KR20150045523A - 분광 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 분광 측정 장치는 피측정물의 측정 영역 내에 위치하는 복수의 측정점으로부터 각각 발사된 측정광속을 제1 측정광속 및 제2 측정광속으로 분할하는 분할 광학계와, 제1 측정광속 및 제2 측정광속을 간섭시키는 결상광학계와, 제1 측정광속 및 제2 측정광속의 사이에 연속적인 광로 길이차 분포를 주는 광로 길이차 부여 수단과, 광로 길이의 연속적인 분포에 상응하는 간섭광의 강도 분포를 검출하는 복수의 픽셀을 포함하는 검출부와, 검출부에서 검출되는 간섭광의 광강도 분포에 기초하여, 피측정물의 측정점의 인터페로그램을 구하고, 이 인터페로그램을 푸리에 변환함으로써 스펙트럼을 취득하는 처리부와, 피측정물과 분할 광학계의 사이에 배치된, 그 분할 광학계와 공통의 공역면을 가지는 공역면 결상광학계와, 공역면에 배치되어 복수의 측정점으로부터 발사된 측정광속에 공간적인 주기 변조를 주는 주기성 부여 수단을 구비한다.

Description

분광 측정 장치{SPECTROSCOPIC MEASUREMENT DEVICE}
본 발명은 분광 측정 장치에 관한 것으로, 특히, 혈당이나 혈중 콜레스테롤 등의 생체 성분을 비침습(非侵襲)으로 측정할 수 있는 분광 측정 장치에 관한 것이다.
당뇨병이나 고지혈증 등, 다양한 병에 있어서, 혈액에 포함되는 글루코오스(혈당)나 콜레스테롤 등의 생체 성분의 양의 관리는 그 예방 및 치료를 위해서 중요하다. 그렇지만, 혈액 중의 생체 성분의 양을 측정하기 위해서는, 통상, 미량이라도 혈액을 채취하지 않으면 안 되어, 고통을 수반한다. 또, 채혈 부위의 소독이나 소모품의 처리 등의 번거로운 작업이 필요하기 때문에, 예를 들면 예방 목적으로 생체 성분의 양을 측정하기 위한 채혈을 일상적으로 행하는 것은 경원(敬遠)된다.
이것에 대해서, 혈액을 채취하지 않고 생체 성분의 양을 측정하는 비침습의 측정 장치가 제안되어 있다(특허 문헌 1 참조). 이 측정 장치에서는, 생체의 피검 부위에 광을 조사하고, 그것에 의해 그 피검 부위의 내부의 생체 성분으로부터 발사되는 광(물체광)의 분광 특성으로부터 생체 성분을 구한다. 구체적으로는, 생체 성분을 광학적으로 구성하는 각 휘점(輝点)으로부터 생기는 투과광이나 확산·산란광 등의 물체광을, 대물렌즈를 통해서 위상 시프터인 고정 미러부와 가동 미러부로 가이드하여, 이들 2개의 미러부로부터 반사되는 물체광속을 결상면(結像面)에서 간섭시킨다. 가동 미러부는 피에조 소자 등에 의해 이동되게 되어 있고, 그 가동 미러부의 이동량에 따른 위상차가 고정 미러부에서 반사되는 물체광속과 가동 미러부로부터 반사되는 물체광속의 사이에서 생기고, 그것에 따라 양 광속에 의한 간섭광의 강도가 변화하여, 이른바 인터페로그램(interferogram)을 형성한다. 이 인터페로그램을 푸리에 변환함으로써 물체광의 분광 특성(스펙트럼)을 취득한다.
특허 문헌 1: 일본국 특개 2008-309707호 공보
그런데, 상기한 측정 장치를 이용하여 생체 성분의 양을 측정하는 경우, 다음과 같은 문제가 있었다.
우선, 제1 문제는, 상기 측정 장치는 고정 미러부 및 가동 미러부의 2개의 미러부의 설치 각도에 높은 정밀도가 요구된다는 것이다. 그 측정 장치에서는, 2개의 미러부에서 반사된 물체광속을 결상면에서 간섭시키고, 그 간섭광의 강도 변화에 기초하여 분광 특성을 취득한다. 2개의 미러부의 반사면의 각도에 의해서 각 반사면에서 반사된 물체광속(物體光束)의 간섭면에서의 결상 위치가 정해지기 때문에, 그 물체광을 소정의 위치에서 올바르게 결상하여 간섭시키기 위해서는, 2개의 미러부의 반사면의 설치 각도를 정밀도 좋게 설정할 필요가 있다. 또, 장치의 조립시에는 2개의 미러부의 반사면의 각도가 올바르게 설정되어 있었다고 하더라도, 온도·습도 등의 주위 환경의 변화 등의 외란, 가동 미러부의 이동 오차 등에 의해서 2개의 미러부의 반사면의 상대적인 각도가 변화하는 일이 있다. 이러한 경우에는, 소정의 결상 위치에 있어서 2개의 미러부에서 반사된 물체광속의 간섭 현상이 일어나지 않아, 물체광의 분광 특성을 취득할 수 없다.
제2 문제는, 결상면에서의 간섭광의 광량 분포가 피검 부위의 텍스처(texture)(표면 상황)에 의한 회절각의 차이 등의 영향을 받는 것이다. 즉, 생체 성분의 양의 농도 분포에 의존하는 흡광도 분포뿐만이 아니라, 피검 부위의 굴절률 분포 등이나 물체광이 통과하는 위치의 광학적인 텍스처의 차이에 의해 결상면에서의 물체광의 광량 분포가 달라 버리기 때문에, 생체 성분의 양의 농도 분포를 정확하게 측정할 수 없다.
또, 공간적으로 코히런트(coherent)한 광의 경우, 텍스처가 거의 없는 시료로부터는 고차 회절광을 생기게 하는 일 없이, 0차 광만으로 된다. 예를 들면 켈러(Keller) 조명의 경우, 0차 광은 평행 광속으로서 대물렌즈에 도달하여, 광학적 푸리에 변환면에서 집광되어 버린다. 즉, 2개의 미러에 의해 파면(波面)을 분할하지 못하여, 분광 특성을 취득할 수 없다.
