JPS61501875A - ミラ−整列制御装置および制御されたレ−ザ干渉計におけるｉｒビ−ム最大化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ミラー整列制御装置および制御されたレーザ干渉計におけるＩＲビーム最大化装 置 ｌ旦ム±！ 大発明は、サンプル材料のスペクトル吸収特性を測定するために光を利用するス ペクトル光度測定装置に関し　特にスペクトルデーフーリエ変換分析に関する。

ｉ二ム！ｊ フーリエ変換赤外線（ＦＴ−ＩＲ）スペクトル光度計は、２つの基本部分から成 る。すなわち（１）赤外光ビームがサンプルを通過する前に通過する干渉計を含 む光学装置と、（２）サンプルから出る光に含まれたスペクトル情報を分析する のに使用される専用コンピュータである。ＦＴ−ＩＲスペクトル光陰計の改良装 置の長所は、サンプルに当てられた赤外線ビームの波長変化を得てスペクトル特 性を測定するのに、回折格子すなわちプリズムではなくて干渉計を使用すること から得られる。干渉計では、サンプルの完全なスペクトルプロフィールを測定す ることができると共に分析精度が高まり、しかち前進＠時間が少ない。

サンプルを通過する赤外光の波長を変えて分析するために、ＦＴ−Ｉ　Ｒスペク トル光度測定に使用されるようなマイケルソン干渉針の操作は周知である。この 干渉針は２つの車交する光路から成り　各々の光路にはその光路を通る光を反射 するためにその端部に反Ｊ［ｋ、すなわちミラーが配設されている。一方の光路 のミラーは固定されている。他方の光路のミラーは、縦方向に動いてその光路の 長さを増大させたり減少させる。干渉計に入る赤外光ビームはビームスプリフタ によって２つのコンポーネントに光学的に分けられ、そのビームの分離された各 コンポーネントは各光路を通る。各光ビームコンポーネントは反射されてその夫 々の光路に沿って向きを直された後、両コンポーネントはビームスプリー、夕を 通って再び結合されて建設的かつ破壊的に干渉する。結合されたビームは、サン プルを通され、光検出器に集光され、出てきたビームの周波数範囲の強度と強度 変化を測定される。

結合された光ビームの選択されたどの周波数の強度特性もビームコンポーネント が通る光路の長さの差に一部依存する。一般に、可動ミラーが一定の速度で軸方 向に動く時、すなわちスキャンする時、出てきた光ビームの強度は干渉計を通っ てくる光の選択されたどの波長の場合にも規則的なサイン曲線的に変化する。

干渉計から出てくる典型的な赤外光ビームは、その多色性質のために変調周波数 の複雑な混合体である。赤外光ビームは、サンプル材を通過した後、そのサンプ ルによって吸収された光の固有波長を決定するために検出することができる。こ れは、その光ビームが干渉計を出る時に予想される規則的なサイン曲線形強度パ ターンの変化を測定することによって達成される。出てくるビームを構成してい る各々の光の波長のサイン曲線パターンの特性の違いを測定することによって、 サンプルが吸収した光の波長がわかる。測定された赤外光吸収特性はスペクトル データを提供し、それによってサンプルを成す物質が決定される。

現出する光ビームの強度変調を測定する検出器の出力信号は可動ミラーがスキャ ンしている間中非常に正確な間隔で記録することができ、そうしてインターフェ ログラムとして知られているプロットが形成される。インターフェログラムは、 干渉計を通過する赤外線ビームの両コンポーネントが通る光路の長さの差の関数 として赤外線光検出器が生じた出力信号を示しているデータポイントの記録であ る。信号とノイズ比の特性が改善された平均的なインターフェログラムを得るた めに、サンプルを連続スキャンする。この平均的なインターフェログラムは、サ ンプル材料のスペクトル特性に関する情報とデータを提供する。数学的に処理し た後、フーリエ変換計算がそのインターフェログラムで成されてサンプル構成体 のスペクトル像が得られる。その結果は、そのサンプルの構成物質を決定すべく 周知の基準データと比較される。

殆どのフーリエ変換技術は、正確な結果を得るために多数のインターフェログラ ムを平均しなければならない。可動ミラーを３２〜５０回スキャンさせて、その 間に得られた測定値が平均される。１つのインターフェログラムは、他の間係あ るインターフェログラムと平均する際の精度を維持するために、正確に再現され ることが重要である。インターフェログラムはミラー位置の関数として形成され るので、もし、データポイントを測定してインターフェログラムを形成する時の ミラー位置の決定がもっと正確になれば、もっと正確なインターフェログラムと 応用フーリエ変換が得られることになろう。

インターフェログラムを形成する際の正確間と再現性を得るために、データポイ ント測定にタイミング（サンプリング制ｗｉ）とミラー位置変化の両方が正確に 管理されなければならない、言いかえれば、データポイントを測定する時、ミラ ーのスキャンヒの正確な位置が決？されねばならい。

最新の装置は、レーザビームを干渉計に通すと共に赤外光ビームを使用すること によってサンプル比とミラー速度の制御および／またはミラー位置の測定を得て いる。レーザビームは、可動ミラーの運動および／または位置を直接測定して干 渉計の光路の長さの変化を正確に決定するのに使用される。レーザビームは、ビ ームスプリッタによって赤外光ビームと同じように光学的に分割され、しかも同 じ光路変化を通過するので、結合されたレーザビームは・、可動ミラーのスキャ ン速度に関する情報を有している強嗜千渉パターンを表示する測定可能な単色光 波長を示す、この強度干渉パターンは、さらに、スキャンしている間ミラーの位 置を表示し、しかもミラー移動の均一の間隔でのデータポイントの収集を表示し て相互に間遠させるのに役立つ。

従来の装置では、可動ミラーが一定速度で動いている時、長さが変わる光路な通 るレーザビームのコンポーネントにドツプラーの周波数変化が生じる。１−／プ ラー変化が生じたコンポーネントが固定長光路を通るコンポ−ホントと結合され ると、測定可能な振幅変調すなわちうなり信号を示す周波数に変調されたビーム が形成されて、ミラー位置および／または速弯を決定するために分析、される強 度変化すなわちしまパターンを生じる。多くのレーザによって形成されるレーザ ビームの周波数は一般の検出器で測定するにはあまりにも高すぎるので、うなり ＠号が有益である。

従来の装置は、一般に、出てくるビームに５ＫＴ（ｚの振幅変調すなわちうなり ＠帯周波数を生じる速度で可動ミラーを駆動する。

うなり＠帯周波数は１′−７プラーの周波数変化の大きさに等しい。

何故なら、それが各通路を通過した後に、それらが結合された光ビームコンポ− 鼻ント間の周波数の差に等しいからである。ミラー速度が早くなると、うなり信 号周波豹は増大して分析力を増し、一方、ミラー速度が遅くなるとうなり信号は それを識別不能のポイントに減少する。この技術による精度は、はぼ５０００中 、１サイクルに保持されて非常に正確な速度および位置情報を提供する。

