(57)【要約】【課題】  波長ごとの光強度を取得することが可能な波長解析方法を提供する。【解決手段】  波長解析方法は、液晶装置の複屈折を、第１複屈折と、第２複屈折とに設定する工程と、第１複屈折に設定された液晶装置を透過した光の第１光強度と、第２複屈折に設定された液晶装置を透過した光の第２光強度とを測定する工程と、第１波長及び第１複屈折における液晶装置の第１透過率と、第２波長及び第１複屈折における液晶装置の第２透過率と、第１波長及び第２複屈折における液晶装置の第３透過率と、第２波長及び第２複屈折における液晶装置の第４透過率とを算出する工程と、第１乃至第４透過率と、第１及び第２光強度とを用いて、物体から出射された光の波長ごとの光強度を算出する工程とを含む。【選択図】  図１
2020071207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体から出射された光を受ける液晶装置を用いた波長解析方法であって、
前記液晶装置は、
第１及び第２基板と、
前記第１及び第２基板間に封入された液晶層と、
前記第１基板の前記液晶層側に設けられた第１電極と、
前記第２基板の前記液晶層側に設けられた第２電極と、
前記第１基板の前記液晶層と反対側に設けられた第１反射偏光板と、
前記第２基板の前記液晶層と反対側に設けられた第２反射偏光板と、
を具備し、
前記第１及び第２反射偏光板の各々は、互いに直交する透過軸及び反射軸を有し、
前記第１反射偏光板の反射軸は、前記第２反射偏光板の反射軸と平行であり、
前記波長解析方法は、
前記液晶装置の複屈折を、第１複屈折と、第２複屈折とに設定する工程と、
前記第１複屈折に設定された前記液晶装置を透過した光の第１光強度と、前記第２複屈折に設定された前記液晶装置を透過した光の第２光強度とを測定する工程と、
第１波長及び前記第１複屈折における前記液晶装置の第１透過率と、第２波長及び前記第１複屈折における前記液晶装置の第２透過率と、前記第１波長及び前記第２複屈折における前記液晶装置の第３透過率と、前記第２波長及び前記第２複屈折における前記液晶装置の第４透過率とを算出する工程と、
前記第１乃至第４透過率と、前記第１及び第２光強度とを用いて、前記物体から出射された光の波長ごとの光強度を算出する工程と
を具備する波長解析方法。
【請求項２】
前記第１及び第２透過率を含む第１行と、前記第３及び第４透過率を含む第２行とを含む行列の逆行列を算出する工程をさらに具備し、
前記光強度を算出する工程は、前記逆行列と、前記第１及び第２光強度からなる列ベクトルとを掛け算する工程を含む
請求項１に記載の波長解析方法。
【請求項３】
前記液晶層は、ホモジニアス配向である
請求項１又は２に記載の波長解析方法。
【請求項４】
前記液晶装置を前記第１複屈折に設定する場合に、前記第１及び第２電極間に第１電圧を印加する工程と、
前記液晶装置を前記第２複屈折に設定する場合に、前記第１及び第２電極間に第２電圧を印加する工程と
をさらに具備する
請求項１乃至３のいずれかに記載の波長解析方法。
【請求項５】
前記算出された波長ごとの光強度を出力部に出力する工程をさらに具備する
請求項１乃至４のいずれかに記載の波長解析方法。
【請求項６】
前記液晶装置の最大複屈折及び最小複屈折と、前記第１及び第２波長とを記憶回路に格納する工程と、
前記記憶回路に格納された情報を用いて、前記第１及び第２複屈折を算出する工程と
をさらに具備する
請求項１乃至５のいずれかに記載の波長解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体から出射された光の波長解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
波長多重光の中から特定の波長の光を選択的に分離する光学装置として、ファブリペロー干渉計が知られている。ファブリペロー干渉計は、エタロンと呼ばれる２枚の反射板を、微少間隔を空けて互いに向かい合わせて配置する。そして、２枚の反射板の間で光を多重反射させて光干渉を生じさせ、特定の波長の光だけを取り出すことができる。
【０００３】
