JP2017150981A - 分光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測定する試料の数が増えても部品点数を増やすことなく、１または２以上の試料から放出される対象光を同時に測定できる分光装置を提供すること。【解決手段】分光装置は、１または２以上の入射開口と、コリメータレンズと、偏光分割複屈折素子と、偏光子と、フーリエ変換レンズと、検出部とを有する。入射開口は、対象光の光束を規定する。１または２以上の入射開口の少なくとも１つは、コリメータレンズの光軸に対してオフセット配置されている。検出部は、フーリエ変換レンズにより形成された干渉縞の強度分布に基づいて対象光のインターフェログラムを取得する。【選択図】図１

Description

本発明は、対象光の分光スペクトルを測定するための分光装置に関する。

生化学分野における臨床検査機器に使用されている分光装置として、特定波長の光に対する試料の吸光度や、蛍光物質を含む試料から放出された蛍光の強度などを測定する分光装置が知られている。上記分光装置の例には、定量ＰＣＲ法において蛍光強度を測定するための分光装置が含まれる（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１、２に記載の分光装置では、いずれも、複数の収容部内に収容された反応液（試料）を所定のサイクルで加熱しながら、各試料から放出される蛍光（対象光）をそれぞれ検出する。これにより、特許文献１、２に記載の分光装置は、収容部内の試料の反応をリアルタイムでモニタリングすることができる。

特許第２９０９２１６号公報 特許第４７０４５３２号公報

特許文献１に記載の分光装置では、光ファイバマルチプレクサを使用して、複数の光ファイバの接続を切替えることで、各試料から放出された対象光を順次、回折格子に導光し、対象光の分光スペクトルを測定する。この場合、同時に１つの試料しか測定できないため、複数の試料について測定を行おうとすると、測定時間が長くなってしまうという問題がある。また、複数の光ファイバの接続を切替えるための切替え部や、当該切替え部を制御するための制御部などが必要となり、装置の部品点数が増加してしまうという問題もある。

また、特許文献２に記載の分光装置では、各試料から放出された対象光をフォトダイオードでそれぞれ検出し、電流アンプなどを用いて信号を処理することで対象光の光量を測定する。この場合、同時にすべての試料について測定しようとすると、試料の数だけフォトダイオードと、電流アンプなどの信号処理回路とが必要となり、装置の部品点数が増加してしまうという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、測定する試料の数が増えても部品点数を増やすことなく、１または２以上の試料から放出される対象光を同時に測定できる分光装置を提供することを目的とする。

本発明に係る分光装置は、対象光の分光スペクトルを測定するための分光装置であって、前記対象光の光束を規定するための、１または２以上の入射開口と、前記入射開口で光束を規定された前記対象光を平行光にするためのコリメータレンズと、前記コリメータレンズで平行光にされた前記対象光を、偏光方向が互いに異なる第１偏光および第２偏光に分割するための偏光分割複屈折素子と、前記第１偏光に含まれている、所定の偏光方向の第１偏光成分と、前記第２偏光に含まれている、前記所定の偏光方向と同一方向の第２偏光成分とを透過させる偏光子と、その光軸が前記コリメータレンズの光軸と重なるように配置され、前記第１偏光成分および前記第２偏光成分を重ね合あわせて、前記第１偏光成分および前記第２偏光成分の干渉縞を形成するためのフーリエ変換レンズと、前記フーリエ変換レンズにより形成された前記干渉縞の強度分布に基づいて前記対象光のインターフェログラムを取得する検出部と、を有し、前記１または２以上の入射開口の少なくとも１つは、前記コリメータレンズの光軸に対してオフセット配置されている。

本発明の分光装置によれば、測定する試料の数が増えても部品点数を増やすことなく、１または２以上の試料から放出される対象光を同時に測定することができる。このため、本発明の分光装置では、複数の試料について測定を行おうとした場合でも、試料の数の増加により測定時間が長くならない。

図１Ａは、本発明の実施の形態１に係る分光装置の構成を示す模式図であり、図１Ｂは、本発明の実施の形態１に係る分光装置で形成される干渉縞と、当該干渉縞に基づいて取得されるインターフェログラムとを示す模式図である。 図２Ａは、本発明の実施の形態２に係る分光装置の構成を示す模式図であり、図２Ｂは、本発明の実施の形態２に係る分光装置で形成される干渉縞と、当該干渉縞に基づいて取得されるインターフェログラムとを示す模式図である。 図３Ａは、本発明の実施の形態３に係る分光装置の構成を示す模式図であり、図３Ｂは、本発明の実施の形態３に係る分光装置で形成される干渉縞と、当該干渉縞に基づいて取得されるインターフェログラムとを示す模式図である。 図４は、本発明の実施の形態４に係る分光装置の構成を示す模式図である。 図５は、本発明の実施の形態５に係る分光装置の構成を示す模式図である。 図６Ａは、本発明の実施の形態６に係る分光装置の構成を示す模式図であり、図６Ｂは、本発明の実施の形態６に係る分光装置の構成を示す平面模式図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。本発明に係る分光装置は、対象光に由来する２つの光の干渉により形成される干渉縞に基づいてインターフェログラムを取得し、当該インターフェログラムをフーリエ変換することで対象光の分光スペクトルを測定する、フーリエ変換型分光装置である。

［実施の形態１］
実施の形態１に係る分光装置１００は、干渉縞のラインに平行なＤ_１方向に沿って配列された３つの入射開口１１０ａ〜ｃを有しており、３つの試料から放出された対象光の分光スペクトルを同時に測定する。

図１Ａは、実施の形態１に係る分光装置１００の構成を示す模式図である。分光装置１００は、３つの入射開口１１０ａ〜ｃ、コリメータレンズ１２０、偏光子（特許請求の範囲では、「第２偏光子」と称している）１３０、偏光分割複屈折素子１４０、検光子（特許請求の範囲では、「偏光子」と称している）１５０、フーリエ変換レンズ１６０、検出部１７０および処理部１８０を有する。分光装置１００では、コリメータレンズ１２０、偏光子１３０、偏光分割複屈折素子１４０、検光子１５０、フーリエ変換レンズ１６０および検出部１７０は、この順番で、入射開口１１０側から配置されている。フーリエ変換レンズ１６０は、その光軸がコリメータレンズ１２０の光軸ＯＡと重なるように配置されている。なお、図１Ａにおいて、一点鎖線は、コリメータレンズ１２０の光軸ＯＡを示している。

入射開口１１０は、試料から放出され、光ファイバ２０により入射開口１１０に導光された対象光の光束を規定する。実施の形態１では、図１Ａに示されるように、入射開口１１０は、３つの入射開口１１０ａ〜ｃからなる。３つの入射開口１１０ａ〜ｃは、同一平面上に配置されていることが好ましい。実施の形態１では、３つの入射開口１１０ａ〜ｃは、同一平面（以下、「入射開口設置面Ｓ」ともいう）上に配置されている。

