(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調周波数電圧に基づいて変調光信号を生成するように構成した変調光源と；
一またはそれ以上の試料の特性測定用に、前記変調光信号の少なくとも一部を試料に入射させるように構成した試料測定システムであって、前記一またはそれ以上の試料の特性の測定に応じて複数の測定電流を生成するように構成した試料測定システムと；
前記複数の電流からそれぞれ複数の測定電圧を生成するように構成した信号調整器と；
データ取得回路であって：
前記複数の測定電圧をサンプリング及びデジタル化して複数の測定デジタル信号を生成し、
前記変調周波数電圧をサンプリング及びデジタル化して基準デジタル信号を生成するように構成したデータ取得回路であり、
前記測定電圧と変調周波数電圧のサンプリングがほぼ同時に行われる、データ取得回路と；
前記基準デジタル信号を用いて前記測定デジタル信号のソフトウエアベースの可干渉性検出を行うように構成したコンピュータデバイスと；
を具えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記コンピュータデバイスが、少なくとも：
前記測定デジタル信号を、前記基準デジタル信号に基づくミキシング信号と混合して、複数の混合デジタル信号をそれぞれ生成すること；及び
前記混合デジタル信号をフィルタにかけて、出力デジタル信号を生成することによって、
前記測定デジタル信号の可干渉性検出を行うように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項２に記載のシステムにおいて、前記ミキシング信号が前記基準デジタル信号の高調波周波数に関連することを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項２に記載のシステムにおいて、前記コンピュータデバイスが、前記出力デジタル信号に基づいて前記試料の前記一またはそれ以上の特性の一またはそれ以上の表示を生成するように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項４に記載のシステムにおいて、前記一またはそれ以上の表示が、前記試料の外部量子効率（ＥＱＥ）、内部量子効率（ＩＱＥ）、あるいはＥＱＥとＩＱＥの両方を具えることを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記試料測定システムが：
前記複数の電流のうちの第１の電流であって、試料に入射させた変調光信号の強度に関連する第１の電流を生成するように構成された基準検出器を具え；
前記複数の電流のうちの第２の電流が、試料に入射させた変調光信号に応じて前記試料によって生成される；
ことを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記試料測定システムが：
前記複数の電流のうちの第１の電流であって、試料に入射させた変調光信号の強度に関連する第１の電流を生成するように構成された基準検出器と；
前記複数の電流のうちの第２の電流であって、試料に入射させた変調光信号に応じて前記試料によって反射された光信号の強度に関連する第２の電流を生成するように構成された反射率検出器と；を具え、
前記複数の電流のうちの第３の電流が、試料に入射させた変調光信号に応じて前記試料によって生成される；
ことを特徴とするシステム。
【請求項８】
複数の異なる変調周波数電圧に基づいて変調した複数の異なる波長の光信号をそれぞれ生成するように構成した光源と；
前記複数の異なる波長の光信号に基づいて複合光信号を生成するように構成した光学コンバイナと；
試料に前記複合光信号の少なくとも一部を入射させて、前記試料の一またはそれ以上の特性を測定するように構成した試料測定システムであって、前記試料の一またはそれ以上の特性の測定に応じて複数の測定電流を生成するように構成した、試料測定システムと；
前記複数の電流から複数の測定電圧をそれぞれ生成するように構成した信号調整器と；
データ取得回路であって：
前記複数の測定電圧をサンプリング及びデジタル化して複数の測定デジタル信号を生成し、
前記複数の変調周波数電圧をサンプリング及びデジタル化して複数の基準デジタル信号を生成するように構成したデータ取得回路であり、
前記測定電圧と変調周波数電圧のサンプリングがほぼ同時に行われる、データ取得回路と；
前記基準デジタル信号を用いて前記測定デジタル信号のソフトウエアベースの可干渉性検出を行うように構成したコンピュータデバイスと；
を具えることを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項８に記載のシステムにおいて、前記コンピュータデバイスが、少なくとも：
前記測定デジタル信号を、前記基準デジタル信号に基づくミキシング信号と混合して、複数の混合デジタル信号をそれぞれ生成することと；
前記混合デジタル信号をフィルタにかけて出力デジタル信号を生成すること；
によって、前記測定デジタル信号の可干渉性検出を行うように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項９に記載のシステムにおいて、前記ミキシング信号が、前記基準デジタル信号の高調波周波数に関連することを特徴とするシステム。
【請求項１１】
請求項９に記載のシステムにおいて、前記ミキシング信号が、少なくとも一対の前記基準デジタル信号にそれぞれ基づく一又はそれ以上のビート周波数に関連することを特徴とするシステム。
【請求項１２】
請求項９に記載のシステムにおいて、前記コンピュータデバイスが、前記出力デジタル信号に基づいて前記試料の一またはそれ以上の特性の一またはそれ以上の表示を生成するように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のシステムにおいて、前記一またはそれ以上の表示が、前記試料の外部量子効率（ＥＱＥ）、内部量子効率（ＩＱＥ）、あるいはＥＱＥとＩＱＥの両方を具えることを特徴とするシステム。
【請求項１４】
請求項８に記載のシステムにおいて、前記試料測定システムが：
前記複数の電流のうちの第１の電流であって、試料に入射させた複合光信号の強度に関連する第１の電流を生成するように構成された基準検出器を具え；
前記複数の電流のうちの第２の電流が、試料に入射させた複合光信号に応じて前記試料によって生成される；
ことを特徴とするシステム。
【請求項１５】
請求項８に記載のシステムにおいて、前記試料測定システムが：
前記複数の電流のうちの第１の電流であって、試料に入射させた複合光信号の強度に関連する第１の電流を生成するように構成された基準検出器と；
前記複数の電流のうちの第２の電流であって、試料に入射させた複合光信号に応じて前記試料によって反射された光信号の強度に関連する第２の電流を生成するように構成された反射率検出器と；を具え、
前記複数の電流のうちの第３の電流が、試料に入射させた複合光信号に応じて前記試料によって生成される；
ことを特徴とするシステム。
【請求項１６】
複数の異なる変調周波数電圧に基づいて変調した複数の光信号をそれぞれ生成するように構成した光源と；
試料の異なる領域に前記複数の光信号の一部を入射させて、前記試料の一またはそれ以上の特性を測定するように構成した試料測定システムであって、前記試料の一またはそれ以上の特性の測定に応じて複数の測定電流を生成するように構成した、試料測定システムと；
