(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光放射を反射ビームおよび透過ビームに分割するビームスプリッターを有する走査干渉計と、基準ビームを前記ビームスプリッターの第１の表面に最初に入射するように第１伝播経路に沿って前記干渉計に向かって発射する単色光放射源と、観測ビームを前記ビームスプリッターの前記第１表面に最初に入射し、かつ、前記第１表面において前記基準ビームと重なるように第２の伝播経路に沿って前記干渉計に向かって発射する観測光放射源とを備え、前記放射光源が協力して、前記第１表面においてそれぞれの第１伝播経路と第２伝播経路との間に、前記観測ビームの発散半角より大きい第１の角を形成することを特徴とする分光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の分光装置において、発射された前記基準ビームから生成された基準インターフェログラムを検出する基準検出器と、発射された前記観測ビームから観測インターフェログラムを検出する観測検出器とをさらに備え、各検出装置が他方のビームの前記ビーム経路の外に配置されることを特徴とする分光装置。
【請求項３】
請求項２に記載の分光装置において、前記検出されたインターフェログラムに対応する前記検出装置のそれぞれからの出力を受信するために動作可能なように接続されるデータ処理装置をさらに備え、前記基準ビームを前記第１角で発射した結果として前記観察検出器により検出された前記観察インターフェログラムから抽出されたスペクトル情報における誤差を修正するために、前記受信した出力を処理するように前記データ処理装置が特別に適合されることを特徴とする分光装置。
【請求項４】
請求項３に記載の分光装置において、前記基準ビームがビーム直径を有し、かつ、前記ミラーが並進するときに前記基準検出器からの出力が前記データ処理装置内における前記基準インターフェログラムからの周期的に繰り返される特徴の決定を可能にするのに十分な最低信号対雑音比を有するように選択された前記ビームスプリッターの前記第１表面におけるある程度の重なりを実現するために、前記ビーム直径に相関する前記第１角で前記基準ビームを発射するように単色放射光源が構成されることを特徴とする分光装置。
【請求項５】
前記単色放射光源からの基準ビームおよび前記観測光放射源からの発散観測ビームを、それぞれの伝播経路に沿って前記干渉計の前記ビームスプリッターの前記第１表面に向かって同時に発射するステップを含み、前記基準ビームが前記観測ビームの前記伝播経路に対して前記観測ビームの発散半角より大きい第１の角で前記第１表面に入射するようにその伝播経路に沿って発射されることを特徴とする、請求項１に記載の分光装置を動作させる方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、前記観測ビームから得たインターフェログラムをデータ処理装置において処理して、それから抽出されたスペクトル情報を前記基準ビームを前記第１角で発射したことに起因する誤差について修正するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、前記修正が実際の波長から第１角の余弦倍だけ異なる見掛けの波長を有する前記基準ビームの補償を含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項５に記載の方法において、
前記観測ビームに試料物質を通過させるステップと、前記観測ビームから得た前記インターフェログラムを前記データ処理装置において処理して前記試料物質のスペクトル情報特性を抽出するステップとをさらに含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査干渉計、より具体的にはマイケルソン原理またはそれから導かれる原理に従って動作する走査干渉計（この明細書では、一般的に「マイケルソン型」走査干渉計と称する）を備える分光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイケルソン型などの既知走査干渉計は、一般的にビームスプリッター（一般的に補償器も含んでいる）およびミラーまたは再帰反射器などの２個以上の反射器を備えており、反射器の少なくとも１つが相互に並進できるように配置されている。コリメーティング・レンズまたはその他の光学装置も走査干渉計と関連付けられることがあるが、これらはビームスプリッターおよび相対的に移動可能な反射器の存在に基本的に依存している走査干渉計の動作原理にとって重要でない。
