本技術(shù)涉及一種成像裝置和方法，并且尤其涉及能夠在不具有移動(dòng)單元的情況下實(shí)現(xiàn)高靈敏度的高光譜成像(HSI)的成像裝置和方法。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求享有2014年6月26日遞交的日本優(yōu)先權(quán)專(zhuān)利申請(qǐng)JP2014-131808的權(quán)益，該專(zhuān)利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文中。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，在除了由諸如普通照相機(jī)的成像裝置處理的紅、綠和藍(lán)(RGB)三種原色以外具有數(shù)量增加的譜段的多波段成像當(dāng)中，特別是針對(duì)每個(gè)像素獲得連續(xù)的光譜信息的高光譜成像(下文中，也簡(jiǎn)稱(chēng)作HSI)已引起關(guān)注。

能夠從通過(guò)HSI捕獲的圖像中以像素為單位獲得窄波段的光譜信息，因而能夠?qū)σ粋€(gè)圖像內(nèi)的各個(gè)區(qū)域進(jìn)行光譜分析，并實(shí)現(xiàn)物體的規(guī)格、變更和狀態(tài)變化的可視化等。HSI應(yīng)用領(lǐng)域的示例包括醫(yī)療保健、環(huán)境、食品安全、農(nóng)業(yè)、軍事等。

作為以往HSI的第一種方法，提出了如下方法：來(lái)自被攝體的光由狹縫剪切，由在垂直于該狹縫的縱向的方向上的被稱(chēng)為棱鏡或光柵的分散元件分散，并由諸如圖像傳感器(包括電荷耦合器件(CCD)和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS))的成像元件記錄，以掃描該狹縫。

作為以往HSI的第二種方法，提出了如下方法：通過(guò)聲光可調(diào)濾波器(AOTF)分散來(lái)自光源的光以照射被攝體并掃描波長(zhǎng)，因而能夠順序獲取每個(gè)波長(zhǎng)的反射圖像。

此外，作為以往HSI的第三種方法，提出了如下方法：在成像元件正上方形成針對(duì)各個(gè)像素差別地間隔開(kāi)的法布里-珀羅鏡，并因而形成各個(gè)法布里-珀羅鏡用以執(zhí)行窄帶的分散的間隔，從而進(jìn)行準(zhǔn)確的控制(參見(jiàn)非專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。

此外，作為以往HSI的第四種方法，提出了如下方法：在無(wú)焦物鏡的光瞳面的一半?yún)^(qū)域中形成相位調(diào)制鏡，并且對(duì)通過(guò)移位掃描該鏡所獲得的干涉圖進(jìn)行傅里葉變換，以獲得每個(gè)圖像點(diǎn)的分光光譜(參見(jiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。

此外，作為以往HSI的第五種方法，提出了空間地執(zhí)行第四方法中的時(shí)間相位調(diào)制(參見(jiàn)非專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。

換言之，在第五種方法中，通過(guò)微透鏡陣列(MLA)形成復(fù)眼圖像，在圖像平面上設(shè)置由雙折射材料制成的棱鏡(諾瑪斯基棱鏡)，并且根據(jù)棱鏡的厚度控制P偏光分量與S偏光分量之間的光路差，使得能夠?qū)庵匦鲁上癫⑵溆涗浽诔上裨小?/p>

在各個(gè)MLA中記錄具有不同相位差的干涉圖像(單個(gè)眼圖像)，并且針對(duì)單個(gè)眼圖像中的每個(gè)圖像點(diǎn)獲得干涉圖(每個(gè)單個(gè)眼圖像的相同點(diǎn)處的輸出值相對(duì)于添加的相位差)，并對(duì)其進(jìn)行傅里葉變換，因而能夠獲得每個(gè)圖像點(diǎn)的分光光譜，換言之，能夠獲得HSI數(shù)據(jù)立方。

引用列表

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本專(zhuān)利第5078004號(hào)

非專(zhuān)利文獻(xiàn)

非專(zhuān)利文獻(xiàn)1：

SPIE Vol.8613,861314-1,A Snapshot Multispectral Imager with Integrated,Tiled Filters and Optical Duplication,B.Geelen等

非專(zhuān)利文獻(xiàn)2：2012/Vol.20,No.16/OPTICS EXPRESS 17985,Compact real-time birefringent imaging spectrometer,M.W.Kudenov等

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問(wèn)題

通過(guò)使用上述第一種方法，HSI可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，然而，被稱(chēng)作狹縫掃描的驅(qū)動(dòng)單元本身將成為失敗的原因。由于狹縫掃描難以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)圖像的HSI。此外，由于通過(guò)分散元件針對(duì)各波長(zhǎng)分散能量，輸入至成像元件的一個(gè)像素的能量變?nèi)?，并且系統(tǒng)的靈敏度低，使得需要具有大輸出的寬波段光源。此外，掃描方向上的空間分辨率被狹縫的寬度平均化，并且這限制速率。

此外，通過(guò)使用第二種方法，HSI可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，并且通過(guò)AOTF電驅(qū)動(dòng)波長(zhǎng)掃描，使得不存在機(jī)械移動(dòng)單元，但由于其涉及波長(zhǎng)掃描，因而難以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)圖像的HSI。此外，由于在不同的時(shí)間捕獲各波長(zhǎng)的光譜圖像，因而難以確保光譜圖像的同步。另外，由于通過(guò)AOTF對(duì)寬波段波長(zhǎng)的光源進(jìn)行譜提取，每一光譜波長(zhǎng)的功率很弱，并且系統(tǒng)靈敏度因而很低。

以往的第一和第二方法的HSI已經(jīng)被商品化為光譜儀，但甚至包括照明裝置的整個(gè)系統(tǒng)尺寸變大，因而便攜性不好并且昂貴。

此外，由于在半導(dǎo)體工藝中形成第三方法的HSI所需的組件，因而存在諸如使得裝置小型化和降低成本的優(yōu)點(diǎn)。然而，由于法布里-珀羅鏡是反射型窄波段光譜濾波器系統(tǒng)，當(dāng)波長(zhǎng)分辨率增加(即，執(zhí)行窄波段分散)時(shí)，光利用效率低并且因而寬波段光源需要具有大的輸出，使得整體上難以實(shí)現(xiàn)小型化。

在第四種方法中，存在光利用效率高并使用濾波器方法之外的方法的示例。因此，首先，由于使用干涉圖像，能量損耗低且效率高，因而不需要具有高輸出的光源。第二，在原理上確保用于同時(shí)獲得最終獲得的各個(gè)波長(zhǎng)的光譜圖像的構(gòu)造。第三，能夠通過(guò)使鏡的移位范圍變大來(lái)容易地降低波長(zhǎng)分辨率。第四，由于不必使用特殊材料，因而能夠以低成本制造該構(gòu)造。

然而，在第四種方法中，由于必需移位鏡，因而難以獲得運(yùn)動(dòng)圖像。

此外，與上述第四種方法類(lèi)似，在第五種方法中，首先，由于使用干涉圖像，能量損耗低且效率高，因而不需要具有高輸出的光源。此外，第二，在原理上確保用于同時(shí)獲得最終獲得的各個(gè)波長(zhǎng)的光譜圖像的構(gòu)造。由于不存在移動(dòng)單元，因而存在如下優(yōu)點(diǎn)：不存在變成失敗的原因的部分。

然而，使用由雙折射材料制成的棱鏡形成相位差，并且材料是特殊的，因而對(duì)于半導(dǎo)體工藝應(yīng)用利用特殊材料的棱鏡成型處理很難。結(jié)果，成本增加。

