JPS61501340A - Mirror scan speed control device - Google Patents

Mirror scan speed control device

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JPS61501340A
JPS61501340A JP50133385A JP50133385A JPS61501340A JP S61501340 A JPS61501340 A JP S61501340A JP 50133385 A JP50133385 A JP 50133385A JP 50133385 A JP50133385 A JP 50133385A JP S61501340 A JPS61501340 A JP S61501340A
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signal
frequency
mirror
laser beam
movable mirror
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Application number
JP50133385A
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Japanese (ja)
Inventor
ブラウン、ジエームス アール
バン ブリエト、ジエームス ジー
コービー、オーガスト デイー
Original Assignee
ベツクマン インスツルメンツ インコ−ポレ−テツド
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28Investigating the spectrum
    • G01J3/45Interferometric spectrometry
    • G01J3/453Interferometric spectrometry by correlation of the amplitudes
    • G01J3/4535Devices with moving mirror

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 ミラースキャン速度制御装置 凡豆二公! 本発明は、サンプル材のスペクトル吸収特性を測定するために赤外光を使用して いるスペクトル光度°測定、及び、特にスペクトルデータを得るために干渉計と レーザとを使用している赤外吸収特性のフーリエ変換分析に関する。[Detailed description of the invention] Mirror scan speed control device Bandou 2 Gong! The present invention uses infrared light to measure the spectral absorption properties of sample materials. spectral photometric measurements, and especially interferometers and interferometers to obtain spectral data. Concerning Fourier transform analysis of infrared absorption properties using lasers.

及豆二遣1 フーリエ変換赤外線(FT−IR)スペクトル光度計は、2つの基本パーツで成 る。即ち(1)赤外光ビームがサンプルを通過する前に通過する干渉計を含む光 学装置と、(2)サンプルから出る光に含まれたスペクトル情報を分析するのに 使用される専用コンピュータである。FT−IRスペクトル光度計の改良装置の 長所は、サンプルに昌てられた赤外線ビームの波長変化を得てスペクトル特性を 測定するのに、回折格子即ちプリズムではなくて干渉計を使用することから得ら れる。干渉計では、サンプルの完全なスペクトルプロフィールを測定することが できると共に分析精度が高まり、しかも前準備時間が少ない。Oimame 2 1 A Fourier transform infrared (FT-IR) spectrophotometer consists of two basic parts. Ru. Namely (1) the light containing the interferometer through which the infrared light beam passes before passing through the sample; (2) to analyze the spectral information contained in the light emitted from the sample; It is a dedicated computer used. Improved equipment for FT-IR spectrophotometer The advantage is that it can detect the wavelength change of the infrared beam directed at the sample and determine the spectral characteristics. Benefits from using an interferometer rather than a diffraction grating or prism to measure It will be done. An interferometer can measure the complete spectral profile of a sample. The accuracy of the analysis is improved, and the preparation time is shortened.

サンプルを通過する赤外光の波長を変えて分析するために、FT−I Rスペク トル光度測定に使用されるようなマイケルソン干渉計の操作は周知である。この 干渉計は2つの直交する光路で成り、各々の光路にはその光路を通る光を反射す るためにその端部に反射体、即ちミラーが配設されている。一方の光路のミラー は固定されている。他方の光路のミラーは、縦方向に動いてその光路の長さを増 大させたり減少させる。干渉計に入る赤外光ビームは、ビームスプリッタによっ て2つのコンポーネントに光学的に分けられて、そのビームの個々のコンポーネ ントが各光路を通ることになる。各光ビームコンポーネントが反射してその夫々 の光路に沿って向きを直した後、両コンポーネントはビームスプリフタを通って 再び結合して建設的且破壊的に干渉する。結合したビームは、サンプルを通って 光検出器に集光し、出てきたビームの周波数の範囲の強度と強度変化が測定され る。In order to perform analysis by changing the wavelength of infrared light that passes through the sample, FT-IR spec The operation of Michelson interferometers, such as those used for torque photometry, is well known. this An interferometer consists of two orthogonal optical paths, each with an optical path that reflects the light passing through that path. A reflector, ie, a mirror, is disposed at the end of the mirror. Mirror in one optical path is fixed. The mirror in the other optical path moves vertically to increase the length of that optical path. increase or decrease. The infrared light beam entering the interferometer is split by a beam splitter. The individual components of the beam are optically separated into two components. The components will pass through each optical path. Each light beam component reflects its respective After reorienting along the optical path of Recombine and interfere constructively and destructively. The combined beam passes through the sample The light is focused on a photodetector, and the intensity and intensity changes in the frequency range of the emerging beam are measured. Ru.

結合した光ビームの選択されたどの周波数の強度特性もビームコンポーネントが 通る光路の長さの差に一部依存する。一般に、可動ミラーが一定の速度で軸方向 に動く時、即ちスキャンする時、出てきた光ビームの強度は干渉計を通ってくる 光の選択されたどの波長の場合にも規則的なサイン曲線的に変化する。The intensity characteristics of any selected frequency of the combined optical beam are determined by the beam components. It depends in part on the difference in the length of the optical path taken. In general, a movable mirror is moved axially at a constant speed. When moving, that is, scanning, the intensity of the emitted light beam passes through the interferometer. For any selected wavelength of light, it varies in a regular sinusoidal manner.

干渉計から出てくる典型的な赤外光ビームは、その多色性質のために変調周波数 の複雑な混合体である。赤外光ビームは、サンプル材を通過した後、そのサンプ ルによって吸収された光の固有波長を決定するために検出することができる。こ れは、その光ビームが干渉計を出る時に予想される規則的なサイン曲線形強度パ ターンの変化を測定することによって達成される。出てくるビームを構成してい る各々の光の波長のサイン曲線パターンの特性の違いを測定することによって、 サンプルが吸収した光の波長がわかる。測定された赤外光吸収特性はスペクトル データを提供し、それによってサンプルを成す物質が決定される。A typical infrared light beam coming out of an interferometer has a modulation frequency due to its polychromatic nature. It is a complex mixture of After passing through the sample material, the infrared light beam can be detected to determine the characteristic wavelength of light absorbed by the light. child is the regular sinusoidal intensity pattern expected when the light beam exits the interferometer. This is achieved by measuring the change in turns. The beam that comes out is made up of By measuring the differences in the characteristics of the sine curve pattern of each wavelength of light, Find out the wavelength of light absorbed by the sample. The measured infrared light absorption characteristics are spectra provides data from which the substances that make up the sample are determined.

現出する光ビームの強度変調を測定する検出器の出力信号は可動ミラーがスキャ ンしている間中非常に正確な間隔で記録することができ、そうしてインターフェ ログラムとして知られているブロー、トが形成される。インターフェログラムは 、干渉計を通過する赤外線ビームの両コンポーネントが通る光路の長さの差の関 数として赤外線光検出器が生じた出力信号を示しているデータポイントの記録で ある。信号とノイズ比の特性が改善された平均的なインターフエロダラムを得る ために、サンプルを連続スキャンする。この平均的なインターフェログラムは、 サンプル材のスペクトル特性に関する情報とデータを提供する。数学的に処理し た後、フーリエ変換計算がソノインターフェログラムで成されてサンプル構成体 にスペクトル像が得られる。その結果を周知の基準データと比較してそのサンプ ルの構成を決定する。The output signal of the detector, which measures the intensity modulation of the emerging light beam, is scanned by a movable mirror. can be recorded at very precise intervals throughout the session, so that the interface A blow, known as a program, is formed. The interferogram is is a function of the difference in optical path length taken by both components of the infrared beam passing through the interferometer. A record of data points showing the output signal produced by an infrared photodetector as a number be. Obtain an average interferodrum with improved signal-to-noise ratio characteristics For this purpose, the sample is scanned continuously. This average interferogram is Provides information and data on the spectral properties of sample materials. processed mathematically After that, Fourier transform calculations are performed on the sonointerferogram to obtain the sample construct. A spectral image is obtained. Compare the results with known reference data and sample the results. Determine the configuration of the file.

殆どのフーリエ変換技術は、正確な結果を得るために多数のインターフェログラ ムを平均しなければならない、可動ミラーを32〜50回スキャンさせて、その 間に得られた測定値が平均される。Lつのインターフェログラムは、他の関係あ るインターフェログラムと平均する際の精度を維持するために、正確に再現され ることが重要である。インターフェログラムはミラー位置の関数として形成され るので、もしもデータポイントを測定してインターフェログラムを形成する時の ミラー位置の決定がもっと正確になれば、もっと正確なインターフェログラムと 応用フーリエ変換が得られることになろう。Most Fourier transform techniques require a large number of interferograms to obtain accurate results. The movable mirror must be scanned 32 to 50 times and the The measurements taken in between are averaged. The L interferograms are to maintain accuracy when averaging with interferograms that are accurately reproduced. It is very important to. The interferogram is formed as a function of mirror position. If you want to measure data points and form an interferogram, The more accurate the mirror position determination, the more accurate the interferogram and An applied Fourier transform will be obtained.

インターフェログラムを形成する際の正確度と再現性を得るために、データポイ ント測定比(サンプル比)とミラー速度の両方が正確に管理されなければならな い、言いかえれば、データポイントを測定する時、ミラーの正確な位置が決定さ れねばならい。For accuracy and reproducibility when forming interferograms, data points are Both the component measurement ratio (sample ratio) and the mirror speed must be precisely controlled. In other words, when measuring a data point, the exact position of the mirror is determined. I have to.

最新の装置は、レーザビームを干渉計に通すと共に赤外光ビームを使用すること によってサンプル比とミラー速度制御且/又はミラー位置測定を得ている。レー ザビームは、可動ミラーの運動且/又は位置を直接測定して干渉計の光路の長さ の変化を正確に決定するのに使用される。レーザビームは、ビームスプリッタに よって赤外光ビームと同じように分割され、しかも同じ光路変化を通過するので 、結合したレーザビームは、可動ミラーのミラースキャン速度に関する情報を有 している強度干渉パターンを表示する測定可能な単色光波長を示す、この強度干 渉パターンは、更に、スキャンしている間ミラーの位置を表示し、しかもミラー 移動の均一の間隔でのデータポイントの収集を表示して相互に関連させるのに役 立つ。Modern devices pass a laser beam through an interferometer and use a beam of infrared light. to obtain sample ratio and mirror speed control and/or mirror position measurements. Leh The beam directly measures the motion and/or position of the movable mirror to determine the length of the interferometer's optical path. used to accurately determine changes in Laser beam to beam splitter Therefore, it is split in the same way as the infrared light beam and passes through the same optical path changes. , the combined laser beam carries information about the mirror scanning speed of the movable mirror. This intensity interference shows a measurable monochromatic wavelength of light that displays an intensity interference pattern. The scanning pattern also shows the position of the mirror while scanning and Helps display and correlate collection of data points at uniform intervals of movement. stand.

従来の装置では、可動ミラーが一定速度で動いている時、長さが変わる光路を通 るレーザビームのコンポーネントでドツプラーの周波数変化が生じる。ドツプラ ー変化が生じたコンポーネントが固定長光路を通るコンポーネントと結合すると 、測定可能な振幅変調即ちうなり信号を示す周波数が変調したビームが形成され て、ミラー位置且/又は速度を決定するために分析される強度変化即ちしまパタ ーンを生じる。多くのレーザによって形成されるレーザビームの周波数は一般の 検出器で測定するにはあまりにも高すざるので、うなり信号が有益である。In conventional devices, when a movable mirror moves at a constant speed, the optical path changes in length. Doppler frequency changes occur in the components of the laser beam. dotsupura – When the changed component combines with a component passing through a fixed length optical path, , a frequency modulated beam is formed that exhibits a measurable amplitude modulation or beat signal. intensity changes or stripe patterns that are analyzed to determine mirror position and/or velocity. cause a buzz. The frequency of the laser beam formed by many lasers is generally A beat signal is useful since it is too high to be measured by a detector.

従来の装置は、一般に、出てくるビームで5KHzの振幅変調即ちうなり信号周 波数を生じる速度で可動ミラーを駆動する。うなり信号周波数はドツプラーの周 波数変化の大きさに等しい、何故なら、それが結合した光ビームコンポーネント 間の周波数の差に等しいからである。ミラー速度が早くなると、うなり信号周波 数は増大して分析力を増し、一方、ミラー速度が遅くなるとうなり信号は減少す る。この技術による制度は、はぼ5000中、1サイクルに保持されて非常に正 確な速度及び位置情報を提供する。Conventional equipment typically uses a 5KHz amplitude modulation or beat signal frequency in the emerging beam. Drive the movable mirror at a speed that produces a wave number. The beat signal frequency is around the Doppler equal to the magnitude of the wavenumber change, because it is the light beam component that is coupled This is because it is equal to the difference in frequency between them. As the mirror speed increases, the beat signal frequency The number increases to increase analysis power, while the beat signal decreases as the mirror speed decreases. Ru. The system based on this technology is maintained in one cycle out of 5,000 and is extremely accurate. Provide accurate speed and location information.