본 발명이 해결하려고 하는 과제는, 장치로의 외란이나 내부의 기계적 오차 등의 영향을 작게 억제할 수 있는 분광 측정 장치를 제공하는 것이다. 또, 본 발명이 해결하려고 하는 과제는, 피검 부위의 주변에 광학적 교란 요소가 존재하는 경우, 또 반대로 공간적 변화가 적은(공간 주파수가 낮은) 경우, 모두 그 피검 부위의 분광 특성을 올바르게 취득할 수 있는 분광 측정 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 본 발명의 제1 양태에 따른 분광 측정 장치는,
a) 피측정물의 측정 영역 내에 위치하는 복수의 측정점으로부터 각각 발사된 측정광속을 제1 측정광속 및 제2 측정광속으로 분할하는 분할 광학계와,
b) 상기 제1 측정광속 및 상기 제2 측정광속을 간섭시키는 결상광학계와,
c) 상기 제1 측정광속 및 상기 제2 측정광속의 사이에 연속적인 광로 길이차 분포를 주는 광로 길이차 부여 수단과,
d) 상기 광로 길이의 상기 연속적인 분포에 상응하는 상기 간섭광의 강도 분포를 검출하는 복수의 픽셀을 포함하는 검출부와,
e) 상기 검출부에서 검출되는 상기 간섭광의 광강도 분포에 기초하여, 상기 피측정물의 측정점의 인터페로그램을 구하고, 이 인터페로그램을 푸리에 변환함으로써 스펙트럼을 취득하는 처리부와,
f) 상기 피측정물과 상기 분할 광학계의 사이에 배치된, 그 분할 광학계와 공통의 공역면(共役面)을 가지는 공역면 결상광학계와,
g) 상기 공역면에 배치되어, 상기 복수의 측정점으로부터 발사된 상기 측정광속에 공간적인 주기 변조(spatially periodic modulation)를 주는 주기성 부여 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제1 양태에 따른 분광 측정 장치는,
a) 고정 반사부, 및 상기 고정 반사부 옆에 배열되고 광축 방향으로 이동 가능한 가동 반사부와,
b) 피측정물의 측정 영역 내에 위치하는 복수의 측정점으로부터 각각 발사된 측정광속을 상기 고정 반사부와 상기 가동 반사부에 입사시키는 입사광학계와,
c) 상기 고정 반사부에 의해서 반사된 측정광속과 상기 가동 반사부에 의해서 반사된 측정광속을 동일점으로 가이드하여 양 측정광속의 간섭광을 형성하는 결상광학계와,
d) 상기 복수의 측정점 각각으로부터 발사된 상기 측정광으로부터 각각 생성되는 상기 간섭광의 강도를 검출하는 복수의 픽셀을 포함하는 광검출부,
e) 상기 가동 반사부를 이동시킴으로써 상기 간섭광 검출부에서 검출되는 상기 간섭광의 강도 변화에 기초하여 상기 양 측정광속의 인터페로그램을 구하는 처리부와,
f) 상기 피측정물과 상기 입사광학계의 사이에 배치된, 그 입사광학계와 공통의 공역면을 가지는 공역면 결상광학계와,
g) 상기 공역면에 배치되어, 상기 복수의 측정점으로부터 발사된 상기 측정광속에 대해 공간적인 주기 변조를 주는 주기성 부여 수단을 구비하는 구성을 채용할 수도 있다.
본 발명의 제1 양태의 분광 측정 장치에서는, 측정점(물체면)과 공역인 면상(面上)에 주기성 부여 수단을 배치하고, 거기에서 공간적인 주기 변조가 부여된 광속에 의해 간섭광을 얻도록 했다. 그 때문에, 텍스처가 거의 없는 시료로부터로도 고차 회절광을 생기게 할 수 있어, 간섭광을 얻을 수 있다. 또, 공역면에 형성되는 실상(實像)에 일정한 공간적 주기성을 중첩시킬 수 있기 때문에, 푸리에 변환면상에서의 광량 분포에 미치는 피측정물의 측정점의 텍스처의 영향을 없앨 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 본 발명의 제2 양태에 따른 분광 측정 장치는,
a) 입사면과 출사면이 평행한 제1 투과부와, 상기 제1 투과부 옆에 배치되고, 입사면 및 출사면 중 어느 한 쪽이 상기 제1 투과부의 입사면 또는 출사면과 동일 면상에 있고, 입사면 및 출사면 중 한쪽에 대해서 다른 쪽이 경사지는 쐐기형의 제2 투과부로 이루어지는 투과형의 광학 부재와,
b) 피측정물의 측정 영역 내에 위치하는 복수의 측정점으로부터 각각 발사된 측정광속을 평행 광선화하여 상기 제1 투과부 및 상기 제2 투과부에 입사시키는 대물렌즈와,
c) 상기 제1 투과부를 투과한 제1 측정광속과, 상기 제2 투과부를 투과한 제2 측정광속이 입사되는, 상기 제1 투과부와 상기 제2 투과부의 경계면과 상기 제1 투과부의 입사면과의 교선(交線)에 평행한 축을 가지는 실린드리칼 렌즈와,
d) 상기 실린드리칼 렌즈에 입사된 상기 제1 측정광속과 상기 제2 측정광속의 간섭광의 강도 분포를 검출하는 복수의 픽셀을 포함하는 검출부와,
e) 상기 검출부에서 검출되는 상기 간섭광의 강도 분포에 기초하여 상기 피측정물의 측정점의 인터페로그램을 구하고, 이 인터페로그램을 푸리에 변환함으로써 스펙트럼을 취득하는 처리부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 양태에 따른 분광 측정 장치에 있어서는, 대물렌즈에 입사된 측정광속의 일부는 제1 투과부에 입사되어, 제1 측정광속으로서 실린드리칼 렌즈에 입사된다. 또, 대물렌즈에 입사된 측정광속의 나머지는 제2 투과부에 입사되어, 제2 측정광속으로서 실린드리칼 렌즈에 입사된다. 제2 투과부가 쐐기형의 광학 부재로 이루어지기 때문에, 제1 및 제2 측정광속은 위상차를 가지고 실린드리칼 렌즈에 입사되어, 그 실린드리칼 렌즈의 결상면에서 간섭광을 형성한다. 이 간섭광의 강도 분포로부터 피측정물의 측정점의 인터페로그램이 구해지기 때문에, 이 인터페로그램을 푸리에 변환함으로써 측정점의 스펙트럼을 취득할 수 있다.
