KR20030017496A - 공간 및 스펙트럼 파면 분석 및 측정 - Google Patents

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KR20030017496A
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나노-오르 테크놀로지스 아이엔씨.
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Abstract

크기 및 위상을 가지고 분석된 파면에 대응하는 다수의 차별적으로 위상이 변화된 변환 파면을 얻고; 상기 다수의 위상 변화된 변환 파면의 다수의 강도 맵(map)을 얻고; 및 상기 분석된 파면의 크기 및 위상을 나타내는 출력을 얻도록 상기 강도 맵을 이용하는 것을 포하는 파면 분석 장치 및 방법.

Description

공간 및 스펙트럼 파면 분석 및 측정{SPATIAL AND SPECTRAL WAVEFRONT ANALYSIS AND MEASUREMENT}
다음 특허 및 공개자료는 이 기술분야의 현재 상태를 표현한다고 여겨진다:
미국 특허:
5,969,855; 5,969,853; 5,936,253; 5,870,191; 5,814,815; 5,751,475; 5,619,372; 5,600,440; 5,471,303; 5,446,540; 5,235,587; 4,407,569;4,190,366;
미국 특허외;
JP 9230247 (요약서); JP 9179029 (요약서); JP 8094936(요약서); JP 7261089(요약서); JP 7225341(요약서); JP 6186504(요약서);
기타 자료;
필리온 디. 더블유(Phillion D.W.). "위상-천이 간섭계 알고리듬을 생성하는일반적 방법"(General methods for generating phase-shifting interferometry algorithms)-어플라이드 옵틱스, 36권, 8098(1996).
플루타 엠.(Pluta M.) "위상 대비 현미경 사용시 또는 고도로 민감한 위상 대비 장치들을 향하는 스트레이-라이트 문제: 평론"-광학 엔지니어링, 32권, 3199(1993).
노다 티. 및 카와타 에스.(Noda T. and Kawata S.) "위상-대비 현미경 사용에서 위상 분리 및 이미지 흡수"-미국 광학 협회 저널 에이, 9권, 924 (1992).
크레스 케이.(Creath K.)" 위상 측정 간섭계 기술"-광학 진보 XXVI, 348(1988).
크레이벤캄프 제이.이.(Creivenkamp J.E.) "헤테로다인 간섭계용 일반화된 데이터 정리"-광학 엔지니어링, 23권, 350(1984).
모건 씨.제이.(Morgan C.J.) "위상-측정 간섭계에서 최소-제곱 추정"-광학 잡지, 7권, 368(1982).
골든 엘.제이.(Golden L.J.) "제르니케 시험(Zernike test): 분석적 측면"-어플라이드 옵틱스, 16권, 205(1977).
브루닝 제이.에이취. 등(Bruning J.H. et al.) "광학 표면 및 렌즈용 디지털 파면 측정 간섭계"- 어플라이드 옵틱스, 13권, 2693(1974).
발명의 요약
따라서 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 파면 분석 방법이 제공된다.이 방법은 크기 및 위상을 가지고 분석된 파면에 대응하는 다수의 차별적으로 위상이 변화된 변환 파면을 얻고, 상기 다수의 위상 변화된 변환 파면의 다수의 강도 맵(map)을 얻고 상기 분석된 파면의 크기 및 위상을 나타내는 출력을 얻도록 상기 강도 맵을 이용하는 것을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시에에 따른 파면 분석 장치가 또한 제공된다. 그 파면 분석 장치는 크기 및 위상을 가지고 분석된 파면에 대응하는 다수의 차별적으로 위상이 변화된 변환 파면을 제공하도록 동작하는 파면 변환기, 상기 다수의 위상 변화된 변환 파면의 다수의 강도 맵(map)을 얻도록 동작하는 강도 맵 발생기 및 상기 분석된 파면의 크기 및 위상을 나타내는 출력을 얻기 위하여 상기 강도 맵을 이용하는 강도 맵 유틸라이저(utilizer)를 포함한다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 표면 매핑 방법이 제공된다. 이 방법은 표면으로부터의 복사(radiation) 반사에 의해 크기 및 위상을 가지는 표면 매핑 파면을 얻는 것과, 상기 표면 매핑 파면에 대응하는 다수의 차별적으로 위상이 변화된 변환 파면을 얻고 상기 다수의 위상 변화된 변환 파면의 다수의 강도 맵(map)을 얻고 상기 표면 매핑 파면의 크기 및 위상을 나타내는 출력을 얻도록 상기 다수의 강도 맵을 이용하여 상기 표면 매핑 파면을 분석하는 것을 포함한다.
또한 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 표면 매핑 장치가 제공된다. 이 장치는 표면으로부터의 복사(radiation) 반사에 의해 크기 및 위상을 가지는 표면 매핑 파면을 얻도록 동작하는 표면 획득기(obtainer)와, 상기 표면 매핑 파면을 분석하고 및 상기 표면 매핑 파형에 대응하는 다수의 차별적으로 위상이 변화된 변환파면을 제공하도록 동작하는 파면 변환기와, 상기 다수의 위상 변화된 변환 파면의 다수의 강도 맵(map)을 제공하도록 동작하는 강도 맵 발생기 및 상기 다수의 강도 맵이 상기 표면 매핑 파면의 크기 및 위상을 나타내도록 하는 강도 맵 유틸라이저를 포함한다.
또한 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 물체 검사 방법이 제공된다. 이 방법은 물체를 통한 복사의 전달에 의해 크기 및 위상을 가지는 표면 물체 검사 파면을 얻는 것과 물체 검사 파면에 대응하는 다수의 차별적으로 위상이 변화된 변환 파면을 얻고, 상기 다수의 위상 변화된 변환 파면의 다수의 강도 맵(map)을 얻고 상기 물체 검사 파면의 크기 및 위상을 나타내는 출력을 얻도록 상기 강도 맵을 이용하여 상기 물체 검사 파면을 분석하는 것을 포함한다.
또한 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 물체 검사 장치가 제공된다. 이 장치는 물체를 통한 복사의 전달에 의해 크기 및 위상을 가지는 표면 물체 검사 파면을 얻도록 동작하는 파면 획득기와, 물체 검사 파면을 분석하고 및 상기 물체 검사 파면에 대응하는 다수의 차별적으로 위상이 변화된 변환 파면을 제공하도록 동작하는 파면 변환기와, 상기 다수의 위상 변화된 변환 파면의 다수의 강도 맵(map)을 제공하도록 동작하는 강도 맵 발생기 및 상기 물체 검사 파면의 크기 및 위상을 나타내는 출력을 얻도록 상기 다수의 강도 맵을 이용하는 강도 맵 유틸라이저를 포함하는 파면 분석기를 포함한다.
또한 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 스펙트럼 분석 방법이 제공된다. 이 방법은 물체에 부딪히는 복사에 의해 크기 및 위상을 가지는 스펙트럼 분석파면을 얻는 것과, 크기 및 위상을 가지는 상기 스펙트럼 분석 파면에 대응하는 상기 다수의 차별적으로 위상이 변화된 변환 파면을 얻고, 상기 다수의 위상 변화된 변환 파면의 다수의 강도 맵(map)을 얻고, 상기 스펙트럼 분석 파면의 크기 및 위상을 나타내는 출력을 얻도록 상기 다수의 강도 맵을 이용하고, 상기 복사의 스펙트럼 내용을 나타내는 출력을 얻도록 상기 크기 및 위상을 나타내는 출력을 이용함으로써 상기 스펙트럼 분석 파면을 분석하는 것을 포함한다.
또한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스펙트럼 분석 장치가 제공된다. 이 장치는 물체에 부딪히는 복사에 의해 크기 및 위상을 가지는 스펙트럼 분석 파면을 얻도록 동작하는 파면 획득기와, 상기 스펙트럼 분석 파면을 분석하고 및 크기 및 위상을 가지는 상기 스펙트럼 분석 파면에 대응하는 상기 다수의 차별적으로 위상이 변화된 변환 파면을 제공하도록 동작하는 파면 변환기와, 상기 다수의 위상 변화된 변환 파면의 다수의 강도 맵(map)을 제공하도록 동작하는 강도 맵 발생기와, 상기 스펙트럼 분석 파면의 크기 및 위상을 나타내는 출력을 제공하도록 상기 다수의 강도 맵을 이용하는 강도 맵 유틸라이저와, 상기 복사의 스펙트럼 내용을 나타내는 출력을 얻도록 상기 크기 및 위상을 나타내는 출력을 이용하는 위상 및 크기 유틸라이저를 포함하는 파면 분석기를 포함한다.
또한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저장 데이터 검색 방법이 제공된다. 이 방법은 정보가 엔코드된(encoded) 매체로부터 복사 반사 및 매체상에 다수의 다른 위치 각각에서 매체의 높이를 선택함으로써 크기 및 위상을 가지는 저장 데이터 검색 파면을 얻는 것을 포함한다. 바람직하게는, 상기 방법은 상기 저장 데이터 검색 파면에 대응하는 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻고, 다수의 위상 변화된 변환 파면의 다수의 강도 맵을 얻고 상기 저장된 데이터 검색 파면의 크기 및 위상의 표시를 얻도록 상기 다수의 강도 맵을 이용함으로써 상기 저장된 데이터 검색 파면을 분석하는 것과 상기 정보를 얻도록 상기 크기 및 위상의 표시를 이용하는 것을 포함한다.
또한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저장 데이터 검색 장치가 제공된다. 이 장치는 정보가 엔코드된(encoded) 매체로부터 복사 반사 및 매체상에 다수의 다른 위치 각각에서 매체의 높이를 선택함으로써 크기 및 위상을 가지는 저장 데이터 검색 파면을 얻도록 동작하는 파면 획득기와, 상기 저장 데이터 검색 파면을 분석하고 및 상기 저장된 데이터 검색 파면에 대응하는 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 제공하도록 동작하는 파면 변환기와, 다수의 위상 변화된 변환 파면의 다수의 강도 맵을 얻도록 동작하는 강도 맵 발생기 및 상기 저장된 데이터 검색 파면의 크기 및 위상의 표시를 제공하도록 동작하는 상기 다수의 강도 맵을 이용하는 강도 맵 유틸라이저 및 상기 정보를 제공하도록 상기 크기 및 위상의 표시를 이용하는 위상 및 크기 유틸라이저를 포함하는 파형 분석기를 포함한다.
또한 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 파면 분석 방법이 제공된다. 이 방법은 분석된 파면에 대응하는 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻는 것과, 상기 다수의 위상 변화된 변환 파면의 다수의 강도 맵을 얻는 것과 및 상기 다수의 강도 맵을 제 2 의 다수의 결합 강도 맵과 결합하고, 상기 제 2의 다수는 제 1의 다수보다 약간 적고, 적어도 상기 제 2의 다수의 결합 강도 맵 각각으로부터 분석된 파면의 위상을 표시하는 출력을 얻고, 적어도 상기 분석된 파면의 위상의 향상된 표시를 제공하도록 상기 출력을 결합함으로써 적어도 상기 분석된 파면의 위상을 나타내는 출력을 얻도록 상기 다수의 강도 맵을 이용하는 것을 포함한다.
또한 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 파면 분석 장치가 제공된다. 이 장치는 분석된 파면에 대응하는 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 제공하도록 동작하는 파면 변환기와, 상기 다수의 위상 변화된 변환 파면의 다수의 강도 맵을 얻도록 동작하는 강도 맵과 및 적어도 상기 분석된 파면의 위상을 표시하는 출력을 얻도록 상기 다수의 강도 맵을 이용하는 강도 맵 유틸라이저를 포함한다. 또한 상기 장치는 상기 다수의 강도 맵이 제 2 의 다수의 결합 강도 맵과 결합하는 강도 컴바이너(combiner)와, 제 2의 다수는 제 1의 다수보다 약간 적고, 적어도 상기 제 2의 다수의 결합 강도 맵 각각으로부터 분석된 파면의 위상을 표시하는 출력을 제공하도록 동작하는 표시 제공자(provider)와 및 적어도 상기 분석된 파면의 위상의 향상된 표시를 제공하도록 상기 출력을 결합하는 향상된 표시 제공자를 포함한다.
또한 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 파면 분석 방법이 제공된다. 이 방법은 분석된 파면에 대응하는 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻는 것과, 상기 다수의 위상 변화된 변환 파면의 다수의 강도 맵을 얻는 것과 및 상기 분석된 파면의 크기와, 상기 분석된 파면의 위상 및 상기 다수의 차별적으로 위상 천이 및 변환된 파면을 특성화하는 위상 변화함수로써 상기 다수의 강도 맵을표현하여 적어도 상기 분석된 파면의 위상을 표시하는 출력을 제공하도록 상기 다수의 강도 맵을 이용하는 것을 포함한다. 추가적으로, 상기 방법은 상기 분석된 파면의 크기, 상기 분석된 파면의 위상 및 상기 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 특성화하는 위상 변화 함수의 복소(complex) 함수를 정의하고, 상기 복소 함수는 상기 다수의 강도 맵내의 각각의 위치에서 강도는 그 위치에서 상기 복소 함수의 값 및 그 위치에서 분석된 상기 파면의 크기 및 위상 값의 지배적인 함수인 것을 특징으로 하며, 상기 다수의 강도 맵의 함수로서 상기 복소 함수를 표현하고 및 상기 다수의 강도 맵의 함수로서 표현된 상기 복소 함수를 이용하여 상기 위상에 대한 값을 얻는 것을 포함한다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 파면 분석 장치가 제공된다. 이 장치는 분석된 파면에 대응하는 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 제공하도록 동작하는 파면 변환기와, 상기 다수의 위상 변화된 변환 파면의 다수의 강도 맵을 제공하도록 동작하는 강도 맵 발생기 및 적어도 상기 분석된 파면의 위상을 표시하는 출력을 제공하도록 상기 다수의 강도 맵을 이용하는 강도 맵 유틸라이저를 포함한다. 또한 바람직하게는, 상기 장치는 상기 분석된 파면의 크기, 위상 및 상기 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 특성화하는 위상 변화함수로써 상기 다수의 강도 맵을 표현하는 강도 맵 표현기와, 상기 분석된 파면의 크기, 위상 및 상기 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 특성화하는 위상 변화 함수의 복소(complex) 함수를 정의하는 복소 함수 정의기(definer)를 포함하며, 상기 복소 함수는 상기 다수의 강도 맵내의 각각의 위치에서 강도는 그 위치에서 상기복소 함수의 값 및 그 위치에서 분석된 상기 파면의 크기 및 위상 값의 지배적인 함수인 것을 특징으로 한다. 또한 전형적으로 상기 장치는 상기 다수의 강도 맵의 함수로서 상기 복소 함수를 표현하는 복소 함수 표현기 및 상기 다수의 강도 맵의 함수로서 표현된 상기 복소 함수를 이용하여 상기 위상에 대한 값을 얻는 위상 획득기를 포함한다.
