JPS63236930A - Fourier transform type spectrophotometer - Google Patents

Fourier transform type spectrophotometer

Info

Publication number
JPS63236930A
JPS63236930A JP7108087A JP7108087A JPS63236930A JP S63236930 A JPS63236930 A JP S63236930A JP 7108087 A JP7108087 A JP 7108087A JP 7108087 A JP7108087 A JP 7108087A JP S63236930 A JPS63236930 A JP S63236930A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
spectrum
wave number
wavenumber
fourier transform
folding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7108087A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Iwata
哲郎 岩田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jasco Corp
Original Assignee
Japan Spectroscopic Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Spectroscopic Co Ltd filed Critical Japan Spectroscopic Co Ltd
Priority to JP7108087A priority Critical patent/JPS63236930A/en
Publication of JPS63236930A publication Critical patent/JPS63236930A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve a wave number resolution by measuring the wave number spectrum in the state of satisfying the sampling theorem and the wave number spectrum in which folding arises in the state of not satisfying the sampling theorem. CONSTITUTION:An interferogram In of white light in a position P2 is measured and is subjected to discrete Fourier transform by which the wave number spectrum f(v) is obtd. In of the white light of the position P3 is then obtd. and is subjected to the discrete Fourier transform, by which the wave number spectrum h(v) is obtd. and the folding is generated. The spectrum f(v) measured in the position P2 is subjected to frequency transfer, inversion and scale conversion etc. in a signal analysis part 5 and is subtracted from the actually measured spectrum h(v) in the position P2, by which the spectrum having no folding is calculated. The wave number spectrum g(v) eliminated of the influence of the folding from the wave number spectrum h(v) in which the folding arises is obtd. by this computation. The wave number resolution is thus improved.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、例えば化学物質の成分組成などを同定するた
めに使用されるフーリエ変換型分光光度計に関し、特に
、高波数分解のフーリエ変換型分光光度計に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a Fourier transform spectrophotometer used, for example, to identify the component composition of chemical substances, and in particular, to a high-wavenumber-resolved Fourier transform spectrophotometer. Regarding spectrophotometers.

[従来の技術] 2光束干渉計を用いて空間的にインターフェログラムを
作成し、そのパターンをリニア2オドダイオードアレイ
などでサンプリングして、mlフーリエ変換を施すこと
によって、干渉前の波数スペクトルを復元するフーリエ
分光法が注目を集めている。この方法は、空間的に静的
なインターフェログラムを作成してサンプリングするも
のであることから、標本化において機械的な駆動部材が
存在しないため、可視・紫外域から近赤外への適用が有
望である。しかしながら、実現できる波数分解は空間的
なインターフェログラムの打ち切り幅に比例して向上す
るが、打ち切り幅、即ちリニア2オドダイオードアレイ
の長さくビー、チ×工レメント数)には必然的に制限が
あるので、特定領域の用途に限定されてしまう。
[Prior art] A two-beam interferometer is used to create an interferogram spatially, the pattern is sampled with a linear two-odd diode array, etc., and the wavenumber spectrum before interference is obtained by performing ML Fourier transform. Fourier spectroscopy for reconstruction is attracting attention. Since this method creates and samples a spatially static interferogram, there is no mechanical driving member during sampling, so it can be applied from the visible/ultraviolet region to the near-infrared. It's promising. However, although the achievable wavenumber resolution improves in proportion to the truncation width of the spatial interferogram, it is inevitably limited by the truncation width (i.e., the length of the linear 2-odd diode array (beam, chi x number of elements)). Therefore, the use is limited to specific areas.

[解決すべき問題点] かかる解決策としては、エレメント数がより多く長いリ
ニアフォトダイオードアレイを使用すれば改善されるが
、現在の半導体技術からしてそのようなリニアフォトダ
イオードアレイを得ることは困難であり、また形状など
が大きくなってしまう、別に波数分解を向上させる手法
としては、高速フーリエ変換(FFT)実行時のZer
o−Fillingがあるが、記憶容量、計算時間の点
で問題がある。一方、ソフトウェアで超分解(5upe
r−Reso lu−tion)を行なう手法も報告さ
れているが、なお計算時間、信頼性の点で疑問が残る。
[Problems to be Solved] This solution can be improved by using a linear photodiode array with a larger number of elements and a longer length, but it is difficult to obtain such a linear photodiode array based on current semiconductor technology. Another method to improve wavenumber decomposition, which is difficult and results in a large shape, is to use Zer when performing fast Fourier transform (FFT).
Although o-Filling is available, it has problems in terms of storage capacity and calculation time. On the other hand, software super-decomposes (5upe)
Although a method of performing r-resolution (r-resolution) has also been reported, doubts remain in terms of calculation time and reliability.

[発明の目的〕 本発明は、上記問題点を解決するものであり、その目的
は、既存のリニアフォトダイオードアレイなどの標本化
手段をそのまま使用ル、実質的に波数分解の向上した波
数スペクトルを得ることができるフーリエ変換型分光光
度計を提供することにある。
[Object of the Invention] The present invention solves the above-mentioned problems, and its purpose is to use existing sampling means such as linear photodiode arrays as they are, and to obtain wavenumber spectra with substantially improved wavenumber resolution. An object of the present invention is to provide a Fourier transform spectrophotometer that can be obtained.

