(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振幅及び位相を有する分析対象波面から、異なる位相変化を受けた複数の変換波面を得る工程であって、各前記変換波面が、複数の異なる位相変化のうちの１つを受けた空間的部分を有し、前記複数の異なる位相変化は経時変化する、工程と、
前記位相変化を受けた複数の変換波面の複数の強度マップを得る工程と、
前記分析対象波面の前記振幅及び位相を示す出力を得るために前記複数の強度マップを使用する工程と
を含む波面分析方法。
【請求項２】
前記使用する工程は、前記分析対象波面の前記位相を少なくとも示す出力を得るために前記複数の強度マップを使用する工程を含み、
前記出力を得るには、前記複数の強度マップを、この最初の複数の強度マップよりも少ない、第２の複数の、組み合わされた強度マップ中に組み合わせ、そして前記第２の複数の組み合わされた強度マップの各々から前記分析対象波面の前記位相を示す出力を少なくとも求め、
更に前記出力を組み合わせて前記分析対象波面の位相の強調表示を少なくとも与える
請求項１に記載の波面分析方法。
【請求項３】
前記使用する工程は、前記分析対象波面の前記位相を少なくとも示す出力を得るために前記複数の強度マップを使用する工程を含み、
前記出力を得るには、
前記複数の強度マップを、前記分析対象波面の前記振幅と、前記分析対象波面の前記位相と、前記異なる位相変化を受けた複数の変換波面を特徴付ける位相変化関数と、の関数として表し、
前記分析対象波面の前記振幅と、前記分析対象波面の前記位相と、前記異なる位相変化を受けた複数の変換波面を特徴付ける前記位相変化関数と、の複素関数であって、前記複数の強度マップの各位置における強度が、主として、前記位置における前記複素関数の値と、前記位置における前記分析対象波面の前記振幅及び前記位相と、の関数であること
により特徴付けられる複素関数を規定し、
前記複素関数を前記複数の強度マップの関数として表し、そして
前記複数の強度マップの関数として表された前記複素関数を使用することによって前記位相に対する複数の値を求める
請求項１に記載の波面分析方法。
【請求項４】
前記使用する工程は、
前記分析対象波面の位相の少なくとも第二階級指示の出力を得るために前記複数の強度マップを使用する工程を含む
請求項１に記載の波面分析方法。
【請求項５】
前記分析対象波面は、表面からの放射を反射することによって得られる表面マッピング波面である
請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記分析対象波面は、対象物を通して放射を透過させることによって得られる対象調査波面である
請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記分析対象波面は、対象物に放射を衝突させることによって得られるスペクトル分析波面であり、
前記放射のスペクトル内容を示す出力を得るために前記振幅及び位相を示す前記出力を使用する工程を更に備える
請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記分析対象波面は、媒体上の複数の異なる位置のそれぞれにおける媒体の高さを選択することによって符号化された情報を有する媒体からの放射を反射することによって得られる保存データ検索波面であり、
前記情報を得るために前記振幅及び位相を示す前記出力を使用する工程を更に備える  請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記異なる位相変化を受けた変換波面は、共通の光路に沿った前記分析対象波面の干渉によって得られる
請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
異なる位相変化を受けた複数の変換波面を得る工程は、
前記分析対象波面に対し１つの変換を適用することによって１つの変換波面を得る工程と、
前記変換波面に対し複数の異なる位相変化を適用することによって異なる位相変化を受けた複数の変換波面を得る工程と
を含む
請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記複数の異なる位相変化は、位相変化を前記変換波面の一部と前記分析対象波面の一部の少なくとも一方に対し適用することによってもたらされる
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
異なる位相変化を受けた複数の変換波面を得る工程は、
前記分析対象波面に対しフーリエ変換を適用することによって１つの変換波面を得る工程、及び前記変換波面に対し複数の異なる位相変化を適用することによって異なる位相変化を受けた複数の変換波面を得る工程、の少なくとも一方と、
前記分析対象波面に対し複数の異なる位相変化を適用することによって異なる位相変化を受けた複数の波面を得る工程と、
前記異なる位相変化を受けた複数の波面に対しフーリエ変換を適用することによって異なる位相変化を受けた複数の変換波面を得る工程と
を備え、
前記複数の異なる位相変化は、位相変化を前記変換波面の一部と前記分析対象波面の一部の少なくとも一方に対し適用することによってもたらされ、
前記複数の異なる位相変化は、少なくとも３つの異なる位相変化を含み、
前記複数の強度マップは、少なくとも３つの強度マップを含み、
前記分析対象波面の前記振幅及び位相の少なくとも一方を示す出力を得るために前記複数の強度マップを使用する工程は、
前記分析対象波面を、前記分析対象波面の前記振幅及び位相と同一の振幅及び位相を有する第１の複素関数として表す工程と、
前記複数の強度マップを、前記第１の複素関数と、前記位相変化を統制する空間関数と、の関数として表す工程と、
絶対値及び位相を持つ第２の複素関数を、前記第１の複素関数と、前記位相変化を統制する前記空間関数のフーリエ変換と、の畳み込み積分として規定する工程と、
前記複数の強度マップの各々を、前記分析対象波面の前記振幅と、前記第２の複素関数の前記絶対値と、前記分析対象波面の前記位相と前記第２の複素関数の前記位相との差と、各々が前記少なくとも３つの強度マップの１つに対応する前記少なくとも３つの異なる位相変化の１つによって生成される既知の位相遅延と、の第３の関数として表す工程と、
前記分析対象波面の前記振幅と、前記第２の複素関数の前記絶対値と、前記分析対象波面の前記位相と前記第２の複素関数の前記位相との差と、を得るために前記第３の関数を解く工程と、
前記第２の複素関数の前記位相を得るために前記第２の複素関数を解く工程と、
前記第２の複素関数の前記位相を、前記分析対象波面の前記位相と前記第２の複素関数の前記位相との差に加えることによって、前記分析対象波面の前記位相を得る工程と
を備える
請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記位相変化は、前記変換波面と前記分析対象波面の少なくとも一方の空間的中心部に対し適用される
請求項１１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記分析対象波面は、複数の異なる波長成分を有し、そして
前記異なる位相変化を受けた複数の変換波面は、前記分析対象波面及び分析対象波面に対し１つの変換を適用することによって得られた１つの変換波面、の少なくとも一方の複数の異なる波長成分に対し、１つの位相変化を適用することによって得られる
請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記分析対象波面は、複数の異なる偏光成分を有し、そして
前記異なる位相変化を受けた複数の変換波面は、前記分析対象波面、及びこの分析対象波面に対し１つの変換を適用することによって得られた１つの変換波面、の少なくとも一方の複数の異なる偏光成分に対し１つの位相変化を適用することによって得られる
請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記異なる位相変化を受けた複数の変換波面の複数の強度マップを得る工程は、
前記異なる位相変化を受けた複数の変換波面に対し１つの変換を適用する工程を含む  請求項１〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記分析対象波面の前記振幅及び位相の少なくとも一方を示す出力を得るために前記複数の強度マップを使用する工程は、
前記複数の強度マップを、前記分析対象波面の、少なくとも一方が未知である前記振幅及び位相の少なくとも１つの数学的関数として表す工程と、
前記少なくとも１つの数学的関数を使用して前記振幅及び位相の少なくとも一方を示す出力を得る工程と
を含む
請求項１，４〜１１及び１４〜１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記異なる位相変化を受けた複数の変換波面を得る工程は、
前記分析対象波面に対し１つの変換を適用することによって１つの変換波面を得る工程、及びこの変換波面に対し複数の異なる位相及び振幅変化を適用することによって異なる位相及び振幅変化を受けた複数の変換波面を得る工程、の少なくとも一方と、
前記分析対象波面に対し複数の異なる位相及び振幅変化を適用することによって異なる位相及び振幅変化を受けた複数の変換波面を得る工程と、
前記異なる位相及び振幅変化を受けた複数の変換波面に対し１つの変換を適用することによって異なる位相及び振幅変化を受けた複数の変換波面を得る工程と
を含む
請求項１〜９，１１及び１４〜１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記分析対象波面は、少なくとも２つの波長成分を有し、
前記複数の強度マップを得る工程は
また、前記位相変化を受けた変換波面を前記少なくとも２つの波長成分に従って分割して前記位相変化を受けた変換波面の少なくとも２つの波長成分を得ると共に、各組が前記位相変化を受けた変換波面の前記少なくとも２つの波長成分の異なるものに対応した少なくとも２組の強度マップを得るための工程を含み、そして
前記分析対象波面の前記位相を少なくとも示す出力を得るために前記複数の強度マップを使用する工程は、
前記分析対象波面の前記位相を示す出力を、前記少なくとも２組の強度マップの各々から得る工程と、
前記出力を組み合わせて前記分析対象波面の位相の、２π曖昧性のない強調表示を与える工程と
を含む
請求項１〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記分析対象波面は、少なくとも１つの１次元成分を有し、
前記複数の異なる位相変化を受けた変換波面を得る工程は、
前記分析対象波面に対し、この分析対象波面の伝播の方向に垂直な次元でなされる１次元フーリエ変換を適用することによって、前記伝播の方向に垂直な前記次元の１つの変換波面の少なくとも１つの１次元成分を得る工程と、
前記少なくとも１つの１次元成分の各々に対し、複数の異なる位相変化を適用することによって、複数の異なる位相変化を受けた変換波面の少なくとも１つの１次元成分を得る工程と
を含み、
前記複数の強度マップは、前記分析対象波面の前記少なくとも１つの１次元成分の前記振幅及び位相の少なくとも一方を示す出力を得ることに使用される
請求項１〜９，１１〜１５，１８及び１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
前記放射は、
各々が異なる波長を中心とした少なくとも２つの狭帯域を有して、
前記分析対象波面内の少なくとも２つの波長成分と、前記分析対象波面の前記位相の少なくとも２つの指示とを与え、
これにより前記２つの狭帯域の中心がある前記異なる波長の大きい方を超える前記マッピング中の曖昧性を回避して、前記放射が衝突している被衝突要素の特徴の強調されたマッピングを可能にし、
そして前記特徴は、表面、厚さの幾何学的変化及び前記要素の幾何学的変化の少なくとも１つを含んでいる
請求項５又は６のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
振幅及び位相を有する分析対象波面から、異なる位相変化を受けた複数の変換波面を与える波面変換器であって、各前記変換波面が、複数の異なる位相変化のうちの１つを受けた空間的部分を有し、前記複数の異なる位相変化は経時変化する、波面変換器と、
前記位相変化を受けた複数の変換波面の複数の強度マップを与える強度マップ発生器と、
前記分析対象波面の前記振幅及び位相を示す出力を得るために前記複数の強度マップを使用する強度マップ利用器と
を含む波面分析装置。
【請求項２３】
前記強度マップ利用器は、
前記複数の強度マップを、この最初の複数の強度マップよりも少ない、第２の複数の、組み合わされた強度マップ中に組み合わせる強度コンバイナと、
前記第２の複数の組み合わされた強度マップの各々から前記分析対象波面の前記位相関数を示す出力を少なくとも与える指示プロバイダと、
前記出力を組み合わせて前記分析対象波面の位相の強調表示を少なくとも与える強化指示プロバイダと
を含む
請求項２２に記載の波面分析装置。
【請求項２４】
前記強度マップ利用器は、
前記複数の強度マップを、前記分析対象波面の前記振幅と、前記分析対象波面の前記位相と、前記異なる位相変化を受けた複数の変換波面を特徴付ける位相変化関数と、の関数として表す強度マップ表現器と、
前記分析対象波面の前記振幅と、前記分析対象波面の前記位相と、前記異なる位相変化を受けた複数の変換波面を特徴付ける前記位相変化関数と、の複素関数であって、前記複数の強度マップの各位置における強度が、主として、前記位置における前記複素関数の値と、前記位置における前記分析対象波面の前記振幅及び前記位相と、の関数であることにより特徴付けられる複素関数を規定する複素関数規定器と、
前記複素関数を前記複数の強度マップの関数として表す複素関数表現器と、
前記複数の強度マップの関数として表された前記複素関数を使用することによって前記位相に対する複数の値を求める位相獲得器と
を含む
請求項２２に記載の波面分析装置。
【請求項２５】
前記強度マップ利用器は、前記分析対象波面の位相の少なくとも第二階級指示の出力を得るために前記複数の強度マップを使用する
請求項２２に記載の波面分析装置。
【請求項２６】
前記分析対象波面は、表面マッピング波面であり、
表面からの放射を反射することによって前記表面マッピング波面を得る波面獲得器を備える
請求項２２〜２５のいずれかに記載の波面分析装置。
【請求項２７】
前記分析対象波面は、対象調査波面であり、
前記対象物を通して放射を透過させることによって前記対象調査波面を得る波面獲得器を備える
請求項２２〜２５のいずれかに記載の波面分析装置。
【請求項２８】
前記分析対象波面は、スペクトル分析波面であり、
放射を対象物に衝突させることによって前記スペクトル分析波面を得る波面獲得器と、
前記放射のスペクトル内容を示す出力を得るために前記振幅及び位相を示す前記出力を使用する位相及び振幅利用器と
を備える
請求項２２〜２５のいずれかに記載の波面分析装置。
【請求項２９】
前記分析対象波面は、保存データ検索波面であり、
前記媒体上の複数の異なる位置のそれぞれにおける前記媒体の高さを選択することによって符号化された情報を有する前記媒体からの放射を反射することによって前記保存データ検索波面を得る波面獲得器と、
前記情報を得るために前記振幅及び位相を示す前記出力を使用する位相及び振幅利用器と
を備える
請求項２２〜２５のいずれかに記載の波面分析装置。
【請求項３０】
前記波面変換器は、前記異なる位相変化を受けた変換波面を、共通の光路に沿った前記分析対象波面の干渉によって与える
請求項２２〜２９のいずれかに記載の波面分析装置。
【請求項３１】
前記波面変換器は、
前記分析対象波面に対し１つの変換を適用することによって１つの変換波面を得る変換適用器と、
前記変換波面に対し複数の異なる位相変化を適用することによって異なる位相変化を受けた複数の変換波面を得る位相変化適用器と
を含む
請求項２２〜３０のいずれかに記載の波面分析装置。
【請求項３２】
前記複数の異なる位相変化は、位相変化を前記変換波面の一部と前記分析対象波面の一部の少なくとも一方に対し適用することによってもたらされる
請求項３１に記載の波面分析装置。
【請求項３３】
前記波面変換器は、
前記分析対象波面に対しフーリエ変換を適用することによって１つの変換波面を得る変換適用器、及び前記変換波面に対し複数の異なる位相変化を適用することによって異なる位相変化を受けた複数の変換波面を得る位相変化適用器、の少なくとも一方を備えるか、あるいは
前記分析対象波面に対し複数の異なる位相変化を適用することによって異なる位相変化を受けた複数の波面を得る位相変化適用器と、
前記異なる位相変化を受けた複数の波面に対しフーリエ変換を適用することによって異なる位相変化を受けた複数の変換波面を得る変換適用器と
を備え、
前記複数の異なる位相変化は、位相変化を、前記変換波面の一部と前記分析対象波面の一部の少なくとも一方に対し適用することによってもたらされ、
前記複数の異なる位相変化は、少なくとも３つの異なる位相変化を含み、
前記複数の強度マップは、少なくとも３つの強度マップを含み、
前記強度マップ利用器は、
前記分析対象波面を、前記分析対象波面の前記振幅及び位相と同一の振幅及び位相を有する第１の複素関数として表す波面表現器と、
前記複数の強度マップを、前記第１の複素関数と、前記位相変化を統制する空間関数と、の関数として表す第１の強度マップ表現器と、
絶対値及び位相を持つ第２の複素関数を、前記第１の複素関数と、前記位相変化を統制する前記空間関数のフーリエ変換と、の畳み込み積分として規定する複素関数規定器と、
前記複数の強度マップの各々を、前記分析対象波面の前記振幅と、前記第２の複素関数の前記絶対値と、前記分析対象波面の前記位相と前記第２の複素関数の前記位相との差と、各々が前記少なくとも３つの強度マップの１つに対応する前記少なくとも３つの異なる位相変化の１つによって生成される既知の位相遅延と、の第３の関数として表す第２の強度マップ表現器と、
前記分析対象波面の前記振幅と、前記第２の複素関数の前記絶対値と、前記分析対象波面の前記位相と前記第２の複素関数の前記位相との差と、を得るために前記第３の関数を解く第１の関数解答器と、
前記第２の複素関数の前記位相を得るために前記第２の複素関数を解く第２の関数解答器と、
前記第２の複素関数の前記位相を、前記分析対象波面の前記位相と前記第２の複素関数の前記位相との差に加えることによって、前記分析対象波面の前記位相を得る位相獲得器と
を備える
請求項２２〜３０のいずれかに記載の波面分析装置。
【請求項３４】
前記位相変化は、前記変換波面と前記分析対象波面の少なくとも一方の空間的中心部に対し適用される
請求項３２又は３３のいずれかに記載の波面分析装置。
【請求項３５】
前記異なる位相変化を受けた複数の変換波面は、少なくとも経時的に変化する位相変化関数を前記分析対象波面に適用する位相変化器によって変化させられた位相を持つ複数の波面を含む
請求項２２〜３０のいずれかに記載の波面分析装置。
【請求項３６】
前記分析対象波面は、
複数の異なる波長成分を有し、そして
前記波面変換器は、前記分析対象波面、及び前記分析対象波面に対し１つの変換を適用する変換適用器によって得られた１つの変換波面、の少なくとも一方の複数の異なる波長成分に対し１つの位相変化を適用することによって、前記異なる位相変化を受けた複数の変換波面を得る
請求項２２〜３４のいずれかに記載の波面分析装置。
【請求項３７】
前記分析対象波面は、複数の異なる偏光成分を有し、そして
前記波面変換器は、前記分析対象波面、及びこの分析対象波面に対し１つの変換を適用する変換適用器によって得られた１つの変換波面、の少なくとも一方の複数の異なる偏光成分に対し１つの位相変化を適用することによって得られる
請求項２２〜３４のいずれかに記載の波面分析装置。
【請求項３８】
前記強度マップ発生器は、
前記異なる位相変化を受けた複数の変換波面に対し１つの変換を適用する第２の変換適用器を含む
請求項２２〜３７のいずれかに記載の波面分析装置。
【請求項３９】
前記強度マップ利用器は、
前記複数の強度マップを、前記分析対象波面の、少なくとも一方が未知である前記振幅及び位相の少なくとも１つの数学的関数として表す強度マップ表現器と、
前記少なくとも１つの数学的関数を使用して前記振幅及び位相の少なくとも一方を示す出力を得る関数解答器と
を含む
請求項２２，２５〜３２及び３５〜３８のいずれかに記載の波面分析装置。
【請求項４０】
前記波面変換器は、
前記分析対象波面に対し１つの変換を適用することによって１つの変換波面を得る変換適用器、及びこの変換波面に対し複数の異なる位相及び振幅変化を適用することにより異なる位相及び振幅変化を受けた複数の変換波面を得る位相及び振幅変化適用器、の少なくとも１つを含むか、あるいは
前記分析対象波面に対し複数の異なる位相及び振幅変化を適用することによって異なる位相及び振幅変化を受けた複数の変換波面を得る位相及び振幅変化適用器と、
前記異なる位相及び振幅変化を受けた複数の変換波面に対し１つの変換を適用することによって異なる位相及び振幅変化を受けた複数の変換波面を得る変換適用器と
を含む
請求項２２〜３０，３２及び３６〜３８のいずれかに記載の波面分析装置。
【請求項４１】
前記分析対象波面は、少なくとも２つの波長成分を有し、
前記強度マップ発生器はまた、前記位相変化を受けた変換波面を前記少なくとも２つの波長成分に従って分割することによって前記位相変化を受けた変換波面の少なくとも２つの波長成分を得た後、各組が前記位相変化を受けた変換波面の前記少なくとも２つの波長成分の異なるものに対応した少なくとも２組の強度マップを得る波面分割器を含み、そして
前記強度マップ利用器は、前記分析対象波面の前記位相を示す出力を、前記少なくとも２組の強度マップの各々から得ると共に、前記出力を組み合わせて前記分析対象波面の位相の、２π曖昧性のない強化された指示を与える位相獲得器を含む
請求項２２〜４０のいずれかに記載の波面分析装置。
【請求項４２】
前記分析対象波面は、少なくとも１つの１次元成分を有し、
前記波面変換器は、
前記分析対象波面に対し、この分析対象波面の伝播の方向に垂直な次元でなされる１次元フーリエ変換を適用することによって、前記伝播の方向に垂直な前記次元の１つの変換波面の少なくとも１つの１次元成分を得る変換適用器と、
前記少なくとも１つの１次元成分の各々に対し、複数の異なる位相変化を適用することによって、異なる位相変化を受けた複数の変換波面の少なくとも１つの１次元成分を得る位相変化適用器と
を含み、
前記強度マップ利用器は、前記分析対象波面の前記少なくとも１つの１次元成分の前記振幅及び位相の少なくとも一方を示す出力を得るものである
請求項２２〜３０，３２〜３４，３６〜３７，４０及び４１のいずれかに記載の波面分析装置。
【請求項４３】
前記放射は、各々が異なる波長を中心とした少なくとも２つの狭帯域を有して、前記分析対象波面内の少なくとも２つの波長成分と、前記分析対象波面の前記位相の少なくとも２つの指示とを与え、
これにより前記２つの狭帯域の中心がある前記異なる波長の大きい方を超える前記マッピング内での曖昧性を回避して、前記放射が衝突している被衝突要素の特徴の強化されたマッピングを可能にし、
そして前記特徴は、表面、厚さの幾何学的変化及び前記要素の幾何学的変化の少なくとも１つを含んでいる
請求項２６〜２７のいずれかに記載の波面分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は波面分析全般及び波面分析の種々応用に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下の特許及び出版物が本分野における最新の技術情報であると認められる。
米国特許:
5,969,855; 5,969,853; 5,936,253; 5,870,191; 5,814,815; 5,751,475; 5,619,372; 5,600,440; 5,471,303; 5,446,540; 5,235,587; 4,407,569; 4,190,366;
米国以外の国における特許:
JP 9230247(要約)、JP 9179029(要約)、JP 8094936(要約)、JP 7261089(要約)、JP7225341(要約)、JP 6186504(要約);
他の出版物:
Phillion D.W.著、「位相ズレ干渉アルゴリズムの一般的生成方法」-Applied Optics, Vol.36, 8098 (1997)。
Pluta M.著、「位相差顕微鏡中における、あるいは高感度位相差装置に対する迷光問題:論評」-Optical Engineering, Vol.32, 3199 (1993)。
Noda T、Kawata S.共著、「位相差顕微鏡における位相及び吸収画像の分離」-Journal of the Optical Society of America A, Vol.9, 924 (1992)。
Creath K著、「位相測定干渉技術」-Progress in Optics XXVI, 348 (1988)。
Greivenkamp J.E.著、「ヘテロダイン干渉のための一般的データ縮小」-Optical Engineering, Vol.23, 350 (1984)。
Morgan C.J.著、「位相測定干渉における最小二乗概算」-Optics Letters, Vol.7, 368 (1982)。
Golden L.J.著、「Zernike試験1:分析的局面」-Applied Optics, Vol.16, 205 (1977)。
Bruning J.H.著、「光学面及びレンズ試験用デジタル波面測定干渉計」-Applied Optics, Vol.13, 2693 (1974)。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の好ましい実施態様に係る波面分析方法が提供されている。本方法は、振幅及び位相を有する分析対象波面に対応する種々に位相変化された複数の変換波面を得ること、前記位相変化された複数の変換波面の複数の強度マップを得ること、及び前記複数の強度マップを用いて分析対象波面の振幅及び位相を表示する出力を得ることから構成される。
【０００４】
また、本発明の好ましい実施態様に係る波面分析装置が提供されており、本波面分析装置は、振幅及び位相を有する分析対象波面に対応する複数の種々に位相変化された変換波面を与える波面変換装置と、前記複数の種々に位相変化された変換波面の複数の強度マップを与える強度マップ発生装置と、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象波面の振幅及び位相を表示する出力を与えるため前記複数の強度マップを用いる強度利用装置を備えて構成されている。
【０００５】
本発明の他の好ましい実施態様に係る表面写像方法が提供されている。本方法は、表面からの発光を反射し及び、表面写像波面に対応する複数の種々変化した変換波面を得て、かつ前記複数の種々変化した変換波面の複数の強度マップを得て、かつ前記複数の強度マップを用いて前記表面写像波面の振幅及び位相を表示する出力を得ることによって表面写像波面を分析することによって振幅及び位相を有する表面写像波面を得ることから構成されている。
【０００６】
本発明ではさらに本発明の好ましい実施態様に係る表面写像装置が提供されている。本装置は、表面からの放射を反射することによって振幅及び位相を有する表面写像波面を得る波面取得装置と、前記表面写像波面を分析し及び前記表面写像波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を与える波面変換装置を備える波面分析装置と、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを与える強度マップ発生装置と、前記表面写像波面の振幅及び位相を表示する出力を与える強度マップの強度マップ利用装置を備えて構成される。
【０００７】
本発明ではさらに他の好ましい実施態様に係る対象物検査方法が提供されている。本方法は、対象物を通して放射を伝搬し、及び検査対象波面に対応する複数の位相変化された変換波面を得、かつ前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを得、さらに前記複数の強度マップを用いて前記検査対象波面の振幅及び位相を表示する出力を得ることによって前記検査対象波面分析して振幅及び位相を有する検査対象波面を得ることから構成されている。
【０００８】
本発明ではさらに好ましい実施態様に係る対象物検査装置が提供されている。本装置は、対象物を通して放射を伝搬することによって振幅及び位相を有する検査対象波面を得る波面獲得装置と、前記検査対象波面を分析し及び前記検査対象波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を与える波面変換装置を備える波面分析装置と、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを与える強度マップ発生装置と、前記複数の強度マップを用いて前記検査対象波面の振幅及び位相を表示する出力を与える強度マップ利用装置を備えて構成されている。
【０００９】
本発明ではさらに他の好ましい実施態様に係る分光分析方法が提供されている。本方法は、放射を対象物へ衝突させ、振幅及び位相を有する分光分析波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を得、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを得、前記複数の強度マップを用いて前記分光分析波面の振幅及び位相を表示する出力を得、さらに前記振幅及び位相を表示する出力を用いて前記放射の分光内容を表示する出力を得ることによって前記分光分析波面を分析することから構成されている。
【００１０】
本発明ではさらに好ましい実施態様に分光分析装置が提供されている。本装置は、放射を対象物へ衝突させることによって振幅及び位相を有する分光分析波面を得る波面獲得装置と、前記分光分析波面を分析し及び振幅及び位相を有する前記分光分析波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を与える波面変換装置を備える波面分析装置と、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを与える強度マップ発生装置と、前記複数の強度マップを用いて前記分光分析波面の振幅及び位相を表示する出力を与える強度マップ利用装置と、前記振幅及び位相を表示する出力を用いて前記放射の分光内容を表示する出力を得る位相振幅利用装置を備えて構成されている。
【００１１】
本発明ではさらに好ましい実施態様に係る位相変化分析方法が提供されている。本方法は、振幅及び位相を有する位相変化分析波面を得、前記位相変化分析波面を変換させて変換波面を得、前記変換波面へ複数の異なる位相変化を与えて複数の種々位相変化された変換波面を得、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを得、次いで前記複数の強度マップを用いて前記変換された位相変化分析波面へ加えられた前記複数の異なる位相変化間の相違を表示する出力を得ることから構成されている。
【００１２】
本発明ではさらに他の好ましい実施態様に係る位相変化分析装置が提供されている。本装置は、振幅及び位相を有する位相変化分析波面を得る波面取得装置と、前記位相変化分析波面を変換して変換波面を得る変換処理装置と、前記変換波面へ少なくとも１の位相変化を与えて少なくとも１の位相変化された変換波面を得る位相変化処理装置と、前記位相変化された変換波面の少なくとも１の強度マップを与える強度マップ発生装置と、前記複数の強度マップを用いて前記変換された位相変化分析波面へ与えられる複数の異なる位相変化間の相違を表示する出力を与える強度マップ利用装置を備えて構成されている。
【００１３】
本発明ではさらに好ましい実施態様に係る保存データ検索方法が提供されている。本方法は、情報が中に符号化されている媒体から放射を反射し、前記媒体上の様々な異なる位置のそれぞれにおいて媒体の高さを選択することにより振幅及び位相を有する保存データ検索波面を得ることから構成されている。本方法では、前記保存データ検索波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を得、次いで前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを得て前記複数の強度マップを用いて前記保存データ検索波面の振幅及び位相の表示を得、次いで前記振幅及び位相についての表示を用いて前記情報を得ることにより前記保存データ検索波面を分析することが好ましい。
【００１４】
本発明ではさらに他の好ましい実施態様に係る保存データ検索装置が提供されている。本装置は、媒体において情報が媒体上のさまざまな異なる位置のそれぞれにおいて該媒体の高さを選択することによって符号化される該媒体からの放射を反射することにより振幅及び位相を有する保存データ検索波面を取得する波面取得装置と、前記保存データ検索波面を分析し及び前記保存データ検索波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を与える波面変換装置を備える波面分析装置と、前記下記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップ取得するように作用し及び前記複数の強度マップを用いて前記保存データ検索波面の振幅及び位相の表示を行う強度マップ発生装置と、前記振幅及び位相についての表示を用いて前記情報を与える位相振幅利用装置とを備えて構成されている。
【００１５】
