JP2000321140A - フーリエ分光器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダブルビーム構成でＳ／Ｎを向上させると共
に回路特性の変動を校正することが可能なフーリエ分光
器を実現することにある。 【解決手段】 干渉計を走査して測定光の干渉光を測定
し、この測定結果を演算制御回路でフーリエ変換するこ
とにより測定光のスペクトルを求めるフーリエ分光器に
おいて、干渉計の出力光を２つに分岐する光分岐手段
と、この光分岐手段で分岐され測定対象を透過した測定
光及び直接入射される参照光を検出して設定された利得
に基づき増幅しディジタル信号に変換して保持する測定
光用チャンネル及び参照光用チャンネルと、測定光用チ
ャンネル及び参照光用チャンネルにトリガ信号若しくは
内部クロック信号を供給するクロック供給手段と、基準
信号を発生させる基準信号発生回路と、基準信号の測定
結果に基づき合成されるインターフェログラム及び吸光
度の補償を行う演算制御回路とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フーリエ分光器に
関し、特にＳ／Ｎを向上させることがフーリエ分光器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のフーリエ分光器は、干渉計を走査
して測定光の干渉光を測定し、この測定結果をコンピュ
ータ等の演算制御手段でフーリエ変換することにより測
定光のスペクトルを求める。

【０００３】測定結果であるインターフェログラムの中
央部には急峻なセンターバーストと呼ばれるピークが存
在する。このため従来のフーリエ分光器ではこのセンタ
ーバーストを飽和させないようにＡ／Ｄ変換器のフルス
パンを設定するので、量子化電圧が増大してしまいＳ／
Ｎが低下してしまうと言った問題点があった。

【０００４】このような問題点を解決するため本願出願
人の出願に係る「特願平７−１５４１８１（特開平９−
００５１６０）」がある。前記出願では高利得処理チャ
ンネルと低利得処理チャンネルの２系統の処理チャンネ
ルを設け、高利得処理チャンネルでの測定結果の内飽和
した部分を低利得処理チャンネルでの測定結果で置換す
ることにより高Ｓ／Ｎのフーリエ分光器を実現してい
る。

【０００５】図７はこのような従来のフーリエ分光器の
一例を示す構成ブロック図である。図７において１は受
光素子であるフォトダイオード及び電流電圧変換回路か
ら構成される受光手段、２はサンプリング周波数の１／
２以上の高周波数信号を減衰させるフィルタ回路、３は
センターバースト部分が飽和しないように利得が設定さ
れた低利得増幅器、４及び７はＡ／Ｄ変換器、５及び８
は記憶回路、６はセンターバースト部分が飽和するよう
に利得が設定された高利得増幅器、９は演算制御回路、
１００は図示しない干渉計からの干渉光である。

【０００６】また、３〜５は低利得処理チャンネル５０
を、６〜８は高利得処理チャンネル５１を、１〜８は処
理手段５２をそれぞれ構成している。

【０００７】干渉光１００は受光手段１に入射され、受
光手段１の出力はフィルタ回路２を介して低利得増幅器
３及び高利得増幅器６にそれぞれ接続される。低利得増
幅器３及び高利得増幅器６の出力はそれぞれＡ／Ｄ変換
器４及び７に接続され、Ａ／Ｄ変換器４及び７の出力は
記憶回路５及び８に接続される。また、記憶回路５及び
８の出力は演算制御回路９にそれぞれ接続される。

【０００８】ここで、図７に示す従来例の動作を図８を
用いて説明する図８は高Ｓ／Ｎのインターフェログラム
の生成を示すタイミング図である。

【０００９】受光手段１で検出された干渉光１００は電
気信号に変換され、フィルタ回路２でサンプリング周波
数の１／２以上の高周波数信号が減衰される。このフィ
ルタ回路２の出力信号は低利得増幅器３及び高利得増幅
器６でそれぞれ増幅され、Ａ／Ｄ変換器４及び７でディ
ジタル信号に変換された後記憶回路５及び８に格納され
る。

【００１０】演算制御回路９は記憶回路５及び８に格納
された各々のインターフェログラムの合成処理を行い。
合成されたインターフェログラムをフーリエ変換して測
定光のスペクトルを求める。

【００１１】図８（ａ）は低利得処理チャンネル５０で
得られたインターフェログラム（以下単に低利得データ
と呼ぶ。）の一例を、図８（ｂ）は高利得処理チャンネ
ル５１で得られたインターフェログラム（以下単に高利
得データと呼ぶ。）の一例をそれぞれ示す特性曲線であ
る。但し、図８（ｂ）に示す特性曲線は高利得増幅器６
の設定利得で除算されて図８（ａ）の特性曲線に対して
電圧値が換算されている。

【００１２】図８中”ＳＶ０１”及び”ＳＶ０２”に示
す飽和電圧レベルを越える部分では信号が飽和している
ので、演算制御回路９は図８中”ＳＲ０１”に示す飽和
範囲を検出する。

【００１３】そして、演算制御回路９は前記飽和範囲の
高利得データを低利得データに置き換えて図８（ｃ）に
示す合成されたインターフェログラムを生成させる。す
なわち、図８中”ＳＶ０３”及び”ＳＶ０４”に示す飽
和電圧レベルを越える範囲である図８中”ＬＤ０１”の
部分は低利得データが適用され、その他の部分である図
８中”ＨＤ０１”及び”ＨＤ０２”の部分には低利得デ
ータに対して換算された高利得データがそれぞれ適用さ
れる。

【００１４】この結果、高利得処理チャンネル５１でゼ
ロ付記の微小な信号を検出し、低利得処理チャンネル５
０でセンターバースト付近の変動を非飽和で検出して両
者の信号を合成することにより、見かけ上入力レンジが
広くなり、Ａ／Ｄ変換器のノイズが低減するので高Ｓ／
Ｎのフーリエ分光器が実現できる。

【００１５】一方、図７に示す従来例とは別の考え方、
すなわち、インターフェログラムが飽和しない程度に回
路の利得を制御することによりＳ／Ｎを向上させること
ができる。このような問題点解決法は本願出願人の出願
に係る「特願平１１−１２６７５９」に記載されてい
る。