また、入射開口１１０は、分光装置１００内の光学素子を通過した光束が形成する干渉縞領域の外形形状を入射開口１１０と相似な形状に規定する。入射開口１１０は、光ファイバ２０の端面であってもよいし、遮光部材に形成された対象光を通過させるための開口であってもよい。実施の形態１では、入射開口１１０は、光ファイバ２０の端面である。また、入射開口１１０の形状および大きさは、対象光の干渉縞（詳細については後述）に基づいてインターフェログラムを取得することができれば特に限定されない。入射開口１１０の形状（対象光の光軸に垂直な断面における光束の形状）の例には、円形状、楕円形状および多角形状が含まれる。入射開口１１０の大きさ（対象光の光束幅）は、例えば、直径２ｍｍ程度である。３つの入射開口１１０ａ〜ｃの形状および大きさは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。実施の形態１では、３つの入射開口１１０ａ〜ｃの形状は円形状であり、３つの入射開口１１０ａ〜ｃの大きさは同じである。

遮光部材の例には、分光装置１００のケース（不図示）が含まれる。また、入射開口１１０には、対象光に対して透明な樹脂フィルムやガラスなどの透光部材が配置されていてもよい。これにより、入射開口１１０を介して分光装置１００内へ埃が侵入することを防ぐことができる。

３つの入射開口１１０ａ〜ｃの少なくとも１つは、光軸ＯＡに対してオフセット配置されている。実施の形態１では、図１Ａに示されるように、入射開口１１０ａ，ｃは、Ｄ_１方向において光軸ＯＡに対してそれぞれオフセット配置されている。一方、入射開口１１０ｂは、その中心が光軸ＯＡに重なるように配置されている。このように、少なくとも１つの入射開口１１０を光軸ＯＡに対してオフセット配置しつつ、複数の入射開口１１０を設置することで、複数の試料から放出された複数の対象光の分光スペクトルを同時にかつ容易に測定できる。また、３つの入射開口１１０ａ〜ｃは、入射開口設置面Ｓ内において干渉縞のラインに平行なＤ_１方向に沿って配列されている。

コリメータレンズ１２０は、入射開口１１０で光束を規定された対象光を平行光にする。これにより、異なる入射開口１１０からの複数の光線は、平行光とされた状態で、互いに異なる入射角度で偏光分割複屈折素子１４０に入射する。

コリメータレンズ１２０は、入射開口１１０が含まれる入射開口設置面Ｓから、コリメータレンズ１２０の焦点距離ｆ_１離れた位置に配置されている。コリメータレンズ１２０の焦点距離ｆ_１は、干渉縞形成領域の所望の大きさに応じて適宜調整されうる。たとえば、コリメータレンズ１２０の焦点距離ｆ_１を大きくすると、干渉縞形成領域の面積を小さくすることができる。

また、コリメータレンズ１２０の直径は、入射開口１１０（対象光の光束）の数や、入射開口１１０の大きさ（対象光の光束幅）などに応じて、適宜設定されうる。また、コリメータレンズ１２０の形状および材料は、適宜選択されうる。コリメータレンズ１２０の例には、凸レンズおよび凹レンズが互いに貼り合わされたアクロマートレンズや、閉回路テレビ（ＣＣＴＶ）レンズ、Ｆマウントレンズなどの写真撮影用レンズが含まれる。コリメータレンズ１２０の材料の例には、樹脂およびガラスが含まれる。コリメータレンズ１２０は、例えば、射出成形法により作製されてもよいし、既製品であってもよい。

偏光子１３０は、対象光に含まれる、所定の偏光方向の偏光成分を透過させる。偏光子１３０は、後述の検光子１５０が透過させる偏光の偏光方向に対して同一方向の偏光成分または直交方向の偏光成分を透過させる。実施の形態１では、図１Ａに示されるように、偏光子１３０は、Ｄ_１方向の偏光成分を透過させる。実施の形態１では、偏光子１３０が透過させる偏光の偏光方向と、検光子１５０が透過させる偏光の偏光方向とは、同一である。偏光子１３０は、コリメータレンズ１２０および偏光分割複屈折素子１４０の間において、対象光の光路上に配置されている。

なお、偏光子１３０が透過させる偏光の偏光方向と、検光子１５０が透過させる偏光の偏光方向とが同一である場合と、直交する場合とでは、形成される干渉縞の位相が逆転するのみであり、測定される対象光の分光スペクトルは同一である。

また、偏光子１３０の大きさは、入射開口１１０（対象光の光束）の数や、入射開口１１０の大きさ（対象光の光束幅）などに応じて、適宜設定されうる。偏光子１３０の種類の例には、偏光フィルタおよびワイヤーグリッド偏光子が含まれる。たとえば、偏光子１３０は、ヨウ素を含むポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を有する偏光フィルタ、またはフッ化カルシウム（ＣａＦ_２）製の基板にアルミニウムワイヤが平行に配置されたワイヤーグリッド偏光子である。偏光子１３０は、既製品であってもよい。

偏光分割複屈折素子１４０は、コリメータレンズ１２０で平行光にされ、偏光子１３０で所定の偏光方向成分のみを透過された対象光を、偏光方向が互いに異なる第１偏光および第２偏光（常光線および異常光線）に分割する。このとき、対象光があらかじめ偏光子１３０を透過していることで、対象光が楕円偏光または特定の偏光方向の直線偏光であっても、第１偏光の強度と第２偏光の強度とを等しくすることができる。これにより、干渉縞の明暗の差が最大となる。また、実施の形態１では、偏光分割複屈折素子１４０は、第１偏光および第２偏光の偏光方向が互いに直交するように、入射した対象光を分割する。偏光分割複屈折素子１４０は、例えば、偏光子１３０が透過させる光の偏光方向（実施の形態１では、Ｄ_１方向）を基準（０°）としたときに、＋４５°の方向と、−４５°の方向に対象光を分割する。偏光分割複屈折素子１４０は、偏光子１３０および検光子１５０の間において、対象光の光路上に配置されている。

偏光分割複屈折素子１４０の例には、サバール板、ウオラストンプリズムおよびシェアリングプリズムが含まれる。実施の形態１では、偏光分割複屈折素子１４０は、サバール板である。サバール板は、例えば、方解石（炭酸カルシウム）や二酸化チタンなどからなる２枚の結晶板を、偏光方向が重ならないように張り合わせることで作製されうる。また、偏光分割複屈折素子１４０は、既製品であってもよい。

偏光分割複屈折素子１４０の大きさは、入射開口１１０（対象光の光束）の数や、入射開口１１０の大きさ（対象光の光束幅）などに応じて、適宜設定されうる。また、詳細については後述するが、サバール板の結晶板の厚さおよび屈折率は、第１偏光および第２偏光の、所望の光線分離距離に応じて適宜設定されうる。

検光子１５０は、第１偏光に含まれている、所定の偏光方向の第１偏光成分と、第２偏光に含まれている、前記所定の偏光方向と同一方向の第２偏光成分とを透過させる。実施の形態１では、前述のとおり、検光子１５０は、偏光子１３０が透過させる偏光の偏光方向と同一の方向（Ｄ_１方向）の第１偏光成分および第２偏光成分を透過させる。検光子１５０は、偏光分割複屈折素子１４０およびフーリエ変換レンズ１６０の間において、第１偏光および第２偏光の光路上に配置されている。