しかし、ファブリペロー干渉計は、物体から出射された光（例えば赤外線）の波長ごとの光強度を測定することはできない。また、ファブリペロー干渉計は、取り出した光に複数のピークが存在して、波長解析が行えない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３２８１６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、波長ごとの光強度を取得することが可能な波長解析方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る波長解析方法は、物体から出射された光を受ける液晶装置を用いた波長解析方法である。前記液晶装置は、第１及び第２基板と、前記第１及び第２基板間に封入された液晶層と、前記第１基板の前記液晶層側に設けられた第１電極と、前記第２基板の前記液晶層側に設けられた第２電極と、前記第１基板の前記液晶層と反対側に設けられた第１反射偏光板と、前記第２基板の前記液晶層と反対側に設けられた第２反射偏光板とを具備し、前記第１及び第２反射偏光板の各々は、互いに直交する透過軸及び反射軸を有し、前記第１反射偏光板の反射軸は、前記第２反射偏光板の反射軸と平行である。前記波長解析方法は、前記液晶装置の複屈折を、第１複屈折と、第２複屈折とに設定する工程と、前記第１複屈折に設定された前記液晶装置を透過した光の第１光強度と、前記第２複屈折に設定された前記液晶装置を透過した光の第２光強度とを測定する工程と、第１波長及び前記第１複屈折における前記液晶装置の第１透過率と、第２波長及び前記第１複屈折における前記液晶装置の第２透過率と、前記第１波長及び前記第２複屈折における前記液晶装置の第３透過率と、前記第２波長及び前記第２複屈折における前記液晶装置の第４透過率とを算出する工程と、前記第１乃至第４透過率と、前記第１及び第２光強度とを用いて、前記物体から出射された光の波長ごとの光強度を算出する工程とを具備する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、波長ごとの光強度を取得することが可能な波長解析方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る波長解析装置のブロック図。
【図２】図１に示した液晶装置の断面図。
【図３】光の波長と液晶装置の透過率との関係の一例を示す図。
【図４】光の波長と液晶装置の透過率との関係の一例を示す図。
【図５】光の波長と液晶装置の透過率との関係の一例を示す図。
【図６】光の波長と液晶装置の透過率との関係の一例を示す図。
【図７】光の波長と液晶装置の透過率との関係の一例を示す図。
【図８】光の波長と液晶装置の透過率との関係の一例を示す図。
【図９】光の波長と液晶装置の透過率との関係の一例を示す図。
【図１０】光の波長と液晶装置の透過率との関係の一例を示す図。
【図１１】波長解析の対象である入力波形の一例を示す図。
【図１２】入力波形における波長ごとの光強度の一例を説明する図。
【図１３】波長ごとの透過率の一例を説明する図。
【図１４】波長ごとの透過率の一例を説明する図。
【図１５】波長ごとの透過率の一例を説明する図。
【図１６】波長ごとの透過率の一例を説明する図。
【図１７Ａ】波長解析装置による波長解析の動作を説明するフローチャート。
【図１７Ｂ】波長解析装置による波長解析の動作を説明するフローチャート。
【図１８】出力部に表示されるグラフの一例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率等は必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、図面の相互間で同じ部分を表す場合においても、互いの寸法の関係や比率が異なって表される場合もある。特に、以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置等によって、本発明の技術思想が特定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００１０】
［１］  波長解析装置の構成
図１は、実施形態に係る波長解析装置１のブロック図である。波長解析装置１は、液晶装置１０、液晶駆動回路１１、光センサ１２、演算回路１３、入力部１８、及び出力部１９を備える。
【００１１】
液晶装置１０は、物体（光源を含む）２０から出射された光２１を受ける。物体２０は、人間、動物、及び任意の物を含む。物体２０は、例えば赤外線（赤外光ともいう）を出射する。液晶装置１０は、液晶層を含む。液晶装置１０は、光２１を透過して光変調を行う。液晶装置１０の具体的な構成については後述する。
【００１２】
光センサ１２は、液晶装置１０を透過した光を受けることが可能な位置に配置される。光センサ１２は、液晶装置１０を透過した光を受ける。光センサ１２は、受光した光の強度（光強度ともいう）を測定する。光センサ１２は、例えば赤外線センサで構成される。光センサ１２により測定されたデータは、演算回路１３に送られる。
