(57)【要約】      （修正有）【課題】移動物体からのスペクトル取得光学装置を提供する。【解決手段】第１および第２の偏光子間に挟まれた波長板を含み、光学装置に対し相対的に動く物体または物体像から発散する光を受け取るよう構成される。検出器アレイは１つ以上の検出素子を含み、第２の偏光子から光を受け取るよう光学的に結合される。検出器アレイのそれぞれの検出素子は、第２の偏光子から受け取る光の強度に応じて変化する電気出力信号を提供する。光の強度は、物体または物体像と光学装置との相対運動の関数であり、物体の物体点に関するスペクトル情報を含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学装置であって、
物体または前記物体の像から光を受け取るよう構成された第１の偏光子であって、前記物体または物体像は軌道沿いに前記光学装置に対し相対的に動き、前記第１の偏光子は前記光を第１の偏光方向沿いに偏光するよう配置される、前記第１の偏光子と、
前記第１の偏光子から光を受け取るよう光学的に結合された波長板であって、前記波長板は前記軌道沿いの位置に応じて変化する光位相差を有し、且つ前記第１の偏光方向に対し第１の角度を成す遅軸を有する、前記波長板と、
前記波長板から光を受け取るよう光学的に結合された第２の偏光子であって、前記第２の偏光子は前記波長板から受け取る光を第２の偏光方向沿いに偏光するよう構成される、前記第２の偏光子と、
１つ以上の検出素子を備える検出器アレイであって、前記検出器アレイは前記第２の偏光子から光を受け取るよう光学的に結合され、前記検出器アレイのそれぞれの検出素子は前記第２の偏光子から受け取る前記光の強度に応じて変化する電気出力信号を提供するよう構成され、前記光の前記強度は前記物体または前記物体像と前記光学装置との前記相対運動の関数である、前記検出器アレイとを備える、
光学装置。
【請求項２】
前記光学装置に対し相対的に動く前記物体または前記物体像からの光を前記波長板で結像するよう構成されたレンズと、前記波長板からの光を前記検出器アレイで結像するよう構成されたレンズのうち、少なくともいずれか一方をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記検出器アレイと前記波長板は、それぞれの検出素子と前記波長板の少なくとも１つの位相差との間に一定の対応が成立するよう配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記装置は、
前記物体または前記物体の像と前記検出器アレイとの間に配置された複屈折層であって、前記複屈折層は、概ね一定の厚さと、前記光学装置の結像軸沿いに配置された光軸とを有する、前記複屈折層と、
前記波長板を形成するウォラストンプリズムであって、前記ウォラストンプリズムは第１および第２のプリズム半片を有し、前記第１および第２のプリズム半片の各々は、前記ウェッジの最も薄い部分に沿って第１の厚さｔ１と、前記ウェッジの最も厚い部分に沿って第２の厚さｔ２とを有し、ｔ１はｔ２の７５％未満である、前記ウォラストンプリズムと、
前記波長板を形成し且つ第１の層と第２の層とをさらに備えるウォラストンプリズムであって、前記第１の層の複屈折は第１のウォラストンプリズム半片の複屈折に対して大きさが概ね等しく符号が反対であり、前記第２の層の複屈折は第２のウォラストンプリズム半片の複屈折に対して大きさが概ね等しく符号が反対であり、前記第１の層および第２の層の厚さは前記ウォラストンプリズムの前記第１の半片および第２の半片の平均厚さに概ね等しい、前記ウォラストンプリズムのうち、少なくともいずれか１つを含む、
請求項１に記載の装置。
【請求項５】
システムであって、
光学装置であって、
物体または前記物体の像から光を受け取るよう構成された第１の偏光子であって、前記物体または物体像は軌道沿いに前記光学装置に対し相対的に動き、前記第１の偏光子は前記光を第１の偏光方向沿いに偏光するよう配置される、前記第１の偏光子と、
前記第１の偏光子から光を受け取るよう光学的に結合された波長板であって、前記波長板は前記軌道沿いの位置に応じて変化する光位相差を有し、且つ前記第１の偏光方向に対し第１の角度を成す遅軸を有する、前記波長板と、
前記波長板から光を受け取るよう光学的に結合された第２の偏光子であって、前記第２の偏光子は前記波長板から受け取る光を第２の偏光方向沿いに偏光するよう構成される、前記第２の偏光子と、
１つ以上の検出素子を備える検出器アレイであって、前記検出器アレイは前記第２の偏光子から光を受け取るよう光学的に結合され、前記検出器アレイのそれぞれの検出素子は前記第２の偏光子から受け取る前記光の強度に応じて変化する電気出力信号を提供するよう構成され、前記光の前記強度は前記物体または前記物体像と前記光学装置との前記相対運動の関数である、前記検出器アレイとを備える、前記光学装置と、
前記検出器出力信号を処理し、且つ前記物体に関する波長情報を判断するよう構成された処理回路とを備える、
システム。
【請求項６】
前記物体または物体像を前記光学装置に対し相対的に動かすよう構成された移動機構をさらに備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記物体の前記軌道を規定する流路をさらに備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
方法であって、
物体または前記物体の像を波長板に対し相対的に動かすことと、
前記物体または前記物体の前記像の１つ以上の物体点につき、
位置情報を同時に検出することと、
前記物体のスペクトル情報を取得することであって、
前記物体または物体像が前記波長板に対し相対的に動く過程で前記発散光から位置依存偏光インターフェログラムを生成することと、
所与物体点または物体像点に対応するスペクトル情報を、前記物体点または物体像点から記録される前記位置依存偏光インターフェログラムから、判断することとを含む、前記取得することとを含む、
方法。
【請求項９】
前記スペクトル情報を判断することは、
前記位置依存偏光インターフェログラムを時変電気出力信号に変換することと、
前記時変電気出力信号から前記スペクトル情報を判断することとを含む、
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記波長板の角感度を補償することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般的にスペクトルイメージングのための装置、システム、および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイパースペクトルイメージングを含むスペクトルイメージングは物体の１つ以上の点からスペクトル情報を提供できる。ハイパースペクトルイメージングは空間イメージングと分光法を組み合わせることができる。ハイパースペクトルイメージャは、物体の各座標位置につき、多数の、例えば１０超の、または１００超の、スペクトル帯で、光強度を取得する。ハイパースペクトル画像内の全ての位置は、対応する物体位置における光のスペクトルを含む。ハイパースペクトル画像データを利用することで、物体の特徴を精密且つ詳細につかむことができる。スペクトルイメージングは、農業、天文学、および生物医学イメージングを含む数多くの分野に応用されている。
【発明の概要】
【０００３】
ここで説明するいくつかの実施形態は、軌道沿いに動く物体から発散する光を受け取るよう配置された第１の偏光子を含む光学装置を対象とする。第１の偏光子は物体から発散する光を第１の偏光方向沿いに偏光させる。波長板は第１の偏光子から光を受け取るよう配置され、波長板は軌道方向沿いの位置に応じて変化する光位相差を有し、且つ第１の偏光方向に対し第１の角度を成す、例えば約４５度の角度を成す、遅軸を有する。第２の偏光子は波長板から光を受け取るよう配置される。第２の偏光子は波長板から受け取る光を第２の偏光方向沿いに偏光させ、第２の偏光方向は、第１の偏光方向に対しほぼ平行であってよく、あるいはほぼ直角であってよい。１つ以上の検出素子を備える検出器は第２の偏光子から光を受け取るよう配置される。それぞれの検出素子は第２の偏光子から受け取る光の強度変化に応じて電気出力信号を生成する。検出器と波長板は、それぞれの検出素子と波長板の少なくとも１つの特定の位相差との間に一定の対応が成立するよう配置される。
【０００４】
いくつかの実施形態には、光学装置と、光学装置の電気出力へ結合された処理回路とを含む、システムが関わる。光学装置は、軌道沿いに光学装置に対し相対的に動いている物体または物体像から光を受け取るよう構成された第１の偏光子を含む。第１の偏光子はその光を第１の偏光方向沿いに偏光させる。波長板は第１の偏光子から光を受け取るよう光学的に結合される。波長板は軌道方向沿いの位置に応じて変化する光位相差を有し、且つ第１の偏光方向に対し第１の角度を成す遅軸を有する。第２の偏光子は波長板から光を受け取るよう光学的に結合される。第２の偏光子は波長板から受け取る光を第２の偏光方向沿いに偏光させ、第２の偏光方向は、第１の偏光方向に対しほぼ平行であってよく、あるいはほぼ直角であってよい。複数の検出素子を備える検出器アレイは第２の偏光子から光を受け取るよう光学的に結合される。検出器アレイのそれぞれの検出素子は、第２の偏光子から受け取る光の強度に応じて時間の経過に沿って変化する電気出力信号を提供する。光の強度は物体または物体像と光学装置との相対運動の関数である。処理回路は検出素子の電気出力信号を処理し、電気出力信号に基づいて物体に関する波長情報を判断する。
【０００５】
