(57)【要約】      （修正有）【課題】横分解能の向上とイメージ深度の拡張との双方を同時に達成可能な干渉観察装置及び干渉観察方法を提供する。【解決手段】測定アームを経由した複数波長の測定光と参照アームを経由した複数波長の参照光とを互いに干渉させることにより干渉光を生成する干渉計と、干渉光を物体の散乱ポテンシャル情報へと変換する検出部と、測定アームに配置された対物レンズによる測定光の集光点で物体の基準面を走査する走査部と、対物レンズの互いに異なるＮ個の部分開口を個別に通過するＮ種類の測定光の間に互いに異なる光路長オフセットを付与するオフセット部２４，２５とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定アームを経由した複数波長の測定光と参照アームを経由した複数波長の参照光とを互いに干渉させることにより干渉光を生成する干渉計と、
前記干渉光を物体の散乱ポテンシャル情報へと変換する検出部と、
前記測定アームに配置された対物レンズによる前記測定光の集光点で前記物体の基準面を走査する走査部と、
前記対物レンズの互いに異なる複数個の部分開口を個別に通過する複数種類の前記測定光の間に互いに異なる光路長オフセットを付与するオフセット部と、
を備えることを特徴とする干渉観察装置。
【請求項２】
請求項１に記載の干渉観察装置において、
前記オフセット部には、
前記測定アームの往路の単独光路のうち、複数個の前記部分開口に対応する複数個の領域に複数種類のオフセット領域を個別に配置した第１オフセット部材と、
前記測定アームの復路の単独光路のうち、複数個の前記部分開口に対応する複数個の領域に複数種類のオフセット領域を個別に配置した第２オフセット部材とが含まれ、
前記第１オフセット部材における複数種類の前記オフセット領域のオフセットピッチと、前記第２オフセット部材における複数種類の前記オフセット領域のオフセットピッチとは、互いに異なる
ことを特徴とする干渉観察装置。
【請求項３】
請求項１に記載の干渉観察装置において、
前記オフセット部には、
前記測定アームの往復と復路との共通光路のうち、複数個の前記部分開口に対応する複数個の領域に複数種類のオフセット領域を個別に配置したオフセット部材と、
前記干渉光のうち、複数種類の前記オフセット領域に個別に対応する複数種類の部分干渉光を空間的に分離する分離部材とが含まれる
ことを特徴とする干渉観察装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の干渉観察装置において、
前記走査の第１方向の走査ピッチと第２方向の走査ピッチとの比は、複数個の前記部分開口の前記第１方向の最小配列ピッチと前記第２方向の最小配列ピッチとの比と同じに設定される
ことを特徴とする干渉観察装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の干渉観察装置において、
前記基準面の各座標について検出された前記散乱ポテンシャル情報から、複数個の前記部分開口の各々に固有の部分散乱ポテンシャル情報を抽出し、１座標につき複数個ずつ抽出された前記部分散乱ポテンシャル情報を合成することにより、複数個の前記部分開口の合成開口と同等の分解能を有し、かつ、前記部分開口の単体と同等のイメージ深度を有した三次元構造データを作成する演算部を更に備える
ことを特徴とする干渉観察装置。
【請求項６】
測定アームを経由した複数波長の測定光と参照アームを往復した複数波長の参照光とを互いに干渉させることにより干渉光を生成する干渉手順と、
前記干渉光を物体の散乱ポテンシャル情報へと変換する検出手順と、
前記測定アームに配置された対物レンズによる前記測定光の集光点で前記物体の基準面を走査する走査手順と、
前記対物レンズの互いに異なる複数個の部分開口を個別に通過する複数種類の前記測定光の間に互いに異なる光路長のオフセットを付与するオフセット手順と
を有することを特徴とする干渉観察方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、干渉観察装置及び干渉観察方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生物試料などの三次元構造を観察するには、ＯＣＴ（ＯＣＴ：Optical Coherence Tomography）と呼ばれる干渉観察装置が有効である。
【０００３】
なお、対物レンズのＮＡが大きく横分解能の高いＯＣＴをＯＣＭ（ＯＣＭ：Optical Coherence Microscopy）と呼ぶこともあるが、ここでは横分解能の高さに依らず全ての干渉観察装置を「ＯＣＴ」と呼ぶこととする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３２５８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、ＯＣＴにおいて横分解能を向上させるためには対物レンズのＮＡを大きくする必要があるが、ＮＡを大きくすると構造データ（試料中の散乱強度分布）を一括で取得できる深さ方向の幅（イメージ深度）が狭くなる。つまり、ＯＣＴには、横分解能の向上とイメージ深度の拡張との双方を同時に達成できないという本質的な問題がある。
【０００６】
そこで本発明は、横分解能の向上とイメージ深度の拡張との双方を同時に達成することの可能な干渉観察装置及び干渉観察方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明を例示する干渉観察装置の一態様は、測定アームを経由した複数波長の測定光と参照アームを経由した複数波長の参照光とを互いに干渉させることにより干渉光を生成する干渉計と、前記干渉光を物体の散乱ポテンシャル情報へと変換する検出部と、前記測定アームに配置された対物レンズによる前記測定光の集光点で前記物体の基準面を走査する走査部と、前記対物レンズの互いに異なる複数個の部分開口を個別に通過する複数種類の前記測定光の間に互いに異なる光路長オフセットを付与するオフセット部とを備える。
【０００８】
本発明を例示する干渉観察方法の一態様は、測定アームを経由した複数波長の測定光と参照アームを往復した複数波長の参照光とを互いに干渉させることにより干渉光を生成する干渉手順と、前記干渉光を物体の散乱ポテンシャル情報へと変換する検出手順と、前記測定アームに配置された対物レンズによる前記測定光の集光点で前記物体の基準面を走査する走査手順と、前記対物レンズの互いに異なる複数個の部分開口を個別に通過する複数種類の前記測定光の間に互いに異なる光路長のオフセットを付与するオフセット手順とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、横分解能の向上とイメージ深度の拡張との双方を同時に達成することの可能な干渉観察装置及び干渉観察方法が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態の合成開口型ＳＤ−ＯＣＴの構成図である。
【図２】第１オフセット部材２４、第２オフセット部２５を説明する図である
【図３】領域Ａ０〜Ａ６の光路長オフセット量、領域Ｂ０〜Ｂ６の光路長オフセット量、４９種類の測定光に付与される光路長オフセット量、演算装置４０が取得する散乱ポテンシャルデータＵ’を説明する図である。
【図４】散乱ポテンシャルデータＵ０、Ｕ１、Ｕ４を説明する図である。
【図５】基準面Ｐにおける集光点の走査ピッチを説明する図である。
【図６】三次元構造データの作成原理を説明する図（前半）である。
【図７】三次元構造データの作成原理を説明する図（後半）である。
【図８】第１実施形態の実効的ＣＴＦ（ＣＴＦ：coherent transfer function）の範囲を示す図である。
【図９】第１実施形態の合成開口型ＳＤ−ＯＣＴの横分解能を説明する図である。
【図１０】第２実施形態の合成開口型ＳＤ−ＯＣＴの構成図である。
【図１１】ビーム分離部材３０、スリットマスク２３ａ、イメージセンサ２３ｆを説明する図である。
【図１２】７種類の散乱ポテンシャルデータＵ０’〜Ｕ６ ’の各々に寄与する測定光を、光路長オフセット量によって表した図である。
【図１３】第２実施形態の演算装置４０の動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態として合成開口型ＳＤ−ＯＣＴ（ＳＤ−ＯＣＴ：Spectral Domain Optical Coherence Tomography）を説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態の合成開口型ＳＤ−ＯＣＴの構成図である。図１に示すとおり合成開口型ＳＤ−ＯＣＴには、白色レーザ光源１１と、コリメートレンズ１２と、ビームスプリッタ１３、１４、１９、２１と、第１オフセット部材２４と、第２オフセット部材２5と、リレーレンズ１６と、ガルバノスキャナ１５と、対物レンズ１７と、試料１８と、参照面２０と、集光レンズ２２と、分光器２３と、制御装置３９と、演算装置４０とが配置される。また、分光器２３には、スリットマスク２３ａと、コリメートミラー２３ｂと、反射回折格子２３ｃと、集光ミラー２３ｄと、ラインセンサ２３ｅとが配置される。
【００１３】
白色レーザ光源１１から射出した白色レーザ光は、コリメートレンズ１２にて径の太い平行光束となり、ビームスプリッタ１３へ入射する。ビームスプリッタ１３へ入射した白色レーザ光は、ビームスプリッタ１３を反射する白色レーザ光と、ビームスプリッタ１３を透過する白色レーザ光とに分岐される。
【００１４】
ここでは、ビームスプリッタ１３を反射した白色レーザ光は測定光として使用され、ビームスプリッタ１３を透過した白色レーザ光は参照光として使用されると仮定する。
【００１５】
また、ここでは光源として白色レーザ光源を使用したが、白色レーザ光源の代わりに白色ＳＬＤ（ＳＬＤ：Super Luminescent Diode）を使用してもよい。
【００１６】
ビームスプリッタ１３を反射した白色レーザ光（測定光）は、第１オフセット部材２４、ビームスプリッタ１４、リレーレンズ１６を順に透過してガルバノスキャナ１５へ入射する。
【００１７】
ガルバノスキャナ１５へ入射した測定光は、ガルバノスキャナ１５の２つのミラーで順に反射すると、対物レンズ１７の瞳側へ入射する。対物レンズ１７の瞳側へ入射した測定光は、対物レンズ１７の先端側から射出すると、試料１８の基準面Ｐの１点に向かって集光する。
【００１８】
なお、ガルバノスキャナ１５の配置先は、対物レンズ１７の瞳の近傍である。また、試料１８の光軸方向（ｚ方向）の位置は、試料１８の基準面Ｐが対物レンズ１７の焦点面に位置するよう不図示の上下動機構によって予め調整されている。
【００１９】
測定光の集光点の近傍では、試料１８の構造（位相分布）に応じて測定光が各方向へ散乱する。散乱した測定光のうち、対物レンズ１７の先端側に向かったものは、対物レンズ１７によって捉えられる。対物レンズ１７の先端で捉えられた測定光は、集光点に照射された測定光の光路を逆方向に辿り、ガルバノスキャナ１５、リレーレンズ１６を順に介してビームスプリッタ１４へ再び入射する。
【００２０】
ビームスプリッタ１４へ再び入射した測定光は、ビームスプリッタ１４を反射すると、第２オフセット部材２５を通過してビームスプリッタ２１へ入射する。ビームスプリッタ２１へ入射した測定光は、ビームスプリッタ２１を透過する。
【００２１】
一方、ビームスプリッタ１３を透過した白色レーザ光（参照光）は、ビームスプリッタ１９で反射すると、滑らかな平面である参照面２０へ正面から入射する。参照面２０へ入射した参照光は、参照面２０を反射すると、ビームスプリッタ１９へ戻り、ビームスプリッタ１９を透過する。ビームスプリッタ１９を透過した参照光は、ビームスプリッタ２１へ入射してビームスプリッタ２１を反射すると、ビームスプリッタ２１を透過した測定光と互いの光路を統合させる。光路を統合させた測定光及び参照光は、互いに干渉する。以下、互いの光路を統合させた測定光及び参照光からなる光を「干渉光」と称す。