상기 제2 양태에 따른 분광 측정 장치에서는, 상기 대물렌즈, 상기 광학 부재, 상기 실린드리칼 렌즈, 상기 검출부를 일렬로 늘어놓아 배치할 수 있다. 따라서 이들을 하나의 통 모양 케이스에 수용함으로써, 컴팩트하면서 또한 외란에 강한 분광 측정 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 제1 양태의 분광 측정 장치에서는, 측정점(물체면)과 공역인 면상에 주기성 부여 수단을 배치하고, 거기에서 공간적인 주기 변화가 부여된 광속에 의해 간섭광을 얻도록 했다. 그 때문에, 텍스처가 거의 없는 시료로부터로도 고차 회절광을 생기게 할 수 있어, 간섭광을 얻을 수 있다. 또, 공역면에 형성되는 실상에 일정한 공간적 주기성을 중첩시킬 수 있기 때문에, 푸리에 변환면상에서의 광량 분포에 미치는 피측정물의 측정점의 텍스처의 영향을 없앨 수 있다.
본 발명의 제2 양태의 분광 측정 장치에서는, 제1 투과부와 제2 투과부로 이루어지는 투과형의 광학 부재에 의해 피측정물의 측정점으로부터 발사된 측정광속을 2개로 분할함과 아울러 이들 2개의 측정광속의 사이에 연속적인 광로 길이차를 부여한다. 따라서 가동 미러부를 이동시킴으로써 광로 길이차를 부여하고 있던 종래의 측정 장치와 달리, 제1 투과부와 제2 투과부의 설치 각도의 설정이 용이하고, 제1 측정광속과 제2 측정광속의 간섭광을 용이하게 얻을 수 있다. 또, 2개의 반사면에서 측정광속을 반사시킴으로써 그 측정광속을 2 분할하는 구성에서는, 반사면의 기울기가 변화하면 반사광속의 방향도 변화하기 때문에, 외란의 영향을 받기 쉽다. 한편, 본 발명과 같이 측정광속을 2개의 투과부에 투과시킴으로써 그 측정광속을 2 분할하는 구성에서는, 투과부의 입사면이나 출사면의 기울기가 변화하더라도, 입사광속의 방향이 변하지 않으면 출사 광속의 방향도 변화하지 않는다. 따라서 외란의 영향을 작게 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 분광 측정 장치의 외관 사시도이다.
도 2는 분광 측정 장치의 개략적인 측면도 (a), 상면도 (b), 내부 케이스를 회전시킴으로써 얻어지는 간섭광의 개념도 (c), (b)의 화살표 A측에서 본 투과형 위상 시프터의 사시도 (d)이다.
도 3은 제1 측정광속과 제2 측정광속의 광로의 설명도이다.
도 4는 제2 투과부의 입사면이 경사져 있음으로써 생기는 파장 분산의 설명도로서, 2차원 어레이 디바이스의 수광면에 도달하는 제2 측정광속을 모식적으로 나타내는 도면 (a), 인터페로그램 (b) 및 분광 특성 (c)이다.
도 5는 투과형 위상 시프터의 설치 각도의 변화에 의한 측정광속의 광로의 변화를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 실시예에 있어서 관찰되는 2차원 어레이 디바이스의 수광면의 화상 (a), 종래 장치에 있어서 관찰되는 2차원 어레이 디바이스의 수광면의 화상 (b)이다.
도 7은 파장 532nm의 레이저를 대물렌즈에 입사시킨 결과, 얻어진 인터페로그램 (a) 및 분광 상대 강도 (b)이다.
도 8은 2차원 어레이 디바이스의 수광면에 형성된 간섭상이다.
도 9는 취득되는 간섭 무늬의 설명도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 분광 측정 장치의 외관 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 분광 측정 장치의 개략적인 구성도이다.
도 12는 제3 실시예의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 분광 측정 장치의 개략적인 구성도이다.
도 14는 프라운 호퍼(Fraunhofer) 회절의 설명도이다.
도 15는 공역면에 슬릿과 위상형(位相型) 회절 격자를 설치하고, 광원으로 레이저광을 이용한, 라인 분광 이미징의 관찰 화상이다.
도 16은 모든 행의 수평 방향의 인터페로그램을 푸리에 변환하여 결상 라인상의 분광 특성을 취득한 3차원 그래프이다.
도 17은 공역면에 슬릿과 위상형 회절 격자를 설치하고, 광원으로 백색광(메탈핼라이드 램프(metal-halide lamp))을 이용하여 라인 분광 이미징을 행한 관찰 화상이다.
도 18은 모든 결상 라인상의 화소에 있어서 수평 방향의 인터페로그램으로부터, 푸리에 변환에 의해 얻은 분광 상대 강도 분포의 3차원 그래프이다.
도 19는 위상형 회절 격자를 이용한 경우의 간섭 강도의 선명도에 대해 설명하는 도면이다.
도 20은 진폭형(振幅型) 회절 격자를 이용한 경우의 간섭 강도의 선명도에 대해 설명하는 도면이다.
도 21은 본 발명의 제5 실시예에 따른 분광 측정 장치의 개략적인 구성도와, 제5 실시예의 구성에 의해 얻어진 측정 결과를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 분광 측정 장치의 외관 사시도를 나타내고 있다. 이 분광 측정 장치는 원통형의 케이스(11)와, 이 내부에 일렬로 늘어놓아 수용된 대물렌즈(12), 투과형 위상 시프터(13), 결상 렌즈인 실린드리칼 렌즈(14), 2차원 CCD 카메라 등의 2차원 어레이 디바이스(15)(본 발명의 검출부에 상당)로 구성되어 있다. 케이스(11)의 대물렌즈(12)측의 단부(端部)에는 창부(111)가 형성되어 있다. 피측정물 S(도 2 참조)의 측정점으로부터 발사된 측정광은 이 창부(111)를 통해 케이스(11) 내에 받아들여져, 대물렌즈(12)에 의해서 투과형 위상 시프터(13)에 입사된다.
투과형 위상 시프터(13)와 실린드리칼 렌즈(14)는, 케이스(11) 내에 회동 가능하게 장착된 원통형의 내부 케이스(16) 내에 고정되어 있다. 이 내부 케이스(16)는 초음파 모터나 솔레노이드 등의 구동부(141)에 의해 회전되도록 되어 있고, 그 내부 케이스(16)의 회전에 의해 투과형 위상 시프터(13)와 실린드리칼 렌즈(14)는 일체적으로 회전하도록 되어 있다.
