JPH05142047A

JPH05142047A - 分光装置用二光束干渉計の基準位置決め方法及び装置

Info

Publication number: JPH05142047A
Application number: JP33458291A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Kimura; 茂行木村
Original assignee: Jasco Corp
Current assignee: Jasco Corp
Priority date: 1991-11-25
Filing date: 1991-11-25
Publication date: 1993-06-08

Abstract

(57)【要約】【目的】試料の特性に関係なく二光束干渉計の基準位
置を直接に特定することができ、しかも構造が簡単な二
光束干渉計の基準位置決め装置を提供すること。【構成】光源１０から出射した連続光をコリメータレ
ンズ１１を介して平行光線にした後、二光束干渉計１２
に入射させ、干渉光を出射させる。そして、その出射さ
れた干渉光を集光レンズ１３を介して試料室１４内に載
置された試料１５に照射させる。そして、その試料１５
を通過した光を集光レンズ１６を介してスペクトル計測
用の第１の検出器１７に集光させ、係る通過した光を検
出する。ここで、二光束干渉計１２と集光レンズ１３と
の間に光束分割器２０を配置し、干渉光の一部を光学的
に分割して取り出させるようにしている。そして、その
分割した光の光軸上に集光レンズ２１並びに基準位置決
定用の第２の検出器２２を配置し、センター・バースト
を検出するようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、分光装置用二光束干渉
計の基準位置決め方法及び装置に関するもので、より具
体的には係る干渉計に連続光源を入射した時に出射され
る干渉光の最大強度（センター・バースト）を検出する
ことにより基準位置を検出する方式の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５に従来の一般的な干渉分光装置の構
成を示す。同図に示すように、連続光を出射する光源１
と、マイケルソン干渉計等の二光束干渉計２と、試料等
が挿入配置可能な試料室３と、試料室３から出力された
光を検出する検出器４と、その検出器４からの出力信号
をフーリエ変換などの処理するための信号処理手段５並
びに表示装置６とを備えている。そして、周知のように
光源１から出射された連続光が二光束干渉計２に入射さ
れると、図６に示すように半透鏡７にて二光路に分岐さ
れ、一方の光路を進む光は固定鏡８にて反射されて半透
鏡７に戻り、他方の光路を進む光は移動鏡９にて反射さ
れて半透鏡７に戻り、そこにおいて両光路を通った光同
士が干渉しあい、その干渉波形が出射されるようになっ
ている。そして、それら二光路の光路長が等しい（半透
鏡から固定鏡までの距離と移動鏡までの距離とが等し
い）、すなわち、光路差零の基準位置を原点として、左
右に各波長に応じた周期を持つ余弦関数を、波長の数だ
け重ねあわせた波形を呈する。その結果、基準位置では
すべての波長の波形が重ね合わされることになり、図７
に示すようにかかる位置で最大強度となり、その両側に
行くにしたがって減衰するようになる。そして、この基
準位置における最大強度の波形部位をセンター・バース
トと称する。

【０００３】ところで、上記のような二光束干渉計を備
えた分光装置で分光測定を行うには、極めて弱い光信号
を扱ったり、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）の良好な精度の
高いスペクトルを得ることを目的とすることが多い。そ
のため、一般に干渉波形をＮ回採取し、これらを重ね合
わせることによりＮ^1/2倍Ｓ／Ｎ比を改善するという手
段がとられる。そして、その重ね合わせは、各干渉波形
の基準位置を一致させて行わなければならず、そのた
め、個々に得られた干渉波形の零位置（基準位置）を正
確に特定する必要がある。

【０００４】そこで従来は、干渉光を試料室３内に配置
された試料に照射して得られた光を検出器４で検出し、
上記センター・バーストを検出することにより特定して
いた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た基準位置の特定の仕方では、試料が吸収率の高いもの
である場合には、図７に示すセンター・バーストの値
（突出量）が低くなるため、それを検出することが困難
となり、基準位置を検出することができなくなる。

