的变化)，作为统计值的σ/m较大地变化。由此， 能够得到散射度较大的被摄体4的构造及光学特性。
统计处理的区域既可以是像素上的面，也可以是沿着作为波导光的传 播方向的光栅的栅格向量方向的像素的列。在后者的情况下，在多个列中 计算标准偏差值σ及平均值m，将得到的多个σ、m、σ/m等平均化。
以下说明用来说明第2实施方式的、穿过被摄体4内部并射出的光的 光路长的平均及标准偏差的关系。
图11A表示包括光的入射及射出的位置关系的被摄体的截面结构图。 在图11A中，使光向厚度40mm的平板状的被摄体4入射。然后，检测从 入射位置离开了距离D的位置射出的光中的、被取入到NA＝0.313的开口 内的光。作为被摄体4，使用INO公司制的模拟生物体材料(衰减系数 μa＝0.018，散射系数μs＝1.58，各向异性参数(g值)＝0.62，折射率n＝1.52)。
图11B表示在图11A的模型中基于蒙特卡洛法对10亿条入射光线得 到的解析结果。设左侧的纵轴为光路长的平均值、光路长的标准偏差，设 右侧的纵轴为检测光量S，设横轴为距离D。在图11B中，实线表示光路 长的平均值，虚线表示光路长的标准偏差，点线表示检测光量。在D>10mm 的区域中，光路长的平均值及标准偏差大致处于比例关系。检测光量S相 对于距离D以指数函数减少。
图11C表示光线的传播深度d及射出强度的关系。设向被摄体4入射 的入射光的光量为S0，设在从入射光入射的位置离开了距离D的位置射出 的光的光量为S。设光量S中的主要在被摄体4的表层的附近传播平均长 度l1的距离而射出的光的光量为S1。同样，设主要在被摄体4的深层的附 近传播平均长度l2的距离而射出的光的光量为S2。其中S＝S1+S2。在表层 的附近传播的光的光路长在统计上比在深层的附近传播的光的光路长小 (l1<l2)。因而，在被摄体中有吸收的情况下(μa>0)，为S1>S2。S1及S2的比率根据被摄体的光学常数而变化。射出光的光路长的平均及标准偏差 也根据被摄体的光学常数而变化。
图11D表示用来说明传播深度d与射出强度的关系的蒙特卡洛法的解 析结果。设在传播深度d为表层(d＝0到7mm的范围)中传播并射出的光 的光量为S1。设在传播深度d为深层(d＝7到47mm的范围)中传播并射 出的光的光量为S2。在图11D中，三角表示光量比S1/(S1+S2)，四方表示 光量S2/(S1+S2)，黑圈表示S2/S1。根据图11D，光量比S2/S1根据距离D 而变化，在D＝35mm左右为极大。即，光路长差的偏差和传播深度d存在 某种程度的相关性。
在现有技术中，通过改变向被摄体4入射的光的光量来调查检测图像 的变化。但是，即使使用这样的光量变化，也难以知道光路长及传播深度 的信息。另一方面，在第2实施方式中，通过计算表示光路长的偏差的σ/m， 能够推测光路长。进而，通过改变相干长度来分析σ/m的变化，能够知道 传播深度的信息及内部的光学构造。
以下说明第2实施方式的检测信号的表现方式的差异。
图12A表示检测相位错开的2个波列19A的情况。在波列19A之后， 连接着相干长度相同、没有相位的相关性的波列19B。在时刻t＝t1，2个波 列19A中的由椭圆包围的范围的波形被取入到透镜72中，在光检测器的检 测面上形成像8b1。在时刻t＝t2时，2个波列19B中的由椭圆包围的范围的 波形被取入到透镜72中，在光检测器的检测面上形成像8b2。在像8b1和 像8b2的相位中没有相关性。但是，像8b1、8b2由于都是相同的波列彼此 的干涉光，所以即使时刻t从t1变化为t2，相位分布也不会变化。图10中 的范围16a中的检测图像17a、18a相当于图12A的情况。
