(57)【要約】【課題】本発明は、交流点灯する輝線光光源を用いて波長校正を行い得るフーリエ変換型分光計およびその波長校正方法を提供する。【解決手段】本発明のフーリエ変換型分光計Ｄおよびその波長校正方法では、所定光のインターフェログラムのフーリエ変換結果と実際の波長値とを対応付ける波長校正は、前記所定光として予め既知な波長の輝線光を含む校正用光が干渉計に入射された場合に、１回の測定を行うことによって得られた１個のインターフェログラムに基づくフーリエ変換結果から得られた前記輝線光の波長に相当するピーク位置に基づいて、実行される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定光が入射され、前記所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、前記２個の光路間に光路差を生じさせる移動鏡が含まれる干渉計と、
前記干渉計で生成された前記所定光のインターフェログラムを測定するインターフェログラム測定部と、
前記インターフェログラム測定部によって測定されたインターフェログラムに基づいて前記所定光のスペクトルとしてフーリエ変換結果を求めるフーリエ変換部と、
前記フーリエ変換部によって求められたフーリエ変換結果と実際の波長値とを対応付ける波長校正を行う波長校正部とを備え、
前記波長校正部は、前記所定光として予め既知な波長の輝線光を含む校正用光が前記干渉計に入射された場合に、前記インターフェログラム測定部で前記移動鏡の１回の走査による測定を行うことによって得られた１個のインターフェログラムに基づいて前記フーリエ変換部で求められたフーリエ変換結果から得られた前記輝線光の波長に相当するピーク位置に基づいて前記波長校正を行うこと
を特徴とするフーリエ変換型分光計。
【請求項２】
前記波長校正部は、前記ピーク位置を複数回求め、前記ピーク位置に基づいて前記波長校正を行うこと
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】
前記波長校正部は、前記フーリエ変換部で前記フーリエ変換結果として求められた前記輝線光のスペクトルを複数回求めてこれらを積算した積算スペクトルに基づいて前記ピーク位置を求め、この求めた前記ピーク位置に基づいて前記波長校正を行うこと
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】
前記波長校正部は、前記フーリエ変換結果から、重心演算法または補間演算法を用いることによって、前記輝線光の波長に相当するピーク位置を求めること
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項５】
前記波長校正部は、前記フーリエ変換結果の範囲のうち、前記輝線光の波長に相当するピーク位置を含むと想定され予め設定された探索範囲内で前記輝線光の波長に相当するピーク位置を求めること
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項６】
前記校正用光は、キセノン光源、クリプトン光源、ネオン光源、アルゴン光源および水銀光源のうちのいずれかから放射された光であること
を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項７】
当該フーリエ変換型分光計の外部に、前記校正用光を放射する外部輝線光光源をさらに備えること
を特徴とする請求項１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】
前記校正用光を透過可能な透過領域を持ち、前記外部輝線光光源を配置するためのユニット本体と、前記外部輝線光光源から放射された前記校正用光を前記透過領域に入射させるために、前記外部輝線光光源の配置位置を規定する外部輝線光光源用の位置合わせ構造体とを備える波長校正用ユニットをさらに備えること
を特徴とする請求項７に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項９】
前記波長校正用ユニットは、前記外部輝線光光源から放射された前記校正用光を拡散した後に前記干渉計に入射させるための拡散部材をさらに備えること
を特徴とする請求項８に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項１０】
前記外部輝線光光源から放射された前記校正用光を前記干渉計に入射させるために、前記外部輝線光光源の配置位置を規定する外部輝線光光源用の位置合わせ構造体を持つ筐体をさらに備えること
を特徴とする請求項７に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項１１】
当該フーリエ変換型分光計の内部に、前記校正用光を放射する内部輝線光光源をさらに備えること
を特徴とする請求項１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１２】
測定対象の光および前記内部輝線光光源から放射される前記校正用光のうちのいずれか一方を前記干渉計に入射させる入射光切換部をさらに備えること
を特徴とする請求項１１に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項１３】
所定光が入射され、前記所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、前記２個の光路間に光路差を生じさせる移動鏡が含まれる干渉計で生成された前記所定光のインターフェログラムを測定するインターフェログラム測定工程と、
前記インターフェログラム測定工程によって測定されたインターフェログラムに基づいて前記所定光のスペクトルとしてフーリエ変換結果を求めるフーリエ変換工程と、
前記フーリエ変換工程によって求められたフーリエ変換結果と実際の波長値とを対応付ける波長校正を行う波長校正工程とを備え、
前記波長校正工程は、前記所定光として予め既知な波長の輝線光を含む校正用光が前記干渉計に入射された場合に、前記インターフェログラム測定工程で前記移動鏡の１回の走査による測定を行うことによって得られた１個のインターフェログラムに基づいて前記フーリエ変換工程で求められたフーリエ変換結果から得られる前記輝線光の波長に相当するピーク位置に基づいて前記波長校正を行うこと
を特徴とするフーリエ変換型分光計の波長校正方法。
【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計の波長校正方法に関し、特に、交流点灯する輝線光光源を用いて波長校正を行う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計の波長校正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
分光計は、測定対象の所定光（被測定光）における各波長（各波数）の成分（光強度）を表すスペクトルを測定する装置であり、例えば、分散型分光計やフーリエ変換型分光計等がある。分散型分光計は、大略、スリットを介して入射された所定光を反射型回折格子で回折しつつ反射（反射しつつ回折）し、この回折反射した回折光をリニアアレイフォトセンサで受光することによって前記所定光のスペクトルを求める測定器である。フーリエ変換型分光計は、大略、干渉計で所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前記所定のスペクトルを求める測定器である。このフーリエ変換型分光計では、干渉計の出力は、所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、インターフェログラムと呼ばれ、この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、前記所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。このようなフーリエ変換型分光計の干渉計は、所定光が入射され前記所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て構成され、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ている。このような光路差形成光学素子として、走査範囲を光軸方向に沿って走査する移動鏡が挙げられる。そして、フーリエ変換型分光計では、スペクトルの測定精度の向上を図るために、通常、前記移動鏡を複数回走査することによって所定光の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センターバーストで位置合わせを行いつつ合成され、この合成されたインターフェログラム（合成インターフェログラム）がフーリエ変換され、前記所定光のスペクトルが求められている。
【０００３】
このような分光計では、回折光の測定結果や干渉光の測定結果と実際の波長とを対応付ける波長校正が必要である。例えば、分散型分光計では、複数のフォトセンサを直線上に配列したリニアアレイフォトセンサにおける各フォトセンサの各配置位置（リニアアレイフォトセンサの各受光位置）と各波長とを対応付けることによって波長校正が行われる。この波長校正によってフォトセンサの配置位置ＬＰａが波長λａと値付けされると、この配置位置Ｐａのフォトセンサの出力が測定対象の所定光における波長λａの成分となる。また例えばフーリエ変換型分光計では、フーリエ変換で得られるスペクトルの番号と波数とを対応付けることによって波長校正が行われる。また、波長校正した後に例えば経年変化等によって測定結果と対応付けた波長との間にズレが生じるため、このような波長校正を必要に応じて適宜な時期に行う必要もある。
【０００４】
従来、この波長校正は、例えば、分散型分光計では、図１７に示すように既知な波長の輝線光を含む光を放射する輝線光光源を用い、前記輝線光光源をサンプル（測定対象）として測定することによって行われる。また例えば、フーリエ変換型分光計では、波長校正は、既知な波長で所定のピーク、例えば吸収ピークを持つフィルタを用い、前記フィルタをサンプルとして測定することによって行われる。例えば、特許文献１では、所定のフリースペクトラムレンジ（ＦＳＲ）内において既知な波長で透過ピークを持つファブリペローエタロン（Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ  ｅｔａｌｏｎ）フィルタを用いてこれを測定することによってＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）における初期波数からのシフト量が求められ、ＶＣＳＥＬが初期波数のレーザ光を発光するようにＶＣＳＥＬの駆動電流や温度を制御することによって補正されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６６５４１２５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、フーリエ変換型分光計のうち、赤外領域を測定する赤外領域用のフーリエ変換型分光計では、赤外領域に、半値全幅の狭い比較的急峻な吸収ピークを既知な波長で持つフィルタが存在するので、比較的高精度に波長校正を実施することができる。しかしながら、フーリエ変換型分光計のうち、近赤外領域を測定する近赤外領域用のフーリエ変換型分光計では、フィルタが半値全幅の広い比較的緩やかな吸収ピークを持ち、しかもそのフィルタ特性が温度依存性を有しているので、ピーク位置の特定が難しく、高精度に波長校正を実施することが難しい。このようにフーリエ変換型分光計では、フィルタを用いることによって高精度に波長校正を常に実施することができるとは限らない。
