(57)【要約】【課題】本発明は、信号成分とノイズ成分とをより高精度に分離し得てより高精度に分光できる分光装置、分光方法、ＯＷＤＭ用波長監視装置およびＯＷＤＭ装置を提供する。【解決手段】本発明の分光装置ＳＰは、被測定光を分光した各波長の各光を受光することによって得られた受光データを第１デコンボリューションすることによって得られた第１強度分布から第１閾値以上の強度を持つ第１波長成分を抽出する第１抽出部と、前記第１波長成分に対応する受光データが除去されているとともに受光データの大きさが所定の倍率で拡大された拡大受光データを、第２デコンボリューションすることによって得られた第２強度分布から第２閾値以上の強度を持つ第２波長成分を抽出する第２抽出部と、前記第１波長成分の第１強度分布と前記第２波長成分の第２強度分布とを、互いに尺度を合わせて合成することによって、前記被測定光のスペクトルを求める合成部とを備える。【選択図】図１
2014157140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の被測定光を波長ごとに分光するための、所定の一方向に沿った入射位置に応じて透過波長の異なるフィルタと、
前記フィルタによって分光された各波長の各光を受光するための受光部と、
前記受光部によって得られた受光データに基づいて前記被測定光のスペクトルを求める演算部とを備え、
前記演算部は、
前記受光データを第１デコンボリューションすることによって得られた波長に対する第１強度分布から所定の第１閾値以上の強度を持つ第１波長成分を抽出する第１抽出部と、
前記第１抽出部で抽出された第１波長成分に対応する受光データが除去されているとともに受光データの大きさが所定の倍率で拡大された拡大受光データを、第２デコンボリューションすることによって得られた波長に対する第２強度分布から所定の第２閾値以上の強度を持つ第２波長成分を抽出する第２抽出部と、
前記第１抽出部で抽出された第１波長成分の第１強度分布と前記第２抽出部で抽出された第２波長成分の第２強度分布とを、互いに尺度を合わせて合成することによって、前記被測定光のスペクトルを求める合成部とを備えること
を特徴とする分光装置。
【請求項２】
前記第１抽出部で抽出された第１波長成分に対応する受光データが除去され、かつ、前記第２抽出部で抽出された第２波長成分に対応する受光データが除去されているとともに受光データの大きさが所定の第２倍率で拡大された第２拡大受光データを、第３デコンボリューションすることによって得られた波長に対する第３強度分布から所定の第３閾値以上の強度を持つ第３波長成分を抽出する第３抽出部をさらに備え、
前記合成部は、前記第１抽出部で抽出された第１波長成分の第１強度分布と前記第２抽出部で抽出された第２波長成分の第２強度分布と前記第３抽出部で抽出された第３波長成分の第３強度分布とを、互いに尺度を合わせて合成することによって、前記被測定光のスペクトルを求めること
を特徴とする請求項１に記載の分光装置。
【請求項３】
所定の一方向に沿った入射位置に応じて透過波長の異なるフィルタで、測定対象の被測定光を波長ごとに分光する分光工程と、
前記フィルタによって分光された各波長の各光を受光する受光工程と、
前記受光工程によって得られた受光データに基づいて前記被測定光のスペクトルを求める演算工程とを備え、
前記演算工程は、
前記受光データを第１デコンボリューションすることによって得られた波長に対する第１強度分布から所定の第１閾値以上の強度を持つ第１波長成分を抽出する第１抽出工程と、
前記第１抽出工程で抽出された第１波長成分に対応する受光データが除去されているとともに受光データの大きさが所定の倍率で拡大された拡大受光データを、第２デコンボリューションすることによって得られた波長に対する第２強度分布から所定の第２閾値以上の強度を持つ第２波長成分を抽出する第２抽出工程と、
前記第１抽出工程で抽出された第１波長成分の第１強度分布と前記第２抽出工程で抽出された第２波長成分の第２強度分布とを、互いに尺度を合わせて合成することによって、前記被測定光のスペクトルを求める合成工程とを備えること
を特徴とする分光方法。
【請求項４】
光波長多重通信信号における各チャネルの各光信号の各強度を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記光波長多重通信信号における各チャネルの各光信号の有無を検出する監視部とを備え、
前記検出部は、前記光波長多重通信信号を前記被測定光とした請求項１または請求項２に記載の分光装置であること
を特徴とする光波長多重通信用波長監視装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光波長多重通信用波長監視装置を備えること
を特徴とする光波長多重通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象である被測定光のスペクトルを測定する分光装置および分光方法に関する。そして、本発明は、この分光装置を用いた光波長多重通信用波長監視装置（波長モニタ）および光波長多重通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
分光装置は、大略、測定対象である被測定光を波長（波数）ごとに分光するための分光部と、前記分光部によって分光された各波長の各光を受光するための受光部と、前記受光部の受光結果に基づいて前記各波長の各光の各強度（波長に対する強度分布、スペクトル）をそれぞれ求める演算部とを備えている。前記分光部には、例えば、被測定光に分光するために、所定の一方向に沿った入射位置に応じて透過波長の異なるフィルタが用いられる。前記受光部は、各波長ごとに割り当てられた複数の受光素子を備えるが、各受光素子は、通常、前記割り当てられた本来受光すべき波長の光だけでなく、他の受光素子が本来受光すべき波長の光も受光してしまう。このため、前記演算部は、不明瞭なデータから元のデータを復元する技術である、いわゆるデコンボリューションと呼ばれるデータ処理（信号処理）を行う必要がある。
【０００３】
ここで、前記受光部の出力（出力信号、受光データ）をｂとし、前記受光部における入力（入力信号）に対する出力の比から決定される関数である伝達関数をＡとし、前記受光部に入力される被測定光をｘとすると、次式が成り立つ。
Ａｘ＝ｂ
これらｘおよびｂは、前記受光部における受光素子の素子数と同数の要素を持つベクトルであり、Ａは、前記受光部における受光素子の素子数に応じた正方行列である。
【０００４】
前記式において、Ａおよびｂからｘを求める処理が前記デコンボリューションであり、一方、Ａおよびｘからｂを求める処理は、コンボリューションと呼ばれる。
【０００５】
このデコンボリューションにおいて、ｘを求める方法の一つとしてＴｉｋｈｏｎｏｖ正則化法がある。このＴｉｋｈｏｎｏｖ正則化法は、次式の関数Ｆα（ｘ）を最小化するｘを前記Ａｘ＝ｂの近似解とする方法である。
Ｆα（ｘ）＝｜｜Ａｘ−ｂ｜｜２＋α｜｜Ｓｘ｜｜２
前記式において、Ｓは、正則化行列であり、αは、パラメータである。このＴｉｋｈｏｎｏｖ正則化法は、所望の特定の成分のみを抑制した解を求めることができる。この抑制したい成分は、正則化行列Ｓによって指定され、この抑制したい成分に対する抑制の程度は、パラメータαによって指定される。
【０００６】