【００２２】
ビームスプリッタ２１から射出した干渉光は、集光レンズ２２へ入射すると、集光レンズ２２の集光作用を受け、分光器２３のスリットマスク２３ａのスリット上の１点に集光する。集光した干渉光のうち、スリットマスク２３ａのスリットを通過した干渉光は、コリメートミラー２３ｂへ入射するとコリメートミラー２３ｂで反射して平行光束となり、反射回折格子２３ｃへ入射する。
【００２３】
反射回折格子２３ｃへ入射した干渉光に含まれる複数の波長成分は、互いに異なる角度で反射回折格子２３ｃを反射し、互いに異なる角度で集光ミラー２３ｄへ入射する（なお、図１では、集光ミラー２３ｄで反射する複数の波長成分を代表して基準波長成分のみを描いた。）。
【００２４】
集光ミラー２３ｄで反射した複数の波長成分は、ラインセンサ２３ｅの互いに異なる受光部へ入射する（なお、図１では、ラインセンサ２３ｃへ入射する複数の波長成分を代表して基準波長成分のみを描いた。）。
【００２５】
ラインセンサ２３ｅへ入射した複数の波長成分は、ラインセンサ２３ｅの複数の受光部で個別に電気信号へと変換される。複数の受光部が個別に生成する複数の電気信号は、干渉光の波長ごとの強度（光スペクトル）を表す。よって、以下では、複数の受光部が個別に生成する複数の電気信号の全体を「光スペクトル信号」と称す。この光スペクトル信号は、制御装置３９を介して演算装置４０へ取り込まれる。
【００２６】
演算装置４０は、取り込んだ光スペクトル信号に対して波数方向のフーリエ変換を施すことにより、試料１８の各ｚ位置に対応した散乱ポテンシャルデータ（複素振幅分布からなる）を取得する。
【００２７】
なお、ガルバノスキャナ１５の２つのミラーの一方である主走査ミラーが駆動されると、基準面Ｐにおける測定光の集光点の形成先が主走査方向（＝ｘ方向）にかけて変位（走査）する。また、ガルバノスキャナ１５の２つのミラーの他方である副走査ミラーが駆動されると、基準面Ｐにおける測定光の集光点の形成先が副走査方向（＝ｙ方向）にかけて変位（走査）する。
【００２８】
そこで、制御装置３９は、ガルバノスキャナ１５の主走査ミラー及び副走査ミラーを適当なパターンで駆動することにより、基準面Ｐにおける測定光の集光点の形成先をｘｙ方向に走査する。
【００２９】
また、制御装置３９は、集光点の形成先が基準面Ｐの各座標にあるときに、白色レーザ光源１１を点灯し、かつラインセンサ２３ｃを駆動することにより、各座標から光スペクトル信号をサンプリングする。以下、光スペクトル信号のサンプリングタイミングにおける集光点の座標を「サンプリング座標」と称す。
【００３０】
よって、演算装置４０には、複数のサンプリング座標の各々に対応する光スペクトル信号が蓄積される。演算装置４０は、蓄積された複数の光スペクトル信号の各々を散乱ポテンシャルデータへと変換し、複数の散乱ポテンシャルデータの各々に基づき試料１８の三次元構造データを作成する（詳細は後述）。
【００３１】
ここで、ビームスプリッタ１３、第１オフセット部材２４、ビームスプリッタ１４、リレーレンズ１６、ガルバノスキャナ１５、対物レンズ１７、試料１８、対物レンズ１７、ガルバノスキャナ１５、リレーレンズ１６、ビームスプリッタ１４、第２オフセット部材２５、ビームスプリッタ２１を順に経由する測定光の光路を「測定アーム」と称す。
【００３２】
また、ビームスプリッタ１３、ビームスプリッタ１９、参照面２０、ビームスプリッタ１９、ビームスプリッタ２１を順に経由する参照光の光路を「参照アーム」と称す。
【００３３】
また、測定アームのうち、試料１８に向かう測定光の光路を「測定アームの往路」と称し、測定アームのうち、試料１８から射出した測定光の光路を「測定アームの復路」と称す。
【００３４】
以上の合成開口型ＳＤ−ＯＣＴでは、ビームスプリッタ１４により測定アームの往路と復路とが部分的に分離されており、第１オフセット部材２４の配置先は、往路の単独光路とされ、第２オフセット部材２５の配置先は、復路の単独光路とされている。
【００３５】
また、第１オフセット部材２４の配置面は、リレーレンズ１６によって対物レンズ１７の瞳と共役に結ばれており、第２オフセット部材２５の配置面からビームスプリッタ１４までの距離は、第１オフセット部材２４の配置面からビームスプリッタ１４までの距離に一致している。よって、第２オフセット部材２４の配置面も、対物レンズ１７の瞳と共役である。
【００３６】
また、参照面２０のｚ方向の位置は適切に設定されており、これによって測定光と参照光との間には所定の光路長差ＳＲが付与されている。この光路長差ＳＲの値は、散乱ポテンシャルデータ（＝光スペクトルをフーリエ変換したもの）における正の領域のデータと負の領域のデータとが互いに重複しないような適切な値である。なお、正の領域のデータと負の領域のデータとは対称な関係であるので、以下では負の領域のデータを無視する。
【００３７】
図２（Ａ）は、第１オフセット部材２４を説明する図である。第１オフセット部材２４は、厚さ分布を有したガラス板などの位相板である。図２（Ａ）に示すとおり、第１オフセット部材２４は、対物レンズ１７の瞳と共役な領域（点線円枠）内に、ｘｙ方向のサイズが等しくｚ方向の厚さの異なる７つの円形の領域Ａ０〜Ａ６を密に配列してなり、第１オフセット部材２４のうち領域Ａ０〜Ａ６以外の領域は遮光部となっている。
【００３８】
領域Ａ０〜Ａ６のうち、領域Ａ０の中心は光軸に一致しており、領域Ａ１〜Ａ６は、領域Ａ０の周りに等間隔で配置されている。ここでは、領域Ａ１、Ａ４の配列方向がｘ方向であると仮定する。
【００３９】
また、領域Ａ０の厚さと、領域Ａ１の厚さと、領域Ａ２の厚さと、領域Ａ３の厚さと、領域Ａ４の厚さと、領域Ａ５の厚さと、領域Ａ６の厚さとの関係は、図３（Ａ）に示すような関係になっている。なお、図３（Ａ）では、領域の厚さを、領域が測定光に付与する光路長オフセット量で表した。ここでは、ｉ番目の領域Ａｉ（ｉ＝０〜６）の光路長オフセット量を（ｉ×ΔＡ）としたので、ｉ番目の領域Ａｉの光路長オフセット量と（ｉ＋１）番目の領域Ａｉ＋１の光路長オフセット量との差（ピッチ）は、ΔＡである。
【００４０】
図２（Ｂ）は、第２オフセット部材２５を説明する図である。第２オフセット部材２５は、厚さ分布を有したガラス板などの位相板である。図２（Ｂ）に示すとおり、第２オフセット部材２５は、対物レンズ１７の瞳と共役な領域（点線円枠）内に、ｘｙ方向のサイズが等しくｚ方向の厚さの異なる７つの円形の領域Ｂ０〜Ｂ６を密に配列してなり、第２オフセット部材２５のうち領域Ｂ０〜Ｂ６以外の領域は遮光部となっている。
【００４１】
領域Ｂ０〜Ｂ６のうち、領域Ｂ０の中心は光軸に一致しており、領域Ｂ１〜Ｂ６は、領域Ｂ０の周りに等間隔で配置されている。ここでは、領域Ｂ１、Ｂ４の配列方向がｘ方向であると仮定する。よって、試料１８の基準面Ｐから見ると、第２オフセット部材２５の領域Ｂ０〜Ｂ６は、第１オフセット部材２４の領域Ａ０〜Ａ６にそれぞれ対応する。
【００４２】
また、領域Ｂ０の厚さと、領域Ｂ１の厚さと、領域Ｂ２の厚さと、領域Ｂ３の厚さと、領域Ｂ４の厚さと、領域Ｂ５の厚さと、領域Ｂ６の厚さとの関係は、図３（Ｂ）に示すような関係になっている。なお、図３（Ｂ）では、領域の厚さを、領域が測定光に付与する光路長オフセット量で表した。ここでは、ｉ番目の領域Ｂｉ（ｉ＝０〜６）の光路長オフセット量を（ｉ×ΔＢ）としたので、ｉ番目の領域Ｂｉの光路長オフセット量と（ｉ＋１）番目の領域Ｂｉ＋１の光路長オフセット量との差（ピッチ）は、ΔＢである。但し、ΔＢ≠ΔＡであり、ここでは７×ΔＢ＝ΔＡとした。
【００４３】
したがって、前述した干渉光には、以下の７×７＝４９種類の測定光Ｌ００〜Ｌ６６が含まれることになる。
【００４４】
・測定光Ｌ００：測定アームの往路で領域Ａ０を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ０を経由した測定光。この測定光Ｌ００に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ００はゼロである。
【００４５】
・測定光Ｌ０１：測定アームの往路で領域Ａ０を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ１を経由した測定光。この測定光Ｌ０１に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ０１はΔＢである。
【００４６】
・測定光Ｌ０２：測定アームの往路で領域Ａ０を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ２を経由した測定光。この測定光Ｌ０２に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ０２は２ΔＢである。
【００４７】
・測定光Ｌ０３：測定アームの往路で領域Ａ０を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ３を経由した測定光。この測定光Ｌ０３に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ０３は３ΔＢである。
【００４８】
・測定光Ｌ０４：測定アームの往路で領域Ａ０を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ４を経由した測定光。この測定光Ｌ０４に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ０４は４ΔＢである。
【００４９】
・測定光Ｌ０５：測定アームの往路で領域Ａ０を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ５を経由した測定光。この測定光Ｌ０５に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ０５は５ΔＢである。
【００５０】
・測定光Ｌ０６：測定アームの往路で領域Ａ０を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ６を経由した測定光。この測定光Ｌ０６に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ０６は６ΔＢである。
【００５１】
・測定光Ｌ１０：測定アームの往路で領域Ａ１を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ０を経由した測定光。この測定光Ｌ１０に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ１０は７ΔＢである。
【００５２】
・測定光Ｌ１１：測定アームの往路で領域Ａ１を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ１を経由した測定光。この測定光Ｌ１１に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ１１は８ΔＢである。
【００５３】
・測定光Ｌ１２：測定アームの往路で領域Ａ１を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ２を経由した測定光。この測定光Ｌ１２に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ１２は９ΔＢである。
【００５４】
・測定光Ｌ１３：測定アームの往路で領域Ａ１を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ３を経由した測定光。この測定光Ｌ１３に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ１３は１０ΔＢである。
【００５５】
