(57)【要約】  本発明は、ダブルリファレンスのロックイン検出器を使用して、目的の複合信号について位相感度検出及び回復を行うための方法、回路、及びシステムを提供する。ダブルリファレンスのロックイン検出器は、２つ以上のリファレンス信号源を備えてもよく、この場合は、まず信号が結合され、コンポジット（例えば、相互変調された）リファレンス信号が生成される。その後、この信号が入力信号とミキシングされ、目的の周波数で所望の選択度が得られる。第２の実施形態では、外部リファレンス信号を使用し、内部リファレンスをこれに同期させてから、リファレンス信号を結合する。このような検出器は、キラル検出システムで使用し、被試験サンプルのキラル特性に関わる目的の所定の信号を回復させることができる。
2007536519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目的の信号を回復するための方法であって、
第１のリファレンス信号を受信するステップと、
第２のリファレンス信号を受信するステップと、
前記第１のリファレンス信号及び前記第２のリファレンス信号の相互変調積を有するコンポジットリファレンス信号を生成するステップと、
前記コンポジットリファレンス信号に入力信号を乗算して、積信号を提供するステップと、
前記入力信号と前記コンポジットリファレンス信号との積から前記目的の信号を回復するステップと、
を備える方法。
【請求項２】
前記第１のリファレンス信号と前記第２のリファレンス信号は、前記入力信号に対する変調信号である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記回復するステップは、前記入力信号と前記コンポジットリファレンス信号をミキシングし、ミキシングされた信号を前記積とするステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記回復するステップは、前記コンポジットリファレンス信号をフィルタ処理して前記コンポジットリファレンス信号の相互変調成分を選択してから、前記入力信号とミキシングさせ、ミキシングされた信号を前記積とするステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記回復するステップは、前記ミキシングされた信号をフィルタ処理し、前記目的の信号を検出するステップを更に含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記第１のリファレンス信号を受信するステップは、内部信号源から第１の変調周波数における前記第１のリファレンス信号を取得するステップを更に含み、
前記第２のリファレンス信号を受信するステップは、他の内部信号源から第２の変調周波数における前記第２のリファレンス信号を取得するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のリファレンス信号を受信するステップは、外部信号源から第１の変調周波数における前記第１のリファレンス信号を取得するステップを更に含み、
前記第２のリファレンス信号を受信するステップは、他の外部信号源から第２の変調周波数における前記第２のリファレンス信号を取得するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１のリファレンス信号を基に第１の位相同期ループ信号を提供するとともに、前記第２のリファレンス信号を基に第２の位相同期ループ信号を提供するステップを更に含み、
前記生成するステップは、前記第１及び第２の位相同期ループ信号を、前記第１のリファレンス信号及び前記第２のリファレンス信号に対する相互変調成分を有するコンポジットリファレンス信号として共に結合するステップを更に含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
目的の信号を回復するための検出回路であって、
複数のリファレンス発生器と、前記リファレンス発生器の各々に接続されたコンバイナとを含むリファレンス源であって、前記コンバイナが前記リファレンス発生器からの信号に応答する相互変調コンポジットリファレンス信号を提供するように動作し、前記コンポジットリファレンス信号が第１の位相状態での前記リファレンス源の出力であるリファレンス源と、
前記リファレンス源の出力に接続されたミキサーであって、入力信号の受信に応じて、前記第１の位相状態と実質的に同じ位相状態を有する前記目的の信号を抽出するように動作するミキサーと、
を備える検出回路。
【請求項１０】
前記目的の信号を選択的に提供するために前記ミキサーの出力に接続された狭帯域フィルタを更に備える、請求項９に記載の検出回路。
