TWI455326B - 透射式偵測器、使用該偵測器之系統及其方法 - Google Patents

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Description

透射式偵測器、使用該偵測器之系統及其方法
此申請案主張2007年9月13日申請之共同擁有的美國臨時專利申請案第60/971,992號之優先權利益，該申請案之揭示內容係以引用方式併入本文中。
先前技術中存在許多類型的光敏偵測器，例如光二極體及光電晶體。一種光敏偵測器包括透射式及透明偵測器。透射式偵測器為能夠透過其透射入射電磁("EM")能量之至少一部分的偵測器。透明偵測器為透射式偵測器之一子集，其進一步限於能夠透過其透射具有很少吸收之EM能量而且無可感知散射或擴散的光敏偵測器。
名稱為"表面發射發光裝置之半透明監視偵測器"的美國專利第6,037,644號、名稱為"包括多晶層之半透明光學偵測器及其製造方法"的美國專利第6,879,014號(下文稱為'''014專利")以及名稱為"撓性基板上之半透明光學偵測器及其製造方法"的美國專利第6,670,599號係全部以引用方式併入本文中。此等專利之每一者說明用於監視諸如垂直空腔表面發射雷射("VCSEL")的單色光學裝置之效能的半透明偵測器。上述公告案中說明的半透明偵測器為非成像偵測器，其經設計用以回應EM能量之單一波長而且係整合於該光學裝置中。'014專利確實注釋，難以設計並製造一透明偵測器，其以所需波長同時展現良好的回應度，具有低暗電流並且係高度透明的；然而，此文件並不論述對VCSEL監視之技術以外的此等問題之可行解決方式。
圖1係代表'014專利之圖1的先前技術薄膜偵測器100之解說。依據'014專利之說明，可利用偵測器100以接收沿一光路徑10傳播的電磁能量，其係入射在(例如)一部分導電層120之上(曝露)表面上。偵測器100可加以組態為一半透明偵測器，而且可相對於光路徑10橫向地配置以便該偵測器接收該電磁能量之至少一些。換言之，該偵測器可相對於入射電磁能量而為至少部分透明的，以便可吸收並偵測該入射電磁能量之一第一部分，而且並未吸收的一第二部分沿光路徑10繼續以供後續使用。在薄膜偵測器100中，光敏層(即，偵測媒介)110係採用(例如)矽、鍺或其他適當半導體材料形成。至少部分透明導電層120及130係形成於光敏層110之二側上並且可加以圖案化以便光敏層110之僅部分係由導電層120及130接觸。導電層120及130係採用諸如氧化銦錫("ITO")、氧化鋅、氧化錫或鋅/錫/銦混合氧化物之一材料形成而且經組態用以提供與光敏層110的電接觸。光敏層110與導電層120及130係支撐在一基板140上，該基板用作具有一支撐表面之一支撐配置，在該支撐表面上可形成上述層，包括光敏層110。使用熟知技術，可(例如)採用諸如玻璃或二氧化矽之一透射式介電材料形成基板140。光敏層110可包括許多子層(未顯示)，例如一透射式p型層(P)、一本質(例如，未摻雜)半導體(I)以及一n型半導體(N)，而且此等層可依據熟知技術加以組態為一"PIN"二極體以吸收光並根據吸收光產生一電信號。如'014專利中所論述，可藉由每一層之序列沈積及/或一或多個沈積半導體材料之選擇性遮蔽及摻雜來形成該等子層。雖然薄膜偵測器可相對便宜地製造，但是其通常遭受過多雜訊、較大暗電流以及低敏感度，尤其當將非晶半導體材料用以形成PIN二極體時。
如'014專利中所說明，EM能量可沿定向於向上方向上的光路徑10傳播，並因此可入射在下表面(未顯示)上以便其可藉由該偵測器加以接收。
圖2係一先前技術薄化偵測器200之一解說。薄化偵測器200可包括薄化晶體材料之子層，而且類似薄膜偵測器100(圖1)可經組態用以形成一PIN二極體。特定言之，薄化偵測器200可包括一p型半導體基板210，其可藉由機械及/或化學手段加以薄化，從而支撐一本質半導體層220以及形成於其上的一n型半導體層230。p型半導體基板210可採用一厚(例如，數百微米)晶體半導體基板形成，該基板加以化學及/或機械薄化(例如，至約10微米或較小的最終厚度)以提供一給定應用之適當光學特徵。薄化偵測器200可使用熟知技術加以微影地圖案化及蝕刻，以移除層220及230之部分來適應一p接點240，其提供與p型半導體基板210之電接觸。一n接點250可沈積於n型半導體層230上。可採用鋁或該技術中已知的其他適當導電材料形成p接點240及n接點250。與諸如圖1中所示的薄膜電晶體之一薄膜電晶體的最終成本比較，薄化操作本身以及由於薄化基板之損壞所致的產量損失可貢獻薄化偵測器之較高最終成本。
圖3顯示與依據圖1及其說明製造的先前技術薄膜偵測器100之一範例相關聯的模擬光譜效能之範例性繪圖300。繪圖300可(例如)根據'014專利中揭示的裝置規格加以產生，並具有作為橫座標的波長(以奈米計)以及作為縱座標的百分比。由虛線表示薄膜偵測器100之總反射比310，而且由點虛線表示單獨光敏層100之吸收比320。由點線表示透過薄膜偵測器100的透射比330，並且由實線表示除光敏層110以外的薄膜偵測器100之所有其他層的吸收比340。根據繪圖300，薄膜偵測器100可視為效率低，因為反射比310之平均值係大於50%。此外，吸收比320之平均值係小於30%並展現由於材料特性所致的明顯光譜相依以及偵測器結構中的固體標準具效應。
儘管薄膜偵測器100及薄化偵測器200可為一給定應用(例如單色光學裝置監視)提供單一波長之EM能量的足夠偵測，但是其光譜相依(如(例如)圖3中所證明)使其不適合於均勻寬帶偵測。另外，由於反射所致的入射EM能量之損失貢獻薄膜及薄化偵測器之減小信號對雜訊比("SNR")。
在單色光學裝置監視之技術以外，一薄膜矽偵測器之應用包括一高度透明相位偵測器，其偵測沿位置或波長之高精度測量的駐波之EM能量強度。此類應用之範例係說明在Jun等人提出的"長度測量之相位敏感透明偵測器的最佳化"，IEEE Trans. Electr. Dev.，52，第7號(2005)，第1656至1660頁；Li等人提出的"基於超薄膜光二極體型光學干涉計之精度光學位移感測器"，Meas. Sci. & Tech.，14(2003)，第479至483頁；以及Knipp等人提出的"以矽為基礎之微傅立葉光譜計"，IEEE Trans. Electr. Dev.，52，第3號(2005)，第419至426頁，其係全部以引用方式併入本文中。此等類型的透明相位偵測器經設計用以最小地影響入射EM能量並因此僅偵測入射能量之極小部分，即，此類透明相位偵測器係預計用以僅吸收像實行相位偵測作業所需要之一樣少的入射EM能量。雖然前述文件(包括'014專利)中說明的偵測器可經組態用以吸收並偵測入射電磁能量之一第一部分，並透射一第二部分以供後續使用，但是該等偵測器經組態用以吸收入射輻射的總功率之一部分。因此，此類偵測器以相對於電磁能量之特定特徵並非選擇性的方式來吸收入射電磁輻射之第一部分。雖然此等先前技術可根據該偵測器之材料特性及其他傳統特點展現熟知光譜特徵，但是前述偵測器之吸收特徵相對於諸如波長及/或偏光的電磁能量之特定特徵並非選擇性的。
結合意指具範例性及解說性而非在範疇上限制的系統、工具及方法來說明並解說下列具體實施例及其態樣。
在一具體實施例中，一種偵測器裝配件經組態用以特徵化沿一光路徑傳播的電磁能量。該電磁能量的至少一部分沿該光路徑承載電磁能量資訊。該偵測器裝配件包括一第一偵測器陣列，其係沿該光路徑配置並具有經對準用以接收包括該成分的該電磁能量之至少一些的光敏元件。該等光敏元件選擇性地吸收該成分之一第一部分並至少部分地根據該電磁能量資訊產生電影像資料之一第一集，以回應該成分。該等光敏元件之至少一些係至少部分透明的以便其沿該光路徑選擇性地傳遞該成分之一第二部分以沿該光路徑繼續。
在另一具體實施例中，一方法特徵化沿一光路徑傳播的電磁能量。該電磁能量具有一成分，其沿該光路徑承載電磁能量資訊。該方法包括組態一第一偵測器陣列以包括相對於該電磁能量為至少部分透明的光敏元件。該方法亦包括沿該光路徑配置該第一偵測器陣列以便該等光敏元件之至少一子集係在該電磁能量之路徑中以(i)選擇性地吸收該電磁能量之至少一些，該電磁能量包括承載該電磁能量資訊的該電磁能量之成分的一第一部分並從其產生電影像資料之一第一集以至少部分地特徵化電磁能量資訊之成分，以及(ii)透過該等透射式光敏元件選擇性地傳遞該成分的一第二部分以便該第二部分沿該光路徑繼續以供後續使用。
在另一具體實施例中，說明一方法，其用於特徵化沿一光路徑傳播的電磁能量。該電磁能量包括一成分，其沿該光路徑承載電磁能量資訊。該方法包括，在該光路徑上的一第一部分處，吸收該電磁能量之至少一些，該電磁能量包括承載該電磁能量資訊的該電磁能量之成分的一第一受控部分並從其產生電影像資料之一第一集。該方法亦包括透射地傳遞該成分的一第二受控部分以便該第二受控部分沿該光路徑繼續。
除以上說明的範例性態樣及具體實施例以外，另外的態樣及具體實施例將藉由參考圖式並藉由研究下列說明而變得明白。
包括下列說明的此揭示內容經呈現用以致能熟習此項技術者實施並使用本文中的具體實施例。本文中用以增強讀者之理解的說明性術語(例如上及下)並非意指限制。在閱讀並完全理解此揭示內容之後，對說明的具體實施例之各種修改將輕易地為熟習此項技術者所明白，而且本文中的原理可應用於其他具體實施例。因此，本說明並非預計限於本文所示的具體實施例，而係符合與本文說明的原理及特點一致的最廣泛範疇。
