(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
干渉計で生成された被測定光の干渉光を光電変換することによって得られた信号を所定のサンプリングタイミングでサンプリングすることによって複数の測定データを得て、この得られた複数の測定データによる前記被測定光のインターフェログラムに基づきフーリエ変換を用いて前記被測定光のスペクトルを求めるフーリエ変換型分光計に用いられ、前記サンプリングタイミングを生成するためのフーリエ変換型分光計用タイミング生成装置において、
単色光を放射する光源と、
前記干渉計で生成された前記単色光の干渉光を光電変換する受光部と、
基準電圧を生成する基準電圧生成部と、
前記受光部の出力が前記基準電圧生成部の前記基準電圧と交差するタイミングでゼロクロス信号を前記サンプリングタイミングとして出力するゼロクロス検出部と、
前記基準電圧生成部の前記基準電圧を調整することによって、前記複数の測定データにおいて、互いに隣接する２個の測定データ間の光路差が互いに等しくなるように、前記サンプリングタイミングを調整する調整部とを備え、
前記調整部は、波長の既知な光を前記被測定光とした場合に得られるサンプリングタイミング調整用スペクトルから、前記複数の測定データにおいて互いに隣接する２個の測定データ間の光路差が互いに不均等であることに起因して生じる前記光に基づく偽スペクトル成分が消失するように、前記基準電圧生成部の前記基準電圧を調整することによって、前記複数の測定データにおいて、互いに隣接する２個の測定データ間の光路差が互いに等しくなるように、前記サンプリングタイミングを調整すること
を特徴とするフーリエ変換型分光計用タイミング生成装置。
【請求項２】
前記調整部は、前記サンプリングタイミング調整用スペクトルに、前記偽スペクトル成分が含まれるか否かを判定し、前記判定の結果、前記偽スペクトル成分が含まれる場合には、現行の前記基準電圧を調整し、前記判定の結果、前記偽スペクトル成分が含まれていない場合には、現行の前記基準電圧を維持することで、前記サンプリングタイミング調整用スペクトルから前記偽スペクトル成分が消失するように、前記基準電圧生成部の前記基準電圧を調整することによって、前記複数の測定データにおいて、互いに隣接する２個の測定データ間の光路差が互いに等しくなるように、前記サンプリングタイミングを調整すること
を特徴とする請求項１に記載のフーリエ変換型分光計用タイミング生成装置。
【請求項３】
干渉計で生成された被測定光の干渉光を光電変換することによって得られた信号を所定のサンプリングタイミングでサンプリングすることによって複数の測定データを得て、この得られた複数の測定データによる前記被測定光のインターフェログラムに基づきフーリエ変換を用いて前記被測定光のスペクトルを求めるフーリエ変換型分光計に用いられ、前記サンプリングタイミングを生成するためのフーリエ変換型分光計用タイミング生成方法において、
単色光を放射する単色光放射工程と、
前記干渉計で生成された前記単色光の干渉光を光電変換する受光工程と、
基準電圧を生成する基準電圧生成工程と、
前記受光工程の出力が前記基準電圧生成工程の前記基準電圧と交差するタイミングでゼロクロス信号を前記サンプリングタイミングとして出力するゼロクロス検出工程と、
前記基準電圧生成工程の前記基準電圧を調整することによって、前記複数の測定データにおいて、互いに隣接する２個の測定データ間の光路差が互いに等しくなるように、前記サンプリングタイミングを調整する調整工程とを備え、
前記調整工程は、波長の既知な光を前記被測定光とした場合に得られるサンプリングタイミング調整用スペクトルから、前記複数の測定データにおいて互いに隣接する２個の測定データ間の光路差が互いに不均等であることに起因して生じる前記光に基づく偽スペクトル成分が消失するように、前記基準電圧生成工程の前記基準電圧を調整することによって、前記複数の測定データにおいて、互いに隣接する２個の測定データ間の光路差が互いに等しくなるように、前記サンプリングタイミングを調整すること
を特徴とするフーリエ変換型分光計用タイミング生成方法。
【請求項４】
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、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被測定光の干渉光を光電変換する第２受光部と、
前記第２受光部の出力を所定のサンプリングタイミングでサンプリングすることによって複数の測定データを得るサンプリング部と、
前記サンプリング部で得られた複数の測定データによる前記被測定光のインターフェログラムに基づきフーリエ変換を用いて前記被測定光のスペクトルを求めるスペクトル算出部と、
前記サンプリングタイミングを生成するタイミング生成部とを備え、
前記タイミング生成部は、請求項１または請求項２に記載のフーリエ変換型分光計用タイミング生成装置であること
を特徴とするフーリエ変換型分光計。
【請求項５】
所定光を、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、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に入射させる入射工程と、
前記干渉計で生成された被測定光の干渉光を光電変換する第２受光工程と、
前記第２受光工程の出力を所定のサンプリングタイミングでサンプリングすることによって複数の測定データを得るサンプリング工程と、
前記サンプリング工程で得られた複数の測定データによる前記被測定光のインターフェログラムに基づきフーリエ変換を用いて前記被測定光のスペクトルを求めるスペクトル算出工程と、
前記サンプリングタイミングを生成するタイミング生成工程とを備え、
前記タイミング生成工程は、請求項３に記載のフーリエ変換型分光計用タイミング生成方法であること
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に好適に用いられるフーリエ変換型分光計用タイミング生成装置およびフーリエ変換型分光計用タイミング生成方法ならびにこのフーリエ変換型分光計用タイミング生成装置および該生成方法を用いた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、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、光路差を変えながら干渉した前記被測定光の干渉光であって、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、インターフェログラムと呼ばれる。そして、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、前記被測定光のスペクトルが求められる。より具体的には、フーリエ変換分光計は、前記干渉計から出力される前記被測定光の干渉光を光電変換し、この光電変換することによって生成された電気信号を所定のサンプリングタイミングでサンプリングすることによって、前記インターフェログラムの測定データを得て、そして、前記インターフェログラムの測定データ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ている。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】
このようなフーリエ変換分光計では、前記所定のサンプリングタイミングが所望のタイミングからずれると、最終的に得られる前記被測定光のスペクトルに、被測定光のスペクトルではない偽スペクトルが生じてしまう。
【０００５】