【請求項１１】
前記複数のリファレンス生成器は、内部信号源である、請求項９に記載の検出回路。
【請求項１２】
前記複数のリファレンス生成器は、それぞれ複数の外部信号源に応答する、請求項９に記載の検出回路。
【請求項１３】
前記複数のリファレンス生成器は、前記入力信号に適用される複数の変調信号と関わる、請求項９に記載の検出回路。
【請求項１４】
キラル混合物の特性に関わる目的の信号を回復させるための検出システムであって、
第１のリファレンス信号によって変調される第１のソースと、
第２のリファレンス信号によって変調される第２のソースと、
前記第１のソース及び磁界源に応答するサンプルセルであって、前記キラル混合物を維持し、結果として得られた出力を提供するサンプルセルと、
前記結果として得られた前記サンプルセルの出力に関わる入力信号に接続されたマルチリファレンスロックイン検出器であって、前記第１のリファレンス信号及び前記第２のリファレンス信号を使用して前記目的の信号を抽出するための相互変調コンポジットリファレンス信号を生成するマルチリファレンスロックイン検出器と、
を備える検出システム。
【請求項１５】
前記第２のソースは、磁界源である、請求項１４に記載の検出システム。
【請求項１６】
前記第２のソースは、電界源である、請求項１４に記載の検出システム。
【請求項１７】
前記マルチリファレンスロックイン検出器は、
前記第１のリファレンス信号及び前記第２のリファレンス信号に応答するリファレンス源であって、前記第１のリファレンス信号及び前記第２のリファレンス信号の各々に接続されたコンバイナを含み、前記リファレンス源の出力として前記相互変調コンポジットリファレンス信号を提供するリファレンス源と、
前記リファレンス源の前記出力に接続されたミキサーであって、前記入力信号の受信に応じて、前記入力信号に前記相互変調コンポジットリファレンス信号を乗算することにより、前記目的の信号を抽出するように動作するミキサーと、
を更に備える、請求項１４に記載の検出システム。
【請求項１８】
前記目的の信号を選択的に提供するために前記ミキサーの出力に接続された狭帯域フィルタを更に備える、請求項１７に記載の検出システム。
【請求項１９】
前記第１のリファレンス信号は、位相同期関係にある第１のリファレンス発生器に接続され、前記第２のリファレンス信号は、位相同期関係にある第２のリファレンス発生器に接続される、請求項１８に記載の検出システム。
【請求項２０】
前記リファレンス源と前記ミキサーとの間に動作可能なように接続されたフィルタであって、前記相互変調コンポジットリファレンス信号から相互変調成分を選択するように動作するフィルタを更に備える、請求項１３に記載の検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は、一般に、受信システムにおけるリファレンスロックインのデバイス及びその方法に関する。本発明は、より詳しくは、ロックイン増幅器／検出器用のダブルリファレンス構成を使用した信号回復のためのシステム及び方法に関する。
【０００２】
関連出願
本特許出願は、２００４年５月４日に出願されたＤｒ．  Ｐｈｉｌｌｉｐ  Ｒ．  Ｇｉｂｂｓ（フィリップＲ．ギブス博士）による「Ａ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｌｏｃｋ−Ｉｎ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ（リファレンスロックイン検出器）」と題された前の仮特許出願に対する優先権を主張するものである。この仮特許出願の内容は、参照により本明細書にその全体が含まれている。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
ロックイン増幅器は、広帯域雑音から強度の低い狭帯域信号を抽出するのに特に適した一種の検出器である。ロックイン増幅器は、位相に敏感であるので、広帯域入力信号に対してリファレンス信号を乗算することで、特定の周波数及び位相における入力信号成分を抽出することができる。このリファレンス信号は、適切な何れかの波形（正弦波、方形波等）であれば、発振器からのものであっても、関数生成器からのものであってもよい。図１は従来技術で公知の典型的なシングルリファレンスのロックイン増幅器１１０である。この増幅器では、ＶＣＯ（可変水晶発振器）１１５からのリファレンスがミキサー１２０で入力信号とミキシングされる。こうして生成された信号は、更に狭帯域フィルタに通すこともあり、図示したケースではミキサー１２０に続いてローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２５が使用されている。
