(57)【要約】  本発明のフーリエ変換型分光計Ｄａは、振動を用いて２個の光路間に光路差を生じさせる干渉計１１と、干渉計１１で生成されたインターフェログラムを複数積算して得られた積算インターフェログラムをフーリエ変換することで被測定光のスペクトルを求めるスペクトル演算部４１１ａとを備え、スペクトル演算部４１１ａは、干渉計１１の出力から所定範囲の出力を取り出す場合に、前記振動の振幅情報に応じて前記所定範囲を設定して干渉計１１の出力から前記所定範囲の出力を取り出す。
2012164810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の被測定光が入射され、前記被測定光の入射位置から干渉位置までの間に２個の光路を形成する複数の光学素子を備え、前記複数の光学素子には、光軸方向に移動することによって前記２個の光路間に光路差を生じさせる光路差形成光学素子が含まれる干渉計と、
前記干渉計で生成された前記被測定光のインターフェログラムを複数積算することによって得られた積算インターフェログラムをフーリエ変換することによって前記被測定光のスペクトルを求めるスペクトル演算部とを備え、
前記光路差形成光学素子は、前記被測定光のインターフェログラムを複数生成するために、光軸方向に２回以上往復し、
前記スペクトル演算部は、
前記干渉計の出力から所定範囲の出力を取り出す場合に、前記光路差形成光学素子における前記往復の際の振幅情報に応じて前記取り出す所定範囲を設定し、前記干渉計の出力からこの設定した前記所定範囲の出力を取り出す取出部と、
前記被測定光のインターフェログラムを複数積算するために、前記取出部で取り出された各所定範囲の各出力において、同じ光路差の測定データを見つけ出す検索部と、
前記被測定光のインターフェログラムを複数積算するために、前記取出部で取り出された各所定範囲の各出力において、前記検索部で見つけ出された同じ光路差の測定データ同士を足し合わせることによって前記積算インターフェログラムを生成する積算部と、
前記積算部で生成された前記積算インターフェログラムをフーリエ変換することによって前記被測定光のスペクトルを求める計算部とを備えること
を特徴とするフーリエ変換型分光計。
【請求項２】
前記取出部で用いられる前記振幅情報は、１回目の測定における前記往復の中心位置と今回の測定における前記往復の中心位置とのズレ量であること
を特徴とする請求項１に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項３】
インターフェログラムにおけるセンターバーストの位置を検出するセンターバースト位置検出部をさらに備え、
前記取出部は、前記干渉計の出力から所定範囲の出力を取り出す場合に、前記光路差形成光学素子における前記往復の際の振幅情報として前記センターバースト位置検出部によって検出したセンターバーストの位置を用いて前記取り出す所定範囲を設定し、前記干渉計の出力からこの設定した前記所定範囲の出力を取り出すこと
を特徴とする請求項１に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項４】
前記センターバースト位置検出部は、所定の線幅を持つレーザ光を前記干渉計に入射させることによって得られた前記レーザ光の干渉光における光強度の包絡線を検波し、前記検波された包絡線の極大値を与える位置を前記センターバーストの位置として検出すること
を特徴とする請求項３に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項５】
前記位置測定用光源は、単色レーザ光を高周波重畳することによって前記所定の線幅を持つレーザ光を放射するレーザ装置であること
を特徴とする請求項３または請求項４に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項６】
前記位置測定用光源は、前記所定の線幅を持つレーザ光を放射する半導体レーザであること
を特徴とする請求項３または請求項４に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項７】
前記センターバースト位置検出部は、前記包絡線検波部で検波された包絡線の差分情報に基づいて前記包絡線検波部で検波された包絡線の極大値を与える位置を前記センターバーストの位置として検出すること
を特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項８】
前記検索部は、１回目の測定で前記取出部で取り出された所定範囲の出力とｎ回目（ｎは２以上の整数）の測定で前記取出部で取り出された所定範囲の出力とにおいて、相互相関の最大値を求めることによって、同じ光路差の測定データを見つけ出すこと
を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項９】
前記検索部は、１回目の測定で前記取出部で取り出された所定範囲の出力とｎ回目（ｎは２以上の整数）の測定で前記取出部で取り出された所定範囲の出力とにおいて、測定点についての差の２乗の和における最小値を求めることによって、同じ光路差の測定データを見つけ出すこと
を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項１０】
前記検索部は、１回目の測定で前記取出部で取り出された所定範囲の出力とｎ回目（ｎは２以上の整数）の測定で前記取出部で取り出された所定範囲の出力とにおいて、測定点についての差の絶対値の和における最小値を求めることによって、同じ光路差の測定データを見つけ出すこと
を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項１１】
測定対象の被測定光が入射され、前記被測定光の入射位置から干渉位置までの間に２個の光路を形成する複数の光学素子を備え、前記複数の光学素子には、光軸方向に移動することによって前記２個の光路間に光路差を生じさせる光路差形成光学素子が含まれる干渉計と、前記干渉計で生成された前記被測定光のインターフェログラムを複数積算することによって得られた積算インターフェログラムをフーリエ変換することによって前記被測定光のスペクトルを求めるスペクトル演算部とを備え、前記光路差形成光学素子が、前記被測定光のインターフェログラムを複数生成するために、光軸方向に２回以上往復するフーリエ変換型分光計に用いられるフーリエ変換型分光方法において、
前記被測定光のスペクトルを求める際に、
前記干渉計の出力から所定範囲の出力を取り出す場合に、前記光路差形成光学素子における前記往復の際の振幅情報に応じて前記取り出す所定範囲を設定し、前記干渉計の出力からこの設定した前記所定範囲の出力を取り出す取出工程と、
前記被測定光のインターフェログラムを複数積算するために、前記取出工程で取り出された各所定範囲の各出力において、同じ光路差の測定データを見つけ出す検索工程と、
前記被測定光のインターフェログラムを複数積算するために、前記取出工程で取り出された各所定範囲の各出力において、前記検索工程で見つけ出された同じ光路差の測定データ同士を足し合わせることによって前記積算インターフェログラムを生成する積算工程と、
前記積算工程で生成された前記積算インターフェログラムをフーリエ変換することによって前記被測定光のスペクトルを求める計算工程とを備えること
を特徴とするフーリエ変換型分光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フーリエ変換型分光計およびフーリエ変換型分光方法に関し、特に、複数のインターフェログラムを積算して、被測定光のスペクトルを求めるために用いられるインターフェログラムを生成する場合に、好適に複数のインターフェログラムを積算することができるフーリエ変換型分光計およびフーリエ変換型分光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
分光計は、測定対象の被測定光のスペクトルを測定する装置であり、その１つに干渉計で被測定光の干渉光を測定し、この測定結果をフーリエ変換することによって被測定光のスペクトルを求めるフーリエ変換型分光計がある。【０００３】
このフーリエ変換型分光計では、前記干渉計の出力は、前記被測定光に含まれる複数の波長の光が前記干渉計によって一括で干渉された合成波形であり、一般に、インターフェログラムと呼ばれる。そして、フーリエ変換型分光計では、このインターフェログラムがフーリエ変換されることによって、被測定光のスペクトルが求められる。このインターフェログラムは、所定の範囲で１または複数の急峻なピークを持つと共に残余の範囲では略ゼロレベルとなるプロファイルとなり、この１または複数の急峻なピークのうちの中央のピークは、センターバーストと呼ばれる。【０００４】
そして、フーリエ変換型分光計では、１回の測定で得られたインターフェログラムをフーリエ変換することによって被測定光のスペクトルを求めると、通常、ＳＮ比が悪く、良好な精度の結果が得られ難い。このため、フーリエ変換型分光計では、１個の測定対象に対しインターフェログラムが複数回測定され、これら複数のインターフェログラムが積算されることによって、被測定光のスペクトルを求めるために用いられるインターフェログラム（以下、「積算インターフェログラム」と呼称する。）が生成される。これら複数回の測定は、通常、干渉計の２つの光路のうちの一方の光路の光路長を連続的に変化させながら行われる。【０００５】
このような複数のインターフェログラムを積算する技術は、例えば、特許文献１および特許文献２に開示されている。この特許文献１に開示のインターフェログラム積算装置は、一走査の干渉光を被測定物に照射して得られる単位インターフェログラムを複数積算するインターフェログラム積算装置であって、前記単位インターフェログラムを一時的に記憶する単位インターフェログラム記憶手段と、前記単位インターフェログラム記憶手段に記憶された単位インターフェログラムデータよりセンターバースト位置を検出する最大位置検出手段と、前記最大位置検出手段により検出された単位インターフェログラムのセンターバースト位置を基準として、該単位インターフェログラムの位置軸上で両側にそれぞれ予め定められた所定量ずつ切り取り、切取インターフェログラムを採取する切取手段と、複数の単位インターフェログラムに対応して順次得られる複数の切取インターフェログラムを積算する積算手段とを備えている。【０００６】
また、前記特許文献２では、測定光が被測定対象を透過して生じる測定光インターフェログラムと、参照光が前記被測定対象を迂回して生じる参照光インターフェログラムとが同期して測定され、基準波形記憶部に予め記憶されている、基準となる参照光インターフェログラムに対して、今回の測定周期における当該参照光インターフェログラムの位相が最も一致する位相差が演算され、この演算された位相差を基準に同期加算することで、測定光インターフェログラムと参照光インターフェログラムの平均が求められる。【０００７】
このような複数のインターフェログラムを積算する場合では、各インターフェログラム間において、同じ光路差の測定データ同士を足し合わせる必要がある。このため、まず、１回の測定で得られた複数の測定データ（各サンプリング点での測定データ）の中から、センターバーストを含む範囲の測定データが取り出され、次に、同じ光路差の測定データが見つけ出され、その後に、同じ光路差の測定データ同士が足し合わされる。【０００８】
