(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スペクトルデータの中に固有の歪を惹起させる分光測定装置の中の試料のためのスペクトル情報を標準化する方法において、
前記分光測定装置がオプチカルトレーンを有し、前記オプチカルトレーンは、前記試料に特徴的であるスペクトルビームを前記試料に応答して生成するスペクトル手段を含み、スペクトルビームを表す信号データを生成するためにスペクトルビームを検出する検出器手段と、前記試料を表すスペクトル情報に相応してコンピュータ計算するための信号データを受け入れるコンピュータ計算手段と、前記スペクトル情報を表示する表示手段とを有し、前記オプチカルトレーンは、選択的に、分光測定装置から得られるスペクトル情報を標準化するために適した標準化条件又は試料からのスペクトル情報を得るために適した、標準化条件のアパーチュアより大きいアパーチュアを使用する操作条件を有する光学素子を含み、なお前記操作条件は前記操作条件に対応する固有歪を有し、前記試料はテスト試料と、真スペクトルデータを有する物質から成る１つ以上の標準試料とを含む試料集合から選択可能であり、
鮮鋭なスペクトル線のためのスペクトル線形状の、波数に比例する幅を有する矩形関数である理想化された関数を特定するステップと、
標準化条件において標準試料に対する標準スペクトルデータを得るステップと、
前記標準スペクトルデータを前記真スペクトルデータに関連付けする標準関数を確立するステップと、
標準化されたスペクトルデータを生成するために、前記操作条件においてテスト試料から得られるスペクトルデータであるテストスペクトルデータに適用するために、前記理想化された関数、前記標準スペクトルデータ及び前記標準関数を、選択されたフォーマットの中に記憶するステップと、
操作条件において標準試料に対する操作スペクトルデータを得るステップと、テストスペクトルデータに適用するために前記操作スペクトルデータを記憶するステップと、
操作条件においてテスト試料に対するテストスペクトルデータを得るステップと、
理想化された関数、標準関数、標準スペクトルデータ及び操作スペクトルデータを変換関数に関連付けるステップと、
前記テストスペクトルデータに前記変換関数を適用することにより固有歪に関して補正された前記テスト試料のための標準化されたスペクトル情報をコンピュータ計算するステップと、
を有することを特徴とするスペクトル情報を標準化する方法。
【請求項２】
理想化された関数ＪI、標準関数Ｊ1、標準スペクトルデータＳ1C及び操作スペクトルデータＳ2Cを第１の関係式Ｆ＝（ＪI／Ｊ1）＊（Ｓ1C／Ｓ2C）により変換関数Ｆに関連付け、第２の関係式ＳIT＝Ｓ2T＊Ｆにより、標準化されたスペクトル情報ＳITをコンピュータ計算するために前記変換関数ＦをテストスペクトルデータＳ2Tに適用することを特徴とする請求項１に記載のスペクトル情報を標準化する方法。
【請求項３】
試料集合が、所定の既知である基本スペクトルデータＳ0Bを有するベーシック試料を含み、確立するステップが、標準化条件においてベーシック試料に対してベーシックスペクトルデータＳ1Bを得ることと、別の１つの関係式Ｊ1＝Ｓ1B／Ｓ0Bにより標準関数Ｊ1を求めることとを含むことを特徴とする請求項２に記載のスペクトル情報を標準化する方法。
【請求項４】
ベーシックスペクトルデータを得るステップが、標準化条件においてベーシック試料に対する初期スペクトルデータを得ることと、前記初期スペクトルデータ及び基本スペクトルデータからベースラインを求めることと、前記ベースライン及び前記初期スペクトルデータからベーシックスペクトルデータをコンピュータ計算することとを含むことを特徴とする請求項３に記載のスペクトル情報を標準化する方法。
【請求項５】
ベースラインＢＬを、初期スペクトルデータＳ2iB及び基本スペクトルデータＳ0Bから関数ＢＬ＝［（Ｓ2iB／Ｓ0B）／（１／Ｓ0B−１）］avにより求め、ただしａｖは、前記スペクトルデータのための選択された波数レンジにわたる平均化を意味し、ベーシックスペクトルデータは前記ベーシックスペクトルデータを、前記ベースライン及び前記初期スペクトルデータから式Ｓ2B＝（ＢＬ−Ｓ2iB）／ＢＬにより求めることを特徴とする請求項４に記載のスペクトル情報を標準化する方法。
【請求項６】
試料集合が、所定の既知である基本スペクトルデータを有するベーシック試料を含み、確立するステップが、標準化条件において前記ベーシック試料に対する前記ベーシックデータを得ることと、標準関数を前記ベーシックスペクトルデータ及び前記基本スペクトルデータを有する関係式により求めることとを含むことを特徴とする請求項１に記載のスペクトル情報を標準化する方法。
【請求項７】
試料集合が、所定の既知である基本スペクトルデータＳ0Bを有するベーシック試料を含み、確立するステップが、標準化条件において前記ベーシック試料に対するベーシックスペクトルデータＳ1Bを得ることと、１つの更なる関係式Ｊ1＝Ｓ1B／Ｓ0Bから標準関数Ｊ1を求めることとを含み、
理想化された関数が、操作条件に対応する第１の理想化された関数ＪIであり、スペクトル情報を標準化する方法が更に、鮮鋭なスペクトル線のためのスペクトル線形状の第２の理想化された関数ＪI1を選択することを含み、前記第２の理想化された関数が標準化条件に関連し、
スペクトル情報を標準化する方法が、標準スペクトルデータＳ1Cから中間関係値ＳI1C＝Ｓ1C＊（ＪI1／Ｊ1）をコンピュータ計算することを含み、
記憶するステップが、前記中間関係値ＳI1C、標準関数Ｊ1及び第２の理想化された関数ＪI1を含むコンピュータ計算要素を記憶することを含み、前記第２の理想化された関数ＪI1を直接的に又はコンピュータ計算された形ＪI1／Ｊ1で記憶することを特徴とする請求項１に記載のスペクトル情報を標準化する方法。
【請求項８】
操作条件において標準試料に対する操作スペクトルデータＳ2Cを得ることと、記憶されたコンピュータ計算要素から第１の関係値Ｆ＝ＪI／［ＪI1＊（Ｓ2C／ＳI1C）］を計算することと、標準化されたスペクトルデータを生成するためにテストスペクトルデータへ適用のために前記第１の関係値を記憶することとを含むことを特徴とする請求項７に記載のスペクトル情報を標準化する方法。
【請求項９】
第２の関係式ＳIT＝Ｓ2T＊Ｆにより、標準化されたスペクトル情報ＳITをコンピュータ計算するために変換関数をテストスペクトルデータＳ2Tに適用することを特徴とする請求項８に記載のスペクトル情報を標準化する方法。
【請求項１０】
確立するステップが、標準関数を理論的に選択することを含むことを特徴とする請求項１に記載のスペクトル情報を標準化する方法。
【請求項１１】
光学素子がオプチカルトレーンの中にアパーチュアストップを含み、前記アパーチュアストップは、アパーチュア寸法に対する固有歪を導入し、標準化条件が、第１のアパーチュア寸法を有する標準化アパーチュアを含み、操作条件が、第１のアパーチュア寸法を有する操作アパーチュアを含むことを特徴とする請求項１に記載のスペクトル情報を標準化する方法。
【請求項１２】
オプチカルトレーンが更に実効光源と、前記実効光源を試料に結像するために配置されている集束手段とを含み、前記集束手段が焦点距離ｆを有し、標準化アパーチュアが実効直径ｄを有し、標準関数Ｊ1を、別の１つの関係式Ｊ1＝β2σ／８により確立し、ただしβ＝ｓｉｎ-1（ｄ／ｆ）及びσがスペクトルデータのための波数であることを特徴とする請求項１１に記載のスペクトル情報を標準化する方法。
【請求項１３】
スペクトル手段が、スペクトルビームを生成するために試料を通過する時間走査される干渉ビームを生成する干渉計手段を含み、スペクトルデータを、相応する信号データにフーリエ変換コンピュータ計算を適用することにより得ることを特徴とする請求項１に記載のスペクトル情報を標準化する方法。
【請求項１４】
更に、操作条件において標準試料に対する操作スペクトルデータを得ることと、操作条件においてテスト試料に対するテストスペクトルデータを得ることと、理想化された関数、標準関数、標準スペクトルデータ及び操作スペクトルデータを変換関数に関連付けることと、前記テストスペクトルデータに前記変換関数を適用することにより固有歪に関して補正された前記テスト試料のための標準化されたスペクトル情報をコンピュータ計算することとを有するスペクトル情報を標準化する方法において、
前記理想化された関数が、波数に比例する幅を有するプロフィルを有し、特定するステップが、波数と無関係に対数空間において理想化された関数を特定することを含み、確立するステップが、波数と無関係に対数空間において標準関数を確立することを含み、スペクトルデータを得る複数のステップのそれぞれが更に、予備データを生成するために相応する信号データにフーリエ変換コンピュータ計算を適用することと、変換フィルタが対数空間の中で定められるように、対数空間の中に相応する試料データを生成するために相応する前記予備データの対数をコンピュータ計算することとを含み、
標準化されたスペクトル情報をコンピュータ計算するステップが、前記テストスペクトルデータの対数形をコンピュータ計算することと、前記テストスペクトルデータの変換された形を生成するために対数形に変換フィルタを乗算することと、標準化されたスペクトル情報を生成するために変換された形の真数をコンピュータ計算することとを含むことを特徴とする請求項１３に記載のスペクトル情報を標準化する方法。
【請求項１５】
理想化された関数ＪI、標準関数Ｊ1、標準スペクトルデータＳ1C及び操作スペクトルデータＳ2Cを、第１の関係式Ｆ＝（ＪI／Ｊ1）＊（Ｓ1C／Ｓ2C）により変換関数Ｆに関連付け、前記変換関数Ｆを、標準化されたスペクトル情報ＳITを第２の式ＳIT＝Ｓ2T＊Ｆによりコンピュータ計算するためにテストスペクトルデータＳ2Tに適用することを特徴とする請求項１４に記載のスペクトル情報を標準化する方法。
【請求項１６】
理想化された関数を、丸められたコーナを有する公称的に矩形のプロフィルの対数変換により対数空間の中で特定することを特徴とする請求項１５に記載のスペクトル情報を標準化する方法。
【請求項１７】
固有歪をスペクトルデータの中に惹起させる分光測定装置の中の試料のためのスペクトル情報を標準化する方法において、
前記分光測定装置がオプチカルトレーンを有し、前記オプチカルトレーンは、前記試料に特徴的であるスペクトルビームを前記試料に応答して生成するスペクトル手段を含み、前記スペクトルビームを表す信号データを生成するために前記スペクトルビームを検出する検出器手段と、前記試料を表す相応するスペクトル情報をコンピュータ計算するために前記信号データを受け入れるコンピュータ計算手段と、前記スペクトル情報を表示する表示手段とを有し、前記オプチカルトレーンは選択的に、分光測定装置から得られるスペクトル情報を校正するために適した校正条件又は試料からのスペクトル情報を得るために適した、校正条件のアパーチュアより大きいアパーチュアを使用する操作条件を有する光学素子を含み、なお前記操作条件は前記操作条件に対応する固有歪を有し、
スペクトル情報を標準化する方法が、
（ａ）前記校正条件に関連するスペクトルを求めるステップを有し、
（ｂ）更に、操作条件の中で光学素子によりスペクトルを測定するステップを有し、前記操作条件を、前記操作条件に関連して前記スペクトルの中に変化が導入されるように選択し、
（ｃ）更に、ステップ（ａ）のスペクトルをステップ（ｂ）のスペクトルに変換する数学的関数を発生するステップを有し、
（ｄ）校正条件を特徴付ける標準関数を前記分光測定装置のために求めるステップを有し、
（ｅ）更に、前記操作条件の対応する標準関数に校正条件の標準関数を変化するために前記数学的関数を使用するステップを有し、
（ｆ）更に、分光測定装置のための操作条件に対する理論的な、波数に比例する幅を有する矩形関数である理想化された関数を求めるステップを有し、
（ｇ）更に、前記理論的な理想化された関数に前記操作条件の標準関数を変換する変換関数を生成するステップを有し、
（ｈ）更に、前記操作条件で測定された試料のスペクトルを前記試料のための標準化されたスペクトルに変換するために前記変換関数を使用するステップを有することを特徴とするスペクトル情報を標準化する方法。
【請求項１８】
校正条件が標準化条件であり、ステップ（ａ）が、標準化条件で光学素子によりスペクトルを測定することを含むことを特徴とする請求項１７に記載のスペクトル情報を標準化する方法。
【請求項１９】
更に、標準化条件で光学素子によりベーシック試料のスペクトルを測定することを含み、前記ベーシック試料は所定の基本スペクトルデータを有し、更に、基本スペクトルデータと前記ベーシック試料のスペクトルとの関係式から特徴付ける関数を求めることを含むことを特徴とする請求項１８に記載のスペクトル情報を標準化する方法。
【請求項２０】
ステップ（ｄ）の標準関数を理論的に求めることを特徴とする請求項１９に記載のスペクトル情報を標準化する方法。
【請求項２１】
校正条件がベーシック条件であり、ステップ（ａ）が、前記ベーシック条件に関連する基本スペクトルを選択することを含むことを特徴とする請求項１９に記載のスペクトル情報を標準化する方法。
【請求項２２】
前記分光測定装置が固有歪をスペクトルデータの中に惹起させる、試料のためのスペクトル情報を標準化する分光測定装置において、
