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TWI693391B - 成像裝置及方法 - Google Patents

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TWI693391B
TWI693391B TW104116555A TW104116555A TWI693391B TW I693391 B TWI693391 B TW I693391B TW 104116555 A TW104116555 A TW 104116555A TW 104116555 A TW104116555 A TW 104116555A TW I693391 B TWI693391 B TW I693391B
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小澤謙
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日商新力股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種成像裝置及方法。來自一物件之光係作為複數個光束組提供至具有複數個元件之一相位差陣列。該相位差陣列經組態以為包含於複數個光束組中之至少某些光束組內之光提供不同光學路徑。在一成像元件陣列處接收來自該相位差陣列之該光。該成像元件陣列包含複數個成像元件。可顯示基於該成像元件陣列之輸出信號而自高光譜成像資料獲得之資訊。

Description

成像裝置及方法 [相關申請案交叉參考]
本申請案主張於2014年6月26日提出申請之日本優先權專利申請案JP 2014-131808之權益，該日本優先權專利申請案之全部內容以引用方式併入本文中。
本技術係關於一種成像裝置及方法，且特定而言，係關於一種能夠在無移動單元之情況下實施高敏感度之高光譜成像(HSI)之成像裝置及方法。
近年來，特定而言，除了由諸如一正規相機之一成像裝置處置之紅色、綠色及藍色(RGB)之三種基色外，在具有增加數目個光譜頻帶之多頻帶成像當中，高光譜成像(下文中，亦簡稱為HSI)亦已引起關注，其中獲得關於每一像素之一連續光譜資訊件。
可能自藉由HSI擷取之一影像獲得以一像素為基礎之一窄頻之光譜資訊，因此可能光譜分析一個影像內之各別區域，及實現一物件之規格、變更及狀態改變之視覺化以及諸如此類。HSI之應用領域之實例包含醫療保健、環境、食品衛生、農業、軍事及諸如此類。
作為過去之HSI之一第一種方法，已提出來自一物件之光由狹縫切斷，由稱作為一稜鏡或一光柵之一色散元件沿垂直於狹縫之縱向方向之一方向色散，及由一成像元件(諸如包含一電荷耦合裝置(CCD)及 一互補金屬氧化物半導體(CMOS)之一影像感測器)記錄以便掃描該狹縫。
作為過去之HSI之一第二種方法，已提出來自一光源之光由一聲光可調諧濾光器(AOTF)色散以便照明一物件並掃描一波長，因此可能依序獲取每一波長之反射影像。
此外，作為過去之HSI之一第三種方法，已提出針對各別像素以不同方式間隔之法比-培羅特反射鏡直接形成於成像元件上面，且因此形成用於由各別法比-培羅特反射鏡執行一窄頻之色散之間隔以便準確地加以控制(參見NPL 1)。
此外，作為過去之HSI之一第四種方法，已提出在一無焦點物鏡之一光瞳平面之一半區域中形成一相位調變反射鏡，且藉由移位掃描該反射鏡獲得之一干涉圖經受傅立葉變換以便獲得每一影像點之一分光光譜(參見PTL 1)。
此外，作為過去之HSI之一第五種方法，已提出在空間上執行第四種方法中之時間相位調變(參見NPL 2)。
換言之，在第五種方法中，藉由一微透鏡陣列(MLA)形成一複合眼睛影像，且將由一雙折射材料製成之一稜鏡(Nomarski Prizm)放置於影像平面中，且取決於該稜鏡之厚度而控制一P偏光光組件與一S偏光光組件之間的一光學路徑差使得光經重新成像並記錄於成像元件中。
具有不同相位差之干涉影像記錄於各別MLA(單位眼睛影像)中，且一干涉圖係針對單位眼睛影像中之每一影像點獲得(每一單位眼睛影像之相同點處之一輸出值對一添加相位差)，且經受傅立葉變換，因此可能獲得每一影像點之一分光光譜，換言之，一HSI資料立方體。
[引用列表] [專利文獻]
[PTL 1]
日本專利第5078004號
[非專利文獻]
[NPL 1]
SPIE Vol.8613，861314-1，A Snapshot Multispectral Imager with Integrated，Tiled Filters and Optical Duplication，B. Geelen等人
[NPL 2]
2012/Vol. 20，No. 16/OPTICS EXPRESS 17985，Compact real-time birefringent imaging spectrometer，M.W. Kudenov等人
HSI可藉由使用上文所闡述之第一種方法以一相對簡單結構實現，然而，自身稱作為狹縫掃描之一驅動單元將係失敗之一原因。由於狹縫掃描因而難以實施一移動影像之HSI。此外，由於能量藉由色散元件針對每一波長色散，因此輸入至成像元件之一個像素之能量變弱，且系統之敏感度較低，使得需要具有一大輸出之一寬頻光源。此外，掃描方向上之空間解析度由狹縫之寬度平均化，且此限制一比率。
此外，HSI可藉由使用第二種方法以一相對簡單結構實現，且波長掃描係由AOTF電驅動，使得不存在機械移動單元，但由於其涉及波長掃描，且因此其難以實施一移動影像之HSI。此外，由於在一不同時間處擷取每一波長之光譜影像，因此難以確保光譜影像之同時性。另外，由於藉由AOTF以光譜方式提取寬頻波長之光源，因此每一個光譜波長之電力較弱且因此系統敏感度較低。
過去之第一及第二種方法之HSI已經商業化為光譜儀，但甚至包 含一照明裝置之整個系統大小變大，因此可攜性不佳，且其係昂貴的。
此外，由於第三種方法之HSI所需要之組件係以一半導體程序形成，因此存在諸如裝置小型化及成本減少之一優勢。然而，由於法比-培羅特反射鏡係一反射型窄頻光譜濾光器系統，因此，隨著波長解析度增加，亦即，執行一窄頻之色散，光利用效率較低且因此寬頻光源需要具有一較大輸出，使得整體上難以達成小型化。
在第四種方法中，存在其中光利用效率較高且使用除一濾光器方法外之一方法之實例。因此，首先，由於使用一干涉影像因此能量損失較低且效率較高，且因此具有一高輸出之一光源並非必需的。其次，原則上確保用以同時獲得最終獲得之各別波長之光譜影像之一組態。第三，可能藉由使反射鏡之一移位範圍變大而容易減少波長解析度。第四，由於不需要使用專門材料，組態可以一低成本製成。
然而，在第四種方法中，由於反射鏡之移位係必需的，因此難以獲得一移動影像。