前記複数の電流から複数の測定電圧を生成するように構成した信号調整器と；
データ取得回路であって：
前記複数の測定電圧をサンプリング及びデジタル化して複数の測定デジタル信号を生成し、
前記複数の変調周波数電圧をサンプリング及びデジタル化して複数の基準デジタル信号を生成するように構成したデータ取得回路であり、
前記測定電圧と変調周波数電圧のサンプリングがほぼ同時に行われる、データ取得回路と；
前記基準デジタル信号を用いて前記測定デジタル信号のソフトウエアベースの可干渉性検出を行うように構成したコンピュータデバイスと；
を具えることを特徴とするシステム。
【請求項１７】
請求項１６に記載のシステムにおいて、前記コンピュータデバイスが、少なくとも：
前記測定デジタル信号を、前記基準デジタル信号に基づくミキシング信号と混合して、複数の混合デジタル信号をそれぞれ生成するステップと；
前記混合デジタル信号をフィルタにかけて出力デジタル信号を生成するステップと；
によって、前記測定デジタル信号の可干渉性検出を行うように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項１８】
請求項１７に記載のシステムにおいて、前記ミキシング信号が、前記基準デジタル信号の高調波周波数に関連することを特徴とするシステム。
【請求項１９】
請求項１７に記載のシステムにおいて、前記ミキシング信号が、少なくとも一対の前記基準デジタル信号にそれぞれ基づく一又はそれ以上のビート周波数に関連することを特徴とするシステム。
【請求項２０】
請求項１７に記載のシステムにおいて、前記コンピュータデバイスが、前記出力デジタル信号に基づいて前記試料の一またはそれ以上の特性の一またはそれ以上の表示を生成するように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項２１】
請求項２０に記載のシステムにおいて、前記一またはそれ以上の表示が、前記試料の外部量子効率（ＥＱＥ）、内部量子効率（ＩＱＥ）、あるいはＥＱＥとＩＱＥの両方を具えることを特徴とするシステム。
【請求項２２】
請求項１６に記載のシステムにおいて、前記試料測定システムが：
前記複数の電流のうちの第１の電流であって、試料に入射させた光信号の強度に関連する第１の電流を生成するように構成された基準検出器を具え；
前記複数の電流のうちの第２の電流が、試料に入射させた光信号に応じて前記試料によって生成される；
ことを特徴とするシステム。
【請求項２３】
請求項１６に記載のシステムにおいて、前記試料測定システムが：
前記複数の電流のうちの第１の電流であって、試料に入射させた光信号の強度に関連する第１の電流を生成するように構成された基準検出器と；
前記複数の電流のうちの第２の電流であって、試料に入射させた光信号に応じて前記試料によって反射された光信号の強度に関連する第２の電流を生成するように構成された反射率検出器と；を具え、
前記複数の電流のうちの第３の電流が、試料に入射させた光信号に応じて前記試料によって生成される；
ことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的に光学システムに関連するものであり、特に、同時光学電気信号を可干渉性受信するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学測定システムは、試料（例えば、被検体（ＤＵＴ）や、試料物質又は試料成分）の様々なパラメータや特性の測定に使用できる。一般的に、光学測定システムは、入射光を試料に入射させて、試料の偏向反射光又は非偏向反射光、偏向伝送光又は非偏向伝送光を生成して刺激に応じた電気信号（電流又は電圧）を作る。光学測定システムは、通常、反射光、伝送光、及び／又は電気信号を検出して分析し、所望の試料パラメータ又は特性を検出する装置を具えている。
【０００３】
一例として、試料の外部量子効率（ＥＱＥ）測定用の光学測定システムは、規定の入射光を生成し、試料に入射させる光源（及びその他の関連部品）を具える。このような光学測定システムは、また、入射光の一部を検出する基準検出器と、刺激に応答して試料によって生成された電気的応答（電流又は電圧）を測定する電気的検出器を具える。このような光学測定システムは、測定システムによって生成された信号に基づいて試料のＥＱＥを計算する分析コンポーネントを具えていてもよい。
【０００４】
別の例として、試料の内部量子効率（ＩＱＥ）測定用の光学測定システムも同様に、規定の入射光を生成し、試料に入射させる光源（及びその他の関連部品）を具える。このような光学測定システムは、また、入射光の一部を検出する基準検出器と、ある角度で試料から反射された光を検出する正反射率検出器と、試料によって反射された散光を検出する拡散反射率検出器と、刺激に応答して試料で生成された電気的応答（電流又は電圧）を測定する電気的検出器を具える。このような光学測定システムは、測定システムによって生成された信号に基づいて試料のＩＱＥを計算する分析コンポーネントを具えていてもよい。
【０００５】
しばしば、上述した光学測定システムでは、検出器で測定したあるいは試料で生成した信号に有意なノイズが存在することがある。いくつかの場合、このノイズがよく見られて、信号のＤＣサンプリングができなかったり、エラー検出となることがある。ノイズを減らすために、いくつかの光学測定システムは専用のロックイン増幅器を使用してノイズ中に埋まった信号を抽出するようにしている。この技術によると、入射光の強度、周波数、あるいは位相がある周波数で変調される。専用のロックイン増幅器は、検出器の信号を受信してこれを、変調周波数との設定した位相関係を有する信号と混合する（コヒーレントあるいはヘテロダイン検出と呼ばれる）。この混合した信号をフィルタを通して、本質的にノイズを低減した検出器信号を生成する。
【０００６】
このような光学測定システムの欠点は、専用ロックイン増幅器特有のタスクをどのように設定するかである。このことは、システムの再構築を難しくするとともに、不要なあるいはロックイン機能に利用できない測定へのその設定の利用を困難にしている。一例は、刺激光源の周波数変調に応じることができるあるいはできない試料のＥＱＥとＩＱＥの両方を測定することが要求されるシステムである。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の態様は、試料の外部量子効率（ＥＱＥ）、内部量子効率（ＩＱＥ）、あるいはその他の特性試料、といった一またはそれ以上の特性を測定するように構成したシステムに関する。このシステムは、試料測定システムからの信号のサンプリング、デジタル化、及び可干渉性検出を行って、一またはそれ以上の測定結果がほぼ同時に取得した信号に基づくように構成されている。これによって、一またはそれ以上の結果測定をリアルタイムで同時に計算し、表示することが容易になる。
【０００８】
第１の実施例によれば、このシステムは、変調周波数電圧に基づく変調光信号を生成するように構成した変調光源と；試料にこの変調更新号の少なくとも一部を入射させて試料の一またはそれ以上の特性を測定するように構成した試料測定システムであって、試料の一又はそれ以上の特性の測定に応じた複数の測定電流を生成するように構成されたシステムと；複数の試料からそれぞれ複数の測定電圧を生成するように構成した信号調整器と；を具える。
【０００９】