・測定光Ｌ１４：測定アームの往路で領域Ａ１を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ４を経由した測定光。この測定光Ｌ１４に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ１４は１１ΔＢである。
【００５６】
・測定光Ｌ１５：測定アームの往路で領域Ａ１を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ５を経由した測定光。この測定光Ｌ１５に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ１５は１２ΔＢである。
【００５７】
・測定光Ｌ１６：測定アームの往路で領域Ａ１を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ６を経由した測定光。この測定光Ｌ１６に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ１６は１３ΔＢである。
【００５８】
・測定光Ｌ２０：測定アームの往路で領域Ａ２を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ０を経由した測定光。この測定光Ｌ２０に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ２０は１４ΔＢである。
【００５９】
・測定光Ｌ２１：測定アームの往路で領域Ａ２を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ１を経由した測定光。この測定光Ｌ２１に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ２１は１５ΔＢである。
【００６０】
・測定光Ｌ２２：測定アームの往路で領域Ａ２を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ２を経由した測定光。この測定光Ｌ２２に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ２２は１６ΔＢである。
【００６１】
・測定光Ｌ２３：測定アームの往路で領域Ａ２を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ３を経由した測定光。この測定光Ｌ２３に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ２３は１７ΔＢである。
【００６２】
・測定光Ｌ２４：測定アームの往路で領域Ａ２を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ４を経由した測定光。この測定光Ｌ２４に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ２４は１８ΔＢである。
【００６３】
・測定光Ｌ２５：測定アームの往路で領域Ａ２を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ５を経由した測定光。この測定光Ｌ２５に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ２５は１９ΔＢである。
【００６４】
・測定光Ｌ２６：測定アームの往路で領域Ａ２を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ６を経由した測定光。この測定光Ｌ２６に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ２６は２０ΔＢである。
【００６５】
・測定光Ｌ３０：測定アームの往路で領域Ａ３を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ０を経由した測定光。この測定光Ｌ３０に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ３０は２１ΔＢである。
【００６６】
・測定光Ｌ３１：測定アームの往路で領域Ａ３を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ１を経由した測定光。この測定光Ｌ３１に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ３１は２２ΔＢである。
【００６７】
・測定光Ｌ３２：測定アームの往路で領域Ａ３を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ２を経由した測定光。この測定光Ｌ３２に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ３２は２３ΔＢである。
【００６８】
・測定光Ｌ３３：測定アームの往路で領域Ａ３を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ３を経由した測定光。この測定光Ｌ３３に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ３３は２４ΔＢである。
【００６９】
・測定光Ｌ３４：測定アームの往路で領域Ａ３を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ４を経由した測定光。この測定光Ｌ３４に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ３４は２５ΔＢである。
【００７０】
・測定光Ｌ３５：測定アームの往路で領域Ａ３を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ５を経由した測定光。この測定光Ｌ３５に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ３５は２６ΔＢである。
【００７１】
・測定光Ｌ３６：測定アームの往路で領域Ａ３を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ６を経由した測定光。この測定光Ｌ３６に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ３６は２７ΔＢである。
【００７２】
・測定光Ｌ４０：測定アームの往路で領域Ａ４を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ０を経由した測定光。この測定光Ｌ４０に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ４０は２８ΔＢである。
【００７３】
・測定光Ｌ４１：測定アームの往路で領域Ａ４を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ１を経由した測定光。この測定光Ｌ４１に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ４１は２９ΔＢである。
【００７４】
・測定光Ｌ４２：測定アームの往路で領域Ａ４を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ２を経由した測定光。この測定光Ｌ４２に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ４２は３０ΔＢである。
【００７５】
・測定光Ｌ４３：測定アームの往路で領域Ａ４を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ３を経由した測定光。この測定光Ｌ４３に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ４３は３１ΔＢである。
【００７６】
・測定光Ｌ４４：測定アームの往路で領域Ａ４を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ４を経由した測定光。この測定光Ｌ４４に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ４４は３２ΔＢである。
【００７７】
・測定光Ｌ４５：測定アームの往路で領域Ａ４を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ５を経由した測定光。この測定光Ｌ４５に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ４５は３３ΔＢである。
【００７８】
・測定光Ｌ４６：測定アームの往路で領域Ａ４を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ６を経由した測定光。この測定光Ｌ４６に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ４６は３４ΔＢである。
【００７９】
・測定光Ｌ５０：測定アームの往路で領域Ａ５を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ０を経由した測定光。この測定光Ｌ５０に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ５０は３５ΔＢである。
【００８０】
・測定光Ｌ５１：測定アームの往路で領域Ａ５を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ１を経由した測定光。この測定光Ｌ５１に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ５１は３６ΔＢである。
【００８１】
・測定光Ｌ５２：測定アームの往路で領域Ａ５を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ２を経由した測定光。この測定光Ｌ５２に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ５２は３７ΔＢである。
【００８２】
・測定光Ｌ５３：測定アームの往路で領域Ａ５を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ３を経由した測定光。この測定光Ｌ５３に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ５３は３８ΔＢである。
【００８３】
・測定光Ｌ５４：測定アームの往路で領域Ａ５を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ４を経由した測定光。この測定光Ｌ５４に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ５４は３９ΔＢである。
【００８４】
・測定光Ｌ５５：測定アームの往路で領域Ａ５を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ５を経由した測定光。この測定光Ｌ５５に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ５５は４０ΔＢである。
【００８５】
・測定光Ｌ５６：測定アームの往路で領域Ａ５を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ６を経由した測定光。この測定光Ｌ５６に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ５６は４１ΔＢである。
【００８６】
・測定光Ｌ６０：測定アームの往路で領域Ａ６を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ０を経由した測定光。この測定光Ｌ６０に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ６０は４２ΔＢである。
