(57)【要約】【課題】フーリエ変換分光において、干渉縞が一部の領域で正常に検出されなくても、その影響を抑制する。【解決手段】分光装置は、ビームスプリッタ４０、フライアイレンズ５０（光学部材）、及び検出部７０を備えている。ビームスプリッタ４０は、光源１０からの入射光線を第１直線偏波光線ｅｏと第２直線偏波光線ｏｅとに分離する。フライアイレンズ５０は、第１直線偏波光線ｅｏと第２直線偏波光線ｏｅとを含む光線を複数の光線に光学的に変換する。複数の光線の各々は、第１直線偏波光線ｅｏの成分と第２直線偏波光線ｏｅの成分とを含む。複数の光線は、例えば、仮想面又は検出部７０の表面内の互いに異なる位置に案内されてこの面内のそれぞれの位置で干渉パターンを生成する。検出部７０は、複数の光線それぞれによって生成された干渉縞を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光線を受け、前記入射光線のそれぞれを、互いに直交する第１及び第２偏波方向をそれぞれ有し、空間的に互いにずれた第１及び第２直線偏波光線に分離するビームスプリッタと、
前記分離された入射光線を前記ビームスプリッタから受け、前記分離された入射光線を、互いに異なる位置にそれぞれ案内されてそれぞれの位置で干渉パターンを生成し、それぞれが前記第１直線偏波光線の成分及び前記第２直線偏波光線の成分を含む複数の光線に光学的に変換する光学部材と、
前記複数の光線それぞれによって生成された干渉縞を検出する検出部と、
を備える分光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の分光装置において、
前記光学部材は、それぞれが焦点を有する複数のレンズを有し、
前記複数の光線は、前記複数のレンズのうちの互いに異なるレンズから出射される分光装置。
【請求項３】
請求項１に記載の分光装置において、
前記光学部材は、
第１レンズと、
複数の第２レンズと、
を有し、
前記第１レンズは、単一の焦点を有し、前記分離された入射光線を受け、
前記複数の第２レンズは、互いに異なる焦線をそれぞれ有し、前記第１レンズから送られた光を受けて前記複数の第２レンズのうちの互いに異なる第２レンズからそれぞれ前記複数の光線を生成する分光装置。
【請求項４】
請求項１に記載の分光装置において、
少なくとも２つの前記干渉縞の平均を算出し、前記平均を示すデータをフーリエ変換する信号処理部を備える分光装置。
【請求項５】
請求項１に記載の分光装置において、
第１偏光子と、
透過軸が前記第１偏光子の透過軸とは異なる方向を向いている第２偏光子と、
を備え、
前記第１偏光子は、前記ビームスプリッタからの前記分離された入射光線が前記複数の光線に光学的に変換される前、又は前記ビームスプリッタからの前記分離された入射光線が前記複数の光線に光学的に変換された後、前記ビームスプリッタから前記検出部に向かう光線の一部が前記第１偏光子を透過するように位置し、
前記第２偏光子は、前記ビームスプリッタからの前記分離された入射光線が前記複数の光線に光学的に変換される前、又は前記ビームスプリッタからの前記分離された入射光線が前記複数の光線に光学的に変換された後、前記ビームスプリッタから前記検出部に向かう光線の他の一部が前記第２偏光子を透過するように位置する分光装置。
【請求項６】
請求項５に記載の分光装置において、
前記検出部は、
前記第１偏光子を透過した光線によって生成された前記干渉縞である一又は複数の第１干渉縞を検出し、
前記第２偏光子を透過した光線によって生成された前記干渉縞である一又は複数の第２干渉縞を検出し、
さらに、
前記第１干渉縞と前記第２干渉縞との差を算出し、又は前記複数の第１干渉縞の平均値を取ることで得た第１平均干渉縞と前記複数の第２干渉縞の平均値を取ることで得た第２平均干渉縞との差を算出し、前記差を示すデータをフーリエ変換する信号処理部を備える分光装置。
【請求項７】
請求項５に記載の分光装置において、
前記ビームスプリッタから前記検出部に向かう方向において、位置について、前記第１偏光子と前記第２偏光子とは、互いに揃っている分光装置。
【請求項８】
ビームスプリッタにより、入射光線を受け、前記入射光線のそれぞれを、互いに直交する第１及び第２偏波方向をそれぞれ有し、空間的に互いにずれた第１及び第２直線偏波光線に分離し、
光学部材によって、前記分離された入射光線を前記ビームスプリッタから受け、前記分離された入射光線を、互いに異なる位置にそれぞれ案内されてそれぞれの位置で干渉パターンを生成し、それぞれが前記第１直線偏波光線の成分及び前記第２直線偏波光線の成分を含む複数の光線に光学的に変換し、
前記複数の光線それぞれによって生成された干渉縞を検出部で検出する、分光方法。
【請求項９】
入射光線を受け、前記入射光線のそれぞれを、互いに直交する第１及び第２偏波方向をそれぞれ有し、空間的に互いにずれた第１及び第２直線偏波光線に分離するビームスプリッタと、
前記分離された入射光線を前記ビームスプリッタから受け、前記分離された入射光線を、仮想面内の互いに異なる位置にそれぞれ案内されて前記仮想面内のそれぞれの位置で干渉パターンを生成し、それぞれが前記第１直線偏波光線の成分及び前記第２直線偏波光線の成分を含む複数の光線に光学的に変換する光学部材と、
前記複数の光線それぞれによって前記仮想面上に生成された干渉縞を検出する２次元検出部と、
前記検出部によって検出された干渉縞を示すデータをフーリエ変換し、又は前記検出部によって検出された干渉縞を示すデータを処理することによって得られたデータをフーリエ変換する信号処理部と、
を備える分光装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の分光装置において、