ところで、干渉計の光路長を変更するために、例えば共振振動によって反射面を該反射面に垂直な方向に移動させる光反射機構が用いられる場合では、ノイズ、例えば外部の振動等が混入すると、このノイズ（外部の振動等）の影響によって反射面の振幅が変動してしまう。このため、複数回の測定に対して同じ範囲で測定データが取り出された場合、この取り出された範囲の測定データの中にセンターバーストが含まれないケースが生じる場合がある。この結果、インターフェログラムの位置合わせができなくなり、各光路差全体に亘って複数のインターフェログラムを積算することができなくなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０９−０２６３５８号公報
【特許文献２】特開平０９−２９２２８２号公報
【発明の概要】
【００１０】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、インターフェログラムを含む範囲の測定データをより適切に取り出すことによって好適に複数のインターフェログラムを積算することができるフーリエ変換型分光計およびフーリエ変換型分光方法を提供することである。
【００１１】
本発明にかかるフーリエ変換型分光計およびフーリエ変換型分光方法では、振動を用いることによって２個の光路間に光路差を生じさせる干渉計で生成されたインターフェログラムが複数積算され、これによって得られた積算インターフェログラムをフーリエ変換することによって被測定光のスペクトルが求められる。そして、前記干渉計の出力から所定範囲の出力を取り出す場合に、この取り出す所定範囲は、前記振動の振幅情報に応じて設定される。このため、このような構成のフーリエ変換型分光計およびフーリエ変換型分光方法は、前記振動の振幅情報が参酌されるから、インターフェログラムを含む範囲の測定データをより適切に取り出すことができ、したがって、好適に複数のインターフェログラムを積算することができる。
【００１２】
上記並びにその他の本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な記載と添付図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態におけるフーリエ変換型分光計の構成を示すブロック図である。
【図２】フーリエ変換型分光計における主に干渉計の構成を示す図である。
【図３】フーリエ変換型分光計において、一例として、実測した被測定光の干渉光の波形（インターフェログラム）を示す図である。
【図４】フーリエ変換型分光計において、一例として、実測した位置測定用光源のレーザ光の干渉波形を示す図である。
【図５】取出部で取り出す所定範囲を説明するための図である。
【図６】インターフェログラムと窓関数との関係を示す図である。
【図７】第２実施形態におけるフーリエ変換型分光計の構成を示すブロック図である。
【図８】第２実施形態のフーリエ変換型分光計における位置測定用光源から放射されるレーザ光のスペクトルを示す図である。
【図９】フーリエ変換型分光計において、一例として、実測した所定の線幅を持つレーザ光の干渉波形を示す図である。
【図１０】第２実施形態のフーリエ変換型分光計における包絡線検波部の構成を示す回路図である。
【図１１】第２実施形態における取出部で取り出す所定範囲を説明するための図（その１）である。
【図１２】第２実施形態における取出部で取り出す所定範囲を説明するための図（その２）である。
【図１３】レーザ光の干渉光における包絡線に基づいてセンターバーストの位置を求める第２態様の方法を説明するための図である。
【図１４】レーザ光の干渉光における包絡線に基づいてセンターバーストの位置を求める第３態様の方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。
【００１５】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態におけるフーリエ変換型分光計の構成を示すブロック図である。図２は、フーリエ変換型分光計における主に干渉計の構成を示す図である。
【００１６】
第１実施形態にかかるフーリエ変換型分光計Ｄａは、測定対象の被測定光のスペクトルを測定する装置であって、前記被測定光を干渉計で測定し、この測定した被測定光の干渉光の波形（インターフェログラム）をフーリエ変換することによって被測定光のスペクトルを求める装置である。そして、本実施形態のフーリエ変換型分光計Ｄａでは、ＳＮ比を改善し、良好な精度の結果を得るために、前記被測定光のスペクトルを求めるためにフーリエ変換される変換対象には、前記干渉計で生成された前記被測定光のインターフェログラムを複数積算することによって得られた積算インターフェログラムが用いられる。このようなフーリエ変換型分光計Ｄａは、例えば、図１および図２に示すように、測定対象物体ＳＭから放射された光（被測定光）が入射され、前記被測定光の干渉光を射出する干渉計１１と、干渉計１１で得られた被測定光の干渉光を受光して光電変換によって被測定光の干渉光の波形の電気信号（被測定光の干渉光における光強度変化を表す電気信号）を出力する受光処理部２０と、干渉計１１の移動鏡１１５の位置を検出する位置検出処理部３０ａと、制御演算部４１ａと、入力部４２と、出力部４３とを備えている。測定対象物体ＳＭは、自発光する光源であってよく、また、他の光源から放射された光が照射され、前記光を反射、透過または再放射（例えば蛍光発光等）することによって光を放射するものであってもよい。
【００１７】
干渉計１１は、測定対象の被測定光が入射され、この入射された被測定光を２個の第１および第２被測定光に分岐し、これら分岐した第１および第２被測定光のそれぞれを、互いに異なる２個の経路である第１および第２光路のそれぞれに進行（伝播）させ、再び合流させるものであり、この分岐点（分岐位置）から合流点（合流位置、干渉位置）までの間に第１および第２光路間に光路差があると、前記合流の際に位相差が生じているため、前記合流によって干渉縞を生じるものである。干渉計１１は、例えばマッハツェンダー干渉計等の種々のタイプの第１および第２光路を備える干渉計を利用することができるが、本実施形態では、図２に示すように、マイケルソン干渉計によって構成されている。
【００１８】
より具体的には、図２に示すように、干渉計１１は、複数の光学素子として半透鏡１１２、固定鏡１１４、および、光反射面が光軸方向に移動する移動鏡１１５を備え、固定鏡１１４と移動鏡１１５とは、各鏡面の各法線が互いに直交するようにそれぞれ配置され、半透鏡１１２は、その法線が前記固定鏡１１４および移動鏡１１５における各法線の直交点を通り、これら各法線に対し４５度の角度で交差するように配置される。この干渉計１１において、干渉計１１に入射された被測定光は、半透鏡１１２で２個の第１および第２被測定光に分岐する。この分岐した一方の第１被測定光は、半透鏡１１２で反射されて固定鏡１１４に入射する。この第１被測定光は、固定鏡１１４で反射し、来た光路を逆に辿って再び半透鏡１１２に戻る。一方、この分岐した他方の第２被測定光は、半透鏡１１２を通過して移動鏡１１５に入射する。この第２被測定光は、移動鏡１１５で反射し、来た光路を逆に辿って再び半透鏡１１２に戻る。これら固定鏡１１４で反射された第１被測定光および移動鏡１１５で反射された第２被測定光は、半透鏡１１２で互いに合流して干渉する。このような構成のマイケルソン干渉計１１では、被測定光は、移動鏡１１５の鏡面における法線方向に沿って干渉計１１へ入射され、被測定光の干渉光は、固定鏡１１４の鏡面における法線方向に沿って干渉計１１から射出される。
【００１９】
そして、本実施形態では、干渉計１１は、被測定光を半透鏡１１２で２個の第１および第２被測定光に分岐する場合において、半透鏡１１２で反射した半透鏡１１２の反射側に配置される位相補償板ＣＰをさらに備えている。すなわち、本実施形態では、半透鏡１１２で反射した第１被測定光は、位相補償板ＣＰを介して固定鏡１１４へ入射され、固定鏡１１４で反射された第１被測定光は、位相補償板ＣＰを介して再び半透鏡１１２へ入射される。位相補償板ＣＰは、第１被測定光の半透鏡１１２の透過回数と第２被測定光の半透鏡１１２の透過回数の相違から生じる第１被測定光と第２被測定光との位相差を無くして前記位相差を補償するものである。
【００２０】
第１被測定光は、このような被測定光の入射位置から、半透鏡１１２、位相補償板ＣＰ、固定鏡１１４および位相補償板ＣＰをこの順に介して半透鏡１１２に再び至る第１光路を辿る。第２被測定光は、このような被測定光の入射位置から、半透鏡１１２および移動鏡１１５をこの順に介して半透鏡１１２に再び至る第２光路を辿る。
【００２１】
また、本実施形態では、移動鏡１１５には、光路差形成光学素子の一例であり、共振振動を用いることによって２個の第１および第２光路間に光路差を生じさせる光学素子である。移動鏡１１５は、被測定光のインターフェログラムを複数生成するために、光軸方向に２回以上往復する。このような移動鏡１１５として、例えば、国際公開ＷＯ２０１０／１２２８７９号パンフレットに開示の光反射機構が挙げられる。この光反射機構は、反射面を表面に有する第１移動部と、前記第１移動部を支持する支持部と、前記第１移動部と前記支持部とを前記支持部の上下で片持梁形式で連結する第１の梁および平行移動梁と、前記第１移動部を移動させるための駆動部とを備え、前記第１移動部を前記反射面に垂直な方向に共振振動させるものであり、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術によって製造される。
【００２２】
さらに、本実施形態では、測定対象物体ＳＭから放射された被測定光を平行光で半透鏡１１２へ入射させるために、測定対象物体ＳＭと半透鏡１１２との間の適宜な位置に、入射光学系として例えば両凸のコリメータレンズ１１１が配置され、半透鏡１１２で第１および第２被測定光を合流して干渉させることによって生じた被測定光の干渉光を集光して第１受光部２１へ入射させるために、半透鏡１１２と第１受光部２１との間の適宜な位置に、射出光学系として例えば両凸の集光レンズ１１６が配置されている。
【００２３】
図１に戻って、受光処理部２０は、例えば、第１受光部２１と、増幅部２２と、アナログ−ディジタル変換部（以下、「ＡＤ変換部」と呼称する。）２３とを備えている。第１受光部２１は、干渉計１１で得られた被測定光の干渉光を受光して光電変換することによって、被測定光の干渉光の光強度に応じた電気信号を出力する回路である。第１受光部２１は、例えばＩｎＧａＡｓフォトダイオードおよびその周辺回路を備えて構成される赤外線センサ等である。増幅部２２は、第１受光部２１の出力を予め設定された所定の増幅率で増幅する増幅器である。ＡＤ変換部２３は、増幅部２２の出力をアナログ信号からディジタル信号へ変換（ＡＤ変換）する回路である。このＡＤ変換のタイミング（サンプリングタイミング）は、後述のゼロクロス検出部３７から入力されたゼロクロスタイミングで実行される。
【００２４】
また、位置検出処理部３０ａは、例えば、位置測定用光源３１ａと、第２受光部３６と、ゼロクロス検出部３７とを備えている。そして、位置検出処理部３０ａは、この位置測定用光源３１ａから放射されたレーザ光の干渉光を干渉計１１で得るために、図２に示すように、コリメータレンズ３２と、ビームスプリッター３３と、ビームスプリッター３４と、集光レンズ３５とをさらに備えている。
【００２５】
