JPH08512400A - 結像方法および結像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ほぼ平行な面とその間の調節可能な間隔とを有する二つの反射鏡（４８）を備え、単色で連続した像を像面に生成する調整可能な干渉計と、像面に設置されて像を記録する放射線検出器（５４）と、予め定められた波長領域のうち少なくとも一つを検出器に送ることのできるフィルタ装置（５６）と、放射線を収束すると共に、干渉計に入射する放射線の角度が二つの反射鏡のほぼ平行な面に対してほぼ垂直になるよう限定するレンズ（５０）装置とからなる分光計。

Description

【発明の詳細な説明】 結像方法および結像装置 発明の分野 本発明は結像方法および結像装置に関し、特に、調整可能な干渉計を用いて単 色で連続した像を形成する方法およびその装置に関するものである。 発明の背景 狭い帯域の光周波数で像を記録できる結像システムは、通常それぞれ異なる特 定周波数で発光または吸収する様々な構成を有する対象体を結像する際に有効で ある。上記単色結像システムを用いることにより、その対象体の特定の構成につ いての特殊な分光情報を記録できる。結像装置には、狭い帯域の周波数で像を記 録することができるだけでなく、高感度、高スペクトル分解能、そして高演算デ ータレートが必要な場合もある。そのような用途としては、大気調査や軍用用途 、環境用途等が含まれるている。大気調査の用途に上記単色結像システムを用い ると、特定の大気構成物質を判定するのに有効な特殊分光情報を検出することが できる。軍用用途では、上記システムが化学薬剤、装置およびその部隊の識別お よび位置探知を支援する。また、環境用途では、有害物質を廃棄場所から搬送す るのを監視したり、工場から放たれる汚染物質を監視したりするのに用いられる 。 公知の単色結像システムおよびその方法には、従来のバンド パスフィルタや干渉フィルタを用いるものがある。それらバンドパスフィルタや 干渉フィルタは高高効率であるので、弱い信号にも良好な感度を示すが、中程度 の（中心波長の１〜２％の）スペクトル分解のみが可能であると共に、不連続な 周波数の観測のみが可能となる。 また、このシステムには通常複数のバンドパスフィルタや干渉フィルタが使用 されるので、それらフィルタを備えていないシステムに比べて物理的な寸法と機 械的な複雑性が増す。 また、円形可変フィルタ分光計および直線可変フィルタ分光計等を単色結像用 途に使用することも知られている。これらの分光計は連続して波長の調整が可能 であるが、中程度のスペクトル分解能と単色の像しかもたらさない。したがって 、高スペクトル分解が求められる場合には、分光計と連携したフィルタ輪のわず かな部分しか照らされない。なぜならば、フィルタ輪の他の部分がそれぞれ異な る他の周波数を通過させるためである。そして、フィルタ輪のわずかな部分のみ が照らされと、効率および弱信号に対する感度の減少という結果をもたらす。 さらに、トロイダル光学要素を用いる公知の格子分光計で結像を達成すること もできる。これらの格子分光計は、とりわけスペクトル高分解結像を達成すべく 通常設計される。しかしながら、入射光が入射スリットを通過されなければなら ず、そのため１次元でしか像が生じないので、これら格子分光計は低効率しか提 供しない。スペクトル分散は像面の他の次元に生じるので、記録の間に９０°ず つ分光計の方向を変えて一つの対象を２回記録することにより二次元の結像を達 成することができるが、この方法は対象が急変するような場合には実行不可能で 、 不適切なものとなる。 公知の単色結像システムには、ファブリー・ペロ干渉計（ＦＰＩ）を用いるも のがある。一般的に、ＦＰＩの利点にはスペクトル高分解能と高効率とが含まれ ており、それはＦＰＩに通常連携した大きな入力口径によるところが大きい。Ｆ ＰＩの反射鏡の間隔がＦＰＩの透過波長よりもかなり大きいことを意味する「高 次」で通常ＦＰＩは操作される。高次で作動すると、ＦＰＩは、中心にスポット （光）が有る無しに係わらず、一連の同心円を形作るような不連続の像を像面に 生成する。すなわち、同心リングと中心のスポットとに符号して結像される対象 物の部分部分に伴う情報のみが不連続な像に現存しており、これらリング間の空 間には結像された対象についての情報は含まれていない。したがって、結像され た対象に関するすべての情報を得るためには、不連続な像から連続した像を組み 立てる必要がある。この不連続な像から連続した像を組み立てるアルゴリズムは 公知のものである。そして、この種のアルゴリズムを実行するのに通常コンピュ ータが用いられる。 発明の概要 一般的に、本発明の一様態においては、（i）ほぼ平行に設けられてそれらの 間隔が調節可能である面に単色で連続した像を生成する調整可能な干渉計と、（ ii）像面に配置され像を記録する放射線検出器と、（iii）予め定められた範囲 の波長のうち少なくとも一つをを検出器に送ることのできるフィルタ装置と、（ iv）放射線を収束すると共に、干渉計に入射する放射線の角度を二つの反射鏡の 平行な面とほぼ垂直になるように限定する レンズ装置とからなる分光計が特徴づけられる。 本発明に係わるこの様態の実施例には以下に示すような特色が含まれる。 すなわち、角度としては約０．１ｒａｄ（ラジアン）以下、干渉計に関する総 合フィネス値としては約５０であるのが好ましい。また、この干渉計は赤外線領 域の波長で操作されるのが好ましい。 この分光計は、二つの反射鏡の間隔を調節して干渉計を調整し、ほぼ一つの所 定波長か狭い範囲の所定波長かを選択するチューナと、像表示に先立ち検出器に より記録された像を処理するプロセッサモジュールとを備えている。該チューナ は一つ以上の変換器を利用して反射鏡間の間隔を制御すると共に、各反射鏡の相 対位置も通常制御することができる。そして、これら変換器は固体圧電変換素子 であるのが好ましい。 また、放射線検出器は、単一要素で直線的に配列された光電変換器でも、単色 で連続した二次元像を記録する二次元配列の光電変換器でもよい。 フィルタ装置としては、一つ以上の次数選択型（order-sorting）干渉フィル タか一つ以上のバンドパスフィルタ、もしくは、第二の干渉計としても活用され る調整可能なバンドパスフィルタのいずれを用いてもよい。また、レンズ装置と しては、テレセントリックレンズを用いることができる。 本発明の他の様態においては、（i）ほぼ平行な面を有してその間の間隔が調 節可能であるような二つの反射鏡からなる調整可能な干渉計を提供し、（ii）該 干渉計によって像面に単色で連続した像を生成し、（iii）フィルタ装置によっ て、所定範囲 の波長のうち少なくとも一つを像面に配置された放射線検出器に送り、（iv）レ ンズ装置によって干渉計から出力された放射線を収束し、（v）該レンズ装置に よって、干渉計に入射する放射線の角度が二つの反射鏡の平行な面とほぼ垂直に なるように限定し、（vi）放射線検出器によって像を記録することにより単色で 連続した像を生成する方法が一般的に特徴づけられる。 