JP7276475B2 - スペクトル測定装置、およびスペクトル測定方法 - Google Patents

Description

本発明はスペクトル測定装置に関する。

被測定物が放射する光のスペクトルを測定する装置として、ハイパースペクトルカメラやマイケルソン干渉計を用いた分光装置が知られている。ハイパースペクトルカメラは、被測定物を１次元で撮像した画像をグレーティングによって分光するとともに、その撮像域を被測定物上でスキャンする。これにより、被測定物の２次元画像のスペクトルが得られる。また、特許文献１－３には、マイケルソン干渉計を用いた分光装置が記載されている。マイケルソン干渉計は、分光装置に入射する光のスペクトルを高い波長分解能で測定できる。特に、特許文献２及び３には、マイケルソン干渉計で構成されたフーリエ変換赤外分光光度計（Fourier transform infrared spectrometer, FTIR）が記載されている。特許文献４には、強度モニタ部を備えるフーリエ干渉型分光器が記載されている。

特開平０７－０１２６４８号公報 特開平１０－００９９５７号公報 特開２００６－３００６６４号公報 特開２０１５－０６４２２８号公報

一般的なスペクトル測定装置は、被測定物から入射した光（入射光）の強度に時間的な変動（揺らぎ）が含まれていると、正確なスペクトルが測定できないという課題があった。その理由は、スペクトルの測定中に入射光の強度が変動すると、分光器において測定されたスペクトルの波長間の相対的な強度に誤差が生じるからである。

（発明の目的）
本発明は、入射光の強度が時間的に変動する場合に、入射光のスペクトルの測定誤差を低減する技術を提供することを目的とする。

本発明のスペクトル測定装置は、被測定物からの光の特性の測定結果である第１の測定結果を出力する分光手段と、前記被測定物からの光の強度変動の測定結果である第２の測定結果を出力する光モニタ手段と、前記第２の測定結果に基づいて前記第１の測定結果を補正し、補正された前記第１の測定結果に基づいて第３の測定結果を出力する制御手段と、を備える。

本発明のスペクトル測定方法は、被測定物からの光の特性の測定結果である第１の測定結果を出力し、前記被測定物からの光の強度変動の測定結果である第２の測定結果を出力し、前記第２の測定結果に基づいて前記第１の測定結果を補正し、補正された前記第１の測定結果に基づいて第３の測定結果を出力する、手順を含む。

本発明のスペクトル測定装置は、入射光の強度が時間的に変動する場合におけるスペクトルの測定誤差を低減できる。

第１の実施形態のスペクトル測定システム１０の構成例を示す図である。 スペクトル測定装置１００の構成例を示すブロック図である。 分光器１１０の構成例を示す図である。 インターフェログラムからのスペクトルの取得を説明する図である。 分光器１１０が出力するインターフェログラムの強度の補正を説明する図である。 スペクトル測定装置１００の動作手順の例を示すフローチャートである。 第２の実施形態のスペクトル測定装置２００の構成例を示すブロック図である。 ２次元分光器２１０の構成例を示す図である。 ２次元光検出器２１４及び光モニタ２２０のそれぞれの受光面の空間分解能の例を示す図である。 ２次元光検出器２１４及び光モニタ２２０のそれぞれの受光面の空間分解能の例を示す図である。 スペクトル測定装置２００の動作手順の例を示すフローチャートである。 第３の実施形態におけるレイリー散乱の影響の例について説明する図である。 第４の実施形態のスペクトル測定装置１００の構成例を示すブロック図である。

本発明の実施形態について以下に説明する。実施形態の各図面において、光、電気信号あるいは情報が伝達される向きを示す矢印は例であり、それらの方向の限定を意図しない。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態のスペクトル測定システム１０の構成例を示す図である。光源６００が放射した光は被測定物５００で反射される。反射された光はスペクトル測定装置１００に入射する。以下では、被測定物からスペクトル測定装置１００に入射する光及びこの光が分岐された光を入射光と呼ぶ。

スペクトル測定装置１００は、入射光のスペクトル（すなわち、入射光の強度の波長特性）を求めてその結果を出力する。被測定物は例えば人物、動植物、写真、絵画、建造物である。被測定物の形状や性状は限定されず、気体、液体、固体あるいはこれらの混合物（プラズマや火炎を含む）を被測定物としてもよい。スペクトル測定装置１００は、発光体が放射する光を入射光として直接測定してもよい。入射光は被測定物５００を透過した光でもよい。