儘管本揭示內容中的許多範例可顯示EM光譜之可見部分的偵測，但是本文中揭示的具體實施例並非預計限於EM光譜之此部分，而可使用適當光學元件及偵測器材料來調適於可見波長以外的EM能量之偵測。另外，雖然PIN二極體組態係用於範例性具體實施例中，但是透射式偵測器之光敏區域可替代地採用對一給定應用適當的蕭特基(Schottky)接面、突崩光二極體、輻射熱感測器或其他類型的光敏結構來形成。
應注意用於單色光學裝置監視的透明偵測器及以上參考的相位偵測器通常經組態用以僅監視EM能量之強度，而且需要具有與傳統PIN二極體比較之較高效率的透射式偵測器。另外，相對於在下文中的適當點加以說明的各種應用，需要展現改良寬帶效能的偵測器，其特徵至少部分為減小光譜相依。
下列揭示內容說明將EM能量分割成不同部分並從該等不同部分之至少一些決定某資訊的透射式偵測器之製造及使用。此分割之一範例係將入射EM能量分成(i)一個部分，其加以偵測(並因此加以測量)以決定包含在其中的一特定資訊範圍之某資訊；以及(ii)另一部分，其透過其加以透射而無需測量。在本文中應認識到，EM能量資訊在加以測量時提供特徵化如此測量的EM能量之一純量或向量數量之數值；因此，EM能量資訊可理解為包括EM能量之一或多個不同特徵。此外，EM能量可包含多個資訊範圍內的EM能量資訊。在本揭示內容的背景下，一資訊範圍可理解為EM能量之給定特徵的可行純量或向量數值之一集。可行資訊範圍包括(例如)相位、振幅(其係直接與強度相關)、方向、波長及偏光。
依據本揭示內容，一透射式偵測器可經組態用以將入射於其上的EM能量分割成二或多個部分，從而詢問該等部分之一的資訊範圍以從其獲得EM能量資訊，並依據如此獲得之EM能量資訊來產生電子信號。例如，分割並詢問波長範圍內的EM能量資訊之一偵測器可經組態為具光譜選擇性，以便提供波長辨別。一光譜選擇性偵測器可選擇性地吸收並詢問EM能量之波長的寬帶(例如，數十奈米或較大)或窄帶(例如，十奈米或較小)。
依據本揭示內容，一透射式偵測器係不同於先前技術透明偵測器，因為透射式偵測器可用以選擇性地吸收EM能量之受控部分以藉由分割入射EM能量並測量其選定部分來詢問並獲得EM能量之一或多個資訊範圍的測量。即，在本揭示內容的背景下，詢問EM能量資訊可理解為分析選擇性分割EM能量以相對於接收電磁能量之一或多個特徵來擷取EM能量資訊。在本揭示內容的背景下，分割EM能量資訊指將自任何資訊範圍的EM能量資訊選擇性地分割成三種類型之一：1)詢問並本質上改變；2)詢問但透射而不本質上改變；以及3)不詢問，但簡單地透射而無本質改變。可個別地詢問不同資訊範圍，或者可同時詢問多個範圍。
圖4解說同時詢問波長及振幅資訊範圍之一範例。圖4顯示解說依據一具體實施例之EM能量資訊分割及測量之一範例的繪圖400。圖4表示光譜地分割入射EM能量之振幅以便至少部分地詢問波長及振幅範圍之各部分的一理想化範例。繪圖400具有作為橫座標的波長(以奈米計)以及縱座標上的百分比透射。一粗黑線405表示依據本揭示內容分割並詢問EM能量的一透射式偵測器之一光譜透射函數。
繼續參考圖4，一第一區域410係由從400至500nm波長以及從50至100%透射的對角線交叉陰影區域表示。第一區域410對應於由EM能量之至少一成分沿其相關聯光路徑承載的EM能量資訊。可詢問該成分以便選擇性地吸收、偵測並本質土改變該成分以提供一測量，例如電流或電壓。在本揭示內容的背景下，EM能量資訊的本質改變可理解為意指偵測並轉換EM能量資訊至並非EM能量的另一形式。例如，在第一區域410中，具有從400至500nm波長之EM能量的50%係由一透射式偵測器吸收，並因此在其產生該透射式偵測器中的電子-電洞對時加以本質上改變。
仍參考圖4，一第二區域420係由從400至500nm波長以及從0至50%透射的正方形線交叉陰影區域表示。第二區域420對應於加以詢問並透射而無需本質上改變以便其可沿EM能量之光路徑繼續以供後續使用的EM能量資訊。即，第二區域420中的EM能量資訊在至少一個範圍內至少部分地保持可測量(例如，第二區域420中的EM能量資訊具有大於零的一SNR)。由從500至700nm波長及從0至100%透射之對角線影線區域表示的一第三區域430對應於加以透射而無需詢問或其本質改變的EM能量資訊。
雖然EM能量資訊的分割可在傳統透明偵測器中產生減小可測量性，但是本揭示內容之透射式偵測器可經組態用以減小可測量性的此減小。例如，應認識到，形成該透射式偵測器的材料之厚度及/或折射率的任何變化可產生偵測或透射的EM能量之相位資訊的變化。若厚度及/或折射率變化係較大且隨機的以便一光學厚度(例如，厚度與折射率的乘積)在從零至一個波長或較大之範圍內變化，則透過該透射式偵測器所透射的EM能量之相位可能並非可決定的，因為相位之可測量效應變為與隨機指標及/或折射率變化之效應不能解決地迴旋。然而，若厚度及/或折射率變化仍係隨機的但是係較小以便光學厚度僅在從零至一個波長的百分之幾的範圍內變化，則可評估透過其透射的EM能量之相位資訊。在此方面，依據本揭示內容設計的一透射式偵測器可包括厚度及折射率之嚴格公差以允許評估透過其透射的EM能量之相位資訊。作為另一範例，當測量偏光時，該透射式偵測器中的去偏光之最小化可能係重要的，而當測量強度時，散射或衰減效應之最小化可能係更重要的。
依據本揭示內容，可設計一透射式偵測器，以分割並詢問時間及空間領域中的不同資訊範圍。時間領域詢問可提供(例如)一資訊範圍中的時間相依測量。作為另一範例，空間領域詢問可提供一資訊範圍中的空間相依測量。依據本揭示內容設計的複數個透射式元件可加以個別地使用或組成一維(即，"1-D"或1×N)、二維(即，"2-D"或M×N)或三維(即，"3-D"或L×M×N)陣列以用於成像或其他應用。此類陣列可經組態用以提供特定空間領域詢問。例如，藉由單一透射式偵測器進行的一系列詢問(即，單一點空間取樣與多點時間取樣之一組合)可提供關於單一空間點處的EM能量之功率的資訊(即，時變強度)。或者，藉由一3-D陣列中的每一透射式元件所取的單一樣本(即，單一點時間取樣及多點空間取樣之一組合)可提供關於多個空間點處的EM能量之強度及相位的同時資訊。
應注意，上述先前技術(例如'014專利)並不明確地論述前述資訊範圍。另外，應明白先前技術並不解決以彼此並列的關係組織複數個透射式元件，來提供1-D、2-D或3-D偵測器以用於成像或其他應用。雖然'014專利注釋一半透明偵測器可用於監視自雷射裝置之一陣列的每一雷射裝置之功率，但是其並不教示此類偵測器可與其他偵測器組合以形成偵測器陣列。即，先前技術顯現採用"每雷射裝置一個偵測器"之觀點。
圖5A、5B、6及7之下列論述說明詢問強度及波長資訊範圍的透射式偵測器。圖5A示意性地解說一透射式偵測器500，其包括光敏層110、透明導電層120及130與基板140，如先前聯合圖1之薄膜偵測器100所說明。EM能量係入射於透射式偵測器500上並沿光路徑510穿過該透射式偵測器。透射式偵測器500進一步包括依據一具體實施例採用複數個薄膜層形成的一抗反射("AR")塗層540。AR塗層540可藉由相對於先前技術光敏偵測器(例如圖1之薄膜偵測器100)進一步裁製透射式偵測器500之吸收及透射效能，改良藉由透射式偵測器500進行的EM能量資訊之分割及詢問。
圖5B中解說顯示AR塗層540之另外細節的偵測器500之一部分A(由圖5A中的虛線卵形所指示)的放大圖。AR塗層540可由(例如)一系列薄膜層(例如所示的層550、560、570、580及590)形成。例如層560及580可由高折射率材料(例如氧氮化矽("SiON"))形成，而層550、570及590係採用低折射率材料(例如BLACK DIAMOND("BD"))形成。或者，具有較大折射率差異的材料對(例如二氧化矽("SiO2 ")及五氧化二鉭("Ta2 O5 "))可用以形成AR塗層540內的交替層。當較大折射率差異係出現在用以形成AR塗層540的材料中時，可能需要比圖5B中所示的層少之層以達到所需抗反射效應。在一範例中，AR塗層540可經設計用於可見光譜中的寬帶透射。
表格1中概述用於形成AR塗層540的薄膜層550、560、570、580及590之一範例性設計。對於如藉由指圖5B中的層之參考編號所指示的每一薄膜層，表格1包括適合於形成AR塗層540的各層之材料的範例性數值，即折射率、消光係數及實體厚度。
應該注意形成AR塗層540的五個層之解說僅具範例性；即，AR塗層540可另外具有比所示的五個層少或多的層。一特定AR塗層中的層之編號係與總體上的一給定透射式偵測器之所需透射及吸收特徵相關。
圖6顯示圖5A之透射式偵測器500的計算光譜效能之繪圖600。繪圖600具有作為橫座標的波長(以奈米計)以及作為縱座標的百分比。透射式偵測器500的總反射比610係由一虛線指示。光敏層110之吸收比620係僅由點虛線表示。總體上的透射式偵測器500之透射比630係由點線表示。除光敏層110以外的透射式偵測器500之所有層的吸收比640係由與縱座標軸幾乎一致的一實線表示。
在繪圖600中可看出，尤其在近似430至620nm之波長範圍中，反射比610之平均值係小於10%而且吸收比620之平均值在此波長範圍中係大於50%。現在結合圖3參考圖6，可藉由將繪圖600與繪圖300比較來比較包括AR塗層540的透射式偵測器500之光譜效能，與先前技術薄膜偵測器100之光譜效能。可看出透射式偵測器500展現與先前技術薄膜偵測器100之效率比較的改良效率，如由與繪圖300中對於近似430至620nm的波長範圍之近似50%比較的繪圖600中小於10%的減小平均反射比所指示。同樣地，透射式偵測器500之平均吸收比在此波長範圍內係近似50%的EM能量，而薄膜偵測器100之平均吸收比在此波長範圍內平均為近似30%，從而指示透射式偵測器500展現對於此波長範圍的EM能量之較佳分割。
