改良されたアポダイゼーション関数を用いた分光測定における信号処理方法及び装置
改良されたアポダイゼーション関数を用いた信号分光測定のための方法及び装置が開示されている。この方法及び装置は、（ｉ）サンプル及び基準時間領域波形を取得するステップと、（ｉｉ）サンプル及び基準アポダイゼーション波形を、サンプル及び基準時間領域波形に適用し、実質的に同じウェイトがサンプル及び基準時間領域波形の実質的に同じ延長を有する範囲に適用されるようにするステップと、（ｉｉｉ）時間領域からのサンプル及び基準アポダイゼーションのなされた波形を周波数領域に変換するステップと、（ｉｖ）変換されたサンプル・スペクトルと基準周波数スペクトルとの比率から信号分析のための基準となるスペクトル分析波形を発生するステップと、を含んでおり、スペクトル分析波形は、アポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形の対応する実質的に同じ延長を有する範囲と関連する周波数を実質的に除外している。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
分光測定（spectrometry）では、インターフェログラム（干渉図形）又は自由誘導減衰は、分光計の励起方法によって生じる異なる信号成分からの原信号（raw signal）を含む。そのような励起は、結果的に、時間に対する振幅の関数である発振信号を生じる。時間領域におけるインターフェログラムの異なる範囲（regions）は、信号対雑音比を増加させる又は周波数領域におけるその対応するスペクトルの隣接するピークの間での分解能を増加させることができる。しかし、一方の増加は、典型的には、結果的に、他方のトレードオフを生じさせる。
【０００２】
インターフェログラムはある有限時間まで測定することができるだけであるので、すべての実験的なインターフェログラムは有限である。フーリエ変換などの手法を用いて有限時間ベースのインターフェログラムを周波数領域に変換すると、結果的に得られるスペクトルは観測可能な「リンギング」を含み、これはギッブズ（Gibbs）現象と呼ばれることがある。このリンギングは、打ち切り誤差（truncation error）としても説明されるが、回避するのが好ましいのであって、その理由は、信号成分のスペクトル分析の邪魔になるからである。分光測定では、アポダイゼーション関数をインターフェログラム信号に適用することによって、結果的に生じる周波数スペクトルにおける望まないサイドローブを除去すると共に、ギッブズ現象リンギングを減少させるのに役立つ。
【０００３】
図１は、いくつかの標準的なアポダイゼーション関数とそれに対応する波形とを図解している。標準的なアポダイゼーション関数には、バートレット（Barlett、三角形）５ａ、ブラックマン（Blackman）５ｂ、コンヌ（Connes）５ｃ、余弦５ｄ、ガウシアン（Gaussian）５ｅ、ハミング（Hamming）５ｆ、ハニング（Hanning）５ｇ、ユニフォーム（ボックスカー）５ｈ、ウェルチ（Welch）５ｉ、台形型５ｊ、ノートン・ビア（Norton-Beer、強、中、弱）、ハップ・ゲンゼル（Happ-Genzel）、指数的減衰、ガウシアン減衰、及び、この技術分野の当業者に知られている他のシングル・サイド又はダブル・サイド・アポダイゼーション関数が含まれる。
【０００４】
アポダイゼーション関数は、周波数領域への変換の前に、ウェイト・プロファイルをインターフェログラムに適用するのに用いられる。インターフェログラムの異なるセクションが異なる発振周波数を有する信号に対応するので、アポダイゼーション関数によって生じる対応するウェイト・プロファイルの形状は、ある周波数の信号を強化し、それ以外を減少させることができる。
【０００５】
低周波信号は、形状においてガウシアン（ガウス型）である幅の広いスペクトル・ピークを有するものとして特徴付けられるのが典型的である。赤外分光測定では、そのような幅の広いスペクトル・ピークは、幅において、数百又は数千波数（wavenumbers）である。分光計の特性とある固体材料の分光測定の結果として得られる光学応答信号とを表す装置関数（instrument function）は、低周波信号を表す。
【０００６】
中間周波数信号は、典型的には、ローレンツ・ガウス（Lorentzian-Gaussian）混合物の線形状に類似する中間的な幅のスペクトル・ピークを有するものとして特徴付けられる。赤外分光測定の場合には、そのような中間的な幅のピークは、幅が数十波数である。ほとんどの固体、液体及びいくつかの気体の赤外分光測定の結果として得られる光学応答信号は、中間的な周波数信号を表す。中間的な周波数信号は、また、例えば、薄膜又はコーティング干渉から生じるアーチファクトの形態で分光計の特性を表す装置関数と関連付けることができる。
【０００７】
高周波信号は、幅の狭いローレンツ型ピークを有するものとして特徴付けられるのが典型的である。赤外分光測定の場合には、そのような幅の狭いピークは、数波数の幅か又はそれよりも狭い。これらの高周波信号は、気体の赤外分光測定の結果として得られる光学応答信号と関連付けられるのが典型的である。高周波成分から構成されるインターフェログラムに寄与するそれ以外の要素は、ランダム・ノイズである。
【０００８】
標準的なアポダイゼーション関数は、連続的に減衰するウェイト・プロファイルを適用するのが典型的である。この連続的に減衰するウェイト・プロファイルでは、高いウェイトは低周波信号（例えば、低いインターフェログラム・ポイント数）に対応するインターフェログラム・ポイントに適用され、あるアポダイゼーション関数に対してはゼロまでのより低いウェイトが、高周波信号に対応する後者のインターフェログラム・ポイントに適用される。変換の後では、結果的に得られるスペクトルにおける幅の狭い高周波ピークの周囲の「リンギング」は、著しく削減が可能であり、システムにおけるランダム・ノイズが抑制される。
【０００９】
アポダイゼーション関数の選択は、一般的に、信号周波数の分解能と打ち切り誤差又はアーチファクト・リンギングとの間のトレードオフとなる。相互に非常に近接する周波数は、インターフェログラム発振がそれらの周波数が相互に分離し始めるまで連続することを許容される場合には、分解することが可能である。換言すると、高い分解能を得るためには、高周波側で信号を完全に抑制する（すなわち、後者のインターフェログラム・ポイント数）アポダイゼーション関数が、幅の狭いピークを分解する能力を減少させる。
【００１０】
従って、最も高い分解能を保持するのに用いられるのが典型的であるアポダイゼーション関数は、ボックスカー型のアポダイゼーション関数である。この関数は、インターフェログラムと時間減衰のほとんどの範囲で１の値とを乗算し、インターフェログラムの端部又はその付近ではゼロとを乗算することに等しい。ボックスカー型のアポダイゼーション関数は、その特定のシステムに対する最良の分解能を提供するが、周波数領域においては最悪のリンギングを提供する。逆に、余弦（コサイン）アポダイゼーション関数のような、インターフェログラムの端部においてゼロになるまで滑らかに減衰するアポダイゼーション関数は、最悪の分解能を提供するが、周波数領域においてはリンギングのよりよい除去を与える。
【００１１】
標準的なアポダイゼーション関数に関する更なる情報については、Peter R. Griffiths and James A. de Haseth, Fourier Transform Infrared Spectrometry, Wyley Interscience (1986)を参照のこと（以後、「グリフィス他」と称する）。この書籍はその全体をこの出願で援用する。
【発明の概要】
【００１２】
アポダイゼーション関数は、赤外分光測定など、多くの時間変動的な分光技術において用いられてきた。アポダイゼーション関数が用いられる赤外分光測定の１つのタイプは、自己基準型（Auto-Referenced）のフーリエ変換赤外（AR-FTIR）分光測定と称される。例えば、自己基準型の赤外分光測定は、化学物質の分析に用いられ、その場合、サンプルの光学的吸収度又は反射度に対応する自己基準型の周波数スペクトルが発生され、組成物である化学成分の非常に低い成分濃度の数量化に用いられる。
【００１３】
自己基準型の赤外分光測定では、典型的には、サンプルの元のインターフェログラムを用い、次に、より低い分解能の別のインターフェログラムに再分解され（deresolved）、更に、低周波信号の除去のために用いられる。化学分析の場合には、元のインターフェログラムは、分光計からのサンプルの光学的吸収度又は反射率を表す。元の再分解された時間領域のインターフェログラムは、次に、フーリエ変換などの方法を用いて、対応する周波数領域の単一のビーム・スペクトルに変換される。一般的な数量化目的のため、再分解されたインターフェログラムのこの単一のビーム・スペクトルは背景信号として用いられ、元の分解能の単一ビーム・スペクトルはサンプル信号として用いられる。サンプル及び背景の単一ビーム・スペクトルは、次に、元の単一ビームの範囲に対する再分解された単一ビームの比率のログによって、自己基準型の周波数スペクトルに変換される。結果的に得られる自己基準型のスペクトルは、ランダム・ノイズと共に、元のスペクトルの低周波信号といくつかの中間周波数信号とを除去するが高周波信号は保持し、よって、装置のスペクトル情報に対するサンプルからのスペクトル情報への感度が改善される。
【００１４】
そのような自己基準型の方法では、アポダイゼーション関数は、元の及び再分解されたスペクトルを発生するサンプルと再分解された時間領域インターフェログラムとに重み付けするのに用いられ、よって、自己基準型のスペクトルの所望のプロファイルが得られる（すなわち、高周波信号を保持して、低周波信号を除去又は減少させる）。既知のアポダイゼーション関数は、典型的には、連続的に減衰するウェイト・プロファイルを適用するのであるが、その場合、低周波信号に対応するインターフェログラム・ポイントに高いウェイトが適用され（例えば、低いインターフェログラム・ポイント数）、アポダイゼーション関数によってはゼロまでのより低いウェイトが、高周波信号に対応する後半のインターフェログラム・ポイントに適用される。
【００１５】
しかし、既知のアポダイゼーション関数は、例えば、自己基準型のスペクトルにおける装置関数に起因して、元の及び再分解されたインターフェログラム信号に効果的に重み付けしてアーチファクトを除去することはない。そのような低周波及び中間周波数のアーチファクトは、結果的に得られる自己基準型のスペクトルの分析で困難を生じさせる。中間周波数信号は、装置の効果又はサンプルである化学物質の効果のいずれかによって生じることがあり、特に、装置の効果に起因するものは、標準的なアポダイゼーションの形状（例えば、三角形、ノートン・ビア、余弦など）を用いても除去することができない。例えば、化学的サンプルから結果的に得られる自己基準型の吸収度・反射率スペクトルでは、中間周波数信号は、組成物である化学物質の光学的応答信号に対応するより小さなサンプル吸収ピークの数量化に関係する干渉を生じる。また、そのような信号は、理論的でノイズフリーの基準を用いることを困難にし、結果的に、それぞれの装置に対する基準、何らかの形式の校正、又は、装置関数変換の必要性を生じさせる。
【００１６】
図２は、化学的なサンプルに対して結果的に得られた自己基準型の吸収スペクトルに対する中間周波数の影響を図解している。この自己基準型の吸収スペクトル１０は、高分解能の化学的ピークに重畳され数量化を妨げている中間周波数信号を含む。特に、中間周波数信号は３つの干渉フリンジ１５ａ、１５ｂ、１５ｃとして示されており、また、所望の化学的ピークが１７において示されている。
【００１７】
本発明は、信号処理において用い低周波及び中間周波数の装置背景及びアーチファクト信号を除去しないとしても実質的に削減する改善されたアポダイゼーション関数及び対応する波形である。特に、本発明によるアポダイゼーション関数の実施例の適用は、フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光測定、ＦＴ近赤外（ＦＴＮＩＲ）分光測定などを含む光学的吸収度データ分析などの信号分析のために自己基準型の方法を用いるときに、特に効果的である。
【００１８】
そのような自己基準型の方法と組み合わせると、本発明の実施例では、生の元のスペクトルにおいてだけは高周波信号を保持しながら、元の及び再分解された周波数スペクトルを低周波及び中間周波数信号に対してより類似させるアポダイゼーション関数及び対応する波形を用いる。最終的な自己基準型の吸収スペクトルを計算するときには、再分解された信号ビーム背景スペクトルに対する高分解能単一ビーム・スペクトルの比率は、化学的に意味のある情報を主に保持し、この情報をより効率的に分析することを可能にする。
【００１９】
このように、本発明の実施例は、特に超高純度ガスの場合に、また、赤外分光測定の場合に、低濃度成分の検出限度を延長し、組成物の分析の精度を向上させることができる。本発明の実施例は、また、装置の効果を全く含まずノイズのない理論的な基準のより効率的な利用を容易にすることができる。本発明の実施例は、また、装置に関係する信号が最終的なスペクトルの中に残っている場合に必要である装置に特有の更正転送方法に対する必要性を、全くゼロではないにしても、減少させることができる。
【００２０】
特に自己基準型の方法の場合について数量化の問題が論じられるが、アポダイゼーション関数とその対応する波形の実施例は、データ取得の通常の方法に対しても適用可能である。特に、赤外分光測定は、自己基準型の背景が用いられるかどうかとか関係なく、このアポダイゼーション方法から利益を受ける。アポダイゼーション関数及び対応する波形の実施例は、リンギングと分解能との間のよいトレードオフを提供すると同時に、装置関数を除去して化学的数量化を向上させる。この方法は、また、核磁気共鳴（ＮＭＲ）など他の時間的発振方法にも適用可能であり、特に、時間領域信号を信号対雑音比の分解能への引き替えを必要とする周波数領域信号に関連させるフーリエ変換などの方法を必要とするソリッドステートＦＴ−ＮＭＲに適用可能である。アポダイゼーション関数及び対応する波形の実施例は、また、ＦＴ赤外分光測定に適用される通常の分析方法など数量化のためにフラットなベースラインに依存する他の分光法でも用いることができる。
【００２１】
ある１つの実施例によると、分光測定（spectrometry）において用いられる信号処理方法であって、（ｉ）サンプル信号のサンプル時間領域波形と基準信号の基準時間領域波形とを取得するステップと、（ｉｉ）前記サンプル時間領域波形に適用するサンプル・アポダイゼーション波形と前記基準時間領域波形に適用する基準アポダイゼーション波形とを提供するステップであって、前記アポダイゼーション波形はそれぞれが第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントと前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントとは実質的に同じ長さの延長を有し（coextensive in length）実質的に同じウェイト・プロファイルを有し、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形のそれぞれの前記第２のセグメントは減衰型のウェイト・プロファイルを有する、ステップと、（ｉｉｉ）前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形を前記サンプル及び基準時間領域波形に適用するステップであって、実質的に同じウェイトが前記アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントによって前記サンプル及び基準時間領域波形の対応する実質的に同じ延長を有する範囲（region）に適用され、結果的にアポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を生じる、ステップと、（ｉｖ）前記アポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を対応するサンプル及び基準周波数領域スペクトル波形に変換するステップと、（ｖ）基準となる（referenced）スペクトル分析波形を、前記基準スペクトル波形に対する前記サンプル・スペクトル波形の比率として発生するステップであって、前記スペクトル分析波形は、前記アポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形の対応する同じ延長を有する範囲と関連する周波数を実質的に除外している、ステップと、を含む方法及び装置が開示される。
【００２２】
特定の実施例によると、本発明の方法及び装置は、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントに、実質的に一定の大きさである同じウェイト・プロファイルを提供するステップを更に含む。
【００２３】
特定の実施例によると、本発明の方法及び装置は、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントに、変化する大きさを有する同じウェイト・プロファイルを提供するステップを更に含む。
【００２４】
特定の実施例によると、本発明による方法及び装置は、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントに、前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントの長さよりも短い長さを提供する及びその逆を提供するステップを更に含む。
【００２５】
特定の実施例によると、本発明による方法及び装置は、前記アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントは、余弦、バーレット（Barlett）、ブラックマン（Blackman）、コンヌ（Connes）、ガウシアン（Gaussian）、ローレンシアン（Lorentzian）、ハミング（Hamming）、ノートン・ビア（Norton-Beer）、ハニング（Hanning）又はウェルチ（Welch）波形を含む。この技術分野の当業者に既知である他のアポダイゼーション波形も用いることができる。
【００２６】
特定の実施例によると、本発明による方法及び装置は、（ｉ）前記サンプル時間領域波形に適用されるときに、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントに、第１の減衰速度を有するウェイト・プロファイルを提供するステップと、（ｉｉ）前記基準時間領域波形に適用されるときに、前記基準アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントに、前記第１の減衰速度とは異なる第２の減衰速度を有するウェイト・プロファイルを提供するステップと、を更に含む。
【００２７】
特定の実施例によると、本発明による方法及び装置は、（ｉ）前記サンプル時間領域波形に適用されるときに、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントに、第１のウェイト・プロファイルを提供するステップと、（ｉｉ）前記基準時間領域波形に適用されるときに、前記基準アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントに、前記ウェイト・プロファイルとは異なる第２のウェイト・プロファイルを提供するステップと、を更に含む。
【００２８】
特定の実施例によると、本発明による方法及び装置では、前記サンプル時間領域波形と前記基準時間領域波形とは１又は複数の化学物質の光学応答信号を表し、前記基準となるスペクトル分析波形は前記１又は複数の化学物質の吸光度（optical absorbance）又は反射スペクトルを表す。
【００２９】
特定の実施例によると、本発明による方法及び装置では、前記サンプル及び基準時間領域波形の対応する同じ延長を有する範囲への実質的に同じウェイトの適用の結果として、スペクトル分析波形からの前記１又は複数の化学物質の光学的応答信号と実質的に無関係の周波数の除外が生じる。
【００３０】
特定の実施例によると、本発明による方法及び装置では、フーリエ変換分光測定装置を用いて前記サンプル時間領域波形を取得するステップを更に含む。フーリエ変換分光測定装置は、フーリエ変換赤外分光測定（ＦＴＩＲ）装置でありうる。
【００３１】
他の実施例によると、自己基準型の信号分光測定（auto referenced signal spectrometry）において用いられる信号処理方法及び装置であって、（ｉ）サンプル信号のサンプル時間領域波形を取得するステップと、（ｉｉ）前記サンプル時間領域波形から基準時間領域波形を発生するステップと、（ｉｉｉ）前記サンプル時間領域波形に適用するサンプル・アポダイゼーション波形と前記基準時間領域波形に適用する基準アポダイゼーション波形とを提供するステップであって、前記アポダイゼーション波形はそれぞれが第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントと前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントとは実質的に同じ長さの延長を有し実質的に同じウェイト・プロファイルを有し、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形のそれぞれの前記第２のセグメントは減衰型のウェイト・プロファイルを有する、ステップと、（ｉｖ）前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形を前記サンプル及び基準時間領域波形に適用するステップであって、実質的に同じウェイトが前記アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントによって前記サンプル及び基準時間領域波形の対応する実質的に同じ延長を有する範囲に適用され、結果的にアポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を生じる、ステップと、（ｖ）前記アポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を対応するサンプル及び基準周波数領域スペクトル波形に変換するステップと、（ｖｉ）自己基準型のスペクトル分析波形を、前記基準スペクトル波形に対する前記サンプル・スペクトル波形の比率として発生するステップであって、前記自己基準型のスペクトル分析波形は、前記アポダイゼーションのなされたサンプル時間領域波形の前記第１の範囲から発生される周波数を実質的に除外している、ステップと、を含む方法及び装置が提供される。
