JP2001304964A - Fourier spectroscope - Google Patents

Fourier spectroscope

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JP2001304964A
JP2001304964A JP2000120929A JP2000120929A JP2001304964A JP 2001304964 A JP2001304964 A JP 2001304964A JP 2000120929 A JP2000120929 A JP 2000120929A JP 2000120929 A JP2000120929 A JP 2000120929A JP 2001304964 A JP2001304964 A JP 2001304964A
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JP
Japan
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light
gain processing
output
processing channel
low
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JP2000120929A
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Japanese (ja)
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Hiroshi Koyama
弘 小山
Katsumi Isozaki
克巳 磯崎
Katsuya Ikezawa
克哉 池澤
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a Fourier spectroscope for improved S/N even if the amount of measurement light decreases. SOLUTION: An interferometer is made to scan for measuring the interference light of measured light, and the measuring result is Fourier-transformed with a calculation controlling circuit for the spectrum of the measured light. Here, there are provided a first light receiving means for detecting the interference light transmitting an object as measurement light, a second light receiving means for detecting the interference light as reference light, a first low-gain processing channel and a first high-gain processing channel where the output of the first light receiving means is converted into a digital signal and is held, a second low-gain processing channel and a second high-gain processing channel where the output of the second light receiving means is converted into a digital signal and is held, and a calculation control circuit where, if any one of first and second high-gain processing channels saturates, the output in saturation range of the high-gain processing channel on saturated side is replaced with the output of low-gain processing channel on saturated side which is reduced for the output of the high-gain processing channel on saturated side.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、フーリエ分光器に
関し、特に測定光の光量が低下した場合であってもS/
Nを向上させることが可能なフーリエ分光器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Fourier spectrometer, and more particularly, to an S / S spectrometer even when the amount of measurement light decreases.
The present invention relates to a Fourier spectrometer capable of improving N.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のフーリエ分光器は、干渉計を走査
して測定光の干渉光を測定し、この測定結果をコンピュ
ータ等の演算制御手段でフーリエ変換することにより測
定光のスペクトルを求める。
2. Description of the Related Art A conventional Fourier spectrometer scans an interferometer to measure interference light of measurement light, and obtains a spectrum of the measurement light by performing a Fourier transform on the measurement result by an arithmetic control means such as a computer.

【0003】測定結果であるインターフェログラムの中
央部には急峻なセンターバーストと呼ばれるピークが存
在する。このため従来のフーリエ分光器ではこのセンタ
ーバーストを飽和させないようにA/D変換器のフルス
パンを設定するので、量子化電圧が増大してしまいS/
Nが低下してしまうと言った問題点があった。
[0003] A steep peak called a center burst exists in the center of the interferogram as a measurement result. For this reason, in the conventional Fourier spectrometer, since the full span of the A / D converter is set so as not to saturate the center burst, the quantization voltage increases and S / S
There was a problem that N decreased.

【0004】このような問題点を解決するため本願出願
人の出願に係る「特願平11−126761」がある。
前記出願では高利得処理チャンネルと低利得処理チャン
ネルの2系統の処理チャンネルを設け、高利得処理チャ
ンネルでの測定結果の内飽和した部分を低利得処理チャ
ンネルでの測定結果で置換することにより高S/Nのフ
ーリエ分光器を実現している。
[0004] To solve such a problem, there is Japanese Patent Application No. 11-126761 filed by the present applicant.
In the above-mentioned application, two processing channels, a high gain processing channel and a low gain processing channel, are provided, and a saturated portion of the measurement result in the high gain processing channel is replaced with the measurement result in the low gain processing channel, thereby obtaining a high S signal. / N Fourier spectrometer is realized.

【0005】ここで、図4はこのような従来のダブルビ
ームのフーリエ分光器の一例を示す構成ブロック図であ
る。
FIG. 4 is a block diagram showing an example of such a conventional double-beam Fourier spectrometer.

【0006】図4において1a及び1bは受光素子であ
るフォトダイオード及び電流電圧変換回路から構成され
る受光手段、2a及び2bはサンプリング周波数の1/
2以上の高周波数信号を減衰させるフィルタ回路、3a
及び3bは低利得増幅器、4a,4b,7a及び7bは
A/D変換器、5a,5b,8a及び8bは記憶回路、
6a及び6bは高利得増幅器、9は演算制御回路、10
0及び101は図示しない干渉計からの測定光及び参照
光である。
In FIG. 4, reference numerals 1a and 1b denote light receiving means composed of a photodiode serving as a light receiving element and a current-voltage conversion circuit, and 2a and 2b denote 1/1 of the sampling frequency.
Filter circuit for attenuating two or more high frequency signals, 3a
And 3b are low gain amplifiers, 4a, 4b, 7a and 7b are A / D converters, 5a, 5b, 8a and 8b are storage circuits,
6a and 6b are high gain amplifiers, 9 is an operation control circuit, 10
Reference numerals 0 and 101 denote measurement light and reference light from an interferometer (not shown).

【0007】また、1a〜8aは測定光100側の処理
手段50aを、1b〜8bは参照光101側の処理手段
50bを、3a〜5aは低利得処理チャンネル51a
を、3b〜5bは低利得処理チャンネル51bを、6a
〜8aは高利得処理チャンネル52aを、6b〜8bは
高利得処理チャンネル52bをそれぞれ構成している。
Further, reference numerals 1a to 8a denote processing means 50a on the side of measurement light 100, 1b to 8b denote processing means 50b on the side of reference light 101, and 3a to 5a denote low-gain processing channels 51a.
3b to 5b are the low gain processing channels 51b, 6a
8a constitute a high gain processing channel 52a, and 6b-8b constitute a high gain processing channel 52b.

