"移動している対象物へ光を照射する光源部と、前記光源部による光照射により前記対象物で生じた散乱光のうち所定平面に到達した光において前記対象物の移動に因るドップラーシフト効果が一定となる前記所定平面上の方向であって、前記対象物の移動方向に垂直な方向を第1方向とし、この第1方向に直交する前記所定平面上の方向であって、前記対象物の移動方向に平行な方向を第2方向としたときに、前記所定平面上の各位置に到達した光のドップラーシフト量に応じた周波数で時間的に変化するデータの、前記第2方向についての総和を表すデータを、前記第1方向の各位置について各時刻に出力する検出部と、前記所定平面上の前記第1方向の位置および時刻を変数とするデータについての時刻変数に関する1次元フーリエ変換と、このフーリエ変換後のデータについての2次元フーリエ変換とを行って、この2次元フーリエ変換により得られたデータを前記対象物の像として得る演算部と、を備え、前記検出部が、前記光源部から出力された光を入力して、その入力した光を前記対象物の後段にて2分割して第1の光および第2の光とし、前記第2の光を変調器で変調した後に、前記所定平面上で前記第1の光と当該変調後の第2の光とをヘテロダイン干渉させる光学系と、前記所定平面に受光面を有し、該受光面において前記第1方向に画素構造を有する光検出器と、を含む、観察装置。演算部は、前記時刻変数に関する1次元フーリエ変換を行う第1フーリエ変換部と、前記2次元フーリエ変換を行う第2フーリエ変換部と、を備え、前記第2フーリエ変換部は、周波数に関する1次元フーリエ変換を行う第3フーリエ変換部と、前記第1方向に関する1次元フーリエ変換を行う第4フーリエ変換部と、を備える、請求項1に記載の観察装置。前記光源部と前記検出部の間に配置されるレンズを更に備え、前記検出部の受光面は、前記レンズの前記第1方向における後焦点面であって、前記レンズの前記第2方向における後焦点面に配置され、前記光源部、前記レンズ、前記検出部、前記第1フーリエ変換部、前記第3フーリエ変換部、前記第4フーリエ変換部の順に配置される、請求項2に記載の観察装置。前記光源部と前記検出部の間に配置されるレンズを更に備え、前記検出部の受光面は、前記レンズにより前記第1方向において前記対象物のフランフォーファー回折像が形成される面であって、前記第2方向において前記対象物のフランフォーファー回折像が形成される面に配置され、前記光源部、前記レンズ、前記検出部、前記第1フーリエ変換部、前記第3フーリエ変換部、前記第4フーリエ変換部の順に配置される、請求項2に記載の観察装置。前記光源部と前記検出部の間に配置されるレンズを更に備え、前記検出部の受光面は、前記レンズにより前記第1方向において前記対象物のフランフォーファー回折像が形成される面であって、前記第2方向において前記対象物の像が形成される結像面に配置され、前記光源部、前記レンズ、前記検出部、前記第1フーリエ変換部、前記第3フーリエ変換部、前記第4フーリエ変換部の順に配置される、請求項2に記載の観察装置。前記光源部と前記検出部の間に配置されるレンズを更に備え、前記検出部の受光面は、前記レンズにより前記第1方向において前記対象物のフランフォーファー回折像が形成される面であって、前記第2方向において前記対象物のフレネル回折像が形成される面に配置され、前記光源部、前記レンズ、前記検出部、前記第1フーリエ変換部、前記第3フーリエ変換部、前記第4フーリエ変換部の順に配置される、請求項2に記載の観察装置。前記光源部と前記検出部の間に配置されるレンズを更に備え、前記検出部の受光面は、前記レンズにより前記第1方向において前記対象物の像が形成される結像面であって、前記第2方向において前記対象物のフランフォーファー回折像が形成される面に配置され、前記光源部、前記レンズ、前記検出部、前記第1フーリエ変換部、前記第4フーリエ変換部、前記第3フーリエ変換部、前記第4フーリエ変換部の順に配置され、前記レンズは、前記第1方向に関する1次元フーリエ変換を行う、請求項2に記載の観察装置。前記光源部と前記検出部の間に配置されるレンズを更に備え、前記検出部の受光面は、前記レンズにより前記第1方向において前記対象物の像が形成される結像面であって、前記第2方向において前記対象物の像が形成される結像面に配置され、前記光源部、前記レンズ、前記検出部、前記第1フーリエ変換部、前記第4フーリエ変換部、前記第3フーリエ変換部、前記第4フーリエ変換部の順に配置され、前記レンズは、前記第1方向に関する1次元フーリエ変換を行う、請求項2に記載の観察装置。前記光源部と前記検出部の間に配置されるレンズを更に備え、前記検出部の受光面は、前記レンズにより前記第1方向において前記対象物の像が形成される結像面であって、前記第2方向において前記対象物のフレネル回折像が形成される面に配置され、前記光源部、前記レンズ、前記検出部、前記第1フーリエ変換部、前記第4フーリエ変換部、前記第3フーリエ変換部、前記第4フーリエ変換部の順に配置され、前記レンズは、前記第1方向に関する1次元フーリエ変換を行う、請求項2に記載の観察装置。前記光源部と前記検出部の間に配置されるレンズを更に備え、前記検出部の受光面は、前記レンズにより前記第1方向において前記対象物のフレネル回折像が形成される面であって、前記第2方向において前記対象物のフランフォーファー回折像が形成される面に配置され、前記光源部、前記レンズ、前記検出部、前記第1フーリエ変換部、前記第3フーリエ変換部、前記第4フーリエ変換部、前記第4フーリエ変換部の順に配置される、請求項2に記載の観察装置。前記光源部と前記検出部の間に配置されるレンズを更に備え、前記検出部の受光面は、前記レンズにより前記第1方向において前記対象物のフレネル回折像が形成される面であって、前記第2方向において前記対象物の像が形成される結像面に配置され、前記光源部、前記レンズ、前記検出部、前記第1フーリエ変換部、前記第3フーリエ変換部、前記第4フーリエ変換部、前記第4フーリエ変換部の順に配置される、請求項2に記載の観察装置。前記光源部と前記検出部の間に配置されるレンズを更に備え、前記検出部の受光面は、前記レンズにより前記第1方向において前記対象物のフレネル回折像が形成される面であって、前記第2方向において前記対象物のフレネル回折像が形成される面に配置され、前記光源部、前記レンズ、前記検出部、前記第1フーリエ変換部、前記第3フーリエ変換部、前記第4フーリエ変換部、前記第4フーリエ変換部の順に配置される、請求項2に記載の観察装置。前記光源部と前記検出部の間に配置されるレンズを更に備え、前記検出部の受光面は、前記レンズにより前記第1方向において前記対象物のフレネル回折像が形成される面であって、前記第2方向において前記対象物のフレネル回折像が形成される面に配置され、前記光源部、前記レンズ、前記検出部、前記第1フーリエ変換部、前記第4フーリエ変換部、前記第3フーリエ変換部、前記第4フーリエ変換部の順に配置される、請求項2に記載の観察装置。移動している対象物へ光を照射する光源部と、前記光源部による光照射により前記対象物で生じた散乱光のうち所定平面に到達した光において前記対象物の移動に因るドップラーシフト効果が一定となる前記所定平面上の方向であって、前記対象物の移動方向に垂直な方向を第1方向とし、この第1方向に直交する前記所定平面上の方向であって、前記対象物の移動方向に平行な方向を第2方向としたときに、前記所定平面上の各位置に到達した光のドップラーシフト量に応じた周波数で時間的に変化するデータの、前記第2方向についての総和を表すデータを、前記第1方向の各位置について各時刻に出力する検出部と、前記所定平面上の前記第1方向の位置および時刻を変数とするデータについて、時刻変数に関する1次元フーリエ変換、周波数に関する1次元フーリエ変換、および前記第1方向に関する1次元フーリエ変換を行って、これらの1次元フーリエ変換により得られたデータを前記対象物の像として得る演算部と、を備え、前記検出部が、前記光源部から出力された光を入力して、その入力した光を前記対象物の後段にて2分割して第1の光および第2の光とし、第2の光を変調器で変調した後に、前記所定平面上で前記第1の光と当該変調後の第2の光とをヘテロダイン干渉させる光学系と、前記所定平面に受光面を有し該受光面において前記第1方向に画素構造を有する光検出器と、を含む、観察装置。前記光源部と前記検出部の間に配置されるレンズを更に備え、前記検出部の受光面は、前記レンズにより前記第1方向において前記対象物の像が形成される結像面であって、前記第2方向において前記対象物の像が形成される結像面に配置され、前記光源部、前記レンズ、前記検出部、前記第1フーリエ変換部、前記第3フーリエ変換部の順に配置され、前記レンズは、前記第1方向に関する1次元フーリエ変換を行う、請求項14に記載の観察装置。前記光源部と前記検出部の間に配置されるレンズを更に備え、前記検出部の受光面は、前記レンズにより前記第1方向において前記対象物の像が形成される結像面であって、前記第2方向において前記対象物のフランフォーファー回折像が形成される面に配置され、前記光源部、前記レンズ、前記検出部、前記第1フーリエ変換部、前記第3フーリエ変換部の順に配置され、前記レンズは、前記第1方向に関する1次元フーリエ変換を行う、請求項14に記載の観察装置。前記光源部と前記検出部の間に配置されるレンズを更に備え、前記検出部の受光面は、前記レンズにより前記第1方向において前記対象物の像が形成される結像面であって、前記第2方向において前記対象物のフレネル回折像が形成される面に配置され、前記光源部、前記レンズ、前記検出部、前記第1フーリエ変換部、前記第3フーリエ変換部の順に配置され、前記レンズは、前記第1方向に関する1次元フーリエ変換を行う、請求項14に記載の観察装置。前記演算部は、前記時刻変数に関する1次元フーリエ変換により得られたデータに含まれる初期位相を補正する初期位相補正部を更に備える、請求項1~17の何れか1項に記載の観察装置。前記検出部は、複数存在し、前記演算部は、前記複数の検出部からの出力の総和を求める出力総和器を更に備える、請求項1~18の何れか1項に記載の観察装置。前記演算部は、前記第2方向に関するフーリエ変換またはフレネル変換を行う変換部を更に備える、請求項1~19の何れか1項に記載の観察装置。前記演算部が、前記時刻変数に関する1次元フーリエ変換により得られたデータのうち、第1変調周波数と第2変調周波数との差周波数を中心としてナイキスト周波数を前後に含む領域のデータについて、前記2次元フーリエ変換を行う、請求項1~13、および18~20の何れか1項に記載の観察装置。前記演算部が、前記時刻変数に関する1次元フーリエ変換により得られたデータのうち、第1変調周波数と第2変調周波数との差周波数を中心としてナイキスト周波数を前後に含む領域のデータについて、前記周波数に関する1次元フーリエ変換、および前記第1方向に関する1次元フーリエ変換を行う、請求項14~17の何れか1項に記載の観察装置。前記対象物の移動速度を検出する速度検出部を更に備え、前記演算部が、前記速度検出部により検出された前記対象物の速度に基づいて、前記時刻変数に関する1次元フーリエ変換または前記2次元フーリエ変換の際に前記対象物の速度変化に関する補正を行う、請求項1~22の何れか1項に記載の観察装置。前記対象物への光の照射が、透過照明の光学配置である請求項1~23の何れか1項に記載の観察装置。前記対象物への光の照射が、反射照明の光学配置である請求項1~23の何れか1項に記載の観察装置。前記光源部が、単一縦モードの光を生成する光源である請求項1~25の何れか1項に記載の観察装置。前記光源部が、広帯域の光を生成する光源である請求項1~25の何れか1項に記載の観察装置。前記光源部が、モードロックレーザーである請求項27に記載の観察装置。特許文献1や非特許文献1に記載された位相シフト法を用いた観察装置では、4枚の2次元画像を得る間、対象物は静止している状態であることが必要である。移動している対象物の位相像を得るには、フレームレートが高く高速撮像が可能な光検出器を用いて、対象物が静止していると見做し得る期間に4枚の2次元画像を得ることが必要である。しかし、高速撮像が可能な光検出器は、高額であり、或いは、画素数が少なく空間分解能が劣る。また露光時間においても、せいぜい対象物が静止していると見做し得る期間内であるため、SNの面からも画質が劣り、感度が悪い。本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、1画素当りの読出し速度が低速である光検出器を用いる場合であっても移動している対象物の位相像を得ることができる観察装置を提供することを目的とする。たとえば、縦m,横nの画素を有する2次元検出器に比べn倍の速度で高速に、移動している対象物の位相像を得ることができ、さらに、視野内を移動する物体を多重露光する効果を得ることができ、SNが向上し感度も上がる観察装置を提供することを目的とする。本発明の観察装置は、移動している対象物へ光を照射する光源部と、前記光源部による光照射により前記対象物で生じた散乱光のうち所定平面に到達した光において対象物の移動に因るドップラーシフト効果が一定となる所定平面上の方向を第1方向とし、この第1方向に直交する所定平面上の方向を第2方向としたときに、所定平面上の各位置に到達した光のドップラーシフト量に応じた周波数で時間的に変化するデータの第2方向についての総和を表すデータを第1方向の各位置について各時刻に出力する検出部と、所定平面上の第1方向の位置および時刻を変数とするデータについての時刻変数に関するフーリエ変換と、このフーリエ変換後のデータについての2次元フーリエ変換とを行って、この2次元フーリエ変換により得られたデータを対象物の像として得る演算部と、を備えることを特徴とする。ここで第1方向は、対象物の移動方向に垂直な方向であり、第2方向は対象物の移動方向に平行な方向である。本発明の観察装置では、移動している対象物は、光源部により光が照射されて、散乱光を発生させる。その散乱光は、散乱方向に応じた量のドップラーシフトを受ける。その散乱光は、検出部により受光される。所定平面に到達した光において対象物の移動に因るドップラーシフト効果が一定となる所定平面上の方向を第1方向とし、この第1方向に直交する所定平面上の方向を第2方向とする。光学系を経て所定平面上の各位置に到達した光のドップラーシフト量に応じた周波数で時間的に変化するデータの第2方向についての総和を表すデータが、第1方向の各位置について各時刻に検出部から出力される。演算部では、所定平面上の第1方向の位置および時刻を変数とするデータについての時刻変数に関するフーリエ変換と、このフーリエ変換後のデータについての2次元フーリエ変換とが行われて、この2次元フーリエ変換により得られたデータが対象物の像として得られる。検出部は、光源部から出力された光を入力して、その入力した光を対象物2の後段にて2分割して第1の光および第2の光とし、第2の光を変調器で変調した後に、所定平面上で第1の光と当該変調後の第2の光とをヘテロダイン干渉させる光学系と、所定平面に受光面を有し該受光面において第1方向に画素構造を有する光検出器と、を含む。演算部は、時刻変数に関する1次元フーリエ変換を行う第1フーリエ変換部と、2次元フーリエ変換を行う第2フーリエ変換部と、を備え、第2フーリエ変換部は、周波数に関する1次元フーリエ変換を行う第3フーリエ変換部と、第1方向に関する1次元フーリエ変換を行う第4フーリエ変換部と、を備えるものであってもよい。本発明の観察装置では、光源部と検出部の間に配置されるレンズを更に備え、検出部の受光面は、レンズの第1方向における後焦点面であって、レンズの第2方向における後焦点面に配置され、光源部、レンズ、検出部、第1フーリエ変換部、第3フーリエ変換部、第4フーリエ変換部の順に配置されるものであってもよい。本発明の観察装置では、光源部と検出部の間に配置されるレンズを更に備え、検出部の受光面は、レンズにより第1方向において対象物のフランフォーファー回折像が形成される面であって、第2方向において対象物のフランフォーファー回折像が形成される面に配置され、光源部、レンズ、検出部、第1フーリエ変換部、第3フーリエ変換部、第4フーリエ変換部の順に配置されるものであってもよい。本発明の観察装置では、光源部と検出部の間に配置されるレンズを更に備え、検出部の受光面は、レンズにより第1方向において対象物のフランフォーファー回折像が形成される面であって、第2方向において対象物の像が形成される結像面に配置され、光源部、レンズ、検出部、第1フーリエ変換部、第3フーリエ変換部、第4フーリエ変換部の順に配置されるものであってもよい。本発明の観察装置では、光源部と検出部の間に配置されるレンズを更に備え、検出部の受光面は、レンズにより第1方向において対象物のフランフォーファー回折像が形成される面であって、第2方向において対象物のフレネル回折像が形成される面に配置され、光源部、レンズ、検出部、第1フーリエ変換部、第3フーリエ変換部、第4フーリエ変換部の順に配置されるものであってもよい。本発明の観察装置では、光源部と検出部の間に配置されるレンズを更に備え、検出部の受光面は、レンズにより第1方向において対象物の像が形成される結像面であって、第2方向において対象物のフランフォーファー回折像が形成される面に配置され、光源部、レンズ、検出部、第1フーリエ変換部、第4フーリエ変換部、第3フーリエ変換部、第4フーリエ変換部の順に配置され、レンズは、第1方向に関する1次元フーリエ変換を行うものであってもよい。本発明の観察装置では、光源部と検出部の間に配置されるレンズを更に備え、検出部の受光面は、レンズにより第1方向において対象物の像が形成される結像面であって、第2方向において対象物の像が形成される結像面に配置され、光源部、レンズ、検出部、第1フーリエ変換部、第4フーリエ変換部、第3フーリエ変換部、第4フーリエ変換部の順に配置され、レンズは、第1方向に関する1次元フーリエ変換を行うものであってもよい。