〔原理] 先ず、本発明が採用する原理は以下に述べる標本化定理
と離散フーリエ変換の考察1こより得られる。
[Principle] First, the principle adopted by the present invention can be obtained from the following discussion of the sampling theorem and discrete Fourier transform.

第1図(A)、第2図(A)、第3図(A)に示すよう
に、2光束干渉計によって空間的な白色光のインターフ
ェログラムのパターンがリニアフォトダイオードアレイ
(ピッチd、Nエレメント、全長x=dN)上の横断方
向に作成されたものとする。第1図(A)、第2図(A
)、第3図(A)は2光束干渉計の光学要素の一部(平
面鏡など)を微動(移動又は回転)させて干渉縞の間隔
を疎から密へと変化させた状態を示す。この白色光のイ
ンターフェログラムのうち最大波数σlaHの光成分の
みの干渉縞を、便宜的にN=6として示せば、夫々第1
図(B)、第2図(B)、第3図(B)の状fEである
。なお黒丸はリニアフォトダイオードアレイによるサン
プリング位置を示している。第1図(B)図示の状態は
標本化定理を充分満足しており、オーバーサンプリング
である。即ち、空間波長x / 2であるから、標本間
隔ΔX=x/4の標本数4でサンプリングすれば充分で
あるが、標本数6で多くサンプリングされている。第2
図(B)図示の状態は空間波長x / 3であるから標
本化定理を丁度満足している。第3図(B)図示の状態
は標本化定理を満足しておらず、アンダーサンプリング
である。即ち、空間波長x/4であるから。
As shown in Fig. 1(A), Fig. 2(A), and Fig. 3(A), a spatial white light interferogram pattern is detected by a two-beam interferometer using a linear photodiode array (pitch d, N elements, total length x=dN) is created in the transverse direction. Figure 1 (A), Figure 2 (A
), FIG. 3(A) shows a state in which a part of the optical element (plane mirror, etc.) of the two-beam interferometer is slightly moved (moved or rotated) to change the spacing of the interference fringes from sparse to dense. If the interference fringes of only the light component with the maximum wave number σlaH in the interferogram of this white light are shown as N=6 for convenience, each of the first
This is the state fE in Figure (B), Figure 2 (B), and Figure 3 (B). The black circles indicate sampling positions by the linear photodiode array. The state shown in FIG. 1(B) fully satisfies the sampling theorem and is oversampling. That is, since the spatial wavelength is x/2, it is sufficient to sample with 4 samples with a sampling interval ΔX=x/4, but a large number of samples are sampled with 6 samples. Second
Since the state shown in Figure (B) has a spatial wavelength of x/3, it just satisfies the sampling theorem. The state shown in FIG. 3(B) does not satisfy the sampling theorem and is undersampling. That is, the spatial wavelength is x/4.

標本間隔ΔX=x/8の標本数8でサンプリングすれば
標本化定理を満足するが、実際標本数6で少なくサンプ
リングされている。
The sampling theorem is satisfied if the number of samples is 8 with the sampling interval ΔX=x/8, but in reality, the number of samples is 6, which is too small.

ところで、第1図(B)、第2図(B)、第3図(B)
の干渉縞は共に波数スペクトルのうち最大波数σrna
xの光成分の結果であるから、いずれも後続のデータ解
析手段によるallフーリエ変換によって波数領域のス
ケールを相対的に見れば最大波数cIlaXのスペクト
ルと認識されることになる。そこで、空間領域における
スケールファクターの基準を第2図(B)の状態(干渉
縞の空間波長を一致セ 」Jl+4b  沸 1  し
 ↓ シ 17    噴 看 副 t口)  I上 
竹 曾 固 ln1と、第3図(B)は第3図(C)と
夫々等価になる。
By the way, Figure 1 (B), Figure 2 (B), Figure 3 (B)
The interference fringes are both at the maximum wavenumber σrna in the wavenumber spectrum.
Since this is the result of the optical component of x, if the scale of the wave number domain is relatively viewed through all Fourier transform by the subsequent data analysis means, it will be recognized as a spectrum of the maximum wave number cIlaX. Therefore, we set the standard for the scale factor in the spatial domain as shown in Figure 2 (B) (the spatial wavelength of the interference fringes matches).
Takeso Ko ln1 and Figure 3 (B) are equivalent to Figure 3 (C).

ところで、フーリエ分光法において復元されるスペクト
ルの最大波数σWaXは標本間隔ΔXの逆数に比例し、
波数分解(分解能)はサンプリングを実行した長さく打
ち切り幅、即ちリニアフォトダイオードアレイの全長)
の逆数に比例するから、標本間隔ΔXが狭く、標本数が
多くなるほど、波数範囲が拡大し、近接するスペクトル
を弁別できる波数分解が改善されることになる。
By the way, the maximum wave number σWaX of the spectrum restored in Fourier spectroscopy is proportional to the reciprocal of the sample interval ΔX,
Wavenumber resolution (resolution) is the length at which sampling is performed and the truncation width (i.e., the total length of the linear photodiode array).
Since the sampling interval ΔX is narrower and the number of samples is larger, the wavenumber range is expanded and the wavenumber resolution that allows discrimination between adjacent spectra is improved.