オプチカルトレーンを有し、前記オプチカルトレーンは、試料に特徴的であるスペクトルビームを前記試料に応答して生成するスペクトル手段を含み、前記スペクトルビームを表す信号データを生成するために前記スペクトルビームを検出する検出器手段と、前記試料を表す相応するスペクトル情報をコンピュータ計算するために前記信号データを受け入れるコンピュータ計算手段と、前記スペクトル情報を表示する表示手段とを有し、前記オプチカルトレーンが、選択的に、分光測定装置から得られるスペクトル情報を標準化するために適した標準化条件又は試料からのスペクトル情報を得るために適した、標準化条件のアパーチュアより大きいアパーチュアを使用する操作条件を有する光学素子を含み、なお前記操作条件は前記操作条件に対応する固有歪を有し、前記試料が、テスト試料と、真のスペクトルデータを有する物質から成る１つ以上の標準試料とを含む試料集合から選択可能であり、
更に、スペクトル線形状のための、波数に比例する幅を有する矩形関数である理想化された関数、標準化条件を有する分光測定装置の操作により前もって定められた標準試料に対する標準スペクトルデータ、及び前記標準スペクトルデータを前記真のスペクトルデータに関連付ける標準関数を記憶する手段を含み、
更に、標準化されたスペクトルデータを生成するために、前記理想化された関数、前記標準スペクトルデータ及び前記標準関数を、前記操作条件においてテスト試料から得られるスペクトルデータであるテストスペクトルデータに適用する手段を含み、
操作条件を有する標準試料に対して操作スペクトルデータを得る手段と、テストスペクトルデータへ適用する手段のために操作スペクトルデータを記憶する手段を含み、
操作条件を有するテスト試料に対してテストスペクトルデータを得る手段と、理想化された関数、標準関数、標準スペクトルデータ及び操作スペクトルデータを変換関数に関連付ける手段と、変換関数をテストスペクトルデータに適用することにより固有歪に関して補正された前記テスト試料のための標準化されたスペクトル情報をコンピュータ計算する手段とを含む、
ことを特徴とする分光測定装置。
【請求項２３】
理想化された関数ＪI、標準関数Ｊ1、標準スペクトルデータＳ1C及び操作スペクトルデータＳ2Cを第１の関係式Ｆ＝（ＪI／Ｊ1）＊（Ｓ1C／Ｓ2C）により変換関数Ｆに関連付け、第２の関係式ＳIT＝Ｓ2T＊Ｆにより、標準化されたスペクトル情報ＳITをコンピュータ計算するために、前記変換関数ＦをテストスペクトルデータＳ2Tに適用することを特徴とする請求項２２に記載の分光測定装置。
【請求項２４】
試料集合が、所定の既知である基本スペクトルデータＳ0Bを有するベーシック試料を含み、分光測定装置が更に、標準化条件を有するベーシック試料に対してベーシックスペクトルデータＳ1Bを得る手段と、別の１つの関係式Ｊ1＝Ｓ1B／Ｓ0Bにより標準関数Ｊ1を求める手段とを含むことを特徴とする請求項２３に記載の分光測定装置。
【請求項２５】
試料集合が、所定の基本スペクトルデータを有するベーシック試料を含み、分光測定装置が、標準化条件を有する前記ベーシック試料に対するベーシックスペクトルデータを得る手段と、前記ベーシックスペクトルデータと前記基本スペクトルデータとの関係により標準関数を求める手段とを含むことを特徴とする請求項２２に記載の分光測定装置。
【請求項２６】
試料集合が、所定の基本スペクトルデータＳ0Bを有するベーシック試料を含み、確立する手段が、標準化条件において前記ベーシック試料に対するベーシックスペクトルデータＳ1Bを得る手段と、１つの更なる関係式Ｊ1＝Ｓ1B／Ｓ0Bから標準関数Ｊ1をコンピュータ計算する手段とを含み、
理想化された関数が、操作条件に関連する第１の理想化された関数ＪIであり、分光測定装置が更に、標準スペクトルデータＳ1Cから中間関係値ＳI1C＝Ｓ1C＊（ＪI1／Ｊ1）をコンピュータ計算する手段と、前記中間関係値ＳI1C、標準関数Ｊ1及び鮮鋭なスペクトル線のためのスペクトル線形状の第２の理想化された関数ＪI1を含むコンピュータ計算要素を記憶する手段とを含み、前記第２の理想化された関数ＪI1を前記標準化条件に関連付け、直接的に又はコンピュータ計算された形ＪI1／Ｊ1で記憶することを特徴とする請求項２２に記載の分光測定装置。
【請求項２７】
更に、操作条件を有する標準試料に対する操作スペクトルデータＳ2Cを得る手段と、記憶されたコンピュータ計算要素から第１の関係値Ｆ＝ＪI／［ＪI1＊（Ｓ2C／ＳI1C）］を計算する手段と、標準化されたスペクトルデータを生成するためにテストスペクトルデータへ適用のために前記第１の関係値を記憶する手段とを含むことを特徴とする請求項２６に記載の分光測定装置。
【請求項２８】
第２の関係式ＳIT＝Ｓ2T＊Ｆにより、標準化されたスペクトル情報ＳITをコンピュータ計算するために変換関数をテストスペクトルデータＳ2Tに適用することを特徴とする請求項２７に記載の分光測定装置。
【請求項２９】
標準関数が理論関数であることを特徴とする請求項２２に記載の分光測定装置。
【請求項３０】
光学素子がオプチカルトレーンの中にアパーチュアストップを含み、前記アパーチュアストップはアパーチュア寸法に関して固有の歪を導入し、標準化条件が、第１のアパーチュア寸法を有する標準化アパーチュアを含み、操作条件が、第２のアパーチュア寸法を有する操作アパーチュアを含むことを特徴とする請求項２２に記載の分光測定装置。
【請求項３１】
オプチカルトレーンが更に実効光源と、前記実効光源を試料に結像するように配置されている集束手段とを含み、前記集束手段は焦点距離ｆを有し、標準化アパーチュアが実効直径ｄを有し、標準関数Ｊ1が１つの更なる関係式Ｊ1＝β2σ／８により確立され、ただしβ＝ｓｉｎ-1（ｄ／ｆ）であり、σはスペクトルデータに対する波数であることを特徴とする請求項３０に記載の分光測定装置。
【請求項３２】
スペクトル手段が、スペクトルビームを生成するために試料を通過する時間走査される干渉ビームを生成する干渉計手段を含み、分光測定装置が更に、相応する信号データに対してフーリエ変換コンピュータ計算を適用することによりスペクトルデータを得る手段を含むことを特徴とする請求項２２に記載の分光測定装置。
【請求項３３】
更に、操作条件を有する標準試料に対する操作スペクトルデータを得る手段と、操作条件を有するテスト試料に対するテストスペクトルデータを得る手段と、理想化された関数、標準関数、標準スペクトルデータ及び操作スペクトルデータを変換関数に関連付ける手段と、前記変換関数をテストスペクトルデータに適用することにより固有歪に関して補正されたテスト試料のための標準化されたスペクトル情報をコンピュータ計算する手段とを含む分光測定装置において、
前記理想化された関数は、波数に比例する幅を有するプロフィルを有し、前記理想化された関数は波数と無関係に対数空間の中で特定され、前記標準関数は波数と無関係に前記対数空間の中で確立され、前記スペクトルデータを得るそれぞれの手段は更に、予備データを生成するために相応する信号データにフーリエ変換コンピュータ計算を適用する手段と、変換フィルタが前記対数空間の中で定められるように、前記対数空間の中で相応する試料データを生成するために相応する予備データの対数をコンピュータ計算する手段とを含み、
標準化されたスペクトル情報をコンピュータ計算する前記手段が、前記テストスペクトルデータの対数形をコンピュータ計算する手段と、前記テストスペクトルデータの変換された形を生成するために対数形に変換フィルタを乗算する手段と、前記標準化されたスペクトル情報を生成するために変換された形の真数をコンピュータ計算する手段とを含むことを特徴とする請求項３２に記載の分光測定装置。
【請求項３４】
理想化された関数ＪI、標準関数Ｊ1、標準スペクトルデータＳ1C及び操作スペクトルデータＳ2Cを第１の関係式Ｆ＝（ＪI／Ｊ1）＊（Ｓ1C／Ｓ2C）により変換関数Ｆに関連付け、前記変換関数を、第２の式ＳIT＝Ｓ2T＊Ｆにより標準化されたスペクトル情報ＳITをコンピュータ計算するためにテストスペクトルデータＳ2Tに適用することを特徴とする請求項３３に記載の分光測定装置。
【請求項３５】
理想化された関数を、丸みを帯びたコーナを有する公称的に矩形のプロフィルの対数変換により対数空間の中で特定することを特徴とする請求項３４に記載の分光測定装置。
【請求項３６】
スペクトルデータの中に固有の歪を惹起させる分光測定装置の中の試料のためのスペクトル情報を標準化するために利用するコンピュータ読取り可能な記憶媒体において、
前記分光測定装置がオプチカルトレーンを有し、前記オプチカルトレーンは、前記試料に特徴的であるスペクトルビームを前記試料に応答して生成するスペクトル手段を含み、スペクトルビームを表す信号データを生成するためにスペクトルビームを検出する検出器手段と、前記試料を表すスペクトル情報に相応してコンピュータ計算するために信号データを受け入れるコンピュータ計算手段とを有し、前記オプチカルトレーンは、選択的に、分光測定装置から得られるスペクトル情報を標準化するために適した標準化条件又は試料からのスペクトル情報を得るために適した、標準化条件のアパーチュアより大きいアパーチュアを使用する操作条件を有する光学素子を含み、なお前記操作条件は前記操作条件に対応する固有歪を有し、前記試料はテスト試料と、真のスペクトルデータを有する物質から成る１つ以上の標準試料とを含む試料集合から選択可能であり、操作スペクトルデータは前記操作条件を有する標準試料から得ることができ、テストスペクトルデータは操作条件を有するテスト試料から得ることができ、前記記憶媒体が、計算手段により読取り可能に、前記記憶媒体の中に格納されているデータコード及びプログラムコードを有し、
前記データコードが、スペクトル線形状のための、波数に比例する幅を有する矩形関数である理想化された関数と、前記標準化条件を有する標準試料に対して得られた標準スペクトルデータ、又は前記理想化された関数と前記標準スペクトルデータとの乗算積とを含み、
前記プログラムコードが、コンピュータに、
前記標準スペクトルデータを前記真のスペクトルデータに関連付ける標準関数を確立する手段と、
前記理想化された関数、前記標準関数、前記標準スペクトルデータ及び前記操作スペクトルデータを変換関数に関連付ける手段と、
前記変換関数を使用して、前記テストスペクトルデータから、前記固有歪に関して補正された前記テスト試料に対する標準化されたスペクトル情報をコンピュータ計算する手段と、を実行させる、ことを特徴とするコンピュータ読取り可能な記憶媒体。
【請求項３７】
理想化された関数ＪI、標準関数Ｊ1、標準スペクトルデータＳ1C及び操作スペクトルデータＳ2Cを第１の関係式Ｆ＝（ＪI／Ｊ1）＊（Ｓ1C／Ｓ2C）により変換関数Ｆに関連付け、コンピュータ計算手段が、第２の関係式ＳIT＝Ｓ2T＊Ｆにより、標準化されたスペクトル情報ＳITをコンピュータ計算するために前記変換関数ＦをテストスペクトルデータＳ2Tに適用することを特徴とする請求項３６に記載のコンピュータ読取り可能な記憶媒体。
【請求項３８】
データコードが更に、ベーシック試料に対する基本スペクトルデータＳ0Bと、標準化条件においてベーシック試料に対して得られたベーシックスペクトルデータＳ1Bとを含み、標準関数Ｊ1を確立する手段が、別の１つの関係式Ｊ1＝Ｓ1B／Ｓ0Bにより前記ベーシックスペクトルデータを前記基本スペクトルデータに関連付けることを含むことを特徴とする請求項３７に記載のコンピュータ読取り可能な記憶媒体。
【請求項３９】
データコードが更に、ベーシック試料に対する基本スペクトルデータと、標準化条件において前記ベーシック試料に対して得られたベーシックスペクトルデータとを含み、標準関数を確立する手段が、前記ベーシックスペクトルデータを基本スペクトルデータに関連付けることを含むことを特徴とする請求項３６に記載のコンピュータ読取り可能な記憶媒体。
【請求項４０】
データコードが更に、ベーシック試料のための基本スペクトルデータＳ0Bと、標準化条件において前記ベーシック試料に対して得られたベーシックスペクトルデータＳ1Bとを含み、標準関数Ｊ1を確立する手段が、１つの更なる関係式Ｊ1＝Ｓ1B／Ｓ0Bにより前記ベーシックスペクトルデータを前記基本スペクトルデータに関連付けることを含み、
理想化された関数が、操作条件に関連する第１の理想化された関数ＪIであり、プログラムコードが、標準スペクトルデータＳ1Cから中間関係値ＳI1C＝Ｓ1C＊（ＪI1／Ｊ1）をコンピュータ計算する手段と、前記中間関係値ＳI1C、標準関数Ｊ1及び鮮鋭なスペクトル線のためのスペクトル線形状の第２の理想化された関数ＪI1を含むコンピュータ計算要素を記憶する手段とを含み、前記第２の理想化された関数ＪI1を前記標準化条件に関連付け、直接的に又はコンピュータ計算された形ＪI1／Ｊ1で記憶することを特徴とする請求項３６に記載のコンピュータ読取り可能な記憶媒体。
【請求項４１】
プログラムコードが更に、操作条件を有する標準試料のための操作スペクトルデータＳ2Cを記憶する手段と、記憶されたコンピュータ計算要素から第１の関係値Ｆ＝ＪI／［ＪI1＊（Ｓ2C／ＳI1C）］を計算する手段と、標準化されたスペクトルデータを生成するためにテストスペクトルデータへの適用のために前記第１の関係値を記憶する手段とを含むことを特徴とする請求項４０に記載のコンピュータ読取り可能な記憶媒体。