換言之，第四種和第五種方法使得能夠通過(guò)對(duì)干涉圖像執(zhí)行傅里葉變換并遵循原則上廣泛地使用于有機(jī)材料的組分分析的FT-IR裝置(傅里葉變換紅外光譜儀)來(lái)獲得HSI數(shù)據(jù)立方，因而存在可靠的精良算法。

然而，在第五種方法中，由于必需使用被稱(chēng)為雙折射材料的特殊材料，因而成本增加。

鑒于這種情形提出了本技術(shù)。根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施方式，通過(guò)對(duì)干涉圖像執(zhí)行傅里葉變換而不使用濾波器，特別是利用不需要移動(dòng)單元或特殊材料的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)用于提取光譜圖像的方法，并且這可以采用能夠以相對(duì)低的成本實(shí)施的半導(dǎo)體工藝。

問(wèn)題的解決方案

根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一種實(shí)施方式，提供了一種成像裝置，包括：具有多個(gè)元件的相位差陣列，其中，所述相位差陣列被配置成針對(duì)多個(gè)光束集中的至少一些內(nèi)所包括的光提供不同的光路，以及包括多個(gè)成像元件的成像元件陣列，其中，所述成像元件中的至少一個(gè)被配置成從所述相位差陣列接收所述光束集之一。

根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的其它實(shí)施方式，提供了一種檢測(cè)設(shè)備，所述檢測(cè)設(shè)備包括連接結(jié)構(gòu)、光源和外殼。所述光源和所述外殼連接至所述連接結(jié)構(gòu)。所述外殼包括具有多個(gè)元件的相位差陣列，其中，所述相位差陣列被配置成針對(duì)多個(gè)光束集中的至少一些內(nèi)所包括的光提供不同的光路。所述外殼還包括包含多個(gè)成像元件的成像元件陣列，其中，所述成像元件中的至少一個(gè)被配置成從所述相位差陣列接收所述光束集之一。另外，所述檢測(cè)設(shè)備包括顯示器，其中，所述顯示器連接至所述連接結(jié)構(gòu)，并且其中，所述顯示器可操作用于顯示根據(jù)由所述成像元件陣列所提供的數(shù)據(jù)生成的檢測(cè)信息。

根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的又一其它實(shí)施方式，提供了一種用于檢測(cè)物理屬性的方法，所述方法包括：將光發(fā)射至被攝體上，在相位差陣列中所包括的多個(gè)相位差元件處接收來(lái)自被攝體的光，其中，所述相位差元件中的至少一些根據(jù)入射在所述相位差元件上的光生成相位差，在成像元件陣列處接收來(lái)自所述相位差元件的光，并且基于所述成像元件陣列的輸出信號(hào)顯示根據(jù)高光譜成像(HSI)數(shù)據(jù)所獲得的信息。

根據(jù)本技術(shù)的一種實(shí)施方式，通過(guò)成像元件陣列捕獲同一成像區(qū)域作為多個(gè)單元圖像，并且通過(guò)相位差陣列在由成像元件陣列所捕獲的多個(gè)單元圖像的各個(gè)成像區(qū)域的一部分中產(chǎn)生各個(gè)不同的光路差。

根據(jù)本技術(shù)的一種實(shí)施方式的成像裝置可以是單獨(dú)的設(shè)備，或者可以是用于執(zhí)行成像處理的塊。

發(fā)明的有益效果

根據(jù)本技術(shù)的一種實(shí)施方式，能夠捕獲高靈敏度的HSI圖像。

附圖說(shuō)明

圖1是示出采用本技術(shù)的成像裝置的血液測(cè)試設(shè)備的實(shí)施方式的構(gòu)造示例的圖。

圖2是示出血液測(cè)試設(shè)備的構(gòu)造的框圖。

圖3是示出攝像頭陣列的構(gòu)造的圖。

圖4是示出攝像頭陣列的構(gòu)造的圖。

圖5是示出相位差陣列的構(gòu)造的圖。

圖6是示出信號(hào)處理的圖。

圖7是示出用于設(shè)計(jì)攝像頭陣列的方法的圖。

圖8是示出血液測(cè)試處理的流程圖。

圖9是示出相位差陣列的制造過(guò)程的流程圖。

圖10是示出相位差陣列的制造過(guò)程的圖。

圖11是示出作為第一變型的相位差陣列的、另一構(gòu)造示例的圖。

圖12是示出作為第二變型的、用于在成像元件陣列中設(shè)置用于捕獲彩色圖像的區(qū)域的構(gòu)造示例的圖。

圖13是示出第二變型中用于進(jìn)一步擴(kuò)大用于捕獲彩色圖像的區(qū)域的構(gòu)造示例的圖。

圖14是示出作為第三變型的、通過(guò)使用立體圖像來(lái)生成深度圖像的示例的圖。

圖15是示出作為第四變型的、通過(guò)使用四種類(lèi)型的偏光器來(lái)獲得偏光狀態(tài)的示例的圖。

圖16是示出通用個(gè)人計(jì)算機(jī)的構(gòu)造示例的圖。

具體實(shí)施方式

<將本技術(shù)的成像裝置應(yīng)用于血液測(cè)試設(shè)備的示例>

圖1示出了采用本技術(shù)的成像裝置的血液測(cè)試設(shè)備的實(shí)施方式的構(gòu)造示例。圖1的血液測(cè)試設(shè)備11基于由內(nèi)置的成像裝置捕獲的高光譜成像(HSI)對(duì)血管中的血液成分進(jìn)行分析，并且測(cè)量并顯示血液信息，諸如血液中的氧濃度、血脂水平和血糖水平。

更具體地，例如，如圖1的左上部中的外部視圖P1所示，血液測(cè)試設(shè)備11在如同手表一樣沿著作為使用者的人的手臂12佩戴時(shí)使用，以捕獲手臂12內(nèi)的動(dòng)脈12a和靜脈12b的圖像，并且從被捕獲為HSI 31的動(dòng)脈12a和靜脈12b的光譜反射率數(shù)據(jù)中檢測(cè)血液中所包含的成分。

如圖1的右上部所示，血液測(cè)試設(shè)備11包括例如本體31、光源32-1和32-2，顯示單元33以及連接結(jié)構(gòu)，連接結(jié)構(gòu)例如為帶條或帶34的形式。血液測(cè)試設(shè)備11具有如下構(gòu)造，其中，本體31、寬波段光源32-1和32-2(諸如包括近紅外光分量的鹵素?zé)?以及顯示單元33被設(shè)置于帶34上并分別電連接。通過(guò)環(huán)繞手臂12佩戴血液測(cè)試設(shè)備11而將其固定至手臂12上。此外，圖1的右上部為在通過(guò)使用帶34環(huán)繞手臂12佩戴血液測(cè)試設(shè)備11而將其固定至手臂12的狀態(tài)下沿著構(gòu)成手臂12的骨頭的縱向的軸的垂直剖面圖。

HSI本體31包括成像裝置，該成像裝置捕獲HSI，被設(shè)置成在血液測(cè)試設(shè)備11通過(guò)帶34而環(huán)繞佩戴在手臂12上的狀態(tài)下面對(duì)手臂12，并且捕獲由從光源32-1和32-2發(fā)射的光反射在手臂12內(nèi)的動(dòng)脈12a內(nèi)的血液(動(dòng)脈血)和靜脈12b內(nèi)的血液(靜脈血)上而產(chǎn)生的反射圖像。

在這種情況下，本體31捕獲如下圖像：在該圖像中，對(duì)應(yīng)于圖1的左下部中的圖像P11所示的通過(guò)可見(jiàn)光人眼可見(jiàn)的手臂12的圖像，通過(guò)例如紅色波長(zhǎng)的光至僅紅外光將動(dòng)脈12a和靜脈12b投影在皮膚下數(shù)毫米處的圖像中，如圖1的左下部中的圖像P12所示。作為示例，假設(shè)動(dòng)脈12a為橈動(dòng)脈。由于動(dòng)脈12a的可見(jiàn)性不是很好，可以通過(guò)從運(yùn)動(dòng)圖像中提取跳動(dòng)部分來(lái)定位動(dòng)脈12a。