本発明の観察装置では、光源部と検出部の間に配置されるレンズを更に備え、検出部の受光面は、レンズにより第1方向において対象物の像が形成される結像面であって、第2方向において対象物のフレネル回折像が形成される面に配置され、光源部、レンズ、検出部、第1フーリエ変換部、第4フーリエ変換部、第3フーリエ変換部、第4フーリエ変換部の順に配置され、レンズは、第1方向に関する1次元フーリエ変換を行うものであってもよい。本発明の観察装置では、光源部と検出部の間に配置されるレンズを更に備え、検出部の受光面は、レンズにより第1方向において対象物のフレネル回折像が形成される面であって、第2方向において対象物のフランフォーファー回折像が形成される面に配置され、光源部、レンズ、検出部、第1フーリエ変換部、第3フーリエ変換部、第4フーリエ変換部、第4フーリエ変換部の順に配置されるものであってもよい。本発明の観察装置では、光源部と検出部の間に配置されるレンズを更に備え、検出部の受光面は、レンズにより第1方向において対象物のフレネル回折像が形成される面であって、第2方向において対象物の像が形成される結像面に配置され、光源部、レンズ、検出部、第1フーリエ変換部、第3フーリエ変換部、第4フーリエ変換部、第4フーリエ変換部の順に配置されるものであってもよい。本発明の観察装置では、光源部と検出部の間に配置されるレンズを更に備え、検出部の受光面は、レンズにより第1方向において対象物のフレネル回折像が形成される面であって、第2方向において対象物のフレネル回折像が形成される面に配置され、光源部、レンズ、検出部、第1フーリエ変換部、第3フーリエ変換部、第4フーリエ変換部、第4フーリエ変換部の順に配置されるものであってもよい。本発明の観察装置では、光源部と検出部の間に配置されるレンズを更に備え、検出部の受光面は、レンズにより第1方向において対象物のフレネル回折像が形成される面であって、第2方向において対象物のフレネル回折像が形成される面に配置され、光源部、レンズ、検出部、第1フーリエ変換部、第4フーリエ変換部、第3フーリエ変換部、第4フーリエ変換部の順に配置されるものであってもよい。本発明の観察装置は、移動している対象物へ光を照射する光源部と、光源部による光照射により対象物で生じた散乱光のうち所定平面に到達した光において対象物の移動に因るドップラーシフト効果が一定となる所定平面上の方向であって、対象物の移動方向に垂直な方向を第1方向とし、この第1方向に直交する所定平面上の方向であって、対象物の移動方向に平行な方向を第2方向としたときに、所定平面上の各位置に到達した光のドップラーシフト量に応じた周波数で時間的に変化するデータの、第2方向についての総和を表すデータを、第1方向の各位置について各時刻に出力する検出部と、所定平面上の第1方向の位置および時刻を変数とするデータについて、時刻変数に関する1次元フーリエ変換、周波数に関する1次元フーリエ変換、および第1方向に関する1次元フーリエ変換を行って、これらの1次元フーリエ変換により得られたデータを対象物の像として得る演算部と、を備え、検出部が、光源部から出力され対象物を通過した光を入力して、その入力した光を2分割して第1の光および第2の光とし、第2の光を変調器で変調した後に、所定平面上で第1の光と当該変調後の第2の光とをヘテロダイン干渉させる光学系と、所定平面に受光面を有し該受光面において第1方向に画素構造を有する光検出器と、を含む。本発明の観察装置では、光源部と検出部の間に配置されるレンズを更に備え、検出部の受光面は、レンズにより第1方向において対象物の像が形成される結像面であって、第2方向において対象物の像が形成される結像面に配置され、光源部、レンズ、検出部、第1フーリエ変換部、第3フーリエ変換部の順に配置され、レンズは、対象物2からの回折光を、第1方向に関する1次元フーリエ変換を行う作用を含むものであってもよい。本発明の観察装置では、光源部と検出部の間に配置されるレンズを更に備え、検出部の受光面は、レンズにより第1方向において対象物の像が形成される結像面であって、第2方向において対象物のフランフォーファー回折像が形成される面に配置され、光源部、レンズ、検出部、第1フーリエ変換部、第3フーリエ変換部の順に配置され、レンズは、対象物2からの回折光を、第1方向に関する1次元フーリエ変換を行う作用を含むものであってもよい。光源部と検出部の間に配置されるレンズを更に備え、検出部の受光面は、レンズにより第1方向において対象物の像が形成される結像面であって、第2方向において対象物のフレネル回折像が形成される面に配置され、光源部、レンズ、検出部、第1フーリエ変換部、第3フーリエ変換部の順に配置され、レンズは、対象物2からの回折光を、第1方向に関する1次元フーリエ変換を行う作用を含むものであってもよい。本発明の観察装置では、演算部は、時刻変数に関する1次元フーリエ変換により得られたデータに含まれる初期位相を補正する初期位相補正部を更に備えるものであってもよい。本発明の観察装置では、検出部は、複数存在し、演算部は、複数の検出部からの出力の総和を求める出力総和器を更に備えるものであってもよい。本発明の観察装置は、第2方向に関するフーリエ変換またはフレネル変換を行う変換部を更に備えるものであってもよい。演算部は、フーリエ変換により得られたデータのうち、第1変調周波数と第2変調周波数との差周波数を中心としてナイキスト周波数を前後に含む領域のデータについて2次元フーリエ変換を行うこととしてもよい。演算部が、時刻変数に関する1次元フーリエ変換により得られたデータのうち、第1変調周波数と第2変調周波数との差周波数を中心としてナイキスト周波数を前後に含む領域のデータについて、周波数に関する1次元フーリエ変換を行うこととしてもよい。本発明の観察装置は、対象物の移動速度を検出する速度検出部を更に備えてもよい。この場合、演算部は、速度検出部により検出された対象物の速度に基づいて、時間方向の1次元フーリエ変換または2次元フーリエ変換の際に対象物の速度変化に関する補正を行うことができる。本発明の観察装置は、対象物への光の照射が、透過照明の光学配置であってもよいし、反射照明の光学配置であってもよい。本発明の観察装置は、光源部が、単一縦モードの光を生成する光源であってもよいし、広帯域の光を生成する光源であってもよく、後者の場合にはモードロックレーザーであってもよい。本発明によれば、1画素当りの読出し速度が低速である光検出器を用いる場合であっても、移動している対象物の位相像を得ることができる。たとえば、縦m、横nの画素を有する2次元検出器に比べn倍の速度で高速に、移動している対象物の位相像を得ることができる。さらに視野内を移動する物体を多重露光する効果が得られることから、SNが向上し感度も上がる。以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本実施形態の観察装置は、移動している対象物に光が照射された際に生じるドップラーシフト効果を利用し、特に、対象物で生じた散乱光の進行方向とドップラーシフト量との間に一定の関係が存在することを利用して、対象物の位相像を取得するものである。初めに、図1~図7を用いて、本実施形態の観察装置による対象物の位相像の取得について原理的な事項について説明する。図1は、本実施形態の観察装置による対象物の位相像の取得の原理を説明する図である。この図には、ξη座標系,xy座標系およびuv座標系が示されている。ξ軸,η軸,x軸,y軸,u軸およびv軸は、何れもレンズ40の光軸に垂直である。ξ軸,x軸およびu軸は、互いに平行である。η軸,y軸およびv軸は、互いに平行である。観察対象である対象物2はξη平面上に存在する。レンズ40はxy平面上に存在する。また、レンズ40の後焦点面はuv平面と一致する。ξη平面とxy平面との間の距離はdである。xy平面とuv平面との間の距離はレンズ40の焦点距離fと一致する。対象物2はξη平面上で-η方向に移動しているものとする。ξη平面に垂直なζ方向に進む光L0が対象物2に照射されるとする。この光L0は例えば平面波である。対象物2に光L0が照射されることにより生じる散乱光L1~L3は、様々な方向に進み、また、対象物2の移動によりドップラーシフトを受ける。対象物2の移動方向と同じ方向に散乱方向ベクトル成分を有する散乱光L1は、光周波数が高くなる。対象物2の移動方向に散乱方向ベクトル成分を有しない散乱光L2は、光周波数が変化しない。対象物2の移動方向と逆の方向に散乱方向ベクトル成分を有する散乱光L3は、光周波数が低くなる。これらの散乱光L1~L3は、レンズ40を経てuv平面に到達する。図2は、対象物で生じる散乱光の散乱方向を説明する図である。対象物2で生じる散乱光の散乱方向を表現するには、仰角θおよび方位角φの2つの変数で記述する必要がある。対象物2内に仮想的に配置した点光源をξηζ座標系の原点とする。そして、その原点に位置する点光源からの散乱光の方向ベクトルとζ軸とがなす角度を仰角θとする。また、その散乱方向ベクトルのξη平面への投影ベクトルとξ軸とがなす角度を方位角φとする。図3は、対象物で生じる散乱光がレンズの後焦点面に到達する位置を説明する図である。光L0が対象物2に照射されることにより生じる散乱光は、ホイヘンスの原理により2次波として扱うことができ、対象物2内に仮想的に配置した点光源から発した光として扱うことができる。同図では、対象物2内に5個の仮想的な点光源が配置されている。これらの点光源は、レンズ40の前焦点面上だけでなく、レンズ40の前焦点面の前後にも存在する場合がある。これらの点光源から発した光のうち同じ仰角θおよび方位角φを有する散乱光L1~L3は、レンズ40の後焦点面上の一点Paに到達する。また、他の同じ仰角θおよび方位角φを有する散乱光L4~L6は、レンズ40の後焦点面上の他の一点Pbに到達する。なお、光線L2,L5は、レンズ40の前焦点位置の点光源から発した光であるので、レンズ40以降ではレンズ40の光軸に平行に進む。光L0のうち対象物2により散乱されなかった光は、レンズ40の光軸に平行に進んでレンズ40に入射されるので、レンズ40の後焦点位置Poに集光される。対象物2がξη平面上で-η方向に移動している場合、ドップラーシフト効果により、点Paで観測される光周波数は元の光周波数fbより小さく、点Pbで観測される光周波数は元の光周波数fbより大きい。散乱角仰角θ,方位角φがレンズ後焦点面上に展開されることから、レンズ後焦点面での像は角度スペクトルと呼ばれることがある。大きな仰角θを有する光線は、レンズ後焦点面上において中心点Poから遠い位置に集光される。まとめると、異なる仮想点光源であっても同じ散乱角を有する散乱光はレンズ後焦点面上で一点に集光される。図4は、対象物で生じる散乱光がレンズの後焦点面に到達する位置を更に説明する図である。ここでは、対象物2中のレンズ前焦点面上に存在する異なる仮想点光源から、異なる散乱角で散乱光L1~L3が発するものとする。レンズ40の前焦点位置の仮想点光源から発した散乱光L4は、レンズ40以降ではレンズ40の光軸に平行に進み、レンズ40の後焦点面上の点Psを通過する。レンズ40の前焦点面上の或る仮想点光源から発した散乱光L1は、レンズ40の前焦点位置の仮想点光源から発した散乱光L4と散乱角が同じであるとすると、レンズ40の後焦点面上の点Psを通過する。レンズ40の前焦点位置の仮想点光源から発した散乱光L2は、L4とは散乱角が異なるため、レンズ40以降ではレンズ40の光軸に平行に進むが、点Psを通過しない。レンズ40の前焦点面上の他の或る仮想点光源から発した散乱光L3は、レンズ40の中心を通過するものとすると、レンズ40の入射の前後で進行方向が変わらない。結局、光線L1~L3は、レンズ後焦点面より更に後方の点Prに集光される。異なる散乱角を有する散乱光はレンズ後焦点面では1点で交わらない。図5は、対象物が移動する場合に対象物で生じる散乱光がレンズの後焦点面に到達する位置を説明する図である。ここでは、各位置に移動した対象物2a~2eが示されている。また、対象物2a~2e中に仮想点光源が存在するものとする。対象物2a中の仮想点光源はレンズ前焦点位置に存在する。対象物2b,2c中の仮想点光源は、対象物2a中の仮想点光源の位置に対して上下に存在する。対象物2d,2e中の仮想点光源は、対象物2a中の仮想点光源の位置に対して前後に存在する。空間的に一様な光L0が対象物2a~2eに照射されるので、対象物2a~2e中の各点光源で発する散乱光の角度スペクトルの強度分布は一定である。すなわち、対象物2が移動したとしても、レンズ後焦点面における角度スペクトルの強度分布は一定である。対象物2が移動することによって光の位相が変化する。例えば、レンズ前焦点面上の対象物2b,2c中の各点光源で発した光L1b,L1cがレンズ後焦点面上の位置Paに到達するまでの光路長差は以下のようになる。対象物2b中の点光源で発した光L1bがレンズ40の入射面に達するまでの光路長と、対象物2c中の点光源で発した光L1cがレンズ40の入射面に達するまでの光路長とは、互いに等しい。しかし、レンズ40の肉厚差により、レンズ40の入射面から点Paに到達するまでの光L1b,L1cそれぞれの光路長は異なるものとなる。対象物2が等速移動することにより、この光路長差は時間的に直線的に変化する。図6は、対象物が移動する場合に対象物で生じる散乱光がレンズの後焦点面に到達するまでの光路長の変化を説明する図である。ただし、ここでは、レンズ40を用いることなく無限遠方にて散乱光を観察する場合を想定する。対象物2がレンズ前焦点面上において対象物2b位置から対象物2c位置へ移動する場合、点Paで散乱光を観測する場合と無限遠方にて散乱光を観測する場合とは互いに等しい。対象物2がξη平面上で-η方向に移動しているとき、対象物2から発せられる散乱光が無限遠方のuv平面上の点Ppに達するまでの光路長の単位時間当たりの変化量ΔLは、下記1式で表される。ここで、eprは散乱方向単位ベクトルであり、vpは対象物2の速度ベクトルである。この単位時間当たりの光路長変化量ΔLを用いると、位相差すなわち光周波数の変化量fdは下記2式で表される。λは光の波長である。uv平面上の位置Ppで散乱光を観測する場合、対象物2が移動することにより、位置Ppに到達する散乱光の光路長が変化して光周波数が変化する。これがドップラーシフトの原因である。ドップラーシフトは、フーリエ変換の性質の一つである時間軸移動によっても説明することができる。対象物2の複素振幅をgで表し、対象物2のフーリエ変換をGで表す。対象物2が位置x0から位置へ移動したとき、移動後の対象物2のフーリエ変換Gは下記3式で表される。この3式の右辺の指数関数内の項は位相を表している。対象物2が移動することにより、この位相が波数ベクトルkに比例して回転することから、周波数シフトが生じる。指数関数内の位相をφとすると、周波数シフトfdは下記4式で表される。eprは波数ベクトルkの単位ベクトルである。vpは位置xの時間微分すなわち対象物2の速度を表す。この4式は、前述した単位時間当たりの光路長変化から説明される周波数シフト式2と合致する。図7は、対象物で生じる散乱光の散乱方向単位ベクトルと対象物2の速度ベクトルの成す角度を説明する図である。散乱方向単位ベクトルeprをηζ平面へ投影したベクトルとζ軸とがなす角度をθと表す。このとき、散乱方向単位ベクトルeprと対象物2の速度ベクトルvpとがなす角度はθπ/2となる。このことから、2式または4式の右辺の散乱ベクトルと速度ベクトルとの内積は下記5式で表される。Vは対象物2の移動の速さである。レンズ40の開口数NAはsinθで定義されるので、ボケのない画像を得るためのナイキスト周波数fnyqは下記6式で表される。次に、具体的な数値を当てはめて、ドップラーシフトによる光周波数の変化量fdを見積もる。現在市販されているフローサイトメーターにより対象物2が流れるものとして、対象物2の移動速度が1m/秒であるとする。対象物2に照射される光L0は、波長633nmのHeNeレーザ光であるとする。レンズ40は、NAが045であり、倍率が20倍相当であるとする。このようなレンズ40を使用する場合、速度ベクトルvpに対する散乱角θの正弦の最大値は045をとる。したがって、最大ドップラーシフト周波数は、5式から710kHzと見積もられる。また、速度100μm/秒の場合であれば、最大71Hzのドップラーシフト周波数が観測される。散乱角θを有する散乱光は、焦点距離fのレンズ40により、uv平面上の下記7式で表される位置に到達する。したがって、5式,7式を用い、角度θが小さい場合に成り立つtanθ≒sinθの近似の式を用いると、ドップラーシフト周波数fdは、下記8式のようにv座標値の関数として表現され得る。なお、近似を用いない場合には、下記9式で表される。本実施形態の観察装置1は、以上に説明した原理に基づいて、対象物2の位相像を取得するものである。図8は、本実施形態の観察装置1の構成を示す図である。本実施形態の観察装置1は、光源部10、照明用レンズ11、ビームスプリッタ12、第1変調器20、第1シグナルジェネレータ21、第1増幅器22、第2変調器30、第2シグナルジェネレータ31、第2増幅器32、レンズ40、ビームスプリッタ41、ミラー42、ミラー43、レンズ44、減光フィルタ45、光検出器46および演算部50を備える。レンズ40は、レンズ401およびレンズ402から構成される。図8Aは以上の観察装置1の構成をより詳細に示す図である。光源部10は、例えばHeNeレーザ光源であり、対象物2に照射されるべき光光周波数fbを出力する。ビームスプリッタ12は、レンズ401およびレンズ402の間に配置される。ビームスプリッタ12は、光源部10から出力された光を入力し、その入力した光を対象物2の後段にて2分割して第1の光および第2の光とし、そのうちの第1の光をレンズ402を介してビームスプリッタ41へ出力し、第2の光を第1変調器20へ出力する。第1変調器20および第2変調器30それぞれは、例えば音響光学素子である。第1変調器20は、第1シグナルジェネレータ21から出力されて第1増幅器22により増幅された第1変調信号を与えられて、光源部10から出力された光を回折させ、その回折光を第2変調器30へ出力する。