(57)【要約】  本発明のフーリエ変換型分光計および該方法では、干渉計で生成された所定光の干渉光がタイミング生成部で生成されたサンプリングタイミングでサンプリングされることによって前記所定光のインターフェログラムにおける測定データが得られる。ここで、前記タイミング生成部で生成されたサンプリングタイミングの生成間隔が検出され、この検出された前記生成間隔が一定値となるように前記タイミング生成部がフィードバック制御される。そして、本発明のフーリエ変換型分光計用タイミング生成装置は、このようなフィードバック制御されるタイミング生成部を備える。
2014199888.tif 000002
【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、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、
前記光軸方向における前記光路差形成光学素子の位置に応じてサンプリングタイミングを周期的に生成するタイミング生成部と、
前記干渉計で生成された所定光の干渉光を前記タイミング生成部で生成された前記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所定光のインターフェログラムにおける測定データを得る測定データ生成部と、
前記測定データ生成部で得られた前記所定光のインターフェログラムにおける測定データに基づきフーリエ変換を用いて前記所定光のスペクトルを求めるスペクトル演算部と、
前記タイミング生成部で生成された互いに時間的に隣接するサンプリングタイミングにおける生成間隔を検出し、検出された前記サンプリングタイミングの前記生成間隔が一定値となるように前記タイミング生成部を制御するフィードバック制御部とを備えること
を特徴とするフーリエ変換型分光計。
【請求項２】
前記フィードバック制御部は、前記タイミング生成部で生成された前記サンプリングタイミングの生成間隔を複数検出し、検出された前記サンプリングタイミングの前記複数の生成間隔に基づき求められた第２生成間隔が一定値となるように前記タイミング生成部を制御すること
を特徴とする請求項１に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項３】
前記光路差形成光学素子は、前記光軸方向に沿って所定の移動範囲を往復移動する移動鏡であり、
前記タイミング生成部は、前記移動鏡が前記移動範囲における一方端から他方端まで移動する間に、複数のサンプリングタイミングを生成し、
前記フィードバック制御部は、前記タイミング生成部で生成された前記サンプリングタイミングの生成間隔を複数検出し、前記移動鏡の往路では前記往路で検出された前記サンプリングタイミングの前記複数の生成間隔に基づき求められた往路生成間隔が一定値となるように前記タイミング生成部を制御し、前記移動鏡の復路では前記復路で検出された前記サンプリングタイミングの前記複数の生成間隔に基づき求められた復路生成間隔が一定値となるように前記タイミング生成部を制御すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項４】
前記光路差形成光学素子は、前記光軸方向に沿って所定の移動範囲を往復移動する移動鏡であり、
前記タイミング生成部は、前記移動鏡が前記移動範囲における一方端から他方端まで移動する間に、複数のサンプリングタイミングを生成し、
前記移動鏡の移動方向が反転した反転タイミングを検出する反転タイミング検出部をさらに備え、
前記フィードバック制御部は、前記反転タイミング検出部で検出された前記反転タイミングを含む所定時間内における前記サンプリングタイミングの生成間隔を、前記タイミング生成部を制御するために用いる前記サンプリングタイミングの生成間隔から、除くこと
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】
前記フィードバック制御部は、Ｐ制御、ＰＩ制御およびＰＩＤ制御のうちのいずれかで前記タイミング生成部を制御すること
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】
前記タイミング生成部は、
単色光を放射する単色光光源と、
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、
前記受光部の出力が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を備え、
前記ゼロクロス検出部は、
可変可能な電圧値で前記基準電圧を生成する基準電圧生成部と、
前記受光部の出力と前記基準電圧生成部の前記基準電圧とを比較し、前記比較の結果に応じた２値の比較結果信号を出力する比較部と、
前記比較部から出力された前記比較結果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それぞれで前記ゼロクロス信号としてパルス信号を出力するエッジ検出部とを備え、
前記フィードバック制御部は、前記比較部から出力される前記比較結果信号におけるハイ期間とロー期間とのデューティ比を前記サンプリングタイミングの生成間隔として検出し、検出されたデューティ比が前記目標デューティ比となるように前記基準電圧生成部で生成される前記基準電圧の電圧値を制御し、
既知なスペクトルを持つ設定光を前記所定光とした場合に前記スペクトル演算部で得られた前記設定光のスペクトルから、前記既知なスペクトルではない偽スペクトル成分が消失するように予め求められた前記デューティ比を前記目標デューティ比として記憶する目標デューティ比記憶部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】
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、
前記光軸方向における前記光路差形成光学素子の位置に応じてサンプリングタイミングを周期的に生成するタイミング生成工程と、
前記干渉計で生成された所定光の干渉光を前記タイミング生成工程で生成された前記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所定光のインターフェログラムにおける測定データを得る測定データ生成工程と、
前記測定データ生成工程で得られた前記所定光のインターフェログラムにおける測定データに基づきフーリエ変換を用いて前記所定光のスペクトルを求めるスペクトル演算工程と、
前記タイミング生成工程で生成された互いに時間的に隣接するサンプリングタイミングにおける生成間隔を検出し、検出された前記サンプリングタイミングの前記生成間隔が一定値となるように前記タイミング生成工程を制御するフィードバック制御工程とを備えること
を特徴とするフーリエ変換型分光方法。
【請求項８】
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で生成された所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測定データを得て、この得られた測定データによる前記所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所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、
前記光軸方向における前記光路差形成光学素子の位置に応じてサンプリングタイミングを周期的に生成するタイミング生成部と、
前記タイミング生成部で生成された互いに時間的に隣接するサンプリングタイミングにおける生成間隔を検出し、検出された前記サンプリングタイミングの前記生成間隔が一定値となるように前記タイミング生成部を制御するフィードバック制御部とを備えること
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。
【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方法に関する。そして、本発明は、このフーリエ変換型分光計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、フーリエ変換型分光計は、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周期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型分光計では、サンプリングの間隔が等間隔からずれると、最終的に得られる前記被測定光のスペクトルに、前記ずれに起因した、被測定光のスペクトルではない偽スペクトル成分が生じてしまう。【０００５】
そこで、このような偽スペクトル成分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。【０００７】
ところで、前記特許文献１に開示のデータ処理方式は、前記偽スペクトル成分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。【０００８】
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、互いに時間的に隣接するサンプリングタイミングにおけるサンプリング間隔が一定値と成らず（サンプリング間隔が等間隔と成らず）、やはり、偽スペクトル成分が生成されてしまう虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【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】
