JP2014228281A - Fourier transform type spectrometer and method for calibrating fourier transform type spectrometer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フーリエ変換型分光計およびその校正方法に関し、特に、白色校正および波長校正を実施できるフーリエ変換型分光計およびフーリエ変換型分光計の校正方法に関する。 The present invention relates to a Fourier transform spectrometer and a calibration method thereof, and more particularly to a Fourier transform spectrometer capable of performing white calibration and wavelength calibration, and a calibration method of a Fourier transform spectrometer.
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り、その一つに、フーリエ変換を用いた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、大略、干渉計で所定光の干渉光を測定し、この測定結果をフーリエ変換することによって前記所定光のスペクトルを求める測定装置である。このフーリエ変換型分光計では、干渉計の出力は、所定光に含まれる複数の波長の光が前記干渉計によって一括で干渉された合成波形であり、インターフェログラムと呼ばれ、このインターフェログラムをフーリエ変換することによって、前記所定光のスペクトルが求められる。このインターフェログラムは、所定の範囲で1または複数の急峻なピークを持つと共に残余の範囲では略ゼロレベルとなるプロファイルとなり、この1または複数の急峻なピークのうちの中央のピークは、センターバーストと呼ばれる。 A spectrometer is a device that measures a spectrum representing a component (light intensity) of each wavelength (each wave number) in predetermined light (measurement light) to be measured, and one of them is a Fourier transform type using Fourier transform. Spectrometers are known. This Fourier transform spectrometer is a measuring device that measures the interference light of a predetermined light with an interferometer and obtains the spectrum of the predetermined light by Fourier transforming the measurement result. In this Fourier transform type spectrometer, the output of the interferometer is a combined waveform in which light of a plurality of wavelengths included in the predetermined light is interfered at once by the interferometer, which is called an interferogram, and this interferogram Is subjected to Fourier transform to obtain a spectrum of the predetermined light. This interferogram has a profile that has one or a plurality of steep peaks in a predetermined range and a substantially zero level in the remaining range, and the center peak of the one or more steep peaks has a center burst. Called.
このようなフーリエ変換型分光計を含む分光計では、一般に、所定の測定精度を得るために、いわゆる白色校正および波長校正の各校正が必要である。 In general, a spectrometer including such a Fourier transform spectrometer requires so-called white calibration and wavelength calibration in order to obtain a predetermined measurement accuracy.
この白色校正は、明るさに関するずれ、すなわち、分光特性の縦軸の目盛りを校正するものであり、干渉光の測定結果と測定の際における光源の分光エネルギーとを対応付ける処理(どの波長の光がどの程度の強度であるかを値付ける処理)である。例えば、測定対象の物体を配置するための測定位置に、測定範囲の波長を高い反射率(約90%〜約99%)で反射できるいわゆる白色校正板(標準白色板)を配置して測定することによって白色校正が行われる。 This white calibration calibrates the deviation related to brightness, that is, the scale of the vertical axis of the spectral characteristics, and associates the measurement result of the interference light with the spectral energy of the light source at the time of measurement (which wavelength of light is This is a process for pricing how much strength it is. For example, a so-called white calibration plate (standard white plate) that can reflect the wavelength in the measurement range with a high reflectance (about 90% to about 99%) is arranged and measured at the measurement position for placing the object to be measured. As a result, white calibration is performed.
前記波長校正は、波長に関するずれ、すなわち、分光特性の横軸の目盛りを校正するものであり、干渉光の測定結果と実際の波長とを対応付ける処理(どの測定データがどの波長値のデータを表しているかを値付ける処理)である。例えば、フーリエ変換型分光計では、フーリエ変換で得られるスペクトルの番号と波数とを対応付けることによって波長校正が行われる。この波長校正は、例えば、波長の既知な物理特性を持つ標準試料(基準光)を分光計で測定し、その測定結果と前記既知な波長とを対比することによって行われる。このような波長校正に関する技術は、例えば、特許文献1および特許文献2に開示されている。この特許文献1では、波長校正の基準光は、1次スペクトルピークにおいて吸収するネオジウムでドーピングされたイットリウムアルミニウムガーネツト(Nd:YAG)水晶フイルタとファブリペローエタロンフィルタとを組み合わせて狭帯域化することによって生成されている。前記特許文献2では、波長校正には、水とプロパノール(3.83w/w%)から成る標準化液体における2つの明確な吸収ピークが用いられる。 The wavelength calibration is to calibrate the deviation related to wavelength, that is, the scale of the horizontal axis of the spectral characteristics, and associates the measurement result of the interference light with the actual wavelength (which measurement data represents the data of which wavelength value). Is a process of pricing whether or not For example, in a Fourier transform spectrometer, wavelength calibration is performed by associating a spectrum number obtained by Fourier transform with a wave number. This wavelength calibration is performed, for example, by measuring a standard sample (reference light) having a known physical property of the wavelength with a spectrometer and comparing the measurement result with the known wavelength. Such a technique relating to wavelength calibration is disclosed in, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2. In this Patent Document 1, the reference light for wavelength calibration is narrowed by combining a neodymium-doped yttrium aluminum garnet (Nd: YAG) crystal filter and a Fabry-Perot etalon filter that absorbs at the primary spectrum peak. Has been generated by. In Patent Document 2, two distinct absorption peaks in a standardized liquid consisting of water and propanol (3.83 w / w%) are used for wavelength calibration.
ところで、フーリエ変換型分光計の白色校正は、ユーザ側で実施されるが、その波長校正は、通常、メーカ側で実施されるため、ユーザは、メーカにフーリエ変換型分光計を送り、メーカに波長校正を依頼している。このため、フーリエ変換型分光計の白色校正は、比較的、多数実施され、分光特性の縦軸の精度は、比較的維持される一方、フーリエ変換型分光計の波長校正は、実施頻度が比較的少なく、分光特性の横軸の精度が、前記縦軸の場合に較べて比較的維持され難い状況にあった。 By the way, the white calibration of the Fourier transform spectrometer is performed on the user side, but the wavelength calibration is usually performed on the manufacturer side, so the user sends the Fourier transform spectrometer to the manufacturer and sends it to the manufacturer. Requests wavelength calibration. For this reason, a relatively large number of white calibrations of the Fourier transform spectrometer are performed, and the accuracy of the vertical axis of the spectral characteristics is relatively maintained, while the wavelength calibration of the Fourier transform spectrometer is performed with a comparative frequency. Therefore, the accuracy of the horizontal axis of the spectral characteristics is relatively difficult to maintain compared to the case of the vertical axis.
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、白色校正および波長校正を互いに同等の頻度で実施できるフーリエ変換型分光計およびフーリエ変換型分光計の校正方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to provide a Fourier transform spectrometer and a calibration method for a Fourier transform spectrometer that can perform white calibration and wavelength calibration at the same frequency. It is to be.
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかるフーリエ変換型分光計は、測定用の測定光を放射する測定光光源と、波長校正用の波長校正光を放射する波長校正光光源と、所定光を干渉させることによって得られたインターフェログラムに基づいてフーリエ変換を用いて前記所定光のスペクトルを求めるフーリエ変換分光部と、前記測定光を白色校正板で反射させた反射白色校正光を前記所定光として前記フーリエ変換分光部に入射させることによって前記フーリエ変換分光部を白色校正する白色校正部と、前記波長校正光を白色校正板で反射させた反射波長校正光を前記所定光として前記フーリエ変換分光部に入射させることによって前記フーリエ変換分光部を波長校正する波長校正部とを備え、前記白色校正部および前記波長校正部は、時間的に続けて白色校正および波長校正を行うことを特徴とする。 As a result of various studies, the present inventor has found that the above object is achieved by the present invention described below. That is, the Fourier transform spectrometer according to one aspect of the present invention causes predetermined light to interfere with a measurement light source that emits measurement light for measurement, a wavelength calibration light source that emits wavelength calibration light for wavelength calibration, and the like. A Fourier transform spectroscopic unit that obtains a spectrum of the predetermined light using Fourier transform based on an interferogram obtained by the method, and reflected white calibration light obtained by reflecting the measurement light with a white calibration plate as the predetermined light. A white calibration unit that white calibrates the Fourier transform spectroscopic unit by entering the Fourier transform spectroscopic unit, and a reflected wavelength calibration light obtained by reflecting the wavelength calibration light with a white calibration plate as the predetermined light to the Fourier transform spectroscopic unit. A wavelength calibration unit that calibrates the wavelength of the Fourier transform spectroscopic unit by being incident, and the white calibration unit and the wavelength calibration unit continue in time. And performing a white calibration and wavelength calibration Te.
このようなフーリエ変換型分光計は、時間的に続けて白色校正および波長校正を行うので、白色校正および波長校正を互いに同等の頻度で実施できる。また、このようなフーリエ変換型分光計は、白色校正板を用いて波長校正を行うので、所定のジオメトリで波長校正光が白色校正板に入射しない場合でも、反射波長校正光をフーリエ変換分光部に入射でき、波長校正を行うことができる。そして、このようなフーリエ変換型分光計は、測定対象の物体(測定サンプル、試料、被測定物)を配置するための測定位置(サンプル配置位置)に白色校正板を配置して白色校正および波長校正を行うので、ずれ要因を略全て含めて校正できる。このため、このようなフーリエ変換型分光計は、より高精度に校正でき、より高精度な測定結果を得ることができる。 Since such a Fourier transform type spectrometer performs white calibration and wavelength calibration continuously in time, white calibration and wavelength calibration can be performed at the same frequency. In addition, since such a Fourier transform spectrometer performs wavelength calibration using a white calibration plate, even if wavelength calibration light does not enter the white calibration plate with a predetermined geometry, the reflected wavelength calibration light is converted into a Fourier transform spectrometer. And wavelength calibration can be performed. In such a Fourier transform spectrometer, a white calibration plate and a wavelength are arranged by placing a white calibration plate at a measurement position (sample placement position) for placing an object to be measured (measurement sample, specimen, object to be measured). Since calibration is performed, it is possible to calibrate almost all of the deviation factors. For this reason, such a Fourier transform type spectrometer can be calibrated with higher accuracy and can obtain a measurement result with higher accuracy.
また、他の一態様では、上述のフーリエ変換型分光計において、前記測定光光源と前記波長校正光光源とは、それぞれ、個別の光源であることを特徴とする。 In another aspect, in the above-described Fourier transform spectrometer, the measurement light source and the wavelength calibration light source are respectively separate light sources.
このようなフーリエ変換型分光計は、前記測定光光源と前記波長校正光光源とをそれぞれ個別の光源で備えるので、測定に適した光源を採用することができ、波長校正に適した光源を採用することができる。このため、このようなフーリエ変換型分光計は、所望の測定精度で測定でき、所望の校正精度で波長校正できる。 Such a Fourier transform type spectrometer has the measurement light source and the wavelength calibration light source as separate light sources, so that a light source suitable for measurement can be employed, and a light source suitable for wavelength calibration is employed. can do. For this reason, such a Fourier transform spectrometer can be measured with a desired measurement accuracy, and wavelength calibration can be performed with a desired calibration accuracy.
また、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、前記波長校正光光源は、キセノンランプと、前記キセノンランプを、発光後所定時間内、一定の光強度で発光させるフラット発光制御部とを備えるフラット発光キセノンランプであることを特徴とする。 In another aspect, in the above-described Fourier transform spectrometer, the wavelength calibration light source includes a xenon lamp and flat light emission control for causing the xenon lamp to emit light at a constant light intensity within a predetermined time after light emission. And a flat light emitting xenon lamp.
このようなフーリエ変換型分光計は、フラット発光キセノンランプを用いるので、波長校正中、安定した光強度で波長校正できる。このため、このようなフーリエ変換型分光計は、より精度よく波長校正できる。 Since such a Fourier transform type spectrometer uses a flat emission xenon lamp, the wavelength can be calibrated with a stable light intensity during wavelength calibration. For this reason, such a Fourier transform spectrometer can calibrate the wavelength more accurately.
また、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、前記波長校正光光源は、発光ダイオードおよびレーザ光源のうちのいずれか一方の光源と、前記光源に関する温度を測定する温度測定部と、前記温度測定部で測定された温度に基づいて前記光源を所定の波長で発光させる発光波長制御部とを備える定波長光源であることを特徴とする。 According to another aspect, in the above-described Fourier transform spectrometer, the wavelength calibration light source is one of a light emitting diode and a laser light source, and a temperature measurement unit that measures a temperature related to the light source. And a light emission wavelength control unit that causes the light source to emit light at a predetermined wavelength based on the temperature measured by the temperature measurement unit.