【００１６】図９はこのような従来のフーリエ分光器の
一例を示す構成ブロック図である。図９において１０は
干渉計、１１は測定対象、１２はフォトダイオードと電
流電圧変換回路から構成される受光手段、１３はハイパ
スフィルタ回路、１４はローパスフィルタ回路、１５は
正弦波、三角波や直流信号等の基準信号を発生させる基
準信号発生回路、１６はスイッチ回路、１７は利得の異
なる複数個の増幅器の一を選択する利得変更回路、１８
は高周波ノイズを除去するハイパスフィルタ回路、１９
はＡ／Ｄ変換器、２０は記憶回路、２１は演算制御回路
である。また、１３〜１４はフィルタ手段５３を、１８
〜２０は信号処理手段５４をそれぞれ構成している。

【００１７】干渉計１０からの出力光である干渉光は測
定対象１１を透過して受光手段１２に入射される。受光
手段１２の出力はハイパスフィルタ回路１３及びローパ
スフィルタ回路１４にそれぞれ接続され、ハイパスフィ
ルタ回路１３の出力はスイッチ回路１６の第１の入力端
子に接続され、ローパスフィルタ回路１４の出力はスイ
ッチ回路１６の第２の入力端子に接続される。また、基
準信号発生回路１５の出力はスイッチ回路１６の第３の
入力端子に接続される。

【００１８】スイッチ回路１６の出力端子は利得変更回
路１７に接続され、利得変更回路１７の出力はフィルタ
回路１８を介してＡ／Ｄ変換器１９に接続される。Ａ／
Ｄ変換器１９の出力は記憶回路２０に接続され、記憶回
路２０の出力は演算制御回路２１に接続される。また、
演算制御回路２１からの制御信号がスイッチ回路１６の
制御入力端子及び利得変更回路１７の制御入力端子にそ
れぞれ接続される。

【００１９】ここで、図９に示す実施例の動作を図１０
を用いて説明する。図１０は演算制御回路２１の動作を
説明するフロー図である。

【００２０】干渉計１０からの干渉光は測定対象１１を
透過する際に減衰を受けて受光手段１２において電圧信
号に変換される。この電圧信号には直流成分が含まれて
いるのでハイパスフィルタ回路１３により直流成分を除
去した後、利得変更回路１７で適宜増幅される。

【００２１】利得変更回路１７の出力はＡ／Ｄ変換器１
９でディジタル信号に変換され、演算制御回路２１にお
いてフーリエ変換処理等を行い光のスペクトルが求めら
れる。

【００２２】さらに、図１０を用いて詳細に説明する。
図１０中”Ｓ００１”において演算制御回路２１はスイ
ッチ回路１６を制御してローパスフィルタ回路１４の出
力を選択する。

【００２３】例えば、スイッチ回路１６を制御して図１
中”Ｂ”に示す第２の入力端子に出力端子を接続する。

【００２４】図１０中”Ｓ００２”において演算制御回
路２１は利得変更回路１７を制御して利得変更回路１７
の利得を”１”に設定する。例えば、利得変更回路１７
を構成する複数の増幅器のうちで利得が”１”のものを
選択するように利得変更回路１７内部のスイッチを切り
換える。

【００２５】図１０中”Ｓ００３”において演算制御回
路２１は受光手段１２の出力のうちローパスフィルタ回
路１４を通過した直流値をＡ／Ｄ変換器２０でディジタ
ル信号に変換して取り込むと共に図１０中”Ｓ００４”
において測定された直流値に基づき利得変更回路１７の
利得を変更する。

【００２６】例えば、Ａ／Ｄ変換器２０の入力レンジが
飽和しない程度に利得を変更して、Ａ／Ｄ変換のノイズ
成分が大きくならないようにする。

【００２７】また、図１０中”Ｓ００５”において演算
制御回路２１はスイッチ回路１６を制御してハイパスフ
ィルタ回路１３の出力を選択する。例えば、スイッチ回
路１６を制御して図１中”Ａ”に示す第１の入力端子に
出力端子を接続する。

【００２８】図１０中”Ｓ００６”において演算制御回
路２１は受光手段１２の出力のうちハイパスフィルタ回
路１３を通過した信号成分（交流成分）をＡ／Ｄ変換器
２０でディジタル信号に変換して取り込みインターフェ
ログラムを得る。

【００２９】図１０中”Ｓ００７”において演算制御回
路２１はスイッチ回路１６を制御して基準信号発生回路
１５の出力を選択する。例えば、スイッチ回路１６を制
御して図１中”Ｃ”に示す第３の入力端子に出力端子を
接続する。

【００３０】図１０中”Ｓ００８”において演算制御回
路２１は基準信号発生回路１５からの出力である基準信
号を測定して利得変更回路１７の実際の利得を求める。
そして、図１０中”Ｓ００９”において先に測定したイ
ンターフェログラムの利得を求められた実際の利得で補
償した上でフーリエ変換して波数毎の光量を計算する。

【００３１】この結果、測定された直流値に基づき利得
変更回路１７の利得を変更することにより、回路利得が
固定であって従来例と比較してＳ／Ｎが向上することに
なる。また、基準信号によって得られた利得に基づきイ
ンターフェログラムの補償を行うことにより、変動した
回路特性の校正処理をすることが可能になる。

【００３２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図７に示す従
来例では低利得増幅器３の利得は固定であるので測定対
象の透過時により多くの減衰が生じた場合にはＡ／Ｄ変
換器４に入力される電圧信号が低下してしまい、Ａ／Ｄ
変換のノイズ成分が大きくなりＳ／Ｎが悪化してしまう
と言った問題点があった。

【００３３】一方、図９に示す従来例では利得を切り換
えることによりＡ／Ｄ変換器の量子化誤差は減少するも
のの、利得の補正が必要になる。特に測定光のみのシン
グルビーム構成で補正する場合には回路の絶対利得を測
定する必要性があり、基準信号の安定性が要求されると
言った問題点があった。従って本発明が解決しようとす
る課題は、ダブルビーム構成でＳ／Ｎを向上させると共
に回路特性の変動を校正することが可能なフーリエ分光
器を実現することにある。