【００８７】
・測定光Ｌ６１：測定アームの往路で領域Ａ６を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ１を経由した測定光。この測定光Ｌ６１に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ６１は４３ΔＢである。
【００８８】
・測定光Ｌ６２：測定アームの往路で領域Ａ６を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ２を経由した測定光。この測定光Ｌ６２に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ６２は４４ΔＢである。
【００８９】
・測定光Ｌ６３：測定アームの往路で領域Ａ６を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ３を経由した測定光。この測定光Ｌ６３に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ６３は４５ΔＢである。
【００９０】
・測定光Ｌ６４：測定アームの往路で領域Ａ６を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ４を経由した測定光。この測定光Ｌ６４に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ６４は４６ΔＢである。
【００９１】
・測定光Ｌ６５：測定アームの往路で領域Ａ６を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ５を経由した測定光。この測定光Ｌ６５に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ６５は４７ΔＢである。
【００９２】
・測定光Ｌ６６：測定アームの往路で領域Ａ６を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ６を経由した測定光。この測定光Ｌ６６に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ６６は４８ΔＢである。
【００９３】
図３（Ｃ）は、以上の４９種類の測定光Ｌ００〜Ｌ６６の各々を、測定光に与えられたトータルの光路長オフセット量で表したものである。
【００９４】
したがって、本実施形態の演算装置４０が生成する散乱ポテンシャルデータＵ’には、図３（Ｄ）に模式的に示したとおり、４９種類の測定光Ｌ００〜Ｌ６６が個別に寄与した４９種類の部分散乱ポテンシャルデータＵ００〜Ｕ６６が、互いにずれた位置に現れる。４９種類の部分散乱ポテンシャルデータＵ００〜Ｕ６６の間の発現位置のズレは、４９種類の測定光Ｌ００〜Ｌ６６の光路長オフセット量の差異に相当する。
【００９５】
すなわち、本実施形態の第１オフセット部材２４及び第２オフセット部材２５には、４９種類の測定光Ｌ００〜Ｌ６６に固有の４９種類の部分散乱ポテンシャルデータＵ００〜Ｕ６６を、全体の散乱ポテンシャルデータＵ’上で互いに分離するという機能がある。
【００９６】
なお、図３（Ｄ）では、４９種類の部分散乱ポテンシャルデータＵ００〜Ｕ６６の相違を可視化しなかったが、４９種類の部分散乱ポテンシャルデータＵ００〜Ｕ６６に寄与する測定光Ｌ００〜Ｌ６６は互いに異なる種類の測定光であるので、４９種類の部分散乱ポテンシャルデータＵ００〜Ｕ６６の形状は、実際には若干ずつ相違している。
【００９７】
ここで、本実施形態の演算装置４０は、図３（Ｄ）に示すような全体の散乱ポテンシャルデータＵ’から、点線枠で囲った７種類の部分散乱ポテンシャルデータＵ００、Ｕ１１、Ｕ２２、Ｕ３３、Ｕ４４、Ｕ５５、Ｕ６６をそれぞれ抽出する。
【００９８】
そして、本実施形態の演算装置４０は、抽出した７種類の部分散乱ポテンシャルデータＵ００、Ｕ１１、Ｕ２２、Ｕ３３、Ｕ４４、Ｕ５５、Ｕ６６のみに基づき、試料１８の三次元構造データを作成する。
【００９９】
以下、簡単のため、三次元構造データの作成に使用される７種類の部分散乱ポテンシャルデータＵ００、Ｕ１１、Ｕ２２、Ｕ３３、Ｕ４４、Ｕ５５、Ｕ６６を、部分散乱ポテンシャルデータＵ０、Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ５、Ｕ６と表す。
【０１００】
なお、全体の散乱ポテンシャルデータＵ’における部分散乱ポテンシャルデータＵ０、Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ５、Ｕ６の各々の抽出枠のサイズは、ΔＢに設定され、部分散乱ポテンシャルデータＵｉの抽出枠の中心位置は、測定光Ｌｉｉの光路長オフセット量と同じ値、すなわち８ｉ×ΔＢに設定される（なお、ここでは部分散乱ポテンシャルデータＵ０の発現位置を原点とした）。
【０１０１】
次に、三次元構造データの作成に使用される７種類の部分散乱ポテンシャルデータＵ０、Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ５、Ｕ６が如何なるものであるかを説明する。ここでは、７種類の部分散乱ポテンシャルデータＵ０、Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ５、Ｕ６を代表して３つの部分散乱ポテンシャルデータＵ０、Ｕ１、Ｕ４を説明するが、他の部分散乱ポテンシャルデータＵ２、Ｕ３、Ｕ５、Ｕ６は部分散乱ポテンシャルデータＵ１、Ｕ４と同様である。
【０１０２】
先ず、部分散乱ポテンシャルデータＵ０は、図４（Ａ）に示すような測定光Ｌ００に固有の散乱ポテンシャルデータである。この測定光Ｌ００は、対物レンズ１７の部分開口１７−０を往復する測定光である。部分開口１７−０とは、対物レンズ１７の瞳（開口１７ａ）のうち前述した領域Ａ０、Ｂ０に対応する領域のことである。
【０１０３】
この部分開口１７−０から試料１８に向かった測定光は、例えば点線で示すとおり試料１８において様々な方向に散乱するが、その散乱光のうち、部分開口１７−０に戻れた測定光のみが、部分開口１７−０を往復する測定光Ｌ００である。つまり、本実施形態では、部分開口１７−０から試料１８に向かった測定光のうち、部分開口１７−０に戻った散乱角度の小さい光のみが、三次元構造データの作成に使用される。
【０１０４】
次に、部分散乱ポテンシャルデータＵ１は、図４（Ｂ）に示すような測定光Ｌ１１に固有の散乱ポテンシャルデータである。この測定光Ｌ１１は、対物レンズ１７の部分開口１７−１を往復する測定光である。部分開口１７−１とは、対物レンズ１７の瞳（開口１７ａ）のうち前述した領域Ａ１、Ｂ１に対応する領域のことである。
【０１０５】
この部分開口１７−１から試料１８に向かった測定光は、例えば点線で示すとおり試料１８において様々な方向に散乱するが、その散乱光のうち、部分開口１７−１に戻れた測定光のみが、部分開口１７−１を往復する測定光Ｌ１１である。つまり、本実施形態では、部分開口１７−１から試料１８に向かった測定光のうち、部分開口１７−１に戻った散乱角度の小さい光のみが、三次元構造データの作成に使用される。
【０１０６】
次に、部分散乱ポテンシャルデータＵ４は、図４（Ｃ）に示すような測定光Ｌ４４に固有の散乱ポテンシャルデータである。この測定光Ｌ４４は、対物レンズ１７の部分開口１７−４を往復する測定光である。部分開口１７−４とは、対物レンズ１７の瞳（開口１７ａ）のうち前述した領域Ａ４、Ｂ４に対応する領域のことである。
【０１０７】
この部分開口１７−４から試料１８に向かった測定光は、例えば点線で示すとおり試料１８において様々な方向に散乱するが、その散乱光のうち、部分開口１７−４に戻れた測定光のみが、部分開口１７−４を往復する測定光Ｌ４４である。つまり、本実施形態では、部分開口１７−４から試料１８に向かった測定光のうち、部分開口１７−４に戻った散乱角度の小さい光のみが、三次元構造データの作成に使用される。
【０１０８】
したがって、本実施形態の演算装置４０は、全体の散乱ポテンシャルデータＵ’から７種類の部分散乱ポテンシャルデータＵ０、Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ５、Ｕ６を切り出すことにより、試料１８で発生した測定光の散乱角度範囲を制限するのと同等の効果を得ることができる。
【０１０９】
したがって、本実施形態の合成開口型ＳＤ−ＯＣＴは、対物レンズ１７の焦点深度より深いイメージ深度を実現することができる。
【０１１０】
なお、光路長オフセット量のピッチΔＢの値（図３を参照）は、全体の散乱ポテンシャルデータＵ’において４９種類の部分散乱ポテンシャルデータＵ００〜Ｕ６６が確実に分離されるよう、部分開口の単体が実現する焦点深度より十分に大きく設定される。例えば、ピッチΔＢの値は、部分開口の単体が実現する焦点深度の６倍以上に設定される。
【０１１１】
次に、基準面Ｐにおけるサンプリング座標の配列パターンを説明する。
【０１１２】
図５（Ａ）は、部分開口１７−０〜１７−６の配列パターンを示し、図５（Ｂ）は、サンプリング座標の配列パターンを示す。これらの図５（Ａ）、（Ｂ）に示すとおり、サンプリング座標のｘ方向の配列ピッチ（＝ｘ方向の走査ピッチ）と、サンプリング座標のｙ方向の配列ピッチ（＝ｙ方向の走査ピッチ）との比は、部分開口１７−０〜１７−６のｘ方向の最小配列ピッチとｙ方向の最小配列ピッチとの比（＝１：√３）に一致する。
【０１１３】
ｘ方向の走査ピッチとｙ方向の走査ピッチとの比をこのように設定すれば、三次元構造データを効率よく作成することができる（詳細は後述）。
【０１１４】
因みに、三次元構造データのｘ方向の画素数（解像度）は、ｘ方向の走査ピッチによって決まり、三次元構造データのｙ方向の画素数（解像度）は、ｙ方向の走査ピッチによって決まる。また、三次元構造データのｚ方向の画素数（解像度）は、ｘｙ方向の走査ピッチによって決まる（詳細は後述）。
【０１１５】
次に、三次元構造データの作成原理を説明する。
【０１１６】
ここでは、図６（Ａ）に示すとおり基準面Ｐ上の或るサンプリング座標（ｘ，ｙ）に向けて照射された３つの測定光Ｌ００（ｘ，ｙ）、Ｌ１１（ｘ，ｙ）、Ｌ４４（ｘ，ｙ）に着目する。図６では、サンプリング座標（ｘ，ｙ）に向かって集光する測定光を、サンプリング座標（ｘ，ｙ）に頂点を有した二等辺三角形で表している。
【０１１７】
このうち、測定光Ｌ００（ｘ，ｙ）は、対物レンズ１７の瞳中央の部分開口１７−０を往復する光であるので、測定光Ｌ００（ｘ，ｙ）の主光線（＝部分開口１７−０の中央を通過する光線）は、図６（Ｂ）に点線で示すとおりｚ軸と平行である。
【０１１８】
よって、測定光Ｌ００（ｘ，ｙ）には、ｚ軸と平行な直線上の構造（散乱強度分布）が反映される。したがって、測定光Ｌ００（ｘ，ｙ）に固有の部分散乱ポテンシャルデータＵ０（ｘ，ｙ）は、ｚ軸と平行な直線上の構造を表す。
【０１１９】
次に、測定光Ｌ１１（ｘ，ｙ）は、対物レンズ１７の瞳周辺の部分開口１７−１を往復する光であるので、測定光Ｌ１１（ｘ，ｙ）の主光線（＝部分開口１７−１の中央を通過する光線）は、図６（Ｃ）に点線で示すとおりｚ軸から傾斜している。
【０１２０】
よって、測定光Ｌ１１（ｘ，ｙ）には、ｚ軸から傾斜した直線上の構造（散乱強度分布）が反映される。したがって、測定光Ｌ１１（ｘ，ｙ）に固有の部分散乱ポテンシャルデータＵ１（ｘ，ｙ）は、ｚ軸から傾斜した直線上の構造を表す。
【０１２１】
次に、測定光Ｌ４４（ｘ，ｙ）は、対物レンズ１７の瞳周辺の部分開口１７−４を往復する光であるので、測定光Ｌ４４（ｘ，ｙ）の主光線（＝部分開口１７−４の中央を通過する光線）は、図６（Ｄ）に点線で示すとおりｚ軸から傾斜している。
【０１２２】