また、検光子１５０の大きさは、入射開口１１０（対象光の光束）の数や、入射開口１１０の大きさ（対象光の光束幅）などに応じて、適宜設定されうる。検光子１５０の例は、偏光子１３０と同じである。検光子１５０は、既製品であってもよい。

実施の形態１では、偏光子１３０、偏光分割複屈折素子１４０および検光子１５０は、互いに接着されている。このような構成とすることは、装置の小型化および低コスト化の観点から好ましい。

フーリエ変換レンズ１６０は、第１偏光成分および第２偏光成分を重ね合わせて、第１偏光成分および第２偏光成分の干渉縞を形成する。前述のとおり、フーリエ変換レンズ１６０は、その光軸がコリメータレンズ１２０の光軸ＯＡと重なるように配置されている。

フーリエ変換レンズ１６０の焦点距離ｆ_２は、干渉縞形成領域の所望の大きさに応じて適宜調整されうる。たとえば、フーリエ変換レンズ１６０の焦点距離ｆ_２を大きくすると、干渉縞形成領域の面積を大きくすることができる。

また、フーリエ変換レンズ１６０の直径は、入射開口１１０（対象光の光束）の数、入射開口１１０の大きさ（対象光の光束幅）などに応じて、適宜設定されうる。フーリエ変換レンズ１６０の形状および材料は、必要に応じて、適宜選択されうる。フーリエ変換レンズ１６０の例には、凸レンズおよび凹レンズが互いに貼り合わされたアクロマートレンズや、閉回路テレビ（ＣＣＴＶ）レンズ、Ｆマウントレンズなどの写真撮影用レンズが含まれる。フーリエ変換レンズ１６０の材料の例には、樹脂およびガラスが含まれる。フーリエ変換レンズ１６０は、例えば、射出成形法により作製してもよいし、既製品であってもよい。

検出部１７０は、フーリエ変換レンズ１６０により形成された干渉縞の強度分布に基づいて対象光のインターフェログラムを取得し、取得したインターフェログラムを処理部１８０に出力する。検出部１７０は、干渉縞を撮像するための撮像素子１７１を有する。検出部１８０は、フーリエ変換レンズ１６０からフーリエ変換レンズ１６０の焦点距離ｆ_２離れた位置に配置されている。言い換えると、検出部１７０は、撮像素子１７１の受光面１７２が入射開口設置面Ｓに対する共役面上に位置するように配置されている。検出部１７０は、例えば、撮像装置および出力装置を含む公知の半導体装置である。

撮像素子１７１の受光面１７２の大きさおよび形状は、干渉縞形成領域の大きさや形状などに応じて適宜設定されうる。撮像素子１７１は、例えば、干渉縞を２次元的に撮像し、干渉縞の強度分布に基づいて対象光のインターフェログラムを取得することができる電荷結合素子（ＣＣＤ）や相補性金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）などの固体撮像素子である。

処理部１８０は、検出部１７０で取得されたインターフェログラムを処理する。具体的には、処理部１８０は、インターフェログラムをフーリエ変換して、対象光の分光スペクトルを算出する。処理部１８０は、例えば、演算装置、記憶装置、入力装置および出力装置を含む公知のコンピュータやマイコンなどによって構成される。

（分光装置における対象光の光路）
次いで、分光装置１００における対象光の光路について説明する。３つの試料から放出された対象光の光線は、３本の光ファイバ２０により、３つの入射開口１１０ａ〜ｃにそれぞれ導光される。次いで、入射開口１１０を通過して光束が規定された各対象光の光線は、コリメータレンズ１２０を透過して平行光となる。平行光となった３つの対象光の光線のうちＤ_１方向の偏光成分のみが、偏光子１３０をそれぞれ透過する。偏光子１３０を透過したＤ_１方向の３つの偏光の光線は、偏光分割複屈折素子１４０を透過して第１偏光および第２偏光にそれぞれ分割される。次いで、３つの第１偏光の光線に含まれているＤ_１方向の第１偏光成分と、３つの第２偏光の光線に含まれているＤ_１方向の第２偏光成分とは、検光子１５０およびフーリエ変換レンズ１６０を透過し、互いに重ね合わされる。これにより、検出部１７０が有する撮像素子１７１の受光面１７２上に、３つの干渉縞ａ〜ｃが形成される。

（干渉縞およびインターフェログラム）
以上のとおり、実施の形態１では、３つの干渉縞ａ〜ｃが形成される。このとき、図１Ａに示されるように、干渉縞ａ〜ｃが形成されている干渉縞形成領域の境界形状は、それぞれ、入射開口１１０の形状により円形状に規定されている。また、干渉縞ａ〜ｃは、撮像素子１７１の受光面１７２上で入射開口設置面Ｓ上の３つの入射開口１１０ａ〜ｃと共役な位置にそれぞれ形成されている。

図１Ｂは、実施の形態１に係る分光装置１００で形成される干渉縞ａ〜ｃと、干渉縞ａ〜ｃに基づいて取得されるインターフェログラムとを示す模式図である。実施の形態１に係る分光装置１００では、図１Ｂに示されるように、３つの干渉縞ａ〜ｃに基づいて、３つのインターフェログラムが得られる。光軸ＯＡを含み、かつＤ_１方向に沿った面を境界面とすると、干渉縞ａ〜ｃは、境界面の両側に亘って対称的に形成されている。このとき、Ｄ_２方向において、光軸ＯＡに近いほど干渉縞の強度振幅は大きく、光軸ＯＡから遠くなるほど干渉縞の強度振幅は小さくなる。このため、干渉縞ａ〜ｃに基づいて取得されるインターフェログラムは、上記境界面に相当する基準面から離れるほど強度振幅が小さくなる対称的な形状となる（以下、「両側インターフェログラム」ともいう）。インターフェログラムは、干渉する２つの光線の光路差長である最大光路差長Ｌ（形成された干渉縞における、０次の干渉に基づくラインと、最も高次の干渉に基づくラインとの間隔ｘに基づいて算出される光路差長）に亘って有効な波形情報となる。両側インターフェログラムの形状は、基準面の両側において対称であるため、一方の側のインターフェログラムのみが、有効な波形情報となる。

（分光装置の光学設計）
次いで、分光装置１００の光学設計の手順について説明する。

１）偏光分割複屈折素子およびフーリエ変換レンズの決定
測定対象とする分光スペクトルの波長領域を可視光領域（約３００［ｎｍ］〜約８００［ｎｍ］）とすると、対象光の波長の下限値は、可視光の最短波長として３００［ｎｍ］に設定される。すなわち、対象光の波数の上限値は、上記最短波長の逆数をとって、３３３３［１／ｍｍ］となる。サンプリング定理より、対象光の波形を適切にサンプリングするために必要な空間サンプリング周波数は、上記波数の上限値を２倍した、６６６６［１／ｍｍ］となる。また、ピクセルピッチがｐ［ｍｍ］である撮像素子１７１の空間サンプリング周波数ｆ_ｓは下記式（１）で表される。したがって、上記撮像素子１７１により対象光を測定するために必要な入射光の波形の拡大率αは、下記式（２）で表される。