圖7係依據一具體實施例採用薄化晶體材料形成並包括採用複數個薄膜層形成之一AR塗層的一透射式偵測器700之解說。透射式偵測器700可視為一透射式偵測器之替代構造，與圖5A之偵測器500比較。透射式偵測器700包括聯合圖2之薄化偵測器200說明的元件，以及形成一AR塗層750的層760、770、780及790之一群組。層770及790可(例如)採用高折射率材料(例如Ta2 O5 )形成。層760及780可(例如)採用低折射率材料(例如SiO2)形成以便AR塗層750係高及低折射率薄膜層之交替堆疊。像透射式偵測器500中的AR層540一樣，AR塗層750可藉由相對於薄化偵測器200之吸收及透射效能改變透射式偵測器700之吸收及透射效能來改良入射在透射式偵測器700上的EM能量之分割及詢問。此外，AR塗層750可包括額外層以進一步改變吸收及透射效能。
一透射式偵測器可在具有或沒有額外偵測器的情況下使用。例如，單獨使用的一透射式偵測器可偵測一特定波長範圍(例如從400至700nm)近似50%的入射EM能量，而隨透過該透射式偵測器的透射之後的其餘入射EM能量可隨後由一或多個額外偵測器所偵測。以此方式，一或多個透射式偵測器可整合於多平面成像系統中。作為另一範例，一透射式偵測器可整合於由一使用者佩戴的護目鏡中，因而該透射式偵測器係用以記錄由該使用者同時檢視的物件之影像，在此範例中，人眼可視為整個成像系統中的第二偵測器。適合於結合一透射式偵測器使用的一額外偵測器可以為任何類型的EM能量偵測裝置或結構，例如(但不限於)一電荷耦合裝置("CCD")、一電荷注入裝置("CID")、一互補金氧半導體("CMOS")偵測器、鹵化銀膜及一人用檢視器。
對於具有N個透射式偵測器的一多平面測量系統而言，第i個透射式偵測器中的所需吸收比fi 可定義為，其中對於該N個透射式偵測器當中的入射EM能量之均等分割。EM能量之均等分割可有利地為所有N個透射式偵測器提供高SNR。作為一範例，對於包括一透射式偵測器及一第二完全吸收性偵測器的一雙平面測量系統，該透射式偵測器與該第二偵測器之間的EM能量之均等分割可幫助最大化二個偵測器之SNR。
某些多平面測量系統中的透射式偵測器之一所需特徵係偵測器吸收比、透射比及反射比之減小光譜相依。例如，具有給定波長範圍內的光譜相依之一透射式偵測器可用於詢問該波長範圍內的EM能量而不需要彩色濾波器及/或色彩校正處理。
依據一具體實施例，一透射式偵測器可經組態用以藉由吸收入射EM能量之一第一部分，同時透過其透射EM能量之一第二部分來偵測EM能量。圖8以部分立視圖解說依據一具體實施例之二個透射式偵測器800(1)及800(2)(統稱為偵測器800)。雖然透射式偵測器800係在下列範例中顯示為由複數個薄膜形成，但是熟習此項技術者可理解可改為使用薄化晶體材料。透射式偵測器800包括光敏層110、透明導電層120及130與基板140，如先前聯合圖1之薄膜偵測器100所說明。透射式偵測器800(1)、800(2)進一步分別包括第一及第二層群組810(1)、810(2)及850(1)、850(2)。第一及第二層群組810及850之每一者分別可包括高折射率及低折射率材料之複數個層，例如第一及第二層群組810及850之每一者或二者可由類似於圖5A及5B之AR塗層540的一薄膜配置形成。
繼續參考圖8，第一及第二層群組810及850藉由裁製形成透射式偵測器800之薄膜層內的干擾、反射及折射效應來影響透射式偵測器800之透射及吸收特徵。
就在下文中論述二個特定透射式偵測器800(1)及800(2)，其分別包括第一及第二層群組810及850之範例性設計。在一第一範例中，層群組810(1)及850(1)提供近似50%的透射性特徵(即，近似50/50的透射/吸收)。表格2中概述50%透射式偵測器800(1)之一範例性設計，其包括層編號、對應於圖8之50%透射式偵測器800(1)之元件的參考編號、以及每一層的材料、折射率、消光係數與光學厚度。光學厚度值對應於針對550nm之參考波長計算的厚度值。在表格2中可注意，第一及第二層群組810(1)及850(1)之每一者係由高折射率(Ta2 O5 )及低折射率(SiO2 )薄膜之六個交替層形成。
50%透射式偵測器800(1)之近似50/50的透射/吸收特徵為依據一具體實施例可由一透射式偵測器提供的可行資訊分割之一範例。如先前所論述，EM能量資訊之此均等分割幫助增加整個成像系統之SNR。
現在結合圖8參考圖9，圖9顯示針對依據表格2中概述的特徵之近似50%透射性特徵所裁製的50%透射式偵測器800(1)之模擬光譜效能的繪圖900。繪圖900具有作為橫座標的波長(以奈米計)以及作為縱座標的百分比。虛線910表示透射式偵測器800(1)的總反射比。點虛線920僅表示光敏層110之吸收比。一點線930表示總體上的此透射式偵測器之透射比。一實線940(幾乎與橫座標一致)表示除光敏層110以外的50%透射式偵測器800(1)之所有層的吸收比。可藉由繪圖300、600及900之比較注意，50%透射式偵測器800(1)係比圖1之未塗布偵測器100及圖5A之AR塗布偵測器500之任一者有效率且光譜上均勻，因為其展現平均50%的吸收比、平均45%的透射以及透射與吸收比二者之改良光譜均勻度。在從400至700nm的波長範圍內，如繪圖900中所示的透射比及吸收比變化近似20%(例如，從40%至60%)，而在圖1及5之偵測器中，相同波長範圍內的變化為40%或較大。透射及吸收之光譜均勻度使50%透射式偵測器800(1)適合於灰階偵測。
表格3中概述針對藍色波長中的EM能量選擇所裁製的一透射式偵測器800(2)之第一及第二層群組810及850之另一範例性層設計。類似於表格2，表格3包括層編號、對應於圖8之透射式偵測器800(2)之元件的參考編號，但具有每一層之材料、折射率、消光係數以及光學厚度，其中光學厚度值再次對應於針對550nm之參考波長所計算的光學厚度值。在表格3中概述的設計中，第一層群組810(2)係由高折射率(例如，Ta2 O5 )及低折射率(例如，SiO2 )薄膜之九個交替層形成，而第二層群組850係由Ta2 O5 及SiO2 之八個交替層形成。在比較表格2與3之後可看出，與表格2中概述的50%透射式偵測器800(1)之設計比較，表格3中概述的藍色選擇性透射式偵測器設計利用較多層及不同厚度。
圖10顯示經裁製用以實行依據表格3中概述的設計之藍色選擇性偵測器的透射式偵測器800(2)之模擬光譜效能的繪圖1000。數字上模型化用於產生繪圖1000的透射式偵測器800(2)經設計用以提供可見波長光譜之藍色部分(例如，400nm至500nm)中的近似50/50偵測及透射，同時透射從500至700nm的EM能量。繪圖1000具有作為橫座標的波長(以奈米計)以及作為縱座標的百分比。一虛線1010表示此藍色選擇性透射式偵測器之反射比。一點虛線1020僅表示光敏層110之吸收比。一點線1030表示總體上的此透射式偵測器之透射比。一實線1040(其係幾乎與橫座標一致)表示除光敏層110以外的透射式偵測器800(2)之所有層的吸收比。如由線1020及1030所示，依據表格3之設計形成的透射式偵測器800(2)對於藍色波長具光譜選擇性，因為其光敏層吸收400至500nm波長範圍中的EM能量之近似40%，同時透射相同波長範圍中的近似50%。事實上，可看出圖10之繪圖1000係圖4中所示的資訊分割繪圖之實現，其中400至500nm的波長範圍之EM能量係藉由透射式偵測器800(2)來詢問，而從500至700nm的波長之EM能量並未加以詢問(即，係透過透射式偵測器800(2)來透射)。
在表格2及3之前述設計範例中，層群組810及850之每一者中的範例性材料為SiO2 及Ta2 O5 。可使用(例如)離子束濺鍍或其他已知方法(例如與半導體處理相容的方法)沈積此等材料。儘管此等前述範例根據該透射式偵測器之某些具體實施例的透射及吸收特徵來顯示層厚度及層總數與相關特定效應之範例性修改，但是應瞭解形成層群組810及850的其他材料、層厚度與層數可用以提供類似於透射式偵測器800的其他透射式偵測器之其他透射及吸收特徵。此外，諸如超穎材料及/或偏光選擇性材料或結構之其他材料(例如，展現形狀雙折射之材料)可用以達到不同規格目標，例如一規定光譜內的偏光或光譜選擇性寬帶偵測。
依據本文中的具體實施例設計的一透射式偵測器可從熟習此項技術者所識別的一頂側(例如，圖8中的第二層群組850)或從一背側(例如，透過圖8中的基板140)接收EM能量。光敏層110可由對重要波長敏感的任何材料形成並可(例如)根據具有可與特徵化待偵測的EM能量之一波長的能量比較之一電子帶隙來選擇。適用於透射式偵測器之前述具體實施例的範例性材料包括(但不限於)矽、鍺、砷化鎵、砷化銦鎵、硫化鉛、砷化鉛、氮化鎵與碲化汞鎘。帶隙工程亦可藉由(例如)透射式偵測器設計中上述材料之應變層量子井之內含物來實行。
透射式偵測器具體實施例之各種組件(例如薄膜層及一基板)可經修改用以最佳化一特定資訊範圍之詢問特徵，同時減小不必要的資訊損失。例如，薄膜或超穎材料可用以形成一準共振結構，其選擇性地增強選定波長與一光敏層的耦合(例如，誘導吸收)，同時選擇性地透射其他波長。或者，薄膜或超穎材料可用以選擇性地抑制某些波長與該光敏層的耦合(即，誘導透射)。