よって、測定光Ｌ４４（ｘ，ｙ）には、ｚ軸から傾斜した直線上の構造（散乱強度分布）が反映される。したがって、測定光Ｌ４４（ｘ，ｙ）に固有の部分散乱ポテンシャルデータＵ４（ｘ，ｙ）は、ｚ軸から傾斜した直線上の構造を表す。
【０１２３】
したがって、互いに同じサンプリング座標（ｘ，ｙ）からサンプリングされた部分散乱ポテンシャルデータＵ０（ｘ，ｙ）、Ｕ１（ｘ，ｙ）、Ｕ４（ｘ，ｙ）の間では、データ範囲（図６（Ｂ）〜（Ｄ）の点線）が完全には重ならず、部分散乱ポテンシャルデータＵ０（ｘ，ｙ）のデータ範囲（図６（Ｂ）点線）と、部分散乱ポテンシャルデータＵ１（ｘ，ｙ）のデータ範囲（図６（Ｃ）点線）と、部分散乱ポテンシャルデータＵ４（ｘ，ｙ）のデータ範囲（図６（Ｄ）点線）とは、基準面Ｐ上の座標（ｘ，ｙ，０）で交差するに過ぎない。
【０１２４】
また、以上の部分散乱ポテンシャルデータＵ１（ｘ，ｙ）、Ｕ４（ｘ，ｙ）に関する説明は、他の部分散乱ポテンシャルデータＵ２（ｘ，ｙ）、Ｕ３（ｘ，ｙ）、Ｕ５（ｘ，ｙ）、Ｕ６（ｘ，ｙ）にも同様に当てはまる。
【０１２５】
そこで、本実施形態の演算装置４０は、試料１８の三次元構造データのうち、基準面Ｐ上の構造データを生成する際には、図７（Ａ）に示すとおり、互いに同じサンプリング座標からサンプリングされた部分散乱ポテンシャルデータＵ０、Ｕ１、…、Ｕ６を使用するのに対して、基準面Ｐから外れた面の構造データを生成する際には、図７（Ｂ）、（Ｃ）に示すとおり、互いに異なるサンプリング座標からサンプリングされた部分散乱ポテンシャルデータＵ０、Ｕ１、…、Ｕ６を使用する。
【０１２６】
なお、図７の上段は、構造データの生成先となる座標をｚ方向から見た図であり、図７の下段は、構造データの生成先となる座標をｙ方向から見た図である。図７において四角マークで示したのが構造データの生成先となる座標である。また、図７においてドットマークで示したのがデータ生成に使用される部分散乱ポテンシャルデータのサンプリング座標である。
【０１２７】
図７（Ａ）は、基準面Ｐの構造データを生成する場合を示しており、図７（Ｂ）は、基準面Ｐに最も近い面の構造データを生成する場合を示しており、図７（Ｃ）は、基準面Ｐに次に近い面の構造データを生成する場合を示している。
【０１２８】
なお、図７（Ｂ）、（Ｃ）の下段を参照すると、構造データの生成先座標のｚ方向のピッチΔｚが、ｘ方向の走査ピッチΔｘとｙ方向の走査ピッチΔｙとによって決まることは明らかである。ピッチΔｚは、ピッチΔｘ、Δｙが小さいときほど小さくなる。
【０１２９】
次に、三次元構造データの生成手順を演算式で説明する。
【０１３０】
先ず、演算装置４０は、基準面Ｐ上の座標（ｘ，ｙ，０）における構造データＵ（ｘ，ｙ，０）を生成する際には、互いに同じサンプリング座標からサンプリングされた７種類の部分散乱ポテンシャルデータＵ０、Ｕ１、…、Ｕ６を以下の式に当てはめる。
【０１３１】
【数１】
2015172549.tif 000003
【０１３２】
一方、演算装置４０は、基準面Ｐからｚだけ離れた外れた面上の座標（ｘ，ｙ，ｚ）の構造データＵ（ｘ，ｙ，ｚ）を生成する際には、互いに異なるサンプリング座標からサンプリングされた７種類の部分散乱ポテンシャルデータＵ０、Ｕ１、…、Ｕ６を以下の式に当てはめる。
【０１３３】
【数２】
2015172549.tif 000004
【０１３４】
但し、式（１）、式（２）の右辺において、部分散乱ポテンシャルデータＵｉの第１引数「ｘ」及び第２引数「ｙ」は、部分散乱ポテンシャルデータＵｉのサンプリング座標（ｘ，ｙ）を表しており、部分散乱ポテンシャルデータＵｉの第３引数「ｚ」は、部分散乱ポテンシャルデータＵｉの距離座標を表している。部分散乱ポテンシャルデータＵｉの距離座標は、部分散乱ポテンシャルデータＵｉに寄与した測定光Ｌｉｉの主光線方向（図６の点線参照）の距離を、参照光との光路長差で表したものであって、測定光Ｌｉｉの主光線が基準面Ｐと交差する点からの距離と、全ての測定光に共通する光路長差ＳＲと、測定光Ｌｉｉに固有の光路長オフセット量Ｓｉｉとの和に相当する。
【０１３５】
また、式（２）の右辺におけるθ’は、測定光Ｌ１１、Ｌ２２、…、Ｌ６６の主光線が測定光Ｌ００の主光線に対して成す角度（図７（Ｃ）の下段を参照）である。
【０１３６】
ここで、本実施形態の各部の数値例を以下に示す。
【０１３７】
・対物レンズ１７の媒質の屈折率≒１．３３（水と略同じ、水が主成分）
・対物レンズ１７のタイプ：水浸対物レンズ
・光源波長範囲：０．７５〜０．８５μｍ（中心波長０．８μm）
・部分開口の単体のＮＡ：０．２５
・部分開口の単体の焦点深度：全幅で１７μｍ
・光路長オフセットのピッチΔＢ：６×１７×１．３３＝１３６μｍ
次に、本実施形態の合成開口型ＳＤ−ＯＣＴが伝達可能な構造の空間周波数範囲、すなわち、本実施形態の実効的ＣＴＦ（ＣＴＦ：coherent transfer function）の範囲を説明する。ここでいう「実効的ＣＴＦの範囲」とは、試料１８の構造に含まれる空間周波数のうち、三次元構造データに反映可能な空間周波数範囲のことである。
【０１３８】
図８（Ａ）に斜線で示す範囲が、ｘ方向及びｙ方向における実効的ＣＴＦの範囲であり、図８（Ｂ）に斜線で示す範囲が、ｙ方向及びｚ方向における実効的ＣＴＦの範囲である。μｘはｘ方向の空間周波数であり、μｙはｙ方向の空間周波数であり、μｚはｚ方向の空間周波数である。
【０１３９】
なお、図８（Ａ）において、細い実線で囲った範囲Ａｒは、測定光の長波長成分による実効的ＣＴＦの範囲であり、細かい点線で囲った範囲Ａｇは、測定光の中間波長成分による実効的ＣＴＦの範囲であり、粗い点線で囲った範囲Ａｂは、測定光の短波長成分による実効的ＣＴＦの範囲である。
【０１４０】
また、図示省略したが、ｘ方向及びｚ方向における実効的ＣＴＦの範囲は、ｙ方向及びｚ方向における実効的ＣＴＦの範囲（図８（Ｂ））と同様である。
【０１４１】
したがって、本実施形態の実効的ＣＴＦの範囲は、従来のＳＤ−ＯＣＴ（本実施形態において対物レンズの大きな開口全体を用いるもの）のＣＴＦの範囲とほぼ同じである。つまり、本実施形態の合成開口型ＳＤ−ＯＣＴは、従来のＳＤ−ＯＣＴと同等の横分解能を得ることが可能である。
【０１４２】
なお、本実施形態では、部分開口１７−０〜１７−６の配列パターン（図５（Ａ）参照）がｘ方向とｙ方向との間で相違するので、三次元構造データには異方性が生じてしまう。
【０１４３】
そこで、本実施形態の合成開口型ＳＤ−ＯＣＴには、以下の（１）〜（５）のような平均化機能が付加されることが望ましい。
【０１４４】
（１）オフセット部材２４、２５の双方を光軸の周りに少なくとも３０ｄｅｇだけ回転させる回転機構が備えられる。
【０１４５】
（２）制御装置３９は、回転機構を駆動してオフセット部材２４、２５の双方を光軸の周りに３０ｄｅｇだけ回転させると共に、回転の前後の各々のタイミングで、各サンプリング座標から光スペクトル信号をサンプリングする。但し、制御装置３９は、ｘ方向の走査ピッチとｙ方向の走査ピッチとを、回転の前後で反転させる。
【０１４６】
（３）演算装置４０は、回転前にサンプリングされた光スペクトル信号に基づき第１の三次元構造データを生成すると共に、回転後にサンプリングされた光スペクトル信号に基づき第２の三次元構造データを生成する。但し、演算装置４０は、第１の三次元構造データの作成時には式（１）、式（２）を使用し、第２の三次元構造データの生成時には、式（１）、式（３）を使用する（つまり、式（２）の代わりに式（３）を使用する。）。
【０１４７】
【数３】
2015172549.tif 000005
【０１４８】
（４）演算装置４０は、第１の三次元構造データと第２の三次元構造データとを平均操作することにより、詳細な三次元構造データを作成する。但し、演算装置４０は、第１の三次元構造データと第２の三次元構造データとの間で座標の共通しない点の構造データを、補間演算によって生成する。
【０１４９】
図９は、本実施形態の合成開口型ＳＤ−ＯＣＴの横分解能を説明する図である。図９は、試料１８における点物体の観察像（＝点物体の構造データに反映される点物体の散乱振幅分布）を示すシミュレーション結果であり、図９の「合成開口型」が本実施形態の観察像を示し、図９の「単一小開口型」が本実施形態において対物レンズの開口を単一の部分開口のみとした場合の観察像を示している。図９からは、「合成開口型」の方が「単一小開口型」よりも横分解能が高いことがわかる。
【０１５０】
すなわち、本実施形態の合成開口型ＳＤ−ＯＣＴは、「単一小開口型」と同等のイメージ深度を有しながらも「単一小開口型」より高い横分解能を達成できる。
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態を説明する。本実施形態は、第１実施形態の変形例であるので、第１実施形態との相違点のみを説明する。
【０１５１】
図１０は、本実施形態の合成開口型ＳＤ−ＯＣＴの構成図である（なお、図１０では、制御装置及び演算装置の図示を省略した。）。
【０１５２】
先ず、本実施形態では、第２オフセット部材２５は省略される。
【０１５３】
また、本実施形態では、第１オフセット部材２４における光路長オフセット量のピッチΔＡの値は、対物レンズ１７の部分開口の単体が実現する焦点深度より十分に大きく設定される。例えば、ピッチΔＡの値は、対物レンズ１７の部分開口の単体が実現する焦点深度の６倍以上に設定される。
【０１５４】
また、本実施形態では、分光器２３の手前における干渉光の光路に、ビーム分離部材３０が配置される。ビーム分離部材３０の詳細は後述する。
【０１５５】
また、本実施形態では、ビーム分離部材３０の配置先を対物レンズ１７の瞳面と共役にするためにリレーレンズ１６’が配置される。
【０１５６】
また、本実施形態の分光器２３には、ラインセンサ２３ｅの代わりにイメージセンサ２３ｆが配置される。
【０１５７】
図１０において、白色レーザ光源１１から射出した白色レーザ光は、コリメートレンズ１２にて径の太い平行光束となり、ビームスプリッタ１３へ入射する。ビームスプリッタ１３へ入射した白色レーザ光は、ビームスプリッタ１３を透過する白色レーザ光と、ビームスプリッタ１３を反射する白色レーザ光とに分岐される。
【０１５８】
ここでは、ビームスプリッタ１３を透過した白色レーザ光は測定光として使用され、ビームスプリッタ１３を反射した白色レーザ光は参照光として使用されると仮定する。
【０１５９】
ビームスプリッタ１３を透過した白色レーザ光（測定光）は、第１オフセット部材２４、リレーレンズ１６を順に透過してガルバノスキャナ１５へ入射する。
【０１６０】
ガルバノスキャナ１５へ入射した測定光は、ガルバノスキャナ１５の２つのミラーで順に反射すると、対物レンズ１７の瞳側へ入射する。対物レンズ１７の瞳側へ入射した測定光は、対物レンズ１７の先端側から射出すると、試料１８の基準面Ｐの１点に向かって集光する。
【０１６１】
測定光の集光点の近傍で散乱した測定光のうち、対物レンズ１７の先端側に向かったものは、対物レンズ１７によって捉えられる。対物レンズ１７の先端で捉えられた測定光は、集光点に照射された測定光の光路を逆方向に辿り、ガルバノスキャナ１５、リレーレンズ１６、第１オフセット部材２４を順に介してビームスプリッタ１３へ入射し、ビームスプリッタ１３を反射する。
【０１６２】
一方、ビームスプリッタ１３を反射した白色レーザ光（参照光）は、滑らかな平面である参照面２０へ正面から入射する。参照面２０へ入射した参照光は、参照面２０を反射すると、ビームスプリッタ１３へ戻り、ビームスプリッタ１３を透過する。ビームスプリッタ１３を透過した参照光は、ビームスプリッタ１３を反射した測定光と互いの光路を統合させる。光路を統合させた測定光及び参照光は、互いに干渉する。以下、互いの光路を統合させた測定光及び参照光からなる光を「干渉光」と称す。
【０１６３】
ビームスプリッタ１３から射出した干渉光は、リレーレンズ１６’を透過してビームスプリッタ１９へ入射すると、ビームスプリッタ１９を透過し、ビーム分離部材３０へ入射する。
【０１６４】
