JP7283170B2 - フランコン型サバール板を使用した分光測定装置における特有ノイズの防止方法、分光測定装置及び分光測定方法 - Google Patents

Description

この出願の発明は、分光測定の技術に関するものである。

対象物に光を照射し、その対象物からの光（透過光、反射光、散乱光等）のスペクトルを測定する分光測定の技術は、対象物の組成や性質を分析する技術として代表的なものである。典型的な分光測定の手法は、回折格子を用いる手法である。入射スリットから入射する被測定光を凹面鏡によって平行光にして回折格子に照射し、回折格子からの分散光を同様に凹面鏡で集光し、集光位置に受光器を配置して検出する。回折格子の姿勢を変化（スキャン）させることで、受光器には順次異なった波長の光が入射し、受光器の出力がスペクトルとなる。

このような回折格子を使用した分光測定では、回折格子のスキャンが必要なため、高速の測定ができない。また、入射スリットにおいて光を限定するため、測定のＳＮ比を高くすることができない。このため、スキャンを何回か繰り返して受光器に入射する光の総量（光量）を多くすることが必要で、この点も高速測定ができない要因となっている。

近年、多数の光電変換素子を一列に配列したエリアセンサを使用するマルチチャンネル型の分光計が開発されている。マルチチャンネル型の場合、回折格子のスキャンは不要であるため、高速化が期待できる。しかしながら、入射スリットで光を限定して凹面鏡で回折格子に照射するという基本構造はそのままであるため、ＳＮ比が小さいという問題は解決されず、光量をかせぐために測定時間が長くなる欠点は解消されていない。

一方、上記以外の分光測定の技術として、光の干渉を利用する技術が知られている。光の干渉を利用した分光技術の代表的なものは、マイケルソン干渉計を使ったフーリエ変換分光計である。マイケルソン干渉計を使ったフーリエ変換分光計では、光路長が固定である第一の光路に対し、可動ミラーにより光路長を可変とした第二の光路を設定し、光を二つに分けて一方を第一の光路に沿って進ませ、他方を第二の光路に沿って進ませた後、両者を重ね合わせて干渉させる。そして、可動ミラーを連続的に移動（スキャン）することで光路差を時間的に連続して変化させながら干渉光の強度を検出器で検出する。検出器からは、可動ミラーのスキャンに伴って強度が変化する信号が出力されるが、干渉光の強度は波長と光路差に応じて決まるから、出力される信号強度の時間的変化は光路差の変化によってもたされたものであり、干渉信号の強度変化を表している。これは、インターフェログラムに相当しており、そのデータをフーリエ変換をすることで元の光のスペクトルが得られる。
このような光の干渉を利用した分光測定では、入射スリットで光を限定することはないので、ＳＮ比を高くでき、高精度の測定が可能となる。しかしながら、可動ミラーのスキャンが必要なため、測定の高速化という点では大きな進歩とはなっていない。

光の干渉を利用した分光測定において、可動ミラーのスキャンを不要にして測定の高速化を図る技術として、光路差を時間的に連続して変化させるのではなく、空間的に連続して変化させる技術が特許文献１や特許文献２に開示されている。
これら特許文献に開示された技術は、シアリング干渉系を採用した技術であり、対象物の１点から出た光を複屈折結晶によって平行に進む二つの光（光波）に分け、フーリエ変換レンズによってそれらが受光器の受光面上で結ぶようにして干渉させる。受光面上で結ぶ二つの光の光路差は、光軸からの距離に応じて異なるものとなり、空間的に光路差が変化した状態となる。受光器としてはラインセンサのようなアレイ検出器が採用され、配列された受光ピクセルに光路差が順次異なった各二つの光が入射する。このため、アレイ検出器からはインターフェログラムデータが出力され、それをフーリエ変換することでスペクトルが得られる。このように光路差を空間的に連続して変化させる構成は、マルチチャンネル型のフーリエ変換分光計と呼び得る。

実開平４－４５９０６号公報 特開２０１５－１９４３５９号公報

鶴田匡夫著、１９９０年株式会社培風館発行、「応用光学▲２▼」、１５６～１５８頁 "Metal nano-grid reflective wave plate", 16 February 2009 / Vol. 17, No. 4 / OPTICS EXPRESS 2871-2879

上記のように光路差を空間的に連続して変化させながら干渉光を得る分光測定装置では、マイケルソン干渉計のように可動ミラーをスキャンすることは不要なので、高速の測定が可能となる。しかしながら、発明者の研究によると、この技術では、複屈折結晶を使用して光を二つに分け、それら光の光路差が変化するようにするため、複屈折結晶の性質又は配置等に起因するノイズが発生することが判ってきた。
この出願の発明は、上記判明した課題を解決するために為されたものであり、光路差を空間的に連続して変化させながら干渉光を得る分光測定の技術において、複屈折結晶の性質又は配置等に起因したノイズの影響が測定結果に含まれないようにすることを目的とする。

上記課題を解決するため、本願発明のフランコン型サバール板を使用した分光測定装置における特有ノイズの防止方法は、光源からの光が照射された対象物からの光の光路上に設けられた干渉光学系及びアレイ検出器と、アレイ検出器から出力されるインターフェログラムデータを処理してスペクトルを算出する演算手段とを備え、干渉光学系は、光照射された対象物の一点からの光を二つの光に分ける分離手段と、分けられた二つの光をアレイ検出器の受光面上で干渉させる合波手段とを含んでおり、分離手段として、二個の複屈折結晶を備えているか又は二回目が一回目とは反対の向きで光が二回透過するよう配置された一個の複屈折結晶を備えているかのいずれかであるとともに、二個の複屈折結晶の間にλ／２波長板を備えているか又は一個の複屈折結晶を二回透過する際に一回目の透過の後であって二回目の透過の前に光に１８０度の位相差を与える位相差素子を備えているかのいずれかであるフランコン型サバール板を使用した分光測定装置において、フランコン型サバール板に起因した特有ノイズの影響が測定結果に含まれないようにする方法である。
この方法は、光源、アレイ検出器及び干渉光学系を含む測定系の測定可能な範囲を１オクターブ未満の波長幅に制限することで特有ノイズを防止する。
また、上記課題を解決するため、本願発明の分光測定装置は、対象物に光を照射する光源と、光照射された対象物からの光の光路上に設けられた干渉光学系及びアレイ検出器と、アレイ検出器から出力されるインターフェログラムデータを処理してスペクトルを算出する演算手段とを備えている。干渉光学系は、光照射された対象物の一点からの光を二つの光に分ける分離手段と、分けられた二つの光をアレイ検出器の受光面上で干渉させる合波手段とを含んでいる。分離手段は、二個の複屈折結晶を備え、二個の複屈折結晶の間にλ／２波長板を備えているか、又は二回目が一回目とは反対の向きで光が二回透過するよう配置された一個の複屈折結晶を備え、一個の複屈折結晶を二回透過する際に一回目の透過の後であって二回目の透過の前に光に１８０度の位相差を与える位相差素子を備えているかのいずれかである。そして、光源、アレイ検出器及び干渉光学系を含む測定系は、測定可能な範囲を１オクターブ未満の波長幅に制限する系である。
また、上記課題を解決するため、本願発明の分光測定方法は、対象物に光を照射する照射ステップと、光照射された対象物からの光をアレイ検出器の受光面で干渉させる干渉ステップと、アレイ検出器から出力されるインターフェログラムデータを処理してスペクトルを算出する演算ステップとを備えている。干渉ステップは、光照射された対象物の一点から出た光を二つに分離するステップと、分離した光をアレイ検出器の受光面で干渉させる合波ステップとを含んでいる。分離ステップは、二個の複屈折結晶を透過させることで光を二つに分け、光が一個目の複屈折結晶を透過した後にλ／２波長板を透過してから二個目の複屈折結晶を透過するか、又は二回目が一回目とは反対の向きになるように一個の屈折結晶を二回透過させることで光を二つに分け、光が一個の複屈折結晶を二回透過する際に一回目の透過の後であって二回目の透過の前に光に１８０度の位相差を与えるかのいずれかである。そして、光源、アレイ検出器及び干渉光学系を含む測定系は、測定可能な範囲を１オクターブ未満の波長幅に制限する系である。
上記各構成において、前記アレイ検出器は、感度を有する波長幅が１オクターブ未満であり得る。
上記各構成において、前記測定系は、前記光源から前記アレイ検出器までの光路上にフィルタを備えており、このフィルタは、１オクターブ未満の波長幅に制限して光を透過させるフィルタであり得る。
上記構成において、前記光源は、１オクターブ未満の波長幅に制限された光を出射する光源であり得る。
上記各構成において、前記アレイ検出器の受光面において各受光ピクセルが並んでいる方向をＸ方向とし、受光面においてＸ方向に垂直な方向をＹ方向としたとき、前記干渉光学系は、前記分離手段が分けた二つの光を受光面においてＸ方向の同じ位置に到達させるようにして干渉させるとともに、対象物からの光をＹ方向に集光して各受光ピクセルに到達させる系であり得る。
上記各構成において、前記アレイ検出器の受光面において各受光ピクセルが並んでいる方向をＸ方向とし、受光面においてＸ方向に垂直な方向をＹ方向としたとき、前記干渉ステップは、前記分離ステップにおいて分けた二つの光を受光面においてＸ方向の同じ位置に到達させるようにして干渉させるとともに、対象物からの光をＹ方向に集光して各受光ピクセルに到達させるステップであり得る。
上記各構成において、前記アレイ検出器の各受光ピクセルは、Ｘ方向の長さよりもＹ方向の長さが長いものであり得る。