此外，本體31對(duì)所捕獲的動(dòng)脈12a和靜脈12b中的血液進(jìn)行光譜分析，測(cè)量血液中的氧濃度、血脂水平和血糖水平，并且在顯示單元33上顯示測(cè)量結(jié)果以及對(duì)應(yīng)于測(cè)量結(jié)果的信息。

<本體的構(gòu)造示例>

接下來(lái)，將參照?qǐng)D2的框圖描述本體31的構(gòu)造。本體31包括攝像頭陣列51和信號(hào)處理單元52。

攝像頭陣列51配置有布置在垂直方向和水平方向上的多個(gè)(例如m×n個(gè))攝像頭單元。對(duì)相同的成像區(qū)域進(jìn)行切割并對(duì)其進(jìn)行諸如XY移位的視差校正。多個(gè)攝像頭單元捕獲其中強(qiáng)調(diào)各自不同波長(zhǎng)的干涉圖像，并將干涉圖像輸出至信號(hào)處理單元52。

此外，圖2示出了其中在攝像頭陣列51中在水平方向上布置n個(gè)攝像頭單元并且在垂直方向上布置m個(gè)攝像頭單元的示例。此外，在圖2的水平方向上在頂行處分別自左向右順序地布置攝像頭單元A(1)，A(2)，A(3)….A(n-1)和A(n)。此外，甚至在自頂部起的第二行中，自左向右順序地布置攝像頭單元A(n+1)，A(n+2)和A(n+3)。然后，甚至在底行中，自左向右順序地布置攝像頭單元A(mn-n+1)，A(mn-n+2)和A(mn-n+3)，并且在底行最右列中布置攝像頭單元A(mn)。在以下的說(shuō)明中，如果對(duì)布局上的各個(gè)攝像頭單元進(jìn)行區(qū)分，則將這些攝像頭單元稱(chēng)作如上所述的攝像頭單元A(mn)，然而，如果不對(duì)這些攝像頭單元進(jìn)行區(qū)分，則將它們簡(jiǎn)稱(chēng)為攝像頭單元A。

信號(hào)處理單元52通過(guò)以相同位置的像素為單位讀取從各個(gè)攝像頭單元A供應(yīng)并包括其中強(qiáng)調(diào)不同波長(zhǎng)的干涉圖像的圖像信號(hào)，來(lái)生成干涉圖。此外，信號(hào)處理單元52通過(guò)以像素為單位對(duì)干涉圖執(zhí)行傅里葉變換來(lái)生成由分光光譜構(gòu)成的數(shù)據(jù)。然后，信號(hào)處理單元52基于所生成的由分光光譜構(gòu)成的數(shù)據(jù)分析血液中的必要成分(諸如氧濃度、血脂水平和血糖水平)，并將分析結(jié)果顯示在顯示單元33上。這里，在成像期間，信號(hào)處理單元52使光源32-1和32-2發(fā)射光。此外，在以下的描述中，如果對(duì)光源32-1和32-2進(jìn)行區(qū)分，則將它們簡(jiǎn)稱(chēng)為光源32，并且假定以相同的方式指代其它組件。

【攝像頭陣列的詳細(xì)構(gòu)造】

接下來(lái)，將參照?qǐng)D3詳細(xì)說(shuō)明攝像頭陣列51的構(gòu)造。

攝像頭陣列51配置有為光學(xué)元件的透鏡陣列71、相位差陣列72和透鏡陣列73以及成像元件陣列74。此外，圖3中的蘋(píng)果圖像表示被攝體。換言之，來(lái)自被攝體的光按照透鏡陣列71、相位差陣列72、透鏡陣列73和成像元件陣列74的次序傳輸。

透鏡陣列71例如是針對(duì)各個(gè)攝像頭單元配置的焦距為f的物鏡陣列，并且透鏡陣列71關(guān)于各個(gè)攝像頭單元A將入射光轉(zhuǎn)換成圓柱形平行光束，并且將該平行光束輸入至相位差陣列72。特別地，針對(duì)成像元件陣列的每個(gè)攝像頭單元A設(shè)置物鏡，并且每個(gè)物鏡針對(duì)其相應(yīng)的攝像頭單元A根據(jù)入射光建立平行光束集。

相位差陣列72包括由遮光部72a限定的多個(gè)相位差元件。例如，可以針對(duì)由透鏡陣列71形成的每個(gè)平行光束集設(shè)置一個(gè)相位差元件。相位差陣列72的至少一些元件包括以具有預(yù)定折射率的物體72b遮蓋從透鏡陣列71入射的平行光束的一部分的濾波器。相位差陣列72的與這樣的物體72b相關(guān)聯(lián)的元件生成穿過(guò)該元件的以物體72b遮蓋的區(qū)域的光束與穿過(guò)該元件的未以物體72b遮蓋的區(qū)域的光束之間的光路差。相位差陣列72生成對(duì)應(yīng)于光路差的相位差，并且將相位差輸入至作為成像透鏡陣列的透鏡陣列73。特別地，相位差陣列72可以包括用于或?qū)?yīng)于各攝像頭單元A的元件。針對(duì)各個(gè)攝像頭單元A，相位差不同，并且在一些情況下，相位差可以為零。另外，在圖2中，相位差變?yōu)榱愕臄z像頭單元A被具體稱(chēng)作圖2中的攝像頭單元A(C)。

透鏡陣列73為成像透鏡的陣列，并且以攝像頭單元A為單位在成像元件陣列74上對(duì)由相位差陣列72添加了相位差的光通量成像。換言之，獲得干涉圖像。

成像元件陣列74由互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器構(gòu)成，以攝像頭單元A為單位捕獲不同的干涉圖像，并且將所捕獲的干涉圖像的圖像信號(hào)輸出至信號(hào)處理單元52。換言之，成像元件陣列74在整體上為單個(gè)成像元件，并且通過(guò)對(duì)成像元件上的像素分類(lèi)而針對(duì)用于捕獲用以捕獲同一成像區(qū)域的單位圖像的每個(gè)成像元件區(qū)域獲得上述攝像頭單元A。這里，在獲得同一成像區(qū)域時(shí)，圖像被切割以執(zhí)行視差校正，并經(jīng)過(guò)XY移位。因此，攝像頭單元A不是單獨(dú)的成像元件，并且單個(gè)成像元件區(qū)域整體上表示劃分為預(yù)定數(shù)量像素的各區(qū)域的區(qū)域。即，每個(gè)攝像頭單元A包括多個(gè)像素。另外，使用不具有濾色器的單色成像裝置作為成像元件陣列74。

換言之，如圖4所示，作為物鏡陣列的透鏡陣列71將入射光轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)于各個(gè)攝像頭單元A(1)至A(mn)范圍的平行光束。相位差陣列72通過(guò)以預(yù)定折射率的類(lèi)濾波器物體72b生成平行光束的一些區(qū)域與其它區(qū)域之間的光路差，在圖4的左部和右部中產(chǎn)生相位差，并且通過(guò)以由圓形開(kāi)口構(gòu)成的遮光部72a限制光通量將光通量輸入至作為成像透鏡陣列的透鏡陣列73。

作為成像透鏡陣列的透鏡陣列73以攝像頭單元A為單位將添加了相位差的光通量成像在成像元件陣列74上，并且使構(gòu)成成像元件陣列74的成像元件以攝像頭單元A為單位捕獲干涉圖像，其中，在干涉圖像中，對(duì)應(yīng)于添加的相位差強(qiáng)調(diào)不同波長(zhǎng)。

