JP6848662B2

JP6848662B2 - 分光装置及び分光方法

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Publication number: JP6848662B2
Application number: JP2017092986A
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Inventors: 大登　正敬; 正敬大登
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
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Filing date: 2017-05-09
Publication date: 2021-03-24
Anticipated expiration: 2037-05-09
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Description

本発明は、分光装置及び分光方法に関し、特に、マルチチャネルフーリエ変換分光に関する。

近年、フーリエ変換分光の一つとして、マルチチャネルフーリエ変換（ＭＣＦＴ）分光に関する研究及び開発が進められている。ＭＣＦＴ分光では、例えばサバール板（例えば、特許文献１）又はウォラストンプリズム（例えば、特許文献２）によって光を第１直線偏光と、第１直線偏光の振動方向と直交する振動方向を有する第２直線偏光とに分離し、第１直線偏光と第２直線偏光によって生成される干渉縞を検出器によって検出し、干渉縞をフーリエ変換することによってスペクトルを得る。

ＭＣＦＴ分光に用いられる検出器は、エリアセンサ又はラインセンサであり、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−ＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）又はＰＤＡ（ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅＡｒｒａｙ）である。検出器は、検出領域を有しており、複数のセンサ（例えば、ＣＣＤ素子又はＰＤ）が検出領域に亘って１次元的に又は２次元的に配置されている。したがって、検出器は、干渉縞を複数のチャネル（センサ）で同時に検出することができる。

特開平２−２６８３２３４号公報特開２００２−１６８６９６号公報

本発明者は、ＭＣＦＴ分光に用いられる検出器について検討し、具体的には、検出器の検出領域があまり広くなく、かつ検出器中のセンサのピッチがあまり狭くない場合であっても、高分解能かつ低ノイズのスペクトルを得る方法について検討した。一般に、ＭＣＦＴ分光においては、検出器の検出領域が広いと、干渉縞のより多くの成分の考慮が可能となり、スペクトルの分解能が向上する。一方、検出器中のセンサのピッチが狭いと、干渉縞の単位長さ当たりのセンサの数が多くなり、スペクトルのノイズが低下する。本発明者は、検出器中のセンサのピッチがあまり狭くない場合であっても、干渉縞を拡大させて、拡大された干渉縞を検出することにより、スペクトルのノイズを低くすることを想起した。しかしながら、この場合、検出器の検出領域があまり広くないと、拡大された干渉縞の一部が検出領域の外側に漏れ得ることを本発明者は見出した。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、検出器の検出領域があまり広くなく、かつ検出器中のセンサのピッチがあまり狭くない場合であっても、高分解能かつ低ノイズのスペクトルを得ることにある。

本発明に係る分光装置は、検出器及び第１光学系を備えている。検出器は、第１直線偏光と、第１直線偏光の振動方向と直交する振動方向を有する第２直線偏光とによって生成される干渉縞を検出する。検出器は、第１検出領域及び第２検出領域を有しており、第２検出領域は、第１方向に沿って第１検出領域と並んでいる。第１光学系は、第１方向に直交する第２方向に沿って第１検出領域と並ぶ第１領域に向けて照射された光を第２検出領域に向けて照射させる。

本発明に係る分光方法では、第１直線偏光と、第１直線偏光の振動方向と直交する振動方向を有する第２直線偏光とによって生成される干渉縞を検出器で検出する。検出器は、第１検出領域及び第２検出領域を有しており、第２検出領域は、第１方向に沿って第１検出領域と並んでいる。第１方向に直交する第２方向に沿って第１検出領域と並ぶ第１領域に向けて照射された光を、第１光学系により、第２検出領域に向けて照射させる。

本発明によれば、検出器の検出領域があまり広くなく、かつ検出器中のセンサのピッチがあまり狭くない場合であっても、高分解能かつ低ノイズのスペクトルを得ることができる。