一般に、発光ダイオードやレーザ光源は、発光波長に温度依存性を持つ。このようなフーリエ変換型分光計は、発光波長を温度制御する発光ダイオードまたはレーザ光源を用いるので、より精度よく波長校正できる。 In general, light emitting diodes and laser light sources have temperature dependence on the emission wavelength. Such a Fourier transform type spectrometer uses a light emitting diode or a laser light source that controls the temperature of the emission wavelength, so that the wavelength can be calibrated more accurately.
また、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、前記フーリエ変換分光部は、前記所定光の入射位置から干渉位置までの間に2個の光路を形成する複数の光学素子を備え、前記複数の光学素子には、光軸方向に移動することによって前記2個の光路間に光路差を生じさせる光路差形成光学素子が含まれる干渉計と、前記光路差形成光学素子の光軸上の位置を検出するための位置検出用の単色光を放射する位置検出単色光光源と、前記干渉計で生成された前記単色光の干渉光を光電変換することによって得られた信号が所定の基準値と交差するタイミングでクロス信号を出力するタイミング出力部と、前記干渉計で生成された前記所定光のインターフェログラムを前記ゼロクロス信号でサンプリングすることで測定するインターフェログラム測定部と、前記インターフェログラム測定部によって測定されたインターフェログラムに基づいてフーリエ変換を用いて前記所定光のスペクトルを求めるスペクトル演算部とを備え、前記波長校正光光源は、前記位置検出単色光光源と兼用され、前記波長校正光は、前記位置検出単色光の一部の光であることを特徴とする。 According to another aspect, in the above-described Fourier transform spectrometer, the Fourier transform spectroscopic unit includes a plurality of optical elements that form two optical paths between an incident position of the predetermined light and an interference position. The plurality of optical elements includes an interferometer including an optical path difference forming optical element that generates an optical path difference between the two optical paths by moving in the optical axis direction, and light of the optical path difference forming optical element A position detection monochromatic light source that emits monochromatic light for position detection for detecting a position on the axis, and a signal obtained by photoelectrically converting the interference light of the monochromatic light generated by the interferometer is predetermined. A timing output unit that outputs a cross signal at a timing that intersects the reference value of the signal, and an I / F that is measured by sampling the interferogram of the predetermined light generated by the interferometer with the zero cross signal. A terferogram measurement unit, and a spectrum calculation unit that obtains a spectrum of the predetermined light using Fourier transform based on the interferogram measured by the interferogram measurement unit, wherein the wavelength calibration light source is the position It is also used as a detection monochromatic light source, and the wavelength calibration light is a part of the position detection monochromatic light.
このようなフーリエ変換型分光計は、フーリエ変換分光部の位置検出単色光光源の位置検出単色光を波長校正光に流用するので、別途、波長校正光光源を備える必要がない。 In such a Fourier transform spectrometer, the position detection monochromatic light of the position detection monochromatic light source of the Fourier transform spectroscopic unit is diverted to the wavelength calibration light, so that it is not necessary to separately provide a wavelength calibration light source.
また、他の一態様では、上述のフーリエ変換型分光計において、前記位置検出単色光の一部の光の波長を前記インターフェログラム測定部の測定可能な波長に波長変換する波長変換部をさらに備え、前記波長校正光は、前記位置検出単色光の一部の光を前記波長変換部で波長変換した波長変換光であることを特徴とする。 According to another aspect, in the above-described Fourier transform spectrometer, the wavelength conversion unit further converts the wavelength of a part of the position detection monochromatic light into a wavelength that can be measured by the interferogram measurement unit. The wavelength calibration light is wavelength-converted light obtained by wavelength-converting a part of the position detection monochromatic light by the wavelength converter.
このようなフーリエ変換型分光計は、前記インターフェログラム測定部が位置検出単色光の波長を検出し難いあるいは検出できない場合でも、波長変換部を備えるので、位置検出用レーザ光を波長校正光に流用できる。 Such a Fourier transform type spectrometer includes a wavelength converter even when the interferogram measuring unit is difficult or unable to detect the wavelength of the position detection monochromatic light. Therefore, the position detection laser beam is used as the wavelength calibration light. Can be diverted.
また、他の一態様では、上述のフーリエ変換型分光計において、前記波長校正部は、前記位置検出単色光の一部の光の波長を測定可能に前記インターフェログラム測定部の測定波長範囲をオーバサンプリングによって拡大することを特徴とする。 According to another aspect, in the above-described Fourier transform spectrometer, the wavelength calibration unit is configured to set a measurement wavelength range of the interferogram measurement unit so that the wavelength of a part of the position detection monochromatic light can be measured. It is characterized by enlarging by oversampling.
このようなフーリエ変換型分光計は、オーバサンプリングによって前記インターフェログラム測定部の測定波長範囲を、前記位置検出単色光の波長を測定可能に拡大するので、位置検出用レーザ光を波長校正光に流用できる。 Such a Fourier transform spectrometer expands the measurement wavelength range of the interferogram measurement unit by oversampling so that the wavelength of the position detection monochromatic light can be measured. Can be diverted.
また、他の一態様では、上述のフーリエ変換型分光計において、既知な波長を透過中心波長に持ち、輝線相当の透過波長帯域を持つバンドパスフィルタをさらに備え、前記波長校正光は、前記測定光を前記バンドパスフィルタで濾波した濾波光であることを特徴とする。 In another aspect, the above-described Fourier transform spectrometer further includes a bandpass filter having a known wavelength as a transmission center wavelength and a transmission wavelength band corresponding to a bright line, and the wavelength calibration light includes the measurement It is filtered light obtained by filtering light with the band-pass filter.
このようなフーリエ変換型分光計は、入射光を狭帯域化する前記バンドパスフィルタを備えるので、前記測定光を前記波長校正光に流用できる。 Since such a Fourier transform spectrometer includes the bandpass filter that narrows the incident light, the measurement light can be used as the wavelength calibration light.
また、他の一態様では、上述のフーリエ変換型分光計において、回折格子と、前記回折格子で回折された所定の次数の光のみを透過させるスリットを形成したスリット部材と備えるモノクロメータ部をさらに備え、前記波長校正光は、前記測定光を前記モノクロメータ部で単色化した単色光であることを特徴とする。 According to another aspect, in the above-described Fourier transform spectrometer, a monochromator unit further comprising a diffraction grating and a slit member formed with a slit that transmits only light of a predetermined order diffracted by the diffraction grating. The wavelength calibration light is monochromatic light obtained by monochromatizing the measurement light with the monochromator unit.
このようなフーリエ変換型分光計は、入射光を単波長光化する前記モノクロメータ部を備えるので、前記測定光を前記波長校正光に流用できる。 Since such a Fourier transform spectrometer includes the monochromator unit that converts incident light into single wavelength light, the measurement light can be used as the wavelength calibration light.
また、本発明の他の一態様にかかるフーリエ変換型分光計の校正方法は、所定光を干渉させることによって得られたインターフェログラムに基づいてフーリエ変換を用いて前記所定光のスペクトルを求めるフーリエ変換分光部に、測定用の測定光を白色校正板で反射させた反射白色校正光を前記所定光として入射させることによって前記フーリエ変換分光部を白色校正する白色校正工程と、波長校正用の波長校正光を白色校正板で反射させた反射波長校正光を前記所定光として前記フーリエ変換分光部に入射させることによって前記フーリエ変換分光部を波長校正する波長校正工程とを備え、前記白色校正工程および前記波長校正工程は、時間的に続けて行われることを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for calibrating a Fourier transform spectrometer, wherein a Fourier transform is used to obtain a spectrum of the predetermined light based on an interferogram obtained by interfering with the predetermined light. A white calibration step for white calibration of the Fourier transform spectroscopic unit by causing reflected white calibration light, which is obtained by reflecting measurement light for measurement with a white calibration plate, as the predetermined light to the conversion spectroscopic unit, and a wavelength for wavelength calibration A wavelength calibration step for calibrating the wavelength of the Fourier transform spectroscopic unit by causing the reflected wavelength calibration light obtained by reflecting the calibration light on a white calibration plate to enter the Fourier transform spectroscopic unit as the predetermined light, and the white calibration step and The wavelength calibration process is performed continuously in time.
このようなフーリエ変換型分光計の校正方法は、時間的に続けて白色校正工程および波長校正工程を行うので、白色校正および波長校正を互いに同等の頻度で実施できる。また、このようなフーリエ変換型分光計の校正方法は、白色校正板を用いて波長校正を行うので、所定のジオメトリで波長校正光が白色校正板に入射しない場合でも、反射波長校正光をフーリエ変換分光部に入射でき、波長校正を行うことができる。そして、このようなフーリエ変換型分光計の校正方法は、測定対象の被測定物(測定サンプル)が配置されるサンプル配置位置に白色校正板を配置して白色校正および波長校正を行うので、ずれ要因を略全て含めて校正できる。このため、このようなフーリエ変換型分光計の校正方法は、より高精度に校正でき、より高精度な測定結果を得ることができる。 In such a Fourier transform spectrometer calibration method, the white calibration step and the wavelength calibration step are performed in succession, so that the white calibration and the wavelength calibration can be performed at the same frequency. In addition, since the calibration method of such a Fourier transform spectrometer performs wavelength calibration using a white calibration plate, even if wavelength calibration light does not enter the white calibration plate with a predetermined geometry, the reflected wavelength calibration light is Fourier transformed. The light can be incident on the conversion spectroscopic unit and wavelength calibration can be performed. In such a Fourier transform spectrometer calibration method, a white calibration plate and a wavelength calibration are performed by placing a white calibration plate at a sample placement position where a measurement object (measurement sample) to be measured is placed. It can be calibrated including almost all factors. For this reason, such a calibration method of the Fourier transform spectrometer can be calibrated with higher accuracy, and a more accurate measurement result can be obtained.
本発明にかかるフーリエ変換型分光計およびフーリエ変換型分光計の校正方法は、白色校正および波長校正を互いに同等の頻度で実施できる。 The Fourier transform spectrometer and the calibration method of the Fourier transform spectrometer according to the present invention can perform white calibration and wavelength calibration with the same frequency.
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。 Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted suitably. Further, in this specification, when referring generically, it is indicated by a reference symbol without a suffix, and when referring to an individual configuration, it is indicated by a reference symbol with a suffix.
(第1実施形態)
図1は、実施形態におけるフーリエ変換型分光計の構成を示すブロック図である。図2は、第1実施形態のフーリエ変換型分光計における光学系の構成を説明するための図である。図3は、一例として、第1実施形態のフーリエ変換型分光計におけるキセノン(Xe)の輝線光の輝線スペクトルを示す図である。図3の横軸は、cm−1単位で示す波数であり、その縦軸は、相対強度である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a Fourier transform spectrometer according to the embodiment. FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration of an optical system in the Fourier transform spectrometer according to the first embodiment. FIG. 3 is a diagram illustrating an emission line spectrum of emission line light of xenon (Xe) in the Fourier transform spectrometer of the first embodiment as an example. The horizontal axis in FIG. 3 is the wave number shown in cm −1 , and the vertical axis is the relative intensity.
第1実施形態におけるフーリエ変換型分光計(以下、適宜「FT型分光計」と略記する。)Daは、所定光のスペクトルを測定する装置であって、前記所定光を干渉計で測定し、この測定した所定光の干渉光の波形(インターフェログラム)をフーリエ変換することによって前記所定光のスペクトルを求める装置である。そして、本実施形態のFT型分光計Daでは、測定対象の物体(測定サンプル、試料、被測定物)SMにおけるスペクトルの測定において、SN比を改善し、良好な精度の測定結果を得るために、前記試料SMのスペクトルを求めるためにフーリエ変換される変換対象には、前記干渉計で生成された前記所定光のインターフェログラムを複数積算することによって得られた積算インターフェログラム(合成インターフェログラム)が用いられる。そして、本実施形態におけるFT型分光計Daは、上述のいわゆる白色校正を行う白色校正機能と上述のいわゆる波長校正を行う波長校正機能とを有している。 The Fourier transform spectrometer (hereinafter abbreviated as “FT spectrometer” as appropriate) Da in the first embodiment is a device that measures a spectrum of predetermined light, and measures the predetermined light with an interferometer, This is a device for obtaining the spectrum of the predetermined light by Fourier transforming the measured interference light waveform (interferogram) of the predetermined light. In the FT spectrometer Da of this embodiment, in order to improve the SN ratio and obtain a measurement result with good accuracy in the measurement of the spectrum of the measurement target object (measurement sample, sample, object to be measured) SM. In addition, an integration interferogram (synthetic interferogram) obtained by integrating a plurality of interferograms of the predetermined light generated by the interferometer is applied to a conversion target to be Fourier-transformed to obtain a spectrum of the sample SM. Gram) is used. The FT spectrometer Da in the present embodiment has a white calibration function for performing the above-described so-called white calibration and a wavelength calibration function for performing the above-described so-called wavelength calibration.