このようなＴｉｋｈｏｎｏｖ正則化法を分光処理に用いた技術は、例えば、非特許文献１に開示されている。非特許文献１に開示の技術では、ピーク位置の検出を目的とした、Ｔｉｋｈｏｎｏｖ正則化法による１回目のデコンボリューションが実行され、この検出したピーク位置の情報を正則化行列に反映させて、Ｔｉｋｈｏｎｏｖ正則化法による２回目のデコンボリューションが実行され、これによってより正確なデコンボリューション結果が得られる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｍｅｉ  Ｌｉ，Ｇｒａｅｍｅ  Ｊ．Ｐｅｎｄｏｃｋ，Ｒｏｂｉｎ  Ｊ．Ｅｖａｎｓ，”Ｒｅｇｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ｆｏｒ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ  ＯＳＮＲ  Ｆｒｏｍ  Ｌｏｗ  Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ＷＤＭ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｍｏｎｉｔｏｒｓ”，ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＬＩＧＨＴＷＡＶＥ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ，Ｖｏｌ．２７，Ｎｏ．９，ＭＡＹ  １，２００９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、デコンボリューション結果から前記ピーク位置を検出する場合に、ノイズを除去するために、所定の閾値が予め設定され、前記デコンボリューション結果に対し前記閾値より大きいピークが検出される。このため、信号成分の強度が例えばノイズ成分の強度と略同等である場合やノイズ成分の強度よりも小さい場合等の、信号成分の強度が比較的小さい場合には、前記信号成分の強度が前記閾値以下となってしまう。この結果、前記信号成分がピークとして検出されず、正確なデコンボリューション結果が得られなくなってしまう。
【０００９】
そこで、前記閾値を小さい値に設定すると、ノイズを除去することができなくなってしまい、この結果、正確なデコンボリューション結果が得られなくなってしまう。
【００１０】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、信号成分とノイズ成分とをより高精度に分離することができ、より高精度に分光できる分光装置および分光方法ならびにこの分光装置を用いた光波長多重通信用波長監視装置（波長モニタ）および光波長多重通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる分光装置は、測定対象の被測定光を波長ごとに分光するための、所定の一方向に沿った入射位置に応じて透過波長の異なるフィルタと、前記フィルタによって分光された各波長の各光を受光するための受光部と、前記受光部によって得られた受光データに基づいて前記被測定光のスペクトルを求める演算部とを備え、前記演算部は、前記受光データを第１デコンボリューションすることによって得られた波長に対する第１強度分布から所定の第１閾値以上の強度を持つ第１波長成分を抽出する第１抽出部と、前記第１抽出部で抽出された第１波長成分に対応する受光データが除去されているとともに受光データの大きさが所定の倍率で拡大された拡大受光データを、第２デコンボリューションすることによって得られた波長に対する第２強度分布から所定の第２閾値以上の強度を持つ第２波長成分を抽出する第２抽出部と、前記第１抽出部で抽出された第１波長成分の第１強度分布と前記第２抽出部で抽出された第２波長成分の第２強度分布とを、互いに尺度を合わせて合成することによって、前記被測定光のスペクトルを求める合成部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
このような分光装置では、信号成分とノイズ成分とを分離するために、まず、第１抽出部が第１閾値を用いて第１波長成分を抽出する。そして、さらに信号成分とノイズ成分とを分離するために、第２抽出部が第２閾値を用いて第２波長成分を抽出する。ここで、この第２波長成分を抽出する際、第２デコンボリューションされる拡大受光データは、受光データの大きさが所定の倍率で拡大されている。このため、信号成分の強度が比較的小さい場合でも、信号成分とノイズ成分との差が前記所定の倍率で拡大されるため、信号成分とノイズ成分とをより高精度に分離することができる。したがって、このような分光装置は、より高精度に分光できる。
【００１３】
また、他の一態様では、上述の分光装置において、前記第１抽出部で抽出された第１波長成分に対応する受光データが除去され、かつ、前記第２抽出部で抽出された第２波長成分に対応する受光データが除去されているとともに受光データの大きさが所定の第２倍率で拡大された第２拡大受光データを、第３デコンボリューションすることによって得られた波長に対する第３強度分布から所定の第３閾値以上の強度を持つ第３波長成分を抽出する第３抽出部をさらに備え、前記合成部は、前記第１抽出部で抽出された第１波長成分の第１強度分布と前記第２抽出部で抽出された第２波長成分の第２強度分布と前記第３抽出部で抽出された第３波長成分の第３強度分布とを、互いに尺度を合わせて合成することによって、前記被測定光のスペクトルを求めることを特徴とする。
【００１４】
このような分光装置では、さらに信号成分とノイズ成分とを分離するために、受光データの大きさが所定の第２倍率で拡大された前記第２拡大受光データに基づいて、第３抽出部が第３閾値を用いて第３波長成分を抽出する。このため、さらに信号成分とノイズ成分との差が前記所定の第２倍率で拡大されるため、信号成分とノイズ成分とをさらにより高精度に分離することができる。したがって、このような分光装置は、さらにより高精度に分光できる。
【００１５】
また、本発明の他の一態様にかかる分光方法は、所定の一方向に沿った入射位置に応じて透過波長の異なるフィルタで、測定対象の被測定光を波長ごとに分光する分光工程と、前記フィルタによって分光された各波長の各光を受光する受光工程と、前記受光工程によって得られた受光データに基づいて前記被測定光のスペクトルを求める演算工程とを備え、前記演算工程は、前記受光データを第１デコンボリューションすることによって得られた波長に対する第１強度分布から所定の第１閾値以上の強度を持つ第１波長成分を抽出する第１抽出工程と、前記第１抽出工程で抽出された第１波長成分に対応する受光データが除去されているとともに受光データの大きさが所定の倍率で拡大された拡大受光データを、第２デコンボリューションすることによって得られた波長に対する第２強度分布から所定の第２閾値以上の強度を持つ第２波長成分を抽出する第２抽出工程と、前記第１抽出工程で抽出された第１波長成分の第１強度分布と前記第２抽出工程で抽出された第２波長成分の第２強度分布とを、互いに尺度を合わせて合成することによって、前記被測定光のスペクトルを求める合成工程とを備えることを特徴とする。
【００１６】
このような分光方法では、信号成分とノイズ成分とを分離するために、まず、第１抽出工程で第１閾値を用いて第１波長成分が抽出される。そして、さらに信号成分とノイズ成分とを分離するために、第２抽出工程で第２閾値を用いて第２波長成分が抽出される。ここで、この第２波長成分を抽出する工程では、第２デコンボリューションされる拡大受光データは、受光データの大きさが所定の倍率で拡大されている。このため、信号成分の強度が比較的小さい場合でも、信号成分とノイズ成分との差が前記所定の倍率で拡大されるため、信号成分とノイズ成分とをより高精度に分離することができる。したがって、このような分光方法は、より高精度に分光できる。
【００１７】
また、本発明の他の一態様にかかる光波長多重通信用波長監視装置は、光波長多重通信信号における各チャネルの各光信号の各強度を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて、前記光波長多重通信信号における各チャネルの各光信号の有無を検出する監視部とを備え、前記検出部は、前記光波長多重通信信号を前記被測定光とした上述のいずれかの分光装置であることを特徴とする。
【００１８】
このような光波長多重通信用波長監視装置は、上述のいずれかの分光装置を用いるので、各チャネルの各光信号とノイズ成分とをより高精度に分離することができ、より高精度に各チャネルの各光信号を監視できる。
【００１９】
また、本発明の他の一態様にかかる光波長多重通信装置は、上述の光波長多重通信用波長監視装置を備えることを特徴とする。
【００２０】