そこで、このような偽スペクトルの発生を回避するための技術が、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されている。この特許文献１に開示のフーリエ変換分光器のデータ処理方式は、フーリエ変換分光器に光路差計測用のレーザ干渉計を組込み、該レーザ干渉計のレーザ干渉信号を２値化処理したサンプルホールド信号を基準に、光検出器から出力される干渉信号をサンプリングし、サンプリングされた干渉信号のデータをスペクトル解析するフーリエ変換分光器のデータ処理方式であって、レーザ干渉信号の１／ｎ波長間隔で干渉信号をサンプリングし、かつサンプリングされた干渉信号をｎ個おきにｎ個のデータに分離してフーリエ変換した上で、各データを加算するものである。より具体的には、このデータ処理方式は、レーザ干渉信号の立ち上がりタイミングおよび立ち下がりタイミングでサンプリングし、立ち上がりタイミングのみのデータと立ち下がりタイミングのみのデータとをそれぞれ独立して扱ってフーリエ変換した上で、各データを加算している。
【０００６】
また、前記特許文献２に開示の干渉分光光度計は、レーザ光源から発したレーザ光および赤外光源から発した赤外光を同一の干渉計に導入して干渉光を発生させ、レーザ干渉光に基づいて赤外干渉光の受光信号をサンプリングするタイミングを決定する干渉分光光度計において、レーザ干渉光の干渉縞信号の極性を反転した逆相信号を生成する位相反転手段と、前記干渉縞信号の正相信号と逆相信号とを同一の基準電圧で振幅比較してそれぞれ２値信号に変換する二つの振幅比較手段と、該振幅比較手段の出力信号の立上りエッジ又は立下りエッジのいずれか一方をそれぞれ検出して、それに応じたパルス信号を生成する二つのエッジ検出手段と、前記エッジ検出手段からの２系統のパルス信号により、赤外干渉光の受光信号をそれぞれサンプリングする二つのサンプリング手段と、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平２−２７２２６号公報
【特許文献２】特開２０００−２５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、前記特許文献１に開示のデータ処理方式は、前記偽スペクトルの発生を低減することができる。しかしながら、前記特許文献１に開示のデータ処理方式では、ｎ個のデータを各々独立して扱うので、各データのサンプリング間隔がｎ倍となり、短波長側のスペクトルを測定することが難しい。より具体的には、立ち上がりタイミングのみのデータでは、サンプリング間隔は、立ち上がりタイミングおよび立ち下がりタイミングの両方を用いた場合に較べて２倍となり、そして、同様に、立ち下がりタイミングのみのデータでは、サンプリング間隔は、立ち上がりタイミングおよび立ち下がりタイミングの両方を用いた場合に較べて２倍となる。
【０００９】
また、前記特許文献２に開示の干渉分光光度計では、正相信号と逆相信号とは、上述のように生成されるので、正相信号の振幅中心と逆相信号の振幅中心とがずれると、結局、サンプリングタイミングが等間隔と成らず、やはり、偽スペクトルが生成されてしまう虞がある。
【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、新たな手法を提案するものであり、偽スペクトルの生成を低減することができるフーリエ変換型分光計用タイミング生成装置およびフーリエ変換型分光計用タイミング生成方法を提供することである。そして、本発明の目的は、このようなフーリエ変換型分光計用タイミング生成装置および該生成方法を用いた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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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用タイミング生成装置は、干渉計で生成された被測定光の干渉光を光電変換することによって得られた信号を所定のサンプリングタイミングでサンプリングすることによって複数の測定データを得て、この得られた複数の測定データによる前記被測定光のインターフェログラムに基づきフーリエ変換を用いて前記被測定光のスペクトルを求めるフーリエ変換型分光計に用いられ、前記サンプリングタイミングを生成するためのフーリエ変換型分光計用タイミング生成装置において、単色光を放射する光源と、前記干渉計で生成された前記単色光の干渉光を光電変換する受光部と、基準電圧を生成する基準電圧生成部と、前記受光部の出力が前記基準電圧生成部の前記基準電圧と交差するタイミングでゼロクロス信号を前記サンプリングタイミングとして出力するゼロクロス検出部と、前記基準電圧生成部の前記基準電圧を調整することによって、前記複数の測定データにおいて、互いに隣接する２個の測定データ間の光路差が互いに等しくなるように、前記サンプリングタイミングを調整する調整部とを備え、前記調整部は、波長の既知な光を前記被測定光とした場合に得られるサンプリングタイミング調整用スペクトルから、前記複数の測定データにおいて互いに隣接する２個の測定データ間の光路差が互いに不均等であることに起因して生じる前記光に基づく偽スペクトル成分が消失するように、前記基準電圧生成部の前記基準電圧を調整することによって、前記複数の測定データにおいて、互いに隣接する２個の測定データ間の光路差が互いに等しくなるように、前記サンプリングタイミングを調整することを特徴とする。
【００１２】
このような構成のフーリエ変換型分光計用タイミング生成装置は、前記複数の測定データにおいて、互いに隣接する２個の測定データ間の光路差が互いに等しくなるように、前記サンプリングタイミングを調整する調整部を備えるので、偽スペクトルの生成を低減することができる。
【００１４】
このような構成のフーリエ変換型分光計用タイミング生成装置は、ゼロクロス検出部の基準電圧を調整するという比較的簡易な構成で、偽スペクトルの生成を低減することができる。
【００２０】
このような構成のフーリエ変換型分光計用タイミング生成装置は、フーリエ変換型分光計で得られるスペクトルを監視するという比較的簡易な構成で、偽スペクトルの生成を低減することができる。
【００２１】
また、他の一態様では、上述のフーリエ変換型分光計用タイミング生成装置において、前記調整部は、前記サンプリングタイミング調整用スペクトルに、前記偽スペクトル成分が含まれるか否かを判定し、前記判定の結果、前記偽スペクトル成分が含まれる場合には、現行の前記基準電圧を調整し、前記判定の結果、前記偽スペクトル成分が含まれていない場合には、現行の前記基準電圧を維持することで、前記サンプリングタイミング調整用スペクトルから前記偽スペクトル成分が消失するように、前記基準電圧生成部の前記基準電圧を調整することによって、前記複数の測定データにおいて、互いに隣接する２個の測定データ間の光路差が互いに等しくなるように、前記サンプリングタイミングを調整することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の他の一態様にかかるフーリエ変換型分光計用タイミング生成方法は、干渉計で生成された被測定光の干渉光を光電変換することによって得られた信号を所定のサンプリングタイミングでサンプリングすることによって複数の測定データを得て、この得られた複数の測定データによる前記被測定光のインターフェログラムに基づきフーリエ変換を用いて前記被測定光のスペクトルを求めるフーリエ変換型分光計に用いられ、前記サンプリングタイミングを生成するためのフーリエ変換型分光計用タイミング生成方法において、単色光を放射する単色光放射工程と、前記干渉計で生成された前記単色光の干渉光を光電変換する受光工程と、基準電圧を生成する基準電圧生成工程と、前記受光工程の出力が前記基準電圧生成工程の前記基準電圧と交差するタイミングでゼロクロス信号を前記サンプリングタイミングとして出力するゼロクロス検出工程と、前記基準電圧生成工程の前記基準電圧を調整することによって、前記複数の測定データにおいて、互いに隣接する２個の測定データ間の光路差が互いに等しくなるように、前記サンプリングタイミングを調整する調整工程とを備え、前記調整工程は、波長の既知な光を前記被測定光とした場合に得られるサンプリングタイミング調整用スペクトルから、前記複数の測定データにおいて互いに隣接する２個の測定データ間の光路差が互いに不均等であることに起因して生じる前記光に基づく偽スペクトル成分が消失するように、前記基準電圧生成工程の前記基準電圧を調整することによって、前記複数の測定データにおいて、互いに隣接する２個の測定データ間の光路差が互いに等しくなるように、前記サンプリングタイミングを調整することを特徴とする。