このような第1実施形態におけるFT型分光計Daは、例えば、図1および図2に示すように、試料SMに測定光および波長校正光それぞれを照射するための測定校正光学系50aと、所定光が入射され、前記所定光の干渉光を射出する干渉計10と、干渉計10で得られた前記所定光の干渉光を受光して光電変換することによって前記所定光の干渉光における波形(インターフェログラム)の電気信号(所定光の干渉光における光強度変化を表す電気信号)を出力する受光処理部20aと、干渉計10における移動鏡13の位置を検出する位置検出処理部30と、制御演算部41と、入力部42と、出力部43と、インターフェース部(以下、「IF部」と略記する。)44と、筐体1とを備えている。前記所定光は、試料SMのスペクトルを測定する場合では、試料SMで反射した測定用の測定光の反射光(反射測定光)等である。一方、白色校正を行う場合には、前記測定光を白色校正板で反射させた反射光(反射白色校正光)であり、波長校正を行う場合には、波長校正用の波長校正光を白色校正板で反射させた反射光(反射波長校正光)である。測定光は、試料SM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で連続スペクトルを持つ光である。前記測定光は、本実施形態では、白色校正を行う場合にも用いられる。波長校正光は、当該フーリエ変換型分光計Daを波長校正するために用いられる光であって、予め既知な波長の光を含む。
For example, as shown in FIGS. 1 and 2, the FT spectrometer Da in the first embodiment includes a measurement calibration
筐体1は、これら測定校正光学系50a、干渉計10、受光処理部20a、位置検出処理部30、制御演算部41、入力部42、出力部43およびIF部44を収容する箱体であり、その一面には、試料SMや後述の白色校正板CPを載置するための試料台1bが形成されている。より具体的には、筐体1は、水平な水平面と、外方に突出するように前記水平面の一部に形成された錐台部とを備えた一主面を持つ箱体である。前記錐台部の水平な上面には、試料台1bが形成され、前記水平面には、入力部42を構成する、例えばテンキー等の複数の入力スイッチが配設されるとともに、表示面を外部に臨ませた出力部43が配設されている。また、筐体1の一側面には、コネクタ部を外部に臨ませたIF部44が配設されている。前記試料台1bには、前記所定光を入射させるための入射開口1aが貫通開口するように形成されている。そして、本実施形態におけるFT型分光計Daには、その白色校正を行うために用いられる白色校正板CPが付属している。白色校正板CPは、上述したように、測定可能領域の波長を高い反射率(約90%〜約99%)で反射できるように、少なくとも一主面を白色に形成した板状の部材であり、標準白色板とも呼称される。この白色校正板CPは、本実施形態では、白色校正を行う場合だけでなく波長校正を行う場合も、試料台1bに配置されて用いられる。
The housing 1 is a box that accommodates the measurement calibration
測定校正光学系50は、試料SMを測定する場合に測定光を試料SMへ照射し、白色校正する場合に前記測定光を白色校正板CPへ照射し、波長校正する場合に前記波長校正光を白色校正板CPへ照射し、これら試料SMまたは白色校正板CPで反射した反射光を前記所定光として干渉計10に導光する光学系である。前記反射光は、試料SMの前記測定では測定光の試料SMによる反射測定光であり、前記白色校正では測定光の白色校正板CPによる反射白色校正光であり、前記波長校正では波長校正光の白色校正板CPによる反射波長校正光である。
The measurement calibration optical system 50 irradiates the sample SM with the measurement light when measuring the sample SM, irradiates the measurement light with the white calibration plate CP when performing white calibration, and applies the wavelength calibration light when performing wavelength calibration. This is an optical system that irradiates the white calibration plate CP and guides the reflected light reflected by the sample SM or the white calibration plate CP to the
このような測定校正光学系50は、例えば、図2に示すように、測定光光源51と、第1透過遮光機構部52と、照明光学系53と、波長校正光光源54と、第1導光光学系60とを備える。
Such a measurement calibration optical system 50 includes, for example, as shown in FIG. 2, a
測定光光源51は、制御演算部41に接続され、制御演算部41の制御に従って前記測定光を放射する装置であり、例えば、本実施形態では、ハロゲンを用いたハロゲン光源(Halogen Lamp)等である。
The
第1透過遮光機構部52は、制御演算部41に接続され、制御演算部41の制御に従って、測定光光源51から放射された測定光を透過または遮光する装置である。第1透過遮光機構部52は、測定光光源51から放射された測定光を遮光できる大きさを持ち、測定光光源51から放射された測定光を遮光できる扇形状板状の遮光板と、前記扇形状の中心を軸に、前記遮光板を所定の角度で回転させるアクチュエータとを備える。そして、この第1透過遮光機構部52は、制御演算部41の制御に従って、測定光光源51から放射された測定光を遮光する場合には、測定光光源51から入射開口1aに至る測定光の光軸と交差し、前記測定光を遮光する遮光位置Paに前記遮光板を前記アクチュエータによって移動する。一方、この第1透過遮光機構部52は、制御演算部41の制御に従って、測定光光源51から放射された測定光を透過する場合には、前記測定光を遮光しない(前記測定光の光路を遮らない)待避位置Pbに前記遮光板を前記アクチュエータによって移動する。
The first transmission / light
照明光学系53は、測定光光源51から放射された測定光を前記所定のジオメトリで入射開口1aに導光する光学系であり、例えば、本実施形態では、測定光光源51から入射開口1aに至る測定光の光軸上に配置された集光レンズ等である。前記45:0度のジオメトリの例では、測定光が45度の入射角で入射開口1aの開口面に入射するように、照明光学系53が構成される。
The illumination
波長校正光光源54は、制御演算部41に接続され、制御演算部41の制御に従って前記波長校正光を放射する装置である。このように本実施形態では、測定光光源51と波長校正光光源54とは、それぞれ、個別の光源で構成されている。波長校正光光源54は、その放射した波長校正光を所定のジオメトリ(例えば45:0度のジオメトリ等)で入射開口1aに入射するように配置される。前記45:0度のジオメトリの例では、波長校正光が45度の入射角で入射開口1aの開口面に入射するように、波長校正光光源54が配置される。
The wavelength
波長校正光を放射するこの波長校正光光源54は、予め既知な波長の光を少なくとも1つ含む光源であれば、任意の種類の光源を用いることができる。
As the wavelength
例えば、この波長校正光光源54は、波長の既知な輝線光を少なくとも1つ含む光を放射する光源(輝線光光源)である。このような輝線光光源は、例えば、キセノン(Xe)を用いたキセノン光源(Xe Lamp)、クリプトン(Kr)を用いたクリプトン光源(Kr Lamp)、ネオン(Ne)を用いたネオン光源(Ne Lamp)、アルゴン(Ar)を用いたアルゴン光源(Ar Lamp)および水銀(Hg)を用いた水銀光源(Hg Lamp)等である。一例として、キセノンランプの輝線スペクトルが図3に示されている。キセノンランプを用いた波長校正光光源54は、キセノンランプと、前記キセノンランプを、発光後所定時間内、一定の光強度で発光させるフラット発光制御部とを備えるフラット発光キセノンランプであることが好ましい。このようなフラット発光キセノンランプは、例えば、特開平7−120813号公報等に開示されている。より具体的には、フラット発光キセノンランプは、キセノンランプと、電気エネルギーを蓄積するコンデンサと、コンデンサからキセノンランプに供給される電気エネルギーをオンオフ制御するIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等を備えた制御回路とを備え、前記IGBTのオンオフの繰り返しによってフラッシュ発光を制御して均一な光量でキセノンランプの発光を持続するものである。このフラット発光キセノンランプを用いることによって、FT型分光計Daは、波長校正中、安定した光強度で波長校正できる。このため、このようなFT型分光計Daは、より精度よく波長校正できる。
For example, the wavelength
また例えば、この波長校正光光源54は、波長の既知な光を少なくとも1つ含む光を放射する発光ダイオードおよびレーザ光源(例えば波長1550nmの面発光レーザ等)のうちのいずれか一方の光源であってよい。なお、発光ダイオードが用いられる場合には、輝線相当の透過波長帯域を持つバンドパスフィルタをさらに備える。そして、発光ダイオードやレーザ光源を用いた波長校正光光源54は、発光ダイオードおよびレーザ光源のうちのいずれか一方の光源と、例えばサーミスタ等の前記光源に関する温度を測定する温度測定部と、前記温度測定部で測定された温度に基づいて前記光源を所定の波長で発光させる発光波長制御部とを備える定波長光源であることが好ましい。前記発光波長制御部は、例えばペルチェ素子等の前記光源の温度を調整する温度調整部と、前記温度測定部で測定された温度に基づいて前記温度調整部によって前記光源の温度を調整することで、前記光源を所定の波長で発光させる温度制御部とを備える。一般に、発光ダイオードやレーザ光源は、発光波長に温度依存性を持つが、この定波長光源を用いることによって、このようなFT型分光計Daは、より精度よく波長校正できる。
Further, for example, the wavelength
第1導光光学系60は、測定では反射測定光を、白色校正では反射白色校正光を、そして、波長校正では反射波長校正光を、所定光として干渉計10へ導光する光学系である。例えば、本実施形態では、第1導光光学系60は、前記所定のジオメトリの射出方向(例えば前記45:0度のジオメトリでは0°方向(入射開口1aにおける開口面の法線方向))に沿って順に配置された集光レンズ61、開口板62およびコリメートレンズ63を備える。開口板62は、貫通開口を形成した板状部材であり、集光レンズ61およびコリメートレンズ63の各集光位置に前記貫通開口が位置するように配置される。この構成の第1導光光学系60では、入射開口1aからの所定光は、集光レンズ61で集光され、開口板62の貫通開口を介してコリメートレンズ63に入射され、コリメートレンズ63で平行光となって干渉計10に入射される。
The first light guide
図1に戻って、干渉計10は、所定光が入射され、前記所定光の入射位置から干渉位置までの間に2個の光路を形成する複数の光学素子を備え、前記複数の光学素子には、光軸方向に移動することによって前記2個の光路間に光路差を生じさせる光路差形成光学素子が含まれる装置である。より具体的には、干渉計10は、所定光が入射され、この入射された所定光を2個の第1および第2所定光に分岐し、これら分岐した第1および第2所定光のそれぞれを、互いに異なる2個の経路である第1および第2光路のそれぞれに進行(伝播)させ、再び合流させるものであり、この分岐点(分岐位置)から合流点(合流位置、干渉位置)までの間に第1および第2光路間に光路差があると、前記合流の際に位相差が生じているため、前記合流によって光に濃淡を生じるものである。干渉計10は、例えばマッハツェンダー干渉計等の種々のタイプの第1および第2光路を備える干渉計を利用することができるが、本実施形態では、図2に示すように、マイケルソン干渉計によって構成されている。
Returning to FIG. 1, the
このマイケルソン干渉計の干渉計10は、図2に示すように、複数の光学素子として、所定の位置で固定的に配置された半透鏡(ハーフミラー)11、所定の位置で固定的に配置された固定鏡12、および、光反射面が光軸方向に移動する移動鏡13を備え、固定鏡12と移動鏡13とは、各鏡面の各法線が互いに直交するようにそれぞれ配置され、半透鏡11は、半透鏡面の法線が前記固定鏡12および移動鏡13における各法線の直交点を通り、これら各法線に対し45度の角度で交差するように配置される。この干渉計10において、干渉計10に入射された所定光は、半透鏡11で2個の第1および第2所定光に分岐する。この分岐した一方の第1所定光は、半透鏡11で反射されて固定鏡12に入射する。この第1所定光は、固定鏡12で反射し、来た光路を逆に辿って再び半透鏡11に戻る。一方、この分岐した他方の第2所定光は、半透鏡11を通過して移動鏡13に入射する。この第2所定光は、移動鏡13で反射し、来た光路を逆に辿って再び半透鏡11に戻る。これら固定鏡12で反射された第1所定光および移動鏡13で反射された第2所定光は、半透鏡11で互いに合流して干渉する。このような構成のマイケルソン干渉計10では、所定光は、移動鏡13の鏡面における法線方向に沿って干渉計10へ入射され、所定光の干渉光は、固定鏡12の鏡面における法線方向に沿って干渉計10から射出される。
As shown in FIG. 2, an
したがって、本実施形態では、第1所定光は、所定光の入射位置から、半透鏡11、固定鏡12をこの順に介して半透鏡11に再び至る第1光路を辿る。第2所定光は、所定光の入射位置から、半透鏡11および移動鏡13をこの順に介して半透鏡11に再び至る第2光路を辿る。FT型分光計Daの干渉計10は、移動鏡13によって生じる光路差に起因する光の強弱を生じる。
Therefore, in the present embodiment, the first predetermined light follows the first optical path from the incident position of the predetermined light to the
この移動鏡13には、例えば、共振振動を用いることによって2個の第1および第2光路間に光路差を生じさせる光学素子が用いられる。このような移動鏡13として、例えば、特開2011−80854号公報や特開2012−42257号公報に開示の光反射機構が挙げられる。この光反射機構は、互いに対向して配置される第1および第2の板ばね部と、前記第1および第2の板ばね部の間で互いに離間して配置され、それぞれが前記第1および第2の板ばね部と連結される第1および第2の支持体と、前記第1および第2の板ばね部の前記対向方向に、前記第1の支持体に対して前記第2の支持体を平行移動させる駆動部とを備えている。そして、この光反射機構では、前記第2の支持体の前記移動方向において、前記第1および第2の支持体の厚さは、前記第1および第2の板ばね部よりも厚く、前記第2の支持体における前記移動方向に垂直な一端面に、反射膜が形成されており、前記第2の支持体は、前記反射膜が露出するように前記第1および第2の板ばね部と連結されている。このような光反射機構は、共振振動によって前記反射膜を往復移動させるものであり、例えばMEMS(Micro Electro Mechanical System)技術によって製造される。