このような光波長多重通信装置は、上述の光波長多重通信用波長監視装置を用いるので、各チャネルの各光信号とノイズ成分とをより高精度に分離することができ、より高精度に各チャネルの各光信号を処理できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明にかかる分光装置は、信号成分とノイズ成分とをより高精度に分離することができ、より高精度に分光できる。本発明にかかる光波長多重通信用波長監視装置は、各チャネルの各光信号とノイズ成分とをより高精度に分離することができ、より高精度に各チャネルの各光信号を監視できる。本発明にかかる光波長多重通信装置は、各チャネルの各光信号とノイズ成分とをより高精度に分離することができ、より高精度に各チャネルの各光信号を処理できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態における分光装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態における分光装置に用いられるリニアバリアブルフィルタの動作を説明するための図である。
【図３】第１実施形態の分光装置におけるデコンボリューションの必要性を説明するための図である。
【図４】第１実施形態における分光装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】第１実施形態の分光装置における分光部から出力される信号データの一例を示す図である。
【図６】図５に示す信号データを第１デコンボリューションした結果を示す図である。
【図７】図６に示す第１デコンボリューション結果から抽出された成分のみを残した強度分布データ（第１抽出強度分布データ）を示す図である。
【図８】図７に示す第１抽出強度分布データにゲインを乗じた後にコンボリューションした結果を示す図である。
【図９】図５に示す信号データにゲインを乗じた結果を示す図である。
【図１０】図９に示すゲイン乗算結果から図８に示すコンボリューション結果を減算した除去処理の結果を示す図である。
【図１１】図１０に示す除去処理後の結果を第２デコンボリューションした結果を示す図である。
【図１２】図１１に示す第２デコンボリューション結果から抽出された成分のみを残した強度分布データ（第２抽出強度分布データ）を示す図である。
【図１３】図７に示す第１抽出強度分布データと図１２に示す第２抽出強度分布データとを合成した合成結果を示す図である。
【図１４】第１実施形態の分光装置における変形態様の装置の動作を示すフローチャートである。
【図１５】第２実施形態における波長監視装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】第３実施形態における光アドドロップ多重化装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
【００２４】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における分光装置の構成を示すブロック図である。図２は、第１実施形態における分光装置に用いられるリニアバリアブルフィルタの動作を説明するための図である。
【００２５】
第１実施形態における分光装置は、測定対象である被測定光を波長（波数）ごとに分光するための分光部と、前記分光部によって分光された各波長の各光を受光するための受光部と、前記受光部によって得られた受光データに基づいて前記各波長の各光の各強度（波長に対する強度分布、スペクトル）をそれぞれ求めることによって前記被測定光のスペクトルを求める演算部とを備える。本実施形態では、分光部は、測定対象の被測定光を波長ごとに分光するための、所定の一方向に沿った入射位置に応じて透過波長の異なるフィルタを備えている。
【００２６】
このような第１実施形態の分光装置ＳＰは、例えば、図１に示すように、前記被測定光ＬＰとして光源ＬＳから放射された光が入射される分光部１と、制御演算部２と、記憶部３とを備える。被測定光ＬＰは、１または複数の波長λｋを含む。
【００２７】
分光部１は、上述したように、被測定光ＬＰを波長（波数）ごとに分光し、この分光した各波長の各光を受光して受光データを生成する装置であり、図１に示す例では、導光部１１と、受光光学系１２と、フィルタ１３と、受光部１４とを備える。
【００２８】
導光部１１は、被測定光ＬＰを導光することによって被測定光ＬＰを分光装置ＳＰ内へ案内する光学素子である。導光部１１は、例えば、シングルコアファイバやマルチコアファイバ等の光ファイバである。導光部１１によって分光装置ＳＰ内に案内され導光部１１から射出された被測定光ＬＰは、発散しつつ伝播し、受光光学系１２へ入射される。
【００２９】
受光光学系１２は、この入射された被測定光ＬＰを平行化（コリメート）し、平行光として射出する光学系である。受光光学系１２は、１または複数の光学レンズを備える。例えば、本実施形態では、受光光学系１２は、１枚の、正の屈折力（焦点距離の逆数）を持つ両凸の正レンズである。受光光学系１２に入射された被測定光ＬＰは、受光光学系１２で平行化され、平行光となって射出され、フィルタ１３に入射される。
【００３０】
フィルタ１３は、受光光学系１２から入射された被測定光ＬＰを各波長の各光に分光するための、所定の一方向に沿った入射位置に応じて透過波長の異なる光学素子である。例えば、本実施形態では、フィルタ１３は、リニアバリアブルフィルタ（ＬＶＦ、スライディングフィルタとも呼称される）１３を備える。ＬＶＦ１３は、図２に示すように、光学的なバンドパスフィルタの透過波長特性における中心波長λ０が位置Ｘｃに応じて連続的に線形で変化する光学素子であり、入射位置Ｘｃと透過波長特性の中心波長λ０とが正比例している。なお、図２中のグラフの横軸は、ＬＶＦ１３の位置を示し、その縦軸は、中心波長λ０を示す。図２において、例えば、位置Ｘｃに入射された光は、所定の半値全幅ＦＷＨＭで中心波長λｃの波長帯の光となって位置Ｘｃから射出される。このようなＬＶＦは、例えば、米国特許第６７００６６４号明細書等に開示されている。
【００３１】
フィルタ１３に入射された被測定光ＬＰは、フィルタ１３で分光（波長分離）され、フィルタ１３から互いに波長λｋの異なる複数の光が射出され、これら複数の光は、受光部１４に入射される。
【００３２】
受光部１４は、前記所定の一方向に沿って並設された複数の光電変換素子を備え、フィルタ１３によって分光（波長分離）された前記互いに波長λｋの異なる複数の光（各波長の各光）を、前記複数の光電変換素子のそれぞれで受光する装置である。光電変換素子は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する素子であり、受光した光強度（光パワー）に応じた大きさの電流を出力する。なお、受光部１４は、電流を電圧に変換する電流電圧変換素子（例えば抵抗素子等）を備える場合には、受光した光強度に応じた大きさの電圧を出力する。受光部１４は、例えば、本実施形態では、ＣＣＤ型やＣＭＯＳ型の複数の光電変換素子を一直線上に一列に並べて配置したラインセンサ（フォトダイオードアレイ、ＰＤアレイ）を備える。受光部１４は、これら各光電変換素子（画素）が予め割り当てられた所定の各波長をそれぞれ受光するように、フィルタ１３の配置位置に対応して配置されている。すなわち、光電変換素子と前記中心波長λ０とは、一対一の対応関係にある。受光部１４に入射された各波長の各光は、受光部１４の各光電変換素子で光電変換され、各光の各光強度にそれぞれ応じた大きさの各信号（電流信号または電圧信号、受光データ）が受光部１４から出力され、これら各信号（受光データ）は、制御演算部２に入力される。
【００３３】
記憶部３は、分光装置ＳＰの各部を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御する制御プログラムや、受光部１４によって得られた各信号（受光データ）に基づいて、被測定光に含まれる各波長の各光の各強度（スペクトル）をそれぞれ求める分光プログラム等の各種プログラム、および、これらプログラムの実行に必要なデータや、これらプログラムの実行中に生成されたデータや、受光部１４によって得られた各信号（受光データ）等の各種データを記憶するものである。前記プログラムの実行に必要なデータには、後述のデコンボリューションで用いられる伝達関数Ａ、および、このデコンボリューションにおけるＴｉｋｈｏｎｏｖ正則化法で用いられる正則化行列Ｓやパラメータα等が含まれる。伝達関数Ａは、受光部１４における入力に対する出力の比から予め決定される。伝達関数Ａは、受光部１４の各光電変換素子ごとに設定される。記憶部３は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の不揮発性記憶素子、制御演算部２におけるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）のいわゆるワーキングメモリとなるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の揮発性記憶素子およびその周辺回路等を備えて構成される。なお、記憶部３は、受光部１４から出力される受光データ等を記憶するために、例えばハードディスク等の比較的大容量の記憶装置を備えてもよい。