位置測定用光源３１ａは、単色レーザ光を放射する光源装置である。図２において、コリメータレンズ３２およびビームスプリッター３３は、位置測定用光源３１ａから放射されたレーザ光を平行光で干渉計１１へ入射させるための入射光学系である。ビームスプリッター３３は、その法線が移動鏡１１５の法線（光軸）に対し４５度で交差するように、コリメータレンズ１１１と半透鏡１１２との間に配置される。コリメータレンズ３２は、例えば両凸のレンズであり、このように配置されたビームスプリッター３３に対し４５度の入射角で位置測定用光源３１ａから放射されたレーザ光が入射されるように、適宜な位置に配置される。そして、ビームスプリッター３４および集光レンズ３５は、干渉計１１で生じた前記レーザ光の干渉光を干渉計１１から取り出すための射出光学系である。ビームスプリッター３４は、その法線が固定鏡１１４の法線（光軸）に対し４５度で交差するように、半透鏡１１２と集光レンズ１１６との間に配置される。集光レンズ３５は、例えば両凸のレンズであり、このように配置されたビームスプリッター３４において４５度の射出角で射出されるレーザ光の干渉光を集光して第２受光部３６へ入射させる。なお、ビームスプリッター３３は、レーザ光を反射するとともに被測定光を透過するダイクロイックミラーである。ビームスプリッター３４は、レーザ光の干渉光を反射するとともに被測定光の干渉光を透過するダイクロイックミラーである。
【００２６】
このようにコリメータレンズ３２、ビームスプリッター３３、３４および集光レンズ３５の各光学素子が配置されると、位置測定用光源３１ａから放射された単色のレーザ光は、コリメータレンズ３２で平行光とされ、その光路がビームスプリッター３３で約９０度曲げられて、干渉計１１の光軸（移動鏡１１５の鏡面における法線方向）に沿って進行するようになる。したがって、このレーザ光は、被測定光と同様に、干渉計１１内を進行し、干渉計１１でその干渉光を生じさせる。このレーザ光の干渉光は、ビームスプリッター３４で約９０度曲げられて、干渉計１１から外部に取り出され、集光レンズ３５で集光されて第２受光部３６で受光される。
【００２７】
図１に戻って、第２受光部３６は、干渉計１１で得られたレーザ光の干渉光を受光して光電変換することによって、レーザ光の干渉光の光強度に応じた電気信号を出力する回路である。第２受光部３６は、例えばシリコンフォトダイオード（ＳＰＤ）およびその周辺回路を備えて構成される受光センサ等である。第２受光部３６は、レーザ光の干渉光の光強度に応じた電気信号をゼロクロス検出部３７へ出力する。
【００２８】
ゼロクロス検出部３７は、第２受光部３６から入力された、レーザ光の干渉光の光強度に応じた電気信号がゼロとなるタイミングを検出する回路である。干渉計１１の移動鏡１１５が光軸方向に移動している場合に、半透鏡１１２から固定鏡１１４を介して再び半透鏡に戻ったレーザ光の位相に対し、半透鏡１１２から移動鏡１１５を介して再び半透鏡に戻ったレーザ光の位相がずれるので、レーザ光の干渉光は、その移動量に応じて正弦波状に強弱する。そして、干渉計１１の移動鏡１１５がレーザ光の波長の１／２の長さだけ移動すると、半透鏡１１２から移動鏡１１５を介して再び半透鏡に戻ったレーザ光の位相は、この移動の前後において、２πずれる。このため、レーザ光の干渉光は、移動鏡１１５の移動に従って正弦波状に強弱を繰り返すことになる。ゼロクロス検出部３７は、この正弦波状に強弱を繰り返す前記電気信号のゼロクロスを検出している。ゼロクロス検出部３７は、この検出したゼロクロスのタイミングをＡＤ変換部２３へ出力し、ＡＤ変換部２３は、このゼロクロスのタイミングで、第１受光部２１から入力された、被測定光の干渉光の光強度に応じた電気信号をサンプリングしてＡＤ変換する。
【００２９】
制御演算部４１ａは、被測定光のスペクトルを求めるべく、フーリエ変換型分光計Ｄａの各部を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御するものである。制御演算部４１ａは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、このＣＰＵによって実行される種々のプログラムやその実行に必要なデータ等を予め記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）やＥＥＰＲＯＭ（Electrically
Erasable Programmable Read Only Memory）等の不揮発性記憶素子、このＣＰＵのいわゆるワーキングメモリとなるＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性記憶素子およびその周辺回路等を備えたマイクロコンピュータによって構成される。そして、制御演算部４１ａには、プログラムを実行することによって、機能的に、スペクトル演算部４１１ａが構成される。
【００３０】
スペクトル演算部４１１ａは、干渉計１１で生成された前記被測定光のインターフェログラムを複数積算することによって得られた積算インターフェログラムをフーリエ変換することによって前記被測定光のスペクトルを求めるものである。本実施形態では、例えば、このスペクトル演算部４１１ａには、プログラムを実行することによって、機能的に、取出部４１１１ａと、検索部４１１２と、積算部４１１３と、計算部４１１４とが構成される。
【００３１】
取出部４１１１ａは、干渉計１１の出力から所定範囲の出力を取り出す場合に、移動鏡１１５における前記往復の際の振幅情報に応じて前記取り出す所定範囲を設定し、干渉計１１の出力からこの設定した前記所定範囲の出力を取り出すものである。
【００３２】
取出部４１１１ａで取り出された所定範囲の出力は、該所定範囲における各サンプリング点での各測定データであり、測定データの集合となる。取出部４１１１ａで取り出された所定範囲の出力は、１個のデータであるサンプリング点（ＡＤ変換点、測定点）での測定データと区別するために、以下「測定データ集合」と適宜に呼称される。
【００３３】
前記振幅情報は、光路差形成光学素子、本実施形態では移動鏡１１５の光軸方向に沿った往復移動において、移動開始位置から、移動方向を１８０度変える折り返し位置までの長さあるいは例えばその中央位置等の該長さに関係するデータ、または、前記折り返し位置から、移動方向を再び１８０度変える次の移動開始位置までの長さあるいは例えばその中央位置等の該長さに関係するデータ、または、移動開始位置から折り返し位置を介して次の移動開始位置までの長さの半分の長さあるいは例えばその中央位置等の該長さに関係するデータ、または、これらデータのいずれかにおいて、各測定間での差異を表すデータである。光路差形成光学素子、本実施形態では移動鏡１１５は、光軸方向に沿った、２回以上の往復移動である。この振幅情報として、例えば、１回目の測定における前記往復の中心位置と今回の測定における前記往復の中心位置とのズレ量が挙げられる。
【００３４】
本実施形態では、取出部４１１１ａは、より具体的には、例えば、干渉計１１の出力から所定範囲の出力を取り出す場合に、１回目の測定で取り出した所定範囲に対して測定回数に応じて今回（今般、ｎ回目で）取り出す所定範囲を広げつつ、１回目の測定における前記往復の中心位置と今回の測定における前記往復の中心位置とのズレ量に応じて前記今回取り出す所定範囲の中央位置をシフトすることによって、この今回取り出す所定範囲を設定し、干渉計１１の出力からこの設定した前記所定範囲の出力を取り出すものである。
【００３５】
検索部４１１２は、積算部４１１３で被測定光のインターフェログラムを複数積算するために取出部４１１１ａで取り出された各所定範囲の各出力において、同じ光路差の測定データを見つけ出すものである。
【００３６】
積算部４１１３は、被測定光のインターフェログラムを複数積算するために取出部４１１１ａで取り出された各所定範囲の各出力（各測定データ集合）において、検索部４１１２で見つけ出された同じ光路差の測定データ同士を足し合わせることによって積算インターフェログラムを生成するものである。
【００３７】
計算部４１１４は、積算部４１１３で生成された積算インターフェログラムをフーリエ変換することによって前記被測定光のスペクトルを求めるものである。
【００３８】
入力部４２は、例えば、測定開始を指示するコマンド等の各種コマンド、および、例えば測定対象の光源ＳＭにおける識別子の入力やフーリエ変換の際に用いられる窓関数の選択入力等のスペクトルを測定する上で必要な各種データをフーリエ変換型分光計Ｄａに入力する機器であり、例えば、キーボードやマウス等である。出力部４３は、入力部４２から入力されたコマンドやデータ、および、フーリエ変換型分光計Ｄａによって予測された被測定光のスペクトルを出力する機器であり、例えばＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ、有機ＥＬディスプレイおよびプラズマディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。
【００３９】
次に、本実施形態の動作について説明する。図３は、フーリエ変換型分光計において、一例として、実測した被測定光の干渉光の波形（インターフェログラム）を示す図である。図３（Ａ）は、全体を示し、図３（Ｂ）は、ゼロレベル付近を示し、そして、図３（Ｃ）は、センターバースト付近を示す。図４は、フーリエ変換型分光計において、一例として、実測した位置測定用光源のレーザ光の干渉波形を示す図である。図４（Ａ）は、全体を示し、図４（Ｂ）は、端部付近を示し、そして、図４（Ｃ）は、極大値付近を示す。図５は、第１実施形態における取出部で取り出す所定範囲を説明するための図である。図５（Ａ）および（Ｂ）のそれぞれは、１回目およびｎ回目（ｎは２以上の整数）の各測定における各測定結果（ＡＤ変換部２３の出力）を模式的に示し、図５（Ｃ）は、１回目の測定における振幅中心位置とｎ回目の測定における振幅中心位置とのズレ量を示す。図６は、インターフェログラムと窓関数との関係を示す図である。図６の横軸は、光路差を示し、その縦軸は、振幅を示す。
【００４０】
測定が開始されると、フーリエ変換型分光計Ｄａは、測定対象物体ＳＭから放射される被測定光を取り込む。被測定光は、干渉計１１に入射され、被測定光の干渉光となって第１受光部２１で受光される。より具体的には、被測定光は、コリメータレンズ１１１で平行光とされ、ビームスプリッター３３を介して半透鏡１１２で反射および透過することで第１および第２被測定光に分岐される。半透鏡１１２で反射することによって分岐した第１被測定光は、位相補償板ＣＰを介して固定鏡１１４へ入射し、固定鏡１１４で反射し、来た光路を逆に辿って再び半透鏡１１２に戻る。一方、半透鏡１１２を通過することによって分岐した第２被測定光は、移動鏡１１５へ入射し、移動鏡１１５で反射し、来た光路を逆に辿って再び半透鏡１１２に戻る。これら固定鏡１１４で反射された第１被測定光および移動鏡１１５で反射された第２被測定光は、半透鏡１１２で互いに合流して干渉する。この被測定光の干渉光は、干渉計１１から第１受光部２１へ射出される。第１受光部２１は、この入射された被測定光の干渉光を光電変換し、前記被測定光の干渉光における光強度に応じた電気信号を増幅部２２へ出力する。増幅部２２は、所定の増幅率で前記被測定光の干渉光に応じた前記電気信号を増幅し、ＡＤ変換部２３へ出力する。
【００４１】