【０００６】係る問題を解決するため、従来上記二光束
干渉計２に、それに連動する副干渉計を取り付け、その
副干渉計に白色連続光を入射し、その副干渉計から得ら
れる干渉波形のセンター・バーストを検出することによ
り、二光束干渉計２の基準位置を特定する方法がある。
すなわち、図６中想像線で記したように、半透鏡７，固
定鏡８並びに移動鏡９の一端に、それぞれ小型の副半透
鏡７ａ，副固定鏡８ａ並びに副移動鏡９ａを同一直線状
に配置するとともに、副半透鏡７ａから出射される光を
受ける副検出器４ａを設けた構造をとる。しかし、かか
る構成のものでは、高い精度を要求される二光束干渉計
２に加え、同様な高精度を要求される副干渉計を必要と
し、しかも、両干渉計相互を高精度で位置合わせをしつ
つ取り付ける必要があり、その調整、メンテナンスが煩
雑でコスト高となる。しかも、副検出器４ａで得られる
センター・バーストは実際に試料に照射し測定するもの
ではなく、直接的に二光束干渉計の基準位置を特定する
ことはできない。

【０００７】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、たとえ吸収率の高い
試料に対する分光を行う場合であっても確実に二光束干
渉計の基準位置を直接に特定することができ、しかも構
造が簡単でコスト安の分光装置用二光束干渉計の基準位
置決め方法及び装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明に係る分光装置用二光束干渉計の基準位
置決め方法では、二光束干渉計から出射された干渉光を
試料に照射し、その試料の特性を測定する分光装置にお
ける前記二光束干渉計の移動鏡の基準位置を決定する方
法であって、前記試料に入射する前の前記干渉光の一部
を光学的に分割して取り出し、その取り出した光の最大
強度位置を検出し、係る位置を前記二光束干渉計の基準
位置とした。

【０００９】また、上記した方法を実施するに適した位
置決め装置では、光源から出射された連続光から試料に
照射する干渉光を出射する二光束干渉計と、前記試料を
設置可能な試料室と、その試料室から出射される光を測
定する手段とを備えた分光装置に用いられ、前記二光束
干渉計と前記試料室との間に配置された前記干渉光の一
部を光学的に分割して取り出す光束分割手段と、その光
束分割手段により分割された光を検出する手段とを備え
た。

【００１０】

【作用】本発明では、二光束干渉計から出射された干渉
光の一部が、試料に入射される前にとり出される。そし
て、その取り出された光を利用して最大強度の位置を検
出する。これにより二光束干渉計の基準位置が決定され
る。そして、この基準位置の決定に利用した光は、試料
に入射される前の光であるため、吸光度の大きい試料や
以後の系で、特殊な偏光を利用する計測でのセンター・
バーストを検出できない系などに無関係に、容易に前記
最大強度を検出できる。

【００１１】

【実施例】以下本発明に係る二光束干渉計の基準位置決
め方法及び装置について添付図面を参照にして詳述す
る。図１は本発明に係る位置決め装置の概略構成を示す
ブロック図である。同図に示すように、本例ではフーリ
エ変換赤外分光分析装置に適用した例を示しており、そ
の基本構成は従来の干渉分光装置と同様である。すなわ
ち、光源１０から出射した連続光をコリメータレンズ１
１を介して平行光線にした後、二光束干渉計１２に入射
させ、干渉光を出射させる。そして、その出射された干
渉光を集光レンズ１３を介して試料室１４内に載置され
た試料１５に照射させる。そして、その試料１５を通過
した光を集光レンズ１６を介してスペクトル計測用の第
１の検出器１７に集光させる。これにより、係る通過し
た光を検出するようになっている。なお、第１の検出器
１７以降に接続される信号処理装置等は従来と同様であ
るため、図示を省略している。