いくつかの実施形態は、光を発散する物体から位置およびスペクトル情報を取得する方法を対象とする。方法は物体または物体像を波長板に対し相対的に動かすことを含む。物体または物体像の１つ以上の点（ここでは物体点／物体像点と呼ばれる）につき、物体に関する位置情報が同時に検出され、さらに物体または物体像が波長板に対し相対的に動く過程で発散光から位置依存偏光インターフェログラムが取得される。所与物体点／物体像点から記録された位置依存偏光インターフェログラムから、当該物体点／物体像点に対応するスペクトル情報が判断される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１Ａ】図１Ａは、いくつかの実施形態によるイメージングシステムのブロック図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、いくつかの実施形態による、物体からスペクトル情報を取得するよう構成されたシステムのブロック図である。
【図２】図２は、いくつかの実施形態による、検出器出力から周波数領域信号への変換を例示するものである。
【図３】図３は、いくつかの実施形態による、空間フィルタを含む光学装置を図示するものである。
【図４】図４は、いくつかの実施形態による、偏光ビームスプリッタと複数の検出器とを含む光学装置を図示するものである。
【図５】図５は、いくつかの実施形態による方法を例示する流れ図である。
【図６】図６は、複数の検出素子を有する検出器アレイを含むイメージングシステムのブロック図である。
【図７Ａ】図７Ａは、スペクトルエンコーダと、スペクトルエンコーダにわたって物体の像を動かす光学部品とを備える、イメージングシステムのブロック図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、スペクトルエンコーダと、物体とスペクトルエンコーダとの相対運動を引き起こすよう構成された移動装置とを備える、イメージングシステムのブロック図を例示するものである。
【図８Ａ】図８Ａは、第１および第２の半片を備えるウォラストンプリズムを図示するものである。
【図８Ｂ】図８Ｂは、光学的等方性材から成る基板に接着された第１および第２の半片を備えるウォラストンプリズムを図示するものである。
【図９Ａ】図９Ａは、プリズム半片と、スペクトルエンコーダの結像軸沿いに配置された追加的複屈折材層とを含む、ウォラストンプリズムを図示するものである。
【図９Ｂ】図９Ｂは、プリズム半片と、スペクトルエンコーダの結像軸沿いに配置された追加的複屈折材層とを含む、ウォラストンプリズムを図示するものである。
【図１０Ａ】図１０Ａは、複屈折勾配を各々有する第１および第２の膜から成る波長板の図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、複屈折勾配を各々有する第１および第２の膜から成る波長板の図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、複屈折勾配を各々有する第１および第２の膜から成る波長板の図である。
【図１０Ｄ】図１０Ｄは、偏光子の間に挟まれた図１０Ａ〜１０Ｃの波長板を備えるスペクトルエンコーダを例示するものである。
【図１１】図１１は、ウォラストンプリズムの縞局在化を補償するため一定の角度で傾けられた検出器を有するスペクトルエンコーダを図示するものである。
【０００７】
これらの図は必ずしも一定の縮尺で描かれていない。これらの図で使われている類似する番号は類似する構成要素を指している。ただし或る１つの図で或る１つの構成要素を指すため或る１つの番号が使用されていても、別の図で同じ番号が付された構成要素が限定されないことは理解されるであろう。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
ここで説明する実施形態には、顕微鏡でしか見えない微視的サイズから肉眼で見える巨視的サイズに至る物体のスペクトルイメージングのための装置、システム、および方法が関わる。例えばいくつかの実施形態は、小さい物体の、例えば生体細胞やその他の小さい粒子の、スペクトル情報を取得することを対象とする。別の実施形態は、大きい物体の、例えば地球上の地勢や地球外の地勢の、スペクトルイメージングを対象とする。ここで説明する手法には、或る１つの物体（または複数の物体）からスペクトル情報を取得するよう構成された光学装置（スペクトルエンコーダとも呼ばれる）が関わり、物体はスペクトルエンコーダに対し相対的に動く。ここで説明するいくつかの手法には、一空間次元または多空間次元による物体または物体像のスペクトル像を取得するよう構成されたスペクトルエンコーダが関わり、物体または物体像はスペクトルエンコーダに対し相対的に動く。後ほど詳述するように、物体または物体像と光学装置との相対運動から位置依存偏光を引き起こすことにより、光学的処理能力やスペクトル帯域幅を低減させることなく、高スペクトル分解能でスペクトル情報を取得できる。
【０００９】
以下に説明する実施形態において、スペクトルエンコーダは物体または物体像から発散する光の光信号を電気信号に変換し、電気信号では物体または物体像の複数の点のスペクトル情報が符号化される。いくつかの実施形態では、物体そのものがスペクトルエンコーダに対し相対的に動いてよい。いくつかの実施形態では、物体の像がスペクトルエンコーダに対し相対的に動いてよい。例えば物体そのものはスペクトルエンコーダに対し静止してよく、その一方で可動鏡が動かされることにより、物体の像がスペクトルエンコーダに対し相対的に動く。いくつかの実施形態において、可動鏡は一次元の、または二次元の、可動鏡アレイを成してよい。スペクトルエンコーダによって生成された電気信号を、ここで処理器と呼ばれる電気回路で処理することで、スペクトル情報を抽出できる。スペクトル情報の抽出にあたっては、物体点／物体像点に対応する電気信号の時間領域から周波数領域への変換をともなう場合があり、例えば１つ以上の所定関心周波数で電気信号の完全フーリエ変換や電気信号の部分フーリエ変換を実行する。
【００１０】
図１Ａは、物体１９１に関するスペクトル情報を含む電気信号１９５を提供するよう構成された光学装置１９３（スペクトルエンコーダ）を備えるシステムを例示するものである。一般的に、物体１９１のサイズは微視的サイズから巨視的サイズにまでおよび得る。微視的物体はスペクトルエンコーダによって単一の物体点／物体像点として撮像され得る。巨視的物体は複数の物体点／物体像点として撮像され得る。物体１９１そのものは、あるいは物体の像は、スペクトルエンコーダ１９３に対し相対的に動く。矢印１８１は物体１９１とスペクトルエンコーダ１９３との相対運動を示している。光１０５は物体１９１から発散する。例えば発散光１０５は、散乱光、反射光、蛍光、リン光、化学発光、生物発光等であってよく、あるいは散乱光、反射光、蛍光、リン光、化学発光、生物発光等から成る。物体１９１から発散する光１０５の少なくとも一部はスペクトルエンコーダ１９３によって（直接的に、あるいは例えば可動鏡による方向転換後に）受け取られる。
【００１１】
発散光１０５は第１の偏光子１３１を通過し、第１の偏光子１３１は光を第１の偏光方向沿いに偏光させる。第１の偏光方向沿いに偏光された光は、第１の偏光子１３１と第２の偏光子１３２との間に挟まれた波長板１４０によって、例えばマルチオーダー（高次）波長板によって、受け取られる。波長板１４０は、物体または物体像１９１（ここでは「物体／物体像」と総称される）とスペクトルエンコーダ１９３との相対運動の方向１８１沿いの位置に応じて変化する光位相差を有する。いくつかの構成において、位相差は、物体／物体像１９１とスペクトルエンコーダ１９３との相対運動１８１の軌道沿いの位置に応じて単調に、または直線的に、変化する。
【００１２】
図１Ａに図示された第２の偏光子１３２は１つ以上の第２の偏光子に相当する。第１および第２の偏光子１３１、１３２の偏光軸は、例えば平行に、または直角に、配置されてよい。いくつかの実装において、第１および第２の偏光子１３１、１３２は交差偏光子であり、第１の偏光子１３１は第２の偏光子１３２の偏光軸から約９０度の偏光軸を有する。波長板１４０の遅軸は、第１および第２の偏光子１３１、１３２の偏光軸に対し第１の角度を、例えば約４５度の角度を、成す。
【００１３】
波長板１４０の位置依存光位相差に対する物体／物体像１９１の動きは、物体の各点につき、且つ物体点／物体像点から発散する光の各波長につき、偏光の時間依存変化を引き起こす。光の可変偏光は第２の偏光子によって光の可変強度に変換され、所与の物体／物体像位置における全波長の強度の合計によって時間依存インターフェログラムが形成される。いくつかの実施形態において、検出器１９０は物体／物体像の単一の点から発散する光を検出するよう構成された単一の検出素子であってよい。いくつかの実施形態において、検出器１９０は物体／物体像の複数の物体点／物体像点から発散する光を検出するよう構成された複数の検出素子を含んでよい。例えば、マルチ素子検出器の複数の検出素子は一次元または二次元の検出器アレイに配置されてよい。
【００１４】
検出器１９０の位置は波長板１４０に対し固定されるため、検出器１９０の各検出素子と波長板１４０の１つ以上の特定の位相差との間には一定の対応が成立する。検出器１９０の各検出素子は第２の偏光子から光を受け取り、検出器１９０の出力１９５にて、光の時変強度を時変電気出力信号に、例えば時変電圧に、変換する。検出器１９０の各検出素子によって検出される光の強度は、物体／物体像１９１の１点と光学装置１９３との相対位置の関数である。物体／物体像１９１から発散する狭帯域光の場合、光強度の時間変化は振動性であってよく、振動周期は狭帯域光の中心波長に依存する。ここで振動性とは、光強度で振動数Ｎを明瞭に見ることができることを意味し、狭帯域光とは、光の中心波長をスペクトル帯域幅で割ったものが凡そＮ以上であることを意味する。グラフ１６１は、狭波長帯の光を発散しながら軌道１８１沿いに光学装置１９３に対し相対的に動く物体／物体像の１点に対応する検出器１９０の１検出素子の時変出力信号の一例を例示するものである。出力信号１９５は、物体／物体像１９１の各物体点から発散する光のスペクトルに関する情報を含んでいる。電子回路によって、例えば処理器１９７によって、出力信号１９５を解析することで、物体／物体像１９１の各点から発散する光のスペクトルを抽出できる。