【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、同等のサンプリング周期でも短波長側のスペクトルを測定でき、偽スペクトル成分を生成してしまう虞をより低減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方法を提供することである。そして、本発明の目的は、このフーリエ変換型分光計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を提供することである。
【００１１】
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方法では、干渉計で生成された所定光の干渉光がタイミング生成部で生成されたサンプリングタイミングでサンプリングされることによって前記所定光のインターフェログラムにおける測定データが得られる。ここで、前記タイミング生成部で生成されたサンプリングタイミングの生成間隔が検出され、この検出された前記生成間隔が一定値となるように前記タイミング生成部がフィードバック制御される。そして、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は、このようなフィードバック制御されるタイミング生成部を備える。このため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方法は、同等のサンプリング周期でも短波長側のスペクトルを測定でき、偽スペクトル成分を生成してしまう虞をより低減できる。そして、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は、フーリエ変換型分光計に用いられた場合に、同等のサンプリング周期でも短波長側のスペクトルを測定でき、偽スペクトル成分を生成してしまう虞をより低減できる。
【００１２】
上記並びにその他の本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な記載と添付図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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フィードバック制御部およびゼロクロス検出部の構成を示すブロック図である。
【図４】一例として、実施形態のフーリエ変換型分光計におけるレーザ光の干渉波形を示す図である。
【図５】実施形態のフーリエ変換型分光計におけるフィードバック制御部のカウンタの計数動作を説明するための図である。
【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タイミング生成部の基準電圧生成部および比較部の入出力特性を示す図である。
【図７】実施形態のフーリエ変換型分光計におけるサンプリングタイミングの生成動作を説明するための図である。
【図８】実施形態のフーリエ変換型分光計における移動鏡の移動動作とサンプリングタイミングの生成間隔の測定動作との関係を説明するための図である。
【図９】実施形態のフーリエ変換型分光計における移動鏡の反転動作とサンプリングタイミングの生成間隔の測定動作との関係を説明するための図である。
【図１０】実施形態のフーリエ変換型分光計におけるフィードバック制御応答を説明するための図である。
【図１１】実施形態のフーリエ変換型分光計における目標デューティ比の設定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】
【００１４】
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。
【００１５】
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フィードバック制御部およびゼロクロス検出部の構成を示すブロック図である。
【００１６】
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、所定光（被測定光）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。より具体的には、本実施形態のＦＴ型分光計Ｄは、まず、干渉計で生成された所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測定データを得る。この測定データは、複数のサンプリング点（複数の測定点）で測定された各測定値から成る。そして、ＦＴ型分光計Ｄは、この測定データによる所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所定光のスペクトルを求める。さらに、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、所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、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。
【００１７】
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、測定光光源部５０と、干渉計１１と、測定データ生成部２０と、タイミング生成部３０と、フィードバック制御部６０と、制御演算部４１と、入力部４２と、出力部４３と、インターフェース部（以下、「ＩＦ部」と略記する。）４４とを備える。
【００１８】
測定光光源部５０は、測定対象の物体である試料ＳＭに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。
【００１９】
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。
【００２０】
なお、この例では、所定光は、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。
【００２１】
干渉計１１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光学系である。より具体的には、干渉計１１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、前記合流によって光に濃淡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。
【００２２】
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１１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１１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１１から射出される。
【００２３】
そして、本実施形態では、干渉計１１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。
【００２４】
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。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光の強弱を生じる。
【００２５】
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、所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。
【００２６】
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所定光を合流して干渉させることによって生じた所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。
【００２７】
図１に戻って、測定データ生成部２０は、干渉計１１で生成された所定光の干渉光をタイミング生成部３０で生成された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所定光のインターフェログラムにおける測定データを得る装置である。より具体的には、測定データ生成部２０は、干渉計１１で生成さ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得られた電気信号であって、所定光の干渉光における光強度に応じた電気信号を、タイミング生成部３０で生成された周期的な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、複数の測定点（サンプリング点）それぞれ測定した測定値を順次に測定データとして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。
【００２８】
第１受光部２１は、干渉計１１で生成さ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（第１受光信号）を出力する回路である。第１受光部２１は、所定光の干渉光用（試料ＳＭの測定用）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、タイミング生成部３０における後述のゼロクロス検出部３７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。