또한 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 파면 분석 방법이 제공된다. 이 방법은 크기 및 위상을 가지는 분석된 파면에 대응하는 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻는 것과, 상기 다수의 위상 변화된 변환 파면의 다수의 강도 맵을 얻는 것과 및 상기 분석된 파면의 위상의 표시의 적어도 두 번째 순서의 출력을 얻도록 상기 다수의 강도 맵을 이용하는 것을 포함한다.
또한 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 파면 분석 장치가 제공된다. 이 장치는 크기 및 위상을 가지는 분석된 파면에 대응하는 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 제공하도록 동작하는 파면 변환기와, 상기 다수의 위상 변화된 변환 파면의 다수의 강도 맵을 얻도록 동작하는 강도 맵 발생기와 및 상기 분석된 파면의 위상의 표시의 적어도 두 번째 순서의 출력을 얻도록 상기 다수의 강도 맵을 이용하는 강도 맵 유틸라이저를 포함한다.
바람직하게는, 상기 차별적으로 위상 변화된 변환 파면은 공통 광 경로를 따라 분석된 상기 파면의 간섭에 의해 얻어진다. 추가적으로 또는 대안으로 상기 차별적으로 위상 변화된 변환 파면은 상기 변환에 이어 분석된 상기 파면에 대한 델타 함수 위상 변화 수행과는 실질적으로 다른 것으로 구현된다.
추가적으로 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻는 단계는 변환된 파면을 얻도록 상기 분석된 파면에 대한 변환을 적용하고, 및 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻도록 상기 변환된 파면에 다수의 다른 위상 변화들을 적용하는 것을 포함한다.
또한 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻는 단계는 다수의 차별적으로 위상 변환된 파면을 얻도록 상기 분석된 파면에 대해 다수의 다른 위상 변화를 적용하고, 및 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻도록 상기 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면에 변환을 적용하는 것을 포함한다.
또한 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻는 단계는 변환된 파면을 얻도록 상기 분석된 파면에 대해 변환을 적용하고, 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻도록 상기 변환된 파면에 다수의 다른 위상 변화들을 적용하고 및 다수의 차별적으로 위상 변화된 파면을 얻도록 상기 분석된 파면에 대해 다수의 다른 위상 변화를 적용하고, 및 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻도록 상기 다수의 차별적으로 위상 변화된 파면에 대해 변환을 적용하는 단계중 적어도 하나를 포함한다.
바람직하게는, 상기 다수의 다른 위상 변화는 공간 위상 변화를 포함한다.
또한, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면 상기 다수의 다른 위상 변화는 공간 위상 변화를 포함하고 여기서 상기 다수의 다른 공간 위상 변화는 상기 변환된 파면의 적어도 일부 및 상기 분석된 파면의 일부에 대해 시간-변이(time-varing) 공간 위상 변화를 적용함으로써 달성된다.
추가로 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면 상기 다수의 다른 공간 위상 변화는 상기 변환된 파면의 적어도 일부 및 상기 분석된 파면의 일부에 대해 공간적으로 균일한 시간-변이 공간 위상 변화를 적용함으로써 달성된다.
또한 본 발명의 바람직한 실시에에 따른 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻는 단계는 변환된 파면을 얻도록 상기 분석된 파면에 프리에 변환(Fourier transform)을 적용하고 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻도록 상기 변환된 파면에 대해 다수의 다른 위상 변화를 적용하고 및 다수의 차별적으로 위상 변화된 파면을 얻도록 상기 분석된 파면에 대해 다수의 다른 위상 변화를 적용하고 및 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻도록 상기 다수의 차별적으로 위상 변화된 파면에 프리에 변환을 적용하는 단계들 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 다수의 다른 위상 변화는 공간 위상 변화를 포함하며, 상기 다수의 다른 공간 위상 변화는 상기 변환된 파면 및 상기 분석된 파면의 적어도 하나의 일부에 공간적으로 균일한 시간-변이 공간 위상 변화를 적용함으로써 달성된다. 추가로, 상기 다수의 다른 공간 위상 변화는 적어도 세 개의 다른 위상 변화를 포함하고, 다수의 강도 맵은 적어도 세 개의 강도 맵을 포함하고, 상기 분석된 파면의 크기 및 위상의 적어도 하나를 표시하는 출력을 얻도록 상기 다수의 강도 맵을 이용하는 단계는 상기 분석된 파면의 크기 및 위상과 동일한 크기 및 위상을 가진 제1 복소 함수로서 상기 분석된 파면을 표현하고, 상기 제 1 복소 함수 및 공간적으로 균일한, 시간-변이 공간 위상 변화를 지배하는 공간 함수의 함수로서 상기 다수의 강도 맵을 표현하고, 상기 제1 복소 함수 및 상기 공간적으로 균일하고 시간-변이 공간 위상 변화를 지배하는 공간 함수의 프리에 변환의 컨볼루션(convolution)으로서 절대값 및 위상을 가지는 제2 복소 함수를 정의하고, 제 3의 함수, 즉 상기 분석된 파면의 크기, 상기 제2 복소 함수의 절대값, 상기 분석된 파면의 위상 및 상기 제2 복소 함수의 위상사이의 차, 상기 적어도 세 개의 강도 맵 중 하나에 각각 대응하는 상기 적어도 세 개의 다른 위상 변화중 하나에 의해 생성된 알려진 위상 딜레이(delay)의 함수로서 상기 다수의 강도 맵 각각을 표현하고, 상기 분석된 파면의 크기, 상기 제2 복소 함수의 절대값 및 상기 분석된 파면의 위상 및 상기 제2 복소 함수의 위상사이의 차를 얻도록 상기 제3 함수를 풀고, 상기 제2 복소함수의 위상을 얻도록 상기 제2 복소 함수를 풀고 및 상기 제 2 복소 함수의 위상에 상기 분석된 파면의 위상 및 상기 제2 복소 함수의 위상사이의 차를 더하여 상기 분석된 파면의 위상을 얻는 것을 포함한다.
바람직하게는, 상기 공간적으로 균일한 시간-변이 공간 위상 변화는 상기 변환된 파면 및 상기 분석된 파면중 적어도 하나의 공간적으로 중앙부분에 적용된다.
추가로 또는 대안으로 상기 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면은 상기 분석된 파면에 대해 적어도 시간 변이 위상 변화 함수를 적용함으로써 위상이 변화되는 다수의 파면을 포함한다.
또한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면 상기 분석된 파면은 다수의 다른 파장 성분을 포함하고 상기 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면은 위상 변화를 상기 분석된 파면 및 상기 분석된 파면에 변환을 적용하여 얻어진 변환 파면중 적어도 하나의 다수의 다른 파장 성분에 적용함으로써 얻어진다.
또한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면 상기 위상 변화는 상기 분석된 파면의 다수의 다른 파장 성분들에 대해 적용된다.
추가로 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면 상기 다수의 다른 파장 성분들에 적용된 상기 위상 변화는 상기 분석된 파면 및 상기 변환된 파면중 적어도 하나가 두께 및 굴절율 중 적어도 하나가 공간적으로 변하는 물체를 통과함으로써 달성된다.
또한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면 상기 분석된 파면은 다수의 다른 편광(polarization) 성분을 포함하고 상기 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면은 위상 변화를 상기 분석된 파면 및 상기 분석된 파면에 대해 변환을 적용함으로써 얻어진 변환 파면중 적어도 하나의 다수의 다른 편광 성분에 적용함으로써 얻어진다.
추가로 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면 상기 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면의 다수의 강도 맵을 얻는 단계는 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면에 대해 변환을 적용하는 것을 포함한다.
바람직하게는, 상기 분석된 파면의 크기 및 위상 중 적어도 하나를 표시하는 출력을 얻기 위한 다수의 강도 맵을 이용하는 단계는 상기 분석된 파면의 위상 및 크기의 적어도 하나의 수학적 함수로서 상기 다수의 강도 맵을 표현하는 것과, 여기서 상기 위상 및 크기의 적어도 하나는 미지수이고, 및 상기 위상 및 크기의 적어도 하나를 표시하는 출력을 얻도록 상기 수학적 함수를 이용하는 것을 포함한다.
바람직하게는, 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻는 단계는 변환된 파면을 얻도록 상기 분석된 파면에 대해 변환을 적용하는 단계와 다수의 차별적으로 위상 및 크기 변환 및 천이된 파면을 얻도록 상기 변환된 파면에 다수의 다른 위상 및 크기 변화를 적용하는 단계와 다수의 차별적으로 위상 및 크기 변환된 파면을 얻도록 상기 분석된 파면에 다수의 다른 위상 및 크기 변화를 적용하고, 다수의 차별적으로 위상 및 크기 변환된 파면을 얻도록 상기 다수의 차별적으로 위상 및 크기 변환된 파면에 변환을 적용하는 단계중 적어도 하나를 포함한다.
바람직하게는 상기 분석된 파면은 적어도 두 개의 파장 성분을 포함하고, 또한 다수의 강도 맵을 얻는 단계는 상기 위상 변화된 변환 파면의 적어도 두 개의 파장 성분을 얻고 적어도 두 개의 세트의 강도 맵을 얻기 위하여 상기 적어도 두 개의 파장 성분에 따라 상기 위상 변화된 변환 파면을 나누고, 상기 각 세트는 상기 위상 변화된 변환 파면의 적어도 두 개의 파장 성분중 다른 하나에 대응하며, 상기 분석된 파면의 적어도 위상을 표시하는 출력을 얻도록 상기 다수의 강도 맵을 이용하는 단계는 상기 적어도 두 개의 세트의 강도 맵 각각으로부터 분석된 상기 파면의 위상을 표시하는 출력을 얻는 것과 2π모호성(ambiguity)이 없는 향상된 표시인 상기 분석된 파면의 위상의 향상된 표시를 제공하도록 상기 출력을 결합하는 것을 포함한다.
또한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면 상기 분석된 파면은 적어도 하나의 1차원 성분을 포함하고; 상기 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻는 단계는 상기 분석된 파면에 1차원 프리에 변환을 적용하는 것을 포함하고, 상기 프리에 변환은 상기 분석된 파면의 전파 방향에 수직한 차원으로 변환되어 상기 전파 방향에 수직한 차원에서 변환 파면의 적어도 하나의 1차원 성분을 얻도록 되며, 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면의 적어도 1차원 성분을 얻도록 상기 1차원 성분 각각에 대해 다수의 다른 변화를 적용하는 것을 포함하고, 상기 다수의 강도 맵은 상기 분석된 파면의 1차원 성분의 크기 및 위상의 적어도 하나를 표시하는 출력을 얻도록 이용된다.
바람직하게는 상기 다수의 다른 위상 변화는 상기 분석된 파면 및 요소사이의 상대적인 운동을 제공함으로써 1차원 성분 각각에 대해 적용되고, 상기 요소는 공간적으로 변화하는 시간-일정 위상 변화를 생성하고, 상기 상대 운동은 상기 전파 방향 및 전파 방향에 수직한 차원에 대해 수직한 추가 차원에 있다.
추가로 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 상기 복사는 적어도 두 개의 협대역(narrow bands)을 가지며, 각각은 다른 파장에 대해 중심을 이루고, 상기 분석된 파면내에서 적어도 두 개의 파장 성분 및 상기 분석된 파면의 위상의 적어도 두 개의 표시를 제공하여 두 개의 협대역이 중심을 이루는 더 큰 다른 파장을 능가하는 매핑내에서 모호성을 피함으로써 상기 복사가 부딪히는 부딪힌 요소의 특징의 향상된 매핑이 가능하도록 하고 상기 특징은 그 요소내의 표면, 두께 및 기하학적 변이의 적어도 하나의 기하학적 변이중 하나를 포함한다.
본 발명은 일반적으로 파면 분석 및 파면 분석의 다양한 응용분야에 관련된 것이다.
본 발명은 이하 도면을 참조로 상세한 설명으로부터 더욱 더 잘 이해될 것이다.
도 1 A는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파면 분석 기능을 부분적으로 도시한 단순화된 부분 구성도이다;
도 1 B는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 1A의 기능을 수행하기에 적당한 파면 분석 시스템의 일부 블록 다이어그램을 도시한 단순화된 부분 구성도이다;
도 2 는 시간-변이 위상 변화가 변환 파면에 적용된 도 1A의 기능을 나타내는 단순화된 기능 블록 다이어그램이다;
도 3 은 시간-변이 위상 변화가 변환이전의 파면에 적용된 도 1A의 기능을 나타내는 단순화된 기능 블록 다이어그램이다;
도 4 는 시간-변이, 비 공간 변이 공간 위상 변화가 변환된 파면에 적용된 도 2의 기능을 나타내는 단순화된 기능 블록 다이어그램이다;
도 6 은 위상 변화가 변환 파면의 다수의 다른 파장 성분에 적용된 도 1A의 기능을 나타내는 단순화된 기능 블록 다이어그램이다;
도 8 은 위상 변화가 변환 파면의 다수의 다른 편광 성분에 적용된 도 1A의 기능을 나타내는 단순화된 기능 블록 다이어그램이다;
도 10A 는 분석된 파면이 적어도 하나의 1차원 성분으로 구성된 도 1A의 기능을 나타내는 단순화된 기능 블록 다이어그램이다;
도 10B 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 10A의 기능을 수행하기에적당한 파면 분석 시스템의 일부 도시한 단순화된 부분 구성도이다;
도 12 는 파면의 크기 및 위상을 나타내는 것과 같이 강도 맵이 분석된 파면에 대한 정보를 제공하도록 이용된 도 1A의 기능을 나타내는 단순화된 기능 블록 다이어그램이다;
도 13 은 분석된 파면에 적용된 변환이 프리에 변환이고, 적어도 세 개의 다른 공간 위상 변화가 변환 파면에 적용되고, 적어도 세 개의 강도 맵이 적어도 파면의 위상의 표시를 얻도록 이용된 도 1A의 기능을 나타내는 단순화된 기능 블록 다이어그램이다;
도 15 는 도 1A 및 도 1B의 기능 및 구조를 이용하는 표면 매핑을 위한 시스템을 도시한 단순화된 부분 구성도이다;
도 16 은 도 1A 및 도 1B의 기능 및 구조를 이용하는 물체 검사를 위한 시스템을 도시한 단순화된 부분 구성도이다;
도 17 은 도 1A 및 도 1B의 기능 및 구조를 이용하는 스펙트럼 분석을 위한 시스템을 도시한 단순화된 부분 구성도이다;
도 19 는 도 1A 및 도 1B의 기능 및 구조를 이용하는 저장된 데이터 검색을 위한 시스템을 도시한 단순화된 부분 구성도이다;
참고자료는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 동작하는 파면 분석 기능을 부분적으로 도시한 부분적으로 단순화된 구성도인 도 1A에 현재 만들어진다. 도 1A의 기능은 다음 하부 기능을 포함하는 것으로서 요약될 수 있을 것이다:
A. 크기 및 위상을 가지는 분석된 파면에 대응하는 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻고;
B. 상기 다수의 위상 변화된 변환 파면의 다수의 강도 맵을 얻고; 및
C. 상기 분석된 파면의 위상 및 크기중 적어도 하나 또는 둘다를 표시하는 출력을 얻도록 상기 다수의 강도 맵을 이용하는 것.
도 1A에 도시된 것처럼, "A"로 명시된 제1의 하부 기능은 다음 기능에 의해 실현될 수 있을 것이다:
다수의 광원점에 의해 표현된 파면은 일반적으로 참조 부호(100)으로 표시된다. 파면(100)은 실선으로 도시된 전형적으로 공간적으로 비 균일한 위상 특성을 가지며, 참조 부호(102)로 일반적으로 표시된다. 또한 파면(100)은 점선으로 표시된 전형적으로 공간적으로 비 균일한 위상 특성을 가지며, 참조 부호(103)로 일반적으로 표시된다. 그러한 파면은 예를 들면 DVD 또는 콤팩트 디스크(104)와 같은 광 디스크를 읽는 것에 의해 임의의 물체로부터 광을 접수하여 종래 기술로 얻어질 수 있다.