【０００４】
ロックイン増幅器では、外部リファレンスを使用することが望ましい場合がある。典型的なケースでは、ロックイン増幅器のＶＣＯは、外部リファレンスに位相同期される。図２は、内部リファレンス信号を外部リファレンスに位相同期するための１つのアプローチを示したものである。外部リファレンスと内部リファレンスをそれぞれ１つずつ、２つのリファレンスを使用しても、入力信号から目的の信号を抽出するためにミキサー２２０に適用されるロックイン信号は１つだけである。
【０００５】
シングルロックイン増幅器に加えて、目的の周波数における雑音の影響を軽減するためにダブルロックインの使用が推奨される場合もある。このようなアプローチの１つがＪ．  Ｇｏｒｅｅの論文「Ｄｏｕｂｌｅ  ｌｏｃｋ−ｉｎ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｒｅｃｏｖｅｒｉｎｇ  ｗｅａｋ  ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｓｉｇｎａｌｓ」（Ｒｅｖ．Ｓｃｉ．Ｉｎｓｔｒｕｍ，Ｖｏｌ．  ５６、Ｎｏ．  ８（１９８５年８月））に示されている。そのケースでは、大きな問題のあるＲＦピックアップが減衰しないでロックインを通過してしまい、ロックイン検出が無益になるということが判明している。第１のロックインデバイスの前に第２のロックインデバイスを導入することで、第２のロックインデバイスをシステム変調（メカニカルチョッパーホイール等）に同期でき、目的の周波数における変調されていないＲＦピックアップの影響を低減できることが開示されている。
【０００６】
但し、上記のアプローチには、目的の信号と一緒に単一のリファレンス信号をロックインに使用することに共通の制約がある。場合によっては、１つ又は複数の目的の信号を抽出するのにより複雑な（即ちコンポジット）リファレンス信号が望ましいことがある。こうすることで、目的の信号を複数抽出できたり、個々のリファレンスに特有の単一周波数及び高調波を除去できたりする（例えば、コンポジットということは、２つのリファレンス信号の組み合わせであり、相互変調及び／又はその側波帯／高調波成分をもたらすことを意味する）。従来技術のシングルリファレンスのロックインアプローチでは、このようなケースの場合、ロックインに適した信号を供給できない。
【０００７】
したがって、改良型のロックイン検出器又はロックイン増幅器、つまりコンポジットリファレンスを介してロックインを実現する上で柔軟性且つ容易性を考慮したものが必要である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明の概要
本明細書では、本発明に基づいて本発明の様々な様態について説明する。一般に、本発明は、目的の複合信号についての位相感度検出及び回復のための方法、回路、及びシステムを提供する。例示的実施形態では、ダブルリファレンスのロックイン検出器は、２つ以上のリファレンス信号源を備えてもよく、この場合は、まず信号が結合され、コンポジット（例えば、相互変調された）リファレンス信号が生成される。その後、この信号が目的の信号とミキシングされ、目的の周波数で所望の増幅をもたらす。第２の実施形態では、外部リファレンス信号を使用し、内部リファレンスをこれに同期させてから、リファレンス信号を結合する。
【０００９】
本発明の一様態では、目的の信号を入力信号から回復するための方法が提供される。この方法では、まず、第１のリファレンス信号を受信し、第２のリファレンス信号を受信する。第１のリファレンス信号と第２のリファレンス信号は、入力信号に関わる変調信号であってもよい。続いて、この方法では、第１のリファレンス信号と第２のリファレンス信号の相互変調積を持つコンポジットリファレンス信号を生成する。このコンポジットリファレンス信号をフィルタ処理して単一の側波帯又は相互変調成分を取得してもよく、コンポジットリファレンス信号を入力信号と乗算することで、積信号を提供する。入力信号とコンポジットリファレンス信号の積から目的の信号が回復される。回復ステップには、入力信号とコンポジットリファレンス信号をミキシングし、ミキシングされた信号を積とすることをさらに含めてもよい。また、回復のステップには、ミキシングされた信号をフィルタ処理し、目的の信号を検出及び回復することを含めてもよい。
【００１０】
この方法では、内部信号源から第１の変調周波数で第１のリファレンス信号を取得することで、第１のリファレンス信号を受信するステップを実現できる。同様に、他の内部信号源から第２の変調周波数で第２のリファレンス信号を取得することで、第２のリファレンス信号を受信するステップを実現できる。
