(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
干渉計と、検出器と、デジタルプロセッサと、を有するステップ走査フーリエ変換分光計にあって、光弾性変調器（ＰＥＭ）に与えられる変調信号であって電磁波の放射が検出器に到達する前に当該放射を変調するのに使用される変調信号の変調位相および変調周波数を抽出するためのデジタル方法において、
検出器からのアナログ信号出力に対応する一連の離散したデジタル値を獲得し、前記一連の離散値はサンプリング間隔にわたる時間依存性を有し、前記時間依存性は変調信号から生ずる成分を含み、
第１の位相誤差を決定するために、変調周波数の初期推定値に等しい周波数の信号を使用して少なくともいくつかの離散値を処理し、
変調周波数の第１の洗練された推定値を提供するために前記第１の位相誤差および変調周波数の前記初期推定値を使用する、
という各ステップを有する方法。
【請求項２】
一連の離散したデジタル値を獲得する前に、変調周波数における信号を検出器からのアナログ信号出力に加えることをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
第２の位相誤差を決定するため、少なくともいくつかの離散値を処理するために第１の洗練された変調周波数を用い、
変調周波数の第２の洗練された推定値を提供するため、変調周波数の第１の洗練された推定値を修正するために第２の位相誤差を用いる
という各ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
干渉計と、
検出器と、
前記検出器に到達する電磁波の放射を変調する変調信号であって、光弾性変調器（ＰＥＭ）に与えられ、変調位相および変調周波数とを有する変調信号を発生する発生器と、
前記検出器から出力されるアナログ信号に対応した一連の離散的なデジタル値であって、前記変調信号から生ずる成分を含む、サンプリング間隔にわたる時間依存性を有する離散的なデジタル値を獲得するためのアナログ−デジタル変換器と、
デジタルプロセッサとを含み、
前記デジタルプロセッサは、第１の位相誤差を決定するために、前記変調周波数の初期推定値に等しい周波数の信号を用いて前記離散的なデジタル値の少なくともいくつかを処理するようにされ、かつ、変調周波数の第１の洗練された推定値を与えるために、前記第１の位相誤差および変調周波数の前記初期推定値を用いるようにされていることを特徴とするステップ走査フーリエ変換分光計。
【請求項５】
干渉計と、検出器と、デジタルプロセッサと、を有するステップ走査フーリエ変換分光計にあって、サンプルからスペクトルデータを発生するデジタル方法において、
電磁波の放射ビームを、それが検出器に到達する前にサンプルに出会うように、干渉計を通して検出器に送り、
前記ビームが検出器に出会う前に変調周波数においてビームに変調を受けさせるために、ビームの経路内の光弾性変調器（ＰＥＭ）に適用される変調信号を使用し、
干渉計の複数のリターデイシヨン・ステップのそれぞれに対して、
検出器からのアナログ信号出力に対応する一連の離散したデジタル値を獲得し、前記一連の離散値はサンプリング間隔にわたる時間依存性を有し、前記時間依存性は変調信号から生ずるキャリア成分を含み、
前記一連の離散したデジタル値からキャリア成分の変調位相および変調周波数を抽出し、
そのリターデイション・ステップにおいて一連の離散したデジタル値を復調しそして少なくとも一つの復調信号の出力値を提供するために、そのリターデイシヨン・ステップにおいて抽出された変調周波数および変調位相を使用し、
干渉図形を提供するために複数のリターデイション・ステップから出力値を組合せ、
干渉図形に基づいてスペクトルを計算する
という各ステップを有する方法。
【請求項６】
一連の離散したデジタル値を獲得する前に、変調周波数における信号を検出器からのアナログ信号出力に加えることをさらに含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
サンプルからスペクトルデータを生成するよう構成されたステップ走査フーリエ変換分光計であって、
干渉計と、
検出器と、
干渉計を通って検出器へ達する電磁波の放射ビームであって、検出器へ到達する前に前記サンプルと出会う放射ビームを与える放射源と、
前記検出器に到達する前に前記ビームを変調する変調信号であって、光弾性変調器（ＰＥＭ）に与えられ、変調位相および変調周波数とを有する変調信号を発生する発生器と、
前記検出器から出力されるアナログ信号に対応した一連の離散的なデジタル値であって、前記変調信号から生ずるキャリア成分を含む、サンプリング間隔にわたる時間依存性を有する離散的なデジタル値を獲得するためのアナログ−デジタル変換器と、
干渉計の複数のリターデイション・ステップのそれぞれに対して、一連の離散したデジタル値から、キャリア成分の変調位相および変調周波数を抽出し、そして、そのリターデイション・ステップにおいて抽出された変調周波数及び変調位相を用いて、当該リターデイション・ステップにおいて、一連の離散したデジタル値を復調しそして少なくとも一組の出力値を提供するようにされ、そして、複数のリターデイション・ステップからの出力値のそれぞれの組を組合せて一組の干渉図形を提供し、そして、干渉図形に基づいて一組のスペクトルを計算するデジタルプロセッサとを含む、
サンプルからスペクトルデータを生成することを特徴とするステップ走査フーリエ変換分光計。
【請求項８】
干渉計と、検出器と、デジタルプロセッサと、を有するステップ走査フーリエ変換分光計であって、電磁波の放射が検出器に到達する前に、光弾性変調気（ＰＥＭ）に与えられて当該放射を変調するのに使用される変調信号の変調位相と変調信号を抽出するデジタル方法において、
検出器から一連の離散したデジタル値出力を獲得し、前記一連の離散した値はサンプリング間隔にわたって時間依存性を有し、前記時間依存性は変調信号から生ずる成分を有し、
サンプリング間隔内の第１の特定の点において第１の位相誤差を決定するために、変調周波数の初期推定値に等しい周波数の信号を使用して離散した値の第１の小組を処理し、
サンプリング間隔内の第１の特定の点における変調信号と同相の位相シフトされた信号を発生するため、前記第１の位相誤差及び変調周波数の初期推定値に等しい周波数の信号を使用し、
サンプリング間隔内の第２の特定の点における第２の位相誤差を決定するために、前記位相シフトされた信号を使用して、離散した値の第２の小組を処理し、
変調周波数の第１の洗練された推定値を提供するために、前記第２の位相誤差を使用して変調周波数の前記初期推定値を修正する、
という各ステップを有する方法。
【請求項９】
第１の洗練された位相誤差を決定するために離散した値の第１の小組を処理するため、変調周波数の第１の洗練された推定値に等しい周波数の信号を使用し、
第１の洗練された位相シフトされた信号を発生するために第１の洗練された位相誤差を使用し、
第２の洗練された位相誤差を決定するために第１の小組以外の離散した値の小組を処理するため、第１の洗練された位相シフトされた信号を使用し、
変調周波数の第２の洗練された推定値を提供するために第１の洗練された変調周波数を修正するため、第２の洗練された位相誤差を使用する、
という各ステップをさらに有する請求項８記載の方法。
【請求項１０】
干渉計と、
検出器と、
光弾性変調器（ＰＥＭ）に与えられて、前記検出器に到達する電磁波の放射を変調する変調信号であって、変調位相および変調周波数とを有する変調信号を発生する発生器と、
前記検出器から出力されるアナログ信号に対応した一連の離散的なデジタル値であって、前記変調信号から生ずる成分を含む、サンプリング間隔にわたる時間依存性を有する離散的なデジタル値を獲得するためのアナログ−デジタル変換器と、
デジタル・プロセッサとを有し、
前記デジタル・プロセッサは、
サンプリング間隔内の第１の特定の点において第１の位相誤差を決定するために、変調周波数の初期推定値に等しい周波数の信号を使用して離散した値の第１の小組を処理し、
サンプリング間隔内の第１の特定の点における変調信号と同相の位相シフトされた信号を発生するため、第１の位相誤差及び変調周波数の初期推定値に等しい周波数の信号を使用し、
サンプリング間隔内の第２の特定の点における第２の位相誤差を決定するために、前記位相シフトされた信号を使用して離散した値の第２の小組を処理し、そして
変調周波数の第１の洗練された推定値を提供するために、前記第２の位相誤差を使用して変調周波数の初期推定値を修正し、
変調信号の変調位相及び変調周波数を抽出するようにされていることを特徴とする、ステップ走査フーリエ変換分光計。
【請求項１１】
干渉計と、検出器と、デジタルプロセッサと、を有するステップ走査フーリエ変換分光計であって、位相変調、光弾性変調およびサンプル変調を含む複数の変調に対するサンプルのスペクトル応答を測定するための方法において、
電磁波の放射ビームを、当該ビームが検出器に到達する前にサンプルに出会うよう、干渉計を通じて前記検出器へ送り、
ビームが検出器に到達する前に、ビームに既知の位相変調周波数において変調を受けさせるために、位相変調信号を使用し、
ビームが検出器に到達する前に、サンプルに既知のサンプル変調周波数において変調を受けさせるために、サンプル変調信号を使用し、
ビームが検出器に到達する前に、ビームに光弾性変調周波数において変調を受けさせるために光弾性変調信号を使用し、ここで光弾性変調周波数の初期推定値は既知のものであり、
干渉計の複数のリターデイション・ステツプのそれぞれに対して、
