專利名稱：使用集成圖像陣列和高密度偏振器和/或相移陣列的改進(jìn)的干涉儀的制作方法
發(fā)明
背景技術(shù)：
領(lǐng)域本發(fā)明涉及干涉儀，該干涉儀包括改進(jìn)的偏振和/或相移結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
美國(guó)專利6,304,330揭示一種新穎多相移圖像發(fā)生結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)組合了波陣面擴(kuò)展元件、相移干涉元件和檢測(cè)元件。通過(guò)組合波陣面擴(kuò)展元件、相移干涉元件和檢測(cè)元件，在330專利中所顯示的多相移圖像發(fā)生結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒃诟缮鏈y(cè)量法中所存在的許多潛在誤差源轉(zhuǎn)換成共模誤差。即，以在330專利所披露的多相移圖像發(fā)生結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)來(lái)看，這些誤差會(huì)同樣影響所有的干涉測(cè)量。因此，當(dāng)使用包括在330專利中所披露的多相移圖像發(fā)生結(jié)構(gòu)的干涉儀來(lái)進(jìn)行高精度測(cè)量時(shí)，這些共模誤差的幅值和方向都可加以忽略。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在330專利中所披露的多相移圖像發(fā)生結(jié)構(gòu)引入了新的非共模誤差源，這些誤差會(huì)不利地影響著高精度的干涉測(cè)量。希望能夠獲得類似于采用在330專利中所披露的多相移圖像發(fā)生結(jié)構(gòu)的特殊形式所獲得誤差不敏感性，同時(shí)能夠避免這類新的差模誤差源，或者將這些非共模誤差源轉(zhuǎn)換成共模誤差。
本發(fā)明提供一種適用于干涉儀的圖像元件，該圖像元件將不同多相移圖像發(fā)生結(jié)構(gòu)中的差模誤差源轉(zhuǎn)換成共模誤差。
本發(fā)明分別提供一種用于干涉儀的圖像元件，該元件對(duì)在上行的光學(xué)元件和圖像元件之間的路徑長(zhǎng)度變化較不敏感。
本發(fā)明還提供一種比在330中所披露的多相移圖像發(fā)生元件對(duì)路徑長(zhǎng)度變化更少些敏感的圖像元件。
本發(fā)明提供一種能夠以一種或多種方式使用的圖像元件，該元件對(duì)檢測(cè)元件隨輸入圖像亮度數(shù)值和輸出信號(hào)數(shù)值之間關(guān)系的變化較不敏感。
本發(fā)明還提供一種能夠以一種或多種方式使用的圖像元件，該元件比比在330中所披露的多相移圖像發(fā)生元件對(duì)檢測(cè)元件隨輸入圖像亮度數(shù)值和輸出信號(hào)數(shù)值之間關(guān)系的變化更少些敏感。
本發(fā)明分別提供一種具有高密度相移陣列的圖像元件。
本發(fā)明分別提供一種具有高密度偏振陣列的圖像元件。
本發(fā)明分別提供一種具有高密度相移陣列和高密度偏振陣列的圖像元件。
本發(fā)明分別提供一種具有高密度偏振陣列和高密度延遲器板陣列的圖像元件。
本發(fā)明分別提供一種用于干涉儀的圖像元件，該元件根據(jù)相位差和相對(duì)相移將輸入光束分成多個(gè)不同部分，其中，類似于相移的不同部分可基于一個(gè)一個(gè)象素在整個(gè)圖像陣列中加以交錯(cuò)。
本發(fā)明分別提供一種用于干涉儀的圖像元件，該元件根據(jù)偏振將輸入光束分成多個(gè)不同部分，其中，類似于偏振的不同部分可基于一個(gè)一個(gè)象素在整個(gè)圖像陣列中是交錯(cuò)的。
本發(fā)明分別提供一種用于干涉儀的圖像元件，該元件根據(jù)相位差和相對(duì)相移和偏振差將輸入光束分成多個(gè)部分，其中，類似于相移和偏振的不同部分可基于一個(gè)一個(gè)象素在整個(gè)圖像陣列中是交錯(cuò)的。
本發(fā)明還提供一種象素單元在尺寸上是單個(gè)象素的圖像元件。
本發(fā)明分別提供一種用于干涉儀的圖像元件，該元件將輸入光束分成兩束相似的部分并且將這兩部分施加到圖像陣列的不同區(qū)域，其中，在各部分之間的任何地方都將會(huì)引入相位差，并且將各個(gè)兩個(gè)第一部分再根據(jù)各個(gè)部分中的相位差分成至少兩個(gè)部分，這里，對(duì)各個(gè)兩個(gè)第一部分來(lái)說(shuō)，根據(jù)在各個(gè)部分中的相位差至少兩個(gè)第二部分可基于一個(gè)一個(gè)象素單元在整個(gè)圖像陣列所對(duì)應(yīng)的部分是交錯(cuò)的。
本發(fā)明分別提供一種用于干涉儀的圖像元件，該元件將輸入的光束分成兩個(gè)相似的部分，在各部分之間引入相位差以及將這兩個(gè)部分施加到圖像陣列的不同區(qū)域，其中，各個(gè)兩個(gè)第一部分可根據(jù)偏振差異進(jìn)一步分成至少兩個(gè)部分，這里，對(duì)各個(gè)兩個(gè)第一部分來(lái)說(shuō)，根據(jù)在各個(gè)部分中的偏振差異至少兩個(gè)第二部分可基于一個(gè)一個(gè)象素單元在整個(gè)圖像陣列所對(duì)應(yīng)的部分是交錯(cuò)的。
在不同示例性的實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法包括干涉儀的集成圖像元件，該圖像元件可以接收具有不同偏振部分的組合波陣面。集成的圖像元件包括至少一個(gè)高密度相移陣列元件，至少一個(gè)偏振器元件，以及至少一個(gè)圖像陣列。至少一個(gè)高密度相移陣列元件中的每一個(gè)元件都包括兩個(gè)或多個(gè)不同相移部分的圖形，每一個(gè)不同偏振部分都將不同的相移施加到組合波陣面的不同偏振部分的第一部分，該部分是相對(duì)于組合波陣面的不同偏振部分的第二部分而言的。每一個(gè)高密度相移陣列元件都將組合波陣面?zhèn)鬏數(shù)狡裨Ｔ摻M合波陣面通過(guò)偏振元件來(lái)產(chǎn)生兩個(gè)或多個(gè)包括干涉光線的干涉部分。相對(duì)于其他干涉部分而言，各個(gè)干涉部分有其獨(dú)特的相位關(guān)系。
在不同示例性的實(shí)施例中，至少有一個(gè)高密度相移陣列元件包括一個(gè)襯底或材料層，其中襯底或材料層都具有固定的快軸以及將取決于相移的厚度涂覆在組合波陣面的不同偏振部分中的第一部分，該第一部分是相對(duì)于組合波陣面的不同偏振部分中的第二部分而言。在各種示例性實(shí)施例中，襯底和/或材料層被處理成能夠提供兩個(gè)或多個(gè)不同相移部分的隔行重復(fù)圖形，其中，在各個(gè)不同相移部分中具有快軸的襯底或材料層都具有不同的厚度。
在不同示例性的實(shí)施例中，至少一個(gè)高密度相移陣列元件是單個(gè)高密度相移陣列元件，它具有至少三個(gè)不同相移部分且各自具有不同的厚度的一個(gè)隔行重復(fù)圖形。在不同的其它示例性實(shí)施例中，至少一個(gè)高密度相移元件包括兩個(gè)不同高密度相移元件，其中，各個(gè)高密度相移元件具有兩個(gè)或多個(gè)不同厚度的不同相移部分的一個(gè)隔行重復(fù)圖形。
在不同示例性的實(shí)施例中，至少一個(gè)高密度相移陣列元件包括襯底和雙折射材料層，該材料層具有快軸的方向可在各個(gè)部分加以選擇性變化的性能。雙折射材料將取決于相移的厚度涂覆在組合波陣面的不同偏振部分中的第一部分，該第一部分是相對(duì)于組合波陣面的不同偏振部分中的第二部分而言，該相對(duì)的相移至少部分取決于相對(duì)于在各個(gè)不同部分中的組合波陣面不同偏振部分的快軸方向的變化取向。
在不同示例性的實(shí)施例中，雙折射材料層具有恒定厚度，并處理成能提供兩個(gè)和多個(gè)不同相移部分且各自具有不同對(duì)準(zhǔn)的快軸方向的隔行重復(fù)圖形。在不同的其它示例性實(shí)施例中，將雙折射材料的層處理成或者形成能提供至少第一和第二不同厚度區(qū)域的圖形。在一些這類示例性的實(shí)施例中，雙折射材料還可以處理成能提供兩個(gè)和多個(gè)不同相移部分的分別隔行重復(fù)圖形，其中，在各個(gè)分別不同厚度區(qū)域中的兩個(gè)和多個(gè)不同相移部分都具有不同對(duì)準(zhǔn)的快軸方向。
在不同示例性的實(shí)施例中，至少一個(gè)襯底是單襯底，它沒(méi)有涂覆取決于相移的厚度層。在不同這類示例性的實(shí)施例中，雙折射材料的層形成了具有至少三個(gè)不同相移部分的隔行重復(fù)圖形，其中，各個(gè)不同相移部分具有不同的快軸取向。在不同的其它這類示例性的實(shí)施例中，襯底表面處理成能提供兩個(gè)和多個(gè)不同凹面區(qū)域的重復(fù)圖形。在這類示例性的實(shí)施例中，在處理后的表面上形成該層，以提供兩個(gè)和多個(gè)不同層的厚度。
雙折射材料還可以處理成能提供兩個(gè)和多個(gè)不同相移部分且各自分別具有不同層厚度區(qū)域的分別隔行重復(fù)圖形，其中，在各個(gè)分別不同層厚度區(qū)域中的兩個(gè)或多個(gè)不同相移部分都具有不同對(duì)準(zhǔn)的快軸方向。在各個(gè)分別不同層厚度區(qū)域的兩個(gè)或多個(gè)分別不同相移部分中，對(duì)組合波陣面不同偏振部分的第一部分提供了至少三個(gè)不同的相對(duì)相移，組合波陣面不同偏振部分的第一部分是相對(duì)于組合波陣面不同偏振部分的第二部分而言的。
在不同示例性的實(shí)施例中，至少一個(gè)高密度相移陣列元件包括至少兩個(gè)襯底，其中，至少一個(gè)襯底具有雙折射材料的層，它具有快軸方向可以在不同的部分加以選擇性變化的性能。雙折射材料將取決于相移的厚度涂覆在組合波陣面不同偏振部分的第一部分，組合波陣面不同偏振部分的第一部分是相對(duì)于組合波陣面不同偏振部分的第二部分而言的。在這類示例性的實(shí)施例中，相對(duì)相移是至少部分取決于相對(duì)于在各種不同部分中的波陣面不同偏振部分的快軸方向的變化取向。
在不同示例性的實(shí)施例中，襯底并沒(méi)有涂覆取決于相移的厚度。在不同的這類示例性的實(shí)施例中，至少雙折射材料層的第二層形成了具有不同于雙折射材料層的第一層的厚度。在各個(gè)不同層中，雙折射材料可處理成能提供兩個(gè)或多個(gè)不同相移部分的分別隔行重復(fù)圖形。特別是，在各個(gè)不同層中的兩個(gè)或多個(gè)不同相移部分都具有不同對(duì)準(zhǔn)的快軸方向。
在不同示例性的實(shí)施例中，襯底中的一層并沒(méi)有涂覆取決于相移的厚度，同時(shí)襯底中的另一層涂覆了取決于相移的厚度。在不同的這類示例性的實(shí)施例中，襯底上的各層具有相同的厚度。在各個(gè)層中，雙折射材料可處理成能提供兩個(gè)或多個(gè)不同相移部分的分別隔行重復(fù)圖形，其中，在各個(gè)不同層中的兩個(gè)或多個(gè)不同相移部分都具有不同對(duì)準(zhǔn)的快軸方向。
以下對(duì)根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的各個(gè)示例性實(shí)施例的詳細(xì)討論，進(jìn)一步討論本發(fā)明的這些或其他性能和優(yōu)點(diǎn)，并使之更加清晰。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的不同的示例性實(shí)施例將進(jìn)一步參照附圖進(jìn)行詳細(xì)討論，附圖包括

圖1舉例說(shuō)明干涉儀設(shè)備的一個(gè)示例性實(shí)施例，利用此設(shè)備，根據(jù)本發(fā)明的相移陣列圖像元件的不同的示例性實(shí)施例都是可采用的；圖2舉例說(shuō)明在330專利中所披露的多相移圖像發(fā)生結(jié)構(gòu)的特殊形式；圖3更詳細(xì)地舉例說(shuō)明330專利的圖2所示的相移元件；圖4舉例說(shuō)明了在使用330專利所披露的多相移圖像發(fā)生結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的四部分光線之間的相對(duì)相移；圖5舉例說(shuō)明了當(dāng)使用330專利所披露的多相移圖像發(fā)生結(jié)構(gòu)時(shí)四部分光線時(shí)如何在整個(gè)圖像陣列中分布的；圖6是舉例說(shuō)明在根據(jù)本發(fā)明高密度多相移圖像發(fā)生結(jié)構(gòu)的第一示例性實(shí)施例中有效的高密度相移陣列元件的第一和第二示例性實(shí)施例的局部投影和剖面圖；圖7是舉例說(shuō)明包括多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)的相移圖像元件的第一示例性實(shí)施例的俯視圖，其中，該多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)結(jié)合圖6所示的高密度相移陣列元件的第一和第二示例性實(shí)施例；圖8是圖7所示的相移圖像元件的分解圖，該相移圖像元件包括了圖7所示的多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)的第一示例性實(shí)施例；圖9是舉例說(shuō)明在根據(jù)本發(fā)明高密度多相移圖像發(fā)生結(jié)構(gòu)的第一示例性實(shí)施例中有效的高密度相移陣列元件的第三、第四和第五示例性實(shí)施例的局部投影和剖面圖；圖10和11是舉例說(shuō)明相移圖像元件的第二示例性實(shí)施例的平面圖，該相移圖像元件包括結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)高密度相移陣列元件的第二示例性實(shí)施例的多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)；圖12是舉例說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的高密度相移陣列元件的第六示例性實(shí)施例的局部投影和剖面圖；圖13是舉例說(shuō)明相移圖像元件的第三示例性實(shí)施例的分解圖，包括結(jié)合圖12所示高密度相移陣列元件的第六示例性實(shí)施例的多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)的第三示例性實(shí)施例；圖14舉例說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明高密度相移陣列元件的第七示例性實(shí)施例的局部投影和剖面圖；圖15舉例說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明高密度相移陣列元件的第八示例性實(shí)施例的局部投影和剖面圖；圖16舉例說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明高密度相移陣列元件的第九示例性實(shí)施例的不同相移部分之間的相對(duì)相移關(guān)系；圖17舉例說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明高密度相移陣列元件的第十示例性實(shí)施例的不同相移部分之間的相對(duì)相移關(guān)系；圖18舉例說(shuō)明了高密度偏振陣列元件的第一示例性實(shí)施例，該實(shí)施例與根據(jù)本發(fā)明的高密度相移陣列元件的四分之一波和中性平板相組合或者與不同的示例性實(shí)施例相組合；圖19是舉例說(shuō)明相移圖像元件的第四示例性實(shí)施例的平面圖，包括多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)的第四示例性實(shí)施例，其中該結(jié)構(gòu)結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的高密度偏振陣列和四分之一波和中性平板；圖20是圖19所示的相移圖像元件的分解圖，包括圖19所示多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)的第四示例性實(shí)施例；圖21和22是舉例說(shuō)明相移圖像元件的第五示例性實(shí)施例的平面圖，包括多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)的第五示例性實(shí)施例，它結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的高密度偏振陣列和四分之一波和中性平板；圖23是舉例說(shuō)明相移圖像元件的第六示例性實(shí)施例的分解圖，包括根據(jù)本發(fā)明多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)的第六示例性實(shí)施例，該結(jié)構(gòu)結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的高密度相移陣列元件，并組合了根據(jù)本發(fā)明的高密度偏振陣列；圖24是詳細(xì)舉例說(shuō)明圖23所示多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)的第六示例性實(shí)施例的第一示例性實(shí)施方法的示意圖，該結(jié)構(gòu)結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的高密度相移陣列元件和高密度偏振器陣列；圖25是詳細(xì)舉例說(shuō)明圖23所示多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)的第六示例性實(shí)施例的第二示例性實(shí)施方法的示意圖，該結(jié)構(gòu)結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的高密度相移陣列元件和高密度偏振器陣列；圖26是詳細(xì)舉例說(shuō)明圖23所示多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)的第六示例性實(shí)施例的第三示例性實(shí)施方法的示意圖，該結(jié)構(gòu)結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的高密度相移陣列元件和高密度偏振器陣列；圖27是詳細(xì)舉例說(shuō)明圖23所示多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)的第六示例性實(shí)施例的第三示例性實(shí)施方法的示意圖，該結(jié)構(gòu)結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的高密度相移陣列元件和高密度偏振器陣列；圖28是舉例說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明相移圖像元件的第七示例性實(shí)施例的平面圖，包括取代光束分離器的衍射光學(xué)元件。
示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述圖1顯示了干涉儀100的一個(gè)示例性實(shí)施例，采用該干涉儀可用來(lái)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明相移圖像元件和其它光學(xué)元件的不同的示例性實(shí)施例。正如圖1所示，干涉儀100一般包括發(fā)射部分102和成像部分104。發(fā)射部分102包括激光源110，它發(fā)射相干光的波陣面112。在各個(gè)示例性的實(shí)施例中，激光源110可以包括適用于相干光的波陣面112的兩個(gè)激光器，波長(zhǎng)調(diào)制器，或任何其它所公認(rèn)的或者以后將開(kāi)發(fā)的器件，能在不同時(shí)間提供至少兩種波長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)或設(shè)備。
正如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“光”不僅包含了可見(jiàn)光，還包含了根據(jù)本發(fā)明的原理所適用的任何其它電磁頻譜。當(dāng)提供了至少兩種波長(zhǎng)的光時(shí)，干涉儀100就可以提供一定類型的精度測(cè)量。在任何情況下，由激光源110所發(fā)射的相干光的波陣面112可由鏡子114轉(zhuǎn)向到單個(gè)偏振波陣面分離器120。特別是，應(yīng)該意識(shí)到，單個(gè)偏振波陣面分離器120可以由發(fā)射部分102和成像部分104所共享。即，單個(gè)偏振波陣面分離器120可以將相干光波陣面112分離成參考波陣面122和目標(biāo)波陣面126，并且可以將返回的參考波陣面124和返回的目標(biāo)波陣面128組合成波陣面129。隨后，所組合的波陣面129通過(guò)光學(xué)輸入部分135。
正如圖1所示，示例性實(shí)施例的干涉儀100的成像部分104，除了單個(gè)偏振波陣面分離器120和光學(xué)輸入部分135以外，還包括多相移圖像發(fā)生部分1600。在各個(gè)示例性實(shí)施例中，光學(xué)輸入部分135包括一個(gè)和多個(gè)光學(xué)元件，例如，透鏡，光圈等等，使得由光學(xué)輸入部分135所發(fā)射的組合波陣面129能與多相移圖像發(fā)生部分1600相兼容。在各個(gè)示例性實(shí)施例中，光學(xué)輸入部分包括光圈和透鏡的遠(yuǎn)焦點(diǎn)結(jié)構(gòu)。正如圖1所示，多相移圖像發(fā)生部分1600包括多相移圖像發(fā)生結(jié)構(gòu)1400，該結(jié)構(gòu)輸入來(lái)自光學(xué)輸入部分135的組合波陣面129并向檢測(cè)子系統(tǒng)700輸出多相移干涉圖像的信息600。
一般來(lái)說(shuō)，檢測(cè)子系統(tǒng)700可具有由光學(xué)陣列所定義的工作表面。光學(xué)陣列可以是兩維的象素陣列，以及可以是視頻圖像傳感器，例如，電荷耦合器件(CCD)攝像機(jī)等等。檢測(cè)子系統(tǒng)700輸入多個(gè)相干涉圖像信息600，并且通過(guò)信號(hào)線172向控制系統(tǒng)170輸出由檢測(cè)子系統(tǒng)700所采集到的圖像數(shù)據(jù)?？刂葡到y(tǒng)170對(duì)所采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行任何所需要的圖像處理和/或分析，包括測(cè)量判定?？刂葡到y(tǒng)170也輸出控制信號(hào)174，用于驅(qū)動(dòng)發(fā)射部分102的激光源110。
圖2示意性地顯示在330專利中所披露一個(gè)多相移圖像發(fā)生設(shè)備200的示例性實(shí)施例。該多相移圖像發(fā)生設(shè)備200包括波陣面分離元件210和相移干涉元件220，這些元件在提供原先參照?qǐng)D1所討論的多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)的公認(rèn)實(shí)施例的組合都是有用的。多相移圖像發(fā)生設(shè)備200還包括檢測(cè)陣列240，該設(shè)備同樣提供檢測(cè)子系統(tǒng)700檢測(cè)子系統(tǒng)700的公認(rèn)的實(shí)施例。
正如圖2所示，由光學(xué)輸入部分135所發(fā)射的組合波陣面129包括來(lái)自發(fā)射部分102的參考波陣面124以及由物體130通過(guò)偏振波陣面分離器120所返回或反射的目標(biāo)波陣面128。所構(gòu)成的偏振波陣面分離器120，使得參考波陣面124和目標(biāo)波陣面128正交偏振，正如圖2所示以約定的箭頭和點(diǎn)符號(hào)加在波陣面124和128上。
從光學(xué)輸入部分135開(kāi)始，組合的波陣面129就指向波陣面分離元件210。正如在330專利中所披露的，波陣面分離元件210是兩維的衍射光學(xué)元件(DOE)，更具體的說(shuō)，可以是全息光學(xué)元件(HOE)。在任何情況下，波陣面分離元件210可以將組合波陣面129分離成四個(gè)空間分開(kāi)的和標(biāo)稱一致的子波陣面250，260，270和280，在各個(gè)實(shí)施例中，這些子波陣面可以通過(guò)輸出透鏡(未顯示)來(lái)發(fā)射。特別是，正如在專利330中所披露的，各個(gè)子波陣面250-280都沿著空間上分別離散的路徑行進(jìn)。各個(gè)子波陣面250-289都從示例性的波陣面分離元件210指向示例性的相移干涉元件220，該相移干涉元件包括分別適用于各個(gè)子波陣面250-280的一個(gè)部分232，234，236和238。