【００３４】
制御演算部２は、被測定光のスペクトルを求めるべく、分光装置ＳＰの各部を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、受光部１４によって得られた各信号（受光データ）に基づいて、被測定光に含まれる各波長の各光の各強度（スペクトル）をそれぞれ求めるものである。制御演算部２は、例えば、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）およびその周辺回路を備えて構成される。制御演算部２には、プログラムを実行することによって、機能的に、制御部２８と、受光部１４の前記受光データを第１デコンボリューションすることによって得られた波長に対する第１強度分布から所定の第１閾値以上の強度を持つ第１波長成分を抽出する第１抽出部と、前記第１抽出部で抽出された第１波長成分に対応する受光データが除去されているとともに受光データの大きさが所定の倍率で拡大された拡大受光データを、第２デコンボリューションすることによって得られた波長に対する第２強度分布から所定の第２閾値以上の強度を持つ第２波長成分を抽出する第２抽出部と、前記第１抽出部で抽出された第１波長成分の第１強度分布と前記第２抽出部で抽出された第２波長成分の第２強度分布とを、互いに尺度を合わせて合成することによって、前記被測定光のスペクトルを求める合成部とが構成される。より具体的には、図１に示すように、制御演算部２には、プログラムを実行することによって、機能的に、制御部２８、第１デコンボリューション処理部２１、第１抽出処理部２２、コンボリューション処理部２３、除去処理部２４、第２デコンボリューション処理部２５、第２抽出処理部２６および合成処理部２７が構成される。
【００３５】
制御部２８は、被測定光のスペクトルを求めるために、分光装置ＳＰの各部を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御する。
【００３６】
第１デコンボリューション処理部２１は、受光部１４の各光電変換素子（各画素）によって取得された各信号データ（受光データ）をデコンボリューションする（第１デコンボリューション）。デコンボリューションには、公知の手法である上述のＴｉｋｈｏｎｏｖ正則化法が用いられる。受光部１４の前記受光データを第１デコンボリューションすることによって波長に対する第１強度分布データが得られる。第１デコンボリューション処理部２１は、この第１強度分布データを第１抽出処理部２２へ通知する。
【００３７】
第１抽出処理部２２は、第１デコンボリューション処理部２１によって求められた第１強度分布データ（第１デコンボリューション結果）の中から、予め設定された第１閾値Ｐｔｈ１よりも大きな信号強度を持つ第１波長成分（第１抽出成分）（画素Ｉｍ）を抽出する。そして、第１抽出処理部２２は、この抽出した成分だけを残して他の信号強度を０にしたデータ（第１抽出強度分布データ）を生成し、この第１抽出強度分布データを記憶部３に記憶する。そして、第１抽出処理部２２は、この第１抽出強度分布データをコンボリューション処理部２３へ通知する。
【００３８】
これら第１デコンボリューション処理部２１および第１抽出処理部２２は、上述の第１抽出部の一例に相当する。
【００３９】
コンボリューション処理部２３は、第１抽出処理部２２によって求められた第１抽出強度分布データに、予め設定された所定のゲインＧａ１（倍率Ｇａ１）を乗算し（Ｇａ１×（第１抽出強度分布データ））、この乗算結果をコンボリューションする。そして、コンボリューション処理部２３は、このコンボリューション結果を除去処理部２４へ通知する。
【００４０】
除去処理部２４は、記憶部３に記憶された、受光部１４の各光電変換素子（各画素）によって取得された各信号データ（受光データ）を読み出し、予め設定された所定の前記ゲインＧａ１を、この読み出した、受光部１４の各光電変換素子（各画素）によって取得された各信号データ（受光データ）に乗算する（Ｇａ１×（受光データ））。そして、除去処理部２４は、この乗算されたゲイン乗算結果から、コンボリューション処理部２３によって求められた前記コンボリューション結果を減算する。これによって第１抽出処理部２２で抽出された第１波長成分に対応する受光データが除去されているとともに受光データの大きさが所定の倍率Ｇａ１で拡大された拡大受光データが生成される。除去処理部２４は、この除去処理結果（拡大受光データ）を第２デコンボリューション処理部２５へ通知する。
【００４１】
第２デコンボリューション処理部２５は、除去処理部２４によって求められた除去処理結果（拡大受光データ）をデコンボリューションする（第２デコンボリューション）。デコンボリューションには、第１デコンボリューション処理部２１と同様に、公知の手法である上述のＴｉｋｈｏｎｏｖ正則化法が用いられる。前記除去処理結果（拡大受光データ）を第２デコンボリューションすることによって波長に対する第２強度分布データが得られる。第２デコンボリューション処理部２５は、この第２強度分布データを第２抽出処理部２６へ通知する。
【００４２】
第２抽出処理部２６は、第２デコンボリューション処理部２５によって求められた第２強度分布データ（第２デコンボリューション結果）の中から、予め設定された第２閾値Ｐｔｈ２よりも大きな信号強度を持つ第２波長成分（第２抽出成分）（画素Ｉｍ）を抽出する。そして、第２抽出処理部２６は、この抽出した成分だけを残して他の信号強度を０にしたデータ（第２抽出強度分布データ）を生成し、この第２抽出強度分布データを記憶部３に記憶する。
【００４３】
これらコンボリューション処理部２３、除去処理部２４、第２デコンボリューション処理部２５および第２抽出処理部２２は、上述の第２抽出部の一例に相当する。
【００４４】
合成処理部２７は、第１および第２抽出強度分布データの尺度を互いに合わせるために、記憶部３に記憶されている第２抽出強度分布データを前記ゲインＧａ１で除算する（（第２抽出強度分布データ）／Ｇａ１）。そして、合成処理部２７は、この除算した除算結果と、記憶部３に記憶されている第１抽出強度分布データとを加算することによって、これら第１および第２抽出強度分布データを合成する。これによって被測定光のスペクトルが生成される。合成処理部２７は、上述の合成部の一例に相当する。
【００４５】
次に、本実施形態の分光装置ＳＰの動作について説明する。図３は、第１実施形態の分光装置におけるデコンボリューションの必要性を説明するための図である。図３（Ａ）は、２波長におけるフィルタ１３による分光直後のスペクトルを示し、図３（Ｂ）は、これをデコンボリューションによって狭窄化したスペクトルを示す。図４は、第１実施形態における分光装置の動作を示すフローチャートである。図５は、第１実施形態の分光装置における分光部から出力される信号データの一例を示す図である。図６は、図５に示す信号データを第１デコンボリューションした結果を示す図である。図７は、図６に示す第１デコンボリューション結果から抽出された成分のみを残した強度分布データ（第１抽出強度分布データ）を示す図である。図８は、図７に示す第１抽出強度分布データにゲインを乗じた後にコンボリューションした結果を示す図である。図９は、図５に示す信号データにゲインを乗じた結果を示す図である。図１０は、図９に示すゲイン乗算結果から図８に示すコンボリューション結果を減算した除去処理の結果を示す図である。図１１は、図１０に示す除去処理後の結果を第２デコンボリューションした結果を示す図である。図１２は、図１１に示す第２デコンボリューション結果から抽出された成分のみを残した強度分布データ（第２抽出強度分布データ）を示す図である。図１３は、図７に示す第１抽出強度分布データと図１２に示す第２抽出強度分布データとを合成した合成結果を示す図である。これら図５ないし図１３の各横軸は、受光部１４における複数の光電変換素子の各画素番号Ｉｋである。図５、図８、図９および図１０の各縦軸は、信号強度Ｐに相当する光電変換素子のカウント値Ｒｋであり、図６、図７、図１１、図１２および図１３の各縦軸は、信号強度Ｐである。