图12B表示检测相同波长、相位不同的波列19A、19C的情况。在波 列19A、19C之后，分别连接着相干长度相同、没有相位的相关性的波列 19B、19D。在时刻t＝t1，波列19A、19C中的由椭圆包围的范围的波形被 取入到透镜72中，在光检测器的检测面上形成像8b1。被取入的不同的波 列19A、19C在相位上没有相关性。在时刻t＝t2，波列19B、19D中的由椭 圆包围的范围的波形被取入到透镜72中，在光检测器的检测面上形成像 8b2。被取入的不同的波列19B、19D也在相位上没有相关性。像8b1及像 8b2在相位信息上没有相关性。像8b1及像8b2还由于是不同波列间的干涉 光，所以通过时刻t从t1变化为t2，相位分布变化。即，相位分布在时间上 不稳定。图10中的范围16b的检测图像17b、18b相当于图12B的情况。
说明在第2实施方式中使用的发光装置。在发光装置中，使用射出以 波长λ0为中心的波长范围的光的光源2A、和射出中心在波长λ0的附近的 波长范围的光的光源2B。光源2B例如被珀耳帖元件进行温度控制。光源 2B能够利用温度变化控制与光源2A的波长差。通过将从光源2A射出的 光与从光源2B射出的光用光合波器合波，能得到混合光。或者，如果用从 光源2A射出的光和从光源2B射出的光将散射性的被摄体同时照射，则散 射光混合，在检测侧能够检测到合波的混合光。
图13A表示通过由珀耳帖元件使光源2B的温度上升、从光源2B射出 的光的波长以跨越从光源2A射出的光的波长的方式变化的状况。如在图 18E中说明那样，通过波长差Δλ的2个光干涉而发生的差拍的周期是 λ0 2/Δλ，这是混合光的相干长度。
图13B表示基于该原理的、混合光的相干长度相对于光源2B的温度 变化的变化。随着温度上升，混合光的相干长度变长(从点19A到19B的 状态)。在2光源间的波长差消失的地方，混合光的相干长度成为极大(点 19B的状态)。进而，通过温度上升，混合光的相干长度变短(从点19B到 点19C的状态)。相反，如果降低温度，则经过相反的过程。通常，在半导 体激光器等的光源中，波长随着温度而变化。因而，难以将波长固定为一 定值。但是，如果使用有关本实施方式的发光装置的控制方法，则能够在 可测量的时间范围中引起相干长度较短的状态、较长的状态、较短的状态 的变化。结果，能够用于图10中的范围16b中的测量。
即，在本实施方式中，对于在光检测器上的某个面积范围内检测到的 检测信号，对信号的偏差进行统计处理，计算标准偏差值及平均值和它们 的比。由此，能够在维持与研究例相同的效果的同时，测量将散射体作为 被摄体的情况下的光的相干的程度及相位的偏差。此外，还能够通过光源 的温度控制简单地实现测量所需要的相干长度的可变。
(第3实施方式)
使用图20A至图20C说明第3实施方式的光检测装置。在第3实施方 式的光检测装置中，如图20A那样设定光3相对于被摄体4的入射方向、 反射方向及检测方向的位置关系。透镜光学系统7相对于被摄体4的方向 处于光3的入射方向与反射光101的射出方向的中间，图20A所示的散射 光5向透镜光学系统7入射。关于检测经过透镜光学系统7后的光的光检 测装置，与其他实施方式是同样的，所以省略。在光3的光路上配置1/2 波长板102。通过由1/2波长板102使直线偏光的方向旋转，能够将光3的 偏光方向设定为作为相互正交的2方向的TE方向和TM方向。此外，在图 20B中，为了评价第3实施方式的光检测装置的性能，在紧挨着透镜光学 系统7之前配置检光件103。检光件103仅有选择地使TE方向的光及TM 方向的光中的一方透过。即，通过1/2波长板102，能够将入射的光的偏光 方向在TE方向和TM方向间切换。此外，通过检光件103，能够有选择地 检测向TE方向偏光的光及向TM方向偏光的光中的某一方。