ビーム分離部材３０へ入射した干渉光は、ビーム分離部材３０で反射すると、ビームスプリッタ１９に戻り、ビームスプリッタ１９で反射する。ビームスプリッタ１９で反射した干渉光は、集光レンズ２２へ入射すると、集光レンズ２２の集光作用を受け、分光器２３のスリットマスク２３ａのスリット上に集光する。集光した干渉光のうち、スリットマスク２３ａを通過した干渉光は、コリメートミラー２３ｂへ入射すると、コリメートミラー２３ｂで反射して平行光束となり、反射回折格子２３ｃへ入射する。
【０１６５】
反射回折格子２３ｃへ入射した干渉光に含まれる複数の波長成分は、互いに異なる角度で反射回折格子２３ｃを反射し、互いに異なる角度で集光ミラー２３ｄへ入射する（なお、図１０では、集光ミラー２３ｄで反射する複数の波長成分を代表して基準波長成分のみを描いた）。
【０１６６】
集光ミラー２３ｄで反射した複数の波長成分は、イメージセンサ２３ｆの互いに異なる受光部へ入射する（なお、図１０では、イメージセンサ２３ｆへ入射する複数の波長成分を代表して基準波長成分のみを描いた。）。
【０１６７】
イメージセンサ２３ｆへ入射した複数の波長成分は、イメージセンサ２３ｆの複数の受光部で個別に電気信号へと変換される。
【０１６８】
なお、第１オフセット部材２４の配置面は、リレーレンズ１６によって対物レンズ１７の瞳と共役に結ばれており、ビーム分離部材３０の配置面は、リレーレンズ１６’、１６によって対物レンズ１７の瞳と共役に結ばれている。
【０１６９】
また、以上の合成開口型ＳＤ−ＯＣＴでは、ビームスプリッタ１３、第１オフセット部材２４、リレーレンズ１６、ガルバノスキャナ１５、対物レンズ１７、試料１８、対物レンズ１７、ガルバノスキャナ１５、リレーレンズ１６、第１オフセット部材２４、ビームスプリッタ１３を順に経由する測定光の光路が「測定アーム」である。
【０１７０】
また、以上の合成開口型ＳＤ−ＯＣＴでは、ビームスプリッタ１３、参照面２０、ビームスプリッタ１３を順に経由する参照光の光路が「参照アーム」である。
【０１７１】
このように、本実施形態では、測定アームの往路と復路とが部分的に分離されておらず、第１オフセット部材２４の配置先は、測定アームの往路と復路との共通光路となっている。
【０１７２】
なお、本実施形態においても第１実施形態と同様、ガルバノスキャナ１５の主走査ミラーによる集光点の移動方向を「ｘ方向」とし、ガルバノスキャナ１５の副走査ミラーによる集光点の移動方向を「ｙ方向」とする。
【０１７３】
図１１（Ａ）は、ビーム分離部材３０を説明する図である。ビーム分離部材３０は、対物レンズ１７の瞳と共役な領域（点線円枠）内に、ｘｙ方向のサイズが等しく配置姿勢の異なる７つの円形の反射面Ｃ０〜Ｃ６を密に配列してなり、ビーム分離部材３０のうち反射面Ｃ０〜Ｃ６以外の部分は遮光部となっている。
【０１７４】
反射面Ｃ０〜Ｃ６のうち、反射面Ｃ０の中心は光軸に一致しており、反射面Ｃ１〜Ｃ６は、反射面Ｃ０の周りに等間隔で配置されている。ここでは、反射面Ｃ１、Ｃ４の配列方向がｘ方向であると仮定する。よって、試料１８の基準面Ｐから見ると、ビーム分離部材３０の反射面Ｃ０〜Ｃ６は、第１オフセット部材２４の領域Ａ０〜Ａ６（図２参照）にそれぞれ対応する。
【０１７５】
但し、反射面Ｃ０〜Ｃ６の各々の姿勢は、図１１（Ｂ）に示すとおり、スリットマスク２３ａのスリット上で集光点Ｄ０〜Ｄ６が空間的に分離されるように設定される。
【０１７６】
集光点Ｄ０は、反射面Ｃ０で反射した干渉光ＬＣ０の集光点であり、集光点Ｄ１は、反射面Ｃ１で反射した干渉光ＬＣ１の集光点であり、集光点Ｄ２は、反射面Ｃ２で反射した干渉光ＬＣ２の集光点であり、集光点Ｄ３は、反射面Ｃ３で反射した干渉光ＬＣ３の集光点であり、集光点Ｄ４は、反射面Ｃ４で反射した干渉光ＬＣ４の集光点であり、集光点Ｄ５は、反射面Ｃ５で反射した干渉光ＬＣ５の集光点であり、集光点Ｄ６は、反射面Ｃ６で反射した干渉光ＬＣ６の集光点である。
【０１７７】
したがって、メージセンサ２３ｆ上では、図１１（Ｃ）に示すとおり、干渉光ＬＣ０の入射領域Ｅ０と、干渉光ＬＣ１の入射領域Ｅ１と、干渉光ＬＣ２の入射領域Ｅ２と、干渉光ＬＣ３の入射領域Ｅ３と、干渉光ＬＣ４の入射領域Ｅ４と、干渉光ＬＣ５の入射領域Ｅ５と、干渉光ＬＣ６の入射領域Ｅ６とが空間的に分離される。
【０１７８】
したがって、イメージセンサ２３ｆは、図１１（Ｃ）に示すとおり、干渉光ＬＣ０の光スペクトル信号Ｓ０と、干渉光ＬＣ１の光スペクトル信号Ｓ１と、干渉光ＬＣ２の光スペクトル信号Ｓ２と、干渉光ＬＣ３の光スペクトル信号Ｓ３と、干渉光ＬＣ４の光スペクトル信号Ｓ４と、干渉光ＬＣ５の光スペクトル信号Ｓ５と、干渉光ＬＣ６の光スペクトル信号Ｓ６とを個別に生成することができる。
【０１７９】
そして、本実施形態の演算装置は、光スペクトル信号Ｓ０をフーリエ変換したものである散乱ポテンシャルデータＵ０’と、光スペクトル信号Ｓ１をフーリエ変換したものである散乱ポテンシャルデータＵ１’と、光スペクトル信号Ｓ２をフーリエ変換したものである散乱ポテンシャルデータＵ２’と、光スペクトル信号Ｓ３をフーリエ変換したものである散乱ポテンシャルデータＵ３’と、光スペクトル信号Ｓ４をフーリエ変換したものである散乱ポテンシャルデータＵ４’と、光スペクトル信号Ｓ５をフーリエ変換したものである散乱ポテンシャルデータＵ５’と、光スペクトル信号Ｓ５をフーリエ変換したものである散乱ポテンシャルデータＵ６’とを個別に生成する。
【０１８０】
ここで、散乱ポテンシャルデータＵ０’に寄与する測定光と、散乱ポテンシャルデータＵ１’に寄与する測定光と、散乱ポテンシャルデータＵ２’に寄与する測定光と、散乱ポテンシャルデータＵ３’に寄与する測定光と、散乱ポテンシャルデータＵ４’に寄与する測定光と、散乱ポテンシャルデータＵ５’に寄与する測定光と、散乱ポテンシャルデータＵ６’に寄与する測定光とを説明する。
【０１８１】
図１２（Ｂ）、（Ｃ）、…、（Ｈ）は、散乱ポテンシャルデータＵ０’、Ｕ１’、…、Ｕ６’の各々に寄与する測定光を、測定光に与えられる光路長オフセット量によって表した図である。なお、図１２（Ａ）は、第１オフセット部材２４の領域Ａ０〜Ａ６の各々の光路長オフセット量を示している。
【０１８２】
先ず、図１２（Ｂ）に示すとおり、散乱ポテンシャルデータＵ０’に寄与する測定光は、以下の７種類である。
【０１８３】
・測定光Ｌ００：測定アームの往路で領域Ａ０を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ０を経由した測定光。この測定光Ｌ００に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ００はゼロである。
【０１８４】
・測定光Ｌ０１：測定アームの往路で領域Ａ０を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ１を経由した測定光。この測定光Ｌ０１に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ０１はΔＡである。
【０１８５】
・測定光Ｌ０２：測定アームの往路で領域Ａ０を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ２を経由した測定光。この測定光Ｌ０２に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ０２は２ΔＡである。
【０１８６】
・測定光Ｌ０３：測定アームの往路で領域Ａ０を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ３を経由した測定光。この測定光Ｌ０３に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ０３は３ΔＡである。
【０１８７】
・測定光Ｌ０４：測定アームの往路で領域Ａ０を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ４を経由した測定光。この測定光Ｌ０４に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ０４は４ΔＡである。
【０１８８】
・測定光Ｌ０５：測定アームの往路で領域Ａ０を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ５を経由した測定光。この測定光Ｌ０５に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ０５は５ΔＡである。
【０１８９】
・測定光Ｌ０６：測定アームの往路で領域Ａ０を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ６を経由した測定光。この測定光Ｌ０６に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ０６は６ΔＡである。
【０１９０】
次に、図１２（Ｃ）に示すとおり、散乱ポテンシャルデータＵ１’に寄与する測定光は、以下の７種類である。
【０１９１】
・測定光Ｌ１０：測定アームの往路で領域Ａ１を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ０を経由した測定光。この測定光Ｌ１０に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ１０はΔＡである。
【０１９２】
・測定光Ｌ１１：測定アームの往路で領域Ａ１を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ１を経由した測定光。この測定光Ｌ１１に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ１１は２ΔＡである。
【０１９３】
・測定光Ｌ１２：測定アームの往路で領域Ａ１を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ２を経由した測定光。この測定光Ｌ１２に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ１２は３ΔＡである。
【０１９４】
・測定光Ｌ１３：測定アームの往路で領域Ａ１を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ３を経由した測定光。この測定光Ｌ１３に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ１３は４ΔＡである。
【０１９５】
・測定光Ｌ１４：測定アームの往路で領域Ａ１を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ４を経由した測定光。この測定光Ｌ１４に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ１４は５ΔＡである。
【０１９６】
・測定光Ｌ１５：測定アームの往路で領域Ａ１を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ５を経由した測定光。この測定光Ｌ１５に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ１５は６ΔＡである。
【０１９７】
・測定光Ｌ１６：測定アームの往路で領域Ａ１を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ６を経由した測定光。この測定光Ｌ１６に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ１６は７ΔＡである。
【０１９８】
次に、図１２（Ｄ）に示すとおり、散乱ポテンシャルデータＵ２’に寄与する測定光は、以下の７種類である。
【０１９９】