【0008】受光手段1aで検出された測定光100は
電気信号に変換され、フィルタ回路2aでサンプリング
周波数の1/2以上の高周波数信号が減衰される。この
フィルタ回路2aの出力信号は低利得増幅器3a及び高
利得増幅器6aでそれぞれ増幅され、A/D変換器4a
及び7aでディジタル信号に変換された後記憶回路5a
及び8aに格納される。
The measuring light 100 detected by the light receiving means 1a is converted into an electric signal, and a high frequency signal having a frequency equal to or more than 1/2 of the sampling frequency is attenuated by the filter circuit 2a. The output signal of the filter circuit 2a is amplified by the low gain amplifier 3a and the high gain amplifier 6a, respectively, and the A / D converter 4a
Storage circuit 5a after being converted into a digital signal at 7a and 7a
And 8a.

【0009】同様に、受光手段1bで検出された参照光
101は電気信号に変換され、フィルタ回路2bでサン
プリング周波数の1/2以上の高周波数信号が減衰され
る。このフィルタ回路2bの出力信号は低利得増幅器3
b及び高利得増幅器6bでそれぞれ増幅され、A/D変
換器4b及び7bでディジタル信号に変換された後記憶
回路5b及び8bに格納される。
Similarly, the reference light 101 detected by the light receiving means 1b is converted into an electric signal, and a high-frequency signal of 1/2 or more of the sampling frequency is attenuated by the filter circuit 2b. The output signal of this filter circuit 2b is a low gain amplifier 3
b and a high-gain amplifier 6b, respectively, are converted into digital signals by A / D converters 4b and 7b, and then stored in storage circuits 5b and 8b.

【0010】演算制御回路9は記憶回路5a及び8aに
格納された各々のインターフェログラムの合成処理を行
い。合成された測定光のインターフェログラムをフーリ
エ変換して測定光のスペクトルを求める。
The arithmetic control circuit 9 performs a synthesizing process of each interferogram stored in the storage circuits 5a and 8a. The spectrum of the measurement light is obtained by performing a Fourier transform on the interferogram of the synthesized measurement light.

【0011】また、演算制御回路9は記憶回路5b及び
8bに格納された各々のインターフェログラムの合成処
理を行い。合成された参照光のインターフェログラムを
フーリエ変換して参照光のスペクトルを求める。
The arithmetic and control circuit 9 performs a synthesizing process of each interferogram stored in the storage circuits 5b and 8b. The spectrum of the reference light is obtained by Fourier transforming the interferogram of the synthesized reference light.

【0012】ここで、図4に示す従来例の動作を図5を
用いて説明する。図5は演算制御回路9の動作を説明す
るフロー図である。
Here, the operation of the conventional example shown in FIG. 4 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart illustrating the operation of the arithmetic control circuit 9.

【0013】図5中”S001”において演算制御回路
9は記憶回路8aに格納された測定光の高利得データか
ら飽和開始点、飽和終了点及び飽和範囲を検出し、図5
中”S002”において演算制御回路9は記憶回路8b
に格納された参照光の高利得データから飽和開始点、飽
和終了点及び飽和範囲を検出する。
In "S001" in FIG. 5, the arithmetic and control circuit 9 detects the saturation start point, the saturation end point and the saturation range from the high gain data of the measurement light stored in the storage circuit 8a.
In the middle “S002”, the arithmetic control circuit 9 stores the memory circuit 8b.
, A saturation start point, a saturation end point, and a saturation range are detected from the high gain data of the reference light stored in.

【0014】図5中”S003”において演算制御回路
9が測定光及び参照光の高利得データのどちらからも飽
和を検出できない場合は図5中”S004”において低
利得データとの置き換えをしないで図5中”S009”
の処理を行う。
In the case where the arithmetic and control circuit 9 cannot detect the saturation from both the high-gain data of the measurement light and the reference light in "S003" in FIG. 5, do not replace the low-gain data in "S004" in FIG. "S009" in FIG.
Is performed.

【0015】一方、図5中”S003”において演算制
御回路9が測定光及び参照光の高利得データの双方若し
くはどちらか一方から飽和を検出した場合には図5中”
S005”において演算制御回路9は検出された測定光
の飽和範囲と参照光の飽和範囲の双方が包含される範囲
を求めてこれを全飽和範囲とする。
On the other hand, if "S003" in FIG. 5 indicates that the arithmetic and control circuit 9 has detected saturation from both or one of the high gain data of the measurement light and the reference light, the operation shown in FIG.
In step S005 ", the arithmetic and control circuit 9 obtains a range that includes both the detected measurement light saturation range and the reference light saturation range, and sets this range as the total saturation range.

【0016】図5中”S006”において演算制御回路
9は前記飽和範囲と予め設定されている設定範囲の双方
が包含される範囲を求めてこれを低利得データ使用範囲
とする。さらに、図5中”S007”において演算制御
回路9は低利得データ使用範囲を予め設定された値分だ
け拡大する。
In FIG. 5, in "S006", the arithmetic and control circuit 9 obtains a range including both the saturation range and a preset setting range, and sets this range as a low gain data use range. Further, in "S007" in FIG. 5, the arithmetic control circuit 9 expands the low-gain data use range by a preset value.