【００１３】
演算回路１３は、光センサ１２により測定されたデータを用いて、物体２０から出射された光２１の波長解析を行う。演算回路１３は、制御回路１４、記憶回路１５、カウンタ１６、及びタイマ１７などを備える。
【００１４】
制御回路１４は、波長解析装置１の全体動作を統括的に制御する。制御回路１４は、プロセッサ（ＣＰＵ（Central Processing Unit））を含む。
【００１５】
記憶回路１５は、制御回路１４が実行するプログラムを格納する。記憶回路１５は、制御回路１４の作業領域としても用いられ、制御回路１４が生成した各種データを格納する。記憶回路１５は、制御回路１４の制御に基づいて、入力部１８に入力された各種データを格納する。記憶回路１５は、液晶層の配向に応じた複数の複屈折Δｎと、液晶装置１０に印加する複数の電圧との対応関係を示すテーブル１５Ａを格納する。さらに、記憶回路１５は、液晶装置１０（具体的には、液晶層３２）の複屈折Δｎに関する特性データを格納する記憶領域１５Ｂを備える。記憶回路１５は、不揮発性メモリ、及び揮発性メモリを含む。
【００１６】
カウンタ１６は、所定の数値をカウントする。タイマ１７は、演算回路１３の動作タイミングを制御するために使用される時刻を計測する。
【００１７】
入力部１８は、ユーザが入力したデータを受ける。入力部１８に入力されたデータは、演算回路１３に送られる。
【００１８】
出力部１９は、演算回路１３から送られるデータを外部に出力する。出力部１９は、データ及び画像を表示する表示装置を含む。
【００１９】
［２］  液晶装置１０の構成
次に、液晶装置１０の構成について説明する。図２は、図１に示した液晶装置１０の断面図である。液晶装置１０の平面形状は、例えば四角形である。
【００２０】
液晶装置１０は、基板３０、３１、及び液晶層３２を備える。基板３０、３１の各々は、透明基板（例えば、ガラス基板、又はプラスチック基板）から構成される。基板３０は、物体２０側に配置され、物体２０から出射された光は、基板３０側から液晶装置１０に入射する。
【００２１】
液晶層３２は、基板３０及び基板３１間に充填される。具体的には、液晶層３２は、基板３０及び基板３１と、シール材３７とによって包囲された領域内に封入される。液晶層３２を構成する液晶材料は、基板３０及び基板３１間に印加された電界に応じて液晶分子の配向が操作されて光学特性が変化する。
【００２２】
液晶層３２は、例えばホモジニアス配向（ホモジニアスモード）である。液晶層３２としては、例えば、正の誘電率異方性を有するポジ型（Ｐ型）のネマティック液晶が用いられる。ホモジニアス配向では、液晶層に電界（電圧）を印加しない時に液晶分子の長軸（ダイレクタ）が基板に対して概略水平方向に配向し、液晶層に電界を印加した時に液晶分子の長軸が垂直方向に向かって傾く。液晶分子の傾斜角は、液晶層に印加される実効電圧に応じて変化する。液晶層３２の初期配向は、液晶層３２を挟むようにして基板３０、３１にそれぞれ設けられた２つの配向膜３４、３６によって制御される。
【００２３】
シール材３７は、例えば、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、又は紫外線・熱併用型硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいて基板３０及び基板３１に塗布された後、紫外線照射、又は加熱等により硬化させられる。シール材３７の中には、２枚の基板の間隔（ギャップ）を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材が散布される。なお、シール材３７にギャップ材を混入させることに加えて若しくは代えて、液晶層３２の周辺に位置する周辺領域にギャップ材を配置するようにしてもよい。
【００２４】
基板３０の液晶層３２側には、平面上に形成された電極３３が設けられる。電極３３は、液晶層３２の面積以上の面積を有する。電極３３は、透明電極から構成され、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）が用いられる。
【００２５】
電極３３上には、前述した配向膜３４が設けられる。
【００２６】
基板３１の液晶層３２側には、平面上に形成された電極３５が設けられる。電極３５は、液晶層３２の面積以上の面積を有する。電極３５は、透明電極から構成され、例えばＩＴＯが用いられる。
【００２７】
電極３５上には、前述した配向膜３６が設けられる。
【００２８】