しかしながら、従来の装置では、光路を通る光ビームのドツプラー周波数変化を 得るために可動ミラーが動いていなければならない、従って、結合した光ビーム における測定可能なうなり信号周波数を得るために、可動ミラーの運動が必要と なる。可動ミラーが静止している時には、干渉計の隣接する光路に沿って進むコ ンポーネント光ビームは結合されて同一周波数光ビームを形成する。何故なら、 どちらのコンポーネントにもドツプラーの周波数変化が生じていなかったからで ある。結合して出てきたビームは1強度変調もうなり信号も示さない、従って、 ミラーが動いていない時には、ミラー位置又はミラー速度を決定するのに使用さ れる情報は出てきたレーザビームには含まれていない、このことは、可動ミラー がスキャン端部に達して反対方向に向かうために停止する時のように。However, conventional equipment does not measure the Doppler frequency change of the light beam passing through the optical path. The movable mirror must be moving in order to obtain, therefore, the combined light beam Movement of the movable mirror is required to obtain a measurable beat signal frequency at Become. When the movable mirror is stationary, the beams traveling along adjacent optical paths of the interferometer The component light beams are combined to form a same frequency light beam. Because, This is because there was no Doppler frequency change in either component. be. The combined beam exhibits no intensity modulation or beat signal, and therefore: used to determine mirror position or mirror speed when the mirror is not moving. This information is not contained in the exiting laser beam, which means that the movable mirror as when it reaches the end of the scan and stops to go in the opposite direction.

ミラーが停止している時にはいつでも起こる。Occurs whenever the mirror is stopped.

更に、従来の干渉装置では、ミラーのスキャンによって生じるドツプラーの周波 数変化はミラーの運動方向に関係なく結合した光ビームで同一強度変調効果を生 じる0例えば、ミラーが前方又は後方のどちらかの方向に動く場合、5KHzの 振幅変調即ちうなり周波数が得られる。従って、たとえ光路間の差が増大又は減 少しても、出てきたレーザビームからミラー運動の方向を決定することはできな い、この欠点は、一般に、正確なミラー位置がいつでも決定されるようにミラー 運動方向を表示するためには別の回路を追加しなければならない。Furthermore, in conventional interferometry devices, the Doppler frequency generated by the scanning of the mirror The change in number produces the same intensity modulation effect in the combined light beam regardless of the direction of movement of the mirror. For example, if the mirror moves in either the forward or backward direction, the An amplitude modulation or beat frequency is obtained. Therefore, even if the difference between the optical paths increases or decreases, It is not possible to determine the direction of mirror movement from the emitted laser beam, even if only for a moment. However, this disadvantage is generally due to the fact that the mirror is Another circuit must be added to indicate the direction of motion.

更に、従来の装置では、ミラーのスキャン速度が非常におそいので、出てくる光 ビームの振幅変調即ちうなり周波数を測定するのが非常に困難になる0例えば、 0 、3 Cm7秒の速度で動く場合に、出てくる光ビームに5KHzのうなり 周波数が生じる。しかし、ミなり周波数は0.5KHzになって測定が困難にな る。従って、スキャン速度がおそくなると、結合した光ビームの変調周波数は現 在の電子検出器では測定困難なレベルに低下し、正確性と分析力が低下すること になる。Furthermore, in conventional devices, the scanning speed of the mirror is very slow, so the emerging light For example, the amplitude modulation or beat frequency of the beam becomes very difficult to measure. When moving at a speed of 0,3 Cm7 seconds, the emitted light beam has a beat of 5 KHz. A frequency arises. However, the mirror frequency became 0.5KHz, making it difficult to measure. Ru. Therefore, as the scan speed becomes slower, the modulation frequency of the combined light beam becomes It is difficult to measure with current electronic detectors, reducing accuracy and analytical power. become.

FT−I Rスペクトル光度計は、正確なインターフェログラムを形成し再現す る能力によって決まるサンプルの分析力に限度がある。光学装置の重要な部分は 干渉計の可動ミラーである。この部分は、スペクトル光度計がインターフェログ ラムを形成する精度を決める。スペクトル光度計がサンプルを分析し得る精度は 、インターフェログラムの精度と再現度、従って可動ミラーの速度と位置を制御 且決定する測定器の能力に直接関係してくる。The FT-IR spectrophotometer forms and reproduces accurate interferograms. There is a limit to the analytical power of the sample, which is determined by the ability to analyze the sample. The important parts of optical equipment are This is the movable mirror of the interferometer. This part is where the spectrophotometer is Determine the accuracy of forming the ram. The accuracy with which a spectrophotometer can analyze a sample is , control the precision and repeatability of the interferogram and thus the speed and position of the movable mirror. It is directly related to the ability of the measuring instrument to determine.

可動ミラーの速度と位置を制御し且決定するための従来のレーザ基準の使用は、 精度と制御能力の限界に苦しみ続ける。ミラー位置の測定制度の改良とミラー速 度の制御によって、赤外線スペクトル光度計のサンプル物質の分析精度が必然的 に実買上改良されることになる。The use of conventional laser references to control and determine the speed and position of moving mirrors Continuing to struggle with the limits of accuracy and control ability. Improvement of mirror position measurement accuracy and mirror speed The analytical accuracy of the sample material of the infrared spectrophotometer is necessarily improved by controlling the degree of It will be improved upon actual purchase.

ヱj]と敷遷 本発明は、赤外線(rR)スペクトル光度計における干渉計の可動ミラーを一定 のスキャン速度で駆動し、しかもスキャン範囲全体にわたって可動ミラーの位置 をもっと正確に決定し得る改良型ミラースキャン制御装置を含む、2つの周波数 コンポーネントを有するレーザビームを発生するレーザと、標準型マイケルソン 干渉計 −と、基準信号源とを有しているrRスペクトル光度計では、発明を成 す閉ループエレクトロニックサーボ制御装置が、干渉計を通過してくるレーザビ ームから出された信号を制御された周波数基準信号と比較してミラーのスキャン 速度を制御する。このレーザは、レーデビームの2つの周波数コンポーネント間 の周波数の差を一定に維持する第2閉ループエレクトロニツクサーボ制御装置に よって安定化される。レーザサーボ制御装置と相互作用するミラースキャンサー ボ制御装置は、生じた光ビームの表示された変調即ちうなり信号周波数において 位相ロック制御技術を使用しており、干渉計の可動ミラーのスキャン速度と位置 を表示している連続情報信号を生じさせることができる。ヱj] and transition The present invention provides a constant movable interferometer mirror in an infrared (rR) spectrophotometer. The position of the movable mirror over the entire scanning range is two frequencies, including an improved mirror scan controller that can more accurately determine A laser generating a laser beam with components and a standard Michelson In an rR spectrophotometer having an interferometer and a reference signal source, the invention is A closed-loop electronic servo controller controls the laser beam passing through the interferometer. scans the mirror by comparing the signal emitted by the system with a controlled frequency reference signal. Control speed. This laser has a a second closed-loop electronic servo controller that maintains a constant frequency difference between Therefore, it is stabilized. Mirror scanner interacting with laser servo controller The controller controls the output beam at the indicated modulation or beat signal frequency of the resulting light beam. Phase-locked control technology is used to control the scanning speed and position of the interferometer's movable mirror. A continuous information signal can be generated displaying the information.

基?S信号源は、レーザサーボ制御装置に送られる第1基準信号周波数と適合す る周波数を有している第2基準信号を発生する。この外2基準信号は、可動ミラ ーが選択された一定の速度でスキャンする時に報じる計算されたドツプラーの周 波数変化に相当する値だけ周波数が増大又は減少する。第2基準信号は、スキャ ンサーボ制御装置に送られ、しかも干渉計を出る光ビームの強度変化即ちうなり 周波数と比較されて、可動ミラーのスキャン速度を一定にする制御信号が出され る。ミラーのスキャン速度は第2基?!!信号と、干渉計から出てくるビームの 強度検出によって得られ、ドツプラーの周波数変化で特徴づけられたうなり周波 数を示す信号との間で位相ロックが成される迄、制御信号が送られて修正される 。これらの両信号間の位相ロックは、可動ミラーの一定速度のスキャンを維持し 、他方、ミラーのスキャン速度と位置に相当する情報を得るために周知の基準信 号が使用されている。Base? The S signal source is compatible with a first reference signal frequency sent to the laser servo controller. A second reference signal having a frequency corresponding to the second reference signal is generated. The other two reference signals are the movable mirror The calculated Doppler circumference that the camera reports when scanning at a selected constant speed. The frequency increases or decreases by a value corresponding to the wave number change. The second reference signal is the scan Changes in the intensity of the light beam sent to the servo controller and exiting the interferometer, i.e., the beat A control signal is issued to keep the scanning speed of the movable mirror constant. Ru. Is the scanning speed of the mirror the second one? ! ! of the signal and the beam coming out of the interferometer. Beat frequency obtained by intensity detection and characterized by Doppler frequency changes Control signals are sent and modified until phase lock is achieved with the signal indicating the number. . A phase lock between both of these signals maintains constant speed scanning of the moving mirror. , on the other hand, a well-known reference signal is used to obtain information corresponding to the scanning speed and position of the mirror. number is used.

更に、第2基準信号の周波数を増大又は減少させるように基準信号源に指示する 方向制御装置が配設されている。基準信号の周波数を増大又は減少させることに よって速度と共に方向が決定され、そこで、可動ミラーはスキャンサーボ制御装 置によって駆動される。可動ミラーの機能パラメータを示す検出信号はレーザサ ーボ制御装置によっても使用される共通基準信号にロックされる。further instructing the reference signal source to increase or decrease the frequency of the second reference signal; A direction control device is provided. Increasing or decreasing the frequency of the reference signal Thus, the direction as well as the velocity are determined, where the movable mirror is controlled by the scan servo controller. driven by position. The detection signal indicating the functional parameters of the movable mirror is generated by a laser sensor. locked to a common reference signal also used by the turbo controllers.

ミラースキャンサーボ制御装置はレーザビームのヘテロダインコンポーネントの 強度変調の分析により正確で安定した制御を行なう。The mirror scan servo controller controls the heterodyne component of the laser beam. Accurate and stable control is achieved by analyzing intensity modulation.

ヘリウム−ネオンレーザに磁界をかけることによって、周波数が僅かに異なる2 つの周波数コンポーネントを宥するレーザビームが得られる。この現象は周知で あってゼーマンスプリット効果として説明される。レーザビームの両コンポーネ ント間の周波数の特表昭61−501340 (4) 差は、レーザサーボ制御装置によって選択された差に安定化される。これによっ て、一定周波数の連続うなり信号が周波数の異なるコンポーネントのへテロダイ ン混合体に基づく光ビームの強度変化によって表示される。レーザビームの強度 検出により生じ、うなり信号を示す信号の位相を、レーザビームの両コンポーネ ント間の選択された周波数差に等しい周波数を有し、基準信号源から出された第 1基準信号にロックすることによって安定化が達成される。By applying a magnetic field to a helium-neon laser, the frequency is slightly different2 A laser beam is obtained that accommodates two frequency components. This phenomenon is well known This is explained as the Zeeman split effect. Both components of the laser beam Special table of frequencies between components 1986-501340 (4) The difference is stabilized to a selected difference by the laser servo controller. By this In this case, a continuous beat signal with a constant frequency is generated by a is indicated by a change in the intensity of the light beam based on the mixture. Laser beam intensity The phase of the signal produced by the detection and representing the beat signal is determined by a frequency equal to the selected frequency difference between the Stabilization is achieved by locking to one reference signal.

選択的に分離された周波数の異なるコンボーネンhをaするレーザビームは、干 渉計を通るように方向づけられる。そのビームの各周波数コンポーネントは、干 渉計の夫々の光路を通過した後、光の偏光技術によってその反対の周波数コンポ ーネントと結合される。A laser beam emitting components h with different frequencies that are selectively separated is It is oriented to pass through the traverse meter. Each frequency component of that beam After passing through each optical path of the interpolator, the polarization technique of light separates the opposite frequency components. component.

その結果生じた光ビームは、コンポーネント間の周波数差に、可動ミラーのスキ ャンによって生じたドツプラー周波数変化をプラス又はマイナスしたものに等し い強度変調即ちうなり信号周波数を示す1M統停止即ちレーザビームを円周波数 コンポーネント間の周波数の差に等しいうなり周波数が、出てくるヘテロゲイン ビームに表われる。可動ミラーが第1方向にスキャンするとドツプラーの周波数 変化によってうなり周波数が増加し、可動ミラーが他方向にスキャンすると同じ くドツプラー効果によってうなり周波数が減少する。従って、基準信号の周波数 を、レーザビームで検出された停止うなり信号周波数及びビームから生じたベテ ロダイン信号よりも大きくジたり小さくしたりすることによって可動ミラーを前 方向又は後方向にスキャンさせることができる。2−周波数レーザを使用して干 渉計から連続的に変調された光ビームが出てくるようにすることにより、ミラー のスキャン方向は、レーザビームを特徴づけている基準信号周波数の増加又は減 少変化によって容易に決定され制御される。The resulting light beam is affected by the frequency difference between the components and the gap between the movable mirrors. equal to plus or minus the Doppler frequency change caused by the A laser beam with a circular frequency The beat frequency equal to the frequency difference between the components comes out of the hetero gain Appears in the beam. When the movable mirror scans in the first direction, the Doppler frequency The beat frequency increases due to the change, and the same as when the movable mirror scans in the other direction The beat frequency is reduced by the Doppler effect. Therefore, the frequency of the reference signal is the stop beat signal frequency detected in the laser beam and the beam generated by the beam. Move the movable mirror forward by making it larger or smaller than the rodine signal. It can be scanned in the direction or in the backward direction. 2 - drying using frequency laser mirror by allowing a continuously modulated beam of light to emerge from the intermeter. The scanning direction increases or decreases the reference signal frequency characterizing the laser beam. Easily determined and controlled by small changes.