第１偏光子と、
透過軸が前記第１偏光子の透過軸とは異なる方向を向いている第２偏光子と、
を備え、
前記第１偏光子は、前記ビームスプリッタからの前記分離された入射光線が前記複数の光線に光学的に変換される前、又は前記ビームスプリッタからの前記分離された入射光線が前記複数の光線に光学的に変換された後、前記ビームスプリッタから前記検出部に向かう光線の一部が前記第１偏光子を透過するように位置し、
前記第２偏光子は、前記ビームスプリッタからの前記分離された入射光線が前記複数の光線に光学的に変換される前、又は前記ビームスプリッタからの前記分離された入射光線が前記複数の光線に光学的に変換された後、前記ビームスプリッタから前記検出部に向かう光線の他の一部が前記第２偏光子を透過するように位置し、
前記信号処理部は、前記第１偏光子を通過した光線によって得られた第１干渉縞と第２偏光子を通過した光線によって得られた第２干渉縞との差を算出し、前記差を示すデータをフーリエ変換する分光装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の分光装置において、
前記第１偏光子は、前記ビームスプリッタからの前記分離された入射光線が前記複数の光線に光学的に変換される前、前記ビームスプリッタから前記検出部に向かう光線の前記一部が前記第１偏光子を透過するように位置し、
前記第２偏光子は、前記ビームスプリッタからの前記分離された入射光線が前記複数の光線に光学的に変換された後、前記ビームスプリッタから前記検出部に向かう光線の前記他の一部が前記第２偏光子を透過するように位置する分光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分光装置及び分光方法に関し、とくに、フーリエ変換分光に関する。
【背景技術】
【０００２】
フーリエ変換分光では、光源からの光線をビームスプリッタで２つの光線に分離し、これら２つの光線を互いに干渉させることがある。
【０００３】
特許文献１には、フーリエ変換分光に用いられる分光装置の一例が記載されている。特許文献１では、ビームスプリッタとしてウォラストンプリズムを用いている。ウォラストンプリズムでは、光源からの光線が常光線と異常光線とに分離される。ウォラストンプリズムから出射された光は、検出部において互いに干渉する。
【０００４】
特許文献２にも、フーリエ変換分光に用いられる分光装置の一例が記載されている。特許文献２では、ビームスプリッタとしてサバール板を用いている。サバール板では、光源からの光線が常光線と異常光線とに分離される。サバール板から出射された光は、１つのレンズによって検出部に集光される。これにより、サバール板から出射された光は、互いに干渉する。
【０００５】
さらに、特許文献２では、サバール板とレンズとの間に偏光子を配置させている。検出部は、偏光子を透過した光線によって生成された干渉縞（第１干渉縞）を検出する。特許文献２では、この干渉縞を検出した後、偏光子の透過軸の向きを変える。その後、検出部は、偏光子を透過した光線によって生成された干渉縞（第２干渉縞）を検出する。特許文献２では、第１干渉縞と第２干渉縞との差を算出する。特許文献２には、この差ではバックグラウンドノイズが取り除かれていると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１６８６９６号公報
【特許文献２】特開平２−２６８２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
フーリエ変換分光では、検出部で干渉縞を検出し、この干渉縞をフーリエ変換する。この場合、検出部（例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサ）では、例えば画素欠けによって干渉縞が正常に検出されないことがある。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、フーリエ変換分光において、干渉縞が一部の領域で正常に検出されなくても、その影響を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る分光装置は、ビームスプリッタ、光学部材、及び検出部を備えている。ビームスプリッタは、入射光線を受け、入射光線のそれぞれを第１及び第２直線偏波光線に分離する。第１及び第２直線偏波光線は、互いに直交する第１及び第２偏波方向をそれぞれ有し、空間的に互いにずれている。光学部材は、分離された入射光線をビームスプリッタから受け、分離された入射光線を複数の光線に光学的に変換する。複数の光線は、互いに異なる位置にそれぞれ案内されてそれぞれの位置で干渉パターンを生成する。複数の光線のそれぞれは、前記第１直線偏波光線の成分及び前記第２直線偏波光線の成分を含んでいる。検出部は、複数の光線それぞれによって生成された干渉縞を検出する。
【００１０】
本発明に係る分光方法では、ビームスプリッタにより、入射光線を受け、入射光線のそれぞれを第１及び第２直線偏波光線に分離する。第１及び第２直線偏波光線は、互いに直交する第１及び第２偏波方向をそれぞれ有し、空間的に互いにずれている。光学部材によって、分離された入射光線をビームスプリッタから受け、分離された入射光線を複数の光線に光学的に変換する。複数の光線は、互いに異なる位置にそれぞれ案内されてそれぞれの位置で干渉パターンを生成する。複数の光線のそれぞれは、前記第１直線偏波光線の成分及び前記第２直線偏波光線の成分を含んでいる。複数の光線それぞれによって生成された干渉縞を検出部で検出する。
