(57)【要約】【課題】本発明の目的はデータのＳ／Ｎを改善することのできるフーリエ変換分光光度計を提供することにある。【解決手段】  可動鏡２８の速度と非同期で及び測距用干渉信号の１又は１／２周期よりも短い等周期の基本クロックにより自走的にインターフェログラム信号をＡＤ変換するΔΣ型ＡＤコンバータ４２ａを用い、また主干渉計１４をデジタルドライブするデジタル制御機構４０を備え、該デジタル制御機構４０は、該基本クロックにより自走的に測距用干渉信号をＡＤ変換するΔΣ型ＡＤコンバータ４２ｂと、該ΔΣ型ＡＤコンバータ４２ｂよりの測距用干渉信号に基づき該可動鏡２８の位置をモニタする位置検出手段５４と、該可動鏡位置のモニタに基づき該可動鏡２８の速度が目標の一定速度となるように可動鏡駆動手段２４による可動鏡走査を制御する可動鏡制御手段５６と、を備えたことを特徴とするフーリエ変換分光光度計１０。【選択図】      図１
2006125971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動鏡の走査に伴い干渉光を生成させる主干渉計と、
前記主干渉計よりの干渉光を試料に照射して得られた干渉光を光電変換し、インターフェログラム信号を出力する主検出器と、
前記主検出器よりのインターフェログラム信号をＡＤ変換するＡＤコンバータと、
前記ＡＤコンバータよりのインターフェログラム信号に基づいて、スペクトルを得るための信号処理手段と、
前記可動鏡の走査を行うための可動鏡駆動手段と、
前記可動鏡の走査に伴い測距用単色光の干渉光を生成するコントロール干渉計と、
前記コントロール干渉計よりの測距用干渉光を光電変換し、測距用干渉信号を出力する測距用検出器と、
を備えたフーリエ変換分光光度計において、
前記ＡＤコンバータとして、前記可動鏡の走査速度と非同期で及び前記測距用干渉信号の１周期又は１／２周期よりも短い等周期の基本クロックにより、自走的に前記赤外検出器よりのインターフェログラム信号のＡＤ変換を行うインターフェログラム用ΔΣ型ＡＤコンバータを用い、
また前記主干渉計のデジタルドライブ制御を行うデジタル制御機構を備え、
前記デジタル制御機構は、前記測距用検出器よりの測距用干渉信号のＡＤ変換を行う測距用ＡＤコンバータと、
前記測距用ＡＤコンバータよりの測距用干渉信号に基づいて、前記主干渉計の可動鏡位置をモニタする位置検出手段と、
前記位置検出手段による可動鏡位置のモニタに基づいて、前記可動鏡の走査速度が目標の一定速度となるように、前記可動鏡駆動手段による可動鏡走査の制御を行う可動鏡制御手段と、
を備えたことを特徴とするフーリエ変換分光光度計。
【請求項２】
請求項１記載のフーリエ変換分光光度計において、
前記測距用ＡＤコンバータは、前記可動鏡の走査速度と非同期で及び前記測距用干渉信号の１周期又は１／２周期よりも短い等周期の基本クロックにより、自走的に前記測距用検出器よりの測距用干渉信号のＡＤ変換を行うことを特徴とするフーリエ変換分光光度計。
【請求項３】
請求項１又は２記載のフーリエ変換分光光度計において、
前記可動鏡制御手段は、前記基本クロックにより定められた所定サンプリング位置での前記測距用ＡＤコンバータよりの測距用干渉信号強度が、該測距用ＡＤコンバータよりの測距用干渉信号のピーク強度及び前記可動鏡の目標速度に対応する周期に基づいて予め得ておいた該サンプリング位置での理想強度と同じとなるように、前記可動鏡の等速制御を前記可動鏡駆動手段に行わせることを特徴とするフーリエ変換分光光度計。
【請求項４】
請求項１又は２記載のフーリエ変換分光光度計において、
前記デジタル制御機構は、前記測距用ＡＤコンバータよりの測距用干渉信号に基づいて被検矩形波信号を作る被検信号処理手段と、
前記可動鏡の目標速度に基づいて定められた周期を持つ基準矩形波信号を発生する基準信号発生手段と、
を備え、前記可動鏡制御手段は、前記被検信号処理手段よりの被検矩形波信号と前記基準信号発生手段よりの基準矩形波信号との位相差がゼロとなるように、前記可動鏡の等速制御を前記可動鏡駆動手段に行わせることを特徴とするフーリエ変換分光光度計。
【請求項５】
請求項４記載のフーリエ変換分光光度計において、
前記主干渉計の光路中に設けられ、位相差のある二の測距用干渉光を作る位相板を備え、
前記被検信号処理手段は、前記測距用ＡＤコンバータよりの前記位相差のある二の測距用干渉信号に基づいて、周波数が逓倍に変換された被検逓倍波信号を作り、
前記基準信号発生手段は、前記可動鏡の目標速度に対応する周波数に対し逓倍の周波数を持つ基準逓倍波信号を発生し、
前記可動鏡制御手段は、前記被検信号処理手段よりの被検逓倍波信号と前記基準信号発生手段よりの基準逓倍波信号との位相差がゼロとなるように、前記可動鏡の等速制御を前記可動鏡駆動手段に行わせることを特徴とするフーリエ変換分光光度計。
【請求項６】
請求項５記載のフーリエ変換分光光度計において、
前記デジタル制御機構は、前記二の測距用干渉信号の持つ実際の位相差と本来の位相差とのずれである位相差誤差を考慮し、前記可動鏡の等速制御を前記可動鏡駆動手段に行わせるものであり、
前記測距用ＡＤコンバータよりの二の測距用干渉信号の持つ位相差誤差を求めるための誤差測定機構を備え、該誤差測定機構は、該測距用ＡＤコンバータよりの二の測距用干渉信号である第一測距用干渉信号及び第二測距用干渉信号の直流成分を求める直流成分検出手段と、
前記直流成分考慮後の第一測距用干渉信号による前記可動鏡の位相制御中に、該第一測距用干渉信号のピーク強度、及び前記直流成分考慮後の第二測距用干渉信号のピーク強度を求めるピーク値検出手段と、
前記第一測距用干渉信号のピーク強度をサンプリングした時の第二測距用干渉信号強度及び予め得ておいた該第二測距用干渉信号のピーク強度に基づいて、前記位相差誤差を求める位相差誤差取得手段と、
を備えたことを特徴とするフーリエ変換分光光度計。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれかに記載のフーリエ変換分光光度計において、