発明を成すスキャンサーボ制御は、可動ミラー駆動エレクトロニクスに送られる スキャン制御信号を発生する3重電子制御回路を含む、$1制御回路は、ミラー のスキャン速度が一定に維持されている場合に、スキャンしている間必要なミラ ー位置の変化を示す位置エラー信号を発生し、いつでもミラーを理論土工しい位 置に配置づける。これは、うなり信号周波数におけるドツプラーの周波数変化を 通してミラー位置の情報を含んでいる干渉計からの検出信号と、基準信号源から 出され1時間に対する理論上のミラー位置を決定する情報を含んでいる基準信号 を比較することによって達成される。Inventive scan servo control is sent to moving mirror drive electronics The $1 control circuit, which includes a triple electronic control circuit that generates the scan control signal, The required mirror while scanning if the scanning speed of - Generates a position error signal indicating a change in position, allowing the mirror to move to the theoretical earthwork position at any time. Place it in the right place. This describes the Doppler frequency change in the beat signal frequency. The detection signal from the interferometer, which contains information on the mirror position through the a reference signal containing information that determines the theoretical mirror position for one hour. This is achieved by comparing.

第2制御回路は、スキャンしている間中常に必要とされるミラースキャン速度の 変化を示す瞬時の速度エラー信号を発生して、スキャンしているミラーが一定に 保持すべき理論上の所望速度に導く、これは、うなり信号周波数におけるドツプ ラーの周波数変化を通してミラー速度の情報を含んでいる干渉計からの検出信号 と、トラッキング電圧制御型オシレータ回路の出力信号とを比較することによっ て得られる。スキャンしているミラーの位置の理論上の位置との変化率を含んで いるこの速度エラー信号は所望の一定速度スキャンとミラー運動の差に、より迅 速に応答する。従ってこの信号は速度の予備制御を行なって、時間に対する理論 上の完全な位置にミラーを位置づけ、スキャンサーボ制御装置の反応時間を減少 さた時に、ミラーを駆動しすぎないように、位置エラー信号に制御効果を与える 。The second control circuit maintains the required mirror scan speed during scanning. Generates an instantaneous velocity error signal that indicates a change in speed so that the scanning mirror remains constant. This leads to the theoretical desired speed to be maintained, which is the dop in the beat signal frequency. The detection signal from the interferometer contains information on the mirror velocity through the frequency variation of the mirror. and the output signal of the tracking voltage controlled oscillator circuit. can be obtained. Contains the rate of change of the scanning mirror's position with respect to its theoretical position. This velocity error signal is more quickly determined by the difference between the desired constant velocity scan and the mirror motion. Respond quickly. Therefore, this signal performs preliminary control of speed and Position the mirror in the perfect position above, reducing the reaction time of the scanning servo controller Provides a control effect to the position error signal to avoid over-driving the mirror when .

第3制御回路は、ミラースキャン制御の基礎となる検出信号で検出され、ゼーブ ンスプリットレーザビームのコンポーネント周波数モード間の周波数差の不適当 な制御によって形成される誤差を補償する。というのは、この周波数の差がうな り信号周波数の基礎であり、従ってミラーの速度と位置の測定の基礎を成すので 、コンポーネント間の周波数の差で見出される矛盾即ち誤差は誤差のあるスキャ ン制御信号を発生される結果となる。従って、周波数差で測定された実際の誤差 を補償すると、スキャン制御信号を発生する際に生じる誤差源が除去される。The third control circuit is detected by the detection signal that is the basis of mirror scan control, and Improper frequency difference between component frequency modes of split laser beam to compensate for errors formed by precise control. This is because this frequency difference is large. is the basis of the signal frequency and therefore of the measurement of the velocity and position of the mirror. , the discrepancy or error found in the frequency difference between the components is an erroneous scan. This results in a control signal being generated. Therefore, the actual error measured in frequency difference Compensating for eliminates a source of error that occurs in generating the scan control signal.

位置エラー信号と速度エラー信号とレーザ補償信号は1足し合わせられて、選択 されたゲイン及びフィルターが与えられる9足し合わさった信号は可動ミラー駆 動エレクトロニクスに送られてミラースキャンを制御する。The position error signal, velocity error signal, and laser compensation signal are added together and selected. The summed signal is given the gain and filter applied to the movable mirror drive. to the dynamic electronics to control the mirror scan.

このスキャンサーボ制御装置では、ミラーの全運動範囲において、ミラーをどち らの方向にも一定速度でスキャンさせることができる。これは、一定周波数の基 準信号がミラー運動の各々の方向でスキャン制御装置に送られるようにした直接 位相ロック制御装置によって達成される。こうしてサンプルが可動ミラーの前進 及び後進スキャンの間、正確に測定され、しかも正確な分析技術を得るための十 分なデータを得るのに必要な時間が実質上短縮されることは効果的なことである 。This scanning servo control device allows the mirror to be It is also possible to scan in both directions at a constant speed. This is a constant frequency basis. Directly allowing quasi-signals to be sent to the scan controller in each direction of mirror movement This is achieved by a phase lock controller. In this way, the sample moves forward on the movable mirror. and during backward scanning, enough to obtain accurate measurements and accurate analytical techniques. Effectively, the time required to obtain relevant data is substantially reduced. .

更に、一般に知られている技術で単に、比較信号位相の増加又は減少ステップを 数えるだけで、前進スキャンは後進スキャンのどちらにおいても可動ミラーの位 置を正確に決定することができる。可動ミラーが動くと、現出しているレーザビ ームを代表する信号の位相が基準信号に対して前進又は後進するサイクル数によ って、スキャン範囲内での可動ミラーの末端位置が測定される。このように、比 較された信号間で変化したサイクル数を合計することによって、スキャン範囲に おける可動ミラーの正確な位置と位置変化を、スキャンしてデータポイントを測 定したすべてのサンプルで容易に決定することができる。Additionally, generally known techniques can simply be used to increase or decrease the comparison signal phase. Just by counting, the forward scan is equal to the position of the movable mirror in both backward scans. position can be determined accurately. When the movable mirror moves, the laser beam that appears It depends on the number of cycles in which the phase of the signal representing the system moves forward or backward relative to the reference signal. Thus, the end position of the movable mirror within the scanning range is measured. In this way, the ratio scan range by summing the number of cycles changed between compared signals. Scan and measure data points for the exact position and change in position of a movable mirror. can be easily determined in all samples tested.

この改良スキャン制御装置は、従来の°技術の装置で生じた欠点を、連続してい て正確なミラー位置決定手段と、ミラースキャン速度制御手段とを提供すること によって克服している。このスキャン制御装置は、スキャンが逆転するごとにミ ラーの位置を設足し直すための別個の光学装置の必要性をなくしている。この制 御サーボ装置は、これを使用してインターフェログラムのデータポイントを得る 際の解像力が高いので、スペクトル光度計でサンプル材をより正確に分析できる 。2つの周波数レーザビームによって形成される連続情報信号と、高性能位置制 御手段とのおかげで、一連のスキャン毎に一回だけスペクトル光度計のキャブレ ーションを行なうだけでよく、従って正確なサンプル分析を行なうのに必要なデ ータの複雑性と量が減じられる。This improved scan control device eliminates the drawbacks of previous ° technology devices by continuously To provide accurate mirror position determination means and mirror scanning speed control means. is overcome by This scan controller uses a microsecond each time the scan is reversed. This eliminates the need for a separate optical device to reposition the mirror. This system The control servo device uses this to obtain interferogram data points. High resolution allows spectrophotometers to more accurately analyze sample materials . Continuous information signal formed by two frequency laser beams and high performance position control Thanks to the control means, the spectrophotometer carburetion is performed only once per series of scans. only a single analysis is required, thus providing the required data for accurate sample analysis. The complexity and amount of data is reduced.

発明の好適な態様 第1図と第1a図を参照しながらフーリエ変換赤外線(FT−IR)スペクトル 光度計の干渉計を説明する。入射光ビームの部分を2つの直交する光路11と1 3の各々に沿わせるように位置づけられたビームスプリッタ10を有するマイケ ルンン干渉計を説明する。ビームスプリ7タ10は、磁気的影響を受けたレーザ ー18からのレーザービーム16と赤外線光ビームを受け、その境界線を赤外線 光源22によって生じるi!20で示した。一般に。Preferred embodiments of the invention Fourier transform infrared (FT-IR) spectrum with reference to Figures 1 and 1a. Explain the interferometer of a photometer. A portion of the incident light beam is divided into two orthogonal optical paths 11 and 1. A microphone having a beam splitter 10 positioned along each of the Explain the Runn interferometer. The beam splitter 10 is a magnetically influenced laser. - Receives the laser beam 16 and the infrared light beam from the i! generated by light source 22! It was shown as 20. in general.

赤外線ビーム20は非平面鏡24で反射され平行にされて干渉計に入るが、一方 、レーザービーム16は非平面鏡24の中央に配設された開口26を通して直接 ビームスブリック10に昌てられる。The infrared beam 20 is reflected by a non-planar mirror 24, collimated, and enters the interferometer; , the laser beam 16 is directed directly through an aperture 26 disposed in the center of a non-planar mirror 24. Beams Brick 10 is used.

ビームスプリ7タ10は、各々の光ビーム16と20の第1コンポーネントを、 ミラー12で境界づけられる一定の長さの第1光路11に沿って導く、光ビーム 16と20は、ミラー12で反射されて光M11に沿ってビームススプリッタ1 0へ戻る。各々の光ビーム16と20の第2コンポーネントは、ビームスプリッ タ10によって、可動ミラー14で境界づけられる第2光路13に沿って導かれ る。可動ミラー14は光路13に対して縦方向に動き、矢印15で示されている 選択されたスキャン範囲内でその光路の長さを変えることができる。可動ミラー 14は、システムズ・マグネティック社で製造されパーツNo、ES−1126 9として市販されているリニアモータを制御しているミラー駆動電子装置28に よって駆動される。Beam splitter 10 splits the first component of each light beam 16 and 20 into a light beam guided along a first optical path 11 of constant length bounded by a mirror 12; 16 and 20 are reflected by the mirror 12 and sent to the beam splitter 1 along the light M11. Return to 0. The second component of each light beam 16 and 20 is connected to a beam splitter. 10 along a second optical path 13 bounded by a movable mirror 14. Ru. Movable mirror 14 moves longitudinally with respect to optical path 13 and is indicated by arrow 15 The length of the optical path can be varied within the selected scan range. movable mirror 14 is manufactured by Systems Magnetics, part number ES-1126. The mirror drive electronics 28 controlling the linear motor commercially available as 9. Therefore, it is driven.

光ビーム16と20の第2コンポーネントは、可動ミラー14で反射され、光路 13に沿ってビームスプリッタ10に戻り、そこでそれらのコンポーネントt± 夫々第1光路に沿って戻る光ビーム16と20の第1コンポーネントと再び結合 する。レーザービーム16の第1及び第2コンポーネントが結合したものは、第 1コンポーネントと第2コンポーネントとの異なる周波数の干渉によって生じる 強度変調による可動ミラー14の速度と位、置の情報を含んでいるヘテロダイン ビーム30を形成する。第1及び第2コンポーネントの異なる周波数は、長さが 変化する光路を通過する光コンポーネントで生じるドツプラー効果の周波数変化 に一部が起因している。赤外線ビーム20の結合したコンポーネントはヘテロゲ インビーム32を形成し、その周波数は特宥の比率で変調されて、分析されるサ ンプル材料に適用できる赤外線光の検知可能な周波数範囲を提供する。The second component of the light beams 16 and 20 is reflected by the movable mirror 14 and the optical path 13 back to the beam splitter 10, where their components t± Recombining with the first component of light beams 16 and 20 returning along the first optical path, respectively. do. The combined first and second components of laser beam 16 are Caused by interference of different frequencies between one component and the second component A heterodyne containing information on the speed, position, and position of the movable mirror 14 by intensity modulation. A beam 30 is formed. The different frequencies of the first and second components are Frequency changes in the Doppler effect caused by an optical component passing through a changing optical path This is partly due to. The combined components of the infrared beam 20 are heterogeneous. An in-beam 32 is formed, the frequency of which is modulated at a customary ratio, to provide the signal to be analyzed. Provides a detectable frequency range of infrared light that can be applied to sample materials.