【００３４】

【課題を解決するための手段】このような課題を達成す
るために、本発明のうち請求項１記載の発明は、干渉計
を走査して測定光の干渉光を測定し、この測定結果を演
算制御回路でフーリエ変換することにより測定光のスペ
クトルを求めるフーリエ分光器において、前記干渉計の
出力光を２つに分岐する光分岐手段と、この光分岐手段
で分岐され測定対象を透過した測定光及び直接入射され
る参照光を検出して設定された利得に基づき増幅しディ
ジタル信号に変換して保持する測定光用チャンネル及び
参照光用チャンネルと、前記測定光用チャンネル及び前
記参照光用チャンネルにトリガ信号若しくは内部クロッ
ク信号を供給するクロック供給手段と、基準信号を発生
させる基準信号発生回路と、前記基準信号の測定結果に
基づき合成されるインターフェログラム及び吸光度の補
償を行う演算制御回路とを備えたことにより、低利得増
幅器と高利得増幅器との間の回路特性や測定光チャンネ
ルと参照光チャンネルとの間の回路特性の補償が可能に
なる。

【００３５】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明であるフーリエ分光器において、前記測定光用チャン
ネルが、前記測定光を検出する受光手段と、この受光手
段の出力をフィルタ処理するローパスフィルタ回路及び
ハイパスフィルタ回路と、前記ローパスフィルタ回路若
しくは前記ハイパスフィルタ回路の出力の一方を選択す
るスイッチ回路と、このスイッチ回路の出力を設定され
た利得で増幅する利得変更回路と、この利得変更回路の
出力をディジタル信号に変換して保持する低利得処理チ
ャンネル及び高利得処理チャンネルとから構成されるこ
とにより、低利得増幅器と高利得増幅器との間の回路特
性や測定光チャンネルと参照光チャンネルとの間の回路
特性の補償が可能になる。

【００３６】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明であるフーリエ分光器において、前記参照光用チャン
ネルが、前記参照光を検出する受光手段と、この受光手
段の出力をフィルタ処理するローパスフィルタ回路及び
ハイパスフィルタ回路と、前記ローパスフィルタ回路若
しくは前記ハイパスフィルタ回路の出力の一方を選択す
るスイッチ回路と、このスイッチ回路の出力を設定され
た利得で増幅する利得変更回路と、この利得変更回路の
出力をディジタル信号に変換して保持する低利得処理チ
ャンネル及び高利得処理チャンネルとから構成されるこ
とにより、低利得増幅器と高利得増幅器との間の回路特
性や測定光チャンネルと参照光チャンネルとの間の回路
特性の補償が可能になる。

【００３７】請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求
項３記載の発明であるフーリエ分光器において、前記演
算制御回路が、前記測定対象を干渉光の光路から外して
おき、セルブランク時の光量比を測定し、前記測定対象
を干渉光の光路に挿入し、測定時の光量比及び吸光度を
測定することにより、低利得増幅器と高利得増幅器との
間の回路特性や測定光チャンネルと参照光チャンネルと
の間の回路特性の補償が可能になる。

【００３８】請求項５記載の発明は、請求項４記載の発
明であるフーリエ分光器において、前記演算制御回路
が、ローパスフィルタ回路の出力と内部クロック信号と
を選択して測定された前記直流値に基づき利得を変更
し、ハイパスフィルタ回路とトリガ信号とを選択してイ
ンターフェログラムを測定し、基準信号と内部クロック
信号と選択して基準信号を測定し、測定した前記基準信
号に基づき前記利得変更回路間の利得比及び両者の位相
差と、前記低利得処理チャンネルと前記高利得処理チャ
ンネルとの間の利得比及び両者の位相差を計算し、前記
低利得処理チャンネルと前記高利得処理チャンネルとの
間の利得比及び両者の位相差に基づきデータを合成して
インターフェログラムを生成すると共に前記利得変更回
路の間の利得比及び両者の位相差に基づきセルブランク
時の光量比を計算することにより、低利得増幅器と高利
得増幅器との間の回路特性や測定光チャンネルと参照光
チャンネルとの間の回路特性の補償が可能になる。

【００３９】請求項６記載の発明は、請求項４記載の発
明であるフーリエ分光器において、前記演算制御回路
が、ローパスフィルタ回路の出力と内部クロック信号と
を選択して測定された前記直流値に基づき利得を変更
し、ハイパスフィルタ回路とトリガ信号とを選択してイ
ンターフェログラムを測定し、基準信号と内部クロック
信号と選択して基準信号を測定し、測定した前記基準信
号に基づき前記利得変更回路間の利得比及び両者の位相
差と、前記低利得処理チャンネルと前記高利得処理チャ
ンネルとの間の利得比及び両者の位相差を計算し、前記
低利得処理チャンネルと前記高利得処理チャンネルとの
間の利得比及び両者の位相差に基づきデータを合成して
インターフェログラムを生成すると共に前記利得変更回
路の間の利得比及び両者の位相差に基づき測定時の光量
比を計算し、前記測定時の光量比を前記セルブランク時
の光量比を割って吸光度を計算することにより、低利得
増幅器と高利得増幅器との間の回路特性や測定光チャン
ネルと参照光チャンネルとの間の回路特性の補償が可能
になる。

【００４０】請求項７記載の発明は、請求項１記載の発
明であるフーリエ分光器において、基準信号利得変更回
路を備え、前記演算制御回路が、前記基準信号利得変更
回路を制御して前記基準信号の振幅を調整することによ
り、測定精度を向上させることができる。

【００４１】請求項８記載の発明は、請求項１及び請求
項７記載の発明であるフーリエ分光器において、前記基
準信号が、周波数固定の正弦波若しくは三角波であるこ
とにより、低利得増幅器と高利得増幅器との間の回路特
性や測定光チャンネルと参照光チャンネルとの間の回路
特性の補償が可能になる。

【００４２】請求項９記載の発明は、請求項１及び請求
項７記載の発明であるフーリエ分光器において、前記基
準信号が、周波数を掃引させた正弦波であることによ
り、利得変更回路間や高利得増幅器と低利得増幅器との
間の伝達関数比が求まり、利得比や位相差を求めること
が可能になる。