【請求項４２】
コンピュータ計算する手段が、第２の関係式ＳIT＝Ｓ2T＊Ｆにより、標準化されたスペクトル情報ＳITをコンピュータ計算するために変換関数をテストスペクトルデータＳ2Tに適用することを特徴とする請求項４１に記載のコンピュータ読取り可能な記憶媒体。
【請求項４３】
標準関数が理論関数であることを特徴とする請求項３６に記載のコンピュータ読取り可能な記憶媒体。
【請求項４４】
スペクトル手段が、スペクトルビームを生成するために試料を通過する時間走査される干渉ビームを生成する干渉計手段を含み、分光測定装置が更に、相応する信号データに対してフーリエ変換コンピュータ計算を適用することによりスペクトルデータを得る手段を含み、理想化された関数が、波数に比例する幅を有するプロフィルを有し、前記理想化された関数は波数と無関係に対数空間の中で特定され、前記標準関数は波数と無関係に前記対数空間の中で確立され、前記スペクトルデータを得るそれぞれの手段は更に、予備データを生成するために相応する信号データにフーリエ変換コンピュータ計算を適用する手段を含み、
プログラムコードが更に、変換フィルタが対数空間の中で定められるように対数空間の中に相応する試料データを生成するために相応する前記予備データの対数をコンピュータ計算する手段を含み、
標準化されたスペクトル情報をコンピュータ計算する前記手段が、前記テストスペクトルデータの対数形をコンピュータ計算する手段と、前記テストスペクトルデータの変換された形を生成するために対数形に変換フィルタを乗算する手段と、前記標準化されたスペクトル情報を生成するために変換された形の真数をコンピュータ計算する手段とを含むことを特徴とする請求項３６に記載のコンピュータ読取り可能な記憶媒体。
【請求項４５】
理想化された関数ＪI、標準関数Ｊ1、標準スペクトルデータＳ1C及び操作スペクトルデータＳ2Cを、第１の関係式Ｆ＝（ＪI／Ｊ1）＊（Ｓ1C／Ｓ2C）により変換関数Ｆに関連付け、前記変換関数Ｆを、標準化されたスペクトル情報ＳITを第２の関係式ＳIT＝Ｓ2T＊Ｆによりコンピュータ計算するためにテストスペクトルデータＳ2Tに適用することを特徴とする請求項４４に記載のコンピュータ読取り可能な記憶媒体。
【請求項４６】
データコードが更に、ベーシック試料のための基本スペクトルデータＳ0Bと、標準化条件においてベーシック試料に対して得られたベーシックスペクトルデータＳ1Bとを含み、標準関数Ｊ1を確立する手段が、別の１つの関係式Ｊ1＝Ｓ1B／Ｓ0Bにより前記ベーシックスペクトルデータを前記基本スペクトルデータに関連付けることを含むことを特徴とする請求項４５に記載のコンピュータ読取り可能な記憶媒体。
【請求項４７】
変換関数がアポダイゼーションを含み、スペクトル手段が、スペクトルビームを生成するために試料を通過する時間走査される干渉ビームを生成する干渉計手段を含み、分光測定装置が更に、スペクトルデータを、相応する信号データに対してフーリエ変換コンピュータ計算を適用することにより得る手段を含み、理想化された関数が波数に比例する幅を有するプロフィルを有し、前記理想化された関数が、波数と無関係に対数空間において特定され、標準関数が波数と無関係に対数空間において確立され、スペクトルデータを得るそれぞれの手段が更に、予備データを生成するために相応する信号データにフーリエ変換コンピュータ計算を適用する手段を含み、
プログラムコードが更に、変換フィルタが対数空間の中で定められるように、対数空間の中に相応する試料データを生成するために相応する前記予備データの対数をコンピュータ計算する手段を含み、
標準化されたスペクトル情報をコンピュータ計算する前記手段が、前記テストスペクトルデータの対数形をコンピュータ計算する手段と、前記テストスペクトルデータの変換された形を生成するために対数形に変換フィルタを乗算する手段と、前記標準化されたスペクトル情報を生成するために変換された形の真数をコンピュータ計算する手段とを含み、
基本スペクトルデータがアポダイゼーションされ、補間され、対数化され、軸線シフトされた形であることを特徴とする請求項４６に記載のコンピュータ読取り可能な記憶媒体。
【請求項４８】
スペクトルデータの中に固有の歪を惹起させる分光測定装置の中の試料のためのスペクトル情報を標準化するために利用するコンピュータ読取り可能な記憶媒体において、
前記分光測定装置がオプチカルトレーンを有し、前記オプチカルトレーンは、前記試料に特徴的であるスペクトルビームを前記試料に応答して生成するスペクトル手段を含み、スペクトルビームを表す信号データを生成するためにスペクトルビームを検出する検出器手段と、前記試料を表すスペクトル情報に相応してコンピュータ計算するための信号データを受け入れるコンピュータ計算手段とを有し、前記オプチカルトレーンは、選択的に、分光測定装置から得られるスペクトル情報を標準化するために適した標準化条件又は試料からのスペクトル情報を得るために適した、標準化条件のアパーチュアより大きいアパーチュアを使用する操作条件を有する光学素子を含み、なお前記操作条件は前記操作条件に関連する固有歪を有し、前記試料はテスト試料と１つ以上の標準試料とを含む試料集合から選択可能であり、操作スペクトルデータは前記操作条件を有する標準試料から得ることができ、テストスペクトルデータは前記操作条件を有するテスト試料から得ることができ、前記記憶媒体が、コンピュータ計算手段により読取り可能に、前記記憶媒体の中に格納されているデータコードを有し、
前記データコードは、標準化条件に関連するスペクトル線形状のための、波数に比例する幅を有する矩形関数である理想化された関数と、前記標準化条件を有する標準試料に対して得られた標準スペクトルデータとを有し、
前記理想化された関数と標準スペクトルデータとは、前記テストスペクトルデータから、前記固有歪に関して補正された前記テスト試料に対する標準化されたスペクトル情報をコンピュータ計算するために使用されることを特徴とするコンピュータ読取り可能な記憶媒体。
【請求項４９】
理想化された関数が、標準化条件に関連するスペクトル線形状のための第２の理想化された関数ＪI1であり、コンピュータ計算手段が、操作条件に関連するスペクトル線形状のための第１の理想化された関数ＪIを自身の中に潜在的に記憶しており、前記第２の理想化された関数及びテストスペクトルデータＳ1Cが共働関係式ＳI1C＝Ｓ1C＊（ＪI1／Ｊ1）を有することを特徴とする請求項４８に記載のコンピュータ読取り可能な記憶媒体。
【請求項５０】
スペクトルデータの中に固有歪を生成する分光測定装置の中の試料のための標準化スペクトル情報において利用するためのコンピュータ読取り可能な記憶媒体において、
前記分光測定装置は、前記試料を表す相応するスペクトル情報をコンピュータ計算するために信号データを受け入れるコンピュータ計算手段を含み、前記試料は、１つのテスト試料及び１つのベーシック試料を含む試料集合から選択可能であり、
前記記憶媒体は、前記コンピュータ計算手段により読取り可能に、前記記憶媒体の中に格納されているデータコードを有し、前記データコードは前記ベーシック試料のための既知である基本スペクトルデータを含み、前記基本スペクトルデータは、アポダイゼーションされ、補間され、対数化され、軸線シフトされた形を有することを特徴とする請求項４８記載のコンピュータ読取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、分光測定装置、特に、スペクトル情報を標準化する方法及び装置及び前記装置によって形成された標準化されたスペクトル情報を利用するためのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。
【０００２】
【発明の背景】
分光測定装置は、通常は材料分析に関連する種々の用途に使用される。スペクトルが、試料に特有の、光検出器に入射されるスペクトルビームを生成するために試料材料との相互作用において生成される。現在の分光測定装置はコンピュータを含み、コンピュータは検出器からスペクトルデータを受信して、材料に対応するスペクトル情報を生成し比較する。スペクトルは例えば、例えばプリズム又はホログラフィ格子等の分散素子により生成されことが可能であり、分散素子はに試料を通過した光又は試料材料を含むプラズマ又はその他の励起源から受取った光をスペクトル分散する。別のタイプの分光測定装置は時間変化形干渉システムを含み、このシステムにおいて光の干渉パターンが生成され、パターンを変更する試料材料を通過する。このような装置においてはフーリエ変換コンピュータ計算が検出器信号に適用され、これにより、変更された光パターンがスペクトルデータに変換される。フーリエ変換装置は大部分の場合には赤外線領域内で操作され、この場合、”ＦＴＩＲ”装置と呼称される。
【０００３】
光学装置、検出器及びコンピュータ化における改善と共に、非常に正確な測定を行う能力が開発された。例として吸収形分光光度計、ポリクロメータ又はＦＴＩＲ装置があり、これらは、ガソリンのオクタン価を測定するために化学測定的数学的解析を使用する。オクタン価における差は、近赤外線（ＩＲ）吸収スペクトルにおける微妙な差に対応する。スペクトル特性における非常に小さい変化を、直接的に操作者により実際の上で検出することが不可能であり、コンピュータ化された自動化が必要である。このようなスペクトル測定が連続的にオンラインで行われることも望ましい。このようにして、分析化学のための高度の分光測定法を利用することへの関心がある。
【０００４】
高精度測定の１つの問題は、分光測定装置が互いに異なり、それぞれの分光測定装置が時間と共に変化すなわちドリフトすることにある。この問題の１つの面は波長校正を達成及び維持することにある。１つのより微妙な面は、分光測定装置が、スペクトルプロフィルに対応しそれぞれの分光測定装置に個別であり時間と共に変換する固有特性を有することにある。分光測定装置の固有特性はデータを歪ませ、これにより比較が不正確になる。例えば分散格子を有するポリクロメータ等の装置においては固有特性は、非常に狭幅の鮮鋭なスペクトル線を表すスペクトルデータのプロフィルを典型的な特徴として有する。このようなプロフィルは、分光測定装置の中の光学装置及び（低い程度の）電子装置における回折及びその他の不完全性に起因して実際の線より広幅な固有形状及び線幅を有する。実際の固有プロフィルは対称でないこともある。格子形ポリクロメータ及び類似の分光測定装置においては、狭幅線源からの装置のプロフィルはしばしばガウスプロフィルに類似している。例えばＦＴＩＲ等のその他の分光測定装置においては、分解能の限界におけるアパーチュア寸法に帰することができる固有プロフィルは、より矩形状である。
【０００５】
本出願譲受人の米国特許第５３０３１６５号明細書（Ｇａｎｚ等）は、選択されたスペクトル領域内の仮定的に細いスペクトル線のためのスペクトル線形状の特性固有のプロフィルを有する分光測定装置を標準化するための方法及び装置を開示している。この分光測定装置は、固有プロフィルの幅より大幅に狭幅の対応する線幅を有する少なくとも１つの狭幅のスペクトル線の光源を含む。ターゲットプロフィルは、固有幅のガウスプロフィルに類似の幅のガウスプロフィル等の仮定的に鮮鋭なスペクトル線のためのスペクトル線形状を有すると定められている。この分光測定装置は、データが固有プロフィルを表すように線のためのプロフィルデータの集合を生成するために最初に光源により操作される。変換フィルタが、相応するターゲットプロフィルにプロフィルデータを変換するためにコンピュータ計算され、格納される。次いで本装置は、試料スペクトルを表す試料データを生成するために試料源により通常に操作される。変換フィルタは、試料を表す標準化されたデータを生成するために試料データに適用される。このような標準化されたデータは、任意の分光測定装置によりそしてある程度の時間にわたり繰返しこの分光測定装置により同一の試料から得られた標準化されたデータと実質的に同一である。
【０００６】
前述の米国特許明細書による標準化はなかんずく、スペクトル線を格子又はその他の分散素子へ供給するために試料の代りに光源からのビームの中に配置されている例えばファブリ・ペローエタロン等の１つ以上のスペクトル線の源を利用する能力を有する装置において利用される。ＦＴＩＲを含むその他の特定の装置の場合、このような標準化技術のためにこのような線源を利用することは可能ではあるが、煩雑である。
【０００７】
従来のＦＴＩＲ装置は、Ｐ．Ｒ．Ｇｒｉｆｆｉｔｈ及びＪ．Ａ．ｄｅ  Ｈａｓｅｔｈ著の教科書”フーリエ変換赤外線分光測定法”（Ｗｉｌｅｙ出版社，１９８６）に教示されている。これらの装置においては光の干渉パターンは、白色光を２つのビームに分割する部分リフレクタであるビームスプリッタを含むマイケルソン又は類似の干渉計により生成される。これらのビームは反射されて戻され、ビームスプリッタで再結合される。ビームのうちの１つのビームの光路長は時間と共に変化され、これにより、時間変化される干渉パターンが生成される。この光パターンは、角度を選択するアパーチュアを貫通して導かれ、それから、パターンを変更する試料材料を貫通して導かれる。フーリエ変換コンピュータ計算は、変更されたパターンを、強度対波数を表すスペクトルデータに変換する。（波数は波長の逆数であり、周波数に比例する。）アパーチュアは通常は、アパーチュアの有限寸法及び光源の寸法及び形状及びその他の装置特徴に起因するスペクトルビームの歪を最小化するために実際的であるかぎり小さくされなければならない。歪はいくつかの面を有する。すなわち、予測可能であるがしかし通常は補正される通常の広がり、波長シフト、反射に起因するパターン形状変化、アライメント、鏡の平坦さ、光源の幾何学的形状などである。波長シフト及び形状変化に関連する歪は本発明において問題として取扱われる。非常に小さいアパーチュアは歪を充分に最小化するが、しかしあまりにも低い強度で光を通過させ、これにより、充分なスペクトルデータのために長時間の作動が必要となる。従って通常の操作は、大きい歪を生ぜしめる大きいアパーチュアにより行われる。