結合されたレニザー及び赤外線光ビーム30と32は、夫々1反射鏡24と類似 の反射ta、34が配置されている干渉計の出口通路33に沿って導かれる9反 射鏡34は平行な赤外線ビーム32を受け、そのビームを反射してサンプルチャ ンバ36で集光させる。その赤外線ビーム32は、サンプルチャンバ36を通し て第3ミラー38に達し、そこから赤外線光検出器40で集光するように反射す る。光検出器40は強度と周波数が変調された赤外線ビームを受けるが、このビ ームはそれが通過するサンプル材料の吸収特性によって変調されたものである。The combined lenser and infrared light beams 30 and 32 are similar to one reflector 24, respectively. 9 reflections ta, 34 guided along the exit passage 33 of the interferometer where the reflections ta, 34 of The projecting mirror 34 receives the parallel infrared beam 32 and reflects the beam to the sample chamfer. The light is focused by a member 36. The infrared beam 32 passes through a sample chamber 36. The light reaches the third mirror 38 and is reflected from there so as to be collected by the infrared light detector 40. Ru. A photodetector 40 receives an infrared beam modulated in intensity and frequency; The beam is modulated by the absorption properties of the sample material through which it passes.

光ビームの変調は、インターフェログラムを発生させるのに使用されるビーム変 調に比例する電気情報信号を形成するために検出される。Modulation of the light beam is the beam variation used to generate the interferogram. detected to form an electrical information signal proportional to the key.

結合したレーザービーム30は、反射鏡34の開口42を通って干渉計から出て 行く、光ビーム30は、検出器44に導かれる。検出器で形成された電気信号4 5は、強度変調即ち光ビーム30が示すうなり信号周波数を測定するのに使用さ れる。検出器44は単に、出てくるレーザビーム30の中央に単一光検出器を配 置してその強度変調を検出するものでもよい。The combined laser beam 30 exits the interferometer through an aperture 42 in reflector 34. The light beam 30 is directed to a detector 44 . Electrical signal formed by the detector 4 5 is used to measure the intensity modulation, i.e. the beat signal frequency exhibited by the light beam 30. It will be done. Detector 44 simply places a single photodetector in the center of emerging laser beam 30. It may also be possible to detect the intensity modulation by placing the

生じた信号45は、ミラースキャンサーボ駆動信号52を発生させるためにミラ ースキャンサーボ制御装置50に送られる。その駆動信号52は、ミラー駆動電 子装置28に送られて可動ミラー14の運動速度と運動方向を制御する。The resulting signal 45 is used to generate a mirror scan servo drive signal 52. - is sent to the scan servo control device 50. The drive signal 52 is a mirror drive voltage. The signal is sent to the child device 28 to control the speed and direction of movement of the movable mirror 14.

He−Neレーザ10は、測定回旋な周波数差で分離され、しかも各々が反対の 円偏光を有する2つのコンポーネント周波数モードを有するレーザビーム16を 形成するように磁気作用を受けている。それらのコンポーネントの異なる周波数 と極性は、干渉計に入って出て行くヘテロゲインレーザビーム30の連続情報信 号を得るのに使用される。第2図において、2つのコンポーネント周波数モード を宥しているレーザビーム16は、干渉計に入る前に四分の一波長板15を通過 する。四分の一波長板15は、円偏光したコンポーネントの各々を、直線偏光し た一対のコンポーネントに変える0図面では、直線偏光したコンポーネントの1 つが図面と平行な平面にバー17で示され、周波数f1を宥している。直線偏光 した82のコンポーネントは、図面に垂直な平面にあって点19で示されていて 周波aftを示している。この現象は光ビームコンポーネントの夫々の円偏光の 直線偏光から生じている。このように、干渉計に導かれた光ビームが各々個々の 周波数と円偏光とを有する2つのコンポーネントで成っているので、それらは偏 光技術によって互いにはっきりと区別され、そのレーザビームに2つの独立した 光学信号を提供できる。The He-Ne lasers 10 are separated by a measured rotational frequency difference, and each has an opposite A laser beam 16 with two component frequency modes with circular polarization It is subjected to magnetic action to form. different frequencies of those components and polarity are the continuous information signals of the heterogain laser beam 30 entering and exiting the interferometer. used to obtain the number. In Figure 2, two component frequency modes The laser beam 16, which is damped by the do. Quarter-wave plate 15 converts each of the circularly polarized components into linearly polarized light. In the drawing, one of the linearly polarized components is is indicated by a bar 17 in a plane parallel to the drawing and accommodates the frequency f1. linear polarized light The 82 components shown are in the plane perpendicular to the drawing and are indicated by point 19. The frequency aft is shown. This phenomenon is caused by the circular polarization of each of the light beam components. It comes from linearly polarized light. In this way, the light beams guided to the interferometer are each They are polarized because they are made up of two components with frequency and circular polarization. Optical technology provides two independent laser beams that are clearly distinguished from each other. Can provide optical signals.

長さが一定の光路11に沿って反射されたレーザビーム16゛の第1コンポーネ ント21は、第2の四分の一波長板23を通り、ミラー12で反射して再び四分 の一波長板23を通過してビームスプリ7タ10に戻る。ビーム16の第1コン ポーネン)21が四分の−波長板23を2度通過するために、各コンポーネント 周波数モードの偏光がビーム16の軸のまわりを90度回転することになる。A first component of the laser beam 16' reflected along an optical path 11 of constant length. The light 21 passes through the second quarter-wave plate 23, is reflected by the mirror 12, and is again divided into quarters. The beam passes through the one-wavelength plate 23 and returns to the beam splitter 10. 1st con of beam 16 21 passes through the quarter-wave plate 23 twice, each component The frequency mode polarization will be rotated 90 degrees about the axis of beam 16.

例えば、一定の長さの光路11に入った際に垂直に偏光して点19で示されてい る周波数f、を有する第1周@数コンポーネント17は、光路11からバー17 °で示されているような水平偏光してビームスプリッタlOにRる。同様に、一 定の長さの光路11に入って水平に偏光されバー17で示された周波数f2を有 する@2周波数コンポーネントは、光路11から点19°で示すような垂直偏光 してビームスプリッタ10にRる。For example, when entering an optical path 11 of a certain length, the light is vertically polarized and is shown as a point 19. The first frequency component 17 having a frequency f, which It is horizontally polarized as indicated by ° and is sent to the beam splitter lO. Similarly, one It enters an optical path 11 of constant length and is horizontally polarized and has a frequency f2 indicated by bar 17. @2 frequency component is vertically polarized light as shown at point 19° from optical path 11. and R to the beam splitter 10.

ビームスプリッタ10を′jh過して光路13に沿って進むレーザビーム16の 第2コンポーネント25は、偏光を変えないで可動ミラー14から反射される。The laser beam 16 passes through the beam splitter 10 and proceeds along the optical path 13. The second component 25 is reflected from the movable mirror 14 without changing its polarization.

しかしながら、レーザビームの第2コンポーネント25の各コンポーネント周波 数モードは、可動ミラー14の動きによって生じるドツプラー効果に起因するド ツプラー値Δfだけ周波数を変えてもよい、こうして周波数f、を有する周波数 コンポーネントは周波数がf、±Δfに変わり、周波数f2を有する周波数コン ポーネントは周波数がf2±Δfド、ブラーに変わる。However, each component frequency of the second component 25 of the laser beam The several mode is a doppler effect caused by the movement of the movable mirror 14. The frequency may be changed by a Tsuppler value Δf, thus the frequency with frequency f, The component changes frequency to f, ±Δf, and the frequency converter with frequency f2 When the frequency of the component changes to f2±Δf, it becomes blurred.

光ビームの一方向に偏光したコンポーネントだけがビームスプリッタ10を通し て結合できるので、第1光路11を横断し旦偏光を90度変えた周波数f】を有 するレーザビームの周波数コンポーネントは同様の偏光により第2光路13を通 過した周波数f2±Δfドツプラーを有するレーザビームの周波数コンポーネン トと結合することになる。従って、1つの偏光面z7にある光ビームの結合した コンポーネントは、fl−(fz ±Δfドツプラー)の周波数を示す、垂直偏 光面29にある光ビームの結合したコンポーネントは、(f+±Δfドツプラー )−flの周波数を示す。Only the unidirectionally polarized component of the light beam passes through beam splitter 10. Therefore, it has a frequency f] whose polarization is changed by 90 degrees once it crosses the first optical path 11. The frequency components of the laser beam are transmitted through the second optical path 13 with similar polarization. The frequency component of the laser beam with the frequency f2±Δf Doppler It will be combined with the Therefore, the combined light beams in one plane of polarization z7 The component has a vertical polarization that exhibits a frequency of fl-(fz ±Δf Doppler). The combined components of the light beam in the optical plane 29 are (f+±Δf Doppler )-fl indicates the frequency.

直交偏光を有する円偏光面27と29にある光ビームコンポーネントは、干渉計 から偏光板(31)を通って導かれる。この偏光板は偏光した2つのコンポーネ ントのうちの1つをフィルターにかける、即ち除去する。従って、検出器44は 、夫々別の光路を通ってきたレーザビームの異なる周波数コンポーネントの結合 により変調される周波数を有し里子面上にある偏光を有する光ビームを受け、前 記両党路では一方に、周波数において変化するドツプラー変化Δfドツプラーが 生じてもよい・ 周波数のドツプラー変化Δfドツプラーは可動ミラー14が動いている時にのみ 光ビームコンポーネントに生じる旨を注記すべきである。可動ミラー14が静止 状態の時には、ドツプラー効果は生じない、従って、ミラー14が静止している 時、周波数f1を有し、光路11を通過する周波数コンポーネントはビームスプ リッタ10で異なる周波数f2を有し第2光路13を通る同一偏光周波数コンポ ーネントと結合して、振幅(強度)変調即ち両コンポーネント周波数間の差即ち f、−flに等しい周波数を有するうなり信号を示すヘテロダイン周波数光ビー ムを生じる。先行技術の装置の場合と同様に周波数f1とflが等しければ、う なり信号は発生しない。Light beam components in circularly polarized planes 27 and 29 with orthogonal polarizations are interferometered. and is guided through a polarizing plate (31). This polarizing plate has two polarized components. one of the components is filtered or removed. Therefore, the detector 44 , the combination of different frequency components of a laser beam that have passed through separate optical paths receives a beam of light with a frequency modulated by On the one hand, the Doppler change Δf Doppler that changes in frequency is It may occur. Doppler change in frequency Δf Doppler only occurs when the movable mirror 14 is moving. It should be noted that this occurs in the light beam components. Movable mirror 14 is stationary In the state, no Doppler effect occurs, so the mirror 14 is stationary. At the time, the frequency component having frequency f1 and passing through the optical path 11 is the beam splitter. The same polarization frequency components having different frequencies f2 in the liter 10 and passing through the second optical path 13 amplitude (intensity) modulation, i.e. the difference between both component frequencies, i.e. A heterodyne frequency optical beam exhibiting a beat signal with a frequency equal to f, -fl. This will cause problems. If the frequencies f1 and fl are equal, as in the prior art device, then No signal is generated.

本発明に使用されているゼーマンスプリットコンポーネント周波数モードの場合 のように周波数f1がflと異なっている時、M統するうなり信号が発生し、そ の周波数即ち周波数は1つのコンポーネントの周波数におけるドツプラー変化Δ fドツプラーによって変調される。For the Zeeman split component frequency mode used in the present invention When the frequency f1 is different from fl as shown in FIG. is the Doppler change in the frequency of one component Δ modulated by f Doppler.

こうして、光検出器44は測定可能な連続するうなり信号を宥する光ビームを受 け、そして周波数がf、−flに等しい時にはミラーが静止している旨を決定す ることができる。可動ミラー14が静止している時でさえ、出てきた光ビーム3 0が示す連続強度変調即ちうなり信号によって、情報信号が連続的に形成され、 その情報信号はスキャン範囲全体にわたってミラー14の速度制御と位置測定を 可能にする。Thus, photodetector 44 receives a light beam that produces a measurable continuous beat signal. and determine that the mirror is at rest when the frequency is equal to f, -fl. can be done. Even when the movable mirror 14 is stationary, the emerging light beam 3 The information signal is formed continuously by a continuous intensity modulation or beat signal indicated by 0; The information signal controls the speed and position of the mirror 14 over the entire scanning range. enable.

出てくる光ビーム30が示すうなり信号周波数の増減をモニターすることによっ て、ミラーのスキャン速度と時間は容易に制御される。ミラーが静止している時 レーザビームの結合したコンポーネント周波数モードが示す周波数の差f、−f 2どの周波数の差は、ミラー速度を示す、うなり信号周波数がミラー停止時に表 示された周波ef+、fzよりも増えているか減っているかを決定することによ って、ミラー運動の方向を決定することができる。可動ミラー14が一定の速度 スキャンで動いている時には、光ビームのうなり信号周波数に生じるドツプラー 変化Δfドツプラーは一定となる。By monitoring the increase or decrease in beat signal frequency exhibited by the emerging light beam 30. Therefore, the scanning speed and time of the mirror can be easily controlled. when the mirror is stationary The frequency difference f, −f exhibited by the combined component frequency modes of the laser beam 2 Which frequency difference indicates the mirror speed, the beat signal frequency appears when the mirror is stopped By determining whether the indicated frequency ef+, is more or less than fz. Therefore, the direction of mirror movement can be determined. The movable mirror 14 moves at a constant speed. When moving during scanning, Doppler occurs at the beat signal frequency of the optical beam. The change Δf Doppler becomes constant.