前記基本クロックにより前記インターフェログラム用ΔΣ型ＡＤコンバータよりのインターフェログラム信号と前記測距用ＡＤコンバータよりの測距用干渉信号とを同時にサンプリングし、
また前記測距用ＡＤコンバータよりの測距用干渉信号の角度変化が一定となるように、前記インターフェログラム用ΔΣ型ＡＤコンバータよりのインターフェログラム信号を内挿する内挿手段を備えたことを特徴とするフーリエ変換分光光度計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフーリエ変換分光光度計、特にデータのＳ／Ｎ改善機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、各種化学分析を行うため、フーリエ変換分光光度計が用いられている（例えば特許文献１）。
フーリエ変換分光光度計は、干渉光発生手段と、主検出器と、ＡＤコンバータと、信号処理手段と、を備える。そして、可動鏡の走査に伴う干渉光発生手段よりの干渉光を試料に照射し、試料よりの干渉光を主検出器により光電変換する。主検出器よりのインターフェログラム信号をＡＤ変換器によりＡＤ変換し、さらに信号処理手段によりスペクトルを得ている。
【特許文献１】特開平５−２０３４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、フーリエ変換分光光度計においては、データのＳ／Ｎの改善が非常に重要である。
本発明者は、データのＳ／Ｎの改善のためには、インターフェログラム信号をオーバーサンプリングすることが重要であることを突き止めた。
しかしながら、フーリエ変換分光光度計において一般的な逐次比較型ＡＤコンバータを用いたのでは、充分な変換速度が得られないので、従来はデータのＳ／Ｎの改善も充分に図れなかった。
本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされたものであり、その目的はデータのＳ／Ｎを改善することのできる分光光度計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明において特徴的なことは、データのＳ／Ｎの改善を図るため、フーリエ変換分光光度計においてΔΣ型ＡＤコンバータと干渉計のデジタルドライブ制御とを組み合わせたことである。
まず本発明者は、データのＳ／Ｎの改善を図るため、フーリエ変換分光光度計に最適なＡＤコンバータとして、数あるＡＤコンバータの中からΔΣ型ＡＤコンバータを選択した。さらに本発明者は、フーリエ変換分光光度計においてΔΣ型ＡＤコンバータを用いるためには可動鏡の等速性を得ることが非常に重要であること、及び可動鏡の等速性を得るためには干渉計の制御にデジタルドライブ制御を用いることが非常に有効であることを突き止め、本発明を完成するに至った。
（ΔΣ型ＡＤコンバータとデジタル制御）
【０００５】
すなわち、前記目的を達成するために本発明にかかるフーリエ変換分光光度計は、主干渉計と、主検出器と、ＡＤコンバータと、信号処理手段と、可動鏡駆動手段と、コントロール干渉計と、測距用検出器と、を備えたフーリエ変換分光光度計において、前記ＡＤコンバータとしてインターフェログラム用ΔΣ型ＡＤコンバータを用いる。また前記主干渉計のデジタルドライブ制御を行うデジタル制御機構を備える。前記デジタル制御機構は、測距用ＡＤコンバータと、位置検出手段と、可動鏡制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
ここで、前記主干渉計は、可動鏡の走査に伴い赤外光の干渉光を生成させる。
また、前記主検出器は、主干渉計よりの干渉光を試料に照射して得られた干渉光を光電変換し、インターフェログラム信号を出力する。
前記ＡＤコンバータは、前記主検出器よりのインターフェログラム信号をＡＤ変換する。
前記信号処理手段は、前記ＡＤコンバータよりのインターフェログラム信号に基づいて、スペクトルを得るためのものとする。
前記可動鏡駆動手段は、前記可動鏡の走査を行うためのものとする。
前記インターフェログラム用ΔΣ型ＡＤコンバータは、前記可動鏡の走査速度と非同期で及び前記測距用干渉信号の１周期又は１／２周期よりも短い等周期の基本クロックにより、自走的に前記主検出器よりのインターフェログラム信号のＡＤ変換を行う。
【０００７】
前記コントロール干渉計は、前記可動鏡の走査に伴い測距用単色光の干渉光を生成する。
前記測距用検出器は、前記コントロール干渉計よりの測距用干渉光を光電変換し、測距用干渉信号を出力する。
前記測距用ＡＤコンバータは、前記測距用検出器よりの測距用干渉信号のＡＤ変換を行う。
前記位置検出手段は、前記測距用ＡＤコンバータよりの測距用干渉信号に基づいて、前記可動鏡の位置をモニタする。
前記可動鏡制御手段は、前記位置検出手段よりの可動鏡位置のモニタに基づいて、前記可動鏡の走査速度が目標の一定速度となるように、前記可動鏡駆動手段による可動鏡走査を制御する。
なお、本発明において、前記測距用ＡＤコンバータは、前記可動鏡の走査速度と非同期で及び前記測距用干渉信号の１周期又は１／２周期よりも短い等周期の基本クロックにより、自走的に前記測距用検出器よりの測距用干渉信号のＡＤ変換を行うことが好適である。
（ΔΣ型ＡＤコンバータ）
【０００８】
本発明のΔΣ型ＡＤコンバータとしては、例えば特開平７−１４３００６号公報、特開２００３−１６３５９６号公報に記載のものを用いることができる。
ΔΣ型ＡＤコンバータは、ΔΣ型変調器により入力電圧を１ビットで量子化し時間情報をもつビットストリーム信号に変換し、これをデジタルフィルタで処理しデジタル値を出力するものである。
（デジタル制御）
【０００９】
また本発明において、前記可動鏡制御手段は、所定サンプリング位置での前記測距用ＡＤコンバータよりの測距用干渉信号強度が、前記測距用ＡＤコンバータよりの測距用干渉信号のピーク強度及び可動鏡の目標速度に対応する周期に基づいて予め得ておいた、所定サンプリング位置での理想強度と同じとなるように、前記可動鏡の等速制御を前記可動鏡駆動手段に行わせることが好適である。
（デジタル制御）