実施形態１に係る分光装置を示す図である。（ａ）は、図１に示した検出器、第１光学系及び第２光学系をＺ方向から見た図であり、（ｂ）は、図１に示した検出器、第１光学系及び第２光学系をＸ方向から見た図であり、（ｃ）は、図１に示した検出器及び第１光学系をＹ方向から見た図である。（ａ）は、検出器によって検出される干渉縞の一例を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）の干渉縞を拡大した場合に検出器によって検出される干渉縞を示す図である。（ａ）は、図１及び図２に示した第１光学系及び第２光学系が設けられていない場合において検出器によって検出される干渉縞の一例を示す図であり、（ｂ）は、図１及び図２に示した第１光学系及び第２光学系が設けられた場合において検出器によって検出される干渉縞の一例を示す図である。図２の第１の変形例を示す図である。（ａ）は、図５に示した第１光学系が設けられていない場合において検出器によって検出される干渉縞の一例を示す図であり、（ｂ）は、図５に示した第１光学系が設けられた場合において検出器によって検出される干渉縞の一例を示す図である。図２の第２の変形例を示す図である。（ａ）は、図７に示した第１光学系、第２光学系、第３光学系及び第４光学系が設けられていない場合において検出器によって検出される干渉縞の一例を示す図であり、（ｂ）は、図７に示した第１光学系、第２光学系、第３光学系及び第４光学系が設けられた場合において検出器によって検出される干渉縞の一例を示す図である。実施形態２に係る分光装置を示す図である。（ａ）は、図９に示した検出器、第１光学系及び第２光学系をＺ方向から見た図であり、（ｂ）は、図９に示した検出器、第１光学系及び第２光学系をＸ方向から見た図であり、（ｃ）は、図９に示した検出器及び第１光学系をＹ方向から見た図であり、（ｄ）は、図９に示した検出器及び第２光学系をＹ方向から見た図である。図１０の第１の変形例を示す図である。図１０の第２の変形例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る分光装置を示す図である。図２（ａ）は、図１に示した検出器８０、第１光学系８２及び第２光学系８４をＺ方向から見た図である。図２（ｂ）は、図１に示した検出器８０、第１光学系８２及び第２光学系８４をＸ方向から見た図である。図２（ｃ）は、図１に示した検出器８０及び第１光学系８２をＹ方向から見た図である。図３（ａ）は、検出器８０によって検出される干渉縞の一例を示す図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の干渉縞を拡大した場合に検出器８０によって検出される干渉縞を示す図である。図４（ａ）は、図１及び図２に示した第１光学系８２及び第２光学系８４が設けられていない場合において検出器８０によって検出される干渉縞の一例を示す図である。図４（ｂ）は、図１及び図２に示した第１光学系８２及び第２光学系８４が設けられた場合において検出器８０によって検出される干渉縞の一例を示す図である。

図２を用いて、分光装置の概要について説明する。分光装置は、マルチチャネルフーリエ変換（ＭＣＦＴ）分光装置であり、検出器８０、第１光学系８２及び第２光学系８４を備えている。検出器８０は、第１直線偏光と、第１直線偏光の振動方向と直交する振動方向を有する第２直線偏光とによって生成される干渉縞を検出する。検出器８０は、第１検出領域ＤＲ１、第２検出領域ＤＲ２及び第３検出領域ＤＲ３を有しており、第１検出領域ＤＲ１、第２検出領域ＤＲ２及び第３検出領域ＤＲ３は、第１方向（図中、Ｘ方向）に沿って並んでいる。特に図２に示す例では、第２検出領域ＤＲ２及び第３検出領域ＤＲ３は、第１検出領域ＤＲ１を挟んで互いに反対側にある。第１光学系８２は、領域ＲＧ１、すなわち、第１方向に直交する第２方向（図中、Ｙ方向）に沿って第１検出領域ＤＲ１と並ぶ領域に向けて照射された光を第２検出領域ＤＲ２に向けて照射させる。第２光学系８４は、領域ＲＧ２、すなわち、第２方向（図中、Ｙ方向）に沿って領域ＲＧ１の反対側に第１検出領域ＤＲ１と並ぶ領域に向けて照射された光を第３検出領域ＤＲ３に向けて照射させる。

上述した構成によれば、検出器８０の第１検出領域ＤＲ１があまり広くなく、かつ検出器８０中のセンサ（例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−ＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）素子又はフォトダイオード（ＰＤ））のピッチがあまり狭くない場合であっても、高分解能かつ低ノイズのスペクトルを得ることができる。具体的には、検出器８０中のセンサのピッチがあまり狭くない場合、図３（ａ）に示すように、干渉縞の広い範囲を第１検出領域ＤＲ１の狭い範囲で検出しても、スペクトルのノイズが高いものとなる。これに対して、図３（ｂ）及び図４（ａ）に示すように、干渉縞を拡大させると、干渉縞の単位長さ当たりのセンサの数が多くなり、スペクトルのノイズが低下する。さらに、上述した構成においては、図３（ｂ）及び図４（ａ）に示すように、拡大された干渉縞の一部が第１検出領域ＤＲ１の外側、つまり、領域ＲＧ１及び領域ＲＧ２に漏れてしまっても、図４（ｂ）に示すように、領域ＲＧ１の干渉縞を第２検出領域ＤＲ２に生成することができ、領域ＲＧ２の干渉縞を第３検出領域ＤＲ３に生成することができる。したがって、検出器８０の第１検出領域ＤＲ１があまり広くなく、かつ検出器８０中のセンサのピッチがあまり狭くない場合であっても、高分解能かつ低ノイズのスペクトルを得ることができる。

図１を用いて、分光装置の詳細について説明する。分光装置は、光源１０、レンズ２０、偏光子３０、光学部材４０、偏光子５０、レンズ６０、シリンドリカルレンズ７０、検出器８０、第１光学系８２、第２光学系８４及び信号処理器９０を備えている。

光源１０は、分光装置で測定される光を発する。この光は、例えば、試料を透過した光、試料で散乱した光又は試料の発光である。この光は、例えば赤外線であるが、可視光又は紫外線であってもよい。

