JPH0682307A

JPH0682307A - 分光機器の標準化方法および分光機器

Info

Publication number: JPH0682307A
Application number: JP5037343A
Authority: JP
Inventors: Alan M Ganz; アラン・エム・ガンズ; David H Tracy; ディヴィッド・エイチ・トレーシー; Robert A Hoult; ロバート・エイ・ホウルト
Original assignee: Perkin Elmer Corp
Current assignee: Applied Biosystems Inc
Priority date: 1992-02-12
Filing date: 1993-02-03
Publication date: 1994-03-22
Also published as: DE69333054T2; EP0800066A3; EP0560006A3; JP2002196130A; EP0560006B1; JP3547771B2; EP0800066A2; EP0560006A2; DE69315607D1; DE69333054D1; US5303165A; KR100264163B1; KR930018264A; JP3768873B2; EP0800066B1; DE69315607T2; CA2087360A1; CA2087360C

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】標準化されたスペクトルムデータをもたらす
ための新規な手段を備えた分光機器を提供すること。【構成】鮮明なスペクトル線に関して固有の外観を呈
する分光機器１０は狭いスペクトル線に関して外観デー
タを生じる。スペクトル線は金被覆のポリマからなる高
いフイネツスのエタロン４６、４８、５０によりもたら
される。変換フイルタは外観データをガウス外観に変換
するために計算される。波長較正は較正された標準化デ
ータを発生するためにサンプルデータに印加される補正
マトリクスをもたらすためにフイルタと結合される。繰
り返して補正マトリクスが波長較正に利用される標準化
較正データを発生するために較正データに印加される。
較正は光学標準、干渉エタロンおよび縞公式により行わ
れる。エタロン有効厚さがまず評価されかつ次いで縞ピ
ークが波長を較正するように精密に決定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は分光機器に関し、かつと
くに該機器によるスペクトルデータの固有の歪みを補正
するためのかかる機器の標準化および較正に関する。

【０００２】

【従来の技術】分光機器は回析格子および検出器装置の
ごとき分散要素を含んでいる。１つの精密型において検
出器はピクセル位置が検出された波長を示す個々のピク
セル光検出器のアレイからなる在来のソリツドステート
デバイスである。かかる検出器は代表的にはフオトダイ
オードアレイ、電荷結合型デバイスまたは電荷注入デバ
イスである。他の分光機器は単一の光検出器を介して分
散要素を走査するかまたはインターフエログラムのフー
リエ変換を使用するが、概念は波長が物理的位置、方向
付け等に対して較正されるために同一である。最新の機
器はスペクトルを分析および比較するために検出器から
スペクトルデータを受信するコンピユータを含んでい
る。

【０００３】光学系、検出器およびコンピユータ導入に
おける改善によれば、非常に精密な測定を実行する可能
性を引き出した。例はガソリンのオクタン価を測定する
ために化学的測定の数理分析を使用する吸収分光光度計
またはポリクロメータである。オクタン価の差異は近赤
外線（ＩＲ）吸収スペクトルの微妙な差異と関連付けら
れる。スペクトル特性の非常に小さな変化は人間により
直接有効に検出されることができず、そしてコンピユー
タ化された自動化が必要である。またスペクトル測定に
関してはオンラインで連続して行われるのが望ましい。
かくして分析化学に進んだ分光測定法を利用することに
関心がある。

【０００４】較正は代表的には既知の組成物の標準の化
学製品または試験されるべき未知のサンプルと同様な他
の特性についてのスペクトル測定により実施される。化
学測定モデルは主要成分回帰（ＰＣＲ）または部分最小
二乗法（ＰＬＳ）のごとき多重振動較正法を使用するこ
れらのスペクトルから形成される。ガソリンオクタン価
値の場合におけるように、これは多数のサンプル（例え
ば、５０〜１００）に適切な精度および確度を要求する
かも知れず、かつ較正が機器のドリフトを補償するため
に頻繁に繰り返される必要があるかも知れない。かかる
モデル形成はまた精査および専門知識を必要とする。

【０００５】較正はまた公知の波長の幾つかのスペクト
ル線を供給するランプまたは伝送フイルタにより行われ
る。かかるスペクトル線源は幾つかの波長に関してのみ
利用可能であるので、フアブリーペロー干渉計器による
ような周辺パターンが所望のスペクトル範囲を横切って
較正すべく利用される。周辺パターンと既知の波長を相
関することは挑戦であつた。標準および干渉計により波
長を評価するための数学的モデルはサミユエル・シー・
バーデンにより編集された、テキスト「フアイバーオプ
テイツクス・イン・アストロノミー（天文学におけるフ
アイバーオプテイツクス）」、第３巻（１９８８年、Ａ
ｓｔｒｏ．Ｓｏｃ．オブ・ザ・パシフイツク）、第２１
８ないし２２３頁に教示されている。これらの方法は明
らかに分析化学の分野に適用されなかつた。

【０００６】代表的な分光光度計は、１９８９年の応用
分光測定４３（１）、第２７〜３２頁の、デイー・エム
・メイヤーおよびジエイ・ビー・カリスによる「６００
〜１１００ｎｍ波長領域用フオトダイオードアレイを基
礎にした近赤外線分光光度計」、および１９９１年のレ
ビユー・オブ・サイエンテイフイツク・インスツルメン
ト（科学機器についての概論）６２（２）、第５０７〜
５１５頁の、エム・リユソート、ジエイ・バン・ジーお
よびジエイ・ビー・カリスによる「ラツプトツプ・ケミ
ストリー：光フアイバ、電界移動式、近赤外線分光計」
に記載されている。多チヤンネル分光光度検出器装置の
設計、自己走査および性能に関する論文は１９７８年の
応用光学１７、第５７４〜５９２頁の、エス・エス・ヴ
オグト、アール・ジー・タルおよびピー・ケルトンによ
る「自己走査のフオトダイオードアレイ：高分散天文用
分光光度計における高性能運転」；および１９８０年
の、応用光学１９、第１４０１〜１４１４頁の、ワイ・
タルミおよびアール・ダブリユー・シンプソンによる
「自己走査のフオトダイオードアレイ：多チヤンネル分
光検出器」である。

【０００７】

【発明が解決すべき課題】高精度測定による問題は機器
が互いに変化することであり、そして各機器は時間にし
たがつて変化またはドリフトする。課題の１つは部分的
には較正を達成しかつ維持することである。より微妙な
態様は器具は各器具に対して特有でありかつまた時間に
より変化する固有の特性を有するということである。固
有の特性は機器によりりもたらされたデータを歪ませ、
比較を不正確にする。かかる固有の特性は非常に狭い、
鮮明なスペクトル線を示すスペクトルデータの外観（プ
ロフアイル）により代表される。かかる外観は基本的な
光学設計ならびに回析作用および機器の光学系および
（より少ない範囲で）エレクトロニクスにおける他の不
完全さにより、固有の形状および実際の線より広い線幅
を有する。理想的な外観はガウスに近い、対称である
が、また「機器の外観」として知られる実際の固有の外
観は、同様に対称ではないかも知れない。

【０００８】それゆえ、本発明の目的は標準化されたス
ペクトルムデータをもたらすための新規な手段を備えた
分光機器を提供することにある。さらに他の目的は、分
光機器、とくにデータを歪ませる固有の特性を有する機
器、とくに狭いスペクトル線に関して特徴的な固有の外
観を有する機器を標準化するための新規な方法を提供す
ることにある。他の目的はかかるデータが他のかかる標
準化されたスペクトルデータとの比較のために標準化さ
れるように機器のすべてのデータを変換するための新規
な方法および手段を提供することにある。

【０００９】さらに他の目的は分光機器の較正のため
の、かつ上述した標準化を較正に組み込むための改良さ
れた方法および手段を提供することにある。他の目的は
較正に利用され得る新規な非常に精巧なエタロンを提供
することにある。他の目的は、とくに較正を行うため
に、光学的標準のスペクトルピーク位置を決定するため
の改良された方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記および他の目的は、
選択されたスペクトル範囲の各部分において仮定的に鮮
明なスペクトル線用の特性固有外観を有し、各固有外観
が関連の固有の幅を有する分光機器を標準化するための
方法により達成される。分光機器は少なくとも１つの選
択された部分において、一般的に複数のタンデム部分に
おいて、少なくとも１つの狭いスペクトル線の線源を含
んでいる。各狭いスペクトル線は対応する選択された部
分用の固有の幅より実質上狭い関連の線幅を有する。

【００１１】本方法は、固有の幅にほぼ等しい外観幅を
有するガウスのような、各選択された部分において仮定
的に鮮明なスペクトル線用の目標外観を条件として指定
することからなる。本方法はさらに、各組の外観データ
が対応する選択された部分用の固有の外観を示すような
各狭いスペクトル線用の１組の外観データを発生するた
めに線源により機器を最初に作動し、各組の外観データ
を各選択された部分用の対応する目標外観に変換するた
めに変換フイルタを計算し、そしてサンプルデータへの
将来の適用のために変換フイルタを蓄えることからな
る。

【００１２】機器の通常の使用において、本方法はさら
に、サンプルスペクトルを示すサンプルデータを発生す
るためにサンプル源により機器を通常作動し、かつサン
プルスペクトルを示す標準化されたサンプルデータを発
生するために各選択された部分において前記サンプルデ
ータへ前記変換フイルタを印加することからなる。

【００１３】本機器は公称背景データを記憶するために
機器を予備的に作動されるべきである。その後、計算お
よび印加工程の前に、外観およびサンプルデータを含む
すべてのスペクトルデータが公称背景データにより、好
ましくはかかるスペクトルデータを公称背景データで除
算することにより補正される。また、かかる工程の前
に、スペクトルデータが普通の強さの較正に応じて較正
されるべきである。

【００１４】好ましい態様において、本方法はさらに、
機器用の波長較正を確立し、そして補正マトリクスをも
たらすために前記変換フイルタと前記波長較正を結合
し、そのさい前記蓄え工程はサンプルデータへの将来の
印加のために前記補正マトリクスを蓄えることからな
る。かくして補正マトリクスはサンプルスペクトルを示
す較正された標準化データを発生するために前記サンプ
ルデータに印加される。

【００１５】より好ましくは、本機器は較正データを発
生するために放射線の波長較正源により作動される。変
換フイルタ、または最も好ましくは、該フイルタを含ん
でいる補正マトリクスが波長較正を構成する標準化され
た較正データを発生するために前記較正データにその場
合に印加される。