본 발명의 주요 목적은 쉽게 측정되지는 않지만 참조 부호(102)에 의해 도시된 것과 같은 위상 특성을 측정하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 향상된 방식으로 참조 부호(103)에 도시된 것과 같은 크기 특성을 측정하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 위상 특성(102) 및 크기 특성(103) 둘다를 측정하는 것이다. 그런 측정을 수행하기 위한 다양한 기술들이 존재하고 있는데, 한편 본 발명은 특히 잡음에 대한 상대적인 무감각으로 인해 현재 알려진 것보다 우수하다고 여겨지는방법을 제공한다.
참조 부호(106)로 상징적으로 표시된 변환은 분석된 파면(100)에 적용되고, 그에 따라 변환된 파면이 얻어진다. 바람직한 변환은 프리에 변환이다. 결과적인 변환 파면은 참조 부호(108)로 상징적으로 도시된다.
광 경로(110),(112) 및 (114)로 표시된 다수의 다른 위상 변화, 바람직하게는 공간 위상 변화는 상기 변환 파면(108)에 적용되고, 이에 의해 각각 참조 부호(120),(122) 및 (124)로 표시된 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻는다. 상기 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면 각각의 사이에 표시된 차이는 나머지에 대해 차별적으로 상대적으로 지연된 상기 변환 파면의 부분이라는 것이 인식된다. 변환 파면(108)에 적용된 위상 변화에서의 차는 광 경로 지연(110),(112) 및 (114)의 두께에서의 변화에 의해 도 1A에 표현된다.
도 1A에 도시된 것처럼, "B"로 표시된 제 2의 하부 기능은 변환, 바람직하게는 프리에 변환을 상기 다수의 차별적으로 위상 변환된 변환 파면에 적용함으로써 실현된다. 대안으로, 상기 제 2 하부 기능 B는 프리에 변환의 사용없이 실현될 수 있는데, 이를테면, 연장된 공간상에 상기 차별적으로 위상 변화된 변환 파면의 전파에 의하여 실현될 수 있다. 최종적으로, 기능 B는 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면의 강도 특성의 검출을 요구한다. 그런 검출의 출력은 참조 부호(130),(132) 및 (134)로 표시된 것과 같은 강도 맵이다.
도 1A에 도시된 바와 같이, "C"로 표시된 제 3의 하부-기능은 다음 기능에 의해 실현될 수 있다:
분석된 파면의 위상 및 크기 및 상기 다수의 다른 위상 변화의 적어도 하나의 1차원 함수로서, 맵(130),(132) 및 (134)와 다수의 강도 맵을 컴퓨터(136)를 이용하여 표현하는 것, 여기서 상기 위상 및 크기 중 적어도 하나 및 가능하다면 둘다는 미지수이고, 상기 변환된 파면(108)에 대해 광 경로 지연(110),(112) 및 (114)에 의해 표현된 상기 다수의 다른 위상 변화는 알려져 있다; 및
도시된 것처럼 각각 파면(100)의 위상 특성(102) 및 크기 특성(103)을 각각 보여주고 표현하는, 참조 부호(138)로 나타낸 위상 함수 및 참조 부호(139)로 나타낸 크기 함수로 표시된 것에 의한 상기 분석된 파면의 위상 및 크기의 적어도 하나 및 가능하다면 둘다의 표시를 얻도록 적어도 하나의 수학 함수를 상기 컴퓨터(136)를 이용하는 것처럼 이용하는 것이다. 이 예에서, 파면(100)은 콤팩트 디스크 또는 DVD(104)내에 포함된 정보를 나타낼 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따라서, 상기 다수의 강도 맵은 적어도 4개의 강도 맵으로 구성된다. 그런 경우에 있어서, 상기 분석된 파면의 적어도 위상을 나타내는 출력을 얻도록 상기 다수의 강도 맵을 이용하는 것은 상기 분석된 파면의 위상 중 적어도 다수의 표시를 제공하도록 상기 다수의 강도 맵중 적어도 세 개의 각각의 다수의 조합을 이용하는 것을 포함한다.
또한 바람직하게는, 상기 방법은 적어도 상기 분석된 파면의 위상의 향상된 표시를 제공하도록 적어도 상기 분석된 파면의 위상의 다수의 표시를 이용하는 것으로 구성된다.
이런식으로, 상기 파면의 위상 및 크기 둘다의 향상된 표시는 얻어질 수 있다고 인식된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 크기 및 위상의 다수의 표시중 적어도 몇몇은 상기 분석된 파면의 크기 및 위상의 적어도 두 번째 순서 표시이다.
본 발명의 또 하나의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 다수의 강도 맵은 상기 크기 및 위상을 나타내는 분석적인 출력을 제공하는데 이용된다.
바람직하게는, 상기 위상 변화된 변환 파면은 공통 광 경로를 따라 분석된 파면의 간섭에 의해 얻어진다.
본 발명의 또 하나의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면은 상기 변환 파면에 대해 델타-함수 위상 변화를 수행하는 실질적으로 다른식으로 실현되어, 이에 의해 델타-함수 위상 변화가 델타-함수 특성을 가지는 상기 변환 파면의 작은 공간 영역에 대해 균일한 위상 지연을 적용한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 다수의 강도 맵은 상기 존재하는 '위상-대비' 방법의 많은 특성들인 할로(halo) 및 셰이딩 오프(shading off) 왜곡으로부터 실질적으로 벗어난 상기 분석된 파면의 위상을 나타내는 출력을 얻도록 이용된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻는 것은 변환 파면을 얻도록 상기 분석된 파면에 대해 변환을 적용하는 것과 다수의 차별적으로 위상 및 크기 변화된 변환 파면을 얻도록 상기 변환 파면에 대해 다수의 다른 위상 및 크기 변화를 적용하는 것으로 구성되는데, 여기서 각각의 변화는 위상 변화, 크기 변화 또는 위상 및 크기 결합 변화가 될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 분석된 파면은 적어도 두 개의 파장 성분으로 구성된다. 그런 경우에, 다수의 강도 맵을 얻는 것은 상기 위상 변화된 변환 파면의 적어도 두 개의 파장 성분을 얻고 각 세트는 상기 위상 변화된 변환 파면의 적어도 두 개의 파장 성분중 다른 하나에 대응하는 적어도 두 개의 세트의 강도 맵을 얻기 위하여 적어도 두 개의 파장 성분에 따라 상기 파장 변화된 변환 파면을 나누는 것을 포함한다.
이어서, 상기 다수의 강도 맵은 적어도 두 개의 세트의 강도 맵 각각으로부터 상기 분석된 파면의 위상을 나타내는 출력을 얻고 상기 분석된 파면의 위상의 향상된 표시를 제공하도록 출력을 결합함으로써 상기 분석된 파면의 크기 및 위상을 나타내는 출력을 제공하는데 이용된다. 상기 향상된 표시에서, 종래 단일 파장 파면의 위상 검출시에 생기는 위상 값이 2π를 초과할 때 2π모호성이 없다.
상기 분석된 파면은 어쿠스틱(acoustic) 복사 파면이 될 수 있다고 인식된다.
또한 상기 분석된 파면은 가시 광선, 적외선, 자외선 및 X-선(X-ray) 복사와 같은 임의의 적당한 파장의 전자기 복사 파면일 수도 있다고 인식된다.
참고자료는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 도 1A의 기능을 실현하기에 적합한 파면 분석 시스템을 도시한 부분 블록 다이어그램의 단순화된 구성도인 도 1B에 현재 만들어진다. 도 1B에 도시된 것처럼, 여기에 참조 부호(150)로 표시된 파면은 렌즈(152)로서 바람직하게는 렌즈(152)의 초점 평면에 위치된 위상 조작기(154)상의 초점에 모인다(focused). 상기 위상 모듈레이터(154)는 위상 변화를 발생하는데, 예를 들면, 공간 광 모듈레이터 또는 일련의 다른 투명한 공간적으로 비 균일한 물체가 될 수 있다.
제 2 렌즈(156)는 CCD 검출기와 같은 검출기(158)상에 파면(150)을 영상화(image)하기 위하여 배치된다. 바람직하게는, 상기 제 2 렌즈(156)는 상기 검출기(158)이 그의 초점 평면내에 있도록 배치된다. 바람직하게는 상기 검출기(158)의 출력은 데이터 저장 및 처리 회로(160)에 공급되며, 바람직하게는 도 1A를 참고로 상기 묘사된 기능 "C"를 수행한다.
참고자료는 시간-변이 위상 변화가 변환 파면에 적용된 도 1A의 기능을 나타내는 단순화된 기능 블록 다이어그램인 도 2에 현재 만들어진다. 도 2에 도시되고, 도 1A를 참고로 상기 설명된 것처럼, 파면(200)은 바람직하게는 변환 파면(208)을 제공하도록 변환된다.
제 1 위상변화, 바람직하게는 공간 위상 변화는 참조 부호(210)로 표시된 것처럼 제 1 시간 T1에서 상기 변환 파면(208)에 적용되며, 이에의해 시간 T1에서 위상 변화된 변환 파면(212)을 생성한다. 이런 위상 변환된 변환 파면(212)은 검출기(158)(도 1B)에 의해 검출되고, 참조 부호(214)에 의해 표시된 예로서 강도 맵을 생성하며, 그 맵은 회로(160)(도 1B)에 의해 저장된다.
이후, 제 2의 위상 변화, 바람직하게는 공간 위상 변화는 참조 부호(220)로 표시된 것처럼 제 2 시간 T2에서 상기 변환 파면(208)에 적용되며, 이에의해 시간 T2에서 위상 변화된 변환 파면(222)을 생성한다. 이런 위상 변환된 변환 파면(222)은 검출기(158)(도 1B)에 의해 검출되고, 참조 부호(224)에 의해 표시된 예로서 강도 맵을 생성하며, 그 맵은 회로(160)(도 1B)에 의해 저장된다.
이후, 제 3의 위상 변화, 바람직하게는 공간 위상 변화는 참조 부호(230)로 표시된 것처럼 제 3 시간 T3에서 상기 변환 파면(208)에 적용되며, 이에의해 시간 T3에서 위상 변화된 변환 파면(232)을 생성한다. 이런 위상 변환된 변환 파면(232)은 검출기(158)(도 1B)에 의해 검출되고, 참조 부호(234)에 의해 표시된 예로서 강도 맵을 생성하며, 그 맵은 회로(160)(도 1B)에 의해 저장된다.
다수의 임의의 적당한 공간 위상 변화는 본 발명에 따른 사용을 위하여 연속적 시간에서 만들어지고 저장될 수 있다고 인식된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 적어도 몇몇의 위상 변화(210),(220) 및 (230)은 상기 변환 파면(208)의 일부에 대해 공간 위상 변화를 적용함으로서 달성된 공간 위상 변화이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 적어도 몇몇의 위상 변화(210),(220) 및 (230)은 상기 변환 파면(208)의 일부에 대해 시간-변이 공간 위상 변화를 적용함으로서 달성된 공간 위상 변화이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 적어도 몇몇의 위상 변화(210),(220) 및 (230)은 상기 변환 파면(208)의 일부에 대해 비 시간-변이 공간 위상 변화를 적용함으로서 달성된 공간 위상 변화이고, 공간적으로 위상 변화된 변환 파면(212),(222) 및 (232)를 생성하고 이어서 공간적으로 변하는 강도 맵(214),(224) 및 (234)를 생성한다.
참고자료는 시간-변이 위상 변화가 변환이전의 파면에 적용된 도 1A의 기능을 나타내는 단순화된 기능 블록 다이어그램인 도 3에 현재 만들어졌다. 도 3에 도시된 것처럼, 제 1 위상 변화, 바람직하게는 공간 위상 변화는 참조 부호(310)에 의해 표시된 것처럼 제 1 시간 T1에서의 파면(300)에 적용된다. 파면(300)에 대해 제 1 위상 평면의 적용에 이어, 변환, 바람직하게는 프리에 변환이 적용되고, 이에 의해 시간 T1에서 위상 변화된 변환 파면(312)을 생성한다. 이런 위상 변화된 변환 파면(312)은 검출기(158)(도 1B)에 의해 검출되고, 참조 부호(314)에 의해 표시된 예로서 강도 맵을 생성하며, 그 맵은 회로(160)(도 1B)에 의해 저장된다.
이후 제 2 위상 변환, 바람직하게는 공간 위상 변화는 참조 부호(320)에 의해 표시된 것처럼 제 2 시간 T2에서 파면(300)에 적용된다. 파면(300)에 대해 제 2 위상 평면의 적용에 이어, 변환, 바람직하게는 프리에 변환이 적용되고, 이에 의해 시간 T2에서 위상 변화된 변환 파면(322)을 생성한다. 이런 위상 변화된 변환 파면(322)은 검출기(158)(도 1B)에 의해 검출되고, 참조 부호(324)에 의해 표시된 예로서 강도 맵을 생성하며, 그 맵은 회로(160)(도 1B)에 의해 저장된다.