【００３２】
別の実施例によると、分光測定において用いられる信号処理方法及び装置であって、（ｉ）サンプル信号からサンプル時間領域波形を取得するステップと、（ｉｉ）前記サンプル時間領域波形に適用するアポダイゼーション波形を提供するステップであって、前記アポダイゼーション波形は第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記第１のセグメントは実質的に一定のウェイト・プロファイルを有し、前記第２のセグメントは実質的に非線形の減衰型ウェイト・プロファイルを有する、ステップと、（ｉｉｉ）前記アポダイゼーション波形を前記サンプル時間領域波形に適用し、結果的にアポダイゼーションのなされた時間領域波形を生じる、ステップと、（ｉｖ）前記アポダイゼーションのなされたサンプル時間領域波形を対応する周波数領域スペクトル波形に変換するステップと、（ｖ）前記サンプル時間領域波形からのランダム・ノイズと打ち切り誤差とに関連する周波数とアーチファクトとを実質的に除外するスペクトル分析波形を発生するステップと、を含む方法及び装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明の上述した及びそれ以外の目的、特徴及び効果は、添付の図面に図解されている本発明の好適実施例のより特定の説明から明らかになるはずである。なお、添付の図面では、同じ構成要素に対しては異なる図面においても同一の参照符号が付されている。これらの図面は必ずしも寸法通りではなく、その代わりに、本発明の原理を図解することに重点がおかれている。
【００３４】
プロセッサ又はそれ以外の計算装置によって実行され、赤外分光測定などの信号処理において用いられるアポダイゼーション波形を発生することができる改良されたアポダイゼーション関数が提供される。本発明によると、このアポダイゼーション波形は、複数の連続したセグメントを含み、それぞれのセグメントは異なるウェイト・プロファイルに対応する。ある１つの実施例によると、このアポダイゼーション関数は、連続した２以上の構成要素であるアポダイゼーション関数の和であって、波形のそれぞれのセグメントが構成要素であるアポダイゼーション関数の中の１つのウェイト・プロファイルを有するようなアポダイゼーション波形を生じることができる。これらの２以上の構成要素であるアポダイゼーション関数は、特定の応用例に応じて選択が可能である。
【００３５】
例えば、図３Ａは、ある１つの実施例によるアポダイゼーション関数に対応するアポダイゼーション波形を図解している。この実施例では、アポダイゼーション関数は、単位乗算器とアポダイゼーション波形２０を発生する余弦関数との直列和である。アポダイゼーション波形２０は、一定の大きさ（例えば、大きさ＝１）を有する一様（uniform）セグメント２２と非線形減衰セグメント２４とを含む。一様セグメント２２は、低いインターフェログラム・ポイント数２６の範囲にわたって適用されるのであるが、ダンプニング（減衰）なしで拡大された周期の間のインターフェログラム信号の発振を可能にする。従って、アポダイゼーションされたインターフェログラムを周波数領域に変換する際には、結果的に得られるスペクトルは、より高品質の分解能を有することになる。対照的に、より高いインターフェログラム・ポイント数２８の範囲で適用される非線形減衰セグメント２４は、インターフェログラム信号をゼロに向かってダンプさせ、結果的に、周波数領域における打ち切り誤差とアーチファクト・リンギングとを減少させる。このように、本発明によるアポダイゼーション関数と対応する波形とのこのような実施例は、分解能とリンギングとのトレードオフを改善させる。
【００３６】
図３Ｂは、ある１つの実施例によるダブルサイド型のインターフェログラムと共に用いられるアポダイゼーション関数に対応するアポダイゼーション波形を図解している。この実施例では、アポダイゼーション波形３０は、一様セグメント３２と、一様セグメント３２の両端から下向きに延長する減衰セグメント３４ａ及び３４ｂとを含む。
【００３７】
別の実施例では、アポダイゼーション波形の第２のセグメントは、図１に図解されている又はこの技術分野の当業者に既知である他のアポダイゼーション波形など、既知のアポダイゼーション波形の任意のものに対応する減衰ウェイト・プロファイルを有することができる。
【００３８】
アポダイゼーション関数及び対応する波形の実施例は、多くの他の時間変動型分光手法において用いることができる。このような手法は、限定を意味しないが、フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光測定や、自己基準型（auto-referenced）のフーリエ変換赤外（ＡＲ−ＦＴＩＲ）分光測定を含む。
【００３９】
自己基準型のフーリエ変換赤外（ＡＲ−ＦＴＩＲ）分光測定は、サンプル・インターフェログラムと当該サンプル・インターフェログラムから導かれた再分解インターフェログラムとが用いられ自己基準型の周波数スペクトルを発生する信号分析方法である。この自己基準型の周波数スペクトルでは、再分解されたスペクトルとサンプル・スペクトルとに共通する低周波信号が効率的に除去されており、分析に関係する周波数だけが実質的に残るようになっている。
【００４０】
本発明は、このようなＡＲ−ＦＴＩＲ方法の精度を向上させる。例えば、特定の実施例では、アポダイゼーション関数及び対応する波形によって、実質的に同じウェイト・プロファイルが、元の及び再分解された吸収スペクトルの低周波及び中間周波数信号を発生する元のサンプル・インターフェログラムと再分解されたインターフェログラムとの範囲に適用されることが可能になる。従って、これらの希望しない信号を、結果的に得られる自己基準型のスペクトルから効率的に除去することができ、高周波信号の数量化をより容易にしている。
【００４１】
換言すると、自己基準型のスペクトルからの低周波及び中間周波数信号の除去は、（ｉ）アポダイゼーション関数からの実質的に同じウェイトを、除去されるべき信号を含む元のインターフェログラムと再分解されたインターフェログラムとの範囲に適用し（すなわち、当初のインターフェログラム・ポイントは装置関数信号を含むのが典型的である）、（ｉｉ）分析に関係する信号を表すのが典型的である高周波信号を含むインターフェログラムの範囲に、異なるウェイトを適用することによって、生じる。
【００４２】
図４は、ある１つの実施例によるアポダイゼーション波形を用いる自己基準型の分光測定において用いられる信号分析の方法を図解している流れ図である。ステップ４０では、元のインターフェログラムと所定の量に従って再分解された同じインターフェログラムとが得られる。元のインターフェログラムは、例えばフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光計から得られたサンプルとなる時間領域波形の形式を有する元の測定された信号である。元のインターフェログラムは、また、理論的なサンプルに対するインターフェログラムの計算を通じても発生可能である。基準として機能する再分解されたインターフェログラムは、元のインターフェログラムのコピーされた又は打ち切られた範囲を含み、所定の再分解された値に対応する第１のインターフェログラム・ポイントのわずかなパーセンテージだけを保持する（例えば、再分解は、元の分解能の値の４から１６倍であるのが典型的である）。
【００４３】
ステップ４５では、サンプル・アポダイゼーション波形が元のインターフェログラムに適用され、基準アポダイゼーション波形が再分解されたインターフェログラムに適用される。ある１つの実施例によると、アポダイゼーション波形のそれぞれは第１のセグメントと第２のセグメントとを含む。サンプル・アポダイゼーション波形の第１のセグメントは、基準アポダイゼーション波形の第１のセグメントと長さが実質的に同じ延長を有し、実質的に同じウェイト・プロファイルを有する。しかし、サンプル・アポダイゼーション波形よりも長さが短い基準アポダイゼーション波形の第１のセグメントを、及びその逆のものを、提供するすることに意味がある場合もありうる。
【００４４】
アポダイゼーション波形のそれぞれの第２のセグメントは、減衰ウェイト・プロファイルを有する。おそらくは、サンプル・アポダイゼーション波形の第２のセグメントは、基準アポダイゼーション波形の第２のセグメントの減衰速度とは異なる減衰速度を有している。
【００４５】
サンプル及び基準アポダイゼーション波形はそれぞれのインターフェログラムに適用され、実質的に同じウェイトが、アポダイゼーション波形の第１のセグメントによって、サンプル及び再分解されたインターフェログラムの対応する同じ延長を有する範囲に提供される。異なるウェイトがこれらの波形の第２の範囲に適用され、その結果として、元の及び再分解されアポダイゼーションがなされた波形が生じる。
【００４６】
好ましくは、アポダイゼーション波形は、実質的に同じウェイトを、低周波及び中間的な周波数の信号を含む元の及び再分解されたインターフェログラムの範囲に提供する（すなわち、より早期のインターフェログラム・ポイント）。典型的には、これらの範囲は、インターフェログラムの低いポイント数を含む。従って、低周波及び中間的な周波数の信号は、自己基準型スペクトルにおいて著しく削減され、高周波のサンプルに関係する信号だけが残ることになる。
【００４７】
第１のセグメントの長さは、不所望の信号の除去を最適化するように、そして、可能性のある最高の分解能を保持するように調整することができる。例えば、第１のセグメントの長さは、除去されるべきアプローチ信号の周波数と数量化されるべき化学的信号の周波数及び最終分解能とに依存する。典型的な値は、全体的なインターフェログラムの長さの数パーセントであり、これは、ベースラインを除去するのに必要な再分解（deresolution）の範囲と原信号からの他の装置アプローチとに応じて、打ち切られたインターフェログラムの長さのパーセントの数十倍に対応する。
【００４８】
特定の実施例によると、アポダイゼーション波形の第１のセグメントのウェイト・プロファイルは、一定の大きさである必要はない。むしろ、アポダイゼーションの第１のセグメントは、変動する大きさを有しながら同様に機能することが可能である。
【００４９】
ステップ５０では、元の及び再分解されアポダイゼーションのなされた波形は、時間領域から周波数領域に変換され、結果的に、サンプル・スペクトル波形と再分解されたスペクトル波形とを生じる。例えば、インターフェログラムにおける適切な数のポイントを用いて（すなわち、２の整数乗）、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を元の波形と再分解されアポダイゼーションのなされた波形との両方に適用して、サンプル及び再分解された単一ビーム・スペクトルが取得される。単一ビーム・スペクトルは、波数による周波数の関数としてのする検出器信号である。高速フーリエ変換分析に関する更なる情報については、グリフィス他による書籍を参照のこと。
【００５０】
ステップ５５では、信号分析のための自己基準型スペクトル波形が、再分解されたスペクトル波形に対するサンプル・スペクトル波形の比率を計算することによって、発生される。特に、自己基準型吸収スペクトルは、元の分解能で取得された単一ビーム・スペクトルと背景スペクトルとして用いられたより低い分解能に再分解された同じスペクトルとの比率を取り、逆の比率の対数を取ることによって、計算される。
【００５１】
結果として得られる自己基準型吸収スペクトルは、ほぼすべての高周波信号（元のスペクトルに存在するが、再分解さた背景スペクトルでは完全に除去されているから）を含み、低周波又は中間的な周波数の信号は実質的に含まない（両方のスペクトルに含まれていたが、効果的に除去されたから）。結果的に、装置関数は、典型的には低周波及び中間的な周波数の信号であるのだが、効果的に除去することができ、他方で、高い分解能の化学的信号は維持される。用いられるアポダイゼーション関数がインターフェログラムの後半部分における信号を抑制するので、ランダムノイズ信号もまた抑制される。このアプローチによって、非常に小さな吸収ピークの測定が可能になり、結果的に、ある特定の実施例における非常に低い気体濃度が実現される。
【００５２】
標準的なフーリエ変換赤外分光測定（ＦＴＩＲ）はＡＲ−ＦＴＩＲと実質的に同一であるが、ただし、背景又は基準信号は元のインターフェログラムのサンプル信号と同一ではない。例えば、化学的分析のためのＦＴＩＲ分光測定の場合には、元のインターフェログラムは分析対象であるサンプルの光学的な吸収／反射信号を含み、他方で、基準インターフェログラムは分析対象であるサンプルとは異なる構成化学組成を有する所定の既知のサンプル（例えば、窒素）の光学的な吸収／反射信号を含む。
【００５３】
図５は、ある１つの実施例による光学的気体吸収分析のための分析器を含むシステムの図解である。このシステムの特定の実施例は、米国マサチューセッツ州ウィルミントン（Wilmington）所在のＭＫＳインスツルメンツ（MKS Instruments）社から市販されているマルチガス純度アナライザ（MultiGasTM Purity Analyzer）のまだ発表されていないバージョンに含まれており、このアナライザ（分析器）は、ＮＨ３、ＮＦ３及び水素など高純度気体におけるＰＰＢ（part par billion）汚染レベルでのリアルタイム・トレース不純物検出を提供する。
【００５４】
この実施例では、このシステムは、フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光計７２を含む。この分光計は、ＩＲ光源７４からの赤外（ＩＲ）ビームと気体源７６からの分析対象である気体とを入力として受け取る。ＩＲ検出器７８が、時間領域における気体のＩＲ吸収特性を表すインターフェログラム（図示せず）を検出し出力する。特に、このインターフェログラムを含むデータが、図４の方法を実現するプロセッサ８２を含む分析器８０に送られる。この分析器及び／又はプロセッサは、ＦＴＩＲシステムに内蔵されている場合も外部にある場合もありうる。
【００５５】
図６Ａは、ある１つの実施例による元のインターフェログラムの図である。特に、この図は、０から３０００までの低いポイント数における元のインターフェログラム１００の詳細な図解である。実際のインターフェログラムは、実際には、所望の限度を表す任意の数まで延長する可能性がある。中央バースト（すなわち、最大の信号の位置）は、この例ではほぼポイント数１０００の位置にあり、装置関数（instrument function）を含むたたみ込まれた（convoluted）信号のすべての最大信号を表す時間減衰インターフェログラムの始点に対応する。低周波信号は最も速く減衰し、中間的及び高周波信号は中央バーストの両側において更に延長している。この例は特に赤外分光計に属するインターフェログラムのためのものであるが、全体的な情報は、ＦＴＩＲの例において説明されるものなどダブルサイド型のインターフェログラムを含まない他の時間変動型の実験にも適用される。シングルサイド型のインターフェログラムよりもいくぶん多く収集する分光計からのインターフェログラムの一般的な分析は、上述したグリフス他による書籍に詳細に説明されている。
【００５６】
再分解された（deresolved）インターフェログラム１２０は、基準又は背景時間領域波形として機能するのであるが、元のインターフェログラムを打ち切りより低い分解能のスペクトルを得ることによって取得される。例えば、元のインターフェログラムがｎ個のシングルサイド型のポイント（すなわち、中央バースト１１０の右側のポイント）を有するのであれば、再分解されたインターフェログラムは、元のインターフェログラムの（ｘ／ｎ）個の第１のデータポイントを含む。なお、ここで、ｘは一般的に、元の信号よりも４倍から１６倍だけ分解能の低い数である。
【００５７】
図６Ｂは、ある１つの実施例に従って、図３のアポダイゼーション波形を元の及び再分解されたインターフェログラムに適用した様子を示す図である。この実施例では、アポダイゼーション波形１２０ａ及び１２０ｂは、一定の大きさと余弦の形状を有する減衰セグメント１２４ａ及び１２４ｂとを有する一様セグメント１２２で構成される形状を有する。打ち切られ再分解されたインターフェログラムが元のインターフェログラムよりも長さが短い場合でも、一様のセグメント１２２は、全く同一のウェイトを、これらの時間領域波形の低いポイント数の範囲に適用する。
【００５８】
このように、これらのアポダイゼーションのなされた波形が周波数領域に変換されると、結果的に、自己基準型の吸収スペクトルからそれ以後は除去される低周波及び中間周波数信号を捕捉する元の及び再分解されたインターフェログラムに対応する吸収スペクトルが生じるが、これは、元の及び再分解された単一ビーム・スペクトルの比率から計算される。
【００５９】
アポダイゼーションの減衰セグメント１２４ａ及び１２４ｂは、異なるウェイトを、元の及び再分解された時間領域波形の後半の範囲に適用し、これらの波形は、高周波信号を含む。特に、アポダイゼーション波形１２４ａの減衰セグメントは、一様セグメントの一定の大きさからゼロまで減衰するウェイトを適用する（又は、他のアポダイゼーション関数の形状を用いるときには他の値を適用する可能性もある）。逆に、減衰セグメント１２４ｂは、後半の範囲には延長せず、従ってゼロのウェイトを適用する。このようにして、これらのアポダイゼーションのなされた波形が周波数領域に変換されるときには、結果的に得られる吸収スペクトルは高周波信号を捕捉する元のインターフェログラムに対応するが、再分解され変換されたスペクトルはそのようなことはない。従って、自己基準型のスペクトルは、低周波及び中間的周波数の信号からの干渉なしに高周波信号に対応するデータを含む。
【００６０】
アポダイゼーション関数に加えて、メルツ（Mertz）関数など他のフィルタ又は重み付け関数を、追加的にインターフェログラムに適用することができる。すべてのアポダイゼーション及びそれ以外のフィルタ及び関数の正味の影響が考慮されており、この技術分野の当業者であればアポダイゼーション関数に先行する又はその後でのフィルタの適用がここでの議論の範囲内にあることを理解するはずである。
【００６１】
対照的に、図７は、元の及び打ち切られたインターフェログラムに適用された既知の三角形のアポダイゼーション波形を図解している図面である。同じアポダイゼーション関数の形状１３０及び１３２が、元のインターフェログラム１００と打ち切られたインターフェログラム１２０との両方に適用される。しかし、両方のインターフェログラムは異なる長さを有しているので、異なる有効ウェイトが実際には同じインターフェログラム・ポイント数に適用される。このアポダイゼーションのなされた波形は、低周波及び中間的周波数の信号を含むインターフェログラムの範囲に同じウェイトを適用することはなく、従って、最終的な自己基準型の吸収スペクトルから中間的周波数信号を効果的に除去することはない。
【００６２】
図６Ｃ及び６Ｄは、ある１つの実施例により、周波数領域に変換された元の及び再分解されたアポダイゼーションのなされたインターフェログラムに対応する単一ビーム信号を図解している。単一ビーム信号は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いてアポダイゼーションのなされたインターフェログラムを処理した後で得られる波数に対する強度又はエネルギを表す。低周波又は幅の広い信号は装置関数であり、中間的周波数で中間的な幅のピークは装置信号からの化学的信号又はアーチファクト（例えば、薄膜干渉）であり、高周波又は幅の狭いピークは化学的信号である。打ち切られたインターフェログラム（図６Ｃ）から得られた再分解された単一ビーム・スペクトルは、元の単一ビーム・スペクトル（図６Ｄ）よりも「滑らか」であり、低周波及び中間的周波数の信号を含むが、高周波信号は含まない。
【００６３】
特に、元の及び再分解された単一ビーム・スペクトル１４０及び１４２は、それぞれが、分光計の装置関数に起因する幅の広い全体的形状を有する低周波信号１４４を含む。元の及び再分解されたスペクトルは、また、化学的信号か又は薄膜干渉に起因するアーチファクト装置信号かのいずれかである中間的周波数の信号１４６を含む。対照的に、元の単一ビーム・スペクトル１４０は、追加的に、高周波信号１４８又は化学的信号に対応する幅の狭いピークを含む。
【００６４】
図６Ｅは、ある１つの実施例による、元の及び再分解された単一ビーム・スペクトルの重複部分の詳細を図解している図面である。この図は、再分解された単一ビーム・スペクトル１４２の低周波及び高周波信号１４４及び１４６は元の吸収スペクトル１４０の低周波及び中間的周波数の信号１４４及び１４６に類似していることを図解している。従って、２つの単一ビーム・スペクトルの比率を考慮すると、結果的に、自己基準型のスペクトルにおける低周波及び中間的周波数の信号の除去が生じるが、図６Ｆに示されているように、吸収度に変換された高周波信号は維持される。
【００６５】
図６Ｆは、ある１つの実施例による、最終的な自己基準型の吸収スペクトル（波数に対する吸収度）の例を図解している。示されているように、高周波で幅の狭い吸収ピーク１５０だけが、スペクトルに残っている。
【００６６】
図６Ｇ−６Ｉは、実験的な自己基準型の吸収スペクトルに関する最適化されたアポダイゼーション関数の実施例の有効性の例を図解している。図６Ｇの自己基準型スペクトルは、標準アポダイゼーション関数を用いて発生される。示されているように、装置に関係するアーチファクト媒体周波数信号（すなわち、干渉フリンジ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ）は幅の狭い高周波の化学的信号ピーク１６５とのたたみ込みがなされ、従って、分析を困難にする。
