(57)【要約】【課題】液相の成分分析をより高速に行うことができ、より小型かつより高い安定性を有する分光分析装置を提供することを目的とする。【解決手段】分光分析装置は、光を試料に照射して得られる反射光の反射吸収スペクトルによって試料の成分分析を行う分光分析装置であって、試料に照射する光を出射する光源と、試料が密着され、光源から出射された光を全反射させるプリズムと、プリズムによって全反射された光を、互いに直交する第１偏光成分と第２偏光成分とに分離する偏光分離素子と、偏光分離素子によって分離された第１偏光成分と第２偏光成分それぞれの波長成分を分散させる波長分散素子と、波長分散素子によって分散された第１偏光成分と第２偏光成分それぞれ撮像する撮像素子と、撮像素子から出力される撮像信号を用いて波長毎の吸収度を求めることで試料の成分分析を行う処理部と、を備える。【選択図】図１
2019086489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を試料に照射して得られる反射光の反射吸収スペクトルによって前記試料の成分分析を行う分光分析装置であって、
前記試料に照射する光を出射する光源と、
前記試料が密着され、前記光源から出射された光を全反射させるプリズムと、
前記プリズムによって全反射された光を、互いに直交する第１偏光成分と第２偏光成分とに分離する偏光分離素子と、
前記偏光分離素子によって分離された前記第１偏光成分と前記第２偏光成分それぞれの波長成分を分散させる波長分散素子と、
前記波長分散素子によって分散された前記第１偏光成分と前記第２偏光成分それぞれ撮像する撮像素子と、
前記撮像素子から出力される撮像信号を用いて波長毎の吸収度を求めることで前記試料の成分分析を行う処理部と、
を備える分光分析装置。
【請求項２】
前記偏光分離素子と前記波長分散素子との間に配置され、前記偏光分離素子によって分離された前記第１偏光成分と前記第２偏光成分とを平行光にする三角プリズムと、
前記三角プリズムと前記波長分散素子との間に配置され、前記三角プリズムによって平行かされた前記第１偏光成分と前記第２偏光成分の平行光の成分を透過して前記波長分散素子に導光するスリットと、
をさらに備える請求項１に記載の分光分析装置。
【請求項３】
前記波長分散素子の格子角度は、前記第１偏光成分と前記第２偏光成分の両方の効率が同じになる角度に配置されている、請求項１または請求項２に記載の分光分析装置。
【請求項４】
光を試料に照射して得られる反射光の反射吸収スペクトルによって前記試料の成分分析を行う分光分析装置であって、
前記試料に照射する光を出射する光源と、
前記試料が密着され、前記光源から出射された光を全反射させるプリズムと、
複屈折結晶が張り合わされたサバール板であり、前記プリズムによって全反射された光を、互いに直交する第１偏光成分と第２偏光成分とに分離する偏光分離素子と、
前記偏光分離素子によって分離された前記第１偏光成分と前記第２偏光成分とのうちのいずれか一方を、偏光方向を９０度回転させた第３偏光成分に変換する波長板と、
前記第１偏光成分と前記第２偏光成分とのうちのいずれか他方と前記第３偏光成分とを干渉させる干渉手段と、
前記干渉により得られる干渉縞を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子から出力される撮像信号を用いて波長毎の吸収度を求めることで前記試料の成分分析を行う処理部と、
を備える分光分析装置。
【請求項５】
前記偏光分離素子と前記波長板と前記干渉手段とが密着して配置されている、請求項４に記載の分光分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分光分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
極微量の試料中の各成分量を分析する手法として、反射吸収スペクトルを計測し、対象の成分分析を行う手法が提案されている。極微量の試料中の各成分量を分析するためには、光学プリズム上に試料を密着させ、光学プリズム端から光を入射させて臨界角以上で全反射して光学プリズムからの出射光を計測する全反射分光法（Ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ  Ｔｏｔａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ：ＡＴＲ）が一般的である。ＡＴＲ法は、全反射する時、光信号は光学プリズム表面にエバネッセント波を生じる。このエバネッセント波を利用して、試料の吸収スペクトルを得る手法である。