特別是，正如在專利330中所披露的，所設(shè)置的相移干涉元件220與波陣面分離源210有關(guān)，使得多個(gè)子波陣面250-280能分別入射到多個(gè)部分232-238中一個(gè)部分。特別是，示例性相移干涉元件220的各部分232-238可以在各個(gè)位置上移動(dòng)在參考和目標(biāo)波陣面124和128之間的相對(duì)相位，其中，參考和目標(biāo)波陣面124和128是由各個(gè)子波陣面250-280以離散相移i入射到部分232-238所產(chǎn)生的。隨后，示例性相移干涉元件220的各部分232-238通過(guò)各自偏振器發(fā)射形成的波陣面，以提供原先參照?qǐng)D1所討論的多相移干涉圖像的信息600的公認(rèn)實(shí)施例。
特別是，相移干涉元件220的各個(gè)部分232-238隨后向檢測(cè)陣列240發(fā)射完全各自空間上分開(kāi)的相移干涉圖像600a，600b，600c和600d。各個(gè)空間分開(kāi)相移的干涉圖像600a-600d的相移在任何位置上都是相同的，并且是與其它相移干涉圖像的相移相差一個(gè)相對(duì)于各個(gè)離散相移i的相移差。
正如在330專利中所披露的，檢測(cè)陣列240可以是視頻圖像傳感器，例如，電荷耦合器件(CCD)攝像機(jī)。正如在330專利中所披露的，檢測(cè)陣列240的設(shè)置與相移干涉元件220有關(guān)，使得空間上分開(kāi)的多相移干涉圖像600a，600b，600c和600d基本上是同時(shí)入射在檢測(cè)陣列240的工作表面上。即，檢測(cè)陣列240的工作表面能夠?qū)Ω鱾€(gè)空間分開(kāi)相移的干涉圖像600a，600b，600c和600d成象。基于所成像的各個(gè)空間分開(kāi)的相移的干涉圖像600a，600b，600c和600d，可以在檢測(cè)陣列240所不同的各自區(qū)域中即刻測(cè)量到各個(gè)空間分開(kāi)相移的干涉圖像600a，600b，600c和600d的空間分辨相位。
圖3顯示在330專利中所披露的一個(gè)相移干涉元件220示例性實(shí)施例。正如圖3所示，相移干涉元件220包括第一平板222和第二平板226。應(yīng)該意識(shí)到，在圖3中，為了說(shuō)明，所顯示的第一和第二平板222和226是相互分開(kāi)的。然而，在干涉儀100的工作中，所設(shè)置的第一和第二平板222和226是以毗鄰關(guān)系相互靠近。
正如圖3所示，第一平板222包括四分之一波平板223和空白或中性的平板224。一般來(lái)說(shuō)，四分之一平板將兩個(gè)正交偏振入射的波陣面的相對(duì)相位移動(dòng)90°。相反，空白或中性的平板將兩個(gè)正交偏振入射的波陣面的相對(duì)相位移動(dòng)0°。即，空白或中性的平板在兩個(gè)正交偏振入射的波陣面之間并沒(méi)有產(chǎn)生任何相對(duì)相移。正如圖3所示，平板223和224是共面的，并將第一平板222分成兩半。
示例性的相移干涉元件220的第二平板226包括一對(duì)偏振部分227和228，它構(gòu)成了對(duì)入射波陣面的線性偏振，使得所發(fā)射波陣面的電場(chǎng)矢量相互垂直。特別是，在圖3所示的示例性實(shí)施例中，一個(gè)偏振部分，例如，第一偏振部分227構(gòu)成了以相對(duì)垂直軸的+45°發(fā)射偏振光。其結(jié)果是，參考和目標(biāo)波陣面124和128的同相分量提高，以形成干涉。
同樣，另一偏振部分，例如，第二偏振部分228構(gòu)成了以相對(duì)垂直軸的一45°發(fā)射偏振光。其結(jié)果是，參考和目標(biāo)波陣面124和128的反相分量提高形成干涉。類似于四分之一波和空白或中性平板223和224，第二平板226的第一和第二偏振部分227和228一般也是共面的并且將第二平板226分成了兩半。
因此，應(yīng)該意識(shí)到，根據(jù)圖3所示的結(jié)構(gòu)，示例的相移干涉元件220的第一部分232對(duì)應(yīng)于中性平板224與第一(+45°)偏振部分227相重疊的示例相移干涉元件220的部分。同樣，第二部分234對(duì)應(yīng)于四分之一波平板223與第一(+45°)偏振部分227相重疊的部分。相反，第三部分236對(duì)應(yīng)于中性平板224與第二(-45°)偏振部分228相重疊的部分，而第四部分238則對(duì)應(yīng)于四分之一波平板223與第二(-45°)偏振部分228相重疊的部分。
特別是，在圖3所示的示例性實(shí)施例中，所構(gòu)成的第一和第二平板222和226使得第一平板222的各個(gè)部分223和224垂直于第二平板226的第一和第二偏振部分227和228。
因此，在圖3所示相移干涉元件220的示例性實(shí)施例中，以及，正如圖4所說(shuō)明的，在第一部分232中，中性平板224和第一(+45°)偏振部分227干涉同相分量，即。在參考和目標(biāo)波陣面124和128之間的0°分量入射到相移干涉元件220，以產(chǎn)生干涉圖像600a。相反，在第二部分234中，四分之一波平板223和第一(+45°)偏振部分227組合，干涉同相四分之一分量，即，在入射的參考和目標(biāo)波陣面124和128之間的90°分量，以產(chǎn)生干涉圖像600b。與第一和第二部分232和234相比較，對(duì)第三部分236來(lái)說(shuō)，中性平板224和第二(-45°)偏振部分228組合，以干涉反相分量，即，在入射的參考和目標(biāo)波陣面124和128之間的180°分量，以產(chǎn)生干涉圖像600c。最后，對(duì)第四部分238來(lái)說(shuō)，四分之一波平板223和第二(-45°)偏振部分228組合，以干涉反相四分之一波分量，即，在參考和目標(biāo)波陣面124和128之間的270°分量，以產(chǎn)生干涉圖像600d。
正如330專利所披露的，希望檢測(cè)陣列240的成像區(qū)域最大化。于是，為了最大化檢測(cè)陣列的成像區(qū)域，檢測(cè)陣列240的表面區(qū)域部分，即，采用空間分開(kāi)干涉圖像600a，600b，600c和600d所說(shuō)明的部分應(yīng)該最大化。于是，在330專利所披露的多相移圖像發(fā)生設(shè)備200中，為了能最大化檢測(cè)陣列240的成像區(qū)域，就希望所設(shè)置的相移干涉元件220能靠近或者基本在檢測(cè)陣列240的工作表面。通過(guò)使用檢測(cè)陣列240能基本上同時(shí)檢測(cè)到多個(gè)空間分開(kāi)相移的干涉圖像600a，600b，600c和600d，控制系統(tǒng)170就能夠同時(shí)測(cè)量到整個(gè)測(cè)試目標(biāo)130。因此，通過(guò)同時(shí)檢測(cè)所有空間分開(kāi)的相移干涉圖像600a，600b，600c和600d，就不再需要通過(guò)或者穿過(guò)目標(biāo)130表面單獨(dú)掃描任何空間的入射目標(biāo)波陣面126。
正如圖5所示，所成像的子波陣面250，260，270和280是在檢測(cè)陣列240的表面上相互空間分開(kāi)的。然而，一個(gè)和多個(gè)光學(xué)輸入部分135，波陣面分離元件210，和/或輸出透鏡(如果需要的話)構(gòu)成了使得各個(gè)成像子波陣面250，260，270和280，即，各個(gè)入射在檢測(cè)陣列240表面的相移干涉圖像600a-600d是相鄰于，或者基本毗鄰于，至少一個(gè)其它子波陣面，也正如圖5所示。例如，如圖5所示，子波陣面250基本與子波陣面260和270相毗鄰，而子波陣面260基本與子波陣面250和280相毗鄰，子波陣面270基本與子波陣面250和280相毗鄰，子波陣面280基本與子波陣面270和260相毗鄰。
因此，正如圖5所示，構(gòu)成了由示例的波陣面分離元件210所產(chǎn)生的半徑角替代，使得半徑角位移β變成90°，并且所有四幅圖像都是半徑對(duì)稱的。
于是，各個(gè)子波陣面250，260，270和280都有著各自從波陣面分離元件210至檢測(cè)陣列表面的獨(dú)立光路。確實(shí)，這些獨(dú)立的光路各自都具有與其它光路基本相等的長(zhǎng)度。因此，多個(gè)子波陣面250，260，270和280是幾乎同時(shí)到達(dá)檢測(cè)陣列240的表面。
正如圖5所示，檢測(cè)陣列240可以被認(rèn)為具有幾個(gè)截然不同的部分242，244，246和248，在這些部分中，各個(gè)子波陣面250，260，270和280都分別是標(biāo)稱一致成像的，類似于相移干涉圖像600a，600b，600c和600d。特別是，正如圖5所示，當(dāng)使用330專利中所披露的波陣面分離元件210和相移干涉元件220作為多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400時(shí)，各個(gè)部分242-248在檢測(cè)陣列240中是相互分開(kāi)的。
因此，在330專利所披露的多相移干涉圖像信息600的最后公認(rèn)實(shí)施例中，在為了確認(rèn)目標(biāo)130的測(cè)量數(shù)值而比較象素時(shí)，就必須比較檢測(cè)陣列240的各個(gè)部分242-248中的寬擴(kuò)散的象素。例如，對(duì)于在第一部分242中所給定的象素243，就必須分別比較在第二-第四部分244-248中的相對(duì)應(yīng)位置上的象素245，247和/或249。
正如以上所闡明的，所熟悉的波陣面分離元件210，與所熟悉的相移干涉元件220相組合，而在使用于干涉儀100時(shí)，可將在其它干涉儀中的大量不是共模誤差的誤差轉(zhuǎn)換成共模誤差，正如圖1和圖2所示。然而，正如圖2所示，波陣面分離元件210必須與相移干涉元件220分開(kāi)充分的距離，以便于在各個(gè)子波陣面250，260，270和280之間能適當(dāng)?shù)膮^(qū)分和分開(kāi)。同樣，正如330專利所承認(rèn)的，理想上，子波陣面250，260，270和280從波陣面分離元件210至相移干涉元件220的各自路徑的長(zhǎng)度應(yīng)該是相同的。
然而，這些路徑理想上應(yīng)該是相同的要求引入了新的誤差源。即，任何并不影響子波陣面250，260，270和280的路徑的旋轉(zhuǎn)和/或變換同樣會(huì)引起這些路徑的路徑長(zhǎng)度的變化。一般來(lái)說(shuō)，這會(huì)引起在相關(guān)的空間分開(kāi)相移干涉圖像600a，600b，600c和600d中不同的聚焦條件，和/或可以引起在檢測(cè)陣列上的各個(gè)部分的空間分開(kāi)相移干涉圖像600a，600b，600c和600d的相對(duì)位置的偏移，這些都會(huì)引起誤差。例如，對(duì)第一部分242的給定象素243，正如以上與圖5有關(guān)的討論那樣，在第二至第四部分244-248中所相對(duì)應(yīng)的位置的象素245，247和/或249，就可以分別不再精確地對(duì)應(yīng)于目標(biāo)130的相同部分，于是，可以不再具有可比較性。因此，這就對(duì)由控制系統(tǒng)170通過(guò)信號(hào)線172對(duì)來(lái)自輸出檢測(cè)陣列240的圖像數(shù)據(jù)輸出所產(chǎn)生的測(cè)量值引入誤差源。
同樣，因?yàn)樽硬嚸?50，260，270和280的相關(guān)空間分開(kāi)相移干涉圖像600a，600b，600c和600d在檢測(cè)陣列240的整個(gè)表面上是相互分開(kāi)的，所以在由子部分242，244，246和248中的一個(gè)子部分所產(chǎn)生的給定強(qiáng)度數(shù)值的輸出信號(hào)幅度任何變化對(duì)于由其它子部分242，244，246和248中的一個(gè)子部分的輸出都會(huì)引入誤差源。
正如業(yè)內(nèi)眾所周知，對(duì)于半導(dǎo)體成像器件來(lái)說(shuō)，例如，CCD陣列和基于CMOS陣列，任何兩個(gè)相鄰的象素都可能在輸入強(qiáng)度和輸出信號(hào)幅度之間具有相同的響應(yīng)曲線或傳遞函數(shù)。然而，正如業(yè)內(nèi)眾所周知，對(duì)于這類半導(dǎo)體成像器件，在陣列中充分分開(kāi)的象素，例如，象素243，245，247和249，在輸入強(qiáng)度和輸出信號(hào)幅度之間會(huì)有明顯不同的響應(yīng)曲線或傳遞函數(shù)。
因此，這就對(duì)控制系統(tǒng)170從檢測(cè)陣列240產(chǎn)生的成像數(shù)據(jù)中所產(chǎn)生的測(cè)量引入了其它誤差源。另外，要使多相移圖像發(fā)生設(shè)備200，包括提供了參照?qǐng)D2-5所討論功能的波陣面分離元件210這在空間分開(kāi)的相移干涉圖像600a，600b，600c和600d的可比較區(qū)域之間各種畸變，變得很困難和/或很昂貴。
應(yīng)該意識(shí)到，以上參照?qǐng)D2-5所示的元件和操作所討論的各種誤差和困難例示任何系統(tǒng)中可能產(chǎn)生的誤差和困難，使得多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400和多相移干涉圖像信息600可將空間分開(kāi)的波陣面，即，將空間分開(kāi)的相移干涉圖像分布在檢測(cè)子系統(tǒng)700的各個(gè)部分或表面。
本發(fā)明，除了所有認(rèn)識(shí)到的這些新的非共模誤差源之外，還確認(rèn)能減小和基本消除這些和其它的誤差，使之在可以提供的多相移干涉圖像的多相位在檢測(cè)子系統(tǒng)700的小區(qū)域的信息范圍內(nèi)。這不同于通過(guò)獨(dú)立的光路將各個(gè)子波陣面250，260，270和280，以及將各個(gè)明顯空間分開(kāi)的相移干涉圖像600a，600b，600c和600d分布到嵌入在檢測(cè)子系統(tǒng)700中的檢測(cè)陣列240。
闡述的另一方面，本發(fā)明已經(jīng)確認(rèn)，如果能夠減少相對(duì)于在多相移干涉圖像信息600中所包括的相位的數(shù)量的空間分開(kāi)的子波陣面的數(shù)量，例如，在330專利中所披露的子波陣面250，260，270和280，以及它們各自空間分開(kāi)的相移干涉圖像的數(shù)量，則至少一些與非共模誤差源有關(guān)的誤差可以消除和/或轉(zhuǎn)換成共模誤差。在任一情況下，這有助于減少相關(guān)測(cè)量中誤差的數(shù)量。
例如，如果能保留由空間分開(kāi)的相移干涉圖像600a，600b，600c和600d的組合所產(chǎn)生的多相移干涉圖像信息，同時(shí)改進(jìn)或消除波陣面分離元件210，使得用于在多相移干涉圖像信息中所包括的至少部分相位的至少部分光路不再在四分之一Q0-Q3和檢測(cè)子系統(tǒng)700的表面分開(kāi)，于是這些非共模誤差就可以消除和/或轉(zhuǎn)換成共模誤差。在任一情況下，這有助于減少誤差的數(shù)量，或者在控制系統(tǒng)170根據(jù)檢測(cè)子系統(tǒng)700所輸出的圖像通過(guò)信號(hào)線172所產(chǎn)生的測(cè)量中不再產(chǎn)生誤差。
圖6舉例說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明高密度相移陣列元件410的第一示例性實(shí)施例部分。正如圖6所示，高密度相移陣列元件410可用于多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400的不同的示例性實(shí)施例，正如以下有關(guān)根據(jù)本發(fā)明相移成像元件3000和4000的第一和第二示例性實(shí)施例的討論。應(yīng)該意識(shí)到，示例性實(shí)施例3000和4000，以及類似于根據(jù)本發(fā)明的相移成像元件，都可以用于替代在圖2-5所示的多相移成像發(fā)生設(shè)備200，更具體的是，可以用于替代參照?qǐng)D1所討論的多相移圖像發(fā)生部分1600。
圖6還舉例說(shuō)明了高密度相移陣列元件420的第二示例性實(shí)施例部分，正如圖6所示，它在根據(jù)本發(fā)明相移陣列圖像元件3000和4000第一和第二示例性實(shí)施例中都是有用的，其次，可以用于替代多相移圖像發(fā)生結(jié)構(gòu)200，以及更具體的是，可以用于替代參照?qǐng)D1所討論的多相移圖像發(fā)生部分1600。
正如圖6所示，高密度相移陣列元件410和420第一和第二示例性實(shí)施例分別是由雙折射材料制成的“可變厚度”型相關(guān)延遲陣列。在高密度相移陣列元件410和420的第一和第二示例性實(shí)施例中，相關(guān)延遲陣列的雙折射材料的快軸和慢軸在整個(gè)延遲器陣列上是同一取向的。在相關(guān)延遲陣列“厚度圖形”各個(gè)部分中的厚度是由被偏振成并行慢軸稱為“相關(guān)延遲”的組合波陣面129光中的任何分量與被偏振成并行快軸的組合波陣面129光中的任何分量的比較的數(shù)量所確定的。
應(yīng)該意識(shí)到，對(duì)給定波長(zhǎng)的光來(lái)說(shuō)，在各種通過(guò)相關(guān)延遲陣列的偏振光分量之間的相關(guān)延遲都可以具有在不同偏振光分量之間相對(duì)的相移特征。同樣，這類在通過(guò)相關(guān)延遲陣列任何部分的偏振光分量之間的相關(guān)延遲也可稱之為另一種相關(guān)延遲，相關(guān)相移，和簡(jiǎn)稱為相位偏移和相移。這類術(shù)語(yǔ)在下文中一般具有相同的含義，除非由內(nèi)容或相關(guān)討論作出其它說(shuō)明。
應(yīng)該意識(shí)到，術(shù)語(yǔ)“快軸”和“慢軸”主要是以相對(duì)含義來(lái)使用。即，如這里所使用的，快軸是該軸所具有的衍射有效系數(shù)小于作為慢軸使用的軸所具有的衍射有效系數(shù)。在各種示例性實(shí)施例中，快軸和慢軸可以采用特殊的結(jié)晶軸，或者嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，是指在某些領(lǐng)域中的由特珠材料組成的快軸和慢軸的材料之類。然而，更普遍的是，根據(jù)本發(fā)明的原理能提供有效工作的“快軸”和“慢軸”工作的任何材料軸都分別在本文所使用的術(shù)語(yǔ)快軸和慢軸的范圍內(nèi)。
正如圖6所示，在各種示例性實(shí)施例中，高密度相移陣列元件410的第一示例性實(shí)施例，如圖6A所示，是采用雙折射襯底412制成的，例如，低檔次的石英波平板。雙折射襯底412具有表面419和快軸418。慢軸，未顯示，它正交于快軸418并且并行于表面419。正如圖6所示，高密度相移陣列元件410的第一示例性實(shí)施例的雙折射襯底412具有標(biāo)稱厚度T0，使得偏振并行于雙折射襯底412慢軸的組合波陣面129的分量相對(duì)于偏振并行于雙折射襯底412快軸的組合波陣面129的分量延遲一個(gè)波長(zhǎng)的整數(shù)數(shù)值。
正如圖6所示，在各種示例性實(shí)施例中，高密度相移陣列元件420的第二示例性實(shí)施例，如圖6B所示，也是采用雙折射襯底422制成的，例如，低檔次的石英波平板。雙折射襯底422具有表面429和快軸428。正如圖6所示，高密度相移陣列元件420的第一示例性實(shí)施例的雙折射襯底422具有標(biāo)稱厚度T90，使得偏振并行于雙折射襯底422慢軸的組合波陣面129的分量相對(duì)于偏振并行于雙折射襯底422快軸的組合波陣面129的分量延遲一個(gè)波長(zhǎng)整數(shù)數(shù)值加上所附加四分之一波長(zhǎng)。
因此，高密度相移陣列元件410的各個(gè)部分P0具有標(biāo)稱厚度T0。因此，高密度相移陣列元件410的第一示例性實(shí)施例的部分P0并不能在波陣面129的分量之間產(chǎn)生任何凈相對(duì)相位偏移。即，各個(gè)部分P0在波陣面129的分量之間產(chǎn)生零度相移，如本文約定使用下標(biāo)“0”來(lái)表示。相反，高密度相移陣列元件420的各個(gè)部分P90具有標(biāo)稱厚度T90。即，襯底422采用了標(biāo)稱的石英波平板。因此，高密度相移陣列元件420的第二示例性實(shí)施例的部分P90在波陣面129的分量之間產(chǎn)生90度的相位偏移，如本文約定使用下標(biāo)“90”來(lái)表示。
正如圖6所示，各個(gè)高密度相移陣列元件410和420第一和第二示例性實(shí)施例都包括刻蝕到襯底412和422的凹面陣列。正如圖6所示，凹面是矩形的。然而，更具體的說(shuō)，應(yīng)該意識(shí)到，在各種示例性實(shí)施例中，凹面的形狀可以是對(duì)應(yīng)于在根據(jù)本發(fā)明的相移陣列元件3000，4000和類似的檢測(cè)子系統(tǒng)700和相關(guān)信號(hào)處理的檢測(cè)陣列的一個(gè)象素或者一組象素的形狀的任何有用的形狀。
在各種示例性實(shí)施例中，對(duì)盡可能垂直于襯底412或422的標(biāo)稱表面平面的一面進(jìn)行刻蝕凹面?？梢圆捎梅磻?yīng)離子刻蝕或其它方式來(lái)進(jìn)行這類刻蝕。正如圖6所示，高密度相移陣列元件410和420的第一和第二示例性實(shí)施例的凹面刻蝕到具有對(duì)應(yīng)于在雙折射襯底412中的半波平板的厚度尺寸的深度，正如以下的詳細(xì)討論。因此，對(duì)刻蝕到襯底412和422的各個(gè)凹面來(lái)說(shuō)，對(duì)沿著快軸和慢軸偏振的波陣面分量由凹面所產(chǎn)生的相對(duì)相移與未刻蝕區(qū)域所產(chǎn)生的相對(duì)相移相差180度。
即，正如圖6所示，在凹面中的襯底412具有的厚度為T180，使得偏振并行于雙折射襯底412的慢軸的組合波陣面129的分量相對(duì)于偏振并行于雙折射襯底412的快軸的組合波陣面129的分量延遲了一個(gè)波長(zhǎng)的整數(shù)數(shù)值加上附加半個(gè)波長(zhǎng)。高密度相移陣列元件410的各個(gè)部分P180具有標(biāo)稱厚度T180。即，在襯底412中的各個(gè)凹面對(duì)應(yīng)于標(biāo)稱的半波平板。因此，高密度相移陣列元件410的第一示例性實(shí)施例的部分P180在波陣面129的分量之間產(chǎn)生180度相對(duì)相移，如本文約定使用下標(biāo)“180”來(lái)表示。這些具有標(biāo)稱厚度T180的高密度相移陣列元件410的第一示例性實(shí)施例的180度相移部分P180產(chǎn)生相對(duì)于零度部分P0為180度差異的相移。
同樣，在凹面中的襯底422具有厚度T270，使得偏振并行于雙折射襯底422的慢軸的組合波陣面129的分量相對(duì)于偏振并行于雙折射襯底422的快軸的組合波陣面129的分量延遲了波長(zhǎng)的整數(shù)數(shù)值加上附加四分之三波長(zhǎng)。高密度相移陣列元件420的各個(gè)部分P270具有標(biāo)稱厚度T270。即，在襯底422中的各個(gè)凹面對(duì)應(yīng)于標(biāo)稱的四分之三波平板。因此，高密度相移陣列元件420的第二示例性實(shí)施例的部分P270在波陣面129的分量之間產(chǎn)生270度相對(duì)相移，如本文約定使用下標(biāo)“270”來(lái)表示。這些具有標(biāo)稱厚度T270的高密度相移陣列元件420的第二示例性實(shí)施例的270度相移部分P270產(chǎn)生相對(duì)于90度部分P90為180度差異的相移。
正如圖6所示，在各種示例性實(shí)施例中，由第一和第二襯底412和422的表面419和429分別形成0度和90度的相移部分P0和P90。通過(guò)對(duì)第一和第二襯底412和422的刻蝕分別形成180度和270度的相移部分P180和P270，其刻蝕的深度尺寸分別對(duì)應(yīng)于在雙折射襯底412和422中的半波平板的厚度。在各種示例性實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于各個(gè)第一和第二襯底412和422來(lái)說(shuō)，刻蝕深度的尺寸對(duì)應(yīng)于零等級(jí)的半波平板的厚度。然而，應(yīng)該意識(shí)到，在第一和第二襯底412和/或422的任一襯底中的刻蝕深度尺寸可以對(duì)應(yīng)于零等級(jí)半波平板厚度的任何奇數(shù)的倍數(shù)。