【００１０】
また本発明において、前記デジタル制御機構は、被検信号処理手段と、基準信号発生手段と、を備える。前記可動鏡制御手段は、前記被検信号処理手段よりの被検矩形波信号と前記基準信号発生手段よりの基準矩形波信号との位相差がゼロとなるように、前記可動鏡の等速制御を前記可動鏡駆動手段に行わせることが好適である。
ここで、前記被検信号処理手段は、前記測距用ＡＤコンバータよりの測距用干渉信号に基づいて、被検矩形波信号を作る。
また前記基準信号発生手段は、前記可動鏡の目標速度に基づいて定められた周期を持つ基準矩形波信号を発生する。
（二の測距用干渉信号によるデジタル制御）
【００１１】
また本発明においては、前記主干渉計の光路中に設けられ、位相差のある二の測距用干渉光を作る位相板を備える。また前記被検信号処理手段は、前記位相差のある二の測距用干渉信号に基づいて、周波数が逓倍に変換された被検逓倍波信号を作る。前記基準信号発生手段は、前記可動鏡の目標速度に対応する周波数に対し逓倍の周波数を持つ基準逓倍波信号を発生する。前記可動鏡制御手段は、前記被検信号処理手段よりの被検逓倍波信号と前記基準信号発生手段よりの基準逓倍波信号との位相差がゼロとなるように、前記可動鏡の等速制御を前記可動鏡駆動手段に行わせることが好適である。
（誤差補正）
【００１２】
また本発明において、前記デジタル制御機構は、前記測距用ＡＤコンバータよりの、位相差のある二の測距用干渉信号の位相差誤差を考慮し前記可動鏡の等速制御を前記可動鏡制御手段に行わせるものであり、前記測距用ＡＤコンバータよりの、位相差のある二の測距用干渉信号の位相差誤差を求めるための誤差測定機構を備える。前記誤差測定機構は、直流成分検出手段と、ピーク値検出手段と、位相差誤差取得手段と、を備えることが好適である。
【００１３】
ここで、前記直流成分検出手段は、前記測距用ＡＤコンバータよりの二の測距用干渉信号である、第一測距用干渉信号及び第二測距用干渉信号の直流成分を求める。
また前記ピーク値検出手段は、前記直流成分考慮後の第一測距用干渉信号による前記可動鏡の位相制御中に、該直流成分考慮後の第一測距用干渉信号のピーク強度及び前記直流成分考慮後の第二測距用干渉信号のピーク強度を求める。
前記位相差誤差取得手段は、前記第一測距用干渉信号のピーク強度をサンプリングした時の第二測距用干渉信号強度及び予め得ておいた第二測距用干渉信号のピーク強度に基づいて、前記位相差誤差を求める。
（インターフェログラムの内挿）
【００１４】
さらに、前記フーリエ変換分光光度計において、前記基本クロックにより、前記インターフェログラム用ΔΣ型ＡＤコンバータよりのインターフェログラム信号と前記測距用ＡＤコンバータよりの測距用干渉信号とを同時にサンプリングする。また内挿手段を備えることが好適である。
ここで、前記内挿手段は、前記測距用ＡＤコンバータよりの測距用干渉信号の角度変化が一定となるように、前記インターフェログラム用ΔΣ型ＡＤコンバータよりのインターフェログラム信号を内挿する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかるフーリエ変換分光光度計によれば、前記ΔΣ型ＡＤコンバータと前記デジタル制御機構とを組み合わせることとしたので、データのＳ／Ｎを改善することができる。
本発明にかかるフーリエ変換分光光度計によれば、前記デジタル制御機構を用いて可動鏡の等速制御を行うことにより、前記データのＳ／Ｎの改善を、さらに図ることができる。
本発明にかかるフーリエ変換分光光度計によれば、前記内挿手段を用いてインターフェログラム信号を内挿することにより、前記データのＳ／Ｎの改善を、さらに図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に基づき本発明の好適な一実施形態について説明する。
ΔΣ型ＡＤＣとデジタル制御
図１には本発明の一実施形態にかかるフーリエ変換分光光度計の概略構成が示されている。
同図に示すフーリエ変換赤外分光光度計（フーリエ変換分光光度計）１０は、赤外光源１２と、マイケルソン干渉計（主干渉計）１４と、赤外検出器（主検出器）１６と、アンプ１８ａ，１８ｂと、ΔΣ型ＡＤコンバータ２０と、ＣＰＵ又はコンピュータ（信号処理手段）２２とを備える。
また同図において、フーリエ変換赤外分光光度計１０は、可動鏡制御手段２４と、Ｈｅ−Ｎｅレーザ（測距用光源）５０と、前記マイケルソン干渉計（主干渉計）１４と兼用のコントロール干渉計と、Ｈｅ−Ｎｅ検出器（測距用検出器）５２とを備える。
【００１７】
赤外光源１２は、赤外光を発生する。
マイケルソン干渉計（主干渉計）１４は、固定鏡２６、可動鏡２８及びビームスプリッタ３０を含み、可動鏡２８の走査に伴い赤外光源１２よりの赤外光の干渉光を発生させる。  赤外検出器１６は、試料３２よりの干渉光を光電変換し、インターフェログラム信号を出力する。
アンプ１８ａは、赤外検出器１６よりのインターフェログラム信号を増幅する。
ΔΣ型ＡＤコンバータ２０は、２チャンネルのΔΣ型ＡＤコンバータであり、Ａ／Ｄ部４２ａ（インターフェログラム用ΔΣ型ＡＤコンバータ）と、Ａ／Ｄ部４２ｂ（測距用ＡＤコンバータ）とを備える。Ａ／Ｄ部４２ａは、アンプ１８ａよりのインターフェログラム信号をＡＤ変換する。
【００１８】
ＣＰＵ又はコンピュータ２２は、例えばインターフェログラム取得手段３４と、フーリエ変換手段３６とを備え、Ａ／Ｄ部４２ａよりのインターフェログラム信号に基づいて、スペクトルを得ている。
可動鏡駆動手段２４は、例えばボイスコイル等を含み、可動鏡２８の走査を行う。
Ｈｅ−Ｎｅレーザ５０は、Ｈｅ−Ｎｅレーザ（単色光）を発生する。
前記コントロール干渉計は、可動鏡２８の走査に伴いＨｅ−Ｎｅレーザの干渉光（測距用干渉光）を生成する。
Ｈｅ−Ｎｅ検出器５２は、干渉計１４よりのＨｅ−Ｎｅレーザ干渉光を光電変換し、Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号を出力する。