【００１１】
本発明に係る分光装置は、ビームスプリッタ、光学部材、２次元検出部、及び信号処理部を備えている。ビームスプリッタは、入射光線を受け、入射光線のそれぞれを第１及び第２直線偏波光線に分離する。第１及び第２直線偏波光線は、互いに直交する第１及び第２偏波方向をそれぞれ有し、空間的に互いにずれている。光学部材は、分離された入射光線をビームスプリッタから受け、分離された入射光線を複数の光線に光学的に変換する。複数の光線は、仮想面内の互いに異なる位置にそれぞれ案内されて仮想面内のそれぞれの位置で干渉パターンを生成する。複数の光線のそれぞれは、前記第１直線偏波光線の成分及び前記第２直線偏波光線の成分を含んでいる。検出部は、複数の光線それぞれによって仮想面上に生成された干渉縞を検出する。信号処理部は、検出部によって検出された干渉縞を示すデータをフーリエ変換し、又は検出部によって検出された干渉縞を示すデータを処理することによって得られたデータをフーリエ変換する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、フーリエ変換分光において、干渉縞が一部の領域で正常に検出されなくても、その影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は、第１の実施形態に係る分光装置の構成を示す側面図であり、（ｂ）は、第１の実施形態に係る分光装置の構成を示す上面図である。
【図２】図１に示したビームスプリッタの詳細を説明するための図である。
【図３】図１に示した分光装置において生成された複数の干渉縞の一例を示す図である。
【図４】図１の変形例を示す図である。
【図５】（ａ）は、第２の実施形態に係る分光装置の構成を示す側面図であり、（ｂ）は、第２の実施形態に係る分光装置の構成を示す上面図である。
【図６】図５に示した分光装置において生成された複数の干渉縞の一例を示す図である。
【図７】図５の第１の変形例を示す図である。
【図８】図５の第２の変形例を示す図である。
【図９】（ａ）は、第３の実施形態に係る分光装置の構成を示す側面図であり、（ｂ）は、第３の実施形態に係る分光装置の構成を示す上面図である。
【図１０】図９に示した分光装置において生成された複数の干渉縞の一例を示す図である。
【図１１】図９の変形例を示す図である。
【図１２】（ａ）は、第４の実施形態に係る分光装置の構成を示す側面図であり、（ｂ）は、第４の実施形態に係る分光装置の構成を示す上面図である。
【図１３】図１２に示した分光装置において生成された複数の干渉縞の一例を示す図である。
【図１４】図１２の第１の変形例を示す図である。
【図１５】図１２の第２の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１５】
なお、以下に示す説明において、信号処理部８０は、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。信号処理部８０は、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされた本図の構成要素を実現するプログラム、そのプログラムを格納するハードディスクなどの記憶メディア、ネットワーク接続用インタフェースを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置には様々な変形例がある。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１（ａ）は、第１の実施形態に係る分光装置の構成を示す側面図である。図１（ｂ）は、本実施形態に係る分光装置の構成を示す上面図である。分光装置は、ビームスプリッタ４０、フライアイレンズ５０（光学部材）、及び検出部７０を備えている。ビームスプリッタ４０は、光源１０からの入射光線を第１直線偏波光線ｅｏと第２直線偏波光線ｏｅとに分離する。第１直線偏波光線ｅｏ及び第２直線偏波光線ｏｅは、空間的に互いにずれている。第１直線偏波光線ｅｏは、第１偏波方向を有し、第２直線偏波光線ｏｅは、第２偏波方向を有し、第１偏波方向及び第２偏波方向は、互いに直交している。フライアイレンズ５０は、第１直線偏波光線ｅｏと第２直線偏波光線ｏｅとを含む光線を複数の光線に光学的に変換する。複数の光線は、例えば、仮想面又は検出部７０の表面内の互いに異なる位置に案内されてこの面内のそれぞれの位置で干渉パターンを生成する。複数の光線の各々は、第１直線偏波光線ｅｏの成分と第２直線偏波光線ｏｅの成分とを含む。フライアイレンズ５０は、複数の光線を互いに異なる領域に集光させる。検出部７０は、複数の光線それぞれによって生成された干渉縞を検出する。以下、詳細に説明する。
【００１７】
光源１０は、分光装置で測定される光を発する。この光は、例えば、試料を透過した光、試料で散乱した光、又は試料の発光である。この光は、例えば赤外線であるが、可視光又は紫外線であってもよい。
【００１８】
光源１０からの光は、レンズ２０を透過する。レンズ２０は、光源１０からの光をコリメート光に変換する。言い換えると、レンズ２０は、コリメートレンズである。
【００１９】
レンズ２０からの光は、偏光子３０に入射する。本図に示す例において、偏光子３０は、偏光子３０の透過軸が分光装置の高さ方向（図中、Ｙ方向）から分光装置の幅方向（図中、Ｘ方向）のいずれか一方の側に４５°傾くように配置されている。これにより、偏光子３０を透過した光は、偏光子３０の透過軸と同じ方向に振動する。
【００２０】