【０００３】
しかしながら、エバネッセント波は、光学プリズムの極表面のみに存在するため、試料を透過する光が少なく試料の吸収強度が低かった。このため、金属中の自由電子を光で励起，共鳴させて、吸収スペクトル強度を増強させる手法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
非特許文献１に記載の分析を行うためには、例えば図７に示すような分光分析装置９００を用いる。図７は、従来技術の分光分析装置９００の構成を示す図である。なお、解析対象である液相の試料９５１は、金属薄膜９０６上に置かれている。
図７に示すように、分光分析装置９００は、光源９０１、導光手段９０２、平行光化手段９０３、プリズム基板９０５、金属薄膜９０６、偏光子９０８、偏光子回転機構９０９、集光手段９１０、導光手段９１１、分光器９１２、および処理部９１３を有する。導光手段９０２、導光手段９１１は、光ファイバである。平行光化手段９０３は、レンズであり、導光手段９０２が出射した光を平行光にする。プリズム基板９０５は、半球プリズムである。偏光子９０８は、プリズム基板９０５からの反射光の偏光を行う偏光素子である。偏光子回転機構９０９は、処理部９１３の制御に応じて偏光子９０８を回転させる。偏光子回転機構９０９は、例えば、ベアリング、ギア、モータ等を含んで構成される。集光手段９１０は、レンズであり、偏光子９０８が出射した光を導光手段９１１に集光する。分光器９１２は、導光手段９１１が出射する光を分光する。処理部９１３は、分光器９１２が出力する分光された光のスペクトルの分析を行う。
【０００５】
非特許文献１に記載の手法では、広帯域の光源９０１から出射された光９０４を金属薄膜９０６が接合されたプリズム基板９０５に入射させる。そして、プリズム界面で全反射して出射した光は、プリズム界面に対して水平方向の偏光もしくはプリズム界面に対して垂直方向の偏光を切り出すように調整された偏光子９０８を通り、分光器９１２へ入射される。そして、プリズム界面に対して垂直方向の偏光（ｐ偏光）は、エバネッセント波を生じるが、プリズム界面に対して平行方向の偏光（ｓ偏光）は、金属薄膜９０６界面で全反射してエバネッセント波が生じない。従って、偏光子９０８を回転させて偏光方位角度を０と９０°に切り替えることで、吸収された反射光と非吸収反射光の取得を切り替えることができる。処理部９１３は、この２つの成分の反射光情報の差を計算することで吸収スペクトルを得ることができる。そして、この構成により、極微量の試料中の各成分量を分析することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】’ High sensitive detection of near-infrared absorption by surface plasmon resonance’,Akifumi Ikehata, Xiaoling Li, Tamitake Itoh, Yukihiro Ozakia, American Institute of Physic, VOLUME 83, NUMBER 11,2003,p2232-2234
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、非特許文献１に記載された技術では、反射光を時系列で２回（ｐ偏光とｓ偏光）取得する必要があるため、計測に時間がかかり、光利用効率（スループット）が低くなる。また、非特許文献１に記載された技術では、偏光子９０８を回転可動させる偏光子回転機構９０９が存在することで、装置構成が大きくなる。また、非特許文献１に記載された技術では、吸収反射光と非吸収反射光取得を同時に行えないため、光源の不安定性をキャンセルできない。