2차원 어레이 디바이스(15)는 예를 들면 2차원 CCD 카메라로 이루어지고, 실린드리칼 렌즈(14)의 결상면에 2차원 어레이 디바이스(15)의 수광면이 위치하도록 구성되어 있다. 2차원 어레이 디바이스(15)의 검출 신호는 처리부(151)에 입력되도록 되어 있다. 처리부(151)는 2차원 어레이 디바이스(15)로부터의 검출 신호로부터 인터페로그램을 구한다. 이 인터페로그램은 연산 처리부(152)에 의해서 수학적으로 푸리에 변환되고, 그 결과, 측정광의 파장마다의 상대 강도인 분광 특성(스펙트럼)이 얻어진다.
투과형 위상 시프터(13)는 반원(半圓) 모양의 투과형 광학 부재인 제1 투과부(131)와, 반원 모양의 투과형 광학 부재인 제2 투과부(132)로 이루어지고, 전체적으로 거의 원기둥 모양의 구성을 가지고 있다. 제1 투과부(131)는 입사면 및 출사면이 평행하고 두께가 일정한 광학 부재로 이루어진다. 한편, 제2 투과부(132)는 제1 투과부(131)의 입사면에 대해서 경사진 입사면과, 제1 투과부(131)의 출사면과 동일 면상에 있는 출사면을 가지는 쐐기형의 광학 부재로 이루어진다. 본 실시예에서는, 제2 투과부(132)의 입사면은 제1 투과부(131)와 제2 투과부(132)의 경계면에 있어서의 제2 투과부(132)의 두께가 한쪽 측에서 다른 쪽 측을 향해서 서서히 작아지도록 경사져 있다.
제2 투과부(132)의 입사면의 경사 각도는, 파수(波數) 분해능(分解能)에 의해 정해지는 위상 시프트량과, 2차원 어레이 디바이스(15)의 화소마다의 샘플링 간격에 의해 정해지지만, 다소 어긋나도 문제는 없다.
또한, 제1 투과부(131)와 제2 투과부(132)는 각각 다른 광학 부재로 구성해도 좋고, 원반(圓盤) 모양의 광학 부재의 상반부를 가공하여 입사면이 경사진 제2 투과부(132)로 해도 좋다. 또, 상기 분광 측정 장치에서는 투과형 위상 시프터(13)와 실린드리칼 렌즈(14)만을 회전시키는 구성으로 했지만, 대물렌즈(12) 및/또는 2차원 어레이 디바이스(15)도 투과형 위상 시프터(13) 및 실린드리칼 렌즈(14)와 일체로 회전하는 구성으로 해도 좋다.
상기 측정 장치의 광학적 작용에 대해 도 2~도 4를 참조하여 설명한다.
피측정물 S의 1 측정점으로부터 발사된 측정광속 LS는, 대물렌즈(12)에 의해 평행 광선화되어, 투과형 위상 시프터(13)의 제1 투과부(131) 및 제2 투과부(132)에 입사된다. 그리고 제1 투과부(131) 및 제2 투과부(132)를 투과한 측정광속은 각각 제1 측정광속 및 제2 측정광속으로서 실린드리칼 렌즈(14)에 입사된다. 이때, 제1 투과부(131)의 입사면과 출사면은 평행이기 때문에, 실린드리칼 렌즈(14)에 입사된 제1 측정광속 LS1은, 2차원 어레이 디바이스(15)의 수광면에 위상이 고른 상태로 동일 직선상에 집광된다. 한편, 제2 투과부(132)는 출사면에 대해서 입사면이 경사져 있기 때문에, 제2 측정광속 LS2는 그 파면이 그 입사면을 따라서 경사진 상태로 실린드리칼 렌즈(14)에 입사되고, 마찬가지로, 2차원 어레이 디바이스(15)의 수광면에 있어서도 파면이 경사진 상태로 동일 직선상에 집광된다.
이 때문에, 제1 측정광속과 제2 측정광속의 간섭 영역에서는, 양 광속간의 광로 길이차가 서서히 변화하게 된다. 피측정물 S의 직선 모양의 측정 영역(도 3 참조) 내의 각 측정점으로부터 발사되는 측정광속에는 여러가지 파장의 광이 포함되기 때문에, 간섭 영역의 제1 측정광속과 제2 측정광속의 사이의 광로 길이차가 연속적으로 변화함으로써, 도 4 (b)에 나타내는 것과 같은 인터페로그램이라고 불리는 간섭광 강도 분포의 파형이 얻어진다.
도 4 (b)에 있어서, 세로축은 위상 시프트량을, 가로축은 간섭광의 강도를 나타낸다. 위상 시프트량은 제2 투과부(132)의 경사 각도나 2차원 어레이 디바이스(15)의 화소 사이즈, 실린드리칼 렌즈(14)의 초점 거리 등으로부터 구해진다. 연산 처리부(152)는 이 인터페로그램을 푸리에 변환함으로써, 피측정물 S의 각 측정점으로부터 발사된 측정광의 파장마다의 상대 강도인 분광 특성(스펙트럼)을 얻는다(도 4 (c) 참조). 또, 내부 케이스(16)를 소정 각도 회전시킴으로써, 그것에 따라서 피측정물 S의 측정 영역이 회전한다. 따라서 소정 각도씩 360도 회전시킴으로써, 피측정물 S 전체의 이차원 분광 측정이 가능해진다(도 2의 (c) 참조).
여기서, 제2 투과부(132)의 입사면에 입사된 측정광속(제2 측정광속)의 굴절각은 파장마다 다르기 때문에, 제2 투과부(132)로부터 출사되는 제2 측정광속은 분산에 의해 집광 위치가 시트프된다. 그러나 이 분산에 의한 시프트량은 인터페로그램의 푸리에 변환 후에 위상항(位相項)이 되어, 진폭항(振幅項)에는 영향을 주지 않는다. 따라서 푸리에 변환에 의해 취득되는 분광 특성에는 영향을 미치지 않는다. 실제, 측정 파장 대역이 900~1700nm, 초점 거리 f가 5mm, 2차원 어레이 디바이스(15)의 화소 사이즈가 30㎛일 때의 분산에 의한 시프트량을 계산하면 3.7㎛이여서, 2차원 어레이 디바이스(15)의 화소 사이즈보다도 충분히 작았다. 이 점으로부터도 분산에 의한 영향은 작다는 것을 알 수 있다.
