JP2007292670A

JP2007292670A - 干渉計センサおよびそれを用いた光学測定装置

Info

Publication number: JP2007292670A
Application number: JP2006122780A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Maeda; 和幸前田
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2006-04-27
Publication date: 2007-11-08

Abstract

【課題】回折格子や分光器を用いないで、対象物の表面の色、吸収などを簡易迅速に検出するための軽量、小型、低コストのセンサを与えること。
【解決手段】筐体と、筐体に設けられた窓と、電源と、交番電圧を発生する交番電圧発生回路と、窓から入ってきた物体光Ｂを直線偏光にして分岐し第１分岐光ｇを交番電界を掛けたポッケルス効果素子を含む光路Ｇに通し第２分岐光ｈを誘電体あるいは反対向きの交番電界を掛けたポッケルス効果素子を含む光路Ｈに通して分岐光ｇ、ｈの間に周期的な位相差を与え合波して干渉光Ｆとする干渉部と、干渉光Ｆを受光する受光素子と、受光素子によって得られた時間的光強度変化を、交番電界の変化に同期してフーリエ変換する演算部と、フーリエ変換によって得られた波数分布Ｑ（ν）を記憶表示する記憶表示部よりなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、対象物から出る物体光を分光して対象物の色分布を検出するセンサに関する。自ら発光する対象物、太陽光あるいは人工照明によって照らされた対象物からの物体光Ｂの波長分布を調べると対象物についてのいろいろな情報が得られる。物体光Ｂの色が分かると物体を特定できることもある。また火災の発生などを炎の色あるいは赤外線を検出することによって求めることができる。

スペクトル分布を表すために波長λを使っても良いし、波数νを使っても良い。波長というのは一つの波の長さである。波数νというのは単位長さに存在する波の数である。両者の間には、λ＝１／νの関係がある。振動数ｆとはλ＝ｃ／ｆ＝１／νの関係がある。ｃは真空中での光の速度である。ここではスペクトルを表現するのに波数νを使うが、振動数ｆあるいは波長λを用いることもできる。ｄν＝−ｄλ／λ^２であるから、Ｒ（ν）ｄν＝−Ｒ（λ）ｄλ／λ^２である。

ｄν＝５０ｃｍ^−１という波数間隔は、波長λが例えば５００ｎｍとすると、ｄλ＝１．２５ｎｍの波長範囲に当たる。

同じｄν＝５０ｃｍ^−１という波数間隔は、波長λが例えば１０００ｎｍとすると、ｄλ＝５ｎｍの波長範囲に当たる。以後、波長分布という言葉と波数分布という言葉を同じように用いるが上のような関係によって結び付けられている。

対象物から出る物体光Ｂを感受するのだから波長・波数範囲は広い。強度も広い。どのような波長域・波数域を対象にするかによって、受光素子が変わる。適当な感受波長を持つ受光素子を選ぶ必要がある。８００ｎｍ以下の可視光を感受する場合はＳｉのフォトダイオードを受光素子とすることができる。それより上の１０００ｎｍ〜１６００ｎｍ程度の近赤外を感受するにはＩｎＧａＡｓ系（ＩｎＰ基板）の受光素子を用いる。物体光Ｂが弱いという場合はアバランシェフォトダイオードを用いることもできる。

本発明は対象となる物体の色とその強度を検出するための、低コストで振動に強い小型のセンサを与えることを目的とする。

波数分布あるいは波長分布を求めるには分光器を用いるのが一つの方法である。周期ｕで平行溝を多数切った回折格子に白色光を当てるとブラッグ角の方向（ｄｓｉｎΘ＝ｍλ：ｍは整数）に回折が起こる。波長によって回折角Φが違うので波長成分を空間的に分離することができる。

回折の方向に多数の小型のフォトダイオードを一次元的に並べたフォトダイオードアレイを設置しておき回折角Φの方向のフォトン数Ｐｈをカウントする。それによって反射光の波長分布Ｒ（λ）あるいは波数分布Ｒ（ν）を求めることができる。これは波長ごとに光成分を空間的に分離するから測定時間が短くて済みしかも正確である。分光法にはそのような優れた利点がある。

しかし分光器を用いる方法は精密な回折格子や多数のフォトダイオードの集合であるフォトダイオードアレイが必要である。精密な回折格子は高価である。全体としてコスト高になる。空間的に波長（波数）成分を分離するのでかなり広い空間的な広がりを必要とし小型化が難しい。そのような欠点がある。

分光器を用いないで光の波長分布（スペクトル）を求める手法として干渉法によるものがある。これは波長・波数ごとに光を空間的に分離しないで時間的に分離するものである。波数成分を時間的に分離してそれをフーリエ変換して波数・波長ごとの光量を求めるようにする。高速フーリエ変換が実現できるようになったので可能になった方法である。

光を波数・波長によって空間的に分離しないので回折格子が不要であり、フォトダイオードアレイも不要である。それによって低コストで小型の波長分布検出のためのセンサを与える可能性がある。

まず単一波長λでコヒーレントで強度１の光があるとする。コヒーレントというのは位相が揃っており分波合波した後も干渉可能という意味である。これに付いては後で述べる。波長λ、強度１のコヒーレント光を分波器で二つの光ｇ、ｈに分離する。分離した光ｇ、ｈはそれぞれ別の光路Ｇ、Ｈを進み、合波器で一つに統合される。それが光検出器で検出される。分波器から合波器までのＧの光路長をＬｇとして、Ｈの光路長をＬｈとする。光路長Ｌというのは部分光路の長さｌに屈折率ｎを掛けたものである（Ｌ＝ｎｌ）。光路長差が波長の整数倍（Ｌｇ−Ｌｈ＝ｍλ：ｍは整数）であれば、位相が合致するから合波された光の強度は１である。

光路長差が波長の整数倍でない時は合波された光の強度は減る。
２π（Ｌｇ−Ｌｈ）＝（２πｍ＋θ）λ （１）
のような場合は、ＨとＧの分配が１：１であった場合、合波したものの強度はｃｏｓθに減る。位相が１８０゜違うとき両者は完全に打ち消し合う。干渉光は０となる。光路長差を変えて行くと合波光の強度は１と０の間でｃｏｓθの周期変化をする。

光路長差をλで割った（Ｌｈ−Ｌｇ）／λが一つ増えるごとに一つの山谷ができる。あるいはν（Ｌｈ−Ｌｇ）が一つ増えるごとに一つの山谷ができるということもできる。山と谷との光量差が波長λの光の強度Ｒ（λ）に等しい。だから光路長差をλだけ変える間での光量差を検出器で検出すると波長λの光の強度が求められる。