第2変調器30は、第2シグナルジェネレータ31から出力されて第2増幅器32により増幅された第2変調信号を与えられて、第1変調器20から出力された光を回折させ、その回折光をミラー42へ出力する。第1変調器20に与えられる第1変調信号および第2変調器30に与えられる第2変調信号の強度それぞれは例えば29dBmである。第1変調信号の周波数第1変調周波数と第2変調信号の周波数第2変調周波数とは僅かに異なる。例えば、第1変調周波数は40MHzであり、第2変調周波数は40000010MHzであり、両者の差Δfは10Hzである。第1変調信号および第2変調信号それぞれは正弦波である。なお、第1シグナルジェネレータ21と第2シグナルジェネレータ31との間で同期を得るために、第1シグナルジェネレータ21と第2シグナルジェネレータ31との間は配線で接続されている。レンズ40は、レンズ11からの光照射により対象物2で生じた散乱光を入力して対象物2のフーリエ変換像を形成する。図12はレンズ40の構成を示している。レンズ40は、図12に示すようにレンズ401およびレンズ402から構成され、レンズ401とレンズ402の間にビームスプリッタ12が配置される。なお図12における点線は結像の様子を表す。図12に示すように、レンズ401の後焦点面では、物体のフランフォーファー回折像を得る。レンズ401の後焦点面におけるフランフォーファー回折像の中心には散乱の影響を受けなかった光または散乱の影響が少ない光が現れる。このフランフォーファー回折像における像の中心に集まる光は0次光と呼ばれる。0次光および0次光とみなせる回折光は、散乱の影響を受けなかった光または散乱の影響が少ない光である。本明細書では、これらの光を略0次光と称する。略0次光とは、散乱方向の単位ベクトルeprと対象物2の速度ベクトルvpが略直交するとき、上記2式に示されるドップラーシフト周波数fdがほぼ0となる散乱方向単位ベクトルeprを持つ回折光のことである。すなわち、対象物2を通過した略0次光のドップラーシフト周波数fdは略0である。ビームスプリッタ12は、レンズ401の後焦点面に配置されており、対象物2を通過した光から略0次光を抜き出す。ビームスプリッタ12は,レンズ401から出力された光を2分し,その一方を第1の光としてレンズ402へ出力する。他方、ビームスプリッタ12は、図9に示すように、反射した略0次光を第2の光として、レンズ60、レンズ61,ピンホール62,およびミラー63を介して第1変調器20に導く。レンズ60の前焦点面は、レンズ401の後焦点面u-v面に一致する。レンズ60は,ビームスプリッタ12から出力された略0次光を平行光として出力する。レンズ60より出力される平行光は、レンズ61によりビーム径が拡大縮小される。レンズ61は、レンズ501およびレンズ502の2枚のレンズからなる、いわゆる4f光学系を示す。4f光学系とはレンズ501の後焦点面とレンズ502の前焦点面が一致し、レンズ501の前焦点面の像がレンズ502の後焦点面に結像する光学系である。また、レンズ501の後焦点面には、ピンホール62が配置されている。ピンホール62は、その大きさを変更することにより、前記ビームスプリッタ12が抜き出す略0次光における0次光成分の純度を調整することができる。ピンホール径が小さい場合には0次光成分の純度が高まり、ピンホール径が大きい場合には0次光成分の純度は低下する.第2の光は、レンズ61とピンホール62によりビーム径と、0次光成分の純度が調整された後、ミラー63を介して第1変調器に入力される。レンズ11は、光源部10から出力された光を平行光とし、この平行光を対象物2へ照射する。レンズ44は、第2変調器30から出力されてミラー42,43により順次に反射された光を平行光として、これをビームスプリッタ41へ出力する。レンズ44は、レンズ503,レンズ504から構成されており、それらは4f光学系の構成を取る。レンズ44により所望のビーム径に調整されたあと、ビームスプリッタ41に入力される。ビームスプリッタ41は、レンズ40およびレンズ44それぞれから到達した光を光検出器46の受光面へ入射させて、両光を受光面上でヘテロダイン干渉させる。つまり、光源部10から出力され対象物2を通過した光をビームスプリッタ12が入力して、その入力した光をビームスプリッタ12が2分割して第1の光および第2の光とし、当該第2の光が変調器20、30で変調された後に、ビームスプリッタ41が所定平面上で第1の光と当該変調後の第2の光とをヘテロダイン干渉させる。光検出器46の受光面の前には減光フィルタ45が設けられている。第2変調器30から出力されて光検出器46の受光面に入射される光の周波数は、fbΔfとなる、Δfは、第1変調周波数と第2変調周波数との差周波数である。対象物2はξη平面上で-η方向に移動しているものとすると、レンズ40を経て光検出器46の受光面に到達した光において対象物2の移動に因るドップラーシフト周波数が一定となる第1方向は、ξ軸に平行なu方向である。すなわち、第1方向は、対象物2の移動方向に垂直な方向である。この第1方向に直交する受光面上の第2方向は、η軸に平行なv方向である。すなわち、第2方向は、対象物2の移動方向に平行な方向である。光検出器46は、レンズ40を経て受光面上の各位置に到達した光のドップラーシフト量に応じた周波数で時間的に変化するデータの第2方向v方向についての総和を表すデータを、第1方向u方向の各位置について各時刻に出力することができる。光検出器46は、第1方向u方向に画素構造を有するのが好適であり、また、各画素の光感応領域の形状が第2方向v方向に長尺であるのが好適である。光検出器46の受光面は、レンズ40の第1方向における後焦点面であって、レンズ40の第2方向における後焦点面に一致していてもよいし後述する第1配置例、レンズ40により第1方向において対象物2の像が形成される像面結像面であって、第2方向において対象物2の像が形成される像面に一致していてもよいし第2,5配置例、また、第1方向および第2方向ともにレンズ40の前段または後段の光軸に垂直な任意の面フレネル回折面に一致していてもよい第3,6配置例。さらに、光検出器46の受光面は、レンズ40により第1方向において対象物のフランフォーファー回折像が形成される面であって、第2方向において対象物のフランフォーファー回折像が形成される面に配置されてもよいし第7配置例、また、レンズ40により第1方向において対象物のフランフォーファー回折像が形成される面であって、第2方向において対象物の像が形成される結像面に配置されてもよいし第8配置例、また、レンズ40により第1方向において対象物のフランフォーファー回折像が形成される面であって、第2方向において対象物のフレネル回折像が形成される面に配置されてもよい第9配置例。さらに、光検出器46の受光面は、レンズ40により第1方向において対象物の像が形成される結像面であって、第2方向において対象物のフランフォーファー回折像が形成される面に配置されてもよいし第10配置例、また、レンズ40により第1方向において対象物の像が形成される結像面であって、第2方向において対象物の像が形成される結像面に配置されてもよいし第11配置例、また、レンズ40により第1方向において対象物の像が形成される結像面であって、第2方向において対象物のフレネル回折像が形成される面に配置されてもよい第12配置例。加えて、光検出器46の受光面は、レンズ40により第1方向において対象物のフレネル回折像が形成される面であって、第2方向において対象物のフランフォーファー回折像が形成される面に配置されてもよいし第13配置例、また、レンズ40により第1方向において対象物のフレネル回折像が形成される面であって、第2方向において対象物の像が形成される結像面に配置されてもよいし第14配置例、また、レンズ40により第1方向において対象物のフレネル回折像が形成される面であって、第2方向において対象物のフレネル回折像が形成される面に配置されてもよい第15配置例。演算部50は、光検出器46から出力された受光面上の第1方向u方向の位置および時刻を変数とするデータについて所定の演算を行って対象物2の像を得る。この演算を行うために、演算部50は、時刻変数に関する1次元フーリエ変換を行う第1フーリエ変換部51と、2次元フーリエ変換を行う第2フーリエ変換部52とを備える。また、第2フーリエ変換部52は、周波数に関する1次元フーリエ変換を行う第3フーリエ変換部53と、第1方向に関する1次元フーリエ変換を行う第4フーリエ変換部54とを備える。詳細な演算内容については後述する。図10は、本実施形態の観察装置1における対象物2,レンズ40および光検出器46の間の配置の関係を説明する図である。同図aはη方向に見た図であり、同図bはξ方向に見た図である。同図では、レンズ40の前焦点位置に原点を有するξη座標系、レンズ40の中心に原点を有するxy座標系、レンズ40の後焦点位置に原点を有するuv座標系、レンズ40による結像面中心位置に原点を有するuv座標系、および、レンズ40の光軸上の任意位置に原点を有するuv座標系、が示されている。第1配置例では光検出器46の受光面はuv平面に一致し、第2配置例では光検出器46の受光面はuv平面に一致し、また、第3配置例では光検出器46の受光面はuv平面に一致する。同図bに示されるように、対象物2中の仮想点光源g1~g3で同じ角度で発生した光線L4~L6は、レンズ後焦点面であるuv平面上の一点aで交わり、やがて発散していき、レンズ結像面であるuv平面上の点h,g,fに到達する。これらの光線L4~L6は、同じ散乱角θを有することから、同じ量のドップラーシフトを受ける。第1配置例および第2配置例それぞれの場合に光検出器46により受光される信号の相違について説明すると以下のとおりである。第1配置例では、周波数シフトがv方向に規則正しく観測され、v方向の位置と周波数シフト量との間には1対1の対応関係が存在する。これに対して、第2配置例では、周波数シフトがv方向に規則正しく配置されず、v方向の位置と周波数シフト量との間には1対1の対応関係が存在しない。ここで、第2配置例においてv方向に不規則に配置された周波数シフト量を順序正しくするすなわち、第1配置例で光検出器46の受光面で観測されるような順序にするには,uv平面上の点f,g,hで観測される波形を合波和算した後にフーリエ変換を施せばよく、このようにすることにより、その周波数軸が線形となり、かつその振幅および位相が得られる。このことは、光検出器46の受光面においても規則正しく周波数シフトがv方向に並んでいる第1配置例において図13中のグラフに示されるようにv方向に波形h1,h2,h3を和算した後にフーリエ変換により各周波数における振幅および位相が得られることと同じである。別の説明をすれば、対象物2によりドップラーシフトを受けた散乱光をカバーするだけの大きさの受光面を光検出器46が有していれば、どの位置に配置された光検出器46により受光しようとも得られる信号は変わらず、かつ、周波数にエンコードされているので、第1配置例の光検出器46の受光面で得られる分布を回復することが可能である。一方、同図aに示されるように、u方向に関してはドップラーシフトを受けないことから、u方向に信号を積分しても、演算等により分布を回復することはできない。以上のことから、光検出器46は、u方向には画素構造を有する必要があるが、v方向には画素構造を有する必要がない。図11は、本実施形態の観察装置1において第1配置例を採用した場合に光検出器46により撮像される干渉像の例を示す図である。ここでは、対象物2として直径50μmの円形開口を有するものが用いられ、対象物2が速度30μm/秒で移動された。光検出器46として2次元CCDカメラが用いられ、光検出器46の受光面がレンズ40の後焦点面に配置された。また、レンズ40として図11に示されるような対物レンズ401倍率20倍およびリレーレンズ402焦点距離30mmを含む構成のものが用いられ、対物レンズ401の内部に位置する後焦点面の像がリレーレンズ402により光検出器46の受光面に結像された。同図a~iは1秒間隔で撮像された各干渉像を順に示している。同図から判るように、時間経過とともに干渉縞は変化するものの、円形開口による回折パターンいわゆるエアリーディスクパターンは変化していない。この現象は、図5を用いて説明したように、対象物2がξη平面上で-η方向に移動してもレンズ後焦点面に到達する散乱光の角度スペクトルの強度分布は一定であるが、位相のみが変化していることを実験的に示している。図12は、本実施形態の観察装置1において第1配置例を採用した場合に光検出器46により撮像される干渉像における周波数分布の例を示す図である。ここでは、対象物2として直径200μmの円形開口を有するものが用いられ、対象物2が速度100μm/秒で移動された。光検出器46として2次元CCDカメラが用いられ、光検出器46の受光面がレンズ40の後焦点面に配置された。また、レンズ40として図12に示されるような構成のものただし、倍率が異なるが用いられた。この図に示されるように、第1変調周波数と第2変調周波数との差周波数Δfである10Hzを中心に周波数がv方向第2方向に遷移している様子が認められる。これはドップラーシフト周波数そのものである。一方、u方向第1方向には一定の周波数をもつ様子が認められる。以下では、本実施形態の観察装置1において第1~第15配置例それぞれを採用した場合の演算部50の演算内容について説明する。第1配置例第1配置例では、光検出器46の受光面はレンズ40の第1方向における後焦点面であってレンズ40の第2方向における後焦点面uv平面に配置される。このとき、ξη平面上の対象物2の複素振幅像gに対し、レンズ40によるフーリエ変換作用によりuv平面上に得られる対象物2の像は下記10式で表される。10式は、対象物2のフーリエ変換像Gu,vの項を含み、d=fの条件ときに完全にGu,vと一致する。図8に示される本実施形態の観察装置1の構成において、対象物2でドップラーシフトを受けてレンズ40を経た散乱光光周波数fb-fdと、第1変調器20および第2変調器30により光周波数fbからΔfだけ周波数遷移した参照光光周波数fbΔfとが、ビームスプリッタ41を経て、レンズ40の後焦点面であるuv平面光検出器46の受光面に到達する。そのuv平面上において両光がヘテロダイン干渉することにより、uv平面上の各位置において、散乱光および参照光それぞれの光周波数の差周波数Δffdを有するビート信号が観測される。ドップラーシフトによる散乱光の光周波数変化量fdは、上記8式のようにv座標値の関数として表現され得る。図14は、本実施形態の観察装置1において第1配置例を採用した場合にuv平面上で観測される信号を模式的に示す図である。この図には、uv平面上で各unn=1~Nについてv方向に平行な直線上の位置v1,v2,v3それぞれにおける信号の時間波形が模式的に示されている。対象物2がξη平面上で-η方向に移動しているので、uv平面上においてv座標値v1が正である位置unv1ではΔfより低い周波数Δf-fdの信号h1が得られる。uv平面上においてv座標値v2が0である位置unv2では周波数Δfの信号h2が得られる。また、uv平面上においてv座標値v3が負である位置unv3ではΔfより高い周波数Δffdの信号h3が得られる。参考として示す図15は、本実施形態の観察装置1において第1配置例を採用した場合であって変調器20,30による周波数シフトがない場合Δf=0にuv平面上で観測される信号を模式的に示す図である。この場合には、uv平面上においてv座標値v3が0である位置unv3ではDC信号h3が得られる。uv平面上においてv座標値の絶対値が同じで符号が異なる2つの位置unv1,unv5では、周波数fdが同じであるが位相がπだけ相違する信号h1,h5が得られる。同様に、uv平面上においてv座標値の絶対値が同じで符号が異なる2つの位置unv2,unv4では、周波数fdが同じであるが位相がπだけ相違する信号h2,h4が得られる。本実施形態の観察装置1において第1配置例を採用した場合、レンズ後焦点面であるuv平面上の位置unvで観測される信号hnは、周波数Δffd=Δf-vを有する。すなわち、位置unvで観測される信号hnはv座標値によって異なる周波数を有する。v座標値と周波数とは1対1に対応している。したがって、任意のunについて、v方向に平行な直線上の信号h1~hNの総和を表す信号s1が得られれば、この信号s1を周波数解析することにより、各位置unvにおける信号振幅,位相を特定することができる。図16は、本実施形態の観察装置1において第1配置例を採用した場合に、各unについてv方向に平行な直線上の信号h1~hNの総和を表す信号s1を得る操作を模式的に示す図である。この図において、記号Σは、信号h1~hNの総和を求める演算を示す。任意のu座標値についてv方向に平行な直線上の信号hの総和を表す信号s1は下記11式で表される。ここで、Gはuv平面上に得られる対象物2のフーリエ変換像複素振幅である。記号∠は複素振幅の位相を表す。φ0は、散乱光,参照光の光学的条件に起因する初期位相を表す。A0は散乱光および参照光の強度ムラを表す。tは時刻変数である。なお、直流成分の項は省略した。前述したように、光検出器46として、u方向に画素e1~enが配列された画素構造を有し、各unに対応する画素enの光感応領域の形状がv方向に長尺であるものが好適に用いられる。このような光検出器46の画素enから出力される信号は、上記11式で表される信号s1に相当する。上記11式を複素表示すると下記12式で表される。Δωは、Δfを角周波数表記したものであり、Δω=2πΔfである。ωdは、ドップラーシフト周波数fdを角周波数表記したものであり、ωd=2πfdである。v=aωであり、a=λf/2πVである。12式では、A0,φ0を省略した。以後の数式ではA0,φ0を省略する。この12式の右辺において、積分記号の前の指数関数expは、積分記号以降の関数が周波数Δωで変調されることを意味する。具体的には周波数領域において周波数Δωだけ周波数遷移が生じることを意味する。この周波数シフトは、図18b,cに示されるように、周波数10Hzへ周波数遷移が生じていることでも実験的に確かめられる。