또, 도 5에 나타내는 것처럼, 투과형 위상 시프터(13)의 경우는 제1 투과부(131) 또는 제2 투과부(132)의 설치 각도가 변화하더라도, 제1 측정광속 또는 제2 측정광속의 광로는 평행이동할 뿐이다(도 5에 화살표로 나타냄). 따라서 제1 측정광속과 제2 측정광속은 소정의 영역에 집광되어, 고선명도의 간섭상을 형성하기 때문에, 제1 투과부(131) 및 제2 투과부(132)의 설정 정밀도가 요구되지 않는다. 이것에 대해서, 종래의 분광 측정 장치에서는 반사면의 기울기가 변화하면 반사광, 즉 제1 측정광속 또는 제2 측정광속의 방향이 변화하여, 간섭하지 않는 경우가 있다. 참고로서, 본 실시예의 분광 측정 장치에 있어서의 2차원 어레이 디바이스(15)의 수광면의 화상을 도 6 (a)에, 반사형 위상 시프터를 이용하여 구성된 종래의 분광 측정 장치에 있어서의 2차원 어레이 디바이스의 수광면의 화상을 도 6 (b)에 나타낸다. 종래 장치에서는 제1 측정광속과 제2 측정광속이 간섭하고 있지 않다.
다음으로, 본 실시예에 따른 분광 측정 장치의 정밀도 평가를 행하기 위해서 행한 실험 결과를 도 7 및 도 8에 나타낸다. 이 실험에서는, 측정광으로서 파장 532nm의 레이저(광원으로서 COHERENT사의 그린 레이저(VerdiG5) 사용)를 핀홀(직경 5㎛)을 통과하여 대물렌즈(12)에 입사시켜 인터페로그램(도 7(a))을 취득함과 아울러 이 인터페로그램을 푸리에 변환하여 분광 상대 강도(도 7(b))를 구했다. 이 실험에 이용한 제2 투과부(132)의 입사면의 제1 투과부(131)의 입사면에 대한 기울기(상대 각도)는 1.0(deg.)이다.
도 7 (b)에 나타내는 것처럼, 인터페로그램으로부터 얻어진 스펙트럼은 파장 532nm에 피크를 가지는 날카로운 휘선 스펙트럼인 것으로부터, 본 실시예의 분광 측정 장치를 이용함으로써 측정광의 분광 특성을 정밀도 좋게 취득할 수 있다는 것을 알 수 있다.
또, 도 8에 본 실험으로 얻어진 2차원 어레이 디바이스(15)의 수광면의 간섭상을 나타낸다. 이 간섭상의 중앙 부분을 확대하면 지그재그(zigzag) 격자 무늬를 가지고 있다는 것을 알았다. 일반적으로, 위상차를 가지는 2개의 광이 간섭했을 경우, 간섭 무늬가 형성되지만, 본 실시예에서는 지그재그 격자 무늬가 형성되었다. 그 이유를 이하에 설명한다.
도 9의 윗 도면에 나타내는 것처럼, 2차원 어레이 디바이스상의 수직축을 집광축, 수평축을 간섭축이라고 하면, 실린드리칼 렌즈의 집광 한계에 의해, 집광축방향에는 밝기의 분포가 생긴다. 이 분포는 시간적인 위상 시프트량에 따라서 비대칭으로 변화한다. 본 실시예에서는, 투과형 위상 시프터에 의해서 공간적으로 위상차를 주고 있기 때문에, 예를 들면 도 9의 왼쪽 아래에 나타내는 그래프 중의 곡선 L1의 경우는 집광축의 윗 방향이 밝고, 곡선 L2의 경우는 집광축의 아래 방향이 밝아진다. 그 때문에, 도 9의 오른쪽 아래에 나타내는 간섭 무늬와 같이, 간섭축 방향으로 교호(交互)로 밝고 어둡게 될 뿐만 아니라, 집광축 방향으로 교호로 명케이스 내(明暗)을 반복하게 된다. 또한, 여기에서는, 설명을 간단하게 하기 위해서 간섭 무늬를 흑백으로 2가적으로 묘화하고 있고, 이 명케이스 내은, 위상이 π 어긋나서 나타나는 것으로 하고 있다.
실시예 2
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 분광 측정 장치를 나타내고 있다. 이 분광 측정 장치는 대물렌즈(12)가 케이스(11) 내를 화살표 B로 나타내는 방향으로 이동 가능하게 그 케이스(11) 내에 장착되어 있다는 점이 제1 실시예와 다르다. 이와 같이 대물렌즈(12)를 화살표 B방향으로 이행시킴으로써 합초면(合焦面)(합초 위치를 포함하는 면)을 이동시킬 수 있다. 따라서 투과형 위상 시프터(13) 및 실린드리칼 렌즈(14)를 회전시킴과 아울러 대물렌즈(12)를 이동시킴으로써 삼차원 분광 측정이 가능해진다. 이것은, 간섭 강도 변화인 인터페로그램이, 합초면으로부터의 결상에 기여하는 물체광에 의해서만 생성되기 때문에, 합초면 내에 측정면 깊이를 한정할 수 있는 특징에 의한다.
실시예 3
본 발명의 제3 실시예에 따른 분광 측정 장치에 대해 도 11을 참조하여 설명한다. 이 분광 측정 장치는, 대물렌즈(12)의 전단에 릴레이 렌즈(21)를 배치함과 아울러 그 릴레이 렌즈(21)와 대물렌즈(12)의 공역면에 위상형 회절 격자(22)를 배치한 점에 특징을 가진다. 상기 릴레이 렌즈(21)는 본 발명의 공역면 결상광학계를 구성한다. 또, 이 분광 측정 장치에서는, 위상형 회절 격자(22), 대물렌즈(12), 투과형 위상 시프터(13), 실린드리칼 렌즈(14)가 내부 케이스(16)에 수용되어 있다.
위상형 회절 격자(22)는 예를 들면 톱니 모양의 격자면을 가지는 투과형의 회절 격자이며, 그 위상형 회절 격자(22)를 투과하는 광에 주기적인 위상차를 준다. 즉, 위상형 회절 격자(22)가 본 발명에 있어서의 주기성 부여 수단으로서 기능한다.
다음으로 본 실시예의 효과에 대해 도 12를 참조하여 설명한다. 도 12의 위에 위상형 회절 격자를 이용하지 않는 경우의 인터페로그램을 나타낸다. 왼쪽 도면이 텍스처가 있는 영역의 인터페로그램이다. 진폭 강도가 큰 인터페로그램이 관측되고 있어, 간섭이 생겨 있는 것을 알 수 있다. 한편, 오른쪽 도면이 텍스처가 없는 영역의 인터페로그램이다. 진폭이 거의 관측되지 않고, 간섭이 생기지 않은 것을 알 수 있다.