图20C表示在图20B的条件下、在入射光的偏光方向与检测光的偏光 方向正交的条件下测量的结果。此外，图20D表示入射光的偏光方向与检 测光的偏光方向为平行的条件下的测量结果。各图的纵轴是P1调制度的平 均值m1与P0调制度的平均值m0的比m1/m0，横轴是来自光源2的光3 的相干长度。在图20C中，将使入射光的偏光方向为TM方向、检测TE方向的光的情况下的测量结果用白圈及实线表示，将使入射光的偏光方向 为TE方向、检测TM方向的光的情况下的测量结果用白圈及虚线表示，将 使入射光的偏光方向为TM方向、在将检光件103拆下的情况下即检测全 偏光(TEM)的光的情况下的测量结果用三角及实线表示，将使入射光的 偏光方向为TE方向、检测全偏光的光的情况下的测量结果用三角及虚线表 示。如图20C所示，在使入射光的偏光方向为TM方向、检测TE方向的 光的情况下，m1/m0为1.4到1.5左右的值。另一方面，在使入射光的偏光 方向为TE方向、检测TM方向的光的情况下，m1/m0为0.4到0.5左右的 值。此外，在使入射光的偏光方向为TM方向、检测全偏光的光的情况、 以及使入射光的偏光方向为TE方向、检测全偏光的光的情况下，m1/m0 都为0.8左右的值。在图20D中，将使入射光的偏光方向为TE方向、检测 TE方向的光的情况下的测量结果用白圈及实线表示，将使入射光的偏光方 向为TM方向、检测TM方向的光的情况下的测量结果用白圈及虚线表示。 如图20D所示，在使入射光的偏光方向为TE方向、检测TE方向的光的情 况下，m1/m0为1.4到1.5左右的值，而在使入射光的偏光方向为TM方向、 检测TM方向的光的情况下，m1/m0为0.4到0.5左右的值。
根据图20C及图20D可知，在检测光中包含的TE成分与TM成分的 量相等的情况下，m1/m0是0.8左右的值，但如果较多包含TM成分则变 得比它小，如果较多包含TE成分则变大。由此，能够基于m1/m0的大小 判定检测光的偏光度。
如以上这样，在第3实施方式的光检测装置中，对于在光检测器上的 某个面积范围内检测到的检测信号，对信号的偏差进行统计处理，计算平 均值的比。具体而言，计算光检测器上的某个面积范围内的P1调制度的平 均值m1和P0调制度的平均值m0，再计算两者的比m1/m0。由此，能够 测量以散射体为被摄体的情况下的散射光的偏光的程度。
在上述第1至第3实施方式中，对从光源2射出的光3的波长是1个 的情况进行了说明。但是，也可以将对于具有不同的多个波长的光3的检 测信号同时进行检测或以时间划分方式来检测。在此情况下，有能够更正 确地检测被摄体内部的信息的优点。在图14A至图15B中表示使用多个波 长的光3的情况下的应用例。
图14A是更正确地检测脑血流中的氧化血红蛋白(O－Hb)及还原血 红蛋白(D－Hb)的浓度分布的系统的一例。在该例中，用波长λ1的第1 射出光3a和波λ2的第2射出光3b照射人的头部，经过透镜光学系统7而 用光检测装置检测像8b。
由氧化血红蛋白和还原血红蛋白分别吸收较大的波长是不同的。例如， 在波长750nm下，还原血红蛋白比氧化血红蛋白吸光系数大。在波长850nm 下相反。
图14B是将氧化血红蛋白及还原血红蛋白的脑血流中的浓度分布示意 地表示在由点线包围的区域中的图。使用波长λ1＝750nm的第1射出光3a、 波长λ2＝850nm的第2射出光3b，得到对于各个波长的检测信号，进行统 计处理。由此，与使用1个波长的射出光的情况相比，能更正确地测量图 14B所示那样的O－Hb及D－Hb各自的脑血流中的浓度分布。
图15A是表示检测混入到食品中的异物的系统的一例的图。在该例中， 用波长λ3的射出光3c及波长λ4的射出光3d照射食品60，经过透镜光学系 统7用光检测装置检测像8b。
作为构成食品60的成分的碳水化合物、脂肪、水分、蛋白质等对于近 红外光或可视光分别具有固有的吸收波长。此外，可能混入到食品60中的 金属片及毛发等的异物70拥有与食品60的成分不同的吸收特性。