偏光子３０からの直線偏光（入射光線）は、ビームスプリッタ４０に入射する。この入射光線は、第１直線偏波光線ｅｏと第２直線偏波光線ｏｅとしてビームスプリッタ４０から出射される。本図に示す例において、第１直線偏波光線ｅｏの光軸と第２直線偏波光線ｏｅの光軸とは、互いに平行となっており、ビームスプリッタ４０の厚さ方向（図中、Ｚ方向）に沿って延伸している。第１直線偏波光線ｅｏ及び第２直線偏波光線ｏｅは、いずれも直線偏光である。第１直線偏波光線ｅｏの偏波方向と第２直線偏波光線ｏｅの偏波方向は互いに直交している。具体的には、第１直線偏波光線ｅｏは分光装置の高さ方向（図中、Ｙ方向）に振動し、第２直線偏波光線ｏｅは分光装置の幅方向（図中、Ｘ方向）振動している。
【００２１】
図２は、図１に示したビームスプリッタ４０の詳細を説明するための図である。本図に示す例において、ビームスプリッタ４０は、サバール板である。ビームスプリッタ４０は、第１結晶板４２及び第２結晶板４４を有している。第１結晶板４２及び第２結晶板４４は、互いに接合している。
【００２２】
第１結晶板４２及び第２結晶板４４は、いずれも一軸性結晶により形成されている。第１結晶板４２の材料及び第２結晶板４４の材料は同一である。なお、第１結晶板４２の厚さと第２結晶板４４の厚さとは互いに等しい。本図に示す例では、第１結晶板４２及び第２結晶板４４は、イットリウムバナデート（ＹＶＯ４）により形成されている。ただし、第１結晶板４２及び第２結晶板４４は、例えば、方解石（ＣａＣＯ３）、石英（ＳｉＯ２）、又は酸化チタン（ＴｉＯ２）により形成されていてもよいし、又は例えば、液晶、複屈折ポリマー、又はポーリングにより光学異方性を有するガラスにより形成されていてもよい。
【００２３】
第１結晶板４２は、第１結晶板４２の光学軸が第１結晶板４２の厚さ方向（図中、Ｚ方向）から４５°傾くように形成されている。同様にして、第２結晶板４４は、第２結晶板４４の光学軸が第２結晶板４４の厚さ方向（図中、Ｚ方向）から４５°傾くように形成されている。第１結晶板４２及び第２結晶板４４は、ビームスプリッタ４０（第１結晶板４２及び第２結晶板４４）の厚さ方向（図中、Ｚ方向）から見た場合、第１結晶板４２の光学軸と第２結晶板４４の光学軸が互いに直交するように接合されている。本図に示す例では、第１結晶板４２の光学軸は、第２結晶板４４側に向かうにつれて上側に傾いている。第２結晶板４４の光学軸は、第１結晶板４２の反対側に向かうにつれて右側に傾いている。
【００２４】
第１結晶板４２に入射した光は、第１結晶板４２の入射面において異常光線ｅ（第１異常光線ｅ）と常光線ｏ（第１常光線ｏ）とに分離する。第１異常光線ｅは、第１結晶板４２の入射面で屈折する。第１異常光線ｅの光軸は、第１結晶板４２の厚さ方向（図中、Ｚ方向）から第１結晶板４２の光学軸と同じ方向に傾く。第１異常光線ｅは直線偏光である。第１異常光線ｅは、第１結晶板４２の光学軸と平行な方向に振動する。これに対して、第１常光線ｏは、第１結晶板４２の入射面で屈折することなく、第１結晶板４２の厚さ方向（図中、Ｚ方向）に沿って直進する。第１常光線ｏは直線偏光である。第１常光線ｏは、第１結晶板４２の光学軸と直交する方向に振動する。
【００２５】
第１結晶板４２の異常光線ｅは、第２結晶板４４に入射すると、常光線ｏ（第２常光線ｏ）となる。第２常光線ｏは、第２結晶板４４の厚さ方向（図中、Ｚ方向）に沿って直進する。第２常光線ｏは直線偏光である。第２常光線ｏは、第２結晶板４４の光学軸と直交する方向に振動する。これに対して、第１結晶板４２の常光線ｏは、第２結晶板４４に入射すると、異常光線ｅ（第２異常光線ｅ）となる。第２異常光線ｅは、第１結晶板４２と第２結晶板４４の界面で屈折する。第２異常光線ｅの光軸は、第２結晶板４４の厚さ方向（図中、Ｚ方向）から第２結晶板４４の光学軸と同じ方向に傾く。第２異常光線ｅは直線偏光である。第２異常光線ｅは、第２結晶板４４の光学軸と平行な方向に振動する。
【００２６】
第２結晶板４４の常光線ｏは、第２結晶板４４の出射面で屈折することなく、第１直線偏波光線ｅｏとして第２結晶板４４から出射される。第１直線偏波光線ｅｏは、ビームスプリッタ４０の厚さ方向（図中、Ｚ方向）に沿って直進する。これに対して、第２結晶板４４の異常光線ｅは、第２結晶板４４の出射面で屈折する。これにより、第２結晶板４４の異常光線ｅは、第２直線偏波光線ｏｅとして第２結晶板４４から出射される。第２直線偏波光線ｏｅは、ビームスプリッタ４０の厚さ方向（図中、Ｚ方向）に沿って直進する。
【００２７】
なお、ビームスプリッタ４０は、ウォラストンプリズムであってもよい。以下、ビームスプリッタ４０はサバール板として説明を行う。
【００２８】
図１に戻る。第１直線偏波光線ｅｏと第２直線偏波光線ｏｅとは、フライアイレンズ５０に入射する。フライアイレンズ５０は、フライアイレンズ５０に入射する光（第１直線偏波光線ｅｏ及び第２直線偏波光線ｏｅ）の光軸に沿った方向（図中、Ｚ方向）から見た場合に２次元的に配置された複数のレンズを有している。これら複数のレンズのそれぞれは、焦点を有している。これら複数のレンズは、フライアイレンズ５０に入射する光（第１直線偏波光線ｅｏ及び第２直線偏波光線ｏｅ）の光軸に垂直な平面に沿って配置されており、より具体的には４×４の行列状に配置されている。
【００２９】
フライアイレンズ５０に入射する光（第１直線偏波光線ｅｏ及び第２直線偏波光線ｏｅ）の光軸に沿った方向（図中、Ｚ方向）から見た場合、フライアイレンズ５０に設けられた複数のレンズは、いずれも、第１直線偏波光線ｅｏのスポット及び第２直線偏波光線ｏｅのスポットに含まれる。これにより、第１直線偏波光線ｅｏ及び第２直線偏波光線ｏｅは、フライアイレンズ５０に設けられたすべてのレンズに入射する。第１直線偏波光線ｅｏ及び第２直線偏波光線ｏｅは、フライアイレンズ５０の各レンズを通過することにより、複数の光線に分離される。各光線は、第１直線偏波光線ｅｏの成分及び第２直線偏波光線ｏｅの成分を含んでいる。