【００６７】
対照的に、図６Ｈの自己基準型スペクトルはアポダイゼーション波形を用いて発生されるのであるが、このアポダイゼーション波形は一様セグメントと余弦セグメントとの組合せである。図６Ｈに示されているように、干渉フリンジは、結果的に得られる自己基準型の吸収スペクトルから除去され、高周波で幅の狭い化学的ピーク１６７を数量化する際の精度向上が可能になる。従って、すべての装置アーチファクト信号は、改良されたアポダイゼーションのためにより効果的に減少され、化学的な信号の減少は最小限であり、サンプルの分析はより低い検出限度を生じることができ、よりよい精度を有し、装置に特有の較正や方法変換を必要とせずに、理論的でノイズフリーの基準を用いて実行することができる。
【００６８】
検出限度と精度とサンプルの第１のセグメントの長さとを最適化するため、基準又は両方のアポダイゼーション波形を調整することができる。
【００６９】
特定の実施例によると、第１のセグメント（例えば、一様セグメント）の長さは、以下の基準の中の１又は複数を組合せに応じて自動的に調整することができる。すなわち、（ｉ）分析される対象となる化学的不純物の識別（同定）と、（ｉｉ）用いられている分光計に関連する装置関数及び周波数と、（ｉｉｉ）対象となる化学的不純物の光学的応答信号と無関係の周波数の識別と、である。例えば、アポダイゼーション波形の第１のセグメントの長さは、装置関数と関連する周波数及び無関係の周波数と対応する信号を含むサンプル及び基準インターフェログラムの範囲に延長するように発生させることができる。そのような自動的調整は、例えばルックアップテーブル又はそれ以外のＩ／Ｏ関数を用いて実行することができる。
【００７０】
特定の実施例によると、一様セグメントの長さは、また、分析器８２へのユーザ・インターフェース（図示せず）又は分析器のソフトウェア実装を介して手動で行うこともできる。この分析器では、アポダイゼーション波形の第１のセグメントの長さをエンド・ユーザが特定する。手動の設定では、ユーザは、様々な設定を実験することにより、アポダイゼーション波形を発生させる。このアポダイゼーション波形は、結果的に得られる基準となるスペクトルにおいて最強の化学的ピークを提供し、対象となる信号と無関係な周波数及びアーチファクトからの干渉は制限されている。
【００７１】
例えば、図６Ｉは、アポダイゼーション波形の第１のセグメントの長さの変動が基準となるスペクトルにどのような影響を与えるかを反映させる５つの例を図解する信号ダイアグラムである。これらの例では、それぞれのアポダイゼーション波形は、一定の大きさを有する第１のセグメントと、減衰する余弦波形の形状を有する第２のセグメントとを有する。それぞれのアポダイゼーション波形の間の唯一の差異は、第１のセグメントの長さである。特に、長さが最短である第１のセグメントを有するアポダイゼーション波形は、化学的な信号ピーク２１２が最強であるがより多くの干渉を含む結果的に得られる基準となるスペクトル２１０に対応する。逆に、最大の長さを有する第１のセグメントを有するアポダイゼーション波形は、化学的な信号ピーク２５２はより弱いが干渉がより少ない結果的に得られる基準となるスペクトル２５０に対応する。２つの上述した例の間の長さを有する第１のセグメントを有するアポダイゼーション波形は、化学的信号ピーク２４２は強く干渉の量が効果的に削減されている、より最適な基準スペクトル２４０を提供する。他の実施例では、図５のシステムは、液体、固体、気体及びそれ以外の中間的な相を有する材料に対する光学的吸収分析のための自己基準型スペクトルを発生する分析器を含むことがありうる。この実施例では、低周波及び中間的な周波数の信号に対する影響が、サンプル関数への感度が失われないように、調整される。更に別の実施例では、ＦＴＩＲの代わりに、限定を意味しないが、核磁気共鳴、ＦＴ近赤外分光計、ＦＴラマン分光計など、それ以外の時間変動型の装置を用いる。
【００７２】
上述の手法は、デジタル電子回路、コンピュータ・ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア又はそれらの組合せにおいて実装することができる。この実装は、電子的性質を有さないが同じフィルタリングの結果を生じる別の形態でも可能である。この実装は、コンピュータ・プログラム製品でもありうる。すなわち、情報媒体において有体物として実現されたコンピュータ・プログラムである。情報媒体とは、例えば、機械可読の記憶装置や伝送信号であり、これは、プログラマブルなプロセッサやコンピュータや複数のコンピュータであるデータ処理装置によって実行され、又は、その動作を制御される。
【００７３】
コンピュータ・プログラムは、任意の形態のプログラミング言語で書くことが可能であり、コンパイルされた又は解釈された言語を含み、スタンドアロンのプログラムや、モジュール、コンポーネント、サブルーチン又は計算環境において用いられるのに適した他のユニットを含む任意の形態でもかまわない。コンピュータ・プログラムは、１つの場所又は複数の場所に存在し通信ネットワークによって相互接続された分散形態での１つ又は複数のコンピュータで実行することが可能である。
【００７４】
方法のステップは、入力データに対して動作し出力を発生することによってコンピュータ・プログラムを実行して本発明の機能を実現することで実行することができる。方法ステップは、更に、例えばＦＰＧＡ（フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ）やＡＳＩＣ（アプリケーション・スペシフィック集積回路）など特定用途向けの論理回路によって実行可能である。装置をそのような論理回路として実現することも可能である。モジュールは、その機能を実現するコンピュータ及び／又はプロセッサ／特別の回路の一部に相当することができる。
【００７５】
コンピュータ・プログラムの実行に適したプロセッサは、例えば、汎用の及び専用のマイクロプロセッサと、任意の種類のデジタル・コンピュータの任意の１又は複数のプロセッサとを含む。一般的に、プロセッサは、リードオンリメモリ、ランダムアクセスメモリ又はその両方から命令及びデータを受け取る。コンピュータの本質的な要素は、命令を実行するプロセッサと、命令及びデータを記憶する１又は複数のメモリ装置とである。一般的に、コンピュータは、磁気、磁気光学ディスク又は光学ディスクなどデータを記憶する１又は複数の大容量記憶装置を含む。あるいは、それらの大容量記憶装置との間でデータの送受信をするように結合されている。
【００７６】
コンピュータ・プログラムの命令及びデータを実現するのに適した情報媒体には、例えばＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリなどの半導体メモリ、内蔵ハードディスクや取外し可能なディスクなどの磁気ディスク、ＣＤＲＯＭやＤＶＤＲＯＭディスクなどの磁気光学ディスクを含むあらゆる不揮発性メモリの形態を取りうる。プロセッサ及びメモリは、特定用途向けの論理回路によって補助されることがあるし、そのような論理回路の中に組み込まれていることもありうる。
【００７７】
この出願で用いられている「モジュール」及び「関数」の用語は、限定を意味するのではないが、あるタスクを実行するソフトウェア又はハードウェア・コンポーネントを意味する。モジュールは、アドレシング可能な記憶媒体に常駐するように構成することが可能であるし、１又は複数のプロセッサを実行するように構成することも可能である。モジュールは、汎用の集積回路、ＦＰＧＡ又はＡＳＩＣを用いて全体を又は部分的に実行することもできる。従って、モジュールは、例えば、コンポーネント、ソフトウェア・コンポーネント、オブジェクト指向ソフトウェア・コンポーネント、クラス・コンポーネント及びタスク・コンポーネント、プロセス、関数、アトリビュート、プロシージャ、サブルーチン、プログラム・コードのセグメント、ドライバ、ファームウェア、マイクロコード、回路、データ、データベース、データ構造、テーブル、アレイ、変数などを含む。コンポーネント及びモジュールにおいて提供される機能は、より数の少ないコンポーネント及びモジュールの中に組み合わせることが可能であり、追加的なコンポーネント及びモジュールの中に分離することも可能である。
【００７８】
以上で本発明を好適実施例を参照して説明してきたが、この技術分野の当業者であれば、冒頭の特許請求の範囲に記載された発明の範囲から逸脱することなく、形態及び詳細において様々な変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】図１Ａ及び図１Ｂの位置関係を示す図である。
【図１Ａ】標準的なアポダイゼーション関数及び対応する波形の図解である。
【図１Ｂ】標準的なアポダイゼーション関数及び対応する波形の図解の続きである。
【図２】結果的に得られる自己基準型吸収スペクトルへの中間的分解能信号の影響を図解している。
【図３Ａ】ある実施例によるアポダイゼーション関数に対応するアポダイゼーション波形の図解である。
【図３Ｂ】ある実施例によるダブルサイド型のインターフェログラムと共に用いられるアポダイゼーション関数に対応するアポダイゼーション波形の図解である。
【図４】ある実施例による自己基準型分光測定において用いられる信号分析方法を図解する流れ図である。
【図５】ある実施例による光学的気体吸収度分析のための分析器を含むシステムの図解である。
【図６Ａ】ある実施例による元のインターフェログラムの図である。
【図６Ｂ】ある実施例による元のインターフェログラムと再分解された又は打ち切られたインターフェログラムとに図３のアポダイゼーション波形を適用した場合の図解である。
【図６Ｃ】ある実施例による、周波数領域に変換された元のインターフェログラムと再分解されアポダイゼーションがなされたインターフェログラムとに対応する単一ビーム信号の図解である。
【図６Ｄ】ある実施例による、周波数領域に変換された元のインターフェログラムと再分解されアポダイゼーションがなされたインターフェログラムとに対応する単一ビーム信号の図解である。
【図６Ｅ】ある実施例による元の及び再分解された単一ビーム・スペクトルの重複する部分に関する詳細な図解である。
【図６Ｆ】ある実施例による最終的な自己基準型吸収度スペクトル（波数に対する吸収度）の例の図解である。
【図６Ｇ】実験的な自己基準型吸収度スペクトルに対する最適化されたアポダイゼーション関数の実施例の有効性に関する例の図解である。
【図６Ｈ】実験的な自己基準型吸収度スペクトルに対する最適化されたアポダイゼーション関数の実施例の有効性に関する例の図解である。
【図６Ｉ】実験的な自己基準型吸収度スペクトルに対する最適化されたアポダイゼーション関数の実施例の有効性に関する例の図解である。
【図７】元のインターフェログラムと打ち切られたインターフェログラムとに適用されている既知の三角形のアポダイゼーション波形の図解である。
【背景技術】
【０００１】
分光測定（spectrometry）では、インターフェログラム（干渉図形）又は自由誘導減衰は、分光計の励起方法によって生じる異なる信号成分からの原信号（raw signal）を含む。そのような励起は、結果的に、時間に対する振幅の関数である発振信号を生じる。時間領域におけるインターフェログラムの異なる範囲（regions）は、信号対雑音比を増加させる又は周波数領域におけるその対応するスペクトルの隣接するピークの間での分解能を増加させることができる。しかし、一方の増加は、典型的には、結果的に、他方のトレードオフを生じさせる。
【０００２】
インターフェログラムはある有限時間まで測定することができるだけであるので、すべての実験的なインターフェログラムは有限である。フーリエ変換などの手法を用いて有限時間ベースのインターフェログラムを周波数領域に変換すると、結果的に得られるスペクトルは観測可能な「リンギング」を含み、これはギッブズ（Gibbs）現象と呼ばれることがある。このリンギングは、打ち切り誤差（truncation error）としても説明されるが、回避するのが好ましいのであって、その理由は、信号成分のスペクトル分析の邪魔になるからである。分光測定では、アポダイゼーション関数をインターフェログラム信号に適用することによって、結果的に生じる周波数スペクトルにおける望まないサイドローブを除去すると共に、ギッブズ現象リンギングを減少させるのに役立つ。
【０００３】
図１は、いくつかの標準的なアポダイゼーション関数とそれに対応する波形とを図解している。標準的なアポダイゼーション関数には、バートレット（Barlett、三角形）５ａ、ブラックマン（Blackman）５ｂ、コンヌ（Connes）５ｃ、余弦５ｄ、ガウシアン（Gaussian）５ｅ、ハミング（Hamming）５ｆ、ハニング（Hanning）５ｇ、ユニフォーム（ボックスカー）５ｈ、ウェルチ（Welch）５ｉ、台形型５ｊ、ノートン・ビア（Norton-Beer、強、中、弱）、ハップ・ゲンゼル（Happ-Genzel）、指数的減衰、ガウシアン減衰、及び、この技術分野の当業者に知られている他のシングル・サイド又はダブル・サイド・アポダイゼーション関数が含まれる。
【０００４】
アポダイゼーション関数は、周波数領域への変換の前に、ウェイト・プロファイルをインターフェログラムに適用するのに用いられる。インターフェログラムの異なるセクションが異なる発振周波数を有する信号に対応するので、アポダイゼーション関数によって生じる対応するウェイト・プロファイルの形状は、ある周波数の信号を強化し、それ以外を減少させることができる。
【０００５】
低周波信号は、形状においてガウシアン（ガウス型）である幅の広いスペクトル・ピークを有するものとして特徴付けられるのが典型的である。赤外分光測定では、そのような幅の広いスペクトル・ピークは、幅において、数百又は数千波数（wavenumbers）である。分光計の特性とある固体材料の分光測定の結果として得られる光学応答信号とを表す装置関数（instrument function）は、低周波信号を表す。
【０００６】
中間周波数信号は、典型的には、ローレンツ・ガウス（Lorentzian-Gaussian）混合物の線形状に類似する中間的な幅のスペクトル・ピークを有するものとして特徴付けられる。赤外分光測定の場合には、そのような中間的な幅のピークは、幅が数十波数である。ほとんどの固体、液体及びいくつかの気体の赤外分光測定の結果として得られる光学応答信号は、中間的な周波数信号を表す。中間的な周波数信号は、また、例えば、薄膜又はコーティング干渉から生じるアーチファクトの形態で分光計の特性を表す装置関数と関連付けることができる。
【０００７】
高周波信号は、幅の狭いローレンツ型ピークを有するものとして特徴付けられるのが典型的である。赤外分光測定の場合には、そのような幅の狭いピークは、数波数の幅か又はそれよりも狭い。これらの高周波信号は、気体の赤外分光測定の結果として得られる光学応答信号と関連付けられるのが典型的である。高周波成分から構成されるインターフェログラムに寄与するそれ以外の要素は、ランダム・ノイズである。
【０００８】
標準的なアポダイゼーション関数は、連続的に減衰するウェイト・プロファイルを適用するのが典型的である。この連続的に減衰するウェイト・プロファイルでは、高いウェイトは低周波信号（例えば、低いインターフェログラム・ポイント数）に対応するインターフェログラム・ポイントに適用され、あるアポダイゼーション関数に対してはゼロまでのより低いウェイトが、高周波信号に対応する後者のインターフェログラム・ポイントに適用される。変換の後では、結果的に得られるスペクトルにおける幅の狭い高周波ピークの周囲の「リンギング」は、著しく削減が可能であり、システムにおけるランダム・ノイズが抑制される。
【０００９】
アポダイゼーション関数の選択は、一般的に、信号周波数の分解能と打ち切り誤差又はアーチファクト・リンギングとの間のトレードオフとなる。相互に非常に近接する周波数は、インターフェログラム発振がそれらの周波数が相互に分離し始めるまで連続することを許容される場合には、分解することが可能である。換言すると、高い分解能を得るためには、高周波側で信号を完全に抑制する（すなわち、後者のインターフェログラム・ポイント数）アポダイゼーション関数が、幅の狭いピークを分解する能力を減少させる。
【００１０】
従って、最も高い分解能を保持するのに用いられるのが典型的であるアポダイゼーション関数は、ボックスカー型のアポダイゼーション関数である。この関数は、インターフェログラムと時間減衰のほとんどの範囲で１の値とを乗算し、インターフェログラムの端部又はその付近ではゼロとを乗算することに等しい。ボックスカー型のアポダイゼーション関数は、その特定のシステムに対する最良の分解能を提供するが、周波数領域においては最悪のリンギングを提供する。逆に、余弦（コサイン）アポダイゼーション関数のような、インターフェログラムの端部においてゼロになるまで滑らかに減衰するアポダイゼーション関数は、最悪の分解能を提供するが、周波数領域においてはリンギングのよりよい除去を与える。
【００１１】
標準的なアポダイゼーション関数に関する更なる情報については、Peter R. Griffiths and James A. de Haseth, Fourier Transform Infrared Spectrometry, Wyley Interscience (1986)を参照のこと（以後、「グリフィス他」と称する）。この書籍はその全体をこの出願で援用する。
【発明の概要】
【００１２】
アポダイゼーション関数は、赤外分光測定など、多くの時間変動的な分光技術において用いられてきた。アポダイゼーション関数が用いられる赤外分光測定の１つのタイプは、自己基準型（Auto-Referenced）のフーリエ変換赤外（AR-FTIR）分光測定と称される。例えば、自己基準型の赤外分光測定は、化学物質の分析に用いられ、その場合、サンプルの光学的吸収度又は反射度に対応する自己基準型の周波数スペクトルが発生され、組成物である化学成分の非常に低い成分濃度の数量化に用いられる。
【００１３】
自己基準型の赤外分光測定では、典型的には、サンプルの元のインターフェログラムを用い、次に、より低い分解能の別のインターフェログラムに再分解され（deresolved）、更に、低周波信号の除去のために用いられる。化学分析の場合には、元のインターフェログラムは、分光計からのサンプルの光学的吸収度又は反射率を表す。元の再分解された時間領域のインターフェログラムは、次に、フーリエ変換などの方法を用いて、対応する周波数領域の単一のビーム・スペクトルに変換される。一般的な数量化目的のため、再分解されたインターフェログラムのこの単一のビーム・スペクトルは背景信号として用いられ、元の分解能の単一ビーム・スペクトルはサンプル信号として用いられる。サンプル及び背景の単一ビーム・スペクトルは、次に、元の単一ビームの範囲に対する再分解された単一ビームの比率のログによって、自己基準型の周波数スペクトルに変換される。結果的に得られる自己基準型のスペクトルは、ランダム・ノイズと共に、元のスペクトルの低周波信号といくつかの中間周波数信号とを除去するが高周波信号は保持し、よって、装置のスペクトル情報に対するサンプルからのスペクトル情報への感度が改善される。
【００１４】
そのような自己基準型の方法では、アポダイゼーション関数は、元の及び再分解されたスペクトルを発生するサンプルと再分解された時間領域インターフェログラムとに重み付けするのに用いられ、よって、自己基準型のスペクトルの所望のプロファイルが得られる（すなわち、高周波信号を保持して、低周波信号を除去又は減少させる）。既知のアポダイゼーション関数は、典型的には、連続的に減衰するウェイト・プロファイルを適用するのであるが、その場合、低周波信号に対応するインターフェログラム・ポイントに高いウェイトが適用され（例えば、低いインターフェログラム・ポイント数）、アポダイゼーション関数によってはゼロまでのより低いウェイトが、高周波信号に対応する後半のインターフェログラム・ポイントに適用される。
【００１５】
しかし、既知のアポダイゼーション関数は、例えば、自己基準型のスペクトルにおける装置関数に起因して、元の及び再分解されたインターフェログラム信号に効果的に重み付けしてアーチファクトを除去することはない。そのような低周波及び中間周波数のアーチファクトは、結果的に得られる自己基準型のスペクトルの分析で困難を生じさせる。中間周波数信号は、装置の効果又はサンプルである化学物質の効果のいずれかによって生じることがあり、特に、装置の効果に起因するものは、標準的なアポダイゼーションの形状（例えば、三角形、ノートン・ビア、余弦など）を用いても除去することができない。例えば、化学的サンプルから結果的に得られる自己基準型の吸収度・反射率スペクトルでは、中間周波数信号は、組成物である化学物質の光学的応答信号に対応するより小さなサンプル吸収ピークの数量化に関係する干渉を生じる。また、そのような信号は、理論的でノイズフリーの基準を用いることを困難にし、結果的に、それぞれの装置に対する基準、何らかの形式の校正、又は、装置関数変換の必要性を生じさせる。
【００１６】
図２は、化学的なサンプルに対して結果的に得られた自己基準型の吸収スペクトルに対する中間周波数の影響を図解している。この自己基準型の吸収スペクトル１０は、高分解能の化学的ピークに重畳され数量化を妨げている中間周波数信号を含む。特に、中間周波数信号は３つの干渉フリンジ１５ａ、１５ｂ、１５ｃとして示されており、また、所望の化学的ピークが１７において示されている。
【００１７】
本発明は、信号処理において用い低周波及び中間周波数の装置背景及びアーチファクト信号を除去しないとしても実質的に削減する改善されたアポダイゼーション関数及び対応する波形である。特に、本発明によるアポダイゼーション関数の実施例の適用は、フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光測定、ＦＴ近赤外（ＦＴＮＩＲ）分光測定などを含む光学的吸収度データ分析などの信号分析のために自己基準型の方法を用いるときに、特に効果的である。
【００１８】