For example, an optical element that generates an optical path difference between the two first and second optical paths by using resonance vibration is used for the
なお、干渉計10は、所定光を半透鏡11で2個の第1および第2所定光に分岐する場合において、半透鏡11で反射した半透鏡11の反射側に配置される位相補償板をさらに備えてよい。この場合では、半透鏡11で反射した第1所定光は、前記位相補償板を介して固定鏡12へ入射され、固定鏡12で反射された第1所定光は、前記位相補償板を介して再び半透鏡11へ入射される。前記位相補償板は、第1所定光の半透鏡11の透過回数と第2所定光の半透鏡11の透過回数の相違から生じる第1所定光と第2所定光との位相差を無くして前記位相差を補償するものである。
The
図1に戻って、受光処理部20aは、例えば、第1受光部21と、増幅部22と、アナログ−ディジタル変換部(以下、「AD変換部」と呼称する。)23とを備えている。第1受光部21は、図2に示すように、干渉計10で得られた所定光の干渉光を受光して光電変換することによって、所定光の干渉光における光強度に応じた電気信号を出力する回路である。本実施形態のFT型分光計Daは、例えば、波長800nm以上の近赤外域の光、より具体的には、波長1200nm以上から2500nm以下までの近赤外域の光を測定対象とする仕様であるために、第1受光部21は、例えばInGaAsフォトダイオードおよびその周辺回路を備えて構成される赤外線センサ等である。増幅部22は、第1受光部21の出力を予め設定された所定の増幅率で増幅する増幅器である。AD変換部23は、増幅部22の出力をアナログ信号からディジタル信号へ変換(AD変換)する回路である。このAD変換のタイミング(サンプリングタイミング)は、後述のゼロクロス検出部35から入力されたゼロクロスタイミングで実行される。
Returning to FIG. 1, the light
また、位置検出処理部30は、例えば、位置検出単色光光源31と、第2受光部34と、ゼロクロス検出部35とを備えている。そして、位置検出処理部30は、この位置検出単色光光源31から放射された単色のレーザ光の干渉光を干渉計10で得るために、図2に示すように、光合波器32と、第1光分波器33とをさらに備えている。
The position
位置検出単色光光源31は、移動鏡13の光軸上の位置を検出するための位置検出用の単色光を放射する装置であり、例えば、本実施形態では、単色(単波長)のレーザ光を放射するレーザ光源である。図2において、光合波器32は、位置検出単色光光源31から放射されたレーザ光を干渉計10へ入射させるための入射光学系である。光合波器32は、例えばレーザ光を反射するとともに所定光を透過するダイクロイックミラーや半透鏡等であり、その法線が移動鏡13の法線(光軸)に対し45度で交差するように、入射開口1aと半透鏡11との間に配置される。このように配置された光合波器32に対し45度の入射角でレーザ光が入射されるように、位置検出単色光光源31は、適宜な位置に配置される。そして、第1光分波器33は、干渉計10で生じた前記レーザ光の干渉光を干渉計10から取り出すための射出光学系である。第1光分波器33は、例えばレーザ光の干渉光を反射するとともに所定光の干渉光を透過するダイクロイックミラーや半透鏡等であり、その法線が固定鏡12の法線(光軸)に対し45度で交差するように、半透鏡11と第1受光部21との間に配置される。このように配置された第1光分波器33に対し45度の射出角で射出されるレーザ光の干渉光を受光するように、第2受光部34は、適宜な位置に配置される。
The position detection monochromatic
このように光合波器32および第1光分波器33の各光学素子が配置されると、位置検出単色光光源31から放射された単色のレーザ光は、その光路が光合波器32のダイクロイックミラー32で約90度曲げられて、干渉計10の光軸(移動鏡13の鏡面における法線方向)に沿って進行するようになる。したがって、このレーザ光は、所定光と同様に、干渉計10内を進行し、干渉計10でその干渉光を生じさせる。そして、このレーザ光の干渉光は、第1光分波器33のダイクロイックミラー33で約90度曲げられて、干渉計10から外部に取り出され、第2受光部34で受光される。
When the optical elements of the
図1に戻って、第2受光部34は、干渉計10で得られたレーザ光の干渉光を受光して光電変換することによって、レーザ光の干渉光の光強度に応じた電気信号を出力する回路である。第2受光部34は、例えばシリコンフォトダイオード(SPD)およびその周辺回路を備えて構成される受光センサ等である。第2受光部34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35へ出力する。
Returning to FIG. 1, the second
ゼロクロス検出部35は、第2受光部34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(基準値)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。ゼロクロスタイミングは、前記電気信号がゼロとなる時間軸上の位置である。干渉計10の移動鏡13が光軸方向に移動している場合に、半透鏡11から固定鏡12を介して再び半透鏡11に戻ったレーザ光の位相に対し、半透鏡11から移動鏡13を介して再び半透鏡11に戻ったレーザ光の位相がずれるので、レーザ光の干渉光は、その移動量に応じて正弦波状に強弱する。そして、干渉計10の移動鏡13がレーザ光の波長の1/2の長さだけ移動すると、半透鏡11から移動鏡13を介して再び半透鏡11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、移動鏡13の移動に従って正弦波状に強弱を繰り返すことになる。ゼロクロス検出部35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している。ゼロクロス検出部35は、この検出したゼロクロスのタイミングをAD変換部23へ出力し、AD変換部23は、この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。
The zero-
このようなゼロクロス検出部35は、本実施形態では、例えば、基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、第2受光部34の出力電圧と基準電圧とを比較し、第2受光部34の出力が基準電圧以上である場合に方形波の比較結果信号を出力するコンパレータと、前記コンパレータから出力される方形波の比較結果信号における立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジをそれぞれ検出し、各検出で、サンプリングタイミングとしてパルス信号をAD変換部23へ出力するエッジ検出回路を備える。
In this embodiment, such a zero-
制御演算部41は、FT型分光計Daの各部を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、所定光のスペクトルを求め、そして、白色校正および波長校正の各校正を行うものである。制御演算部41は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、このCPUによって実行される種々のプログラムやその実行に必要なデータ等を予め記憶するROM(Read Only Memory)やEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等の不揮発性記憶素子、このCPUのいわゆるワーキングメモリとなるRAM(Random Access Memory)等の揮発性記憶素子およびその周辺回路等を備えたマイクロコンピュータによって構成される。なお、制御演算部41は、AD変換部23から出力されるデータ等を記憶するために、例えばハードディスク等の比較的大容量の記憶装置をさらに備えてもよい。そして、制御演算部41には、プログラムを実行することによって、機能的に、制御部411、サンプリングデータ記憶部412、インターフェログラム抽出部413、スペクトル演算部414、白色校正部415、波長校正部416および校正データ記憶部417が構成される。
The
制御部411は、所定光のスペクトルを求めるためや前記各校正を行うために、FT型分光計Daの各部を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御するものである。
The
サンプリングデータ記憶部412は、AD変換部23から出力された、所定光の干渉光に関する測定データを記憶するものである。この測定データは、上述したように、所定光の干渉光における光強度に応じた電気信号を、ゼロクロス検出部35で検出したゼロクロスのタイミングで、AD変換部23によってサンプリングすることによって得られる。より具体的には、試料SMの測定では、サンプリングデータ記憶部412は、AD変換部23から出力された、試料SMにおける光の干渉光に関する測定データを記憶し、白色校正では、サンプリングデータ記憶部412は、AD変換部23から出力された、白色校正板CPによる反射白色校正光の干渉光に関する測定データを記憶し、そして、波長校正では、サンプリングデータ記憶部412は、AD変換部23から出力された、白色校正板CPによる反射波長校正光の干渉光に関する測定データを記憶する。
The sampling
インターフェログラム抽出部413は、サンプリングデータ記憶部412に記憶されている測定データから、干渉計10で生成された所定光のインターフェログラムに関するデータを取り出すものである。より具体的には、インターフェログラム抽出部413は、試料SMの測定では、インターフェログラム抽出部413は、サンプリングデータ記憶部412に記憶されている測定データから、試料SMにおける光を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、この求めた積算インターフェログラムをスペクトル演算部414へ通知する。前記位置合わせは、例えば、インターフェログラムのセンターバーストの位置あるいは移動鏡13の位置に基づいて実施される。白色校正では、インターフェログラム抽出部413は、サンプリングデータ記憶部412に記憶されている測定データから、反射白色校正光の干渉光におけるインターフェログラムをスペクトル演算部414へ通知する。そして、波長校正では、インターフェログラム抽出部413は、サンプリングデータ記憶部412に記憶されている測定データから、反射波長校正光の干渉光におけるインターフェログラムをスペクトル演算部414へ通知する。
The
スペクトル演算部414は、インターフェログラム抽出部413から通知されたインターフェログラムまたは積算インターフェログラムをフーリエ変換することによって所定光のスペクトルを求めるものである。より具体的には、白色校正では、スペクトル演算部414は、白色校正のための測定でインターフェログラム抽出部413によって求められた反射白色校正光の干渉光のインターフェログラムをフーリエ変換し、このフーリエ変換結果を白色校正部415へ通知する。波長校正では、スペクトル演算部414は、波長校正のための測定でインターフェログラム抽出部413によって求められた反射波長校正光の干渉光のインターフェログラムをフーリエ変換し、このフーリエ変換結果を波長校正部416へ通知する。そして、試料SMの測定では、スペクトル演算部414は、白色校正部415および波長校正部416によって求められ校正データ記憶部417に記憶されている白色校正データおよび波長校正データに基づいて、試料SMの測定でインターフェログラム抽出部413によって求められた試料SMの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試料SMにおける光のスペクトルを求め、この求めたスペクトルを出力部43へ出力する。
The
白色校正部415は、測定光を白色校正板CPで反射させた反射白色校正光を所定光として干渉計10に入射させることによって得られた前記白色校正光の干渉光のインターフェログラムに基づいて当該FT型分光計Daを白色校正するものである。より具体的には、白色校正部415は、第1透過遮光機構部52の前記遮光板を待避位置Pbに移動させて測定光を測定光光源51から放射させることで、反射白色校正光を所定光として干渉計10に入射させる。そして、白色校正部415は、これによって干渉計10で得られた反射白色校正光の干渉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求められたフーリエ変換結果に基づいて、白色校正するための白色校正データを求める。白色校正は、上述したように、明るさに関するずれ、すなわち、分光特性の縦軸の目盛りを校正するものであり、干渉光の測定結果と測定の際における光源の分光エネルギーとを対応付ける処理(どの波長の光がどの程度の強度であるかを値付ける処理)である。本実施形態では、例えば、反射白色校正光から求められたフーリエ変換結果を白色校正板の反射率と対応付けることで、白色校正データが求められる。白色校正部415は、この求めた白色校正データを校正データ記憶部417に格納し、白色校正データを校正データ記憶部417に記憶させる。
The
波長校正部416は、波長校正光を白色校正板CPで反射させた反射波長校正光を前記所定光として干渉計10に入射させることによって得られた前記反射波長校正光の干渉光のインターフェログラムに基づいて当該FT型分光計Daを波長校正するものである。より具体的には、波長校正部416は、第1透過遮光機構部52の前記遮光板を遮光位置Paに移動させて波長校正光を波長校正光光源54から放射させることで、反射波長校正光を所定光として干渉計10に入射させる。そして、波長校正部416は、これによって反射波長校正光の干渉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求められたフーリエ変換結果から、波長校正光に含まれる既知な波長の光に相当するピーク位置を検出し、この検出した前記ピーク位置に基づいて、波長校正するための波長校正データを求める。波長校正は、上述したように、波長に関するずれ、すなわち、分光特性の横軸の目盛りを校正するものであり、干渉光の測定結果と実際の波長とを対応付ける処理(どの測定データがどの波長値のデータを表しているかを値付ける処理)である。例えば、本実施形態では、波長校正部416は、前記検出した前記ピーク位置に、実際の波長値すなわち前記既知な波長を対応付けることによって波長校正データを求める。波長校正部416は、この求めた波長校正データを校正データ記憶部417に格納し、波長校正データを校正データ記憶部417に記憶させる。
The