也應(yīng)該意識(shí)到，在各種示例性實(shí)施例中，可以使厚度T0小于厚度T180。同樣，可以使厚度T90小于厚度T270。在這種情況下，可以由第一和第二襯底412和422的表面419和429分別形成180度和270度相移部分P180和P270?？梢酝ㄟ^(guò)刻蝕第一和第二襯底412和422分別形成0度和90度相移部分P0和P90，其刻蝕的深度尺寸分別對(duì)應(yīng)于在雙折射襯底412和422中半波平板的厚度。
正如圖6所示，高密度相移陣列410的第一示例性實(shí)施例的包括其它分布在圖形411中的表面419的第一或0度相移部分P0和第二或180度相移部分P180。特別是，正如圖6所示，第一和第二相移部分P0和P180的圖形411可以在高密度相移陣列410第一示例性實(shí)施例的水平和垂直兩個(gè)方向上交換。這就產(chǎn)生了第一和第二相移部分P0和P180縱橫交錯(cuò)地排列位置。在各種示例性實(shí)施例中，當(dāng)高密度相移陣列元件410的第一示例性實(shí)施例與根據(jù)本發(fā)明的圖7，8，10和11所示的不同檢測(cè)器件3000和4000相結(jié)合，第一和第二相移部分P0和P180縱橫交錯(cuò)地排列圖形就會(huì)延伸到基本覆蓋用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)子系統(tǒng)700的檢測(cè)器件710的一個(gè)部分的整個(gè)表面區(qū)域。
同樣，正如圖6所示，高密度相移陣列420的第二示例性實(shí)施例包括其它分布在圖形411中的表面429的第一或90度相移部分P90和第二或270度相移部分P270。特別是，正如圖6所示，第一和第二相移部分P90和P270的圖形411可以在高密度相移陣列420的第二示例性實(shí)施例的水平和垂直兩個(gè)方向上交換。這就產(chǎn)生了第一和第二相移部分P90和P270縱橫交錯(cuò)地排列位置。在各種示例性實(shí)施例中，當(dāng)高密度相移陣列元件420的第二示例性實(shí)施例與根據(jù)本發(fā)明的圖7，8，10和11所示的不同檢測(cè)器件3000和4000相結(jié)合，第一和第二相移部分P90和P270縱橫交錯(cuò)地排列圖形就會(huì)延伸到基本覆蓋用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)子系統(tǒng)700的檢測(cè)器件710的一個(gè)部分的整個(gè)表面區(qū)域。
在圖6所示的高密度相移陣列元件410和420的實(shí)施例中，應(yīng)該意識(shí)到，第一和第二雙折射襯底412和422的快軸418和428分別位于與表面419和429垂直的平面上。在各種示例性實(shí)施例中，快軸418和428分別并行于0度和180度相移部分P0和P180和90度和270度相移部分P90和P270的垂直邊緣。然而，應(yīng)該意識(shí)到，在各種示例性實(shí)施例中，快軸418和428能夠位于并行于不同相移部分的水平邊緣，或者以相對(duì)于這些邊緣的45度，或者以任意其它可操作的取向，則取決于組合波陣面129的偏振分量的相對(duì)取向以及其它相關(guān)的設(shè)計(jì)因素。應(yīng)該意識(shí)到，在這些高密度相移陣列元件410和420的第一和第二示例性實(shí)施例中，快軸418和428在整個(gè)第一和第二襯底412和422上分別是固定的且是恒定的，以及可以通過(guò)可控地變換在第一和第二襯底412和422中的制造厚度來(lái)獲得相移部分P0，P90，P180和P270。
高密度相移陣列元件410和420的第一和第二示例性實(shí)施例的不同相移部分P0，P90，P180和P270可以采用任何公認(rèn)的或后來(lái)開(kāi)發(fā)的制造方法來(lái)制成。這類方法可以包括，但并不局限于，材料的添加方法，例如，圖形沉積或涂覆，或類似方法；或者材料除去方法如圖形刻蝕法之類；或者材料置換方法，例如，微成型或微壓?；蝾愃品椒āＬ貏e是，唯一的制造要求是不同相移部分P0，P90，P180和P270都可以相對(duì)高的密度陣列來(lái)制造。特別是，不同相移部分P0，P90，P180和P270的尺寸都必須能接近于光學(xué)檢測(cè)陣列的一個(gè)象素或小的一組象素的尺寸，正如以下所討論的。在根據(jù)本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例中，正如圖6所示，不同相移部分P0，P90，P180和P270的陣列都可以采用刻蝕或者其它在雙折射材料所形成的第一和第二襯底412和422中產(chǎn)生具有不同厚度區(qū)域的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
特別是，各個(gè)襯底412和422都可以采用任何適用的公認(rèn)的和后來(lái)開(kāi)發(fā)的方法來(lái)掩蔽，例如，用于薄膜制造的方法或者類似方法。因此，第一和第二相移部分P0和P180以及第三和第四相移部分P90和P270的圖形411和421都可以采用任何適用的公認(rèn)的和后來(lái)開(kāi)發(fā)的方法刻蝕至襯底412和422的表面419和429，例如，反應(yīng)離子刻蝕或者其它適用的方法。正如以上所討論的，在各種示例性實(shí)施例中，刻蝕部分P180和P270，其刻蝕的深度尺寸分別對(duì)應(yīng)于雙折射襯底412和422中的半波平板的厚度。例如，在使用典型的商品化四分之一波平板材料作為襯底412和422的各種示例性實(shí)施例中，相移部分P180和P270來(lái)說(shuō)，從表面419和429的標(biāo)稱刻蝕深度為35微米，這可適用于激光源發(fā)射具有波長(zhǎng)為633nm的激光波陣面。
也應(yīng)該意識(shí)到，正如圖6所示，不同相移部分P0，P90，P180和P270的復(fù)制方向是水平和垂直排列的。然而，更具體的說(shuō)，通過(guò)與根據(jù)本發(fā)明多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)的其它元件的組合完全可以控制和選擇不同相移部分P0，P90，P180和P270的各自復(fù)制方向。在各種示例性實(shí)施例中，不同相移部分P0，P90，P180和P270都具有相等的尺寸和形狀以及覆蓋檢測(cè)子系統(tǒng)700的檢測(cè)陣列的相等部分。
在各種示例性實(shí)施例中，不同相移部分P0，P90，P180和P270的各自延伸檢測(cè)子系統(tǒng)700的檢測(cè)陣列的象素的整數(shù)倍。在各種示例性實(shí)施例中，不同相移部分P0，P90，P180和P270的邊界都是與檢測(cè)陣列的象素之間的邊界相對(duì)準(zhǔn)的。于是，在這類示例性實(shí)施例中，不同相移部分P0，P90，P180和P270中的每一對(duì)或每一組都被定義成高密度相移陣列元件410和420的第一和第二示例性實(shí)施例中的單位單元并且對(duì)應(yīng)于檢測(cè)子系統(tǒng)700的檢測(cè)陣列。在極端的情況下，各個(gè)不同相移部分P0，P90，P180和P270的每一個(gè)都可以與所對(duì)應(yīng)的檢測(cè)陣列的各個(gè)單個(gè)象素有關(guān)且對(duì)準(zhǔn)。
應(yīng)該意識(shí)到，在企圖抵消一些共模偏置誤差時(shí)，在第一高密度相移陣列元件410上成對(duì)的0度和180度的部分P0和P180以及在第二高密度相移陣列元件420上成對(duì)的90度和270度的部分P90和P270是更為適合的，當(dāng)時(shí)在其它情況下可以是任意的。即，因?yàn)樵诟鶕?jù)本發(fā)明的高密度相移陣列元件中使用不同相移組合受到一些基本限制，因此這是難以實(shí)現(xiàn)的。于是，一個(gè)高密度相移陣列元件可以保留0度和90度的部分P0和P90，而另一個(gè)高密度相移陣列則可以保留180度和270度的部分P180和P270。這樣，在根據(jù)本發(fā)明相移成像元件的各種示例性實(shí)施例中，其它組合的相移部分P0，P90，P180和P270也可以采用高密度相移陣列元件來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且能夠至少提供一些根據(jù)本發(fā)明的高密度相移陣列元件的優(yōu)點(diǎn)和益處。
圖7和圖8舉例說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的一例相移成像元件3000。正如圖7所示，相移成像元件300包括根據(jù)本發(fā)明多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400的第一示例性實(shí)施例和根據(jù)本發(fā)明檢測(cè)子系統(tǒng)700的第一示例性實(shí)施例，該檢測(cè)子系統(tǒng)還包括檢測(cè)器件710a和710b。在圖7和圖8所示的示例性實(shí)施例中，多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400結(jié)合了根據(jù)本發(fā)明的一對(duì)高密度相移陣列元件410和420。該多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400還包括了光束分離器310和兩個(gè)偏振器510a和510b。
應(yīng)該意識(shí)到，在330專利中所披露的以及參照?qǐng)D2-5所討論的相移成像設(shè)備200都使用了兩個(gè)相移“部分”，第一部分222的四分之一波平板223和空白或中性平板224，和兩個(gè)不同取向的偏振器，第一+45°偏振部分227和第二-45°偏振部分228，來(lái)產(chǎn)生四個(gè)在空間上分開(kāi)的干涉圖像。相反，根據(jù)本發(fā)明的第一示例性的相移成像元件3000分別使用了高密度相移陣列元件410和420的四個(gè)相移部分，交錯(cuò)的部分P0，P180和交錯(cuò)的部分P90，P270，以及兩個(gè)具有相同的取向效果的偏振器，偏振器510a和510b，來(lái)產(chǎn)生兩個(gè)干涉圖像且各個(gè)圖像包括具有不同相移的兩個(gè)交錯(cuò)的干涉圖像。
正如圖7和圖8所示，在該第一示例性實(shí)施例中，第一高密度相移陣列元件410和第一偏振器元件510a都沿著第一方向靠近光束分離器310。沿著該第一方向，多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400采用檢測(cè)器件710a在其界面上產(chǎn)生多相移干涉圖像信息610。第二高密度相移陣列元件420和第二偏振器元件510b都沿著第二方向靠近光束分離器310。沿著該第二方向，多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400采用檢測(cè)器件710b在其界面上產(chǎn)生多相移干涉圖像信息620。然而，應(yīng)該意識(shí)到，高密度相移陣列元件410和420并不一定要分別沿著第一和第二方向。即，高密度相移陣列元件410和420可以分別替換成沿著第二和第一方向，而基本上沒(méi)有改變相移成像元件3000的工作原理。
正如圖7和圖8所示，組合波陣面129是由光學(xué)輸入部分135’發(fā)射的。各種設(shè)計(jì)考慮都會(huì)涉及到光學(xué)輸入部分135’，以下將進(jìn)一步參照?qǐng)D24-27進(jìn)行討論。所發(fā)射的組合波陣面129包括參考波陣面124和目標(biāo)波陣面128。所發(fā)射的組合波陣面129通過(guò)光束分離器310，該光束分離器310將組合波陣面129分離城兩個(gè)各自組合的子波陣面和“拷貝”129a和129b。應(yīng)該意識(shí)到，由于光束分離器310的作用，子波陣面或“拷貝”129a和129b是相互成鏡像的圖像。然而，采用適當(dāng)?shù)男盘?hào)處理，該差異是不重要的。此外，在各種示例性實(shí)施例中，該差異可以成為優(yōu)點(diǎn)。子波陣面129a是沿著第一方向指著第一高密度相移陣列元件410以及偏振器元件510a指向檢測(cè)器件710a。相反，子波陣面129b是沿著第二方向指向第二高密度相移陣列元件420以及偏振器元件510b指向檢測(cè)器件710b。
正如以上所討論的，制造第一高密度相移陣列元件410的0度相移部分P0和180度相移部分P180，以移動(dòng)在兩個(gè)正交片正的子波陣面分量124a和128a之間的相對(duì)相位，與組合子波陣面129a相比較，分別移動(dòng)了0°和180°。于是，當(dāng)沿著第一方向指向第一高密度相移陣列元件410的子波陣面129a由第一高密度相移陣列元件410來(lái)發(fā)射時(shí)，第一高密度相移陣列410的縱橫交錯(cuò)的圖形411就會(huì)以組合的波陣面129a來(lái)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于圖形411的空間交錯(cuò)的縱橫交錯(cuò)的圖像。在縱橫交錯(cuò)的相移圖形411中，兩個(gè)正交偏振的子波陣面分量124a和128a會(huì)對(duì)應(yīng)于部分P0相對(duì)相移0度以及對(duì)應(yīng)于部分P180相對(duì)相移180度。
隨后，通過(guò)第一高密度相移陣列元件410的組合子波陣面129a，包括縱橫交錯(cuò)的相移圖形411，會(huì)指向偏振器元件510a。偏振器元件510a取向，使之能發(fā)射組合子波陣面129a的正交偏振的子波陣面分量124a和128a的同相分量。因此，多相移干涉圖形信息610包括了對(duì)應(yīng)于圖形411的縱橫交錯(cuò)的圖像，即，對(duì)應(yīng)于0度相移部分P0和180度相移部分P180的縱橫交錯(cuò)的圖形以高空間頻率交錯(cuò)的第一“0度”干涉部分和第二“180度”干涉部分。
同樣，制造第二高密度相移陣列元件420的90度相移部分P90和270度相移部分P270，以移動(dòng)在兩個(gè)正交片正的子波陣面分量124b和128b之間的相對(duì)相位，與組合子波陣面129b相比較，分別移動(dòng)了90°和270°。于是，當(dāng)沿著第二方向指向第二高密度相移陣列元件420的子波陣面129b由第二高密度相移陣列元件420來(lái)發(fā)射時(shí)，第二高密度相移陣列420的縱橫交錯(cuò)的圖形421就會(huì)以組合的波陣面129b來(lái)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于圖形421的空間交錯(cuò)的縱橫交錯(cuò)的圖像。在縱橫交錯(cuò)的相移圖形421中，兩個(gè)正交偏振的子波陣面分量124b和128b會(huì)對(duì)應(yīng)于部分P90相對(duì)相移90度以及對(duì)應(yīng)于部分P270相對(duì)相移270度。
通過(guò)第二高密度相移陣列元件420的組合子波陣面129b，包括縱橫交錯(cuò)的相移圖形421，會(huì)指向偏振器元件510b。偏振器元件510b取向，使之能發(fā)射組合子波陣面129b的正交偏振的子波陣面分量124b和128b的同相分量。因此，多相移干涉圖形信息620包括了對(duì)應(yīng)于圖形421的縱橫交錯(cuò)的圖像，即，對(duì)應(yīng)于90度相移部分P90和270度相移部分P270的縱橫交錯(cuò)的圖形以高空間頻率交錯(cuò)的第一“90度”干涉部分和第二“270度”干涉部分。
在各種示例性實(shí)施例中，第一和第二高密度相移陣列元件410和420的圖形表面419和429取向，使之分別對(duì)準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)器件710a和710b。在這種情況下，子波陣面129a和129b入射在第一和第二高密度相移陣列元件410和420的未刻蝕或“平坦”的一面，并且通過(guò)圖形化的表面419和429分別發(fā)射到第一和第二偏振元件510a和510b。
在各種示例性實(shí)施例中，高密度相移陣列元件410和420的圖形化或刻蝕的表面419和429分別毗鄰著偏振元件510a和510b。在各種示例性實(shí)施例中，第一和第二偏振元件510a和510b是明顯不同的偏振元件。然而，應(yīng)該意識(shí)到，在各種示例性實(shí)施例中，偏振元件510a和510b可以分別直接制成在第一和第二高密度相移陣列元件410和420的表面上，這是最接近于所相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)器710a和710b。于是，應(yīng)該意識(shí)到，在各種示例性實(shí)施例中，偏振元件510a和/或510b的結(jié)構(gòu)和/或功能可以合并于和/或不能區(qū)別于相對(duì)應(yīng)的第一和/或第二高密度相移陣列元件410和420。在圖形表面419和429最接近于所相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)器710a和710b的實(shí)施例中，圖形表面419和429可以是平坦的，只要是偏振元件510a和510b的應(yīng)用需要，這可以采用在薄膜和半導(dǎo)體工藝領(lǐng)域中所熟悉的平面技術(shù)。
在各種示例性實(shí)施例中，平面可以包括采用光學(xué)材料來(lái)填滿各個(gè)相移部分P0-P270中被刻蝕的部分，其中，光學(xué)材料具有與高密度相移陣列元件410或420襯底的標(biāo)稱折射率相匹配的折射率，以及是無(wú)定性的或者缺乏延遲的效應(yīng)的。在各種示例性實(shí)施例中，在表面419和429平面化時(shí)，要小心以避免取出了任何相移材料。這可以通過(guò)在相移陣列元件410和420的整個(gè)表面419和429上保留這中性的光學(xué)材料的薄膜。在各種示例性實(shí)施例中，在相移陣列元件410和/或420分別與各自偏振元件510a和510b相結(jié)合的情況下，可以使用具有適當(dāng)光學(xué)系數(shù)的光學(xué)級(jí)粘合劑，來(lái)填滿圖形化的表面419和429以及將相移陣列元件410和/或420的圖形表面419和429分別與偏振元件510a和510b相結(jié)合。
在各種示例性實(shí)施例中，高密度相移陣列元件410和420可以包括一組光阻材料的“屏障條紋”，根據(jù)本發(fā)明，該條紋與的高密度相移陣列元件410和420的相移部分P0-P270之間的邊緣相一致。一般來(lái)說(shuō)，屏障條紋具有足夠的寬度，以封閉在高密度相移陣列元件410和420的相移部分P0-P270之間的刻蝕后側(cè)壁的任何斜面部分。
在一些這類示例性實(shí)施例中，屏障條紋也是足夠?qū)挼?，以避免多相移干涉圖像信息610和620的特殊干涉部分不必要的泄漏到無(wú)意的敬愛(ài)女廁元件和象素上。例如，在根據(jù)本發(fā)明的第一示例的相移成像元件3000的制造和組裝過(guò)程中，由于不同對(duì)準(zhǔn)的容差會(huì)產(chǎn)生這類泄漏。
在各種示例性實(shí)施例中，偏振元件510a和510b是引線柵極偏振元件，例如以下將參照體18-22所詳細(xì)討論的，可以分別直接制成在第一和第二高密度相移陣列元件410和420的平面表面上，這樣可以最接近與相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)器710a和710b。在該實(shí)施例中，在用于制造引線柵極偏振元件的薄膜步驟中，可以非常容易地制成一組“屏障條紋”。
應(yīng)該意識(shí)到，在不同的其它示例性實(shí)施例中，偏振元件510a和/或510b和/或屏障條紋都可以分別直接制成在檢測(cè)器件710a和710b的表面。當(dāng)偏振元件510a和510b是引線柵極偏振器時(shí)，應(yīng)該在檢測(cè)器件710a或710b和引線柵極偏振器之間采用薄膜絕緣層。于是，應(yīng)該意識(shí)到，在各種示例性實(shí)施例中，偏振元件510a和/或510b以及檢測(cè)器件710a和/或710b的結(jié)構(gòu)和功能可以分別合并一起。
在各種示例性實(shí)施例中，與它們各自的制造方式無(wú)關(guān)，相移陣列元件410和420的圖形化表面419和429取向指向各自檢測(cè)器件710a和710b，以及指向毗鄰的偏振元件510a和510b。在各種示例性實(shí)施例中，相對(duì)于在檢測(cè)器件710a和710b附近的多相移干涉圖像信息610和/或620的聚焦深度，偏振元件510a和510b是薄的。在各種示例性實(shí)施例中，偏振元件510a和510b毗鄰各個(gè)檢測(cè)器件710a和710b，只有采用薄膜絕緣層或者可忽略的空氣間歇或者類似方式使得偏振元件510a和510b分別與檢測(cè)器件710a和710b的檢測(cè)元件的表面相分開(kāi)。
在這類“毗鄰”的實(shí)施例中，便于在不同相移部分P0-P270與它們所相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)器件710a和710b的檢測(cè)元件之間進(jìn)行最好的對(duì)準(zhǔn)，以及減小或者理想地使在相鄰檢測(cè)元件和象素之間不同相對(duì)相移的干涉光的“泄漏”最小化。此外，由第一和第二偏振元件510a和510b的偏振結(jié)構(gòu)所散射和衍射的任何光基本上都會(huì)限制在所毗鄰的象素和受到所毗鄰象素的平均，因此就不會(huì)分布在所采集到的多相移干涉圖像信息610和/或620中。
在各種示例性實(shí)施例中，與它們各自的制造方式無(wú)關(guān)，偏振元件510a和510b，高密度相移陣列元件410和420，檢測(cè)器部分710a和710b和光束分離器310都可有效地鍵合或結(jié)合起來(lái)，以形成單片相移成像元件，例如，圖7所示的相移成像元件3000。應(yīng)該意識(shí)到，在根據(jù)本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例中，有利于制造偏振元件510a和510b，高密度相移陣列元件410和420，和光束分離器310，使得組合子波陣面129a和129b的各自有效光路長(zhǎng)度的各個(gè)部分都能盡可能的相似，理想的是相等。
相移成型元件3000的在第一示例性實(shí)施例中，參考波陣面124和目標(biāo)波陣面128是沿著正交的垂直和水平方向132A和133A偏振的，如圖8所示。在該示例性實(shí)施例中，各個(gè)相移陣列元件410或420的雙折射襯底材料的快軸418和428是正交垂直的，如圖6所示，并且偏振元件510a和510b各自都具有偏振方向512A，即，偏振方向以45度處于正交垂直和水平方向132A和133A。因此，偏振元件510a以通過(guò)第一高密度相移陣列元件410的縱橫交錯(cuò)相移圖形發(fā)射和干涉組合子波陣面129a的正交偏振子波陣面分量124a和128a的同相分量，以產(chǎn)生多相移的干涉圖像信息610。同樣，偏振元件510b以通過(guò)第二高密度相移陣列元件420的縱橫交錯(cuò)相移圖形發(fā)射和干涉組合子波陣面129b的正交偏振子波陣面分量124b和128b的同相分量，以產(chǎn)生多相移的干涉圖像信息620。
特別是，多相移干涉圖像信息610包括“Q0”和“Q2”干涉部分的縱橫交錯(cuò)圖形?！癚0”干涉部分對(duì)應(yīng)于在通過(guò)第一高密度相移陣列元件410和偏振元件510a的0度相移部分P0的子波陣面分量124a和128a之間的0度的相對(duì)相移?！癚2”干涉部分對(duì)應(yīng)于在通過(guò)第一高密度相移陣列元件410和偏振元件510a的180度相移部分P180的子波陣面分量124a和128a之間的180度的相對(duì)相移。
于是，在多相移干涉圖像信息610中的“Q0”和“Q2”干涉部分是以縱橫交錯(cuò)的圖形在對(duì)應(yīng)于第一高密度相移陣列元件410的圖形411的高空間頻率下交錯(cuò)的。應(yīng)該意識(shí)到，在一種情況下，這種“Q0”和“Q2”干涉部分的縱橫交錯(cuò)圖形對(duì)應(yīng)于圖4所示的Q0象限232和Q2象限236的高密度交錯(cuò)的，以單個(gè)圖像發(fā)射在檢測(cè)器件710a的表面。
