(57)【要約】  本発明にかかるフーリエ変換型分光計は、所定光のインターフェログラムを得るための干渉計における光路差形成光学素子の移動鏡の往復振動を検出し、検出結果に基づく自励信号で前記移動鏡の往復振動を制御する。これによって、本発明では、外部からのノイズに対して移動鏡が安定して往復振動するフーリエ変換型分光計が提供できる。
2014112027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定光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所定光のスペクトルを求めるフーリエ変換型分光計であって、
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、および、入力される発振信号に基づいて前記複数の光学素子に含まれる移動鏡を光軸方向に往復振動させ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移動鏡駆動部、を有する干渉計と、
前記移動鏡の往復振動を検出する移動鏡動作検出部と、
前記移動鏡動作検出部の検出結果に基づく発振信号である自励信号を前記移動鏡駆動部に出力する自励信号発生部と、を備える、
フーリエ変換型分光計。
【請求項２】
前記移動鏡駆動部は、
対向するように平行配置された一対の板バネ部材から成る平行移動機構と、
入力された発振信号に基づいて前記板バネ部材を振動させる板バネ駆動部と、を有し、
前記一対の板バネ部材の振動によって前記移動鏡を光軸方向に往復振動させる、
請求項１に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項３】
前記一対の板バネ部材が共振する共振周波数に基づく発振信号である励振信号を前記移動鏡駆動部に向けて出力する励振信号発生部と、
前記移動鏡駆動部に入力される発振信号を、前記自励信号発生部からの自励信号と前記励振信号発生部からの励振信号との間で切り換える信号切換部と、をさらに備える、
請求項２に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項４】
前記信号切換部は、前記移動鏡動作検出部が前記移動鏡の往復振動を検出した場合に、前記移動鏡駆動部に出力する発振信号を前記励振信号から前記自励信号に切り換える、
請求項３に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項５】
前記信号切換部は、前記励振信号を前記移動鏡駆動部に所定時間出力した後、出力する発振信号を前記励振信号から前記自励信号に切り換える、
請求項３に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項６】
前記励振信号発生部は、周波数を変えつつ発振信号を出力したときの前記移動鏡動作検出部による検出結果に基づいて前記励振信号を決定する、
請求項３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】
前記移動鏡駆動部は、入力される発振信号の振幅に応じた駆動力で前記一対の板バネ部材を振動させ、
前記自励信号発生部は、前記移動鏡動作検出部によって検出した前記移動鏡の往復振動に対して位相が９０°遅れた発振信号を前記自励信号として出力する、
請求項２ないし請求項６のいずれか１項に記載するフーリエ変換型分光計。
【請求項８】
前記移動鏡駆動部は、入力される発振信号の振幅に応じた駆動力で前記一対の板バネ部材を振動させ、
前記自励信号発生部は、前記移動鏡動作検出部によって検出され前記移動鏡の往復振動に対して位相が９０°遅れた正弦波状の自励信号を出力するローパスフィルタを有する、
請求項２ないし請求項６のいずれか１項に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項９】
前記ローパスフィルタは、デジタルローパスフィルタである、
請求項８に記載のフーリエ変換型分光計。
【請求項１０】
前記移動鏡動作検出部の検出結果に基づいて前記移動鏡の往復振動の振幅を制御する振幅制御部を、さらに備える、
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のフーリエ変換型分光計。
【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関し、特に、干渉計の光路差形成光学素子として、光軸方向に往復振動する移動鏡を用いたフーリエ変換型分光計に関する。
【背景技術】
【０００２】
分光計は、測定対象の所定光（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る。この分光計の１つとして、フーリエ変換型分光計が知られている。このフーリエ変換型分光計は、干渉計で所定光の干渉光を生成し、この干渉光を測定してその測定結果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。【０００３】
フーリエ変換型分光計において、干渉計の出力は、所定光に含まれる複数の波長の光を干渉計によって一括で干渉させた合成波形であり、インターフェログラムと呼ばれる。フーリエ変換型分光計は、干渉計から出力された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る。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の前記干渉計は、所定光が入射した場合にこの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る。これら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ている。この光路差形成光学素子として、一定速度で走査範囲を光軸方向に沿って移動する移動鏡が挙げられる。【０００５】
この移動鏡の移動には、通常、ガスベアリングやボイスコイルモータが用いられるために、干渉計が比較的大型化してしまう。このため、干渉計のより小型化を図るべく、例えば、特許文献１に開示された平行移動機構によって駆動される移動鏡が提案されている。【０００６】
この平行移動機構は、互いに対向して平行配置される第１および第２板バネ部材と、前記第１および第２板バネ部材の間であってその両端部にそれぞれ配置され、第１および第２板バネ部材のそれぞれに連結される第１および第２支持体と、前記第１板バネ部材の一方端の表面上に設けられ、前記第１および第２板バネ部材の一方を曲げ変形させることにより前記第１および第２支持体の一方を前記第１および第２板バネ部材の対向方向に平行移動させる圧電素子とを備えている。そして、移動鏡は、平行移動機構の第１板バネ部材の他方端の表面上に配置されている。【０００７】
このように構成される平行移動機構は、当該平行移動機構（圧電素子）に接続された駆動装置によって駆動される。この駆動装置は、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）制御を行う。このＰＬＬ制御は、平行移動機構による移動鏡の往復振動を検出した信号である機械信号の周波数と、基準となる一定周波数の基準周波数とを比較し、これらが一致するように電圧制御発振器（ＶＯＣ：Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）から平行移動機構（圧電素子）に出力される発振信号を調整する。【０００８】
平行移動機構では、駆動装置からの発振信号によって圧電素子が伸張すると、前記第１板バネ部材が上に凸となるように変形し、この結果、移動鏡が対向方向の下方に変位する一方、前記発振信号によって圧電素子が縮小すると、前記第１板バネ部材が下に凸となるように変形し、この結果、移動鏡が対向方向の上方に変位する。駆動装置において、基準周波数が、平行移動機構（詳しくは第１および第２板バネ部材）が共振する周波数（共振周波数）に設定されるため、平行移動機構に配置された移動鏡が変位量の大きな変位を繰り返す（すなわち、往復振動する）。【０００９】
上記のフーリエ変換型分光計のように、干渉計における移動鏡の往復振動がＰＬＬ制御されていると、外部からのノイズ、例えば、電圧変化等によるノイズが機械信号（移動鏡の往復振動を検出した信号）に重畳した場合に、ロック（電圧制御発振器が基準周波数と同じ周波数の発振信号を出力する状態）が外れ易かった。このようにＰＬＬ制御においてロックが外れて平行移動機構に出力される発振信号の周波数が変化すると、移動鏡の往復振動が安定しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１１−２５０５７２号公報
【発明の概要】
【００１１】
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、外部からのノイズに対して移動鏡が安定して往復振動するフーリエ変換型分光計を提供するである。
【００１２】
本発明にかかるフーリエ変換型分光計は、所定光のインターフェログラムを得るための干渉計における光路差形成光学素子の移動鏡の往復振動を検出し、検出結果に基づく自励信号で前記移動鏡の往復振動を制御する。これによって、本発明では、外部からのノイズに対して移動鏡が安定して往復振動するフーリエ変換型分光計が提供できる。
【００１３】
上記並びにその他の本発明の目的、特徴および利点は、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】
【００１４】
【図１】第１実施形態にかか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】前記フーリエ変換型分光計における干渉計およびその周辺の構成を示す図である。
【図３】前記干渉計における光反射機構の構成を示す拡大斜視図である。
【図４】前記光反射機構における移動鏡の往復振動の様子を示す断面図である。
【図５】前記フーリエ変換型分光計における移動鏡駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図６】前記フーリエ変換型分光計において、平行移動機構に入力される移動鏡駆動信号、フォトリフレクターの検出信号、および前記検出信号が入力されたコンパレータの出力信号の一例を示す図である。
【図７】前記フーリエ変換型分光計における受光処理部の構成を示すブロック図である。
【図８】前記フーリエ変換型分光計におけるレーザ光の干渉波形の一例を示す図である。
【図９】前記フーリエ変換型分光計において、実測した所定光の干渉光の波形（インターフェログラム）の一例を示す図である。
【図１０】前記インターフェログラムと窓関数との関係を示す図である。
【図１１】前記フーリエ変換型分光計において求められるスペクトルの一例を示す図である。
【図１２】第２実施形態にかかるフーリエ変換型分光計の移動鏡駆動回路および振幅制御回路の構成を示すブロック図である。