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、液相の成分分析をより高速に行うことができ、より小型かつより高い安定性を有する分光分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る分光分析装置（１００）は、光を試料（５１）に照射して得られる反射光の反射吸収スペクトルによって前記試料の成分分析を行う分光分析装置であって、前記試料に照射する光を出射する光源（１）と、前記試料が密着され、前記光源から出射された光を全反射させるプリズム（プリズム基板５、金属薄膜６）と、前記プリズムによって全反射された光を、互いに直交する第１偏光成分（例えば０度偏光成分、ｓ偏光成分）と第２偏光成分（例えば９０度偏光成分、ｐ偏光成分）とに分離する偏光分離素子（８）と、前記偏光分離素子によって分離された前記第１偏光成分と前記第２偏光成分それぞれの波長成分を分散させる波長分散素子（１１）と、前記波長分散素子によって分散された前記第１偏光成分と前記第２偏光成分それぞれ撮像する撮像素子（１２）と、前記撮像素子から出力される撮像信号を用いて波長毎の吸収度を求めることで前記試料の成分分析を行う処理部（１３）と、を備える。
【００１０】
また、本発明の一態様に係る分光分析装置は、前記偏光分離素子と前記波長分散素子との間に配置され、前記偏光分離素子によって分離された前記第１偏光成分と前記第２偏光成分とを平行光にする三角プリズム（９）と、前記三角プリズムと前記波長分散素子との間に配置され、前記三角プリズムによって平行かされた前記第１偏光成分と前記第２偏光成分の平行光の成分を透過して前記波長分散素子に導光するスリット（１０）と、をさらに備えるようにしてもよい。
【００１１】
また、本発明の一態様に係る分光分析装置において、前記波長分散素子の格子角度は、前記第１偏光成分と前記第２偏光成分の両方の効率が同じになる角度に配置されているようにしてもよい。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る分光分析装置（１００Ａ）は、光を（５１）に照射して得られる反射光の反射吸収スペクトルによって前記試料の成分分析を行う分光分析装置であって、前記試料に照射する光を出射する光源（１）と、前記試料が密着され、前記光源から出射された光を全反射させるプリズム（プリズム基板５、金属薄膜６）と、複屈折結晶が張り合わされたサバール板であり、前記プリズムによって全反射された光を、互いに直交する第１偏光成分（例えば０度偏光成分、ｓ偏光成分）と第２偏光成分（例えば０度偏光成分、ｓ偏光成分）とに分離する偏光分離素子（１６）と、前記偏光分離素子によって分離された前記第１偏光成分と前記第２偏光成分とのうちのいずれか一方を、偏光方向を９０度回転させた第３偏光成分（例えば９０偏光成分の偏光方向を９０度回転させた０度偏光成分（ｓ偏光成分））、または０度偏光成分の偏光方向を９０度回転させた９０度偏光成分（ｓ偏光成分）））に変換する波長板（１７）と、前記第１偏光成分と前記第２偏光成分とのうちのいずれか他方と前記第３偏光成分とを干渉させる干渉手段（集光手段１８））と、前記干渉により得られる干渉縞を撮像する撮像素子（１２）と、前記撮像素子から出力される撮像信号を用いて波長毎の吸収度を求めることで前記試料の成分分析を行う処理部（１３）と、を備える。
【００１３】
また、本発明の一態様に係る分光分析装置において、前記偏光分離素子と前記波長板と前記干渉手段とが密着して配置されているようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、液相の成分分析をより高速に行うことができ、より小型かつより高い安定性を有する分光分析装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る分光分析装置の構成例を示す図である。
【図２】図２（Ａ）は、第１実施形態に係るスリットのｘｙ平面における平面図である。図２（Ｂ）は、第１実施形態に係るスリットのｙｚ平面における平面図である。
【図３】第１実施形態に係る撮像素子に形成される結像の例を示す図である。
【図４】第２実施形態に係る分光分析装置の構成例を示す図である。
【図５】撮像素子上に結像される干渉縞の例を示す図である。
【図６】撮像素子上に結像される干渉縞の例を示す図である。
【図７】従来技術の分光分析装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１７】
［第１実施形態］