【００３０】
フライアイレンズ５０からの複数の光線は、偏光子６０を透過する。偏光子６０は、偏光子６０の透過軸が偏光子３０の透過軸と同じ方向を向くように配置されている。具体的には、偏光子６０の透過軸は、分光装置の高さ方向（図中、Ｙ方向）から分光装置の幅方向（図中、Ｘ方向）のいずれか一方の側に４５°傾いている。これにより、偏光子６０を透過した光は、偏光子６０の透過軸と同じ方向に振動する。なお、偏光子６０の透過軸は、偏光子３０の透過軸と異なる方向を向いていてもよく、例えば、偏光子３０及び偏光子６０を透過する光の光軸に沿った方向（図中、Ｚ方向）から見た場合、偏光子３０の透過軸と直交していてもよい。
【００３１】
偏光子６０を透過した各光線によって、検出部７０に干渉縞が生成される。具体的には、干渉縞は、各光線に含まれる第１直線偏波光線ｅｏの成分と第２直線偏波光線ｏｅの成分との干渉によって生成されている。検出部７０は、干渉縞を検出する。具体的には、本図に示す例において、検出部７０は、行列状に配置された複数の光電変換素子を有するイメージセンサであり、より具体的には、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサである。
【００３２】
図３は、図１に示した分光装置において生成された複数の干渉縞の一例を示す図である。本図に示す例では、複数の干渉縞を検出部７０の前方から見ている。図１を用いて説明したように、フライアイレンズ５０は、４×４の行列状に配置された複数のレンズを有している。これにより、複数の干渉縞は、フライアイレンズ５０の複数のレンズと同様にして、４×４の行列状に配置される。
【００３３】
図１に戻る。検出部７０で検出された複数の干渉縞は、信号処理部８０で処理される。具体的には、信号処理部８０は、複数の干渉縞の平均を算出する。そして信号処理部８０は、この平均（干渉縞）を示すデータをフーリエ変換する。これにより、光源１０からの光のスペクトルを得ることができる。この場合、一部の干渉縞が例えば検出部７０の画素欠けによって正常に検出されていない場合であっても、上記した平均（干渉縞）を示すデータではその影響を抑制することができる。なお、信号処理部８０は、検出部７０で検出されたすべての干渉縞を処理することなく、検出部７０で検出された少なくとも２つの干渉縞のみを処理してもよい。
【００３４】
図４は、図１の変形例を示す図である。本図に示すように、偏光子６０は、ビームスプリッタ４０とフライアイレンズ５０の間に配置されていてもよい。この場合、第１直線偏波光線ｅｏ及び第２直線偏波光線ｏｅは、いずれも、偏光子６０を透過すると、偏光子６０の透過軸と同じ方向に振動する。偏光子６０からの光線は、フライアイレンズ５０によって複数の光線に分離される。本図に示す例においても、検出部７０では、第１直線偏波光線ｅｏの成分と第２直線偏波光線ｏｅの成分との干渉によって干渉縞が生成される。
【００３５】
以上、本実施形態によれば、フライアイレンズ５０によって複数の干渉縞を生成することができる。これにより、信号処理部８０は、複数の干渉縞の平均を算出することができる。この場合、一部の干渉縞が例えば検出部７０の画素欠けによって正常に検出されていなくても、上記した平均ではその影響が抑制されている。
【００３６】
（第２の実施形態）
図５（ａ）は、第２の実施形態に係る分光装置の構成を示す側面図であり、第１の実施形態の図１（ａ）に対応する。図５（ｂ）は、本実施形態に係る分光装置の構成を示す上面図であり、第１の実施形態の図１（ｂ）に対応する。本実施形態に係る分光装置は、以下の点を除いて、第１の実施形態に係る分光装置と同様の構成である。
【００３７】
本図に示す例では、フライアイレンズ５０と検出部７０との間に第１偏光子６２及び第２偏光子６４が配置されている。さらに、本図に示す例では、フライアイレンズ５０から検出部７０に向かう方向（図中、Ｚ方向）において、第１偏光子６２と第２偏光子６４とは、互いに揃っている。第１偏光子６２の透過軸と第２偏光子６４の透過軸とは、互いに異なる方向を向いており、具体的には、第１偏光子６２及び第２偏光子６４を透過する光の光軸に沿った方向（図中、Ｚ方向）から見た場合、互いに直交している。より詳細には、第１偏光子６２の透過軸は、分光装置の高さ方向（図中、Ｙ方向）から分光装置の幅方向（図中、Ｘ方向）の一方の側に４５°傾き、第２偏光子６４の透過軸は、分光装置の高さ方向（図中、Ｙ方向）から分光装置の幅方向（図中、Ｘ方向）の他方の側に４５°傾いている。
【００３８】
第１偏光子６２には、フライアイレンズ５０から出射された一部の光線が入射する。第２偏光子６４には、フライアイレンズ５０から出射された他の一部の光線が入射する。詳細には、本図に示す例において、フライアイレンズ５０に入射する光線の光軸に沿った方向（図中、Ｚ方向）から見た場合、フライアイレンズ５０は、分光装置の幅方向（図中、Ｘ方向）に沿って２行に並べられた複数の第１レンズ、及び複数の第１レンズの下方に位置し、分光装置の幅方向（図中、Ｘ方向）に沿って２行に並べられた複数の第２レンズを有している。第１偏光子６２に入射する光線は、フライアイレンズ５０の第１レンズから出射された光線である。第２偏光子６４に入射する光線は、フライアイレンズ５０の第２レンズから出射された光線である。
【００３９】