【図１３】前記フーリエ変換型分光計において移動鏡の振幅目標を変えた場合の移動鏡の振幅の応答の様子を示す図である。
【図１４】第３実施形態にかかるフーリエ変換型分光計の移動鏡駆動回路および振幅制御回路の構成を示すブロック図である。
【図１５】前記フーリエ変換型分光計の自励信号発生部を構成するローパスフィルタ（ＩＩＲフィルタ）の構成を示す回路図である。
【図１６】前記ローパスフィルタの特性を示す図である。
【図１７】方形波状の検出信号の一例とこの検出信号を前記ローパスフィルタに入力したときの当該ローパスフィルタの出力波形を示す図である。
【図１８】ノイズが重畳した検出信号の一例と、コンパレータに通すことによって方形波状の信号に変換された前記検出信号とを示す図である。
【図１９】フォトリフレクターから測定対象までの距離と、フォトリフレクターからの出力電圧との関係を示す図である。
【図２０】測定対象までの距離と出力電圧との関係における非線形領域で、フォトリフレクターにより平行移動機構の一方端部の往復振動を測定した場合にフォトリフレクターの出力から得られる検出信号と、この検出信号をローパスフィルタに入力したときの当該ローパスフィルタの出力信号とを示す図である。
【図２１】平行移動機構の共振周波数検出回路の構成を示すブロック図である。
【図２２】平行移動機構に入力される発振信号である移動鏡駆動信号の周波数を変えつつ移動鏡の振幅を観測したときのフォトリフレクターの検出信号の一例と、この検出信号が入力されたときのコンパレータの出力信号とを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図１１を参照しつつ説明する。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。
【００１６】
図１は、第１実施形態にかか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、前記フーリエ変換型分光計における干渉計およびその周辺の構成を示す図である。図３は、前記干渉計における光反射機構の構成を示す拡大斜視図である。図４は、前記光反射機構における移動鏡の往復振動の様子を示す断面図である。図４Ａは、圧電素子１５５が伸張した場合を示し、図４Ｂは、圧電素子１５５が縮小した場合を示し、図４Ｃは、光反射機構１５の振動の様子を示す。図５は、前記フーリエ変換型分光計における移動鏡駆動回路の構成を示すブロック図である。図６は、前記フーリエ変換型分光計において、平行移動機構に入力される移動鏡駆動信号（励振信号または自励信号）、フォトリフレクターの検出信号、および前記検出信号が入力されたコンパレータの出力信号の一例を示す図である。図６において、上段のグラフは、平行移動機構に入力される移動鏡駆動信号ＳＧ１であり、中段のグラフは、フォトリフレクターの検出信号ＳＧ２であり、そして、下段のグラフは、コンパレータからの出力信号ＳＧ３である。図６の横軸は、時間であり、縦軸は、電圧である。図７は、前記フーリエ変換型分光計における受光処理部の構成を示すブロック図である。図８は、前記フーリエ変換型分光計におけるレーザ光の干渉波形の一例を示す図である。図８の横軸は、光路差であり、その縦軸は、振幅である。
【００１７】
本実施形態にかかるフーリエ変換型分光計（以下、「ＦＴ型分光計」と略記する。）１０は、所定光のスペクトルを測定する装置である。このＦＴ型分光計１０は、所定光を干渉計１１によって干渉させ、この所定光の干渉光を測定して得られた前記干渉光の波形（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。
【００１８】
より具体的には、ＦＴ型分光計１０は、干渉計１１において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して複数の測定データを取得する。そして、ＦＴ型分光計１０は、この取得した複数の測定データ（すなわち、所定光のインターフェログラム）からフーリエ変換を用いて所定光のスペクトルを求める。本実施形態のＦＴ型分光計１０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のフーリエ変換の変換対象として、積算インターフェログラムを用いる。この積算インターフェログラムは、干渉計１１において生成された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である。
【００１９】
このようなＦＴ型分光計１０は、例えば、図１ないし図７に示すように、測定光光源部５０と、干渉計１１と、移動鏡制御部６０と、受光処理部２０と、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、を備える。
【００２０】
測定光光源部５０は、測定光を所定のジオメトリで測定対象の物体である試料ＳＭへ照射する。この測定光光源部５０は、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。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る光であり、予め設定された所定の波長帯において連続スペクトルを持つ。本実施形態の測定光光源５１は、例えば、ハロゲンランプである。
【００２１】
本実施形態のＦＴ型分光計１０では、測定光光源５１から照射された測定光は、図２に示されるように、４５度の入射角で試料ＳＭの表面（測定面ＳＦ）に入射する。試料ＳＭ（測定面ＳＦ）において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ＳＦの法線方向（０度）に反射した反射光の成分が所定光として干渉計１１に入射する。
【００２２】
なお、本実施形態の所定光は、試料ＳＭにおいて反射した測定光の反射光であるが、これに限定されない。所定光は、例えば、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い。また、所定光は、測定光が照射されることなく、試料ＳＭが自発光した光であってもよい。すなわち、ＦＴ型分光計１０は、反射光だけでなく、透過光、再放射の光、自発光等のスペクトルも測定可能である。
【００２３】
干渉計１１は、試料ＳＭで反射した測定光の反射光が所定光として入射し、この所定光の干渉光を射出する。この干渉計１１は、所定光が入射したときに、この入射した所定光を２個の光（第１分岐光および第２分岐光）に分岐する。そして、干渉計１１は、これら分岐させた第１分岐光および第２分岐光を、互いに異なる２個の経路（第１光路および第２光路）に進行（伝播）させた後、再び合流させる。このとき、第１光路および第２光路において、所定光の分岐点（分岐位置）から、分岐させた光の合流点（合流位置、干渉位置）までの間に光路差があると、前記合流の際に第１分岐光と第２分岐光との間に位相差が生じるため干渉縞が生じる。
【００２４】
本実施形態のＦＴ型分光計１０では、例えば、図２に示すような、マイケルソン干渉計１１が用いられる。
【００２５】
より具体的には、干渉計１１は、２個の光路を形成する複数の光学素子と、平行移動機構（移動鏡駆動部）１５０と、を備える。
【００２６】
複数の光学素子は、半透鏡（ハーフミラー）１１２と、固定鏡１１４と、光反射面が光軸方向に移動する移動鏡１１５とを含む。これらの光学素子１１２、１１４、１１５は、干渉計１１において、以下のように配置されている。
【００２７】
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ている。半透鏡１１２は、その法線が固定鏡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て４５度の角度で交差するように配置されている。
【００２８】
このように複数の光学素子１１２、１１４、１１５が配置された干渉計１１に入射した所定光は、半透鏡１１２において２個の光（第１分岐光および第２分岐光）に分けられる。この分岐した一方の光（第１分岐光）は、半透鏡１１２において反射された所定光であり、固定鏡１１４に入射する。そして、第１分岐光は、固定鏡１１４で反射され、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光（第２分岐光）は、半透鏡１１２を通過した所定光であり、移動鏡１１５に入射する。そして、第２分岐光は、移動鏡１１５で反射され、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で反射された後の第１分岐光と、移動鏡１１５で反射された後の第２分岐光は、半透鏡１１２で合流することにより干渉する。このような構成の干渉計（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に入射し、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。
【００２９】
本実施形態の干渉計１１は、所定光を半透鏡１１２によって２個の光（第１分岐光および第２分岐光）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（詳しくは、半透鏡１１２によって反射されて固定鏡１１４に向かう第１分岐光の光路上）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、本実施形態の干渉計１１では、半透鏡１１２で反射された第１分岐光は、位相補償板１１３を介して固定鏡１１４に入射し、この固定鏡１１４で反射された後、位相補償板１１３を介して再び半透鏡１１２に入射する。この位相補償板１１３は、第１分岐光における半透鏡１１２の透過回数と第２分岐光における半透鏡１１２の透過回数との相違から生じる第１分岐光と第２分岐光との間の位相差を無くす（すなわち、位相差を補償する）ために用いられる光学素子である。
【００３０】
以上のように、本実施形態の干渉計１１において、第１分岐光は、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を順に介して半透鏡１１２に再び至る第１光路を辿る。また、本実施形態の干渉計１１において、第２分岐光は、所定光の入射位置から、半透鏡１１２および移動鏡１１５を順に介して半透鏡１１２に再び至る第２光路を辿る。
【００３１】
本実施形態の干渉計１１は、所定光を平行光で半透鏡１１２へ入射させる入射光学系１１１と、半透鏡１１２において第１分岐光および第２分岐光を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へ入射させる射出光学系１１６とを有する。本実施形態の入射光学系１１１は、例えば、コリメータレンズであり、試料ＳＭの測定面ＳＦと半透鏡１１２との間の適宜な位置に配置されている。本実施形態の射出光学系１１６は、例えば、集光レンズであり、半透鏡１１２と第１受光部２１との間の適宜な位置に配置されている。