また、12式の積分記号は、変数vまたはωdに関する複素振幅Gの逆フーリエ変換を示している。時刻変数tに関する信号s1の1次元フーリエ変換は下記13式で表される。この13式の最右辺は、対象物2の複素振幅像gに対する2次元フーリエ変換像Gにおいて周波数Δv=aΔωだけ周波数シフトした信号を表している。第1配置例の場合の実施例第1実施例について以下に説明する。第1実施例では、光検出器46として、640x480の画素数を有し30フレーム/秒の撮像が可能なデジタルCCDカメラを用いた。この光検出器46を用いて一定時間間隔で撮像を行い、各時刻に撮像して得られた画像データをパソコンに取り込んだ。そして、パソコンによる演算処理により、v方向の画素データの総和を求めることで信号s1のデータを求めた。図17は、第1実施例で用いた対象物2を示す図である。第1実施例で用いた対象物2は、板厚約15mmの透明ガラス板にクロムメッキを蒸着して同図のようなパターンを描いたものである。同図中の黒色領域は光透過領域であり、白色領域はクロムメッキが蒸着された光遮断領域である。対象物2は、電動アクチュエータLTA-HS,Newport社製により、同図中に示された矢印の方向に速度100μm/秒で移動された。図18は、第1実施例で得られたデータを示す図である。同図aは、横軸を時刻変数tとし、縦軸を変数uとして、信号s1のデータを示す。同図bは、横軸を周波数とし、縦軸を変数uとして、同図aの信号s1のデータを時刻変数tに関して1次元フーリエ変換して得られたデータの振幅を示す。また、同図cは、横軸を周波数とし、縦軸を変数uとして、同図aの信号s1のデータを時刻変数tに関して1次元フーリエ変換して得られたデータの位相を示す。同図b,cは、同図aに示された信号s1のデータを時刻変数tに関して1次元フーリエ変換上記13式して得られたものである。本実施例では、第1変調周波数と第2変調周波数との差Δfが10Hzであるので、同図b,cにおいて、この差周波数Δf=10Hzを中心にフーリエ変換像Gが得られている様子が認められる。これは、上記12式の変調項expによるものである。図19も、第1実施例で得られたデータを示す図である。図18aは、図17bの振幅データのうち差周波数Δf=10Hzを中心とする一定範囲を切り出した振幅データを示す。図19bは、図18cの位相データのうち差周波数Δf=10Hzを中心とする一定範囲を切り出した位相データを示す。このとき切り出す一定範囲は、差周波数Δfを中心として、上記6式で示されるナイキスト周波数fnyqを前後に含む領域である。この切り出し作業により、14式に示されるGu,vが得られる。なお、図19bの位相データは、図20に示される初期位相φ0で校正した後のものである。この校正は、図19aの振幅データには影響を与えない。図19cは、同図a,bで表される複素振幅像Gを2次元フーリエ変換して得られたデータの振幅を示す。また、図19dは、同図a,bで表される複素振幅像Gを2次元フーリエ変換して得られたデータの位相を示す。同図c,dで表されるものは、下記15式で表されるとおり、同図a,bで表される複素振幅像Gを2次元フーリエ変換して得られた対象物2の複素振幅像gである。本実施形態の観察装置1の構成において、光検出器46の受光面はレンズ40の第1方向における後焦点面であってレンズ40の第2方向における後焦点面uv平面に配置される第1配置例では、演算部50は以上のような演算処理を行って対象物2の像を得る。すなわち、演算部50は、uv平面上の位置uおよび時刻tを変数とする信号s1のデータを取得し、この信号s1のデータについて時刻変数tに関する1次元フーリエ変換を行い上記13式、この1次元フーリエ変換で得られたデータGのうち差周波数Δfを中心としてナイキスト周波数fnyqを前後に含む領域のデータを切り出し上記14式、この切り出したデータについて2次元フーリエ変換を行って上記15式、対象物2の像gを得る。図21は、以上のような演算処理を行う第1配置例における光検出部46および演算部50の構成を示す図である。演算部50は、第1フーリエ変換部51と、第2フーリエ変換部52と、特定領域切出部55と、を備える。第2フーリエ変換部52は、第3フーリエ変換部53と、第4フーリエ変換部54とを含む。第1フーリエ変換部51は、uv平面上の位置uおよび時刻tを変数とする信号s1のデータについて時刻変数tに関する1次元フーリエ変換上記13式を行う。特定領域切出部55は、この1次元フーリエ変換で得られたデータGのうち差周波数Δfを中心としてナイキスト周波数fnyqを前後に含む領域のデータを切り出す上記14式。第3フーリエ変換部53は、この切り出したデータについて時間周波数ωdに関する1次元フーリエ変換上記15式の時間周波数ωdに関するフーリエ変換を行う。第4フーリエ変換部54は、変数uに関するフーリエ変換上記15式の変数uに関するフーリエ変換を行う。フーリエ変換部に着目すると、第1配置例では、演算部50が第1フーリエ変換部51、第3フーリエ変換部53、第4フーリエ変換部54の順に配置される。なお、第4フーリエ変換部54の位置はこれに限られることなく、例えば第1フーリエ変換部51と第3フーリエ変換部53との間に配置されてもよく、または第1フーリエ変換部51の前に配置されてもよい。このような演算部50を用いて信号s1に対して演算を行うことにより対象物2の像gを得る。なお、第1配置例では、光検出器46の受光面は、レンズ40の後焦点面と同等の面に配置されればよいので、対象物2から十分遠方であってフラウンフォーファー回折と見做し得る領域内の平面に配置されてもよい。以上の第1実施例では、光検出器46として2次元CCDカメラが用いられた。しかし、信号s1のデータを得るには、光検出器46は、2次元の画素構造を有するものでなくてもよく、1次元の画素構造を有するものであればよい。したがって、本実施形態の観察装置1は、1次元の画素構造を有して1画素当りの読出し速度が低速である光検出器46を用いる場合であっても移動している対象物2の位相像を高感度に得ることができる。たとえば、縦m、横nの画素を有する2次元検出器に比べn倍の速度で高速に、移動している対象物の位相像を得ることができる。さらに視野内を移動する物体を多重露光する効果が得られることから、SNが向上し感度も上がる。また、光検出器46として、検出光の変調周波数を素子内で直接算出可能なチップ内演算機能カメラ例えば、ビジョンチップやプロファイルセンサーを利用することも可能である。このとき、変調周波数に対応した画像が直接得られるため、図1に示した画像を実時間表示することも可能となる。さらに、上記のチップ内演算機能カメラを用いれば、速度の再構成画像を検出器から直接出力することも可能である。第2配置例次に、第2配置例について説明する。第2配置例では、光検出器46の受光面はレンズ40により第1方向において対象物2の像が形成される結像面であって、第2方向において対象物2の像が形成される結像面uv平面に配置される。図10に示されるように、レンズ40による結像面uv平面上の点hに到達する光線L1~L4は、対象物2内の共通の仮想点光源g1から発したものである。これら光線L1~L4は、仮想点光源g1から発する際の散乱角θが互いに異なるので、ドップラーシフト周波数fdも互いに異なる。図22は、本実施形態の観察装置1において第2配置例を採用した場合にuv平面上で観測される信号を模式的に示す図である。第2配置例では、uv平面上の各点に種々の周波数を有する散乱光が入射する。したがって、同図左に示されるように、uv平面上の各点において散乱光と参照光とがヘテロダイン干渉して得られるビート信号hは、種々の周波数成分を含むものとなる。uv平面上の位置unv1で観測される信号をh10と表し、位置unv2で観測される信号をh11と表し、位置unv3で観測される信号をh12と表す。また、任意のunについてv方向に平行な直線上の信号h10~h12の総和を表す信号をs2と表す同図中央。時刻変数tに関して信号s2を1次元フーリエ変換すると、同図右に示されるように、第1配置例の場合のレンズ後焦点面uv平面でv方向に沿った周波数分布と同様のものが得られる。すなわち、uv平面上における不規則な周波数分布同図左が、時刻変数tに関する信号s2の1次元フーリエ変換により、規則的な周波数分布同図右に変換される。第2配置例では、光検出器46の受光面がレンズ40による結像面uv平面に配置されるので、信号s2を変数uに関してもフーリエ変換することで、uv平面と同じ分布を得ることができる。u方向に関して詳しく説明すれば、図23のレンズ404による光学的なフーリエ変換と、演算部50による逆フーリエ変換により、結果、u方向にはフーリエ変換が行われていない事であり、結果、第1配置例のu方向に関する分布を得る。すなわち、下記16式により、対象物2の複素振幅像gに対する2次元フーリエ変換像Gを得ることができる。このフーリエ変換像Gは第1配置例の場合と同様のものであるから、以降は第1配置例の場合と同様の演算処理をすることにより対象物2の複素振幅像gを得ることができる。本実施形態の観察装置1の構成において、光検出器46の受光面がレンズ40により第1方向において対象物2の像が形成される結像面であって、第2方向において対象物2の像が形成される結像面uv平面に配置される第2配置例では、演算部50は以上のような演算処理を行って対象物2の像を得る。すなわち、演算部50は、uv平面上の位置uおよび時刻tを変数とする信号s2のデータを取得し、この信号s2のデータについて変数uおよび時刻変数tに関するフーリエ変換を行い上記16式、このフーリエ変換で得られたデータGのうち差周波数Δfを中心としてナイキスト周波数fnyqを前後に含む領域のデータを切り出し上記14式、この切り出したデータについて2次元フーリエ変換を行って上記15式、対象物2の像gを得る。図24は、以上のような演算処理を行う第2配置例におけるレンズ40、光検出部46および演算部50の構成を示す図である。演算部50は、第1フーリエ変換部51と、第2フーリエ変換部52と、特定領域切出部55と、を備える。第2フーリエ変換部52は、第3フーリエ変換部53と、第4フーリエ変換部54とを含む。第1フーリエ変換部51は、レンズ40により光学的にフーリエ変換されたuv平面上の位置uおよび時刻tを変数とする信号s2のデータについて時刻変数tに関するフーリエ変換上記16式の時刻変数tに関するフーリエ変換を行う。第1フーリエ変換部51の後段に配置される第4フーリエ変換部54は、このフーリエ変換で得られたデータについて変数uに関するフーリエ変換上記16式の変数uに関するフーリエ変換を行う。特定領域切出部55は、このフーリエ変換で得られたデータGのうち差周波数Δfを中心としてナイキスト周波数fnyqを前後に含む領域のデータを切り出す上記14式。第3フーリエ変換部53は、この切り出したデータについて時間周波数ωdに関する1次元フーリエ変換上記15式の時間周波数ωdに関するフーリエ変換を行う。第3フーリエ変換部53の後段に配置される第4フーリエ変換部54は、変数uに関するフーリエ変換上記15式の変数uに関するフーリエ変換を行う。フーリエ変換部に着目すると、第2配置例では、演算部50が第1フーリエ変換部51、第4フーリエ変換部54、第3フーリエ変換部53、第4フーリエ変換部54の順に配置される。なお、第1フーリエ変換部51の後段に配置される第4フーリエ変換部54の位置はこれに限られることなく、例えば第3フーリエ変換部53と第3フーリエ変換部53の後段に配置される第4フーリエ変換部54との間に配置されてもよく、または第1フーリエ変換部51の前に配置されてもよい。また、第3フーリエ変換部53の後段に配置される第4フーリエ変換部54の位置はこれに限られることなく、例えば第1フーリエ変換部51の後段に配置される第4フーリエ変換部54と第3フーリエ変換部53との間に配置されてもよく、または第1フーリエ変換部51の前に配置されてもよい。このような演算部50を用いて信号s2に対して演算を行うことにより対象物2の像gを得る。第2配置例の場合の実施例第2実施例について以下に説明する。第2実施例では、レンズ40として図23に示されるような対物レンズ403焦点距離f1およびレンズ404焦点距離f2=50mmを含む構成のものが用いられ、これら2つのレンズ403,404により対象物2の像が光検出器46の受光面に結像された。図23に示されるように、レンズ403,404の間にはビームスプリッタ12が配置された。ビームスプリッタ12は、レンズ40を構成するレンズ403の後焦点面に略0次光を2分するように配置された。ビームスプリッタ12において反射する光は第2の光としてレンズ60へ入力された。図25は、第2実施例で用いた対象物2を示す図である。第2実施例で用いた対象物2は、材質PMMAの平板に同図のようなパターンを描いたものである。同図中の白色領域に対し黒色領域は深さ633nm±25nmの凹部とされたものである。図25のパターンサイズは,縦5mmx横5mmである。その他の条件は第1実施例の場合と同様である。図26は、第2実施例で得られたデータを示す図である。同図aは、横軸を時刻変数tとし、縦軸を変数uとして、信号s2のデータを示す。同図bは、横軸を周波数とし、縦軸を変数uとして、同図aの信号s2のデータを変数uおよび時刻変数tに関してフーリエ変換して得られたデータの振幅を示す。また、同図cは、横軸を周波数とし、縦軸を変数uとして、同図aの信号s2のデータを変数uおよび時刻変数tに関してフーリエ変換して得られたデータの位相を示す。同図b,cは、同図aに示された信号s2のデータを変数uおよび時刻変数tに関してフーリエ変換上記16式して得られたものである。本実施例でも、第1変調周波数と第2変調周波数との差Δfが10Hzであるので、同図b,cにおいて、この差周波数Δf=10Hzを中心にフーリエ変換像Gが得られている様子が認められる。図27も、第2実施例で得られたデータを示す図である。図27aは、図26bの振幅データのうち差周波数Δf=10Hzを中心とする一定範囲を切り出した振幅データを示す。図27bは、図26cの位相データのうち差周波数Δf=10Hzを中心とする一定範囲を切り出した位相データを示す。このとき切り出す一定範囲は、差周波数Δfを中心として、上記6式で示されるナイキスト周波数fnyqを前後に含む領域である。なお、図bの位相データは、初期位相φ0で校正減算してある。配置例2では、s2のu方向は結像方向であるから、u方向には、初期位相がゼロまたは一様な分布でよい。一方v方向には参照光,散乱光の光学的条件による初期位相で校正することになる。図27cは、同図a,bで表される複素振幅像Gを2次元フーリエ変換して得られたデータの振幅を示す。また、図27dは、同図a,bで表される複素振幅像Gを2次元フーリエ変換して得られたデータの位相を示す。同図c,dで表されるものは、同図a,bで表される複素振幅像Gを2次元フーリエ変換して得られた対象物2の複素振幅像gである。第3配置例次に、第3配置例について説明する。第3配置例では、図28に示すレンズ構成が用いられる。図28に示すように、第3配置例では、レンズ405の後焦点面に略0次光を2分するようにビームスプリッタ12が配置される。ビームスプリッタ12において反射される光は第2の光としてレンズ60へ入力される。また、第3配置例では、光検出器46の受光面は、第1方向および第2方向ともにレンズ40の前段または後段の光軸に垂直な任意の面であるuv平面に配置される。このuv面はフレネル回折面として扱われる。対象物2の複素振幅像gのフレネル回折像gは下記17式で表される。この17式中のhは下記18式で表される。Hはhのフーリエ変換である。Gは対象物2の複素振幅像gのフーリエ変換である。FT-1は2次元逆フーリエ変換の演算を表す記号である。なお、式中の変数zは、ξη面とuv面の間隔距離である。kは波数であり、λは波長である。この17式は、uv平面におけるGにHを乗算したものの逆フーリエ変換像gがuv平面上に現れることを意味している。換言すれば、この17式は、uv平面上に現れる像gをフーリエ変換すると、GにHを乗算したものが得られることを意味している。したがって、uv平面上の任意のunについてv方向に平行な直線上の信号の総和を表す信号をs3と表すと、下記19式に表されるように、この信号s3のデータを変数uおよび時刻変数tに関してフーリエ変換することにより、uv平面におけるGにHを乗算したものが得られる。ここで、Huとは、18式の2次元フーリエ変換で得られる関数Hのうち、v方向に一様である関数を表している。u方向に関して詳しく説明すれば,演算部50による変数uに関するフーリエ変換は、図1におけるレンズ40を配置する光学的なフーリエ変換と同じ作用であり、10式においてd≠fで示される分布を得る。一方,v方向に関しては、前述の理由により第1配置例のvと同じ分布を得る。上記19式からuv平面におけるGを求めるには、下記20式のとおりHで除算すればよい。以降は第1配置例の場合と同様の演算処理をすることにより対象物2の複素振幅像gを得ることができる。本実施形態の観察装置1の構成において、光検出器46の受光面がレンズ40の前段または後段の光軸に垂直な任意のuv平面に配置される第3配置例では、演算部50は以上のような演算処理を行って対象物2の像を得る。すなわち、演算部50は、uv平面上の位置uおよび時刻tを変数とする信号s3のデータを取得し、この信号s3のデータについて変数uおよび時刻変数tに関するフーリエ変換を行い上記19式、このフーリエ変換で得られたデータをHで除算してuv平面におけるGを求め上記20式、これにより得られたデータGのうち差周波数Δfを中心としてナイキスト周波数fnyqを前後に含む領域のデータを切り出し上記14式、この切り出したデータについて2次元フーリエ変換を行って上記15式、対象物2の像gを得る。なお、フォーカスの合った複素振幅像gを得るには、参照光,散乱光の光学的条件による初期位相を適宜補正する必要がある。図29は、以上のような演算処理を行う第3配置例における光検出部46および演算部50の構成を示す図である。