(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定光路差を有する干渉計装置によりスペクトル制御干渉法のための干渉測定信号を生成する方法であって、
前記干渉計装置の測定空間内で干渉縞信号が検出されるように、時間的コヒーレンスを有する単色光源であって、スペクトル変調が可能な光源を提供するステップと、
前記光源により放出されるそれぞれ異なる波長によって生成される独立して形成された干渉縞信号に、前記干渉計装置の検出器を順次暴露出させて、多重化コレログラムパターンを生成するステップと、
を含み、
前記干渉縞信号は前記検出器の積分時間のそれぞれのフラクションの間に生成されるとともに、
前記光源は周波数領域で変調され、前記スペクトル制御干渉法の原理に従って生成される干渉縞であって、前記干渉計装置の測定空間内に局在化された１つのピークを有する前記干渉縞の所定の空間パターンを生成させる、方法。
【請求項２】
前記スペクトル変調は、前記光源によって生成された光ビームを光変調器に入射するステップと、前記光変調器に時間変調光ビームの所定の出力を生成させる駆動信号を供給するように波形発生器を動作させるステップと、前記時間変調光ビームを前記干渉計装置に入射させるステップとによって実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記光源は前記駆動信号を供給する前記波形発生器と同期する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記光源によって放出される前記異なる波長は、段階的変調の結果として生成される、請求項１、２、または３に記載の方法。
【請求項５】
前記光源によって放出される前記異なる波長は、連続的変調の結果として生成される、請求項１、２、または３に記載の方法。
【請求項６】
前記連続的変調は正弦波変調である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記検出器の連続する積分時間に前記検出器を独立して形成された干渉縞信号に順次暴露させながら、前記変調を順次変化させて一連の多重化コレログラムパターンを生成するステップをさらに繰り返す、請求項１、２、３、４、５、または６に記載の方法。
【請求項８】
前記検出器の前記積分時間の前記フラクションは均等である、請求項１、２、３、４、５、６、または７に記載の方法。
【請求項９】
前記多重化コレログラムパターンを干渉解析ツールにより処理するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
スペクトル制御干渉計測のための干渉計であって、
干渉縞信号が前記干渉計の測定空間内で検出されるように時間的コヒーレンスを有する単色光源であって、スペクトル変調が可能な光源と、
前記光源を変調させ、前記干渉計の検出器の積分時間の連続フラクションの間に複数の異なる周波数および対応する干渉縞信号を生成させて、前記積分時間の間に生成された前記信号の重ね合わせに対応する多重化コレログラムパターンを形成させるとともに、前記光源を周波数領域で変調させ、スペクトル制御干渉法の原理に従って生成される干渉縞であって、前記干渉計装置の測定空間内で局在化された１つのピークを有する前記干渉縞の所定の空間パターンを生成させるように、適応されたスペクトルコントローラと、
を備える干渉計。
【請求項１１】
前記光源は時間的コヒーレント光源を含み、かつ前記スペクトルコントローラは、前記コヒーレント光源の出力を受信する光変調器と、前記光変調器に時間変調光ビームの所定の出力を生成させる駆動信号を供給する波形発生器とを備える、請求項１０に記載の干渉計。
【請求項１２】
前記コヒーレント光源は、前記駆動信号を供給する前記波形発生器と同期する、請求項１１に記載の干渉計。
【請求項１３】
前記コヒーレント光源は、前記波形発生器との同期信号を起動させるように適応される、請求項１１に記載の干渉計。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１５年８月２１日に出願された米国特許出願第１４／８３２，０５２号および２０１５年１０月２９日に出願された米国特許出願第１４／９２７，３２０号に基づくとともに、これらの優先権を主張するものであり、これらの全文を参照により本書に援用する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、一般的に干渉法の分野に関し、特に、時間平均露光を使用するスペクトル制御干渉光源を提供する新規の方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
