JP2018009909A - Fourier transform type spectrometer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、分光装置に関し、特に、マイケルソン型干渉計を有するフーリエ変換型分光装置に関するものである。 The present invention relates to a spectroscopic device, and more particularly to a Fourier transform spectroscopic device having a Michelson interferometer.
近年、マイケルソン型干渉計を有するフーリエ変換型分光計(Fourier Transform Spectrometer,FTS)が広く使用されている。この種のフーリエ変換型分光計は、観測光を2つの光束に分割するビームスプリッタと、このビームスプリッタに対して固定された固定鏡と、このビームスプリッタに対して光軸に沿って移動する移動鏡とを備えている。ビームスプリッタは、当該2つの光束のうちの一方を固定鏡に向けて出射すると同時に、当該2つの光束のうちの他方を移動鏡に向けて出射する。また、ビームスプリッタは、固定鏡の鏡面で反射された戻り光束と移動鏡の鏡面で反射された戻り光束とを合波して干渉光を生成し、この干渉光を光検出素子に観測させる。ビームスプリッタと固定鏡との間の光路長は変化せず、ビームスプリッタと移動鏡との間の光路長は時間的に変化するので、ビームスプリッタに入射する当該2つの戻り光束間の光路差も時間的に変化する。このため、当該干渉光の観測強度は、その光路差の変化に応じて波状に変化する。このような干渉光の観測強度から直流成分を差し引くことで、インターフェログラム(interferogram)と呼ばれる強度分布が得られる。インターフェログラムをフーリエ変換することで観測光のスペクトルを得ることが可能である。このようなフーリエ変換型分光計に関する従来技術は、たとえば、特許文献1(特開平7−243806号公報)に開示されている。 In recent years, Fourier Transform Spectrometer (FTS) having a Michelson interferometer has been widely used. This type of Fourier transform spectrometer includes a beam splitter that divides observation light into two light beams, a fixed mirror that is fixed to the beam splitter, and a movement that moves along the optical axis with respect to the beam splitter. With a mirror. The beam splitter emits one of the two light beams toward the fixed mirror, and simultaneously emits the other of the two light beams toward the moving mirror. The beam splitter combines the return light beam reflected by the mirror surface of the fixed mirror and the return light beam reflected by the mirror surface of the movable mirror to generate interference light, and causes the light detection element to observe the interference light. Since the optical path length between the beam splitter and the fixed mirror does not change, and the optical path length between the beam splitter and the movable mirror changes with time, the optical path difference between the two return beams incident on the beam splitter is also Change over time. For this reason, the observation intensity of the interference light changes in a wave shape according to the change in the optical path difference. By subtracting the DC component from the observed intensity of the interference light, an intensity distribution called an interferogram is obtained. The spectrum of the observation light can be obtained by Fourier transforming the interferogram. For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-243806) discloses a conventional technique related to such a Fourier transform spectrometer.
上述したフーリエ変換型分光計では、インターフェログラムの変調度が高いほど、スペクトルの信号対雑音比(Signal−to−Noise Ratio,SNR)も高くなり、高精度のスペクトルを得ることができる。しかしながら、ビームスプリッタ、固定鏡及び移動鏡を含むマイケルソン型干渉計の機械的精度が低いと、SNRが低下する。たとえば、温度変化などの外乱または移動鏡の移動により移動鏡の鏡面または固定鏡の鏡面が光軸に対して直交せずに傾斜することがある。このような場合にSNRが低下する。 In the Fourier transform spectrometer described above, the higher the degree of modulation of the interferogram, the higher the signal-to-noise ratio (Signal-to-Noise Ratio, SNR) of the spectrum, and a high-accuracy spectrum can be obtained. However, if the mechanical accuracy of the Michelson interferometer including the beam splitter, fixed mirror, and moving mirror is low, the SNR decreases. For example, the mirror surface of the movable mirror or the mirror surface of the fixed mirror may be inclined without being orthogonal to the optical axis due to a disturbance such as a temperature change or the movement of the movable mirror. In such a case, the SNR decreases.
上記に鑑みて本発明の目的は、マイケルソン型干渉計の機械的精度が低くてもスペクトルのSNRの低下を抑制することができるフーリエ変換型分光装置を提供することである。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a Fourier transform spectroscopic device that can suppress a decrease in spectral SNR even if the mechanical accuracy of the Michelson interferometer is low.
本発明の一態様によるフーリエ変換型分光装置は、入射された光束を第1光束と第2光束とに分波させて前記第1光束及び前記第2光束を可変長光路及び固定長光路にそれぞれ出力し、前記固定長光路からの戻り光束と前記可変長光路からの戻り光束とを合波して干渉光を出力するビームスプリッタと、前記可変長光路を伝搬する当該第1光束を前記ビームスプリッタの方向に反射させる可動鏡と、前記固定長光路を伝搬する当該第2光束を前記ビームスプリッタの方向に反射させる固定鏡と、前記可動鏡を移動させて前記可変長光路の光路長を変化させる鏡駆動部と、入射された光束を光電変換して検出信号を生成する受光素子と、前記ビームスプリッタから出力された当該干渉光を前記受光素子に入射させる集光光学系と、前記検出信号を基にスペクトルを算出する分光計測部と、前記ビームスプリッタから出力された当該干渉光を光電変換して補正用検出信号を生成する補正用受光素子と、前記補正用検出信号を基にインターフェログラムの変調度を測定する変調度測定部と、前記可変長光路または前記固定長光路における伝搬光束を偏向させる可変偏角機構を有する光偏向器と、前記光偏向器を制御して前記変調度が大きくなる方向へ前記伝搬光束を偏向させる光偏向制御部とを備えることを特徴とする。 In the Fourier transform type spectroscopic device according to one aspect of the present invention, an incident light beam is demultiplexed into a first light beam and a second light beam, and the first light beam and the second light beam are respectively supplied to a variable length optical path and a fixed length optical path. A beam splitter that outputs and combines the return light flux from the fixed length optical path and the return light flux from the variable length optical path to output interference light, and the first light flux that propagates through the variable length optical path to the beam splitter. A movable mirror that reflects in the direction of, a fixed mirror that reflects the second light beam propagating through the fixed length optical path in the direction of the beam splitter, and the movable mirror is moved to change the optical path length of the variable length optical path. A mirror driving unit; a light receiving element that photoelectrically converts an incident light beam to generate a detection signal; a condensing optical system that causes the interference light output from the beam splitter to enter the light receiving element; and the detection signal A spectroscopic measurement unit that calculates a spectrum based on; a correction light-receiving element that photoelectrically converts the interference light output from the beam splitter to generate a correction detection signal; and an interferogram based on the correction detection signal A modulation degree measuring unit for measuring the modulation degree of the optical path, an optical deflector having a variable deflection mechanism for deflecting a light beam propagating in the variable length optical path or the fixed length optical path, and controlling the optical deflector to obtain the modulation degree. And an optical deflection controller that deflects the propagating light beam in a direction of increasing.
本発明によれば、ビームスプリッタ、可動鏡及び固定鏡を含むマイケルソン型干渉計の機械的精度が低下しても、インターフェログラムの変調度が大きくなる方向へ伝搬光束が偏向させられる。これによりスペクトルのSNRの低下を抑制することができる。 According to the present invention, even if the mechanical accuracy of the Michelson interferometer including the beam splitter, the movable mirror, and the fixed mirror is lowered, the propagating light beam is deflected in the direction in which the degree of modulation of the interferogram is increased. As a result, a decrease in the SNR of the spectrum can be suppressed.