アンプ１８ｂは、Ｈｅ−Ｎｅ検出器５２よりのＨｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（測距用干渉信号）を増幅する。
Ａ／Ｄ部４２ｂ（測距用ΔΣ型ＡＤコンバータ）は、アンプ１８ｂよりのＨｅ−Ｎｅレーザ干渉信号をＡＤ変換する。
【００１９】
本発明において特徴的なことは、フーリエ変換分光光度計においてΔΣ型ＡＤコンバータによるデータサンプリングと、干渉計のデジタルドライブ制御とを組み合わせたことである。このために本実施形態においては、ＡＤコンバータ（特に赤外検出器よりのインターフェログラム信号用）としてΔΣ型ＡＤコンバータ２０を用い、また前記干渉計１４のデジタルドライブ制御を行うデジタル制御機構４０を備えている。
（ΔΣ型ＡＤＣ）
【００２０】
ΔΣ型ＡＤコンバータ２０は、前述のように２チャンネル、つまりＡ／Ｄ部４２ａ，４２ｂを備え、クロック発生回路４４よりの基本クロックにより、自走的に赤外検出器１６よりのインターフェログラム信号のサンプリング及びＡＤ変換を行う。
この基本クロックは、可動鏡２８の走査速度と非同期で、及びＨｅ−Ｎｅレーザ干渉信号の１周期又は１／２周期よりも短い等周期のクロックである。
（デジタル制御機構）
【００２１】
デジタル制御機構４０は、前記Ａ／Ｄ部４２ｂと、前記ＣＰＵ又はコンピュータ２２と兼用の位置検出手段５４及び可動鏡制御手段５６とを備える。
Ａ／Ｄ部４２ｂは、クロック発生回路４４よりの基本クロックにより、自走的にＨｅ−Ｎｅ検出器５２よりのＨｅ−Ｎｅレーザ干渉信号のサンプリング及びＡＤ変換を行う。
位置検出手段５４は、Ａ／Ｄ部４２ｂよりのＨｅ−Ｎｅレーザ干渉信号に基づいて、可動鏡２８の位置をモニタする。
可動鏡制御手段５６は、位置検出手段５４よりの可動鏡位置のモニタに基づいて、可動鏡２８の走査速度が目標の一定速度となるように、可動鏡駆動手段２４による可動鏡走査の制御を行う。
【００２２】
以上のように本実施形態にかかるフーリエ変換赤外分光光度計１０においては、ΔΣ型ＡＤコンバータ２０によるデータサンプリングと、デジタル制御機構４０による干渉計１４のデジタルドライブ制御とを組み合わせるので、データのＳ／Ｎを改善することができる。
以下にその作用について詳細に説明する。
【００２３】
すなわち、フーリエ変換分光光度計においては、Ｓ／Ｎを改善するため、オーバーサンプリングを行うことが考えられる。オーバーサンプリングを行うためには、Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号から得られるＨｅ−Ｎｅレーザの１周期（３１６．４ｎｍ）又は１／２周期（１５８．２ｎｍ）を等分割し、細分化する。該分割された間隔でインターフェログラム信号をＡＤ変換する必要がある。このような短い時間間隔でのＡＤ変換に、変換時間のかかる逐次比較型ＡＤコンバータは向いていない。
そこで、本実施形態においては、フーリエ変換分光光度計に最適なＡＤコンバータとしてΔΣ型ＡＤコンバータを採用している。
【００２４】
しかしながら、ΔΣ型ＡＤコンバータを用いただけでは、Ｓ／Ｎを充分に改善することができないことがある。
すなわち、フーリエ変換分光光度計においては、逐次比較型ＡＤコンバータと干渉計のアナログドライブ制御との組み合わせが一般的である。通常は、Ｈｅ−Ｎｅ検出器よりのアナログ信号（Ｈｅ−Ｎｅレーザの干渉信号）をモニタし、その１周期間隔又は１／２周期間隔で、赤外検出器よりのインターフェログラム信号を逐次比較型ＡＤコンバータを用いてサンプリングしていた。
このため、フーリエ変換分光光度計において一般的な逐次比較型ＡＤコンバータと干渉計のアナログドライブ制御との組み合わせでは、可動鏡の走査速度（ドライブスピード）に多少のふらつきがあっても、サンプリング距離間隔が一定であるので、インターフェログラムの再現性は得られていた。
【００２５】
一方、本実施形態においては、よりＳ／Ｎの改善を図るため、基本クロックにより、自走的にＡＤ変換（オーバーサンプリング）を行うΔΣ型ＡＤコンバータ２０を採用している。この基本クロックは可動鏡がＨｅ−Ｎｅレーザの１周期分又は１／２周期分だけ動く時間よりも更に短く、また可動鏡の速度と非同期である。このため可動鏡の速度にふらつきがあると、インターフェログラムのサンプリング距離間隔がばらつくことになり、フーリエ変換の精度を落としてしまう。
そこで、本実施形態において、ΔΣ型ＡＤコンバータを用いるには、インターフェログラム形状の再現性を得るため、可動鏡の等速性が必須の条件となる。
【００２６】
ここで、可動鏡のドライブ制御に一般的なアナログ制御を用いることが考えられる。これは、例えばＨｅ−Ｎｅレーザ検出器よりのアナログ信号（Ｈｅ−Ｎｅレーザの干渉信号）の１周期間隔又は１／２周期間隔で干渉計の可動鏡の速度を監視し、速度制御を行うものである。
しかしながら、一般的なアナログ制御を用いたのでは、可動鏡の速度にむらを生じることがある。この可動鏡の速度のむらをカバーするため、可動鏡の速度の監視をより短い時間間隔で行うことも考えられるが、より短い監視時間間隔をアナログ技術で作るのは困難である。
そこで、本実施形態においては、フーリエ変換赤外分光光度計のΔΣ型ＡＤコンバータとの組み合わせの相性、及び可動鏡の等速性の面で優れた、例えば以下に示されるようなデジタル制御１〜３を用いることが好ましい。
（デジタル制御１）
【００２７】
デジタル制御１は、一の測距用干渉信号の位相情報に基づいて、可動鏡の等速制御を行うものである。
すなわち、一の測距用干渉信号のピーク強度が判れば、所定サンプリング位置での理想強度が求められる。この理想強度とΔΣ型ＡＤコンバータ２０（Ａ／Ｄ部４２ｂ）よりの実際の測距用干渉信号の強度とが同じとなるように、可動鏡の走査を制御することにより、可動鏡の等速性を向上させることができる。
このために本実施形態においては、ΔΣ型ＡＤコンバータ２０（Ａ／Ｄ部４２ｂ）よりの測距用レーザ干渉信号として一の測距用レーザ干渉信号を用いている。またデジタル制御機構４０は、理想強度取得手段６０を備える。
【００２８】
ここで、理想強度取得手段６０は、あらかじめ得ておいた所定サンプリング位置での理