【００１１】
或いは、この方法では、外部信号源から第１の変調周波数で第１のリファレンス信号を取得することで第１のリファレンス信号を受信するステップを実現し、他の外部信号源から第２の変調周波数で第２のリファレンス信号を取得することで第２のリファレンス信号を受信するステップを実現してもよい。
【００１２】
さらに、この方法には、第１のリファレンス信号に基づいて第１の位相同期ループ信号を提供し、第２のリファレンス信号に基づいて第２の位相同期ループ信号を提供するステップを含めてもよい。また、生成ステップは、第１及び第２の位相同期ループ信号を結合してコンポジットリファレンス信号とすることを含んでもよい。
【００１３】
本発明の他の様態では、目的の信号を回復するために検出回路が提供される。この回路は、複数のリファレンス発生器及び１つのコンバイナを備えるリファレンス源と、ミキサーとを有する。リファレンス発生器は、ＶＣＯ又はその他のタイプのシンセサイザ若しくは発振器等の内部信号源であってもよい。リファレンス発生器のそれぞれにコンバイナが接続され、リファレンス発生器からの信号に応じたコンポジットリファレンス信号を提供できる。コンポジットリファレンス信号は、第１の位相状態でのリファレンス源の出力である。リファレンス源の出力にミキサーが接続され、ミキサーは、入力信号の受信に応じて、第１の位相状態と実質的に同じ位相状態を持つ目的の信号を抽出できる。また、検出回路は、目的の信号を選択的に提供するために、ミキサーの出力側に接続された狭帯域フィルタを含んでもよい。
【００１４】
リファレンス発生器は、複数の外部信号源にそれぞれ応答可能であってもよい。更に、外部信号源の各々を位相同期の関係にある各リファレンス発生器に動作可能なように接続してもよい。また、リファレンス発生器をそれぞれ入力信号の複数の変調信号と関わらせてもよい。
【００１５】
本発明の更に他の様態では、キラル混合物の特性に関わる目的の信号を回復するための検出システムが提供される。このシステムは、第１のリファレンス信号によって変調される第１の信号源と、第２のリファレンス信号によって変調される磁界源とを含む。このシステムは、また、第１の信号源と磁界源とに応答しキラル混合物を維持するサンプルセルを有する。最後に、このシステムは、結果として得られるサンプルセルの出力に関わる入力信号に接続されたマルチリファレンスロックイン増幅器又はマルチリファレンスロックイン検出器を少なくとも１つ含む。マルチリファレンスロックイン検出器は、第１のリファレンス信号及び第２のリファレンス信号を使用して、目的の信号を抽出するための相互変調コンポジットリファレンス信号を生成する。
【００１６】
ロックイン検出器は、第１のリファレンス信号と第２のリファレンス信号に応答するリファレンス源を更に有してもよい。このリファレンス源は、コンポジットリファレンス信号を提供するために、第１のリファレンス信号と第２のリファレンス信号の各々に接続されたコンバイナを含んでもよい。コンポジットリファレンス信号は、リファレンス源の出力である。更に、ロックイン検出器は、リファレンス源の出力側に接続されたミキサーを含んでもよい。このミキサーは、入力信号の受信に応じて、目的の信号を抽出するよう動作してもよい。
【００１７】
検出システムは、また、目的の信号を選択的に提供するために、ミキサーの出力側に接続された狭帯域フィルタを含んでもよい。従って、第１のリファレンス信号を位相同期関係にある第１のリファレンス発生器に接続し、第２のリファレンス信号を位相同期関係にある第２のリファレンス発生器に接続してもよい。
【００１８】
上記の一般的な説明及び下記の詳細な説明は、何れも本発明を例示及び説明するものにすぎず、請求項に記載されているように、本発明を限定するものでないことを理解されたい。本発明のその他の利点については、一部は下記の説明に記載され、一部は本発明から明らかになる。又は本発明の実施によっても習得できるかもしれない。
【００１９】
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の複数の実施形態を図示したものであり、説明と照らし合わせることで、本発明の原理を理解しやすくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
好適な実施形態の説明
次に、本発明の例示的実施形態について詳細に言及する。本発明の実施例を添付の図面及び以下の説明によって示す。可能な限り、図面全体を通して、同じ参照番号を使用して同じ部品又は類似の部品を示す。