【００１５】
処理器１９７は、検出素子と波長板位置の位相差との所定の対応に基づいて、物体／物体像の各点からの光のスペクトルを判断するようプログラムできる。波長板１４０と検出器１９０との間に結像光学素子が配置される場合のように、検出器が複数の素子を有する実施形態では、検出素子と特定の位相差に対応する波長板１４０上の点との間に１対１の対応が成立し得る。いくつかの実施形態において、検出素子のいずれか１つは波長板上の複数の位相差（複数の位置）に対応する。
【００１６】
いくつかの実施形態において、波長板の位相差と検出素子との対応は、波長板と検出器アレイの固定位置によって設定されてよい。いくつかの実施形態では、固定位置による対応とは異なる検出素子と波長板位相差との対応を提供するため、スペクトルエンコーダの主光軸沿いの任意の位置にマイクロミラーアレイが配置されてよい。例えば一実施形態では、まずは物体点／物体像点から発散する光が第１の結像光学部品によって波長板上に結像され、波長板からの光はマイクロミラーアレイを含む第２の結像光学部品によってマルチ素子検出器上に結像されるため、検出素子と波長板位相差との対応はマイクロミラーアレイによって成立する。
【００１７】
ここで説明するスペクトルエンコーダには数多くの用途がある。とりわけ興味深い用途はフローサイトメトリーにおけるスペクトルエンコーダの使用である。図１Ｂ〜５はフローサイトメーター等の用途に配備されるスペクトルエンコーダを例示するものであり、スペクトルエンコーダは、軌道沿いにスペクトルエンコーダに対し相対的に動く小さな物体や微視的物体を観察するよう構成される。これらの手法ではシングル素子検出器（シングルピクセル検出器とも呼ばれる）を用いて物体を単一の物体点／物体像点として観察する場合もあれば、マルチピクセル検出器を用いて複数の小さな粒子や微視的粒子を観察する場合もある。マルチ素子検出器（マルチピクセル検出器とも呼ばれる）を使用するフローサイトメーターでは、例えばフローサイトメーターの流路で互いに重なり合う小さな粒子を分解するようスペクトルエンコーダが構成されてよい。図１Ｂ〜５との関係で説明する技法は、シングルまたはマルチピクセル検出器を使用するスペクトルエンコーダに当てはめることができる。マルチピクセル型スペクトルエンコーダは巨視的物体からスペクトル情報を取得するよう構成でき、この場合、物体はスペクトルエンコーダによって複数の物体点／物体像点として観察される。
【００１８】
図１Ｂは、動く物体の特性に関する情報を含む電気信号を提供するよう構成された光学装置１０３（ここではスペクトルエンコーダとも呼ばれる）を備えるシステムを例示するものである。図１Ｂは流れの進路１１０に沿って軌道１１１を動く１つ以上の移動物体１０１を図示している。いくつかの実装において、流れの進路は流路１１３を形成する流路壁１１２の間に位置してよく、流路１１３の流路壁１１２は物体の動きを軌道１１１に制限する。図１Ｂには図示されていないが、いくつかの実施形態では、例えば１つ以上のポンプおよび／または１つ以上の弁を備える流体移動装置が流路壁１１２間の流路内の流体へ結合されてよく、流体移動装置は物体１０１を軌道１１１沿いに動かすよう構成される。光１０５はそれぞれの物体１０１から発散する。光学装置１０３は、物体１０１と相互作用する入力光を提供するよう構成された光源１０２を任意に含んでよい。物体は入力光に応じて光を発散する。例えば発散光１０５は、散乱光、反射光、蛍光、リン光、化学発光、生物発光等であってよく、あるいは散乱光、反射光、蛍光、リン光、化学発光、生物発光等から成る。
【００１９】
流路壁を含む実施形態において、少なくとも１つの壁は入力光に対し光学的に透明であってよく、少なくとも１つの壁は発散光１０５に対し光学的に透明であってよい。光学装置１０３は、この例で第１の偏光子１３１として表示されている、１つ以上の第１の偏光子を含む。第１の偏光子１３１は物体１０１から発散する光１０５を受け取るよう構成される。物体と第１の偏光子１３１との間にはレンズ１２０が任意に配置されてよく、レンズ１２０は、例えば波長板１４０の表面間の中ほどで発散光１０５を集束させる。代わりに、物体の軌道１１１によって物体１０１は波長板１４０に十分に接近し得るため、レンズは必要ない。レンズを含む実施形態では、あらゆる周波数の光が波長板１４０の表面間の中ほどで概ね集束されるようにするため、レンズを彩色的に適切に構成できる。
【００２０】
発散光１０５は第１の偏光子１３１を通過し、第１の偏光子１３１は光を第１の偏光方向沿いに偏光させる。第１の偏光方向沿いに偏光された光は、第１の偏光子１３１と第２の偏光子１３２との間に挟まれた波長板１４０によって、例えばマルチオーダー（高次）波長板によって、受け取られる。波長板１４０は、物体１０１の軌道方向１１１沿いの位置に応じて変化する光位相差を有する。いくつかの構成において、位相差は、物体１０１の軌道方向１１１沿いの位置に応じて単調に、または直線的に、変化する。いくつかの構成において、波長板はウォラストンプリズムやその他の光位相差装置であってよく、物体が検出器の視野のほぼ中心に位置する場合に、光が波長板を伝播した後に２つの偏光の光位相差がほぼゼロとなるよう配置される。これは、記録されるインターフェログラムがそのゼロ次縞の概ね中心となることを保証する。
【００２１】
図１Ｂに図示された第２の偏光子１３２は１つ以上の第２の偏光子に相当する。第１および第２の偏光子１３１、１３２の偏光軸は、平行に、または直角に、配置されてよい。いくつかの実装において、第１および第２の偏光子１３１、１３２は交差偏光子であり、第１の偏光子１３１は第２の偏光子１３２の偏光軸から約９０度の偏光軸を有する。波長板１４０の遅軸は、第１および第２の偏光子１３１、１３２の偏光軸に対し第１の角度を、例えば約４５度の角度を、成す。
【００２２】
波長板１４０の位置依存光位相差に対する物体の動きは、光の光スペクトルに依存する発散光の時間依存偏光変化を引き起こす。光の可変偏光は第２の偏光子１３２によって可変強度に変換される。検出器１５０は、例えばシングルピクセル検出器は、検出器１５０の出力１５１にて、光の時変強度を時変電気出力信号に、例えば時変電圧に、変換する。狭帯域光の場合、光強度の時間変化は振動性であってよく、振動周期は帯域の中心波長に依存する。グラフ１６０は、狭波長帯の光を発散しながら軌道１１１沿いに動く１物体に対応する検出器の時変出力信号の一例を例示するものである。出力信号は、物体から発散する光のスペクトル等、物体１０１に関する情報を含んでいる。
【００２３】
光学装置１０３は１つ以上の光フィルタ１４５を任意に含む。例えば種々の実施形態において、光フィルタは物体１０１と検出器１５０との間の光路沿いの任意の場所に配置されてよく、例えば図１Ｂに図示されているように第２の偏光子１３２と検出器１５０との間に配置されてよい。光フィルタ１４５は検出器１５０に入射する光の帯域幅を関心帯域幅範囲に制限でき、これにより信号処理は簡素化される。場合によっては、インターフェログラムによって生成される電気信号がナイキスト限界より下でサンプリングされる場合でも（最短検出波長で１干渉縞当たり２サンプル）、検出器で受け取られる光の帯域幅を制限することで、物体の動きによって生じる光インターフェログラムからスペクトル情報を完全に回収することが可能となる。
【００２４】
図１Ｂに図示されたシステムは、検出器１５０から電気出力信号を受信する形に結合された処理器１８０を含んでいる。処理器１８０は、プログラムされた命令を実行し、出力信号を処理して物体１０１に関するスペクトル情報を抽出するよう構成された計算処理器等の回路を含む。尚、物体のサイズが、または物体の像のサイズが、波長板１４０の位相差の位置変化に対して小さい場合は、物体／物体像の各点によって生じる光干渉縞は、検出器１５０の単一のピクセルまたは素子によって検出されるときに、概ね同相である。例えば物体／物体像が波長板を横断する過程でＮ個の干渉縞が記録され、軌道方向１１１沿いの位置に応じて位相差が直線的に増加する場合は、干渉縞を分解するため、軌道方向１１１沿いの物体／物体像１０１のサイズは軌道方向１１１沿いの波長板１４０の長さの約１／２Ｎ以下になり得る。
【００２５】
検出器の出力を、例えばフーリエ変換やその他の時間領域・周波数領域変換等によって処理することで、物体から発散する光の光スペクトルを判断できる。図２に図示されているように、変換された出力信号１７０は低周波成分１７０ａと高周波成分１７０ｂとを含み得る。低周波成分１７０ａは信号１６０のエンベロープに関連しており、高周波成分１７０ｂは発散光の光スペクトルに対応している。
【００２６】