図６は、図５に示した分光装置において生成された複数の干渉縞の一例を示す図であり、第１の実施形態の図３に対応する。本図に示す例では、複数の干渉縞を検出部７０の前方から見ている。複数の干渉縞は、フライアイレンズ５０の複数のレンズと同様にして、４×４の行列状に配置される。そして上側２行に位置する干渉縞（図中、領域７２に位置する干渉縞）は、第１偏光子６２を透過した光線によって生成された干渉縞（第１干渉縞）である。これに対して、下側２行に位置する干渉縞（図中、領域７４に位置する干渉縞）は、第２偏光子６４を透過した光線によって生成された干渉縞（第２干渉縞）である。なお、本図に示すように、領域７２に位置する干渉縞と領域７４に位置する干渉縞とは、互いに重なり合ったとき、一方の明縞が他方の暗縞と重なるようになる。
【００４０】
図５に戻る。信号処理部８０は、第１偏光子６２を透過した光線によって生成された複数の干渉縞の平均（第１平均干渉縞）を算出する。さらに、信号処理部８０は、第２偏光子６４を透過した光線によって生成された複数の干渉縞の平均（第２平均干渉縞）を算出する。さらに、信号処理部８０は、上記した２つの平均の差を算出し、この差を示すデータをフーリエ変換する。
【００４１】
詳細には、第１偏光子６２を透過した光線によって生成された干渉縞の強度分布Ｉ１は、
【数１】
2017125834.tif 000003
によって示すことができる。ただし、Ｉ（σ）は光源１０の光の強度分布であり、σは波数であり、Δは第１直線偏波光線ｅｏの成分と第２直線偏波光線ｏｅの成分との光路差である。これに対して、第２偏光子６４を透過した光線における第１直線偏波光線ｅｏの成分と第２直線偏波光線ｏｅの成分との位相差は、第１偏光子６２を透過した光線における第１直線偏波光線ｅｏの成分と第２直線偏波光線ｏｅの成分との位相差からπだけ異なる。このため、第２偏光子６４を透過した光線によって生成された干渉縞の強度分布Ｉ２は、
【数２】
2017125834.tif 000004
によって示すことができる。
【００４２】
上記したように、信号処理部８０は、強度分布Ｉ１と強度分布Ｉ２との差を算出する。この差は、
【数３】
2017125834.tif 000005
となる。式（３）から明らかなように、強度分布Ｉ１と強度分布Ｉ２との差においては、強度分布のバックグラウンドノイズ（式（１）及び式（２）における第１項）が除去されるとともに、光路差Δに依存する信号成分（式（１）及び式（２）における第２項）を２倍にすることができる。
【００４３】
なお、信号処理部８０は、第１偏光子６２を透過した光線によって生成されたすべての干渉縞（図６に示した例において領域７２に位置するすべての干渉縞）に基づいて上記した平均を算出することなく、第１偏光子６２を透過した光線によって生成された少なくとも２つの干渉縞に基づいて上記した平均を算出してもよい。同様にして、信号処理部８０は、第２偏光子６４を透過した光線によって生成されたすべての干渉縞（図６に示した例において領域７４に位置するすべての干渉縞）に基づいて上記した平均を算出することなく、第２偏光子６４を透過した光線によって生成された少なくとも２つの干渉縞に基づいて上記した平均を算出してもよい。
【００４４】
さらに、信号処理部８０は、第１偏光子６２を透過した光線によって生成された干渉縞について上記した平均を算出しなくてもよい。同様にして、信号処理部８０は、第２偏光子６４を透過した光線によって生成された干渉縞について上記した平均を算出しなくてもよい。この場合、信号処理部８０は、例えば、第１偏光子６２を透過した光線によって生成された複数の干渉縞のいずれか一つと、第２偏光子６４を透過した光線によって生成された複数の干渉縞のいずれか一つと、の差を算出する。
【００４５】
さらに、信号処理部８０は、第１偏光子６２を透過した光線によって生成された複数の干渉縞の平均（第１平均干渉縞）と、第２偏光子６４を透過した光線によって生成された複数の干渉縞のいずれか一つと、の差を算出してもよい。さらに、信号処理部８０は、又は第１偏光子６２を透過した光線によって生成された複数の干渉縞のいずれか一つと、第２偏光子６４を透過した光線によって生成された複数の干渉縞の平均（第２平均干渉縞）と、の差を算出してもよい。
【００４６】
以上、本実施形態によれば、フライアイレンズ５０からの一部の光線は第１偏光子６２を透過し、フライアイレンズ５０からの他の一部の光線は第２偏光子６４を透過する。信号処理部８０は、第１偏光子６２を透過した光線によって生成された干渉縞と第２偏光子６４を透過した光線によって生成された干渉縞との差を算出する。この場合、検出部７０で検出された干渉縞にバックグラウンドノイズが含まれていても、このバックグラウンドノイズを除去することができる。
【００４７】
さらに、本実施形態では、第１偏光子６２を透過した光線によって生成された干渉縞と第２偏光子６４を透過した光線によって生成された干渉縞とを同時に検出することができる。言い換えると、第１偏光子６２を透過した光線によって生成された干渉縞と第２偏光子６４を透過した光線によって生成された干渉縞とを互いに異なるタイミングで検出する必要がない。このため、検出部７０で検出される干渉縞が時間に依存して変化したとしても、上記した差を算出することができる。
【００４８】
図７は、図５の第１の変形例を示す図である。本図に示すように、第１偏光子６２及び第２偏光子６４は、ビームスプリッタ４０とフライアイレンズ５０との間に配置されていてもよい。本図に示す例では、ビームスプリッタ４０からフライアイレンズ５０に向かう方向（図中、Ｚ方向）において、第１偏光子６２と第２偏光子６４とは、互いに揃っている。第１偏光子６２を透過した光線は、フライアイレンズ５０の上記した複数の第１レンズに入射する。第２偏光子６４を透過した光線は、フライアイレンズ５０の上記した複数の第２レンズに入射する。
【００４９】