此外，在第五種方法中，類似於上文所闡述之第四種方法，首先，由於使用一干涉影像因此能量損失較低且效率較高，且因此具有一高輸出之光源並非必需的。此外，第二，原則上確保用以同時獲得最終獲得之各別波長之光譜影像之一組態。由於不存在移動單元，因此存在無變成失敗之一原因之一部分之一優點。
然而，使用由一雙折射材料製成之一稜鏡形成之相位差，且材料係專門的，且因此將用專門材料之一稜鏡成形程序應用於半導體程序係困難的。因此，成本增加。
換言之，第四種及第五種方法允許藉由對干涉影像執行一傅立葉變換且符合一FT-IR裝置(傅立葉變換紅外線分光光度計)(該裝置原則上廣泛地用於一有機材料之組件分析中)來獲得HSI資料立方體，且 因此存在可靠的精良演算法。
然而，在第五種方法中，由於需要使用稱作為一雙折射材料之一專門材料，因此成本增加。
已鑒於此等情況而作出本發明。根據本發明之實施例，藉由在無需使用一濾光器之情況下，特定而言，用不需要移動單元或專門材料且可採用能夠以相對低成本實施之一半導體程序之一結構，對一干涉影像執行一傅立葉變換來達成一光譜影像。
根據本發明之一實施例，提供一成像裝置，其包含具有複數個元件之一相位差陣列，其中該相位差陣列經組態以為包含於複數個光束組中之至少某些光束組內之光提供不同光學路徑；及一成像元件陣列，其包含複數個成像元件，其中該等成像元件中之至少一者經組態以接收來自該相位差陣列之該等光束組中之一者。
根據本發明之其他實施例，提供一偵測設備，該偵測設備包含一連接結構、一光源及一外殼。該光源及該外殼連接至該連接結構。該外殼包含具有複數個元件之一相位差陣列，其中該相位差陣列經組態以為包含於複數個光束組中之至少某些光束組內之光提供不同光學路徑。該外殼亦包含一成像元件陣列，該成像元件陣列包含複數個成像元件，其中該等成像元件中之至少一者經組態以接收來自該相位差陣列之該光束組中之一者。另外，該偵測設備包含一顯示器，其中該顯示器連接至該連接結構，且其中該顯示器可操作以顯示自由該成像元件陣列提供之資料產生之偵測資訊。
根據本發明之其他實施例，提供用於偵測一物理性質之一方法，該方法包含：發射光至一物件上；在包含於一相位差陣列中之複數個相位差元件處接收來自該物件之光，其中該等相位差元件中之至少某些相位差元件自入射於該等相位差元件上之該光產生一相位差； 在一成像元件陣列處接收來自該相位差元件之光；及顯示基於該成像元件陣列之輸出信號而自高光譜成像(HIS)資料獲得之資訊。
根據本技術之一實施例，相同成像區域由該成像元件陣列擷取為複數個單位影像，且在由該成像元件陣列擷取之該複數個單位影像之該等各別成像區域之一部分中由該相位差陣列造成各別不同光學路徑差。
根據本技術之一實施例之成像裝置可係一獨立設備，或可係執行一成像程序之一區塊。
根據本技術之一實施例，可能擷取高敏感度之一HSI影像。
11‧‧‧血液化驗設備
12‧‧‧手臂
12a‧‧‧動脈
12b‧‧‧靜脈
31‧‧‧高光譜成像/本體/高光譜成像本體
32‧‧‧光源
32-1‧‧‧光源/寬頻光源
32-2‧‧‧光源/寬頻光源
33‧‧‧顯示單元
34‧‧‧綁帶/皮帶
51‧‧‧相機陣列
52‧‧‧信號處理單元
71‧‧‧透鏡陣列/陣列
72‧‧‧相位差陣列
72a‧‧‧光屏蔽部分
72b‧‧‧物件/半圓形物件
72b'‧‧‧物件
72L‧‧‧相位差陣列
72R‧‧‧相位差陣列
73‧‧‧透鏡/陣列
74‧‧‧成像元件陣列
101‧‧‧玻璃基板
101a‧‧‧突出部
101b‧‧‧突出部
101c‧‧‧突出部
101d‧‧‧突出部
102‧‧‧鉻Cr層
103‧‧‧抗蝕劑層
104-1‧‧‧開口
104-2‧‧‧開口
104-3‧‧‧開口
104-4‧‧‧開口
104'-1‧‧‧開口
104'-2‧‧‧開口
104'-3‧‧‧開口
104'-4‧‧‧開口
105‧‧‧氧化矽膜/氧化物膜
106‧‧‧抗蝕劑層
106a‧‧‧突出部/階部
106b‧‧‧突出部/階部
106c‧‧‧突出部/階部
106d‧‧‧突出部/階部
151‧‧‧非相位差陣列
161‧‧‧RGB彩色濾光器
171‧‧‧非相位差陣列
181‧‧‧彩色濾光器
201‧‧‧偏光器陣列
1001‧‧‧中央處理單元
1002‧‧‧唯讀記憶體
1003‧‧‧隨機存取記憶體
1004‧‧‧匯流排
1005‧‧‧輸入及輸出介面
1006‧‧‧輸入單元
1007‧‧‧輸出單元
1008‧‧‧儲存單元
1009‧‧‧通信單元
1010‧‧‧磁碟機
1011‧‧‧可抽換媒體
A(1)‧‧‧相機單元
A(2)‧‧‧相機單元
A(3)‧‧‧相機單元
A(c)‧‧‧相機單元
A(mn)‧‧‧相機單元
A(mn-1)‧‧‧相機單元
A(mn-2)‧‧‧相機單元
A(mn-n+1)‧‧‧相機單元
A((m-1)×n)‧‧‧相機單元
A(n)‧‧‧相機單元
A(nm)‧‧‧相機單元
A(nm-1)‧‧‧相機單元
A(nm-2)‧‧‧相機單元
P1‧‧‧外部視圖
P11‧‧‧影像
P12‧‧‧影像
p(1)‧‧‧像素
p(2)‧‧‧像素
p(3)‧‧‧像素
p(mn)‧‧‧像素
[圖1]
圖1係圖解說明採用本技術之一成像裝置之一血液化驗設備之一實施例之一組態實例之一圖式。
[圖2]
圖2係圖解說明血液化驗設備之一組態之一方塊圖。
[圖3]
圖3係圖解說明一相機陣列之一組態之一圖式。
[圖4]
圖4係圖解說明相機陣列之一組態之一圖式。
[圖5]
圖5係圖解說明一相位差陣列之一組態一圖式。
[圖6]
圖6係圖解說明一信號處理之一圖式。
[圖7]
圖7係圖解說明設計相機陣列之一方法之一圖式。
[圖8]
圖8係圖解說明一血液化驗程序之一流程圖。
[圖9]
圖9係圖解說明一相位差陣列之一製造程序之一流程圖。
[圖10]
圖10係圖解說明相位差陣列之一製造程序之一圖式。
[圖11]
圖11係圖解說明係一第一修改方案之一相位差陣列之另一組態實例之一圖式。
[圖12]
圖12係圖解說明係一第二修改方案之在一成像元件陣列中提供用於擷取一彩色影像之一區域之一組態實例之一圖式。
[圖13]
圖13係圖解說明在第二修改方案中進一步放大擷取彩色影像之區域之一組態實例之一圖式。
[圖14]
圖14係圖解說明係一第三修改方案之藉由使用一立體影像來產生一深度影像之一實例之一圖式。
[圖15]
圖15係圖解說明係一第四修改方案之藉由使用四個類型之偏光器來獲得一偏光狀態之一實例之一圖式。
[圖16]
圖16係圖解說明一通用個人電腦之一組態實例之一圖式。
<將本技術之成像裝置應用於血液化驗設備之實例>
圖1圖解說明採用本技術之一成像裝置之一血液化驗設備之一實 施例之一組態實例。圖1之血液化驗設備11基於由一內建成像裝置擷取之一高光譜成像(HSI)而分析一血管中之血液成份，並量測及顯示血液資訊，諸如血液中之一氧濃度、一脂質位準及一血液葡萄糖位準。