這里，例如，如圖5所示，通過(guò)以物體72b遮蓋半圓區(qū)域，物體72b在元件的以物體72b遮蓋的區(qū)域中的光和元件的未以物體72b遮蓋的區(qū)域中的光之間產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于物體72b的厚度D的光路差，從而生成對(duì)應(yīng)于光路差的干涉圖像。此外，如圖5所示，通過(guò)相對(duì)于物體72的其余部分的厚度改變物體72b的厚度d，形成其中強(qiáng)調(diào)不同波長(zhǎng)的干涉圖像。

換言之，例如，如圖4所示，在設(shè)置攝像頭單元A(1)，A(2)，...A(mn)時(shí)，將圖4的左部中的物體72b的厚度D設(shè)置為最大，厚度D循序減小，在中間位置處的攝像頭單元A(C)中，厚度D被設(shè)置為0(光路差＝0)，此后，物體72b的厚度D轉(zhuǎn)而朝向圖4右部以預(yù)定間隔循序增加，并且在圖4的右部(攝像頭單元A(mn))中，物體72b的厚度D被調(diào)節(jié)至最大。

針對(duì)相應(yīng)的多個(gè)攝像頭單元A，用于產(chǎn)生相位差的物體72b的厚度D并不相同，并且在待測(cè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)，假定各種類(lèi)型的折射率分散足夠小。此外，物體72b也可以為例如45度入射的反射型。另外，針對(duì)45度入射的反射型的構(gòu)造，請(qǐng)參見(jiàn)日本專(zhuān)利第5078004號(hào)。另外，在圖4中，圖4的頂部所示的作為被攝體的蘋(píng)果的顏色相同，而圖4的底部所示的蘋(píng)果的顏色不同，這表示通過(guò)相應(yīng)的攝像頭單元A捕獲其中強(qiáng)調(diào)不同波長(zhǎng)的干涉圖像。

【信號(hào)處理方法】

接下來(lái)，將參照?qǐng)D6描述信號(hào)處理方法，其用于根據(jù)由攝像頭陣列51中的相應(yīng)的多個(gè)攝像頭單元A捕獲的干涉圖像生成HSI，并輸出以像素為單位的分光光譜數(shù)據(jù)。

此外，這里，假定攝像頭陣列51中所包括的各個(gè)攝像頭單元A的像素?cái)?shù)量例如為QVGA(320×240個(gè)像素)。此外，為了說(shuō)明簡(jiǎn)單起見(jiàn)，假定被攝體存在于無(wú)窮遠(yuǎn)處并且認(rèn)為每個(gè)攝像頭單元的視差為零。另外，假定由構(gòu)成攝像頭陣列51的各個(gè)攝像頭單元A所捕獲的干涉圖像中的預(yù)定位置處的像素為各干涉圖像內(nèi)的相同位置處的像素。

如圖6的左部和中部所示，如果根據(jù)相位差分布各個(gè)干涉圖像中相同位置處的像素，例如獲得圖6的右上部所示的干涉圖。

換言之，讀取圖6中的各個(gè)攝像頭單元A(1)至A(mn)中同一位置處的像素P(1)至P(mn)，并且根據(jù)對(duì)應(yīng)于每個(gè)圖像的相位差的像素P(1)至P(mn)的接收光強(qiáng)度的分布為圖6的右上部所示的干涉圖。這里，在圖6中，水平軸表示相位差(相移)，而垂直軸表示接收光強(qiáng)度(強(qiáng)度)。

因此，獲得與對(duì)應(yīng)于QVGA(320×240個(gè)像素)的像素?cái)?shù)相同數(shù)量的干涉圖。

通過(guò)對(duì)針對(duì)每個(gè)像素位置單獨(dú)獲得的干涉圖執(zhí)行快速傅里葉變換(FFT)，獲得對(duì)應(yīng)于攝像頭單元的每個(gè)圖像的每個(gè)像素的分光光譜，如圖6的右下部所示。換言之，在圖6的右下部中，水平軸表示波長(zhǎng)，并且垂直軸表示反射率。

因此，通過(guò)這樣的處理獲得QVGA(320×240個(gè)像素)圖像的分光光譜。在以下的說(shuō)明中，將以該方式獲得的QVGA(320×240個(gè)像素)圖像的每個(gè)像素的分光光譜數(shù)據(jù)統(tǒng)稱(chēng)為HSI數(shù)據(jù)立方。另外，圖6的中下部所示的蘋(píng)果的圖像和其下的立方模擬由被攝體為蘋(píng)果的圖像中的各像素的分光光譜數(shù)據(jù)構(gòu)成的高光譜成像(HSI)數(shù)據(jù)立方。

例如，攝像頭單元A在攝像頭陣列51中水平方向×垂直方向上的數(shù)量為8×8，并且在總數(shù)為64的情況下，所有像素的數(shù)量為64×QVGA＝4.9M像素。因此，其為當(dāng)前的商用固體成像元件中可以實(shí)現(xiàn)的像素?cái)?shù)量。此外，例如，如果假定成像元件的單元尺寸為3微米，則攝像頭單元A的水平方向和垂直方向上的尺寸分別為約1毫米，在數(shù)量為8×8的情況下，由于水平方向和垂直方向上的整體尺寸分別適配于10毫米內(nèi)，因而在實(shí)施時(shí)能夠充分實(shí)現(xiàn)小型化。實(shí)際上，例如，在4.9M像素以上的上述單個(gè)CMOS圖像傳感器(CIS)上針對(duì)每個(gè)8×8的QVGA區(qū)域執(zhí)行信號(hào)處理，使得針對(duì)對(duì)應(yīng)于64個(gè)攝像頭單元A的各區(qū)域執(zhí)行處理。

【具體的設(shè)計(jì)方法】

接下來(lái)，將具體描述攝像頭單元A的數(shù)量(透鏡陣列71和73中所設(shè)置的多個(gè)圖像的數(shù)量)的示例以及用于設(shè)計(jì)相位差陣列中的相位差步幅的方法。

例如，如圖7所示，假定血液中的氧合血紅蛋白(HbO₂)和還原血紅蛋白(Hb)的光譜吸收特性為測(cè)量目標(biāo)。通過(guò)光譜特性的峰度確定必需的測(cè)量波長(zhǎng)分辨率。在圖7中，水平軸表示波長(zhǎng)，并且垂直軸表示吸收系數(shù)。

例如，在通過(guò)HSI測(cè)量圖7所示的血液中的氧合血紅蛋白(HbO₂)和還原血紅蛋白(Hb)的光譜吸收特性的情況下，如果假定必需波長(zhǎng)分辨率為還原血紅蛋白(Hb)的近750nm的極值檢測(cè)，則根據(jù)采用定理需要約25nm的波長(zhǎng)分辨率(Δλ)。然后，如果假定必需的最小波長(zhǎng)(λ_min)為600nm，則關(guān)注中心波長(zhǎng)(λc)為665nm，其為氧合血紅蛋白(HbO₂)的吸收極值。根據(jù)波長(zhǎng)分辨率的采樣定理，相位差步幅為λ_min/2＝600/2＝300nm。

在傅里葉域中根據(jù)采樣定理獲得的波長(zhǎng)分辨率為(λ_c)²/相位差范圍。由于必需的波長(zhǎng)分辨率為25nm，因而相位差范圍為(λ_c)²/0.025＝(0.665)²/0.025＝17.7微米。另外，相位步進(jìn)的數(shù)量(在透鏡陣列71和73中，具有相同捕獲成像區(qū)域的圖像的數(shù)量，換言之，攝像頭單元A的數(shù)量)等于或大于相位差范圍/相位差步幅＝17.7/0.3＝59。換言之，配置8×8個(gè)透鏡陣列以及如下相位差陣列，其中，在該相位差陣列中，通過(guò)空氣轉(zhuǎn)換以300nm的步幅從0nm至17.7微米形成8×8＝64行的相位差。