想強度を保持している。すなわち、理想強度取得手段６０は、可動鏡駆動手段２４による
可動鏡２８の走査中に、ΔΣ型ＡＤコンバータ２０（Ａ／Ｄ部４２ｂ）よりの測距用干渉
信号のピーク強度を検出する。そして、理想強度取得手段６０は、該検出された測距用干
渉信号のピーク値、及び可動鏡の目標速度に対応する周期に基づいて求められた、所定サ
ンプリング位置での理想強度を保持している。
そして、可動鏡制御手段５６は、基本クロックにより定められた所定サンプリング位置でのΔΣ型ＡＤコンバータ２０（Ａ／Ｄ部４２ｂ）よりのＨｅ−Ｎｅレーザ干渉信号強度が、理想強度取得手段６０に保持している該サンプリング位置での理想強度と同じとなるように、可動鏡駆動手段２４による可動鏡２８の走査の制御を行う。
このようなデジタル制御１により、可動鏡２８の等速性を向上させることができる。
（デジタル制御２）
【００２９】
デジタル制御２は、基準矩形波信号に基づいて、可動鏡２８の等速制御を行うものである。
このために本実施形態においては、図２に示されるような構成を用いることも好ましい。なお、前記図１と対応する部分には符号１００を加えて示し説明を省略する。
同図において、デジタル制御機構１４０は、被検信号処理手段１６２と、基準信号発生手段１６４とを備える。
被検信号処理手段１６２は、ΔΣ型ＡＤコンバータ１２２（Ａ／Ｄ部１４２ｂ）よりの
デジタル信号（Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号）に基づいて、図３に示されるような正弦波信号であるＨｅ−Ｎｅレーザ干渉波形（Ｓ１）を作る。被検信号処理手段１６２は、これを波形整形し、被検矩形波信号（Ｓ２）を作る。
【００３０】
基準信号発生手段１６４は、可動鏡の目標速度に基づいて定められた周期を持つ矩形波信号を基準矩形波信号とする。
そして、可動鏡制御手段１５６は、被検信号処理手段１６２よりの被検矩形波信号と基準信号発生手段１６４よりの基準矩形波信号との位相差がゼロとなるように、可動鏡１２８の等速制御を可動鏡駆動手段１２４に行わせる。
このようなデジタル制御２によっても、可動鏡１２８の等速性を向上させることができる。
（デジタル制御３）
【００３１】
図３に示した一のＨｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（Ｓ１）を用いた場合に比較し、さらに可動鏡の等速性を向上させるためには、図４に示されるような二のＨｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ，ＳＢ）に基づいて作られた逓倍波信号（ＳＣ）を用いることが、より好ましい。
すなわち、一のＨｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（Ｓ１）を用いた場合、位相差を検出しているのは基準波長の１／２毎であり離散的である。このため位相差を検出する時刻以外には、速度の変化を検出することができない。可動鏡の走査速度をより一定速度とするため、可動鏡の走査速度を制御する間隔をさらに短くすることが考えられる。これにより、どの位置に対しても、より一定速度とすることができる。
【００３２】
そこで、デジタル制御３においては、まず第一Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ）、及び第二Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＢ）を得るため、干渉計のビームスプリッタと固定鏡間、又はビームスプリッタと可動鏡間に位相板を設けている。
この結果、９０度位相のずれた第一Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ）及び第二Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＢ）を作ることができる。該二のＨｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ，ＳＢ）を用いて、周波数がｎ倍に変換された被検逓倍波信号（ＳＣ）を作ることができる。
【００３３】
デジタル制御３を行うため、図２においては、ビームスプリッタ１３０と可動鏡１２８との間の光路中に、例えばλ／２板１６６（位相板）を設けている。
被検信号処理手段１６２は、前述のようにして作られた二のＨｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ，ＳＢ）を用いて、周波数がｎ倍に変換された被検逓倍波信号（ＳＣ）を作る。
デジタル制御３において、基準信号発生手段１６４は、可動鏡の目標速度に対応する周波数に対し逓倍の周波数を持つ基準逓倍波信号を発生する。
デジタル制御３において、可動鏡制御手段１５６は、被検信号処理手段１６２よりの被検逓倍波信号（ＳＣ）と基準信号発生手段１６４よりの基準逓倍波信号との位相差がゼロとなるように、可動鏡１２８の等速制御を可動鏡駆動手段１２４に行わせる。
このようなデジタル制御３によっても、可動鏡１２８の等速性をより向上させることができる。
（位相差誤差）
【００３４】
ところで、前記デジタル制御３において、より可動鏡の等速性を向上させるためには、二のＨｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ，ＳＢ）の持つ位相差を、本来の位相差に正確に合わせることが非常に重要である。
しかしながら、位相板のような光学素子を正確に９０度に合わせるのは難しいため、本実施形態においては、二のＨｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ，ＳＢ）の持つ実際の位相差と本来の位相差とのずれである位相差誤差を補正することにより、正確な９０度の位相差に合わせている。