更具體而言，舉例而言，如圖1中之左上部分中之一外部視圖P1中所圖解說明，血液化驗設備11在如同一手錶沿著係使用者之一人之手臂12佩戴時使用以便擷取手臂12內部之一動脈12a及一靜脈12b之影像，及自經擷取為HSI 31之動脈12a及靜脈12b之光譜反射資料偵測血液中所含有之成份。
如圖1之右上部分中所圖解說明，血液化驗設備11包含(舉例而言)一本體31、光源32-1及32-2、一顯示單元33，及一連接結構(舉例而言，呈一綁帶或皮帶34之形式)。血液化驗設備11具有其中本體31、寬頻光源32-1及32-2(諸如包含一近紅外線燈組件之鹵素燈)及顯示單元33經提供於皮帶34上且分別電連接之一組態。血液化驗設備11藉由繞手臂12佩戴而固定至手臂12。此外，圖1之右上部分係沿著一軸之一垂直剖面圖，其中構成手臂12之骨骼之縱向方向與軸相同，呈其中血液化驗設備11藉助藉由使用皮帶34繞手臂12佩戴而固定至手臂12之一狀態。
HSI本體31包含擷取HSI之一成像裝置，經提供而面向手臂12呈其中血液化驗設備11藉由皮帶34繞手臂12佩戴之一狀態，並擷取由自光源32-1及32-2發射之光反射於手臂12內部之動脈12a內部之血液(動脈血液)及靜脈12b內部之血液(靜脈血液)上所造成之一反射影像。
在此情形中，本體31擷取一影像，其中動脈12a及靜脈12b藉由(舉例而言)一紅色波長之光至近紅外線光投射於一皮膚下數毫米處之一影像中，如圖1之左下部分中之一影像P12中所圖解說明，對應於藉由可見光之人眼可見之手臂12之影像，如圖1之左下部分中之影像P11 所圖解說明。作為一實例，動脈12a經假定為橈動脈。由於動脈12a之可見性並不顯著良好，因此可藉由自一移動影像提取脈搏部分而定位動脈12a。
此外，本體31光譜分析所擷取動脈12a及靜脈12b中之血液，量測血液中之氧濃度，脂質位準及血液葡萄糖位準，並在顯示單元33上顯示量測結果及對應於量測結果之資訊。
<本體之組態實例>
接下來，將參考圖2之方塊圖闡述本體31之組態。本體31包含一相機陣列51及一信號處理單元52。
相機陣列51經組態有沿垂直方向及水平方向配置之複數個(舉例而言，m×n個)相機單元。相同成像區域經切割且經受視差校正，諸如一XY移位。複數個相機單元擷取其中強調各別不同波長之干涉影像，並將干涉影像輸出至信號處理單元52。
此外，圖2圖解說明其中在相機陣列51中n個相機單元沿水平方向配置且m個相機單元沿垂直方向配置之一實例。此外，相機單元A(1)、A(2)、A(3)、...、A(n-1)及A(n)在圖2中沿水平方向分別自左至右依序配置於一頂部列處。此外，甚至自頂部之第二列中，自左至右，相機單元A(n+1)、A(n+2)及A(n+3)依序配置。然後，甚至在底部列中，自左至右，相機單元A(mn-n+1)、A(mn-n+2)及A(mn-n+3)依序配置，且一相機單元A(mn)配置於底部列處之最右行中。在以下闡述中，若配置上之各別相機單元經區分，則相機單元稱作為上文所闡述之相機單元A(mn)，然而，如相機單元未經區分開，則其簡稱為一相機單元A。
信號處理單元52藉由讀取自各別相機單元A供應之影像信號而產生一干涉圖且包含以相同位置處之像素為單位之其中強調不同波長之干涉影像。此外，信號處理單元52藉由以像素為單位對干涉圖執行一 傅立葉變換而產生組態有分光光譜之資料。然後，信號處理單元52基於經組態有分光光譜之所產生資料而分析血液中所需要成份，諸如氧濃度、脂質位準及血液葡萄糖位準，並在顯示單元33上顯示分析結果。此處，在成像期間，信號處理單元52致使光源32-1及32-2發射光。此外，在以下闡述中，若光源32-1及32-2經區分開，則其簡稱為光源32，且其他組件假定為以相同方式稱謂。
[相機陣列之詳細組態]
接下來，將詳細參考圖3闡述相機陣列51之組態。
相機陣列51經組態有一透鏡陣列71、一相位差陣列72及一透鏡陣列73(其係光學元件)，以及一成像元件陣列74。此外，圖3中之一蘋果影像指示一物件。換言之，來自物件之光以透鏡陣列71、相位差陣列72、透鏡陣列73及成像元件陣列74之次序傳播。
透鏡陣列71(舉例而言)係經組態用於一焦距f之各別相機單元之物鏡之一陣列，且透鏡陣列71將入射光轉換成相對於各別相機單元A之圓柱形平行光束，並將該等平行光束輸入至相位差陣列72。特定而言，一物鏡經提供用於成像元件陣列之每一相機單元A，且物鏡中之每一者自入射光形成一組平行光束用於其各別相機單元A。
相位差陣列72包含由光屏蔽部分72a界定之複數個相位差元件。舉例而言，一個相位差元件可經提供用於由透鏡陣列71形成之每一組平行光束。相位差陣列72之元件中之至少某些元件包含一濾光器，該濾光器用具有一預定折射率之一物件72b覆蓋自透鏡陣列71入射之平行光束之一部分。與此一物件72b相關聯之相位差陣列72之元件在穿過由物件72b覆蓋之元件之一區域之光束與穿過未由該物件覆蓋之元件之一區域之光束之間產生一光學路徑差。相位差陣列72產生對應於光學路徑差之一相位差，並將該相位差輸入至作為一成像透鏡陣列之透鏡陣列73。特定而言，相位差陣列72可包含用於或對應於每一相機 單元A之一元件。相位差係針對各別相機單元A不同，且相位差在某些情形中可為零。另外，在圖2中，相位差變為零之相機單元A在圖2中經稱作為(特定而言)一相機單元A(C)。
透鏡陣列73係成像透鏡之一陣列，且使具有由相位差陣列72添加之相位差之光通量在成像元件陣列74上成像(以相機單元A為單位)。換言之，獲得干涉影像。
成像元件陣列74經組態有互補金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器，以相機單元A為單位擷取不同干涉影像，及將所擷取干涉影像之影像信號輸出至信號處理單元52。換言之，成像元件陣列74整體上係一單個成像元件，且上文所闡述之相機單元A係藉由針對用於擷取一單位影像或擷取相同成像區域之每一成像元件區域將成像元件上之像素分類而獲得。此處，在獲得相同成像區域時，影像經裁剪以用於視差校正，且經受一XY移位。因此，相機單元A並非單獨成像元件，且一單個成像元件區域整體上表示針對預定數目個像素之每一區域劃分之一區域。亦即，相機單元A中之每一者包含複數個像素。另外，不具有一彩色濾光器之一單色成像裝置用作成像元件陣列74。
換言之，如圖4中所圖解說明，作為物鏡陣列之透鏡陣列71將入射光轉換成對應於各別相機單元A(1)至A(mn)之一範圍之平行光束。相位差陣列72藉助藉由一預定折射率之一類似濾光器之物件72b在平行光束之某些區域及其他區域之間產生一光學路徑差來在圖4之左側部分及右側部分中引起一相位差，及藉助藉由經組態有圓形開口之光屏蔽部分72a來限制光通量而將光通量輸入至作為成像透鏡陣列之透鏡陣列73。