도 12의 아래에 위상형 회절 격자를 이용한 경우의 인터페로그램을 나타낸다. 왼쪽 도면이 텍스처가 있는 영역의 인터페로그램이다. 진폭 강도가 큰 인터페로그램이 관측되고 있어, 간섭이 생겨 있는 것을 알 수 있다. 한편, 오른쪽 도면이 텍스처가 없는 영역의 인터페로그램이다. 이 경우도 진폭 강도가 큰 인터페로그램이 관측되고 있어, 간섭이 생겨 있는 것을 알 수 있다. 이와 같이 본 실시예에 의하면, 텍스처가 없는 영역에 있어서도 텍스처가 있는 영역과 거의 동등의 간섭이 얻어진다.
또한, 본 실시예에서는, 위상형 회절 격자를 이용했지만, 공간적으로 인코히렌트한 광에 주기적인 강도 분포를 주는 경우에는 슬릿, 즉 진폭형 회절 격자를 이용할 수 있다. 이 경우, 슬릿의 개구(開口)폭은 대물렌즈의 집광 한계 2d(d=0.61λ/NA, λ는 광의 파장, NA는 개구수를 나타냄)로 한다.
실시예 4
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 분광 측정 장치의 개략 구성을 나타내고 있다. 이 분광 측정 장치는 공역면 결상광학계와, 측정광학계로 구성되어 있다. 측정광학계는 대물렌즈(31), 반사형 위상 시프터(32), 결상 렌즈(33), 검출부(34)로 구성되어 있다. 검출부(34)는 예를 들면 CCD 카메라로 구성되어 있다.
반사형 위상 시프터(32)는 가동 미러부(321)와, 고정 미러부(322)와, 가동 미러부(321)를 이동시키는 구동 기구(323)를 구비하여 구성되어 있다. 가동 미러부(321) 및 고정 미러부(322)의 표면(반사면)은 광학적으로 평탄하면서 또한 본 장치가 측정 대상으로 하는 광의 파장 대역을 반사 가능한 광학 경면(鏡面)으로 되어 있다. 본 실시예에서는, 반사형 위상 시프터(32)가 광로 길이차 부여 수단에 상당한다.
공역면 결상광학계는, 대물렌즈(31)와 피측정물의 사이에 위치하도록 그 대물렌즈(31)의 전단에 배치된 결상 렌즈(35) 및 이 결상 렌즈(35)의 전단에 배치된 대물렌즈(36)로 구성되어 있다. 이들 공역면 결상광학계와 상기 대물렌즈(31)는 공통의 공역면을 가지고 있고, 이 공통의 공역면에는 위상형 회절 격자(37)가 배치되어 있다.
상술한 것처럼, 위상형 회절 격자(37)는 통과하는 광에 주기적인 위상차를 부여한다. 이 때문에, 피측정물 S상으로부터 발사되어, 대물렌즈(36), 결상 렌즈(35)를 거쳐 공역면에 실상을 형성한 측정광은 위상형 회절 격자(37)를 투과할 때에 위상차가 부여되어 측정광학계에 입사된다.
측정광학계에 입사된 측정광은, 대물렌즈(31)를 거쳐 위상 시프터(32)의 가동 미러부(321)와 고정 미러부(322)에 입사되고, 이들 2개의 미러부의 반사면에서 반사된 후, 결상 렌즈(33)를 통과하여 검출부(34)의 수광면에서 집광되어 간섭한다. 검출부(34)가 수광한 간섭광 강도는, 도시하지 않는 제어 장치의 처리부에 입력되고, 연산 처리부에서 푸리에 변환된 후, 분광 특성이 취득된다.
그런데, 피측정물 S의 물체면의 텍스처는 여러가지이고, 그 텍스처에 의한 회절각의 차이 등에 의해서 결상 렌즈(35)의 결상면에서의 간섭광의 광량 분포가 변화한다. 또, 공간적으로 코히런트한 광의 경우, 텍스처가 거의 없는 물체면으로부터는 고차 회절광을 생기게 하는 일 없이, 0차 광만으로 된다. 예를 들면 켈러 조명의 경우, 0차 광은 평행 광속으로서 대물렌즈(36)에 도달하여, 광학적 푸리에 변환면에서 집광되어 버리기 때문에, 투과형 위상 시프터에 의해서 파면을 분할할 수 없다. 이것에 대해서, 피측정물 S의 물체면에 주기적인 텍스처를 중첩하면, 그 물체면의 텍스처에 의존하는 일 없이, 광학적 푸리에 변환면에서 안정적으로 회절광 분포를 얻는 것이 가능하게 되어, 안정적으로 파면 분할에 의한 위상 시프트 간섭이 가능하게 된다.
그러나 피측정물 S의 물체면에 물리적인 주기 구조를 부여할 수는 없다. 여기서, 본 실시예에서는, 공역면 결상광학계를 마련하여 광학적으로 공역인 물체면을 형성함과 아울러, 공역면에 투과형의 주기 구조인 위상형 회절 격자를 배치함으로써, 상기 공역인 물체면에 주기적인 텍스처를 중첩하도록 한 것이다. 따라서 본 실시예에서는, 피측정물 S의 물체면의 텍스처에 관계없이 측정광을 2 분할하여 간섭시키는 것이 가능해지고, 그 결과, 분광 특성을 취득할 수 있다.
또한, 위상형 회절 격자가 측정광에 부여하는 위상차량이 이하의 조건을 충족시키는 경우는, 추가로 선명도가 높은 간섭광을 얻을 수 있다. 구체적으로는, 상대적인 위치가 d=0.61λ/NA 떨어져 있는 위치에 있어서, 연속적으로 부여되는 위상차량이 π(rad. )로 되는 것이다. 예를 들면 2차원에서 분광 특성을 취득하는 경우는, 도 13에 나타내는 것처럼, 인접하는 휘점간에 상대적으로 위상차 π를 줄 수 있는 위상형 회절 격자를 이용한다.
상기한 조건으로 위상차량 π(rad. )를 주는 이유에 대해 도 14를 참조하여 설명한다.