【００２１】
一般に、上記の従来システムにおける制限は、本発明の各種実施形態で示される新規な様態によって克服することができる。その内容は、以下の詳細な説明と図３及び図４で示す。当該実施形態は、図５のキラル分析環境等、試験用途での使用に特に適している。本発明の実現に適したキラル分析環境の他の例について、さらに、２００３年１０月１０日に出願されている「Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｆｏｒ  Ｃｈｉｒａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ」と題された前の仮特許出願第６０／５１０，２０９号明細書、及びＤｒ．  Ｐｈｉｌｌｉｐ  Ｒ．  Ｇｉｂｂｓ（フィリップＲ．ギブス博士）による「Ｈｉｇｈ−Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ  Ｃｈｉｒａｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｕｓｉｎｇ  Ｓａｍｅ」と題された国際公開第０３／０２９７９０  Ａ１号パンフレットに開示されており、この２つの文献が参照により本明細書に含まれている。既に開示されている分析プロセス及びシステムでは、これらの出願に記載されたシングルリファレンスのロックインの代わりに、本発明の実施形態及び様態を使用すると、より良好な結果が得られる。
【００２２】
次に図を参照し、特に図３を参照して、本発明の実施形態に基づいてマルチリファレンスロックイン増幅器３１０を例示する。システム３０５及び検出器３１０は、それぞれ、２つのリファレンス源３１５、３１６からリファレンス信号ｆ及びｗを受信する。２つのリファレンス信号がコンバイナ３１７に供給され、コンポジットリファレンス信号（例えば、相互変調信号ｆ＋ｗ及びその側波帯）が生成され、その信号が得られる。この相互変調コンポジットリファレンス信号、又は少なくともその成分の１つがミキサー３２０に適用され、入力信号から目的の信号が回復及び抽出される。一実施形態では、フィルタ（図示せず）を使用してコンポジットリファレンス信号の特定の相互変調成分を選択し、それをミキサー３２０に適用してもよい。更にミキサー３２０の出力に接続される狭帯域フィルタ３２５を使用して、目的の周波数の外の雑音成分を低減させ、目的の信号の抽出を向上させてもよい。これは、入力信号が複数の周波数による変調に依存するため、従来のロックイン検出器を利用するのが難しいようなシステムで特に有利であると考えられる。
【００２３】
図３及び図４は、ブロック図で表現されているが、当業者であれば、この２つの図が多様な回路で容易に実現可能な機能的な描写であることを理解できよう。例えば、検出回路は、ディスクリート部品、集積回路によって、又はコンピュータ等の特定用途若しくは汎用のプロセッサ上で動作するソフトウェアによって実現することができる。例えば、当業者であれば、そのようなコンピュータ又はプロセッサには、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、又はＤＳＰ機能を有する特定用途向けの集積回路が含まれることを理解できよう。特定の実現は、設計上の選択事項にすぎない。
【００２４】
図５に示し、更に以下で説明する実施形態では、デジタル信号プロセッサを使用したデジタルによる実現となっている。これにより、一定の実験の場合は、通常、全てのリファレンス（駆動及び相互変調）に関して、所定のサインテーブル（波形テーブルとしても公知である）を生成できるので、初期テーブルが一旦生成されると、追加の計算は不要となる。当業者であれば、そのような波形テーブルがデジタル信号プロセッサと共によく使用されることを理解できよう。２つの基本周波数（ｆとｗ）のどの相互変調周波数の組み合わせであっても２つのリファレンスの数学的混合を変更し、これを保存することにより、生成及び追跡が可能である。離散的部分に取り込んだ入力信号との数学的混合によって所望のリファレンス値を適用すれば、選択された側波帯及び相互変調周波数内で目的の周波数（例えば、ｆ＋ｗ、ｆ−ｗ、２ｆ＋ｗ、２ｆ−ｗ、３ｆ＋ｗ、ｆ＋２ｗ等）を検出できる。
【００２５】
