特開 2019-138670 分光装置、及び、光学素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2019-138670(P2019-138670A)

(43)【公開日】2019年8月22日

(54)【発明の名称】分光装置、及び、光学素子

(51)【国際特許分類】

   G01J 3/51 20060101AFI20190726BHJP

   G01J 3/26 20060101ALI20190726BHJP

   G02B 5/28 20060101ALI20190726BHJP

   G02B 5/18 20060101ALI20190726BHJP

【ＦＩ】

   G01J3/51

   G01J3/26

   G02B5/28

   G02B5/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2018-19554(P2018-19554)

(22)【出願日】2018年2月6日

(71)【出願人】

【識別番号】511312469

【氏名又は名称】東杜シーテック株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】592180166

【氏名又は名称】株式会社倉元製作所

(71)【出願人】

【識別番号】592137920

【氏名又は名称】三洋テクニックス株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】593209161

【氏名又は名称】日本エレクトロセンサリデバイス株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】504157024

【氏名又は名称】国立大学法人東北大学

(74)【代理人】

【識別番号】100131428

【弁理士】

【氏名又は名称】若山 剛

(72)【発明者】

【氏名】大寺 康夫

(72)【発明者】

【氏名】菊地 和雄

【テーマコード（参考）】

2G020

2H148

2H249

【Ｆターム（参考）】

2G020AA03

2G020BA02

2G020BA03

2G020BA05

2G020BA20

2G020CA02

2G020CB27

2G020CC26

2G020CC29

2G020CC63

2G020CD03

2G020CD06

2G020CD24

2G020CD34

2G020CD37

2H148GA15

2H148GA24

2H148GA43

2H148GA61

2H249AA13

2H249AA58

2H249AA64

2H249AA66

(57)【要約】

【課題】検出対象波長毎の光の強度を高い精度にて検出することが可能な分光装置を提供すること。
【解決手段】分光装置１は、複数の検出対象波長のそれぞれの光の強度を検出する。分光装置１は、複数の検出対象波長を含む注目波長帯において、透過率が閾値透過率以上である透過波長帯を複数有する光学フィルタを複数備える。分光装置１は、複数の光学フィルタを透過した光に基づいて、複数の検出対象波長のそれぞれの光の強度を検出する検出部１１，１７を備える。複数の光学フィルタは、複数の透過波長帯が互いに異なる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の検出対象波長のそれぞれの光の強度を検出する分光装置であって、
前記複数の検出対象波長を含む注目波長帯において、透過率が閾値透過率以上である透過波長帯を複数有する光学フィルタを複数備えるとともに、
前記複数の光学フィルタを透過した光に基づいて、前記複数の検出対象波長のそれぞれの光の強度を検出する検出部を備え、
前記複数の光学フィルタは、前記複数の透過波長帯が互いに異なる、分光装置。

【請求項2】

請求項１に記載の分光装置であって、
前記複数の光学フィルタは、ピッチ長にて周期的に繰り返される凹凸構造を有する層状体を複数含み、
前記複数の層状体は、積層され、
前記複数の層状体のそれぞれは、前記複数の層状体のうちの、当該層状体と隣接する層状体と屈折率が異なり、
前記複数の光学フィルタは、前記ピッチ長が互いに異なる、分光装置。

【請求項3】

請求項２に記載の分光装置であって、
前記複数の層状体は、互いに隣接する層状体間で層状体の厚さが異なる層状体群を含む、分光装置。

【請求項4】

請求項３に記載の分光装置であって、
前記層状体群は、積層された方向に沿って層状体の厚さが単調に変化する、分光装置。

【請求項5】

請求項２に記載の分光装置であって、
前記複数の層状体のそれぞれは、第１屈折率を有する第１材料と、前記第１屈折率よりも低い第２屈折率を有する第２材料と、前記第２屈折率よりも低い第３屈折率を有する第３材料と、を含む材料群のうちの１つの材料からなる、分光装置。

【請求項6】

請求項５に記載の分光装置であって、
前記複数の層状体は、前記第１材料からなる第１層状体、前記第２材料からなる第２層状体、前記第３材料からなる第３層状体、前記第２層状体、及び、前記第１層状体の順に積層された層状体群を含む、分光装置。

【請求項7】

請求項６に記載の分光装置であって、
前記層状体群を構成する２つの前記第１層状体は、層状体の厚さが同じであり、且つ、
前記層状体群を構成する２つの前記第２層状体は、層状体の厚さが同じである、分光装置。

【請求項8】

請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の分光装置であって、
前記検出部は、Ｗｉｅｎｅｒ推定を行うことにより前記検出を行う、分光装置。

【請求項9】

請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の分光装置であって、
対象物に光を照射する光源を備え、
前記検出部は、前記光源が前記照射を行っている場合である照射時と、前記光源が前記照射を行っていない場合である非照射時と、の両方において前記検出を行い、前記照射時において検出された光の強度から、前記非照射時において検出された光の強度を減じた値に基づいて、前記対象物の内部の状態を推定する、分光装置。

【請求項10】

複数の検出対象波長を含む注目波長帯において、透過率が閾値透過率以上である透過波長帯を複数有する光学フィルタを複数備え、
前記複数の光学フィルタは、前記複数の透過波長帯が互いに異なる、光学素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、分光装置、及び、光学素子に関する。

【背景技術】

【0002】

複数の検出対象波長のそれぞれの光の強度を検出する分光装置が知られている。例えば、非特許文献１に記載の分光装置は、複数の検出対象波長にそれぞれ対応する複数の光学フィルタを備える。光学フィルタは、長波長透過型のエッジフィルタである。長波長透過型のエッジフィルタは、境界波長帯よりも短い波長の光を透過せず、且つ、境界波長帯よりも長い波長の光を透過する。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】森下、外４名、「ナノフォトニック・スペクトルフィルターを用いた果物の拡散反射特性計測の試み」、第３３回近赤外フォーラム 講演予稿集、近赤外研究会、２０１７年１１月１５日、ポスター番号Ｐ−２１、ｐ．１３３

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

複数の検出対象波長に対して、光の強度の検出に用いられる、複数の光学フィルタの位置は、互いに異なる。従って、検出される光の強度が、位置に応じて比較的大きく変化する場合、特定の位置における光の強度の検出における精度は、検出対象波長間で過度に大きく異なりやすい。このため、検出対象波長毎の光の強度を十分に高い精度にて検出できない。