【０００３】
言うまでもなく、走査干渉計は、ビームが先ずビームスプリッターにより２つの成分に分割され、続いて、それぞれが１対の相対的に移動可能な反射器のそれぞれの一方により定められる相異なる経路をたどった後に再び結合されて、お互いに干渉する光学装置を指す。次に、ビームが相互作用した試料の特質に関する干渉のスペクトル成分から情報が抽出される。
【０００４】
たとえば光学分光学の分光装置においてかかる干渉計を使用する場合、観測対象波長領域における比較的広い帯域の放射から構成される観測ビームを干渉計に発射してビームスプリッターを直射する。この文脈において、「発射」は、ビームが、光源、光ファイバー先端、ビームの経路または形状に影響を及ぼすレンズまたはその他の光学素子などの最終光学素子から送出されることを指す。この観測ビームは、ビームスプリッターにおいて等しい強度を有する実質的に２つの部分に分割される。第１のビームはビームスプリッターにより反射され、干渉計の第１の「アーム」に沿って進んで第１反射器に達し、そこで反射されてビームスプリッターに戻る。第２のビームはビームスプリッターを透過して、第２の「アーム」に沿って進んで第２反射器に達し、そこで反射されて、ビームスプリッターに戻り、やはり反射された第１ビームと重なる。レターデーション、δは、２つのアーム間の光路長の差であり、このレターデーションに従って、２つのアームを通過し後方反射された光がビームスプリッター上で重なったときに、スペクトル光源の各波長は打ち消し合うように、または強め合うように干渉し得る。この重なりの強度パターン、レターデーションの関数としての干渉光は、インターフェログラムとして知られている。インターフェログラムは、１つまたは複数の反射器が移動して関連光路の循環エクスカーション、すなわち、第１ビームと第２ビーム間の循環光路長差を生成するのに応じて検出器により記録される。この結果として、観察ビームの各波長は、異なる周波数で変調される。次に数値的フーリエ変換（ＦＴ）を行うことにより、この観察インターフェログラムからスペクトル情報を抽出することができる。
【０００５】
観察インターフェログラムを記録する場合、特にいわゆる高速ＦＴ技法を使用する場合、誤差を避けるために、並進できる反射器から正確に等距離にある複数地点において関連検出器の出力を標本抽出することが重要である。
【０００６】
基準ビームを発生するためにレーザーなどの既知の波長λを有する単色放射光源を使用することは、ＦＴ分光学において確立されている手法となっている。この基準ビームを走査干渉計において使用することにより、要求される正確な等距離地点を決定することができる。このようなＦＴ干渉計が米国特許出願公開第６，６５４，１２５号明細書において開示されている。ここでは、普通に見られるように、基準ビームを観測ビームと同時に走査干渉計に発射し、干渉計の光学構成要素を通過する光路（それは観測ビームのたどる光路と実質的に平行である）をたどらせる。観測ビームと同様に、基準ビームもビームスプリッターにより実質的に等しい強度の２つのビームに分割する。基準ビームの２つの後方反射部分がビームスプリッターで重なったとき、それらにより基準インターフェログラムが生成され、これが関連検出器により検出されることになる。この基準インターフェログラムは、次のように波長に直接関係する振動周期δｐｅｒを有するレターデーション軸上の正弦曲線である：δｐｅｒ＝λ／２  （１）
【０００７】
基準ビームの波長は正確に既知であるので、基準インターフェログラムのゼロ交差点などの周期的生起特徴を使用して干渉計の並進可能反射器の増分変位および／または速度を正確に測定できる。したがって観察インターフェログラムの標本抽出時刻も正確に決定できる。
【０００８】
既知走査干渉計設計に関する１つの問題は、基準ビームの干渉計への発射が光学的構成要素の追加を必要とするか、または観測ビーム経路を妨げることである。基準ビームは、たとえば、潜望鏡型ミラーを使用することにより、または観測ビームのためのコリメーティング光学素子中の孔から発射される。しかし、いずれの場合も観測ビームの一部が阻止される。別の方法として、ダイクロイックミラーを使用して基準ビームを干渉計に発射することもできるが、これも干渉計を通過する観測ビームの総パワーの減少を招き、また、観測ビーム経路中に場所を必要とする。