이후 제 3 위상 변환, 바람직하게는 공간 위상 변화는 참조 부호(330)에 의해 표시된 것처럼 제 3 시간 T3에서 파면(300)에 적용된다. 파면(300)에 대해 제 3 위상 평면의 적용에 이어, 변환, 바람직하게는 프리에 변환이 적용되고, 이에 의해 시간 T3에서 위상 변화된 변환 파면(332)을 생성한다. 이런 위상 변화된 변환 파면(332)은 검출기(158)(도 1B)에 의해 검출되고, 참조 부호(334)에 의해 표시된 예로서 강도 맵을 생성하며, 그 맵은 회로(160)(도 1B)에 의해 저장된다.
다수의 임의의 적당한 공간 위상 변화는 본 발명에 따른 사용을 위하여 연속적 시간에서 만들어지고 저장될 수 있다고 인식된다.
참고자료는 명시적으로 시간-변이, 비 공간 변이 공간 위상 변화가 변환된 파면에 적용된 경우에 도 2의 기능을 나타내는 단순화된 기능 블록 다이어그램인 도 4에 현재 만들어졌다. 도 4 및 도 1A를 참고로 상기 설명된 것처럼, 파면(400)은 바람직하게는 변환 파면(408)을 제공하도록 변환된다. 바람직한 변환은 프리에 변환이다.
제 1 위상 변화는 참조 부호(410)에 의해 표시된 것처럼 제 1 시간 T1에서 상기 변환 파면(408)에 적용된다. 바람직하게는 이런 위상 변화는 상기 변환 파면(408)의 주어진 공간 영역에 대해 참조 부호 'D=D1'에 의해 표시된 공간적으로 균일한 위상 지연 D를 적용함으로써 달성된다. 따라서, 상기 변환 파면의 주어진 공간 영역에서, 시간 T1에서의 위상 지연 값은 D1이고, 한편 위상 지연이 적용되지 않은 상기 변환 파면의 나머지에서는 위상 지연값은 D=0이다.
이에 의해 제 1 공간 위상 변화(410)는 시간 T1에서 공간적으로 위상 변화된 변환 파면(412)을 생성한다. 이런 공간적으로 위상 변화된 변환 파면(412)은 검출기(158)(도 1B)에 의해 검출되고, 참조 부호(414)에 의해 표시된 예로서 강도 맵을 생성하며, 그 맵은 회로(160)(도 1B)에 의해 저장된다.
이후, 제 2 위상 변화는 참조 부호(420)에 의해 표시된 것처럼 제 2 시간 T2에서 상기 변환 파면(408)에 적용된다. 바람직하게는 이런 위상 변화는 상기 변환 파면(408)의 주어진 공간 영역에 대해 참조 부호 'D=D2'에 의해 표시된 공간적으로 균일한 위상 지연 D를 적용함으로써 달성된다. 따라서, 상기 변환 파면의 주어진공간 영역에서, 시간 T2에서의 위상 지연 값은 D2이고, 한편 위상 지연이 적용되지 않은 상기 변환 파면의 나머지에서는 위상 지연값은 D=0이다.
이에 의해 제 2 공간 위상 변화(420)는 시간 T2에서 공간적으로 위상 변화된 변환 파면(422)을 생성한다. 이런 공간적으로 위상 변화된 변환 파면(422)은 검출기(158)(도 1B)에 의해 검출되고, 참조 부호(424)에 의해 표시된 예로서 강도 맵을 생성하며, 그 맵은 회로(160)(도 1B)에 의해 저장된다.
이후, 제 3 위상 변화는 참조 부호(430)에 의해 표시된 것처럼 제 3 시간 T3에서 상기 변환 파면(408)에 적용된다. 바람직하게는 이런 위상 변화는 상기 변환 파면(408)의 주어진 공간 영역에 대해 참조 부호 'D=D3'에 의해 표시된 공간적으로 균일한 위상 지연 D를 적용함으로써 달성된다. 따라서, 상기 변환 파면의 주어진 공간 영역에서, 시간 T3에서의 위상 지연 값은 D3이고, 한편 위상 지연이 적용되지 않은 상기 변환 파면의 나머지에서는 위상 지연값은 D=0이다.
이에 의해 제 3 공간 위상 변화(430)는 시간 T3에서 공간적으로 위상 변화된 변환 파면(432)을 생성한다. 이런 공간적으로 위상 변화된 변환 파면(432)은 검출기(158)(도 1B)에 의해 검출되고, 참조 부호(434)에 의해 표시된 예로서 강도 맵을 생성하며, 그 맵은 회로(160)(도 1B)에 의해 저장된다.
다수의 임의의 적당한 공간 위상 변화는 본 발명에 따른 사용을 위하여 연속적 시간에서 만들어지고 저장될 수 있다고 인식된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 파면(400)에 대해 적용된 변환은 프리에 변환이고, 이에 의해 프리에 변환 파면(408)이 제공된다. 더욱이, 상기 다수의 위상 변화된 변환 파면(412),(422) 및 (432)는 검출 이전에 바람직하게는 프리에 변환에 의해 변환될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 시간 T1,T2 및 T3 각각에서 적용된 공간적으로 균일한 공간 위상 지연 D1,D2 및 D3인 상기 변환 파면(408)의 공간 여역은 상기 변환 파면(408)의 공간적으로 중심 영역이다.
참고자료는 위상 변화가 변환 파면의 다수의 다른 파장 성분에 적용된 도 1A의 기능을 나타내는 단순화된 기능 블록 다이어그램인 도 6에 현재 만들어졌다. 도 6에 도시된 것처럼, 다수의 다른 파장 성분으로 구성된 파면(600)은 바람직하게는 변환 파면(602)을 얻도록 변환된다. 상기 변환은 바람직하게는 프리에 변환이다.
유사하게 파면(600)에 대해, 상기 변환 파면(602)은 또한 참조 부호(604),(606) 및 (608)로 표현된 다수의 다른 파장 성분들을 포함한다. 상기 파면(600) 및 상기 변환 파면(602) 둘다는 임의의 적당한 파장 성분들을 포함할 수 있는 것으로 인식된다.
참조 부호(610),(612) 및 (614)에 의해 표시된 다수의 위상 변화, 바람직하게는 공간 위상 변화는 상기 변환 파면의 파장 성분(604),(606) 및 (608) 각각에 대해 적용되어, 이에 의해 참조 부호(620),(622) 및 (624) 각각에 의해 표현된 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면 성분을 제공한다.
상기 위상 변환된 파면 성분(620),(622) 및 (624)는 바람직하게는 프리에 변환에 의해 변환될 수 있고 이어서 검출기(158)(도 1B)에 의해 검출되고, 참조 부호(630),(632) 및 (634) 각각에 의해 표시된 예로서 공간적으로 변하는 강도 맵을 생성한다. 이들 맵은 회로(160)(도 1B)에 의해 저장된다.
본 발명에 따른 실시예에서, 위상 변화(610),(612) 및 (614)는 상기 변환 파면(602)이 두께 및 굴절율 중 적어도 하나가 공간적으로 변하는 물체를 통과함으로써 달성되고, 이에 의해 상기 변환 파면의 파장 성분(604),(606) 및 (608) 각각에 대해 다른 공간 위상 지연이 적용된다.
본 발명에 따른 다른 실시예에서, 위상 변화(610),(612) 및 (614)는 상기 변환 파면(602)이 두께 및 굴절율 중 적어도 하나가 공간적으로 변하는 다수의 물체를 통과함으로써 실현된다. 상기 다수의 물체의 두께 또는 굴절율의 공간적 변이(variance)는 상기 위상 변화(610),(612) 및 (614)가 상기 다수의 다른 파장 성분(604),(606) 및 (608)중 적어도 몇몇에 대해 선택된 소정 범위에 대해 차이가 있는 식으로 선택된다.
참고자료는 위상 변화가 변환 파면의 다수의 다른 편광 성분에 적용된 도 1A의 기능을 나타내는 단순화된 기능 블록 다이어그램인 도 8에 현재 만들어졌다. 도 8에 도시된 것처럼, 다수의 다른 편광 성분으로 구성된 파면(800)은 바람직하게는 변환 파면(802)을 얻도록 변환된다. 상기 변환은 바람직하게는 프리에 변환이다. 유사하게 파면(800)에 대해, 상기 변환 파면(802)은 또한 참조 부호(804) 및 (806)으로 표현된 다수의 다른 편광 성분들을 포함한다. 상기 편광 성분(804) 및 (806)은 공간적으로 다르거나 또는 같을 수도 있지만, 각각은 다른 편광이다. 또한 바람직하게는 상기 파면(800) 및 변환 파면(802) 둘다는 각각 두 개의 편광 성분을 포함하지만 임의의 적당한 수의 편광 성분을 포함할 수 있는 것으로 인식된다.
참조 부호(810) 및 (812)에 의해 표시된 다수의 위상 변화, 바람직하게는 공간 위상 변화는 상기 변환 파면(802)의 각각의 편광 성분(804) 및 (806)에 대해 적용되어, 이에 의해 참조 부호(820) 및 (822) 각각에 의해 표현된 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면 성분을 제공한다.
위상 변화(810) 및 (812)는 상기 다수의 다른 편광 성분(804) 및 (806)중 적어도 몇몇에 대해 다를 수 있다. 대안으로, 위상 변화(810) 및 (812)는 상기 다수의 다른 편광 성분(804) 및 (806)중 적어도 몇몇에 대해 동일할 수 있다.
상기 위상 변환된 파면 성분(820) 및 (822)는 검출기(158)(도 1B)에 의해 검출되고, 참조 부호(830) 및 (832)에 의해 표시된 예로서 공간적으로 변하는 강도 맵을 생성한다. 이들 강도 맵은 회로(160)(도 1B)에 의해 저장된다.
참고자료는 분석된 파면이 적어도 하나의 1차원 성분으로 구성된 도 1A의 기능을 나타내는 단순화된 기능 블록 다이어그램인 도 10A에 현재 만들어졌다. 도 10A의 실시예에서, 1 차원 프리에 변환은 상기 파면에 대해 적용된다. 바람직하게는, 상기 변환은 상기 분석된 파면의 전파 방향에 수직한 차원에서 수행되고, 이에 의해 상기 전파 방향에 수지한 차원에서 상기 변환 파면의 적어도 하나의 1차원 성분이 얻어진다.
다수의 다른 위상 변화는 적어도 하나의 1차원 성분 각각에 대해 적용되어, 이에 의해 상기 다수의 위상 변화된 변환 파면의 적어도 하나의 1차원 성분이 얻어진다.
도 10A에 도시된 것처럼, 다수의 다른 위상 변화는 변환 파면의 적어도 하나의 1차원 성분에 적용된다. 상기 실시예에 도시된 것처럼, 전형적으로 파면의 5개의 1차원 성분이 도시되고 참조 부호 (1001),(1002),(1003),(1004) 및 (1005)로 표시된다. 상기 파면은 변환되며, 바람직하게는 프리에 변환에 의해 변환된다. 상기 파면의 변환에 기인하여 상기 다섯 개의 1차원 성분(1001),(1002),(1003),(1004) 및 (1005)는 각각 참조부호(1006),(1007),(1008),(1009) 및 (1010)으로 표시된 변환 파면의 5개의 대응 1차원 성분으로 변환된다.
각각 (1011),(1012) 및 (1013)으로 표시된 3개의 변환은 각각 일반적으로 참조부호(1016),(1018) 및 (1020)으로 표시된 3개의 위상 변화된 변환 파면을 생성하도록 변환 파면의 1차원 성분(1006),(1007),(1008),(1009) 및 (1010)에 대해 적용된다.
도시된 실시예에서, 위상 변화된 변환 파면(1016)은 참조부호(1021),(1022),(1023),(1024) 및 (1025)로 각각 표현된 5개의 1차원 성분을 포함한다.
도시된 실시예에서, 위상 변화된 변환 파면(1018)은 참조부호(1031),(1032),(1033),(1034) 및 (1035)로 각각 표현된 5개의 1차원 성분을 포함한다.
도시된 실시예에서, 위상 변화된 변환 파면(1020)은 참조부호(1041),(1042),(1043),(1044) 및 (1045)로 각각 표현된 5개의 1차원 성분을 포함한다.
상기 위상 변화된 변환 파면(1016),(1018) 및 (1020)은 검출기(158)(도 1B)로서 검출되고, 참조부호(1046),(1048) 및 (1050)으로 일반적으로 명시된 3개의 강도 맵을 생성한다.
도시된 실시예에서, 강도 맵(1046)은 참조부호(1051),(1052),(1053),(1054) 및 (1055)로 각각 표현된 5개의 1차원 강도 맵 성분을 포함한다.
도시된 실시예에서, 강도 맵(1048)은 참조부호(1061),(1062),(1063),(1064) 및 (1065)로 각각 표현된 5개의 1차원 강도 맵 성분을 포함한다.
도시된 실시예에서, 강도 맵(1050)은 참조부호(1071),(1072),(1073),(1074) 및 (1075)로 각각 표현된 5개의 1차원 강도 맵 성분을 포함한다.
상기 강도 맵(1046),(1048) 및 (1050)은 회로(160)(도 1B)로서 저장된다.
참고자료는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 10A의 기능을 수행하기에 적당한 파면 분석 시스템의 일부 도시한 단순화된 부분 구성도인 10A에 현재 만들어졌다.
도 10B에 도시된 것처럼, 참조 부호(1080)로 명시되고 5개의 1차원 성분(1081),(1082),(1083),(1084) 및 (1085)를 포함하는 파면은 바람직하게는 렌즈(1086)의 초점 평면에 위치된 단일 축 이동가능한 위상 모듈레이터(1087)상에 원통형 렌즈(1086)로서 초점이 모아진다. 바람직하게는 렌즈(1086)는 Y-축을 따라 상기 1차원 파면 성분(1081),(1082),(1083),(1084) 및 (1085) 각각의 프리에 변환을 생성한다.
도 10B에 도시된 것처럼, 바람직하게는 위상 모듈레이터(1087)는 다중 국부 위상 지연 요소, 이를 테면 공간적으로 비-균일한 투명 물체를 포함하는데, 각각은축을 따라 상기 물체의 주어진 위치에서 상기 1차원 성분중 하나에 대해 위상 지연을 적용하도록 배치되고, Z-축을 따라 상기 파면의 전파 방향에 대해 수직하게 연장하고 Y-축으로 표시된 렌즈(1086)에 의해 생성된 변환 축에 수직하게 연장한다.