検出器からのアナログ信号出力に対応する一連の離散したデジタル値を獲得し、前記一連の離散した値はサンプリング間隔にわたって時間依存性を有し、前記時間依存性は光弾性変調信号から得られるキャリア成分を有し、
前記光弾性変調周波数の初期推定値を用いて、前記一連の離散したデジタル値からキャリア成分の光弾性変調周波数および光弾性変調位相を抽出し、そして
そのリターデイション・ステップにおける一連の離散したデジタル値を復調しそして一組の出力値を提供するために、そのリターデション・ステップにおいて抽出された光弾性変調位相および光弾性変調周波数と、既知のサンプル変調周波数と、既知の位相変調周波数とを使用し、
一組の干渉図形を提供するために、複数のリターデイション・ステップからの出力値のそれぞれの組を組合せ、
干渉図形に基づいて一組のスペクトルを計算する、
という各ステップを有する方法。
【請求項１２】
前記変調信号は、分光計の１つの要素を駆動するものであり、前記分光計は、当該要素に入射する電磁波の放射の偏光を変調するものである請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
一連の離散したデジタル値を獲得する前に、光弾性変調周波数における信号を検出器からのアナログ信号に信号を加えることをさらに含む請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
ベース線成分を考慮するために、出力値の組の少なくとも一つを修正することをさらに含む請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
ベース線成分を、サンプル変調周波数の下または上の周波数において一組の離散したデジタル値を復調することにより決定することを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
位相変調回転角度およびサンプル変調回転角度を決定するために、基準サンプルを用いて前記分光計を校正することを含む方法であって、位相変調回転角度およびサンプル変調回転角度は、既知の位相変調周波数、既知のサンプル変調周波数、そしてリターデイション・ステツプにおいて抽出された前記光弾性変調周波数及び光弾性変調位相と組み合わせて使用されて離散デジタル値を復調するものである、請求項１１記載の方法。
【請求項１７】
サンプルの解析を実行するためのステップ走査フーリエ変換分光計システムにおいて、
電磁波の放射源と、
前記放射源から発生する放射を検出するように配され、そしてそこに入射する放射量を表すアナログ信号を提供する検出器と、
前記放射源と前記検出器の間の経路に配され、前記放射源からの入射ビームを分割して、再結合する前に二つの経路を通過させ、その二つの経路は光学経路差を表すリターデイシヨンにより特徴付けられている干渉計と、
前記サンプルと出会うようにされた前記経路内に配された光弾性変調器と、
前記光弾性変調器内を通過する光を光弾性変調周波数において変調させるため、前期光弾性変調器を駆動するための光弾性変調信号発生器と、
干渉計の動作を制御するために操作する干渉計制御電子回路と、
を有し、前記干渉計制御電子回路は、
ステッピング周波数で等しい増加分だけステップさせるよう、干渉計のリターデイシヨンを駆動するステップ信号発生器、
位相変調周波数ｆphModでのステップの際、干渉計のリターデイションを固定されたリターデイション値の前後で変化させる位相変調信号発生器、
サンプル変調周波数ｆSampleでサンプルの変調を生じさせるサンプル変調信号発生器、
アナログ−デジタル変換器、
サンプリング周波数ｆSamplingで、前記検出器からの前記アナログ信号のサンプルに対応する離散したデジタル値を発生するようにアナログ−デジタル変換器を駆動するサンプリング信号発生器、
前記位相変調周波数、前記サンプル変調周波数、および前記サンプリング周波数は共通のマスター・クロックから得られ、前記光弾性変調周波数は前記共通マスター・クロックから独立して生成され、そして
前記アナログ−デジタル変換器により発生された離散したデジタル値の処理を実行するデジタルプロセッサであって、干渉計の複数のリターデイション・ステップのそれぞれに対して一連の離散したデジタル値を処理するように構成されており、各一連の離散した値はそれぞれのサンプリング間隔にわたって時間依存性を有し、その時間依存性は前記光弾性変調信号から得られるキャリア成分を含んでいるという、デジタルプロセッサを含み、そして
前記複数のリターデイション・ステップのそれぞれにおいての処理は、
一連の離散したデジタル値から、キャリア成分の光弾性変調周波数および光弾性変調位相を抽出し、そして
前記位相変調周波数、前記サンプル変調周波数、そしてリターデイション・ステップにおいて抽出された光弾性変調位相および光弾性変調周波数を用いて、一連の離散したデジタル値を復調し、そして、当該復調に基づいて、一組の出力値を提供し、
前記処理はさらに、
一組の干渉図形を提供するために、複数のリターデイション・ステップからの出力値のそれぞれの組を組合せ、そして
干渉図形に基づいて一組のスペクトルを計算する
ことを有する、前記分光計システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願】
本出願は、１９９７年８月８日に出願された米国予備特許出願番号６０／０５５，１３１「ＦＴ−ＩＲ内のＤＳＰ応用−高速走査およびステップ走査システムのための実現例」発明者ロール・カーベルロの優先権を主張する。
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般にＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外線分光学）に関し、より詳細には偏光光弾性変調器（ＰＥＭ）による複数の変調の測定に関する。
【０００３】
【従来の技術】
フーリエ変換分光学は典型的に、解析される解析放射（典型的に赤外線ビーム）のビームおよび位置の基準を与える単色光（レーザー）ビームが向けられる干渉計を有する。干渉計は、第1および第2の鏡を持つ。
【０００４】
各入力ビームは、ビーム・スプリッターにより分割され、一部は第1の鏡で反射される経路を通り、別の部分は第2の鏡で反射される経路を通る。各ビームの部分はビーム・スプリッターの個所で再結合される。そして、再結合されたビームは適当な検出器に向かう。ビームの第１および第２の部分が通過した光学経路の差は、しばしばリターデイションまたはリターデイション値と呼ばれる。
【０００５】
鏡の一つは（固定鏡と呼ばれる）、固定されているか限定された距離だけ移動可能であり、一方、他の鏡は（可動鏡と呼ばれる）、ずっと広い距離を移動する。高速走査においては、リターデイションは広い範囲にわたり名目上、一定速度で変化する。これは、典型的には、第２の鏡を名目上、一定速度で動かすことにより達成される。ステップ走査では、リターデイションは比較的に小さいステップのリターデイションで断続的に変化する。いくつかの実施例では、これは可動鏡の位置を段階的に動かすことにより達成される。
【０００６】
２つのビーム部分の光学干渉は、単色光ビームと赤外線ビーム各周波数成分の強度を、リターデイションと成分の光学周波数の関数として変化させる。検出器出力はこれらの成分の重ね合わせを表し、規則正しい位置間隔でサンプルが取られると、干渉図形を生じ、そのフーリエ変換は所望のスペクトルを発生する。
【０００７】
単色光ビームは、固定および可動鏡の相対位置が追加の４分の１の基準波長分（すなわち、リターデイションの各半波長変化分だけ）だけ移動するたびに、ゼロ点を交差する基準信号を与える。データ獲得電子回路は、これらゼロ交差の全部またはいくつかでトリガーされて干渉図形のために規則的にサンプルが取られた値を提供する。
【０００８】
ステップ走査干渉計では、固定及び可動鏡の間の相対位置は、１リターデイション値から次にステップし、そして維持される。その個所で強度測定が行われる。そして、所望の干渉図形が得られるまで手順が繰返される。従来技術は、サーボ制御下でこれを達成するさまざまな技術を提供する。米国特許第５，１６６，７４９号（カーベロ９２ｂ）にはいくつかの手法が開示されている。カーベロ９２ｂは、可動鏡が一定速度で駆動され、「固定」鏡が圧電変換器（ＰＺＴ）などのアクチュエータを使用することにより、鋸歯状に所望のステップの大きさに相当する小さな距離移動される。２つの動きの重ね合わせは、ステップ化されたリターデイションを生ずる。
【０００９】
ＦＴ−ＩＲにおいて、ＰＥＭが試料のスペクトル特性の違いを異なる偏光で測定可能にするため、分光計ビームの偏光をＰＥＭドライブ周波数ｆPEMで変調するのに用いられる（ノダ８８、ヒンズ８８）。ＰＥＭ円偏光二色性（ＣＤ）測定は、左および右円偏光放射に対して、試料のスペクトル差吸収を提供する。所望の信号は、ＰＥＭドライブ周波数で分光計信号を復調することにより得られる（グリフイス８６）。ＰＥＭ線形二色性（ＬＤ）測定は、異なった線形偏光に対して、ＰＥＭドライブ周波数の２倍における復調と共に、試料のスペクトル差吸収を提供する。ダイナミック赤外線線形二色性（ＤＩＲＬＤ）測定は、サンプル変調周波数ｆSAMPLEにおいてダイナミック歪変調からサンプル線形二色性に効果を提供する（ノダ８８）。
【００１０】
