(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁放射に基づいた３次元イメージングを較正する方法であって、
所定の厚さプロフィールを有する較正アーティファクト（１０１，２０１，３０１ａ，３０１ｂ，６０１）から受信した第１の電磁波に少なくとも部分的に基づいて較正イメージング結果を得ること（５０１）と、
前記較正イメージング結果及び前記較正アーティファクトの前記所定の厚さプロフィールに基づいて較正データを生成すること（５０２）と、
前記較正データの助けを借りて、イメージングされる試料から受信した第２の電磁波に少なくとも部分的に基づいて、得られたイメージング結果を補正すること（５０３）と、を含み、
前記較正アーティファクトの厚さは、前記第１の電磁波が前記較正アーティファクトから出る深さ方向（ｚ）にあり、
前記較正アーティファクトは、所定の厚さを有する複数の層（１０４，１０５）を有し、前記複数の層は、前記較正アーティファクトの前記所定の厚さプロフィールを達成するように、互いに積み重ねられており、
前記較正アーティファクト（６０１）の前記所定の厚さプロフィールは、前記層の数が前記較正アーティファクトの異なる部分において異なるように、階段状の厚さプロフィールであり、前記階段状の厚さプロフィールは、前記深さ方向においてものさしの目盛を構成している、方法において、
前記試料の少なくとも一部及び前記較正アーティファクトの少なくとも一部は、前記電磁放射に基づいた３次元イメージングの視界（３１４）に同時に位置し、前記第１及び第２の電磁波は、前記較正アーティファクトから、及び前記試料から同時に受信されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記較正アーティファクトの前記複数の層は、各々がラングミュア−ブロジェット膜である複数の第１の層（１０４）を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の電磁波が前記較正アーティファクトから出る、前記較正アーティファクトの表面の少なくとも一部を構成している各層は、ラングミュア−ブロジェット膜である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記較正アーティファクトの前記複数の層は、高配向性熱分解グラファイトでできた、前記第１の層の各々の厚さよりも厚い少なくとも１つの第２の層（１０５）を含む、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記較正イメージング結果が得られたとき、及び、前記イメージング結果が得られたとき、前記較正アーティファクト（３０１ａ，３０１ｂ，６０１）及び前記試料（３１３，６１３ａ，６１３ｂ，６１３ｃ）は、前記深さ方向を横切る方向において互いに隣接して位置している、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記深さ方向に平行に、所定の軌道にしたがって前記較正アーティファクトを移動させることと、
前記移動している較正アーティファクトから受信した前記第１の電磁波に少なくとも部分的に基づいて前記較正イメージング結果の一時的な傾向を得ることと、
前記較正イメージング結果の前記一時的な傾向及び前記所定の軌道に基づいて軌道較正データを生成することと、
前記イメージング結果の一時的な傾向及び前記軌道較正データに基づいて前記試料の軌道を計算することと、
を含む、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記試料（４１３）は、互いに積み重ねられた第１及び第２の層（４０４ａ，４０４ｂ）を有し、前記第１及び第２の層は、その高さが前記第１の層の厚さである階段状のプロフィールを構成し、
この方法は、
前記第１の層の表面（４１７）から反射された前記第２の電磁波の第１の部分と、前記第２の層の表面（４１８）から前記第１の層の外部に反射された前記第２の電磁波の第２の部分とに少なくとも部分的に基づいて、前記高さの第１の推定値を得ることと、
前記第２の電磁波の前記第１の部分と、前記第１の層と前記第２の層との間の境界（４２３）から前記第１の層の内部に反射された前記第２の電磁波の第３の部分とに少なくとも部分的に基づいて、前記高さの第２の推定値を得ることと、
前記高さの前記第１及び第２の推定値に基づいて、前記第１の層（４０４ａ）の材料の屈折率の推定値を計算することと、
を含む、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記電磁放射に基づいた３次元イメージングは、イメージングされる対象物から反射された電磁波と基準反射器から反射された他の電磁波との干渉に基づいた干渉測定による、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記干渉測定は、白色光干渉法、白色光偏向干渉法、ストロボスコープ走査白色光干渉法、ストロボスコープ走査白色光偏向干渉法の少なくとも１つによる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
電磁放射に基づいた３次元イメージング用システムであって、
所定の厚さプロフィールを有する較正アーティファクト（１０１，２０１，３０１ａ，３０１ｂ，６０１）と、
前記較正アーティファクトから受信した第１の電磁波に少なくとも部分的に基づいて較正イメージング結果を得て、イメージングされる試料から受信した第２の電磁波に少なくとも部分的に基づいてイメージング結果を得るためのイメージングデバイス（１０２）と、
前記較正イメージング結果及び前記較正アーティファクトの前記所定の厚さプロフィールに基づいて較正データを生成し、前記較正データの助けを借りて前記イメージング結果を補正するための処理装置（１０３）と、を具備し、
前記較正アーティファクトの厚さは、前記第１の電磁波が前記較正アーティファクトから出る深さ方向（ｚ）にあり、
前記較正アーティファクトは、所定の厚さを有する複数の層（１０４，１０５）を有し、前記複数の層は、前記較正アーティファクトの前記所定の厚さプロフィールを達成するように、互いに積み重ねられており、