【0017】図9中”S008”において演算制御回路
9は先に設定した低利得データ使用範囲の高利得データ
を高利得データの出力に対して値が換算された低利得デ
ータで置き換えて測定光及び参照光のインターフェログ
ラムを合成させる。
In "S008" in FIG. 9, the arithmetic and control circuit 9 replaces the high gain data in the previously set low gain data use range with the low gain data obtained by converting the value of the high gain data output into the measurement light. And an interferogram of the reference light is synthesized.

【0018】最後に、図5中”S009”において演算
制御回路9は合成されたインターフェログラムをフーリ
エ変換して測定光及び参照光のスペクトルを求める。
Finally, in "S009" in FIG. 5, the arithmetic and control circuit 9 Fourier-transforms the combined interferogram to obtain the spectrum of the measurement light and the reference light.

【0019】このように、測定光と参照光との低利得デ
ータ使用範囲を同一にすることにより、フーリエ変換後
の測定光と参照光との誤差曲線が同じような傾向になる
ので、両者の比を計算する等すれば雑音が低下してS/
Nが向上することになる。
As described above, by making the use range of the low gain data of the measurement light and the reference light the same, the error curve between the measurement light and the reference light after the Fourier transform tends to be the same. Calculating the ratio reduces noise and reduces S /
N will be improved.

【0020】この結果、ダブルビームのフーリエ分光器
の場合には低利得データ使用範囲を測定光と参照光とで
同一にすることにより、インターフェログラムの合成誤
差を減少させることが可能になり、S/Nが向上する。
As a result, in the case of a double beam Fourier spectrometer, by making the use range of low gain data the same for the measurement light and the reference light, it is possible to reduce the interferogram synthesis error, S / N is improved.

【0021】[0021]

【発明が解決しようとする課題】しかし、図5に示す従
来例では測定対象の透過吸収を測定する場合には測定光
の光量が低下する。このため、測定光側の高利得増幅器
では飽和が生じなくなるが、図5に示すフロー図から分
かるように参照光側の高利得増幅器で飽和が生じている
限りは測定光側であっても低利得データが用いられるこ
とになるので低利得側の雑音の影響を受けてS/Nが低
下してしまうと言った問題点があった。
However, in the conventional example shown in FIG. 5, when measuring the transmission and absorption of the object to be measured, the amount of the measuring light decreases. For this reason, saturation does not occur in the high gain amplifier on the measurement light side, but as can be seen from the flowchart shown in FIG. 5, as long as saturation occurs in the high gain amplifier on the reference light side, low saturation occurs even on the measurement light side. Since the gain data is used, there is a problem that the S / N is reduced due to the influence of noise on the low gain side.

【0022】例えば、図6は高利得増幅器6a及び6b
の利得を16倍、低利得増幅器3a及び3bの利得を1
倍にした場合の測定対象の吸光度に対するS/Nの変化
を示す特性曲線図である。
For example, FIG. 6 shows high gain amplifiers 6a and 6b
And the gains of the low-gain amplifiers 3a and 3b are 1
It is a characteristic curve figure which shows the change of S / N with respect to the light absorbency of a measurement object at the time of doubling.

【0023】図6中”CH01”及び”CH02”に示
す特性曲線はそれぞれすべて1倍及び16倍のデータを
用いた場合の特性であり、図6中”CH03”は図4に
示す従来例の特性を示すものである。(但し、図6中”
CH02”に示す特性では測定対象の吸光度が小さいと
16倍のデータは飽和しているので使用することはでき
ない。)図6中”CH03”から分かるように、測定対
象の吸光度が大きくなるとS/Nが低下している。従っ
て本発明が解決しようとする課題は、測定光の光量が低
下した場合であってもS/Nを向上させることが可能な
フーリエ分光器を実現することにある。
The characteristic curves indicated by "CH01" and "CH02" in FIG. 6 are the characteristics when 1-times and 16-times data are used, respectively. "CH03" in FIG. 6 is the characteristic curve of the conventional example shown in FIG. It shows the characteristics. (However, in FIG. 6)
In the characteristic shown in CH02 ", if the absorbance of the measurement object is small, the data of 16 times is saturated and cannot be used because it is saturated.) As can be seen from" CH03 "in FIG. Therefore, the problem to be solved by the present invention is to realize a Fourier spectrometer capable of improving the S / N even when the amount of measurement light is reduced.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】このような課題を達成す
るために、本発明のうち請求項1記載の発明は、干渉計
を走査して測定光の干渉光を測定し、この測定結果を演
算制御回路でフーリエ変換することにより測定光のスペ
クトルを求めるフーリエ分光器において、測定対象を透
過した前記干渉光を測定光として受光する第1の受光手
段と、前記干渉光を参照光として受光する第2の受光手
段と、前記第1の受光手段の出力をディジタル信号に変
換して保持する第1の低利得処理チャンネル及び第1の
高利得処理チャンネルと、前記第2の受光手段の出力を
ディジタル信号に変換して保持する第2の低利得処理チ
ャンネル及び第2の高利得処理チャンネルと、前記第1
及び第2の高利得処理チャンネルの何れか一方が飽和し
た場合は飽和した側の前記高利得処理チャンネルの飽和
範囲の出力を飽和した側の前記高利得処理チャンネルの
出力に対して換算された飽和した側の前記低利得処理チ
ャンネルの出力で置換する演算制御回路とを備えたこと
により、測定光の光量が低下した場合であってもS/N
を向上させることができる。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the interferometer is scanned to measure the interference light of the measurement light, and the measurement result is obtained. In a Fourier spectrometer that obtains a spectrum of the measurement light by performing a Fourier transform by an arithmetic control circuit, a first light receiving unit that receives the interference light transmitted through the measurement target as the measurement light, and receives the interference light as the reference light A second light receiving means, a first low gain processing channel and a first high gain processing channel for converting an output of the first light receiving means into a digital signal and holding the digital signal, and an output of the second light receiving means. A second low-gain processing channel and a second high-gain processing channel for converting and holding a digital signal;
And when one of the second high-gain processing channels is saturated, the output of the high-gain processing channel on the saturated side is converted to the output of the high-gain processing channel on the saturated side. And an arithmetic control circuit for replacing with the output of the low-gain processing channel on the side of the S / N ratio even when the amount of measurement light is reduced.
Can be improved.