【0005】

例えば、青果物に光を照射し、青果物の内部を通過した光の強度を検出することにより、青果物の内部の状態（例えば、糖度又は水分量等）を推定する場合、光路が異なると、青果物の内部の状態と、検出される光の強度と、の関係が比較的大きく変わりやすい。従って、特定の位置における光の強度の検出における精度が、検出対象波長間で過度に大きく異なると、青果物の内部の状態を高い精度にて推定できない。
なお、この種の課題は、青果物の内部の状態の推定以外に分光装置が適用される場合においても同様に生じ得る。

【0006】

このように、上記分光装置においては、検出対象波長毎の光の強度を高い精度にて検出できない、という課題があった。

【0007】

本発明の目的の一つは、検出対象波長毎の光の強度を高い精度にて検出することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

一つの側面では、分光装置は、複数の検出対象波長のそれぞれの光の強度を検出する。
更に、分光装置は、上記複数の検出対象波長を含む注目波長帯において、透過率が閾値透過率以上である透過波長帯を複数有する光学フィルタを複数備える。
更に、分光装置は、上記複数の光学フィルタを透過した光に基づいて、上記複数の検出対象波長のそれぞれの光の強度を検出する検出部を備える。
上記複数の光学フィルタは、上記複数の透過波長帯が互いに異なる。

【0009】

他の一つの側面では、光学素子は、複数の検出対象波長を含む注目波長帯において、透過率が閾値透過率以上である透過波長帯を複数有する光学フィルタを複数備える。
上記複数の光学フィルタは、上記複数の透過波長帯が互いに異なる。

【発明の効果】

【0010】

検出対象波長毎の光の強度を高い精度にて検出できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態の分光装置の構成を表すブロック図である。

【図2】第１実施形態の光学素子部の上面図である。

【図3】第１実施形態の光学素子の上面図である。

【図4】第１実施形態の光学フィルタの斜視図である。

【図5】第１実施形態の光学フィルタの上面図である。

【図6】第１実施形態の光学フィルタの断面図である。

【図7】第１実施形態の光学フィルタの透過率の、波長に対する変化を表すグラフである。

【図8】第１実施形態の処理部の機能を表すブロック図である。

【図9】第１実施形態の分光装置の動作を表すフローチャートである。

【図10】第１実施形態の変形例の光学素子の上面図である。

【図11】第２実施形態の光学フィルタの透過率の、波長に対する変化を表すグラフである。

【図12】第３実施形態の光学フィルタの透過率の、波長に対する変化を表すグラフである。

【図13】第４実施形態の光学フィルタの透過率の、波長に対する変化を表すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の、分光装置、及び、光学素子に関する各実施形態について図１乃至図１３を参照しながら説明する。

【0013】

＜第１実施形態＞
（概要）
第１実施形態の分光装置は、複数の検出対象波長のそれぞれの光の強度を検出する。
分光装置は、複数の光学フィルタと、検出部と、を備える。複数の光学フィルタのそれぞれは、複数の検出対象波長を含む注目波長帯において、透過率が閾値透過率以上である透過波長帯を複数有する。検出部は、複数の光学フィルタを透過した光に基づいて、複数の検出対象波長のそれぞれの光の強度を検出する。複数の光学フィルタは、複数の透過波長帯が互いに異なる。

【0014】

これによれば、各光学フィルタが、注目波長帯において複数の透過波長帯を有するので、複数の光学フィルタを透過した光に基づいて、各検出対象波長の光の強度を検出できる。従って、複数の検出対象波長のそれぞれの光の強度を、共通する複数の光学フィルタを用いて検出できる。この結果、検出対象波長毎の光の強度を高い精度にて検出できる。
次に、第１実施形態の分光装置について、詳細に説明する。

【0015】

（構成）
図１に表されるように、分光装置１は、対象物ＦＲに光を照射し、対象物ＦＲから反射された光のうちの、複数の検出対象波長のそれぞれの光の強度を検出し、検出された光の強度に基づいて、対象物ＦＲの内部の状態を推定する。本例では、対象物ＦＲは、青果物である。また、本例では、対象物ＦＲの内部の状態は、糖度である。なお、対象物ＦＲの内部の状態は、糖度以外の物理量（例えば、水、脂肪、又は、脂質等の量）であってもよい。また、対象物ＦＲは、青果物以外の物体であってもよい。

【0016】

本例では、分光装置１は、携帯型である。なお、分光装置１は、据置型であってもよい。本例では、分光装置１は、マルチスペクトルカメラ、又は、ハイパースペクトルカメラと呼ばれてもよい。

【0017】

分光装置１は、処理部１１と、第１光源１２−１と、第２光源１２−２と、第１レンズ１３−１と、第２レンズ１３−２と、偏光フィルタ１４と、第３レンズ１５と、光学素子部１６と、固体撮像素子１７と、を備える。本例では、処理部１１及び固体撮像素子１７は、検出部に対応する。

【0018】

処理部１１は、図示されない、処理装置及び記憶装置を備える。本例では、処理部１１の少なくとも一部は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）回路により構成される。なお、処理部１１の少なくとも一部は、プログラム可能な論理回路（例えば、ＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、又は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ））により構成されてもよい。

【0019】

処理部１１は、記憶装置に記憶されているプログラムを処理装置が実行することにより、分光装置１を制御する。これにより、処理部１１は、後述する機能を実現する。

【0020】

なお、処理部１１が備える処理装置は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、又は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を含んでもよい。また、処理部１１が備える記憶装置は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、半導体メモリ、有機メモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、又は、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）を含んでもよい。

【0021】

第１光源１２−１、及び、第２光源１２−２のそれぞれは、処理部１１から入力される制御信号に従って、光を出射することにより、対象物ＦＲに光を照射する。本例では、第１光源１２−１、及び、第２光源１２−２のそれぞれは、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）である。