一方、フーリエ変換型分光計Ｄａは、位置測定用光源３１ａから放射された単色のレーザ光も取り込む。このレーザ光は、ビームスプリッター３３を介して干渉計１１に入射され、上述と同様に干渉計１１で干渉し、レーザ光の干渉光となってビームスプリッター３４を介して第２受光部３６で受光される。第２受光部３６は、この入射されたレーザ光の干渉光を光電変換し、前記レーザ光の干渉光における光強度に応じた電気信号をゼロクロス検出部３７へ出力する。ゼロクロス検出部３７は、前記レーザ光の干渉光に応じた前記電気信号がゼロとなるタイミングをゼロクロスタイミングとして検出し、このゼロクロスタイミングをサンプリングタイミング（ＡＤ変換タイミング）としてＡＤ変換部２３へ出力する。
【００４２】
このような被測定光およびレーザ光がそれぞれ干渉計１１に取り込まれている間に、干渉計１１の移動鏡１１５は、制御演算部４１の制御に従って光軸方向に沿って移動される。
【００４３】
ＡＤ変換部２３は、増幅部２２から出力された、前記被測定光の干渉光における光強度に応じた電気信号を、ゼロクロス検出部３７から入力されたゼロクロスタイミングでサンプリングしてアナログ信号からディジタル信号へＡＤ変換し、このＡＤ変換したディジタル信号の前記電気信号を制御演算部４１のスペクトル演算部４１１へ出力する。一例を挙げると図４に示すように、単色レーザ光の干渉光における光強度は、移動鏡１１５の移動に応じて正弦波状に強弱を繰り返すので、フーリエ変換型分光計Ｄａは、このゼロクロスタイミングを検出することでＡＤ変換のサンプリングタイミングを得ている。
【００４４】
このように動作することによって、インターフェログラムがＡＤ変換部２３から制御演算部４１のスペクトル演算部４１１に入力される。
【００４５】
インターフェログラムを含むディジタル信号が受光処理部２０のＡＤ変換部２３から制御演算部４１ａのスペクトル演算部４１１ａへ出力される。そして、スペクトル演算部４１１ａは、ＳＮ比を改善し、良好な精度の結果を得るために、干渉計１１で生成された、このような被測定光のインターフェログラムを複数積算することによって積算インターフェログラムを生成する。
【００４６】
ここで、この積算インターフェログラムを求める際に、複数の測定のそれぞれにおいて、測定開始時にサンプリングカウント数が０にリセットされるものとする。移動鏡１１５が常に同じように移動していれば、ほぼ同じ位置（サンプリングカウント数の同じ数値（同じ測定点番号））にセンターバーストが現れる。
【００４７】
そこで、１回目の測定で求めたインターフェとグラムにおける最大振幅位置Ｉ０に対して、次式１−１で表される範囲（領域）ｉが切り出される（取り出される）。なお、ｎｈは、この場合における複数の測定データの中から取り出す測定点数である。また、ｎ回目のインターフェログラムから次式１−２で表される範囲（領域）ｉが切り出される（取り出される）。なお、（ｎｈ＋ｎｒ）は、この場合における複数の測定データの中から取り出す測定点数である。
【００４８】
【数１】
2012164810.tif 000003
【００４９】
これら各範囲ｉのデータを用いて位置合わせを行い、同じ位置の各測定データ同士を足し合わせることによって、積算インターフェログラムが生成できる。
【００５０】
一方、外部の振動等のノイズの影響を受けると、本実施形態では移動鏡１１５が共振振動を用いることによって第１および第２光路間に光路差を生じさせる光路差形成光学素子であることから、反射面の振幅が変動してしまう。例えば、共振周波数に近い周波数の外部振動が外乱として加わると、移動鏡１１５の振幅は、本来の共振周波数と外部振動の周波数との差に応じたうねりが生じてしまう。このため、図５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、横軸をサンプリングカウント数、縦軸を出力とした場合に、サンプリングカウント数の常に同じ数値でセンターバーストが現れるとは限らない。このため、各測定において、干渉計１１の出力から、上記式１-２で表される範囲ｉで、各サンプリング点での測定データが取り出されると、これら取り出された範囲ｉの各測定データ集合には、１回目の測定データより取り出される上記式１で表される範囲ｉの一部しか含まないものや、上記式１で表される範囲ｉを全く含まない場合がある。
【００５１】
このため、本実施形態の取出部４１１１ａは、干渉計１１の出力から所定範囲ｉの測定データを取り出す場合に、移動鏡１１５の振動における振幅情報に応じて、この取り出す所定の範囲ｉを設定し、干渉計１１の出力からこの設定した所定範囲ｉの測定データを取り出している。より具体的には、本実施形態の取出部４１１１ａは、干渉計１１の出力から所定範囲ｉの測定データを取り出す場合に、１回目の測定における移動鏡１１５の振動の振幅中心位置と今回の測定における移動鏡１１５の振動の振幅中心位置とのズレ量に応じて、この今回取り出す所定範囲ｉを設定し、干渉計１１の出力からこの設定した所定範囲ｉの測定データを取り出している。すなわち、１回目の測定における測定点数（複数の測定データの点数）、振幅最大位置および取り出すデータ点数（前記複数の測定データの中から取り出すデータの点数）をそれぞれＮｕｍ（１）、Ｉ０およびｎｈとし、ｎ回目の測定における測定点数および位置合わせのために取り出すデータ点数をそれぞれＮｕｍ（ｎ）および（ｎｈ＋ｎｒ）とする場合には、測定点数の半分が振幅中心位置と見なせるから前記ズレ量が（（Ｎｕｍ（ｎ）−Ｎｕｍ（１））／２）と表されるので（図５（Ｃ）参照）、１回目の測定では、前記所定範囲ｉは、上記式１で表され（図５（Ａ）参照）、そして、ｎ回目の測定では、前記所定範囲ｉは、次式の式２で表される（図５（Ｂ）参照）。
【００５２】
【数２】
2012164810.tif 000004
【００５３】
このように取出部４１１１ａで各測定データ集合が取り出されると、検索部４１１２は、これら取出部４１１１ａで取り出された各測定データ集合において、同じ光路差の測定データを見つけ出す。
【００５４】
本実施形態では、例えば、検索部４１１２は、１回目の測定で取出部４１１１ａで取り出された測定データ集合とｎ回目（ｎは２以上の整数）の測定で取出部４１１１ａで取り出された測定データ集合とにおいて、相互相関の最大値を求めることによって、同じ光路差の測定データを見つけ出している。より具体的には、検索部４１１２は、まず、サンプリングカウント数（測定点番号）をｉとし、１回目の測定で取出部４１１１ａで取り出された測定データ集合をＩｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍ１（ｉ）とし、ｎ回目（ｎは２以上の整数）の測定で取出部４１１１ａで取り出された測定データ集合Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍｎ（ｉ）とする場合に、ｋの値を０≦ｋ≦（ｎｒ−１）の範囲で順次にずらしながら、次式３によってｎｈ点の相互相関関数φ（ｋ）を求める。次に、検索部４１１２は、相互相関関数φ（ｋ）の最大値ｍａｘ（φ（ｋｍａｘ））を見つける。そして、検索部４１１２は、この相互相関関数φ（ｋ）の最大値ｍａｘ（φ（ｋｍａｘ））を与える値ｋｍａｘ（シフト量）だけ、ｎ回目（ｎは２以上の整数）の測定で取出部４１１１ａで取り出された測定データ集合Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍｎ（ｉ）の測定点番号をシフトすることによって、同じ光路差の測定データを見つけ出す。すなわち、１回目の測定で取出部４１１１ａで取り出された測定データ集合Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍ１（ｉ）における測定点番号ｊ（ｊ∈ｉ）の測定データと、ｎ回目の測定で取出部４１１１ａで取り出された測定データ集合Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍｎ（ｉ）における測定点番号ｊ＋ｋｍａｘの測定データとが、同じ光路差の測定データである。
【００５５】
【数３】
2012164810.tif 000005
【００５６】
また例えば、検索部４１１２は、１回目の測定で取出部４１１１ａで取り出された測定データ集合Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍ１（ｉ）とｎ回目（ｎは２以上の整数）の測定で取出部４１１１ａで取り出された測定データ集合Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍｎ（ｉ）とにおいて、測定点についての差の２乗の和における最小値を求めることによって、同じ光路差の測定データを見つけ出してもよい。より具体的には、検索部４１１２は、まず、ｋの値を０≦ｋ≦（ｎｒ−１）の範囲で順次にずらしながら、次式４によってｎｈ点の差の２乗和△２（ｋ）を求め、この差の２乗和△２（ｋ）の最小値ｍｉｎ（△２（ｋｍｉｎ））を見つける。そして、検索部４１１２は、この差の２乗和△２（ｋ）の最小値ｍｉｎ（△２（ｋｍｉｎ））を与える値ｋｍｉｎ（シフト量）だけ、ｎ回目（ｎは２以上の整数）の測定で取出部４１１１ａで取り出された測定データ集合Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍｎ（ｉ）の測定点番号をシフトすることによって、同じ光路差の測定データを見つけ出す。すなわち、１回目の測定で取出部４１１１ａで取り出された測定データ集合Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍ１（ｉ）における測定点番号ｊ（ｊ∈ｉ）の測定データと、ｎ回目の測定で取出部４１１１ａで取り出された測定データ集合Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍｎ（ｉ）における測定点番号ｊ＋ｋｍｉｎの測定データとが、同じ光路差の測定データである。
【００５７】
【数４】
2012164810.tif 000006
【００５８】
また例えば、検索部４１１２は、１回目の測定で取出部４１１１ａで取り出された測定データ集合Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍ１（ｉ）とｎ回目（ｎは２以上の整数）の測定で取出部４１１１ａで取り出された測定データ集合Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍｎ（ｉ）とにおいて、測定点についての差の絶対値の和における最小値を求めることによって、同じ光路差の測定データを見つけ出してもよい。より具体的には、検索部４１１２は、まず、ｋの値を０≦ｋ≦（ｎｒ−１）の範囲で順次にずらしながら、次式５によってｎｈ点の差の絶対値の和△Ａ（ｋ）を求め、この差の絶対値の和△Ａ（ｋ）の最小値ｍｉｎ（△Ａ（ｋｍｉｎ））を見つける。そして、検索部４１１２は、この差の絶対値の和△Ａ（ｋ）の最小値ｍｉｎ（△Ａ（ｋｍｉｎ））を与える値ｋｍｉｎ（シフト量）だけ、ｎ回目（ｎは２以上の整数）の測定で取出部４１１１ａで取り出された測定データ集合Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍｎ（ｉ）の測定点番号をシフトすることによって、同じ光路差の測定データを見つけ出す。すなわち、１回目の測定で取出部４１１１ａで取り出された測定データ集合Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍ１（ｉ）における測定点番号ｊ（ｊ∈ｉ）の測定データと、ｎ回目の測定で取出部４１１１ａで取り出された測定データ集合Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍｎ（ｉ）における測定点番号ｊ＋ｋｍｉｎの測定データとが、同じ光路差の測定データである。