下記表１は、拡大率αと、フーリエ変換レンズ１６０の焦点距離ｆ_２［ｍｍ］と、偏光分割複屈折素子１４０（サバール板）を構成する結晶板（方解石）の１枚当りの厚さｔ［ｍｍ］と、偏光分割複屈折素子１４０の光線分離距離ｄ［ｍｍ］との関係を示す。

使用する撮像素子１７１のピクセルピッチｐが分かっていれば、上記式（１）および上記式（２）に基づいて、対象光の測定に必要な拡大率αを算出できる。そして、算出した拡大率αに基づいて、表１から使用すべき偏光分割複屈折素子１４０（サバール板）を構成する結晶板１枚当たりの厚さｔ［ｍｍ］と、使用すべきフーリエ変換レンズ１６０の焦点距離ｆ_２［ｍｍ］とを決定することができる。

偏光分割複屈折素子１４０がサバール板の場合、サバール板の光線分離距離ｄは、下記式（３）により表されることが知られている。したがって、使用すべきサバール板の厚さｔが決定されると、同時に光線分離距離ｄも決定される。

［上記式（３）において、ｔはサバール板を構成する結晶板の厚さであり、ｎ_ｏは常光線に対する結晶の屈折率であり、ｎ_ｅは異常光線に対する結晶の屈折率である。］

たとえば、撮像素子１７１の受光面１７２のサイズが２／３インチ（８．８［ｍｍ］×６．６［ｍｍ］）、画像サイズが１．０Ｍピクセル、かつピクセルピッチｐが７．５［μｍ］のとき、上記式（１）より、空間サンプリング周波数ｆ_ｓは１３３［１／ｍｍ］となる。したがって、上記式（２）より、必要な拡大率αは約５０倍となる。上記表１から拡大率αとして５１．４倍に着目すると、サバール板を構成する結晶板１枚当りの厚さｔを２［ｍｍ］、フーリエ変換レンズの焦点距離ｆ_２を１６［ｍｍ］と決定することができる。このとき、表１から、サバール板による光線分離距離ｄが０．３１１［ｍｍ］となることがわかる。

２）コリメータレンズの決定
測定の高精度化の観点からは、撮像素子１７１の受光面１７２上における干渉縞形成領域の面積は、大きいことが好ましい。実施の形態１では、干渉縞形成領域の形状は円形状であるため、干渉縞形成領域の面積は干渉縞形成領域の直径に相当する。撮像素子１７１の受光面１７２上における干渉縞形成領域の直径の最大値Ｄ［ｍｍ］は、干渉縞形成領域の形状および数、ならびに撮像素子１７１の受光面１７２の大きさに応じて決定される。同じ形状であり、かつ同じ大きさのｎ個の干渉縞形成領域内が、長手方向の長さがｙ［ｍｍ］である撮像素子１７１の受光面１７２に形成される場合に、受光面上における干渉縞形成領域の直径の最大値Ｄ［ｍｍ］は、下記式（４）で表される。以下、干渉縞形成領域の直径Ｄとは、干渉縞形成領域の直径の最大値を意味するものとする。

また、入射開口１１０の大きさ（実施の形態１では、光ファイバ２０の開口径）をφとおくと、入射開口１１０で光束幅をφに規定された対象光が、直径Ｄの干渉縞形成領域を形成するときの光学倍率βは、下記式（５）で表される。

光学倍率βは、コリメータレンズ１２０の焦点距離ｆ_１に対するフーリエ変換レンズ１６０の焦点距離ｆ_２の比（ｆ_２／ｆ_１）で与えられるため、コリメータレンズ１２０の焦点距離ｆ_１は、下記式（６）で表される。したがって、前述した手順により決定されたフーリエ変換レンズ１６０の焦点距離ｆ_２と、上記式（５）で算出される所望の光学倍率βとに基づいて、使用すべきコリメータレンズ１２０の焦点距離ｆ_１［ｍｍ］を決定することができる。

たとえば、撮像素子１７１の受光面１７２のサイズが２／３インチ（８．８［ｍｍ］×６．６［ｍｍ］）であり、かつ円形状の干渉縞形成領域が３つ形成される場合、上記式（４）より、上記干渉縞形成領域の直径Ｄは、φ２．９［ｍｍ］となる。光ファイバ２０の開口がφ２［ｍｍ］のとき、上記式（５）より、光学倍率βは１．５倍となる。そして、上記式（６）より、使用すべきコリメータレンズ１２０の焦点距離ｆ_１を１１［ｍｍ］と決定することができる。

３）波数分解の算出
一般的に、波数分解Δσは、インターフェログラムにおける最大光路差長Ｌに依存し、下記式（７）で表される。最大光路差長Ｌは、干渉縞形成領域内に形成された干渉縞における、０次の干渉に基づくラインと、最も高次の干渉に基づくラインとの間隔ｘに基づいて算出される光路差長である。波長分解Δσは、数値が小さいほど分解能が高く、より高精度に対象光の分光スペクトルを測定できることを意味する。図１Ｂに示されるように、上記の間隔ｘは、干渉縞形成領域の半径Ｄ／２に相当する。また、両側インターフェログラムにおける最大光路差長Ｌは、下記式（８）で表されることが知られている。したがって、前述した手順により、偏光分割複屈折素子１４０の光線分離距離ｄと、フーリエ変換レンズ１６０の焦点距離ｆ_２と、干渉縞形成領域の直径の最大値Ｄとは、決定できるため、下記式（７）および下記式（８）に基づいて、分光装置１００の波数分解Δσを算出することができる。

たとえば、前述した手順により決定された、偏光分割複屈折素子１４０の光線分離距離（ｄ＝０．３１１［ｍｍ］）と、フーリエ変換レンズ１６０の焦点距離（ｆ_２＝１６［ｍｍ］）と、干渉縞形成領域の直径の最大値（Ｄ＝φ２．９［ｍｍ］）とを上記式（７）および上記式（８）に代入すると、分光装置１００における波数分解Δσを３６０［１／ｃｍ］と算出することができる。

波数分解Δσは、コリメータレンズ１２０の焦点距離ｆ_１、偏光分割複屈折素子１４０の厚さｔ（光線分離距離ｄ）、フーリエ変換レンズ１６０の焦点距離ｆ_２および干渉縞形成領域の直径Ｄに基づいて調整することができる。たとえば、撮像素子１７１の受光面１７２上における干渉縞形成領域の数を減らして、１個当りの干渉縞形成領域の面積を大きくしたり、受光面１７２のサイズが大きい撮像素子１７１を使用して、干渉縞形成領域の面積を大きくしたりすることで、干渉縞形成領域の直径Ｄを大きくして、波数分解Δσを小さくすることができる。

以上の手順により、試料から放出される対象光の分光スペクトルを測定するための分光装置１００の光学設計を行うことができる。

（効果）
実施の形態１に係る分光装置１００は、複数の試料から放出された複数の対象光の干渉縞に基づいて、複数のインターフェログラムを取得して、対象光の分光スペクトルを同時に測定することができる。