【００４３】請求項１０記載の発明は、請求項１及び請
求項７記載の発明であるフーリエ分光器において、前記
基準信号が、広帯域の周波数成分を含んだ信号であるこ
とにより、広帯域の利得比や位相差を測定することが可
能になる。

【００４４】請求項１１記載の発明は、請求項１０記載
の発明であるフーリエ分光器において、前記広帯域の周
波数成分を含んだ信号が、前記参照光用チャンネルで測
定されたインターフェログラムであることにより、広帯
域の利得比や位相差を測定することが可能になる。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下本発明を図面を用いて詳細に
説明する。図１は本発明に係るフーリエ分光器の一実施
例を示す構成ブロック図である。

【００４６】図１において１０，１１及び１５は図９と
同一符号を付してあり、３ａ及び３ｂは低利得増幅器、
４ａ，４ｂ，７ａ及び７ｂはＡ／Ｄ変換器、５ａ，５
ｂ，８ａ及び８ｂは記憶回路、６ａ及び６ｂは高利得増
幅器、１２ａ，１２ｂ及び１２ｃは受光手段、１３ａ，
１３ｂ，１８ａ，１８ｂ，２４及び２５はハイパスフィ
ルタ回路、１４ａ及び１４ｂはローパスフィルタ回路、
１６ａ，１６ｂ及び２８はスイッチ回路、１７ａ及び１
７ｂは利得変更回路、２３は演算制御回路、２６は比較
器、２７はトリガ生成回路、２９は内部クロック発生回
路である。

【００４７】また、１０１は測定光、１０２は参照光、
１０３は基準信号、１０４はトリガ信号、１０５は内部
クロック信号である。

【００４８】さらに、３ａ〜８ａ、１２ａ〜１４ａ及び
１６ａ〜１８ａは測定光用チャンネル５５を、３ｂ〜８
ｂ、１２ｂ〜１４ｂ及び１６ｂ〜１８ｂは参照光用チャ
ンネル５６を、１２ｃ及び２４〜２９はクロック供給手
段５７をそれぞれ構成している。また、３ａ〜５ａと３
ｂ〜５ｂは低利得処理チャンネルを構成し、６ａ〜８ａ
と６ｂ〜８ｂは高利得処理チャンネルを構成している。

【００４９】干渉計１０からの出力光である干渉光は光
分岐手段２２で２つに分岐され一方の干渉光は測定対象
１１を透過して測定光１０１として受光手段１２ａに入
射され、他方の干渉光は参照光１０２として直接受光手
段１２ｂに入射される

【００５０】受光手段１２ａの出力はハイパスフィルタ
回路１３ａ及びローパスフィルタ回路１４ａにそれぞれ
接続され、ハイパスフィルタ回路１３ａの出力はスイッ
チ回路１６ａの第１の入力端子に接続され、ローパスフ
ィルタ回路１４ａの出力はスイッチ回路１６ａの第２の
入力端子に接続される。

【００５１】また、受光手段１２ｂの出力はハイパスフ
ィルタ回路１３ｂ及びローパスフィルタ回路１４ｂにそ
れぞれ接続され、ハイパスフィルタ回路１３ｂの出力は
スイッチ回路１６ｂの第１の入力端子に接続され、ロー
パスフィルタ回路１４ｂの出力はスイッチ回路１６ｂの
第２の入力端子に接続される。

【００５２】また、基準信号発生回路１５の出力である
基準信号１０３はスイッチ回路１６ａ及び１６ｂの第３
の入力端子にそれぞれ接続される。

【００５３】スイッチ回路１６ａの出力端子は利得変更
回路１７ａに接続され、利得変更回路１７ａの出力はハ
イパスフィルタ回路１８ａを介して低利得増幅器３ａ及
び高利得増幅器６ａにそれぞれ接続される。

【００５４】低利得増幅器３ａ及び高利得増幅器６ａの
出力はそれぞれＡ／Ｄ変換器４ａ及び７ａに接続され、
Ａ／Ｄ変換器４ａ及び７ａの出力は記憶回路５ａ及び８
ａにそれぞれ接続される。また、記憶回路５ａ及び８ａ
の出力は演算制御回路２３にそれぞれ接続される。

【００５５】スイッチ回路１６ｂの出力端子は利得変更
回路１７ｂに接続され、利得変更回路１７ｂの出力はハ
イパスフィルタ回路１８ｂを介して低利得増幅器３ｂ及
び高利得増幅器６ｂにそれぞれ接続される。

【００５６】低利得増幅器３ｂ及び高利得増幅器６ｂの
出力はそれぞれＡ／Ｄ変換器４ｂ及び７ｂに接続され、
Ａ／Ｄ変換器４ｂ及び７ｂの出力は記憶回路５ｂ及び８
ｂにそれぞれ接続される。また、記憶回路５ｂ及び８ｂ
の出力は演算制御回路２３にそれぞれ接続される。

【００５７】一方、干渉計１０内部で発生した変位信号
を得るためのＨｅＮｅレーザの干渉光は受光手段１２ｃ
に入射され、受光手段１２ｃの出力はハイパスフィルタ
回路２４及び２５を介して比較器２６に接続される。

【００５８】比較器２６の出力はトリガ生成回路２７に
接続され、トリガ生成回路２７の出力であるトリガ信号
１０４はスイッチ回路２８の一方の入力端子に接続され
る。また、内部クロック発生回路２９の出力である内部
クロック信号１０５はスイッチ回路２８の他方の入力端
子に接続される。

【００５９】スイッチ回路２８の出力はＡ／Ｄ変換器４
ａ，４ｂ，７ａ及び７ｂのクロック入力端子にそれぞれ
接続される。また、演算制御回路２３からの制御信号が
スイッチ回路１６ａ，１６ｂ及び２８の制御入力端子及
び利得変更回路１７ａ及び１７ｂの制御入力端子にそれ
ぞれ接続される。

【００６０】ここで、図１に示す実施例の動作を図２，
図３及び図４を用いて説明する。図２〜図４は演算制御
回路２３の動作を説明するフロー図である。但し、従来
例と同様の部分に関しては説明は省略する。