また、上記課題を解決するため、本願発明の分光測定装置は、対象物に光を照射する光源と、光照射された対象物からの光を二つ以上の波長帯域の光に分割する分割素子と、分割素子から分岐する二以上の各測定光路上に配置された干渉光学系及びアレイ検出器と、各アレイ検出器から出力されるインターフェログラムデータを処理してスペクトルを算出する演算手段とを備えている。各干渉光学系は、光照射された対象物の一点からの光を二つの光に分ける分離手段と、分けられた二つの光をアレイ検出器の受光面上で干渉させる合波手段とを含んでいる。各分離手段は、二個の複屈折結晶を備え、二個の複屈折結晶の間にλ／２波長板を備えているか、又は二回目が一回目とは反対の向きで光が二回透過するよう配置された一個の複屈折結晶を備え、一個の複屈折結晶を二回透過する際に一回目の透過の後であって二回目の透過の前に光に１８０度の位相差を与える位相差素子を備えているかのいずれかである。そして、光源、各アレイ検出器及び各干渉光学系を含む各測定系は、測定可能な範囲を１オクターブ未満の波長幅に制限する系である。
また、上記課題を解決するため、本願発明の分光測定方法は、対象物に光を照射する照射ステップと、光照射された対象物からの光を二つ以上の波長帯域の光に分割する分割ステップと、分割された各波長帯域の光についてそれぞれアレイ検出器の受光面上で干渉させる各干渉ステップと、各アレイ検出器から出力されるインターフェログラムデータを処理してスペクトルを算出する演算ステップとを備えている。各干渉ステップは、各波長帯域において、光照射された対象物の一点から出た光を二つに分離するステップと、分離した光をアレイ検出器の受光面で干渉させる合波ステップとを含んでいる。各分離ステップは、二個の複屈折結晶を透過させることで光を二つに分け、光が一個目の複屈折結晶を透過した後にλ／２波長板を透過してから二個目の複屈折結晶を透過するか、又は二回目が一回目とは反対の向きになるように一個の複屈折結晶を二回透過させることで光を二つに分け、光が一個の複屈折結晶を二回透過する際に一回目の透過の後であって二回目の透過の前に光に１８０度の位相差を与えるかのいずれかである。そして、光源、各アレイ検出器及び各干渉光学系を含む各測定系は、測定可能な範囲を１オクターブ未満の波長幅に制限する系である。
上記各構成において、前記各アレイ検出器は、感度を有する波長幅が１オクターブ未満であり得る。
上記各構成において、前記各測定系は、前記光源から前記アレイ検出器までの光路上にフィルタを備えており、各フィルタは、１オクターブ未満の波長幅に制限して光を透過させるフィルタであり得る。
上記各構成において、前記各アレイ検出器の受光面において各受光ピクセルが並んでいる方向をＸ方向とし、受光面においてＸ方向に垂直な方向をＹ方向としたとき、前記各干渉光学系は、前記各分離手段が分けた二つの光を受光面においてＸ方向の同じ位置に到達させるようにして干渉させるとともに、対象物からの光をＹ方向に集光して各受光ピクセルに到達させる系であり得る。
上記各構成において、前記各アレイ検出器の受光面において各受光ピクセルが並んでいる方向をＸ方向とし、受光面においてＸ方向に垂直な方向をＹ方向としたとき、前記各干渉ステップは、前記各分離ステップにおいて分けた二つの光を受光面においてＸ方向の同じ位置に到達させるようにして干渉させるとともに、対象物からの光をＹ方向に集光して各受光ピクセルに到達させるステップであり得る。
上記各構成において、前記各アレイ検出器の各受光ピクセルは、Ｘ方向の長さよりもＹ方向の長さが長いものであり得る。

以下に説明する通り、本願の分光測定装置又は分光測定方法によれば、複屈折結晶に起因した迷光によるノイズが測定結果に含まれないようにすることができるので、分光測定の精度が高くなり、測定結果の信頼性が向上する。また、干渉縞の歪みが発生しない分離手段を採用しているので、アレイ検出器における各受光ピクセルの配列方向に垂直な方向で干渉縞を積分してＳＮ比を高くする際にもインターフェログラムデータの劣化はなく、信頼性が低下してしまう問題は生じない。
また、二つ以上の測定系を設けて各測定系における測定可能範囲を１オクターブ未満としておくと、上記効果を得つつも広い波長範囲の測定が可能となる。

第一の実施形態の分光測定装置の概略図である。 空間的に連続した光路差の変化について示した概略図である。 通常のサバール板の概略図である。 フランコン型サバール板の概略図である。 アレイ検出器の受光面の概略図である。 複屈折結晶特有のノイズの問題についてフランコン型サバール板を例にして示した概略図である。 迷光による影響について示した概略図である。 第二の実施形態の分光測定装置の概略図である。 第三の実施形態の分光測定装置の概略図である。 第三の実施形態において採用され得る反射型ワイヤーグリッド波長板の斜視概略図である。

以下、この出願の発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。
図１は、第一の実施形態の分光測定装置の概略図である。図１に示す分光測定装置は、対象物Ｓに光を照射する光源１と、光照射された対象物Ｓからの光の光路上に設けられた干渉光学系３及びアレイ検出器２と、アレイ検出器２から出力されるインターフェログラムデータを処理してスペクトルを算出する演算手段４とを備えている。

光源１は、分光測定に必要な波長域の光を出射するものであり、例えば近赤外域で分光測定を行うのであれば、近赤外域の光を出射するものが使用される。光源１は、ハロゲンランプやＬＥＤのようなインコヒーレント光源１の場合もあるし、半導体レーザのようなある程度のコヒーレンスを持った光源１の場合もある。
光源１からの光の照射位置に対象物Ｓを保持するため、この実施形態で受け板５が設けられている。この実施形態では、対象物Ｓの透過光を分光測定するので、受け板５は測定波長域において透明な材質となっている。