【００４６】
このような構成の分光装置ＳＰでは、測定対象の被測定光は、導光部１１によって分光装置ＳＰ内に案内され、受光光学系１２に入射される。受光光学系１２は、この入射された被測定光をコリメート（平行化）されて平行光となり、フィルタ（本実施形態ではＬＶＦ）１３に入射される。
【００４７】
そして、受光光学系１２からフィルタ１３に入射された被測定光は、その入射位置Ｘｎに応じて分光され、互いに異なる波長を持つ複数の光となって、受光部１４に入射される。受光部１４に入射された各光は、その複数の光電変換素子のそれぞれで受光され、光電変換される。これによって受光部１４に入射された各光は、その光強度に応じた各電気信号となって受光部１４から出力される。受光部１４から出力された各信号（受光データ）は、制御演算部２に入力され、記憶部３に記憶される。制御演算部２は、記憶部３に記憶された各信号データ（受光データ）を信号処理し、被測定光のスペクトルを求める。
【００４８】
ここで、フィルタ１３の各位置Ｘｎは、所定の波長幅を持った透過波長帯域幅Ｂｎで濾波するため、フィルタ１３の分光直後の光のスペクトルは、図３（Ａ）に示すように、各位置の各透過波長特性を重ね合わせたプロファイルとなる。このため、受光部１４によって取得された各波長の各光信号に対応する各信号データには、当該光信号の成分だけでなく、これに隣接する光信号の成分等の他の波長の光信号の成分も含まれる。なお、図３は、説明の簡単化のため、被測定光には、同じ強度で互いに異なる２個の波長が含まれる場合を示している。したがって、この他の波長の光信号の成分を除去し、当該光信号の成分のみにする必要がある。このため、制御演算部２は、分光部１の受光部１４によって取得された各光信号に対応する各信号（受光データ）をデコンボリューションする。これによって、図３（Ｂ）に示すように、重なり部分が除去され、分光部１の受光部１４によって取得された各光信号に対応する各信号（受光部１４によって取得された各光信号における光のスペクトル）は、それぞれ狭窄化される。
【００４９】
より具体的には、制御演算部２は、次のように分光部１の受光部１４によって取得された各光信号に対応する各信号（受光データ）を処理している。
【００５０】
図４において、まず、制御演算部２は、記憶部３に記憶された各信号（受光データ）を読み出す（Ｓ１１）。一例として、分光部１の受光部１４によって取得された各光信号に対応する各信号（各光電変換素子で受光され光電変換された各電気信号、受光データ）は、図５に示すデータであるとする。図５に示すデータでは、画素番号Ｉ２０７、Ｉ２２０、Ｉ２３１およびＩ２４０に検出すべき信号が含まれているとする。したがって、図５に示すデータにおける画素番号Ｉ２０７、Ｉ２１２、Ｉ２０１３、Ｉ２２６、Ｉ２３４およびＩ２４８等の微小なピークは、ノイズである。この図５に示すデータでは、画素番号Ｉ２２０のピークは、比較的大きなカウント値を持ち、画素番号Ｉ２０７、Ｉ２１２、Ｉ２０１３、Ｉ２２６、Ｉ２３４およびＩ２４８等のノイズによる各ピークの各カウント値に対し優位である（明瞭な差がある）が、画素番号Ｉ２０７、Ｉ２３１およびＩ２４０の各ピークは、それぞれ、小さな各カウント値を持ち、画素番号Ｉ２０７、Ｉ２１２、Ｉ２０１３、Ｉ２２６、Ｉ２３４およびＩ２４８等のノイズによる各ピークの各カウント値とあまり差がない。
【００５１】
次に、制御演算部２の第１デコンボリューション処理部２１は、受光部１４の各光電変換素子（各画素）によって取得された各信号（受光データ、本例では、図５に示すデータ）を第１デコンボリューションする（Ｓ１２）。本実施形態では、Ｔｉｋｈｏｎｏｖ正則化法によるデコンボリューションが実行される。図６には、図５に示すデータを第１デコンボリューションした結果が示されている。図６では、最も大きなカウント値を持つ画素番号Ｉ２２０の信号強度で正規化されている。この図６に示すデコンボリューション結果は、第１デコンボリューションによって得られた被測定光の強度分布を示すデータ（第１強度分布データ）である。
【００５２】
次に、制御演算部２の第１抽出処理部２２は、処理Ｓ１２で処理した第１デコンボリューション結果（第１強度分布データ）の中から、予め設定された第１閾値Ｐｔｈ１よりも大きな信号強度を持つ第１波長成分（第１抽出成分）（画素Ｉｍ）を抽出し、この抽出した成分だけを残して他の信号強度を０にしたデータ（第１抽出強度分布データ）を生成し、この第１抽出強度分布データを記憶部３に記憶する（Ｓ１３）。
【００５３】
この第１閾値Ｐｔｈ１は、例えば、図６に示すように閾値Ｐｔｈ０＝０．０５のような小さ過ぎる値に設定されると、抽出すべき成分だけでなく、ノイズ成分σｎも抽出してしまう。このため、第１閾値Ｐｔｈ１は、ノイズ成分σｎを抽出しないような適宜な値に設定される。例えば、スペクトルの既知な複数の被測定光を測定する複数の試験が実施され、これら複数の試験結果が統計処理されることによって第１閾値Ｐｔｈ１の適宜な値が選択され、設定される。本実施形態では、例えば、図６に示すように第１閾値Ｐｔｈ１は、最も大きな信号強度Ｐ１（１番目に大きな信号強度Ｐ１）と次に大きな信号強度Ｐ２（２番目に大きな信号強度Ｐ２）との間である０．６に設定される（Ｐ２＜Ｐｔｈ１＜Ｐ１、Ｐｔｈ１＝０．６）。第１閾値Ｐｔｈ１がこのような値０．６に設定されていると、図６に示す第１強度分布データから画素番号Ｉ２２０の成分だけ抽出される。そして、この抽出した画素成分Ｉ２２０の成分だけを残して他の信号強度を０にした第１抽出強度分布データが生成される。図７には、図６に示す第１強度分布データから抽出された成分のみを残した第１抽出強度分布データが示されている。この生成された第１抽出強度分布データは、記憶部３に記憶される。
【００５４】
次に、制御演算部２のコンボリューション処理部２３は、次の処理Ｓ１５における各信号データの尺度（レベル）と合わせるために、予め設定された所定のゲインＧａ１（倍率Ｇａ１）を第１抽出強度分布データに乗算する（Ｇａ１×（第１抽出強度分布データ））。そして、コンボリューション処理部２３は、この乗算結果をコンボリューションする（Ｓ１４）。図８には、図７に示す第１抽出強度分布データにゲインＧａ１を乗じた後にコンボリューションした結果が示されている。
【００５５】
次に、制御演算部２の除去処理部２４は、再び、記憶部３に記憶された、受光部１４の各光電変換素子（各画素）によって取得された各信号（受光データ、本例では図５に示すデータ）を読み出し、予め設定された所定のゲインＧａ１を、この読み出した、受光部１４の各光電変換素子によって取得された各信号（受光データ）に乗算する（Ｇａ１×（受光データ））。このゲインＧａ１の乗算処理によって、処理Ｓ１３で第１閾値Ｐｔｈ１以下であったため抽出されなかったけれども本来抽出すべき信号成分の値と、ノイズ成分σｎの値との差が拡大される。このため、後述する第２閾値Ｐｔｈ２による第２成分抽出処理で、本来抽出すべき信号成分とノイズ成分σｎとの分離が可能となる。そして、除去処理部２４は、この乗算されたゲイン乗算結果から、処理Ｓ１４で求めたコンボリューション結果を減算する（Ｓ１５）。これによって、分光部１の受光部１４によって取得された各光信号に対応する各信号（受光データ）から、処理Ｓ１３で抽出した信号成分が除去される。図９には、図５に示すデータにゲインＧａ１を乗じたゲイン乗算結果が示めされている。図１０には、図９に示すゲイン乗算結果から図８に示すコンボリューション結果を減算した除去処理の結果が示されている。本例では、図９に示すゲイン乗算結果に存在する画素番号Ｉ２２０の信号が除去処理によって除去され、図１０に示す除去処理の結果となる。
【００５６】