因此，由于空氣轉(zhuǎn)換的相位差為300nm以便形成這樣的相位差陣列，在使用折射率n＝1.5的普通透明樹(shù)脂材料形成圖5所示的物體72b時(shí)，以600nm的步幅從0nm至35.4微米形成8×8＝64行。

【血液測(cè)試處理】

接下來(lái)，將參照?qǐng)D8的流程圖描述使用圖1的血液測(cè)試設(shè)備的血液測(cè)試處理。

在步驟S11中，信號(hào)處理單元52使光源32發(fā)射光，并且將光投射至其中可能存在待檢測(cè)手臂12的動(dòng)脈12a和靜脈12b的區(qū)域。

在步驟S12中，在光入射方向上設(shè)置在前一行中的陣列71的各透鏡透過(guò)入射光作為對(duì)應(yīng)于各攝像頭單元A的光，使得入射光轉(zhuǎn)換為入射在相位差陣列72上的平行光集。

在步驟S13中，相位差陣列72使得具有添加的相位差的光通量關(guān)于各攝像頭單元A入射在透鏡陣列73上。

在步驟S14中，在光的入射方向上設(shè)置在后繼行中的陣列73的各透鏡透過(guò)從相位差陣列72入射的各個(gè)光通量，以在成像元件陣列74上成像。

在步驟S15中，以攝像頭單元A為單位，檢測(cè)成像元件陣列74的每個(gè)像素中的干涉圖像的光接收水平，并且將作為檢測(cè)結(jié)果的像素輸出輸出至信號(hào)處理單元52。

在步驟S16中，信號(hào)處理單元52基于從成像元件陣列74提供的以攝像頭單元A為單位的像素信號(hào)，生成用于以像素為單位構(gòu)成干涉圖的數(shù)據(jù)。

在步驟S17中，信號(hào)處理單元52對(duì)作為干涉圖所獲得數(shù)據(jù)執(zhí)行快速傅里葉變換(FFT)，并且生成由每個(gè)像素的分光光譜的數(shù)據(jù)構(gòu)成的高光譜成像(HSI)數(shù)據(jù)立方。

在步驟S18中，信號(hào)處理單元52從作為分光光譜數(shù)據(jù)的HSI數(shù)據(jù)立方中提取動(dòng)脈部分和靜脈部分的分光光譜，對(duì)血液中的預(yù)定成分進(jìn)行分析，并且將分析值顯示在顯示單元33上作為測(cè)試結(jié)果。HSI可以依據(jù)待分析的內(nèi)容改變分析目標(biāo)為動(dòng)脈血還是靜脈血，或者使用兩種數(shù)據(jù)。例如，信號(hào)處理單元52基于動(dòng)脈部分的分光光譜數(shù)據(jù)來(lái)檢測(cè)血液中的氧濃度和血脂水平，基于靜脈部分的分光光譜數(shù)據(jù)來(lái)檢測(cè)血糖水平等，并且將檢測(cè)值顯示在顯示單元33上作為分析結(jié)果。

由于通過(guò)上述處理能夠通過(guò)對(duì)干涉圖像執(zhí)行快速傅里葉變換獲得分光光譜，因而不存在諸如光譜濾波器的能量損耗，并且變得能夠?qū)崿F(xiàn)高靈敏度的HSI。另外，這樣的構(gòu)造不需要具有大輸出的光源，能夠使得整個(gè)設(shè)備的構(gòu)造小型化。此外，由于能夠以高靈敏度同時(shí)捕獲分光光譜數(shù)據(jù)和圖像中的所有像素，因而能夠在不使用特殊材料和移動(dòng)單元的情況下通過(guò)HSI以廉價(jià)的構(gòu)造實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)圖像的捕獲。

【關(guān)于制造方法】

接下來(lái)，將參照?qǐng)D9的流程圖描述相位差陣列72的制造方法。

在步驟S31中，如圖10中的狀態(tài)B所示，通過(guò)在圖10中的狀態(tài)A所示的玻璃基板101的上表面上進(jìn)行噴涂而形成鉻(Cr)層102。

在步驟S32中，如圖10中的狀態(tài)C所示，在鉻(Cr)層102的上表面上形成抗蝕劑層103。

在步驟S33中，如圖10中的狀態(tài)D所示，通過(guò)曝光和顯影形成圓孔形狀的開(kāi)口104-1～104-4，開(kāi)口104-1～104-4決定上述攝像頭陣列數(shù)量的數(shù)值孔徑(數(shù)值孔徑(NA)或F值)。此外，盡管示出了四個(gè)開(kāi)口104-1～104-4的情況的示例，但其僅為示例，并且以下將描述四個(gè)開(kāi)口104-1～104-4的情況。

在步驟S34中，如圖10中的狀態(tài)E所示，通過(guò)干蝕刻對(duì)鉻(Cr)層102進(jìn)行轉(zhuǎn)印加工(transfer machining)，以形成開(kāi)口104’-1～104’-4。另外，此后沒(méi)有示出，抗蝕劑層103被移除。

在步驟S35中，如圖10中的狀態(tài)F所示，為了背面處理中的裝置保護(hù)，形成二氧化硅膜105等。

在步驟S36中，如圖10中的狀態(tài)G所示，將玻璃基板101倒置。此外，如圖10中的狀態(tài)H所示，在玻璃基板101的背面上形成抗蝕劑層106。此外，使用灰階掩模(灰階光掩模)曝光抗蝕劑層106。關(guān)于通過(guò)灰階掩模曝光，請(qǐng)參見(jiàn)申請(qǐng)人的日本專(zhuān)利第429643號(hào)。

在步驟S37中，如圖10中的狀態(tài)I所示，通過(guò)顯影在抗蝕劑層106中形成突起106a～106d。

在步驟S38中，如圖10中的狀態(tài)J所示，通過(guò)干蝕刻在玻璃基板上形成對(duì)應(yīng)于物體72b的突起101a～101d。此后，如果移除氧化物膜105，則相位差陣列72完成。換言之，突起101a～101d被形成為圖5中的半圓物體72b。

此外，在使用永久抗蝕劑的情況下，在步驟S37中，當(dāng)在抗蝕劑層106中形成了突起106a～106d時(shí)，處理終止，并且跳過(guò)步驟S38的處理。換言之，在這種情況下，突起106a～106d被形成為圖5中的半圓物體72b。

通過(guò)以上處理，由于可以在不使用特殊材料的情況下在半導(dǎo)體工藝中加工相位差陣列72，因而變得能夠?qū)崿F(xiàn)攝像頭陣列51的成本降低。此外，由于通過(guò)在共同的成像元件上形成陣列結(jié)構(gòu)而能夠經(jīng)由成像元件中的區(qū)域劃分對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，成像元件實(shí)質(zhì)上可以為單個(gè)元件，因此能夠?qū)崿F(xiàn)成本降低并增加處理速度。

另外，以上給出了關(guān)于應(yīng)用于血液測(cè)試設(shè)備的示例的說(shuō)明，該血液測(cè)試設(shè)備通過(guò)使用由HSI數(shù)據(jù)立方獲得的分光光譜數(shù)據(jù)來(lái)檢測(cè)諸如氧濃度、血脂水平和血糖水平分量，但只要能夠通過(guò)使用分光光譜數(shù)據(jù)執(zhí)行檢測(cè)，本申請(qǐng)也可以應(yīng)用于其它裝置，例如，其可以應(yīng)用于各種測(cè)量技術(shù)，諸如醫(yī)療保健、美容、農(nóng)業(yè)、食品衛(wèi)生和環(huán)境測(cè)量。