今、第1図(C)、第2図(B)、第3図(C)の干渉
縞について標本数をNとして離散フーリエ変換(DFT
)を施した場合、夫々第4図、第5図。
Now, for the interference fringes in Figures 1(C), 2(B), and 3(C), the number of samples is N, and the discrete Fourier transform (DFT) is applied.
), Figures 4 and 5 respectively.

第6図に示すインパルス状の最大波数σWaXについて
の波数スペクトルが得られる。第4図においてはオーバ
ーサンプリング状態であるため、インパルスは中心波数
(、X3/2d)以下の長波長において現われている。
A wave number spectrum for the impulse-like maximum wave number σWaX shown in FIG. 6 is obtained. In FIG. 4, since there is an oversampling state, impulses appear at long wavelengths below the center wave number (,X3/2d).

なお、N/2より右に現われているインパルスは離散フ
ーリエ変換の結果により賜われる負のli5沖数爾分が
FfA皿的に伜i冴1゜たものの一部である。第5図に
おいては標本化定理を丁度満足しているため、最大波数
σlea!のインパルスは中心波数(D/、l/d)に
一致して現われる。第6図においてはアンダーサンプリ
ング状態であるため、最大波数cIlaHのインパルス
は中心波数(メ3/4 d)に対して折り返しくエリア
ジング、 aliaging)されている、他方、波数
分解Δσは第4図では3/dN、第5図では2/dN、
第6図では3/4dNに夫々比例しており、第6図にお
いては、折り返しが生じているにもかかわらず、第4図
及び第5図の状態に比し、波数領域のスケールファクタ
ーが減少し、波数分解がみかけ上向上している。したが
って、第4図又は第5図の標本化定理を満足しているス
ペクトルパターンに基づいて第6図のスペクトルパター
ンの折り返し部分を折り返し直すことができたならば、
波数分解のみかけ上向上したスペクトルパターンを得る
ことができる。
Incidentally, the impulse appearing to the right of N/2 is a part of the negative li5 number given by the result of the discrete Fourier transform, which is 1 degree more sharp in terms of the FfA plate. In Fig. 5, the sampling theorem is exactly satisfied, so the maximum wave number σlea! The impulse appears coincident with the center wave number (D/, l/d). In Fig. 6, since there is an undersampling state, the impulse with the maximum wave number cIlaH is aliased to the center wave number (3/4 d).On the other hand, the wave number resolution Δσ is as shown in Fig. 4. In this case, 3/dN, in Fig. 5, 2/dN,
In Fig. 6, they are proportional to 3/4 dN, and in Fig. 6, despite the aliasing, the scale factor in the wave number domain decreases compared to the states in Figs. 4 and 5. However, the wavenumber resolution is apparently improved. Therefore, if the folded portion of the spectral pattern in FIG. 6 can be folded back based on the spectral pattern that satisfies the sampling theorem in FIG. 4 or 5, then
A spectral pattern that is apparently improved by wave number decomposition can be obtained.

[問題点の解決手段] 上記考察に基づき、上記・問題点を解決するため、本発
明に係るフーリエ変換型分光光度計の構成においては、
同一入射光束の測定において光学要素の所定量の移動又
は回動により標本化定理を満足する状態での波数スペク
トルf(υ)と標本化定理を満足しない状態での折り返
しの生じた波数スペクトルh(υ)とを測定し、該波数
スペクトルh(υ)のうち折り返された波数スペクトル
部分を該波数スペクトルf(υ)に基づき折り返し直し
て折り返し無しの波数スペクトルg(υ)と得ること、
を特徴的構成要件とするものである。
[Means for solving the problems] Based on the above considerations, in order to solve the above problems, in the configuration of the Fourier transform spectrophotometer according to the present invention,
In the measurement of the same incident light flux, the wavenumber spectrum f(υ) in a state where the sampling theorem is satisfied by moving or rotating the optical element by a predetermined amount, and the wavenumber spectrum h(υ) with folding in a state where the sampling theorem is not satisfied υ), and folding back the folded wave number spectrum portion of the wave number spectrum h(υ) based on the wave number spectrum f(υ) to obtain a non-folding wave number spectrum g(υ);
is a characteristic component.

[作用] かかる構成によれば、光学要素の第1位置におけるイン
ターフェログラムが測定され、標本化定理を満足する折
り返しの無しの輝線又は′a続の波数スペクトルf(υ
)が得られ、次に、その同一入射光束について光学要素
の第2位置における縮小したインターフェログラムが測
定され、標本化定理を満足せず折り返しのある輝線又は
連続波数スペクトルh(υ)力七得られるが、波数スペ
クトルh(υ)について波数スペクトルf(υ)を以て
校正を加えるーことにより波数スペクトルh(υ)のう
ち折り返し部分を逆に折り返し直して、実質的に波数分
解が改善された折り返し無しの輝線又は連続波数スペク
トルg(υ)を得ることができる。
[Operation] According to this configuration, the interferogram at the first position of the optical element is measured, and the wave number spectrum f(υ
) is obtained, and then the reduced interferogram at the second position of the optical element is measured for the same incident beam, and the emission line or continuous wavenumber spectrum h(υ) force 7 which does not satisfy the sampling theorem and has folds is obtained. However, by calibrating the wavenumber spectrum h(υ) using the wavenumber spectrum f(υ), the folded part of the wavenumber spectrum h(υ) is reversely folded back, and the wavenumber decomposition is substantially improved. An emission line or continuous wavenumber spectrum g(υ) without folding can be obtained.