スペクトル制御干渉法（「ＳＣＩ：Ｓｐｅｃｔｒａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ」）は、コモンパス干渉計における白色光干渉法（「ＷＬＩ：Ｗｈｉｔｅ  Ｌｉｇｈｔ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ」）測定スキームの実現を可能にする、最近開発された干渉技術である。全て参照によって本書に援用する特許文献１、特許文献２、および特許文献３を参照されたい。従来の高コヒーレンスレーザ干渉法とは対照的に、ＷＬＩは、光のコヒーレンス長が典型的には数マイクロメートル程度と短いため、コヒーレントノイズが存在しないという特徴がある。通常、コヒーレントノイズは従来の干渉法の測定誤差の主要な発生源の一つである。
【０００４】
これらの難点にもかかわらず、レーザ干渉法は、コモンパス干渉計の設計の使用、すなわち光学系によって導入される誤差の大部分を相殺する特定クラスの装置を使用することを可能にするため、極めて人気が高くかつ有益である。これは、より安価かつより高精度の計器の製造を可能にする。高コヒーレンス干渉法はまた、大容積空間にわたってビームの干渉が発生するため、非局在化干渉パターンをも生じるといわれており、それは測定装置のセットアップに有利である。
【０００５】
ＷＬＩはレーザ干渉計のコヒーレントノイズの問題を免れるが、干渉が測定空間内で（すなわち光のコヒーレンス長内で）起こることができるように、干渉計の試験アームと基準アームとの間の光路差（ＯＰＤ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐａｔｈ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）の平衡を慎重に保つ必要がある。そのような構成は複雑になり得、かつコモンパス干渉計の使用を阻むことがあり得、したがって上述した利点を喪失する。当技術分野では、ＷＬＩは、ＯＰＤゼロ付近の限られた容積内でのみ視認可能であるため、局在化された干渉を生じるといわれている。
【０００６】
ＳＣＩは成功裏に両方の手法を組み合わせて、コモンパス干渉法およびＷＬＩの両方の利点を提供する。ＳＣＩは不平衡ＯＰＤ干渉計で局在化された干渉を発生し、かくして例えばフィゾー干渉計をＷＬＩモードで使用することを可能にし、かくしてコヒーレントノイズの問題を解消する。ＳＣＩの主要な利点の一つは、レーザ光源を適切なスペクトル変調が可能なものに置き換えるだけで、既存の計装をその動作モダリティに適応させることができることである。したがって、そのような光源およびその適切な変調は、ＳＣＩの実現の成功に最も重要である。
【０００７】
今日まで、ＳＣＩは、光源をスペクトル制御光源にする（ファブリ・ペローのエタロンのような）フィルタリングスキームを持つ広帯域光源を用いて、実現されてきた。これらの手法は光の損失および幾何的複雑さを免れず、実現を困難にしている。本開示は、機械的部品が無く、したがってより頑健であり、かつ実現がより現実的になることから、特にＳＣＩの実現に適した光源および広範囲のスペクトル変調の方法の新しい概念を対象とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第８，４２２，０２６号明細書
【特許文献２】米国特許第８，８１０，８８４号明細書
【特許文献３】米国特許第８，６７５，２０５号明細書
【発明の概要】
【０００９】
本発明の概念は、干渉縞が干渉計装置の測定空間内で検出されるように、時間的コヒーレンスを有する調整可能な光源に存する。光源は、干渉計の検出器の積分時間の連続フラクション中に複数の波長を生じるようにスペクトル制御される。波長は、ＳＣＩの原理に従って、各積分時間に視認可能なコレログラムを生成するように選択される。そのような異なる波長は、正弦波変調などの段階的または連続的変調の結果として生成されてよい。変調ステップは、検出器の各積分時間に順次繰り返されて、干渉解析に要求される干渉縞の一連の所定の空間パターンを生成する。
【００１０】