【００２４】
このような構成のフーリエ変換型分光計用タイミング生成方法は、前記複数の測定データにおいて、互いに隣接する２個の測定データ間の光路差が互いに等しくなるように、前記サンプリングタイミングを調整する調整工程を備えるので、偽スペクトルの生成を低減することができる。このような構成のフーリエ変換型分光計用タイミング生成方法は、ゼロクロス検出工程の基準電圧を調整するという比較的簡易な構成で、偽スペクトルの生成を低減することができる。このような構成のフーリエ変換型分光計用タイミング生成方法は、フーリエ変換型分光計で得られるスペクトルを監視するという比較的簡易な構成で、偽スペクトルの生成を低減することができる。
【００２５】
また、本発明の他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、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被測定光の干渉光を光電変換する受光部と、前記受光部の出力を所定のサンプリングタイミングでサンプリングすることによって複数の測定データを得るサンプリング部と、前記サンプリング部で得られた複数の測定データによる前記被測定光のインターフェログラムに基づきフーリエ変換を用いて前記被測定光のスペクトルを求めるスペクトル算出部と、前記サンプリングタイミングを生成するタイミング生成部とを備え、前記タイミング生成部は、これら上述のいずれかのタイミング生成装置であることを特徴とする。
【００２６】
このような構成のフーリエ変換型分光計は、これら上述のいずれかのタイミング生成装置を用いるので、偽スペクトルの生成を低減することができる。
【００２７】
また、本発明の他の一態様にかかるフーリエ変換型分光方法は、所定光を、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、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に入射させる入射工程と、前記干渉計で生成された被測定光の干渉光を光電変換する第２受光工程と、前記第２受光工程の出力を所定のサンプリングタイミングでサンプリングすることによって複数の測定データを得るサンプリング工程と、前記サンプリング工程で得られた複数の測定データによる前記被測定光のインターフェログラムに基づきフーリエ変換を用いて前記被測定光のスペクトルを求めるスペクトル算出工程と、前記サンプリングタイミングを生成するタイミング生成工程とを備え、前記タイミング生成工程は、上述のフーリエ変換型分光計用タイミング生成方法であることを特徴とする。
【００２８】
このような構成のフーリエ変換型分光方法は、前記複数の測定データにおいて、互いに隣接する２個の測定データ間の光路差が互いに等しくなるように、前記サンプリングタイミングを調整する調整工程を備えるので、偽スペクトルの生成を低減することができる。このような構成のフーリエ変換型分光方法は、ゼロクロス検出工程の基準電圧を調整するという比較的簡易な構成で、偽スペクトルの生成を低減することができる。このような構成のフーリエ変換型分光方法は、測定で得られるスペクトルを監視するという比較的簡易な構成で、偽スペクトルの生成を低減することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明にかかるフーリエ変換型分光計用タイミング生成装置およびフーリエ変換型分光計用タイミング生成方法は、偽スペクトルの生成を低減することができる。そして、本発明は、このようなフーリエ変換型分光計用タイミング生成装置および該生成方法を用いた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、こ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、偽スペクトルの生成を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図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】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３】実施形態のフーリエ変換型分光計におけるゼロクロス検出部の第１態様の構成を示すブロック図である。
【図４】実施形態のフーリエ変換型分光計におけるゼロクロス信号の生成動作を説明するための図である。
【図５】実施形態のフーリエ変換型分光計におけるゼロクロス検出部の第２態様の構成を示すブロック図である。
【図６】実施形態のフーリエ変換型分光計におけるゼロクロス検出部の第３態様の構成を示すブロック図である。
【図７】単色光によって発生する偽スペクトルの様子を示すとともに、第３態様の構成のゼロクロス検出部におけるゼロクロス信号の生成動作を説明するための図である。
【図８】偽スペクトルの波長帯域の光をカットする所定の波長帯域のバンドパスフィルターを透過した光によって発生する偽スペクトルの様子を示すとともに、第３態様の構成のゼロクロス検出部におけるゼロクロス信号の生成動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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。また、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。
【００３２】
図１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２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３は、実施形態のフーリエ変換型分光計におけるゼロクロス検出部の第１態様の構成を示すブロック図である。
【００３３】
実施形態におけるフーリエ変換型分光計（以下、「ＦＴ型分光計」と略記する。）Ｄは、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。より具体的器には、本実施形態のＦＴ型分光計Ｄは、干渉計で生成された被測定光の干渉光を光電変換することによって得られた電気信号を所定のサンプリングタイミングでサンプリングすることによって複数の測定データを得て、この得られた複数の測定データによる前記被測定光のインターフェログラムに基づきフーリエ変換を用い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ＦＴ型分光計Ｄ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。）が用いられる。
【００３４】
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部５０と、試料ＳＭで反射した測定光の反射光が被測定光として入射され、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することによって被測定光の干渉光の波形に関する電気信号（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、前記受光処理部２０の前記電気信号をサンプリングするためのサンプリングタイミングを生成するタイミング発生部３０と、制御演算部４１と、入力部４２と、出力部４３とを備えている。
【００３５】
測定光光源部５０は、測定光を所定のジオメトリで試料ＳＭへ照射する装置であり、例えば、測定光光源５１（図２参照）およびその周辺回路を備えて構成される。測定光光源５１は、測定光を放射してこの測定光を例えば４５：０度のジオメトリで試料ＳＭへ照射する装置である。測定光は、試料ＳＭにおけるその反射光のスペクトルを測定するために用いられ、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。このような測定光光源５１には、本実施形態では、例えばハロゲンランプが用いられる。