제 2 렌즈(1088), 바람직하게는 원통형 렌즈는 CCD 검출기와 같은 검출기(1089)상에 상기 1차원 성분(1081),(1082),(1083),(1084) 및 (1085)를 영상화하도록 배치된다. 바람직하게는 상기 제2 렌즈(1088)는 상기 검출기(1089)가 초점 평면내에 위치하는 식으로 배치된다. 검출기(1089)의 출력은 바람직하게는 데이터 저장 및 처리 회로(1090)에 공급되며, 바람직하게는 도 1A를 참고로 상기 묘사된 기능 "C"를 수행한다.
Z축을 따라 위상 모듈레이터(1087), 렌즈(1086), (1088), 검출기(1089) 및 1차원 파면 성분(1081),(1082),(1083),(1084) 및 (1085)로 구성되는 상기 광학 시스템사이에서의 관련 운동이 제공된다.
파면의 1차원 성분 각각이 별도로 처리되는 것은 도 10A 및 10B의 실시예의 특별한 특징이다. 따라서, 도 10B의 전후에서, 5개의 1차원 파면 성분(1081),(1082),(1083),(1084) 및 (1085)는 원통형 렌즈(1086)의 별도의 부분에 의해 각각 초점이 모아지고 상기 원통형 렌즈(1088)의 대응하는 별도의 부분 및 상기 위상 모듈레이터(1087)의 별개의 영역을 통과하는 각각에 의해 각각 영상화된다. 따라서 검출기(1089)에서 상기 5개의 1차원 파면 성분(1081),(1082),(1083),(1084) 및 (1085) 각각의 이미지는 참조 부호(1091),(1092),(1093),(1094) 및 (1095)로 각각 명시된 것으로서 별개의 독특한 이미지로 도시된다. 이들 이미지는 단일체 검출기(monolithic detector) 대신에 별개의 검출기가 구성하는 검출기(1089)상에 나타날 수 있는 것으로 인식된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 파면에 대해 적용된 변환은 추가적인 프리에 변환을 포함한다. 이런 추가적인 프리에 변환은 렌즈(1086) 또는 추가적인 렌즈에 의해 형성될 수 있고 파면의 다른 1차원 성분들사이에 크로스토크(cross-talk)를 최소화하도록 동작한다. 그런 경우에 있어서, 바람직하게는 또 다른 변환은 상기 위상 변화된 변환 파면에 대해 적용된다. 또한 이런 변환은 렌즈(1088) 또는 추가적인 렌즈에 의해 수행될 수 있다.
참고자료는 파면의 크기 및 위상을 나타내는 것과 같이 강도 맵이 분석된 파면에 대한 정보를 제공하도록 이용된 도 1A의 기능을 나타내는 단순화된 기능 블록 다이어그램인 도 12에 대해 현재 제공된 것이다. 도 12에 도시되고 도 1A를 참고로 상기 설명된 것처럼, 파면(1200)은 바람직하게는 프리에 변환에 의해 변환되고, 참조 부호(1210),(1212) 및 (1214)에 의해 각각 표시된 몇 개의 바람직하게는 적어도 3개의 차별적으로 위상-변화된 변환 파면을 얻도록 위상-변화 함수에 의해 위상이 변화된다. 상기 위상 변화된 변환 파면(1210),(1212) 및 (1214)는 검출기(158)(도 1B)에 의해 연속적으로 검출되고, 참조 부호(1220),(1222) 및 (1224)에 의해 표시된 예로서 공간적으로 변하는 강도 맵을 생성한다.
강도 맵(1220),(1222) 및 (1224)와 같은 상기 다수의 강도 맵을 생성하는 것과 병행하여, 기대된 강도 맵은 상기 파면(1200)의 크기, 상기 파면(1200)의 위상 및 참조 부호(1230)로서 상기 차별적으로 위상 변화된 변환 파면(1220),(1222) 및(1224)를 특징짓는 위상 변화 함수의 제1 함수로서 표현된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 파면의 위상 및 크기중 적어도 하나는 미지수이거나 위상 및 파면 둘다 미지수이다. 상기 위상-변화 함수는 알려있다.
상기 파면의 위상 및 크기 및 상기 위상 변화 함수의 제1 함수는 연속적으로 참조 부호(1235)에 표시된 것처럼 이를 테면 컴퓨터(136)(도 1A)를 이용하여 해결되고, 참조 부호(1240)으로 표시된 것처럼 강도 맵(1220),(1222) 및 (1224)의 제2 함수로서 파면(1200)의 크기 및 위상중 적어도 하나 및 가능하면 둘다의 표현을 가져온다.
상기 제2 함수는 참조 부호(1242)에 표시된 것처럼 강도 맵(1220),(1222) 및 (1224)와 함께 처리된다. 이런 처리의 일부로서, 검출된 강도 맵(1220),(1222) 및 (1224)는 제2 함수로 대체된다. 상기 처리는 컴퓨터(136)(도 1A)에 의해 수행될 수 있고 상기 파면의 크기 및 위상중 적어도 하나 및 가능하면 둘 다를 표시하는 것과 같이 파면(1200)에 관한 정보를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 다수의 크기 및 위상의 표현중 적어도 몇몇은 상기 파면(1200)의 크기 및 위상의 적어도 두 번째 순서 표시이다.
참고자료는 분석된 파면에 적용된 변환이 프리에 변환이고, 적어도 세 개의 다른 공간 위상 변화가 변환 파면에 적용되고, 적어도 세 개의 강도 맵이 적어도 파면의 위상의 표시를 얻도록 이용된 도 1A의 기능을 나타내는 단순화된 기능 블록 다이어그램인 도 13에 대해 현재 만들어진 것이다.
도 1A를 참고로 상기 설명된 것처럼, 분석된 파면(100)(도 1A)은 모두 공간 함수에 의해 지배된(governed) 적어도 세 개의 다른 공간 위상 변화에 의해 변환 및 위상 변화되고, 여기서 적어도 세 개의 다른 공간 위상 변화는 변환된 파면에 적용되고, 여기서 적어도 세 개의 강도 맵은 상기 파면의 위상 및 크기의 적어도 하나의 표시를 얻도록 이용된다.
도 1A를 참고로 상기 설명된 것처럼, 분석된 파면(100)(도 1A)은 적어도 세 개의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻도록 모두 공간 함수에 의해 지배된(governed) 적어도 세 개의 다른 공간 위상 변화에 의해 변환 및 위상 변화되고, 검출기(158)(도 1B)에 의해 연속적으로 검출된 참조 부호(120),(122) 및 (124)(도 1A)에 의해 표현되고, 참조 부호(130),(132) 및 (134)(도 1A)로 명시된 예로서 공간적으로 변하는 강도 맵을 생성한다. 도 13B에 도시되고, 도 1A에서 상기 하부 기능 "C"로 명시된 것처럼, 상기 강도 맵은 상기 분석된 파면의 위상 및 크기중 하나 가능하다면 둘 다의 출력 표시를 얻도록 이용된다.
도 13으로 돌아가서, 상기 분석된 파면은 제 1 복소 함수 f(x)=A(x)eiψ(x)로서 표현되고, 여기서 'x'는 공간 위치의 일반적 표시이다. 상기 복소 함수는 상기 분석된 파면의 크기 및 위상과 동일한 크기 분포 A(x) 및 위상 분포 ψ(x)를 가진다. 상기 복소 함수f(x)=A(x)eiψ(x)는 참조 부호(1300)로 표시된다.
도 1A를 참고로 상기 명시된 것처럼, 상기 다수의 다른 공간 위상 변화 각각은 바람직하게는 상기 변환 파면의 주어진 공간 영역에 대해 알려진 값을 가지는공간적으로 균일한 공간 위상 지연을 적용함으로써 상기 변환 파면에 적용된다. 도 13에 도시된 것처럼, 이들 다른 위상 변화를 지배하는 상기 공간 함수는 'G'로 명시되는데 θ의 위상 지연 값을 위한 예로서 참조 부호(1304)로 명시된다.
함수 'G'는 상기 변환 파면의 각각의 공간 위치내에 적용된 위상 변화의 공간 함수이다. 참조 부호(1304)에 의해 명시된 특별한 예에서, θ값을 가지는 상기 공간적으로 균일한 공간 위상 지연은 그 밖의 위치에서의 함수의 값보다 더 큰 θ값을 가지는 함수의 중앙 부분에 의해 표시된 것처럼 상기 변환 파면의 공간적으로 중앙 지역에 대해 적용된다.
공간 함수 I1(x), I2(x)및 I3(x)로 표시된 다수의 기대 강도 맵은 참조 부호(1308)로 표시된 것처럼 제1 복소 함수 f(x) 및 상기 공간 함수 G의 함수로서 각각 표현된다.
이어서, 절대값 ｜S(x)｜ 및 위상 α(x)를 가지는 제 2의 복소 함수 S(x)는
상기 제1 복소 함수 f(x) 및 상기 복소 함수 'G'의 프리에 변환의 콘볼루션(convolution)으로서 정의된다. 참조 부호(1312)로 명시된 이러한 제2 복소 함수는 식 S(x)=f(x)*τ(G)=｜S(x)｜eiψ(x), 여기서 부호 '*'는 콘볼루션을 나타내고 τ(G)는 함수 'G'의 프리에 변환이다.
파면의 위상 ψ(x) 및 상기 제2 복소 함수의 위상α(x) 사이의 차는 참조 부호(1316)에 의해 명시된 것과 같은 Ψ(x)로 표시된다.
참조 부호(1308)로 명시된 것과 같은 f(x) 및 G의 함수로서의 상기 기대 강도 맵과, 참조 부호(1312)로 명시된 것과 같은 상기 S(x)의 절대값과 위상의 정의 및 참조 부호(1316)로 명시된 것과 같은 Ψ(x)의 정의 각각의 표현은 파면 A(x)의 크기의 제 3 함수와, 상기 제2 복소 함수의 절대값 ｜S(x)｜, 상기 파면의 위상 및 제2 복소 함수의 위상사이의 차 Ψ(x) 및 각각 적어도 세 개의 강도 맵 중 하나에 대응하는 적어도 세 개의 다른 위상 변화 중 하나에 의해 생성된 상기 알려진 지연의 제 3 함수로서 상기 기대 강도 맵 각각을 표현가능하다.
이러한 제 3 함수는 참조 부호(1320)에 의해 명시되었고 세 개의 함수를 포함하는데, 각각 바람직하게는 일반적인 형태 In(x)=｜A(x)+(eiθn-1)｜S(x)｜e-iΨ(x)｜2, 여기서 In(x)는 기대 강도 맵이고, n=1,2 또는 3이다. 상기 세 개의 함수에 있어서, θ1,θ2,θ3는 상기 균일한 공간 위상 지연의 알려진 값이고, 각각은 상기 변환 파면의 공간 영역에 대해 적용되며, 이에 따라 상기 강도 맵 I1(x),I2(x) 및 I3(x)를 생성하는 상기 다수의 다른 공간 위상 변화가 이루어진다.
바람직하게는 임의의 주어진 공간 위치 x0에서 상기 제 3함수는 상기 동일 공간 위치 x0에서만 A, Ψ 및 ｜S｜의 함수라고 인식된다.
상기 강도 맵은 참조 부호(1324)에 의해 명시된다.
상기 제 3함수는 적어도 세 개의 다른 위상 지연 θ1,θ2,θ3에서 적어도 세 개의 강도 값 I1(x0),I2(x0) 및 I3(x0)과 관련하여 적어도 세 개의 함수를 해결함으로써 특정 공간 위치 x0각각에 대해 해결되고, 이에의해 세 개의 미지의 A(x0),｜S(x0)｜ 및 Ψ(x0)의 적어도 일부가 얻어진다. 이런 과정은 전형적으로 모든 공간 위치에 대해 되풀이되고 참조 부호(1328)로 명시된 것처럼 파면 A(x)의 크기, 상기 제 2 복소 함수의절 대값 ｜S(x)｜ 및 상기 파면의 위상 및 상기 제 2 복소 함수의 위상 Ψ(x)사이의 차를 얻는 것으로 귀착된다.
이후에, A(x),｜S(x)｜ 및 Ψ(x)가 알려지면, 참조 부호(1312)에 의해 표현된 상기 제 2 복소 함수를 정의하는 식은 전형적으로 참조 부호(1332)로 표시된 상기 제 2 복소 함수의 위상 α(x)를 얻도록 공간 위치의 실질적인 수 'x'에 대해 포괄적으로 해결된다.
최종적으로, 분석된 파면의 위상 ψ(x)는 참조 부호(1336)로 명시된 것처럼 상기 제 2 복소 함수의 위상 α(x)에 상기 파면의 위상 및 상기 제 2 복소 함수의 위상 사이의 차 Ψ(x)를 더함으로써 얻어진다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 2 복소 함수의 절대값 ｜S｜는 바람직하게는 상기 공간 위치 x의 주어진 차수의 다항식에 상기 절대값을 근사시킴으로써 모든 특정 공간 위치 x0에 대해 얻어진다.
참고자료는 도 1A 및 도 1B의 기능 및 구조를 이용하는 표면 매핑을 위한 시스템을 도시한 단순화된 부분 구성도인 도 15에 대해 현재 만들어진 것이다. 도 15에 도시된 것처럼, 광 또는 어쿠스틱 에너지와 같은 복사 빔은 복사원(1500)으로부터 선택적으로 빔 익스팬더(expander)(1502)를 경유하여 검사될 표면(1506)상에 복사의 적어도 일부가 반사하는 빔 스플리터(splitter)(1504)에 공급된다. 상기 검사된 표면(1506)으로부터 반사된 복사는 크기 및 위상을 가지며, 표면(1506)에 대하여 정보를 포함하는 표면 매핑 파면이다. 표면(1506)상에 입사하는 복사의 적어도 일부는 표면(1506)으로부터 반사되고 상기 빔 스플리터(1504)를 경유하여 전달되고 바람직하게는 복사원(1500)의 이미지 평면에서 위치된 위상 모듈레이터(1510)상에 포커싱 렌즈(1508)를 경유해 초점이 모아진다.
상기 위상 모듈레이터(1510)는 예를 들면 공간 광 모듈레이터 또는 일련의 다른 투명하고 공간적으로 비 균일한 물체일 수 있다. 위상 모듈레이터(1510)는 초점이 모아진 상기 복사의 실질적인 일부가 반사되는 식으로 구성될 수 있다고 인식된다. 대안으로 상기 위상 모듈레이터(1510)는 초점이 모아진 상기 복사의 실질적인 일부가 전달될 수 있는 식으로 구성될 수 있다고 인식된다.