【００３２】
移動鏡１１５は、干渉計１１に配置される前記複数の光学素子の一つであり（前記複数の光学素子に含まれ）、例えば、平行移動機構１５０の共振振動によって２個の光路（第１光路および第２光路）間に光路差を生じさせる。この移動鏡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、平行移動機構１５０によって光軸方向に２回以上往復させられる。すなわち、ＦＴ型分光計１０では、移動鏡１１５が光軸方向に１往復することによって１つのインターフェログラムが生成される。
【００３３】
平行移動機構１５０は、移動鏡１１５が取り付けられ、この移動鏡１１５を光軸方向（図２における上下方向）に往復振動（往復移動）させる。移動鏡１１５がこの平行移動機構１５０に取り付けられたものとして、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。なお、図３も参照しつつ以下に説明する光反射機構１５において、鏡面領域（移動鏡）１１５を除く部位が平行移動機構１５０である。
【００３４】
この光反射機構１５は、第１板バネ１５１および第２板バネ１５２からなる一対の板バネ（板バネ部材）と、これら一対の板バネ１５１、１５２を共振させるために板バネ１５１、１５２同士を連結する一対の支持体（第１支持体および第２支持体）１５３、１５４と、一対の板バネ１５１、１５２を駆動する圧電素子（板バネ駆動部）１５５と、一方の板バネ１５１上に形成された移動鏡１１５と、を備えている。
【００３５】
第１および第２板バネ１５１、１５２は、間隔を空けて互いに対向するように平行配置されている。
【００３６】
第１支持体１５３は、第１および第２板バネ１５１、１５２の間における一方端部（図３における左側端部）において、当該第１および第２板バネ１５１、１５２に連結されて配置されている。第２支持体１５４は、第１および第２板バネ１５１、１５２の間における他方端部（一方端部と反対側の端部：図３における左側端部）において、当該第１および第２板バネに連結されて配置されている。これら第１および第２支持体１５３、１５４は、第１および第２板バネ１５１、１５２の間において、互いに離間した状態で配置されている。
【００３７】
圧電素子１５５は、第１板バネ１５１の他方端部における上面に配置されている。より詳しくは、圧電素子１５５は、第１板バネ１５１における第２支持体１５４の上方で、かつ、第２支持体１５４とは反対側の表面上に配置されている。この圧電素子１５５は、図４Ａに示されるように、圧電材料である例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電体１５５ａを一対の電極１５５ｂ、１５５ｃによって狭持することにより構成されている。
【００３８】
移動鏡１１５は、第１板バネ１５１の一方端部における上面上に設けられている。より詳しくは、移動鏡１１５は、第１板バネ１５１における第１支持体１５３の上方で、かつ、第１支持体１５３とは反対側の表面上に設けられている。この移動鏡１１５は、例えば、鏡を第１板バネ１５１に貼着等したものでもよく、また、例えば、アルミニウム等の金属の薄膜を第１板バネ１５１上に形成（成膜）したものでもよい。
【００３９】
以上のように構成される光反射機構１５は、例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術によって製造される。
【００４０】
このような構造の光反射機構１５では、図４Ａに示されるように、圧電素子１５５が伸張すると、第１板バネ１５１が上に凸となるように変形し、この結果、移動鏡１１５が、第１および第２板バネ１５１、１５２に関する対向方向の下方に変位する一方、圧電素子１５５が縮小すると、図４Ｂに示されるように、第１板バネ１５１が、下に凸となるように変形し、この結果、移動鏡が前記対向方向の上方に変位する。そして、この光反射機構１５は、大きな変位量を得るために一対の板バネ１５１、１５２の共振によって前記変位を繰り返し、移動鏡１１５を光軸方向に沿って往復振動（往復移動）させる。より具体的には、平行移動機構１５０の一方端部の往復振動（往復移動）に歪みがない場合には、一対の板バネ１５１、１５２が共振する周波数（共振周波数ｆ０）の信号（図６の自励信号参照）が圧電素子１５５に入力されると、圧電素子１５５が共振周波数ｆ０で伸縮を繰り返す。これにより、移動鏡１１５は、図４Ｃに示されるように、変位量が０（ゼロ）となる原点位置Ｘ０（振動振幅の中心位置）を中心に、この原点位置Ｘ０からの変位量が最大となる位置Ｘｍ、−Ｘｍの間で時間経過とともに略正弦波状に変位し、固有振動数で一定の周期でかつ正確に振動する。
【００４１】
移動鏡制御部６０は、移動鏡１１５の光軸方向の動作を検出可能な移動鏡動作検出部２００と、移動鏡動作検出部２００の検出結果に基づいて平行移動機構１５０（光反射機構１５）を制御する平行移動機構制御部６１０と、を有する。この移動鏡制御部６０は、光反射機構１５（移動鏡１１５が設けられた平行移動機構１５０）と共に図５に示される移動鏡駆動回路を構成する。
【００４２】
移動鏡動作検出部２００は、移動鏡１１５の動き（詳しくは、平行移動機構１５０の一方端部の光軸方向の動きを介して移動鏡１１５の動き）を検出するセンサ装置である。図２に示す例では、移動鏡動作検出部２００は、検出センサとしてフォトリフレクターを備えている。このフォトリフレクターは、平行移動機構１５０の一方端部の裏面に光を照射する発光素子と、前記裏面で反射した光を受光する受光素子とを備える。そして、フォトリフレクターは、平行移動機構１５０の動きに従って変化する反射光の光量を検出することによって当該平行移動機構１５０の一方端部（移動鏡１１５）の動き（光軸方向の往復振動）を検出する。このフォトリフレクターは、平行移動機構１５０の動き（すなわち、移動鏡１１５の往復振動）に同期したアナログ信号（検出信号）を出力する。このため、フォトリフレクターの出力の１周期が移動鏡１１５の１往復に相当し、フォトリフレクターの出力から、移動鏡１１５の１回の走査が検出できる。
【００４３】
この移動鏡動作検出部２００（詳しくは、フォトリフレクター）が出力した検出信号（アナログ信号）は、図略のコンパレータを介して自励信号発生部６１２に入力される。このコンパレータは、ヒステリシス制御のコンパレータであり、移動鏡動作検出部２００からの検出信号が所定の振幅（ヒステリシス電圧）以上になったときに、このコンパレータから検出信号に対応した方形波状（矩形波状）の信号が出力される。
【００４４】
平行移動機構制御部６１０は、図５にも示されるように、励振信号発生部６１１と、自励信号発生部６１２と、信号切換部６１３と、を有し、平行移動機構１５０の制御を介して移動鏡１１５の往復振動（往復移動）を制御する。
【００４５】
励振信号発生部６１１は、所定の周波数（振動数）の発振信号（駆動信号）を励振信号として平行移動機構１５０に向けて出力する。この励振信号は、平行移動機構１５０の一対の板バネ（第１および第２板バネ）１５１、１５２が共振する周波数（共振周波数）ｆ０、またはこの共振周波数ｆ０に近い周波数の発振信号である。この共振周波数ｆ０は、測定等によって予め求められた周波数である。本実施形態の励振信号発生部６１１は、例えば、カウンターにてクロックをカウントすることにより所望の周波数の矩形波を出力する矩形波発生回路である。あるいは、励振信号発生部６１１は、コンデンサと抵抗とで構成されるＲＣ回路を用いたＣＲ発振回路や、ハートレー発振回路およびコルピッツ発振回路等のようなコイルとコンデンサとで構成されるＬＣ回路を用いたＬＣ発振回路等であってもよい。本実施形態の励振信号発生部６１１は、共振周波数ｆ０の発振信号を励振信号として出力する（図６の励振状態参照）。本実施形態の励振信号は方形波状の信号である。
【００４６】
自励信号発生部６１２は、移動鏡動作検出部２００が出力する検出信号に基づく周波数の発振信号（駆動信号）を自励信号として平行移動機構１５０（詳しくは圧電素子１５５の一対の電極１５５ｂ、１５５ｃ）に向けて出力する。この自励信号発生部６１２は、移動鏡動作検出部２００によって検出された移動鏡１１５の往復振動（詳しくは、一対の板バネ１５１、１５２の共振振動（共振周波数ｆ０での振動）による平行移動機構１５０の一方端部の往復振動を介して検出された移動鏡１１５の往復振動）に対して位相が９０°遅れた発振信号を自励信号として出力する。この自励信号は、移動鏡の往復振動に対して位相が９０°遅れた共振周波数ｆ０の方形波状の信号である。
【００４７】
このように検出信号に対して位相が９０°遅れた自励信号が平行移動機構１５０の圧電素子１５５に入力されることで、移動鏡１１５の往復振動において移動鏡１１５が振動方向の一端または他端位置（図４Ｃにおける位置Ｘｍまたは−Ｘｍ）のときに平行移動機構１５０の一方端部（移動鏡１１５の取り付けられた部位）への駆動力が０になる一方、前記一方端部（移動鏡１１５）が振動方向の前記一端（または前記他端）から前記他端（または前記一端）に向かう中間位置（移動速度が最も大きな位置：図４Ｃにおける原点位置Ｘ０）のときに前記一方端部（移動鏡１１５）に対しその移動方向に最も大きな駆動力が加わる。このため、移動鏡１１５の平行移動機構１５０による往復駆動において移動鏡１１５の振幅（光軸方向の変位量）を大きく保つことができる。
【００４８】
本実施形態の自励信号発生部６１２は、例えば、９０度移相器であるが、これに限定されない。なお、自励信号は、検出信号（移動鏡１１５の往復振動）に対して位相が略９０°遅れた発振信号であればよい。すなわち、上述のように平行移動機構１５０の一方端部が振動方向の一端（他端）から他端（一端）に向かう中間位置およびその近傍（図４Ｃの原点位置Ｘ０を挟む上下位置）のときに前記一方端部に移動方向への大きな駆動力が加わって移動鏡１１５の光軸方向の変位量を所定の大きさ以上に保つことが可能な範囲内であれば、移動鏡１１５の往復振動に対する位相の遅れが９０°からずれていてもよい。
【００４９】
信号切換部６１３は、励振信号発生部６１１と平行移動機構１５０との間に配置される第１スイッチ素子６１４と、自励信号発生部６１２と平行移動機構１５０との間に配置される第２スイッチ素子６１５と、各スイッチ素子６１４、６１５の切り換えを行う切換制御部６１６と、を有する。この信号切換部６１３は、平行移動機構１５０に入力される発振信号（移動鏡駆動信号）を、自励信号発生部６１２からの自励信号と励振信号発生部６１１からの励振信号との間で切り換える。
【００５０】