【0025】請求項2記載の発明は、干渉計を走査して
測定光の干渉光を測定し、この測定結果を演算制御回路
でフーリエ変換することにより測定光のスペクトルを求
めるフーリエ分光器において、測定対象を透過した前記
干渉光を測定光として受光する第1の受光手段と、前記
干渉光を参照光として受光する第2の受光手段と、前記
第1の受光手段の出力をディジタル信号に変換して保持
する第1の低利得処理チャンネル及び第1の高利得処理
チャンネルと、前記第2の受光手段の出力をディジタル
信号に変換して保持する第2の低利得処理チャンネル及
び第2の高利得処理チャンネルと、前記第1及び第2の
高利得処理チャンネルの何れか一方が飽和した場合は飽
和した側の前記低利得処理チャンネルの出力に対して換
算された飽和した側の前記高利得処理チャンネルの飽和
範囲の出力を飽和した側の前記低利得処理チャンネルの
出力で置換する演算制御回路とを備えたことにより、測
定光の光量が低下した場合であってもS/Nを向上させ
ることができる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a Fourier spectroscope which scans an interferometer to measure interference light of measurement light, and Fourier-transforms the measurement result by an arithmetic and control circuit to obtain a spectrum of the measurement light. First light receiving means for receiving the interference light transmitted through the measurement target as measurement light, second light receiving means for receiving the interference light as reference light, and converting the output of the first light receiving means into a digital signal A first low-gain processing channel and a first high-gain processing channel for holding the output, and a second low-gain processing channel and a second high-gain channel for converting and holding the output of the second light receiving means to a digital signal. If one of the gain processing channel and one of the first and second high gain processing channels is saturated, the output of the low gain processing channel on the saturated side is saturated. And an arithmetic control circuit that replaces the output of the high gain processing channel in the saturation range with the output of the low gain processing channel on the saturated side. N can be improved.

【0026】請求項3記載の発明は、干渉計を走査して
測定光の干渉光を測定し、この測定結果を演算制御回路
でフーリエ変換することにより測定光のスペクトルを求
めるフーリエ分光器において、測定対象で反射した前記
干渉光を測定光として受光する第1の受光手段と、前記
干渉光を参照光として受光する第2の受光手段と、前記
第1の受光手段の出力をディジタル信号に変換して保持
する第1の低利得処理チャンネル及び第1の高利得処理
チャンネルと、前記第2の受光手段の出力をディジタル
信号に変換して保持する第2の低利得処理チャンネル及
び第2の高利得処理チャンネルと、前記第1及び第2の
高利得処理チャンネルの何れか一方が飽和した場合は飽
和した側の前記高利得処理チャンネルの飽和範囲の出力
を飽和した側の前記高利得処理チャンネルの出力に対し
て換算された飽和した側の前記低利得処理チャンネルの
出力で置換する演算制御回路とを備えたことにより、測
定光の光量が低下した場合であってもS/Nを向上させ
ることができる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a Fourier spectrometer which scans an interferometer to measure interference light of measurement light, and Fourier-transforms the measurement result by an arithmetic and control circuit to obtain a spectrum of the measurement light. First light receiving means for receiving the interference light reflected by the measurement target as measurement light, second light receiving means for receiving the interference light as reference light, and converting the output of the first light receiving means into a digital signal A first low-gain processing channel and a first high-gain processing channel for holding the output, and a second low-gain processing channel and a second high-gain channel for converting and holding the output of the second light receiving means to a digital signal. When the gain processing channel and either one of the first and second high gain processing channels are saturated, the output of the saturated range of the high gain processing channel on the saturated side is placed before the saturated side. And an arithmetic control circuit that replaces the output of the high gain processing channel with the output of the low gain processing channel on the saturated side, which is converted to the value of S / S even when the amount of measurement light decreases. N can be improved.

【0027】請求項4記載の発明は、干渉計を走査して
測定光の干渉光を測定し、この測定結果を演算制御回路
でフーリエ変換することにより測定光のスペクトルを求
めるフーリエ分光器において、測定対象で反射した前記
干渉光を測定光として受光する第1の受光手段と、前記
干渉光を参照光として受光する第2の受光手段と、前記
第1の受光手段の出力をディジタル信号に変換して保持
する第1の低利得処理チャンネル及び第1の高利得処理
チャンネルと、前記第2の受光手段の出力をディジタル
信号に変換して保持する第2の低利得処理チャンネル及
び第2の高利得処理チャンネルと、前記第1及び第2の
高利得処理チャンネルの何れか一方が飽和した場合は飽
和した側の前記低利得処理チャンネルの出力に対して換
算された飽和した側の前記高利得処理チャンネルの飽和
範囲の出力を飽和した側の前記低利得処理チャンネルの
出力で置換する演算制御回路とを備えたことにより、測
定光の光量が低下した場合であってもS/Nを向上させ
ることができる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a Fourier spectrometer for measuring an interference light of a measuring light by scanning an interferometer, and performing a Fourier transform of the measurement result by an arithmetic and control circuit to obtain a spectrum of the measuring light. First light receiving means for receiving the interference light reflected by the measurement target as measurement light, second light receiving means for receiving the interference light as reference light, and converting the output of the first light receiving means into a digital signal A first low-gain processing channel and a first high-gain processing channel for holding the output, and a second low-gain processing channel and a second high-gain channel for converting and holding the output of the second light receiving means to a digital signal. If one of the gain processing channel and one of the first and second high gain processing channels is saturated, the output of the low gain processing channel on the saturated side is saturated. And an arithmetic control circuit that replaces the output of the high gain processing channel in the saturation range with the output of the low gain processing channel on the saturated side. N can be improved.