ミラースキャン速度を制御するためにこのミラースキャンサーボ制御装置が使用 するのは、このうなり信号である。This mirror scan servo controller is used to control the mirror scan speed It is this beat signal that does this.

m気の影響を受けたレーザ18は、コンポーネント周波数モードの周波数間の差 即ちf、−flを一定にするように安定化されている。これは、レーザビーム1 6における一定のうなり信号(強度変7J4)周波数を保持する。安定化された うなり信号周波数はミラーの速度と位置の分析精度を高める。正確に予知できる うなり信号周波数は、ドツプラー変化周波数Δf周波数を正確に測定して、可動 ミラー14の一定速度スキャンが達成されているかどうかを決定し、しかも決定 された速度誤差に制御信号を発生させることができる。The laser 18 affected by the m-air is driven by the difference between the frequencies of the component frequency modes. That is, it is stabilized so that f and -fl are constant. This is laser beam 1 A constant beat signal (intensity variation 7J4) frequency at 6 is maintained. stabilized The beat signal frequency increases the accuracy of mirror velocity and position analysis. can be predicted accurately The beat signal frequency is determined by accurately measuring the Doppler change frequency Δf frequency. Determine whether constant velocity scanning of mirror 14 is achieved, and determine A control signal can be generated based on the detected speed error.

第1図において、ミラースキャンサーボ制御′J装置の基本装置は、基準信号シ ンセサイザ54である。信号シンセサイザ54は基準信号を発生し、この信号は レーザビーム16のコンポーネント周波数58に印加される。レーザビーム16 の周波数コンポーネント間の安定した周波数の差は、ビーム16のコンポーネン トが結合して干渉計に入ってくるレーザビームになる時、一定の強度変調即ちう なり信号を形成する。In Figure 1, the basic device of the mirror scan servo control 'J device is the reference signal system. This is a synthesizer 54. A signal synthesizer 54 generates a reference signal, which signal is A component frequency 58 of laser beam 16 is applied. laser beam 16 The stable frequency difference between the frequency components of beam 16 is When the laser beams combine into the laser beam entering the interferometer, there is a constant intensity modulation, i.e. form a signal.

基準信号56は、専用コンピュータ(図示せず)にも印加してもよい、#考まで にうなり信号周波数(レーザビーム強度変調)は、データの測定分析に必要であ る。The reference signal 56 may also be applied to a dedicated computer (not shown). The beat signal frequency (laser beam intensity modulation) is required for data measurement analysis. Ru.

信号シンセサイザ54は、第2基準信号60をも発生する。この第2@号は、理 論上の選択された増加又は減少周波数変化Δfを有する第1基準信号56を示す 0周波数変化の増加又は減少方向は。Signal synthesizer 54 also generates a second reference signal 60. This second @ issue is A first reference signal 56 having a theoretically selected increasing or decreasing frequency change Δf is shown. 0 What is the direction of increase or decrease in frequency change?

方向制御装置64によって信号シンセサイザに印加される。前進/逆進入力信号 62によって決定される。理論上の周波数変化Δfの大きさは、プログラム可能 なスキャンスピードセレクタ66によって決定される。第2基準信号60は、可 動ミラー14のスキャン速度を制御するための絶対基準としてミラースキャンサ ーボ制御装置50に印加される。Directional control device 64 applies the signal to the synthesizer. Forward/reverse input signal 62. The magnitude of the theoretical frequency change Δf is programmable is determined by a scan speed selector 66. The second reference signal 60 is The mirror scan sensor is used as an absolute standard for controlling the scanning speed of the moving mirror 14. is applied to the turbo controller 50.

基準信号シンセサイザ54は、変化した周波数信号と可変周波数信号とを発生さ せる同業者には一般に周知のデジタル電子回路で成る0例えば、周波数シンセサ イザ54は、均一周期波形を有する周波数安定信号を発生するクリスタルオシレ ータを含んでいてもよい、クリスタルオシレータの出力信号は、基準信号56と 60を形成するために例えば、分周又は倍率回路によって周波数を変えてもよい 。The reference signal synthesizer 54 generates a changed frequency signal and a variable frequency signal. For example, a frequency synthesizer consists of a digital electronic circuit generally known to those skilled in the art. The iser 54 is a crystal oscillator that generates a frequency stable signal with a uniform periodic waveform. The output signal of the crystal oscillator, which may include a reference signal 56, is The frequency may be varied, for example by a divider or multiplier circuit, to form 60 .

基準信号56の周波数は、ある範囲の周波数内で選択される。その範囲は、レー ザ操作パラメータの変化を通してレーザビーム16の両コンポーネント周波数モ ード間に示される周波数の差によって決定される。磁気の影響を受けたHe−N eレーザの場合には、その範囲は一般に100〜1500KHzである。現在使 用されるデジタル電子コンポーネントと共に使用するのに適したより有益な信号 を形成するために、この範囲の低い方のレベルの周波数を選択するのが好ましい 6例えば、基準信号゛56は、250KHzの周波数で制御されるのが好ましい 、これはコレクト周波数のクリスタルオシレータを選択することによって、或い は、より高い周波数クリスタルオシレータに印加された倍率器/分割器の回路を 有しているような周知の周波数発生器をいくとか使用することによっても得られ る。The frequency of reference signal 56 is selected within a range of frequencies. The range is Both component frequency modulations of the laser beam 16 through changes in laser operating parameters. determined by the difference in frequency shown between the two nodes. He-N influenced by magnetism For e-lasers, the range is typically 100-1500 KHz. current envoy More useful signals suitable for use with digital electronic components used It is preferable to choose frequencies at the lower level of this range to form 6 For example, the reference signal 56 is preferably controlled at a frequency of 250 KHz. , this can be done by selecting a collector frequency crystal oscillator, or is a multiplier/divider circuit applied to a higher frequency crystal oscillator. It can also be obtained by using some well-known frequency generators such as Ru.

基準信号56に選択された250KHzの周波数は、レーザビーム16の両コン ポーネント周波数モード間に要求される正確な周波数の差f、−f2を決定する 。これによって、位相ロックコントロールルーズの使用が可能となり、その周波 数の差を安定させ、突って基準信号の250KHzの周波数に等しい安定した強 度変調即ちうなり信号周波数が得られる。この安定した250KHzのうなり信 号局波数は、従来の電子装置によって励磁されているレーザビームで容易に測定 することができる。それは可動ミラー14の速度と位置及び基準インターフェロ グラムデータ測定を決定するのに使用できる有益な情報信号を提供する。The frequency of 250 KHz selected for reference signal 56 is Determine the exact frequency difference f, −f2 required between the component frequency modes. . This allows the use of phase-locked control loose and its frequency The difference in numbers is stabilized and a stable strength equal to the 250KHz frequency of the reference signal is created. A degree modulation or beat signal frequency is obtained. This stable 250KHz beat signal The station wavenumber is easily measured with a laser beam excited by conventional electronics. can do. It depends on the speed and position of the movable mirror 14 and the reference interferometry. provides useful information signals that can be used to determine gram data measurements.

第2基準信号60の周波数は、第1基準信号56の選択された周波数に基づく、 従って、基準信号60は第1基準信号の周波数250KHzに基づき、しかも可 動ミラー14の運動によって生じる理論上のΔfに等しい選択された値だけ1周 波数が増加又は減少変化する。その周波数変化の絶対値は基準信号シンセサイザ にプログラムできる。@号において選択された周波数変化を得るための種々の回 路と技術は信号周波数シンセサイザにかかわっている同業者にはよく知られてい る。The frequency of second reference signal 60 is based on the selected frequency of first reference signal 56. Therefore, the reference signal 60 is based on the frequency of 250 KHz of the first reference signal and is one revolution by a selected value equal to the theoretical Δf caused by the motion of the moving mirror 14. The wave number changes by increasing or decreasing. The absolute value of that frequency change is determined by the reference signal synthesizer can be programmed to Various times to obtain the selected frequency change in @ The methods and techniques are well known to those in the field of signal frequency synthesizers. Ru.

基準信号60は、周波数が5KHzだけ増加又は減少変化して、方向別制御装置 64によって決定されたような245KHz又は255KHzの信号になるのが 好ましい、第1基準信号56の周波数250KHzに追加又は減じられる周波数 変化は、スキャン範囲全体における可動ミラー14のスキャン速度を正確に決定 するためにミラースキャンサーボ制御装置50に印加される。この選択された5 KHzの周波数変化は、可動ミラー14を毎秒的0.3cmの一定速度でスキャ ン範囲全体を前方又は後方のどちらかの方向に駆動するのに利用される。The reference signal 60 increases or decreases in frequency by 5 KHz, and the reference signal 60 is connected to the direction-specific control device. 245KHz or 255KHz signal as determined by Frequencies that are preferably added to or subtracted from the frequency of 250 KHz of the first reference signal 56 The variation accurately determines the scanning speed of the movable mirror 14 over the entire scanning range. The signal is applied to the mirror scan servo control device 50 in order to do this. This selected 5 The KHz frequency change scans the movable mirror 14 at a constant speed of 0.3 cm per second. It is used to drive the entire range in either a forward or backward direction.

方向制W装W164は、ヘテロタインコンポーネント周波数から生じたうなり信 号(250KHzに制御されている)と干渉計から出てくるへテロダインレーザ ビームから検出された強度変調周波数(250KHz士ドツプラー周波数変化) との間の位相変化を合計するアップダウンリカランターアレイを有することがで きる。これらの信号間で生じる位相変化数を数え続けることによって、可動ミラ ー14が1回のスキャンで動いた距離を決定することができる。The direction control W unit W164 uses a beat signal generated from a heterotine component frequency. (controlled at 250KHz) and a heterodyne laser coming out of the interferometer. Intensity modulation frequency detected from the beam (250KHz Doppler frequency change) You can have an up-down requalant array that sums the phase change between Wear. By keeping count of the number of phase changes that occur between these signals, we can -14 can determine the distance moved in one scan.

例えば、アップダウン・カウンターアレイは、入ってくるレーザビームから検出 された信号のサイクルごとの増加数を発生させるために信号68に応答するアッ プカウント入力と、出てきたレーザビームの強度変調から検出された減少信号を 発生させるために信号74に応答するダウンカウント入力とを有する。従って、 アップダウン・カウンターアレイは、これらの信号間に生じる位相変化数のカウ ントを維持する。数えられた位相変化数は、全長スキャンの間に必要な周知の位 相数と比較される。可動ミラー14が1回のスキャンを通して動く時、2cmの 典型的なスキャン範囲におよそ6.3XIO’の位相変化を示す、ミラー14の M勤により生じた位相変化数を、スキャン範囲内で証じる周知の全位相変化数内 で決定することによって、方向制御装置は選択されたスキャンの端部にミラー1 4が達した時のスキャン範囲内におけるミラーの位置を決定する。ミラー14が 宥効スキャン範囲の端部に達した時即ち選択された位相変化数に達した時、方向 制御装置は前進/逆進信号62を発生し、この信号が基準信号シンセサイザ54 に送られて、第2基準信号60の周波数を理論上のΔfの増加値から減少値に、 又は減少値から増加値に変える。第2基準信号の変化は、可動ミラー14のスキ ャン方向を変えるようにミラースキャン駆動装置に指示する。For example, an up-down counter array can be detected from an incoming laser beam. 68 in response to signal 68 to generate an increasing number of signals per cycle. the decrease signal detected from the input laser beam and the intensity modulation of the emitted laser beam. and a down count input responsive to signal 74 for generation. Therefore, The up-down counter array counters the number of phase changes that occur between these signals. maintain the The number of phase changes counted is the known position required during a full-length scan. It is compared with the phase number. When the movable mirror 14 moves through one scan, the 2 cm of mirror 14 exhibiting a phase change of approximately 6.3XIO' over a typical scan range. The number of phase changes caused by M shift is within the known total number of phase changes within the scanning range. By determining , the direction control device places mirror 1 at the end of the selected scan. Determine the position of the mirror within the scan range when 4 is reached. Mirror 14 When the end of the appeasement scan range is reached, i.e. when the selected number of phase changes is reached, the direction The controller generates a forward/reverse signal 62 which is input to the reference signal synthesizer 54. to change the frequency of the second reference signal 60 from an increasing value of theoretical Δf to a decreasing value, Or change from a decreased value to an increased value. The change in the second reference signal is caused by the shift of the movable mirror 14. instructs the mirror scan drive to change scan direction.

方向制御装置を有するように記載されているアップダウン・カウンターアレイの 設計は、同業者には一般に知られている。アップダウン・カウンターアレイは、 標準的なデジタル技術であって、関連のモトローラデータパンツレフトに記載さ れているようなモトロー90MO34029カウンターで構成してもよい、。Up-down counter array described as having directional control device The design is generally known to those skilled in the art. The up-down counter array is Standard digital technology, as described in the related Motorola data pants left. It may be configured with a Motolow 90MO34029 counter, such as the one shown here.

レーザビームのうなり信号を特徴づける周波数を有してる信号68は、レーザビ ームの後方に向けられた部分72を検出している光検出器の出力から方向制御装 置i64で得られる。@号68はレーザからレーザサーボ制m′?ti158で 得られた信号と同じである。A signal 68 having a frequency that characterizes the laser beam beat signal is A direction control device is detected from the output of a photodetector detecting a rearwardly directed portion 72 of the beam. Obtained at location i64. @ No. 68 is laser servo control m'? with ti158 The obtained signal is the same.