[実施例] 次に1本発明の実施例につき図面に基づいて説明する。[Example] Next, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.

第7図は、本発明に係るフーリエ変換型分光光度計の一
実施例を示す装置構成図である。
FIG. 7 is an apparatus configuration diagram showing an embodiment of a Fourier transform spectrophotometer according to the present invention.

図中、lは2光束干渉計としての三角光路型干渉計のビ
ームスプリッタで、被測定光束たる白色入射光束を2分
割するものである。Mlは光軸に対して45″″傾けて
配置された固定平面鏡である。
In the figure, l is a beam splitter of a triangular optical path interferometer as a two-beam interferometer, which splits the white incident light beam, which is the light beam to be measured, into two. Ml is a fixed plane mirror arranged at an angle of 45'' with respect to the optical axis.

M2は光軸に対して77.5°傾けて配置され、光軸方
向に微動並進自在の可動平面鏡である。Lはフーリエ変
換レンズで、無限遠上に生じるインターフェログラムを
リニアフォトダイオードアレイ3トめJJkIIT有而
に$を鈷面きせるものである。
M2 is a movable plane mirror that is arranged at an angle of 77.5° with respect to the optical axis and can be translated slightly in the optical axis direction. L is a Fourier transform lens that transfers the interferogram generated at infinity to the third linear photodiode array.

なお、三角光路型干渉計のほかに、マイケルソン干渉計
を用い、その一方の平面鏡を微小回転(ティル) 、 
tilt)させて空間的な拡大縮小自在のインターフェ
ログラムを作成しても良い、標本化手段としてのリニア
フォトダイオードアレイ(イメージセンサ)3はピッチ
d毎に多数のフォトダイオードを直線上に並べて構成し
たもので、これらは一定走査時間毎に走査され、順次各
フォトダイオードの受光強度信号が送り出される。4は
フィルタ、アナログ/ディジタル変換器などを含む信号
処理部で、主にリニアフォトダイオードアレイ3からの
アナログの受光強度信号をディジタル信号に変換するも
のである。5は信号解析及び制御部で1例えばマイクロ
コンピュータでW成されている。信号解析及び制御部5
は受光強度信号即ちインターフェログラムのデータ列を
記憶すると共に、そのデータ列に離散フーリエ変換を施
す高速フーリエ変換(FFT)機能を内臓しており、そ
のフーリエ変換列即ち波数スペクトルを記憶すると共に
、例えばCRTなどの表示部6へ出力してこれを表示せ
しめるものである。また、信号解析及び制御部5は、平
面鏡変位信号を駆動回路7へ出力し、電歪素子な、どの
駆動素子8により可動平面鏡M2を所定量移動せしめ、
後述するように、離散フーリエ変換の演算により得た第
1回目の波数スペクトルパターンと第2回目の波数スペ
クトルパターンとに基づいて所定の演算により校正され
た波数スペクトルパターンを出力する機能を有する。
In addition to the triangular optical path interferometer, a Michelson interferometer is used, and one of the plane mirrors is slightly rotated (tilted).
A linear photodiode array (image sensor) 3 serving as a sampling means is configured by arranging a large number of photodiodes in a straight line at each pitch d. These are scanned at fixed scanning time intervals, and the received light intensity signals of each photodiode are sequentially sent out. Reference numeral 4 denotes a signal processing section including a filter, an analog/digital converter, etc., which mainly converts the analog received light intensity signal from the linear photodiode array 3 into a digital signal. Reference numeral 5 denotes a signal analysis and control section, and 1 is composed of, for example, a microcomputer. Signal analysis and control section 5
It stores a data string of a received light intensity signal, that is, an interferogram, and has a built-in fast Fourier transform (FFT) function that performs a discrete Fourier transform on the data string, and stores the Fourier transform string, that is, a wave number spectrum. For example, it is output to a display unit 6 such as a CRT for display. Further, the signal analysis and control unit 5 outputs the plane mirror displacement signal to the drive circuit 7, and moves the movable plane mirror M2 by a predetermined amount by any drive element 8, such as an electrostrictive element.
As described later, it has a function of outputting a wavenumber spectrum pattern calibrated by a predetermined calculation based on the first wavenumber spectrum pattern and the second wavenumber spectrum pattern obtained by the calculation of the discrete Fourier transform.

次に、上記実施例を先ず連続スペクトルの測定を例にと
り説明する。
Next, the above-mentioned embodiment will be explained by first taking the measurement of a continuous spectrum as an example.