また、分光スペクトルを測定する分光装置としては、プリズムや回折格子などの光学部品を使用した分散型分光装置や、サバール板およびレンズを使用した偏光分割干渉方式のフーリエ変換型分光装置（例えば、特許第３０９５１６７号および特許第３７９６０２４号）などが知られている。分散型分光装置では、高分解能を達成する観点から、入射開口を細いスリットにする必要があり、これにより光学系に取り込める光量が制限されてしまう。これに対して、フーリエ変換型分光装置では、入射開口の形状および大きさに制限がないため、光学系に多くの光を取り込むことができる。すなわち、検出される対象光の強度の大きさ（Ｊａｃｑｕｉｎｏｔの優位性）の観点からは、本発明に係るフーリエ変換型分光装置がより好ましい。

また、従来の分光装置と比較して、実施の形態１に係る分光装置１００は、光ファイバマルチプレクサを使用することなく、複数の対象光の分光スペクトルを測定することができる。従来の分光装置では、マルチプレクサにおける光ファイバのカップリング部で光の損失が生じることがあるのに対し、分光装置１００では、そのような光の損失のおそれがない。さらに、従来の分光装置と比較して、分光装置１００では、複数の光ファイバの接続を切替えるための切替え部や、当該切替え部を制御するための制御部などが必要でないため、装置の部品点数が増加することがなく、装置の小型化を実現することができる。

また、本発明に係る分光装置は、分光スペクトルを測定することができるため、所望の波長の光を検出するための光学フィルタや、光学フィルタの切替え機構などを別途設ける必要がない。このため、分光装置を構成する部品点数を減少させ、シンプルな構造の分光装置を実現できる。

［実施の形態２］
実施の形態２に係る分光装置２００は、干渉縞のラインの並び方向に沿うＤ_２方向において、光軸ＯＡに接するように配置されている２つの入射開口２１０ｄ，ｅを有しており、２つの試料から放出された対象光の分光スペクトルを同時に測定する。

実施の形態２に係る分光装置２００では、入射開口２１０の数および配置だけが実施の形態１に係る分光装置１００と異なる。そこで、実施の形態１に係る分光装置１００と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。

図２Ａは、実施の形態２に係る分光装置２００の構成を示す模式図である。分光装置２００は、２つの入射開口２１０ｄ，ｅ、コリメータレンズ１２０、偏光子（特許請求の範囲では、「第２偏光子」と称している）１３０、偏光分割複屈折素子１４０、検光子（特許請求の範囲では、「偏光子」と称している）１５０、フーリエ変換レンズ１６０、検出部１７０および処理部１８０を有する。図２Ａにおいて、一点鎖線は、コリメータレンズ１２０の光軸ＯＡを示している。

実施の形態２では、図２Ａに示されるように、入射開口２１０は、２つの入射開口２１０ｄ，ｅからなる。実施の形態２では、２つの入射開口２１０ｄ，ｅは、同一平面（入射開口設置面Ｓ）上に配置されている。入射開口２１０の形状や大きさなどについては、実施の形態１に係る分光装置１００の入射開口１１０と同様であるため、その説明を省略する。

２つの入射開口２１０ｄ，ｅの少なくとも１つは、光軸ＯＡに対してオフセット配置されている。実施の形態２では、図２Ａに示されるように、入射開口２１０ｄ，ｅは、いずれも、光軸ＯＡに対してオフセット配置されている。また、２つの入射開口２１０ｄ，ｅは、Ｄ_２方向において、光軸ＯＡを含み、かつＤ_１方向に沿う面に接するように配置されている。

（干渉縞およびインターフェログラム）
図２Ｂは、実施の形態２に係る分光装置２００で形成される干渉縞ｄ，ｅと、干渉縞ｄ，ｅに基づいて取得されるインターフェログラムとを示す模式図である。実施の形態２に係る分光装置２００では、図２Ｂに示されるように、２つの干渉縞ｄ，ｅが形成される。これら２つの干渉縞ｄ，ｅに基づいて２つのインターフェログラムが得られる。２つの干渉縞ｄ，ｅは、光軸ＯＡを含み、かつＤ_１方向に沿った面である境界面を基準としたときに、いずれか一方の側に形成されている。より具体的には、２つの干渉縞ｄ，ｅは、上記境界面に接するように形成されている。前述したとおり、Ｄ_２方向において、光軸ＯＡに近いほど干渉縞の振幅強度は大きく、光軸ＯＡからの遠くなるほど干渉縞の振幅強度は小さくなる。このため、干渉縞ｄ，ｅに基づいて取得されるインターフェログラムは、上記境界面に相当する基準面から離れるほど振幅強度が小さくなる非対称的な形状となる（以下、「片側インターフェログラム」ともいう）。このように片側インターフェログラムが形成されるのは、偏光分割複屈折素子１４０で分割された第１偏光および第２偏光の光路差が等しくなる位置、すなわち０次の干渉に基づくラインが形成される位置は、常に光軸ＯＡ上となるからである。インターフェログラムは、最大光路差長Ｌ（形成された干渉縞における、０次の干渉に基づくラインと、最も高次の干渉に基づくラインとの間隔ｘに基づいて算出される光路差長）に亘って有効な波形情報となる。このため、両側インターフェログラムと比較した場合に、同じ大きさの干渉縞形成領域が形成されたとしても、片側インターフェログラムでは、２倍の光路差長に相当する情報を得ることができる。

（分光装置の光学設計）
ここで、実施の形態２に係る分光装置２００の光学設計について説明する。コリメータレンズ１２０、偏光分割複屈折素子１４０およびフーリエ変換レンズ１６０の各パラメータ、ならびに波数分解Δσは、実施の形態１と同様に決定されうるため、その説明を省略する。

一方、前述のとおり、片側インターフェログラムが得られる場合には、両側インターフェログラムが得られる場合と比較して、２倍の光路差長に相当する情報が得られる。すなわち、図２Ｂに示されるように、干渉縞形成領域内に形成された干渉縞における、０次の干渉に基づくラインと、最も高次の干渉に基づくラインとの間隔ｘは、干渉縞形成領域の直径Ｄに相当する。この結果、片側インターフェログラムの最大光路差長Ｌは、上記式（８）の代わりに下記式（９）で表される。

［上記式（９）において、ｄは偏光分割複屈折素子１４０の光線分離距離であり、ｆ_２はフーリエ変換レンズ１６０の焦点距離であり、Ｄは干渉縞形成領域の直径である。］

上記式（７）〜（９）からわかるとおり、片側インターフェログラムにおける波数分解は、両側インターフェログラムにおける波数分解より２倍小さくなることがわかる。すなわち、両側インターフェログラムに基づいて対象光の分光スペクトルを測定する場合と比較して、片側インターフェログラムに基づいて対象光の分光スペクトルを測定する場合には、２倍高い分解能で分光スペクトルを測定することができることがわかる。

（効果）
実施の形態２に係る分光装置２００は、実施の形態１に係る分光装置１００と同様の効果を有する。さらに、分光装置２００では、Ｄ_２方向において入射開口２１０をオフセット配置し、片側インターフェログラムに基づいて対象光の分光スペクトルを測定する。結果として、より高い分解能で対象光の分光スペクトルを測定することができる。