位相差誤差の補正を正確に行うためには、前記位相差誤差を正確に知ることが必要である。本実施形態においては、二のＨｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ，ＳＢ）に、以下に示されるようなデジタル処理を行うことにより、位相差誤差を求めている。
（位相差誤差の補正済みデジタル制御３）
【００３５】
位相差誤差を考慮し前記デジタル制御３を行うため、図５において、補正手段１６６を備える。
補正手段１６６は、第一Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ）と第二Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＢ）との持つ実際の位相差が本来の位相差となるように、位相差誤差取得手段１６８よりの位相差誤差を用いて、例えば第一Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ）を基準に、第二Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＢ）の位相を調整する。
被検信号処理手段１６２は、第一Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ）と、位相差誤差補正済みの第二Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号とを波形整形し、逓倍の周波数を持つ被検矩形波信号を発生する。
【００３６】
そして、可動鏡制御手段１５６は、被検信号処理手段１６２よりの被検矩形波信号と基準信号発生手段１６４よりの基準矩形波信号との位相差がゼロとなるように、可動鏡駆動手段１２４による可動鏡１２８の走査の制御を行う。これは、次のような制御と等価である。
すなわち、第一Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ）を用いて所定サンプリング個数毎にΔΣ型ＡＤコンバータ１２０（Ａ／Ｄ部１４２ｂ）の読取値がゼロとなるように可動鏡１２８の走査速度を制御し、また第二Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＢ）を用いて所定サンプリング位置の読取値が前記位相差誤差を考慮した値となるように可動鏡１２８の走査速度を制御している。
【００３７】
このように本実施形態においては、二のＨｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ，ＳＢ）の位相差誤差を考慮し前記デジタル制御３を行うことにより、可動鏡の走査速度をより所望の一定速度とすることができるので、等時間間隔を等距離間隔のサンプリング間隔にすることができる。これによりインターフェログラムの再現性をより向上することができる。
また本実施形態において可動鏡制御手段は、一のＨｅ−Ｎｅレーザ干渉信号を利用した時よりも短い間隔で可動鏡の速度制御が行える。また可動鏡制御手段は、位相差誤差が得られた第一及び第二Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ，ＳＢ）の四則演算により求められた正弦波信号を用いることにより、さらに短い間隔で可動鏡の等速制御を行うことができる。
（位相差誤差の測定機構）
【００３８】
以下に位相差誤差の測定機構について説明する。
同図に示されるように、本実施形態においては、前記二のＨｅ−Ｎｅレーザ干渉信号の持つ位相差誤差を求めるため、誤差測定機構を備える。該誤差測定機構は、直流成分検出手段１７０ａ，１７０ｂと、ピーク値検出手段１７２ａ，１７２ｂと、モニタ手段１７４ａ，１７４ｂと、位相差誤差取得手段１６８とを備える。また可動鏡制御手段１５６は、位相制御部１７６を含む。
ここで、直流成分検出手段１７０ａ，１７０ｂは、それぞれΔΣ型ＡＤコンバータ１２０（Ａ／Ｄ部１４２ｂ）よりの第一Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ）及び第二Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＢ）の直流成分の位置を求める。
【００３９】
位相制御部１７６は、目標速度に基づいて定められたサンプリング個数毎に、ΔΣ型ＡＤコンバータ１２０（Ａ／Ｄ部１４２ｂ）での第一Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ）の読取値が０となるように、可動鏡１２８の位相制御を行う。
ピーク値検出手段１７２ａは、第一Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ）による可動鏡１２８の位相制御を行いながら、第一Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＢ）のピーク値を検出する。各ピーク強度の平均値を第一Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ）のピーク強度とする。
ピーク値検出手段１７２ｂは、第一Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ）による可動鏡１２８の位相制御を行いながら、第二Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＢ）のピーク値を検出する。各ピーク強度の平均値を第二Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＢ）のピーク強度とする。
【００４０】
モニタ手段１７４ａ，１７４ｂは、それぞれ第一Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ）及び第二Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＢ）の強度をモニタしている。
