JPH063189A - フーリエ変換型分光器のサンプリング光路差変動補正方法 - Google Patents

フーリエ変換型分光器のサンプリング光路差変動補正方法

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JPH063189A
JPH063189A JP16265092A JP16265092A JPH063189A JP H063189 A JPH063189 A JP H063189A JP 16265092 A JP16265092 A JP 16265092A JP 16265092 A JP16265092 A JP 16265092A JP H063189 A JPH063189 A JP H063189A
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JP
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optical path
path difference
spectrum
light
sampling optical
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JP16265092A
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Yutaka Nakayama
裕 中山
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Hokuyo Automatic Co Ltd
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Hokuyo Automatic Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体レーザーで決められるサンプリング光
路差の変動を補正した高精度のフーリエ変換型分光器の
提供。 【構成】 半導体レーザー(9)の波長で決まるサンプ
リング光路差xで移動ミ ラー(6)を駆動させて、被測
定光(20)のスペクトルを求めるフーリエ変換型 分光
器に、既知のスペクトルの光(23)を入れ、そのスペク
トルを実測する。実測されたスペクトルと既知のスペク
トルの波長のシフト量を求め、シフト量から半導体レー
ザー(9)の波長変動に基づくサンプリング光路差xの
変動量を演算 して、変動後のサンプリング光路差xを
補正して、被測定光(20)のスペクトル測定を実行す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、サンプリング用レーザ
ーの波長で決まる所定のサンプリング光路差で移動ミラ
ーを移動させて、被測定光のスペクトルを求めるフーリ
エ変換型分光器におけるサンプリング光路差の変動補正
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】物体からの光のスペクトルを求めるフー
リエ変換型分光器においては、He−Neレーザーで定
ピッチのサンプリング光路差を設定するものが一般的で
ある。かかるフーリエ変換型分光器の概要と動作原理
を、図3を参照して説明する。
【0003】入射スリット(1)から入射した物体から
の被測定光(20)は、レンズ(2)で平行化されて第1
の半透鏡(3)を透過する。第1の半透鏡(3)を透過し
た光(20)は、第2の半透鏡(4)で反射する光(21)
と、第2の半透鏡(4)を透過する光(22)に分光され
る。第2の半透鏡(4)を反射した光(21)は、直交す
る固定ミラー(5)で反射して第2の半透鏡(4)を透過
し、レンズ(7)で光検出器(8)に集光される。第2の
半透鏡(4)を透過した光(22)は、直交する移動ミラ
ー(6)を反射して第2の半透鏡(4)の裏面で反射し、
レンズ(7)を透過して光検出器(8)に集光する。
【0004】分光された光(21)と光(22)は、光検出
器(8)で相互干渉する。このときの光検出器(8)で検
出される光の強度であるインターフェログラムI(x)
は、次式で表される。
【0005】
【数1】 ただし、νは被測定光の振動数、B(ν)はスペクトル
強度、xは光路差である。光路差xは、第2の半透鏡
(4)と固定ミラー(5)のセンター間の距離mと第2の
半透鏡(4)と移動ミラー(6)のセンター間の距離nの
差で、移動ミラー(6)の移動で変動する。
【0006】移動ミラー(6)の定ピッチ移動量は、サ
ンプリング用レーザーであるHe−Neレーザー(24)
の波長λで決められる。被測定光(20)の入射を止めた
状態で、He−Neレーザー(24)を第1の半透鏡
(3)で反射し、第2の半透鏡(4)で分光して光検出器
(8)に入射させると、光検出器(8)でHe−Neレー
ザー(24)が光路差xに応じて干渉して、検出される光
の強度が変化する。移動ミラー(6)がλ/2だけ変化
する毎に、光検出器(8)で光の強度変化のピークが繰
返し現れる。
【0007】He−Neレーザー(24)で移動ミラー
(6)の移動ピッチがλ/2になるようモニターして移
動ミラー(6)を間欠移動させ、その都度にサンプリン
グ位置として決定された光路差xでインターフェログラ