前記較正アーティファクト（６０１）の前記所定の厚さプロフィールは、前記層の数が前記較正アーティファクトの異なる部分において異なるように、階段状の厚さプロフィールであり、前記階段状の厚さプロフィールは、前記深さ方向においてものさしの目盛を構成している、システムにおいて、
前記イメージングデバイスは、前記試料の少なくとも一部及び前記較正アーティファクトの少なくとも一部が、前記イメージングデバイスの視界（３１４）に同時に位置した状況で前記較正イメージング結果及び前記イメージング結果を同時に得るように構成され、
前記イメージングデバイスは、前記第１及び第２の電磁波を同時に受信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１１】
前記較正アーティファクトの前記複数の層は、各々がラングミュア−ブロジェット膜である複数の第１の層（１０４）を含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１の電磁波が前記較正アーティファクトから出る、前記較正アーティファクトの表面の少なくとも一部を構成している各層は、ラングミュア−ブロジェット膜である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記較正アーティファクトの前記複数の層は、高配向性熱分解グラファイトでできた、前記第１の層の各々の厚さよりも厚い少なくとも１つの第２の層（１０５）を含む、請求項１１又は１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記イメージングデバイスは、前記較正アーティファクト及び前記試料が前記深さ方向を横切る方向において互いに隣接して位置している状況で、前記較正イメージング結果を得て、前記イメージング結果を得るように構成されている、請求項１０ないし１３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１５】
システムは、前記深さ方向（ｚ）に平行に、所定の軌道にしたがって前記較正アーティファクトを移動させるためのアクチュエータ（２１２）を含み、
前記イメージングデバイスは、移動している較正アーティファクトから受信した前記第１の電磁波に少なくとも部分的に基づいて、前記較正イメージング結果の一時的な傾向を得るように構成され、
前記処理装置は、前記較正イメージング結果及び前記所定の軌道の前記一時的な傾向に基づいて軌道較正データを生成するように構成され、
前記処理装置は、前記イメージング結果の一時的な傾向及び前記軌道較正データに基づいて前記試料の軌道を計算するように構成されている、請求項１０ないし１４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記処理装置は、前記イメージング結果に基づいて前記試料の第１の層の厚さの第１の推定値を得るように構成され、前記第１の推定値は、前記第１の層の表面から反射された前記第２の電磁波の第１の部分と、前記第１の層に取着され前記第１の層で部分的に覆われた前記試料の第２の層の表面から前記第１の層の外部に反射された前記第２の電磁波の第２の部分とに少なくとも部分的に基づき、
前記処理装置は、前記イメージング結果に基づいて前記第１の層の前記厚さの第２の推定値を得るように構成され、前記第２の推定値は、前記第２の電磁波の前記第１の部分と、前記第１の層と前記第２の層との境界からの前記第１の層の内部に反射された前記第２の電磁波の第３の部分とに少なくとも部分的に基づき、
前記処理装置は、前記第１の層の厚さの前記第１及び第２の推定値に基づいて前記第１の層の材料の屈折率の推定値を計算するように構成されている、請求項１０ないし１４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１７】
前記イメージングデバイス（１０２，２０２）は、イメージングされる対象物から反射された電磁波と基準反射器から反射された他の電磁波との干渉に基づいた３次元イメージングを実行するように構成された干渉計である、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記干渉計は、白色光干渉計、白色光偏向干渉計、ストロボスコープ走査白色光干渉計、ストロボスコープ走査白色光偏向干渉計の少なくとも１つである、請求項１７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電磁放射に基づいた３次元の「３Ｄ」イメージングに関し、例えば、必須ではないが、干渉測定に基づいたイメージングであってよい。特に、本開示は、電磁放射に基づいた３Ｄイメージングを較正する方法及び電磁放射に基づいた３Ｄイメージング用システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば白色光干渉法「ＷＬＩ」のような、電磁放射に基づいた３次元の「３Ｄ」イメージングは、さまざまなアプリケーションで使用されることができる。例えば、医学分野や他の多くの分野におけるバイオイメージングは、学術的な環境と商用の環境との両方で潜在成長力のある電磁放射に基づいた３Ｄイメージングの確立したアプリケーションである。特に、ラベルフリーバイオイメージングは、分子医学、タンパク質に基づいた医学及び医学の他の多くの分野を進歩させる方法としての見込みがあると考えられている、新興の盛んな分野である。信頼できるイメージング結果を提供するために、電磁放射に基づいた３Ｄイメージング用システムは、その厚さプロフィール、すなわち、表面起伏が十分な精度で知られた較正アーティファクトの助けを借りて較正される必要がある。さらに、較正アーティファクトは、適切な有効期間、所望の機械特性及び光学特性を有するべきである。
【０００３】
較正手順は、代表的には、較正アーティファクトから受信した電磁波に少なくとも部分的に基づいて較正イメージング結果を得ることと、較正イメージング結果及び較正アーティファクトの既知の厚さプロフィールに基づいて較正データを形成することとを含む。較正データは、例えば、ルックアップテーブル又は補正方程式の形式であることができ、この助けを借りて、イメージング結果が、例えばイメージングされる試料の表面起伏に十分な精度で対応するように補正されることができる。