そのような自己基準型の方法と組み合わせると、本発明の実施例では、生の元のスペクトルにおいてだけは高周波信号を保持しながら、元の及び再分解された周波数スペクトルを低周波及び中間周波数信号に対してより類似させるアポダイゼーション関数及び対応する波形を用いる。最終的な自己基準型の吸収スペクトルを計算するときには、再分解された信号ビーム背景スペクトルに対する高分解能単一ビーム・スペクトルの比率は、化学的に意味のある情報を主に保持し、この情報をより効率的に分析することを可能にする。
【００１９】
このように、本発明の実施例は、特に超高純度ガスの場合に、また、赤外分光測定の場合に、低濃度成分の検出限度を延長し、組成物の分析の精度を向上させることができる。本発明の実施例は、また、装置の効果を全く含まずノイズのない理論的な基準のより効率的な利用を容易にすることができる。本発明の実施例は、また、装置に関係する信号が最終的なスペクトルの中に残っている場合に必要である装置に特有の更正転送方法に対する必要性を、全くゼロではないにしても、減少させることができる。
【００２０】
特に自己基準型の方法の場合について数量化の問題が論じられるが、アポダイゼーション関数とその対応する波形の実施例は、データ取得の通常の方法に対しても適用可能である。特に、赤外分光測定は、自己基準型の背景が用いられるかどうかとか関係なく、このアポダイゼーション方法から利益を受ける。アポダイゼーション関数及び対応する波形の実施例は、リンギングと分解能との間のよいトレードオフを提供すると同時に、装置関数を除去して化学的数量化を向上させる。この方法は、また、核磁気共鳴（ＮＭＲ）など他の時間的発振方法にも適用可能であり、特に、時間領域信号を信号対雑音比の分解能への引き替えを必要とする周波数領域信号に関連させるフーリエ変換などの方法を必要とするソリッドステートＦＴ−ＮＭＲに適用可能である。アポダイゼーション関数及び対応する波形の実施例は、また、ＦＴ赤外分光測定に適用される通常の分析方法など数量化のためにフラットなベースラインに依存する他の分光法でも用いることができる。
【００２１】
ある１つの実施例によると、分光測定（spectrometry）において用いられる信号処理方法であって、（ｉ）サンプル信号のサンプル時間領域波形と基準信号の基準時間領域波形とを取得するステップと、（ｉｉ）前記サンプル時間領域波形に適用するサンプル・アポダイゼーション波形と前記基準時間領域波形に適用する基準アポダイゼーション波形とを提供するステップであって、前記アポダイゼーション波形はそれぞれが第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントと前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントとは実質的に同じ長さの延長を有し（coextensive in length）実質的に同じウェイト・プロファイルを有し、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形のそれぞれの前記第２のセグメントは減衰型のウェイト・プロファイルを有する、ステップと、（ｉｉｉ）前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形を前記サンプル及び基準時間領域波形に適用するステップであって、実質的に同じウェイトが前記アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントによって前記サンプル及び基準時間領域波形の対応する実質的に同じ延長を有する範囲（region）に適用され、結果的にアポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を生じる、ステップと、（ｉｖ）前記アポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を対応するサンプル及び基準周波数領域スペクトル波形に変換するステップと、（ｖ）基準となる（referenced）スペクトル分析波形を、前記基準スペクトル波形に対する前記サンプル・スペクトル波形の比率として発生するステップであって、前記スペクトル分析波形は、前記アポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形の対応する同じ延長を有する範囲と関連する周波数を実質的に除外している、ステップと、を含む方法及び装置が開示される。
【００２２】
特定の実施例によると、本発明の方法及び装置は、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントに、実質的に一定の大きさである同じウェイト・プロファイルを提供するステップを更に含む。
【００２３】
特定の実施例によると、本発明の方法及び装置は、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントに、変化する大きさを有する同じウェイト・プロファイルを提供するステップを更に含む。
【００２４】
特定の実施例によると、本発明による方法及び装置は、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントに、前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントの長さよりも短い長さを提供する及びその逆を提供するステップを更に含む。
【００２５】
特定の実施例によると、本発明による方法及び装置は、前記アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントは、余弦、バーレット（Barlett）、ブラックマン（Blackman）、コンヌ（Connes）、ガウシアン（Gaussian）、ローレンシアン（Lorentzian）、ハミング（Hamming）、ノートン・ビア（Norton-Beer）、ハニング（Hanning）又はウェルチ（Welch）波形を含む。この技術分野の当業者に既知である他のアポダイゼーション波形も用いることができる。
【００２６】
特定の実施例によると、本発明による方法及び装置は、（ｉ）前記サンプル時間領域波形に適用されるときに、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントに、第１の減衰速度を有するウェイト・プロファイルを提供するステップと、（ｉｉ）前記基準時間領域波形に適用されるときに、前記基準アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントに、前記第１の減衰速度とは異なる第２の減衰速度を有するウェイト・プロファイルを提供するステップと、を更に含む。
【００２７】
特定の実施例によると、本発明による方法及び装置は、（ｉ）前記サンプル時間領域波形に適用されるときに、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントに、第１のウェイト・プロファイルを提供するステップと、（ｉｉ）前記基準時間領域波形に適用されるときに、前記基準アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントに、前記ウェイト・プロファイルとは異なる第２のウェイト・プロファイルを提供するステップと、を更に含む。
【００２８】
特定の実施例によると、本発明による方法及び装置では、前記サンプル時間領域波形と前記基準時間領域波形とは１又は複数の化学物質の光学応答信号を表し、前記基準となるスペクトル分析波形は前記１又は複数の化学物質の吸光度（optical absorbance）又は反射スペクトルを表す。
【００２９】
特定の実施例によると、本発明による方法及び装置では、前記サンプル及び基準時間領域波形の対応する同じ延長を有する範囲への実質的に同じウェイトの適用の結果として、スペクトル分析波形からの前記１又は複数の化学物質の光学的応答信号と実質的に無関係の周波数の除外が生じる。
【００３０】
特定の実施例によると、本発明による方法及び装置では、フーリエ変換分光測定装置を用いて前記サンプル時間領域波形を取得するステップを更に含む。フーリエ変換分光測定装置は、フーリエ変換赤外分光測定（ＦＴＩＲ）装置でありうる。
【００３１】
他の実施例によると、自己基準型の信号分光測定（auto referenced signal spectrometry）において用いられる信号処理方法及び装置であって、（ｉ）サンプル信号のサンプル時間領域波形を取得するステップと、（ｉｉ）前記サンプル時間領域波形から基準時間領域波形を発生するステップと、（ｉｉｉ）前記サンプル時間領域波形に適用するサンプル・アポダイゼーション波形と前記基準時間領域波形に適用する基準アポダイゼーション波形とを提供するステップであって、前記アポダイゼーション波形はそれぞれが第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントと前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントとは実質的に同じ長さの延長を有し実質的に同じウェイト・プロファイルを有し、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形のそれぞれの前記第２のセグメントは減衰型のウェイト・プロファイルを有する、ステップと、（ｉｖ）前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形を前記サンプル及び基準時間領域波形に適用するステップであって、実質的に同じウェイトが前記アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントによって前記サンプル及び基準時間領域波形の対応する実質的に同じ延長を有する範囲に適用され、結果的にアポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を生じる、ステップと、（ｖ）前記アポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を対応するサンプル及び基準周波数領域スペクトル波形に変換するステップと、（ｖｉ）自己基準型のスペクトル分析波形を、前記基準スペクトル波形に対する前記サンプル・スペクトル波形の比率として発生するステップであって、前記自己基準型のスペクトル分析波形は、前記アポダイゼーションのなされたサンプル時間領域波形の前記第１の範囲から発生される周波数を実質的に除外している、ステップと、を含む方法及び装置が提供される。
【００３２】
別の実施例によると、分光測定において用いられる信号処理方法及び装置であって、（ｉ）サンプル信号からサンプル時間領域波形を取得するステップと、（ｉｉ）前記サンプル時間領域波形に適用するアポダイゼーション波形を提供するステップであって、前記アポダイゼーション波形は第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記第１のセグメントは実質的に一定のウェイト・プロファイルを有し、前記第２のセグメントは実質的に非線形の減衰型ウェイト・プロファイルを有する、ステップと、（ｉｉｉ）前記アポダイゼーション波形を前記サンプル時間領域波形に適用し、結果的にアポダイゼーションのなされた時間領域波形を生じる、ステップと、（ｉｖ）前記アポダイゼーションのなされたサンプル時間領域波形を対応する周波数領域スペクトル波形に変換するステップと、（ｖ）前記サンプル時間領域波形からのランダム・ノイズと打ち切り誤差とに関連する周波数とアーチファクトとを実質的に除外するスペクトル分析波形を発生するステップと、を含む方法及び装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明の上述した及びそれ以外の目的、特徴及び効果は、添付の図面に図解されている本発明の好適実施例のより特定の説明から明らかになるはずである。なお、添付の図面では、同じ構成要素に対しては異なる図面においても同一の参照符号が付されている。これらの図面は必ずしも寸法通りではなく、その代わりに、本発明の原理を図解することに重点がおかれている。
【００３４】
プロセッサ又はそれ以外の計算装置によって実行され、赤外分光測定などの信号処理において用いられるアポダイゼーション波形を発生することができる改良されたアポダイゼーション関数が提供される。本発明によると、このアポダイゼーション波形は、複数の連続したセグメントを含み、それぞれのセグメントは異なるウェイト・プロファイルに対応する。ある１つの実施例によると、このアポダイゼーション関数は、連続した２以上の構成要素であるアポダイゼーション関数の和であって、波形のそれぞれのセグメントが構成要素であるアポダイゼーション関数の中の１つのウェイト・プロファイルを有するようなアポダイゼーション波形を生じることができる。これらの２以上の構成要素であるアポダイゼーション関数は、特定の応用例に応じて選択が可能である。
【００３５】
例えば、図３Ａは、ある１つの実施例によるアポダイゼーション関数に対応するアポダイゼーション波形を図解している。この実施例では、アポダイゼーション関数は、単位乗算器とアポダイゼーション波形２０を発生する余弦関数との直列和である。アポダイゼーション波形２０は、一定の大きさ（例えば、大きさ＝１）を有する一様（uniform）セグメント２２と非線形減衰セグメント２４とを含む。一様セグメント２２は、低いインターフェログラム・ポイント数２６の範囲にわたって適用されるのであるが、ダンプニング（減衰）なしで拡大された周期の間のインターフェログラム信号の発振を可能にする。従って、アポダイゼーションされたインターフェログラムを周波数領域に変換する際には、結果的に得られるスペクトルは、より高品質の分解能を有することになる。対照的に、より高いインターフェログラム・ポイント数２８の範囲で適用される非線形減衰セグメント２４は、インターフェログラム信号をゼロに向かってダンプさせ、結果的に、周波数領域における打ち切り誤差とアーチファクト・リンギングとを減少させる。このように、本発明によるアポダイゼーション関数と対応する波形とのこのような実施例は、分解能とリンギングとのトレードオフを改善させる。
【００３６】
図３Ｂは、ある１つの実施例によるダブルサイド型のインターフェログラムと共に用いられるアポダイゼーション関数に対応するアポダイゼーション波形を図解している。この実施例では、アポダイゼーション波形３０は、一様セグメント３２と、一様セグメント３２の両端から下向きに延長する減衰セグメント３４ａ及び３４ｂとを含む。
【００３７】
別の実施例では、アポダイゼーション波形の第２のセグメントは、図１に図解されている又はこの技術分野の当業者に既知である他のアポダイゼーション波形など、既知のアポダイゼーション波形の任意のものに対応する減衰ウェイト・プロファイルを有することができる。
【００３８】
アポダイゼーション関数及び対応する波形の実施例は、多くの他の時間変動型分光手法において用いることができる。このような手法は、限定を意味しないが、フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光測定や、自己基準型（auto-referenced）のフーリエ変換赤外（ＡＲ−ＦＴＩＲ）分光測定を含む。
【００３９】
自己基準型のフーリエ変換赤外（ＡＲ−ＦＴＩＲ）分光測定は、サンプル・インターフェログラムと当該サンプル・インターフェログラムから導かれた再分解インターフェログラムとが用いられ自己基準型の周波数スペクトルを発生する信号分析方法である。この自己基準型の周波数スペクトルでは、再分解されたスペクトルとサンプル・スペクトルとに共通する低周波信号が効率的に除去されており、分析に関係する周波数だけが実質的に残るようになっている。
【００４０】
本発明は、このようなＡＲ−ＦＴＩＲ方法の精度を向上させる。例えば、特定の実施例では、アポダイゼーション関数及び対応する波形によって、実質的に同じウェイト・プロファイルが、元の及び再分解された吸収スペクトルの低周波及び中間周波数信号を発生する元のサンプル・インターフェログラムと再分解されたインターフェログラムとの範囲に適用されることが可能になる。従って、これらの希望しない信号を、結果的に得られる自己基準型のスペクトルから効率的に除去することができ、高周波信号の数量化をより容易にしている。
【００４１】
換言すると、自己基準型のスペクトルからの低周波及び中間周波数信号の除去は、（ｉ）アポダイゼーション関数からの実質的に同じウェイトを、除去されるべき信号を含む元のインターフェログラムと再分解されたインターフェログラムとの範囲に適用し（すなわち、当初のインターフェログラム・ポイントは装置関数信号を含むのが典型的である）、（ｉｉ）分析に関係する信号を表すのが典型的である高周波信号を含むインターフェログラムの範囲に、異なるウェイトを適用することによって、生じる。
【００４２】
図４は、ある１つの実施例によるアポダイゼーション波形を用いる自己基準型の分光測定において用いられる信号分析の方法を図解している流れ図である。ステップ４０では、元のインターフェログラムと所定の量に従って再分解された同じインターフェログラムとが得られる。元のインターフェログラムは、例えばフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光計から得られたサンプルとなる時間領域波形の形式を有する元の測定された信号である。元のインターフェログラムは、また、理論的なサンプルに対するインターフェログラムの計算を通じても発生可能である。基準として機能する再分解されたインターフェログラムは、元のインターフェログラムのコピーされた又は打ち切られた範囲を含み、所定の再分解された値に対応する第１のインターフェログラム・ポイントのわずかなパーセンテージだけを保持する（例えば、再分解は、元の分解能の値の４から１６倍であるのが典型的である）。
【００４３】
ステップ４５では、サンプル・アポダイゼーション波形が元のインターフェログラムに適用され、基準アポダイゼーション波形が再分解されたインターフェログラムに適用される。ある１つの実施例によると、アポダイゼーション波形のそれぞれは第１のセグメントと第２のセグメントとを含む。サンプル・アポダイゼーション波形の第１のセグメントは、基準アポダイゼーション波形の第１のセグメントと長さが実質的に同じ延長を有し、実質的に同じウェイト・プロファイルを有する。しかし、サンプル・アポダイゼーション波形よりも長さが短い基準アポダイゼーション波形の第１のセグメントを、及びその逆のものを、提供するすることに意味がある場合もありうる。
【００４４】
アポダイゼーション波形のそれぞれの第２のセグメントは、減衰ウェイト・プロファイルを有する。おそらくは、サンプル・アポダイゼーション波形の第２のセグメントは、基準アポダイゼーション波形の第２のセグメントの減衰速度とは異なる減衰速度を有している。
【００４５】
サンプル及び基準アポダイゼーション波形はそれぞれのインターフェログラムに適用され、実質的に同じウェイトが、アポダイゼーション波形の第１のセグメントによって、サンプル及び再分解されたインターフェログラムの対応する同じ延長を有する範囲に提供される。異なるウェイトがこれらの波形の第２の範囲に適用され、その結果として、元の及び再分解されアポダイゼーションがなされた波形が生じる。
【００４６】
好ましくは、アポダイゼーション波形は、実質的に同じウェイトを、低周波及び中間的な周波数の信号を含む元の及び再分解されたインターフェログラムの範囲に提供する（すなわち、より早期のインターフェログラム・ポイント）。典型的には、これらの範囲は、インターフェログラムの低いポイント数を含む。従って、低周波及び中間的な周波数の信号は、自己基準型スペクトルにおいて著しく削減され、高周波のサンプルに関係する信号だけが残ることになる。
【００４７】
第１のセグメントの長さは、不所望の信号の除去を最適化するように、そして、可能性のある最高の分解能を保持するように調整することができる。例えば、第１のセグメントの長さは、除去されるべきアプローチ信号の周波数と数量化されるべき化学的信号の周波数及び最終分解能とに依存する。典型的な値は、全体的なインターフェログラムの長さの数パーセントであり、これは、ベースラインを除去するのに必要な再分解（deresolution）の範囲と原信号からの他の装置アプローチとに応じて、打ち切られたインターフェログラムの長さのパーセントの数十倍に対応する。
【００４８】
特定の実施例によると、アポダイゼーション波形の第１のセグメントのウェイト・プロファイルは、一定の大きさである必要はない。むしろ、アポダイゼーションの第１のセグメントは、変動する大きさを有しながら同様に機能することが可能である。
【００４９】
ステップ５０では、元の及び再分解されアポダイゼーションのなされた波形は、時間領域から周波数領域に変換され、結果的に、サンプル・スペクトル波形と再分解されたスペクトル波形とを生じる。例えば、インターフェログラムにおける適切な数のポイントを用いて（すなわち、２の整数乗）、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を元の波形と再分解されアポダイゼーションのなされた波形との両方に適用して、サンプル及び再分解された単一ビーム・スペクトルが取得される。単一ビーム・スペクトルは、波数による周波数の関数としてのする検出器信号である。高速フーリエ変換分析に関する更なる情報については、グリフィス他による書籍を参照のこと。
【００５０】
ステップ５５では、信号分析のための自己基準型スペクトル波形が、再分解されたスペクトル波形に対するサンプル・スペクトル波形の比率を計算することによって、発生される。特に、自己基準型吸収スペクトルは、元の分解能で取得された単一ビーム・スペクトルと背景スペクトルとして用いられたより低い分解能に再分解された同じスペクトルとの比率を取り、逆の比率の対数を取ることによって、計算される。
【００５１】