入射光のスペクトルは被測定物や測定条件に応じた特徴を有するため、入射光のスペクトルを測定することで被測定物の物理的性状が推定できる。光源６００は一般的には白色光源である。ただし、光源６００のスペクトルは測定環境によって異なる場合がある。

図２は、スペクトル測定システム１０で用いられるスペクトル測定装置１００の構成例を示すブロック図である。スペクトル測定装置１００は、分光器１１０、光モニタ１２０、制御回路１３０を備える。分光器１１０は、入射光の特性の測定結果であるインターフェログラムを、第１の測定結果として制御回路１３０へ出力する。インターフェログラムは入射光のスペクトルの情報を持つデータであり、詳細は後述する。

光モニタ１２０には、入射光と比例した強度を持つ光が入射される。光モニタ１２０は光－電気変換回路であり、入力された光の強度に比例した振幅（例えば電圧）を持つ電気信号を第２の測定結果として制御回路１３０へ出力する。光モニタ１２０は、例えば、フォトダイオード及び電流－電圧変換回路を含む。従って、光モニタ１２０が制御回路１３０へ出力する電気信号の振幅は、入射光の強度に比例する。すなわち、光モニタ１２０は、スペクトル測定装置１００への入射光の強度変動を測定した結果である第２の測定結果を制御回路１３０へ通知できる。光モニタ１２０に入射される光を生成するための方法は限定されない。スペクトル測定システム１０は、光カプラを用いて入射光を分岐し、分岐された入射光を分光器１１０と光モニタ１２０とへ分配してもよい。

制御回路１３０は、光モニタ１２０が出力した第２の測定結果に基づいて、分光器１１０が出力した第１の測定結果を補正する。そして、制御回路１３０は、補正された第１の測定結果に応じて入射光のスペクトルを示す信号を生成して、その信号を第３の測定結果としてスペクトル測定装置１００の外部に出力する。外部の装置（例えばディスプレイ装置）は、スペクトル測定装置１００から出力された信号を用いてスペクトルを画面に表示してもよい。本実施形態においては第１の測定結果は入射光のインターフェログラムであり、第２の測定結果は入射光の強度変動であり、第３の測定結果は入射光のスペクトルである。

このような構成を備えるスペクトル測定装置１００は、光モニタ１２０が測定した入射光の強度に基づいて分光器１１０の測定結果を補正することで、分光器１１０の測定結果に含まれる入射光の強度変動を補正できる。その結果、スペクトル測定装置１００は、入射光のスペクトルの測定誤差を低減し、入射光のスペクトルをより正確に測定できる。

図３は、分光器１１０の構成例を示す図である。本実施形態では、分光器１１０はマイケルソン干渉計である。マイケルソン干渉計を用いて入射光のスペクトルを測定する一般的な技術は知られているため、以下では公知の構成及び手順は簡潔に記載する。

マイケルソン干渉計は、半透明鏡１１１、固定鏡１１２、可動鏡１１３、光検出器１１４を備える。図３では、結像のためのレンズ等の光学系の記載は省略されている。マイケルソン干渉計は、可動鏡１１３を光軸と垂直に移動させることで、固定鏡１１２で反射された入射光と半透明鏡１１１において結合する入射光の波長を掃引する。制御回路１３０が可動鏡１１３の移動量を制御してもよい。分光器１１０は、固定鏡１１２で反射された入射光と可動鏡１１３で反射された入射光とが干渉した光の強度を示す電気信号を光検出器１１４から出力する。光検出器１１４が出力する電気信号は上述の第１の測定結果（インターフェログラム）に対応し、図２の制御回路１３０に供給される。

光検出器１１４が出力する電気信号は、固定鏡１１２と可動鏡１１３との光路差［（Ｌ１－Ｌ２）×２］を横軸、当該光路差における強度を縦軸とした波形として表現できる。この波形をインターフェログラムと呼ぶ。すなわち、光検出器１１４は入射光のインターフェログラムを電気信号として制御回路１３０へ出力する。インターフェログラムは、マイケルソン干渉計における入射光の波長特性を有する。特許文献２及び特許文献３も、マイケルソン干渉計を用いて入射光のインターフェログラムを測定する技術を記載している。

なお、本明細書の各図面に描かれたインターフェログラム及びスペクトルの波形はいずれも例示であり、実際の波形や実際のインターフェログラムとスペクトルとの関係を示すものではない。