【００２９】
また、タイミング発生部３０は、干渉計１１に含まれる光路差形成光学素子、本実施形態では上述の移動鏡１１５の光軸方向の位置に応じて測定データ生成部２０におけるＡＤ変換部２３のサンプリングタイミングを周期的に生成するための装置であり、例えば、位置検出光光源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、タイミング発生部３０は、この位置検出光光源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。
【００３０】
位置検出光光源３１は、波長の既知な単色の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、位置検出光光源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度の入射角で位置検出光光源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。
【００３１】
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、位置検出光光源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、所定光と同様に、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。
【００３２】
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、位置検出光である単色のレーザ光用（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３７へ出力する。
【００３３】
ゼロクロス検出部３７は、第２受光部３６の出力が基準電圧と交差するタイミングでゼロクロス信号をサンプリングタイミングとして出力する装置である。より具体的には、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。
【００３４】
フィードバック制御部６０は、タイミング生成部３０で生成された互いに時間的に隣接するサンプリングタイミングにおける生成間隔を検出し、検出されたサンプリングタイミングの前記生成間隔が一定値となるようにタイミング生成部３０を制御する装置である。本実施形態では、フィードバック制御部６０は、タイミング生成部３０のゼロクロス検出部３７から出力される、互いに時間的に隣接するゼロクロス信号における生成間隔を検出し、検出されたゼロクロス信号の前記生成間隔が一定値となるようにゼロクロス検出部３７を制御する。
【００３５】
このようなゼロクロス検出部３７は、本実施形態では、例えば、図３に示すように、基準電圧生成部３７１と、比較部３７２と、エッジ検出部３７３とを備え、フィードバック制御部６０は、本実施形態では、例えば、図３に示すように、カウンタ６１と、基準電圧制御部６２とを備える。
【００３６】
基準電圧生成部３７１は、可変可能な電圧値で基準電圧Ｖｒｅｆを生成する回路であり、この生成した基準電圧Ｖｒｅｆを比較部３７２へ出力する。この基準電圧生成部３７１によって生成される基準電圧Ｖｒｅｆの電圧値は、フィードバック制御部６０によって制御される。例えば、本実施形態では、基準電圧生成部３７１は、ディジタル値をアナログ値へ変換するディジタルアナログ変換器（以下、「ＤＡ変換器」と略記する。）およびその周辺回路を備えて構成される。このような基準電圧生成部３７１では、所定のディジタル値が入力されると、そのＤＡ変換特性に応じたアナログ値が基準電圧Ｖｒｅｆとして出力される。基準電圧生成部３７１の基準電圧Ｖｒｅｆは、フィードバック制御部６０によって制御されるので、前記所定のディジタル値は、フィードバック制御部６０によって指定されてフィードバック制御部６０から制御信号として基準電圧生成部３７１に入力される。
【００３７】
比較部３７２は、第２受光部３６の出力（本実施形態ではレーザ光の干渉光による電気信号（第２受光信号））と基準電圧生成部３７１の基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、前記比較の結果に応じた２値の比較結果信号をエッジ検出部３７３およびフィードバック制御部６０それぞれへ出力する回路である。この比較結果信号は、後述するように正弦波状に変化するレーザ光の干渉光による正弦波状の電気信号が基準電圧生成部３７１の基準電圧Ｖｒｅｆと比較されるので、第２受光部３６の出力が基準電圧生成部３７１の基準電圧Ｖｒｅｆ以上である場合では相対的にハイレベルのハイ信号となり、第２受光部３６の出力が基準電圧生成部３７１の基準電圧Ｖｒｅｆ未満である場合では相対的にローレベルのロー信号となり、このようなハイ信号とロー信号とを交互に繰り返す方形波となる。
【００３８】
エッジ検出部３７３は、比較部３７２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、ゼロクロス信号（サンプリングタイミング）としてパルス信号を測定データ生成部２０のＡＤ変換部２３へ出力し、そして、比較部３７２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、ゼロクロス信号（サンプリングタイミング）としてパルス信号を測定データ生成部２０のＡＤ変換部２３へ出力する回路である。
【００３９】
カウンタ６１は、比較部３７２から出力される比較結果信号におけるハイ信号のハイ期間およびロー信号のロー期間それぞれを検出する回路である。より具体的には、図略のクロック発生回路から所定周波数（例えば数十メガヘルツオーダー等）のクロック信号がカウンタ６１に入力される。なお、前記図略のクロック発生回路は、例えば水晶発振回路を備えて構成される。カウンタ６１は、比較結果信号がハイ信号である場合のクロック数を計数し、比較結果信号がロー信号である場合のクロック数を計数し、そして、これら各計数した計数結果を基準電圧制御部６２へ出力する。
【００４０】
基準電圧制御部６２は、カウンタ６１の計数結果に基づいて基準電圧生成部３７１の基準電圧Ｖｒｅｆを制御する回路である。より具体的には、基準電圧制御部６２は、タイミング生成部３０で生成された互いに時間的に隣接するサンプリングタイミングにおける生成間隔が一定値となるようにタイミング生成部３０をフィードバック制御するものである。本実施形態では、サンプリングタイミングは、エッジ検出部３７３から出力されるゼロクロス信号であり、このゼロクロス信号は、エッジ検出部３７３によって、比較結果信号の立ち上がりを検出したタイミングおよび比較結果信号の立ち下がりを検出したタイミングで、エッジ検出部３７３から出力される。このため、互いに時間的に隣接するサンプリングタイミングにおける生成間隔が一定値となるためには、互いに時間的に隣接するゼロクロス信号における生成間隔が一定値であればよく、したがって、比較結果信号の立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミングとの時間間隔が一定値となればよい。すなわち、比較結果信号におけるハイ期間とロー期間とが同じ時間長であればよく、言い換えれば、比較結果信号におけるハイ期間とロー期間とのデューティ比が５０％であればよい。このため、デューティ比５０％がフィードバック制御部６０の基準電圧制御部６２における制御目標値（目標デューティ比）とされる。本実施形態における基準電圧制御部６２は、カウンタ６１の計数結果に基づいて比較結果信号におけるハイ期間およびロー期間を求め、ハイ期間とロー期間とのデューティ比を求め、この求めた前記デューティ比が目標デューティ比５０％となるように基準電圧生成部３７１で生成される基準電圧Ｖｒｅｆの電圧値を制御する。なお、ハイ期間は、クロック信号の周期に、ハイ期間中にカウンタ６１によって計数されたクロック信号の個数を乗ずることによって求められ、ロー期間は、クロック信号の周期に、ロー期間中にカウンタ６１によって計数されたクロック信号の個数を乗ずることによって求められる。
【００４１】
したがって、このようなカウンタ６１および基準電圧制御部６２を備えて構成される本実施形態におけるフィードバック制御部６０は、比較部３７２から出力される比較結果信号におけるハイ期間とロー期間とのデューティ比をサンプリングタイミングの生成間隔として検出し、この検出されたデューティ比が目標デューティ比５０％となるように基準電圧生成部３７１で生成される基準電圧Ｖｒｅｆの電圧値を制御する。
【００４２】
図１に戻って、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するものであり、所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所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、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、積算インターフェログラム算出部４１４、スペクトル算出部４１５および目標デューティ比記憶部（以下、「目標Ｄ比記憶部」と略記する。）４１６が構成される。
【００４３】
制御部４１１は、所定光のスペクトルを求めるために、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。
【００４４】