光源１０からの光は、レンズ２０を透過する。レンズ２０は、光源１０からの光をコリメート光に変換する。言い換えると、レンズ２０は、コリメートレンズである。

レンズ２０からの光は、偏光子３０に入射する。偏光子３０を透過した光は、偏光子３０の透過軸と同じ方向に振動する直線偏光となる。一例において、偏光子３０は、ワイヤグリッドである。

偏光子３０を透過した光は、光学部材４０によって２つの直線偏光、すなわち、第１直線偏光及び第２直線偏光に分離される。図１に示す例において、光学部材４０は、ビームスプリッタ、具体的にはサバール板であり、第１結晶板４２及び第２結晶板４４を有している。一例において、第１結晶板４２及び第２結晶板４４は、イットリウムバナデート（ＹＶＯ_４）により形成されている。他の例において、第１結晶板４２及び第２結晶板４４は、例えば、方解石（ＣａＣＯ_３）、石英（ＳｉＯ_２）、又は酸化チタン（ＴｉＯ_２）により形成されていてもよいし、又は例えば、液晶、複屈折ポリマー、又はポーリングにより光学異方性を有するガラスにより形成されていてもよい。

他の例において、光学部材４０は、ウォラストンプリズムであってもよい。以下、光学部材４０はサバール板として説明を行う。

光学部材４０から出射された２つの直線偏光（第１直線偏光及び第２直線偏光）は、偏光子５０、レンズ６０及びシリンドリカルレンズ７０を透過して、検出器８０に向けて照射される。一例において、偏光子５０は、ワイヤグリッドである。シリンドリカルレンズ７０は、検出器８０に生成される干渉縞の第１方向（図中、Ｘ方向）成分を積算するために設けられており、積算によってノイズを低減することができる。

次に、図２を用いて、検出器８０、第１光学系８２及び第２光学系８４の詳細について説明する。

検出器８０は、エリアセンサであり、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−ＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）又はＰＤＡ（ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅＡｒｒａｙ）である。検出器８０は、第１検出領域ＤＲ１、第２検出領域ＤＲ２及び第３検出領域ＤＲ３を有しており、複数のセンサ（例えば、ＣＣＤ素子又はＰＤ）が第１検出領域ＤＲ１、第２検出領域ＤＲ２及び第３検出領域ＤＲ３に亘って２次元的に配置されている。したがって、検出器８０は、第１検出領域ＤＲ１、第２検出領域ＤＲ２及び第３検出領域ＤＲ３において、干渉縞を検出可能である。

図２に示す例では、第１検出領域ＤＲ１及びその外側の干渉縞を３つの領域、すなわち、第１検出領域ＤＲ１、第２検出領域ＤＲ２及び第３検出領域ＤＲ３に分離することができる。具体的には、第１光学系８２は、領域ＲＧ１に照射された光を検出器８０の第２検出領域ＤＲ２に向けて照射し、第２光学系８４は、領域ＲＧ２に向けて照射された光を検出器８０の第３検出領域ＤＲ３に向けて照射する。

第１光学系８２は、第１ミラー１１０（第１反射部）及び第２ミラー１２０（第２反射部）を有している。第１ミラー１１０は、領域ＲＧ１に向けて照射された光を第２ミラー１２０に向けて反射し、第２ミラー１２０は、第１ミラー１１０から反射された光を第２検出領域ＤＲ２に向けて反射する。したがって、図３（ｂ）及び図４（ａ）に示すように、干渉縞の一部が第１検出領域ＤＲ１の外側、すなわち、領域ＲＧ１に漏れても、図４（ｂ）に示すように、領域ＲＧ１の干渉縞を第２検出領域ＤＲ２に生成することができる。

特に、図２（ａ）に示す例では、Ｚ方向、すなわち、検出器８０に向かう光の光軸に沿った方向から見て、第１ミラー１１０及び第２ミラー１２０は、第１検出領域ＤＲ１と重なっていない。したがって、第１検出領域ＤＲ１に入射する光が第１ミラー１１０又は第２ミラー１２０によって遮られることが防止されている。

第２光学系８４は、第３ミラー１３０（第１反射部）及び第４ミラー１４０（第２反射部）を有している。第３ミラー１３０は、領域ＲＧ２に向けて照射された光を第４ミラー１４０に向けて反射し、第４ミラー１４０は、第３ミラー１３０から反射された光を第３検出領域ＤＲ３に向けて反射する。したがって、図３（ｂ）及び図４（ａ）に示すように、干渉縞の一部が第１検出領域ＤＲ１の外側、すなわち、領域ＲＧ２に漏れても、図４（ｂ）に示すように、領域ＲＧ２の干渉縞を第３検出領域ＤＲ３に生成することができる。

特に、図２（ａ）に示す例では、Ｚ方向、すなわち、検出器８０に向かう光の光軸に沿った方向から見て、第３ミラー１３０及び第４ミラー１４０は、第１検出領域ＤＲ１と重なっていない。したがって、第１検出領域ＤＲ１に入射する光が第３ミラー１３０又は第４ミラー１４０によって遮られることが防止されている。