基板３０の液晶層３２と反対側には、反射偏光板３８が設けられる。基板３１の液晶層３２と反対側には、反射偏光板３９が設けられる。
【００２９】
反射偏光板３８、３９の各々は、面内において、互いに直交する透過軸及び反射軸を有する。反射偏光板３８、３９は、ランダムな方向の振動面を有する光のうち、透過軸に平行な振動面を有する直線偏光（直線偏光した光成分）を透過し、反射軸に平行な振動面を有する直線偏光（直線偏光した光成分）を反射する。反射偏光板３８、３９は、互いの透過軸が平行になるように、平行ニコル状態で配置される。すなわち、反射偏光板３８、３９の透過軸は、互いに平行に設定され、反射偏光板３８、３９の反射軸は、互いに平行に設定される。図２には、物体２０から液晶装置１０を見た場合において、反射偏光板３８、３９の透過軸及び反射軸の様子、及び液晶層３２に電界が印加されていない場合の液晶分子の様子を示している。
【００３０】
さらに、反射偏光板３８、３９の透過軸は、液晶層３２の偏光軸（偏光方向）と４５度の角度をなすように設定される。液晶層３２の偏光軸とは、液晶分子の長軸（ダイレクタ）が電界に応じて動く面と平行な方向である。液晶層３２の偏光軸は、配向膜３４、３６によって制御される。
【００３１】
なお、前述した反射偏光板を規定する角度は、所望の動作を実現可能な誤差、及び製造工程に起因する誤差を含むものとする。例えば、前述した概略４５度は、４５°±５°の範囲を含むものとする。例えば、前述した直交は、９０°±５°の範囲を含むものとする。
【００３２】
［３］  動作原理
次に、波長解析装置１の動作原理について説明する。
【００３３】
液晶装置１０の透過率Ｌ（λ）は、以下の式（１）で表される。本明細書でいう透過率は、光透過率を意味する。
【００３４】
Ｌ（λ）＝ｃｏｓ２（πΔｎ・ｄ／λ）      ・・・（１）
“Δｎ”は、液晶の複屈折（屈折率異方性ともいう）であり、異常光の屈折率ｎｅと正常光の屈折率ｎｏとの差である。すなわち、複屈折Δｎは、“Δｎ＝ｎｅ−ｎｏ”で表される。“ｄ”は、液晶層３２の厚さである。“λ”は、光の波長である。液晶層３２のリタデーションＲは、“Ｒ＝ｄ（ｎｅ−ｎｏ）＝Δｎ・ｄ”で表される。
【００３５】
液晶装置１０を駆動する場合、電極３３、３５の一方に相対的に低い電圧（例えば０Ｖ）、他方に相対的に高い電圧（例えば正電圧）が印加される。実際には、電極３３、３５には、矩形波の交流電圧が印加される。これにより、液晶層３２に電界が印加される。
【００３６】
液晶層３２に含まれる液晶分子の長軸の傾き（すなわち、基板の面を基準（０度）にした場合の傾き）は、液晶層３２に印加される電界に応じて変化する。これに伴い、液晶層３２の複屈折Δｎは、液晶層３２に印加される電界に応じて変化する。液晶層３２に印加される電界は、液晶層３２を挟む電極３３、３５によって制御される。見かけの複屈折を“Δｎｉ”と表記する。“ｉ＝１〜Ｎ”であり、Ｎは、２以上の整数である。本明細書では、見かけの複屈折Δｎｉを、単に複屈折Δｎｉと呼ぶ場合もある。
【００３７】
液晶層３２の最小の複屈折Δｎｍｉｎ、液晶層３２の最大の複屈折Δｎｍａｘとする。複屈折Δｎｍｉｎは、液晶分子の長軸が基板に対して概略垂直に向いた場合の複屈折である。複屈折Δｎｍａｘは、液晶分子の長軸が基板に対して概略平行に向いた場合の複屈折である。液晶層３２がホモジニアス配向である場合、液晶装置１０の電極３３、３５間に閾値電圧以上の電圧を印加した場合に複屈折Δｎｍｉｎとなり、液晶装置１０の電極３３、３５間に電圧を印加しない場合に複屈折Δｎｍａｘとなる。閾値電圧とは、液晶分子の長軸を基板と垂直方向に向かせることが可能な電圧である。複屈折Δｎｉは、以下の式（２）で表される。
【００３８】
【数１】
2020071207.tif 000003
【００３９】
“ｉ＝１〜Ｎ”であり、Δｎ１〜ΔｎＮは、この順に大きくなる。Δｎ１＝Δｎｍｉｎであり、ΔｎＮ＝Δｎｍａｘである。Δｎｍａｘは、前述したΔｎ（＝ｎｅ−ｎｏ）と同じ意味である。
【００４０】
液晶装置１０の電極３３、３５間に印加する電圧を変化させることで、液晶装置１０の見かけの複屈折を変化させることができる。液晶装置１０の電極３３、３５間に電圧Ｖｉを印加した場合に、液晶装置１０が複屈折Δｎｉに設定されるものとする。例えば、低い方の電圧を０Ｖとすると、電極３３、３５の一方に０Ｖを印加する場合、他方に正の電圧Ｖｉが印加される。なお、低い方の電圧として０Ｖ以外の電圧を用いてもよい。この場合、電極３３、３５間の電位差として電圧Ｖｉが印加されるように、電極３３、３５それぞれに印加される電圧が設定される。
【００４１】