位相差誤差取得手段１６８は、第一Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ）のピーク強度をサンプリングした時の第二Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＢ）の強度を読取る。その時の第二Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＢ）の強度、及び予め得ておいた第二Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＢ）のピーク強度に基づいて、第一Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ）と第二Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＢ）との持つ、実際の位相差と本来の位相差とのずれである位相差誤差を求める。
以下に前記位相差誤差の測定について、より具体的に説明する。
【００４１】
（１）直流成分検出
図６に示されるように、ΔΣ型ＡＤコンバータ（Ａ／Ｄ部１４２ｂ）よりの二のＨｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ，ＳＢ）は、直流成分を含むので、後述するような二のＨｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ，ＳＢ）の交流成分のゼロクロス点の検出を行うためには、まず二のＨｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ，ＳＢ）の直流成分の位置を知ることが重要である。
このためにボイスコイルに一定電圧を加え可動鏡を動かし、９０度位相のずれた二のＨｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ，ＳＢ）を、例えば１０μｓｅｃ毎にサンプリングする。各サンプリングデータの平均値を計算し、それぞれＨｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ，ＳＢ）の直流成分とする。
【００４２】
（２）位相制御
図７に示されるように可動鏡の目標速度に対応する目標波長を１６０μｓｅｃとすると、サンプリング個数が１６個毎に、Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ）の交流成分の位相がゼロとなるように、位相制御を行う。
【００４３】
（３）第一ピーク値検出
図８に示されるような第一Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ）による位相制御を行いながら、第一Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ）のピーク−ピーク値を求める。このピーク−ピーク値の求め方は、ピークトップ位置になるサンプリング時刻の値を読取り、平均をその値とする。このようにピーク−ピーク値を求めるのに平均を用いるのは、サンプリング位置に第一Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ）のピークが必ずしも位置しないからである。
【００４４】
（４）第二ピーク値検出
図９に示されるような第一Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ）による位相制御を行いながら、第二Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＢ）のピーク−ピーク値を求める。ピークの求め方は、ピークトップ位置になるサンプリング時刻の値を読み取り、平均をその値とする。このようにピーク−ピーク値を求めるのに平均を用いるのは、第一ピーク値の場合と同様、サンプリング位置に第二Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＢ）のピークが必ずしも位置しないからである。
【００４５】
（５）位相差誤差取得
図１０に示されるような第一Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ）による速度制御を行いながら、第一Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ）のピークトップをサンプリングした時の第二Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＢ）の値を読取る。その時の第二Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＢ）の値、及び予め得ておいた第二Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＢ）のピーク強度に基づいて、第一Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ）と第二Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＢ）の持つ、実際の位相差と本来の位相差とのずれである位相差誤差を求めることができる。
【００４６】
（６）可動鏡の等速制御
このようにして求められた位相差誤差を考慮し、前記デジタル制御３を行うことにより、可動鏡の等速制御を行うことができる。
すなわち、図１１に示されるように第一Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＡ）を用いて所定サンプリング個数毎にΔΣ型ＡＤコンバータ（Ａ／Ｄ部１４２ｂ）の読取値がゼロとなるように可動鏡の走査速度を制御する。また第二Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号（ＳＢ）を用いて所定サンプリング位置の読取値が前述のようにして求められた位相差誤差を考慮した値となるように可動鏡の走査速度を制御する。