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る種々の実施の形態について詳細に説明する。なお、図面全体において同一符号を付された構成要素は、同一機能及び同一構成を有するものとする。 Hereinafter, various embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the component to which the same code | symbol was attached | subjected in the whole drawing shall have the same function and the same structure.
実施の形態1.
図1は、本発明に係る実施の形態1のフーリエ変換型分光装置1(以下「フーリエ分光装置1」ともいう。)の構成を概略的に示す図である。図1に示されるようにフーリエ分光装置1は、スペクトル計測対象の平行光束を観測光として出力する観測窓11と、フーリエ分光装置1における光軸角度ずれを補正するための補正用光束を出力する補正用光源12と、その観測光または補正用光束の伝搬方向を90°折り曲げる平面鏡13と、平面鏡13から入射された光束(観測光または補正用光束)を2光束に分波させるビームスプリッタ14と、ビームスプリッタ14に対して固定された位置に配置された固定鏡16と、ビームスプリッタ14に対して光軸A1に沿った方向に相対移動可能な可動鏡15と、ビームスプリッタ14と可動鏡15との間の光路に配置された光偏向器30とを備えている。ビームスプリッタ14、可動鏡15及び固定鏡16は、マイケルソン型干渉計(以下、単に「干渉計」ともいう。)の構成要素である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a Fourier transform spectrometer 1 (hereinafter also referred to as “Fourier
以下、本明細書では、観測光のスペクトル計測を単に「計測」とも呼び、補正用光束を用いて光軸角度ずれを補正することを単に「補正」とも呼ぶこととする。ここで、光軸角度ずれとは、フーリエ分光装置1において合波される2光束(主光線)の伝搬方向間の角度差をいう。
Hereinafter, in this specification, spectrum measurement of observation light is also simply referred to as “measurement”, and correction of optical axis angle deviation using a correction light beam is also simply referred to as “correction”. Here, the optical axis angle deviation means an angle difference between the propagation directions of two light beams (principal rays) combined in the Fourier
また、フーリエ分光装置1は、ビームスプリッタ14からの入射光束を集光させる集光光学系17と、この集光光学系17で集光された光束を受光する計測用の受光素子18と、この受光素子18のアナログ出力を計測用のディジタル検出信号に変換するA/D変換器(ADC)19と、計測用のディジタル検出信号に信号処理を施す信号処理部20と、ビームスプリッタ14からの入射光束を受光する補正用の受光素子32と、この受光素子32のアナログ出力を補正用のディジタル検出信号に変換するA/D変換器(ADC)33と、補正用のディジタル検出信号を基にインターフェログラムの変調度を測定する変調度測定部34と、光偏向器30の動作を制御する光偏向制御部31と、可動鏡15を光軸A1に沿って移動させる鏡駆動部24と、この鏡駆動部24の動作を制御する駆動制御部25とを備えて構成されている。
Further, the Fourier
固定鏡16は、光軸A2に直交する反射鏡面を有し、この反射鏡面とビームスプリッタ14との間に、固定された光路長を有する固定長光路が形成されている。一方、可動鏡15は、光軸A1に直交する反射鏡面を有し、この反射鏡面とビームスプリッタ14との間に、可変の光路長を有する可変長光路が形成されている。
The
ビームスプリッタ14は、平面鏡13からの入射光束を第1光束と第2光束とに分波させ、第1光束を可変長光路の方向に反射させる。可動鏡15は、可変長光路を経て入射した第1光束をビームスプリッタ14の方向に反射させる。これにより、その第1光束の伝搬方向も折り返される。一方、ビームスプリッタ14は、第2光束を固定長光路へ透過させる。固定鏡16は、固定長光路を経て入射した第2光束をビームスプリッタ14の方向に反射させる。これにより、その第2光束の伝搬方向は折り返される。ビームスプリッタ14は、固定鏡16からの戻り光束を集光光学系17または受光素子32の方向に反射させ、その反射光束を可動鏡15からの戻り光束と合波して干渉光を生成する。後述するようにビームスプリッタ14は、観測光を基に生成された干渉光を集光光学系17に出力し、補正用光束を基に生成された干渉光を受光素子32に出力するように構成されている。
The
光偏向器30は、ビームスプリッタ14と可動鏡15との間の可変長光路における伝搬光束を偏向させる可変偏角機構を有する。この光偏向器30は、たとえば、可変長光路に配置された1枚または複数枚のウェッジプリズムと、光偏向制御部31による制御に応じて各ウェッジプリズムを回転させる回転駆動部とで構成することができる。後述するようにこの光偏向器30と光偏向制御部31とは、干渉計内の光軸角度ずれを補正することができる。
The
図2は、光偏向器30の構成例を概略的に示す図である。図2に示される光偏向器30は、一対のウェッジプリズム41,42と、光偏向制御部31により指定された回転角度だけウェッジプリズム41,42の各々を回転させるプリズム駆動部(回転駆動部)40とを有している。プリズム駆動部40の構成は、たとえば、ウェッジプリズム41,42をそれぞれ保持する回転ホルダと、これら回転ホルダにそれぞれ対応する電動モータと、これら電動モータで発生した回転駆動力をそれぞれ対応する回転ホルダに伝達する伝達機構とで実現可能であるが、これに限定されるものではない。ビームスプリッタ14側に配置されたウェッジプリズム41は、光軸A1に対して垂直な平坦面を構成するプリズム面41aと、このプリズム面41aに対して傾斜するプリズム面41bとを有する。一方、可動鏡15側に配置されたウェッジプリズム42は、光軸A1に対して垂直な平坦面を構成するプリズム面42bと、このプリズム面42bに対して傾斜するプリズム面42aとを有している。ウェッジプリズム41,42は、プリズム面41a,42bが互いに平行となるように配置されている。
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a configuration example of the
次に、スペクトル計測時におけるフーリエ分光装置1の動作を詳細に説明する。図3は、スペクトル計測時におけるフーリエ分光装置1内の観測光の伝搬経路を概略的に示す図である。図3の例では、説明の便宜上、可動鏡15の反射鏡面が角度φだけ傾斜している。
Next, the operation of the
信号処理部20は、計測制御部21と分光計測部22とを含む。スペクトル計測時には、計測制御部21が駆動制御部25に駆動開始信号を供給する。駆動制御部25は、その駆動開始信号に応じて鏡駆動部24の動作を制御して可動鏡15を光軸A1に平行な方向へ等速度で往復移動させる。このとき、鏡駆動部24は、光軸A1に平行な方向における指定された可動範囲内で所定の中心位置から可動鏡15を往復移動させる。これにより、ビームスプリッタ14と可動鏡15の反射鏡面との間の可変長光路の光路長が時間的に変化する。ここで、駆動制御部25は、基準位置からの鏡駆動部24の移動距離を示す距離データを信号処理部20及び変調度測定部34にリアルタイムに供給している。
The
図3に示されるように、観測窓11から出力された観測光L0は、平面鏡13でビームスプリッタ14の方向へ反射されて光軸A2に沿って伝搬した後、ビームスプリッタ14に入射する。ビームスプリッタ14は、この観測光L0を、可動鏡15の方向へ伝搬する第1光束L1と、固定鏡16の方向へ伝搬する第2光束L2とに分波させる。
As shown in FIG. 3, the observation light L 0 output from the