光路Ｈは一定にし、光路Ｇだけを変化させることによって光路長差（Ｌｈ−Ｌｇ）を変化させることができる。ＧとＨの光路長差（Ｌｈ−Ｌｇ）をｘとすると、合波光強度はＲ（λ）ｃｏｓ（２πｘ／λ）となる。実際には波長λのように短い間隔だけ光路差を動かすことは難しい。波長λよりもずっと長く光路Ｇを変化させて、変化の最中での合波光強度を検出器で調べる。ある範囲のｘでのＲ（λ）ｃｏｓ（２πｘ／λ）が求められる。これを波数νで書くと、Ｒ（ν）ｃｏｓ（２πｘν）である。これをｘでフーリエ変換する。

フーリエ変換というのはｃｏｓ（２πｘν’）を掛けてｘで積分することである。（２／Ｋ）∫Ｒ（ν）ｃｏｓ（２πｘν）ｃｏｓ（２πｘν’）ｄｘを計算する。Ｋはｘの変域である。ｘの変域Ｋはλよりずっと広い。ν’≠νのとき上の積分は０になる。ν’＝νのとき上の積分はＲ（ν）を与える。それによって波数ν、波長λでの合波光強度が求められる。λ＜＜Ｋとなるような広い変域をとるようにｘを変化させてフーリエ変換してＲ（ν）を求めるというのは一度の計測でなくて同じ計測を何度も繰り返して行ったものの平均値を求めることに等しい。だから１回の測定よりも信頼性が向上するという利点もある。

上の例ではコヒーレントな単一波長λだけを含む光を問題にした。単一波長だけなら分光作用は不要である。もともと多様な波長の光を含むから分光しなければならない。今度は多数の波長λ、多数の波数νを含む光を考える。つまりＲ（ν）はあるνの範囲で連続的に分布するのである。その場合も光路Ｇだけを変化させて光路長差を作り出す。光路Ｇを変化させている間連続して検出器で光の強度を求める。これはｘの関数でありｒ（ｘ）と書くことができる。波数がνの光成分にとって、ｘは位相差２πｘνを発生させる。だから波数νの光Ｔ（ν）のｒ（ｘ）への寄与はＴ（ν）ｃｏｓ（２πｘν）である。全ての波数νについて足し併せることによってｒ（ｘ）が得られる。

ｒ（ｘ）＝∫Ｔ（ν）ｃｏｓ（２πｘν）ｄν （２）

である。ｘを０〜Ｋの範囲で変化させすべてのｘに対するｒ（ｘ）を得る。１回の掃引（ｘ＝０〜Ｋ）によって多数のデータを得る。（２／Ｋ）ｃｏｓ（２πｘν’）を掛けてｘで積分する（ｘ＝０〜Ｋ）。それはｘでフーリエ変換するということである。

（２／Ｋ）∫ｒ（ｘ）ｃｏｓ（２πｘν’）ｄｘ＝（２／Ｋ）∫Ｔ（ν）ｃｏｓ（２πｘν）ｃｏｓ（２πｘν’）ｄνｄｘ
（３）

この積分はν’≠νのとき０である。ν’＝νのときはＴ（ν’）となる。だからｘのフーリエ変換によって、多数の波数νを含む光であってもその波数分布Ｔ（ν）を求めることができる。

光路差を発生させるＧの光路Ｌｇを動かす操作は一度だけでなく何度も繰り返すようにするとその度にｔ（ｘ）が求められ、その都度フーリエ変換をしてＴ（ν）を何度も求めることができ精度が向上する。それにＴ（ν）に時間変化がある場合それが一度の掃引時間より遅ければ時間変化するＴ（ν）を求めることもできる。

これが干渉計による光の波数分布（波長分布）を求める方法である。そのためにかなり高精度の干渉計が必要である。干渉計として第１に思いつくのはマイケルソン干渉計である。十文字の交差光路の二つの端に直角のミラーを、交差点に４５゜傾斜ハーフミラーを設置し、残りの光路に沿って光をハーフミラーへ当て透過光、反射光の二光束Ｇ、Ｈに分離しそれぞれを終端のミラーで反射させ同じハーフミラーで合成して入射路と９０゜をなす光路へ合波光を取り出しそれを光検出器で検出するものである。一方のミラーを前後に動かすとλ／２ごとに干渉光が増減を繰り返す。

一方のミラーをｘ／２動かした時の光量をｒ（ｘ）として先程のフーリエ変換によってＴ（ν）を計算することができる。マイケルソン干渉計は分波合波のハーフミラーが同一であり、光路Ｇ、Ｈが対称になるという利点がある。マイケルソン干渉計を用いて光路を変化させるようにする干渉計は第１原理に基づくものであり光の波長分布つまり色分布を求めることができる。

しかしマイケルソン干渉計はミラーを前後に動かす機構が必要である。ミラーを正確に平行移動させるための機構、ミラーを動かす機械的駆動部のために大型で重いものになる。精密な機構部を持つので高コストになる。また振動に弱いので携帯型のセンサとして適していない。

特許文献１は、回折格子を用いないで赤外光を分光する分光器を与えることを目的とする。二つの半円柱の間に電歪素子を挟んだボビンに光ファイバを巻き付けたものを用いる。（赤外の）被測定光をハーフミラーによって２光束に分け、一方の光束を電歪素子によって直径が伸縮するボビンに巻き付けたファイバコイルに入れコイル内を伝搬させ、一方の光束はそのまま空間伝送し、再び合体して合体した干渉光の強度を光検出器で検出するようにしたものである。

電歪素子は電圧によって歪を生ずる素子であり、電圧を掛けることによって電歪素子が伸縮する。するとボビンの直径が変化するので光ファイバの長さが変わる。光ファイバの長さが変わると伝搬距離が変わりそれを透過した一方の光束の位相が変わる。他方の光束の位相は不変であるから、それが合体した光の強度は位相のずれのぶんだけ変化する。電歪素子に加える電圧が振動するなら、合体した干渉光の強度も同じ振動をする。検出器の出力を距離に関しフーリエ変換すると波長ごとの光強度を求めることができる。

特許文献２はレーザを光源とし、レ−ザ光を対象物に当て、被測定光を２つの光に分け、片方の光が伝搬する光ファイバのクラッドを剥ぎ、外部との相互作用で得られるエバネッセント波と参照光が干渉することによってインターフェログラムを作り出している。