【０００７】
また、フィルタを用いる場合、フィルタの個体バラツキによりフィルタの吸収ピークの波長を値付けする必要があり、前記値付けされた波長の精度は、その値付けの際に用いられる分光計の波長精度に依存することになる。このため、フィルタを用いるこの場合、前記分光計の波長精度を保障しなければならないという問題も生じる。
【０００８】
一方、分散型分光計の波長校正に利用される輝線光は、物理的にピーク位置の波長が決まるピークであって半値全幅の狭い急峻な前記ピークから成るスペクトルを持つので、高精度に波長校正を実施することができる。そのため、分散型分光計の波長校正に利用される輝線光を、フーリエ変換型分光計の波長校正に適用することが考えられる。しかしながら、輝線光光源は、光強度が時間的に周期的に強弱を繰り返す交流状態で輝線光を含む光を点灯（交流点灯）するので、そのまま、フーリエ変換型分光計の波長校正に適用すると、インターフェログラムの形状が測定（走査）ごとに変化してしまう。この結果、複数のインターフェログラムの位置を互いに合わせて積算することが難しい。また、フーリエ変換分光計では、原理的に、光源が安定している必要があり、光源が変調する場合に、従来の儘ではスペクトルを正確に求めることができない。そのため、交流点灯する輝線光源のスペクトルを正確に求めることができず、輝線光源では、精度よく波長校正を実施することが難しい。
【０００９】
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、交流点灯する輝線光光源を用いて波長校正を行う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計の波長校正方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかるフーリエ変換型分光計は、所定光が入射され、前記所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、前記２個の光路間に光路差を生じさせる移動鏡が含まれる干渉計と、前記干渉計で生成された前記所定光のインターフェログラムを測定するインターフェログラム測定部と、前記インターフェログラム測定部によって測定されたインターフェログラムに基づいて前記所定光のスペクトルとしてフーリエ変換結果を求めるフーリエ変換部と、前記フーリエ変換部によって求められたフーリエ変換結果と実際の波長値とを対応付ける波長校正を行う波長校正部とを備え、前記波長校正部は、前記所定光として予め既知な波長の輝線光を含む校正用光が前記干渉計に入射された場合に、前記インターフェログラム測定部で前記移動鏡の１回の走査による測定を行うことによって得られた１個のインターフェログラムに基づいて前記フーリエ変換部で求められたフーリエ変換結果から得られた前記輝線光の波長に相当するピーク位置に基づいて前記波長校正を行うことを特徴とする。
【００１１】
このようなフーリエ変換型分光計は、波長校正を行うためのフーリエ変換結果が１回の移動鏡走査による測定で得られた１個のインターフェログラムをフーリエ変換した結果であるので、輝線光を含む校正用光が交流点灯したとしても、交流点灯の影響を受けずに輝線光の波長に相当するピーク位置を検出することができるから、波長校正を行うことができる。
【００１２】
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、前記波長校正部は、前記ピーク位置を複数回求め、前記ピーク位置に基づいて前記波長校正を行うことを特徴とする。
【００１３】
このようなフーリエ変換型分光計は、前記ピーク位置を複数回求め、これら複数のピーク位置に基づくピーク位置を用いるので、そのＳＮ比を向上することができるから、より精度よく波長校正を行うことができる。
【００１４】
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、前記波長校正部は、前記フーリエ変換部で前記フーリエ変換結果として求められた前記輝線光のスペクトルを複数回求めてこれらを積算した積算スペクトルに基づいて前記ピーク位置を求め、この求めた前記ピーク位置に基づいて前記波長校正を行うことを特徴とする。
【００１５】
このようなフーリエ変換型分光計は、前記輝線光のスペクトルの積算スペクトルに基づくピーク位置を用いるので、そのＳＮ比を向上することができるから、より精度よく波長校正を行うことができる。
【００１６】
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、前記波長校正部は、前記フーリエ変換結果から、重心演算法または補間演算法を用いることによって、前記輝線光の波長に相当するピーク位置を求めることを特徴とする。
【００１７】
このようなフーリエ変換型分光計は、重心演算法または補間演算法を用いることによって、前記ピーク位置をより正確に求めることができるので、より精度よく波長校正を行うことができる。
【００１８】
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、前記波長校正部は、前記フーリエ変換結果の範囲のうち、前記輝線光の波長に相当するピーク位置を含むと想定され予め設定された探索範囲内で前記輝線光の波長に相当するピーク位置を求めることを特徴とする。
【００１９】
このようなフーリエ変換型分光計は、フーリエ変換結果の範囲を全て探索することなく、予め設定された探索範囲内で前記ピーク位置を探索するので、探索時間を短縮することができ、また、誤ったピーク位置を探索することを低減することができる。
【００２０】
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、前記校正用光は、キセノン光源、クリプトン光源、ネオン光源、アルゴン光源および水銀光源のうちのいずれかから放射された光であることを特徴とする。
【００２１】
このようなフーリエ変換型分光計は、校正用光を放射する輝線光光源として一般的な光源を利用するので、校正用光を放射する輝線光光源を簡単に実現することができる。
【００２２】
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、当該フーリエ変換型分光計の外部に、前記校正用光を放射する外部輝線光光源をさらに備えることを特徴とする。
【００２３】
このようなフーリエ変換型分光計は、校正用光を放射する外部輝線光光源を外部に備えるので、フーリエ変換型分光計の小型化を図ることができる。
【００２４】
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、前記校正用光を透過可能な透過領域を持ち、前記外部輝線光光源を配置するためのユニット本体と、前記外部輝線光光源から放射された前記校正用光を前記透過領域に入射させるために、前記外部輝線光光源の配置位置を規定する外部輝線光光源用の位置合わせ構造体とを備える波長校正用ユニットをさらに備えることを特徴とする。
【００２５】
輝線光光源は、線状の輝線光を放射するため、輝線光光源から放射される幅の狭い線状の輝線光をフーリエ変換型分光計の干渉計に入射させることは、手間を要してしまう。このようなフーリエ変換型分光計は、波長校正用ユニットを備えるので、波長校正用ユニットの透過領域をフーリエ変換型分光計における所定光の入射領域に合わせて、ユニット本体をフーリエ変換分光計に配置すれば、外部輝線光光源を位置合わせ構造体にセットするだけで、波長校正用ユニットを介して外部輝線光光源をフーリエ変換型分光計に容易に配置することができ、確実に線状の輝線光を干渉計に入射させることができる。
【００２６】
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、前記波長校正用ユニットは、前記外部輝線光光源から放射された前記校正用光を拡散した後に前記干渉計に入射させるための拡散部材をさらに備えることを特徴とする。
【００２７】
このようなフーリエ変換型分光計は、拡散部材を備えるので、前記外部輝線光光源から放射された前記校正用光を前記干渉計に入射させるための位置合わせをより容易に行うことができる。
【００２８】
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、前記外部輝線光光源から放射された前記校正用光を前記干渉計に入射させるために、前記外部輝線光光源の配置位置を規定する外部輝線光光源用の位置合わせ構造体を持つ筐体をさらに備えることを特徴とする。
【００２９】
このようなフーリエ変換型分光計は、外部輝線光光源用の位置合わせ構造体を持つので、外部輝線光光源をこの位置合わせ構造体にセットするだけで、外部輝線光光源をフーリエ変換型分光計に容易に配置することができ、確実に線状の輝線光を干渉計に入射させることができる。
【００３０】
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、当該フーリエ変換型分光計の内部に、前記校正用光を放射する内部輝線光光源をさらに備えることを特徴とする。
【００３１】
このようなフーリエ変換型分光計は、校正用光を放射する内部輝線光光源を内部に備えるので、波長校正を行うためにフーリエ変換型分光計とは別途に輝線光光源を用意する必要がない。
【００３２】
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、測定対象の光および前記内部輝線光光源から放射される前記校正用光のうちのいずれか一方を前記干渉計に入射させる入射光切換部をさらに備えることを特徴とする。
【００３３】
このようなフーリエ変換型分光計は、入射光切換部を備えるので、測定の際には測定対象の光を干渉計に入射させることで測定を適切に実行することができ、校正の際には校正用光を干渉計に入射させることで校正を適切に実行することができる。
【００３４】
そして、本発明の他の一態様にかかるフーリエ変換型分光計の波長校正方法は、所定光が入射され、前記所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、前記２個の光路間に光路差を生じさせる移動鏡が含まれる干渉計で生成された前記所定光のインターフェログラムを測定するインターフェログラム測定工程と、前記インターフェログラム測定工程によって測定されたインターフェログラムに基づいて前記所定光のスペクトルとしてフーリエ変換結果を求めるフーリエ変換工程と、前記フーリエ変換工程によって求められたフーリエ変換結果と実際の波長値とを対応付ける波長校正を行う波長校正工程とを備え、前記波長校正工程は、前記所定光として予め既知な波長の輝線光を含む校正用光が前記干渉計に入射された場合に、前記インターフェログラム測定工程で前記移動鏡の１回の走査による測定を行うことによって得られた１個のインターフェログラムに基づいて前記フーリエ変換工程で求められたフーリエ変換結果から得られる前記輝線光の波長に相当するピーク位置に基づいて前記波長校正を行うことを特徴とする。
【００３５】
このようなフーリエ変換型分光計の波長校正方法は、波長校正を行うためのフーリエ変換結果が１回の移動鏡走査による測定で得られた１個のインターフェログラムをフーリエ変換した結果であるので、輝線光を含む校正用光が交流点灯したとしても、交流点灯の影響を受けずに輝線光の波長に相当するピーク位置を検出することができるから、波長校正を行うことができる。