作為成像透鏡陣列之透鏡陣列73使經添加有相位差之光通量在成像元件陣列74上成像(以相機單元A為單位)，且致使構成成像元件陣列74之成像元件以相機單元A為單位擷取對應於所添加相位差之其 中強調不同波長之干涉影像。
此處，舉例而言，如圖5中所圖解說明，物件72b藉由用物件72b覆蓋一半圓形區域在由物件72b覆蓋之一元件之一區域中之光與未由物件72b覆蓋之元件之區域中之光之間引起對應於物件72b之厚度D之光學路徑差，以便產生對應於光學路徑差之干涉影像。此外，如圖5中所圖解說明，藉由相對於物件72之剩餘部分之厚度改變物件72b之厚度來形成其中強調不同波長之干涉影像。
換言之，舉例而言，如圖4中所圖解說明，當提供相機單元A(1)、A(2)、...、A(mn)時，圖4之左側部分中之物件72b之厚度D經設定為最大值，厚度D依序減小，厚度D在中心位置處之相機單元A(C)中經設定為0(光學路徑差=0)，且此後，繼而，物件72b之厚度D以預定間隔朝向圖4之右側部分依序增加，且物件72b之厚度D在相機單元A(mn)中經調整以在圖4之右側部分中變成最大化。
引起相位差之物件72b之厚度D針對各別複數個相機單元A不同，且在欲量測之波長範圍內，各別類型之折射率色散經假定為足夠小。此外，物件72b亦可係(舉例而言)具有一45度入射角之一反射類型。另外，關於一45度入射之反射類型之組態請參見日本專利第5078004號。另外，在圖4中，雖然作為圖4中之上部部分中所圖解說明之物件之蘋果之色彩係相同的，但圖4中之下部部分中所圖解說明之蘋果之色彩不相同，此指示其中強調不同波長之干涉影像係由各別相機單元A擷取。
[信號處理方法]
接下來，參考圖6，將闡述用於產生藉由相機陣列51中之各別複數個相機單元A擷取之干涉影像產生一HSI並以像素為單位輸出分光光譜資料之一信號處理方法。
此外，此處，相機陣列51中所包含之各別相機單元A之像素之數 目經假定為(舉例而言)一QVGA(320×240個像素)。此外，為闡釋之簡潔起見，假定物件存在於無窮遠處且每一相機單元之視差視為零。另外，由構成相機陣列51之各別相機單元A擷取之干涉影像中之一預定位置處之像素經假定為干涉影像中之每一者內之相同位置處之像素。
如圖6之左側部分及中心部分中所圖解說明，若各別干涉影像中之相同位置處之像素根據相位差分佈，則舉例而言，獲得圖6之右上部分中所圖解說明之干涉圖。
換言之，圖6中之各別相機單元A(1)至A(mn)中之相同位置處之像素P(1)至P(mn)經讀取，且根據對應於每一影像之相位差之像素P(1)至P(mn)之所接收光強度之分佈係圖6之右上部分中所圖解說明之干涉圖。此處，在圖6中，水平軸表示一相位差(相移)，且垂直軸表示所接收光強度(強度)。
因此，獲得具有對應於QVGA(320×240個像素)之像素之數目相同之數目之干涉圖。
藉由對針對每一像素位置單獨地獲得之干涉圖執行快速傅立葉變換(FFT)獲得(如圖6之右下部分中所圖解說明)對應於相機單元之每一影像之每一像素之分光光譜。換言之，在圖6之右下部分中，水平軸表示一波長，且垂直軸表示一反射率。
因此，透過此一程序，獲得QVGA(320×240個像素)之影像之分光光譜。在以下闡述中，以此方式獲得之關於QVGA(320×240個像素)之影像之每一像素之分光光譜資料統稱為一HSI資料立方體。另外，圖6之下部中心部分中所展示之一蘋果之影像及其下方之一立方體模仿經組態有其中物件係一蘋果之一影像中之每一像素之分光光譜資料之高光譜成像(HSI)資料立方體。
舉例而言，相機單元A之數目在相機陣列51中沿水平方向×垂直 方向係8×8，且當一總數係64時，全部像素之數目係64×QVGA=4.9M個像素。因此，其係可在一當前商用固體成像元件中實現之像素之數目。此外，舉例而言，若成像元件之單元大小經假定為3微米，則當數目係8×8時，相機單元A之水平方向及垂直方向上之大小分別係約1mm，此乃因水平方向及垂直方向上之整體大小分別配合於約10mm內，可能在實踐中充分達成小型化。實際上，舉例而言，針對4.9M像素或更多之上文所闡述之一單個CMOS影像感測器(CIS)上之8×8之每一QVGA區域執行信號處理，使得針對對應於64個相機單位A之每一區域執行一程序。
[特定設計方法]
接下來，將具體闡述相機單位A之數目(經設定於透鏡陣列71及73中之複數個影像之數目)之實例及在相位差陣列中設計一相位差步進之一方法。
舉例而言，如圖7中所圖解說明，血液中之氧化血紅蛋白(HbO2)及還原血紅蛋白(Hb)之光譜吸收特性經假定為量測目標。必需量測波長解析度係由光譜特性之峰度判定。在圖7中，水平軸表示一波長，且垂直軸表示一吸收係數。
舉例而言，在藉由HSI量測圖7中所圖解說明之血液中之氧化血紅蛋白(HbO2)及還原血紅蛋白(Hb)之光譜吸收特性時，若必需波長解析度經假定為對接近750nm之還原血紅蛋白(Hb)之一極值偵測，則依據取樣定理需要約25nm之波長解析度(deltalambda)。接著，若假定必需最小波長(lambdamin)係600nm，則一聚焦中心波長(lambdac)係665nm，其係氧化血紅蛋白(HbO2)之吸收極值。依據波長解析度之取樣定理，相位差步進係lambdamin/2=600/2=300nm。
在一傅立葉域中依據取樣定理獲得之波長解析度係(lambdac)2/相位差範圍。由於必需波長解析度係25nm，因此相位差範圍係 (lambdac)2/0.025=(0.665)2/0.025=17.7微米。另外，相位步進之數目(在透鏡陣列71及73中，具有相同所擷取成像區域之影像之數目，換言之，相機單元A之數目)等於或大於相位差範圍/相位差步進=17.7/0.3=59。換言之，一相位差陣列(其中藉由空氣轉化自0nm至17.7微米以300nm之步進形成8×8=64列相位差)及8×8透鏡陣列經組態。
因此，由於相位差藉由空氣轉化而係300nm以便形成此一相位差陣列，在使用具有一折射率n=1.5之一正常透明樹脂材料形成圖5中所圖解說明之物件72b時，自0nm至35.4微米以600nm之步進形成8×8=64個列。
[血液化驗程序]
接下來，將參考圖8之流程圖闡述使用圖1之血液化驗設備之一血液化驗程序。
在步驟S11中，信號處理單元52致使光源32發射光，且將光投射至欲偵測之手臂12之動脈12a及靜脈12b可存在於其中之一區域。
在步驟S12中，沿光入射方向提供於前一列中之陣列71中之每一透鏡使入射光透射作為對應於每一相機單元A之光，使得將入射光轉換成入射於相位差陣列72上之平行光組。
在步驟S13中，相位差陣列72致使具有所添加相位差之光通量相對於每一相機單元A入射於透鏡陣列73上。
在步驟S14中，沿光入射方向提供於後續列中之陣列73中之每一透鏡傳遞自相位差陣列72入射之各別光通量以便使其在成像元件陣列74上成像。