【0022】

本例では、第１光源１２−１、及び、第２光源１２−２のそれぞれにより出射される光は、近赤外線である。第１光源１２−１により出射される光の中心波長と、第２光源１２−２により出射される光の中心波長と、は、互いに異なる。本例では、第１光源１２−１により出射される光の中心波長は、８６０ｎｍであり、且つ、第２光源１２−２により出射される光の中心波長は、９５０ｎｍである。なお、第１光源１２−１、及び、第２光源１２−２のそれぞれにより出射される光は、近赤外線以外の波長帯を有していてもよい。

【0023】

第１レンズ１３−１は、第１光源１２−１により出射された光を集束する。本例では、第１レンズ１３−１は、対象物ＦＲの表面が第１レンズ１３−１の焦点に一致する位置を有する。第１レンズ１３−１と同様に、第２レンズ１３−２は、第２光源１２−２により出射された光を集束する。本例では、第２レンズ１３−２は、対象物ＦＲの表面が第２レンズ１３−２の焦点に一致する位置を有する。本例では、第１レンズ１３−１の焦点は、第２レンズ１３−２の焦点と略一致する位置を有する。
なお、分光装置１が備える、光源及びレンズからなる組の数は、１つ、又は、３つ以上であってもよい。

【0024】

偏光フィルタ１４は、偏光フィルタ１４に入射する光のうちの、所定の偏光方向の直線偏光の成分よりも、当該直線偏光の成分以外の成分を大きく減衰させる。これにより、偏光フィルタ１４を通過した光は、偏光方向の直線偏光の成分を主に有する。

【0025】

第３レンズ１５は、偏光フィルタ１４を通過した光を集束する。本例では、第３レンズ１５は、光学素子部１６が第３レンズ１５の焦点に一致する位置を有する。

【0026】

図１に表されるように、光学素子部１６は、平板状である。図２に表されるように、光学素子部１６は、格子状の配列を有する複数の光学素子１６１を備える。

【0027】

以下、図２乃至図６に表されるように、ｘ軸、ｙ軸、及び、ｚ軸を有する右手系の直交座標系を用いて、光学素子部１６を説明する。本例では、ｚ軸方向は、偏光フィルタ１４を通過した光のうちの、偏光方向の直線偏光の成分が伝搬する方向に一致する。また、本例では、ｙ軸方向は、当該偏光方向に一致する。

【0028】

各光学素子１６１は、図３に表されるように、格子状の配列を有する、Ｊ個の光学フィルタ１６１−１〜１６１−Ｊを備える。Ｊは、２以上の整数を表す、本例では、Ｊは、１６を表す。本例では、各光学素子１６１を構成する複数の光学フィルタ１６１−１〜１６１−Ｊは、一群の光学フィルタ１６１−１〜１６１−Ｊと表されてもよい。

【0029】

図４乃至図６に表されるように、光学フィルタ１６１−ｊは、基板ＳＬと、Ｑ個の層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−Ｑと、を備える。ｊは、１乃至Ｊの整数を表す。Ｑは、２以上の整数を表す。本例では、Ｑは、９を表す。基板ＳＬ、及び、複数の層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−Ｑは、積層される。例えば、光学フィルタ１６１−ｊは、特許第３３２５８２５号公報、又は、特許第５０２２２２１号公報等に開示された方法を用いて製造されてよい。また、光学フィルタ１６１−ｊは、フォトニック結晶型の光学フィルタと呼ばれてもよい。

【0030】

図４は、光学フィルタ１６１−ｊの斜視図である。図５は、光学フィルタ１６１−ｊの上面図（本例では、光学フィルタ１６１−ｊをｚ軸の負方向にて見た図）である。図６は、光学フィルタ１６１−ｊの断面図（本例では、図５のＶＩ−ＶＩ線により表される平面により切断された光学フィルタ１６１−ｊの断面をｙ軸の負方向にて見た図）である。

【0031】

基板ＳＬは、光学フィルタ１６１−ｊのうちの、ｚ軸の負方向における端部を構成する。本例では、基板ＳＬは、主成分が二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）である材料（本例では、石英ガラス）からなる。
複数の層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−Ｑは、光学フィルタ１６１−ｊのうちの、基板ＳＬよりもｚ軸の正方向に位置する。本例では、層状体ＦＬ−ｑは、ｑが大きくなるほど、ｚ軸の正方向に位置する。ここで、ｑは、１乃至Ｑの整数を表す。

【0032】

基板ＳＬは、ｘ軸方向においてピッチ長Ｌｘにて周期的に繰り返される凹凸構造を有する。本例では、図６に表されるように、基板ＳＬのうちの、ｚ軸の正方向における端面は、ｙ軸に直交する平面（換言すると、ｚｘ平面）により切断された基板ＳＬの断面において、ｘ軸方向においてピッチ長Ｌｘにて周期的に繰り返される方形波状である。

【0033】

各層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−Ｑは、ｘ軸方向においてピッチ長Ｌｘにて周期的に繰り返される凹凸構造を有する。本例では、図６に表されるように、各層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−Ｑのうちの、ｚ軸の正方向における端面は、ｚｘ平面により切断された当該層状体の断面において、ｘ軸方向においてピッチ長Ｌｘにて周期的に繰り返される三角波状である。
換言すると、ピッチ長Ｌｘは、光学フィルタ１６１−ｊが有する凹凸構造の周期を表す。

【0034】

本例では、複数の層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−Ｑは、層状体毎に所定の厚さを有する。図６に表されるように、層状体ＦＬ−９の厚さは、ｚ軸方向における長さＤである。本例では、各層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−８の厚さも、層状体ＦＬ−９の厚さと同様に、ｚ軸方向における長さである。なお、各層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−９の厚さは、当該層状体のうちの、ｚ軸方向における両端面の間の距離であってもよい。

【0035】

なお、図４乃至図６においては、説明を簡単にするため、各層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−Ｑの厚さは、同一であるように表されている。ところで、本例では、複数の層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−Ｑの、厚さ及び屈折率は、表１の通りである。積層順は、基板ＳＬに近づくほど、小さくなる。従って、本例では、層状体ＦＬ−ｑの積層順は、ｑである。第１屈折率Ｒ１は、第２屈折率Ｒ２よりも高い。本例では、第１屈折率Ｒ１を有する第１材料は、五酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）である。従って、第１屈折率Ｒ１は、２．２７である。本例では、第２屈折率Ｒ２を有する第２材料は、主成分が二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）であるシリカである。従って、第２屈折率Ｒ２は、１．４７である。