【０００９】
本発明の第１の側面によれば、入射光学放射を反射ビームおよび透過ビームに分割するビームスプリッターを有する走査干渉計、先ずビームスプリッターの第１表面に入射される基準ビームを干渉計に発射する単色光学放射源、および先ずビームスプリッターの第１表面に入射され、次に第１表面で基準ビームと重なる観測ビームを干渉計に発射する観測光学放射源を備え、両放射光源が協力して第１表面において２つのビームの伝播経路間に観測ビームの同一平面上の発散半角より大きい第１の角を生成する分光装置が提供される。
【００１０】
すべての放射ビームが距離とともにビームの広がる程度を示す発散角を有することは、よく知られている。それは、たとえば、ビーム経路に平行な光ビームの軸の両側にあり、かつ、軸と同一の平面にあり、光度が一般的に基準光度の一定パーセンテージに等しくなる面にある２つの方向間の角と考えることができる。レンズまたはその他の集束素子を使用してビームが平行化されている場合、予期される発散は、２つのパラメータから既知の方法により計算できる：レンズ通過前のビーム上の最も狭い地点の直径、Ｄ、およびレンズの焦点距離、ｆ。発散半角は、その名称が示唆するように、発散角の半分の大きさを有する角である。
【００１１】
したがって、基準ビームおよび観測ビームが最初に入射されるビームスプリッターの第１表面におけるこれらの伝播方向間の角が観測ビームの同一平面上の発散半角より大きくなるようにこれらのビームを干渉計に導くことにより、追加光学的構成要素の必要なしに、観測ビームの外側から基準ビームを発射してビームスプリッターの第１表面において観測ビームと重ね合わせることができる。観測ビームを妨げることもなく、また、ビームスプリッターの寸法の拡大およびその他の光学的構成要素の必要もない。
【００１２】
さらに、本発明によるビーム経路の角度設定は、基準ビームおよび観測ビームの空間フィルタリングを与えるので、関連検出器における相手ビームによるバックグラウンド放射が大幅に低減されるかまたは除去される装置を設計することができる。
【００１３】
コンピュータを有効に使用して関連検出器により記録された観測インターフェログラムからスペクトル情報を抽出し、かつ、コンピュータを個別的に適合させて本発明による基準ビームおよび観測ビームの相対的角度設定によりスペクトル情報に入り込んだ波長誤差を数学的に補償する。コンピュータにおいて適用されるこの波長目盛の修正は、干渉計を使用して行われる測定の精度を向上させる。
【００１４】
本発明の第２の側面により、本発明の第１の側面による走査干渉計を備える分光装置を動作させる方法が提供される。この方法は、最初にビームスプリッターの第１の表面に入射される基準ビームおよび発散観測ビームをビームスプリッターに向かって同時に発射するステップを含み、両ビームがビームスプリッターにおいて観測ビームの発散半角より大きい両ビームの光路間の第１の角を与えるように発射されることを特徴とする。
【００１５】
これから本発明の実施形態について、ほんの一例として、添付図の図面を参照して説明する。添付図は次のとおりである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明によるマイケルソン型干渉計のＸ／Ｙ平面における断面図を示す。
【図２】図２は、図１のマイケルソン型干渉計のＹ／Ｚ平面における断面図を示す。
【図３】図３は、図１および図２に示した干渉計に関する設計基準制約をグラフ的に示す。
【図４】図４は、本発明によるマイケルソン型干渉計の別の実施形態の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