スペクトル制御干渉法のための本発明に係る調整可能な光源を利用して、位相シフトされたコレログラムの連続フレームは、従来機械的位相シフトを使用しているコモンパス装置により生成することができる。これは、従来の高コヒーレンス干渉法の利点を白色光干渉法の利点と結合する。適切な時間変調光源は、コヒーレント光源と、光変調器および光源に同期する波形発生器との組合せといわれる。
【００１１】
様々な他の利点は、本明細書で以下に続く発明の説明、および添付する特許請求の範囲に特に記載する新規の特徴から明白になるであろう。したがって、本発明は、以下で図面に示し、好適な実施形態の詳細な説明で詳述し、かつ請求の範囲に特に記載する特徴を含むが、そのような図面および説明は、本発明が実施される様々なやり方の一部を開示しているにすぎない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】離散時間多重露光の時間およびパワーのグラフを示す。上のグラフは、検出器の単一積分時間Ｔの間に蓄積された光源のスペクトルパワーを、光周波数ｖの関数として示す。
【図２】連続時間平均露光の時間およびパワーのグラフを示す。上のグラフは、検出器の単一積分時間Ｔの間に蓄積された光源のスペクトルパワーを示す。下のグラフは、上のグラフのパワー効果を達成するために必要な時間による光周波数の変化を示す。周波数は積分時間中、連続的に変化する。
【図３】本発明に係るスペクトル制御干渉法を実施するように適応された従来のフィゾー干渉計の概略図である。
【図４】スペクトル制御干渉法に適用するのに特に適した時間変調光源のブロック図である。
【図５】連続時間平均露光の場合に図４の時間変調光源によって生じる例示的時間およびパワーのグラフを示す。上のグラフは、検出器の単一積分時間Ｔの間に蓄積された光源のスペクトルパワーを示す。下のグラフは、上のグラフのパワー効果を達成するために必要な時間による光周波数の変化を示す。周波数は積分時間中、連続的に線形変化する。
【図６】コヒーレント光源によって生じる線形時間依存波長と、光源に同期する波形発生器によって供給される信号により駆動される光変調器によって誘発される変調とを組み合わせることによって生じる総合効果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本開示で使用する場合、「白色光」は、典型的には数ナノメートル程度の帯域幅を有する、白色光干渉法の技術分野で使用される種類のいずれかの広帯域光を指すことを意図している。他方、「単色」光とは、そのような光を光源として利用する特定の装置の全測定空間内で高コントラストの干渉縞を発生させることのできる、いずれかの高コヒーレンス狭帯域光を指すことを意図している。本開示では、所与の時間に、ＳＣＩを実現するために使用される干渉計装置の測定空間内で干渉縞を検出することができる場合、光源は「時間的にコヒーレント」と定義される。光一般に関連して、用語「周波数」および「波長」は、それらのよく知られた反比例関係のため、当業界で一般的に行われるように、二者択一的に使用される。「光路差」または「ＯＰＤ」および「時間遅延」は、干渉法におけるそれらの空間／時間関係のため、二者択一的に使用される。干渉計装置に関連して当業界で通常行われるように、「光路差」および「ＯＰＤ」は、装置の試験アームおよび基準アームの光路の長さ間の差を指すためにも使用される。同様に、「正弦」および「余弦」ならびに関連用語は、特に別途明示的に示さない限り、二者択一的に使用される。用語「変調する」および「変調」は本書では、最も広い意味で光源に関連して、光源によって生じるエネルギの周波数分布、振幅分布、または位相分布の任意の変更を含み、かつ所望の周波数、振幅、および位相分布を有する光信号の何らかの手段による合成を含むものとして使用される。光源に関連して、用語「拡張された」とは、集光レーザビームによって発生する点光源のような空間的にコヒーレントな光源とは対照的に、いずれかの空間的にインコヒーレントな光源を指す。
【００１４】
典型的には、ＳＣＩを実現する干渉計は、電子カメラまたは写真媒体のような積分検出器を用いて干渉画像を捕捉する。積分検出器は、有限時間にわたって光子を蓄積することによって画像を生成するので、結果的に得られる画像が干渉パターンの瞬間露光の時間積分である。一つの画像が検出器によって蓄積される時間は、当技術分野では通常、「積分時間」と呼ばれる。検出される画像が瞬時に形成されるのではなく、むしろ積分時間にわたって形成されるという事実は、単一積分時間の間、検出器を複数の独立した干渉縞信号に連続的に露出させることによるＳＣＩの実現を可能にする。これは本発明の核心である。