第1光束L1は、光偏向器30を経て可動鏡15に入射し、この可動鏡15でビームスプリッタ14の方向へ反射される。可動鏡15で反射された戻り光束R1は、光偏向器30を経てビームスプリッタ14に入射する。一方、ビームスプリッタ14で生成された第2光束L2は、固定鏡16でビームスプリッタ14の方向へ反射される。固定鏡16で反射された戻り光束R2は、ビームスプリッタ14で集光光学系17の方向へ反射される。ビームスプリッタ14は、戻り光束R2の反射により生成された反射光束と戻り光束R1とを合波して干渉光R3を生成し、この干渉光R3を集光光学系17へ出力する。固定長光路の光路長は時間的に変化せず、可変長光路の光路長は可動鏡15の移動により時間的に変化するので、戻り光束R1,R2間には、時間的に変化する光路差θが発生する。よって、干渉光R3の強度は、その光路差θの変化に応じて波状に変化する。
The first light beam L 1 enters the
集光光学系17は、ビームスプリッタ14から入射された干渉光R3を受光素子18の受光面に集光させる。受光素子18は、集光光学系17で集光された干渉光をアナログ検出信号に光電変換し、当該アナログ検出信号をADC19に出力する。受光素子18は、フォトダイオードまたはフォトトランジスタなどの光半導体素子で構成されればよい。ADC19は、アナログ検出信号をディジタル検出信号に変換し、当該ディジタル検出信号を信号処理部20に供給する。
The condensing
信号処理部20では、分光計測部22は、駆動制御部25から供給された距離データを用いて、当該ディジタル検出信号に基づいて干渉光R3のインターフェログラム(計測用インターフェログラム)を検出する。分光計測部22は、インターフェログラムをフーリエ変換することで観測光L0のスペクトル(波数スペクトル、波長スペクトルまたは周波数スペクトル)を計測することができる。
In the
図4Aは、インターフェログラムの強度分布の例を示すグラフであり、図4Bは、図4Aのインターフェログラムのフーリエ変換により生成された波数スペクトルを示すグラフである。図4Aにおいて、実線で示された波形F1は、可動鏡15の傾斜角θが零のときの波形であり、破線で示された波形F2は、可動鏡15の傾斜角θが非零のときの波形である。また、図4Bにおいて、実線で示された分布S1は、図4Aの波形F1に対応し、破線で示された分布S2は、図4Aの波形F2に対応する。図4Aのインターフェログラムの強度が最大となる点は、ビームスプリッタ14による分波後の戻り光束R1,R2間の光路差θが略ゼロとなる位置、すなわち観測光L0の略全波長に対して光路差θが略ゼロとなる位置において発生する。
4A is a graph showing an example of the intensity distribution of the interferogram, and FIG. 4B is a graph showing a wave number spectrum generated by Fourier transform of the interferogram of FIG. 4A. In FIG. 4A, a waveform F1 indicated by a solid line is a waveform when the tilt angle θ of the
フーリエ分光装置1における伝搬光束の進行方向を変える光学素子13,14,15,16のうち、可動する光学素子は可動鏡15である。他の光学素子13,14,16は、堅牢な構成で固定されているので、光軸角度ずれを発生させる可能性が低い。一方、他の光学素子13,14,16と比べると、移動する可動鏡15を堅牢に構成することは難しい。よって、可動鏡15は、たとえば経時変化に伴う光軸角度ずれを発生させる可能性がある。この光軸角度ずれは、インターフェログラムの変調度低下の一要因となる。可動鏡15が傾斜すれば、光軸角度ずれが発生し、これにより図4Bの分布S2に示されるように波数スペクトルのSNRが低下する。
Of the
次に、光軸角度ずれの補正時におけるフーリエ分光装置1の動作を詳細に説明する。図5は、補正時におけるフーリエ分光装置1内の補正用光束の伝搬経路を概略的に示す図である。なお、フーリエ分光装置1は、観測光L0のスペクトル計測と光軸角度ずれの補正とを同時並行に実行することもできる。
Next, the operation of the Fourier
補正時には、計測制御部21は、駆動制御部25に駆動開始信号を供給するとともに補正用光源12を発光させる制御を行う。補正用光源12は、たとえば、一定の出力強度で単一の中心波長の光束を出力するレーザダイオードなどの単色光源で構成されていればよい。
At the time of correction, the
図5に示されるように、補正用光源12から出力された補正用光束M0は、平面鏡13でビームスプリッタ14の方向へ反射されて光軸A2に沿って伝搬した後、ビームスプリッタ14に入射する。ビームスプリッタ14は、この補正用光束M0を、可動鏡15の方向へ伝搬する第1光束M1と、固定鏡16の方向へ伝搬する第2光束M2とに分波させる。
As shown in FIG. 5, the correction light beam M 0 output from the
第1光束M1は、光偏向器30を経て可動鏡15に入射し、この可動鏡15でビームスプリッタ14の方向へ反射される。可動鏡15で反射された戻り光束K1は、光偏向器30を経てビームスプリッタ14に入射する。一方、ビームスプリッタ14で生成された第2光束M2は、固定鏡16でビームスプリッタ14の方向へ反射される。固定鏡16で反射された戻り光束K2は、ビームスプリッタ14で集光光学系17の方向へ反射される。ビームスプリッタ14は、戻り光束K2の反射により生成された反射光束と戻り光束K1とを合波して干渉光K3を生成し、この干渉光K3を受光素子32へ出力する。スペクトル計測の場合と同様に、固定長光路の光路長は時間的に変化せず、可変長光路の光路長は可動鏡15の移動により時間的に変化するので、戻り光束K1,R2間には、時間的に変化する光路差θが発生する。よって、干渉光K3の強度は、その光路差θの変化に応じて波状に変化する。
The first light beam M 1 enters the
受光素子32は、ビームスプリッタ14から入射された干渉光K3を補正用アナログ検出信号に光電変換し、当該補正用アナログ検出信号をADC33に出力する。受光素子32は、フォトダイオードまたはフォトトランジスタなどの光半導体素子で構成されればよい。ADC33は、補正用アナログ検出信号を補正用ディジタル検出信号に変換し、当該補正用ディジタル検出信号を変調度測定部34に供給する。
The
変調度測定部34は、駆動制御部25から供給された距離データを用いて、当該補正用ディジタル検出信号に基づいて干渉光K3のインターフェログラム(補正用インターフェログラム)を検出する。また変調度測定部34は、そのインターフェログラムの変調度を測定し、この変調度を示す変調度データを光偏向制御部31に供給する。変調度をMdで表すと、変調度測定部34は、たとえば、補正用ディジタル検出信号の最大値Dmax、最小値Dmin及び平均値Dmean(=(Dmax+Dmin)/2)を用いて次式(1)に従って変調度Mdを算出することができる。
Md=(Dmax−Dmin)/(2×Dmean) (1)
The modulation
M d = (D max −D min ) / (2 × D mean ) (1)
干渉光K3のスペクトルのSNRは、補正用インターフェログラムの変調度に依存し、インターフェログラムの変調度が低下することにより、スペクトルのSNRが低下する。単一波数σに対するインターフェログラムの強度をI(θ,σ)で表すとき、強度I(θ,σ)は、たとえば、次式(2)で与えられる。
I(θ,σ)=Md×cos(2πσθ) (2)
The SNR of the spectrum of the interference light K 3 depends on the modulation degree of the correction interferogram, and the SNR of the spectrum decreases due to the decrease of the modulation degree of the interferogram. When the intensity of the interferogram with respect to the single wave number σ is expressed by I (θ, σ), the intensity I (θ, σ) is given by the following equation (2), for example.