そして、白色校正部415および波長校正部416は、時間的に続けて白色校正および波長校正を行うものである。時間的に続けてとは、通常の試料SMを測定する際に、白色校正または波長校正が実施され、終了すると直ちに(連続して)あるいは前記測定を除く所定の処理を実行後に、続けて波長校正または白色校正が実施され、これらが終了した後に、前記通常の試料SMの測定が実施されることである。この時間的に続けて実施される白色校正および波長校正は、例えば、FT型分光計Daを起動した直後に行われる。また例えば、この時間的に続けて実施される白色校正および波長校正は、通常の試料SMを測定した測定回数が予め設定された所定回数に達するごとに行われる。また例えば、この時間的に続けて実施される白色校正および波長校正は、所定の期間ごとに、あるいは、当該FT型分光計Daの動作時間の累計が予め設定された所定時間に達するごとに行われる。例えば、白色校正部415は、白色校正データを求めるとその旨を波長校正部416に通知し、この通知を受けると波長校正部416は、波長校正を開始する。また例えば、白色校正部415は、白色校正データを求めるとその旨を制御部411に通知し、この通知を受けると制御部411は、波長校正部416に波長校正を開始するように指示し、この指示を受けると波長校正部416は、波長校正を開始する。これによって白色校正部415および波長校正部416は、時間的に続けて白色校正および波長校正を行う。
The
校正データ記憶部417は、白色校正部415および波長校正部416それぞれで求められた白色校正データおよび波長校正データ(校正データ)を記憶するものである。
The calibration
入力部42は、制御演算部41に接続され、例えば、校正を指示するコマンドや試料SMの測定開始を指示するコマンド等の各種コマンド、および、例えば試料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Daに入力する機器であり、例えば、キーボードやマウス等である。出力部43は、制御演算部41に接続され、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Da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り、例えばCRTディスプレイ、LCDおよび有機ELディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。
The
なお、入力部42および出力部43からタッチパネルが構成されてもよい。このタッチパネルを構成する場合において、入力部42は、例えば抵抗膜方式や静電容量方式等の操作位置を検出して入力する位置入力装置であり、出力部4は、表示装置である。このタッチパネルでは、表示装置の表示面上に位置入力装置が設けられ、表示装置に入力可能な1または複数の入力内容の候補が表示され、ユーザが、入力したい入力内容を表示した表示位置を触れると、位置入力装置によってその位置が検出され、検出された位置に表示された表示内容がユーザの操作入力内容としてFT型分光計Daに入力される。このようなタッチパネルでは、ユーザは、入力操作を直感的に理解し易いので、ユーザにとって取り扱い易いFT型分光計Daが提供される。
A touch panel may be configured by the
IF部44は、制御演算部41に接続され、外部機器との間でデータの入出力を行う回路であり、例えば、シリアル通信方式であるRS−232Cのインターフェース回路、Bluetooth(登録商標)規格を用いたインターフェース回路、IrDA(Infrared Data Asscoiation)規格等の赤外線通信を行うインターフェース回路、および、USB(Universal Serial Bus)規格を用いたインターフェース回路等である。
The
なお、このような本実施形態のFT型分光計Daにおいて、干渉計10と、受光処理部20aと、位置検出処理部30と、制御演算部41におけるサンプリングデータ記憶部412、インターフェログラム抽出部413およびスペクトル演算部414とは、フーリエ変換分光部の一例に相当し、制御演算部41におけるサンプリングデータ記憶部412、インターフェログラム抽出部413とは、インターフェログラム測定部の一例に相当する。第2受光部34とゼロクロス検出部35とは、タイミング出力部の一例に相当する。
In the FT spectrometer Da according to this embodiment, the
次に、本実施形態の動作について説明する。まず、通常の試料SMを測定する場合の動作について説明し、次に、白色校正および波長校正を行う場合の動作について説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described. First, an operation when measuring a normal sample SM will be described, and then an operation when performing white calibration and wavelength calibration will be described.
上記構成のFT型分光計Daでは、試料SMを測定する場合、まず、入射開口1aを覆うように試料台1bに試料SMが配置され、試料SMがFT型分光計Daにセットされ、測定が開始される。なお、試料SMは、試料用シャーレSSに収容され、この試料用シャーレSSが入射開口1aを覆うように試料台1bに配置されてもよい。測定が開始されると、制御部411の制御に従って、第1透過遮光機構部52は、その遮光板を待避位置Pbに待避し、測定光光源51は、測定光を放射する。測定光光源51から放射された測定光は、45:0度のジオメトリの場合には、45度の入射角で試料SMに入射し、試料SMで反射され、この反射された測定光の反射光は、0度の方向から測定される。すなわち、入射開口1aの開口面における法線方向(0度)に反射した反射光の成分が第1導光光学系60を介して所定光として干渉計10に入射される。
In the FT spectrometer Da having the above configuration, when measuring the sample SM, first, the sample SM is arranged on the
この干渉計10に入射された所定光は、干渉計10で所定光の干渉光となって受光処理部20aの第1受光部21で受光される。より具体的には、所定光は、光合波器32を介して半透鏡11で反射および透過することで第1および第2所定光に分岐される。半透鏡11で反射することによって分岐した第1所定光は、固定鏡12へ入射して反射し、来た光路を逆に辿って再び半透鏡11に戻る。一方、半透鏡11を通過することによって分岐した第2所定光は、移動鏡13へ入射して反射し、来た光路を逆に辿って再び半透鏡11に戻る。これら固定鏡12で反射された第1所定光および移動鏡13で反射された第2所定光は、半透鏡11で互いに合流して干渉する。この所定光の干渉光は、干渉計10から第1光分波器33を介して第1受光部21へ射出される。第1受光部21は、この入射された所定光の干渉光を光電変換し、前記所定光の干渉光における光強度に応じた電気信号を増幅部22へ出力する。増幅部22は、所定の増幅率で前記所定光の干渉光に応じた前記電気信号を増幅し、AD変換部23へ出力する。
The predetermined light incident on the
一方、FT型分光計Daは、位置検出単色光光源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32を介して干渉計10に入射され、上述と同様に干渉計10で干渉し、レーザ光の干渉光となって第1光分波器33を介して第2受光部34で受光される。第2受光部34は、この入射されたレーザ光の干渉光を光電変換し、前記レーザ光の干渉光における光強度に応じた電気信号をゼロクロス検出部35へ出力する。ゼロクロス検出部35は、前記レーザ光の干渉光に応じた前記電気信号が所定の基準値、例えばゼロと交差するタイミングをゼロクロスタイミングとして検出し、このゼロクロスタイミング(ゼロクロス信号)をサンプリングタイミング(AD変換タイミング)としてAD変換部23へ出力する。
On the other hand, the FT spectrometer Da also captures monochromatic laser light emitted from the position detection monochromatic
このような所定光およびレーザ光がそれぞれ干渉計10に取り込まれている間に、干渉計10の移動鏡13は、共振振動によって制御演算部41の制御部411の制御に従って光軸方向に沿って移動されている。
While such predetermined light and laser light are respectively taken into the
AD変換部23は、増幅部22から出力された、前記所定光の干渉光における光強度に応じた電気信号を、ゼロクロス検出部35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ィジタル信号へAD変換し、このAD変換したディジタル信号の前記電気信号を制御演算部41へ出力する。
The
このように動作することによって、所定光のインターフェログラムにおける測定データがAD変換部23から制御演算部41へ出力され、この測定データがサンプリングデータ記憶部412に記憶される。そして、SN比を改善し、良好な精度の結果を得るために、このような所定光のインターフェログラムが移動鏡13の往復に合わせて連続的に複数回、同様に、測定され、これら各インターフェログラムの各測定データがサンプリングデータ記憶部412に記憶される。移動鏡13が1往復すると、往路および復路のそれぞれで1個ずつのインターフェログラムの測定データが得られる。つまり、1個のインターフェログラムは、一方端の最大振幅位置から振動中心(光路差0)を経て他方端の最大振幅位置までのデータである。
By operating in this way, measurement data in an interferogram of predetermined light is output from the
次に、インターフェログラム抽出部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しつつ、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。
Next, the
次に、スペクトル演算部414は、インターフェログラム抽出部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。
Next, the
このスペクトルの算出について、より具体的に説明すると、まず、m回目の測定でのインターフェログラムFm(xi)は、光路差をxiとし、波数をνjとし、波数νjのスペクトル振幅をB(νj)とし、光路差0の位置をX0とし、波数νjの光路差0の位置における位相をφ(νj)とする場合に、式1で表される。なお、mは、m番目の測定による測定結果であることを表す。
The calculation of this spectrum will be described more specifically. First, the interferogram F m (x i ) in the m-th measurement has an optical path difference x i , a wave number ν j , and a wave number ν j spectrum. When the amplitude is B (ν j ), the position of the
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。 Therefore, the integrated interferogram F (x i ) is expressed by Equation 2.
このように積算インターフェログラムがインターフェログラム抽出部413で求められると、スペクトル演算部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。
When the integrated interferogram is obtained by the
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)。 More specifically, in the case of fast Fourier transform, in order to reduce the occurrence of side lobes, a window function A window (x i ) that is symmetric about the optical path difference 0 (center burst position) is multiplied. (Expression 3), fast Fourier transform is performed to obtain the amplitude | B window (ν j ) | of the spectrum of the predetermined light (Expression 4).
上記窓関数Awindow(xi)は、適宜な種々の関数を挙げることができるが、例えば、式5−1ないし式5−3で表される関数である。式5−1は、Hanning Window(ハニング窓)関数と呼ばれ、式5−2は、Hamming Window(ハミング窓)関数と呼ばれ、式5−3は、Blackman Window(ブラックマン窓)関数と呼ばれる。 Examples of the window function A window (x i ) can include various appropriate functions. For example, the window function A window (x i ) is a function represented by Expression 5-1 to Expression 5-3. Equation 5-1 is called a Hanning Window function, Equation 5-2 is called a Hamming Window function, and Equation 5-3 is called a Blackman Window function. .
そして、スペクトル演算部414は、所定光のフーリエ変換結果を、校正データ記憶部417に記憶されている白色校正データおよび波長校正データに基づいて白色校正および波長校正を行った所定光のスペクトルを求める。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。
Then, the
本実施形態におけるFT型分光計Daは、このように動作することによって、所定光のスペクトルを測定することができる。 The FT spectrometer Da in this embodiment can measure the spectrum of predetermined light by operating in this way.
次に、白色校正および波長校正について説明する。図4は、第1実施形態のフーリエ変換型分光計における校正に関する動作を示すフローチャートである。 Next, white calibration and wavelength calibration will be described. FIG. 4 is a flowchart showing an operation related to calibration in the Fourier transform spectrometer of the first embodiment.