【発明の効果】
【００３６】
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計の波長校正方法は、交流点灯する輝線光光源を用いて波長校正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施形態におけるフーリエ変換型分光計の外観を示す斜視図である。
【図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３】実施形態の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４】実施形態のフーリエ変換型分光計における波長校正用ユニットの構成を示す図である。
【図５】実施形態のフーリエ変換型分光計における波長校正用ユニットの構成を示す分解斜視図である。
【図６】一例として、実施形態のフーリエ変換型分光計における輝線光の輝線光スペクトルを示す図である。
【図７】一例として、実施形態のフーリエ変換型分光計における位置測定用レーザ光の干渉波形を示す図である。
【図８】実施形態の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９】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１０】実施形態のフーリエ変換型分光計において、一例として、実測したスペクトル強度を示す図である。
【図１１】実施形態のフーリエ変換型分光計において、一例として、移動鏡を１回だけ走査することによって得られるインターフェログラムから求めた輝線光のスペクトルを示す図である。
【図１２】一例として、キセノン光源から放射される光の時間的な光量変動の様子を示すための図である。
【図１３】一例として、１回の移動鏡の走査によって得られるキセノン光源のインターフェログラムを３回測定した結果、および、これら３回の測定結果を積算した合成インターフェログラムから求めたキセノン光源のスペクトルを示す図である。
【図１４】フーリエ変換結果から輝線光の波長に相当するピーク位置を求める演算法を説明するための図である。
【図１５】一例として、１回の移動鏡の走査によって得られるキセノン光源のインターフェログラムに基づくフーリエ変換結果から得られた輝線光のピーク位置のバラツキを示す図である。
【図１６】実施形態のフーリエ変換型分光計における主に干渉計の他の構成を示す図である。
【図１７】従来の回折格子を備えた分散型分光計における輝線光源を用いた波長校正を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
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。なお、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
【００３９】
（実施形態の構成）
図１は、実施形態におけるフーリエ変換型分光計の外観を示す斜視図である。図２は、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３は、実施形態の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４は、実施形態のフーリエ変換型分光計における波長校正用ユニットの構成を示す図である。図４（Ａ）は、正面図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示すＡＡ’線での断面図である。図５は、実施形態のフーリエ変換型分光計における波長校正用ユニットの構成を示す分解斜視図である。図６は、一例として、実施形態のフーリエ変換型分光計における輝線光の輝線光スペクトルを示す図である。図６（Ａ）は、水銀光源の輝線スペクトルを示し、図６（Ｂ）は、キセノン光源の輝線スペクトルを示す。図６（Ａ）および（Ｂ）の各横軸は、ｎｍ単位で表す波長であり、その各縦軸は、％で表す相対出力強度（相対光強度）である。
【００４０】
実施形態におけるフーリエ変換型分光計（以下、適宜「ＦＴ型分光計」と略記する。）Ｄは、所定光のスペクトルを測定する装置であって、前記所定光を干渉計で測定し、この測定した所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所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ＦＴ型分光計Ｄでは、試料ＳＭのスペクトルの測定において、ＳＮ比を改善し、良好な精度の結果を得るために、前記試料ＳＭ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所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（合成インターフェログラムの一例）が用いられる。そして、本実施形態におけるＦＴ型分光計Ｄは、波長校正のための測定で求められたフーリエ変換結果と実際の波長値とを対応付ける波長校正を行う波長校正機能を有している。
【００４１】
このようなＦＴ型分光計Ｄは、例えば、図１ないし図３に示すように、測定対象の物体である試料ＳＭに測定光を照射するための測定光光源５１と、所定光が入射され、前記所定光の干渉光を射出する干渉計１１ａと、干渉計１１ａで得られた前記所定光の干渉光を受光して光電変換することによって前記所定光の干渉光の波形（インターフェログラム）の電気信号（所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１１ａにおける移動鏡１１５の位置を検出する位置検出処理部３０と、制御演算部４１と、入力部４２と、出力部４３と、筐体１とを備えている。前記所定光は、試料ＳＭのスペクトルを測定する場合では、試料ＳＭで反射した測定光の反射光等であり、一方、波長校正を行う場合には、輝線光光源から放射された、予め既知な波長の輝線光を含む校正用光である。
【００４２】
筐体１は、これら測定光光源５１、干渉計１１ａ、受光処理部２０、位置検出処理部３０、制御演算部４１、入力部４２および出力部４３を収容する箱体であり、その一面には、試料ＳＭや後述の波長校正用ユニットＣＵを載置するための試料台１ｂが形成されている。より具体的には、筐体１の上面は、図１に示すように、水平な水平面と、斜めに傾斜した傾斜面とを備えており、筐体１は、大略外形五角柱形状の箱体である。前記水平面には、試料台１ｂが形成され、前記傾斜面の一方側には、入力部４２を構成する、例えばテンキー等の複数の入力スイッチが配設され、前記傾斜面の他方側には、表示面が外部に臨むように出力部４３が配設されている。試料台１ｂには、前記所定光を入射させるための入射開口１ａが貫通開口するように形成されている。そして、本実施形態におけるＦＴ型分光計Ｄは、その波長校正を行うために用いられる波長校正用ユニットＣＵをさらに備えている。この波長校正用ユニットＣＵは、波長校正を行う場合、試料台１ｂに配置されて用いられる。
【００４３】
測定光光源５１は、測定光を放射してこの測定光を所定のジオメトリ（例えば４５：０度のジオメトリ）で試料ＳＭへ照射する光源装置である。測定光は、予め設定された所定の波長帯で連続スペクトルを持つ光である。測定光は、試料ＳＭを測定するために用いられる。このような測定光光源５１には、本実施形態では、例えばハロゲンを用いたハロゲン光源（Ｈａｌｏｇｅｎ  Ｌａｍｐ）等が用いられる。なお、後述の波長校正を行うために輝線光を測定する場合には、測定光光源５１は、消灯される。
【００４４】
試料ＳＭを測定する場合には、入射開口１ａを覆うように試料台１ｂに試料ＳＭが配置され、入射開口１ａに臨む試料ＳＭの表面が測定面ＳＦとなる。なお、試料ＳＭは、試料用シャーレＳＳに収容され、この試料用シャーレＳＳが入射開口１ａを覆うように試料台１ｂに配置されてもよい。そして、測定光光源５１から照射された測定光は、４５：０度のジオメトリの場合には、４５度の入射角で試料ＳＭに入射し、試料ＳＭで反射され、この反射された測定光の反射光は、０度の方向から測定される。すなわち、入射開口１ａの開口面における法線方向（０度）に反射した反射光の成分が所定光として干渉計１１ａに入射される。このように本実施形態のＦＴ型分光計Ｄは、試料ＳＭで反射した測定光の反射光を測定する反射型である。
【００４５】
なお、この例では、干渉計１１ａに入射される所定光は、試料ＳＭで反射した測定光の反射光であるが、測定光を照射することによって試料ＳＭから再放射（例えば蛍光発光等）される光であってもよく、また、測定光が照射されることなく、試料ＳＭで自発光した光であってもよく、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。反射型のＦＴ型分光計Ｄは、反射光だけでなく、このような再放射の光や、自発光の光も測定可能である。
【００４６】
一方、波長校正を行う場合には、外部輝線光光源が輝線光を入射開口１ａに入射させるように試料台１ｂに配置されてもよいが、本実施形態では、より簡単であってより確実に輝線光を入射開口１ａに入射させるように外部輝線光光源を試料台１ｂに配置するために、ＦＴ型分光計Ｄは、さらに、波長校正用ユニットＣＵを備え、入射開口１ａを覆うように試料台１ｂに波長校正用ユニットＣＵが配置される。この波長校正用ユニットＣＵは、例えば、図４および図５に示すように、ユニット本体６１と、調整部材６２と、光源ホルダ部６３とを備える。
【００４７】
ユニット本体６１は、校正用光を透過可能な透過領域６１７を持ち、外部輝線光光源ＬＳを配置するための部材である。より具体的には、ユニット本体６１は、図４および図５に示す例では、略中央に略円形の透過領域６１７を形成した板状部材６１１を備える。透過領域６１７は、この例では、貫通開口部である。なお、透過領域６１７の貫通開口部には、校正用光を透過する材料が埋設されていてもよい。板状部材６１１の主面上における透過領域６１７の一方端側には、一対のガイドレール６１２、６１３と、一対のガイドピン６１４、６１５と、偏芯ピン６１６とが設けられている。一対のガイドレール６１２、６１３は、調整部材６２を挟み込むことができる間隔を空けて、互いに平行に並設された長尺な角柱状部材である。一対のガイドピン６１４、６１５は、一対のガイドレール６１２、６１３の内側に（一対のガイドレール６１２、６１３に挟まれて）互いに所定の間隔を空けて突設された短高の円柱状部材である。一対のガイドピン６１４、６１５を結ぶ線分は、一対のガイドレール６１２、６１３の延長方向（長尺方向）と直交している。偏芯ピン６１６は、一対のガイドレール６１２、６１３の内側であって一対のガイドピン６１４、６１５と透過領域６１７との間に突設された短高の円柱状部材である。これら一対のガイドピン６１４、６１５および偏芯ピン６１６は、三角形の各頂点位置に配置されている。
【００４８】