次に、制御演算部２の第２デコンボリューション処理部２５は、処理Ｓ１５で得られた除去処理結果（拡大受光データ、本例では、図１０に示すデータ）を第２デコンボリューションする（Ｓ１６）。本実施形態では、処理Ｓ１２と同様に、Ｔｉｋｈｏｎｏｖ正則化法によるデコンボリューションが実行される。図１１には、図１０に示す除去処理後の結果を第２デコンボリューションした結果が示されている。この図１１に示すデコンボリューション結果は、第２デコンボリューションによって得られた被測定光の強度分布を示すデータ（第２強度分布データ）である。
【００５７】
次に、制御演算部２の第２抽出処理部２６は、処理Ｓ１６で処理したデコンボリューション結果（第２強度分布データ）の中から、予め設定された第２閾値Ｐｔｈ２よりも大きな信号強度を持つ第２波長成分（第２抽出成分）（画素Ｉｍ）を抽出し、この抽出した成分だけを残して他の信号強度を０にしたデータ（第２抽出強度分布データ）を生成し、この第２抽出強度分布データを記憶部３に記憶する（Ｓ１７）。
【００５８】
この第２閾値Ｐｔｈ２は、第１閾値Ｐｔｈ１と同様に、ノイズ成分σｎを抽出しないような適宜な値に設定される。上述の処理Ｓ１５におけるゲインＧａ１の乗算処理によって、処理Ｓ１３で第１閾値Ｐｔｈ１以下であったため抽出されなかったけれども本来抽出すべき信号成分の値と、ノイズ成分σｎの値との差が拡大されているので、第２閾値Ｐｔｈ２の設定が可能である。例えば、スペクトルの既知な複数の被測定光を測定する複数の試験が実施され、これら複数の試験結果が統計処理されることによって第２閾値Ｐｔｈ２の適宜な値が選択され、設定される。本実施形態では、例えば、図１１に示すように第２閾値Ｐｔｈ２は、最も大きな信号強度Ｐ’４（１番目に大きな信号強度Ｐ’４）と最も大きなノイズ強度σｐ（１番目に大きなノイズ強度σｐ）との間である０．４に設定される（σｐ＜Ｐｔｈ２＜Ｐ’４、Ｐｔｈ２＝０．４）。第２閾値Ｐｔｈ２がこのような値０．４に設定されていると、図１１に示す第２強度分布データから画素番号Ｉ２０７、Ｉ２３１およびＩ２４０の各成分だけ抽出される。そして、この抽出した画素成分Ｉ２０７、Ｉ２３１およびＩ２４０の各成分だけを残して他の信号強度を０にした第２抽出強度分布データが生成される。図１２には、図１１に示す第２強度分布データから抽出された成分のみを残した第２抽出強度分布データが示されている。この生成された第２抽出強度分布データは、記憶部３に記憶される。
【００５９】
次に、制御演算部２の合成処理部２７は、処理Ｓ１７で生成されて記憶部３に記憶されている第２抽出強度分布データを前記ゲインＧａ１で除算し（（第２抽出強度分布データ）／Ｇａ１）、この除算した除算結果と、処理Ｓ１３で生成されて記憶部３に記憶されている第１抽出強度分布データとを加算することによって、これら第１および第２抽出強度分布データを合成する。これによって被測定光のスペクトルが生成される。図１３には、図７に示す第１抽出強度分布データと、図１２に示す第２抽出強度分布データをゲインＧａ１で除算した除算結果とを合成した合成結果が示されている。
【００６０】
そして、制御演算部２は、この合成結果を必要に応じて記憶部３に記憶したり、また、この合成結果を必要に応じて出力部５に出力する。
【００６１】
このように第１実施形態における分光装置ＳＰでは、信号成分とノイズ成分とを分離するために、まず、第１デコンボリューション処理部２１および第１抽出処理部２２によって第１閾値Ｐｔｈ１を用いて第１抽出強度分布データが抽出される。そして、さらに信号成分とノイズ成分とを分離するために、コンボリューション処理部２３、除去処理部２４、第２デコンボリューション処理部２５および第２抽出処理部２６によって第２閾値Ｐｔｈ２を用いて第２抽出強度分布データが抽出される。ここで、この第２抽出強度分布データを抽出する際、コンボリューション処理部２３および除去処理部２４は、それぞれ、予め設定された所定のゲインＧａ１（倍率Ｇａ１）によってデータが拡大される。このため、信号成分の強度が比較的小さい場合でも、信号成分とノイズ成分との差が前記所定のゲインＧａ１（倍率Ｇａ１）で拡大されるため、信号成分とノイズ成分とをより高精度に分離することができる。したがって、このような分光装置ＳＰは、より高精度に分光できる。
【００６２】
なお、上述の分光装置ＳＰにおいて、必要に応じて、入力部４や出力部５等をさらに備えてもよい。入力部４は、例えば、被測定光ＬＰの測定開始を指示するコマンド等の各種コマンド、および、例えば測定対象の被測定光ＬＰにおける識別子の入力や伝達関数Ａ、正則化行列Ｓおよびパラメータα等のスペクトルを測定する上で必要な各種データを分光装置ＳＰに入力する機器であり、例えば、キーボード等である。出力部５は、入力部４から入力されたコマンドやデータ、および、分光装置ＳＰによって測定された被測定光のスペクトルを出力する機器であり、例えばＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤおよび有機ＥＬディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。また、入力部４は、例えば抵抗膜方式や静電容量方式等の操作位置を検出して入力する位置入力装置を含み、出力部５は、表示装置であり、入力部４の前記位置入力装置と出力部５の表示装置とでタッチパネルが構成されてもよい。このタッチパネルでは、表示装置の表示面上に位置入力装置が設けられ、表示装置に入力可能な１または複数の入力内容の候補が表示され、ユーザが、入力したい入力内容を表示した表示位置を触れると、位置入力装置によってその位置が検出され、検出された位置に表示された表示内容がユーザの操作入力内容として分光装置ＳＰに入力される。このようなタッチパネルでは、表示装置に表示される表示内容を変えることで、様々な入力内容を入力することができ、分光装置ＳＰに対し様々な操作を行うことが可能となる。
【００６３】
また、上述の第１実施形態の分光装置ＳＰにおいて、制御演算部２は、処理Ｓ１７で第２閾値Ｐｔｈ２以下であったため抽出されなかったけれども本来抽出すべき信号成分の値と、ノイズ成分σｎの値との差をさらに拡大する処理を行い、この本来抽出すべき信号成分を抽出するように、構成されてもよい。
【００６４】
より具体的には、この変形態様の制御演算部２ａは、前記第１抽出部で抽出された第１波長成分に対応する受光データが除去され、かつ、前記第２抽出部で抽出された第２波長成分に対応する受光データが除去されているとともに受光データの大きさが所定の第２倍率で拡大された第２拡大受光データを、第３デコンボリューションすることによって得られた波長に対する第３強度分布から所定の第３閾値以上の強度を持つ第３波長成分を抽出する第３抽出部をさらに備え、前記合成部は、前記第１抽出部で抽出された第１波長成分の第１強度分布と前記第２抽出部で抽出された第２波長成分の第２強度分布と前記第３抽出部で抽出された第３波長成分の第３強度分布とを、互いに尺度を合わせて合成することによって、前記被測定光のスペクトルを求める。
【００６５】
さらにより具体的には、制御演算部２ａは、図１に破線で示すように、第２コンボリューション処理部３１と、第２除去処理部３２と、第３デコンボリューション処理部３３と、第３抽出処理部３４とをさらに備える。
【００６６】
この第２コンボリューション処理部３１は、第２抽出処理部２６によって求められた第２抽出強度分布データに、予め設定された所定のゲインＧａ２（倍率Ｇａ２）を乗算する（Ｇａ２×（第２抽出強度分布データ））。そして、第２コンボリューション処理部３１は、この乗算結果をコンボリューションし、この第２コンボリューション結果を第２除去処理部３２へ通知する。
【００６７】
この第２除去処理部３２は、前記処理Ｓ１５で得られた除去処理結果（拡大受光データ）に前記ゲインＧａ２を乗算する（Ｇａ２×（拡大受光データ））。そして、第２除去処理部３２は、この乗算された第２ゲイン乗算結果から、第２コンボリューション処理部３１によって求められた前記第２コンボリューション結果を減算する。これによって第１抽出処理部２２で抽出された第１波長成分に対応する受光データが除去され、かつ、第２抽出処理部２６で抽出された第２波長成分に対応する受光データが除去されているとともに受光データの大きさが所定の第２倍率Ｇａ２で拡大された第２拡大受光データが生成される。第２除去処理部３２は、この第２除去処理結果（第２拡大受光データ）を第３デコンボリューション処理部３３へ通知する。
【００６８】