제 2 렌즈(1512)는 이를테면 CCD 검출기와 같은 검출기(1514)상에 표면(1506)을 영상화하기 위해 배치된다. 바람직하게는 상기 제 2 렌즈(1512)는 상기 검출기(1514)가 초점 평면내에 놓여지는 식으로 배치된다. 참조 부호(1515)로 명시된 일련의 강도 맵의 예인 상기 검출기(1514)의 출력은 바람직하게는 데이터 저장 및 처리 회로(1516)에 공급되고, 바람직하게는 도 1A를 참고로 상기 설명된 기능 "C"를 수행하며, 상기 표면 매핑 파면의 위상 및 크기 중 적어도 하나 가능하면 둘 다를 나타내는 출력을 제공한다. 이런 출력은 바람직하게는 이를테면 상기 표면의 기하학적 변이 및 반사력과 같은 상기 표면(1506)에 대한 정보를 얻도록 처리된다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 복사원(1500)으로부터 공급된 복사빔은 표면(1506)으로부터 반사된 복사의 위상이 상기 표면(1506)내에 기하학적 변이에 비례함으로써 주어진 중심 파장에 대해 협대역 파장을 가지며, 상기 복사의 중심 파장의 역 선형 함수에 비례한다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 복사원(1500)으로부터 공급된 복사빔은 적어도 두 개의 협대역 파장을 가지며, 각각 λ1....λn을 표시된 다른 파장에 대해 중심을 이룬다. 그런 경우에 있어서, 상기 표면(1506)으로부터 반사된 복사는 적어도 두 개의 파장 성분을 가지며, 각각 파장 λ1....λn 주위에 중심을 이루고, 상기 표면 매핑 파면 위상의 적어도 두 개의 표시가 얻어진다. 그런 각각의 표시는 상기 반사된 복사의 다른 파장 성분에 대응한다. 이들 적어도 두 개의 표시는 상기 표면내의 주어진 공간 위치에서 상기 매핑값이 상기 다른 파장 λ1....λn중 가장 큰 것에 의해 상기 표면내의 다른 공간 위치에서 상기 매핑 값을 초과할 때, 2π모호성으로 알려진 상기 매핑내에서의 모호성을 피함으로써 상기 표면(1506)의 향상된 매핑이 가능하도록 연속적으로 결합될 수 있다. 상기 파장 λ1....λn의 적당한 선택은 다른 위치에서 상기 매핑값의 차가 모든 파장의 곱보다 더 작을 때 이런 모호성의 제거를 이끌 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 위상 모듈레이터(1510)는 다수의 다른 공간 위상 변화를 표면(1506)으로부터 반사되고 렌즈(1508)에 의해 프리에 변환된 상기복사 파면에 적용한다. 상기 다수의 다른 공간 위상 변화의 적용은 검출기(1514)에 의해 연속적으로 검출될 수 있는 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 적어도 세 개의 다른 공간 위상 변화가 위상 모듈레이터(1510)에 의해 적용되어 적어도 세 개의 다른 강도 맵(1515)을 가져온다. 상기 적어도 세 개의 강도 맵은 적어도 상기 표면 매핑 파면의 위상을 나타내는 출력을 얻도록 상기 데이터 저장 및 처리 회로(1516)에 의해 이용된다. 그런 경우에 있어서, 상기 데이터 저장 및 처리 회로(1516)는 바람직하게는 상기 분석된 파면(도13)이 상기 표면 매핑 파면인 도 13을 참고로 상기 설명된 식으로 도 1A를 참고로 상기 설명된 기능 "C"를 수행한다.
추가로, 본 발명의 실시예에 따르면, 복사원(1500)으로부터 공급된 복사빔은 다수의 다른 파장 성분으로 구성되어 상기 표면 매핑 파면내 및 위상 모듈레이터(1510)상에 부딪히는 상기 변환 파면내의 다수의 파장 성분이 제공된다. 이 경우에 상기 위상 모듈레이터는 두께, 굴절율 및 표면 기하(geometry)중 적어도 하나가 공간적으로 변하는 물체일 수 있다. 상기 위상 모듈레이터의 이런 공간 변이는 상기 파장 성분 각각에 대해 다른 공간 위상 변화를 생성하고, 이에 의해 검출기(1514)에 의해 연속적으로 검출된 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 제공한다.
참고자료는 도 1A 및 도 1B의 기능 및 구조를 이용하는 물체 검사를 위한 시스템을 도시한 단순화된 부분 구성도인 도 16에 대해 현재 제공된다. 도 16에 도시된 것처럼, 광 또는 어쿠스틱 에너지와 같은 복사빔은 복사원(1600)으로부터 선택적으로 빔 익스팬더(expander)를 경유하여 검사될 적어도 부분적으로 투명한 물체(1602)상에 공급된다. 상기 검사된 물체(1602)를 지나 전달된 복사는 크기 및 위상을 가지며, 상기 물체(1602)에 대하여 정보를 포함하는 물체 검사 파면이다. 물체(1602)를 지나 전달된 상기 복사의 적어도 일부는 바람직하게는 상기 복사원(1600)의 이미지 평면에 위치된 위상 모듈레이터(1606)상에 포커싱 렌즈(1604)를 경유해 초점이 모아진다.
상기 위상 모듈레이터(1606)는 예를 들면 공간 광 모듈레이터 또는 일련의 다른 투명하고 공간적으로 비 균일한 물체일 수 있다. 위상 모듈레이터(1606)는 초점이 모아진 상기 복사의 실질적인 일부가 반사되는 식으로 구성될 수 있다고 인식된다. 대안으로 상기 위상 모듈레이터(1606)는 초점이 모아진 상기 복사의 실질적인 일부가 전달될 수 있는 식으로 구성될 수 있다고 인식된다.
제 2 렌즈(1608)는 이를테면 CCD 검출기와 같은 검출기(1610)상에 물체(1602)를 영상화하기 위해 배치된다. 바람직하게는 상기 제 2 렌즈(1608)는 상기 검출기(1610)가 초점 평면내에 놓여지는 식으로 배치된다. 참조 부호(1612)로 명시된 일련의 강도 맵의 예인 상기 검출기(1610)의 출력은 바람직하게는 데이터 저장 및 처리 회로(1614)에 공급되고, 바람직하게는 도 1A를 참고로 상기 설명된 기능 "C"를 수행하며, 상기 물체 검사 파면의 위상 및 크기 중 적어도 하나 가능하면 둘 다를 나타내는 출력을 제공한다. 이런 출력은 바람직하게는 이를테면 상기 물체의 두께, 굴절율 또는 전달과 같은 상기 물체(1602)에 대한 정보를 얻도록 처리된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 적어도 세 개의 다른 공간 위상 변화가 위상 모듈레이터(1606)에 의해 적용되어 적어도 세 개의 다른 강도 맵(1612)을 가져온다. 상기 적어도 세 개의 강도 맵(1612)은 적어도 상기 물체 검사 파면의 위상을 나타내는 출력을 얻도록 상기 데이터 저장 및 처리 회로(1614)에 의해 이용된다. 그런 경우에 있어서, 상기 데이터 저장 및 처리 회로(1614)는 바람직하게는 상기 분석된 파면(도13)이 상기 물체 검사 파면인 도 13을 참고로 상기 설명된 식으로 도 1A를 참고로 상기 설명된 기능 "C"를 수행한다.
참고자료는 도 1A 및 도 1B의 기능 및 구조를 이용하는 스펙트럼 분석을 위한 시스템을 도시한 단순화된 부분 구성도인 도 17에 대해 현재 제공된다. 도 17에 도시된 것처럼, 광 또는 어쿠스틱 에너지와 같은 복사빔은 시험될 복사원(1700)으로부터 선택적으로 빔 익스팬더(expander)를 경유하여 이를 테면 Etalon 또는 다수의 Etalon과 같은 알려진 요소(1702)상에 공급된다. 요소(1702)는 적어도 변하는 위상 또는 강도를 가지는 입력 파면을 생성하도록 의도된다. 상기 요소(1702)를 지나 전달된 복사는 크기 및 위상을 가지며, 상기 복사원(1700)의 스펙트럼에 대하여 정보를 포함하는 공간 분석 파면이다. 요소(1702)를 지나 전달된 상기 복사의 적어도 일부는 바람직하게는 상기 복사원(1700)의 이미지 평면에 위치된 위상 모듈레이터(1706)상에 포커싱 렌즈(1704)를 경유해 초점이 모아진다.
상기 위상 모듈레이터(1706)는 예를 들면 공간 광 모듈레이터 또는 일련의 다른 투명하고 공간적으로 비 균일한 물체일 수 있다. 위상 모듈레이터(1706)는 초점이 모아진 상기 복사의 실질적인 일부가 반사되는 식으로 구성될 수 있다고 인식된다. 대안으로 상기 위상 모듈레이터(1706)는 초점이 모아진 상기 복사의 실질적인 일부가 전달될 수 있는 식으로 구성될 수 있다고 인식된다.
제 2 렌즈(1708)는 이를테면 CCD 검출기와 같은 검출기(1710)상에 요소(1702)를 영상화하기 위해 배치된다. 바람직하게는 상기 제 2 렌즈(1708)는 상기 검출기(1710)가 초점 평면내에 놓여지는 식으로 배치된다. 참조 부호(1712)로 명시된 일련의 강도 맵의 예인 상기 검출기(1710)의 출력은 바람직하게는 데이터 저장 및 처리 회로(1714)에 공급되고, 바람직하게는 도 1A를 참고로 상기 설명된 기능 "C"를 수행하며, 상기 공간 분석 파면의 위상 및 크기 중 적어도 하나 가능하면 둘 다를 나타내는 출력을 제공한다. 이런 출력은 바람직하게는 이를테면 상기 복사원(1700)으로부터 공급된 복사의 스펙트럼과 같은 상기 복사원(1700)에 대한 정보를 얻도록 처리된다.
참고자료는 도 1A 및 도 1B의 기능 및 구조를 이용하는 저장된 데이터 검색을 위한 시스템을 도시한 단순화된 부분 구성도인 도 19에 대해 현재 제공된다. 도 19에 도시된 것처럼, 이를테면 DVD 혹은 콤팩트 디스크와 같은 광학 저장 매체(1900)는 확대로 보여지고 참조 부호(1902)로 명시된 것처럼 다수의 다른 위치상의 각각에 상기 매체의 높이를 선택함으로써 엔코드된(encoded) 정보를 가진다. 상기 매체상에 각각의 위치에서, 상기 매체의 높이는 몇몇 주어진 높이 또는 레벨중 하나가 될 수 있다. 그 위치에서 상기 매체의 특정한 레벨은 그 위치에서 저장된 정보를 결정한다.
광 또는 어쿠스틱 에너지와 같은 복사빔은 선택적으로 빔 익스팬더를 경유하여 상기 매체(1900)의 표면상에 상기 복사의 적어도 일부를 반사하는 빔 스플리터(196)상에 레이저 혹은 LED와 같은 복사원(1904)로부터 공급된다. 상기 복사가 부딪히는 상기 매체상에 지역(1908)으로부터 반사된 복사는 크기 및 위상을 가지며 지역(1908)내에저장된 정보를 포함하는 저장 데이터 검색 파면이다. 지역(1908)에 입사하는 복사의 적어도 일부는 지역(1908)으로부터 반사되고, 변이 위상 함수를 발생하는 위상 모듈레이터 또는 다른 장치를 포함할 수 있는 이미징 시스템(1910)상에 상기 빔 스플리터(1906)를 경유하여 전달된다.
이미징 시스템(1906)은 바람직하게는 도 1A를 참고로 상기 서술된 기능 "A" 및 "B"를 수행하여 상기 저장된 데이터 검색 파면에 대응하는 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면 및 상기 다수의 위상 변환된 변환 파면의 다수의 강도 맵을 얻는다.
바람직하게는, 이미징 시스템(1910)은 제1 렌즈(1508)(도 15), 위상 모듈레이터(1510)(도 15), 제 2 렌즈(1512)(도 15) 및 검출기(1514)(도 15)로 구성된다. 상기 이미징 시스템(1910)의 출력은 데이터 저장 및 처리 회로(1912)에 공급되는데, 바람직하게는 상기 도 1A를 참고로 서술된 기능 "C"를 수행하여, 상기 저장된 데이터 검색 파면의 위상 및 크기 중 적어도 하나 및 가능한 한 둘 다를 나타내는 출력을 제공한다.
도 16 내지 도 20에 관하여 상기 서술된 것처럼 다른 적용은 또한 본 발명에 따라 제공될 수 있고 여기서 크기 감쇠(attenuation)는 위상 조작(manipulation)대신에 수행된다고 인식된다.
도 15 내지 도 20에 관하여 상기 서술된 것처럼 다른 적용은 또한 본 발명에 따라 제공될 수 있고 여기서 크기 감쇠 및 위상 조작 둘 다 수행된다고 인식된다.
본 발명은 상기 특별히 도시되고 설명된 것에 제한되지 않는 것을 그 기술분야에 익숙한 기술자에 의해 인식될 것이다. 오히려 본 발명은 상기 설명을 읽고 그 기술분야에 익숙한 기술자에 의해 생길 수 있으며 종래 기술이 아닌 그런 특징의 변경 및 변화 뿐만 아니라 상기 설명된 특징의 컴비네이션(combination) 및 서브 컴비네이션(sub-combination) 둘 다를 포함한다.

Claims (320)

  1. 크기 및 위상을 가지고 분석된 파면에 대응하는 다수의 차별적으로 위상이 변화된 변환 파면을 얻고;
    상기 다수의 위상 변화된 변환 파면의 다수의 강도 맵(map)을 얻고; 및
    상기 분석된 파면의 크기 및 위상을 나타내는 출력을 얻도록 상기 강도 맵을 이용하는 것을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 파면 분석 방법.
  2. 상기 다수의 강도 맵과 상기 제1의 다수보다 적은 제2의 다수의 결합 강도 맵을 결합하여 적어도 상기 분석된 파면의 상을 나타내는 출력을 얻도록 상기 다수의 강도 맵을 이용하고, 상기 제2의 다수의 결합 강도 맵 각각으로부터 적어도 상기 분석된 파면의 위상을 나타내는 출력을 얻고 적어도 상기 분석된 파면의 위상의 향상된 표시를 제공하도록 상기 출력을 결합하는 것을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 파면 분석 방법.