【００３６】
本実施形態のＦＴ型分光計Ｄでは、測定光光源５１から照射された測定光は、図２に示すように、４５度の入射角で試料ＳＭの表面（測定面ＳＦ）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、測定面の法線方向（０度）に反射した反射光の成分が被測定光として干渉計１１に入射される。
【００３７】
なお、この例では、被測定光は、試料ＳＭで反射した測定光の反射光であるが、試料ＳＭを透過した透過光であってもよく、また、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い。ＦＴ型分光計Ｄは、反射光だけでなく、このような透過光や、再放射の光や、自発光の光も測定可能である。
【００３８】
干渉計１１は、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。
【００３９】
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（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、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。
【００４０】
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被測定光は、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被測定光は、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。
【００４１】
したがって、本実施形態では、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。この位相補償板１１３を備えることによって、ＦＴ型分光計Ｄの干渉計１１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。
【００４２】
また、本実施形態では、移動鏡１１５は、光路差形成光学素子の一例であり、例えば、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、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 Systems）技術によって製造される。
【００４３】
また、本実施形態では、被測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。
【００４４】
図１に戻って、受光処理部２０は、干渉計１１で生成さ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得られた電気信号であって、被測定光の干渉光における光強度に応じた電気信号を、所定のサンプリングタイミングでサンプリングすることによって複数の測定データを順次に出力する回路であり、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。
【００４５】
第１受光部２１は、干渉計１１で生成さ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、被測定光の干渉光における光強度に応じた電気信号（第１受光信号）を出力する回路である。第１受光部２１は、被測定光用である。本実施形態のＦＴ型分光計Ｄは、例えば、波長１２００ｎｍ以上の赤外域の光、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３７ａから入力されたゼロクロス信号のゼロクロスタイミングで実行される。
【００４６】
また、タイミング発生部３０は、ＡＤ変換部２３のサンプリングタイミングを生成するための装置であり、例えば、タイミング生成用光源３１と、第２受光部３６と、ゼロクロス検出部３７ａとを備えている。そして、タイミング発生部３０は、このタイミング生成用光源３１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、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。
【００４７】
タイミング生成用光源３１は、波長の既知な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および光合波器３３は、タイミング生成用光源３１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。光合波器３３は、例えば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度の入射角でタイミング生成用光源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。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被測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。
【００４８】
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、タイミング生成用光源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。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。
【００４９】
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（第２受光信号）を出力する回路である。第２受光部３６は、単色光用（タイミング生成用）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３７ａへ出力する。
【００５０】
ゼロクロス検出部３７ａ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り、このゼロクロスタイミングでゼロクロス信号をＡＤ変換部２３へ出力する。ゼロクロスタイミングは、所定の基準電圧をゼロレベルとして、前記電気信号がこのゼロレベルとなる時間軸上の位置である。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３７ａ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３７ａは、この検出したゼロクロスのタイミングでゼロクロス信号をＡＤ変換部２３へ出力し、ＡＤ変換部２３は、このゼロクロス信号を受けると、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。
【００５１】
このようなゼロクロス検出部３７ａは、本実施形態では、例えば、図３に示すように、コンパレーター３７１と、基準電圧生成回路３７２と、調整用正弦波生成回路３７３と、エッジ検出回路３７４とを備える。
【００５２】
基準電圧生成回路３７２は、基準電圧を生成する回路であり、この生成した基準電圧をコンパレーター３７１へ出力する。この基準電圧生成回路３７２によって生成される基準電圧の電圧値は、後述する制御演算部４１の基準電圧調整部４１５ａによって制御される。
【００５３】
調整用正弦波生成回路３７３は、基準電圧生成回路３７２で生成される基準電圧の電圧値を調整するために用いられる調整用の正弦波信号を生成する回路である。この調整用の正弦波信号は、振幅の中心における半周期の時間長が互いに等しい信号である。この調整用の正弦波信号は、タイミング生成用光源３１における単色のレーザ光の干渉光を光電変換することによって得られる第２受光部３６の出力であってよく、また別途に用意されてもよい。したがって、調整用正弦波生成回路３７３は、例えば、タイミング生成用光源３１、干渉計１１および第２受光部３６を備えて構成されてよく、また例えば、調整用正弦波生成回路３７３は、デューティー比が５０％である方形波（矩形波）信号を生成する方形波生成回路と、前記方形波生成回路で生成される方形波信号を濾波（フィルタリング）するローパスフィルタとを備えて構成される。あるいは、調整用正弦波生成回路３７３は、例えば、ＤＡコンバータを備えて構成されてもよい。