一例において、波長板はウェッジ角度αを有するウォラストンプリズムであり、ここでウェッジ角度は、スペクトルエンコーダの主光軸に対し垂直なプリズムの前面とプリズムの２つの半片が接合される内面とが成す角度と定義される。プリズムの遅軸は偏光子の偏光軸に対し約４５度に向けることができる。プリズムのウェッジ方向は、プリズムの前面に対し平行な面でプリズムの２つの半片の厚さが最速をトレードオフする方向と定義される。プリズムのウェッジ方向は物体の軌道に揃えるのが望ましく、遅軸はウェッジ方向に対し４５度に揃えるのが望ましい。波長λにおける所望スペクトル分解能がλ／Ｎなら、物体が視野を横切る過程でＮ個の縞が記録されなければならない。物体または物体像の移動距離が複屈折Δｎを有するウォラストンプリズムのウェッジ方向沿いにＬなら、ウォラストンのウェッジ角度はα≒Ｎλ／２ＬΔｎとするべきである。最大スペクトル帯域幅は検出器信号のサンプルレートによって制限され、サンプルレートは観察対象の縞を記録するにあたって十分に速くなければならない。スペクトル帯域幅は物体のサイズによっても制限される。物体の直径がｄなら、検出器で記録できる最大縞数は約Ｌ／２ｄであり、最小検出可能波長はλ≒４αｄΔｎとなる。
【００２７】
ここで説明する手法によると、物体の動きをもとにして少なくとも１つのシングルピクセル検出器の時変信号でスペクトル情報を符号化する。これらの手法を採用することで、１つのシングルピクセル検出器と１つの信号から発散光のスペクトルを取得でき、従来の分光法のようにスペクトル分解能の増大にともない光学的処理能力が大幅に損なわれることはない。いくつかの実装では、２つ以上のシングルピクセル検出器の出力が結合され、結合された信号の信号対ノイズ比が高められる。
【００２８】
図３は、図１Ｂのいくつかの点で光学装置１０３に類似する光学装置３０５を図示するものである。光学装置３０５は第１および第２の偏光子１３１、１３２の間に挟まれた波長板１４０を含んでいる。軌道１１１沿いに動く物体１０１から発散する光１０５は第１の偏光子１３１を通過し、第１の偏光子１３１は光を第１の偏光方向沿いに偏光させる。第１の偏光子によって偏光された光は、軌道方向１１１沿いの位置に応じて変化する光位相差を有する波長板１４０によって受け取られる。
【００２９】
それぞれの波長で波長板１４０によって発散光に導入される２つの偏光の光位相差は、波長に依存する可変偏光を引き起こす。光の可変偏光は第２の偏光子１３２によって光の可変強度に変換される。光は第２の偏光子から検出器１５０に当たる。いくつかの構成では、第２の偏光子１３２と検出器１５０との間の光路に配置された任意の光フィルタ１４５によって光がフィルタされる。
【００３０】
光学装置３０５は空間マスク３２０を追加で含んでおり、空間マスク３２０は、発散光に対し光学的に透明ないくつかの、例えば３、４、５以上の、マスクフィーチャと、３、４、５以上の光学的に不透明なマスクフィーチャとを含んでいる。物体から発散する光１０５の一部は空間マスク３２０で結像されてよい。空間マスク３２０は物体１０１から発散する光１０５と相互作用し、この相互作用から時変光が生じ、検出器１５０に入射される。軌道沿いの物体１０１の動きが検出器１５０の出力１５２にて時間多重化信号を提供し得ることは理解されるであろう。検出器１５０の出力１５２における時間多重化信号は、第２の偏光子１３２からの可変光強度に対応する第１の時間多重化部分と、発散光１０５と空間マスク３２０との相互作用によって生じる時変光に対応する第２の時間多重化部分とを含む。出力信号１５２の第１の部分が空間マスク３２０からの時変光に対応し、第２の部分が第２の偏光子１３２の出力における可変強度に対応するよう光学装置３０５を任意に配置し得ることは理解されるであろう。第２の偏光子からの可変強度光に対応する信号の第１の時間部分が処理され、物体に関する第１の情報が、例えば物体から発散する光の光スペクトルが、抽出されてよい。発散光と空間マスクとの相互作用によって生じる時変光に対応する信号の第２の部分が処理され、物体に関する第２の情報が、例えば物体の速度および／またはサイズが、抽出されてよい。第２の情報を用いて第１の情報に補正をかけてよく、例えば物体の速度情報を用いて光スペクトルの波長目盛を較正してよい。
【００３１】
いくつかの実装によると、信号１５２を第１および第２の部分に時間逆多重化せずに出力信号を解析できる。このような状況は、物体１０１から発散する光１０５の光帯域幅が一定の範囲を超過しないことが分かっていて、検出器で検出されるインターフェログラムの縞も一定の帯域幅内におさまる場合に起こり得る。この場合は、空間マスクを図示されたように波長板の近くに配置し、例えば図示されているように発散光の半分は空間マスクに当たり、同時に発散光の半分は第１の偏光子に当たるようにすることで、発散光の一部は空間マスクで結像できる。空間マスクによって生じる強度変化は偏光子／波長板／偏光子構造によるインターフェログラム縞の周波数範囲外である。偏光子／波長板／偏光子構造に当たる光と空間マスクに当たる光は同一の検出器１５０上で結合できる。出力信号１５２で偏光子／波長板／偏光子構造に対応する電気出力信号成分と空間マスクによって変調された光に対応する信号成分は、ソフトウェアで分離できる。偏光子／波長板／偏光子構造からの光は空間マスクからの空間変調光に対し概ね直角な周波数範囲内にあるため、この分離は可能である。
【００３２】
いくつかの実施形態では、第１および第２の偏光子を偏光ビームスプリッタに任意に差し替えることができる。いくつかの実施形態では、２つ（または２つ以上）のシングルピクセル検出器を使って異なる偏光を有する光を検出できる。図４は、図３に図示された第２の偏光子の代わりに偏光ビームスプリッタ４０６を含む光学装置４０５を例示するものである。第１の偏光子１３１は物体１０１から発散する光１０５を第１の偏光方向沿いに偏光させる。偏光ビームスプリッタ４０６は、波長板１４０からの光を第２の偏光方向沿いに偏光された光４１１と第３の偏光方向沿いに偏光された光４１２とに分割する。例えば、第１の偏光子１３１の偏光方向に対し平行に延びる偏光軸として、偏光ビームスプリッタ４０６の偏光軸のいずれか一方を選択できる。検出器１５０は、この第２の方向沿いに偏光された光４１１を検出するよう配置される。検出器４２０は、第２の偏光方向に対し垂直な第３の偏光方向沿いに偏光された光４１２を検出するよう配置される。偏光ビームスプリッタ４０６と検出器１５０との間の光路には、および／または偏光ビームスプリッタ４０６と検出器４２０との間の光路には、任意の部品１４５、４１０がそれぞれ配置されてよい。いくつかの実施形態において、任意の部品１４５、４１０は光４１１および４１２を光学的にフィルタする光フィルタを備える。いくつかの実施形態において、部品１４５および／または部品４１０は空間マスクであってよく、あるいは空間マスクを備える。部品１４５、４１０はさらに、物体または物体像から発散する光を空間フィルタに結像する光学素子を含んでよい。検出器１５０、４２０の出力１５３、４２１はいずれも処理器４００へ結合される。処理器４００は、出力を解析し、光学装置の信号対ノイズ比と光学的処理能力を高める形に構成されてよい。
【００３３】
部品１４５および／または４１０が空間マスクを備える実施形態において、処理器４００は、空間マスクによって生じる電気信号の時間変化に基づいて、物体に関する追加的情報を、例えば物体の速度および／またはサイズを、抽出できる。発散光と空間マスクとの相互作用によって検出器１５０、４２０の電気出力信号１５３、４２１に生じる周波数成分は、時間依存偏光変化によって生じる可変光強度に起因する周波数成分から区別できる。
【００３４】
図５は、ここで説明する光検出器および処理器を操作する方法の流れ図である。光は軌道沿いに動く１つ以上の物体から発散する５１０。発散光は第１の偏光方向沿いに偏光される５２０。物体の軌道沿いに可変位相差を有する波長板によって光の可変偏光が引き起こされる５３０。可変偏光は時変光強度に変換される５４０。時変光強度に応じて時変電気信号が生成される５５０。時変電気信号は物体の１つ以上の特性に関する情報を含む。例えば情報は物体から発散する光の蛍光スペクトルに符号化されてよい。物体から発散する光のスペクトルに関する情報を抽出するため、時変電気信号は解析される５６０。
【００３５】
フローサイトメトリー等のいくつかの実装では、個々のチャネルで比較的広い光帯域幅範囲にわたって光を検出する能力を設けると有益である。これは従来、光学式バンドパスフィルタを使用し、ハードウェアによって固定される個々の蛍光チャネルを規定することによって達成されてきた。別の技法ではプリズムを使って光を分散させ、光電子増倍管アレイを使って分散した光を検出してきた。さらに別の技法では、線形可変フィルタによってチャネルに分解される発散光の空間変調を使用し、フィルタ沿いの各位置はそれぞれ異なる光帯域を伝送する。これらの技法の欠点として、ハードウェア限界による柔軟性の欠如、高価な検出器アレイ、および／またはスペクトル分解能および／または光学的処理能力の損失等がある。ここで説明する手法はこれらの要因の軽減に役立てることができる。
【００３６】
ここで説明する手法は、１つ以上の動く物体から発散する光のスペクトルを高スペクトル分解能で検出することを可能にする。これらの手法は僅か１ピクセルを有する検出器を使用し、従来の分光法で問題となる光学的処理能力とスペクトル分解能のトレードオフを解消する。これらの手法では物体の動きからインターフェログラムを生成し、僅か１ピクセルを有する検出器を用いてインターフェログラムを電気信号に変換する。いくつかの実装ではただ１つの検出器が使用されるが、場合によっては複数のピクセル検出器が使用される。発散光のスペクトル情報は電気信号で符号化され、例えば電気信号の周波数領域で符号化される。スペクトル情報が周波数領域で符号化される場合は、フーリエ変換等の時間領域・周波数領域変換を用いて検出器の出力信号からスペクトル情報を抽出できる。他のフーリエ分光法と同様、あらゆる波長の光が同時に記録されるため、スペクトル分解能と光学的処理能力のトレードオフは解消する。
【００３７】