図４は、インターフェログラムからのスペクトルの取得を説明する図である。半透明鏡１１１において結合した光（干渉光）は光検出器１１４に入力される。光検出器１１４は、干渉光の強度に比例した振幅の電気信号を出力する。この出力信号がインターフェログラムであり、図４の左に例示される。インターフェログラムの横軸は干渉計で干渉する光の光路差である。可動鏡１１３を光軸の方向に一定の速度で移動させた場合には、横軸で示される光路差は容易に測定時刻に換算される。この場合、インターフェログラムの縦軸は測定時刻における干渉光の強度を示す。そして、制御回路１３０がインターフェログラムをフーリエ変換することで、横軸を入射光の波長、縦軸を強度とする入射光のスペクトルが得られる。入射光のスペクトルは、図４の右に例示される。

制御回路１３０の機能はハードウエアで実現されてもよい。あるいは、制御回路１３０は中央処理装置（central processing unit、ＣＰＵ）及び記憶装置を備え、記憶装置に記録されたプログラムをＣＰＵが実行することでスペクトル測定装置１００の機能が実現されてもよい。

分光器１１０において可動鏡１１３を移動させながら入射光のインターフェログラムを測定する際に、入射光の強度が時間的に変動するとインターフェログラムの縦軸に示される干渉光の強度も変動する。例えば、スペクトル測定装置１００の外部の大気の透過率が変動すると、スペクトル測定装置１００への入射光の強度も変動する。従って、スペクトル測定装置１００を用いて入射光の正確なインターフェログラムを取得するためには、可動鏡１１３の移動中の入射光の強度の時間的変動を補正できることが好ましい。

図５は、分光器１１０が出力するインターフェログラムの強度の補正を説明する図である。光モニタ１２０は、分光器１１０におけるインターフェログラムの測定と並行して、入射光の強度の時間変動を測定し、測定結果を制御回路１３０へ通知する。入射光の一部を光モニタ１２０へ導くために、ビームスプリッタを用いることができる。

制御回路１３０は、光モニタ１２０の測定結果に基づいて、強度の変動が補正された入射光のスペクトルを出力する。例えば、制御回路１３０は、インターフェログラムの測定と並行して光モニタ１２０で検出された入射光の強度を、測定期間における入射光の強度の最大値で規格化して、各時刻における入射光の強度の変動率を算出する。そして、制御回路１３０は、分光器１１０から入力されたインターフェログラムの強度を、同一時刻における変動率で補正する。

具体的には、ある時刻Ｔにおいて入射光の強度が最大値のＸ倍（０＜Ｘ≦１）であった場合には、制御回路１３０は時刻Ｔにおけるインターフェログラムの強度を補正して１／Ｘ倍とする。すなわち、当該時刻Ｔにおいて光検出器１１４への入射光の強度が１／Ｘ倍であるように補正される。このようにして、制御回路１３０は分光器１１０が出力するインターフェログラムの強度の時間的な変動を補正する。その結果、制御回路１３０は、強度が補正されたインターフェログラムをフーリエ変換して入射光のスペクトルを算出できる。

図６は、スペクトル測定装置１００の動作手順の例を示すフローチャートである。分光器１１０は、入射光の特性を測定し（図６のステップＳ０１）、その測定結果を第１の測定結果（インターフェログラム）として制御回路１３０へ出力する（ステップＳ０２）。光モニタ１２０は、入射光の強度変動を測定し（ステップＳ０３）、その測定結果を第２の測定結果として制御回路１３０へ出力する（ステップＳ０４）。制御回路１３０は、第２の測定結果に基づいて第１の測定結果を補正し（ステップＳ０５）、補正された第１の測定結果に応じて第３の測定結果を出力する（ステップＳ０６）。

ステップＳ０１における入射光の特性の測定とステップＳ０３における入射光の強度の測定とは並行して同時に行われる。そして、第１の測定結果（インターフェログラム）と第２の測定結果（入射光の強度）とは、測定中（すなわち、可動鏡１１３が移動中）の任意の時刻による関連づけが可能なように生成される。これにより、測定期間内における入射光の強度の規格化が可能となる。

ステップＳ０５－Ｓ０６において、制御回路１３０は、第２の測定結果に基づいて補正された第１の測定結果に応じて算出された入射光のスペクトルを出力する。すなわち、制御回路１３０は、入射光の強度変動に基づいてインターフェログラムを補正し（ステップＳ０５）、補正されたインターフェログラムをフーリエ変換して得られたスペクトルを第３の測定結果として出力する。