【０００４】
電磁放射に基づいた３Ｄイメージングを較正するための既知の方法は、硬質な支持コアと軟質なポリマーコーティングとを有する較正アーティファクトに基づいている。硬質な支持コアは、代表的には、硬質な支持コアの所望の厚さプロフィールを達成するように、機械加工によって製造される。軟質なポリマーコーティングは、例えばエポキシ樹脂系粘着性ポリマーであるＳＵ−８で作られていることができる。しかしながら、軟質なポリマーコーティングの形成を十分な精度で制御することは困難でありうる。さらに、ある場合には、上述の種の硬質−軟質混成の較正アーティファクトの光学特性は、必要とされるようなものでない。
【発明の概要】
【０００５】
以下は、本発明のさまざまな実施形態のいくつかの態様の基本的理解を提供するための簡略化した概要を示している。概要は、本発明の広範な概観ではない。これは、本発明の要所あるいは重要な要素を特定することを意図したものでも、本発明の範囲を線引きするためのものでもない。以下の概要は、本発明の例示的で非限定的な実施形態のより詳細な説明のための前置きとして簡略化した形態で本発明のいくつかの概念を単に提示するものにすぎない。
【０００６】
本発明によれば、電磁放射に基づいた３次元の「３Ｄ」イメージングを較正するための新規な方法が提供される。本発明による方法は、
所定の厚さプロフィールを特徴とする較正アーティファクトから受信した第１の電磁波に少なくとも部分的に基づいて較正イメージング結果を得ることと、
前記較正イメージング結果及び前記較正アーティファクトの前記所定の厚さプロフィールに基づいて較正データを生成することと、
前記較正データの助けを借りて、イメージングされる試料から受信した第２の電磁波に少なくとも部分的に基づいて、得られたイメージング結果を補正することと、を含む。
【０００７】
前記較正アーティファクトは、所定の厚さを有する複数の層を有し、前記複数の層は、前記較正アーティファクトの前記所定の厚さプロフィールを達成するように、互いに積み重ねられている。
【０００８】
前記較正アーティファクトの前記複数の層の少なくとも一部は、効果的には、ラングミュア−ブロジェット膜「ＬＢＦ」である。ＬＢＦは、例えば２．５ｎｍの一定の厚さを有するようにして既知の方法で製造されることができる。したがって、較正アーティファクトの厚さプロフィールは、互いに積み重ねられたＬＢＦの数を制御することによって、２．５ｎｍステップで制御されることができる。平坦でない、例えば階段状の厚さプロフィール、例えば個々のステップによって定義される曲率を達成するために、較正アーティファクトの異なる部分の上に異なる数の積み重ねられたＬＢＦがあってよい。較正アーティファクトは、さらに、各々が高配向性熱分解グラファイト「ＨＯＰＧ」で作られ、ＬＢＦの厚さよりも厚い１以上の層によって形成された複数のステップを含むことができる。各ＨＯＰＧ層の厚さは、例えば２μｍであることができる。各ＨＯＰＧ層の厚さは、３Åのステップで制御されることができる。１以上のＨＯＰＧ層の助けを借りて、十分な厚さの較正アーティファクトが少数のＬＢＦで達成されることができる。平坦でない、例えば階段状の厚さプロフィールを達成するように、較正アーティファクトの異なる部分に異なる数のＨＯＰＧ層があってよい。
【０００９】
多くの場合、第１の電磁波が較正アーティファクトから出る、較正アーティファクトの外面の少なくとも一部を構成している各層がＬＢＦであることが効果的である。なぜならば、例えばＨＯＰＧと比較して、ＬＢＦの光学特性が多くの生体試料の光学特性に近いからである。
【００１０】
上述の種の較正アーティファクトは、例えば、以下のようにして製造されることができる。まず、ＨＯＰＧの基板をとり、既知のやり方で、十分な数のＨＯＰＧ層を剥離して所望の厚さにする。より制御された厚さは、ＨＯＰＧ材料を切り取るために電子線リソグラフィを使用することによって達成されることができる。次に、脂質膜、例えば、ステアリン酸、ホスファチジルコリン（phopshatidylcholine）のＬＢＦが、単一層安定化対イオン、例えば、酢酸ウラニル又はＣｄＣｌ２を含む副相に存在する単一層に既知のやり方でＨＯＰＧ基板を浸すことによって、ＨＯＰＧ基板の上に堆積される。階段状の厚さプロフィールは、製造される較正アーティファクトを、続いて作製されるＬＢＦ層の副相にあまり深くないように浸すことによって達成されることができる。最下部のＬＢＦ層は、ＨＯＰＧを１８０°回転し副相に存在する単一層にそれを浸すことによって堆積されることができる。
【００１１】
他の多くの種の較正アーティファクトとは異なり、上述の較正アーティファクトは、多くの生物学的組織のものに近い光学特定及び機械特性を有する。さらに、較正アーティファクトは、厚さプロフィールが較正アーティファクトの製造プロセスの自然な固有の結果であるので、正確に既知の寸法の所望の厚さプロフィールを有するように制御されることができる。
【００１２】
ラングミュア−ブロジェット「ＬＢ」堆積によって階段状のプロフィールアーティファクトを用意するために使用される好ましい材料は、脂肪酸、脂肪アルコール、脂肪族アミン、リン脂質、ステロール、及びこれらの両親媒性誘導体である。なぜならば、これらは、２−４ｎｍの正確な厚さの平坦な単一層を形成するために使用されることができるからである。好ましいステップの高さは、ＬＢ技術によってこれらの平坦な単一層の繰り返しの多数の堆積によって形成されることができる。さらに、これらの材料は、標識薬剤なしで正確な高さを有するステップの形成を可能にし、ラベルフリー較正を可能にする。ポリマーＬＢ膜は、通常、２−４ｎｍよりも厚い層を形成し、しばしば、上述の脂肪酸、脂肪アルコール、脂肪族アミン、リン脂質単一層／多層、ステロール、及びこれらの両親媒性誘導体から作られたものほど滑らかでも平坦でもない。いくつかのポリマー層はまた、これらの硬さに起因してＬＢ技術によって堆積することが非常に困難、あるいは不可能でありうる。
【００１３】