種々の実施形態において、例えば図１Ｂ〜５に図示され説明される光学装置および／または処理器はフローサイトメーターで実装でき、物体を、および／または試料中の物体に付着した検体を、解析するよう構成できる。これらの実施形態で処理器は１つまたは複数の処理チャネルを使って電気信号を処理する能力を有し得、それぞれの処理チャネルはフローサイトメーターの特定の蛍光チャネルに対応する。処理チャネルは電気的ハードウェアチャネルであってよく、および／または再構成可能ソフトウェアチャネルであってよい。例えばいくつかの実装では、フローサイトメーターの流路を動く物体から発散する光が検出され、電気信号に変換され、サンプリングされ、蓄積される。電気信号を１つ以上のアナログおよび／またはデジタル電子フィルタに通すことにより、それぞれの処理チャネルから情報が抽出され得る。例えば、それぞれの処理チャネルは電気信号のスペクトルスライス（周波数範囲）に対応し得る。いくつかの実装では、電気信号の期待および／または観測スペクトル成分に基づいて、使用すべき処理チャネルを、例えば光信号にとって最適なチャネルの数および／または周波数範囲を、自動的に判断するよう処理器をプログラムできる。いくつかの実施形態において、処理器はチャネルフィルタの最適なフィルタ係数および／または構成を判断し得る。チャネルフィルタは、フローサイトメーターの作動前および／または作動中に、例えば手作業で、または自動的に、変更できる。
【００３８】
いくつかの実施形態において、処理器は、クラスタリングアルゴリズムを用いて処理チャネルの最適数を、および／または処理チャネルの最適周波数範囲を、判断するよう構成できる。いくつかの実装によると、処理器は、最適なチャネルを判断するため、電気信号を解析し、スペクトル情報に基づいてクラスタ化される異なる物体の集団のグループを特定する。その後、これらのクラスタ化されたグループに基づいて処理チャネルの最適数および／または周波数範囲が判断される。いくつかの実装において、電子フィルタは作動中に手作業で、または自動的に、変更できる。いくつかの実装において、処理器チャネルは他の処理器チャネルの組み合わせから成り得る。
【００３９】
既に述べたように、いくつかの実装では２つ以上の検出器が使用されてよく、それぞれの検出器は発散光の偏光を別々に検出する。１つ以上の物体から発散する光のスペクトルを解析するため、それぞれの検出器からの電気信号が、および／またはこれらの信号の時間領域・周波数領域変換が、蓄積され、結合され、および／または使用されてよい。直交偏光の光信号が同じ検出器によって検出された場合は、一方の偏光で測定されたインターフェログラムが直交偏光で測定されたインターフェログラムとは反対の位相を有するため、反対方向に偏光された光信号は互いを相殺する傾向がある。２つの検出器を使用すると、それぞれの検出器からの信号は結合される前に処理できるため、それらの信号は同相となり、減法ではなく加法となる。例えば、いずれか一方の検出器からの時変信号は位相反転されてよく、あるいは両方の検出器からの信号は結合に先立ち時間領域から周波数領域に変換されてよい。２つの信号の結合は１つの信号に比べて光学装置の光学的処理能力を向上させることができるため、結合された信号の信号対ノイズ比も向上する。場合によっては第１および第２の偏光子の代わりに偏光ビームスプリッタが使用される。この場合は第１の偏光ビームスプリッタの後ろに２つの波長板かウォラストンプリズムを置く必要があり、第１の偏光ビームスプリッタから出る偏光ごとに波長板が１つずつ存在することとなる。それぞれの波長板またはウォラストンは、遅軸がビームスプリッタの偏光軸に対し約４５度となるように向けるべきである。波長板またはウォラストンのウェッジ軸は、すなわち光位相差が変化する波長板またはウォラストンの厚さ方向を横切る方向は、物体の軌道とほぼ平行にするべきである。それぞれの波長板の後ろには偏光ビームスプリッタと一対の検出器が置かれ、偏光方向は第１の偏光ビームスプリッタのいずれか一方の偏光方向に対し平行となる。全部で３つの偏光ビームスプリッタと４つの検出器が置かれることとなり、それぞれの検出器は第２または第３の偏光ビームスプリッタによって生成される２つの偏光ビームのいずれか一方を検出するよう配置される。４つの検出器で全ての偏光を検出するこの構成は、シングルピクセル検出器構成の４倍の光学的処理能力を有する。いくつかの実施形態では、１位相の２つのインターフェログラムが一方の検出器で結合され、逆位相の２つのインターフェログラムが他方の検出器で結合されるため、必要な検出器は全部で２つとなる。
【００４０】
いくつかの実施形態において、処理器は最初に流れの進路で物体の存在を検出し、電気信号の特性に基づいて、例えば電気信号の振幅が閾値を上回るか否かに基づいて、トリガーしてよい。ことによるとトリガー前サンプルとトリガー後サンプルを含む、トリガーされた信号部分は、さらなる処理のため、例えば周波数領域への変換のため、選択されてよい。各検出された物体のスペクトル情報は電気信号の周波数成分で符号化される。処理器は、様々な種類の物体から発散する光の光スペクトルに対応する周波数成分が異なる場合に、電気信号の変換に基づいて物体の種類を区別できる。
【００４１】
いくつかの実施形態において、解析は、広い周波数範囲にわたる全面的な変換ではなく、電気信号の特定の周波数範囲または部分の変換のみを含んでよい。これらの実施形態では、時間領域・周波数領域変換を行う前に信号で関心の対象とならない周波数成分を除去または低減するために、検出器の前に光フィルタが置かれてよく、あるいは処理器がソフトウェアおよび／またはハードウェアデジタルおよび／またはアナログフィルタを使用してよい。場合によっては、処理器は、電気信号で関心の対象となる周波数成分を直接的に摘出する手段として、ソフトウェアおよび／またはハードウェアデジタルおよび／またはアナログフィルタを使用してよく、これによりさらなる変換は不要となる。
【００４２】
ここで説明する手法には柔軟性があり、電気信号の全周波数範囲を処理できるほか、電気信号で関心の対象となる色（光スペクトル範囲）に対応する周波数範囲（周波数スライス）の指定部分だけを処理でき、関心の対象とはならない他の周波数範囲を処理する必要はない。いくつかの実施形態では適応フィルタを処理に利用する。適応フィルタのパラメータは処理器によって自動的に調整でき、および／またはユーザーからの何らかの入力に基づいて半自動的に調整できる。例えば或る１つのシナリオでは、処理器が電気信号にある周波数成分がどれなのかを判断でき、使用するフィルタの数および周波数範囲を判断できる。別のシナリオでは、ユーザーが電気信号の期待周波数範囲（または関心周波数範囲）に関する情報を入力でき、処理器は最初にそれらの周波数範囲を使ってフィルタを設定でき、自動的に調整を行うことができる。
【００４３】
処理器は電気信号で関心の対象となる光スペクトルに対応する周波数範囲（複数可）を判断できる。この場合、処理器はクラスタリングアルゴリズムを使用し、物体集団の周波数または周波数範囲をグループ分けし、これらの周波数範囲の変化に基づいてサンプルに存在する物体の種類の最高忠実度分類を判断する。いくつかの実施形態において、クラスタリングアルゴリズムは電気信号の主成分解析であってよく、あるいは電気信号の主成分解析から成る。例えば、クラスタリングアルゴリズムが電気信号のＭ個の主成分とＭ個の光スペクトルに対応するＭ通りの物体種類を識別するシナリオを考えてみる。処理器は、Ｍ個の主成分の各々と時間領域の電気信号とのドット積を行うことによって、関心対象のＭ個の光スペクトルのいずれかを有する物体の種類を検出できる。ドット積の結果は細分されたＭ次元空間にベクトルを成し、その空間の１領域におけるベクトルの存在は或る特定の種類の物体が検出されたことを意味し得る。この技法を用いる場合は電気信号のフーリエ変換は不要であり得る。
【００４４】
いくつかの実施形態において、処理器は光学装置の波長板および／またはその他光学部品の物理的特性によって生じる誤差を補正できる。例えば縞の数が波長と複屈折Δｎに依存すると考える。ただし光学分散のため複屈折も波長に依存するため、電気信号の周波数を物体の光スペクトルに正確に関係付ける補正率が必要となる。さもないと、電気信号の或る１つの周波数（フーリエ成分）における較正は、他の周波数／フーリエ成分に当てはまらなくなる。この補正率は、例えば複屈折の既知波長依存性を用いて決定され、処理器に適用されてよい。
【００４５】
通常、物体／物体像点から波長板に入射する光は概ね平行になる。ただし、物体／物体像点から発散する主光線の角度の関数としての光位相差の差を計上するには、ソフトウェア補正も必要となり得る。物体が、または物体の像が、波長板の表面を横切って動くときの物体の位置の変化によって角度の変化が生じる。
【００４６】
図６は、地理的景色等の巨視的物体のスペクトルイメージングに役立つスペクトルエンコーダ６０３を備えるシステムを例示するものである。スペクトルエンコーダは、多数の小さな物体や微視的物体のスペクトルイメージングに、例えばサイトメーターの流路の中を動く多数の粒子のスペクトルイメージングに、役立てることもできる。
【００４７】
図６は、スペクトルエンコーダ６０３に対し相対的に動く、巨視的物体または物体像を、例えば地理的景色６０１を、示している。巨視的物体／物体像６０１は、ここで「物体点／物体像点」と呼ばれる複数の領域６０１ａに分割できる。物体／物体像６０１と波長板６４０との相対運動は、それぞれの物体点／物体像点６０１ａと波長板の光位相差との間に時間依存関係を生じさせる。光６０５は、例えば反射光、蛍光、リン光、化学発光、生物発光等は、それぞれの物体点／物体像点６０１ａから発散する。光学装置６０３は、この例で第１の偏光子６３１として表示されている、少なくとも第１の偏光子を含む。第１の偏光子６３１は物体／物体像６０１から発散する光６０５を受け取るよう構成される。物体／物体像６０１と第１の偏光子６３１との間には、あるいは第１の偏光子と波長板との間には、レンズ６１１やその他の光学部品が任意に配置されてよく、その場合、レンズ６１１は波長板６４０で発散光を集束させ、例えば破線６０５ａおよび６０５ｂで示されているように、波長板６４０の表面６４０ａ−１、６４０ｂ−１間の中ほどで集束させる。レンズを含む実施形態では、あらゆる周波数の光が波長板の表面間の中ほどで概ね集束されるようにするため、レンズを彩色的に適切に構成できる。いくつかの実装において、レンズはテレセントリックレンズであってよい。