（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態のスペクトル測定装置２００の構成例を示すブロック図である。スペクトル測定装置２００は、２次元分光器２１０、光モニタ２２０、制御回路２３０、光分岐器２４０、光シャッター２５０を備える。スペクトル測定装置２００は、第１の実施形態と同様に、被測定物５００から入射した入射光のスペクトルを出力する。

光シャッター２５０は、スペクトル測定装置２００への入射光の入射を制御する。光シャッター２５０は、例えば、制御回路２３０の指示に応じて、光シャッター２５０が備える機構（例えば電磁石）を駆動することにより遮蔽板２５１を移動させ、入射光を透過しあるいは遮断する。

図７は、光シャッター２５０が開状態である場合を示す。光シャッター２５０が開状態（すなわちスペクトル測定装置２００への入射光が光シャッター２５０を透過する状態）では、入射光は光分岐器２４０に入射する。光シャッター２５０が閉状態（すなわちスペクトル測定装置２００への入射光が遮蔽板２５１により遮断される状態）では、入射光は光分岐器２４０に入射しない。光シャッター２５０を開状態とすることで、スペクトル測定装置２００は入射光の測定が可能となる。なお、光シャッターに代えて、入射光の光分岐器２４０への接続を制御する光スイッチを用いてもよい。

光分岐器２４０はビームスプリッタであり、スペクトル測定装置２００への入射光を２次元分光器２１０及び光モニタ２２０へ分岐する。ビームスプリッタは、所定の分岐比で入射光を２次元分光器２１０と光モニタ２２０とへ分岐させる。分岐比は２次元分光器２１０及び光モニタ２２０の仕様に基づいて、スペクトル測定装置２００が好適に動作するように選択される。例えば、分岐比は、光モニタ２２０が入射光の強度変動の検出が可能な範囲で、２次元分光器２１０に、より強い入射光が入射されるように選択されてもよい。ビームスプリッタとして、入射光の１％～２０％を光モニタ２２０の方向へ分岐し、８０～９９％を２次元分光器２２０の方向へ透過する誘電体多層膜が用いられてもよい。

図８は、２次元分光器２１０の構成例を示す図である。本実施形態では、２次元分光器２１０として２次元フーリエ分光器を用いた例について説明する。２次元分光器２１０は、２次元分光器２１０への入射光に基づいて求められた、入射光のインターフェログラムの２次元分布を出力する。２次元分光器２１０は、基本的に第１の実施形態の分光器１１０と同様の原理で入射光のインターフェログラムを出力する。ただし、２次元分光器２１０は分光器１１０の光検出器１１４に代えて２次元光検出器２１４を備える点で分光器１１０と相違する。

２次元分光器２１０は、分光器１１０と同様に半透明鏡１１１、固定鏡１１２及び可動鏡１１３を備える。図８では、結像のためのレンズ等の光学系の記載は省略されている。２次元光検出器２１４は複数の画素を持つ２次元イメージセンサであり、入射する光の明るさ（すなわち光強度）を示す電気信号を画素毎に出力する。２次元イメージセンサとして、例えばＣＣＤ（charge coupled device、電荷結合素子）が用いられる。すなわち、２次元分光器２１０は、２次元画像である入射光のインターフェログラムを２次元光検出器２１４の画素毎に出力する。従って、２次元分光器２１０は、被測定物から入射する画像のインターフェログラムの２次元分布を求めることができる。

図７に示す光モニタ２２０は入射された光の強度の２次元分布を電気信号に変換する光検出回路を備える。すなわち、光モニタ２２０は光分岐器２４０で分岐された入射光の強度の２次元分布を測定する。光検出回路としてＣＣＤ等の２次元イメージセンサを用いることができる。

図９及び図１０は、２次元光検出器２１４及び光モニタ２２０のそれぞれの受光面の空間分解能（以下、単に「分解能」という。）の例を示す図である。２次元分光器２１０の分解能は２次元光検出器２１４の分解能で定まる。図９は２次元光検出器２１４及び光モニタ２２０がいずれも１６画素である例、図１０は２次元光検出器２１４が１６画素、光モニタ２２０が４画素である例である。図９及び図１０において、２次元光検出器２１４の受光面の面積（すなわち、画素の面積の総和）及び光モニタ２２０の受光面の面積は等しい。そして、入射光はそれぞれの受光面上に同一の大きさで結像する。