【００６１】干渉計１０からの干渉光は光分岐手段２２
で２つに分岐され一方の光は測定対象１１を透過する際
に減衰を受けて受光手段１２ａにおいて電圧信号に変換
される。また、他方の光は直接受光手段１２ｂに入射さ
れて電圧信号に変換される。

【００６２】また、干渉計１０からのＨｅＮｅレーザの
干渉光は受光手段１２ｃに入射されて電気信号に変換さ
れて、２つのハイパスフィルタ回路２４及び２５を介し
て比較器２６で２値の信号に変換され、トリガ生成回路
２７においてトリガ信号１０４として生成される。

【００６３】ハイパスフィルタ回路２４はハイパスフィ
ルタ回路１３ａ及び１３ｂと同一特性を有しており、ハ
イパスフィルタ回路２５はハイパスフィルタ回路１８ａ
と同一特性を有している。

【００６４】また、測定光用チャンネル５５及び参照光
用チャンネル５６の内部の動作に関しては従来例と同様
であるので説明は省略する。

【００６５】図２中”Ｓ１０１”において演算制御回路
２３は測定対象１１を干渉光の光路から外して（セルブ
ランク）、図２中”Ｓ１０２”においてセルブランク時
の光量比を測定する。

【００６６】また、図２中”Ｓ１０３”において演算制
御回路２３は測定対象１１を干渉光の光路に挿入し、図
２中”Ｓ１０４”において測定時の光量比及び吸光度を
測定する。図２中”Ｓ１０５”において演算制御回路２
３は連続測定か否かを判断して連続測定の場合は図２
中”Ｓ１０４”の処理に戻る。

【００６７】ここで、さらに、セルブランク時の光量比
の測定と測定時の光量比及び吸光度を測定に関して説明
する。

【００６８】セルブランク時の光量比の測定は、図３
中”２０１”において演算制御回路２３はスイッチ回路
１６ａ及び１６ｂを制御してローパスフィルタ回路１４
ａ及び１４ｂの出力を選択し、スイッチ回路２８を制御
して内部クロック発生回路２９の出力である内部クロッ
ク信号１０５を選択する。

【００６９】例えば、スイッチ回路１６ａ及び１６ｂを
制御して図１中”Ｂ”及び”Ｅ”に示す第２の入力端子
に出力端子を接続し、スイッチ回路２８を制御して図１
中”Ｇ”に示す入力端子に出力端子を接続する。

【００７０】図３中”Ｓ２０２”において演算制御回路
２３は利得変更回路１７ａ及び１７ｂの利得を”１”に
設定し、受光手段１２ａ及び１２ｂの出力のうちローパ
スフィルタ回路１４ａ及び１４ｂを通過した直流値をＡ
／Ｄ変換器４ａ及び４ｂ等でディジタル信号に変換して
取り込むと共に測定された直流値に基づき利得変更回路
１７ａ及び１７ｂの利得を変更する。

【００７１】また、図３中”Ｓ２０３”において演算制
御回路２３はスイッチ回路１６ａ及び１６ｂを制御して
ハイパスフィルタ回路１３ａ及び１３ｂの出力を選択
し、スイッチ回路２８を制御してトリガ生成回路２７の
出力であるトリガ信号１０４を選択する。

【００７２】例えば、スイッチ回路１６ａ及び１６ｂを
制御して図１中”Ａ”及び”Ｄ”に示す第１の入力端子
に出力端子を接続し、スイッチ回路２８を制御して図１
中”Ｈ”に示す入力端子に出力端子を接続する。

【００７３】図３中”Ｓ２０４”において演算制御回路
２３は受光手段１２ａ及び１２ｂの出力のうちハイパス
フィルタ回路１３ａ及び１３ｂを通過した信号成分（交
流成分）をＡ／Ｄ変換器４ａ，４ｂ，７ａ及び７ｂでデ
ィジタル信号に変換して取り込みインターフェログラム
を得る。

【００７４】図３中”Ｓ２０５”において演算制御回路
２３はスイッチ回路１６ａ及び１６ｂを制御して基準信
号発生回路１５の出力である基準信号１０３を選択し、
スイッチ回路２８を制御して内部クロック発生回路２８
の出力である内部クロック信号１０５を選択する。

【００７５】例えば、スイッチ回路１６ａ及び１６ｂを
制御して図１中”Ｃ”及び”Ｆ”に示す第３の入力端子
に出力端子を接続し、スイッチ回路２８を制御して図１
中”Ｇ”に示す入力端子に出力端子を接続する。

【００７６】図３中”Ｓ２０６”において演算制御回路
２３は基準信号発生回路１５からの出力である基準信号
１０３を測定する。

【００７７】また、図３中”Ｓ２０７”において演算制
御回路２３はＡ／Ｄ変換器４ａ，４ｂ，７ａ及び７ｂで
測定された基準信号の値に基づいて利得変更回路１７ａ
と利得変更回路１７ｂとの間の利得比及び両者の位相差
を計算する。また、測定された基準信号の値に基づいて
低利得増幅器３ａと高利得増幅器６ａとの間の利得比及
び両者の位相差を計算し、低利得増幅器３ｂと高利得増
幅器６ｂとの間の利得比及び両者の位相差を計算する。

【００７８】最後に、図３中”Ｓ２０８”において演算
制御回路２３は計算した低利得増幅器３ａと高利得増幅
器６ａとの間の利得比及び両者の位相差に基づき低利得
データと高利得データを合成して測定光用チャンネル５
５で得られたインターフェログラムを生成し、計算した
低利得増幅器３ｂと高利得増幅器６ｂとの間の利得比及
び両者の位相差に基づき低利得データと高利得データを
合成して参照光用チャンネル５６で得られたインターフ
ェログラムを生成する。

【００７９】さらに、演算制御回路２３は利得変更回路
１７ａと利得変更回路１７ｂとの間の利得比及び両者の
位相差に基づき測定光用チャンネル５５で得られたイン
ターフェログラムを参照光用チャンネル５６で得られた
インターフェログラムで割ってセルブランク時の光量比
を計算する。