あらかじめ1例えばHe−Neレーザー光(波長0.8
33 h−)のような輝線スペクトルを有する光を干渉
計へ入射させる。なお、このとき、可動平面鏡M2は固
定平面鏡Mlに対して共役な位置POより僅かに右方向
の位置Piに設定されている。これにより得られたイン
ターフェログラム(正弦波状の干渉縞)には折り返しが
生じていないので、これに離散フーリエ変換を施して得
られる波数スペクトルは第4図に示す状態にある0次に
、可動平面鏡M2が矢印方向〜移動され、ある位fiP
2におけるインターフェログラムに離散フーリエ変換を
施せば、第5図に示すような輝線スペクトルが中心波数
に一致した状態となる。即ち、輝線スペクトルが中心波
数に一致する状態の位置P2まで可動平面鏡M2が移動
され、その可動平面鏡Mの位置P2が記憶される。更に
、可動平面鏡M2が矢印方向へ位置P3まで移動される
1位ii!P3においては、そのa散フーリエ変換によ
り得られる波数スペクトルには、第6図に示すような折
り返しが生じている。ここで、その波数スペクトルにお
ける折り返し長さb(単位は波数)と位置P3が記憶さ
れる。
For example, a He-Ne laser beam (wavelength 0.8
33 h-) is made incident on the interferometer. Note that, at this time, the movable plane mirror M2 is set at a position Pi slightly to the right of a position PO that is conjugate with the fixed plane mirror Ml. Since there is no aliasing in the interferogram (sinusoidal interference fringes) obtained by this, the wave number spectrum obtained by applying discrete Fourier transform to this is the zero-order, movable, state shown in Figure 4. The plane mirror M2 is moved in the direction of the arrow to a certain extent fiP
If the interferogram in 2 is subjected to a discrete Fourier transform, the bright line spectrum as shown in FIG. 5 will match the central wave number. That is, the movable plane mirror M2 is moved to a position P2 where the bright line spectrum matches the center wave number, and the position P2 of the movable plane mirror M is stored. Furthermore, the movable plane mirror M2 is moved in the direction of the arrow to the position P3 to the first position ii! At P3, folding as shown in FIG. 6 occurs in the wave number spectrum obtained by the a-dispersive Fourier transform. Here, the folding length b (unit: wave number) and position P3 in the wave number spectrum are stored.

以上の準備をして、連続スペクトルの波数分解向上は次
のようにして行なわれる。先ず、位置P2における白色
光のインターフェログラムが測定され、これに離散フー
リエ変換が施される。かかる測定状態では波長0.83
3 g mより長波長のスペクトルについてはT度標本
化定理を満足しており、折り返しが生じていないから、
第8図(A)に示すような波数スペクトルf(υ)が得
られる。
With the above preparations, the wave number resolution of the continuous spectrum is improved as follows. First, a white light interferogram at position P2 is measured and subjected to a discrete Fourier transform. In such measurement conditions, the wavelength is 0.83
For spectra with wavelengths longer than 3 g m, the T-degree sampling theorem is satisfied and no aliasing occurs, so
A wave number spectrum f(υ) as shown in FIG. 8(A) is obtained.

但し、波長0.8334 ts以下の光は適当な光学的
フィルタであらかじめカットされている。なお、ここで
中心波数aは波長0.8331Lmの逆数で与えられる
0次に、位置P3における白色光のインターフェログラ
ムが取得される。これに離散フーリエ変換が施されるが
、かかる測定状態では折り返しが生じており、第8図(
B)に示すような波数スペクトルh(υ)が得られる。
However, light with a wavelength of 0.8334 ts or less is cut off in advance by a suitable optical filter. Note that the interferogram of the white light at the position P3 is acquired at the zeroth order, where the center wave number a is given by the reciprocal of the wavelength 0.8331Lm. Discrete Fourier transform is applied to this, but in such a measurement state aliasing occurs, as shown in Figure 8 (
A wavenumber spectrum h(υ) as shown in B) is obtained.

この波数スペクトルh(υ)のうち中心波数aを基準に
て折り返された部分Eは斜線で示すようにa−a−bの
範囲である。波長0.E133 ILmのスペクトルは
位置P3においてはa−bに重なるからである。波数ス
ペクトルh(υ)においては、スケール0〜a−bでは
折り返しが生じておらず、波数分解は位置P2における
場合に比し。
A portion E of this wave number spectrum h(υ) folded back with respect to the center wave number a is in the range a-a-b as shown by diagonal lines. Wavelength 0. This is because the spectrum of E133 ILm overlaps a-b at position P3. In the wavenumber spectrum h(υ), no aliasing occurs on scales 0 to ab, and the wavenumber decomposition is compared to that at position P2.

(a+b)/a倍向上しているのに対して、スケ−ルミ
−b−aでは折り返しの影響で真の波数スペクトルは得
られていない、スケ−ルミ−b〜ルg(υ)において、
スケ−ルミ−a+bの範囲の部分■が基準線aa’に線
対称に折り返され、スケ−ルミ−b−aの範囲の部分■
に重ね合わされたものに相当する。そこで、波数スペク
トルh(υ)のうち中心波数aを基準にて折り返された
部分Eを求め、これを中心波数aを基準にして折り返し
直すと、a −b −a + bの範囲でも波数分解が
向上した波数スペクトルg(υ)を得ることができる。
(a+b)/a times, whereas in scale b-a, the true wavenumber spectrum is not obtained due to the effect of aliasing.In scale m-b to g(υ),
The part ■ in the range of scale me a + b is folded back symmetrically to the reference line aa', and the part ■ in the range of scale me b - a
It corresponds to the one superimposed on the . Therefore, if we find the portion E of the wavenumber spectrum h(υ) that is folded back with reference to the center wavenumber a, and then fold it back with the center wavenumber a as a reference, we can obtain wavenumber decomposition even in the range a - b - a + b. A wavenumber spectrum g(υ) with improved can be obtained.

さて、上記図解方法を参考にして、実測波数スペクトル
f(v)、h(υ)に基づき、g(υ)を出力する信号
解析及び制御部5の機能を説明する。
Now, with reference to the above illustrated method, the function of the signal analysis and control unit 5 that outputs g(υ) based on the measured wave number spectra f(v) and h(υ) will be explained.