本発明ではさらに他の好ましい実施態様に係る三次元画像形成方法が提供されている。本方法は、三次元画像形成波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を取得し、かつ前記複数の種々位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得し、さらに前記複数の強度マップを用いて前記三次元画像形成波面の振幅及び位相を表示する出力を取得することによって、分析対象からの放射を反射して三次元画像形成波面を分析することにより、振幅及び位相を有する三次元画像形成波面を取得する各工程から構成されている。
【００１６】
本発明ではさらに好ましい実施態様に係る三次元画像形成装置が提供されている。本装置は、分析対象から放射を反射することにより振幅及び位相を有する三次元画像形成波面を取得する波面取得装置と、前記三次元画像形成波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を与える波面変換装置を備える三次元画像形成波面を分析する波面分析装置と、前記複数の種々位相変化された変換波面の複数の強度マップを与える強度マップ発生装置と、前記複数の強度マップを用いて前記三次元画像形成波面の振幅及び位相を表示する出力を与える強度マップ利用装置とを備えて構成されている。
【００１７】
本発明ではさらに他の好ましい実施態様に係る波面分析方法が提供されている。本方法は、分析対象波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を取得し、前記複数の種々位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得して、それら強度マップを用いて該複数強度マップを該第一となる複数強度マップよりも少ない第二の複数の併合強度マップへ併合することによって分析対象波面の少なくとも位相を表示する出力を取得し、前記第二の複数の併合強度マップのそれぞれから少なくとも分析対象波面の位相を表示する出力を取得し、その出力を併合して少なくとも分析対象波面の位相についての強調表示を与える各工程から構成されている。
【００１８】
本発明ではさらに他の好ましい実施態様に係る波面分析装置が提供されている。本装置は、振幅及び位相を有する分析対象波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を与える波面変換装置と、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得する強度マップ発生装置と、前記複数の強度マップを用いて分析対象波面の少なくとも位相を表示する出力を取得する強度マップ利用装置を備えて構成されている。また前記装置は、前記複数の強度マップを該第一となる複数の強度マップより少ない第二の複数の併合強度マップとする強度併合装置と、前記複数の併合された強度マップのそれぞれから少なくとも分析対象波面の位相を表示する出力を与える表示付与装置と、前記出力を併合して少なくとも分析対象波面の位相についての強調表示を与える強調表示付与装置をさらに備えて構成されている。
【００１９】
本発明ではさらに好ましい実施態様に係る波面分析方法が提供されている。本方法は、分析対象波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を取得し、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得してそれら複数の強度マップを用いて前記複数の強度マップを該第一となる複数の強度マップより少ない第二の複数の併合強度マップへ併合することにより分析対象波面の少なくとも振幅を表示する出力を取得し、前記第二の複数の併合強度マップのそれぞれから分析対象波面の少なくとも振幅を表示する出力を取得し、さらにその出力を併合して少なくとも分析対象波面の振幅についての強調表示を与える各工程から構成されている。
【００２０】
本発明ではさらに他の好ましい実施態様に係る波面分析装置が提供されている。本装置は、分析対象波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を与える波面変換装置と、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを与える強度マップ発生装置と、前記複数の強度マップを用いて分析対象波面の少なくとも振幅を表示する出力を取得し及び前記複数の強度マップを該第一と成る複数の強度マップよりも少ない第二の複数の併合強度マップへと併合する強度併合装置を備える強度マップ利用装置と、前記第二の複数の併合強度マップのそれぞれから少なくとも分析対象波面の振幅を表示する出力を与える表示付与装置と、前記出力を併合して少なくとも分析対象波面の振幅についての強調表示を与える強調表示付与装置を備えて構成されている。
【００２１】
本発明ではさらに他の好ましい実施態様に係る波面分析方法が提供されている。本方法は、分析対象波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を取得し、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得し、及び前記複数の強度マップを用いて、分析対象波面の振幅、分析対象波面の位相及び前記複数の種々位相変化された変換波面を特徴づける位相変化機能の関数として前記複数の強度マップを表すことによって分析対象波面の少なくとも位相を表示する出力を与える各工程から構成されている。さらに本方法においては、分析対象波面の振幅、分析対象波面の位相、及び前記複数の種々位相変化された変換波面を特徴づける位相変化機能の複素関数（ここで前記複素関数は前記複数の強度マップ中の各位置における強度がその位置での複素関数値及びその位置での分析対象波面の振幅及び位相の支配的関数であることを特徴とする）を限定し、前記複素関数を前記複数の強度マップの関数として表し、及び前記複数の強度マップの関数として表された複素関数を用いて前記位相についての数値を取得する工程が含まれている。
【００２２】
本発明ではさらに好ましい実施態様に係る波面分析装置が提供されている。本装置は、分析対象波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を与える波面変換装置と、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを与える強度マップ発生装置と、前記複数の強度マップを用いて分析対象波面の少なくとも位相を与える強度マップ利用装置を備えて構成される。本装置は、前記複数の強度マップを分析対象波面の振幅、分析対象波面の位相、及び前記複数の種々位相変化された変換波面を特徴づける位相変化機能の関数として表す強度マップ表示装置と、分析対象波面の振幅、分析対象波面の位相、及び前記複数の種々位相変化された変換波面を特徴付ける位相変化機能の複素関数を限定する複素関数限定装置（ここで前記複素関数は前記複数の強度マップ中の各位置での強度がその位置での複素関数値及びその位置での分析対象波面の振幅及び位相の支配的関数であることを特徴とする）をさらに備えて構成されることが好ましい。本装置はさらに、典型例として、前記複素関数を前記複数の強度マップの関数として表す複素関数表示装置と、前記複数の強度マップの関数として表された複素関数を用いて前記位相についての数値を取得する位相取得装置を備えて構成されている。
【００２３】
本発明ではさらに好ましい実施態様に係る波面分析方法が提供されている。本方法は、振幅及び位相を有する分析対象波面をフーリエ変換処理して変換波面を取得し、前記変換波面の一部へ空間的に均質な時変性の空間位相変化加えて少なくとも３つの種々位相変化された変換波面を取得し、
前記分析対象波面を分析対象波面の振幅及び位相と同一な振幅及び位相を有する第一の複素関数として表し、前記複数の強度マップを前記第一の複素関数の関数として及び前記空間的に均質な時変性の空間位相変化を決定する空間関数の関数として表し、絶対値を有する第二の複素関数及び位相を前記第一関数及び前記空間的に均質な時変性の空間位相変化を決定する空間関数のフーリエ変換のコンポリューションとして限定し、前記複数の強度マップをそれぞれが前記少なくとも３つの強度マップの一つに対応する分析対象波面の振幅、前記第二の複素関数の絶対値、分析対象波面の位相と前記第二の複素関数の位相間の相違、及び前記少なくとも３つの異なる位相変化の一つによって生じた既知の位相遅延の第三の関数として表し、前記第三の関数を解いて前記分析対象波面の振幅、前記第二の複素関数の絶対値及び前記分析対象波面の位相と前記第二の複素関数の位相間の差異を取得し、前記第二の複素関数を解いて前記第二の複素関数の位相を取得し、及び前記分析対象波面の位相と前記第二の複素関数の位相間の前記差異へ前記第二の複素関数を加えることにより前記分析対象波面の位相を取得することによって、第二のフーリエ変換処理を行って前記少なくとも３つの位相変化された変換波面の少なくとも３つの強度マップを取得し、及び前記少なくとも３つの強度マップを用いて前記分析対象波面の振幅及び位相の少なくとも一つを表示する出力を得る各工程から構成されている。
【００２４】
本発明ではさらに好ましい実施態様に係る波面分析装置が提供されている。本装置は、振幅及び位相を有する分析対象波面をフーリエ変換処理して変換波面を取得する第一変換処理装置と、前記変換波面の一部へ空間的に均質な時変性の空間位相変化を加えて少なくとも３つの種々位相変化された変換波面を取得する位相変化処理装置と、前記少なくとも３つの種々位相変化された変換波面へ第二のフーリエ変換処理を行って少なくとも３つの強度マップを取得する第二変換処理装置を備えて構成されている。本装置はさらに、典型例として、前記少なくとも３つの強度マップを用いて分析対象波面の位相及び振幅を表示する出力を与える強度マップ利用装置と、前記分析対象波面を前記分析対象波面の振幅及び位相と同一の振幅及び位相を有する第一複素関数として表す波面表示装置と、前記複数の強度マップを前記第一複素関数及び前記空間的に均質な時変性の空間位相変化を決定する空間関数の関数として表す第一強度マップ表示装置を備えて構成されている。本装置は、絶対値と位相を有する第二複素関数を前記第一複素関数及び前記空間的に均質な時変性の空間位相変化を決定する空間関数のコンポリューションとして限定する複素関数限定装置と、前記複数の強度マップの各々を、それぞれが前記少なくとも３つの強度マップに対応する前記分析対象波面の振幅、前記第二複素関数の絶対値、前記分析対象波面の位相と前記第二複素関数の位相間の差異、及び前記少なくとも３つの異なる位相変化の一つによって生じた既知の位相遅延の第三の関数として表す第二強度マップ表示装置をさらに備えて構成されることが好ましい。本装置はさらに、典型例として、前記第三関数を解いて前記分析対象波面の振幅、前記第二複素関数の絶対値及び前記分析対象波面の位相と前記第二複素関数の位相間差異を取得する第一関数解装置と、前記第二複素関数を解いて前記第二複素関数の位相を取得する第二関数解装置と、前記分析対象波面の位相と前記第二複素関数の位相間の差異へ前記第二複素関数の位相を加えることにより前記分析対象波面の位相を取得する位相取得装置を備えて構成されている。
【００２５】
本発明ではさらに好ましい実施態様に係る波面分析方法が提供されている。本方法は、振幅及び位相を有する分析対象波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を取得し、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得し、及び前記複数の強度マップを用いて少なくとも前記分析対象波面の位相についての第二階級表示の出力を取得する各行程を含んで構成されている。
【００２６】
本発明ではさらに好ましい実施態様に係る波面分析装置が提供されている。本装置は、振幅及び位相を有する分析対象波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を与える波面変換装置と、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを与える強度マップ発生装置と、前記複数の強度マップを用いて少なくとも前記分析対象波面の位相についての第二階級表示の出力を与える強度マップ利用装置を備えて構成されている。
【００２７】
本発明ではさらに好ましい実施態様に係る表面写像方法が提供されている。本方法は、振幅及び位相を有する分析対象の表面写像波面を取得し、
分析対象の表面写像波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を取得し、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得し、前記複数の強度マップを用いて少なくとも分析対象の表面写像波面の位相についての第二階級表示の出力を与えることによって前記分析対象の表面写像波面を分析する各工程を含んで構成されている。
【００２８】
本発明ではさらに好ましい実施態様に係る表面写像装置が提供されている。本装置は、表面からの放射を反射することによって振幅及び位相を有する分析対象の表面写像波面を取得する波面取得装置と、分析対象の表面写像波面を分析し及び前記分析対象の表面写像波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を与える波面変換装置を備える波面分析装置と、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを与える強度マップ発生装置と、前記複数の強度マップを用いて少なくとも前記分析対象の表面写像波面の位相についての第二階級表示の出力を与える強度マップ利用装置を備えて構成されている。
【００２９】
本発明ではさらに好ましい実施態様に係る対象物検査方法が提供されている。本方法は、対象物を通して放射を伝搬することによって振幅及び位相を有する分析対象の対象物検査波面を取得し、
前記分析対象の対象物検査波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を取得し、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得し、前記複数の強度マップを用いて少なくとも前記分析対象の対象物検査波面の位相についての第二階級表示の出力を取得することによって前記分析対象の対象物検査波面を分析する各工程を含んで構成されている。
【００３０】
本発明ではさらに他の好ましい実施態様に係る対象物検査装置が提供されている。本装置は、前記対象物を通して放射を伝搬することによって振幅及び位相を有する分析対象の対象物検査波面を取得する波面取得装置と、前記分析対象の対象物検査波面を分析し及び前記分析対象の対象物検査波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を与える波面変換装置を備える波面分析装置と、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを与える強度マップ発生装置と、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象の対象物検査波面の位相についての少なくとも第二階級表示の出力を与える強度マップ利用装置を備えて構成されている。
【００３１】
本発明ではさらに他の好ましい実施態様に係る分光分析方法が提供されている。本方法は、対象物へ衝突する放射を起こして振幅及び位相を有する分析対象の分光分析波面を取得し、
前記分析対象の分光分析波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を取得し、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得し、前記複数の強度マップを用いて分析対象の分光分析波面の位相についての少なくとも第二階級表示の出力を取得し、前記位相についての少なくとも第二階級表示の出力を用いて前記放射の分光内容を表示する出力を取得することによって分析対象の分光分析波面を分析する各工程を含んで構成されている。
【００３２】
本発明ではさらに他の好ましい実施態様に係る分光分析装置が提供されている。本装置は、対象物へ衝突する放射を起こすことによって振幅及び位相を有する分析対象の分光分析波面を取得する波面取得装置と、分析対象の分光分析波面を分析し及び前記分析対象の分光分析波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を与える波面変換装置を備える波面分析装置と、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得する強度マップ発生装置と、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象の分光分析波面の位相についての少なくとも第二階級表示の出力を取得する強度マップ利用装置と、前記位相についての少なくとも第二階級表示の出力を用いて前記放射の分光内容を表示する出力を取得する位相振幅利用装置を備えて構成されている。
【００３３】
本発明ではさらに好ましい実施態様に係る保存データ検索方法が提供されている。本方法は、媒体において該媒体上の様々な異なる位置のそれぞれにおいて情報が該媒体の高さを選択することによって符号化される該媒体から放射を反射することによって振幅及び位相を有する分析対象の保存データ検索波面を取得し、
前記分析対象の保存データ検索波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を取得し、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得し、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象の保存データ検索波面の位相についての少なくとも第二階級表示の出力を取得し、及び前記位相についての少なくとも第二階級表示の出力を用いて前記情報を取得することによって前記分析対象の保存データ検索波面を分析する各工程を含んで構成されている。
【００３４】
本発明ではさらに他の好ましい実施態様に係る保存データ検索装置が提供されている。本装置は、媒体において該媒体上の様々な異なる位置のそれぞれにおいて情報が該媒体の高さを選択することによって符号化される該媒体から放射を反射することによって振幅及び位相を有する分析対象の保存データ検索波面を取得する波面取得装置と、分析対象の保存データ検索波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を与える波面変換装置と、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得する強度マップ発生装置と、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象の保存データ検索波面の位相についての少なくとも第二階級表示の出力を取得する強度マップ利用装置と、前記位相についての少なくとも第二階級表示の出力を用いて前記情報を取得する位相振幅利用装置を備えて構成されている。
【００３５】
本発明ではさらに他の好ましい実施態様に係る三次元画像形成方法が提供されている。本方法は、見られる対象物から放射を反射することによって振幅及び位相を有する分析対象の三次元画像形成波面を取得し、前記分析対象の三次元画像形成波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を取得し、前記複数の種々位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得し、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象の三次元画像形成波面の位相についての少なくとも第二階級表示の出力を取得することによって前記分析対象の三次元画像形成波面を分析する各工程を含んで構成されている。
【００３６】
本発明ではさらに好ましい実施態様に係る三次元画像形成装置が提供されている。本装置は、見られる対象物から放射を反射することによって振幅及び位相を有する分析対象の三次元画像形成波面を取得する波面取得装置と、前記分析対象の三次元画像形成波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を与える波面変換装置と、前記種々位相変化された変換波面の複数の強度マップを与える強度マップ発生装置と、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象の三次元画像形成波面の位相についての少なくとも第二階級表示の出力を取得する強度マップ利用装置を備える前記分析対象の三次元画像形成波面を分析する波面分析装置を備えて構成されている。
【００３７】
本発明ではさらに好ましい実施態様に係る波面分析方法が提供されている。本方法は、少なくとも空間的に均質でない振幅と位相を有する分析対象波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を取得し、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得し、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象波面の少なくとも位相を表示する出力を取得する各工程を含んで構成されている。
【００３８】
本発明ではさらに好ましい実施態様に係る波面分析装置が提供されている。本装置は、少なくとも空間的に均質でない振幅と位相を有する分析対象波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を与える波面変換装置と、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを与える強度マップ発生装置と、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象波面の少なくとも位相を表示する出力を取得する強度マップ利用装置を備えて構成されている。
【００３９】
本発明ではさらに他の好ましい実施態様に係る表面写像方法が提供されている。本方法は、表面から放射を反射することによって、少なくとも空間的に均質でない振幅と位相を有する分析対象の表面写像波面を取得し、前記分析対象の表面写像波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を取得し、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得し、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象の表面写像波面の少なくとも位相を表示する出力を取得することによって前記分析対象の表面写像波面を分析する各工程を含んで構成されている。
【００４０】
本発明ではさらに好ましい実施態様に係る表面写像装置が提供されている。本装置は、表面からの放射を反射することによって、少なくとも空間的に均質でない振幅と位相を有する分析対象の表面写像波面を取得する波面取得装置と、前記分析対象の表面写像波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を与える波面変換装置と、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得する強度マップ発生装置と、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象の表面写像波面の少なくとも位相を表示する出力を取得する強度マップ利用装置を備えた前記分析対象の表面写像波面を分析する波面分析装置を備えて構成されている。
【００４１】
本発明ではさらに他の好ましい実施態様に係る対象物検査方法が提供されている。本方法は、対象物を通して放射を伝搬することによって、少なくとも空間的に均質でない振幅と位相を有する分析対象の対象物検査波面を取得し、前記分析対象の対象物検査波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を取得し、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得し、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象の対象物検査波面の少なくとも位相を表示する出力を取得することにより前記分析対象の対象物検査波面を分析する各工程を含んで構成されている。
【００４２】
本発明ではさらに他の好ましい実施態様に係る対象物検査装置が提供されている。本装置は、対象物を通して放射を伝搬することによって、少なくとも空間的に均質でない振幅と位相を有する分析対象の対象物検査波面を取得する波面取得装置と、前記分析対象の対象物検査波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を与える波面変換装置と、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得する強度マップ発生装置と、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象の対象物検査波面の少なくとも位相を表示する出力を取得する強度マップ利用装置を備えた前記分析対象の対象物検査波面を分析する波面分析装置を備えて構成されている。
【００４３】
本発明ではさらに好ましい実施態様に係る分光分析方法が提供されている。本方法は、対象物へ放射を衝突させることによって、少なくとも空間的に均質でない振幅と位相を有する分析対象の分光分析波面を取得し、前記分析対象の分光分析波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を取得し、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得し、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象の分光分析波面の少なくとも位相を表示する出力を取得することによって前記分析対象の分光分析波面を分析し、及び少なくとも前記位相を表示する出力を用いて前記放射の分光内容を表示する出力を取得する各工程を含んで構成されている。
【００４４】
本発明ではさらに他の好ましい実施態様に係る分光分析装置が提供されている。本装置は、放射を対象物へ衝突させることによって、少なくとも空間的に均質でない振幅と位相を有する分析対象の分光分析波面を取得する波面取得装置と、前記分析対象の分光分析波面を分析し、及び前記分析対象の分光分析波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を与える波面変換装置と、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得する強度マップ発生装置と、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象の分光分析波面の少なくとも位相を表示する出力を取得する強度マップ利用装置と、少なくとも前記位相を表示する出力を用いて前記放射の分光内容を表示する出力を取得する位相振幅利用装置を備えた波面分析装置を備えて構成されている。
【００４５】
本発明ではさらに他の好ましい実施態様に係る保存データ検索方法が提供されている。本方法は、情報が該媒体上の様々に異なる位置の該媒体の高さを選択することにより符号化される該媒体から放射を反射させることによって振幅及び位相を有する分析対象の保存データ検索波面を取得し、前記分析対象の保存データ検索波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を取得し、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得し、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象の保存データ検索波面の少なくとも位相を表示する出力を取得することによって前記分析対象の保存データ検索波面を分析し、及び少なくとも前記位相を表示する前記出力を用いて前記情報を取得する各工程を含んで構成されている。
【００４６】
本発明ではさらに好ましい実施態様に係る保存データ検索装置が提供されている。本装置は、情報が該媒体上の様々に異なる位置の該媒体の高さを選択することにより符号化される該媒体から放射を反射させることによって、振幅及び位相を有する分析対象の保存データ検索波面を取得する波面取得装置と、前記分析対象の保存データ検索波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を与える波面変換装置と、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得する強度マップ発生装置と、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象の保存データ検索波面の少なくとも位相を表示する出力を取得する強度マップ利用装置を備えた前記分析対象の保存データ検索波面を分析する波面分析装置と、少なくとも前記位相を表示する出力を用いて前記情報を取得する位相振幅利用装置を備えて構成されている。
【００４７】
本発明ではさらに他の好ましい実施態様に係る三次元画像形成方法が提供されている。本方法は、見られる対象物から放射を反射することによって、少なくとも空間的に均質でない振幅と位相を有する分析対象の三次元画像形成波面を取得し、前記分析対象の三次元画像形成波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を取得し、前記複数の種々位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得し、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象の三次元画像形成波面の少なくとも位相を表示する出力を取得することによって前記分析対象の三次元画像形成波面を分析する各工程を含んで構成されている。
【００４８】
本発明ではさらに他の好ましい実施態様に係る三次元画像形成装置が提供されている。本装置は、見られる対象物から放射を反射させることによって、少なくとも空間的に均質でない振幅と位相を有する分析対象の三次元画像形成波面を取得する波面取得装置と、前記分析対象の三次元画像形成波面を分析し、及び前記分析対象の三次元画像形成波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面与える波面変換装置と、前記複数の種々位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得する強度マップ発生装置と、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象の三次元画像形成波面の少なくとも位相を表示する出力を取得する強度マップ利用装置を備えた波面分析装置を備えて構成されている。
【００４９】
本発明ではさらに好ましい実施態様に係る波面分析方法が提供されている。本方法は、振幅及び位相を有する分析対象波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を取得し、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得し、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象波面の少なくとも振幅を表示する出力を取得する各工程を含んで構成されている。
【００５０】
本発明ではさらに他の好ましい実施態様に係る波面分析装置が提供されている。本装置は、振幅及び位相を有する分析対象波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面与える波面変換装置と、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを与える強度マップ発生装置と、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象波面の少なくとも振幅を表示する出力を取得する強度マップ利用装置を備えて構成されている。
【００５１】
本発明ではさらに好ましい実施態様に係る表面写像方法が提供されている。本方法は、表面から放射を反射することによって振幅及び位相を有する分析対象の表面写像波面を取得し、前記分析対象の表面写像波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を取得し、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得し、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象の表面写像波面の少なくとも振幅を表示する出力を取得することによって前記分析対象の表面写像波面を分析する各工程を含んで構成されている。
【００５２】
本発明ではさらに他の好ましい実施態様に係る対象物検査方法が提供されている。本方法は、放射を対象物を通して伝搬することによって振幅及び位相を有する分析対象の対象物検査波面を取得し、
前記分析対象の対象物検査波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を取得し、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得し、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象の対象物検査波面の少なくとも振幅を表示する出力を取得することによって前記分析対象の対象物検査波面を分析する各工程を含んで構成されている。
【００５３】