【０００８】
ＦＴＩＲの１つの更なる特徴は、アパーチュアに帰することができる分解能の限界（最小線幅）が、スペクトル波数の関数であり、特に、波数に比例し、すなわちより大きい波数においてより広い線幅となる。前述の米国特許第５３０３１６５号明細書の変化を適用することは、選択されたスペクトル領域内での波数スケールにおける多数の増分のための別個のターゲットプロフィルを定めて格納し、テストデータに個別に適用される相応する固有プロフィルを得るために繰返し又は多数の線源により本装置を操作することを必要とする。これは、頻繁な再標準化においては煩雑であり、本装置によるそれぞれの解析のためのコンピュータ計算時間を大幅に長くする。
【０００９】
本発明の１つの目的は、標準化されたスペクトル情報を生成するために新規の手段を有する分光測定装置を提供することにある。別の１つの目的は、必然的にデータを歪ませる分光測定装置からのスペクトル情報を標準化する新規の方法を提供することにある。別の複数の目的は、別の複数の時間において同一の装置のスペクトル情報又は別の複数の類似の装置のスペクトル情報との比較のために理想化されるように本装置のスペクトルデータを変換する新規の方法及び新規の手段を提供することにある。１つの更なる目的は、分光測定装置のためのこのような標準化を提供することにあり、その場合、データの歪はスペクトル波数に依存する。更に別の目的は、コンピュータを内蔵する分光測定装置において標準化されたスペクトル情報を生成する手段を有するコンピュータ読取り可能な記憶媒体を提供することにある。１つの特別の目的は、フーリエ変換を行う干渉計装置のためのこのような標準化を提供することにある。
【００１０】
【発明の概要】
前述及びその他の目的は少なくとも部分的に、スペクトルデータの中に固有歪を生成する分光測定装置の中の試料のためのスペクトル情報を標準化する方法及び手段により達成される。本装置はオプチカルトレーンを含み、オプチカルトレーンは、試料に特徴的であるスペクトルビームを試料に応答して生成するスペクトル手段と、スペクトルビームを表す信号データを生成するためにスペクトルビームを検出する検出器手段と、試料を表すスペクトル情報に相応してコンピュータ計算するための信号データを受け入れるコンピュータ計算手段と、スペクトル情報を表示する表示手段とを有する。オプチカルトレーンは、選択的に標準化条件又は操作条件を有する光学素子を含み、このような条件は、このような条件に対応する固有歪を有し、試料はテスト試料と、真スペクトルデータを有する物質から成る１つ以上の標準試料とを含む試料集合から選択可能である。
【００１１】
スペクトル線形状の理想化された関数が、仮定的に鮮鋭なスペクトル線のために特定される。標準化条件において標準試料に対して標準スペクトルデータが得られ、標準スペクトルデータを真のスペクトルデータに関連付ける標準関数が確立される。これらの関数及びデータは、標準化されたスペクトルデータを生成するためにテストスペクトルデータへ将来適用するために有利には工場で記憶される。操作状態で操作スペクトルデータが、操作条件を有する同一の標準試料又は類似の標準試料のために得られ、このデータもテストスペクトルデータへの将来の適用のために記憶される。理想化された関数、標準関数、標準スペクトルデータ及び操作スペクトルデータは変換関数に関連付けられる。次いで１つ以上のテスト試料のためのテストスペクトルデータが、操作条件において得られる。固有歪に関して補正されたテスト試料のための標準化されたスペクトル情報は、変換関数をテストスペクトルデータに適用することによりコンピュータ計算される。
【００１２】
標準関数は理論的に、又はより正確には所定基本スペクトルデータを有する別のベーシック試料の使用により確立される。後者の場合、分光測定装置は、標準化条件においてベーシック試料のためのベーシックスペクトルデータを得るために標準化条件において操作される。標準関数はベーシックスペクトルデータと基本スペクトルデータとの関係式により定められる。
【００１３】
別の１つの実施の形態では標準化条件での操作は省かれ、標準試料は、所定プロフィルを有する基本スペクトルデータを有する物質から成る。スペクトル線形状のための理想化された関数が特定され、スペクトルデータへの将来の適用のために基本スペクトルデータと一緒に記憶される。標準試料に対する操作スペクトルデータが操作状態において得られ、記憶される。固有歪を変化するために装置条件を変化することなしにテスト試料に対してテストスペクトルデータが得られる。理想化された関数、基本スペクトルデータ及び標準スペクトルデータは変換関数に関連付けられる。固有歪に関して補正されたテスト試料に対する標準化されたスペクトル情報が、変換関数をテストスペクトルデータに適用することによりコンピュータ計算される。
【００１４】
本発明は特に有利には、スペクトル手段が、スペクトルビームを生成するために試料を通過する時間走査される干渉ビームを生成する干渉計手段を含み、スペクトルデータを、相応する信号データにフーリエ変換コンピュータ計算を適用することにより得る分光測定装置に適する。このような分光測定装置において、理想化された関数は、波数に比例する幅を有するプロフィルを有し、従って、波数と無関係に対数空間の中で理想化された関数を特定されると有利である。同様に標準関数は、波数と無関係に対数空間の中で確立される。試料データは、予備データを生成するために相応する信号データにフーリエ変換を適用し、対数空間の中で相応する試料データを生成するために相応する予備データの対数をコンピュータ計算することにより得られる。このようにして変換フィルタが対数空間の中で定められる。標準化されたスペクトル情報が、テストスペクトルデータの対数形をコンピュータ計算することと、テストスペクトルデータの変換された形を生成するために対数形に変換フィルタを乗算することと、標準化されたスペクトル情報を生成するために変換された形の真数をコンピュータ計算することとにより生成される。
【００１５】
本発明の目的は、前述のタイプの分光測定装置のための標準化スペクトル情報における利用のためのコンピュータ読取り可能な記憶媒体によっても達成される。記憶媒体は、分光測定装置のコンピュータ計算手段により読取り可能であるように記憶媒体の中に格納されているデータコード及びプログラムコードを有する。データコードは、スペクトル線形状のための理想化された関数と、標準化条件を有する標準試料に対して得られた標準スペクトルデータとを含む。プログラムコードは、標準スペクトルデータを真のスペクトルデータに関連付ける標準関数を確立する手段と、理想化された関数、標準関数、標準スペクトルデータ及び操作スペクトルデータを変換関数に関連付ける手段とを含む。プログラムコードは更に、変換関数を、操作条件においてテスト試料に対して得られたテストスペクトルデータに適用することにより、固有歪に関して補正されたテスト試料に対する標準化されたスペクトル情報をコンピュータ計算する手段を含む。
【００１６】
本発明の目的は更に、前述のタイプの分光測定装置のための標準化スペクトル情報での利用のためのコンピュータ読取り可能な記憶媒体により達成され、記憶媒体は、分光測定装置のコンピュータ計算手段により読取り可能であるように記憶媒体の中に格納されているデータコードを有する。データコードは、スペクトル線形状のための理想化された関数と、標準化条件を有する標準試料のために得られた標準スペクトルデータとを含む。理想化された関数と標準スペクトルデータとは、操作条件においてテスト試料に対して得られたテストスペクトルデータへの適用のための共働関係を有する。
【００１７】
別の１つの実施の形態ではデータコードは、スペクトル線形状のための理想化された関数とスペクトルデータのためのベースラインとの適用により標準試料のための真のスペクトルデータから導出された仮定的スペクトル情報を含む。プログラムコードは、操作条件において標準試料に対して測定されたスペクトルデータへのベースラインの適用により、変換されたスペクトルデータを生成する手段を含む。変換されたスペクトル情報は、このスペクトル情報から標準化されたスペクトル情報をコンピュータ計算するために使用可能であり、仮定的スペクトル情報は、標準化されたスペクトル情報との比較のために使用可能である。
【００１８】
【実施の形態】
図１は概略的に、本発明のために使用される分光測定装置１０を示し、分光測定装置１０は通常は、本明細書に説明されている以外は従来のものである。オプチカルトレーン１２はスペクトル発生器すなわちスペクトル手段１４を含み、スペクトル発生器すなわちスペクトル手段１４は赤外線、可視光線及び／又は紫外線の領域内の何らかの形のスペクトルパターン１６を生成する。スペクトル手段は例えば分散素子等であってもよい。分散素子には例えばプリズム又はホログラフィ格子等があり、分散素子は、試料を含むプラズマ又はその他の励起源又は光を透過又は反射する試料から受取った光をスペクトル的に分散する。本発明の１つの有利な実施の形態ではＦＴＩＲ装置が使用され、ＦＴＩＲ装置においてスペクトル手段１４は光干渉システムから成り、光干渉システムは、フーリエ変換コンピュータ計算を適用する手段と組合せられており、これにより干渉パターンをスペクトルデータに変換することが可能となる。スペクトルは本明細書においては、通常のスペクトルも時間変化される干渉パターンも含むように広義に定義されており、スペクトルは更に試料１８に作用し、これによりスペクトルビーム２０が生成され、スペクトルビーム２０は試料に応答し、従ってビームはスペクトル的に試料に特徴的である。例えば凹面鏡又はレンズ２３等の集束手段を含むその他の光学素子が通常はオプチカルトレーンの中に配置されている。本目的のために１つのこのような素子が、以下に説明されるように固有歪をスペクトルビームの中に生じさせる。歪素子は例えば（図示のように）アパーチュアストップ２２、光成形光源、不完全なレンズ又はリフレクタ、光学素子のアライメント不整、又はこれらの任意の組合せ等である。ＦＴＩＲにおいて歪は主に、アパーチュアストップ２２を通過して現れる光源の有限寸法及び形状を代表している。
【００１９】
光学素子のタンデム配列は分光測定装置に特有であるが、本発明にとって重要でない。例えば（可変アパーチュアストップ等の）可変歪素子をオプチカルトレーンの中の任意の個所に配置することが可能であり、又は試料は、例えばプラズマ源の中に注入された試料等の光源と一体的であることもある。スペクトルが試料により反射され、これによりスペクトルビームが生成されることもある。このようにして本明細書の中で使用されている”試料を透過する”との表現はより一般的に等価に反射を含む。
【００２０】
検出器２４はスペクトルビームを受取り、これにより電線２６の上に信号データが生成され、データは、試料により変更されたビームスペクトルを表す。検出器は従来の光電子増倍管又は固体光検出器でよい。コンピュータ２８はデータ信号を受け取り、これにより、試料を表す相応するスペクトル情報がコンピュータ計算される。例えばモニター３３及び／又はプリンタ７等のコンピュータのディスプレイはスペクトル情報を表示する。
【００２１】
コンピュータ２８は例えばディジタルモデルＤＥＣ  ＰＣ５９０等の従来のものでよく、通常はそのメーカにより分光測定装置の中に組込まれている。コンピュータは、検出器からのアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器３２を有する中央演算装置３０（ＣＰＵ）を含まなければならない。コンピュータメモリのセクション３４は通常はＲＡＭ、内部ハードディスク及び例えばフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、及び／又は適切なコードが埋込まれているテープ等のポータブル記憶媒体３５を含む。キーボード３６は通常はオペレータ入力のために設けられている。コンピュータはＤ／Ａ変換器３８を介して信号を供給することもあり、これによりスペクトル発生器が制御される。１つ以上の付加的な専用チップ処理ユニット（図示せず）があるステップで使用されることもある。例えばＦＴＩＲにおいて１つの別個のチップが、フーリエ変換コンピュータ計算のために使用され、別の１つのチップがアライメントを制御するために使用される。本発明は、本発明を実施するステップ及び手段を表すデータ及びプログラムを利用して主ＣＰＵにより好適に実施されている。このようなコードは有利には、その他の点では従来通りであり分光測定装置のコンピュータにより利用されることが可能である例えばコンピュータのハードディスク又はフロッピーディスク等のコンピュータ読取り可能な記憶媒体の中に設けられている。