ＷＬＩ／リンニックシステムが、薄い層の均質性、滑らかさ、クラックの発生を評価するために、研究開発「Ｒ＆Ｄ」中や製造中に分子及び有機分子電子デバイスの品質評価ツールとして使用されることができる。分子及び有機分子電子デバイスは、例えば、太陽電池、有機太陽電池、光起電力デバイス、誘起光起電力デバイスであることができる。これらデバイスでは、滑らかで、平坦で、欠陥のない層が重要である。なぜならば、これら層の欠陥は、電子の移動を、これによりこれらデバイスの有効性を妨げるからである。
【００１４】
電磁放射に基づいた３Ｄイメージングは、例えば、イメージングされる対象物から反射された電磁波と基準反射器から反射された他の電磁波との干渉に基づくことができる。干渉測定は、例えば、白色光干渉法「ＷＬＩ」、白色光偏向干渉法「ＷＬＰＩ」、ストロボスコープ走査白色光干渉法「ＳＳＷＬＩ」、ストロボスコープ走査白色光偏向干渉法「ＳＳＷＬＰＩ」の少なくとも１つであることができる。さらに、試料及び較正アーティファクトは、液体、例えば、液浸油に浸されることができ、干渉測定は、浸漬によって引き起こされうるイメージング誤差を補償するために既知のマイケルソン又はリンニック装置に与えられることができる。いくつかの適用形態では、アーティファクトは、例えば、ラボ・オン・チップ「ＬＯＣ」のようなシステムのマイクロ流体チャンネルの内部にあることができる。さらに、試料及び較正アーティファクトは、静止していてよいし、これらは３Ｄイメージング中に振動してもよい。
【００１５】
他の非限定的な例では、電磁放射に基づいた３Ｄイメージングは、レーザー三角測量に基づくことができ、この助けを借りて較正アーティファクト及び試料の表面が走査されることができる。
【００１６】
本発明によれば、電磁放射に基づいた３次元の「３Ｄ」イメージングのための新規なシステムもまた提供される。本発明によるシステムは、
上に説明された種の較正アーティファクトと、
前記較正アーティファクトから受信した第１の電磁波に少なくとも部分的に基づいて較正イメージング結果を得て、イメージングされる試料から受信した第２の電磁波に少なくとも部分的に基づいてイメージング結果を得るためのイメージングデバイスと、
前記較正イメージング結果及び前記較正アーティファクトの前記所定の厚さプロフィールに基づいて較正データを生成し、前記較正データの助けを借りて前記イメージング結果を補正するための処理装置と、を有する。
【００１７】
本発明の例示的で非限定的な多くの実施形態が、付随する従属請求項に述べられる。
【００１８】
構成に関してと動作方法に関してとの両方の、本発明の例示的で非限定的な実施形態が、これらのさらなる目的及び効果と共に、添付図面に関連して読み取られたときに特定の例示的な実施形態の以下の説明から最もよく理解される。
【００１９】
本明細書において、動詞「具備する（有する）ように」又は「含むように」は、オープンな限定として使用され、言及されていない特徴の存在を排除するものでも必要とするものでもない。従属請求項に挙げられた特徴は、そうでないことが明示されない限り、相互に選択的に組み合わせ可能である。さらに、本明細書全体にわたって、「１つの」の使用、すなわち単一のものは、複数を除外しないことが理解されるべきである。
【００２０】
本発明の例示的で非限定的な実施形態及びこれらの効果が、添付図面を参照して以下により詳しく説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、電磁放射に基づいた３次元の「３Ｄ」イメージングのための本発明の例示的で非限定的な実施形態によるシステムを示す概略図である。
【図２】図２は、電磁放射に基づいた３Ｄイメージングのための本発明の他の例示的で非限定的な実施形態によるシステムを示す概略図である。
【図３】図３は、電磁放射に基づいた３Ｄイメージングのための本発明の例示的で非限定的な実施形態によるシステムの一部を示す図である。
【図４】図４は、電磁放射に基づいた３Ｄイメージングのための本発明の例示的で非限定的な実施形態によるシステムの一部を示す図である。
【図５】図５は、電磁放射に基づいた３Ｄイメージングを較正するための本発明の例示的で非限定的な実施形態による方法のフローチャートを示す図である。
【図６】図６は、電磁放射に基づいた３Ｄイメージングのための本発明の例示的で非限定的な実施形態によるシステムの一部を示す図である。
【図７】図７は、電磁放射に基づいた３Ｄイメージングのための本発明の例示的で非限定的な実施形態によるシステムの一部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
例示的で非限定的な実施形態の説明  
図１は、電磁放射に基づいた３次元の「３Ｄ」イメージングのための本発明の例示的で非限定的な実施形態によるシステムを示す概略図である。システムは、所定の厚さプロフィールを有する較正アーティファクト１０１を含む。図１に示される場合において、較正アーティファクト１０１の厚さは、座標系１９９のｚ方向にある。較正アーティファクト１０１は、所定の厚さプロフィールを達成するために互いに積み重ねられた、所定の厚さを有する複数の層１０４、１０５を含む。較正アーティファクトの層１０４は、効果的には、ラングミュア−ブロジェット膜「ＬＢＦ」である。図１に示されるように、階段状の厚さプロフィールを達成するために、較正アーティファクト１０１の異なる部分に積み重ねられた異なる数のＬＢＦがある。階段状の厚さプロフィールは、座標系１９９のｚ方向においてものさしの目盛を構成している。図１の一部分１２６は、ものさしの目盛を示している。図１の一部分１２６は、説明目的のみのためにあり、代表的には実際のイメージングシステムに相当するものを有していない。較正アーティファクト１０１の層１０５は、例えば各ＬＢＦの厚さよりも厚い、高配向性熱分解グラファイト「ＨＯＰＧ」層であることができる。
【００２３】
システムは、較正アーティファクト１０１から受信した電磁波に少なくとも部分的に基づいて較正イメージング結果を得て、イメージングされる試料から受信した電磁波に少なくとも部分的に基づいてイメージング結果を得るためのイメージングデバイス１０２を有する。試料は図１には示されていない。システムは、較正イメージング結果を較正アーティファクト１０１の既知の厚さプロフィールと比較することによって、較正データを生成するための処理装置１０３を有する。較正データが生成された後、処理装置１０３は、較正データの助けを借りてイメージング結果を較正するように構成されている。較正データは、例えば、ルックアップテーブル又は補正方程式の形式であることができ、この助けを借りて、イメージング結果が、例えばイメージングされる試料の表面起伏に十分な精度で対応するように補正されることができる。