干渉光学系３は、光照射された対象物Ｓの一点から出た光を二つの光（光波）に分け、アレイ検出器２の受光面上で干渉させる光学系である。したがって、干渉光学系３は、分離手段と、合波手段とを備えている。分離手段としては、後述するようにフランコン型サバール板３１が使用されている。また、合波手段としてはレンズ（フーリエ変換レンズ）３２が使用されている。分けられた二つの光は、互い平行な光路に沿って進むので、この実施形態の干渉光学系３は、シアリング干渉光学系となっている。

この干渉光学系３は、二つの光（光波）を干渉させる際、光路差を空間的に連続して変化させながら二つの光（光波）を干渉させるものとなっている。この点について、図２を参照して説明する。図２は、空間的に連続した光路差の変化について示した概略図である。
フランコン型サバール板３１は、対象物Ｓの一点から出た光を互いに平行な光路に沿って進む二つの光に分離する。いま、二つの光の組が三つあるとし、これらを光Ｌ_１１とＬ_２１，光Ｌ_１２とＬ_２２，光Ｌ_１３とＬ_２３とする。光Ｌ_１１とＬ_２１、光Ｌ_１２とＬ_２２、光Ｌ_１３とＬ_２３は、サバール板３１からの出射角がそれぞれ等しい。但し、組と組との関係では出射角は異なっており、光軸Ａから離れるほど出射角は大きい。

これらの光Ｌ_１１～Ｌ_１３，Ｌ_２１～Ｌ_２３において、各二つの光は光路差を持ってフランコン型サバール板３１を出射している。光路差Δｄは、サバール板３１を出射した際の出射角と、フランコン型サバール板３１を出射して平行に進む際の光路のずれ幅に比例する。光路のずれ幅は一定であり、出射角は光軸Ａから離れるに従って大きくなるから、二つの光Ｌ_１１，Ｌ_２１の光路差をΔｄ_１、光Ｌ_１２，Ｌ_２２の光路差をΔｄ_２、光Ｌ_１３，Ｌ_２３の光路差をΔｄ_３とすると、Δｄ_１＜Δｄ_２＜Δｄ_３となる。尚、この例では、Ｌ_１１，Ｌ_２１は光軸Ａ上の進んできた光が分離された光であるので、Δｄ_１＝０である。

これらの光_１１～Ｌ_１３，Ｌ_２１～Ｌ_２３は、図２に示すように、合波素子としてのフーリエ変換レンズ３２によりそれぞれアレイ検出器２上の受光面の一点に結ぶ。つまり、アレイ検出器２の各ピクセル２１についてみると、光軸Ａに近いピクセル２１ほど光路差は小さく、光軸Ａから離れるに従って順次大きくなる。これは、光路差を空間的に連続して変化させていることになり、その変化する光路差の各々において光を結ばせて各ピクセル２１に入射させている。各ピクセル２１において結ぶ光Ｌ１，Ｌ２は対象物Ｓから出た一つの光を分離したものであり、したがって良好に干渉する。このため、各ピクセル２１が並んでいる順に光電変換結果を出力させると、それはインターフェログラムデータということになる。

次に、フランコン型サバール板を採用する意義について説明する。図３及び図４は、サバール板について示した概略図であり、図３は通常のサバール板の概略図、図４はフランコン型サバール板の概略図である。
図３に示すように、サバール板３０は、二枚の複屈折結晶３１１，３１２を組み合わせた光学素子である。各複屈折結晶３１１，３１２は、方解石や石英等の複屈折材料の結晶である。各複屈折結晶（典型的には一軸型）３１１，３１２は、入射面と出射面が平行であって光学軸に対して４５度になるように切り出して各面が研磨されたものである。二枚の複屈折結晶３１１，３１２は、光学軸が互いに直交する姿勢で貼り合わされる。図３（１）において、光学軸の向きを矢印Ａｃで示す。以下、入射側に位置する複屈折結晶３１１を第一の結晶とし、出射側に位置する複屈折結晶３１２を第二の結晶とする。
第一の結晶３１１の入射面に、垂直に光Ｌが入射する場合を考える。図３の例では、光Ｌは水平に進んでくるとし、第一の結晶３１１における主断面Ｐは水平であるとする。したがって、第二の結晶３１２の主断面Ｐ’は垂直である。

第一の結晶３１１に入射する光Ｌのうち、正常波Ｌｏは入射面をそのまま透過して直進するが、異常波Ｌｅはφだけずれた方向に進む。これらの光波Ｌｏ，Ｌｅは、次に第二の結晶３１２に入射するが、第二の結晶３１２は第一の結晶３１１に対して光学軸が９０度回転しているので、正常波Ｌｏは第二の結晶３１２に対しては異常波となり、異常波Ｌｅは正常波となる。このため、図３（１）に破線で示すように各光波Ｌｏ，Ｌｅは進み、第二の結晶３１２から出射する。この際、サバール板３０では、二枚の複屈折結晶３１１，３１２における角度φは等しいため、出射する二つの光Ｌ１，Ｌ２の光路は平行で横ずれしたような状態となる。このため、図２に示すように、干渉光学系３としてシアリング干渉系が構成され、アレイ検出器２の受光面上で二つの光Ｌ１，Ｌ２が干渉する。

このようなサバール板３０は、非特許文献１で説明されているように、斜めから光を入射させた場合には干渉縞が扇状に歪むことが知られている。図３（２）に、この干渉縞の歪みを模式的に示す。干渉縞が歪む原因は、位相差がゼロになる位置が光軸から離れるに従って少しずつずれてくるからであり、サバール板３０における非点収差とも呼び得るものである。
このような干渉縞の扇状の歪みは、光軸付近の干渉信号のみをインターフェログラムデータとする場合にはそれほど問題にはならない。この場合の光軸付近とは、受光ピクセル２１の配列方向に対して直交する方向において光軸の近傍ということである。受光ピクセル２１の配列方向は、フーリエ変換レンズ３２が結像作用を為している方向であり、以下、Ｘ方向とする。また、受光面においてこれと直交する方向をＹ方向とする。

ＳＮ比を高くするには、干渉縞がもたらす光の強弱を漏れなく光電変換データに取り入れることが重要になる。このためには、図３（２）に破線で示すように、各受光ピクセルについてＹ方向の長さを長くしたアレイ検出器２’を採用し、干渉縞の強弱を漏れなく取り込むようにすることが考えられる。また、Ｙ方向に光を集光し、干渉縞のコントラストを高くして各受光ピクセル２１に光が入射するようにすることが考えられる。これらの両方を行うことも考えられる。以下、このようにＹ方向で干渉縞の取り込み量を多くすることを「Ｙ方向で積分する」と表現する。
しかしながら、図３（１）に示すように干渉縞が扇状に歪んでいる場合、Ｙ方向での積分を行うと、一つの受光ピクセル２１において干渉縞の強弱を打ち消し合う結果となってしまい易い。干渉縞の打ち消しが生じると、出力される干渉信号が、光路差の大きい視野端の領域ほど振幅が小さく観測されてしまい、分光測定時の波数分解能が劣化する。

実施形態の分光測定装置は、このような点を考慮し、フランコン型サバール板３１を分離手段として採用している。図４は、フランコン型サバール板について示した概略図である。
図４（１）に示すように、フランコン型サバール板３１では、二枚の複屈折結晶３１１，３１２の間にλ／２波長板３１３を挿入した構造を有する。フランコン型サバール板３１においても、二枚の複屈折結晶３１１，３１２は、入射面及び出射面が平行であり、それら面が光学軸に対して４５度になるように切り出されている。そして、フランコン型サバール板３１では、第一の結晶３１１の光学軸に対して第二の結晶３１２の光学軸が１８０度回転した状態となるように両者が配置されている。