I (θ, σ) = M d × cos (2πσθ) (2)
ここで、θは光路差を表す。また、この式(2)では、干渉波強度のオフセット成分(直流成分)は除かれている。波長域の広い観測光のインターフェログラムの強度は、I(θ,σ)を波数σについて積分することで得ることが可能である。スペクトルのSNRは変調度Mdに比例するので、補正用インターフェログラムの場合、変調度Mdが最大のとき、スペクトルのSNRも最大となる。なお、この場合のスペクトルのSNRは、補正用インターフェログラムの変調度Mdに寄与しない成分による低下分(たとえば、ビームスプリッタ14の透過率並びに可動鏡15及び固定鏡16の反射率によるSNRの低下分)を含む。
Here, θ represents an optical path difference. Further, in this equation (2), the offset component (DC component) of the interference wave intensity is removed. The intensity of the interferogram of the observation light having a wide wavelength range can be obtained by integrating I (θ, σ) with respect to the wave number σ. Since SNR of the spectrum is proportional to the degree of modulation M d, the case of the correction for the interferogram, when the modulation degree M d is the maximum, the SNR of the spectrum also becomes maximum. Note that the SNR of the spectrum in this case is reduced by a component that does not contribute to the modulation degree M d of the correction interferogram (for example, the SNR due to the transmittance of the
光偏向制御部31は、変調度測定部34から供給される変調度を監視し、光偏向器30の動作を制御して変調度が大きくなる偏向方向へ固定長経路における伝搬光束を偏向させる。具体的には、光偏向制御部31は、図2に示したウェッジプリズム41,42のそれぞれの回転角度を連続的または段階的に変化させて変調度を最大化する偏向方向を見つけ出し、この偏向方向へ伝搬光束が偏向するようにウェッジプリズム41,42を回転させる。これにより、スペクトル計測時には、たとえ干渉計内の機械的精度が低下した場合(たとえば、可動鏡15の反射鏡面または固定鏡16の反射鏡面が傾斜した場合)であっても、観測光L0のスペクトルのSNRの低下を抑制することができる。たとえば、光偏向制御部31は、変調度測定部34から供給される変調度を監視し、変調度が閾値ηt以下となったときにのみ変調度を大きくする制御を実行し、変調度が閾値ηtを超えたときにはその制御を終了させることができる。
The optical
干渉計内の機械的精度が低下して光軸角度ずれを発生させた場合、観測光L0のスペクトルのSNRは低下する。図6Aは、このような場合における計測用の干渉光R3のインターフェログラムの信号強度の一例を示す図であり、図6Bは、補正用の干渉光K3のインターフェログラムの信号強度の一例を示す図である。補正用光源12は、単色光源で構成されているので、変調度測定部34で検出されるインターフェログラムの波形は略単一周期の正弦波形となる。
When the mechanical accuracy in the interferometer is lowered to cause an optical axis angle shift, the SNR of the spectrum of the observation light L 0 is lowered. FIG. 6A is a diagram illustrating an example of the signal intensity of the interferogram of the measurement interference light R 3 in such a case, and FIG. 6B illustrates the signal intensity of the interferogram of the correction interference light K 3 . It is a figure which shows an example. Since the
光偏向制御部31は、変調度測定部34で算出された変調度の変化を常時監視し、変調度が大きくなるように光偏向器30の動作を制御することで光軸角度ずれを補正する。図7Aは、補正後における計測用の干渉光R3のインターフェログラムの信号強度の一例を示す図であり、図7Bは、補正後における干渉光K3のインターフェログラムの信号強度の一例を示す図である。図7A及び図7Bにおいて、点線で示される波形は、図6A及び図6Bに示される波形を示している。図7Aに示されるように、計測用干渉波R3のインターフェログラムの波形の振幅(変調度)が補正により向上していることが分かる。このため、インターフェログラムをフーリエ変換することで導出される観測光のスペクトルのSNRは、補正前のスペクトルのSNRと比べて向上し、光軸角度ずれが無い状態で取得可能なSNRに略収束する。
The optical
次に、図8A,図8B及び図9を参照しつつ、可動鏡15の傾きが生じた場合の光軸角度ずれを補正する原理について説明する。
Next, the principle of correcting the optical axis angle shift when the
図8Aに示されるように可動鏡15の反射鏡面に角度φの傾きが生じた場合、光軸A1に対して略平行に入射した第1光束L1と戻り光束R1との間に、図面に平行な平面内で角度2φに対応する光軸角度ずれが生じる。光偏向器30のウェッジプリズム41,42の回転により、この角度2φに対応する光軸角度ずれが補正される。図8Bは、補正後の第1光束L1と戻り光束R1とを概略的に示す図である。
If the resulting inclination angle φ to the reflecting mirror surface of the
今、2枚のウェッジプリズム41,42のプリズム面41b,42aの傾斜角度であるウェッジアングルをαとし、ウェッジプリズム41,42の1枚当たりの偏角をδとし、ウェッジプリズム41,42の屈折率をnとし、ウェッジプリズム41,42の回転角をそれぞれΨ1,Ψ2とする。このとき、図9に示されるように、2枚のウェッジプリズム41,42を通過する光線は、偏角δt及び偏角方向Ψtで示される偏向方向に偏向される。図9において互いに直交するX軸及びY軸の方向は、光軸A1に垂直な平面に平行である。具体的には、偏角δt及び偏角方向Ψtは、それぞれ次式(3),(4)で与えられる。
δt=[(δcosΨ1+δcosΨ2)2+(δsinΨ1+δsinΨ2)2]1/2
(3)
Ψt=tan−1[(δsinΨ1+δsinΨ2)/(δcosΨ1+δcosΨ2)]
(4)
Now, the wedge angle, which is the inclination angle of the prism surfaces 41b, 42a of the two
δ t = [(δ cos Ψ 1 + δ cos Ψ 2 ) 2 + (δ sin Ψ 1 + δ sin Ψ 2 ) 2 ] 1/2
(3)
Ψ t = tan −1 [(δ sin Ψ 1 + δ sin Ψ 2 ) / (δ cos Ψ 1 + δ cos Ψ 2 )]
(4)
ここで、ウェッジアングルαが十分小さいと仮定すると、δは、次式(5)で与えられる。
δ=(n−1)α (5)
Here, assuming that the wedge angle α is sufficiently small, δ is given by the following equation (5).
δ = (n−1) α (5)
上述の通り、2枚のウェッジプリズム41,42を回転させることで、ウェッジプリズム41,42を通過する光束は、それらの回転角度に応じた偏角δt及び偏向方向Ψtで偏向させられる。
As described above, by rotating the two
なお、光偏向器30により生ぜしめることが可能な偏角δtの最小値δt_min(光軸角度ずれ補正の精度に相当する。)は、ウェッジプリズム41,42の回転角度Ψ1,Ψ2の分解能、ウェッジプリズム41,42のウェッジアングルα、及びウェッジプリズム41,42の屈折率nに依存することが分かる。
Note that the minimum value δ t — min (corresponding to the accuracy of optical axis angle deviation correction) of the deflection angle δ t that can be generated by the
たとえば、図8Aに示した角度2φを補正する場合、光偏向制御部31は、偏角δtを2φとし且つΨtを0として、上式(3),(4)の連立方程式を解く演算を実行することにより、Ψ1,Ψ2を一意に求めることができる。
For example, when correcting an angle 2φ as shown in FIG. 8A, the optical
次に、図10を参照しつつ、実施の形態1に係る補正処理の詳細について説明する。図10は、実施の形態1に係る補正処理の手順の一例を概略的に示すフローチャートである。 Next, details of the correction processing according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a flowchart schematically showing an example of the procedure of the correction process according to the first embodiment.