図１は、本実施形態に係る分光分析装置１００の構成例を示す図である。図１に示すように、分光分析装置１００は、光源１、導光手段２、平行光化手段３、プリズム基板５、金属薄膜６、偏光分離素子８、三角プリズム９、スリット１０、波長分散素子１１、撮像素子１２、および処理部１３を備える。なお、解析対象である液相の試料５１は、金属薄膜６上に置かれている。
また、図１において、プリズム基板５からの出射光７の光軸をｘ軸方向、ｘ軸方向に垂直な方向をｙ軸方向、ｘｙ平面の奥行き方向をｚ軸方向とする。
なお、本実施形態では、全反射分光法（Ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ  Ｔｏｔａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ：ＡＴＲ）を用いて、極微量の試料中の各成分量の分析を行う。
【００１８】
光源１は、分析を行う試料に応じた波長の光源であり、例えば、広帯域光源、または赤外光を出射する光源である。
導光手段２は、例えば光ファイバである。
【００１９】
平行光化手段３は、導光手段２が出射した光を平行光にする手段であり、例えばレンズやミラーである。なお、平行光化手段３がプリズム基板５へ入射する光線の角度は、プリズム界面で全反射する角度である。
【００２０】
プリズム基板５は、例えば円筒もしくは半球プリズムである。プリズム基板５には、金属薄膜６が接合されている。プリズム基板５には、平行光化手段３が出射する平行光が入射光４として入射する。また、プリズム基板５は、プリズム界面で全反射した出射光７を出射する。なお、出射光７は、０度偏光成分（ｓ偏光成分；第１偏光成分）と９０度偏光（ｐ偏光成分；第２偏光成分）を有する。
金属薄膜６は、例えば金、銀、銅などの金属薄膜である。
【００２１】
偏光分離素子８は、出射光が持つ０度偏光成分と９０度偏光を分離するよう光学軸を調整した複屈折を有する素子であり、例えばウォラストンプリズム（Ｗｏｌｌａｓｔｏｎ  ｐｒｉｓｍ）である。偏光分離素子８は、分離した０度偏光成分と９０度偏光それぞれを、所定の角度を有して出射する。
【００２２】
三角プリズム９には、偏光分離素子８が出射した０度偏光成分と９０度偏光が入射する。三角プリズム９は、入射した０度偏光成分と９０度偏光を平行光化して出射する。符号１４ａは、０度偏光成分、すなわちｓ偏光の出射光である。符号１５ａは、９０度偏光成分、すなわちｐ偏光の出射光である。
【００２３】
スリット１０は、例えば矩形の穴をｙｚ平面に有する。スリット１０は、三角プリズム９から入射した０度偏光成分と９０度偏光それぞれの平行光の成分のみを、波長分散素子１１へ導光する。スリット１０を挿入している理由は、波長分散素子１１に必要な分解能を得るためである。なお、スリット１０の構成例については、後述する。
【００２４】
波長分散素子１１は、回折格子によって波長を分散する素子である。波長分散素子１１は、スリット１０から入射した０度偏光成分と９０度偏光成分それぞれの透過光を、波長分散して撮像素子１２に出射する。格子角度によって０度偏光成分と９０度偏光成分との効率が変化する。このため、本実施形態では、効率が変化することを補正するために、格子角度を０度偏光成分、９０度偏光成分に対して４５度傾けて（回転させて）配置されている。すなわち、格子角度を４５度傾けることで、０度偏光成分に対して４５度傾き、９０度偏光成分に対しても４５度傾いているので、０度偏光成分と９０度偏光成分の両方の効率が同じになる。なお、用いる波長分散素子１１の格子数、格子の形状等によって０度偏光成分と９０度偏光成分への効率が変化するため、格子角度は、用いる波長分散素子１１に応じて０度偏光成分と９０度偏光成分の両方の効率が同じになる角度に配置する。
【００２５】
撮像素子１２は、例えば、二次元のＣＣＤ（Ｃｏｌｏｎｙ  Ｃｏｌｌａｐｓｅ  Ｄｉｓｏｒｄｅｒ；電荷結合素子）や二次元のＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ＭＯＳ；相補型ＭＯＳ）等の撮像素子である。撮像素子１２は、撮像した０度偏光成分と９０度偏光成分ぞれぞれの光信号を、処理部１３に出力する。なお、撮像素子１２は、波長分散素子１１の格子角度に合わせて配置される。
【００２６】