特開平０８−００５４５８特開平０４−２２１７４３

特許文献１は直径を変動させることができる光ファイバコイルを用いている。光ファイバの長さを変化させ、光ファイバ長さ変化ｘの関数として、干渉光の強度を検出し、干渉光をｘに関してフーリエ変換して成分の強度を求めるというものである。マイケルソン干渉計のようにミラーを前後に機械的に動かすのではない。機械的振動部分がないからより小型化できるという。

しかし特許文献１は電歪素子を使って光ファイバを巻き付けた半円柱の距離を変動させるので実際に機械的振動が発生している。光ファイバは強く曲げると破断する。安全な最小曲げ半径が（Ｒ＝３０ｍｍ〜５０ｍｍ）決められているがこれがかなり大きいので、ファイバコイルの直径はかなり大きいものとなる。光ファイバコイルの存在のためにかなりの容積を必要とする。光ファイバを繰り返し伸縮させるので光ファイバが疲労して断線する恐れがある。それに二つに分岐した光束の光路長がかなり違うので、コヒーレンシーの良い光源でないと干渉しない。

通常の白色光は非干渉光（インコヒーレント）であるから、特許文献１は白色光の分光には用いることができない。光の干渉性は干渉可能な長さ（コヒーレント長）で表現する。レーザ光の場合はかなり長いので光ファイバコイル長差を越えて干渉するが、ランプの白色光ではそのような光路長差があると干渉しない。白色光源などの場合は使いものにはならない。特許文献１は光源が幾つかの波長の決まったレーザ光源である場合にしか適用できない。インコヒーレントな白色光には役に立たない。本発明のように対象物から出る物体光Ｂを受光しても可干渉性でないのでフーリエ変換して色成分の強さを求めることはできない。

特許文献２はエバネッセント波を作るため対象物に光ファイバを強く接触させなければならない。エバネッセント波は数μｍの範囲しか広がらないので試料との密着性が必要である。光源は単色のレーザであるから試料の一部の性質しか分からない、という難点がある。本発明のように任意の対象物の発するインコヒーレント光を感受して色情報に分解することはできない。またクラッドのない光ファイバを対象物に当てるから光ファイバが破壊され易い、という欠点もある。

本発明の干渉計センサは、筐体と、外部の対象物から発生した物体光Ｂを内部へ取り込むための筐体に設けられた窓と、筐体の内部に設けられ交番電圧を発生する交番電圧発生回路と、対象物から窓を通して入射してきた物体光Ｂを直線偏光にして分岐し第１分岐光ｇを交番電界を掛けたポッケルス効果素子を含む光路Ｇに通し第２分岐光ｈを誘電体あるいは反対向きの交番電界を掛けたポッケルス効果素子を含む光路Ｈに通して分岐光ｇ、ｈの間に周期的な位相差を与え合波して干渉光Ｆとする干渉部と、干渉部からの干渉光Ｆを受光する受光素子とを含む。

これはセンサをコンピュータに接続してコンピュータで交番電界のタイミングをあたえ、それに同期したフーリエ変換の計算をし、波数分布（波長分布）を記憶表示するようにする。このようにするとセンサ部分をより軽量小型にできる。ポッケルス効果素子よりなる干渉部は小さい寸法でよいし、光源は不要であるし、電源も外部から取るようにしており嵩高いものがない。軽く小さい手ごろなセンサとすることができる。
あるいは電源やフーリエ変換計算素子、記憶・表示素子も筐体の内部に一体に設けてよい。そのようなものは次のようになる。
本発明の干渉計センサは、
筐体と、外部の対象物から発生した物体光Ｂを内部へ取り込むための筐体に設けられた窓と、筐体内部に設けられた電源と、筐体の内部に設けられ交番電圧を発生する交番電圧発生回路と、対象物から窓を通して入射して来た物体光Ｂを直線偏光にして分岐し第１分岐光ｇを交番電界を掛けたポッケルス効果素子を含む光路Ｇに通し第２分岐光ｈを誘電体あるいは反対向きの交番電界を掛けたポッケルス効果素子を含む光路Ｈに通して、分岐光ｇ、ｈの間に周期的な位相差を与え合波して干渉光Ｆとする干渉部と、干渉部からの干渉光Ｆを受光する受光素子と、受光素子によって得られた干渉光Ｆの時間的光強度変化を、交番電界の変化に同期してフーリエ変換する演算素子と、フーリエ変換によって得られた波数分布Ｒ（ν）を記憶し表示する機構を含む。

本発明の干渉計は、複数の波長の光を含む光を発生する光源から出た光を、分岐し、一方の分岐光ｇは交番電界を印加するようにしたポッケルス効果素子によって構成した屈折率変動路を通し他方の分岐光ｈは屈折率固定路或いは反対の交番電界を印加したポッケルス効果素子による屈折率変動路を通し、合体させて、合体した光を受光素子で受光し、受光量を電界に同期して屈折率変化についてフーリエ変換することによって、試料からの反射光の波長分布（波数分布）を求めるようにしたものである。

本発明の特徴は幾つかあるが、一つは分岐光路の長さｌを伸縮変化させるのではなくて、分岐光路の屈折率ｎを変化させることによって分光するというものである。特許文献１はボビンに長い光ファイバを巻いてボビン直径を変動させ光路長を変える。機械的な振動が生ずるので寿命が短いし外部衝撃にも弱い。疲労によって光ファイバの変動長さも変化してくるのでフーリエ変換してもある波長の強度について正しい結果が得られない。

本発明は、屈折率を変化させるので二つの光路ｇ、ｈの長さをほぼ同一にできるし、光路長を短くできる。コヒーレンス長が短い白色光であっても干渉させることができる。それは任意の色を干渉法によって検出できるわけで優れている。対象物から生ずる光は波長分布も強度分布も多様であるし、コヒーレント長も様々である。レーザ光のように長いコヒーレント長を持たない光を対象とするから光路差が短い方が良い。特許文献１、２は光路差が初めから長いのでレーザ光のようなコヒーレント長の長いものにしか使えない。

本発明は電界を掛けないときは二つの光路Ｇ、Ｈの長さを同一にできるｌ_Ｇ＝ｌ_Ｈ（Ｅ＝０）。またそもそも光路長ｌが短いという利点がある。フーリエ変換の範囲を大きくとるとコヒーレント長を越えてしまうのでフーリエ変換の範囲は短いものになる。しかしそれでも光路の長さｌを代表波長λで割った値ｌ／λを１０〜１００倍程度にしてもコヒーレント長を越えない場合も多い。