【表1】

【0036】

表１に表されるように、本例では、複数の層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−Ｑのそれぞれは、複数の層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−Ｑのうちの、当該層状体と隣接する層状体と屈折率が異なる。換言すると、複数の層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−Ｑは、第１屈折率Ｒ１を有する第１材料からなる層状体と、第２屈折率Ｒ２を有する第２材料からなる層状体と、が交互に積層されている。

【0037】

また、表１に表されるように、本例では、複数の層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−Ｑは、互いに隣接する層状体間で層状体の厚さが異なる層状体群を含む。本例では、複数の層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−９のうちの、ｚ軸方向における両端部を構成する層状体ＦＬ−１，ＦＬ−９以外の層状体ＦＬ−２〜ＦＬ−８は、層状体群を構成する。

【0038】

本例では、層状体群を構成する層状体ＦＬ−２〜ＦＬ−８は、積層された方向（本例では、ｚ軸方向）に沿って層状体の厚さが単調に変化する。本例では、層状体群を構成する層状体ＦＬ−２〜ＦＬ−８は、ｚ軸の正方向に向かって、層状体の厚さが単調に減少する。具体的には、層状体群を構成する層状体ＦＬ−２〜ＦＬ−８は、ｚ軸の正方向に向かって、層状体の厚さが所定の変化量（本例では、５ｎｍ）ずつ減少する。なお、層状体群を構成する層状体ＦＬ−２〜ＦＬ−８は、ｚ軸の正方向に向かって、層状体の厚さが単調に増加していてもよい。

【0039】

また、一群の光学フィルタ１６１−１〜１６１−Ｊは、ピッチ長Ｌｘが互いに異なる。本例では、一群の光学フィルタ１６１−１〜１６１−Ｊのピッチ長Ｌｘは、４６０ｎｍから６２０ｎｍまでの間で、１０ｎｍの間隔を有する。本例では、光学フィルタ１６１−ｊは、ｊが大きくなるほど、ピッチ長Ｌｘが長くなる。本例では、光学フィルタ１６１−ｊは、ｊが１だけ増える毎に、ピッチ長Ｌｘが所定の変化量（本例では、１０ｎｍ）だけ長くなる。

【0040】

このような構成により、図７に表されるように、一群の光学フィルタ１６１−１〜１６１−Ｊのそれぞれは、所定の注目波長帯において、複数の透過波長帯を有する。
注目波長帯は、分光装置１により光の強度が検出される対象の、複数の検出対象波長を含む。本例では、分光装置１により光の強度が検出される対象の、複数の検出対象波長は、８６０ｎｍから１０６０ｎｍまでの間で、１２．５ｎｍの間隔を有する。本例では、注目波長帯は、８６０ｎｍから１０６０ｎｍまでの波長帯である。
透過波長帯は、透過率が閾値透過率以上である波長帯である。本例では、閾値透過率は、５０％である。なお、閾値透過率は、４０％乃至６０％の値を有していてもよい。

【0041】

固体撮像素子１７は、格子状の配列を有する複数の画素を備えるとともに、光学素子部１６を透過した光を受光し、受光した光の強度を表す電気信号を画素毎に出力する。
本例では、固体撮像素子１７は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサである。なお、固体撮像素子１７は、ＣＣＤイメージセンサ以外のイメージセンサ（例えば、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ）であってもよい。

【0042】

本例では、固体撮像素子１７が備える各画素は、光学フィルタ１６１−ｊよりも小さい。換言すると、固体撮像素子１７は、各光学フィルタ１６１−ｊを透過した光の強度を表す電気信号を、複数の画素により出力する。例えば、処理部１１は、各光学フィルタ１６１−ｊを透過した光の強度を、当該光学フィルタ１６１−ｊに対応する複数の画素のうちの、当該光学フィルタ１６１−ｊの端部に対応する画素以外の画素により出力された電気信号に基づいて検出してよい。

【0043】

次に、処理部１１の機能を説明する。
処理部１１は、光学素子部１６が備える複数の光学素子１６１のそれぞれに対して、当該光学素子１６１を構成する一群の光学フィルタ１６１−１〜１６１−Ｊを透過した光の強度を固体撮像素子１７により検出し、検出された光の強度に基づいて、Ｗｉｅｎｅｒ推定を行うことにより、複数の検出対象波長のそれぞれの光の強度を検出する。

【0044】

なお、処理部１１は、光学素子部１６が備える複数の光学素子１６１の少なくとも一部に対する検出に代えて、又は、光学素子部１６が備える複数の光学素子１６１に対する検出に加えて、任意の位置に対して、当該位置が中心である正方形に含まれる一群の光学フィルタ１６１−１〜１６１−Ｊを透過した光の強度を固体撮像素子１７により検出し、検出された光の強度に基づいて、Ｗｉｅｎｅｒ推定を行うことにより、複数の検出対象波長のそれぞれの光の強度を検出してもよい。

【0045】

図８に表されるように、処理部１１の機能は、推定行列記憶部１１１と、非照射時強度取得部１１２と、照射時強度取得部１１３と、推定部１１４と、を含む。

【0046】

推定行列記憶部１１１は、Ｋ行Ｊ列の推定行列Ａを記憶する。Ｋは、検出対象波長の数を表し、２以上の整数を表す。上述のように、Ｊは、一群の光学フィルタ１６１−１〜１６１−Ｊに含まれる光学フィルタ１６１−ｊの数を表す。

【0047】

推定行列Ａは、数式１に基づいて予め決定される。本明細書において、Ｘ^Ｔは、行列Ｘの転置行列を表し、Ｘ^−１は、行列Ｘの逆行列を表す。

【数1】

【0048】

数式１において、行列Ｒ_ｆは、数式２により表される。本例では、行列Ｒ_ｆは、スペクトルの相関行列に対応する。

【数2】

【0049】

数式２において、ベクトルｆ_ｍは、数式３により表される。本例では、ベクトルｆ_ｍは、ｍ番目の試料に対する、ｋ番目の検出対象波長の光の強度Ｉ_ｍ，ｋをｋ行目の要素として有する列ベクトルである。ｍは、１乃至Ｍの整数を表す。ｋは、１乃至Ｋの整数を表す。整数Ｍは、試料の数を表す。Ｍは、２以上の整数を表す。