しかしながら、従来の装置では、光路を通る光ビームのドー、プラー周波数変化 を得るために可動ミラーが動いていなければならない。従って、結合された光ビ ームにおける測定可能なうなり信号周波数を得るために、可動ミラーの運動が必 要となる。可動ミラーが静止している時には、干渉針の隣接する光路に沿って進 むコンポーネント光ビームは結合されて同一周波数光ビームを形成する。何故な ら、どちらのコンポーネントにもドツプラーの周波数変化が生じていなかったか らである。結合されて出てきたビームは、強度変調もうなり信号も示さない。従 って、ミラーが動いていない時には、ミラー位置またはミラー速度を決定するの に使用される＋＊報は出てきたレーザビームには含まれていない、このことは、 可動ミラーがスキャン端部に達して反対方向に向かうために停止トする時のよう に、ミラーが停ｆトしている時にはいつでも起こる。

さらに、従来の干渉装置では、ミラーのスキャンによって生じるド・２プラーの 周波数変化はミラーの運動方向に関係なく結合された光ビームで同一強度変調効 果を生じる。例えば、ミラーが前方または後方のどちらかの方向に動く場合、５ ＫＨｚの振幅変調すなわちうなり周波数が得られる。従って、たとえ光路間の差 が増犬または減少しても、出てきたレーザビームからミラ一連動の方向を決定す ることはできない。この欠截は、一般に、正確なミラー位置がいつでも決定され るようにミラー運動方向を表示するためには別の回路を追加しなければならない 。

さらに　従来の装置では、ミラーのスキャン速度が非常におそいので、出てくる 光ビームの振幅７Ｍ３１１すなわちうなり周波数を測定するのが非常に困難にな る０例えば、０．３ｃｍ／秒の速度で動く場合に　出てくる光ビームに５ＫＨ２ のうな（１周波数が生じる。しかし、ミラーが０．０３ｃｍ／秒のスキャン速度 で駆動される場合には、うなり周波数は０．５ＫＨｚになって測定が困難になる 。従って、スキャン速度がおそくなると、結合された光ビームの変ｉ１１周波数 は現在の電子検出器では測定困難なレベルに低下し、正確性と分析力が低下量る ことになる。

ＦＴ−ＩＲスペクトル光陰計は、正確なインターフェログラムを形成し再現する 能力によって決まるサンプルの分析力に限度がある。光学装置の機能Ｅ重要な親 分は干渉計の可動ミラーである。

この部分は、スペクトル光陰計がインターフェログラムを形成する績ｌｌを決め る。スペクトル光常計がサンプルを分析し得る精度は、インターフェログラムの ｗｊＩ奪と再現間、従って可動ミラーの速奪と位置を制御しかつ決定する測定器 の能力に廖接関係してくる。

可動ミラーの速度と位置を制御しかつ決定量るための従来のレーザ其憔の使用は 、サンプルテストの決定における精度とミラースキャン制御の限界に苦しみ綬け る。ミラー位置の測定制度の改良とミラ一連間の制御は、赤外線スペクトル光陰 計のサンプル物質の分析焙彦を必然的に実質上改良する。

インターフェログラムを発生させる際の精度と再現性を得るためには、干渉針の 固定光路長を畑、定する固定ミラーと光ビームを向は直ナビームスプリーノタと の配列を光ビームが可動ミラーから反射される光ビームと結合するような最善の 配置に維持しなければならない。これは、可動ミラーの反射面と完全に平行な面 に配置し、その面に像を形成すべく２つの垂直！ｔｈ線の回りに調整するように 、固定ミラーに２つの軸線を調節することをたびたびすることによりなされる。

調整可能のミラーを可動ミラーの反射面に関し不変に配置することは無意味であ る。平行度はインターフェログラムを発生すために測定される光の最も短い波長 の１つの波長に維持される。正確に調整しないと、発生されたインターフェログ ラムの分析精度および信号対雑音比が低下し、干渉計を出ていくコンポーネント ヘテロダインビームに導入された位相エラーを生じる。これらの欠点により、イ ンターフェログラムの再現性の正確さおよびインターフェログラムによるサンプ ル物質の特定の精度が低下する。スペクトル光度計による強度変調の測定の正確 さは、その両コンポーネントの制限されれた精密さよりよくすることができない 。もし光ビームの周波数変調が正確に再生および測定されないならば、分子構造 を正確に決定量ることができない。

ミラーの配列のための従来の装置では、大きな機械を用い、非常に精密な調整を 行なっている。温度歪を減少させるために、温度補正を考慮している。しかし、 静的な調整は、可動ミラーのスキャンと機械の準備期間を通して正確なミラー調 整を確実にすることができない。可動ミラーの振動およびその支持の不正確さは 、整列エラーを頻繁に導入する。動的ミラーの不整列は、でてくるビームの光強 度測管に予測できない非周期的エラーおよびそれらの測定に基づ〈インターフェ ログラムの正確さを減じる突然の故障を生じる。

最近の装置では、レーザビームのような基進光ビームを使用可能の測定光ビーム と共に干渉針に通すことにより、自動的にミラー調整を行なっている。この某誉 ビームは、他の間数に加えて固定ミラーと可動ミラー間の不整列を廖接測定する ために使用される。

レーザ光ビームは、より効果的に使用される。レーザビームは、赤外線と同じ分 解を蛍け、赤外光と同じ干渉計の光路を横切るので、再結合されたレーザビーム はミラー整列度を示す情報を含む単色波長の測定可能の干渉パターンを示す、レ ーザビームの幅を横切る波長の位相差の測定値は、ビームの一部分が通る光路長 の差を決定量るのに使用される。非同期の位相の測定値は、等しくない通路の長 さを示し、ミラーの不拘いを示す。

従来の装置では、可動ミラーが一宇の速度で移動しているとき、可変光路を通る レーザビームのコンポーネントにドツプラー変化が生じる。ドツプラー変化を受 けたビームが固定長光路を通るコンポーネントと再結合されると、ｍ定可能のう なり周波数を示す変調周波数ビームが生じる。再結合されたビームは、ミラーの 整列度を決定すべくビームの横断面を横切って分析することができる一連の変化 量る強度すなわちしまパターンを生じる。従来の装置は、一般に　可動ミラーを ５ＫＨ２の変調すなわちドツプラー変化をでてきたビームに生じる速度で作動さ せる。固定にミラー速度では、変調は整列度測定のための分解能を低下するが、 低速度では変調は増加する。この技術による績密度は、はぼ５０００中の１サイ クルに維持することができる。