【００１５】
したがって、各積分時間は対応する「露光」を持ついくつかの独立した「フラクション」に分割され、各フラクションは単一の、しかし異なる波長を用いて得られる。基本的な実現では、各露光は単色光源、すなわち所望の干渉縞を生じるように充分な時間的コヒーレンスを持つ光源（典型的には、１ＭＨｚ程度の波長帯域幅を有する高時間的コヒーレンス光源）を用いて得られる。
【００１６】
そのような多重露光の累積効果は、最終的に検出されるコレログラムが個々の干渉縞信号の重ね合わせであるということであり、それは多色光源を用いたＳＣＩの基本的実現で行われるように、複数の波長によって同時に生成される干渉パターンを登録するのと同等である（米国特許第８，４２２，０２６号明細書に記載）。検出器の積分時間の間、独立して形成される干渉縞信号に検出器を連続的に露出する能力を、本書では「時間多重化」という
【００１７】
高速で変化する波長調製可能な時間的コヒーレント光源で試料物体を連続的に照射することにより、時間多重化は、波長の全てまたは大部分が同時に存在するスペクトル制御光を生成する難しさを克服する。本発明に適するそのような時間的コヒーレント光源は、今日利用可能であり、光コヒーレンス断層撮影および他の用途で広く使用されている。例えば、Ｔｈｏｒｌａｂｓ社のＯＣＳ１３１０Ｖ１掃引光源光コヒーレンス断層撮影（ＳＳ‐ＯＣＴ：Ｓｗｅｐｔ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）システムに使用されているＭＥＭＳ同調型垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）を参照されたい。
【００１８】
本発明では、測定を目的として時間的コヒーレントとみなすことのできる（すなわち、特定のセットアップで高コントラストの干渉縞を生成することのできる）、調整可能な光源が使用される。検出器（例えばＣＭＯＳ、ＣＣＤカメラ、または写真媒体）が有限積分時間Ｔにわたって露光されると仮定する。典型的な高コヒーレンス干渉計では、光源の波長は全露光時間中一定であり、対応する干渉パターンを生成する。そのような画像は瞬間的な検出器露光の時間積分を表し、次の方程式によって記述することができる。
【数１】
0006600080.tif 000002
式中、ＩＴは検出器の総露光量であり、Ｉ（ｔ）は任意の時間ｔにおける干渉パターンの瞬時強度である。
【００１９】
従来の干渉法では、関数Ｉ（ｔ）は一定（Ｉ）であるので、結果的に得られる累積強度ＩＴはＩ×積分時間Ｔの積に等しい。一般的に、干渉パターンＩ（ｔ）は次の方程式によって記述される。
【数２】
0006600080.tif 000003
式中、Ｅは光の複素振幅であり、νは光の光周波数であり（ν＝ｃ／λであり、ｃは光の速度であり、λは波長である）、τは基準ビームと物体ビームとの間の時間遅延であり）、＊は複素共益を表す。結果的に得られる方程式は次の形を取る。
【数３】
0006600080.tif 000004
【００２０】
一般的に、ＳＣＩの目的は、方程式（２）における時間遅延τに対応する、基準面から所与の距離に高視認性の干渉縞を生成することである。これは、光源のスペクトル分布を操作することによって達成することができる。先行技術に記載されたＳＣＩの適用は、方程式（３）の時間依存性を想定せず、それをフィルタリングするか、あるいはファブリ・ペローのエタロンを光路に挿入するかのいずれかによって、光スペクトルを直接変調する方法に重点を置いている。本発明によれば、スペクトル光源変調の同じ効果を達成する代替的方法は、単色光源を使用し、かつ制御可能に波長を時間と共に変化させることによって達成される。
【００２１】
本発明の概念を実現する一つの方法は、検出器を一連の露光に曝す累積効果が、光源の全波長を一度に変調する場合と同一になるように、光源の波長を時間多重化することによる。その最も単純な実現では、これは、単色光源の波長を均等長さの離散ステップで露光毎に変化させることによって達成することができ、結果的に複数の等間隔の離散波長を持つ光源の累積効果を生じる。この手法の波長およびパワー分布の例示的グラフを図１に示す。上のグラフは、累積スペクトルパワーＰ（各積分時間Ｔの間に蓄積されたスペクトルパワーに等しい）を、光周波数νの関数として示す。各々の波長は、上述の通り、積分時間中に別々に記録される。累積光源は１０個の独立した波長から構成され、各々がνｎで表される光周波数を持ち、ｎは０から９まで変化する。下のグラフは、上のグラフに示されたパワー効果を達成するための光周波数の時間変化を示す。積分時間の各間隔中に時間が進むにつれて、光源の波長は一つの離散波長から別の離散波長に切り替えられる。同じプロセスが検出器の各積分時間に対して繰り返されるので、各フレームで安定した干渉画像が達成される。各光周波数に対応する時間露光の間隔が記されている。例えば６番目の波長の露光時間はΔＴ５と記されている。積分時間はＴで表される。