本発明ではさらに他の好ましい実施態様に係る対象物検査装置が提供されている。本装置は、放射を対象物を通して伝搬することによって振幅及び位相を有する分析対象の対象物検査波面を取得する波面取得装置と、
前記分析対象の対象物検査波面を分析し、及び前記分析対象の対象物検査波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面与える波面変換装置と、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得する強度マップ発生装置と、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象の対象物検査波面の少なくとも振幅を表示する出力を取得する強度マップ利用装置を備えた波面分析装置を備えて構成されている。
【００５４】
本発明ではさらに好ましい実施態様に係る分光分析方法が提供されている。本方法は、放射を対象物へ衝突させることによって振幅及び位相を有する分析対象の分光分析波面を取得し、前記分析対象の分光分析波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を取得し、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得し、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象の分光分析波面の少なくとも振幅を表示する出力を取得することによって前記分析対象の分光分析波面を分析し、及び少なくとも前記振幅を表示する出力を用いて前記放射の分光内容を表示する出力を取得する各工程を含んで構成されている。
【００５５】
本発明ではさらに好ましい実施態様に係る分光分析装置が提供されている。本装置は、放射を対象物へ衝突させることによって振幅及び位相を有する分析対象の分光分析波面を取得する波面取得装置と、
前記分析対象の分光分析波面を分析し、及び前記分析対象の分光分析波面に対応する複数の種々位相変化された変換波面を与える波面変換装置と、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得する強度マップ発生装置と、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象の分光分析波面少なくとも振幅を表示する出力を取得する強度マップ利用装置を備えた波面分析装置と、少なくとも前記振幅を表示する出力を用いて前記放射の分光内容を表示する出力を取得する位相振幅利用装置を備えて構成されている。
【００５６】
さらに、本発明の好ましい実施態様においては、前記複数の強度マップを用いて振幅及び位相を表示する分析出力が与えられる。
【００５７】
さらに、本発明の好ましい実施態様においては、前記複数の強度マップを用いて少なくとも前記位相を表示する第二階級分析出力が与えられる。
【００５８】
また、少なくとも前記位相を表示する分析出力を与えるためには前記複数の強度マップを用いることが好ましい。
【００５９】
さらに、本発明の好ましい実施態様においては、前記振幅を表示する少なくとも第二階級分析出力を与えるためには前記複数の強度マップを用いることが好ましい。
【００６０】
前記種々位相変化された変換波面は分析対象波面の共通光路に沿った干渉によって取得されることが好ましい。また、前記種々位相変化された変換波面はその変換後に分析対象波面へデルタ関数位相変化を行うこととは実質的に異なる方法で付加的あるいは二者択一的に実現される。
【００６１】
さらに本発明の好ましい実施多様においては、前記複数の強度マップを用いることによりほぼハロー及びシェージングオフ歪みのない位相を表示する出力が得られる。
【００６２】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記複数の種々位相変化された変換波面は、少なくとも１の空間位相変化処理により変換波面となった複数の波面と波面への空間位相変化処理後に変換した複数の波面を含むものである。
【００６３】
さらに、本発明の好ましい実施態様においては、複数の種々位相変化された変換波面を取得する工程には、分析対象波面を変換処理して変換波面を得る工程と、変換された波面へ複数の種々位相変化を加えて複数の種々位相変化された変換波面を得る工程が含まれる。
【００６４】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、複数の種々位相変化された変換波面を取得する工程には、分析対象波面へ種々の位相変化を加えて複数の種々位相変化された波面を取得する工程と、前記複数の種々位相変化された波面を変換処理して複数の種々位相変化された変換波面を得る工程とが含まれる。
【００６５】
さらに本発明の好ましい実施態様において、複数の種々位相変化された変換波面を取得する工程には、分析対象波面を変換処理して変換波面を取得する工程と前記変換波面へ複数の異なる位相変化を加えて複数の異なる位相変化を加えられた変換波面を取得する工程の少なくともいずれか一方と、分析対象波面へ複数の異なる位相変化を加えて複数の異なる位相変化を加えられた波面を得る工程と前記複数の異なる位相変化を加えられた波面を変換処理して複数の異なる位相変化を加えられた変換波面を得る工程が含まれる。
【００６６】
前記複数の異なる位相変化には空間的位相変化も含まれることが好ましい。
【００６７】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記複数の異なる位相変化には空間的位相変化も含まれ、該複数の異なる位相変化は変換波面の少なくとも一部及び分析対象波面の一部へ時変性の空間位相変化を加えることに遂行される。
【００６８】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記複数の異なる空間的位相変化は前記変換波面の少なくとも一部及び前記分析対象波面の一部へ空間的に均質な時変性の空間位相変化を加えることによって遂行される。
【００６９】
前記分析対象波面の少なくとも１及び前記複数の異なる位相変化の加えられた波面へ処理された変換はフーリエ変換であり、前記複数の位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得する作用には前記複数の異なる位相変化が加えられた波面へのフーリエ変換処理が含まれることが好ましい。
【００７０】
さらに本発明の好ましい実施態様において、複数の異なる位相変化を加えられた変換波面を取得する工程には、前記分析対象波面をフーリエ変換処理して変換波面を得る工程と前記変換波面へ複数の異なる位相変化を加えて複数の異なる位相変化が加えられた変換波面を得る工程の少なくともいずれか一方と、前記分析対象波面へ複数の異なる位相変化を加えて複数の異なる位相変化が加えられた波面を得る工程と前記複数の異なる位相変化を加えられた波面をフーリエ変換処理して複数の異なる位相変化を加えられた変換波面を得る工程が含まれる。前記複数の異なる位相変化には空間的位相変化も含まれ、該複数の異なる空間的位相変化は前記変換波面の少なくとも一部及び前記分析対象波面の一部へ空間的に均質な時変性の空間位相変化を与えることによって遂行される。さらに、前記複数の異なる空間位相変化には少なくとも３つの位相変化が含まれ、前記複数の強度マップは少なくとも３つの強度マップを含み、これら強度マップを用いて前記分析対象波面の振幅及び位相の少なくとも一方を表示する出力が取得される。前記３つの位相変化には、前記分析対象波面を前記分析対象波面の振幅及び位相と同一の振幅及び位相を有する第一複素関数として表すこと、前記複数の強度マップを第一複素関数及び空間的に均質な時変性の空間位相変化を決定する空間関数の関数として表すこと、絶対値及び位相を有する第二複素関数を第一複素関数及び前記空間的に均質な時変性の空間位相変化を決定する前記空間関数のフーリエ変換のコンボリューションとして定義すること、前記複数の強度マップの各々を前記分析対象波面の振幅、前記第二複素関数の絶対値、前記分析対象波面の位相と前記第二複素関数の位相間の差異、及びそれぞれが前記少なくとも３つの強度マップの一つに対応する前記少なくとも３つの異なる位相変化の一つによって生ずる既知の位相遅延の第三の関数として表すこと、前記第二関数を解いて前記第二複素関数の位相を取得すること、及び前記第二複素関数の位相を前記分析対象波面の位相と前記第二複素関数の位相間の差異へ加えることにより前記分析対象波面の位相を取得することが含まれる。
【００７１】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記第二複素関数の前記絶対値は該絶対値を一定次数の多項式へ近づけることによって得られる。
【００７２】
前記第二複素関数の位相は、好ましくは、該複素関数が反復処理によって得られた固有ベクトルである場合、前記第二複素関数を固有値問題として表すことによって得ることができる。
【００７３】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記第二複素関数の位相は前記空間的に均質な時変性の空間位相変化を決定する空間関数のフーリエ変換を多項式へ近づけ及び前記第二複素関数を多項式へ近づける機能によって得られる。
【００７４】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記分析対象波面の振幅、前記第二複素関数の絶対値、及び第二複素関数の位相と分析対象波面の位相間の差異は、前記複数の強度マップの数が増加するにつれて正確性を増す最小二乗法によって得られている。
【００７５】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記複数の異なる位相変化は少なくとも４つの異なる位相変化を含み、前記複数の強度マップは少なくとも４つの強度マップを含み、複数の強度マップを用いて分析対象波面の振幅及び位相の少なくとも一方を表示する出力を取得する際には、前記複数の強度マップを前記分析対象波面の振幅、前記第二複素関数の絶対値、前記分析対象波面の位相と前記第二複素関数の位相間の差異、それぞれが前記少なくとも４つの強度マップの一つに対応する少なくとも４つの異なる位相変化の一つによって生ずる既知の位相遅延、及び波面分析に関する少なくとも一つの付加的未知数の第三の関数として表し、前記付加的未知数の数がその数により前記複数の強度マップの数が３を超える数より大きくない場合には、前記第三の関数を解いて前記分析対象波面の振幅、前記第二複素関数の絶対値、前記分析対象波面の位相と前記第二複素関数の位相間の差異、及び前記未知数を取得する。
【００７６】
前記位相変化は、好ましくは前記強度マップにおけるコントラストが最大になるように、及び前記分析対象波面の位相におけるノイズの影響が最小となるように選択される。
【００７７】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記複数の強度マップの各々を前記分析対象波面の振幅、前記第二複素関数の絶対値、前記分析対象波面の位相と前記第二複素関数の位相間の差異、及びそれぞれが前記少なくとも３つの強度マップの一つに対応する前記少なくとも３つの異なる位相変化の一つによって生じた既知の位相遅延の第三の関数として表す際には、いずれもが前記複数の強度マップの関数でもなくあるいは前記時変性空間位相変化の関数でもないが、前記分析対象波面の振幅、前記第二複素関数の絶対値、及び前記分析対象波面の位相と前記第二複素関数の位相間の差異の関数である第４、第５及び第６の複素関数を限定し、前記複数の強度マップの各々を前記第４複素関数、前記複数の強度マップのそれぞれに対応する前記既知位相遅延のサインを掛け算された第５複素関数、及び前記複数の強度マップのそれぞれに対応する前記既知位相遅延のコサインを掛け算された第６複素関数の総和として表している。
【００７８】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記第三関数を解いて前記分析対象波面の振幅、前記第二複素関数の絶対値、及び前記分析対象波面の位相と前記第二複素関数の位相間の差を取得する工程には、前記分析対象波面の振幅、前記第二複素関数の絶対値、及び前記分析対象波面の位相と前記第二複素関数の位相間の差のそれぞれについて数値の高い解と数値の低い解の二つの解を取得し、前記二つの解のうちの数値の高い解あるいは数値の低い解のいずれかの各空間位置において前記強調絶対値解が前記第二複素関数を満たす方法を選んで前記二つの解を合算して前記第二複素関数の絶対値についての強調絶対値解とし、各空間位置において前記振幅の二つの解の数値の高い解あるいは数値の低い解が、前記絶対値解について数値の高い解が選ばれる各位置では前記振幅解について数値の高い解が選ばれ、前記絶対値解について数値の低い解がえらばれる各位置では前記振幅解について数値の低い解が選ばれるような方法で数値の高い解あるいは数値の低い解のいずれかを選ぶことにより前記分析対象波面の振幅の前記二つの解を合算して強調振幅解とし、及び各空間位置において、前記絶対値解について数値の高い解が選ばれる各位置では前記差の解について数値の高い解がえらばれ、前記絶対値解について数値の低い解が選ばれる各位置では前記差の解について数値の低い解が選ばれる方法で前記差の二つの解について前記数値の高い解あるいは数値の低い解を選ぶことによって、前記分析対象波面の位相と前記第二複素関数の位相間の差の二つの解を合算して一つの強調差解としている。
【００７９】
前記空間的に均質な時変性空間位相変化は前記変換波面と前記分析対象波面の少なくとも一方の空間的中心部へ与えられることが好ましい。
【００８０】
前記に加えあるいは前記に代えて、前記空間的に均質な時変性空間位相変化は前記変換波面及び前記分析対象波面の少なくとも一方の空間的に中心にある概して円形な部分へ与えられることが好ましい。
【００８１】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記空間的に均質な時変性空間位相変化は前記変換波面と前記分析対象波面の少なくとも一方のおよそ半分へ与えられる。
【００８２】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記変換波面及び前記分析対象波面はＤＣ領域と非ＤＣ領域を含み、前記空間的に均質な時変性空間位相変化は前記ＤＣ領域と非ＤＣ領域双方の少なくとも一部へ与えられる。
【００８３】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、位相成分の追加には、前記複数の異なる位相変化を与えた変換波面の高周波数内容を増加するための、前記分析対象波面への相対的に高周波数成分の追加が含まれている。
【００８４】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記情報は前記媒体上で符号化され、これにより、強度値は該媒体上の各位置からの光の反射によって、その位置に保存された情報の要素に対応した所定の数値範囲内に収められ、前記複数の強度マップを用いることにより各位置について複数の強度値が実現され、前記媒体上の各位置に対して複数の情報要素が与えられる。
【００８５】
前記複数の異なる位相変化を与えた変換波面には、少なくとも時変性の位相変化関数を用いてその位相に変化を加えた複数の波面が含まれていることが好ましい。
【００８６】
前記に加えあるいは前記に代えて、前記複数の異なる位相変化を与えた変換波面には、前記分析対象波面へ少なくとも時変性の位相変化関数を適用してその位相に変化を与えた複数の波面が含まれている。
【００８７】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記少なくとも時変性の位相変化関数は波面の変換前に分析対象波面へ処理される。
【００８８】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記少なくとも時変性の位相変化関数は波面の変換に後続して分析対象波面対して処理される。
【００８９】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記少なくとも時変性の位相変化は空間的に均質な空間関数である。
【００９０】
前記少なくとも時変性の位相変化関数は分析対象波面の空間的中心部へ処理される。
【００９１】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記分析対象波面には複数の異なる波面成分が含まれ、及び前記複数の異なる位相変化を与えた変換波面は、分析対象波面の少なくとも一つの及び該分析対象波面へ変換処理することによって得られた変換波面の複数の異なる波面成分へ位相変化を与えることによって得られたものである。
【００９２】
さらにまた本発明の好ましい実施態様においては、前記位相変化は分析対象波面の複数の異なる波面成分へと与えられる。
【００９３】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記複数の異なる波面成分へ与えられた位相変化は分析対象波面と変換波面の少なくとも一方をその厚さ及び屈折率の少なくとも一方が空間的に変化する対象物中を通過させることによって遂行される。
【００９４】
前記に加えあるいは前記に代えて、前記複数の異なる波面成分へ与えられた位相変化は、前記分析対象波面と変換波面の少なくとも一方を、空間的に変化する表面から反射させることによって行われる。
【００９５】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記複数の異なる波面成分へ与えられた位相変化は前記複数の異なる波面成分の少なくともいくつかについて所定程度で異なるように選択されている。
【００９６】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記複数の異なる波面成分は該複数の異なる波面成分のいくつかについては同一のものである。
【００９７】
前記複数の異なる波面成分へ与えられる位相変化は好ましくは分析対象波面と変換波面の少なくとも一方を、それぞれの厚さ及び屈折率の少なくとも一方が空間的に変化することを特徴とする複数の対象物中を通過させることによってもたらされる。
【００９８】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、複数の強度マップを取得する工程は複数の異なる波長成分のすべてについて同時に行われ、複数の強度マップを取得する工程には前記複数の異なる位相変化を与えた変換波面を別々の波長成分へ分離する工程が含まれている。
【００９９】
前記複数の異なる位相変化を与えた変換波面の分離は該複数の異なる位相変化を与えた変換波面を分散素子中へ通過させることによって行われることが好ましい。
【０１００】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記分析対象波面には複数の異なる分極成分が含まれ、前記複数の異なる位相変化を与えた変換波面は前記分析対象波面と分析対象波面を変換処理して得た変換波面の少なくとも一方の複数の異なる分極成分へ位相変化を与えることによって取得される。
【０１０１】
前記複数の異なる分極成分へ与えられた位相変化は該複数の異なる分極成分の少なくともいくつかについて異なることが好ましい。
【０１０２】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記複数の異なる分極成分へ与えられた位相変化は該複数の異なる分極成分の少なくともいくつかについて同一であることが好ましい。
【０１０３】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記複数の異なる位相変化を与えた変換波面の複数の強度マップを取得する工程には該複数の異なる位相変化を与えた変換波面への変換処理が含まれる。
【０１０４】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記複数の強度マップは前記複数の異なる位相変化を与えた変換波面を変換させるように該波面を反射面から反射させることによって得ることができる。
【０１０５】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記複数の異なる位相変化を与えた変換波面の複数の強度マップを取得する工程には、前記複数の異なる位相変化を与えた変換波面を変換処理する工程が含まれ、前記複数の異なる位相変化を与えた変換波面は、前記複数の異なる位相変化を与えた変換波面への変換処理が前記分析対象波面と前記複数の異なる位相変化を与えた波面の少なくとも一方への変換処理と同一となるように反射面から反射される。
【０１０６】
さらに本発明の好ましい実施態様において、前記分析対象波面と前記複数の異なる位相変化を与えた波面の少なくとも一方への変換処理はフーリエ変換である。
【０１０７】
前記複数の強度マップを用いて前記分析対象波面の振幅及び位相の少なくとも一方を表示する出力を取得する工程には、前記複数の強度マップを少なくとも前記振幅あるいは位相の一方が未知数である場合分析対象波面の位相及び振幅の少なくとも１の数理的関数として表し、該数理的関数を用いて前記位相及び振幅の少なくとも一方を表示する出力を取得する工程が含まれている。
【０１０８】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記強度マップを用いて分析対象波面の振幅及び位相の少なくとも一方を表示する出力を取得する工程には、前記複数の強度マップを、少なくとも位相と振幅の一方が未知数であり前記複数の異なる位相変化が既知である分析対象波面の位相及び振幅、及び前記複数の異なる位相変化の少なくとも一つの数理的関数として表わし、及び前記数理的関数を用いて前記振幅及び位相の少なくとも一方を表示する出力を取得する工程が含まれている。
【０１０９】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記複数の強度マップは少なくとも４つの強度マップを含み、前記複数の強度マップを用いて分析対象波面の振幅及び位相の少なくとも一方を表示する出力を取得する工程には、それぞれが複数の強度マップのうちの少なくとも３つから成る複数の組合せを用いて分析対象波面の振幅及び位相の少なくとも一方についての複数の表示を与える工程が含まれている。
【０１１０】
本方法にはさらに前記複数の分析対象波面の振幅及び位相の少なくとも一方の表示を用いて前記分析対象波面の振幅及び位相の少なくとも一方の強調表示を取得する工程が含まれていることが好ましい。
【０１１１】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記振幅及び位相の少なくとも一方についての複数の表示は分析対象波面の振幅及び位相の少なくとも一方についての少なくとも第二階級表示である。
【０１１２】
複数の異なる位相変化を与えた変換波面を取得する工程には、分析対象波面を変換処理して変換波面を取得する工程と前記変換波面へ複数の異なる位相及び振幅変化を与えて複数の異なる位相変化を与えた変換波面を取得する工程の少なくとも一方の工程と、分析対象波面へ複数の異なる位相及び振幅変化を与えて複数の異なる位相及び振幅変化を与えた変換波面を取得する工程と前記複数の異なる位相及び振幅変化を与えた変換波面を変換処理して複数の異なる位相及び振幅変化を与えた変換波面を取得する工程が含まれていることが好ましい。
【０１１３】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記分析対象波面及び前記複数の異なる位相及び振幅変化を与えた波面の少なくとも一方へ行われた変換処理はフーリエ変換であり、前記複数の異なる位相及び振幅変化には少なくとも３つの異なる位相及び強度変化が含まれ、前記複数の異なる位相及び振幅変化は、空間的に均質な時変性空間位相変化及び空間的に均質な時変性空間振幅変化の少なくとも一方を変換波面の少なくとも一部及び分析対象波面の少なくとも一部の少なくとも一方へ与えることによって行われ、前記複数の強度マップには少なくとも３つの強度マップが含まれている。そして前記複数の強度マップを用いて分析対象波面の振幅及び位相の少なくとも一方を表示する出力を取得する工程には、前記分析対象波面を該分析対象波面の振幅及び位相と同一の振幅及び位相を有する第一複素関数として表す工程と、前記複数の強度マップを前記第一複素関数の関数として及び空間的に均質な時変性空間位相変化と空間的に均質な時変性空間振幅変化の少なくとも一方を決定する空間関数の関数として表す工程と、絶対値及び位相を有する第二複素関数を第一複素関数及び空間的に均質な時変性空間位相変化を決定する空間関数のフーリエ変換の関数として限定する工程と、前記複数の強度マップのそれぞれを分析対象波面の振幅、第二複素関数の絶対値及び分析対象波面の位相と第二複素関数の位相との差の第三の関数及びいずれもが前記複数の強度マップあるいは前記時変性空間位相変化のいずれの関数でもないが、それぞれが分析対象波面の振幅、第二複素関数の絶対値及び分析対象波面の位相と第二複素関数の絶対値との差の少なくとも一つの関数である第４、第５、第６及び第７複素関数を限定し、前記少なくとも３つの強度マップに対応する前記少なくとも３つの異なる位相及び振幅変化の一つによって生ずる位相遅延と振幅変化双方の第８関数として限定し、及び前記複数の強度マップのそれぞれを第４複素関数と、前記第８関数の二乗された絶対値で掛け算された第５関数と、第８関数で掛け算された第６関数と第８関数の複合共役で掛け算された第７関数の総和として表すことを含む空間的に均質な時変性空間位相変化及び空間的に均質な時変性空間振幅変化の少なくとも一方を決定する空間関数として限定する工程と、前記第三関数を解いて分析対象波面の振幅、第二複素関数の絶対値及び分析対象波面の位相と第二複素関数の絶対値との差を取得する工程と、前記第二複素関数を解いて該第二複素関数の位相を取得する工程と、前記第二複素関数の位相を分析対象波面の位相と第二複素関数の位相との差へ加えることによって分析対象波面の位相を取得する工程が含まれている。
【０１１４】
前記分析対象波面には少なくとも二つの波長成分が含まれていることが好ましく、複数の強度マップの取得にはさらに位相変化された変換波面の少なくとも二つの波長成分を取得するため、及びそれぞれの組が前記位相変化された変換波面の少なくとも二つの波長成分の異なる一つに対応する少なくとも二組の強度マップを取得するために前記少なくとも二つの波長成分に対応する位相変化された変換波面を分離することが含まれ、前記複数の強度マップを用いて分析対象波面の少なくとも位相を表示する出力を取得することには前記少なくとも二組の強度マップのそれぞれから分析対象波面の位相を表示する出力を取得することと、前記出力を併合して分析対象波面の位相の２π曖昧性のない強調表示を与えることが含まれている。
【０１１５】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記分析対象波面には少なくとも１の一次元成分が含まれ、前記複数の異なる位相変化を与えた変換波面の取得には、分析対象波面を該分析対象波面の伝搬方向に直交する方向の次元中で行われる一次元フーリエ変換処理を行って伝搬方向に直交する次元中で変換波面の少なくとも一成分を取得すること、前記一次元成分のそれぞれへ複数の異なる位相変化を与えて複数の異なる位相変化を与えた変換波面の少なくとも１の一次元成分を取得すること、及び前記複数の強度マップを用いて前記分析対象波面の前記一次元成分の振幅及び位相の少なくとも一方を表示する出力を取得することが含まれている。
【０１１６】
前記伝搬方向及び前記伝搬方向に直交する方向の双方に直交する付加的次元中において起こる前記分析対象波面と空間的に変化する時定性の位相変化を発生する素子間に相対運動を付与することにより、前記複数の異なる位相変化が前記一次元成分のそれぞれへと与えられることが好ましい。
【０１１７】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記分析対象波面には複数の異なる波長成分が含まれ、前記複数の異なる位相変化が分析対象波面の前記複数の一次元成分の各々の前記複数の異なる波長成分へと与えられ、複数の強度マップの取得には前記複数の位相変化された変換波面の前記複数の一次元成分を別々の波長成分へと分離する工程が含まれている。
【０１１８】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記分析対象波面への一次元フーリエ変換処理には該分析対象波面の異なる一次元成分間のクロストークを最小化する付加的フーリエ変換が含まれている。
【０１１９】
前記分析対象波面は音響放射波面であることが好ましい。
【０１２０】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、表面から反射される放射は一定の波長に対して狭い帯域をもち、分析対象波面の位相を該表面における構造変化に対して前記波長の逆一次関数である比をもって比例させている。
【０１２１】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記放射は少なくとも二つのそれぞれ異なる波長を中心とする狭い帯域を有し、前記分析対象波面中の少なくとも二つの波長成分と少なくとも前記分析対象波面の位相の二つの表示を与えて、前記二つの狭い帯域が中心としている異なる波長のうち波長の大きいものを超える写像における曖昧性を回避することにより前記放射が衝突する衝突素子の表面中の構造変化、厚さ及び該素子中の構造変化の少なくとも一つを含む特徴の強調写像を可能としている。
【０１２２】
前記対象物は材料及び光学的特性においてほぼ均質であり、前記分析対象波面の位相は前記対象物の厚さに比例していることが好ましい。
【０１２３】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、前記対象物は厚さにおいてほぼ均質であり、前記分析対象検査波面の位相は該対象物の光学的特性に比例していることが好ましい。
【０１２４】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、前記分析対象波面を取得する工程は前記対象物から前記放射を反射することによって行われる。
【０１２５】
さらに前記に加えあるいは前記に代えて、前記分析対象波面を取得する工程は前記放射を前記対象物を通して伝搬させることによって行われる。
【０１２６】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、前記放射はほぼ単一波長であり、前記分析対象波面の位相は前記単一波長に逆比例しかつ前記衝突した対象物の表面特性及び厚さの少なくとも一方に関連するものである。
【０１２７】
本発明の好ましい実施態様によれば、前記複数の異なる位相変化において横方向のずれが発生した場合、前記複数の強度マップに対応する変化が発生し、これを用いて前記横方向のずれの表示を得られることが好ましい。
【０１２８】
前記複数の強度マップを用いて前記変換波面へ処理された前記複数の異なる位相変化間の差を表示する出力を取得する工程には、前記分析対象波面の位相及び振幅の少なくとも一方が既知であり前記複数の異なる位相変化が未知である場合に前記複数の強度マップを前記分析対象波面の位相及び振幅、及び前記複数の異なる位相変化の少なくとも一方の数理的関数として表す工程と、前記数理的関数を用いて前記複数の異なる位相変化間の差を表示する出力を取得する工程が含まれていることが好ましい。
【０１２９】
前記媒体上の様々な異なる位置のそれぞれにおいて該媒体の高さを選択することによって符号化された前記情報は前記媒体上の複数の異なる位置のそれぞれにおいて前記媒体の反射性を選択することによっても符号化され、前記振幅及び位相の表示を用いて前記媒体の高さを選択することによって符号化された前記情報が取得され、及び前記振幅の表示を用いて前記媒体の反射性を選択することによっても符号化された前記情報が取得される。
【０１３０】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、前記対象物から反射された放射はおよそ一定波長の狭い帯域をもち、分析対象波面の位相を前記対象物における構造変化に対して前記波長の逆一次関数である比をもって比例させている。
【０１３１】
さらに本願においては本発明の他の好ましい実施態様による位相変化分析方法が提供されている。本方法は、振幅及び位相を有する分析対象の位相変化分析波面を取得し、前記分析対象の位相変化分析波面を変換処理して変換波面を取得し、前記変換波面へ少なくとも１の位相変化を与えて少なくとも１の位相変化された変換波面を取得し、前記位相変化された変換波面の少なくとも１の強度マップを取得し、及び前記強度マップを用いて前記変換波面へ与えられた位相変化の出力表示を取得する各工程を含んで構成されている。
【０１３２】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、前記位相変化は複数の所定値から選択された数値を有する位相遅延であり、前記位相変化の出力表示には前記位相遅延についての数値が含まれている。
【０１３３】
さらに本願においては本発明の他の好ましい実施態様による波面分析方法が提供されている。本方法は、振幅及び位相を有する分析対象波面に対応する複数の異なる位相変化を与えた変換波面を取得し、前記複数の位相変化を与えた変換波面の複数の強度マップを取得し、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象波面の振幅及び位相の少なくとも一方を表示する出力を取得する各工程を含んで構成されている。
【０１３４】