処理部１３は、撮像素子１２が出力した０度偏光成分と９０度偏光成分ぞれぞれの光信号を、次式（１）を用いて波長λ毎に吸光度に変換する。
【００２７】
【数１】
2019086489.tif 000003
【００２８】
処理部１３は、波長λそれぞれの吸光度に基づいて、周知の手法（吸収分光法等）によって試料の成分分析を行う。
【００２９】
次に、スリット１０を説明する。
図２（Ａ）は、本実施形態に係るスリット１０のｘｙ平面における平面図である。図２（Ｂ）は、本実施形態に係るスリット１０のｙｚ平面における平面図である。
【００３０】
図２（Ｂ）に示すように、スリット１０は、ｙ軸方向が長手でありｚ軸方向が短手である矩形の穴１０ａを備える。図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すように、矩形の穴１０ａのｙ軸方向の一端の近傍に９０度偏光成分の光（ｐ偏光）１５ａが入射し、矩形の穴１０ａのｙ軸方向の他端の近傍に０度偏光成分の光（ｓ偏光）１４ａが入射する。
なお、矩形の穴１０ａにおいて、ｚ軸方向の幅は、分解能を高くする場合に狭くし、分解能を低くする場合に広くする。
【００３１】
次に、撮像素子１２に形成される結像の例を説明する。
図３は、本実施形態に係る撮像素子１２に形成される結像の例を示す図である。
符号１２ａが示す領域は、９０度偏光成分の光（ｐ偏光）１５ａによって形成される結像であり、波長λｎ（ｎは１以上の整数）ぞれぞれの成分が、ｚ軸方向においてλ１ｐ、λ２ｐ、・・・、λｎｐの順に結像する。
符号１２ｂが示す領域は、０度偏光成分の光（ｓ偏光）１４ａによって形成される結像であり、波長λｎぞれぞれの成分が、ｚ軸方向においてλ１ｓ、λ２ｓ、・・・、λｎｓの順に結像する。
【００３２】
このように、本実施形態では、偏光分離素子８を用いて、９０度偏光成分の光（ｐ偏光）と０度偏光成分の光（ｓ偏光）を同軸平行に出射させて、１つの撮像素子１２で検出している。これにより、本実施形態では、ｐ偏光とｓ偏光を同時に検出することができる。この結果、本実施形態によれば、ｐ偏光とｓ偏光を同時に検出できるので、ｐ偏光とｓ偏光を異なる時刻に検出していた従来技術と比較して、光の利用効率（スループット）を２倍にすることができる。ここで、同軸平行でない従来技術では、撮像素子が２つ必要で有り、個別にアライメントの調整が必要であった。一方、本実施形態によれば、同軸平行に分離するようにしたので、１つの撮像素子でｐ偏光とｓ偏光を同時に検出できるので、アライメントの調整が１つで済む。これにより、本実施形態によれば、従来技術と比較してアライメントの調整にかかるスコストを、大幅に低減することができる。
【００３３】
なお、処理部１３は、例えば波長λ１の吸収率を、９０度偏光成分（λ１ｐ）と０度偏光成分（λ１ｓ）を式（１）に代入して求める。
【００３４】
なお、上述した例では、撮像素子１２が１つの二次元撮像素子の例を説明したが、これに限らない。撮像素子１２は、９０度偏光成分の光（ｐ偏光）１５ａによって形成される結像を受光する一次元の第１の撮像素子１２１、０度偏光成分の光（ｓ偏光）１４ａによって形成される結像を受光する一次元の第２の撮像素子１２２を備えていてもよい。
【００３５】
従来技術では、プリズム基板９０５が出射した出射光９０７を、偏光子回転機構９０９によって回転する偏光子９０８によって偏光方位角度を０と９０°に切り替えることで、吸収された反射光と非吸収反射光を取得していた。
【００３６】
一方、本実施形態では、プリズム基板５が出射した出射光７を、偏光分離素子８によって、０度偏光成分（ｓ偏光成分）と９０度偏光（ｐ偏光成分）に分離するようにした。
さらに、本実施形態では、偏光分離素子８によって分離した０度偏光成分（ｓ偏光成分）と９０度偏光（ｐ偏光成分）を三角プリズム９とスリット１０を介して平行光を波長分散素子１１へ導入するようにした。そして、本実施形態では、波長分散素子１１が、入射した０度偏光成分（ｓ偏光成分）と９０度偏光（ｐ偏光成分）の平行光それぞれを波長分散して撮像素子１２に出射するようにした。
【００３７】
これにより、本実施形態によれば、０度偏光成分（ｓ偏光成分）と９０度偏光（ｐ偏光成分）を同時に撮像素子１２で取得できるので、ｓ偏光とｐ偏光の計測の同時性を実現できる。また、本実施形態によれば、計測の同時性により光利用効率（スループット）を従来より高くすることができる。そして、本実施形態によれば、ｓ偏光とｐ偏光を同時に取得できるため、光源がふらつく等の不安定性をキャンセルすることができる。