图15B是说明在食品中混入了异物的状态的图。使用波长λ3的射出光 3c及波长λ4的射出光3d，得到对于各个波长的检测信号而进行统计处理。 由此，与使用1个波长的射出光的情况相比，能更正确地检测到图15B所 示那样的在食品60中存在的异物70。这里使用的射出光的波长也可以代替 匹配于异物70的吸收波长，而匹配于被摄体的食品60所特有的2个吸收 波长。
如以上这样，本公开包括以下的项目所记载的形态。
[项目1]
有关本公开的项目1的光检测系统具备光检测装置和运算电路；
所述光检测装置包括：
遮光膜，至少在第1方向上交替地配置有多个透光区域及多个遮光区 域；
光耦合层，与上述遮光膜对置，并且包括光栅，当规定的波长的入射 光入射到上述多个透光区域中时，上述光栅使上述入射光的一部分在上述 第1方向上传播、使上述入射光的另一部分透过；以及
光检测器，具有摄像面，并且包括配置在上述摄像面上的多个第1光 检测单元及多个第2光检测单元，上述多个第1光检测单元分别与上述多 个透光区域中的至少1个对应，上述多个第2光检测单元分别与上述多个 遮光区域中的至少1个对应；
所述运算电路，
基于从上述多个第1光检测单元得到的多个第1信号和从上述多个第2 光检测单元得到的多个第2信号，生成第3信号，上述第3信号表示入射 到上述多个第1光检测单元及上述多个第2光检测单元的各自的位置中的 光的相干；并且
生成从由如下数据构成的群中选择的至少1个，这些数据是：在以上 述多个第1光检测单元及上述多个第2光检测单元的每一个为中心的区域 内所包含的多个第1光检测单元及多个第2光检测单元的位置处的上述第3 信号的平均值、上述第3信号的标准偏差、上述标准偏差相对于上述平均 值的比、以及基于入射到上述多个第1光检测单元的位置中的光的上述第3 信号的平均值与基于入射到上述多个第2光检测单元的位置中的光的上述第3信号的平均值之比。
[项目2]
在项目1所记载的光检测系统中，也可以是，
设上述多个第1信号分别为P0，
设上述多个第2信号分别为P1，
设从上述多个第2光检测单元中的、与上述多个第1光检测单元分别 在上述第1方向及上述第1方向的相反方向上邻接的2个第2光检测单元 得到的2个信号的平均值为P1’，
设从上述多个第1光检测单元中的、与上述多个第2光检测单元分别 在上述第1方向及上述第1方向的相反方向上邻接的2个第1光检测单元 得到的2个信号的平均值为P0’时，
上述运算电路，
生成通过P1’/(P0+P1’)或P1’/P0的运算得到的信号，作为上述多个第 1光检测单元的各自的上述第3信号；
生成通过P1/(P0’+P1)或P1/P0’的运算得到的信号，作为上述多个第2 光检测单元的各自的上述第3信号。
[项目3]
在项目1或2所记载的光检测系统中，也可以是，
上述光耦合层还包括：
第1低折射率层；
第1高折射率层，配置在上述第1低折射率层上，包括上述光栅；以 及
第2低折射率层，配置在上述第1高折射率层上；
上述第1高折射率层具有比上述第1低折射率层及上述第2低折射率 层高的折射率。
[项目4]
在项目1～3中任一项所记载的光检测系统中，也可以是，
上述光检测器还包括：
多个第1微透镜，分别配置在上述多个第1光检测单元中的对应的第1 光检测单元上；以及
多个第2微透镜，分别配置在上述多个第2光检测单元中的对应的第2 光检测单元上。
[项目5]
有关本公开的项目5的光检测系统具备光检测装置和运算电路；
所述光检测装置包括：
遮光膜，至少在第1方向上交替地配置有多个透光区域及多个遮光区 域；
光耦合层，与上述遮光膜对置，并且包括光栅，当规定的波长的入射 光入射到上述多个透光区域中时，上述光栅使上述入射光的一部分在上述 第1方向上传播、使上述入射光的另一部分透过；以及
光检测器，具有摄像面，并且包括配置在上述摄像面上的多个第1光 检测单元及多个第2光检测单元，上述多个第1光检测单元分别与上述多 个透光区域中的至少1个对应，上述多个第2光检测单元分别与上述多个 遮光区域中的至少1个对应；
所述运算电路，