切換制御部６１６は、各スイッチ素子６１４、６１５を切り換えることにより、自励信号発生部６１２からの自励信号または励振信号発生部６１１からの励振信号を平行移動機構１５０（圧電素子１５５）に入力させる。より具体的には、切換制御部６１６は、ＦＴ型分光計１０において所定光の測定を開始すると、先ず、第１スイッチ素子６１４をオンにすると共に第２スイッチ素子６１５をオフにする。これにより、励振信号発生部６１１が出力する励振信号が平行移動機構１５０に入力される。そして、切換制御部６１６は、所定のタイミングで第１スイッチ素子６１４をオフにすると共に第２スイッチ素子６１５をオンにし、平行移動機構１５０に入力される移動鏡駆動信号を前記励振信号から、自励信号発生部６１２が出力する自励信号に切り換える。本実施形態において前記所定のタイミングは、図６に示されるように、静止（停止）した状態の移動鏡１１５が往復振動を開始し、この往復振動の振幅が所定の大きさになって安定した時である。詳しくは、以下の通りである。
【００５１】
切換制御部６１６は、移動鏡動作検出部２００から入力された検出信号に基づいて、移動鏡１１５の往復振動の振幅が所定の大きさになったか否かを判断する。より具体的には、フォトリフレクターが出力する検出信号（アナログ信号：図６の中段のグラフ参照）が切換制御部６１６に入力される場合は、切換制御部６１６は、検出信号の電圧の幅（振幅に相当）が所定の値以上になれば移動鏡１１５の往復振動が所定の大きさになったと判断する。また、前記コンパレータ（ヒステリシス制御のコンパレータ）を介した前記検出信号（方形波状の信号：図６の下段のグラフ参照）が入力される場合は、切換制御部６１６は、例えば、方形波状の信号の振幅が連続して現れたときに、移動鏡１１５の往復振動が所定の大きさになったと判断する。また、切換制御部６１６は、方形波状の信号の周波数が励振信号の周波数と同じ周波数で動くようになったときに、移動鏡１１５の往復振動が所定の大きさになったと判断するように構成されてもよい。
【００５２】
そして、切換制御部６１６は、移動鏡１１５の往復振動の振幅が所定の大きさになったと判断すると、第１スイッチ素子６１４がオンで且つ第２スイッチ素子６１５がオフの状態から、第１スイッチ素子６１４をオフにすると共に第２スイッチ素子６１５をオンにする。これにより、平行移動機構１５０に入力される移動鏡駆動信号が、励振信号から自励信号に切り換わる。
【００５３】
図１に戻って、受光処理部２０は、干渉計１１において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の波形に関する電気信号（所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。この受光処理部２０は、前記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る。受光処理部２０は、例えば、図７に示されるように、第１受光部２１と、増幅部２２と、バンドパスフィルタ（Ｂａｎｄ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）２３と、アナログ−デジタル変換部（以下、「ＡＤ変換部」と呼称する。）２６と、を備える。
【００５４】
第１受光部２１は、干渉計１１において生成された所定光の干渉光を受光して光電変換し、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。本実施形態のＦＴ型分光計１０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。このため、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た赤外線センサ等である。第１受光部２１は、受光結果を増幅部２２へ出力する。
【００５５】
増幅部２２は、第１受光部２１の出力（増幅結果）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。この増幅部２２は、例えば、オペアンプなどの増幅器とその周辺回路とを備えている。増幅部２２は、その増幅結果をバンドパスフィルタ２３（詳しくはバンドパスフィルタ２３の一部を構成するハイパスフィルタ２４）へ出力する。
【００５６】
バンドパスフィルタ２３は、ハイパスフィルタ（Ｈｉｇｈ Ｐａｓｓ
Ｆｉｌｔｅｒ）２４と、ローパスフィルタ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）２５とを有し、ノイズをカットするために、所望の周波数帯域のみを通過させる。ハイパスフィルタ２４は、所定の遮断周波数以上の周波数の信号を通過させ、低域のノイズをカットするための回路であり、濾波結果をローパスフィルタ２５へ出力する。ローパスフィルタ２５は、所定の遮断周波数以下の周波数の信号を通過させ、高域のノイズをカットするための回路であり、濾波結果をＡＤ変換部２６へ出力する。
【００５７】
ＡＤ変換部２６は、増幅部２２の出力をアナログ信号からデジタル信号へ変換（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、タイミング発生部３０（詳しくは、タイミング発生部３０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ある。ＡＤ変換部２６は、その変換結果のデジタル信号を制御演算部４１へ出力する。
【００５８】
タイミング発生部３０は、受光処理部２０（詳しくはＡＤ変換部２６）において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。このタイミング発生部３０は、例えば、位置測定用光源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。このタイミング発生部３０は、位置測定用光源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に示されるように、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。
【００５９】
位置測定用光源３１は、波長の既知な単色レーザ光を放射する。本実施形態の位置測定用光源３１は、例えば、波長６８０ｎｍの赤色レーザ光を発光する半導体レーザを備える。
【００６０】
図２において、コリメータレンズ３２および光合波器３３は、位置測定用光源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を構成する。光合波器３３は、例えばレーザ光を反射すると共に所定光を透過するダイクロイックミラー等である。この光合波器３３は、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、前記のように配置された光合波器３３に対し４５度の入射角で位置測定用光源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。
【００６１】
また、光分波器３４および集光レンズ３５は、干渉計１１において生成され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を構成する。光分波器３４は、例えばレーザ光の干渉光を反射すると共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る。この光分波器３４は、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、前記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。
【００６２】
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、位置測定用光源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によって平行光とされ、その光路が光合波器（本実施形態の例ではダイクロイックミラー）３３によって約９０度曲げられ、これにより、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。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において前記レーザ光の干渉光が生成される。そして、このレーザ光の干渉光は、光分波器（本実施形態の例では、ダイクロイックミラー）３４によって約９０度曲げられて、干渉計１１から外部に取り出される。この取り出されたレーザ光の干渉光は、集光レンズ３５によって集光されて第２受光部３６によって受光される。
【００６３】
図１に戻って、第２受光部３６は、干渉計１１において生成されたレーザ光の干渉光を受光して光電変換し、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。この第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た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。
【００６４】
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る。ゼロクロス検出部３７は、ゼロクロス信号をゼロクロスタイミングでＡＤ変換部２６へ出力する。
【００６５】
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。詳しくは、以下の通りである。なお、図８は、本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の一例を示す図である。
【００６６】
干渉計１１の移動鏡１１５が光軸方向に移動している場合、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。このため、レーザ光の干渉光は、移動鏡１１５の移動量に応じて正弦波状に強弱する。このとき、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８に示されるように、移動鏡１１５の光軸方向への移動に従って正弦波状に強弱を繰り返す。
【００６７】
ゼロクロス検出部３７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する。そして、ゼロクロス検出部３７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２６へ出力する。ＡＤ変換部２６は、このゼロクロス信号が入力されると、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、所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。
【００６８】
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１０の各部を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御する。この制御演算部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２６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。