従来の装置では、しかし、可動ミラーを、その光路を通る光ビームにドツプラー 変化従ってドツプラー変化を得るべくスキャさせなければならない、可動ミラー が静１トしているときには、干渉計の近接する通路に沿って通る両光ビームは、 変調されることなしに、結合されて等しい周波数を形成する。従って、ミラーが 移動していないときは、ミラーの整列度を決定するのに使用可能の再結合された ビームから得られる情報は何もない。これは、可動ミラーがそのスキャンの一端 に達して反対方向へ向けられる前に停しトしているときに生じる。従来の自動整 列装置では、ミラーをそのスキャンの端部で整列させることができない。

さらに、従来の装置では、ミラーの速度が非常に遅いので、再結合されたビーム の′ｔＩｔＩｇを測定することが非常に困難である。たとえば、毎％０．３ｃｍ の速度では結合された光ビームに５ＫＨｚの周波数変調を生じる。しかし、もし 、ミラーが毎秒０．０３ｃｍのスキャン速度で作動されると、変ｍ周波数は０． ５ＫＨｚに減少する。従って、スキャン速度が遅くなると、結合された光ビーム の変ｙ４周波数は現在の電子検出器では測定困難なレベルに低下し、整列を制御 することができない。

干渉計の分解能は、インクフェログラムを生じるための制限された正確さにより 決定される周波数測定により制限されている。光学装置は、干渉針がスペクトル データを測定する正確さを決定するのに重要である。スペクトル光度計によるサ ンプルの分析の正確さは、でてくる赤外線ビームを正確に測定する機械の正確さ に直接関係する。これは、固定および可動の両ミラーを散布かつ連続的に整列さ せることを必要とする。

ミラーの整列にレーザ其進を使用する従来の装置では、精密度と制御の正確さの 限界に苦しみ続けている。ミラー整列を精密に測定し、制御することができる改 良された装置は、スペクトル光度計においてサンプル物質、を正確に分析する点 で重要である。

長を規定する可動ミラーの反射面と動的に整列させる改良されたミラー整列装置 を含む０本発明は、ヘテロゲインされたとき一定周波数のうなり信号を発生する ２つのコンポーネント周波数を有するレーザビームを発生するレーザ装置を含む 、閉ループサーボ制御回路は、干渉計からでてくるレーザビームの断面を横切っ て現われる位相差を比較し、それに応答してミラーを一定の整列に制御する。動 的ミラー整列制御装置は、干渉計からでてくる光ビームの周波数変調を分析して ミラーを正確に安定した状態に制御する。

わずかに異なる周波数の２つのコンポーネントを有するレーザビームは、磁場を ヘリューム−ネオンガスレーザ装置に加えることによりなされる。この現象はジ −マン効果として知られ、説明されている。異なる周波数コンポーネントを有す る前記ビームは、干渉計に指向される。前記ビームの両コンポーネントは、干渉 計の光路を経た後相互に結合される。結合されたベテロダインレーザビームは、 可動ミラーのスキャンにより生じるドツプラー効果による周波数変化を受けて前 記コンポーネントの周波数差に等しいうなり周波数を宥する連続強度変調を表わ す、でてくるビームの連続的に表示された周波数変調は、固定および可動ミラー 間の正確さを示すのに使用可能の連続的な情報を提供する。

検出器アレイは、干渉計からでてくるビームの断面を通る異なる位置における位 相を検出する。光ビームの断面を横切る強度変化の位相を測定し、比較すること により、ミラーの整列が補正されたか否かを決定することができる。これは、不 揃いにより相互に比較する光通路が長くまたは短くなるように変化するためであ り、従ってウェーブポイントに断面移相を生じる。

供給された電圧に縦方向に応答する３つの圧電素子は、干渉計の固定ミラーを支 持する。でてきたレーザビームの断面の位相を比較することにより得た制御信号 は、ミラーの整列を補正すべく前記圧電素子に供給される。制御信号はミラーの 整列がそれ自体光ビームに位相変化を導入しないようにように電気的サーボ装置 により発生され、固定ミラーはその反射面の中心位置に関して調節可能に電気的 サーボ装置により枢支される。誘導された位相変化を除去すると、ミラー整列制 御装置の精度が実質的に増大する。

干渉計からでてくる連続変調ビームを生じる２つの周波数のレーザビームを＊利 に使用するため、たとえミラーが静しトしていても、ミラーの整列を連続的に制 御することができる。さらく、装置から得られる連続情報＠号を用いると、ミラ ー調節を連続して正確に制御することができるため、しばしば起きる整列の目盛 合せをする必要がない。

盟通臼Ｊ罠朋 第１図はフーリエ変換干渉計の干渉部分と本発明の傾斜サーボ制御回路を示す概 略図、 第２図は干渉計を通るレーザビームの２つの周波数の各コンポーネントの偏光間 係を示す干渉計の干渉部分を説明する概略図、第３図は傾斜サーボ制御回路の最 も好ましい電気回路を示す概略図である。

及里１」ｂ１莞ｉ獲 第１図を参照しながらフーリエ変換赤外線（ＦＴ−ＩＲ）スペクトルデータの干 渉計の部分を説明する。入射光ビームの部分を２つの貞女する光路１１，１３の 各々に沿わせるように位置づけられたビームスプリッタ１０を有するマイケルソ ン干渉計を説明する。

ビームスプリッタｌＯは、磁気的影響を受けたレーザ装置１８からのレーザビー ム１６と、その境界線を赤外線光源２２により生じる線２０で示す赤外線光ビー ムとを受ける。一般に、赤外線ビーム２０は非平面鏡２４で反射され、平行にさ れて干渉計に入るが、レーザビーム１６は非平面鏡２４の中央に配設された開口 ２６を経て直接ビームスプリッタ１０に当てられる。

ビームスプリッタｌＯは、各々の光ビーム１６．２０の第１コンポーネントを、 調整可能の固定ミラー１２により境界づけられる一定長さの第１光路１１に沿っ て導く、光ビーム１６．２０は、ミラー１２で反射されて光路１１に沿ってビー ムスプリッタ１０へ戻る。各光ビーム１６．２０の第２のコンポーネントは、ビ ームスプリ７タ１０によって、可動ミラー１４により境界づけられる第２光路１ ３に沿って導かれる。可動ミラー１４は光路１３に対し縦方向に動くことができ 、矢印１５で示されている選択されたスキャン範囲内でその光路の長さを変える 。

光ビーム１６，２０ｃｙＪＧ２コンポーネントは、可動ミラーで反射され、光路 １３に沿ってビームスプリッタ１０に戻り、そこでそれらのコンポーネントは夫 々第１光路に沿って戻る光ビーム１６゜２０の第１コンポーネントと再び結合さ れる。し、−ザビーム１６が結合したものは、ヘテロダイビーム３０を形成する 。光ビーム３０は、干渉現象により生じる強度変調を通して可動ミラー１４に対 する固定ミラー１２の整列の情報を含む、赤外線光ビーム２０の結合された部分 は、ヘテロダインビーム３２を形成し、該ビームは赤外線光の変調された周波数 範囲を提供する特性比で変調されたそれぞれ異なる周波数を有し、分析のために サンプル材料に加えられる。