在一具體實施例中，可在一透明表面上製造一透射式偵測器。或者，可在具有光譜濾波特徵(例如，能夠透射或吸收不同波長)的一基板上製造該透射式偵測器。例如，一透射式偵測器基板可經組態用以藉由透射紅外線("IR")而且不透射可見("VIS")EM能量來實行光譜濾波；所得透射式偵測器可用於雙功能IR/VIS成像系統。
此外，一透射式偵測器可經組態為具偏光敏感性以便選擇入射EM能量之哪些偏光(例如，線性、圓形或橢圓形偏光)係由該透射式偵測器所透射或吸收。例如，圖8之基板140可由線性或圓形偏光器形成。另外，該等薄膜層之一及/或該基板可由一雙折射材料形成以便不同偏光狀態不同地受該透射式偵測器影響。以此方式，一透射式偵測器可經組態用以詢問一偏光資訊範圍。
現在參考圖11，其解說具有偏光敏感性的一透射式偵測器之一範例。圖11以部分立視圖解說依據一具體實施例採用複數個薄膜形成並包括偏光選擇元件的一透射式偵測器1100。透射式偵測器1100包括光敏層110、透明導電層120及130與基板140，如先前聯合薄膜偵測器100(圖1)所說明，並且進一步包括由一薄膜層群組1150與透明導電層120分離的一線柵偏光器1115。薄膜層群組1150可提供所需光譜或透射效能特徵，例如藉由使用層群組810及850之一或多個集，如以上結合透射式偵測器800所說明。
在圖11中，線柵偏光器1115係顯示為分別採用交替的第一及第二區域1155及1160形成。第一區域1155可由金屬(例如鋁或銅)形成，而第二區域1160可由介電材料(例如二氧化矽或氮化矽)形成。作為一範例，線柵偏光器1115可藉由下列方式形成：經由濺鍍或實體沈積來沈積一金屬層，微影地圖案化該沈積金屬，因而形成第一區域1155，同時蝕刻掉某些區段，接著藉由沈積一介電材料來填充該等蝕刻區段以形成第二區域1160。如所示，線柵偏光器1115形成一線性偏光器，其可反射及/或吸收入射EM能量之一線性偏光狀態，同時透射一正交偏光狀態之EM能量。
作為前述具體實施例之變化，二或多個透射式及/或傳統偵測器可經組合用以形成多平面偵測器系統。在本揭示內容的背景下，一多平面偵測器系統係理解為一配置，其經組態用以偵測其中一個以上偵測平面上的EM能量。一偵測平面可以為(但不限於)一幾何平面。多平面偵測器系統可包括(例如)形成於一共同基板上的複合偵測器，或複數個不同偵測器。多平面偵測器系統可進一步包括用於成像以形成多平面成像系統的裝配件；例如，一透射式偵測器可定位在與一共軛物件平面相關聯的表面上。
藉由詢問二或多個表面上的EM能量資訊，多平面偵測器系統可經組態用以致能EM能量之額外資訊範圍(例如傳播方向及相位)的詢問。例如，此多平面偵測器系統之每一偵測器可提供EM能量之位置資訊；因此，傳播方向資訊可定義為連接如此測量的至少二個位置之一向量。作為另一範例，當EM能量偵測器能夠測量僅一個偵測平面上的入射EM能量之強度時，可從多個偵測平面上的測量強度之分析恢復相位資訊。此外，若在一多平面偵測器系統中包括一偏光選擇性透射式偵測器(例如圖11之透射式偵測器1100)，則可有利地使用其偏光相依效能。例如，一多平面偵測器系統可包括一偏光選擇性透射式偵測器，其偵測波長之一範圍內單一偏光狀態中的入射EM能量的50%，而另一偵測器偵測透過偏光選擇性透射式偵測器所透射的EM能量之其餘部分，而不管偏光。
圖12係依據一具體實施例採用薄膜形成的一多平面透射式偵測器系統1200之解說。多平面透射式偵測器系統1200分別包括第一及第二透射式偵測器1210及1220，二者係支撐在基板140上並由該基板所分離。第一及第二透射式偵測器1210及1220中包括的光敏層可經組態用以偵測相同或不同波長範圍。
繼續參考圖12，多平面透射式偵測器系統1200可經組態用以形成一測量系統以特徵化入射EM能量之一偏光比。在此範例中，第一透射式偵測器1210可類似於圖8之透射式偵測器800加以組態，而第二透射式偵測器1220經組態為一偏光選擇性透射式偵測器，例如圖11中所示的偏光選擇性透射式偵測器。EM能量從第一透射式偵測器1210進入多平面透射式偵測器系統1200，該第一透射式偵測器並不詢問偏光範圍但是偵測並吸收入射EM能量的50%。第一透射式偵測器1210接著透過經組態為對一特定偏光狀態敏感的第二透射式偵測器1220來透射入射EM能量的50%。第一及第二透射式偵測器1210及1220中的測量之分析可用以決定入射EM能量之偏光比。
熟習此項技術者在閱讀並理解本文中的揭示內容之後將明白對多平面透射式偵測器系統1200的各種修改。例如，第一及第二透射式偵測器可形成於一基板之同一側上。視需要地，一基板可由一偏光材料形成，而第一及第二透射式偵測器係皆組態為具偏光選擇性。另外，可裁製一基板之材料或厚度的變化以定義該基板之相對側上的第一與第二透射式偵測器之間的特定相位關係。此外，可採用一不透明、非透射式偵測器取代一第二透射式偵測器(定位在(例如)圖12中顯示透射式偵測器1220的位置處)。
現在結合圖12參考圖13，圖13顯示多平面透射式偵測器系統1200之模擬光譜效能的繪圖1300。產生繪圖1300的模擬假定入射EM能量係未偏光的或至少包含相等數量的二個正交偏光狀態，例如S及P線性偏光狀態。繪圖1300具有作為橫座標的波長(以奈米計)以及作為縱座標的透射百分比。一實線1310表示對於S及P偏光EM能量二者的第一透射式偵測器1210之透射。一點虛線1320表示藉由第一透射式偵測器1210透射並隨後在第二透射式偵測器1220中接收的P偏光EM能量。一虛線1330(其係幾乎與橫座標一致)表示由第一透射式偵測器1210透射並隨後在第二透射式偵測器1220中接收的S偏光EM能量。在繪圖1300中可看出，虛線1330在繪圖1300中所示的波長之範圍內係近乎零，從而指示第二透射式偵測器1220係組態為P偏光選擇性。
一透射式偵測器可藉由像素化一單一透射式偵測器為複數個透射式光敏元件來形成，或者複數個透射式光敏元件可加以個別地形成而且以彼此並列的關係來裝配以形成一陣列。此類透射式光敏元件可加以組態為(例如)規則或不規則多邊形，例如三角形或六邊形。在一具體實施例中，一透射式偵測器可經設計用以藉由組態透射式光敏元件為在大小上相同而且橫跨該透射式偵測器加以均勻地分佈來提供均勻空間取樣。圖14A至14D顯示方式之範例，其中依據具體實施例，透射式元件之2-D陣列可經組態用以定義用於成像EM能量的感測區。首先參考圖14A，一透射式偵測器1400包括複數個透射式元件1410，其係配置為正方形之一陣列以提供均勻空間取樣。在圖14B中，一透射式偵測器1425係採用複數個不規則形狀的透射式光敏元件1430以及環形透射式光敏元件1435形成。環形透射式光敏元件1435之每一者可進一步細分成弧形區段1445。可以看出，因為透射式偵測器1425之各種透射式光敏元件的大小、形狀及分佈係不均勻的，透射式偵測器1425因此提供不均勻空間取樣。在圖14C中可看出，一透射式偵測器1450包括複數個矩形透射式光敏元件1460。作為另一替代性方案，一透射式偵測器1475係採用複數個菱形形狀、透射式光敏元件1480之潘羅斯(Penrose)瓷磚來形成。一般地，一透射式偵測器可包括鑲嵌一表面的任何規則或不規則透射式光敏元件。透射式偵測器1400、1425、1450及1475之範例性組態可用以細分前述透射式偵測器500、700、800、1100及1200之任一者(分別在圖5A、7、8、11及12中)。
圖14A至14D中所示的透射式偵測器之每一者的一空間頻率回應係與該透射式偵測器之透射式光敏元件的大小及形狀相關。例如，透射式偵測器1400之透射式光敏元件1410的正方形配置提供水平及垂直方向上的週期性及離散式空間頻率回應，而透射式偵測器1450之透射式光敏元件1460的矩形形狀貢獻垂直方向上的減小空間頻率回應，同時提供水平方向上的較大空間頻率回應。透射式偵測器1475之透射式光敏元件1480的潘羅斯瓷磚提供可用於避免混淆現象之另一類型的離散式空間頻率回應。因為圖14A至14D中所示的每一透射式偵測器具有一獨特空間頻率回應，所以可裁製每一透射式偵測器以提供空間頻率辨別。
前述透射式偵測器(例如圖5A、7、8、11及12中所示的透射式偵測器)之任一者可另外採用複數個透射式光敏元件形成，如圖14A至14D中所示。例如，一透射式偵測器之複數個透射式光敏元件可經組態用以提供特定偏光選擇性，例如一特定測量平面中以逐個元件為基礎。包括透射式光敏元件的此配置之一透射式偵測器可用以測量(例如)一空間領域(例如橫跨一孔徑)中的入射EM能量之偏光比。或者，若包括複數個透射式光敏元件之一配置的此透射式偵測器係放置在一成像系統之傅立葉(Fourier)平面中，則該透射式偵測器可經組態用以測量一空間頻率領域中的一偏光比。
每一透射式光敏元件可經設計用以具有透射式及/或吸收特徵，其係因任何資訊範圍與同一透射式偵測器中的其他透射式光敏元件相同或不同。若改變一透射式偵測器中的透射式光敏元件之敏感度及形狀特徵，則該透射式偵測器可提供空間不均勻的偵測、透射及/或偏光選擇性偵測。一透射式偵測器中的複數個透射式光敏元件之特徵可以為均勻的(例如，當每一個元件係相同時)，以一特定圖案變化(例如對於貝爾(Bayer)圖案或潘羅斯圖案)或為完全隨機的(例如，在每一元件係不同於所有另外元件的情況下)。一透射式偵測器可包括複數個透射式光敏元件，其以逐個元件為基礎來偵測不同光譜(例如，波長)頻帶或透射此類頻帶之組合。另外，每一透射式光敏元件可具有不同透射或偏光選擇性特徵。