【００６９】
このように構成される制御演算部４１には、当該制御演算部４１が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と、センターバースト位置算出部４１２と、積算インターフェログラム算出部４１３と、スペクトル算出部４１４と、が構成される。
【００７０】
サンプリングデータ記憶部４１１は、ＡＤ変換部２６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。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、ゼロクロス検出部３７において検出したゼロクロスのタイミングで、ＡＤ変換部２６によってサンプリングすることで得られたデータである。
【００７１】
積算インターフェログラム算出部４１３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、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。
【００７２】
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。
【００７３】
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において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。
【００７４】
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、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１０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。
【００７５】
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１０によって測定された所定光のスペクトルを出力する機器である。この出力部４３は、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。
【００７６】
次に、以上のように構成されるＦＴ型分光計１０の動作について説明する。
【００７７】
ＦＴ型分光計１０では、測定対象である試料ＳＭの測定が開始され前に、まず、切換制御部６１６によって第１スイッチ素子６１４がオン、第２スイッチ素子６１５がオフに切り換えられ、励振信号発生部６１１の出力する励振信号が平行移動機構１５０に入力される。この励振信号の周波数が、平行移動機構１５０の一対の板バネ１５１、１５２が共振振動する周波数（共振周波数ｆ０）であるため、前記励振信号の入力によって平行移動機構１５０は、その一方端部を光軸方向に振動させ始める。すなわち、平行移動機構１５０が共振振動を開始する。
【００７８】
そして、図６に示されるように、移動鏡１１５の往復振動の振幅が時間の経過と共に徐々に大きくなって所定の振幅以上になると、入力された移動鏡動作検出部２００（フォトリフレクター）からの検出信号の振幅（電圧の上下幅）がコンパレータのヒステリシス電圧以上となるため、コンパレータが、入力された検出信号（アナログ信号）の周波数に対応する周波数の方形波状の信号（検出信号）を出力し始める。この検出信号（方形波状の信号）が入力されると、自励信号発生部６１２は、入力された検出信号（移動鏡１１５の往復振動）に対して移相が９０°遅れた自励信号（方形波状の信号）の出力を開始する。
【００７９】
切換制御部６１６は、入力された移動鏡動作検出部２００からの検出信号から、移動鏡１１５の往復振動の振幅が所定の大きさになったと判断すると、第１スイッチ素子６１４をオフにすると共に第２スイッチ素子６１５をオンにし、平行移動機構１５０に入力される移動鏡駆動信号を励振信号から自励信号に切り換える。
【００８０】
このようにして、当該ＦＴ型分光計１０では、所定光の測定を始めるときに静止（停止）状態であった移動鏡を、励振信号発生部６１１が出力する励振信号を用いて往復振動させ始め、移動鏡１１５の往復振動が安定した後、移動鏡１１５の駆動を、当該移動鏡１１５の往復振動に基づく発振信号（自励信号）を用いた駆動（自励発振による駆動）に切り換える。そして、ＦＴ型分光計１０において、移動鏡１１５の駆動が、励振信号に基づく駆動から自励発振による駆動に切り換わると、移動鏡１１５の往復振動が安定するため、所定光の測定が以下のようにして行われる。
【００８１】
試料ＳＭがＦＴ型分光計１０にセットされ、その後、ＦＴ型分光計１０によって試料ＳＭの測定が開始される。測定が開始されると、測定光光源５１は、測定光を放射することにより、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は、所定光として０度方向から干渉計１１に入射する。
【００８２】
干渉計１１に入射した所定光は、干渉計１１で所定光の干渉光となって受光処理部２０の第１受光部２１によって受光される。より具体的には、所定光は、コリメータレンズ１１１によって平行光とされ、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により第１および第２分岐光に分岐される。半透鏡１１２で反射することによって分岐した第１分岐光は、位相補償板１１３を介して固定鏡１１４へ入射し、固定鏡１１４において反射し、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分岐光は、移動鏡１１５へ入射し、移動鏡１１５において反射し、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分岐光、および移動鏡１１５で反射された第２分岐光は、半透鏡１１２において合流して干渉する。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、入射し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、第１受光部２１から出力された電気信号（所定光の干渉光における光強度に応じた電気信号）を所定の増幅率で増幅し、ＡＤ変換部２６へ出力する。
【００８３】
一方、干渉計１１は、位置測定用光源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に入射し、上述と同様に干渉計１１で干渉する。干渉光となったレーザ光は、光分波器３４を介して第２受光部３６によって受光される。第２受光部３６は、この入射したレーザ光の干渉光を光電変換し、この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、前記レーザ光の干渉光に応じた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２６へ出力する。
【００８４】
このような所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、干渉計１１の移動鏡１１５は、上述の自励発振による駆動によって光軸方向に往復振動（往復移動）している。
【００８５】
ＡＤ変換部２６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ジタル信号へＡＤ変換する。そして、ＡＤ変換部２６は、このＡＤ変換したデジタル信号の前記電気信号を制御演算部４１へ出力する。
【００８６】
ここで、図９に、本実施形態のフーリエ変換型分光計において、実測した所定光の干渉光の波形（インターフェログラム）の一例が示されている。図９の横軸は、第１光路と第２光路との間の光路差ｘであり、その縦軸は、インターフェログラムの振幅Ｆｍ（ｘ）である。また、図１０に、インターフェログラムと窓関数との関係が示されている。図１０の横軸は、第１光路と第２光路との間の光路差ｘであり、その縦軸は、振幅である。図１０中の実線は、インターフェログラム形状を示し、破線は、窓関数を示す。
【００８７】
上述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２６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１つ得られる。
【００８８】
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所定光の複数のインターフェログラムを、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。
【００８９】
次に、センターバースト位置算出部４１２は、積算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。そして、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。以下では、このスペクトルの算出について、より詳しく説明する。
【００９０】
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。
【００９１】
【数１】
2014112027.tif 000003
【００９２】
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。
【００９３】
【数２】
2014112027.tif 000004
【００９４】
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において求められると、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）することによって所定光のスペクトルを求める。
【００９５】
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、所定光のスペクトルの振幅｜Ｂｗｉｎｄｏｗ（νｊ）｜が求められる（式４）。
【００９６】
【数３】
2014112027.tif 000005
【００９７】
【数４】
2014112027.tif 000006
【００９８】
ここで、図１１には、所定光のスペクトルの振幅｜Ｂｗｉｎｄｏｗ（νｊ）｜の例が示されている。図１１の横軸は、波長（λｊ）を示し、その縦軸は、スペクトル強度｜Ｂｗｉｎｄｏｗ（νｊ）｜を示す。
【００９９】
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。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。
【０１００】
【数５】
2014112027.tif 000007
【０１０１】
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。
【０１０２】