類似于多相移干涉圖像信息610的Q0和Q2干涉部分，多相移干涉圖像信息620包括“Q1”和“Q3”干涉部分的縱橫交錯(cuò)圖形?！癚1”干涉部分對(duì)應(yīng)于在通過(guò)第二高密度相移陣列元件420和偏振元件510b的90度相移部分P90的子波陣面分量124b和128b之間的90度的相對(duì)相移?！癚3”干涉部分對(duì)應(yīng)于在通過(guò)第二高密度相移陣列元件420和偏振元件510b的270度相移部分P270的子波陣面分量124b和128b之間的270度的相對(duì)相移。
于是，在多相移干涉圖像信息620中的“Q1”和“Q3”干涉部分是以縱橫交錯(cuò)的圖形在對(duì)應(yīng)于高密度相移陣列元件420的圖形421的高空間頻率下交錯(cuò)的。應(yīng)該意識(shí)到，在一種情況下，這種Q1和Q3干涉部分的縱橫交錯(cuò)圖形對(duì)應(yīng)于圖4所示的Q1象限234和Q3象限238的高密度交錯(cuò)的，以單個(gè)圖像發(fā)射在檢測(cè)器件710b的表面。
應(yīng)該意識(shí)到，因?yàn)樽硬嚸婧汀翱截悺?29a和129b是相互鏡像的圖像，正如以上所討論的，多相移干涉圖像信息610和多相移干涉圖像信息620同樣是關(guān)于目標(biāo)130的它們信息內(nèi)容而相互鏡像。然而，采用適當(dāng)?shù)男盘?hào)處理，這種差異是不重要的，或者在各種實(shí)施例中，甚至是有利的。
在相移圖像元件3000的第二示例性實(shí)施例中，參考波陣面124和目標(biāo)波陣面128是沿著正交方向132B和133B偏振的，正如圖8所示。特別是，正交偏振的方向132B和133B相對(duì)于第一示例性實(shí)施例的水平和垂直方向132A和133A旋轉(zhuǎn)45度。在第二示例性實(shí)施例中，各自相移陣列元件410和420的襯底材料的快軸418和428都是相對(duì)于圖6所示的垂直方向同樣旋轉(zhuǎn)45度，但相移陣列元件410和420并沒(méi)有改變其結(jié)構(gòu)。
在第二示例性實(shí)施例中，偏振元件510a和510b都具有偏振方向512B，即，偏振方向處于正交的偏振方向132B和133B之間的一半。因此，類似于第一示例性實(shí)施例，偏振元件510a以通過(guò)第一高密度相移陣列元件410的縱橫交錯(cuò)相移圖形發(fā)射和干涉正交偏振子波陣面分量124a和128a的同相分量。同樣，偏振元件510b以通過(guò)第二高密度相移陣列元件420的縱橫交錯(cuò)相移圖形發(fā)射和干涉正交偏振子波陣面分量124b和128b的同相分量。
于是，應(yīng)該意識(shí)到，該示例性實(shí)施例采用以上所討論的相移成像元件3000的第一示例性實(shí)施例的基本相似的方式工作。因此，在各種示例性實(shí)施例中，由該相移成像元件3000的第二示例性實(shí)施例所提供的多相移干涉圖像信息610和多相移干涉圖像信息620包括與相移成像元件3000的第一示例性實(shí)施例有關(guān)的上述所討論的同樣縱橫交錯(cuò)的圖形。
應(yīng)該意識(shí)到，正如圖7和圖8所示，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400的第一示例性實(shí)施例和示例的相移成像元件3000都是單片或集成的結(jié)構(gòu)，所以圖7和圖8所示的各種光路就不再是相互獨(dú)立的。即，所遇到的任何振動(dòng)或其它旋轉(zhuǎn)和/或轉(zhuǎn)移運(yùn)動(dòng)都會(huì)固有地相等地施加到所有光路。于是，由這類旋轉(zhuǎn)和/或轉(zhuǎn)移運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的任何誤差都是共模誤差。因此，任何這類誤差都不會(huì)影響由控制系統(tǒng)170所產(chǎn)生的確定測(cè)量的精度。
此外，應(yīng)該意識(shí)到，“0°相對(duì)相移”干涉部分被稱之為Q0干涉部分，而“180°相對(duì)相移”干涉部分被稱之為Q2干涉部分，這些部分都以高的空間頻率縱橫交錯(cuò)的圖像在檢測(cè)器件710a的整個(gè)表面上交錯(cuò)的。因此，應(yīng)該意識(shí)到，在多相移發(fā)生設(shè)備200中呈現(xiàn)出了不同的差模誤差，如圖2-5所示，這是由于減小了或者在理論上消除了在Q0和Q2象限中相移干涉圖像600a和600c的空間分離。即，因?yàn)?°和180°相移干涉部分在檢測(cè)器件710a的各自位置上是相互毗鄰的，它假定在各自位置上的0°和180°相移干涉部分上基本成像目標(biāo)130的相同部分。此外，對(duì)于在各自位置上的象素來(lái)說(shuō)，在從入射光強(qiáng)度到輸出信號(hào)幅度的傳遞函數(shù)中的矛盾可以減小，或者在理論上最小化。于是，在各種示例性實(shí)施例中，減小和/或最小化與這些因素有關(guān)的誤差，并且在許多示例性實(shí)施例中，理論上消除了與這些因素有關(guān)的誤差。
應(yīng)該意識(shí)到，在根據(jù)本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例中，因?yàn)閷?duì)在檢測(cè)子系統(tǒng)700小區(qū)域中的多個(gè)相位都提供多相移干涉圖像信息600，所以就增加了這類益處。所闡明的另一方面，在根據(jù)本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例中，因?yàn)閱蝹€(gè)子波陣面所產(chǎn)生的單個(gè)圖像包括了分別適用于兩個(gè)或多個(gè)不同相對(duì)相移的信息，并且該信息在是整個(gè)圖像上隔行交錯(cuò)掃描的，所以也增加了這類益處。應(yīng)該意識(shí)到，在根據(jù)本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例中，可以從稱之為Q1干涉部分的“90°相對(duì)相移”干涉部分以及稱之為Q270干涉部分的“270°相對(duì)相移”干涉部分中得到這類益處，出于同樣的理由，這些部分是以高空間頻率縱橫交錯(cuò)圖形在檢測(cè)器件710b的整個(gè)表面上交錯(cuò)的。
應(yīng)該意識(shí)到，根據(jù)本發(fā)明多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400的第一示例性實(shí)施例和示例的相移成像元件3000提供了相對(duì)相移干涉信息的兩個(gè)不同相位，該相對(duì)相移干涉信息只來(lái)自于單個(gè)子波陣面所引出的單個(gè)圖像。同樣，根據(jù)本發(fā)明的多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400的第一示例性實(shí)施例和示例的相移成像元件3000提供了相對(duì)相移干涉信息的四個(gè)不同相位，該相對(duì)相移干涉信息只來(lái)自于單個(gè)分別的子波陣面所各自引出的兩個(gè)空間分離的圖像。
在各種示例性實(shí)施例中，選擇和組合相移成像元件3000的分量，以確保組合子波陣面129a和129b的光路的長(zhǎng)度基本相等。于是，光輸入部分135’的任何聚焦，光圈，和/或放大性能，等等將在檢測(cè)器件710a和710b上產(chǎn)生相同的圖像效果。
此外，在各種示例性實(shí)施例中，選擇檢測(cè)器件710a和710b，以匹配方式來(lái)設(shè)置和/或加以校準(zhǔn)，使之匹配于兩個(gè)檢測(cè)器件710a和710b之間象素的可比較檢測(cè)元件的輸出。應(yīng)該意識(shí)到，使用兩個(gè)檢測(cè)器件710a和710b，允許可以獲得各自子波陣面129a和129b的圖像或多相移干涉信息610和620的圖形并能夠放大，只要這兩個(gè)圖形是成像在單個(gè)同樣尺寸的檢測(cè)器件的空間分離區(qū)域中。從而改善了相移成像元件3000的有效信號(hào)和空間分辨率。
然而，該示例性實(shí)施例還存在著一些缺點(diǎn)，在不同檢測(cè)器件710a和710b的可比較檢測(cè)元件或象素之間會(huì)呈現(xiàn)出標(biāo)稱圖像光亮度的差異和/或從入射光亮度到輸出信號(hào)幅度的傳遞函數(shù)中的矛盾。應(yīng)該意識(shí)到，由于這類差異，在與控制系統(tǒng)170所產(chǎn)生的測(cè)量有關(guān)的工作中，依舊還保留了部分固有的非共模誤差，但不是全部。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，在上述所討論的各種示例性實(shí)施例中，通過(guò)匹配和/或校準(zhǔn)兩個(gè)檢測(cè)器件，減小了這些所固有的誤差。
圖9舉例說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的高密度相移元件430的第三示例性實(shí)施例部分。正如圖9A所示，高密度相移陣列元件430在多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400的各種示例性實(shí)施例中都是有用的，正如以上和以下有關(guān)根據(jù)本發(fā)明相移成像元件的第一和第二示例性實(shí)施例3000和4000所討論的。圖9還在圖9B和9C中舉例說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明高密度相移陣列元件450的第五示例性實(shí)施例的部分和高密度相移陣列元件440的第四示例性實(shí)施例的部分。高密度相移陣列元件430和450在各個(gè)根據(jù)本發(fā)明的高密度相移陣列成像元件的第一和第二示例性實(shí)施例3000和4000中都是有用的。應(yīng)該意識(shí)到，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例300和4000，和類似的相移成像元件都可以有效地替代圖2-5所顯示的多相移圖像發(fā)生設(shè)備200，并且更具體的說(shuō)，可有效地替代參照?qǐng)D1所討論的多相移圖像發(fā)生部分1600。
正如圖9所示，在各種示例性實(shí)施例中，高密度相移陣列元件430的第三示例性實(shí)施例，如圖9A所示，是采用無(wú)相移的襯底432制成的。在各種示例性實(shí)施例中，無(wú)相移襯底432可以使用無(wú)定形材料或者其它無(wú)雙折射材料制成，并且襯底432的襯底厚度Ts可以是任何所需要的數(shù)值。然而，在不同的其它實(shí)施例中，也可以使用雙折射材料，所提供的襯底432厚度Ts必須使得偏振成并行于雙折射襯底432的慢軸的組合波陣面129分量相對(duì)于偏振成并行于雙折射襯底432的快軸的組合波陣面129分量延遲波長(zhǎng)的整數(shù)倍，并且襯底432的快軸必須可操作地對(duì)準(zhǔn)，使得材料層433采用以下所討論的方式工作。
高密度相移陣列元件430還包括雙折射材料層433，該材料層還包括其表面439。特別是，雙折射材料層433是由雙折射材料制成，該材料可具有以下詳細(xì)討論的圖形可選擇的快軸。正如圖9A所示，高密度相移陣列元件430的第三示例性實(shí)施例的雙折射材料層433具有標(biāo)稱厚度T180。由于厚度T180，如果需要，相對(duì)于偏振成并行于雙折射襯底432的快軸的組合波陣面129分量，偏振成并行于雙折射襯底432的慢軸的組合波陣面129分量延遲二分之一波長(zhǎng)加上波長(zhǎng)的整數(shù)倍。正如圖9A所示，雙折射材料層433包括以縱橫交錯(cuò)圖形431排列的0度相移部分P0(45)和180度相移部分P180(v)。
雙折射材料層433的各個(gè)部分P0(45)具有標(biāo)稱厚度T’180。所制成的各個(gè)部分P0(45)使得在該部分中的雙折射材料層432的快軸以相對(duì)于組合波陣面129的正交分量的所希望的工作取向的45度來(lái)取向，正如在圖9A所示的示例性實(shí)施例中示例的REFERENCE和OBJECT正交分量以及在不同部分P0(45)中所顯示的典型對(duì)準(zhǔn)線所指示的。應(yīng)該意識(shí)到，采用相對(duì)的取向，高密度相移陣列元件430的第三示例性實(shí)施例的部分P0(45)延遲相等的正交分量，因此，并沒(méi)有在波陣面129的分量之間產(chǎn)生任何凈的相對(duì)相移。
即，各個(gè)部分P0在波陣面129分量之間產(chǎn)生0度相對(duì)相移，以約定使用下標(biāo)“0”來(lái)指示。應(yīng)該意識(shí)到，其它下標(biāo)“(45)”作為另外的約定使用，用于本文“可變快軸”相移陣列元件的標(biāo)號(hào)部分，指示在雙折射材料層的對(duì)應(yīng)部分中快軸的相對(duì)取向?yàn)椤?5度”。
在雙折射材料的各個(gè)部分P180(v)具有標(biāo)稱厚度T’180。所制成的各個(gè)部分P180(v)使得在該部分中的雙折射材料層432的快軸以垂直取向。即，各個(gè)部分P180(v)的快軸并行于相對(duì)于組合波陣面129的正交分量的垂直取向分量的所希望的工作取向，正如在圖9B所示的示例性實(shí)施例中示例的REFERENCE和OBJECT正交分量以及在不同部分P180(v))中所顯示的典型對(duì)準(zhǔn)線所指示的。應(yīng)該意識(shí)到，采用相對(duì)的取向，在高密度相移陣列元件430的第三示例性實(shí)施例的部分P180(v)中，偏振成并行于在上折射材料層433部分中的慢軸的組合波陣面129的水平分量相對(duì)于組合波陣面129的垂直分量延遲半個(gè)波長(zhǎng)或180度相移。
即，各個(gè)部分P180(v)在波陣面129的分量之間產(chǎn)生180度的相對(duì)相移，如以約定使用下標(biāo)“180”來(lái)指示。應(yīng)該意識(shí)到，作為附加約定所使用的其它下標(biāo)(v)，用于本文的“可變快軸”相移陣列元件的標(biāo)號(hào)部分，指示在雙折射材料層的對(duì)應(yīng)部分中快軸的相對(duì)取向?yàn)椤按怪钡摹薄?br> 應(yīng)該意識(shí)到，從上述的討論中，就多相移干涉圖像信息的凈光學(xué)影響來(lái)說(shuō)，高密度相移陣列元件430的第三示例性實(shí)施例的部分P0(45)和P180(v)與高密度相移陣列元件410的第一示例性實(shí)施例的部分P0和P180具有等效的功能。即，在根據(jù)本發(fā)明的相移成像元件3000和4000的各種示例性實(shí)施例中，高密度相移陣列元件430和410名義上是相互交換的。因此，根據(jù)在相移成像元件3000和4000中所類似的設(shè)計(jì)考慮，類似的尺寸和類似的組裝可以采用高密度相移陣列元件430和410，來(lái)產(chǎn)生類似或相同的交錯(cuò)的相移圖像信息，例如，以上參照?qǐng)D7和圖8所討論的。
正如圖9B所示，高密度相移陣列元件450的第五示例性實(shí)施例采用類似于以上所討論的高密度相移陣列元件430的第三示例性實(shí)施例的方式來(lái)形成的。在各種示例性實(shí)施例中，高密度相移陣列元件450包括根據(jù)對(duì)襯底432原先所討論的任何方法和尺寸來(lái)制成襯底452。高密度相移陣列元件450同樣包括雙折射材料層453，該層還包括了表面459。同樣，雙折射材料層453是由雙折射材料制成，該材料可以具有以下詳細(xì)討論的圖形選擇的快軸。
正如圖9B所示，高密度相移陣列元件450的第五示例性實(shí)施例的雙折射材料層453具有標(biāo)稱厚度T’90。由于厚度T’90，如果需要，相對(duì)于偏振成并行于雙折射襯底452的快軸的組合波陣面129分量，偏振成并行于雙折射襯底452的慢軸的組合波陣面129分量延遲四分之一波長(zhǎng)加上波長(zhǎng)的整數(shù)倍。正如圖9B所示，雙折射材料層453包括以縱橫交錯(cuò)圖形451排列的90度相移部分P90(v)和270度相移部分P270(h)。
雙折射材料層453的各個(gè)部分P90(v)具有標(biāo)稱厚度T’90。所制成的各個(gè)部分P90(v)使得在該部分中的雙折射材料層452的快軸以垂直取向。即，各個(gè)部分P90(v)的快軸并行于組合波陣面129的正交分量的垂直取向分量的所希望的工作取向，正如在圖9B所示的示例性實(shí)施例中示例的REFERENCE和OBJECT正交分量以及在不同部分P90(v)中所顯示的典型對(duì)準(zhǔn)線所指示的。
應(yīng)該意識(shí)到，采用相對(duì)的取向，在高密度相移陣列元件430的第五示例性實(shí)施例的部分P90(v)中，偏振成并行于在上折射材料層433部分中的慢軸的組合波陣面129的水平分量相對(duì)于組合波陣面129的垂直分量延遲四分之一波長(zhǎng)或90度相移。即，各個(gè)部分P90(v)在波陣面129的分量之間產(chǎn)生90度的相對(duì)相移，如以約定使用下標(biāo)“90”來(lái)指示。應(yīng)該意識(shí)到，作為附加約定所使用的其它下標(biāo)(v)，用于本文的“可變化快軸”相移陣列元件的標(biāo)號(hào)部分，指示在雙折射材料層的對(duì)應(yīng)部分中快軸的相對(duì)取向?yàn)椤按怪钡摹薄?br> 雙折射材料層453的各個(gè)部分P270(h)具有標(biāo)稱厚度T’90。所制成的各個(gè)部分P270(h)使得在該部分中的雙折射材料層452的快軸以水平取向。即，各個(gè)部分P270(h)的快軸并行于組合波陣面129的正交分量的水平取向分量的所希望的工作取向，正如在圖9B所示的示例性實(shí)施例中示例的REFERENCE和OBJECT正交分量以及在不同部分P270(h)中所顯示的典型對(duì)準(zhǔn)線所指示的。應(yīng)該意識(shí)到，采用相對(duì)的取向，在高密度相移陣列元件450的第五示例性實(shí)施例的部分P270(h)中，偏振成并行于在上折射材料層453部分中的慢軸的組合波陣面129的水平分量相對(duì)于組合波陣面129的垂直分量延遲四分之一波長(zhǎng)或90度相移。
應(yīng)該意識(shí)到，這個(gè)功能相對(duì)于有關(guān)在多相移干涉圖像信息中凈光學(xué)效應(yīng)的組合波陣面129的垂直分量等效于延遲水平分量270度。于是，可以看到，事實(shí)上，各個(gè)部分P270(h)在組合129的分量之間產(chǎn)生270度的相對(duì)相移，如以約定使用下標(biāo)“270”來(lái)指示。應(yīng)該意識(shí)到，作為附加約定所使用的其它下標(biāo)(h)，用于本文的“可變化快軸”相移陣列元件的標(biāo)號(hào)部分，指示在雙折射材料層的對(duì)應(yīng)部分中快軸的相對(duì)取向?yàn)椤八降摹薄?br> 于是，應(yīng)該意識(shí)到，從上述的討論中，高密度相移陣列元件450的第五示例性實(shí)施例的部分P90(v)和P270(h)與高密度相移陣列元件420的第二示例性實(shí)施例的部分P90和P270具有等效的功能。根據(jù)在相移成像元件3000和4000中所類似的設(shè)計(jì)考慮，類似的尺寸和類似的組裝可以采用高密度相移陣列元件450和420，來(lái)產(chǎn)生類似或相同的交錯(cuò)的相移圖像信息，例如，以上參照?qǐng)D7和圖8所討論的。
正如圖9C所示，高密度相移陣列元件440的第四示例性實(shí)施例采用類似于以上所討論的高密度相移陣列元件430的第三示例性實(shí)施例的方式來(lái)形成的，除了高密度相移陣列元件440需要具有標(biāo)稱厚度T’90的雙折射襯底442。由于厚度T’90，如果需要，相對(duì)于偏振成并行于雙折射襯底442的快軸的組合波陣面129分量，偏振成并行于雙折射襯底442的慢軸的組合波陣面129分量延遲四分之一波長(zhǎng)加上附加波長(zhǎng)的整數(shù)倍。箭頭448指示在圖9C中所示示例性實(shí)施例中襯底的快軸取向，這是與以下考慮的高密度相移陣列元件440的結(jié)構(gòu)和工作相一致的。
另外，高密度相移陣列元件440同樣包括雙折射材料層443，該材料層還包括了表面449。類似地，雙折射材料層443是由能夠具有它的快軸選擇圖形的雙折射材料制成，正如以下所討論的。正如圖9C所示，高密度相移陣列元件440的第四示例性實(shí)施例的雙折射材料層443具有標(biāo)稱厚度T’180。由于厚度T’180，如果需要，相對(duì)于偏振成并行于雙折射襯底443的快軸的組合波陣面129分量，偏振成并行于雙折射襯底443的慢軸的組合波陣面129分量延遲二分之一波長(zhǎng)加上波長(zhǎng)的整數(shù)倍。正如在圖9中所示，雙折射材料層443包括以縱橫交錯(cuò)圖形441排列的90度相移部分P90(45)和270度相移部分P270(v)。
雙折射材料層443的各個(gè)部分P90(45)具有標(biāo)稱厚度T’180。所制成的各個(gè)部分P90(45)使得在該部分中的雙折射材料層443的快軸以相對(duì)于組合波陣面129的正交分量的所希望工作取向的45度為取向。正如在圖9B所示的示例性實(shí)施例中示例的REFERENCE和OBJECT正交分量以及在不同部分P90(45)中所顯示的典型對(duì)準(zhǔn)線所指示的。
應(yīng)該意識(shí)到，采用相對(duì)的取向，在高密度相移陣列元件430的第三示例性實(shí)施例的部分P90(45)延遲相等垂直分量。因此，該部分P90(45)本身就沒(méi)有在波陣面129分量之間產(chǎn)生任何凈相對(duì)相移。然而，由于雙襯底442具有厚度T90，所以在任何位置都會(huì)對(duì)組合波陣面129的水平分量產(chǎn)生90度的延遲，P90(45)各自產(chǎn)生具有在波陣面129的分量之間的90度相對(duì)相移的發(fā)射光，如以約定使用下標(biāo)“90”來(lái)指示。應(yīng)該意識(shí)到，所附加的下標(biāo)“(45)”具有原先討論所約定的含義。
雙折射材料層443的各個(gè)部分P270(v)具有標(biāo)稱厚度T’180。所制成的各個(gè)部分P90(45)使得在該部分中的雙折射材料層443的快軸垂直取向。各個(gè)部分P270(v)的快軸是以并行于組合波陣面129的正交分量的垂直取向分量的所希望的工作取向，正如在圖9C所示的示例性實(shí)施例中示例的REFERENCE和OBJECT正交分量以及在不同部分P270(v)中所顯示的典型對(duì)準(zhǔn)線所指示的。
應(yīng)該意識(shí)到，采用這些相對(duì)取向，在高密度相移陣列元件440的第四示例性實(shí)施例的部分P270(v)，相對(duì)于組合波陣面129的垂直分量，偏振成并行于雙折射材料層443部分中的慢軸的組合波陣面129的水平分量延遲了二分之一波長(zhǎng)和180度相移。應(yīng)該意識(shí)到，因?yàn)殡p折射襯底442具有厚度T90，各個(gè)位置都產(chǎn)生組合波陣面129的水平分量的90都延遲，因此，P270(v)部分各自產(chǎn)生具有在組合波陣面129的分量之間總的270度相對(duì)相移的發(fā)射光，如以約定使用下標(biāo)“270”來(lái)指示。應(yīng)該意識(shí)到，所附加的下標(biāo)“(v)”具有原先討論所約定的含義。
于是，應(yīng)該意識(shí)到，從以上的討論中，高密度相移陣列元件440的第四示例性實(shí)施例的部分P90(45)和P270(v)與高密度相移陣列元件450的第五示例性實(shí)施例的部分P90(v)和P270(h)具有等效的功能。根據(jù)在相移成像元件3000和4000中所類似的設(shè)計(jì)考慮，類似的尺寸和類似的組裝可以采用高密度相移陣列元件440和450，來(lái)產(chǎn)生類似或相同的交錯(cuò)的相移圖像信息，例如，以上參照?qǐng)D7和圖8所討論的。
應(yīng)該意識(shí)到，在根據(jù)本發(fā)明的相移成像元件的各種示例性實(shí)施例中，當(dāng)組合波陣面129的所有部分的光路長(zhǎng)度通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的相移成像元件在名義上是相等的，就會(huì)增加最終干涉圖像測(cè)量的精度和分辨率。應(yīng)該意識(shí)到，所示例的“可變化厚度”高密度相移陣列元件410和420會(huì)在它們不同的相移部分產(chǎn)生固有的不同的光路長(zhǎng)度。如果需要精確相等的光路長(zhǎng)度，這類實(shí)施例就需要使用匹配的折射率的填充材料等等的附加處理。相反，各個(gè)所示例的“可變化快軸”高密度相移陣列元件430，440，和450名義上都分別使用了恒定厚度的雙折射材料層433，443，和453。于是，高密度相移陣列元件430，440，和450各自在其不同的相移部分提供了固有相等的光路長(zhǎng)度，而不需要附加處理。