【００８０】一方、測定時の光量比及び吸光度を測定
は、図４中”Ｓ３０１”において演算制御回路２３はス
イッチ回路１６ａ及び１６ｂを制御してローパスフィル
タ回路１４ａ及び１４ｂの出力を選択し、スイッチ回路
２８を制御して内部クロック発生回路２９の出力である
内部クロック信号１０５を選択する。

【００８１】例えば、スイッチ回路１６ａ及び１６ｂを
制御して図１中”Ｂ”及び”Ｅ”に示す第２の入力端子
に出力端子を接続し、スイッチ回路２８を制御して図１
中”Ｇ”に示す入力端子に出力端子を接続する。

【００８２】図４中”Ｓ３０２”において演算制御回路
２３は利得変更回路１７ａ及び１７ｂの利得を”１”に
設定し、受光手段１２ａ及び１２ｂの出力のうちローパ
スフィルタ回路１４ａ及び１４ｂを通過した直流値をＡ
／Ｄ変換器４ａ及び４ｂ等でディジタル信号に変換して
取り込むと共に測定された直流値に基づき利得変更回路
１７ａ及び１７ｂの利得を変更する。

【００８３】また、図４中”Ｓ３０３”において演算制
御回路２３はスイッチ回路１６ａ及び１６ｂを制御して
ハイパスフィルタ回路１３ａ及び１３ｂの出力を選択
し、スイッチ回路２８を制御してトリガ生成回路２７の
出力であるトリガ信号１０４を選択する。

【００８４】例えば、スイッチ回路１６ａ及び１６ｂを
制御して図１中”Ａ”及び”Ｄ”に示す第１の入力端子
に出力端子を接続し、スイッチ回路２８を制御して図１
中”Ｈ”に示す入力端子に出力端子を接続する。

【００８５】図４中”Ｓ３０４”において演算制御回路
２３は受光手段１２ａ及び１２ｂの出力のうちハイパス
フィルタ回路１３ａ及び１３ｂを通過した信号成分（交
流成分）をＡ／Ｄ変換器４ａ，４ｂ，７ａ及び７ｂでデ
ィジタル信号に変換して取り込みインターフェログラム
を得る。

【００８６】図４中”Ｓ３０５”において演算制御回路
２３はスイッチ回路１６ａ及び１６ｂを制御して基準信
号発生回路１５の出力である基準信号１０３を選択し、
スイッチ回路２８を制御して内部クロック発生回路２８
の出力である内部クロック信号１０５を選択する。

【００８７】例えば、スイッチ回路１６ａ及び１６ｂを
制御して図１中”Ｃ”及び”Ｆ”に示す第３の入力端子
に出力端子を接続し、スイッチ回路２８を制御して図１
中”Ｇ”に示す入力端子に出力端子を接続する。

【００８８】図４中”Ｓ３０６”において演算制御回路
２３は基準信号発生回路１５からの出力である基準信号
１０３を測定する。

【００８９】また、図４中”Ｓ３０７”において演算制
御回路２３はＡ／Ｄ変換器４ａ，４ｂ，７ａ及び７ｂで
測定された基準信号の値に基づいて利得変更回路１７ａ
と利得変更回路１７ｂとの間の利得比及び両者の位相差
を計算する。また、測定された基準信号の値に基づいて
低利得増幅器３ａと高利得増幅器６ａとの間の利得比及
び両者の位相差を計算し、低利得増幅器３ｂと高利得増
幅器６ｂとの間の利得比及び両者の位相差を計算する。

【００９０】図４中”Ｓ３０８”において演算制御回路
２３は計算した低利得増幅器３ａと高利得増幅器６ａと
の間の利得比及び両者の位相差に基づき低利得データと
高利得データを合成して測定光用チャンネル５５で得ら
れたインターフェログラムを生成し、計算した低利得増
幅器３ｂと高利得増幅器６ｂとの間の利得比及び両者の
位相差に基づき低利得データと高利得データを合成して
参照光用チャンネル５６で得られたインターフェログラ
ムを生成する。

【００９１】さらに、演算制御回路２３は利得変更回路
１７ａと利得変更回路１７ｂとの間の利得比及び両者の
位相差に基づき測定光用チャンネル５５で得られたイン
ターフェログラムを参照光用チャンネル５６で得られた
インターフェログラムで割って測定時の光量比を計算す
る。

【００９２】最後に、図４中”Ｓ３０９”において演算
制御回路２３は吸光度を以下の式により計算する。 吸光度＝(測定時時の光量比)／(セルブランク時の光量比) （１）

【００９３】すなわち、低利得増幅器と高利得増幅器と
の間の利得比及び両者の位相差に基づき合成されるイン
ターフェログラムが補償され、利得変更回路１７ａと利
得変更回路１７ｂとの間の利得比及び両者の位相差に基
づき測定光チャンネル５５と参照光チャンネル５６との
間の吸光度が補償されることになる。

【００９４】この結果、測定された直流値に基づき利得
変更回路の利得を変更し、基準信号を測定して得られた
利得比及び位相差に基づき合成されるインターフェログ
ラム及び吸光度の補償を行うことにより、低利得増幅器
と高利得増幅器との間の回路特性や測定光チャンネル５
５と参照光チャンネル５６との間の回路特性の補償が可
能になる。

【００９５】また、図５は本発明に係るフーリエ分光器
の第２の実施例を示す構成ブロック図である。図５にお
いて３ａ〜８ａ，３ｂ〜８ｂ，１０，１１，１２ａ，１
２ｂ，１２ｃ，１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ，１
５，１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８
ｂ，２２，２４〜２９，１０１，１０２，１０４及び１
０５は図１と同一符号を付してあり、２３ａは演算制御
回路、３０は基準信号利得変更回路，１０３ａは基準信
号である。

【００９６】接続関係についても基本的に図１に示す実
施例と同様であり、異なる点は基準信号発生回路１５の
出力が基準信号利得変更回路３０を介してスイッチ回路
１６ａ及び１６ｂの第３の入力端子に接続され、演算制
御回路２３ａからの制御信号が基準信号利得変更回路３
０の制御端子に接続される点である。