サンプリングデータ記憶部４１２は、測定データ生成部２０の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、タイミング生成部３０のゼロクロス検出部３７で検出したゼロクロスのタイミングで、測定データ生成部２０の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。
【００４５】
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。
【００４６】
積算インターフェログラム算出部４１４は、所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４１３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。
【００４７】
スペクトル算出部４１５は、積算インターフェログラム算出部４１４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所定光のスペクトルを求めるものである。
【００４８】
目標Ｄ比記憶部４１６は、フィードバック制御部６０におけるフォードバック制御で制御目標に用いられる前記目標デューティ比を記憶するものである。目標デューティ比は、本実施形態では、上述したように、デフォルト値として５０％である。
【００４９】
入力部４２は、制御演算部４１に接続され、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および有機ＥＬ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。
【００５０】
なお、入力部４２および出力部４３からタッチパネルが構成されてもよい。このタッチパネルを構成する場合において、入力部４２は、例えば抵抗膜方式や静電容量方式等の操作位置を検出して入力する位置入力装置であり、出力部４３は、表示装置である。このタッチパネルでは、表示装置の表示面上に位置入力装置が設けられ、表示装置に入力可能な１または複数の入力内容の候補が表示され、ユーザが、入力したい入力内容を表示した表示位置を触れると、位置入力装置によってその位置が検出され、検出された位置に表示された表示内容がユーザの操作入力内容としてＦＴ型分光計Ｄに入力される。このようなタッチパネルでは、ユーザは、入力操作を直感的に理解し易いので、ユーザにとって取り扱い易いＦＴ型分光計Ｄが提供される。
【００５１】
ＩＦ部４４は、制御演算部４１に接続され、外部機器との間でデータの入出力を行う回路であり、例えば、シリアル通信方式であるＲＳ−２３２Ｃのインターフェース回路、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格を用いたインターフェース回路、ＩｒＤＡ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｄａｔａ  Ａｓｓｃｏｉａｔｉｏｎ）規格等の赤外線通信を行うインターフェース回路、および、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）規格を用いたインターフェース回路等である。
【００５２】
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、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１１に入射される。
【００５３】
この干渉計１１に入射された所定光は、干渉計１１で所定光の干渉光となって測定データ生成部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。
【００５４】
このような所定光が干渉計１１に取り込まれている間に、タイミング生成部３０における位置検出光光源３１から単色のレーザ光も干渉計１１に取り込まれ、ゼロクロス検出部３７からゼロクロス信号が測定データ生成部２０のＡＤ変換部２３へサンプリングタイミングとして出力され、そして、前記所定光が干渉計１１に取り込まれている間に、干渉計１１の移動鏡１１５も、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る。なお、タイミング生成部３０の動作については、フィードバック制御部６０の動作と合わせて後に詳述する。
【００５５】
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からゼロクロス信号の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。
【００５６】
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。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にそれぞれ記憶される。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。
【００５７】
次に、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、所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。
【００５８】
次に、積算インターフェログラム算出部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、センターバースト位置算出部４１３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、所定光に対する積算インターフェログラムを求める。
【００５９】
次に、スペクトル算出部４１５は、積算インターフェログラム算出部４１４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、所定光のスペクトルを求める。
【００６０】
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。
【００６１】
【数１】
2014199888.tif 000003
【００６２】
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。
【００６３】
【数２】
2014199888.tif 000004
【００６４】
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４１４で求められると、スペクトル算出部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。
【００６５】
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）。
【００６６】
【数３】
2014199888.tif 000005
【００６７】
【数４】
2014199888.tif 000006
【００６８】
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。
【００６９】
【数５】
2014199888.tif 000007
【００７０】
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。また、制御演算部４１は、必要に応じて、この求めたスペクトルをＩＦ部４４へ出力する。
【００７１】
次に、タイミング生成部３０およびフィードバック制御部６０の動作について説明する。図４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レーザ光の干渉波形を示す図である。図４の横軸は、光路差であり、その縦軸は、レーザ光の干渉光の強度（振幅）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フィードバック制御部のカウンタの計数動作を説明するための図である。図５の横軸は、時間であり、その縦軸は、信号レベル（振幅）であり、その上段は、比較結果信号を示し、その下段は、クロック信号を示す。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タイミング生成部の基準電圧生成部および比較部の入出力特性を示す図（Ｚｅｒｏｃｒｏｓｓ閾値電圧とＤｕｔｙとの関係を示す図）である。図６の横軸は、基準電圧生成部３７１の一例であるＤＡ変換器に入力されるディジタル値（Ｄ／Ａ  Ｃｏｕｎｔ）であり、その縦軸は、比較部３７２から出力される比較結果信号のデューティ比（％）である。図７は、実施形態のフーリエ変換型分光計におけるサンプリングタイミングの生成動作を説明するための図である。図７Ａは、タイミング生成部３０のゼロクロス検出部３７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７Ｂは、この図７Ａ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７Ａ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（位置検出用のレーザ光における干渉光の波形）であり、中段は、比較部３７２の比較結果信号を示す方形波信号であり、下段は、エッジ検出部３７３の出力、すなわち、ゼロクロス検出部３７の出力を示すゼロクロス信号のパルス信号である。
【００７２】