このシステムは、また、複数の測定電圧をサンプリングしてデジタル化して複数のデジタル信号を生成し、変調周波数電圧をサンプリングしてデジタル化して基準デジタル信号を生成するように構成されたデータ取得回路を具える。測定電圧と変調周波数電圧のサンプリングは、ほぼ同時に行われる。同時サンプリングによって、ＥＱＥやＩＱＥなどの一またはそれ以上の結果測定が、確実に試料測定システムによってほぼ同時に生成された電流に基づくことになる。このシステムは、基準デジタル信号を用いた測定デジタル信号の可干渉性検出を実行するように構成されたコンピュータデバイスを具える。
【００１０】
一実施例によれば、このコンピュータデバイスは、少なくとも基準デジタル信号に基づいて測定デジタル信号を混合信号と混合して複数の混合デジタル信号を生成すること、及び、このデジタル混合信号をフィルタリングすることで出力デジタル信号を生成することによって、測定デジタル信号の可干渉性検出を実行するように構成することができる。別の実施例によれば、混合信号は、基準デジタル信号の高調波周波数に関連するものでもよい。さらに、コンピュータデバイスは、出力デジタル信号に基づく一又はそれ以上の試料特性の一またはそれ以上の表示を生成するように構成してもよい。このような一またはそれ以上の表示は、ＥＱＥ、ＩＱＥ、あるいは試料のその他の一またはそれ以上の特性を具えていてもよい。
【００１１】
第１の実施例によれば、試料測定システムは、複数電流のうちの第１電流であって、入射光信号の強度に関連する第１電流を生成するように構成された基準検出器を具えており、ここで複数電流のうちの第２電流が入射光信号に応じて試料によって生成される。代替的に、試料測定システムは、複数電流のうちの第１電流であって、入射光信号の強度に関連する第１電流を生成するように構成された基準検出器と、複数電流のうちの第２電流であって、入射光信号に応じて試料で反射された光信号の強度に関連する第２電流を生成するように構成された反射率検出器と、を具え、複数電流のうちの第３電流が入射光信号に応じて試料によって生成される。
【００１２】
第２実施例によれば、システムは、異なる変調周波数電圧に基づいて変調される異なるバンドの波長光信号を生成するように構成された光源と；異なるバンドの波長変調光信号に基づく複合光信号を生成するように構成した光コンバイナと；試料の一またはそれ以上の特性を測定する試料に複合光信号の少なくとも一部を入射させるように構成された試料測定システムと；を具え、試料測定システムは、試料の一又はそれ以上の特性の測定応じて複数の測定電流を生成するように構成されている。
【００１３】
第２実施例によれば、システムは複数の電流から複数の測定電圧を生成するように構成された信号調整器を具える。さらに、このシステムは、複数の測定電圧をサンプリングしてデジタル化して複数の測定デジタル信号を生成し、複数の変調周波数電圧をサンプリングしてデジタル化して複数の基準デジタル信号を生成するように構成したデータ取得回路を具える。測定電圧と変調周波数電圧のサンプリングは、ほぼ同時に行われる。さらに、システムは、基準デジタル信号を用いて、測定デジタル信号のソフトウエアベースの可干渉性検出を実行するように構成されたコンピュータデバイスを具える。
【００１４】
コンピュータデバイスは、基準デジタル信号に基づいて測定デジタル信号を混合信号と混合して複数の混合デジタル信号を生成すること、及び、デジタル混合信号をフィルタにかけて出力デジタル信号を生成することによって、測定信号の可干渉性検出を実行するように構成することができる。一の態様では、混合信号は、基準デジタル信号の高調波周波数にそれぞれ関連している。別の態様では、混合信号は、各々が一またはそれ以上の選択された基準デジタル信号対に基づいており、一又はそれ以上のうなり周波数に関連している。
【００１５】
第１の実施例によると、コンピュータデバイスは、試料のＥＱＥ、ＩＱＥ、又はその他の一またはそれ以上の特性といった、出力デジタル信号にもとづいて試料の一又はそれ以上の特性の一またはそれ以上の表示を生成するように構成されている。第１の実施例によれば、試料測定システムは、基準検出器、反射率検出器、並びにその他の検出器を具えるように構成することができ、また、入射光に応じて試料によって生成される電流を発生するように構成することができる。
【００１６】
第３の実施例によれば、システムは、複数の個別変調周波数電圧に基づいて変調された複数の光信号をそれぞれ生成するように構成された光源と；試料の一またはそれ以上の特性検出用の試料の異なる領域に複数の光信号の部分を入射させるように構成された試料測定システムであって、試料の一又はそれ以上の特性の測定に応じて複数の測定電流を生成するように構成された試料測定システムと；複数の測定電流から複数の測定電圧を生成するように構成された信号調整器と；をそれぞれ具える。
【００１７】
さらに、第３実施例によれば、システムは、複数の測定電圧をサンプリングしてデジタル化し、複数の測定デジタル信号を生成するとともに、複数の変調周波数信号をサンプリングしてデジタル化し、複数の基準デジタル信号を生成するように構成したデータ取得回路を具える。測定電圧と変調周波数電圧のサンプリングは、ほぼ同時に行われる。さらに、このシステムは、基準デジタル信号を用いて測定デジタル信号のソフトウエアベースの可干渉性検出を実行するように構成されたコンピュータデバイスを具える。第３実施例の他の要素は第２実施例と実質的に同じ又は同様である。
【００１８】
本開示のその他の態様、利点、及び新規な特徴は、添付の図面を考慮して、以下の発明の詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の一態様による例示的な光信号処理システムのブロック図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の別の態様による例示的な光信号処理システムのブロック図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本発明の別の態様による例示的なソフトウエアベースの可干渉性検出システムのブロック図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の一態様による別の例示的な光信号処理システムのブロック図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の別の態様による別の例示的な光信号処理システムのブロック図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明の別の態様による別の例示的なソフトウエアベースの可干渉性検出システムのブロック図である。
【図３】図３は、本発明の別の態様による別の例示的な光信号処理システムのブロック図である。
【図４】図４は、本発明の別の態様による別の例示的な光信号処理システムのブロック図である。
【図５】図５は、本発明の別の態様による別の例示的な光信号処理システムのブロック図である。