演算部50は、第1フーリエ変換部51と、第2フーリエ変換部52と、特定領域切出部55と、2次位相除算部57と、を備える。第2フーリエ変換部52は、第3フーリエ変換部53と、第4フーリエ変換部54とを含む。第1フーリエ変換部51は、uv平面上の位置uおよび時刻tを変数とする信号s3のデータについて時刻変数tに関するフーリエ変換上記19式の時刻変数tに関するフーリエ変換を行う。第1フーリエ変換部51の後段に配置される第4フーリエ変換部54は、このフーリエ変換で得られたデータについて変数uに関するフーリエ変換上記19式の変数uに関するフーリエ変換を行う。2次位相除算部57は、第4フーリエ変換部54で得られたデータをHで除算してuv平面におけるGを求める上記20式。特定領域切出部55は、これにより得られたデータGのうち差周波数Δfを中心としてナイキスト周波数fnyqを前後に含む領域のデータを切り出す上記14式。第3フーリエ変換部53は、この切り出したデータについて時間周波数ωdに関する1次元フーリエ変換上記15式の時間周波数ωdに関するフーリエ変換を行う。第3フーリエ変換部53の後段に配置される第4フーリエ変換部54は、変数uに関するフーリエ変換上記15式の変数uに関するフーリエ変換を行う。フーリエ変換部に着目すると、第3配置例では、演算部50が第1フーリエ変換部51、第4フーリエ変換部54、第3フーリエ変換部53、第4フーリエ変換部54の順に配置される。なお、第1フーリエ変換部51の後段に配置される第4フーリエ変換部54の位置はこれに限られることなく、例えば第3フーリエ変換部53と第3フーリエ変換部53の後段に配置される第4フーリエ変換部54との間に配置されてもよく、または第1フーリエ変換部51の前に配置されてもよい。また、第3フーリエ変換部53の後段に配置される第4フーリエ変換部54の位置はこれに限られることなく、例えば第1フーリエ変換部51の後段に配置される第4フーリエ変換部54と第3フーリエ変換部53との間に配置されてもよく、または第1フーリエ変換部51の前に配置されてもよい。このような演算部50を用いて信号s3に対して演算を行うことにより対象物2の像gを得る。なお、第3配置例の特殊な場合が第1配置例または第2配置例に相当する。すなわち、第2配置例は、第3配置例の17式においてH=1とした場合に相当する。また、第1配置例は、第3配置例においてフーリエ面フランフォファー回折をuv平面とした場合に相当する。後者について以下に説明する。17式に18式を代入して展開すると下記21式が得られる。この21式においてzを無限大とすると、右辺の積分内の指数関数の値が1に近似され、21式は下記22式に近似される。この22式は、10式と等価である。したがって配置例3の特別な場合、すなわち式10においてd=fの場合が、配置例1である。第4配置例以上説明した第1配置例、第2配置例および第3配置例では、散乱光,参照光の光学的条件に起因する初期位相φ0について省略して演算内容を説明した。第1配置例と同様に、光検出器46の受光面がレンズ40の第1方向における後焦点面であって、レンズ40の第2方向における後焦点面に一致するように配置された観察装置1において、演算部50が時刻変数に関する1次元フーリエ変換により得られたデータに含まれる初期位相φ0を補正する構成を第4配置例として以下に詳細に説明する。なお、第4配置例におけるレンズ40は、図12に示した第1配置例におけるレンズ40と同様のレンズ構成を備える。図30は、本実施形態の観察装置1において第4配置例を採用した場合に、各unについてv方向に平行な直線上の信号h1~hNの総和を表す信号s4を得る操作を模式的に示す図である。この図30において、記号Σは、信号h1~hNの総和を求める演算を示す。任意のu座標値についてv方向に平行な直線上の信号hの総和を表す信号s4は11式で表される。第1配置例では、初期位相φ0を省略して13式を導出したが、初期位相φ0を加味すると、uv平面上の位置uおよび時刻変数tに関する信号s4u,tの1次元フーリエ変換は下記23式で表されるs1u,tと同様の演算により算出される。この23式の左辺をS4u,Δvvと表すと、23式の両辺に初期位相φ0を含む項expを乗ずることで23式の右辺は比例定数aと関数Gのみになり、13式の右辺となる。すなわち、初期位相φ0の補正とは、信号S4u,Δvvに対してexpを乗ずることと等しい。このように、信号S4u,Δvvに対してexpを乗ずることで対象物2の複素振幅像gに対する2次元フーリエ変換像Gを得ることができる。このフーリエ変換像Gは第1配置例の場合と同様のものであるから、以降は第1配置例の場合と同様の演算処理をすることにより対象物2の複素振幅像gを得ることができる。本実施形態の観察装置1の構成において、光検出器46の受光面がレンズ40の後焦点面uv平面に配置される第4配置例では、演算部50は以上のような演算処理を行って対象物2の像を得る。すなわち、演算部50は、uv平面上の位置uおよび時刻tを変数とする信号s4のデータを取得し、この信号この信号s4のデータについて時刻変数tに関する1次元フーリエ変換を行い上記23式、この1次元フーリエ変換で得られたデータを初期位相φ0で補正し、この補正して得られたデータGのうち差周波数Δfを中心としてナイキスト周波数fnyqを前後に含む領域のデータを切り出し上記14式、この切り出したデータについて2次元フーリエ変換を行って上記15式、対象物2の像gを得る。図31は、以上のような演算処理を行う第4配置例における演算部50の構成を示す図である。すなわち、演算部50は、uv平面上の位置uおよび時刻tを変数とする信号s4のデータについて時刻変数tに関する1次元フーリエ変換上記23式を行う第1フーリエ変換部51と、この1次元フーリエ変換で得られたデータを初期位相φ0で補正する初期位相補正器56と、この補正されたデータGのうち差周波数Δfを中心としてナイキスト周波数fnyqを前後に含む領域のデータを切り出す上記14式特定領域切出部55と、この切り出したデータについて時間周波数ωdに関する1次元フーリエ変換上記15式の時間周波数ωdに関するフーリエ変換を行う第3フーリエ変換部53と、変数uに関するフーリエ変換上記15式の変数uに関するフーリエ変換を行う第4フーリエ変換部54とを備える。フーリエ変換部に着目すると、第4配置例では、演算部50が第1フーリエ変換部51、第3フーリエ変換部53、第4フーリエ変換部54の順に配置される。なお、第4フーリエ変換部54の位置はこれに限られることなく、例えば第1フーリエ変換部51と第3フーリエ変換部53との間に配置されてもよく、または第1フーリエ変換部51の前に配置されてもよい。このような演算部50を用いて信号s1に対して演算を行うことにより対象物2の像gを得る。第4配置例に示すように、参照光,散乱光の光学的条件による初期位相φ0を補正することにより初期位相φ0に起因する複素振幅像gのボケを防止することができ、フォーカスの合った複素振幅像gを得ることができる。光検出器46の受光面がレンズ40の後焦点面に一致するように配置された配置例を例に挙げて初期位相φ0の補正処理を説明したが、他の配置例においても同様の演算により初期位相φ0の補正を行うことができる。なお、以下に示す配置例では、すべて初期位相φ0の補正を行う例を示すが、初期位相φ0の補正処理は必ずしも必要とされるものではない。第5配置例上記で説明した第2配置例では、演算部50が第1フーリエ変換部51、第4フーリエ変換部54、第3フーリエ変換部53、第4フーリエ変換部54の順に配置される。第2配置例と同様に、光検出器46の受光面はレンズ40により第1方向において対象物の像が形成される結像面であって、第2方向において対象物の像が形成される結像面uv平面に配置された観察装置1において、演算部50を簡略化した構成を第5配置例として第2配置例と比較しながら以下に説明する。なお、第5配置例におけるレンズ40は、図23に示す第2配置例におけるレンズ40と同様のレンズ構成を備える。図23のu-v面はレンズ403の後焦点面を示している。第2配置例においてはu-v面に前焦点面を持つレンズ404の後焦点面に光検出器46の受光面が配置されている。図23において、Xは第1方向でありuと一致する方向である。Yは第2方向でありvと一致する方向である。Zは第1方向および第2方向に直交する方向である。レンズ403およびレンズ404は球面レンズであり、X-Y方向で同じ作用を示す。X方向とY方向は直交していることから、X方向のフーリエ変換およびY方向のフーリエ変換は、互いに影響を与えるものでなく、独立して考えても数学上支障がない。図23において、第2配置例におけるレンズ404の作用は、u-v面に現れる像を光学的に変数uに関する1次元フーリエ変換を行うとともに、変数vに関する1次元フーリエ変換を行う事に相当する。また、第2配置例における演算部50では、16式により信号s2u,tについて第1の2次元フーリエ変換を行うことでGu,Δωωdを得る。この第1の2次元フーリエ変換は、時刻変数tに関して1次元フーリエ変換を行うとともに、変数uに関して1次元フーリエ変換した事に相当する。また、第2配置例における演算部50では、Gu,ΔωωdについてΔωを中心周波数としてナイキスト周波数fnyqをその前後に含む周波数領域を切り出した分布Gu,ωdに対して第2の2次元逆フーリエ変換を行いgu,tを得る。この第2の2次元フーリエ変換は、時間周波数ωdに関して1次元フーリエ変換を行うとともに、変数uに関して1次元フーリエ変換した事に相当する。すなわち、第2配置例における演算部50は、第1の2次元フーリエ変換における変数uに関する1次元フーリエ変換と、第2の2次元フーリエ変換における変数uに関する1次元フーリエ変換とを行った結果、u方向にはフーリエ変換を行っていないことになる。したがって、第2配置例では、光検出部46の出力を入力する演算部50にu方向またはu方向第1方向のフーリエ変換の冗長性が存在するともいえる。第2配置例を簡略化してフーリエ変換の回数を減らした第5配置例の演算部50による演算の模式図を図32に示す。観察装置1において光検出器46の受光面はレンズ404により第1方向において対象物2の像が形成される結像面であって、第2方向において対象物2の像が形成される結像面uv平面に配置される第5配置例では、演算部50は以下のような演算処理を行って対象物2の像を得る。すなわち、レンズ40を構成するレンズ404は、光学的に第1方向のフーリエ変換を行う。演算部50は、uv平面上の位置uおよび時刻tを変数とする信号s5u,tのデータを取得し、この信号s5u,tのデータについて時刻変数tに関する1次元フーリエ変換を行う上記23式。この1次元フーリエ変換で得られたデータを初期位相φ0で補正し、この補正して得られたデータGのうち差周波数Δfを中心としてナイキスト周波数fnyqを前後に含む領域のデータを切り出す上記14式。この切り出したデータについて時間周波数ωdに関して1次元フーリエ変換を行って上記15式の時間周波数ωdに関するフーリエ変換、対象物2の像gを得る。図33は、以上のような演算処理を行う第5配置例における演算部50の構成を示す図である。すなわち、演算部50は、レンズ40と、第1フーリエ変換部51と、第3フーリエ変換部53と、初期位相補正器56、特定領域切出部55と、を備える。レンズ404は、レンズ403の後焦点面にできた対象物2のフランフォーファー回折像を、光学的にフーリエ変換を行う。第1フーリエ変換部51は、このフーリエ変換で得られたデータS5u,ωについて時刻変数tに関する1次元フーリエ変換上記16式の時刻変数tに関するフーリエ変換を行う。初期位相補正器56は、この1次元フーリエ変換で得られたデータを初期位相φ0で補正する。特定領域切出部55は、この補正されたデータGのうち差周波数Δfを中心としてナイキスト周波数fnyqを前後に含む領域のデータを切り出す上記14式。第3フーリエ変換部53は、この切り出したデータについて時間周波数ωdに関する1次元フーリエ変換上記15式の時間周波数ωに関するフーリエ変換を行う。フーリエ変換部に着目すると、第5配置例では、演算部50がレンズ404、第1フーリエ変換部51、第3フーリエ変換部53の順に配置される。このような演算部50を用いて信号s5に対して演算を行うことにより対象物2の像gを得る。前記レンズ403の後焦点面には、フランフォーファー回折像が現れる。さらにレンズ404にて、フーリエ変換を行い、光検出器46の受光面には像が形成される。すなわちレンズ404は、第1方向と第2方向にフーリエ変換を光学的に行うことから、第1方向のフーリエ変換の作用が含まれる。第1配置例の演算部と比較をすれば、第5配置例は、第1配置例の演算部における第4フーリエ変換部54を、前記レンズ404にて光学的に行ったことに相当する。第6配置例第3配置例と同様に、光検出器46の受光面はレンズ40の第1方向および第2方向ともにレンズ40の前段または後段の光軸に垂直な任意の面であるuv平面対象物のフレネル回折像が形成される面に配置される観察装置1において、第3配置例の演算部50の演算器の配置順序を変更した構成を第6配置例として以下に説明する。なお、第6配置例におけるレンズ40は、図28に示す第3配置例におけるレンズ40と同様のレンズ構成を備える。第3配置例における演算部50は、光検出器46が出力する信号s3u,tについて第1の2次元フーリエ変換を行い19式のようにGu,ΔωωdHuを得る。この第1の2次元フーリエ変換は、時刻変数tに関して1次元フーリエ変換を行うとともに、変数uに関して1次元フーリエ変換した事に相当する。第3配置例における演算部50は、得られたGu,ΔωωdHuについてΔωを中心周波数としてナイキスト周波数fnyqをその前後に含む周波数領域を切り出した分布Gu,ωdHuに対して、2次位相Huで除した後、第2の2次元逆フーリエ変換を行いgξ,ηを得る。この第2の2次元フーリエ変換の作用は,時間周波数ωdに関して1次元フーリエ変換を行うとともに、変数uに関して1次元フーリエ変換した事に相当する。上記演算のうち、第1方向u方向およびu方向の演算に着目すれば、変数uに関する1次元フーリエ変換と、2次位相Huで除す除算演算2次位相除算部57と、変数uに関する1次元フーリエ変換の順番で構成されている。以後、これら第1方向に関して演算を行う演算をまとめて2次位相補正器60と称する。なお、第3配置例における演算部50は、第2配置例における演算部50に2次位相除算部57を加えた構成と等価である。また、第3配置例における演算部50は、第5配置例における演算部50に、2次位相補正器60を加えた構成と等価である。第6実施例では、第3実施例と同様に、レンズ40として図28に示されるような対物レンズ405およびレンズ406を含む構成のものが用いられ、光検出部46は、第1方向および第2方向の前段または後段の光軸に垂直な任意の面に配置される。第6配置例の演算部50による演算の模式図を図34に示す。第6配置例では、第3配置例と同様のレンズ40を備え、第5配置例における演算部50の後段に2次位相補正器60が配置される。すなわち、第6配置例では、演算部50は以下のような演算処理を行って対象物2の像を得る。すなわち、演算部50は、uv平面上の位置uおよび時刻tを変数とする信号s6のデータを取得し、この信号s6のデータについて時刻変数tに関するフーリエ変換を行い上記19式の時間定数tに関するフーリエ変換、この1次元フーリエ変換で得られたデータを初期位相φ0で補正し、この補正して得られたデータGのうち差周波数Δfを中心としてナイキスト周波数fnyqを前後に含む領域のデータを切り出し上記14式、この切り出したデータについて時間周波数ωdに関して1次元フーリエ変換上記15式の時間周波数ωに関するフーリエ変換を行い、このフーリエ変換で得られたデータについて変数uに関して1次元フーリエ変換上記19式の定数uに関するフーリエ変換を行い、Hで除算してuv平面におけるGを求め上記20式、これにより得られたデータについて変数uに関して1次元フーリエ変換上記15式の変数uに関するフーリエ変換を行うことにより対象物2の像gを得る。以上のように、第6配置例では、第3配置例の2回の2次元フーリエ変換について第1方向とそれ以外の方向の1次元フーリエ変換に分解し、それらの1次元フーリエ変換を再配置したものであり、数学的な演算方法は第3配置例と同じである。なお、2次位相補正器60は、第3配置例のレンズ40を構成するレンズ406の第1方向の作用と合わせて、第2配置例におけるレンズ404の第1方向の作用を示す。したがって第6配置例においてレンズ406と2次位相補正器60をはずし、光検出器46の受光面をu-v面に配置した構成は第1配置例となる。図35は、以上のような演算処理を行う第6配置例における演算部50の構成を示す図である。演算部50は、第1フーリエ変換部51と、第2フーリエ変換部52と、特定領域切出部55、初期位相補正器56、2次位相除算部57、と、を備える。第2フーリエ変換部52は、第3フーリエ変換部53と、2つの第4フーリエ変換部54とを含む。第1フーリエ変換部51は、uv平面上の時刻tを変数とする信号s6のデータについて時刻変数tに関する1次元フーリエ変換上記19式の時刻変数tに関するフーリエ変換を行う。初期位相補正器56は、この1次元フーリエ変換で得られたデータを初期位相φ0で補正する。特定領域切出部55は、この補正されたデータのうち差周波数Δfを中心としてナイキスト周波数fnyqを前後に含む領域のデータを切り出す上記14式。第3フーリエ変換部53は、この切り出したデータについて時間周波数ωdに関する1次元フーリエ変換上記15式の時間周波数ωに関するフーリエ変換を行う。第3フーリエ変換部53の後段に配置される第4フーリエ変換部54は、変数uに関する1次元フーリエ変換上記19式の変数uに関するフーリエ変換を行う。2次位相除算部57は、このフーリエ変換されたデータを2次位相Huで除す上記20式。2次位相除算部57の後段に配置される第4フーリエ変換部54は、変数uに関する1次元フーリエ変換上記15式の変数uに関するフーリエ変換を行う。