複数の変調測定において、データ処理システムは最近まで複数ロックイン増幅器（ＬＩＡ）を使用していた。しかしながら、デジタル信号処理（ＤＳＰ）技術はＦＴ−ＩＲにおいては新規でなく（マニング９３）、そしてＤＳＰ技術は、アポダイゼイション、フーリエ変換、位相修正、およびあるデジタル・フイルタリングのために使用されてきた。典型的な、ＤＳＰ解決においては、全ての変調ドライブ信号は、システム・マスター・クロックから得られる。したがって、同じく得られる信号を用いて、検出器信号の異なる周波数の復調が可能である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＰＥＭ測定は、ＤＳＰ解決が不適当であることを示唆する特別な問題を提供する。特に、ＤＳＰプロセスによるＰＥＭキヤリア信号の復調は、データが収集された時のＰＥＭドライブの正確な周波数のみならず、サンプル・クロックに対するその位相を知る必要がある。困ったことに、ＰＥＭの帯域幅はその共鳴周波数ドリフトに匹敵するので、ＰＥＭドライブをシステム・マスター・クロックにロックすることは現実的ではなく、測定中にＰＥＭ変調インデックスを変化する結果になる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、偏光光弾性変調器（ＰＥＭ）を用いた複数変調測定を実行するデジタル信号プロセス（ＤＳＰ）技術を提供する。
【００１３】
要するに、本発明は、現実の測定のために集められたデジタル化されたデータから、ＰＥＭドライブ信号の周波数と位相を測定する。これはそして偏光信号（たとえば、ＣＤ、ＬＤ、ＤＩＲＬＤ）の所望の分析を実行するために使用できる。本発明は、ＰＥＭドライブからの信号をデジタル化するため、分光計内の第２デジタル化チヤンネルと共に実行でき、そしてＰＥＭキャリアーを獲得するためにこの信号についてＤＳＰを実行できるが、これは必要でない。
【００１４】
好ましい実施例では、光学縦列内の残存偏光に起因して、分光計検出器信号中にＰＥＭキヤリア（すなわち、ＰＥＭドライブ周波数における信号成分）が典型的に存在するか、または残存偏光が実質的に除去できる場合においては分光計検出信号に加えることができることが認識される。従って、この実施例ではＰＥＭドライブ信号をデジタル化のための別個のハードウエア・チャンネルの必要性を無くすることができる。
【００１５】
好ましい実施例では、本発明はＰＥＭ周波数の初期推定値（典型的には名目的ＰＥＭ周波数ω0または前のステップで決定された値から出発する）を連続的に洗練する。これは、位相誤差を計算するためにＰＥＭ周波数の現在推定値を用い、そして、計算された位相誤差を用いてＰＥＭ周波数の推定値を洗練することによりなされる。特定な実施例では、位相誤差はサンプリング間隔内の異なるセットを使用して計算される。
【００１６】
本発明の一つの観点によれば、変調周波数の抽出方法は、検出器から離散したデジタル値出力の一続きを獲得し、この離散した値の一続きは変調信号から生ずる成分を含む時間依存を持っている。変調信号の初期推定値は、サンプリング間隔の第１の特定点において第１の位相誤差を決定する離散値の第１の小組を処理するために用いられる。この位相誤差は推定値を洗練するために用いることができる。洗練は繰返されることができる。周波数推定値を洗練するために使用される位相誤差は、変調信号位相の推定値を表す。変調周波数の最後の洗練は、好ましくは全サンプル間隔にわたって取られたデータに基づく。
【００１７】
特別な方法の実施例において、サンプリング間隔の第１の特別な点において、第１の位相誤差を決定するために名目的な変調周波数における名目的な変調信号を用いること、第１の位相誤差および名目的変調信号を用いてサンプリング間隔における第１の特別な点における変調信号と名目的に同位相の位相変位された信号を発生すること、サンプリング間隔内の第２の特別な点における第２の位相誤差を決定するため離散値の第２の小組を処理するために位相変位された信号を用いること、そして変調周波数の第１の洗練された推定値を提供するために名目的変調周波数を修正するために第２の位相誤差を用いること、を含む。
【００１８】
実施例の方法は、さらに、最初の洗練された位相誤差を決定するために離散値の第１の小組を処理するために変調周波数の第１の洗練された推定値の信号を使用すること、第１の洗練された位相変位された信号を発生するために第１の洗練された位相誤差を使用すること、第２の洗練された位相誤差を決定するために離散値の異なる小組を処理するために第一の洗練され位相変位された信号を使用することと、そして、変調周波数の第２の洗練された推定値を提供するために第一の洗練された変調周波数を修正するために第２の洗練された位相誤差を使用することを含む。
【００１９】
本発明のさらなる観点によれば、較正手続がシステム・クロックから得られる変調信号の位相遅延確立するために使用される。たとえば、既知の位相遅延を持つ参照サンプルが、サンプル変調周波数においてサンプルを引き伸ばす機構に取り付けられたシヤッター（部分的にまたは完全に遮断する）により実現できる。
【００２０】
さらに、本発明は複雑なベース線が測定値を顕著に歪めることができる問題を取り扱い解決する。信号へのベース線の寄与は干渉計の位置誤差または他の理想的な振る舞いからの離間に起因するサイド・ローブから生ずる。この問題は、小さなサンプル変調がある場合は特にひどくなる。本発明によれば、ベース線修正は変調周波数のいずれかの側の周波数において信号を復調し、そして変調された値を機能に合わせることによって決定できる。そしてこの機能は、ベース線修正を得るために変調周波数において評価できる。
【００２１】
本発明の特徴と効果のさらなる理解は、添付図面を参照して以下の明細書の部分を読むことにより得られる。
【００２２】
【実施例】
技術
さまざま専門用語が周波数に関係する量に普通適用される。例えば、文字ωは異なる文脈においては２つの異なる周波数に関連した量を表すのに用いられる。連続した周波数領域において、ｆはサイクル／秒（Ｈｚ）の周波数を表すが、一方、ωはラデイアン／秒の角度周波数を表し、両者は周知の式ω＝２πｆにより関係付けられる。ここで適用される離散周波数領域においては、ωは２πｆ／ｆsamplingにより与えられる。そしてラデイアン（ラデイアン／サンプル）で表現される。
【００２３】
参照は本発明によるデジタル信号処理と関連して離散フーリエ変換を実行することについても行われる。特定の周波数ω（ラデイアン／サンプル）における離散フーリエ変換（ＤＦＴ）は、普通、ある範囲にわたる一連のサンプルにｅ-jωnを掛け合わせ、そして積を足し合わせることにより実行されると考えられる。ここで、ｎはサンプル数である。便宜のため、以下に実際に説明される特定の実施例は、普通、逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）と考えられる方法、すなわち、サンプル＃ｎの値にｅjωnを掛け合わせ、そして足し算を実行することにより、実際に実現される。現在の目的については、符号の違いは他の計算により考慮されるのでこれらの操作は等価である。
【００２４】
参照のための組込み
本出願において言及される特許文献を含む全ての論文および参考文献の開示は、全ての目的のためその全体はここに参照のために組み込まれる。
【００２５】
システム概観
図１は、本発明による、サンプル１５の偏光光弾性変調（ＰＥＭ）測定のためのフーリエ変換分光計システム１０の概略図を示す。分光計システム１０は、マイケルソン干渉計２０及び、典型的な実施例において、赤外線ビームを提供する広帯域赤外線源３０を含む。干渉計２０は、ビーム分割器３５、固定鏡３７、および移動鏡３８を含む。２つの鏡は互いに９０度の角度にあるように見える。しかし、典型的な実施例では、鏡は互いにおおよそ６０度である（他の角度でも良い）。ソレノイド駆動コイルおよび空気ベアリングを含むリニア・モータ４０は、鏡３８の大スケール移動を行う。アクチャエータ４２は好ましくは圧電変換器（ＰＺＴ）であり、固定鏡３７と干渉計の固定された構造物（図示しない）の中間に置かれて、鏡３７の小スケール移動を行う。
【００２６】
システム・ブロック４５として示される制御、データ獲得およびデータ処理電子回路は、システムの全体の操作を制御し、ユーザにより要求されるデータ出力を提供する。本発明はデータ処理回路の修正を意図しており、そのため本発明の実施例を組み込んだブロック４５を持つシステムは従来技術ではない。特定の実施例において、システム・ブロック４５は汎用目的コンピュータを有する。
【００２７】
分光計システム内の干渉計の基礎的な目的は、リターデイションの固定された増加において相当するデータが干渉図形データを提供するようにするため、広帯域赤外線ビームの各周波数成分をリターデイションの関数としてそれ自身の周波数において変調することである。デジタル化された干渉図形は、所望のスペクトルを生ずるため、フーリエ変換を含むさまざまなデータ処理を受ける。特定のデータ処理は本発明の一部ではなく、したがってこれ以上説明しない。しかし、一般的な説明が米国特許番号５，２６２，６３５（カベロ９３ａ）にされている。
【００２８】
このシステムはさらに、リターデイションの固定された増加を表す信号を提供するため単色基準システムを含む。単色基準システムは干渉計に入射する単色ビームを提供するレーザ５０を含む。
【００２９】
赤外線ビーム３２と単色光ビーム５２はビーム分割器３５により分割され、それぞれの一部分は固定鏡１７で反射される経路をたどり、それぞれ他の部分は移動鏡３８で反射される経路をたどる。それぞれのビームの部分は、ビーム分割器３５で再結合され、２つの部分の間の光学干渉により、再結合された赤外線ビームの各周波数成分の強度および再結合された単色光ビームの強度はリターデイションと波長の関数として変化する。再結合された赤外線ビームはサンプル１５と通信し、再結合された単色光ビームは単色光検出器５５に向かう。検出器６０（付随の前置増幅器と共に）は再結合された赤外線ビームとサンプルの相互作用を表す電気信号を提供する。これは典型的にサンプルを通過、反射または散乱する光の強度の測定である。