液晶装置１０の複屈折Δｎ１〜ΔｎＮと、液晶装置１０の電極３３、３５間に印加する電圧Ｖ１〜ＶＮとの対応関係は、液晶装置１０の特性として予め測定及び取得することができる。この対応関係は、記憶回路１５のテーブル１５Ａに格納される。
【００４２】
図３乃至図１０は、複屈折を変化させた場合における光の波長と液晶装置１０の透過率との関係を示す図である。図３乃至図１０の横軸が光の波長（ｎｍ）を表しており、縦軸が透過率を百分率（％）で表している。一例として、液晶層３２の厚さｄ＝５μｍとしている。波長λは、１０００ｎｍ〜１７００ｎｍ、すなわち赤外線に含まれる波長範囲としている。
【００４３】
図３乃至図１０は、Ｎ＝８である場合の数値であり、図３乃至図１０にはそれぞれ、見かけの複屈折Δｎ１〜Δｎ８の数値を示している。図３は、Δｎ１＝０．０２である場合の数値である。図４は、Δｎ２＝０．０４である場合の数値である。図５は、Δｎ３＝０．０６である場合の数値である。図６は、Δｎ４＝０．０８である場合の数値である。図７は、Δｎ５＝０．１０である場合の数値である。図８は、Δｎ６＝０．１２である場合の数値である。図９は、Δｎ７＝０．１４である場合の数値である。図１０は、Δｎ８＝０．１６である場合の数値である。図３乃至図１０の透過率は、上記式（１）により算出される。
【００４４】
図３乃至図１０では、Δｎｉが０．０２から０．１６まで０．０２の間隔で振られている。図３乃至図１０から理解できるように、複数の複屈折の間で、同じ波長依存性を有する特性はない。上記式（１）からも理解できるように、Δｎｉに対して周期性がないため、複数の複屈折の間で、同じ波長依存性を有する特性はない。本実施形態では、液晶装置１０の複数の複屈折を利用して、光の波長解析を行うようにしている。
【００４５】
図１１は、波長解析の対象である入力波形の一例を示す図である。図１１の横軸が波長、縦軸が光強度である。
【００４６】
入力波形の波長λ１〜λＮごとの光強度をＴ（λ１）〜Ｔ（λＮ）とし、これをベクトルＴとする。ベクトルＴは、列ベクトルである。
【００４７】
【数２】
2020071207.tif 000004
【００４８】
図１２は、入力波形における波長ごとの光強度の一例を説明する図である。すなわち、図１２は、ベクトルＴの一例を表している。
【００４９】
液晶装置１０の複屈折Δｎ１〜ΔｎＮのそれぞれの透過率をＬ１（λ１）〜Ｌ１（λＮ）、Ｌ２（λ１）〜Ｌ２（λＮ）、・・・、ＬＮ（λ１）〜ＬＮ（λＮ）とし、これを行列Ｌとする。行列Ｌの行数及び列数は、共にＮである。液晶装置１０の透過率は、上記式（１）で算出される。
【００５０】
【数３】
2020071207.tif 000005
【００５１】
図１３は、複屈折Δｎ１における波長λ１〜λＮごとの透過率Ｌ１（λ１）〜Ｌ１（λＮ）の一例を説明する図である。図１４は、複屈折Δｎ２における波長λ１〜λＮごとの透過率Ｌ２（λ１）〜Ｌ２（λＮ）の一例を説明する図である。図１５は、複屈折Δｎ３における波長λ１〜λＮごとの透過率Ｌ３（λ１）〜Ｌ３（λＮ）の一例を説明する図である。図１６は、複屈折ΔｎＮにおける波長λ１〜λＮごとの透過率ＬＮ（λ１）〜ＬＮ（λＮ）の一例を説明する図である。
【００５２】
液晶装置１０の複屈折をΔｎ１〜ΔｎＮに順に設定し、複屈折Δｎ１〜ΔｎＮごとに、物体２０から出射して液晶装置１０を透過した光の光強度を、光センサ１２で測定する。この光強度をＩ１〜ＩＮとし、これをベクトルＩとする。ベクトルＩは、列ベクトルである。
【００５３】
【数４】
2020071207.tif 000006
【００５４】
ベクトルＴ、行列Ｌ、ベクトルＩの関係式は、以下の式（３）で表される。
ＬＴ＝Ｉ      ・・・（３）
【００５５】
【数５】
2020071207.tif 000007
【００５６】
すなわち、図１２の光強度と、図１３の透過率とを掛け算したものが光強度Ｉ１となる。図１２の光強度と、図１４の透過率とを掛け算したものが光強度Ｉ２となる。図１２の光強度と、図１５の透過率とを掛け算したものが光強度Ｉ３となる。図１２の光強度と、図１６の透過率とを掛け算したものが光強度ＩＮとなる。
【００５７】
行列Ｌの逆行列をＬ−１とする。逆行列を求める演算は、公知のものを用いることができる。例えば、逆行列Ｌ−１は、行列Ｌの余因子行列を行列式｜Ｌ｜で割ることで得られる。
【００５８】
【数６】
2020071207.tif 000008
【００５９】
ベクトルＴ、逆行列Ｌ−１、ベクトルＩの関係式は、以下の式（４）で表される。
Ｔ＝Ｌ−１Ｉ      ・・・（４）
【００６０】
【数７】