一例において、各ミラーは、蒸着により形成された、金属膜、より具体的には、金膜（Ａｕ）である。さらに、第１ミラー１１０及び第３ミラー１３０は、平面ミラーとし、第２ミラー１２０及び第４ミラー１４０は、凹面ミラーとすることができる。

次に、図３を用いて、検出器８０によって検出される干渉縞の詳細について説明する。

図３（ａ）に示すように、干渉縞の広い範囲を検出すると、干渉縞のより多くの成分の考慮が可能となり、スペクトルの分解能が向上する。しかしながら、図３（ａ）に示す例では、検出器８０中のセンサのピッチがあまり狭くないと、干渉縞の単位長さ当たりのセンサの数が少なくなり、スペクトルのノイズが増加する。

図３（ｂ）に示すように、干渉縞を拡大させると、干渉縞の単位長さ当たりのセンサの数が多くなり、スペクトルのノイズが低下する。しかしながら、図３（ｂ）に示す例では、干渉縞の一部が第１検出領域ＤＲ１の外側に漏れており、スペクトルの分解能が低下する。

次に、図４を用いて、図１及び図２に示した第１光学系８２及び第２光学系８４の機能の詳細について説明する。

第１光学系８２は、第１検出領域ＤＲ１の外側、すなわち、領域ＲＧ１の干渉縞（図４（ａ））を第２検出領域ＤＲ２に生成することができ（図４（ｂ））、第２光学系８４は、第１検出領域ＤＲ１の外側、すなわち、領域ＲＧ２の干渉縞（図４（ａ））を第３検出領域ＤＲ３の生成することができる（図４（ｂ））。したがって、干渉縞の多くの成分の考慮が可能となり、スペクトルの分解能が向上するとともに、干渉縞の単位長さ当たりのセンサの数を多くすることができ、スペクトルのノイズを低下させることができる。

図４（ｂ）に示す例において、図１に示した信号処理器９０は、第１検出領域ＤＲ１において検出された干渉縞を示すデータ、第２検出領域ＤＲ２において検出された干渉縞を示すデータ及び第３検出領域ＤＲ３において検出された干渉縞を示すデータを結合する。したがって、第１検出領域ＤＲ１、第２検出領域ＤＲ２及び第３検出領域ＤＲ３の各領域における干渉縞を結合して、結合させた干渉縞をフーリエ変換することができる。

他の例において、第２光学系８４は、領域ＲＧ２に向けて照射された光を、第３検出領域ＤＲ３ではなく、第１方向（図中、Ｘ方向）に沿って第１検出領域ＤＲ１及び第２検出領域ＤＲ２と並ぶ領域、例えば、第１検出領域ＤＲ１と第２検出領域ＤＲ２の間の領域又は第２検出領域ＤＲ２を挟んで第１検出領域ＤＲ１の反対側の領域に照射させてもよい。さらに他の例において、干渉縞は、第２検出領域ＤＲ２及びその外側の領域又は第３検出領域ＤＲ３及びその外側の領域に生成されてもよく、この例においても、第１光学系８２及び第２光学系８４を用いて干渉縞を３つの領域に分離することができる。

図５は、図２の第１の変形例を示す図であり、図５（ａ）は、検出器８０及び第１光学系８２をＺ方向から見た図であり、図５（ｂ）は、検出器８０及び第１光学系８２をＸ方向から見た図であり、図５（ｃ）は、検出器８０及び第１光学系８２をＹ方向から見た図である。図６（ａ）は、図５に示した第１光学系８２が設けられていない場合において検出器８０によって検出される干渉縞の一例を示す図である。図６（ｂ）は、図５に示した第１光学系８２が設けられた場合において検出器８０によって検出される干渉縞の一例を示す図である。

図５及び図６に示す例では、第１検出領域ＤＲ１及びその外側の干渉縞を２つの領域に分離することができる。具体的には、分光装置は、第１光学系８２及び第２光学系８４のうちの一方のみを備えており、特に図５に示す例では、第１光学系８２のみを備えている。図５及び図６に示す例では、図２及び図４に示した例と同様にして、第１光学系８２は、第１検出領域ＤＲ１の外側、すなわち、領域ＲＧ１の干渉縞を第２検出領域ＤＲ２に生成することができる。なお、図６に示す例では、領域ＲＧ１の反対側において、干渉縞は、第１検出領域ＤＲ１の外側に漏れておらず、第１検出領域ＤＲ１において検出されている。

図７は、図２の第２の変形例を示す図であり、図７（ａ）は、第１光学系８２、第２光学系８４、第３光学系８６及び第４光学系８８をＺ方向から見た図であり、図７（ｂ）は、第１光学系８２、第２光学系８４、第３光学系８６及び第４光学系８８をＸ方向から見た図である。図８（ａ）は、図７に示した第１光学系８２、第２光学系８４、第３光学系８６及び第４光学系８８が設けられていない場合において検出器８０によって検出される干渉縞の一例を示す図である。図８（ｂ）は、図７に示した第１光学系８２、第２光学系８４、第３光学系８６及び第４光学系８８が設けられた場合において検出器８０によって検出される干渉縞の一例を示す図である。