さらに本願においては本発明の他の好ましい実施態様に従った波面分析装置が提供されている。本装置は、振幅及び位相を有する分析対象波面に対応する複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を与える波面変換装置と、前記複数の振幅変化を受けた変換波面の複数の強度マップを取得する強度マップ発生装置と、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象波面の振幅及び位相の少なくとも一方を表示する出力を取得する強度マップ利用装置を備えて構成されている。
【０１３５】
さらに本願においては本発明の他の好ましい実施態様に従った表面写像方法が提供されている。本方法は、表面から放射を反射させることによって振幅及び位相を有する表面写像波面を取得し、
前記表面写像波面に対応する複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を取得し、前記複数の異なる振幅変化を受けた変換波面の複数の強度マップを取得し、前記複数の強度マップを用いて前記表面写像波面の振幅及び位相の少なくとも一方を表示する出力を取得することによって前記表面写像波面を分析する各工程を含んで構成されている。
【０１３６】
さらに本願においては本発明の他の好ましい実施態様に従った表面写像装置が提供されている。本装置は、表面から放射を反射することによって振幅及び位相を有する分析対象の表面写像波面を取得する波面取得装置と、
前記分析対象の表面写像波面を分析し、及び前記分析対象の表面写像波面に対応する複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を与える波面変換装置と、前記複数の振幅変化を受けた変換波面の複数の強度マップを取得する強度マップ発生装置と、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象の表面写像波面の振幅及び位相を表示する出力を取得する強度マップ利用装置を備えた波面分析装置を備えて構成されている。
【０１３７】
さらに本願においては本発明の他の好ましい実施態様に従った対象物検査方法が提供されている。本方法は、放射を対象物を通して伝搬させることによって振幅及び位相を有する対象物検査波面を取得し、
前記対象物検査波面に対応する複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を取得し、前記複数の振幅変化を受けた変換波面の複数の強度マップを取得し、前記複数の強度マップを用いて前記対象物検査波面の振幅及び位相の少なくとも一方を表示する出力を取得することによって前記対象物検査波面を分析する各工程を含んで構成されている。
【０１３８】
さらに本願においては本発明の他の好ましい実施態様に従った対象物検査装置が提供されている。本装置は、放射を対象物を通して伝搬することによって振幅及び位相を有する分析対象の対象物検査波面を取得する波面取得装置と、
前記分析対象の対象物検査波面を分析し、及び前記分析対象の対象物検査波面に対応する複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を与える波面変換装置と、前記複数の振幅変化を受けた変換波面の複数の強度マップを取得する強度マップ発生装置と、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象の対象物検査波面の振幅及び位相を表示する出力を取得する強度マップ利用装置を備えた波面分析装置を備えて構成されている。
【０１３９】
さらに本願においては本発明の好ましい実施態様に従った分光分析方法が提供されている。本方法は、放射を対象物へ衝突させることによって振幅及び位相を有する分光分析波面を取得し、
振幅及び位相を有する前記分光分析波面に対応する複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を取得し、前記複数の振幅変化を受けた変換波面の複数の強度マップを取得し、前記複数の強度マップを用いて前記分光分析波面の振幅及び位相の少なくとも一方を表示する出力を取得し、及び前記振幅及び位相の少なくとも一方を表示する出力を用いて前記放射の分光内容を表示する出力を取得することによって前記分光分析波面を分析する各工程を含んで構成されている。
【０１４０】
さらに本願においては本発明のさらに他の好ましい実施態様に従った分光分析装置が提供されている。本装置は、放射を対象物へ衝突させることによって振幅及び位相を有する分析対象の分光分析波面を取得する波面取得装置と、
前記分析対象の分光分析波面を分析し、及び前記分析対象の分光分析波面に対応する複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を与える波面変換装置と、前記複数の振幅変化を受けた変換波面の複数の強度マップを取得する強度マップ発生装置と、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象の分光分析波面の振幅及び位相を表示する出力を取得する強度マップ利用装置を備えた波面分析装置と、
前記振幅及び位相を表示する出力を用いて前記放射の分光内容を表示する出力を取得する位相振幅利用装置を備えて構成されている。
【０１４１】
さらに本願においては本発明の好ましい実施態様に従った振幅変化分析方法が提供されている。本方法は、振幅及び位相を有する振幅変化分析波面を取得し、前記振幅変化分析波面を変換処理して変換波面を取得し、前記変換波面へ複数の異なる振幅変化を与えて複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を取得し、前記複数の振幅変化を受けた変換波面の複数の強度マップを取得し、前記複数の強度マップを用いて前記変換された振幅変化分析波面へ加えられた前記複数の異なる振幅変化間の差異を表示する出力を取得する各工程を含んで構成されている。
【０１４２】
さらに本願においては本発明の他の好ましい実施態様に従った振幅変化分析装置が提供されている。本装置は、振幅及び位相を有する分析対象の振幅変化分析波面を取得する波面取得装置と、前記分析対象の振幅変化分析波面を変換処理して変換波面を取得する変換処理装置と、前記変換波面へ複数の異なる振幅変化を加えて複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を取得する振幅変化処理装置と、前記複数の振幅変化を受けた変換波面の複数の強度マップを取得する強度マップ発生装置と、前記複数の強度マップを用いて前記変換波面へ加えられた複数の異なる振幅変化間の差異を表示する出力を取得する強度マップ利用装置を備えて構成されている。
【０１４３】
さらに本願においては本発明の他の好ましい実施態様に従った保存データ検索方法が提供されている。本方法は、媒体上の様々な異なる位置のそれぞれにおいて該媒体の高さを選択することによって情報が符号化される該媒体から放射を反射させることにより振幅及び位相を有する保存データ検索波面を取得し、
前記保存データ検索波面に対応する複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を取得し、前記複数の振幅変化を受けた変換波面の複数の強度マップを取得し、前記複数の強度マップを用いて前記保存データ検索波面の振幅及び位相の少なくとも一方の表示を取得することによって前記保存データ検索波面を分析し、及び
前記振幅及び位相の少なくとも一方の表示を用いて前記情報を取得する各工程を含んで構成されている。
【０１４４】
さらに本願においては本発明の好ましい実施態様に従った保存データ検索装置が提供されている。本装置は、媒体上の様々な異なる位置のそれぞれにおいて該媒体の高さを選択することによって情報が符号化される該媒体から放射を反射させることにより振幅及び位相を有する分析対象の保存データ検索波面を取得する波面取得装置と、
前記分析対象の保存データ検索波面を分析し、及び前記分析対象の保存データ検索波面に対応する複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を与える波面変換装置と、前記複数の振幅変化を受けた変換波面の複数の強度マップを取得する強度マップ発生装置と、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象の保存データ検索波面の振幅及び位相を表示する出力を取得する強度マップ利用装置を備えた波面分析装置と、
前記振幅及び位相を表示する出力を用いて前記情報を取得する位相振幅利用装置を備えて構成されている。
【０１４５】
本願においては本発明の他の好ましい実施態様に従った三次元画像形成方法が提供されている。本方法は、放射を検分される対象物から反射させることにより振幅及び位相を有する三次元画像形成波面を取得し、
前記三次元画像形成波面に対応する複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を取得し、前記複数の振幅変化を受けた変換波面の複数の強度マップを取得し、前記複数の強度マップを用いて前記三次元画像形成波面の振幅及び位相の少なくとも一方を表示する出力を取得することによって前記三次元画像形成波面を分析する各工程を含んで構成されている。
【０１４６】
本願においてはさらに本発明の好ましい実施態様に従った三次元画像形成装置が提供されている。本装置は、放射を検分される対象物から反射させることにより振幅及び位相を有する分析対象の三次元画像形成波面を取得する波面取得装置と、
前記分析対象の三次元画像形成波面を分析し、及び前記分析対象の三次元画像形成波面に対応する複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を与える波面変換装置と、前記複数の異なる振幅変化を受けた変換波面の複数の強度マップを取得する強度マップ発生装置と、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象の三次元画像形成波面の振幅及び位相を表示する出力を取得する強度マップ利用装置を備えた波面分析装置を備えて構成されている。
【０１４７】
本願においてはさらに本発明の好ましい実施態様に従った波面分析方法が提供されている。本方法は、分析対象波面に対応する複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を取得し、前記複数の振幅変化を受けた変換波面の複数の強度マップを取得してその複数の強度マップを用いて該複数の強度マップを該第一と成る複数の強度マップよりも少ない第二の複数の併合強度マップへと併合することによって前記分析対象波面の少なくとも位相を表示する出力を取得し、前記第二の複数の併合強度マップの各々から少なくとも前記分析対象波面の位相を表示する出力を取得し、その出力を併合して前記分析対象波面の位相についての少なくとも強調表示を与える各工程を含んで構成されている。
【０１４８】
本願においてはさらに本発明の好ましい実施態様に従った波面分析装置が提供されている。本装置は、振幅及び位相を有する分析対象波面に対応する複数の異なる位相変化を与えた変換波面を与える波面変換装置と、
前記複数の振幅変化を受けた変換波面の複数の強度マップを取得する強度マップ発生装置と、
前記強度マップを用いて前記分析対象波面の少なくとも位相を表示する出力を取得し、及び該複数の強度マップを該第一となる複数の強度マップよりも少ない第二の複数の併合強度マップへと併合する強度併合装置と、前記第二の複数の併合強度マップの各々から少なくとも前記分析対象波面の位相を表示する出力を与える表示付与装置と、前記出力を併合して少なくとも前記分析対象波面の位相についての強調表示を与える強調表示付与装置を備えた強度マップ利用装置を備えて構成されている。
【０１４９】
本願においてはさらに本発明の他の好ましい実施態様に従った波面分析方法が提供されている。本方法は、分析対象波面に対応する複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を取得し、前記複数の振幅変化を受けた変換波面の複数の強度マップを取得してそれら強度マップを該強度マップより少ない第二の複数の併合強度マップへと併合することによって前記分析対象波面の少なくとも振幅を表示する出力を取得し、前記第二の複数の併合強度マップの各々から少なくとも前記分析対象波面の振幅を表示する出力を取得し、その出力を併合して前記分析対象波面の振幅についての少なくとも強調表示を与える各工程を含んで構成されている。
【０１５０】
本願においてはさらに本発明の好ましい実施態様に従った波面分析装置が提供されている。本装置は、振幅及び位相を有する分析対象波面に対応する複数の異なる位相変化を受けた変換波面を与える波面変換装置と、前記複数の振幅変化を受けた変換波面の複数の強度マップを与える強度マップ発生装置と、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象波面の少なくとも振幅を表示する出力を与え、及び前記複数の強度マップを該強度マップより少ない第二の複数の併合強度マップへと併合する強度併合装置と、前記第二の複数の併合強度マップの各々から少なくとも前記分析対象波面の振幅を表示する出力を与える表示付与装置と、前記出力を併合して前記分析対象波面の振幅についての少なくとも強調表示を与える強調表示付与装置を備えた強度マップ利用装置を備えて構成されている。
【０１５１】
本願においては本発明の好ましい実施態様に従った波面分析方法が提供されている。本方法は、分析対象波面に対応する複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を取得し、前記複数の振幅変化を受けた変換波面の複数の強度マップを取得し、前記複数の強度マップを用い、該複数の強度マップを前記分析対象波面の振幅、前記分析対象波面の位相及び前記複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を特徴づける振幅変化関数の関数として表すことによって前記分析対象波面の少なくとも位相を表示する出力を取得する各工程を含んで構成されている。前記分析対象波面の振幅、前記分析対象波面の位相、及び前記複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を特徴付ける振幅変化関数の複素関数を限定し、前記複数の強度マップ中の各位置における強度はその位置における複素関数の数値及びその位置における分析対象波面の振幅及び位相の数値を支配する関数であることを特徴とする複素関数であり、前記複素関数を前記複数の強度マップの関数として表し、及び前記複数の強度マップの関数として表された前記複素関数を用いることによって位相についての数値を取得することが好ましい。
【０１５２】
本願においては本発明の好ましい実施態様に従った波面分析装置が提供されている。本装置は、振幅及び位相を有する分析対象波面に対応する複数の異なる位相変化を受けた変換波面を与える波面変換装置と、前記複数の振幅変化を受けた変換波面の複数の強度マップを取得する強度マップ発生装置と、前記分析対象波面少なくとも位相を表示する出力を取得し、及び前記複数の強度マップを前記分析対象波面の振幅、前記分析対象波面の位相及び前記複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を特徴づける振幅変化関数の関数として表す強度マップ表示装置と、前記分析対象波面の振幅、前記分析対象波面の位相及び前記複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を特徴づける前記振幅変化関数の複素関数を限定する複素関数定義装置を備えた強度マップ利用装置を備えて構成されている。前記複素関数は前記複数の強度マップ中の各位置における強度がその位置での前記複素関数とその位置での分析対象波面の振幅及び位相の数値を支配する関数となるように特徴づけられ、複素関数表示装置は前記複素関数を前記複数の強度マップの関数として表し、及び位相取得装置は前記複数の強度マップの関数として表された複素関数を用いて位相についての数値を取得することが好ましい。
【０１５３】
本願においてはさらに他の本発明の好ましい実施態様に従った波面分析方法が提供されている。本方法は、振幅及び位相を有する分析対象波面をフーリエ変換処理して変換波面を取得し、前記変換波面の一部へ空間的に均質な時変性空間振幅変化を与えて少なくとも３つの異なる振幅変化を受けた変換波面を取得し、及び第二フーリエ変換処理を行って少なくとも３つの振幅変化された変換波面の少なくとも３つの強度マップを取得する各工程を含んで構成されている。本方法は少なくとも３つの強度マップを用いて分析対象波面を分析対象波面の振幅及び位相と同一の振幅及び位相を有する第一複素関数として表し、前記複数の強度マップを前記第一複素関数及び前記空間的に均質な時変性空間振幅変化を決定する空間関数の関数として表し、絶対値を有する第二複素関数及び位相を前記第一複素関数及び前記空間的に均質な時変性空間振幅変化を決定する空間関数のフーリエ変換のコンボリューションとして限定し、前記複数の強度マップの各々を分析対象波面の振幅、第二複素関数の絶対値、分析対象波面の位相と第二複素関数の位相間の差、及びそれぞれが少なくとも３つの強度マップの一つに対応する少なくとも３つの異なる振幅変化の一つによって生じた既知の振幅減衰の第三関数として表し、前記第三関数を解いて分析対象波面の振幅、第二複素関数の絶対値、及び分析対象波面の位相と第二複素関数の位相間の差を取得し、前記第二複素関数を解いて第二複素関数の位相を取得し、及び前記第二複素関数の位相を分析対象波面の位相と第二複素関数の位相間の差へ加えることによって分析対象波面の位相を取得することによって、分析対象波面の位相と振幅の少なくとも一方を表示する出力を取得することが好ましい。
【０１５４】
本願においてはさらに他の本発明の好ましい実施態様に従った波面分析装置が提供されている。本装置は、振幅及び位相を有する分析対象波面をフーリエ変換処理して変換波面を取得する第一変換装置と、前記変換波面の一部へ空間的に均質な時変性空間振幅変化を与えて少なくとも３つの異なる振幅変化された変換波面を取得する振幅変化処理装置と、前記少なくとも３つの異なる振幅変化を与えた変換波面をフーリエ変換処理して少なくとも３つの強度マップを取得する第二変換装置と、前記少なくとも３つの強度マップを用いて分析対象波面の位相及び振幅の少なくとも一方を表示する出力を取得し、及び分析対象波面の振幅及び位相と同一の振幅及び位相を有する第一複素関数として分析対象波面を表す波面表示装置と、前記複数の強度マップを第一複素関数及び空間的に均質な時変性空間振幅変化を決定する空間関数の関数として表す第一強度マップ表示装置と、絶対値及び位相を有する第二複素関数を前記第一複素関数及び前記空間的に均質な時変性空間振幅変化を決定する空間関数のフーリエ変換のコンポリューションとして限定する複素関数限定装置と、前記複数の強度マップのそれぞれを分析対象波面の振幅、第二複素関数の絶対値、分析対象波面の位相と第二複素関数の位相間の差、及びそれぞれが前記少なくとも３つの強度マップの一つに対応する前記少なくとも３つの異なる振幅変化の一つによって生じた既知の位相遅延の第三関数として表す第二強度マップ表示装置と、前記第三関数を解いて分析対象波面の振幅、第二複素関数の絶対値及び分析対象波面の位相と第二複素関数の位相間の差を取得する第一関数解装置と、前記第二複素関数を解いて第二複素関数の位相を取得する第二複素関数解装置と、前記第二複素関数の位相を分析対象波面の位相と第二複素関数の位相間の差へ加えることによって分析対象波面の位相を取得する位相取得装置を備えた強度マップ利用装置を備えて構成されている。
【０１５５】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、前記複数の異なる振幅変化を受けた変換波面は共通の光路に沿った分析対象波面の干渉により取得されるものである。
【０１５６】
複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を取得する工程には、分析対象波面を変換処理して変換波面を取得する工程と前記変換波面へ複数の異なる振幅変化を与えて複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を取得する工程の少なくとも一方の工程と、分析対象波面へ複数の異なる振幅変化を与えて複数の異なる振幅変化を受けた波面を取得する工程と前記複数の異なる振幅変化を受けた波面を変換処理して複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を取得する工程が含まれていることが好ましい。
【０１５７】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、前記複数の異なる振幅変化には空間振幅変化が含まれる。
【０１５８】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、前記複数の異なる振幅変化には空間振幅変化が含まれ、これら複数の異なる空間振幅変化は時変性空間振幅変化を変換波面の一部と分析対象波面の一部の少なくとも一方へ与えることによって遂行されるものである。
【０１５９】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、前記複数の異なる空間振幅変化は変換波面の一部と分析対象波面の一部の少なくとも一方へ空間的に均質な時変性空間振幅変化を与えることによって遂行されるものである。
【０１６０】
分析対象波面及び複数の工程とする振幅変化を与えた波面の少なくとも一方へ行われた変換処理はフーリエ変換であり、前記複数の振幅変化を受けた変換波面の複数の強度マップの取得には前記複数の異なる振幅変化を受けた変換波面へのフーリエ変換処理が含まれることが好ましい。
【０１６１】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、本方法において、複数の異なる振幅変化を受けた変換波面の取得には、分析対象波面をフーリエ変換処理して変換波面を取得する工程と変換波面へ複数の異なる振幅変化を与えて複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を取得する工程の少なくとも一方と、分析対象波面へ複数の異なる振幅変化を与えて複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を取得する工程と前記複数の異なる振幅変化を受けた波面をフーリエ変換処理して複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を取得する工程が含まれ、前記複数の異なる振幅変化には空間振幅変化が含まれ、前記複数の異なる振幅変化は変換波面の一部と分析対象波面の一部の少なくとも一方へ空間的に均質な時変性空間振幅変化を与えることによって遂行され、前記複数の異なる空間振幅変化には少なくとも３つの異なる振幅変化が含まれ、前記複数の強度マップには少なくとも３つの強度マップが含まれ、及び前記複数の強度マップを用いた分析対象波面の振幅及び位相の少なくとも一方を表示する出力の取得には、分析対象波面の振幅及び位相と同一の振幅及び位相を有する第一複素関数として分析対象波面を表し、前記複数の強度マップを第一複素関数及び空間的に均質な時変性空間振幅変化を決定する空間関数の関数として表し、振幅及び位相を有する第二複素関数を第一複素関数及び前記空間的に均質な時変性空間振幅変化を決定する空間関数の関数として限定し、前記複数の強度マップのそれぞれを分析対象波面の振幅、第二複素関数の絶対値、分析対象波面の位相と第二複素関数の位相間の差、及びそれぞれが前記少なくとも３つの強度マップの一つに対応する前記少なくとも３つの異なる振幅変化の一つによって生じた既知の振幅減衰の第三関数として表し、前記第三関数を解いて分析対象波面の振幅、第二複素関数の絶対値、及び分析対象波面の位相と第二複素関数の位相間の差を取得し、前記第二複素関数を解いて第二複素関数の位相を取得し、及び第二複素関数の位相を分析対象波面の位相と第二複素関数の位相間の差へ加えることによって分析対象波面の位相を取得する各工程が含まれている。
【０１６２】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、前記複数の異なる振幅変化には少なくとも４つの異なる振幅変化が含まれ、前記複数の強度マップには少なくとも４つの強度マップが含まれ、前記複数の強度マップを用いた分析対象波面の振幅及び位相の少なくとも一方を表示する出力の取得には、前記複数の強度マップのそれぞれを分析対象波面の振幅、第二複素関数の絶対値、分析対象波面の位相と第二複素関数の位相間の差、それぞれが前記少なくとも４つの強度マップの一つに対応する前記少なくとも４つの異なる振幅変化の一つによって生じた既知の振幅減衰、及び波面分析に関連する少なくとも１のその数によって前記複数の強度マップが３を超える数以下の付加的未知数の第三関数として表す工程と、及び前記第三関数を解いて分析対象波面の振幅、第二複素関数の絶対値、分析対象波面の位相と第二複素関数の位相間の差及び前記未知数を取得する工程が含まれている。
【０１６３】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、前記振幅変化は強度マップのコントラストが最大となるように及び分析対象波面の位相上のノイズの影響が最小となるように選択される。
【０１６４】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、前記複数の強度マップのそれぞれを分析対象波面の振幅、第二複素関数の絶対値、分析対象波面の位相と第二複素関数の絶対の位相間の差、及びそれぞれが前記少なくとも３つの強度マップの一つに対応する前記少なくとも３つの異なる振幅変化の一つによって生じた既知振幅減衰の第三関数として表示する工程には、いずれも前記複数の強度マップあるいは前記時変性空間振幅変化の関数でもないが、それぞれが分析対象波面の振幅、第二複素関数の絶対値及び分析対象波面の位相と第二複素関数の位相間の差の関数である第３、第４、第５及び第６複素関数を定義する工程と、前記複数の強度マップを第４関数、前記複数の強度マップの各々に対応する前記既知の振幅減衰で掛け算された第５複素関数、及び前記複数の強度マップの各々に対応する二乗された既知振幅減衰で掛け算された第６複素関数の総和として表す工程が含まれている。
【０１６５】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、前記第三関数を解いて分析対象波面の振幅、第二複素関数の絶対値及び分析対象波面の位相と第二複素関数の位相間の差を取得する工程には、
前記分析対象波面の振幅、第二複素関数の絶対値、及び分析対象波面の位相と第二複素関数の位相間の差のそれぞれについて高い数値と低い数値の二つの解を取得し、
強調された絶対値解が第二複素関数を満足するように各空間位置において二つの解のうち高い数値の解と低い数値の解のいずれかを選択することによって第二複素関数の絶対値について強調絶対値解へこれら二つの解を併合し、及び
前記高い数値の解が前記絶対値解について選択される各位置で振幅解について前記高い数値の解が選択され、前記低い数値の解が前記絶対値解について選択される各位置では前記振幅解について前記低い数値の解が選択されるように各空間位置において前記振幅の二つの解のうち高い数値の解あるいは低い数値の解のいずれかを選択することによって強調振幅解へ分析対象波面の振幅についての二つの解を併合し、前記高い数値の解が前記絶対値解について選択される各位置では分析対象波面の位相と第二複素関数の位相間の差の解について前記高い数値の解が選択され、前記絶対値解について前記低い数値の解が選択される各位置では前記差の解について前記低い数値の解が選択されるように各空間位置において前記差についての二つの解のうち高い数値の解あるいは低い数値の解のいずれかを選択することによって強調された差の解へ前記差についての二つの解を併合する各工程が含まれている。
【０１６６】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、前記した空間的に均質な時変性空間振幅変化は変換波面及び分析対象波面の少なくとも一方の空間的中心部分へと処理される。
【０１６７】
さらにあるいは前記に代わって、前記空間的に均質な時変性空間振幅変化は変換波面及び分析対象波面の少なくとも一方のおよそ半分へ処理される。
【０１６８】
本発明方法にはさらに、前記複数の異なる振幅変化を受けた変換波面の高周波数成分を増加させるため、相対的に高周波数成分を含む位相成分を分析対象波面へ加える工程が含まれていることが好ましい。
【０１６９】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、前記情報は前記媒体上で符号化され、これにより各位置からの光の反射によって強度値が前記媒体上でその位置において保存された情報成分に対応する所定数値内に収まることが実現され、及び前記複数の強度マップを用いることにより複数の強度値が各位置について実現されて媒体上の各位置についての情報の複数成分を提供している。
【０１７０】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、前記複数の異なる振幅変化を受けた変換波面には分析対象波面へ少なくとも時変性振幅変化を与えることによってその振幅が変化されている複数の波面が含まれている。
【０１７１】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、前記分析対象波面には複数の異なる波長成分が含まれ、前記複数の異なる振幅変化を受けた変換波面は分析対象波面及び該分析対象波面を変換処理することにより得られた変換波面の少なくとも一方の複数の異なる波長成分へ振幅変化を与えることによって取得される。
【０１７２】
前記振幅変化は分析対象波面の複数の異なる波長成分へ与えられることが好ましく、前記複数の異なる波長成分へ与えられた振幅変化は波長成分の伝搬が空間的に変化する対象物を通して分析対象波面及び変換波面の少なくとも一方を通過させることによって遂行される。
【０１７３】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、前記複数の異なる波長成分へ与えられた振幅変化は分析対象波面及び変換波面の少なくとも一方を波長成分の反射が空間的に変化する表面から反射させることによって遂行される。
【０１７４】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、前記複数の異なる波長成分へ与えられる振幅変化は前記複数の異なる波長成分の少なくともいくつかについて所定程度まで異なるように選択される。
【０１７５】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、前記複数の異なる波長成分へ与えられる振幅変化は前記複数の異なる波長成分の少なくともいくつかが同一となるように選択される。
【０１７６】
前記複数の異なる波長成分へ与えられる振幅変化は、それぞれ波長成分の伝搬が空間的に変化することを特徴とする複数の対象物を通して分析対象波面及び変換波面の少なくとも一方を通過させることによって遂行されることが好ましい。
【０１７７】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、本発明方法において複数の強度マップの取得が複数の異なる波長成分のすべてについて同時に行われ、前記複数の強度マップの取得には前記複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を別個の波長成分へと分離する工程が含まれている。
【０１７８】
前記複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を分離する工程は分散素子を通して前記複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を通過させることによって遂行される。
【０１７９】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、分析対象波面には複数の異なる分極成分が含まれ、前記複数の異なる振幅変化を受けた変換波面は分析対象波面及び分析対象波面を変換処理して取得した変換波面の少なくとも一方の複数の異なる分極成分へ振幅変化を与えることによって遂行される。
【０１８０】
前記複数の異なる分極成分へ与えられる振幅変化は前記複数の異なる分極成分の少なくともいくつかについて異なるものである。
【０１８１】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、前記複数の異なる分極成分へ与えられる振幅変化は前記複数の異なる分極成分の少なくともいくつかについは同一のものである。
【０１８２】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、前記複数の異なる振幅変化を受けた変換波面の複数の強度マップを取得する工程には複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を変換処理する工程が含まれる。
【０１８３】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、前記複数の強度マップは反射面から複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を反射させることによって前記複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を変換させることによって取得される。
【０１８４】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、分析対象波面及び複数の異なる振幅変化を受けた変換波面の少なくとも一方へ与えられる変換はフーリエ変換である。