上述したように、移動鏡１１５が動作しながら所定光が干渉計１１に入射されている間に、位置検出光光源３１から放射された単色のレーザ光も干渉計１１に入射される。このレーザ光は、光合波器３２を介して干渉計１０に入射され、上述の所定光と同様に干渉計１１で干渉する。このレーザ光の干渉において、干渉計１１の移動鏡１１５が光軸方向に移動しているので、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から、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、例えば、図４に示すように、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。この正弦波状に強弱を繰り返すレーザ光の干渉光は、第１光分波器３３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。ゼロクロス検出部３７は、第２受光部３６から入力された前記電気信号が所定の基準値、例えばゼロと交差す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（ゼロクロス信号）を上述したように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。
【００７３】
このゼロクロスタイミングを検出してゼロクロス信号を出力する動作についてさらに詳述する。フィードバック制御部６０は、動作の開始では、基準電圧制御部６２によって所定のディジタル値（Ｄ／Ａ  Ｃｏｕｎｔ）の制御信号を基準電圧生成部３７１に出力する。前記制御信号のディジタル値は、例えば、予め適宜に設定されたデフォルト値であってよく、また例えば、フィードバック制御部６０は、前回の測定においてデューティ比５０％にフィードバック制御した場合に用いたディジタル値を制御演算部４１に記憶しておき、前記制御信号のディジタル値は、この前回の測定で用いた前記ディジタル値であってよい。
【００７４】
基準電圧生成部３７１は、基準電圧制御部６２から入力された制御信号における前記ディジタル値（Ｄ／Ａ  Ｃｏｕｎｔ）に応じた電圧値を持つ基準電圧Ｖｒｅｆを生成し、この生成した基準電圧Ｖｒｅｆを比較部３７２へ出力する。
【００７５】
比較部３７２は、第２受光部３６から入力された、前記位置検出用のレーザ光の干渉光による前記電気信号と基準電圧生成部３７１から入力された基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、前記比較の結果に応じた２値の比較結果信号をエッジ検出部３７３およびフィードバック制御部６０それぞれへ出力する。より具体的には、比較部３７２は、第２受光部３６の前記電気信号が基準電圧生成部３７１の基準電圧Ｖｒｅｆ以上である場合ではハイ信号を前記比較結果信号として出力し、第２受光部３６の前記電気信号が基準電圧生成部３７１の基準電圧Ｖｒｅｆ未満である場合ではロー信号を前記比較結果信号として出力する。
【００７６】
エッジ検出部３７３は、比較部３７２から入力された比較結果信号のエッジ（立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジそれぞれ）を検出し、このエッジを検出すると、ゼロクロス信号（サンプリングタイミング）としてパルス信号を測定データ生成部２０のＡＤ変換部２３へ出力する。ＡＤ変換部２３は、上述したように、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のエッジ検出部３７３からゼロクロス信号の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。
【００７７】
一方、フィードバック制御部６０は、比較部３７２から入力された比較結果信号におけるハイ期間およびロー期間を測定し、前記比較結果信号のデューティ比を求め、この求めた前記比較結果信号のデューティ比が目標デューティ比５０％となるように、制御信号のディジタル値（Ｄ／Ａ  Ｃｏｕｔｎｔ）を調整し、このディジタル値の制御信号を基準電圧生成部３７１へ出力し、基準電圧生成部３７１の基準電圧Ｖｒｅｆをフィードバック制御する。
【００７８】
より具体的には、図５に示すように、フィードバック制御部６０のカウンタ６１は、比較結果信号の立ち上がりタイミングでハイ期間のクロック信号の個数（Ｃｏｕｎｔ＿Ｈ）を求めるためにクロック信号の計数を開始して前記比較結果信号の立ち下がりタイミングで前記クロック信号の計数を終了する。これによってカウンタ６１は、比較結果信号のハイ期間におけるクロック信号の個数（Ｃｏｕｎｔ＿Ｈ）を測定し、この測定の結果（Ｃｏｕｎｔ＿Ｈ）を基準電圧制御部６２へ出力する。フィードバック制御部６０のカウンタ６１は、比較結果信号の立ち下がりタイミングでロー期間のクロック信号の個数（Ｃｏｕｎｔ＿Ｌ）を求めるためにクロック信号の計数を開始して前記比較結果信号の立ち上がりタイミングで前記クロック信号の計数を終了する。これによってカウンタ６１は、比較結果信号のロー期間におけるクロック信号の個数（Ｃｏｕｎｔ＿Ｌ）を測定し、この測定の結果（Ｃｏｕｎｔ＿Ｌ）を基準電圧制御部６２へ出力する。
【００７９】
フィードバック制御部６０の基準電圧制御部６２は、カウンタ６１から比較結果信号におけるハイ期間のクロック信号の個数（Ｃｏｕｎｔ＿Ｈ）とロー期間のクロック信号の個数（Ｃｏｕｎｔ＿Ｌ）とを受け付けると、これらにクロック信号の周期を用いることによって、測定したハイ期間とロー期間とを求め、比較結果信号におけるハイ期間とロー期間とのデューティ比を求める。このデューティ比Ｄｕｔｙ（％）は、例えば、次式（６）によって求められる。ここで、基準電圧制御部６２は、デューティ比を直接的に定義した式（６−１）によって前記デューティ比を求めてもよいが、目標デューティ比５０％を基準に変動分を足し合わせる式（６−２）によって前記デューティ比を求めてもよい。この式（６−２）を用いることによって分子の数値が小さくなり、少ないビット数で計算できる。
【００８０】
【数６】
2014199888.tif 000008
【００８１】
このように比較結果信号のディーティ比を求めると、基準電圧制御部６２は、この求めた前記デューティ比が目標デューティ比５０％の一定値となるように制御信号のディジタル値（Ｄ／Ａ  Ｃｏｕｔｎｔ）を調整し、このディジタル値の制御信号を基準電圧生成部３７１へ出力する。基準電圧生成部３７１および比較部３７２における入出力特性は、前記Ｄ／Ａ  Ｃｏｕｔｎｔの増加に従って前記デューティ比が単調減少する右下がりの比例関係であり、その一例が図６に示されている。なお、前記入出力特性は、前記右下がりの比例関係にあるが、比較部３７２は、例えばそのコンパレータ回路のオフセットが通常時間変動するため、常に図６に示す直線とは限らない。前記右下がりの比例関係にある前記入出力特性の場合、例えば、基準電圧制御部６２は、この求めた前記デューティ比が目標デューティ比５０％より大きい場合には、現在の制御信号のディジタル値より大きなディジタル値の制御信号（例えば現在の制御信号のディジタル値に予め設定された所定の変更分の値を加算したディジタル値の制御信号）を基準電圧生成部３７１へ出力する。一方、基準電圧制御部６２は、この求めた前記デューティ比が目標デューティ比５０％より小さい場合には、現在の制御信号のディジタル値より小さいディジタル値の制御信号（例えば現在の制御信号のディジタル値に予め設定された所定の変更分の値を減算したディジタル値の制御信号）を基準電圧生成部３７１へ出力する。
【００８２】
この制御信号を受け付けると、基準電圧生成部３７１は、基準電圧制御部６２から入力された制御信号のディジタル値（Ｄ／Ａ  Ｃｏｕｎｔ）に応じた電圧値を持つ基準電圧Ｖｒｅｆを生成して基準電圧Ｖｒｅｆの電圧値を更新し、この更新した電圧値の基準電圧Ｖｒｅｆを比較部３７２へ出力する。そして、比較部３７２は、上述したように、第２受光部３６から入力された、前記位置検出用のレーザ光の干渉光による前記電気信号と基準電圧生成部３７１から入力された更新後の基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、前記比較の結果に応じた２値の比較結果信号をエッジ検出部３７３およびフィードバック制御部６０それぞれへ出力する。以下、上述の動作が繰り返され、比較部３７２の比較結果信号におけるデューティ比に応じて比較部３７２に入力される基準電圧Ｖｒｅｆがフィードバック制御部６０によってフィードバック制御される。
【００８３】
例えば、図７Ａに示すように、比較部３７２のオフセットに起因して比較部３７２から出力される比較結果信号におけるデューティ比が目標デューティ比５０％からずれ（図７Ａに示す例ではデューティ比が５０％未満）、この比較結果信号に基づいてエッジ検出部３７３から出力されるゼロクロス信号の出力間隔が不等間隔でずれていても、上述のフィードバック制御によって基準電圧生成部３７１が略リアルタイムで制御され、図７Ｂに示すように、前記比較結果信号におけるデューティ比が目標デューティ比５０％の一定値となり、この結果、比較結果信号に基づいてエッジ検出部３７３から出力されるゼロクロス信号の出力間隔が等間隔となる。すなわち、時間的に隣接するサンプリングタイミングの生成間隔が等間隔となる。
【００８４】
なお、位置検出用のレーザ光の波長をλＬＤとし、所定光が波長λｔｕｒｅの光を含む場合、デューティ比が５０％からずれると１／λｐｓｅｕｄ＝１／λＬＤ−１／λｔｕｒｅで表される波長λｐｓｅｕｄの位置に偽スペクトル成分が現れる。
【００８５】