［実施の形態３］
実施の形態３に係る分光装置３００は、干渉縞のラインに平行なＤ_１方向に沿って２列に配列され、かつ干渉縞のラインの並び方向に沿うＤ_２方向において、光軸ＯＡを含み、かつＤ_１方向に沿う面に接するように配置されている合計６つの入射開口１１０を有しており、６つの試料から放出された対象光の分光スペクトルを同時に測定する。

実施の形態３に係る分光装置３００では、入射開口３１０の数および配置だけが実施の形態２に係る分光装置２００と異なる。そこで、実施の形態２に係る分光装置２００と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。

図３Ａは、実施の形態３に係る分光装置３００の構成を示す模式図である。分光装置３００は、６つの入射開口３１０ｆ〜ｋ、コリメータレンズ１２０、偏光子（特許請求の範囲では、「第２偏光子」と称している）１３０、偏光分割複屈折素子１４０、検光子（特許請求の範囲では、「偏光子と称している）１５０、フーリエ変換レンズ１６０、検出部１７０および処理部１８０を有する。図３Ａにおいて、一点鎖線は、コリメータレンズ１２０の光軸ＯＡを示している。

実施の形態３では、図３Ａに示されるように、入射開口３１０は、６つの入射開口３１０ｆ〜ｋからなる。実施の形態３では、６つの入射開口３１０ｆ〜ｋは、同一平面（入射開口設置面Ｓ）上に配置されている。入射開口３１０の形状や大きさなどについては、実施の形態１に係る分光装置１００の入射開口１１０と同様であるため、その説明を省略する。

６つの入射開口３１０ｆ〜ｋの少なくとも１つは、光軸ＯＡに対してオフセット配置されている。実施の形態３では、図３Ａに示されるように、６つの入射開口３１０ｆ〜ｋは、いずれも、光軸ＯＡに対してオフセット配置されている。また、入射開口３１０ｆ〜ｋは、それぞれＤ_１方向に沿って２列に３つずつ配列されており、Ｄ_２方向において、光軸ＯＡを含み、かつＤ_１方向に沿う面に接するように配置されている。

（干渉縞およびインターフェログラム）
図３Ｂは、実施の形態３に係る分光装置３００で形成される干渉縞ｆ〜ｋと、干渉縞ｆ〜ｋに基づいて取得されるインターフェログラムとを示す模式図である。実施の形態３に係る分光装置３００では、図３Ｂに示されるように、６つの干渉縞ｆ〜ｋが形成される。これら６つの干渉縞ｆ〜ｋに基づいて６つの片側インターフェログラムが得られる。前述のとおり、干渉縞ｆ〜ｋは、Ｄ_２方向において光軸ＯＡを含み、かつＤ_１方向に沿った面（境界面）から離れるほど振幅強度が小さくなる。しかし、干渉縞ｆ〜ｋの振幅強度の大きさは、Ｄ_１方向の位置によらない。このため、Ｄ_１方向に配列される入射開口３１０の数が増えても、干渉縞ｆ〜ｋに基づいて取得されるインターフェログラムから、高精度に対象光の分光スペクトルを測定することができる。

（効果）
実施の形態３に係る分光装置３００は、実施の形態２に係る分光装置２００と同様の効果を有する。

［実施の形態４］
実施の形態４に係る分光装置４００は、干渉縞のラインに平行なＤ_１方向に沿って２列に配列され、かつ干渉縞のラインの並び方向に沿う方向Ｄ_２において、光軸ＯＡを含み、かつＤ_１方向に沿う面に接するように配置されている合計１２個の入射開口４１０を有しており、１２個の試料から放出された対象光の分光スペクトルを同時に測定する。実施の形態４に係る分光装置４００では、干渉縞形成領域はＤ_１方向において圧縮される。

実施の形態４に係る分光装置４００では、入射開口４１０の数および配置と、アナモフィックコンバータ４２０を有することとが実施の形態２に係る分光装置２００と異なる。そこで、実施の形態２に係る分光装置２００と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。

図４は、実施の形態４に係る分光装置４００の構成を示す模式図である。分光装置４００は、１２個の入射開口４１０、コリメータレンズ１２０、偏光子（特許請求の範囲では、「第２偏光子」と称している）１３０、偏光分割複屈折素子１４０、検光子（特許請求の範囲では、「偏光子」と称している）１５０、アナモフィックコンバータ４２０、フーリエ変換レンズ１６０、検出部１７０および処理部１８０を有する。図４において、一点鎖線は、コリメータレンズ１２０の光軸ＯＡを示している。

実施の形態４では、図４に示されるように、入射開口４１０は、１２個の入射開口４１０からなる。実施の形態４では、１２個の入射開口４１０は、同一平面（入射開口設置面Ｓ）上に配置されている。入射開口４１０の形状や大きさなどについては、実施の形態１に係る分光装置１００の入射開口１１０と同様であるため、その説明を省略する。

１２個の入射開口４１０の少なくとも１つは、光軸ＯＡに対してオフセット配置されている。実施の形態４では、図４に示されるように、１２個の入射開口４１０は、いずれも、光軸ＯＡに対してオフセット配置されている。１２個の入射開口４１０は、Ｄ_１方向に沿って２列に６つずつ配列されており、Ｄ_２方向において光軸ＯＡを含み、かつＤ_１方向に沿う面に接するように配置されている。

アナモフィックコンバータ４２０は、結像面の位置を維持し、フーリエ変換レンズ１６０の焦点距離をＤ_１方向とＤ_２方向とにおいて異なる値に変化させる。実施の形態４では、アナモフィックコンバータ４２０は、入射した対象光を、Ｄ_２方向における光束幅を一定に維持しつつ、Ｄ_１方向における光束幅を大きくする。フーリエ変換レンズ１６０単体の焦点距離と比較して、このアフォーカル系を有するフーリエ変換レンズの合成焦点距離は、より小さくなる。これにより、Ｄ_１方向における結像倍率は小さくなる。結果として、アナモフィックコンバータ４２０は、干渉縞が形成される干渉縞形成領域をラインに平行なＤ_１方向において圧縮することができる。アナモフィックコンバータ４２０は、コリメータレンズ１２０およびフーリエ変換レンズ１６０の間に配置されている。実施の形態４では、アナモフィックコンバータ４２０は、検光子１５０およびフーリエ変換レンズ１６０の間において、その光軸が光軸ＯＡと合致するように配置されている。

アナモフィックコンバータ４２０による干渉縞形成領域の圧縮率（アフォーカル倍率）は、入射開口４１０の数や大きさ、検出部１７０撮像素子１７１の受光面１７２のサイズなどに応じて、適宜設定されうる。たとえば、Ｄ_１方向におけるアフォーカル倍率が１／２倍、かつＤ_２方向におけるアフォーカル倍率が１倍のとき、入射開口４１０で円形状に規定された対象光は、アナモフィックコンバータ４２０により縦横比（Ｄ_１方向における長さに対するＤ_２方向における長さの比）が１：２の楕円形状の干渉縞形成領域に干渉縞を形成する。アナモフィックコンバータ４２０は、例えば、公知のアナモフィックコンバータレンズである。実施の形態４では、アナモフィックコンバータ４２０は、負のパワーを有するシリンドリカル形状の第１レンズ群４２１と、正のパワーを有するシリンドリカル形状の第２レンズ群４２２とを有する。

