JP6646830B2 - 光検出装置および光検出システム - Google Patents
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Description
図1Aは、本検討例に係る光検出システム100の模式図である。光検出システム100は、光源2と、集光レンズ7と、光検出装置13と、制御回路1と、演算回路14と、を備える。
(式1)sinθ = N-λ0/Λ
ここで、Nは導波光6bについての実効屈折率、θは入射面(xy面)の法線に対する入射角度である。図2Aの例では光が入射面に垂直に入射しているのでθ=0である。この場合、導波光6bはxy面内をx方向に伝搬する。
主面を有し、前記主面に沿って配置された複数の第1検出器および複数の第2検出器を含む光検出器と、
前記光検出器上に配置された光結合層であって、
第1低屈折率層、
前記第1低屈折率層上に配置され、第1グレーティングを含む第1高屈折率層、および
前記第1高屈折率層上に配置された第2低屈折率層を含み、
前記第1高屈折率層は前記第1低屈折率層および前記第2低屈折率層よりも高い屈折率を有する、光結合層と、
前記光結合層上に配置された遮光膜であって、
少なくとも1つの透光領域、および前記少なくとも1つの透光領域に隣接する少なくとも1つの遮光領域を含み、
前記透光領域は、前記複数の第1検出器に含まれるn個の(nは2以上の整数)第1検出器に対向しており、
前記遮光領域は、前記複数の第2検出器に含まれるn個の第2検出器に対向している、遮光膜と、
を備える光検出装置。
前記少なくとも1つの透光領域は複数の透光領域を備え、
前記少なくとも1つの遮光領域は複数の遮光領域を備え、
前記複数の透光領域の各々は、前記複数の第1検出器のうちのn個の第1検出器に対向し、
前記複数の遮光領域の各々は、前記複数の第2検出器のうちの他のn個の第2検出器に対向している、
項目1に記載の光検出装置。
前記光結合層は、
前記第1低屈折率層と前記光検出器との間に配置された第3低屈折率層、および
前記第3低屈折率層と前記1低屈折率層との間に配置され、第2グレーティングを含む第2高屈折率層をさらに含み、
前記第2高屈折率層は、前記第1低屈折率層および前記第3低屈折率層よりも高い屈折率を有する、項目1または2に記載の光検出装置。
前記遮光領域は、少なくとも前記光結合層の側において、光反射性を有する、項目1から3のいずれかに記載の光検出装置。
光検出装置と、
前記光検出装置に接続された演算回路と、
を備える光検出システムであって、
前記光検出装置は、
主面を有し、前記主面に沿って配置された複数の第1検出器および複数の第2検出器を含む光検出器と、
前記光検出器上に配置された光結合層であって、
第1低屈折率層、
前記第1低屈折率層上に配置され、第1グレーティングを含む第1高屈折率層、および
前記第1高屈折率層上に配置された第2低屈折率層を含み、
前記第1高屈折率層は前記第1低屈折率層および前記第2低屈折率層よりも高い屈折率を有する、光結合層と、
前記光結合層上に配置された遮光膜であって、
少なくとも1つの透光領域、および前記少なくとも1つの透光領域に隣接する少なくとも1つの遮光領域を含み、
前記透光領域は、前記複数の第1検出器に含まれるn個の(nは2以上の整数)第1検出器に対向しており、
前記遮光領域は、前記複数の第2検出器に含まれるn個の第2検出器に対向している、遮光膜と、
を有し、
前記演算回路は、
前記透光領域に対向する前記n個の第1検出器によって検出される光量の和を第1光量P0とし、前記遮光領域に対向する前記n個の第2検出器によって検出される光量の和を第2光量P1とするとき、
前記第2光量P1と前記第1光量P0との比P1/P0を示す信号、
前記第1光量P0と前記第2光量P1との和に対する前記第1光量P0の割合P0/(P0+P1)を示す信号、および
前記第1光量P0と前記第2光量P1との和に対する前記第2光量P1の割合P1/(P0+P1)を示す信号
の少なくとも1つの信号を出力する、
光検出システム。
前記少なくとも1つの透光領域は複数の透光領域を備え、
前記少なくとも1つの遮光領域は複数の遮光領域を備え、
前記複数の透光領域および前記複数の遮光領域は、隣接する透光領域および遮光領域の対を複数個含み、