上記構成のFT型分光計Daでは、白色校正する場合、まず、入射開口1aを覆うように試料台1bに白色校正板CPが配置され、白色校正板CPがFT型分光計Daにセットされる(S11)。次に、白色校正部415は、制御部411を介して第1透過遮光機構部52にその遮光板を待避位置Pbに待避させ、制御部411を介して測定光光源51に測定光を放射させる(S12)。
In the FT spectrometer Da having the above configuration, when white calibration is performed, first, the white calibration plate CP is disposed on the
測定光光源51から放射された測定光は、45:0度のジオメトリの場合には、45度の入射角で白色校正板CPに入射し、白色校正板CPで反射され、この反射された測定光の反射光は、0度の方向から測定される。すなわち、入射開口1aの開口面における法線方向(0度)に反射した反射光(反射白色校正光)の成分が第1導光光学系60を介して所定光として干渉計10に入射される。この反射白色校正光は、光合波器32を介して干渉計10に入射され、上述と同様に干渉計10で干渉し、反射白色校正光の干渉光となって第1光分波器33を介して第1受光部21で受光される。この第1受光部21で受光された反射白色校正光の干渉光は、上述と同様に、第1受光部21で光電変換され、増幅部22で増幅され、AD変換部23でゼロクロス検出部35のゼロクロスタイミングでサンプリングされ、制御演算部41へ出力される。これによって生成された反射白色校正光の干渉光のインターフェログラムにおける測定データがサンプリングデータ記憶部412に記憶される。白色校正部415は、インターフェログラム抽出部413によってサンプリングデータ記憶部412に記憶されている測定データから、反射白色校正光の干渉光におけるインターフェログラムをスペクトル演算部414へ通知させ、スペクトル演算部414によって反射白色校正光の干渉光におけるインターフェログラムをフーリエ変換させる。そして、白色校正部415は、この求められたフーリエ変換結果に基づいて白色校正データを求める。白色校正データが求められると、白色校正部415は、この求めた白色校正データを校正データ記憶部417に格納し、白色校正の終了を例えば波長校正部416に通知する(S13)。
In the case of a 45: 0 degree geometry, the measurement light emitted from the
白色校正が終了すると、続けて、波長校正部416は、波長校正する。この波長校正では、まず、白色校正板CPがFT型分光計Daにセットされたままで、波長校正部416は、制御部411を介して第1透過遮光機構部52にその遮光板を遮光位置Paに移動させ、測定光光源51の測定光を遮光する(S14)。次に、波長校正部416は、制御部411を介して波長校正光光源54に波長校正光を放射させる(S15)。
When the white calibration is completed, the
波長校正光光源54から放射された波長校正光は、45:0度のジオメトリの場合には、45度の入射角で白色校正板CPに入射し、白色校正板CPで反射され、この反射された波長校正光の反射光は、0度の方向から測定される。すなわち、入射開口1aの開口面における法線方向(0度)に反射した反射光(反射波長校正光)の成分が第1導光光学系60を介して所定光として干渉計10に入射される。この反射波長校正光は、光合波器32を介して干渉計10に入射され、上述と同様に干渉計10で干渉し、反射波長校正光の干渉光となって第1光分波器33を介して第1受光部21で受光される。この第1受光部21で受光された反射波長白色校正光の干渉光は、上述と同様に、第1受光部21で光電変換され、増幅部22で増幅され、AD変換部23でゼロクロス検出部35のゼロクロスタイミングでサンプリングされ、制御演算部41へ出力される。これによって生成された反射波長校正光の干渉光のインターフェログラムにおける測定データがサンプリングデータ記憶部412に記憶される。波長校正部416は、インターフェログラム抽出部413によってサンプリングデータ記憶部412に記憶されている測定データから、反射波長校正光の干渉光におけるインターフェログラムをスペクトル演算部414へ通知させ、スペクトル演算部414によって反射波長校正光の干渉光におけるインターフェログラムをフーリエ変換させる。そして、波長校正部416は、この求められたフーリエ変換結果から、波長校正の値付けとして予め設定された光の波長に相当するピーク位置を探索し、この探索した前記ピーク位置に、実際の波長値すなわち前記既知な波長を対応付けることによって波長校正データを求める。波長校正データが求められると、波長校正部416は、この求めた波長校正データを校正データ記憶部417に格納する(S16)。
In the case of a 45: 0 degree geometry, the wavelength calibration light emitted from the wavelength
このように本実施形態におけるFT型分光計Daは、時間的に続けて白色校正および波長校正を行うので、白色校正および波長校正を互いに同等の頻度で実施できる。また、このFT型分光計Daは、白色校正板CPを用いて白色校正だけでなく波長校正を行うので、所定のジオメトリで波長校正光が白色校正板CPに入射しない場合でも、反射波長校正光を干渉計10に入射でき、波長校正できる。そして、このFT型分光計Daは、試料SMを配置するための測定位置である試料台1bに白色校正板CPを配置して白色校正および波長校正を行うので、ずれ要因を略全て含めて校正できる。このため、このFT型分光計Daは、より高精度に校正でき、より高精度な測定結果を得ることができる。
As described above, the FT spectrometer Da according to this embodiment performs white calibration and wavelength calibration continuously in time, so that white calibration and wavelength calibration can be performed at the same frequency. In addition, since the FT spectrometer Da performs wavelength calibration as well as white calibration using the white calibration plate CP, even if the wavelength calibration light does not enter the white calibration plate CP with a predetermined geometry, the reflected wavelength calibration light is used. Can be incident on the
また、本実施形態におけるFT型分光計Daは、測定光光源51と波長校正光光源54とをそれぞれ個別の光源で備えるので、上述のように、測定に適した光源を採用することができ、波長校正に適した光源を採用することができる。このため、このFT型分光計Daは、所望の測定精度で測定でき、所望の校正精度で波長校正できる。
In addition, since the FT spectrometer Da in the present embodiment includes the
次に、別の実施形態について説明する。 Next, another embodiment will be described.
(第2実施形態)
図5は、第2実施形態のフーリエ変換型分光計における光学系の構成を説明するための図である。図6は、第2実施形態のフーリエ変換型分光計における校正に関する動作を示すフローチャートである。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a diagram for explaining a configuration of an optical system in a Fourier transform spectrometer according to the second embodiment. FIG. 6 is a flowchart showing an operation relating to calibration in the Fourier transform spectrometer of the second embodiment.
第1実施形態におけるFT型分光計Daは、測定光光源51と波長校正光光源54とを個別の光源で備えていたが、第2実施形態におけるFT型分光計Dbは、波長校正光光源54を位置検出単色光光源31と兼用し、位置検出単色光光源31から放射される位置検出用のレーザ光における一部の光を波長校正光として利用するものである。
Although the FT spectrometer Da in the first embodiment includes the
このような第2実施形態におけるFT型分光計Dbは、例えば、測定校正光学系50bと、干渉計10と、受光処理部20bと、位置検出処理部30と、制御演算部41と、入力部42と、出力部43と、IF部44と、筐体1とを備えている。これら第2実施形態のFT型分光計Dbにおける干渉計10、位置検出処理部30、制御演算部41、入力部42、出力部43、IF部44および筐体1は、それぞれ、第1実施形態のFT型分光計Daにおける干渉計10、位置検出処理部30、制御演算部41、入力部42、出力部43、IF部44および筐体1と同様であるので、その説明を省略する。なお、第2実施形態の位置検出処理部30における光合波器32は、所定光だけでなく波長校正光として利用されている位置検出用のレーザ光も透過する。また、図5では、位置検出用として用いられるレーザ光と、波長校正光として用いられるレーザ光とを混合しないように、光軸をずらして配置している。これにより、レーザ光と波長校正光とは、同じ受光部に入射しないようにされている。また、位置検出単色光光源31から放射されるレーザ光の波長は、本実施形態では、既知であるとする。
Such an FT spectrometer Db in the second embodiment includes, for example, a measurement calibration
測定校正光学系50bは、波長校正光光源を位置検出単色光光源31と兼用し、位置検出単色光光源31から放射される位置検出用のレーザ光における一部の光を波長校正光として利用するように構成され、試料SMを測定する場合に測定光を試料SMへ照射し、白色校正する場合に前記測定光を白色校正板CPへ照射し、波長校正する場合に前記波長校正光を白色校正板CPへ照射し、これら試料SMまたは白色校正板CPで反射した反射光を前記所定光として干渉計10に導光する光学系である。
The measurement calibration
より具体的には、図5に示すように、測定校正光学系50bは、測定光光源51と、照明光学系53と、第1導光光学系60と、第2導光光学系70aとを備える。これら第2実施形態の測定校正光学系50bにおける測定光光源51、照明光学系53、第1導光光学系60は、それぞれ、第1実施形態の測定校正光学系50aにおける測定光光源51、照明光学系53、第1導光光学系60と同様であるので、その説明を省略する。
More specifically, as shown in FIG. 5, the measurement calibration
第2導光光学系70aは、位置検出単色光光源31から放射される位置検出用のレーザ光における一部の光を、入射開口1aへ導光する光学系であり、例えば、図5に示すように、第2光分波器71と、第2透過遮光機構部72と、反射鏡73とを備える。
The second light guide
第2光分波器71は、位置検出単色光光源31から射出された前記レーザ光の一部を位置検出処理部30から取り出すための射出光学系である。第2光分波器71は、例えばレーザ光の一部を反射するとともに残余のレーザ光を透過する半透鏡等であり、その法線が位置検出単色光光源31の光軸に対し45度で交差するように、位置検出単色光光源31と半透鏡11との間に配置される。このように配置された第2光分波器71に対し45度の射出角で射出された前記レーザ光の一部を、筐体1に形成された入射開口1aに所定のジオメトリ(例えば45:0度のジオメトリ等)で導光するように、反射鏡73は、適宜な角度および位置に配置される。そして、第2光分波器71と反射鏡73との間には、前記レーザ光の一部を必要に応じたタイミングで透過または遮光するために、第2透過遮光機構部72が配置される。この第2透過遮光機構部72は、第1透過遮光機構部52と同様に構成される。この第2透過遮光機構部72は、制御演算部41の制御に従って、波長校正する場合には、前記レーザ光の一部を透過するように、前記レーザ光の一部の光を遮光しない(前記レーザ光の一部の光の光路を遮らない)待避位置Pdに遮光板を前記アクチュエータによって移動し、波長校正しない場合には、前記レーザ光の一部の光を遮光する遮光位置Pcに遮光板を前記アクチュエータによって移動する。
The second
受光処理部20bは、受光処理部20aと同様に、干渉計10で得られた前記所定光の干渉光を受光して光電変換することによって前記所定光の干渉光における波形の電気信号を出力するものであり、さらに、波長校正する場合には、波長校正部416によって前記レーザ光の一部の光の波長を測定可能に測定波長範囲をオーバサンプリングによって拡大する。より具体的には、受光処理部20bは、受光処理部20aと同様に、第1受光部21と、増幅部22と、AD変換部23とを備え、そして、受光処理部20bのAD変換部23は、ゼロクロス検出部35のゼロクロスタイミングでサンプリングするだけでなく、より多くのタイミングでサンプリングする(オーバサンプリング)。標本化定理から、位置検出用のレーザ光のゼロクロスタイミングのみでAD変換部23がサンプリングすると、位置検出用のレーザ光の波長以下の短波長を検出できないが、このようにゼロクロス検出部35のゼロクロスタイミングでサンプリングするだけでなく、より多くのタイミングでサンプリングすることで、位置検出用のレーザ光の波長以下の短波長も検出できる。
Similarly to the
このような第2実施形態におけるFT型分光計Dbの校正動作について以下に説明する。図6において、白色校正する場合、まず、上述の処理S11と同様に、白色校正板CPがFT型分光計Daにセットされる(S21)。次に、白色校正部415は、制御部411を介して第2透過遮光機構部72にその遮光板を遮光位置Pcに移動させ、制御部411を介して測定光光源51に測定光を放射させる(S22)。これによって第1実施形態と同様に、測定光光源51の測定光における白色校正板CPによる反射光から、干渉計10によって反射白色校正光の干渉光が生成され、そのインターフェログラムにおける測定データが受光処理部20bによって得られ、サンプリングデータ記憶部412に記憶される。そして、白色校正部415は、インターフェログラム抽出部413およびスペクトル演算部414によって、サンプリングデータ記憶部412に記憶されている反射白色校正光の干渉光におけるインターフェログラムをフーリエ変換し、この求められたフーリエ変換結果に基づいて白色校正データを求める。白色校正データが求められると、白色校正部415は、この求めた白色校正データを校正データ記憶部417に格納し、白色校正の終了を例えば波長校正部416に通知する(S23)。
The calibration operation of the FT spectrometer Db in the second embodiment will be described below. In FIG. 6, when white calibration is performed, first, the white calibration plate CP is set on the FT spectrometer Da similarly to the above-described processing S11 (S21). Next, the
白色校正が終了すると、続けて、波長校正部416は、波長校正する。この波長校正では、まず、白色校正板CPがFT型分光計Daにセットされたままで、波長校正部416は、制御部411を介して第2透過遮光機構部72にその遮光板を待避位置Pdに移動させ、波長校正光として位置検出用のレーザ光の一部を白色校正板CPに入射させる(S24)。すなわち、第2透過遮光機構部72の遮光板が待避位置Pdに移動したことで、第2光分波器71で分岐された位置検出用のレーザ光の一部の光は、第2透過遮光機構部72を透過し、反射鏡73で反射されて白色校正板CPに入射する。これによって第1実施形態と同様に、位置検出用のレーザ光の一部の光における白色校正板CPによる反射光から、干渉計10によって反射波長校正光の干渉光が生成され、そのインターフェログラムにおける測定データが受光処理部20bによって得られ、サンプリングデータ記憶部412に記憶される。ここでは、波長校正部416は、上述のようにAD変換部23をオーバサンプリングさせる。そして、波長校正部416は、インターフェログラム抽出部413およびスペクトル演算部414によって、サンプリングデータ記憶部412に記憶されている反射波長校正光の干渉光におけるインターフェログラムをフーリエ変換し、この求められたフーリエ変換結果から、波長校正の値付けとして予め設定された位置検出用のレーザ光の波長に相当するピーク位置を探索し、この探索した前記ピーク位置に、実際の波長値すなわち前記既知な前記レーザ光の波長を対応付けることによって波長校正データを求める。波長校正データが求められると、波長校正部416は、この求めた波長校正データを校正データ記憶部417に格納する(S16)。
When the white calibration is completed, the
なお、試料SMを測定する場合では、第2透過遮光機構部72の遮光板は、制御演算部41の制御に従って遮光位置Pcに移動され、測定光光源51から測定光が放射される。そして、第1実施形態と同様に動作することで、試料SMのスペクトルが測定される。
In the case of measuring the sample SM, the light shielding plate of the second transmission
このように本実施形態におけるFT型分光計Dbは、第1実施形態におけるFT型分光計Daと同様の作用効果を奏し、さらに、オーバサンプリングによって測定波長範囲を、位置検出単色光光源31のレーザ光の波長を測定可能に拡大するので、位置検出単色光光源31のレーザ光を波長校正用光に流用できる。そして、このFT型分光計Dbは、位置検出単色光光源31のレーザ光を波長校正光に流用するので、別途、波長校正用の光源を備える必要がない。
As described above, the FT spectrometer Db according to the present embodiment has the same effects as the FT spectrometer Da according to the first embodiment. Further, the measurement wavelength range is determined by oversampling, and the laser of the position detection monochromatic
次に、別の実施形態について説明する。 Next, another embodiment will be described.