また、本発明の他の様態は、単色で連続した二次元像を形成する分光計に関す るものである。この分光計は、（i）ほぼ平行な面を有すると共に、その間に設 けられて連続的に調整可能であり、かつ所定波長の約５倍以下に設定される間隔 を有するような二つの反射鏡からなる調整可能な干渉計と、（ii）干渉計から出 力される放射線を収束すると共に、干渉計に入射する放射線の角度が二つの反射 鏡の平行な面とほぼ垂直になるように限定する光学系と、（iii）実質的に所定 波長のみを通過させるフィルタと、（iv）光学系から出力される放射線を受けて 単色で連続した二次元像を記録する放射線検出器とからなる。 本発明に係わるこの様態の実施例には以下に示すような特色が含まれる。 すなわち、角度としては約０．１ ｒａｄ（ラジアン）以下、干渉計関連の総 合フィネス値としては約５０であるのが好ましい。 この分光計は、二つの反射鏡の間隔を調節して像のコントラストを高めると共 に、干渉計を調整して、実質的に一つ選択された所定波長か狭い範囲の所定波長 かを通過させるチューナを備えている。またこの分光計は、像のコントラストを 高めるべく像を処理するプロセッサモジュールも備えている。 本発明に係わる分光計は、速やかに、かつた易く選択できる狭い範囲の波長（ あるいは、一特定波長）で、結像される対象に関連するすべての情報を記録でき る。したがって、この本分光計は、断面の一次元観察と共に二次元像を生成させ ることができる。 本発明に係わるその他の様態、特色および利点は、以下に示す説明および特許 請求の範囲から明らかにされる。 図面の簡単な説明 図１は本発明に係わる分光計の機能ブロック図である。 図２はファブリー・ペロ干渉計等の調整可能な干渉計の動作を示す機能ブロッ ク図である。 図３は本発明に係わる分光計システムの低次における一実施例を示す図である 。 図４Ａおよび図４Ｂは、一つのピンホールが図３の分光計システムで結像され る場合の光強度と検出器位置とを示すグラフである。 図５は三つのピンホールが図３の分光計システムで結像される場合の光強度と 検出器位置とを示すグラフである。 図６は本発明に係わる分光計システムの低次における他の実施例を示す図であ る。 図７は図６の分光計システムが４次の透過で操作される場合の光強度と波長と を示すグラフである。 図８は本発明に係わる他の分光計の機能ブロック図である。 詳細説明 本発明による分光計はファブリー・ペロ干渉計（ＦＰＩ）等、連続した像を像 面に生成させる透過機能を有する調整可能な干渉計を備えている。すなわち、こ の調整可能な干渉計は、間に空間を有するような同心リングを持たないような像 を像面に生成させる。そして、この像面に生成された連続像には、結像された対 象に関するすべての情報が含まれている。 一般的に、本発明に係わる分光計は、「低次」か「高次」のいずれかで操作さ れる。低次においては、干渉計の反射鏡の間隔が、二つに分割された所定波長の ５倍以下となるのが普通である。一方、高次での操作においては、この反射鏡の 間隔はそれほど制限されない。 干渉計の（したがって分光計の）大きなスペクトル転換領域は、この干渉計が 低次で操作される場合に実現される。最低次においては、反射鏡の間隔が所定波 長の１．５倍と等しくなる場合に、最低次において最も大きなスペクトル転換領 域が生じる。干渉計のスペクトル分解能は、低次で操作される場合最小限にとど められ、最低次での操作で最少となるけれども、スペクトル分解能が所定波長の 約２％になるように、比較的高い干渉計の総合フィネス値（例えば、５０以上等 ）はた易く達成できる。このスペクトル分解能は、像の放射や放射線吸光度の遠 隔感知や定量測定等、通常多くの用途に適したものである。 より良好なスペクトル分解能を求めて、分光計を高次で操作することができる 。この低次および高次での操作はより詳細に後述することにする。 図１に関して説明すれば、一実施例における本発明の分光計 １０は、単色で連続した像を像面１４に生成させる調整可能な干渉計１２を備え ている。 また、干渉計１２は、ほぼ平行な面を設けてその間の間隔２０が調節可能であ るような二つの反射鏡１６および１８を備えている。この干渉計１２は、例えば 、ファブリー・ペロ干渉計である。そして、像面１４に配置された放射線検出器 ２２が像を記録する。フィルタ装置２４は、所定範囲の波長のうち少なくとも一 つを検出器２２に送るのを許可する。また、レンズ装置２６は放射線を収束する と共に、破線２７で示すように、干渉計１２に入射する放射線の角度が二つの反 射鏡１６および１８の平行な面とほぼ垂直な光になるように限定する。一般的に 、分光計の本実施例は、低次か高次のいずれかで操作することができる。 調整可能な干渉計１２は、結像される対象から投入される放射線をスペクトル に分解し、反射鏡の間隔２０が半整数倍、あるいは所定波長の次数（ｍ）の放射 線の波長のみを透過する。作動次数は以下に簡単に説明するが、それは１以上の 整数値で表される。そして、干渉計１２によって送られる波長が所定波長となる まで、間隔２０を調節することによってこの干渉計１２は調整される。 理想的には、フィルタ装置２４が、所定波長も含めた狭い範囲の波長を除いて 、すべての放射線をカットするのが望ましい。このフィルタ装置２４は、例えば 、一つ以上の干渉フィルタか一つ以上のバンドパスフィルタ等、一つ以上の次数 選択型干渉フィルタからなる。通常、どのような対象にも二つ以上の波長が含ま れており、そのような波長のすべてを透過させる能力を 干渉計１２が通常保有しているので、フィルタ装置２４は不要な波長を取り除く のに役立つ。所定波長が最低次で監視される場合、この所定波長領域よりも短い 光の波長のみを同時に干渉計１２は透過することができる。したがって、フィル タ装置２４は長波長パスフィルタで構成することができる。ある状態では、この フィルタ装置２４はバンドパスフィルタか、あるいは所定波長領域を分離するフ ィルタである。検出器２２が所望の帯域の外側で透過される波長に敏感でないな らば、一般的にフィルタ装置２４は、高次での動作に向けてバンドパスフィルタ を備えることができる。次に、レンズ装置２６が結像の対象体からの光をファー フィールドに収束し、像を像面１４に形成する。このレンズ装置２６としては、 テレセントリックレンズ部品等、干渉計１２上に入来する放射線を垂直近くの光 の範囲のみ許可するような光学装置を用いることができる。 また、検出器２２としては、単一の検出器要素であるか、あるいは、単色の連 続した一次元像を記録することのできる検出器要素の直線的な配列から構成する こともできるが、単色で連続した二次元像を速やかに記録できるような検出器要 素の二次元配列で構成されるのが好ましい。しかしながら、検出器２２の構造に 係わらず、好ましく利用される検出器要素は、フォトダイオード等、広い範囲の 入射強度に対する線形的な応答性を紫外線からＬＷＩＲまでのスペクトル範囲に 付与できるようなオプトエレクトロニクス装置である。 