ロックイン分析の位相依存性を回避するには、適用されたリファレンス（例えば、相互変調信号ｆ＋ｗを有するコンポジットリファレンス信号）の位相変移済みの形態を利用して第２のロックイン分析を実行すればよい。つまり、デジタル方式で実現されたロックイン検出器では、コンポジットリファレンス信号の同相バージョンを使用し、更にその分析時にコンポジットリファレンス信号の位相変移済みバージョンを使用することができる。位相の変移については、信号間に実質的に直角位相関係を持たせるために、９０度又は実質的に９０度近傍とするのが好ましい。三角法の関係により、信号の絶対的な大きさが算出され、これは所望の周波数成分の大きさにのみ依存する。位相情報は、リファレンス信号及び直角位相分析信号の逆正接を使用して抽出できる。駆動波形と分析波形（つまり、波形テーブルにより生成される信号）の両方に対してシングルリファレンスクロックを使用すると、分析成分の相対位相も絶対的なものとみなされ、観測信号に位相変移が発生した場合にしか変化しない。そのような方法で２つのリファレンス波形と分析波形とを接続しなければ、結果として得られる位相情報は随意のものとなり、分析の初期開始条件に依存することになる。
【００２６】
図４は、本発明に係る他の実施形態を示す。次に図４を参照すると、ダブルリファレンスロックイン増幅器４１０は、外部のリファレンス信号源４０６、４０７からリファレンス信号ｆ及びｗを受信する。これらの外部リファレンス信号は、位相同期ループ（ＰＬＬ）４１１、４１５の内部源（例えば、ＶＣＯ、水晶発振器、周波数シンセサイザ等）４１２、４１６と位相同期される。この方法では、ＰＬＬがリファレンス源内のリファレンス発生器の形態で動作する（但し、外部のリファレンス信号源によって駆動される）。このため、ＰＬＬは、コンポジットリファレンス信号の生成時にコンバイナに供給される様々な位相同期ループ信号として一般に参照されるものを生成すると考えることができる。
【００２７】
コンバイナ４１９は、ＰＬＬ４１５、４１１のそれぞれの出力を受信し、所望のコンポジットリファレンス信号を生成する（例えば、必要に応じて、相互変調リファレンス（ｆ＋ｗ）及び／又は側波帯／高調波）。次に、このコンポジットリファレンス信号は、ミキサー４２０に適用され、入力信号から目的の信号が抽出及び回復される。ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４２５を使用して、選択された周波数帯域の外にある雑音成分を除去し、目的とする所望の信号の抽出及び回復を向上させる助けとしてもよい。
【００２８】
したがって、図３及び図４に示す実施形態では、２つの変調周波数に依存する信号を提供する。これによると、従来のシングルリファレンス信号ロックインアプローチと比較して、目的の相互変調信号をより適切に抽出することができ、より良好な信号対雑音比（ＳＮＲ）が得られる。このように性能が向上する理由として、相互変調信号を従来よりもかなり高いチョッパ率（例えば、ｆ＋ｗ、１／ｆの性能向上）で取得できること、また、より高い周波数応答の分析を容易にする下方調整が可能であること（例えば、一部の周波数については、ｆ−ｗの方がｆ＋ｗよりも対照的に計算上扱い易い場合がある）が挙げられる。当業者であれば、このように、ｆ−ｗを使用することでｆ＋ｗよりも多くのデータ収集が容易になるような高周波の状況で役に立つことを理解できよう。更に、本発明の実施形態を使用すると、複数の側波帯で変調システム応答から追加の分析情報を取得することができ（例えば、図５において、ｆ＋ｗは、Ｖｅｒｄｅｔと相関関係があり、２ｆ＋ｗは旋光性と相関関係がある）、各々の基本周波数（例えば、ｆとｗ）でシステムのチョッピングにより発生する雑音が相互変調周波数では発生しないので、性能を向上させることができる。
【００２９】
図３及び図４に示す実施形態は、多様な試験環境で、又は信号の回復を必要とするその他の用途で実現することができる。一例として、試験環境を図５に示すキラル試験環境とすることができる。この例では、ダブルリファレンスロックイン検出器は、Ｄｒ．  Ｐｈｉｌｌｉｐ  Ｒ．  Ｇｉｂｂｓによる「Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｃｈｉｒｏｐｔｉｃａｌ  Ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｉｎｇ」と題された米国仮特許出願第６０／５８４，１０５号明細書に開示されているように、目的とする所望の分析信号を回復するためにキラルヘテロダイン用途で利用されている。尚、この内容は、参照により本明細書に含まれている。
【００３０】