以上、説明したように、本実施形態におけるＦＴ型分光計Ｄでは、タイミング生成部３０で実際に生成された前記サンプリングタイミングの生成間隔が検出され、この検出された前記サンプリングタイミングの前記生成間隔が一定値となるようにタイミング生成部３０が制御される。このように前記サンプリングタイミングの生成間隔が略リアルタイムでフィードバック制御されるので、前記サンプリングタイミングが略等間隔で生成され、本実施形態におけるＦＴ型分光計Ｄは、同等のサンプリング周期でも短波長側のスペクトルを測定でき、偽スペクトル成分を生成してしまう虞をより低減できる。
【００８６】
なお、上述の実施形態では、ＦＴ型分光計Ｄでは、フィードバック制御部６０は、タイミング生成部３０で生成された互いに時間的に隣接するサンプリングタイミングにおける生成間隔を検出し、この検出された前記サンプリングタイミングの前記生成間隔が一定値となるようにタイミング生成部３０を制御したが、フィードバック制御部６０は、タイミング生成部３０で生成された前記サンプリングタイミングの生成間隔を複数検出し、これら検出された前記サンプリングタイミングの前記複数の生成間隔に基づき求められた第２生成間隔（例えば前記複数の生成間隔の平均値等）が一定値となるようにタイミング生成部３０を制御してもよい。
【００８７】
上述の実施形態では、前記デューティ比は、式６によって演算されたが、この場合、図５に示すように、ハイ期間およびロー期間の各測定精度は、共に、クロック信号の１周期分となり、前記デューティ比の測定精度も同様にクロック信号の１周期分となる。そこで、上述のように、前記サンプリングタイミングの生成間隔を複数検出することで、ＳＮ比が向上し、測定精度が向上できる。より具体的には、フィードバック制御部６０のカウンタ６１は、比較部３７２から出力される複数の比較結果信号における複数のハイ期間それぞれのクロック信号の各個数および複数のロー期間それぞれのクロック信号の各個数をそれぞれ検出し、フィードバック制御部６０の基準電圧制御部６２は、比較部３７２から出力される複数の比較結果信号における複数のハイ期間および複数のロー期間をそれぞれ求め、これら求められた前記複数のハイ期間および複数のロー期間に基づき求められた平均値のデューティ比が目標デューティ比５０％の一定値となるように基準電圧生成部３７１で生成される基準電圧Ｖｒｅｆの電圧値を制御する。この場合、基準電圧制御部６２は、次式（７−１）によって前記平均値のデューティ比を求めることが好ましく、次式（７−２）によって前記平均値のデューティ比を求めることがより好ましい。なお、式（７）において、Σ（ｘｉ）は、ｉ＝１からｉ＝Ｎまでｘｉの和を求める演算子である。
【００８８】
【数７】
2014199888.tif 000009
【００８９】
図８は、実施形態のフーリエ変換型分光計における移動鏡の移動動作とサンプリングタイミングの生成間隔の測定動作との関係を説明するための図である。図８の横軸は、時間であり、その縦軸は、信号レベル（振幅）であり、その上段は、移動鏡の位置を示し、中段は、比較結果信号を示し、その下段は、クロック信号を示す。
【００９０】
また、これら上述の実施形態におけるＦＴ型分光計Ｄにおいて、タイミング生成部３０は、移動鏡１１５が移動範囲における一方端から他方端まで移動する間に、複数のサンプリングタイミングを生成し、フィードバック制御部６０は、図８に示すように、タイミング生成部３０で生成された前記サンプリングタイミングの生成間隔を複数検出し、移動鏡１１５の往路では前記往路で検出された前記サンプリングタイミングの前記複数の生成間隔に基づき求められた往路生成間隔が一定値となるようにタイミング生成部３０を制御し、移動鏡１１５の復路では前記復路で検出された前記サンプリングタイミングの前記複数の生成間隔に基づき求められた復路生成間隔が一定値となるようにタイミング生成部３０を制御してよい。
【００９１】
より具体的には、フィードバック制御部６０のカウンタ６１は、移動鏡１１５の往路において、図８に示すように、比較部３７２から出力される複数の比較結果信号における複数のハイ期間それぞれのクロック信号の各個数および複数のロー期間それぞれのクロック信号の各個数をそれぞれ検出し、フィードバック制御部６０の基準電圧制御部６２は、比較部３７２から出力される複数の比較結果信号における複数のハイ期間および複数のロー期間をそれぞれ求め、これら求められた前記複数のハイ期間および複数のロー期間に基づき求められた平均値のデューティ比が往路目標デューティ比５０％の一定値となるように基準電圧生成部３７１で生成される基準電圧Ｖｒｅｆの電圧値を制御する。そして、移動鏡の復路において、フィードバック制御部６０のカウンタ６１は、図８に示すように、比較部３７２から出力される複数の比較結果信号における複数のハイ期間それぞれのクロック信号の各個数および複数のロー期間それぞれのクロック信号の各個数をそれぞれ検出し、フィードバック制御部６０の基準電圧制御部６２は、比較部３７２から出力される複数の比較結果信号における複数のハイ期間および複数のロー期間をそれぞれ求め、これら求められた前記複数のハイ期間および複数のロー期間に基づき求められた平均値のデューティ比が復路目標デューティ比５０％の一定値となるように基準電圧生成部３７１で生成される基準電圧Ｖｒｅｆの電圧値を制御する。
【００９２】
一般に、フーリエ変換型分光計の干渉計に、往復移動する移動鏡が用いられた場合、移動鏡における往路と復路とでは動きが異なる場合がある。上記構成のＦＴ型分光計Ｄでは、サンプリングタイミングの複数の生成間隔（複数のハイ期間および複数のロー期間）が往路と復路とで個別に扱われるので、上記構成のＦＴ型分光計Ｄは、偽スペクトル成分を生成してしまう虞をより低減できる。なお、上述の例では、往路目標デューティ比および復路目標デューティ比は、共に５０％であるが、互いに異なる値に設定されてもよい。
【００９３】
また、これら上述の実施形態におけるＦＴ型分光計Ｄにおいて、移動鏡１１５における往路の振幅と復路の振幅とが一定である場合には、上述の式（７−２）の分母が一定となるので、フィードバック制御部６０の基準電圧制御部６２は、比較部３７２から出力される複数の比較結果信号における複数のハイ期間および複数のロー期間をそれぞれ求め、上述の式（７−２）の分子が０となるように基準電圧生成部３７１で生成される基準電圧Ｖｒｅｆの電圧値を制御してよい。
【００９４】
図９は、実施形態のフーリエ変換型分光計における移動鏡の反転動作とサンプリングタイミングの生成間隔の測定動作との関係を説明するための図である。図９Ａは、位置検出用のレーザ光の干渉波形を示し、その横軸は、時間であり、その縦軸は、信号レベル（振幅）であり、図９Ｂは、比較結果信号を示し、その横軸は、時間であり、その縦軸は、信号レベル（振幅）である。
【００９５】
また、これら上述の実施形態におけるＦＴ型分光計Ｄにおいて、タイミング生成部３０は、移動鏡１１５が移動範囲における一方端から他方端まで移動する間に、複数のサンプリングタイミングを生成し（複数のゼロクロス信号を出力し）、移動鏡１１５の移動方向が反転した反転タイミングを検出する反転タイミング検出部６３をさらに備え、フィードバック制御部６０は、反転タイミング検出部６３で検出された反転タイミングを含む所定時間内における前記サンプリングタイミングの生成間隔を、タイミング生成部３０を制御するために用いる前記サンプリングタイミングの生成間隔から、除いてもよい。
【００９６】
前記反転タイミング検出部６３は、例えば、図３に破線で示す反転タイミング検出部６３ａや図２に破線で示す反転タイミング検出部６３ｂ等である。
【００９７】
図９に示すように、移動鏡１１５では、反転位置に近づくと移動速度が遅くなり、反転位置で移動速度が０となり、そして、その後、移動速度が徐々に増加する。このため、時間的に隣接するゼロクロス信号の出力間隔、すなわち、ハイ期間およびロー期間は、移動鏡１１５の反転位置近傍では、長くなる（拡がる）。したがって、前記反転タイミング検出部６３ａは、ハイ期間では、カウンタ６１から出力されるハイ期間におけるクロック信号の個数に基づいてハイ期間を求め、この求めたハイ期間が予め所定の第１閾値以上である場合には、カウンタ６１の計数動作を停止するように、そして、ロー期間では、カウンタ６１から出力されるロー期間におけるクロック信号の個数に基づいてロー期間を求め、この求めたロー期間が前記第１閾値以上である場合には、カウンタ６１の計数動作を停止するように構成される。なお、前記反転タイミング検出部６３ａは、前記ハイ期間が前記閾値未満である場合には、カウンタ６１の計数動作をそのまま維持し、前記ロー期間が前記閾値未満である場合には、カウンタ６１の計数動作をそのまま維持する。
【００９８】
移動鏡１１５の移動方向に沿って光を当てるとその反射鏡の強度は、移動鏡１１５の往復移動に応じて強弱を繰り返す。したがって、前記反転タイミング検出部６３ｂは、移動鏡１１５の移動方向上で、移動鏡１１５から離隔した位置に配置されたフォトリフレクタを備え、フォトリフレクタの受光強度が予め設定された第２閾値未満である場合には、カウンタ６１の計数動作を停止するように、そして、フォトリフレクタの受光強度が予め設定された第３閾値を超える場合には、カウンタ６１の計数動作を停止するように構成される。なお、前記反転タイミング検出部６３ｂは、フォトリフレクタの受光強度が前記第２閾値以上であって前記第３閾値以下である場合には、カウンタ６１の計数動作をそのまま維持する。
【００９９】