フーリエ変換部に着目すると、第6配置例では、演算部50が第1フーリエ変換部51、第3フーリエ変換部53、第4フーリエ変換部54、第4フーリエ変換部54の順に配置される。なお、第3フーリエ変換部53の後段に配置される第4フーリエ変換部54の位置はこれに限られることなく、例えば第1フーリエ変換部53と第3フーリエ変換部53との間に配置されてもよく、または第1フーリエ変換部51の前に配置されてもよい。また、第4フーリエ変換部54の後段に配置される第4フーリエ変換部54の位置はこれに限られることなく、例えば第1フーリエ変換部53と第3フーリエ変換部53との間に配置されてもよく、または第1フーリエ変換部51の前に配置されてもよい。演算部50は、このような演算器を用いて信号s6に対して演算を行うことにより対象物2の像gを得る。本実施形態の観察装置1において対象物2と光検出器46との間に設けられたレンズ40は、以上までの説明においては、散乱光に対しx方向およびy方向について同じ作用をするものであった。しかし、対象物2と光検出器46との間の光学系は、扁平倍率を有するリレー光学系にてフーリエ面を拡大縮小してもよい。第7配置例次に、第7配置例について説明する。第7配置例はレンズ40の構成が第1配置例と異なり、それ以外の点は第1配置例と同じである。第7配置例では、光検出部46の受光面は、レンズ40によりx方向第1方向において対象物2のフランフォーファー回折像が形成される面であって、y方向第2方向において対象物2のフランフォーファー回折像が形成される面に配置される。第7配置例のレンズ40は、対象物2と光検出部46との間に配置される。図36に第7配置例におけるレンズ40の詳細を示す。第7配置例では、レンズ403およびレンズ404で構成される第2配置例におけるレンズ40に、レンズLS2を付加した3枚のレンズによりレンズ40が構成される。レンズ40を構成する3枚のレンズは球面レンズである。レンズによる結像作用において,これらの球面レンズによりx方向およびy方向に同じ作用を示す。ビームスプリッタ12は、レンズ40を構成するレンズ403の後焦点面に、略0次光を2分するように配置される。ビームスプリッタ12にて反射する光は第2の光としてレンズ60へ入力される.第2配置例のレンズ40は、面IPに物体像を結像する。x方向、y方向ともに、レンズ403および404により、一旦対象物2の像が面IPに結像される。レンズLS2の前焦点面は面IPと一致する。また、レンズLS2の後焦点面は光検出器46の受光面と一致する。このように、レンズx方向、y方向ともに,対象物2のフランフォーファー回折像が光検出器46の受光面に形成される。次に、このようなレンズ40により光検出器46で得られた信号の処理方法について説明する。光検出器46の受光面における座標系を第1配置例と同じくu-v平面とする。第1配置例では、uおよびv方向においてフランフォーファー回折像がuv平面に表れた。第7配置例では、uおよびv方向にはフランフォーファー回折像が現れる。すなわち第7配置例は,レンズ40の構成が第1配置例と異なる。v方向に平行な直線上の信号の総和を表す信号をs7u,tとする。光検出部46が出力するs7u,tに基づいて複素振幅像gξ,ηを得るための演算処理およびこの処理を行う演算器構成は、第1配置例で得られたs1u,tに基づいて対象物2の複素振幅像gξ,ηを得る演算処理およびこの処理を行う演算器構成と同じである。そのため、光検出部46が出力するs7u,tに基づいて複素振幅像gξ,ηを得るための演算処理およびこの処理を行う演算器構成の説明は省略する。第8配置例次に、第8配置例について説明する。第8配置例はレンズ40の構成が第1配置例と異なり、それ以外の点は第1配置例と同じである。第8配置例では、光検出部46の受光面は、レンズ40によりx方向第1方向において対象物2のフランフォーファー回折像が形成される面であって、y方向第2方向において対象物2の像が形成される結像面に配置される。第8配置例のレンズ40は、対象物2と光検出部46との間に配置される。図37に第8配置例におけるレンズ40の詳細を示す。第8配置例では、レンズ403およびレンズ404で構成される第2配置例におけるレンズ40に、レンズLS1,LS2,およびLS3を付加した5枚のレンズでレンズ40が構成される。レンズ40を構成する5枚のレンズのうち,403および404は,球面レンズであり、LS1,LS2,LS3はシリンドリカルレンズである。レンズによる結像作用において、これらのシリンドリカルレンズによりx方向y方向に異なる作用を示す。なお、レンズLS1,LS2,LS3の焦点距離をそれぞれfLS1,fLS2,fLS3とする。また、これらの焦点距離は、fLS1=fLS3,fLS2=2fLS1=2fLS3の関係を有するものとする。ビームスプリッタ12は、レンズ40を構成するレンズ403の後焦点面に、略0次光を2分するように配置される。ビームスプリッタ12にて反射する光は第2の光としてレンズ60へ入力される。すなわち、レンズLS1およびレンズLS3は、x方向において曲率形状を持たないことから結像に寄与しない。したがって、x方向においては、図37上段に示すようにレンズ403,404,LS2のみが配置された構成と等価である。一方、レンズLS2は,y方向において曲率形状を持たないことから結像に寄与しない。したがってy方向においては、図37下段に示すようにレンズ403,404,LS1およびLS3のみが配置された構成と等価である。x方向には、レンズ403,404により、一旦、対象物2の像が面IPに結像される。次にレンズLS2の第7配置例と同じ作用により、受光面にその像のフランフォーファー回折像が形成される。一方、y方向には、レンズ403,404により、一旦、対象物2の像が面IPに結像される。レンズLS1およびLS3は、いわゆる4f光学系を構成している。4f光学系とは、LS1の後焦点面とLS3の前焦点面が一致し、LS1の前焦点面の像がLS3の後焦点面に結像する光学系である。このように、第8配置例のレンズ40によりx方向には対象物2のフランフォーファー回折像が、y方向においては対象物2の像が光検出器46の受光面に形成される。次に、このようなレンズ40により光検出器46で得られた信号の処理方法について説明する。光検出器46の受光面における座標系を第一配置例と同じくuv平面とする。第1配置例では、uおよびv方向においてフランフォーファー回折像がuv平面に現れる。第8配置例では、u方向にはフランフォーファー回折像が現れ、v方向には物体の像が現れる。v方向に平行な直線上の信号の総和を表す信号をs8u,tとする。光検出部46が出力するs8u,tに基づいて複素振幅像gξ,ηを得るための演算処理およびこの処理を行う演算器構成は、第1配置例で得られたs1u,tに基づいて対象物2の複素振幅像gξ,ηを得る演算処理およびこの処理を行う演算器構成と同じである。そのため、光検出部46が出力するs8u,tに基づいて複素振幅像gξ,ηを得るための演算処理およびこの処理を行う演算器構成の説明は省略する。第9配置例次に、第9配置例について説明する。第9配置例はレンズ40の構成が第1配置例と異なり、それ以外の点は第1配置例と同じである。第9配置例では、光検出部46の受光面は、レンズ40によりx方向第1方向において対象物2のフランフォーファー回折像が形成される面であって、y方向第2方向において対象物のフレネル回折像が形成される面に配置される。第9配置例のレンズ40は、対象物2と光検出部46との間に配置される。図38に第9配置例におけるレンズ40の詳細を示す。第9配置例では,レンズ403およびレンズ404で構成される第2配置例におけるレンズ40に、レンズLS1,LS2,およびLS3を付加した5枚のレンズでレンズ40が構成される。レンズ40を構成する5枚のレンズのうち、403および404は球面レンズであり、LS1,LS2,およびLS3はシリンドリカルレンズである。レンズによる結像作用において、これらのシリンドリカルレンズによりx方向y方向に異なる作用を示す。ビームスプリッタ12は、レンズ40を構成するレンズ403の後焦点面に、略0次光を2分するように配置される。ビームスプリッタ12にて反射する光は第2の光としてレンズ60へ入力される。すなわち、レンズLS1およびレンズLS3は、x方向において曲率形状を持たないことから結像に寄与しない。したがってx方向においては、図38上段に示すようにレンズ403,404,LS2のみが配置された構成と等価である。一方、y方向においてレンズLS2は、曲率形状を持たないことから結像に寄与しない。したがってy方向においては、図38下段に示すようにレンズ403,404,LS1およびLS3のみが配置された構成と等価である。x方向には、レンズ403,404により、一旦対象物2の像が面IPに結像される。次にレンズLS2の第7配置例と同じ作用により、光検出部46の受光面に、その像のフランフォーファー回折像が形成される。一方、y方向にはレンズ403,404により、一旦、対象物2の像が面IPに結像される。レンズLS1およびLS3は、いわゆる4f光学系の構成をとらない。すなわち、図38下段に示すように、LS3の前焦点面がLS1の後焦点面と一致しない。したがって、光検出部46の受光面では対象物2の像やフーリエ像は形成されない。このように,レンズ40により,x方向には対象物2のフランフォーファー回折像が、y方向においては対象物2のフレネル回折像が光検出器46の受光面に形成される。次に、このようなレンズ40により光検出器46で得られた信号の処理方法について説明する。光検出器46の受光面における座標系を第一配置例と同じくu-v平面とする。第1配置例では、uおよびv方向においてフランフォーファー回折像がu-v面に表れる。第9配置例では、u方向にはフランフォーファー回折像が現れ、v方向には物体のフレネル回折像が現れる。v方向に平行な直線上の信号の総和を表す信号をs9u,tとする。光検出部46が出力するs9u,tに基づいて複素振幅像gξ,ηを得るための演算処理およびこの処理を行う演算器構成は、第1配置例で得られたs1u,tに基づいて対象物2の複素振幅像gξ,ηを得る演算処理およびこの処理を行う演算器構成と同じである。そのため、光検出部46が出力するs9u,tに基づいて複素振幅像gξ,ηを得るための演算処理およびこの処理を行う演算器構成の説明は省略する。第10配置例次に、第10配置例について説明する。第10配置例はレンズ40の構成が第2または第5配置例と異なり、それ以外の点は第2または第5配置例と同じである。第10配置例では、光検出部46の受光面は、レンズ40によりx方向第1方向において対象物2の像が形成される結像面であって、y方向第2方向において、対象物2のフランフォーファー回折像が形成される面に配置される。第10配置例のレンズ40は、対象物2と光検出部46との間に配置される。図39に第10配置例におけるレンズ40の詳細を示す。第10配置例では、レンズ403およびレンズ404で構成される第2配置例におけるレンズ40に、レンズLS1,LS2,およびLS3を付加した5枚のレンズで,レンズ40が構成される。レンズ40を構成する5枚のレンズのうち403および404は球面レンズであり、LS1,LS2,LS3はシリンドリカルレンズである。レンズによる結像作用において、これらのシリンドリカルレンズによりx方向y方向に異なる作用を示す。ビームスプリッタ12は、レンズ40を構成するレンズ403の後焦点面に、略0次光を2分するように配置される。ビームスプリッタ12にて反射する光は第2の光としてレンズ60へ入力される.すなわちレンズLS2は、x方向において曲率形状を持たないことから結像に寄与しない。したがってx方向においては、図39上段に示すようにレンズ403,404,LS1およびLS3のみが配置された構成と等価である。一方、レンズLS1およびレンズLS3は、y方向において曲率形状を持たないことから結像に寄与しない。したがって、y方向においては、図39下段に示すようにレンズ403,404,LS2のみが配置された構成と等価である。x方向には、レンズ403,404により、一旦、対象物2の像が面IPに結像される。レンズLS1およびLS3は、いわゆる4f光学系を構成している。4f光学系とは、LS1の後焦点面とLS3の前焦点面が一致し、LS1の前焦点面の像がLS3の後焦点面に結像する光学系である。一方、y方向にはレンズ403,404により、一旦、対象物2の像が面IPに結像される。次にレンズLS2の第7配置例と同じ作用により光検出部46の受光面にその像のフラウンフォーファー回折像が形成される。このように、レンズ40によりx方向には対象物2の像が、y方向においては対象物2のフランフォーファー回折像が光検出器46の受光面に形成される。次に、このようなレンズ40により光検出器46で得られた信号の処理方法について説明する。光検出器46の受光面における座標系を第2配置例と同じくuv平面とする。第2または第5配置例では,uおよびv方向において,対象物2の像がuv平面に表れる。第10配置例では、u方向には対象物2の像が現れ,v方向には物体のフラウンフォーファー回折像が現れる。v方向に平行な直線上の信号の総和を表す信号をs10u,tとする。光検出部46が出力するs10u,tに基づいて複素振幅像gξ,ηを得るための演算処理およびこの処理を行う演算器構成は、第2,5配置例で得られたs2u,t,s5u,tに基づいて対象物2の複素振幅像gξ,ηを得る演算処理およびこの処理を行う演算器構成と同じである。すなわち、第2配置例と同じ構成を採用する場合には、光源部10、レンズ40、光検出部46、第1フーリエ変換部51、第4フーリエ変換部54、第3フーリエ変換部53、第4フーリエ変換部54の順に配置される。また、第5配置例と同じ構成を採用する場合には、光源部10、レンズ40、光検出部46、第1フーリエ変換部51、第3フーリエ変換部53の順に配置される。そのため、光検出部46が出力するs10u,tに基づいて複素振幅像gξ,ηを得るための演算処理およびこの処理を行う演算器構成の説明は省略する。第11配置例次に、第11配置例について説明する。第11配置例はレンズ40の構成が第2または第5配置例と異なり、それ以外の点は第2または第5配置例と同じである。第11配置例では、光検出部46の受光面は、レンズ40によりx方向第1方向において対象物2の像が形成される結像面であって、y方向第2方向において対象物2の像が形成される結像面に配置される。第12配置例のレンズ40は、対象物2と光検出部46との間に配置される。図40に第11配置例におけるレンズ40の詳細を示す。第11配置例では,レンズ403およびレンズ404で構成される第2配置例で使用したレンズ40にレンズLS1,およびLS3を付加した4枚のレンズでレンズ40が構成される。レンズ40を構成する4枚のレンズは球面レンズである。レンズによる結像作用において、これらの球面レンズによりx方向、y方向ともに同じ作用を示す。ビームスプリッタ12は、レンズ40を構成するレンズ403の後焦点面に、略0次光を2分するように配置される。ビームスプリッタ12にて反射する光は第2の光としてレンズ60へ入力される.したがって、x方向、y方向ともに、レンズ403,404により、一旦、対象物2の像が面IPに結像される。レンズLS1およびLS3は、いわゆる4f光学系を構成している。4f光学系とは、LS1の後焦点面とLS3の前焦点面が一致し、LS1の前焦点面の像がLS3の後焦点面に結像する光学系である。このようにレンズ40により、x方向には対象物2の像が、y方向においても対象物2の像が光検出器46の受光面に形成される。次に、このようなレンズ40により光検出器46で得られた信号の処理方法について説明する。光検出器46の受光面における座標系を第2配置例と同じくu-v平面とする。第2または第5配置例では、uおよびv方向において対象物2の像がuv平面に表れる。第11配置例においても同様に、uおよびv方向において対象物2の像がuv平面に表れる。すなわち第10配置例は、レンズ40の構成が第2配置例と異なる。v方向に平行な直線上の信号の総和を表す信号をs11u,tとする。光検出部46が出力するs11u,tに基づいて複素振幅像gξ,ηを得るための演算処理およびこの処理を行う演算器構成は、第2,5配置例で得られたs2u,t,s5u,tに基づいて対象物2の複素振幅像gξ,ηを得る演算処理およびこの処理を行う演算器構成と同じである。すなわち、第2配置例と同じ構成を採用する場合には、光源部10、レンズ40、光検出部46、第1フーリエ変換部51、第4フーリエ変換部54、第3フーリエ変換部53、第4フーリエ変換部54の順に配置される。また、第5配置例と同じ構成を採用する場合には、光源部10、レンズ40、光検出部46、第1フーリエ変換部51、第3フーリエ変換部53の順に配置される。そのため、光検出部46が出力するs11u,tに基づいて複素振幅像gξ,ηを得るための演算処理およびこの処理を行う演算器構成の説明は省略する。第12配置例次に、第12配置例について説明する。第12配置例はレンズ40の構成が第2または第5配置例と異なり、それ以外の点は第2または第5配置例と同じである。第12配置例では、光検出部46の受光面は、レンズ40によりx方向第1方向において、対象物2の像が形成される結像面であって、y方向第2方向において対象物2のフレネル回折像が形成される面に配置される。第12配置例のレンズ40は、対象物2と光検出部46との間に配置される。図41に第12配置例におけるレンズ40の詳細を示す。第12配置例では、レンズ403およびレンズ404で構成される第2配置例で使用したレンズ40にレンズLS1,LS2,およびLS3を付加した5枚のレンズでレンズ40が構成される。レンズ40を構成する5枚のレンズのうち403および404は球面レンズであり、LS1,LS2,LS3はシリンドリカルレンズである。レンズによる結像作用において、これらのシリンドリカルレンズによりx方向y方向に異なる作用を示す。ビームスプリッタ12は、レンズ40を構成するレンズ403の後焦点面に、略0次光を2分するように配置される。