結果として得られる自己基準型吸収スペクトルは、ほぼすべての高周波信号（元のスペクトルに存在するが、再分解さた背景スペクトルでは完全に除去されているから）を含み、低周波又は中間的な周波数の信号は実質的に含まない（両方のスペクトルに含まれていたが、効果的に除去されたから）。結果的に、装置関数は、典型的には低周波及び中間的な周波数の信号であるのだが、効果的に除去することができ、他方で、高い分解能の化学的信号は維持される。用いられるアポダイゼーション関数がインターフェログラムの後半部分における信号を抑制するので、ランダムノイズ信号もまた抑制される。このアプローチによって、非常に小さな吸収ピークの測定が可能になり、結果的に、ある特定の実施例における非常に低い気体濃度が実現される。
【００５２】
標準的なフーリエ変換赤外分光測定（ＦＴＩＲ）はＡＲ−ＦＴＩＲと実質的に同一であるが、ただし、背景又は基準信号は元のインターフェログラムのサンプル信号と同一ではない。例えば、化学的分析のためのＦＴＩＲ分光測定の場合には、元のインターフェログラムは分析対象であるサンプルの光学的な吸収／反射信号を含み、他方で、基準インターフェログラムは分析対象であるサンプルとは異なる構成化学組成を有する所定の既知のサンプル（例えば、窒素）の光学的な吸収／反射信号を含む。
【００５３】
図５は、ある１つの実施例による光学的気体吸収分析のための分析器を含むシステムの図解である。このシステムの特定の実施例は、米国マサチューセッツ州ウィルミントン（Wilmington）所在のＭＫＳインスツルメンツ（MKS Instruments）社から市販されているマルチガス純度アナライザ（MultiGasTM Purity Analyzer）のまだ発表されていないバージョンに含まれており、このアナライザ（分析器）は、ＮＨ３、ＮＦ３及び水素など高純度気体におけるＰＰＢ（part par billion）汚染レベルでのリアルタイム・トレース不純物検出を提供する。
【００５４】
この実施例では、このシステムは、フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光計７２を含む。この分光計は、ＩＲ光源７４からの赤外（ＩＲ）ビームと気体源７６からの分析対象である気体とを入力として受け取る。ＩＲ検出器７８が、時間領域における気体のＩＲ吸収特性を表すインターフェログラム（図示せず）を検出し出力する。特に、このインターフェログラムを含むデータが、図４の方法を実現するプロセッサ８２を含む分析器８０に送られる。この分析器及び／又はプロセッサは、ＦＴＩＲシステムに内蔵されている場合も外部にある場合もありうる。
【００５５】
図６Ａは、ある１つの実施例による元のインターフェログラムの図である。特に、この図は、０から３０００までの低いポイント数における元のインターフェログラム１００の詳細な図解である。実際のインターフェログラムは、実際には、所望の限度を表す任意の数まで延長する可能性がある。中央バースト（すなわち、最大の信号の位置）は、この例ではほぼポイント数１０００の位置にあり、装置関数（instrument function）を含むたたみ込まれた（convoluted）信号のすべての最大信号を表す時間減衰インターフェログラムの始点に対応する。低周波信号は最も速く減衰し、中間的及び高周波信号は中央バーストの両側において更に延長している。この例は特に赤外分光計に属するインターフェログラムのためのものであるが、全体的な情報は、ＦＴＩＲの例において説明されるものなどダブルサイド型のインターフェログラムを含まない他の時間変動型の実験にも適用される。シングルサイド型のインターフェログラムよりもいくぶん多く収集する分光計からのインターフェログラムの一般的な分析は、上述したグリフス他による書籍に詳細に説明されている。
【００５６】
再分解された（deresolved）インターフェログラム１２０は、基準又は背景時間領域波形として機能するのであるが、元のインターフェログラムを打ち切りより低い分解能のスペクトルを得ることによって取得される。例えば、元のインターフェログラムがｎ個のシングルサイド型のポイント（すなわち、中央バースト１１０の右側のポイント）を有するのであれば、再分解されたインターフェログラムは、元のインターフェログラムの（ｘ／ｎ）個の第１のデータポイントを含む。なお、ここで、ｘは一般的に、元の信号よりも４倍から１６倍だけ分解能の低い数である。
【００５７】
図６Ｂは、ある１つの実施例に従って、図３のアポダイゼーション波形を元の及び再分解されたインターフェログラムに適用した様子を示す図である。この実施例では、アポダイゼーション波形１２０ａ及び１２０ｂは、一定の大きさと余弦の形状を有する減衰セグメント１２４ａ及び１２４ｂとを有する一様セグメント１２２で構成される形状を有する。打ち切られ再分解されたインターフェログラムが元のインターフェログラムよりも長さが短い場合でも、一様のセグメント１２２は、全く同一のウェイトを、これらの時間領域波形の低いポイント数の範囲に適用する。
【００５８】
このように、これらのアポダイゼーションのなされた波形が周波数領域に変換されると、結果的に、自己基準型の吸収スペクトルからそれ以後は除去される低周波及び中間周波数信号を捕捉する元の及び再分解されたインターフェログラムに対応する吸収スペクトルが生じるが、これは、元の及び再分解された単一ビーム・スペクトルの比率から計算される。
【００５９】
アポダイゼーションの減衰セグメント１２４ａ及び１２４ｂは、異なるウェイトを、元の及び再分解された時間領域波形の後半の範囲に適用し、これらの波形は、高周波信号を含む。特に、アポダイゼーション波形１２４ａの減衰セグメントは、一様セグメントの一定の大きさからゼロまで減衰するウェイトを適用する（又は、他のアポダイゼーション関数の形状を用いるときには他の値を適用する可能性もある）。逆に、減衰セグメント１２４ｂは、後半の範囲には延長せず、従ってゼロのウェイトを適用する。このようにして、これらのアポダイゼーションのなされた波形が周波数領域に変換されるときには、結果的に得られる吸収スペクトルは高周波信号を捕捉する元のインターフェログラムに対応するが、再分解され変換されたスペクトルはそのようなことはない。従って、自己基準型のスペクトルは、低周波及び中間的周波数の信号からの干渉なしに高周波信号に対応するデータを含む。
【００６０】
アポダイゼーション関数に加えて、メルツ（Mertz）関数など他のフィルタ又は重み付け関数を、追加的にインターフェログラムに適用することができる。すべてのアポダイゼーション及びそれ以外のフィルタ及び関数の正味の影響が考慮されており、この技術分野の当業者であればアポダイゼーション関数に先行する又はその後でのフィルタの適用がここでの議論の範囲内にあることを理解するはずである。
【００６１】
対照的に、図７は、元の及び打ち切られたインターフェログラムに適用された既知の三角形のアポダイゼーション波形を図解している図面である。同じアポダイゼーション関数の形状１３０及び１３２が、元のインターフェログラム１００と打ち切られたインターフェログラム１２０との両方に適用される。しかし、両方のインターフェログラムは異なる長さを有しているので、異なる有効ウェイトが実際には同じインターフェログラム・ポイント数に適用される。このアポダイゼーションのなされた波形は、低周波及び中間的周波数の信号を含むインターフェログラムの範囲に同じウェイトを適用することはなく、従って、最終的な自己基準型の吸収スペクトルから中間的周波数信号を効果的に除去することはない。
【００６２】
図６Ｃ及び６Ｄは、ある１つの実施例により、周波数領域に変換された元の及び再分解されたアポダイゼーションのなされたインターフェログラムに対応する単一ビーム信号を図解している。単一ビーム信号は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いてアポダイゼーションのなされたインターフェログラムを処理した後で得られる波数に対する強度又はエネルギを表す。低周波又は幅の広い信号は装置関数であり、中間的周波数で中間的な幅のピークは装置信号からの化学的信号又はアーチファクト（例えば、薄膜干渉）であり、高周波又は幅の狭いピークは化学的信号である。打ち切られたインターフェログラム（図６Ｃ）から得られた再分解された単一ビーム・スペクトルは、元の単一ビーム・スペクトル（図６Ｄ）よりも「滑らか」であり、低周波及び中間的周波数の信号を含むが、高周波信号は含まない。
【００６３】
特に、元の及び再分解された単一ビーム・スペクトル１４０及び１４２は、それぞれが、分光計の装置関数に起因する幅の広い全体的形状を有する低周波信号１４４を含む。元の及び再分解されたスペクトルは、また、化学的信号か又は薄膜干渉に起因するアーチファクト装置信号かのいずれかである中間的周波数の信号１４６を含む。対照的に、元の単一ビーム・スペクトル１４０は、追加的に、高周波信号１４８又は化学的信号に対応する幅の狭いピークを含む。
【００６４】
図６Ｅは、ある１つの実施例による、元の及び再分解された単一ビーム・スペクトルの重複部分の詳細を図解している図面である。この図は、再分解された単一ビーム・スペクトル１４２の低周波及び高周波信号１４４及び１４６は元の吸収スペクトル１４０の低周波及び中間的周波数の信号１４４及び１４６に類似していることを図解している。従って、２つの単一ビーム・スペクトルの比率を考慮すると、結果的に、自己基準型のスペクトルにおける低周波及び中間的周波数の信号の除去が生じるが、図６Ｆに示されているように、吸収度に変換された高周波信号は維持される。
【００６５】
図６Ｆは、ある１つの実施例による、最終的な自己基準型の吸収スペクトル（波数に対する吸収度）の例を図解している。示されているように、高周波で幅の狭い吸収ピーク１５０だけが、スペクトルに残っている。
【００６６】
図６Ｇ−６Ｉは、実験的な自己基準型の吸収スペクトルに関する最適化されたアポダイゼーション関数の実施例の有効性の例を図解している。図６Ｇの自己基準型スペクトルは、標準アポダイゼーション関数を用いて発生される。示されているように、装置に関係するアーチファクト媒体周波数信号（すなわち、干渉フリンジ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ）は幅の狭い高周波の化学的信号ピーク１６５とのたたみ込みがなされ、従って、分析を困難にする。
【００６７】
対照的に、図６Ｈの自己基準型スペクトルはアポダイゼーション波形を用いて発生されるのであるが、このアポダイゼーション波形は一様セグメントと余弦セグメントとの組合せである。図６Ｈに示されているように、干渉フリンジは、結果的に得られる自己基準型の吸収スペクトルから除去され、高周波で幅の狭い化学的ピーク１６７を数量化する際の精度向上が可能になる。従って、すべての装置アーチファクト信号は、改良されたアポダイゼーションのためにより効果的に減少され、化学的な信号の減少は最小限であり、サンプルの分析はより低い検出限度を生じることができ、よりよい精度を有し、装置に特有の較正や方法変換を必要とせずに、理論的でノイズフリーの基準を用いて実行することができる。
【００６８】
検出限度と精度とサンプルの第１のセグメントの長さとを最適化するため、基準又は両方のアポダイゼーション波形を調整することができる。
【００６９】
特定の実施例によると、第１のセグメント（例えば、一様セグメント）の長さは、以下の基準の中の１又は複数を組合せに応じて自動的に調整することができる。すなわち、（ｉ）分析される対象となる化学的不純物の識別（同定）と、（ｉｉ）用いられている分光計に関連する装置関数及び周波数と、（ｉｉｉ）対象となる化学的不純物の光学的応答信号と無関係の周波数の識別と、である。例えば、アポダイゼーション波形の第１のセグメントの長さは、装置関数と関連する周波数及び無関係の周波数と対応する信号を含むサンプル及び基準インターフェログラムの範囲に延長するように発生させることができる。そのような自動的調整は、例えばルックアップテーブル又はそれ以外のＩ／Ｏ関数を用いて実行することができる。
【００７０】
特定の実施例によると、一様セグメントの長さは、また、分析器８２へのユーザ・インターフェース（図示せず）又は分析器のソフトウェア実装を介して手動で行うこともできる。この分析器では、アポダイゼーション波形の第１のセグメントの長さをエンド・ユーザが特定する。手動の設定では、ユーザは、様々な設定を実験することにより、アポダイゼーション波形を発生させる。このアポダイゼーション波形は、結果的に得られる基準となるスペクトルにおいて最強の化学的ピークを提供し、対象となる信号と無関係な周波数及びアーチファクトからの干渉は制限されている。
【００７１】
例えば、図６Ｉは、アポダイゼーション波形の第１のセグメントの長さの変動が基準となるスペクトルにどのような影響を与えるかを反映させる５つの例を図解する信号ダイアグラムである。これらの例では、それぞれのアポダイゼーション波形は、一定の大きさを有する第１のセグメントと、減衰する余弦波形の形状を有する第２のセグメントとを有する。それぞれのアポダイゼーション波形の間の唯一の差異は、第１のセグメントの長さである。特に、長さが最短である第１のセグメントを有するアポダイゼーション波形は、化学的な信号ピーク２１２が最強であるがより多くの干渉を含む結果的に得られる基準となるスペクトル２１０に対応する。逆に、最大の長さを有する第１のセグメントを有するアポダイゼーション波形は、化学的な信号ピーク２５２はより弱いが干渉がより少ない結果的に得られる基準となるスペクトル２５０に対応する。２つの上述した例の間の長さを有する第１のセグメントを有するアポダイゼーション波形は、化学的信号ピーク２４２は強く干渉の量が効果的に削減されている、より最適な基準スペクトル２４０を提供する。他の実施例では、図５のシステムは、液体、固体、気体及びそれ以外の中間的な相を有する材料に対する光学的吸収分析のための自己基準型スペクトルを発生する分析器を含むことがありうる。この実施例では、低周波及び中間的な周波数の信号に対する影響が、サンプル関数への感度が失われないように、調整される。更に別の実施例では、ＦＴＩＲの代わりに、限定を意味しないが、核磁気共鳴、ＦＴ近赤外分光計、ＦＴラマン分光計など、それ以外の時間変動型の装置を用いる。
【００７２】
上述の手法は、デジタル電子回路、コンピュータ・ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア又はそれらの組合せにおいて実装することができる。この実装は、電子的性質を有さないが同じフィルタリングの結果を生じる別の形態でも可能である。この実装は、コンピュータ・プログラム製品でもありうる。すなわち、情報媒体において有体物として実現されたコンピュータ・プログラムである。情報媒体とは、例えば、機械可読の記憶装置や伝送信号であり、これは、プログラマブルなプロセッサやコンピュータや複数のコンピュータであるデータ処理装置によって実行され、又は、その動作を制御される。
【００７３】
コンピュータ・プログラムは、任意の形態のプログラミング言語で書くことが可能であり、コンパイルされた又は解釈された言語を含み、スタンドアロンのプログラムや、モジュール、コンポーネント、サブルーチン又は計算環境において用いられるのに適した他のユニットを含む任意の形態でもかまわない。コンピュータ・プログラムは、１つの場所又は複数の場所に存在し通信ネットワークによって相互接続された分散形態での１つ又は複数のコンピュータで実行することが可能である。
【００７４】
方法のステップは、入力データに対して動作し出力を発生することによってコンピュータ・プログラムを実行して本発明の機能を実現することで実行することができる。方法ステップは、更に、例えばＦＰＧＡ（フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ）やＡＳＩＣ（アプリケーション・スペシフィック集積回路）など特定用途向けの論理回路によって実行可能である。装置をそのような論理回路として実現することも可能である。モジュールは、その機能を実現するコンピュータ及び／又はプロセッサ／特別の回路の一部に相当することができる。
【００７５】
コンピュータ・プログラムの実行に適したプロセッサは、例えば、汎用の及び専用のマイクロプロセッサと、任意の種類のデジタル・コンピュータの任意の１又は複数のプロセッサとを含む。一般的に、プロセッサは、リードオンリメモリ、ランダムアクセスメモリ又はその両方から命令及びデータを受け取る。コンピュータの本質的な要素は、命令を実行するプロセッサと、命令及びデータを記憶する１又は複数のメモリ装置とである。一般的に、コンピュータは、磁気、磁気光学ディスク又は光学ディスクなどデータを記憶する１又は複数の大容量記憶装置を含む。あるいは、それらの大容量記憶装置との間でデータの送受信をするように結合されている。
【００７６】
コンピュータ・プログラムの命令及びデータを実現するのに適した情報媒体には、例えばＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリなどの半導体メモリ、内蔵ハードディスクや取外し可能なディスクなどの磁気ディスク、ＣＤＲＯＭやＤＶＤＲＯＭディスクなどの磁気光学ディスクを含むあらゆる不揮発性メモリの形態を取りうる。プロセッサ及びメモリは、特定用途向けの論理回路によって補助されることがあるし、そのような論理回路の中に組み込まれていることもありうる。
【００７７】
この出願で用いられている「モジュール」及び「関数」の用語は、限定を意味するのではないが、あるタスクを実行するソフトウェア又はハードウェア・コンポーネントを意味する。モジュールは、アドレシング可能な記憶媒体に常駐するように構成することが可能であるし、１又は複数のプロセッサを実行するように構成することも可能である。モジュールは、汎用の集積回路、ＦＰＧＡ又はＡＳＩＣを用いて全体を又は部分的に実行することもできる。従って、モジュールは、例えば、コンポーネント、ソフトウェア・コンポーネント、オブジェクト指向ソフトウェア・コンポーネント、クラス・コンポーネント及びタスク・コンポーネント、プロセス、関数、アトリビュート、プロシージャ、サブルーチン、プログラム・コードのセグメント、ドライバ、ファームウェア、マイクロコード、回路、データ、データベース、データ構造、テーブル、アレイ、変数などを含む。コンポーネント及びモジュールにおいて提供される機能は、より数の少ないコンポーネント及びモジュールの中に組み合わせることが可能であり、追加的なコンポーネント及びモジュールの中に分離することも可能である。
【００７８】
以上で本発明を好適実施例を参照して説明してきたが、この技術分野の当業者であれば、冒頭の特許請求の範囲に記載された発明の範囲から逸脱することなく、形態及び詳細において様々な変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】図１Ａ及び図１Ｂの位置関係を示す図である。
【図１Ａ】標準的なアポダイゼーション関数及び対応する波形の図解である。
【図１Ｂ】標準的なアポダイゼーション関数及び対応する波形の図解の続きである。
【図２】結果的に得られる自己基準型吸収スペクトルへの中間的分解能信号の影響を図解している。
【図３Ａ】ある実施例によるアポダイゼーション関数に対応するアポダイゼーション波形の図解である。
【図３Ｂ】ある実施例によるダブルサイド型のインターフェログラムと共に用いられるアポダイゼーション関数に対応するアポダイゼーション波形の図解である。
【図４】ある実施例による自己基準型分光測定において用いられる信号分析方法を図解する流れ図である。
【図５】ある実施例による光学的気体吸収度分析のための分析器を含むシステムの図解である。
【図６Ａ】ある実施例による元のインターフェログラムの図である。
【図６Ｂ】ある実施例による元のインターフェログラムと再分解された又は打ち切られたインターフェログラムとに図３のアポダイゼーション波形を適用した場合の図解である。
【図６Ｃ】ある実施例による、周波数領域に変換された元のインターフェログラムと再分解されアポダイゼーションがなされたインターフェログラムとに対応する単一ビーム信号の図解である。
【図６Ｄ】ある実施例による、周波数領域に変換された元のインターフェログラムと再分解されアポダイゼーションがなされたインターフェログラムとに対応する単一ビーム信号の図解である。
【図６Ｅ】ある実施例による元の及び再分解された単一ビーム・スペクトルの重複する部分に関する詳細な図解である。
【図６Ｆ】ある実施例による最終的な自己基準型吸収度スペクトル（波数に対する吸収度）の例の図解である。
【図６Ｇ】実験的な自己基準型吸収度スペクトルに対する最適化されたアポダイゼーション関数の実施例の有効性に関する例の図解である。
【図６Ｈ】実験的な自己基準型吸収度スペクトルに対する最適化されたアポダイゼーション関数の実施例の有効性に関する例の図解である。
【図６Ｉ】実験的な自己基準型吸収度スペクトルに対する最適化されたアポダイゼーション関数の実施例の有効性に関する例の図解である。
【図７】元のインターフェログラムと打ち切られたインターフェログラムとに適用されている既知の三角形のアポダイゼーション波形の図解である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分光測定（spectrometry）において用いられる信号処理方法であって、
サンプル信号のサンプル時間領域波形と基準信号の基準時間領域波形とを取得するステップと、
前記サンプル時間領域波形に適用するサンプル・アポダイゼーション波形と前記基準時間領域波形に適用する基準アポダイゼーション波形とを提供するステップであって、前記アポダイゼーション波形はそれぞれが第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントと前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントとは実質的に同じ長さの延長を有し（coextensive in length）実質的に同じウェイト・プロファイルを有し、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形のそれぞれの前記第２のセグメントは減衰型のウェイト・プロファイルを有する、ステップと、