对于从上述多个第1光检测单元的至少一部分得到的多个第1信号中 的每一个，分别使用从如下2个第1光检测单元得到的第1信号来修正， 这2个第1光检测单元是在上述第1方向及上述第1方向的相反方向上位 于与上述多个第1光检测单元中的分别输出上述多个第1信号的第1光检 测单元最接近的位置的2个第1光检测单元；
对于从上述多个第2光检测单元的至少一部分得到的多个第2信号中 的每一个，分别使用从如下2个第2光检测单元得到的第2信号来修正， 这2个第2光检测单元是在上述第1方向及上述第1方向的相反方向上位 于与上述多个第2光检测单元中的分别输出上述多个第2信号的第2光检 测单元最接近的位置的2个第2光检测单元；
基于修正后的上述多个第1信号中的每一个、和修正后的上述多个第2 信号中的每一个，输出表示入射到上述多个第1光检测单元及上述多个第2 光检测单元的各自的位置中的光的相干的第3信号。
[项目6]
在项目5所记载的光检测系统中，也可以是，
上述运算电路，
对于上述多个第1信号，还分别使用从如下2个第1光检测单元得到 的第1信号来修正，这2个第1光检测单元是在上述第1方向及上述第1 方向的相反方向上位于与上述多个第1光检测单元中的分别输出上述多个 第1信号的第1光检测单元第二接近的位置的2个第1光检测单元；并且
对于上述多个第2信号，还分别使用从如下2个第2光检测单元得到 的第2信号来修正，这2个第2光检测单元是在上述第1方向及上述第1 方向的相反方向上位于与上述多个第2光检测单元中的分别输出上述多个 第2信号的第2光检测单元第二接近的位置的2个第2光检测单元。
[项目7]
在项目5或6所记载的光检测系统中，也可以是，
设修正后的上述多个第1信号分别为P0，
设修正后的上述多个第2信号分别为P1，
设从上述多个第2光检测单元中的、在上述第1方向及上述第1方向 的相反方向上与分别输出上述多个第1信号的第1光检测单元邻接的2个 第2光检测单元得到的2个信号的平均值为P1’，
设从上述多个第1光检测单元中的、在上述第1方向及上述第1方向 的相反方向上与分别输出上述多个第2信号的第2光检测单元邻接的2个 第1光检测单元得到的2个信号的平均值为P0’时，
上述运算电路，
生成通过P1’/(P0+P1’)或P1’/P0的运算得到的信号，作为分别输出上 述多个第1信号的第1光检测单元的上述第3信号；
生成通过P1/(P0’+P1)或P1/P0’的运算得到的信号，作为分别输出上述 多个第2信号的第2光检测单元的上述第3信号。
[项目8]
在项目5～7中任一项所记载的光检测系统中，也可以是，
上述光耦合层还包括：
第1低折射率层；
第1高折射率层，配置在上述第1低折射率层上，包括上述光栅；以 及
第2低折射率层，配置在上述第1高折射率层上；
上述第1高折射率层具有比上述第1低折射率层及上述第2低折射率 层高的折射率。
[项目9]
在项目5～8中任一项所记载的光检测系统中，也可以是，
上述光检测器还包括：
多个第1微透镜，分别配置在上述多个第1光检测单元中的对应的第1 光检测单元上；以及
多个第2微透镜，分别配置在上述多个第2光检测单元中的对应的第2 光检测单元上。
[项目10]
有关本公开的项目10的发光装置具备：
第1光源，射出具有第1波长的第1相干光；
第2光源，射出具有第2波长的第2相干光，通过上述第2光源的温 度变化，上述第2波长在包含上述第1波长的波长范围内变化；以及
光合波器，将上述第1相干光与上述第2相干光合波。
[项目11]
有关本公开的项目11的程序，是对从项目1～4中任一项所记载的光 检测系统的上述光检测器输出的多个信号进行处理的程序，使处理器进行 如下处理：
基于从上述多个第1光检测单元得到的多个第1信号和从上述多个第2 光检测单元得到的多个第2信号，生成表示入射到上述多个第1光检测单 元及上述多个第2光检测单元的各自的位置中的光的相干的第3信号；以 及