【図６】図６は、本発明の別の態様による、例示的なユーザインターフェース（ＧＵＩ）を用いて生成した例示的なグラフィックユーザインターフェースのスクリーンショットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１Ａは、本発明の一態様による例示的光信号処理システム１００のブロック図である。要約すると、光信号処理システム１００は：特定の周波数で変調した選択波長と振幅の入射光を生成するように構成した光源と；試料に入射光を当てて試料の一又はそれ以上の特性測定用の複数の信号を生成するように構成された試料測定システムと；試料測定システムで生成した信号に基づく取得に適した電圧を生成する信号調整器と；信号調整器からの電圧をほぼ同時にサンプリングしデジタル化するデータ取得回路と；デジタル化した信号の可干渉性検出および分析を行うように構成したソフトウエアベース（ＳＷベース）のコンピュータと；を具える。
【００２１】
信号の同時サンプリングと可干渉性検出によって、ＳＷベースのコンピュータデバイスがより正確に試料の一またはそれ以上の特性を生成できるようになる。これは、一またはそれ以上の測定が、ほぼ同時に生成した複数の信号に依存しているためである。換言すると、信号取得の時間差に由来する不正確性又はノイズが最小限になる。さらに、複数の測定が試料測定システムから生成された様々な信号セットに依存しているため、同時サンプリング及び可干渉性検出により、様々な測定がほぼ同時に取得した信号に基づくことになる。さらに、このような様々な測定を、同時にリアルタイムで正確に表示することができる。
【００２２】
より詳しくは、光信号処理システム１００は、変調光源１１０と、変調周波数源１２０と、波長選択器１３０と、試料測定システム１４０と、信号調整回路１５０と、データ取得回路１６０と、ＳＷベースのコンピュータデバイス１７０と、を具える。
【００２３】
変調光源１１０は、波長λｂｗｆの規定範囲又は帯域（ｂｗ）で変調光を生成する。変調光源の例には、レーザ、ダイオード、及びその他のタイプの光源がある。変調光源１１０は、変調信号又は規定の周波数（ｆ）周期の電圧Ｖｍｆに基づいて変調光λｂｗｆを生成する。変調周波数源１２０は、変調光源用の変調信号又は電圧Ｖｍｆを生成する。波長選択器１３０は、変調光λｂｗｆから選択した波長λｓｆの変調光を生成する。ここで、選択した波長λｓｆは、変調光λｂｗｆより狭い帯域を有する。波長選択器１３０は、単色光分光器、フィルタ、あるいは変調した光の波長範囲λｂｗｆ内でより狭い帯域の波長を選択できるその他のデバイスを具えていてもよい。
【００２４】
試料測定システム１４０は、選択した変調光λｓｆを試料に入射させて一またはそれ以上の試料の特性あるいは特徴を測定するように構成されている。この測定に応じて、試料測定システム１４０は、電流Ｉ１ないしＩＮといった、複数の電気信号を生成する。
【００２５】
例えば、試料測定システム１４０が試料の外部量子効率（ＥＱＥ）を測定するように構成されていれば、試料測定システム１４０は、試料への入射光λｓｆの電力レベルに応じた電流Ｉ１を生成し、入射光λｓｆに応じて試料によって電流Ｉ２が生じる。試料測定システム１４０が試料の内部量子効率（ＩＱＥ）を測定するように構成されていれば、試料測定システム１４０は、試料への入射光λｓｆの電力レベルに応じた電流Ｉ１と、試料によって反射されたスペクトル光の電力レベルに応じた電流Ｉ２と、試料によって反射された散乱光の電力レベルに応じた電流Ｉ３と、入射光λｓｆに応じて試料によって生じた電流Ｉ４を生成する。試料測定システム１４０は、ＥＱＥとＩＱＥの両方を測定するように構成することができ、試料のその他の測定も実行できると解するべきである。
【００２６】
信号調整回路１５０は、電流Ｉ１ないしＩＮのトランスインピーダンス増幅と信号調整を行って、データ取得回路１６０によるサンプリングとデジタル化に適した電圧Ｖ１ないしＶＮを生成する。例えば、信号調整回路１５０は、正の利得を持つトランスインピーダンス増幅をおこなって、適切なレベルで電圧Ｖ１ないしＶＮを生成し、フィルタリング及び／又はその他の処理を施してノイズを低減することができる。
【００２７】
上述したように、データ取得回路１６０は、信号調整回路１５０からの電圧Ｖ１ないしＶＮをサンプリングしてデジタル化し、デジタル信号Ｄ１ないしＤＮをそれぞれ生成する。さらに、データ取得回路１６０は、変調周波数源１２０からの変調電圧Ｖｍｆをサンプリングしてデジタル化し、デジタル信号Ｄｍｆを生成する。つまり、ＳＷベースのコンピュータデバイスによって実行した可干渉性検出と測定は、ほぼ同時に取り出した電流Ｉ１ないしＩＮに基づいており、データ取得回路１６０は電圧Ｖ１ないしＶＮと変調電圧Ｖｍｆを同時にサンプリングするように構成されている。
【００２８】
ＳＷベースのコンピュータデバイス１７０は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インターフェース、周辺部品インターフェース（ＰＣＩ）、その他といった、適切なデジタルインターフェースを介して、デジタル信号Ｄ１ないしＤＮとＤｍｆを受信する。ＳＷベースのコンピュータデバイスは、デスクトップコンピュータ、ラップトップ、スマートホン、タブレットタイプコンピュータ、その他、どのようなタイプのコンピュータであってもよい。以下により詳細に説明するように、ＳＷベースのコンピュータデバイス１７０は、ソフトウエアベースの可干渉性検出（ヘテロダイン、あるいはロックイン増幅検出としても知られている）を行って、ほぼ同じ時間に発生した電流Ｉ１ないしＩＮの強度又は電力レベルに応じた潜在的にノイズがより少ないデジタル出力信号を生成する。ＳＷベースのコンピュータデバイス１７０は、デジタル信号Ｄ１からＤ５を、結果としての出力信号がほぼ同時に発生した電流Ｉ１からＩ５から取り出される態様で、可干渉性検出する。これによって、結果としての一またはそれ以上の測定（例えば、ＥＱＥとＩＱＥ）を取り出すのにＳＷベースのコンピュータデバイス３７０に必要なすべての変数についての時間相関を確実なものにする。
【００２９】
さらに、ＳＷベースのコンピュータデバイス１７０は、一又はそれ以上の測定結果、並びに試料測定システムから取り出したデータ、及びその他の関連するデータを、ディスプレイ、スピーカ、その他といったユーザインターフェースへ出力して、一またはそれ以上の測定に関連するユーザ情報を提供することができる。キーボード、マウス、マイクロホン、その他といった入力デバイスの場合は、ユーザインターフェースを介して、ＳＷベースのコンピュータデバイス１７０は、その一またはそれ以上の測定値をどのように実行するか、及びその情報をユーザインターフェースを介してどのようにユーザに提供するかについて、ユーザから指示を受ける。この点に関して、ＳＷベースのコンピュータデバイス１７０は、システム１００のいずれかの要素に制御信号を送信して、ユーザの入力に応じてシステムを構築することができる。
【００３０】
図１Ｂは、本発明の別の態様によるさらに別の例示的光信号処理システム１０５のブロック図である。光信号処理システム１０５は、上述した光信号処理システム１００の変形であり、同じ符号を付した同じ要素を多く具えている。システム１０５は、変調信号又は電圧Ｖｍｆがデータ取得回路１６０の内部で生成され、システム１００のように外部変調周波数源１２０によるものではない点でシステム１００と異なる。さもなければ、光信号処理システム１０５の動作は、以下に詳細に説明するように光信号処理システム１００とほぼ同じである。
【００３１】