結合されたレーザビーム３０および赤外線ビーム３２は、反射鏡２４と類似の反 射鏡３４が配置された干渉計の出口路３３に沿って指向される０反射鏡３４は、 平行にされた赤外線のへテロダインビーム３２を受け、これをサンプルチャンバ ー３６に反射し、集光させる。赤外線ビーム３２は、サンプルチャンバー３６を 通り、第３の反射６１３８で反射され、赤外線光検出器４０に集光される。光検 出器４０は、サンプル材料を通過することにより振幅変調された赤外線ビームを 受ける。検出器４０は、インターフェログラムを発生するために使用される、前 記ビームの修正された変調に比例した電気的な情報信号を発生する。

変調されたレーザビーム３０は、ミラー３４の開口４２を経て干渉針からでてい く、ビーム３０は、検出器４４へ指向される。好ましくは、検出器４４は変調さ れたレーザビーム３０の横断面の選択された位置で該ビーム３０の強度を測定す るための複数の光検出器アレイを含む、検出器４４から生じた電気信号４５は、 ミラーの整列を制御するのに使用される。信％４５は、制′ａ＠号５３を発生す べく傾斜サーボ制御回路５０に供給される。

制御信号５３は、干渉計の骨組にミラー１２を調節可能に配置する複数の圧電素 子１０１．１０２，１０３に供給される。各圧電素子は、電気信号が供給される と長さが変化してミラー１２．１４の整列を制御する。

Ｈｅ−Ｎｅレーザ装置】０はレーザビームに磁気作用を受けて２つの異なる周波 数コンポーネントを含むレーザビームを発生し、両コンポーネントは相互に反対 の円偏光を有する。それらの異なる周波数と偏光は、干渉計からでていくベテロ ダインレーザビーム３０の連続情報を得るのに使用される。第２図において、２ つのコンポーネント周波数を有するレーザビーム１６は、干渉計に入る前に４分 の１波長板１５を通る。該４分の１波長板１５は、円形に偏光されたコンポーネ ントのそれぞれを直線的に偏光されたコンポーネントに変換する。直線的に偏光 されたコンポーネントの１つは、バー１７で示すように図面と平行な面内に存在 し、周波数ｆ、を有する。直線的に偏光された他のコンポーネントは、ドツト１ ９で示すように図面と直角の面に存在し、周波数ｆ２を有する。これは、入射す るコンポーネントが示す円形偏光の反対の性質のためである。従って、干渉計に 向けられた光ビームは、２つのコンポーネントから成り、これらのコンポーネン トは相手のコンポーネントと明らかに区別可能の特有の周波数および極性を有す る。

固定長光路１１に沿って反射されたレーザビーム１６の第１部分は、第２の４分 の波長板２３を通り、調整可能の固定長光路１１のミラー１２により反射され、 ４分の１波長板２３を再び通ってビームスプリー２りｌＯに戻される。ビーム１ ６の第１部分２１が４分の１波長板２３を２回通過することは、該ビームの各コ ンポーネントの偏光を該ビームの回りに角９９０度回転させることになる。従っ て、固定長光路１工に入ってきたバー１７で示す平行な第１コンポーネントは、 ドツト１７′で示すように直角に偏光されてビームスプリッタ１０に戻される。

同様に、固定長光路１１に入ってきた直角の偏光面を有する第２コンポーネント は、バー１９′で示すように平行に偏光されてビームスプリッタ１０に戻される 。

ビームスプリッタ１０を通り光路１３に沿うレーザビームの第２部分２５は、偏 光方向を変更されることなく可動ミラー１４により反射される。しかし、第２部 分２５の各コンポーネントは、周波数をΔｆ変更される。これは、可動ミラー１ ４によりビームが受けるドツプラー効果により生じる。

光ビームの同様に偏光されたものだけがビームスプリッタ１０を通して結合され るため、第１光路１■を通り偏光を９０度変えられた周波数ｆ±Δｆ１を有する レーザビームのコンポーネントは、偏光を変えられることなく第２光路を通りか つ周波数ｆ２を有するレーザビームのコンポーネントと結合される。従って、結 合された１つの偏光２７の波は、ｆ、（ｆ２±Δｆ）の周波数を示す、結合され た他の偏光２９の波は、Ｃｆ、±Δｆ）−ｆ２を示す、結合された波２７．２９ は、その後干渉計から偏光器３．Ｌを通り、２つの偏光面のビームの１つを除去 される。従って、検出器４４は、１つの面だけに直線的に偏光されかつレーザビ ームの異なる画周波数コンポーネントの結合により連続的に振幅変調された周波 数の光ビームを受ける０両コンポーネントの１つには、Δｆのドツプラー変化が 導入されている。

ドツプラー変化Δｆは、可動ミラー１４が動いているときのみ両コンポーネント に導入されることは、註記すべきである。可動ミラー１４が静１ヒしているとき は、１ツプラー効果は生じない。従って、ミラー１４が静止しているとき、第１ 光路１３を通る反対のコンポーネントと結合されて、両コンポーネントの周端数 差すなわちｆｌ−ｆ２にちょうど等しい強度変調すなわちうなり周波数を示すヘ テロゲインビームを生じる。従って、検出器は、測定可能な光ビームを連続的に 受け、ミラーが整列しているか否かを決定するために該ビームを横切る位相関係 を検出する。従って光ビームにより示される連続的変調すなわちうなり周波数の ために、情報信号はミラーのスキャンの前後方向におけるスキャン範囲全体にわ たってミラーの整列を制御するのに使用される。

ミラー整列制御装置を第１図に戻って説明する。レーザビーム検出器４４は、干 渉計からでていくレーザビームの強度を測定するための光検出器アレイを含む、 該検出器アレイ４４は、ビーム断面の異なる３筒所に対応して配置された少なく とも３つの光検出器からなる。各検出器により発生された信号は、ビームの断面 を横切る強度差を示し、ビームの断面を横切る位相差の特性を示す、ビームを横 切る位相差は、可動ミラー１４と調整可能の固定ミラー１２から投影された像と の整列に直接間係する。これは、ビームがその一端から他端までの長さが異なる 光路を通過することにより、干渉計に入る干渉性のビームの位相を変えられるも のと推論される。

ミラーの位置関係の誤りは、表面間に相互に非平行すなわち傾斜した関係を生じ る。この角度的関係は、レーザビームを横切る光路長に差を生じ、それによりレ ーザビームが干渉計の通路を通過することにより該レーザビームの断面を横切る 位相変化を生じる。もし、両ミラーがレーザビームの波長の関数だけ整列してい ないと、ビームにはそれを横切る位相変化が導入される。この位相変化は、ビー ムを横切る強度差を決定することにより測定可能であり、両ミラーの平行度を示 すパラメータとして使用することができる。光の波長をミラーの整列を決定する ための測定具として使用すると、整列の正確さを非常に高度に維持することがで きる。