分光計１０は赤外線範囲の波長で操作されるのが好ましいが、他の領域のスペ クトルでも操作可能である。 また、分光計１０は、チューナ２８および／またはプロセッ サモジュール３０をさらに備えている。チューナ２８を用いることにより、二つ の反射鏡１６および１８間の間隔２０を調節して干渉計１２を調整し、所定の単 一波長か狭い所定波長範囲を選択的に透過することができる。このチューナ２８ は、圧電変換器等、反射鏡１６および１８を移動するための一つ以上のアクチュ エータを備えている。一般的に、反射鏡１６および１８は、それぞれ独立して三 次元のいずれかの方向に移動される。そして、プロセッサモジュール３０が検出 器２２によって記録されたデータを処理して像を作成し、その像はモニタ（図示 せず）に表示される。このプロセッサモジュール３０は、ＩＢＭやアップル社か ら市販されているパーソナルコンピュータ等のコンピュータを含んでいる。 次に、調整可能な干渉計に関する数学的な関係を以下に表し、本発明による分 光計とその動作のさらなる説明を支援すると共に、その説明の基盤を提供する。 図２に示すように、通常、ファブリー・ペロ干渉計等、調整可能な干渉計３２ による光３１の透過は下記式によって左右される。 ｃｏｓθ＝（ｍλ）／（２Ｌ） ここでθは作用光の入射角、ｍは所望の放射線が透過される次数、λは透過光の 波長、Ｌは干渉計の反射鏡３４および３６間の間隔をそれぞれ示している。ここ で、単一波長３７の光が十分に大きな範囲の角度θから干渉計３２の反射鏡３４ および３６に作用すべく許可されると、検出器（図示せず）が設けられた像面４ ０に一連の同心リング３８が生じる。そして、像面４ ０から距離ｆ（焦点距離）だけ離れて配置されたレンズ４２が、干渉計３２を出 る光３１の焦点を像面４０に合わせる。同心リング３８の出現は、調整可能な干 渉計３２が従来通り高次（すなわち、ｍ＞＞１）で動作していることを示してい る。この干渉計３２の動作は、ファーフィールドにおけるその対象の像を輪状に 重畳する（convolute）。すなわち、干渉計３２の透過最大量に一致するような 、その対象についての情報のみが像面４０で観測可能となり、さらに、その対象 が干渉計３２により透過された波長で光を吸収または放出しているかどうかが観 測可能となる。 次数毎の転換範囲（すなわち、次数毎の波長のスパン）と干渉計３２のスペク トル分解能とは、自由スペクトル領域（ＦＳＲ）値および総合フィネス（ＦＴ） 値で表される。このＦＳＲ値は Δω_FSR＝１／（２Ｌ） によって与えられ、スペクトル分解能は Δω_1/2＝Δω_FSR／Ｆ_T＝１／（２ＬＦ_T） によって与えられる。 ここで、ωは波数における光の周波数で、ｃｍの単位で表される透過波長の逆数 である。総合フィネスを判断する要素には、反射鏡３４および３６の反射率（Ｆ_R ）、反射鏡３４および３６の表面平滑性（Ｆ_S）、反射鏡３４および３６の表面 平行位 置関係（Ｆ_P）、反射鏡３４および３６に対する垂直面に入射する光の角度範囲 （Ｆ_A）が含まれる。すなわち、干渉計３２の総合フィネスは、 １／Ｆ_T＝（（１／Ｆ_R ²）＋（１／Ｆ_P ²）＋（１／Ｆ_A ²） ＋（１／Ｆ_S ²））^1/2 によって与えられる。また、反射率は、 Ｆ_R＝（ΠＲ^1/2）／（１−Ｒ） で定義される。ここで、Ｒは反射鏡３４および３６の反射率、Ｔは反射鏡３４お よび３６の透過率であり、Ｒ，ＴおよびＡ（反射鏡３４および３６の吸光度）の 合計は均一である。また、平滑性は、 Ｆ_S＝（λ／（２（（２ΔＳ）^1/2）） によって与えられる。ここで、ΔＳは反射鏡３４および３６の平均表面粗度であ る。次に平行位置関係は下記式で与えられる。 Ｆ_p＝λ／（２ΔＰ） ここで、λは透過波長であり、ΔＰは反射鏡３４および３６の平行位置関係から の偏差を示す。また、干渉計３２に連携した有効射出口径を示すＦ_Aも下記式か ら求められる。 Ｆ_A＝λ／（Ｌ（Δθ）²）＝（４λｆ²）／（Ｌｗ²） ここで、Δθは単位ラジアン（ｒａｄ）で表される干渉計３２の視野（ＦＯＶ） 角であり、ｆは干渉計３２の出口におかれたレンズ４２の焦点距離、Ｗは検出器 （図２には図示せず）、あるいは像面４０におかれた視野絞りの寸法をそれぞれ 示している。 再び図１に戻って説明すると、作用光が調整可能な干渉計１２の反射鏡１６お よび１８の表面に対してほぼ垂直をなすように、本発明による分光計１０に対し ては、図２に示された角度θがほぼ０（例えば、０．１ｒａｄ以下）に維持され る。それゆえ、下記式 ｃｏｓθ＝（ｍλ）／（２Ｌ） は Ｌ＝（ｍλ）／２ となる。本発明によれば、干渉計１２の反射鏡１６および１８の間隔２０（Ｌ） に対する上記式の次数（ｍ）の値は整数に制限されており、検出器２２において 連続像がもたらされる。また、干渉計１２の総合フィネスは約５０であるのが好 ましい。これらの結果を達成するために、干渉計のＦＯＶ（視野）が、反射鏡１ ６および１８の面に対して角度９０°付近の狭い範囲 に制限され（例えば、Δθ≦１５°）、反射鏡反射率は０．９５より大きくする のが好ましい（すなわち、Ｒ≧０．９５）。また、反射鏡表面の仕上げはλ／１ ００より平らにすべきで（すなわち、ΔＳ≦λ／１００）、好ましくは、λ／２ ００である。そして、反射鏡平行位置関係は、反射鏡の表面仕上げよりも精度よ く、またはそれと同等にすべきである（例えば、ΔＰ＝λ／２００）。透明基板 上に広帯域の反射性コーティングを施して作られた反射鏡を用いることによって 、本発明による比較的大きなＦＳＲの分光計にも調和するような広帯域のスペク トルへの適用を達成することができる。 前述したように、低次での動作に向けては、干渉計１２の反射鏡の間隔２０が 、通常、所定波長の５倍以下となる。これは、下記式 Ｌ＝（ｍλ）／２ のｍが１〜１０までの整数となることを意味している。ここで、透過次数（ｍ） が単一（unity）であるならば、反射鏡の間隔２０は下記式によって求められる ことがわかる。 Ｌ＝λ／２ 本発明による分光計１０が最低次で操作される場合（すなわち、ｍ＝１）、Ｆ ＳＲは全オクターブ（ω→２ω）の周波数に及び、調整可能な干渉計１２で可能 な最大スペクトル転換範囲となる。また、最低次での動作では、総合フィネスに よって分 割されたＦＳＲによって与えられるスペクトル分解能の程度は、使用された干渉 計の反射鏡セットと光学列特性とに対する透過波長の最大減衰となる（時最大と なる）。すなわち、ＦＳＲは最低次での動作で最大となるので、それに対応して 、可能なスペクトル分解能は所与の総合フィネスに対して低下する。フィルタ装 置２４が次数選択型干渉フィルタ（バンドパスフィルタ等）によって実現される 場合、自由スペクトル領域内を分離するのに必要な上記フィルタの総数は、分光 計１０が最低次で操作される時に最少となる。