図７及び図８に示す例では、第１検出領域ＤＲ１及びその外側の干渉縞を５つの領域、すなわち、第１検出領域ＤＲ１、第２検出領域ＤＲ２、第３検出領域ＤＲ３、第４検出領域ＤＲ４及び第５検出領域ＤＲ５に分離することができる。具体的には、分光装置は、第１光学系８２、第２光学系８４、第３光学系８６及び第４光学系８８を備えている。第１光学系８２は、領域ＲＧ１に照射された光を検出器８０の第２検出領域ＤＲ２に向けて照射する。第２光学系８４は、領域ＲＧ２に向けて照射された光を検出器８０の第３検出領域ＤＲ３に向けて照射する。第３光学系８６は、領域ＲＧ３、すなわち、第２方向（図中、Ｙ方向）に沿って領域ＲＧ１を挟んで第１検出領域ＤＲ１と並ぶ領域に照射された光を検出器８０の第４検出領域ＤＲ４、すなわち、第１方向（図中、Ｘ方向）に沿って第２検出領域ＤＲ２を挟んで第１検出領域ＤＲ１と並ぶ領域に向けて照射する。第４光学系８８は、領域ＲＧ４、すなわち、第２方向（図中、Ｙ方向）に沿って領域ＲＧ２を挟んで第１検出領域ＤＲ１と並ぶ領域に照射された光を検出器８０の第５検出領域ＤＲ５、すなわち、第１方向（図中、Ｘ方向）に沿って第３検出領域ＤＲ３を挟んで第１検出領域ＤＲ１と並ぶ領域に向けて照射する。

第１光学系８２は、図２に示した例と同様にして、第１ミラー１１０及び第２ミラー１２０を有しており、第２光学系８４は、図２に示した例と同様にして、第３ミラー１３０及び第４ミラー１４０を有している。

第３光学系８６は、第５ミラー１５０及び第６ミラー１６０を有している。第５ミラー１５０は、領域ＲＧ３に向けて照射された光を第６ミラー１６０に向けて反射し、第６ミラー１６０は、第５ミラー１５０から反射された光を第４検出領域ＤＲ４に向けて反射する。したがって、図８（ａ）に示すように、干渉縞の一部が第１検出領域ＤＲ１の外側、すなわち、領域ＲＧ３に漏れても、図８（ｂ）に示すように、領域ＲＧ３の干渉縞を第４検出領域ＤＲ４に生成することができる。

特に、図７（ａ）に示す例では、Ｚ方向、すなわち、検出器８０に向かう光の光軸に沿った方向から見て、第５ミラー１５０及び第６ミラー１６０は、第１検出領域ＤＲ１と重なっていない。したがって、第１検出領域ＤＲ１に入射する光が第５ミラー１５０又は第６ミラー１６０によって遮られることが防止されている。

第４光学系８８は、第７ミラー１７０及び第８ミラー１８０を有している。第７ミラー１７０は、領域ＲＧ４に向けて照射された光を第８ミラー１８０に向けて反射し、第８ミラー１８０は、第７ミラー１７０から反射された光を第５検出領域ＤＲ５に向けて反射する。したがって、図８（ａ）に示すように、干渉縞の一部が第１検出領域ＤＲ１の外側、すなわち、領域ＲＧ４に漏れても、図８（ｂ）に示すように、領域ＲＧ４の干渉縞を第５検出領域ＤＲ５に生成することができる。

特に、図７（ａ）に示す例では、Ｚ方向、すなわち、検出器８０に向かう光の光軸に沿った方向から見て、第７ミラー１７０及び第８ミラー１８０は、第１検出領域ＤＲ１と重なっていない。したがって、第１検出領域ＤＲ１に入射する光が第７ミラー１７０又は第８ミラー１８０によって遮られることが防止されている。

他の例において、第３光学系８６は、領域ＲＧ３に向けて照射された光を、第４検出領域ＤＲ４ではなく、第１方向（図中、Ｘ方向）に沿って第１検出領域ＤＲ１と並ぶ領域、例えば、第１検出領域ＤＲ１と第２検出領域ＤＲ２の間の領域に照射させてもよい。同様にして、第４光学系８８は、領域ＲＧ４に向けて照射された光を、第５検出領域ＤＲ５ではなく、第１方向（図中、Ｘ方向）に沿って第１検出領域ＤＲ１と並ぶ領域、例えば、第１検出領域ＤＲ１と第３検出領域ＤＲ３の間の領域に照射させてもよい。