【００２４】
図１に示される例示的なシステムでは、イメージングデバイス１０２は、光源１０６と、ダイクロイックミラー１０７と、基準反射器１０８と、イメージングセンサ１１１とを有する干渉計であり、イメージングセンサ１１１は例えば電荷結合素子「ＣＣＤ」センサであることができる。さらに、イメージングデバイス１０２は、所望のやり方で光を合焦してコリメートするためのレンズを有する。イメージングされる較正アーティファクト及び試料が液体、例えば液浸油に浸されている場合には、イメージングデバイス１０２は、効果的には、浸漬によって引き起こされうるイメージング誤差を補償するためにマイケルソン又はリンニック補正装置を有する。座標系１９９のｚ方向におけるイメージングは、較正アーティファクト１０１から反射された電磁波と基準反射器１０８から反射された他の電磁波との干渉に基づいている。図１では、較正アーティファクト１０１から反射された電磁波の伝搬が線１１０で描かれ、基準反射器１０８から反射された電磁波の伝搬が破線１０９で描かれている。干渉計は、例えば白色光干渉計「ＷＬＩ」、白色光偏向干渉計「ＷＰＬＩ」、又はストロボスコープ走査白色光干渉計「ＳＳＷＬＩ」の少なくとも１つであることができる。
【００２５】
一般性を限定することなく、単に説明目的のために、我々は、部分的な拡大１２４に示された細部を考慮する。部分的な拡大１２４に示されるように、較正アーティファクト１０１は、階段状のプロフィールを有し、高さｈ０である。図１の一部分１２５は、上述の階段状のプロフィールに対応する較正イメージング結果に由来するこのような情報を表している。処理装置１０３は、イメージングセンサ１１１からの出力データに基づいて階段状のプロフィールの高さを推定するように構成されている。図１に示されるように、高さ推定値はｈ１である。イメージングデバイス１０２が干渉計であるこの例示的な場合には、ｈ１は、イメージングセンサ１１１によって捕らえられた干渉縞から抽出される。較正データ（「補正ファクタ」）は、既知のｈ０及び推定値ｈ１に基づいて構築される。例えば、ルックアップテーブル又は補正方程式に入力されることができるこの補正ファクタが、それに応じて適宜調整されることができる。
【００２６】
図２は、電磁放射に基づいた３Ｄイメージングのための本発明の例示的で非限定的な実施形態によるシステムを示す概略図である。システムは、上述の種の較正アーティファクト２０１と、較正イメージング結果を得て、較正されるイメージング結果を得るためのイメージングデバイス２０２と、較正データを生成し、較正データの助けを借りてイメージング結果を補正するための処理装置２０３とを有する。システムは、さらに、所定の軌道にしたがって座標系２９９のｚ方向と平行に較正アーティファクト２０１を移動させるためのアクチュエータ２１２を有する。軌道は、例えば正弦曲線であることができ、例えば表面２２７である基準レベルに対する較正アーティファクト２０１のｚ位置であるｚ（ｔ）は、ｚ（ｔ）＝ｚ０＋Ａｓｉｎ（２πｆｔ）であることができる。ここで、Ａはｚ方向の移動の振幅であり、ｆは周波数であり、ｔは時間である。イメージングデバイス２０２は、移動している較正アーティファクト２０１から受信した電磁波に少なくとも部分的に基づいて較正イメージング結果の一時的な傾向を得るように構成されている。処理装置２０３は、較正イメージング結果の一時的な傾向及び所定の軌道に基づいて軌道較正データを生成するように構成されている。軌道較正データが生成された後、処理装置２０３は、試料及び上述の軌道較正データから得られたイメージング結果の一時的な傾向に基づいて、移動している試料の軌道を計算するように構成されている。較正アーティファクト２０１及びイメージングされる試料が移動するこの例示的な場合には、イメージングデバイス２０２は、効果的には、ストロボスコープの走査白色光干渉計「ＳＳＷＬＩ」である。本発明の他の例示的で非限定的な実施形態によるシステムでは、較正アーティファクトは、ｚ方向に非連続的に移動されるので、較正アーティファクトが時々移動したり時々静止したりする。この場合には、較正アーティファクトが静止しているときの時間間隔のあいだ、較正イメージング結果が得られる。
【００２７】
図２に示される処理装置２０３と同様に、図１に示される処理装置１０３は、１以上のプロセッサ回路で実行されることができ、その各々は、適切なソフトウェアと共に提供されるプログラム可能なプロセッサ回路、例えば特定用途向けＩＣ「ＡＳＩＣ」のような専用ハードウェアプロセッサ、又は例えばフィールドプログラマブルゲートアレイ「ＦＰＧＡ」のような設定可能なハードウェアプロセッサであってよい。
【００２８】
図３は、電磁放射に基づいた３Ｄイメージングのための本発明の例示的で非限定的な実施形態によるシステムの一部を示す図である。この例示的な場合には、システムのイメージングデバイスは、較正アーティファクト３０１ａ及び試料が図３に示されるように互いに隣接した位置にある状況で、較正イメージング結果及び試料３１３のイメージング結果を得るように構成されている。したがって、較正イメージング結果を得た後、及び試料のイメージング結果を得る前にイメージング装置が変更される必要はない。それ故、試料３１３のイメージング結果が得られたとき、較正状況は信頼できるようにしてその状況に対応する。図３では、較正アーティファクト３０１ａ及び試料に向かって伝搬する電磁波が一点鎖線の波状の矢印で描かれ、較正アーティファクト３０１ａから反射された電磁波が実線の波状の矢印で描かれ、試料３１３から反射された電磁波が破線の波状の矢印で描かれている。システムのイメージングデバイスは、図３には示されない。
【００２９】