フーリエ変換型分光計の干渉計に、往復移動する移動鏡が用いられた場合、位置検出用のレーザ光における干渉光の波形は、図９Ａに示すように、移動鏡の反転位置で折り返される。このため、本実施形態では、タイミング生成部３０は、移動鏡１１５の位置に応じてサンプリングタイミングを生成するので（ゼロクロス信号を出力するので）、移動鏡１１５における移動方向の反転位置の近傍では、サンプリングタイミングの生成間隔（ゼロクロス信号の出力間隔）が乱れやすい。上記構成のＦＴ型分光計Ｄでは、反転タイミングを含む所定時間内における前記サンプリングタイミングの生成間隔が、タイミング生成部３０を制御するために用いる前記サンプリングタイミングの生成間隔から、除かれ、反転タイミングを含む所定時間内における前記サンプリングタイミングの生成間隔が、タイミング生成部３０を制御するために用いられない。このため、タイミング生成部３０を制御するために用いる前記サンプリングタイミングの生成間隔の測定精度が向上するので、このような上述のＦＴ型分光計Ｄは、偽スペクトル成分を生成してしまう虞をより低減できる。
【０１００】
図１０は、実施形態のフーリエ変換型分光計におけるフィードバック制御応答を説明するための図である。図１０の横軸は、サンプリング点の点数（測定点の点数、時間）であり、その縦軸は、デューティ比（％）である。
【０１０１】
また、これら上述の実施形態におけるＦＴ型分光計Ｄにおいて、フィードバック制御部６０は、Ｐ制御、ＰＩ制御およびＰＩＤ制御のうちのいずれかでタイミング生成部３０を制御してよい。
【０１０２】
Ｐ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ）制御（比例制御）は、入力値を、出力値と目標値との偏差の一次関数として制御するものである。例えば、初期基準電圧（時刻Ｔ（０）における基準電圧Ｖｒｅｆ）をＶｒｅｆ（０）とし、時刻Ｔ（ｉ）における基準電圧ＶｒｅｆをＶｒｅｆ（ｉ）とし、そして、時刻Ｔ（ｉ）におけるデューティ比をＤｕｔｙ（ｉ）とする場合に、Ｐ制御は、次式（８−１）によって表される。なお、時刻Ｔ（ｉ）は、サンプリングタイミングの前記生成間隔（サンプリング周期）△Ｔより、Ｔ（ｉ）＝ｉ×△Ｔで与えられる。Ｇｐは、Ｐ制御の制御計数である。
【０１０３】
ＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御は、前記Ｐ制御に加えて、偏差の積分に比例させて入力値を変化させるＩ制御（積分制御）を行うものである。例えば、ＰＩ制御は、次式（８−２）によって表される。なお、ＧＩは、I制御の制御計数である。
【０１０４】
ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｔｅｇｒａｌ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御は、前記Ｐ制御およびＩ制御に加えて、偏差の微分に比例させて入力値を変化させるＤ制御（微分制御）を行うものである。
【０１０５】
【数８】
2014199888.tif 000010
【０１０６】
上記構成のＦＴ型分光計Ｄは、フィードバック制御にＰ制御、ＰＩ制御およびＰＩＤ制御のうちのいずれかを用いるので、速やかに前記サンプリングタイミングの生成間隔が一定値となる。
【０１０７】
例えば、図１０に示す例では、フィードバック制御にＰＩ制御を用いた場合に、フィードバック制御の開始（サンプリング点数＝８）から、３個、サンプリングした後（サンプリング点数＝１１）には、前記デューティ比が目標デューティ比５０％に収束している。
【０１０８】
図１１は、実施形態のフーリエ変換型分光計における目標デューティ比の設定動作を説明するための図である。図１１Ａは、目標デューティ比の制御前における偽スペクトル成分を含むスペクトルを示し、図１１Ｂは、目標デューティ比の制御によって前記偽スペクトル成分が消失したスペクトルを示す。図１１ＡおよびＢの横軸は、波長（ｎｍ）であり、その縦軸は、振幅である。
【０１０９】
また、上述の実施形態では、目標Ｄ比記憶部４１６には、デフォルト値として目標デューティ比５０％が記憶されたが、これら上述の実施形態におけるＦＴ型分光計Ｄにおいて、目標Ｄ比記憶部４１６には、既知なスペクトルを持つ設定光を前記所定光とした場合にスペクトル算出部４１５で得られた前記設定光のスペクトルから、前記既知なスペクトルではない偽スペクトル成分が消失するように予め求められた前記デューティ比を前記目標デューティ比として記憶されてよい。
【０１１０】
通常、前記デューティ比が５０％となるように基準電圧生成部３７１の基準電圧Ｖｒｅｆを制御することによって、偽スペクトル成分は、消失する。しかしながら、実機では、例えば部品のバラツキや組み立てのバラツキ等によってレーザ光の干渉波形が歪み、例えば図１１Ａに示すように目標デューティ比５０％でフィードバック制御しても偽スペクトル成分（約８００ｎｍ〜約１２００ｎｍの部分）が生じ、５０％ではないデューティ比で、図１１Ｂに示すように、偽スペクトル成分が消失する場合がある。上記構成のＦＴ型分光計Ｄでは、例えば製造段階や出荷段階等で、既知なスペクトルを持つ設定光を用いるこのとによって、実機ごとに、例えば図１１Ａに示す偽スペクトル成分を持つ測定スペクトルから、図１１Ｂに示す偽スペクトル成分の消失した測定スペクトルとなるディーティ比が実際に測定され、この測定されたデューティ比が目標デューティ比として目標デューティ比記憶部４１６に記憶される。このため、上記構成のＦＴ型分光計Ｄは、偽スペクトル成分を生成してしまう虞をより低減できる。
【０１１１】
本明細書は、上記のように様々な態様の技術を開示しているが、そのうち主な技術を以下に纏める。
【０１１２】
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、前記光軸方向における前記光路差形成光学素子の位置に応じてサンプリングタイミングを周期的に生成するタイミング生成部と、前記干渉計で生成された所定光の干渉光を前記タイミング生成部で生成された前記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所定光のインターフェログラムにおける測定データを得る測定データ生成部と、前記測定データ生成部で得られた前記所定光のインターフェログラムにおける測定データに基づきフーリエ変換を用いて前記所定光のスペクトルを求めるスペクトル演算部と、前記タイミング生成部で生成された互いに時間的に隣接するサンプリングタイミングにおける生成間隔を検出し、検出された前記サンプリングタイミングの前記生成間隔が一定値となるように前記タイミング生成部を制御するフィードバック制御部とを備える。
【０１１３】
このようなフーリエ変換型分光計では、タイミング生成部で実際に生成された前記サンプリングタイミングの生成間隔が検出され、この検出された前記サンプリングタイミングの前記生成間隔が一定値となるように前記タイミング生成部が制御される。このように前記サンプリングタイミングの生成間隔が略リアルタイムでフィードバック制御されるので、前記サンプリングタイミングが略等間隔で生成され、このようなフーリエ変換型分光計は、同等のサンプリング周期でも短波長側のスペクトルを測定でき、偽スペクトル成分を生成してしまう虞をより低減できる。
【０１１４】
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、前記フィードバック制御部は、前記タイミング生成部で生成された前記サンプリングタイミングの生成間隔を複数検出し、検出された前記サンプリングタイミングの前記複数の生成間隔に基づき求められた第２生成間隔が一定値となるように前記タイミング生成部を制御する。
【０１１５】
そして、好ましくは、上述のフーリエ変換型分光計において、前記タイミング生成部は、単色光を放射する単色光光源と、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、前記受光部の出力が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を備え、前記ゼロクロス検出部は、可変可能な電圧値で前記基準電圧を生成する基準電圧生成部と、前記受光部の出力と前記基準電圧生成部の前記基準電圧とを比較し、前記比較の結果に応じた２値の比較結果信号を出力する比較部と、前記比較部から出力された前記比較結果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それぞれで前記ゼロクロス信号としてパルス信号を出力するエッジ検出部とを備え、前記フィードバック制御部は、前記比較部から出力される複数の比較結果信号における複数のハイ期間および複数のロー期間をそれぞれ検出し、求められた前記複数のハイ期間および複数のロー期間に基づき求められた第３生成間隔が一定値となるように前記基準電圧生成部で生成される前記基準電圧の電圧値を制御する。
【０１１６】
このようなフーリエ変換型分光計では、第２生成間隔が、前記サンプリングタイミングの複数の生成間隔に基づき求められるので、第２生成間隔の測定精度は、前記生成間隔の測定精度より高い。このため、このようなフーリエ変換型分光計は、より測定精度の高い第２生成間隔を用いてタイミング生成部を制御するから、偽スペクトル成分を生成してしまう虞をさらに低減できる。
【０１１７】
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、前記光路差形成光学素子は、前記光軸方向に沿って所定の移動範囲を往復移動する移動鏡であり、前記タイミング生成部は、前記移動鏡が前記移動範囲における一方端から他方端まで移動する間に、複数のサンプリングタイミングを生成し、前記フィードバック制御部は、前記タイミング生成部で生成された前記サンプリングタイミングの生成間隔を複数検出し、前記移動鏡の往路では前記往路で検出された前記サンプリングタイミングの前記複数の生成間隔に基づき求められた往路生成間隔が一定値となるように前記タイミング生成部を制御し、前記移動鏡の復路では前記復路で検出された前記サンプリングタイミングの前記複数の生成間隔に基づき求められた復路生成間隔が一定値となるように前記タイミング生成部を制御する。