生成从由如下数据构成的群中选择的至少1个，这些数据是：在以上 述多个第1光检测单元及上述多个第2光检测单元的每一个为中心的区域 内所包含的多个第1光检测单元及多个第2光检测单元的位置处的上述第3 信号的平均值、上述第3信号的标准偏差、上述标准偏差相对于上述平均 值的比、以及基于入射到上述多个第1光检测单元的位置中的光的上述第3 信号的平均值与基于入射到上述多个第2光检测单元的位置中的光的上述第3信号的平均值之比。
[项目12]
有关本公开的项目12的程序，是对从项目5～9中任一项所记载的光 检测系统的上述光检测器输出的多个信号进行处理的程序，使处理器进行 如下处理：
对于从上述多个第1光检测单元的至少一部分得到的多个第1信号中 的每一个，分别使用从如下2个第1光检测单元得到的第1信号来修正， 这2个第1光检测单元是在上述第1方向及上述第1方向的相反方向上位 于与上述多个第1光检测单元中的分别输出上述多个第1信号的第1光检 测单元最接近的位置的2个第1光检测单元；
对于从上述多个第2光检测单元的至少一部分得到的多个第2信号中 的每一个，分别使用从如下2个第2光检测单元得到的第2信号来修正， 这2个第2光检测单元是在上述第1方向及上述第1方向的相反方向上位 于与上述多个第2光检测单元中的分别输出上述多个第2信号的第2光检 测单元最接近的位置的2个第2光检测单元；
基于修正后的上述多个第1信号中的每一个、和修正后的上述多个第2 信号中的每一个，输出表示入射到上述多个第1光检测单元及上述多个第2 光检测单元的各自的位置中的光的相干的第3信号。
[项目13]
在项目12所记载的程序中，也可以是，使上述处理器，
对于上述多个第1信号，还分别使用从如下2个第1光检测单元得到 的第1信号来修正，这2个第1光检测单元是在上述第1方向及上述第1 方向的相反方向上位于与上述多个第1光检测单元中的分别输出上述多个 第1信号的第1光检测单元第二接近的位置的2个第1光检测单元；并且
对于上述多个第2信号，还分别使用从如下2个第2光检测单元得到 的第2信号来修正，这2个第2光检测单元是在上述第1方向及上述第1 方向的相反方向上位于与上述多个第2光检测单元中的分别输出上述多个 第2信号的第2光检测单元第二接近的位置的2个第2光检测单元。
[项目14]
有关本公开的项目14的光检测系统，是还具备项目10所记载的发光 装置的、项目1～4中任一项所记载的光检测系统，将从上述发光装置射出 的光向被摄体照射，检测从上述被摄体返回的光。
[项目15]
有关本公开的项目15的方法，使用射出具有第1波长的第1相干光的 第1光源、和射出具有第2波长的第2相干光的第2光源，通过将上述第1 相干光及上述第2相干光同时向被摄体照射，得到将上述第1相干光及上 述第2相干光合波的合波光；
通过使上述第2光源的温度变化，使上述第2波长在包含上述第1波 长的波长范围内变化，使上述合波光的相干长度变化。
在本公开中，电路、单元、装置、部件或部的全部或一部分、或者块 图的功能块的全部或一部分也可以由包括半导体装置、半导体集成电路 (IC)或LSI(large scaleintegration：大规模集成电路)的一个或多个电子 电路执行。LSI或IC既可以集成在一个芯片中，也可以将多个芯片组合而 构成。例如，存储元件以外的功能块也可以被集成到一个芯片中。这里称 作LSI或IC，但根据集成的程度而叫法变化，也可以称作系统LSI、VLSI(very large scale integration：超大规模集成电路)或ULSI(ultra large scaleintegration：特大规模集成电路)。也能够以相同的目的使用在LSI的制造 后编程的现场可编程门阵列(FPGA)、或能够进行LSI内部的接合关系的 再构成或LSI内部的电路划分的设置的可重构逻辑器件。