・測定光Ｌ２０：測定アームの往路で領域Ａ２を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ０を経由した測定光。この測定光Ｌ２０に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ２０は２ΔＡである。
【０２００】
・測定光Ｌ２１：測定アームの往路で領域Ａ２を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ１を経由した測定光。この測定光Ｌ２１に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ２１は３ΔＡである。
【０２０１】
・測定光Ｌ２２：測定アームの往路で領域Ａ２を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ２を経由した測定光。この測定光Ｌ２２に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ２２は４ΔＡである。
【０２０２】
・測定光Ｌ２３：測定アームの往路で領域Ａ２を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ３を経由した測定光。この測定光Ｌ２３に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ２３は５ΔＡである。
【０２０３】
・測定光Ｌ２４：測定アームの往路で領域Ａ２を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ｂ４を経由した測定光。この測定光Ｌ２４に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ２４は６ΔＡである。
【０２０４】
・測定光Ｌ２５：測定アームの往路で領域Ａ２を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ５を経由した測定光。この測定光Ｌ２５に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ２５は７ΔＡである。
【０２０５】
・測定光Ｌ２６：測定アームの往路で領域Ａ２を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ６を経由した測定光。この測定光Ｌ２６に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ２６は８ΔＡである。
【０２０６】
次に、図１２（Ｅ）に示すとおり、散乱ポテンシャルデータＵ３’に寄与する測定光は、以下の７種類である。
【０２０７】
・測定光Ｌ３０：測定アームの往路で領域Ａ３を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ０を経由した測定光。この測定光Ｌ３０に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ３０は３ΔＡである。
【０２０８】
・測定光Ｌ３１：測定アームの往路で領域Ａ３を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ１を経由した測定光。この測定光Ｌ３１に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ３１は４ΔＡである。
【０２０９】
・測定光Ｌ３２：測定アームの往路で領域Ａ３を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ２を経由した測定光。この測定光Ｌ３２に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ３２は５ΔＡである。
【０２１０】
・測定光Ｌ３３：測定アームの往路で領域Ａ３を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ３を経由した測定光。この測定光Ｌ３３に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ３３は６ΔＡである。
【０２１１】
・測定光Ｌ３４：測定アームの往路で領域Ａ３を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ４を経由した測定光。この測定光Ｌ３４に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ３４は７ΔＡである。
【０２１２】
・測定光Ｌ３５：測定アームの往路で領域Ａ３を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ５を経由した測定光。この測定光Ｌ３５に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ３５は８ΔＡである。
【０２１３】
・測定光Ｌ３６：測定アームの往路で領域Ａ３を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ６を経由した測定光。この測定光Ｌ３６に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ３６は９ΔＡである。
【０２１４】
次に、図１２（Ｆ）に示すとおり、散乱ポテンシャルデータＵ４’に寄与する測定光は、以下の７種類である。
【０２１５】
・測定光Ｌ４０：測定アームの往路で領域Ａ４を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ０を経由した測定光。この測定光Ｌ４０に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ４０は４ΔＡである。
【０２１６】
・測定光Ｌ４１：測定アームの往路で領域Ａ４を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ１を経由した測定光。この測定光Ｌ４１に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ４１は５ΔＡである。
【０２１７】
・測定光Ｌ４２：測定アームの往路で領域Ａ４を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ２を経由した測定光。この測定光Ｌ４２に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ４２は６ΔＡである。
【０２１８】
・測定光Ｌ４３：測定アームの往路で領域Ａ４を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ３を経由した測定光。この測定光Ｌ４３に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ４３は７ΔＡである。
【０２１９】
・測定光Ｌ４４：測定アームの往路で領域Ａ４を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ４を経由した測定光。この測定光Ｌ４４に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ４４は８ΔＡである。
【０２２０】
・測定光Ｌ４５：測定アームの往路で領域Ａ４を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ５を経由した測定光。この測定光Ｌ４５に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ４５は９ΔＡである。
【０２２１】
・測定光Ｌ４６：測定アームの往路で領域Ａ４を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ６を経由した測定光。この測定光Ｌ４６に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ４６は１０ΔＡである。
【０２２２】
次に、図１２（Ｇ）に示すとおり、散乱ポテンシャルデータＵ５’に寄与する測定光は、以下の７種類である。
【０２２３】
・測定光Ｌ５０：測定アームの往路で領域Ａ５を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ０を経由した測定光。この測定光Ｌ５０に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ５０は５ΔＡである。
【０２２４】
・測定光Ｌ５１：測定アームの往路で領域Ａ５を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ１を経由した測定光。この測定光Ｌ５１に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ５１は６ΔＡである。
【０２２５】
・測定光Ｌ５２：測定アームの往路で領域Ａ５を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ２を経由した測定光。この測定光Ｌ５２に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ５２は７ΔＡである。
【０２２６】
・測定光Ｌ５３：測定アームの往路で領域Ａ５を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ３を経由した測定光。この測定光Ｌ５３に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ５３は８ΔＡである。
【０２２７】
・測定光Ｌ５４：測定アームの往路で領域Ａ５を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ４を経由した測定光。この測定光Ｌ５４に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ５４は９ΔＡである。
【０２２８】
・測定光Ｌ５５：測定アームの往路で領域Ａ５を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ５を経由した測定光。この測定光Ｌ５５に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ５５は１０ΔＡである。
【０２２９】
・測定光Ｌ５６：測定アームの往路で領域Ａ５を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ６を経由した測定光。この測定光Ｌ５６に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ５６は１１ΔＡである。
【０２３０】
次に、図１２（Ｈ）に示すとおり、散乱ポテンシャルデータＵ６’に寄与する測定光は、以下の７種類である。
【０２３１】
・測定光Ｌ６０：測定アームの往路で領域Ａ６を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ０を経由した測定光。この測定光Ｌ６０に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ６０は６ΔＡである。
【０２３２】
・測定光Ｌ６１：測定アームの往路で領域Ａ６を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ１を経由した測定光。この測定光Ｌ６１に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ６１は７ΔＡである。
【０２３３】
・測定光Ｌ６２：測定アームの往路で領域Ａ６を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ２を経由した測定光。この測定光Ｌ６２に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ６２は８ΔＡである。