2020071207.tif 000009
【００６１】
式（４）から、複数の複屈折の各々における波長ごとの透過率と、物体２０から出射して液晶装置１０を透過した光の光強度とが分かると、物体２０から出射された光２１の強度に関する波長解析を行うことが可能である。
【００６２】
［４］  動作
次に、実施形態に係る波長解析の動作について説明する。図１７Ａ及び図１７Ｂは、波長解析装置１による波長解析の動作を説明するフローチャートである。
【００６３】
ユーザは、解析したい複数の波長に関する情報を入力部１８に入力する。複数の波長に関する情報は、例えば、Ｎ個の波長λ１〜λＮのデータである。制御回路１４は、波長λ１〜λＮのデータを、入力部１８から受ける（ステップＳ１００）。他の例として、ユーザは、解析したい波長範囲、及びこの波長範囲に含まれる複数の波長の数Ｎを入力部１８に入力してもよい。この例の場合、制御回路１４は、入力された情報を用いて、Ｎ個の波長λ１〜λＮのデータを算出する。波長λ１〜λＮの間隔は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００６４】
続いて、制御回路１４は、波長λ１〜λＮのデータを記憶回路１５に格納する（ステップＳ１０１）。
【００６５】
続いて、制御回路１４は、波長λ１〜λＮを用いて、液晶装置１０の複屈折Δｎ１〜ΔｎＮを算出する（ステップＳ１０２）。複屈折Δｎ１〜ΔｎＮは、上記式（２）を用いて算出される。液晶装置１０の特性データである複屈折Δｎｍｉｎ、及び複屈折Δｎｍａｘは、記憶回路１５の記憶領域１５Ｂに予め格納されている。液晶装置１０の複屈折Δｎｍｉｎ、及び複屈折Δｎｍａｘは、予め測定される。制御回路１４は、記憶領域１５Ｂに格納された特性データを用いて、複屈折Δｎ１〜ΔｎＮを算出する。
【００６６】
続いて、制御回路１４は、液晶装置１０の複数の複屈折と、液晶装置１０の電極３３、３５間に印加する複数の電圧との対応関係を示すテーブル１５Ａを用いて、電圧Ｖ１〜ＶＮを決定する（ステップＳ１０３）。
【００６７】
続いて、制御回路１４は、透過率Ｌ１（λ１）〜ＬＮ（λＮ）からなる行列Ｌを算出する（ステップＳ１０４）。行列Ｌは、上記式（１）を用いて算出される。続いて、制御回路１４は、行列Ｌの逆行列Ｌ−１を算出する（ステップＳ１０５）。
【００６８】
続いて、制御回路１４は、カウンタ１６のカウント値ｉをＮに設定する（ステップＳ１０６）。制御回路１４及び液晶駆動回路１１は、液晶装置１０の電極３３、３５間に、電圧Ｖｉを印加する（ステップＳ１０７）。これにより、液晶装置１０は、複屈折Δｎｉに設定される。
【００６９】
光センサ１２は、物体２０から出射されて液晶装置１０を透過した光の光強度を測定する。制御回路１４は、光センサ１２が測定した光強度のデータを取得する（ステップＳ１０８）。例えば、制御回路１４は、液晶装置１０に電圧を印加した後、光センサ１２からデータを取得するタイミングを、タイマ１７が計測する時間を用いて制御する。
【００７０】
続いて、制御回路１４は、カウンタ１６のカウント値ｉが１になったか否かを判定する（ステップＳ１０９）。カウンタ１６のカウント値ｉ＝１でない場合、制御回路１４は、カウンタ１６のカウント値ｉを１だけ減らす（ステップＳ１１０）。続いて、制御回路１４は、ステップＳ１０７に戻り、前回よりも低い電圧を液晶装置１０に印加して、光強度のデータを取得する。そして、ステップＳ１０７〜Ｓ１１０を繰り返すことで、複屈折ΔｎＮ、ΔｎＮ−１、・・・、Δｎ１の順で、光強度が取得される。
【００７１】
続いて、制御回路１４は、光センサ１２から取得したデータを用いて、ベクトルＩを算出する（ステップＳ１１１）。続いて、制御回路１４は、逆行列Ｌ−１及びベクトルＩを用いて、光強度Ｔ（λ１）〜Ｔ（λＮ）からなるベクトルＴを算出する（ステップＳ１１２）。ベクトルＴは、上記式（４）を用いて算出される。
【００７２】
続いて、制御回路１４は、ベクトルＴを出力部１９に出力する（ステップＳ１１３）。例えば、出力部１９は、ベクトルＴをグラフとして表示する。
【００７３】
［５］  具体例
次に、波長解析の具体例について説明する。
【００７４】
以下の表は、行列Ｌを構成する透過率の一例を示している。透過率は、割合（すなわち、全体を１として小数で表した数値）で表している。
【００７５】
【表１】
2020071207.tif 000010
【００７６】