これから本発明による分光装置２の例示的実施形態を考察する。この装置は、図１および図２に示されているとおり、現在、マイケルソン型走査干渉計を構成するように配置されている。かかる走査干渉計の一般的動作原理はよく知られているので、ここでは本発明の理解のために必要な程度に限って詳しく説明することとする。例示した走査干渉計は、ビームスプリッター４（ここでは円形ビームスプリッター）および２個の反射器６、８（ここでは円形平面ミラーの形態）を備えている。ミラー６の１つは、２Ｌとして示されている距離にわたり相互並進できるように（両方向矢印で示されている）取り付けられ、他方のミラー８は固定されている。ビームスプリッター４は、本実施形態では、２個の反射器６、８とともに干渉計ハウジング１０に収容されている。やはり例示装置２を構成しているのは、基準ビームを発生し、それをおおむね伝播経路１４に沿って干渉計（４，６，８）のビームスプリッター４の第１の表面４’に向かって発射する単色光学放射源１２（この基準ビームは追加光学素子により中断されない）および発散観測ビーム１８を発生し、それをおおむね光源１２とビームスプリッター４間の伝播経路２０に沿って干渉計（４，６，８）のビームスプリッター４の第１表面４’に向かって発射する観測光学放射源１６である（この観測ビーム１８は、このビームの伝播方向すなわち伝播経路に影響を及ぼす追加光学素子を通過しない）。当然のことながら、本発明による装置のその他の実施形態が光源１２、１６とビームスプリッター４間に挿入されて伝播経路２０、１４のいずれかを変更する光学素子またはその他の構成要素を含む場合、本発明による伝播経路は、最後のかかる光学素子とビームスプリッター４間の該当ビームの伝播方向となる。用語「発射する」は、それに応じて解釈する。
【００１８】
周知のように、ビームスプリッター４は走査干渉計（４，６，８）の最初の要素と考えられ、入射ビームが透過ビーム経路２２および反射ビーム経路２４を通過する実質的に等しい強度のビームに分割されるように構築する。可動ミラー６は、それが相互に並進されたときに透過ビーム経路２２をたどってビームスプリッター４に戻るビームを返すようにビームスプリッター４に対して相対的に位置づける。他方の固定ミラー８は、反射ビーム経路２４をたどってビームスプリッター４に戻り、透過ビーム経路２２をたどって帰還するビームと重なるビームを返すようにビームスプリッター４に相対的に位置づけられており、それによって基準ビーム光源１２からの基準ビームおよび観察光源１６からの観察ビーム１８のそれぞれについてインターフェログラムが生成される。
【００１９】
対応する基準ビームおよび観察ビームの放射検出器２６、２８も、それぞれ、分光装置２の一環として備えられている。基準ビーム放射検出器２６は、干渉計ハウジング１０に配置されており、基準ビーム経路３６をたどる発射された基準ビームの反射成分から生成される基準インターフェログラムを検出する。観察ビーム放射検出器２８は、同様に干渉計ハウジング１０に配置されており、観測ビーム経路３４をたどる発射された観測ビームの反射成分から生成される観測インターフェログラムを検出する。本発明の１つの実施形態に有益に従い、基準ビーム放射検出器２６は、ビームスプリッター４から観測ビーム検出器２８に向かってビーム経路３４をたどる観測ビームの外側に配置することができる。これは、観測ビーム検出器２８に入射する利用可能な放射を最大化することを可能とし、かつ、観測ビーム経路３４および基準ビーム経路３６のそれぞれの検出器２８、２６における空間フィルタリングを与える。この空間フィルタリング効果は、相手ビームからの光（すなわち基準検出器２６に入射する観測ビームからの光およびその逆）により引き起こされるそれぞれの検出器２８、２６におけるバックグラウンド雑音が大幅に低減され、かつ、全く打ち消されることもあるので、有利である。
【００２０】
基準ビームおよび観測ビームの検出器２６、２８は、この実施形態では、両方ともインターフェログラムハウジング１０内に配置されるが、しかし、当然のことながら、これらのいずれかまたは両方ともハウジング１０の外に配置し、たとえば適切な光ファイバーを用いてハウジング１０と光学的に結合することもできる。同様に単色光学放射光源１２と観測光学放射光源１６の一方または両方もハウジング１０の外に配置し、本出願において説明するように図１および図２に示すビーム経路をたどるようにそれと光学的に結合することもできる。
【００２１】
適切にプログラムされたコンピュータ３０のようなデータ処理装置を基準ビームおよび観測ビームの検出器２６、２８のそれぞれと動作可能なように接続し、検出されたそれぞれの基準インターフェログラムおよび観測インターフェログラムを表す信号を受信し、かつ、観測インターフェログラムからのスペクトル情報を得るために一般的には観測インターフェログラムをフーリエ解析することにより、これらの信号を処理することができる。本実施形態では、コンピュータ３０は単一の装置として示されているが、しかし当然のことながら、この文脈におけるコンピュータは、所望の計算を自動的に行うために在来のプログラミングおよび電子技術を利用して構成された１つまたは複数の装置を意味するものと解するべきである。データ処理装置３０を構成するかかる１つまたは複数の装置のいずれか１つまたは２つ以上をハウジング１０と一体とするか、またはハウジング１０の外部にローカル的に（図示されている固定接続経由）または遠隔通信的に（たとえば電気通信リンク、イントラネットまたはインターネット接続経由）設けることもできる。