調整部材６２は、ユニット本体６１上における光源ホルダ部６３の位置を、光源ホルダ部６３によって後述のように保持された外部の輝線光光源ＬＳから放射される線状の輝線光と直交する方向に沿って調整するための部材である。より具体的には、調整部材６２は、図４および図５に示す例では、一対のネジ６１４、６１５が嵌め込まれる一対のネジ用開口部６２２、６２３と、偏芯ピン６１６が嵌め込まれる偏芯ピン用開口部６２４とを形成した板状部材６２１である。一対のネジ用開口部６２２、６２３は、それぞれ、平面視にて、一対のネジ６１４、６１５を結ぶ線分と直交する方向（すなわち、一対のガイドレール６１２、６１３の延長方向（長尺方向））に長い長円形状となっている。また、偏芯ピン用開口部６２４は、平面視にて、一対のネジ６１４、６１５を結ぶ線分に沿った方向に長い長円形状となっている。板状部材６２１上には、偏芯ピン用開口部６２４の外側に、すなわち、偏芯ピン用開口部６２４に対し、一対のネジ用開口部６２２、６２３が形成された側の反対側に、互いに所定の間隔を空けて突設された短高の円柱状部材である係合突起片６２５、６２６が設けられている。一対の係合突起片６２５、６２６を結ぶ線分は、一対のネジ６１４、６１５を結ぶ線分と平行、すなわち、一対のガイドレール６１２、６１３の延長方向（長尺方向）と直交している。
【００４９】
光源ホルダ部６３は、輝線光光源ＬＳを保持するための部材であって、調整部材６２でその配置位置を調整されつつユニット本体６１上に配設される部材である。より具体的には、光源ホルダ部６３は、図４および図５に示す例では、一方向に長尺な外部の輝線光光源ＬＳを保持するために、一方向に長尺な直方体形状の箱体である。光源ホルダ部６３である箱体における短尺な一側面には、外部の輝線光光源ＬＳが差し込まれて外部の輝線光光源ＬＳを長尺方向に沿って保持する輝線光光源保持部６３４が形成されている。図４（Ａ）には、一例として、一方向に長尺なキセノンチューブ（Ｘｅチューブ）を持つキセノン光源（Ｘｅ  Ｌａｍｐ）ＬＳが輝線光光源保持部６３４に差し込まれて光源ホルダ部６３の箱体内に輝線光光源保持部６３４によって保持されている様子が示されている。また、光源ホルダ部６３である箱体における長尺な一側面には、前記一対の係合突起片６２５、６２６が嵌り込んで係合する一対の係合開口部６３２１、６３２２を形成した板状のフランジ部６３２が水平方向（表裏面に平行な方向）に突設されている。そして、光源ホルダ部６３である箱体の裏面には、外部輝線光光源ＬＳから放射された校正用光を箱体の外部に射出することができるように、図略の開口部が形成されている。
【００５０】
ここで、ユニット本体における一対のガイドレール６１２、６１３、一対の固定用のネジ６１４、６１５および偏芯ピン６１６ならびに調整部材６２は、外部輝線光光源用の位置合わせ構造体の一例に相当する。
【００５１】
このような構造の波長校正用ユニットＣＵでは、外部の輝線光光源ＬＳが光源ホルダ部６３にセットされ、光源ホルダ部６３における一対の係合開口部６３２１、６３２２に、調整部材６２における一対の係合突起片６２５、６２６を嵌め込んで係合させることによって、光源ホルダ部６３が調整部材６２にセットされ、調整部材６２における一対のネジ用開口部６２２、６２３および偏芯ピン用開口部６２４に、ユニット本体６１にねじ留めされる一対のネジ６１４、６１５、および、偏芯ピン６１６を移動可能に嵌め込んで係合させることによって、調整部材６２がユニット本体６１にセットされる。そして、光源ホルダ部６３における、校正用光が射出される前記図略の開口部がユニット本体６１の透過領域６１７に重なるように、調整部材６２を一対のガイドピン６１４、６１５および偏芯ピン６１６によってガイド（案内）しつつ、調整部材６２を一対のガイドレール６１２、６１３に沿って摺動することによって、前記図略の開口部と前記透過領域６１７との位置合わせが行われる。本実施形態における波長校正用ユニットＣＵは、調整部材６２を備えるので、前記図略の開口部と前記透過領域６１７との相互位置関係を微調整することができ、前記図略の開口部と前記透過領域６１７との位置合わせを適切に行うことができる。
【００５２】
ここで、波長校正用ユニットＣＵは、上述のような構造であって上述のように位置合わせが行われる一方、外部輝線光光源ＬＳから放射される輝線光は、一方向に長尺な線状の光であるため、長尺な線状の光に直交する方向（輝線光の幅方向）に位置合わせを行う必要がある。このため、前記一対のガイドレール６１２、６１３は、その延長方向を、長尺な線状の輝線光に直交する方向に一致させてユニット本体６１の板状部材６１１に配設される。したがって、調整部材６２は、言い換えれば、ユニット本体６１上における光源ホルダ部６３の位置を、一対のガイドレール６１２、６１３の延長方向に沿って調整するための部材である。
【００５３】
輝線光光源ＬＳは、波長の既知な輝線光を少なくとも１つ含む光を校正用光として放射する光源装置である。輝線光光源ＬＳは、例えば、キセノン（Ｘｅ）を用いたキセノン光源（Ｘｅ  Ｌａｍｐ）、クリプトン（Ｋｒ）を用いたクリプトン光源（Ｋｒ  Ｌａｍｐ）、ネオン（Ｎｅ）を用いたネオン光源（Ｎｅ  Ｌａｍｐ）、アルゴン（Ａｒ）を用いたアルゴン光源（Ａｒ  Ｌａｍｐ）および水銀（Ｈｇ）を用いた水銀光源（Ｈｇ  Ｌａｍｐ）等である。例えば、図６には、一例として、水銀光源の輝線スペクトル（図６（Ａ））と、キセノン光源の輝線スペクトル（図６（Ｂ））とが示めされている。このように校正用光を放射する輝線光光源ＬＳとして一般的な光源を利用することによって、校正用光を放射する輝線光光源ＬＳを簡単に実現することができる。輝線光光源ＬＳは、本実施形態では、キセノン光源であり、好ましくは、少なくとも１つの輝線を含む輝線スペクトルを持つ光を、比較的、安定的に再現性良く放射することができることから、封入されているガス圧が比較的低い低圧キセノンランプである。
【００５４】
なお、透過領域６１７には、輝線光光源ＬＳから放射された校正用光を拡散した後に干渉計１１に入射させるための拡散部材６１８が嵌め込まれて備えられてもよい。あるいは、輝線光光源ＬＳから放射された校正用光を拡散した後に干渉計１１に入射させるための拡散部材が、ユニット本体６１の板状部材６１１に重ねられて備えられてもよい。このように構成することによって、前記拡散部材によって輝線光光源ＬＳから放射された校正用光が拡散されるので、輝線光光源ＬＳから放射された校正用光を干渉計１１に入射させるための位置合わせをより容易に行うことができる。
【００５５】
図１ないし図３に戻って、干渉計１１ａは、所定光が入射され、この入射された所定光を２個の第１および第２所定光に分岐し、これら分岐した第１および第２所定光のそれぞれを、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１１ａ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３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。
【００５６】
より具体的には、図３に示すように、干渉計１１ａは、複数の光学素子として半透鏡（ハーフミラー）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、半透鏡面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１１ａにおいて、干渉計１１ａに入射された所定光は、半透鏡１１２で２個の第１および第２所定光に分岐する。この分岐した一方の第１所定光は、半透鏡１１２で反射されて固定鏡１１４に入射する。この第１所定光は、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所定光は、半透鏡１１２を通過して移動鏡１１５に入射する。この第２所定光は、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所定光および移動鏡１１５で反射された第２所定光は、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１１ａでは、所定光は、移動鏡１１５の鏡面における法線方向に沿って干渉計１１ａへ入射され、所定光の干渉光は、固定鏡１１４の鏡面における法線方向に沿って干渉計１１ａから射出される。
【００５７】
そして、本実施形態では、干渉計１１ａは、所定光を半透鏡１１２で２個の第１および第２所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１１３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所定光は、位相補償板１１３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所定光は、位相補償板１１３を介して再び半透鏡１１２へ入射される。位相補償板１１３は、第１所定光の半透鏡１１２の透過回数と第２所定光の半透鏡１１２の透過回数の相違から生じる第１所定光と第２所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。
【００５８】
したがって、本実施形態では、第１所定光は、このような所定光の入射位置から、半透鏡１１２、位相補償板１１３、固定鏡１１４および位相補償板１１３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所定光は、このような所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。
【００５９】
ＦＴ型分光計Ｄの干渉計１１ａは、移動鏡１１５によって生じる光路差に起因する干渉縞を生じる。
【００６０】
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。このような移動鏡１１５として、例えば、特開２０１１−８０８５４号公報や特開２０１２−４２２５７号公報に開示の光反射機構が挙げられる。この光反射機構は、互いに対向して配置される第１および第２の板ばね部と、前記第１および第２の板ばね部の間で互いに離間して配置され、それぞれが前記第１および第２の板ばね部と連結される第１および第２の支持体と、前記第１および第２の板ばね部の前記対向方向に、前記第１の支持体に対して前記第２の支持体を平行移動させる駆動部とを備えている。そして、この光反射機構では、前記第２の支持体の前記移動方向において、前記第１および第２の支持体の厚さは、前記第１および第２の板ばね部よりも厚く、前記第２の支持体における前記移動方向に垂直な一端面に、反射膜が形成されており、前記第２の支持体は、前記反射膜が露出するように前記第１および第２の板ばね部と連結されている。このような光反射機構は、共振振動によって前記反射膜を往復移動させるものであり、例えばＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）技術によって製造される。
【００６１】
さらに、本実施形態では、所定光を平行光で半透鏡１１２へ入射させるために、試料面ＳＦ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集光レンズ１１６がさらに配置されている。
【００６２】
図２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１１ａで得られた所定光の干渉光を受光して光電変換することによって、所定光の干渉光における光強度に応じた電気信号を出力する回路である。本実施形態のＦＴ型分光計Ｄは、例えば、波長８００ｎｍ以上の近赤外域の光、より具体的には、波長１２００ｎｍ以上から２５００ｎｍ以下までの近赤外域の光を測定対象とする仕様であるために、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。
【００６３】