調整可能のミラー１２は、圧電素子のように長さが信号電圧により変化する３つ の電歪素子により干渉計のベース（図示せず）に据え付けられている。この圧電 変換器は、各圧電変換器が光検出器と対応関係を維持するように、検出器アレイ ４４の配列と同様に配列され、ミラーと干渉計のベースとの間に配置されている 。

各圧電変換器１０１．１０２，１０３は、好ましくはミラーおよびレーザビーム ３０の中心から等距離の円に沿って相互に等間隔づつ隔てられている。これは、 各圧電変換器をレーザビーム３０に対し、これを検出する各検出器と同じ位置関 係にするためである。

各検出器から生じた信号は、その検出器に対応する通路の長さを増減すべく対応 する圧電変換器に供給される。各圧電変換器の共同作用により、レーザビームの 幅を横切る通路が可動ミラーの配列に応じて頻繁に等しくされる。

上記の圧電素子としては、バーニトロン社の部品番号１６−８０３１−５Ｈを用 いることができる。

検出器アレイ４４により生じた信号を処理して補正信号１０４゜１０５．１０６ を発生する傾斜サーボ制御回路を第３図に示す、傾斜サーボ制御回路５０は、ヘ テロゲインレーザビーム３０が示す強閲変化に対応しかつ検出器アレイ４４の各 検出器により発生された３つの電気信号８０，８１．８２を受ける。各電気信号 ８０゜８１．８２は、レーザ装置からでるヘテロダインビーム３ｏの各部分の相 対的な位相を示し、レーザビーム３０の各部の光路長の相対的な差を示す、光路 長の差は、干渉計の関係する部分の相対的な配列の測定値になる。

電気信４８０，８１．８２は、相対的位相エラー検出器９０に供給される。相対 的位相エラー検出器９０は、検出信号８０．８１と検出信号８２の位相関係を比 較し、２つの位相エラー信号を発生する。位相エラー信号９２．９４は、それぞ れ積分器９６．９８に供給される。積分器９６．９８は、それぞれ当業者にとっ て既知の手段によ、り信号９２．９４を積分し、相対的位相エラー検出器９０に より示された検出信号間の位相エラーを加算する。エラー信号９２．９４の積分 値により、信号８０．８１．８２間の小さな位相エラーをより正確に制御するこ とができる。

積分器９６．９８の出力は、ミラー反並動回路１００に供給される。ミラー反並 動回路１００は、積分された２つの位相エラー信号９２．９４を受け、圧電素子 １０２，１０２，１０３のそれぞれのための信号を発生する。該信号は圧電素子 １０１，１０２，１０３のそれぞれの長さを制御するために用いられ、干渉計を 通る光路を制御するように、ミラーの中心に間して指定された値だけ該ミラーを 傾斜させる。各圧電素子１０１，１０２．１０３は、長さを制御され、変化され る。もし、３つの圧電素子のうち１つをミラーのためのビポ７トとして使用して 他の２つだけを制御すると、ミラーが傾斜ｉｌＩＭ５時に並進移動する。この並 進移動は、干渉計の光路長を変え、従って光路変化によるエラーを導入する。ミ ラーの中心に間して該ミラーの傾斜を調整するために、３つの圧電素子を使用す ると、ミラー調節による全ての並進効果を除去することができ、従って光路長の 変化によるエラーを除去することができる。

各圧電素子ｉｏｔ　、１０２，１０３のための各信号は、ミラー反並動回路１０ ０により発生された低電圧信号をステップアップさせる高電圧作動回路に供給さ れる。高電圧作動回路１０４，１０５゜１０６は、当業者に共通に知られている 筒車な機能の電気的素子であり、ミラー反並動回路１００から得られた各信号の 電圧レベルを増幅する。

傾斜状態信号１１５は、圧電素子作動信号１１０，１１１゜１１２を圧電素子の レンジの各端すなわち臨界値を示す既知の電圧信号と比較するレベル比較器１１ ４により発生される。たとえば、低電圧信号は圧電素子がそのレンジの端にほぼ 膨張されることを示すのに使用され、また高電圧レベル信号は圧電素子がそのレ ンジの端にほぼ収縮されることを決定するのに使用される。従って１作動信号１ １０．１１１，１１２を比較することにより発生された傾斜状態信号は、傾斜サ ーボ制御回路がミラーをその装置の物理的範囲内に調整することができるか否か を示すのに使用することができる。たとえば、状態信号１１５により示される非 ・作動状態は、干渉計内のミラーの整列を維持できないこと、すなわちサーボ制 御回路では補正できない絶膜調整を生じることを示す、傾斜状態信号およびこれ を発生するのに利用する電気回路は、本発明の重要な部分ではない。

傾斜状態可能不能信号１１６は、スペクトル光度計を制御する主コンピユータか ら発生される。該信号１１６により前記コンピュータは、傾斜サーボ制御回路５ ０の作動非作動を制御する。該信号１１６が傾斜サーボ制御回路５ｏに供給され ると、該制御回路５゜は圧電素子１０ｔ、ＬＯ２，１０３をその移動範囲すなわ ち可変範囲の中心にするための固定電圧信号誉発生する。さらに、制御回路５０ に含まれた位相比較器は、既知の状態に戻され、積分器９６゜９８は名目上ゼロ になる。＠号１１６は、干渉計を機械的に整列すべきとき、傾斜サーボ制御回路 ５０の割込み不能を決定する。これは、また、リセットおよび傾斜サーボ制御回 路の正確な機能を決定する試験手順の間中、干渉計の割込禁止を決定するのに使 用される。

相対的位相エラー検出回路９０を８ｇ４図に示す、相対的位相検出回路９０は、 信号８２に対する２つの信号８０．８１の位相差を示す位相エラー信号９２．９ ４を発生する。＠号８１，８１と信号８２とを比較する代りに、＠号８０，８２ と信号８１とを、また信号８１．８２と信号８０とを比較するように変更しても よい。

検出信号８０，８１．８２は、それぞれゼロクロス検出器１２０．１２１．１２ ２に供給される。各ゼロクロス検出器は、検出信号８３．８２のアナログすなわ ちサイン波特性を有する信号を方形波信号に変換する。検出信号８０．８１を反 転させるのに使用されるゼロクロス検出器１２０．１２１は、検出信号８２を反 転させるのに使用されるゼロクロス検出器１２２にｒＡ連して反転され、検出信 号８０．８１が検出信号８２の位相と同じであるとき１８０度移相した出力信号 を発生する。