あるいは、この第２除去処理部３２は、記憶部３に記憶された、受光部１４の各光電変換素子（各画素）によって取得された各信号（受光データ）を読み出し、予め設定された所定の前記ゲインＧａ１および予め設定された所定の前記ゲインＧａ２のそれぞれを、この読み出した、受光部１４の各光電変換素子（各画素）によって取得された各信号（受光データ）に乗算する（Ｇａ１×Ｇａ２×（受光データ））。第２除去処理部３２は、記憶部３に記憶された、コンボリューション処理部２３によって生成された第１抽出強度分布データを読み出し、前記ゲインＧａ１および前記ゲインＧａ２のそれぞれを、この読み出した、第１抽出強度分布データに乗算する（Ｇａ１×Ｇａ２×（第１抽出強度分布データ））。そして、第２除去処理部３２は、前記ゲインＧａ１、Ｇａ２を乗算した第２ゲイン乗算結果から、前記ゲインＧａ１、Ｇａ２を乗算した第１抽出強度分布データおよび処理Ｓ３２で求めた第２コンボリューション結果を減算する。第２除去処理部３２は、この第２除去処理結果（第２拡大受光データ）を第３デコンボリューション処理部３３へ通知する。このように第２除去処理部３２は、構成されてもよい。
【００６９】
この第３デコンボリューション処理部３３は、第２除去処理部３２によって求められた第２除去処理結果（第２拡大受光データ）をデコンボリューションする（第３デコンボリューション）。デコンボリューションには、第１デコンボリューション処理部２１と同様に、公知の手法である上述のＴｉｋｈｏｎｏｖ正則化法が用いられる。前記第２除去処理結果（第２拡大受光データ）を第３デコンボリューションすることによって波長に対する第３強度分布データが得られる。第３デコンボリューション処理部３３は、この第３強度分布データを第３抽出処理部３４へ通知する。
【００７０】
この第３抽出処理部３４は、第３デコンボリューション処理部３３によって求められた第３強度分布データ（第３デコンボリューション結果）の中から、予め設定された第３閾値Ｐｔｈ３よりも大きな信号強度を持つ第３波長成分（第３抽出成分）（画素Ｉｍ）を抽出する。そして、第３抽出処理部３４は、この抽出した成分だけを残して他の信号強度を０にしたデータ（第３抽出強度分布データ）を生成し、この第３抽出強度分布データを記憶部３に記憶する。
【００７１】
そして、この変形形態の合成処理部２７ａは、第１ないし第３抽出強度分布データの尺度を互いに合わせるために、記憶部３に記憶されている第２抽出強度分布データを前記ゲインＧａ１で除算し（（第２抽出強度分布データ）／Ｇａ１）、記憶部３に記憶されている第３抽出強度分布データを前記ゲインＧａ１および前記ゲインＧ２のそれぞれで除算する（（第３抽出強度分布データ）／Ｇａ１／Ｇａ２）。そして、合成処理部２７ａは、これら除算した各除算結果と、記憶部３に記憶されている第１抽出強度分布データとを加算することによって、これら第１ないし第３抽出強度分布データを合成する。これによって被測定光のスペクトルが生成される。
【００７２】
このような変形態様の分光装置ＳＰは、次のように動作する。図１４は、第１実施形態の分光装置における変形態様の装置の動作を示すフローチャートである。
【００７３】
このような変形態様の分光装置ＳＰでは、まず、上述と同様に、測定対象の被測定光が分光部１によって測定され、受光部１４から出力された各信号（受光データ）は、制御演算部２に入力され、記憶部３に記憶される。そして、図１４において、上述した処理Ｓ１１ないし処理Ｓ１７の各処理が、制御演算部２ａの各処理部２１〜２６によって実行される（Ｓ３１）。
【００７４】
次に、制御演算部２ａの第２コンボリューション処理部３１は、次の処理Ｓ３３における各信号データの尺度（レベル）と合わせるために、予め設定された所定のゲインＧａ２（倍率Ｇａ２）を第２抽出強度分布データに乗算する（Ｇａ２×（第２抽出強度分布データ））。そして、第２コンボリューション処理部３１は、この乗算結果をコンボリューションする（第２コンボリューション）（Ｓ３２）。
【００７５】
次に、制御演算部２ａの第２除去処理部３２は、前記処理Ｓ１５で得られた除去処理結果（拡大受光データ）に前記ゲインＧａ２を乗算する（Ｇａ２×（拡大受光データ））。なお、前記処理Ｓ１５において、前記処理Ｓ１５で得られた除去処理結果（拡大受光データ）は、記憶部３に記憶しておく。このゲインＧａ２の乗算処理によって、処理Ｓ１７で第２閾値Ｐｔｈ２以下であったため抽出されなかったけれども本来抽出すべき信号成分の値と、ノイズ成分σｎの値との差が拡大される。このため、後述する第３閾値Ｐｔｈ３による第３成分抽出処理で、本来抽出すべき信号成分とノイズ成分σｎとの分離が可能となる。そして、第２除去処理部３２は、この乗算された第２ゲイン乗算結果から、処理Ｓ３２で求めた第２コンボリューション結果を減算する（Ｓ３３）。これによって、前記処理Ｓ１５で得られた除去処理結果（拡大受光データ）から、さらに、処理Ｓ３２で抽出した信号成分が除去される。すなわち、分光部１の受光部１４によって取得された各光信号に対応する各信号（受光データ）から、処理Ｓ１３で抽出した信号成分および処理Ｓ３２で抽出した信号成分が除去される。
【００７６】
なお、この処理３３において、第２除去処理部３２は、記憶部３に記憶された、受光部１４の各光電変換素子（各画素）によって取得された各信号（受光データ）を読み出し、前記ゲインＧａ１および前記ゲインＧａ２のそれぞれを、この読み出した、受光部１４の各光電変換素子によって取得された各信号（受光データ）に乗算する（Ｇａ１×Ｇａ２×（受光データ））。第２除去処理部３２は、記憶部３に記憶された、処理Ｓ１３で抽出した第１抽出強度分布データを読み出し、前記ゲインＧａ１および前記ゲインＧａ２のそれぞれを、この読み出した、第１抽出強度分布データに乗算する（Ｇａ１×Ｇａ２×（第１抽出強度分布データ））。そして、第２除去処理部３２は、前記ゲインＧａ１、Ｇａ２を乗算した第２ゲイン乗算結果から、前記ゲインＧａ１、Ｇａ２を乗算した第１抽出強度分布データおよび処理Ｓ３２で求めた第２コンボリューション結果を減算する。このように第２除去処理部３２は、処理Ｓ３３において動作してもよい。
【００７７】
次に、制御演算部２ａの第３デコンボリューション処理部３３は、処理Ｓ３３で得られた第２除去処理結果（第２拡大受光データ）を第３デコンボリューションする（Ｓ３４）。本実施形態では、処理Ｓ１２と同様に、Ｔｉｋｈｏｎｏｖ正則化法によるデコンボリューションが実行される。
【００７８】
次に、制御演算部２ａの第３抽出処理部３４は、処理Ｓ３４で処理したデコンボリューション結果（第３強度分布データ）の中から、予め設定された第３閾値Ｐｔｈ３よりも大きな信号強度を持つ第３波長成分（第３抽出成分）（画素Ｉｍ）を抽出し、この抽出した成分だけを残して他の信号強度を０にしたデータ（第３抽出強度分布データ）を生成し、この第３抽出強度分布データを記憶部３に記憶する（Ｓ１７）。
【００７９】
この第３閾値Ｐｔｈ２は、第１閾値Ｐｔｈ１と同様に、ノイズ成分σｎを抽出しないような適宜な値に設定される。上述の処理Ｓ３３におけるゲインＧａ２の乗算処理によって、処理Ｓ１７で第２閾値Ｐｔｈ２以下であったため抽出されなかったけれども本来抽出すべき信号成分の値と、ノイズ成分σｎの値との差が拡大されているので、第３閾値Ｐｔｈ３の設定が可能である。例えば、スペクトルの既知な複数の被測定光を測定する複数の試験が実施され、これら複数の試験結果が統計処理されることによって第３閾値Ｐｔｈ３の適宜な値が選択され、設定される。例えば、第２閾値Ｐｔｈ２と同様に、第３閾値Ｐｔｈ３は、最も大きな信号強度Ｐ”と最も大きなノイズ強度σ”との間に設定される（σ”＜Ｐｔｈ３＜Ｐ”）。この生成された第３抽出強度分布データは、記憶部３に記憶される。
【００８０】
次に、制御演算部２ａの合成処理部２７ａは、処理Ｓ１７で生成されて記憶部３に記憶されている第２抽出強度分布データを前記ゲインＧａ１で除算し（（第２抽出強度分布データ）／Ｇａ１）、処理Ｓ３５で生成されて記憶部３に記憶されている第３抽出強度分布データを前記ゲインＧａ１および前記ゲインＧａ２のそれぞれで除算し（（第３抽出強度分布データ）／Ｇａ１／Ｇａ２）、これら除算した各除算結果と、処理Ｓ１３で生成されて記憶部３に記憶されている第１抽出強度分布データとを加算することによって、これら第１ないし第３抽出強度分布データを合成する。これによって被測定光のスペクトルが生成される。