【００２２】
分光装置２を光学分光学において使用する場合、透明または半透明のキュベットまたはその他のサンプル・ホルダ３２を観測ビーム経路２０に配置することができる。ここでは、それは、光源１６とビームスプリッター４の第１表面４’間のビーム経路２０の一般的方向を変えないように構成されている。本実施形態では、単なる例示にすぎないが、サンプル・ホルダ３２はビームスプリッター４の前に（経路２０沿いの観測ビーム１８の伝播方向において）配置されているが、しかし、それはビームスプリッター４の後にまたは観測光学放射光源１６もハウジングの外に配置される場合にはハウジング１０の外のビームスプリッター４の前に配置することもできる。観測ビーム１８の一定の波長は、他の波長より強くホルダ３２中の試料物質と相互作用する。これにより、サンプル・ホルダ３２中の物質の特性である観測ビーム１８の強度の波長依存変動が生ずる。このスペクトル情報は、コンピュータ３０においてたとえばフーリエ変換手段により、観測インターフェログラムのデコンボリューションから抽出することができる。
【００２３】
この構成は、可動ミラー６が相互に並進されたときの基準ビームのビームスプリッター４越えの透過部分２２の変位（ウォークオフ）が単色光学放射光源１２および観測放射光源１６の他の相対的方向づけと比較して最小化されるという利点を有する。しかし、当然のことながら、Ｙ軸（この場合、伝播経路２０に等しい）に関する光源１２、１６の他の相対的方向づけも請求される本発明から逸脱せずに使用できる。
【００２４】
干渉計（４，６，８）の設計変数のすべてが独立に選択可能ではなく、図１および図２の干渉計２は、以下において論ずる設計基準を考慮して設計されることになる：
【００２５】
この実施形態では、ビーム発散がビーム伝播の一般的方向２０（ビームの中心またはビームパワー分布の最大の伝播方向により定められる）に関して対称となるように配向され、かつ、方向付けられる光源１６から、先ずビームスプリッター４の第１表面４’に入射されるように干渉計（４，６，８）に発射される観測ビーム１８を考察する。この観察ビーム１８は、ビーム伝播のこの一般的方向２０に対して発散半角、αを有する。これと同時に、基準ビームが干渉計（４，６，８）に対して基準ビーム経路１４に沿って発射され、発散半角αを含む平面（ここでは、Ｚ−Ｘ平面として示されている）に存在する観測ビーム１８の伝播経路２０に対する角、θをもってビームスプリッターの第１表面４’に先ず入射する。ここでは、本発明に従って、θ＞αである。可動ミラー６の変位は、−Ｌと＋Ｌの間で変化する。したがって、ミラー６の合計変位は、Ｌｔｏｔ＝２Ｌであり、レターデーションは−２Ｌと２Ｌの間で変化する。最大レターデーションは、δｍａｘ＝２Ｌである。
【００２６】
干渉計（４，６，８）のレターデーションがゼロである場合、基準ビームの帰還成分は、ビームスプリッター４上に最大の重なりを有する。しかし、θはゼロではないので、基準ビームの帰還成分は、レターデーションの絶対値がゼロより上に増加する場合、ビームスプリッター４上でお互いに離れて行く。これがいわゆるウォークオフ効果である。最大絶対レターデーション、δｍａｘにおいて、帰還基準ビーム成分の中心間の距離は、次のとおりである：２Ｌｓｉｎ（θ）＝δｍａｘｓｉｎ（θ）  （２）
【００２７】
基準インターフェログラムの振幅は、帰還基準ビームの２つの成分の電界強度分布の重なり積分により与えられるが、これは、ｄｒｅｆ＞＞δｍａｘｓｉｎ（θ）の場合のみ、この振幅が一定となることを意味する。ただし、ｄｒｅｆは、ビームスプリッター４上の帰還基準ビーム（すなわち、ミラー６とビームスプリッター４間の伝播経路２２の部分を通過するビーム）の半値全幅（ＦＷＨＭ）である。電界強度の大きさの重なりは、２つの帰還ビーム成分がビームスプリッター４上で離れるので、ウォークオフ効果のために低減される。単色放射光源１２は、単一空間モードおよびビームスプリッター４の第１表面４’上に位置するビームウエストを有する基準ビームを発生するレーザー光源とすることが好ましい。この方法により、基準ビームの位相面は実質的に平行となり、それにより空間コヒーレンスが最大となり、したがって許容ウォークオフも最大となる。