【０２３４】
・測定光Ｌ６３：測定アームの往路で領域Ａ６を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ３を経由した測定光。この測定光Ｌ６３に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ６３は９ΔＡである。
【０２３５】
・測定光Ｌ６４：測定アームの往路で領域Ａ６を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ４を経由した測定光。この測定光Ｌ６４に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ６４は１０ΔＡである。
【０２３６】
・測定光Ｌ６５：測定アームの往路で領域Ａ６を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ５を経由した測定光。この測定光Ｌ６５に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ６５は１１ΔＡである。
【０２３７】
・測定光Ｌ６６：測定アームの往路で領域Ａ６を通過し、かつ測定アームの復路で領域Ａ６を経由した測定光。この測定光Ｌ６６に付与されるトータルの光路長オフセット量Ｓ６６は１２ΔＡである。
【０２３８】
そして、以上の４９種類の測定光Ｌ００〜Ｌ６６のうち、図１２において点線で囲った７種類の測定光Ｌ００、Ｌ１１、Ｌ２２、Ｌ３３、Ｌ４４、Ｌ５５、Ｌ６６は、第１実施形態における７種類の測定光Ｌ００、Ｌ１１、Ｌ２２、Ｌ３３、Ｌ４４、Ｌ５５、Ｌ６６と同様、対物レンズ１７の部分開口１７−０、１７−１、１７−２、１７−３、１７−４、１７−５、１７−６を個別に往復した測定光である（図４を参照）。
【０２３９】
本実施形態では、これら７種類の測定光Ｌ００、Ｌ１１、Ｌ２２、Ｌ３３、Ｌ４４、Ｌ５５、Ｌ６６は、図１２（Ｂ）〜（Ｈ）に示すとおり７種類の散乱ポテンシャルデータＵ０’、Ｕ１’、Ｕ２’、Ｕ３’、Ｕ４’、Ｕ５’、Ｕ６’へ個別に反映されている。
【０２４０】
よって、７種類の散乱ポテンシャルデータＵ０’、Ｕ１’、Ｕ２’、Ｕ３’、Ｕ４’、Ｕ５’、Ｕ６’には、７種類の測定光Ｌ００、Ｌ１１、Ｌ２２、Ｌ３３、Ｌ４４、Ｌ５５、Ｌ６６に固有の７種類の部分散乱ポテンシャルデータＵ０、Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ５、Ｕ６が図１３（Ａ）〜（Ｇ）に示すとおり個別に割り振られる。
【０２４１】
しかも、図１３（Ａ）に示すとおり測定光Ｌ００に固有の部分散乱ポテンシャルデータＵ０は、散乱ポテンシャルデータＵ０’上で他の部分散乱ポテンシャルデータから分離されている。また、図１３（Ｂ）に示すとおり測定光Ｌ１１に固有の部分散乱ポテンシャルデータＵ１は、散乱ポテンシャルデータＵ１’上で他の部分散乱ポテンシャルデータから分離されている。また、図１３（Ｃ）に示すとおり測定光Ｌ２２に固有の部分散乱ポテンシャルデータＵ２は、散乱ポテンシャルデータＵ２’上で他の部分散乱ポテンシャルデータから分離されている。また、図１３（Ｄ）に示すとおり測定光Ｌ３３に固有の部分散乱ポテンシャルデータＵ３は、散乱ポテンシャルデータＵ３’上で他の部分散乱ポテンシャルデータから分離されている。また、図１３（Ｅ）に示すとおり測定光Ｌ４４に固有の部分散乱ポテンシャルデータＵ４は、散乱ポテンシャルデータＵ４’上で他の部分散乱ポテンシャルデータから分離されている。また、図１３（Ｆ）に示すとおり測定光Ｌ５５に固有の部分散乱ポテンシャルデータＵ５は、散乱ポテンシャルデータＵ５’上で他の部分散乱ポテンシャルデータから分離されている。また、図１３（Ｇ）に示すとおり測定光Ｌ６６に固有の部分散乱ポテンシャルデータＵ６は、散乱ポテンシャルデータＵ６’上で他の部分散乱ポテンシャルデータから分離されている。
【０２４２】
そこで、本実施形態の演算装置は、散乱ポテンシャルデータＵ０’から部分散乱ポテンシャルデータＵ０を抽出し、散乱ポテンシャルデータＵ１’から部分散乱ポテンシャルデータＵ１を抽出し、散乱ポテンシャルデータＵ２’から部分散乱ポテンシャルデータＵ２を抽出し、散乱ポテンシャルデータＵ３’から部分散乱ポテンシャルデータＵ３を抽出し、散乱ポテンシャルデータＵ４’から部分散乱ポテンシャルデータＵ４を抽出し、散乱ポテンシャルデータＵ５’から部分散乱ポテンシャルデータＵ５を抽出し、散乱ポテンシャルデータＵ６’から部分散乱ポテンシャルデータＵ６を抽出する。
【０２４３】
但し、散乱ポテンシャルデータＵｉ’における部分散乱ポテンシャルデータＵｉの抽出枠のサイズはΔＡに設定され、部分散乱ポテンシャルデータＵｉを抽出するための抽出枠の中心位置は、測定光Ｌｉｉの光路長オフセット量と同じ値、すなわち（２ｉΔＡ）に設定される（なお、ここでは部分散乱ポテンシャルデータＵ０の発現位置を原点とした）。
【０２４４】
そして、本実施形態の演算装置は、抽出した７種類の部分散乱ポテンシャルデータＵ０、Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ５、Ｕ６に対して第１実施形態と同じ演算処理を施すことにより、試料１８の三次元構造データを作成する。これによって、本実施形態でも第１実施形態と同じ効果を得ることができる。
【０２４５】
また、本実施形態で検出すべき散乱ポテンシャルデータＵ０’ 、Ｕ１’ 、Ｕ２’ 、Ｕ３’ 、Ｕ４’ 、Ｕ５’ 、Ｕ６’の各々の距離範囲（図１３の横軸）は、第１実施形態で検出すべき散乱ポテンシャルデータＵ’の距離範囲（図３の横軸）より狭い。よって、本実施形態のイメージセンサ２３ｆの波数方向の画素ピッチ（受光部の配列ピッチ）は、第１実施形態のラインセンサ２３ｅの波数方向の画素ピッチ（受光部の配列ピッチ）より広くても構わない。
［実施形態の補足］
なお、上述した実施形態では、対物レンズ１７の瞳（開口）の分割数（＝オフセット部材における領域数）を７としたが、７以外の数としてもよい。対物レンズ１７の瞳（開口）の分割数を多くするほど、対物レンズ１７の部分開口のサイズが小さくなるので、演算量は増えるものの、イメージ深度は拡大される。
【０２４６】
また、上述した実施形態では、対物レンズ１７の部分開口の形状（＝オフセット部材における複数の領域の形状）を円形としたが、多角形など他の形状としてもよいことはいうまでもない。
【０２４７】
また、上述した実施形態では、透過型のオフセット部材を使用したが、透過型のオフセット部材の代わりに反射型のオフセット部材を使用してもよい。反射型のオフセット部材は、厚さの異なる複数の位相領域の代わりに、高さの異なる複数の反射面が形成された部材である。
［実施形態の作用効果］
上述した実施形態の合成開口型ＳＤ−ＯＣＴは、測定アームを経由した複数波長の測定光と参照アームを経由した複数波長の参照光とを互いに干渉させることにより干渉光を生成する干渉計（ビームスプリッタ１３、１４、１９、２１）と、前記干渉光を物体の散乱ポテンシャル情報（散乱ポテンシャルデータＵ’）へと変換する検出部（分光器２３、演算装置４０、）と、前記測定アームに配置された対物レンズ（１７）による前記測定光の集光点で前記物体（試料１８）の基準面（Ｐ）を走査する走査部（ガルバノスキャナ１５）と、前記対物レンズ（１７）の互いに異なる複数個の部分開口（１７−０〜１７−６）を個別に通過する複数種類の前記測定光の間に互いに異なる光路長オフセットを付与するオフセット部（第１オフセット部材２４、第２オフセット部材２５、ビーム分離部材３０）とを備える。
【０２４８】
このようなオフセット部（第１オフセット部材２４、第２オフセット部材２５、ビーム分離部材３０）によれば、複数個の前記部分開口（１７−０〜１７−６）の各々に固有の部分散乱ポテンシャル情報（部分散乱ポテンシャルデータＵ０〜Ｕ６）を前記散乱ポテンシャル情報（散乱ポテンシャルデータＵ’）上で互いに分離することが可能となる。
【０２４９】
そして、分離されたこれらの部分散乱ポテンシャル情報（部分散乱ポテンシャルデータＵ０〜Ｕ６）を抽出して合成すれば、複数個の前記部分開口（１７−０〜１７−６）の合成開口と同等の横分解能を有し、かつ前記部分開口（１７−０〜１７−６）の単体と同等のイメージ深度を有した構造データを作成することが可能である。
【０２５０】
したがって、上述した実施形態の合成開口型ＳＤ−ＯＣＴのオフセット部（第１オフセット部材２４、第２オフセット部材２５）によれば、横分解能の向上とイメージ深度の拡張との双方が可能となる。
【０２５１】
また、第１実施形態の前記オフセット部（第１オフセット部材２４、第２オフセット部材２５）には、前記測定アームの往路の単独光路のうち、複数個の前記部分開口（１７−０〜１７−６）に対応する複数個の領域に複数種類のオフセット領域（Ａ０〜Ａ６）を個別に配置した第１オフセット部材（２４）と、前記測定アームの復路の単独光路のうち、複数個の前記部分開口（１７−０〜１７−６）に対応する複数個の領域に複数種類のオフセット領域（Ｂ０〜Ｂ６）を個別に配置した第２オフセット部材（２５）とが含まれ、前記第１オフセット部材（２４）における複数種類の前記オフセット領域（Ａ０〜Ａ６）のオフセットピッチ（ΔＡ）と、前記第２オフセット部材（２５）における複数種類の前記オフセット領域（Ｂ０〜Ｂ６）のオフセットピッチ（ΔＢ）とは、互いに異なる。
【０２５２】
また、第２実施形態の前記オフセット部（第１オフセット部材２４、ビーム分離部材３０）には、前記測定アームの往復と復路との共通光路のうち、複数個の前記部分開口に対応する複数個の領域に複数種類のオフセット領域（Ａ０〜Ａ６）を個別に配置したオフセット部材（第１オフセット部材２４）と、前記干渉光のうち、複数種類の前記オフセット領域（Ａ０〜Ａ６）に個別に対応する複数種類の部分干渉光を空間的に分離する分離部材（ビーム分離部材３０）とが含まれる。
【０２５３】
また、上述した実施形態において、前記走査の第１方向の走査ピッチと第２方向の走査ピッチとの比は、複数個の前記部分開口（１７−０〜１７−６）の前記第１方向の最小配列ピッチと前記第２方向の最小配列ピッチとの比と同じに設定される。
【０２５４】
また、上述した実施形態の合成開口型ＳＤ−ＯＣＴは、前記基準面（Ｐ）の各座標について検出された前記散乱ポテンシャル情報（散乱ポテンシャルデータＵ’）から、複数個の前記部分開口（１７−０〜１７−６）の各々に固有の部分散乱ポテンシャル情報（部分散乱ポテンシャルデータＵ０〜Ｕ６）を抽出し、１座標につき複数個ずつ抽出された前記部分散乱ポテンシャル情報（部分散乱ポテンシャルデータＵ０〜Ｕ６）を合成することにより、複数個の前記部分開口（１７−０〜１７−６）の合成開口と同等の横分解能を有し、かつ、前記部分開口（１７−０〜１７−６）の単体と同等のイメージ深度を有した三次元構造データを作成する演算部（演算装置４０）を更に備える。
【符号の説明】
【０２５５】
１１…白色レーザ光源、１２…コリメートレンズ、１３、１４、１９、２１…ビームスプリッタ、２４…第１オフセット部材、２５…第２オフセット部材、１６…リレーレンズ、１５…ガルバノスキャナ、１７…対物レンズ、１８…試料、２０…参照面、２２…集光レンズ、２３…分光器、３９…制御装置、４０…演算装置、２３ａ…スリットマスク、２３ｂ…コリメートミラー、２３ｃ…反射回折格子、２３ｄ…集光ミラー、２３ｅ…ラインセンサ
【図１】
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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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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