前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形を前記サンプル及び基準時間領域波形に適用するステップであって、実質的に同じウェイトが前記アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントによって前記サンプル及び基準時間領域波形の対応する実質的に同じ延長を有する範囲に適用され、結果的にアポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を生じる、ステップと、
前記アポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を対応するサンプル及び基準周波数領域スペクトル波形に変換するステップと、
基準となる（referenced）スペクトル分析波形を、前記基準スペクトル波形に対する前記サンプル・スペクトル波形の比率として発生するステップであって、前記スペクトル分析波形は、前記アポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形の対応する同じ延長を有する範囲と関連する周波数を実質的に除外している、ステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントに、実質的に一定の大きさである同じウェイト・プロファイルを提供するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、
前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントに、変化する大きさを有する同じウェイト・プロファイルを提供するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、
前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントに、前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントの長さよりも短い長さを提供するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４記載の方法において、
前記サンプル時間領域波形に適用されるときに、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントに、第１のウェイト・プロファイルを提供するステップと、
前記基準時間領域波形に適用されるときに、前記基準アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントに、前記第１のウェイト・プロファイルとは異なる第２のウェイト・プロファイルを提供するステップと、
を更に含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法において、
前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントに、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントの長さよりも短い長さを提供するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６記載の方法において、
前記サンプル時間領域波形に適用されるときに、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントに、第１のウェイト・プロファイルを提供するステップと、
前記基準時間領域波形に適用されるときに、前記基準アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントに、前記第１のウェイト・プロファイルとは異なる第２のウェイト・プロファイルを提供するステップと、
を更に含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１記載の方法において、前記アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントは、余弦、バーレット（Barlett）、ブラックマン（Blackman）、コンヌ（Connes）、ガウシアン（Gaussian）、ローレンシアン（Lorentzian）、ハミング（Hamming）、ノートン・ビア（Norton-Beer）、ハニング（Hanning）又はウェルチ（Welch）波形を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１記載の方法において、
前記サンプル時間領域波形に適用されるときに、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントに、第１の減衰速度を有するウェイト・プロファイルを提供するステップと、
前記基準時間領域波形に適用されるときに、前記基準アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントに、前記第１の減衰速度とは異なる第２の減衰速度を有するウェイト・プロファイルを提供するステップと、
を更に含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１記載の方法において、
前記サンプル時間領域波形に適用されるときに、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントに、第１のウェイト・プロファイルを提供するステップと、
前記基準時間領域波形に適用されるときに、前記基準アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントに、前記ウェイト・プロファイルとは異なる第２のウェイト・プロファイルを提供するステップと、
を更に含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１記載の方法において、前記サンプル時間領域波形と前記基準時間領域波形とは１又は複数の化学物質の光学応答信号を表し、前記基準となるスペクトル分析波形は前記１又は複数の化学物質の吸光度（optical absorbance）又は反射スペクトルを表すことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法において、前記サンプル及び基準時間領域波形の対応する同じ延長を有する範囲への実質的に同じウェイトの適用の結果として、スペクトル分析波形からの前記１又は複数の化学物質の光学的応答信号と実質的に無関係の周波数の除外が生じることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１１記載の方法において、前記１又は複数の化学物質は固体、液体、気体又はそれらの中間的な段階であることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１記載の方法において、
フーリエ変換分光測定装置を用いて前記サンプル時間領域波形を取得するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の方法において、前記フーリエ変換分光測定装置はフーリエ変換赤外分光測定（ＦＴＩＲ）装置であることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１記載の方法において、前記サンプル信号と前記基準信号とは同一であり、この方法は、
前記サンプル時間領域波形をコピーすることによって前記基準時間領域波形を発生するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１記載の方法において、前記サンプル信号と前記基準信号とは同一であり、この方法は、
前記サンプル時間領域波形の範囲を打ち切ることによって前記基準時間領域波形を発生するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１記載の方法において、前記サンプル時間領域波形は、実験的測定又は理論的計算を通じて取得されることを特徴とする方法。
【請求項１９】
自己基準型の信号分光測定（auto referenced signal spectrometry）において用いられる信号処理方法であって、
サンプル信号のサンプル時間領域波形を取得するステップと、
前記サンプル時間領域波形から基準時間領域波形を発生するステップと、
前記サンプル時間領域波形に適用するサンプル・アポダイゼーション波形と前記基準時間領域波形に適用する基準アポダイゼーション波形とを提供するステップであって、前記アポダイゼーション波形はそれぞれが第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントと前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントとは実質的に同じ長さの延長を有し実質的に同じウェイト・プロファイルを有し、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形のそれぞれの前記第２のセグメントは減衰型のウェイト・プロファイルを有する、ステップと、
前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形を前記サンプル及び基準時間領域波形に適用するステップであって、実質的に同じウェイトが前記アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントによって前記サンプル及び基準時間領域波形の対応する実質的に同じ延長を有する範囲に適用され、結果的にアポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を生じる、ステップと、
前記アポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を対応するサンプル及び基準周波数領域スペクトル波形に変換するステップと、
自己基準型のスペクトル分析波形を、前記基準スペクトル波形に対する前記サンプル・スペクトル波形の比率として発生するステップであって、前記自己基準型のスペクトル分析波形は、前記アポダイゼーションのなされたサンプル時間領域波形の前記第１の範囲から発生される周波数を実質的に除外している、ステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の方法において、前記サンプル時間領域波形の範囲を打ち切ることによって前記サンプル時間領域波形から前記基準時間領域波形を発生するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
分光測定において用いられる信号処理方法であって、
サンプル信号からサンプル時間領域波形を取得するステップと、
前記サンプル時間領域波形に適用するアポダイゼーション波形を提供するステップであって、前記アポダイゼーション波形は第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記第１のセグメントは実質的に一定のウェイト・プロファイルを有し、前記第２のセグメントは実質的に非線形の減衰型ウェイト・プロファイルを有する、ステップと、
前記アポダイゼーション波形を前記サンプル時間領域波形に適用し、結果的にアポダイゼーションのなされた時間領域波形を生じる、ステップと、
前記アポダイゼーションのなされたサンプル時間領域波形を対応する周波数領域スペクトル波形に変換するステップと、
前記サンプル時間領域波形からのランダム・ノイズと打ち切り誤差とに関連する周波数とアーチファクトとを実質的に除外するスペクトル分析波形を発生するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２２】
分光測定において用いられる信号処理装置であって、
サンプル信号のサンプル時間領域波形と基準信号の基準時間領域波形とを取得する手段と、
前記サンプル時間領域波形に適用するサンプル・アポダイゼーション波形と前記基準時間領域波形に適用する基準アポダイゼーション波形とを提供する手段であって、前記アポダイゼーション波形はそれぞれが第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントと前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントとは実質的に同じ長さの延長を有し実質的に同じウェイト・プロファイルを有し、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形のそれぞれの前記第２のセグメントは減衰型のウェイト・プロファイルを有する、手段と、
前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形を前記サンプル及び基準時間領域波形に適用する手段であって、実質的に同じウェイトが前記アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントによって前記サンプル及び基準時間領域波形の対応する実質的に同じ延長を有する範囲に適用され、結果的にアポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を生じる、手段と、
前記アポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を対応するサンプル及び基準周波数領域スペクトル波形に変換する手段と、
基準となるスペクトル分析波形を、前記基準スペクトル波形に対する前記サンプル・スペクトル波形の比率として発生する手段であって、前記スペクトル分析波形は、前記アポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形の対応する同じ延長を有する範囲と関連する周波数を実質的に除外している、手段と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項２３】
自己基準型の信号分光測定において用いられる信号処理装置であって、
サンプル信号のサンプル時間領域波形を取得する手段と、
前記サンプル時間領域波形から基準時間領域波形を発生する手段と、
前記サンプル時間領域波形に適用するサンプル・アポダイゼーション波形と前記基準時間領域波形に適用する基準アポダイゼーション波形とを提供する手段であって、前記アポダイゼーション波形はそれぞれが第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントと前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントとは実質的に同じ長さの延長を有し実質的に同じウェイト・プロファイルを有し、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形のそれぞれの前記第２のセグメントは減衰型のウェイト・プロファイルを有する、手段と、
前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形を前記サンプル及び基準時間領域波形に適用する手段であって、実質的に同じウェイトが前記アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントによって前記サンプル及び基準時間領域波形の対応する実質的に同じ延長を有する範囲に適用され、結果的にアポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を生じる、手段と、
前記アポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を対応するサンプル及び基準周波数領域スペクトル波形に変換する手段と、
自己基準型のスペクトル分析波形を、前記基準スペクトル波形に対する前記サンプル・スペクトル波形の比率として発生する手段であって、前記自己基準型のスペクトル分析波形は、前記アポダイゼーションのなされたサンプル時間領域波形の前記第１の範囲から発生される周波数を実質的に除外している、手段と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項２４】
自己基準型の信号分光測定において用いられる信号処理装置であって、
サンプル信号のサンプル時間領域波形を取得するプロセッサを含んでおり、
前記プロセッサは、前記サンプル時間領域波形から基準時間領域波形を発生し、
前記プロセッサは、前記サンプル時間領域波形に適用するサンプル・アポダイゼーション波形と前記基準時間領域波形に適用する基準アポダイゼーション波形とを提供し、前記アポダイゼーション波形はそれぞれが第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントと前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントとは実質的に同じ長さの延長を有し実質的に同じウェイト・プロファイルを有し、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形のそれぞれの前記第２のセグメントは減衰型のウェイト・プロファイルを有し、
前記プロセッサは、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形を前記サンプル及び基準時間領域波形に適用し、実質的に同じウェイトが前記アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントによって前記サンプル及び基準時間領域波形の対応する実質的に同じ延長を有する範囲に適用され、結果的にアポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を生じ、
前記プロセッサは、前記アポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を対応するサンプル及び基準周波数領域スペクトル波形に変換し、
前記プロセッサは、自己基準型のスペクトル分析波形を、前記基準スペクトル波形に対する前記サンプル・スペクトル波形の比率として発生し、前記自己基準型のスペクトル分析波形は、前記アポダイゼーションのなされたサンプル時間領域波形の前記第１の範囲から発生される周波数を実質的に除外することを特徴とする装置。
【請求項２５】
分光測定において用いられる信号処理装置であって、
サンプル信号からサンプル時間領域波形を取得する手段と、
前記サンプル時間領域波形に適用するアポダイゼーション波形を提供する手段であって、前記アポダイゼーション波形は第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記第１のセグメントは実質的に一定のウェイト・プロファイルを有し、前記第２のセグメントは実質的に非線形の減衰型ウェイト・プロファイルを有する、手段と、
前記アポダイゼーション波形を前記サンプル時間領域波形に適用し、結果的にアポダイゼーションのなされた時間領域波形を生じる、手段と、
前記アポダイゼーションのなされたサンプル時間領域波形を対応する周波数領域スペクトル波形に変換する手段と、
前記サンプル時間領域波形からのランダム・ノイズと打ち切り誤差とに関連する周波数とアーチファクトとを実質的に除外するスペクトル分析波形を発生する手段と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項２６】
情報媒体において有体物として実現されており、信号分光測定において用いられるコンピュータ・プログラム製品であって、データ処理装置に、
サンプル信号のサンプル時間領域波形と基準信号の基準時間領域波形とを取得する動作と、
前記サンプル時間領域波形に適用するサンプル・アポダイゼーション波形と前記基準時間領域波形に適用する基準アポダイゼーション波形とを提供する動作であって、前記アポダイゼーション波形はそれぞれが第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントと前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントとは実質的に同じ長さの延長を有し実質的に同じウェイト・プロファイルを有し、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形のそれぞれの前記第２のセグメントは減衰型のウェイト・プロファイルを有する、動作と、
前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形を前記サンプル及び基準時間領域波形に適用する動作であって、実質的に同じウェイトが前記アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントによって前記サンプル及び基準時間領域波形の対応する実質的に同じ延長を有する範囲に適用され、結果的にアポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を生じる、動作と、
前記アポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を対応するサンプル及び基準周波数領域スペクトル波形に変換する動作と、
基準となるスペクトル分析波形を、前記基準スペクトル波形に対する前記サンプル・スペクトル波形の比率として発生する動作であって、前記スペクトル分析波形は、前記アポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形の対応する同じ延長を有する範囲と関連する周波数を実質的に除外している、動作と、
を実行させる命令を含むことを特徴とするコンピュータ・プログラム製品。
【請求項２７】
情報媒体において有体物として実現されており、自己基準型の信号分光測定において用いられるコンピュータ・プログラム製品であって、データ処理装置に、
サンプル信号のサンプル時間領域波形を取得する動作と、
前記サンプル時間領域波形から基準時間領域波形を発生する動作と、