また、位置検出処理部３０は、例えば、移動鏡位置測定用光源３１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３０は、この移動鏡位置測定用光源３１から放射されたレーザ光の干渉光を干渉計１１ａで得るために、図３に示すように、コリメータレンズ３２と、光合波器３３と、光分波器３４と、集光レンズ３５とをさらに備えている。
【００６４】
移動鏡位置測定用光源３１は、単色レーザ光を放射する光源装置である。図３において、コリメータレンズ３２および光合波器３３は、移動鏡位置測定用光源３１から放射されたレーザ光を平行光で干渉計１１ａへ入射させるための入射光学系である。光合波器３３は、例えばレーザ光を反射するとともに所定光を透過するダイクロイックミラー等であり、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光合波器３３に対し４５度の入射角で移動鏡位置測定用光源３１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、光分波器３４および集光レンズ３５は、干渉計１１ａで生じた前記レーザ光の干渉光を干渉計１１ａから取り出すための射出光学系である。光分波器３４は、例えばレーザ光の干渉光を反射するとともに所定光の干渉光を透過するダイクロイックミラー等であり、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光分波器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。
【００６５】
このようにコリメータレンズ３２、光合波器３３、光分波器３４および集光レンズ３５の各光学素子が配置されると、移動鏡位置測定用光源３１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、その光路が光合波器３３のダイクロイックミラー３３で約９０度曲げられて、干渉計１１ａ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、所定光と同様に、干渉計１１ａ内を進行し、干渉計１１ａでその干渉光を生じさせる。そして、このレーザ光の干渉光は、光分波器３４のダイクロイックミラー３４で約９０度曲げられて、干渉計１１ａ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。
【００６６】
図２に戻って、第２受光部３６は、干渉計１１ａ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。
【００６７】
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（ゼロクロスタイミング）を検出する回路である。ゼロクロスタイミングは、前記電気信号がゼロとなる時間軸上の位置である。干渉計１１ａ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１１２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１１２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１１ａ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１１２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、所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。
【００６８】
制御演算部４１は、所定光のスペクトルを求めるべく、ＦＴ型分光計Ｄの各部を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、そして、所定光のスペクトルを求め、さらに、波長校正を行うものである。制御演算部４１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。なお、制御演算部４１は、ＡＤ変換部２３から出力されるデータ等を記憶するために、例えばハードディスク等の比較的大容量の記憶装置をさらに備えてもよい。そして、制御演算部４１には、プログラムを実行することによって、機能的に、制御部４１１、サンプリングデータ記憶部４１２、センターバースト位置算出部４１３、インターフェログラム抽出部４１４、フーリエ変換部４１５、波長校正部４１６および校正データ記憶部４１７が構成される。
【００６９】
制御部４１１は、所定光のスペクトルを求めるためや波長校正を行うために、ＦＴ型分光計Ｄ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。
【００７０】
サンプリングデータ記憶部４１２は、ＡＤ変換部２３から出力された、所定光の干渉光に関する測定データを記憶するものである。この測定データは、上述したように、所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で検出したゼロクロスのタイミングで、ＡＤ変換部２３によってサンプリングすることによって得られる。より具体的には、波長校正では、サンプリングデータ記憶部４１２は、ＡＤ変換部２３から出力された、校正用光に対する干渉光に関する測定データを記憶し、試料ＳＭの測定では、サンプリングデータ記憶部４１２は、ＡＤ変換部２３から出力された、試料ＳＭにおける光に対する干渉光に関する測定データを記憶する。校正用光は、上述したように、予め波長の既知な輝線光を含む光であり、また、試料ＳＭにおける光は、上述したように、測定光の反射光、再放射光および自発光光である。
【００７１】
センターバースト位置算出部４１３は、サンプリングデータ記憶部４１２に記憶された測定データから、公知の常套手法によってセンターバーストの位置を求めるものである。センターバースト位置算出部４１３は、この求めたセンターバーストの位置をインターフェログラム抽出部４１４へ通知する。
【００７２】
インターフェログラム抽出部４１４は、サンプリングデータ記憶部４１２に記憶されている測定データから、干渉計１１ａで生成された所定光のインターフェログラムを取り出すものである。より具体的には、インターフェログラム抽出部４１４は、波長校正では、サンプリングデータ記憶部４１２に記憶されている測定データから、移動鏡１１５の１回の走査による測定を行うことによって得られた校正用光の干渉光におけるインターフェログラムをフーリエ変換部４１５へ通知する。そして、インターフェログラム抽出部４１４は、試料ＳＭの測定では、サンプリングデータ記憶部４１２に記憶されている測定データから、試料ＳＭにおける光を複数回測定することによって得られた複数のインターフェログラムを、位置合わせを行いつつ、積算することによって積算インターフェログラムを求め、この求めた積算インターフェログラムをフーリエ変換部４１５へ通知する。
【００７３】
フーリエ変換部４１５は、インターフェログラム抽出部４１４から通知されたインターフェログラムまたは積算インターフェログラムをフーリエ変換するものである。より具体的には、波長校正では、フーリエ変換部４１５は、波長校正のための測定でインターフェログラム抽出部４１４によって求められた波長校正用のインターフェログラム（１回の移動鏡走査による測定を行うことによって得られた１個のインターフェログラム）をフーリエ変換し、このフーリエ変換結果を波長校正部４１６へ通知する。そして、試料ＳＭの測定では、フーリエ変換部４１５は、波長校正部４１６によって求められ校正データ記憶部４１７に記憶されている波長校正データに基づいて、試料ＳＭの測定でインターフェログラム抽出部４１４によって求められた試料ＳＭ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試料ＳＭにおける光のスペクトルを求め、この求めたスペクトルを出力部４３へ出力する。
【００７４】
波長校正部４１６は、波長校正のための測定でインターフェログラム抽出部４１４によって求められた波長校正用のインターフェログラム（１回の移動鏡走査による測定を行うことによって得られた１個の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求められたフーリエ変換結果から得られた校正用光の輝線光の波長に相当するピーク位置に基づいて波長校正を行うものである。より具体的には、波長校正部４１６は、前記フーリエ変換結果から得られた校正用光の輝線光の波長に相当するピーク位置に、実際の波長値すなわち前記輝線光の波長を対応付けることによって波長校正を行う。
【００７５】
校正データ記憶部４１７は、波長校正部４１６で求められた波長校正結果のデータ（校正データ）を記憶するものである。校正データは、前記輝線光の波長に対応付けた、前記フーリエ変換結果から得られた校正用光の輝線光の波長に相当するピーク位置より求まる移動鏡位置測定用光源３１の実効波数である。波長校正部４１７は、前記求めた波長校正結果のデータを記憶部４１７に記憶させる。
【００７６】
入力部４２は、例えば、波長校正を指示するコマンドや試料ＳＭの測定開始を指示するコマンド等の各種コマンド、および、例えば測定対象の試料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Ｄ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、ＦＴ型分光計Ｄによって測定された所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。
【００７７】
なお、このような本実施形態のＦＴ型分光計Ｄにおいて、受光処理部２０、サンプリングデータ記憶部４１２およびインターフェログラム抽出部４１４は、インターフェログラム測定部の一例に相当する。
【００７８】
次に、本実施形態の動作について説明する。まず、通常の試料ＳＭの測定を行う場合の動作について説明し、次に、波長校正を行う場合の動作について説明する。
【００７９】
図７は、一例として、実施形態のフーリエ変換型分光計における位置測定用レーザ光の干渉波形を示す図である。図７の横軸は、第１光路と第２光路との間の光路差ｘであり、その縦軸は、干渉波の振幅である。図８は、実施形態の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８の横軸は、第１光路と第２光路との間の光路差ｘであり、その縦軸は、インターフェログラムの振幅Ｆｍ（ｘ）である。図９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９の横軸は、第１光路と第２光路との間の光路差ｘであり、その縦軸は、振幅である。実線は、インターフェログラムであり、破線は、窓関数である。図１０は、実施形態のフーリエ変換型分光計において、一例として、実測したスペクトル強度を示す図である。図１０の横軸は、波長λｊであり、その縦軸は、スペクトル振幅｜Ｂｗｉｎｄｏｗ（λｊ）｜である。
【００８０】
上記構成のＦＴ型分光計Ｄでは、測定対象の試料ＳＭの測定を行う場合、まず、試料ＳＭがＦＴ型分光計Ｄにセットされ、測定が開始される。測定が開始されると、測定光光源５１は、測定光を放射し、試料ＳＭへ例えば４５度の入射角で測定光を照射する。そして、試料ＳＭで反射した測定光の反射光が所定光として０度方向から測定され、干渉計１１ａに入射される。
【００８１】