【０１８５】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、複数の強度マップを用いて分析対象波面の振幅及び位相の少なくとも一方を表示する出力を取得する工程には、前記複数の強度マップを未知数である分析対象波面の振幅及び位相の少なくとも一方の数理的関数として表し、及び前記数理的関数を用いて分析対象波面の振幅及び位相の少なくとも一方を表示する出力を取得する工程が含まれている。
【０１８６】
前記複数の強度マップには少なくとも４つの強度マップが含まれ、前記強度マップを用いて分析対象波面の振幅及び位相の少なくとも一方を表示する出力を取得する工程には前記複数の強度マップの少なくとも３つの組合せを複数用いて分析対象波面の振幅及び位相の少なくとも一方について複数の表示を与える工程が含まれることが好ましい。
【０１８７】
さらに、本発明方法には分析対象波面の振幅及び位相の少なくとも一方についての複数の表示を用いて分析対象波面の振幅及び位相の少なくとも一方の強調表示を与える工程が含まれている。
【０１８８】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、前記分析対象波面には少なくとも１の一次元成分が含まれ、前記複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を取得する工程には、分析対象波面に対して分析対象波面の伝搬方向に直交する次元において行われる一次元フーリエ変換処理を行って前記伝搬方向に直交する次元において変換波面の少なくとも１の一次元成分を取得する工程と、各一次元成分へ複数の異なる振幅変化を与えて複数の異なる振幅変化を受けた変換波面の少なくとも１の一次元成分を取得する工程と、前記複数の強度マップを用いて分析対象波面の位置次元成分の振幅及び位相の少なくとも一方を表示する出力を取得する工程が含まれている。
【０１８９】
前記複数の異なる振幅変化は、分析対象波面と空間的に変化する時定性の振幅変化を発生する成分間へ前記伝搬方向に対して直交する次元内及び前記伝搬方向に対して直交する次元に対し提供直交する次元内に存在する相対移動を与えることによって前記一次元成分の各々へ与えられることが好ましい。
【０１９０】
さらに加えてあるいは前記に代えて、分析対象波面へ与える前記一次元フーリエ変換には分析対象波面の異なる一次元成分間のクロストークを最小化する付加的フーリエ変換が含まれている。
【０１９１】
前記分析対象波面は音響放射波面であることが好ましい。
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、前記表面から反射される放射は一定波長の狭い帯域を持ち、分析対象波面の位相が前記表面中の構造変化に対して該波長の逆一次関数である比をもって比例するように構成されている。
【０１９２】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、前記放射はそれぞれ異なる波長を中心とする少なくとも二つの狭い帯域を持ち、分析対象波面中の少なくとも二つの波長成分と分析対象波面の位相についての少なくとも二つの表示を与えて、前記二つの狭い帯域が中心としている異なる波長のうち大きな波長を超える写像における曖昧性を回避することによって放射が衝突する衝突成分の表面中での構造変化、厚さ及び前記成分中での構造変化の少なくとも１を含む特徴の強調写像を可能にしている。
【０１９３】
さらに、前記複数の異なる振幅変化において発生する横方向のズレが生ずる場合は対応する変化が前記複数の強度マップにおいて起こるので、かかる結果を利用して前記横方向のズレについての表示が取得される。
【０１９４】
本発明では他の好ましい実施態様による振幅変化分析方法がさらに提供されている。本方法は、振幅及び位相を有する分析対象の振幅変化分析波面を取得し、前記分析対象の振幅変化分析波面を変換処理して変換波面を取得し、前記変換波面へ少なくとも１の振幅変化を与えて少なくとも１の振幅変化を与えた変換波面を取得し、前記振幅変化を与えた変換波面の少なくとも１の強度マップを取得し、及び前記強度マップを用いて前記変換波面へ与えられた振幅変化を表示する出力を取得する各工程を含んで構成されている。
【０１９５】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、前記媒体上の様々に異なる位置のそれぞれにおいて該媒体の高さを選択することによって符号化された前記情報は前記媒体上の複数の異なる位置のそれぞれにおける該媒体の反射性を選択することによっても符号化することが可能であり、及び前記振幅及び位相の少なくとも一方の表示を用いて前記情報を取得する工程には位相についての表示を用いて前記媒体の高さの選択によって符号化された情報を取得する工程と振幅についての表示を用いて前記媒体の反射性の選択により符号化された情報を取得する工程の少なくとも一方が含まれる。
またさらに本発明の好ましい実施態様によれば、前記対象物から反射される放射は一定波長の狭い帯域を持つものであり、分析対象波面の位相が前記対象物中の構造変化に対して該波長の逆一次関数である比をもって比例するように構成されている。
本発明についての理解及び評価は以下の図面及び下記の説明によって為し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【０１９６】
【図１Ａ】本発明の好ましい実施態様に従って作用する波面分析機能の一部略図化されかつ一部絵で示された簡略説明図である。
【図１Ｂ】本発明の好ましい実施態様に係る図１Ａに示した機能を遂行するために適した波面分析システムの一部略図化されかつ一部ブロック化された簡略説明図である。
【図２】時変性位相変化を変換波面へ与える図１Ａの機能を説明するための簡略機能ブロック図。
【図３】時変性位相変化を波面の変換に先立って波面へ与える図１Ａの機能を説明するための簡略機能ブロック図。
【図４】変換波面へ時変性で非空間的に変化する空間位相変化を与える図２の機能を説明するための簡略機能ブロック図。
【図５】波面の変換に先立って波面へ時変性で非空間的に変化する空間位相変化を与える図３の機能を説明するための簡略機能ブロック図。
【図６】変換波面の複数の異なる波長成分へ位相変化を与える図１Ａの機能を説明するための簡略機能ブロック図。
【図７】波面の変換に先立って波面の複数の異なる波長成分へ位相変化を与える図１Ａの機能を説明するための簡略機能ブロック図。
【図８】変換波面の複数の異なる分極成分へ位相変化を与える図１Ａの機能を説明するための簡略機能ブロック図。
【図９】波面の変換に先立って波面の複数の異なる分極成分へ位相変化を与える図１Ａの機能を説明するための簡略機能ブロック図。
【図１０Ａ】分析対象波面が少なくとも１の一次元成分を含む図１Ａの機能を説明するための簡略機能ブロック図である。
【図１０Ｂ】本発明の好ましい実施態様に係る図１０Ａに示す機能を遂行するために適する波面分析システムの一部略図化しかつ一部絵で示された簡略説明図である。
【図１１】空間位相変化処理後に付加的変換が加えられる図１Ａに示す機能を説明するための簡略ブロック図。
【図１２】強度マップを用いて波面の振幅及び位相の表示等の分析対象波面に関する情報を提供する図１Ａに示した機能を説明するための簡略ブロック図。
【図１３】分析対象波面への変換処理がフーリエ変換であり、少なくとも３つの異なる空間位相変化が変換波面へ与えられ、及び少なくとも３つの強度マップが用いられて波面の少なくとも位相の表示が取得される図１Ａに示した機能の一部を説明するための簡略機能ブロック図。
【図１４】図１Ｂに示した方法の波面分析システムの好ましい一実施態様の一部を部分的に略図化しかつ部分的に絵で示した簡略説明図。
【図１５】図１Ａ及び１Ｂに示した機能及び構造を用いる表面写像システムを部分的に略図化しかつ部分的に絵で示した簡略説明図。
【図１６】図１Ａ及び１Ｂに示した機能及び構造を用いる対象物検査システムを部分的に略図化しかつ部分的に絵で示した簡略説明図。
【図１７】図１Ａ及び１Ｂに示した機能及び構造を用いる位相変化分析システムを部分的に略図化しかつ部分的に絵で示した簡略説明図。
【図１８】図１Ａ及び１Ｂに示した機能及び構造を用いる位相変化分析システムを部分的に略図化しかつ部分的に絵で示した簡略説明図。
【図１９】図１Ａ及び１Ｂに示した機能及び構造を用いる保存データ検索システムを部分的に略図化しかつ部分的に絵で示した簡略説明図。
【図２０】図１Ａ及び１Ｂに示した機能及び構造を用いる三次元画像形成システムを部分的に略図化しかつ部分的に絵で示した簡略説明図。
【図２１Ａ】本発明の他の好ましい実施態様に従って作用する波面分析機能を説明するための部分的に略図化しかつ部分的に絵で示した簡略説明図である。
【図２１Ｂ】本発明の他の好ましい実施態様に係る図２１Ａに示した機能の遂行に適する波面分析システム説明するための部分的に略図化しかつ部分的にブロック化した簡略説明図である。
【図２２】図２１Ａ及び２１Ｂに示した機能及び構造を用いる表面写像システムを部分的に略図化しかつ部分的に絵で示した簡略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０１９７】
ここで本発明の好ましい実施態様に従って作用する波面分析機能について説明する部分的に略図化しかつ部分的に絵で示した簡略説明図である図１Ａを参照する。図１Ａに示した機能には要約すれば以下の下位機能が含まれている。
Ａ． 振幅及び位相を有する分析対象波面に対応する複数の異なる位相変化を受けた変換波面を取得する機能、
Ｂ． 前記複数の位相変化を与えた変換波面の複数の強度マップを取得する機能、及び
Ｃ． 前記複数の強度マップを用いて分析対象波面の位相及び振幅の少なくとも一方あるいは可能ならば双方を表示する出力を取得する機能。
【０１９８】
図１Ａに示すように、Ａで示した第一の下位機能は以下の機能によって実現することができる。
【０１９９】
複数の光の点源で示すことができる波面は全般を通して符号１００で示されている。波面１００は実線で示され全般を通して符号１０２で示されている典型的には空間的に均質でない波長特性をもつ。波面１００はまた点線で示され全般を通して符号１０３で示されている典型的には空間的に均質でない振幅特性を持っている。このような波面は、従来方式においては、例えばＤＶＤあるいはコンパクトディスク１０４等の光ディスクを読み取るなどによっていずれかの対象物から光を受け取ることによって取得することができる。
【０２００】
本発明の主たる目的は、測定が容易ではない符号１０２で示される等の位相特性を測定することである。本発明の他の目的は、強調方式により符合１０３で示される等の振幅特性を測定することである。本発明のさらに他の目的は位相特性１０２及び振幅特性１０３の双方を測定することである。かかる測定を遂行する種々技術が存在するが、本発明はとりわけノイズに対する相対的非反応性の点から既知の技術に優る方法論を提供するものである。
【０２０１】
ここに符号１０６で示される変換は分析対象波面１００へ処理されて変換波面が取得される。好ましい変換はフーリエ変換である。生じた変換波面はここでは符号１０８で示されている。
【０２０２】
光路遅延１１０、１１２及び１１４で示される複数の異なる位相変化、好ましくは空間位相変化が変換波面１０８へ与えられてそれぞれ符号１２０、１２２及び１２４で示される複数の異なる位相変化を与えた変換波面が取得される。示された前記複数の異なる位相変化を与えた変換波面の個別間の差は変換波面の一部がその他の部分に対して様々に遅延するためと認められる。変換波面へ処理が行われる位相変化における差は図１Ａにおいて光路遅延１１０、１１２及び１１４の厚みの変化によって示されている。
【０２０３】
図１Ａから分かるように、符号Ｂで示される第二の下位機能は前記複数の位相変化を与えた変換波面を変換、好ましくはフーリエ変換処理することによって実現される。あるいは、下位機能Ｂは広げられた空間上を異なる位相変化を与えた変換波面を伝搬することによってフーリエ変換を用いずとも実現できる。最終的に機能Ｂは複数の異なる位相変化を受けた変換波面の強度特性の検出を必要とする。かかる検出は強度マップとして出力され、その例は符号１３０、１３２及び１３４で示されている。
【０２０４】
図１Ａに示すように、符号Ｃで示される第三の下位機能は以下の機能によって実現される。
コンピュータ１３６を用いる等により、マップ１３０、１３２及び１３４等の複数の強度マップを分析対象波面の位相及び振幅、及び前記複数の異なる位相変化の少なくとも一方の数理的関数として表す機能、ここで前記振幅及び位相の前記少なくとも一方あるいは可能ならば双方は未知であり、典型的には変換波面１０８への光路遅延１１０、１１２及び１１４で示される前記複数の異なる位相変化は既知である、及び
コンピュータ１３６等の手段により、前記少なくとも１の数理的関数を用いて分析対象波面の振幅及び位相の少なくとも一方あるいは可能ならば双方の表示を取得する機能、ここで符号１３８が付された位相関数及び符号１３９が付された振幅関数で表示されているものはそれぞれ波面１００の位相特性１０２及び振幅特性１０３を示すものである。この例では波面１００はコンパクトディスクあるいはＤＶＤ１０４に含まれる情報を示すものである。
【０２０５】
本発明の好ましい実施態様においては、前記複数の強度マップは少なくとも４つの強度マップから成るものである。この場合、前記複数の強度マップを用いて分析対象波面の少なくとも位相を取得する機能にはそれぞれ複数の強度マップのうちの少なくとも３つの強度マップから成る複数の組合せを用いて分析対象波面の少なくとも位相についての表示を与える機能が含まれている。
【０２０６】
この方法体系にはさらに前記分析対象波面の少なくとも位相に関する複数の表示を用いて分析対象波面の少なくとも位相についての強調表示を与える機能が含まれていることが好ましい。
【０２０７】
また、本発明の好ましい実施態様においては、前記複数の強度マップは少なくとも４つの強度マップから成るものである。この場合、前記複数の強度マップを用いて分析対象波面の少なくとも振幅を表示する出力を取得する機能にはそれぞれ複数の強度マップのうちの少なくとも３つのから成る複数の組合せを用いて分析対象波面の少なくとも振幅に複数の表示を与える機能が含まれている。
【０２０８】
この方法体系にはさらに、前記分析対象波面の少なくとも振幅に関する複数の表示を用いて分析対象波面の少なくとも振幅についての強調表示を与える機能が含まれていることが好ましい。
【０２０９】
この方式においては分析対象波面の振幅及び位相双方の強調表示が取得できるものと認められる。
【０２１０】
本発明の好ましい実施態様においては、前記振幅及び位相に関する複数の表示の少なくともいくつかは分析対象波面の振幅及び位相についての少なくとも第二階級表示である。
【０２１１】
本発明の好ましい一実施態様においては、前記複数の強度マップを用いて振幅及び位相を表示する分析出力が与えられる。
【０２１２】
前記位相変化された変換波面は共通の光路に沿った分析対象波面の干渉によって取得されることが好ましい。
【０２１３】
本発明の好ましい実施態様においては、前記複数の異なる位相変化を受けた変換波面は変換波面に対してデルタ関数位相変化を行うこととは実質的に異なる方法で実現され、これによってデルタ関数位相変化は変換波面のデルタ関数特性を有する小さな空間領域に対して均質な位相を与えている。
【０２１４】
本発明の他の好ましい実施態様においては、前記複数の強度マップが用いられて既存の多くの位相コントラスト法における特徴であるハローやシェージングオフ歪みが実質的に無い分析対象波面の位相を表示する出力が取得される。
【０２１５】
本発明の他の実施態様においては、分析対象波面の位相を表示する出力を処理して分極状態の分析対象波面を取得することが可能である。
【０２１６】
本発明のさらに他の実施態様においては、前記複数の強度マップを用い、前記複数の強度マップを第一の複数強度マップよりも少ない第二の複数の併合強度マップと併合し、前記第二の複数の併合強度マップのそれぞれから少なくとも分析対象波面の位相を表示する出力し、前記出力を併合して分析対象波面の位相についての強調表示を取得することによって分析対象波面の位相を表示する出力を取得することが可能である。
【０２１７】
本発明のさらに他の実施態様においては、前記複数の強度マップを用い、第一の複数の強度マップよりも少ない第二の複数の併合強度マップへ前記複数の強度マップを合一し、前記第二の複数の併合された強度マップのそれぞれから少なくとも分析対象波面の振幅を表示する出力を取得し、前記出力を併合して分析対象波面の振幅についての強調表示を与えることによって分析対象波面の振幅を表示する出力を取得することが可能である。
【０２１８】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、上述した方法体系を分析対象波面に対応する複数の異なる位相変化を与えた変換波面を取得し、前記複数の位相変化を与えた変換波面の複数の強度マップを取得し、及び前記強度マップを用いて少なくとも分析対象波面の位相についての第二階級表示を取得するために用いることができる。
【０２１９】
さらにあるいは前記に代えて、本発明の好ましい実施態様においては、上述した方法体系を分析対象波面に対応する複数の異なる位相変化を与えた変換波面を取得し、前記複数の位相変化を与えた変換波面の複数の強度マップを取得し、及び前記複数の強度マップを用いて少なくとも分析対象波面の振幅についての第二階級表示を取得するために用いることができる。
【０２２０】
本発明のさらに他の実施態様においては、前記複数の異なる位相変化を与えた変換波面を取得する機能には、分析対象波面を変換処理して変換波面を取得し、次いで該変換波面へ複数の異なる位相及び振幅変化、すなわち各変化は位相変化、振幅変化あるいは位相変化と振幅変化の併合のいずれかである、を与えて複数の異なる位相及び振幅変化を与えた変換波面を取得する機能が含まれている。
【０２２１】
本発明のさらに他の実施態様においては、分析対象波面は少なくとも２つの波長成分から成るものである。かかる場合には、複数の強度マップを取得する機能には位相変化された変換波面の少なくとも２つの波長成分を取得するため及び各組が位相変化された変換波面の少なくとも２つの波長成分の別々の一つに対応している少なくとも２組の強度マップを取得するため、前記少なくとも２つの波長成分に対応する位相変化された変換波面を分離する機能が含まれている。
【０２２２】
続いて、前記複数の強度マップを用い、前記少なくとも２組の強度マップのそれぞれから分析対象波面の位相を表示する出力を取得し、及び該出力を併合して分析対象波面の位相の強調表示を与えることによって分析対象波面の振幅及び位相を表示する出力を与える。前記強調表示中には、一旦位相の数値が２πを超えれば従来単一波長波面の位相を検出する際に生じていた２πの曖昧性はない。
【０２２３】
分析対象波面は音響放射波面であってもよいことが認識されている。
【０２２４】
また、分析対象波面は可視光、赤外線、紫外線、Ｘ線放射等のいずれか適する波長の電磁波放射波面であってもよいことも認識されている。
【０２２５】
さらに波面１００を比較的少数の点源によって表し、かつ比較的小さな空間領域で限定することができる。かかる場合、前記複数の異なる位相変化を与えた変換波面の強度特性の検出を単一検出画素あるいは数個の検出画素のみから成る検出器によって行うことができる。さらに、分析対象波面の位相及び振幅の少なくとも一方あるいは可能ならば双方を表示する出力は単純方式でコンピュータ１３６によって与えることが可能である。
【０２２６】
次に本発明の好ましい実施態様による図１Ａに示した機能を遂行するのに適した波面分析システムの部分的に略図化しかつ部分的にブロック化した簡略説明図である図１Ｂを参照する。図１Ｂに示すように、ここに符号１５０で示した波面はレンズ１５２によって好ましくはレンズ１５２の焦点面に位置する位相マニピュレータ１５４上に集束される。この位相マニピュレータ１５４は位相変化を起こし、これは例えば空間光変調器あるいは一連の異なる透明な空間的に均質でない対象物であってもよい。
【０２２７】
第二レンズ１５６は波面１５０を画像形成するように例えばＣＣＤ検出器等の検出器１５８上に配置される。前記第二レンズ１５６は前記検出器１５８が該レンズの焦点面中に位置するように配置されることが好ましい。検出器１５８の出力は好ましくは図１Ａを参照して前記した機能Ｃを遂行するデータ保存処理回路構成１６０へと供給されることが好ましい。
【０２２８】
次に時変性位相変化を変換波面へ与えている図１Ａの機能を説明する簡略機能ブロック図である図２を参照する。図２に示すように、また図１Ａを参照して上記説明したように、波面２００は好ましくは変換されて変換波面２０８を与える。
【０２２９】
第一の位相変化、好ましくは空間位相変化が、符号２１０で示す第一時間Ｔ１に変換波面２０８へ与えられて時間Ｔ１に位相変化された変換波面２１２が生成される。この位相変化された変換波面２１２が検出器１５８（図１Ｂ）により検出されて一例として符号２１４で示す強度マップが生成され、このマップは回路構成１６０（図１Ｂ）によって保存される。
【０２３０】
次に第二の位相変化、好ましくは空間位相変化が、符号２２０で示す第二時間Ｔ２に変換波面２０８へ与えられて時間Ｔ２に位相変化された変換波面２２２を生成する。この位相変化された変換波面２２２が検出器１５８（図１Ｂ）により検出されて一例として符号２２４で示す強度マップが生成され、このマップは回路構成１６０（図１Ｂ）によって保存される。
【０２３１】
次いで第三の位相変化、好ましくは空間位相変化が、符号２２０で示す第三時間Ｔ３に変換波面２０８へ与えられて時間Ｔ３に位相変化された変換波面２３２を生成する。この位相変化された変換波面２３２が検出器１５８（図１Ｂ）により検出されて一例として符号２３４で示す強度マップが生成され、このマップは回路構成１６０（図１Ｂ）によって保存される。
【０２３２】
本発明においては、いかなる数であっても適する空間位相変化を連続して行うことができ、かつ保存して使用できる。
【０２３３】
本発明の好ましい実施態様においては、位相変化２１０、２２０及び２３０の少なくともいくつかは変換波面２０８の一部へ空間位相変化を与えることによって生じる空間位相変化である。
【０２３４】
本発明の他の好ましい実施態様においては、位相変化２１０、２２０及び２３０の少なくともいくつかは変換波面２０８の一部へ時変性空間位相変化を与えることによって生じる空間位相変化である。
【０２３５】
本発明の他の好ましい実施態様においては、位相変化２１０、２２０及び２３０の少なくともいくつかは変換波面２０８の一部へ時変性空間位相変化を与えることによって生じ、空間的に位相変化された変換波面２１２、２２２及び２３２を生成し、次いで空間的に変化する強度マップ２１４、２２４及び２３４のそれぞれを生成する空間位相変化である。
【０２３６】
次に時変性位相変化を波面の変換前に波面へ与えている図１Ａの機能を説明する簡略機能ブロック図である図３を参照する。図３に示すように、第一の位相変化、好ましくは空間位相変化が、符号３１０で示す第一時間Ｔ１に変換波面３００へ与えられる。第一位相変化の波面３００への処理後に、この波面へ変換、好ましくはフーリエ変換処理を行って時間Ｔ１に位相変化された変換波面３１２を生成する。この位相変化された変換波面３１２を検出器１５８（図１Ｂ）によって検出して一例として符号３１４で示す強度マップを生成し、このマップを回路構成１６０（図１Ｂ）によって保存する。
【０２３７】
次いで、第二位相変化、好ましくは空間位相変化が符号３２０で示す第二時間Ｔ２に波面３００へ与えられる。第二位相変化の波面３００への処理後に該波面を変換、好ましくはフーリエ変換処理して時間Ｔ２に位相変化された変換波面３２２を生成する。この位相変化された変換波面３２２を検出器１５８（図１Ｂ）によって検出して一例として符号３２４で示す強度マップを生成し、このマップを回路構成１６０（図１Ｂ）によって保存する。
【０２３８】
次いで、第三位相変化、好ましくは空間位相変化が符号３３０で示す第三時間Ｔ３に波面３００へ与えられる。第三位相変化の波面３００への処理後に該波面を変換、好ましくはフーリエ変換処理して時間Ｔ３に位相変化された変換波面３３２を生成する。この位相変化された変換波面３３２を検出器１５８（図１Ｂ）によって検出して一例として符号３３４で示す強度マップを生成し、このマップを回路構成１６０（図１Ｂ）によって保存する。
【０２３９】
本発明においては、いかなる数であっても適する空間位相変化を連続して行うことができ、かつ保存して使用できる。
【０２４０】
本発明の好ましい実施態様においては、位相変化３１０、３２０及び３３０の少なくともいくつかは変換波面３００の一部へ空間位相変化を与えることによって生じる空間位相変化である。
【０２４１】
本発明の他の好ましい実施態様においては、位相変化３１０、３２０及び３３０の少なくともいくつかは変換波面３００の一部へ時変性空間位相変化を与えることによって生じる空間位相変化である。
【０２４２】
本発明の他の好ましい実施態様においては、位相変化３１０、３２０及び３３０の少なくともいくつかは変換波面３００の一部へ時変性空間位相変化を与えることによって生じ、空間的に位相変化された変換波面３１２、３２２及び３３２を生成し、次いで空間的に変化する強度マップ３１４、３２４及び３３４のそれぞれを生成する空間位相変化である。
【０２４３】
次に、特に時変性の非空間的に変化する空間位相変化を変換波面へ与えた場合の図２の機能を説明する簡略機能ブロック図である図４を参照する。図４に示すように、また図１Ａを参照して前述したように、波面４００は変換されて変換波面４０８を与える。好ましい変換方式はフーリエ変換である。
【０２４４】
第一位相変化を符号４１０で示す第一時間Ｔ１に変換波面４０８に対して処理する。この位相変化はＤ＝Ｄ１で表した空間的に均質な空間位相遅延Ｄを変換波面４０８の一定空間領域へ処理することによって遂行されることが好ましい。従って変換波面の一定空間領域における時間Ｔ１での位相遅延値はＤ１であり、一方変換波面の他の領域において位相遅延は与えられず、従って位相遅延値はＤ＝０である。
【０２４５】
前記処理により、前記第一空間位相変化４１０は時間Ｔ１に空間的に位相変化された変換波面４１２を生成する。この空間的に位相変化された変換波面４１２を検出器１５８（図１Ｂ）によって検出して一例として符号４１４で示す空間的に変化する強度マップを生成し、このマップを回路構成１６０（図１Ｂ）によって保存する。
【０２４６】
次いで符号４２０で示した第二時間Ｔ２に変換波面４０８へ第二の空間位相変化を処理する。この位相変化はＤ＝Ｄ２で表した空間的に均質な空間位相遅延Ｄを変換波面４０８の一定の空間領域へ処理することによって遂行されることが好ましい。このように変換波面の前記一定空間領域において、時間Ｔ２での位相遅延値はＤ２であり、一方前記変換波面の他の領域には位相遅延は処理されず、位相遅延値はＤ＝０である。
【０２４７】
前記処理により、第二空間位相変化４２０は時間Ｔ２に空間的に位相変化された変換波面４２２を生成する。この空間的に位相変化された変換波面４２２を検出器１５８（図１Ｂ）によって検出して一例として符号４２４で示す空間的に変化する強度マップを生成し、このマップを回路構成１６０（図１Ｂ）によって保存する。
【０２４８】
次いで、符号４３０で示した第三時間Ｔ３に変換波面４０８へ第三の空間位相変化処理を行う。この位相変化はＤ＝Ｄ３で表した空間的に均質な空間位相遅延Ｄを変換波面４０８の一定の空間領域へ処理することによって遂行されることが好ましい。このように変換波面の前記一定空間領域において、時間Ｔ３での位相遅延値はＤ３であり、一方前記変換波面の他の領域には位相遅延は処理されず、位相遅延値はＤ＝０である。
【０２４９】
前記処理により、第三空間位相変化４０３は時間Ｔ３において空間的に位相変化された変換波面４３２を生成する。この空間的に位相変化された変換波面４３２を検出器１５８（図１Ｂ）によって検出して一例として符号４３４で示す空間的に変化する強度マップを生成し、このマップを回路構成１６０（図１Ｂ）によって保存する。
【０２５０】
本発明においては、いかなる数であっても適する空間位相変化を連続して行うことができ、かつ保存して使用できる。
【０２５１】
本発明の好ましい実施態様においては、波面４００へ処理された変換はフーリエ変換であり、これによりフーリエ変換波面４０８が与えられる。さらに、前記複数の位相変化された変換波面４１２、４２２及び４３２をその検出前に好ましくはフーリエ変換によってさらに変換することができる。
【０２５２】
本発明の好ましい実施態様によれば、それぞれ時間Ｔ１、Ｔ２及びＴ３において空間的に均質な空間位相遅延Ｄ１、Ｄ２及びＤ３が処理される変換波面４０８の前記空間領域は前記変換波面４０８の空間的に中心の領域である。
【０２５３】
本発明の実施態様によれば、前記空間的に均質な空間位相遅延をその空間領域へ処理する前に変換波面４０８の高周波成分を増加させるため相対的に高周波成分から成る位相成分を波面を変換する前に該波面４００へ加えることが可能である。
【０２５４】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、前記空間的に均質な空間位相遅延Ｄ１、Ｄ２及びＤ３が時間Ｔ１、Ｔ２及びＴ３のそれぞれにおいて処理される変換波面４０８の空間領域は変換波面４０８の空間的に中心の領域であり、波面４００へ処理される変換はフーリエ変換であり、及び前記複数の位相変化された変換波面４１２、４２２及び４３２はそれらの検出前にフーリエ変換される。
【０２５５】
本発明の他の実施態様によれば、前記空間的に均質な空間位相遅延Ｄ１、Ｄ２及びＤ３が時間Ｔ１、Ｔ２及びＴ３のそれぞれにおいて処理される変換波面４０８の前記領域は変換波面４０８の空間的に中心にある総じて円形の領域である。
【０２５６】
本発明のさらに他の実施態様によれば、前記空間的に均質な空間位相遅延Ｄ１、Ｄ２及びＤ３が時間Ｔ１、Ｔ２及びＴ３のそれぞれにおいて処理される変換波面４０８の前記領域は前記変換波面４０８が限定される全領域のおよそ半分に及ぶ領域である。
【０２５７】
また本発明の好ましい実施態様によれば、変換波面４０８には波面４００を発生する光源の画像を表示するＤＣ領域と言われる非空間的変調領域と非ＤＣ領域とが含まれている。前記空間的に均質な空間位相遅延Ｄ１、Ｄ２及びＤ３が時間Ｔ１、Ｔ２及びＴ３のそれぞれにおいて処理される変換波面４０８の前記領域には少なくとも前記ＤＣ領域と前記非ＤＣ領域双方の一部が含まれている。
【０２５８】
次に時変性で非空間的に変化する空間位相変化が波面の変換前に該波面へ処理される図３の機能を説明するための簡略機能ブロック図である図５を参照する。
【０２５９】
図５に示すように、第一空間位相変化が符号５１０で示した第一時間Ｔ１に波面５００に対して処理される。この位相変化は記述Ｄ＝Ｄ１で示した空間的に均質な空間位相遅延Ｄを波面５００の一定の空間領域へ処理することによって遂行されることが好ましい。従って、波面の前記空間領域における時間Ｔ１での位相遅延値はＤ１であり、一方前記波面の他の領域において位相遅延処理はなくその位相遅延値はＤ＝０である。
【０２６０】
波面５００に対する第一空間位相変化の処理に続いて、変換、好ましくはフーリエ変換が前記波面に対して行われて時間Ｔ１において空間的に位相変化された変換波面５１２を生成する。この空間的に位相変化された変換波面５１２を検出器１５８（図１Ｂ）によって検出して一例として符号５１４で示す空間的に変化する強度マップを生成し、このマップを回路構成１６０（図１Ｂ）によって保存する。
【０２６１】
次いで、符合５２０で示した時間Ｔ２に波面５００に対して第二空間位相変化処理が行われる。この位相変化は記述Ｄ＝Ｄ２で示した空間的に均質な空間位相遅延Ｄを波面５００の一定の空間領域へ処理することによって遂行されることが好ましい。こうして、波面の前記一定空間領域における時間Ｔ２での位相遅延値はＤ２であり、一方前記波面の他の領域では位相遅延処理はなく従って位相遅延値はＤ＝０である。
【０２６２】
波面５００に対する第二空間位相変化の処理に続いて、変換、好ましくはフーリエ変換が前記波面に対して行われて時間Ｔ２において空間的に位相変化された変換波面５２２を生成する。この空間的に位相変化された変換波面５２２を検出器１５８（図１Ｂ）によって検出して一例として符号５２４で示す空間的に変化する強度マップを生成し、このマップを回路構成１６０（図１Ｂ）によって保存する。
【０２６３】
次いで、符合５３０で示した第三時間Ｔ３に波面５００に対して第三空間位相変化処理が行われる。この位相変化は記述Ｄ＝Ｄ３で示した空間的に均質な空間位相遅延Ｄを波面５００の一定の空間領域へ処理することによって遂行されることが好ましい。こうして、波面の前記一定空間領域における時間Ｔ３での位相遅延値はＤ３であり、一方前記波面の他の領域では位相遅延処理はなく従って位相遅延値はＤ＝０である。
【０２６４】
波面５００に対する第三空間位相変化の処理に続いて、変換、好ましくはフーリエ変換が前記波面に対して行われて時間Ｔ３において空間的に位相変化された変換波面５３２を生成する。この空間的に位相変化された変換波面５３２を検出器１５８（図１Ｂ）によって検出して一例として符号５３４で示す空間的に変化する強度マップを生成し、このマップを回路構成１６０（図１Ｂ）によって保存する。
【０２６５】
本発明においては、いかなる数であっても適する空間位相変化を連続して行うことができ、かつ保存して使用できる。
【０２６６】
本発明の好ましい実施態様によれば、空間的に均質な空間位相遅延Ｄ１、Ｄ２及びＤ３が時間Ｔ１、Ｔ２及びＴ３のそれぞれにおいて処理される波面５００の空間領域は波面５００の空間的に中心にある領域である。
【０２６７】
本発明の実施態様によれば、波面５００の高周波成分を増加させるために相対的に高周波成分から成る位相成分を波面５００の空間位相変化処理を行う前に該波面５００へ加えることができる。