（干渉縞およびインターフェログラム）
実施の形態４に係る分光装置４００では、図４に示されるように、１２個の干渉縞が形成される。より具体的には、撮像素子１７１の受光面１７２上に形成される１２個の干渉縞は、撮像素子１７１の受光面１７２上で入射開口設置面Ｓ上の１２個の入射開口４１０と共役な位置に形成される。このとき、撮像素子１７１の受光面１７２上に形成される１２個の干渉縞形成領域の形状は、アナモフィックコンバータ４２０によってＤ_１方向において圧縮された楕円形状となる。これらの１２個の干渉縞により１２個の片側インターフェログラムが得られる。アナモフィックコンバータ４２０により、Ｄ_１方向において干渉縞を圧縮しても干渉縞の強度分布に変化はないため、取得されるインターフェログラムに影響はない。すなわち、アナモフィックコンバータ４２０により、撮像素子１７１の受光面１７２を効率的に利用して、より多くの対象光の分光スペクトルを測定することができる。

（分光装置の光学設計）
ここで、実施の形態４に係る分光装置４００の光学設計について説明する。コリメータレンズ１２０、偏光分割複屈折素子１４０およびフーリエ変換レンズ１６０の各パラメータおよび波数分解Δσは、実施の形態１，２と同様に、決定されうるため、その説明を省略する。ここでは、アナモフィックコンバータ４２０の決定について説明する。

アナモフィックコンバータ４２０のＤ_１方向におけるアフォーカル倍率γは、第１レンズ群４２１の焦点距離ｆ_ａと、第２レンズ群４２２の焦点距離ｆ_ｂとにより下記式（１０）で表される。一方、アナモフィックコンバータ４２０のＤ_２方向におけるアフォーカル倍率は、１となる。このとき、光学系のフーリエ変換レンズ１６０の焦点距離ｆ_２は、γ倍される。

上記式（１０）より、所望のアフォーカル倍率γを得るために第１レンズ群４２１の焦点距離ｆ_ａと、第２レンズ群４２２の焦点距離ｆ_ｂとを決定することができる。

たとえば、Ｄ_１方向におけるアフォーカル倍率γを１／２倍とする場合には、焦点距離ｆ_ａが−２０［ｍｍ］である第１レンズ群４２１と、焦点距離ｆ_ｂが４０ｍｍである第２レンズ群４２２とを使用すればよい。Ｄ_１方向において、撮像素子１７１の受光面１７２上に３個の干渉縞を形成できる分光装置は、アフォーカル倍率γが１／２倍であるアナモフィックコンバータ４２０を挿入されることで、６個の干渉縞を形成できるようになる。

（効果）
実施の形態４に係る分光装置４００は、実施の形態２に係る分光装置２００と同様の効果を有する。さらに、実施の形態４に係る分光装置４００では、アナモフィックコンバータ４２０により、Ｄ_１方向において干渉縞形成領域を圧縮することができる。これにより、撮像素子１７１の受光面１７２に、より多くの干渉縞を形成できる。すなわち、撮像素子１７１の受光面１７２を効率的に利用して、より多くの対象光の分光スペクトルを同時に測定することができる。

［実施の形態５］
実施の形態５に係る分光装置５００は、２つの分光装置４００（実施の形態４参照）を有する。前述のとおり、実施の形態４に係る分光装置４００は、１２個の試料から放出された対象光の分光スペクトルを測定できる。すなわち、実施の形態５に係る分光装置５００は、合計２４個の試料から放出された対象光の分光スペクトルを同時に測定することができる。

図５は、実施の形態５に係る分光装置５００の構成を示す模式図である。分光装置５００は、結像光学ユニット５１０、光ファイバ２０および２つの分光装置４００を有する。

結像光学ユニット５１０は、光ファイバ２０とともに試料から放出された光を分光装置４００に導光する。結像光学ユニット５１０は、例えば、反射ミラー５１１および撮影レンズ５１２を有する。

反射ミラー５１１は、試料から放出された対象光を撮影レンズ５１２に向けて反射させる。反射ミラー５１１は、対象光を反射することができれば特に限定されず、例えば、金属製の基板または表面に金属膜が形成された樹脂製の基板である。

撮影レンズ５１２は、反射ミラー５１１で反射した対象光を結像面５１２Ｓに結像する。撮影レンズ５１２は、例えば、カメラに使用される、フォーカスレンズやズームレンズなどの光学部品を有する撮影レンズである。

光ファイバ２０は、一端が撮影レンズ５１２の結像面５１２Ｓ上に位置するように配置されており、他端が分光装置４００の入射開口４１０の入射開口設置面Ｓ上に位置するように配置されている。実施の形態５では、２４本の光ファイバ２０の一端は、結合面５１２Ｓ上に配置されており、２４本の光ファイバ２０の他端は、２つの分光装置４００における入射開口設置面Ｓ上に１２本ずつ配置されている。

（分光装置における対象光の光路）
２４個の試料から放出された対象光は、結像光学ユニット５１０によって２４本の光ファイバ２０内にそれぞれ導光される。具体的には、２４個の試料から放出された対象光は、反射ミラー５１１で反射して撮影レンズ５１２に入射する。撮影レンズ５１２を透過した対象光は、撮影レンズ５１２の結像面５１２Ｓに向けて集光される。次いで、結像面５１２Ｓ上の２４本の光ファイバ２０内に入射する。２４本の光ファイバ２０に入射した対象光の半分は、１２本の光ファイバ２０を介して一方の分光装置４００に導光され、対象光の残りは、残り１２本の光ファイバ２０を介して他方の分光装置４００に導光される。

（効果）
実施の形態５に係る分光装置５００は、実施の形態４に係る分光装置４００と同様の効果を有する。さらに、複数の分光装置を使用することで、同時に分光スペクトルを測定することができる対象光の数を増やすことができる。

上記実施の形態５では、２４個の試料から放出される対象光の分光スペクトルを測定する場合について説明したが、測定対象の試料の数は、特に限定されず、４８個であってもよいし、９６個であってもよいし、それ以上であってもよい。

［実施の形態６］
実施の形態６に係る分光装置６００では、光軸ＯＡからオフセット配置されている入射開口６１０の配置に合わせて、検出部１７０の撮像素子１７１の受光面１７２もオフセット配置されている。

実施の形態６に係る分光装置６００では、入射開口６１０の数と、検出部１７０における撮像素子１７１の受光面１７２の配置とが実施の形態２に係る分光装置２００と異なる。そこで、実施の形態２に係る分光装置２００と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。

図６Ａは、実施の形態６に係る分光装置６００の構成を示す模式図であり、図６Ｂは、実施の形態６に係る分光装置６００の構成を示す平面模式図である。分光装置６００は、入射開口６１０、コリメータレンズ１２０、偏光子（特許請求の範囲では、「第２偏光子」と称している）１３０、偏光分割複屈折素子１４０、検光子（特許請求の範囲では、「偏光子」と称している）１５０、フーリエ変換レンズ１６０、検出部１７０および処理部１８０を有する。図６Ａ、Ｂにおいて、一点鎖線は、コリメータレンズ１２０の光軸ＯＡを示している。