図１Ｃは、本発明の別の態様による例示的なＳＷベースのコンピュータデバイス１７０で実装した、例示的ソフトウエアベースの可干渉性検出システムのブロック図である。システム１７０は、ＳＷベースの位相ロックループ（ＰＬＬ）モジュール１７１と、ＳＷベースの周波数／高周波（Ｆ／Ｈ）の音源モジュール１７２と、ＳＷベースの混合モジュール１７４−１ないし１７４−Ｎと、ＳＷベースのフィルタモジュール１７６−１ないし１７６−Ｎ、及びＳＷベースの処理モジュール１７８を具える。ＳＷベースの処理モジュール１７８は、制御インターフェース１８０とインターフェースを取って、制御信号と検出したパラメータといった信号を、光信号処理システム１００又は１０５のその他の要素へ及び要素から送信及び／又は受信する。さらに、ＳＷベースの処理モジュール１７８は、ユーザインターフェース１９０とインターフェースを取って、測定に関連した情報と制御信号といった信号を、光信号処理システム１００又は１０５へ及びこれらから、送信及び／又は受信することができる。
【００３２】
ＳＷベースのＰＬＬモジュール１７１は、デジタル信号Ｄｍｆと位相ロックする信号を生成するように構成されている。デジタル信号Ｄｍｆは、変調信号Ｖｍｆから取り出されるので、ＳＷベースのＰＬＬモジュール１７１によって生成される信号は、変調信号Ｖｍｆと位相ロックされている。選択した基本あるいは高調波コマンドＰに基づいて、ＳＷベースのＦ／Ｈ音源１７２は、Ｐが１に等しい場合基本信号Ｄｍｆを再生成し、Ｐが１より大きな整数である場合、信号の所望の高調波Ｐ＊Ｄｍｆを生成することができる。高調波は、デジタル信号Ｄ１ないしＤＮの変調周波数の高調波成分を検出するのに使用することができる。簡単にするために図には示していないが、ＳＷベースのＦ／Ｈ音源１７２の出力信号Ｐ＊Ｄｍｆは、ＳＷベースの混合モジュール１７４−１ないし１７４−Ｎにおける正規のヘテロダイン検出のサイン成分とコサイン成分の両方を含む。
【００３３】
上述した通り、ＳＷベースのＦ／Ｈ音源１７２から選択したトーンＰ＊Ｄｍｆは、ＳＷベースの混合モジュール１７４−１ないし１７４−Ｎに適用される。デジタル信号Ｄ１ないしＤＮは、ＳＷベースの混合モジュール１７４−１ないし１７４−Ｎにも、それぞれ適用される。ＳＷベースの混合モジュール１７４−１ないし１７４−Ｎは、デジタル信号Ｄ１ないしＤｎを、選択したトーンＰ＊Ｄｍｆと混合して、混合信号を生成する。各混合信号は、直流（ＤＣ）キャリア成分と、側波帯成分を含む。側波帯成分は、システム１００又は１０５のノイズと関連している。対応するＳＷベースのフィルタ１７６−１ないし１７６−Ｎは、混合信号の側波帯成分を実質的に除去して、出力信号ＤＯ１ないしＤＯＮをそれぞれ生成する。出力信号ＤＯ１ないしＤＯＮは、試料測定システム１４０によって生成した信号又は電流Ｉ１ないしＩＮの電力レベル又は強度に関連する。
【００３４】
ＳＷベースの処理モジュール１７８は、試料の一又はそれ以上の特性の一又はそれ以上の所望の測定に応じて出力信号ＤＯ１ないしＤＯＮを処理する。例えば、光信号処理システム１００又は１０５は、ＥＱＥ及び／又はＩＱＥを測定するように構成されており、ＳＷベースの処理システム１７８は、出力信号ＤＯ１ないしＤＯＮに基づいてＥＱＥ及び／又はＩＱＥを表すパラメータを生成する。ＳＷベースの処理モジュール１７８は、測定情報をユーザインターフェース１９０に送って、ユーザにグラフィック又は非グラフィック態様でこのような情報を提供する。
【００３５】
図２Ａは、本発明の別の態様による別の例示的光信号処理システム２００のブロック図である。上述した実施例では、システム１００及び１０５は、使用への入射光を生成して、この入射光は、選択した波長を伴い、特定の周波数で変調されている。これに対して、光信号処理システム２００は、試料への複合入射光を生成し、この複合入射光は、異なる波長の複数の光から取り出され、異なる周波数で変調される。
【００３６】
更に詳しくは、光信号処理システム２００は、変調信号源２１０−１ないし２１０−Ｍと、変調周波数源２２０−１ないし２２０−Ｍと、光コンバイナ２３０と、試料測定システム２４０と、信号調整回路２５０と、データ取得回路２６０と、ＳＷベースのコンピュータデバイス２７０とを具える。
【００３７】
変調光源２１０−１ないし２１０−Ｍは、異なる波長で、異なる周波数で変調した光λｓｆ１ないしλｓｆＭをそれぞれ生成する。変調光源２１０−１ないし２１０−Ｍは、変調周波数源２２０−１ないし２２０−Ｍによってそれぞれ生成した変調信号又は電圧Ｖｍｆ１ないしＶｍｆＭに基づいて、λｓｆ１ないしλｓｆＭを生成する。代替的に、外部変調周波数源２２０−１ないし２２０−Ｍに代えて、変調信号又は電圧Ｖｍｆ１ないしＶｍｆＭは、光信号処理システム１０５と同様に、データ取得回路２６０で内部的に生成することができる。
【００３８】
光コンバイナ２３０は、変調光源２１０−１ないし２１０−Ｍから光λｓｆ１ないしλｓｆＭを受光して、これを複合し、複合光λｃｂを生成する。一例として、光コンバイナ２３０は、均質化ロッド／カプラ、あるいはその他のタイプの光信号結合デバイスとして構成することができる。複合光λｃｂは、試料測定システム２４０に提供し、このシステムがこの光を試料に入射させる。上述した試料測定システム１４０のように、試料測定システム２４０は試料において実行されている一又はそれ以上の測定に関連する複数の電気信号Ｉ１ないしＩＮを生成する。上述の実施例と同様に、試料測定システム２４０は、ＥＱＥ及び／又はＩＱＥ測定にしたがって電気信号Ｉ１ないしＩＮを生成する。
【００３９】
上述の実施例と同様に、信号調整回路２５０は、電流Ｉ１ないしＩＮのトランスインピーダンス増幅と、関連する信号調整を行い、データ取得回路２６０によってサンプリングとデジタル化を行うための対応するＩ１ないしＩＮを生成する。
【００４０】
データ取得回路２６０は、信号調整回路２５０からのＶ１ないしＶＮをサンプリングしてデジタル化し、デジタル信号Ｄ１ないしＤＮを生成する。データ取得回路２６０も、変調周波数源２２０−１ないし２２０−Ｎから変調電圧Ｖｍｆ１ないしＶｍｆＭをサンプリングして、デジタル信号Ｄｍｆ１ないしＤｍｆＭをそれぞれ生成する。上述の実施例と同様に、データ取得回路２６０は電圧Ｖ１ないしＶＮとＶｍｆ１ないしＶｍｆＭのサンプリング及びデジタル化を同時に行っており、ＳＷベースのコンピュータデバイスによって生じた測定結果が、ほぼ同じ時間に試料から取り出した信号に基づいている。
【００４１】
上述の実施例のように、ＳＷベースのコンピュータデバイス２７０は、デジタル信号Ｄ１ないしＤＮとＤｍｆ１ないしＤｍｆＭをデジタルインターフェース（たとえば、ＵＳＢ、ＰＣＩ、その他）を介して受信する。ＳＷベースのコンピュータデバイス２７０は、変調ベースの信号Ｄｍｆ１ないしＤｍｆＭを用いてデジタル信号Ｄ１ないしＤＮの可干渉性検出を行い、試料測定システム２４０からの電流Ｉ１ないしＩＮの強度又は電力レベルを表す出力デジタル信号を生成する。ＳＷベースのコンピュータデバイス２７０は、結果としての出力信号が、電流Ｉ１ないしＩ５からほぼ同時に取り出されるような態様でデジタル信号Ｄ１ないしＤ５の可干渉性検出を行う。これによってＳＷベースのコンピュータデバイス２７０に必要な全ての変数に関する時間相関で試料の試料の一またはそれ以上の測定結果（ＥＱＥとＩＱＥ）を取得する。
【００４２】
図２Ｂは、本開示の別の態様によるさらに別の例示的な光信号処理システム２０５のブロック図である。光信号処理システム２０５は、光信号処理システム２００の変形であり、同じ符号で表す多くの同じ要素を具えている。光信号処理システム２０５は、変調光源２１５−１ないし２１５−Ｍが、ほぼ同じ波長で、ただし異なる周波数で変調されて光信号λｓｆ１ないしλｓｆＭを生成する点が、光信号処理システム２００と異なる。
【００４３】