우선 연속한 휘점 그룹을, 집광 한계의 중심 위치로부터 제1 암륜대(暗輪帶, dark ring)까지의 반경 d=0.61λ/NA(λ: 광의 파장, NA：개구수)의 휘점 페어로 분해하여 생각한다. 즉, 피측정물 S의 물체면에는, 간격 d 떨어진 휘점 페어가 연속적으로 늘어서 있는 것으로 한다. 이들 중 1개의 휘점 페어는, 레일레이 기준(Rayleigh criterion)의 해상 한계로 알려져 있는 것처럼, 양 휘점의 집광 한계의 휘도 중심과 제1 암륜대가 서로 겹치는 2개의 휘점으로 이루어지고, 그 중 1개의 휘점 내의 광강도 분포는, 렌즈 개구부를 투과하는 다광선(多光線) 간섭 현상으로서의 프라운 호퍼 회절에 기초하여, 위상 시프트 조작에 따라서 변화한다. 우선, 위상 시프트량이 없는 경우는, 통상의 집광 한계에 따라, 다광선을 서로 강화시키는 간섭 조건으로서 휘점 중심은 밝고, 제1 암륜대는 서로 약화시키는 조건으로서 어둡게 관찰된다. 그러나 위상 시프트 조작에 따라서 다광선의 위상차는 달라져 간섭 조건이 변화하기 때문에, 휘점 중심이 다광선 간섭을 서로 약화시키는 조건으로 천이하여 어두워진다. 또, 초기 조건으로 다광선이 서로 상쇄되는 조건이었던 제1 암륜대가, 반대로 서로 강화시키는 조건으로 천이하여 밝아진다.
이것은, 간섭 조건으로서 매크로로 모델화하면, 집광 중심과 제1 암륜대의 위상 조건이 π 어긋나 있는 것에 의한다,고 간략화하여 생각할 수 있다. 즉, 위상 시프트 조작에 따라서, 휘점간 페어의 위상차량은 서로 상쇄되게 되기 때문에, 서로 상쇄되는 휘점 페어가 연속적으로 늘어서 있는 공간 주파수의 낮은 영역에서는, 간섭 강도 변화를 관찰할 수 없다. 그러나 엣지부에 있어서는, 서로 상쇄되는 상대가 되는 휘점이 존재하지 않게 되므로 위상 시프트에 따른 간섭 강도를 관찰할 수 있다. 즉, 엣지부에서만 간섭 강도 변화를 관찰하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명은 상기한 실시예로 한정되지 않고 적당한 변경이 가능하다.
예를 들면, 투과형 위상 시프터(13)의 제2 투과부(132)의 출사면을 제1 투과부(131)의 출사면에 대해서 경사지게 하고, 제1 투과부(131) 및 제2 투과부(132)의 입사면이 동일 면상에서 이루어지도록 구성해도 좋다.
다음으로, 본 발명을 라인 분광 이미징에 적용한 예에 대해 설명한다. 도 15에, 공역면에 슬릿과 위상형 회절 격자를 설치하고, 광원으로 레이저광(파장：632.8nm)을 이용한, 라인 분광 이미징의 관찰 화상을 나타낸다. 이 관찰 화상의 가로축은 위상 시프트량, 세로축은 결상 방향의 좌표이다. 도면 중 왼쪽 위에, 예를 들면, 관찰 화상 수평 방향의 1행상의 각 화소의 휘도치 분포를 그래프로 나타낸다. 이것은, 결상 라인상의 1휘점(1화소)의 인터페로그램이다. 이것을 수학적으로 푸리에 변환함으로써, 휘선 스펙트럼의 피크치를 파장 632.8nm에 가지는 양호한 분광 특성을 취득할 수 있었다(도면 중의 가운데 위). 또, 간섭 강도의 면분포의 일부를 확대하면, 지그재그 모양의 간섭 강도 분포를 이론대로 관찰할 수 있는 것을 확인할 수 있었다(도면 중의 오른쪽 위).
또 도 16에, 모든 행의 수평 방향의 인터페로그램을 푸리에 변환하여 결상 라인상의 분광 특성을 취득한 그래프를 나타낸다. 이것은 그래프 저면(底面)의 좌표가 각각 파장과 결상 방향의 화소 좌표이고, 수직축이 상대 강도인 결상 라인상의 분광 상대 강도 분포의 3차원 그래프이다. 이와 같이, 결상 라인상 모든 화소 좌표에 있어서, 휘선 스펙트럼(피크 파장：632.8nm)을 계측할 수 있었다.
또, 도 17에, 공역면에 슬릿과 위상형 회절 격자를 설치하고, 광원으로 백색광(메탈핼라이드 램프)을 이용하여 라인 분광 이미징을 행한 관찰 화상을 나타낸다. 또 도 18에, 모든 결상 라인상의 화소에 있어서 수평 방향의 인터페로그램으로부터, 푸리에 변환에 의해 얻은 분광 상대 강도 분포의 3차원 그래프를 나타낸다. 이것은, 그래프 저면의 좌표가 각각 파장과 결상 방향의 화소 좌표이고, 수직축이 상대 강도인 결상 라인상의 분광 상대 강도 분포의 3차원 그래프이다. 이와 같이, 메탈핼라이드 램프 특유의 복수의 휘선 스펙트럼을 양호하게 계측할 수 있었다.
이들 결상 라인상의 분광 분포는, 시료면에서의 합초면상의 깊이로 한정한 분광 분포이며, 합초면을 시료의 깊이 방향으로 주사함으로써, 분광 단층 이미징도 가능하다.
실시예 5
상술의 실시예 3 및 4에서는, 주기성 부여 수단으로서 위상형 회절 격자를 이용하는 구성에 대해 설명했지만, 본 실시예에서는 주기성 부여 수단으로서 진폭형 회절 격자를 이용한다.
실시예 4에 있어서 설명한 것처럼, 피측정물 S의 물체면에는, 집광 한계의 중심 위치로부터 제1 암륜대까지의 반경 d가 d=0.61λ/NA인 휘점의 페어가 간격 d 떨어져 연속적으로 늘어서 있다. 위상형 회절 격자를 이용하는 구성에서는, 도 19에 나타내는 것처럼, 어느 휘점에 대해서 보면, 그 중심 위치에, 그 휘점과 간격 d 떨어져 위치하는 휘점의 제1 암륜대가 겹쳐 위치한다. 그 결과, 인접하는 휘점 사이에서 강도 변화를 서로 상쇄하고 있어, 간섭 강도의 선명도가 저하되어 버리는 경우가 있다.
여기서, 본 실시예에서는, 도 20에 나타내는 것처럼, 진폭형 회절 격자를 이용하여 피측정물 S의 물체면에 있어서 간격 d 떨어져 위치하는 휘점을 1개 걸러 추출하고, 휘점간의 간격을 2d로 한다. 이것에 의해, 휘점 사이에서 강도 변화가 상쇄되어 간섭 강도의 선명도가 저하되는 것을 방지하고 있다.