採用複數個透射式光敏元件形成的一透射式偵測器可詢問與空間頻率及波長二者成函數關係的入射EM能量以及EM能量之資訊。例如，一透射式偵測器之透射式光敏元件可具有均勻幾何結構，其係以空間均勻方式組織(例如，該等透射式光敏元件之全部具有相同形狀而且係在空間上藉由簡單平移而彼此相關)以便提供一或多個資訊範圍之均勻空間取樣，其中空間取樣可由離散數目的空間頻率來定義。作為另一範例，一透射式偵測器陣列之透射式光敏元件可具有不均勻幾何結構，其係以空間不均勻方式組織以便提供一或多個資訊範圍之不均勻空間取樣。對於諸如超光譜成像之應用，複數個透射式光敏元件可採用吸收比之不均勻光譜相依來組態以便定制EM能量之波長資訊的分割。
在另一具體實施例中，一透射式偵測器可經組態用以提供時間及空間領域中的EM能量之不同資訊範圍的詢問，例如以形成影像，實行物件之測距及/或重新構造入射EM能量之四維("4-D")場。一4-D場可使用四個變數x、y、A及Φ來定義，該等變數對應於一平面中一給定點處(x,y)的EM能量之振幅(A)及相位(Φ)。如就在下文論述，一重新構造之4-D場可用於(例如)計算影像處理，例如重新聚焦、像差校正、適應性光學器件以及相位修改之模擬，例如波前編碼。
圖15為依據一具體實施例用於成像一物件1510(在圖15中顯示為紙夾之一集)的一多平面成像系統1500之解說。如圖15中所示的多平面成像系統1500包括光學器件1520、一第一偵測器1530及一第二偵測器1540。自物件1510的EM能量1505係由光學器件1520透過第一偵測器1530引導並隨後透射至第二偵測器1540。光學器件1520可包括(但不限於)透鏡、折射元件、繞射元件、主動光學組件、變跡元件、保形表面及/或波前編碼元件。雖然第一偵測器1530係顯示為一透射式偵測器，但是第二偵測器1540並不需要為透射式。第一偵測器1530可以(例如)定位在與一超焦物件平面共軛的一成像平面上以便成像較大物件距離處的物件。第二偵測器1540可以(例如)定位在適合於成像比超焦距定位得更近之物件的另一成像平面上。成像系統1500中的一透射式偵測器亦可形成為鄰近於光學器件1520或作為其一整體部分。例如，光學器件1520係顯示為包括一透射式第三偵測器1550，其係佈置在成像系統1500之傅立葉平面上。一傅立葉平面可存在於光學器件1520之一主要平面上或接近於該主要平面。另外，一透射式第四偵測器1552可保形地形成於光學器件1520之一表面上以便相關聯偵測器陣列形成一彎曲輪廓，如圖15中所指示。應進一步注意，如圖15中所指示，偵測器1552係配置在一支撐結構1554之一支撐表面上，而且支撐結構1554與另一支撐結構1553支撐偵測器1550。
圖15顯示多平面成像系統1500中的各種偵測器為串聯地配置以便自物件1510的EM能量1505係透過每一偵測器按順序地偵測及/或透射。或者，該等偵測器可配置在其他串聯及/或並聯配置中，例如具有額外光學器件之內含物(例如，分光器)。並聯配置可(例如)利用一分場配置(例如一立體成像系統)中的透射式偵測器。
繼續參考圖15，物件1510係顯示在一物件體積1560內，該體積可進一步劃分成物件平面，例如一較近場平面1570及一較遠場平面1580。第一、第二、第三及第四偵測器1530、1540、1550及1552可分別提供第一、第二、第三及第四輸出(例如，作為電影像資料的電子信號)1535、1545、1555及1557。輸出1535、1545、1555及1557可由處理器1590處理以提供關於物件體積1560中的任何或所有物件平面(例如較近及較遠場平面1570及1580)上的物件1510之資訊。
視需要地，一波前編碼元件1585可佈置在物件1510與偵測器1540之間的成像系統1500之任何平面上。例如，如圖15中所示，波前編碼元件1585可定位在光學器件1520之光瞳或主要平面上或接近於其。另外，波前編碼元件1585可以為一主動光學元件，其能夠回應於一輸入信號，例如機械力或應用電場；處理器1590可進一步經組態用以產生一控制信號1587，例如用於控制波前編碼元件1585的一輸入信號。
圖16係解說依據一具體實施例處理多平面影像資訊以恢復相位資訊之方法1600的一流程圖。如本文中所說明的包括透射式偵測器的一多平面成像系統提供若干不同平面上的EM能量偵測，該等平面之每一者可與(例如)一物件體積中的共軛物件平面相關聯。方法1600開始於一任選製備步驟1610，在此期間可實行任何系統製造備。系統製備可包括(但不限於)定位待成像的物件以及偵測系統組件，以及設定偵測系統參數，例如孔徑及曝光時間。例如，製備步驟1610可包括相對於物件1510定位圖15之多平面成像系統1500以便物件1510係定位在離光學器件1520三米遠。
繼續參考圖16，在步驟1620中於二或多個偵測器中捕獲影像資訊。該二或多個偵測器之每一者可相對於該物件佈置並在多平面成像系統內以便捕獲特定資訊。例如，如較早參考圖15說明，第一偵測器1530係佈置在與一超焦物件平面共軛之一成像平面上，而第二偵測器1540係佈置在適合於成像定位在比超焦距近之位置處的物件之另一成像平面上；以此方式，該等第一及第二偵測器配合以在單一曝光中捕獲不同物件平面上的資訊。
仍參考圖16，在步驟1620中捕獲的資訊係在步驟1630中處理以恢復關於所成像的物件之EM相位資訊。相位資訊係缺少捕獲的資訊，因為在任何特定偵測器中捕獲的強度係與偵測的EM能量之複數振幅之絕對平方成比例；因為相位資訊係包括在偵測的EM能量之複數係數中，所以其一般不可從在單一偵測器中捕獲的強度資訊恢復。在給定在二或多個偵測器中捕獲的強度資訊情況下，若干方法之一可用於恢復相位資訊。各種相位檢索方法亦係由Feinup論述(參見Feinup，"相位檢索演算法：比較"，應用光學，第21卷，第15號(1982年8月))；一適當相位檢索方法之一範例係Gerchberg-Saxton遞迴演算法(參見Gerchberg等人，"用於決定自影像的相位以及繞射平面圖像之實用演算法"，Optik，第35卷(1972)，第237至46頁)。一旦相位資訊係在步驟1630中恢復，四維(4-D)EM場資訊(例如，與位置(x,y)、振幅A及相位Φ成函數關係的EM能量)可加以定義並在步驟1640中針對其中定位二或多個偵測器的平面加以處理。
4-D EM能量場資訊可用於各種作業之一，例如(但不限於)計算體積成像、計算重新聚焦、計算自動聚焦、測距、計算像差校正、計算適應性光學器件、波前編碼之模擬以及其他計算處理。計算體積成像涉及處理4-D EM能量場資訊以模型化整個影像體積中的4-D場之傳播，該影像體積係視為複數個影像平面且與一物件體積共軛(例如，圖15之物件體積1560)。接著，方法1600在步驟1650中結束。計算重新聚焦及計算自動聚焦涉及藉由方法(例如菲涅耳(Fresnel)、傅立葉切片及分數傅立葉變換技術)模型化重新構造的4-DEM場之傳播至與一重要物件平面共軛之一或多個平面(參見(例如)Ng，"傅立葉切片攝影術"，SIGGRAPH之會議記錄，ACM圖形上交易，2005年7月；Ozaktas等人，"分數傅立葉變換及其光學實施方案：II"，J. Opt. Soc. Amer. A，第10卷(1993)，第2522至2531頁；以及Namias，"分數級傅立葉變換及其在量子力學中的應用"，J. Inst. Math. Appl.，第25卷(1980)，第241至265頁)。計算聚焦使用如在多平面成像系統之一或多個偵測平面上所決定的4-DEM能量場，以藉由數值手段計算一任意或預定共軛平面上的EM能量強度分佈。
仍參考圖16，計算自動聚焦係類似於計算重新聚焦，共軛平面並非任意的或預定的但是係根據優值函數或度量來選擇除外。例如，若方法1600係用以實施計算自動聚焦，則步驟1640可另外包括用於數學上地模型化4-DEM能量場之傳播至一平面，並接著計算一優值函數之步驟。優值函數可基於(例如)傳播的4-DEM能量場之高空間頻率成分之量值或對比度，因為能夠決定影像中的高空間頻率可指示良好的聚焦。若依據優值函數，決定一給定影像並未聚焦對準，則4-D場可藉由數學傳播加以模型化至一不同平面並且重新計算優值函數。可重複步驟1640內的此等步驟，直至決定一特定影像係聚焦對準(例如，藉由符合使用者定義參數)。
4-D場之其他使用包括測距、計算像差校正、計算適應性光學器件以及波前編碼之模擬，其全部可涉及以不必涉及模型化4-D場傳播的方式來數學上地處理4-D場資訊。例如，測距可涉及決定一影像中的物件之空間特性，其可包括(但不限於)從一偵測點至物件的距離、物件之大小及方位及/或物件之相對位置(即，二者之間的距離)。在方法1600中，可藉由下列方式實行測距：藉由諸如由Johnson等人說明的方法之方法添加用於處理並分析4-D場資訊至步驟1640(參見，"透過波前編碼之被動測距：資訊與應用"，應用光學，第39卷，第11號，第1700至1710頁)，接著進一步在分析中考量相位。
圖17至19解說多平面成像系統之另外的範例，其包括一或多個透射式偵測器，其分別地經組態用以控制場成像之主動光學元件擴大深度及超光譜成像。圖17顯示用於使用一透射式偵測器以控制一主動光學元件(例如適應性光學元件或光電子組件)的一範例性組態。一控制系統1700分別包括第一及第二透射式偵測器1710及1720，其係定位在一主動光學元件1730之相對側上。如圖17中所示，第一及第二透射式偵測器1710及1720分別提供第一及第二輸出1740及1750給一控制器1760。第一及第二輸出1740及1750可以為(例如)電子信號之形式。控制器1760處理第一及第二輸出1740及1750並提供一輸入1770給主動光學元件1730，其經組態用以接收輸入1770並相應地修改其光學參數。主動光學元件1730可以為(例如)一空間光調變器("SLM")、一光聲調變器、一相位調變器、一偏光調變器、一液體透鏡或多個元件之一組合，例如一多透鏡變焦系統。控制系統1700可改變透過控制系統1700透射的EM能量之相位及/或振幅。例如，在主動元件1730為透射式SLM的情況下，第一及第二透射式偵測器1710及1720可經組態用以與控制器1760配合以便相應地藉由改變輸入1770來改變透過控制系統1700所透射的一波前之形狀(例如，平面、凸面或凹面)。