もう一つの相違点は、光信号λｓｆ１ないしλｓｆＭが試料測定システム２４０に別々に送信されることである。試料測定システム２４０は、光信号λｓｆ１ないしλｓｆＭを試料の異なる領域に向ける。これは、試料の空間分析のために行われる。試料測定デバイス２４０による結果電流Ｉ１ないしＩＮは、各々、光信号λｓｆ１ないしλｓｆＭからの寄与を受ける。可干渉性検出を用いて、ＳＷベースのコンピュータデバイス２７０は、その個々の分析用にこの寄与を分けることができる。
【００４４】
図２Ｃは、本開示の別の態様による例示的ＳＷベースのコンピュータデバイス２７０によって実装した、別の例示的なソフトウエアベースの可干渉性検出システムのブロック図である。ＳＷベースのコンピュータデバイス２７０は、複数のＳＷベースのＰＬＬモジュール２７１−１ないし２７１−Ｍと、複数のＦ／Ｈ音源モジュール２７２−１ないし２７２−Ｍと、ビート音源モジュール２７３を具える。さらに、ＳＷベースのコンピュータデバイス２７０は、音選択器（ｍｕｘ）２７４と、複数のＳＷベースの可干渉性又はロックイン増幅器２７５−１−Ｎないし２７５−Ｍ−Ｎと、ＳＷベースの処理モジュール２７８と、を具える。上述した実施例のように、ＳＷベースの処理モジュール２７８は、制御信号を送信し、検出したパラメータを受信するための制御インターフェース２８０とインターフェースをとることができ、また、ユーザへ情報を提供し、ユーザからの情報を受信するユーザインターフェースとインターフェースをとることができる。
【００４５】
ＳＷベースのＰＬＬモジュール２７１−１ないし２７１−Ｍは、デジタル信号Ｄｍｆ１ないしＤｍｆＭで、それぞれ位相ロックした信号を生成する。Ｆ／Ｈ音源モジュール２７２−１ないし２７２−Ｍは、ユーザが選択したパラメータＰに基づく基本（Ｐ＝１）あるいは高調波（Ｐ＞１）信号Ｐ＊Ｄｍｆ１ないしＰ＊ＤｍｆＭをそれぞれ生成する。音源モジュール２７３は、ＳＷベースのＰＬＬモジュール２７１−１ないし２７１−Ｍから生成された位相ロック信号の選択した対ｉおよびｊに基づいて、選択したビート周波数信号ＤｍｆｉないしＤｍｆｊを生成する。発生した信号又はトーンＰ＊Ｄｍｆ１ないしＰ＊ＤｍｆＭとＤｍｆ１ないしＤｍｆＭは、音選択器モジュール２７４に提供される。ユーザ選択信号（ＳＥＬ）に基づいて、音選択器モジュール２７４は、選択したトーンＴ１ないしＴＭを出力する。
【００４６】
ＳＷベースの可干渉性又はロックイン増幅器セクション２７５−１−Ｎないし２７５−Ｍ−Ｎは、選択したトーンＴ１ないしＴＭを用いて、可干渉性検出出力信号ＤＯ１１ないしＤＯＭＮをそれぞれ生成する。例えば、基本周波数Ｄｍｆ１ないしＤｍｆＭが選択されたトーンＴ１ないしＴＭに選択されると、出力信号ＤＯ１１ないしＤＯ１ＮからＤＯＭ１ないしＤＯＭＮは、試料測定システム２４０からの電流信号Ｉ１ないしＩＮの基本周波数成分の強度または電力レベルを表すことになる。選択されたトーンＴ１ないしＴＭに高調波周波数Ｐ＊Ｄｍｆ１ないしＰ＊ＤｍｆＭ（Ｐ＞１）が選択されると、出力信号ＤＯ１１ないしＤＯ１ＮからＤＯＭ１ないしＤＯＭＮは、試料測定システム２４０からの電流信号Ｉ１ないしＩＮの高調波周波数成分の強度または電力レベルをそれぞれ表すことになる。同様に、選択されたトーンＴ１ないしＴＭに所定のビート周波数が選択されると、出力信号ＤＯ１１ないしＤＯ１ＮからＤＯＭ１ないしＤＯＭＮは、試料測定システム２４０からの電流信号Ｉ１ないしＩＮの選択されたビート周波数成分の強度または電力レベルを表すことになる。
【００４７】
ＳＷベースの処理モジュール２７８は、試料の一またはそれ以上の特性の一またはそれ以上の所望の測定に応じて、出力信号ＤＯ１１ないしＤＯ１ＮからＤＯＭ１ないしＤＯＭＮを処理する。例えば、光信号処理システム２００又は２０５が、ＥＱＥ及び／又はＩＱＥを測定するように構成されていれば、ＳＷベースの処理モジュール２７８は、出力信号ＤＯ１１ないしＤＯ１ＮからＤＯＭ１ないしＤＯＭＮに基づいてＥＱＥ及び／又はＩＱＥを表すパラメータを生成する。ＳＷベースの処理モジュール２７８は、測定した情報をユーザインターフェース２９０に送って、ユーザにこのような情報をグラフィック態様であるいは非グラフィック態様で提供するようにしてもよい。
【００４８】
図３は、本開示の別の態様による別の例示的光信号処理システム３００のブロック図である。光信号処理システム３００は、ＥＱＥ及び／又はＩＱＥを測定するように構成されている試料測定システムによって、上述した光信号処理システム１００の例示的実装である。
【００４９】
特に、光信号処理システム３００は、変調光源３１０と、変調周波数源３２０と、波長選択器３３０と、光バイアスコントローラ３１５と、電気バイアスコントローラ３２５と、試料測定システム３４０と、信号調整回路３５０と、データ取得回路３６０と、ＳＷベースのコンピュータデバイス３７０と、ユーザインターフェース３９０と、を具える。試料測定システム３４０は、正反射率検出器３４１と、ビームスプリッタ３４２と、拡散デバイス３４３と、試料３４４と、Ｘ−Ｙステージ３４５と、基準検出器３４６と、拡散反射率検出器３４７と、光伝送検出器３４８と、を具える。
【００５０】
変調光源３１０は、規定の範囲の波長λｂｗｆを有する変調光信号を生成するように構成されている。変調光源３１０は、変調周波数源３２０によって生成される変調信号又は電圧Ｖｍｆに基づいて光信号λｂｗｆを生成するように構成されている。波長選択器３３０は、変調光源３１０からの光信号λｂｗｆに基づいて選択波長λｓｆを有する変調光信号を生成するように構成されている。ここで、選択波長λｓｆは、変調光λｂｗｆより狭い帯域を有する。システム１００について上述したように、波長選択器３３０は、単色光分光器３３０、フィルタ、あるいはその他の機器を具えていてもよい。
【００５１】
試料測定システム３４０に関して、ビームスプリッタ３４２は、光信号λｓｆを基準信号と入射信号に分ける。基準信号は、基準検出器３４６に提供される。基準信号に応答して、基準検出器３４６が電流Ｉ２を生成する。電流Ｉ２は、光源λｓｆの強度又は電力レベルに関連する（例えば、比例する）。入射信号は、拡散デバイス３４３に追って試料３４４に向けられる。拡散デバイス３４３は、積分球あるいはその他のタイプの拡散デバイスを具えていてもよい。
【００５２】
試料３４４は、拡散入射光に応答して電流Ｉ５を生成する。電流Ｉ５は、ＥＱＥ及びＩＱＥ、並びに試料３４４のその他の特性を決定するのに使用できる。いくつかのケースでは、入射光の一部は、試料３４４を通過し、光伝送検出器３４８で検出される。伝送された光に応答して、光伝送検出器３４８は、電流Ｉ４を生成する。電流Ｉ４は、ＥＱＥ及びＩＱＥ、並びに試料３４４のその他の特性を決定するのに使用できる。
【００５３】
入射光の一部は、試料３４４で反射される。反射光は拡散装置３４３で受光される。拡散装置３４３は、拡散反射光を出力するポートを具える。拡散反射検出器３４７が、拡散装置３４３からの拡散反射光に応じて電流Ｉ３を生成する。電流Ｉ３は、ＥＱＥ及びＩＱＥ、並びに試料３４４のその他の特性を決定するのに使用できる。さらに、普通の角度で試料３４４で反射された入射光の一部（以下、スペクトル反射光という）が拡散装置３４３とビームスプリッタ３４３を通過して、正反射率検出器３４１によって検出される。正反射率検出器３４１は、スペクトル反射光に応答して電流Ｉ１を生成する。この電流Ｉ１は、ＥＱＥ及びＩＱＥ、並びに試料３４４のその他の特性を決定するのに使用できる。