도 21의 왼쪽 도면은, 제5 실시예에 따른 분광 측정 장치의 개략 구성도이며, 도 13에 나타낸 실시예 4와 마찬가지로, 공역면 결상광학계와, 측정광학계(2D-Fourier Spectroscopic imaging optics)로 구성되어 있다. 상술한 바와 같이, 주기성 부여 수단으로서 진폭형 회절 격자를 이용하는 점 이외는 실시예 4와 같은 구성이기 때문에, 각 구성요소에 관한 설명을 생략한다.
실시예 4 및 5의 분광 측정 장치에 공통되는 특징으로서, 측정 대상에 따라 개별로 설계할 필요가 있는 것은 공역면 결상광학계뿐이고, 공역면 초해상 격자(진폭형 회절 격자)를 포함하는 결상형 2차원 푸리에 분광 광학계는 항상 같은 광학계면 된다는 점을 들 수 있다. 이것은, 공역면상에서의 실상의 크기를 항상 일정하게 하도록 공역면 결상광학계의 배율을 설정하면 좋기 때문이다.
공역면 결상광학계의 대물렌즈의 NA는, 적용 대상에 요구되는 해상도로부터 정해진다. 또 요구되는 시야 사이즈와, 미리 설정되어 있는 공역면에서의 실상의 크기로부터 공역면 결상광학계의 배율이 구해지고, 결상 렌즈가 정해진다. 본 실시예에서는, 결상형 2차원 푸리에 분광 광학계(대물렌즈 NA：0.42, 배율：5배)의 이론 공간 해상도 1㎛를 기준으로 하고, 격자 주기가 5㎛인 진폭형 회절 격자를 이용했다. 또, 시야 3.5×2.6mm, 해상도 2㎛로 하고, 공역면 결상광학계의 배율을 2.5배, 대물렌즈의 NA를 0.196으로 했다. 수광 디바이스에는 흑백 카메라 모듈(메이커：SONY, 형식：XC-77, 화소 사이즈：11㎛), 백색 광원에는 메탈핼라이드 램프(메이커：시그마광기 주식회사, 형식：IMH-250)를 사용했다.
본 실시예에서는, 관찰 시야 내에서 다양한 공간 주파수를 포함하는 시료를 작성하고, 그 분광 특성을 측정했다. 구체적으로는, 텍스처가 없는 슬라이드 유리상에 가는 섬유를 랜덤하게 배치함으로써, 공간 주파수가 매우 작은 영역과, 공간 주파수가 적당하게 변화하는 영역을 마련하고, 이들 영역의 분광 특성을 각각 측정했다(도 21 오른쪽의 「유」). 또, 비교를 위해서, 회절 격자를 이용하지 않는 종래의 구성에서도 인터페로그램을 취득했다(도 21 오른쪽의 「무」).
인터페로그램의 진폭치는, 공간 주파수에 의존하지 않고, 균일한 것이 바람직하다. 그러나 진폭형 회절 격자를 이용하지 않는 종래의 구성에서는, 텍스처가 없는 영역에서 간섭이 생기지 않았다. 한편, 본 실시예의 구성에서는, 텍스처가 없는 영역에서도 간섭이 생겨 있는 것을 알 수 있다.
본 발명에 따른 분광 측정 장치는, 의학적인 분야에 있어서, 혈당이나 혈중 콜레스테롤 등의 생체 성분을 측정하는 것에 머물지 않고, 여러가지 분야에서 이용할 수 있다. 예를 들면, 공업적인 분야에 있어서, 재료의 분광 특성을 측정하여 결함을 검사하기 위해서 이용하거나, 혹은 과학 수사의 분야에 있어서, 인쇄물의 분광 특성을 측정하기 위해서 이용할 수도 있다.
11: 케이스
111: 창부
12, 31: 대물렌즈
13: 투과형 위상 시프터
131: 제1 투과부
132: 제2 투과부
14: 실린드리칼 렌즈
15: 2차원 어레이 디바이스
16: 내부 케이스
21: 릴레이 렌즈
22, 37: 위상형 회절 격자
32: 반사형 위상 시프터
33, 35: 결상 렌즈

Claims (5)

  1. a) 입사면과 출사면이 서로 평행한 제1 투과부와, 상기 제1 투과부의 옆에 배치되고, 입사면 및 출사면 중 어느 한 쪽이 상기 제1 투과부의 상기 입사면 또는 상기 출사면과 동일 면상에 있고, 상기 입사면 및 상기 출사면 중 한쪽에 대해서 다른 쪽이 경사지는 쐐기(wedge)형의 제2 투과부로 이루어지는 투과형의 광학 부재와,
    b) 피측정물의 측정 영역 내에 위치되는 복수의 측정점의 각각으로부터 발사된 측정광속을 평행 광선화(collimate)하여 상기 제1 투과부 및 상기 제2 투과부에 입사시키는 대물렌즈와,
    c) 상기 제1 투과부를 투과한 제1 측정광속과 상기 제2 투과부를 투과한 제2 측정광속이 입사되는, 상기 제1 투과부와 상기 제2 투과부 사이의 경계면과 상기 제1 투과부의 입사면과의 교선에 평행한 축을 가지는 실린드리칼 렌즈와,
    d) 상기 실린드리칼 렌즈에 입사된 상기 제1 측정광속과 상기 제2 측정광속으로부터 발생된 간섭광의 강도 분포를 검출하는 복수의 픽셀을 구비하는 검출기와,
    e) 상기 검출기에 의해 검출되는 상기 간섭광의 상기 강도 분포에 기초하여 상기 피측정물의 상기 측정점의 인터페로그램(interferogram)을 구하고, 상기 인터페로그램을 푸리에 변환함으로써 스펙트럼을 취득하는 처리부를 구비하는 분광 측정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 대물렌즈, 상기 광학 부재, 상기 실린드리칼 렌즈 및 상기 검출부를 일렬로 늘어놓은 상태로 수용하고, 상기 대물렌즈측의 단부에 상기 피측정물의 측정점으로부터 발사된 측정광속을 받아들이기 위한 창부를 가지는 통 모양(tubular) 케이스를 더 구비하는 분광 측정 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 통 모양 케이스 내에 회전 가능하게 장착된, 상기 광학 부재 및 상기 실린드리칼 렌즈를 수용하는 내부 케이스를 구비하는 분광 측정 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 내부 케이스를 회전시키는 구동 수단을 구비하는 분광 측정 장치.
  5. 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대물렌즈가 광축 방향으로 이동 가능하게 상기 통 모양 케이스 내에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 분광 측정 장치.
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