【００３０】
検出器５５からの信号は、制御電子回路により条件付けられる時、リターデイションがレーザ波長の半分だけ変化するたびに、ゼロ点を交差する基準信号を提供する。制御電子回路はさらにリニアモータ４０に適当な電圧波形を与えて所望の方法で鏡３８を駆動するように動作する。
【００３１】
図面は、単色光基準システムと制御電子回路が好ましくは整列修正を提供するように構成されている点において単純化されている。このため、実際は三つの単色光検出器と三角配列に構成された三つのＰＺＴが存在する。さらに、単色光ビームは広げられていて、干渉計上に入射する部分が三つの検出器に入射するように十分に広い領域をおおう。三つの単色光の検出器の信号は、固定鏡３７の角度方向を制御するために制御電子回路により用いられる、そして移動鏡３８の揺らぎや移動鏡やビーム分割器３５のシステム的な傾きを補償する。
【００３２】
本発明によるＰＥＭ測定に用いられるステップ走査に対して、リニアモータ４０は鏡３８を一連の等しい間隔だけ離れた位置へステップするために駆動される。そして、アクチユエータ６５が上述した揺らぎや傾きを修正するためにのみ用いられる。しかし、上記の米国特許番号５，１６６，７４９に関連して上述したように、ステップ走査は、リニアモータ４０が鏡３８を一定速度で移動し、アクチユエータ４２が「固定」鏡６５を所望のステップ大きさに相当する距離を鋸歯状に駆動することで実現できる。
【００３３】
検出器前置増幅記（６０）からのアナログ電気信号はフイルタ６５に供給され、その出力はアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器７０へ供給される。特定の実施例において、フイルタはアンチエイリアシング・フイルタである。Ａ／Ｄ変換器７０は、システムブロック４５内の好ましくは１または複数のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰとも呼ばれる）により補助される汎用目的コンピュータ内のさらなる解析のためにふさわしいデジタル信号を供給する。特定の実施例においては、信号処理は別個のＤＳＰ無しに汎用目的コンピュータ内で行われる。
【００３４】
システムブロック４５は、マスター発振器（図示しない）から得られるいくつかのクロック信号やタイミング信号を供給するマスタークロック７２を含む。これらは周波数ｆSTEPのステップ走査信号、周波数ｆphModの位相変調（ＰＭ）信号、および周波数ｆSamplingのサンプリング周波数を含む。ＤＩＲＬＤ測定に対して、サンプル変調は、薄膜サンプルをサンプル変調周波数ｆSampleで周期的に引き伸ばすことにより行われる歪変調である。よく知られているように、ステップ走査信号はリターデイションがどれだけしばしばステップされるかを決定する。一方、位相変調信号はステップ中に名目的に固定された値にかんするリターデイションに対してディザーを与える。サンプリング信号はＡ／Ｄ変換器７０をクロックするのに用いられ、そして以降の解析のためにデジタル値を発生するためにアナログ値をサンプルする周波数を決定する。
【００３５】
上述したクロック信号がマスター・クロック７２から得られるとすると、それらの周波数および位相は一般的に知られていて、そしてこれらの信号はデジタル化された検出信号を復調するのに用いることができる。
【００３６】
ＰＥＭ概観
光弾性変調（ＰＥＭ）を用いて測定を実行するために、追加的な要素が光学経路、そして好ましくは、アナログ電気信号経路に挿入される。この目的のため、ＰＥＭおよび典型的に１ないしは偏光要素を持つＰＥＭサブシステム７５が、赤外線光学経路中でサンプルの前に挿入される。ＰＥＭ自身は、システムブロック・マスタークロック７２にロックされないまたはシステムブロック・マスタークロックからは得られないｆPEMと示される周波数で、ＰＥＭドライバ回路８０により駆動される。
【００３７】
上述したように、本発明の一つの観点は、システムブロック４５のＤＳＰ部分がＰＥＭドライブ情報を得る方法にある。特に、本発明は、実際の測定のために集められたデータからＰＥＭドライブの周波数及び位相を測定することを意図している。大部分の場合、光学縦列内の残存偏光のために、ＰＥＭキヤリアが信号中に存在する。残存偏光が実質的に除去された場合には、ＰＥＭドライブの周波数と位相を回復するために用いるために、少量のＰＥＭドライブをパイロット・キヤリアとして信号に加えることができる。図１において、これがＰＥＭドライブ回路８０とアナログ信号経路中に挿入された加算ノード８５との間の点線の結合で概略的に示されている。ＰＥＭ周波数および位相の抽出はｆPEM抽出ブロック９０として概略的に示されている。
【００３８】
図２は、システム１０の別の表現を示す高レベルのブロック図であり、システム内にさまざまな変調が導入される方法と、そして偏光信号がどのように抽出されるかの方法を示す。ｆPEMまたは２．ｆPEMにおける復調が、復調のための信号がＤＳＰ自身の一部として得られるので、フアントムの実行として示されている。図２は図１の要素に対応する要素については対応する参照符号を用いている。
【００３９】
図３は、複数のロック・イン増幅器１００ａ−ｅを用い複数の変調測定を実行するための代表的な従来技術システムの高レベルブロック図である。図２内の要素に対応する要素には対応する参照符号を付して示している。この場合、復調がデジタル化前になされ、そしてＰＥＭドライブ回路が復調信号を提供するために使用できるので、ｆPEMでの復調は簡単である。
【００４０】
図４は、偏光測定のための、そして特にダイナミック赤外線線形二色性（ＤＩＲＬＤ）測定のための、代表的なスペクトルを概略的に示す。ＤＩＲＬＤ測定において、興味のある情報は、サンプルの二色性スペクトルに対するサンプル変調（引伸ばし）の効果である。いくつかの測定は、二色性サンプル変調の生の測定からシステム移送関数を除去する必要がある。サンプルのダイナミック吸光度は、検出器（４００Ｈｚ）に対する最適周波数近くの位相変調周波数を用いて測定される。位相変調無しでかつ数十ヘルツのサンプル変調周波数であると、検出器雑音の寄与は、強度の１オーダーよりも大きいであろう。位相変調はサンプル変調信号スペクトルを４００Ｈｚ近くに移動する。
【００４１】
以下の変調周波数が説明のために仮定される。そして、典型的な実施の際の代表である。
0004090686.tif 000002
【００４２】
円偏光二色性に対して、偏光信号がＰＥＭドライブの周波数におけるキャリアの側波帯に存在する。線形二色性に対して、信号はＰＥＭドライブの第２調和波におけるキャリアの側波帯に存在する。しかし、図４から理解されるように、生成された信号は、周波数領域において広く分布しているけれど、非常に小さい実際の帯域幅を持っている。
【００４３】
従って、円偏光二色性測定の場合は、興味ある信号はｆphModおよびｆPEMの近くにある。線形二色性測定の場合は（図示されている）、興味ある信号は、ｆphModおよび２．ｆPEMの近くにある。ＰＥＭドライブ周波数ｆPEMの名目値は３７ＫＨｚで、公差が±２０Ｈｚである。図４から理解されるように、ＤＩＲＬＤについて興味ある信号は、ｆphMod±ｆSample（３７５Ｈｚおよび４２５Ｈｚ）および２．ｆPEM±ｆphMod±ｆSample（７３，５７５Ｈｚ，７３，６２５Ｈｚ，７４，３７５Ｈｚ，７４４２５Ｈｚ）に中心がある側波帯に実際に存在する。
【００４４】
サンプリング問題
低通過サンプリングの概念を適用してこれらの信号をサンプルすることは、１４８ＫＨｚよりも高いサンプリング周波数を必要とする。このレートは、低解像度測定（８ｃｍ−１解像度に対して１Ｈｚで１．３μｍの１０００ステップ）に対して３兆サンプル以上を発生する。データ処理が、Ｎkの処理操作（ここでｋ＞１）のオーダーを必要とすることを考えると、与えられた測定に対して処理されるべきサンプルの数Ｎを減少することが好ましい。
【００４５】
図５は、サンプリングが変調プロセスとしてどのように見えるかを示す。変調プロセスにおいて、サンプルが取られた信号のスペクトルはサンプルが取られた信号の基本帯域の周期的な繰返しを含む。われわれの場合は、実際の信号帯域幅は大変小さく、したがって、信号が２．ｆmaxよりも実質的に低い周波数でサンプルできる。
【００４６】
図６は、より低いレートでのサンプリングが可能でかつ信号帯域幅を越える雑音の折り返しを防ぐかなり単純なアンチエイリアシング・フイルタのフイルタ通過帯域を示す。実際の信号帯域幅が興味あるスペクトル領域の分離よりもずっと小さいので、これは実現可能である。このフイルタを用いた線形二色性測定については、信号は２０ＫＨｚでサンプルできる。示されるように、７４ＫＨｚ近くの信号が６ＫＨｚに変換される。他の全てのサンプリングの積は、より高い周波数であり、ＤＳＰ復調プロセスにおいて費用をかけずにフイルタ除去することができる。円偏光二色性の場合、変調された信号は３７ＫＨｚ近くであり、１４ＫＨｚでサンプルでき、信号を５ＫＨｚへ変換して下げる。
【００４７】
実際、信号をフアクターＤ（すなわち、Ａ／Ｄ変換器をＤ．ｆSamplingでクロックする）によりオーバー・サンプリングし、オーバー・サンプリングしたデジタル信号をデジタル化雑音帯域幅を減少する（従ってデジタル化雑音を減少する）ためにデジタル低通過フイルタリングをし、そしてフイルタをかけられオーバーサンプリングされた信号をＤのフアクターで減少する（すなわち、フイルタがかけられた出力をＤサンプル毎に一つ選ぶ）ことで、Ａ／Ｄ変換器の有効ダイナミック・レンジを最大化することができる。したがって、生のデジタル・サンプルがＤ．ｆSamplingにおいて獲得されるけれども、以後の解析のためのサンプルがｆSamplingで定義される有効サンプリングレートにおいて獲得される。