【００２２】
例えばカメラが１００ｍｓの積分時間で使用される（すなわちフレームレートが約１０Ｈｚである）と仮定すると、累積的に加算して１００ｍｓになるように各々が１０ｍｓずつ続く、１０個の異なる波長を干渉計に順次照射することができる。（電子処理における小さいオーバヘッドのため、実際のフレームレートはそれより低くなるであろうが、本発明の説明ではこの影響は無視することができることに留意されたい）。１０回の露光の各々は、例えば最初に５００ｎｍから始め、各波長を０．１ｎｍずつ増分しながら、異なる波長で行われる。このシーケンスで、各１００ｍｓのカメラの積分時間に１０回の露光が５００．０ｎｍ、５００．１ｎｍ、５００．２ｎｍ．．．５００．９ｎｍの波長で行われる。そのような露光の総合効果は、そのように記載された１０個の個別波長から構成される単一光源を見る干渉計の総合効果と同等になる。米国特許第８，４２２，０２６号明細書に記載された方程式に従って、干渉縞は基準面から２．５ｍｍの距離で視認可能になる。
【００２３】
当業者には理解されるであろうが、上述の通り波長を段階的に変化させることは、時間波長多重化を実現する唯一の方法というわけではない。波長の時間変化は連続的に行うこともでき、積分時間は不均等なフラクションに分割することができる。波長の変化レートを適切に調整することによって、露光時間の持続時間内に光源の任意のスペクトル分布を生成することが可能である。例えばスペクトルパワーの略正弦分布を実現することができるが、これは多くの用途にとって非常に望ましいことである。そのような手法はまた、米国特許第８，４２２，０２６号明細書に記載される通り、望ましくないシステム効果（例えば薄膜または他の光学的に非中性の界面での反射）を補償するように設計された任意のスペクトル特性を持つ光源を形成することをも可能にする。
【００２４】
図２は、連続的に変化する例示的光源に対応するグラフを示す。記号νは光源の光周波数を表し、Ｐはパワーであり、ｔは時間である。上のグラフは、スペクトルパワーの正弦波変調を達成するために、波長が一積分時間の期間にわたって連続的に調整される光源からのパワーの累積分布を示す。下のグラフは、上のグラフに示された正弦波変調を達成するために必要な時間にわたる波長の変化を示す。そのような変調は、検出器の各積分時間中に実行される必要がある。
【００２５】
図３は、本発明に係るスペクトル制御干渉法を実施するように適応された、フィゾー干渉計の一例を概略的に示す。調整可能な単色光レーザ光源１０は光ビームＬを生成し、ビームはビームスプリッタ１２によって、透明な基準平面１４および軸線方向に整列した物体表面１６に向かって反射される。各表面からの光Ｌの反射により、基準ビームＲおよび物体ビームＯが生成され、軸線上をビームスプリッタ１２に向かって戻る。ビームは再結合され、それによって干渉を生じ、かつ、信号を記録しかつ干渉解析を実行するために、ビームスプリッタを介して検出器１８およびプロセッサ２０に戻される。本発明によれば、光源１０は、検出器の積分時間の連続フラクション中に複数の異なる周波数および対応する干渉縞を生成するために、適切なスペクトルコントローラ２２によって、前述の通り段階的にまたは連続的に変調され、各積分時間中にそのようにして得られた信号の重ね合わせに対応する多重化コレログラムパターンを形成し、かつ記録する。スペクトル制御干渉法の技術分野で教示される通り、光源のスペクトル分布は周波数領域で変調され、基準ビームと物体ビームとの間のＯＰＤが所定の光路長に等しいときに、干渉縞のパターンのピークが検出器１８の位置に局在化されるように、基準ビームＲと物体ビームＯとの間の干渉縞の所定の空間パターンを生成する。
【００２６】