（実施形態２）
図９は、実施形態２に係る分光装置を示す図である。図１０（ａ）は、図９に示した検出器８０、第１光学系８２及び第２光学系８４をＺ方向から見た図である。図１０（ｂ）は、図９に示した検出器８０、第１光学系８２及び第２光学系８４をＸ方向から見た図である。図１０（ｃ）は、図９に示した検出器８０及び第１光学系８２をＹ方向から見た図である。図１０（ｄ）は、図９に示した検出器８０及び第２光学系８４をＹ方向から見た図である。実施形態２に係る分光装置は、以下の点を除いて、実施形態１に係る分光装置と同様である。

図９及び図１０に示す例では、図２に示した例と同様にして、第１検出領域ＤＲ１及びその外側の干渉縞を３つの領域、すなわち、第１検出領域ＤＲ１、第２検出領域ＤＲ２及び第３検出領域ＤＲ３に分離することができる。具体的には、第１光学系８２は、図２に示した例と同様にして、領域ＲＧ１に照射された光を検出器８０の第２検出領域ＤＲ２に向けて照射し、第２光学系８４は、図２に示した例と同様にして、領域ＲＧ２に向けて照射された光を検出器８０の第３検出領域ＤＲ３に向けて照射する。

第１光学系８２は、ダブルポロプリズムであり、第１透光性部材２１０及び第２透光性部材２２０、つまり、直角プリズムを有している。第１透光性部材２１０は、面２１２（第１面）、面２１４（第２面）及び面２１６（第３面）を有している。面２１４及び面２１６は、面２１２に対して斜めであり、互いに直角に交わっている。第２透光性部材２２０は、面２２２（第４面）、面２２４（第５面）及び面２２６（第６面）を有している。面２２４及び面２２６は、面２２２に対して斜めであり、互いに直角に交わっている。

第１透光性部材２１０の面２１４及び面２１６及び第２透光性部材２２０の面２２４及び面２２６は、反射部として機能する。具体的には、面２１４（第１反射部）は、領域ＲＧ１に向けて照射された光、つまり、面２１２から第１透光性部材２１０の内側に入射した光を第１方向（図中、Ｘ方向）に沿って面２１６（第２反射部）に向けて反射する。面２１６（第２反射部）は、面２１４（第１反射部）から反射された光を第３方向（図中、Ｚ方向）、すなわち、第１方向及び第２方向の双方に直交する方向に沿って面２２４（第３反射部）に向けて反射する。面２１６（第２反射部）から反射された光は、面２１２を経由して第１透光性部材２１０の外側に向けて出射され、面２２２を経由して第２透光性部材２２０の内側に入射する。面２２４（第３反射部）は、面２１６（第２反射部）から反射された光を第２方向（図中、Ｙ方向）に沿って面２２６（第４反射部）に向けて反射する。面２２６（第４反射部）は、面２２４（第３反射部）から反射された光を第３方向（図中、Ｚ方向）に沿って第２検出領域ＤＲ２に向けて反射する。面２２６（第４反射部）から反射された光は、面２２２を経由して第２透光性部材２２０の外側に向けて出射される。

特に、図１０（ａ）に示す例では、Ｚ方向、すなわち、検出器８０に向かう光の光軸に沿った方向から見て、第１透光性部材２１０及び第２透光性部材２２０は、第１検出領域ＤＲ１と重なっていない。したがって、第１検出領域ＤＲ１に入射する光が第１透光性部材２１０又は第２透光性部材２２０によって遮られることが防止されている。

第２光学系８４は、ダブルポロプリズムであり、第３透光性部材２３０及び第４透光性部材２４０、つまり、直角プリズムを有している。第３透光性部材２３０は、面２３２（第１面）、面２３４（第２面）及び面２３６（第３面）を有している。面２３４及び面２３６は、面２３２に対して斜めであり、互いに直角に交わっている。第４透光性部材２４０は、面２４２（第４面）、面２４４（第５面）及び面２４６（第６面）を有している。面２４４及び面２４６は、面２４２に対して斜めであり、互いに直角に交わっている。

第３透光性部材２３０の面２３４及び面２３６及び第４透光性部材２４０の面２４４及び面２４６は、反射部として機能する。具体的には、面２３４（第１反射部）は、領域ＲＧ２に向けて照射された光、つまり、面２３２から第３透光性部材２３０の内側に入射した光を第１方向（図中、Ｘ方向）に沿って面２３６（第２反射部）に向けて反射する。面２３６（第２反射部）は、面２３４（第１反射部）から反射された光を第３方向（図中、Ｚ方向）、すなわち、第１方向及び第２方向の双方に直交する方向に沿って面２４４（第３反射部）に向けて反射する。面２３６（第２反射部）から反射された光は、面２３２を経由して第３透光性部材２３０の外側に向けて出射され、面２４２を経由して第４透光性部材２４０の内側に入射する。面２４４（第３反射部）は、面２３６（第２反射部）から反射された光を第２方向（図中、Ｙ方向）に沿って面２４６（第４反射部）に向けて反射する。面２４６（第４反射部）は、面２４４（第３反射部）から反射された光を第３方向（図中、Ｚ方向）に沿って第３検出領域ＤＲ３に向けて反射する。面２４６（第４反射部）から反射された光は、面２４２を経由して第４透光性部材２４０の外側に向けて出射される。