【００５４】
コンパレーター３７１は、被測定光の測定の場合では、第２受光部３６の出力と基準電圧生成回路３７２の基準電圧とを比較し、第２受光部３６の出力が基準電圧生成回路３７２の基準電圧以上である場合に、比較結果信号をエッジ検出回路３７４へ出力する回路である。そして、コンパレーター３７１は、基準電圧生成回路３７２で生成される基準電圧の電圧値を調整する場合では、調整用正弦波生成回路３７３の出力と基準電圧生成回路３７２の基準電圧とを比較し、調整正弦波生成回路３７３の出力が基準電圧生成回路３７２の基準電圧以上である場合に、比較結果信号を基準電圧調整部４１５ａへ出力するものである。この比較結果信号は、調整正弦波生成回路３７３の正弦波信号が基準電圧生成回路３７２の基準電圧以上である場合に出力されるので、方形波となる。
【００５５】
前記基準電圧の電圧値を調整する場合に、上述したように、第２受光部３６の出力そのものを用いる場合には、被測定光を実際に測定する際に用いる単色のレーザ光に適した調整を行うことができるという利点を有する。さらに、被測定光を実際に測定する際に常時得られる第２受光部３６の出力を用いるので、常時、前記基準電圧の電圧値を調整することも可能である。その一方で、タイミング生成用光源３１における単色のレーザ光の波長は、高分解能で測定データを得るために比較的短く、第２受光部３６の出力は、比較的高周波となる。このため、この単色のレーザ光による正弦波信号は、その周期が短く、前記基準電圧の電圧値の調整における分解能を高くし難い。そのため、方形波信号におけるハイ（Ｈｉｇｈ）の期間およびロー（Ｌｏｗ）の期間を複数回測定して積算することによって分解能を上げることが可能である。
【００５６】
一方、上述のように、調整用の正弦波信号を生成する調整用正弦波生成回路３７３を別途に備える場合には、比較的長周期の正弦波信号を用いることが可能となり、調整用正弦波生成回路３７３を別途に備える態様は、前記基準電圧の電圧値の調整における分解能を高くし易い。なお、この調整用正弦波生成回路３７３を別途に備える態様では、例えば、ＦＴ型分光計Ｄを製造する製造途中で別途の調整用正弦波生成回路３７３を用いて基準電圧生成回路３７２の基準電圧を調整した後に、第２受光部３６をコンパレーター３７１に接続することで、ＦＴ型分光計Ｄを製造すればよい。
【００５７】
エッジ検出回路３７４は、コンパレーター３７１から出力される方形波の比較結果信号における立ち上がりエッジを検出し、この立ち上がりエッジを検出すると、サンプリングタイミングとしてパルス信号をＡＤ変換部２３へ出力し、そして、コンパレーター３７１から出力される前記方形波の比較結果信号における立ち下がりエッジを検出し、この立ち下がりエッジを検出すると、サンプリングタイミングとしてパルス信号をＡＤ変換部２３へ出力する回路である。
【００５８】
図１に戻って、制御演算部４１は、被測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するものであり、被測定光のインターフェログラムに基づきフーリエ変換を用いて被測定光のスペクトルを求めるものである。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、サンプリングデータ記憶部４１１、センターバースト位置算出部４１２、積算インターフェログラム算出部４１３、スペクトル算出部４１４および基準電圧調整部４１５ａが構成される。
【００５９】
サンプリングデータ記憶部４１１は、ＡＤ変換部２３から出力された、被測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、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３７ａ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。
【００６０】
センターバースト位置算出部４１２は、サンプリングデータ記憶部４１１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。
【００６１】
積算インターフェログラム算出部４１３は、被測定光を連続的に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、センターバースト位置算出部４１２によって求められた各センターバースト位置で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るものである。
【００６２】
スペクトル算出部４１４は、積算インターフェログラム算出部４１３で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スペクトルを求めるものである。
【００６３】
基準電圧調整部４１５ａは、サンプリングタイミングとして利用されるゼロクロスタイミングを調整するために、複数の測定データにおいて、互いに隣接する２個の測定データ間の光路差が互いに等しくなるように、上述の基準電圧生成回路３７２によって生成される基準電圧の電圧値を調整するものである。
【００６４】
入力部４２は、例えば、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ＦＴ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。
【００６５】
次に、本実施形態の動作について説明する。このような構成の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被測定光として０度方向から測定され、干渉計１１に入射される。
【００６６】
この干渉計１１に入射された被測定光は、干渉計１１で被測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、被測定光は、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。
【００６７】
一方、ＦＴ型分光計Ｄは、タイミング生成用光源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３７ａへ出力する。ゼロクロス検出部３７ａ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。
【００６８】
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、共振振動によって制御演算部４１の制御に従って光軸方向に沿って移動されている。
【００６９】
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３７ａ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。
【００７０】
このように動作することによって、被測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４１１に記憶される。そして、ＳＮ比を改善し、良好な精度の結果を得るために、このような被測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４１１にそれぞれ記憶される。すなわち、移動鏡１１５が１往復すると、１回の走査が終了し、インターフェログラムの測定データが得られる。
【００７１】
次に、センターバースト位置算出部４１２は、サンプリングデータ記憶部４１１に記憶された各インターフェログラムの各測定データのそれぞれについて、被測定光の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。