【数3】

【0050】

本例では、Ｍ個のベクトルｆ_１〜ｆ_Ｍは、Ｍ個の異なる試料としての対象物ＦＲに対して、Ｋ個の検出対象波長の光の強度を検出することにより取得される。本例では、Ｍ個の異なる試料としての対象物ＦＲは、同じ種類の青果物（例えば、桃）である。本例では、ベクトルｆ_ｍは、教師スペクトルに対応する。

【0051】

数式１において、行列Ｒ_ｎは、数式４により表される。本例では、行列Ｒ_ｎは、ｊ番目の光学フィルタ１６１−ｊを透過した光の強度の検出値に対する、雑音の振幅の平均値（換言すると、平均雑音振幅）ｎ_ｊを、ｊ行ｊ列目の要素として有する対角行列である。本例では、行列Ｒ_ｎは、雑音行列に対応する。

【数4】

【0052】

例えば、平均雑音振幅ｎ_ｊの主成分は、光ショットノイズと、固体撮像素子１７の量子化雑音と、に起因する。本例では、平均雑音振幅ｎ_ｊは、光学フィルタ１６１−ｊを透過した光の強度を検出することにより取得される。

【0053】

数式１において、行列Ｈは、数式６により表される。本例では、行列Ｈは、ｊ番目の光学フィルタ１６１−ｊの、ｋ番目の検出対象波長に対する透過率Ｔ_ｊ，ｋを、ｊ行ｋ列目の要素として有する行列である。本例では、行列Ｈは、透過率行列に対応する。

【数6】

【0054】

非照射時強度取得部１１２は、第１光源１２−１及び第２光源１２−２が対象物ＦＲに光を照射していない場合である非照射時において、固体撮像素子１７により出力された電気信号に基づいて、各光学フィルタ１６１−ｊを透過した光の強度を検出することにより当該強度を取得する。

【0055】

本例では、処理部１１は、分光装置１のユーザにより所定の検出指示が分光装置１に入力された場合、所定の非照射期間が経過するまでの間、第１光源１２−１及び第２光源１２−２を、光を出射しない状態に維持する。その後、処理部１１は、非照射期間が経過した時点から、所定の照射期間に亘って、第１光源１２−１及び第２光源１２−２を、光を出射する状態に維持する。その後、処理部１１は、照射期間が経過した時点から、再び、第１光源１２−１及び第２光源１２−２を、光を出射しない状態に維持する。

【0056】

本例では、非照射時強度取得部１１２は、照射期間前の時点と、照射期間後の時点と、の両方において、固体撮像素子１７により出力された電気信号に基づいて、各光学フィルタ１６１−ｊを透過した光の強度を検出することにより当該強度を取得する。

【0057】

照射時強度取得部１１３は、第１光源１２−１及び第２光源１２−２が対象物ＦＲに光を照射している場合である照射時において、固体撮像素子１７により出力された電気信号に基づいて、各光学フィルタ１６１−ｊを透過した光の強度を検出することにより当該強度を取得する。

【0058】

本例では、照射時強度取得部１１３は、照射期間内の時点において、固体撮像素子１７により出力された電気信号に基づいて、各光学フィルタ１６１−ｊを透過した光の強度を検出することにより当該強度を取得する。

【0059】

推定部１１４は、非照射時強度取得部１１２により取得された光の強度と、照射時強度取得部１１３により取得された光の強度と、に基づいて、Ｋ個の検出対象波長のそれぞれの光の強度を推定する。

【0060】

本例では、推定部１１４は、非照射時強度取得部１１２により照射期間前の時点にて取得された光の強度（換言すると、第１非照射時強度）と、非照射時強度取得部１１２により照射期間後の時点にて取得された光の強度（換言すると、第２非照射時強度）と、の平均値（換言すると、平均非照射時強度）を算出する。

【0061】

更に、推定部１１４は、照射時強度取得部１１３により取得された光の強度（換言すると、照射時強度）から、算出された平均非照射時強度を減じた強度（換言すると、実質強度）を算出する。

【0062】

更に、推定部１１４は、算出された実質強度と、推定行列記憶部１１１に記憶されている推定行列Ａと、に基づいて、Ｋ個の検出対象波長のそれぞれの光の強度を推定する。本例では、推定部１１４は、数式７に表されるように、実質強度ベクトルｇに、推定行列Ａを乗算することにより、推定強度ベクトルφを算出する。本例では、推定強度ベクトルφの算出は、Ｋ個の検出対象波長のそれぞれの光の強度の検出に対応する。

【数7】

【0063】

数式７において、実質強度ベクトルｇは、数式８に表されるように、ｊ番目の光学フィルタ１６１−ｊの実質強度Ｇ_ｊをｊ行目の要素として有する列ベクトルである。

【数8】

【0064】

数式７において、推定強度ベクトルφは、数式９に表されるように、ｋ番目の検出対象波長の光の強度Ｆ_ｋをｋ行目の要素として有する列ベクトルである。

【数9】

【0065】

更に、推定部１１４は、算出された推定強度ベクトルφに基づいて、対象物ＦＲの内部の状態を推定する。例えば、推定部１１４は、検出対象波長毎の光の強度の、位置に対する変化に基づいて、対象物ＦＲの内部の状態を推定する。例えば、推定部１１４は、検出対象波長毎の光の強度の、位置に対する変化を表すパラメータと、対象物ＦＲの内部の状態の推定値と、の関係を予め記憶し、記憶されている関係と、推定強度ベクトルφと、に基づいて、対象物ＦＲの内部の状態を推定する。

【0066】

推定部１１４は、推定された、対象物ＦＲの内部の状態を表す情報を出力（例えば、当該情報を表す文字又は画像を表示、又は、当該情報を表す音声を出力）する。

【0067】

（動作）
次に、第１実施形態の分光装置１の動作について図９を参照しながら説明する。
先ず、分光装置１には、分光装置１のユーザにより所定の検出指示が入力される。これにより、分光装置１は、所定の非照射期間が経過するまでの間、第１光源１２−１及び第２光源１２−２を、光を出射しない状態に維持する。

【0068】

分光装置１は、非照射期間内の時点において、固体撮像素子１７により出力された電気信号に基づいて、各光学フィルタ１６１−ｊを透過した光の強度である第１非照射時強度を取得する（図９のステップＳ１０１）。