【０２６８】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、前記空間的に均質な空間位相遅延Ｄ１、Ｄ２及びＤ３が時間Ｔ１、Ｔ２及びＴ３のそれぞれにおいて処理される波面５００の空間領域は波面５００の空間的に中心の領域であり、前記変換はフーリエ変換であり、及び前記複数の位相変化された波面５１２、５２２及び５３２はそれらの検出前にフーリエ変換される。
【０２６９】
本発明の他の実施態様によれば、前記空間的に均質な空間位相遅延Ｄ１、Ｄ２及びＤ３が時間Ｔ１、Ｔ２及びＴ３のそれぞれにおいて処理される波面５００の前記領域は変換波面５００の空間的に中心にある総じて円形の領域である。
【０２７０】
本発明のさらに他の実施態様によれば、前記空間的に均質な空間位相遅延Ｄ１、Ｄ２及びＤ３が時間Ｔ１、Ｔ２及びＴ３のそれぞれにおいて処理される波面５００の前記領域は前記波面５００が限定される全領域のおよそ半分に及ぶ領域である。
【０２７１】
また本発明の好ましい実施態様によれば、波面５００には波面５００を発生する光源の画像を表示するＤＣ領域と言われる非空間的変調領域と非ＤＣ領域とが含まれている。前記空間的に均質な空間位相遅延Ｄ１、Ｄ２及びＤ３が時間Ｔ１、Ｔ２及びＴ３のそれぞれにおいて処理される波面５００の前記領域には少なくとも前記ＤＣ領域と前記非ＤＣ領域双方の一部が含まれている。
【０２７２】
次いで位相変化を変換波面の複数の異なる波長成分へ処理している図１Ａの機能を説明する簡略機能ブロック図である図６を参照する。図６に示すように、複数の異なる波長成分から成る波面６００を好ましくは変換して変換波面６０２を取得する。この変換はフーリエ変換であることが好ましい。
【０２７３】
波面６００と同様に、前記変換波面６０２には符号６０４、６０６及び６０８で示した複数の異なる波長成分が含まれている。波面６００及び変換波面６０２の双方はいずれか適当な数の波長成分を含むことができると認められる。
【０２７４】
符号６１０、６１２及び６１４で示される複数の位相変化、好ましくは空間位相変化が変換波面の各波長成分６０４、６０６及び６０８へ処理されてそれぞれ符号６２０、６２２及び６２４で示される複数の異なる位相変化を受けた変換波面成分が与えられている。
【０２７５】
前記位相変化された変換波面成分６２０、６２２及び６２４は好ましくはフーリエ変換によって変換され、次いで検出器１５８（図１Ｂ）によって検出され一例としてそれぞれ符号６３０、６３２及び６３４で示した空間的に変化する強度マップを生成する。これらの強度マップは次いで回路構成１６０（図１Ｂ）によって保存される。
【０２７６】
本発明の実施態様によれば、位相変化６１０、６１２及び６１４は変換波面６０２を少なくともその厚さと屈折率が空間的に変化する対象物を通して通過させて異なる空間位相遅延を変換波面の波長成分６０４、６０６及び６０８のそれぞれへ処理することによって遂行される。
【０２７７】
本発明の他の実施態様によれば、位相変化６１０、６１２及び６１４は空間的に変化する表面から変換波面６０２を反射させて変換波面の波長成分６０４、６０６及び６０８のそれぞれへ異なる空間位相遅延を処理することによって遂行される。
【０２７８】
本発明の他の実施態様によれば、位相変化６１０、６１２及び６１４は、その厚さ及び屈折率の少なくとも一方が空間的に変化する特徴をもつ複数の対象物を通して変換波面６０２を通過させることによって実現される。複数の対象物の前記厚さあるいは屈折率における空間的な変化は前記複数の異なる波長成分６０４、６０６及び６０８の少なくともいくつかに関して位相変化６１０、６１２及び６１４が選択された所定の程度まで異なるように選択される。
【０２７９】
あるいは、前記複数の対象物の厚さあるいは屈折率の空間的変化は位相変化６１０、６１２及び６１４が前記複数の異なる波長成分６０４、６０６及び６０８の少なくともいくつかと同一となるように選択される。
【０２８０】
あるいは、本発明の実施態様において前記位相変化６１０、６１２及び６１４は時変性の空間位相変化である。かかる場合、前記複数の位相変化された変換波面成分６２０、６２２及び６２４にはそれら波長成分のそれぞれに対して複数の異なる位相変化された変換波面が含まれ、前記強度マップ６３０、６３２及び６３４には各波長成分に対して時変性の強度マップが含まれている。
【０２８１】
「白色光」と呼ばれる本発明の実施態様においては、すべての波長成分を単一の検出器で検出でき、いくつかの波長成分を表示する時変性強度マップを生成する。
【０２８２】
本発明の他の実施態様によれば、前記複数の位相変化された変換波面成分６２０、６２２及び６２４は、例えば前記位相変化された変換波面成分を分散素子中を通過させて行われる空間分離によるなどして別々の波長成分へと分解される。かかる場合、強度マップ６３０、６３２及び６３４は前記複数の異なる波長成分のすべてについて同時に与えられる。
【０２８３】
次に位相変化が波面の変換前に波面の複数の異なる波長成分へと処理される図１Ａの機能を説明するための簡略機能ブロック図である図７を参照する。図７に示すように、波面７００は複数の異なる波長成分７０４、７０６及び７０８から成っている。この波面はいずれか適当な数の波長成分を含んでいてもよいと認められる。
【０２８４】
符号７１０、７１２及び７１４で示した複数の位相変化、好ましくは空間位相変化が波面の各波長成分７０４、７０６及び７０８へと処理される。
【０２８５】
波面成分７０４、７０６及び７０８に対する空間位相変化の処理に続いて、変換、好ましくはフーリエ変換処理を前記波面成分に対して行ってそれぞれ符号７２０、７２２及び７２４で示した複数の異なる位相変化の行われた変換波面成分を与える。
【０２８６】
これら位相変化処理された変換波面成分７２０、７２２及び７２４は次に検出器１５８（図１Ｂ）を用いて検出され、その例を符号７３０、７３２及び７３４で示しているように空間的に変化する強度マップを生成する。これらの強度マップは次に回路構成１６０（図１Ｂ）によって保存される。
【０２８７】
本発明の実施態様によれば、位相変化７１０、７１２及び７１４はその厚さ及び屈折率の少なくとも一方が空間的に変化する対象物を通して波面７００を通過させて波面の波長成分７０４、７０６及び７０８のそれぞれへ異なる空間位相変化処理を行うことによって遂行される。
【０２８８】
本発明の他の実施態様によれば、位相変化７１０、７１２及び７１４は空間的に変化する表面から波面７００を反射させて該波面の波長成分７０４、７０６及び７０８のそれぞれへ異なる空間位相遅延処理を行うことによって遂行される。
【０２８９】
本発明のさらに他の実施態様によれば、位相変化７１０、７１２及び７１４は波面７００を、その厚さ及び屈折率の少なくとも一方が空間的に変化する特徴を有する複数の対象物を通して通過させることによって実現される。これら対象物の厚さあるいは屈折率の空間的変化は前記位相変化７１０、７１２及び７１４が前記複数の異なる波長成分７０４、７０６及び７０８の少なくともいくつかと選択された所定範囲まで異なるように選択される。
【０２９０】
あるいは、これらの対象物の厚さあるいは屈折率の空間的変化は前記位相変化７１０、７１２及び７１４が前記複数の異なる波長成分７０４、７０６及び７０８の少なくともいくつかと同一となるように選択される。
【０２９１】
次に位相変化処理を変換波面の複数の異なる分極成分に対して行っている図１Ａの機能を説明するための簡略機能ブロック図である図８を参照する。図８に示すように、複数の異なる分極成分から成る波面８００は好ましくは変換されて変換波面８０２として取得される。この変換はフーリエ変換であることが好ましい。波面８００と同様に、変換波面８０２には符号８０４及び８０６で示した複数の異なる分極成分が含まれている。これらの分極成分８０４及び８０６は空間的に異なるかあるいは空間的に同一であるかいずれも可能であるが分極に関しては互いに異なるものであると認められる。また、波面８００と変換波面８０２双方は好ましくはそれぞれ二つの分極成分を含むが、いずれか適当な数の分極成分を含んでいてもよいと認められる。
【０２９２】
符号８１０及び８１２で示した複数の位相変化、好ましくは空間位相変化処理を変換波面８０２の各分極成分８０４及び８０６に対して行って符合８２０及び８２２でそれぞれ示した複数の異なる位相変化を与えた変換波面成分を与えている。
【０２９３】
位相変化８１０及び８１２は前記複数の異なる分極成分８０４及び８０６の少なくともいくつかと異なっていてもよいと認められる。あるいは、位相変化８１０及び８１２は前記複数の異なる分極成分８０４及び８０６の少なくともいくつかと同一であってもよい。
【０２９４】
これら位相変化処理された変換波面成分８２０及び８２２は検出器１５８（図１Ｂ）を用いて検出され、その例を符号８３０及び８３２で示しているように空間的に変化する強度マップを生成する。これらの強度マップは次に回路構成１６０（図１Ｂ）によって保存される。
【０２９５】
次に位相変化処理を波面の変換前に該波面の複数の異なる分極成分に対して行っている図１Ａの機能を説明するための簡略機能ブロック図である図９を参照する。図９に示すように、波面９００は複数の異なる分極成分９０４及び９０６から成るものである。前記波面には好ましくは二つの分極成分が含まれるが、いずれか適当な数の分極成分が含まれていてもよいと認められる。
【０２９６】
符号９１０及び９１２で示した複数の位相変化、好ましくは空間位相変化が波面の各分極成分９０４及び９０６へと処理される。
【０２９７】
位相変化９１０及び９１２は前記複数の異なる分極成分９０４及び９０６の少なくともいくつかと異なっていてもよいと認められる。あるいは、位相変化９１０及び９１２は前記複数の異なる分極成分９０４及び９０６の少なくともいくつかと同一であってもよい。
【０２９８】
波面成分９０４及び９０６に対する空間位相変化の処理に続いて、変換、好ましくはフーリエ変換処理を前記波面成分に対して行ってそれぞれ符号９２０及び９２２で示した複数の異なる位相変化の行われた変換波面成分を与える。
【０２９９】
位相変化処理された変換波面成分９２０及び９２２は次に検出器１５８（図１Ｂ）を用いて検出され、その例を符号９３０及び９３２で示しているように空間的に変化する強度マップを生成する。これらの強度マップは次に回路構成１６０（図１Ｂ）によって保存される。
【０３００】
次に分析対象波面が少なくとも１の一次元成分からなる図１Ａの機能を説明するための簡略機能ブロック図である図１０Ａを参照する。図１０Ａの実施態様においては波面に対して一次元フーリエ変換処理が行われる。この変換は分析対象波面の伝搬方向に対して直交する次元において行われることによって前記伝搬方向に対して直交する次元において少なくとも前記分析対象波面１の一次元成分が取得されることが好ましい。
【０３０１】
前記少なくとも１の一次元成分のそれぞれに複数の異なる位相変化処理が行われることによって前記複数の位相変化された変換波面の少なくとも１の一次元成分が取得される。
【０３０２】
複数の強度マップが用いられて分析対象波面の少なくとも１の一次元成分の振幅及び位相を表示する出力が取得される。
【０３０３】
図１０Ａに示すように、複数の異なる位相変化が変換波面の少なくとも１の一次元成分へと処理される。この図示した実施態様においては典型としては５つの一次元成分が示され、それらを符号１００１、１００２、１００３、１００４及び１００５で示している。前記波面は好ましくはフーリエ変換によって変換される。前記波面の変換によって、前記５つの一次元成分１００１、１００２、１００３、１００４及び１００５はそれぞれ符号１００６、１００７、１００８、１００９及び１０１０で示した変換波面の５つの対応一次元成分へと変換される。
【０３０４】
符号１０１１、１０１２及び１０１３で示した３つの位相変化のそれぞれは変換波面の一次元成分１００６、１００７、１００８、１００９及び１０１０へ処理され符号１０１６、１０１８及び１０１０により一般化して示した３つの位相変化された変換波面を生成する。
【０３０５】
前記図示した実施態様において、位相変化された変換波面１０１６には符号１０２１、１０２２、１０２３、１０２４及び１０２５でそれぞれ示した５つの一次元成分が含まれている。
【０３０６】
前記図示した実施態様において、位相変化された変換波面１０１８には符号１０３１、１０３２、１０３３、１０３４及び１０３５でそれぞれ示した５つの一次元成分が含まれている。
【０３０７】
前記図示した実施態様において、位相変化された変換波面１０２０には符号１０４１、１０４２、１０４３、１０４４及び１０４５でそれぞれ示した５つの一次元成分が含まれている。
【０３０８】
前記位相変化された変換波面１０１６、１０１８及び１０２０は検出器１５８（図１Ｂ）によって検出され符号１０４６、１０４８及び１０５０で一般化して示した３つの強度マップを生成する。
【０３０９】
前記図示した実施態様においては、強度マップ１０４６にはそれぞれ符号１０５１、１０５２、１０５３、１０５４及び１０５５で示した５つの一次元強度マップ成分が含まれている。
【０３１０】
前記図示した実施態様においては、強度マップ１０４８にはそれぞれ符号１０６１、１０６２、１０６３、１０６４及び１０６５で示した５つの一次元強度マップ成分が含まれている。
【０３１１】
前記図示した実施態様においては、強度マップ１０５０にはそれぞれ符号１０７１、１０７２、１０７３、１０７４及び１０７５で示した５つの一次元強度マップ成分が含まれている。
【０３１２】
前記強度マップ１０４６、１０４８及び１０５０は回路構成１６０（図１Ｂ）によって保存される。
【０３１３】
本発明の実施態様によれば、図１０Ａに一次元成分１００１、１００２、１００３、１００４及び１００５によって示した分析対象波面は複数の異なる波長成分から成り、前記複数の異なる位相変化１０１１、１０１２及び１０１３は分析対象波面の前記複数の一次元成分それぞれの複数の異なる波長成分へ処理される。複数の強度マップ１０４６、１０４８及び１０５０の取得には前記複数の位相変化された変換波面１０１６、１０１８及び１０２０の複数の一次元成分を別々の波長成分へと分離する工程が含まれている。
【０３１４】
前記複数の位相変化された変換波面の複数の一次元成分を別々の波長成分へと分離する工程は前記複数の位相変化された変換波面１０１６、１０１８及び１０２０を分散素子を通して通過させることによって達成される。
【０３１５】
次に本発明の好ましい実施態様による図１０Ａの機能を実施するのに適する波面分析システムを説明する部分的に略図化しかつ部分的に絵で示した簡略説明図である図１０Ｂを参照する。
【０３１６】
図１０Ｂに示すように、ここでは符号１０８０で示され５つの一次元成分１０８１、１０８２、１０８３、１０８４及び１０８５を含む波面は好ましくはレンズ１０８６の焦点面に配置された短軸の転置可能な位相マニピュレータ１０８７上にある円柱レンズ１０８６によって集束される。レンズ１０８６はＹ軸に沿って前記一次元波面成分１０８１、１０８２、１０８３、１０８４及び１０８５のそれぞれの一次元フーリエ変換を行う。
【０３１７】
図１０Ｂに示すように、前記位相マニピュレータ１０８７は、Ｚ軸に沿った波面の伝搬方向に対して直交し及びここではＹ軸と記載されたレンズ１０８６によって行われた変換の軸に対して直交して延びここではＸ軸と記載した軸に沿って対象物の一定部位の一次元成分の一つへ位相遅延を与えるために配置された典型的には５つの異なる位相遅延領域を含む空間的に均質でない透明対象物等の複数の局部位相遅延素子から成ることが好ましい。
【０３１８】
第二レンズ１０８８、好ましくは円柱レンズは、ＣＣＤ検出器等の検出器１０８９上に前記一次元成分１０８１、１０８２、１０８３、１０８４及び１０８５を画像形成するように配置される。第二レンズ１０８８は検出器１０８９がその焦点面に収まるように配置されるのが好ましい。検出器１０８９の出力は好ましくは図１Ａを参照して上述した機能Ｃを遂行するデータ保存処理回路構成１０９０へ供給されるのが好ましい。
【０３１９】
位相マニピュレータ１０８７、レンズ１０８６及び１０８８、検出器１０８９、及び一次元波面成分１０８１、１０８２、１０８３、１０８４及び１０８５から構成される光学システム間にはＸ軸に沿った相対運動が与えられている。この相対運動は実質的に異なる位相遅延領域を異なる波面成分と好ましくは各波面成分が位相マニピュレータ１０８７の各位相遅延領域を通って通過するように合わせる運動である。
【０３２０】
図１０Ａ及び１０Ｂの実施態様における特徴は波面の一次元成分のそれぞれが別個に処理される点である。従って図１０Ｂの構成を参照すれば、前記５つの一次元波面成分１０８１、１０８２、１０８３、１０８４及び１０８５はそれぞれ円柱レンズ１０８６の対応する別個の部分によって集束され、円柱レンズ１０８８の対応する別個の部分によってそれぞれ画像形成され、及び各波面成分は位相マニピュレータ１０８７の別個の領域を通って通過する。従って検出器１０８９での前記５つの一次元波面成分１０８１、１０８２、１０８３、１０８４及び１０８５それぞれの画像はそれぞれ符号１０９１、１０９２、１０９３、１０９４及び１０９５で示す別個の明瞭な画像として見えることになる。これらの画像はモノリシック検出器ではなく検出器１０８９を同時に構成する別個の検出器上に表出されるものと認められる。
【０３２１】
本発明の実施態様によれば、波面へ処理された変換には付加的なフーリエ変換が含まれる。この付加的フーリエ変換はレンズ１０８６あるいは付加的レンズを用いて行うことができ、また波面の異なる一次元成分間のクロストークを最小化するものである。かかる場合、前記位相変化された変換波面はさらに変換処理されることが好ましい。このさらなる変換処理はレンズ１０８８あるいは付加レンズによって行うことができる。
【０３２２】
次に空間位相変化の処理に続いて付加的変換を行う図１Ａの機能を説明するための簡略機能ブロック図である図１１を参照する。図１１に示すように、また図１Ａを参照して上述したように、波面１１００は好ましくはフーリエ変換され、複数の位相変化が変換波面へ処理されてそれぞれ符号１１２０、１１２２及び１１２４で示される複数の異なる位相変化された変換波面を与える。
【０３２３】
次いで位相変化された変換波面が好ましくはフーリエ変換によって変換され、次に検出器１５８（図１Ｂ）によって検出され、例として符号１１３０、１１３２及び１１３４で示した空間的に変化する強度マップを生成する。これらの強度マップは次いで回路構成１６０（図１Ｂ）によって保存される。
【０３２４】
いずれか適当な数の異なる位相変化された変換波面を取得し、次いで本発明に従って使用するため保存される対応する複数の強度マップへと変換することが可能であると認められる。
【０３２５】
次に波面の振幅及び位相の表示等の分析対象波面に関する情報を与えるため強度マップが用いられる図１Ａの機能を説明するための簡略機能ブロック図である図１２を参照する。図１２に示すように、また図１Ａを参照して上述したように、波面１２００は好ましくはフーリエ変換によって変換され、及び位相変化機能によって位相変化されてそれぞれ符号１２１０、１２１２及び１２１４で示した数個、好ましくは少なくとも３つの異なる位相変化を受けた変換波面が取得される。前記位相変化された変換波面１２１０、１２１２及び１２１４は次いで検出器１５８（図１Ｂ）によって検出され例として符号１２２０、１２２２及び１２２４で示される空間的に変化する強度マップを生成する。
【０３２６】
強度マップ１２２０、１２２２及び１２２４等の前記複数の強度マップの生成に並行して予定された強度マップが波面１２００の振幅、波面１２００の位相、及び符号１２３０で示した異なる位相変化を受けた変換波面１２１０、１２１２及び１２１４を特徴付ける位相変化関数の第一関数として表される。
【０３２７】
本発明の好ましい実施態様によれば、波面の位相及び振幅の少なくとも一方が未知であるか、あるいは前記位相及び振幅の双方が未知である。前記位相変化関数は既知である。
【０３２８】
波面の位相及び振幅及び前記位相変化関数の第一関数は次いで符号１２３５で示すようにコンピュータ１３６（図１Ａ）によって解かれて、符号１２４０で示した強度マップ１２２０、１２２２及び１２２４の第二関数として波面の振幅及び位相の少なくとも一方、可能ならば双方について表示される。
【０３２９】
次に前記第二関数を符号１２４２で示した部分で強度マップ１２２０、１２２２及び１２２４を用いて処理する。この処理の一部として、検出された強度マップ１２２０、１２２２及び１２２４を第二関数として代用する。この処理はコンピュータ１３６（図１Ａ）を用いて遂行でき、波面の振幅及び位相の少なくとも一方あるいは可能ならば双方の表示等の波面１２００に関する情報を与えるものである。
【０３３０】
本発明のさらに他の実施態様によれば、前記複数の強度マップは少なくとも４つの強度マップから構成されている。かかる場合、前記複数の強度マップを用いて波面１２００の位相及び振幅の少なくとも一方の表示を得る機能には各組み合わせが複数の強度マップのうちの少なくとも３つの強度マップから成る複数の組合せを用いて波面１２００の位相及び振幅の少なくとも一方に関する複数の表示を与える機能が含まれている。この方法体系にはさらに波面１２００の位相及び振幅の少なくとも一方に関する複数の表示を用いて波面１２００の位相及び振幅の少なくとも一方についての強調表示を与える機能が含まれている。
【０３３１】
本発明の好ましい実施態様によれば、前記振幅及び位相についての複数の表示の少なくともいくつかは波面１２００の振幅及び位相についての少なくとも第二階級表示である。
【０３３２】
本発明の他の実施態様によれば、前記第一関数をいくつかの未知数の関数として解いて、符号１２４０で示すように、波面１２００の振幅及び位相の少なくとも一方等のいくつかの未知数を強度マップの第二関数として表すことによって該第二関数を得ることが可能である。
【０３３３】
従って、前記第一関数を解く工程には、
波面１２００の振幅と、波面１２００の位相と、及び異なる位相変化を受けた変換波面１２１０、１２１２及び１２１４を特徴付ける位相変化関数との複素関数を限定する工程と（この複素関数は、前記複数の強度マップ中の各位置における強度がその位置での前記複素関数の数値及び同じ位置での波面１２００の振幅及び位相を支配する関数であることを特徴とする）、
前記複素関数を前記複数の強度マップ１２２０、１２２２及び１２２４の第三関数として表す工程と、
前記複数の強度マップの関数として表された複素関数を用いて波面１２００の位相及び振幅の少なくとも一方等の未知数についての数値を得る工程、
が含まれている。
【０３３４】
この実施態様においては、前記複素関数は波面１２００の振幅及び位相と同一の振幅及び位相を有する他の複素関数の及び前記異なる位相変化を受けた変換波面１２１０、１２１２及び１２１４を特徴付ける位相変化関数のフーリエ変換のコンボリューションであることが好ましい。
【０３３５】
次に分析対象波面への変換処理がフーリエ変換であり、少なくとも３つの異なる空間位相変化が変換波面へ処理され、少なくとも３つの強度マップを用いて波面の位相及び振幅の少なくとも一方についての表示が取得される図１Ａの機能を説明するための簡略機能ブロック図である図１３を参照する。
【０３３６】
図１Ａを参照して上記説明したように、分析対象波面１００（図１Ａ）はいずれも空間関数によって決定される少なくとも３つの異なる空間位相変化によって変換及び位相変化されて符号１２０、１２２及び１２４（図１Ａ）で示される少なくとも３つの異なる位相変化を受けた変換波面が得られる。これら変換波面は次いで検出器１５８（図１Ａ）によって検出され、例として符号１３０、１３２及び１３４（図１Ａ）で示される空間的に変化する強度マップを生成する。図１３に示すように、また図１Ａを参照して上述された下位機能Ｃとして記述されたように、強度マップを用いて分析対象波面の位相及び振幅の少なくとも一方あるいは可能ならば双方を表示する出力が取得される。
【０３３７】
次に図１３へ戻るが、ここで分析対象波面は第一関数
ｆ（ｘ）＝ Ａ（ｘ）ｅｉφ（ｘ）、
（ここでｘは空間位置の一般的表示である）として表されていることが分かる。前記複素関数は分析対象波面の振幅及び位相と同一である振幅分布Ａ（ｘ）及び位相分布φ（ｘ）を有する。前記第一複素関数
ｆ（ｘ）＝ Ａ（ｘ） ｅｉφ（ｘ）
は符号１３００で示されている。
【０３３８】
図１Ａを参照して上記したように、前記複数の異なる空間位相変化の各々は好ましくは既知の数値をもつ空間的に均質な空間位相遅延を変換波面の一定の空間領域へ処理することによって変換波面へ処理される。図１３に示すように、これら異なる位相変化を決定する空間関数はＧで示され、位相遅延値θに対する例が符号１３０４で示されている。
【０３３９】
関数Ｇは変換波面の各空間位置に処理された位相変化の空間関数である。符号１３０４で示した特定例においては、他の場合の関数の数値よりも大きい数値θを有する関数の中心部分によって示すように、数値θを有する前記空間的に均質な空間位相遅延が変換波面の空間的な中心領域へ処理される。
【０３４０】
空間関数Ｉ１（ｘ）， Ｉ２（ｘ）及びＩ３（ｘ）で示される複数の予測強度マップはそれぞれ第一複素関数ｆ（ｘ）及び符号１３０８で示される空間関数Ｇの関数として表される。
【０３４１】
続いて、絶対値｜Ｓ（ｘ）｜及び位相α（ｘ）を有する第二複素関数Ｓ（ｘ）が前記第一複素関数ｆ（ｘ）の及び前記空間関数Ｇのフーリエ変換のコンボリューションとして限定される。符号１３１２で示される第二複素関数は式
Ｓ（ｘ）＝ｆ（ｘ）＊ξ（Ｇ）＝｜Ｓ（ｘ）｜ｅｉα（ｘ）
で示され、符号＊はコンボリューションを表し、ξ（Ｇ）は関数Ｇのフーリエ変換である。
【０３４２】
波面の位相φ（ｘ）と第二複素関数の位相α（ｘ）間の差は符号１３１６で示したΨ（ｘ）によって示されている。
【０３４３】
前記予測強度マップ各々をｆ（ｘ）及び符号１３０８で示したＧの関数として、符号１３１２で示したＳ（ｘ）の絶対値及び位相の限定関数として、及び符号１３１６で示したΨ（ｘ）の限定関数として表すことにより、予測強度マップ各々を波面の振幅Ａ（ｘ）、第二複素関数の絶対値｜Ｓ（ｘ）｜、波面の位相と第二複素関数の位相間の差Ψ（ｘ）、及びそれぞれが前記少なくとも３つの強度マップの一つに対応する前記少なくとも３つの異なる位相変化の一つによってひき起こされる既知の位相遅延の第三関数として表すことが可能となる。
【０３４４】
この第三関数は符号１３２０で示され、それぞれが好ましくは一般式、
Ｉｎ（ｘ）＝｜Ａ（ｘ）＋（ｅｉθｎ−１）｜Ｓ（ｘ）｜ｅ−ｉΨ（ｘ）｜２、
を有する３つの関数を含んでいる。ここで、Ｉｎ（ｘ）は予測強度マップであり、ｎ ＝１， ２ または３である。前記３つの関数のうち、θ１、θ２及びθ３はそれぞれ変換波面の空間領域へ処理されてそれぞれ強度マップＩ１（ｘ）、Ｉ２（ｘ）およびＩ３（ｘ）を生成する前記複数の異なる空間位相変化をもたらす均質な空間位相遅延の既知の数値である。
【０３４５】
いずれか一定の空間位置ｘ０において前記第三関数は好ましくは同じ空間位置ｘ０においてのみＡ、Ψ及び｜Ｓ｜の関数であると認められる。
【０３４６】
前記強度マップは符号１３２４で示されている。
【０３４７】
前記第三関数は少なくとも３つの異なる位相遅延θ１、θ２及びθ３における少なくとも３つの強度マップＩ１（ｘ０）、Ｉ２（ｘ０）及びＩ３（ｘ０）に関する少なくとも３つの式を解くことによって前記特定の空間位置のそれぞれについて解かれる。この処理は典型的にすべての空間位置について繰り返され、波面の振幅Ａ（ｘ）、第二複素関数の絶対値｜Ｓ（ｘ）｜及び符号１３２８で示された波面の位相と第二複素関数間の差Ψ（ｘ）が取得される。
【０３４８】
その後、一旦Ａ（ｘ）、｜Ｓ（ｘ）｜及びΨ（ｘ）が既知になると、符合１３１２で示される第二複素関数を限定する前記式が空間位置‘ｘ’の実質的な数について包括的に解かれ、符号１３３２で示される第二複素関数の位相α（ｘ）が得られる。
【０３４９】
最後に、符号１３３６で示すように、第二複素関数の位相α（ｘ）を波面の位相と第二複素関数の位相間の差Ψ（ｘ）へ加えることによって分析対象波面の位相φ（ｘ）が得られる。
【０３５０】
本発明の実施態様によれば、第二複素関数の絶対値｜Ｓ｜を前記空間位置ｘ０中の一定次数の多項式へ近づけることによって好ましくはすべての特定の空間位置ｘについて第二複素関数の絶対値｜Ｓ｜が得られる。
【０３５１】
本発明の他の好ましい実施態様によれば、第二複素関数Ｓ（ｘ）をＳ ＝ Ｓ・Ｍ （式中Ｍはマトリックスである）等の固有値問題として表すことによって第二複素関数の位相α（ｘ）が得られ、前記複素関数は反復処理によって得られるマトリックスの固有ベクトルである。かかる反復処理の例は
Ｓ０ ＝ ｜Ｓ｜、Ｓｎ＋１＝ Ｓｎ Ｍ／ ｜｜Ｓｎ Ｍ｜｜
であり、式中ｎは反復工程数である。
【０３５２】
本発明のさらに他の好ましい実施態様によれば、空間位相変化を決定する空間関数Ｇのフーリエ変換を前記位置ｘ中の多項式へ近づけ、第二複素関数Ｓ（ｘ）を前記位置ｘ中の多項式へ近づけ、さらにこれらの近似値に従って第二複素関数： 
Ｓ（ｘ）＝ 〔（Ａ（ｘ）ｅｉΨ（ｘ）／｜Ｓ（ｘ）｜）Ｓ（ｘ）〕＊ ξ［Ｇ］
（式中、関数Ａ（ｘ）ｅｉΨ（ｘ）／ ｜Ｓ（ｘ）｜は既知である）を限定する式を解くことによって第二複素関数の位相α（ｘ）が得られる。
【０３５３】
本発明のさらに他の好ましい実施態様によれば、いずれかの位置ｘにおいて、最小二乗法、好ましくは一次最小二乗法等の最良適合法によってこの位置Ｉｎ（ｘ）、（ここでｎ＝ １， ２，．．．．， Ｎ、Ｎは強度マップ数）における強度マップの数値から分析対象波面の振幅Ａ（ｘ）、第二複素関数の絶対値｜Ｓ（ｘ）｜、及び第二複素関数の位相と前記波面の位相間の差Ψ（ｘ）が得られる。この処理の正確性は前記複数の強度マップの数Ｎが増大するにつれて高まる。
【０３５４】
本発明の好ましい実施態様によれば、前記複数の異なる位相変化は少なくとも４つの異なる位相変化から構成され、前記複数の強度マップは少なくとも４つの強度マップから構成され、及び符号１３２０で示した関数は予測強度マップのそれぞれを、
波面の振幅Ａ（ｘ）、
第二複素関数の絶対値｜Ｓ（ｘ）｜、
前記波面の位相と第二複素関数の位相間の差Ψ（ｘ）、
それぞれが前記少なくとも４つの強度マップの一つに対応する前記少なくとも４つの異なる位相変化の一つによってひき起こされた既知の位相遅延、及び
少なくとも１の付加的未知数の数が、その数によって前記複数の強度マップの数が３を超えることとなるその数以下である、波面分析に関わる少なくとも１の付加的未知数、
の第三関数として表すことができる。
【０３５５】
前記第三関数１３２０は次いで少なくとも４つの異なる位相遅延における少なくとも４つの強度マップに由来する少なくとも４つの式を解くことによって解かれて、分析対象波面の振幅、第二複素関数の絶対値、前記波面の位相と第二複素関数の位相間の差、及び前記少なくとも１の付加的未知数が取得される。
【０３５６】
本発明の他の好ましい実施態様においては、前記複数の異なる空間位相変化を起こし、強度マップＩ１（ｘ）、Ｉ２（ｘ）、．．．ＩＮ（ｘ）を生成する変換波面の空間領域へ処理された前記均質な空間位相遅延θ１、θ２・・・θｎが、強度マップのコントラストを最大化し及び分析対象波面の位相上のノイズの影響を最小化するように選択される。
【０３５７】
本発明のより好ましい実施態様においては、前記予測強度マップのそれぞれを波面の振幅Ａ（ｘ）、第二複素関数の絶対値｜Ｓ（ｘ）｜、前記波面の位相と第二複素関数の位相間の差Ψ（ｘ）、及びそれぞれが前記少なくとも３つの強度マップの一つに対応する前記少なくとも３つの異なる位相変化の一つによってひき起こされる既知の位相遅延θｉの第三関数として表す符号１３２０で示される関数は、いずれも前記複数の強度マップの関数でもなく、位相変化を決定する前記空間関数Ｇの関数でもないそれぞれβ０（ｘ）、βｓ（ｘ）及びβｃ（ｘ）で示された第４、第５及び第６複素関数を限定するいくつかの機能を含んでいる。前記第４、第５及び第６複素関数は波面の振幅Ａ（ｘ）、第二複素関数の絶対値｜Ｓ（ｘ）｜、前記波面の位相と第二複素関数の位相間の差Ψ（ｘ）の関数であることが好ましく、及び前記複数の強度マップＩｎ（ｘ）のそれぞれを式、
Ｉｎ（ｘ） ＝β０（ｘ）＋ βｃ（ｘ）ｃｏｓ（θｎ）＋ βｓ（ｘ）ｓｉｎ（θｎ）、
として表すものである（式中θｎは強度マップＩｎ（ｘ）に対応する位相遅延の数値）。好ましくは式
Ｉｎ（ｘ） ＝ ｜Ａ（ｘ） ＋（ｅｉθｎ−１）｜Ｓ（ｘ）｜ｅ−ｉΨ（ｘ）｜２
として表される各強度マップＩｎ（ｘ）は（ｎは１，２， ・・・Ｎ）、次いで式
Ｉｎ（ｘ） ＝ β０（ｘ）＋ βｃ（ｘ）ｃｏｓ（θｎ）＋ βｓ（ｘ）ｓｉｎ（θｎ）、
として表されることが好ましい。尚、式中、
β０（ｘ） ＝ Ａ（ｘ）２ ＋ ２｜Ｓ（ｘ）｜２ − ２Ａ（ｘ）｜Ｓ（ｘ）｜ｃｏｓ（Ψ）
βｃ（ｘ） ＝ ２Ａ（ｘ）｜Ｓ（ｘ）｜ｃｏｓ（Ψ） − ２｜Ｓ（ｘ）｜２
βｓ（ｘ） ＝ ２Ａ（ｘ）｜Ｓ（ｘ）｜ｓｉｎ（Ψ）。
【０３５８】
前記した方法体系はまた、一次最小二乗法を用いて異なる強度Ｉ（θ１）．．．．Ｉ（θＮ）から、
Ｉ（θＮ）＝β０＋βｃｃｏｓθＮ＋ｓｉｎθＮ
に最も良く当てはまるβ０、βｃ、βｓの値をを計算することによって前記第三関数１３２０を解く。続いて、振幅Ａ（ｘ）は、
Ａ（ｘ）＝√（β０（ｘ）＋βｃ（ｘ））
により求め、第二複素関数の絶対値｜Ｓ（ｘ）｜を｜Ｓ（ｘ）｜２に対する第二階級式
｜Ｓ（ｘ）｜４− β０（ｘ）｜Ｓ（ｘ）｜２ ＋ （βｃ（ｘ）２ ＋ βｓ（ｘ）２）／４ ＝ ０
を解いて求め、及びΨ（ｘ）が式
Ψ（ｘ） ＝ ａｒｇ（βｃ（ｘ） ＋ ２｜Ｓ（ｘ）｜２ ＋ ｉβｓ（ｘ））
によって求められる。
【０３５９】
本発明のさらに他の好ましい実施態様においては、符号１３２０で示される第三関数を解いて符号１３２８で示すように波面の振幅Ａ（ｘ）、第二複素関数の絶対値｜Ｓ（ｘ）｜、及び前記波面の位相と第二複素関数の位相間の差Ψ（ｘ）を得る機能には、
第二複素関数の絶対値｜Ｓ（ｘ）｜について｜Ｓｈ（ｘ）｜及び｜Ｓｌ（ｘ）｜で示す二つの解、すなわち高い数値の解と低い数値の解をそれぞれ取得し、及び