【００１６】較正に関する本発明のさらに他の態様にお
いて、機器は所望のスペクトル範囲を横切るスペクトル
波長対スペクトル位置の公称（例えば、理論的または予
備的）較正を有する。本機器はさらに、ネオジウムでド
ーピングされたイツトリウムアルミニウムガーネツトフ
イルタのごとき、精密に識別された波長の１次スペクト
ルピークの較正源を含んでいる。本機器また、スペクト
ル範囲を横切って配置された多数の２次ピークの、好都
合には被覆されない溶融シリカプレートのごとき低精巧
のフアブリ−ペローエタロンからの縞の、多重源を含ん
でいる。各２次ピークは相関定数にしたがつてピーク波
長に対して相関関数（例えば、簡単な縞平行状態）によ
り識別される整数または数を有する。

【００１７】かかるさらに他の態様において、波長較正
を確立する工程は以下からなる。すなわち、機器はスペ
クトルピークを示す較正データを発生するために較正源
により追加的に作動され、かつさらに多数の２次ピーク
を示す２次データを発生するために多重ピーク源により
追加的に作動される。前記較正データは１次ピーク位置
からスペクトル位置に対して確認される。２次データか
ら、１組の２次ピーク位置がスペクトル位置に対して確
認される。相関関数により、相関定数が前記公称較正に
より決定された少なくとも２つのピーク波長に関して異
なる順位数にしたがつて前記相関定数を評価される。ま
た、前記相関関数により、較正順序数は１次ピークに隣
接して配置された少なくとも１つの選択された２次ピー
クに関して識別され、該識別が評価された相関定数およ
び前記公称較正により選択された２次ピークに関して決
定された予備波長にしたがつて行われる。選択された２
次ピークから該選択された２次ピークおよび１次ピーク
の精密な相対的な位置決めが挿入（インターポレーテイ
ング）される。前記相関関数により、精密な相関定数が
前記較正順位数、前記精密に識別された波長および前記
相対的な位置決めから計算される。精密な相関定数はそ
の場合に較正された波長を関連の順位数にかつそれによ
りスペクトル位置に対する２次ピーク位置に割り当てる
ために相関関数とともに精密な相関定数を利用される。

【００１８】本発明の他の態様において、較正データが
較正外観を画成する。確認工程は較正外観の中心波長を
評価し、逆にされた外観を作り出すために中心波長のま
わりで較正外観を逆転し、結合された外観を作り出すた
めに前記較正外観および前記逆の外観を加算し、そして
評価された中心波長と前記１次スペクトルピークとの間
のずれを決定するために前記較正データを前記結合外観
に適合させることからなる。それにより前記ずれが前記
スペクトル位置に対する前記１次ピーク位置を定義す
る。

【００１９】目的は近赤外スペクトル線を通過するため
に或る型のフアブリ−ペローの非常に精巧なエタロンに
より追加的に達成される。前記エタロンがその各側で被
覆する半透明な金を有する薄いポリマフイルムからな
り、各被覆が１％ないし１０％の間の伝送を提供するの
に十分である。このエタロンは上述した狭いスペクトル
線をもたらすために好都合に利用される。

【００２０】本発明の目的はまた、上述した種々の工程
を行うための手段からなる標準化装置をさらに含む分光
機器により達成される。

【００２１】以下に、本発明の実施例を添付図面に基づ
いて詳細に説明する。

【００２２】

【実施例】図１は標準化押出し形材波長較正がそれに関
して本発明により行われる光検出器１１を有する代表的
な分光機器１０を例示する。かかる機器は、例えば、ガ
ソリンのオクタン価を測定するための近赤外線の高い感
度および安定性を要求するオンライン化学測定分光ポリ
クロメータまたは化学的測定機器であつても良い。安定
しているが他の点では通常の白熱光源１２が光フアイバ
１６の入力端で焦点合わせされるリレーレンズ１４を通
過する光１３を供給する。光フアイバは試験されるべき
ガソリンのごとき液体中に浸漬されたプローブ構体１８
へ光を向ける。直線通過のプローブとして示されるけれ
ども、該プローブは１９９１年１０月８日に出願された
本譲受人の同時係属のアメリカ合衆国特許出願第７７
３，１８９号に開示されたような、戻りフアイバへ光を
戻すような反射を備えた屈曲光学系を有することも可能
である。

【００２３】プローブにおいてサンプル空間２０が光２
２が、光の幾つが選択的に濾過されることができる場合
に、液体に通されるよように液体に設けられる。濾過さ
れた光は第２光フアイバ２４により取り出される。光学
スイツチ２８を備えたバイパスフアイバ２６が、濾過さ
れた光をそれと比較する標準を提供するために、フアイ
バを通る光とともに液体を選択的にバイパスするために
設けられる。第２フアイバ２４は、例えば、光３５を検
出器１１へ分散する凹状ホログラフ格子３３を利用する
分光計３２へ光を運ぶ。スペクトルを示す検出器からの
信号はデイスクまたは他のメモリへの記憶３９および処
理のためにコンピユータ３７に向けられる。本実施例に
おいて、スペクトルは、標準スペクトルに比較されるか
またはそれに対して較正されるか、または化学測定モデ
ルを形成するのに使用されることができる、サンプル液
体の「指紋」として使用される。

【００２４】光検出器１１はＥＧ＆Ｇレテイコンにより
製造されたＲＬ１０２４Ｓのごとき在来のソリツドステ
ート型である。かかる検出器は代表的には自己走査型フ
オトダイオードアレイ、電荷結合デバイスであるか、ま
たは電荷注入デバイス等であつても良い。これは、隣接
する感光性ピクセル領域４１、例えば、１０２４ピクセ
ルの直線アレイを有する。ピクセルはライン４２を介し
てコンピユータ３７へ供給される電圧信号を発生するた
めに連続して読み出される。

【００２５】本発明を実行するために、視準領域４４が
図１に示されるようにそれに幾つかの開口を有する円板
４３を挿入するためにフアイバの１つに設けられる。関
連のレンズ対４５（１つが示される）は視準された光を
選択された開口を介してフアイバ端間に通す。１つの開
口４７はサンプルまたは背景を測定するために機器の通
常の作動のために濾過されない光を通すために空にされ
たままである。他の開口は後述される光学フイルタ要素
４６，４８，５０を含有する。円板は選択された開口ま
たはフイルタのためにライン５３を介してコンピユータ
３７により自動的にモータ５２によつて、手動でまたは
より普通に（例えば、再較正のための選択された間隔に
おいて）位置決め可能である。

【００２６】分光機器は不完全な光学系のため代表的に
は線の広がりおよび歪みを導く。この作用はスペクトル
の非常に鮮明なスペクトル線に関して特徴的な固有の外
観５４によつて説明され得る。外観はスペクトルを横切
って変化可能である。すなわち、外観帯域幅および歪み
は変化する。本目的のために、スペクトルの少なくとも
１つの部分（例えば、図２に示される部分）が関心のあ
るスペクトル範囲において選択される。固有の機器外観
が存在しかつ各選択された部分に関して識別される。か
かる各外観は半分の高さにおいて外観の幅として普通に
定義される、関連の固有の帯域幅ｗを有する。

【００２７】全体の標準化および較正のフローチヤート
が図３に示され、本発明を実行するための方法および手
段を示す。本発明は２つの全体的な態様、すなわち、機
器作用を置換する絶対標準へのスペクトルの外観の変換
の構造を含む外観標準化５６、および精密波長較正５８
を有する。好都合にはこれら２つの態様は２つの段階に
おいてともに利用される。すなわち、一方の段階におい
て変換は較正決定の間中較正データに印加される。他方
の段階において変換および波長較正は補正マトリクスに
結合される。このマトリクスその場合にサンプルデー
タ、再較正時の繰り返しおよび更新標準化を含む続いて
起こるすべてのデータに印加５９される。（本書でかつ
特許請求の範囲において使用されるように、用語「デー
タ」は検出された波長に関する検出器への放射線入射の
強さに関連付けられる検出器からの信号情報に言及し、
かつまた本書で明記されるような標準化、変換または他
の処理の形状のかかる情報に言及する。）

【００２８】外観標準化外観標準化５６に関して、かつより詳細にはフローチヤ
ートを参照して、機器は公称背景データ６２を測定しか
つ記憶するために予備的に作動６０される。データの変
換により固有の外観を置き換えるようになされる目標外
観６３は各選択された部分の仮定の狭いスペクトル線に
条件が指定され、例えば、図２に示されるかつ以下に説
明されるように、目標外観６３はガウス（ガウシヤン）
であつても良い。線源は各選択された部分に少なくとも
１つの狭いスペクトル線を備え、各線は対応する選択さ
れた部分に関する固有の幅より実質上狭い関連の線幅を
有する。これらの線の各々に関する未処理のスペクトル
データは機器の作用により関連の外観（図２）を有す
る。

【００２９】機器は選択された狭いスペクトル線の各々
に関して１組の外観データ６６を記憶するために線源に
より最初に作動６４され、外観データの各ピークは対応
する選択された部分に関する固有の外観を示す。外観デ
ータはこれを公称背景データ６２で除算することにより
標準化６８される。分離工程７０の後で、以下に説明さ
れる、標準化された固有の外観１０６を発生するため
に、各選択された部分に関する変換デジタルキーフイル
タ７２が、該フイルタが各固有の外観１０６を対応する
目標外観６３に変換するように、コンピユータプログラ
ムにより確認７４される。挿入（インターポレーシヨ
ン）７６がすべてのフイルタ７８を発生するように選択
された部分間のギヤツプを塞ぐように好ましくは印加さ
れ、かかるフイルタは関心のスペクトル範囲を横切る１
組の選択されたスペクトル要素の各々に関してである。

【００３０】好適な実施例において、機器用の波長マツ
プ較正が後述される手順５８によるように、確立され
る。波長較正は機器が通常作動されるとき測定されたデ
ジタルに一般の使用５９に関して記憶される補正マトリ
クスを形成８２するために変換フイルタ７８と結合され
る。

【００３１】機器はサンプルスペクトルを示す測定デー
タ８８を記憶するためにサンプル放射線により通常作動
８６される。サンプルは、事実上、直接または伝送、散
乱、反射、蛍光等の放射線源、例えば、原子放出源また
はガソリンを通る上述した伝送放射線であつても良い。
変換フイルタを含んでいる補正マトリクス８４は、対で
サンプルスペクトルおよび背景を示す標準化された、較
正データ９２を発生するためにデータに印加９２され
る。これらはさらに所望の情報を化学測定的に抽出する
ように処理され得る。