【００９７】ここで、図５に示す実施例の動作を説明す
る。但し、図１と同一部分に関する説明は省略する。基
準信号１０３の振幅が一定であり、尚且つ、利得変更回
路１７ａ若しくは利得変更回路１７ｂの利得が最大にな
ると高利得増幅器６ａ若しくは高利得増幅器６ｂで飽和
が生じる場合がある。

【００９８】このように、高利得増幅器６ａ若しくは高
利得増幅器６ｂで飽和が生じると利得比や位相差の計算
に必要なデータが得られなくなる。このため、高利得増
幅器６ａ若しくは高利得増幅器６ｂで飽和が生じないよ
うに基準信号１０３の振幅を予め設定する必要がある。

【００９９】但し、このように基準信号１０３の振幅を
設定した場合、逆に、利得変更回路１７ａ若しくは利得
変更回路１７ｂの利得が最小になると測定精度が低下し
てしまうことになる。

【０１００】このため、演算制御回路２３は基準信号利
得変更回路３０により利得変更回路１７ａ若しくは利得
変更回路１７ｂの利得に応じて高利得増幅器６ａ若しく
は高利得増幅器６ｂで飽和が生じないように基準信号１
０３の振幅を調整する。

【０１０１】この結果、基準信号利得変更回路３０で基
準信号１０３の振幅を調整することにより、測定精度を
向上させることができる。

【０１０２】また、図６は本発明に係るフーリエ分光器
の第３の実施例を示す構成ブロック図である。図６にお
いて３ａ〜８ａ，３ｂ〜８ｂ，１０，１１，１２ａ，１
２ｂ，１２ｃ，１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ，１６
ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ，２２，
２４〜２９，１０１，１０２，１０４及び１０５は図５
と同一符号を付してあり、２３ｂは演算制御回路、３１
は基準信号利得変更回路、１０７は参照光のインターフ
ェログラムを用いた基準信号である。

【０１０３】接続関係についても基本的に図５に示す実
施例と同様であり、異なる点は基準信号発生回路１５が
無く、ハイパスフィルタ１３ｂの出力がスイッチ回路１
６ｂの第１の入力端子及び基準信号利得変更回路３１に
入力端子に接続される点である。

【０１０４】ここで、図６に示す実施例の動作を説明す
る。但し、図５と同一部分に関する説明は省略する。図
６に示す実施例ではハイパスフィルタ回路１３ｂの出力
である参照光のインターフェログラムを振幅を調整した
ものを基準信号１０７として用いている。

【０１０５】この場合、基準信号としてインターフェロ
グラムを用いることにより、インターフェログラムは広
帯域の周波数成分を包含しているので広帯域の利得比や
位相差を測定することが可能になる。すなわち、広帯域
の周波数成分を含んだ信号を用いることにより、広帯域
の利得比や位相差を測定することが可能になる。

【０１０６】なお、基準信号発生回路１５としては周波
数固定の正弦波や三角波を用いるだけではなく、周波数
を掃引させた正弦波を用いることにより、利得変更回路
間や高利得増幅器と低利得増幅器との間の伝達関数比を
求めることできて、前述の利得比や位相差を求めること
も可能である。

【０１０７】また、図１の説明においては受光手段の直
流値に基づき利得変更回路の利得を変更していたが、干
渉によりインターフェログラムの絶対値は直流値よりも
小さくなる。このため、低利得増幅器３ａ及び３ｂの出
力を測定した得られたインターフェログラムの最大値に
基づき利得変更回路の利得を変更することによりＡ／Ｄ
変換器のレンジを有効に使用することが可能になる。

【０１０８】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば次のような効果がある。請求項１乃至請
求項６及び請求項８の発明によれば、測定された直流値
に基づき利得変更回路の利得を変更し、基準信号を測定
して得られた利得比及び位相差に基づき合成されるイン
ターフェログラム及び吸光度の補償を行うことにより、
低利得増幅器と高利得増幅器との間の回路特性や測定光
チャンネルと参照光チャンネルとの間の回路特性の補償
が可能になる。

【０１０９】また、請求項７の発明によれば、基準信号
利得変更回路で基準信号の振幅を調整することにより、
測定精度を向上させることができる。

【０１１０】また、請求項９の発明によれば、周波数を
掃引させた正弦波を用いることにより、利得変更回路間
や高利得増幅器と低利得増幅器との間の伝達関数比を求
めることできて、前述の利得比や位相差を求めることも
可能である。

【０１１１】また、請求項１０及び請求項１１の発明に
よれば、基準信号として広帯域の周波数成分を含んだ信
号を用いることにより、広帯域の利得比や位相差を測定
することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るフーリエ分光器の一実施例を示す
構成ブロック図である。

【図２】演算制御回路の動作を説明するフロー図であ
る。

【図３】演算制御回路の動作を説明するフロー図であ
る。

【図４】演算制御回路の動作を説明するフロー図であ
る。

【図５】本発明に係るフーリエ分光器の第２の実施例を
示す構成ブロック図である。

【図６】本発明に係るフーリエ分光器の第３の実施例を
示す構成ブロック図である。

【図７】従来のフーリエ分光器の一例を示す構成ブロッ
ク図である。

【図８】高Ｓ／Ｎのインターフェログラムの生成を示す
タイミング図である。

【図９】従来のフーリエ分光器の一例を示す構成ブロッ
ク図である。

【図１０】演算制御回路の動作を説明するフロー図であ
る。

【符号の説明】

１，１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 受光手段 ２ フィルタ回路 ３，３ａ，３ｂ 低利得増幅器 ４，４ａ，４ｂ，７，７ａ，７ｂ，１９ Ａ／Ｄ変換器 ５，５ａ，５ｂ，８，８ａ，８ｂ 記憶回路 ６，６ａ，６ｂ 高利得増幅器 ９，２１，２３，２３ａ，２３ｂ 演算制御回路 １０ 干渉計 １１ 測定対象 １３，１３ａ，１３ｂ，１８，１８ａ，１８ｂ，２４，
２５ ハイパスフィルタ回路 １４，１４ａ，１４ｂ ローパスフィルタ回路 １５ 基準信号発生回路 １６，１６ａ，１６ｂ，２８ スイッチ回路 １７，１７ａ，１７ｂ 利得変更回路 ２０ 記憶回路 ２１ 光分岐手段 ２６ 比較器 ２７ トリガ生成回路 ２９ 内部クロック発生回路 ３０，３１ 基準信号利得変更回路 ５０ 低利得処理チャンネル ５１ 高利得処理チャンネル ５２ 処理手段 ５３ フィルタ手段 ５４ 信号処理手段 ５５ 測定光用チャンネル ５６ 参照光用チャンネル ５７ クロック供給手段 １００ 干渉光 １０１ 測定光 １０２ 参照光 １０３，１０３ａ，１０６ 基準信号 １０４ トリガ信号 １０５ 内部クロック信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G020 AA04 CB05 CB23 CB43 CC22 CC47 CD04 CD13 CD24 CD32 CD34 CD35 CD38