強調絶対値解が符号１３１２で示す第二複素関数を満たすように各空間位置ｘ０において高い数値の解｜Ｓｈ（ｘ０）｜と低い数値の解｜Ｓｌ（ｘ０）｜のいずれかを選択することにより前記二つの解を第二複素関数の絶対値に対する強調絶対値解｜Ｓ（ｘ）｜へ併合する、
機能が含まれている。
【０３６０】
前記方法体系にはさらに、
分析対象波面の振幅Ａ（ｘ）及び該波面の位相と第二複素関数の位相間の差Ψ（ｘ）のそれぞれについて高い数値の解Ａｈ（ｘ）及びΨｈ（ｘ）と低い数値の解Ａｌ（ｘ）及びΨｌ（ｘ）の二つの解を取得する工程と、
各空間位置ｘ０において｜Ｓｈ（ｘ０）｜が前記絶対値解について選択されているならば前記振幅解についてＡｈ（ｘ０）を選択し、各位置ｘ１において｜Ｓｌ（ｘ１）｜が前記絶対値解について選択されているならばＡ１（ｘ１）が前記振幅解について選択されるように前記高い数値の解Ａｈ（ｘ０）と低い数値の解Ａ１（ｘ１）のいずれかを各空間位置ｘ０において選択することによって強調振幅解へ振幅についての二つの解Ａｈ（ｘ）及びＡ１（ｘ）を併合する工程と、及び
各空間位置ｘ０において｜Ｓｈ（ｘ０）｜が前記絶対値解について選択されているならば前記波面の位相と第二複素関数の位相間の差の解についてΨｈ（ｘ０）を選択し、各位置ｘ１において｜Ｓｌ（ｘ１）｜が前記絶対値解について選択されているならばΨ１（ｘ１）が前記差の解について選択されるように前記高い数値の解Ψｈ（ｘ０）と低い数値の解Ψ１（ｘ０）のいずれかを各空間位置ｘ０において選択することによって強調された差の解へ前記差についての二つの解Ψｈ（ｘ）及びΨ１（ｘ）を併合する工程する工程、
が含まれていることが好ましい。
【０３６１】
さらに本発明の実施態様においては、前記複数の異なる位相変化が変換波面へ処理されて複数の異なる位相変化を受けた変換波面を取得する工程にはさらに複数の異なる位相及び振幅変化を受けた変換波面を生ずる振幅変化が含まれる。これらの振幅変化は均質な位相遅延θ１、θ２．．．．θＮが処理される変換波面の同一の空間領域へ処理される既知の振幅減衰であって、前記空間領域は前記空間関数Ｇによって限定されることが好ましい。
【０３６２】
前記振幅減衰はσ１、σ２．．．．σＮによって示され、変換波面へ処理されたｎ番目の変化（ここでｎ＝１，２，・・・ｎ）には位相変化θｎ及び振幅減衰θｎが含まれる。位相変化のいくつかは位相変化を示さないゼロに等しくてもよく、また振幅減衰のいくつかは振幅減衰を示さない単位数に等しくてもよいと認められる。
【０３６３】
本実施態様においては、符号１３２０で示した予測強度マップＩｎ（ｘ）のそれぞれを波面の振幅Ａ（ｘ）、第二複素関数の絶対値｜Ｓ（ｘ）｜、波面の位相と第二複素関数の位相間の差Ψ（ｘ）、及び位相遅延θｎの第三関数で表す関数は、さらに予測強度マップのそれぞれを振幅減衰σｎの関数としても表すものであり、及び
符号β０（ｘ）、β１（ｘ）、β２（ｘ）及びβ３（ｘ）で示されたいずれも前記複数の強度マップの関数でもなく、また位相及び振幅変化を決定する空間関数Ｇの関数でもない第４、第５、第６及び第７複素関数を限定する機能と（ここで第４、第５、第６及び第７複素関数のそれぞれは、波面の振幅Ａ（ｘ）、第二複素関数の絶対値｜Ｓ（ｘ）｜、波面の位相と第二複素関数の位相間の差Ψ（ｘ）の関数であることが好ましい）、
μで示した第８関数を位相遅延と振幅減衰の併合として限定する機能と（前記第８関数は変換波面へ処理されたｎ番目の変化については位相変化θｎ及び振幅減衰σｎを含みμｎで示されていて、この組合せμｎは式
μｎ ＝ σｎｅｉθｎ− １
によって限定される）、及び
前記強度マップＩｎ（ｘ）のそれぞれを式
Ｉｎ（ｘ） ＝ β０（ｘ） ＋ β１（ｘ）｜μｎ｜２ ＋ β２（ｘ）μｎ＋ β３（ｘ）（μｎ￣）
（式中、β０（ｘ）＝Ａ２（ｘ），β１（ｘ）＝｜Ｓ（ｘ）｜２、β２（ｘ）＝Ａ（ｘ）｜Ｓ（ｘ）｜ｅ−ｉΨ（ｘ）、β３（ｘ）＝Ａ（ｘ）｜Ｓ（ｘ）｜ｅｉΨ（ｘ））
として表す機能、
を含んでいる。
【０３６４】
前述した方法体系にはさらに、異なる強度Ｉｎ（ｘ）から式
Ｉｎ（ｘ） ＝ β０（ｘ） ＋ β１（ｘ）｜μｎ｜２ ＋ β２（ｘ）μｎ＋ β３（ｘ）（μｎ￣）
に最もよく適するβ０（ｘ）、β１（ｘ）、β２（ｘ）及びβ３（ｘ）の数値を計算することによって前記第三関数を解く機能が含まれている。ついで、前記振幅Ａ（ｘ）は、Ａ（ｘ）＝√（β０（ｘ））によって求められ、第２複素関数の絶対値｜Ｓ（ｘ）｜は｜Ｓ（ｘ）｜＝√（β１（ｘ））によって求められ、及びΨ（ｘ）はｅｉΨ（ｘ）＝ａｎｇｌｅ（β３（ｘ））を解くことによって求められる。
【０３６５】
前記振幅減衰σ１、σ２、・・・σＮは未知数でもよいと認識される。かかる場合、追加の強度マップが取得されるが、前記未知数の数はその数によって前記複数の強度マップが３を越える数以下である。前記未知数は前記したものと類似の方法で取得され、その場合波面分析に関連する少なくとも１の未知数が存在する。
【０３６６】
次に図１Ｂに示した形式の波面分析システムの好ましい一実施態様の部分的に略図化しかつ部分的に絵で表した簡略説明図である図１４を参照する。図１４に示すように、ここでは符号１４００で示した波面がビームスプリッタを介して部分的に伝搬され、次いでレンズ１４０４によって好ましくはレンズ１４０４の焦点面に位置する位相マニピュレータ１４０６上へ集束される。この位相マニピュレータ１４０６は例えば空間光変調器あるいは一連の異なる透明で空間的に均質でない対象物であればよい。
【０３６７】
波面１４００が前記位相マニピュレータ１４０６を通過した後に波面１４００を反射させるための反射面１４０８が配置されている。この反射された波面はレンズ１４０４によってビームスプリッタ１４０２を介してＣＣＤ検出器等の検出器１４１０上に画像形成される。前記ビームスプリッタ１４０２及び検出器１４１０は検出器１４１０がレンズ１４０４の焦点面に収まるように配置される。検出器１４１０の出力は好ましくは図１Ａを参照して前記した機能Ｃを遂行するデータ保存処理回路１４１２へ供給されることが好ましい。
【０３６８】
画像形成システムへ反射面１４０８を加えることにより、位相マニピュレータ１４０６によって起こされる位相遅延が倍化され、単一レンズ１４０４での画像形成が可能となり、さらに総じてよりコンパクトなシステムの実現を可能とする。
【０３６９】
次に図１Ａ及び１Ｂの機能及び構造を用いた表面写像システムの部分的に略図化しかつ部分的に絵で表した簡略説明図である図１５を参照する。図１５に示すように、光あるいは音響エネルギー等の放射ビームは放射源１５００から任意にビームエクスパンダ１５０２を介して前記放射の少なくとも一部を検査対象表面上へ反射させるビームスプリッタ１５０４上へと供給される。検査された表面１５０６から反射された前記放射は振幅及び位相を有しかつ前記表面１５０６に関する情報を含んだ表面写像波面である。表面１５０６へ入射された前記放射の一部は該表面１５０６から反射されビームスプリッタ１５０４を介して伝搬され集束レンズ１５０８を介して好ましくは放射源１５００の画像形成面に配置された位相マニピュレータ１５１０上で集束される。
【０３７０】
前記位相マニピュレータ１５１０は、例えば空間光変調器あるいは一連の異なる透明な空間的に均質でない対象物であればよい。位相マニピュレータ１５１０は、その上へ集束された前記放射の実質的な一部がそこから反射されるように構成できると認められる。あるいは、位相マニピュレータ１５１０はその上へ集束された前記放射の実質的な一部がそこを通って伝搬されるように構成できると認められる。
【０３７１】
ＣＣＤ検出器等の検出器１５１４上に表面１５０６を画像形成するように第二レンズ１５１２を配置する。前記第二レンズ１５１２は前記検出器１５１４がその焦点面へ収まるように配置されるのが好ましい。検出器１５１４の出力は、その例は符号１５１５で示した一組の強度マップであるが、好ましくは図１Ａを参照して前記説明した機能Ｃを遂行するデータ保存処理回路１５１６へと供給されて前記表面写像波面の位相及び振幅の少なくとも一方あるいは可能ならば双方を表示する出力を与える。この出力は構造変化及び表面の反射性等の表面１５０６に関する情報を取得するために好ましくはさらに処理される。
【０３７２】
本発明の好ましい実施態様においては、放射源１５００から供給された放射ビームは一定の中心波長について狭い波長帯域をもち、表面１５０６反射される放射の位相を前記表面１５０６における構造変化に対して前記放射の中心波長の逆一次関数である比をもって比例させる。
【０３７３】
本発明の他の好ましい実施態様においては、放射源１５００から供給された放射ビームはそれぞれλ１、・・・λｎで示した異なる波長を中心とする少なくとも二つの狭い波長帯域をもつ。かかる場合、前記表面１５０６から反射された前記放射はそれぞれ波長λ１、・・・λｎを中心とする少なくとも二つの波長成分をもち、前記表面写像波面の位相についての少なくとも二つの表示が取得される。かかる表示の各々は前記反射された放射の異なる波長成分に対応する。前記表面中の一定の空間位置における前記写像の数値が該表面中の異なる空間位置における写像の数値を前記異なる波長λ１、・・・λｎのうちの最大の波長を超えている場合、２π曖昧性として既知である写像中の曖昧性を回避することによって、これら少なくとも二つの表示を次いで併合して前記表面１５０６の強調写像を可能とすることができる。前記波長λ１、・・・λｎを適切に選択することにより、前記異なる位置における写像数値の差異がすべての波長の掛け算の積よりも小さい場合はこの曖昧性の除去が可能となる。
【０３７４】
本発明のさらに他の好ましい実施態様においては、前記位相マニピュレータ１５１０が表面１５０６から反射され及びレンズ１５０８によってフーリエ変換された前記放射波面に対する複数の異なる空間位相変化の処理を行う。前記複数の異なる空間位相変化の処理は、後続して検出器１５１４によって検出される複数の異なる位相変化を受けた変換波面を与える。
【０３７５】
本発明のさらに他の好ましい実施態様においては、位相マニピュレータ１５１０によって少なくとも３つの異なる空間位相変化が処理されて少なくとも３つの異なる強度マップ１５１５が生成される。前記少なくとも３つの強度マップが前記データ保存処理回路１５１６によって用いられて前記表面写像波面の少なくとも位相を表示する出力が取得される。かかる場合、好ましくは分析対象波面（図１３）が表面写像波面である場合に図１３を参照して前述した方法において前記データ保存処理回路１５１６は図１Ａを参照して前記した機能Ｃを遂行する。
【０３７６】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、放射源１５００から供給された放射ビームは複数の異なる波長成分から成り、これにより前記表面写像波面中及び次いで位相マニピュレータ１５１０へ衝突する変換波面中へ複数の波長成分が与えられる。かかる場合、前記位相マニピュレータはその厚さ、屈折率及び表面構造の少なくとも１が空間的に変化する対象物であればよい。この位相マニピュレータの空間的変化は前記波長成分のそれぞれに対して異なる空間位相変化を生成して、これにより後続して検出器１５１４によって検出される複数の異なる位相変化を受けた変換波面を与える。
【０３７７】
次に図１Ａ及び１Ｂの機能及び構造を用いた対象物検査システムを説明する部分的に略図化しかつ部分的に絵で表した簡略説明図である図１６を参照する。図１６から分かるように、光あるいは音響エネルギー等の放射ビームが放射源１６００から任意的にビームエクスパンダを解して検査対象の少なくとも一部が透明な対象物１６０２上へ供給される。検査対象１６０２を通して伝搬された前記放射は振幅及び位相を有し及び前記対象物１６０２に関する情報を含んだ対象物検査波面である。対象物１６０２を通して伝搬された前記放射の少なくとも一部は集束レンズ１６０４を介して好ましくは放射源１６００の画像形成面に配置された位相マニピュレータ１６０６上で集束される。
【０３７８】
前記位相マニピュレータ１６０６は例えば空間光変調器あるいは一連の異なる透明な空間的に均質でない対象物であればよい。位相マニピュレータ１６０６は該マニピュレータ上へ集束された放射の実質的に一部が該マニピュレータから反射されるように構成できると認められる。あるいは該位相マニピュレータ１６０６は該マニピュレータ上へ集束された放射の実質的に一部が該マニピュレータを通して伝搬されるように構成することができる。
【０３７９】
ＣＣＤ検出器等の検出器上に対象物１６０２を画像形成するように第二レンズ１６０８が配置されている。前記第二レンズ１６０８は前記検出器１６１０がその焦点面に収まるように配置されることが好ましい。符号１６１２で示した一組の強度マップを例としている検出器１６１０の出力は好ましくは図１Ａを参照して前記した機能Ｃを遂行するデータ保存処理回路１６１４へ供給されて前記対象物検査波面の位相及び振幅の少なくとも一方あるいは可能ならば双方を表示する出力が与えられる。この出力はさらに処理されて対象物の厚さの写像、屈折率、あるいは伝搬性等の対象物１６０２に関する情報が取得されることが好ましい。
【０３８０】
本発明の好ましい一実施態様によれば、放射源１６００から供給された放射ビームは一定の中心波長を有する狭い波長帯域をもち、前記対象物１６０２は材料的及び他の光学特性においてほぼ均質であり、対象物１６０２を通して伝搬される前記放射の位相を対象物１６０２の厚さに比例させるものである。
【０３８１】
本発明のもう一つの好ましい実施態様においては、放射源１６００から供給された放射ビームは一定の中心波長を有する狭い波長帯域をもち、前記対象物１６００は厚さがほぼ均質であり、対象物１６０２を通して伝搬される前記放射の位相を前記対象物１６０２の屈折率あるいは密度等の光学的特性に比例させるものである。対象物１６０２は光ファイバー等の光伝導素子であってもよいと認められる。
【０３８２】
本発明の他の好ましい実施態様においては、放射源１６００から供給された放射ビームはそれぞれλ１、・・・λｎで示した異なる波長を中心とする少なくとも二つの狭い波長帯域をもっている。かかる場合、対象物１６０２を通して伝搬された前記放射は波長λ１、・・・λｎをそれぞれ中心とする少なくとも二つの波長成分をもち、前記対象物検査波面の位相についての少なくとも二つの表示が取得される。かかる表示それぞれは変換された放射の異なる波長成分に対応するものである。これらの少なくとも二つの表示は次いで実質的に併合されて、対象物中の一定の空間位置における写像の数値が該対象物中の異なる空間位置における写像の数値を前記異なる波長λ１、・・・λｎのうちの最大の波長分まで超える場合、２π曖昧性として知られる写像における曖昧性を回避することによって対象物１６０２の厚さ等の特性の強調写像が可能となる。異なる位置における写像の数値における差異がすべての波長の掛け算の積よりも小さい場合、前記波長λ１、・・・λｎの適切な選択はこの曖昧性を取り除くことへと繋がる。
【０３８３】
本発明のさらに他の好ましい実施態様においては、前記位相マニピュレータ１６０６は複数の異なる空間位相変化を対象物１６０２を通して伝搬し及びレンズ１６０４によってフーリエ変換された前記放射波面に対して処理する。前記複数の異なる位相変化を処理することにより複数の異なる位相変化を受けた変換波面が生成され、これら波面を次いで検出器１６１０によって検出器することができる。
【０３８４】
本発明のさらに他の好ましい実施態様においては、少なくとも３つの異なる空間位相変化が位相マニピュレータ１６０６によって処理されて少なくとも３つの異なる強度マップ１６１２が生成される。前記少なくとも３つの強度マップ１６１２はデータ保存処理回路１６１４によって使用されて前記対象物検査波面の少なくとも位相を表示する出力が取得される。かかる場合、前記データ保存処理回路１６１４は、好ましくは分析対象波面（図１３）が前記対象物検査波面である場合である図１３を参照して前記した方法によって図１Ａを参照して前記した機能Ｃを遂行する。
【０３８５】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、放射源１６００から供給された放射ビームは複数の異なる波長成分から成るので前記対象物検査波面中及び次いで位相マニピュレータ１６０６へ衝突する変換波面中に複数の波長成分が与えられる。かかる場合、前記位相マニピュレータ１６０６はその厚さ、屈折率、及び表面構造の少なくともいずれかが空間的に変化する対象物であればよい。前記位相マニピュレータのこの空間的変化は波長成分のそれぞれについて異なる空間位相変化を生成して検出器１６１０によって後に検出される複数の異なる位相変化を受けた変換波面を与える。
【０３８６】
次に図１Ａ及び１Ｂの機能及び構造を用いた分光分析システムを説明する部分的に略図化しかつ部分的に絵で表した簡略説明図である図１７を参照する。図１７において分かるように、光あるいは音響エネルギー等の放射ビームが試験対象の放射源１７００から任意的にビームエクスパンダを介して単一エタロンあるいは複数のエタロン等の既知の素子１７０２上へ供給される。素子１７０２は少なくとも変化する位相あるいは強度を有する入力波長を発生するよう意図されたものである。該素子１７０２を通して伝搬された前記放射は、振幅及び位相を有しかつ前記放射源１７００のスペクトルに関する情報を含む分光分析波面である。素子１７０２を通して伝搬された前記放射の少なくとも一部は集束レンズ１７０４を介して好ましくは放射源１７００の画像形成面に配置された位相マニピュレータ１７０６上へ集束される。
【０３８７】
前記位相マニピュレータ１７０６は、例えば空間光変調器あるいは一連の異なる透明で空間的に均質でない対象物である。位相マニピュレータ１７０６は、該マニピュレータ上に集束された前記放射の実質的に一部がそこから反射されるような構造に構成できると認められる。あるいは、前記位相マニピュレータ１７０６は該マニピュレータ上に集束された前記放射の実質的に一部がそれを通して伝搬されるような構造に構成できる。
【０３８８】
ＣＣＤ検出器等の検出器１７１０上へ素子１７０２を画像形成するように第二レンズ１７０８が配置される。この第二レンズ１７０８は好ましくは検出器１７１０がその焦点面中へ収まるように配置される。符号１７１２で示した一組の強度マップを例とする検出器１７１０の出力が好ましくは図１Ａを参照して前記した機能Ｃを遂行するデータ保存処理回路１７１４へ供給され、前記分光分析波面の位相及び振幅の少なくとも一方あるいは可能ならば双方を表示する出力を与える。この出力は放射源１７００から供給された前記放射のスペクトル等の放射源１７００に関する情報を取得するため好ましくはさらに処理される。
【０３８９】
本発明の好ましい実施態様によれば、放射源１７００から供給された前記放射を素子１７０２から反射させることによって前記分光分析波面が取得される。
【０３９０】
本発明の他の好ましい実施態様によれば、放射源１７００から供給された前記放射を素子１７０２を通して伝搬させることによって前記分光分析波面が取得される。
【０３９１】
本発明のさらに好ましい実施態様によれば、放射源１７００から供給された放射ビームは中心波長を有する狭い波長帯域をもち、対象物１７０２へ衝突した放射の位相を放射源１７００から供給された中心波長に対して逆比例させ、及び素子１７０２の表面特性及び厚さの少なくとも一方と関連づけさせる。
【０３９２】
本発明の他の好ましい実施態様によれば、前記分光分析波面の位相及び振幅の少なくとも一方あるいは可能ならば双方を表示する出力を前記複数の強度マップを前記分光分析波面の位相及び振幅の及び位相マニピュレータ１７０６によって処理された複数の異なる位相変化の少なくとも１の数理的関数として表すことによって取得するために、（ここで前記位相及び振幅の少なくとも一方あるいは可能ならば双方は未知数であり及び前記異なる位相変化を起こす関数は既知である）、データ保存処理回路１７１４によって前記複数の強度マップ１７１２が使用される。この少なくとも１の数理的関数はその後も続いて使用され前記分光分析波面の少なくとも位相を表示する出力が取得される。
【０３９３】
本発明のさらに他の好ましい実施態様によれば、前記位相マニピュレータ１７０６は複数の異なる空間位相変化を素子１７０２を通して伝搬し及びレンズ１７０４によってフーリエ変換された放射波面へ処理する。前記複数の異なる空間位相変化の処理により、複数の異なる位相変化を受けた変換波面が生成され、これら波面は続いて検出器１７１０によって検出される。
【０３９４】
本発明のさらに他の好ましい実施態様によれば、位相マニピュレータ１７０６によって少なくとも３つの異なる空間位相変化処理が行われて少なくとも３つの異なる強度マップ１７１２が生成される。前記データ保存処理回路１７１４は前記少なくとも３つの強度マップを用いて前記分光分析波面の少なくとも位相を表示する出力を取得する。かかる場合、データ保存処理回路１７１４は、好ましくは分析対象波面（図１３）が前記分光分析波面である場合の図１３を参照して前記した方法によって図１Ａを参照して前記した機能Ｃを遂行する。
【０３９５】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、放射源１７００から供給された放射ビームは複数の異なる波長成分から成ることにより、前記分光分析波面中及び続いて位相マニピュレータ１７０６へ衝突する変換波面中に複数の波長成分が与えられる。この場合、前記位相マニピュレータは、その厚さ、屈折率、及び表面構造が空間的に変化する対象物であればよい。前記位相マニピュレータの空間的変化は前記波長成分のそれぞれについて異なる空間位相変化を起こすことによって続いて検出器１７１０によって検出される複数の異なる位相変化を受けた変換波面を与える。
【０３９６】
本発明の好ましい実施態様によれば、前記位相マニピュレータ１７０６は、それぞれがその厚さ及び屈折率の少なくとも一方が空間的に変化することを特徴とする複数の対象物から成る。前記複数の対象物の厚さあるいは屈折率の空間的変化は、位相マニピュレータ１７０６によって処理された位相変化が放射源１７００によって供給された波長成分の少なくともいくつかについて選択された所定程度まで異なるように選択することが可能である。
【０３９７】
前記対象物は、放射源の予測波長へ処理される位相変化が前記放射源の実波長へ処理される位相変化と実質的に異なるように特定して選択される。あるいは、前記複数の対象物の厚さあるいは屈折率の空間的変化が、位相マニピュレータ１７０６によって処理される位相変化が放射源１７００によって供給される複数の異なる波長成分の少なくともいくつかについて同一であるように選択してもよい。
【０３９８】
本発明の他の実施態様によれば、前記既知の素子はそれぞれその厚さと屈折率の少なくとも一方が空間的に変化することを特徴とする複数の対象物から成るものである。前記複数の対象物の厚さあるいは屈折率の空間的変化は、放射源１７００によって供給される前記放射の波長成分を前記素子１７０２を通して通過させることによって発生される前記入力波面の波長成分が放射源１７００によって供給される波長成分の少なくともいくつかについて選択された所定程度まで異なるように選択されてもよい。
【０３９９】
前記対象物は、放射源の予測波長によって発生される前記入力波面の波長成分が前記放射源の実波長によって発生される前記入力波面の波長成分と実質的に異なるように特定して選択される。あるいは、前記複数の対象物の厚さあるいは屈折率の空間的変化は、放射源１７００によって供給される前記放射の波長成分を前記素子１７０２を通して通過させることによって発生される前記入力波面の波長成分が放射源１７００によって供給される波長成分の少なくともいくつかについて同一であるように選択されてもよい。
【０４００】
次に図１Ａ及び１Ｂの機能及び構造を用いた位相変化分析システムを説明する部分的に略図化しかつ部分的に絵で表した簡略説明図である図１８を参照する。図１８から分かるように、振幅及び位相を有する位相変化分析波面である既知の波面１８００を集束レンズ１８０２を介して、また好ましくは波面１８００へフーリエ変換を行って好ましくはレンズ１８０２の焦点面に配置された位相マニピュレータ１８０４上で集束させる。前記位相マニピュレータは複数の異なる位相変化を前記変換された位相変化分析波面へ処理する。
【０４０１】
前記位相マニピュレータ１８０４は例えば空間光変調器あるいは一連の異なる透明で空間的に均質でない対象物であればよい。位相マニピュレータ１８０４は該マニピュレータへ集束された前記放射の実質的に一部がそこから反射されるような構造に構成できると認められる。あるいは、前記位相マニピュレータ１８０４は該マニピュレータへ集束された前記放射の実質的に一部がそこを通して伝搬されるような構造に構成できる。
【０４０２】
ＣＣＤ検出器等の検出器１８０８上へ波面１８００を画像形成するように第二レンズ１８０６が配置される。前記第二レンズ１８０６は検出器１８０８がその焦点面中に収まるように配置されることが好ましい。符号１８１０で示した一組の強度マップを例とする検出器１８０８の出力は、前記複数の強度マップを用いて前記位相マニピュレータ１８０４によって処理される前記複数の異なる振幅変化を受けた変換波面数の異なる位相変化間の差を表示する出力を取得するデータ保存処理回路１８１２へ供給されることが好ましい。
【０４０３】
本発明の好ましい一実施態様においては、横方向のずれが前記複数の異なる位相変化において現れる。これらのずれは、例えば位相マニピュレータの振動により、あるいは位相マニピュレータ中の不純物によって引き起こされる。その結果、対応する変化が前記複数の強度マップ１８１０においても現れてこれら横方向のずれの表示が得られることになる。
【０４０４】
本発明の他の好ましい実施態様においては、データ保存処理回路１８１２によって前記複数の強度マップ１８１０が用いられ、前記波面１８００の少なくとも位相及び振幅が既知でありかつ前記複数の異なる位相変化が未知である場合に、前記複数の強度マップを前記位相変化分析波面の位相及び振幅の及び位相マニピュレータ１８０４によって処理された前記複数の異なる位相変化の少なくとも１の数理的関数として表すことによって、前記位相マニピュレータ１８０４によって処理された前記複数の異なる位相変化間の差を表示する出力が取得される。この少なくとも１の数理的関数は続いて用いられ、前記複数の異なる位相変化間の少なくとも差を表示する出力が取得される。
【０４０５】
本発明のさらに他の好ましい実施態様においては、前記位相マニピュレータ１８０４はレンズ１８０２によってフーリエ変換された波面１８００に対して複数の異なる空間位相変化処理を行う。前記複数の異なる空間変化処理により複数の異なる位相変化された変換波面が与えられ、これら変換波面は続いて検出器１８０８によって検出される。
【０４０６】
本発明のさらに他の好ましい実施態様においては、位相マニピュレータ１８０４によって少なくとも３つの異なる空間位相変化処理が行われて少なくとも３つの異なる強度マップ１８１０が生成される。前記少なくとも３つの強度マップはデータ保存処理回路１８１２によって使用され、少なくとも前記複数の位相変化間の差を表示する出力が得られる。かかる場合、前記データ保存処理回路１８１４は、好ましくは分析対象波面（図１３）が既知の位相変化分析波面であり、位相マニピュレータ１８０４によって処理された前記空間位相変化が未知の場合である図１３を参照して前記した方法に類似した方法において、図１Ａを参照して前記した機能Ｃを遂行する。
【０４０７】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、波面１８００は複数の異なる波長成分から成り、これによって位相マニピュレータ１８０４へ衝突する変換波面中に複数の波長成分を与えている。かかる場合、前記位相マニピュレータは、その厚さ、屈折率及び表面構造の少なくとも一つが空間的に変化する対象物であればよい。この位相マニピュレータの空間変化は前記波長成分のそれぞれについて異なる空間位相変化を起こし、続いて検出器１８０８によって検出されることになる複数の異なる位相変化された変換波面を与える。
【０４０８】
さらに本発明の他の実施態様においては、位相マニピュレータ１８０４がその上の各空間位置上へ集束された放射へ１の位相変化を与えることにより検出器１８０８の出力として１の強度マップ１８１０が生成される。かかる場合、前記データ保存処理回路１８１２は前記強度マップと前記既知の波面１８００を用いて前記位相マニピュレータ１８０４によって処理された位相変化を表示する少なくとも出力を取得する。
【０４０９】
前記方法体系によれば、前記位相マニピュレータによって処理される位相変化は、あり得るゼロ位相遅延を含めた複数の所定数値の一つから選択された数値をもつ位相遅延であってもよく、データ保存処理回路１８１２によって取得された位相変化の出力表示は前記位相遅延についての前記数値である。かかる場合、前記位相マニピュレータは、前記位相遅延の前記数値が保存情報を構成している場である該マニピュレータ上の様々に異なる位置のそれぞれにおいて前記位相遅延の異なる数値によって情報を保存する媒体であってもよい。前記位相遅延の異なる数値に符号化された前記保存情報はデータ保存処理回路１８１２によって検索される。かかる場合、波面１８００もまた複数の異なる波長成分から成り、複数の強度マップを生成し、続いて前記様々な異なる位置において前記位相マニピュレータ上で符号化された情報の増加を生ずると認められる。
【０４１０】
次に図１Ａ及び１Ｂの機能及び構成を用いた保存データ検索システムを説明する部分的に略図化しかつ部分的に絵で表した簡略説明図である図１９を参照する。図１９から分かるように、ＤＶＤあるいはコンパクトディスク等の光保存媒体は、拡大して符合１９０２により示したように、該媒体上の様々な異なる位置のそれぞれにおける該媒体の高さを選択することによって該媒体上に符号化された情報を保有するものである。前記媒体の各位置において、該媒体の高さは定められたいくつかの高さあるいはレベルの一つにされる。ある位置における該媒体の特定されたレベルによりその位置に保存された情報が限定される。
【０４１１】
光あるいは音響エネルギー等の放射ビームがレーザあるいはＬＥＤ等の放射源１９０４から任意的にビームエクスパンダを介して該媒体１９００の表面上へ前記放射の少なくとも一部を反射するビームスプリッタ１９０６へ供給される。該媒体上のその表面上へ放射が衝突する一区域１９０８から反射された該放射は振幅及び位相を有してかつ前記区域中に保存された情報を含んだ保存データ検索波面である。前記区域１９０８に対して入射された前記放射の少なくとも一部は該区域１９０８から反射されビームスプリッタ１９０６を介して位相マニピュレータあるいは変化する位相関数を発生させる他の装置を備えた画像形成システム１９１０へと伝搬される。
【０４１２】
画像形成システム１９１０は図１Ａを参照して前記した機能Ａ及びＢを遂行して前記保存データ検索波面に対応する複数の異なる位相変化された変換波面と前記複数の異なる位相変化された変換波面の複数の強度マップを取得する。
【０４１３】
好ましくは、画像形成システム１９１０は第一レンズ１５０８（図１５）、位相マニピュレータ１５１０（図１５）、第二レンズ１５１２（図１５）及び検出器１５１４（図１５）から構成される。画像形成システム１９１０の出力は、好ましくは図１Ａを参照して前記した機能Ｃを遂行するデータ保存処理回路１９１２へ供給され、前記保存データ検索波面の位相及び振幅の少なくとも一方あるいは可能ならば双方を表示する出力が与えられる。この出力は好ましくはさらに処理されて媒体１９００の区域１９０８中に符号化された前記情報を読み出してディスプレイ装置１９１４上へ表示する。
【０４１４】
本発明の好ましい実施態様においては、放射源１９０４から供給された放射ビームは一定の中心波長を有する狭い波長帯域をもち、媒体１９００から反射された放射の位相を前記放射の中心波長の逆一次関数である比をもって前記符号化された情報を含んだ該媒体１９００中の構造変化と比例させる。
【０４１５】
本発明の他の好ましい実施態様においては、放射源１９０４から供給された放射ビームは、それぞれλ１、・・・λｎで示した異なる波長を中心とする少なくとも二つの狭い波長帯域をもっている。かかる場合、媒体１９００中の区域１９０８から反射された放射は、それぞれ波長λ１、・・・λｎを中心とする少なくとも二つの波長成分をもっている。
【０４１６】
前記保存データ検索波面の位相の少なくとも二つの表示が取得され、それぞれの表示は前記反射された放射の異なる個々の波長成分に対応している。これらの少なくとも二つの表示は続いて併合されて媒体１９００の区域１９０８の表面の写像を強調し、これにより一定位置における前記媒体の高さの数値が前記異なる波長λ１、・・・λｎのうちの最大波長を越える場合に、２π曖昧性として知られる写像における曖昧性を回避することによって前記情報の検索を強調する。
【０４１７】
かかる場合、区域１９０８中の各位置における可能な高さの範囲は、該高さの読み取りにおける曖昧性なしに前記異なる波長のうちの最大波長の数値を超えてもよい。かかる拡げられた動的範囲により、そうでない場合に可能な量より多い媒体１９００上への情報保存が可能とされる。前記波長λ１、・・・λｎの適切な選択は、異なる位置における区域１９０８中の前記媒体の高さの差がすべての波長を掛け算した積よりも小さい場合に、このような曖昧性を取り除くように導くものである。
【０４１８】
本発明のさらに他の好ましい実施態様においては、画像形成システム１９１０中へ組み込まれた位相マニピュレータは媒体１９００から反射されかつ同様に画像形成システム中へ組み込まれたレンズによってフーリエ変換された放射波面に対して複数の異なる空間位相変化を処理している。前記複数の異なる空間位相変化の処理により、複数の異なる位相変化された変換波面が与えられ、これら変換波面は続いて画像形成システム１９１０中へ組み込まれた検出器によって検出される。
【０４１９】
本発明のさらに他の好ましい実施態様においては、画像形成システム中へ組み込まれた位相マニピュレータによって少なくとも３つの空間位相変化処理が行われて画像形成システムから少なくとも３つの異なる強度マップに関する出力が生成される。前記少なくとも３つの強度マップはデータ保存処理回路１９１２によって用いられて前記保存データ検索波面の少なくとも位相を表示する出力が取得される。かかる場合、前記データ保存処理回路１９１２は、分析対象波面（図１３）が保存データ検索波面である場合に、好ましくは図１３を参照して前記し方法において図１Ａを参照して前記した機能Ｃを遂行する。