【0069】

次いで、分光装置１は、非照射期間が経過した時点から、所定の照射期間に亘って、第１光源１２−１及び第２光源１２−２を、光を出射する状態に維持する。更に、分光装置１は、照射期間内の時点において、固体撮像素子１７により出力された電気信号に基づいて、各光学フィルタ１６１−ｊを透過した光の強度である照射時強度を取得する（図９のステップＳ１０２）。

【0070】

次いで、分光装置１は、照射期間が経過した時点から、再び、第１光源１２−１及び第２光源１２−２を、光を出射しない状態に維持する。更に、分光装置１は、照射期間が経過した時点以降の時点において、固体撮像素子１７により出力された電気信号に基づいて、各光学フィルタ１６１−ｊを透過した光の強度である第２非照射時強度を取得する（図９のステップＳ１０３）。

【0071】

次いで、分光装置１は、取得された第１非照射時強度と、取得された照射時強度と、取得された第２非照射時強度と、に基づいて、実質強度を取得する（図９のステップＳ１０４）。

【0072】

次いで、分光装置１は、取得された実質強度に基づく実質強度ベクトルｇに、予め記憶されている推定行列Ａを乗算することにより、推定強度ベクトルφを算出する（図９のステップＳ１０５）。これにより、分光装置１は、Ｋ個の検出対象波長のそれぞれの光の強度（換言すると、波長毎強度）を取得する。

【0073】

次いで、分光装置１は、取得された波長毎強度に基づいて、対象物ＦＲの内部の状態（換言すると、内部状態）（本例では、糖度）を推定する（図９のステップＳ１０６）。次いで、分光装置１は、推定された内部状態を表す情報を出力する（図９のステップＳ１０７）。

【0074】

以上、説明したように、第１実施形態の分光装置１において、複数の光学フィルタ１６１−１〜１６１−Ｊのそれぞれは、複数の検出対象波長を含む注目波長帯において、透過率が閾値透過率以上である透過波長帯を複数有する。分光装置１において、検出部（本例では、処理部１１及び固体撮像素子１７）は、複数の光学フィルタ１６１−１〜１６１−Ｊを透過した光に基づいて、複数の検出対象波長のそれぞれの光の強度を検出する。複数の光学フィルタ１６１−１〜１６１−Ｊは、複数の透過波長帯が互いに異なる。

【0075】

これによれば、各光学フィルタ１６１−ｊが、注目波長帯において複数の透過波長帯を有するので、複数の光学フィルタ１６１−１〜１６１−Ｊを透過した光に基づいて、各検出対象波長の光の強度を検出できる。従って、複数の検出対象波長のそれぞれの光の強度を、共通する複数の光学フィルタ１６１−１〜１６１−Ｊを用いて検出できる。この結果、検出対象波長毎の光の強度を高い精度にて検出できる。

【0076】

ところで、光の強度を検出する固体撮像素子１７の感度は、所定の高感度波長帯から遠ざかるにつれて低下する。このため、透過波長帯が比較的広い場合、固体撮像素子１７により検出される光の強度のうちの、高感度波長帯から相対的に遠い波長の成分は、当該強度のうちの、高感度波長帯から相対的に近い波長の成分よりも相当に小さい。従って、透過波長帯が比較的広い場合、透過波長帯のうちの、高感度波長帯から相対的に遠い波長帯の光の強度を高い精度にて検出できない。

【0077】

これに対し、分光装置１によれば、透過波長帯が注目波長帯のうちの複数の領域に分散するので、各透過波長帯が狭くなりやすい。これにより、各透過波長帯のうちの、高感度波長帯から相対的に遠い波長帯の光の強度を高い精度にて検出できる。この結果、検出対象波長毎の光の強度を高い精度にて検出できる。

【0078】

更に、第１実施形態の分光装置１において、複数の光学フィルタ１６１−１〜１６１−Ｊは、ピッチ長Ｌｘにて周期的に繰り返される凹凸構造を有する層状体ＦＬ−ｑを複数含む。複数の層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−Ｑは、積層される。複数の層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−Ｑのそれぞれは、複数の層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−Ｑのうちの、当該層状体と隣接する層状体と屈折率が異なる。更に、複数の光学フィルタ１６１−１〜１６１−Ｊは、ピッチ長Ｌｘが互いに異なる。

【0079】

これによれば、層状体ＦＬ−ｑの厚さを異ならせること、又は、層状体ＦＬ−ｑを構成する材料の屈折率を異ならせることにより、複数の透過波長帯が互いに異なる複数の光学フィルタ１６１−１〜１６１−Ｊを容易に製造できる。

【0080】

更に、第１実施形態の分光装置１において、複数の層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−Ｑは、互いに隣接する層状体間で層状体の厚さが異なる層状体群（本例では、層状体ＦＬ−２〜ＦＬ−８）を含む。

【0081】

これによれば、複数の透過波長帯が互いに異なる複数の光学フィルタ１６１−１〜１６１−Ｊを容易に製造できる。また、注目波長帯において複数の透過波長帯を適切に分散させることができる。

【0082】

更に、第１実施形態の分光装置１において、層状体群（本例では、層状体ＦＬ−２〜ＦＬ−８）は、積層された方向に沿って層状体ＦＬ−ｑの厚さが単調に変化する。

【0083】

これによれば、注目波長帯において複数の透過波長帯をより一層適切に分散させることができる。

【0084】

更に、第１実施形態の分光装置１において、検出部（本例では、処理部１１及び固体撮像素子１７）は、Ｗｉｅｎｅｒ推定を行うことにより検出対象波長毎の光の強度の検出を行う。

【0085】

例えば、青果物に光を照射し、青果物の内部を通過した光の強度を検出することにより、青果物の内部の状態（例えば、糖度又は水分量等）を推定する場合、検出される光の強度と波長との関係は、特定の関係に近づきやすい。従って、Ｗｉｅｎｅｒ推定を行うことにより、検出対象波長毎の光の強度を高い精度にて検出できる。

【0086】

更に、第１実施形態の分光装置１において、検出部（本例では、処理部１１及び固体撮像素子１７）は、照射時と、非照射時と、の両方において光の強度の検出を行い、照射時において検出された光の強度から、非照射時において検出された光の強度を減じた値に基づいて、対象物ＦＲの内部の状態を推定する。