この干渉計１１ａに入射された所定光は、干渉計１１ａで所定光の干渉光となって受光処理部２０の第１受光部２１で受光される。より具体的には、所定光は、コリメータレンズ１１１で平行光とされ、光合波器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所定光に分岐される。半透鏡１１２で反射することによって分岐した第１所定光は、位相補償板１１３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所定光は、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所定光および移動鏡１１５で反射された第２所定光は、半透鏡１１２で互いに合流して干渉する。この所定光の干渉光は、干渉計１１ａから第１受光部２１へ射出される。第１受光部２１は、この入射された所定光の干渉光を光電変換し、前記所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所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。
【００８２】
一方、ＦＴ型分光計Ｄは、移動鏡位置測定用光源３１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、光合波器３３を介して干渉計１１ａに入射され、上述と同様に干渉計１１ａで干渉し、レーザ光の干渉光となって光分波器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。このように測定されるレーザ光の干渉光の一例が図７に示されている。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。図７に示す例では、ゼロクロスタイミングは、正弦波状に周期的に変化するレーザ光の干渉光における全振幅の中央を通過するタイミングである。
【００８３】
このような所定光およびレーザ光がそれぞれ干渉計１１ａに取り込まれている間に、干渉計１１ａの移動鏡１１５は、共振振動によって制御演算部４１の制御部４１１の制御に従って光軸方向に沿って移動されている。
【００８４】
ＡＤ変換部２３は、増幅部２２から出力された、前記所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へ出力する。
【００８５】
このように動作することによって、所定光のインターフェログラムにおける測定データがＡＤ変換部２３から制御演算部４１へ出力され、この測定データがサンプリングデータ記憶部４１２に記憶される。このように測定される所定光のインターフェログラムの一例が図８に示されている。そして、ＳＮ比を改善し、良好な精度の結果を得るために、このような所定光のインターフェログラムが移動鏡１１５の往復に合わせて連続的に複数回、同様に、測定され、これら各インターフェログラムの各測定データがサンプリングデータ記憶部４１２に記憶される。移動鏡１１５が１往復すると、往路および復路のそれぞれで１個ずつのインターフェログラムの測定データが得られる。つまり、１個のインターフェログラムは、一方端の最大振幅位置から振動中心（光路差０）を経て他方端の最大振幅位置までのデータである。
【００８６】
次に、インターフェログラム抽出部４１４は、複数回測定することによって得られた、所定光の複数のインターフェログラムを位置合わせを行いつつ、積算することによって、所定光に対する積算インターフェログラムを求める。
【００８７】
次に、センターバースト位置算出部４１３は、所定光の積算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求める。
【００８８】
次に、フーリエ変換部４１５は、インターフェログラム抽出部４１４によって求め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、所定光のフーリエ変換結果、すなわち、所定光のスペクトルを求める。
【００８９】
このスペクトルの算出について、より具体的に説明すると、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１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。このスペクトルの算出の説明では、ハロゲンランプは、直流点灯のため、スペクトル振幅Ｂ（νｊ）｜は、時間的に一定で安定している。
【００９０】
【数１】
2014137328.tif 000003
【００９１】
したがって、積算インターフェログラムＦ（ｘｉ）は、式２で表される。
【００９２】
【数２】
2014137328.tif 000004
【００９３】
このように積算インターフェログラムがインターフェログラム抽出部４１４で求められると、フーリエ変換部４１５は、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）することによって所定光のスペクトルを求める。
【００９４】
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９に示すように、光路差０（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３）、高速フーリエ変換が行われ、所定光のスペクトルの振幅｜Ｂｗｉｎｄｏｗ（νｊ）｜が求められる（式４）（図１０参照）。
【００９５】
【数３】
2014137328.tif 000005
【００９６】
【数４】
2014137328.tif 000006
【００９７】
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５−１ないし式５−３で表される関数である。式５−１は、Ｈａｎｎｉｎｇ  Ｗｉｎｄｏｗ（ハニング窓）関数と呼ばれ、式５−２は、Ｈａｍｍｉｎｇ  Ｗｉｎｄｏｗ（ハミング窓）関数と呼ばれ、式５−３は、Ｂｌａｃｋｍａｎ  Ｗｉｎｄｏｗ（ブラックマン窓）関数と呼ばれる。
【００９８】
【数５】
2014137328.tif 000007
【００９９】
上述のように、スペクトルが求められると、制御演算部４１は、この求めたスペクトルを出力部４３へ出力する。
【０１００】
なお、このように求められるスペクトルにおいて、インターフェログラムは、上述したように、ゼロクロス検出部３７で検出されたゼロクロスタイミングでＡＤ変換されているので、レーザ光の実効波長をλ０とし、レーザ光の実効波数をν０（＝１／λ０）とし、フーリエ変換で用いるデータの総数をＦＦＴＮｕｍとする場合に、フーリエ変換で得られるスペクトルの波数間隔△νＦＦＴは、次式６で表され、フーリエ変換で得られる波数νＦＦＴ（ｊ）は、次式７で表される（ｊ＝０、１、２、・・・、（ＦＦＴＮｕｍ−１）／２）。すなわち、フーリエ変換で得られる波数νＦＦＴ（ｊ）は、フーリエ変換で得られるスペクトルの波数間隔△νＦＦＴに、ｊを、乗じることによって求められる。
【０１０１】
【数６】
2014137328.tif 000008
【０１０２】
【数７】
2014137328.tif 000009
【０１０３】
本実施形態におけるＦＴ型分光計Ｄは、このように動作することによって、所定光のスペクトルを測定することができる。
【０１０４】
次に、波長校正について説明する。波長校正は、ＦＴ型分光計Ｄの製造段階や出荷前にメーカによって行われ、さらに、ＦＴ型分光計Ｄの使用中において、必要に応じて適宜な時期に（適宜なタイミングで）ユーザやメーカによって行われる。また、予め設定された期間ごとに、ＦＤ型分光計Ｄが自動的に波長校正を行うように、ＦＤ型分光計Ｄが構成されてもよい。特に、移動鏡位置測定用光源３１が半導体レーザを備えて構成される場合、半導体レーザの発光波長は、個体によってバラツキつくので（製品バラツキが存在するので）、ユーザやメーカによる波長校正は、重要である。なお、レーザ光の波数をνＬａｓｅｒと、コリメータレンズより入射孔を望む立体角をΩとした場合、レーザ光の実効波数ν０は、一般に、ν０＝νＬａｓｅｒ（１−Ω／（４π））で表される。すなわち、光学系の位置調整誤差によっても実効波数が変わる。
【０１０５】
この波長校正を行う場合には、まず、透過領域６１７の位置が入射開口１ａの位置に合うよう（一致するよう）に、ＦＤ型分光計Ｄの試料台１ｂ上に波長校正用ユニットＣＵが配置される。
【０１０６】
輝線光光源ＬＳは、線状の輝線光を放射するため、輝線光光源ＬＳから放射される輝線光をＦＴ型分光計Ｄの干渉計１１ａに入射させることは、手間を要してしまう。しかしながら、本実施形態におけるＦＴ型分光計Ｄは、波長校正用ユニットＣＵを備えるので、輝線光の幅よりも大きな透過領域６１７をＦＴ型分光計Ｄの入射開口１ａに合わせて、波長校正用ユニットＣＵのユニット本体６１をＦＤ型分光計Ｄの試料台１ｂに配置すれば、輝線光光源ＬＳを波長校正用ユニットＣＵの光源ホルダ部６３にセットするだけで、波長校正用ユニットＣＵを介して輝線光光源ＬＳをＦＴ型分光計Ｄに容易に配置することができ、確実に線状の輝線光（校正用光）を干渉計１１ａに入射させることができる。
【０１０７】
このように波長校正用ユニットＣＵがＦＴ型分光計Ｄの試料台１ｂにセットされ、例えばメーカのオペレータやユーザ等によって入力部４２を介して、波長校正の開始コマンドを受け付けると、ＦＴ型分光計Ｄは、波長校正を開始する。
【０１０８】
この波長校正において、波長校正用ユニットＣＵの輝線光光源ＬＳから放射された校正用光は、透過領域６１７を介して入射開口１ａに入射され、干渉計１１ａに入射される。この干渉計１１ａに入射された校正用光は、上述した試料ＳＭの測定の場合と同様に干渉計１１ａ内を進行し、干渉計１１ａで校正用光の干渉光となって受光処理部２０で受光される。受光処理部２０では、校正用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で検出し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へ出力する。この校正用光のインターフェログラムの測定において、制御部４１１は、移動鏡１１５の走査範囲を１回だけ測定する。すなわち、ＡＤ変換部２３でのサンプリングは、移動鏡１１５の１回の走査範囲で行われる。このように動作することによって、１回の測定（１回の移動鏡１１５の走査）を行うことによって得られた校正用光のインターフェログラムにおける測定データがＡＤ変換部２３から制御演算部４１へ出力され、この測定データがサンプリングデータ記憶部４１２に記憶される。そして、インターフェログラム抽出部４１４は、サンプリングデータ記憶部４１２に記憶されている測定データから、この１回の移動鏡走査による測定を行うことによって得られた校正用光の干渉光におけるインターフェログラムを取り出し、この取り出した１個のインターフェログラムをフーリエ変換部４１５へ通知する。
【０１０９】
次に、フーリエ変換部４１５は、インターフェログラム抽出部４１４から通知された１個のインターフェログラムをフーリエ変換し、このフーリエ変換結果を波長校正部４１６へ通知する。
【０１１０】
次に、波長校正部４１６は、フーリエ変換部４１５から通知されたフーリエ変換結果から、波長校正の値付けとして予め設定された輝線光の波長に相当するピーク位置を探索し、この探索したピーク位置に基づいて波長校正を行い、この波長校正データを校正データ記憶部４１７に記憶させる。
【０１１１】
図１４は、フーリエ変換結果から輝線光の波長に相当するピーク位置を求める演算法を説明するための図である。図１４の横軸は、波数であり、その縦軸は、スペクトルの強度である。