【００５９】
【数５】
2012164810.tif 000007
【００６０】
なお、測定点数Ｎｕｍ（ｋ）に応じてデータを取り出す範囲の幅（取り出す範囲の開始位置から終了位置までの幅）が、広げられたり狭められたりすることによって、変更されてもよい。例えば、Ｎｕｍ（ｎ）≧Ｎｕｍ（１）の場合にはｎ回目の測定データ集合Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍｎ（ｉ）において、次式６−１で表される範囲の次式６−２で表される点数のデータが取り出され、Ｎｕｍ（ｎ）＜Ｎｕｍ（１）の場合にはｎ回目の測定データ集合Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍｎ（ｉ）において、次式６−３で表される範囲の次式６−４で表される点数のデータが取り出される。
【００６１】
【数６】
2012164810.tif 000008
【００６２】
このように検索部４１１２で各測定データ集合における同じ光路差のデータが見つけ出されると、積算部４１１３は、取出部４１１１ａで取り出された各測定データ集合において、検索部４１１２で見つけ出された同じ光路差の測定データ同士を足し合わせることによって積算インターフェログラムを生成する。
【００６３】
より具体的には、まず、ｍ回目の測定でのインターフェログラムＦｍ（ｘｉ）は、光路差をｘｉとし、波数をνｊとし、波数νｊのスペクトル振幅をＢ（νｊ）とし、光路差０の位置をＸ０とし、波数νｊの光路差０の位置における位相をφ（νｊ）とする場合に、式７で表される。なお、ｍは、ｍ番目の測定による測定結果であることを表す。
【００６４】
【数７】
2012164810.tif 000009
【００６５】
したがって、積算インターフェログラムＦ（ｘｉ）は、式８で表される。
【００６６】
【数８】
2012164810.tif 000010
【００６７】
このように積算インターフェログラムが積算部４１１３で求められると、計算部４１１４は、積算部４１１３で生成された積算インターフェログラムを例えば高速フーリエ変換（ＦＦＴ）することによって被測定光のスペクトルを求める。
【００６８】
より具体的には、高速フーリエ変換する場合には、サイドローブの発生を低減するために、図６に示すように、光路差０の位置（センターバーストの位置）を中心に左右対称な窓関数Ａｗｉｎｄｏｗ（ｘｉ）が掛け合わされてから（式９）、高速フーリエ変換が行われ、被測定光のスペクトルの振幅｜Ｂｗｉｎｄｏｗ（νｊ）｜が求められる（式１０）。
【００６９】
【数９】
2012164810.tif 000011
【００７０】
【数１０】
2012164810.tif 000012
【００７１】
上記窓関数Ａｗｉｎｄｏｗ（ｘｉ）は、適宜な種々の関数を挙げることができるが、例えば、式１１−１ないし式１１−３で表される関数である。式１１−１は、Ｈａｎｎｉｎｇ  Ｗｉｎｄｏｗ（ハニング窓）関数と呼ばれ、式１１−２は、Ｈａｍｍｉｎｇ  Ｗｉｎｄｏｗ（ハミング窓）関数と呼ばれ、式１１−３は、Ｂｌａｃｋｍａｎ  Ｗｉｎｄｏｗ（ブラックマン窓）関数と呼ばれる。
【００７２】
【数１１】
2012164810.tif 000013
【００７３】
このような取り出し範囲の適正化によってスペクトル演算部４１１は、干渉計１１によって得られた被測定光のインターフェログラムを複数積算することによって積算インターフェログラムを生成し、この生成した積算インターフェログラムをフーリエ変換することによって被測定光のスペクトルを求めている。そして、この求めた被測定光のスペクトルは、出力部４３に出力される。
【００７４】
以上、説明したように、本実施形態のフーリエ変換型分光計Ｄａおよびこれに実装されたフーリエ変換型分光方法では、インターフェログラムの位置合わせを行うために干渉計１１の出力から所定範囲ｉの出力を取り出す場合に、この取り出す所定範囲ｉは、光路差形成光学素子における往復の際の振幅情報、本実施形態では移動鏡１１５における振動の振幅情報に応じて設定される。このため、本実施形態のフーリエ変換型分光計およびフーリエ変換型分光方法は、振幅変動によってセンターバーストの位置が変動するが、振幅情報が参酌されるので、センターバーストを含む範囲をより適切に取り出すことができ、したがって、好適に複数のインターフェログラムを積算することができる。
【００７５】
また、本実施形態のフーリエ変換型分光計Ｄａおよびこれに実装されたフーリエ変換型分光方法では、前記振幅情報として、１回目の測定における振幅中心位置と今回の測定における振幅中心位置とのズレ量が用いられる。このため、このような構成のフーリエ変換型分光計Ｄａは、光路差形成光学素子、本実施形態では移動鏡１１５が光軸方向に沿って左右対称にずれる場合に好適に対応することができ、インターフェログラムを含む範囲、より好ましくはインターフェログラム全体を完全に含む範囲の測定データをより適切に取り出すことができ、したがって、好適に複数のインターフェログラムを積算することができる。
【００７６】
また、本実施形態のフーリエ変換型分光計Ｄａおよびこれに実装されたフーリエ変換型分光方法において、相互相関によって同じ光路差の測定データを見つけ出す場合には、より正確に同じ光路差の測定データを見つけ出すことができる。このため、本実施形態のフーリエ変換型分光計Ｄａおよびこれに実装されたフーリエ変換型分光方法は、好適に複数のインターフェログラムを積算することができる。
【００７７】
また、本実施形態のフーリエ変換型分光計Ｄａおよびこれに実装されたフーリエ変換型分光方法において、差の２乗の和によって同じ光路差の測定データを見つけ出す場合には、より正確に同じ光路差の測定データを見つけ出すことができる。このため、本実施形態のフーリエ変換型分光計Ｄａおよびこれに実装されたフーリエ変換型分光方法は、好適に複数のインターフェログラムを積算することができる。
【００７８】
また、本実施形態のフーリエ変換型分光計Ｄａおよびこれに実装されたフーリエ変換型分光方法において、差の絶対値の和によって同じ光路差の測定データを見つけ出す場合には、より簡易な情報処理で同じ光路差の測定データを見つけ出すことができる。
【００７９】
次に、別の実施形態について説明する。
【００８０】
（第２実施形態）
図７は、第２実施形態におけるフーリエ変換型分光計の構成を示すブロック図である。図８は、第２実施形態のフーリエ変換型分光計における位置測定用光源から放射されるレーザ光のスペクトルを示す図である。図８の横軸は、波数（１／波長）であり、その縦軸は、振幅の大きさである。図９は、フーリエ変換型分光計において、一例として、実測した所定の線幅を持つレーザ光の干渉波形を示す図である。図９（Ａ）は、全体を示し、図９（Ｂ）は、端部付近を示し、そして、図９（Ｃ）は、極大値付近を示す。図１０は、第２実施形態のフーリエ変換型分光計における包絡線検波部の構成を示す回路図である。
【００８１】
第２実施形態にかかるフーリエ変換型分光計Ｄｂは、第１実施形態かかるフーリエ変換型分光計Ｄａと同様に、測定対象の被測定光を干渉計で測定し、この測定した被測定光の積算インターフェログラムをフーリエ変換することによって被測定光のスペクトルを求める装置である。ここで、第１実施形態におけるフーリエ変換型分光計Ｄａでは、取出部４１１１ａは、干渉計１１の出力から所定範囲ｉの出力を取り出す場合に、移動鏡１１５における振動の振幅情報に応じてこの取り出す所定範囲ｉを設定したが、第２実施形態におけるフーリエ変換型分光計Ｄｂでは、インターフェログラムにおけるセンターバーストの位置を検出するセンターバースト位置検出部がさらに備えられ、取出部４１１１ｂは、干渉計１１の出力から所定範囲ｉの出力を取り出す場合に、移動鏡１１５における振動の振幅情報として前記センターバースト位置検出部によって検出したセンターバーストの位置を用いてこの取り出す所定範囲ｉを設定し、干渉計１１の出力からこの設定した所定範囲ｉの出力を取り出すものである。
【００８２】
このような第２実施形態におけるフーリエ変換型分光計Ｄｂは、例えば、図７に示すように、干渉計１１と、受光処理部２０と、位置検出処理部３０ｂと、制御演算部４１ｂと、入力部４２と、出力部４３とを備えている。第２実施形態のフーリエ変換型分光計Ｄｂにおけるこれら干渉計１１、受光処理部２０、入力部４２および出力部４３は、それぞれ、第１実施形態のフーリエ変換型分光計Ｄａにおけるこれら干渉計１１、受光処理部２０、入力部４２および出力部４３と同様であるので、その説明を省略する。
【００８３】
位置検出処理部３０ｂは、例えば、位置測定用光源３１ｂと、第２受光部３６と、ゼロクロス検出部３７と、包絡線検波部３８とを備えている。そして、位置検出処理部３０ｂは、この位置測定用光源３１ｂから放射されたレーザ光の干渉光を干渉計１１で得るために、第１実施形態で図２を用いて説明したように、コリメータレンズ３２と、ビームスプリッター３３と、ビームスプリッター３４と、集光レンズ３５とをさらに備えている。すなわち、第２実施形態のフーリエ変換型分光計Ｄｂは、第１実施形態のフーリエ変換型分光計Ｄａに対し、位置測定用光源３１ａに代え位置測定用光源３１ｂを備え、さらに、包絡線検波部３８を備えている。このため、第２実施形態のフーリエ変換型分光計Ｄｂにおける第２受光部３６、ゼロクロス検出部３７、コリメータレンズ３２、ビームスプリッター３３、ビームスプリッター３４および集光レンズ３５は、それぞれ、第１実施形態のフーリエ変換型分光計Ｄａにおける第２受光部３６、ゼロクロス検出部３７、コリメータレンズ３２、ビームスプリッター３３、ビームスプリッター３４および集光レンズ３５と同様であるので、その説明を省略する。
【００８４】
この位置測定用光源３１ｂは、予め設定された所定の線幅を持つレーザ光を放射する光源装置である。位置測定用光源３１ｂは、例えば、所定の線幅を持つレーザ光を放射する半導体レーザを備えて構成される。また例えば、位置測定用光源３１ｂは、単色レーザ光を放射するレーザ装置と、前記レーザ装置から放射された単色レーザ光を高周波重畳する高周波重畳装置とを備え、単色レーザ光を高周波重畳ことによって前記所定の線幅を持つレーザ光を放射するものである。前記所定の線幅は、図９に示すように干渉計１１によって得られたレーザ光の干渉光における振幅の大きさが干渉計１１の移動鏡１１５の移動に従って変化する程度の波長幅（周波数幅）である。なお、レーザ光が輝線である場合には、第１実施形態の説明で用いた図４に示すように、このレーザ光の干渉光における振幅の大きさが干渉計１１の移動鏡１１５の移動によって変化しない。このような所定の線幅を持つレーザ光は、一例を挙げると、図８に示すように、中心波数１５１５１．５２ｃｍ−１に対し半値幅（ＦＷＨＭ）２．３ｃｍ−１であるガウス型のプロファイルを持つ。
【００８５】
この位置測定用光源３１ｂから射出されたレーザ光は、干渉計１１へ入射され、このレーザ光の干渉光は、第２受光部３６で受光される。第２受光部３６は、レーザ光の干渉光の光強度に応じた電気信号をゼロクロス検出部３７および包絡線検波部３８のそれぞれへ出力する。
【００８６】