  3. 적어도 상기 분석된 파면의 위상을 나타내는 출력을 얻도록 상기 다수의 강도 맵을 이용하고;
    상기 다수의 강도 맵을 다음의 함수로서 표현하고:
    상기 분석된 파면의 크기;
    상기 분석된 파면의 위상; 및
    상기 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 특징으로하는 위상 변화 함수,
    복소 함수를 다음의 함수로서 정의하고:
    상기 분석된 파면의 크기;
    상기 분석된 파면의 위상; 및
    상기 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 특징으로하는 위상 변화 함수,
    상기 복소 함수는 상기 다수의 강도 맵의 각각의 위치에서의 강도가 그 위치에서 상기 복소 함수의 값 및 상기 분석된 파면의 크기 및 위상의 지배적인 함수인 것을 특징으로하고;
    상기 다수의 강도 맵이 함수로서 상기 복소 함수를 표현하고; 및
    상기 다수의 강도 맵의 함수로서 표현된 상기 복소 함수를 이용하여 상기 위상에 대한 값을 얻는 것을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 파면 분석 방법.
  4. 상기 분석된 파면의 위상의 적어도 두 번째 순서의 출력을 얻도록 상기 다수의 강도 맵을 이용하는 것을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 파면 분석 방법.
  5. 삭제
  6. 이전 청구항 어느 항에 있어서, 상기 분석된 파면은 표면으로부터 복사가 반사되어 얻어진 표면 매핑 파면인 것을 특징으로 하는 파면 분석 방법.
  7. 삭제
  8. 제 1 항 내지 제 4항 중 어느 항에 있어서, 상기 분석된 파면은 복사가 물체를 전달됨으로써 얻어진 물체 검사 파면인 것을 특징으로 하는 파면 분석 방법.
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  10. 제 1 항 내지 제 4항 중 어느 항에 있어서, 상기 분석된 파면은 복사가 물체에 부딪혀 얻어진 공간 분석 파면이고 또한:
    상기 복사의 스펙트럼 내용을 나타내는 출력을 얻도록 상기 크기 및 위상을 나타내는 상기 출력을 이용하는 것을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 파면 분석 방법.
  11. 삭제
  12. 제 1 항 내지 제 4항 중 어느 항에 있어서, 상기 분석된 파면은 정보는 매체상의 다수의 다른 위치 각각에서 상기 매체의 높이를 선택함으로써 엔코드된 매체로부터 복사가 반사되어 얻어진 저장된 데이터 검색 파면이고 또한:
    상기 정보를 얻도록 상기 크기 및 위상을 나타내는 출력을 이용하는 것을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 파면 분석 방법.
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  32. 이전 청구항 중 어느 항에 있어서, 상기 차별적으로 위상 변화된 변환 파면은 공통 광 경로를 따라 분석된 상기 파면의 간섭에 의해 얻어진 것을 특징으로 하는 파면 분석 방법.
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  36. 제 1-4항, 6-10항, 12-34항과 관련하여, 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻는 단계는:
    변환 파면을 얻도록 상기 분석된 파면에 대해 변환을 적용하고; 및
    다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻도록 상기 변환 파면에 대해 다수의 다른 위상 변화를 적용하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 파면 분석 방법.
  37. 삭제
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  39. 제 38 항에 있어서, 상기 다수의 다른 위상 변화는 공간 위상 변화를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 파면 분석 방법.
  40. 삭제
  41. 제 39 항에 있어서, 상기 다수의 다른 공간 위상 변화는 공간적으로 균일한 시간-변이 공간 위상 변화를 상기 변환 파면 및 상기 분석된 파면의 적어도 하나에 적용함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 파면 분석 방법.
  42. 삭제
  43. 제 1-4항, 제 6-9항, 제 12-34항 중 어느 항과 관련하여, 상기 방법은
    이하의 단계들 중 적어도 하나로 구성되는 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻고:
    변환 파면을 얻도록 상기 분석된 파면에 프리에 변환을 적용하고; 및
    다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻도록 상기 변환 파면에 다수의 다른 위상 변화를 적용하고 다음 단계들:
    다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻도록 상기 분석된 파면에 대해 다수의 다른 위상 변화를 적용하고; 및
    다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻도록 상기 다수의 차별적으로 위상 변화된 파면에 프리에 변환을 적용하고;
    상기 다수의 다른 위상 변화는 공간 위상 변화를 포함하고;
    상기 다수의 다른 공간 변화는 공간적으로 균일한 시간-변이 공간 위상 변화를 상기 변환 파면 및 상기 분석된 파면의 적어도 하나에 적용함으로써 이루어지고;
    상기 다수의 다른 공간 위상 변화는 적어도 세 개의 다른 위상 변화로 구성되고;
    상기 다수의 강도 맵은 적어도 세 개의 강도 맵으로 구성되고; 및
    다음을 포함하는 상기 분석된 파면의 크기 및 위상의 적어도 하나를 나타내는 출력을 얻도록 상기 다수의 강도 맵을 이용하고:
    다음의 제 3의 함수로서 상기 다수의 강도 맵 각각을 표현하고:
    상기 분석된 파면의 크기;
    상기 제2 복소 함수의 절대값;
    상기 분석된 파면의 위상 및 복소 함수의 위상사이의 차; 및
    상기 적어도 세 개의 강도 맵중 하나에 각각 대응하는 상기 적어도 세 개의 다른 위상 변화중 하나에 의해 생성된 알려진 위상 지연;
    상기 분석된 파면의 크기, 상기 복소 함수의 절대값 및 상기 분석된 파면의 위상 및 상기 복소 함수의 위상사이의 차를 얻도록 상기 제 3 함수를 해결하고;
    상기 제 2 복소 함수의 상기 위상을 얻도록 상기 제2 복소 함수를 해결하고; 및
    상기 제 2 복소 함수의 위상을 상기 분석된 파면의 위상 및 상기 제 2 복소 함수의 위상사이의 차에 더하여 상기 분석된 파면의 상기 위상을 얻는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 파면 분석 방법.
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  52. 제 41항 및 제51 항중 어느 항에 있어서, 상기 공간적으로 균일한 시간-변이 공간 위상 변화는 상기 변환 파면 및 상기 분석된 파면중 적어도 하나의 공간적으로 중심 부분에 적용된 것을 특징으로 하는 파면 분석 방법.
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  64. 제 1-4항, 제 6-10항, 제 12-57항 중 어느 항에 있어서, 상기 방법은
    상기 분석된 파면은 다수의 다른 파장 성분으로 구성되고; 및
    상기 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면은 위상 변화를 상기 분석된 파면 및 상기 분석된 파면에 변환을 적용하여 얻어진 변환 파면 중 적어도 하나의 다수의 다른 파장 성분에 적용함으로써 얻어진 것을 특징으로 하는 파면 분석 방법.
  65. 삭제
  66. 제 64 항에 있어서, 상기 다수의 다른 파장 성분에 적용된 위상 변화는 두께및 굴절율중 적어도 하나가 공간적으로 변하는 상기 분석된 파면 및 상기 변환 파면 중 적어도 하나가 물체를 통과하여 이루어진 것을 특징으로 하는 파면 분석 방법.
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  73. 제 1-4항, 제 6-10항 , 제 12-57항 내지 제 61항 중 어느 항에 있어서, 상기 분석된 파면은 다수의 다른 편광 성분으로 구성되고; 및
    상기 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면은 위상 변화를 상기 분석된 파면 및 상기 분석된 파면에 변환을 적용하여 얻어진 변환 파면 중 적어도 하나의다수의 다른 편광 성분에 적용함으로써 얻어진 것을 특징으로 하는 파면 분석 방법.
  74. 삭제
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  76. 제 1-10항, 제 12-41항 , 제 43-75항 중 어느 항에 있어서, 상기 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면의 다수의 강도 맵을 얻는 단계는:
    상기 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면에 변환을 적용하는 것을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 파면 분석 방법.
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  80. 제 1-4항, 제 6항, 제 7항 내지 제 12-72항 및 제 58-79항 중 어느 항에 있어서, 상기 분석된 파면의 크기 및 위상 중 적어도 하나를 나타내는 출력을 얻도록상기 다수의 강도 맵을 이용하는 단계는:
    상기 분석된 파면의 위상 및 크기의 적어도 하나의 수학적 함수로서 상기 다수의 강도 맵을 표현하고, 여기서 상기 위상 및 크기 중 적어도 하나는 미지수이고; 및
    상기 위상 및 크기중 적어도 하나를 나타내는 출력을 얻도록 상기 적어도 하나의 수학적 함수를 이용하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 파면 분석 방법.
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  85. 제 1-4항, 제 6-10항, 제 12-34항, 제 39-42항 및 제 64-77항 중 어느 항에 있어서, 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻는 단계는 다음 단계 중 적어도 하나를 포함하여 구성되는데:
    변환 파면을 얻도록 상기 분석된 파면에 변환을 적용하고; 및
    다수의 차별적으로 위상 및 크기 변화된 변환 파면을 얻도록 상기 변환 파면에 다수의 다른 위상 및 크기 변화를 적용하고 다음 단계들:
    다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻도록 상기 분석된 파면에 대해 다수의 다른 위상 변화를 적용하고; 및
    다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻도록 상기 다수의 차별적으로 위상 변화된 파면에 변환을 적용하여 구성된 것을 특징으로 하는 파면 분석 방법.
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  87. 제 1-8항, 제 12-23항, 제 28-41항 및 제 43-86항 중 어느 항에 있어서,
    상기 분석된 파면은 적어도 두 개의 파장 성분으로 구성되고;
    상기 다수의 강도 맵을 얻는 단계는 또한 상기 위상 변화된 변환 파면의 적어도 두 개의 파장 성분을 얻고 적어도 두 개의 세트의 강도 맵을 얻기 위하여 상기 적어도 두 개의 파장 성분에 따라 상기 위상 변화된 변환 파면을 나누는 단계를 포함하고, 상기 각 세트는 상기 위상 변화된 변환 파면의 적어도 두 개의 파장 성분 중 다른 하나에 대응하며; 및
    상기 분석된 파면의 적어도 위상을 표시하는 출력을 얻도록 상기 다수의 강도 맵을 이용하는 단계는 상기 적어도 두 개의 세트의 강도 맵 각각으로부터 분석된 상기 파면의 위상을 표시하는 출력을 얻는 것과 2π모호성(ambiguity)이 없는 향상된 표시인 상기 분석된 파면의 위상의 향상된 표시를 제공하도록 상기 출력을결합하는 것을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 파면 분석 방법.
  88. 제 1-4항, 제 6-10항, 제 12-34항, 제 39-56항, 제 64-75항, 제 85항 및 제 87항중 어느 항에 있어서,
    상기 분석된 파면은 적어도 하나의 1차원 성분으로 구성되고;
    상기 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면의 다수의 강도 맵을 얻는 단계는:
    상기 분석된 파면에 1차원 프리에 변환을 적용하고, 상기 프리에 변환은 상기 분석된 파면의 전파 방향에 수직한 차원으로 수행되어 상기 전파 방향에 수직한 차원에서 변환 파면의 적어도 하나의 1차원 성분을 얻고; 및
    다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면의 적어도 1차원 성분을 얻도록 상기 1차원 성분 각각에 대해 다수의 다른 변화를 적용하는 단계로 구성되고; 및
    상기 다수의 강도 맵은 상기 분석된 파면의 1차원 성분의 크기 및 위상의 적어도 하나를 표시하는 출력을 얻도록 이용된 것을 특징으로 하는 파면 분석 방법.
  89. 제 88 항에 있어서, 상기 다수의 다른 위상 변화는 상기 분석된 파면 및 요소사이의 상대적인 운동을 제공함으로써 상기 적어도 하나의 1차원 성분 각각에 대해 적용되고, 요소는 공간적으로 변화하는 시간-일정 위상 변화를 생성하고, 상기 상대 운동은 상기 전파 방향 및 전파 방향에 수직한 차원에 대해 수직한 추가 차원에 있는 것을 특징으로 하는 파면 분석 방법.
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  94. 제 2항, 제 3항, 제 7항, 제 13항, 제 14항, 제 17항, 제 19항, 제 20항, 제 23항, 제 25항 및 제 26항과 관련하여, 상기 복사는 적어도 두 개의 협대역을 가지며, 각각은 다른 파장에 대해 중심을 이루고, 상기 분석된 파면내에서 적어도 두 개의 파장 성분 및 상기 분석된 파면의 위상의 적어도 두 개의 표시를 제공하여 두 개의 협대역이 중심을 이루는 더 큰 다른 파장을 능가하는 매핑내에서 모호성을 피함으로써 상기 복사가 부딪히는 부딪힌 요소의 특징의 향상된 매핑이 가능하도록 하고 상기 특징은 그 요소내의 표면, 두께 및 기하학적 변이의 적어도 하나의 기하학적 변이 중 하나를 포함한 것을 특징으로 하는 파면 분석 방법.
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  161. 크기 및 위상을 가지고 분석된 파면에 대응하는 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 제공하도록 동작하는 파면 변환기와;
    상기 다수의 위상 변화된 변환 파면의 다수의 강도 맵(map)을 제공하도록 동작하는 강도 맵 발생기; 및
    상기 분석된 파면의 크기 및 위상을 나타내는 출력을 제공하도록 상기 강도 맵을 이용하는 강도 맵 유틸라이저(utilizer)로 구성된 것을 특징으로 하는 파면 분석 장치.
  162. 상기 강도 맵 유틸라이저는:
    상기 다수의 강도 맵이 제 2 의 다수의 결합 강도 맵과 결합하도록 동작하는강도 컴바이너(combiner)와, 제 2 의 다수는 제 1의 다수보다 약간 적고;
    적어도 상기 제 2 의 다수의 결합 강도 맵 각각으로부터 분석된 파면의 위상을 표시하는 출력을 제공하도록 동작하는 표시 제공자(provider); 및
    적어도 상기 분석된 파면의 위상의 향상된 표시를 제공하도록 상기 출력을 결합하는 향상된 표시 제공자를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 파면 분석 장치.
  163. 상기 강도 맵 유틸라이저는:
    다음의 함수로서 상기 다수의 강도 맵을 표현하는 강도 맵 표현기(expresser)와:
    상기 분석된 파면의 크기;
    상기 분석된 파면의 위상; 및
    상기 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 특성화하는 위상 변화 함수;
    다음의 복소 함수를 정의하는 복소 함수 정의자(definer):
    상기 분석된 파면의 크기;
    상기 분석된 파면의 위상; 및
    상기 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 특성화하는 위상 변화 함수;
    상기 복소 함수는 상기 다수의 강도 맵내의 각각의 위치에서 강도는 그 위치에서 상기 복소 함수의 값 및 그 위치에서 분석된 상기 파면의 크기 및 위상 값의 지배적인 함수인 것을 특징으로 하고;
    상기 다수의 강도 맵의 함수로서 상기 복소 함수를 표현하는 복소 함수 표현기; 및
    상기 다수의 강도 맵으 함수로서 표현된 상기 복소 함수를 이용함으로써 상기 위상에 대한 값을 얻는 위상 획득기로 구성된 것을 특징으로 하는 파면 분석 장치.