１８０度に回転させてしまうと、正常波、異常波の関係が第二の結晶３１２でも同様になってしまって光が分離しなくなってしまうので、λ／２波長板３１３を間に挿入する。λ／２波長板３１３があると、第一の結晶３１１で正常波であった直線偏光光Ｌｏは方位角が９０度回転して第二の結晶３１２では異常波となり、第一の結晶３１１で異常波Ｌｅであった直線偏光光は９０度回転して第二の結晶３１２では正常波となる。そして、同様に二つの複屈折結晶３１１，３１２おいて角度φは同じであるため、二つの光は平行に光路がずれた状態で出射する。

上記フランコン型サバール板３１では、第二の結晶３１２は第一の結晶３１１に対して光学軸が１８０度回転した状態となっているので、位相差のずれ方がちょうど逆の関係になる。このため、通常のサバール板で生じていた干渉縞の扇状の歪みは解消される。この様子が、図４（２）に模式的に示されている。干渉縞の歪みが生じないため、Ｙ方向に長いアレイ検出器２’を使用しても、インターフェログラムデータに劣化はない。
実施形態の分光測定装置は、上記の点を考慮し、分離手段としてフランコン型サバール板３１を採用している。そして、フランコン型サバール板３１を使用して歪みのない干渉縞の形成をしているため、実施形態の分光測定装置は、干渉縞をＹ方向で積分する構成を採用している。これには二つの構成が含まれている。一つは、集光レンズ３３を配置している点である。集光レンズ３３はＹ方向で集光して干渉縞のコントラストを高くするものである。

もう一つの構成として、アレイ検出器２の各受光ピクセル２１の形状を最適化している。図５は、アレイ検出器２の受光面の概略図である。
図５に示すように、この実施形態では、アレイ検出器２には、長方形の受光ピクセル２１を多数配列したものが採用されている。長方形の各受光ピクセル２１は、配列方向（Ｘ方向）の長さに比べてそれと直交する方向（Ｙ方向）の長さの方が長い。これは、干渉縞のＹ方向における積分量を多くしてＳＮ比を高くするためである。このようなアレイ検出器２としては、例えば、浜松ホトニクス株式会社製のＩｎＧａＡｓリニアイメージセンサＧ１４２３７－５１２ＷＡ等を使用することができる。

演算手段４としては、この実施形態では汎用ＰＣが使用されている。アレイ検出器２と演算手段４の間にはＡＤ変換器６が設けられており、アレイ検出器２の出力はＡＤ変換器６を介して演算手段４に入力される。
演算手段４は、プロセッサ４１や記憶部（ハードディスク、メモリ等）４２を備えている。記憶部４２には、アレイ検出器２からのインターフェログラムデータを処理して測定結果を得るスペクトル算出プログラム４３が記憶されている。また、記憶部４２には、基準スペクトルデータを記録したファイル４４が記憶されている。基準スペクトルデータは、対象物Ｓを配置しない状態で予め測定したスペクトルデータであり、吸収スペクトル等の算出の際に参照される。

実施形態の分光測定装置は、上述したように高ＳＮ比化という目的のため、フランコン型サバール板３１の採用している。フランコン型サバール板は、高ＳＮ比化という点では顕著な効果があるが、発明者の研究によると、複屈折結晶特有のノイズの問題が顕在化することが判ってきた。以下、この点について図６を参照して説明する。図６は、複屈折結晶特有のノイズの問題についてフランコン型サバール板を例にして示した概略図である。

上記のように、サバール板では、最初の複屈折結晶３１１で正常波Ｌｏと異常波Ｌｅに分離した光波が次の複屈折結晶３１２では関係が逆になり、異常波と正常波になるという現象を利用している。上記説明から解るように、光学軸のずれ（９０度異なる関係からのずれ）が生じると、サバール板が正常に動作しない。光学軸のずれは、結晶を切り出すときのずれや二つの結晶を貼り合わせるときのずれ等によって生じ得る。

特に、フランコン型サバール板の場合、間にλ／２波長板３１３を挿入しているので、製造上のばらつきに起因する光学軸のずれが生じ易い。通常のサバール板の場合、一個の結晶を中央で切断して互いに向きを逆にして貼り合わせれば良いので、比較的製造上のばらつきに起因する光学軸のずれは少ない。即ち、入射面及び出射面が光学軸に対して４５度になるようにまず一個の結晶を切り出し、その結晶を入射面及び出射面に対して平行な面で二個に分断する。最初の一個の結晶の厚さを、必要な複屈折結晶の厚さのちょうど２倍としておき、正確に中央で切断して研磨、貼り合わせを行えば、光学軸のずれの発生要因は貼り合わせの際の精度のみであるので、比較的ずれは少ない。

しかしながら、フランコン型サバール板の場合、間にλ／２波長板を挿入しているので、λ／２波長板を要因とする光学軸のずれが発生し易い。即ち、λ／２波長板は、複屈折結晶とは異なる材料で形成されている場合が多く、光学軸の軸合わせは容易ではない。λ／２波長板は、直線偏光光の方位角を９０度変えるものであるが、光学軸がずれて挿入されていると方位角もずれた状態となる。この場合、第一の結晶３１１で正常波Ｌｏであった光の方位角が正確に９０度変位していないと、第二の結晶３１２では異常波Ｌｏにならず、通常の屈折をしてしまう。

上記のように複屈折結晶において予定されている屈折を行わない光を、以下、迷光と総称する。迷光は、λ／２波長板３１３が正しい姿勢で挿入されていても、その性能上の限界から生じることもある。例えば、実施形態ではフランコン型サバール板３１を分光測定に利用しているので、λ／２波長板３１３は、ある波長範囲において動作する（１８０度の位相差を生じさせる）ものであることが必要である。このような波長板は、アクロマティック波長板等として市販されているものもあるが、全ての波長においてきっちり１８０度の位相差を生じさせるものではない。また、一般にこれらの波長板は０度の入射角で使用するように設計されているため、光学軸と平行でない光については、位相差が１８０度からずれる。したがって、僅かではあるが、方位角が正しく９０度変位していない直線偏光光が発生してしまう。上記説明から解る通り、この光は迷光であり、第二の結晶において予定されていた屈折が生じない。
尚、上記のような迷光は、通常のサバール板の場合でも生じ得る。例えば、二つの複屈折結晶が正しく９０度回転した姿勢でなかったり、各複屈折結晶の入射面や出射面が光学軸に対して正しく４５度でなかったりした場合に生じ得る。ただし、通常のサバール板の場合は上述の通り、光学軸のずれの発生要因は貼り合わせの際の精度のみとなるので、生じる迷光は僅かである。

発明者の研究によると、このような迷光は、マルチチャンネル型のフーリエ分光計特有のノイズを発生させる。即ち、λ／２波長板３１３において方位角の変位が正しく行われないと、上記のように、第一の結晶３１１で正常波Ｌｏであった光は、第二の結晶３１２では異常波Ｌｏにならず、通常の屈折、即ち正常光としての屈折をしてしまう。この光Ｌ３は、図６に二点破線で示すように、第一の光Ｌ１の光路と第二の光Ｌ２の光路とのちょうど中間の光路を進む。