包絡線検波部３８は、第２受光部３６から入力された、レーザ光の干渉光の光強度に応じた電気信号の包絡線を検出する回路である。包絡線検波部３８は、種々の回路構成を採用することができるが、一例を挙げると、図１０に示すように、ダイオードＤと、ダイオードＤのカソード端子と接続されることでダイオードＤに直列に接続される抵抗素子Ｒと、抵抗素子Ｒに並列に接続されるコンデンサＣとを備えて構成され、直列接続のダイオードＤおよび抵抗素子Ｒの両端が入力端とされ、抵抗素子Ｒの両端が出力端とされる。包絡線検波部３８は、このような簡易な回路構成で包絡線を検波することができる。包絡線検波部３８は、この検出したレーザ光の干渉光の光強度に応じた電気信号の包絡線を制御演算部４１ｂへ出力する。
【００８７】
制御演算部４１ｂは、被測定光のスペクトルを求めるべく、フーリエ変換型分光計Ｄｂの各部を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御するものである。そして、制御演算部４１ｂには、プログラムを実行することによって、機能的に、スペクトル演算部４１１ｂと、センターバースト位置演算部４１２とが構成される。
【００８８】
センターバースト位置演算部４１２は、インターフェログラムにおけるセンターバーストの位置を検出するものである。より具体的には、センターバースト位置演算部４１２は、本実施形態では、包絡線検波部３８で検波された包絡線の極大値を与える位置をセンターバーストの位置として検出するものである。このように本実施形態では、センターバーストの位置は、所定の線幅を持つレーザ光を干渉計１１に入射させることによって得られた前記レーザ光の干渉光における光強度の包絡線を検波し、この検波された包絡線の極大値を与える位置を検出することによって求められる。
【００８９】
スペクトル演算部４１１ｂは、干渉計１１で生成された前記被測定光のインターフェログラムを複数積算することによって得られた積算インターフェログラムをフーリエ変換することによって前記被測定光のスペクトルを求めるものである。本実施形態では、例えば、このスペクトル演算部４１１ｂには、プログラムを実行することによって、機能的に、取出部４１１１ｂと、検索部４１１２と、積算部４１１３と、計算部４１１４が構成される。すなわち、第２実施形態のフーリエ変換型分光計Ｄｂにおけるスペクトル演算部４１１ｂは、第１実施形態のフーリエ変換型分光計Ｄａにおけるスペクトル演算部４１１ａに対し、取出部４１１１ａに代え、取出部４１１１ｂが機能的に構成される。したがって、第２実施形態のフーリエ変換型分光計Ｄｂにおけるスペクトル演算部４１１ｂの検索部４１１２、積算部４１１３および計算部４１１４は、それぞれ、第１実施形態のフーリエ変換型分光計Ｄａにおけるスペクトル演算部４１１ｂの検索部４１１２、積算部４１１３および計算部４１１４と同様であるので、その説明を省略する。
【００９０】
取出部４１１１ｂは、干渉計１１の出力から所定範囲ｉの出力を取り出す場合に、光路差形成光学素子における前記往復の際の振幅情報、本実施形態では移動鏡１１５における振動の振幅情報としてセンターバースト位置演算部４１２によって検出したセンターバーストの位置を用いてこの取り出す所定範囲ｉを設定し、干渉計１１の出力からこの設定した前記所定範囲ｉの出力を取り出すものである。
【００９１】
本実施形態では、取出部４１１１ｂは、より具体的には、例えば、干渉計１１の出力から所定範囲ｉの出力を取り出す場合に、１回目の測定で取り出した所定範囲に対して今回取り出す所定範囲を広げつつ、この所定範囲ｉの中央位置をセンターバースト位置演算部４１２で求められたセンターバーストの位置に一致させることによって、この今回取り出す所定範囲ｉを設定し、干渉計１１の出力からこの設定した所定範囲ｉの出力を取り出すものである。
【００９２】
次に、本実施形態の動作について説明する。図１１は、第２実施形態における取出部で取り出す所定範囲を説明するための図（その１）である。図１２は、第２実施形態における取出部で取り出す所定範囲を説明するための図（その２）である。図１１（Ａ）および図１２（Ａ）は、それぞれ、１回目およびｎ回目（ｎは２以上の整数）の各測定における各測定結果（ＡＤ変換部２３の出力）を示し、そして、図１１（Ｂ）および図１２（Ｂ）は、それぞれ、１回目およびｎ回目（ｎは２以上の整数）の各測定における各包絡線（包絡線検波部３８の出力）を示す。
【００９３】
測定が開始されると、フーリエ変換型分光計Ｄｂは、測定対象物体ＳＭから放射される被測定光を取り込む。被測定光は、干渉計１１ｂに入射され、第１実施形態のフーリエ変換型分光計Ｄａの干渉計１１の場合と同様に、被測定光の干渉光となって第１受光部２１で受光され、電気信号となって増幅部２２で増幅され、ＡＤ変換部２３へ出力される。一方、フーリエ変換型分光計Ｄｂは、位置測定用光源３１ｂから放射された所定の半値幅を持つレーザ光も取り込む。このレーザ光は、ビームスプリッター３３を介して干渉計１１ｂに入射され、上述と同様に干渉計１１ｂで干渉し、レーザ光の干渉光となってビームスプリッター３４を介して第２受光部３６で受光される。第２受光部３６は、この入射されたレーザ光の干渉光を光電変換してその出力の電気信号をゼロクロス検出部３７および包絡線検波部３８のそれぞれへ出力する。ゼロクロス検出部３７は、前記電気信号のゼロクロスタイミングを検出してＡＤ変換部２３へ出力する。このような被測定光およびレーザ光がそれぞれ干渉計１１ｂに取り込まれている間に、干渉計１１ｂの移動鏡１１５は、制御演算部４１ｂの制御に従って光軸方向に沿って移動される。ＡＤ変換部２３は、増幅部２２からの前記電気信号を、ゼロクロス検出部３７からのゼロクロスタイミングでサンプリングしてアナログ信号からディジタル信号へＡＤ変換し、このＡＤ変換したディジタル信号の前記電気信号を制御演算部４１ｂのスペクトル演算部４１１ｂへ出力する。このように動作することによって、図１１（Ａ）および図１２（Ａ）に示すようなインターフェログラムがＡＤ変換部２３から制御演算部４１ｂのスペクトル演算部４１１ｂに入力される。一方、包絡線検波部３８では、前記所定の線幅を持つレーザ光の干渉光に基づく電気信号（第２受光部３６の出力）が包絡線検波され、図１１（Ｂ）および図１２（Ｂ）に示すような包絡線が包絡線検波部３８から制御演算部４１ｂのセンターバースト位置演算部４１２に入力される。
【００９４】
前記所定の線幅を持つレーザ光の干渉光における光強度の包絡線は、ゼロクロスタイミングは、単色レーザ光の場合と同様であるが、光路差０の位置でその振幅が最も大きく、サイドバンドの位置へ近づくに従ってその振幅が徐々に小さくなるプロファイルを持つ。そして、これら図１１（Ａ）と図１１（Ｂ）との対比および図１２（Ａ）と図１２（Ｂ）との対比から分かるように、前記所定の線幅を持つレーザ光の干渉光における光強度の包絡線は、センターバーストの位置で極大値となる。したがって、所定の線幅を持つレーザ光の干渉光における光強度の包絡線を検波することによってセンターバーストの位置が検出可能である。より具体的には、センターバースト位置演算部４１２は、包絡線検波部３８から入力された包絡線の極大値を検出し、この極大値を与える位置をセンターバーストの位置として求める。そして、センターバースト位置演算部４１２は、この求めたセンターバーストの位置を取出部４１１１ｂへ出力する。
【００９５】
以上の動作によって、取出部４１１１ｂには、被測定光のインターフェログラムがＡＤ変換部２３から入力され、センターバーストの位置がセンターバースト位置演算部４１２から入力される。
【００９６】
そして、取出部４１１１ｂは、干渉計１１の出力から所定範囲ｉの出力を取り出す場合に、光路差形成光学素子における往復の際の振幅情報、本実施形態では移動鏡１１５における振動の振幅情報としてセンターバースト位置演算部４１２によって検出したセンターバーストの位置を用いてこの取り出す所定範囲ｉを設定し、干渉計１１の出力からこの設定した所定範囲ｉの出力を取り出す。より具体的には、例えば、取出部４１１１ｂは、干渉計１１の出力から所定範囲ｉの出力を取り出す場合に、１回目の測定で取り出した所定範囲に対して今回取り出す所定範囲ｉを広げつつ、センターバーストの位置を中心に所定範囲ｉを設定し、干渉計１１の出力からこの設定した所定範囲ｉの出力を取り出している。すなわち、１回目の測定における、包絡線の極大値を与える位置および取り出すデータ点数をそれぞれＩ（１）およびｎｈとし、ｎ回目の測定における、包絡線の極大値を与える位置および取り出すデータ点数をそれぞれＩ（ｎ）および（ｎｈ＋ｎｒ）とする場合には、１回目の測定では、前記所定範囲ｉは、式１２で表され（図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）参照）、そして、ｎ回目の測定では、前記所定範囲ｉは、次式の式１３で表される（図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）参照）。
【００９７】
【数１２】
2012164810.tif 000014
【００９８】
【数１３】
2012164810.tif 000015
【００９９】
このように取出部４１１１ｂで各測定データ集合が取り出されると、検索部４１１２は、これら取出部４１１１ｂで取り出された各測定データ集合において、同じ光路差の測定データを見つけ出す。例えば、検索部４１１２は、第１実施形態と同様に、相互相関の最大値を求めることによって、または、測定点についての差の２乗の和における最小値を求めることによって、または、測定点についての差の絶対値の和における最小値を求めることによって、同じ光路差の測定データを見つけ出している。
【０１００】
ここで、第２実施形態では、前記相互相関の最大値を求める場合では、次式１４が用いられ、前記測定点についての差の２乗の和における最小値を求める場合では、次式１５が用いられ、そして、前記測定点についての差の絶対値の和における最小値を求める場合には、次式１６が用いられる。
【０１０１】
【数１４】
2012164810.tif 000016
【０１０２】
【数１５】
2012164810.tif 000017
【０１０３】
【数１６】
2012164810.tif 000018
【０１０４】
なお、本実施形態においても、包絡線の極大値を与える位置Ｉ（ｎ）に応じてデータを取り出す範囲の幅（取り出す範囲の開始位置から終了位置までの幅）が、広げられたり狭められたりすることによって、変更されてもよい。例えば、Ｉ（ｎ）≧Ｉ（１）の場合にはｎ回目の測定データ集合Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍｎ（ｉ）において、次式１７−１で表される範囲の次式１７−２で表される点数のデータが取り出され、Ｉ（ｎ）＜Ｉ（１）の場合にはｎ回目の測定データ集合Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍｎ（ｉ）において、次式１７−３で表される範囲の次式１７−４で表される点数のデータが取り出される。
【０１０５】
【数１７】
2012164810.tif 000019
【０１０６】
このように検索部４１１２で各測定データ集合における同じ光路差のデータが見つけ出されると、積算部４１１３は、取出部４１１１ｂで取り出された各測定データ集合において、検索部４１１２で見つけ出された同じ光路差の測定データ同士を足し合わせることによって積算インターフェログラムを生成する。次に、計算部４１１４は、上記式９および式１０によって、この生成した積算インターフェログラムをフーリエ変換することによって被測定光のスペクトルを求める。そして、この求めた被測定光のスペクトルは、出力部４３に出力される。