【0087】

これによれば、照射時において検出された光の強度のうちの、光源からの光以外の光（例えば、外光、背景光、又は、環境光）に起因する成分が、対象物ＦＲの内部の状態の推定に及ぼす影響を抑制できる。これにより、例えば、対象物ＦＲが屋外に位置する場合であっても、対象物ＦＲの内部の状態を高い精度にて推定できる。

【0088】

なお、一群の光学フィルタ１６１−１〜１６１−Ｊに含まれる光学フィルタ１６１−ｊの数Ｊは、１６以外の整数（例えば、２、３、又は、５以上の整数の２乗）であってもよい。例えば、一群の光学フィルタ１６１−１〜１６１−Ｊに含まれる光学フィルタ１６１−ｊの数Ｊが９である場合、図１０に表されるように、分光装置１は、光学素子１６１に代えて、光学素子１６１Ａを備えてよい。

【0089】

また、分光装置１は、非照射時における２つの時点において光の強度を取得し、取得された、２つの時点における強度（本例では、第１非照射時強度、及び、第２非照射時強度）に基づいて実質強度を取得する。ところで、分光装置１は、非照射時における１つの時点において光の強度を取得し、取得された、１つの時点における強度（例えば、第１非照射時強度、及び、第２非照射時強度のいずれか一方）に基づいて実質強度を取得してもよい。また、分光装置１は、非照射時における光の強度を取得することなく、照射時における光の強度を実質強度として用いてもよい。

【0090】

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態の分光装置１について説明する。第２実施形態の分光装置１は、第１実施形態の分光装置１に対して、光学フィルタ１６１−ｊの構成において相違している。以下、相違点を中心として説明する。なお、第２実施形態の説明において、第１実施形態にて使用した符号と同じ符号を付したものは、同一又は略同様のものである。

【0091】

第２実施形態の光学フィルタ１６１−ｊが備える層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−Ｑの数Ｑは、１１である。
本例では、複数の層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−Ｑの、厚さ及び屈折率は、表２の通りである。第１屈折率Ｒ１を有する第１材料は、第１実施形態と同様に、五酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）である。従って、第１屈折率Ｒ１は、２．２７である。第２屈折率Ｒ２を有する第２材料も、第１実施形態と同様に、主成分が二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）であるシリカである。従って、第２屈折率Ｒ２は、１．４７である。

【表2】

【0092】

表２に表されるように、本例でも、第１実施形態と同様に、複数の層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−Ｑは、互いに隣接する層状体間で層状体の厚さが異なる層状体群を含む。本例では、複数の層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−１１のうちの、ｚ軸方向における両端部を構成する層状体ＦＬ−１，ＦＬ−１１以外の層状体ＦＬ−２〜ＦＬ−１０は、層状体群を構成する。

【0093】

本例では、層状体群を構成する層状体ＦＬ−２〜ＦＬ−１０は、積層された方向（本例では、ｚ軸方向）に沿って層状体の厚さが単調に変化する。本例では、層状体群を構成する層状体ＦＬ−２〜ＦＬ−１０は、ｚ軸の正方向に向かって、層状体の厚さが単調に減少する。具体的には、層状体群を構成する層状体ＦＬ−２〜ＦＬ−１０は、ｚ軸の正方向に向かって、層状体の厚さが所定の変化量（本例では、５ｎｍ）ずつ減少する。

【0094】

このような構成により、図１１に表されるように、一群の光学フィルタ１６１−１〜１６１−Ｊのそれぞれは、所定の注目波長帯において、複数の透過波長帯を有する。
この結果、第２実施形態の分光装置１も、第１実施形態の分光装置１と同様の作用及び効果を奏する。

【0095】

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態の分光装置１について説明する。第３実施形態の分光装置１は、第１実施形態の分光装置１に対して、光学フィルタ１６１−ｊの構成において相違している。以下、相違点を中心として説明する。なお、第３実施形態の説明において、第１実施形態にて使用した符号と同じ符号を付したものは、同一又は略同様のものである。

【0096】

第３実施形態の光学フィルタ１６１−ｊが備える層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−Ｑの数Ｑは、１３である。
本例では、複数の層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−Ｑの、厚さ及び屈折率は、表３の通りである。第１屈折率Ｒ１を有する第１材料は、第１実施形態と同様に、五酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）である。従って、第１屈折率Ｒ１は、２．２７である。第２屈折率Ｒ２を有する第２材料も、第１実施形態と同様に、主成分が二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）であるシリカである。従って、第２屈折率Ｒ２は、１．４７である。

【表3】

【0097】

表３に表されるように、本例でも、第１実施形態と同様に、複数の層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−Ｑは、互いに隣接する層状体間で層状体の厚さが異なる層状体群を含む。本例では、複数の層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−１３のうちの、ｚ軸方向における両端部を構成する層状体ＦＬ−１，ＦＬ−１３以外の層状体ＦＬ−２〜ＦＬ−１２は、層状体群を構成する。

【0098】

本例では、層状体群を構成する層状体ＦＬ−２〜ＦＬ−１２は、積層された方向（本例では、ｚ軸方向）に沿って層状体の厚さが単調に変化する。本例では、層状体群を構成する層状体ＦＬ−２〜ＦＬ−１２は、ｚ軸の正方向に向かって、層状体の厚さが単調に減少する。具体的には、層状体群を構成する層状体ＦＬ−２〜ＦＬ−１２は、ｚ軸の正方向に向かって、層状体の厚さが所定の変化量（本例では、５ｎｍ）ずつ減少する。

【0099】

このような構成により、図１２に表されるように、一群の光学フィルタ１６１−１〜１６１−Ｊのそれぞれは、所定の注目波長帯において、複数の透過波長帯を有する。
この結果、第３実施形態の分光装置１も、第１実施形態の分光装置１と同様の作用及び効果を奏する。

【0100】

＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態の分光装置１について説明する。第４実施形態の分光装置１は、第１実施形態の分光装置１に対して、光学フィルタ１６１−ｊの構成において相違している。以下、相違点を中心として説明する。なお、第４実施形態の説明において、第１実施形態にて使用した符号と同じ符号を付したものは、同一又は略同様のものである。