圖18係依據一具體實施例之另一多平面成像系統的解說。一成像系統1800分別包括第一及第二偵測器1830及1840。雖然第一偵測器1830係一透射式偵測器，但是第二偵測器1840不一定需要為透射式的。自物件1510的EM能量1805(指示為藉由虛線卵形圍繞的光線)係由光學器件1820引導至第一及第二偵測器1830及1840上。光學器件1820可採用如圖18中所示的單一光學元件形成，及/或可包括複數個光學元件，其配合以引導EM能量1805至第一及第二偵測器1830及1840。第一偵測器1830可加以定位在(例如)與一超焦物件平面共軛的第一成像平面上以便適合於成像較大物件距離處(即，超焦距處)的物件。第二偵測器1840可加以定位在(例如)適合於成像比超焦距定位得更近之物件的第二成像平面上。
視需要地，如圖18中所示的成像系統1800進一步包括一相位修改元件1850，其可加以形成於光學器件1820之一表面上。相位修改元件1850可經組態為一波前編碼元件，如(例如)在發證給Cathey等人的美國專利第5,748,371號中所揭示，該專利係全部以引用方式併入本文中。相位修改元件1850擴大成像系統1800之景深(例如，物件距離之一範圍，在該範圍內一物件在透過一成像系統加以成像時會產生聚焦對準影像)至超出沒有相位修改元件的一受繞射限制成像系統之景深。或者，二或多個相位修改元件，或其相位修改效應，可分佈於成像系統1800內的組件之多個表面上或定位在系統1800內的不同位置處。此外，第一及第二偵測器1830及1840可經組態用以分別提供由處理器1860所處理的第一及第二輸出1835及1845。處理器1860可進一步產生一控制信號(未顯示)，其可用以控制另一主動元件，例如圖17中所示的元件。
成像系統1800可定制用於一特定應用，例如在一行動電話之相機系統內。例如，在此一相機系統中，第一偵測器1830可定位在與一超焦物件平面共軛之一成像平面上以成像較大物件距離(例如，大於50cm之超焦距)處的物件。第二偵測器1840可因此加以佈置在一成像平面上，該平面係適合於偵測定位在比超焦距(例如，從5至50cm)近之位置處的物件。由上述成像平面上的第一及第二偵測器1830及1840提供的資訊，與相位修改元件1850之使用組合，可為定位在範圍從5cm至無窮遠之物件距離處的物件提供成像之擴大景深。此外，處理器1860可處理在第一及第二偵測器1830及1840中獲得的影像資訊以建立單一聚焦影像。由處理器1860實行的處理可涉及各種已知方法之一或多個(參見(例如)，Burt等人，"透過熔合之增強影像捕獲"，全球電腦視覺大會(1993)，第173至182頁；Ogden等人，"以角錐為基礎的電腦圖形"，RCA工程，第30卷第5號(1985)，第4至15頁；Haeberli Grafica Obscura網站，WWW.sgi.com/grafica；Agarwala等人，"交互式數位合成照片"，ACM SIGGraph 2004大會會議記錄(2004)；以及由Synoptics公司提供的AUTO-MONTAGE，www.synoptics.co.uk)。
現在參考圖19，其解說依據一具體實施例適用於超光譜成像之多平面成像系統。在本揭示內容的背景內，超光譜成像係理解為一成像技術，因而不同波長頻帶加以獨立地成像以便致能分光成像。一成像系統1900分別包括第一、第二及第三偵測器1930、1940及1950。如圖19中所示，自物件1510的EM能量1805係由光學器件1920朝第一、第二及第三偵測器1930、1940及1950引導。第一及第二偵測器1930及1940係用於透過其透射入射EM能量1805之至少一部分的透射式偵測器。在圖19中解說的範例性成像系統中，第三偵測器1950不必為透射式的。第一、第二及第三偵測器1930、1940及1950可經組態用以分別提供第一、第二及第三輸出1935、1945及1955。第一、第二及第三輸出1935、1945及1955可由處理器1960處理以擷取關於物件1510的資訊。
繼續參考圖19，光學器件1920可採用寬帶透射式材料(例如自Rohm & Haas公司的CLEARTRAN)形成；在此情況下，成像系統1900可用於從小於400nm至10μm的波長。若光學器件1920展現其有效焦距中的波長相依，則第一及第二偵測器1930及1940與第三偵測器1950可加以定位以便光學器件1920使重要不同波長範圍的EM能量聚焦於第一、第二及第三偵測器1930、1940及1950之不同者上。例如，第一偵測器1930可經組態用以偵測UVEM能量，同時允許其他波長透過其透射。同樣地，第二偵測器1940可經組態用以偵測VIS EM能量，同時透射其他波長，而第三偵測器1950經組態用以偵測近紅外線波長。以此方式，第一、第二及第三偵測器之每一者偵測波長之較大範圍內的EM能量之一子集。
在另一具體實施例中，可添加一第四偵測器(未顯示)以偵測另一波長範圍，例如中紅外線。即，額外透射式偵測器可包括在一多平面成像系統中，例如圖19中所解說，以便獲得所需寬帶偵測效能。
現在參考圖20A及20B，其解說用於提供體積影像資料的一先前技術全光相機成像系統之一範例。圖20A及20B之一全光相機2000係類似於由Ng等人在"具有手持全光相機之光場攝影術"，斯坦福科技報告CTSR 2005-02中說明的全光相機。考量EM場之互補性(例如，藉由巴比內原理(Babinet’s Principle))，可由自定義一物件平面之定位在一螢幕2020內的一孔徑2010之EM能量來表示自一物件的EM能量強度分佈。因為該物件之強度分佈可表示為不同空間頻率之EM能量的平面波之總和，所以平面波2030可視為表示從一物件發出的總EM能量。
如圖20A中所示，由具有波長λ的EM能量之平面波2030來解說孔徑2010。參考該物件，波長λ之EM能量的單一空間頻率形成橫跨該物件的n個正弦強度振盪。在一孔徑模型中，正弦強度振盪源自一波前，其展現沿如圖20A中所示的尺寸D之橫跨孔徑2010的相位變化之2nπ弧度，或等效地，相對於孔徑2010之範圍的相前之nλ未對準。即，平面波2030之方向向量2040係相對於全光相機2000之一光學軸2035傾斜，從而形成角，其可加以表達為，或者在近軸近似中，相對於光學軸2035。不同空間頻率之EM能量截取不同位置處的光學器件2055之一主要或傅立葉平面2050(由圖20A中的卡氏網格(Cartesian grid))。方向向量2040在第一位置2060處且在自光學軸2035的高度與傅立葉平面2050交叉。較少傾斜的平面波可在分別具有高度及的第二及第三位置2062及2065處與傅立葉平面2050交叉。平面波2030因此係由光學器件2055引導至小透鏡陣列2070，其係定位在一影像平面上並包括複數個小透鏡2075以進一步引導平面波至定位在小透鏡陣列2070之一影像平面上的一偵測器陣列2080。偵測器陣列2080包括複數個偵測器元件2085，每一偵測器元件2085包括光敏元件之另一子陣列2087，如圖20B中的展開插圖所示。全光相機2000係因下列要求而複雜：為了捕獲體積影像資訊，小透鏡陣列2070及偵測器陣列2080必須採用高準確度相對於光學器件2055且彼此加以定位。此外，應注意，在全光相機2000中，使用如由偵測器陣列2080提供的N2 過取樣來解碼空間頻率相位資訊。此外，可推論達到全光相機2000中的N×N影像解析度所需要的偵測器元件之數目係(N×N)2 =N4 。
圖21為依據一具體實施例包括用於捕獲體積影像資訊之透射式偵測器的體積成像系統之解說。平面波2030以類似於透過全光相機2000的方式但具有重要差異地透過體積成像系統2100來傳播。首先，體積成像系統2100包括一透射式偵測器2150，其係放置在光學器件2155之傅立葉影像平面上。透射式偵測器2150可整合於光學器件2155中，如在其中包括透射式偵測器1550的光學器件1520中一樣，如圖15中所示。透射式偵測器2150可用以直接且同時測量各種位置(例如第一位置2160、第二位置2162及第三位置2165)處的入射EM能量之傅立葉影像。其次，採用具有複數個元件2185的單一透射式偵測器陣列2180來取代先前技術全光相機之小透鏡陣列2070及偵測器陣列2080。體積成像系統2100可進一步經組態用以形成第二影像平面2190上的二次影像2188以及第三影像平面2195上的三次影像2192。
結合圖20A及20B繼續參考圖21，不像全光相機2000，體積成像系統2100並不需要一小透鏡陣列以及一偵測器陣列二者，包括其次取樣。即，因為體積成像系統2100在其中整合二個透射式偵測器2150及2180，所以體積成像系統2100能夠獲得多平面成像效能以便達到可與先前技術全光相機2000之解析度比較的解析度，同時減少定位公差要求。例如，如較早所注釋，達到全光相機2000中的N×N影像解析度所需要的偵測器元件之數目係(N×N)2 =N4 。相比之下，體積成像系統2100僅需要偵測器2150中的N×N個透射式光敏元件以及偵測器2180中的N×N個偵測器元件(即，總數為2×N2 個元件)以達到N×N影像解析度，從而提供優於全光相機2000的成本、大小及需要處理功率之優點。