レーザビーム30のヘテロダインコーポーネントの特徴的周波数を有している信 号74は、干渉計を出て行くレーザビーム30の強度変化を検出する検出器44 によって出された信号から得られる。a signal having a characteristic frequency of the heterodyne component of the laser beam 30; No. 74 is a detector 44 that detects changes in the intensity of the laser beam 30 exiting the interferometer. obtained from the signal emitted by

レーザ安定制御装M58は、レーザビームのコンポーネント周波数モード間の周 波数の差f、−f2を安定させる。このレーザサーボ制御装置58は、位相ロッ ク電子制御ループ技術によって安定化させる0位相ロック制御ループは、レーザ 18のエレメントを調整している周波数に修正信号を与えることによって閉鎖し 、これによってレーザビームが示す周波数の差を正確に制御する。安定した25 0KHzの基準信号56を使用しているレーザに位相ロック制御を与え゛ること により、レーザビームのうなり信号周波数は250KHzで安定する。うなり信 号周波数が周波数コンポーネント間の周波数の差に等しいので、干渉計に入って くるレーザビームのコンポーネント間の周波数の差も250KHzで安定する。The laser stability control device M58 controls the frequency between the component frequency modes of the laser beam. Stabilize the wave number difference f, -f2. This laser servo control device 58 has a phase lock Zero phase lock control loop stabilized by electronic control loop technology closed by applying a correction signal to the frequency that is tuning the 18 elements. , thereby precisely controlling the frequency difference exhibited by the laser beam. stable 25 Providing phase lock control to the laser using a 0 KHz reference signal 56 As a result, the beat signal frequency of the laser beam is stabilized at 250 KHz. growling belief Since the signal frequency is equal to the frequency difference between the frequency components, The frequency difference between the components of the laser beam also stabilizes at 250 KHz.

レーザサーボ制御装!58の回路と操作については、ワインテス及びバーシャー が発明し、「レーザ安定制御装置」と題して1983年3月5日に出願した係属 中の特許出願第472,538号に記載されている。Laser servo control system! For the circuit and operation of 58, see Weintes and Berscher. A pending patent application filed on March 5, 1983 entitled "Laser Stability Control Device" No. 472,538.

従って、干渉計に入ってくるレーザビーム16のうなり信号周波数は、250K Hzの周知値で安定する。干渉計を出て行くレーザビーム30も可動ミラー14 が静止状態の時即ちドツプラーの周波数変化が生じない時、WI波数が250K Hzのうなり信号を表わす、干渉計を通過したレーザビームが示すうなり信号周 波数を正確に制御することによって、可動ミラー14の位置を指示し、しかもミ ラーのスキャン速度を制御するための精度の高い測定器が得られる。レーザビー ムの2つのコンポーネント周波数モードがミックスされているために、レーザビ ームのうなり信号がミラーの動きとは関係なく連続して存在するということは非 常に効果的なことである。Therefore, the beat signal frequency of the laser beam 16 entering the interferometer is 250K Stable at a known value of Hz. The laser beam 30 leaving the interferometer is also moved by the movable mirror 14. When is in a stationary state, that is, when there is no Doppler frequency change, the WI wavenumber is 250K. The beat signal frequency exhibited by a laser beam passing through an interferometer, representing a beat signal in Hz. By accurately controlling the wave number, the position of the movable mirror 14 can be directed, and the mirror This provides a highly accurate measuring instrument for controlling the scanning speed of the image. laser bee Because the two component frequency modes of the system are mixed, the laser beam It is impossible that the beat signal of the beam exists continuously regardless of the movement of the mirror. It's always effective.

下記の測定によってミラーの位置が及び速度が制御される。干渉計を出て行くビ ームのうなり信号周波数と干渉計に入ってくるレーザビームのうなり信号周波数 との間に生じている位相変化数の測定は、ミラーのスキャン範囲に沿ったミラー 移動の正確な決定手段となる。これは方向制御装置64における標準的なデジタ ル計数技術によって達成される。干渉計を出て行くレーザビームのうなり信号周 波数と干渉計に入ってくるレーザビームのうなり信号周波数との間の周波数の差 を測定することによって、スキャンしているミラー速度が正確に指示される。こ れは夫々の信号の位相比較によって達成される。検出された周波数の差を使用す ることによって、ミラーのスキャン速度を一定に保持することができる。The following measurements control the position and velocity of the mirror. The beam leaving the interferometer beat signal frequency of the beam and the beat signal frequency of the laser beam entering the interferometer The measurement of the number of phase changes occurring between Provides an accurate means of determining movement. This is the standard digital in direction control device 64. This is achieved by counting techniques. Beat signal frequency of the laser beam leaving the interferometer The difference in frequency between the wave number and the beat signal frequency of the laser beam entering the interferometer By measuring , the scanning mirror speed is accurately indicated. child This is achieved by phase comparison of the respective signals. Using the detected frequency difference By doing so, the scanning speed of the mirror can be kept constant.

ミラースキャンサーボ制御装とは、ミラースキャン制御信号52を発生する2つ の位相ロック電子制御ループで成る。スキャン制御装置50は、ミラー14の運 動を制御するミラー駆動エレクトロニクス(図示せず)にスキャン制御信号52 を供給する。このスキャン制御!J装置50は、第1図に概略図示されている。The mirror scan servo control device includes two devices that generate mirror scan control signals 52. It consists of a phase-locked electronic control loop. The scan control device 50 controls the operation of the mirror 14. scan control signals 52 to mirror drive electronics (not shown) that control the motion of the mirror; supply. This scan control! J device 50 is schematically illustrated in FIG.

第1図において、スキャン制御装置50は、検出器44が受ける作用レーザビー ム30の強度変動に応答して検出器44から出された電気信号80を受ける。信 号80は、うなり信号周波数と干渉計から出てくるヘテロダイン光ビームの位相 の情報を提供する。信号80は′を気信号であって、その電圧は測定されるヘテ ロゲインビーム30のその部分の強度変化に等しい周波数で振動する。検出器4 4は、一般に、ビームの横断面に関して中央に配置されるので、検出された光ビ ームの部分は必要なうなり信号を明確に限定することになる。In FIG. 1, scan controller 50 includes an active laser beam that detector 44 receives. An electrical signal 80 is received from detector 44 in response to intensity variations in system 30 . Faith No. 80 is the beat signal frequency and the phase of the heterodyne optical beam coming out of the interferometer. Provide information on The signal 80 is a voltage signal, the voltage of which is It oscillates at a frequency equal to the intensity change of that portion of the Rogaine beam 30. Detector 4 4 is generally centered with respect to the cross-section of the beam, so that the detected light beam The portion of the frame will clearly define the required beat signal.

検出信号80は、ミラー位置制御装置84として示されている第1位相ロックサ ーボ制御ループと、ミラー速度制御装置86として示されている第2位相ロック サーボ制御ループとに送られる。ミラー位置制御装置84とミラー速度制御装置 86は、互いに作用し合って、可動ミラー1電を駆動するための効率の高いミラ ースキャン制御信号52を形成する。The detection signal 80 is connected to a first phase lock sensor, shown as a mirror position controller 84. control loop and a second phase lock, shown as mirror speed controller 86. sent to the servo control loop. Mirror position control device 84 and mirror speed control device 86 are highly efficient mirrors that interact with each other to drive the movable mirror 1. - form a scan control signal 52;

検出信号80は、ミラー位置制御装置84に印加される前に81で示されている ように、その周波数を16の値で分割する周波数分割器88に送られる。同様に 基準信号シンセサイザ54から出された基準信号60が、理想的なミラー位置及 び速度の情報を提供するためにミラー位置制御装置84に送られる。基準信号は 250KH2に予期されたドツプラー周波数変化Δfをプラス又はマイナスした 周波数を示し、七の合計値も周波数を比例換算するために16の値で分割される 0周波数は検出信号80と基準信号60の両方で減じられ、ミラー位置制御装置 84を使用している位置比較範囲は増大する・これは次のように説明される。即 ち、ミラー位置制御装置84に送られた信号の各サイクルがその送られた基準信 号及び検出信号の実際の周波数、従って実際の位相の16倍に等しい、このよう に、16倍に倍加されているエラー検出信号を使用することによって、修正がな される範囲は16倍に増大される。Detection signal 80 is shown at 81 before being applied to mirror position controller 84 is sent to a frequency divider 88 which divides the frequency by 16 values. similarly The reference signal 60 outputted from the reference signal synthesizer 54 determines the ideal mirror position and and speed information to the mirror position controller 84. The reference signal is Doppler frequency change Δf expected at 250KH2 plus or minus Indicates the frequency, and the sum of seven is also divided by 16 values to proportionally convert the frequency. The zero frequency is subtracted by both the detection signal 80 and the reference signal 60, and the mirror position controller The position comparison range using 84 increases. This is explained as follows. Immediately That is, each cycle of the signal sent to the mirror position controller 84 corresponds to the reference signal sent to it. This is equal to 16 times the actual frequency and therefore the actual phase of the signal and detection signal. By using an error detection signal that is multiplied by a factor of 16, there is no correction. The range covered is increased by a factor of 16.

ミラー位置制御装置84のエレクトロニクスが第3回に概略図示されている。ミ ラー位置制御装置は位相コンパレータ90を含み、これは16で割られた周波数 分割器88からの検出信号81を受ける。コンパレータ90は更に、16で割ら れた基準信号シンセサイザ54からの基準信号60を受ける。この位相コンパレ ータは、受は取った両信号の位相を比較して、その両信号間の位相差に比例する 出力信号92を発生する。この出力@%92は位相差に応答して電圧を上げる又 は下げるのが好ましい、信号92は従って入力信号間の周波数の差に比例する。The electronics of the mirror position control device 84 are schematically illustrated in the third part. Mi The error position controller includes a phase comparator 90, which has a frequency divided by 16. Detection signal 81 from divider 88 is received. Comparator 90 further divides by 16. The reference signal 60 from the reference signal synthesizer 54 is received. This phase comparator The data is proportional to the phase difference between the two signals by comparing the phases of the two signals received. An output signal 92 is generated. This output @%92 increases the voltage in response to the phase difference or is preferably lowered; signal 92 is therefore proportional to the difference in frequency between the input signals.

出力信号92は位置エラー信号であり、この信号の電圧は、理論的に正確な情報 を提供する基準信号との比較によって、ミラースキャン中のどんな時でも、理論 上要求されるミラー位置とのミラー位置の差に関連して変化する。この信号は従 って可動ミラー14の位置の修正信号として使用することができる。The output signal 92 is a position error signal, and the voltage of this signal is theoretically accurate information. At any time during the mirror scan, the theoretical It varies in relation to the difference in mirror position from the above required mirror position. This signal This can be used as a correction signal for the position of the movable mirror 14.

この位相検出器90は、モトローラ社製の市販装置であってパーツNo、MC1 4046Bとして入手できる。この位相検出器についてのその他の情報はモトロ ーラCMOSデータブックの7〜124ページに記載されている。This phase detector 90 is a commercially available device manufactured by Motorola, part number MC1. Available as 4046B. More information about this phase detector can be found at Motro It is described on pages 7 to 124 of the CMOS data book.

位相検出器90の出力信号92(位置エラー信号)は、選択された抵抗回路網9 3によって所望の電圧レベルに変えられ、しかも0.1m1Cコンデンサによる ようなキャパシタンスフィルタ94が設けられて、生じた信号におけるピークの 選択された平均が得られる0位置エラー信号92はその後、第1図に図示されて いる選択されたゲイン及びフィルタエレクトロニクス95に送られ、その後、差 動増幅器100に送られる。The output signal 92 (position error signal) of the phase detector 90 is connected to the selected resistive network 9 3 to the desired voltage level, and with a 0.1m1C capacitor. A capacitance filter 94 is provided to filter out the peaks in the resulting signal. The zero position error signal 92 from which the selected average is then obtained is illustrated in FIG. selected gain and filter electronics 95, and then the differential The signal is sent to a dynamic amplifier 100.

検出信号80もミラー速度制御装置186に送られる。第4図に概略図示されて いるように、ミラー速度制御装置86はトラッキング電圧制御型オシレータ回路 で成る。特に、位相コンパレータ96が配置されており、これは検出信号80と 電圧制御型オシレータの出力信号97とを受けて、出力信号98を出す0位相コ ンパレータの出力信号98には、゛抵抗回路#199とキャパシタンスフィルタ 101を介して、選択された電圧範囲が与えられる。@号98はその後、1!圧 制御型オシレータ102の入力に印加される0位相コンパレータ96の出力信号 98を、電圧制御型オシレータ102の入力に印加することによって、そのオシ レータは周波数が位相コンパレータ出力98によって制御される出力97を発生 するように駆動される。オシレータ出力97はこうして、検出信号周波数とマツ チしている選択された周波1!2個に駆動され、その周波数値は電子制御ループ を限定するために位相コンパレータ出力98を変える。Detection signal 80 is also sent to mirror speed controller 186. Illustrated schematically in Figure 4 As shown, the mirror speed controller 86 is a tracking voltage controlled oscillator circuit. It consists of In particular, a phase comparator 96 is arranged, which is connected to the detection signal 80. A 0-phase controller receives the output signal 97 of the voltage-controlled oscillator and outputs an output signal 98. The output signal 98 of the comparator is connected to a resistor circuit #199 and a capacitance filter. Via 101, a selected voltage range is provided. @ No. 98 then became 1! pressure Output signal of 0 phase comparator 96 applied to input of controlled oscillator 102 98 to the input of the voltage controlled oscillator 102, the oscillator 102 is activated. The regulator produces an output 97 whose frequency is controlled by the phase comparator output 98. driven to do so. The oscillator output 97 is thus The electronic control loop The phase comparator output 98 is varied to limit .