【００４８】
光学的設定（例えばこの第１のレンズ６１１の焦点の調整）は、物体／物体像とスペクトルエンコーダとの相対運動の進路沿いの物体／物体像の各位置につき、所与の物体点／物体像点６０１ａに対応する全ての光線が波長板６４０の同一位置で結像され、同じ位相差を経験するよう徹底することを含む場合がある。さもなくばインターフェログラムがコントラストを失う可能性がある。この場合の「同一位置」とは、所与の波長で、「同一位置」に相当するとみなされる位置領域を横切る光線の位相変化の差が約π／２ラジアン以下となることを意味する。
【００４９】
いくつかの実施形態では、例えばレンズ６１１またはレンズ６１２の位置に、コーデッドアパーチャマスクが使用されてよい。処理器は、コーデッドマスクの符号化パターンの情報を検出器アレイによって取得される信号の変換に取り入れることにより、スペクトル情報と位置情報を含む物体のスペクトル像を計算的に再構成する。
【００５０】
発散光６０５は第１の偏光子６３１を通過し、第１の偏光子は光を第１の偏光方向沿いに偏光させる。第１の偏光方向沿いに偏光された光は、第１の偏光子６３１と第２の偏光子６３２との間に挟まれた波長板６４０によって、例えばマルチオーダー波長板によって、受け取られる。波長板６４０は、物体／物体像６０１とスペクトルエンコーダ６０３との相対運動の軌道沿いの位置に応じて変化する光位相差を有する。いくつかの構成において、波長板６４０の位相差は、相対運動の軌道沿いの位置に応じて単調に、または直線的に、変化する。図６に図示された第２の偏光子６３２は１つ以上の第２の偏光子に相当する。第１および第２の偏光子６３１、６３２の偏光軸は、互いに平行に、または直角に、配置されてよい。いくつかの実装において、第１および第２の偏光子６３１、６３２は交差偏光子であり、第１の偏光子６３１は第２の偏光子６３２の偏光軸から約９０度の偏光軸を有する。いくつかの実施形態において、波長板６４０の遅軸は、第１および第２の偏光子６３１、６３２の偏光軸に対し第１の角度を、例えば約４５度の角度を、成す。
【００５１】
図６に図示されているように、波長板６４０はウォラストンプリズムを備えてよく、第１の半片６４０ａは第１の光軸または遅軸を有し、第２の半片６４０ｂは第２の光軸または遅軸を有し、ウォラストンプリズムの第１および第２の光軸は相互に直角であり、ウォラストンの入射面と出射面に対し平行である。ウォラストンプリズム半片等の一軸複屈折層の光軸または遅軸は、光がその偏光に関わりなく同じ速度で進む軸である。光が光軸以外の方向に沿って一軸複屈折層を通ると、光は２つの光線に屈折され、それぞれの光線は互いに直角の振動方向で偏光され、異なる速度で進む。例えばいくつかの実施形態において、ウォラストンプリズムの第１の半片６４０ａの光軸はプリズム半片６４０ａのウェッジ方向に対し平行であってよく、ウォラストンプリズムの第２の半片６４０ｂの光軸は第１の半片６４０ａの光軸に対し垂直であってよい。いくつかの実施形態において、第１および第２の偏光子の偏光方向は互いに直交にしてよく、図６に示されているように、第１の偏光子の偏光方向はウォラストンプリズムの第１の半片６４０ａの光軸に対し４５度の角度に向けてよく、第２の偏光子の偏光方向はウォラストンプリズムの第１の半片６４０ａの光軸に対し１３５度の角度に向けてよい。いくつかの実施形態において、ウォラストンプリズムの光軸はプリズムのウェッジ方向に対し±４５°に配置されてよい。
【００５２】
波長板６４０の位置依存光位相差に対する物体／物体像の各物体点／物体像点６０１ａの動きは、物体点／物体像点から発散する光の時間依存偏光変化を生じさせる。この時間依存偏光変化は発散光の光スペクトルに依存する。光の可変偏光は第２の偏光子６３２によって可変強度に変換される。検出器６５０は、例えば複数の検出素子６５０ａを備える空間分解または撮像検出器は、検出器６５０の出力６５１にて、物体点／物体像点６０１ａからの光の時変強度を位置および時間に応じて変化する電気出力信号に、例えば位置および時間に応じて変化する電圧に、変換する。ここで説明するスペクトルエンコーダは、複数の物体点／物体像点のスペクトル情報と空間情報の両方を同時に取得するよう構成される。波長板に対し相対的に物体／物体像を走査することで、各物体点／物体像点について各物体点／物体像点のスペクトル情報を含む位置依存偏光インターフェログラムが生成される。所与の物体点／物体像点から記録された位置依存偏光インターフェログラムから、当該物体点／物体像点に対応するスペクトル情報が判断される。
【００５３】
いくつかの実施形態では、位置依存偏光インターフェログラムを時変電気信号に変換するため、各時点における物体点／物体像点の位置に対応する検出器アレイの位置をサンプリングする。つまり、検出器６５０の位置および時間に応じて変化する電気出力信号６５１は検出素子位置ごとの時変電気出力を提供する。１つの物体点／物体像点によって生じる位置依存偏光インターフェログラムは別々の時間に別々の検出素子を横切る。１つの物体点／物体像点から発散してスペクトルエンコーダを通過する光が連続検出素子に到達する過程で、１つの物体点／物体像点から生じる連続検出素子の信号を時間的に繋ぎ合わせることにより、１つの物体点／物体像点によって生じる位置および時間に応じて変化する電気信号を時変電気信号に変えることができる。以下、これを数学的に説明する。物体点／物体像点のスペクトル情報を抽出するため、時変電気信号は、例えば時間領域・周波数領域変換によって処理できる。
【００５４】
スペクトルエンコーダと物体／物体像との相対運動を既知と仮定する。このスペクトルエンコーダと物体／物体像との相対運動により、位置ｘ（ｔ）にある所与物体点／物体像点６０１ａは多素子空間分解検出器を横切る。像空間Ｘにおける所与点と時間ｔにおける所与点での検出器の応答はＩ（Ｘ，ｔ）である。ｆが物体を検出器に結像する関数なら、Ｘ＝ｆ（ｘ（ｔ））である。所与物体点／物体像点が時間ｔ∈（０，Ｔ）に検出器を横切る場合、その物体点／物体像点のインターフェログラムＳはｔ∈（０，Ｔ）によりＳ（ｔ）＝Ｉ（ｆ（ｘ（ｔ）），ｔ）によって与えることができる。像空間Ｘにおける各点と時間ｔにおける各点は既知位相差Γ＝ｇ（Ｘ）＝ｇ（ｆ（ｘ（ｔ）））に対応する。この情報をもとに、例えば処理器による計算で、あるいはスペクトルエンコーダが取り付けられた他のホストシステムによる計算で、位相差Ｓ（Γ）＝Ｉ（ｇ−１（Γ），ｘ−１（ｆ−１（ｇ−１（Γ））））の関数としてのインターフェログラムを得ることができる。位相差に関しフーリエ変換を行うことで、所与物体点／物体像点から記録される光の光スペクトルが得られる。
【００５５】
物体／物体像の複数の物体点／物体像点から取得される空間およびスペクトル情報は、処理器により、例えば軸ｘ（１つの空間次元、軌道方向沿い）およびλ（波長）を有するハイパースペクトルデータスクエアを成すデータセットに、または軸ｘ、ｙ（２つの空間次元、一方は軌道方向沿い、他方は軌道方向に対し直角）、およびλ（波長）を有するハイパースペクトルデータキューブを成すデータセットに、配置できる。グラフ６６０は、狭波長帯の光を発散しながらスペクトルエンコーダ６０３に対し相対的に動く物体／物体像６０１の１物体点／物体像点６０１ａに対応する検出器６５０の時変出力信号の一例を例示するものである。電気出力信号６５１は、物体点／物体像点６０１ａから発散する光のスペクトルを含んでいる。検出器は少なくとも、軌道方向沿いに検出器６５０の瞬時視野内で分解すべき物体点／物体像点と同数の素子６５０ａを軌道方向沿いに含まなければならない。例えばフローサイトメトリーの場合に、Ｎ個の粒子が発散する光が検出器に同時に到達すると見込まれるなら、検出器は、検出器で撮像される粒子の軌道方向沿いに少なくともＮ個の分解素子を有するべきであり、これにより粒子信号の曖昧さを排除できる。
【００５６】
スペクトルエンコーダ６０３は、例えば第２の偏光子６３２と検出器６５０との間に、あるいは波長板と第２の偏光子との間に、配置された第２のレンズ６１２を任意に含んでよい。破線６０５ｂで示されているように、レンズ６１２は波長板からの光６０５ｂを検出器６５０で結像するよう構成される。
【００５７】
スペクトルエンコーダ６０３は、図６に図示されていない１つ以上の光フィルタを任意に含む。例えば種々の実施形態において、光フィルタは物体／物体像６０１と検出器６５０との間の光路沿いの任意の場所に配置されてよく、例えば第２の偏光子６３２と検出器６５０との間に配置されてよい。光フィルタは検出器６５０に入射する光の帯域幅を関心帯域幅範囲に制限でき、これにより信号処理は簡素化される。場合によっては、インターフェログラムによって生成される電気信号がナイキスト限界より下でサンプリングされる場合でも（１干渉縞当たり２サンプル）、検出器で受け取られる光の帯域幅を制限することで、物体の動きによって生じる光インターフェログラムからスペクトル情報を完全に回収することが可能となる。
【００５８】