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】干渉計を走査して測定光の干渉光を測定
   し、この測定結果を演算制御回路でフーリエ変換するこ
   とにより測定光のスペクトルを求めるフーリエ分光器に
   おいて、 前記干渉計の出力光を２つに分岐する光分岐手段と、 この光分岐手段で分岐され測定対象を透過した測定光及
   び直接入射される参照光を検出して設定された利得に基
   づき増幅しディジタル信号に変換して保持する測定光用
   チャンネル及び参照光用チャンネルと、 前記測定光用チャンネル及び前記参照光用チャンネルに
   トリガ信号若しくは内部クロック信号を供給するクロッ
   ク供給手段と、 基準信号を発生させる基準信号発生回路と、 前記基準信号の測定結果に基づき合成されるインターフ
   ェログラム及び吸光度の補償を行う演算制御回路とを備
   えたことを特徴とするフーリエ分光器。
2. 【請求項２】前記測定光用チャンネルが、 前記測定光を検出する受光手段と、 この受光手段の出力をフィルタ処理するローパスフィル
   タ回路及びハイパスフィルタ回路と、 前記ローパスフィルタ回路若しくは前記ハイパスフィル
   タ回路の出力の一方を選択するスイッチ回路と、 このスイッチ回路の出力を設定された利得で増幅する利
   得変更回路と、 この利得変更回路の出力をディジタル信号に変換して保
   持する低利得処理チャンネル及び高利得処理チャンネル
   とから構成されることを特徴とする請求項１記載のフー
   リエ分光器。
3. 【請求項３】前記参照光用チャンネルが、 前記参照光を検出する受光手段と、 この受光手段の出力をフィルタ処理するローパスフィル
   タ回路及びハイパスフィルタ回路と、 前記ローパスフィルタ回路若しくは前記ハイパスフィル
   タ回路の出力の一方を選択するスイッチ回路と、 このスイッチ回路の出力を設定された利得で増幅する利
   得変更回路と、 この利得変更回路の出力をディジタル信号に変換して保
   持する低利得処理チャンネル及び高利得処理チャンネル
   とから構成されることを特徴とする請求項１記載のフー
   リエ分光器。
4. 【請求項４】前記演算制御回路が、 前記測定対象を干渉光の光路から外しておき、 セルブランク時の光量比を測定し、 前記測定対象を干渉光の光路に挿入し、 測定時の光量比及び吸光度を測定することを特徴とする
   請求項１乃至請求項３記載のフーリエ分光器。
5. 【請求項５】前記演算制御回路が、 ローパスフィルタ回路の出力と内部クロック信号とを選
   択して測定された前記直流値に基づき利得を変更し、 ハイパスフィルタ回路とトリガ信号とを選択してインタ
   ーフェログラムを測定し、 基準信号と内部クロック信号と選択して基準信号を測定
   し、 測定した前記基準信号に基づき前記利得変更回路間の利
   得比及び両者の位相差と、前記低利得処理チャンネルと
   前記高利得処理チャンネルとの間の利得比及び両者の位
   相差を計算し、 前記低利得処理チャンネルと前記高利得処理チャンネル
   との間の利得比及び両者の位相差に基づきデータを合成
   してインターフェログラムを生成すると共に前記利得変
   更回路の間の利得比及び両者の位相差に基づきセルブラ
   ンク時の光量比を計算することを特徴とする請求項４記
   載のフーリエ分光器。
6. 【請求項６】前記演算制御回路が、 ローパスフィルタ回路の出力と内部クロック信号とを選
   択して測定された前記直流値に基づき利得を変更し、 ハイパスフィルタ回路とトリガ信号とを選択してインタ
   ーフェログラムを測定し、 基準信号と内部クロック信号と選択して基準信号を測定
   し、 測定した前記基準信号に基づき前記利得変更回路間の利
   得比及び両者の位相差と、前記低利得処理チャンネルと
   前記高利得処理チャンネルとの間の利得比及び両者の位
   相差を計算し、 前記低利得処理チャンネルと前記高利得処理チャンネル
   との間の利得比及び両者の位相差に基づきデータを合成
   してインターフェログラムを生成すると共に前記利得変
   更回路の間の利得比及び両者の位相差に基づき測定時の
   光量比を計算し、 前記測定時の光量比を前記セルブランク時の光量比を割
   って吸光度を計算することを特徴とする請求項４記載の
   フーリエ分光器。
7. 【請求項７】基準信号利得変更回路を備え、 前記演算制御回路が、 前記基準信号利得変更回路を制御して前記基準信号の振
   幅を調整することを特徴とする請求項１記載のフーリエ
   分光器。
8. 【請求項８】前記基準信号が、 周波数固定の正弦波若しくは三角波であることを特徴と
   する請求項１及び請求項７記載のフーリエ分光器。
9. 【請求項９】前記基準信号が、 周波数を掃引させた正弦波であることを特徴とする請求
   項１及び請求項７記載のフーリエ分光器。
10. 【請求項１０】前記基準信号が、 広帯域の周波数成分を含んだ信号であることを特徴とす
    る請求項１及び請求項７記載のフーリエ分光器。
11. 【請求項１１】前記広帯域の周波数成分を含んだ信号
    が、 前記参照光用チャンネルで測定されたインターフェログ
    ラムであることを特徴とする請求項１０記載のフーリエ
    分光器。