図９では２次元光検出器２１４の各画素（Ａ１－Ａ４、Ｂ１－Ｂ４、Ｃ１－Ｃ４、Ｄ１－Ｄ４）及び光モニタ２２０の各画素（ａ１－ａ４、ｂ１－ｂ４、ｃ１－ｃ４、ｄ１－ｄ４）の面積は全て同一である。図１０では、２次元光検出器２１４の各画素（Ａ１－Ａ４、Ｂ１－Ｂ４、Ｃ１－Ｃ４、Ｄ１－Ｄ４）の面積は同一であり光モニタ２２０の画素ａ－ｄの面積はいずれも２次元光検出器の画素Ａ１の面積の４倍である。

図９を参照すると、２次元光検出器２１４はＡ１－Ａ４、Ｂ１－Ｂ４、Ｃ１－Ｃ４、Ｄ１－Ｄ４の１６画素を持ち、光モニタ２２０はａ１－ａ４、ｂ１－ｂ４、ｃ１－ｃ４、ｄ１－ｄ４の１６画素を持つ。このような構成によって、制御回路１３０は、インターフェログラムで示される入射光強度を２次元光検出器２１４の画素毎に補正できる。例えば、制御回路１３０は、２次元光検出器の画素Ａ１で検出されたインターフェログラムの強度を、光モニタ２２０の画素ａ１において同一時刻に検出された入射光強度から求めた補正量に応じて補正できる。

図１０は、光モニタ２２０の分解能が２次元光検出器２１４の分解能よりも小さい場合の例を示す。光モニタ２２０が入射光強度を測定する際の分解能は、２次元分光器２１０がインターフェログラムを生成する際の分解能と同一でなくてもよい。例えば、２次元分光器２１０において測定される入射光強度の変動の２次元分布が所定の値よりも小さいと考えられる場合には、光モニタ２２０の分解能は、２次元分光器２１０の分解能よりも低くてもよい。図１０に示す光モニタ２２０の受光面積は２次元光検出器２１４の受光面積と同一であるが、画素ａ－ｄの面積はいずれも画素Ａ１の面積の４倍である。この場合、光モニタ２２０の１つの画素（例えば図１０のａ１）における入射光強度の変動のデータは、２次元分光器２１０の複数の画素（例えば図９のＡ１－Ａ４）における入射光強度の補正において共用される。光モニタ２２０の画素の面積を拡大することで光モニタ２２０の受光感度が上昇する。このため、光分岐器２４０における入射光の光モニタ２２０側へ分岐する入射光のパワーを低減し、２次元分光器２１０への入射光のパワーを増加させることで、インターフェログラムの信号対雑音比を向上できる。なお、図１０では光モニタ２２０が４画素である例を示した。しかし、光モニタ２２０の画素数は少なくとも１画素あればよく、４画素に限定されない。

図１１は、スペクトル測定装置２００の動作手順の例を示すフローチャートである。入射光のスペクトルの測定開始前には、光シャッター２５０は閉じられており、入射光は光分岐器２４０には入射しない。測定に先立ち、制御回路２３０は光シャッター２５０を開く（すなわち、開状態とする）（図１１のステップＳ１１）。２次元分光器２１０は、入射光のインターフェログラムの２次元分布を第１の分解能で測定し（ステップＳ１２）、その測定結果（第４の測定結果）を制御回路２３０へ出力する（ステップＳ１３）。光モニタ２２０は、被測定物からの入射光の強度の２次元分布を第２の分解能で測定し（ステップＳ１４）、その測定結果（第５の測定結果）を制御回路２３０へ出力する（ステップＳ１５）。制御回路２３０は、第５の測定結果に基づいて第４の測定結果（すなわちインターフェログラム）を補正する（ステップＳ１６）。そして、制御回路２３０は、補正されたインターフェログラムをフーリエ変換して得られた入射光のスペクトルの２次元分布を第６の測定結果として出力する（ステップＳ１７）。２次元分光器２１０、光モニタ２２０、制御回路２３０の機能は、それぞれ、第１の実施形態の分光器１１０、光モニタ１２０、制御回路１３０の機能に対応する。

このような構成を備えるスペクトル測定装置２００も、入射光の強度が時間的に変動する場合におけるスペクトルの測定誤差を低減できる。さらに、スペクトル測定装置２００は、入射光のインターフェログラムの２次元分布を測定できるため、被測定物のスペクトルの２次元分布を求めることができる。