此外，由于已經(jīng)給出了關(guān)于被攝體存在于無(wú)窮遠(yuǎn)處的情況的說(shuō)明，已經(jīng)說(shuō)明了可以忽略每個(gè)攝像頭單元的視差，實(shí)際上，在每個(gè)攝像頭單元中存在視差。假定各攝像頭單元要捕獲的圖像相同，通過(guò)對(duì)各攝像頭單元的圖像進(jìn)行切割并執(zhí)行被稱(chēng)作XY移位的視差校正，能夠使用例如攝像頭陣列51的中心附近的攝像頭單元所捕獲的圖像，因而能夠提高HSI圖像的精度。

【第一變型】

以上，給出了關(guān)于通過(guò)物體72b提供光路差的示例的說(shuō)明，其中，如圖11的上部所示，在圖11中，物體72b被劃分為左右兩部分，其中設(shè)置有物體72b的區(qū)域和其中未設(shè)置物體72b的區(qū)域除了可以設(shè)置在左右兩部分中之外，還可以設(shè)置在上下兩部分中，或者設(shè)置在傾斜方向上的右、左、上和下部分中。

此外，如圖11的下部所示，可以將其中未設(shè)置對(duì)象72b’的區(qū)域設(shè)置在中心部分，以在每個(gè)攝像頭單元A的區(qū)域中提供圓柱形的物體72b’。

【第二變型】

以上給出了關(guān)于通過(guò)攝像頭陣列51僅獲取HSI的示例的說(shuō)明，但如圖12的右部所示，可以針對(duì)攝像頭單元之一設(shè)置RGB濾色片161，因而能夠通過(guò)去馬賽克生成紅色圖像、綠色圖像和藍(lán)色圖像以捕獲普通的彩色圖像。在這種情況下，在相位差陣列72中，如圖12的左部所示，在對(duì)應(yīng)的攝像頭單元A的區(qū)域中配置非相位差陣列151，使得在整個(gè)區(qū)域中不發(fā)生相位差，其中，在非相位差陣列151中沒(méi)有設(shè)置物體72b。另外，在圖12的左上部示出了左下部中的相位差陣列72的剖面AB。此外，分配給每個(gè)正方形的編號(hào)為攝像頭單元A的標(biāo)識(shí)號(hào)。

另外，成像元件陣列74中的其中設(shè)置非相位差陣列151的區(qū)域以外的區(qū)域用于用以獲得HSI數(shù)據(jù)立方的處理，并且其中設(shè)置非相位差陣列151的區(qū)域用于用以生成彩色圖像的處理。

利用這種配置，變得能夠同時(shí)獲得同一成像區(qū)域中的彩色圖像和HSI數(shù)據(jù)立方，并且以將疊加的方式使用彩色圖像和HSI。此外，令人滿意的是，彩色圖像位于攝像頭陣列51的中心附近。

此外，如圖13的左部所示，在如下區(qū)域中設(shè)置非相位差陣列171，該區(qū)域用于生成攝像頭單元在水平方向和垂直方向上的區(qū)域的2×2倍的區(qū)域的彩色圖像，如圖13的右部所示，可以設(shè)置相同尺寸的濾色片181。在這種情況下，能夠生成HSI數(shù)據(jù)立方，同時(shí)生成VGA(640×480個(gè)像素)的圖像。甚至在這種情況下，令人滿意的是，彩色圖像位于攝像頭陣列51的中心附近。此外，濾色片可以為RGB三種顏色以外的一種顏色，并且還能夠捕獲僅包含輝度的單色圖像。此外，如果必要時(shí)分配SXGA(1280×960個(gè)像素)的像素?cái)?shù)，則能夠提供高清晰度(HD)品質(zhì)的普通彩色圖像。

【第三變型】

已經(jīng)給出了關(guān)于獲取HSI數(shù)據(jù)立方或HSI數(shù)據(jù)立方和彩色圖像的示例的說(shuō)明，并且在攝像頭陣列51中設(shè)置相應(yīng)的攝像頭單元，相應(yīng)端部在水平和垂直方向上間隔開(kāi)，但在相應(yīng)的端部設(shè)置作為攝像頭單元的立體攝像頭，因此能夠獲得包括關(guān)于攝像頭單元中的像素單位的深度距離的深度信息的所謂深度圖像。這使得能夠同時(shí)獲得物體的光譜信息和深度信息。

更具體地，如圖14中的箭頭所示，關(guān)于相位差被配置成在相位差陣列72中物體72b的厚度D在水平方向上向右連續(xù)且循序地變化。這使得能夠根據(jù)由與存在于圖14的右端部的相位差陣列72R對(duì)應(yīng)的攝像頭模塊A和與存在于底下一行的左端部的相位差陣列72L對(duì)應(yīng)的攝像頭模塊A所獲得的單色圖像之間的視差獲得深度圖像。另外，如果相位差陣列72R和相位差陣列72L處于厚度D的高度等級(jí)，則它們彼此鄰近，因而相位差的變化量非常小。因此，視差對(duì)深度距離的影響非常小。另外，使用對(duì)相位差陣列72R和72L執(zhí)行視差校正之前的圖像來(lái)以此方式獲得深度圖像是自然的。

【第四變型】

以上，給出了關(guān)于對(duì)HSI圖像和深度圖像同時(shí)成像的示例的說(shuō)明，但其能夠獲得偏光信息。

換言之，如圖15的中下部所示，在相位差陣列72和透鏡陣列73之間設(shè)置偏光器陣列201，因此能夠獲得偏光信息。

更具體地，在攝像頭單元A設(shè)置為正方形的情況下(如圖15的左上部所示)，以2×2塊的范圍為單位設(shè)置相同光路的相位差陣列72，如圖15的中間部所示。

此外，如圖15的右上部所示，在偏光器陣列201中，在存在于相同光路的相位差陣列72區(qū)域的2×2個(gè)攝像頭單元中布置相差45度的偏光器。

通常，在偏光器中，通過(guò)對(duì)四個(gè)方位的偏光分量進(jìn)行分析來(lái)獲得用于表示偏光狀態(tài)的斯托克斯參數(shù)或瓊斯矢量。因此，基于關(guān)于相同光路的相位差陣列72區(qū)域中四個(gè)方位的偏光器的攝像頭單元的信息，通過(guò)例如信號(hào)處理單元52獲得每個(gè)像素的斯托克斯參數(shù)或瓊斯矢量，因而能夠獲得以像素為單位的偏光狀態(tài)。

如果攝像頭單元A的尺寸為一個(gè)QVGA像素，則將通過(guò)通常的軋制工藝所形成的偏光片切割成攝像頭單元區(qū)域的尺寸(諸如約1毫米正方形的尺寸)，并且改變切割片的方位，因而能夠?qū)崿F(xiàn)圖15所示的配置。

利用這種配置，變得能夠同時(shí)獲得并疊加包含分光光譜的HSI圖像、深度圖像和偏光圖像。

然而，上述系列處理可以由硬件執(zhí)行，但也可以由軟件執(zhí)行。在由軟件執(zhí)行該系列處理的情況下，將構(gòu)成軟件的程序從記錄介質(zhì)裝載在嵌入專(zhuān)用硬件的計(jì)算機(jī)中或者例如能夠通過(guò)裝載各種程序來(lái)執(zhí)行各種功能的通用個(gè)人計(jì)算機(jī)中。

圖16是示出通用個(gè)人計(jì)算機(jī)的配置示例的圖。中央處理單元(CPU)1001內(nèi)置于個(gè)人計(jì)算機(jī)中。CPU1001通過(guò)總線1004連接至輸入和輸出接口1005。只讀存儲(chǔ)器(ROM)1002和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)1003連接至總線1004。