効果的には、試料３１３の少なくとも一部及び較正アーティファクト３０１ａの少なくとも一部は、イメージングデバイスの視界「ＦＯＶ」３１４に同時に位置している。この場合、較正イメージング結果及び試料のイメージング結果は、同じ画像に属し、したがって、精度のよい較正が達成されることができる。この手法は、特に視界「ＦＯＶ」３１４が試料３１３及び較正アーティファクト３０１ａに対して移動するように構成された大規模な繋ぎ合わせ画像が構築される場合に特に有効な即座の較正を提供する。システムには、視界「ＦＯＶ」３１４のさまざまな位置に適切な較正を提供するために多くの較正アーティファクトが設けられることができる。図３に示される例示的な場合には、他の較正アーティファクト３０１ｂがあり、ＦＯＶ３１４は、座標系３９９の正のｙ方向に移動している。ＦＯＶの移動が矢印３１５で描かれている。この場合でも、較正アーティファクト及び試料は、矢印３１６で図示されるようなｚ方向に移動されることができる。
【００３０】
図４は、電磁放射に基づいた３Ｄイメージングのための本発明の例示的で非限定的な実施形態によるシステムの一部を示す図である。この例示的な場合には、試料４１３は、互いに積み重ねられた第１の層４０４ａと第２の層４０４ｂとを有し、これらは階段状のプロフィールを構成しており、その高さが第１の層４０４ａの厚さである。試料４１３は、図１ないし図３に示される較正アーティファクトと同様であってよい。層４０４ａ、４０４ｂは、ラングミュア−ブロジェット膜「ＬＢＦ」であることができる。試料４１３は、例えば、研究中の薬剤を含むことができ、その場合には、試料の屈折率が薬剤によってどれくらい変更されるかを決定する必要がありうる。システムは、第１の層の表面４１７から反射された電磁波４２０と第２の層４０４ｂの表面４１８から第１の層の外部に反射された電磁波４２１とに少なくとも部分的に基づいて第１の層４０４ａの厚さの第１の推定値を得るように構成された処理装置を有する。処理装置は、第１の層と第２の層との境界４２３から第１の層４０４ａの内部に反射された電磁波４２０及び電磁波４２２に少なくとも部分的に基づいて厚さの第２の推定値を得るように構成されている。処理装置は、高さの第１及び第２の推定値に基づいて試料の屈折率の推定値を計算するように構成されている。イメージセンサでの電磁波４２０、４２２の干渉の観点からすると、波長が試料４１３の外部よりも試料の材料中で短いので、第１の層４０４ａの光学的厚さは、第１の層の実際の厚さよりも厚く、すなわち、境界４２３は、破線４１９の位置にあるように見えてよい。上述の処理装置及びイメージセンサは、図４には示されない。
【００３１】
図５は、電磁放射に基づいた３Ｄイメージングを較正するための本発明の例示的で非限定的な実施形態による方法のフローチャートを示す図である。本方法は、以下の動作を含む。
動作５０１：所定の厚さを有し、所定の厚さプロフィールを達成するために互いに積み重ねられた複数の層を有する較正アーティファクトから受信した第１の電磁波に少なくとも部分的に基づいて較正イメージング結果を得ること。
動作５０２：較正イメージング結果及び較正アーティファクトの所定の厚さプロフィールに基づいて較正データを生成すること。
動作５０３：較正データの助けを借りて、イメージングされる試料から受信した第２の電磁波に少なくとも部分的に基づいて、得られたイメージング結果を補正すること。
【００３２】
本発明の例示的で非限定的な実施形態による方法では、較正アーティファクトは、各々がラングミュア−ブロジェット膜「ＬＢＦ」である複数の層を含む。
【００３３】
本発明の例示的で非限定的な実施形態による方法では、第１の電磁波が較正アーティファクトから出る、較正アーティファクトの表面の少なくとも一部を構成している各層は、ラングミュア−ブロジェット膜である。
【００３４】
本発明の例示的で非限定的な実施形態による方法では、較正アーティファクトの層は、高配向性熱分解グラファイト「ＨＯＰＧ」で作られた、第１の層の各々の厚さよりも厚い少なくとも１つの第２の層を含む。
【００３５】
本発明の例示的で非限定的な実施形態による方法では、較正アーティファクトの所定の厚さプロフィールは、層の数が較正アーティファクトの異なる部分において異なるように、階段状の厚さプロフィールである。階段状の厚さプロフィールは、第１の電磁波が較正アーティファクトから出る深さ方向に沿ってものさしの目盛を構成している。
【００３６】
本発明の例示的で非限定的な実施形態による方法では、較正イメージング結果が得られたとき、及び、前記イメージング結果が得られたとき、較正アーティファクト及び試料は、深さ方向を横切る方向において互いに隣接して位置している。
【００３７】
本発明の例示的で非限定的な実施形態による方法では、試料の少なくとも一部及び較正アーティファクトの少なくとも一部は、電磁放射に基づいた３次元のイメージングの視界に同時に位置し、第１の電磁波及び第２の電磁波は、較正アーティファクトから、及び試料から同時に受信される。
【００３８】
本発明の例示的で非限定的な実施形態による方法は、
深さ方向に平行に、所定の軌道にしたがって較正アーティファクトを移動させることと、
移動している較正アーティファクトから受信された第１の電磁波に少なくとも部分的に基づいて較正イメージング結果の一時的な傾向を得ることと、
較正イメージング結果の一時的な傾向及び所定の軌道に基づいて軌道較正データを生成することと、
イメージング結果の一時的な傾向及び軌道較正データに基づいて試料の軌道を計算することとを含む。
【００３９】
本発明の例示的で非限定的な実施形態による方法では、試料は、互いに積み重ねられた第１の層と第２の層とを有し、これら層は、その高さが第１の層の厚さである階段状のプロフィールを構成し、
第１の層の表面から反射された第２の電磁波の第１の部分と、第２の部分の層の表面から第１の層の外部に反射された第２の電磁波の第２の部分とに少なくとも部分的に基づいて、高さの第１の推定値を得ることと、
第２の電磁波の第１部分と、第１の層と第２の層との境界から第１の層の内部に反射された第２の電磁波の第３の部分とに少なくとも部分的に基づいて、高さの第２の推定値を得ることと、
高さの第１及び第２の推定値に基づいて、第１の層の材料の屈折率の推定値を計算することとを含む。
【００４０】
本発明の例示的で非限定的な実施形態による方法では、電磁放射に基づいた３次元のイメージングは、イメージングされる対象物から反射された電磁波と基準反射器から反射された他の電磁波との干渉に基づいた干渉測定による。
【００４１】