此外，體積成像系統2100以其中測量空間頻率相位的方式基本上不同於全光相機2000。如較早所注釋，使用如由偵測器陣列2080提供的N2 過取樣從全光相機2000擷取空間頻率相位資訊。然而，在體積成像系統2100中，將2N過取樣用以使用諸如以下更詳細說明的Gerchberg-Saxton演算法之技術得到空間頻率相位資訊。
聯合結合圖21的圖22至30論述依據一具體實施例的體積成像方法之一範例。圖22至26為可由透射式偵測器偵測並(例如)藉由圖16之方法1600聯合圖21之體積成像系統2100處理的理想化單一平面取樣影像之範例。雖然基於清楚而在整個下列論述中顯示單一平面影像，但是此簡化不應該視為以任何方式限制，因為任何物件體積均可劃分成一系列單一平面切片。圖22至30之下列論述假定體積成像系統2100具有5mm的焦距及2mm(f/2.5)的孔徑。一物件平面(例如，螢幕2020之位置)係假定為定位在離光學器件2155一米遠處。一傅立葉影像平面係定義為光學器件2155及透射式偵測器2150之位置。一第一影像平面(例如，透射式偵測器陣列2180之位置)係假定為定位在對應於與該物件平面共軛之一平面前25μm的該透鏡之聚焦處。一第二影像平面(例如，第二影像平面2192)係假定為定位在與該物件平面共軛之一平面前5μm。
圖22顯示一模擬二進制測試物件2200，其係模擬為在圖21之體積成像系統2100之該物件平面上。圖23顯示圖22之二進制測試物件2200之第一模擬影像2300，如由體積成像系統2100之傅立葉平面上的透射式偵測器2150所偵測。應注意，圖23之第一模擬影像2300已加以對比度增強而且在移除一些細節的情況下基於清楚而轉換成輪廓表示。圖24及25分別顯示二進制測試物件2200之第二及第三模擬影像2400及2500，如在並非與該物件平面共軛之一平面上所偵測。第二及第三模擬影像2400及2500可以為可分別在圖21之平面2190及2195上偵測的二次及三次影像2188及2192之範例。此外，基於清楚，第二及第三模擬影像2400及2500已加以對比度增強並在移除一些細節的情況下轉換成輪廓表面。圖26顯示在與該物件平面共軛之一影像平面上偵測的圖22之二進制測試物件2200的第四模擬影像2600。第四模擬影像2600為可由圖21之透射式偵測器2150偵測並表示二進制測試物件2200之理想聚焦對準影像的影像資料之一範例。
圖27為依據一具體實施例處理多平面影像資訊以恢復EM能量相位資訊之一範例性方法的流程圖。特定言之，圖27中所示的流程圖進一步解說恢復圖16中的相位資訊的步驟1630之細節。圖27中解說的方法包括實施Gerchberg-Saxton方法(參見(例如)Gerchberg等人，"決定自影像及繞射平面圖像的相位之實用演算法"，Optik，第35卷(1972)，第237至46頁)，儘管也可使用其他適當方法。
結合圖15參考圖27，可由圖27中所示的方法處理在多個平面上捕獲的強度影像資料。如圖27中所解說，在第一影像平面P1 上偵測的第一強度影像I1 以及在第二影像平面P2 上偵測的第二強度影像I2 係輸入至產生第一及第二振幅影像A1 及A2 的一步驟2710中。第一及第二強度影像I1 及I2 可分別與作為自透射式偵測器1550的輸出1555以及自第一及第二偵測器1530及1540的輸出1535及1545之一的電影像資料對應。在一範例中，可藉由計算第一及第二強度影像I1 及I2 之每一者的平方根來產生第一及第二初始振幅影像A1 及A2 。
接著，在步驟2720中，一試驗相位可加以提供(例如作為假定或作為有根據的推測)並指派給第一及第二初始振幅影像A1及A2以定義第一及第二初始EM場分佈E1 及E2 。試驗相位可以為(例如)整個影像的零平坦相位或可基於特定成像系統之先驗知識。
在步驟2730中，從成像平面P1 至成像平面P2 的第一EM場分佈E1 之傳播係計算地模型化以便產生包括第一相位φ1 之第一修改EM場分佈E1 ’。可藉由各種方法(例如但不限於菲涅耳、傅立葉切片以及分數傅立葉變換方法)之一來模型化傳播。
在步驟2740中，第一相位φ1 係用作對第二EM場分佈E2 之相位的一初始推測。在步驟2750中，從成像平面P2 至成像平面P1 的第二EM場分佈E2 之傳播係計算地模型化以計算包括一第二相位φ2 的第二修改EM場分佈E2 ’。可明白可依據正向或反向方向計算地模型化EM能量至少透過自由空間及/或線性光學媒體的傳播，而且可使用後者計算以根據反向傳播計算地模型化該第二相位。在步驟2760中，將第二相位φ2 與E1 之相位的初始推測比較。接著，作出決策2770以決定是否已達到解決方式的會聚。若φ2 與E1 之相位的初始推測之間的差異係小於一使用者定義參數，則對決策2770的回答為"是：已達到會聚"，而且方法2700隨步驟2780結束。否則，對決策2770的回答為"否：未達到會聚"而且方法2700返回至步驟2730。可重複步驟2730、2740、2750及2760預定次數，及/或直至達到解決方式的會聚。
圖28及29分別顯示分別與圖23之模擬影像2300及圖24之模擬影像2400相關聯的相位資訊之影像表示2800及2900，如使用圖27之方法2700所計算。一旦以此方式已恢復相位資訊，就可在該成像系統內在任何重要平面上計算傳播的EM場。例如，如聯合圖16之步驟1640所論述，可計算地模型化4-DEM場至與一相關聯物件體積共軛之任何平面的傳播。例如，圖30顯示藉由計算地模型化EM場從一影像平面(例如，產生圖26之聚焦對準影像2600的平面)至另一平面(例如，傅立葉平面)傳播25微米所計算的圖22之二進制測試物件2200之模擬影像3000。可看出，藉由將模擬影像3000與聚焦對準的第四模擬影像2600比較，已使用圖27中所示的程序恢復原始二進制測試物件之聚焦對準影像的至少一外形。
雖然已採用具有特定個別方位的各種組件解說以上說明的具體實施例之每一者，但是應該理解如本說明中說明的具體實施例可具有各種特定組態，其中將各種組件定位在各種位置及相互方位處並且仍保持在本說明之精神及範疇內。此外，可替代各種組件或除其以外使用適當的等效物，此類替代品或額外組件之功能及使用係保持為熟習此項技術者所熟悉並因此在本文中的具體實施例之範疇內。例如，與前述圖中所示的透射式偵測器比較，本文中揭示的成像系統可包括較大或較小數目的透射式偵測器。另外，一多平面成像系統可進一步經組態用以採用適當的資訊處理來提供自同一偵測器之分離區域的同時超光譜及體積成像。因此，本範例將係視為具解說性而非限制性，並且該說明將不係限於本文中提供的細節而可在所附申請專利範圍之範疇內加以修改。
10．．．光路徑
100．．．薄膜偵測器
110．．．光敏層
120．．．導電層
130．．．導電層
140．．．基板
200．．．薄化偵測器
210．．．p型半導體基板
220．．．本質半導體層
230．．．n型半導體層
240．．．p接點
250．．．n接點
300．．．繪圖
400．．．繪圖
410．．．第一區域
420．．．第二區域
430．．．第三區域
500．．．透射式偵測器
510．．．光路徑
540．．．AR塗層
550至590．．．薄膜層
600．．．繪圖
700．．．透射式偵測器
750．．．AR塗層
760．．．至790層
800(1)．．．透射式偵測器
800(2)．．．透射式偵測器
810(1)、810(2)．．．第一層群組
850(1)、850(2)．．．第二層群組
900．．．繪圖
1000．．．繪圖
1100．．．透射式偵測器
1115．．．線柵偏光器
1150．．．薄膜層群組
1155．．．第一區域
1160．．．第二區域
1200．．．多平面透射式偵測器系統
1210．．．第一透射式偵測器
1220．．．第二透射式偵測器
1300．．．繪圖
1400．．．透射式偵測器
1410．．．透射式元件
1425．．．透射式偵測器
1430．．．透射式光敏元件
1435．．．環形透射式光敏元件
1445．．．弧形區段
1450．．．透射式偵測器
1460．．．矩形透射式光敏元件
1475．．．透射式偵測器
1480．．．透射式光敏元件
1500．．．多平面成像系統
1510．．．物件
1520．．．光學器件
1530．．．第一偵測器
1535．．．第一輸出
1540．．．第二偵測器
1545．．．第二輸出
1550．．．第三偵測器
1552．．．第四偵測器
1553．．．支撐結構
1554．．．支撐結構
1555．．．第三輸出
1557．．．第四輸出
1560．．．物件體積
1570．．．較近場平面
1580．．．較遠場平面
1585．．．波前編碼元件
1587．．．控制信號
1590．．．處理器
1700．．．控制系統
1710．．．第一透射式偵測器
1720．．．第二透射式偵測器
1730．．．主動光學元件
1740．．．第一輸出
1750．．．第二輸出
1760．．．控制器
1770．．．輸入
1800．．．成像系統
1820．．．光學器件
1830．．．第一偵測器
1835．．．第一輸出
1840．．．第二偵測器
1845．．．第二輸出
1850．．．相位修改元件
1860．．．處理器
1900．．．成像系統
1920．．．光學器件
1930．．．第一偵測器
1935．．．第一輸出
1940．．．第二偵測器
1945．．．第二輸出
1950．．．第三偵測器
1955．．．第三輸出
1960．．．處理器
2000．．．全光相機
2010．．．孔徑
2020．．．螢幕