次いで測定は、例えば、一連の干渉縞の予め定められた空間パターンを生成するように変調の周期を順次変化させながら、各積分時間に光源によって放出される変調およびスペクトル分布を繰り返すことによって実行され、生成された空間パターンは次いで、従来の干渉解析ツールにより処理される。代替的に、光源のスペクトル分布は、基準ビームと物体ビームとの間に順次位相差を生じるように変更される。全ての場合に、物体Ｏは、従来のフィゾー操作における位相シフト測定用に試験物体（または基準ミラー）の位置をシフトするために設けられたシフト機構２４を使用することなく、測定することができる。
【００２７】
こうして、光源波長の時間依存変調を使用することによって、その全ての動作モダリティを備えたスペクトル制御干渉法を実現するための新しい手法を説明した。これは、以下の２つの条件が満たされるならば、常に達成することができる。第一に、光源は、上に規定した通り、干渉セットアップを目的として時間的にコヒーレントであるとみなすことができる。すなわち、ＳＣＩを実現するために使用される装置の測定空間内で、所与の時間に干渉縞を検出することができる。これは典型的には、光源のコヒーレンス長がセットアップにおける光路差より大きいことを意味する。第二の条件は、検出器の積分時間中に有意味な露光回数、すなわち白色光源または拡張光源の広帯域効果を再現するのに充分な露光回数を積分するのに充分高いレートで波長を変化させることができることである。
【００２８】
単色光源の波長の時間依存変調は、変調スペクトル全体が一度に生成される光源の使用に対する非常に魅力的な代替物になり得る。それは、結果的に得られるスペクトル密度の形成における柔軟性を高めることを可能にし、かつ今日利用可能な技術を用いて実現することができる。
【００２９】
図４は、スペクトル制御干渉法に適用するのに特に適する時間変調光源の実現を示す。この実現は、容易に入手可能な構成部品の組合せに基づいており、かつ１００分の１ピコメートル程度の高い分解能のスペクトル変調を生成するので、特に有用である。図を参照すると、そのようなスペクトル変調光源３０は主に三つの構成部品、すなわち、当技術分野で通常「掃引光源」と呼ばれる、スペクトル変調、特に線形スペクトル変調が可能なコヒーレント光源３２、および光源３２の出力を光強度または偏光もしくは位相など他の特性の時間依存変化に変換する光変調器３６のために、駆動信号を供給することのできる波形発生器３４から構成される。
【００３０】
光源３２は、干渉計に干渉縞を生成することができかつ放出する光の波長を時間と共に変化させることのできる、いずれかの光源（時間的コヒーレント光源）である。光コヒーレンス断層撮影（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）に使用されるような線形変調光源は、それらの入手可能性および比較的低コストのため、そのような時間変調光源を構築するのに特に適している。そのようなコヒーレント光源の一例は、Ｅｘａｌｏｓ  ＡＧによって販売されている部品ＥＳＳ３２００５０である。これらのコヒーレント光源１０によって生成される典型的な線形時間依存波長変化は、図５に示される。
【００３１】
再び図４を参照すると、コヒーレント光源３２によって放出された光ビームＢは、波形発生器３４から受信した駆動信号ＤＳに応答してビームの振幅、位相、またはその両方を変化させることのできる装置、光変調器３６に送られる。そのような変調器の一例は液晶セルまたはポッケルスセルとすることができる。当業界でよく理解されている通り、波形発生器３４は、光源３２の時間依存変調を達成するように形成された高精度制御信号を生成することのできる装置である。一般的に、波形発生器３４および光源３２は、それらの動作が整合するように同調させる必要がある。その目的のために、図５は、掃引光源３２がその時間依存変調を開始するたびに放出するトリガ信号ＴＳを示す。しかし、波形発生器が光源をトリガする逆の構成も可能であり、あるいは両方が第三の要素によってトリガされてもよい。
【００３２】
図４の構成による動作では、掃引光源３２は出力ビームＢの時間依存変調を始動し、かつ掃引の開始を波形発生器３４に通知する。発生器は、光変調器３６で所定の時間依存変化を生成するように設計された波形関数を用いて事前にプログラムされている。コンピュータ（図示せず）によって駆動される発生器３４は、光源３２によって生成されるビームＢの波長変化と同期して光変調器３６にその光学特性を変化させ、それによって光の時間変調ビームＬを出力部に生成させる、駆動信号ＤＳを発生する。このビームＬは次いで、上述の通り（例えば、スペクトル変調光源３０が図の光源１０およびコントローラ２２を置換する図３に示す通り）、時間多重スペクトル制御干渉法を実行するために使用することができる。