在步驟S15中，偵測成像元件陣列74之每一像素中之干涉影像之光接收位準，且以相機單元A為單位將係一偵測結果之一像素輸出輸出至信號處理單元52。
在步驟S16中，信號處理單元52基於自成像元件陣列74供應之以相機單元A為單位之像素信號而產生以像素為單位構成干涉圖之資料。
在步驟S17中，信號處理單元52對作為一干涉圖經獲得之資料執行快速傅立葉變換(FFT)，並產生經組態有每一像素之光譜之資料的高光譜成像(HSI)資料立方體。
在步驟S18中，信號處理單元52自係分光光譜資料之HSI資料立方體提取動脈部分及靜脈部分之分光光譜，分析血液中之預定成份，及在顯示單元33上顯示分析值作為測試結果。HSI可取決於欲分析之內容而改變分析目標係動脈血液還是靜脈血液，或是否使用兩種資料。舉例而言，信號處理單元52基於動脈部分之分光光譜資料而偵測血液中之氧濃度及脂質位準，基於靜脈部分之分光光譜資料而偵測血液葡萄糖位準及類似物，及在顯示單元33上顯示所偵測值作為一分析結果。
由於可能藉助藉由上述程序對干涉影像執行快速傅立葉變換來獲得分光光譜，因此不存在諸如一光譜濾光器之能量損失，且變得可能實現高敏感度之一HSI。另外，由於此一組態並不需要一大輸出之一光源，因此可能使整個設備之組態小型化。此外，由於可能以高敏感度同時擷取影像中之分光光譜資料及所有像素，因此可能在不使用一特殊材料及一移動單元之情況下藉由一不昂貴組態實現藉由HSI擷取一移動影像。
[關於製造方法]
接下來，將參考圖9之流程圖闡述相位差陣列72之一製造方法。
在步驟S31中，如在圖10中之一狀態B中所圖解說明，藉由濺鍍於玻璃基板101(在圖10中之一狀態A中所圖解說明)之上部表面上來形成一鉻Cr層102。
在步驟S32中，如在圖10中之一狀態C中所圖解說明，一抗蝕劑層103形成於鉻Cr層102之上部表面上。
在步驟S33中，如在圖10中之一狀態D中所圖解說明，藉由曝光及顯影，形成判定上文所提及若干相機陣列之數值孔徑(數值孔徑(NA)或一F值)之一圓形孔隙形狀之開口104-1至104-4。此外，圖解說明四個開口104-1至104-4之情形之實例，但其僅係一實例，且在下文中，將闡述四個開口104-1至104-4之情形。
在步驟S34中，如在圖10中之一狀態E中所圖解說明，藉由乾式蝕刻使鉻Cr層102經受一轉印加工(transfer machining)，以便形成開口104'-1至104'-4。另外，此後，未予以圖解說明，將抗蝕劑層103移除。
在步驟S35中，如在圖10中之一狀態F中所圖解說明，用於在背部程序中之裝置保護，形成一氧化矽膜105及類似物。
在步驟S36中，如在圖10中之一狀態G中所圖解說明，將玻璃基板101倒置。此外，如在圖10中之一狀態H中所圖解說明，在玻璃基板101之背部表面上形成一抗蝕劑層106。此外，使用一灰階比例光罩(灰階光罩)使抗蝕劑層106曝光。關於藉由灰階比例光罩進行曝光，請參見申請人之日本專利第429643號。
在步驟S37中，如在圖10中之一狀態I中所圖解說明，藉由顯影在抗蝕劑層106中形成突出部106a至106d。
在步驟S38中，如在圖10中之一狀態J中所圖解說明，藉由乾式蝕刻在玻璃基板上形成對應於物件72b之突出部101a至101d。此後，若將氧化物膜105移除，則相位差陣列72完成。換言之，突出部101a至101d形成為圖5中之半圓形物件72b。
此外，在使用一永久抗蝕劑之情形中，在步驟S37中，當在抗蝕劑層106中形成階部106a至106d時，程序終止，且跳過步驟S38之程 序。換言之，在此情形中，突出部106a至106d形成為圖5中之一半圓形物件72b。
藉由以上程序，由於可在不使用一特殊材料之情況下在一半導體程序中處理相位差陣列72，可能實現相機陣列51之一成本降低。此外，由於可能藉由成像元件中之區域劃分藉由在一共同成像元件上形成陣列結構來處理一信號，因此成像元件可實質上係一單個元件，因此其可能實現成本降低，及處理速度之一增加。
另外，在上文中，已作出關於應用於藉助使用藉由HSI資料立方體獲得之分光光譜資料來偵測諸如氧濃度、脂質位準及血液葡萄糖位準之成份之血液化驗設備之實例之闡述，但只要其可藉由使用分光光譜資料來執行偵測，其亦可應用於其他裝置，舉例而言，其亦可應用於諸如醫療保健、美容、農業、食品衛生及環境量測之各種量測技術。
此外，由於已作出關於其中物件存在於無限遠處之情形之闡述，因此已作出可忽略每一相機單元之視差之闡述，事實上，每一相機單元中發生視差。存在由每一相機單元擷取之一影像係相同之一假定，可能藉由將針對每一相機單元之影像剪下並執行稱作為一XY移位之一視差校正來使用由(舉例而言)相機陣列51之中心附近之相機單元擷取之影像，因此可能改良HSI影像之準確度。
[第一修改方案]
在上文中，已作出關於當物件72b在圖11中經劃分成右部及左部時藉由其提供光學路徑差之實例之闡述，如圖11之上部部分中所圖解說明，除右部分及左部分外，其中提供物件72b之區域及其中不提供物件72b之區域可提供於上部部分及下部部分中，或沿一傾斜方向提供於右部分、左部分、上部分及下部分中。
此外，如圖11之下部部分中所圖解說明，其中不提供物件72b'之 一區域可經設定於中心部分中以便在每一相機單元A中提供呈一圓柱形形狀之物件72b'。
[第二修改方案]
在上文中，已作出關於藉由相機陣列51僅獲取HSI之實例之闡述，但如圖12之右部分中所圖解說明，一RGB彩色濾光器161可經設定用於相機單元中之一者，因此可能藉由色彩插補產生一紅色影像、一綠色影像及一藍色影像以便擷取一一般彩色影像。在此情形中，在相位差陣列72中，在對應相機單元A之區域中，如圖12之左部分中所圖解說明，非相位差陣列151經組態，其中不提供物件72b使得整個區域中不發生相位差。另外，在圖12之左上部分中，圖解說明左下部分中之相位差陣列72之剖面AB。此外，經指派至每一正方形之編號係相機單元A之一識別編號。
另外，成像元件陣列74中之除其中提供非相位差陣列151之區域外之區域用於獲得HSI資料立方體之程序，且其中提供非相位差陣列151之區域用於產生一彩色影像之程序。
藉助此組態，變得可能在相同成像區域中同時獲得彩色影像及HSI資料立方體，且使用該彩色影像及該HSI同時將其疊加。此外，期望彩色影像在相機陣列51之中心之附近。
此外，如圖13之左部分中所圖解說明，一非相位差陣列171提供於用於產生沿水平方向及垂直方向係相機單元之區域之2×2倍之區域之一彩色影像的一區域中，如圖13之右部分中所圖解說明，可提供相同大小之一彩色濾光器181。在此情形中，可能產生HSI資料立方體同時產生VGA(640×480個像素)之一影像。甚至在此情形中，期望彩色影像在相機陣列51之中心之附近。此外，彩色濾光器可係除RGB三種色彩外之一者，且其亦可能擷取僅含有照度之單色影像。此外，若SXGA(1280×960個像素)之像素之數目視需要分配，則可能提供一 HD品質之一一般彩色影像。