上記表において、Ｎ＝８（すなわちｉ＝１〜８）、液晶層３２の厚さｄ＝５μｍである。波長λ１〜λ８は、１０００ｎｍから１７００ｎｍを１００ｎｍずつ刻んだ数値であり、具体的には、λ１＝１０００ｎｍ、λ２＝１１００ｎｍ、λ３＝１２００ｎｍ、λ４＝１３００ｎｍ、λ５＝１４００ｎｍ、λ６＝１５００ｎｍ、λ７＝１６００ｎｍ、λ８＝１７００ｎｍである。液晶装置１０の見かけの複屈折は、Δｎ１＝０．０２、Δｎ２＝０．０４、Δｎ３＝０．０６、Δｎ４＝０．０８、Δｎ５＝０．１０、Δｎ６＝０．１２、Δｎ７＝０．１４、Δｎ８＝０．１６である。上記表の行列状の数値が透過率を示しており、そのまま行列Ｌに対応する。
【００７７】
上記表に示した行列Ｌの逆行列Ｌ−１は、以下のようになる。逆行列Ｌ−１の数値は、小数点以下を四捨五入している。
【００７８】
【数８】
2020071207.tif 000011
【００７９】
ｌ１１＝49255512、ｌ１２＝-141269256、ｌ１３＝180455006、ｌ１４＝-141427500、ｌ１５＝73161959、ｌ１６＝-24719679、ｌ１７＝5003055、ｌ１８＝-464447、ｌ２１＝-774473008、ｌ２２＝2223827282、ｌ２３＝-2846164886、ｌ２４＝2236671230、ｌ２５＝-1161116188、ｌ２６＝394011450、ｌ２７＝-80157557、ｌ２８＝7486513、ｌ３１＝4806997421、ｌ３２＝-13814368486、ｌ３３＝17705076491、ｌ３４＝-13941202845、ｌ３５＝7255998397、ｌ３６＝-2470198771、ｌ３７＝504509047、ｌ３８＝-47341106、ｌ４１＝-15324146811、ｌ４２＝44066119893、ｌ４３＝-56536408893、ｌ４４＝44584137444、ｌ４５＝-23250463280、ｌ４６＝7934907436、ｌ４７＝-1625547036、ｌ４８＝153098461、ｌ５１＝26828315603、ｌ５２＝-77184658882、ｌ５３＝99107625411、ｌ５４＝-78246132526、ｌ５５＝40867664411、ｌ５６＝-13974423489、ｌ５７＝2869702777、ｌ５８＝-271075955、ｌ６１＝-23968404891、ｌ６２＝68982915200、ｌ６３＝-88633146956、ｌ６４＝70040767188、ｌ６５＝-36626647224、ｌ６６＝12543703798、ｌ６７＝-2580894905、ｌ６８＝244380737、ｌ７１＝18054607984、ｌ７２＝-51985187464、ｌ７３＝66842765021、ｌ７４＝-52877248709、ｌ７５＝27690281921、ｌ７６＝-9500361357、ｌ７７＝1959158038、ｌ７８＝-186036373、ｌ８１＝-9672151808、ｌ８２＝27852621712、ｌ８３＝-35820201194、ｌ８４＝28344435718、ｌ８５＝-14848879995、ｌ８６＝5097080613、ｌ８７＝-1051773420、ｌ８８＝99952170
【００８０】
光センサ１２で測定した光強度は、以下のベクトルＩのようになる。
【００８１】
【数９】
2020071207.tif 000012
【００８２】
ベクトルＴは、上記式（４）を用いて、以下のように算出される。
【００８３】
【数１０】
2020071207.tif 000013
【００８４】
図１８は、出力部１９に表示されるグラフ（波形）の一例を説明する図である。図１８に示すように、出力部１９には、物体２０から出射された光の波長ごとの光強度が表示される。このようにして、物体２０から出射された光の波長解析が実現される。
【００８５】
なお、さらに細かく波長解析を行いたい場合は、複屈折Δｎ１〜ΔｎＮの数、及び／又は波長λ１〜λＮの数を増やせばよい。
【００８６】
以上は、簡単化のため光センサの感度が計測波長範囲でのみ１でその他の波長では０であるとしているが、正確には光センサの波長ごとの感度特性をベクトルＩに掛け算したものが本来のベクトルＩとなる。
【００８７】
［６］  実施形態の効果