【００７２】
次に、積算インターフェログラム算出部４１３は、複数回測定することによって得られた、被測定光の複数のインターフェログラムを、センターバースト位置算出部４１２によって求められた各センターバースト位置で位置合わせを行いつつ、積算することによって、被測定光に対する積算インターフェログラムを求める。
【００７３】
次に、スペクトル算出部４１４は、積算インターフェログラム算出部４１３によって求めら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、被測定光のスペクトルを求める。
【００７４】
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。
【００７５】
【数１】
0005891955.tif 000002
【００７６】
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。
【００７７】
【数２】
0005891955.tif 000003
【００７８】
このように積算インターフェログラムが積算インターフェログラム算出部４１３で求められると、スペクトル算出部４１４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）することによって被測定光のスペクトルを求める。
【００７９】
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、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、被測定光のスペクトルの振幅｜Ｂｗｉｎｄｏｗ（νｊ）｜が求められる（式４）。
【００８０】
【数３】
0005891955.tif 000004
【００８１】
【数４】
0005891955.tif 000005
【００８２】
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。
【００８３】
【数５】
0005891955.tif 000006
【００８４】
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。
【００８５】
次に、サンプリングタイミングの調整について説明する。図４は、実施形態のフーリエ変換型分光計におけるゼロクロス信号の生成動作を説明するための図である。図４（Ａ）は、ゼロクロス検出部３７ａから出力されるゼロクロス信号が不均等な時間間隔で出力される場合を示すタイムチャートであり、図４（Ｂ）は、この図４（Ａ）のゼロクロス信号が時間間隔で等間隔なった場合を示すタイムチャートである。図４（Ａ）および（Ｂ）において、上段は、第２受光部３６の出力を示す正弦波信号であり、中段は、コンパレーター３７１の出力を示す方形波信号であり、下段は、エッジ検出回路３７４の出力、すなわち、ゼロクロス検出部３７ａの出力を示すゼロクロス信号のパルス信号である。
【００８６】
ここで、上述の被測定光のスペクトルの測定において、ＡＤ変換部２３でサンプリングタイミングとして用いられるゼロクロスタイミングを表すゼロクロス信号が、ゼロクロス検出部３７ａより所望のタイミングで出力されていない場合には、このようなサンプリングタイミングでＡＤ変換部２３によって変換された測定データは、互いに隣接する測定データ間の光路差が長い場合、短い場合、長い場合、短い場合、・・・の周期的な繰り返しとなり、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被測定光のスペクトルに偽スペクトルが発生してしまう。
【００８７】
例えば、コンパレーター３７１のオフセット電圧や電気電子回路におけるゲインの周波数特性や光学系のミラー傾き誤差等によって、例えば、図４（Ａ）に示すように、基準電圧生成回路３７２から出力される基準電圧が、第２受光部３６から出力される正弦波信号における振幅の中心からずれていると、コンパレーター３７１から出力される方形波信号のデューティー比が５０％からずれてしまう。この結果、エッジ検出回路３７４は、方形波信号における立ち上がりタイミングおよび立ち下がりタイミングをそれぞれ検出することによってそれぞれのタイミングでゼロクロス信号を出力するので、このようなデューティー比が５０％からずれた方形波信号が入力された場合では、エッジ検出回路３７４は、ゼロクロス信号を長、短、長、短、・・・の周期的な繰り返しの時間間隔で出力することになる。上記例では、エッジ検出回路３７４は、時間間隔で４：６の比率でゼロクロス信号を繰り返し出力することになる。
【００８８】
このため、本実施形態のＦＴ型分光計Ｄでは、基準電圧生成回路３７２の基準電圧の調整が、互いに隣接する２個の測定データ間の光路差が互いに等しくなるように、行われる。言い換えれば、これは、エッジ検出回路３７４（ゼロクロス検出部３７）から出力されるゼロクロス信号（サンプリングタイミング）が時間的に等間隔となるように、基準電圧生成回路３７２の基準電圧を調整することを意味し、あるいは、これは、コンパレーター３７１から出力される方形波信号のデューティー比が５０％となるように、基準電圧生成回路３７２の基準電圧を調整することを意味し、さらにあるいは、基準電圧が前記正弦波信号における振幅の中心に一致するように、基準電圧生成回路３７２の基準電圧を調整することを意味する。
【００８９】
より具体的には、まず、調整用正弦波生成回路３７３から調整用の正弦波信号（第２受光部３６の出力そのものまたは別途に用意された信号）がコンパレーター３７１に入力される。コンパレーター３７１は、調整用正弦波生成回路３７３の出力と基準電圧生成回路３７２の基準電圧とを比較し、調整正弦波生成回路３７３の出力が基準電圧生成回路３７２の基準電圧以上である場合の比較結果信号として方形波信号を基準電圧調整部４１５ａへ出力する。
【００９０】
方形波信号が入力されると、基準電圧調整部４１５ａは、この方形波信号における立ち上がりタイミングから立ち下がりタイミングまでの第１時間間隔と、続けて、前記立ち下がりタイミングから次の立ち上がりタイミングまでの第２時間間隔とを測定する。この測定は、例えば、次のように行われる。基準電圧調整部４１５ａは、この方形波信号における立ち上がりを検出すると、一定の時間間隔でカウントアップするカウンター等の計時手段によってそのリセット後に計時を開始し、前記方形波信号における立ち下がりを検出すると、前記計時手段による計時を終了し、第１時間間隔を求める。同様に、基準電圧調整部４１５ａは、この方形波信号における立ち下がりを検出すると、計時手段によってそのリセット後に計時を開始し、方形波信号における立ち上がりを検出すると、前記計時手段による計時を終了し、第２時間間隔を求める。なお、より高精度に第１時間間隔および第２時間間隔を測定するために、複数回、第１時間間隔および第２時間間隔がそれぞれ測定され、その平均値がそれぞれ求められ、これら各平均値がそれぞれ第１時間間隔および第２時間間隔とされてもよい。
【００９１】
次に、基準電圧調整部４１５ａは、これら求めた第１時間間隔と第２時間間隔と予め設定された許容誤差範囲内で一致しているか否かを判定する。
【００９２】
この判定の結果、これら求めた第１時間間隔と第２時間間隔と予め設定された許容誤差範囲内で一致している場合には、基準電圧調整部４１５ａは、基準電圧生成回路３７２が生成している基準電圧の現行の電圧値Ｖｔで、互いに隣接する測定データ間の光路差が等間隔となるようなゼロクロス信号（サンプリングタイミング）をエッジ検出回路３７４（ゼロクロス検出部３７ａ）が出力しているので、現行の電圧値Ｖｔを維持し、基準電圧の調整処理を終了する。
【００９３】