入射開口６１０の形状や大きさなどについては、実施の形態１に係る分光装置１００の入射開口１１０と同様であるため、その説明を省略する。

実施の形態６では、図６Ｂに示されるように、入射開口６１０は、光軸ＯＡに対してオフセット配置されている。また、入射開口６１０は、Ｄ_２方向において光軸ＯＡを含み、かつＤ_１方向に沿う面に接するように配置されている。

検出部１７０は、撮像素子１７１の受光面１７２の中心が干渉縞形成領域に重なるようにオフセットされている。光軸ＯＡからオフセット配置されている入射開口６１０の配置に合わせて、撮像素子１７１の受光面１７２の位置をオフセットすることは、干渉縞形成領域の面積に対して撮像素子１７１の受光面１７２のサイズが小さい場合などに、撮像素子１７１の受光面１７２を効率的に受光に使用する観点から好ましい。撮像素子１７１の受光面１７２をより効率的に受光に使用する観点からは、検出部１７０は、撮像素子１７１の受光面１７２の中心と、干渉縞形成領域の中心とが重なるようにオフセット配置されていることが好ましい。このとき、撮像素子１７１の受光面１７２に複数の干渉縞が形成される場合には、「干渉縞形成領域の中心」とは、複数の干渉縞形成領域の重心を意味する。実施の形態６では、検出部１７０は、撮像素子１７１の受光面１７２の中心と、干渉縞形成領域の中心とが合致するようにオフセット配置されている。

（効果）
実施の形態６に係る分光装置６００は、実施の形態２に係る分光装置２００と同様の効果を有する。さらに、実施の形態６に係る分光装置６００では、光軸ＯＡからオフセット配置されている入射開口６１０の配置に合わせて、検出部１７０の撮像素子１７１の受光面１７２もオフセット配置されている。これにより、検出部１７０における撮像素子１７１の受光面１７２を効率的に受光に使用することができる。

なお、上記実施の形態１〜６に係る分光装置１００、２００、３００、４００、５００、６００では、偏光子１３０がコリメータレンズ１２０および偏光分割複屈折素子１４０の間に配置されている態様について説明したが、本発明に係る分光装置は、この態様に限定されない。たとえば、偏光子は、入射開口およびコリメータレンズの間に配置されていてもよい。

また、上記実施の形態１〜６では、偏光子１３０を有する分光装置１００、２００、３００、４００、５００、６００について説明したが、本発明に係る分光装置は、偏光子１３０を有していなくてもよい。これは、試料から放出される対象光がランダム偏光の光である場合には、偏光子１３０を透過させなくても、偏光分割複屈折素子１４０で分離される正常光および異常光の時間平均強度が互いに等しくなり、検光子１５０を透過する第１方向成分および第２方向成分の大きさが互いに等しくなるためである。

また、上記実施の形態１〜６では、光ファイバ２０を使用して試料から放出された対象光を分光装置１００、２００、３００、４００、５００、６００に導光する態様について説明したが、本発明に係る分光装置は、この態様に限定されない。たとえば、結像光学ユニットなどを用いて、試料から放出された対象光を分光装置の入射開口に入射させてもよい。

本発明の分光装置は、１または２以上の試料から放出される対象光を同時に測定できるため、例えば生化学分野における臨床検査機器およびＰＣＲ装置として有用である。

２０ 光ファイバ
１００〜６００ 分光装置
１１０ａ〜ｃ、２１０ｄ，ｅ、３１０ｆ〜ｋ、４１０、６１０ 入射開口
１２０ コリメータレンズ
１３０ 偏光子（第２偏光子）
１４０ 偏光分割複屈折素子
１５０ 検光子（偏光子）
１６０ フーリエ変換レンズ
１７０ 検出部
１７１ 撮像素子
１７２ 受光面
１８０ 処理部
４２０ アナモフィックコンバータ
４２１ 第１レンズ群
４２２ 第２レンズ群
５１０ 結像光学ユニット
５１１ 反射ミラー
５１２ 撮影レンズ
５１２Ｓ 結像面
ＯＡ 光軸
Ｓ 入射開口設置面

Claims (11)

1. 対象光の分光スペクトルを測定するための分光装置であって、
   前記対象光の光束を規定するための、１または２以上の入射開口と、
   前記入射開口で光束を規定された前記対象光を平行光にするためのコリメータレンズと、
   前記コリメータレンズで平行光にされた前記対象光を、偏光方向が互いに異なる第１偏光および第２偏光に分割するための偏光分割複屈折素子と、
   前記第１偏光に含まれている、所定の偏光方向の第１偏光成分と、前記第２偏光に含まれている、前記所定の偏光方向と同一方向の第２偏光成分とを透過させる偏光子と、
   その光軸が前記コリメータレンズの光軸と重なるように配置され、前記第１偏光成分および前記第２偏光成分を重ね合あわせて、前記第１偏光成分および前記第２偏光成分の干渉縞を形成するためのフーリエ変換レンズと、
   前記フーリエ変換レンズにより形成された前記干渉縞の強度分布に基づいて前記対象光のインターフェログラムを取得する検出部と、
   を有し、
   前記１または２以上の入射開口の少なくとも１つは、前記コリメータレンズの光軸に対してオフセット配置されている、
   分光装置。
2. 前記入射開口および前記コリメータレンズの間、または前記コリメータレンズおよび前記偏光分割複屈折素子の間に配置されており、前記所定の偏光方向に対して、同一方向の偏光成分または直交方向の偏光成分を透過させるための第２偏光子をさらに有する、請求項１に記載の分光装置。
3. 前記１または２以上の入射開口は、前記干渉縞のラインの並び方向に沿う方向において、前記コリメータレンズの光軸を含み、かつ前記干渉縞のラインに平行な方向に沿う面に接するように配置されている、請求項１または請求項２に記載の分光装置。
4. 前記入射開口の数は、複数であり、
   複数の前記入射開口は、前記干渉縞のラインに平行な方向に沿ってそれぞれ配列されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の分光装置。
5. 前記コリメータレンズおよび前記フーリエ変換レンズの間に配置され、前記干渉縞のラインに平行な方向において前記干渉縞が形成される干渉縞形成領域を圧縮するためのアナモフィックコンバータをさらに有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の分光装置。
6. 前記入射開口に導光される前記対象光を結像するための結像光学ユニットをさらに有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の分光装置。
7. 前記検出部は、前記干渉縞が形成される受光面を含む撮像素子を有し、
   前記撮像素子は、前記受光面の中心が、前記干渉縞が形成される干渉縞形成領域の中心に重なるように配置されている、
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の分光装置。
8. 前記偏光分割複屈折素子は、サバール板である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の分光装置。
9. 前記インターフェログラムを処理するための処理部をさらに有し、
   前記処理部は、前記インターフェログラムをフーリエ変換して、前記対象光の分光スペクトルを算出する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の分光装置。
10. 前記対象光は、光ファイバによって前記入射開口に導光され、
    前記入射開口は、前記光ファイバの端面である、
    請求項１〜９のいずれか一項に記載の分光装置。
11. 前記入射開口は、遮光部材に形成された前記対象光を通過させるための開口である、
    請求項１〜９のいずれか一項に記載の分光装置。

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