【００２８】
高い空間コヒーレンスを有する基準ビーム、たとえば単一モードまたは回折限界のビームが発生された場合、ビーム・ウォークオフは、主として基準インターフェログラムの振幅に影響を及ぼす。実際には、基準インターフェログラム上の一定の振幅包絡線は許容可能であり、帰還基準ビーム・サイズ、ｄｒｅｆに関する要求条件は次のように緩和できる：ｄｒｅｆ＞εδｍａｘｓｉｎ（θ）  （３）、ただしεは経験的に決定される定数であり、検出器２６における信号対雑音比が、基準インターフェログラムから周期的に繰り返される特徴に基づいて行われる決定、一般的にゼロ交差決定を可能とするために十分となるように選択される。
【００２９】
図１および図２に示す本発明の特定の構成に関する経験から、また、単なる例示であるが、光学素子および構成における一般的な誤差を考慮するとε≒５０が適当な値であることが見出された。たとえば、帰還基準ビーム・サイズがｄｒｅｆ＝２  ｍｍかつθ＝１０度である場合、最大レターデーション、δｍａｘは、基準インターフェログラムの十分な振幅包絡線を維持するために０．２３  ｍｍ未満とするべきである。
【００３０】
もう１つの重要な設計制約が観測ビーム１８の発散半角、α、分光装置２の所要スペクトル解像度、Δυ、およびこの解像度Δυを実現するべき最大波数、υｍａｘの間に存在する。この解像度は、最大レターデーションに反比例する。これは、次のように定義できる：δｍａｘ＝１／（Δυ）  （４）、観測ビーム発散の上限は、次のように表すことができる：αｍａｘ＝（δｍａｘυｍａｘ）−１／２  （５）
【００３１】
したがって、たとえば、δｍａｘ＝０．２３  ｍｍ（上記のように）であり、かつ、一般的に最大波数υｍａｘ＝３０００  ｃｍ−１である場合、最大許容ビーム発散は、αｍａｘ＝０．０８５  ｒａｄ（すなわち４．９度）となる。この場合に得られる解像度は、２２ｃｍ−１であり、−ミラーの運動により制限される。
【００３２】
上記の例は、ビームスプリッター４の第１表面４’における入射角θ（それは、観測ビーム発散半角、αより大きい）を有する基準ビームによる走査干渉計（４，６，８）を構成すること、およびそれでもやはりミラーの運動（レターデーション）により制限される解像度を得ることの可能性を示している。しかし、この種類の設計は、以下の考察からも分かるように、高い解像度を達成するには不利であろう：前述の例に従うと、基準ビームの入射角は、θ＝１度に低減でき、２．２  ｃｍ−１の改善解像度に対応する２．３  ｍｍの最大レターデーションを与える。しかし、観測ビーム発散の上限に関する要求条件は、αｍａｘ＞θとなるために、ここでαｍａｘ＝０．００２７  ｒａｄ（すなわち１．５度）となる。これは、図１および図２の設計が実現できないこと、または観測ビームの最大立体角が利用できないことを意味する。後者の場合、光エネルギー・スループットが低減されるが、これは、検出装置上の信号対雑音比を低下させる。
【００３３】
図３は、上述した２つの例を全体的に示すグラフである。ｘ軸は、レーザー基準ビームの入射角および観測ビームの発散角を示し、ｙ軸は、対応する最大レターデーションを示す。ただし、ｄ＝２  ｍｍのレーザー・スポット・サイズおよびυｍａｘ＝３０００  ｃｍ−１の最大波数を前提とした。上述した低解像度および高解像度の設計は、点線で示されている。このプロットは、ここで使用したパラメータの場合、最大レターデーションが約１  ｍｍより小さいときのみ、発散角より大きいレーザー（基準光源）入射角を有することが可能であることを示している。より大きいレターデーション、すなわちより高い解像度の場合、観測ビーム１８の全立体角を活用することは不可能である。
【００３４】
本発明による干渉計２の正確度におけるもう１つの潜在的限界は、基準インターフェログラムの周期により与えられる波長の見掛けのずれである（単色基準ビームの物理的波長、λとの対比）。入射角θの場合、基準ビームのレターデーションは、ｃｏｓ（θ）−１の倍数であり、ミラー６の移動量より長い。したがって、基準インターフェログラムは、ｃｏｓ（θ）−１の倍数、基準ビームの入射角がゼロ度である場合より多くのゼロ交差（またはその他の周期的生起特徴）を含み、（ｃｏｓ（θ）・λ）の波長を有する光源のように見える。