例えば、二つのバンドパスフィル タを用い、一方が３〜６μｍからの波長を通過させるべく設計され、他方が６〜 １２μｍからの波長を通過させるべく設計されている場合には、３〜１２μｍの スペクトル範囲で対象物を分析することができる。 高次での動作では、一般的に分光計１０のＦＳＲは、最低次での動作に伴う全 オクターブの周波数から次数（ｍ）ごとに順次減少されるが、スペクトル分解能 は次数ｍをファクターとして順次向上される。このような高次での動作では、干 渉計１２に類似した第二の調整可能な干渉計等、調整可能なバンドパスフィルタ によってフィルタ装置２４を実現することができる。この構成では、第二の干渉 計が低次で操作され、干渉計１２のＦＳＲが第二の干渉計のスペクトル分解能と 調和するように、高次で操作される干渉計１２への入力が供給される。このよう に第二の干渉計は、高次干渉計１２による単一ＦＳＲを分離すべく作用すると共 に、連続的に変更可能な波長バンドパスフィルタとして機能する。 動作次数（ｍ）に係わらず、分光計１０の透過機能は像面１ ４で同心リングを発生しないかわりに、対象物からの光強度のほぼすべてを内包 するような連続像を生じる。このように分光計１０は、結像される対象のすべて の詳細内容が、反射鏡の間隔２０と分光計１０のスペクトル分解能によって限定 された狭い範囲の波長に記録されるのを可能にする。対照的に、従来用いられて きた調整可能な干渉計によって生じる同心リング（および、存在するならば中心 スポット（光））に符号する対象部分のみが、同様の狭い範囲の波長を通じて記 録される。 前述したように、分光計１０は赤外線領域のスペクトルで動作するのが好まし い。この領域が好ましいのは、例えば、反射鏡の間隔２０の調節（および、一般 的には、各反射鏡の分離した三次元での位置設定と）が圧電アクチュエータで達 成可能となり、良好なフィネス、すなわち良好なスペクトル分解能を達成するの に必要な反射鏡の表面仕上げや平行位置関係の値が長めの波長においてよりた易 く達成されると共に、可視光のコンパクトな指向性光源（ヘリウムネオンレーザ およびダイオードレーザ等）がた易く利用でき、そのような光源を用いることに より二つの反射鏡とプレートとの間に一定の間隔をおくのに不可欠な平行位置関 係を設立することができるからである。 図３を参照して説明すれば、本発明による低次での一実施例において、分光計 システム４４は、セレン化亜鉛基板上等に絶縁塗装が施され反射性能の高い一対 の反射鏡４８を備えるファブリー・ペロ干渉計（ＦＰＩ）４６を有している。こ のＦＰＩ４６の反射鏡４８はクリアな５．１ｃｍの開口を備えている。ＦＰＩの 適当なものとしては、Ｂｕｒｌｅｉｇｈ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社から市販さ れているモデルＲＣ／４０があげら れる。そして、フッ化バリウムの単一レンズ５０が黒体チョップド放射光源５２ から光を収束し、単一要素インジウムアンチモン検出器５４上でそれを結像する 。ここで、４．６７μｍのロングパスフィルタ（ロウパスフィルタ）と５．０５ μｍのショートパスフィルタ（ハイパスフィルタ）からなる次数選択型フィルタ ５６が機能して、反射鏡の反射率が高い（例えば、９９％以上の）波長に入射光 線を制限する。検出器５４は、像面に対して垂直に移動すべく、精密な三軸（Ｘ ＹＺ軸）移動ステージ５８上に搭載されている。この検出器５４から送出される 信号のうち弱い信号は、ロックインアンプ６２で処理される前に、プリアンプ６ ０によって増幅され、チャートレコーダ６４等に記録される。 また、平行に移動可能な反射鏡６６がこの装置に内蔵されることにより、ヘリ ウム・ネオンレーザから出力される０．６３２８μｍ程度の拡張平行ビーム６８ を導入可能とする。このビーム６８を用いると、５．１ｃｍ口径の開口全体で赤 色レーザ光６８を均質に透過するまで反射鏡のマウント（図示せず）を調節する ことにより、反射鏡４８の平行位置関係を確立することができる。この操作が干 渉計４６の各テストに先立って繰り返されて、反射鏡４８の平行位置関係が確立 される。０．６３２８μｍの光線に対する透過次数は、 ｍ＝ｍ_max−１ に符号する最大透過が発生する入力角度を測定することにより決められる。この 角度は、反射鏡４８間の間隔と、反射鏡表面 に対して垂直に放射されるレーザが最高次で透過されるよう位置の定められた反 射鏡の透過オーダとにだけ関係するものである。さらに、他のヘリウム・ネオン レーザ７３から送出される第二の非拡張ビーム７２を反射鏡４８上に導入し、入 力角度を作ることもできる。 なお、この角度の測定は、０．６３２８μｍでの動作次数が下記式 ｃｏｓθ＝（ｍλ）／（２Ｌ） によって推定されるのを可能にしたものである。このように、赤外線（ＩＲ）に おける所望の波長についての識別能力が、ＩＲでの対応する透過オーダを判定す るのに役立つ。 約５μｍの波長を有する放射線に関して、対応する干渉計の透過次数は、前段 で説明した方法に基づいてｍ＝４となる。そして、約５００ｃｍ^-1の自由スペク トル領域（ＦＳＲ）が図３のシステム４４と結びつけて考えられる。先に示され た式に基づいて、このＦＳＲはｍ＝４、および１０μｍの反射鏡間隔に相当する ので、透過オーダを確定する上記の試みが証明される。そして、実験室の埃や反 射鏡４８の絶縁塗装の欠陥等、典型的なエラー源が排除されるならば、低次側の 最大次数、すなわち反射鏡間の近めの間隔を達成するのも可能である。一般的に 、（１０．６μｍでλ／２００等である）反射鏡の平滑性はそれら典型的なエラ ー源を抑制する傾向にあり、最低次での動作の発生を可能にする。 分光計システム４４の結像能力は、ＦＰＩ４６の入力開口と 黒体光源５２との間に置かれたマスク（図示せず）を用いて評価することができ る。図４Ａおよび図４Ｂは、分光計システム４４の光軸に対して垂直な両軸に沿 って検出器５４を平行移動する場合の光強度の測定結果を示している。ここでは 、アルミニウム板にあけられた１．２５ｍｍのピンホール穴がマスク（図示せず ）として用いられ、直接黒体光源５２の前面に設置されている。そして、このマ スクが干渉計４６を介して検出器５４上で結像される。直接測定した結果から、 システム４４の拡大率が０．８３であることが示される。これらの状況の下、両 軸に沿って決められ、その結果として生じた形の幅は約１．６６ｍｍであり、穴 の像寸法および検出器の寸法（本例では１ｍｍ直径）に基づいて予測された値（ １．４４ｍｍ）よりも幾分大きくなる。この食い違いは、穴の像が若干焦点外に ずれたことが原因であると考えられるが、それにも係わらず結像性能は明確に証 明される。 図５に関して、０から−３．５と４．１ｍｍの間隔をおいて線上に置かれた１ ｍｍ径の三つの穴の像を横切って検出器５４が移動する実験の結果を示す。直接 測定した結果から、以前と同様に拡大率が０．８３であることが示される。図５ から測定されたように、三つの像の分離箇所は−２．８と３．３ｍｍである。像 と対象物との相対的な各間隔は０．８１の拡大率を示し、本システムでの像と対 象物の間隔距離を直接測定することによって判断された拡大率０．