【０４２０】
さらに本発明の実施態様においては、放射源１９０４から供給された放射ビームは複数の異なる波長成分から成り、前記保存データ検索波面中及び続いて画像形成システム１９１０中へ組み込まれた位相マニピュレータへ衝突する変換波面中に複数の波長成分を与える。この場合、前記位相マニピュレータは、その厚さ、屈折率、及び表面構造の少なくとも一つが空間的に変化する対象物であればよい。前記位相マニピュレータの空間変化は前記波長成分のそれぞれについて異なる空間位相変化を生じて画像形成システム１９１０中へ組み込まれた検出器によってその後に検出される複数の異なる位相変化された変換波面を与える。
【０４２１】
本発明の他の実施態様においては、それぞれ一定の位置における媒体の高さをその位置から反射されかつ画像形成システム１９１０を通って通過する光から生じた強度マップの強度値が所定範囲内の数値に収まるように選択することによって情報が媒体上で符号化される。この範囲は前記位置において保存された前記情報の成分に対応するものである。前記複数の強度マップを用いることにより、各位置について複数の強度値が実現され、各強度値は特定範囲内の数値に収まる。前記生じた複数の範囲の強度値は前記媒体１９００上の各位置に関する複数の成分から成る情報を与える。
【０４２２】
かかる場合、画像形成システム１９１０の出力からの前記媒体上の区域１９０８に保存された情報の検索は、各位置において生じた強度値のそれぞれをそれらの対応する範囲へ及び次いでその位置に保存された情報へ写像する等直接的な方法でデータ保存処理回路１９１２によって行われる。
【０４２３】
前記の方法体系にも、少なくとも時変性位相変化関数を画像形成システムへ衝突する変換されたデータ検索波面へ処理する画像形成システム中へ組み込まれた位相マニピュレータを使用することが含まれている。この時変性位相変化関数は前記複数の強度マップを与えるものである。
【０４２４】
前記に代えて、あるいは前記に加えて、放射源１９０４から供給された放射ビームは複数の異なる波長成分から成り、これにより前記保存データ検索波面中に複数の波長成分を与えている。前記複数の異なる位相変化された変換波面は、少なくとも１の位相変化を前記保存データ検索波面の複数の異なる波長成分へ処理することによって取得される。前記位相変化された変換波面データ検索波面は、単一の検出器で検出するかあるいは二者択一的に分散素子等その他によってそれぞれが別の検出器で検出される別個の複数の異なる波長成分へと分離することができる。
【０４２５】
本発明のさらに他の実施態様においては、媒体１９００は該媒体上の様々な異なる位置のそれぞれにおける光源１９０４から供給された放射に対して異なる反射率係数を有していてもよい。前記媒体上の各位置において前記放射の反射率はそれぞれ異なっていてもよい。前記反射率はいくつかある一定値のうちの一つであり、特定の数値はその位置に保存された情報の少なくとも一部を限定するものである。
【０４２６】
かかる場合、媒体１９００上で符号化された情報は該媒体上の様々な異なる位置のそれぞれにおける該媒体の高さを選択することにより、及び該媒体上の様々な異なる位置のそれぞれにおける該媒体の屈折率を選択することによって符号化することができる。かかる方法によれば、そうではない場合に保存できる情報量に比べてより多くの情報を該媒体上の各位置において保存することができる。さらに、かかる場合、前記保存データ検索波面の振幅及び位相の表示を用いて前記符号化された情報を取得する工程には、前記位相についての表示を用いて前記媒体の高さを選択することによって符号化された情報を取得する工程と前記振幅についての表示を用いて前記反射性を選択することによって符号化された前記情報を取得する工程が含まれている。
【０４２７】
本発明のさらに他の実施態様においては、前記情報は前記媒体中の数層において該媒体上へ符号化される。この情報は該媒体の各層上の様々な異なる位置のそれぞれにおける該媒体の高さを選択することによって符号化される。媒体１９００中の他層の上端へ置かれたこれらの層のそれぞれは一部反射性かつ一部伝搬性である。媒体１９００上へ衝突する放射源１９０４からの放射ビームはその上端、媒体の第一層から一部反射され、及びその層の下にある層へ一部伝搬される。前記第二層によって伝搬されたエネルギーは一部反射され、またすべての層を通って伝搬された放射が最も下層から一部反射されるまでその下方にある層等へ一部伝搬される。かかる場合、放射源１９０４には層上に保存された情報を検索するため媒体１９００の各層上へ放射を集束させる集束システムが備えられていることが好ましい。上記に代え、あるいはそれに加えて、画像形成システムには異なる層同士を区別するための共焦点顕微鏡装置が備えられてもよい。
【０４２８】
媒体１９００の区域１９０８は比較的面積が小さく、その区域上へ情報が符号化される単一の場から成り、あるいは近隣の場も含んでいてもよい。かかる場合、画像形成システム１９１０中に組み込まれた検出器は単一あるいは数個の検出画素のみ限定できる。さらに、回路１９１２によって与えられる前記保存データ検索波面の位相及び振幅の少なくとも一方あるいはできれば双方を表示する出力には、その位置あるいは区域１９０８に含まれる位置における前記媒体の高さ及び反射率の少なくとも一方あるいはできれば双方が含まれている。
【０４２９】
本発明のさらに他の実施態様においては、前記保存データ検索波面は媒体１９００上の区域１９０８の少なくとも１の一次元区域に対応する少なくとも１の一次元成分を含んでいる。かかる場合、前記画像形成システム１９１０は図１０Ｂを参照して前記した画像形成システムに類似していることが好ましい。前記システムは円柱レンズ１０８６（図１０Ｂ）等の第一レンズを備えている。
【０４３０】
前記第一レンズは、データ検査波面の伝搬方向に対して直交して延びる軸に沿って行われた一次元フーリエ変換を生成して伝搬方向に対して直交する次元において変換波面の少なくとも１の一次元成分を与えることが好ましい。レンズ１０８６等の前記第一レンズは、前記保存データ検索波面を好ましくはレンズ１０８６の焦点面に位置する単軸転置可能な位相マニピュレータ１０８７（図１０Ｂ）等の位相マニピュレータ上へ集束させる。前記位相マニピュレータ１０８７は複数の異なる位相変化を変換波面の少なくとも１の一次元成分のそれぞれに対して処理して前記複数の位相変化された変換波面の少なくとも１の一次元成分を取得する。
【０４３１】
さらに前記画像形成システムには前記保存データ検索波面の前記少なくとも１の一次元成分をＣＣＤ検出器等の検出器上へ画像形成するように配置された円柱レンズ１０８８（図１０Ｂ）等の第二レンズが含まれている。さらに、回路１９１２は前記複数の強度マップを用いて前記データ検索波面の前記少なくとも１の一次元成分の振幅及び位相の少なくとも一方あるいはできれば双方を表示する出力を取得する。
【０４３２】
さらに、前記方法体系によれば、図１０Ｂを参照して前記したように、前記位相マニピュレータ１０８７は、典型的にはそれぞれが波面の伝搬方向に直交して延びかつレンズ１０８６によって生じた変換の軸に直交する位相マニピュレータ軸に沿った対象物の一定位置における少なくとも１の一次元成分の一つへ位相遅延を処理するために配置された数個の異なる位相遅延領域を含んだ空間的に均質でない透明な対象物等の多重局部位相遅延素子を備えていることが好ましい。
【０４３３】
かかる場合、前記画像形成システム１９１０と前記位相マニピュレータ軸に沿った前記媒体１９００との間には相対移動が付与される。この相対移動は、好ましくは各波面成分が前記位相マニピュレータの各位相遅延領域を通って通過するように、媒体１９００上の区域１９０８の異なる部分に対応して異なる位相遅延領域を異なる波面成分と連続してマッチさせる。
【０４３４】
前記画像形成システム１９１０と前記少なくとも１の一次元波面成分間の相対移動は、該画像形成システムが移動していない間に媒体の軸を中心として該媒体を回転させることによって得られると認められる。
【０４３５】
波面の前記少なくとも１の一次元成分が別々に処理されることは特に本実施態様における特徴である。従って、区域１９０８の一次元部分に対応する前記少なくとも１の一次元波面成分は、画像形成システム１９１０の第一円柱レンズの離れた部分によって集束され、第二円柱レンズの対応する離れた部分によって画像形成され、そして前記位相マニピュレータの明瞭な領域を通って通過する。画像形成システム１９１０中に組み込まれた検出器における区域１９０８の前記一次元部分のそれぞれの画像は従って別々かつ明瞭な画像である。これらの画像は別個の検出器あるいはモノシリック検出器上に表示できると認められる。
【０４３６】
本発明の実施態様においては、前記保存データ検索波面へ処理された変換には付加的フーリエ変換が含まれる。この付加的フーリエ変換は画像形成システム１９１０の第一円柱レンズあるいは付加レンズによって行われ、前記波面の異なる一次元成分間のクロストークを最小化するように作用する。かかる場合、前記第二円柱レンズに近接する付加レンズによって与えられる等の付加的変換が前記位相変化された変換波面へ処理されることが好ましい。またかかる場合、前記位相変化された変換波面にはさらに変換処理が行われることが好ましい。このさらなる変換処理は画像形成システム１９１０の第二円柱レンズあるいは付加レンズによって行うことができる。
【０４３７】
次に図１Ａ及び１Ｂの機能及び構造を用いた三次元画像形成システムを説明する部分的に略図化しかつ部分的に絵で表した簡略説明図である図２０を参照する。図２０から分かるように、光あるいは音響エネルギー等の放射ビームが放射源２０００から任意的にビームエクスパンダを介して画像形成対象の三次元対象物２００６上へ前記放射の少なくとも一部を反射するビームスプリッタ２００４上へ供給される。前記対象物２００６から反射された放射は振幅及び位相を有しかつ前記対象物２００６に関する情報を含んだ三次元画像形成波面である。対象物２００６の表面上へ入射された前記放射の少なくとも一部は該対象物２００６から反射され、ビームスプリッタ２００４を介して伝搬され、そして集束レンズ２００８を介して好ましくは放射源２０００の画像形成面に配置された位相マニピュレータ２０１０上へ集束される。
【０４３８】
前記位相マニピュレータ２０１０は例えば空間光変調器あるいは一連の異なる透明な空間的に均質でない対象物であればよい。位相マニピュレータは、マニピュレータ上へ集束された放射の実質的に一部が該マニピュレータから反射されるような構造に構成できると認められる。あるいは、前記位相マニピュレータ２０１０はマニピュレータ上へ集束された放射の実質的に一部が該マニピュレータを通して伝搬されるような構造に構成できると認められる。
【０４３９】
ＣＣＤ検出器等の検出器２０１４上へ対象物２００６を画像形成するように第二レンズ２０１２が配置される。前記第二レンズ２０１２は前記検出器２０１４がその焦点面中に収まるように配置される。符号２０１６で示した一組の強度マップをその例とする検出器２０１４の出力は好ましくは図１Ａを参照して前記した機能Ｃを遂行するデータ保存処理回路２０１６へ供給されて前記三次元画像形成波面の位相及び振幅の少なくとも一方あるいはできれば双方を表示する出力を与える。この出力は好ましくはさらに処理されて前記対象物の三次元形状等の前記対象物２００６に関する情報が取得される。
【０４４０】
本発明の好ましい実施態様においては、放射源２０００から供給された放射ビームは一定の中心波長を有する狭い波長帯域をもち、対象物２００６から反射された放射の位相を対象物表面２００６中の構造変化と前記放射の中心波長の逆一次関数である比に基づいて比例させている。
【０４４１】
本発明の他の好ましい実施態様においては、放射源２０００から供給された放射ビームは、それぞれλ１、・・・λｎで示した異なる波長を中心とする少なくとも二つの狭い波長帯域を有している。かかる場合、前記対象物２００６から反射された放射はそれぞれ波長λ１、・・・λｎを中心とした少なくとも二つの波長成分をもち、前記三次元画像形成波面の位相についての少なくとも二つの表示が取得される。かかる表示のそれぞれは前記変換波面の異なる波長成分に対応している。これらの少なくとも二つの表示は続いて併合され、前記三次元画像形成における２π曖昧性を回避することによって前記対象物２００６の強調された写像が可能とされている。
【０４４２】
本発明のさらに他の好ましい実施態様においては、前記位相マニピュレータ２０１０は表面２００６から反射されかつレンズ２００８によってフーリエ変換された放射波面へ複数の空間位相変化処理を行う。前記複数の異なる空間位相変化処理により複数の異なる位相変化された変換波面が与えられ、これら変換波面は続いて検出器２０１４によって検出可能となる。
【０４４３】
本発明のさらに他の好ましい実施態様においては、位相マニピュレータ２０１０によって少なくとも３つの異なる空間位相変化処理が行われて少なくとも３つの異なる強度マップ２０１５が生成される。前記少なくとも３つの強度マップは前記データ保存処理回路２０１６によって用いられて前記三次元画像形成波面の少なくとも位相を表示する出力が取得される。かかる場合、前記データ保存処理回路２０１６は、分析対象波面（図１３）が前記三次元画像形成波面である場合に図１３を参照して前記した方法によって図１Ａを参照して前記した機能Ｃを遂行する。
【０４４４】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、放射源２０００から供給される放射ビームを複数の異なる波長成分で構成することによって、前記三次元画像形成波面中及び位相マニピュレータ２０１０に対して衝突する変換波面中に複数の波長成分が与えられる。この場合、前記位相マニピュレータ２０１０は、その厚さ、屈折率及び表面構造の少なくとも一つが空間的に変化する対象物であればよい。前記位相マニピュレータのこの空間変化は前記波長成分のそれぞれについて異なる空間位相変化を起こし、これによりその後に検出器２０１４によって検出される複数の異なる位相変化された変換波面を与える。
【０４４５】
次に本発明の他の好ましい実施態様に従って作用する波面分析機能を説明する部分的に略図化しかつ部分的に絵で表した簡略説明図である図２１Ａを参照する。図２１Ａに示した機能は以下の下位機能を含むものとして要約することができる。
Ａ． 振幅及び位相を有する分析対象波面に対応する複数の異なる振幅変化された変換波面を取得する機能、
Ｂ． 前記複数の振幅変化された変換波面の前記複数の強度マップを取得する機能、及び
Ｃ． 前記複数の強度マップを用いて分析対象波面の位相及び振幅の少なくとも一方あるいはできれば双方を表示する出力を取得する機能。
【０４４６】
図２１Ａに示すように、前記Ａで示した第一の下位機能は以下の機能によって実現される。
複数の光の点源で示すことができる波面は全体を通して符号２１００で示している。波面２１００は、実線で示したような及び全体を通して符号２１０２を付した典型的には空間的に均質でない位相特性をもっている。波面２１００はまた点線で示したような及び全体を通して符号２１０３を付した典型的には均質でない振幅特性をもっている。かかる波面は、例えばＤＶＤあるいはコンパクトディスク２１０４等の光ディスクを読み出すことによって適当な対象物から光を受けとる従来方法で取得される。
【０４４７】
本発明の主要な目的は符合２１０２で示したような容易には測定できない位相特性を測定することである。本発明の他の目的は符号２１０３で示されたもの等の振幅特性を強調された方法で測定することである。本発明のさらに他の目的は前記位相特性２１０２と前記振幅特性２１０３双方を測定することである。かかる測定を遂行する種々の技術は存在するが、本発明はとりわけノイズに対する相対的無反応性から現在まで既知の技術に優る方法体系であると認められる。
【０４４８】
符号２１０６で表した変換が分析対象波面２１００へ処理されることによって変換波面が取得される。好ましい変換方法はフーリエ変換である。前記により生じた変換波面は符号２１０８で表されている。
【０４４９】
光減衰成分２１１０、２１１２及び２１１４で示した複数の異なる振幅変化、このましは空間振幅変化が変換波面２１０８へ処理されることにより、符号２１２０、２１２２及び２１２４で示した複数の異なる振幅変化された変換波面が取得される。前記複数の異なる振幅変化された変換波面の個々間の前記説明した差は、前記変換波面の一部が残りの部分とは異なって減衰されるためであると認められる。
【０４５０】
図２１Ａに示すように、Ｂで示した第二下位機能は好ましくはフーリエ変換を前記複数の異なる振幅変化された変換波面へ処理することによって実現される。あるいは、この第二下位機能はフーリエ変換を用いずに、広がった空間上へ前記異なる振幅変化された変換波面を伝搬する等によって実現できる。最後に、機能Ｂには複数の異なる振幅変化された変換波面の強度特性の検出が必要とされる。かかる検出の出力は前記強度マップであり、その例は図中符号２１３０、２１３２及び２１３４で示している。
【０４５１】
図２１Ａに示したように、Ｃで示した第三下位機能は下記の機能、すなわち、
コンピュータ２１３６を用いる等により、マップ２１３０、２１３２及び２１３４等の複数の強度マップを分析対象波面の及び複数の異なる振幅変化の位相及び振幅の少なくとも１の数理的関数として表す機能（ここで、前記位相及び振幅の少なくとも一方あるいはできれば双方は未知であり、典型例として変換波面２１０８へ処理された光減衰成分２１１０、２１１２及び２１１４で示される前記複数の異なる振幅変化は既知である）、及び
コンピュータ２１３６による等により、前記少なくとも１の数理的関数を用いて、ここでは符号２１３８で示した位相関数と符号２１３９で示した振幅関数によって表され、それぞれ前記波面２１００の位相特性２１０２及び振幅特性２１０３を表す分析対象波面の位相及び振幅の少なくとも一方あるいはできれば双方についての表示を取得する機能によって実現される。この例においては、波面２１００はコンパクトディスクあるいはＤＶＤ中に含まれた前記情報を表すことか可能である。
【０４５２】
本発明の一実施態様によれば、前記複数の強度マップは少なくとも４つの強度マップから構成されている。かかる場合、前記複数の強度マップを用いて分析対象波面の少なくとも位相を表示する出力を取得する機能には、それぞれが複数の強度マップのうちの少なくとも３つの強度マップから成る複数の強度マップの組合せを用いて前記分析対象波面の少なくとも位相についての複数の表示を与える機能が含まれている。
【０４５３】
前記方法体系には前記分析対象波面の少なくとも位相についての前記複数の表示を用いて該分析対象波面の少なくとも位相についての強調表示を与える機能が含まれていることが好ましい。
【０４５４】
また本発明の一実施態様によれば、前記複数の強度マップは少なくとも４つの強度マップから構成されている。かかる場合、前記複数の強度マップを用いて分析対象波面の少なくとも振幅を表示する出力を取得する機能には、それぞれが前記複数の強度マップのうちの少なくとも３つの強度マップである複数の強度マップの組合せを用いて前記分析対象波面の少なくとも振幅についての複数の表示を与える機能が含まれている。
【０４５５】
前記方法体系にはまた前記分析対象波面の少なくとも振幅についての複数の表示を用いて該分析対象波面の少なくとも振幅の強調表示を与える機能が含まれている。
【０４５６】
この方法においては、前記波面の位相及び振幅の双方についての強調表示が得られると認められる。
【０４５７】
本発明の好ましい実施態様においては、前記振幅及び位相についての前記複数の表示のうち少なくともいくつかは分析対象波面の振幅及び位相についての少なくとも第二階級表示である。
【０４５８】
本発明の好ましい一実施態様においては、前記複数の強度マップが用いられて前記振幅及び位相を表示する分析出力が与えられる。
【０４５９】
前記振幅変化された変換波面は共通の光路に沿った分析対象波面の干渉によって取得されることが好ましい。
【０４６０】
本発明の他の好ましい実施態様においては、従来の「位相コントラスト」法の特徴であったハローやシェージングオフ歪みが実質的に無くなった分析対象波面の位相を表示する出力が取得される。
【０４６１】
本発明のさらに他の好ましい実施態様においては、前記複数の強度マップを第一の複数の強度マップよりも少ない第二の複数の併合強度マップへ併合し、前記第二の複数の併合強度マップのそれぞれから分析対象波面の位相を表示する出力を取得し、及び前記出力を併合して前記分析対象波面の位相についての強調表示を与えることによって、前記複数の強度マップを用いて分析対象波面の位相を表示する出力を取得することができる。
【０４６２】
本発明のさらに他の好ましい一実施態様においては、前記複数の強度マップを第一の複数の強度マップよりも少ない第二の複数の併合強度マップへ併合し、前記第二の複数の併合強度マップのそれぞれから少なくとも分析対象波面の振幅を表示する出力を取得し、及び前記出力を併合して前記分析対象波面の振幅についての強調表示を与えることによって、前記複数の強度マップを用いて分析対象波面の振幅を表示する出力を取得することができる。
【０４６３】
さらに本発明の好ましい実施態様においては、分析対象波面に対応する複数の異なる振幅変化された変換波面を取得するため、前記複数の振幅変化された変換波面の複数の強度マップを取得するため、及び前記複数の強度マップを用いて前記分析対象波面の位相についての少なくとも第二階級表示の出力を取得するため前記方法体系を用いることができる。
【０４６４】
前記に加えあるいは前記に代えて本発明の好ましい実施態様においては、分析対象波面に対応する複数の異なる振幅変化された変換波面を取得するため、前記複数の振幅変化された変換波面の複数の強度マップを取得するため、及び前記複数の強度マップを用いて前記分析対象波面の振幅についての少なくとも第二階級表示の出力を取得するため前記方法体系を用いることができる。
【０４６５】
本発明のさらに他の好ましい実施態様においては、前記複数の異なる振幅変化された変換波面を取得する機能は、分析対象波面を変換処理して変換波面を得る機能と、ついで前記変換波面へ複数の異なる位相及び振幅変化（すなわちこれら変化のそれぞれは位相変化、振幅変化あるいは位相変化及び振幅変化の併合のいずれか）を処理して複数の異なる位相及び振幅変化された変換波面を取得する機能から成るものである。
【０４６６】
本発明のさらに他の好ましい実施態様においては、分析対象波面は少なくとも２つの波長成分から構成されている。かかる場合、複数の強度マップを取得する機能には、前記振幅変化された変換波面の少なくとも２つの波長成分を取得するために、及びそれぞれの組が前記振幅変化された変換波面の前記少なくとも２つの波長成分の個別成分に対応する少なくとも２組の強度マップを取得するために、前記少なくとも２つの波長成分に従って前記振幅変化された変換波面を分離する機能が含まれている。
【０４６７】
続いて、前記複数の強度マップが用いられ、前記少なくとも２組の強度マップのそれぞれから前記分析対象波面の位相を表示する出力を取得し及び該分析対象波面の位相についての強調表示与える出力を併合することによって前記分析対象波面の振幅及び位相を表示する出力が与えられる。前記強調表示においては、一旦位相の数値が２πを超えると従来単一波長の波面を検出する際に生じていた２π曖昧性はなくなる。
【０４６８】
前記分析対象波面は音響放射波面であってもよい。
【０４６９】
前記分析対象波面は可視光、赤外線、紫外線、Ｘ線等のいずれか適する電磁波放射であってもよい。
【０４７０】
さらに、波面２１００は比較的少数の点源で示すことができ、また比較的小さな空間領域に限定することができると認識される。かかる場合、前記複数の異なる振幅変化された変換波面の強度特性の検出は単一の検出画素あるいは数個の検出画素から成る検出器によって行うことができる。さらに、前記分析対象波面の位相及び振幅の少なくとも一方あるいはできれば双方を表示する出力はコンピュータ２１３６を用いた直接的な方法で与えられる。
【０４７１】
本発明の実施態様によれば、前記複数の異なる振幅変化２１１０、２１１２及び２１１４、好ましくは空間振幅変化は、時変性空間振幅変化を前記変換波面２１０８の一部へ処理することによって遂行できる。
【０４７２】
本発明の好ましい実施態様によれば、前記複数の異なる振幅変化２１１０、２１１２及び２１１４は空間的に均質な時変性空間振幅変化を前記変換波面２１０８の一部へ処理することによって遂行できる。
【０４７３】
本発明の実施態様によれば、波面２１００及び変換波面２１０８のそれぞれは複数の異なる波長成分から構成される。かかる場合、前記複数の異なる空間振幅変化は前記変換波面の複数の異なる波長成分のそれぞれに対して振幅変化処理することによって遂行される。前記振幅変化は空間的に異なるものでもよく、あるいは前記振幅は各異なる波長成分について異なった減衰が行われてもよい。
【０４７４】
本発明の他の実施態様によれば、前記波面２１００及び変換波面２１０８のそれぞれは複数の異なる分極成分から構成される。かかる場合、前記複数の異なる空間振幅変化は前記変換波面の複数の異なる分極成分のそれぞれに対して振幅変化処理することによって遂行される。前記振幅変化は空間的に異なるものでもよく、あるいは前記振幅は各異なる分極成分について異なった減衰が行われてもよい。
【０４７５】
本発明の他の実施態様によれば、波面２１００へ処理された前記変換２１０６はフーリエ変換であり、前記複数の異なる空間振幅変化は少なくとも３つの異なる振幅変化から構成されて前記変換波面２１０８の一部へ空間的に均質な時変性空間振幅減衰を処理することによって遂行され、及び前記複数の強度マップ２１３０、２１３２及び２１３４は少なくとも３つの強度マップから構成される。かかる場合、前記複数の強度マップを用いて前記分析対象波面の振幅及び位相を表示する出力を取得する機能には、
分析対象波面２１００を該分析対象波面の振幅及び位相と同一の振幅及び位相を有する第一複素関数として表す機能と、
前記強度マップを前記第一関数の及び前記空間的に均質な時変性空間振幅変化を決定する空間関数の関数として表す機能と、
絶対値及び位相を有する第二複素関数を前記第一複素関数の及び前記空間的に均質な時変性空間振幅減衰を決定する空間関数のフーリエ変換のコンボリューションとして限定する機能と、
前記複数の強度マップを、
前記分析対象波面の振幅、
前記第二複素関数の前記絶対値、
前記分析対象波面の位相と前記第二複素関数の位相間の差と、及び
前記少なくとも３つの強度マップのひとつがそれぞれ対応する前記少なくとも３つの異なる振幅変化の一つによってひき起こされる既知の振幅減衰
の第三関数として表す機能と、
前記第三関数を解いて前記分析対象波面の振幅、第二複素関数の絶対値、及び分析対象波面の位相と第二複素関数の位相間の差を取得する機能と、
前記第二複素関数を解いて第二複素関数の位相を取得する機能と、及び
前記分析対象波面の位相と第二複素関数の位相間の差へ前記第二複素関数の位相を加えることによって分析対象波面の位相を取得する機能
が含まれている。
【０４７６】
次に本発明の好ましい実施態様に従った図２１Ａの機能の実施に適する波面分析システムを説明する部分的に絵で表した簡略部分ブロック図である図２１Ｂを参照する。図２１Ｂに示すように、ここに符号２１５０で示した波面はレンズ２１５２によって好ましくはレンズ２１５２の焦点面に配置された振幅減衰器２１５４上へ集束される。前記振幅減衰器２１５４は振幅減衰等の振幅変化を生成し、及び前記減衰器は例えば空間光変調器あるいは一連の異なる部分的に透明な対象物であれぱよい。
【０４７７】
ＣＣＤ検出器等の検出器上には波面２１５６を画像形成するために第二レンズ２１５６が配置されている。前記第二レンズ２１５６は前記検出器２１５８がその焦点面中に収まるように配置されることが好ましい。検出器２１５８の出力は、好ましくは図２１Ａを参照して前記した機能Ｃを遂行するデータ保存処理回路２１６０へと供給される。
【０４７８】
次に図２１Ａ及び２１Ｂの機能及び構造を用いた表面写像システムを説明する部分的に略図化しかつ部分的に絵で表した簡略説明図である図２２を参照する。図２２に示すように、光あるいは音響エネルギー等の放射ビームが放射源２２００から任意的にビームエクスパンダ２２０２を介して検査対象の表面２２０６上へ該放射の少なくとも一部を反射するビームスプリッタ２２０４上へと供給される。検査を受けた表面から反射された前記放射は表面写像波面であり、該波面は振幅及び位相を有し、また前記表面２２０６に関する情報を含むものである。表面２２０６上へ入射した前記放射の少なくとも一部は該表面２２０６から反射され、前記ビームスプリッタ２２０４を介して伝搬され、及び集束レンズ２２０８を介して好ましくは放射源２２００の画像形成面に配置された振幅減衰器２２１０上へ集束される。
【０４７９】
前記振幅減衰器２２１０は例えば空間光変調器あるいは一連の異なる部分的に透明な非空間的に均質な対象物であればよい。前記振幅減衰器２２１０は該減衰器へ集束された放射の実質的な一部が該減衰器から反射される構造に構成できる。あるいは、前記振幅減衰器２２１０は該減衰器へ集束された放射の実質的な一部が該減衰器を通して伝搬される構造に構成できる。
【０４８０】
ＣＣＤ検出器等の検出器２２１４上へ面２２０６を画像形成するように第二レンズ２２１２が配置される。この第二レンズ２２１２は検出器２２１４がその焦点面中に収まるように配置されることが好ましい。符号２２１５で示した一組の強度マップをその一例とする検出器２２１４の出力は、好ましくは図２１Ａを参照して前記した機能Ｃを遂行するデータ保存処理回路２２１６へ供給されて表面写像波面の位相及び振幅の少なくとも一方あるいはできれば双方を表示する出力を与えることが好ましい。この出力はさらに処理され、構造変化や前記面の反射性等の前記表面２２０６に関する情報を取得することが好ましい。
【０４８１】
本発明の好ましい実施態様によれば、放射源２２００から供給された放射ビームは一定の中心波長を有する狭い波長帯域をもち、表面２２０６から反射された放射の位相を該面２２０６中の構造変化と該放射の中心波長の逆一次関数である比に基づいて比例させるものである。
【０４８２】
本発明の一実施態様によれば、放射源２２００から供給された放射ビームはそれぞれ符号λ１、・・・λｎで示した異なる波長を中心とする少なくとも２つの狭い波長帯域を有する。かかる場合、前記面２２０６から反射された放射はそれぞれ波長λ１、・・・λｎを中心とする少なくとも２つの波長成分を有する。
【０４８３】
前記表面写像波面の位相について少なくとも２つの表示が取得される。それら表示のそれぞれは前記反射された放射の異なる波長成分に対応している。これら少なくとも２つの表示は、前記面中の一定の空間位置における前記写像の数値が該面中の異なる空間位置における写像の数値と前記異なる波長λ１、・・・λｎのうちの最大波長分超える場合、２π曖昧性として知られる写像における曖昧性を回避することによって実質的に併合されて面２２０６の強調写像を可能とする。異なる位置における前記写像の数値の差がすべての波長の掛け算の積よりも小さい場合、前記波長λ１、・・・λｎを適切に選択することによってこの曖昧性が取り除かれる。
【０４８４】
本発明の好ましい実施態様においては、前記振幅減衰器２２１０は面２２０６から反射され、及びレンズ２２０８によってフーリエ変換された放射波面へ複数の異なる空間振幅変化処理を行う。前記複数の異なる空間振幅変化の処理により、複数の異なる振幅変化を受けた変換波面が与えられ、これら波面は続いて検出器２２１４によって検出される。
【０４８５】
本発明のさらに他の好ましい実施態様によれば、少なくとも３つの異なる空間振幅変化が振幅減衰器２２１０によって処理されて少なくとも３つの異なる強度マップ２２１５が生成される。前記少なくとも３つの強度マップは前記データ保存処理回路２２１６によって用いられて前記表面写像波面の位相及び振幅の少なくとも一方あるいはできれば双方を表示する出力が取得される。かかる場合、前記データ保存処理回路２２１６は、分析対象波面（図２１Ａ）が表面写像波面である場合、図２１Ａを参照して前記した機能Ｃを遂行する。
【０４８６】
さらに本発明の好ましい実施態様によれば、放射源２２００から供給された放射ビームは複数の異なる波長成分から構成され、これにより表面写像波面中に及び続いて振幅減衰器２２１０へ衝突する変換波面中に複数の波長成分を与える。かかる場合、前記振幅減衰器は、その反射及び伝搬の少なくとも一方が空間的に変化する対象物であればよい。前記振幅減衰器のこのような空間変化により波長成分のそれぞれについて異なる空間振幅変化が生成され、これにより後に検出器２２１４によって検出される複数の異なる振幅変化を受けた変換波面を与える。振幅減衰器２２１０によって生成された振幅減衰は前記異なる波長成分のそれぞれについて異なっていてもよいと認識される。
【０４８７】
本発明の実施態様によれば、前記表面２２０６は媒体上の様々に異なる位置のそれぞれにおいて該媒体の高さを選択することによって情報が該媒体中に符号化される該媒体の表面である。かかる場合、データ保存処理回路２２１６によって与えられた前記表面写像波面の振幅及び位相についての表示を用いて該媒体上へ符号化された情報が取得される。
【０４８８】
図１６−２０を参照して前記した処理等の他の処理を振幅減衰が位相操作に代えて行われる本発明方法に従って行うことが可能であると認識される。さらに図１５−２０を参照して前記されたすべての処理を振幅減衰と位相操作の双方が行われる本発明方法に従って行うことが可能であると認識される。
【０４８９】
本発明が上記図示及び説明した範囲に限定されないことは当業者によって正当に認識されるところである。本発明には、上記した特徴の組合せ、部分的組合せばかりでなく、当業者が上記開示を読んで思いつく従来技術にはないそれら特徴の変更や変形も含まれる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２】
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