特に、図１０（ａ）に示す例では、Ｚ方向、すなわち、検出器８０に向かう光の光軸に沿った方向から見て、第３透光性部材２３０及び第４透光性部材２４０は、第１検出領域ＤＲ１と重なっていない。したがって、第１検出領域ＤＲ１に入射する光が第３透光性部材２３０又は第４透光性部材２４０によって遮られることが防止されている。

他の例において、分光装置は、第１透光性部材２１０、第２透光性部材２２０、第３透光性部材２３０及び第４透光性部材２４０に代えて、上述した第１反射部、第２反射部、第３反射部及び第４反射部としてそれぞれ機能するミラーを備えていてもよい。

図１１は、図１０の第１の変形例を示す図であり、図１１（ａ）は、検出器８０及び第１光学系８２をＺ方向から見た図であり、図１１（ｂ）は、検出器８０及び第１光学系８２をＸ方向から見た図であり、図１１（ｃ）は、検出器８０及び第１光学系８２をＹ方向から見た図である。

図１１に示す例では、第１検出領域ＤＲ１及びその外側の干渉縞を２つの領域に分離することができる。具体的には、分光装置は、第１光学系８２及び第２光学系８４のうちの一方のみを備えており、特に図１１に示す例では、第１光学系８２のみを備えている。第１光学系８２は、第１検出領域ＤＲ１の外側、すなわち、領域ＲＧ１の干渉縞を第２検出領域ＤＲ２に生成することができる。

図１２は、図１０の第２の変形例を示す図であり、図１２（ａ）は、第１光学系８２、第２光学系８４、第３光学系８６及び第４光学系８８をＺ方向から見た図であり、図１２（ｂ）は、第１光学系８２、第２光学系８４、第３光学系８６及び第４光学系８８をＸ方向から見た図である。

図１２に示す例では、第１検出領域ＤＲ１及びその外側の領域の干渉縞を５つの領域、すなわち、第１検出領域ＤＲ１、第２検出領域ＤＲ２、第３検出領域ＤＲ３、第４検出領域ＤＲ４及び第５検出領域ＤＲ５に分離することができる。具体的には、第１光学系８２は、領域ＲＧ１に照射された光を検出器８０の第２検出領域ＤＲ２に向けて照射する。第２光学系８４は、領域ＲＧ２に向けて照射された光を検出器８０の第３検出領域ＤＲ３に向けて照射する。第３光学系８６は、領域ＲＧ３に照射された光を検出器８０の第４検出領域ＤＲ４に向けて照射する。第４光学系８８は、領域ＲＧ４に照射された光を検出器８０の第５検出領域ＤＲ５に向けて照射する。

第１光学系８２は、図１０に示した例と同様にして、ダブルポロプリズムであり、第１透光性部材２１０及び第２透光性部材２２０を有している。領域ＲＧ１に向けて照射された光は、第１透光性部材２１０から第２透光性部材２２０に送られて、第２透光性部材２２０から第２検出領域ＤＲ２に向けて照射される。

第２光学系８４は、図１０に示した例と同様にして、ダブルポロプリズムであり、第３透光性部材２３０及び第４透光性部材２４０を有している。領域ＲＧ２に向けて照射された光は、第３透光性部材２３０から第４透光性部材２４０に送られて、第４透光性部材２４０から第３検出領域ＤＲ３に向けて照射される。

第３光学系８６は、第１光学系８２及び第２光学系８４と同様にして、ダブルポロプリズムであり、第５透光性部材２５０及び第６透光性部材２６０を有している。領域ＲＧ３に向けて照射された光は、第５透光性部材２５０から第６透光性部材２６０に送られて、第６透光性部材２６０から第４検出領域ＤＲ４に向けて照射される。

第４光学系８８は、第１光学系８２及び第２光学系８４と同様にして、ダブルポロプリズムであり、第７透光性部材２７０及び第８透光性部材２８０を有している。領域ＲＧ４に向けて照射された光は、第７透光性部材２７０から第８透光性部材２８０に送られて、第８透光性部材２８０から第５検出領域ＤＲ５に向けて照射される。

特に、図１２（ａ）に示す例では、Ｚ方向、すなわち、検出器８０に向かう光の光軸に沿った方向から見て、各透光性部材は、第１検出領域ＤＲ１と重なっていない。したがって、第１検出領域ＤＲ１に入射する光が各透光性部材によって遮られることが防止されている