【００３２】別の方法として、外観変換フイルタを測定
データに直接印加しかつ波長較正を別個に印加すること
ができる。しかしながら、理解されることは、補正マト
リクスへの結合がデータの便利な、単一の工程処理を提
供するということである。

【００３３】測定されたデータはここではピクセルに関
連して説明される。かかる指定は光受容器上の多数の光
受容区域のみでなく、また走査またはフーリエ変換機器
におけるようなスペクトル点の物理的増分（物理的マツ
ピング）の他の等価スペクトル位置を示すようになされ
る。変換濾過後、ユニツトは任意でありかつ変換が理想
的である場合に、絶対波長である波長に較正されること
のみが必要となる。かかるユニツトはここでは「標準化
ユニツト」と呼ばれかつ「標準化スペクトル」を示す
「標準化データ」に関する「標準化増分」にあり、そし
てピクセルまたは他の物理的増分との１：１の一致を有
する必要はない。例えば、ＩＲスペクトル範囲にわたつ
てピクセルと同じ位の標準化増分の約半分のみにし得
る。

【００３４】機器の作動の１部分として幾つかの信号の
予備処理が検出器から到来するすべての未処理信号デー
タに実施されるべきである。これは強さ較正、すなわち
縦座標直線化を包含する。かかる較正は既知のまたは代
理人書類番号ＩＤ−４０４６により出願された本譲受人
の同時係属のアメリカ合衆国特許出願に開示されたよう
な所望の精密方法により行われることができる。他の予
備処理は不明な信号、すなわち遮断された光による信号
の減算である。

【００３５】すべての信号データは公称背景６２により
標準化されるべきである。かかる背景はかかる公称デー
タを記憶するために機器を予備的に作動することにより
評価、または好ましくは決定され得る。公称背景の正確
な形状は重要ではなく、目的は殆どの固定パターン変化
および明白なスペクトル変化を除去することである。い
つたん決定されると、この公称背景は永続的に記憶され
かつ常に予備処理以外のデータのさらに他の処理の前に
すべての他のデータに一貫して（変化なしに）印加され
る。標準化はデータを公称背景で除算することにより行
われる。外観データを除いて（ステツプ６６）、個々の
計算工程を除去するために相関マトリクス８４に公称背
景を組み込むのがコンピユータ化された計算において非
常に便利である。

【００３６】吸収型スペクトルの代表的な場合におい
て、すべてのサンプルおよび較正データ８８，１２１，
１３０（さらに後述される）はデータとほぼ同時に取ら
れる普通の背景９４（ならびに公称背景）に関して通常
の方法において補正される。かかる場合においてデータ
および普通の背景はまず標準化されかつ補正マトリクス
８４を印加することにより較正（それぞれ９０，１２
７，１３２，９５）される。次いで予備的に補正された
サンプルマトリクス較正データが、通常補正された背景
で除算することにより、普通の背景に関してさらに補正
（９７，９７’，９７’’）される。これは対応する十
分に補正されたデータ９２，１２９，１３４をそれぞれ
発生する。放出、散乱または蛍光のごとき他の場合にお
いて、普通の背景に関する前記補正は省略されても良
い。

【００３７】本発明が関する限り図示してなくかつ任意
のさらに他のステツプは透過から吸収への従来のデータ
の変換であつても良い。これは一般には吸収スペクトル
に関してのみでありかつマトリクス補正データの対数を
とることにより行われる。この場合にマトリクス補正の
普通の背景がまた変換されかつ他のデータから減算され
る。

【００３８】上に示したように、分光機器は普通には一
般に理想的でない特徴的な固有の外観５４（図２）であ
りそして関心のあるスペクトルにわたつて変化すること
ができる。より重要には、高い精度レベルにおいて、外
観は機器から機器へかつ同様に時間から時間へ変化す
る。本発明の第１の目的は出力スペクトルのかかる線を
均一に定義された目標外観６３に変換することである。
より一般的には、機器により発生されるすべてのスペク
トル、線またはその他は同一の方法において変換され、
その結果出力スペクトルはもはや機器に依存せずそして
非常に高い精度と比較され得る。

【００３９】本発明の工程は所望の目標外観６３の形状
および幅に条件を指定することである。これは非常に鮮
明な、狭い入力線（例えば、原子放出またはレーザ線）
の単一ビームスペクトルに所望されるスペクトル形状で
ある。また、それは実際の下に横たわる吸収線が無視し
得る幅を有する場合に非常に弱い、鮮明な吸収特徴に関
して所望の形状である。目標外観は、ガウス、スウパー
ガウス、渦巻きガウス、矩形または三角形のごとき機器
外観に合理的に匹敵し得る便利な、数学的に定義し得る
形状にすることができる。好都合には、目標外観は形状
においてガウスである。目標外観幅Ｗは、それが幾らか
小さくする、すなわち外観幅Ｗが機器外観の固有の幅ｗ
に公称上等しくすべきであるけれども、固有の幅ｗとほ
ぼ同一、またはそれより僅かに大きいように選ばれる。
必要ならば、目標外観幅および他のパラメータが、測定
の解像度条件が変化するためかまたは物理的機器の最悪
の場合の解像度がスペクトルを横切って顕著に変化する
ため、波長の関数として変化するように条件が指定され
ても良い。一般には、目標外観幅は絶対波長における多
項式（第４順位まで）として条件が指定されても良い。
しかしながら、可能な場合には、幅を変化せずかつ作動
スペクトル範囲を横切る直線変化のみを許容するのが好
ましい。

【００４０】変換を発生するために、１組の特徴的な機
器外観６６が関心のスペクトル領域を横切る一連の非常
に鮮明なスペクトル線を有する線源から発生６４されか
つ記憶される。線源は目的のために十分な線がありかつ
それらが鮮明である限り重要ではない。一連のレーザ線
または原子放出線源が、十分な数の線が設けられ得る場
合には、使用可能である。線は固有の幅より実質上狭
い、好ましくは固有の幅の２０％以下にすべきである。
とくに適切な線源は円板４３（図１）のフイルタの１つ
として白色光放射線ビームに挿入される非常に精巧なフ
アブリ−ペローエタロン４６である。（「精巧（フイネ
ツス）」はスペクトル線間隔対一連の規則的に間隔が置
かれた干渉計縞線の線幅の比として普通に定義され
る。）用語「非常に」は精巧が少なくとも約３０である
べきことを意味する。エタロンの非常に好都合な形状
（図６）はニトロセルロースのごときポリマフイルムで
ある。エタロン構造において、フイルムはリング上に引
き延ばされるか、または好都合には、指数整合の光学セ
メントを備えた１対の平らなガラス窓９８の間に挟持さ
れても良い。エポキシカプセル化または他の密封体が構
造を取り囲む。

【００４１】フイルムは、近づき過ぎず（過度の重な
り）また離れ過ぎない、適切なピーク密度を設けるよう
な厚さからなるべきである。線間隔（自由なスペクトル
範囲）はＬＳ＝Ｌ²／２ｎｌにより付与され、ここで、
Ｌ＝波長、ｎ＝フイルムの屈折率そしてｌ＝フイルムの
厚さである。とくに、本目的に関して、フイルムは固有
の外観幅が２〜３ｎｍであるとき近赤外線範囲（８００
〜１１００ｎｍ）に関して一般には１０ないし２５ミク
ロンの間の厚さ、好ましくは約１５ないし２０ミクロン
にすべきである。フイルムは両側で半透明の金被覆１０
２により被覆される。各金被覆は、金のほぼ３００〜４
００Ａの厚さで一般には達成される、１％ないし１０％
の間の透過、例えば約４％で設けるべきである。かかる
エタロンは約４０の精巧を備えた非常に鮮明な縞線を設
けることが見出された。

【００４２】記載されたように、外観データ６６はこれ
を公称背景６２で除算（６８）することにより標準化さ
れる。最初の標準化外観１０４は重なり（７０）を除去
するために曲線置換により先端で変更されるべきである
幾らかの重なり翼部を有するかも知れない。キー変換フ
イルタ７２、例えば、変更された固有の外観１０６から
目標外観へ変換するのに要求される１５個のキーフイル
タが最初の組の選択されたスペクトル波長１０８に関し
て計算（７４）される。インターポレーシヨン（挿入）
は、ピクセル位置に関して、所望のスペクトル領域を適
宜に被覆する１組の変換フイルタ７８を確立するために
選択された波長の間で行われる（７６）。元のキーフイ
ルタを置換する、インターポレーシヨンからすべてのフ
イルタをもたらすためにより正確にすることが認められ
た。波長較正８０が、サンプルスペクトルを示す標準化
データを発生するためにサンプルデータへの将来の印加
のために記憶される補正マトリクス８４をもたらすため
に、その場合にピクセル範囲にわたつてフイルタ７８と
結合される。

【００４３】未処理スペクトルを標準化スペクトルに変
換するベクトル処理が図５に示される。変換は直線変換
であり、そして変換は簡単なベクトル−マトリクス乗算
として実行される。ベクトルは選択されたスペクトルに
わたつて較正されたスペクトル強さ対波長を示す。標準
化スペクトルベクトルがＹならば、未処理スペクトルデ
ータベクトルはｙであり、そして変換マトリクスはＴで
あり、そこでＹ＝Ｔｙである。

【００４４】実際の状態に関して、特定の標準化スペク
トル要素を発生するために必要とされる情報は本来未処
理のスペクトルの限定された部分から到来し、幅の領域
は機器外観幅のほぼ数倍となる。かくしてマトリクスＴ
において殆どの係数Ｔ_{i j}はゼロとして得られることが
できる。マトリクスの各列は、対角線上または近くで、
幾つかの（代表的には２０〜４０）非ゼロ要素を含み、
その結果マトリクスＴはコンパクトな形状において有効
に記憶されることができ、かつ実際のマトリクス乗算は
比較的迅速にし得る。ベクトルＹおよびｙの単位は一般
に等しくない。代表的には１０２４個のピクセルがｙに
にありかつ５００ないし７５０のスペクトル増分が標準
化ベクトルにあるが、後者の数は適用の条件に依存して
広範に変化することができる。

【００４５】標準化単位は絶対波長によつて任意に定義
され、すなわちピクセルは直接較正されない。補正マト
リクス８４はサンプルデータが波長に直接関連付けられ
るように較正を行う。