ゼロクロス検出器１．２０　、１２１の出力信号は、状態強制回路網１２３に供 給される。状態強制回路網１２３は、位相比較器１２８．１３０の作動を初期状 態にさせる０位相比較器１２８゜１３０は、入力信号間の位相差に対し、＋３６ ０度〜−３６０度の範囲を有する。これは、１０度の位相差の２つの信号が＋１ ０度または一３５０度の位相差を有するもとして考えられるため不明瞭である、 この不明瞭さは、調整方向を決定することができないので、ミラーの制御のため には受け入れることができない、状態強制回路網１２３は、位相比較器１２８， １３０のそれぞれを既知の状態にさせる。これは、各位相比較器１２８ｊ３０の １つの入力を高電圧状態にし、他の入力を変化させることによりなされる。これ は。

位相比較器１２０．１３０のそれぞれを既知の初期状態にする。初期状態の制御 は、傾斜サーボ制御回路が信号１１６により割込み不能にされたときになされる 。

本発明で用いる状態強制回路網１２３は、アナログスイッチ１２４．１２６を含 む、アナログスイッチ１２４はゼロクロス検出器１２０の出力信号を受け、アナ ログスイッチ１２６はゼロ検出器１、２１の出力信号を受ける０両アナログスイ ッチ１２４．１２６は、ゼロ検出器１２２の出力信号を受ける。傾斜状態可能不 能信号１１６が傾斜サーボ制御回路にこれを割込み不能にすべく入力していると き、信号１１６はまたアナログスイッチ１２４，１２６に入力し、アナログスイ ッチＬ２４．Ｌ２６は選択された電圧を位相比較器１２８．１３０の第１の入力 端子に供給する６各位相比較器１２８．１３０の第２の入力端子は、ゼロクロス 検出器１２２の出力を受け、変化可能になる。これにより、各位相比較器１２０ ゜１３０は、既知の初期状態に作動され１両比較器と補正方向が決定される。

上記のように、相対的位相エラー検出器９０は、２つの位相検出器１２８，１３ ０を含む。位相検出器１２８は、ゼロクロス検出器１２０の出力信号したがって 検出信号８０に対応する第１の入力信号を受けると共にゼロクロス検出器１２２ の出力信号したがって検出信号８２に対応する第２の入力信号を受ける０位相比 較器１３０は、ゼロクロス検出器１２１の出力信号したがって検出信号８１に対 応する第１の入力信号と、ゼロクロス検出器１２２の出力信号したがって検出信 号８２に対応する第２の入力信号とを受ける。これにより各位相検出器１２８， １３０は、検出信号８０と検出信号８２との位相および検出信号８１と検出信号 ８２との位相を比較する。各位相検出器１２８，１３０は、当業者に広く知られ た素子である。上記のような位相比較器としてはモトローラ社の部品番号ＭＣＬ ４０４６を用いることができる。

各位相比較器１２８，１３０は、入力信号間の位相差を示すパルス幅の信号を発 生する。もし、入力信号が１８０度移相していると、前記パルス出力は５０％の デユーティサイクルを有する。パルス幅は、位相差が１８０度を越えると増大し 、パルス幅が１８０度より小さくなると減少する。

各位相比較器１２８，１３０の出力は、相対的位相［４回路網１３２に供給され る。相対的位相調節回路網１３２は、各検出器８０〜８２のそれぞれから受け、 検出し処理した信号の位相を補正し、干渉計の光学システムにおける既知の光学 歪を補正する。たとえば、歪補正は、干渉計を通るレーザビームおよび赤外線ビ ームがビームスプリッタかられずかに異なる方向へ指向されることに現われる。

この不正確な状態は、システムを異なる波長特性のレーザビームのために調整し て使用するとき、赤外線にとって最大能力にならないわずかな誤配列のために、 赤外線にビームエネルギーにロスを生じる。散乱効果は、たとえばマツクグレゴ ーーヒル社により発行され、フランシスＩエイ・ジェンキンスおよびハリビーφ イイ・ホワイトの「甚大光学」のように、多くの既知の教唆を通して知り、理解 することができる。

分散効果および他の光学的非能率さを解決するためには、ミラーの整列の補正の ために使用する出力信号に補正値を導入することが有利である。この補正値の１ 人は、相対的位相調整回路網１３２によりなされる。相対的位相調整回路網１３ ２は１位相検出器１２８．１３０からの信号を受ける一対のポテンショメータを 含む。各ポテンショメータは、位相比較器１２８．Ｌ３Ｑから受けたパルス信号 とアースの間で分割した電圧を発生する。従って、システムのアースと他の１つ の間遠性を比較して位相検出器１２８゜１３０で発生された制御信号の割合を各 ポテンショメータにより選択することができ、圧電変換器を補正した値で作動さ せることができる。相対的位相調整回路１ＩＩ４１３２は、ミラー１２の像をミ ラー１４と完全に平行に整列させるように傾斜サーボ制御回路の能力に選択され た位相を導入する０位相調整回路網１３２は、赤外線ビームエネルギーが最大に なる選択された非平行の位置に固定ミラー１２を調整する。

ミラー反並動回路１００とその設計に基づく理論は、第５図から知ることができ る。第５図において、圧電素子１０１．１０２゜１０３の幾何学的位置から、ミ ラーの中心の移動（示された頁の内外）は、以下の式に従って圧電素子１０１． １０２．１０３の移動量に関係する。

ｘｃ；１／３（ｘＩ＋ｘ２＋ｘ３）・・（１）ここに、 Ｘ　ｃ　＝ミラーの中心 ｘＩ；圧を素子１０１の移動量 Ｋ２　＝圧電素子１０２の移動量 Ｋ３　＝圧電素子１０３の移動量 である。

本発明の教唆およびミラー整列ための所望の関数はミラー１２の中心が移動しな いようにミラー１２を￥ＪＲ節しなければならないので、Ｘ＋　、Ｋ２　、Ｋ３ が変化するのにＸｃは式（１）において一定に維持される。圧電素子１０１．１ ０２，１０３の長さ対信号比の関係が直線的であり、各圧電素子が等しいと仮定 すると、式（１）を次式のように変換することができる。

Ｋｌ　＝　１／３　（Ｖ、＋Ｖ２＋Ｖ３）＠　＃　（２）ｖｌ　；圧電素子１０ １に供給される電圧Ｖ２＝圧電素子１０２に供給される電圧ｖ３＝圧電素子１０ ３に供給される電圧である０式（２）の適用は、もし電圧ｖ１〜ｖ３が等しいな らば。