このように可動鏡制御手段は、一のＨｅ−Ｎｅレーザ干渉信号を利用した時よりも短い１／２の間隔で可動鏡の速度制御が行える。
【００４７】
以上のように本実施形態にかかるフーリエ変換分光光度計によれば、Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号をデジタル処理し、可動鏡の位置情報、位相情報を得ている。この結果、本実施形態においては、Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号の１周期又は１／２周期よりも短い間隔で可動鏡の速度を監視することができるので、可動鏡の等速性をより向上させることができる。  したがって、本実施形態においては、フーリエ変換分光光度計においてΔΣ型ＡＤコンバータによるデータサンプリングと主干渉計のデジタルドライブ制御とを組み合わせることにより、高Ｓ／Ｎのデータを得ることができる。
また本実施形態においては、２チャンネルのΔΣ型ＡＤコンバータを用いているので、インターフェログラム用と測距用とで、それぞれ別個のＡＤコンバータを設けたものに比較し、構成の簡略化が図られる。
【００４８】
インターフェログラムの内挿
従来、フーリエ変換分光光度計においては、赤外検出器からのインターフェログラム信号のサンプリングを、Ｈｅ−Ｎｅレーザ干渉信号のゼロクロス点でのみ行っている。
しかしながら、フーリエ変換分光光度計のインターフェログラム信号のサンプリング時に発生する光学的光路差、サンプリング間隔にずれがあり、データのＳ／Ｎの改善のためには、このずれを補正することが重要である。
そこで、本実施形態においては、図１２に示されるような構成を用いることも好ましい。なお、前記図１と対応する部分には符号２００を加えて示し説明を省略する。
【００４９】
同図において、ΔΣ型ＡＤコンバータ２２０は、外部タイミングで、つまりクロック発生回路２４４よりの基本クロックを用いて、フーリエ変換赤外分光光度計１０の赤外検出器２１６よりのインターフェログラム信号とＨｅ−Ｎｅ検出器２５２よりのＨｅ−Ｎｅレーザ干渉信号とを同時にサンプリングしている。また同図においては、内挿手段２８０と、角度変化検出手段２８２とを備える。
角度変化検出手段２８２は、Ａ／Ｄ部２４２ｂよりのＨｅ−Ｎｅレーザ干渉信号の角度変化を検出する。
【００５０】
内挿手段２８０は、角度変化検出手段２８２により検出されたＨｅ−Ｎｅレーザ干渉信号の角度変化が一定となるように、Ａ／Ｄ部２４２ａよりのインターフェログラム信号を内挿している。このようなインターフェログラムの内挿を図１３に示す。
この結果、本実施形態においては、フーリエ変換分光光度計において、赤外検出器よりのインターフェログラム信号のサンプリング時に発生する光学的光路差、サンプリング間隔を補正することができる。
したがって、本実施形態にかかるフーリエ変換分光光度計において、測定スペクトルの再現性が向上する。特にベースライン平坦性と波数精度とが向上する。
【００５１】
また本実施形態においては、赤外検出器よりのインターフェログラム信号を従来に比較し短い間隔でサンプリングすることができるので、スペクトルのＳ／Ｎ比を改善することができ、また測定波数帯域を高波数側に拡張することもできる。
なお、前記各構成では、測距用ＡＤコンバータとして、ΔΣ型を用いた例について説明したが、ΔΣ型以外のＡＤコンバータも使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態にかかるフーリエ変換分光光度計の概略構成の説明図である。
【図２】本実施形態において特徴的なデジタル制御２，３の概略構成の説明図である。
【図３】本実施形態において特徴的なデジタル制御２の作用の説明図である。
【図４】本実施形態において特徴的なデジタル制御３の作用の説明図である。
【図５】デジタル制御３において好適な位相差誤差測定機構の概略構成の説明図である。
【図６】図５に示したデジタル制御３に好適に用いられる直流成分検出の説明図である。
【図７】図５に示したデジタル制御３に好適に用いられる位相制御の説明図である。
【図８】図５に示したデジタル制御３に好適に用いられる第一ピーク値検出の説明図である。
【図９】図５に示したデジタル制御３に好適に用いられる第二ピーク値検出の説明図である。
【図１０】図５に示したデジタル制御３に好適に用いられる位相差誤差取得の説明図である。
【図１１】図５に示したデジタル制御３の説明図である。
【図１２】本実施形態において特徴的な内挿手段の概略構成の説明図である。
【図１３】本実施形態において特徴的な内挿の説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０  フーリエ変換赤外分光光度計（フーリエ変換分光光度計）
１２  赤外光源
１４  マイケルソン干渉計（主干渉計，コントロール干渉計）
１６  赤外検出器（主検出器）
２２，１２２，２２２  ＣＰＵ又はコンピュータ（信号処理手段）
４０，１４０，２４０  デジタル制御機構
４２ａ，１４２ａ，２４２ａ  Ａ／Ｄ部（インターフェログラム用ΔΣ型ＡＤコンバータ）
４２ｂ，１４２ｂ，２４２ｂ  Ａ／Ｄ部（測距用ＡＤコンバータ）
５４，１５４，２５４  位置検出手段
５６，１５６，２５６  可動鏡制御手段
２８０  内挿手段
【図１】
2006125971.tif 000003
【図２】
2006125971.tif 000004
【図３】
2006125971.tif 000005
【図４】
2006125971.tif 000006
【図５】
2006125971.tif 000007
【図６】
2006125971.tif 000008
【図７】
2006125971.tif 000009
【図８】
2006125971.tif 000010
【図９】
2006125971.tif 000011
【図１０】
2006125971.tif 000012
【図１１】
2006125971.tif 000013
【図１２】
2006125971.tif 000014
【図１３】
2006125971.tif 000015