８３によく一 致している。前回の課題の場合と同様に、個々の像の幅は付与された検出器およ び穴の寸法から予測されたよりもいくぶん大きくなるが、これもおそらく穴の像 が若干焦点外にずれたことによるものである。 次に、図６に関して説明すれば、本発明に係わる低次での他の実施例において 、分光計システム７４が本発明の単色の性質を成立すべく構成されている。ここ で、０．３ｍのモノクロメータ７６は１ｍｍにつき１５０本の溝を有する格子を 備え、透過された放射線をスペクトルに分解する。そして、フッ化バリウムレン ズ７８を用い、ファブリー・ペロ干渉計（ＦＰＩ）８２に入る前に、黒体光源８ ０からの光を平行にすると共に、モノクロメータ７６と同一ｆ値(f/number)を備 えた第二のフッ化バリウムレンズ８４を用い、干渉計を出る光の焦点をモノクロ メータ７６の入りロスリットに合わせる。この合焦レンズ８４は直径が２．５ｃ ｍであり、そのためＦＰＩ８２の有効口径が２．５ｃｍに制限されたものである 。また、直径４ｍｍの要素を備えるインジウムアンチモン検出器８６を用いたの で、モノクロメータ７６の出口スリットで放射線を捕捉することができる。この 比較的大きな領域を網羅する検出器８６を用いると、検出器８６上に出口スリッ トを結像するリレーレンズを入れる必要がなくなる。そして、３．５５μｍで始 まる透過を可能にするロングパスフィルタ（ローパスフィルタ）を用い、モノク ロメータ７６において第二のより高次な動作で回折された短波長を有する放射線 を除去することができる。 以上、図３のシステム４４および図６のシステム７４の双方ともが、干渉計の 反射鏡上に入来する垂直に近い光のみを許可することで、スペクトル分解能を下 げないようにするのが好ましいことがわかる。 図６のＦＰＩ８２のスペクトル分解能は、モノクロメータ７６を用いてＦＰＩ ８２の反射鏡により透過された放射線を分散 させることによって判断され得る。透過された放射線の典型的なスペクトルを図 ７に示す。このデータを得る前に、ＦＰＩ８２を介して均一に透過された０．６ ３２８μｍの放射線を観測して、ＦＰＩ８２中の反射鏡の平行位置関係を設定す ることができる。そして、反射鏡を同時に（例えば、圧電変換素子を用いて）移 動して４．５８μｍ（ｍ＝４）の波長を透過することができる。測定結果から判 定されるスペクトル分解能は０．３０μｍ ＦＷＨＭである。これは中心波長の ０．５％に相当すると共に、反射鏡の全有効口径２．５ｃｍの特徴を示すフィネ ス値３８に相当する。４．５８μｍにおける反射鏡の反射率に基づいて起こり得 るフィネス値は３００を上回っている。また、測定された低めのフィネスは、使 用される反射鏡が比較的粗い表面仕上げであることと一致する。本課題に使用さ れる反射鏡は５．０μｍでλ／１００の平面であり、反射鏡が５．１ｃｍの全口 径であることからフィネスが３５の平滑性に相当する。この課題によって示され るフィネスのうちでいくぶん良好なものは、合焦レンズ８４により決定されたよ り小さな有効口径によりなされる。一般的に、高分解能は反射鏡間の間隔を広げ て自由スペクトル領域（ＦＳＲ）を縮小することによって達成される。極端に高 い分解能を達成するために、本発明による分光計のフィルタ装置（例えば、図１ の分光計１０のフィルタ装置２４）を、次数選択に用いられる非常に狭いバンド パスフィルタとすることができる。高分解能で広い帯域の波長を調べることが望 まれる場合には、通常多くの分離したバンドパスフィルタが必要とされる。 より簡単な解決を実現すべく、本出願人は、所定の波長に調 整可能であり、連続的に変化するバンドパスフィルタを利用するつもりである。 所定波長に符号するような間隔を置いた反射鏡で操作されるファブリー・ペロ干 渉計はまさにそのようなフィルタであり、複数個揃えた従来のバンドパスフィル タの代わりに利用し、連続して調整可能であり、かつ高分解能な本発明の分光計 をもたらすことができる。それゆえ、例えば、図１の分光計１０が二つの調整可 能な干渉計を備えるべく、図１のフィルタ装置２４が、前述したように、また図 ８に関して以下に説明するように、ＦＰＩ等、第二の調整可能な干渉計であって もよい。 図８の実施例においては、本発明による高分解能で高次の分光計８８が、高次 で操作される第一の調整可能な干渉計９０と、低次で操作される第二の調整可能 な干渉計９２とを備えている。この高次干渉計９０の反射鏡間隔９４は、低次干 渉計９２のスペクトル分解能に匹敵するか、あるいはそれよりもいくぶん大きい ＦＳＲを確保すべく設定されるのが好ましい。分光計８８のスペクトル分解能は 、総合フィネス（Ｆ）と、二つの調整可能な干渉計９０および９２の各々のＦＳ Ｒとによって判断される。具体的に言うと、分光計８８のスペクトル分解能は下 記式によって定められる。 Δω＝ＦＳＲ₁／Ｆ₁＝ＦＳＲ₂／（Ｆ₁×Ｆ₂） ここで、下付き数字１および２は、それぞれ高次干渉計９０を１とし、低次干渉 計９２を２としている。低次干渉計９２は、例えば一般的には高次干渉計９０の 一帯のＦＳＲを分離すべく 機能すると共に、連続して変化する波長バンドパスフィルタとして有効に働く。 一実施例において、スペクトル分解能は、中心周波数の０．０４％であるか、 あるいは２００ｃｍ^-1の動作周波数において１ｃｍ^-1未満である。この分解能は 、比較的大きなものだけでなく、赤外線中の小さな分子に起因するようなスペク トル特性を分析するのにも十分対応する。そのような高分解能は、例えば、広範 で複雑な環境汚染物質や化学戦薬剤等の識別に不可欠である。 分光計８８は、各干渉計９０および９２用のチューナ９６および９８と、検出 器１０２に連携するプロセッサモジュール１００とを通常備えていることが特筆 される。これらチューナ９６および９８と、プロセッサモジュール１００とは、 図１に示し説明したチューナ２８とプロセッサモジュール３０とに類似している 。一般的に、図８に示されたすべての要素は、図１に示し説明した同様の要素に 類似したものである。 通常、スペクトル分解能の限界や、低次実施例か高分解能の高次実施例のいず れかで達成可能なその他の性能特性は、干渉計上に入射する光線の最大角度θ_{ma x} によって判断される。θ_maxの値は、収束光学系（図１の収束レンズ２６等）の 構成により、本発明の分光計において判断され、所望の視野（ＦＯＶ）によって 順次確定される。このθ_maxの値は、下記式に基づきそれに伴う周波数偏移に関 係するものである。 Δω＝（ω（１−ｃｏｓθ_max））／ｃｏｓθ_max ここで、ωは所定の周波数（ｃｍ^-1）、Δωは最大許容周波数偏移である。Δω の最大値は、次数ｍが増加するにつれて段階的に小さくなり、ＦＳＲの減少と、 それに対応して、高次動作に伴うスペクトル分解能の減少とに直接帰着する。Δ ωをスペクトル分解能の固定した割合（％）として定義すると、スペクトルの高 分解能が段階的に小さくなるθ_maxの値を必要とすることが示される。 