进而，电路、单元、装置、部件或部的全部或一部分的功能或操作可 以由软件处理来执行。在此情况下，软件被记录到一个或多个ROM、光盘、 硬盘等的非暂时性的记录介质中，当软件被处理装置(处理器)执行时， 由该软件确定的功能被处理装置(处理器)及周边装置执行。系统或装置 也可以具备记录有软件的一个或多个非暂时性的记录介质、处理装置(处 理器)及需要的硬盘设备、例如接口。
标号说明
100 光检测系统
1 控制电路
2 光源
3 光
3a 第1射出光
3b 第2射出光
3c、3d 射出光
4 被摄体
5、5a、5A 散射光
7 透镜光学系统
8a 实质性的物体
8b 像
9 遮光膜
9a 透光区域
9A 遮光区域
10 光检测器
11a、11A 微透镜
12 光耦合层
13 光检测装置
14 运算电路
60 食品
70 异物

Claims (10)

1.一种光检测系统，其特征在于，
具备光检测装置和运算电路；
所述光检测装置包括：
遮光膜，至少在第1方向上交替地配置有多个透光区域及多个遮光区域；
光耦合层，与上述遮光膜对置，并且包括光栅，当规定的波长的入射光入射到上述多个透光区域中时，上述光栅使上述入射光的一部分在上述第1方向上传播、使上述入射光的另一部分透过；以及
光检测器，具有摄像面，并且包括配置在上述摄像面上的多个第1光检测单元及多个第2光检测单元，上述多个第1光检测单元分别与上述多个透光区域中的至少1个对应，上述多个第2光检测单元分别与上述多个遮光区域中的至少1个对应；
所述运算电路，
基于从上述多个第1光检测单元得到的多个第1信号和从上述多个第2光检测单元得到的多个第2信号，生成第3信号，上述第3信号表示入射到上述多个第1光检测单元及上述多个第2光检测单元的各自的位置中的光的相干；并且
生成从由如下数据构成的群中选择的至少1个，这些数据是：在以上述多个第1光检测单元及上述多个第2光检测单元的每一个为中心的区域内所包含的多个第1光检测单元及多个第2光检测单元的位置处的上述第3信号的平均值、上述第3信号的标准偏差、上述标准偏差相对于上述平均值的比、以及基于入射到上述多个第1光检测单元的位置中的光的上述第3信号的平均值与基于入射到上述多个第2光检测单元的位置中的光的上述第3信号的平均值之比。
2.如权利要求1所述的光检测系统，其特征在于，
设上述多个第1信号分别为P0，
设上述多个第2信号分别为P1，
设从上述多个第2光检测单元中的、与上述多个第1光检测单元分别在上述第1方向及上述第1方向的相反方向上邻接的2个第2光检测单元得到的2个信号的平均值为P1’，
设从上述多个第1光检测单元中的、与上述多个第2光检测单元分别在上述第1方向及上述第1方向的相反方向上邻接的2个第1光检测单元得到的2个信号的平均值为P0’时，
上述运算电路，
生成通过P1’/(P0+P1’)或P1’/P0的运算得到的信号，作为上述多个第1光检测单元的各自的上述第3信号；
生成通过P1/(P0’+P1)或P1/P0’的运算得到的信号，作为上述多个第2光检测单元的各自的上述第3信号。
3.如权利要求1所述的光检测系统，其特征在于，
上述光耦合层还包括：
第1低折射率层；
第1高折射率层，配置在上述第1低折射率层上，包括上述光栅；以及
第2低折射率层，配置在上述第1高折射率层上；
上述第1高折射率层具有比上述第1低折射率层及上述第2低折射率层高的折射率。
4.如权利要求1所述的光检测系统，其特征在于，
上述光检测器还包括：
多个第1微透镜，分别配置在上述多个第1光检测单元中的对应的第1光检测单元上；以及
多个第2微透镜，分别配置在上述多个第2光检测单元中的对应的第2光检测单元上。
5.一种光检测系统，其特征在于，
具备光检测装置和运算电路；
所述光检测装置包括：
遮光膜，至少在第1方向上交替地配置有多个透光区域及多个遮光区域；