ムI(x)を実測する。実測されたインターフェログラム
I(x)を光路差方向にフーリエ変換すると、次式のスペ
クトル強度B(ν)から被測定光(20)の各波長成分に
おけるスペクトルが求められる。
【0008】
【数2】
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記フーリエ変換型分
光器を高精度ならしめる上で重要なことの1つに、移動
ミラー(6)を精度良く動かすことがある。そこで、移
動ミラー(6)の移動量を決めるサンプリング用レーザ
ーにHe−Neレーザー(24)を使用している。
【0010】He−Neレーザー(24)の波長λは、温
度などの影響をほとんど受けること無く安定しており、
この波長λで決められるサンプリング光路差xは、ほと
んど変動すること無く安定する。したがって、移動ミラ
ー(6)が安定したサンプリング光路差xで移動して、
被測定光(20)の正確なスペクトルが求められる。
【0011】ところが、He−Neレーザー(24)は、
半導体レーザーに比べてかなり大形、かつ、高価であっ
て、フーリエ変換型分光器の小形化、低コスト化を難し
くしている。なお、フーリエ変換型分光器における移動
ミラーのサンプリング光路差を、小形で安価な半導体レ
ーザーで求めることも可能である。しかし、半導体レー
ザーの波長は温度で変動し易く、例えば波長の温度依存
性は5nm/25℃と悪い。さらに半導体レーザーの発
生源である半導体素子の品質のバラツキ幅が大きくて、
一定した波長の半導体レーザーが得難い。
【0012】その結果、移動ミラーのサンプリング光路
差を半導体レーザーで求めたフーリエ変換型分光器は、
周囲温度変化などでサンプリング光路差が変動して、サ
ンプリング光路差から演算されるスペクトル波長に誤差
が生じる精度的な問題が残されていた。
【0013】それ故に本発明の目的とするところは、移
動ミラーのサンプリング光路差を小形で安価な半導体レ
ーザーで求めたフーリエ変換型分光器におけるサンプリ
ング光路差の変動を簡単な手段で補正して、精度的に問
題の無い、小形で安価なフーリエ変換型分光器を実現す
ることにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、半導体レーザーの波長で決まるサンプリング
光路差で移動ミラーを駆動させて、被測定光のスペクト
ルを求めるフーリエ変換型分光器で、被測定光に代わり
既知のスペクトルの光のスペクトルを実測し、この光の
実測されたスペクトルと既知のスペクトルの波長のシフ
ト量から、半導体レーザーの波長変動に基づくサンプリ
ング光路差の変動量を演算して補正することを特徴とす
る。
【0015】
【作用】半導体レーザーで移動ミラーのサンプリング光
路差を求めたフーリエ変換型分光器においては、半導体
レーザーの波長の変動により、サンプリング光路差xが
移動ミラーを移動させる1ピッチdx毎にsずつ増加
し、被測定光のスペクトルの波長が正規の位置からシフ
トする。
【0016】そこで、フーリエ変換型分光器でスペクト
ルの分かっている既知スペクトル光を入れ、半導体レー
ザーでサンプリング光路差を求めて既知スペクトル光の
スペクトルを実測し、実測されたスペクトルと既知スペ
クトルの波長のシフト量を演算すれば、演算されたシフ
ト量から半導体レーザーの波長変動によるサンプリング
光路差の1ピッチdx当たりの変動量+sが分かり、こ
の変動量sでサンプリング光路差xを補正すれば被測定
光のスペクトルが正確に求められるようになる。したが
って、フーリエ変換型分光器のサンプリング用レーザー
に、小形で安価な半導体レーザーを使用しても精度的に
問題無い。
【0017】
【実施例】以下、一実施例について図1および図2を参
照して説明する。なお、図1のフーリエ変換型分光器に
おける図3の分光器と同一、または相当部分には同一符
号を付して説明は省略する。
【0018】図1に示されるように、本発明の構造上の
特徴は、図3のフーリエ変換型分光器におけるHe−N
eレーザーの代わりに半導体レーザー(9)を使用した
こと、および、既知スペクトルの発光体(10)を追加設
置したことである。発光体(10)は、例えば白色光を特
定のフィルタに通して、既知のスペクトルの波長の光
(23)を分光器の光路に投射する。
【0019】発光体(10)からの光(23)は、第3の半
透鏡(11)で反射して、半導体レーザー(9)と同じ光
路で第1の半透鏡(3)を反射し、第2の半透鏡(4)に
達する。半導体レーザー(9)は、第3の半透鏡(11)
を透過して第1の半透鏡(3)を反射する。
【0020】半導体レーザー(9)は、移動ミラー(6)
の1ピッチの移動量であるサンプリング光路差xを決め
る。例えば半導体レーザー(9)の波長をλ'とした場
合、移動ミラー(6)はλ'/2のピッチで移動し、光路
差xを変化させる。
【0021】半導体レーザー(9)でモニターされて移
動ミラー(6)が1ピッチ移動する毎に、被測定光(2
0)が入射スリット(1)から入射され、そのときのイン
ターフェログラムI(x)が実測される。実測されたイン
ターフェログラムI(x)を光路差方向にフーリエ変換し
て、被測定光(20)の各波長成分におけるスペクトルが
求められる。
【0022】ここで半導体レーザー(9)の波長λ'は、
朝夕の温度変化などで変動し、例えば200nmの波長