【００１２】ここで本発明では、二光束干渉計１２と集
光レンズ１３との間に光束分割器２０を配置し、干渉光
の一部を光学的に分割して取り出させるようにしてい
る。そして、その分割した分割光の光軸上に集光レンズ
２１並びに基準位置決定用の第２の検出器２２を配置し
ている。そして、上記光束分割器２０としては、例えば
図２に示すように小鏡２０ａを用いることができる。す
なわち、干渉光の光軸Ｌ上に、その光軸Ｌに４５度の角
度で交差するように配置する。これにより、二光束干渉
計から出射される干渉光のうち小鏡２０ａに突き当たっ
たものはそこにおいて反射されて取り出され第２の検出
器２２に入射される。一方、小鏡２０ａに当たらない干
渉光はそのまま直進して試料１５に照射される。そし
て、小鏡２０ａの径を適宜に選択することにより、取り
出す光の量を調整できる。

【００１３】なお、本例では通常の試料計測に影響を与
えないように、干渉光の約１０％程度を取り出すように
設定しているが、本発明はこれに限ることなく任意の比
率で取り出すことができる。また、小鏡２０ａを設置す
る位置も、上記したごとく光軸Ｌ上にすることなく、所
定方向にずらせた位置に配置するようにしても良く、種
々変更実施が可能である。さらにまた、この小鏡２０ａ
に替えて、中央に貫通孔が形成された略リング状の鏡を
設けるようにしてもよく、種々の形状からなる鏡を用い
ることができる。

【００１４】次ぎに、上記した装置を用いて本発明に係
る基準位置決め方法の好適な一実施例について説明す
る。まず、光源１０から連続光が出射され、それが二光
束干渉計１２を通過することにより平行な干渉光が出射
される。そして、その干渉光のうち、光軸Ｌから離れた
周囲を通る光は小鏡２０ａに当たらないためそのまま直
進し、集光されて試料１５に照射される。そして、試料
１５にて所定の光エネルギーが吸収され、その吸収され
た後の光を第１の検出器１７で受け、通常の分光処理が
行われる。一方、上記干渉光のうち光軸Ｌの付近を通る
光は、上述したごとく小鏡２０ａで反射されてその光路
が略９０度変換され、上記分光処理（スペクトル検出）
用の光から取り出され、集光レンズ２１を介して第２の
検出器２２に入射される。この第２の検出器２２に入射
された光は、干渉光のうち試料１５を通過する前のエネ
ルギー吸収されていない光であるため、二光束干渉計１
２の移動鏡を前後進移動した時に生じるセンター・バー
ストが明確にあらわれている。よって、測定対象となる
試料１５の種類に関係なくセンター・バーストを特定で
きる。しかも、試料１５に照射する光の一部を取り出し
ているため、直接的に二光束干渉計１２の基準位置決め
が行われる。なお、本例では、上述したごとく干渉光の
約１０％程度を取り出すようにしたが、試料１５でのエ
ネルギー吸収がないため、たとえ１０％程度でも確実に
センター・バーストを検出できる。

【００１５】図３は、本発明に係る位置決め装置の他の
実施例の要部を示している。すなわち本例では、光束分
割器２０としてビームスプリッター２０ｂを用いてい
る。このビームスプリッター２０ｂは、入射した光を所
定のエネルギー比率で反射，透過することにより二光路
に分岐して出力するもので、例えば二光束干渉計に用い
た半透鏡（通常５０対５０で分岐する）を用いたり、ガ
ラス板の表面にゲルマニウムやシリコン等を所定厚だけ
蒸着等することにより所定の比率で分岐するものなどを
用いることができる。そして、本例では、上記した実施
例と同様に透過率が約９０％程度となるようなビームス
プリッター２０ｂを用いている。