【００２２】
プログラミングは例えば”Ｃ＋＋”等の従来のものであり、通常は、従来の操作のためにコンピュータ又は分光測定装置のメーカによりコンピュータの中に組込まれている。プログラミングの適応が本発明のために行われている。本明細書の中のフローチャート及び説明からのプログラミングは従来通りであり、当業者により容易に実現される。このようなプログラミングの詳細は本発明に重要でない。コンピュータ計算は大量のデータを含むこともあり、従って長時間かかり、少なくとも１００ＭＨｚのＩｎｔｅｌ  ＰｅｎｔｉｕｍTM等の高性能プロセッサが推奨されるが、しかし４８６プロセッサでも充分である。
【００２３】
本発明は特に、例えばＰｅｒｋｉｎ−ＥｌｍｅｒモデルＰａｒａｇｏｎ１０００等の分光測定装置（図２）のフーリエ変換赤外線（ＦＴＩＲ）タイプに適用するのに適する。このような分光測定装置は通常は４００〜１５０００ｃｍ-1（波数）の領域（２５〜０．７μｍ波長領域）のために使用される。スペクトル発生器１４において、例えば黒体放射源として作用する電気的に加熱されたニクロム線等のソース４０からの白色光はオプチカルトレーンの中で第１のアパーチュア４１を透過し、第１のアパーチュア４１はオプチカルトレーンの残りの部分のための実効光源となる。光は例えばレンズ４２又は鏡等のコリメータを通過し、従来のマイケルソン干渉計を形成する複数のリフレクタの組合せと通過する。この組合せにおいて入射白色光４３は半反射鏡又は半透明鏡（以下セミリフレクタと称する）４４により分割され、セミリフレクタは光ビームの第１の半部４６を反射し、第２の半部４８を透過する。第１のビーム４６は固定鏡５０により反射されて戻されてセミリフレクタ４４を透過する。第２のビーム４８も反射されて戻される。この第２ビームは可変光路長をとり、可変光路長は簡単な光学系（図示せず）において第２の鏡５２により実現され、これによりセミリフレクタに反射されて戻される。第２の鏡は光軸に沿って可動である。
【００２４】
良好な精度及びアライメントを得る第２の鏡５２は固定されているがオフセットされており、一対の斜めに傾けたリフレクタ５４，５６が中間に配置され、これにより第２のビームがオフセット鏡５２へ反射されたり、オフセット鏡５２から反射されてセミリフレクタに戻される。斜めに傾けたリフレクタは互いに平行にかつ主光軸５３に対して公称約４５゜でプラットフォーム５５に取付けられ、プラットフォーム５５は、取付けられたリフレクタ５４とリフレクタ５６との間の中間に中心を有する軸の周りで回転可能である。プラットフォームは直接的に又はその軸によりモータ５８に接続され、モータ５８は、例えば公称４５゜を中心に約１０゜等の領域にわたり平行なリフレクタの配向を回転的に振動する。領域設定はコンピュータ制御されることもある。１つのデータランにおける振動数は、例えば１６サイクル等の充分なスペクトルデータを提供するように選択される。回転は第２のビームの光路全長を変化する。光路長の正確な変化は従来のように、前記干渉計又は別の干渉計の中に配置されたレーザービーム（図示せず）により、同一の対の平行なリフレクタを用い、レーザー干渉パターンの中で（所望ならばコンピュータにより自動的に）検出された零を計数して定められる。光路長は通常はそれぞれの振動において約１０ｍｍまで変化される。
【００２５】
第１のビーム４６の一部はセミリフレクタ４４を通過する。第２のビーム４８の一部はセミリフレクタにより反射されて、第１のビームと結合し、これにより、スペクトルパターン１６の時間走査された干渉が生ずる。スペクトルビームは、所望ならば１つ以上の鏡（図示せず）により折返し構成とすることができる。スペクトルパターンすなわち干渉ビーム１６はレンズ２３を通過する。スペクトルパターンは、ビームをアパーチュアストップ２２に集束するレンズ２３と、標準試料又は例えばガソリン等の有機流体等の未知のテスト試料であることもある隣接試料１８とを通過する。試料によるスペクトル吸収に起因して、試料から射出されたスペクトルビームは試料に特有である。このビームは１つの更なるレンズ２５（又はレンズ対）を通過する。レンズ２５は、試料を検出器２４に集束するように配置されている。集束されたビームはこのようにして検出器２４に入射し、検出器２４は、リフレクタ５４，５６の対の振動と共に試料に対応して変化するビーム強度に比例してコンピュータ２８（図１）への信号を生成する。１つ以上のレンズを、等価機能を有する凹面鏡により置換することが可能である。
【００２６】
干渉パターン、ひいては試料からのスペクトルビームは、スペクトル波数の連続体に形成される。スペクトル波数連続体をコンピュータが波数増分にディジタル化する。従来のＦＴＩＲ装置においてはコンピュータはフーリエ変換コンピュータ計算のためにプログラミングされ、これにより信号データは、強度対波数のプロットを表す通常タイプのスペクトルデータにソートされる。このデータは更に処理されて、試料を表す相応するスペクトル情報となる。コンピュータ計算においてスペクトルデータは通常はマトリクス操作により処理され、マトリクス操作において信号データはベクトルであり、マトリクスフィルタが変換のために適用される。フーリエ変換のための通常のコンピュータ計算は、本明細書に引用文献として挙げている前述のＰ．Ｒ．Ｇｒｉｆｆｉｔｈｓ及びＪ．Ａ．ｄｅ  Ｈａｓｅｔｈ著の教科書”の中で特に８１〜１２０頁に教示されている。
【００２７】
従来の波数校正は、例えば（例えばポリスチレン等の）既知の試料により実証されている内蔵Ｈｅ−Ｎｅレーザーのスペクトル線等により別個に実施され、本発明の一部でない。この校正は通常は変換コンピュータ計算の中に取込まれている。
【００２８】
スペクトルデータは本明細書においてＳにより示され、Ｓは数学的にはベクトルである。このデータにおいてと、対応するマトリクス係数及び関数において下付き記号”０”は、零アパーチュアストップ寸法（直接的に到達不可能）に対するベーシック（”真”）データを表し、”Ｍ”は、任意の試料に対する測定されたデータを表し、”１”は標準化（小さい）アパーチュアストップを表し、”２”は操作（大きい）アパーチュアストップを表し、”Ｉ”は理想を表す。上付き記号”Ｂ”は、（基本スペクトルデータが既知である）ベーシック試料を表し、”Ｃ”は標準試料を表し、”Ｔ”は、未知の組成であることもあるテスト試料を表す。
【００２９】
乗算及び除算ステップのためのコンピュータ操作は、ベクトルおよびマトリクス要素の直接的乗算又は除算を含むこともあり、又は、例えばＭａｔｈｗｏｒｋｓ  Ｉｎｃ．（Ｎａｔｉｃｋ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）から市販されているＭＡＴＬＡＢTM等の商用プログラムの中で使用可能な畳込み、逆畳込み又は関連プロシージャ等の高速コンピュータ計算技術を含むこともある。本明細書及び請求の範囲の中で使用されているようにマトリクス操作のための”乗算”との表現とその対応する記号”＊”とは、直接的乗算を意味するか又は例えば畳込み等の関連プロシージャを意味する。同様に”比”、マトリクス操作のための”除算”及び対応する記号”／”は直接的な除算を意味するか、又は逆畳込み等の関連プロシージャを意味する。
【００３０】
干渉計からの干渉ビームにおける任意の１つの波長に対応する強度は形において、可変光路長を表す時間に依存する正弦波である。正弦波の端部は、干渉計の中の光路変化すなわちリフレクタ回転のリミットによりカットオフされている。従ってより良好な解釈のために現行のＦＴＩＲ装置は、データベクトルを、重み付け関数を表す”アポダイゼーション”係数として知られるマトリクス補正係数Ａと乗算することにより処理される。フィルタＡは理論的考慮により、例えばインターフェログラム（時間）空間の中の変形された矩形（”ボックスカー”）を表すマトリクスの形の数学的関数として前もって選択される。矩形は、干渉計鏡のサイクルリミットから知られている、正弦波の端部のカットオフに対応する計算された幅を有する。波数空間においてＡはｓｉｎｃ関数である、すなわちＡ＝ｓｉｎ（２πσＬm）／（２πσＬm）であり、ただしＬmは、干渉計の中の分割された干渉ビームの光路長の最大差である。
【００３１】
ＦＴＩＲにおけるアパーチュア歪のための補正は従来のようにＪストップ関数Ｊにより行われ、Ｊストップ関数Ｊは、従来のアポダイゼーション係数Ａと一緒に適用され、これにより、測定されたスペクトルデータＳＭは基本データすなわち真データＳ0に式ＳＭ＝Ｓ0＊Ｊ＊Ａにより表される関係を有する。係数Ａは、スペクトル情報が比較されるすべての装置に対して同一でなければならない。そうでない場合、係数は変換係数φとＡa＝φ＊Ａbの関係を有するべきである。ただし、ａ及びｂは異なる装置を示すか、又は異なる係数Ａで異なる条件の下で動作する同一の装置を示す。更に、Ａの選択は、それが同一のままであるか変換されるかぎり本発明にとってクリティカルではないことを理解されたい。
【００３２】
本発明に関して利用されるように、係数Ａは、フーリエ変換（ＦＴ）と同一のコンピュータ計算ステップの中で初期スペクトルデータに適用され、これにより、本発明に従って処理されるスペクトルデータＳＭが生成される。本明細書及び請求の範囲の中に使用されているように、測定したスペクトルデータＳＭへの更なる言及は、ＦＴの適用の後のこのようなデータと、従来の（又はその他の所望の）アポダイゼーション係数Ａとを意味する。有利にはＦＴに組込まれるにもかかわらず、コンピュータ計算シーケンスの中で（適切ならば変換された）係数Ａが適用されることはクリティカルではなく、以下に説明されるようにステップの中へのその組込みは、本目的のためにはＦＴの組込みに等価であると見なされる。
【００３３】
アパーチュアストップ２２は、開口を有する実際の物理的プレートでもよく、ビームのコリメートされたセクションの直径を確立するレンズ（又は鏡）直径等のオプチカルトレーンの中のその他の素子により定められる寸法を有する仮想アパーチュアストップでもよい。このようにして、本明細書及び請求の範囲の中で使用されるように、素子２２により形成される”アパーチュア”との用語は、バーチュアル及びアクチュアル（物理的）な実効アパーチュアを意味する。アパーチュアの２つの寸法が以下に説明されるように使用される場合、小さい寸法のアパーチュアが物理的アパーチュアであり、大きい寸法のアパーチュアが物理的であってもよく又はプレートを除去したバーチュアルであってもよい。
【００３４】
Ｊａｃｑｕｉｎｏｔストップ又は”Ｊストップ”として知られているＦＴＩＲの中のアパーチュアストップ２２の寸法は、通常の操作のために選択され、これにより、スペクトル情報の中の所望の分割のために充分な光が供給され、一方、Ｊストップは、アパーチュア有限寸法と、光源及び試料の寸法及び形状とに起因するスペクトルビームの歪を最小化するために実際的であるかぎり小さく形成されている。仮定的零アパーチュアストップは、真すなわち基本スペクトルデータを供給する。干渉パターンのフーリエ変換の性質により制限されている実際の上で最高の分解能は、装置と共に変化し、例えばＦＴＩＲのためには６５３０ｃｍ-1において１ｃｍ-1である。（本明細書において単位は波数であり、すなわち波長の逆数であり、周波数の単位の使用は等価であり、適切に変換された波長も等価である。）このような分解能は通常は、レンズ２３に対応する１２０ｍｍの焦点距離を有する装置のための約４．２ｍｍのアパーチュア直径にも対応する。操作は通常は、６５３０ｃｍ-1のスペクトル波数において４ｃｍ-1の分解能を提供することが可能である例えば８．４ｍｍ等のより大きいアパーチュア寸法により実施される。Ｊストップに対応する歪の程度は分解能に比例する。異なるアパーチュアストップは、固定寸法を持ち置換できるか、又は可変のアイリス絞りであることもある。
【００３５】
大きい操作アパーチュアにおいて、関数Ｊに対する理論的推定値はしばしば充分に正確でないか又は異なる装置にとって適切でない。従って本発明は、精度及び感度を改善するためにコンピュータ計算に別の変更を適用することに関する。変更は、ＦＴＩＲの中の極小の狭幅のスペクトル線のスペクトルが実際には、分解能を表す有限幅の狭幅である線形状を有することの認識に基づいている。変更を実現するために理想Ｊストップ関数ＪIが選択され、理想Ｊストップ関数ＪIは、仮定的に細く鮮鋭なスペクトル線のための理想化されたスペクトル線を定める。形状は装置のための固有プロフィルに近似させるべきである。ＦＴＩＲにおいて、理想化されたＪ関数は有利には、分解能幅を表す公称の矩形のプロフィルを有する。理想化されたスペクトルデータＳIは式ＳI＝Ｓ0＊ＪIにより定められる。本発明の目的は、より良好な再現性及び感度のために、テスト試料のための理想化されたデータＳIを定めることにあり、真データＳ0を決定することにあるのではない。
【００３６】
理想Ｊストップ関数ＪIを、例えば波数に比例する幅を有しアパーチュア寸法に対応する矩形を表すマトリクス等として光学理論に従って推定することが可能である。Ｊ関数のための矩形（”ボックスカー”）関数が通常はＦＴＩＲ装置の中で使用される。その理由は、分解能リミットにおける（波数空間の中の）ＦＴＩＲ線形状が矩形であることにある。
【００３７】