【００３５】
この干渉計の設計から、θは高い正確度で知られているので、この見掛けの波長のずれを補償する修正率は、容易に計算することができる。
【００３６】
本発明の１つの実施形態において、この修正率は、コンピュータ３０において観測インターフェログラムの標本抽出時刻を決定するときに使用される。
【００３７】
既知固有波長特性を含むスペクトル・パターンを有する基準標本の測定に基づくインターフェログラムから抽出されたスペクトル情報の波長目盛を修正することは、たとえば米国特許出願公開第２００８／０２９０２７９号明細書から知られている。その公表文献では、干渉計内の大気中のＣＯ２に関係するスペクトル・パターンをこの目的のために利用し、観測インターフェログラムの１つの構成成分として記録する。したがって、本発明に従って、コンピュータ３０内における波長目盛の修正は、基準標本からのスペクトル・パターンとビームスプリッター４における基準ビームの入射角θに依存する係数の一方または両方を使用して行うことができる。
【００３８】
本発明による分光装置の別の例示実施形態３８を図４に示す。分光装置３８は、構造において図１に示した装置２に一般的に類似しており、ビームスプリッター４０、固定ミラー４２および可動ミラー４４を備えており、これらは、図１の装置２に関連して前述したマイケルソン型干渉計配置に従って構成されている。本実施形態においては、ビームスプリッター４０およびミラー４２、４４は、観測光放射源４６（ここでは、発光源４８および協働動作可能な凹面集束素子５０を備えている）および基準放射光源５２（単色レーザー放射光源などの）と同一平面上に配置されている。ここでは、放射光源４６、５２は、関連観測ビーム検出器５４および基準ビーム放射検出器５６（および、本実施形態において示されているようにサンプル・キュベット５８および適切にプログラムされたコンピュータ３０）とともに、ビームスプリッター４０およびミラー４２、４４の配置されている干渉計ハウジング６０の外部に配置されている。図２による本実施形態の１つの実現において、光源４６、４８および検出器５４、５６のうちの１つまたは複数を光ファイバ・ケーブルまたはその他の適切な導波管（示されていない）経由で干渉計ハウジングに光学的に結合し、分光装置３８の構成をより柔軟にすることもできる。
【００３９】
図１の装置２に関して述べたように、ここでも単色基準放射光源５２は、基準ビームを発生し、それを干渉計ハウジング６０内の伝播経路６２に沿って発射する。この基準ビームは、伝播経路６２における逸脱を引き起こす追加光学素子により中断されることなく、先ずビームスプリッター４０の第１の表面４０’に当たる。観測光放射源４６により発生された発散観測ビーム６４は、伝播経路６６を通過し、基準ビームの存在するビームスプリッター４０の第１表面４０’に最初に当たる。干渉計（４０，４２，４４）に向かって発射された観測ビーム６４は、その伝播経路６６に対して発散半角αを有しており、また、基準ビームの伝播経路６２は、観測ビーム６４の伝播経路６６に対して角θをなすように形成されている。ただし、本発明に従ってθ＞αである。
【００４０】
本発明の第２の実施形態による分光装置３８は、次の設計パラメータに従って実現された：
【００４１】
観測光源４６：ミラー５０の焦点距離、ｆ＝１４  ｍｍ、発光源４８の直径、ｄ＝２  ｍｍ、発散角、２α＝ｄ／ｆ＝８．２°、発散半角、α＝４．１°
【００４２】
レーザー、単色基準光源５２：入射角、θ＝１８°
【００４３】
干渉計４０、４２、４４：最大最適レターデーション、δｍａｘ＝２Ｌ＝２＊０．２４  ｍｍ＝０．０４８  ｍｍ、最大（観測）波数、υｍａｘ＝３３００  ｃｍ−１、解像度限界発散、αｍａｘ＝（２＊０．０２４＊３３００）−１／２＝４．６°、ε＝１０を仮定する、それにより式（３）からｄｒｅｆ＝１．５  ｍｍ
【００４４】
したがって、本発明により要求されるようにαｍａｘ＞αであり、また、レーザー・スポット・サイズは１．５  ｍｍより大きい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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