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

１０光源
２０レンズ
３０偏光子
４０光学部材
４２第１結晶板
４４第２結晶板
５０偏光子
６０レンズ
７０シリンドリカルレンズ
８０検出器
８２第１光学系
８４第２光学系
８６第３光学系
８８第４光学系
９０信号処理器
１１０第１ミラー
１２０第２ミラー
１３０第３ミラー
１４０第４ミラー
１５０第５ミラー
１６０第６ミラー
１７０第７ミラー
１８０第８ミラー
２１０第１透光性部材
２１２面
２１４面
２１６面
２２０第２透光性部材
２２２面
２２４面
２２６面
２３０第３透光性部材
２３２面
２３４面
２３６面
２４０第４透光性部材
２４２面
２４４面
２４６面
２５０第５透光性部材
２６０第６透光性部材
２７０第７透光性部材
２８０第８透光性部材
ＤＲ１第１検出領域
ＤＲ２第２検出領域
ＤＲ３第３検出領域
ＤＲ４第４検出領域
ＤＲ５第５検出領域
ＲＧ１領域
ＲＧ２領域
ＲＧ３領域
ＲＧ４領域

Claims

第１直線偏光と、前記第１直線偏光の振動方向と直交する振動方向を有する第２直線偏光とによって生成される干渉縞を検出する検出器と、
第１光学系と、
を備え、
前記検出器は、第１検出領域と、第１方向に沿って前記第１検出領域と並ぶ第２検出領域と、を有し、
前記第１光学系は、前記第１方向に直交する第２方向に沿って前記第１検出領域と並ぶ第１領域に向けて照射された光を前記第２検出領域に向けて照射させる分光装置。
請求項１に記載の分光装置において、
第２光学系を備え、
前記検出器は、前記第１方向に沿って前記第１検出領域及び前記第２検出領域と並ぶ第３検出領域を有し、
前記第２光学系は、前記第２方向に沿って前記第１領域の反対側に前記第１検出領域と並ぶ第２領域に向けて照射された光を前記第３検出領域に向けて照射させる分光装置。
請求項１に記載の分光装置において、
前記第１光学系は、第１反射部と、第２反射部と、を有し、
前記第１反射部は、前記第１領域に向けて照射された光を前記第２反射部に向けて反射し、
前記第２反射部は、前記第１反射部から反射された光を前記第２検出領域に向けて反射する分光装置。
請求項１に記載の分光装置において、
前記第１光学系は、第１反射部と、第２反射部と、第３反射部と、第４反射部と、を有し、
前記第１反射部は、前記第１領域に向けて照射された光を前記第１方向に沿って前記第２反射部に向けて反射し、
前記第２反射部は、前記第１反射部から反射された光を、前記第１方向及び前記第２方向の双方に直交する第３方向に沿って前記第３反射部に向けて反射し、
前記第３反射部は、前記第２反射部から反射された光を前記第２方向に沿って前記第４反射部に向けて反射し、
前記第４反射部は、前記第３反射部から反射された光を前記第３方向に沿って前記第２検出領域に向けて反射する分光装置。
請求項４に記載の分光装置において、
前記第１光学系は、第１透光性部材と、第２透光性部材と、を有し、
前記第１透光性部材は、第１面と、前記第１面に対して斜めであり、前記第１反射部として機能する第２面と、前記第１面に対して斜めであり、前記第２反射部として機能する第３面と、を有し、
前記第２透光性部材は、第４面と、前記第４面に対して斜めであり、前記第３反射部として機能する第５面と、前記第４面に対して斜めであり、前記第４反射部として機能する第６面と、を有し、
前記第１透光性部材の前記第２面は、前記第１透光性部材の前記第１面から前記第１透光性部材の内側に入射した光を前記第１透光性部材の前記第３面に向けて反射し、
前記第１透光性部材の前記第３面は、前記第１透光性部材の前記第２面から反射された光を、前記第１透光性部材の前記第１面を経由して前記第１透光性部材の外側に向けて反射し、
前記第２透光性部材の前記第５面は、前記第２透光性部材の前記第４面から前記第２透光性部材の内側に入射した光を前記第２透光性部材の前記第６面に向けて反射し、
前記第２透光性部材の前記第６面は、前記第２透光性部材の前記第５面から反射された光を、前記第２透光性部材の前記第４面を経由して前記第２透光性部材の外側に向けて反射する分光装置。
請求項１に記載の分光装置において、
第３光学系を備え、
前記検出器は、前記第１方向に沿って前記第１検出領域及び前記第２検出領域と並ぶ第４検出領域を有し、
前記第３光学系は、前記第２方向に沿って前記第１領域を挟んで前記第１検出領域と並ぶ第３領域に照射された光を前記第４検出領域に向けて照射させる分光装置。
請求項１に記載の分光装置において、
前記第１検出領域において検出された干渉縞を示すデータと、前記第２検出領域において検出された干渉縞を示すデータと、を結合する信号処理器を備える分光装置。
第１直線偏光と、前記第１直線偏光の振動方向と直交する振動方向を有する第２直線偏光とによって生成される干渉縞を検出器で検出し、
前記検出器は、第１検出領域と、第１方向に沿って前記第１検出領域と並ぶ第２検出領域と、を有し、
前記第１方向に直交する第２方向に沿って前記第１検出領域と並ぶ第１領域に向けて照射された光を、第１光学系により、前記第２検出領域に向けて照射させる、分光方法。