が217nmに変動することがある。この変動で自ずと
移動ミラー(6)のサンプリング光路差xの1ピッチの
増加単位dxが+sずつ変動する。このように変動した
サンプリング光路差xを後述のように補正せずにインタ
ーフェログラムI(x)を実測し、これを光路差方向にフ
ーリエ変換して被測定光(20)のスペクトルを測定する
と、測定されたスペクトルが正規のスペクトルからプラ
ス、または、マイナス方向にシフトして、正確なスペク
トル測定ができない。
【0023】そこで、フーリエ変換型分光器で被測定光
(20)のスペクトルを求める前の適当な時点で、既知ス
ペクトルの光(23)のスペクトルを実測し、実測された
スペクトルと光(23)の既知スペクトルの波長のシフト
量を求めて、半導体レーザー(9)の波長変動に伴うサ
ンプリング光路差xの1ピッチの増加単位dxの変動量
sを演算する。この演算値sで変動したサンプリング光
路差xを補正して、被測定光(20)のスペクトル測定を
実行する。
【0024】具体的に説明すると、フーリエ変換型分光
器への被測定光(20)の入射を止め、代わりに発光体
(10)から既知スペクトルの光(23)を入射させる。半
導体レーザー(9)で移動ミラー(6)の1ピッチの移動
量dxをモニターしながら、既知スペクトルの光(23)
のスペクトルを求める。
【0025】半導体レーザー(9)の波長変動でサンプ
リング光路差xに変動がある場合、図2の(a)と
(b)に示すように、既知スペクトルの光(23)の既知
スペクトルと実測されたスペクトルの波数が相違し、実
測スペクトルが既知スペクトルからシフトする。このシ
フト量を演算して求めると、サンプリング光路差xの1
ピッチ当たりの変動量sが分かり、この変動量sに基づ
いてサンプリング光路差xを補正する。以後、この補正
されたサンプリング光路差xで被測定光(20)のスペク
トル測定が実行される。
【0026】ここで、上記サンプリング光路差xの1ピ
ッチ当たりの変動量sの算出は、次の理論に基づいて行
っている。すなわち、サンプリングピッチdxが1ピッ
チ当たり+sずつ増加している場合、 a=(dx+s)/dxとすれば、フーリエ変換の性質
により、F〔f(ax)〕=(1/|a|)・F(ω/
a)となり、 F〔f(ax)〕:フーリエ変換式 F(ω/a) :スペクトル関数 スペクトル領域の伸長が起る。逆にスペクトル領域の伸
長により、光路差領域の圧縮率を求めることができる。
【0027】したがって、変動前の基準となるサンプリ
ング光路差xをdx、光(23)の既知スペクトルの波数
をω0、実測されたスペクトルの波数をω1とすると、変
動後の補正されたサンプリング光路差xは、(ω1
ω0)dxの式で与えられる。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、半導体レーザーの波長
の変動でサンプリング光路差が変動しても、既知スペク
トルの光の実測されたスペクトルと既知スペクトルの波
長のシフト量から半導体レーザーの波長変動によるサン
プリング光路差の1ピッチ当たりの変動量sを求め、サ
ンプリング光路差xを補正することにより、被測定光の
スペクトルが正確に求められるようになり、半導体レー
ザー使用のフーリエ変換型分光器の精度向上、実用化を
可能にする効果がある。また、フーリエ変換型分光器の
サンプリング用レーザーに、小形で安価な半導体レーザ
ーの使用が可能となるので、小形で安価なフーリエ変換
型分光器が提供できる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すフーリエ変換型分光器の
光学系図。
【図2】図1分光器における既知スペクトル光のスペク
トル図で、(a)は光路差変動前、(b)は光路差変動
後を示す。
【図3】従来のフーリエ変換型分光器の光学系図。
【符号の説明】
6 移動ミラー 9 半導体レーザー 20 被測定光 23 既知スペクトルの光 x サンプリング光路差

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体レーザーの波長で決まるサンプリ
    ング光路差で移動ミラーを駆動させて、被測定光のスペ
    クトルを求めるフーリエ変換型分光器で、被測定光に代
    わり既知のスペクトルの光のスペクトルを実測し、この
    光の実測されたスペクトルと既知のスペクトルの波長の
    シフト量から、半導体レーザーの波長変動に基づくサン
    プリング光路差の変動量を演算して、サンプリング光路
    差を補正することを特徴とするフーリエ変換型分光器の
    サンプリング光路差変動補正方法。
JP16265092A 1992-06-22 1992-06-22 フーリエ変換型分光器のサンプリング光路差変動補正方法 Withdrawn JPH063189A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017135356A1 (ja) * 2016-02-04 2017-08-10 日本分光株式会社 フーリエ変換型分光装置を用いたスペクトル測定方法

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Effective date: 19990831