  164. 상기 강도 맵 유틸라이저는 상기 분석된 파면의 위상의 적어도 두 번째 순서 표시의 출력을 얻도록 상기 다수의 강도 맵을 이용하는 것을 특징으로 하는 파면 분석 장치.
  165. 삭제
  166. 제 25 항 내지 제 28 항 중 어느 항에 있어서, 상기 분석된 파면은 표면 매핑 파면이고 또한:
    표면으로부터 복사가 반사되어 상기 표면 매핑 파면을 얻도록 동작하는 파면 획득기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 파면 분석 장치.
  167. 삭제
  168. 제 25 항 내지 제 28 항 중 어느 항에 있어서, 상기 분석된 파면은 물체 검사 파면이고 또한:
    상기 물체를 통해 복사가 전달됨으로써 상기 물체 검사 표면을 얻도록 동작하는 파면 획득기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 파면 분석 장치.
  169. 삭제
  170. 상기 분석된 파면은 공간 분석 파면이고 또한:
    물체에 복사가 부딪힘으로써 상기 공간 분석 파면을 얻도록 동작하는 파면 획득기; 및
    상기 복사의 공간 내용을 나타내는 출력을 얻도록 상기 크기 및 위상을 나타내는 상기 출력을 이용하는 위상 및 크기 유틸라이저를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 파면 분석 장치.
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  172. 상기 분석된 파면은 저장 데이터 검색 파면이고 또한:
    정보가 엔코드된(encoded) 매체로부터 복사 반사 및 매체상에 다수의 다른 위치 각각에서 매체의 높이를 선택함으로써 상기 저장 데이터 검색 파면을 얻도록동작하는 파면 획득기; 및
    상기 정보를 얻도록 상기 크기 및 위상을 나타내는 출력을 이용하는 위상 및 크기 유틸라이저로 구성된 것을 특징으로 하는 저장 데이터 검색 장치.
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  192. 제 161 항 내지 제 191 항 중 어느 항에 있어서, 상기 파면 변환기는 공통 광 경로를 따라 상기 분석된 파면의 간섭에 의해 상기 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 제공하는 것을 특징으로 하는 파면 분석 장치.
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  196. 제 161-164항, 제 166-170항 내지 제 172-194항 중 어느 항에 있어서, 상기 파면 변환기는:
    변환 파면을 얻도록 상기 분석된 파면에 변환을 적용하는 변환 적용기; 및
    다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻도록 상기 변환 파면에 대해 다수의 다른 위상 변화를 적용하는 위상 변화 적용기로 구성된 것을 특징으로 하는 파면 분석 장치.
  197. 삭제
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  199. 제 198 항에 있어서, 상기 다수의 다른 위상 변화는 공간 위상 변화인 것을 특징으로 하는 파면 분석 장치.
  200. 삭제
  201. 제 199 항에 있어서, 상기 다수의 다른 위상 변화는 상기 변환 파면의 일부 및 상기 분석된 파면의 일부의 적어도 하나에 공간적으로 균일한 시간-변이 공간 위상 변화를 적용함으로써 달성되는 것을 특징으로 하는 파면 분석 장치.
  202. 삭제
  203. 제 161-164항, 제 166-169항 내지 제 172-194 항 중 어느 항에 있어서,
    상기 파면 변환기는 적어도 다음 중 하나의 요소로 구성되고:
    변환 파면을 얻도록 상기 분석된 파면에 프리에 변환을 적용하는 변환 적용기; 및
    다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻도록 상기 변환 파면에 다수의 다른 위상 변화를 적용하는 위상 변화 적용기
    또는 다음 요소들:
    다수의 차별적으로 위상 변화된 파면을 얻도록 상기 분석된 파면에 다수의 다른 위상 변화를 적용하는 위상 변화 적용기; 및
    다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻도록 상기 다수의 차별적으로 변화된 파면에 프리에 변환을 적용하는 변환 적용기;
    상기 다수의 다른 위상 변화는 공간 위상 변화를 포함하고;
    상기 다수의 다른 공간 위상 변화는 상기 변환 파면의 일부 및 상기 분석된 파면의 일부중 적어도 하나에 공간적으로 균일한 시간-변이 공간 위상 변화를 적용함으로써 달성되고;
    상기 다수의 다른 공간 위상 변화는 적어도 세 개의 다른 위상 변화로 구성되고;
    상기 다수의 강도 맵은 적어도 세 개의 강도 맵으로 구성되고; 및
    상기 강도 맵 유틸라이저는:
    상기 분석된 파면의 크기 및 위상과 동일한 크기 및 위상을 가지는 제1 복소 함수로서 상기 분석된 파면을 표현하는 파면 표현기;
    상기 제1 복소 함수 및 상기 공간적으로 균일한 시간 변이 공간 위상 변화를 지배하는 공간 함수의 함수로서 상기 다수의 강도 맵을 표현하는 제 1 강도 맵 표현기;
    상기 제 1 복소 함수 및 상기 공간적으로 균일한 시간 변이 공간 위상 변화를 지배하는 상기 공간 함수의 프리에 변환의 콘볼루션으로서 절대값 및 위상을 가지는 제 2 복소 함수를 정의하는 복소 함수 정의기;
    다음의 제 3 함수로서 상기 다수의 강도 맵 각각을 표현하는 제 2 강도 맵 표현기:
    상기 분석된 파면의 크기;
    상기 제 2 복소 함수의 절대값;
    상기 분석된 파면이 위상 및 상기 제 2 복소 함수의 상기 위상사이의 차; 및
    상기 적어도 세 개의 강도 맵중 하나에 각각 대응하는 상기 적어도 세 개의 다른 위상 변화중 하나에 의해 생성된 알려진 위상 지연;
    상기 분석된 파면의 크기, 상기 제 2 복소 함수의 절대값 및 상기 분석된 파면의 위상 및 상기 제 2 복소 함수의 위상 사이의 차를 얻도록 상기 제 3 함수를 해결하는 제 1 함수 솔버(solver);
    상기 제 2 복소 함수의 위상을 얻도록 상기 제2 복소 함수를 해결하는 제 2 함수 솔버; 및
    상기 제 2 복소 함수의 위상을 상기 분석된 파면의 위상 및 상기 제 2 복소 함수의 위상 사이의 차에 더하여 상기 분석된 파면의 위상을 얻는 위상 획득기로 구성된 것을 특징으로 하는 파면 분석 장치.
  204. 삭제
  205. 삭제
  206. 삭제
  207. 삭제
  208. 삭제
  209. 삭제
  210. 삭제
  211. 삭제
  212. 제 201-211항에 있어서, 상기 공간적으로 균일한 시간 변이 공간 위상 변화는 상기 변환 파면 및 상기 분석된 파면중 적어도 하나의 공간적으로 중심 부분에 적용된 것을 특징으로 하는 파면 분석 장치.
  213. 삭제
  214. 삭제
  215. 삭제
  216. 삭제
  217. 삭제
  218. 삭제
  219. 제 161-170항, 제 172-195항 내지 제 217항 중 어느 항에 있어서, 상기 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면은 위상이 상기 분석된 파면에 적어도 시간 변이 위상 변화 함수를 적용하도록 동작하는 위상 변환기에 의해 변환된 다수의 파면으로 구성된 것을 특징으로 하는 파면 분석 장치.
  220. 삭제
  221. 삭제
  222. 삭제
  223. 삭제
  224. 제 161-164항, 제 166-170항 내지 제 172-217항 중 어느 항에 있어서,
    상기 분석된 파면은 다수의 다른 파장 성분으로 구성되고; 및
    상기 파면 변환기는 상기 분석된 파면에 대해 변환을 적용하는 변환 적용기에 의해 얻어진 상기 분석된 파면 및 변환 파면 중 적어도 하나의 다수의 다른 파장 성분에 위상 변화를 적용하도록 동작하여 상기 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면을 얻는 것을 특징으로 하는 파면 분석 장치.
  225. 삭제
  226. 제 224 항에 있어서, 상기 다수의 다른 파장 성분에 적용된 상기 위상 변화는 적어도 두께 및 굴절율 중 적어도 하나가 공간적으로 변하는 상기 분석된 파면 및 상기 변환 파면 중 적어도 하나가 물체를 통과함으로써 달성되는 것을 특징으로 하는 파면 분석 장치.
  227. 삭제
  228. 삭제
  229. 삭제
  230. 삭제
  231. 삭제
  232. 삭제
  233. 제 161-164항, 제 166-170항 내지 제 172-217 항 중 어느 항에 있어서,
    상기 분석된 파면은 다수의 다른 편광 성분으로 구성되고; 및
    상기 파면 변환기는 상기 분석된 파면 및 상기 분석된 파면에 대해 변환을 적용하는 변환 적용기에 의해 얻어진 변환 파면중 적어도 하나의 다수의 다른 편광 성분에 위상 변화를 적용하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 파면 분석 장치.
  234. 삭제
  235. 삭제
  236. 제 161-170항, 제 170-201항 내지 제 203-235 항 중 어느 항에 있어서, 상기강도 맵 발생기는:
    상기 차별적으로 위상 변화된 변환 파면에 변환을 적용하는 제 2 변환 적용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 파면 분석 장치.
  237. 삭제
  238. 삭제
  239. 삭제
  240. 제 161-164 항, 제 166 항, 제 167항, 제 172-202항 내지 제 218-239항 중 어느 항에 있어서, 상기 강도 맵 유틸라이저는:
    적어도 위상 및 크기중 하나는 미지수인 상기 분석된 파면의 위상 및 크기의 적어도 하나의 수학적 함수로서 상기 다수의 강도 맵을 표현하는 강도 맵 표현기; 및
    상기 위상 및 크기 중 적어도 하나를 나타내는 출력을 얻도록 상기 적어도 하나의 수학적 함수를 이용하는 기능 솔버로 구성된 것을 특징으로 하는 파면 분석 장치.
  241. 삭제
  242. 삭제
  243. 삭제
  244. 삭제
  245. 제 161-164 항, 제 166-170항, 제 172-194항, 제 199-202항 내지 제 224-237 항 중 어느 항에 있어서, 상기 파면 변환기는:
    다음 요소중 적어도 하나를 포함하고:
    변환 파면을 얻도록 상기 분석된 파면에 변환을 적용하는 변환 적용기; 및
    다수의 차별적으로 위상 및 크기 변화된 변환 파면을 얻도록 상기 변환 파면에 대해 다수의 다른 위상 및 크기 변화를 적용하는 위상 및 크기 변화 적용기; 또는
    다음 요소들:
    다수의 차별적으로 위상 및 크기 변화된 변환 파면을 얻도록 상기 분석된 파면에 대해 상기 다수의 위상 및 크기 변화를 적용하는 위상 및 크기 변화 적용기; 및
    다수의 차별적으로 위상 및 크기 변화된 변환 파면을 얻도록 상기 다수의 차별적으로 위상 및 크기 변화된 파면에 변환을 적용하는 변환 적용기로 구성된 것을 특징으로 하는 파면 분석 장치.
  246. 삭제
  247. 제 161-168항, 제 170항, 제 172-183항, 제 188-201항 내지 제 203-246항 중 중 어느 항에 있어서,
    상기 분석된 파면은 적어도 두 개의 파장 성분으로 구성되고;
    상기 강도 맵 발생기는 또한
    상기 위상 변화된 변환 파면의 적어도 두 개의 파장 성분을 얻고 적어도 두 개의 세트의 강도 맵을 얻기 위하여 상기 적어도 두 개의 파장 성분에 따라 상기 위상 변화된 변환 파면을 나누는 파면 분리기를 포함하고, 상기 각 세트는 상기 위상 변화된 변환 파면의 적어도 두 개의 파장 성분 중 다른 하나에 대응하며; 및
    상기 강도 맵 유틸라이저는 상기 적어도 두 개의 세트의 강도 맵 각각으로부터 분석된 상기 분석된 파면의 위상을 표시하는 출력을 얻는 것과 2π모호성(ambiguity)이 없는 향상된 표시인 상기 분석된 파면의 위상의 향상된 표시를 제공하도록 상기 출력을 결합하는 것을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 파면 분석 장치.
  248. 제 161-164항, 제 166-170항, 제 172-194항, 제 199-216항, 제 224-235항,제 245항 내지 제 247항 중 어느 항에 있어서,
    상기 분석된 파면은 적어도 1 차원 성분으로 구성되고;
    상기 파면 변환기는:
    상기 분석된 파면에 대해 1차원 프리에 변환을 수행하도록 동작하고, 상기 프리에 변환은 상기 분석된 파면의 전파 방향에 수직한 차원으로 수행되어 상기 전파 방향에 수직한 상기 차원에서 변환 파면의 적어도 하나의 1차원 성분이 얻어지고; 및
    상기 적어도 1차원 성분 각각에 대해 다수의 다른 위상 변화를 적용하도록 동작하여 다수의 차별적으로 위상 변화된 변환 파면의 적어도 하나의 1차원 성분이 얻어지고; 및
    상기 강도 맵 유틸라이저는 상기 분석된 파면의 상기 적어도 하나의 1차원 성분의 크기 및 위상 중 적어도 하나에서 나타내는 출력을 얻도록 동작하는 것을 특징으로 하는 파면 분석 장치.
  249. 제 248 항에 있어서, 상기 위상 변화 적용기는 상기 분석된 파면 및 요소사이에 상대적인 운동을 제공하는 운동 발생기로 구성되고, 상기 요소는 공간적으로 변하는 시간 일정 위상 변화를 발생하고, 상기 전파 방향 및 상기 전파 방향에 수직한 차원 둘 다에 수직한 추가 차원내에서의 상대 운동인 것을 특징으로 하는 파면 분석 장치.
  250. 삭제
  251. 삭제
  252. 삭제
  253. 삭제
  254. 제 162항, 제 163항, 167항, 제 173항, 제 174항, 제 177항, 제 179항, 제 180항, 제 183항, 제 185항 내지 제 186항 중 어느 항에 있어서,
    상기 복사는 적어도 두 개의 협대역을 가지며, 각각은 다른 파장에 대해 중심을 이루고, 상기 분석된 파면내에서 적어도 두 개의 파장 성분 및 상기 분석된 파면의 위상의 적어도 두 개의 표시를 제공하여 두 개의 협대역이 중심을 이루는 더 큰 다른 파장을 능가하는 매핑내에서 모호성을 피함으로써 상기 복사가 부딪히는 부딪힌 요소의 특징의 향상된 매핑이 가능하도록 하고 상기 특징은 그 요소내의 표면, 두께 및 기하학적 변이의 적어도 하나의 기하학적 변이 중 하나를 포함한 것을 특징으로 하는 파면 분석 장치.
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