【0028】請求項5記載の発明は、請求項1乃至請求
項4記載の発明であるフーリエ分光器において、前記演
算制御回路が、前記飽和範囲を予め設定された値分だけ
拡大することにより、測定光の光量が低下した場合であ
ってもS/Nを向上させることができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the Fourier spectrometer according to the first to fourth aspects of the present invention, the arithmetic and control circuit expands the saturation range by a predetermined value. S / N can be improved even when the amount of measurement light is reduced.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下本発明を図面を用いて詳細に
説明する。図1は本発明に係るフーリエ分光器の一実施
例を示す構成ブロック図である。図1において1a〜8
a、1b〜8b、50a、50b、51a、51b、5
2a、52b、100及び101は図4と同一符号を付
してあり、10は演算制御回路、11は分光器、12は
光分岐素子、13は測定対象である。また、102は分
光器10から出力される干渉光である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration block diagram showing one embodiment of a Fourier spectrometer according to the present invention. 1a to 8 in FIG.
a, 1b to 8b, 50a, 50b, 51a, 51b, 5
Reference numerals 2a, 52b, 100, and 101 denote the same reference numerals as in FIG. 4, 10 denotes an arithmetic control circuit, 11 denotes a spectroscope, 12 denotes an optical branching element, and 13 denotes a measurement target. Reference numeral 102 denotes interference light output from the spectroscope 10.

【0030】処理手段50a及び50b内部の接続関係
については図4に示す従来例と同様であるのでその部分
の説明は省略する。分光器11から出力された干渉光1
02は光分岐素子12で2つに分割され、一方の光は測
定対象13を透過して測定光100として処理手段50
aに入射される。また、他方の光は参照光としてそのま
ま処理手段50bに入射される。
The connection inside the processing means 50a and 50b is the same as that of the conventional example shown in FIG. Interference light 1 output from spectroscope 11
02 is split into two by an optical branching element 12, and one of the lights is transmitted through the measurement target 13 and is converted into a measurement light 100 by a processing unit 50.
a. The other light is directly incident on the processing means 50b as reference light.

【0031】ここで、図1に示す実施例の動作を図2を
用いて説明する。図2は演算制御回路10の動作を説明
するフロー図である。
Here, the operation of the embodiment shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart illustrating the operation of the arithmetic control circuit 10.

【0032】図2中”S101”において演算制御回路
10は記憶回路8aに格納された測定光の高利得データ
から飽和開始点、飽和終了点及び飽和範囲を検出し、図
2中”S102”において演算制御回路10は記憶回路
8bに格納された参照光の高利得データから飽和開始
点、飽和終了点及び飽和範囲を検出する。
In "S101" in FIG. 2, the arithmetic and control circuit 10 detects the saturation start point, the saturation end point and the saturation range from the high gain data of the measurement light stored in the storage circuit 8a, and in "S102" in FIG. The arithmetic control circuit 10 detects a saturation start point, a saturation end point, and a saturation range from the high gain data of the reference light stored in the storage circuit 8b.

【0033】図2中”S103”において演算制御回路
10が測定光及び参照光の高利得データの双方から飽和
を検出した場合には図2中”S104”において演算制
御回路10は検出された測定光の飽和範囲と参照光の飽
和範囲の双方が包含される範囲を求めてこれを全飽和範
囲とする。
When the arithmetic and control circuit 10 detects saturation from both the high gain data of the measurement light and the reference light in "S103" in FIG. 2, the arithmetic and control circuit 10 performs the detected measurement in "S104" in FIG. A range that includes both the light saturation range and the reference light saturation range is determined, and is defined as a total saturation range.

【0034】図2中”S105”において演算制御回路
10は前記飽和範囲と予め設定されている設定範囲の双
方が包含される範囲を求めてこれを低利得データ使用範
囲とする。さらに、図2中”S106”において演算制
御回路10は低利得データ使用範囲を予め設定された値
分だけ拡大し、図2中”S107”において測定光及び
参照光のインターフェログラムを合成して図2中”S1
18”のステップに移る。
In "S105" in FIG. 2, the arithmetic and control circuit 10 obtains a range that includes both the saturation range and a preset setting range, and sets this range as a low gain data use range. Further, in "S106" in FIG. 2, the arithmetic control circuit 10 expands the low-gain data use range by a predetermined value, and synthesizes the interferograms of the measurement light and the reference light in "S107" in FIG. "S1" in FIG.
Move to step 18 ".