Ｋ１はこれらの電圧と等しい値であること、すなわちＫは電圧Ｖ、、Ｖ２　、Ｖ ３と等しいことを示す。

高電圧作動回路１０４，１０５．１０６が式％式％ の伝達関数を有するならば、ミラー反並動回路１００への所望の入力は以下のよ うになる。

■＋　’　＝　（Ｖ＋　−に＋　）／に２　”　”　（３）ｖ２　°＝　（Ｖ２ −に＋　）／に２　・・（４）ｖ３　°”　（ｖ３−に＋　）／に２　＊　＊　 （５）ｖ２　°＝第２の圧電素子１０２のための補正電圧これらの式（３）〜（ ５）を式（２）に適用すると、次式が得られる。

０＝　ｌ／３　（Ｖ、’　＋Ｖ２　’　＋Ｖ３　’）もし、各圧電素子１０１， １０２．１０３によりなされかつミラーの中心を通る３つの各軸線に関する所望 の回転を示す３つの信号Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃを得ることができるならば、式（３） 。

（４’ｌ　、（５）は、以下のように変換することができる。

Ｖ＋　’　＝Ｋｎ　’　（Ｖａ−１／２　（Ｖｂ＋Ｖｃ））　・書　（７）Ｖ２ 　’　＝Ｋｎ　’　（Ｖｂ　１／２　（Ｖａ＋Ｖｃ））　６会　（８）Ｖ３　’ 　＝に３　’　（Ｖｃ＝　ｌ／２　（Ｖａ＋Ｖｃ））　・Ｃ（９）ここに、に２ とに、　ｎは制御システムに設計された信号ゲインの量を決定するために指定さ れた選択可能の一定の値である。

傾斜サーボ制御回路は、圧電素子の１つを基準として利用し、２つの傾斜補正信 号を得ることが必要であるので、第３の補正信号はゼロ、すなわちＶｃはゼロで ある。これを式（７）〜（９）に適用すると、次式のようになる。

Ｖ、’　＝Ｋｎ　（Ｖａ−１／２Ｖｂ）　拳・　（１０）ｖ２　°＝Ｋｎ、（Ｖ ｂ−１／２Ｖａ）　・・　（１０）Ｖ３　’　＝　（−Ｋｎ、／２）（Ｖａ＋Ｖ ｂ）　拳＠　（１０）ここに、式（ｔｏ）、（１，１）、（１２）は、ミラー反 並動回路１００が解像すべき機能でなければならないことを意味する。

たとえば、ミラー反並動回路１００の一般的な特徴を第６図に示す。各回路網１ ４０，１４１．１４２は、積分器９６．９８の出力信号をそれらの第１および第 ２の入力信号として受ける。回路網１４０は式（１０）の特徴を宥する出力信号 を発生し１回路網１４１は式（１１）の特徴を宥する出力信号を発生し、回路網 １４２は式（］２）の特徴を宥する出力信号を発生する０回路網１４０．１４１ ．１４２の各出力信号は、それぞれ高電圧作動回路１０４．１０５，１０６に供 給される０式（１０）、（１１）　。

（１２）の特性の信号を発生する機能をなす回路構成は、当業者にとって普通の ことであり、未発明の明細書には詳細には記載しない、各回路網１４０，１４１ ．１４２のそれぞれの回路構成は、本発明の特許性とは関係しない。

ミラー反並動回路１００と共にミラーを機能させるのに使用される択一回路を第 ７図に示す。該択一回路は、積分器９８．９８の出力を受けかつ次式の特徴を有 する出力信号を発生する反転総和回路１４６を含む。

Ｖｘ＝−１／３　（Ｖａ＋Ｖｂ） 反転総和回路】４６の出力は、総和回路１４８．１５８と分割ゲイン回路１５２ に供給される。

総和回路１４８は、反転総和回路１４６の出力の外に積分器９６の出力を受け、 次式の特徴を有する信号を発生する。

Ｖ、’＝１／２Ｖａ＋１／２Ｖｘ。

総和回路１５０は１反転総和回路１４６の出力の外に積分器９８の出力を受け、 次式の特徴を有する信号を発生する。

Ｖ２　’＝１／２Ｖｂ＋１／２Ｖｘ。

分割ゲイン回路１５２は１反転総和回路１４６の出力を受け１次式の特徴を有す る信号を発生するように値を２分の１に分割することにより、蛍純な分割信号を 発生する。

Ｖ３　＝　１／２Ｖｘ＝　１／６　（Ｖａ＋Ｖｂ）と記の式における各定数は、 当業者にとって既知の電気回路設計要件により決定される式（１０）、（１１） 、（１２）を必要とするだけであって、回路１４Ｂ、１５０．１５２の出力に必 要とする各特性に基づいて変更することができる。

＠８図は、第７図に示す回路の機能を生じるように結合することができる前記回 路を示す。各回路網１４８．１５−５−０．１５２は、この技術分野において一 般に既知の回路素子を含む、それらの選択およびそれら相互の関連性を含む回路 網の設計は、説明をするまでもなく図面に示されている。

第９図は、反転総和回路１４６のための入力を受けるための択一回路を示す。前 記入力は、総和回路１４８，１５０の出力端子から受ける。

ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　τＨＥ　Ｉ：ＪＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　ＥＥλＰ、Ｃ空　 ！’ＬＥＦＯＲτ　Ｏ’ＩＩＮＴＥＲＮＡτｌ０ＮＡＬ　ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯ Ｎ　Ｎｏ、　ＰＣＴ／ＵＳ　８５１００６６２　（ＳＡ　９７２７）ＵＳ−Ａ− ４０４３６７１２３１０１１１／フ７　ＮｏｎｅＵＳ−Ａ−４０５３２３１１１ ／１０／７７　Ｎｏｎ＠