図10を参照すると、先ず、計測制御部21は、補正用光源12を発光させる(ステップST10)。次に、光偏向制御部31は、光偏向器30における2枚のウェッジプリズム41,42のうち回転させるウェッジプリズムを選択する(ステップST11)。具体的には、ウェッジプリズム41,42にはそれぞれプリズム番号i=1,2が付与されているので、光偏向制御部31は、プリズム番号iを初期値(たとえば、1)に設定する。
Referring to FIG. 10, first, the
続いて、光偏向制御部31は、変調度測定回数mを0に初期化し(ステップST12)、i番目ウェッジプリズムを基準角度から回転角度Φi,mだけ回転させて固定する(ステップST13)。この回転角度Φi,mは、予め設定された値であり、光偏向制御部31の内部メモリ(図示せず)に記憶されている。
Subsequently, the light
次に、計測制御部21が駆動制御部25に駆動開始信号を供給することにより、可動鏡15を所定の可動範囲内で移動させる(ステップST14)。この結果、補正用の受光素子32は、補正用光束M0を基に生成された干渉光K3を受光する。このとき、変調度測定部34には、ADC33から補正用のディジタル検出信号が入力される。変調度測定部34は、補正用のディジタル検出信号を基に干渉光K3のインターフェログラムを取得し(ステップST15)、その変調度η(i,Φi,m)を測定する(ステップST16)。この変調度η(i,Φi,m)は、光偏向制御部31に供給され、内部メモリに記憶される。
Next, the
その後、変調度測定部34は、変調度測定回数mが上限値Mに到達したか否かを判定する(ステップST17)。変調度測定回数mが上限値Mに到達していなければ(ステップST17のNO)、変調度測定部34は、変調度測定回数mを1だけインクリメントして(ステップST18)、ステップST13に処理を移行させる。
Thereafter, the modulation
その後、変調度測定回数mが上限値Mに到達したと判定された場合(ステップST17のYES)、光偏向制御部31は、i番目のウェッジプリズムについて合計M+1個の変調度η(i,Φi,0),η(i,Φi,1),…,η(i,Φi,M)を取得することとなる。たとえば、合計3個の変調度η(i,Φi,0),η(i,Φi,1),η(i,Φi,2)が取得される場合には、以下のように回転角度Φi,0,Φi,1,Φi,2を設定することが可能である(ψ1は所定の回転量)。
Φi,0=0,Φi,1=+ψ1,Φi,2=−ψ1。
Thereafter, when it is determined that the number m of modulation degree measurements has reached the upper limit M (YES in step ST17), the light
Φ i, 0 = 0, Φ i, 1 = + ψ 1 , Φ i, 2 = −ψ 1 .
次に、光偏向制御部31は、算出された変調度η(i,Φi,0),η(i,Φi,1),…,η(i,Φi,M)の中から最大変調度η(i,Φp)を検出し(ステップST21)、i番目のウェッジプリズムを、基準角度から、最大変調度η(i,Φp)に対応する回転角度Φpだけ回転させる(ステップST21)。
Next, the light
次に、光偏向制御部31は、最大変調度η(i,Φp)が閾値ηtを超えていない場合は(ステップST22のNO)、ウェッジプリズムを切り替え、すなわち、プリズム番号iを変更し(ステップST23)、ステップST12に処理を移行させる。この場合、他のウェッジプリズムについてステップST12〜ST21が実行される。
Next, when the maximum modulation degree η (i, Φ p ) does not exceed the threshold value η t (NO in step ST22), the light
最終的に、最大変調度η(i,Φp)が閾値ηtを超えている場合は(ステップST22のYES)、光偏向制御部31は、補正処理を終了させる。図10に示した手順で補正処理が実行されることで、光偏向器30のウェッジプリズム41,42の状態を、変調度を最大化する状態へ遷移させることが可能となる。よって、変調度は次第に回復し、合波される2光束間での光軸角度ずれが略ゼロに収束した時点で変調度は一定値に漸近することとなる。
Finally, when the maximum modulation degree η (i, Φ p ) exceeds the threshold η t (YES in step ST22), the light
上記した信号処理部20、駆動制御部25、光偏向制御部31及び変調度測定部34の組み合わせの一部または全部のハードウェア構成は、たとえば、マイクロコンピュータなどのCPU(Central Processing Unit)内蔵のコンピュータと、ディジタル入出力インタフェースまたはアナログ入出力インタフェースとで実現可能である。あるいは、信号処理部20、駆動制御部25、光偏向制御部31及び変調度測定部34の組み合わせの一部または全部のハードウェア構成は、DSP(Digital Signal Processor)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)もしくはFPGA(Field−Programmable Gate Array)またはこれらの組み合わせなどの信号処理回路と、ディジタル入出力インタフェースまたはアナログ入出力インタフェースとで実現されてもよい。本実施の形態では、信号処理部20と変調度測定部34とは互いに分離して構成されているが、この構成に限定されるものではない。変調度測定部34が信号処理部20に組み込まれてもよい。
The hardware configuration of a part or all of the combination of the
以上に説明したように実施の形態1のフーリエ分光装置1では、ビームスプリッタ14、可動鏡15及び固定鏡16を含む干渉計の機械的精度が低下した場合(たとえば、可動鏡15または固定鏡16の反射鏡面が傾斜した場合)であっても、補正用光束M0を基に生成された干渉光K3のインターフェログラムの変調度が大きくなる方向へ干渉計内の伝搬光束を偏向させることができる。これにより観測光L0のスペクトルのSNRを元の良好な値に回復させることができる。
As described above, in the
また、本実施の形態の光偏向制御部31は、変調度測定部34から供給される変調度を常時監視して、この変調度を最大化するように光偏向器30を制御することができる。このため、可動鏡15または固定鏡16の傾きを直接監視して光軸角度ずれを補正するようにその傾きを調整する方式と比べると、本実施の形態は、より直接的にスペクトルのSNRを向上させることができる。仮に、可動鏡15の反射鏡面が光軸A1に対して垂直となるように可動鏡15の傾きを調整して光軸角度ずれを補正するとしても、固定鏡16側に起因して経時変化に伴う光軸角度ずれが発生した場合に、その光軸角度ずれを容易に補正することができない。言い換えれば、仮に可動鏡15が光軸A1に対して垂直となるように可動鏡15の傾きが補正されたとしても、可動鏡15及び固定鏡16からの戻り光束R1、R2間に光軸角度ずれが残る場合があり得る。これに対し、本実施の形態では、固定鏡16側に起因して発生した光軸角度ずれも補正することができる。
Further, the light
また、可動鏡15に起因する光軸角度ずれを直接監視してこの光軸角度ずれを補正しようとする場合、固定鏡16側に反射鏡面の角度を調整する機能を付加することで分波後の2光束間の光軸を合わせる補正が可能である。しかしながら、この場合は、装置の複雑化または大型化が生じるという欠点がある。これに対し、本実施の形態は、ウェッジプリズム41,42を光路上に配置する構成を採用しているので、装置の複雑化または大型化を回避することが可能である。
In addition, when the optical axis angle deviation caused by the
また、本実施の形態では、一定の出力強度で補正用光束M0を出力する補正用光源12が採用されているので、ウェッジプリズム41,42の回転による干渉状態の変化にのみ依存する変調度を取得することができるという利点がある。仮に、補正用光束M0を使用せずに観測光L0のみを用いて光軸角度ずれの補正を実行する場合、変調度は光源の強度に依存するので、光軸角度ずれ補正の制御による変調度の変化分と、光源の強度による変調度の変化分との識別が難しい。
Further, in the present embodiment, since the
なお、本実施の形態では、ウェッジプリズム41,42が使用されているが、これに限定されるものではない。ウェッブプリズム41,42に代えて、1枚以上のミラーを有する反射光学系により光偏向器が構成されてもよい。また、本実施の形態の2枚のウェッジプリズム41,42の屈折率nは等しいが、これに限定されるものでもない。2枚のウェッジプリズム41,42をそれぞれ異なる屈折率材料で構成してもよい。
In the present embodiment,
また、本実施の形態では、光偏向器30は、可動鏡15とビームスプリッタ14との間の可変長光路に配置されているが、これに限るものではない。図1に示した構成に代えて、固定鏡16とビームスプリッタ14との間の固定長光路に光偏向器30が配置された構成を採用してもよい。
In the present embodiment, the
また、光軸角度ずれの補正とスペクトル計測とが同時並行に実行される場合、補正用光束M0と観測光L0との間の干渉を防ぐための遮光部材が設けられてもよい。たとえば、平面鏡13と観測窓11との間、もしくは、平面鏡13とビームスプリッタ14との間に遮光部材が配置されてもよい。
Further, when the correction and the spectral measurements of the optical axis angle displacement is performed simultaneously, the light shielding member may be provided for preventing interference between the correction beam M 0 and the observation light L 0. For example, a light shielding member may be disposed between the
また、固定鏡16の反射鏡面及び可動鏡15の反射鏡面は、必ずしも平面鏡面でなくてもよい。更に、計測用の受光素子18は1個に限らず、複数個の受光素子が設けられてもよい。