そして、本実施形態によれば、従来技術のように可動部を備えていないため、分光分析装置１００を従来より小型化することができる。本実施形態によれば、光学系を例えば従来の１／２の大きさに小型化できる。また、本実施形態によれば、従来技術のように可動部を備えていないため、従来より堅牢性を向上させることができる。
【００３８】
なお、図１に示した分光分析装置１００の構成例は一例であり、これに限らない。分光分析装置１００は、三角プリズム９、スリット１０を備えていなくてもよい。
【００３９】
また、波長分散素子１１は、反射型の波長分散素子であってもよい。この場合、図１に示した配置から撮像素子１２の配置を変えて、信号を得ることができる。
【００４０】
［第２実施形態］
図４は、本実施形態に係る分光分析装置１００Ａの構成例を示す図である。図４に示すように、分光分析装置１００Ａは、光源１、導光手段２、平行光化手段３、プリズム基板５、金属薄膜６、偏光分離素子１６、波長板１７、集光手段１８（干渉手段）、撮像素子１２、および処理部１３を備える。なお、分光分析装置１００と同じ機能を有する構成要素には、同じ符号を用いて、説明を省略する。また、解析対象である液相の試料５１は、金属薄膜６上に置かれている。
【００４１】
偏光分離素子１６は、サバール板（ＳＡＶＡＲＴ  ＰＬＡＴＥ）である。偏光分離素子１６は、例えば複屈折を持った平行平面結晶板であり、２枚の複屈折板が貼り合わせて構成されている。偏光分離素子１６は、０度偏光成分（ｓ偏光成分；第１偏光成分）と９０度偏光成分（ｐ偏光成分；第２偏光成分）に分離し、分離した０度偏光成分と９０度偏光成分を平行に出射する。
【００４２】
波長板１７は、偏光分離素子１６が出射した０度偏光成分（ｓ偏光成分）が入射する。波長板１７は、入射した０度偏光成分（ｓ偏光成分）にλ／２（＝９０度）の位相差を与える１／２波長板である。すなわち、波長板１７は、０度偏光成分の偏光成分を９０度回転させて９０度偏光成分（第３偏光成分）に変換する。波長板１７は、９０度偏光成分に変換された０度偏光成分の光１４ａを集光手段１８に導光する。なお、波長板１７は、１／４波長板を２つ用いて構成してもよい。
【００４３】
集光手段１８は、例えば凸レンズである。集光手段１８には、偏光分離素子１６が出射した９０度偏光成分（ｐ偏光成分）の光１５ａと、１／２波長板１７が出射した９０度偏光成分に変換された０度偏光成分の光１４ａが入射する。集光手段１８は、９０度偏光成分と、９０度偏光成分に変換された０度偏光成分を、撮像素子１２上の面に集光する。
【００４４】
撮像素子１２は、一次元の撮像素子、または二次元の撮像素子である。撮像素子１２上の面には、９０度偏光成分と、０度偏光成分が変換された９０度偏光成分とが干渉して、分析を行う試料５１に応じた干渉縞が撮像素子１２上に形成される。撮像素子１２は、受光した干渉縞を信号に変換して処理部１３に出力する。
【００４５】
処理部１３は、受信した信号に対してフーリエ変換処理を行ってスペクトル情報を得ることで、試料５１の成分分析を行う。なお、処理部１３は、光源１の波長λ、集光手段１８と撮像素子１２との距離を記憶している。
【００４６】
次に、撮像素子１２上に結像される干渉縞の例を説明する。
図５は、撮像素子１２上に結像される干渉縞の例を示す図である。
９０度偏光成分と、９０度偏光成分に変換された０度偏光成分によって、撮像素子１２上には、図５のような干渉縞１２ｄが形成される。なお、符号１２ｃは、撮像素子１２に結像したスポットのイメージである。
この干渉縞１２ｄは、次式（２）で表される。
【００４７】
【数２】
2019086489.tif 000004
【００４８】
式（２）において、ａ（ｘ，ｙ）は、２光波の強度和から成る項で、干渉縞のバックグラウンド強度分布を表す。ｂ（ｘ，ｙ）は、干渉縞の明暗変化の振幅をあらわす。φ（ｘ，ｙ）は、被測定物体の形状や屈折率分布などの物理量に関する情報を持つ位相分布を表す。ｆｘ０，ｆｙ０それぞれは、ｘ方向、ｙ方向の空間キャリア周波数（単位は本／ｍｍ）である。
【００４９】
撮像素子１２は、式（２）のｇ（ｘ，ｙ）の値を処理部１３に出力する。