図６に示すこの迷光Ｌ３の光路も、第一の光Ｌ１の光路や第二の光Ｌ２の光路と平行であるので、迷光Ｌ３は、フーリエ変換レンズ３２によって受光面上で第一の光Ｌ１と結んだり第二の光Ｌ２と結んだりして干渉する。このため、受光面で形成されるインターフェログラムには、複屈折結晶３１１，３１２において予定されていた屈折をして形成される干渉縞の他、迷光Ｌ３による干渉縞が含まれることになる。この場合に問題なのは、迷光Ｌ３による干渉縞は光路のずれ幅ｄが異なるため、本来含まれていなかった波長成分をスペクトルの算出において産み出してしまうこと、即ちノイズを発生させてしまうことである。

より具体的に説明すると、シアリング干渉系では、形成される干渉縞の周期は、分離された二つの光の光路のずれ幅ｄに反比例する。非特許文献１に開示されているように、無限遠点を仮定すると、干渉縞の角度で表した縞間隔Ｔは、光の波長λ、光路ずれ幅ｄに対して、Ｔ＝λ／ｄとなる。したがって、波長が短くなれば縞周期も短くなり、波長が長くなれば縞周期も長くなる。光路ずれ幅ｄは、サバール板３０，３１における正常波Ｌｏと異常波Ｌｅの成す角φ及び各複屈折材料３１１，３１２の厚さで決まる。光路ずれ幅ｄは設計値として予め定められた定数であり、測定結果を得る際には定数ｄを組み込んでフーリエ変換を行ってスペクトルを算出する。

この場合、上記のように迷光Ｌ３が発生すると、第一の光Ｌ１と迷光Ｌ３の光路のずれ幅はｄ／２であり、第二の光Ｌ２と迷光Ｌ２の光路のずれ幅もｄ／２である。そして、第一の光Ｌ１と迷光Ｌ３が干渉したり、第二の光Ｌ２と迷光Ｌ３が干渉したりした場合、形成される干渉縞の間隔は、第一第二の光Ｌ１，Ｌ２による干渉縞の間隔の倍となる。この迷光Ｌ３との干渉縞は、アレイ検出器２から出力されるインターフェログラムデータに含まれることになるが、インターフェログラムデータの処理の際には、光路のずれ幅はｄであるとして計算を行う。つまり、実際にはｄ／２であるために縞間隔が２Ｔになっている干渉縞に対してｄを適用してフーリエ変換を行うこととなる。こうなると、フーリエ変換の結果には実際には存在しない２λの光が含まれることになってしまう。これが、迷光によるノイズ発生のメカニズムである。

実施形態の分光測定装置は、複屈折結晶を使用した場合のこのような課題を解決するものとなっている。
上記課題を解決する構成として、実施形態の分光測定装置は、測定可能な波長幅を１オクターブ未満に制限する構成を採用する。この構成によって、迷光によるノイズが測定結果に含まれることがない。

上記解決手段の一つの例として、検出系の構成として迷光が測定結果に含まれないようにする機能を持たせることが考えられる。具体的には、検出系に含まれるアレイ検出器２について、感度を有する波長域が１オクターブ未満のものを採用する。
図７は、迷光による影響について示した概略図である。アレイ検出器２は、例えば８５０～１４５０ｎｍの範囲にのみ実質的に感度を有しているとする。したがって、この波長域の範囲内でしか原理的に分光測定を行うことができない。

この場合、上記のように、迷光の影響で１オクターブ長い波長がスペクトル算出結果に含まれ得る。例えば、対象物Ｓから１０５０ｎｍ付近の光が出射しており、それが迷光となって干渉縞を形成すると、図７に示すように、算出結果には２１００ｎｍ付近の波長が出現する。しかしながら、アレイ検出器２は２１００ｎｍに感度を持たないので、あり得ない結果である。したがって、２１００ｎｍ付近の波長の光は迷光によるものであると判断でき、測定結果に含まれないようにすることができる。つまり、上記の例では、アレイ検出器２が感度を持たない１４５０ｎｍ超については、値が算出されたとしても測定結果から除外してしまうのである。

測定可能な波長幅を１オクターブ未満に制限するという構成は、上記の他、フィルタによっても実現できる。即ち、光源１からアレイ検出器２に至る光路上のいずれかの位置に、１オクターブ未満の波長幅の範囲に制限して透過させるバンドパスフィルタを配置する。例えば、図１に示すように、光源１と対象物Ｓとの間に、１オクターブ未満の波長域を透過させるバンドパスフィルタ７を配置する。フィルタの透過波長域は既知であるので、それを測定可能波長範囲とする。
さらに、測定可能な波長幅を１オクターブ未満に制限する構成は、光源の特性によっても実現できる。即ち、既知の１オクターブ未満の波長幅の光を出射するものを光源１として採用することによっても実現できる。

尚、対象物Ｓが蛍光物質である場合、発生する蛍光を分光測定する場合もあり得る。この場合は、想定される蛍光の波長を含む１オクターブ未満の波長幅の範囲を測定可能波長とする。蛍光の波長を含む１オクターブ未満の波長幅の範囲を透過させるバンドパスフィルタを対象物Ｓの出射側に設けるか、蛍光の波長を含む１オクターブ未満の感度域を有するアレイ検出器を用いる。これら測定波長範囲は、光源１から出射される光の波長範囲をカバーしていなくても良い。

上記構成に係る実施形態の分光測定装置の動作について説明する。以下の説明は、分光測定方法の実施形態の説明でもある。
実施形態の分光測定装置は、対象物Ｓの分光分析のために使用される装置であり、測定に先立って対象物Ｓが受け板５に載置される。光源１からの光が照射光学系により対象物Ｓに照射される。光の一部は対象物Ｓを透過し、干渉光学系３に達する。
干渉光学系３内の分離手段（フランコン型サバール板２１）は、光を二つの光に分離し、互いに平行な光路に沿って進ませる。これらの光は、合波手段としてのフーリエ変換レンズ３１によりアレイ検出器２の受光面上で結ぶ。これらの光は、元は一つの光であるので、受光面上で良好に干渉し、インターフェログラムを形成する。

この結果、アレイ検出器２からはインターフェログラムデータが出力され、ＡＤ変換器６を介して演算手段４に入力される。演算手段４では、スペクトル算出プログラム４３が実行され、スペクトルが算出される。算出されたスペクトルは、記憶部４２に記憶されている基準スペクトルデータと比較され、吸収スペクトルが算出される。吸収スペクトルは、測定結果としてディスプレイへの表示等が行われる。

実施形態の分光測定装置、分光測定方法によれば、複屈折結晶に起因した迷光によるノイズが測定結果に含まれないので、分光測定の精度が高くなり、測定結果の信頼性が向上する。また、干渉縞をＹ方向で積分しているので、ＳＮ比が高くなり、この点でも分光測定の精度が高くなる。この際、フランコン型サバール板３１を使用しているので、Ｙ方向に積分する際の干渉縞の歪みは発生せず、かえって信頼性が低下してしまう問題はない。

次に、第二の実施形態の分光測定装置、分光測定方法について説明する。
図８は、第二の実施形態の分光測定装置の概略図である。第二の実施形態の分光測定装置も、マルチチャンネル型のフーリエ変換分光計となっており、複屈折材料を使用して光を二つに分けるシアリング干渉系を干渉光学系３として採用している。そして、第二の実施形態においても、迷光の影響が測定結果に含まれない構成を採用しているが、第二の実施形態では、測定可能な波長幅が１オクターブ未満である測定系を複数設けることでこれを達成している。

具体的に説明すると、図８に示すように、第二の実施形態では、対象物Ｓの出射側の光路上に帯域分割素子が設けられている。帯域分割素子としては、この実施形態では、ダイクロイックミラー８が使用されている。ダイクロイックミラー８の出射側の光路８１，８２を、以下、第一の測定光路、第二の測定光路と呼ぶ。