前記複数の透光領域の各々は、前記複数の第1検出器のうちのn個の第1検出器に対向し、
前記複数の遮光領域の各々は、前記複数の第2検出器のうちの他のn個の第2検出器に対向し、
前記演算回路は、
隣接する透光領域および遮光領域の対ごとに、前記隣接する透光領域および遮光領域に対向するn個の第1検出器およびn個の第2検出器から出力される信号に基づいて、
前記第2光量P1と前記第1光量P0との比P1/P0を示す信号、
前記第1光量P0と前記第2光量P1との和に対する前記第1光量P0の割合P0/(P0+P1)を示す信号、および
前記第1光量P0と前記第2光量P1との和に対する前記第2光量P1の割合P1/(P0+P1)を示す信号
の少なくとも1つの信号を生成して出力する、
項目5に記載の光検出システム。
前記演算回路は、生成した前記信号の値が所定の閾値以上となる領域と、前記信号の値が前記閾値未満となる領域とを区別して表した画像情報を生成する、項目6に記載の光検出システム。
所定の波長帯域の光を出射する光源をさらに備え、
前記複数の第1検出器および前記複数の第2検出器は、前記光源から出射される光の波長帯域に検出感度を有する、
項目5から7のいずれかに記載の光検出システム。
前記光検出装置は、前記光結合層の上に配置され、前記光源が出射する波長帯域の光を選択的に透過させるバンドパスフィルターをさらに備える、項目8に記載の光検出システム。
前記光源を制御する制御回路をさらに備え、
前記制御回路は、前記光源から出射される光のコヒーレンス長を変化させる、項目7から9のいずれかに記載の光検出システム。
前記演算回路は、前記制御回路が変化させた光のコヒーレンス長ごとに、
前記第2光量P1と前記第1光量P0との比P1/P0を示す信号、
前記第1光量P0と前記第2光量P1との和に対する前記第1光量P0の割合P0/(P0+P1)を示す信号、および
前記第1光量P0と前記第2光量P1との和に対する前記第2光量P1の割合P1/(P0+P1)を示す信号
の少なくとも1つの信号を生成して出力する、
項目10に記載の光検出システム。
本実施形態の構成は、遮光領域9Aおよび検出領域(検出器)のパターニングと、それらの組み合わせが異なる点以外は、検討例と同じである。このため、検討例と共通する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
1 制御回路
2 光源
3 出射光
4 被写体
5、5a、5A 散乱光
7 集光レンズ
8a 実質的な物体(物点の集まり)
8b 像面位置の像
9 光結合層
9a 開口、透光領域
9A 遮光領域
10 光検出器
11a、11A マイクロレンズ
13 光検出装置
14 演算回路
Claims (11)
- 主面を有し、前記主面に沿って配置された複数の第1検出器および複数の第2検出器を含む光検出器と、
前記光検出器上に配置された光結合層であって、
第1低屈折率層、
前記第1低屈折率層上に配置され、第1グレーティングを含む第1高屈折率層、および
前記第1高屈折率層上に配置された第2低屈折率層を含み、
前記第1高屈折率層は前記第1低屈折率層および前記第2低屈折率層よりも高い屈折率を有する、光結合層と、
前記光結合層上に配置された遮光膜であって、
少なくとも1つの透光領域、および前記少なくとも1つの透光領域に隣接する少なくとも1つの遮光領域を含み、
前記透光領域は、前記複数の第1検出器に含まれるn個の(nは2以上の整数)第1検出器に対向しており、
前記遮光領域は、前記複数の第2検出器に含まれるn個の第2検出器に対向している、遮光膜と、
を備える光検出装置。 - 前記少なくとも1つの透光領域は複数の透光領域を備え、
前記少なくとも1つの遮光領域は複数の遮光領域を備え、
前記複数の透光領域の各々は、前記複数の第1検出器のうちのn個の第1検出器に対向し、
前記複数の遮光領域の各々は、前記複数の第2検出器のうちの他のn個の第2検出器に対向している、
請求項1に記載の光検出装置。 - 前記光結合層は、
前記第1低屈折率層と前記光検出器との間に配置された第3低屈折率層、および
前記第3低屈折率層と前記第1低屈折率層との間に配置され、第2グレーティングを含む第2高屈折率層をさらに含み、