本発明の例示的で非限定的な実施形態による方法では、干渉測定は、白色光干渉法、白色光偏向干渉法及びストロボスコープ走査白色光干渉法の少なくとも１つによる。
【００４２】
図６は、電磁放射に基づいた３Ｄイメージングの本発明の例示的で非限定的な実施形態によるシステムの一部を示す図である。この例示的な場合には、システムのイメージングデバイスは、試料６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃの高さプロフィールを示すイメージング結果を得るように構成されている。試料の高さプロフィールは、深さ方向、すなわち、座標系６９９のｚ方向においてものさしの目盛を構成している階段状の厚さプロフィールを有する較正アーティファクト６０１の助けを借りて得られる。試料６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃの高さプロフィールを示すイメージング結果は、試料のどの部分が較正アーティファクト６０１のステップの各々と同様の干渉を引き起こすかを見出すことによって得られることができる。図６に示される例示的な場合には、較正アーティファクト６０１は、例えば１０、２０、３０、４０、５０単位、例えばナノメートル長さ単位の高さを有する５つのステップを有する。
【００４３】
図７は、電磁放射に基づいた３Ｄイメージングのための本発明の例示的で非限定的な実施形態によるシステムの一部を示す図である。システムは、多くの試料に対して１つずつ３Ｄイメージングを実行するように構成されている。図７には、６つの試料が参照符号７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃ、７０１ｄ、７０１ｅ、７０１ｆで示されている。これら試料は、例えばベルトコンベアーである可動水平回転装置７５０によって座標系７９９のｘ方向に移動されるので、試料の各々は、今度は、イメージングデバイスの視野「ＦＯＶ」７１４にある。図７に示される例示的な状況では、試料７０１ｄは、視野「ＦＯＶ」７１４にある。システムは、イメージングデバイスの視野「ＦＯＶ」７１４にある較正アーティファクト７０１を有する。検討中の試料及び較正アーティファクト７０１が同じ画像に属するので、正確な３Ｄイメージングが達成されることができる。
【００４４】
上に与えられた説明で提供される非限定的な特定の例は、添付の特許請求の範囲の範囲や適用可能性を限定するものとして解釈されるべきでない。さらに、本明細書に例示されるリストやグループは、特記されない限り、網羅的なものではない。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［１］  電磁放射に基づいた３次元イメージングを較正する方法であって、
所定の厚さプロフィールを有する較正アーティファクト（１０１，２０１，３０１ａ，３０１ｂ，６０１）から受信した第１の電磁波に少なくとも部分的に基づいて較正イメージング結果を得ること（５０１）と、
前記較正イメージング結果及び前記較正アーティファクトの前記所定の厚さプロフィールに基づいて較正データを生成すること（５０２）と、
前記較正データの助けを借りて、イメージングされる試料から受信した第２の電磁波に少なくとも部分的に基づいて、得られたイメージング結果を補正すること（５０３）と、を含み、
前記較正アーティファクトの厚さは、前記第１の電磁波が前記較正アーティファクトから出る深さ方向（ｚ）にある、方法において、
前記較正アーティファクトは、所定の厚さを有する複数の層（１０４，１０５）を有し、前記複数の層は、前記較正アーティファクトの前記所定の厚さプロフィールを達成するように、互いに積み重ねられていることを特徴とする方法。
［２］  前記較正アーティファクトの前記複数の層は、各々がラングミュア−ブロジェット膜である複数の第１の層（１０４）を含む、［１］に記載の方法。
［３］  前記第１の電磁波が前記較正アーティファクトから出る、前記較正アーティファクトの表面の少なくとも一部を構成している各層は、ラングミュア−ブロジェット膜である、［２］に記載の方法。
［４］  前記較正アーティファクトの前記複数の層は、高配向性熱分解グラファイトでできた、前記第１の層の各々の厚さよりも厚い少なくとも１つの第２の層（１０５）を含む、［２］又は［３］に記載の方法。
［５］  前記較正アーティファクト（６０１）の前記所定の厚さプロフィールは、前記層の数が前記較正アーティファクトの異なる部分において異なるように、階段状の厚さプロフィールであり、前記階段状の厚さプロフィールは、前記深さ方向においてものさしの目盛を構成している、［１］ないし［４］のいずれか１項に記載の方法。
［６］  前記較正イメージング結果が得られたとき、及び、前記イメージング結果が得られたとき、前記較正アーティファクト（３０１ａ，３０１ｂ，６０１）及び前記試料（３１３，６１３ａ，６１３ｂ，６１３ｃ）は、前記深さ方向を横切る方向において互いに隣接して位置している、［１］ないし［５］のいずれか１項に記載の方法。
［７］  前記試料の少なくとも一部及び前記較正アーティファクトの少なくとも一部は、前記電磁放射に基づいた３次元イメージングの視界（３１４）に同時に位置し、前記第１及び第２の電磁波は、前記較正アーティファクトから、及び前記試料から同時に受信される、［６］に記載の方法。
［８］  前記深さ方向に平行に、所定の軌道にしたがって前記較正アーティファクトを移動させることと、
前記移動している較正アーティファクトから受信した前記第１の電磁波に少なくとも部分的に基づいて前記較正イメージング結果の一時的な傾向を得ることと、
前記較正イメージング結果の前記一時的な傾向及び前記所定の軌道に基づいて軌道較正データを生成することと、
前記イメージング結果の一時的な傾向及び前記軌道較正データに基づいて前記試料の軌道を計算することと、
を含む、［１］ないし［７］のいずれか１項に記載の方法。
［９］  前記試料（４１３）は、互いに積み重ねられた第１及び第２の層（４０４ａ，４０４ｂ）を有し、前記第１及び第２の層は、その高さが前記第１の層の厚さである階段状のプロフィールを構成し、
この方法は、
前記第１の層の表面（４１７）から反射された前記第２の電磁波の第１の部分と、前記第２の層の表面（４１８）から前記第１の層の外部に反射された前記第２の電磁波の第２の部分とに少なくとも部分的に基づいて、前記高さの第１の推定値を得ることと、