それは対象物が自身で発光するのか太陽光で照らされているのか人工光を受けているのか個個別別の事情による。ｌ／λが大きい方がフーリエ変換による色の分解精度は上がる。しかし１０〜１００程度であっても繰り返しフーリエ変換し平均値をとることになるのでＳ／Ｎ比を上げることができる。

ポッケルス効果を持つ素子を用いた光変調器はすでに良く知られている。しかし本発明はポッケルス効果素子を変調に用いるのではない。変調と屈折率変化による干渉は違う。この点を混同してはならない。

［光変調器］
誤解混同を避けるため初めにポッケルス効果を用いた変調器について簡単に述べる。変調器というのは複屈折を利用したものでありＬｉＮｂＯ_３の単結晶を用いることがある。ポッケルス効果は反転対称性のない単結晶に現れる性質である。複屈折は三方晶系、六方晶系、斜方晶系など軸の関係が総て等しくない結晶に現れる性質である。だから複屈折と、ポッケルス効果のある結晶は異なるが、同じ結晶が両方の効果を持つ場合もある。ＬｉＮｂＯ_３は両方の性質を持つ。そこに混同の起こる可能性がある。複屈折のある単結晶を想定する。

その結晶の複屈折の起こる方向がｙとｚである。つまりｚ方向に電界成分（ｚ偏光）を持つ光が異常光で屈折率ｎ_ｅを持つ。ｙ方向に電界成分（ｙ偏光）を持つ光が正常光で屈折率ｎ_ｏを持つ。ｙｚに直交する方向がｘ方向である。ｘ方向に長い直方体の結晶を作る。光の進行方向をｘ方向として、結晶の長手方向を進行方向に平行におく、±ｚｘ面に電極を形成し、ｚ方向に電圧Ｖｚを印加するものとする。電界Ｅｚはｚ方向に発生し、ｙ方向には存在しない。

ｙ方向偏光の屈折率はｎ_ｏで不変である。ｚ方向偏光の屈折率は異常光であるからｎ_ｅなのであるが、ｚ方向に電界を掛けるので、ｎ_ｏ、ｎ_ｅともに電界Ｅ_ｚに比例して変化する。一次の変化をポッケルス効果という。二次の効果をカー効果という。二次の効果は弱い。

ここでは一次のポッケルス効果だけを問題にする。屈折率は次のように書ける。

常光線（ｙ偏光）ｎ_ｏ（１−ｎ_ｏ ^３ｒ_１３Ｅ_ｚ）（４）
異常光線（ｚ偏光）ｎ_ｅ（１−ｎ_ｅ ^３ｒ_３３Ｅ_ｚ）（５）

ｒ_１３，ｒ_３３は結晶によって決まる非線形係数である。第１偏光子によって入射光を直線偏光にする。偏光の方向はｙ、ｚに対し４５度の角度をなす方向とする。ｙ偏光は常光線で、ｚ偏光は異常光線である。初めにλ／４板を入れて自然複屈折の（ｎ_ｏ−ｎ_ｅ）の部分を消去することもある。電界Ｅ_ｚを掛けると、常光線、異常光線の位相差をπにできる。そのときに必要な電圧を半波長電圧Ｖπという。電気光学素子を評価する重要なパラメータとなる。位相差をπにすると、偏光方向（偏波）がｙ，ｚ何れかに対し−４５度の角度になる。つまり直線偏光の偏波面が９０度回転したということである。

出口側に初めの偏光板と同じ偏光方向を持つ第２偏光板を設置しておくと、９０度偏波面が回転した光はもはや第２偏光子を通過できない。そのように偏波面をΥ＝０〜９０度の範囲で回転させると、第２偏光子を通る光の強度はｃｏｓΥになる。それによって第２偏光子を通る光は強度変調されることになる。ｙ偏光、ｚ偏光の複屈折に電界によって差異を与えたものである。最大の電界は１８０度の位相差を発生させるにたるものであれば良い。つまり電圧としては先程の１８０度位相を変えるＶπだけ掛ければ良い。つまりＶπ／２の振幅の交番電圧を印加すれば良い。

［ポッケルス効果干渉計素子］
そのような光変調器はありふれたものである。本発明の干渉計に用いる非線形素子はそのようなものとは異なる。異なるが一見して良く似た構造となっているので誤解あるいは混同を起こす可能性がある。本発明の干渉計の場合は前分岐と二つの光路Ｇ、Ｈと後分岐があり、試験光は前分岐で二本の光に分離されて、光路Ｇ、Ｈを通り、後分岐で合一して一つの光になる。Ｈは一定屈折率ｎ_０であり、Ｇは変動屈折率ｎである。ＨをＧと反対方向に屈折が変化する変動屈折率の光路としても良い。それは電界を反対向きに掛けるものである。

ここではＨは固定屈折率路だとして説明する。光路の長さは何れもｌであり、それは変化しない。光路長は屈折率と長さの積である。光路Ｈはｎ_０ｌの一定光路長を持つ。光路Ｇはｎｌの変動光路長を持つ。ｎは変数で印加電圧Ｖ_ｚ（またはＶ_ｙ）によって変動する。光路の方向をｘ方向とする。

直線偏光で偏光方向はｚ方向である。変調器のようにｚ偏波、ｙ偏波はなく、ｚ偏波だけが存在する。だから複屈折を利用しない。光路長差は（ｎ−ｎ_０）ｌである。電圧Ｖ_ｚが０であるとき、光路長差が０になる（ｎ＝ｎ_０）ようにする。光路長差を波長λで割って２πを掛けたものが位相差である。固定屈折率光ｈと、変動屈折率光ｇの位相差ΘはΘ＝（２πｌ／λ）（ｎ−ｎ_０）である。入口側の分岐では同じ位相であり分岐路Ｇ、Ｈを通ることによって位相差ができる。Θの位相差があると合波の強度はｃｏｓΘに減少する。そこで電圧Ｖｚを増減して、光路Ｇの屈折率ｎを大きく変動させる。そして位相差Θを０〜πというような狭い範囲でなく、±１００πとか±１０００πで変動させる。その点で前述の変調器と全く違う。光路長差の変動を１００倍とか１０００倍に大きくしなければならない。そのようにしないとフーリエ変換できないからである。