ビームスプリッタ12にて反射する光は第2の光としてレンズ60へ入力される.すなわちレンズLS2は,x方向において曲率形状を持たないことから結像に寄与しない。したがってx方向においては、図41上段に示すようにレンズ403,404,LS1,LS3のみが配置された構成と等価である。一方、レンズLS1およびレンズLS3は、y方向において曲率形状を持たないことから結像に寄与しない。したがってy方向においては、図41下段に示すようにレンズ403,404,LS2のみが配置された構成と等価である。x方向には、レンズ403,404により、一旦対象物2の像が面IPに結像される。レンズLS1およびLS3は、いわゆる4f光学系を構成している。4f光学系とは、LS1の後焦点面とLS3の前焦点面が一致し、LS1の前焦点面の像がLS3の後焦点面に結像する光学系である。一方,y方向には,レンズ403,404により、一旦、対象物2の像が面IPに結像される。次にレンズLS2の前焦点面は、対象物2の像の面IPとは異なり、さらにLS2の後焦点面は、光検出器46の受光面とは異なる。したがって受光面には,その像のフレネル回折像が形成される。このように、配置例12のレンズ40によりx方向には対象物2の像が、y方向においては対象物2のフレネル回折像が光検出器46の受光面に形成される。次に、このようなレンズ40により光検出器46で得られた信号の処理方法について説明する。光検出器46の受光面における座標系を第2または第5配置例と同じくuv平面とする。第2または第5配置例では、uおよびv方向において対象物2の像がuv平面に表れる。第12配置例では、u方向には対象物2の像が現れ、v方向には物体のフレネル回折像が現れる。v方向に平行な直線上の信号の総和を表す信号をs12u,tとする。光検出部46が出力するs12u,tに基づいて複素振幅像gξ,ηを得るための演算処理およびこの処理を行う演算器構成は、第2,5配置例で得られたs2u,t,s5u,tに基づいて対象物2の複素振幅像gξ,ηを得る演算処理およびこの処理を行う演算器構成と同じである。すなわち、第2配置例と同じ構成を採用する場合には、光源部10、レンズ40、光検出部46、第1フーリエ変換部51、第4フーリエ変換部54、第3フーリエ変換部53、第4フーリエ変換部54の順に配置される。また、第5配置例と同じ構成を採用する場合には、光源部10、レンズ40、光検出部46、第1フーリエ変換部51、第3フーリエ変換部53の順に配置される。そのため、光検出部46が出力するs12u,tに基づいて複素振幅像gξ,ηを得るための演算処理およびこの処理を行う演算器構成の説明は省略する。第13配置例次に、第13配置例について説明する。第13配置例はレンズ40の構成が第3または第6配置例と異なり、それ以外の点は第3または第6配置例と同じである。第13配置例では、光検出部46の受光面は、レンズ40によりx方向第1方向において、対象物2のフレネル回折像が形成される面であって、y方向第2方向において対象物2のフランフォーファー回折像が形成される面に配置される。第13配置例のレンズ40は、対象物2と光検出部46との間に配置される。図42に第13配置例におけるレンズ40の詳細を示す。第13配置例では、レンズ403およびレンズ404で構成される第2配置例で使用したレンズ40にレンズLS1,LS2,およびLS3を付加した5枚のレンズでレンズ40が構成される。レンズ40を構成する5枚のレンズのうち403および404は球面レンズであり、LS1,LS2,LS3はシリンドリカルレンズである。レンズによる結像作用において、これらのシリンドリカルレンズによりx方向y方向で異なる作用を示す。ビームスプリッタ12は、レンズ40を構成するレンズ403の後焦点面に、略0次光を2分するように配置される。ビームスプリッタ12にて反射する光は第2の光としてレンズ60へ入力される.すなわちレンズLS2は,x方向において曲率形状を持たないことから結像に寄与しない。したがってx方向においては、図42上段に示すようにレンズ403,404,LS1,LS3のみが配置された構成と等価である。一方、レンズLS1およびレンズLS3は、y方向において曲率形状を持たないことから結像に寄与しない。したがってy方向においては、図42下段に示すようにレンズ403,404,LS2のみが配置された構成と等価である。x方向には、レンズ403,404により、一旦対象物2の像が面IPに結像される。レンズLS1およびLS3は、いわゆる4f光学系の構成を取らない。すなわち図42上段が示すように、LS3の前焦点面がLS1の後焦点面と一致しない。したがって受光面では対象物2の像やフランフォーファー回折像は形成されない。一方、y方向には、レンズ403,404により、一旦、対象物2の像が面IPに結像される。次にレンズLS2の第7配置例と同じ作用により受光面にその像のフランフォーファー回折像が形成される。このように、レンズ40によりx方向には対象物2のフレネル回折像が、y方向においては対象物2のフランフォーファー回折像が光検出器46の受光面に形成される。次に、このようなレンズ40により光検出器46で得られた信号の処理方法について説明する。光検出器46の受光面における座標系を第3または第6配置例と同じくuv平面とする。第3または第6配置例では、uおよびv方向においてフレネル回折像がuv平面に表れる。第13配置例では、u方向にはフレネル回折像が現れ、v方向には物体のフラウンフォーファー回折像が現れる。v方向に平行な直線上の信号の総和を表す信号をs13u,tとする。光検出部46が出力するs13u,tに基づいて複素振幅像gξ,ηを得るための演算処理およびこの処理を行う演算器構成は、第3,第6配置例で得られたs3u,t,s6u,tに基づいて対象物2の複素振幅像gξ,ηを得る演算処理およびこの処理を行う演算器構成と同じである。そのため、光検出部46が出力するs13u,tに基づいて複素振幅像gξ,ηを得るための演算処理およびこの処理を行う演算器構成の説明は省略する。第14配置例次に、第14配置例について説明する。第14配置例はレンズ40の構成が第3または第6配置例と異なり、それ以外の点は第3または第6配置例と同じである。第14配置例では、光検出部46の受光面は、レンズ40によりx方向第1方向において、対象物2のフレネル回折像が形成される面であって、y方向第2方向において対象物2の像が形成される結像面に配置される。第14配置例のレンズ40は、対象物2と光検出部46との間に配置される。図43に第14配置例におけるレンズ40の詳細を示す。第14配置例では、レンズ403およびレンズ404で構成される第2配置例で使用したレンズ40にレンズLS1,LS2,およびLS3を付加した5枚のレンズでレンズ40が構成される。レンズ40を構成する5枚のレンズのうち403および404は球面レンズであり、LS1,LS2,LS3はシリンドリカルレンズである。レンズによる結像作用において,これらのシリンドリカルレンズによりx方向、y方向で異なる作用を示す。ビームスプリッタ12は、レンズ40を構成するレンズ403の後焦点面に、略0次光を2分するように配置される。ビームスプリッタ12にて反射する光は第2の光としてレンズ60へ入力される.すなわち、レンズLS1およびレンズLS3は,x方向において曲率形状を持たないことから結像に寄与しない。したがってx方向においては、図43上段に示すようにレンズ403,404,LS2のみが配置された構成と等価である。一方、レンズLS2は、y方向において曲率形状を持たないことから結像に寄与しない。したがってy方向においては、図43下段に示すようにレンズ403,404,LS1,LS3のみが配置された構成と等価である。x方向には、レンズ403,404により、一旦対象物2の像が面IPに結像される。次にレンズLS2の前焦点面は、対象物2の像の面IPとは異なり、さらにLS2の後焦点面は、光検出器46の受光面とは異なる。したがって受光面には、面IPに結像された像のフレネル回折像が形成される。一方、y方向には、レンズ403,404により、一旦対象物2の像が面IPに結像される。レンズLS1およびLS3は、いわゆる4f光学系を構成している。4f光学系とは、LS1の後焦点面とLS3の前焦点面が一致し、LS1の前焦点面の像がLS3の後焦点面に結像する光学系である。このようにレンズ40により、x方向には対象物2のフレネル回折像が、y方向においては対象物2の像が光検出器46の受光面に形成される。次に、このようなレンズ40により光検出器46で得られた信号の処理方法について説明する。光検出器46の受光面における座標系を第3または第6配置例と同じくuv平面とする。第3または第6配置例では,uおよびv方向において,フレネル回折像がuv平面に表れる。第14配置例では、u方向にはフレネル回折像が現れ、v方向には対象物2の像が現れる。v方向に平行な直線上の信号の総和を表す信号をs14u,tとする。光検出部46が出力するs14u,tに基づいて複素振幅像gξ,ηを得るための演算処理およびこの処理を行う演算器構成は、第3,6配置例で得られたs3u,t,s6u,tに基づいて対象物2の複素振幅像gξ,ηを得る演算処理およびこの処理を行う演算器構成と同じである。そのため、光検出部46が出力するs14u,tに基づいて複素振幅像gξ,ηを得るための演算処理およびこの処理を行う演算器構成の説明は省略する。第15配置例次に、第15配置例について説明する。第15配置例はレンズ40の構成が第3または第6配置例と異なり、それ以外の点は第3または第6配置例と同じである。第15配置例では、光検出部46の受光面は、レンズ40によりx方向第1方向において対象物2のフレネル回折像が形成される面であって、y方向第2方向において対象物のフレネル回折像が形成される面に配置される。第15配置例のレンズ40は、対象物2と光検出部46との間に配置される。図44に第15配置例におけるレンズ40の詳細を示す。第15配置例では、レンズ403およびレンズ404で構成される第2配置例で使用したレンズ40にレンズLS1,LS2,およびLS3を付加した5枚のレンズでレンズ40が構成される。レンズ40を構成する5枚のレンズのうち403および404は球面レンズであり、LS1,LS2,LS3はシリンドリカルレンズである。レンズによる結像作用において、これらのシリンドリカルレンズによりx方向y方向に異なる作用を示す。ビームスプリッタ12は、レンズ40を構成するレンズ403の後焦点面に、略0次光を2分するように配置される。ビームスプリッタ12にて反射する光は第2の光としてレンズ60へ入力される.すなわち,レンズLS1およびレンズLS3は,x方向において曲率形状を持たないことから結像に寄与しない。したがってx方向においては、図44上段に示すようにレンズ403,404,LS2のみが配置された構成と等価である。一方、レンズLS2は、y方向において曲率形状を持たないことから結像に寄与しない。したがってy方向においては、図44下段に示すようにレンズ403,404,LS1,LS3のみが配置された構成と等価である。x方向には、レンズ403,404により,一旦対象物2の像が面IPに結像される。次にレンズLS2の前焦点面は、対象物2の像の面IPとは異なり、さらにLS2の後焦点面は、光検出器46の受光面とは異なる。したがって受光面には、面IPに結像された像のフレネル回折像が形成される。一方、y方向には、レンズ403,404により、一旦対象物2の像が面IPに結像される。レンズLS1およびLS3は、いわゆる4f光学系の構成を取らない。すなわち図44下段に示すように、LS3の前焦点面がLS1の後焦点面と一致しない。したがって受光面では対象物2の像やフランフォーファー回折像は形成されない。したがって、レンズ40によりx方向には対象物2のフレネル回折像が、y方向においても対象物2のフレネル回折像が光検出器46の受光面に形成された。次に、このようなレンズ40により光検出器46で得られた信号の処理方法について説明する。光検出器46の受光面における座標系を第3または第6配置例と同じくuv平面とする。第3または第6配置例では,uおよびv方向において,フレネル回折像がuv平面に現れる。第15配置例でも、u方向およびv方向にフレネル回折像が現れる。すなわち第15配置例は、レンズ40の構成が第3または第6配置例と異なる。v方向に平行な直線上の信号の総和を表す信号をs15u,tとする。光検出部46が出力するs15u,tに基づいて複素振幅像gξ,ηを得るための演算処理およびこの処理を行う演算器構成は、第3,6配置例で得られたs3u,t,s6u,tに基づいて対象物2の複素振幅像gξ,ηを得る演算処理およびこの処理を行う演算器構成と同じである。そのため、光検出部46が出力するs15u,tに基づいて複素振幅像gξ,ηを得るための演算処理およびこの処理を行う演算器構成の説明は省略する。上記で説明した第1配置例~第15配置例の演算部50は、図45に示すように、時刻変数tに関する1次元フーリエ変換を行う演算器である第1フーリエ変換部51、差周波数Δfを中心としてナイキスト周波数fnyqを含む領域のデータを切り出す演算器である特定領域切出部55、時間周波数に関する1次元フーリエを行う演算器である第3フーリエ変換部53、および第1方向に関する1次元フーリエ変換を行う演算器である第4フーリエ変換部54から構成される。以降、本明細書では、上記4種類の演算器を総称して基本演算器ともいう。第1配置例~第15配置例では、図45の紙面に垂直方向X方向に、光検出部46および演算部50が並列して配置される。図45では、並列して配置される光検出部46および演算部50のうち、位置unにおける光検出部46および演算部50を例示した図である。以下に示す、図46~図50,図56,図61,図62においても、紙面に垂直方向X方向に光検出部46および演算部50が並列して配置されており、並列して配置される光検出部46および演算部50のうちの一つである、位置unにおける光検出部46および演算部50を例示した図である。なお、配置例に応じて位置unを、un,unと変えて記載する。第16配置例次に第16配置例について説明する。第16配置例は、複数の光検出部46および複数の光検出器46からの出力の総和を求める各出力総和器出力総和器58を備える点で第1~15配置例と異なる。これに伴い、第16配置例では、基本演算器の配置が第1~15配置例と異なる。第16配置例では,1つの光源部10と、1つのレンズ40と,M個M>1の検出部複数の検出器と、複数個の基本演算器および各出力総和器58を含む演算部50とから構成される。第16配置例では,M個の光検出部46は第2方向に並んで構成される。第2方向に並んだm番目の光検出部46mは、第2方向についての総和を表すデータを第1方向の各位置について各時刻に出力する。第16配置例における演算部50は、第2方向にM個並んだ検出部の出力を入力し、1からMまでの総和を出力する演算器である各出力総和器58を備える。また、各出力総和器58は、第2方向にM個並んだ光検出部46の出力を入力するM個の基本演算器の出力を入力し、1からMまでの総和を出力してもよい。図46に示すように、各出力総和器58が第1フーリエ変換部51より前段にある場合、各出力総和器58は、M個の検出部が出力するM個の信号を入力する。また各出力総和器58は、M個の信号に対して時刻毎に1からMまでの総和を得て、時刻毎に結果を出力する。図47および図48に示すように、各出力総和器58が第1フーリエ変換部51と第3フーリエ変換部53の間にある場合、各出力総和器58は、第1フーリエ変換部51が出力するM個の信号を入力する。また各出力総和器58は、M個の信号に対して時間周波数毎に1からMまでの総和を得て、時間周波数毎に結果を出力する。図49および図50に示すように、各出力総和器58が、第3フーリエ変換部53より後段にある場合、各出力総和器58は、第3フーリエ変換部53が出力するM個の信号を入力する。また各出力総和器58は、M個の信号に対して時刻毎に1からMまでの総和を得て、時刻毎に結果を出力する。次に、各出力総和器58の出力について説明する。各出力総和器58が第1フーリエ変換部51と第3フーリエ変換部53の間にある場合、各出力総和器58は、24式より時間周波数ω=Δωωd毎に1からMまでの総和を得る。ここでSmu,ωは、第1フーリエ変換部51の第2方向にm番目に配置された検出部の出力データsmu,tを入力し、時刻変数tに関してフーリエ変換する第1フーリエ変換部51の出力信号を表す。フーリエ変換の線形性により24式中辺のフーリエ演算子FTtは総和演算子Σと交換可能であり、その結果24式最右辺を得る。最右辺の時刻変数tに関する1次元フーリエ変換演算子FTtが作用する項は,M個の検出部が出力する波形smu,tの1~Mまでの総和su,tを表している。すなわち、演算部に設けた各出力総和器58は、第1~15配置例における検出部が出力する信号を入力する第1フーリエ変換部51の出力を出力する。したがって、第16配置例は第2方向の総和を表すデータを各時刻に出力する検出部の一部を、演算部に含む構成であるともいえる。一方、各出力総和器58が第3フーリエ変換部53より後段にある場合、各出力総和器58は、25式により時刻毎に1からMまでの総和を得る。ここでsmu,tは,第3フーリエ変換部53mの出力データを表す。第3フーリエ変換部53mの入力には,第2方向に並べられたm番目の検出部の出力が、第1フーリエ変換部51m,特定領域切出部55mを介して第3フーリエ変換部53mへと接続されている。またsmu,tの時刻変数tに関する1次元フーリエ変換は,Smu,ωdとなる。25式の右辺の1次元フーリエ変換演算子FTωが作用する項は,特定領域切出部55の出力データである。したがって特定領域切出部55の入力は,26式左辺に示される差周波数Δωだけ周波数シフトした信号Smu,Δωωdである。さらに26式の最右辺は,M個の検出部が出力する波形smu,tの1~Mまでの時刻毎の総和を表している。