位相コンパレータの出力信号98を使用することによって、速度エラー信号とし て使用できるアナログ変化型電圧制御信号が形成される。速度エラー@号は可動 ミラーの位置と理論上要求される位置との位置変化率を指示している。信号98 の電圧は、従って成る一定の時間地点における理論上のミラー速度と実際のミラ ー速度との差に関連して変化する。この信号はミラー位置のエラーに対応してよ り早くなり、スキャン速度はミラー位置制御装置84から出された位置エラー信 号92の制御効果を減衰させうように作用する。By using the output signal 98 of the phase comparator, it can be used as a speed error signal. An analog variable voltage control signal is formed that can be used as an analog variable voltage control signal. Speed error @ is movable It indicates the rate of change in position between the mirror position and the theoretically required position. signal 98 The voltage therefore consists of the theoretical mirror velocity and the actual mirror velocity at a given time point. – Varies in relation to the difference in speed. This signal responds to errors in mirror position. The scanning speed increases according to the position error signal issued from the mirror position control device 84. No. 92 acts to attenuate the control effect.

ミラー速度制御装置に配設された・位相コンパレータ96も同様に送られてきた 信号80と97を比較して1両者間の位相差に比例する出力信号を発生する。こ の位相検出器96は、モトローラ社製でパーツNo、MC14046Bとして市 販されている装置である。The phase comparator 96 installed in the mirror speed control device was also sent in the same way. Signals 80 and 97 are compared to generate an output signal proportional to the phase difference between them. child The phase detector 96 is manufactured by Motorola and sold as part number MC14046B. This is a commercially available device.

この位相検出器についての詳しい情報は前述のパンフレットに記載されている。Further information about this phase detector can be found in the aforementioned brochure.

電圧制御型オシレータ102はトラッキング電圧制御型オシレータ回路として応 用されており、これもモトローラ社製の市販装置であってパーツNo、MC14 046Bに組込まれている。この装置に関する詳しい情報もモトローラCMOS データブックから得るこ位相コンパレータ96の出力信号98も選択されたゲン ン及びフィルタエレクトロニクスによって変えられ、その後、差動増幅器103 に送られる。The voltage controlled oscillator 102 operates as a tracking voltage controlled oscillator circuit. This is also a commercially available device manufactured by Motorola, part number MC14. It is incorporated into 046B. More information about this device can also be found on Motorola CMOS The output signal 98 of the phase comparator 96 obtained from the data book is also differential amplifier 103. sent to.

夫々ミラー位置制御装置84とミラー速度制W装置186から出される位置エラ ー信号92と速度エラー信号は適当な極性の差a増幅器100に送られて、差動 増幅器100はその位置及び速度エラー信号を足し合わせるように作用する:そ の足し合わさった信号はミラー制御信号52として送られ、従って、いつでも可 動ミラーの位置誤差情報を含んでおり、更に、ミラースキャン速度の速度誤差の 予想信号を発生する。信号52はミラー駆動エレクトコニクスに送られる。Position errors output from the mirror position control device 84 and mirror speed control W device 186, respectively. - signal 92 and the speed error signal are sent to a differential amplifier 100 of appropriate polarity to generate a differential Amplifier 100 acts to sum the position and velocity error signals: The summed signal is sent as the mirror control signal 52 and is therefore always available. Contains the position error information of the moving mirror, and also the speed error of the mirror scan speed. Generate an expected signal. Signal 52 is sent to the mirror drive electronics.

レーザ信号安定補償器108がミラースキャンサーボ制御装置に配設されていて 、レーザビームの両コンポーネント周波数モード間の周波数の差を安定させる際 の不正確性及び誤差に対してミラー位置制御装置84から出る位置エラー信号9 2を補償する0周波数の差が真に、検出信号80の発生基準となる光ビーム3o の強度変調のベースとなっているので、これらの不正確性及び誤差を修正するこ とは重要である。第5図において、レーザ信号安定補償器108は4位相コンパ レータ110で成り、基準及びレーザ検出信号56と68が送られる。基準信号 56は 基準信号シンセサイザ54から出され、250KHzの安定周波数を示 す、又4 その周波数は、レーザビームの両局波数コンポーネントを連続して隔 てるべき周波数の差である。レーザ検出信号68はレーザから出された光ビーム の強度変調即ちうなり信号周波数を検出することによって生じ、これも理想的に は250KHzの周波数を有すべきである。然しながら、一般にはELとして示 されるレーザの制御の不正確性に基づく周波数誤差を含むことになる9位相コン パレータ110は送られてさた信号56と68の位相を比較して、両者間の位相 差に比例する出力信号112を発生する。従って1位相コンパレータ110の出 力信号112は、電圧が印加された検出信号で見つけ出される周波数誤差に比例 する信号となる0位相コンパレータ110の出力信号°112は1例えば可変加 減抵抗器113によって選択された電圧調整が成されて、レーザ周波数差の誤差 に対して位置エラー信号92を補償するのに使用されるレーザエラー信号を発生 する。レーザエラー信号112は、位置エラー信号92がゲイン及びフィルタエ レクトロニクスに送られる前にその位置エラー信号と足し合わされる。A laser signal stability compensator 108 is disposed in the mirror scan servo control device. , in stabilizing the frequency difference between both component frequency modes of the laser beam Position error signal 9 from mirror position controller 84 for inaccuracies and errors in The difference in the zero frequency that compensates for These inaccuracies and errors can be corrected since is important. In FIG. 5, the laser signal stability compensator 108 is a four-phase compensator. 110, to which reference and laser detection signals 56 and 68 are sent. reference signal 56 is output from the reference signal synthesizer 54 and shows a stable frequency of 250KHz. 4. The frequency continuously separates both wavenumber components of the laser beam. This is the difference in frequencies that should be used. The laser detection signal 68 is the light beam emitted from the laser. is generated by detecting the intensity modulation or beat signal frequency of the should have a frequency of 250KHz. However, it is generally indicated as EL. The nine-phase converter will contain frequency errors due to inaccuracies in the control of the laser. The parator 110 compares the phases of the sent signals 56 and 68 and determines the phase between them. An output signal 112 is generated that is proportional to the difference. Therefore, the output of the 1-phase comparator 110 The force signal 112 is proportional to the frequency error found in the energized sense signal. The output signal °112 of the 0-phase comparator 110 is 1, for example, a variable addition signal. A selected voltage adjustment is made by the resistor reducer 113 to reduce the error in the laser frequency difference. generates a laser error signal used to compensate position error signal 92 for do. The laser error signal 112 is a position error signal 92 that has a gain and a filter error. It is summed with the position error signal before being sent to Lectronics.

干渉計が差動していてしかも可動ミラー14がスキャンしている時、ミラースキ ャンサーボ制御装置50は検出信号80、基準信号56と60及び検出レーザ信 号68の位相関係を連続的に比較して、ミラー位置、スキャン速度及びレーザ周 波数制御の誤差情報を含んでいるミラースキャン制御信号を発生する。制御信号 52は、可動ミラー14のスキャン速度を増分的に増大又は減少させてそのスキ ャンを理論上の所望パラメータに導くためにミラー駆動エレクトロニクスによっ て使用され得る。ミラースキャン制御信号52は、増分的に調整されて、検出信 号と基準信号の前記位相関係を理想的;位相ロックして制御することにより、可 動ミラーのスキャン速度を正確で一定にする0位相ロックが得られると、ミラー スキャン制御信号52は安定してミラー駆動エレクトロニクスに可動ミラーのス キャン速度が完全に一定であることを指示する。When the interferometer is differentially moving and the movable mirror 14 is scanning, the mirror ski The sensor servo controller 50 receives a detection signal 80, reference signals 56 and 60, and a detection laser signal. By continuously comparing the phase relationship of No. 68, the mirror position, scan speed, and laser circumference are determined. A mirror scan control signal containing wave number control error information is generated. Control signal 52 incrementally increases or decreases the scan speed of the movable mirror 14 to increase or decrease its scan speed. mirror drive electronics to guide the motor to the theoretical desired parameters. can be used. The mirror scan control signal 52 is incrementally adjusted to match the detection signal. The above-mentioned phase relationship between the signal and the reference signal is ideal; Once a zero-phase lock is achieved that makes the scanning speed of the moving mirror accurate and constant, the mirror The scan control signal 52 is stably sent to the mirror drive electronics to scan the movable mirror. Indicates that the can speed is completely constant.

選択されたスキャン速度は、異なる周波数ベースを有する基準信号を発生させる ために基準信号シンセサイザ54をプログラム化することによって容易に変える ことができる0発進された周波数の異なる基準信号56と60は、ビームの測定 された強度変調に位相ロックされて、可動ミラー14を異なるスキャン速度で駆 動し、こうして、基準信号で選択された理論上の周波数変化に相当するドツプラ ー周波数変化を生じる。The selected scan speed generates reference signals with different frequency bases can be easily changed by programming the reference signal synthesizer 54 to Reference signals 56 and 60 of different frequencies can be launched to measure the beam. The movable mirror 14 is driven at different scanning speeds by being phase-locked to the intensity modulation generated by the and thus a Doppler corresponding to the selected theoretical frequency change in the reference signal. – Causes frequency changes.

可動ミラー14がスキャン端部に達すると、方向制御装置64は、基準信号の周 波数を増加値から減少値に、又はその逆に変えるように基準信号シンセサイザ5 4に指示する。基準周波数変化の符号の変化は、可動ミラー14によって形成さ れたドツプラーの周波数変化に符号変化例えば+5KHzから一5KHzへの変 化を要求する。これはミラーにスキャン方向の変化を要求する。従って、ミラー スキャンサーボ制御装M50での位相比較によって、ミラー14を反対方向にス キャンさせるようにミラー駆動エレクトロニクスに指示するミラースキャン制御 信号52が形成される。2方向スキャン速度制御は、上述のスキャン回路に別の 回路を追加することなくミラースキャンサーボ制gl装置50によって得られる 。基準信号56と60及びヘテロダイン光ビーム30で測定されるうなり信号周 波数が連続的に表示されるので、ミラースキャンの速度及び位置制御はミラース キャンの方向変化の間中維持される。このことによって精度はより確実になり、 しかもインターフェログラムのデータ発生に必要とされるスキャン数が減じられ る。制御維持が成される各ミラースキャンの使用可能な部分は実買上増加する。When the movable mirror 14 reaches the end of the scan, the direction control device 64 adjusts the rotation of the reference signal. a reference signal synthesizer 5 for changing the wave number from an increasing value to a decreasing value or vice versa; 4. The change in sign of the reference frequency change is formed by the movable mirror 14. When the Doppler frequency changes, for example, the sign changes from +5 KHz to -5 KHz. request for change. This requires the mirror to change its scan direction. Therefore, mirror The mirror 14 is scanned in the opposite direction by phase comparison in the scan servo controller M50. Mirror scan control that instructs the mirror drive electronics to scan A signal 52 is formed. Bidirectional scan speed control is achieved by adding a separate Obtained by mirror scan servo control GL device 50 without additional circuitry . Beat signal frequency measured with reference signals 56 and 60 and heterodyne optical beam 30 Since the wave number is displayed continuously, the mirror scanning speed and position control can be performed using mirror scanning. Persistent throughout the can's direction change. This ensures greater accuracy and Additionally, the number of scans required to generate interferogram data is reduced. Ru. The usable portion of each mirror scan for which control maintenance is performed increases in real terms.