標準試料には有利には、所望のスペクトル領域にわたり少なくとも１つの既知の明確なスペクトル特徴を有するものが選択される。特徴は、形状における変化が標準化アパーチュアと操作アパーチュアとの間で観察可能であるようでなければならない。空気中の水蒸気が適する、従って単に、装置の中の容器の中に収容されていない空気を標準試料として使用してもよい。別のタイプの標準試料は例えばセルの中に含まれているメタン及び／又は一酸化炭素等のガスである。更に別の適切な試料は無機タルク（滑石）の微細粉末であり、微細粉末は例えば０．３ｍｍの厚さの透明のポリエチレンシートの中に、タルクの３６７６．９ｃｍ-1線に対して２５％〜３５％の透過率を達成するのに適切な濃度で混入される。このような混入は、タルクを含有するポリエチレンを溶融することにより達成される。タルク又はその他のこのような標準試料は、スペクトル適性のために適切な純度及び形態特性を有しなければならない。タルク微細粉末は従来のような寸法のものである。
【００３８】
標準試料は、例えば商用装置のための工場において標準化アパーチュアを使用して本装置により予備的に測定される。標準のための測定された標準スペクトルデータＳ1Cは、その真スペクトルＳ0Cに対してＳ1C＝Ｓ0C＊Ｊ1の関係を有している。標準化アパーチュアのためのＪストップを特徴付ける関数Ｊ1は、いくつかの方法のうちの１つにより決定される。すなわち理論的Ｊストップ関数として、又は有利には既知のベーシック（真）データＳ0Cを有する標準試料により、又は代替的に既知の基本（真）データＳ0Bを有するベーシック試料により定められる（”真”及び”基本”との表現は本明細書において、標準試料とベーシック試料とを区別するために使用され、その他の点では等価である。）。
【００３９】
標準試料は、ＳI1C＝Ｓ1C＊（ＪI1／Ｊ1）から定められるＳI1C＝Ｓ0C＊ＪI1により与えられる理想化されたスペクトルＳI1Cも有する。ＪI1は、小さいアパーチュアに対応する前もって選択された理想化されたＪ関数変換係数である。この関数は有利には、式１ａに関して以下に説明されるように、コンピュータ計算の中での数値的安定性の理由のために利用される。この関数はコンピュータ計算の中で消去されるので、その正確な形はクリティカルではない。２つのＪ関数及び標準スペクトルデータは、選択されたフォーマットの中に記憶され、これによりＳI1Cがコンピュータ計算されて記憶されるか、又は（有利には）その式の中の要素が、通常の操作の間にテスト試料データに将来適用するためにコンピュータのために恒久的に（例えばディスク等に）記憶される。
【００４０】
更なる標準化が、特定の装置だけでなく、温度変化に起因することもある装置ドリフトを考慮するために例えば日毎のベース又はより頻繁に本装置の操作使用に関連して行われる。これは、例えば空気（水蒸気）又はタルク等の前述の予備的ステップのためと同一のタイプの標準試料を利用する。同一の実際の試料を使用することは有利であるがしかし必要ではない、なおしかしながら任意のその他の試料も、同一のスペクトルを有する点でオリジナル試料と一致する。スペクトルデータＳ2Cは、テスト試料による通常の操作のために使用される操作アパーチュアによりこのような標準試料のために収集される。これは通常は従来の大きいアパーチュアであり、例えば６５３０ｃｍ-1で４ｃｍ-1の分解能に対して８．４ｍｍである。
【００４１】
大きいアパーチュアの場合、小さいアパーチュアに対して前に説明した関係と同様の関係が成立つ。このようにして、操作条件の下での標準試料のための測定された操作スペクトルデータＳ2C（”操作スペクトルデータ”）は、その真スペクトルＳ0CにＳ2C＝Ｓ0C＊Ｊ2の関係を有している。この試料も、ＳI2C＝Ｓ0C＊ＪI2により与えられるその理想化されたスペクトルＳI2Cを有し、従ってその理想化されたスペクトルをＳI2C＝Ｓ2C＊（ＪI／Ｊ2）から定めることが可能である。関数Ｊ2は、大きいアパーチュア状態のＪストップ特徴付け関数である。理想化されたＪIは、大きいアパーチュアに対応する第２の理想化された関数であり（下付き記号”２”は省略されている）、前もって選択されている。別のＪ関数式はＪ2＝ＪI1＊δＪであり、ただし数学的関数δＪは別の変換係数であり、従って次式が成立つ。
【００４２】
δＪ＝Ｓ2C／ＳI1C＝（Ｓ2C／Ｓ1C）＊（Ｊ1／ＪI1）
δＪは、測定されたＳ2Cと、前に求められたＳI1Cとにより求められる。変換係数Ｆは比Ｆ＝ＪI／Ｊ2として定められ、従って次式が成立つ。
【００４３】
Ｆ＝（ＪI／Ｊ1）＊（Ｓ1C／Ｓ2C）          式１
Ｆは、前もって選択されたＪI、理論的又はその他の方法で求められたＪ1と、測定されたＳ1C及びＳ2Cとからコンピュータ計算される。記憶のための１つの更なる選択されたフォーマットに、テスト試料のためのデータへの適用のためにこの係数Ｆが格納されるか、又は前記式のその要素が格納される。（本明細書及び請求の範囲において使用されているように、別のように記載されていないかぎり”記憶”との表現と”格納”との表現とは、そのままでこのような要素を別個に記憶することか、又は係数Ｆをコンピュータ計算するのに使用される要素の１つ以上の事前にコンピュータ計算された関係で記憶することを示す。）
この式は、基本関係を示すために簡単な形で記載されている。しかしコンピュータ計算における数値的安定性の理由のために、広い幅を有する関数又はスペクトルデータは、より狭い幅を有するものにより除算されなければならない。従ってこの式及び本明細書におけるその他の式においてコンピュータ計算は、これを達成するシーケンスで実行されなければならない。例えばこの式を次式の形にすると有利である。
【００４４】
Ｆ′＝ＪI／［Ｊ1＊（Ｓ2C／Ｓ1C）］）          式１ａ
１つの有利なシーケンスは、まず初めに数学的関数（比）Ｓ2C／Ｓ1Cを計算し、これをＪ1と乗算し、次いでその結果によりＪIを除算する。この理由のために、本装置に適合させるために装置要素ＪI及びＪ1を標準データＳ1Cのほかに別個に格納すると有利である。Ｓ2Cは操作条件により周期的に後に得られるので、これも格納されるか、又は直ちにＦ′のコンピュータ計算の中に取込まれ、次いでＦ′が格納される。
【００４５】
本装置の通常の操作においてスペクトルデータＳ2Tは次いで、操作アパーチュアを使用して１つ以上のテスト試料に対して得られる。それぞれのテスト試料に対して、理想化されたスペクトルデータＳITが１つの式ＳIT＝Ｓ2T＊Ｆからコンピュータ計算される。これは、表示される所望のスペクトル情報であり、実質的に（装置のファミリー内の）装置と無関係であり、１つの装置の中の通常の変動を有する。
【００４６】
理論的アプローチのために、Ｊ1が本質的に波数分解能δσを基礎にし、波数分解能δσはアパーチュア寸法に依存し、波数σに比例することが認識されている。分解能が干渉計分解能に近づくように充分に小さいアパーチュアが、標準化のために小さいアパーチュアとして選択されている。標準化アパーチュアのための標準関数Ｊ1は理論的に、幅Ｗ＝β2σ／８を有する矩形により（従来のように）近似させることが可能であり、ただしβ＝ｓｉｎ-1（ｄ／ｆ）、ｄはその分解能のための標準化アパーチュア直径、ｆは、干渉ビームを試料に集束するレンズ２３の焦点距離である（例えばｄ＝４．２ｍｍ及びｆ＝１２０ｍｍ）。この場合、別個の波長校正が行われ、補正の中に取込まれることが可能である。
【００４７】
Ｊ1のための理論値を式１において使用することも可能であるにもかかわらず、このＪ係数は通常は装置毎に変化する。潜在的により正確なアプローチは、既知の所定の”真”スペクトルＳ0Bを有する標準試料を利用することにある。このような情報は、ある材料とりわけガスにおいて、南フロリダ大学（Ｔａｍｐａ  ＦＬ  ３３６２０）により提供された”ＵＳＦ  ＨＩＴＲＡＮ−ＰＣ”のバージョン２．０（１９９２）及び補足の２．２（１９９３年８月２０）及び２．４１（１９９５年８月１８日）として米国空軍地球物理学研究所のデータベースＨＩＴＲＡＮTMの中の標準ライブラリから入手可能である。商用データベースはＯｎｔａｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社（Ｎｏｒｔｈ  Ａｎｄｏｖｅｒ，マサチューセッツ）から入手可能であり、このデータベースはベーシックスペクトルデータと、サーチ及びプロットのためのプログラムソフトウエアと、（バージョン２．０テキストのセクション６．１の中で説明されている）従来の理論を使用して圧力、温度及び光路長を補正するためとのプログラムソフトウェアとを含む。これらのデータベースは双方ともに引用により本明細書の中に取込まれている。
【００４８】
１つの利点はこの情報がコンピュータフォーマットの中にあり、これにより、ハードデータを入力する必要が省かれることにある。ＨＩＴＲＡＮ情報は、本目的のために適するスペクトル特徴（選択されたスペクトル領域にわたるピーク）を有するメタン及び一酸化炭素ガスのために使用可能である。標準試料は、選択された１つ以上のこのようなガスを含むセルから成る。セルは例えば、補助的な縞を阻止するために互いに平行でないプレーナエンドウインドウを有する石英チューブ（例えば長さ１ｃｍ、直径２２ｍｍ）から形成されている。
【００４９】
このようなガスセルによる測定は、Ｊ1関数の必要性と、より小さいアパーチュアにより始めに（工場で）求めることの必要性とを除去するために使用される。この除去は式Ｓ2C＝Ｓ0C＊Ｊ2を使用して行われ、ただしＳ0CはＨＩＴＲＡＮデータベース等から既知である。この場合に変換係数は次式により表される。
【００５０】
Ｆ′′＝ＪI／（Ｓ2C／Ｓ0C）          式２
前もって与えらえた理由のために１つの有利なシーケンスは、括弧内の比を始めに求められることにある。次いで、理想化されたデータＳIT＝Ｓ2T＊Ｆ′′が前述のようにコンピュータ計算される。このシーケンスはなかんずく、既知のプロフィルを有する基本スペクトルデータＳ0Cに適する。特にＦＴＩＲにおいて対数ステップが推奨され、なお、スペクトル線形状のための理想化された関数ＪIは、本明細書において別の個所に記載されているように波数に比例し、これを以下に説明する。
【００５１】
式２の態様において相応する標準化データを有する標準化条件は存在せず、これは基本データにより置換される。一般的表現の目的のために”校正”との用語は本明細書において、スペクトルデータに関する標準化及び基本を含む。標準化は例えば、実際的測定を可能にする有限アパーチュア等の条件に関連し、基本は、例えば零アパーチュア等の仮定的条件に関する。
【００５２】
操作条件の下で標準試料測定のためにこのようなガスセルを利用することは望ましくないか又は実際的でない。この場合、例えばタルク等のより有益な標準を使用するとよく、例えば所定の基本スペクトルデータＳ0Bを有するメタン及び一酸化炭素のセル等の更なるベーシック試料が、（例えば工場における）最初の校正のために使用される。Ｓ0Bのための正確なデータが得られ、ＨＩＴＲＡＮデータベースの中に含まれている情報から圧力及び温度に関して補正される。このデータは、比又は有利には個別に将来の使用のために、選択されたフォーマットの中に格納される。
【００５３】
本装置は、小さなアパーチュアを有するこのベーシック試料で初めは操作され、これによりベーシック試料のための基本スペクトルデータＳ1Bが得られる。このデータはＦのためのその他の情報と一緒に、更に選択されたフォーマットの中に、個別に又は標準試料のためのデータ集合のうちの１つ又は双方の集合と組合せられて格納される。Ｆに対して校正フィルタＪ１が式Ｊ1＝Ｓ1B／Ｓ0Bにより確立される。
【００５４】
この場合、変換関数は次式のようになる。
【００５５】
Ｆ′′′＝ＪI／（Ｓ1B／Ｓ0B＊Ｓ2C／Ｓ1C）          式３
前もって与えられた理由のためにコンピュータ計算は実際の上で、説明した順序では実行されないこともある。前述の付加的要素Ｊ1，ＪI1及びＳI1Cを利用する１つの有利な実施の形態は次式３ａにより表される。
【００５６】
Ｆ′′′＝ＪI／［ＪI1＊（Ｓ2C／ＳI1C）］          式３ａ
ただしＳI1C＝Ｓ1C＊（ＪI1／Ｊ1）である。コンピュータ計算シーケンスは、まず初めにＪ1＝Ｓ1B／Ｓ0Bを求め、次いで比ＪI1／Ｊ1を求め、次いでＳI1Cを求め、次いで比Ｓ2C／ＳI1Cを求め、次いでＪI1と乗算し、最後にその結果によりＪIを除算する。このためにＪI1も前もって選択されなければならない。次いで、理想化されたデータＳIT＝Ｓ2T＊Ｆ′′が前述のようにコンピュータ計算される。Ｊ1及びＪI1又はＪ1及びＪI1／Ｊ1とＳI1とを前もって求めて記憶し、これらの要素を本装置に供給すると有利である。
【００５７】
数学的にＪI1が式３で消去されていることに注意されたい。しかしこの要素は、シーケンスの中でマトリクス比をコンピュータ計算する（逆畳込み）際の数値的安定性を維持するために有益である。前述のように、広い幅を有する関数又はスペクトルデータは、狭い幅を有する関数又はスペクトルデータにより除算されなければならない。このようにしてＪI1は、Ｊ1のＦＷＨＭに比して大幅に大きいＦＷＨＭを有しなければならず、例えば６５３０ｃｍ-1で１．０ｃｍ-1のＪ1に対して１．５ｃｍ-1である。同様にＪIはＪ2のＦＷＨＭに比して大きいＦＷＨＭを有しなければならず、この波数で４ｃｍ-1である。