図８は、図５の第２の変形例を示す図である。本図に示す例では、第１偏光子６２は、ビームスプリッタ４０とフライアイレンズ５０の間に配置され、第２偏光子６４は、フライアイレンズ５０と検出部７０との間に配置されている。第１偏光子６２を透過した光線は、フライアイレンズ５０の上記した複数の第１レンズに入射する。第２偏光子６４に入射する光線は、フライアイレンズ５０の上記した第２レンズから出射された光線である。
【００５０】
（第３の実施形態）
図９（ａ）は、第３の実施形態に係る分光装置の構成を示す側面図であり、第１の実施形態の図１（ａ）に対応する。図９（ｂ）は、本実施形態に係る分光装置の構成を示す上面図であり、第１の実施形態の図１（ｂ）に対応する。本実施形態に係る分光装置は、以下の点を除いて、第１の実施形態に係る分光装置と同様の構成である。
【００５１】
本図に示す例では、図１に示したフライアイレンズ５０がレンズ５２（第１レンズ）及び複数のシリンドリカルレンズ５４（第２レンズ）に置き換わっている。言い換えると、本図に示す例では、光学部材（図１に示した例では、フライアイレンズ５０）がレンズ５２及び複数のシリンドリカルレンズ５４を有している。レンズ５２は、フーリエ変換レンズであり、光線を１点に集光可能であり（言い換えると、レンズ５２は、単一の焦点を有している。）、両凸レンズである。各シリンドリカルレンズ５４は、光線を一直線に集光可能である（言い換えると、複数のシリンドリカルレンズ５４は、互いに異なる焦線を有している。）。
【００５２】
ビームスプリッタ４０から出射された光線は、レンズ５２を透過し、その後、複数のシリンドリカルレンズ５４を透過する。レンズ５２には、ビームスプリッタ４０から出射された光線のすべての部分が入射する。本図に示す例では、２つのシリンドリカルレンズ５４が分光装置の高さ方向（図中、Ｙ方向）に並べられている。各シリンドリカルレンズ５４は、レンズ５２に対向する第１面、及び第１面とは反対側の第２面を有している。分光装置の幅方向（図中、Ｘ方向）から見た場合、シリンドリカルレンズ５４の第１面は曲面であり、シリンドリカルレンズ５４の第２面は平面である。２つのシリンドリカルレンズ５４は、一方のシリンドリカルレンズ５４の第２面と他方のシリンドリカルレンズ５４の第２面とが互いに揃うように配置されている。
【００５３】
複数のシリンドリカルレンズ５４に入射する光（第１直線偏波光線ｅｏ及び第２直線偏波光線ｏｅ）の光軸に沿った方向（図中、Ｚ方向）から見た場合、複数のシリンドリカルレンズ５４は、いずれも、第１直線偏波光線ｅｏのスポット及び第２直線偏波光線ｏｅのスポットに含まれる。これにより、第１直線偏波光線ｅｏ及び第２直線偏波光線ｏｅは、すべてのシリンドリカルレンズ５４に入射する。
【００５４】
ビームスプリッタ４０からの光線は、各シリンドリカルレンズ５４によって一直線に集光される。本図に示す例において、各シリンドリカルレンズ５４は、分光装置の幅方向（図中、Ｘ方向）に沿って延伸する一直線に光線を集光する。このようにして、ビームスプリッタ４０からの光線は、複数のシリンドリカルレンズ５４によって複数の光線に分離される。なお、本図に示す例では、互いに分離した複数の光線の間に遮光部材５６が配置されている。この場合、複数のシリンドリカルレンズ５４を透過した光線の一部が迷光となっても、迷光は遮光部材５６によって遮光される。このため、迷光が検出部７０に達することを防止することができる。
【００５５】
複数のシリンドリカルレンズ５４によって分離された複数の光線は、偏光子６０を透過し、検出部７０に達する。複数のシリンドリカルレンズ５４によって分離された複数の光線の各々は、第１直線偏波光線ｅｏの成分及び第２直線偏波光線ｏｅの成分を含んでいる。このため、図１に示した例と同様にして、複数の干渉縞が生成される。検出部７０は、複数の干渉縞を検出する。
【００５６】
図１に示した例と同様にして、信号処理部８０は、検出部７０の検出結果に基づいて、複数の干渉縞の平均を算出する。さらに、信号処理部８０は、この平均を示すデータをフーリエ変換する。
【００５７】
図１０は、図９に示した分光装置において生成された複数の干渉縞の一例を示す図であり、第１の実施形態の図３に対応する。本図に示す例では、複数の干渉縞を検出部７０の前方から見ている。図９を用いて説明したように、複数のシリンドリカルレンズ５４は、分光装置の高さ方向（図中、Ｙ方向）に並べられている。このため、複数の干渉縞は、分光装置の高さ方向（図中、Ｙ方向）に並んでいる。本図に示す例では、領域７２に位置する干渉縞は、上側のシリンドリカルレンズ５４を透過した光線によって生成された干渉縞（第１干渉縞）である。これに対して、領域７４に位置する干渉縞は、下側のシリンドリカルレンズ５４を透過した光線によって生成された干渉縞（第２干渉縞）である。図９を用いて説明したように、各シリンドリカルレンズ５４は、分光装置の幅方向（図中、Ｘ方向）に沿って延伸する一直線に光線を集光する。このため、各干渉縞は、分光装置の幅方向（図中、Ｘ方向）に延伸している。
【００５８】
図１１は、図９の変形例を示す図であり、第１の実施形態の図４に対応する。本図に示すように、ビームスプリッタ４０からの光線は、複数のシリンドリカルレンズ５４によって複数の光線に分離される前に、偏光子６０を透過してもよい。具体的には、本図に示す例では、偏光子６０は、レンズ５２と複数のシリンドリカルレンズ５４の間に配置されている。
【００５９】
（第４の実施形態）