【００４８】
デジタル・フイルタリングおよび減少化は、Ｄサンプルの各離散したグループを平均化し、そして平均値を取ることにより実現できる。平均化は、フイルタリングの単純な形を実現する。そして、Ｄサンプルの各グループについて一つの平均値があるから、減少化は自動的に生ずる。特定の実施例において、Ａ／Ｄ変換器は４００ＫＨｚで動作し、ｆSampling＝２０ＫＨｚに対してＤ＝２０である。
【００４９】
米国特許第５，２６５，０３９（カーベロ９３ｂ）に記載されているように、アナログ信号チヤンネル内に電気的または光学的ディザを加えて、そしてオーバーサンプルされた信号を平均化することにより、Ａ／Ｄ変換器の解像度を改良する追加的な長所を提供するためオーバーサンプリングが行われる。ディザ信号は、ランダム雑音または周期的波形であって良く、また別に発生されるかまたは拡張された帯域幅を持つ信号チャンネル内の雑音により固有的に加えても良い。もし、ディザが提供されないと、オーバーサンプリングの長所はデジタル化雑音の低減に限られる。
【００５０】
図７は、干渉計の中央バースト近くのステップからサンプルされた信号の部分を示す。ＰＥＭキヤリア信号および基本帯域位相変調（ＰＭ）信号（変形された四角波）が認識できる。
【００５１】
ＰＥＭ周波数と位相の抽出
ＰＥＭキャリア抽出概観
通信分野で普通に用いられている一つの可能な解決は、ＰＥＭキヤリア周波数を独立に測定することである。たとえば、それは、名目的なＰＥＭ周波数を中心とする領域内で、集められた信号の強度スペクトルの最大値において測定することができる。しかし、この方法は、信号の信号対雑音比により非常に限定される傾向があり、一般的に実質的なエラーを有するため、ふさわしくない。
【００５２】
デジタル化された信号の所望の復調を提供する信号処理の説明は、以下の通りに上述の周波数と関係を有する、いくつかの離散領域周波数（すべてのω変数はラディアン／サンプルである）を使用する。
0004090686.tif 000003
【００５３】
図８−図１２は、与えられた干渉計のステップに対し、現実にサンプルされた信号に基づいてＰＥＭキャリア周波数と位相を、決定する好ましい技術の要素を示す。この決定は、干渉計のステップに対してデータサンプルが獲得された後で行われる。特定の実施例において、ＰＥＭキャリア決定を含む、全ての処理は各走査の終わりに実行される。以下に説明されるように、ＤＳＰ復調プロセスにおいて用いられる位相の決定のための好ましい技術は、１ステップ以上（好ましくは全走査）からの情報を必要とする。
【００５４】
要するに、この技術はＰＥＭ周波数（典型的に名目的ＰＥＭ周波数ω０から開始する）の初期推定値を連続的に洗練する。これは、位相誤差を計算するためにＰＥＭ周波数の現在推定値を使用し、そしてＰＥＭ周波数の推定値を洗練するために計算された位相誤差を使用することにより、なされる。位相誤差は、サンプリング間隔内の異なる組のサンプルを使用して計算される。この実施例は、干渉計のステップに対してサンプリングの間隔にわたっておおよそ一定のＰＥＭ周波数を仮定する。すなわち、位相はおおよそ時間（サンプル数）の線形関数であると仮定する。しかし、ＰＥＭ周波数がステップからステップで一定であるという仮定は無い。
【００５５】
処理ステップの順序
図８は、一つの干渉計のステップに対するデジタル化された検出器信号の部分から、ＰＥＭキヤリア位相と周波数を抽出するためのＰＥＭ抽出ブロック９０（図１に示す）の特定の実施例を示すフローチャートである。
【００５６】
図９は、干渉計の走査の最初のステップからのＮサンプルからＭサンプルの三つの組を選択する処理の第１段階を示す。三つの区間は区間Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩと指定され、以下の通りに定義される。
0004090686.tif 000004
特定の実施例において、各組は例えば三角窓関数によりアポダイズされる。これらサンプルはＸnと称する。ここで“ｎ”は干渉計のステップ内のサンプル数である。下記で詳説するように、さまざまな段階において、位相誤差がＰＥＭ周波数の現在推定値を用いてサンプルの一組に対してＤＦＴを実行することで計算される。
【００５７】
図１０は、位相角度φを、ＰＥＭ周波数と位相を決定する途中で生成される（計算される）いくつかの信号数に対するサンプル数の関数として描いたものである。各線は異なる信号を表す。傾きは信号の周波数に比例し、サンプリング間隔の開始における信号の位相である垂線で遮られる。原点を通過しその端で“ω0．ｎ”と印が付けられている線は、名目的ＰＥＭ周波数ω0でｎ＝０（サンプル０に対するゼロ位相）に対するφ＝０の信号を示す。この線は、方程式φ＝ω0．ｎにより特徴付けられる。この信号はＰＥＭキヤリア信号の初期推定値であり、以下の様に連続的に洗練される。説明の目的のため、現実のＰＥＭキヤリア周波数はω0よりも小さいと仮定する。
【００５８】
最初に、処理ブロック１２０において、この信号と区間Ｉのサンプルとの間の位相誤差が計算される。計算された量は、名目的ＰＥＭ周波数ω0の信号と区間Ｉの中心値の実際のＰＥＭキャリア信号との間の位相差を表す。この位相誤差はｐ１と印付けられる。
【００５９】
位相誤差を計算するための特定のＤＳＰ
図１１は、区間Ｉのサンプル組と、名目的ＰＥＭ周波数ω0（ラデイアン／サンプル）とｎ＝０に対する位相０の信号と、を用いて位相誤差ｐ１の処理ブロック１２０のＤＳＰ計算を概略的に示す。位相誤差ｐ１は、ω0において区間Ｉ内のサンプルＸnの離散フーリエ変換（ＤＦＴ）Ｆ１を計算し、そしてＦ１の偏角（位相角度）を計算することにより決定される。そのように計算された偏角がｐ１である。
【００６０】
図は概略的に複素数乗算器１６２および加算ブロック１６５を含むＤＦＴブロック１６０を示し、その出力は偏角計算ブロック１６７へ送られる。ＤＦＴブロック１６０はサンプルの加算と複素指数関数により各サンプルの乗算（好ましくはアポダイズ）を行う。図は引用符内にＤＦＴを有する。なぜならばそれは上述したようにＩＤＦＴと考えることができるからである。周知の通り、複素数はその大きさ（絶対値）にその偏角（位相角度）の複素指数関数を掛けたものとして表すことができる。従って、特定の例で、Ｆ１＝｜Ｆ１｜．ｅj.p1である。一般の場合、この名目的ＰＥＭ信号に対する線は、実際のＰＥＭキヤリアに対する線とは異なる傾きと遮断とを有する。なぜならば、一般的な場合、名目的ＰＥＭ周波数とゼロ位相とは実際のＰＥＭ周波数と位相とは異なるからである。このＤＳＰブロック内やさまざまな他のＤＳＰブロック内に示される複素数乗算器は、実及び虚部分が効果的に同相やよび直交成分になるように、入力信号をサインまたはコサインで乗算する効果を有することが理解できるであろう。
【００６１】
最初の洗練
実際のＰＥＭ周波数および位相はまだ未知であるが、サンプルの同じ組に対するＤＦＴがもしｅj(ω0.n-p1)と再計算されると、結果として得られる偏角はゼロであろう。すなわち、位相−ｐ１（ｎ＝０において）を持つ周波数ω０により特徴づけられる信号は区間Ｉの中央においてＰＥＭキヤリアと同相であろう。この信号の線は式φ＝ω0．ｎ−ｐ１を有し、図１０において“ω0．ｎ−ｐ１”と印が付けられている線により表せられる。この線により表せれる信号は名目的なＰＥＭ周波数をまだ有するが、その信号はＰＥＭキヤリアと名目的に同相な区間Ｉの中心の点Ａを今通過するから、いくつかのＰＥＭキャリア情報を持つ。
【００６２】
次に、処理ブロック１２５において、区間ＩＩの中心においてＰＥＭ信号と名目的に同相な点は、区間ＩＩ内のサンプルと位相−ｐ１と名目的ＰＥＭ周波数における信号との間の位相誤差ｐ２を計算することにより、決定される。
【００６３】
次に、処理ブロック１３０において、値ｐ２が式１に示されるようにＰＥＭ周波数のより良い推定値ω1を計算するために用いられる。すなわち、ｐ２が最初の推定値ω0を洗練するために用いられる。（全ての式では示さなければＤＦＴの横座標であるラデイアン／サンプルのωを用いる）。
ω1＝ω0−ｐ２／Ｍ                            （１）
ｐ２の計算は、ｅj(ω0.n-p1)を使用することを除いて、上述した通りである。すなわち、位相誤差が、（ω0．ｎ−ｐ１）においてＤＦＴＦ２を計算することにより計算され、そしてＦ２の偏角を計算する。そのように計算された偏角は、ｐ２である。区間ＩＩの中心にある点Ｂおよび図１０内の“ω0．ｎ−ｐ１”の印が付けられた線の下のＰ２がＰＥＭ信号と名目的に同相である点を表す。点ＡおよびＢを通過する線は、ＰＥＭキャリア信号により近い近似の信号を表す。ω１はこの線の傾きを表す。そして、式１が、点線でその底辺と高さが示されている直角三角形の斜辺の傾きを計算することにより得られる。底辺はＭ、高さはω0．Ｍ−ｐ２である。線は垂直軸を位相ｐ１２で横切り、そして線は“ω1．ｎ＋ｐ１２”と印が付けられる。
【００６４】
次に、処理ブロック１３５において、値ω１を用いて、区間Ｉ内のｎ＝０に対する周波数ω1とφ＝０を持つ信号の位相誤差ｐ１‘が再計算される。特定の実施例において、これはｐ１の最初の計算と同じ方法によって達成される。しかし、計算ではω0の代わりにω1が使用される。また、これを行う別の方法がある。図１０から理解されるように、横切り点ｐ１２はＰＥＭ位相の別の推定値を表し、そして単純な幾何学で計算できる。ＤＦＴを使用しながらＰＥＭ位相の推定値を計算するよりもより少ない計算を必要とするように見えるが、後者は他の目的で既に必要とされているソフトウエア・ルーチンを呼び出すという長所を持つ。横切り点は、計算された位相誤差の負の値であることに気を付けるべきである。従って、ｐ１２＝−ｐ１’