【００５４】
試料測定システム３４０のＸ−Ｙステージ３４５は、試料３４４を支持するとともに、ユーザ手動導による、あるいは、ＳＷベースのコンピュータデバイス３７０で生成されたＸ−Ｙ制御信号による、試料３４４の位置決めを容易にしている。Ｘ−Ｙステージ３４５はさらに、試料の温度を表す信号を生成するセンサを具えていてもよい。Ｘ−Ｙステージ３４５は、この温度信号をＳＷ−ベースのコンピュータ装置３７０に制御ラインを介して提供することができる。
【００５５】
光学信号処理システム３００の光バイアスコントローラ３１５は、試料に関して行われている一またはそれ以上の測定に応じて試料３４４に制御可能な信号を導く。この点に関して、ＳＷベースのコンピュータデバイス３７０は、光バイアスコントローラ３１５用の制御信号を生成する。さらに、電気バイアスコントローラ３２５は、試料に対してなされている一またはそれ以上の測定に応じて、制御可能なバイアス信号（例えば、バイアス電圧および／又は電流）を用いて試料にバイアスをかける。この点に関して、ＳＷベースのコンピュータデバイス３７０は、電気バイアスコントローラ３２５用の制御信号を生成する。
【００５６】
上述した実施例によれば、信号調整回路３５０は、試料測定システム３４０から電流Ｉ１ないしＩ５を受信して、これらの信号からデータ取得回路３６０によるサンプリング及びデジタル化に適した電圧Ｖ１ないしＶ５を生成する。上述した実施例のように、データ取得回路３６０は、電圧Ｖ１ないしＶ５と、変調周波数電圧Ｖｍｆをサンプリングしてデジタル化し、デジタル信号Ｄ１ないしＤ５、及びＤｍｆをそれぞれ生成する。上述した実施例のように、データ取得回路３６０は、これらの電圧を、ほぼ同時にサンプリングする。
【００５７】
ＳＷベースのコンピュータデバイス３７０は、結果出力信号が電流Ｉ１ないしＩ５から同時に取り出される態様で、デジタル信号Ｄ１ないしＤ５の可干渉性検出を行う。このことは、ＥＱＥとＩＱＥを取り出すためにＳＷベースのコンピュータデバイス３７０に必要なすべての変数についての時間相関を確実にする。上述の実施例と同様に、ＳＷベースのコンピュータデバイス３７０は、長短交互の破線で表示した制御ラインごとに、制御関連信号を、光学信号処理システム３００の様々な要素へ提供するとともに、これらの要素から受信する。さらに、ＳＷベースのコンピュータデバイス３７０は、測定関連情報を、ユーザインターフェース３９０を介してユーザへ提供し、ユーザから受信する。
【００５８】
図４は、本発明の別の態様による別の例示的光信号処理システム４００のブロック図である。光信号処理システム４００は、上述の光信号処理システム２００の例示的な実装であり，ＥＱＥ及び／又はＩＱＥを測定するように構成されている試料測定システムを伴う。
【００５９】
特に、光信号処理システム４００は、変調光源４１０−１ないし４１０−３と、変調周波数源４２０−１ないし４２０−３と、光コンバイナ４３０と、光バイアスコントローラ４１５と、電気バイアスコントローラ４２５と、試料測定システム４４０と、信号調整回路４５０と、データ取得回路４６０と、ＳＷベースのコンピュータデバイス４７０と、ユーザインターフェース４９０、とを具える。
【００６０】
変調光源４２０−１ないし４２０−３は、明白に区別された選択波長λｓｆ１、λｓｆ２、及びλｓｆ３を有する変調光信号を生成するように、及び、変調信号、または、変調周波数源４２０−１、４２０−２、及び４２０−３によって生成された変調信号又は電圧Ｖｍｆ１、Ｖｍｆ２、Ｖｍｆ３にそれぞれもとづく明白に異なる周波数で変調される。光コンバイナ４３０は、λｓｆ１、λｓｆ２、及びλｓｆ３を組み合わせて、複合光信号λｃｂを生成する。試料測定システム４４０は、複合光信号λｃｂを使用して、試料への入射光を生成する。試料測定システム４４０は、上記に詳述した、試料測定システムとほぼ同じか、同様に構成されている。
【００６１】
上述した実施例のように、試料測定システム４４０は、電流Ｉ１ないしＩ５を生成する。信号調整器４５０は、トランスインピーダンス増幅と信号調整を行って、電流Ｉ１ないしＩ５を、データ取得回路４６０によるサンプリングとデジタル化に適した適宜の電圧Ｖ１ないしＶ５に変換する。上述した実施例のように、データ取得回路４６０は電圧Ｖ１ないしＶ５と変調電圧Ｖｍｆ１ないしＶｍｆ３をサンプリングしてデジタル化し、デジタル信号Ｄ１ないしＤ５及びＤｍｆ１ないしＤｍｆ３を生成する。データ取得回路４６０は、これらの信号をほぼ同時にサンプリングしてデジタル化する。
【００６２】
上述したＳＷベースのコンピュータデバイス２７０のように、ＳＷベースのコンピュータデバイス４７０は、変調信号Ｄｍｆ１ないしＤｍｆ３を用いて、デジタル信号Ｄ１ないしＤ５の可干渉性検出を行う。例えば、この可干渉性検出が基本音Ｄｍｆ１ないしＤｍｆ３を用いるのであれば、検出された出力信号は、試料測定システム４４０によって生成された電流Ｉ１ないしＩ５の基本周波数成分の強度又は電力レベルを表す。例えば、可干渉性検出が高調波Ｐ＊Ｄｍｆ１ないしＰ＊Ｄｍｆ３（Ｐ＞１）を使用していれば、検出した出力信号は試料測定システム４４０によって生成された電流Ｉ１ないしＩ５の対応する高調波周波数成分の強度又は電力レベルを表す。例えば、可干渉性検出が選択したビート周波数（Ｄｍｆｉ±Ｄｍｆｊ）（ｉ≠ｊ，ｉ＝Ｊ＝｛１，２，３｝）を用いると、検出した出力信号は、試料測定システム４４０によって生成された電流Ｉ１ないしＩ５の対応するビート周波数成分の強度又は電力レベルを表す。
【００６３】
ＳＷベースのコンピュータデバイス４７０は、結果出力信号が電流Ｉ１ないしＩ５からほぼ同時に取り出されるように、デジタル信号Ｄ１ないしＤ５の可干渉性検出を行う。これによって、ＳＷベースのコンピュータデバイス４７０がＥＱＥ及び／又はＩＱＥ、並びにその他の試料特性を取り出すのに必要なすべての変数の時間相関が確実になる。上述の実施例のように、ＳＷベースのコンピュータデバイス４７０は、長短破線で示す制御ラインを介して、制御関連信号を光信号処理システム４００の様々な要素へ提供し、これらの要素から受信する。さらに、ＳＷベースのコンピュータデバイス４７０は、ユーザインターフェース４９０を介して測定関連情報をユーザへ提供し、ユーザから受信する。
【００６４】
上述の実施例と同様に、光信号処理システム４００の光バイアスコントローラ４１５は、その使用に関連して行われている一またはそれ以上の測定に応じて、試料に制御可能な光を向ける。この点において、ＳＷベースのコンピュータデバイス４７０は、光バイアスコントローラ４１５に関する制御信号を生成する。電気バイアスコントローラ４２５は、試料に関して行われている一又はそれ以上の測定に応じて、制御可能なバイアス信号（例えば、バイアス電圧及び／又は電流）を用いて試料にバイアスをかける。この点について、ＳＷベースのコンピュータデバイス４７０は、電気バイアスコントローラ４２５についての制御信号を生成する。
【００６５】
図５は、本発明の別の態様による、さらに別の例示的光信号処理システム５００のブロック図である。光信号処理システム５００は、上述した光信号処理システム２０５の例示的実装であり、ＥＱＥ及び／又はＩＱＥを測定するように構成された試料測定システムを有する。
【００６６】
特に、光信号処理システム５００は、変調光源５１０−１ないし５１０−３と、変調周波数源５２０−１ないし５２０−３と、ビーム操作又はプログラム可能なマスク５３０と、光バイアスコントローラ５１５と、電気バイアスコントローラ５２５と、試料測定システム５４０と、信号調整回路５５０と、データ取得回路５６０と、ＳＷベースのコンピュータデバイス５７０と、ユーザインターフェース５９０と、を具える。