應(yīng)該意識(shí)到，雙折射材料層433，443和453可以使用任何具有可以控制變化和圖形化的快軸和/或慢軸取向的雙折射材料來(lái)制成。
在各種示例性實(shí)施例中，使用了一類稱之為“反應(yīng)中間族”的材料來(lái)制成。在各種示例性實(shí)施例中，反應(yīng)中間族基本上是稱之為聚合液晶材料。一般來(lái)說(shuō)，反應(yīng)中間族材料層的各個(gè)部分的快軸取向是取決于對(duì)準(zhǔn)的條件，該對(duì)準(zhǔn)條件適用于將反應(yīng)中間族材料層的各個(gè)部分作為固定它的不同部分的快軸對(duì)準(zhǔn)的材料老練制造條件。在各種已知的制造處理中，對(duì)準(zhǔn)條件可以是對(duì)準(zhǔn)場(chǎng)的方向，對(duì)準(zhǔn)光偏振的方向，對(duì)準(zhǔn)表面的對(duì)準(zhǔn)方向，等等。
通過(guò)使用諸如反應(yīng)中間族的材料，就有可能產(chǎn)生相移部分的陣列，它可以包括在不同相移部分中的不同快軸方向的圖形。即，通過(guò)將特殊對(duì)準(zhǔn)條件同時(shí)應(yīng)用于各個(gè)特殊相移部分，陣列中的各個(gè)特殊部分都經(jīng)理了取向固定制造的條件，對(duì)各個(gè)這類特殊相移部分而言，反應(yīng)中間族材料的分子取向和快軸都是固定的。這在美國(guó)專利6,055,103和5,073,294中以及1999年5月21日出版的Sharp Technical Journal中J.Harrold等人發(fā)表的“在歐洲Sharp實(shí)驗(yàn)室中的3D顯示系統(tǒng)硬件研究(3D Display System Hardware Research at SharpLaboratories of Europe)”一文中作了更詳細(xì)的討論。
在不同其它示例性實(shí)施例中，使用了相對(duì)技術(shù)，采用了稱之為液晶聚合(LCP)一類的材料制成層433，443和453，該材料具有基本相似液晶聚合材料的性能。這些都是采用線性光聚合(LPP)材料的輔助來(lái)制造的。線性光聚合是能夠使液晶聚合(LCP)對(duì)準(zhǔn)的光敏圖形化技術(shù)。
液晶聚合/線性光敏聚合(LPP/LCP)器件可以采用通過(guò)光掩膜的線性光敏結(jié)局和層的結(jié)構(gòu)光對(duì)準(zhǔn)來(lái)產(chǎn)生的，于是所產(chǎn)生的高精度，光敏圖形化對(duì)準(zhǔn)層攜帶了制造根據(jù)本發(fā)明的可變化快軸高密度相移陣列所需要的對(duì)準(zhǔn)信息。隨后的液晶聚合層將該對(duì)準(zhǔn)信息層轉(zhuǎn)移到根據(jù)本發(fā)明的圖形化雙折射材料層。在美國(guó)專利6,300,991；6,160,597和6,369,869，以及在Proceeding of SPIE；OpticalSecurity and Counterfeit Deterrence Techniques III(Vol.3973，pp.196-203，San Jose(CA))上F.Moia等人所發(fā)表的“Optical LPP/LCP DevidesA new Generation of Optical Security Elements”一文中作了更加詳細(xì)的討論。
對(duì)于高密度相移陣列元件430，440和450的第三、第四和第五示例性實(shí)施例的不同相移部分P0(45)，P180(v)，P90(45)，P270(v，P)90(v)，和P270(h)來(lái)說(shuō)，在層433，443和453中的快軸的取向可以采用任何用于控制形成層433，443和453可變化快軸材料快軸取向的已知和后來(lái)開(kāi)發(fā)的方法來(lái)制成。特別是，唯一的制造要求是以相對(duì)高密度陣列來(lái)制成不同相移部分P0(45)，P180(v)，P90(45)，P270(v，P)90(v)，和P270(h)。特別是，不同相移部分P0(45)，P180(v)，P90(45)，P270(v，P)90(v)，和P270(h)的尺寸必須能接近于光學(xué)檢測(cè)陣列的一個(gè)象素和小的一組象素的尺寸，正如以下所詳細(xì)討論的。在根據(jù)本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例中，不同相移部分P0(45)，P180(v)，P90(45)，P270(v，P)90(v)，和P270(h)的陣列是采用沿著不同方向摩擦不同襯底表面，所覆蓋的襯底表面來(lái)實(shí)現(xiàn)的和/或?qū)?zhǔn)層(未顯示)是以接近于雙折射材料層433，443和453的可操作地對(duì)準(zhǔn)來(lái)形成的。
另外，在根據(jù)本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例中，不同相移部分P0(45)，P180(v)，P90(45)，P270(v，P)90(v)，和P270(h)的陣列是通過(guò)連續(xù)施加一個(gè)多個(gè)外部電場(chǎng)來(lái)引起用于形成層433，443和453的材料以對(duì)準(zhǔn)類似于不同相移部分P0(45)，P180(v)，P90(45)，P270(v，P)90(v)，和P270(h)的偏振所需要的方向來(lái)實(shí)現(xiàn)的。例如，在材料層433中形成圖形431，就可以在施加具有第一“45度”取向的外部磁場(chǎng)，電場(chǎng)和偏振光場(chǎng)的同時(shí)通過(guò)選擇性的暴露這些部分以固化激勵(lì)來(lái)形成第一相位角部分P0(45)。隨后，可以在施加具有第二“垂直”取向的外部磁場(chǎng)，電場(chǎng)和偏振光場(chǎng)的同時(shí)，通過(guò)選擇性的暴露這些部分以固化激勵(lì)來(lái)形成第二相位角部分P180(v)。
應(yīng)該意識(shí)到，正如圖9所示，不同相移部分P0(45)，P180(v)，P90(45)，P270(v，P)90(v)，和P270(h)的復(fù)制方向是水平和垂直排列的。然而，更具體的說(shuō)，在與根據(jù)本發(fā)明的多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)的其它器件的組合中，不同相移部分P0(45)，P180(v)，P90(45)，P270(v，P)90(v)，和P270(h)中的每一個(gè)的復(fù)制方向都是可以控制和選擇的。在各種示例性實(shí)施例中，不同相移部分P0(45)，P180(v)，P90(45)，P270(v，P)90(v)，和P270(h)都具有相同的尺寸和形狀，并且覆蓋檢測(cè)子系統(tǒng)700檢測(cè)陣列的相同部分。
一般來(lái)說(shuō)，不同相移部分P0(45)，P180(v)，P90(45)，P270(v，P)90(v)，和P270(h)中的每一個(gè)都會(huì)延伸檢測(cè)陣列的象素的一個(gè)整數(shù)倍。一般來(lái)說(shuō)，不同相移部分P0(45)，P180(v)，P90(45)，P270(v，P)90(v)，和P270(h)的邊界都與在檢測(cè)陣列的象素之間的邊界相對(duì)準(zhǔn)。于是不同相移部分P0(45)，P180(v)，P90(45)，P270(v，P)90(v)，和P270(h)中的每一對(duì)或每一組都可以限定成高密度相移陣列元件430，440和450的第三，第四和第五示例性實(shí)施例以及它們相應(yīng)的檢測(cè)陣列中的單位單元。在極端的條件下，不同相移部分P0(45)，P180(v)，P90(45)，P270(v)，P)90(v)，和P270(h)各自可以與相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)陣列的各自單個(gè)象素有關(guān)并且與其相對(duì)準(zhǔn)。
圖10和11是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第二示例的相移成像元件4000的平面圖。正如圖10所示意的，相移成像元件4000包括根據(jù)本發(fā)明的多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400’的第二示例性實(shí)施例以及檢測(cè)子系統(tǒng)700’，該檢測(cè)子系統(tǒng)包括具有檢測(cè)器件部分710a’和710b’的檢測(cè)器件710’。多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400’與根據(jù)本發(fā)明的第一和第二相移陣列子元件410’和420’的高密度相移陣列元件400’相配合。包括多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400’也包括了光束分離表面310’，反射表面312a’和312b’以及偏振元件510’。
在圖11所示的示例性實(shí)施例中，相移成像元件4000的光束分離表面310’，反射表面312a’和312b’是由光學(xué)塊320所提供的，該塊包括了下半塊320a和上半塊320b。根據(jù)任何的已知或后來(lái)開(kāi)發(fā)的光束分離制造技術(shù)，上半塊和下半塊320a和320b可以在非偏振光束分離表面310’結(jié)合。上半塊和下半塊320a和320b也可以具有端表面，或者鏡像安裝表面，制造成能提供或安裝反射表面312a和312b。相移成像元件4000的其它元件可以安裝在光學(xué)塊組件320的另一端面上，正如所示。
所發(fā)射的組合波陣面129通過(guò)該光學(xué)塊組件320，在這里，光束分離表面310’將組合波陣面129分離成兩個(gè)各自組合的子波陣面或“拷貝”129a’和129b’。應(yīng)該意識(shí)到，由于光束分離表面310’的作用，子波陣面或“拷貝”129a’和129b’是相互鏡像的圖像。然而，采用適當(dāng)?shù)男盘?hào)處理，這種差異是不重要的，在各種實(shí)施例中，這甚至是有利的。子波陣面129a’指向反射表面312a’，并且被沿著光束分離表面310’一面的第一光路并行反射到光束分離表面310’。相反，子波陣面129b’指向反射表面312b’，并且被沿著光束分離表面310’另一面的第二光路并行反射到光束分離表面310’。
虛線390和實(shí)線391說(shuō)明了當(dāng)組合波陣面129通過(guò)相移成像元件4000傳播時(shí)組合波陣面129不同部分的第一和第二示例光路。應(yīng)該意識(shí)到，相移成像元件4000的元件和相移成像元件4000相對(duì)于輸入組合波陣面129入射角的取向都設(shè)置為由線390和391所表示的示例光路的總的光路長(zhǎng)度基本相等。當(dāng)組合波陣面129通過(guò)相移成像元件4000時(shí)，對(duì)組合波陣面129的不同部分的所有光路來(lái)說(shuō)，確實(shí)是相同的。
在各種示例性實(shí)施例中，光學(xué)塊組件320的設(shè)置涉及到光學(xué)輸入部分135’，使之從接近光學(xué)塊組件320輸入表面311的垂直方向接收組合波陣面129。在各種示例性實(shí)施例中，輸入表面311有意偏向于垂直的取向。當(dāng)試圖減小過(guò)分的反射和衍射時(shí)，這可以比法線入射更加有利。在另一情況下，在各種示例性實(shí)施例中，組合波陣面129以相對(duì)于光束分離表面310’的45度入射的法線角度傳播。在該實(shí)施例中，上半塊和下半塊320a和320b的端面制造成能提供以相對(duì)于垂直于光束分離表面310’的假定平面314的22.5度的角度311的反射表面312a個(gè)312b。
正如圖10和圖11所示，高密度相移陣列元件400’包括第一和第二相移陣列子元件410’和420’在各種示例性實(shí)例中，第一和第二相移陣列子元件410’和420’是高密度相移陣列元件400’的部分，如圖10和圖11所示。
在此類示例性實(shí)例中，高密度相移陣列元件400’的相移陣列子元件410’是分別按有關(guān)第一示例性相移陣列元件410或第三示例性相移陣列元件430的上述概述來(lái)生產(chǎn)的，以便形成具有相位角P0和P180或者P0(45)和180(v)的第一相移陣列子元件410’。同樣，高密度相移陣列元件400’是分別按上述有關(guān)相應(yīng)的第二示例相符陣列元件420，第四示例性相移陣列元件440或第五示例性相移陣列元450的一種方法來(lái)生產(chǎn)的，以便形成具有相位角P90和P270，P90(45)和P270(v)或P90(v)和P270(h)的第二相移陣列子元件420’。
在各種示例性實(shí)施例中，第一和第二相移陣列子元件410’和420’是分開(kāi)的部件，但它們相互靠近，相互毗鄰，等等以形成高密度的相移陣列元件400’。另外，分開(kāi)的第一和第二相移陣列子元件410’和420’可以在制成后使用粘合劑，扣件，等等結(jié)合在一起，以形成具有單個(gè)機(jī)械組件作用的高密度相移陣列元件400’。在這類示例性實(shí)施例中，可以根據(jù)第一至第五示例相移陣列元件410-450在結(jié)合之前形成具有單個(gè)機(jī)械部件作用的高密度相移陣列元件400’的上述概述，來(lái)制成第一和第二相移陣列子元件410’和420’。
當(dāng)然，應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，在任一的這類示例性實(shí)施例中，第二相移陣列子元件420’可以包括相位角部分P0和P180，而相移陣列子元件410’可以包括相位角部分P90和P270。同樣，應(yīng)該意識(shí)到，在任一的這類示例性實(shí)施例中，第一相移陣列子元件410’和第二相移陣列子元件420’都可以包括相位角部分P0，P90，P180和P270的不同組合，而不再是以上所討論的組合。
在各種示例性實(shí)施例中，第一相移陣列子元件410’，偏振元件510’的第一部分，以及檢測(cè)器件部分710a’等加以對(duì)準(zhǔn)，以接收和處理在光束分離表面310’的一面上沿著第一光路的子波陣面129a’。沿著第一光路，多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400’在它與檢測(cè)器件部分710a’的界面上產(chǎn)生多相移干涉圖像信息610’。同樣，第二相移陣列子元件420’，偏振元件510’的第二部分，以及檢測(cè)器件部分710b’等加以對(duì)準(zhǔn)，以接收和處理在光束分離表面310’的一面上沿著第二光路的子波陣面129b’。沿著第二光路，多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400’在它與檢測(cè)器件部分710b’的界面上產(chǎn)生多相移干涉圖像信息620’。
應(yīng)該意識(shí)到，在各種示例性實(shí)施例中，采用同樣標(biāo)號(hào)的元件以上述所討論的相同方式來(lái)接收和處理子波陣面129a’和129b’，其中，在任意各種示例性實(shí)施例中，子波陣面129a’和129b’與圖7和圖8所示的相移成像元件3000有關(guān)。特別是，采用同樣標(biāo)號(hào)的元件來(lái)接收和處理波陣面129a’和129b’，其中，該元件具有與129a’和129b’的偏振方向有關(guān)的同樣結(jié)構(gòu)和取向。
應(yīng)該意識(shí)到，在各種示例性實(shí)施例中，多相移干涉圖像信息610’和620’的結(jié)構(gòu)是相似于或者相同于以上參照?qǐng)D7和圖8所示在任一各種示例性實(shí)施例中的相移成像元件3000所討論的多相移干涉信息610和620的結(jié)構(gòu)。在各種示例性實(shí)施例中，當(dāng)檢測(cè)器件部分710a’和710b’的功能相同于檢測(cè)器件710a和710b，多相移干涉圖像信息610’和620’可以相同于多相移干涉圖像信息610和620。
在任何情況下，應(yīng)該意識(shí)到，圖7和圖8所示的多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400和相移成像元件3000的不同實(shí)施例的原先所討論的性能和益處同樣提供給圖10和圖11所示多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400’和相移成像元件4000。此外，在各種示例性實(shí)施例中，多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400’和相移成像元件4000還享有其它優(yōu)點(diǎn)，其中，高密度相移陣列元件400’是作為單個(gè)相對(duì)“平面”元件提供的。特別是，在各種實(shí)施例中，檢測(cè)器件部分710a’和710b’可以是單個(gè)檢測(cè)器件的部分，它不僅在所有可比較的象素的增益特性等等之間提供固有改善的匹配。因此，在各種示例性實(shí)施例中，與相移成像元件3000相比，在相移成像元件4000中進(jìn)一步減少成本和測(cè)量誤差。
然而，應(yīng)該意識(shí)到，相移成像元件3000和相移成像元件4000的不同實(shí)施例都提供了由四個(gè)干涉信息部分Q0-Q3所產(chǎn)生的四個(gè)分開(kāi)的“相位信號(hào)”，且各自具有不同的相對(duì)相移，類似于圖2-5所示的多相移圖像發(fā)生設(shè)備200，還提供了使用這四個(gè)分開(kāi)的檢測(cè)元件的系統(tǒng)，例如，Smythe.R等人發(fā)表的文章“Instantaneous Phase Measuring Interferometry”(OpticalEngineering234(1998)361-4)所披露的。然而，相移成像元件3000和4000一般都使用較簡(jiǎn)單和/或較少的關(guān)鍵性元件，并且較容易對(duì)準(zhǔn)和組裝和/或更加穩(wěn)定和緊湊，同時(shí)，這些元件至少消除了一些在原先系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的非共模誤差。
在根據(jù)本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例中，類似于在專利330中所披露的，采用信號(hào)處理及其軟件方法。特別是，在根據(jù)本發(fā)明的干涉儀的不同示例性實(shí)施例中，正如本文所討論的，對(duì)一個(gè)或多個(gè)不同波長(zhǎng)的激光源110提供了四個(gè)分開(kāi)的“相位信號(hào)”。然而，應(yīng)該意識(shí)到，在根據(jù)本發(fā)明的不同示例性實(shí)施例中，采用在330專利中所披露的公式來(lái)處理象素位置的坐標(biāo)，并且改變成對(duì)應(yīng)于在根據(jù)本發(fā)明的不同示例性實(shí)施例中所提供的多相移干涉圖像信息600的積分圖形。
例如，330專利中的公式10表示當(dāng)多相移干涉圖像信息600對(duì)應(yīng)于根據(jù)本文圖2-5討論所提供的多相移干涉圖像信息時(shí)，在特殊(x，y)位置上的相位可以從可比較的適當(dāng)象素中計(jì)算出Ф(x，y)＝tan-1[I3(x，y)-I1(x，y)]/[I0(x，y)-I2(x，y)]} (1)式中，I0，I1，I2和I3是入射在檢測(cè)器240上的相移干涉圖像600a-600d，即，象限Q0，Q1，Q2和Q3的各自亮度。對(duì)公式(1)而言，在330專利中所闡明的相關(guān)論述中，應(yīng)該理解的是，對(duì)應(yīng)于根據(jù)以上所闡述的圖2-5討論所提供的多相移干涉圖像信息600中，存在著四個(gè)所適用的“子波陣面圖像”或干涉圖像。因此，在各個(gè)圖像或干涉圖像中可比較的象素在適用的圖像中表示為“可適用象素地址”，它與這些圖像是否成像于單個(gè)檢測(cè)陣列，或者多個(gè)檢測(cè)陣列的不同部分無(wú)關(guān)。因此，由于可比較象素的實(shí)際偏置而產(chǎn)生的實(shí)際信號(hào)處理地址的任何相關(guān)偏置都假定成合并在“適用象素地址”中。
然而，在根據(jù)本發(fā)明的相移成像元件3000和4000的不同實(shí)施例所分別提供的多相移干涉圖像信息600a’和600b’，或者600a”和600b”的情況下，應(yīng)該意識(shí)到，對(duì)應(yīng)于公式(1)中的第一子公式[I3(x，y)-I1(x，y)]的多相移干涉圖像信息在信號(hào)圖像620和620’中是交錯(cuò)的，正如根據(jù)本發(fā)明的干涉信息部分。于是，“適用象素地址”并不適合于于公式(1)中的第一子公式。對(duì)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)任何在位置(x，y)集中的兩個(gè)干涉部分Q3和Q1的連續(xù)塊來(lái)說(shuō)，多相移干涉圖像信息的信號(hào)圖像交錯(cuò)的部分Q3和Q1，這通常可以定義成Q3(x，y)和Q1(x，y)，一個(gè)與上述的第一子公式相比較的示例公式[IQ3(x，y)-IQ1(x，y)]，式中I表示各個(gè)干涉部分的圖像亮度數(shù)值。
同樣，在根據(jù)本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例中，對(duì)任何在位置(x，y)集中的兩個(gè)干涉部分Q3和Q1的連續(xù)塊來(lái)說(shuō)，多相移干涉圖像信息的信號(hào)圖像交錯(cuò)的部分Q0和Q2，這通?？梢远x成Q0(x，y)和Q2(x，y)，一個(gè)與上述公式(1)中的第二子公式[I0(x，y)-I2(x，y)]相比較的示例公式[IQ0(x，y)-IQ2(x，y)]應(yīng)該意識(shí)到，如果各個(gè)干涉部分都對(duì)應(yīng)于檢測(cè)器的一組而不是單個(gè)象素，則，在各種示例性實(shí)施例中，圖像亮度數(shù)值I表示整個(gè)組象素的平均和典型亮度數(shù)值。整個(gè)組的象素可以看成為“元象素”。應(yīng)該意識(shí)到，在各種示例性實(shí)施例中，這類元象素所具有的范圍對(duì)應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明所給定的高密度偏振陣列330的第一和第二部分的范圍，并且這類元象素根據(jù)本發(fā)明的原理提供一種所希望的有用的空間平均法。
應(yīng)該意識(shí)到，在不同示例性實(shí)施例中，各個(gè)獨(dú)立的干涉部分可以是至少四個(gè)不同(x，y)位置上的測(cè)量確認(rèn)中有關(guān)的可比較干涉部分，這些位置對(duì)應(yīng)于與它四個(gè)可比較的相鄰干涉部分交界的比較干涉部分的邊界位置。
于是，與在330專利中的公式10比較的總的表示式Ф(x，y)＝tan-1{[IQ3(x，y)-IQ1(x，y)]/[IQ0(x，y)-IQ2(x，y)]}. (2)因此，對(duì)于沿著列或行的三個(gè)連續(xù)干涉部分的任何塊來(lái)說(shuō)，即，對(duì)于例如，Q3-Q1-Q3，Q1-Q3-Q1，Q0-Q2-Q0或Q2-Q0-Q2的干涉部分的圖形來(lái)說(shuō)，在位置(x，y)處集中，以下示例的其它表示式也是有效的Ф(x，y)＝tan-1{[IaveQ3(x，y)-IaveQ1(x，y)]/[IaveQ0(x，y)-IaveQ2(x，y)]}(3)式中，Iave表示了各自干涉部分的區(qū)域平均的圖像亮度，這與在三個(gè)連續(xù)干涉部分中是否存在著一個(gè)或兩個(gè)不同的各自干涉部分無(wú)關(guān)。
應(yīng)該意識(shí)到，公式(3)式對(duì)(x，y)中間象素的一邊象素的平均，這一般就取出了在公式(2)中所表示處的最小剃度或偏置誤差。即，根據(jù)公式(3)的“可比較平均”具有標(biāo)稱的空間位置，理想的是，與(x，y)中間象素相一致。
應(yīng)該意識(shí)到，考慮到以上所闡述的公式，在不同示例性實(shí)施例中，多相移干涉圖像信息610和620或多相移干涉圖像信息610’和620’可以分別是相互鏡像的圖像，正如原先所討論的。在這種情況下，應(yīng)該意識(shí)到，(x，y)位置的地址的配置分別類似于在多相移干涉圖像信息610和620或多相移干涉圖像信息610’和620’中的鏡像圖像。這類對(duì)“適用(x，y)位置的地址”的“鏡像圖像”(x，y)位置地址的配置使得所進(jìn)行處理圖像的鏡像圖像的結(jié)構(gòu)不重要，甚至于在根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例中是有利的。