【００６５】
さらなる洗練
次に、処理ブロック１４０において、値ｐ１‘を用いて、区間ＩＩＩの位相誤差ｐ３がｅj(ω1.n-p1’)により計算される。すなわち、計算は、区間ＩＩＩ内のサンプル（３Ｎ／４から３ｎ／４＋Ｎ）とω0の代わりにω1を使用することを除いて、図１１に示されるのと似ている。次に、処理ブロック１４５において、位相誤差ｐ３の値は、式２に示されるようにＰＥＭ周波数の推定値を洗練するのに使用される。
ω3＝ω1−ｐ３／（Ｎ／２＋Ｍ）                  （２）
使用されるＭの値に依存して、別の繰返しが必要とされるかもしれない。残余の誤りの大きさの程度は、｜ω3−ω1｜を用いて推定できる。Ｍは、ｐ２＜πのように十分小さく、ｐ３＜πのように十分に大きくて、式１および２を有効にする。最初の条件はもし以下の通りであると満足される。
｜ωpem−ω0｜．Ｍ＜π  または等価的に、
Ｍ＜ｆsampling／（２．｜ｆPEM−ｆPEM0｜）    （３）
第２の条件はもし以下の通りであると満足される。
｜ωpem−ω1｜．Ｎ／２＜π  または等価的に、
Ｎ＜ｆsampling／（２．｜ｆPEM−ｆ1｜）            （４）
ここでｆ1はω1に対応する。
【００６６】
もし、第２の条件が満足されないと、より良い推定値ωpemを得るために、式１の第２の繰返しがより広い区間長さＭ‘を使って必要とされる。同時に、ωpemの測定の収束を最適化するために、アポダイズされた信号のスペクトルがＰＭ側波帯周波数において最小の寄与を有するように、Ｍが選択されるべきである。時間間隔Ｍ／ｆsamplingの三角関数によりアポダイズされた信号のスペクトルは、２．ｋ1．ｆsampling／Ｍにおいてゼロを有する。ここで、ｋ１は整数である。ＰＭ周波数ｆphModに対して、Ｍは次の様に選択できる。
Ｍ＝２．ｋ1．ｆsampling／ｆphMod
例えば、ｆsampling＝２０ＫＨｚ、ｆPEM＝６ＫＨｚ（サンプリングにより７４ＫＨｚから変換されて下げらる）、｜ｆPEM−ｆPEM0｜＜２０Ｈｚ、およびｆPhMod＝４００Ｈｚで、Ｍは１００の大きさであり、５００よりも大きくない。
【００６７】
次に、処理ブロック１５０において、値ω3が全体の配列（サンプリング間隔における全Ｎサンプル）に対する位相誤差ｐ１２３４を計算するのに用いられる。ＰＥＭおよびＰＭ変調から側波帯情報を復調する時に、これは好ましくは周波数領域におけるフイリタリングを提供するために選択されたアポダイゼイション関数Ａnを用いてなされる。
【００６８】
アポダイゼイション関数Ａnは、信号の異なる成分の側ローブに、特にωphmodおよびωsampleの点または近傍で、実質的な減衰を与える。単純な最初の選択は、三角アポダイゼイションである。以下の形式のフーリエ変換：
｜Ａ（ω）｜＝Ｃ．ｓｉｎ2（ｋN‘．ω）／（ｋN’．ω）2
図１２は、別の役に立つ関数Ａｎ、すなわち図の上部分に示されている、台形を示す。台形は、図の下部分に示されている２つの三角関数の差として考えることができる。Ｎ1、Ｎ2、Ｎ3およびＮ4は、以下の形を持つＡnのフーリエ変換
Ａ（ω）＝Ｃ．ｓｉｎ2（ｋN‘．ω）／（ｋN‘．ω）2−ｓｉｎ2（ｋL‘．ω）／（ｋL‘．ω）2
が、ωsampleでおよびωphmodでまたは近傍でゼロを持つように選択されている。
【００６９】
従って、ω3の決定は、ＰＥＭ周波数の近い推定値を提供し、位相誤差ｐ１２３４の決定は、ＰＥＭ位相の近い推定値を提供する。これが図８に、処理ブロック１５５として、概略的に示されている。ここで、ωpemがω3に設定され、そしてφpemが−ｐ１２３４に設定される。これは、干渉計のそのステップに対してＰＥＭ周波数における信号の復調を修正することを可能にする。
【００７０】
連続するステップに対して、値ωpemおよびφpemが好ましくは上記プロセスを使用して測定される。しかし、好ましくは最初の推定値に対する前のステップの値ωpemを使用するのが好ましい。ＰＥＭドライブ周波数は１ステップ時間中に１ヘルツのほんの小さい部分だけずれる可能性があるから、ωpemの十分に正確な推定値を得るためには最後の繰返しのみが必要とされるだろう。
【００７１】
全体の復調プロセス
ブロック図
図１３は、１ステップについての典型的な３重変調測定に対するＤＳＰを示すブロック図である。図は、周波数ωpem、ωphmod、およびωsampleにおける復調を示す。適正な復調はまた、各復調信号に対して適正な位相を必要とする。位相は、φpem、φphmodおよびφsampleと名付けられる。ＰＥＭキャリア位相φpemは、上記したように各ステップ対して決定される。他の位相量φphmodおよびφsampleの必要性は、変調および復調信号は同じマスタークロックから得られるが、周波数ωphmodおよびωsampleのそれぞれにおけるキャリアは電子回路における遅延およびサンプル導入可能遅延に起因して一般に同相ではない。基準サンプルを用いてこれら位相を測定するための手続は、以下により詳細に説明される。
【００７２】
サンプルＸnは、好ましくはアポダイズされ、ＰＥＭ複素数乗算器１７０および位相変調複素数乗算器１７５に送られる。複素数乗算器１７０からの出力値は、Ｙnと名付けられ、最初の加算ブロック１８０へ送られてそして第２位相変調複素数乗算器１８５へ送られる。複素数乗算器１８５からの出力値は、Ｚnと名付けられ、第２の加算ブロックへそしてサンプル変調複素数乗算器１９５へと送られる。複素数乗算器１９５から出力値は処理ブロック２００へ送られる。
【００７３】
複素数乗算器１７５からの出力値は、第３の加算ブロックおよび第２のサンプル変調複素数乗算器２１５へ送られる。複素数乗算器２１５の出力値は第２処理ブロック２２０に送られる。
【００７４】
加算ブロック１８０および１９０は、位相変調と共にまたは無しに、二色性基準情報を提供する。加算ブロック１８０の出力はシステムの全光学的非等方性である（ノダ８８）。処理ブロックはいずれも位相変調周波数において変調無しにサンプル変調周波数において復調から生ずる情報を提供しないため、この測定はこの特定の例では診断目的のみに使用される。既知の非等方性のサンプルに対する加算ブロック１９０からの出力は、処理ブロック２００から提供されるサンプルダイナミック二色性スペクトル応答に対する基準として使用される。
【００７５】
処理ブロック２２０において得られるサンプルダイナミック吸光度の測定は、位相変調周波数において検出器信号を復調することにより、加算ブロック２１０において得られる、位相変調周波数におけるシステムのスペクトル透過率に関係付けられなければならない。すなわち、加算ブロック２１０からの出力は、処理ブロック２２０から提供されたサンプル変調測定値のための基準として用いられる。
【００７６】
上述したように、各加算ブロックおよび処理ブロックからの出力は、一つのステップに対する情報を表す。最後に、この情報は干渉図形のそれぞれへ各点として供給される。例えば、加算ブロック１９０からの位相変調を持った二色性基準は実数であり、他のステップからの相当する出力と結合される時、現実の干渉図形を導く。処理されると、この現実の干渉図形は現実の基準スペクトルを提供する。同様に、処理ブロック２００からの出力は、二色性サンプル変調を表す実および虚部分を含む。そして、他のステップからの対応する出力と結合される時、実と虚の部分は実と虚の干渉図形に導く。処理されると、これらの干渉図形は実および虚のスペクトル（同相および直交スペクトル）を生ずる。これらスペクトルは基準スペクトルにより分割されて、所望の二色性サンプル変調スペクトルを表す所望の出力を提供する。同様な説明が加算ブロック２１０および処理ブロック２２０からの出力に適用される。この場合、究極的なスペクトルは、位相変調によるサンプル変調の効果を表す実および虚（同相および直交）のスペクトルを表す。
【００７７】
スペクトル概観
図１４は、図１３に示される複素数乗算器１７０（ＰＥＭキャリア周波数と位相で動作する）により影響付けられる、スペクトル領域における周波数変換を示す。図１４は、ＰＥＭ情報を抽出するために実行される一連の連続した復調の最初を表す。図４および図６と関連して説明したように、興味あるＰＥＭ情報は、２．ｆPEM（サンプリングにより下方に６ＫＨｚに変換された７４ＫＨｚ）の近傍のさまざまな側波帯に存在する。図１３に示すように、興味ある情報の抽出は、側波帯をベース帯域（ゼロ付近を中心とする周波数）に下げて持ってくるため、入力信号の復調のさまざまな組合せを含む。サンプリング間隔にわたるサンプルの加算と他の処理は、その後、測定されるべき量を表す数値を提供する。上述した様に、各ステップにおけるＤＳＰの結果は、干渉図形の一組内のそれぞれの点に対してそれぞれの値を提供する。
【００７８】
図１４の最上左部分は、図６の底の部分の一部を複製していて、６ＫＨｚにおけるバンド内の興味あるＰＥＭ情報を示す。台形は、雑音が興味あるスペクトル範囲に折り返されるのを防ぐためのアンチエイリアス・フイルタを表す。
【００７９】