前記第2高屈折率層は、前記第1低屈折率層および前記第3低屈折率層よりも高い屈折率を有する、請求項1または2に記載の光検出装置。 - 前記遮光領域は、少なくとも前記光結合層の側において、光反射性を有する、請求項1から3のいずれかに記載の光検出装置。
- 光検出装置と、
前記光検出装置に接続された演算回路と、
を備える光検出システムであって、
前記光検出装置は、
主面を有し、前記主面に沿って配置された複数の第1検出器および複数の第2検出器を含む光検出器と、
前記光検出器上に配置された光結合層であって、
第1低屈折率層、
前記第1低屈折率層上に配置され、第1グレーティングを含む第1高屈折率層、および
前記第1高屈折率層上に配置された第2低屈折率層を含み、
前記第1高屈折率層は前記第1低屈折率層および前記第2低屈折率層よりも高い屈折率を有する、光結合層と、
前記光結合層上に配置された遮光膜であって、
少なくとも1つの透光領域、および前記少なくとも1つの透光領域に隣接する少なくとも1つの遮光領域を含み、
前記透光領域は、前記複数の第1検出器に含まれるn個の(nは2以上の整数)第1検出器に対向しており、
前記遮光領域は、前記複数の第2検出器に含まれるn個の第2検出器に対向している、遮光膜と、
を有し、
前記演算回路は、
前記透光領域に対向する前記n個の第1検出器によって検出される光量の和を第1光量P0とし、前記遮光領域に対向する前記n個の第2検出器によって検出される光量の和を第2光量P1とするとき、
前記第2光量P1と前記第1光量P0との比P1/P0を示す信号、
前記第1光量P0と前記第2光量P1との和に対する前記第1光量P0の割合P0/(P0+P1)を示す信号、および
前記第1光量P0と前記第2光量P1との和に対する前記第2光量P1の割合P1/(P0+P1)を示す信号
の少なくとも1つの信号を出力する、
光検出システム。 - 前記少なくとも1つの透光領域は複数の透光領域を備え、
前記少なくとも1つの遮光領域は複数の遮光領域を備え、
前記複数の透光領域および前記複数の遮光領域は、隣接する透光領域および遮光領域の対を複数個含み、
前記複数の透光領域の各々は、前記複数の第1検出器のうちのn個の第1検出器に対向し、
前記複数の遮光領域の各々は、前記複数の第2検出器のうちの他のn個の第2検出器に対向し、
前記演算回路は、
隣接する透光領域および遮光領域の対ごとに、前記隣接する透光領域および遮光領域に対向するn個の第1検出器およびn個の第2検出器から出力される信号に基づいて、
前記第2光量P1と前記第1光量P0との比P1/P0を示す信号、
前記第1光量P0と前記第2光量P1との和に対する前記第1光量P0の割合P0/(P0+P1)を示す信号、および
前記第1光量P0と前記第2光量P1との和に対する前記第2光量P1の割合P1/(P0+P1)を示す信号
の少なくとも1つの信号を生成して出力する、
請求項5に記載の光検出システム。 - 前記演算回路は、生成した前記信号の値が所定の閾値以上となる領域と、前記信号の値が前記閾値未満となる領域とを区別して表した画像情報を生成する、請求項6に記載の光検出システム。
- 所定の波長帯域の光を出射する光源をさらに備え、
前記複数の第1検出器および前記複数の第2検出器は、前記光源から出射される光の波長帯域に検出感度を有する、
請求項5から7のいずれかに記載の光検出システム。 - 前記光検出装置は、前記光結合層の上に配置され、前記光源が出射する波長帯域の光を選択的に透過させるバンドパスフィルターをさらに備える、請求項8に記載の光検出システム。
- 前記光源を制御する制御回路をさらに備え、
前記制御回路は、前記光源から出射される光のコヒーレンス長を変化させる、請求項8または9に記載の光検出システム。 - 前記演算回路は、前記制御回路が変化させた光のコヒーレンス長ごとに、
前記第2光量P1と前記第1光量P0との比P1/P0を示す信号、
前記第1光量P0と前記第2光量P1との和に対する前記第1光量P0の割合P0/(P0+P1)を示す信号、および
前記第1光量P0と前記第2光量P1との和に対する前記第2光量P1の割合P1/(P0+P1)を示す信号
の少なくとも1つの信号を生成して出力する、
請求項10に記載の光検出システム。
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