一方、この判定の結果、これら求めた第１時間間隔と第２時間間隔と予め設定された許容誤差範囲内で一致していない場合には、基準電圧調整部４１５ａは、基準電圧生成回路３７２を制御し、予め設定された所定値△Ｖだけ現行の基準電圧の電圧値Ｖｔから基準電圧を変更する。この変更において、第１時間間隔が第２時間間隔より短い場合、すなわち、方形波信号のデューティー比が５０％より小さい場合には、基準電圧生成回路３７２で生成されている現行の基準電圧の電圧値Ｖｔが調整用正弦波生成回路３７３の調整用の正弦波信号における振幅の中心より、高電圧側にあるので、基準電圧調整部４１５ａは、基準電圧生成回路３７２を制御し、現行の基準電圧の電圧値Ｖｔから、予め設定された所定値△Ｖだけ下げるように、基準電圧を変更する。一方、第１時間間隔が第２時間間隔より長い場合、すなわち、方形波信号のデューティー比が５０％より大きい場合には、基準電圧生成回路３７２で生成されている現行の基準電圧の電圧値Ｖｔが調整用正弦波生成回路３７３の調整用の正弦波信号における振幅の中心より、低電圧側にあるので、基準電圧調整部４１５ａは、基準電圧生成回路３７２を制御し、現行の基準電圧の電圧値Ｖｔから、予め設定された所定値△Ｖだけ上げるように、基準電圧を変更する。
【００９４】
そして、このような基準電圧の電圧値を変更した後に、再び、基準電圧調整部４１５ａは、第１時間間隔と、続けて、第２時間間隔とを新たにそれぞれ測定し、これら求めた第１時間間隔と第２時間間隔と予め設定された許容誤差範囲内で一致しているか否かを判定する。基準電圧調整部４１５ａは、このような第１および第２時間間隔の測定、第１時間間隔と第２時間間隔との一致判定および基準電圧の変更を、第１時間間隔と第２時間間隔とが前記許容誤差範囲内で一致するまで行う。
【００９５】
このように基準電圧生成回路３７２の基準電圧が調整されると、図４（Ｂ）に示すように、基準電圧生成回路３７２の基準電圧が第２受光部３６から出力される正弦波信号における振幅の中心と一致するため、コンパレーター３７１は、デューティー比が５０％の方形波信号をエッジ検出回路３７４へ出力するようになる。この結果、エッジ検出回路３７４（ゼロクロス検出部３７）は、ゼロクロス信号（サンプリングタイミング）を時間的に等間隔に出力するようになる。したがって、互いに隣接する２個の測定データ間の光路差が互いに等しくなり、ＦＴ型分光計Ｄは、互いに隣接する測定データ間の光路差が不均一であることに起因する誤差を低減したスペクトルを出力することができ、偽スペクトルの生成を低減することができる。
【００９６】
そして、上述の本実施形態のＦＴ型分光計Ｄでは、偽スペクトルの生成の低減が、ゼロクロス検出部３７ａの基準電圧を調整するという比較的簡易な構成で、実現されている。
【００９７】
また、上述の本実施形態のＦＴ型分光計Ｄでは、偽スペクトルの生成の低減が、コンパレータ３７１から出力される方形波信号のデューティー比を５０％にするという比較的簡易な構成で、言い換えれば、ゼロクロス信号（サンプリングタイミング）の周期を等間隔にするという比較的簡易な構成で、実現されている。
【００９８】
なお、上述の基準電圧の調整は、例えば、ＦＴ型分光計Ｄの製造段階や出荷段階等に実行されてよく、また例えば、ＦＴ型分光計Ｄの測定前に実行されてよい。ＦＴ型分光計Ｄの測定前における基準電圧の調整は、測定ごとに、あるいは、複数回の測定ごとに、あるいは、一定期間ごとに、実行されてよい。
【００９９】
また、上述の基準電圧の調整は、移動鏡１１５の往路と復路とで個別に行われてもよく、移動鏡１１５の往路用の基準電圧と、移動鏡１１５の復路用の基準電圧とがそれぞれ設定されてもよい。
【０１００】
また、上述の実施形態におけるＦＴ型分光計Ｄでは、ゼロクロス検出部３７は、図３に示す第１態様のゼロクロス検出部３７ａであるが、他の態様も可能である。図５は、実施形態のフーリエ変換型分光計におけるゼロクロス検出部の第２態様の構成を示すブロック図である。図６は、実施形態のフーリエ変換型分光計におけるゼロクロス検出部の第３態様の構成を示すブロック図である。図７は、単色光によって発生する偽スペクトルの様子を示すとともに、第３態様の構成のゼロクロス検出部におけるゼロクロス信号の生成動作を説明するための図である。図８は、偽スペクトルの波長帯域の光をカットする所定の波長帯域のバンドパスフィルターを透過した光によって発生する偽スペクトルの様子を示すとともに、第３態様の構成のゼロクロス検出部におけるゼロクロス信号の生成動作を説明するための図である。
【０１０１】
図５に示す第２態様のゼロクロス検出部３７ｂは、コンパレーター３７１に入力される信号を選択する選択スイッチを備える装置である。より具体的には、第２態様のゼロクロス検出部３７ｂは、コンパレーター３７１と、基準電圧生成回路３７２と、調整用正弦波生成回路３７３と、エッジ検出回路３７４と、選択スイッチ３７５とを備える。そして、この第２態様のゼロクロス検出部３７ｂの場合には、演算制御部４１は、第１態様のゼロクロス検出部３７ａに対応して設けられた基準電圧調整部４１５ａに代え、基準電圧調整部４１５ｂを備えている。
【０１０２】
これら第２態様のゼロクロス検出部３７ｂにおけるコンパレーター３７１、基準電圧生成回路３７２、調整用正弦波生成回路３７３およびエッジ検出回路３７４は、調整用の正弦波信号が第２受光部３６の出力ではなく別途に設けられた信号であって、調整用正弦波生成回路３７３がこの別途に設けられた調整用の正弦波信号を生成する回路である点を除き、第１態様のゼロクロス検出部３７ａにおけるコンパレーター３７１、基準電圧生成回路３７２、調整用正弦波生成回路３７３およびエッジ検出回路３７４とそれぞれ同様であるので、その説明を省略する。
【０１０３】
選択スイッチ３７５は、基準電圧生成回路３７２の基準電圧と比較される比較対象としてコンパレーター３７１に入力される信号を、第２受光部３６の出力および調整用正弦波生成回路３７３の出力のうちのいずれか一方に基準電圧調整部４１５ｂの制御に従って切り換えるスイッチ回路である。選択スイッチ３７５は、２入力１出力であり、その一方の入力端子は、第２受光部３６の出力端子に接続され、その他方の入力端子は、調整用正弦波生成回路３７３の出力端子に接続され、そして、その出力端子は、コンパレーター３７１に接続される。選択スイッチ３７５は、例えばトランジスタ等のスイッチ素子を備えて構成される。
【０１０４】
基準電圧調整部４１５ｂは、基準電圧調整部４１５ａと同様に、サンプリングタイミングとして利用されるゼロクロスタイミングを調整するために、複数の測定データにおいて、互いに隣接する２個の測定データ間の光路差が互いに等しくなるように、上述の基準電圧生成回路３７２によって生成される基準電圧の電圧値を調整するものである。そして、基準電圧調整部４１５ｂは、選択スイッチ３７５における入力端子と出力端子との間の接続状態を切り換える切り換え制御を行う機能をさらに備えている。基準電圧調整部４１５ｂは、被測定光を測定する場合には、選択スイッチ３７５における第２受光部３６の出力端子が接続される前記一方の入力端子を、第２受光部３６の出力がコンパレーター３７１へ出力されるように、前記出力端子に接続する切り換え制御を選択スイッチ３７５に対して行い、また、基準電圧調整部４１５ｂは、基準電圧を調整する場合には、選択スイッチ３７５における調整用正弦波生成回路３７３の出力端子が接続される前記他方の入力端子を、調整用正弦波生成回路３７３の出力がコンパレーター３７１へ出力されるように、前記出力端子に接続する切り換え制御を選択スイッチ３７５に対して行う。
【０１０５】
このような第２態様のゼロクロス検出部３７ｂを備えるＦＴ型分光計Ｄは、被測定光を測定する場合には、基準電圧調整部４１５ｂによって、第２受光部３６の出力がコンパレーター３７１に入力されるように、選択スイッチ３７５が制御され、一方、基準電圧を調整する場合には、基準電圧調整部４１５ｂによって、調整用正弦波生成回路３７３の出力がコンパレーター３７１に入力されるように、選択スイッチ３７５が制御される。そして、第１態様のゼロクロス検出部３７ａと同様な動作によって、第２態様のゼロクロス検出部３７ｂにおける基準電圧が調整される。したがって、このような第２態様のゼロクロス検出部３７ｂは、第１態様のゼロクロス検出部３７ａと同様な作用効果を奏する。
【０１０６】