基于上述的示例和討論，很顯然，對(duì)業(yè)內(nèi)的專業(yè)人士來(lái)說(shuō)，不同的改進(jìn)和其它信號(hào)處理方法都可以適用于根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例和其它實(shí)施例。
應(yīng)該意識(shí)到，在根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例中，可以應(yīng)用在專利330中所討論的兩種波長(zhǎng)或“兩種顏色的干涉儀”的信號(hào)處理和測(cè)量確認(rèn)的方法，當(dāng)兩個(gè)波長(zhǎng)是充分的靠近在一起時(shí)，則本文所討論的不同實(shí)施例的不同元件都可以用于另一波長(zhǎng)。在這類情況下，用于確定目標(biāo)的距離或范圍的一個(gè)公式，與330專利中的公式14相比較R(x，y)＝{[(λ1λ2)/4π(λ1-λ2)]x[Фλ1(x，y)-Фλ2(x，y)]}，(4)式中1和2是兩種波長(zhǎng)；1是對(duì)第一波長(zhǎng)的相位確定，是根據(jù)公式(2)，公式(3)等等來(lái)確定的；
2是對(duì)第二波長(zhǎng)的相位確定。
圖12舉例說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的高密度相移陣列元件460的第六示例性實(shí)施例部分。高密度相移陣列元件460在它的不同部分產(chǎn)生四個(gè)不同的相對(duì)相移，并且在多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400”的不同示例性實(shí)施例中都是有用的，正如以下有關(guān)圖13所示的根據(jù)本發(fā)明的相移成像元件的第三示例性實(shí)施例5000所討論的。
為了說(shuō)明的目的，可以認(rèn)為高密度相移陣列元件460具有圖6所示的高密度相移陣列元件410和420的交錯(cuò)的組合的功能。正如圖12所示，在不同示例性實(shí)施例中，高密度相移陣列元件460的第六示例性實(shí)施例采用雙折射襯底462制成，例如，采用低檔次的石英波平板。雙折射襯底462具有表面469以及具有快的光學(xué)軸向和快軸468。雙折射襯底462的標(biāo)稱厚度是采用的高密度相移陣列元件420的雙折射襯底422的標(biāo)稱厚度T90的類似方法來(lái)確定的，以產(chǎn)生相同的光學(xué)效果。即，襯底462一般為四分之一波平板。高密度相移陣列元件460的各個(gè)部分466a，對(duì)應(yīng)于各個(gè)部分P90且具有標(biāo)稱厚度T90。因此，高密度相移陣列元件460的第六示例性實(shí)施例部分P90在波陣面129分量之間產(chǎn)生相對(duì)相移90度，如采用下標(biāo)“90”所表示。
同樣，雙折射襯底462的凹面部分466c的厚度T270是采用的高密度相移陣列元件420的雙折射襯底422的P270部分的標(biāo)稱厚度T270的類似方法來(lái)確定的，以產(chǎn)生相同的光學(xué)效果。即，襯底462的各個(gè)凹面部分466c對(duì)應(yīng)于標(biāo)稱的四分之三波平板。高密度相移陣列元件460的各個(gè)部分466c，對(duì)應(yīng)于各個(gè)部分P270，具有標(biāo)稱厚度T270。因此，高密度相移陣列元件460的第六示例性實(shí)施例部分P270在波陣面129分量之間產(chǎn)生相對(duì)相移270度，如采用下標(biāo)“270”所表示。
雙折射襯底462的凹面部分466b的厚度T180是采用的高密度相移陣列元件420的雙折射襯底412的P180部分的標(biāo)稱厚度T180的類似方法來(lái)確定的，以產(chǎn)生相同的光學(xué)效果。即，襯底462的各個(gè)凹面部分466b對(duì)應(yīng)于標(biāo)稱的二分之一波平板。高密度相移陣列元件460的各個(gè)部分466b，對(duì)應(yīng)于各個(gè)部分P180，具有標(biāo)稱厚度T180。因此，高密度相移陣列元件460的第六示例性實(shí)施例部分P180在波陣面129分量之間產(chǎn)生相對(duì)相移180度，如采用下標(biāo)“180”所表示。
雙折射襯底462的凹面部分466d的厚度T0是采用的高密度相移陣列元件420的雙折射襯底412的P0部分的標(biāo)稱厚度T0的類似方法來(lái)確定的，以產(chǎn)生相同的光學(xué)效果。即，襯底462的各個(gè)凹面部分466d對(duì)應(yīng)于標(biāo)稱的全波平板。高密度相移陣列元件460的各個(gè)部分466d，對(duì)應(yīng)于各個(gè)部分P0，具有標(biāo)稱厚度T0。因此，高密度相移陣列元件460的第六示例性實(shí)施例部分P0在波陣面129分量之間產(chǎn)生相對(duì)相移0度，如采用下標(biāo)“0”所表示。
正如圖12所示，高密度相移陣列元件460的各個(gè)部分466a，對(duì)應(yīng)于各個(gè)部分P90，是襯底462的表面469的部分。各個(gè)部分466b-466d，分別對(duì)應(yīng)于部分P180，P270和P0，以三種不同的深度分分別在襯底462中形成凹面，產(chǎn)生和/和對(duì)應(yīng)厚度T180，T270和T0，正如以上所討論的。于是，高密度相移陣列元件460的第六示例性實(shí)施例部分包括博阿面部分陣列以及對(duì)應(yīng)于圖形461在襯底462的表面469所形成的凹面，因此，這也對(duì)應(yīng)于相移部分P0-P270的圖形。
在各種示例性實(shí)施例中，采用刻蝕的方法離開(kāi)形成凹面，正如以上參照?qǐng)D6所示高密度相移陣列元件410和420的原先討論。更具體的說(shuō)，高密度相移陣列元件460可以采用任何已知或后來(lái)開(kāi)發(fā)的制造方法來(lái)制成。特別是，不同相移部分P0，P90，P180和P270的尺寸都必須能接近于光學(xué)檢測(cè)陣列的一個(gè)象素或小的一組象素的尺寸，正如以下所討論的。
正如圖12所顯示的，用于形成部分466b-466d的凹面和用于形成表面469的其余區(qū)域都是矩形的。然而，更具體的說(shuō)，應(yīng)該意識(shí)到，在各種示例性實(shí)施例中，表面490的凹面和其余部分的形狀可以是任何對(duì)應(yīng)于檢測(cè)器系統(tǒng)700的檢測(cè)器陣列的單個(gè)象素和一組象素所適用的形狀，以及適用于在根據(jù)本發(fā)明的相移陣列成像元件3000，4000和其它等等中所使用的相關(guān)信號(hào)處理。
應(yīng)該意識(shí)到，高密度相移陣列元件460的各種部分466a-466d所具有的厚度可由對(duì)應(yīng)于在襯底462中的四分之一波平板的厚度步驟來(lái)變化。于是，應(yīng)該意識(shí)到，在各種示例性實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于相移部分P0，P90，P180和P270的表面和凹面部分的陣列的相對(duì)標(biāo)稱腐蝕深度或平面可以采用根據(jù)對(duì)應(yīng)于四分之一波平板462厚度的一個(gè)或多個(gè)步驟來(lái)增加或減小各個(gè)部分466a-466d所有厚度的各種置換的等效方法來(lái)構(gòu)成。基于以上或以下討論，對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)人士來(lái)說(shuō)，其它替換變化和適用的圖形都是很清楚的。
正如圖12所顯示的，在各種示例性實(shí)施例中，表面469是采用平面層來(lái)覆蓋，它可填滿通過(guò)刻蝕部分466b-466d在表面469中形成的凹面。如果提供了平面層464，則所制成的該材料就難以對(duì)入射襯底462的波陣面起到任何取決于厚度的相移，以及可以具有與雙折射襯底462衍射標(biāo)稱系數(shù)相匹配的系數(shù)，使得通過(guò)高密度相移陣列元件460的各種光路的光路長(zhǎng)度趨向于更加相似，或者理論上相等。然而，應(yīng)該意識(shí)到，在各種示例性實(shí)施例中，可以忽略該平面層464。
正如圖12所顯示的，高密度相移陣列元件460的第六示例性實(shí)施例包括以圖形461在表面469上分布的四個(gè)相鄰的相移部分466a-466d的重復(fù)結(jié)構(gòu)。特別是，正如圖12所顯示的，圖形461產(chǎn)生了第一至第四相移部分P0-P270的重復(fù)交錯(cuò)排列。在各種示例性實(shí)施例中，當(dāng)高密度顯影儀陣列元件460的第六示例性實(shí)施例與多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400”的各種示例性實(shí)施例相合并時(shí)，正如以下參照?qǐng)D13所示的根據(jù)本發(fā)明相移成像元件的第三示例性實(shí)施例5000有關(guān)的討論，第一至第四相移部分P0-P270的交錯(cuò)圖形延伸至能基本覆蓋用于實(shí)施檢測(cè)器子系統(tǒng)700的檢測(cè)器器件710的整個(gè)表面區(qū)域。
應(yīng)該意識(shí)到，正如圖6所顯示的，四個(gè)相移部分P0-P270的的各自復(fù)制方向設(shè)置成水平和垂直。然而，更具體的說(shuō)，四個(gè)相移部分P0-P270的的各自復(fù)制方向完全可以采用四個(gè)相移部分P0-P270的各種可操作圖形和適用于根據(jù)本發(fā)明的多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)的信號(hào)處理方法來(lái)控制和選擇。在各種示例性實(shí)施例中，各種相移部分P0，P90，P180和P270中的每一個(gè)都具有相等的尺寸和形狀，并且將覆蓋檢測(cè)器子系統(tǒng)700的檢測(cè)器陣列的相等部分。
在各種示例性實(shí)施例中，各種相移部分P0，P90，P180和P270中的每一個(gè)都延伸檢測(cè)器子系統(tǒng)700的檢測(cè)器陣列象素的整數(shù)倍。在各種示例性實(shí)施例中，各種相移部分P0，P90，P180和P270中的邊界都與檢測(cè)陣列的象素之間的邊界相對(duì)準(zhǔn)。于是，在這類示例性實(shí)施例中，各種相移部分P0-P270的各組可限定在高密度相移陣列元件46的第六示例性實(shí)施例和對(duì)應(yīng)檢測(cè)器陣列中的單位單元，在極端的情況下，各個(gè)各自的不同相移部分P0，P90，P180和P270都與相應(yīng)的檢測(cè)陣列的各個(gè)單象素有關(guān)，前者并與后者對(duì)準(zhǔn)。
如圖12所示，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到雙折射材料462所組成的快軸468處于與表面469相垂直的平面上。在不同的示例性實(shí)例中，快軸468是與相移部分P0-P270的垂直邊緣相平行。然后，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，在不同其他示例性實(shí)例中，快軸468處于平行于各個(gè)相移部分的水平邊緣，或以45°相對(duì)于這些邊緣或在任何其他可工作的取向上，這些都取決于組織波陣面129的偏振元件的相對(duì)定向和其他相關(guān)設(shè)計(jì)因素。還應(yīng)認(rèn)識(shí)到在高密度相移陣列元件460的示例性實(shí)例中，快軸468是固定的，并恒定在整個(gè)基板462上，和相移部分通過(guò)控制地變化基板462內(nèi)的厚度，而取得相移部分。
正如原先所討論的，在各種示例性實(shí)施例中，高密度相移陣列元件460的不同部分466a-466d所具有的厚度可以采用對(duì)應(yīng)于襯底462的四分之一波平板厚度的步驟來(lái)改變。例如，在使用商品化四分之一波平板材料作為襯底462的不同示例性實(shí)施例中，17.5微米的厚度步驟可適用于發(fā)射具有波長(zhǎng)633nm的激光波陣面的激光源。
應(yīng)該意識(shí)到，一般來(lái)說(shuō)，在沿著雙折射材料的快軸偏振的光分量的相位fast和沿著雙折射材料的慢軸偏振的光分量的相位show之間的相對(duì)相移為Фslow-Фfast＝(2πt/λ)(nslow-nfast)＝2πtβ/λ(5)式中fast￣show是相對(duì)相移；t是雙折射材料的厚度；是光分量的波長(zhǎng)；nslow是沿著慢軸的雙折射材料的衍射系數(shù)；nfast是沿著快軸的雙折射材料的衍射系數(shù)；是材料的雙折射，即，沿著快軸和慢軸的雙折射材料的衍射指數(shù)之間的差值。
于是，在根據(jù)本發(fā)明使用不同的雙折射襯底和/或雙折射材料層的不同示例性實(shí)施例中有用的不同厚度和/或厚度步驟的尺寸可以根據(jù)公式(6)來(lái)確定，該公式討論以光分量 的1/X分子來(lái)改變相對(duì)于雙折射材料沿著快軸偏振的光分量的相位的雙折射材料沿著慢軸偏振的光分量的相位所需要的雙折射材料的厚度t1/x-wave=(k+1/x)λβ,----(6)]]>式中k是大于或等于零的整數(shù)，對(duì)應(yīng)于多個(gè)以厚度t所包括的全波相移。
于是，在這里所討論的各種示例性實(shí)施例中，對(duì)于光分量的給定波長(zhǎng)和給定雙折射T0和/或T0’對(duì)應(yīng)于厚度(k+1/1)/，T90和/或T90’對(duì)應(yīng)于厚度(k+1/4)/，T180和/或T180’對(duì)應(yīng)于厚度(k+1/2)/，以及，T270和/或T270’對(duì)應(yīng)于厚度(k+3/4)/。
在各種示例性實(shí)施例中，厚度步驟或刻蝕步驟應(yīng)盡量減少，以便于盡可能低的保持著縱橫比。于是，在各種示例性實(shí)施例中，將k設(shè)置為0，并且選擇具有相對(duì)較高雙折射的材料。例如，與石英相比較，它可以具有0.009的雙折射，以及在633nm波長(zhǎng)時(shí)給出的最小四分之一波步驟尺寸為17.5微米，在各種示例性實(shí)施例中，雙折射材料碳酸鈣，它可以具有雙折射為0.172，給出的最小四分之一波步驟尺寸為0.91微米。在各種示例性實(shí)施例中，一種原先已經(jīng)討論過(guò)的反應(yīng)中間族材料，它可以具有0.16，給出的最小四分之一波步驟尺寸為1.075微米。
應(yīng)該意識(shí)到，在各種示例性實(shí)施例中，在制造過(guò)程中在不能獲得根據(jù)本發(fā)明的高密度相移陣列元件的不同部分的理想厚度，而且不同部分所產(chǎn)生的相移也并不理想的情況下，可以通過(guò)一系列校正流程和信號(hào)處理來(lái)校正和/或補(bǔ)償根據(jù)本發(fā)明的任何相移成像元件。這類校正流程和信號(hào)處理可以采用各種相位校正因子或其它補(bǔ)償不同相位誤差的技術(shù)和/或通過(guò)延遲陣列的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)，以及在不同示例性實(shí)施例中，精度的等級(jí)最好達(dá)到象素的等級(jí)。
圖13是根據(jù)本發(fā)明相移成像元件5000的第三示例性實(shí)施例的分解圖。正如圖11所示，相移成像元件5000包括根據(jù)本發(fā)明的多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400”的第三示例性實(shí)施例以及檢測(cè)子系統(tǒng)700”。在各種示例性實(shí)施例中，可以使用任何適用的已知或后來(lái)開(kāi)發(fā)類的單個(gè)檢測(cè)器710來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)子系統(tǒng)700”。多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400”可與根據(jù)本發(fā)明的第六示例的高密度相移陣列元件460的任何示例性實(shí)施例相合并，與偏振器元件510組合。不同于任何原先所討論的實(shí)施例，在相移成像元件5000中不需要光束分離器。
正如圖13所示組合波陣面129由光輸入部分135”來(lái)發(fā)射。所發(fā)射的組合波陣面129包括參考波陣面124和目標(biāo)波陣面128。所發(fā)射的組合波陣面129以單個(gè)波陣面?zhèn)鞑?，它可以填滿高密度相移陣列元件460。
從以上對(duì)高密度相移陣列元件460的結(jié)構(gòu)和工作的討論中，應(yīng)該意識(shí)到，從高密度相移陣列元件460傳播所發(fā)射的組合波陣面129包括四個(gè)不同的交錯(cuò)的相移部分的圖形，這些部分具有對(duì)應(yīng)于在高密度相移陣列元件460中所呈現(xiàn)的第一至第四相移部分P0-P270的圖形461的不同的相對(duì)相移。
通過(guò)高密度相移陣列元件460所發(fā)射組合波陣面129包括交錯(cuò)的相移圖形，且指向偏振器元件510。偏振器元件510的取向使之能發(fā)射組合子波陣面129的正交偏振子波陣面分量124和128的同相分量。因此，多相移干涉圖像信息630包括交錯(cuò)的圖形，它與第一“0度相對(duì)相移”或?qū)?yīng)于部分P0的Q0干涉部分，第二“90度相對(duì)相移”或?qū)?yīng)于部分P1的Q1干涉部分，第三“180度相對(duì)相移”或?qū)?yīng)于部分P2的Q2干涉部分，以及第四“270度相對(duì)相移”或?qū)?yīng)于部分P270的Q3干涉部分有關(guān)，以對(duì)應(yīng)于部分P0-P180的交錯(cuò)圖型的高空間頻率進(jìn)行交錯(cuò)的。
以單獨(dú)圖像的方式接收在能通過(guò)偏振器陣列元件510的多相移干涉成像信息630中的Q0-Q3干涉部分的兩維交錯(cuò)的圖形，該圖形基本延伸于用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)子系統(tǒng)700”的檢測(cè)器件710的整個(gè)表面上。應(yīng)該意識(shí)到，在多相移干涉圖形信息600”中第一、第二。第三和第四相移干涉部分的兩維交錯(cuò)的圖形對(duì)應(yīng)于Q0-Q3象限，232-238的高密度交錯(cuò)的，正如圖4所示，以單個(gè)圖像發(fā)射到檢測(cè)器件710的表面。
在各種示例性實(shí)施例中，高密度相移陣列元件460的圖形表面469取向向著偏振器元件510和檢測(cè)器710。更具體的說(shuō)，在各種示例性實(shí)施例中，高密度相移陣列元件460，偏振元件510和檢測(cè)器710的各自制造、取向和組裝可以類似于適用于相移成像元件3000和4000的對(duì)應(yīng)元件的各自制造、取向和組裝的原先所討論的任一不同實(shí)施例，可參照?qǐng)D7，8。10和11的討論。在各種示例性實(shí)施例中，與它們各自的制造方法無(wú)關(guān)，偏振元件510，高密度相移陣列元件4620，檢測(cè)器部分710可有效地鍵合或結(jié)合起來(lái)，以形成如圖13所示的相移成像元件5000，作為單片相移成像元件。
應(yīng)該意識(shí)到，在根據(jù)本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例中，有利于制造偏振元件510，高密度相移陣列元件4620，檢測(cè)器部分710，使得組合的波陣面129的有效光學(xué)長(zhǎng)度的各個(gè)部分盡可能地相似，以及在理論上相等。應(yīng)該意識(shí)到，在各種示例性實(shí)施例中，在高密度相移陣列元件460的圖形表面469和檢測(cè)器710的檢測(cè)器表面之間的距離(未顯示)應(yīng)該小于在檢測(cè)器710上所呈現(xiàn)的成像聚焦的最大深度。在各種示例性實(shí)施例中，該距離d為接近于和小于1-2mm。在各種示例性實(shí)施例中，該距離可小于0.2mm。
采用適用于圖8所示的偏振陣列元件510a和510b所原先討論的類似方法使偏振陣列元件510的偏振方向512相對(duì)對(duì)準(zhǔn)于參考波陣面124和目標(biāo)波陣面128的偏振方向132和133。在相移成像元件5000的第一示例性實(shí)施例中，參考波陣面124和目標(biāo)波陣面128沿著正交方向132A和133A偏振，正如圖13所示。在該第一示例性實(shí)施例中，偏振器陣列元件510具有偏振方向512A，正如在偏振器陣列元件510上所指示的。
在相移成像元件5000的第二示例性實(shí)施例，參考波陣面124和目標(biāo)波陣面128沿著正交方向132B和133B偏振，正如圖13所示。在該第二示例性實(shí)施例中，偏振器陣列元件510具有偏振方向512B，正如在偏振器陣列元件512中所指示的。因此，在另一種情況中，偏振器陣列元件510以通過(guò)高密度相移陣列元件460的交錯(cuò)的相移圖形來(lái)發(fā)射和干涉波陣面129的正交偏振的分量124和128的同相分量，以產(chǎn)生多相移干涉圖形信息630。
然而，應(yīng)該意識(shí)到，在各種示例性實(shí)施例中，偏振器陣列元件510能夠取向，以發(fā)射和干涉波陣面129的正交偏振的分量124和128的反相分量。不過(guò)，最終的多相移干涉圖形信息仍舊保留著四個(gè)不同的有用干涉部分，這類似于在多相移干涉圖像信息630的Q0-Q干涉部分的兩維交錯(cuò)的圖形。
應(yīng)該意識(shí)到，在各種示例性實(shí)施例中，當(dāng)使用兩個(gè)激光波陣面來(lái)產(chǎn)生和吸收干涉儀，波陣面可以完全相似，使得一個(gè)高密度相移陣列元件460可以適用于兩個(gè)波陣面。
應(yīng)該意識(shí)到，多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400”的不同示例性實(shí)施例和示例的相移成像元件5000提供了相對(duì)相移干涉信息的四個(gè)不同的相位，該信息來(lái)自于單個(gè)未劃分的波陣面所產(chǎn)生的單個(gè)圖像。于是，應(yīng)該意識(shí)到，圖7和圖8所顯示的多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400和相移成像元件3000，以及圖10和圖11所顯示的多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400’和相移成像元件4000的不同實(shí)施例的所有原先所討論的性能和益處也同樣可以由圖13所顯示的多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400”和相移成像元件5000的不同實(shí)施例來(lái)提供。
此外，在各種示例性實(shí)施例中，圖13所顯示的多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400”和相移成像元件5000還共享著以單個(gè)元件所提供的高密度相移陣列元件460的其它優(yōu)點(diǎn)。此外，因?yàn)楦呙芏认嘁脐嚵性?60允許沿著單個(gè)光路所提供的兩個(gè)以上的不同“類型”干涉部分，即，在檢測(cè)器710的單個(gè)圖像中，不再需要光束分離元件。這不僅可以使得更少的光學(xué)元件失常以及更便于組裝和/或信號(hào)處理，而且還改進(jìn)了在所有可比較的圖形象素的增益特性，等等之間的匹配。這產(chǎn)生是因?yàn)樗锌杀容^象素都位于檢測(cè)器的相同的小的區(qū)域中。
此外，所有可比較象素都位于檢測(cè)器的相同的小的區(qū)域中。因此，在多相移干涉圖形信息630的特殊局部區(qū)域中從目標(biāo)的特殊部分到特殊對(duì)應(yīng)于Q0-Q3干涉部分的光路長(zhǎng)度是固有地相似。于是，有關(guān)的相對(duì)的相移信息和相對(duì)測(cè)量確定一般對(duì)示例的相移成像元件5000所希望響應(yīng)的旋轉(zhuǎn)和/或轉(zhuǎn)移運(yùn)動(dòng)是不敏感的。因此，在各種示例性實(shí)施例中，與相移成像元件3000和4000相比較，進(jìn)一步減少在相移成像元件中的成本和測(cè)量誤差。