しかし屈折率ｎの変動はそれほど大きくないから光路の長さｌを大きくする必要がある。変調器のように複屈折を利用しない。異常光、常光の何れか一つを使う。

異常光の偏波をｚ方向にとり電界Ｅ_ｚをｚ方向に印加するとすると先述のように屈折率は以下のようにかわる。

異常光の偏波をｚ方向にとり電界Ｅ_ｙをｙ方向に印加すると
常光線（ｙ偏光）ｎ_ｏ（１−ｎ_ｏ ^３ｒ_２２Ｅ_ｙ）（６）
異常光線（ｚ偏光）ｎ_ｅ（７）

（７）は電圧によって不変なので使えない。（４）、（５）、（６）は使える可能性がある。非線形係数のｒ_１３，ｒ_３３，ｒ_２２は非対称性を持つ結晶によって異なる。これらの値の大きい結晶を使う必要がある。しかしこれら非線形係数は光の波長によって異なる。つまり分散がある。また同じ材料の単結晶でも製造方法の巧拙によって非線形係数の値が異なる。だから正確なことは試料ごとに測定して初めて分かることである。先述のＬｉＮｂＯ_３はこれら非線形係数が大きい材料である。λ＝６３３ｎｍに対して、一例として

ｎ_ｏ＝２．２９、ｎ_ｅ＝２．２０、ｒ_１３＝１０×１０^−１２ｍ／Ｖ、ｒ_３３＝３２×１０^−１２ｍ／Ｖ、ｒ_２２＝７×１０^−１２ｍ／Ｖ

の程度の値を持つ。屈折率のうち電界Ｅ_ｚ、Ｅ_ｙに依存する部分Δｎを計算してみる。

ｎ_ｏ ^４ｒ_１３＝２７５×１０^−１２ｍ／Ｖ
ｎ_ｅ ^４ｒ_３３＝７４９×１０^−１２ｍ／Ｖ
ｎ_ｏ ^４ｒ_２２＝１９２×１０^−１２ｍ／Ｖ

この評価からｚ方向に偏波を持つ異常光にｚ方向に電界を掛けるときに最も大きい屈折率変化が起こることが分かる。フーリエ変換可能であるためには、ｌ△ｎ／λが１００〜１０００である必要がある。光変調器のようにｌΔｎ／λが０．５（ｌΔｎ／λ＝０．５という変化を発生するのがＶπである）といったものではない。その１００倍〜１０００倍の変化範囲が必要である。だからこの点で干渉器と変調器とは全く違う。

但し対象物から出る物体光Ｂは単色でなく多様な波長を含むのでλは代表的な値を意味する。紫外ならλは２００ｎｍ、可視なら６００ｎｍ程度、近赤外なら１５００ｎｍといった程度である。それは対象物をどのようなものにするのか？というセンサの目的によって異なる。受光素子もそれによって異なってくる。波長によってポッケルス効果素子も異なってくる。必要な屈折率変化の最大幅Δｎは対象物の色の範囲、光強度の範囲、必要な波数（波長）分解能などによって異なる。

例えば、フーリエ変換の範囲を±１００にするとすれば、ｌΔｎ／λ＝１００としなければならない。素子長・波長比がｌ／λ＝１００００であっても、Δｎが１／１００の程度必要である。先程の値で最も大きいｎ_ｅ ^４ｒ_３３＝７４９×１０^−１２ｍ／Ｖを採用して、Ｅ_ｚ＝１．３×１０^７Ｖ／ｍ＝１３ｋＶ／ｍｍという程度のｚ方向の電界振幅が必要である。最も小さいｎ_ｏ ^４ｒ_２２＝１９２×１０^−１２ｍ／Ｖを採用した場合は，Ｅ_ｙ＝５２ｋＶ／ｍｍというようなｙ方向の電界振幅が必要である。

同じようにフーリエ変換の範囲を±１００とするため、ｌΔｎ／λ＝１００とする。素子長を１０倍して、素子長・波長比をｌ／λ＝１０００００とすると電界振幅をより小さくできる。Δｎが１／１０００の程度に減る。最も大きいｎ_ｅ ^４ｒ_３３＝７４９×１０^−１２ｍ／Ｖを採用して、Ｅ_ｚ＝１．３×１０^６Ｖ／ｍ＝１．３ｋＶ／ｍｍという程度のｚ方向の電界振幅が必要である。最も小さいｎ_ｏ ^４ｒ_２２＝１９２×１０^−１２ｍ／Ｖを採用した場合は，Ｅ_ｙ＝５．２ｋＶ／ｍｍというようなｙ方向の電界振幅が必要である。

フーリエ変換の範囲を１０倍の±１０００にして、例えばｌΔｎ／λ＝１０００とする。素子長・波長比がｌ／λ＝１００００とする。Δｎが１／１０の程度必要である。先程の値で最も大きいｎ_ｅ ^４ｒ_３３＝７４９×１０^−１２ｍ／Ｖを採用して、Ｅ_ｚ＝１．３×１０^８Ｖ／ｍ＝１３０ｋＶ／ｍｍという程度のｚ方向電界振幅が必要である。最も小さいｎ_ｏ ^４ｒ_２２＝１９２×１０^−１２ｍ／Ｖを採用した場合は，Ｅ_ｙ＝５２０ｋＶ／ｍｍというようなｙ方向の電界振幅が必要である。

フーリエ変換の範囲を同じく１０倍の±１０００にして、ｌΔｎ／λ＝１０００とする。素子長・波長比がｌ／λ＝１０００００とする。Δｎが１／１００の程度必要である。先程の値で最も大きいｎ_ｅ ^４ｒ_３３＝７４９×１０^−１２ｍ／Ｖを採用して、Ｅ_ｚ＝１．３×１０^７Ｖ／ｍ＝１３ｋＶ／ｍｍという程度のｚ方向電界振幅が必要である。最も小さいｎ_ｏ ^４ｒ_２２＝１９２×１０^−１２ｍ／Ｖを採用した場合は，Ｅ_ｙ＝５２ｋＶ／ｍｍというようなｙ方向の電界振幅が必要である。

対象物から発生、反射する光はコヒーレント長が短いので、フーリエ変換の範囲をあまり長くできないという場合もある。例えば、フーリエ変換の範囲を±１０とする場合は次のようになる。ｌΔｎ／λ＝１０とするということである。素子長・波長比をｌ／λ＝１０００とする。Δｎが１／１００の程度あればよい。最も大きいｎ_ｅ ^４ｒ_３３＝７４９×１０^−１２ｍ／Ｖを採用して、Ｅ_ｚ＝１３×１０^６Ｖ／ｍ＝１、３ｋＶ／ｍｍという程度のｚ方向の電界振幅が必要である。最も小さいｎ_ｏ ^４ｒ_２２＝１９２×１０^−１２ｍ／Ｖを採用した場合は，Ｅ_ｙ＝５、２ｋＶ／ｍｍというようなｙ方向の電界振幅が必要である。