【００１６】係る構成を採ることにより、干渉光の一部
がビームスプリッター２０ｂにて分岐・取り出されるた
め、その取り出された光を用いて二光束干渉計の基準位
置決めを行うことができる。なお、その他の構成並びに
作用は上記した実施例と同様であるため、その詳細な説
明を省略する。なおまた、上記した実施例では、干渉光
の光束のすべてがビームスプリッター２０ｂに入射する
ようにしたが、例えば、上記した鏡を利用した実施例の
ようにビームスプリッターの径（大きさ）を上記干渉光
の光束のそれより小さくすることにより、干渉光の一部
をビームスプリッター２０ｂを通ることなく素通りさせ
て試料１５に照射するようにしても良い。

【００１７】さらに本発明では、光束分割器２０とし
て、上記した小鏡２０ａやビームスプリッータ２０ｂに
替えて、ダイクロイックミラーを用いることもできる。
このダイクロイックミラーは、上記各実施例に用いたエ
ネルギーを所定の比率で分割するのではなく、光の波長
を基準に選択的に透過・反射させるものである。よっ
て、図１に示すように光束分割器２０を透過した光を試
料１５に照射する構成のものであれば、分光の測定領域
（試料１５から出射されるスペクトル領域）の波長成分
の透過率が良好（約９０％程度）で、係る計測領域の短
波長以下の波長成分での透過率が低い（約１０％程度）
ものが用いられる。そして、ダイクロイックミラーにお
ける反射率は、透過率と逆特性となるため、上記計測領
域の短波長以下の波長成分での反射率は約９０％程度と
大きくなる（図４参照）。なお、参考のために図４中に
上記各実施例で用いた小鏡２０ａとビームスプリッター
２０ｂの波長に対する透過率の関係をあわせて示す。

【００１８】そして、係る場合に用いる第２の検出器と
しては、測定波長領域よりも短波長で感度を有する検出
器を用いるのが好ましい。なお、第１の検出器として測
定波長領域に感度を有するものを用いるのはもちろんで
ある。

【００１９】従って、係るダイクロイックミラーで反射
された光を利用して二光束干渉計の基準位置決めを行う
ことができる。そして、かかる例では波長領域の制限は
あるものの、所定領域の光が９０％も反射され第２の検
出器２２に入射されるため、センター・バーストを検出
しやすくなる。しかも、試料１５の測定に必要な波長成
分の大部分は試料に１５に入射されるため、分光処理へ
の悪影響もほとんどない。

【００２０】なお、上記した実施例では、いずれも光束
分割器２０を透過した光を試料１５に照射させるように
した構成からなる分光装置に適用した例について説明し
たが、本発明はこれに限らず、光束分割器２０で反射し
た光を試料１５に照射させ、センター・バーストの検出
にともなう基準位置決めを、光束分割器２０を透過した
光を用いて行うようにしても良い。すなわち、かかる場
合における装置構成としては、光束分割器２０以降の光
学系を上記した各実施例と逆配置にするとともに、光束
分割器２０における反射・透過率を上記した各実施例の
ものと逆にすれば良い。つまり、本発明でいうところの
取り出しとは、干渉光の光路を変換して第２の検出器に
入射させるものはもちろんのこと、上述したごとく干渉
光の進路を変えずに（透過させたり素通りさせたりす
る）第２の検出器に入射させるものも含む概念である。

【００２１】また、本発明で用いられる光束分割器とし
ては、上記各実施例に限られることがないのはもちろん
であり、しかも、上記した実施例のように分割した光の
一方の光路が干渉光と略同一方向で他方の光路がそれと
直交する方向に進むものに限ることなく、例えば分割さ
れた光がともに同一方向（但し、光路はずれている）を
向いていたり、分割された光がともに干渉光と異なる方
向に進むなど種々の態様をとることができる。すなわ
ち、要は、干渉光の一部を光学的に分割し、取り出せる
ようなものであればよいのである。