光耦合层，与上述遮光膜对置，并且包括光栅，当规定的波长的入射光入射到上述多个透光区域中时，上述光栅使上述入射光的一部分在上述第1方向上传播、使上述入射光的另一部分透过；以及
光检测器，具有摄像面，并且包括配置在上述摄像面上的多个第1光检测单元及多个第2光检测单元，上述多个第1光检测单元分别与上述多个透光区域中的至少1个对应，上述多个第2光检测单元分别与上述多个遮光区域中的至少1个对应；
所述运算电路，
对于从上述多个第1光检测单元的至少一部分得到的多个第1信号中的每一个，分别使用从如下2个第1光检测单元得到的第1信号来修正，这2个第1光检测单元是在上述第1方向及上述第1方向的相反方向上位于与上述多个第1光检测单元中的分别输出上述多个第1信号的第1光检测单元最接近的位置的2个第1光检测单元；
对于从上述多个第2光检测单元的至少一部分得到的多个第2信号中的每一个，分别使用从如下2个第2光检测单元得到的第2信号来修正，这2个第2光检测单元是在上述第1方向及上述第1方向的相反方向上位于与上述多个第2光检测单元中的分别输出上述多个第2信号的第2光检测单元最接近的位置的2个第2光检测单元；
基于修正后的上述多个第1信号中的每一个、和修正后的上述多个第2信号中的每一个，输出表示入射到上述多个第1光检测单元及上述多个第2光检测单元的各自的位置中的光的相干的第3信号。
6.如权利要求5所述的光检测系统，其特征在于，
上述运算电路，
对于上述多个第1信号，还分别使用从如下2个第1光检测单元得到的第1信号来修正，这2个第1光检测单元是在上述第1方向及上述第1方向的相反方向上位于与上述多个第1光检测单元中的分别输出上述多个第1信号的第1光检测单元第二接近的位置的2个第1光检测单元；并且
对于上述多个第2信号，还分别使用从如下2个第2光检测单元得到的第2信号来修正，这2个第2光检测单元是在上述第1方向及上述第1方向的相反方向上位于与上述多个第2光检测单元中的分别输出上述多个第2信号的第2光检测单元第二接近的位置的2个第2光检测单元。
7.如权利要求5所述的光检测系统，其特征在于，
设修正后的上述多个第1信号分别为P0，
设修正后的上述多个第2信号分别为P1，
设从上述多个第2光检测单元中的、在上述第1方向及上述第1方向的相反方向上与分别输出上述多个第1信号的第1光检测单元邻接的2个第2光检测单元得到的2个信号的平均值为P1’，
设从上述多个第1光检测单元中的、在上述第1方向及上述第1方向的相反方向上与分别输出上述多个第2信号的第2光检测单元邻接的2个第1光检测单元得到的2个信号的平均值为P0’时，
上述运算电路，
生成通过P1’/(P0+P1’)或P1’/P0的运算得到的信号，作为分别输出上述多个第1信号的第1光检测单元的上述第3信号；
生成通过P1/(P0’+P1)或P1/P0’的运算得到的信号，作为分别输出上述多个第2信号的第2光检测单元的上述第3信号。
8.如权利要求5所述的光检测系统，其特征在于，
上述光耦合层还包括：
第1低折射率层；
第1高折射率层，配置在上述第1低折射率层上，包括上述光栅；以及
第2低折射率层，配置在上述第1高折射率层上；
上述第1高折射率层具有比上述第1低折射率层及上述第2低折射率层高的折射率。
9.如权利要求5所述的光检测系统，其特征在于，
上述光检测器还包括：
多个第1微透镜，分别配置在上述多个第1光检测单元中的对应的第1光检测单元上；以及
多个第2微透镜，分别配置在上述多个第2光检测单元中的对应的第2光检测单元上。
10.一种发光装置，其特征在于，具备：
第1光源，射出具有第1波长的第1相干光；
第2光源，射出具有第2波长的第2相干光，通过上述第2光源的温度变化，上述第2波长在包含上述第1波长的波长范围内变化；以及
光合波器，将上述第1相干光与上述第2相干光合波。
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