Ｅ_ｚ＝１３ｋＶ／ｍｍにするため、例えばポッケルス効果素子の厚みｄを１０μｍとすると、Ｖ_ｚ＝１３０Ｖということになる。またｄを半分の５μｍとすると、Ｖ_ｚ＝６５Ｖとなる。

波長・波数の分解能をどれだけにするかによって、フーリエ変換の必要な範囲（代表波長の１００倍とか１０００倍とか）が決まる。

干渉器の二つの光路Ｇ、ＨのうちＨを通常の誘電体の固定屈折率光路に、Ｇをポッケルス効果素子による変動屈折率光路にし交番電界Ｅ_ｚｓｉｎωｔを印加して、位相差をＨだけで発生させることもできる。これまでの説明はそうなっていた。

しかし必要な電界が大きい場合は、Ｇ、Ｈともポッケルス効果素子で構成し、必要電界を二つに分け正負逆転した電界を掛けることも有効である。光路Ｇには＋Ｅ_ｚｓｉｎωｔ（或いは＋Ｅ_ｙｓｉｎωｔ）を印加し、光路Ｈには−Ｅ_ｚｓｉｎωｔ（或いは−Ｅ_ｙｓｉｎωｔ）を印加する。そうなると合計の電界はその２倍の２Ｅ_ｚｓｉｎωｔ（或いは２Ｅ_ｙｓｉｎωｔ）になる。屈折率変化も２倍にできる。位相差も２倍にすることができる。

ただしここでは正弦波Ｖ＝ｓｉｎωｔの電圧を与え、Ｅ＝（Ｖ／ｄ）ｓｉｎωｔの電界（ｚ方向又はｙ方向）の電界を発生させると簡単に述べているが、それは最上の手法ではない。電圧・電界変化の半周期ごとにフーリエ変換を行うためにむしろ三角波を印加する方が良い。三角波の電圧上昇の半周期でフーリエ変換を行う。電圧下降の半周期でフーリエ変換を行うようにする。正弦波の電圧変化を与えた場合は、フーリエ変換の変数が少し変わってくる。

そのように対象物からの物体光Ｂを干渉路に入れて交番電界によって位相変化させさらに合波して位相差のある二つの光の混合を作る。それが干渉光Ｆである。干渉光Ｆは時間的に色が代わる光である。対象物の色を反映しており単色光ではない。対象物の物体光Ｂの主要な成分を最も強く含む。それ以外の波長の光をも含む。干渉光Ｆは常に多数の色の混合で混合比が変わるような光である。

干渉光Ｆを受光素子で受光する。受光素子から光路差時間変化に応じ時間的に変動するデータが得られる。これをインターフェログラムという。それは時間変動するデータである。干渉路の電界の変化（三角波、正弦波）と同期して受光素子の出力をフーリエ変換する。フーリエ変換の後の波数分布をＱ（ν）とする。それは対象物の発する光の強度と色を表現する。

たとえばｚ偏光した異常光を用いたとする。電界Ｅ_ｚはｚ方向に印加するものとする。波長λに対するｇ、ｈ間の位相差は

２πｎ_ｅ ^４ｒ_３３Ｅ_ｚｌ／λ （９）

となる。波数νに変数を変える（ν＝１／λ）と、

２πνｎ_ｅ ^４ｒ_３３Ｅ_ｚｌ（１０）

物体光ＢのスペクトルをＢ（ν）であるとする。固定光路を出た光は（１／２）∫Ｂ（ν）ｄνの波動関数を持つ。変動光路を出た光の波動関数は（１／２）∫Ｂ（ν）ｅｘｐ（２πｉνｎ_ｅ ^４ｒ_３３Ｅ_ｚｌ）ｄνのスペクトルを持つ。これが干渉して干渉光Ｆとなるので、

Ｆ（ｔ）＝∫Ｂ（ν）ｃｏｓ（πνｎ_ｅ ^４ｒ_３３Ｅ_ｚｌ）ｄν （１１）

となる。時間ｔは電界Ｅ_ｚの中に含まれる。これを電界Ｅ_ｚによってフーリエ変換するというのはｃｏｓ（πν’ｎ_ｅ ^４ｒ_３３Ｅ_ｚｌ）（ｎ_ｅ ^４ｒ_３３）ｄＥ_ｚｌを掛けてＥ_ｚで積分するということである。

∫Ｆ（ｔ）ｃｏｓ（πν’ｎ_ｅ ^４ｒ_３３Ｅ_ｚｌ）（ｎ_ｅ ^４ｒ_３３ｌ）ｄＥ_ｚ
＝∫Ｂ（ν）ｃｏｓ（πνｎ_ｅ ^４ｒ_３３Ｅ_ｚｌ）ｃｏｓ（πν’ｎ_ｅ ^４ｒ_３３Ｅ_ｚｌ）（ｎ_ｅ ^４ｒ_３３ｌ）ｄＥ_ｚ＝Ｂ（ν’）
（１２）

というようになり、物体光のスペクトルＢ（ν’）を計算によって求めることができる。上の計算は一回のフーリエ変換による結果である。実際には周波数ω／２πの三角波で電界を掛けるので、単位時間での積分は、（ω／２π）Ｂ（ν’）となる。物体の動き物体の色の変化Ｂ（ν、ｔ）があっても、（δＢ／δｔ）＜Ｂω／２πであれば、その時刻変動を追跡することができる。

同じことを屈折率差Δｎで表現すると次のようになる。固定光路を出た光は（１／２）∫Ｂ（ν）ｄνの波動関数を持つ。変動光路を出た光の波動関数は（１／２）∫Ｂ（ν）ｅｘｐ（２πｉνｌΔｎ）ｄνのスペクトルを持つ。これが干渉して干渉光Ｆとなるので、

Ｆ（ｔ）＝∫Ｂ（ν）ｃｏｓ（πνｌΔｎ）ｄν （１３）

となる。時間ｔは電界Ｅ_ｚを通しΔｎの中に含まれる。これを屈折差Δｎによってフーリエ変換するというのはｃｏｓ（πν’ｌΔｎ）ｌｄ（Δｎ）を掛けてΔｎで積分するということである。