【０１１２】
ここで、この波長校正を、試料ＳＭの測定と同様に、輝線光源で得られるインターフェログラムを積算した積算インターフェログラムを用いてスペクトルを求めると、正しいスペクトルを求めることができない理由についてに説明する。
【０１１３】
一般に、輝線光光源ＬＳは、光強度が時間的に周期的に強弱を繰り返す交流状態で輝線光を含む光（校正用光）を点灯している。図１２には、一例として、輝線光光源ＬＳがキセノン光源（キセノンランプ）である場合について、交流点灯の様子が示されている。図１２に示す例では、キセノン光源の点灯周波数（キセノン光源に給電されている電力の周波数）である約４０ｋＨｚで、キセノン光源から放射された光の光量は、変動（変調）している。
【０１１４】
このため、校正用光のインターフェログラムは、移動鏡１１５の移動による変調と輝線光光源ＬＳの光量変動による変調とを合わせたものとなっており、しかも、移動鏡１１５の各走査ごとに、各走査（測定）を開始する各走査開始時点における、輝線光光源ＬＳから放射される校正用光の各初期位相は、異なる。この結果、校正用光の各インターフェログラムは、各走査ごとに異なり、異なった形状（プロファイル）となる。このような各走査によって得られた複数のインターフェログラムから求められる積算インターフェログラムは、移動鏡１１５の移動による変調と輝線光光源ＬＳの光量変動による変調とを分離することができず、各インターフェログラムの正確な位置合わせが困難となって、不正確となってしまう。このため、このような不正確な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得られるフーリエ変換結果は、校正用光の正確なスペクトルとならない。この一例が図１３に示されている。図１３（Ａ）には、移動鏡１１５の１回の走査によって得られるキセノン光源のインターフェログラムを３回測定した各結果（３個の結果）が示されており、これら各結果は、異なっており、一致していない。このため、これらを積算した積算インターフェログラムのフーリエ変換結果は、図１３（Ｂ）のようになり、キセノン光源のスペクトルと異なったものとなっている。このため、図１３（Ｂ）に示すスペクトルを用いた波長校正は、不可能である。
【０１１５】
そこで、本実施形態では、輝線光光源ＬＳを用いた波長校正では、積算インターフェログラムを求めることなく、上述したように、１回の移動鏡走査による測定を行うことによって得られた校正用光の干渉光におけるインターフェログラムがフーリエ変換され、校正用光のスペクトル（偽スペクトルを含む）が求められている。
【０１１６】
以下、このような波長校正における数式を用いた解析について説明する。輝線光光源ＬＳが周波数ｆｘｅで交流点灯すると、輝線光光源ＬＳの光量は、Ｌ×（１＋ａ×ｃｏｓ（２π×ｆｘｅ×ｔ＋φ）で変動する。なお、Ｌは、光量の振幅であり、ａは、直流成分に対する交流成分の振幅比であり、ｔは、時間であり、φは、初期位相（ｔ＝０での位相）である。
【０１１７】
図１２は、一例として、キセノン光源から放射される光の時間的な光量変動の様子を示すための図である。図１１の横軸は、測定点数で表した経過時間であり、その縦軸は、光量である。説明の簡単化のために、移動鏡１１５が一定速度Ｖｍｉｒｒｏｒで移動しているとすると、校正用光の干渉光におけるインターフェログラムＩｘｅ（ｔ）は、変動している輝線光光源ＬＳの光量が干渉計１１ａによって干渉作用を受けるものとなるから、次式８によって表される。
【０１１８】
【数８】
2014137328.tif 000010
【０１１９】
ここで、νｘｅ（ｉ）は、輝線光光源ＬＳのｉ番目の輝線の波数であり（ｉ＝１〜Ｍ、Ｍ；輝線の総数）、Ｉ（νｘｅ（ｉ））は、波数がνｘｅ（ｉ）の輝線の振幅であり、Ｘ０は、干渉計における光路差が０である位置である。
【０１２０】
この式８を展開すると、式８は、次式９−１となり、式９−１の各項は、式９−２、式９−３および式９−４である。
【０１２１】
【数９】
2014137328.tif 000011
【０１２２】
この式９−１で表されるインターフェログラムＩｘｅ（ｔ）が等距離間隔でサンプリングされ、所定の窓関数でフーリエ変換されると、各項から次のスペクトルが得られる。すなわち、式９−１の第１項である式９−２をフーリエ変換すると、波数νｘｅ（ｉ）でピークを持つ輝線光ｉのスペクトル（真のスペクトル）が得られる。式９−１の第２項である式９−３をフーリエ変換すると、波数νｘｅ（ｉ）の前後の波数でピークを持つ偽のスペクトルが得られる。式７−１の第３項である式９−４をフーリエ変換すると、輝線光光源ＬＳの点灯周波数ｆｘｅに対応する波数でピークを持つ偽のスペクトルが得られる。
【０１２３】
したがって、１回の測定（走査）を行うことによって得られた校正用光の干渉光における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、波数νｘｅ（ｉ）でピークを持つ輝線光ｉの真のスペクトルと、輝線光源の交流点灯に起因する偽のスペクトルとが得られることになる。
【０１２４】
図１１は、実施形態のフーリエ変換型分光計において、一例として、移動鏡を１回だけ走査することによって得られるインターフェログラムから求めた輝線光のスペクトルを示す図である。図１１（Ａ）は、全体を示す全体図である。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）に示すスペクトルのうち、波長校正に用いられる予め波長の既知な輝線光を含む所定範囲のスペクトルを拡大した一部拡大図である。図１１（Ｃ）は、図１１（Ｂ）に示すスペクトルのうち、波長校正に用いられる予め波長の既知な輝線光のみの範囲のスペクトルを拡大した一部拡大図である。図１１の各図の横軸は、フーリエ変換（高速フーリエ変換）で求まるスペクトルの番号ｊであり、その各縦軸は、強度である。前記スペクトルの番号ｊは、波数に応じた値であり、後述するように、波数に換算することができる。なお、波長は、波数の逆数である（波長＝１／波数）。
【０１２５】
図１１から、輝線の真のスペクトルと偽のスペクトルとが分離しているため、真のスペクトルの部分を取り出すことによって、輝線を用いた波長校正が可能であることが理解される。
【０１２６】
このため、本実施形態のＦＴ型分光計Ｄは、１回の測定（走査）を行うことによって得られた校正用光の干渉光における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得られたフーリエ変換結果から、この真のスペクトルを探索し、この探索した真のスペクトルにおけるピーク位置を、波数νｘｅ（ｉ）で値付けすることによって、輝線光を含む校正用光が交流点灯したとしても、交流点灯の影響を受けずに、波長校正を行うことができる。
【０１２７】
輝線光光源ＬＳがキセノン光源であって、波長校正の値付けとして予め設定された輝線光の波長が９９２．３１９ｎｍである場合を一例として挙げると、まず、キセノン光源から放射される光（校正用光）を１回走査（測定）することによって得られた校正用光の干渉光におけるインターフェログラムのフーリエ変換結果（スペクトル）は、例えば、図１１（Ａ）に示すプロファイルとなる。この図１１（Ａ）において、図１１（Ａ）の破線の矩形ＲＴａで囲まれたスペクトルが、式９−１の第１項である式９−２で示される波数１／９９２．３１９ｎｍ（＝波長９９２．３１９ｎｍ）でピークを持つ輝線光の真のスペクトルであり、図１１（Ａ）の破線の矩形ＲＴｂで囲まれたスペクトルが、式９−１の第２項である式９−３で示される波数１／９９２．３１９ｎｍ（＝波長９９２．３１９ｎｍの前後の波数でピークを持つ偽のスペクトルであり、そして、図１１（Ａ）の破線の矩形ＲＴａで囲まれたスペクトルが、式９−１の第３項である式９−４で示される輝線光光源ＬＳの点灯周波数ｆｘｅに対応する波数でピークを持つ偽のスペクトルである。なお、図１１（Ａ）の破線の矩形ＲＴａで囲まれたスペクトルには、波長９９２．３１９ｎｍの輝線光に隣接する波長９７９．９７０ｎｍの輝線光のスペクトルも含まれている。また、図１１（Ｂ）には、図１１（Ａ）の破線の矩形ＲＴａおよび破線の矩形ＲＴｂの部分におけるスペクトルが拡大されて示されており、さらに、図１１（Ｃ）に、波数１／９９２．３１９ｎｍ（＝波長９９２．３１９ｎｍ）でピークを持つ輝線光の真のスペクトルの部分が拡大されて示されている。
【０１２８】
このように、１回の移動鏡走査による測定を行うことによって得られた校正用光の干渉光における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、例えば図１１に示す校正用光のスペクトルが得られ、波長校正部４１６は、この校正用光のスペクトルから、波長校正の値付けとして予め設定された輝線光の真のスペクトルを探索し、この探索した真のスペクトルのピーク位置に、波数校正の値付けとして予め設定された輝線光の波数、上述の例では、波数１／９９２．３１９ｎｍを値付ける（割り付ける）ことによって、波長校正を行い、このピーク位置（ゼロクロスの順番（回数）で表したピーク位置、光路差ｘで表したピーク位置）と波数１／９９２．３１９ｎｍとの対応付けを波数校正データとして校正データ記憶部４１７に記憶させる。この波数校正データは、波数の逆数が波長であるから、実質的に波長校正データと同義であると言える。
【０１２９】
この波長校正部４１６によって実行される真のスペクトルの探索は、例えば、次のように実行される。
【０１３０】
例えば、波長校正の値付けとして予め設定された輝線光の波長を含む所定の波長領域のみを透過するフィルタを介して、輝線光光源ＬＳから干渉計１１ａに校正用光を入射させ、波長校正部４１６は、波数（波長）領域全体に亘って、波長校正の値付けとして予め設定された輝線光のピークを探索してもよい。
【０１３１】
また例えば、波長校正の値付けとして予め設定された輝線光のピーク位置は、ずれているとしても、通常大きくずれることはないので、本実施形態では、波長校正部４１６は、波長校正の値付けとして予め設定された輝線光の波長に相当するピーク位置を含むと想定される、予め設定された範囲（探索範囲）内で、ピークを探索し、前記輝線光の波長に相当するピーク位置を求める。例えば、図１１に示す例では、波数１／９９２．３１９ｎｍ（＝波長９９２．３１９ｎｍ）のピークのピーク位置は、ｊが５６７０〜５７３０の範囲内に存在すると想定されるので、この範囲が探索範囲に設定される。波長校正部４１６は、ｊが５６７０〜５７３０の範囲内で、ピークを探索し、前記輝線光の波長に相当するピーク位置を求める。また、この探索範囲の幅は、予め求められた輝線光光源ＬＳのレーザ光の波長変動幅やこの波長変動幅の数倍等の、前記レーザ光の波長変動幅に基づいて設定されてよい。前記レーザ光の波長変動幅は、その駆動電流や温度に依存し、予め推定可能である。このようなＦＴ型分光計Ｄは、フーリエ変換結果の範囲を全て探索することなく、予め設定された所定の探索範囲内で前記ピークを探索し、前記ピーク位置を求めるので、探索時間を短縮することができ、また、誤ったピーク位置を探索することを低減することができる。
【０１３２】
また、このように探索されたピークにおいて、ピークの真の最大値でサンプリングされＡＤ変換されている場合もあるが、ピークの真の最大値でサンプリングされＡＤ変換されていない場合もある。このため、本実施形態では、波長校正部４１６は、前記探索されたピークのフーリエ変換結果から、重心演算法または補間演算法を用いることによって、前記ピークのピーク位置を求めている。