【００４６】波長較正機器の波長（ＷＬ）較正に関する概略は図３および図４
のフローチヤートに含まれる。記憶された最初の波長較
正１１２は臨界パラメータを決定するために較正ランプ
の使用により強調された機器の光学モデルを使用する公
称機器較正により普通に設けられる。光学モデル計算は
機器の物理的配置から通常の方法により行われる。最初
の較正はかなり正確にすることができ、例えば９９．９
％の確度にすべきである。最初の補正マトリクス８４は
最初の較正により発生（８２）される。機器の物理的標
準からの続いて起こる精密較正スペクトルデータは１ま
たはそれ以上の繰り返しループ１１８によりなされる改
善を介して、初期のマトリクスから形成される洗練され
た補正マトリクス８４により処理（総括的に５８）され
る。

【００４７】最初の較正はスペクトル波長対所望のスペ
クトル帯域を横切る光検出器ピクセルのようなスペクト
ル位置に関してである。用語「波長」が本書および請求
の範囲において使用されるけれども、波数マトリクス周
波数は本目的に関して等価であるとして利用され得る。

【００４８】機器は精密に識別された波長の少なくとも
１つの１次スペクトルピークの物理的標準較正源を包含
する。好適な較正源は、円板４３（図１）によつて、放
射線ビームに挿入される光学標準４８である。短波の近
赤外線にとくに適する光学波長標準は精密に識別された
波長（ほぼ９３８．５および９４６．０ナノメータ）の
２つの近接した１次スペクトルピークにおいて吸収する
ネオジウムでドーピングされたイツトリウムアルミニウ
ムガーネツト（Ｎｄ：ＹＡＧ）水晶フイルタである。２
つのピークはともに精密に識別された波長において中央
１次スペクトルピーク１１７を定義する。（本書および
請求の範囲において使用されるように、用語「スペクト
ルピーク」は単一の中心ならびに、より一般的にはＮ
ｄ：ＹＡＧ二重項のごとき幾つかのピークの識別された
中心を意味する。）

【００４９】較正ステツプ（図３および図４）に関し
て、機器は１次スペクトルピークを示しかつ較正外観を
定義する較正データ１２１を発生するために波長較正源
により最初に作動１１９される。較正データは縦座標較
正を含んでいる上述した前処理により変更され、そして
補正された標準ピークデータ１２９を発生するために補
正マトリクス８４によりかつ背景（９７’）に関して補
正（１２７）される。補正された標準ピークデータは好
都合には公称背景標準化を含み、かつまた最初に光学モ
デルからマトリクス続いて繰り返しループを介して以前
の較正シーケンスからである波長較正を含んでいる。

【００５０】ＷＬ標準外観の中心（ピーク）の明白な波
長が幾つかの方法のいずれかににより決定される。波長
標準外観位置（図８）の好適な態様１３１において最初
の較正外観１２０が記憶され、そしてこの外観はまた逆
にされた外観１２２を作るためにスペクトル位置に対し
て評価された中心波長１２１のまわりに逆転される。記
憶された外観および逆転された外観は次いで完全に対称
な結合外観１２４を作るために加算される。元の較正デ
ータ１２０は次いで評価された中心波長１２１と１次ス
ペクトルピーク１１７との間のずれ１２５を決定するた
めに結合された外観１２４に適合させられる。したがつ
てずれはスペクトル位置に対する１次ピーク位置を定義
する。

【００５１】公称中心からのＷＬ標準外観１２０のずれ
１２５は結合された外観１２４およびモデル成分として
波長に対するその派生体を使用する在来の最小二乗適合
方法により精密に決定される。結果として生じる中心位
置１１７は補正されたスペクトルの１点を公知の基準波
長に較正するのに使用される。詳細は計算方法の例によ
り以下に記載される。

【００５２】機器はさらにスペクトル帯を横切って間隔
が置かれた多数の２次ピークを発生するために物理的標
準源を備えており、各２次ピークは相関定数にしたがつ
てピーク波長に識別し得る整数順位数を有する。適宜な
標準は低い精巧（フイネツス）のフアブリ−ペローエタ
ロン５０、好ましくは円板４３（図１）に配置された、
約５０ミクロンの厚さの被覆されない溶融シリカプレー
トである。この光学要素は多数の２次ピークの縞パター
ン中に放射線を伝送する。要素は十分に定義されかつ良
く知られた関係において波長に僅かに関連付けられる屈
折率（ｎ）を有する。縞順位数（ｍ）は標準縞等式ｍ＝
ｎＴ’／Ｌにより相関定数（Ｔ’）にしたがつてピーク
波長（Ｌ）に識別される。用語Ｔ’は要素の有効厚さの
２倍である。すなわち、Ｔ’はＴが実際の厚さである場
合にほぼ２Ｔである。定数Ｔ’が本書で開示された手順
により非常に正確に決定されることができるので、実際
の厚さは知られる必要はない。また、本方法は均一でな
い厚さおよび温度により誘導される変化を平均しかつ時
々変化するかも知れない機器内のエタロンの誤方向付け
を補償する。

【００５３】機器は次にピクセルに関連して確認された
ピーク位置を有する２次ピークを示す２次データ１３０
を発生するために低いフイネツス（ＬＦ）のエタロンに
より作動１２８（図４）される。２次データは補正され
た２次ピークデータ１３４を発生するためにマトリクス
８４により補正１３２される。最初のラウンドに関し
て、ピーク波長は近似のみであり、印加された補正マト
リクスに含まれる光学モデル較正より正確でない。次の
ステツプ１３６は、ピクセル位置に関連して、または較
正によりピクセル位置に関連する標準化された位置に直
接関連して２次（縞）ピークを正確に配置するために、
Ｎｄ：ＹＡＧ水晶の１次ピーク１１７（またはその中心
等価）の正確に知られた波長に関連して上記等式を利用
する。

【００５４】相関定数Ｔ’は最初に少なくとも１つの選
択された順位数にしたがつて評価されかつ対応するピー
ク波長が公称較正により決定される。この評価は波長を
上記等式に適合させかつ傾斜Ｔ’を設けるように派生体
を取ることによりり好都合に行われる。較正順位数、す
なわち本当の整数順位数が、次いで１次ピークに隣接し
て配置された選択された２次ピークに関して識別され、
かかる識別は等式、評価された相関定数および公称較正
により選択された２次ピークに関して決定された予備波
長に従っている。他のすべての２次ピークに関する順位
数はその場合に較正数から簡単にカウントアツプおよび
カウントダウンすることにより確立される。

【００５５】１次ピークに関する実際の順位数はその各
側で２次ピークから挿入インターポレーテイング）さ
れ、１つは選択された２次ピークである。精密な相関定
数が次いで部分順位数および精密な１次ピーク波長から
計算される。精密相関定数が絶対較正波長を関連の順位
数にかつそれによりスペクトル位置に対する２次ピーク
位置に割り当てるために上記等式により利用される。波
長補正係数１１６は記憶され、波長マツピング１１４が
更新され、そして補正マトリクス８４が同様に更新され
る。

【００５６】継続して図４を参照して、絶対波長（Ｗ
Ｌ）決定（１３６）後、２次データの観察されたピーク
位置が明白な波長位置（原稿の波長較正にしたがつて）
の予備モデルを発生するために適合（１３８）させら
れ、そしてこのモデルのピークはスペクトルを横切る波
長誤差を提供するために割り当てられた絶対較正波長か
ら減算（１４０）される。誤差は多項式（１４２）を使
用して適合させられた曲線であり、そして決定は誤差曲
線が予め定めた許容し得るレベル内にあるかどうかにつ
いてなされる（１４４）。誤差曲線のレベルが許容し得
ないならば、ステツプはマツピング発生器１１４用の波
長補正係数１１６の更新１４７を包含するように分岐１
５０を有する、小さい再較正ループ１１８について繰り
返される。誤差曲線のレベルが許容し得るならば、較正
は完全（１４６）と見做され、そして補正マトリクス８
４がサンプルデータへの印加に備えて保持される。

【００５７】図４の手順は、２つのループ、すなわち大
きな再較正ループ１４８および小さな再較正ループ１１
８により、繰り返して作動する。すべての作動は自動的
に運転および運行されるパラメータテーブルである。通
常、大きな再較正はたまに、または修理が装置に対して
なされるとき行われる。これらは比較的計算が多く時間
を消費する。小さな再較正はより迅速でありかつ、光学
装置の受動安定性に応じて、要求されるとき頻繁になさ
れることができる。通常、小さなループは収束が多項補
正係数をマツピングすることに対する補正が無視し得る
ために得られるまで繰り返される。これは初期の工場較
正時３ないし４回の繰り返しを要求するかも知れない
が、その後通常は１または２回のみである。

【００５８】前記ステツプを実施するためのプログラミ
ング手段はコンピユータにより利用される演算装置の供
給者を通して一般に利用し得る「Ｃ」のごとき在来のコ
ンピユータ言語により便利にかつ容易に達成される。曲
線適合が普通でありかつプログラムはそれゆえ容易に利
用し得る。全体のプログラムは、例えば、分光計と連係
することができる、デジタル・エクイツプメント・コー
ポレーシヨンのモデル３１６＋コンピユータで作り上げ
られ得る。

【００５９】この発明は同一の選択された目標外観を有
する各機器により発生されるデジタルの共通の標準化を
提供する。該標準化は種々の機器からかつ時々各機器か
ら引き出されるかかるすべてのデータがあたかもすべて
単一の仮定の不変機器により発生されたものであるよう
になつている。かかる仮定の機器はその固有の外観とし
て選択された目標外観を有し、かつ信号／雑音（Ｓ／
Ｎ）比および１次波長標準較正源の再生性により制限さ
れる以外、誤差許容レベルの設定において所望されると
事実上同じ位精密な波長確度を有する。時々の再較正は
完全に自動化されることができ、その結果機器は連続し
て正確な出力データを供給し得る。かかる機器は、近赤
外線透過によりガソリンオクタンを監視するためのごと
き、放射線透過または放出の非常に微妙な差異を検出す
るのにとくに適する。

【００６０】理解されることは、本発明は機器によりも
たらされた分光機器データの歪みを示す固有の特性を有
する分光機器を標準化することを提供するということで
ある。本発明は分光測定標準化データ用の仮定の目標関
数（外観）を条件として指定することを含む。目標関数
は固有の外観に対する同様な幅のガウスのごとき固有の
特性に匹敵し得る。変換関数（例えば、マトリクス）は
固有の特性を目標特性に変換するために決定され、そし
て変換関数は標準化データを発生するために機器データ
に印加される。波長較正が利用されるならば、較正され
た標準化データを発生するために機器で印加される、補
正関数をもたらすために変換関数と結合されねばならな
い。