【００３３】
光源３２の時間依存スペクトル変調はこのように、掃引光源の波長変化を、変調器３６によって誘発される変調と適切に整合させることによって達成される。光源３２からの波長依存パワー分布は、位相シフト干渉、白色光走査等のような前述のモダリティを達成するように変調器の駆動信号ＤＳを変更することによって、容易に調整することができる。掃引光源３２の出力の変調の総合効果は図６に示される。左上のグラフは、例えば掃引光源３２の出力ビームＢの波長の線形時間変調を示す。右上のグラフは、発生器３４によって生成された正弦時間依存振幅変調信号ＤＳを示す。スペクトル変調光源３０の出力Ｌはこれら２つの信号の積であり、それは光周波数の関数として下のグラフに示される。
【００３４】
上述の通り、本発明の全ての態様は、検出器の単一積分時間に適用される。しかし、本発明は、従来の干渉解析で必要とされたように、同一または異なる波長変調スキームを用いて各積分周期に複数の検出器露光量を取得する必要があることが理解される。例えば、空間的に安定した干渉縞パターンを生成するために、光源の同一変調が各積分時間に繰り返される。代替的に、変調は、干渉縞を空間的に移動させる効果を達成するために、積分時間毎に変化させることができる。この特定の特徴は、部品を動かすことなく、ＷＬＩモダリティの実現を可能にする。一般的に、本発明に係る光源の時間多重化は、光源の正弦波変調の位相を変えることによって干渉縞の位相をシフトすることを含め、先行技術文献に記載された全ての技術の実現を可能にする。
【００３５】
本発明の時間多重化の態様は、対応する各画像が変調白色光源によって生成されるものと同等になるように、試験物体および干渉計が各積分時間中の総露光時間の間、準静的状態にあることを要求し、あるいは、少なくとも装置は、解析に説明することができるように予測可能に挙動しなければならない。さらに、上述の通り、干渉縞は、時間平均インターフェログラムを生成するために、常時観察可能でなければならない。したがって、特にＯＰＤが大きいセットアップの場合には、高コヒーレンスの調整可能な光源が要求される、
【００３６】
上述した手法は、スペクトル制御光源の基本的な実現を表す。それは動作の物理的原理を概説し、かつ基礎的な数学的記述を確立するものである。しかし、当業者は、利用可能な技術を効率的に使用するために多少の変形が可能であることを認識されるであろう。例えば、意図されたスペクトル変調範囲全体の部分集合毎に１つずつ、幾つかの画像が撮影され、次いで非光学的手段によって（例えば画像を電子的にまたは数値的に追加することによって）結合されるスキームで、幾つかの「部分」画像を組み合わせて総合変調効果を生み出すことが可能である。例えば、光源の変調速度が、単一積分時間に波長範囲全体をカバーするのに不十分である場合、範囲を小区画に分割することができ、一積分時間をスペクトル範囲全体の所与の小区画に振り分けて、意図されたスペクトル全体を複数の積分時間でカバーすることができる。
【００３７】
また、干渉縞が視認可能であり、かつ累積分布の時間積分により所望のスペクトルが生成される限り、所望の効果を生み出すために、スペクトル拡張（非単色）光源を使用することも可能である。適切な時間／波長変調を持つ光パルスを使用して検出器を露光させて、所望の蓄積スペクトルを生成することが可能であるため、光源は連続的である必要はない。
【００３８】
こうして、本発明を、最も実用的かつ好適な実施形態であると信じられるもので、本明細書に示しかつ記載したが、本発明の範囲内でそれらからの逸脱が可能であることが認識される。したがって、本発明は開示した詳細に限定されるものではなく、それらの全ての均等物を含めて、請求項の全範囲が許可されるべきである。
【符号の説明】
【００３９】
１０・・・光源、１２・・・ビームスプリッタ、１４・・・基準平面、１６・・・物体表面、１８・・・検出器、２０・・・プロセッサ、２２・・・コントローラ、２４・・・シフト機構、３０・・・スペクトル変調光源、３２・・・光源、３４・・・波形発生器、３６・・・光変調器
【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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