図１の装置に対して、これら小さなθ_maxの値がレンズの大きな焦点距離ｆの 値に書き換えられ、それに対応してより小さな効率で得られる光学システムへと 移行していくのが一般的である。例えば、図１に示したのと同様のシステム、す なわち（反射鏡の平行位置関係、反射鏡の反射率および反射鏡の平滑性により判 断された）５０のフィネス値を有するようなシステムを達成することができる。 Δωがスペクトルの対応する分解能の１０％であると想定されるなら、前もって 定められたＦＳＲの式から θ_max（ｍ＝１）＝３．６° θ_max（ｍ＝１０）＝１．１° および θ_max（ｍ＝５０）＝０．５° がもたらされる。ここで、１×１ｃｍの検出器配列について言えば、これがレン ズの焦点距離（ｆ）３．９ｃｍ、１２．４ｃｍおよび２７．９ｃｍにそれぞれ書 き換えられる。所与の構成については、ＦＳＲによって判断されるスペクトル分 解能がΔωに匹敵するように、十分高次な動作の間に減少の折り返し点 が取られる。大きいＦＯＶ（視野）と高分解能の組み合わせを必要とする場合に は、テレセントリック光学要素（例えば、レンズ４２の代わりにテレセントリッ クレンズ等）を用いて、最終的に結像する前に収束光を平行にすることを考慮す るようなシステム等、図２に示したものよりもっと高性能な光学システムを利用 する必要がある。 本発明による分光計は多くの用途に使用できる。例えば、赤外線の受動発光や 吸収を用いて化学薬品の濃度を空間的に測定したり、宇宙船、航空機、あるいは 陸上に基地を置く軍用または非軍用の装置および兵隊からのスペクトル発光を検 出して識別または目標を定めたり、軍用として既存の前方観察赤外線（ＦＬＩＲ ）探知システムに使用してこれらのシステムのスペクトル分解能を向上したりと いった用途に使用される。 以上、低次と高次双方の実施例を説明し、操作上の詳細を規定し、実例を与え ると共に、いくつか適応可能な用途を示したが、次にさらなる詳細を付与する。反射鏡の平行位置関係の確定 本発明による分光計の良好な動作を達成するために、干渉計の反射鏡は互いに 平行をなす必要がある。この反射鏡が相互に傾くならば、透過周波数は、通常、 反射鏡の開口方向に沿って変化する。周波数の連続体によって特徴づけられる対 象物に対しては、その結果が、通常、像は空間的に異なる周波数領域によって特 徴づけられるものとなる。万が一反射鏡の傾きが重大な影響を及ぼすほど険しく なるならば、分離した周波数を内包する対象に対して、所定物体が均一な強度と はならずに不連続 となるだろう。 反射鏡の平行位置関係の確定は、放射線の平行ビームで反射鏡を通常通り均一 に照明することにより達成することができる。拡張平行ヘリウム・ネオンレーザ の使用については、図３に関して前述した通りである。干渉計の全口径に渡るこ の「プローブ放射線」の均一な透過は、反射鏡の均等な間隔をプローブ光線の小 さな波長比率内で保証するものである。分光計におけるこの手法を実行するには 、プローブ放射線を反射する一方で赤外線を透過すべく定常的に固定されたビー ム分割器の使用を必要とする。また、反射鏡の周囲に等距離で固定された三つ以 上のフォトダイオードもセンサとして用いることができる。これらセンサの均一 な照明は、干渉計反射鏡の全有効口径にまたがる平行位置関係を保証する。反射 鏡の平行位置関係は、圧電変換素子等を用いて相対的な反射鏡の傾斜を調節し、 干渉計を調整するフィードバックループで自動化することができる。そして、セ ンサからの信号の偏差平均が最少になると、最高の平行位置関係が達成される。 信号を維持して最少限度に抑える（それによって、反射鏡の共振を止めて調整す る）という問題に対する効果のない解決を回避するために、すべてのセンサから の信号の総計を同時に最大にまで増すことができる。このようにして、プローブ 波長において高平滑性および高反射率を有する反射鏡の平行位置関係が最もよい 状態で確定される。上記のような反射鏡を有する干渉計は、平行位置関係を除く 残りすべてのパラメータによって判断されるフィネスが高くなるので、反射鏡の 傾斜に対しては通常もっと敏感となる。 最高の平行位置関係を確定すると共にフィネスを制限するこ の手法は、プローブ波長の半整数倍である反射鏡の間隔にだけ有効である。した がって、平行位置関係は、プローブレーザ波長の半整数倍である赤外線（ＩＲ） 放射に対してのみ直接確定される。他のＩＲ波長に関しては、所定波長に最も近 い波長の半整数倍でフィネスを確立することができる。そして反射鏡は、適当な 分離間隔になるよう同時に移動される。０．６３２８μｍで動作するヘリウム・ ネオンレーザを用いて平行位置関係を確定するならば、波長に対する最大方向移 動範囲はλ／４、あるいは０．１５８μｍである。圧電変換素子の異なる応答性 を得るために適切な修正要素が導入されるならば、そのような小さな方向移動範 囲で平行位置関係を維持することができる。反射鏡分離箇所の確定 一般的に、干渉計の反射鏡の分離は、正確に設定可能でなければならない。正 確な間隔を達成するために種々の方法を用いることができる。例えば、格子モノ クロメータ等、基準化された高分解能の装置を用いて、干渉計によって透過され る光のサンプルを抽出することができる。この試みは、図６の分光計システムの スペクトル分解能の測定に関して前述した通りである。図６のものに類似した分 光計は高温連続体エミッタと共に用いられ、連続して調整可能な単色の基準源を 作り出す。連続性が重要であるようなシステムに対して、分離した周波数の基準 源を分光計に組み込むことができる。これら分離した周波数の基準は、例えば、 公知の吸収周波数や、分離したイオン化原子で満たされた放電ランプでガス相分 子を密封したセルである。また、利用される分子がた易く励起されるものならば 、分子放射 も用いることができる。また、太陽熱および地熱による熱放射と大気吸収との特 色も、簡便な輝度温度、吸収度および波長基準として用いることができる。そし て、基準源中に見いだされたもののうちから、周波数を中ほどのものに調整する ことが、補間法で達成され得る。補間法は、公知の圧電変換素子が「印加電圧に 対して変位が線形性を有する」という優れた特徴によって促進される。 一つ、あるいは小数の分子に特有の波長での結像が求められる場合には、特別 吸引性による調整がそれ自身により可能となる。すなわち、所定の分子が内部標 準として用いられる。これは浅く閉じられたセルに密封され、温環境に抗する吸 収材と見なされるので、ガス相分子に対して特に吸引力がある。また、必要に応 じて、動作の次数を決めることにより、針路反射鏡の位置設定が確定される。低 次の動作に対しては、証明実験でｍ_maxを確定するのに使用されるのと同様の方 法でこれをなすことができる。 最も低い方の２、３の次数で動作する場合、反射鏡の間隔は、短波長放射線の 平行ビームが反射鏡に入射する角度によって確定することができる。これは、所 定波長よりも大きいプローブ波長の最小半整数倍（ｍ_max）に対応する間隔に反 射鏡の位置をまず決めることによってなされる。