前記サンプル時間領域波形に適用するサンプル・アポダイゼーション波形と前記基準時間領域波形に適用する基準アポダイゼーション波形とを提供する動作であって、前記アポダイゼーション波形はそれぞれが第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントと前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントとは実質的に同じ長さの延長を有し実質的に同じウェイト・プロファイルを有し、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形のそれぞれの前記第２のセグメントは減衰型のウェイト・プロファイルを有する、動作と、
前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形を前記サンプル及び基準時間領域波形に適用する動作であって、実質的に同じウェイトが前記アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントによって前記サンプル及び基準時間領域波形の対応する実質的に同じ延長を有する範囲に適用され、結果的にアポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を生じる、動作と、
前記アポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を対応するサンプル及び基準周波数領域スペクトル波形に変換する動作と、
自己基準型のスペクトル分析波形を、前記基準スペクトル波形に対する前記サンプル・スペクトル波形の比率として発生する動作であって、前記自己基準型のスペクトル分析波形は、前記アポダイゼーションのなされたサンプル時間領域波形の前記第１の範囲から発生される周波数を実質的に除外している、動作と、
を実行させる命令を含むことを特徴とするコンピュータ・プログラム製品。
【請求項２８】
情報媒体において有体物として実現されており、信号分光測定において用いられるコンピュータ・プログラム製品であって、データ処理装置に、
サンプル信号からサンプル時間領域波形を取得する動作と、
前記サンプル時間領域波形に適用するアポダイゼーション波形を提供する動作であって、前記アポダイゼーション波形は第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記第１のセグメントは実質的に一定のウェイト・プロファイルを有し、前記第２のセグメントは実質的に非線形の減衰型ウェイト・プロファイルを有する、動作と、
前記アポダイゼーション波形を前記サンプル時間領域波形に適用し、結果的にアポダイゼーションのなされた時間領域波形を生じる、動作と、
前記アポダイゼーションのなされたサンプル時間領域波形を対応する周波数領域スペクトル波形に変換する動作と、
前記サンプル時間領域波形からのランダム・ノイズと打ち切り誤差とに関連する周波数とアーチファクトとを実質的に除外するスペクトル分析波形を発生する動作と、
を実行させる命令を含むことを特徴とするコンピュータ・プログラム製品。
【請求項２９】
自己基準型のフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光測定において用いられる信号処理方法であって、
サンプル信号のサンプル時間領域波形を取得するステップと、
前記サンプル時間領域波形から基準時間領域波形を発生するステップと、
前記サンプル時間領域波形に適用するサンプル・アポダイゼーション波形と前記基準時間領域波形に適用する基準アポダイゼーション波形とを提供するステップであって、前記アポダイゼーション波形はそれぞれが第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントと前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントとは実質的に同じ長さの延長を有し実質的に同じウェイト・プロファイルを有し、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントのウェイト・プロファイルは実質的に一定の大きさであり、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形のそれぞれの前記第２のセグメントは減衰型のウェイト・プロファイルを有する、ステップと、
前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形を前記サンプル及び基準時間領域波形に適用するステップであって、実質的に同じウェイトが前記アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントによって前記サンプル及び基準時間領域波形の対応する実質的に同じ延長を有する範囲に適用され、結果的にアポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を生じる、ステップと、
前記アポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を対応するサンプル及び基準周波数領域スペクトル波形に変換するステップと、
自己基準型のスペクトル分析波形を、前記基準スペクトル波形に対する前記サンプル・スペクトル波形の比率として発生するステップであって、前記自己基準型のスペクトル分析波形は、前記アポダイゼーションのなされたサンプル時間領域波形の前記第１の範囲から発生される周波数を実質的に除外している、ステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２９記載の方法において、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントは、余弦又はノートン・ビア波形を含むことを特徴とする方法。
【請求項３１】
自己基準型のフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光測定において用いられる信号処理装置であって、
サンプル信号のサンプル時間領域波形を取得する手段と、
前記サンプル時間領域波形から基準時間領域波形を発生する手段と、
前記サンプル時間領域波形に適用するサンプル・アポダイゼーション波形と前記基準時間領域波形に適用する基準アポダイゼーション波形とを提供する手段であって、前記アポダイゼーション波形はそれぞれが第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントと前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントとは実質的に同じ長さの延長を有し実質的に同じウェイト・プロファイルを有し、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントのウェイト・プロファイルは実質的に一定の大きさであり、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形のそれぞれの前記第２のセグメントは減衰型のウェイト・プロファイルを有する、手段と、
前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形を前記サンプル及び基準時間領域波形に適用する手段であって、実質的に同じウェイトが前記アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントによって前記サンプル及び基準時間領域波形の対応する実質的に同じ延長を有する範囲に適用され、結果的にアポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を生じる、手段と、
前記アポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を対応するサンプル及び基準周波数領域スペクトル波形に変換する手段と、
自己基準型のスペクトル分析波形を、前記基準スペクトル波形に対する前記サンプル・スペクトル波形の比率として発生する手段であって、前記自己基準型のスペクトル分析波形は、前記アポダイゼーションのなされたサンプル時間領域波形の前記第１の範囲から発生される周波数を実質的に除外している、手段と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項３２】
請求項３１記載の装置において、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントは、余弦又はノートン・ビア波形を含むことを特徴とする装置。
【請求項３３】
請求項１記載の方法において、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントの長さと前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントの長さとは調整が可能であることを特徴とする方法。
【請求項３４】
請求項２２記載の装置において、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントの長さと前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントの長さとは調整が可能であることを特徴とする装置。
【請求項１】
分光測定（spectrometry）において用いられる信号処理方法であって、
サンプル信号のサンプル時間領域波形と基準信号の基準時間領域波形とを取得するステップと、
前記サンプル時間領域波形に適用するサンプル・アポダイゼーション波形と前記基準時間領域波形に適用する基準アポダイゼーション波形とを提供するステップであって、前記アポダイゼーション波形はそれぞれが第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントと前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントとは実質的に同じ長さの延長を有し（coextensive in length）実質的に同じウェイト・プロファイルを有し、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形のそれぞれの前記第２のセグメントは減衰型のウェイト・プロファイルを有する、ステップと、
前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形を前記サンプル及び基準時間領域波形に適用するステップであって、実質的に同じウェイトが前記アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントによって前記サンプル及び基準時間領域波形の対応する実質的に同じ延長を有する範囲に適用され、結果的にアポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を生じる、ステップと、
前記アポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を対応するサンプル及び基準周波数領域スペクトル波形に変換するステップと、
基準となる（referenced）スペクトル分析波形を、前記基準スペクトル波形に対する前記サンプル・スペクトル波形の比率として発生するステップであって、前記スペクトル分析波形は、前記アポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形の対応する同じ延長を有する範囲と関連する周波数を実質的に除外している、ステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントに、実質的に一定の大きさである同じウェイト・プロファイルを提供するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、
前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントに、変化する大きさを有する同じウェイト・プロファイルを提供するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、
前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントに、前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントの長さよりも短い長さを提供するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４記載の方法において、
前記サンプル時間領域波形に適用されるときに、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントに、第１のウェイト・プロファイルを提供するステップと、
前記基準時間領域波形に適用されるときに、前記基準アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントに、前記第１のウェイト・プロファイルとは異なる第２のウェイト・プロファイルを提供するステップと、
を更に含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法において、
前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントに、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントの長さよりも短い長さを提供するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６記載の方法において、
前記サンプル時間領域波形に適用されるときに、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントに、第１のウェイト・プロファイルを提供するステップと、
前記基準時間領域波形に適用されるときに、前記基準アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントに、前記第１のウェイト・プロファイルとは異なる第２のウェイト・プロファイルを提供するステップと、
を更に含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１記載の方法において、前記アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントは、余弦、バーレット（Barlett）、ブラックマン（Blackman）、コンヌ（Connes）、ガウシアン（Gaussian）、ローレンシアン（Lorentzian）、ハミング（Hamming）、ノートン・ビア（Norton-Beer）、ハニング（Hanning）又はウェルチ（Welch）波形を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１記載の方法において、
前記サンプル時間領域波形に適用されるときに、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントに、第１の減衰速度を有するウェイト・プロファイルを提供するステップと、
前記基準時間領域波形に適用されるときに、前記基準アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントに、前記第１の減衰速度とは異なる第２の減衰速度を有するウェイト・プロファイルを提供するステップと、
を更に含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１記載の方法において、
前記サンプル時間領域波形に適用されるときに、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントに、第１のウェイト・プロファイルを提供するステップと、
前記基準時間領域波形に適用されるときに、前記基準アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントに、前記ウェイト・プロファイルとは異なる第２のウェイト・プロファイルを提供するステップと、
を更に含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１記載の方法において、前記サンプル時間領域波形と前記基準時間領域波形とは１又は複数の化学物質の光学応答信号を表し、前記基準となるスペクトル分析波形は前記１又は複数の化学物質の吸光度（optical absorbance）又は反射スペクトルを表すことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法において、前記サンプル及び基準時間領域波形の対応する同じ延長を有する範囲への実質的に同じウェイトの適用の結果として、スペクトル分析波形からの前記１又は複数の化学物質の光学的応答信号と実質的に無関係の周波数の除外が生じることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１１記載の方法において、前記１又は複数の化学物質は固体、液体、気体又はそれらの中間的な段階であることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１記載の方法において、
フーリエ変換分光測定装置を用いて前記サンプル時間領域波形を取得するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の方法において、前記フーリエ変換分光測定装置はフーリエ変換赤外分光測定（ＦＴＩＲ）装置であることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１記載の方法において、前記サンプル信号と前記基準信号とは同一であり、この方法は、
前記サンプル時間領域波形をコピーすることによって前記基準時間領域波形を発生するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１記載の方法において、前記サンプル信号と前記基準信号とは同一であり、この方法は、
前記サンプル時間領域波形の範囲を打ち切ることによって前記基準時間領域波形を発生するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１記載の方法において、前記サンプル時間領域波形は、実験的測定又は理論的計算を通じて取得されることを特徴とする方法。
【請求項１９】
自己基準型の信号分光測定（auto referenced signal spectrometry）において用いられる信号処理方法であって、
サンプル信号のサンプル時間領域波形を取得するステップと、
前記サンプル時間領域波形から基準時間領域波形を発生するステップと、
前記サンプル時間領域波形に適用するサンプル・アポダイゼーション波形と前記基準時間領域波形に適用する基準アポダイゼーション波形とを提供するステップであって、前記アポダイゼーション波形はそれぞれが第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントと前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントとは実質的に同じ長さの延長を有し実質的に同じウェイト・プロファイルを有し、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形のそれぞれの前記第２のセグメントは減衰型のウェイト・プロファイルを有する、ステップと、
前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形を前記サンプル及び基準時間領域波形に適用するステップであって、実質的に同じウェイトが前記アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントによって前記サンプル及び基準時間領域波形の対応する実質的に同じ延長を有する範囲に適用され、結果的にアポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を生じる、ステップと、
前記アポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を対応するサンプル及び基準周波数領域スペクトル波形に変換するステップと、
自己基準型のスペクトル分析波形を、前記基準スペクトル波形に対する前記サンプル・スペクトル波形の比率として発生するステップであって、前記自己基準型のスペクトル分析波形は、前記アポダイゼーションのなされたサンプル時間領域波形の前記第１の範囲から発生される周波数を実質的に除外している、ステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の方法において、前記サンプル時間領域波形の範囲を打ち切ることによって前記サンプル時間領域波形から前記基準時間領域波形を発生するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
分光測定において用いられる信号処理方法であって、
サンプル信号からサンプル時間領域波形を取得するステップと、
前記サンプル時間領域波形に適用するアポダイゼーション波形を提供するステップであって、前記アポダイゼーション波形は第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記第１のセグメントは実質的に一定のウェイト・プロファイルを有し、前記第２のセグメントは実質的に非線形の減衰型ウェイト・プロファイルを有する、ステップと、
前記アポダイゼーション波形を前記サンプル時間領域波形に適用し、結果的にアポダイゼーションのなされた時間領域波形を生じる、ステップと、
前記アポダイゼーションのなされたサンプル時間領域波形を対応する周波数領域スペクトル波形に変換するステップと、