以下單元連接至輸入和輸出接口1005：輸入單元1006，包括用戶用以輸入操作命令的輸入裝置，諸如鍵盤(pán)和鼠標(biāo)；輸出單元1007，用于在顯示裝置上輸出處理所產(chǎn)生的處理操作畫(huà)面和圖像；存儲(chǔ)單元1008，包括用于存儲(chǔ)程序和各種類(lèi)型的數(shù)據(jù)的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，以及通信單元1009，其包括通過(guò)以因特網(wǎng)為代表的網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行通信處理的局域網(wǎng)(LAN)適配器。此外，用于向可移除介質(zhì)1011讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)器1010連接至輸入和輸出接口1005，其中，可移除介質(zhì)1011諸如磁盤(pán)(包括軟盤(pán))、光盤(pán)(包括只讀光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(CD-ROM)和數(shù)字化多功能光盤(pán)(DVD))、磁光盤(pán)(包括微型盤(pán)(MD))或半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。

CPU1001根據(jù)存儲(chǔ)在ROM1002中的程序或者從可移除介質(zhì)1011(諸如磁盤(pán)、光盤(pán)、磁光盤(pán)或半導(dǎo)體存儲(chǔ)器)讀取并安裝在存儲(chǔ)單元1008中并且從存儲(chǔ)單元1008讀出并裝載至RAM 1003中的程序執(zhí)行各種處理。RAM1003適當(dāng)?shù)卮鎯?chǔ)CPU 1001執(zhí)行各種處理所需的數(shù)據(jù)等。

在如上所述配置的計(jì)算機(jī)中，通過(guò)由CPU 1001經(jīng)由輸入和輸出接口1005和總線1004將例如存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元1008中的程序裝載在RAM 1003上并執(zhí)行該程序，來(lái)執(zhí)行如上所述的一系列的處理。

可以通過(guò)記錄于例如為包裝介質(zhì)等的可移除介質(zhì)1011上來(lái)提供計(jì)算機(jī)(CPU 1001)所執(zhí)行的程序。此外，可以通過(guò)有線或無(wú)線傳輸介質(zhì)(諸如局域網(wǎng)、因特網(wǎng)和數(shù)字衛(wèi)星廣播)提供該程序。

在計(jì)算機(jī)中，通過(guò)將可移除介質(zhì)1011安裝在驅(qū)動(dòng)器1010中，可以經(jīng)由輸入和輸出接口1005將該程序裝載在存儲(chǔ)單元1008中。此外，該程序可以由通信單元1009經(jīng)由有線或無(wú)線傳輸介質(zhì)接收，并被裝載在存儲(chǔ)單元1008中?？商娲兀梢詫⒃摮绦蚴孪妊b載在ROM 1002或存儲(chǔ)單元1008中。

另外，計(jì)算機(jī)所執(zhí)行的程序可以為在其中按照說(shuō)明書(shū)中描述的時(shí)間順序執(zhí)行處理的程序，或者為在其中并行地執(zhí)行處理或在必要時(shí)刻(諸如進(jìn)行調(diào)用時(shí))執(zhí)行處理的程序。

在本說(shuō)明書(shū)中，系統(tǒng)是指多個(gè)組件(裝置和模塊(部分)等)的集合，并且所有組件是否在同一殼體中并不重要。因此，容納在單獨(dú)的殼體中并經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)連接的多個(gè)裝置以及包括容納在一個(gè)殼體中的多個(gè)模塊的一個(gè)裝置均為該系統(tǒng)。

另外，本技術(shù)的實(shí)施方式不限于上述實(shí)施方式，并且在不背離本技術(shù)的精神的范圍內(nèi)存在各種變型。

例如，本技術(shù)可以采用云計(jì)算配置，其中，多個(gè)裝置分擔(dān)一個(gè)功能以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)共同處理。

此外，上述流程圖中的每個(gè)步驟可以由多個(gè)裝置分擔(dān)執(zhí)行，也可以由一個(gè)裝置執(zhí)行。

此外，在一個(gè)步驟包含多個(gè)處理的情況下，包含在一個(gè)步驟中的多個(gè)處理可以由多個(gè)裝置分擔(dān)執(zhí)行，也可以由一個(gè)裝置執(zhí)行。

另外，本技術(shù)可以具有如下配置：

(1)一種成像裝置，包括：

具有多個(gè)元件的相位差陣列，其中，所述相位差陣列被配置成針對(duì)多個(gè)光束集中的至少一些光束集內(nèi)所包括的光提供不同的光路；以及

包括多個(gè)成像元件的成像元件陣列，其中，所述成像元件中的至少一個(gè)被配置成接收來(lái)自所述相位差陣列的光束集之一。

(2)根據(jù)(1)或(2)所述的成像裝置，所述成像裝置還包括：物鏡陣列，其中，所述物鏡陣列包括多個(gè)物鏡，并且其中，所述物鏡陣列被配置成向所述相位差陣列提供所述多個(gè)光束集。

(3)根據(jù)(2)所述的成像裝置，其中，由所述物鏡陣列提供的所述多個(gè)光束集為圓柱形平行光束。

(4)根據(jù)(1)至(3)中的任意一項(xiàng)所述的成像裝置，其中，所述相位差陣列的至少一些元件被配置成生成入射在所述元件的第一部上的光束的第一部分與入射在所述元件的第二部上的所述光束的第二部分之間的光路差。

(5)根據(jù)(4)所述的成像裝置，其中，針對(duì)所述相位差陣列的至少一些元件，所述元件的第一部的厚度不同于所述元件的第二部的厚度。

(6)根據(jù)(5)所述的成像裝置，其中，所述元件的第一部具有半圓形區(qū)域。(7)根據(jù)(5)所述的成像裝置，其中，所述元件的第一部具有圓柱形區(qū)域。

(8)根據(jù)(5)所述的成像裝置，其中，從所述相位差陣列的第一端處的元件至所述相位差陣列的第二端處的元件，所述元件的第一部的厚度增加。

(9)根據(jù)(1)至(8)中的任意一項(xiàng)所述的成像裝置，所述成像裝置還包括偏光器陣列，其中，所述偏光器陣列包括彼此相差至少45度的四種不同類(lèi)型的偏光器。

(10)根據(jù)(1)至(9)中的任意一項(xiàng)所述的成像裝置，所述成像裝置還包括包含多個(gè)成像透鏡的成像透鏡陣列，其中，所述成像透鏡陣列被放置在所述相位差陣列和所述成像元件陣列之間。

(11)根據(jù)(10)所述的成像裝置，其中，所述成像透鏡陣列的成像透鏡將多個(gè)光束集成像至至少一些所述成像元件上。

(12)根據(jù)(1)至(11)中的任意一項(xiàng)所述的成像裝置，其中，所述成像元件中的每一個(gè)包括多個(gè)像素。

(13)根據(jù)(1)至(12)中的任意一項(xiàng)所述的成像裝置，其中，來(lái)自被攝物體的第一區(qū)域的光包括于所述光束集中的第一光束集中，并且其中，來(lái)自所述被攝物體的第一區(qū)域的光包括于所述光束集中的第二光束集中。

(14)一種檢測(cè)設(shè)備，包括：連接結(jié)構(gòu)；光源，其中，所述光源連接至所述連接結(jié)構(gòu)；外殼，其中，所述外殼連接至所述連接結(jié)構(gòu)，并且其中，所述外殼包括：具有多個(gè)元件的相位差陣列，其中，所述相位差陣列被配置成針對(duì)多個(gè)光束集中的至少一些光束集內(nèi)所包括的光提供不同的光路；包括多個(gè)成像元件的成像元件陣列，其中，所述成像元件中的至少一個(gè)被配置成接收來(lái)自所述相位差陣列的光束集之一；顯示器，其中，所述顯示器連接至所述連接結(jié)構(gòu)，并且其中，所述顯示器可操作用于顯示根據(jù)由所述成像元件陣列所提供的數(shù)據(jù)生成的檢測(cè)信息。