∫Ｆ（ｔ）ｃｏｓ（πν’ｌΔｎ）ｌｄ（Δｎ）
＝∫Ｂ（ν）ｃｏｓ（πνｌΔｎ）ｃｏｓ（πν’ｌΔｎ）ｌｄ（Δｎ）＝Ｂ（ν’）

というように物体光のスペクトルＢ（ν’）を求めることができる。

試料の反射光の色分布を調べるために回折格子による分光器を用いない。だから低コスト、小型化が可能になる。機械的な振動部分もない。屈折率を変動させるだけであるから外部からの衝撃、振動にも耐える安定したセンサとすることができる。

本発明は光源からの白色光を二つの分岐光ｇ、ｈに分岐させ屈折率変動光路によって位相差を与えて合波し干渉させ位相差を含む光を作る。分岐路Ｇ、Ｈの光路の長さｌを変化させるのではなくて、長さｌは一定として屈折率ｎを変化させる。長いファイバコイルを用いる必要がない。ファイバコイルを使うと装置が大型化するが本発明の場合は小さいポッケルス効果素子を用いるだけなので小型化できる。分岐光ｇ、ｈの間に光路長差があまりないのでコヒーレンス長の短い光でも干渉させることができる。引用文献１、２の場合はもともとの光路長の差が大きくてコヒーレント長の十分長いレーザ光などしか干渉させることができなかった。だから白色光源は扱えない。

しかし本発明の場合は短いコヒーレント長の光でも干渉させることができる。白色光源であっても干渉させて分光することが可能になる。白色に近い光源を使うことができるようになるから対象物の色情報をより正確に迅速に得ることができる。

さらに機械的な振動部分がない、という利点がある。繰り返し機械振動するようなものがあると、外部のショックに弱い。また繰り返しの振動によって故障するということもある。光ファイバの場合は疲労によって断線することもある。本発明の場合は機械振動する部分がないので外部の振動があっても差し支えない。また長寿命である。

また分岐した光ｇ、ｈを干渉させてから対象物にあてるので干渉自体は安定している。時時刻刻と色の変化する試験光を対象物に当てるということになる。

図１によって本発明の実施例に係る干渉計センサの構造を述べる。筐体２はプラスチック、金属などの閉じられた容器である。大きさ形状は自在に決定できる。内部の素子を小さくできるのでシャープペンシルの程度の小型のものにできる。筐体２の中に、電源部３、ポッケルス効果光路部分を含むマッハツエンダ型の干渉部４、受光素子９、干渉部４のポッケルス効果光路の電極に電圧を与える交番電圧発生部７、干渉部４の出力光（干渉光Ｆ）を受光する受光素子９、受光素子９の出力を交番電圧発生部７と同期してフーリエ変換する演算部８と、演算部８によって計算された波数・波長分布Ｑ（ν）（Ｑ（λ））を記憶、表示する記憶表示部１０等を持つ。

筐体２の中に光源はない。外部の対象物３０の発する光（物体光Ｂ）を窓２０から取り込んで干渉部４に入れる。

これは窓２０から入ってきた対象物の物体光Ｂを検出するものである。受光素子９は目的とする波長帯（可視光、近赤外、近紫外）によって適当なものと選ぶ。可視ならＳｉフォトダイオード、近赤外ならＩｎＧａＡｓフォトダイオードを用いることができる。近紫外ならＧａＮフォトダイオードを使うことができる。

窓２０の前方に集光レンズＺ１がある。窓２０から入ってきた物体光Ｂを集光し、マッハツエンダ型の干渉部４の入口２２に導く。マッハツエンダ型干渉部４は入口２２に続く分岐２３と出口２５に続く分岐２４を有する。二つの分岐２３、２４の間には二つの光経路５、６がある。物体光Ｂは二分されて何れかの光路５、６を通過する。

一つは通常の誘電体によって形成した屈折率固定路６（Ｈ）である。他方はポッケルス効果素子を有する屈折率変動路５（Ｇ）である。二つの光路に時間的に変化する位相差を与えるためである。

或いは５、６の両方ともポッケルス効果素子で構成し反対向きの電圧を掛ける屈折率変動路としても良い。

屈折率の変化するポッケルス効果というのは、結晶に電圧を印加することによって電圧に比例してある偏波面を持つ光に対する屈折率が変化するという現象である。

電界の一次の効果であるから、中心対称性のない結晶に現れる。三方晶系、六方晶系、斜方晶系など対称性の低い晶系のものに多い。原因が違うので複屈折のある結晶と同じではない。変調器は複屈折を利用するが本発明は複屈折は使わない。ポッケルス効果だけを利用する。ポッケルス効果のある結晶は数多い。しかしポッケルス効果の指標である非線形係数ｒ_１２、ｒ_２２、ｒ_１３の大きい結晶でなければ使いものにならない。

ＫＨ_２ＰＯ_４、ＫＤ_２ＰＯ_４、ＳｒＢａＮｂ_２Ｏ_６、ＬｉＮｂＯ_３、ＬｉＴａＯ_３結晶などを用いることができる。これらの電気光学結晶は複屈折もあるので変調器に用いられることがあるが、本発明のように干渉部の一方の経路の素子に用いられるという例はない。

光は二つに分岐して、半分ずつのパワーが屈折率固定路６と屈折率変動路５を通過する。屈折率変動路５は交流電圧を加えたポッケルス効果素子を含むので屈折率が変化し光路（ｎｌ）が変化する。両方の光路を通った光が分岐２４で合流し出口２５から外部に出る。これは発散するがレンズＺ２によって集光され受光素子９に入る。

電圧が０の場合は、位相差はないので合波した光のパワーは１である。しかし電圧があると、位相差Θが出て合波した光のパワーはｃｏｓθになる。そのθが時間的に変動する。受光素子出力Ｐ（ｔ）はその時間変化を正確に反映する。受光素子の出力Ｐ（ｔ）は独立変数が時間ｔであるが、電界Ｅ_ｚ（又はＥ_ｙ）と時間ｔの関係は予め分かっている。三角波の場合、正弦波の場合であっても、時間ｔから電界Ｅを知ることができる。フーリエ変換は屈折率ｎについて行うべきである。

屈折率ｎが上昇する半周期について一回のフーリエ変換計算をし、屈折率ｎが下降する半周期について一回のフーリエ変換計算をする。ポッケルス効果は一次の効果で電界と屈折率ｎは一次の関係がある。だから屈折率変化についてフーリエ変換するというのは電界Ｅについてフーリエ変換すると表現することもできる。