図面の簡単な説明 第1図は赤外線スペクトル光度計の干渉部分と特に本発明で成るミラースキャン サーボ制御装置の概略図、第2図は2周波レーザビームが干渉計を通過する時の そのビームの個々のコンポーネント周波数モードの偏光関係を示しているスペク トル光度計の干渉部分の概略図、 第3図はミラースキャンサーボ制御装置に含まれているミラー位置制御IJ装置 の概略図、 第4図はミラースキャンサーボ制御装置に含まれているミラー速度制御装置の概 略図、 第5図はミラースキャンサーボ制御装置に含まれているレーザ信号安定補償器の 概略図である 第 1 a 図 第3図 第5図 第 41欠1 1剛−1む・酊δ^@amtr+4^崗PCT/l、fs 85100382Brief description of the drawing Figure 1 shows the interference part of an infrared spectrophotometer and especially the mirror scan made by the present invention. A schematic diagram of the servo control device, Figure 2 shows when a two-frequency laser beam passes through an interferometer. A spectrum showing the polarization relationships of the individual component frequency modes of that beam. Schematic diagram of the interference part of the Torr photometer, Figure 3 shows the mirror position control IJ device included in the mirror scan servo control device. Schematic diagram of Figure 4 shows an overview of the mirror speed control device included in the mirror scan servo control device. Schematic diagram, Figure 5 shows the laser signal stability compensator included in the mirror scan servo control device. is a schematic diagram Figure 1a Figure 3 Figure 5 No. 41 Missing 1 1 rigid - 1 mu・drunk δ^@amtr+4^gang PCT/l, fs 85100382

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.サンプル試料の分光測定に使用される干渉計の可動ミラーの運動を制御する ための閉ループサーボ制御装置であって、前記可動ミラーの運動を決定するため の連続変調周波数を発生させるために、1つ以上の周波数コンポーネントを有す るレーザービームを発生する第1手段と、前記可動ミラーの一定の運動率を指示 し、前記レーザビームの理論上の変調の周波数特性を有する基準信号を発生する 第2手段と、前記レーザビームの変調周波数を検出して前記変調周波数の電気信 号特性を得るための第3手段と、前記第2手段からの前記基準信号と前記第3手 段からの前記電気信号を受けて、前記基準信号と前記電気信号との間の位相を比 較し、しかも前記両信号間の位相差に応答する位置エラー信号と、時間に対する ミラー位置の変化率に応答する速度エラー信号とを発生する第4手段と、前記第 3手段で検出されると、前記基準信号に位相がロックされる電気信号を出して可 動ミラーの位置速度連動を決定する変調周波数を有する前記干渉計からのレーザ ビームを得るために、前記エラー信号に応答して前記可動ミラーの運動を制御す る制御手段とを含む、閉ループサーボ制御装置。1. Controls the movement of the movable mirror of an interferometer used for spectroscopic measurements of sample specimens a closed-loop servo control device for determining the movement of said movable mirror; having one or more frequency components to generate a continuous modulation frequency of a first means for generating a laser beam that directs a constant rate of motion of said movable mirror; and generate a reference signal having frequency characteristics of the theoretical modulation of the laser beam. a second means for detecting a modulation frequency of the laser beam and transmitting an electric signal at the modulation frequency; a third means for obtaining a signal characteristic; and the reference signal from the second means and the third means. receiving the electrical signal from the stage and comparing the phase between the reference signal and the electrical signal; and a position error signal responsive to the phase difference between said two signals, and fourth means for generating a velocity error signal responsive to a rate of change of mirror position; When detected by the three means, it outputs an electrical signal whose phase is locked to the reference signal. a laser from said interferometer having a modulation frequency that determines the position-velocity linkage of the moving mirror; controlling the movement of the movable mirror in response to the error signal to obtain a beam; a closed-loop servo control device comprising: 2.前記第1手段は、連続変調周波数を有するレーザを発生ししかも周波数が異 なる複数のコンポーネント周波数モードを有するレーザビームを得るために磁界 の影響を受けたレーザを含むことを特徴とする、請求の範囲第1項記載のサーボ 制御装置。2. The first means generates a laser having a continuous modulation frequency and has different frequencies. magnetic field to obtain a laser beam with multiple component frequency modes that become The servo according to claim 1, characterized in that it includes a laser influenced by Control device. 3.前記第3手段は前記レーザビームの変調周波数に応答する少なくとも1つの 光検出器を含むことを特徴とする、請求の範囲第1項記載のサーボ制御装置。3. The third means is responsive to the modulation frequency of the laser beam. The servo control device according to claim 1, characterized in that it includes a photodetector. 4.前記第4手段は前記第2手段からの前記基準信号と前記第3手段からの前記 電気信号との間の位相差に比例するエラー信号を発生する第1位相検出器と、前 記第3手段からの前記電気信号に対する、時間に関した変化率に比例するエラー 信号を発生する第2位相検出器と、前記両エラー信号を足し合わせて、ミラーの 位置と速度の情報を含んでいる制御信号を発生する手段とを含むことを特徴とす る、請求の範囲第1項記載のサーボ制御装置。4. The fourth means receives the reference signal from the second means and the reference signal from the third means. a first phase detector that generates an error signal proportional to the phase difference between the first phase detector and the electrical signal; an error proportional to the rate of change with respect to the electrical signal from the third means; A second phase detector generates a signal, and the error signals are added together to detect the mirror. and means for generating a control signal containing position and velocity information. A servo control device according to claim 1. 5.前記第2手段から出される前記基準周波数は、前記可動ミラーの一定の運動 率を示す前記ヘテロダインレーザビームの所望変調周波数に等しいことを特徴と する、請求の範囲第1項記載の閉ループサーボ制御装置。5. The reference frequency output from the second means is based on constant movement of the movable mirror. characterized in that the modulation rate is equal to the desired modulation frequency of said heterodyne laser beam. A closed loop servo control device according to claim 1. 6.サンプル材料の分光測定に使用される干渉計の可動ミラーの運動を制御する 閉ループサーボ制御装置であって、前記可動ミラーの位置と運動率を決定する基 礎となる連続振幅変調を有するヘテロダインレーザビームを発生する第1手段と 、前記ヘテロダインレーザビームの所望変調周波数の周波数特性を有する第1基 準信号と、前記可動ミラーの一定の運動率を示す所望変調周波数の周波数特性を 有する第2基準信号とを発生する第2手段と、前記変調周波数の電気信号特性を 得るために前記干渉計を出て行く前記レーザビームの前記変調周波数を検出する 第3手段と、前記信号の周波数に応答して、前記第2手段からの前記基準信号と 前記第3手段からの前記電気信号とを受け、しかもどんな時にもミラー位置の誤 差を示している第1特性と、どんな時にも前記差に比例する前記ミラーの速度誤 差を示している第2特性とを有する出力信号を発生する出力手段と、前記可動ミ ラーの運動率を増大又は減少させるために前記出力信号に応答して前記可動ミラ ーを駆動させる駆動手段とを含む、閉ループサーボ制御装置。6. Controls the movement of a movable mirror in an interferometer used for spectroscopic measurements of sample materials a closed-loop servo control device, the basis for determining the position and rate of motion of the movable mirror; a first means of generating a heterodyne laser beam with continuous amplitude modulation as the basis; , a first group having frequency characteristics of a desired modulation frequency of the heterodyne laser beam; quasi-signal and the frequency characteristics of the desired modulation frequency that indicates a constant rate of motion of the movable mirror. second means for generating a second reference signal having an electrical signal characteristic of the modulation frequency; detecting the modulation frequency of the laser beam exiting the interferometer to obtain third means; in response to the frequency of the signal, the reference signal from the second means; and the electric signal from the third means, and furthermore, it is possible to prevent an error in the mirror position at any time. a first characteristic indicating a difference and a velocity error of said mirror proportional to said difference at any time; output means for generating an output signal having a second characteristic indicative of a difference; and said movable mirror. the movable mirror in response to the output signal to increase or decrease the rate of motion of the mirror; and drive means for driving a closed loop servo control device. 7.分光測定に使用される干渉計の可動ミラーを2方向に駆動する閉ループサー ボ制御装置であって、特有の変調周波数を有するレーザビームを発生し、そして 可動ミラーの運動によって生じたドップラー効果に応答して変調周波数の変化を 設けるために前記ビームが前記干渉計を通るように方向づけ、しかも前記可動ミ ラーのスキャン率の変調周波数特性を以って前記ビームを前記干渉計から出すた めの手段と、前記レーザビームの前記変調周波数よりも大きな周波数を有する第 1信号と、前記レーザビームの前記変調周波数よりも小さな周波数を有する第2 信号との一対の一定周波数基準信号を発生する基準信号発生器と、前記干渉計を 出て行く前記レーザビームを検出して、前記レーザビームが表示した変調周波数 に比例する周波数を有する電気信号を発生する手段と、前記基準信号と前記電気 信号を受ける位相コンパレータと、前記基準信号と前記電気信号間の位相差に比 例する電圧を有し前記ミラーの位置誤差を示す出力信号を発生する検出器と、前 記電気信号を受けて、位相固定制御ループを形成し、スキャンの間中、前記ミラ ーの速度誤差を示す出力信号を発生させるためのトラッキング電圧制御型オシレ ータと、前記駆動信号に応答して前記可動ミラーを2方向に駆動する駆動手段と 、前記駆動手段は前記位相コニパレータと前記トラッキング電圧制御型オシレー タの前記出力信号に応答して、変調周波数の位相を、前記基準信号の位相を有す る位相にするために、動いているミラーのドップラー効果によって形成されるよ うな前記レーザビームの中で前記ミラーを駆動することを含む、ミラースキャン サーボ制御装置。7. A closed-loop server that drives the movable mirror of an interferometer used in spectroscopic measurements in two directions. a control device for generating a laser beam having a characteristic modulation frequency, and Changes in modulation frequency in response to the Doppler effect caused by the movement of a movable mirror directing said beam through said interferometer to provide said movable mirror; The beam is emitted from the interferometer using the modulation frequency characteristic of the scanning rate of the laser beam. means for adjusting the modulation frequency of the laser beam; 1 signal and a second signal having a frequency smaller than the modulation frequency of the laser beam. a reference signal generator that generates a constant frequency reference signal paired with the signal; detecting the exiting laser beam and determining the modulation frequency displayed by the laser beam; means for generating an electrical signal having a frequency proportional to said reference signal and said electrical signal; a phase comparator that receives a signal and compares the phase difference between the reference signal and the electrical signal; a detector for generating an output signal indicative of a positional error of said mirror having a voltage representing an example; forming a phase-locked control loop to control the mirror throughout the scan. A tracking voltage controlled oscillator is used to generate an output signal indicating the speed error of the a drive means for driving the movable mirror in two directions in response to the drive signal; , the driving means includes the phase coniparator and the tracking voltage controlled oscillator. in response to the output signal of the controller, the modulation frequency is adjusted to have the phase of the reference signal. In order to obtain a phase of mirror scanning, comprising driving the mirror in the laser beam as described above; Servo control device. 8.サンプル材料の分光測定に使用される干渉計の可動ミラーの運動を制御する 閉ルーム制得装置であって、前記可動ミラーの運動を決定する基礎となる連続変 調周波数を有するヘテロダインレーザビームを発生する第1手段と、前記ヘテロ ダインレーザビームの所望変調周波数の周波数特性を有し、前記可動ミラーの一 定の運動レートを示す基準信号を発生する第2手段と、前記変調周波数の電気信 号特性を得るために前記レーザビームの前記変調周波数を検出する第3手段と、 前記第2手段からの前記基準信号と前記3手段からの前記電気信号とを受け、前 記基準信号と前記電気信号間の位相を比較し、そして前記両信号間の周波数の差 に応答してエラー信号を発生する第4手段と、前記第3手段からの前記電気信号 を受け、前記位相比較の出力に応答して制御された周波数信号と位相を比較し、 そして前記両信号間の周波数の差に応答してエラー信号を発生する第5手段と、 前記レーザビームの前記変調周波数における変化に応答してエラー信号を発生す る第6手段と、前記エラー信号に応答して前記可動ミラーの運動率を制御し、そ して前記運動率を増分的に調整して、前記可動ミラーの運動を決定する位相固定 制御ループを形成する制御手段とを含む、閉ループサーボ制御装置。8. Controls the movement of a movable mirror in an interferometer used for spectroscopic measurements of sample materials A closed room control device, comprising a continuous variable as a basis for determining the movement of the movable mirror. a first means for generating a heterodyne laser beam having a harmonic frequency; The movable mirror has a frequency characteristic of the desired modulation frequency of the dyne laser beam. second means for generating a reference signal indicative of a constant rate of motion; and an electrical signal at said modulating frequency. third means for detecting the modulation frequency of the laser beam to obtain signal characteristics; receiving the reference signal from the second means and the electric signal from the three means; Compare the phase between the reference signal and the electrical signal, and determine the difference in frequency between the two signals. fourth means for generating an error signal in response to said electrical signal from said third means; and compares the phase with a frequency signal controlled in response to the output of the phase comparison; and fifth means for generating an error signal in response to the frequency difference between the two signals; generating an error signal in response to a change in the modulation frequency of the laser beam; a sixth means for controlling a rate of motion of the movable mirror in response to the error signal; and incrementally adjust the rate of motion to determine the motion of the movable mirror. and control means forming a control loop. 9.前記第2手段は前記基準信号の周波数を増加又は減少させるために、方向信 号に応答し、しかも前記可動ミラーの位置を運動範囲内で決定して方向信号を発 生する手段を更に有していることを特徴とする、請求の範囲第7項記載のサーボ 制御装置。9. The second means generates a direction signal for increasing or decreasing the frequency of the reference signal. in response to the signal, and also determines the position of the movable mirror within the range of motion and issues a direction signal. The servo according to claim 7, further comprising means for generating Control device. 10.前記第2手段は更に、前記基準信号の周波数を選択された値に代えて、前 記レーザビームの前記連続変調周波数に対して前記基準信号を増加又は減少させ 、前記可動ミラーを2方向に制御する手段を有していることを特徴とする、請求 の範囲第15項記載のサーボ制御装置。10. The second means further comprises: changing the frequency of the reference signal to a selected value; increasing or decreasing the reference signal with respect to the continuous modulation frequency of the laser beam; , comprising means for controlling the movable mirror in two directions. The servo control device according to item 15.
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