(第3実施形態)
図7は、第3実施形態のフーリエ変換型分光計における光学系の構成を説明するための図である。
(Third embodiment)
FIG. 7 is a diagram for explaining a configuration of an optical system in a Fourier transform spectrometer according to the third embodiment.
第2実施形態におけるFT型分光計Dbは、AD変換部23のオーバサンプリングによって位置検出単色光光源31のレーザ光の波長を検出可能に構成し、位置検出単色光光源31のレーザ光における一部の光を波長校正光として利用するものであるが、第3実施形態におけるFT型分光計Dcは、位置検出単色光光源31のレーザ光を波長変換することによって位置検出単色光光源31のレーザ光の波長を検出可能に構成し、位置検出単色光光源31のレーザ光における一部の光を波長校正光として利用するものである。
The FT spectrometer Db in the second embodiment is configured to be able to detect the wavelength of the laser light of the position detection monochromatic
このような第3実施形態におけるFT型分光計Dcは、例えば、測定校正光学系50cと、干渉計10と、受光処理部20aと、位置検出処理部30と、制御演算部41と、入力部42と、出力部43と、IF部44と、筐体1とを備えている。これら第3実施形態のFT型分光計Dcにおける干渉計10、受光処理部20a、位置検出処理部30、制御演算部41、入力部42、出力部43、IF部44および筐体1は、それぞれ、第1実施形態のFT型分光計Daにおける干渉計10、受光処理部20a、位置検出処理部30、制御演算部41、入力部42、出力部43、IF部44および筐体1と同様であるので、その説明を省略する。なお、図7では、位置検出用として用いられるレーザ光と、波長校正光として用いられるレーザ光とが混合しないように、光合波器32は、第3実施形態におけるFT型分光計Dcでも第1実施形態におけるFT型分光計Daと同様の位置に配置されているが、後述のように、位置検出用のレーザ光の一部を波長変換して波長校正光としているため、2つのレーザ光が同じ光軸上にあっても、光合波器32の反射波長域の設定により分離できる。
Such an FT spectrometer Dc in the third embodiment includes, for example, a measurement calibration
測定校正光学系50cは、波長校正光光源を位置検出単色光光源31と兼用し、位置検出単色光光源31から放射される位置検出用のレーザ光における一部の光を波長変換した後に波長校正光として利用するように構成され、試料SMを測定する場合に測定光を試料SMへ照射し、白色校正する場合に前記測定光を白色校正板CPへ照射し、波長校正する場合に前記波長校正光を白色校正板CPへ照射し、これら試料SMまたは白色校正板CPで反射した反射光を前記所定光として干渉計10に導光する光学系である。
The measurement / calibration
より具体的には、図7に示すように、測定校正光学系50cは、測定光光源51と、照明光学系53と、第1導光光学系60と、第3導光光学系70bとを備える。これら第3実施形態の測定校正光学系50cにおける測定光光源51、照明光学系53、第1導光光学系60は、それぞれ、第1実施形態の測定校正光学系50aにおける測定光光源51、照明光学系53、第1導光光学系60と同様であるので、その説明を省略する。
More specifically, as shown in FIG. 7, the measurement calibration
第3導光光学系70bは、位置検出単色光光源31から放射される位置検出用のレーザ光における一部の光を、長波長に波長変換した後に、入射開口1aへ導光する光学系であり、例えば、図7に示すように、第2光分波器71と、長波長変換部74と、第2透過遮光機構部72と、反射鏡73とを備える。これら第3導光光学系70bにおける第2光分波器71、第2透過遮光機構部72および反射鏡73は、それぞれ、第2実施形態のFT型分光計Dbにおける第2導光光学系70aと同様であるので、その説明を省略する。
The third light guide
長波長変換部74は、第2光分波器71から入射開口1aに至る光路上に配置され、位置検出単色光光源31から放射される位置検出用のレーザ光における一部の光を、長波長に波長変換するものである。長波長に波長変換後の波長は、既知であるとする。このような長波長変換部74は、非線形光学結晶を備えて構成される。非線形光学結晶は、例えば、BBO結晶(β−BaB2O4結晶)、LBO結晶(LiB3O5結晶)、KTP結晶(KTiOPO4結晶)、LiNbO3結晶、MgO:LiNbO3結晶およびAgGaS2結晶等である。第2光分波器71で分岐された位置検出用のレーザ光の一部の光は、長波長変換部74に入射され、長波長変換部74で既知な波長に波長変換され、待避位置Pdの第2透過遮光機構部72を透過し、反射鏡73で反射されて白色校正板CPに入射する。
The long
この第3実施形態におけるFT型分光計Dcの構成動作は、オーバサンプリングをしない点を除き、第2実施形態におけるFT型分光計Dbの構成動作と同様であるので、その説明を省略する。 Since the configuration operation of the FT spectrometer Dc in the third embodiment is the same as the configuration operation of the FT spectrometer Db in the second embodiment except that oversampling is not performed, the description thereof is omitted.
このような第3実施形態におけるFT型分光計Dcは、第1実施形態におけるFT型分光計Daと同様の作用効果を奏し、さらに、長波長変換部74を備えるので、位置検出単色光光源31のレーザ光を波長校正光に流用できる。そして、このFT型分光計Dcは、位置検出単色光光源31のレーザ光を波長校正用光に流用するので、別途、波長校正用の光源を備える必要がない。
The FT spectrometer Dc according to the third embodiment has the same effects as the FT spectrometer Da according to the first embodiment, and further includes the long
次に、別の実施形態について説明する。 Next, another embodiment will be described.
(第4実施形態)
図8は、第4実施形態のフーリエ変換型分光計における光学系の構成を説明するための図である。図9は、第4実施形態のフーリエ変換型分光計における校正に関する動作を示すフローチャートである。
(Fourth embodiment)
FIG. 8 is a diagram for explaining a configuration of an optical system in a Fourier transform spectrometer according to the fourth embodiment. FIG. 9 is a flowchart showing an operation related to calibration in the Fourier transform spectrometer of the fourth embodiment.
第2および第3実施形態におけるFT型分光計Db、Dcは、位置検出単色光光源31のレーザ光を波長校正光に利用するものであるが、第4実施形態におけるFT型分光計Ddは、測定光光源51の測定光を既知な波長に狭帯域化して波長校正光に利用するものである。
The FT spectrometers Db and Dc in the second and third embodiments use the laser light of the position detection monochromatic
このような第4実施形態におけるFT型分光計Ddは、例えば、測定校正光学系50dと、干渉計10と、受光処理部20aと、位置検出処理部30と、制御演算部41と、入力部42と、出力部43と、IF部44と、筐体1とを備えている。これら第4実施形態のFT型分光計Ddにおける干渉計10、受光処理部20a、位置検出処理部30、制御演算部41、入力部42、出力部43、IF部44および筐体1は、それぞれ、第1実施形態のFT型分光計Daにおける干渉計10、受光処理部20a、位置検出処理部30、制御演算部41、入力部42、出力部43、IF部44および筐体1と同様であるので、その説明を省略する。
Such an FT spectrometer Dd in the fourth embodiment includes, for example, a measurement calibration
測定校正光学系50dは、波長校正光光源を測定光光源51と兼用し、測定光光源51から放射される測定光を狭帯域化した後に波長校正光として利用するように構成され、試料SMを測定する場合に測定光を試料SMへ照射し、白色校正する場合に前記測定光を白色校正板CPへ照射し、波長校正する場合に狭帯域化した測定光の波長校正光を白色校正板CPへ照射し、これら試料SMまたは白色校正板CPで反射した反射光を前記所定光として干渉計10に導光する光学系である。
The measurement calibration
より具体的には、図8に示すように、測定校正光学系50dcは、測定光光源51と、照明光学系53と、光学フィルタ挿抜機構部81と、第1導光光学系60とを備える。これら第4実施形態の測定校正光学系50dにおける測定光光源51、照明光学系53、第1導光光学系60は、それぞれ、第1実施形態の測定校正光学系50aにおける測定光光源51、照明光学系53、第1導光光学系60と同様であるので、その説明を省略する。
More specifically, as shown in FIG. 8, the measurement calibration optical system 50 dc includes a
光学フィルタ挿抜機構部81は、制御演算部41に接続され、制御演算部41の制御に従って、測定光光源51から放射された測定光を透過または狭帯域化する装置である。光学フィルタ挿抜機構部81は、測定光光源51から放射された測定光を遮光できる大きさを持ち、測定光光源51から放射された測定光を遮光できる扇形状板状の遮光板と、前記遮光板の径方向所定位置に形成された貫通開口に嵌め込まれた光学フィルタと、前記扇形状の中心を軸に、前記遮光板を所定の角度で回転させるアクチュエータとを備える。前記光学フィルタは、既知な波長を透過中心波長に持ち、輝線相当の透過波長帯域を持つバンドパスフィルタである。そして、この光学フィルタ挿抜機構部81は、制御演算部41の制御に従って、測定光光源51から放射された測定光を狭帯域化する場合には、測定光光源51から入射開口1aに至る測定光の光軸と光学フィルタを交差させる狭帯域化位置Peに前記遮光板を前記アクチュエータによって移動する。これによって測定光光源51の測定光は、前記光学フィルタによって濾波されて狭帯域化した後に、波長校正光として入射開口1aに入射される。一方、この光学フィルタ挿抜機構部81は、制御演算部41の制御に従って、測定光光源51から放射された測定光を透過する場合には、前記測定光を遮光しない(前記測定光の光路を遮らない)待避位置Pfに前記遮光板を前記アクチュエータによって移動する。
The optical filter insertion /
このような第4実施形態におけるFT型分光計Ddの校正動作について以下に説明する。図9において、白色校正する場合、まず、上述の処理S11と同様に、白色校正板CPがFT型分光計Daにセットされる(S31)。次に、白色校正部415は、制御部411を介して光学フィルタ挿抜機構部81にその遮光板を待避位置Pfに移動させ、制御部411を介して測定光光源51に測定光を放射させる(S32)。これによって第1実施形態と同様に、測定光光源51の測定光における白色校正板CPによる反射光から、干渉計10によって反射白色校正光の干渉光が生成され、そのインターフェログラムにおける測定データが受光処理部20aによって得られ、サンプリングデータ記憶部412に記憶される。そして、白色校正部415は、インターフェログラム抽出部413およびスペクトル演算部414によって、サンプリングデータ記憶部412に記憶されている反射白色校正光の干渉光におけるインターフェログラムをフーリエ変換し、この求められたフーリエ変換結果に基づいて白色校正データを求める。白色校正データが求められると、白色校正部415は、この求めた白色校正データを校正データ記憶部417に格納し、白色校正の終了を例えば波長校正部416に通知する(S33)。
The calibration operation of the FT spectrometer Dd in the fourth embodiment will be described below. In FIG. 9, when white calibration is performed, first, the white calibration plate CP is set on the FT spectrometer Da similarly to the above-described processing S11 (S31). Next, the
白色校正が終了すると、続けて、波長校正部416は、波長校正する。この波長校正では、まず、白色校正板CPがFT型分光計Daにセットされたままで、波長校正部416は、制御部411を介して光学フィルタ挿抜機構部81にその遮光板を狭帯域化位置Peに移動させ、前記光学フィルタで狭帯域化した測定光を波長校正光として白色校正板CPに入射させる(S34)。すなわち、光学フィルタ挿抜機構部81の遮光板が狭帯域化位置Peに移動したことで、測定光光源51の測定光は、光学フィルタで濾波され、狭帯域化されて白色校正板CPに入射する。これによって第1実施形態と同様に、狭帯域化した測定光における白色校正板CPによる反射光から、干渉計10によって反射波長校正光の干渉光が生成され、そのインターフェログラムにおける測定データが受光処理部20aによって得られ、サンプリングデータ記憶部412に記憶される。そして、波長校正部416は、インターフェログラム抽出部413およびスペクトル演算部414によって、サンプリングデータ記憶部412に記憶されている反射波長校正光の干渉光におけるインターフェログラムをフーリエ変換し、この求められたフーリエ変換結果から、波長校正の値付けとして予め設定された前記光学フィルタの透過中心波長に相当するピーク位置を探索し、この探索した前記ピーク位置に、実際の波長値すなわち前記既知な前記光学フィルタの透過中心波長を対応付けることによって波長校正データを求める。波長校正データが求められると、波長校正部416は、この求めた波長校正データを校正データ記憶部417に格納する(S36)。
When the white calibration is completed, the
なお、試料SMを測定する場合では、光学フィルタ挿抜機構部81の遮光板は、制御演算部41の制御に従って待避位置Pfに移動され、測定光光源51から測定光が放射される。そして、第1実施形態と同様に動作することで、試料SMのスペクトルが測定される。
When measuring the sample SM, the light shielding plate of the optical filter insertion /
このような第4実施形態におけるFT型分光計Ddは、第1実施形態におけるFT型分光計Daと同様の作用効果を奏し、さらに、光学フィルタ挿抜機構部81を備えるので、測定光光源51の測定光を波長校正光に流用できる。そして、このFT型分光計Ddは、測定光光源51の測定光を波長校正用光に流用するので、別途、波長校正用の光源を備える必要がない。
The FT spectrometer Dd according to the fourth embodiment has the same effects as the FT spectrometer Da according to the first embodiment, and further includes the optical filter insertion /
なお、上述の第4実施形態では、測定光を波長校正光として利用するために、バンドバスフィルタを備えた光学フィルタ挿抜機構部81によって測定光が狭帯域化されが、光学フィルタ挿抜機構部81に代え、回折格子と、前記回折格子で回折された所定の次数の光のみを透過させるスリットを形成したスリット部材と備えるモノクロメータ部によって、測定光が狭帯域化されてもよい。この場合では、波長校正光は、前記測定光を前記モノクロメータ部で単色化した単色光である。このような構成によっても、前記測定光を前記波長校正光に流用できる。
In the fourth embodiment described above, in order to use the measurement light as the wavelength calibration light, the measurement light is narrowed by the optical filter insertion /
また、上述の第1ないし第4実施形態におけるFT型分光計Da〜Ddにおいて、波長校正の値付けとして検索されたピーク位置が、例えばデフォルトとして予め設定されたピーク位置から所定値以上ずれている場合には、例えばメーカでの波長校正をユーザに促すために、その旨のメッセージを警告するように、FT型分光計Da〜Ddが構成されてもよい。このように構成することによってFT型分光計Da〜Ddのメンテナンスの時期をユーザに知らせることができる。 Further, in the FT spectrometers Da to Dd in the first to fourth embodiments described above, the peak position searched for the wavelength calibration pricing is deviated by a predetermined value or more from the peak position preset as a default, for example. In this case, for example, in order to prompt the user to perform wavelength calibration at the manufacturer, the FT spectrometers Da to Dd may be configured to warn a message to that effect. With this configuration, it is possible to notify the user of the maintenance time of the FT spectrometers Da to Dd.