【００６１】計算方法の例分離外観標準化された外観は重なりを除去すべく変更されるべき
である重なり翼部を有するかも知れない。適宜な方法が
使用され得る。有用と認められる翼部モデルは次式（各
谷部に関して）である。

【００６２】ｙ（Ｐ）＝ａ_Lｅｘｐ〔−ｂ_L＊（Ｐ−Ｐ_v）〕＋ａ_Rｅｘｐ〔ｂ_R＊（Ｐ_v−Ｐ）〕＋Ｃここで、Ｐ＝ピクセル数、Ｐ_V＝谷部中心ピクセル、Ｃ
＝基線定数ずれ、ａ_L，ａ_R＝左、右指数翼部の振幅、
ｂ_L，ｂ_R＝（Ｌ，Ｒ）翼部の指数傾斜係数。

【００６３】初期の５つのパラメータ非直線適合ラウン
ドにおいて、各谷部はａ_L，ｂ_L，ａ_R，ｂ_RおよびＣ
を生じるように適合させられる。次の段階において、基
線はＣ’に全体の多項式適合により置き換えられる。ｂ
の値は多項式適合から生じる平滑にされた値により第１
ラウンドの値（左および右独立して）に置き換えられ
る。各谷部の２つのａ係数が次いで簡単な直線ＬＳ適合
（２つのパラメータのみ）を使用して再適合させられ
る。結果として生じる指数翼モデルは次いで個々の分離
されたキー外観評価を供給するために観察された外観コ
アに接合される。本手順のフローシートが図１０に示さ
れる。

【００６４】スペクトルを横切る規則的な間隔において
機器外観を測定するために金被覆の高いフイネツスのエ
タロンの透過ピークを使用することにおいて、幾つかの
エラーがエタロン外観が完全に鮮明でないため生起す
る。この不完全さは測定可能な金の反射力および厚さ非
均一性による。結果として、外観変換フイルタはエラー
が僅かであり、その結果本当に鮮明な線（レーザ線また
はガス放出線のごとき）のその後に変換された外観が規
定されたガウスより狭くなることが判明する。多くの用
途に関してエラーは小さくかつ無視され得るが、必要な
ときそれは、未処理のエタロンスペクトルが、公称背景
による除算を含む、あらゆる処理の前に測定可能な金エ
タロン縞（フリンジ）幅に関して補正される逆回旋（デ
コンボリユーシヨン）方法により十分に除去されること
ができる。補正は非常に高い解像度の分光計を使用する
個々の測定によりまたは、代替的に、ガス放出線ピーク
形状に金エタロンピークを比較することにより認められ
ることができる。逆回旋フイルタはここではフイルタを
計算するのに使用される技術と同一である最小二乗回帰
技術により計算され得る。

【００６５】外観変換デジタルフイルタ１組のキーフイルタが、上記キー外観の各々に関して少
なくとも１つ発生される。フイルタの大きさｎ_F（物理
的なピクセルユニツトにおける素子の数、常に奇数）は
予め条件として指定される。使用者はスペクトル範囲に
広がるように各々異なる大きさを有する幾つかのグルー
プのフイルタを条件として指定することができる。これ
は、より狭いフイルタがそれらが十分である場合にスペ
クトル範囲の部分に使用されることができ、かつより広
いフイルタが必要な場合のみ使用される（より不十分な
機器解像度またはより正確な化学測定要件のため）の
で、メモリ使用および速度の最適化を許容する。グルー
プ割当てはまた各端部での「デツドゾーン」を最小にす
るためにスペクトル範囲の端部において非常に短いフイ
ルタの使用を許容する。

【００６６】外観デジタルフイルタ（ＰＤＦ）は変換さ
れた未処理外観と対応する目標外観との間の平均二乗エ
ラーを最小にする特定の長さｎ_Fのそれらの直線フイル
タであるように設計されかつ計算される。計算方法は簡
単でかつ良く知られている。フイルタを作成する係数Ｆ
_iはモデルベクトルが未処理外観の連続して移動される
コピーである通常の直線最小二乗回帰の適合係数として
決定され、そして適合されるべき目標外観関数は所望の
目標外観（代表的にはガウス）である。

【００６７】回帰計算は均一に重みを付けられることが
できるか、または外観の端部が翼部におけるフイルタ性
能を改善するために優先的に重みを付けられることがで
きる。フイルタは係数の単位合計に見積もられる。さら
に、フイルタはピーク中心の最小移動を発生するように
設計される。これは未処理外観の中心を最初に計算する
ことにより達成される。対応するずれはその場合に合成
目標外観に組み込まれ、その結果フイルタは外観移動を
発生しないことを要する。この用心にも拘わらず、結果
として生じるフイルタは、それらの非ゼロ中心により証
明されるように、常に多少の残留移動作用を有する。

【００６８】計算はピクセル空間において完全に行われ
る。それゆえ、フイルタを発生する最小二乗回帰の目標
である目標外観を合成することにおいて、ピクセル上へ
の標準化要素のマツピング、スペクトルにわたつて変化
するマツピングを考慮しなければならない。加えて、目
標外観の幅は波長に依存するように条件として指定され
ても良い。それゆえ、キーフイルタ発生は波長較正が完
全でかつ正確であるときのみ正しくなされることができ
る。最初の通過時、マツピングは必然的に近似し、その
結果発生されるフイルタは幾らか不正確である。したが
つて、方法全体が少なくとも１回（大きな再較正ルー
プ）繰り返されねばならない。エラーは、しかしなが
ら、波長エラーにおける第２順位からなりそしてＰＤＦ
の収束は非常に急速である。

【００６９】機器の標準化を実施するために、各選択さ
れたスペクトル要素用のフイルタを必要とする。一般
に、各フイルタは僅かに異なる。実際の場合に、物理的
な機器外観の変化はＰＤＦがキーフイルタ間に連続して
挿入されることができるように十分に漸進的である。挿
入手順は任意（標準波長）のユニツト（変換後ピクセル
空間に置換する）の空間において発生し、そしてフイル
タ係数による係数で実施される。異なる大きさのフイル
タグループが使用されるとき、挿入は各グループ内のみ
で実施される。各グループ内に包含されるキーフイルタ
はグループ境界近傍のキー外観が両方の大きさに関して
ＰＤＦを発生するのに使用されるように重なり合う。こ
れは非常に標準化された要素用のＰＤＦが、外挿が要求
されるかも知れないスペクトル範囲の両端における以
外、一方のグループまたは他方のグループのフイルタに
ついての挿入により得られることができることを保証す
る。

【００７０】標準挿入方法は特定の要素において中間の
フイルタ係数を引き出すのに使用され得る。３点ラグラ
ンゲ挿入は３点（すなわち、３つの連続フイルタのｊ
^{t h}係数）に２次適合を有効に使用する。直線挿入／外
挿が端部領域において使用される（ラグランゲ２点挿
入）。キーフイルタは必ずしも等しく間隔が置かれる必
要はない。

【００７１】較正マトリクスの発生挿入されたＰＤＦがいつたん制御下にありかつ標準化要
素とピクセルとの間波長マツピングの評価が存在するな
らば、変換を実際に行うマトリクスが形成されることが
できる。ｉ^{t h}の標準化要素に対応する、マトリクスの
ｉ^{t h}行に関して、すべてゼロがマトリクスの対角線上
または近傍の非ゼロ部分を除いて使用される。この部分
は基本的には波長マツピングにしたがつて正確な端数の
ピクセルを発生するように変更された、対応するＰＤＦ
である。また、各要素は所望の標準化を導入するために
固定の公称背景ピクセルスペクトルにより分割される。
部分中心はｉ^{t h}要素にマツピングするのに最も近くな
るピクセルに向けるように位置決めされる。

【００７２】とくに、ｉ^{t h}行の非ゼロ部分は、｛Ｇ_i
＝Ｆ_i〔回旋〕Ｓ_i｝により付与され、ここでＦ_iはｉ
^{t h}標準化要素、そしてＳ_iはマツピングの全ピクセル
プラス副ピクセル調整を行うための移動フイルタであ
る。この回旋後、Ｇ_iの個々の要素はそれぞれの背景標
準化要素Ｂ_jを除算することにより、すなわちＴ_{i j}＝
Ｇ_{i j}／Ｂ_jにより標準化される。係数Ｓ_{i j}は標準化
要素ｉからマツピングする最も近いピクセルのまわりの
幾つかのピクセルにわたつてのみ非ゼロである。それら
は（ａ）マツピングの端数部分、および（ｂ）ＰＤＦ
Ｆ_iの非ゼロ中心による寄生移動を説明するのに必要と
される適切な副ピクセル挿入に実質上等しい直線変換を
実行するように計算される。

【００７３】移動フイルタを発生するのに使用される挿
入方法の選択は未処理データの品質に依存する。スペク
トルがかなりオーバーサンプリング（例えば、１０ピク
セル／外観幅）されかつＳ／Ｎが非常に高い（＞１
０⁴）であるとき、本当に簡単な挿入方法が適切であ
る。とくに、移動は低い順位のラグランゲ挿入（通常４
点、挿入端数ピクセル値に跨がる４点に対して三次多項
式を適合させることに対応する）４つのラグランゲ係数
は移動フイルタＳ_iを構成する。ＰＤＦＦ_iにより回
旋されるとき、部分長さは３ピクセルだけ増加する。

【００７４】波長標準測定波長標準の未処理スペクトル（例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレ
ーザ水晶、６ｍｍ厚さ、ドーピング〜０．５％）が標準
化されかつ二重ビーム吸収形状に変換される、すなわ
ち、標準化された強さスペクトルが測定された標準化背
景かつ同時に、吸収に変換された結果（−ｌｏｇ_{1 0}）
により除算される。窓は標準線の予想位置のまわりで調
べられる。ピーク（または二重ピーク）を見つけると
き、ピーク位置対数が標準化ユニツト中のその位置（較
正が収束されるならば、絶対波長に等しい）を決定する
のに使用される。その公知の本当の位置からの観察され
たピーク位置のずれがその場合に、標準化要素において
注目される。

【００７５】適宜なピーク位置アルゴリズムは以下の通
りである。まず、粗いピーク発見が行われる。これは調
査窓における最高のスペクトル点である。対称の多重線
の場合には我々はスペクトルを、標準化要素間隔が挿入
なしに許容するのと同じくらいそれに近接して、公知の
多重線ににより対称的に移動されるスペクトルの多数の
コピーを重畳しかつ加算することにより前処理する。こ
れは多重線の対称の中心において単一の最高のピークを
有する合成擬似スペクトルを結果として生じる。ピーク
位置はこの擬似スペクトル中心ピーク（ほぼその最高
点）の中心を計算することによりさらに精密にされるこ
とができる。中心計算はより低いレベルのカツトオフが
確立されることを要求し、これは基線上方のピーク高さ
の固定部分としてなされる。