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．分光分析測定に使用される干渉計のミラーを動的に整列させるための閉ルー プサーボ制御装置であって、前記干渉計の第１のミラーの表面と、前記干渉計の 第２のミラーの表面から反射された像との対応する両部分間の間隔を表わす連続 変調周波数を有する連続するヘテロダインレーザビームを発生する手段と、 前記レーザビームの前記変調整周波数を検出し、前記レーザビームの断面の選択 された位置で前記変調周波数の特性の複数の電気信号を発生する検出手段と、 前記複数の電気信号の各位相を相互に比較し、前記第１のミラーの表面と前記第 ２のミラーの表面の像との間に必要とされる間隔の訂正を表わす複数の訂正信号 を発生する制御手段と、前記干渉計内の光学的分散を補正すべくアフェクト信号 を前記制御信号に導入するオフセット手段と、 前記第１のミラーの表面と、前記第２のミラーの表面の像との間の整列を変更す るために前記訂正信号に応答調節手段とを含む、閉ループサーボ制御装置。
2. ２．サンプル材料の分光分析測定に使用される干渉計の可動ミラーの移動を制御 するための閉ループサーボ制御装置であって、前記可動ミラーの移動を検出して 連続周波数を発生すべく複数の周波数コンポーネントを有するレーザビームを発 生する第１の手段と、 前記レーザビームへの理論的変調周波数の周波数特性を有しかつ前記可動ミラー の移動の一定の割合いを表わす基準信号を発生する第２の手段と、 前記レーザビームの前記変調周波数を検出して前記変調周波数の特性の電気信号 を発生する第３の手段と、前記第２の手段からの前記基準信号および前記第３の 手段からの前記電気信号を受け、前記基準信号と前記電気信号との間の位相を比 較して、前記画信号間の位相差に応答する位置エラー信号と、時間に関してミラ ー位置の変化の割合いに応答する速度エラー信号とを発生する第４の手段と、 前記第３の手段により検出されたとき、変調周波数を有するレーザビームを前記 干渉計から得るべく前記可動ミラーを制得するために前記エラー信号に応答し、 前記可動ミラーの位置速度移動を決定すべく前記基準信号の位相に固定される位 相を有する電気信号を発生する制御手段と、 を含む、閉ループサーボ制御装置。
3. ３．前記第１の手段は異なる周波数の複数のコンポーネント周波数モードを有す るレーザビームを得るべく磁場の作用を受けたレーザ装置を含み、連続変調周波 数を有するレーザビームを発生する、請求の範囲第１項に記載のサーボ制御装置 。
4. ４．前記第３の手段は、前記レーザビームの前記変調周波数に応答する少なくと も１つの光検出器を含む、請求の範囲第１項に記載のサーボ制御装置。
5. ５．前記第４の手段は、前記第２の手段からの前記基準信号と前記第３の手輿か らの前記電気信号との間の位相差に比例するエラー信号を発生する第１の位相検 出器と、前記第３の手段からの前記電気信号から時間に関して変化する割合いに 比例するエラー信号を発生する第２の位相検出器と、ミラー位置および速度の情 報を含む制御信号を発生すべく前記エラー信号を総和するための手段とを含む、 請求の範囲第１項に記載のサーボ制御装置。
6. ６．前記第２の手段により発生された前記基準周波数は、前記可動ミラーの移動 の一定の割合いを表わす前記ヘテロダインレーザビームの所望の変調周波数に等 しい、請求の範囲第１項に記載のサーボ制御装置。
7. ７．サンプル材料の分光分析測定に使用される干渉計の可動ミラーの移動を制御 するための閉ループサーボ制御装置であって、前記可動ミラーの移動位置および 割合いを決定する連続振幅変調周波数を有するヘテロダインレーザビームを発生 する第１の手段と、 前記レーザビームの所望の変調周波数の周波数特性を有する第１の基準信号と、 前記可動ミラーの移動の一定の割合いを表わす所望の変調周波数の周波数特性を 有する第２の基準信号とを発生する第２の手段と、 前記レーザビームの前記変調整周波数を検出して前記変調周波数の特性の電気信 号を発生する第３の手段と、前記第２の手段からの前記基準信号および前記第３ の手段からの前記電気信号を受け、前記再信号の周波数に応答して、時間的に全 ての位置で前記ミラーの速度のエラーを表わす第１の特性と、前記差に比例する 時間的な位置で前記ミラーの速度のエラーを表わす第２の特性とを有する出力信 号を発生する出力手段と、前記出力信号に応答して前記可動ミラーを作動させ、 前記可動ミラーの移動の割合いを増減させる作動手段とを含む、閉ループサーボ 制御装置。
8. ８．分光分析測定に使用される干渉計の可動ミラーを一定のスキャン速度で両方 向へ作動させるためのミラースキャンサーボ制御装置であって、 特徴的な変調周波数を有するレーザビームを発生し、前記可動ミラーの移動によ り発生されるドップラー効果に応答する変調周波数の変化を受けさせるべく前記 ビームを前記干渉計に通し、該干渉計から出る前記ビームを前記可動ミラーのス キャンの割合いの変調周波数特性に維持する手段と、 前記レーザビームの前記変調周波数より大きい周波数の第１の信号と、前記レー ザビームの前記変調周波数より小さい変調周波数の第２の信号からなる一対の一 定周波数の基準信号を発生する基準信号発生器と、 前記干渉計から出てくる前記レーザビームを検出して前記レーザビームにより表 わされた前記変調周波数に比例する周波数の電気信号を発生する手段と、 前記基準信号および前記電気信号を受ける位相比較器であって前記基準信号と前 記電気信号との間の位相差に比例しかつ前記ミラーの位置エラーを示す電圧の出 力信号を発生する検出器械および前記電気信号を受け、スキャンの間前記ミラー の速度エラーを示す出力信号を発生する位相固定制御ループを提供するトラッキ ング電圧制御発振器を備える位相比較器と、 前記作動信号に応答して前記可動ミラーを両方面へ作動させるための作動手段で あって前記位相比較器械よび前記トラッギング電圧制笹発振器の両出力信号に応 個答して前記可動ミラーを作動させて該作動ミラーによるドップラー効果を前記 レーザビームに生じさせて前記変調周波数の位相を前記基準信号の位相にさせる 作動手段とを含む、ミラースキャンサーボ制御装置。
9. ９．サンプル材料の分光分析測定に使用される干渉計の可動ミラーの移動を制御 するための閉ループサーボ制御装置であって、前記可動ミラーの移動を決定すべ く連続変調周波数を有するヘテロダインレーザビームを発生する第１の手段と、 前記ヘテロダインレーザビームの所望の変調周波数の周波数特性を有しかつ前記 可動ミラーの移動の一定の割合いを表わす基準信号を発生する第２の手段と、 前記レーザビームの前記変調周波数を検出して前記変調周波数の特性の電気信号 を得る第３の手段と、 前記第２の手段からの前記基準信号および前記第３の手段からの前記電気信号を 受け、前記基準信号および前記電気信号間の位相を比較し、前記両信号間の周波 数差に応答するエラー信号を発生する第４の手段と、 前記第３の手段からの前記電気信号を受けて前記位相比較器のの出力信号に応答 する制御された周波数と位相を比較し、前記再信号間の周波数差に応答するエラ ー信号を発生する第５の手段と、前記レーザビームの前記変調周波数の変化に応 答してエラー信号を発生する第６の手段と、 前記可動ミラーの移動の割合いを制御するために前記エラー信号に応答し、前記 ミラーの移動を決定すべく位相固定制御ループを得るための前記割合いを増加的 に調節する制御手段とを含む、閉ループサーボ制御装置。
10. １０．前記第２の手段は、前記基準信号の周波数に増減を生じさせるべく方向信 号に応答し、かつ前記可動ミラーをその移動範囲内の位置を決定しかつ検出信号 を発生するための手段をさらに含む、請求の範囲第７項に記載のサーボ制御装置 。
11. １１．前記第２の手段は、前記可動ミラーの両方向の制御を行なうべく前記レー ザビームの前記連続変調周波数に関して前記基準信号を増減させるように前記基 準信号の周波数を選択された値に変更する手段をさらに含む、請求の範囲第１５ 項に記載にサーボ制御装置。