図１４の左下の部分は、得られたＰＥＭキャリアのスペクトルを示す。周知のように、キヤリア周波数近くの興味ある信号の復調は、周波数の和と差における信号を発生し、それにより興味ある信号をベース帯域およびキャリア周波数の２倍の中心領域へ変換する。図１４の最上右の部分に示されるように、ゼロ周波数の周囲のみが興味を有する。図１４の右下部分は、変換されたキャリア（ゼロ）の周囲の側波帯およびｆPhMod（４００Ｈｚ）周囲の側波帯を含む、ゼロの周囲の領域の拡大図を表す。−２５Ｈｚおよび２５Ｈｚの側波帯は位相変調無しのサンプル変調とＰＥＭの組合せを表す。一方、４００Ｈｚ周りの側波帯は、ＰＥＭ変調、位相変調およびサンプル変調の組合せを表す。図１３（しかし図１４内には示さない）内の複素数乗算器１８５により影響を受ける、ｆPhModにおけるさらなる復調は、４００Ｈｚ周囲の側波帯をゼロの両側の２５Ｈｚへ変換して下げる。図１３（しかし図１４内には示さない）内の複素数乗算器１９５により影響を受ける、ｆsample（２５Ｈｚ）におけるさらなる復調は、側波帯をゼロ周波数の周りに中心を有する狭い領域に持ち下げる。
【００８０】
ｆPhModおよびｆSampleにおける復調のための位相決定
図１５は、位相変調周波数ωphmodにおいて復調のために必要な位相φphmodを抽出するためのＤＳＰの部分を示すブロック図である。上述したように、位相変調周波数とサンプル変調周波数とは変調信号を発生する同じマスタークロックから得られるために既知であるが、適当な復調信号の位相はアナログおよびデジタル化信号経路中の遅延およびその他のために前もって知ることができない。
【００８１】
これらの位相は好ましくは、位相特性が知られている基準サンプルを用いた較正の実行により決定できる。そして、基準サンプルを用いて発生されたデジタル信号を処理することによりシステム導入位相遅延を決定することができる。「基準サンプル」という語は広い意味で使用される。なぜならば、φphmodの決定に対しては、基準サンプルはサンプルでは全くなく、すなわち、オープン・ビームである。この「サンプル」は明らかに位相移動を生じさせない。φsample決定にふさわしい基準「サンプル」は、サンプル変調のためにサンプルを引き伸ばすために用いられる機械的フイルム引伸ばし機の一つのあごにより駆動される固い刃である。もし、サンプル変調の他のタイプが使用されると、基準は典型的には異なるであろう。例えば、もし、サンプル変調が電界を適用することにより与えられる場合は、可能な基準サンプルは液晶素子（その透過率の値が電界により変化する）であるかもしれない。基準サンプルの位相遅延は別個に測定されなければならないであろう（典型的には干渉計の外側で）。
【００８２】
ＤＳＰの前の記述は主として信号のステップであったが、走査のいくつかまたは全てのステップからのデータは較正が必要である。基準サンプルを用いて取られそして好ましくはアポダイズされたサンプルＸn（ｒｅｆ）は、前もって決定されたωpemおよびφpemに対する値（各ステップに対して別個に決定される）を使用するＰＥＭ複素数乗算器２３０へ送られる。Ｙn（ｒｅｆ）と名付けられる複素数乗算器２３０からの出力値は、加算ブロック２３５と位相変調複素数乗算器２４０へと送られる。φphmodは知られていないので、複素数乗算器２４０はωphmodに対する既知の値のみを使用する。Ｚn（ｒｅｆ）と名付けられる複素数乗算器２４０からの出力は、処理ブロック２４５へ送られる。処理ブロック２４５は所望のφphmod値を計算するためにＺn（ｒｅｆ）データを使用する。
【００８３】
図１６は、位相変調周波数ωphmodにおいての復調に引き続き使用するための位相φphmodを抽出する、処理ブロック２４５と複素数乗算器２４０のための特定の実施例のフローチャート図である。処理ブロック２５０において、Ｙn（ｒｅｆ）データが全てのステップに対してωphmodを用いて復調され、そして和の大きさが計算される。そして、処理ブロック２５５において、最大の大きさを持つステップが決定され、そして、処理ブロック２６０において、最大の大きさを持つステップに対してＤＦＴの偏角を計算することにより最初の推定値φphmod1が決定される。そして、処理ブロック２６５において、この値が各ステップに対してＤＦＴを回転するのに用いられる。
【００８４】
次に、処理ブロック２７０において、複素数干渉図形が回転されたデータから組み立てられ、そして、対応する複素数スペクトルが計算される。干渉図形の実部分のスペクトルはマーツ位相修正と共に計算される。そして、位相配列は同じピーク位置を用いて干渉図形の虚部分のスペクトルを計算するために記憶される。複素数スペクトルは実および虚部分を有する。処理ブロック２７５において、スペクトルの実部分および虚部分のそれぞれの部分は興味あるスペクトル領域にわたって計算される。
【００８５】
処理ブロック２８０において、角度φphmod2は、前に回転された干渉図形データがさらにこの角度で回転されて、そしてスペクトルが再計算された時、スペクトルの虚部分の領域がゼロになるように、決定される。フーリエ変換は線形プロセスであるため、これは単に実部分がスペクトルの実部分の面積であり、虚部分がスペクトルの虚部分の面積である複素数の偏角を見付けること（アークタンジェントの比を持ちて）により達成できる。いったん、この角度φphmod2が見付かると、所望の位相φphmod2は以下のとおり与えられる。
φphmod＝φphmod1＋φphmod2          （５）
もし、基準サンプルがゼロの位相移動とは反対に既知の固定の位相移動を有すると、式５は基準位相移動を考慮するために修正される。
【００８６】
図１７は、位相変調周波数ωphmodにおいてサンプルデータの引き続く復調に対する位相φphmodを抽出するためのｙn（ｒｅｆ）データの処理を示す、処理ブロック２４５のブロック図を示す。図中のさまざまなブロックにより実行される計算は、図１６と関連する記述から決定できる。
【００８７】
位相φsampleの決定は、同様に実行される。しかし、ωsamplingは一般的に低周波数なので追加的な困難さがある。そして、ＰＭサブキャリアは１のオーダーの大きさよりもおおきな振幅である。したがって、その側ローブはサンプル変調周波数において大きなベース線移動を発生する。この影響は以下の節で説明するベース線修正により極小化できる。
【００８８】
ベース線修正
図１８は、ベース線問題の修正の試みを一切しないサンプル変調周波数における信号のスペクトルの実部分と虚部分を示す。上述したように、サンプル変調周波数における復調は、サンプル変調周波数におけるこのベース線移動により特別な配慮を必要とする。図はこの問題の可能な重大性を示している。典型的な所望の測定値は、実部分（相対的にゼロ）のピーク値を取ることにより得られる。それはこの場合はベース線に対してピークの「現実」値よりも低いおおよそ２のフアクターである。ベース線の事実の知識が無い場合、データが怪しいという警告が無いのである測定は重大な欠点を有する。
【００８９】
図１９は、サンプル変調周波数ωsampleにおいて復調に必要な位相φsampleの抽出のためのＤＳＰ部分を示すブロック図である。図は入力サンプルＹn（ｒｅｆ）を示す。これはωpemおよびφpem（各ステップに対して別個に決定される）に対する前もって決定された値を用いて復調されている。サンプルＹn（ｒｅｆ）は位相変調複素数乗算器３００へ送られ、そこでωphmodについての既知の値とφphmodについて前に決定された値とを使用する。Ｚn（ｒｅｆ）と名付けられた複素数乗算器３００からの出力値は加算ブロック３０５およびサンプル変調複素数乗算器３１０へ送られる。複素数乗算器３１０は、φsampleがまだ知られていないので、ωsampleについての既知の値のみを使用する。複素数乗算器３１０からの出力値は処理ブロック３１５へ送られる。処理ブロック３１５は、ベース線修正を計算し所望のφsample値を計算するためにφsampleで復調された、Ｚn（ｒｅｆ）データを使用する。
【００９０】
図２０は、ベース線修正ＤＳＰの追加的な詳細を示すブロック図である。処理は米国特許第５，６１２，７８４（カーベロ９７）に示されるラインに沿っている。要するに、技術は、ベース線は周波数と共にゆっくりと変化する関数と仮定する。これは図１８に基づいて正しい仮定である。技術は、偏角が周波数と一緒に変化するため、複素数関数をサンプル変調周波数ωsampleよりも高いおよび低い周波数の領域でベース線に合わせる。この関数は直線または高次の多項式である。
【００９１】
図２０に示す様に、Ｚn（ｒｅｆ）値はωsampleの下および上の周波数で復調される。特定の実施例においては、複素数乗算器３１０（図１９）へ送られるのに加えて、値は複素数乗算器３２０および３２５へ送られ、これらは周波数（ωsample＋δ）および（ωsample−δ）をそれぞれ使用する。得られる復調された信号は処理ブロック３３０に送られ、そこでベース線を表す複素関数を決定する。サンプル変調周波数における複素数ベース線関数の値は、複素数加算器へ送られ、複素数乗算器３１０からの信号出力の復調された値から減算される。
【００９２】
もし、ベース線の修正に直線が使用されると、興味ある周波数の両方の側におけるスペクトル中の２点により定義できる。ベース線修正からの雑音寄与を減少するために、これらの値はそれぞれいくつかのスペクトル値の平均値またはより低いスペクトル解像度において得られたスペクトル要素の値とすることができる。
【００９３】
上記のベース線修正は、基準サンプルに対して各ステップにおけるデータに適用でき、そして、サンプル変調周波数復調に対する位相φsampleは、φphmodの決定に関係して説明されたのと同じ方法で決定される。これは概略的にブロック３４０および３４５に示されていて、計算された実スペクトルの面積が正で、計算された虚スペクトルの面積がゼロとなるように、データを回転することにより位相角度を決定することを意味する。これらの二つのブロックは図１６および図１７のより詳細な図に相当する。しかし、φphmodを計算するためにωphmodを使用するのに代えて、φsampleを計算するためにωsampleを使用する。