【０１０７】
以上、説明したように、本実施形態のフーリエ変換型分光計Ｄｂおよびこれに実装されたフーリエ変換型分光方法では、包絡線検波部３８およびセンターバースト位置演算部４１２によってセンターバーストの位置が検出され、干渉計１１の出力から所定範囲ｉの出力を取り出す場合に、光路差形成光学素子における前記往復の際の振幅情報、本実施形態では移動鏡１１５における振動の振幅情報として、この検出したセンターバーストの位置が用いられ、この取り出す所定範囲ｉは、この検出したセンターバーストの位置に応じて設定される。このため、本実施形態のフーリエ変換型分光計Ｄｂおよびフーリエ変換型分光方法は、振幅変動によってセンターバーストの位置が変動するが、センターバーストの位置が実際に検出されて前記所定範囲ｉが設定されるので、センターバーストを含む範囲の測定データを確実に取り出すことができ、したがって、より好適に複数のインターフェログラムを積算することができる。
【０１０８】
また、第２実施形態のフーリエ変換型分光計Ｄｂは、所定の線幅を持つレーザ光の干渉光における光強度の包絡線を検波することによってセンターバーストの位置を検出するので、例えば、図１０に示すような、より簡易な回路構成で検波回路を構成することができる。
【０１０９】
また、第２実施形態のフーリエ変換型分光計Ｄｂは、レーザ光が所定の線幅を持つレーザ光とされ、センターバーストの位置を検出するための構成として、移動鏡１１５の位置を検出するための一部の構成が流用されている。より具体的には、位置測定用光源３１ｂから第２受光部３６までの構成が共用され、第２受光部３６の出力がゼロクロス検出部３７および包絡線検波部３８のそれぞれに出力される。このため、第２実施形態のフーリエ変換型分光計Ｄｂは、より少ない回路構成でセンターバーストの位置を検出することができる。
【０１１０】
また、第２実施形態のフーリエ変換型分光計Ｄｂでは、位置測定用光源３１ｂとして、単色レーザ光を高周波重畳することによって所定の線幅を持つレーザ光を放射するレーザ装置、あるいは、所定の線幅を持つレーザ光を放射する半導体レーザが用いられる。このため、第２実施形態では、より簡易に前記所定の線幅を持つレーザ光を放射する位置測定用光源３１ｂが構成され得る。
【０１１１】
図１３は、レーザ光の干渉光における包絡線に基づいてセンターバーストの位置を求める第２態様の方法を説明するための図である。図１３（Ａ）は、前記包絡線を示し、図１３（Ｂ）は、前記包絡線の差分波形を示す。図１４は、レーザ光の干渉光における包絡線に基づいてセンターバーストの位置を求める第３態様の方法を説明するための図である。図１３および図１４の横軸は、光路差（移動鏡１１５の位置）を示し、これらの縦軸は、レベルを示す。
【０１１２】
また、上述の第２実施形態において、センターバースト位置演算部４１２は、包絡線検波部３８から入力された包絡線の極大値を、移動鏡１１５の移動（光路差の変化）に従って前記包絡線の振幅値（レベル）が増加から減少に転じた点で検出してもよいが、一例として、図１３（Ａ）に示すように前記包絡線が前記極大値付近では移動鏡１１５の移動（光路差の変化）に従って比較的緩やかに変化する場合には、前記点を精度よく検出することは容易ではない。このため、センターバースト位置演算部４１２は、包絡線検波部３８で検波された包絡線の差分情報に基づいて包絡線検波部３８で検波された包絡線の極大値を与える位置をセンターバーストの位置として検出してもよい。
【０１１３】
より具体的には、センターバースト位置演算部４１２は、適宜な間隔で、包絡線上の２点間の差分を求める。例えば、図１３（Ａ）に示す包絡線に対し、この包絡線上の２点間の差分を求めて行くと、前記差分情報として、図１３（Ｂ）に示す差分のグラフが得られる。この差分のグラフにおいて、差分値が正値から負値へ転じるゼロクロス点が前記極大値を与える位置に対応するので、センターバースト位置演算部４１２は、この差分のグラフにおいて、差分値が正値から負値へ転じるゼロクロス点を求め、ゼロクロス点をセンターバーストの位置とすればよい。
【０１１４】
ここで、差分を求める前記間隔が大きいほど、差分値が大きくなり、より精度よくゼロクロス点が検出可能となり、この結果、より精度よくセンターバーストの位置が検出可能となる。
【０１１５】
また、このような差分を求める場合において、包絡線の測定結果を格納する記憶素子の記憶容量が制約されて前記間隔があまり大きく取れない場合や、ＡＤ変換部２３のビット数Ｚが少なくて分解能があまり大きくない場合では、前記差分は、ゼロクロス点付近では図１４に示すように、階段状になってしまう場合がある。このような場合では、ゼロクロス点付近の差分のグラフを最小２乗法によって直線近似し、この近似直線のゼロクロス点を求めることによって、センターバーストの位置が求められてもよい。
【０１１６】
このような包絡線の差分情報を用いることによって、第２実施形態のフーリエ変換型分光計Ｄｂにおけるセンターバースト位置演算部４１２は、前記包絡線の極大値を与える位置をより精度よく検出することができ、仮に前記包絡線の変化が緩やかであるために前記包絡線の極大値が見分け難い場合であっても、前記包絡線の極大値を与える位置を検出することができる。
【０１１７】
本明細書は、上記のように様々な態様の技術を開示しているが、そのうち主な技術を以下に纏める。
【０１１８】
一態様にかかるフーリエ変換型分光計は、測定対象の被測定光が入射され、前記被測定光の入射位置から干渉位置までの間に２個の光路を形成する複数の光学素子を備え、前記複数の光学素子には、光軸方向に移動することによって前記２個の光路間に光路差を生じさせる光路差形成光学素子が含まれる干渉計と、前記干渉計で生成された前記被測定光のインターフェログラムを複数積算することによって得られた積算インターフェログラムをフーリエ変換することによって前記被測定光のスペクトルを求めるスペクトル演算部とを備え、前記光路差形成光学素子は、前記被測定光のインターフェログラムを複数生成するために、光軸方向に２回以上往復し、前記スペクトル演算部は、前記干渉計の出力から所定範囲の出力を取り出す場合に、前記光路差形成光学素子における前記往復の際の振幅情報に応じて前記取り出す所定範囲を設定し、前記干渉計の出力からこの設定した前記所定範囲の出力を取り出す取出部と、前記被測定光のインターフェログラムを複数積算するために、前記取出部で取り出された各所定範囲の各出力において、同じ光路差の測定データを見つけ出す検索部と、前記被測定光のインターフェログラムを複数積算するために、前記取出部で取り出された各所定範囲の各出力において、前記検索部で見つけ出された同じ光路差の測定データ同士を足し合わせることによって前記積算インターフェログラムを生成する積算部と、前記積算部で生成された前記積算インターフェログラムをフーリエ変換することによって前記被測定光のスペクトルを求める計算部とを備える。
【０１１９】
そして、他の一態様にかかるフーリエ変換型分光方法は、測定対象の被測定光が入射され、前記被測定光の入射位置から干渉位置までの間に２個の光路を形成する複数の光学素子を備え、前記複数の光学素子には、光軸方向に移動することによって前記２個の光路間に光路差を生じさせる光路差形成光学素子が含まれる干渉計と、前記干渉計で生成された前記被測定光のインターフェログラムを複数積算することによって得られた積算インターフェログラムをフーリエ変換することによって前記被測定光のスペクトルを求めるスペクトル演算部とを備え、前記光路差形成光学素子が、前記被測定光のインターフェログラムを複数生成するために、光軸方向に２回以上往復するフーリエ変換型分光計に用いられるフーリエ変換型分光方法において、前記被測定光のスペクトルを求める際に、前記干渉計の出力から所定範囲の出力を取り出す場合に、前記光路差形成光学素子における前記往復の際の振幅情報に応じて前記取り出す所定範囲を設定し、前記干渉計の出力からこの設定した前記所定範囲の出力を取り出す取出工程と、前記被測定光のインターフェログラムを複数積算するために、前記取出工程で取り出された各所定範囲の各出力において、同じ光路差の測定データを見つけ出す検索工程と、前記被測定光のインターフェログラムを複数積算するために、前記取出工程で取り出された各所定範囲の各出力において、前記検索工程で見つけ出された同じ光路差の測定データ同士を足し合わせることによって前記積算インターフェログラムを生成する積算工程と、前記積算工程で生成された前記積算インターフェログラムをフーリエ変換することによって前記被測定光のスペクトルを求める計算工程とを備える。
【０１２０】
このような構成のフーリエ変換型分光計およびフーリエ変換型分光方法では、前記干渉計の出力から所定範囲の出力を取り出す場合に、この取り出す所定範囲は、光路差形成光学素子における往復の際の振幅情報に応じて設定される。このため、このような構成のフーリエ変換型分光計およびフーリエ変換型分光方法は、光路差形成光学素子における往復の際の振幅情報が参酌されるから、インターフェログラムを含む範囲の測定データをより適切に取り出すことができ、したがって、好適に複数のインターフェログラムを積算することができる。
【０１２１】
また、他の一態様では、上述のフーリエ変換型分光計において、前記取出部で用いられる前記振幅情報は、１回目の測定における前記往復の中心位置と今回の測定における前記往復の中心位置とのズレ量である。
【０１２２】
このような構成のフーリエ変換型分光計では、前記振幅情報として、１回目の測定における前記往復の中心位置と今回の測定における前記往復の中心位置とのズレ量が用いられる。このため、このような構成のフーリエ変換型分光計は、光路差形成光学素子が左右対称にずれる場合に好適に対応することができ、インターフェログラムを含む範囲の測定データをより適切に取り出すことができ、したがって、好適に複数のインターフェログラムを積算することができる。
【０１２３】
また、他の一態様では、上述のフーリエ変換型分光計において、インターフェログラムにおけるセンターバーストの位置を検出するセンターバースト位置検出部をさらに備え、前記取出部は、前記干渉計の出力から所定範囲の出力を取り出す場合に、前記光路差形成光学素子における前記往復の際の振幅情報として前記センターバースト位置検出部によって検出したセンターバーストの位置を用いて前記取り出す所定範囲を設定し、前記干渉計の出力からこの設定した前記所定範囲の出力を取り出す。
【０１２４】
このような構成のフーリエ変換型分光計では、センターバースト位置検出部によってセンターバーストの位置が検出される。このため、このような構成のフーリエ変換型分光計は、センターバーストを含む範囲の測定データを確実に取り出すことができ、したがって、より好適に複数のインターフェログラムを積算することができる。
【０１２５】
また、他の一態様では、上述のフーリエ変換型分光計において、前記センターバースト位置検出部は、所定の線幅を持つレーザ光を前記干渉計に入射させることによって得られた前記レーザ光の干渉光における光強度の包絡線を検波し、前記検波された包絡線の極大値を与える位置を前記センターバーストの位置として検出する。
【０１２６】
このような構成のフーリエ変換型分光計は、所定の線幅を持つレーザ光の干渉光における光強度の包絡線を検波することによって前記センターバーストの位置を検出するので、より簡易な回路構成で検波回路を構成することができる。
【０１２７】