【００８１】
そして、制御演算部２ａは、この合成結果を必要に応じて記憶部３に記憶したり、また、この合成結果を必要に応じて出力部５に出力する。
【００８２】
このように構成することによって、この変形形態の分光装置ＳＰは、さらに信号成分とノイズ成分との差が前記所定の第２倍率Ｇａ２で拡大されるため、信号成分とノイズ成分とをさらにより高精度に分離することができ、より微弱な本来抽出すべき成分をノイズ成分σｎから分離できる。したがって、このような分光装置は、さらにより高精度に分光できる。
【００８３】
次に、別の実施形態について説明する。
【００８４】
（第２実施形態）
第２実施形態は、光波長多重信号（ＯＷＤＭ信号）の光に多重化されている各光信号（各チャネルの光信号）を監視（モニタ）する光波長多重通信用（ＯＷＤＭ用）の装置（光波長多重通信用波長監視装置）に第１実施形態における分光装置ＳＰを用いたものである。
【００８５】
図１５は、第２実施形態における波長監視装置の構成を示すブロック図である。この第２実施形態における光波長多重通信用波長監視装置ＷＭは、例えば、図１５に示すように、検出部６と、監視部７とを備える。
【００８６】
検出部６は、ＯＷＤＭ信号における各チャネルの各光信号の各強度を検出するものである。この検出部６には、前記ＯＷＤＭ信号を前記被測定光として上述した第１実施形態における分光装置ＳＰが用いられる。検出部６で検出された各チャネルの各光信号の各強度は、監視部７へ出力される。
【００８７】
なお、本実施形態では、入射光は、ＯＷＤＭ信号の光であるので、ＯＷＤＭ信号に多重化されている各光信号の各光は、ＯＷＤＭ信号に多重化されている各光信号に割り当てられている各波長に対応するＬＶＦ１３の各位置Ｘｃに、受光部１４における複数の光電変換素子のそれぞれを対応させることによって、受光部１４で受光される。より具体的には、例えば、ＯＷＤＭ信号に多重化されている最初のチャネル＃１の光は、ＯＷＤＭ信号の光がＬＶＦ１３に入射され、チャネル＃１に対応する波長λｍｉｎを中心波長λ＃１に持つＬＶＦ１３の位置Ｘ＃１でＯＷＤＭ信号から濾波されて射出され、このＬＶＦ１３の位置Ｘ＃１から射出される光を受光する受光部１４の光電変換素子＃１で受光され、また例えば、ＯＷＤＭ信号に多重化されている最後のチャネル＃ｎの光は、ＯＷＤＭ信号の光がＬＶＦ１３に入射され、チャネル＃ｎに対応する波長λｍａｘを中心波長λ＃ｎに持つＬＶＦ１３の位置Ｘ＃ｎでＯＷＤＭ信号から濾波されて射出され、このＬＶＦ１３の位置Ｘ＃ｎから射出される光を受光する受光部１４の光電変換素子＃ｎで受光される。
【００８８】
監視部７は、検出部６の検出結果、すなわち、前記ＯＷＤＭ信号における各チャネルの各光信号の各強度に基づいて、前記ＯＷＤＭ信号における各チャネルの各光信号の有無を検出して監視するものである。
【００８９】
このような第２実施形態のＯＷＤＭ用の波長監視装置ＷＭは、第１実施形態の分光装置ＳＰを用いるので、例えば伝送損失等によって各チャネルの各光信号における各強度が比較的小さい場合でも、各チャネルの各光信号とノイズ成分とをより高精度に分離することができ、より高精度に各チャネルの各光信号を監視できる。
【００９０】
次に、別の実施形態について説明する。
【００９１】
（第３実施形態）
上述の第２実施形態におけるＯＷＤＭ用の波長監視装置ＷＭは、ＯＷＤＭネットワークの種々のＯＷＤＭ装置に用いることができる。例えば、ＯＷＤＭ信号に多重化して光信号を送信する送信装置の場合には、空きチャネルの検出や光増幅器のゲイン調整等に用いることができ、また例えば、ＯＷＤＭ信号から所定の光信号を受信する受信装置の場合には、当該所定の光信号の有無の検出や光増幅器のゲイン調整等に用いることができる。ここでは、上述の第２実施形態におけるＯＷＤＭ用の波長監視装置ＳＰが光アドドロップ多重化装置（ＯＡＤＭ）に用いられる場合について、以下に、説明する。
【００９２】
図１６は、第３実施形態における光アドドロップ多重化装置の構成を示す図である。図１６において、第３実施形態における光アドドロップ多重化装置（ＯＡＤＭ）は、分岐部（ドロップ部）１０１と、挿入部（アド部）１０２と、波長監視部１０３と、分岐挿入制御部１０４と、光カプラ１０５と、分岐伝送路１０６と、挿入伝送路１０７とを備え、ＯＷＤＭネットワークのノードとして用いられる。
【００９３】
光カプラ１０５は、ＯＷＤＭネットワークを伝送するＯＷＤＭ信号の光が入射され、このＯＷＤＭ信号の光を２つに分配する光学素子である。光カプラ１０５で２つに分配されたＯＷＤＭ信号の光のうちの一方は、波長監視部１０３に入射され、その他方は、分岐部１０１に入射される。
【００９４】
分岐部１０１は、分岐挿入制御部１０４の制御に従って動作し、ＯＷＤＭ信号に多重されている各光信号の中から、分岐挿入制御部１０４の制御に応じた光信号を分岐し、この分岐した光信号の光を分岐の分岐伝送路１０６へ射出し、また、残余のＯＷＤＭ信号（分岐挿入制御部１０４の制御に応じた光信号を分岐した後に残ったＯＷＤＭ信号）の光を挿入部１０２へ射出する装置である。分岐部１０１で分岐伝送路１０６には、例えば、ＯＷＤＭ受信装置や他のＯＷＤＭネットワーク等が接続されている。
【００９５】
挿入部１０２は、分岐挿入制御部１０４の制御に従って動作し、挿入の挿入伝送路１０７から入射された１または複数の光信号を、分岐挿入制御部１０４の制御に応じた波長（チャネル）で、分岐部１０１から入射された前記残余のＯＷＤＭ信号に挿入（多重化）し、この光信号を挿入したＯＷＤＭ信号をＯＷＤＭネットワークへ射出する装置である。挿入伝送路１０７には、例えば、ＯＷＤＭ送信装置や他のＯＷＤＭネットワーク等が接続されている。
【００９６】
波長監視部１０３は、光カプラ１０５から入射されたＯＷＤＭ信号に多重されている各光信号（各波長、各チャネル）の有無を検出する装置である。波長監視部１０３は、検出結果を分岐挿入制御部１０４へ出力する。この波長監視部１０３には、上述した第２実施形態における波長監視装置ＷＭが用いられる。
【００９７】
分岐挿入制御部１０４は、波長監視部１０３から入力された検出結果に基づいて、分岐部１０１および挿入部１０２を制御する装置である。この分岐挿入制御部１０４は、前記上位処理系の一例に相当する。
【００９８】
第３実施形態のＯＡＤＭでは、ＯＷＤＭ信号が入射されると、この入射されたＯＷＤＭ信号は、光カプラ１０５によって分岐され、一方は、分岐部１０１に入射され、他方は、波長監視部１０３に入射される。波長監視部１０３は、ＯＷＤＭ信号に多重されている各光信号の有無を検出し、この検出結果を分岐挿入制御部１０４へ出力する。分岐挿入制御部１０４は、波長監視部１０３から入力された検出結果に基づいて、例えば光増幅器のゲイン調整等の適宜な制御を分岐部１０１および挿入部１０２のそれぞれに対し行う。分岐挿入制御部１０４は、いわゆるルーティング情報に基づいて、各光信号のうちの分岐すべき光信号を分岐部１０１によって分岐伝送路１０６へ射出させ、挿入伝送路１０７から入射された光信号を挿入部１０２によって空きチャネルに挿入させる。
【００９９】
このような第３実施形態のＯＡＤＭは、第１実施形態の分光装置ＳＰを実装した第２実施形態の波長監視装置ＷＭを用いるので、各チャネルの各光信号とノイズ成分とをより高精度に分離することができ、より高精度に各チャネルの各光信号を処理できる。
【０１００】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【符号の説明】
【０１０１】
ＳＰ  分光装置
ＷＭ  光波長多重通信用波長監視装置
２、２ａ  制御演算部
３  記憶部
２１  第１デコンボリューション処理部
２２  第１抽出処理部
２３  コンボリューション処理部
２４  除去処理部
２５  第２デコンボリューション処理部
２６  第２抽出処理部
２７、２７ａ  合成処理部
３１  第２コンボリューション処理部
３２  第２除去処理部
３３  第３デコンボリューション処理部
３４  第３抽出処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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