（第２の実施形態の変形例）
光モニタ２２０において測定された入射光強度の時間的変動及び空間的変動がいずれも所定の値よりも小さい場合には、制御回路２３０は、光モニタ２２０における変動量を用いたインターフェログラムの補正を行わなくともよい。このようにすることで、スペクトルの測定値の誤差を低減しつつ、制御回路２３０の計算量を低減できる。

（第３の実施形態）
被測定物とスペクトル測定装置２００との間に入射光の波長と比較して充分に小さい粒子が存在すると、スペクトル測定装置２００への入射光がその粒子によるレイリー散乱によって散乱される。レイリー散乱の強さは光の波長の４乗に反比例する。例えば、粒子径が小さい煙霧によって強いレイリー散乱が生じる場合がある。そして、被測定物において生じる光がレイリー散乱を受けるとスペクトル測定装置２００への入射光の短波長領域のスペクトル強度が変動し、入射光のスペクトルの正確な測定ができなくなる恐れがある。

入射光に対するレイリー散乱の強さは大気中の粒子の濃度や空間分布によって時間的に変動する。本実施形態では、複数のインターフェログラムのピークが取得できる期間にわたってインターフェログラムの取得を複数回行い、それらから得られた入射光のスペクトルのうち最もレイリー散乱の影響が少ないと推定されるスペクトルを選択する。それにより、入射光が煙霧を透過した場合であってもより正確なスペクトルを知ることができる。

すなわち、制御回路２３０は、複数の測定された複数のスペクトルのうち、所定の波長範囲におけるスペクトル強度に基づいて、出力するスペクトルを選択してもよい。

図１２は、レイリー散乱の影響の例について説明する図である。レイリー散乱の影響が大きいと波長が短い入射光ほど強く散乱される。その結果、レイリー散乱の影響を強く受けた場合には、スペクトル測定装置２００への入射光の短波長側のスペクトル強度がより大きく低下する。従って、スペクトルの測定を複数回行い、短波長側のスペクトル強度が最も高い測定結果を、入射光のスペクトルの測定結果として選択することができる。図１２において、インターフェログラムが複数のピークを持つ期間ｔ１、ｔ２、ｔ３のそれぞれでインターフェログラムが測定された結果、ピーク波長が異なる３つのスペクトルが求まったとする。入射光がレイリー散乱の影響を受けた場合には、入射光の短波長成分が散乱されるためスペクトルは長波長側にシフトする。従って、得られたスペクトルのうち最も短波長側の成分が多いスペクトルが、レイリー散乱の影響がより少ない入射光のスペクトルの測定結果であると推定できる。すなわち、最も短波長側の成分が多いスペクトルが、入射光のスペクトルの測定結果として選択されてもよい。あるいは、ピーク波長がより短波長側にあるスペクトルが入射光のスペクトルの測定結果として選択されてもよい。

あるいは、レイリー散乱の原因となる粒子の性状が判明している場合には、被測定物とスペクトル測定装置２００との間で生ずる散乱の散乱断面積が所定の値以上となる波長範囲においてピーク波長がより短波長側にあるスペクトルが選択されてもよい。

このように、スペクトル測定装置２００は、短波長側のスペクトル強度がより高い測定結果を選択することで、さらに、レイリー散乱の影響が低減された入射光のスペクトルの測定結果として選択できるという効果も奏する。制御回路２３０はこれらの選択を行い、選択された結果を出力してもよい。

なお、本実施形態では第２の実施形態で説明したスペクトル測定装置２００を例に説明したが、第１の実施形態で説明したスペクトル測定装置１００においても、同様の手順によりレイリー散乱の影響が少ないスペクトルを選択できる。

（第４の実施形態）
図１３は、第４の実施形態のスペクトル測定装置１００の構成例を示すブロック図である。図１３は、第１の実施形態で説明したスペクトル測定装置１００を、第４の実施形態として記載するものである。すなわち、第４の実施形態のスペクトル測定装置１００は、分光器１１０と、光モニタ１２０と、制御回路１３０と、を備える。

分光器１１０は、被測定物からの光（入射光）の特性の測定結果である第１の測定結果を出力する分光手段を担う。光モニタ１２０は、被測定物からの光の強度変動の測定結果である第２の測定結果を出力する光モニタ手段を担う。制御回路１３０は、第２の測定結果に基づいて第１の測定結果を補正し、補正された第１の測定結果に応じて第３の測定結果を出力する制御手段を担う。