以上のＦＴ型分光計１０によれば、移動鏡１１５の往復振動の制御をこの移動鏡１１５の往復振動に基づく発振信号（自励信号）を用いて制御する（いわゆる自励発振による駆動を行う）ことによって外部からのノイズの影響を受け難くなるため、前記ノイズに対して移動鏡１１５の往復振動を安定できる。
【０１０３】
すなわち、従来例のフーリエ変換型分光計における干渉計の移動鏡駆動部（駆動機構）のようなＰＬＬ制御（負帰還回路）では、発振器等から供給される基準周波数信号と、移動鏡の往復振動を実際に検出した検出信号とが比較され、この比較に基づく周波数の発振信号が電圧制御発振器から移動鏡駆動部に出力される。このため、従来例のフーリエ変換型分光計は、いずれかの信号にノイズが乗るとロックが外れ易く（すなわち、移動鏡駆動部に入力される発振信号の周波数が変化し）、移動鏡の往復振動を安定させることができない。しかし、本実施形態のＦＴ型分光計１０のように自励発振による駆動を行う（すなわち、移動鏡１１５の実際の往復振動を検出した信号のみに基づいて移動鏡１１５の往復振動を制御する）ことによって外部からのノイズの影響を受け難くなり、前記ノイズに対して移動鏡１１５の往復振動を安定できる。
【０１０４】
また、本実施形態のＦＴ型分光計１０では、切換制御部６１６が各スイッチ素子６１４、６１５を切り換えて平行移動機構１５０（圧電素子１５５）に入力される移動鏡駆動信号（発振信号）を励振信号から自励信号に切り換える制御が行われることで、本実施形態のＦＴ型分光計１０は、干渉計１１において移動鏡１１５を静止（停止）した状態から往復振動させることができる。すなわち、移動鏡１１５が静止した状態では移動鏡動作検出部２００によって移動鏡１１５の往復振動を検出できない（検出信号がフラットである）ために、自励信号発生部６１２による駆動が行えないが、励振信号発生部６１１からの励振信号が平行移動機構１５０に入力されることで、平行移動機構１５０が移動鏡１１５を駆動して移動鏡１１５が往復振動（共振振動）し始める。そして、移動鏡１１５の往復振動の振幅が所定の大きさ（本実施形態では検出信号の電圧幅（振幅）がコンパレータのヒステリシス電圧以上）になると、移動鏡動作検出部２００が移動鏡１１５の往復振動を検出して自励信号発生部６１２から平行移動機構１５０を駆動可能な自励信号が出力されるため、信号切換部６１３によって平行移動機構１５０に入力される移動鏡駆動信号を励振信号から自励信号に切り換えることにより、自励発振による駆動が行われて移動鏡１１５の往復振動が外部のノイズの影響を受け難くなる。
【０１０５】
次に、第２実施形態について図１２および図１３を参照しつつ説明するが、上記第１実施形態と同様の構成には同一符号を用いると共にその説明を省略し、異なる構成ついてのみ以下に説明する。図１２は、第２実施形態にかかるフーリエ変換型分光計の移動鏡駆動回路および振幅制御回路の構成を示すブロック図である。図１３は、前記フーリエ変換型分光計において移動鏡の振幅目標を変えた場合の移動鏡の振幅の応答の様子を示す図である。図１３の横軸は、時間であり、その縦軸は、移動鏡の振幅である。ＴＣは、振幅目標の変更タイミングである。
【０１０６】
本実施形態のＦＴ型分光計では、第１実施形態のＦＴ型分光計１０と、移動鏡制御部６０Ａの構成が異なる。より具体的には、本実施形態の移動鏡制御部６０Ａは、移動鏡動作検出部２００と、平行移動機構制御部６１０Ａと、を有し、平行移動機構制御部６１０Ａは、励振信号発生部６１１と、自励信号発生部６１２と、信号切換部６１３と、振幅制御部６２０と、を有する。
【０１０７】
振幅制御部６２０は、振幅検出器６２１と、振幅制御器６２２と、ミキサー６２３と、を有し、移動鏡動作検出部２００の検出結果に基づいて移動鏡１１５の往復振動の振幅を制御する。
【０１０８】
振幅検出器６２１は、移動鏡動作検出部２００から出力される検出信号に基づいて、移動鏡１１５の往復振動における振幅を検出し、これに応じた振幅信号を振幅制御器６２２に出力する。より具体的には、振幅検出器６２１は、自励信号発生部６１２が出力する自励信号とゼロクロス検出部３７が出力するゼロクロス信号とが入力されることにより、移動鏡１５の往復振動における振幅を検出する。この振幅検出器６２１に入力される自励信号は、検出信号に対して位相が９０°遅れているが、周波数が検出信号と同じであるため、この信号から移動鏡１１５の往復振動の周期（光軸方向の一往復の移動）を検出することができる。そして、振幅検出器６２１は、入力されたゼロクロス信号を用いて、この自励信号から検出した移動鏡１１５の１周期（または半周期）の期間におけるゼロクロスの回数を検出し、この検出結果に応じた振幅信号を出力する。すなわち、本実施形態の振幅検出器６２１は、移動鏡動作検出部２００からの検出信号を、自励信号発生部６１２を介して自励信号として取得し、この信号に基づいて移動鏡１１５の往復振動の周期を検出する。そして、振幅検出器６２１は、移動鏡１１５の１周期（または半周期）におけるゼロクロスの回数を、移動鏡１１５の往復振動における振幅と擬制して、振幅制御器６２２に出力する。
【０１０９】
なお、振幅検出器６２１は、移動鏡動作検出部２００からの検出信号（例えば検出信号の振幅（電圧の上下幅）等）から、移動鏡１１５の往復振動における振幅を直接検出する構成であってもよい。
【０１１０】
振幅制御器６２２は、入力された振幅信号に基づいて、自励信号および励振信号の振幅（電圧）を調整するための振幅調整信号を出力する。本実施形態の振幅制御器６２２は、例えば、ＰＩＤコントローラである。この振幅制御器６２２は、所定光のスペクトルの目標半値幅を得ために必要な光路差（干渉計１１の第１および第２光路間の光路差）が得られるように（例えば、移動鏡１１５の１周期におけるゼロクロスの回数が所定の値となるように）、振幅調整信号を出力する。
【０１１１】
ミキサー６２３は、振幅制御器６２２から出力された振幅調整信号と、平行移動機構１５０に入力される自励信号または励振信号とを混合することにより、自励信号または励振信号の振幅（電圧）を調整して出力する。
【０１１２】
また、本実施形態の平行移動機構制御部６１０Ａは、Ｄ／Ａ制御信号発生器６１７と、Ｄ／Ａコンバータ６１８と、をさらに備える。Ｄ／Ａ制御信号発生器６１７は、振幅制御部６２０によって振幅の調整された自励信号または励振信号から平行移動機構１５０を制御するための制御信号（デジタル信号）を作成し、Ｄ／Ａコンバータ６１８に出力する。Ｄ／Ａコンバータ６１８は、Ｄ／Ａ制御信号発生器６１７からの制御信号（デジタル信号）をアナログ信号に変換して平行移動機構１５０に出力する。
【０１１３】
以上のＦＴ型分光計は、移動鏡１１５の往復振動の振幅（具体的には、光軸方向の移動距離）の大きさを精度よく調整することができる。すなわち、本実施形態のＦＴ型分光計は、目標とする移動鏡１１５の振幅の大きさ（振幅目標）を変更したときに、移動鏡１１５の実際の振幅を検出してこの検出結果に基づいて移動鏡１１５の振幅を調整できるため、図１３に示されるように、振幅の大きさを変更した後の移動鏡１１５の振幅を振幅目標に精度よく一致させることができる。また、本実施形態のＦＴ型分光計では、移動鏡１１５の実際の振幅を検出してこの検出結果に基づいて移動鏡１１５の振幅を調整しているため、本実施形態のＦＴ型分光計は、移動鏡１１５の往復振動を一定にする、すなわち、干渉計１１において所定光を案内する２個の光路間に生じさせる光路差の最大値および最小値を一定にすることができ、これにより、所定光のスペクトルをより精度よく測定することができる。
【０１１４】
次に、第３実施形態について図１４ないし図２０を参照しつつ説明するが、上記第１および第２実施形態と同様の構成には同一符号を用いると共に説明を省略し、異なる構成ついてのみ以下に説明する。
【０１１５】
図１４は、第３実施形態にかかるフーリエ変換型分光計の移動鏡駆動回路および振幅制御回路の構成を示すブロック図である。図１５は、前記フーリエ変換型分光計の自励信号発生部を構成するローパスフィルタ（ＩＩＲフィルタ）の構成を示す回路図である。図１６は、前記ローパスフィルタの特性を示す図であり、図１６Ａは、周波数特性を示し、図１６Ｂは、位相特性を示す。図１７は、方形波状の検出信号の一例とこの検出信号を前記ローパスフィルタに入力したときの当該ローパスフィルタの出力波形を示す図である。図１７Ａは、方形波状の検出信号の一例を示し、図１７Ｂは、図１７Ａに示す検出信号を前記ローパスフィルタに入力したときの当該ローパスフィルタの出力波形を示す図である。図１７Ａおよび図１７Ｂの横軸は、時間であり、それら各縦軸は、振幅である。図１８は、ノイズが重畳した検出信号の一例と、コンパレータに通すことによって方形波状の信号に変換された前記検出信号とを示す図である。図１８において、上段のグラフは、フォトリフレクターが出力する検出信号ＳＧ４であり、下段のグラフじゃ、コンパレータに通すことによって方形波状の信号に変換された前記検出信号ＳＧ５である。図１８の横軸は、時間であり、その縦軸は、電圧である。
【０１１６】
本実施形態のＦＴ型分光計では、第２実施形態のＦＴ型分光計と、移動鏡制御部６０Ｂにおける自励信号発生部６１２Ｂの構成が異なる。より具体的には、移動鏡制御部６０Ｂは、移動鏡動作検出部２００と、平行移動機構制御部６１０Ｂとを有し、平行移動機構制御部６１０Ｂは、励振信号発生部６１１と、ローパスフィルタ６１２Ｂと、信号切換部６１３と、振幅制御部６２０と、を有する。
【０１１７】