電界Ｅが上昇する半周期について一回のフーリエ変換計算をし、電界Ｅが下降する半周期について一回のフーリエ変換計算をする。

電界Ｅと時間ｔはその関係が既知なので、時間ｔでフーリエ変換するということもできる。しかし時間の始点、終点が電界変化あるいは屈折率変化と同期していなければならない。そのために交番電界の変化と同期して受光素子の出力をフーリエ変換するのである。

このように本発明では干渉計の２つの光路の光路長差を与えるために幾何学的に光路を伸縮するのではなく屈折率ｎを変化させる。

本発明で最も重要なのは干渉部４である。屈折率固定路６も屈折率変動路５も同じＬｉＮｂＯ_３で作ることができる。そうでなくて、屈折率固定路６はその他の透明導波材を用いることもできる。以前の説明では電圧＝０での屈折率が同一であるとしたがそれは別段必要でない、屈折率差が電圧によって変動し光路長の変動を波長で割った変動率がフーリエ変換に必要な１０〜１０００倍あれば良い。必要な波長・波数分解能が高い場合は１０００倍程度いる。必要分解能が低い場合は光路長変動を波長で割った変動率が１０倍程度でも十分である。

例えば対象物３０が発する可視光分布を調べたいとする。例えば波長範囲は４００ｎｍ〜８００ｎｍ程度であり連続スペクトルを持っている。代表的な波長は６００ｎｍ程度である。その場合、Ｓｉのフォトダイオードを受光素子とすることができる。

例えば素子長（ｌ）・波長（λ）比をｌ／λ＝１００００とする。素子長がｌ＝６ｍｍとなる。異常光の電界方向をｚ方向にし常光の電界方向をｙ方向にし進行方向をｘ方向にする座標において、ｚ方向に薄く、ｘ方向に６ｍｍの長さがあり、±ｘｙ面に対向電極を持つポッケルス効果素子をＬｉＮｂＯ_３によって作る。偏光子を入れて電界方向がｚ方向になるような直線偏光とする。

Δｎを０．０１程度にするために、ｚ方向の電界を掛けてｒ_３３という非線形係数を利用する。±１００のフーリエ変換の範囲を得るため、Ｅ_ｚ＝１３ｋＶ／ｍｍという電界振幅の交番電界をｚ方向に掛ける。交番電界の周波数ｆ＝ω／２πは速くなくても良い１０Ｈｚ〜１０００Ｈｚ程度で良い。フーリエ変換計算は０．５Ｈｚ毎になされる。１０Ｈｚであれば１秒間に２０回のフーリエ変換を行う。１０００Ｈｚであれば、１秒間に２０００回のフーリエ変換計算をする。フーリエ変換の容易さを考えると電界は正弦波でなくて三角波で与える方が良い。

ポッケルス効果素子の厚みｄを例えば１０μｍとすれば、電圧振幅は１３０Ｖとなる。しかしそれでも高電圧すぎるという場合は、干渉部の両方の光路Ｇ、Ｈともにポッケルス効果素子として、電圧の方向を反対にして、＋Ｅｚｓｉｎωｔ，-Ｅｚｓｉｎωｔという反対方向の電圧をＧ、Ｈに加えて屈折率変動を反対方向に引き起こすという方法も有効である。そのようにすると同じｄ＝１０μｍでも一方の電圧振幅を６５Ｖに減らすことができる。

あるいはｄ＝５μｍとすると、一方の光路だけ屈折率を変化させるにしても６５Ｖで足る。

物体光Ｂを干渉部４で干渉させ合一した干渉光Ｆを受光素子９に入れてそれを強度信号として求める。

受光素子９で受光したものは時間的に変動する光強度データである。干渉光Ｆを干渉部４に掛けた交番電圧の半周期ごとの光強度データを屈折率ｎに関してフーリエ変換する。その結果得られた波数分布Ｑ（ν）は対象物３０の発する色情報と光強度を示している。

本発明の実施例に係る干渉計センサの概略構成図。

干渉部の一方の光路に設けるポッケルス効果素子の電界方向、伝搬方向、形状の説明図。

干渉部の両方の光路にポッケルス効果素子を設け加える電界の方向を反対にすることによって２倍の屈折率差をもたらすようにした説明図。

符号の説明

２筐体
３電源
４干渉部
５屈折率変動光路
６屈折率固定光路
７交番電圧発生部
８演算部
９受光素子
１０記憶表示部
２０窓
２２入口
２３分岐
２４分岐
２５出口
３０対象物
Ｚ１集光レンズ
Ｚ２集光レンズ
Ｂ物体光
Ｆ干渉光
Ｇ光路
Ｈ光路
ｇ第１分岐光
ｈ第２分岐光

Claims

筐体と、外部の対象物から発生した物体光Ｂを内部へ取り込むための筐体に設けられた窓と、筐体の内部に設けられ交番電圧を発生する交番電圧発生回路と、対象物から窓を通して入射してきた物体光Ｂを直線偏光にして分岐し第１分岐光ｇを交番電界を掛けたポッケルス効果素子を含む光路Ｇに通し第２分岐光ｈを誘電体あるいは反対向きの交番電界を掛けたポッケルス効果素子を含む光路Ｈに通して分岐光ｇ、ｈの間に周期的な位相差を与え合波して干渉光Ｆとする干渉部と、干渉部からの干渉光Ｆを受光する受光素子とを含むことを特徴とする干渉計センサ。
筐体と、外部の対象物から発生した物体光Ｂを内部へ取り込むための筐体に設けられた窓と、筐体の内部に設けられ交番電圧を発生する交番電圧発生回路と、対象物から窓を通して入射してきた物体光Ｂを直線偏光にして分岐し第１分岐光ｇを交番電界を掛けたポッケルス効果素子を含む光路Ｇに通し第２分岐光ｈを誘電体あるいは反対向きの交番電界を掛けたポッケルス効果素子を含む光路Ｈに通して分岐光ｇ、ｈの間に周期的な位相差を与え合波して干渉光Ｆとする干渉部と、干渉部からの干渉光Ｆを受光する受光素子と、受光素子によって得られた干渉光Ｆの時間的光強度変化を、交番電界の変化に同期してフーリエ変換する演算部と、フーリエ変換によって得られた波数分布Ｒ（ν）を記憶表示する記憶・表示部を含むことを特徴とする光学測定装置。