既に述べたように、一例において、波長板は２つのプリズム半片から成るウォラストンプリズムである。ウォラストンプリズムの各半片はウェッジ角度αを有し、ウェッジ角度は、スペクトルエンコーダの主光軸に対し垂直に通常配置されるプリズム半片の前面とプリズムの２つの半片が接合される内面とが成す角度と定義される。ウォラストンプリズムの遅軸は偏光子の軸に対し約４５度に向けることができる。プリズムのウェッジ方向は、プリズムの前面に対し平行な面でプリズムの２つの半片の厚さが最速をトレードオフする方向と定義される。プリズムのウェッジ方向は物体／物体像６０１とスペクトルエンコーダ６０３との相対運動の軌道に揃えるのが望ましく、プリズムの遅軸はウェッジ方向に対し±４５°に揃えるのが望ましい。波長λにおける所望スペクトル分解能がλ／Ｎなら、物体点／物体像点６０１ａがスペクトルエンコーダの視野を横切る過程でＮ個の縞が記録されなければならない。ウォラストンプリズムのウェッジ方向沿いの物体点／物体像点の移動距離がＬであり、プリズム材が複屈折Δｎを有するなら、ウォラストンプリズムのウェッジ角度はα≒Ｎλ／２ＬΔｎとするべきである。最大スペクトル帯域幅は検出器信号のサンプルレートによって制限され、サンプルレートは観察対象の縞を記録するにあたって十分に速くなければならない。スペクトル帯域幅は軌道方向沿いの検出器ピクセルのサイズによっても制限される。軌道方向沿いの検出器ピクセルのサイズがｄなら、軌道方向沿いにサイズＤの検出器で記録できる最大縞数は約Ｄ／２ｄである。したがって、最大記録可能縞数に相当するこの数Ｄ／２ｄが、検出される最小波長で見込まれる最大数を上回ることが大切である。ここで説明するスペクトルエンコーダは、位置依存偏光インターフェログラムを生じさせる偏光子・波長板・偏光子から成るサンドイッチ構造を内蔵している。第１の偏光子は到来する光を偏光させ、波長板は軌道沿いの物体の位置に依存する２つの直交偏光成分の位相差（波長依存位相シフト）を誘発し、第２の偏光子は波長依存偏光状態を波長依存強度に変える。軌道沿いの様々な位置で物体／物体像の物体点／物体像点から発散する光は様々な位相差を経験してインターフェログラムを生じさせ、このインターフェログラムをフーリエ変換することで光スペクトルを提供できる。
【００５９】
検出器６５０の各検出素子６５０ａから電気出力信号６５１を受信する形に処理器（図６に図示せず、図１Ａに図示）を結合できる。いくつかの実施形態では、処理器へ別々の並列出力信号を提供する形に検出器６５０の各検出素子６５０ａが結合されてよい。代わりに、複数の検出素子６５０ａからの出力信号６５１は多重化されてよい。処理器は検出器の出力信号（複数可）を処理して物体／物体像６０１に関する情報を抽出する。物体６０１の動きによって生じ検出器６５０によって検出される光干渉縞は、処理器によって分解できる。検出素子の出力を結合することで、単一の物体点／物体像点に対応する時変インターフェログラムを形成できる。この時変インターフェログラムを、例えばフーリエ関数やその他の関数によって処理することで、物体点／物体像点から発散する光の光スペクトルを判断できる。
【００６０】
既に述べたように、ここで開示する手法は物体／物体像とスペクトルエンコーダとの相対運動に頼っている。図７Ａは、スペクトルエンコーダ７０３と、スペクトルエンコーダ７０３にわたって物体７０１の像７０２を動かす光学部品７２１とを、例えば可動鏡やその他の装置とを、備えるシステムを例示するものである。この状況で、物体７０１そのものはスペクトルエンコーダ７０３に対し静止してよい。スペクトルエンコーダ７０３は、物体／物体像７０１から発散して光学部品７２１によってスペクトルエンコーダ７０３へ方向転換される光７０５のスペクトル情報を判断するよう構成される。
【００６１】
図７Ｂは、スペクトルエンコーダ７０３と、物体７０１とスペクトルエンコーダ７０３との相対運動を引き起こすよう構成された台、乗物（例えば自動車または航空機）、またはその他の移動機構７２２とを備える、別のシステムを例示するものである。図７Ｂの実施形態は航空機としての移動装置７２２を示している。スペクトルエンコーダ７０３は、ここで説明するように、物体／物体像７０１とスペクトルエンコーダ７０３との相対運動に基づいて、物体／物体像７０１から発散する光７０５のスペクトル情報を取得するよう構成される。
【００６２】
いくつかの実装において、ここで説明するスペクトルエンコーダを含むイメージングシステムのコンパクトさは、高開口数レンズを使用して物体／物体像から発散する光を波長板で結像することによって高めることができる。波長板の各点の位相差は、波長板のその点に入射する光の角度に依存する。入射光の角度は高開口数イメージングシステムの或る１つの検出素子によって検出される光線ごとに変化するため、位相差もその検出素子によって検出される光線ごとに変化し、記録される時変インターフェログラムのコントラストや変調度の損失に結び付く。いくつかの実装では、或る１つの検出素子に集束される光線の角度の変化に対する波長板の位相差の感度を落とすことが望まれる場合がある。この角感度は数通りの手法で低減できる。波長板として使用され、ウェッジ形部材沿いの位置に応じて変化する位相差を有するウォラストンプリズムの場合を検討する。図８Ａは、第１および第２の半片８０１ａ、８０１ｂを備えるウォラストンプリズム８０１を図示するものである。第１の半片８０１ａの光軸はｘ方向沿いに向けられており、第２の半片８０１ｂの光軸はｙ方向沿いに向けられており、スペクトルエンコーダ８０１の結像軸８９０はｚ軸沿いに向けられている。プリズム８０１は、プリズム半片８０１ａ、８０１ｂのウェッジ形状のためｘ軸沿いに位置依存位相差を有し、且つｚ軸に対する入力光の角度θに基づく固有依存性を有する。プリズム半片８０１ａ、８０１ｂのウェッジ形部分だけが位置依存位相差に寄与する。破線８９８、８９９で示されているように、プリズム８０１のそれぞれの半片８０１ａ、８０１ｂは長方形の固体８０１ａ−１、８０１ｂ−１と三角形のウェッジ８０１ａ−２、８０１ｂ−２とで構成されている。プリズム８０１の位置依存性はそれぞれの半片８０１ａ、８０１ｂの三角形ウェッジ８０１ａ−２、８０１ｂ−２のみに起因し得、角度依存性は長方形部分８０１ａ−１、８０１ｂ−１を含むプリズム８０１全体に起因し得る。
【００６３】
いくつかの実装において、スペクトルエンコーダに使われるウォラストンプリズムの角度依存性は、プリズム半片を薄くすることによって、例えば図８Ａおよび８Ｂに例示されているように長方形部分８０１ａ−１、８０１ｂ−１を除去または縮小することによって、低減できる。いくつかの実施形態では、ウェッジを形成するにあたって必要な材料だけを残してプリズム半片を薄くする。図８Ｂは、長方形部分を実質的に省いた第１および第２の半片８０２ａ、８０２ｂを備えるウォラストンプリズム８０２を例示するものである。種々の実施形態において、プリズム半片の最も薄い部分の厚さｔ１（図８Ａ参照）は、プリズム半片の最も厚い部分の厚さｔ２の９０％未満、７５％未満、５０％未満、または２５％未満であってよい。いくつかの実装において、ｔ１とｔ２との差はミクロン単位であってよく、例えば１μｍ〜５００μｍであってよい。そのように薄いプリズムの取り扱いを容易にするため、図８Ｂに図示されているように光学的等方性材から成る基板８０３に半片８０２ａ、８０２ｂのいずれか一方または両方を接着する必要があるかもしれない。
【００６４】
いくつかの実装では、図９Ａおよび９Ｂに例示されているように、ウォラストンプリズムの片側または両側に近接して配置された１つ以上の追加的複屈折材層で角度依存性を部分的に補償することにより、ウォラストンプリズムの角感度を低減できる。図９Ａおよび９Ｂに図示し説明する技法は、図８Ａおよび８Ｂで説明した手法に加えて採用でき、あるいは図８Ａおよび８Ｂで説明した手法の代わりに採用できる。
【００６５】
図９Ａは、プリズム半片９０１、９０２と、スペクトルエンコーダの結像軸９９９沿いに配置された追加的複屈折材層９０３とを含む、ウォラストンプリズム９００を図示するものである。この例で、ウォラストンプリズム９００の第１の半片９０１の光軸はｘ軸沿いに向けられており、ウォラストンプリズム９００の第２の半片９０２の光軸はｙ軸沿いに向けられており、第３の層９０３の光軸はスペクトルエンコーダの結像軸９９９（図９Ａのｚ軸）沿いに向けられている。追加的複屈折材層９０３はウォラストンプリズム半片９０１、９０２と同じ材料で作られてよい。いくつかの実施形態において、第３の層９０３は、概ね一定であり、且つ破線９９８で示された中間点でウォラストンプリズム半片９０１、９０２のいずれか一方に概ね等しい、厚さを有してよい。第３の層９０３の厚さはウォラストンプリズム半片９０１、９０２のいずれか一方の平均厚さに概ね等しくてよい。
【００６６】
第３の層９０３はウォラストンプリズム９００の角度依存性を部分的に補償する。これは、ｘｚ面でｚ軸に対し角度θを成し、ｘ軸沿いに光軸を有する一軸複屈折媒質を通過する光線の異常光線（ｘ方向に偏光）の屈折率の角度依存性を検討することによって理解できる。異常光線の屈折率は
【００６７】
【数１】
2016186485.tif 000002
【００６８】
によって与えられ、ｎｅおよびｎ０は複屈折媒質の異常および常屈折率である。ｚ軸沿いに光軸を有する同じ厚さの媒質を光線が通過し、異常光線の屈折率が
【００６９】
【数２】
2016186485.tif 000003
【００７０】
によって与えられる場合、異常光線の平均屈折率は
【００７１】
【数３】
2016186485.tif 000004
【００７２】
ではなく
【００７３】
【数４】
2016186485.tif 000005
【００７４】
である。ほぼθ＝０で角度依存性は当初の角度依存性の
【００７５】
【数５】
2016186485.tif 000006
【００７６】
まで低減され、これは複屈折媒質方解石を使用する場合に当初の角度依存性の約２８％と算出される。
【００７７】