図８に示すように、第二の実施形態の分光測定装置は、第一の測定光路８１上に設けられた第一の測定系９ａと、第二の測定光路８２上に設けられた第二の測定系９ｂとを含んでいる。各測定系９ａ，９ｂの構成は、第一の実施形態におけるものと同様である。第一の測定系９ａは、第一の干渉光学系３ａを有しており、第一の分離手段としてのフランコン型サバール板３１ａ、第一の合波手段としてのフーリエ変換レンズ３２ａ、第一のアレイ検出器２ａ等を含んでいる。第二の測定系９ｂも、第二の干渉光学系３ｂを有しており、第二の分離手段としてのフランコン型サバール板３１ｂ、第二の合波手段としてのフーリエ変換レンズ３２ｂ、第二のアレイ検出器２ｂ等を含んでいる。この他、偏光子３４ａ，３４ｂや検光子３５ａ，３５ｂ、集光レンズ３３ａ，３３ｂ等も同様にそれぞれの測定系９ａ，９ｂに設けられている。

ダイクロイックミラー８は、各測定系９ａ，９ｂにおいて測定可能な波長幅が１オクターブ未満となるように分割波長が適宜選定される。例えば、装置全体として８００ｎｍ～２０００ｎｍの波長域を測定する場合、第一の測定系９ａの測定可能範囲を８００ｎｍ～１２００ｎｍに制限し、第二の測定系９ｂの測定可能範囲を１２００ｎｍ～２０００ｎｍに制限するものとされる。この場合、ダイクロイックミラー８の分割波長は、１２００ｎｍとなる。

そして、図８に示すように、ダイクロイックミラー８と第一のフランコン型サバール板３１ａの間には、第一の測定系９ａにおける測定波長域未満（上記の例では８００ｎｍ未満）の波長の光をカットする第一のフィルタ７ａが設けられる。また、ダイクロイックミラー８と第二のフランコン型サバール板３１ｂの間には、第二の測定系９ｂにおける測定波長域超（上記の例では２０００ｎｍ超）の波長の光をカットする第二のフィルタ７ｂが設けられる。尚、第一のアレイ検出器２ａは、８００ｎｍ～１２００ｎｍの範囲を感度域として含んでおり、第二のアレイ検出器２ｂは１２００ｎｍ～２０００ｎｍの範囲を感度域として含んでいる。

演算手段上のスペクトル算出プログラム４３は、各アレイ検出器２から出力されるインターフェログラムデータを処理してそれぞれスペクトルを算出し、それらをつなぎ合わせて全体としての測定結果とする。
第二の実施形態では、対象物Ｓからの光は、ダイクロイックミラー８により二つの波長帯域の光に分割され、それぞれの測定系９ａ，９ｂにおいてインターフェログラムが取得される。そして各アレイ検出器２ａ，２ｂから出力されるインターフェログラムデータが処理されて波長帯域ごとにスペクトルが算出され、二つの波長帯域のスペクトルがつなげられて全体としての測定結果とされる。

上記説明から解るように、第二の実施形態では、１オクターブ未満の測定系９ａ，９ｂを二つ設けることで全体として１オクターブを越える波長幅での分光測定を実現している。このため、広い波長幅で分光測定を行う必要がある場合、好適な構成となっている。
上記の例では二つであったが、１オクターブ未満の測定系を三つ以上設けてさらに広い波長幅について分光測定するようにすることも可能である。
尚、上記の例では帯域分割素子としてダイクロイックミラー８を使用したが、回折格子のような分散素子を使用し、帯域ごとに光を取り出す構成であっても良い。

次に、第三の実施形態の分光測定装置、分光測定方法について説明する。
図９は、第三の実施形態の分光測定装置の概略図である。第三の実施形態の装置は、干渉光学系３の構成が第一の実施形態と異なっている。第三の実施形態においても、干渉光学系３は、シアリング干渉光学系となっており、分離手段３１０と合波手段とを含んでいる。この実施形態では、分離手段３１０は、光が２回透過するように配置された１個の複屈折結晶３１１を備えている。

具体的には、第三の実施形態における干渉光学系３は、対象物Ｓからの光が入射する位置に配置された複屈折結晶３１１と、複屈折結晶３１１を透過した光を反射させて複屈折結晶３１１をもう一度透過させるミラー３１４と、複屈折結晶３１１とミラー３１４との間に配置されたλ／４波長板３１５とを備えている。
複屈折結晶３１１は、サバール板３０，３１が備えるものと同様、入射面及び出射面が互いに平行であって光学軸に対して４５度になるように切り出された結晶である。ミラー３１４は光軸に対して垂直である。

また、対象物Ｓと複屈折結晶３１１との間には、偏光ビームスプリッタ３７が配置されている。偏光ビームスプリッタ３７は、第一の実施形態における偏光子３４としての機能及び検光子３５として機能を兼ねている。
偏光ビームスプリッタ３７の出射側には、フーリエ変換レンズ３２が配置されている。フーリエ変換レンズ３２は、同様に、平行にずれた光路に沿って進む二つの光をアレイ検出器２の受光面で結ばせて干渉させるレンズである。
さらに、偏光ビームスプリッタ３７とフーリエ変換レンズ３２との間には、集光レンズ３３が配置されている。集光レンズ３３は、同様に、光をＹ方向で集光してＳＮ比を高めるためのレンズである。

このような第三の実施形態の分光測定装置では、対象物Ｓから出た光は、偏光ビームスプリッタ３７で分割され、複屈折結晶３１１に適した方向の直線偏光光が複屈折結晶３１１に達する。この光は、複屈折結晶３１１において正常波Ｌｏと異常波Ｌｅに分離される。
正常波Ｌｏは、通常の屈折をして複屈折結晶３１１を透過し、出射面から出射する。異常波Ｌｅは、これに対してφの角度で屈折をして出射面が出射する。この結果、二つの光（光波）に分離する。これらの光は、λ／４波長板３１５により円偏光となった後、ミラー３１４で反射する。そして、もう一度λ／４波長板３１５を透過する。この際、二つの光再び直線偏光光になるが、最初に複屈折結晶３１１を出射した際とは９０度回転した向きの直線偏光光となっている。このため、複屈折結晶３１１に達して入射する際、最初の透過の際に正常波だった光は異常波となり、異常波だった光は正常波となる。したがって、複屈折結晶３１１を最初に透過した際とは対称的な屈折をして出射する。この結果、図６に示すように、出射した光はさらにずれた二つの平行な光路に沿って進む。

二つの光は、偏光ビームスプリッタ３７の分割面に達する。そして、この分割面は、第一の実施形態における検光子３５と同様に作用し、揃った偏光方向の光が反射して集光レンズ３３に達する。そして、集光レンズ３３によりＹ方向に集光されながら、フーリエ変換レンズ３２によってアレイ検出器２の受光面で結び、干渉する。その後、インターフェログラムデータがアレイ検出器２から出力され、演算手段４によりスペクトルが算出される。

第三の実施形態においても、測定可能な波長幅を１オクターブ未満に制限する構成が採用されている。即ち、アレイ検出器２における感度域が１オクターブ未満であるか、又は図８に示すように対象物Ｓと分離手段３１０との間にフィルタ７が配置される。フィルタ７は、１オクターブ未満の波長幅の光を透過させるバンドパスフィルタとされる。もしくは、光源１が１オクターブ未満の波長幅の光を出射するものとされる。このため、迷光による誤った波長での測定値を含まない状態で測定結果が得られることになり、測定結果の信頼性が向上する。