Further, the reflecting mirror surface of the fixed
また、補正用光源12は単色光源でもなくてもよい。この場合、補正用干渉光の波形は単一周期の正弦波とはならず、うなりが発生する。この場合の変調度の測定においては、特定の光路差における変調度の最大値及び最小値を使用することができる。また、光軸角度ずれの補正の制御により取得された3通りの変調度を比較する補正制御も可能である。
Further, the
また、ウェッジプリズム41,42の回転角度に関し、ウェッジプリズム41,42の回転角度分解能はΨ1、Ψ2であるが、Ψ1、Ψ2は、2光束間の光軸の所望の一致精度に応じて設定されてもよい。
Regarding the rotation angles of the
また、本実施の形態では、平面鏡13が配置されているが、これに限定されるものではない。平面鏡13を使用せずに、補正用光束M0と観測光L0とを直接ビームスプリッタ14へ入力する構成が採用されてもよい。
Moreover, in this Embodiment, although the
また、コーナーキューブを用いて干渉計を構成することで、光軸角度ずれを回避する従来技術も存在する(たとえば、特開平10−62250号公報)。しかしながら、コーナーキューブを用いる場合、スペクトルのSNR向上を目的とした大口径化が困難である。これに対し、本実施の形態では、コーナーキューブを使用せずに光軸角度ずれを補正することができ、大口径化が容易な構成を有するという利点がある。 Further, there is a conventional technique for avoiding the optical axis angle deviation by configuring an interferometer using a corner cube (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-62250). However, when a corner cube is used, it is difficult to increase the diameter for the purpose of improving the SNR of the spectrum. On the other hand, in this embodiment, there is an advantage that the optical axis angle deviation can be corrected without using a corner cube, and the configuration can be easily increased.
実施の形態2.
次に、本発明に係る実施の形態2について説明する。図11は、本発明に係る実施の形態2のフーリエ変換型分光装置1A(以下「フーリエ分光装置1A」ともいう。)の構成を概略的に示す図である。本実施の形態のフーリエ分光装置1Aの構成は、図1の駆動制御部25に代えて図11の駆動制御部25Aを有する点を除いて、上記実施の形態1のフーリエ分光装置1の構成と同じである。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment according to the present invention will be described. FIG. 11 is a diagram schematically showing a configuration of a
本実施の形態の駆動制御部25Aは、光偏向制御部31が光偏向器30を制御して変調度を大きくする方向へ前記伝搬光束を偏向させた後に、計測用インターフェログラムの波形分布が対称となるように可動鏡15の移動範囲を調整する機能を有するものである。
In the
上記実施の形態1では、上記の補正処理において、光偏向制御部31は、光偏向器30の2枚のウェッジプリズム41,42が使用されている。これらウェッジプリズム41,42は、ビームスプリッタ14と可動鏡15との間に配置されている。しかしながら、屈折率材料からなるウェッジプリズム41,42が光路上に配置されているので、補正処理により、計測用インターフェログラムの波形分布のピーク位置(最大強度位置)、すなわち分波後の2光束間で光路差がゼロとなる位置が変化する場合がある。
In the first embodiment, in the correction process, the light
図12A及び図12Bは、補正前と補正後の計測用インターフェログラムの波形分布の例を示すグラフである。図12Aの例では、補正前の計測用インターフェログラムの波形は点線で示され、補正後の計測用インターフェログラムの波形は実線で示されている。補正後の計測用インターフェログラムの波形分布のピーク位置は、補正前の計測用インターフェログラムの波形分布のピーク位置からΔだけシフトしている。また、補正後の計測用インターフェログラムの波形分布は、可動鏡15の可動範囲の中心位置に対応する点Cpに関して対称ではない。このようにピーク位置がシフトした場合、計測用インターフェログラムの波形分布は左右対称とならない。このため、分光計測部22は、ピーク位置から左右対称となる範囲内のインターフェログラムを抽出し、当該抽出されたインターフェログラムを基にスペクトルを計測すると、所望の分解能(たとえば、波数分解能)が得られない場合がある。これを回避するため、駆動制御部25Aは、補正処理の後に、計測用インターフェログラムの波形分布が対称となるように可動鏡15の移動範囲を調整する機能を有する。
12A and 12B are graphs showing examples of waveform distributions of measurement interferograms before and after correction. In the example of FIG. 12A, the waveform of the measurement interferogram before correction is indicated by a dotted line, and the waveform of the measurement interferogram after correction is indicated by a solid line. The peak position of the waveform distribution of the measurement interferogram after correction is shifted by Δ from the peak position of the waveform distribution of the measurement interferogram before correction. The corrected waveform distribution of the measurement interferogram is not symmetric with respect to the point Cp corresponding to the center position of the movable range of the
具体的には、駆動制御部25Aは、上記補正処理の過程で算出された計測用インターフェログラムのうち最大変調度に対応する計測用インターフェログラムの波形データを分光計測部22から取得する。ここで、最大変調度は、上記補正処理の過程で変調度測定部34で複数回測定された変調度のうちの最大値であり、ウェッジプリズム41,42の回転角度を定めるために使用された値である。そして、駆動制御部25Aは、分光計測部22から取得された計測用インターフェログラムの波形分布のピーク位置(すなわち、光路差が零の位置)を検出する。
Specifically, the
そして、駆動制御部25Aは、当該検出されたピーク位置が対応点Cpと一致するように可動鏡15の可動範囲を調整(オフセット)する。図12Bは、このように可動鏡15の可動範囲の調整後の計測用インターフェログラムの波形分布を概略的に示すグラフである。図12Bにおいて、可動範囲調整後の計測用インターフェログラムの波形は実線で示されており、可動範囲調整前の計測用インターフェログラムの波形は一点鎖線で示されている。可動範囲調整後の計測用インターフェログラムの波形分布のピーク位置は、対応点Cpと一致している。よって、可動範囲調整後の計測用インターフェログラムの波形分布(プロファイル)は、対応点Cpに関して対称である。
Then, the
以上に説明したように実施の形態2のフーリエ分光装置1Aは、可動鏡15の移動範囲の中心位置をオフセットすることができるので、可動鏡15の移動範囲の中心位置に対応する観測時刻に計測用インターフェログラムのピーク位置を検出することができる。これにより、ピーク位置に関して対称な波形分布を有するインターフェログラムを取得することができる。したがって、簡易な制御方法で所望の分解能(たとえば、波数分解能)のスペクトルを取得することができる。
As described above, the
なお、本実施の形態は、可動鏡15の移動範囲の中心位置に対応する点Cpに計測インターフェログラムのピーク位置がシフトするように可動鏡15の移動範囲の中心位置をオフセットさせる制御を実行している。この代わりに、可動鏡15の所望の移動範囲が大きく確保されている場合には、駆動制御部25Aは、可動鏡15の移動範囲を当該中心位置に関して非対称な範囲に設定することにより、計測用インターフェログラムの波形分布を対称としてもよい。
In the present embodiment, control is performed to offset the center position of the
実施の形態2における信号処理部20、駆動制御部25A、光偏向制御部31及び変調度測定部34の組み合わせの一部または全部のハードウェア構成は、マイクロコンピュータなどのCPU内蔵のコンピュータと、ディジタル入出力インタフェースまたはアナログ入出力インタフェースとで実現可能である。あるいは、信号処理部20、駆動制御部25、光偏向制御部31及び変調度測定部34の組み合わせの一部または全部のハードウェア構成は、DSP、ASICもしくはFPGAまたはこれらの組み合わせなどの信号処理回路と、ディジタル入出力インタフェースまたはアナログ入出力インタフェースとで実現されてもよい。本実施の形態では、信号処理部20と変調度測定部34とは互いに分離して構成されているが、この構成に限定されるものではない。変調度測定部34が信号処理部20に組み込まれてもよい。
A hardware configuration of a part or all of the combination of the
実施の形態3.