【００７６】制御下にあるこのさらに精密にされたピー
ク位置評価により、我々は元の標準化された二重ビーム
スペクトル（擬似スペクトルではない）に復帰する。評
価を予備ピーク中心として取るとき、我々はスペクトル
をこの点のまわりに左方から右方に裏返す。この裏返し
（フリツプ）点は、一般にデータ点上にまたはそれらの
間の中間ににないので、元の格子でサンプリングされる
裏返された回転を発生することは挿入を要求する。立方
（キユービツク）スプラインまたはラグランゲ挿入は両
方とも目的に適する。左右反転スペクトルは次いで実際
のピーク形状と同様な、ピーク形状モデルを発生するた
めに元のスペクトルに加算されるが、構成により裏返し
点のまわりに対称に保証される。元のスペクトルはその
場合にモデルスペクトル、すなわち（ａ）対称的にされ
たピーク形状モデル、（ｂ）ピーク形状モデルの数値的
派生物、および（ｃ）１またはそれ以上の多項式背景項
（代表的には定数、直線項、および２次項）として使用
する普通の直線最小二乗回帰を使用して適合させられ
る。観察された線の移動はその第１派生物の混合として
第１順位にモデル化される。したがつて、派生物ベクト
ルに対応する最小二乗適合係数はその仮定された位置か
らのピーク移動の測定である。これは移動がピーク幅の
小さな部分である限り有効であり、その状態は上記手順
を見出している粗いピークにより確実にされる。移動を
決定するための技術は１９９１年１０月４日に出願され
た本譲受人のアメリカ合衆国特許の同時係属出願７７
１，７０５号に開示されている。

【００７７】第２波長標準線、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ中
の８５３ｎｍに位置される線を測定するのが望ましいか
も知れない。この測定は較正シーケンスにおいて早期に
機器波長分散を決定するのに使用され、そしてマーカー
エタロン縞数の考え得る誤った識別を回避する。それは
最終的な較正に作用しない。

【００７８】第２ピーク測定単一の低いフイネツスの縞スペクトルが有効なエタロン
厚さを決定しかつ縞の各ピーク（および谷部）での標準
化較正横座標を測定するのに使用されれる。包絡線１５
１中の平均中心二重ビーム標準化吸収縞スペクトルが図
９に示される。ピーク１５２および谷部１５４（本目的
のためのピークを構成する）は縞のゼロ交差を見出すこ
とによりほぼ配置される。ピークおよび谷部は波数（反
復波長）におけるゼロ交差間のほぼ中間であるように取
られる。

【００７９】最小二乗回帰は、多項式（２より大きいか
またはほぼ等しい順位の）をピークおよび谷部点に同時
に適合させることにより、縞の包絡線を確立するように
行われる。この包絡線適合は縞分析において後で使用さ
れる。標準化ユニツトは減少された波数またはＺ＝ｓｎ
（Ｓ）によりＺユニツトに変換され、ここで、ｓ＝（１
／Ｌ）が波数（ｃｍ^{- 1}）（真空）でありそしてｎ
（ｓ）は波数の関数としてのエタロン材料の屈折率であ
る。エタロン等式はｍ＝ＺＴ’として書き表され、ここ
でｍは干渉の順位、Ｔ’はエタロンの２倍の有効厚さで
ある。

【００８０】縞ピークおよび谷部のＺ位置に対する縞数
をプロツトすることは非常に高い直線プロツトを付与す
る。その点に対する直線適合が行われるとき、傾斜は有
効厚さの２倍の第１の評価、すなわち、Ｔ’＝ｄｍ／ｄ
ｚを付与する。ｉ番目の縞ピークの絶対順位数ｍはその
場合にｍ_j＝ＩＮＴ（ＺＴ’）を使用して見出される。
正確な順位数を各縞に割当て（ピークに関して整数、使
用されるならば、谷部に関して半整数）た後、次いでｄ
ｍ／ｄｚ、かつそれゆえ有効厚さをより正確に決定する
ために単一のパラメータ最小二乗適合（傾斜のみ、切片
なし）を行うことができる。これはＴ’に関しての「改
善された評価」である。

【００８１】この点において、波長標準線がそれにおい
て発生する縞数が見出される。これを行うために、波長
標準（上記で決定されるような）の標準化ユニツト位置
に跨がる幾つかの（代表的には２ないし５）隣接する縞
スペクトルが詳細に検査される。とくに、それらのピー
ク（谷部）Ｚ位置が後述されるような手順により正確に
測定される。

【００８２】これらの幾つかの縞の順位数は次いでそれ
らの測定されたＺ位置および行われた直線適合（直線回
帰）に対してプロツトされる。垂線Ｚ＝Ｚ（観察され
た、波長標準）によるこの回帰線上のｍ切片はその場合
にＷＬ標準波長に対応する端数の順位数ｍ’を付与す
る。次いでＴ’＝ｍ’／Ｚ（絶対、波長標準）から２倍
の有効エタロン厚さに関する最終の最良評価を計算する
ことが可能である。

【００８３】縞は次いで１つづつ計算される。各々に関
して（ａ）有効厚さに基づいて理論的なＺ位置が計算さ
れそして（ｂ）適合方法（以下）を使用して観察された
Ｚ位置が測定される。差異はスペクトル中のこの点にお
ける較正誤差として取られる。また、この同一の情報は
波長エラー対物理的ピクセル数に変換される。波長エラ
ーに対する多項式適合が次いで、代表的には順位３また
は５について行われる。この適合の係数は、特定された
しきい値より大きいならば、その場合に直接減算により
り多項式補正係数をマツピングするマスタ波長を更新す
るのに使用される。

【００８４】第２標準（低いフイネツスのエタロン）ピ
ークおよび谷部は直線適合方法により精密に配置され
る。各ピーク（谷部）を取り囲むスペクトルの小さな領
域、代表的には０．７ないし１．５の縞幅は、Ｚ空間内
の適切な周期のモデル関数合成変更サインおよびコサイ
ン縞として使用するために個々に最小二乗適合させられ
る。サインおよびコサイン関数はそれらに上記で決定さ
れた包絡線関数を乗算することにより変更される。基線
ずれ項がまた適合に包含される。ピーク位置ずれはサイ
ン対コサイン回帰係数の比により付与される。

【００８５】本発明は特定の実施例に関連して詳細に上
述されたが、本発明の精神および特許請求の範囲内にあ
る種々の変化および変更は当該技術に熟練した者には明
らかとなる。それゆえ、本発明は特許請求の範囲および
それらの同等物によつてのみ制限されるべく意図され
る。

【００８６】叙上のごとく、本発明は、分光機器により
もたらされた分光機器データを歪ませる固有の特性を有
する分光機器を標準化する分光機器の標準化方法におい
て、固有特性と比較し得る分光標準化データ用目標特性
を条件として指定し、固有特性を目標特性に変換するた
めの変換関数を決定し、そして標準化データを発生する
ために前記変換関数を機器データに印加する構成とした
ので、標準化されたスペクトルムデータをもたらすため
の新規な手段を備えた分光機器を提供し、データを歪ま
せる固有の特性を有する機器、とくに狭いスペクトル線
に関して特徴的な固有の外観を有する機器を標準化する
ための新規な方法を提供し、またデータが他のかかる標
準化されたスペクトルデータとの比較のために標準化さ
れるように機器のすべてのデータを変換するための新規
な方法を提供し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を組み込んでいる分光装置を示す概略図
である。