【0035】図2中”S103”において演算制御回路
10が測定光及び参照光の高利得データの双方が飽和し
ていない場合は図2中”S108”において測定光が飽
和しているか否かを判断し、測定光が飽和している場合
には図2中”S109”において演算制御回路10は測
定光の飽和範囲と設定範囲の双方が包含される範囲を求
めてこれを低利得データ使用範囲とする。
If both the high-gain data of the measurement light and the reference light are not saturated at "S103" in FIG. 2, the arithmetic control circuit 10 determines whether the measurement light is saturated at "S108" in FIG. If it is determined that the measurement light is saturated, the arithmetic and control circuit 10 obtains a range including both the saturation range and the set range of the measurement light in "S109" in FIG. And

【0036】図2中”S110”において演算制御回路
10は前記低利得データ使用範囲を予め設定された値分
だけ拡大し、図2中”S111”において測定光のイン
ターフェログラムを合成して、図2中”S113”のス
テップに移る。
At "S110" in FIG. 2, the arithmetic control circuit 10 enlarges the low gain data use range by a predetermined value, and synthesizes an interferogram of the measurement light at "S111" in FIG. It moves to the step of "S113" in FIG.

【0037】一方、図2中”S108”において測定光
が飽和していない場合には図2中”S112”において
演算制御回路10は測定光の低利得データを使用しない
で全てを高利得データ使用範囲とする。
On the other hand, if the measurement light is not saturated in "S108" in FIG. 2, the arithmetic and control circuit 10 uses all the high gain data without using the low gain data of the measurement light in "S112" in FIG. Range.

【0038】図2中”S113”において参照光が飽和
しているか否かを判断し、参照光が飽和している場合に
は図2中”S114”において演算制御回路10は参照
光の飽和範囲と設定範囲の双方が包含される範囲を求め
てこれを低利得データ使用範囲とする。
In step S113 in FIG. 2, it is determined whether the reference light is saturated. If the reference light is saturated, the operation control circuit 10 determines the reference light saturation range in step S114 in FIG. And a range that includes both the set range and the low gain data use range.

【0039】図2中”S115”において演算制御回路
10は前記低利得データ使用範囲を予め設定された値分
だけ拡大し、図2中”S116”において測定光のイン
ターフェログラムを合成して、図2中”S118”のス
テップに移る。
In "S115" in FIG. 2, the arithmetic control circuit 10 enlarges the low gain data use range by a predetermined value, and synthesizes the interferogram of the measurement light in "S116" in FIG. It moves to the step of "S118" in FIG.

【0040】一方、図2中”S113”において参照光
が飽和していない場合には図2中”S117”において
演算制御回路10は参照光の低利得データを使用しない
で全てを高利得データ使用範囲とする。
On the other hand, if the reference light is not saturated in "S113" in FIG. 2, the operation control circuit 10 does not use the low gain data of the reference light but uses all of the high gain data in "S117" in FIG. Range.

【0041】最後に、図2中”S118”において演算
制御回路10は合成されたインターフェログラムをフー
リエ変換して測定光及び参照光のスペクトルを求める。
Finally, at "S118" in FIG. 2, the arithmetic and control circuit 10 Fourier-transforms the combined interferogram to obtain the spectrum of the measurement light and the reference light.

【0042】例えば、図3は高利得増幅器6a及び6b
の利得を16倍、低利得増幅器3a及び3bの利得を1
倍にした場合の測定対象の吸光度に対するS/Nの変化
を示す特性曲線図であり、図3中”CH01”,”CH
02”及び”CH03”は図6と同一符号を付してあ
る。
For example, FIG. 3 shows high gain amplifiers 6a and 6b
And the gains of the low-gain amplifiers 3a and 3b are 1
FIG. 4 is a characteristic curve diagram showing a change in S / N with respect to the absorbance of the measurement object when the measurement is doubled, and “CH01” and “CH” in FIG.
02 "and" CH03 "are given the same reference numerals as in FIG.

【0043】図3中”AB11”に示す吸光度よりも小
さいと測定光の高利得データの飽和が生じるものとする
と、図1に示す実施例は図3中”CH11”に示すよう
な特性となり、図3中”AR11”に示す測定光の高利
得データが飽和しない領域ではS/Nが図3中”CH0
2”に等しくなり図3中”CH03”と比較してS/N
が向上していることが分かる。
If it is assumed that the saturation of high gain data of the measurement light occurs when the absorbance is smaller than the absorbance indicated by "AB11" in FIG. 3, the embodiment shown in FIG. 1 has the characteristic shown by "CH11" in FIG. In a region where the high gain data of the measurement light indicated by “AR11” in FIG. 3 is not saturated, the S / N is “CH0” in FIG.
2 ”, and the S / N is higher than that of“ CH03 ”in FIG.
It can be seen that is improved.

【0044】この結果、測定光若しくは参照光のどちら
か一方の高利得データが飽和した場合には、飽和した側
のみ低利得データを使用し、非飽和側は全て高利得デー
タを使用することにより、測定対象の透過吸収を測定す
る際に測定光の光量が低下した場合であってもS/Nを
向上させることができる。
As a result, when the high gain data of either the measurement light or the reference light is saturated, the low gain data is used only on the saturated side and the high gain data is used on all the non-saturated sides. In addition, even when the amount of the measurement light decreases when measuring the transmission and absorption of the measurement target, the S / N can be improved.

【0045】なお、図1に示す実施例では透過光量を測
定する構成になっているが反射光量を測定するものであ
っても構わない。
Although the embodiment shown in FIG. 1 is configured to measure the amount of transmitted light, it may measure the amount of reflected light.

【0046】また、測定光の高利得データが飽和せず、
参照光の高利得データが飽和する場合であっても適用す
ることが可能である。
Also, the high gain data of the measurement light does not saturate,
The present invention can be applied even when the high gain data of the reference light is saturated.