(15)根據(jù)(14)所述的檢測(cè)設(shè)備，所述檢測(cè)設(shè)備還包括：物鏡陣列，其中，所述物鏡陣列包括多個(gè)物鏡，并且其中，所述物鏡陣列被配置成向所述相位差陣列提供所述多個(gè)光束集。

(16)根據(jù)(15)所述的檢測(cè)設(shè)備，其中，由所述物鏡陣列提供的所述多個(gè)光束集為圓柱形平行光束。

(17)根據(jù)(14)至(16)中的任意一項(xiàng)所述的檢測(cè)設(shè)備，其中，所述相位差陣列的至少一些元件被配置成生成入射在所述元件的第一部上的光束的第一部分與入射在所述元件的第二部上的所述光束的第二部分之間的光路差。

(18)根據(jù)(17)所述的檢測(cè)設(shè)備，其中，針對(duì)所述相位差陣列的至少一些元件，所述相位差陣列的元件的第一部的厚度不同于所述相位差陣列的元件的第二部的厚度。

(19)根據(jù)(18)所述的檢測(cè)設(shè)備，其中，所述元件的第一部具有半圓形區(qū)域。(20)根據(jù)(18)所述的檢測(cè)設(shè)備，其中，所述元件的第一部具有圓柱形區(qū)域。

(21)根據(jù)(18)所述的檢測(cè)設(shè)備，其中，從所述相位差陣列的第一端處的元件至所述相位差陣列的第二端處的元件，所述元件的第一部的厚度增加。

(22)根據(jù)(14)至(21)中的任意一項(xiàng)所述的檢測(cè)設(shè)備，所述外殼還包括偏光器陣列，其中，所述偏光器陣列包括彼此相差至少45度的四種不同類(lèi)型的偏光器。

(23)根據(jù)(14)至(22)中的任意一項(xiàng)所述的檢測(cè)設(shè)備，其中，所述連接結(jié)構(gòu)為帶。

(24)一種用于檢測(cè)物理屬性的方法，包括：將光發(fā)射至被攝體上；在包括于相位差陣列中的多個(gè)相位差元件處接收來(lái)自所述被攝體的光，其中，所述相位差元件中的至少一些根據(jù)入射在所述相位差元件上的光生成相位差；在成像元件陣列處接收來(lái)自所述相位差元件的光；基于所述成像元件陣列的輸出信號(hào)顯示根據(jù)高光譜成像(HSI)數(shù)據(jù)獲得的信息。

(25)一種成像裝置，包括：

成像元件陣列，其捕獲同一成像區(qū)域作為多個(gè)單元圖像；以及

相位差陣列，其在由所述成像元件陣列所捕獲的所述多個(gè)單元圖像的相應(yīng)成像區(qū)域的一部分中產(chǎn)生相應(yīng)的不同光路差。

(26)根據(jù)(25)所述的成像裝置，

其中，所述相位差陣列針對(duì)各個(gè)成像區(qū)域包括半圓形的用以產(chǎn)生光路差的濾波器，以及

其中，所述光路差針對(duì)所述多個(gè)單元圖像的相應(yīng)成像區(qū)域不同。

(27)根據(jù)(25)或(26)所述的成像裝置，

其中，構(gòu)成所述相位差陣列的濾波器在待測(cè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有足夠小的折射率色散，或者為具有45度入射角的反射類(lèi)型。

(28)根據(jù)(25)至(27)中的任意一項(xiàng)所述的成像裝置，

其中，所述成像元件陣列捕獲由所述相位差陣列針對(duì)相應(yīng)的成像區(qū)域所產(chǎn)生的圖像作為干涉圖像。

(29)根據(jù)(28)所述的成像裝置，所述成像裝置還包括：

信號(hào)處理單元，所述信號(hào)處理單元根據(jù)由所述成像元件陣列針對(duì)相應(yīng)的成像區(qū)域所捕獲的相應(yīng)干涉圖像的相同位置處的像素的輸出數(shù)據(jù)來(lái)生成干涉圖，并且通過(guò)對(duì)所述干涉圖執(zhí)行傅里葉變換來(lái)計(jì)算相應(yīng)像素的光譜特性作為高光譜成像(HSI)數(shù)據(jù)立方。

(30)根據(jù)(29)所述的成像裝置，

其中，所述相位差陣列的相位差被設(shè)置成在順序布置成像區(qū)域的預(yù)定方向上單調(diào)增加或單調(diào)減小，并且

其中，所述信號(hào)處理單元通過(guò)使用在所述相位差陣列的預(yù)定方向上的一端處的成像區(qū)域的圖像和另一端處的成像區(qū)域的圖像生成深度圖像，作為立體圖像。

(31)根據(jù)(25)至(30)中的任意一項(xiàng)所述的成像裝置，

其中，以晶圓等級(jí)形成所述成像元件陣列的相應(yīng)成像區(qū)域中的光學(xué)元件，

其中，前一行中的透鏡陣列、相位差陣列以及后繼行中的透鏡陣列被定義為所述光學(xué)元件，并且。

其中，所述成像裝置還包括由所述光學(xué)元件和所述成像元件陣列構(gòu)成的攝像頭陣列。

(32)根據(jù)(31)所述的成像裝置，

其中，所述成像元件陣列包括至少一個(gè)或更多個(gè)成像元件區(qū)域，所述成像元件區(qū)域用于捕獲不具有相位差且不是干涉圖像的單色圖像或由RGB濾色器生成的圖像的單元圖像。

(33)根據(jù)(32)所述的成像裝置，

其中，所述成像元件區(qū)域?yàn)樗龈吖庾V成像(HSI)數(shù)據(jù)立方的單元圖像的成像區(qū)域的4n(n為大于等于1的整數(shù))倍。

(34)根據(jù)(25)至(33)中的任意一項(xiàng)所述的成像裝置，

其中，關(guān)于所述攝像頭陣列，針對(duì)所述相位差陣列中的相應(yīng)的四個(gè)成像區(qū)域布置一組四方位的偏光器，并且

其中，所述信號(hào)處理單元基于一組偏光器的成像區(qū)域的像素信號(hào)來(lái)計(jì)算所述單元圖像中的每個(gè)圖像點(diǎn)的斯托克斯參數(shù)或瓊斯矢量。

(35)一種成像裝置的成像方法，所述成像裝置包括：成像元件陣列，其捕獲同一成像區(qū)域作為多個(gè)單元圖像；以及相位差陣列，其在由所述成像元件陣列所捕獲的所述多個(gè)單元圖像的相應(yīng)成像區(qū)域的一部分中產(chǎn)生相應(yīng)的不同光路差，所述方法使得所述成像元件陣列捕獲同一成像區(qū)域作為所述多個(gè)單元圖像，并且所述相位差陣列導(dǎo)致在由所述成像元件陣列所捕獲的所述多個(gè)單元圖像的相應(yīng)成像區(qū)域的一部分中產(chǎn)生相應(yīng)的不同光路差。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)設(shè)計(jì)需求和其它因素可以存在各種變型、組合、子組合和變更，只要它們落在所附權(quán)利要求書(shū)或其等同物范圍內(nèi)即可。

附圖標(biāo)記列表

11 血液測(cè)試設(shè)備

12 手臂

12a 動(dòng)脈

12b 靜脈

31 本體

32、32-1、32-2 光源

33 顯示單元

34 帶

51 攝像頭陣列

52 信號(hào)處理單元

71 透鏡陣列

72 相位差陣列

72a 遮光部

72b 物體

73 透鏡陣列

74 成像元件陣列。