[第三修改方案]
已作出關於獲取HSI資料立方體或HSI資料立方體及彩色影像之實例之闡述，且各別相機單元提供於相機陣列51中同時各別端沿水平方向及垂直方向分離，但作為相機單元之立體相機提供於各別端中，因此可能獲得包含關於相機單元中之以像素為單位之深度距離之深度資訊之一所謂深度影像。此使得可同時獲得物件之光譜資訊及深度資訊。
更具體而言，如由圖14中之箭頭所圖解說明，組態方式係如下：相對於相位差，相位差陣列72中之物件72b之厚度D連續且依序沿水平方向向右方改變。此使得可自單色影像之間的視差獲得一深度影像，該等單色影像係由對應於存在於圖14之右端部分中之相位差陣列72R之相機模組A及對應於存在於下一列左端部分中之相位差陣列72L之相機模組A獲得。另外，若相位差陣列72R及相位差陣列72L之高度約為厚度D，則其彼此毗鄰，且因此相位差之改變之量實質上較小。因此，視差對深度距離之影響極其小。另外，以此一方式使用在對相位差陣列72R及72L執行視差校正之前的影像來獲得深度影像係合乎常情的。
[第四修改方案]
在上文中，已作出關於同時使HSI影像及深度影像成像之實例之闡述，但其可能獲得偏光資訊。
換言之，如圖15之下部中心部分中所圖解說明，一偏光器陣列201提供於相位差陣列72與透鏡陣列73之間，因此可能獲得偏光資訊。
更具體而言，如圖15之左上部分中所圖解說明，當相機單元A經設定成一正方形形狀時，如圖15之中心部分中所圖解說明，係相同光 學路徑之相位差陣列72經設定成以2×2件之一範圍為單位。
此外，如圖15之右上部分中所圖解說明，在偏光器陣列201中，相差45度之偏光器安置於存在於係相同光學路徑之相位差陣列72之區域中之2×2相機單元。
一般而言，在偏光器中，用於表示偏光狀態之斯托克斯(Stokes)參數或瓊斯(Jones)向量係藉由分析四個定向之偏光分量來獲得。因此，藉由(舉例而言)信號處理單元52，基於關於係相同光學路徑之相位差陣列72之區域中之四個定向之偏光器之相機單元之資訊，獲得每一像素之斯托克斯參數或瓊斯向量，因此可能獲得以像素為單位之偏光狀態。
若相機單元A之大小係一QVGA像素，則由一一般滾壓程序形成之偏光板經切割成相機單元區域之大小，諸如約一1mm正方形之大小，且切割板之定向改變，因此可能實現圖15中所圖解說明之組態。
藉助此組態，變得可能同時獲得並疊加包含分光光譜、深度影像及偏光影像之HSI影像。
然而，上文所闡述之系列程序可藉由硬體執行，但亦可藉由軟體執行。當系列程序由軟體執行時，構成軟體之程式經安裝於一專用硬體內建式電腦，或(舉例而言)能夠藉由自記錄媒安裝各種程式體來執行各種功能之一通用個人電腦中。
圖16係圖解說明一通用個人電腦之一組態實例之一圖式。一中央處理單元(CPU)1001內建至個人電腦中。CPU 1001透過一匯流排1004連接至一輸入及輸出介面1005。一唯讀記憶體(ROM)1002及一隨機存取記憶體(RAM)1003連接至匯流排1004。
包含使用者藉以輸入操作命令之諸如一鍵盤及一滑鼠之輸入裝置之一輸入單元1006、在一顯示裝置上輸出由程序所產生之處理操作螢幕及影像之輸出單元1007、包含儲存程式及各種類型之資料之一硬 式磁碟機之一儲存單元1008，及包含透過由網際網路表示之一網路執行一通信程序之一區域網路(LAN)配接器之一通信單元1009連接至輸入及輸出介面1005。此外，讀取及寫入資料至一可抽換媒體1011(諸如一磁碟(包含一軟性磁碟)、一光碟(包含一光碟-唯讀記憶體(CD-ROM))，及一數位多功能碟(DVD)、一磁光碟(包含一迷你光碟(MD))，或一半導體記憶體)之一磁碟機1010連接至輸入及輸出介面1005。
CPU 1001根據儲存於ROM 1002中之程式或自可抽換媒體1011(諸如磁碟、光碟、磁光碟，或半導體記憶體)讀取且安置於儲存單元1008中且自儲存單元1008讀取並載入於RAM 1003中之程式執行各種程序。RAM 1003適當地儲存CPU 1001執行各種程序所需之資料及類似物。
在如上文所闡述經組態之電腦中，藉助CPU 1001透過輸入及輸出介面1005及匯流排1004將(舉例而言)儲存於儲存媒體1008中之程式載入於RAM 1003上並執行該程式來執行上文所闡述之一系列程序。
電腦(CPU 1001)執行之程式可藉由記錄於(舉例而言)作為套裝媒體或類似物之可抽換媒體1011上而提供。此外，程式可透過一有線或無線傳輸媒體(諸如一區域網路、網際網路或數位衛星廣播)提供。
在電腦中，程式可藉由在磁碟機1010中安裝可抽換媒體1011來透過輸入及輸出介面1005而安裝於儲存單元1008中。另外，程式可藉由通信單元1009接收並透過一有線或一無線傳輸媒體安裝於儲存單元1008中。另一選擇係，程式可提前安裝於ROM 1002或儲存單元1008中。
另外，電腦執行之程式可係其中按本說明書中所闡述之次序以時間順序執行程序之程式，或可係其中並行或在諸如當存在一呼叫時之一必需時間處執行程序之一程式。
在本說明書中，一系統係指複數個組件(裝置或模組(組件)及類似物)之集合，且所有組件是否皆在相同殼體中無關緊要。因此，經容納於單獨個體且透過一網路連接之複數個裝置及包含容納於一個殼體中之複數個模組之一個裝置皆係系統。
另外，本技術之實施例並不限於上文所闡述之實施例，且各種修改在不背離本技術之精神之一範疇中係可能的。
舉例而言，舉例而言，本技術可採用其中一個功能由欲處理之複數個裝置透過網路共用之雲端計算組態。
此外，對上文所闡述流程圖中所闡述之每一步驟可藉由由複數個裝置共用以及藉由一個裝置來執行。
此外，當一個步驟含有複數個程序時，包含於該一個步驟中之複數個程序可藉由由複數個裝置共用以及藉由一個裝置來執行。
另外，本技術可具有以下組態。
(1)一種成像裝置，其包括：一相位差陣列，其具有複數個元件，其中該相位差陣列經組態以為包含於複數個光束組中之至少某些光束組內之光提供不同光學路徑；及一成像元件陣列，其包含複數個成像元件，其中該等成像元件中之至少一者經組態以接收來自該相位差陣列之該等光束組中之一者。
(2)如(1)或(2)之成像裝置，其進一步包括：一物鏡陣列，其中該物鏡陣列包含複數個物鏡，且其中該物鏡陣列經組態以將該複數個光束組提供至該相位差陣列。
(3)如(2)之成像裝置，其中由該物鏡陣列提供之該複數個光束組係圓柱形平行光束。
(4)如(1)至(3)中任一項之成像裝置，其中該相位差陣列之該等 元件中之至少某些元件經組態以在入射於該元件之一第一部分上之一光束之一第一部分與入射於該元件之一第二部分上之該光束之一第二部分之間產生一光學路徑差。