本実施形態のローパスフィルタ６１２Ｂは、第２スイッチ素子６１５がオンにされ、第１スイッチ素子６１４がオフにされると、移動鏡動作検出部２００によって検出した移動鏡１１５の往復振動に対して位相が９０°遅れた正弦波状の自励信号を出力する。本実施形態においては、このローパスフィルタ６１２Ｂが自励信号発生部を構成する。このローパスフィルタ６１２Ｂは、例えば、ＩＩＲフィルタ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ  Ｆｉｌｔｅｒ：無限インパルス応答フィルタ）やＦＩＲフィルタ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ  Ｆｉｌｔｅｒ：有限インパルス応答フィルタ）等のデジタルローパスフィルタであり、本実施形態では、例えば、図１５に示すようなＩＩＲフィルタである。このＩＩＲフィルタ（自励信号発生部）６１２Ｂは、増幅器、減算器、加算器および遅延素子によって構成される、フィードバック・パスおよびフォワード・パスからなる回路である。より具体的には、本実施形態のＩＩＲフィルタ６１２Ｂは、４つの増幅器（第１ないし第４増幅器６００１〜６００４）と、２つの減算器（第１および第２減算器６０１１、６０１２）と、２つの加算器（第１および第２加算器６０２１、６０２２）と、２つの遅延素子（第１および第２遅延素子６０３１〜６０３２）と、を有する。このＩＩＲフィルタ６１２Ｂでは、第１増幅器６００１は、入力された移動鏡動作検出部２００からの信号（検出信号）を所定の倍率で増幅し、この増幅した信号（第１増幅信号）を第１減算器６０１１に出力する。第１増幅器６００１から出力された第１増幅信号と、第２増幅器６００２から出力された第２増幅信号とが第１減算器６０１１に入力され、第１減算器６０１１は、これら入力された信号の差分である第１差分信号を第２減算器６０１２に出力する。第１減算器６０１１から出力された第１差分信号と第４増幅器６００４から出力された第４増幅信号とが第２減算器６０１２に入力され、第２減算器６０１２は、これら入力された信号の差分である第２差分信号を第１遅延素子６０３１と第１加算器６０２１とに出力する。第１遅延素子６０３１は、第２減算器６０１２から出力された第２差分信号を１周期（１クロック）だけ遅延させ、この遅延させた信号（第１遅延信号）を第２増幅器６００２と、第２遅延素子６０３２と、第３増幅器６００３と、に出力する。第２増幅器６００２は、第１遅延素子から出力された第１遅延信号を所定の倍率で増幅し、この増幅した信号（第２増幅信号）を第１減算器６０１１に出力する。また、第２遅延素子６０３２は、第１遅延素子６０３１から出力された第１遅延信号を１周期（１クロック）だけさらに遅延させ、この遅延させた信号（第２遅延信号）を第４増幅器６００４と第２加算器６０２２に出力する。第３増幅器６００３は、第１遅延素子６０３１から出力された第１遅延信号を所定の倍率で増幅し、この増幅した信号（第３増幅信号）を第１加算器６０２１に出力する。また、第２減算器６０１２から出力された第２差分信号と、第３増幅器６００３から出力された第３増幅信号とが第１加算器６０２１に入力され、第１加算器６０２１は、これら入力された信号の和である第１和信号を第２加算器６０２���に出力する。第１加算器６０２１から出力された第１和信号と、第２遅延素子６０３２から出力された第２遅延信号とが第２加算器６０２２に入力され、第２加算器６０２２は、これら入力された信号の和である第２和信号を、ＩＩＲフィルタ６１２Ｂの出力側に接続されたミキサー６２３に出力する。
【０１１８】
このＩＩＲフィルタ（自励信号発生部）６１２Ｂは、図１６Ａおよび図１６Ｂに示すように、平行移動機構１５０の共振周波数ｆ０（本実施形態では７０Ｈｚ）で位相が９０°遅れる特性を有している。
【０１１９】
この自励信号発生部６１２Ｂは、移動鏡動作検出部２００からの検出信号（方形波状の信号：図１７Ａ参照）が入力されると、位相が検出信号に対して９０°遅れた正弦波状の発振信号（図１７Ｂ参照）を出力する。
【０１２０】
本実施形態のローパスフィルタ６１２Ｂは、励振信号発生部６１１とＤ／Ａ制御信号発生器６１７との間に配置されることにより、正弦波発生部としての機能も有する。すなわち、本実施形態のローパスフィルタ６１２Ｂは、励振信号発生部６１１から出力される励振信号（方形波状の発振信号）も正弦波状の発振信号（励振信号）に変換してＤ／Ａ制御信号発生器６１７に出力する。
【０１２１】
このように、本実施形態のＦＴ型分光計では、平行移動機構１５０に入力される自励信号と励振信号との両方が正弦波状の発振信号であるため、本実施形態のＦＴ型分光計は、方形波状の発振信号が平行移動機構１５０に入力された場合に生じる平行移動機構１５０の高次共振モードによる発振を防ぐことができる。
【０１２２】
本実施形態のＦＴ型分光計では、ローパスフィルタ６１２Ｂがデジタルローパスフィルタによって構成されているため、本実施形態のＦＴ型分光計は、アナログローパスフィルタのような回路定数のばらつきに起因するフィルタ特性のばらつきの発生を防ぐことができる。ローパスフィルタ６１２Ｂをデジタルローパスフィルタによって構成することで、外付けのＩＣが不要となり、本実施形態のＦＴ型分光計は、フィルタ回路の小型化を図ることができる。
【０１２３】
図１８に示されるように、移動鏡動作検出部（フォトリフレクター）２００から出力された検出信号にノイズが重畳していても、本実施形態のＦＴ型分光計では、ローパスフィルタ６１２Ｂが高域のノイズをカットするため、本実施形態のＦＴ型分光計は、ローパスフィルタ６１２Ｂを通過させた後の自励信号のノイズを抑えることができる。
【０１２４】
本実施形態のＦＴ型分光計のように、移動鏡動作検出部２００がフォトリフレクターを有する場合、自励信号発生部をローパスフィルタ６１２Ｂで構成することによって、フォトリフレクターを干渉計１１に設置する際の位置決めの精度が低くても、所定光のスペクトルの測定精度への影響を抑えることができる。詳しくは、以下の通りである。なお、図１９は、フォトリフレクターから測定対象までの距離と、フォトリフレクターからの出力電圧との関係を示す図である。図１９の横軸は、フォトリフレクターから測定対象までの距離であり、縦軸はフォトリフレクターの出力である。図２０は、測定対象までの距離と出力電圧との関係における非線形領域で、フォトリフレクターにより平行移動機構の一方端部の往復振動を測定した場合にフォトリフレクターの出力から得られる検出信号と、この検出信号をローパスフィルタに入力したときの当該ローパスフィルタの出力信号とを示す図である。図２０Ａは、測定対象までの距離と出力電圧との関係を示す図における線形領域でない領域において、フォトリフレクターにより平行移動機構の一方端部の往復振動を測定した場合にフォトリフレクターの出力から得られる検出信号を示す図であり、図２０Ｂは、図２０Ａの検出信号をローパスフィルタに入力したときの当該ローパスフィルタの出力信号を示す図である。図２０Ａおよび図２０Ｂの横軸は、時間であり、それらの縦軸は、振幅である。
【０１２５】
移動鏡１１５の振幅（詳しくは、フォトリフレクターから平行移動機構１５０の一方端部の裏面（測定対象）までの距離の変化）が図１９における直線性のよい範囲（線形領域）で検出されるように、干渉計１１においてフォトリフレクターが配置（位置決め）されると、このフォトリフレクターからＤｕｔｙ比が５０％の検出信号が得られる。しかし、図１９において直線性の悪い範囲（例えば、図１９に示すグラフのピーク位置が含まれるような範囲、すなわち、線形領域でない領域）で検出されるように、フォトリフレクターが干渉計１１において配置されると、このフォトリフレクターからは、Ｄｕｔｙ比が５０％よりも小さな検出信号しか得られない。
【０１２６】
このように、検出信号のＤｕｔｙ比が５０％より小さくなると、移動鏡１１５の往復振動において十分な大きさの振幅が得られず、これにより、所定光のスペクトルの測定において測定精度が低下する場合があるが、このＤｕｔｙ比の小さな検出信号（例えば、Ｄｕｔｙ比が３０％の検出信号：図２０Ａ参照）を、本実施形態のローパスフィルタ（自励信号発生部）６１２Ｂを通過させて３次以上の高調波をカットすることにより、Ｄｕｔｙ比が５０％の正弦波状の信号（自励信号）が得られる（図２０Ｂ参照）。このため、本実施形態のＦＴ型分光計では、フォトリフレクターの配置位置が、移動鏡１１５の振幅が図１９における直線性の悪い範囲（非線形領域）で検出されるような位置であっても、平行移動機構１５０にはＤｕｔｙ比が５０％の自励信号（すなわち、ローパスフィルタ６１２Ｂに入力された検出信号に対して位相が９０°遅れている発振信号（移動鏡駆動信号））が入力されるため、所定光のスペクトルの測定精度が低下しない。
【０１２７】
なお、本実施形態のＦＴ型分光計では、励振信号発生部６１１とＤ／Ａ制御信号発生器６１７との間に配置される正弦波発生部と自励信号発生部とが共通のローパスフィルタ６１２Ｂによって構成されている、すなわち、自励信号発生部が、方形波状の励振信号を正弦波状の励振信号に変換する正弦波発生部を兼ねているが、この構成に限定されない。例えば、励振信号発生部６１１とＤ／Ａ制御信号発生器６１７との間に配置される正弦波発生部と自励信号発生部とが、異なるローパスフィルタによって構成されてもよい。
【０１２８】
次に、第４実施形態について図２１および図２２を参照しつつ説明するが、上記第１ないし第３実施形態と同様の構成には同一符号を用いると共に説明を省略し、異なる構成ついてのみ以下に説明する。
【０１２９】
図２１は、平行移動機構の共振周波数検出回路の構成を示すブロック図である。図２２は、平行移動機構に入力される発振信号である移動鏡駆動信号の周波数を変えつつ移動鏡の振幅を観測したときのフォトリフレクターの検出信号の一例と、この検出信号が入力されたときのコンパレータの出力信号とを示す図である。図２２において、上段のグラフは、フォトリフレクターの検出信号ＳＧ６であり、下段のグラフは、コンパレータの出力信号ＳＧ７である。また、図２２の横軸は、周波数であり、その縦軸は、電圧である。
【０１３０】
本実施形態のＦＴ型分光計では、第１ないし第３実施形態のＦＴ型分光計と、励振信号発生部６１１Ｃおよび制御演算部４１Ｃの構成が異なる。この励振信号発生部６１１Ｃおよび制御演算部４１Ｃは、周波数を変えつつ発振信号を出力したときの移動鏡動作検出部２００による検出結果に基づいて励振信号（詳しくは、静止した状態の平行移動機構１５０の往復振動を開始させるために励振信号発生部６１１Ｃが出力する発振信号の周波数）を決定する。
【０１３１】
本実施形態の励振信号発生部６１１Ｃは、出力する発振信号の周波数を変更可能である。制御演算部４１Ｃは、記憶部（記憶領域）４１５と、励振周波数決定部４１６とをさらに有する。記憶部４１５は、移動鏡動作検出部２００から入力された検出信号と、励振信号発生部６１１Ｃが出力している発振信号の周波数とを関連付けて記憶する。励振周波数決定部４１６は、検出信号において振幅（検出信号における電圧の上下幅）が最大となったときの発振信号の周波数ｆ１（図２２参照）を平行移動機構１５０において共振振動が生じる共振周波数ｆ０と擬制し、励振信号発生部６１１Ｃにこの周波数ｆ１の発振信号を励振信号として出力させる。
【０１３２】
より具体的には、本実施形態のＦＴ型分光計では、周波数ｆｍｉｎ〜ｆｍａｘまでΔｆ間隔で励振信号発生部６１１Ｃから出力される発振信号の周波数を変えながら移動鏡１１５を平行移動機構１５０によって駆動し、励振周波数決定部４１６がこの間に入力された移動鏡動作検出部２００からの検出信号によって移動鏡１１５の振幅をモニターする。そして、励振周波数決定部４１６は、検出信号において移動鏡１１５の振幅が最大となったときの発振信号の周波数ｆ１を記憶部４１５から引き出し、この周波数ｆ１を共振周波数ｆ０（図２２に示す例では７２Ｈｚ）と擬制し、励振信号発生部６１１Ｃにこの周波数ｆ１の発振信号を励振信号として出力させる。なお、平行移動機構１５０に入力される周波数が共振周波数ｆ０から少しずれていても、このずれが図２２における移動鏡の振動が検出されている範囲（例えば、図２２の周波数ｆ２〜ｆ３の範囲）内であれば、平行移動機構１５０は振動し始める。
【０１３３】
以上のＦＴ型分光計は、干渉計１１において移動鏡１１５を静止状態から確実に往復振動させることができる。すなわち、本実施形態のＦＴ型分光計は、例えば、励振信号発生部６１１において励振信号の周波数が設定されていた値からずれた場合や、前記値が予め設定されてない場合であっても、発振信号の周波数を走査して移動鏡１１５の往復振動が検出されたときの周波数を求め、この周波数の発振信号（励振信号）を平行移動機構１５０に出力することにより、干渉計１１において移動鏡１１５を静止状態から確実に往復振動させることができる。