この倍数は、ｍ_max−１の次数 が透過されると共に、プローブ放射線が反射鏡に対して垂直に入射する入射角度 によって唯一決められる。そして、このプローブ放射線の入射角度が所定の間隔 に対応する値になるよう減らされる。すなわち、この角度は下記式によって唯一 決められる。 ｃｏｓθ＝（ｍλ）／（２Ｌ） ここで、透過次数はｍ_max−１である。そして、反射鏡を通り抜けてビームが最 大の強度で透過されるまで反射鏡の間隔が減少される。 通常、低次では入射角度が反射鏡の間隔に影響されやすい。 例えば、最低次での操作が求められ、所望の波長が５．０６μｍの場合に、所望 の反射鏡の間隔は２．５３μｍである。上記式は２８．９°の０．６３２８μｍ 放射線に対応する入射角を決定する。この波長は分離幅の半整数倍であるから、 ｍ_max＝８に対応する０．６３２８μｍの放射線が垂直入射に向けて透過される 。 ４．７０μｍおよび４．５６μｍの放射線の最低次での透過に対して、対応す る入射角度はそれぞれ１９．５°および１３．７°である。０．６３２８μｍに おける一透過次数に対してのみ波及する入射角度の広い範囲が、対応する反射鏡 の間隔の正確な確定を可能にする。赤外線における高次での動作は、通常、入射 角度の範囲を小さくし、反射鏡の分離確定の精度を低めることになる。 以上実施例を用いて本発明を説明したが、特許請求の範囲で限定する本発明の 範囲を逸脱することなく、その他の変更や実行化をなし得ることは当業者にとっ て明らかである。したがって、本発明は前出の説明によって定義されるのではな く、以下に示す特許請求の範囲によって定義されるものである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年５月４日 【補正内容】 請求の範囲 １．ほぼ平行な面に設けられ、所望の波長に対して調節可能な低次の間隔を有 する二つの反射鏡を備え、二次元単色、かつ空間的に連続した対象の像を所望の 波長で像面に生成する調整可能な干渉計と、 像面に設置されて二次元像を記録する放射線検出器と、 所望の波長を含む予め定められた波長領域のうち少なくとも一つを前記検出器 に送ることのできるフィルタ装置と、 前記干渉計と前記検出器の間で放射線を収束すると共に、該放射線が単色で空 間的に連続した像を像面に形成するように、干渉計に入射する放射線の角度が二 つの反射鏡のほぼ平行な面の表面基準に対して少なくとも１．５度の視野角にな るよう限定するレンズ装置とからなることを特徴とする分光計。 ２．二つの反射鏡間の間隔を調節するチューナをさらに設けることにより、予 め定められた波長領域から所望の波長を実際に選択すべく干渉計を調整すること を特徴とする請求項１記載の分光計。 ３．前記検出器によって記録された像をその表示に先立って処理するプロセッ サモジュールをさらに設けることを特徴とする請求項２記載の分光計。 ４．前記放射線検出器が光電変換器であることを特徴とする請求項１記載の分 光計。 ５．前記放射線検出器が単一要素からなることを特徴とする請求項１記載の分 光計。 ６．前記放射線検出器が一列の検出器からなることを特徴と する請求項１記載の分光計。 ７．前記放射線検出器が二次元に配列された検出器からなり、単色で連続した 二次元像を記録することを特徴とする請求項１記載の分光計。 ８．前記チューナが少なくとも一つの圧電変換素子からなることを特徴とする 請求項２記載の分光計。 ９．前記フィルタ装置が少なくとも一つの次数選択型干渉フィルタからなるこ とを特徴とする請求項１記載の分光計。 １０．前記フィルタ装置が少なくとも一つのバンドパスフィルタからなること を特徴とする請求項１記載の分光計。 １１．前記フィルタ装置が調整可能なバンドパスフィルタであることを特徴と する請求項１０記載の分光計。 １２．前記調整可能なバンドパスフィルタが第二の調整可能な干渉計であるこ とを特徴とする請求項１１記載の分光計。 １３．前記レンズ装置がテレセントリックレンズの集合体であることを特徴と する請求項１記載の分光計。 １４．前記干渉計が赤外線領域の波長で動作することを特徴とする請求項１記 載の分光計。 １５．前記レンズ装置が少なくとも１．５度の視野角から干渉計に入射する放 射線を収束し、干渉計に関連する総合フィネス値が約５０であることを特徴とす る請求項１記載の分光計。 １６．二次元単色で空間的に連続した対象の像を所望の波長で生成する像生成 方法において、 ほぼ平行な面に設けられ所望の波長に対して調節可能な間隔を有する二つの反 射鏡を含む調整可能な干渉計を設ける工程と、 該干渉計によって像面に単色で空間的に連続した像を生成す る工程と、 フィルタ装置によって、所望の波長を含む予め定められた波長領域のうち少な くとも一つを像面に配置された放射線検出器に送る工程と、 レンズ装置によって干渉計から出力された放射線を収束する工程と、 レンズ装置によって、干渉計に入射する放射線の角度が二つの反射鏡のほぼ平 行な面の表面基準に対して少なくとも１．５度の視野角になるよう限定する工程 と、 放射線検出器によって、像面での放射によって形成された二次元単色で空間的 に連続した像を記録する工程とを有することを特徴とする像生成方法。 １７．二次元単色で空間的に連続した対象の像を所望の波長で形成する分光計 において、 ほぼ平行な面に設けられて連続的に調節可能であり、かつ約１０以下の次数で 所望の波長を透過すべく設定されるような間隔を有する二つの反射鏡を含む調整 可能な干渉計と、 該干渉計から出力される像放射を干渉計と検出器との間で収束すると共に、干 渉計に入射する放射線の角度が二つの反射鏡のほぼ平行な面の表面基準に対して 少なくとも１．５度の視野角になるよう限定する光学系と、 干渉の所望次数によって特徴づけられると共に所望の波長を含むような波長領 域のみを実質的に通過させるフィルタと、 前記光学系から出力される像放射を受けて、該像放射によってそこに形成され る二次元単色で空間的に連続した像を記録する放射線検出器とからなることを特 徴とする分光計。 １８．前記干渉計に関連する総合フィネス値が約５０以下であることを特徴と する請求項１７記載の分光計。 １９．二つの反射鏡間の間隔を調節して像のコントラストを高めると共に、予 め定められた波長領域から選択された所望の波長を実際に送るべく干渉計を調整 するチューナをさらに設けることを特徴とする請求項１７記載の分光計。 ２０．像のコントラストを高めるように像を処理するプロセッサモジュールを さらに設けることを特徴とする請求項１９記載の分光計。 ２１．ほぼ平行な面に設けられ所望の波長に対して調節可能な低次の間隔とを 有する二つの反射鏡を備え、二次元単色、かつ空間的に連続した対象の像を所望 の波長で像面に生成する調整可能な干渉計と、 像面に設置されて二次元像を記録する放射線検出器と、 所望の波長を含む予め定められた波長領域のうち少なくとも一つを前記検出器 に送ることのできるフィルタ装置と、 前記干渉計と前記検出器の間で放射線を収束すると共に、該放射線が単色で空 間的に連続した像を像面に形成するように、干渉計に入射する放射線の角度が二 つの反射鏡のほぼ平行な面の表面基準に対して少なくとも約１．