【０１１８】
フーリエ変換型分光計の干渉計に、往復移動する移動鏡が用いられた場合、移動鏡における往路と復路とでは動きが異なる場合がある。上述のフーリエ変換型分光計では、移動鏡の往路では該往路で検出された前記サンプリングタイミングの複数の生成間隔に基づき求められた往路生成間隔が一定値となるように、前記タイミング生成部が、制御され、移動鏡の復路では該復路で検出された前記サンプリングタイミングの複数の生成間隔に基づき求められた復路生成間隔が一定値となるように、前記タイミング生成部が、制御される。このようにサンプリングタイミングの複数の生成間隔が往路と復路とで個別に扱われるので、上述のフーリエ変換型分光計は、偽スペクトル成分を生成してしまう虞をより低減できる。
【０１１９】
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、前記光路差形成光学素子は、前記光軸方向に沿って所定の移動範囲を往復移動する移動鏡であり、前記タイミング生成部は、前記移動鏡が前記移動範囲における一方端から他方端まで移動する間に、複数のサンプリングタイミングを生成し、前記移動鏡の移動方向が反転した反転タイミングを検出する反転タイミング検出部をさらに備え、前記フィードバック制御部は、前記反転タイミング検出部で検出された前記反転タイミングを含む所定時間内における前記サンプリングタイミングの生成間隔を、前記タイミング生成部を制御するために用いる前記サンプリングタイミングの生成間隔から、除く。
【０１２０】
フーリエ変換型分光計の干渉計に、往復移動する移動鏡が用いられた場合、移動鏡における移動方向の反転位置の近傍では、タイミング生成部は、移動鏡の位置に応じてサンプリングタイミングを生成するので、サンプリングタイミングの生成間隔が乱れやすい。上述のフーリエ変換型分光計では、反転タイミングを含む所定時間内における前記サンプリングタイミングの生成間隔が、タイミング生成部を制御するために用いる前記サンプリングタイミングの生成間隔から、除かれ、反転タイミングを含む所定時間内における前記サンプリングタイミングの生成間隔が、タイミング生成部を制御するために用いられない。このため、タイミング生成部を制御するために用いる前記サンプリングタイミングの生成間隔の測定精度が向上するので、上述のフーリエ変換型分光計は、偽スペクトル成分を生成してしまう虞をより低減できる。
【０１２１】
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、前記フィードバック制御部は、Ｐ制御、ＰＩ制御およびＰＩＤ制御のうちのいずれかで前記タイミング生成部を制御する。
【０１２２】
このようなフーリエ変換型分光計は、フィードバック制御にＰ制御、ＰＩ制御およびＰＩＤ制御のうちのいずれかを用いるので、速やかに前記サンプリングタイミングの生成間隔が一定値となる。
【０１２３】
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、前記タイミング生成部は、単色光を放射する単色光光源と、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、可変可能な電圧値で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を備え、前記ゼロクロス検出部は、前記受光部の出力と前記基準電圧生成部の前記基準電圧とを比較し、前記比較の結果に応じた２値の比較結果信号を出力する比較部と、前記比較部から出力された前記比較結果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それぞれで前記サンプリングタイミングとしてパルス信号を出力するエッジ検出部とを備え、前記フィードバック制御部は、前記比較部から出力される前記比較結果信号におけるハイ期間とロー期間とのデューティ比を前記サンプリングタイミングの生成間隔として検出し、検出されたデューティ比が前記目標デューティ比となるように前記基準電圧生成部で生成される前記基準電圧の電圧値を制御し、既知なスペクトルを持つ設定光を前記所定光とした場合に前記スペクトル演算部で得られた前記設定光のスペクトルから、前記既知なスペクトルではない偽スペクトル成分が消失するように予め求められた前記デューティ比を前記目標デューティ比として記憶する目標デューティ比記憶部をさらに備える。
【０１２４】
通常、前記デューティ比が５０％となるように基準電圧生成部の基準電圧を制御することによって、偽スペクトル成分は、消失する。しかしながら、実機では、例えば部品のバラツキや組み立てのバラツキ等によって、５０％ではないデューティ比で、偽スペクトル成分が消失する場合がある。上述のフーリエ変換型分光計では、例えば製造段階や出荷段階等で、実機ごとに、実際に偽スペクトル成分が消失するディーティ比が測定され、この測定されたデューティ比が目標デューティ比として目標デューティ比記憶部に記憶される。このため、上述のフーリエ変換型分光計は、偽スペクトル成分を生成してしまう虞をより低減できる。
【０１２５】
そして、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、前記光軸方向における前記光路差形成光学素子の位置に応じてサンプリングタイミングを周期的に生成するタイミング生成工程と、前記干渉計で生成された所定光の干渉光を前記タイミング生成工程で生成された前記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所定光のインターフェログラムにおける測定データを得る測定データ生成工程と、前記測定データ生成工程で得られた前記所定光のインターフェログラムにおける測定データに基づきフーリエ変換を用いて前記所定光のスペクトルを求めるスペクトル演算工程と、前記タイミング生成工程で生成された互いに時間的に隣接するサンプリングタイミングにおける生成間隔を検出し、検出された前記サンプリングタイミングの前記生成間隔が一定値となるように前記タイミング生成工程を制御するフィードバック制御工程とを備える。
【０１２６】
このようなフーリエ変換型分光方法では、タイミング生成工程で実際に生成された前記サンプリングタイミングの生成間隔が検出され、この検出された前記サンプリングタイミングの前記生成間隔が一定値となるように前記タイミング生成工程が制御される。このように前記サンプリングタイミングの生成間隔が略リアルタイムでフィードバック制御されるので、前記サンプリングタイミングが略等間隔で生成され、このようなフーリエ変換型分光方法は、同等のサンプリング周期でも短波長側のスペクトルを測定でき、偽スペクトル成分を生成してしまう虞をより低減できる。
【０１２７】
そして、他の一態様にかかるフーリエ変換型分光用タイミング生成装置は、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で生成された所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測定データを得て、この得られた測定データによる前記所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所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であって、前記光軸方向における前記光路差形成光学素子の位置に応じてサンプリングタイミングを周期的に生成するタイミング生成部と、前記タイミング生成部で生成された互いに時間的に隣接するサンプリングタイミングにおける生成間隔を検出し、検出された前記サンプリングタイミングの前記生成間隔が一定値となるように前記タイミング生成部を制御するフィードバック制御部とを備える。
【０１２８】
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では、タイミング生成部で実際に生成された前記サンプリングタイミングの生成間隔が検出され、この検出された前記サンプリングタイミングの前記生成間隔が一定値となるように前記タイミング生成部が制御される。このように前記サンプリングタイミングの生成間隔が略リアルタイムでフィードバック制御されるので、前記サンプリングタイミングが略等間隔で生成され、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は、フーリエ変換型分光計に用いられた場合に、同等のサンプリング周期でも短波長側のスペクトルを測定でき、偽スペクトル成分を生成してしまう虞をより低減できる。
【０１２９】
この出願は、２０１３年６月１３日に出願された日本国特許出願特願２０１３−１２４４０５を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。
【０１３０】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
本発明によれば、フーリエ変換型分光計および該分光方法ならびにフーリエ変換型分光計用タイミング生成装置を提供できる。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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