波数スペクトルh(υ)に対して次式が成立する。The following equation holds true for the wavenumber spectrum h(υ).

h (υ)= g (υ)             
・・・・・・・・・・・・I但し、O≦υ≦(a−b) h (υ) = g (υ)+g(2a −υ)・・・
・・・・・・・・・II但し、(a 7 b )≦υ≦
a 一方、f(υ)とg(υ)との間には次の関係が成立す
る。
h (υ) = g (υ)
・・・・・・・・・・・・IHowever, O≦υ≦(a-b) h (υ) = g (υ)+g(2a −υ)...
・・・・・・・・・IIHowever, (a 7 b )≦υ≦
a On the other hand, the following relationship holds between f(υ) and g(υ).

g(υ)=f(aυ/(a+b))  ・・・・・・・
・・・・・mI 、 II 、 m式より。
g(υ)=f(aυ/(a+b)) ・・・・・・・・・
...from mI, II, m formula.

h (V) = f (aυ/ (a+ b) )  
−・・・−・・・・−rV但し、O≦υ≦(a−b) h (v)=f (av/(a+b))+ f (a 
(2a−v)/ (a+ b) ) ”・・V但し、(
a−b)≦υ≦a V式右辺の第1項は折り返しのない場合のスペクトルを
示し、右辺第2項は折り返しのある場合のスペクトルを
示している。したがって、信号解析及び制御部5におい
ては位置P2で測定されたスペクトルf(υ)に対して
周波数推移2反転、スケール変換などが施され、 f (a (2a−V)/ (a+b))が算出され、
これを位置P2における(a−b)≦υ≦aでの実測ス
ペクトルh(υ)から減算され、折り返しの無いスペク
トルf(aυ/(a+b))が算出得される。また、h
(υ)から f (aυ/ (a+ b))が減算され、第8図(C
)における■に相当する部分のスペクトルが算出される
。このような演算により、折り返しの生じた波数スペク
トルh(υ)から折り返しの影響が除去された波数スペ
クトルg(υ)が取得される。
h (V) = f (aυ/ (a+ b) )
−・・・−・・・・−rV However, O≦υ≦(a−b) h (v)=f (av/(a+b))+f (a
(2a-v)/(a+b)) ”...VHowever, (
a-b)≦υ≦a The first term on the right side of equation V indicates the spectrum without folding, and the second term on the right side indicates the spectrum with folding. Therefore, in the signal analysis and control unit 5, frequency transition 2 inversion, scale conversion, etc. are performed on the spectrum f(υ) measured at position P2, and f (a (2a-V)/(a+b)) is calculated,
This is subtracted from the actually measured spectrum h(υ) at (a−b)≦υ≦a at position P2, and a spectrum f(aυ/(a+b)) without folding is calculated and obtained. Also, h
f (aυ/ (a + b)) is subtracted from (υ), and the result is shown in Figure 8 (C
) is calculated. Through such calculation, a wave number spectrum g(υ) from which the influence of aliasing has been removed is obtained from a wave number spectrum h(υ) in which aliasing has occurred.

上記の操作は、h(υ)をf(υ)で校正(補正)して
いることになるため、f(υ)からf (a (2a−
v)/ (a+b))を算出し−CV式を補正するとき
、波数分解の相違による誤差を生じている。しかしなが
ら、原スペクトルが輝線スペクトルの集合の場合には、
その影響は大幅に減少する。したがって1本手法は特に
輝線スペクトルの測定時において効力を発揮する。
The above operation is calibrating (correcting) h(υ) with f(υ), so from f(υ) to f (a (2a-
When calculating v)/(a+b)) and correcting the -CV equation, an error occurs due to the difference in wave number decomposition. However, when the original spectrum is a set of emission line spectra,
Its impact is significantly reduced. Therefore, this method is particularly effective when measuring bright line spectra.

第9図は、msスペクトルの測定の場合を示す、第9図
(A)は1位置P2における折り返しの無い実測スペク
トルf(υ)を示す、第9図(B)は、位!!P3にお
ける折り返しのある実測スペクトルh(υ)を示す、第
9図(B)は、上記実測スペクトルを参照して上記アル
ゴリスムによって折り返しの影響が除去された波数スペ
クトルg(υ)が得られる。
FIG. 9 shows the case of ms spectrum measurement. FIG. 9(A) shows the measured spectrum f(υ) without folding at one position P2. FIG. 9(B) shows the position! ! FIG. 9(B), which shows the actually measured spectrum h(υ) with aliasing at P3, refers to the above-mentioned actually measured spectrum and obtains a wavenumber spectrum g(υ) from which the influence of aliasing has been removed by the above algorithm.

なお、冒頭で記述したZero−Fillingの手法
を併用した場合には、上記効果は更に顕著なものとなる
Note that when the Zero-Filling method described at the beginning is used in combination, the above effect becomes even more remarkable.