０度の視野にな るよう限定するレンズ装置とからなることを特徴とする分光計。 ２２．二つの反射鏡間の間隔を調節するチューナをさらに設けることにより、 予め定められた波長領域から所望の波長を実際に選択すべく干渉計を調整するこ とを特徴とする請求項２１記載の分光計。 ２３．前記検出器によって記録された像をその表示に先立っ て処理するプロセッサモジュールをさらに設けることを特徴とする請求項２２記 載の分光計。 ２４．前記放射線検出器が光電変換器であることを特徴とする請求項２１記載 の分光計。 ２５．前記放射線検出器が単一要素からなることを特徴とする請求項２１記載 の分光計。 ２６．前記放射線検出器が一列の検出器からなることを特徴とする請求項２１ 記載の分光計。 ２７．前記放射線検出器が二次元に配列された検出器からなり、単色で連続し た二次元像を記録するごとを特徴とする請求項２１記載の分光計。 ２８．前記チューナが少なくとも一つの圧電変換素子からなることを特徴とす る請求項２２記載の分光計。 ２９．前記フィルタ装置が少なくとも一つの次数選択型干渉フィルタからなる ことを特徴とする請求項２１記載の分光計。 ３０．前記フィルタ装置が少なくとも一つのバンドパスフィルタからなること を特徴とする請求項２１記載の分光計。 ３１．前記フィルタ装置が調整可能なバンドパスフィルタであることを特徴と する請求項３０記載の分光計。 ３２．前記調整可能なバンドパスフィルタが第二の調整可能な干渉計であるこ とを特徴とする請求項３１記載の分光計。 ３３．前記レンズ装置がテレセントリックレンズの集合体であることを特徴と する請求項２１記載の分光計。 ３４．前記干渉計が赤外線領域の波長で動作することを特徴とする請求項２１ 記載の分光計。 ３５．前記レンズ装置が少なくとも１．１度の視野から干渉 計に入射する放射線を収束することを特徴とする請求項２１記載の分光計。 ３６．前記干渉計に関連する総合フィネス値が約５０であることを特徴とする 請求項３５記載の分光計。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ホルツクロー，カール ダブリュ. アメリカ合衆国 ニュー ハンプシャー 03826，イースト ハンプステッド，メリ ーフィールド レイン 34 (72)発明者 ディヴィス，スティーブン ジェー. アメリカ合衆国 ニュー ハンプシャー 03053，ロンドンデリー，ビアー メドウ ロード ナイン (72)発明者 グリーン，バイロン デイビッド アメリカ合衆国 マサチューセッツ 01867，リーディング，カーティス スト リート 55

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．調節可能な間隔を有しほぼ平行な面に設けられた二つの反射鏡を備え、単 色で連続した像を像面に生成する調整可能な干渉計と、 像面に設置されて像を記録する放射線検出器と、 予め定められた波長領域のうち少なくとも一つを前記検出器に送ることのでき るフィルタ装置と、 放射線を収束すると共に、干渉計に入射する放射線の角度が二つの反射鏡のほ ぼ平行な面に対してほぼ垂直になるよう限定するレンズ装置とからなることを特 徴とする分光計。 ２．二つの反射鏡間の間隔を調節するチューナをさらに設けることにより、予 め定められた波長領域から予め定められた単一波長を実際に選択すべく干渉計を 調整することを特徴とする請求項１記載の分光計。 ３．前記検出器によって記録された像をその表示に先立って処理するプロセッ サモジュールをさらに設けることを特徴とする請求項２記載の分光計。 ４．前記放射線検出器が光電変換器であることを特徴とする請求項１記載の分 光計。 ５．前記放射線検出器が単一要素からなることを特徴とする請求項１記載の分 光計。 ６．前記放射線検出器が直線的に並べられた検出器からなることを特徴とする 請求項１記載の分光計。 ７．前記放射線検出器が二次元に配列された検出器からなり、単色で連続した 二次元像を記録することを特徴とする請求項１ 記載の分光計。 ８．前記チューナが少なくとも一つの圧電変換素子からなることを特徴とする 請求項２記載の分光計。 ９．前記フィルタ装置が少なくとも一つの次数選択型干渉フィルタからなるこ とを特徴とする請求項１記載の分光計。 １０．前記フィルタ装置が少なくとも一つのバンドパスフィルタからなること を特徴とする請求項１記載の分光計。 １１．前記フィルタ装置が調整可能なバンドパスフィルタであることを特徴と する請求項１０記載の分光計。 １２．前記調整可能なバンドパスフィルタが第二の調整可能な干渉計であるこ とを特徴とする請求項１１記載の分光計。 １３．前記レンズ装置がテレセントリックレンズの集合体であることを特徴と する請求項１記載の分光計。 １４．前記干渉計が赤外線領域の波長で動作することを特徴とする請求項１記 載の分光計。 １５．前記角度が約０．１ラジアン以下であり、干渉計に関連する総合フィネ ス値が約５０であることを特徴とする請求項１記載の分光計。 １６．間隔が調節可能なほぼ平行な面に設けられた二つの反射鏡を含む調整可 能な干渉計を設ける工程と、 該干渉計によって像面に単色で連続した像を生成する工程と、 フィルタ装置によって、所定波長領域のうち少なくとも一つを像面に配置され た放射線検出器に送る工程と、 レンズ装置によって干渉計から出力された放射線を収束する工程と、 レンズ装置によって、干渉計に入射する放射線の角度が二つ の反射鏡の平行な面とほぼ垂直になるように限定する工程と、 放射線検出器によって像を記録する工程とを有し、単色で連続した像を生成す ることを特徴とする像生成方法。 １７．二次元の単色で連続した像を形成する分光計において、 ほぼ平行な面を有すると共に、その間に設けられて連続的に調節可能であり、 かつ所定波長の約５倍以下に設定される間隔を有するような二つの反射鏡を含む 調整可能な干渉計と、 該干渉計から出力される放射線を収束すると共に、干渉計に入射する放射線の 角度が二つの反射鏡の平行な面とほぼ垂直になるように限定する光学系と、 所定波長のみを実質的に通過させるフィルタと、 前記光学系から出力される放射線を受けて単色で連続した二次元像を記録する 放射線検出器とからなることを特徴とする分光計。 １８．前記角度が約０．１ラジアンであり、前記干渉計に関連する総合フィネ ス値が約５０であることを特徴とする請求項１７記載の分光計。 １９．二つの反射鏡間の間隔を調節して像のコントラストを高めると共に、予 め定められた波長領域から選択された予め定められた単一波長を実際に送るべく 干渉計を調整するチューナをさらに設けることを特徴とする請求項１７記載の分 光計。 ２０．像のコントラストを高めるように像を処理するプロセッサモジュールを さらに設けることを特徴とする請求項１９記載の分光計。