処理部１３は、式（２）を二次元フーリエ変換する。この結果、図６に示すような二次元空間周波数スペクトルが得られる。図６は、二次元空間周波数スペクトルの例を示す図である。図６において、横軸は周波数、縦軸は強度を表す。
二次元空間周波数スペクトルのうち一方のスペクトルは、干渉縞の明暗変化の複素振幅であり、フーリエスペクトルを表している。
処理部１３は、式（１）で原点移動する処理によりスペクトルを選択し、キャリア周波数ｆｘ０，ｆｙ０を取り除く。そして、処理部１３は、それを元にフーリエ逆変換することで、次式（３）を求める。
【００５０】
【数３】
2019086489.tif 000005
【００５１】
処理部１３は、式（３）を求めた後、式（３）の複素対数を取る。そして、処理部１３は、次式（４）の実部から縞の振幅情報を求め、虚部から位相φ（ｘ，ｙ）を求める。これにより、処理部１３は、得られた干渉縞の信号に基づいて、試料５１の成分分析を行う。
【００５２】
【数４】
2019086489.tif 000006
【００５３】
なお、上述した処理方法は一例であり、これに限らない。
参考；ユニーク＆エキサイティング研究探訪、No.09  武田研究室のフーリエ変換法とその応用展開、電気通信大学、［２０１７年１０月２３日検索］、インターネット、＜URL:http://www.uec.ac.jp/research/information/column/09.html＞
【００５４】
なお、上述した例では、０度偏光成分（ｓ偏光成分）を１／２波長板１７で９０度ずらす例を説明したが、９０度偏光成分（ｐ偏光成分）を１／２波長板１７で９０度ずらすようにしてもよい。この場合、撮像素子１２には、集光手段１８を介して、偏光分離素子１６が出射した０度偏光成分（ｓ偏光成分）の光１５ａと、１／２波長板１７が出射した０度偏光成分に変換された９０度偏光成分の光１４ａが入射するようにしてもよい。
【００５５】
なお、図４において、偏光分離素子１６と、１／２波長板１７と、集光手段１８を貼り合わせたり密着させて一体化するようにしてもよい。
または、偏光分離素子１６と、１／２波長板１７と、集光手段１８との間に空気層があってもよい。
【００５６】
本実施形態によっても、図４の構成によって、ｓ偏光成分とｐ偏光成分を同時に計測することができる。これにより、本実施形態によれば、光源の不安定性（強度変動）をキャンセルすることができる。また、本実施形態によれば、ｓ偏光成分とｐ偏光成分を同時に計測できるので、計測にかかる時間を従来より高速化することができる。
【００５７】
また、本実施形態でも、従来技術のように可動部を有していないため、分光分析装置１００Ａを従来より小型化することができる。また、本実施形態によれば、従来技術のように可動部を備えていないため、従来より堅牢性を向上させることができる。
【００５８】
なお、上述した実施例では、互いに直交する第１偏光成分と第２偏光成分として０度偏光成分と９０度偏光成分を用いる例を説明したが、これに限らない。互いに直交する第１偏光成分と第２偏光成分は、他の偏光角度の成分であってもよい。
【００５９】
なお、本発明における処理部１３の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより処理部１３が行う処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【００６０】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【００６１】
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形および置換を加えることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１００，１００Ａ…分光分析装置、１…光源、２…導光手段、３…平行光化手段、５…プリズム基板、６…金属薄膜、８，１６…偏光分離素子、９…三角プリズム、１０…スリット、１１…波長分散素子、１２…撮像素子、１３…処理部、１７…波長板、１８…集光手段
【図１】
2019086489.tif 000007
【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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