(5)如(4)之成像裝置，其中針對該相位差陣列之該等元件中之該等至少某些元件，該元件之該第一部分之一厚度不同於該元件之該第二部分之一厚度。
(6)如(5)之成像元件，其中該元件之該第一部分具有一半圓形區域。
(7)如(5)之成像裝置，其中該元件之該第一部分具有一圓柱形區域。
(8)如(5)之成像裝置，其中該元件之該第一部分之該厚度自該相位差陣列之一第一端處之一元件至該相位差陣列之一第二端處之一元件增加。
(9)如(1)至(8)中任一項之成像裝置，其進一步包括：一偏光器陣列，其中該偏光器陣列包含彼此相差至少45度之四個不同類型之偏光器。
(10)如(1)至(9)中之任一者之成像裝置，其進一步包括：包含複數個成像透鏡之一成像透鏡陣列，其中該成像透鏡陣列定位於該相位差陣列與該成像元件陣列之間。
(11)如(10)之成像裝置，其中該成像透鏡陣列之該等成像透鏡使該複數個光束組成像至該等成像元件中之至少某些成像元件上。
(12)如(1)至(11)中之任一者之成像裝置，其中該等成像元件中之每一者包含複數個像素。
(13)如(1)至(12)中任一者之成像裝置，其中來自一經成像物件之一第一區域之光包含於該等光束組中之一第一者中，且其中來自該經成像物件之該第一區域之光包含於該等光束組中之一第二者中。
(14)一種偵測設備，其包括：一連接結構；一光源，其中該光源連接至該連接結構；一外殼，其中該外殼連接至該連接結構，且其中該外殼包含：具有複數個元件之一相位差陣列，其中該相位差陣列經組態以為包含於複數個光束組中之至少某些光束組內之光提供不同光學路徑；一成像元件陣列，其包含複數個成像元件，其中該等成像元件中之至少一者經組態以接收來自該相位差陣列之該等光束組中之一者；一顯示器，其中該顯示器連接至該連接結構，且其中該顯示器可操作以顯示自由該成像元件陣列提供之資料產生之偵測資訊。
(15)如(14)之偵測設備，其進一步包括：一物鏡陣列，其中該物鏡陣列包含複數個物鏡，且其中該物鏡陣列經組態以將該複數個光束組提供至該相位差陣列。
(16)如(15)之偵測設備，其中由該物鏡陣列提供之該複數個光束組係圓柱形平行光束。
(17)如(14)至(16)中任一項之偵測設備，其中該相位差陣列之該等元件中之至少某些元件經組態以在入射於該元件之一第一部分上之一光束之一第一部分與入射於該元件之一第二部分上之該光束之一第二部分之間產生一光學路徑差。
(18)如(17)之偵測設備，其中針對該相位差陣列之該等元件中之至少某些元件，該相位差陣列之該元件之該第一部分之一厚度不同於該相位差陣列之該元件之該第二部分之一厚度。
(19)如(18)之偵測設備，其中該元件之該第一部分具有一半圓形區域。
(20)如(18)之偵測設備，其中該元件之該第一部分具有一圓柱形區域。
(21)如(18)之偵測設備，其中該元件之該第一部分之一厚度自該相位差陣列之一第一端處之一元件至該相位差陣列之一第二端處之 一元件增加。
(22)如(14)至(21)中任一項之偵測設備，其中該外殼進一步包含：一偏光器陣列，其中該偏光器陣列包含彼此相差至少45度之四個不同類型之偏光器。
(23)如(14)至(22)中任一項之偵測設備，其中該連接結構係一皮帶。
(24)一種用於偵測一物理性質之方法，其包括：發射光至一物件上；在包含於一相位差陣列中之複數個相位差元件處接收來自該物件之光，其中該等相位差元件中之至少某些相位差元件自入射於該等相位差元件上之該光產生一相位差；在一成像元件陣列處接收來自該等相位差元件之光；顯示基於該成像元件陣列之輸出信號而自高光譜成像(HIS)資料獲得之資訊。
(25)一種成像裝置，其包含：一成像元件陣列，其擷取一相同成像區域作為複數個單位影像；及一相位差陣列，其在由該成像元件陣列擷取之該複數個單位影像之各別成像區域之一部分中造成各別不同光學路徑差。
(26)如(25)之成像裝置，其中該相位差陣列包含一濾光器，該濾光器針對該等各別成像區域造成呈一半圓形形狀之該等光學路徑差，且其中該等光學路徑差係針對該複數個單位影像之該等各別成像區域不同。
(27)如(25)或(26)之成像裝置，其中其中構成該相位差陣列之一濾光器在欲量測之一波長範圍中具有足夠小折射率色散，或係具有45度入射角之一反射類型。
(28)如(25)至(27)中任一項之成像裝置， 其中該成像元件陣列擷取由該相位差陣列針對該等各別成像區域造成之影像作為干涉影像。
(29)如(28)之成像裝置，進一步包含一信號處理單元，其在由該成像元件陣列針對該等各別成像區域擷取之該等各別干涉影像之相同位置處自像素之輸出資料產生一干涉圖，並藉由對該干涉圖執行傅立葉變換而將該等各別像素之光譜特性計算為高光譜成像(HSI)資料立方體。
(30)如(29)之成像裝置，其中該相位差陣列之一相位差經設定以便沿連續配置之該等成像區域之一預定方向單調地增加或單調地減少，且其中該信號處理單元藉由沿該相位差之該預定方向使用在一端處之一成像區域之一影像及在另一端處之一成像區域之一影像作為一立體影像來產生一深度影像。
(31)如(25)至(30)中任一項之成像裝置，其中該成像元件陣列之各別成像區域中之光學元件以一晶圓級形成，其中一前一列中之一透鏡陣列、一相位差陣列及一後續列中之一透鏡陣列經定義為該等光學元件，且其中該成像裝置進一步包含經組態由該等光學元件及該成像元件陣列之一相機陣列。
(32)如(31)之成像裝置，其中該成像元件陣列包含用於擷取由一RGB彩色濾光器產生之一單色影像或一影像之一單位影像之至少一或多個成像元件區域，該單位影像不具有一相位差且並非一干涉影像。
(33)如(32)之成像裝置，其中該成像元件區域係該高光譜成像(HSI)資料立方體之該單位 影像之該成像區域的4n(n係1或更大之一整數)倍。
(34)如(25)至(33)中任一項之成像裝置，其中一組四個定向之偏光器相對於該相機陣列經配置用於該相位差陣列中之各別四個成像區域，且其中該信號處理單元基於該一組偏光器之該等成像區域之像素信號而計算該單位影像中之每一影像點之一斯托克斯參數或一瓊斯向量。
(35)一種一成像裝置之成像方法，該成像裝置包含擷取一相同成像區域作為複數個單位影像之一成像元件陣列，及在由該成像元件陣列擷取之該複數個單位影像之各別成像區域之一部分中造成各別不同光學路徑差之一相位差陣列，該方法致使該成像元件陣列擷取該相同成像區域作為該複數個單位影像，且致使該相位差陣列在由該成像元件陣列擷取之該複數個單位影像之各別成像區域之一部分中造成該等各別不同光學路徑差。
熟習此項技術者應理解，可取決於設計要求及其他因素作出各種修改、組合、子組合及變更，且其屬隨附申請專利範圍及其等效內容之範疇內。
72‧‧‧相位差陣列
72a‧‧‧光屏蔽部分
74‧‧‧成像元件陣列
A(1)‧‧‧相機單元
A(2)‧‧‧相機單元