【０１３４】
なお、本実施形態の励振周波数決定部４１６は、入力された検出信号において移動鏡１１５の振幅が最大になったときの励振信号発生部６１１Ｃが出力する発振信号の周波数ｆ１を共振周波数ｆ０と擬制しているが、この構成に限定されない。励振周波数決定部４１６は、例えば、ヒステリシス制御のコンパレータを通して検出信号を方形波状の信号に変換したときに、この方形波状の信号において移動鏡１１５の振動が検出された周波数の範囲ｆ２〜ｆ３（図２２の下段のグラフを参照）の中央の周波数ｆ４を共振周波数ｆ０と擬制し、励振信号発生部６１１Ｃに周波数ｆ４の発振信号を励振信号として出力させる構成であってもよい。
【０１３５】
また、上述のフーリエ変換分光計では、移動鏡駆動部の一例として、平行移動機構１５０が用いられたが、移動鏡駆動部は、これに限定されるものではない。例えば、移動鏡駆動部は、図３に示す構成において、第１支持体１５３に設けられた磁石部と、前記磁石部に対向するように、前記磁石部から離間して配置されたコイル部とを、圧電素子１５５に代え、備えてもよい。前記コイル部は、第１板バネ１５１、第２板バネ１５２および移動鏡１１５の各移動範囲と干渉しない位置（各移動を妨げない位置）に配置される。そして、前記コイル部に交流電圧が印加されることで前記コイル部に生じる磁界と前記磁石部との磁界との相互作用によって、第１支持体１５３は、前記上方および前記下方に交互に力を受け、共振駆動する。この交流電圧を印加する際に、コイル部は、移動鏡動作検出部２００の検出結果に基づく発振信号である自励信号を用いて平行移動機構制御部６１０によって制御される。
【０１３６】
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。
【０１３７】
一態様にかかるフーリエ変換型分光計は、所定光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所定光のスペクトルを求めるフーリエ変換型分光計であって、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、および、入力される発振信号に基づいて前記複数の光学素子に含まれる移動鏡を光軸方向に往復振動させ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移動鏡駆動部、を有する干渉計と、前記移動鏡の往復振動を検出する移動鏡動作検出部と、前記移動鏡動作検出部の検出結果に基づく発振信号である自励信号を前記移動鏡駆動部に出力する自励信号発生部と、を備える。
【０１３８】
このようなフーリエ変換型分光計は、移動鏡の往復振動をこの移動鏡の往復振動（往復移動）に基づく発振信号（自励信号）を用いて制御する（いわゆる自励発振による駆動を行う）ことによって外部からのノイズの影響を受け難くなるため、前記ノイズに対して移動鏡の往復振動を安定できる。
【０１３９】
すなわち、従来のフーリエ変換型分光計における干渉計の移動鏡駆動部（駆動機構）のようなＰＬＬ制御（負帰還回路）では、発振器等から供給される基準周波数信号と、移動鏡の往復振動を実際に検出した検出信号とが比較され、この比較に基づく周波数の発振信号が電圧制御発振器から移動鏡駆動部に出力される。このため、従来のフーリエ変換型分光計は、いずれかの信号にノイズが乗るとロックが外れ易く（すなわち、移動鏡駆動部に入力される発振信号の周波数が変化し）、移動鏡の往復振動を安定できない。しかしながら、上述の構成のフーリエ変換型分光計は、自励発振による駆動を行う（すなわち、移動鏡の実際の往復振動を検出した信号に基づいて移動鏡の往復振動を制御する）ことによって外部からのノイズの影響を受け難くなり、前記ノイズに対して移動鏡の往復振動を安定できる。
【０１４０】
他の一態様では、上述のフーリエ変換型分光計において、前記干渉計の移動鏡を駆動する前記移動鏡駆動部は、対向するように平行配置された一対の板バネ部材から成る平行移動機構と、入力された発振信号に基づいて前記板バネ部材を振動させる板バネ駆動部と、を有し、前記一対の板バネ部材の振動によって前記移動鏡を光軸方向に往復振動させる。
【０１４１】
また、前記フーリエ変換型分光計は、好ましくは、前記一対の板バネ部材が共振する共振周波数に基づく発振信号である励振信号を前記移動鏡駆動部に向けて出力する励振信号発生部と、前記移動鏡駆動部に入力される発振信号を、前記自励信号発生部からの自励信号と前記励振信号発生部からの励振信号との間で切り換える信号切換部と、をさらに備えてもよい。
【０１４２】
このようなフーリエ変換型分光計では、干渉計において移動鏡を静止した状態から往復振動できる。すなわち、フーリエ変換型分光計は、移動鏡が静止した状態では移動鏡動作検出部によって移動鏡の往復振動を検出できないために自励発振による駆動を行えない（すなわち、信号発生部から移動鏡駆動部を駆動可能な自励信号が出力されない）が、励振信号発生部からの励振信号が移動鏡駆動部に入力されることで、移動鏡駆動部が移動鏡を駆動して往復振動を始める。そして、移動鏡が往復振動し始めると、移動鏡動作検出部が移動鏡の往復振動を検出して自励信号発生部から移動鏡駆動部を駆動可能な自励信号が出力されるため、信号切換部によって移動鏡駆動部に入力される発振信号を励振信号から自励信号に切り換えることにより、自励発振による駆動が行われ、この結果、移動鏡の往復振動が外部のノイズの影響を受け難くなる。
【０１４３】
この場合、好ましくは、前記信号切換部は、例えば、前記移動鏡動作検出部が前記移動鏡の往復振動を検出した場合に、前記移動鏡駆動部に出力する発振信号を前記励振信号から前記自励信号に切り換える。これによって、前記フーリエ変換型分光計は、励振信号を用いて移動鏡を停止した状態から往復振動させた後、自励発振による駆動に自動的に切り換え制御できる。
【０１４４】
また、上述の場合、好ましくは、前記信号切換部は、例えば、前記励振信号を前記移動鏡駆動部に所定時間出力した後、出力する発振信号を前記励振信号から前記自励信号に切り換える。これによって、前記フーリエ変換型分光計は、励振信号を用いて移動鏡を静止した状態から往復振動させた後、自励発振による駆動に自動的に切り換え制御できる。すなわち、上述の構成によれば、移動鏡駆動部に励振信号が所定時間入力されることで移動鏡が停止した状態から往復振動を始め、その後（前記所定時間経過後）、自励発振による駆動に切り換わる制御が行われる。
【０１４５】
他の一態様では、これら上述のフーリエ変換型分光計において、前記励振信号発生部は、周波数を変えつつ発振信号を出力したときの前記移動鏡動作検出部による検出結果に基づいて前記励振信号を決定する。これにより、このようなフーリエ変換型分光計は、干渉計において移動鏡を静止状態から確実に往復振動できる。すなわち、例えば、励振信号発生部において励振信号の周波数が設定されていた値からずれた場合や、前記値が予め設定されてない場合であっても、このようなフーリエ変換型分光計は、発振信号の周波数をスイープ（走査）して移動鏡の往復振動が検出されたときの周波数を求め、この求めた周波数の発振信号（励振信号）を移動鏡駆動部に出力することにより、干渉計において移動鏡を静止状態から確実に往復振動できる。
【０１４６】
他の一態様では、これら上述のフーリエ変換型分光計において、好ましくは、前記移動鏡駆動部は、入力される発振信号の振幅に応じた駆動力で前記一対の板バネ部材を振動させ、前記自励信号発生部は、前記移動鏡動作検出部によって検出した前記移動鏡の往復振動に対して位相が９０°遅れた発振信号を前記自励信号として出力する。
【０１４７】
このようなフーリエ変換型分光計では、移動鏡の往復振動において移動鏡が振動方向の一端または他端位置（図４ＢのＸｍおよび−Ｘｍ参照）のときに移動鏡への駆動力が０になり、移動鏡が振動方向の一端（他端）から他端（一端）に向かう中間位置（移動速度が最も大きな位置：図４Ｂの原点位置Ｘ０参照）のときに移動方向に最も大きな駆動力が加わる。このため、このようなフーリエ変換型分光計は、移動鏡の振幅（光軸方向の変位量）を大きく保つことができる。
【０１４８】
他の一態様では、これら上述のフーリエ変換型分光計において、好ましくは、前記移動鏡駆動部は、入力される発振信号の振幅に応じた駆動力で前記一対の板バネ部材を振動させ、前記自励信号発生部は、前記移動鏡動作検出部によって検出され前記移動鏡の往復振動に対して位相が９０°遅れた正弦波状の自励信号を出力するローパスフィルタを有してもよい。
【０１４９】
このようなフーリエ変換型分光計は、方形波（矩形波）状の自励信号の場合に生じる移動鏡駆動部の高次共振モードによる発振を防ぐと共に、移動鏡動作検出部からの検出結果（検出信号）にノイズが乗っていてもローパスフィルタによってこのノイズを低減してスペクトルの測定結果への前記ノイズの影響を抑えることができる。
【０１５０】
この場合、前記ローパスフィルタは、好ましくは、デジタルローパスフィルタである。このようなフーリエ変換型分光計は、デジタルローパスフィルタを用いることによって、アナログローパスフィルタのような回路定数のばらつきに起因するフィルタ特性のばらつきの発生を防ぐことができる。
【０１５１】
他の一態様では、これら上述のフーリエ変換型分光計において、前記移動鏡動作検出部の検出結果に基づいて前記移動鏡の往復振動の振幅を制御する振幅制御部を、さらに備えてもよい。
【０１５２】
このようなフーリエ変換型分光計は、移動鏡の往復振動の振幅（具体的には、光軸方向の移動距離）の大きさを精度よく調整できる。すなわち、このようなフーリエ変換型分光計は、目標とする移動鏡の振幅の大きさ（振幅目標）を変更した場合に、移動鏡の実際の振幅を検出してこの検出結果に基づいて移動鏡の振幅を調整できるため、振幅の大きさを変更した後の移動鏡の振幅を振幅目標に精度よく一致できる。また、上述の構成によれば、前記フーリエ変換型分光計は、移動鏡の実際の振幅を検出してこの検出結果に基づいて移動鏡の振幅を調整しているため、移動鏡の往復振動の振幅を一定にする、すなわち、干渉計において所定光を案内する２個の光路間に生じさせる光路差の最大値および最小値を一定にでき、これにより、所定光のスペクトルをより精度よく測定できる。
【０１５３】
この出願は、２０１３年１月１８日に出願された日本国特許出願特願２０１３−７２１２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。
【０１５４】
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】
【０１５５】
本発明によれば、フーリエ変換型分光計を提供することができる。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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