また、マイケルソン干渉計では移動鏡の位置を検出するために、例えば、レーザ光の干渉光が利用され、前記レーザ光の干渉光におけるゼロクロスタイミングがサンプリングタイミングとされる。上記構成のフーリエ変換型分光計は、このレーザ光を前記位置測定用光源の前記所定の線幅を持つレーザ光とすることで、移動鏡の位置を検出するための一部の構成を、前記センターバーストの位置を検出するための構成の一部と兼用することができる。このため、上記構成のフーリエ変換型分光計は、より少ない回路構成で前記センターバーストの位置を検出することができる。
【０１２８】
また、他の一態様では、これら上述のフーリエ変換型分光計において、前記位置測定用光源は、単色レーザ光を高周波重畳することによって前記所定の線幅を持つレーザ光を放射するレーザ装置である。
【０１２９】
上記構成によれば、より簡易に前記所定の線幅を持つレーザ光を放射する位置測定用光源が構成される。
【０１３０】
また、他の一態様では、これら上述のフーリエ変換型分光計において、前記位置測定用光源は、前記所定の線幅を持つレーザ光を放射する半導体レーザである。
【０１３１】
上記構成によれば、より簡易に前記所定の線幅を持つレーザ光を放射する位置測定用光源が構成される。
【０１３２】
また、他の一態様では、これら上述のフーリエ変換型分光計において、前記センターバースト位置検出部は、前記包絡線検波部で検波された包絡線の差分情報に基づいて前記包絡線検波部で検波された包絡線の極大値を与える位置を前記センターバーストの位置として検出する。
【０１３３】
このような構成のフーリエ変換型分光計は、前記包絡線の極大値を与える位置をより精度よく検出することができ、仮に前記包絡線の変化が緩やかであるために前記包絡線の極大値が見分け難い場合であっても、前記包絡線の極大値を与える位置を検出することができる。
【０１３４】
また、他の一態様では、これら上述のフーリエ変換型分光計において、前記検索部は、１回目の測定で前記取出部で取り出された所定範囲の出力とｎ回目（ｎは２以上の整数）の測定で前記取出部で取り出された所定範囲の出力とにおいて、相互相関の最大値を求めることによって、同じ光路差の測定データを見つけ出す。
【０１３５】
このような構成のフーリエ変換型分光計では、相互相関によって同じ光路差の測定データが見つけ出されるので、より正確に同じ光路差の測定データを見つけ出すことができる。このため、このような構成のフーリエ変換型分光計は、好適に複数のインターフェログラムを積算することができる。
【０１３６】
また、他の一態様では、これら上述のフーリエ変換型分光計において、前記検索部は、１回目の測定で前記取出部で取り出された所定範囲の出力とｎ回目（ｎは２以上の整数）の測定で前記取出部で取り出された所定範囲の出力とにおいて、測定点についての差の２乗の和における最小値を求めることによって、同じ光路差の測定データを見つけ出す。
【０１３７】
このような構成のフーリエ変換型分光計では、差の２乗の和によって同じ光路差の測定データが見つけ出されるので、より正確に同じ光路差の測定データを見つけ出すことができる。このため、このような構成のフーリエ変換型分光計は、好適に複数のインターフェログラムを積算することができる。
【０１３８】
また、他の一態様では、これら上述のフーリエ変換型分光計において、前記検索部は、１回目の測定で前記取出部で取り出された所定範囲の出力とｎ回目（ｎは２以上の整数）の測定で前記取出部で取り出された所定範囲の出力とにおいて、測定点についての差の絶対値の和における最小値を求めることによって、同じ光路差の測定データを見つけ出す。
【０１３９】
このような構成のフーリエ変換型分光計では、差の絶対値の和によって同じ光路差の測定データが見つけ出されるので、より簡易な情報処理で同じ光路差の測定データを見つけ出すことができる。
【０１４０】
この出願は、２０１１年５月３１日に出願された日本国特許出願特願２０１１−１２２３５２を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。
【０１４１】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【産業上の利用可能性】
【０１４２】
本発明によれば、フーリエ変換型分光計およびフーリエ変換型分光方法を提供することができる。
【図１】
2012164810.tif 000020
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年11月6日(2013.11.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の被測定光が入射され、前記被測定光の入射位置から干渉位置までの間に２個の光路を形成する複数の光学素子を備え、前記複数の光学素子には、光軸方向に移動することによって前記２個の光路間に光路差を生じさせる光路差形成光学素子が含まれる干渉計と、
前記干渉計で生成された前記被測定光のインターフェログラムを複数積算することによって得られた積算インターフェログラムをフーリエ変換することによって前記被測定光のスペクトルを求めるスペクトル演算部とを備え、
前記光路差形成光学素子は、前記被測定光のインターフェログラムを複数生成するために、光軸方向に共振振動することで２回以上往復し、
前記スペクトル演算部は、
前記干渉計の出力から所定範囲の出力を取り出す場合に、前記光路差形成光学素子における前記往復の際の振幅情報に応じて前記取り出す所定範囲を設定し、前記干渉計の出力からこの設定した前記所定範囲の出力を取り出す取出部と、
前記被測定光のインターフェログラムを複数積算するために、前記取出部で取り出された各所定範囲の各出力において、同じ光路差の測定データを見つけ出す検索部と、
前記被測定光のインターフェログラムを複数積算するために、前記取出部で取り出された各所定範囲の各出力において、前記検索部で見つけ出された同じ光路差の測定データ同士を足し合わせることによって前記積算インターフェログラムを生成する積算部と、
前記積算部で生成された前記積算インターフェログラムをフーリエ変換することによって前記被測定光のスペクトルを求める計算部とを備えること
を特徴とするフーリエ変換型分光計。
【請求項２】
前記取出部で用いられる前記振幅情報は、１回目の測定における前記往復の中心位置と今回の測定における前記往復の中心位置とのズレ量であること
を特徴とする請求項１に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項３】
インターフェログラムにおけるセンターバーストの位置を検出するセンターバースト位置検出部をさらに備え、
前記取出部は、前記干渉計の出力から所定範囲の出力を取り出す場合に、前記光路差形成光学素子における前記往復の際の振幅情報として前記センターバースト位置検出部によって検出したセンターバーストの位置を用いて前記取り出す所定範囲を設定し、前記干渉計の出力からこの設定した前記所定範囲の出力を取り出すこと
を特徴とする請求項１に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項４】
前記センターバースト位置検出部は、所定の線幅を持つレーザ光を前記干渉計に入射させることによって得られた前記レーザ光の干渉光における光強度の包絡線を検波し、前記検波された包絡線の極大値を与える位置を前記センターバーストの位置として検出すること
を特徴とする請求項３に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項５】
前記位置測定用光源は、単色レーザ光を高周波重畳することによって前記所定の線幅を持つレーザ光を放射するレーザ装置であること
を特徴とする請求項３または請求項４に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項６】
前記位置測定用光源は、前記所定の線幅を持つレーザ光を放射する半導体レーザであること
を特徴とする請求項３または請求項４に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項７】
前記センターバースト位置検出部は、前記包絡線検波部で検波された包絡線の差分情報に基づいて前記包絡線検波部で検波された包絡線の極大値を与える位置を前記センターバーストの位置として検出すること
を特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項８】
前記検索部は、１回目の測定で前記取出部で取り出された所定範囲の出力とｎ回目（ｎは２以上の整数）の測定で前記取出部で取り出された所定範囲の出力とにおいて、相互相関の最大値を求めることによって、同じ光路差の測定データを見つけ出すこと
を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項９】
前記検索部は、１回目の測定で前記取出部で取り出された所定範囲の出力とｎ回目（ｎは２以上の整数）の測定で前記取出部で取り出された所定範囲の出力とにおいて、測定点についての差の２乗の和における最小値を求めることによって、同じ光路差の測定データを見つけ出すこと
を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項１０】
前記検索部は、１回目の測定で前記取出部で取り出された所定範囲の出力とｎ回目（ｎは２以上の整数）の測定で前記取出部で取り出された所定範囲の出力とにおいて、測定点についての差の絶対値の和における最小値を求めることによって、同じ光路差の測定データを見つけ出すこと
を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項１１】
測定対象の被測定光が入射され、前記被測定光の入射位置から干渉位置までの間に２個の光路を形成する複数の光学素子を備え、前記複数の光学素子には、光軸方向に移動することによって前記２個の光路間に光路差を生じさせる光路差形成光学素子が含まれる干渉計と、前記干渉計で生成された前記被測定光のインターフェログラムを複数積算することによって得られた積算インターフェログラムをフーリエ変換することによって前記被測定光のスペクトルを求めるスペクトル演算部とを備え、前記光路差形成光学素子が、前記被測定光のインターフェログラムを複数生成するために、光軸方向に共振振動することで２回以上往復するフーリエ変換型分光計に用いられるフーリエ変換型分光方法において、
前記被測定光のスペクトルを求める際に、
前記干渉計の出力から所定範囲の出力を取り出す場合に、前記光路差形成光学素子における前記往復の際の振幅情報に応じて前記取り出す所定範囲を設定し、前記干渉計の出力からこの設定した前記所定範囲の出力を取り出す取出工程と、
前記被測定光のインターフェログラムを複数積算するために、前記取出工程で取り出された各所定範囲の各出力において、同じ光路差の測定データを見つけ出す検索工程と、
前記被測定光のインターフェログラムを複数積算するために、前記取出工程で取り出された各所定範囲の各出力において、前記検索工程で見つけ出された同じ光路差の測定データ同士を足し合わせることによって前記積算インターフェログラムを生成する積算工程と、
前記積算工程で生成された前記積算インターフェログラムをフーリエ変換することによって前記被測定光のスペクトルを求める計算工程とを備えること
を特徴とするフーリエ変換型分光方法。
【国際調査報告】
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