前記サンプル時間領域波形からのランダム・ノイズと打ち切り誤差とに関連する周波数とアーチファクトとを実質的に除外するスペクトル分析波形を発生するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２２】
分光測定において用いられる信号処理装置であって、
サンプル信号のサンプル時間領域波形と基準信号の基準時間領域波形とを取得する手段と、
前記サンプル時間領域波形に適用するサンプル・アポダイゼーション波形と前記基準時間領域波形に適用する基準アポダイゼーション波形とを提供する手段であって、前記アポダイゼーション波形はそれぞれが第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントと前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントとは実質的に同じ長さの延長を有し実質的に同じウェイト・プロファイルを有し、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形のそれぞれの前記第２のセグメントは減衰型のウェイト・プロファイルを有する、手段と、
前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形を前記サンプル及び基準時間領域波形に適用する手段であって、実質的に同じウェイトが前記アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントによって前記サンプル及び基準時間領域波形の対応する実質的に同じ延長を有する範囲に適用され、結果的にアポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を生じる、手段と、
前記アポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を対応するサンプル及び基準周波数領域スペクトル波形に変換する手段と、
基準となるスペクトル分析波形を、前記基準スペクトル波形に対する前記サンプル・スペクトル波形の比率として発生する手段であって、前記スペクトル分析波形は、前記アポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形の対応する同じ延長を有する範囲と関連する周波数を実質的に除外している、手段と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項２３】
自己基準型の信号分光測定において用いられる信号処理装置であって、
サンプル信号のサンプル時間領域波形を取得する手段と、
前記サンプル時間領域波形から基準時間領域波形を発生する手段と、
前記サンプル時間領域波形に適用するサンプル・アポダイゼーション波形と前記基準時間領域波形に適用する基準アポダイゼーション波形とを提供する手段であって、前記アポダイゼーション波形はそれぞれが第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントと前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントとは実質的に同じ長さの延長を有し実質的に同じウェイト・プロファイルを有し、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形のそれぞれの前記第２のセグメントは減衰型のウェイト・プロファイルを有する、手段と、
前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形を前記サンプル及び基準時間領域波形に適用する手段であって、実質的に同じウェイトが前記アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントによって前記サンプル及び基準時間領域波形の対応する実質的に同じ延長を有する範囲に適用され、結果的にアポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を生じる、手段と、
前記アポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を対応するサンプル及び基準周波数領域スペクトル波形に変換する手段と、
自己基準型のスペクトル分析波形を、前記基準スペクトル波形に対する前記サンプル・スペクトル波形の比率として発生する手段であって、前記自己基準型のスペクトル分析波形は、前記アポダイゼーションのなされたサンプル時間領域波形の前記第１の範囲から発生される周波数を実質的に除外している、手段と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項２４】
自己基準型の信号分光測定において用いられる信号処理装置であって、
サンプル信号のサンプル時間領域波形を取得するプロセッサを含んでおり、
前記プロセッサは、前記サンプル時間領域波形から基準時間領域波形を発生し、
前記プロセッサは、前記サンプル時間領域波形に適用するサンプル・アポダイゼーション波形と前記基準時間領域波形に適用する基準アポダイゼーション波形とを提供し、前記アポダイゼーション波形はそれぞれが第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントと前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントとは実質的に同じ長さの延長を有し実質的に同じウェイト・プロファイルを有し、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形のそれぞれの前記第２のセグメントは減衰型のウェイト・プロファイルを有し、
前記プロセッサは、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形を前記サンプル及び基準時間領域波形に適用し、実質的に同じウェイトが前記アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントによって前記サンプル及び基準時間領域波形の対応する実質的に同じ延長を有する範囲に適用され、結果的にアポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を生じ、
前記プロセッサは、前記アポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を対応するサンプル及び基準周波数領域スペクトル波形に変換し、
前記プロセッサは、自己基準型のスペクトル分析波形を、前記基準スペクトル波形に対する前記サンプル・スペクトル波形の比率として発生し、前記自己基準型のスペクトル分析波形は、前記アポダイゼーションのなされたサンプル時間領域波形の前記第１の範囲から発生される周波数を実質的に除外することを特徴とする装置。
【請求項２５】
分光測定において用いられる信号処理装置であって、
サンプル信号からサンプル時間領域波形を取得する手段と、
前記サンプル時間領域波形に適用するアポダイゼーション波形を提供する手段であって、前記アポダイゼーション波形は第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記第１のセグメントは実質的に一定のウェイト・プロファイルを有し、前記第２のセグメントは実質的に非線形の減衰型ウェイト・プロファイルを有する、手段と、
前記アポダイゼーション波形を前記サンプル時間領域波形に適用し、結果的にアポダイゼーションのなされた時間領域波形を生じる、手段と、
前記アポダイゼーションのなされたサンプル時間領域波形を対応する周波数領域スペクトル波形に変換する手段と、
前記サンプル時間領域波形からのランダム・ノイズと打ち切り誤差とに関連する周波数とアーチファクトとを実質的に除外するスペクトル分析波形を発生する手段と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項２６】
情報媒体において有体物として実現されており、信号分光測定において用いられるコンピュータ・プログラム製品であって、データ処理装置に、
サンプル信号のサンプル時間領域波形と基準信号の基準時間領域波形とを取得する動作と、
前記サンプル時間領域波形に適用するサンプル・アポダイゼーション波形と前記基準時間領域波形に適用する基準アポダイゼーション波形とを提供する動作であって、前記アポダイゼーション波形はそれぞれが第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントと前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントとは実質的に同じ長さの延長を有し実質的に同じウェイト・プロファイルを有し、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形のそれぞれの前記第２のセグメントは減衰型のウェイト・プロファイルを有する、動作と、
前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形を前記サンプル及び基準時間領域波形に適用する動作であって、実質的に同じウェイトが前記アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントによって前記サンプル及び基準時間領域波形の対応する実質的に同じ延長を有する範囲に適用され、結果的にアポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を生じる、動作と、
前記アポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を対応するサンプル及び基準周波数領域スペクトル波形に変換する動作と、
基準となるスペクトル分析波形を、前記基準スペクトル波形に対する前記サンプル・スペクトル波形の比率として発生する動作であって、前記スペクトル分析波形は、前記アポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形の対応する同じ延長を有する範囲と関連する周波数を実質的に除外している、動作と、
を実行させる命令を含むことを特徴とするコンピュータ・プログラム製品。
【請求項２７】
情報媒体において有体物として実現されており、自己基準型の信号分光測定において用いられるコンピュータ・プログラム製品であって、データ処理装置に、
サンプル信号のサンプル時間領域波形を取得する動作と、
前記サンプル時間領域波形から基準時間領域波形を発生する動作と、
前記サンプル時間領域波形に適用するサンプル・アポダイゼーション波形と前記基準時間領域波形に適用する基準アポダイゼーション波形とを提供する動作であって、前記アポダイゼーション波形はそれぞれが第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントと前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントとは実質的に同じ長さの延長を有し実質的に同じウェイト・プロファイルを有し、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形のそれぞれの前記第２のセグメントは減衰型のウェイト・プロファイルを有する、動作と、
前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形を前記サンプル及び基準時間領域波形に適用する動作であって、実質的に同じウェイトが前記アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントによって前記サンプル及び基準時間領域波形の対応する実質的に同じ延長を有する範囲に適用され、結果的にアポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を生じる、動作と、
前記アポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を対応するサンプル及び基準周波数領域スペクトル波形に変換する動作と、
自己基準型のスペクトル分析波形を、前記基準スペクトル波形に対する前記サンプル・スペクトル波形の比率として発生する動作であって、前記自己基準型のスペクトル分析波形は、前記アポダイゼーションのなされたサンプル時間領域波形の前記第１の範囲から発生される周波数を実質的に除外している、動作と、
を実行させる命令を含むことを特徴とするコンピュータ・プログラム製品。
【請求項２８】
情報媒体において有体物として実現されており、信号分光測定において用いられるコンピュータ・プログラム製品であって、データ処理装置に、
サンプル信号からサンプル時間領域波形を取得する動作と、
前記サンプル時間領域波形に適用するアポダイゼーション波形を提供する動作であって、前記アポダイゼーション波形は第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記第１のセグメントは実質的に一定のウェイト・プロファイルを有し、前記第２のセグメントは実質的に非線形の減衰型ウェイト・プロファイルを有する、動作と、
前記アポダイゼーション波形を前記サンプル時間領域波形に適用し、結果的にアポダイゼーションのなされた時間領域波形を生じる、動作と、
前記アポダイゼーションのなされたサンプル時間領域波形を対応する周波数領域スペクトル波形に変換する動作と、
前記サンプル時間領域波形からのランダム・ノイズと打ち切り誤差とに関連する周波数とアーチファクトとを実質的に除外するスペクトル分析波形を発生する動作と、
を実行させる命令を含むことを特徴とするコンピュータ・プログラム製品。
【請求項２９】
自己基準型のフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光測定において用いられる信号処理方法であって、
サンプル信号のサンプル時間領域波形を取得するステップと、
前記サンプル時間領域波形から基準時間領域波形を発生するステップと、
前記サンプル時間領域波形に適用するサンプル・アポダイゼーション波形と前記基準時間領域波形に適用する基準アポダイゼーション波形とを提供するステップであって、前記アポダイゼーション波形はそれぞれが第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントと前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントとは実質的に同じ長さの延長を有し実質的に同じウェイト・プロファイルを有し、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントのウェイト・プロファイルは実質的に一定の大きさであり、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形のそれぞれの前記第２のセグメントは減衰型のウェイト・プロファイルを有する、ステップと、
前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形を前記サンプル及び基準時間領域波形に適用するステップであって、実質的に同じウェイトが前記アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントによって前記サンプル及び基準時間領域波形の対応する実質的に同じ延長を有する範囲に適用され、結果的にアポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を生じる、ステップと、
前記アポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を対応するサンプル及び基準周波数領域スペクトル波形に変換するステップと、
自己基準型のスペクトル分析波形を、前記基準スペクトル波形に対する前記サンプル・スペクトル波形の比率として発生するステップであって、前記自己基準型のスペクトル分析波形は、前記アポダイゼーションのなされたサンプル時間領域波形の前記第１の範囲から発生される周波数を実質的に除外している、ステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２９記載の方法において、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントは、余弦又はノートン・ビア波形を含むことを特徴とする方法。
【請求項３１】
自己基準型のフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光測定において用いられる信号処理装置であって、
サンプル信号のサンプル時間領域波形を取得する手段と、
前記サンプル時間領域波形から基準時間領域波形を発生する手段と、
前記サンプル時間領域波形に適用するサンプル・アポダイゼーション波形と前記基準時間領域波形に適用する基準アポダイゼーション波形とを提供する手段であって、前記アポダイゼーション波形はそれぞれが第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントと前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントとは実質的に同じ長さの延長を有し実質的に同じウェイト・プロファイルを有し、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントのウェイト・プロファイルは実質的に一定の大きさであり、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形のそれぞれの前記第２のセグメントは減衰型のウェイト・プロファイルを有する、手段と、
前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形を前記サンプル及び基準時間領域波形に適用する手段であって、実質的に同じウェイトが前記アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントによって前記サンプル及び基準時間領域波形の対応する実質的に同じ延長を有する範囲に適用され、結果的にアポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を生じる、手段と、
前記アポダイゼーションのなされたサンプル及び基準時間領域波形を対応するサンプル及び基準周波数領域スペクトル波形に変換する手段と、
自己基準型のスペクトル分析波形を、前記基準スペクトル波形に対する前記サンプル・スペクトル波形の比率として発生する手段であって、前記自己基準型のスペクトル分析波形は、前記アポダイゼーションのなされたサンプル時間領域波形の前記第１の範囲から発生される周波数を実質的に除外している、手段と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項３２】
請求項３１記載の装置において、前記サンプル及び基準アポダイゼーション波形の前記第２のセグメントは、余弦又はノートン・ビア波形を含むことを特徴とする装置。
【請求項３３】
請求項１記載の方法において、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントの長さと前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントの長さとは調整が可能であることを特徴とする方法。
【請求項３４】
請求項２２記載の装置において、前記サンプル・アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントの長さと前記基準アポダイゼーション波形の前記第１のセグメントの長さとは調整が可能であることを特徴とする装置。
【図１】
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図６Ｅ】
【図６Ｆ】
【図６Ｇ】
【図６Ｈ】
【図６Ｉ】
【図７】
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図６Ｅ】
【図６Ｆ】
【図６Ｇ】
【図６Ｈ】
【図６Ｉ】
【図７】
【公表番号】特表２００８−５３２０５２（Ｐ２００８−５３２０５２Ａ）
【公表日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５００７７３（Ｐ２００８−５００７７３）
【出願日】平成１８年３月３日（２００６．３．３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／００７６５２
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０９６５３０
【国際公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【出願人】（５９２０５３９６３）エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッド (114)
【氏名又は名称原語表記】ＭＫＳ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月３日（２００６．３．３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／００７６５２
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０９６５３０
【国際公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【出願人】（５９２０５３９６３）エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッド (114)
【氏名又は名称原語表記】ＭＫＳ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]