【００５８】
前述のように変換係数Ｆ（又はＦ′又はＦ′′又はＦ′′′）を実際に格納する又はコンピュータ計算することは必ずしも望ましくなく、コンピュータ計算シーケンスに関しては、その要素ベクトル及びマトリクスデータを別個に又はコンピュータ計算されたサブユニットの中に格納し、テスト試料のコンピュータ計算の時にいくつかのマトリクス操作を適用すると有利である。従って請求の範囲でのこの変換係数への言及は、記憶及びコンピュータ計算に関しその要素に対して等価として解釈されなければならない。（係数Ｆ′，Ｆ′′及びＦ′′′は総括的に以下の記載及び請求の範囲においてＦで表わされる、何故ならばこれらの係数は、いずれの要素が既知であるかに依存して式１により定められるか式１から導出されるからである。）
ＦＴＩＲの場合、アパーチュアの効果に帰することが可能である分解能δσは波数σに比例し、その際、δσ／σは定数ｃである。従ってＪ関数も波数に比例し、スペクトル領域にわたり一連のこのような関数及びコンピュータ計算を必要とし、これにより関数のコンピュータ計算及び選択が複雑化される。本発明の１つの有利な実施の形態ではこれを補償するために、測定されたスペクトルデータの波数軸線が対数空間に変化され、この対数空間では分解能は波数と無関係である。これは有利には、線形空間でスケールを定めことにより達成され、この場合、単位間隔は、オリジナルデータのための波数に比例する。オリジナルデータは、スケーリングされた点に補間される。２つの従来の方法はラグランジュ補間と、（大量の零埋込み形ＦＴ関数に近似する）端部カット形正弦関数による補間とである。対数空間の中の対応する点６２により、等しいＪ幅が（σと無関係に）得られる。
【００５９】
スケーリングの数学は、対数空間の中ではＷL＝ｌｏｇ［（σ−δσ）／σ］＝ｌｏｇ（１−ｃ）が成立ちこの値は一定であるとのコンセプトを含む。変換によりそれぞれのデータポイントは増分のエッジに配置され、このようにして１つの更なるステップで軸線はシフトされ、これによりデータが適切にセンタリングされ、これにより絶対的な波数位置が表される。ステップの有利なシーケンスは、スケーリング（補間）、次いで対数化、次いでセンターシフトであるが、しかしこれらを１つのマトリクスに統合することも可能である。
【００６０】
次いで線形データが、オリジナルデータの対数（”ｌｏｇ”例えば底１０又は底ｅ）をとることにより従来のコンピュータマトリクスプロシージャにより対数空間の中の対数データに変換される。対数空間において点は、等しい分解能で均一な間隔を置いて配置されている。有利には線形空間の場合に比してより多くの点が対数空間の中では使用され、例えば４又は５倍より多くの点である。対数空間の中の点の数は好適には２の累乗に丸められ、例えば線形で４０から２５６の点である。
【００６１】
前述のスペクトルデータＳは、Ａが線形空間の中に適用された後に対数空間に変換される。フィルタが対数空間において計算され、係数Ｆを介してデータに適用される。１つの問題は、通常の空間の中のＪの基本形である鮮鋭なコーナを有する矩形関数が対数により充分に変換されることが不可能であることにある。従ってこの関数は、小さいガウス関数等の平滑対称関数を乗算して形成される矩形の丸みを帯びた上部コーナと下部コーナにおける尾部とを有する形６６（図４）に変更される。正確な形はクリティカルでない、何故ならば理想関数ＪIの選択が、この関数が実際の線形状に適度に近いと仮定すると任意であるからである。この関数において最初の矩形幅はδσ＝１ｃｍ-1であり、そのガウス関数においてδσ＝１．５ｃｍ-1であり（双方共に対数関数への変換前にσ＝６５３０ｃｍ-1において）、これにより、（σ＝６５３０ｃｍ-1で）１より僅かに大きい最大値×１／２（ＦＷＨＭ）におけるフルの幅を有するプロフィルが実現される。アポダイゼーションＡにおいてｓｉｎｃ関数のための適切なＦＷＨＭは１ｃｍ-1のＪストップにおいて０．６ｃｍ-1である。ＪI及びＡのための関数は単位領域に対して正規化される。
【００６２】
理想化されたデータＳITに対する計算が対数空間の中で生成されると、これらのデータは従来のアルゴリズム及びラグランジュ（又はその他の）プロシージャにより変換又は逆補間されて線形空間に戻され、これにより、表示される最終的スペクトル情報が求められる。マトリクスの形において、処理される理想化されたスペクトル情報ＳITのためのコンピュータ計算は次式により表される。
【００６３】
ＳIT＝Ｄ2＊Ｌ＊Ｆ＊Ｌ′          式４
ただしＤ2は、（フーリエ変換後の）試料のための予備的な対数化以前のデータを表し、Ｌは従来の対数フィルタを含み、Ｆは式１に従って求められ、Ｌ′は逆対数マトリクスを含む。対数フィルタは、補間、軸線スケーリング及びセンタリングも含み、逆マトリクスは逆補間及び軸線スケーリングも含む。（更なるセンタリングシフトは逆においては必要でない。）Ｆの中のデータ集合のそれぞれは、当該の式１〜３ａのコンピュータ計算において適用される前の対数変換の結果として既に対数形を有する。
【００６４】
式３ａに関連するフローチャート（図５）は、所定基本スペクトルデータを有するベーシック試料と一緒に標準試料を使用する場合のためのプロシージャを示す。チャートの中の事項は、コンピュータ計算ステップ又はコンピュータ計算及び格納を実現する手段を表す。それぞれのコンピュータ計算要素（データベクトル又はマトリクス関数）は、別個に記憶又は格納されるように示されているにもかかわらず、前述のように要素のうちのいくつかは乗算（又は畳込み）により結合され、単一のマトリクス又はベクトルとして記憶されることが可能である。このようにして本明細書及び請求の範囲においてこのような要素による順次の畳込み及び逆畳込みは、結合された係数Ｆ′′′の直接的乗算に等価であると見なされる。
【００６５】
最初に、選択された理想化された関数ＪI1及びＪIと（利用される場合には）アポダイゼーション係数Ａとがで求められ、記憶される６８，７０，７１。ベーシック試料のためのベーシックデータＳ0Bも記憶される７２。この記憶された基本データは必然的に、ＳII＊Ａを介してのアポダイゼーション係数によるアポダイゼーション７６により、パブリッシュされたデータＳII（ＨＩＴＲＡＮ等）から必然的に導出されたものである。記憶されたベーシックデータも補間され７８、対数化され、軸線がシフトされる８０。
【００６６】
同様に最初に（通常は工場で）本装置は、小さい標準化アパーチュアを使用してベーシック試料８４のための信号データを得るために操作される８２。フーリエ変換（有利には初期の従来の波数校正とアポダイゼーションＡの適用とを含むＦＴ）は、初期ベーシックスペクトルデータＤ1Bを生成するために信号データに適用される８６。変換されたデータは、波数に比例するスケールに対して補間される７８。次いで対数マトリクスが、点をセンタリングするために軸線シフティングされる８０。結果の標準スペクトルデータＳ1Bは記憶される８８。
【００６７】
同様に（例えば工場で最初に）本装置は、同一の標準化アパーチュアを使用して標準試料９０のためのスペクトルデータを得るために再び操作される８２。ＦＴは、この試料のための初期の標準スペクトルデータＤ1Cを生成するために信号データに適用される８６。この変換されたデータは補間され７８、対数マトリクスが軸線シフティングされる８０。結果の標準スペクトルデータＳ1Cは記憶される９２。
【００６８】
本装置を利用する通常の場所及び状態において、初期の標準化ステップ（前述）もこの場所で実行されることが可能であるにもかかわらず大きい操作アパーチュアが使用される。少なくとも最初にそして有利には周期的に本装置は、同一の標準試料９０（又は同一の材料の別の試料）のためのスペクトルデータを得るために再び操作される９４。ＦＴが、大きいアパーチュアによりこの試料のための初期のスペクトルデータＤ2Cを生成するために相応する信号データに適用される８６。変換されたデータは補間され７８、対数マトリクス化及びシフティングされる８０。これが標準試料であるとの命令がオペレータにより（又は自動的に標準試料の選択により）供給され９６、結果の操作スペクトルデータＳ2Cが記憶される９８。この時点で係数Ｆ（実際には式３のＦ′′′）のためのすべての要素が使用可能である。
【００６９】
式３ａに関連して前述のように、要素を係数Ｆ′′′の中に関連付けるためのコンピュータ計算において１つの有利なシーケンスが存在する。最初に関数Ｊ1がベーシック試料のデータからコンピュータ計算され１００、次いで比ＪI1／Ｊ1が、前もって選択されたＪI1を用いてコンピュータ計算される１０２。次いで中間関係値ＳI1C＝Ｓ1C＊（ＪI1／Ｊ1）がこの比と標準データＳ1Cとからコンピュータ計算される１０４。これにより、本装置のために恒久的に例えばディスク等の中に記憶されるデータが形成される。有利には記憶される要素はＳI1C及びＪI1C又はＳ1C及びＪ1である。
【００７０】
操作データＳ2Cが得られると９８、比Ｓ2C／ＳI1C又は代替的にＳ2C／Ｓ1Cがコンピュータ計算される１０８。次いでＪI1又は代替等価的にＪ1による乗算がコンピュータ計算され１０６、最後に係数Ｆ′′′がコンピュータ計算され１１０、定常的使用のために格納される１１２。
【００７１】
本装置は、操作アパーチュアを使用してそれぞれのテスト試料のための通常の信号データを得るために１つ以上のテスト試料１１４に対して操作される９４。次いでＦＴが、初期のスペクトルデータＤ2Tを生成するために信号データに適用される８６。変換されたデータは補間され７８、対数マトリクス化されシフティングされる８０。標準化として特定の指定９６が無いので結果のスペクトルデータＳ2Tはテストデータとして格納される１１６。前に記憶された変換関数Ｆ′′′は、テスト試料のための理想化されたスペクトルデータＳITの対数形を提供するためにこのテストデータに適用される１１８。真数マトリクスが適用され１２０、次いで逆補間がコンピュータ計算され１２２、これにより最終的な理想化されたスペクトル情報ＳITが提供され、スペクトル情報ＳITはテスト試料のために表示される１２４。
【００７２】
同様に（図６）、フィルタＪ1のための理論値が使用される場合、これは格納され１２６、ベーシック試料のためのデータの代りに関数Ｆ′（式１ａ）の中で利用される。逐次コンピュータ計算において最初に比Ｓ2C／Ｓ1Cがコンピュータ計算されなければならず１２８、次いでその結果のＪ1との乗算がコンピュータ計算される１３０。これとＪIとからＦ′がコンピュータ計算される１３２。フローチャートのすべてのその他の当該のステップは、図５のためのものと同一であるか実質的に同一である。
【００７３】
簡単なプロシージャ（図７）が、標準試料に対して真スペクトルデータＳ0Cが前もって定められている場合、例えばＨＩＴＲＡＮによるメタン及び一酸化炭素セルのために使用される。この場合、ベーシック試料に対する一連のステップは省略され、真のスペクトルデータが（補間され、対数化され、シフトされた後に）記憶される７２。Ｓ2Cとの比がコンピュータ計算され１３４、式２の係数Ｆ′′のコンピュータ計算１３６のためにＪIと一緒に利用される。フローチャートのその他の当該のステップは、図５及び６に関連して示されている数字と同一であるか実質的同一である。
【００７４】
３つの主なフィルタＬ，Ｆ及びＬ′はそれぞれ、図８のａ，図８のｂ及び図８のｃに示されているように帯域１３８，１３８′，１３８′′の形を有する。帯域の外部のマトリクス要素１４０は零である。（”ｎｚ”はマトリクスの中の零の数である。）フィルタＬ及びＬ′においてそれぞれの対数マトリクス及び真数マトリクスは従来のものであり、例えば前述のＭＡＴＬＡＢ等のコンピュータ計算プログラムの中で実施されている。このマトリクスを、なかんずくＭＡＴＬＡＢから得ることが可能であるラグランジュ（又はその他の）補間を含む。軸線スケーリング及びシフティングも含まれ、スペーシング及びシフティングによる点の選択により容易に実施される。対数に対するマトリクス、補間、スケーリング及びシフティングを単一のフィルタＬの中に統合してもよく、又は個別に適用してもよい。同様に真数に対するマトリクス、補間及びスケーリングは単一のフィルタＬ′の中に結合させてもよく、又は個別に実施してもよい。フィルタＦは、式１から求められたマトリクスである。３つのマトリクスのそれぞれの帯域の中の数字は通常は、エッジの近傍で零へ、コーナ及び尾部を丸めること以外は１に近い。
【００７５】
図９は図８ａ〜８ｃのマトリクスの畳込みから発生する広がりを示す結合マトリクスＬ＊Ｆ＊Ｌ′の上部を示す。最上部における広がりは、図８ａと８ｃとの反対の”曲率”に起因する。零に近づく小さい数字による逆畳込みは慎重でなければならない、何故ならば大きい数値的ノイズが、小さい数字による除算からの結果の中に入り込むことがあるからである。これは、（フーリエ変換の後及び対数化の前で）ＦＴ空間の中で非常に小さい数字を消去することにより回避され、これらの数字は例えば最大数字の１％より小さい。
【００７６】