スペクトル測定装置１００は、入射光の強度変動の測定結果により入射光の特性の測定結果を補正し、その結果に応じて第３の測定結果を出力する。その結果、第４の実施形態のスペクトル測定装置１００は、入射光の強度が時間的に変動する場合に、入射光のスペクトルの測定誤差を低減できる。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

（付記１）
被測定物からの光の特性の測定結果である第１の測定結果を出力する分光手段と、
前記被測定物からの光の強度変動の測定結果である第２の測定結果を出力する光モニタ手段と、
前記第２の測定結果に基づいて前記第１の測定結果を補正し、補正された前記第１の測定結果に基づいて第３の測定結果を出力する制御手段と、
を備えるスペクトル測定装置。

（付記２）
前記制御手段は、前記分光手段の測定期間中の前記被測定物からの光の強度の最大値に基づいて、前記分光手段の測定期間中の前記第１の測定結果に含まれる光の強度を正規化する、
付記１に記載されたスペクトル測定装置。

（付記３）
前記第１の測定結果は、前記被測定物から入射する光のインターフェログラムを含み、
前記第３の測定結果は、前記第２の測定結果及び前記インターフェログラムに基づいて求められたスペクトルを含む、
付記１又は２に記載されたスペクトル測定装置。

（付記４）
前記第１の測定結果は、前記被測定物から入射する光の特性を第１の空間分解能で測定した測定結果であり、
前記第２の測定結果は、前記被測定物から入射する光の強度を第２の空間分解能で測定した測定結果である、
付記１乃至３のいずれかに記載されたスペクトル測定装置。

（付記５）
前記第１の空間分解能と前記第２の空間分解能とは等しい、付記４に記載されたスペクトル測定装置。

（付記６）
前記第１の空間分解能は、前記第２の空間分解能よりも高い、付記４に記載されたスペクトル測定装置。

（付記７）
前記制御手段は、所定の期間内における前記第１の測定結果の変動が所定の変動幅以内である場合には前記第２の測定結果を前記第３の測定結果として出力する、付記１乃至６のいずれかに記載されたスペクトル測定装置。

（付記８）
前記制御手段は、複数の前記第３の測定結果のうち、所定の波長範囲におけるスペクトル強度に基づいて複数の前記第３の測定結果から選択された前記第３の測定結果を出力する、付記１乃至７のいずれかに記載されたスペクトル測定装置。

（付記９）
前記所定の波長範囲は、前記第３の測定結果の波長範囲のうち、短波長側の波長範囲である、付記８に記載されたスペクトル測定装置。

（付記１０）
前記所定の波長範囲は、前記被測定物と前記スペクトル測定装置との間で生ずる散乱の散乱断面積が所定の値以上となる波長範囲である、付記８又は９に記載されたスペクトル測定装置。

（付記１１）
前記光モニタ手段は２次元撮像が可能な光電変換デバイスであり、前記分光手段は２次元フーリエ分光器である、付記１乃至１０のいずれか１項に記載されたスペクトル測定装置。

（付記１２）
前記光モニタ手段は１画素の光電変換デバイスであり、前記分光手段は２次元フーリエ分光器である、付記１乃至１０のいずれか１項に記載されたスペクトル測定装置。

（付記１３）
前記光モニタ手段は、前記被測定物からの光を１パーセント以上２０パーセント以下の強度で分岐する光分岐器の出力に接続される、付記１乃至１２のいずれか１項に記載されたスペクトル測定装置。

（付記１４）
被測定物からの光の特性の測定結果である第１の測定結果を出力し、
前記被測定物からの光の強度の測定結果である第２の測定結果を出力し、
前記第２の測定結果に基づいて前記第１の測定結果を補正し、
補正された前記第１の測定結果に基づいて第３の測定結果を出力する、
スペクトル測定方法。

（付記１５）
前記被測定物からの光の強度の最大値に基づいて、前記第１の測定結果に含まれる光の強度を正規化する、
付記１４に記載されたスペクトル測定方法。

（付記１６）
前記第１の測定結果は、前記被測定物から入射する光のインターフェログラムを含み、
前記第３の測定結果は、前記第２の測定結果及び前記インターフェログラムに基づいて求められたスペクトルを含む、
付記１４又は１５に記載されたスペクトル測定方法。

（付記１７）
前記第１の測定結果は、前記被測定物からの光のスペクトルを第１の空間分解能で測定した測定結果であり、
前記第２の測定結果は、前記被測定物からの光の強度を第２の空間分解能で測定した測定結果である、
付記１４乃至１６のいずれかに記載されたスペクトル測定方法。