【００６７】
変調光源５２０−１ないし５２０−３は、ほぼ同じ波長を有するが、変調周波数源５２０−１、５２０−２、５２０−３でそれぞれ生成された変調信号又は電圧Ｖｍｆ１、Ｖｍｆ２、及びＶｍｆ３に基づく異なる周波数で変調された変調光信号λｓｆ１、λｓｆ２及びλｓｆ３を生成するように構成されている。ビーム操作／プログラム可能なマスク５３０は、変調光信号λｓｆ１、λｓｆ２、及びλｓｆ３を試料の所望の領域に導くように構成されている。試料測定システム５４０は、変調光信号λｓｆ１、λｓｆ２及びλｓｆ３を用いて、その空間分析を行う試料の入射光信号を生成する。試料測定システム５４０は、上記に詳述した、試料測定システム３４０とほぼ同じあるいは同様に構成されている。
【００６８】
上述の実施例のように、試料測定システム５４０は、電流Ｉ１ないしＩ５を生成する。信号調整回路５５０は、トランスインピーダンス増幅と信号調整を行って、電流Ｉ１ないしＩ５をデータ取得回路５６０によるサンプリングとデジタル化に適した電圧Ｖ１ないしＶ５に変換する。上述の実施例の通り、データ取得回路５６０は、この電圧Ｖ１ないしＶ５と変調電圧Ｖｍｆ１ないしＶｍｆ３をサンプリングしてデジタル化し、デジタル振動Ｄ１ないいしＤ５とＤｍｆ１ないしＤｍｆ３を生成する。データ取得回路５６０は、信号を同時にサンプリングする。
【００６９】
上述したＳＷベースのコンピュータデバイス２７０と同様に、ＳＷベースのコンピュータデバイス５７０は、変調信号Ｄｍｆ１ないしＤｍｆ３を用いてデジタル信号Ｄ１ないしＤ５の可干渉性検出を行い、検出出力信号を生成する。例えば、可干渉性検出が基本音Ｄｍｆ１ないしＤｍｆ３を使用すると、検出出力信号は試料測定システム５４０で生成した電流Ｉ１ないしＩ５の基本周波数成分の強度又は電力レベルを表す。例えば、可干渉性検出が高調波Ｐ＊Ｄｍｆ１ないしＰ＊Ｄｍｆ３（Ｐ＞１）を使用していれば、検出出力信号は試料測定システム５４０によって生成された電流Ｉ１ないしＩ５の対応する高調波周波数成分の強度又は電力レベルを表す。例えば、可干渉性検出が選択したビート周波数（Ｄｍｆｉ±Ｄｍｆｊ）（ｉ≠ｊ，ｉ＝Ｊ＝｛１，２，３｝）を用いると、検出した出力信号は、試料測定システム５４０によって生成された電流Ｉ１ないしＩ５の対応するビート周波数成分の強度又は電力レベルを表す。
【００７０】
ＳＷベースのコンピュータデバイス５７０は、結果出力信号が電流Ｉ１ないしＩ５からほぼ同時に取り出されるように、デジタル信号Ｄ１ないしＤ５の可干渉性検出を行う。これによって、ＳＷベースのコンピュータデバイス４７０がＥＱＥ及び／又はＩＱＥ、並びにその他の試料特性を取り出すのに必要なすべての変数の時間相関が確実になる。上述の実施例のように、ＳＷベースのコンピュータデバイス５７０は、長短破線で示す制御ラインを介して、制御関連信号を光信号処理システム５００の様々な要素へ提供し、これらの要素から受信する。さらに、ＳＷベースのコンピュータデバイス５７０は、ユーザインターフェース５９０を介して測定関連情報をユーザへ提供し、ユーザから受信する。
【００７１】
上述の実施例と同様に、光信号処理システム５００の光バイアスコントローラ５１５は、その使用に関連して行われている一またはそれ以上の測定に応じて、試料に制御可能な光を向ける。ＳＷベースのコンピュータデバイス５７０は、光バイアスコントローラ５１５に関する制御信号を生成する。電気バイアスコントローラ５２５は、試料に関して行われている一又はそれ以上の測定に応じて、制御可能なバイアス信号（例えば、バイアス電圧及び／又は電流）を用いて試料にバイアスをかける。この点について、ＳＷベースのコンピュータデバイス５７０は、電気バイアスコントローラ５２５についての制御信号を生成する。
【００７２】
図６は、本発明の別の態様による、例示的ユーザインターフェースによって生成した、例示的グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）６００のスクリーンショットを示す。ＧＵＩ６００は、一またはそれ以上の測定を示すように構成した測定表示部分６０２を具える。この例では、測定表示部分６０２は、グラフの形でＥＱＥ測定値を表している。ｘ軸又は横軸は波長を、ｙ軸又は縦軸はＥＱＥを表す。測定表示部分６０２は、一またはそれ以上の選択した測定を、表、パイチャート、バーチャート、その他といった、その他のフォーマットで表してもよいと考えるべきである。例えば、表示部分６０２は、波長走査中に同時に、ＥＱＥ、ＩＱＥ、ＲＳ、及びＲＤを表示することができる。
【００７３】
ＧＵＩ６００は、さらに、ユーザが測定表示部分６０２における表示用に一またはそれ以上の測定を選択できるように構成した測定選択部を具えていてもよい。例えば、この例では、測定選択部６０４は、並列チェックマークで表示したような、選択測定であるＥＱＥを表している。さらに、この例では、測定選択部６０４は、ＩＱＥ、チャネル１−４（例えば、本明細書に記載した試料測定システムによって生成された様々な信号に関連した）、スペクトル応答性、スペクトル反射検出器からの信号（ＲＳ）、拡散反射検出からの信号（ＲＤ）、スペクトル反射検出器と拡散反射検出器からの信号の和（ＲＳ＋ＲＤ）、などのその他の入手可能な測定をあげている。多少タイプが異なる測定も測定選択部６０４を介してユーザに入手可能であると解される。
【００７４】
ＧＵＩ６００は、さらに、テキストボックスのあるグラフラベリング部６０６を具えており、ユーザが測定表示部６０２に記載したグラフのｘ−軸とｙ−軸をラベル化することができる。さらに、ＧＵＩ６００は、プロットを認識するレジェンド部分を具える。また、ＧＵＩ６００は、ドロップダウンボックス６１０を具えており、ユーザが一またはそれ以上の選択測定用に、グラフ、表、その他といったディスプレイフォーマットを選択できるようにしている。
【００７５】
ＧＵＩ６００は、さらに、電流スキャンに関する情報を提供するスキャン詳細領域６１２を具えている。ＧＵＩ６００は、また、電流セッション６１４に関するデータログファイルを表す電流セッションを具える。この負荷とリセットソフトボタン６１６と６１８を用いて、ユーザは測定スキャンを開始し、選択したデータログファイルからのデータを読み込み、またデータログファイルを消去することができる。さらに、ＧＵＩ６００は、開始及び中止ソフトボタン６２０を具えており、ユーザが測定スキャンを開始し、測定スキャンを中止できる。ＧＵＩ６００は、単なる例示であり、ＧＵＩは多くの異なる態様に構成できると解するべきである。
【００７６】
本発明を様々な実施例に関連して説明したが、本発明をさらに変形することができると解するべきである。本出願は、本発明の原理に基づく発明のあらゆる変形例、使用、あるいは適用に及び、本発明が関連する分野における公知な慣行内にある限り、本発明からの発展型を含む。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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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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