次に、本発明に係る実施の形態3について説明する。図13は、本発明に係る実施の形態3のフーリエ変換型分光装置1B(以下「フーリエ分光装置1B」ともいう。)の構成を概略的に示す図である。本実施の形態のフーリエ分光装置1Bの構成は、図11の集光光学系17、受光素子32,ADC33,変調度測定部34及び信号処理部20に代えて、図13の集光光学系17B及び信号処理部20Bを有する点を除いて、上記実施の形態2のフーリエ分光装置1Aの構成と同じである。
Embodiment 3 FIG.
Next, a third embodiment according to the present invention will be described. FIG. 13 is a diagram schematically showing the configuration of a
本実施の形態の集光光学系17Bは、上記の観測光L0を基に生成された干渉光R3を受光素子18に集光する機能と、補正用光束M0を基に生成された干渉光K3を受光素子18に集光する機能とを有する。受光素子18は、集光光学系17で集光された観測光または補正用光束を光電変換してアナログ検出信号を出力する。ADC19は、そのアナログ検出信号を光電変換してディジタル検出信号を出力する。信号処理部20Bは、計測制御部21及び分光計測部22に加えて、変調度測定部23を有している。この変調度測定部23は、上記実施の形態1の変調度測定部34と同様の構成及び機能を有する。たとえば、変調度測定部23は、ディジタル検出信号に基づいてインターフェログラムの変調度を算出することができる。ここで、補正用光源12の波長は、受光素子18の検出帯域に合わせられている。
The condensing
以上に説明したように実施の形態3のフーリエ分光装置1Bは、補正用の受光素子及びADCを必要としない。このため、フーリエ分光装置1Bの全体のサイズを小型化することができる。
なお、変調度測定部23は、信号処理部20Bとは分離して配置されてもよい。
As described above, the Fourier
The modulation
実施の形態3における信号処理部20B、駆動制御部25A及び光偏向制御部31の組み合わせの一部または全部のハードウェア構成は、マイクロコンピュータなどのCPU内蔵のコンピュータと、ディジタル入出力インタフェースまたはアナログ入出力インタフェースとで実現可能である。あるいは、信号処理部20B、駆動制御部25A及び光偏向制御部31の組み合わせの一部または全部のハードウェア構成は、DSP、ASICもしくはFPGAまたはこれらの組み合わせなどの信号処理回路と、ディジタル入出力インタフェースまたはアナログ入出力インタフェースとで実現されてもよい。
The hardware configuration of a part or all of the combination of the
以上、図面を参照して本発明に係る種々の実施の形態について述べたが、これら実施の形態は本発明の例示であり、これら実施の形態以外の様々な形態を採用することもできる。なお、本発明はその発明の範囲内において、上記実施の形態1〜3の自由な組み合わせ、各実施の形態の任意の構成要素の変形、または各実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。 Although various embodiments according to the present invention have been described above with reference to the drawings, these embodiments are examples of the present invention, and various forms other than these embodiments can be adopted. In the present invention, within the scope of the invention, the above-described first to third embodiments can be freely combined, any constituent element of each embodiment can be modified, or any constituent element of each embodiment can be omitted. It is.
A1,A2 光軸、1 フーリエ変換型分光装置、11 観測窓、12 補正用光源、13 平面鏡、14 ビームスプリッタ、15 可動鏡、16 固定鏡、17,17B 集光光学系、18 受光素子、19 A/D変換器(ADC)、20,20B 信号処理部、21 計測制御部、22 分光計測部、23 変調度測定部、24 鏡駆動部、25,25A 駆動制御部、30 光偏向器、31 光偏向制御部、32 受光素子、33 A/D変換器(ADC)、34 変調度測定部、40 プリズム駆動部、41,42 ウェッジプリズム、41a,41b,42a,42b プリズム面。 A1, A2 Optical axis, 1 Fourier transform spectrometer, 11 Observation window, 12 Correction light source, 13 Plane mirror, 14 Beam splitter, 15 Movable mirror, 16 Fixed mirror, 17, 17B Condensing optical system, 18 Light receiving element, 19 A / D converter (ADC), 20, 20B Signal processing unit, 21 Measurement control unit, 22 Spectroscopic measurement unit, 23 Modulation degree measurement unit, 24 Mirror drive unit, 25, 25A Drive control unit, 30 Optical deflector, 31 Light deflection control unit, 32 light receiving element, 33 A / D converter (ADC), 34 modulation degree measuring unit, 40 prism driving unit, 41, 42 wedge prism, 41a, 41b, 42a, 42b prism surface.
Claims (11)
前記可変長光路を伝搬する当該第1光束を前記ビームスプリッタの方向に反射させる可動鏡と、
前記固定長光路を伝搬する当該第2光束を前記ビームスプリッタの方向に反射させる固定鏡と、
前記可動鏡を移動させて前記可変長光路の光路長を変化させる鏡駆動部と、
入射された光束を光電変換して検出信号を生成する受光素子と、
前記ビームスプリッタから出力された当該干渉光を前記受光素子に入射させる集光光学系と、
前記検出信号を基にスペクトルを算出する分光計測部と、
前記ビームスプリッタから出力された当該干渉光を光電変換して補正用検出信号を生成する補正用受光素子と、
前記補正用検出信号を基にインターフェログラムの変調度を測定する変調度測定部と、
前記可変長光路または前記固定長光路における伝搬光束を偏向させる可変偏角機構を有する光偏向器と、
前記光偏向器を制御して前記変調度が大きくなる方向へ前記伝搬光束を偏向させる光偏向制御部と
を備えることを特徴とするフーリエ変換型分光装置。 The incident light beam is split into a first light beam and a second light beam, and the first light beam and the second light beam are output to a variable-length optical path and a fixed-length optical path, respectively. A beam splitter that combines the return light flux from the variable-length optical path and outputs interference light;
A movable mirror that reflects the first light flux propagating in the variable-length optical path toward the beam splitter;
A fixed mirror that reflects the second light flux propagating in the fixed length optical path toward the beam splitter;
A mirror driving unit that moves the movable mirror to change the optical path length of the variable-length optical path;
A light receiving element that photoelectrically converts an incident light beam to generate a detection signal;
A condensing optical system for causing the interference light output from the beam splitter to enter the light receiving element;
A spectroscopic measurement unit that calculates a spectrum based on the detection signal;
A correction light receiving element that photoelectrically converts the interference light output from the beam splitter to generate a correction detection signal;
A modulation degree measurement unit that measures the modulation degree of the interferogram based on the correction detection signal;
An optical deflector having a variable declination mechanism for deflecting a propagation light beam in the variable length optical path or the fixed length optical path;
A Fourier transform type spectroscopic apparatus comprising: an optical deflection control unit that controls the optical deflector to deflect the propagating light beam in a direction in which the degree of modulation increases.