【0047】また、インターフェログラムを合成に際し
ては、低利得データの値を高利得データの値に換算して
合成しても、高利得データの値を低利得データの値に換
算して合成しても何れであっても構わない。
Further, when synthesizing the interferogram, even if the value of the low gain data is converted to the value of the high gain data and synthesized, the value of the high gain data is converted to the value of the low gain data and synthesized. Or any of them.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば次のような効果がある。請求項1乃至請
求項5の発明によれば、測定光若しくは参照光のどちら
か一方の高利得データが飽和した場合には、飽和した側
のみ低利得データを使用し、非飽和側は全て高利得デー
タを使用することにより、測定対象の透過吸収を測定す
る際に測定光の光量が低下した場合であってもS/Nを
向上させることができる。
As is apparent from the above description,
According to the present invention, the following effects can be obtained. According to the first to fifth aspects of the present invention, when the high gain data of one of the measurement light and the reference light is saturated, the low gain data is used only on the saturated side, and the non-saturation side is all high. By using the gain data, it is possible to improve the S / N even when the amount of the measurement light decreases when measuring the transmission and absorption of the measurement target.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るフーリエ分光器の一実施例を示す
構成ブロック図である。
FIG. 1 is a configuration block diagram showing one embodiment of a Fourier spectroscope according to the present invention.

【図2】演算制御回路の動作を説明するフロー図であ
る。
FIG. 2 is a flowchart illustrating an operation of an arithmetic control circuit.

【図3】測定対象の吸光度に対するS/Nの変化を示す
特性曲線図である。
FIG. 3 is a characteristic curve diagram showing a change in S / N with respect to the absorbance of a measurement object.

【図4】従来のダブルビームのフーリエ分光器の一例を
示す構成ブロック図である。
FIG. 4 is a configuration block diagram illustrating an example of a conventional double beam Fourier spectrometer.

【図5】演算制御回路の動作を説明するフロー図であ
る。
FIG. 5 is a flowchart illustrating the operation of the arithmetic control circuit.

【図6】測定対象の吸光度に対するS/Nの変化を示す
特性曲線図である。
FIG. 6 is a characteristic curve diagram showing a change in S / N with respect to the absorbance of a measurement object.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a,1b 受光手段 2a,2b フィルタ回路 3a,3b 低利得増幅器 4a,4b,7a,7b A/D変換器 5a,5b,8a,8b 記憶回路 6a,6b 高利得増幅器 9 演算制御回路 10 演算制御回路 11 分光器 12 光分岐素子 13 測定対象 50a,50b 処理手段 51a,51b 低利得処理チャンネル 52a,52b 高利得処理チャンネル 100 測定光 101 参照光 102 干渉光 1a, 1b Light receiving means 2a, 2b Filter circuit 3a, 3b Low gain amplifier 4a, 4b, 7a, 7b A / D converter 5a, 5b, 8a, 8b Storage circuit 6a, 6b High gain amplifier 9 Operation control circuit 10 Operation control Circuit 11 Spectroscope 12 Optical branching element 13 Measurement target 50a, 50b Processing means 51a, 51b Low gain processing channel 52a, 52b High gain processing channel 100 Measurement light 101 Reference light 102 Interference light