圖14舉例說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的高密度相移陣列元件470的第七示例性實(shí)施例的部分。高難度相移陣列元件470可在多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400”的各種示例性實(shí)施例中使用，正如參考相移成像元件5000的第三示例性實(shí)施例的上述討論。正如圖14所示，高密度相移陣列元件470的第七示例性實(shí)施例可包括無(wú)相移的襯底472。應(yīng)該意識(shí)到，無(wú)相移的襯底472可以采用無(wú)定形或者其它無(wú)雙折射材料制成。在這類示例性實(shí)施例中，襯底472的厚度可以是任何所希望的數(shù)值。這時(shí)有可能的，因?yàn)檫@類襯底472并沒(méi)有在襯底472上涂覆任何對(duì)入射光取決于厚度的相移材料。襯底471可以包括凹面的部分475。特別是，以下將詳細(xì)地討論處于相移部分P90(v)和P270(h)的第一部分475a，以及處于相移部分P0(45)和P180(v)的第二部分475b。
為了說(shuō)明的目的，高密度相移陣列元件470可以功能性地看成如圖9所示的高密度相移陣列元件430和450交錯(cuò)的組合。高密度相移陣列元件470包括雙折射材料層473，該層包括其表面479。類似于高密度相移陣列元件430和450，雙折射材料層473是由可以具有它的快軸方向選擇圖形的雙折射材料來(lái)制成，正如以上所討論的。
正如圖14所示，高密度相移陣列元件470的第七示例性實(shí)施例的雙折射材料層473具有被第一部分475a所覆蓋和/或確定的標(biāo)稱厚度T’90。采用高密度相移陣列元件450的雙折射材料層453的標(biāo)稱厚度T’90的相同方式來(lái)確定雙折射材料層473的標(biāo)稱厚度T’90，以產(chǎn)生相同的光學(xué)效果。正如圖14所示，雙折射材料層473包括90度相移部分P90(v)和270度相移部分P270(h)，這是沿著第一部分475a相一致的箭頭以另一種圖形設(shè)置的。雙折射材料層473的各個(gè)部分P90(v)和部分P270(h)具有標(biāo)稱厚度T’90。
在各種示例性實(shí)施例中，制成各個(gè)部分P90(v)，使得在該部分中的雙折射材料層473的快軸以垂直方向取向。即，在各個(gè)部分P90(v)快軸的取向是并行于組合波陣面129正交分量的垂直取向分量的所希望工作的取向。相反，制成各個(gè)部分P270(h)，使得在該部分中的雙折射材料層473的快軸以水平方向取向。即，在各個(gè)部分P270(h)快軸的取向是并行于組合波陣面129正交分量的水平取向分量的所希望工作的取向。這可以由圖14所示示例性實(shí)施例的各個(gè)部分P90(v)和P270(h)中所顯示的示例REFERENCE和OBJECT正交分量和典型對(duì)準(zhǔn)線所顯示。應(yīng)該意識(shí)到，采用這些相對(duì)取向，部分P90(v)和P270(h)的功能類同于高密度相移陣列元件450的相同標(biāo)號(hào)部分，以產(chǎn)生相同的光學(xué)效果。
正如圖14所示，采用相同的方式，高密度相移陣列元件470的第七示例性實(shí)施例的雙折射材料層473具有被第二部分475b所覆蓋和/或確定的標(biāo)稱厚度T’180。采用高密度相移陣列元件430的雙折射材料層433的標(biāo)稱厚度T’180的相同方式來(lái)確定雙折射材料層473的標(biāo)稱厚度T’180，以產(chǎn)生相同的光學(xué)效果。正如圖14所示，雙折射材料層473包括180度相移部分P180(v)和0度相移部分P0(45)，這是沿著第一部分475a相一致的箭頭以另一種圖形設(shè)置的。雙折射材料層473的各個(gè)部分P180(v)和部分P0(45)具有標(biāo)稱厚度T’180。
在各種示例性實(shí)施例中，制成各個(gè)部分P180(v)，使得在該部分中的雙折射材料層473的快軸以垂直方向取向。即，在各個(gè)部分P180(v)快軸的取向是并行于組合波陣面129正交分量的垂直取向分量的所希望工作的取向。相反，制成各個(gè)部分P0(45)，使得在該部分中的雙折射材料層473的快軸以45度取向。即，在各個(gè)部分P0(45)快軸的取向是以組合波陣面129正交分量的所希望工作取向的中間進(jìn)行取向。這可以由圖14所示示例性實(shí)施例的各個(gè)部分P180(v)和P0(45)中所顯示的示例REFERENCE和OBJECT正交分量和典型對(duì)準(zhǔn)線所顯示。應(yīng)該意識(shí)到，采用這些相對(duì)取向，部分P180(v)和P0(45)功能類同于高密度相移陣列元件430的相同標(biāo)號(hào)部分，以產(chǎn)生相同的光學(xué)效果。
從上述所闡明的討論中應(yīng)該意識(shí)到，有關(guān)它們?cè)诙嘞嘁聘缮鎴D像信息中的凈光學(xué)效果，高密度相移陣列元件470的第七示例性實(shí)施例的部分P0(45)，P90(v)，P180(v)和P270(h)在功能上等效于高密度相移陣列元件480的第六示例性實(shí)施例的部分P0，P90，P180和P270。于是，在根據(jù)本發(fā)明相移成像元件5000的各種示例性實(shí)施例中，高密度相移陣列元件470和460在名義上是可以相互交換的。因此，根據(jù)在相移成像元件5000中的類似的設(shè)計(jì)考慮，類似的尺寸，以及類似的組裝都可以應(yīng)用于高密度相移陣列元件470和460，以產(chǎn)生類似的或類同的交錯(cuò)的相移圖像信息，例如，正如以上參考圖13的討論。
正如圖14所示，在各種示例性實(shí)施例中，所制成的交錯(cuò)的厚度T’180，T’90可便于預(yù)先在襯底472上制成第一和第二凹面部分475a和475b，且具有兩個(gè)明顯不同的深度，可分別產(chǎn)生和/或?qū)?yīng)于厚度T’180和T’90?？梢圆捎每涛g或微模壓的技術(shù)，或者任何其它適用已知或后來(lái)開(kāi)發(fā)的技術(shù)，在襯底472中制成第一和第二凹面部分475a和475b的兩個(gè)明顯不同的深度。在各種示例性實(shí)施例中，第一和第二凹面部分475a和475b接收各種對(duì)準(zhǔn)處理，正如以上以及運(yùn)用的參考文獻(xiàn)中所討論的，如果需要，還可以采用雙折射材料的雙折射材料層473來(lái)填滿。
原先所討論的任何聚合材料都可以接收快軸對(duì)準(zhǔn)和圖形化處理并且還可以與在特殊實(shí)施例中所使用的各種快軸對(duì)準(zhǔn)處理相兼容，這些都可以用于形成層473。特別是，在圖14所示的實(shí)施例中，在不同的部分中，形成層473的材料提供了取決于在部分中層473厚度的延遲效應(yīng)。以及基于層473不同部分所經(jīng)歷聚合的條件可以控制變化和確定該部分快軸方向，正如原先所討論的。在各種示例性實(shí)施例中，雙折射材料層473的表面479可制成與襯底472的周圍表面共面。
圖15說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明高密度相移陣列元件480的第八示例性實(shí)施例部分。高密度相移陣列元件480在多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400”不同示例性實(shí)施例中都是適用的，正如以上有關(guān)相移成像元件5000的第三示例性實(shí)施例的討論。正如圖15所示，第八示例的高密度相移陣列元件480包括無(wú)相移襯底482。應(yīng)該意識(shí)到，無(wú)相移襯底482可以使用無(wú)定形或其它雙折射材料制成。在這類示例性實(shí)施例中，襯底482的厚度可以是任何所希望的數(shù)值。這時(shí)有可能的，因?yàn)檫@類襯底482并沒(méi)有在襯底422上涂覆任何對(duì)入射光取決于厚度的相移材料。襯底482可以包括凹面的部分485。特別是，以下將詳細(xì)地討論處于相移部分P90(v)的凹面第一部分485a，處于相移部分P180(v)的凹面第二部分485b，處于相移部分P270(v)的凹面第三部分485c，以及處于相移部分P0(45)的凹面第四部分485d。
為了說(shuō)明的目的，高密度相移陣列元件480可以功能性地看成如圖12所示高密度相移陣列元件460相似的操作，其中，快軸方向488在高密度相移陣列元件480的各個(gè)位置上都是相同的。然而，不同于圖12所示的高密度相移陣列元件460，在高密度相移陣列元件480中，襯底材料是沒(méi)有雙折射的，這樣襯底就沒(méi)有提供相對(duì)的相移。另外，在高密度相移陣列元件480中，在雙折射材料層483中所填入的材料是雙折射的并且產(chǎn)生相對(duì)相移部分P0(v)-P270(v)，正如圖15所示。于是，在制造和材料方面，高密度相移陣列元件480可以采用類似于高密度相移陣列元件470的方法來(lái)制成，正如以上所討論的。然而，在第八示例性實(shí)施例中，快軸的對(duì)準(zhǔn)方向在各個(gè)位置上都是相同的。
高密度相移陣列元件480包括雙折射材料層483，該層包括其表面489。參考圖14所示的雙折射材料層473，雙折射材料層483可以采用原先所討論的任一雙折射材料來(lái)形成。特別是，形成層483的材料提供了取決于層483厚度的延遲量。正如以上所指出的，沿著雙折射材料的快軸的方向可以根據(jù)當(dāng)層483聚合時(shí)所呈現(xiàn)的對(duì)準(zhǔn)條件來(lái)設(shè)置。
正如圖15所示，高密度相移陣列元件480的第八示例性實(shí)施例的雙折射材料層483具有相移部分P90(v)，它對(duì)應(yīng)于由凹面第一部分485a所覆蓋和/或確定的標(biāo)稱厚度T’90，雙折射材料層483的標(biāo)稱厚度T’90采用與高密度相移陣列元件470的雙折射材料層473的標(biāo)稱厚度T’90的相同方法來(lái)確定，以產(chǎn)生相同的延遲效果。同樣，雙折射材料層483具有相移部分P180(v)，它對(duì)應(yīng)于由凹面第二部分485b所覆蓋和/或確定的標(biāo)稱厚度T’180，雙折射材料層483的標(biāo)稱厚度T’190采用與高密度相移陣列元件470的雙折射材料層473的標(biāo)稱厚度T’180的相同方法來(lái)確定，以產(chǎn)生相同的延遲效果。
以采用相類似的方法，雙折射材料層483具有相移部分P270(v)，它對(duì)應(yīng)于由部分485c所覆蓋和/或確定的標(biāo)稱厚度T’270。確定由凹面第三部分485c所覆蓋和/或確定的雙折射材料層483的標(biāo)稱厚度T’270，使得高密度相移陣列元件480在這部分產(chǎn)生四分之三波長(zhǎng)的延遲效果。采用相類似的方法，雙折射材料層483具有相移部分P0(45)，它對(duì)應(yīng)于由凹面第四部分485d所覆蓋和/或確定的標(biāo)稱厚度T’0。確定由凹面第四部分485d所覆蓋和/或確定的雙折射材料層483的標(biāo)稱厚度T’0，使得高密度相移陣列元件480在這部分產(chǎn)生全波長(zhǎng)的延遲效果。應(yīng)該意識(shí)到，上述所討論的不同厚度和/或襯底步驟高度都可以根據(jù)公式(6)來(lái)確定，正如原先所討論，使用的雙折射數(shù)值是雙折射材料層483在對(duì)準(zhǔn)和聚合狀態(tài)中的數(shù)值。
正如圖15所示，雙折射材料層483的快軸488以垂直取向。即，雙折射材料層483的快軸488的取向是并行于組合波陣面129正交分量的垂直取向分量的所希望工作的取向。這可以由圖15所示的示例REFERENCE和OBJECT正交分量和快軸對(duì)準(zhǔn)線488來(lái)指示。應(yīng)該意識(shí)到，采用這些相對(duì)取向，所有部分P0(v)-P270(v)的功能類同于高密度相移陣列元件460的相同標(biāo)號(hào)部分P0(v)-P270(v)，以產(chǎn)生相同的光學(xué)效果。
從以上所闡述的討論中應(yīng)該意識(shí)到，有關(guān)它們?cè)诙嘞嘁聘缮鎴D像信息中的凈光學(xué)效果，高密度相移陣列元件480的第八示例性實(shí)施例的部分P0(v)-P270(v)在功能上等效于高密度相移陣列元件460的第六示例性實(shí)施例的部分P0-P270。于是，在根據(jù)本發(fā)明相移成像元件5000的各種示例性實(shí)施例中，高密度相移陣列元件480和460在名義上是可以相互交換的。因此，根據(jù)在相移成像元件5000中的類似的設(shè)計(jì)考慮，類似的尺寸，以及類似的組裝都可以應(yīng)用于高密度相移陣列元件480和460，以產(chǎn)生類似的或類同的交錯(cuò)的相移圖像信息，例如，正如以上參考圖13的討論。
正如圖15所示，在各種示例性實(shí)施例中，所制成的交錯(cuò)的厚度T’0，T’90，T’180和T’270可便于預(yù)先在襯底472上制成凹面部分485a-485d，且具有四個(gè)明顯不同的深度，可分別產(chǎn)生和/或?qū)?yīng)于厚度T’0-T’270?？梢圆捎每涛g或微模壓的技術(shù)，或者任何其它適用已知或后來(lái)開(kāi)發(fā)的技術(shù)，在襯底472中制成第一至第四部分485a-485d的四個(gè)明顯不同的深度。在各種示例性實(shí)施例中，第一至第四的凹面部分485a-485d的表面接收各種對(duì)準(zhǔn)處理，正如以上以及在合并的參考中所討論的，如果需要，還可以采用任何雙折射材料的雙折射材料層483來(lái)填滿。
原先所討論的任何聚合雙折射材料都可以接收快軸對(duì)準(zhǔn)和圖形化處理并且還可以與在特殊實(shí)施例中所使用的各種快軸對(duì)準(zhǔn)處理相兼容，這些都可以使用。特別是，在圖15所示的實(shí)施例中，在不同的部分中，形成層483的材料提供了取決于在該部分中層483厚度的延遲效應(yīng)。以及基于層473不同部分所經(jīng)歷聚合的條件來(lái)設(shè)置所有部分的快軸方向，正如原先所討論的。在各種示例性實(shí)施例中，雙折射材料層483的表面489與襯底482的周圍表面共面制成。
圖16和圖17分別顯示了相對(duì)相移部分的兩種圖形401和401’，它們可以用于分別替代在圖12，14和15所顯示的圖形461，471和481。正如圖16和17所示，這些圖形401和401’定義了三個(gè)不同的相移部分，這不同于圖形461，471和481，因?yàn)檫@些圖形定義了四個(gè)不同的相移部分。即，在圖16和圖17所顯示的圖形401和401’中，這些相移部分提供了相互間相差120度相移偏置的相對(duì)相移，而不是圖形461、471和481中的各個(gè)相移部分相對(duì)相移的90度。
在圖16所示的第一示例的三相位圖形中，三個(gè)不同相移部分的每一個(gè)P0，P120和P240都一致地沿著對(duì)角線方向重復(fù)，在圖16所示的特殊示例性實(shí)施例中，這是向右下傾斜的。同樣，在第一示例的三相位圖形中，三個(gè)不同相移部分P0，P120和P240是以簡(jiǎn)單的圖形來(lái)分布的，使得各類相移部分與另外兩類的相移部分在水平和垂直方向上相鄰。同樣，在圖16所示的第一示例的三相位圖形401中，三個(gè)不同相移部分P0，P120和P240是以規(guī)則的圖形來(lái)分布的，使得各類相移部分與另外兩類的相移部分在水平和垂直方向上相鄰。同樣，在圖1在四個(gè)連續(xù)相移部分的各組或“方塊”中至少能呈現(xiàn)出各類相移部分。
然而，在圖16所示的第一示例的三相位圖形401中，三個(gè)不同相移部分P0，P120和P240是以規(guī)則的圖形分布時(shí)，就難以在最終的圖像上比較在同一點(diǎn)上由各個(gè)相移部分P0，P120和P240所產(chǎn)生的干涉信息，這在需要特殊高的干涉測(cè)量精度和空間分辨率的不同示例性實(shí)施例中是所希望的。因?yàn)槿齻€(gè)不同相移部分P0，P120和P240的各自位置上的有效空間平均點(diǎn)是難以一致的，所以就產(chǎn)生這個(gè)難題。
在圖17所示的第二示例的三相位圖形401’中，三個(gè)不同相移部分的每一個(gè)P0，P120和P240都一致地沿著對(duì)角線方向重復(fù)，在圖17所示的特殊示例性實(shí)施例中，這是向右下傾斜的，并且三個(gè)不同的相移部分P0，P120和P240的其它兩個(gè)也是沿著對(duì)角線的方向交替重復(fù)。特別是，在圖17所示的第二示例的三相位圖形401’特殊示例的實(shí)施例中，第一相移部分P0一致沿著對(duì)角線的方向重復(fù)，而兩個(gè)部分P120和P240也沿著對(duì)角線的方向交替重復(fù)。
因此，在圖17所示的第二示例的三相位圖形401’中，三個(gè)不同相移部分P0，P120和P240是以更加復(fù)雜的圖形來(lái)分布的，從而提供一個(gè)提高的空間平均結(jié)構(gòu)。特別是，在圖17所示的第二示例的三相位圖形401’特殊示例的實(shí)施例中，對(duì)第一相移部分P0來(lái)說(shuō)，其它兩個(gè)相移部分是環(huán)繞著在第一相移部分P0側(cè)面相鄰和對(duì)稱分布著的。此外，第一相移部分P0的另外一個(gè)也是環(huán)繞著在第一相移部分P0的對(duì)角線和對(duì)稱分布。
同樣，在圖17所示的第二示例的三相位圖形401’特殊示例的實(shí)施例中，對(duì)其它相移部分P120和P240來(lái)說(shuō)，第一相移部分P0環(huán)繞著著兩個(gè)相移部分側(cè)面相鄰和對(duì)稱分布，而這兩個(gè)相移部分的另外一個(gè)也是環(huán)繞著其相移部分的對(duì)角線和對(duì)稱分布的。因此，對(duì)九個(gè)連續(xù)相移部分的各組或“方塊”來(lái)說(shuō)，三個(gè)不同相移部分P0，P120和P240的每一個(gè)在其各自位置上的有效空間平均點(diǎn)是一致的。
應(yīng)該意識(shí)到，以上參考圖12和15所討論的類似于實(shí)施例460和480的方法制造的高密度相移陣列元件的實(shí)施例中都可以分別采用圖形401和401’。應(yīng)該意識(shí)到，對(duì)這些實(shí)施例中的所有高密度相移陣列元件來(lái)說(shuō)，快軸的對(duì)準(zhǔn)方向是一致的。提供圖形401和401’所需的不同的厚度和/或襯底步驟的高度可以根據(jù)公式(6)來(lái)確定，正如原先所討論的。
還應(yīng)該進(jìn)一步意識(shí)到，使用圖形401和401’的高密度相移陣列元件的這類實(shí)施例都可以在類似于圖13所示的相移成像元件5000所構(gòu)成的其它實(shí)施例中使用，以提供多相移干涉圖像信息600的實(shí)施例，該圖像信息包括三個(gè)交錯(cuò)的干涉部分Q0，Q120和Q240，且分別以對(duì)應(yīng)于相移部分P0，P120和P240的圖形401和401’的圖形來(lái)設(shè)置的。
干涉測(cè)量數(shù)值可以根據(jù)三個(gè)相對(duì)應(yīng)的相位信號(hào)來(lái)確定，該信號(hào)產(chǎn)生于接收包括三個(gè)交錯(cuò)干涉部分的多相移干涉圖像信息600的檢測(cè)器子系統(tǒng)700，正日以下所討論的。該三個(gè)亮度信號(hào)可設(shè)計(jì)成IQ0(x，y)，IQ120(x，y)和IQ240(x，y)，這里，各個(gè)亮度信號(hào)的符號(hào)表示每一個(gè)各類干涉部分的區(qū)域平均圖像亮度數(shù)值，它與是否存在有關(guān)特殊(x，y)位置所確定干涉測(cè)量數(shù)值的特殊計(jì)算方按中所使用和平均的一個(gè)，兩個(gè)和多個(gè)不同的各個(gè)干涉部分無(wú)關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，三個(gè)亮度信號(hào)在特殊(x，y)位置附近是相當(dāng)接近的，例如IQ0(x,y)=A0sin(2πd(x,y)λ)----(7)]]>IQ120(x,y)=A0×sin(2πd(x,y)λ+2π3)----(8)]]>IQ240(x,y)=A0×sin(2πd(x,y)λ-2π3)----(9)]]>式中，d(x，y)一般是到目標(biāo)所對(duì)應(yīng)的(x，y)點(diǎn)的目標(biāo)光束的光路長(zhǎng)度；A0是在(x，y)位置附近的干涉圖形的標(biāo)稱峰值幅度；和，是在干涉圖形中的光的波長(zhǎng)。
隨后，可以通過(guò)IQ0(x，y)，IQ120(x，y)和IQ240(x，y)的相互成對(duì)方式的相減得出新的信號(hào)VR=IQ240(x,y)-IQ120(x,y)=A0(sin(2πd(x,y)λ-2π3)-sin(2πd(x,y)λ+2π3)=-A03cos2πd(x,y)λ---(10)]]>VS=IQ0(x,y)-IQ240(x,y)=A0(sin(2πd(x,y)λ)-sin(2πd(x,y)λ-2π3))=A03cos(2πd(x,y)λ-2π6)----(11)]]>VT=IQ120(x,y)-IQ0(x,y)=A0(sin(2πd(x,y)λ+2π3)-sin(2πd(x,y)λ))=A03cos(2πd(x,y)λ+2π6)----(12)]]>
之后，為了得到正交的信號(hào)VQUAD，對(duì)用于干涉測(cè)量的計(jì)算的信號(hào)VR求反，組合VS和VTVQUAD=VS-VT=A03(cos(2πd(x,y)λ-2π6)-cos(2πd(x,y)λ+2π6))]]>=A03*2sin2πd(x,y)λsin(-2π6)----(13)]]>=A03sin2πd(x,y)λ]]>在識(shí)別出在增加的波長(zhǎng)中的可適用的四分之一波長(zhǎng)的測(cè)量數(shù)值的象限之后，在象限的波長(zhǎng)中所插入的正交相位位置可隨后計(jì)算VQUAD-VR=3*tan(2πd(x,y)λ)----(14)]]>最后，解出在可適用的四分之一波長(zhǎng)測(cè)量數(shù)值象限發(fā)生中的插入干涉測(cè)量的數(shù)值d(x，y)d(x,y)=λ2π*tan-1(VQUAD-VR*3)----(15)]]>d(x,y)=λ2π*tan-1((IQ0(x,y)-IQ240(x,y))-(IQ120(x,y)-IQ0(x,y))-(IQ240(x,y)-IQ120(x,y))*3)----(16)]]>圖18舉例說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的高密度偏振器陣列530的示例性實(shí)施例的部分。高密度偏振器陣列530在多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400和1400””的不同示例性實(shí)施例中都是有用的，正如以下參考圖19至22所示的根據(jù)本發(fā)明相移成像元件的第四和第五示例性實(shí)施例3000’和4000’的討論。高密度偏振器陣列530在多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400”的不同示例性實(shí)施例中也是有用的，正如以下參考圖23所示的根據(jù)本發(fā)明相移成像元件的第六示例性實(shí)施例6000的討論。應(yīng)該意識(shí)到，類似于上述參照?qǐng)D6-16所討論示例性實(shí)施例3000和4000，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例3000’和4000’以及相移成像元件都可以適用于替代圖2-5所顯示的多相移圖形發(fā)生設(shè)備200，以及，更普遍的是作為參照?qǐng)D1所討論的多相移成像部分160使用。
正如圖18所示，高密度偏振器陣列530包括交替的第一偏振部分532和第二偏振部分534。特別是，正如圖18所示，第一和第二偏振部分532和534在高密度偏振器陣列530中以水平和垂直兩個(gè)方向交替著。這就產(chǎn)生了第一和第二偏振部分532和534的縱橫交錯(cuò)的結(jié)構(gòu)。在各種示例性實(shí)施例中，當(dāng)高密度偏振器陣列530與根據(jù)本發(fā)明的相移成像元件6000相結(jié)合時(shí)，第一和第二偏振部分532和534的縱橫交錯(cuò)圖形延伸至基本能覆蓋用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)子系統(tǒng)700的檢測(cè)器件710的各個(gè)部分的整個(gè)表面區(qū)域。