前記補正用受光素子は、前記補正用光束の入射に応じて前記ビームスプリッタから出力された当該干渉光を光電変換して前記補正用検出信号を生成することを特徴とするフーリエ変換型分光装置。 The Fourier transform spectrometer according to claim 1, further comprising a correction light source that outputs a correction light beam to be incident on the beam splitter,
The Fourier transform type spectroscopic device, wherein the correction light receiving element generates the correction detection signal by photoelectrically converting the interference light output from the beam splitter in response to incidence of the correction light beam.
前記可変長光路を伝搬する当該第1光束を前記ビームスプリッタの方向に反射させる可動鏡と、
前記固定長光路を伝搬する当該第2光束を前記ビームスプリッタの方向に反射させる固定鏡と、
前記可動鏡を移動させて前記可変長光路の光路長を変化させる鏡駆動部と、
入射された光束を光電変換して検出信号を生成する受光素子と、
前記ビームスプリッタから出力された当該干渉光を前記受光素子に入射させる集光光学系と、
前記検出信号を基にスペクトルを算出する分光計測部と、
前記検出信号を基にインターフェログラムの変調度を測定する変調度測定部と、
前記可変長光路または前記固定長光路における伝搬光束を偏向させる可変偏角機構を有する光偏向器と、
前記光偏向器を制御して前記変調度が大きくなる方向へ前記伝搬光束を偏向させる光偏向制御部と
を備えることを特徴とするフーリエ変換型分光装置。 The incident light beam is split into a first light beam and a second light beam, and the first light beam and the second light beam are output to a variable-length optical path and a fixed-length optical path, respectively. A beam splitter that combines the return light flux from the variable-length optical path and outputs interference light;
A movable mirror that reflects the first light flux propagating in the variable-length optical path toward the beam splitter;
A fixed mirror that reflects the second light flux propagating in the fixed length optical path toward the beam splitter;
A mirror driving unit that moves the movable mirror to change the optical path length of the variable-length optical path;
A light receiving element that photoelectrically converts an incident light beam to generate a detection signal;
A condensing optical system for causing the interference light output from the beam splitter to enter the light receiving element;
A spectroscopic measurement unit that calculates a spectrum based on the detection signal;
A modulation degree measurement unit that measures the modulation degree of the interferogram based on the detection signal;
An optical deflector having a variable declination mechanism for deflecting a propagation light beam in the variable length optical path or the fixed length optical path;
A Fourier transform type spectroscopic apparatus comprising: an optical deflection control unit that controls the optical deflector to deflect the propagating light beam in a direction in which the degree of modulation increases.
前記変調度測定部は、リッタに前記補正用光束が入射されたときに前記検出信号を基に前記インターフェログラムの変調度を測定することを特徴とするフーリエ変換型分光装置。 The Fourier transform type spectroscopic device according to claim 5, further comprising a correction light source that outputs a correction light beam to be incident on the beam splitter,
The Fourier transform type spectroscopic device, wherein the modulation degree measurement unit measures the modulation degree of the interferogram based on the detection signal when the correction light beam is incident on a liter.
前記光偏向器は、
1枚または複数枚のウェッジプリズムと、
前記光偏向制御部による制御に応じて前記各ウェッジプリズムを回転させる回転駆動部と
を含むことを特徴とするフーリエ変換型分光装置。 A Fourier transform spectrometer according to any one of claims 1 to 9,
The optical deflector is
One or more wedge prisms;
A Fourier transform spectroscopic device, comprising: a rotation driving unit configured to rotate each wedge prism in accordance with control by the light deflection control unit.
前記駆動制御部は、前記光偏向制御部が前記光偏向器を制御して前記変調度が大きくなる方向へ前記伝搬光束を偏向させた後に、前記ビームスプリッタに入射される観測光に対応するインターフェログラムの波形分布が対称となるように前記可動鏡の移動範囲を調整することを特徴とするフーリエ変換型分光装置。 The Fourier transform type spectroscopic device according to any one of claims 1 to 10, further comprising a drive control unit that controls the mirror driving unit,
The drive control unit controls the optical deflector to control the optical deflector so as to deflect the propagating light beam in a direction in which the degree of modulation increases, and then the drive control unit corresponds to the observation light incident on the beam splitter. A Fourier transform type spectroscopic device, wherein the moving range of the movable mirror is adjusted so that the waveform distribution of the ferrogram is symmetric.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108180997A (en) * | 2018-02-27 | 2018-06-19 | 无锡迅杰光远科技有限公司 | A kind of Fourier transform spectrometer, based on DLP technologies |
WO2019240227A1 (en) * | 2018-06-13 | 2019-12-19 | 国立大学法人香川大学 | Spectrometer and spectroscopic method |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS593226A (en) * | 1982-06-29 | 1984-01-09 | Shimadzu Corp | Automatic adjuster for optical path difference zero point of fourier transform type spectroscope |
JPH0727612A (en) * | 1993-07-10 | 1995-01-31 | Horiba Ltd | Method for monitoring interferogram of ftir |
JPH10170340A (en) * | 1996-12-06 | 1998-06-26 | Toshiba Corp | Measuring apparatus for interference efficiency of interferometer for ft |
US20040136006A1 (en) * | 2003-01-15 | 2004-07-15 | Abbink Russell E. | Interferometer alignment |
JP2008134133A (en) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Shimadzu Corp | Fourier transform infrared spectrophotometer |
WO2013008580A1 (en) * | 2011-07-13 | 2013-01-17 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | Interferometer, and spectrometer provided with same |
-
2016
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS593226A (en) * | 1982-06-29 | 1984-01-09 | Shimadzu Corp | Automatic adjuster for optical path difference zero point of fourier transform type spectroscope |
JPH0727612A (en) * | 1993-07-10 | 1995-01-31 | Horiba Ltd | Method for monitoring interferogram of ftir |
JPH10170340A (en) * | 1996-12-06 | 1998-06-26 | Toshiba Corp | Measuring apparatus for interference efficiency of interferometer for ft |
US20040136006A1 (en) * | 2003-01-15 | 2004-07-15 | Abbink Russell E. | Interferometer alignment |
JP2008134133A (en) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Shimadzu Corp | Fourier transform infrared spectrophotometer |
WO2013008580A1 (en) * | 2011-07-13 | 2013-01-17 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | Interferometer, and spectrometer provided with same |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108180997A (en) * | 2018-02-27 | 2018-06-19 | 无锡迅杰光远科技有限公司 | A kind of Fourier transform spectrometer, based on DLP technologies |
WO2019240227A1 (en) * | 2018-06-13 | 2019-12-19 | 国立大学法人香川大学 | Spectrometer and spectroscopic method |
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