2030．．．平面波
2035．．．光學軸
2050．．．傅立葉平面
2055．．．光學器件
2060．．．第一位置
2062．．．第二位置
2065．．．第三位置
2070．．．小透鏡陣列
2075．．．小透鏡
2080．．．偵測器陣列
2085．．．偵測器元件
2087．．．子陣列
2100．．．體積成像系統
2150．．．透射式偵測器
2155．．．光學器件
2160．．．第一位置
2162．．．第二位置
2165．．．第三位置
2180．．．透射式偵測器陣列
2185．．．元件
2188．．．二次影像
2190．．．第二影像平面
2192．．．三次影像
2195．．．第三影像平面
2200．．．二進制測試物件
2300．．．第一模擬影像
2400．．．第二模擬影像
2500．．．第三模擬影像
2600．．．第四模擬影像
2800．．．影像表示
2900．．．影像表示
3000．．．模擬影像
A．．．部分
I1 ．．．第一強度影像
I2 ．．．第二強度影像
應注意，基於解說清楚之目的，圖式中的某些元件可能未按比例繪製、簡化及/或對比度增強。
圖1係以部分立視圖的一先前技術薄膜偵測器之概略解說。
圖2係以部分立視圖的一先前技術薄化偵測器之概略解說。
圖3顯示與圖1之先前技術薄膜偵測器之一範例相關聯的模擬光譜效能之繪圖。
圖4顯示解說依據一具體實施例分割並測量EM能量資訊之一範例的繪圖。
圖5A係依據一具體實施例之以部分立視圖的一透射式偵測器之示意解說。
圖5B係圖5A之透射式偵測器之一部分的放大解說。
圖6顯示圖5A之透射式偵測器的模擬光譜效能之繪圖。
圖7係依據一具體實施例之以部分立視圖的另一透射式偵測器之概略解說。
圖8係依據一具體實施例之以部分立視圖的二個透射式偵測器之概略解說。
圖9顯示依據一具體實施例之圖8之透射式偵測器之一的模擬光譜效能之繪圖。
圖10係依據一具體實施例之圖8之透射式偵測器之另一者的模擬光譜效能之繪圖。
圖11係依據一具體實施例之以部分立視圖的另一透射式偵測器之概略解說。
圖12係依據一具體實施例之一多平面透射式偵測器系統之概略解說。
圖13係圖12之多平面透射式偵測器的模擬光譜效能之繪圖。
圖14A至14D顯示依據具體實施例之一透射式偵測器之組態。
圖15係依據一具體實施例之一多平面成像系統之概略解說。
圖16係依據一具體實施例處理多平面影像資訊以恢復相位資訊之方法的的流程圖。
圖17顯示依據一具體實施例用於使用一透射式偵測器以控制一主動光學元件的範例性組態。
圖18係依據一具體實施例之另一多平面成像系統之概略解說。
圖19係依據一具體實施例適用於超光譜成像的一多平面成像系統之概略解說。
圖20A及20B分別為一先前技術全光相機成像系統之概略解說及展開插圖。
圖21係依據一具體實施例之包括透射式偵測器之一體積成像系統之概略解說。
圖22顯示依據一具體實施例之一模擬二進制測試物件。
圖23顯示依據一具體實施例之圖22之測試物件的模擬影像，如由一成像系統之傅立葉平面上的圖21之透射式偵測器之一所偵測。
圖24顯示依據一具體實施例之圖22之測試物件的模擬影像，如在並非與測試物件之物件平面共軛之第一影像平面上所偵測。
圖25顯示依據一具體實施例在並非與測試物件之物件平面共軛之第二影像平面上所偵測之圖22之測試物件的另一模擬影像。
圖26顯示依據一具體實施例在與測試物件之物件平面共軛之一影像平面上所偵測之圖22之測試物件的一模擬影像。
圖27為依據一具體實施例處理多平面影像資訊以恢復EM能量相位資訊之一方法的流程圖。
圖28顯示依據一具體實施例與圖23之模擬影像相關聯的恢復相位之模擬影像。
圖29顯示依據一具體實施例與圖24之模擬影像相關聯的恢復相位之模擬影像。
圖30顯示依據一具體實施例之圖22之測試物件的模擬恢復影像。
110．．．光敏層
120．．．導電層
130．．．導電層
140．．．基板
500．．．透射式偵測器
510．．．光路徑
540．．．AR塗層
A．．．部分

Claims (21)

  1. 一種偵測器裝配件，其用於特徵化沿一光路徑傳播的電磁能量，該電磁能量的至少一成分沿該光路徑承載電磁能量資訊，該偵測器裝配件包含：一第一偵測器陣列，其係配置在沿該光路徑之一第一位置處，該第一偵測器陣列包括複數個光敏元件，其經對準用以接收該電磁能量的至少一些，包括該成分，該第一偵測器陣列經組態用以選擇性地吸收該成分之一第一部分，並至少部分地根據該電磁能量資訊從其產生電影像資料之一第一集以至少部分地特徵化該電磁能量之該成分，該等光敏元件的至少一些相對於該電磁能量係至少部分透明的，以透過其選擇性地傳遞該成分之一第二部分以繼續沿該光路徑。
  2. 如請求項1之偵測器裝配件，其包括定義支撐該第一偵測器陣列之該等光敏元件的一第一支撐表面之一第一支撐配置，該第一支撐配置相對於該電磁能量係至少部分透明的，以便該複數個光敏元件以及該支撐配置允許該成分之該第二部分透過該第一偵測器裝配件傳遞以繼續沿該光路徑。
  3. 如請求項1之偵測器裝配件，該複數個光敏元件係以彼此並列的關係來配置以一般地與該光路徑橫向交叉。
  4. 如請求項3之偵測器裝配件，複數個偵測器定義一般係橫向於該光路徑的一感測區。
  5. 如請求項4之偵測器裝配件，其中該感測區一般係平面 的。
  6. 如請求項4之偵測器裝配件，其中該感測區展現一彎曲輪廓。
  7. 如請求項1之偵測器裝配件，其包括一第二偵測器陣列，其係配置在沿該光路徑之一第二位置處以便該第二偵測器陣列接收該第二部分的至少一些，作為一後續使用的至少部分，並至少部分地根據該電磁能量從其產生電影像資料之一第二集以進一步特徵化該成分。
  8. 如請求項7之偵測器裝配件，其包括經組態用以根據電影像資料之該第一集及該第二集來決定該電磁能量之一特徵的一處理器。
  9. 一種用於特徵化沿一光路徑傳播的電磁能量之方法，該電磁能量具有沿該光路徑承載電磁能量資訊的一成分，該方法包含：組態一第一偵測器陣列以包括相對於該電磁能量為至少部分透明的複數個光敏元件；以及配置該第一偵測器陣列於沿該光路徑之一第一位置處以便該複數個光敏元件的至少一子集係在該光路徑中，以便其(i)選擇性地吸收該電磁能量的至少一些，包括該成分之一第一部分，並且從其產生電影像資料之一第一集以至少部分地特徵化該成分，以及(ii)透過該等光敏元件選擇性地傳遞該成分之一第二部分以便該第二部分繼續沿該光路徑以供後續使用。
  10. 如請求項9之方法，其中組態該第一偵測器陣列包括提 供該第一偵測器陣列之一總透明度，從而建立該第一部分與該第二部分之間的一強度比。
  11. 如請求項9之方法，其中組態該第一偵測器陣列包括(i)提供相對於該電磁能量係至少部分透明的一第一支撐配置之一第一支撐表面，以及(ii)支撐該第一支撐表面上的該複數個光敏元件以便該第二部分的至少一子集在繼續沿該光路徑之前穿過該第一支撐配置。
  12. 如請求項11之方法，其中配置第一偵測器包括使該第一偵測器陣列定向以便該第二部分之該子集在穿過該等光敏元件之前穿過該第一支撐配置。
  13. 如請求項11之方法，其中配置該第一偵測器陣列包括使該第一偵測器陣列定向以便受控部分之該子集在穿過該等光敏元件之後穿過該第一支撐配置。
  14. 如請求項9之方法，其進一步包括提供一第二偵測器陣列於沿該光路徑之一第二位置處並對準該第二偵測器陣列以接收該成分之該第二部分的至少一些，作為該後續使用的至少部分，並且至少部分地根據該成分之該第二部分採用該第二偵測器陣列產生電影像資料之一第二集以進一步特徵化該電磁能量之該成分。
  15. 如請求項14之方法，其進一步包含組態一處理器以根據電影像資料之該第一集及該第二集決定該電磁能量之一特徵，該特徵係至少一般與該電磁能量資訊相關聯。
  16. 如請求項15之方法，其中該電磁能量資訊至少部分地對應於該電磁能量之一相位特徵，而且決定該電磁能量之 一特徵包括決定相位。
  17. 如請求項16之方法，其中決定該相位包括產生分別對應於該第一位置及該第二位置的一第一強度影像以及一第二強度影像，以便該第一強度影像及該第二強度影像對應於與該第一位置及該第二位置相關聯的該電磁能量之一第一橫向強度分佈以及一第二橫向強度分佈；以及使用該第一強度影像及該第二強度影像作為決定該相位之一部分。
  18. 如請求項17之方法，其中提供該第二偵測器陣列包括沿該光路徑從該第一偵測器陣列定位該第二偵測器陣列以便該第二橫向強度分佈係不同於該第一橫向強度分佈。
  19. 如請求項17之方法，其中決定該相位包括(a)提供一試驗相位作為該相位之一初始理論表示，(b)根據該第一強度影像及該試驗相位決定與沿該傳播路徑之該第二位置相關聯的該電磁能量之一第一理論相位，(c)根據該第二強度影像及該試驗相位決定與沿該傳播路徑之該第一位置相關聯的該電磁能量之一第二理論相位，(d)建立該第一位置處的該第二理論相位與該試驗相位之間的一差異，以及(e)使用該差異作為該試驗相位之一準確度的一指示。
  20. 如請求項19之方法，其包括依賴於該差異作為接受或拒 絕該試驗相位為該電磁能量之該相位特徵之一的至少一個輸入。
  21. 一種用於特徵化沿一光路徑傳播的電磁能量之方法，該電磁能量具有沿該光路徑承載電磁能量資訊的一成分，該方法包含：在該光路徑上的一第一位置處吸收該電磁能量的至少一些，包括該成分之一第一受控部分，並且從其產生電影像資料之一第一集，以及透射式地傳遞該成分之一第二受控部分，以便該第二受控部分繼續沿該光路徑以供後續使用。
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