A(3)‧‧‧相機單元
A(mn)‧‧‧相機單元
A(mn-n+1)‧‧‧相機單元
A(n)‧‧‧相機單元
p(1)‧‧‧像素
p(2)‧‧‧像素
p(3)‧‧‧像素
p(mn)‧‧‧像素

Claims (24)

  1. 一種成像裝置，其包括：一相位差陣列，其具有複數個相位差元件，該複數個相位差元件經組態以提供光之多個不同光學路徑，其等被提供作為同時傳輸穿過該相位差陣列之複數個光束組，其中該複數個相位差元件包含一第一相位差元件及一第二相位差元件，該第一相位差元件經組態以在入射於該第一相位差元件之一第一部分上之該複數個光束組之一第一光束組之一第一部分與入射於該第一相位差元件之一第二部分上之該第一光束組之一第二部分之間產生一第一光學路徑差，該第二相位差元件經組態以在入射於該第二相位差元件之一第一部分上之該複數個光束組之一第二光束組之一第一部分與入射於該第一相位差元件之一第二部分上之該第二光束組之一第二部分之間產生一第二光學路徑差；及一成像元件陣列，其包含複數個成像元件，其中該複數個成像元件包含一第一成像元件及一第二成像元件，該第一成像元件經組態以接收經傳輸穿過該相位差陣列之該第一相位差元件之該第一光束組，該第二成像元件經組態以接收經傳輸穿過該相位差陣列之該第二相位差元件之該第二光束組。
  2. 如請求項1之成像裝置，其進一步包括：一物鏡陣列，其中該物鏡陣列包含複數個物鏡，且其中該物鏡陣列經組態以將該複數個光束組提供至該相位差陣列。
  3. 如請求項2之成像裝置，其中由該物鏡陣列提供之該複數個光束組係多個圓柱形平行光束。
  4. 如請求項1之成像裝置，其中對於該第一相位差元件及/或該第二相位差元件，該相位差元件之該第一部分之一厚度不同於該相位差元件之該第二部分之一厚度。
  5. 如請求項4之成像裝置，其中該相位差元件之該第一部分具有一半圓形區域。
  6. 如請求項4之成像裝置，其中該相位差元件之該第一部分具有一圓柱形區域。
  7. 如請求項4之成像裝置，其中該相位差陣列中之該複數個相位差元件之多個個別(individual)相位差元件具有該第一部分之多個厚度，該等厚度自該相位差陣列之一第一端處之一相位差元件至該相位差陣列之一第二端處之一相位差元件增加。
  8. 如請求項1之成像裝置，其進一步包括：一偏光器陣列，其中該偏光器陣列包含彼此相差至少45度之四個不同類型之偏光器。
  9. 如請求項1之成像裝置，其進一步包括：一成像透鏡陣列，其包含複數個成像透鏡，其中該成像透鏡陣列定位於該相位差陣列與該成像元件陣列之間。
  10. 如請求項9之成像裝置，其中該成像透鏡陣列之該複數個成像透鏡經組態以使傳輸穿過該相位差陣列之該複數個光束組聚焦至該等成像元件中之至少某些成像元件上。
  11. 如請求項1之成像裝置，其中該複數個成像元件中之每一者包含複數個像素。
  12. 如請求項1之成像裝置，其中來自一經成像物件之一第一區域之光係包含於該複數個光束組中之一第一者中，且其中來自該經成像物件之該第一區域之光係包含於該複數個光束組中之一第二者中。
  13. 如請求項1之成像裝置，其中該複數個相位差元件經配置在一個二維陣列中。
  14. 一種偵測設備，其包括：一連接結構；一光源，其中該光源連接至該連接結構；一外殼，其中該外殼連接至該連接結構，且其中該外殼包含：一相位差陣列，其具有複數個相位差元件，該複數個相位差元件經組態以提供光之多個不同光學路徑，其等被提供作為同時傳輸穿過該相位差陣列之複數個光束組，其中該複數個相位差元件包含一第一相位差元件及一第二相位差元件，該第一相位差元件經組態以在入射於該第一相位差元件之一第一部分上之該複數個光束組之一第一光束組之一第一部分與入射於該第一相位差元件之一第二部分上之該第一光束組之一第二部分之間產生一第一光學路徑差，該第二相位差元件經組態以在入射於該第二相位差元件之一第一部分上之該複數個光束組之一第二光束組之一第一部分與入射於該第一相位差元件之一第二部分上之該第二光束組之一第二部分之間產生一第二光學路徑差；一成像元件陣列，其包含複數個成像元件，其中該複數個成像元件包含一第一成像元件及一第二成像元件，該第一成像元件經組態以接收經傳輸穿過該相位差陣列之該第一相位差元件之該第一光束組，該第二成像元件經組態以接收經傳輸穿過該相位差陣列之該第二相位差元件之該第二光束組；及一顯示器，其中該顯示器連接至該連接結構，且其中該顯示器可操作以顯示從由該成像元件陣列提供之資料所產生之偵測資訊。
  15. 如請求項14之偵測設備，其進一步包括：一物鏡陣列，其中該物鏡陣列包含複數個物鏡，且其中該物鏡陣列經組態以將該複數個光束組提供至該相位差陣列。
  16. 如請求項15之偵測設備，其中由該物鏡陣列提供之該複數個光束組係多個圓柱形平行光束。
  17. 如請求項14之偵測設備，其中對於該第一相位差元件及/或該第二相位差元件，該相位差元件之該第一部分之一厚度不同於該相位差元件之該第二部分之一厚度。
  18. 如請求項17之偵測設備，其中該相位差元件之該第一部分具有一半圓形區域。
  19. 如請求項17之偵測設備，其中該相位差元件之該第一部分具有一圓柱形區域。
  20. 如請求項17之偵測設備，其中該相位差陣列中之該複數個相位差元件之多個個別相位差元件具有該第一部分之多個厚度，該等厚度自該相位差陣列之一第一端處之一相位差元件至該相位差陣列之一第二端處之一相位差元件增加。
  21. 如請求項14之偵測設備，其中該外殼進一步包含：一偏光器陣列，其中該偏光器陣列包含彼此相差至少45度之四個不同類型之偏光器。
  22. 如請求項14之偵測設備，其中該連接結構係一皮帶。
  23. 如請求項14之偵測設備，其中該複數個相位差元件經配置在一個二維陣列中。
  24. 一種用於偵測一物理性質之方法，其包括：發射光至一物件上；在包含於一相位差陣列中之複數個相位差元件處接收來自該物件之光，其中該複數個相位差元件經組態以提供所接收之光之多個不同光學路徑，該等光學路徑同時傳輸穿過該相位差陣 列，其中該複數個相位差元件包含一第一相位差元件及一第二相位差元件，該第一相位差元件經組態以在入射於該第一相位差元件之一第一部分上之一光束之一第一部分與入射於該第一相位差元件之一第二部分上之該光束之一第二部分之間產生一第一光學路徑差，該第二相位差元件經組態以在入射於該第二相位差元件之一第一部分上之一光束之一第一部分與入射於該第一相位差元件之一第二部分上之該光束之一第二部分之間產生一第二光學路徑差；在一成像元件陣列處接收來自該第一相位差元件及該第二相位差元件之光；及顯示基於該成像元件陣列之多個輸出信號而自高光譜成像(HIS)資料獲得之資訊。
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