【図２】分光機器の固有外観、本発明により選択された
目標外観、および関連の変換フイルタを示すスペクトル
プロツトを示す図である。

【図３】本発明において利用されるコンピユータプログ
ラムに関するフローチヤートである。

【図４】本発明において利用されるコンピユータプログ
ラムに関するフローチヤートである。

【図５】図３と図４の関係を説明する説明図である。

【図６】本発明による高いフイネツスのエタロンの断面
図である。

【図７】本発明による補正マトリクスを利用するベクト
ル乗算を説明する説明図である。

【図８】二重ピーク較正外観および本発明によるその処
理を示すスペクトルプロツト図である。

【図９】本発明において利用される低いフイネツスのス
ペクトルを示すスペクトルプロツト図である。

【図１０】図３および図４のフローチヤートにおける外
観を分離するためのステツプの詳細なフローチヤートで
ある。

【符号の説明】

１０分光機器１１光検出器１２光源３２分光計３７コンピユータ４３円板４６光学フイルタ要素５４固有外観

フロントページの続き (72)発明者ディヴィッド・エイチ・トレーシーアメリカ合衆国コネチカット 06850、ノーウォーク、ベルデン・ヒル・ロード 581 (72)発明者ロバート・エイ・ホウルトイギリス国イングランドエイチピー９１キューエイ、バッキンガムシャイアー、ビーコンズフィールド、ポスト・オフィス・レーン（番地なし)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】分光機器によりもたらされた分光機器デ
ータを歪ませる固有の特性を有する分光機器を標準化す
る分光機器の標準化方法において、固有特性と比較し得
る分光標準化データ用目標特性を条件として指定し、固
有特性を目標特性に変換するための変換関数を決定し、
そして標準化データを発生するために前記変換関数を機
器データに印加することからなることを特徴とする分光
機器の標準化方法。
【請求項２】さらに、機器用の波長較正を確立し、補
正関数をもたらすために前記変換関数と前記波長較正を
結合し、そして較正された標準化データを発生するため
に前記補正関数を機器データに印加することからなるこ
とを特徴とする請求項１に記載の分光機器の標準化方
法。
【請求項３】選択されたスペクトル範囲の各部分にお
いて仮定的に薄いスペクトル線用の特性固有外観を有
し、各固有外観が関連の固有の幅を有し、分光機器がス
ペクトル範囲の少なくとも１つの選択された部分におい
て少なくとも１つの狭いスペクトル線の線源を含み、そ
して各狭いスペクトル線が対応する選択された部分用の
固有の幅より実質上狭い関連の線幅を有する分光機器を
標準化するための分光機器の標準化方法において、各選択された部分において仮定的に鮮明なスペクトル線
用の目標外観を条件として指定し、各組の外観データが
対応する選択された部分用の固有の外観を示すような各
狭いスペクトル線用の１組の外観データを発生するため
に線源により機器を最初に作動し、各組の外観データを
各選択された部分用の対応する目標外観に変換するため
の変換フイルタを計算し、そしてサンプルデータへの将
来の適用のために変換フイルタを蓄えることからなるこ
とを特徴とする分光機器の標準化方法。
【請求項４】さらに、サンプルスペクトルを示すサン
プルデータを発生するためにサンプル源により機器を通
常作動し、そしてサンプルスペクトルを示す標準化され
たサンプルデータを発生するために各選択された部分に
おいて前記サンプルデータへ前記変換フイルタを印加す
ることを特徴とする請求項３に記載の分光機器の標準化
方法。
【請求項５】さらに、公称背景データを記憶するため
に機器を予備的に作動し、そして前記外観データおよび
前記サンプルデータを公称背景データにより補正するこ
とからなることを特徴とする請求項４に記載の分光機器
の標準化方法。
【請求項６】前記補正工程が前記外観データおよび前
記サンプルデータを前記公称背景データで除算すること
からなることを特徴とする請求項５に記載の分光機器の
標準化方法。
【請求項７】前記通常作動工程がさらに前記サンプル
データに関連する公称背景データを発生するために前記
機器を作動することを含み、前記印加工程がさらに標準
化された背景データを発生するために前記公称背景デー
タに変換フイルタを印加することを含み、そして前記方
法がさらに前記標準化されたサンプルデータを前記標準
化された背景データで補正することからなることを特徴
とする請求項５に記載の分光機器の標準化方法。
【請求項８】さらに、前記計算工程の前に予め選択さ
れたスペクトル強さ較正にしたがつて前記外観データを
較正し、そして前記印加工程の前に前記強さ較正にした
がつて前記サンプルデータを較正することからなること
を特徴とする分光機器の標準化方法。
【請求項９】前記目標外観は前記固有の幅に通常等し
い外観幅を有することを特徴とする請求項３に記載の分
光機器の標準化方法。
【請求項１０】前記目標外観がガウスであることを特
徴とする請求項３に記載の分光機器の標準化方法。
【請求項１１】少なくとも１つの選択された部分が前
記選択されたスペクトル範囲を横切る複数のタンデム部
分からなり、各タンデム部分が少なくとも１つの狭いス
ペクトル線を有することを特徴とする請求項３に記載の
分光機器の標準化方法。
【請求項１２】前記線源が非常に精巧なフアブリイ・
ペロー・エタロンであることを特徴とする請求項１１に
記載の分光機器の標準化方法。
【請求項１３】さらに、機器用の波長較正を確立し、
そして補正マトリクスをもたらすために前記変換フイル
タと前記波長較正を結合し、そのさい前記蓄え工程はサ
ンプルデータへの将来の印加のために前記補正マトリク
スを蓄えることからなることを特徴とする請求項３に記
載の分光機器の標準化方法。
【請求項１４】さらに、サンプルスペクトルを示すサ
ンプルデータを発生するためにサンプル源により機器を
通常作動し、そしてサンプルスペクトルを示す較正され
た標準化データを発生するために前記サンプルデータに
前記補正マトリクスを印加することからなることを特徴
とする請求項１３に記載の分光機器の標準化方法。
【請求項１５】前記確立工程が較正データを発生する
ために放射線の波長較正源により機器を作動し、前記波
長較正を構成する標準化された較正データを発生するた
めに前記較正データに前記変換フイルタを印加すること
からなることを特徴とする請求項１３に記載の分光機器
の標準化方法。
【請求項１６】さらに、公称背景データを記憶するた
めに前記機器を予備的に作動し、そして前記較正デー
タ、前記外観データおよび前記サンプルデータを公称背
景データにより補正することからなることを特徴とする
請求項１５に記載の分光機器の標準化方法。
【請求項１７】前記補正工程が前記較正データ、前記
外観データおよび前記サンプルデータを前記公称背景デ
ータで除算することからなることを特徴とする請求項１
６に記載の分光機器の標準化方法。
【請求項１８】前記機器がスペクトル範囲においてス
ペクトル波長対スペクトル位置の公称較正を有し、前記
機器がさらに精密に識別された波長の１次スペクトルピ
ークの較正源およびスペクトル範囲を横切って配置され
た多数の２次ピークの多重源を含み、各２次ピークが相
関定数にしたがつてピーク波長に対して相関関数により
識別される整数または数を有し、そして前記波長較正を
確立する工程が、１次スペクトルピークを示す較正データを発生するため
に較正源により機器を追加的に作動し、かつさらに多数
の２次ピークを示す２次データを発生するために多重ピ
ーク源により前記機器を追加的に作動し；前記較正デー
タから１次ピーク位置をスペクトル位置に対して確認
し、かつさらに２次データから１組の２次ピーク位置を
スペクトル位置に対して確認し；前記相関関数により前
記公称較正により決定された少なくとも２つのピーク波
長に関して異なる順位数にしたがつて前記相関定数を評
価し、前記相関関数により１次ピークに隣接して配置された少
なくとも１つの選択された２次ピークに関する較正順位
数を識別し、該識別が評価された相関定数および前記公
称較正により選択された２次ピークに関して決定された
予備波長にしたがつて行われ；選択された２次ピークか
ら該選択された２次ピークおよび１次ピークの精密な相
対的な位置決めを挿入し；前記相関関数により前記較正
順位数、前記精密に識別された波長および前記相対的な
位置決めから精密な相関定数を計算し；そして較正され
た波長を関連の順位数にかつそれによりスペクトル位置
に対する２次ピーク位置に割り当てるために相関関数と
ともに精密な相関定数を利用することを特徴とする請求
項１３に記載の分光機器の標準化方法。
【請求項１９】前記多重源が放射線源および前記放射
線内に挿入される第１光学要素からなり、該第１光学要
素が波長に関連付けられた屈折率（ｎ）を有し、そして
前記順位数（ｍ）が相関関数ｍ＝ｎＴ’／Ｌにより相関
関数にしたがつてピーク波長（Ｌ）にに識別されること
を特徴とする請求項１８に記載の分光機器の標準化方
法。
【請求項２０】前記多重源が多数の２次ピークからな
る周辺パターン内に前記放射線を伝送するために配置さ
れた低いフイネツスのフアブリイ・ペローエタロンであ
ることを特徴とする請求項１９に記載の分光機器の標準
化方法。
【請求項２１】前記低いフネツスのエタロンが、被覆
されない溶融シリカのプレートからなることを特徴とす
る請求項２０に記載の分光機器の標準化方法。
【請求項２２】前記較正データが較正外観を画成し、
そして前記確認工程が前記較正外観を記憶し、スペクト
ル位置に対する前記較正外観の中心波長を評価し、逆転
された外観を作るために前記中心波長のまわりに較正外
観を逆転し、結合された外観を作り出すために前記較正
外観および前記逆転の外観を加算し、そして前記評価さ
れた中心波長と前記１次スペクトルピークとの間のずれ
を決定するために前記較正データを前記結合外観に適合
させることからなり、それにより前記ずれが前記スペク
トル位置に対する前記１次ピーク位置を定義することを
特徴とする請求項１８に記載の分光機器の標準化方法。
【請求項２３】前記光学標準がネオジウムでドーピン
グされたイツトリウムアルミニウムガーネツトフイルタ
であることを特徴とする請求項２２に記載の分光機器の
標準化方法。
【請求項２４】前記機器がスペクトル範囲においてス
ペクトル波長対スペクトル位置の公称較正を有し、前記
機器がさらに精密に識別された波長のスペクトルピーク
の較正源を含む分光機器において精密な波長点を確立す
るための分光機器の精密な波長点確立方法において、前
記方法が少なくとも１つの１次スペクトルピークを示す
較正外観を発生するために較正源により機器を作動し、
前記較正外観を記憶し、スペクトル位置に対する前記較
正外観の中心波長を評価し、結合された外観を作り出す
ために前記較正外観および前記逆の外観を加算し、そし
て前記評価された中心波長と前記１次スペクトルピーク
との間のずれを決定するために前記較正データを前記結
合外観に適合させることからなり、それにより前記ずれ
が前記スペクトル位置に対する前記１次ピーク位置を定
義することを特徴とする分光機器の精密な波長点確立方
法。
【請求項２５】前記光学標準がネオジウムでドーピン
グされたイツトリウムアルミニウムガーネツトフイルタ
であることを特徴とする請求項２２に記載の分光機器の
標準化方法。
【請求項２６】前記機器がスペクトル範囲においてス
ペクトル波長対スペクトル位置の公称較正を有し、前記
機器がさらに精密に識別された波長の１次スペクトルピ
ークの較正源およびスペクトル範囲を横切って配置され
た多数の２次ピークの多重源を含み、各２次ピークが相
関定数にしたがつてピーク波長に対して相関関数により
識別される整数または数を有する分光機器において波長
を精密に較正する分光機器の波長精密較正方法におい
て、前記波長較正を確立する工程が、１次スペクトルピークを示す較正データを発生するため
に前記較正源により機器を追加的に作動し、かつさらに
多数の２次ピークを示す２次データを発生するために多