また、図６に示す第３態様のゼロクロス検出部３７ｃでは、タイミング生成用光源３１が既知な波長の単色光を射出することが利用され、既知な波長の光と既知な波長の前記単色光とを被測定光とした場合に得られるサンプリングタイミング調整用スペクトルから、複数の測定データにおいて互いに隣接する２個の測定データ間の光路差が互いに不均等であることに起因して生じる前記単色光に基づく偽スペクトル成分が消失するように、基準電圧生成部３７２の基準電圧が調整され、これによって、複数の測定データにおいて、互いに隣接する２個の測定データ間の光路差が互いに等しくなるように、サンプリングタイミング（ゼロクロス信号）が調整される。
【０１０７】
このような第３態様のゼロクロス検出部３７ｃは、例えば、図６に示すように、コンパレーター３７１と、基準電圧生成回路３７２と、エッジ検出回路３７４とを備える。すなわち、この第３態様では、タイミング生成用光源３１の単色のレーザ光が利用されるので、第２受光部３６の出力がコンパレーター３７１に入力されるから、別途に設ける調整用正弦波生成回路３７３は、不要である。そして、この第３態様のゼロクロス検出部３７ｃの場合には、演算制御部４１は、第１態様のゼロクロス検出部３７ａに対応して設けられた基準電圧調整部４１５ａに代え、基準電圧調整部４１５ｃを備えている。
【０１０８】
これら第３態様のゼロクロス検出部３７ｃにおけるコンパレーター３７１、基準電圧生成回路３７２およびエッジ検出回路３７４は、第１態様のゼロクロス検出部３７ａにおけるコンパレーター３７１、基準電圧生成回路３７２およびエッジ検出回路３７４とそれぞれ同様であるので、その説明を省略する。
【０１０９】
基準電圧調整部４１５ｃは、基準電圧調整部４１５ａと同様に、サンプリングタイミングとして利用されるゼロクロスタイミングを調整するために、複数の測定データにおいて、互いに隣接する２個の測定データ間の光路差が互いに等しくなるように、上述の基準電圧生成回路３７２によって生成される基準電圧の電圧値を調整するものである。ここで、この第３態様のゼロクロス検出部３７ｃでは、基準電圧調整部４１５ｃは、波長が既知な光とタイミング生成用光源（単色光光源の一例）の単色のレーザ光（単色光の一例）とを被測定光とした場合に得られるサンプリングタイミング調整用スペクトルから、偽スペクトルが消失するように、基準電圧生成回路３７２の基準電圧を調整することによって、前記複数の測定データにおいて、互いに隣接する２個の測定データ間の光路差が互いに等しくなるように、ゼロクロス信号（サンプリングタイミング）を調整するものである。このため、基準電圧調整部４１５ｃには、基準電圧を調整する場合に、スペクトル算出部４１４で求められたスペクトルがサンプリングタイミング調整用スペクトルとして入力される。
【０１１０】
この偽スペクトルは、このスペクトル成分の波長をλｐｓｅｕｄｏとし、前記波長が既知な光の該波長をλ１とし、タイミング生成用光源３１から射出される単色のレーザ光の波長をλ２とする場合に、「１／λｐｓｅｕｄｏ＝１／λ２−１／λ１」が成り立ち、これによって求まる。このように偽スペクトルは、タイミング生成用光源３１から射出される単色のレーザ光の波数と、前記波長が既知な光の波数との差の波数の位置に出現する。例えば、λ１＝１３１０ｎｍとし、λ２＝６３３ｎｍである場合には、偽スペクトルの波長は、λｐｓｅｕｄｏ＝１２２５ｎｍとなる。
【０１１１】
このため、基準電圧生成回路３７２の基準電圧を調整する場合には、まず、波長が既知な光（例えば前記波長１３１０ｎｍの光）が干渉計１１に入射され、上述の動作によって、スペクトル算出部４１４は、スペクトルを求め、この求めたスペクトルをサンプリングタイミング調整用スペクトルとして基準電圧調整部４１５ｃへ出力する。
【０１１２】
また、前記波長が既知な単色光に代え、図８に示すように、白色光に対して偽スペクトルが出現する波長帯の光がカットされ、偽スペクトルを発生する元の波長の光を透過する所定の波長帯域のバンドパスフィルターの透過光が、用いられてもよい。
【０１１３】
サンプリングタイミング調整用スペクトルが入力されると、基準電圧調整部４１５ｃは、このサンプリングタイミング調整用スペクトルに、偽スペクトルが含まれるか否かを判定する。
【０１１４】
この判定の結果、サンプリングタイミング調整用スペクトルに、偽スペクトルが含まれていない場合には、基準電圧調整部４１５ｃは、基準電圧生成回路３７２が生成している基準電圧の現行の電圧値Ｖｔで、互いに隣接する測定データ間の光路差が等間隔となるようなゼロクロス信号（サンプリングタイミング）をエッジ検出回路３７４（ゼロクロス検出部３７ａ）が出力しているので、現行の電圧値Ｖｔを維持し、基準電圧の調整処理を終了する。
【０１１５】
一方、この判定の結果、例えば図７（Ａ）や図８（Ａ）に示すように、サンプリングタイミング調整用スペクトルに、偽スペクトルが含まれている場合には、基準電圧調整部４１５ｃは、基準電圧生成回路３７２を制御し、予め設定された所定値△Ｖだけ現行の基準電圧の電圧値Ｖｔから基準電圧を変更する。この変更において、基準電圧調整部４１５ａは、変更前と変更後とにおける偽スペクトルの大きさを比較し、偽スペクトルの大きさを小さくするように、現行の基準電圧の電圧値Ｖｔから、予め設定された所定値△Ｖだけ下げるように（または、現行の基準電圧の電圧値Ｖｔから、予め設定された所定値△Ｖだけ上げるように）、基準電圧を変更する。偽スペクトルの大きさは、方形波信号のデューティー比における５０％からのズレ量（現行の基準電圧の電圧値Ｖｔと第２受光部３６の出力における振幅の中心とのズレ量）に比例するので、前記所定値△Ｖは、偽スペクトルの大きさに応じて設定してもよい。
【０１１６】
そして、このような基準電圧の電圧値を変更した後に、再び、基準電圧調整部４１５ｃは、変更後のサンプリングタイミング調整用スペクトルをスペクトル算出部４１４から取得し、この変更後の新たなサンプリングタイミング調整用スペクトルに、偽スペクトルが含まれるか否かを判定する。基準電圧調整部４１５ｃは、このようなサンプリングタイミング調整用スペクトルの取得、偽スペクトルの存否判定および基準電圧の変更を、サンプリングタイミング調整用スペクトルに偽スペクトルが含まれなくなるまで行う。
【０１１７】
このように基準電圧生成回路３７２の基準電圧が調整されると、図７（Ｂ）や図８（Ｂ）に示すように、基準電圧生成回路３７２の基準電圧が第２受光部３６から出力される正弦波信号における振幅の中心と一致するため、コンパレーター３７１は、デューティー比が５０％の方形波信号をエッジ検出回路３７４へ出力するようになる。この結果、エッジ検出回路３７４（ゼロクロス検出部３７）は、ゼロクロス信号（サンプリングタイミング）を時間的に等間隔に出力するようになる。したがって、互いに隣接する２個の測定データ間の光路差が互いに等しくなり、ＦＴ型分光計Ｄは、互いに隣接する測定データ間の光路差が不均一であることに起因する誤差を低減したスペクトルを出力することができ、偽スペクトルの生成を低減することができる。
【０１１８】
そして、このような第３態様のゼロクロス検出部３７ｃを備えるＦＴ型分光計Ｄでは、偽スペクトルの生成の低減が、フーリエ変換型分光計で得られるスペクトルを監視するという比較的簡易な構成で、実現されている。
【０１１９】
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】
【０１２０】
Ｄ  フーリエ変換型分光計
ＳＭ  試料
１１  干渉計
３１  タイミング生成用光源
３６  第２受光部
３７ａ、３７ｂ、３７ｃ  ゼロクロス検出部
４１  制御演算部
３７１  コンパレーター
３７２  基準電圧生成回路
３７３  調整用正弦波生成回路
３７４  エッジ検出回路
３７５  選択スイッチ
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算出部
４１４  スペクトル算出部
４１５ａ、４１５ｂ、４１５ｃ  基準電圧調整部
【図１】
0005891955.tif 000007
【図２】
0005891955.tif 000008
【図３】
0005891955.tif 000009
【図４】
0005891955.tif 000010
【図５】
0005891955.tif 000011
【図６】
0005891955.tif 000012
【図７】
0005891955.tif 000013
【図８】
0005891955.tif 000014