真（すなわち基本又はベーシック）スペクトルデータのために使用されるパブリッシュされているデータは、圧力及び温度に関して補正されているにもかかわらず、対応する試料ガスを有するセルの使用において発生する付随して生ずる吸収及び反射に対する補正を有しない。このような付随的な寄与はベースラインのシフトとなって現れる、すなわちベースラインとは、透過データに対する水平波数軸線の垂直レベルである。このシフトを補償すると有利である。図７及び式２の場合を例として使用する場合、補償方法は、操作条件９４を有する標準試料ガス９０のためのスペクトルデータＳ2iC（図１０）を得ることにある。ただし下付き記号”ｉ”は、これは通常は例えば工場等の初期状態にあることを示す。
【００７７】
水平ベースラインＢＬ＝［（Ｓ2iC／Ｓ0C）／（１／Ｓ0C−１）］avがコンピュータ計算され１３８、ただし下付き文字ａｖは、スペクトルデータための選択された波数領域にわたる平均を示す。コンピュータ計算されたベースラインが記憶され１４０、次いでそれはＳ2iCに適用される。これにより、式Ｓ2C＝（ＢＬ−Ｓ2iC）／ＢＬにより補正された標準スペクトルデータＳ2Cがコンピュータ計算される１４２。この変換を取込んでいるコンピュータ計算は、パブリッシュされている（例えばＨＩＴＲＡＮ）データが吸収タイプデータである場合には、本装置が透過データを提供するとの事実に関連している。この補正されたデータはＳ2Cであり、データＳ2Cは記憶され、変換関数Ｆのコンピュータ計算において利用される。前述のように求められた水平線形ベースラインで充分であるにもかかわらず、一般的にはベースラインは、従来の又はその他の所望のプロシージャにより初期スペクトルデータ及び真スペクトルデータからコンピュータ計算された関数である。
【００７８】
同一のタイプの補正が図５の場合において行われ、この場合、ベーシック試料が使用される。データＳ0B，Ｓ2iB及びＳ2BはそれぞれＳ0C，Ｓ2iC及びＳ2Cにより置換される。既知の基本データを有する試料に対応するデータが、ベースライン補正を行うために広く使用される。
【００７９】
スペクトル情報を標準化する本発明のコンピュータ計算構成の精度は、ベーシック試料のためのデータの比較により検査される。操作条件での測定が行われ、これにより、ベースラインが（前述のように）補正されたデータが得られ、これにより、既知の真データを有する標準試料に対して測定されたスペクトルデータＳ2Cが生成される（例えば図７）。この試料のための標準化されたスペクトル情報ＳICは、（そのほかで使用されている場合には）アポダイゼーション、介在補間、対数化及びシフト、及び次いで真数化及び逆補間により関係式ＳIC＝Ｓ2C＊Ｆから求められる。
【００８０】
相応する仮定スペクトル情報ＳHCが、ＳHC＝Ｓ0C＊ＪIにより基本データからコンピュータ計算され、ただし下付き記号”Ｈ”は仮定を意味する。（使用される場合には）アポダイゼーションも、後者のコンピュータ計算に適用され、従って実際の後者の式はＳHC＝Ｓ0C＊Ａ＊ＪIである。スペクトル情報ＳIC及びＳHCは、観察のためにデータの２つの集合の提供によるか、又は有利には波数領域にわたる差の計算により比較される。本明細書において引用されている特定の装置及び条件を使用しての１つの例としての比較において、差が３％より小さいことが分かった。
【００８１】
コンピュータのハードディスク、又は例えばフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ又はテープ等のポータブル媒体のようなコンピュータ読取り可能記憶媒体３５（図１）は、本明細書の中で説明される分光測定装置においての使用に好適である。ディスク（又はその他の記憶媒体）にはデータコード及びプログラムコードが格納され、これによりコンピュータ計算手段により読取り可能である。図５においてデータコードは少なくとも、スペクトル線形状のための理想化された関数ＪIと、標準化条件で標準試料に対して得られた標準スペクトルデータＳ1Cとを含む。使用される場合、更なる理想化された関数ＪI1も含まれる。プログラムコードは、標準スペクトルデータを真スペクトルデータに関連付ける標準関数Ｊ1を確立する手段と、理想化された関数、標準関数、標準スペクトルデータ及び（操作条件での標準試料に対して）操作スペクトルデータＳ1Cとを変換関数Ｆ（式３又は３ａ及び図５においてＦ′′′）に関連付ける手段とを含む。プログラムコードは更に、操作条件でのテスト試料に対して得られたテストスペクトルデータに変換関数Ｆを適用することにより固有歪に対して補正されたテスト試料のための標準化されたスペクトル情報ＳITをコンピュータ計算する手段を含む。
【００８２】
標準関数Ｊ1を確立するための記憶された手段は、図６及び式１ａにおけるように理論的であることもあり、この場合、記憶された手段は理論式を含み、又は、請求の範囲において等価として意図されて、事前にコンピュータ計算された理論的Ｊ1はデータコードの中に含まれる。代替的に、記憶された手段は、図５に関連して式３ａにおいて記載されているようにベーシック試料データＳ0B及びＳ1Bを利用することもある。後者の場合、Ｓ0Bは、前述のようにアポダイゼーションされ、対数化され、シフトされた後にフロッピーディスクにも記憶される。
【００８３】
図７に示されている機能手段を有する別の１つの実施の形態ではディスクは、標準試料が既知の基本データを有する場合のためにセットアップされている。このような場合、データコードは、スペクトル線形状のための理想化された関数ＪIと、標準試料のための基本スペクトルデータＳ0Cとを含む。プログラムコードは、理想化された関数、標準スペクトルデータ及び操作スペクトルデータＳ2Cとを変換関数Ｆ（図７においてＦ′′）に関連付ける手段を含む。更に、プログラムコードは操作条件でテスト試料に対して得られたテストスペクトルデータに変換関数Ｆを適用することにより固有歪に対して補正されたテスト試料のための標準化されたスペクトル情報ＳITをコンピュータ計算する手段を含む。
【００８４】
フロッピーディスク（又はその他のポータブル記憶媒体）は、装置コンピュータ（例えばハードディスク）の中に組込まれたプログラミング手段及びあるデータ関数を既に有する装置による使用のためのある最小データを提供することもある。このような場合にデータコードは、標準化条件に対応するスペクトル線形状のための理想化された関数ＪI1と、標準化条件で標準試料に対して得られた標準スペクトルデータＳI1Cとを含む。代替的にデータコードはＪ1及びＳ1Cを含む。理想化された関数と標準化スペクトルデータとは、操作条件でテスト試料に対して得られたテストスペクトルデータへの適用のための前述の共働関係を有する。直接的関係はＳ1C／Ｊ1であるが、しかし有利な関係はＳI1C＝Ｓ1C＊（ＪI1／Ｊ1）であり、ただしＪI1は前述のように第２の理想化された関数であり、この関数は、Ｆのためのコンピュータ計算のシーケンスの中の要素である。これらの関係のうちのいずれも、事前にコンピュータ計算し、ディスクに記憶することが可能であるが、しかし前述のように要素を有利には、有利なコンピュータ計算シーケンスを可能にするためにディスクに別個に記憶する。別個のディスクに記憶されているこのようなデータは、本発明を既に内蔵している装置のために標準試料を更新又は変化するために有益である。
【００８５】
別の１つの実施の形態ではフロッピーディスク又はその他の記憶媒体は、前述のように標準化における対数変換を含む分光測定における標準化スペクトル情報での使用のために設けられている。ディスクは、本装置のコンピュータ計算手段により読取り可能なデータコードを有する。基本スペクトルデータは、アポダイゼーションされ、補間され、対数化され軸線シフトされた形７２（図５）を有する。基本データは、このようなデータを有する標準試料のためにもこのような形を有することもある（図７、式２）。このディスクは、標準化を既に内蔵する装置へ、更新された又は置換用の基本スペクトルデータを供給するために有益である。
【００８６】
別の１つの実施の形態（図１１）は、（本発明の範囲外の従来の校正目的を除く）任意の標準又はベーシック試料の必要性を省く。これはＪストップ関数ＪI＝Ｓ2C／Ｓ0Cを利用する。式２から変換関数は次式５のように変化される。
【００８７】
Ｆv＝ＪI／Ｊ2          式５
理想化された関数ＪIは前述のように定められる。対数空間においてＪ2を求める手法は、半径ｒの異なるアパーチュア寸法を有するＪストップアパーチュアの１つの集合のための検出器により収集されたエネルギーデータＥの一連の測定値１４６を供給するために試料を有する又は有しない本装置を操作する１４４ことにある。本装置は、その使用のために意図した条件の下で操作されなければならない。アパーチュアは、最小寸法から有利にはｒ2の項で等しいインターバルで間隔を置いて配置されている操作寸法までにわたる１つのシリーズの中で変化されなければならない。２つのこのようなアパーチュア寸法２２，２２′が図２に示されている。エネルギー帯域の波数及びその他のパラメータは、測定シリーズの中でこれらを一定に維持する以外は重要でない。試料は必要ではないが配置されていてもよい。エネルギーＥは、例えばアパーチュア寸法においてステップ変化により検出可能であるインターフェログラムの全域総計又はセンターバースト等のエネルギー総計である。代替的に、固定されたビームの場合にアパーチュアビームを絞りによるように、実際の干渉計による走査に頼らずにエネルギーＥの連続的測定により急速に走査可能である。データ１４６から、アパーチュア寸法により微分して得られるエネルギーの導関数、有利にはｄＥ／ｄｒ2が従来のようにコンピュータ計算される１４８。
【００８８】
波数σによるエネルギーの導関数が、有利には前述の理由のために対数空間の中で所望される。このようにして導関数ｄＥ／ｄ（１ｎσ）への変換が有利である。半径ｒを有するＪストップアパーチュアを通過する真の光学波数σ0の光は、中心光線に対して角度θで干渉計の中に入射し、その際、ｔａｎθ＝ｒ／ｆであり波数の広がりはσ＝σ0ｃｏｓθにより与えられ、ただしｆは前述の焦点距離である。これらの式及び対数に対する補間とからＪストップ関数Ｊ2のための次式がコンピュータ計算される１５０。
【００８９】
Ｊ2＝ｄＥ／ｄ（１ｎσ）＝−２ｆ2（ｄＥ／ｄｒ2）          式６
ただしσ＝σ0（１−ｒ2／２ｆ2）であり、負の符号は線形状が、Ｊストップが開いているとより低い周波数へ広がることを示す。注意すべき点は、σ0は特定されておらず、任意であることが可能である、何故ならば、適切に構成された装置の中のＪストップにわたり光学的周波数の大幅な分散は存在しないからである。関数Ｊ2は記憶される１５２。
【００９０】
前の実施の形態におけるように本装置は、操作アパーチュアを使用してそれぞれのテスト試料のための通常の信号データを得るために１つ以上のテスト試料１１４に対して操作される９４。フーリエ変換（ＦＴ）が、初期スペクトルデータＤ2Tを得るために信号データに行われる８６。変換された電圧は補間され７８、対数マトリクス化されシフティングされる８０。結果のスペクトルデータＳ2Tはテストデータとして格納される１１６。Ｊ1及びＪ2の前に記憶された変換関数Ｆvが、テスト試料のための理想化されたスペクトルデータＳITの対数形を得るためにこのテストデータに適用される１１８。真数マトリクス化１２０が行われ、次いで逆補間がコンピュータ計算され１２２、これにより最終的な理想化されたスペクトル情報ＳITが得られ、スペクトル情報ＳITはテスト試料のために表示される１２４。
【００９１】
本発明を特定の実施の形態を参照して詳細に説明したが、本発明の精神及び添付の請求の範囲内に入る種々の変化及び変更は当業者には自明である。従って本発明は、添付の請求の範囲及びそれらの等価のみにより制限される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のために使用される分光測定装置の略示図である。
【図２】干渉スペクトルを生成するための図１の分光測定装置の中で利用される素子を光学的に示す略示図である。
【図３】本発明の中でデータのために利用されるスケールを示す略線図である。
【図４】本発明のコンピュータ計算において利用される係数の形状を示す略線図である。
【図５】図１の分光測定装置においてコンピュータ計算態様のための手段及びステップの第１の実施の形態を示すフローチャートである。
【図６】図１の分光測定装置においてコンピュータ計算態様のための手段及びステップの第２の実施の形態を示すフローチャートである。
【図７】図１の分光測定装置においてコンピュータ計算態様のための手段及びステップの第３の実施の形態を示すフローチャートである。
【図８】図８のａ，ｂ，ｃは、図１の分光測定装置においてスペクトルデータに対して操作するためのフィルタを表すマトリクスの略線図である。
【図９】図８のｂの略線図の一部を示す略線図である。
【図１０】図５〜７のチャートの中のスペクトルデータの要素を求められるためのフローチャートである。
【図１１】本発明の１つの更なる実施の形態のためのフローチャートである。
【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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【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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