【0101】

第４実施形態の光学フィルタ１６１−ｊが備える層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−Ｑの数Ｑは、１７である。
本例では、複数の層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−Ｑの、厚さ及び屈折率は、表４の通りである。

【表4】

【0102】

第２屈折率Ｒ２は、第３屈折率Ｒ３よりも高い。第１屈折率Ｒ１は、第２屈折率Ｒ２よりも高い。第１屈折率Ｒ１を有する第１材料は、第１実施形態の第１材料と同様に、五酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）である。従って、第１屈折率Ｒ１は、２．２７である。第２屈折率Ｒ２を有する第２材料は、第１実施形態と異なり、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）である。従って、第２屈折率Ｒ２は、１．６１である。第３屈折率Ｒ３を有する第３材料は、第１実施形態の第２材料と同様に、主成分が二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）であるシリカである。従って、第３屈折率Ｒ３は、１．４７である。

【0103】

換言すると、複数の層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−Ｑのそれぞれは、第１屈折率Ｒ１を有する第１材料と、第１屈折率Ｒ１よりも低い第２屈折率Ｒ２を有する第２材料と、第２屈折率Ｒ２よりも低い第３屈折率Ｒ３を有する第３材料と、を含む材料群のうちの１つの材料からなる。

【0104】

表４に表されるように、本例では、複数の層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−Ｑのそれぞれは、複数の層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−Ｑのうちの、当該層状体と隣接する層状体と屈折率が異なる。

【0105】

本例では、複数の層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−Ｑは、第１層状体、第２層状体、第３層状体、第２層状体、及び、第１層状体の順に積層された層状体群を含む。第１層状体、第２層状体、及び、第３層状体は、それぞれ、第１材料、第２材料、及び、第３材料からなる。本例では、５個の層状体ＦＬ−５〜ＦＬ−９は、層状体群を構成する。また、本例では、５個の層状体ＦＬ−９〜ＦＬ−１３は、層状体群を構成する。

【0106】

本例では、層状体群ＦＬ−５〜ＦＬ−９を構成する２つの第１層状体ＦＬ−５，ＦＬ−９は、層状体の厚さが同じであり、且つ、層状体群ＦＬ−５〜ＦＬ−９を構成する２つの第２層状体ＦＬ−６，ＦＬ−８は、層状体の厚さが同じである。本例では、層状体群ＦＬ−５〜ＦＬ−９を構成する各層状体ＦＬ−５〜ＦＬ−９の厚さは、同一である。

【0107】

同様に、本例では、層状体群ＦＬ−９〜ＦＬ−１３を構成する２つの第１層状体ＦＬ−９，ＦＬ−１３は、層状体の厚さが同じであり、且つ、層状体群ＦＬ−９〜ＦＬ−１３を構成する２つの第２層状体ＦＬ−１０，ＦＬ−１２は、層状体の厚さが同じである。本例では、層状体群ＦＬ−９〜ＦＬ−１３を構成する各層状体ＦＬ−９〜ＦＬ−１３の厚さは、同一である。

【0108】

また、一群の光学フィルタ１６１−１〜１６１−Ｊは、ピッチ長Ｌｘが互いに異なる。本例では、一群の光学フィルタ１６１−１〜１６１−Ｊのピッチ長Ｌｘは、４８０ｎｍから６００ｎｍまでの間で、８ｎｍの間隔を有する。本例では、光学フィルタ１６１−ｊは、ｊが大きくなるほど、ピッチ長Ｌｘが長くなる。本例では、光学フィルタ１６１−ｊは、ｊが１だけ増える毎に、ピッチ長Ｌｘが所定の変化量（本例では、８ｎｍ）だけ長くなる。

【0109】

このような構成により、図１３に表されるように、一群の光学フィルタ１６１−１〜１６１−Ｊのそれぞれは、所定の注目波長帯において、複数の透過波長帯を有する。
この結果、第４実施形態の分光装置１も、第１実施形態の分光装置１と同様の作用及び効果を奏する。

【0110】

更に、第４実施形態の分光装置１において、複数の層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−Ｑのそれぞれは、第１屈折率Ｒ１を有する第１材料と、第１屈折率Ｒ１よりも低い第２屈折率Ｒ２を有する第２材料と、第２屈折率Ｒ２よりも低い第３屈折率Ｒ３を有する第３材料と、を含む材料群のうちの１つの材料からなる。

【0111】

これによれば、複数の透過波長帯が互いに異なる複数の光学フィルタ１６１−１〜１６１−Ｊを容易に製造できる。また、注目波長帯において複数の透過波長帯を適切に分散させることができる。

【0112】

更に、第４実施形態の分光装置１において、複数の層状体ＦＬ−１〜ＦＬ−Ｑは、第１層状体、第２層状体、第３層状体、第２層状体、及び、第１層状体の順に積層された層状体群を含む。

【0113】

これによれば、注目波長帯において複数の透過波長帯をより一層適切に分散させることができる。

【0114】

更に、第４実施形態の分光装置１において、層状体群を構成する２つの第１層状体（本例では、層状体ＦＬ−５，ＦＬ−９、又は、層状体ＦＬ−９，ＦＬ−１３）は、層状体の厚さが同じであり、且つ、層状体群を構成する２つの第２層状体（本例では、層状体ＦＬ−６，ＦＬ−８、又は、層状体ＦＬ−１０，ＦＬ−１２）は、層状体の厚さが同じである。

【0115】

これによれば、注目波長帯において複数の透過波長帯をより一層適切に分散させることができる。

【0116】

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、上述した実施形態に、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において当業者が理解し得る様々な変更が加えられてよい。

【符号の説明】

【0117】

１ 分光装置
１１ 処理部
１１１ 推定行列記憶部
１１２ 非照射時強度取得部
１１３ 照射時強度取得部
１１４ 推定部
１２−１ 第１光源
１２−２ 第２光源
１３−１ 第１レンズ
１３−２ 第２レンズ
１４ 偏光フィルタ
１５ 第３レンズ
１６ 光学素子部
１６１，１６１Ａ 光学素子
１６１−ｊ 光学フィルタ
１７ 固体撮像素子
ＦＬ−ｑ 層状体
ＦＲ 対象物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】