なお、折り返しの有無を判別するために、上記実施例で
はHe−Neレーザー光(波長0.633延m)を用い
であるが、これより短波長のレーザー光を用いて、より
短波長領域までの波数スペクトルを測定することも可能
であることは言う迄もない。
In order to determine the presence or absence of folding, a He-Ne laser beam (wavelength: 0.633 m) was used in the above example, but a laser beam with a shorter wavelength than this was used to determine the presence or absence of folding. It goes without saying that it is also possible to measure the wavenumber spectrum of

また、上記実施例ではHe−Neレーザー光(波長0.
833 gtm )より短波長成分を光学フィルタなど
でカットしであるが、カットせずに、それより短波長成
分の光が中心波数から折り返された長さを目印となるH
e−Neレーザー光を以って算出して求めても良い。
In addition, in the above embodiment, He-Ne laser light (wavelength 0.
833 gtm) is used to cut the shorter wavelength component with an optical filter, etc., but without cutting it, the length of the shorter wavelength component light reflected from the center wave number is used as a landmark H.
It may also be calculated and determined using e-Ne laser light.

更に、スケールを決める目印となるべき輝線スペクトル
は複数線使用しても良いし、実測波数スペクトルの取得
時において干渉計に対し同時に入射せしめても構わない
Furthermore, a plurality of bright line spectra that serve as marks for determining the scale may be used, or they may be made to simultaneously enter the interferometer when acquiring the measured wave number spectrum.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明に係るフーリエ変換型分光
光度計は、折り返しの無い波数スペクトルを実測すると
共に、干渉計の光学要素を変位させ、インターフェログ
ラムを縮小して実測し積極的に折り返し部分を含む波数
スペクトルを得て、両実測波数スペクトルに基づき折り
返しの無い波数スペクトルを出力するものであることか
ら、次の効果を奏する。
[Effects of the Invention] As explained above, the Fourier transform spectrophotometer according to the present invention can actually measure a wavenumber spectrum without folding, and can also reduce the interferogram by displacing the optical elements of the interferometer. Since this method actively obtains a wavenumber spectrum including folded portions and outputs a wavenumber spectrum without folding based on both actually measured wavenumber spectra, the following effects are achieved.

■得られた波数スペクトルは最大波数までの全領域にお
いて、みかけ上波数分解が改善したものとなる。従来は
、波数範囲を高めるために折り返しの無い状態で波数ス
ペクトルを実測することを余儀無くされ、反面、波数分
解は低く制限されていたが、本発明にあっては、従来の
標本化手段としてのリニアフォトダイオードアレイを使
用したままでも、恰も打ち切り幅を拡大した状態におけ
る波数スペクトルが得られるので、実質上、波数分解が
向上する。したがって、興味あるスペクトルの緻密な弁
別を広範囲に行なうことができるようになった。
■The obtained wavenumber spectrum has apparently improved wavenumber resolution in the entire range up to the maximum wavenumber. Conventionally, in order to increase the wavenumber range, it was necessary to actually measure the wavenumber spectrum without aliasing, and on the other hand, wavenumber resolution was limited to a low level.However, in the present invention, as a conventional sampling means, Even if a linear photodiode array is used, a wavenumber spectrum with an expanded truncation width can be obtained, so wavenumber resolution is substantially improved. Therefore, it has become possible to perform precise discrimination of interesting spectra over a wide range.

■少くとも2回のデータ列の取得とその離散フーリエ変
換を要するが、通常の走査型マイケルソン干渉計を用い
たフーリエ分光法と異なり、リニアフォトダイオードア
レイなどの標本化手段を短時間で何回も電気的に走査す
るだけで、データ列が得られるので、高速処理が可能で
あることから、波数分解の向上する手段として処理時間
の面ではさほど問題とはならない。
■It requires acquisition of data strings at least twice and their discrete Fourier transformation, but unlike Fourier spectroscopy using a normal scanning Michelson interferometer, sampling methods such as linear photodiode arrays can be used in a short time. Since a data string can be obtained by simply scanning electrically twice, high-speed processing is possible, and as a means of improving wave number decomposition, there is not much of a problem in terms of processing time.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図、第2図、第3図は1本発明の原理を導出するた
めインターフェログラムの各態様によるサンプリング方
法の説明図である。 第4図、第5図、第6図は、上記各サンプリング方法に
対応した離散フーリエ変換の波数スペクトルを示すスペ
クトルパターン図である。 第7図は、本発明に係るフーリエ変換型分光光度計の一
実施例を示す装置構成図である。 第8図は、同実施例において連続スペクトルを測定した
場合の実測波数スペクトル及び校正された波数スペクト
ルを示すスペクトルパターン図である。 第9図は、同実施例において輝線スペクトルを測定した
場合の実測波数スペクトル及び校正された波数スペクト
ルを示すスペクトルパターン図である。 1・・・ビームスプリッタ、M1φφ・固定平面鏡、M
2・・・可動平面鏡、L@Φ・フーリエ変換レンズ、3
・・・標本化手段としてのリニアフォトダイオードアレ
イ、4・・・信号処理部、5・・・信号解析及び制御部
、6・・・表示部、7舎拳φ駆動回路、8・・・駆動素
子、f(υ)・・φ位置P2における折り返しの無い波
数スペクトル、h(υ)・・−位置P3における折り返
しのある波数スペクトル、g(υ)・・−実買上位置P
3における折り返しの無い校正された波数スペクトル。 (C) 第4図 第5図 第6図 第8図 物 1′ Cノ
FIG. 1, FIG. 2, and FIG. 3 are explanatory diagrams of sampling methods using various aspects of interferograms in order to derive the principle of the present invention. FIG. 4, FIG. 5, and FIG. 6 are spectral pattern diagrams showing wave number spectra of discrete Fourier transform corresponding to each of the above-mentioned sampling methods. FIG. 7 is an apparatus configuration diagram showing an embodiment of a Fourier transform spectrophotometer according to the present invention. FIG. 8 is a spectral pattern diagram showing an actually measured wave number spectrum and a calibrated wave number spectrum when a continuous spectrum was measured in the same example. FIG. 9 is a spectral pattern diagram showing an actually measured wave number spectrum and a calibrated wave number spectrum when the bright line spectrum was measured in the same example. 1...Beam splitter, M1φφ/fixed plane mirror, M
2...Movable plane mirror, L@Φ/Fourier transform lens, 3
...Linear photodiode array as sampling means, 4. Signal processing section, 5. Signal analysis and control section, 6. Display section, 7. Shakenφ drive circuit, 8. Drive Element, f(υ)...wavenumber spectrum without folding at φ position P2, h(υ)...-wavenumber spectrum with folding at position P3, g(υ)...-actual purchase position P
Calibrated wavenumber spectrum without folding at 3. (C) Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 8 Item 1' C