（付記１８）
前記第１の空間分解能と前記第２の空間分解能とは等しい、付記１７に記載されたスペクトル測定方法。

（付記１９）
前記第１の空間分解能は前記第２の空間分解能よりも高い、付記１７に記載されたスペクトル測定方法。

（付記２０）
所定の期間内における前記第１の測定結果の変動が所定の変動幅以内である場合には前記第２の測定結果を前記第３の測定結果として出力する、付記１４乃至１９のいずれかに記載されたスペクトル測定方法。

（付記２１）
複数の前記第３の測定結果のうち、所定の波長範囲におけるスペクトル強度に基づいて複数の前記第３の測定結果から選択された前記第３の測定結果を出力する、付記１４乃至２０のいずれかに記載されたスペクトル測定方法。

（付記２２）
前記所定の波長範囲は、前記第３の測定結果の波長範囲のうち、短波長側の波長範囲である、付記２１に記載されたスペクトル測定方法。

（付記２３）
前記所定の波長範囲は、前記被測定物と前記スペクトル測定方法の実施位置との間で生ずる散乱の散乱断面積が所定の値以上となる波長範囲である、付記２１又は２２に記載されたスペクトル測定方法。

（付記２４）
スペクトル測定装置のコンピュータに、
被測定物からの光の特性の測定結果である第１の測定結果を出力する手順、
前記被測定物からの光の強度の測定結果である第２の測定結果を出力する手順、
前記第２の測定結果に基づいて前記第１の測定結果を補正する手順、
補正された前記第１の測定結果に基づいて第３の測定結果を出力する手順、
を実行させるためのプログラム。

以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

本発明は、入射光の強度が変動する環境下におけるスペクトル測定に適用できる。

１０ スペクトル測定システム
１００、２００ スペクトル測定装置
１１０ 分光器
１１１ 半透明鏡
１１２ 固定鏡
１１３ 可動鏡
１１４ 光検出器
１２０、２２０ 光モニタ
１３０、２３０ 制御回路
２１０ ２次元分光器
２１４ ２次元光検出器
２４０ 光分岐器
２５０ 光シャッター
５００ 被測定物
６００ 光源

Claims (8)

1. 被測定物からの光の特性の測定結果である第１の測定結果を出力する分光手段と、
   前記被測定物からの光の強度変動の測定結果である第２の測定結果を出力する光モニタ手段と、
   前記第２の測定結果に基づいて前記第１の測定結果を補正し、補正された前記第１の測定結果に基づいて第３の測定結果を出力する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、所定の波長範囲におけるスペクトル強度に基づいて、複数の前記第３の測定結果から選択された前記第３の測定結果を出力する、
   スペクトル測定装置。
2. 前記第１の測定結果は、前記被測定物から入射する光の特性を第１の空間分解能で測定した測定結果であり、
   前記第２の測定結果は、前記被測定物から入射する光の強度を第２の空間分解能で測定した測定結果である、
   請求項１に記載されたスペクトル測定装置。
3. 前記第１の空間分解能と前記第２の空間分解能とは等しい、請求項２に記載されたスペクトル測定装置。
4. 前記第１の空間分解能は、前記第２の空間分解能よりも高い、請求項２に記載されたスペクトル測定装置。
5. 前記所定の波長範囲は、前記第３の測定結果の波長範囲のうち、短波長側の波長範囲である、請求項１から４のいずれか１項に記載されたスペクトル測定装置。
6. 前記所定の波長範囲は、前記被測定物と前記スペクトル測定装置との間で生ずる散乱の散乱断面積が所定の値以上となる波長範囲である、請求項１から５のいずれか１項に記載されたスペクトル測定装置。
7. 前記光モニタ手段は２次元撮像が可能な光電変換デバイスであり、前記分光手段は２次元フーリエ分光器である、請求項１乃至６のいずれか１項に記載されたスペクトル測定装置。
8. 被測定物からの光の特性の測定結果である第１の測定結果を出力し、
   前記被測定物からの光の強度の測定結果である第２の測定結果を出力し、
   前記第２の測定結果に基づいて前記第１の測定結果を補正し、
   補正された前記第１の測定結果に基づいて第３の測定結果を出力し、
   前記第１の測定結果に基づいて前記第３の測定結果を出力するとき、所定の波長範囲におけるスペクトル強度に基づいて、複数の前記第３の測定結果から選択された前記第３の測定結果を出力する
   スペクトル測定方法。

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