次に図５を参照すると、例示的なキラル検出システム５００が概念的に示されており、本発明の原理と一貫性を有するシステムのレシーバ側にデジタル方式で実現されたダブルリファレンスロックイン増幅器が使用されている。システム５００は、共通のシステムクロック５２４を使用して、システムの部品を駆動する。システムの部品には、変調信号源としてのデジタル−アナログ（ＤＡＣ）／波形テーブル５０２ａ−ｂ、レーザー５１４、サンプルセルコイル５１６、サンプル５１８、フィルタ５２０、及び１つ以上のデジタルロックイン増幅器５０１ａ−ｃに接続された１つ以上のアナログ−デジタル（ＡＤＣ）ユニット５２２ａ−ｃなどがある。ＤＡＣ／波形テーブル５０２ａは、レーザー５１４からサンプル５１８に適用される光ビームを変調する信号ｗ５１０を供給する。ＤＡＣ／波形テーブル５０２ｂは、サンプルセルコイル５１６を介してサンプル５１８にさらす磁界５１２を変調する信号ｆ５１２を供給する。従ってＤＡＣ／波形テーブル５０２ａ−ｂは、共通のクロック５２４を基に、サンプル５１８を刺激するために使用される変調信号を生成する。
【００３１】
サンプル５１８を通して伝送される光は、その強度及び分極状態でサンプルに関する情報を伝える。１つ以上のフォトダイオード（図示せず）を使用して、伝送された光の振幅を検出し、伝送された光を表す電気信号を生成することができる。この電気信号は、フィルタ５２０でフィルタ処理して信号を生成してから、同じシステムクロック５２４を使用するＡＤＣユニット５２２ａ−ｃによってデジタル形式に再び変換することができる。一実施形態では、電気信号は４つのフィルタ経路をたどってフィルタ処理され、ＡＤＣユニットが取得する信号が生成される。このようにして、ＡＤＣユニットは、ロックイン増幅器にデータストリーム（デジタル形式の入力信号）を供給する。
【００３２】
この例では、デジタル信号プロセッサ内にデジタルロックイン増幅器５００ａ−ｃが実現され、それぞれｗ、２ｆ＋ｗ、及びｆ＋ｗでフィルタ処理された各信号を回復する。ロックイン増幅器５０１ａは、シングルリファレンス信号（信号ｗ）にのみ依存すればよいが、ロックイン増幅器５０１ｂ−ｃは、２つのリファレンス信号（例えば、ＤＡＣ／波形５０２ａからの変調信号ｗ及びＤＡＣ／波形テーブル５０２ｂからの変調信号ｆ）に依存するように実現され、２ｆ＋ｗ及びｆ＋ｗでの目的の信号に対する各々の位相感度ロックイン分析で使用するために、適切な相互変調積を有するコンポジットリファレンス信号を生成する。この場合、コンポジットリファレンスは事前に計算され、２ｆ＋ｗ及びｆ＋ｗについて個々の波形テーブルとして格納される。これらのコンポジット波形テーブルは、駆動周波数リファレンスと同じシステムクロックとリンクされ、２ｆ＋ｗ及びｆ＋ｗで回復されたシステム応答において非随意の位相関係を維持する。
【００３３】
要約すると、本発明の実施形態は、改良型のロックインユニット、デバイス、又はシステムを提供する。当業者であれば、本発明の範囲を逸脱することなく、上記に示した個々の要素及び該要素の配置について多様な代案がどのように可能であるかを理解できよう。従って、本発明が特定のダブルロックインアプローチの文脈で記載されていることを認識するのは重要であるが、当業者であれば、本発明の部品及びプロセスは利便性の高いハードウェア及び／又はソフトウェア構成で実現可能であり、また、２つ以上のリファレンス源を有するロックイン検出器への拡張が可能であることを理解できよう。
【００３４】
結論として、本明細書は、本発明の各種実施形態を図示及び説明するために提供されたものであり、網羅的であること又は開示された形態に限定することを意図するものではない。この実施形態は、本発明の原理を説明し、発明の実際の用途を示し、当業者が本発明の製造及び利用方法を理解できるように選定及び説明されたものである。当業者には多くの変形形態及び修正形態が明らかであろう。従って、明細書及び実施例はあくまでも例示にすぎず、本発明の真の範囲及び精神は以下の請求の範囲によって示される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】シングルリファレンスのロックイン増幅器の従来技術のアプローチを示すブロック図である。
【図２】外部リファレンスを使用してシングルリファレンスのロックイン増幅器を同期させる、従来技術の他のアプローチを示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係るマルチリファレンスのロックイン増幅器を例示するブロック図である。
【図４】本発明の更に他の実施形態に係る外部リファレンスを使用したマルチリファレンスのロックイン増幅器を例示するブロック図である。
【図５】本発明の実施形態に係るダブルリファレンスのロックイン検出器システムを使用した応用環境及び代表的な信号の流れを例示するブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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