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 光学要素の移動又は回動により拡大縮小自在なインター
フェログラムを空間的に作成する干渉計と、該空間的イ
ンターフェログラムを標本化する手段と、該標本化手段
より得られるデータ列に離散フーリエ変換を施し波数ス
ペクトルを得る信号解析手段とで構成されたフーリエ変
換型分光光度計であって、同一入射光束の測定において
該光学要素の所定量の移動又は回動により標本化定理を
満足する状態での波数スペクトルf(υ)と標本化定理
を満足しない状態での折り返しの生じた波数スペクトル
h(υ)とを測定し、該波数スペクトルh(υ)のうち
折り返された波数スペクトル部分を該波数スペクトルf
(υ)に基づき折り返し直して折り返し無しの波数スペ
クトルg(υ)を得ることを特徴とするフーリエ変換型
分光光度計。
An interferometer that spatially creates an interferogram that can be expanded or contracted by moving or rotating an optical element, a means for sampling the spatial interferogram, and a discrete Fourier method for a data string obtained by the sampling means. A Fourier transform spectrophotometer comprising signal analysis means that performs transformation to obtain a wavenumber spectrum, and satisfies the sampling theorem by moving or rotating the optical element by a predetermined amount in measuring the same incident light flux. The wavenumber spectrum f(υ) at wave number spectrum f
A Fourier transform spectrophotometer characterized in that a wave number spectrum g(υ) without folding is obtained by folding back based on (υ).
JP7108087A 1987-03-25 1987-03-25 Fourier transform type spectrophotometer Pending JPS63236930A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7108087A JPS63236930A (en) 1987-03-25 1987-03-25 Fourier transform type spectrophotometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7108087A JPS63236930A (en) 1987-03-25 1987-03-25 Fourier transform type spectrophotometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS63236930A true JPS63236930A (en) 1988-10-03

Family

ID=13450186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7108087A Pending JPS63236930A (en) 1987-03-25 1987-03-25 Fourier transform type spectrophotometer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS63236930A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5504336A (en) * 1993-05-18 1996-04-02 Fuji Photo Film Co., Ltd. Spectrofluorometric apparatus for obtaining spectral image information

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5504336A (en) * 1993-05-18 1996-04-02 Fuji Photo Film Co., Ltd. Spectrofluorometric apparatus for obtaining spectral image information

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6351307B1 (en) Combined dispersive/interference spectroscopy for producing a vector spectrum
US5777736A (en) High etendue imaging fourier transform spectrometer
US7710577B2 (en) Multiplexing spectrum interference optical coherence tomography
US4523846A (en) Integrated optics in an electrically scanned imaging Fourier transform spectrometer
EP1744119A1 (en) Swept-source optical coherence tomography
US20130182259A1 (en) System and method for calibrated spectral domain optical coherence tomography and low coherence interferometry
US8842288B2 (en) Phase shift interferometer
US7206073B2 (en) Dispersed fourier transform spectrometer
CN112648926B (en) Line-focusing color confocal three-dimensional surface height measuring device and method
EP1870030A1 (en) Apparatus and method for frequency domain optical coherence tomography
CN114894308A (en) Spectrometer calibration method and system based on low coherence interference
US10415954B2 (en) Method for analyzing an object
CN108362381B (en) Wide-field large-aperture spatial heterodyne interference imaging spectrometer
US7304745B2 (en) Phase measuring method and apparatus for multi-frequency interferometry
JPS63236930A (en) Fourier transform type spectrophotometer
US4345838A (en) Apparatus for spectrometer alignment
Cohen et al. Single-shot multiple-delay crossed-beam spectral interferometry for measuring extremely complex pulses
US11274915B2 (en) Interferometer with multiple wavelength sources of different coherence lengths
JP4765140B2 (en) Interference measurement method and interference measurement apparatus
JP3607622B2 (en) Electric field cross-correlator
CA2552465C (en) Optical apparatus and method for distance measuring
Barducci et al. Performance assessment of a stationary imaging interferometer for high-resolution remote sensing
JPH0712648A (en) Wide visual field michelson fourier spectrometer
WO2019087201A1 (en) Interferometer system and application thereof
Jorgensen et al. Coherent integration in optical interferometry