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。 In order to express the present invention, the present invention has been properly and fully described through the embodiments with reference to the drawings. However, those skilled in the art can easily change and / or improve the above-described embodiments. It should be recognized that this is possible. Therefore, unless the modifications or improvements implemented by those skilled in the art are at a level that departs from the scope of the claims recited in the claims, the modifications or improvements are not covered by the claims. To be construed as inclusive.
Da、Db、Dc、Dd フーリエ変換型分光計
10 干渉計
20a、20b 受光処理部
30 位置検出処理部
41 制御演算部
50a、50b、50c、50d 測定校正光学系
52 第1透過遮光機構部
72 第2透過遮光機構部
81 光学フィルタ挿抜機構部
411 制御部
412 サンプリングデータ記憶部
413 インターフェログラム抽出部
414 スペクトル演算部
415 白色校正部
416 波長校正部
417 校正データ記憶部
Da, Db, Dc, Dd
Claims (10)
波長校正用の波長校正光を放射する波長校正光光源と、
所定光を干渉させることによって得られたインターフェログラムに基づいてフーリエ変換を用いて前記所定光のスペクトルを求めるフーリエ変換分光部と、
前記測定光を白色校正板で反射させた反射白色校正光を前記所定光として前記フーリエ変換分光部に入射させることによって前記フーリエ変換分光部を白色校正する白色校正部と、
前記波長校正光を白色校正板で反射させた反射波長校正光を前記所定光として前記フーリエ変換分光部に入射させることによって前記フーリエ変換分光部を波長校正する波長校正部とを備え、
前記白色校正部および前記波長校正部は、時間的に続けて白色校正および波長校正を行うこと
を特徴とするフーリエ変換型分光計。 A measurement light source that emits measurement light for measurement; and
A wavelength calibration light source that emits wavelength calibration light for wavelength calibration;
A Fourier transform spectroscopic unit for obtaining a spectrum of the predetermined light using a Fourier transform based on an interferogram obtained by causing the predetermined light to interfere; and
A white calibration unit for white calibration of the Fourier transform spectroscopic unit by causing the reflected white calibration light reflected by the white calibration plate to reflect the measurement light as the predetermined light to the Fourier transform spectroscopic unit;
A wavelength calibration unit that calibrates the wavelength of the Fourier transform spectroscopic unit by causing the reflected wavelength calibration light reflected by the white calibration plate to be incident on the Fourier transform spectroscopic unit as the predetermined light;
The Fourier transform spectrometer, wherein the white calibration unit and the wavelength calibration unit perform white calibration and wavelength calibration successively in time.
を特徴とする請求項1に記載のフーリエ変換型分光計。 The Fourier transform spectrometer according to claim 1, wherein each of the measurement light source and the wavelength calibration light source is a separate light source.
を特徴とする請求項1または請求項2に記載のフーリエ変換型分光計。 The said wavelength calibration light source is a flat light emission xenon lamp provided with a xenon lamp and the flat light emission control part which makes the said xenon lamp light-emit with fixed light intensity within predetermined time after light emission. Or a Fourier transform spectrometer according to claim 2.
を特徴とする請求項1または請求項2に記載のフーリエ変換型分光計。 The wavelength calibration light source includes a light source of any one of a light emitting diode and a laser light source, a temperature measuring unit that measures a temperature related to the light source, and the light source based on a temperature measured by the temperature measuring unit. The Fourier transform spectrometer according to claim 1, wherein the Fourier transform spectrometer is a constant wavelength light source including a light emission wavelength control unit that emits light at a wavelength of 5.
前記所定光の入射位置から干渉位置までの間に2個の光路を形成する複数の光学素子を備え、前記複数の光学素子には、光軸方向に移動することによって前記2個の光路間に光路差を生じさせる光路差形成光学素子が含まれる干渉計と、
前記光路差形成光学素子の光軸上の位置を検出するための位置検出用の単色光を放射する位置検出単色光光源と、
前記干渉計で生成された前記単色光の干渉光を光電変換することによって得られた信号が所定の基準値と交差するタイミングでクロス信号を出力するタイミング出力部と、
前記干渉計で生成された前記所定光のインターフェログラムを前記ゼロクロス信号でサンプリングすることで測定するインターフェログラム測定部と、
前記インターフェログラム測定部によって測定されたインターフェログラムに基づいてフーリエ変換を用いて前記所定光のスペクトルを求めるスペクトル演算部とを備え、
前記波長校正光光源は、前記位置検出単色光光源と兼用され、前記波長校正光は、前記位置検出単色光の一部の光であること
を特徴とする請求項1または請求項2に記載のフーリエ変換型分光計。 The Fourier transform spectroscopic unit,
A plurality of optical elements that form two optical paths between an incident position of the predetermined light and an interference position; and the plurality of optical elements move between the two optical paths by moving in an optical axis direction. An interferometer including an optical path difference forming optical element that generates an optical path difference;
A position detection monochromatic light source that emits monochromatic light for position detection for detecting a position on the optical axis of the optical path difference forming optical element;
A timing output unit that outputs a cross signal at a timing when a signal obtained by photoelectrically converting the interference light of the monochromatic light generated by the interferometer crosses a predetermined reference value;
An interferogram measuring unit for measuring the interferogram of the predetermined light generated by the interferometer by sampling with the zero-cross signal;
A spectrum calculation unit for obtaining a spectrum of the predetermined light using Fourier transform based on the interferogram measured by the interferogram measurement unit,
The wavelength calibration light source is also used as the position detection monochromatic light source, and the wavelength calibration light is a part of the position detection monochromatic light. Fourier transform spectrometer.
前記波長校正光は、前記位置検出単色光の一部の光を前記波長変換部で波長変換した波長変換光であること
を特徴とする請求項5に記載のフーリエ変換型分光計。 A wavelength conversion unit that converts the wavelength of a part of the position detection monochromatic light into a wavelength that can be measured by the interferogram measurement unit;
6. The Fourier transform spectrometer according to claim 5, wherein the wavelength calibration light is wavelength converted light obtained by wavelength-converting a part of the position detection monochromatic light by the wavelength conversion unit.
を特徴とする請求項5に記載のフーリエ変換型分光計。 6. The Fourier according to claim 5, wherein the wavelength calibration unit expands the measurement wavelength range of the interferogram measurement unit by oversampling so that the wavelength of a part of the position detection monochromatic light can be measured. Conversion spectrometer.
前記波長校正光は、前記測定光を前記バンドパスフィルタで濾波した濾波光であること
を特徴とする請求項1に記載のフーリエ変換型分光計。 A band pass filter having a known wavelength as the transmission center wavelength and having a transmission wavelength band equivalent to a bright line,
The Fourier transform spectrometer according to claim 1, wherein the wavelength calibration light is filtered light obtained by filtering the measurement light with the band-pass filter.
前記波長校正光は、前記測定光を前記モノクロメータ部で単色化した単色光であること
を特徴とする請求項1に記載のフーリエ変換型分光計。 A monochromator unit further comprising a diffraction grating and a slit member formed with a slit that transmits only light of a predetermined order diffracted by the diffraction grating;
The Fourier transform spectrometer according to claim 1, wherein the wavelength calibration light is monochromatic light obtained by monochromatizing the measurement light in the monochromator unit.
波長校正用の波長校正光を白色校正板で反射させた反射波長校正光を前記所定光として前記フーリエ変換分光部に入射させることによって前記フーリエ変換分光部を波長校正する波長校正工程とを備え、
前記白色校正工程および前記波長校正工程は、時間的に続けて行われること
を特徴とするフーリエ変換型分光計の校正方法。 Reflected white calibration in which measurement light for measurement is reflected by a white calibration plate to a Fourier transform spectroscopic unit that obtains a spectrum of the predetermined light using Fourier transform based on an interferogram obtained by interfering with predetermined light A white calibration step of white-calibrating the Fourier transform spectroscopic unit by making light incident as the predetermined light;
A wavelength calibration step of calibrating the wavelength of the Fourier transform spectroscopic unit by making the reflected wavelength calibration light reflected from the wavelength calibration light for wavelength calibration reflected on the white calibration plate enter the Fourier transform spectroscopic unit as the predetermined light, and
The method of calibrating a Fourier transform spectrometer, wherein the white calibration step and the wavelength calibration step are performed continuously in time.
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