【００９４】
全ての位相が知れると、サンプルからのデータの復調が図１３のように実現できる。サンプル変調を復調する時、ベース線修正が各ステップにおいて干渉図形の正しい値を得るために適用されなければならない。
【００９５】
図２１は、ベース線修正と回転の後にサンプル変調周波数の周囲の１ステップからのデータの変換を示す。示されるように、ゼロに対するピーク値が真の値を表すようにベース線が除去されている。
【００９６】
図２２は、サンプル変調周波数において振幅を測定するロックイン増幅器（ＬＩＡ）を用いて測定されるであろうスペクトル強度を示す。ＬＩＡはその周波数での全振幅を報告する。振幅（ベース線修正無し）はベース線のオフセットを含むから、ＬＩＡの結果は「真の」値を顕著に過大に推定する。
【００９７】
特定のハードウエアおよびソフトウエア構成
測定は、ヒンズＭ−８０ＺＳ光弾性変調器（ヒンズ・インスツルメント・インク、３１７５ＮＷアロクレク・ドライブ、ヒルスボロ、ＯＲ９７１２４）を用いて、ビオラドＦＴＳ６０００ＦＴ−ＩＲ分光計（デジラボ・デイビジョン、ビオラド・ラボラトリイーズ・インク、２３７パツトナム・アベニュー、ケンブリッジ、ＭＡ０２１３９）により実行された。分光計は水冷セラミック中赤外線源およびＫＢｒ基板ビーム分割器から構成されている。ビオ−ラド・ウイン−ＩＲプロ・ソフトウエア、ビジュアルＣ＋＋でコードされたウインドウズＮＴネイテイブ・アプリケイションが分光計を制御するのに用いられた。データ・ステイションは３２メガバイトＲＡＭ構成のＤＥＣセレブリイスＸＬ５１００ペンテイアム・ベースＰＣである。
【００９８】
参照
（カーベロ９２）米国特許第５，１６６，７４９、「干渉計のステップ走査技術」、ロール・カーベロおよびデイビッド・ビー・ジョンソンに１１／２４／９２に付与。
（カーベロ９３ａ）米国特許第５，２６２，６３５、「所定の較正情報を用いた光検出器の非線形性を修正するための技術」、ロール・カーベロに１１／１６／９３に付与。
（カーベロ９３ｂ）米国特許第５，２６５，０３９、「Ａ／Ｄ変換器の解像度を改良する技術」、ロール・カーベロおよびウオーレン・アール・ホーウエルに１１／２３／９３に付与。
（カーベロ９６）米国特許出願第０８／７１２，９４０、「フーリエ変換分光器のための３重変調実験」、ロール・カーベロにより０９／１３／９６に出願。
（カーベロ９７）米国特許第５，６１２，７８４、「複数変調を用いたＦＴ−ＩＲ分光計のためのデジタル信号処理」、ロール・カーベロに０３／１８／９７に付与。
（ヒンズ８８）ヒンズ・インターナショナル・インク、ＰＥＭ−８０光弾性変調システム・カタログ１９８８（表紙および紹介頁プラス頁番号１−２１）。
（カム９５）ピー・ワイ・カム、開ループ・タンロック・キャリア回復を持つＢＰＳＫの性能、エレトロニクス・レター・オンライン第１９９５０２２７（１９９５）。
（マニング９３）クリストフアー・ジェー・マニングおよびピーター・アール・グリフイス、デジタル信号処理を持ったステップ走査干渉計、アプライド・スペクトロスコピイ、Ｖｏｌ．４７，Ｎｏ．９，頁１３４５−１３４９（１９９３）。
（ノダ８８）イサオ・ノダ、エイ・イー・ドウレイ、およびカーテイス・マーコット、小振幅振動歪により導入された時間解像線形２色性測定のための分光計、アプライド、スペクトロスコピイ、Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．２，頁２０３−２１６（１９８８）。
（ターボ９３）リチヤード・ターボおよびロジエリオ・エイ・エンリケズ、応用フイルタリングを用いたデジタル・タンロック・ループの解析、通信、計算機および信号処理に関するＩＥＥＥパシフイック・リム・コンフアレンス、Ｖｏｌ．１，頁５−８（１９９３）。
【００９９】
結論
上記は、本発明の特定の実施例の完全な記述であるが、さまざまな修正、代替構成、および均等物を使用できる。
【０１００】
たとえば、上述したように、分光計の第２デジタル化チャンネルと共にＰＥＭドライバからのサイン基準信号を集めることが可能である。さらに、ＰＥＭ周波数と位相を抽出するための特定のＤＳＰ技術が上述されたが、周波数と位相情報は通信システムのために開発された方法の一つ（ターボ９３）、（カム９５）を用いて、ＤＳＰにおいて抽出できる。しかし、上記で詳細に説明された実施例は、計算は実時間でなされていないので、サンプリング間隔内の全てのデータを考慮することができるので、優れていると思われる。
【０１０１】
加えて、本発明は、システムクロックから得ることができず、そして、システムクロックにロックすることが容易ではないＰＥＭドライブ信号の文脈内で説明されてが、本発明はキャリアの周波数と位相が検出器信号自身から得られなければならない他の信号にも応用を有する。さらに、ＰＥＭ周波数抽出はサンプル間隔を四つの部分に分割したが、他の可能性がある。しかし、上述したように、Ｍにつては実用的な制約がある。さらに、ωphmodおよびωsampleにおいて復調のために使用される位相φphmodおよびφsampleを決定するための他の方法が潜在的に存在する。少なくとも前者については、ＰＥＭ位相を抽出するために記述された技術を使用できるだろう。違いは、システムクロックから得られて、周波数は既知であり、そのため周波数の推定値を連続して洗練する必要が無い。
【０１０２】
したがって、上記の説明は、特許請求の範囲により定義される発明の範囲を制限するようなものと取るべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】光弾性変調（ＰＥＭ）分光学用に構成されたフーリエ変換分光計システムの一実施例のブロック図。
【図２】図１のシステムの別の表現を示す高レベルブロック図。
【図３】複数ロック・イン増幅器（ＬＩＡ）を使用して複数変調測定を実行するための代表的従来技術システムの高レベル・ブロック図。
【図４】ダイナミック赤外線線形二色性（ＤＩＲＬＤ）測定のための代表的なスペクトルを図式的に示す図。
【図５】変調プロセスとしてどのようにサンプリングを見ることができるかを示す図。
【図６】本発明に用いられるアンチエイリアス・フイルタのフイルタ通過帯域を示す図。
【図７】干渉図形の中央バースト近くのステップからのサンプルされた信号の部分を示す図。
【図８】ＰＥＭキヤリア周波数および位相の抽出を示すフローチャート図。
【図９】ＰＥＭ周波数および位相を抽出するための処理の第１ステージを示す図。
【図１０】ＰＥＭ周波数および位相を決定する際に生成される（計算される）いくつかの信号に対するサンプル番号の関数として位相各φを描いた図。
【図１１】位相誤差の処理ブロックのＤＳＰ計算の図。
【図１２】２つの三角関数間の差異としての台形アポダイゼイション関数を示す図。
【図１３】単一ステップに対する典型的な３重変調についてのＤＳＰを示すブロック図。
【図１４】図１３に示されるＤＳＰ部分により影響を受ける周波数変換を示す図。
【図１５】位相変調周波数において復調のために必要とされる位相を抽出するためのＤＳＰ部分を示すブロック図。
【図１６】位相変調周波数において復調のために必要な位相を抽出するための特別な実施例を示すフローチャート図。
【図１７】図１６の特別な実施例のブロック図。
【図１８】ベース線移動問題を説明する、サンプル変調周波数における信号スペクトルの実及び虚部分を示す図。
【図１９】ベース線変位の決定についておよびサンプル変調周波数の復調に必要な位相の抽出についてのＤＳＰ部分を示すブロック図。
【図２０】ベース線修正ＤＳＰの追加的詳細を示すブロック図。
【図２１】ベース線修正および回転後のサンプル変調周波数周囲の１ステップからのデータ変換を示す図。
【図２２】ロック・イン増幅器（ＬＩＡ）を用いて測定されるであろうスペクトル強度を示す図。
【符号の説明】
１０                        フーリエ変換分光計システム
１５                        サンプル
２０                        干渉計
３０                        赤外線源
３５                        ビーム分割器
３７                        固定鏡
３８                        移動鏡
４０                        リニア・モータ
４２                        アクチュエータ
４５                        制御、データ獲得及びデータ処理電子回路
５０                        レーザー
５５                        単色光検出器
６０                        検出器及び前置増幅器
６５                        フイルタ
７０                        アナログ−デジタル変換器
７２                        マスター・クロック
７５                        ＰＥＭサブシステム
８０                        ＰＥＭドライブ回路
９０                        ｆPEM及びφPEM抽出回路
【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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