第三の実施形態の分光測定装置によれば、複屈折結晶は１個で足りるので、第一の実施形態に比べると安価に製作できる。但し、偏光ビームスプリッタ３７の部分での損失があるので、効率の点では第一の実施形態の方が優れている。
第三の実施形態において、偏光ビームスプリッタ３７ではなく無偏光ビームスプリッタ又はハーフミラーを使用して光の取り出しをすることも可能である。この場合には、無偏光ビームスプリッタ又はハーフミラーと複屈折結晶３１１との間に偏光素子を設ける。この偏光素子は、往路において（無偏光ビームスプリッタ又はハーフミラーから複屈折結晶３１１に光が進む際に）は偏光子として作用し、復路において（複屈折結晶３１１から無偏光ビームスプリッタ又はハーフミラーに光が進む際に）は検光子として作用する。

また、第三の実施形態において、λ／４波長板３１５とミラー３１４とを一つの光学素子で実現することも可能である。具体的には、背面（複屈折結晶３１１とは反対側の面）を反射面としたλ／４波長板を使用することができる。この構成では、λ／４波長板とミラーとが一個の素子で実現できるので、構造がシンプルになる。また、λ／４波長板３１５に対するミラー３１４の調整が不要になるので、この点で光学系全体の調整が簡略化される。

また、第三の実施形態において、λ／４波長板３１５とミラー３１４とを一つの光学素子で実現する構成として、反射型ワイヤーグリッド波長板を採用しても良い。以下、この構成について、図１０を参照して説明する。図１０は、第三の実施形態において採用され得る反射型ワイヤーグリッド波長板の斜視概略図である。
図１０に示すように、反射型ワイヤーグリッド波長板は、誘電体より成る基板３１６上に微細構造としてワイヤーグリッド３１７が形成された構造を有する。ワイヤーグリッド３１７は、いわゆるラインアンドスペース構造であり、金属製の直線状部３１８と、各直線状部の間のスペースより成る。各直線状部３１８の幅、各スペースの幅は、光の波長以下とされる。

反射型ワイヤーグリッド波長板は、ｐ波（入射面内で電場が振動する光）は各線状部３１８の上面で反射するのに対し、ｓ波（入射面に垂直な面内で電場が振動する光）は、各スペースを透過して基板３１６の露出面（誘電体面）の部分で反射することを利用としている。尚、反射型ワイヤーグリッド波長板は、光の入射面に沿った方向に各線状部３１８が向くよう配置される。各線状部３１８の高さｈを光の波長に対して適宜に選定すると、ｐ波に対してｓ波の位相を１８０度遅らせることができる。このため、λ／４波長板３１５とミラー３１４に代えて反射型ワイヤーグリッド波長板を配置することで、同様に光の分離を行うことができる。
反射型ワイヤーグリッド波長板を用いる場合にも、一個の素子で実現できるので、構造がシンプルになり、且つ調整も容易となる。反射型ワイヤーグリッド波長板については、例えば非特許文献２に開示されており、参考にすることができる。
尚、第三の実施形態において第二の実施形態のように帯域分割素子を設け、１オクターブ未満の複数の測定系で分けて測定するようにすることも可能である。

上記各実施形態において、分離手段の出射側に配置されている集光レンズ３３，３３ａ，３３ｂとフーリエ変換レンズ３２，３２ａ，３２ｂは、一つのレンズで兼用することも可能である。この場合は、フーリエ変換作用を為す面（受光面で結ぶことで干渉する二つの光が進む面）内における投影作用と、この面に対して垂直な方向（Ｙ方向）での集光作用とを行うことになるから、このレンズはいわゆる二軸のレンズ（トロイダルレンズ等）となる。この構成では、構造的にシンプルになり、また部品点数が少なくなるから、コストも安価となる。但し、フーリエ変換作用とＹ方向の集光作用とを別々に最適化することができるので、光学設計の自由度が増すという点で別々のレンズの方が有利である。

尚、上記実施形態では、対象物Ｓの透過光のインターフェログラムを取得してスペクトルを算出する例を説明したが、反射光や散乱光等のインターフェログラムを取得してスペクトルを算出する場合もある。
したがって、対象物Ｓからの光は、光照射された対象物からの透過光、反射光、産卵工などであり得る。
また、基準スペクトルデータについては予め測定しておくと説明したが、リアルタイムで基準スペクトルデータを取得する場合もあり得る。この場合は、光源１からの光を二つに分け、一方を対象物Ｓに照射し、他方を対象物Ｓを経由せずに受光器で受光して基準スペクトルデータとする。

１ 光源
２ アレイ検出器
２１ 受光ピクセル
３ 干渉光学系
３１ フランコン型サバール板
３１１ 複屈折結晶
３１２ 複屈折結晶
３１３ λ／２波長板
３１４ ミラー
３１５ λ／４波長板
３２ フーリエ変換レンズ
３３ 集光レンズ
３４ 偏光子
３５ 検光子
３７ 偏光ビームスプリッタ
４ 演算手段
４３ スペクトル算出プログラム
５ 受け板
６ ＡＤ変換器
７ フィルタ
８ ダイクロイックミラー
８１ 第一の測定光路
８２ 第二の測定光路
９ａ 第一の測定系
９ｂ 第二の測定系
７ａ フィルタ
７ｂ フィルタ
Ｓ 対象物

Claims (23)