以上詳述したように実施形態では、波長解析装置１は、物体２０から出射された光を受ける液晶装置１０を用いた波長解析方法を実施する。制御回路１４は、液晶装置１０を第１複屈折Δｎ１に設定し、第１複屈折Δｎ１に設定された液晶装置１０を透過した光の第１光強度Ｉ１を測定する。続いて、制御回路１４は、液晶装置１０を第２複屈折Δｎ２に設定し、第２複屈折Δｎ２に設定された液晶装置１０を透過した光の第２光強度Ｉ２を測定する。続いて、制御回路１４は、第１波長λ１及び第１複屈折Δｎ１における液晶装置１０の第１透過率Ｌ１（λ１）と、第２波長λ２及び第１複屈折Δｎ１における液晶装置１０の第２透過率Ｌ１（λ２）と、第１波長λ１及び第２複屈折Δｎ２における液晶装置１０の第３透過率Ｌ２（λ１）と、第２波長λ２及び第２複屈折Δｎ２における液晶装置１０の第４透過率Ｌ２（λ２）とを算出する。続いて、制御回路１４は、第１乃至第４透過率Ｌ１（λ１）〜Ｌ２（λ２）と、第１及び第２光強度Ｉ１、Ｉ２とを用いて、物体２０から出射された光の波長ごとの光強度Ｔ（λ１）、Ｔ（λ２）を算出する。また、波長の数、及び複屈折の数を増やすことで、より詳細な光強度を算出するようにしている。
【００８８】
従って実施形態によれば、物体２０から出射された光（例えば、赤外線）を、より広い波長範囲で精度よく波長解析することが可能である。また、波長ごとの光強度を取得することが可能である。
【００８９】
また、液晶装置１０を用いて波長解析を行うことが可能である。すなわち、液晶装置１０に印加する電圧を変化させることで、液晶装置１０の複屈折を変化させることができる。これにより、より簡単に、液晶装置１０の複屈折ごとに光強度を測定することができる。
【００９０】
［７］  変形例
液晶層３２は、ホモジニアス配向以外の液晶配向を用いることもできる。例えば、液晶層３２は、垂直配向（ＶＡ：Vertical Alignment）であってもよい。ＶＡモードでは、電界を印加しない時に液晶分子の長軸が基板に対して概略垂直方向に配向し、電圧を印加した時に液晶分子の長軸が水平方向に向かって傾く。ＶＡモードを用いた場合でも、本実施形態を適用できる。
【００９１】
本明細書において、板や層は、その部材を例示した表現であり、その構成に限定されるものではない。例えば、反射偏光板は、板状の部材に限定されるものではなく、明細書で記載した機能を有するフィルムやその他の部材であってもよい。
【００９２】
本明細書において、形状、幾何学的条件及びそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「垂直」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈される。
【００９３】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で、構成要素を変形して具体化することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、１つの実施形態に開示される複数の構成要素の適宜な組み合わせ、若しくは異なる実施形態に開示される構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を構成することができる。例えば、実施形態に開示される全構成要素から幾つかの構成要素が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果が得られる場合には、これらの構成要素が削除された実施形態が発明として抽出されうる。
【符号の説明】
【００９４】
１…波長解析装置、１０…液晶装置、１１…液晶駆動回路、１２…光センサ、１３…演算回路、１４…制御回路、１５…記憶回路、１６…カウンタ、１７…タイマ、１８…入力部、１９…出力部、３０，３１…基板、３２…液晶層、３３，３５…電極、３４，３６…配向膜、３７…シール材、３８，３９…反射偏光板
【図１】
2020071207.tif 000014
【図２】
2020071207.tif 000015
【図３】
2020071207.tif 000016
【図４】
2020071207.tif 000017
【図５】
2020071207.tif 000018
【図６】
2020071207.tif 000019
【図７】
2020071207.tif 000020
【図８】
2020071207.tif 000021
【図９】
2020071207.tif 000022
【図１０】
2020071207.tif 000023
【図１１】
2020071207.tif 000024
【図１２】
2020071207.tif 000025
【図１３】
2020071207.tif 000026
【図１４】
2020071207.tif 000027
【図１５】
2020071207.tif 000028
【図１６】
2020071207.tif 000029
【図１７Ａ】
2020071207.tif 000030
【図１７Ｂ】
2020071207.tif 000031
【図１８】
2020071207.tif 000032