図１２（ａ）は、第４の実施形態に係る分光装置の構成を示す側面図であり、第２の実施形態の図５（ａ）及び第３の実施形態の図９（ａ）に対応する。図１２（ｂ）は、本実施形態に係る分光装置の構成を示す上面図であり、第２の実施形態の図５（ｂ）及び第３の実施形態の図９（ｂ）に対応する。本実施形態に係る分光装置は、以下の点を除いて、第２の実施形態に係る分光装置及び第３の実施形態に係る分光装置と同様の構成である。
【００６０】
本図に示す例では、図５に示した例と同様にして、複数のシリンドリカルレンズ５４と検出部７０との間に第１偏光子６２及び第２偏光子６４が配置されている。さらに、本図に示す例では、複数のシリンドリカルレンズ５４から検出部７０に向かう方向（図中、Ｚ方向）において、第１偏光子６２と第２偏光子６４とは、互いに揃っている。第１偏光子６２の透過軸と第２偏光子６４の透過軸とは、互いに異なる方向を向いており、具体的には、第１偏光子６２及び第２偏光子６４を透過する光の光軸に沿った方向（図中、Ｚ方向）から見た場合、互いに直交している。より詳細には、第１偏光子６２の透過軸は、分光装置の高さ方向（図中、Ｙ方向）から分光装置の幅方向（図中、Ｘ方向）の一方の側に４５°傾き、第２偏光子６４の透過軸は、分光装置の高さ方向（図中、Ｙ方向）から分光装置の幅方向（図中、Ｘ方向）の他方の側に４５°傾いている。
【００６１】
第１偏光子６２には、２つのシリンドリカルレンズ５４の一方から出射された光線が入射する。第２偏光子６４には、２つのシリンドリカルレンズ５４の他方から出射された光線が入射する。
【００６２】
検出部７０は、第１偏光子６２を透過した光線によって生成された干渉縞（第１干渉縞）、及び第２偏光子６４を透過した光線によって生成された干渉縞（第２干渉縞）を検出する。
【００６３】
信号処理部８０は、第１干渉縞と第２干渉縞との差を算出する。信号処理部８０は、この差を示すデータをフーリエ変換する。この場合、上記した式（３）を用いて説明したように、第１干渉縞の強度分布Ｉ１と第２干渉縞の強度分布Ｉ２との差においては、強度分布のバックグラウンドノイズ（式（１）及び式（２）における第１項）が除去されるとともに、光路差Δに依存する信号成分（式（１）及び式（２）における第２項）を２倍にすることができる。
【００６４】
図１３は、図１２に示した分光装置において生成された複数の干渉縞の一例を示す図であり、第３の実施形態の図１０に対応する。本図に示す例では、複数の干渉縞を検出部７０の前方から見ている。図１２を用いて説明したように、複数のシリンドリカルレンズ５４は、分光装置の高さ方向（図中、Ｙ方向）に並べられている。このため、複数の干渉縞は、分光装置の高さ方向（図中、Ｙ方向）に並んでいる。本図に示す例では、領域７２に位置する干渉縞は、第１偏光子６２を透過した光線によって生成された干渉縞（第１干渉縞）である。これに対して、領域７４に位置する干渉縞は、第２偏光子６４を透過した光線によって生成された干渉縞（第２干渉縞）である。本図に示すように、領域７２に位置する干渉縞と領域７４に位置する干渉縞とは、互いに重なり合ったとき、一方の明縞が他方の暗縞と重なるようになる。
【００６５】
図１４は、図１２の第１の変形例を示す図であり、第２の実施形態の図７に対応する。本図に示すように、ビームスプリッタ４０からの光線は、複数のシリンドリカルレンズ５４によって複数の光線に分離される前に、第１偏光子６２及び第２偏光子６４を透過してもよい。具体的には、本図に示す例では、第１偏光子６２及び第２偏光子６４は、レンズ５２と複数のシリンドリカルレンズ５４の間に配置されている。さらに、ビームスプリッタ４０から複数のシリンドリカルレンズ５４に向かう方向（図中、Ｚ方向）において、第１偏光子６２と第２偏光子６４とは、互いに揃っている。
【００６６】
図１５は、図１２の第２の変形例を示す図であり、第２の実施形態の図８に対応する。本図に示す例では、ビームスプリッタ４０からの光線の一部は、ビームスプリッタ４０からの光線が複数のシリンドリカルレンズ５４によって分離される前に第１偏光子６２を透過し、ビームスプリッタ４０からの光線の他の一部は、ビームスプリッタ４０からの光線が複数のシリンドリカルレンズ５４によって分離された後に第２偏光子６４を透過する。第１偏光子６２は、レンズ５２と複数のシリンドリカルレンズ５４の間に位置し、第２偏光子６４は、複数のシリンドリカルレンズ５４と検出部７０の間に位置する。
【００６７】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００６８】
１０  光源
２０  レンズ
３０  偏光子
４０  ビームスプリッタ
４２  第１結晶板
４４  第２結晶板
５０  フライアイレンズ
５２  レンズ
５４  シリンドリカルレンズ
５６  遮光部材
６０  偏光子
６２  第１偏光子
６４  第２偏光子
７０  検出部
７２  領域
７４  領域
８０  信号処理部
【図１】
2017125834.tif 000006
【図２】
2017125834.tif 000007
【図３】
2017125834.tif 000008
【図４】
2017125834.tif 000009
【図５】
2017125834.tif 000010
【図６】
2017125834.tif 000011
【図７】
2017125834.tif 000012
【図８】
2017125834.tif 000013
【図９】
2017125834.tif 000014
【図１０】
2017125834.tif 000015
【図１１】
2017125834.tif 000016
【図１２】
2017125834.tif 000017
【図１３】
2017125834.tif 000018
【図１４】
2017125834.tif 000019
【図１５】
2017125834.tif 000020