【０１３３】
重心演算法では、真のピーク位置Ｊｘｅは、次式１０によって求められる。
【０１３４】
【数１０】
2014137328.tif 000012
【０１３５】
また、補間演算法では、図１４に示すように、スペクトルの振幅（強度）｜Ｂ（ｉ）｜が波数ν（ｉ）のｎ次多項式で表され、このｎ次多項式に、上記探索することによって求められたピークを含む前後数点のデータ（図１４に示す例では４個のデータ）を用いることによってｎ次多項式の各次数の係数が決定され、この決定されたｎ次多項式の最大値を与える波数ν（ｉ）が真のピーク位置ＪＸｅとして求められる。
【０１３６】
このピーク位置Ｊｘｅと輝線光の波数νｘｅとは、次式１１の関係にあり、フーリエ変換によって得られる波数間隔△νＦＦＴは、式６によって求められる。したがって、移動鏡位置測定用光源３１の実効波数ν０は、次式１２によって求められる。
【０１３７】
【数１１】
2014137328.tif 000013
【０１３８】
【数１２】
2014137328.tif 000014
【０１３９】
なお、上述では、ｎ次多項式を用いた補間によってピーク位置が求められたが、他の関数、例えばガウス関数等を用いた補間によってピーク位置が求められてもよい。
【０１４０】
このように重心演算法または補間演算法を用いることによって、ＦＴ型分光計Ｄは、前記ピーク位置をより正確に求めることができるので、より精度よく波長校正を行うことができる。
【０１４１】
このように本実施形態におけるＦＴ型分光計Ｄは、波長校正を行うためのフーリエ変換結果が１回の測定で得られた１個のインターフェログラムをフーリエ変換した結果であるので、輝線光を含む校正用光が交流点灯したとしても、交流点灯の影響を受けずに輝線光の波長に相当するピーク位置を検出することができるから、波長校正を行うことができる。また、物理的に波長が決まる輝線光を用いるので、本実施形態におけるＦＴ型分光計Ｄは、より正確に波長校正を行うことができる。
【０１４２】
また、本実施形態におけるＦＴ型分光計Ｄは、校正用光を放射する波長校正用ユニットＣＵを外部に備えるので、ＦＴ型分光計Ｄの小型化を図ることができる。
【０１４３】
なお、上述の実施形態では、ＦＴ型分光計Ｄとは別体の波長校正用ユニットＣＵに外部輝線光光源用の位置合わせ構造体を備えたが、外部輝線光光源用の位置合わせ構造体を筐体に備えるように、ＦＴ型分光計Ｄは、構成されてもよい。このようなＦＴ型分光計Ｄは、外部輝線光光源用の位置合わせ構造体を持つので、外部輝線光光源をこの位置合わせ構造体にセットするだけで、外部輝線光光源をＦＴ型分光計Ｄに容易に配置することができ、確実に線状の輝線光を干渉計１１ａに入射させることができる。
【０１４４】
また、上述の実施形態におけるＦＴ型分光計Ｄにおいて、ＦＴ型分光計Ｄの筐体１における試料台１ｂと波長校正用ユニットＣＵのユニット本体６１との間に、拡散板が介在してもよい。波長校正用ユニットＣＵの輝線光光源ＬＳから放射された輝線光は、透過領域６１７を介して前記拡散板に入射され、前記拡散板で拡散されて、入射開口１ａに入射される。このため、このように拡散板を用いることによって、ＦＴ型分光計Ｄと波長校正用ユニットＣＵとの位置合わせに多少のずれがあっても、より確実に、輝線光を波長校正用ユニットＣＵからＦＴ型分光計Ｄの干渉計１１ａへ入射させることができる。なお、拡散板による干渉計１１ａに入射される輝線光の光量低下は、受光処理部２０における増幅部２２の増幅率を上げることによって対処することが可能である。
【０１４５】
また、上述の実施形態におけるＦＴ型分光計Ｄにおいて、波長校正部４１６が、前記ピーク位置を複数回求め、これら求めた複数のピーク位置に基づいて波長校正を行うように、ＦＴ型分光計Ｄは、構成されてもよい。
【０１４６】
図１５は、一例として、１回の移動鏡の走査によって得られるキセノン光源のインターフェログラムに基づくフーリエ変換結果から得られた輝線光のピーク位置のバラツキを示す図である。図１５の横軸は、測定回数であり、その縦軸は、ピーク位置である。１回の移動鏡１１５の走査によって得られるキセノン光源のインターフェログラムに基づくフーリエ変換結果から得られた輝線光のピーク位置は、図１５に示すように、必ずしも一定値ではなく、所定の範囲内でばらついている。このため、このようにＦＴ型分光計Ｄを構成することによって、求められたピーク位置のＳＮ比を向上することができるから、より精度よく波長校正を行うことができる。特に、輝線光源からの校正用光が弱い（暗い）場合でも、波長校正を行うことが可能となる。
【０１４７】
これら複数のピーク位置から、波長校正の値付けに用いるピーク位置は、例えば単純平均で求められ、例えば、重心演算法を用いる場合には、測定回数をＮとし、ｎ回目の測定における重心位置をＪｘｅ（ｎ）とすると、重心位置のＮ回の平均値（上付きバーのＪｘｅ）は、次式１３によって求められ、この場合の実効波数ν０は、次式１４によって求められる。
【０１４８】
【数１３】
2014137328.tif 000015
【０１４９】
【数１４】
2014137328.tif 000016
【０１５０】
また、上述の実施形態におけるＦＴ型分光計Ｄにおいて、前記波長校正部４１６が、フーリエ変換部４１５でフーリエ変換結果として求められた輝線光のスペクトルを複数回求めてこれらを積算した積算スペクトルに基づいてピーク位置を求め、この求めたピーク位置に基づいて波長校正を行うように、ＦＴ型分光計Ｄは、構成されてもよい。このように構成することによって、前記輝線光のスペクトルの積算スペクトルに基づくピーク位置を用いるので、そのＳＮ比を向上することができるから、より精度よく波長校正を行うことができる。
【０１５１】
また、上述の実施形態では、波長校正は、ＦＴ型分光計Ｄとは別体の波長校正用ユニットＣＵを用いることによって実行されたが、筐体１の内部に、校正用光を放射する内部輝線光光源をさらに備えるように、ＦＴ型分光計Ｄは、構成されてもよい。このようなＦＴ型分光計Ｄは、波長校正を行うためにＦＴ型分光計Ｄとは別途に輝線光光源を用意する必要がない。また、このような場合において、測定対象の光および内部輝線光光源から放射される校正用光のうちのいずれか一方を干渉計１１ｂに入射させる入射光切換部をさらに備えるように、ＦＴ型分光計Ｄは、構成されてもよい。このようなＦＴ型分光計Ｄは、入射光切換部を備えるので、試料ＳＭの測定の際には、測定対象の光のみが干渉計１１ｂに入射されるから、校正用光の影響を受けずに、試料ＳＭを適切に測定することができ、一方、校正の際には、校正用光のみが干渉計１１ｂに入射されるから、測定対象の光の影響を受けずに、校正を適切に実行することができる。
【０１５２】
このようなＦＴ型分光計Ｄは、上述の図３に示す干渉計１１ａに代え、例えば、図１６に示す干渉計１１ｂを備えている。なお、ＦＴ型分光計Ｄにおける他の構成は、上述と同様であるので、その説明を省略する。
【０１５３】
図１６は、実施形態のフーリエ変換型分光計における主に干渉計の他の構成を示す図である。この干渉計１１ｂは、上述の干渉計１１ａと同様に、コリメータレンズ１１１、半透鏡（ハーフミラー）１１２、位相補償板１１３、固定鏡１１４、移動鏡１１５および集光レンズ１１６を備え、干渉計１１ｂは、さらに、内部輝線光光源７１、反射鏡７２および図略の移動機構を備えている。これら干渉計１１ｂにおけるコリメータレンズ１１１、半透鏡１１２、位相補償板１１３、固定鏡１１４、移動鏡１１５および集光レンズ１１６は、それぞれ、干渉計１１ａにおけるコリメータレンズ１１１、半透鏡１１２、位相補償板１１３、固定鏡１１４、移動鏡１１５および集光レンズ１１６と同様であるので、その記載を省略する。
【０１５４】
内部輝線光光源７１は、波長の既知な輝線光を少なくとも１つ含む光を校正用光として放射する光源装置であり、波長校正用ユニットＣＵの輝線光光源ＬＳと同様である。前記図略の移動機構は、波長校正を行う場合の校正位置、および、干渉計１１ｂにおける所定光の光路から外れた退避位置のいずれかの位置に、反射鏡７２を選択的に配置する装置である。前記移動機構は、例えば、反射鏡７２を保持する保持枠と、保持枠を移動させる例えばモータ等の動力装置と、制御演算部４１の制御部４１１の制御に従って前記動力装置を駆動する駆動部とを備える。前記校正位置は、反射鏡７２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、入射開口１ａと半透鏡１１２との間の適宜な位置である。内部輝線光光源７１は、このように校正位置に反射鏡７２が配置された場合に、反射鏡７２に対し４５度の入射角で内部輝線光光源７１から放射された校正用光が入射されるように、適宜な位置に配置される。
【０１５５】
制御部４１１は、波長校正を行う場合には、反射鏡７２が校正位置に配置されるように、前記移動機構を制御する。これによって、内部輝線光光源７１から放射された校正用光は、その光路が半透鏡７２で約９０度曲げられて、干渉計１１ｂ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、この校正用光は、所定光と同様に、干渉計１１ｂ内を進行し、干渉計１１ｂでその干渉光を生じさせる。干渉計１１ｂで得られた校正用光の干渉光は、受光処理部２０で受光され、上述のように処理される。また、制御部４１１は、測定を行う場合には、反射鏡７２が退避位置に配置されるように、前記移動機構を制御する。これによって、測定対象の光は、上述のように、干渉計１１ｂに入射され、干渉計１１ｂ内を進行し、干渉計１１ｂでその干渉光を生じさせる。干渉計１１ｂで得られた測定対象の光の干渉光は、受光処理部２０で受光され、上述のように処理される。
【０１５６】
なお、上述では、反射鏡７２は、前記移動機構によって校正位置に挿脱自在に構成されたが、反射鏡７２および前記移動機構に代え、校正位置に配置された半透鏡が用いられてもよい。
【０１５７】
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。
【符号の説明】
【０１５８】
Ｄ  フーリエ変換型分光計
ＣＵ  波長校正用ユニット
１１ａ、１１ｂ  干渉計
２０  受光処理部
３０  位置検出処理部
４１  制御演算部
６１  ユニット本体
６２  調整部材
６３  光源ホルダ部
７１  内部輝線光光源
４１１  制御部
４１２  サンプリングデータ記憶部
４１４  インターフェログラム抽出部
４１５  フーリエ変換部
４１６  波長校正部
４１７  校正データ記憶部
【図１】
2014137328.tif 000017
【図２】
2014137328.tif 000018
【図３】
2014137328.tif 000019
【図４】
2014137328.tif 000020
【図５】
2014137328.tif 000021
【図６】
2014137328.tif 000022
【図７】
2014137328.tif 000023
【図８】
2014137328.tif 000024
【図９】
2014137328.tif 000025
【図１０】
2014137328.tif 000026
【図１１】
2014137328.tif 000027
【図１２】
2014137328.tif 000028
【図１３】
2014137328.tif 000029
【図１４】
2014137328.tif 000030
【図１５】
2014137328.tif 000031
【図１６】
2014137328.tif 000032
【図１７】
2014137328.tif 000033