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】干渉計を走査して測定光の干渉光を測定
し、この測定結果を演算制御回路でフーリエ変換するこ
とにより測定光のスペクトルを求めるフーリエ分光器に
おいて、 測定対象を透過した前記干渉光を測定光として受光する
第1の受光手段と、 前記干渉光を参照光として受光する第2の受光手段と、 前記第1の受光手段の出力をディジタル信号に変換して
保持する第1の低利得処理チャンネル及び第1の高利得
処理チャンネルと、 前記第2の受光手段の出力をディジタル信号に変換して
保持する第2の低利得処理チャンネル及び第2の高利得
処理チャンネルと、 前記第1及び第2の高利得処理チャンネルの何れか一方
が飽和した場合は飽和した側の前記高利得処理チャンネ
ルの飽和範囲の出力を飽和した側の前記高利得処理チャ
ンネルの出力に対して換算された飽和した側の前記低利
得処理チャンネルの出力で置換する演算制御回路とを備
えたことを特徴とするフーリエ分光器。
1. A Fourier spectroscope which scans an interferometer to measure interference light of measurement light, and Fourier-transforms the measurement result by an arithmetic and control circuit to obtain a spectrum of the measurement light. A first light receiving unit that receives the interference light as the measurement light, a second light receiving unit that receives the interference light as the reference light, and a first that converts an output of the first light receiving unit into a digital signal and holds the digital signal. A low-gain processing channel and a first high-gain processing channel, a second low-gain processing channel and a second high-gain processing channel for converting an output of the second light receiving means into a digital signal and holding the digital signal; When one of the first and second high gain processing channels is saturated, the high gain processing channel on the side that saturates the output of the saturation range of the high gain processing channel on the saturated side. Fourier spectrometer characterized by comprising the conversion has been saturated side to the output of the Le a calculation control circuit to replace the output of the low gain channel.
【請求項2】干渉計を走査して測定光の干渉光を測定
し、この測定結果を演算制御回路でフーリエ変換するこ
とにより測定光のスペクトルを求めるフーリエ分光器に
おいて、 測定対象を透過した前記干渉光を測定光として受光する
第1の受光手段と、 前記干渉光を参照光として受光する第2の受光手段と、 前記第1の受光手段の出力をディジタル信号に変換して
保持する第1の低利得処理チャンネル及び第1の高利得
処理チャンネルと、 前記第2の受光手段の出力をディジタル信号に変換して
保持する第2の低利得処理チャンネル及び第2の高利得
処理チャンネルと、 前記第1及び第2の高利得処理チャンネルの何れか一方
が飽和した場合は飽和した側の前記低利得処理チャンネ
ルの出力に対して換算された飽和した側の前記高利得処
理チャンネルの飽和範囲の出力を飽和した側の前記低利
得処理チャンネルの出力で置換する演算制御回路とを備
えたことを特徴とするフーリエ分光器。
2. A Fourier spectroscope which scans an interferometer to measure interference light of measurement light, and Fourier-transforms the measurement result by an arithmetic and control circuit to obtain a spectrum of the measurement light. A first light receiving unit that receives the interference light as the measurement light, a second light receiving unit that receives the interference light as the reference light, and a first that converts an output of the first light receiving unit into a digital signal and holds the digital signal. A low-gain processing channel and a first high-gain processing channel, a second low-gain processing channel and a second high-gain processing channel for converting an output of the second light receiving means into a digital signal and holding the digital signal; If one of the first and second high gain processing channels is saturated, the high gain processing on the saturated side is converted with respect to the output of the low gain processing channel on the saturated side. Fourier spectrometer, characterized in that it includes a calculation control circuit to replace the output of the saturation range at the output of the low gain channel of the saturated side of Yan'neru.
【請求項3】干渉計を走査して測定光の干渉光を測定
し、この測定結果を演算制御回路でフーリエ変換するこ
とにより測定光のスペクトルを求めるフーリエ分光器に
おいて、 測定対象で反射した前記干渉光を測定光として受光する
第1の受光手段と、 前記干渉光を参照光として受光する第2の受光手段と、 前記第1の受光手段の出力をディジタル信号に変換して
保持する第1の低利得処理チャンネル及び第1の高利得
処理チャンネルと、 前記第2の受光手段の出力をディジタル信号に変換して
保持する第2の低利得処理チャンネル及び第2の高利得
処理チャンネルと、 前記第1及び第2の高利得処理チャンネルの何れか一方
が飽和した場合は飽和した側の前記高利得処理チャンネ
ルの飽和範囲の出力を飽和した側の前記高利得処理チャ
ンネルの出力に対して換算された飽和した側の前記低利
得処理チャンネルの出力で置換する演算制御回路とを備
えたことを特徴とするフーリエ分光器。
3. A Fourier spectrometer which scans an interferometer to measure interference light of measurement light, and Fourier-transforms the measurement result by an arithmetic and control circuit to obtain a spectrum of the measurement light. A first light receiving unit that receives the interference light as the measurement light, a second light receiving unit that receives the interference light as the reference light, and a first that converts an output of the first light receiving unit into a digital signal and holds the digital signal. A low-gain processing channel and a first high-gain processing channel, a second low-gain processing channel and a second high-gain processing channel for converting an output of the second light receiving means into a digital signal and holding the digital signal; When one of the first and second high gain processing channels is saturated, the high gain processing channel on the side that saturates the output of the saturation range of the high gain processing channel on the saturated side. Fourier spectrometer characterized by comprising the conversion has been saturated side to the output of the Le a calculation control circuit to replace the output of the low gain channel.
【請求項4】干渉計を走査して測定光の干渉光を測定
し、この測定結果を演算制御回路でフーリエ変換するこ
とにより測定光のスペクトルを求めるフーリエ分光器に
おいて、 測定対象で反射した前記干渉光を測定光として受光する
第1の受光手段と、 前記干渉光を参照光として受光する第2の受光手段と、 前記第1の受光手段の出力をディジタル信号に変換して
保持する第1の低利得処理チャンネル及び第1の高利得
処理チャンネルと、 前記第2の受光手段の出力をディジタル信号に変換して
保持する第2の低利得処理チャンネル及び第2の高利得
処理チャンネルと、 前記第1及び第2の高利得処理チャンネルの何れか一方
が飽和した場合は飽和した側の前記低利得処理チャンネ
ルの出力に対して換算された飽和した側の前記高利得処
理チャンネルの飽和範囲の出力を飽和した側の前記低利
得処理チャンネルの出力で置換する演算制御回路とを備
えたことを特徴とするフーリエ分光器。
4. A Fourier spectroscope that scans an interferometer to measure interference light of measurement light, and Fourier-transforms the measurement result by an arithmetic and control circuit to obtain a spectrum of the measurement light. A first light receiving unit that receives the interference light as the measurement light, a second light receiving unit that receives the interference light as the reference light, and a first that converts an output of the first light receiving unit into a digital signal and holds the digital signal. A low-gain processing channel and a first high-gain processing channel, a second low-gain processing channel and a second high-gain processing channel for converting an output of the second light receiving means into a digital signal and holding the digital signal; If one of the first and second high gain processing channels is saturated, the high gain processing on the saturated side is converted with respect to the output of the low gain processing channel on the saturated side. Fourier spectrometer, characterized in that it includes a calculation control circuit to replace the output of the saturation range at the output of the low gain channel of the saturated side of Yan'neru.
【請求項5】前記演算制御回路が、 前記飽和範囲を予め設定された値分だけ拡大することを
特徴とする請求項1乃至請求項4記載のフーリエ分光
器。
5. The Fourier spectroscope according to claim 1, wherein the arithmetic control circuit expands the saturation range by a predetermined value.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2014133018A1 (en) * 2013-02-28 2014-09-04 大塚電子株式会社 Spectrophotometer and spectrophotometric measurement method

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