すなわち、演算部に設けた各出力総和器58の出力は、第1~15配置例における検出部が出力する信号と一致することから、第16配置例は、第2方向の総和を表すデータを各時刻に出力する検出部の一部を、演算部に含む構成であるといえる。第16配置例の場合の実施例について以下に説明する。第16配置例においては図12に示す第1配置例と同様のレンズ40を用いた。すなわち、光検出器46の受光面が、レンズ40の第1方向における後焦点面であって、レンズ40の第2方向における後焦点面に配置された。光検出器46は、2次元画素を有し、1画素サイズ8.3x8.3μmの画素を640x480の画素数をデジタルCCDカメラを用いた。また、そのフレームレートfCCDは30Hzとした。v方向画素番号をm,u方向画素番号をnとする。v方向と平行な方向に移動物体が移動するように光検出器46を配置した。光検出器46の全画素640x480画素のうち312x312画素の領域のみを実験に用いた。したがって、M=N=312である。M,Nは,縦横の画素数を表し、その小文字m,nで画素番号を表す。すなわち、第16配置例における光検出器46は、N個の受光セルdnmを第1方向に並べた1次元ラインセンサーが第2方向にM個並んだ光検出器である。各受光セルdnmから出力される時間波形smu,tに対して時刻変数tに関してフーリエ変換した後、得られる波形をSmu,ωとした。図51に時間波形smu,tを,図52にSmu,ωを示した。図53は,時間周波数スペクトルSmu,ωにおいて、各位置m,nにおける最大振幅を持つ周波数を疑似カラー表示した図である。また図53中のa~eは,図51および図52に示された波形の観測点である。図54は、各出力総和器58が、第1フーリエ変換部51の出力のうち線分l上位置ulの出力Smul,ωを入力して、時間周波数毎に、線分l上のSmul,ωの総和を得て、時間周波数毎に出力した結果である。24式より各出力総和器58の出力は、第1配置例におけるGu,Δωωdに相当することから、データGu,Δωωdに対する演算方法は,第1配置例の演算と同じである。図55上段は,特定領域切出部55により,Δf=10Hzを中心周波数としてナイキスト周波数fnyq=5Hzを前後に含む周波数領域を切り出したときの振幅像上段左と位相像上段右である。結果として図55下段に示すように、第1配置例と同様の演算にて対象物2の複素振幅像gが得られた。以上のように,速度100μ/secで移動する対象物2をΔf=10Hz,fCCD=30Hz,ナイキスト周波数fnyq=5Hzの条件でぶれなく撮影することができた。撮影時間約33秒の間に取得された1000枚の干渉像から,1枚の静止像を得た。第17配置例第17配置例は、第16配置例と同様に、複数の光検出部46および各出力総和器58を含む構成である。すなわち,第17配置例では、第16配置例と同様に、1つの光源部10と、1つのレンズ40と、M個M>1の光検出部46と、演算部50とから構成される。演算部50は、複数個の基本演算器および光検出部46からの出力の総和を求める各出力総和器58を含む。すなわち、第17配置例では、複数の検出器を備え、また演算部50は、複数の検出器からの出力の総和を求める出力総和器58を更に備える。レンズ40および演算部50を演算部とみなせば、第17配置例では、レンズ40が演算部に組み入れられている。第17配置例では、第1配置例の演算部50に、第2方向に関するフーリエ変換またはフレネル変換を行う演算器以降、第2方向変換器59というを付加した構成である。第2方向に関するフーリエ変換またはフレネル変換を行う第2方向変換器は、特許請求の範囲に記載する変換部に相当する。第2方向変換器59は、図56,図61,図62で例示するように、光検出部46からの出力を入力する演算部50内の各出力総和器58の前段に配置される。第2方向変換器59は、その演算位置によらず、位置mvm,vm,vmにおける出力をM個入力し,その演算結果を出力する。第2方向変換器59がフーリエ変換器である場合、光検出器46の受光面において第1方向にフラウンフォーファー回折像を、第2方向には物体像を受光する第8配置例と等価である。すなわち第1配置例で使用したレンズ40と第2方向変換器59とにより第8配置例のレンズ40が構成される。第2方向変換器59がフレネル変換器である場合、光検出器46の受光面において第1方向にフラウンフォーファー回折像を、第2方向にはフレネル回折像を受光する第9配置例と等価である。すなわち第1配置例で使用したレンズ40と第2方向変換器59とにより第9配置例のレンズ40が構成される。第18配置例第18配置例は、第16配置例と同様に、複数の光検出部46および各出力総和器58を含む構成である。すなわち第18配置例では、第16配置例と同様に、第16配置例では,1つの光源部10と、1つのレンズ40と,M個M>1の検出部と、複数個の基本演算器および各出力総和器58を含む演算部50から構成される。すなわち、第18配置例では、複数の検出器を備え、また演算部50は、複数の検出器からの出力の総和を求める出力総和器58を更に備える。レンズ40および演算部50を演算部とみなせば、第18配置例では、レンズ40が演算部に組み入れられている。第18配置例では、第2配置例の演算部50に、第2方向に関するすなわちmに関してフーリエ変換またはフレネル変換を行う第2方向変換器59を付加した構成である。第2方向変換器59は、図56,図61,図62で例示すように、検出部からの出力を入力する演算部内の各出力総和器58の前段に配置される。第2方向変換器59は、その演算位置によらず、位置mvm,v’m,vmにおける出力をM個入力し、その演算結果を出力する。第2方向変換器59がフーリエ変換器である場合、光検出器46の受光面において第1方向に物体像を、第2方向にはフランフォーファー回折像を受光する第10配置例と等価である。すなわち、第2配置例で使用したレンズ40と第2方向変換器59とにより第10配置例のレンズ40が構成される。第2方向変換器59がフレネル変換器である場合、光検出器46の受光面において第1方向に物体像を、第2方向にはフレネル回折像を受光する第12配置例と等価である。すなわち第2配置例で使用したレンズ40と第2方向変換器59とにより第12配置例のレンズ40が構成される。第18配置例の場合の実施例について以下に説明する。第18配置例では図22に示す第2配置例と同様のレンズ40を用いた。すなわち物体像が、第1方向,第2方向とも光検出器46の受光面に写るように光検出器46を配置した。また第2方向変換器59は、時刻毎にM個の検出部の出力を入力し、演算結果を各出力総和器58へ出力した。そのブロック図を図56に示す。光検出器46は、1画素サイズ8.3x8.3μmの画素を640x480の画素数をデジタルCCDカメラを用いた。またそのフレームレートfCCDは30Hzとした。v’方向画素番号をm,u’方向画素番号をnとする。v’方向と平行な方向に移動物体が移動するように光検出器46を配置した。光検出器46の全画素640x480画素のうち312x312画素の領域のみを実験に用いた。したがって、M=N=312である。M,Nは、縦横の画素数を表し、その小文字m,nで画素番号を表す。第18配置例では、図24に示すサンプルを対象物2として測定した。図57は、時刻毎図中,1~10の番号が時刻に相当に第2方向変換器59に入力される位置u’におけるM個の入力データを示す。第2方向変換器59は、フーリエ変換を行った。第2方向変換器59が出力する波形ReFTmsmu,tは、各出力総和器58に送られ、mに関して総和を取り、su,tを得る。FTmは、変数mに関する1次元フーリエ変換を表す。Reは、複素数の実部を取る演算子である。すなわち、第2配置例で使用したレンズ40と第2方向変換器59とにより第10配置例のレンズ40が構成されていることから、各出力総和器58が出力するデータは、第10配置例の検出部が出力する信号と同じである。さらに第10配置例の検出部が出力する信号は第2配置例の演算方法と同じであることを第10配置例を説明したので、第18配置例の演算は、第2配置例の演算方法により対象物2の複素振幅像gξ,ηを得る。図57は、第18配置例における第2方向変換器59の入力画像である。図58は、時刻毎に第2方向変換器59が出力する位置uにおけるM個の出力データを示す。また、図59の上段は、各出力総和器58が時刻毎に1~Mまでの総和を得て、時刻毎に出力したデータである。図59の中段は、第1フーリエ変換部51が時刻変数tについて1次元フーリエ変換した出力のうち振幅像を示す。図59の下段は、第1フーリエ変換部51が時刻変数tについて1次元フーリエ変換した出力のうち位相像を示す。また、図60の上段は、特定領域切出部による出力結果であり、左が振幅像、右が位相像を表す。図60の下段は、第3フーリエ変換部53による時間周波数に関する1次元フーリエ変換の結果であり。左が振幅像、右が位相像を示す。第19配置例第19配置例は,第16配置例と同様に、複数の光検出部46および各出力総和器58を含む構成である。すなわち、第19配置例は、第16配置例と同様に、1つの光源部10と、1つのレンズ40と,M個M>1の検出部と、複数個の基本演算器および各出力総和器58を含む演算部50から構成される。すなわち、第19配置例では、複数の検出器を備え、また演算部50は、複数の検出器からの出力の総和を求める出力総和器58を更に備える。レンズ40および演算部50を演算部とみなせば,第19配置例では、レンズ40が演算部50に組み入れられている。第19配置例は、第3配置例にて使用したレンズ40に検出部をMM>1個配置し、さらに、第2方向にすなわちmに関してフーリエ変換またはフレネル変換を行う第2方向変換器59を付加した構成である。第2方向変換器59の演算位置は,図56,図61,図62で例示すように、検出部からの出力を入力する演算部内の各出力総和器58の前段に配置する。第2方向変換器59は,その演算位置によらず,位置mvm,v’m,vmにおける出力をM個入力し,その演算結果を出力する。第2方向変換器59がフーリエ変換器である場合、光検出器46の受光面において第1方向にフレネル回折像を、第2方向にはフレネル回折像を受光する第15配置例と等価である。すなわち、第3配置例で使用したレンズ40と第2方向変換器59とにより第15配置例のレンズ40が構成される。第2方向変換器59がフレネル変換器である場合、光検出器46の受光面において第1方向にフレネル回折像を、第2方向にはフレネル回折像を受光する第15配置例と等価である。すなわち、第3配置例で使用したレンズ40と第2方向変換器59とにより第15配置例のレンズ40が構成される。次に第2方向変換器59の光検出部46からの出力を入力する演算部50における演算位置について説明する。第2方向変換器59がレンズ40に含まれる場合は、そのレンズ40の位置である。第2方向変換器59がレンズ40に含まれない場合には、第2方向変換器59は、光検出部46からの出力を入力する演算部50内の各出力総和器58より前段に配置される。第2方向変換器59が検出部と第1フーリエ変換部51の間にある場合、第2方向変換器59の入力は、時刻毎にM個の検出部からの出力を入力し、時刻毎にその演算結果を出力する。第2方向変換器59が第1フーリエ変換部51と第3フーリエ変換部53の間にある場合、第2方向変換器59の入力は、時間周波数毎にM個の検出部からの出力を入力し、時間周波数毎にその演算結果を出力する。第2方向変換器59が第3フーリエ変換部53より後段にある場合、第2方向変換器59の入力は、時刻毎にM個の検出部からの出力を入力し、時刻毎にその演算結果を出力する。第20配置例次に、第20配置例について説明する。第1~19配置例では、物体光物体からの散乱光のうち0次光と高次光非ドップラーシフト光とドップラーシフト光に分離する方法は文献1GabrielPopescuFourierphasemicroscopyforinvestigationofbiologicalstructuresanddynamicsOpticsletters292503に記載の方法を用いた。すなわち、レンズ40は、対象物2と光検出器46の受光面の間に配置される。また、レンズ40は、一時的にフランフォーファー回折像を対象物2と光検出器46の受光面の間に形成する。フランフォーファー回折像の中心近傍に集まる略0次光を参照光とした。第20配置例では、略0次光を抜き出す方法として文献2GabrielPopescuDiffractionphasemicroscopyforquantifyingcellstructureanddynamicsOpticsletters31775に記載の回折格子を用いる。図63にその具体的な光学系を示す。図63に示すように、レンズ40は、対象物2と光検出器46の受光面の間に配置される。レンズ40は、一時的に物体像に続いてフランフォーファー回折像を対象物2と光検出器46の受光面の間に形成する。第20配置例のレンズ40は、第2配置例のレンズ40と、レンズ40できた物体像をリレーするレンズ407408により構成される。レンズ407,レンズ408は4f光学系を構成する。第20配置例におけるレンズ40は、4枚の球面レンズで構成されている。上記のようにレンズ40を構成することにより、レンズ404とレンズ407の間に対象物2の物体像が形成され、レンズ407とレンズ408の間に対象物2のフランフォーファー回折像が形成される。なお、物体像ができる面を物体像面といい、フランフォーファー回折像ができる面をフランフォーファー回折像面という。物体像面に回折格子を配置し、フランフォーファー回折像面にビームスプリッタ12を配置する。回折格子は、フランフォーファー回折像面にて複数のフランフォーファー回折像を形成する。そのうち、0次と1次の回折像を、それぞれ0次回折像、1次回折像と呼ぶことにする。回折格子における凹凸の方向はX方向と一致する。このため、回折格子によって0次回折像および1次回折像は、Y方向と垂直な直線状に配置される。ピンホール63は、回折格子によって作成された0次回折像の略0次光と1次回折像を含むように形成された2つの穴である。0次回折像のうち、略0次光を含むように開けられた穴ピンホール63Aを通過した光は第2の光となり、ビームスプリッタ12,レンズ60を介して第1変調に入力される。1次回折像を含むように開けられた穴ピンホール63Bを通過した光は第1の光となり、レンズ408に入力される.すなわち、回折格子およびピンホール63A,およびピンホール63Bにより第1の光と第2の光に分波するため、これらの光学素子により第1~19配置例におけるビームスプリッタ12と同様の役割を果たす。第20配置例のビームスプリッタ12は、光を反射させ、透過しないミラーでもよい。ビームスプリッタ12は、ピンホール63のうち略0次光を含むように開けられた穴ピンホール63Aを通過した光をレンズ60へと出力する。レンズ60の前焦点面はピンホール63と同じ面にあり、レンズ60の前焦点はピンホール63Aの中心と一致する。以上のように構成することで、第20配置例においても第1~19配置例と同じく略0次光を参照光として、抜き出すことができる。本実施形態の観察装置1では、対象物2の速度が変化するとドップラー信号に周波数変調が生じて、最終的に得られる対象物2の像が流れ方向に伸縮する。このような伸縮を補正するために、本実施形態の観察装置1は、対象物2の移動速度を検出する速度検出部を更に備えるのが好適である。そして、演算部50は、速度検出部により検出された対象物2の速度に基づいて、時間方向の1次元フーリエ変換または2次元フーリエ変換の際に対象物2の速度変化に関する補正を行うのが好適である。または、速度検出部より検出された対象物2の速度に基づいて、光検出器46の撮影タイミングを図ってもよい。この速度検出部は、任意のものが用いられ得るが、移動速度とドップラーシフト量との間の関係を利用して、レンズ40の後焦点面の散乱光到達位置における信号の周波数を検出することでも対象物2の移動速度を求めることができる。この場合、速度検出部は、ビームスプリッタ41から光検出器46へ向う光の一部が分岐されたものをフーリエ面上で検出してもよいし、或いは、光検出器46の受光面の一部に独立に設けられた画素を含むものであってもよい。その画素の大きさは、対象物2の移動速度Vとドップラー周波数fdとの関係から導かれる移動速度の分解能を有する面積を持つことが好ましい。本実施形態の観察装置1において、第1配置例では、対象物2に照射される光L0のうち対象物2により散乱されなかった光0次光は、レンズ40により1点に集光される。この0次光が光検出器46の受光面に到達すると、光検出器46により得られる信号の質が劣化する。そこで、このような0次光が光検出器46の受光面にすべてが到達しないように0次光を減衰させるための減光フィルタ45が設けられるのが好ましい。或いは、0次光の発生が少ないようなビーム断面を有する光L0を対象物2に照射するのが好ましい。そして、光源10と光検出器46との間に対象物2が存在しないときに、光検出器46に到達する光強度をA0に加味させ、強度ムラを補正することが好ましい。以上の説明では、ξη平面上で対象物2が一方向に移動する場合について説明した。本発明は、ξη平面に垂直なζ方向レンズ40の光軸の方向に対象物2が往復移動する場合にも適用可能である。この場合、レンズ後焦点面において径方向にドップラーシフトが生じるので、周方向に画素構造を有し各画素が放射状に延在する光検出器が用いられる。以上の説明では、光源の対象物の位相像を透過照明で取得する実施例を主に示したが、反射照明で取得してもよいことは、明らかである。光源として、ドップラーシフト量を感度よく検出する上では、単一縦モードの光の利用が好適であるが、これに限定されない。例えば、広帯域の光を用いることで、位相物体の深さに関する情報も取得可能となる。各波長成分のドップラーシフトを計測するためには、広帯域の光として、波長成分間の位相関係が一定であるものを用いるのが好適である。このような光源として、例えばモードロックレーザーを用いることができる。モードロックレーザーは、離散的な波長成分を有するため、ドップラーシフト量の検出する用途において、非常に有効な光源である。"