重ピーク源により前記機器を追加的に作動し；前記較正
データから１次ピーク位置をスペクトル位置に対して確
認し、かつさらに２次データから１組の２次ピーク位置
をスペクトル位置に対して確認し；前記相関関数により
前記公称較正により決定された少なくとも２つのピーク
波長に関して異なる順序数にしたがつて前記相関定数を
評価し、前記相関関数により１次ピークに隣接して配置された少
なくとも１つの選択された２次ピークに関する較正順位
数を識別し、該識別が評価された相関定数および前記公
称較正により選択された２次ピークに関して決定された
予備波長にしたがつて行われ；選択された２次ピークか
ら該選択された２次ピークおよび１次ピークの精密な相
対的な位置決めを挿入し；前記相関関数により前記較正
順位数、前記精密に識別された波長および前記相対的な
位置決めから精密な相関定数を計算し；そして較正され
た波長を関連の順位数にかつそれによりスペクトル位置
に対する２次ピーク位置に割り当てるために相関関数と
ともに精密な相関定数を利用することを特徴とする分光
機器の波長精密較正方法。
【請求項２７】前記多重源が放射線源および前記放射
線内に挿入される第１光学要素からなり、該第１光学要
素が波長に関連付けられた屈折率（ｎ）を有し、そして
前記順位数（ｍ）が相関関数ｍ＝ｎＴ’／Ｌにより相関
関数（Ｔ’）にしたがつてピーク波長（Ｌ）に識別され
ることを特徴とする請求項２６に記載の分光機器の波長
精密較正方法。
【請求項２８】前記多重源が多数の２次ピークからな
る周辺パターン内に前記放射線を伝送するために配置さ
れた低いフイネツスのフアブリイ・ペローエタロンであ
ることを特徴とする請求項２７に記載の分光機器の波長
精密較正方法。
【請求項２９】前記低いフイネツスのエタロンが、被
覆されない溶融シリカのプレートからなることを特徴と
する請求項２８に記載の分光機器の波長精密較正方法。
【請求項３０】前記較正データが較正外観を画成し、
そして前記確認工程が前記較正外観を記憶し、スペクト
ル位置に対する前記較正外観の中心波長を評価し、結合
された外観を作り出すために前記較正外観および前記逆
の外観を加算し、そして前記評価された中心波長と前記
１次スペクトルピークとの間のずれを決定するために前
記較正データを前記結合外観に適合させることからな
り、それにより前記ずれが前記スペクトル位置に対する
前記１次ピーク位置を定義することを特徴とする請求項
２６に記載の分光機器の波長精密較正方法。
【請求項３１】前記光学標準がネオジウムでドーピン
グされたイツトリウムアルミニウムガーネツトフイルタ
であることを特徴とする請求項３０に記載の分光機器の
波長精密較正方法。
【請求項３２】選択されたスペクトル範囲の各部分に
おいて仮定的に薄いスペクトル線用の特性固有外観を有
し、各固有外観が関連の固有の幅を有し、スペクトル範
囲の少なくとも１つの選択された部分において少なくと
も１つの狭いスペクトル線の線源を含み、そして各狭い
スペクトル線が対応する選択された部分用の固有の幅よ
り実質上狭い関連の線幅を有し、そしてさらに標準化装
置を含んでいる分光機器において、前記標準化装置が、各選択された部分において仮定的に鮮明なスペクトル線
用の目標外観を条件として指定するための条件指定手
段、各組の外観データが対応する選択された部分用の固
有の外観を示すような各狭いスペクトル線用の１組の外
観データを発生するために線源を備えた機器を最初に作
動するための最初の手段、各組の外観データを各選択さ
れた部分用の対応する目標外観に変換するための変換フ
イルタを計算するための計算手段、サンプルスペクトル
を示すサンプルデータを発生するためにサンプル源を備
えた機器を通常作動するための作動手段、およびサンプ
ルスペクトルを示す標準化されたサンプルデータを発生
するために各選択された部分において前記サンプルデー
タへ前記変換フイルタを印加するための印加手段からな
ることを特徴とする分光機器。
【請求項３３】さらに、公称背景データを記憶するた
めに機器を予備的に作動し、そして前記外観データおよ
び前記サンプルデータを公称背景データにより補正する
ための背景手段からなることを特徴とする請求項３２に
記載の分光機器。
【請求項３４】前記線源が非常に精巧なフアブリイ・
ペロー・エタロンであることを特徴とする請求項３２に
記載の分光機器。
【請求項３５】前記エタロンがその各側で被覆する半
透明な金を有する薄いポリマフイルムからなり、各被覆
が１％ないし１０％の間の伝送を提供するのに十分であ
ることを特徴とする請求項３４に記載の分光機器。
【請求項３６】前記ポリマフイルムが約１０ないし２
５μｍの厚さであることを特徴とする請求項３５に記載
の分光機器。
【請求項３７】前記ポリマフイルムがニトロセルロー
スであることを特徴とする請求項３５に記載の分光機
器。
【請求項３８】前記エタロン構造はさらにそれらの間
に挟持されたエタロンを有する１対の平らなガラス窓か
らなることを特徴とする請求項３５に記載の分光機器。
【請求項３９】さらに、機器用の波長較正を確立する
ための較正手段、補正マトリクスをもたらすために前記
変換フイルタと前記波長較正を結合するための結合手
段、サンプルスペクトルを示すサンプルデータを発生す
るためにサンプル源により機器を通常作動するための作
動手段、およびサンプルスペクトルを示す較正された標
準化データを発生するために前記サンプルデータに前記
補正マトリクスを印加するための印加手段からなること
を特徴とする請求項３２に記載の分光機器。
【請求項４０】さらに、放射線の波長較正源を含み、
そして前記較正手段が較正データを発生するために前記
波長較正により前記機器を作動し、そして前記波長較正
を構成する標準化された較正データを発生するために前
記較正データに前記変換フイルタを印加するための手段
からなることを特徴とする請求項３９に記載の分光機
器。
【請求項４１】さらに、公称背景データを記憶するた
めに前記機器を予備的に作動し、そして前記較正デー
タ、前記外観データおよび前記サンプルデータを公称背
景データにより補正するための背景手段からなることを
特徴とする請求項４０に記載の分光機器。
【請求項４２】前記機器がスペクトル範囲においてス
ペクトル波長対スペクトル位置の公称較正を有し、前記
機器がさらに精密に識別された波長の１次スペクトルピ
ークの較正源およびスペクトル範囲を横切って配置され
た多数の２次ピークの多重源を含み、各２次ピークが相
関定数にしたがつてピーク波長に対して相関関数により
識別される整数または数を有し、前記較正手段が、１次スペクトルピークを示す較正データを発生するため
に前記較正源により機器を追加的に作動し、かつさらに
多数の２次ピークを示す２次データを発生するために多
重ピーク源により前記機器を追加的に作動するための追
加の手段；前記較正データから１次ピーク位置をスペク
トル位置に対して確認し、かつさらに２次データから１
組の２次ピーク位置をスペクトル位置に対して確認する
ための確認手段；前記相関関数により前記公称較正によ
つて決定された少なくとも２つのピーク波長に関して異
なる順位数にしたがつて前記相関定数を評価するための
評価手段；前記相関関数により１次ピークに隣接して配
置された少なくとも１つの選択された２次ピークに関す
る較正順序数を識別するための識別手段で、該識別が評
価された相関定数および前記公称較正により選択された
２次ピークに関して決定された予備波長にしたがつて行
われ；選択された２次ピークから該選択された２次ピー
クおよび１次ピークの精密な相対的な位置決めを挿入す
るための挿入手段；前記相関関数により前記較正順位
数、前記精密に識別された波長および前記相対的な位置
決めから精密な相関定数を計算するための計算手段；お
よび較正された波長を関連の順序数にかつそれによりス
ペクトル位置に対する２次ピーク位置に割り当てるため
に相関関数とともに精密な相関定数を利用するための利
用手段からなることを特徴とする請求項３９に記載の分
光機器。
【請求項４３】前記多重源が多数の２次ピークからな
る周辺パターン内に前記放射線を伝送するために配置さ
れた低いフイネツスのフアブリイ・ペローエタロンであ
ることを特徴とする請求項４２に記載の分光機器。
【請求項４４】前記低いフイネツスのエタロンが、被
覆されない溶融シリカのプレートからなることを特徴と
する請求項４３に記載の分光機器。
【請求項４５】前記較正源がネオジウムでドーピング
されたイツトリウムアルミニウムガーネツトからなる光
学標準からなることを特徴とする請求項４２に記載の分
光機器。
【請求項４６】精密に識別された波長の１次スペクト
ルピークの較正源およびスペクトル範囲を横切って配置
された多数の２次ピークの多重源を含み、各２次ピーク
が相関定数にしたがつてピーク波長に対して相関関数に
より識別される整数または数を有し、選択されたスペク
トル範囲においてスペクトル波長対スペクトル位置の公
称較正を有する分光機器において、較正手段が、１次スペクトルピークを示す較正データを発生するため
に較正源により機器を追加的に作動し、かつさらに多数
の２次ピークを示す２次データを発生するために多重ピ
ーク源により前記機器を追加的に作動するための追加の
手段；前記較正データから１次ピーク位置をスペクトル
位置に対して確認し、かつさらに２次データから１組の
２次ピーク位置をスペクトル位置に対して確認するため
の確認手段；相関関数により前記公称較正により決定さ
れた少なくとも２つのピーク波長に関して異なる順位数
にしたがつて前記相関定数を評価するための評価手段；
前記相関関数により１次ピークに隣接して配置された少
なくとも１つの選択された２次ピークに関する較正順位
数を識別する識別手段で、該識別が評価された相関定数
および前記公称較正により選択された２次ピークに関し
て決定された予備波長にしたがつて行われ；選択された
２次ピークから該選択された２次ピークおよび１次ピー
クの精密な相対的な位置決めを挿入するための挿入手
段；前記相関関数により前記較正順位数、前記精密に識
別された波長および前記相対的な位置決めから精密な相
関定数を計算するための計算手段；および較正された波
長を関連の順位数にかつそれによりスペクトル位置に対
する２次ピーク位置に割り当てるために相関関数ととも
に精密な相関定数を利用するための利用手段からなるこ
とを特徴とする分光機器。
【請求項４７】前記多重源が放射線源および前記放射
線内に挿入される第１光学要素からなり、該第１光学要
素が波長に関連付けられた屈折率（ｎ）を有し、そして
前記順位数（ｍ）が相関関数ｍ＝ｎＴ’／Ｌにより相関
関数（Ｔ’）にしたがつてピーク波長（Ｌ）に識別され
ることを特徴とする請求項４６に記載の分光機器の標準
化方法。
【請求項４８】前記多重源が多数の２次ピークからな
る周辺パターン内に前記放射線を伝送するために配置さ
れた低いフイネツスのフアブリイ・ペローエタロンであ
ることを特徴とする請求項４７に記載の分光機器。
【請求項４９】前記低いフイネツスのエタロンが被覆
されない溶融シリカのプレートからなることを特徴とす
る請求項４８に記載の分光機器。
【請求項５０】前記光学標準がネオジウムでドーピン
グされたイツトリウムアルミニウムガーネツトフイルタ
であることを特徴とする請求項４６に記載の分光機器。
【請求項５１】近赤外スペクトル線を通過するために
非常に精巧なエタロンを含むエタロン構造において前記
エタロンがその各側で被覆する半透明な金を有する薄い
ポリマフイルムからなり、各被覆が１％ないし１０％の
間の伝送を提供するのに十分であることを特徴とするエ
タロン構造。
【請求項５２】前記ポリマフイルムが約１０ないし２
５μｍの厚さであることを特徴とする請求項５１に記載
のエタロン構造。
【請求項５３】前記ポリマフイルムがニトロセルロー
スであることを特徴とする請求項５１に記載のエタロン
構造。
【請求項５４】さらにそれらの間に挟持されたエタロ
ンを有する１対の平らなガラス窓からなることを特徴と
する請求項５１に記載のエタロン構造。