前記第２の電磁波の前記第１の部分と、前記第１の層と前記第２の層との間の境界（４２３）から前記第１の層の内部に反射された前記第２の電磁波の第３の部分とに少なくとも部分的に基づいて、前記高さの第２の推定値を得ることと、
前記高さの前記第１及び第２の推定値に基づいて、前記第１の層（４０４ａ）の材料の屈折率の推定値を計算することと、
を含む、［１］ないし［８］のいずれか１項に記載の方法。
［１０］  前記電磁放射に基づいた３次元イメージングは、イメージングされる対象物から反射された電磁波と基準反射器から反射された他の電磁波との干渉に基づいた干渉測定による、［１］ないし［９］のいずれか１項に記載の方法。
［１１］  前記干渉測定は、白色光干渉法、白色光偏向干渉法、ストロボスコープ走査白色光干渉法、ストロボスコープ走査白色光偏向干渉法の少なくとも１つによる、［１０］に記載の方法。
［１２］  電磁放射に基づいた３次元イメージング用システムであって、
所定の厚さプロフィールを有する較正アーティファクト（１０１，２０１，３０１ａ，３０１ｂ，６０１）と、
前記較正アーティファクトから受信した第１の電磁波に少なくとも部分的に基づいて較正イメージング結果を得て、イメージングされる試料から受信した第２の電磁波に少なくとも部分的に基づいてイメージング結果を得るためのイメージングデバイス（１０２）と、
前記較正イメージング結果及び前記較正アーティファクトの前記所定の厚さプロフィールに基づいて較正データを生成し、前記較正データの助けを借りて前記イメージング結果を補正するための処理装置（１０３）と、を具備し、
前記較正アーティファクトの厚さは、前記第１の電磁波が前記較正アーティファクトから出る深さ方向（ｚ）にある、システムにおいて、
前記較正アーティファクトは、所定の厚さを有する複数の層（１０４，１０５）を有し、前記複数の層は、前記較正アーティファクトの前記所定の厚さプロフィールを達成するように、互いに積み重ねられていることを特徴とするシステム。
［１３］  前記較正アーティファクトの前記複数の層は、各々がラングミュア−ブロジェット膜である複数の第１の層（１０４）を含む、［１２］に記載のシステム。
［１４］  前記第１の電磁波が前記較正アーティファクトから出る、前記較正アーティファクトの表面の少なくとも一部を構成している各層は、ラングミュア−ブロジェット膜である、［１３］に記載のシステム。
［１５］  前記較正アーティファクトの前記複数の層は、高配向性熱分解グラファイトでできた、前記第１の層の各々の厚さよりも厚い少なくとも１つの第２の層（１０５）を含む、［１３］又は［１４］に記載のシステム。
［１６］  前記較正アーティファクト（６０１）の前記所定の厚さプロフィールは、前記層の数が前記較正アーティファクトの異なる部分において異なるように、階段状の厚さプロフィールであり、前記階段状の厚さプロフィールは、前記深さ方向においてものさしの目盛を構成している、［１２］ないし［１５］のいずれか１項に記載のシステム。
［１７］  前記イメージングデバイスは、前記較正アーティファクト及び前記試料が前記深さ方向を横切る方向において互いに隣接して位置している状況で、前記較正イメージング結果を得て、前記イメージング結果を得るように構成されている、［１２］ないし［１６］のいずれか１項に記載のシステム。
［１８］  前記イメージングデバイスは、前記試料の少なくとも一部及び前記較正アーティファクトの少なくとも一部が、前記電磁放射に基づいた３次元イメージングの視界（３１４）に同時に位置した状況で前記較正イメージング結果及び前記イメージング結果を同時に得るように構成され、
前記イメージングデバイスは、前記第１及び第２の電磁波を同時に受信するように構成されている、［１７］に記載のシステム。
［１９］  システムは、前記深さ方向（ｚ）に平行に、所定の軌道にしたがって前記較正アーティファクトを移動させるためのアクチュエータ（２１２）を含み、
前記イメージングデバイスは、移動している較正アーティファクトから受信した前記第１の電磁波に少なくとも部分的に基づいて、前記較正イメージング結果の一時的な傾向を得るように構成され、
前記処理装置は、前記較正イメージング結果及び前記所定の軌道の前記一時的な傾向に基づいて軌道較正データを生成するように構成され、
前記処理装置は、前記イメージング結果の一時的な傾向及び前記軌道較正データに基づいて前記試料の軌道を計算するように構成されている、［１２］ないし［１８］のいずれか１項に記載のシステム。
［２０］  前記処理装置は、前記イメージング結果に基づいて前記試料の第１の層の厚さの第１の推定値を得るように構成され、前記第１の推定値は、前記第１の層の表面から反射された前記第２の電磁波の第１の部分と、前記第１の層に取着され前記第１の層で部分的に覆われた前記試料の第２の層の表面から前記第１の層の外部に反射された前記第２の電磁波の第２の部分とに少なくとも部分的に基づき、
前記処理装置は、前記イメージング結果に基づいて前記第１の層の前記厚さの第２の推定値を得るように構成され、前記第２の推定値は、前記第２の電磁波の前記第１の部分と、前記第１の層と前記第２の層との境界からの前記第１の層の内部に反射された前記第２の電磁波の第３の部分とに少なくとも部分的に基づき、
前記処理装置は、前記第１の層の厚さの前記第１及び第２の推定値に基づいて前記第１の層の材料の屈折率の推定値を計算するように構成されている、［１２］ないし［１８］のいずれか１項に記載のシステム。
［２１］  前記イメージングデバイス（１０２，２０２）は、イメージングされる対象物から反射された電磁波と基準反射器から反射された他の電磁波との干渉に基づいた３次元イメージングを実行するように構成された干渉計である、［２０］に記載のシステム。
［２２］  前記干渉計は、白色光干渉計、白色光偏向干渉計、ストロボスコープ走査白色光干渉計、ストロボスコープ走査白色光偏向干渉計の少なくとも１つである、［２１］に記載のシステム。
【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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