1. 光源からの光が照射された対象物からの光の光路上に設けられた干渉光学系及びアレイ検出器と、アレイ検出器から出力されるインターフェログラムデータを処理してスペクトルを算出する演算手段とを備え、干渉光学系は、光照射された対象物の一点からの光を二つの光に分ける分離手段と、分けられた二つの光をアレイ検出器の受光面上で干渉させる合波手段とを含んでおり、分離手段として、二個の複屈折結晶を備えているか又は二回目が一回目とは反対の向きで光が二回透過するよう配置された一個の複屈折結晶を備えているかのいずれかであるとともに、二個の複屈折結晶の間にλ／２波長板を備えているか又は一個の複屈折結晶を二回透過する際に一回目の透過の後であって二回目の透過の前に光に１８０度の位相差を与える位相差素子を備えているかのいずれかであるフランコン型サバール板を使用した分光測定装置において、フランコン型サバール板に起因した特有ノイズの影響が測定結果に含まれないようにする方法であって、
   光源、アレイ検出器及び干渉光学系を含む測定系の測定可能な範囲を１オクターブ未満の波長幅に制限することを特徴とする、フランコン型サバール板を使用した分光測定装置における特有ノイズの防止方法。
2. 対象物に光を照射する光源と、
   光照射された対象物からの光の光路上に設けられた干渉光学系及びアレイ検出器と、
   アレイ検出器から出力されるインターフェログラムデータを処理してスペクトルを算出する演算手段とを備えており、
   干渉光学系は、光照射された対象物の一点からの光を二つの光に分ける分離手段と、分けられた二つの光をアレイ検出器の受光面上で干渉させる合波手段とを含んでおり、
   分離手段は、二個の複屈折結晶を備えているか、又は二回目が一回目とは反対の向きで光が二回透過するよう配置された一個の複屈折結晶を備えているかのいずれかであり、
   分離手段は、二個の複屈折結晶の間にλ／２波長板を備えているか、又は一個の複屈折結晶を二回透過する際に一回目の透過の後であって二回目の透過の前に光に１８０度の位相差を与える位相差素子を備えているかのいずれかであり、
   光源、アレイ検出器及び干渉光学系を含む測定系は、測定可能な範囲を１オクターブ未満の波長幅に制限する系であることを特徴とする分光測定装置。
3. 前記アレイ検出器は、感度を有する波長幅が１オクターブ未満であることを特徴とする請求項２記載の分光測定装置。
4. 前記測定系は、前記光源から前記アレイ検出器までの光路上にフィルタを備えており、このフィルタは、１オクターブ未満の波長幅に制限して光を透過させるフィルタであることを特徴とする請求項２記載の分光測定装置。
5. 前記光源は、１オクターブ未満の波長幅に制限された光を出射する光源であることを特徴とする請求項２記載の分光測定装置。
6. 対象物に光を照射する光源と、
   光照射された対象物からの光を二つ以上の波長帯域の光に分割する分割素子と、
   分割素子から分岐する二以上の各測定光路上に配置された干渉光学系及びアレイ検出器と、
   各アレイ検出器から出力されるインターフェログラムデータを処理してスペクトルを算出する演算手段と
   を備えており、
   各干渉光学系は、光照射された対象物の一点からの光を二つの光に分ける分離手段と、分けられた二つの光をアレイ検出器の受光面上で干渉させる合波手段とを含んでおり、
   各分離手段は、二個の複屈折結晶を備えているか、又は二回目が一回目とは反対の向きで光が二回透過するよう配置された一個の複屈折結晶を備えているかのいずれかであり、
   各分離手段は、二個の複屈折結晶の間にλ／２波長板を備えているか、又は一個の複屈折結晶を二回透過する際に一回目の透過の後であって二回目の透過の前に光に１８０度の位相差を与える位相差素子を備えているかのいずれかであり、
   光源、各アレイ検出器及び各干渉光学系を含む各測定系は、測定可能な範囲を１オクターブ未満の波長幅に制限する系であることを特徴とする分光測定装置。
7. 前記各アレイ検出器は、感度を有する波長幅が１オクターブ未満であることを特徴とする請求項６記載の分光測定装置。
8. 前記各測定系は、前記光源から前記各アレイ検出器までの光路上にフィルタを備えており、各フィルタは、１オクターブ未満の波長幅に制限して光を透過させるフィルタであることを特徴とする請求項６記載の分光測定装置。
9. 対象物に光を照射する照射ステップと、
   光照射された対象物からの光をアレイ検出器の受光面で干渉させる干渉ステップと、
   アレイ検出器から出力されるインターフェログラムデータを処理してスペクトルを算出する演算ステップと
   を備えており、
   干渉ステップは、光照射された対象物の一点から出た光を二つに分離するステップと、分離した光をアレイ検出器の受光面で干渉させる合波ステップとを含んでおり、
   分離ステップは、二個の複屈折結晶を透過させることで光を二つに分けるか、又は二回目が一回目とは反対の向きになるように一個の複屈折結晶を二回透過させることで光を二つに分けるかのいずれかのステップであり、
   分離ステップは、光が一個目の複屈折結晶を透過した後にλ／２波長板を透過してから二個目の複屈折結晶を透過するか、又は光が一個の複屈折結晶を二回透過する際に一回目の透過の後であって二回目の透過の前に光に１８０度の位相差を与えるかのいずれかのステップであり、
   光源、アレイ検出器及び干渉光学系を含む測定系は、測定可能な範囲を１オクターブ未満の波長幅に制限する系であることを特徴とする分光測定方法。
10. 前記アレイ検出器は、感度を有する波長幅が１オクターブ未満であることを特徴とする請求項９記載の分光測定方法。
11. 前記測定系は、前記光源から前記アレイ検出器までの光路上にフィルタを備えており、このフィルタは、１オクターブ未満の波長幅に制限して光を透過させるフィルタであることを特徴とする請求項９記載の分光測定方法。
12. 前記光源は、１オクターブ未満の波長幅に制限された光を出射する光源であることを特徴とする請求項９記載の分光測定方法。
13. 対象物に光を照射する照射ステップと、
    光照射された対象物からの光を二つ以上の波長帯域の光に分割する分割ステップと、
    分割された各波長帯域の光についてそれぞれアレイ検出器の受光面上で干渉させる各干渉ステップと、
    各アレイ検出器から出力されるインターフェログラムデータを処理してスペクトルを算出する演算ステップと
    を備えており、
    各干渉ステップは、各波長帯域において、光照射された対象物の一点から出た光を二つに分離するステップと、分離した光をアレイ検出器の受光面で干渉させる合波ステップとを含んでおり、
    各分離ステップは、二個の複屈折結晶を透過させることで光を二つに分けるか、又は二回目が一回目とは反対の向きになるように一個の複屈折結晶を二回透過させることで光を二つに分けるかのいずれかのステップであり、
    各分離ステップは、光が一個目の複屈折結晶を透過した後にλ／２波長板を透過してから二個目の複屈折結晶を透過するか、又は光が一個の複屈折結晶を二回透過する際に一回目の透過の後であって二回目の透過の前に光に１８０度の位相差を与えるかのいずれかのステップであり、
    光源、各アレイ検出器及び各干渉光学系を含む各測定系は、測定可能な範囲を１オクターブ未満の波長幅に制限する系であることを特徴とする分光測定方法。
14. 前記各アレイ検出器は、感度を有する波長幅が１オクターブ未満であることを特徴とする請求項１３記載の分光測定方法。
15. 前記各測定系は、前記光源から前記アレイ検出器までの光路上にフィルタを備えており、各フィルタは、１オクターブ未満の波長幅に制限して光を透過させるフィルタであることを特徴とする請求項１３記載の分光測定方法。
16. 前記アレイ検出器の受光面において各受光ピクセルが並んでいる方向をＸ方向とし、受光面においてＸ方向に垂直な方向をＹ方向としたとき、前記干渉光学系は、前記分離手段が分けた二つの光を受光面においてＸ方向の同じ位置に到達させるようにして干渉させるとともに、対象物からの光をＹ方向に集光して各受光ピクセルに到達させる系であることを特徴とする請求項２乃至５いずれかに記載の分光測定装置。
17. 前記アレイ検出器の各受光ピクセルは、Ｘ方向の長さよりもＹ方向の長さが長いものであることを特徴とする請求項１６記載の分光測定装置。
18. 前記各アレイ検出器の受光面において各受光ピクセルが並んでいる方向をＸ方向とし、受光面においてＸ方向に垂直な方向をＹ方向としたとき、前記各干渉光学系は、前記各分離手段が分けた二つの光を受光面においてＸ方向の同じ位置に到達させるようにして干渉させるとともに、対象物からの光をＹ方向に集光して各受光ピクセルに到達させる系であることを特徴とする請求項６乃至８いずれかに記載の分光測定装置。
19. 前記各アレイ検出器の各受光ピクセルは、Ｘ方向の長さよりもＹ方向の長さが長いものであることを特徴とする請求項１８記載の分光測定装置。
20. 前記アレイ検出器の受光面において各受光ピクセルが並んでいる方向をＸ方向とし、受光面においてＸ方向に垂直な方向をＹ方向としたとき、前記干渉ステップは、前記分離ステップにおいて分けた二つの光を受光面においてＸ方向の同じ位置に到達させるようにして干渉させるとともに、対象物からの光をＹ方向に集光して各受光ピクセルに到達させるステップであることを特徴とする請求項９乃至１２いずれかに記載の分光測定方法。
21. 前記アレイ検出器の各受光ピクセルは、Ｘ方向の長さよりもＹ方向の長さが長いものであることを特徴とする請求項２０記載の分光測定方法。
22. 前記各アレイ検出器の受光面において各受光ピクセルが並んでいる方向をＸ方向とし、受光面においてＸ方向に垂直な方向をＹ方向としたとき、前記各干渉ステップは、前記各分離ステップにおいて分けた二つの光を受光面においてＸ方向の同じ位置に到達させるようにして干渉させるとともに、対象物からの光をＹ方向に集光して各受光ピクセルに到達させるステップであることを特徴とする請求項１３乃至１５いずれかに記載の分光測定方法。
23. 前記各アレイ検出器の各受光ピクセルは、Ｘ方向の長さよりもＹ方向の長さが長いものであることを特徴とする請求項２２記載の分光測定方法。

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