図９Ｂはウォラストンプリズムの角感度を低減する別の技法を例示するものである。図９Ｂは、プリズム半片９０１、９０２と、スペクトルエンコーダの結像軸９９９沿いに配置された追加的複屈折材層９１１、９１２とを含む、ウォラストンプリズムを図示している。追加的層９１１、９１２はウォラストンプリズム９００の角度依存性を部分的に補償するために配置されている。それぞれの層９１１、９１２は、概ね一定であり、且つ一方のプリズム半片９０１、９０２の平均厚さに概ね等しい、厚さを有する。ウォラストンプリズム半片の中間点（スペクトルエンコーダの中間点）で、それぞれのプリズム半片９０１、９０２とそれぞれの追加的層９１１、９１２の厚さは概ね等しくてよい。この例で、スペクトルエンコーダの結像軸９９９はｚ軸沿いに向けられており、ウォラストンプリズム９００の第１の半片９０１の光軸はｘ軸沿いに向けられており、ウォラストンプリズム９００の第２の半片９０２の光軸はｙ軸沿いに向けられている。層９１１はウォラストンプリズム半片９０１と大きさが等しく符号が反対の複屈折を有し、ｘ軸沿いに向けられた光軸を有する。層９１２はウォラストンプリズム半片９０２と大きさが等しく符号が反対の複屈折を有し、ｙ軸沿いに向けられた光軸を有する。この配置で、ウォラストンプリズムの第１の半片９０１によって導入される角感度は層９１１によって補償され、ウォラストンプリズムの第２の半片９０２によって導入される角感度は層９１２によって補償される。角感度は、全ての層の厚さが等しくなるプリズムの中間点で完全に解消される。
【００７８】
いくつかの構成では、ウェッジ方向に対するウォラストンプリズム半片の光軸の向きを検討すると有益である。場合によっては、図６に示されているように、ウォラストンプリズムの一方の半片の結晶方向をウェッジ方向に対し平行にし、ウォラストンの他方の半片の方向をウェッジ方向に対し直角にすると有利であり得る。別の実装では、両方のウォラストンプリズム半片の結晶方向をウェッジ方向に対し４５度（ただし互いに直角）にすると有利であり得る。
【００７９】
いくつかの実装において、波長板は、１つ以上の軸方向配向複屈折層で作られてよく、例えば二軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ｂｏＰＥＴ）等のポリマーまたはポリエステル膜やその他の軸方向配向膜で作られてよく、膜には複屈折勾配を設けることができる。これらの実装では、位相差の位置依存性に寄与する複屈折材の量に対して、位相差の角度依存性に寄与する余分な複屈折材の量は減らされる。例えば図１０Ａ〜１０Ｃに図示されているように、波長板は２枚の膜を備えてよく、それぞれの膜は複屈折勾配を有する。例えば膜を伸ばすことにより、膜で所定の複屈折勾配を得ることができる。図１０Ａは第１および第２の膜１００１、１００２から成る波長板１０００の断面図を図示しており、ここでそれぞれの膜１００１、１００２は複屈折勾配を有する。図１０Ｂは軸１０９９沿いの正面図であり、第１の層１００１の多数の点で複屈折を示しており、図１０Ｃは軸１０９９沿いの正面図であり、第２の層１００２の多数の点で複屈折を示しており、矢印１０９１および１０９２は複屈折の大きさと遅軸のアラインメントを示しており、矢印が長いほど複屈折は大きい。２つの層１００１、１００２は共に接着されており、図１０Ｂおよび１０Ｃに示されているように、一方の層１００１、１００２の遅軸は他方の層１００２、１００１の遅軸に対し概ね直角に向けられている。２つの層１００１、１００２によって形成された波長板では、ゼロ位相差点が波長板の中央になるよう調整できる。ゼロ位相差点とは、同じ幾何学的進路を進む光の２つの直交偏光が、波長板を通過する過程で同じ光路長さを経験する点である。
【００８０】
図１０Ｄは、物体／物体像１０１１に対し相対的に配置され、偏光子１３１、１３２間に挟まれた２つの層１００１、１００２から成る波長板１０００を備える、スペクトルエンコーダを例示するものである。図１０Ｄに例示されたスペクトルエンコーダは、方解石や他の結晶を基礎とする波長板に比べて廉価であり得、および／または製造が容易であり得る。いくつかの実施形態において、波長板は単一の複屈折材層であってよく、あるいは単一の複屈折材層から成り、物体／物体像の軌道方向沿いに一定の複屈折勾配とゼロ位相差点を有するよう形成される。
【００８１】
もう１つの検討事項は、干渉する２つの偏光によって生じる縞面の局在化である。図１１を参照する。縞面はウォラストンプリズムの内側、（例えば）２つの半片１１４１、１１４２の境界面１１４９の近く、角度β＝ａ＊（ｎｅ＋ｎ０）／２ｎｅｎ０に、局所化される。したがって、検出器の受光面がスペクトルエンコーダの主光軸１１９９に対し概ね垂直である場合は、検出器と縞面との間に僅かな傾斜が生じ得、これは上で計算したβに等しい。僅かな傾斜には、（例えば）ウォラストンプリズム半片の境界面が検出器の受光面に対し概ね平行になるように検出器を傾けることによって対処できる。あるいは当技術で周知の他の手段で、例えば縞局在面を変えるウォラストンプリズムの組み合わせで、これを打ち消すこともできる。図１１は偏光子１３１、１３２の間に置かれたウォラストンプリズム１１４０を図示している。検出器１１９０が角度βで傾けられているため、検出器１１９０の受光面１１９１はウォラストンプリズム１１４０の縞局在面に対し概ね平行となっている。代わりに、検出器をスペクトルエンコーダの主光軸１１９９に対し概ね垂直となる向きにし、例えば縞局在面が検出器の受光面に対し概ね水平となるようにウォラストンプリズムを傾けることもできる。
【００８２】
ここで説明する実施形態によるスペクトルエンコーダを含むハイパースペクトルイメージングシステムに用いるイメージング機構および／またはレンズについては、検討すべき事柄がいくつかあり得る。第一に、イメージング機構および／またはレンズの色収差を補正しなければならない。結像される物体が、例えば地理的景色が、スペクトルエンコーダに対しフラットに現れる場合は理想的である。これは、スペクトルエンコーダから景色までの距離が景色の高さの格差に比べて十分に大きい場合に達成できる。波長板で地理的風景（またはその他の物体）を結像する最初の結像素子としてテレセントリックレンズを使用することによってこれを達成することもできる。物体が十分にフラットでなければ、スペクトルエンコーダに対し同じ線速度で動く物体点／物体像点は異なる倍率を有し、波長板にわたって異なる速度で動く。この現象を補正するため、例えば二次カメラやＬｉＤａＲシステムを用いて物体点／物体像点の高さを推測でき、オルソ補正を実行できる。スペクトル情報は所与物体点／物体像点から取得された部分的インターフェログラムデータから計算できる。尚、所与物体点／物体像点の完全インターフェログラムを取得できない場合もあることに注意されたい。遠い物体点／物体像点は近い物体点／物体像点によって不明瞭になることがあるため、フーリエ変換に先立ち遠い物体点／物体像点に対応するインターフェログラムを切り取り、近い物体点／物体像点による不明瞭化で計算スペクトルにアーチファクトが生じないようにする必要があるかもしれない。
【００８３】
空間分解検出器で波長板を結像するため第２のレンズが含まれず、代わりに（例えば）波長板の真後ろに検出器が置かれる場合は、スペクトル分解（例えばウォラストンのウェッジ境界面で集束）と空間分解（検出器で集束）のため最適化された状態間で第１のレンズをディザーすると有利であり得る。
【００８４】
先に述べたように、フローサイトメトリー用途に使われる空間分解検出器は、イメージングシステムで重なり合う粒子を分離することを可能にする。ここで開示するスペクトルエンコーダの実施形態では、光の全ての直交偏光を維持するため、偏光子をビームスプリッタに差し替えることができる。システムをコンパクトにするため、これらのビームスプリッタはサバール板（パラレルパスビームスプリッタ）であってよい。代わりに、ビームスプリッタはウォラストンプリズムやその他の偏光ビームスプリッタを成してよい。
【００８５】
種々の実施形態において、光学装置および／または処理器の一部または全部は光学および／または電子ハードウェアで実装されてよい。いくつかの例示的実施形態において、処理器の機能は、ファームウェア、マイクロコントローラやその他の装置で実行するソフトウェア、またはハードウェア、ソフトウェア、およびファームウェアの組み合わせで実装されてよい。
【００８６】
種々実施形態の上記説明は制限ではなく例示と説明の目的で提示されている。開示された実施形態は網羅的ではなく、実装の可能性を開示された実施形態に限定するものではない。上記の教示を踏まえれば数多くの修正やバリエーションが可能である。
【図１Ａ】
2016186485.tif 000007
【図１Ｂ】
2016186485.tif 000008
【図２】
2016186485.tif 000009
【図３】
2016186485.tif 000010
【図４】
2016186485.tif 000011
【図５】
2016186485.tif 000012
【図８Ａ】
2016186485.tif 000013
【図８Ｂ】
2016186485.tif 000014
【図９Ａ】
2016186485.tif 000015
【図９Ｂ】
2016186485.tif 000016
【図１０Ａ】
2016186485.tif 000017
【図１０Ｂ】
2016186485.tif 000018
【図１０Ｃ】
2016186485.tif 000019
【図１１】
2016186485.tif 000020
【図６】
2016186485.tif 000021
【図７Ａ】
2016186485.tif 000022
【図７Ｂ】
2016186485.tif 000023
【図１０Ｄ】
2016186485.tif 000024
【外国語明細書】
2016186485000001.pdf