【００２２】さらにまた、上記した各実施例における第
２の検出器としては、第１の検出器と同様のものを用い
ても良く、あるいは上記したダイクロイックミラーのご
とく測定波長領域よりも短波長で感度を有する検出器を
用いても良い。

【００２３】なおまた、上記した各実施例では、干渉光
を試料に照射し、その試料における透過或いは反射した
光成分を第１の検出器で計測することにより試料の特性
を測定する分光装置について説明したが、本発明はこれ
に限らず、例えば試料に干渉光を照射し、そこにおいて
生じる偏向に拘る光学的性質を測定するようなものにも
応用することができる。すなわち、例えば試料で円偏向
等を生じさせたような場合には、第１の検出器に入射さ
れる干渉波形にはセンター・バーストが生じないが、本
発明では、第２の検出器を用いて二光束干渉計の基準位
置決めを行うことができる。このように、本発明では種
々の分光装置に適用することができる。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る分光装置用
二光束干渉計の位置決め方法及び装置では、試料に入射
される前の二光束干渉計からの干渉光を用いて最大強度
の位置を検出できる。よって、たとえ吸収率の高い試料
に対する分光を行う場合であっても確実に二光束干渉計
の基準位置を直接に特定することができ、二光束干渉計
の基準位置を容易に決定できる。しかも、従来のように
副干渉計等が不要であるため構造が複雑化せずコスト安
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る分光装置用二光束干渉計の基準位
置決め装置の好適な一実施例を示すブロック構成図であ
る。

【図２】その要部を示す図である。

【図３】本発明に係る分光装置用二光束干渉計の基準位
置決め装置の他の実施例を示す要部構成図である。

【図４】波長領域に対する透過率の特性を示すグラフで
ある。

【図５】従来例を示すブロック構成図である。

【図６】従来の二光束干渉計を示す図である。

【図７】干渉光の波長に対する強度を示す特性図であ
る。

【符号の説明】

１０光源１２二光束干渉計１４試料室１５試料１７第１の検出器２０光束分割器２０ａ小鏡２０ｂビームスプリッター２２第２の検出器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二光束干渉計から出射された干渉光を試
料に照射し、その試料の特性を測定する分光装置におけ
る前記二光束干渉計の移動鏡の基準位置を決定する方法
であって、前記試料に入射する前の前記干渉光の一部を光学的に分
割して取り出し、その取り出した光の最大強度位置を検
出し、係る位置を前記二光束干渉計の基準位置とするこ
とを特徴とする分光装置用二光束干渉計の基準位置決め
方法。
【請求項２】光源から出射された連続光から試料に照
射する干渉光を出射する二光束干渉計と、前記試料を設
置可能な試料室と、その試料室から出射される光を測定
する手段とを備えた分光装置において、前記二光束干渉計と前記試料室との間に配置された前記
干渉光の一部を光学的に分割して取り出す光束分割手段
と、その光束分割手段により分割された光を検出する手
段とを備えたことを特徴とする分光装置用二光束干渉計
の基準位置決め装置。
【請求項３】前記光束分割手段が、前記干渉光の光束
の一部を遮るようにして傾斜状に配置された反射鏡から
構成されてなることを特徴とする請求項２に記載の分光
装置用二光束干渉計の基準位置決め装置。
【請求項４】前記光束分割手段が、透過率及び反射率
を適宜に設定したビームスプリッターから構成されてな
ることを特徴とする請求項２に記載の分光装置用二光束
干渉計の基準位置決め装置。
【請求項５】前記光束分割手段が、前記試料室側に測
定用の波長領域が出射され、前記検出する手段側に前記
測定用の波長領域と異なる波長領域が出射されるように
波長領域に対する透過率及び反射率を適宜に設定したダ
イクロイックミラーから構成され、前記検出する手段が
前記測定用の波長領域と異なる波長領域に感度を有する
ものからなることを特徴とする請求項２に記載の分光装
置用二光束干渉計の基準位置決め装置。