高密度偏振器陣列530的第一偏振部分532和第二偏振部分534可以采用任何已知或后來(lái)開(kāi)發(fā)的制造方法來(lái)制成。特別是，唯一的制造要求是第一偏振部分532和第二偏振部分534以相對(duì)高的密度陣列來(lái)制成。特別是，第一偏振部分532和第二偏振部分534的尺寸必須能接近于光學(xué)檢測(cè)陣列的一個(gè)象素或者一小組的象素的尺寸，正如以下將進(jìn)一步討論的。在根據(jù)本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例中，如圖18所示，第一和第二偏振部分532和534都是采用引線柵極偏振元件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該引線柵極偏振元件是采用由間隔538所分割的并行導(dǎo)體元件536的陣列制成的。美國(guó)6,108,131，6,122,103和6,243,199披露了適用于形成引線柵極偏振元件的系統(tǒng)和方法。
應(yīng)該意識(shí)到，如圖18所示，第一和第二偏振部分532和534分別發(fā)射入射光波陣面的水平和垂直偏振分量。然而，一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)該意識(shí)到，第一和第二偏振部分532和534的偏振方向可通過(guò)與根據(jù)本發(fā)明的多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)的其它元件的組合來(lái)任意選擇的。然而，在各種示例性實(shí)施例中，適用于第一和第二偏振部分532和534的偏振方向可以相對(duì)于組成組合波陣面129的兩個(gè)正交偏振入射波陣面124和128旋轉(zhuǎn)45度，和相互正交，以在最終的圖像中獲得最好的對(duì)比度。
于是，在各種示例性實(shí)施例中，當(dāng)兩個(gè)正交偏振入射波陣面124和128沿著圖13所示的偏振方向132A和133A取向時(shí)，在第一偏振部分532中的并行的導(dǎo)體元件536和間隔538就將以45度取向。同樣，當(dāng)兩個(gè)正交偏振的入射波陣面124和128是沿著偏振方向132A和133A取向時(shí)，正如圖13所示，在第二偏振部分534中的并行導(dǎo)體元件536和538就將沿著正交45度角度取向。
應(yīng)該意識(shí)到，在圖18所示的示例性實(shí)施例中，第一和第二偏振部分532和534的復(fù)制方向是水平和垂直設(shè)置的。然而，一般來(lái)說(shuō)，第一和第二偏振部分532和534的復(fù)制方向可通過(guò)與根據(jù)本發(fā)明的多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)的其它元件的組合來(lái)任意選擇的。在各種示例性實(shí)施例中，第一和第二偏振部分532和534具有相同的尺寸和形狀并覆蓋檢測(cè)器件710相對(duì)的部分。
在各種示例性實(shí)施例中，第一和第二偏振部分532和534都延伸檢測(cè)器件710象素的整數(shù)倍。在各種示例性實(shí)施例中，第一和第二偏振部分532和534的邊界都是與檢測(cè)器件710的象素之間的邊界相對(duì)準(zhǔn)的。于是，在這類示例性實(shí)施例中，第一和第二偏振部分532和534的各隊(duì)或各組都定義成在高密度偏振器陣列530和檢測(cè)器件710中的單位單元。在極端的情況下，各個(gè)第一和第二偏振部分532和534都可以相關(guān)于或?qū)?zhǔn)于檢測(cè)器件710的各個(gè)信號(hào)象素。
圖19和20舉例說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的第四示例的相移成像元件3000’。正如圖19所示，相移成像元件3000’包括以上所討論的根據(jù)本發(fā)明的多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400””的第四示例性實(shí)施例和檢測(cè)子系統(tǒng)700的第一示例性實(shí)施例，該檢測(cè)子系統(tǒng)包括了檢測(cè)器件710a和710b。在圖19和20所示的第四示例性實(shí)施例中，第四多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400””與根據(jù)本發(fā)明的一對(duì)高密度偏振器陣列530a和530b相結(jié)合。多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400””的第四示例性實(shí)施例也包括光束分離器310，四分之一波平板520和空白和中性平板525。
空白和中性平板525和第一高密度偏振器陣列530a沿著第一方向靠近于光束分離器310。沿著該第一方向，多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400””在與檢測(cè)器件710a的界面上產(chǎn)生多相移干涉圖像信息610’。四分之一波平板520和第二高密度偏振器陣列530b沿著第二方向靠近于光束分離器310。沿著該第二方向，多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400””在與檢測(cè)器件710b的界面上產(chǎn)生多相移干涉圖像信息620’。
圖20所示的元件135’和310對(duì)波陣面129的操作類同于圖8所示的元件135’和310。于是，就不再重復(fù)這些元件的操作討論。然而，應(yīng)該意識(shí)到，不同于圖8所示的示例性實(shí)施例，在圖20所示的示例性實(shí)施例中，光束分離器310沿著一個(gè)方向?qū)⒆硬嚸?29a指向中性平板和高密度偏振器陣列530a。同樣，正如圖20所示，子波陣面129b沿著另一方向指向四分之一波平板520平板和高密度偏振器陣列530b。
四分之一波平板520和中性或空白平板525以類似于圖1-4所示的相移干涉元件220的第一部分222的四分之一波平板223和中性或空白平板224的方法進(jìn)行工作的。然而，不同于在專利330中所披露的相移成像設(shè)備200和參照?qǐng)D2-5所作的討論，在根據(jù)本發(fā)明的示例相移成像元件3000’中，四分之一波平板520是采用單個(gè)子波陣面來(lái)填滿的，而中性或空白的平板525也類似采用單個(gè)子波陣面來(lái)填滿的。
類似于四分之一波平板223，四分之一波平板520將在組成組合子波陣面129b的兩個(gè)正交偏振子波陣面分量124b和128b之間的相對(duì)相位移動(dòng)90度，以產(chǎn)生相移的組合子波陣面。同樣，類似于空白或中性平板224，空白或中性平板525與四分之一波平板520的光路長(zhǎng)度相匹配，但并沒(méi)有移動(dòng)組成組合子波陣面129a的兩個(gè)正交偏振子波陣面分量124a和128a之間的相對(duì)相位。
隨后，通過(guò)空白或中性平板525的組合子波陣面129a就指向高密度偏振器陣列530。高密度偏振器陣列530a就發(fā)射組合子波陣面129a的兩個(gè)正交偏振子波陣面分量124a和128a，這不同于在第一偏振部分532和第二偏振部分534。因此，多相移干涉成像信息610包括以高的空間頻率交錯(cuò)的第一干涉部分和第二干涉部分的縱橫交錯(cuò)的圖形，該圖形對(duì)應(yīng)于第一偏振部分532和第二偏振部分534的縱橫交錯(cuò)的圖形。
在各種示例性實(shí)施例中，第一偏振部分532和第二偏振部分534的偏振元件，例如，由間隔538所分隔開(kāi)的并行的導(dǎo)體元件536，正如圖18所示，或者偏振薄膜等等，都設(shè)置在高密度偏振器530a的表面535a上，這最靠近檢測(cè)器件710a的表面，正如圖20的分解圖所示。同樣，第一偏振部分532和第二偏振部分534的偏振元件，設(shè)置在高密度偏振器530b的表面535b上，這最靠近檢測(cè)器件710b的表面。
應(yīng)該意識(shí)到，在各種示例性實(shí)施例中，高密度偏振器陣列530a可以直接制成在空白或中性平板525的表面，這最接近于檢測(cè)器件710a。同樣，在各種示例性實(shí)施例中，高密度偏振器陣列530b可以直接制成在四分之一波平板520的表面，這最接近于檢測(cè)器件710b。于是，應(yīng)該意識(shí)到，在各種示例性實(shí)施例中，高密度偏振器陣列530a和/或530b的結(jié)構(gòu)和功能都可以融合在相對(duì)應(yīng)的四分之一波平板520和/或空白或中性平板525中，以及/或者與相對(duì)應(yīng)的四分之一波平板520和/或空白或中性平板525區(qū)分不出。特別是，在各種示例性實(shí)施例中，空白或中性平板525的結(jié)構(gòu)和功能可以由高密度偏振器陣列530a的襯底來(lái)提供。
應(yīng)該意識(shí)到，在各種示例性實(shí)施例中，高密度偏振器陣列530a和/或530b可以分別直接制成在檢測(cè)器件710a和710b的表面上。當(dāng)高密度偏振器陣列530a或530b是引線柵極偏振器時(shí)，在檢測(cè)器件710a或710b的工作部分和引線柵極偏振器的元件之間應(yīng)該使用薄膜絕緣層。于是，應(yīng)該意識(shí)到，在各種示例性實(shí)施例中，高密度偏振器陣列530a和/或530b和檢測(cè)器件710a和710b的結(jié)構(gòu)和功能分別可以融合的。
在各種示例性實(shí)施例中，高密度偏振器陣列530a和/或530b的偏振元件只提供一薄膜絕緣層或者一可忽略的空氣間歇或者其它等等分別與檢測(cè)器件710a和710b的檢測(cè)元件的表面相分開(kāi)的。在這類“毗鄰”的實(shí)施例中，方便于在第一和第二偏振部分532和534和檢測(cè)器件710a和710b的檢測(cè)元件之間最好的對(duì)準(zhǔn)，以及減小，和理論上使在相鄰檢測(cè)元件或象素之間不同相對(duì)相位的干涉光的“泄漏”最小化。此外，當(dāng)?shù)谝黄癫糠?32和第二偏振部分534的偏振元件是引線柵極偏振元件時(shí)，與各元件有關(guān)的衍射效應(yīng)就會(huì)受到毗鄰象素的限制和平均，于是就不會(huì)分布在所需的多相移干涉圖形信息610和/或620中。
在相移成像元件3000’的第四示例性實(shí)施例的各種實(shí)現(xiàn)中，參考波陣面124和目標(biāo)波陣面128都沿著圖20所示的正交方向132A和133A偏振。在這類實(shí)現(xiàn)中，高密度偏振器陣列530a和530b包括圖形531A，該圖形包括了第一偏振部分532A和第二偏振部分534A，它們具有在圖形531A的詳細(xì)視圖中由各個(gè)“柵極線”所指示的各個(gè)偏振方向。在這類情況下，應(yīng)該意識(shí)到，第一偏振部分532A和第二偏振部分534A的功能分別類似于如圖3所示的第一偏振部分227和第二偏振部分228。因此，高密度偏振器陣列530a發(fā)射多相移干涉圖像信息610。同樣，密度偏振器陣列530b發(fā)射多相移干涉圖像信息620’。
因此，正如以上參照?qǐng)D8所討論的，多相移干涉圖形信息610包括“Q0”和“Q2”干涉部分的縱橫交錯(cuò)圖形。然而，在這種情況下，“Q0”干涉部分對(duì)應(yīng)于在通過(guò)空白或中性平板525和高密度偏振器陣列530a的第一偏振部分532A的子波陣面分量124a和128a之間的0度相對(duì)相移?！癚2”干涉部分對(duì)應(yīng)于在提供空白或中性平板525和高密度偏振器陣列530a的第二偏振部分534A的子波陣面分量124a和128a之間的180度相對(duì)相移。
在第一示例的實(shí)現(xiàn)中，Q0和Q2干涉部分分別對(duì)應(yīng)于高密度偏振器陣列530a的第一偏振部分532A和第二偏振部分534A的圖形531A。于是，在多相移干涉圖形信息610中的Q0和Q2干涉部分以對(duì)應(yīng)于圖形531A高空間頻率的縱橫交錯(cuò)圖形來(lái)交錯(cuò)。應(yīng)該意識(shí)到，Q0和Q2干涉部分的縱橫交錯(cuò)的圖形對(duì)應(yīng)于圖4所示的Q0象限232和Q2象限236的高密度交錯(cuò)，并以單個(gè)圖像發(fā)射在檢測(cè)器件710a的表面。
類似于以上參照?qǐng)D8的討論，多相移干涉圖像信息620包括“Q1”和“Q3”干涉部分的縱橫交錯(cuò)圖形。Q1干涉部分對(duì)應(yīng)于在通過(guò)四分之一波平板520和高密度偏振器陣列530b的第一偏振部分532A的相移子波陣面分量124b和128b之間的90度相對(duì)相移。相反，Q3干涉部分對(duì)應(yīng)于在通過(guò)四分之一波平板520和高密度偏振器陣列530b的第二偏振部分534A的相移子波陣面分量124a和128a之間的270度相對(duì)相移。
在第一示例的實(shí)現(xiàn)中，Q1和Q3干涉部分分別對(duì)應(yīng)于高密度偏振器陣列530b的第一偏振部分532A和第二偏振部分534A的圖形531A。于是，在多相移干涉圖形信息620中的Q1和Q3干涉部分以對(duì)應(yīng)于圖形531A高空間頻率的縱橫交錯(cuò)圖形來(lái)交錯(cuò)。應(yīng)該意識(shí)到，Q1和Q3干涉部分的縱橫交錯(cuò)的圖形對(duì)應(yīng)于圖4所示的Q1象限234和Q3象限238的高密度交錯(cuò)，并以單個(gè)圖像發(fā)射在檢測(cè)器件710b的表面。
在相移成像元件3000’的第四示例性實(shí)施例的第二示例實(shí)現(xiàn)中，參考波陣面124和目標(biāo)波陣面128都沿著圖20所示的正交方向132B和133B偏振。在該第二示例性實(shí)施例中，高密度偏振器陣列530a和530b包括了第一偏振部分532B和第二偏振部分534B，它們包括圖形531B，該圖形包括了第一偏振部分532B和第二偏振部分534B，它們具有在圖形531B的詳細(xì)視圖中由各個(gè)“柵極線”所指示的各個(gè)偏振方向。在這類情況下，應(yīng)該意識(shí)到，與在以上所討論的相移成像元件3000’的第四示例性實(shí)施例的相似元件相比較，該第二示例性實(shí)施例的各個(gè)元件的所有相互作用的偏振方向都旋轉(zhuǎn)了相同的45度角度。
于是，應(yīng)該意識(shí)到，在各種示例性實(shí)施例中，該第二示例實(shí)現(xiàn)的操作基本上采用以上所討論的相移成像元件3000’第一示例實(shí)現(xiàn)的方法。因此，在各種示例性實(shí)施例中，由相移成像元件3000’的第四示例性實(shí)施例的第二示例性實(shí)現(xiàn)所提供的多相移干涉圖像信息610和多相移干涉圖像信息620包括以上參考相移成像元件3000’的第四示例性實(shí)施例的第一示例性實(shí)現(xiàn)所討論的相同縱橫交錯(cuò)圖形。
應(yīng)該意識(shí)到，正如圖19所示，因?yàn)槎嘞嘁瓢l(fā)生結(jié)構(gòu)1400的第四示例性實(shí)施例和相移成像元件3000’第四示例性實(shí)施例都是單片的或集成的結(jié)構(gòu)，所以圖19和圖20所示的各種光路不是相互獨(dú)立的。即，所遇到的任何振動(dòng)或其它旋轉(zhuǎn)和/或轉(zhuǎn)移運(yùn)動(dòng)都會(huì)固有相等施加到所有的光路上。于是，由這種旋轉(zhuǎn)和/或轉(zhuǎn)移運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的任何誤差都是共模誤差，因此不會(huì)影響由控制系統(tǒng)170所產(chǎn)生確定測(cè)量的精度。
此外，應(yīng)該意識(shí)到，“0°相對(duì)相移”干涉部分，稱之為Q0干涉部分，以及“180°相對(duì)相移”干涉部分，稱之為Q2干涉部分，在檢測(cè)器件710a的整個(gè)表面上以高空間頻率縱橫交錯(cuò)圖形來(lái)交錯(cuò)。因此，應(yīng)該意識(shí)到，由于在Q0和Q2象限中的相移干涉圖像600a和600c的空間分開(kāi)，在圖2-5所示的多相移圖像發(fā)生結(jié)構(gòu)200中所呈現(xiàn)的各種差模誤差就可以減小和在理論上消除。即，因?yàn)?°和180°相移干涉部分在檢測(cè)器件710a的各個(gè)位置上是相互相鄰的，所以可以假定各個(gè)位置都是基本融合在各個(gè)位置上0°和180°相移干涉部分中的目標(biāo)130部分的相同部分。此外，對(duì)各個(gè)位置的象素而言，從入射光亮度到輸出信號(hào)幅度的傳遞函數(shù)中的矛盾也可以減小，和理想地減至最小程度。于是，在各種示例性實(shí)施例中，與有關(guān)這些因素的誤差減少了和/或最小化了，以及在許多示例性實(shí)施例中。理想地消除了。
應(yīng)該意識(shí)到，在根據(jù)本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例中，對(duì)于在檢測(cè)子系統(tǒng)150小區(qū)域中的多個(gè)相位，提供了由多相移干涉圖像信息600所帶來(lái)的這類益處。闡明的另一方面，在根據(jù)本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例中，因?yàn)閱蝹€(gè)子波陣面產(chǎn)生的單個(gè)圖像帶來(lái)的這類益處包括適用于兩個(gè)和多個(gè)不同相對(duì)相移的信息，以及這類信息是在整個(gè)圖像中交錯(cuò)的。應(yīng)該意識(shí)到，在根據(jù)本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例中，“90°相對(duì)相移”干涉部分，稱之為Q1干涉部分，以及“270°相對(duì)相移”干涉部分，稱之為Q3干涉部分，在檢測(cè)器件710b的整個(gè)表面上以高空間頻率縱橫交錯(cuò)圖形來(lái)交錯(cuò)，處于相同的原因也可以獲得相同的益處。
應(yīng)該意識(shí)到，多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400的第四示例性實(shí)施例和相移成像元件3000’的第四示例性實(shí)施例提供了由單個(gè)圖像所產(chǎn)生的相對(duì)相移干涉信息的兩個(gè)不同相位，其中該圖像是由單個(gè)子波陣面所引出的。同樣，多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400””的第四示例性實(shí)施例和相移成像元件3000’的第四示例性實(shí)施例提供了由僅從令各空間分開(kāi)的圖像中產(chǎn)生的相對(duì)相移干涉信息的四個(gè)不同相位，其中這兩個(gè)圖像是由單個(gè)的子波陣面分別引出的。
在各種示例性實(shí)施例中，可以選擇相移成像元件3000’的第四示例性實(shí)施例的元件，并組裝成確保組合子波陣面129a和129b的光路長(zhǎng)度基本相等。于是，光學(xué)輸入部分135’的任何聚焦，光圈，和/或放大性能，或其它等等都能夠在檢測(cè)器件710a和710b上產(chǎn)生相同的圖像效果。在各種示例性實(shí)施例中，可以忽略中性或空白平板525，但是高密度偏振器陣列530a和檢測(cè)器件710a依舊嚴(yán)格按照所提供的間隔來(lái)設(shè)置，并且其光路的長(zhǎng)度等于四分之一波平板520的光路長(zhǎng)度。
此外，在各種示例性實(shí)施例中，檢測(cè)器件710a和710b可以匹配設(shè)置來(lái)選擇和/或校準(zhǔn)，以匹配在兩個(gè)檢測(cè)器件之間象素的可比較檢測(cè)元件的輸出。應(yīng)該意識(shí)到，使用兩個(gè)檢測(cè)器件可允許各個(gè)子波陣面的圖像或多相移干涉圖像信息610’和620的圖像能夠大于所獲得的圖像，只要這兩個(gè)圖像都能進(jìn)入到單個(gè)類似尺寸的檢測(cè)器件的空間分離區(qū)域。因而提高了相移成像元件3000’的第四示例性實(shí)施例的有效信號(hào)以及空間精度。
然而，該示例性實(shí)施例還存在著局部的缺點(diǎn)，在在標(biāo)稱圖像光亮度的差異和/或在不同的檢測(cè)器件的可比較檢測(cè)元件或象素之間存在著入射光亮度與輸出信號(hào)幅度的傳遞函數(shù)中的矛盾。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，由于這種差異，依舊會(huì)保持著與控制系統(tǒng)170所產(chǎn)生的測(cè)量有關(guān)的工作的部分差模誤差，但不是全部的。應(yīng)該進(jìn)一步意識(shí)到，在以上所討論的匹配和/或校對(duì)兩個(gè)檢測(cè)器件的各種示例性實(shí)施例中可以減少這些所保持的誤差。
應(yīng)該意識(shí)到，以上參照?qǐng)D7和圖8所闡明的公式(1)-(4)所論述的各種優(yōu)點(diǎn)和操作特性同樣可以適用于圖19和圖20所示的示例性實(shí)施例，并且可以很快被業(yè)內(nèi)的專業(yè)人士所接受。于是，將省略詳細(xì)應(yīng)用于圖19和圖20所示的實(shí)施例的公式(1)-(4)。
圖21和22是舉例說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的相移成像元件4000’的第五示例性實(shí)施例的平面圖。正如圖21所示意顯示的，相移成像元件4000’的第五示例性實(shí)施例包括根據(jù)本發(fā)明的多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400””第五示例性實(shí)施例和檢測(cè)子系統(tǒng)700’。多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400””第五示例性實(shí)施例與根據(jù)本發(fā)明的高密度偏振器陣列530a和530b相結(jié)合。多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400””第五示例性實(shí)施例還包括光束分離器310’，反射表面312a和312b，空白或中性平板325’和四分之一波平板320’。
應(yīng)該意識(shí)到，圖10和21，以及圖11和21所示的示例性實(shí)施例中的共同元件以相同的方式操作。因此，就不再重復(fù)這些元件的描述。在圖21和22所示的相移成像元件4000’的第五示例性實(shí)施例中，空白或中性平板525’，高密度偏振器陣列530’的第一部分，和檢測(cè)器件部分710’都對(duì)準(zhǔn)，以接收和處理沿著光束分離器310’一面的第一光路的子波陣面129a’。沿著該第一光路，多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400””在其與檢測(cè)器件部分710a’的界面上產(chǎn)生多相移干涉圖像信息610’。同樣，四分之一波平板520’，高密度偏振器陣列530’的第二部分，和檢測(cè)器件部分710b’都對(duì)準(zhǔn)，以接收和處理沿著光束分離器310’另一面的第二光路的子波陣面129b’。沿著該第二光路，多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400””在其與檢測(cè)器件部分710b’的界面上產(chǎn)生多相移干涉圖像信息620’。
應(yīng)該意識(shí)到，以上參照?qǐng)D10和11所闡述的各種優(yōu)點(diǎn)和可操作性，以及參照?qǐng)D19和20所闡述的各種優(yōu)點(diǎn)和可操作性都同樣適用于圖21和22所顯示的示例性實(shí)施例，并且可以很快被業(yè)內(nèi)的專業(yè)人士所接受。特別是，與公式(1)-(4)有關(guān)的參照?qǐng)D10和圖11的以上所闡述的操作和分析特性也適用于圖21和22所顯示的示例性實(shí)施例。因此，將省略詳細(xì)地應(yīng)用于圖21和22所示的實(shí)施例中的公式(1)-(4)。
圖23是舉例說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明相移成像元件6000的第六示例性實(shí)施例的分解圖。正如圖23所示，相移成像元件6000包括根據(jù)本發(fā)明的多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400””第六示例性實(shí)施例和檢測(cè)子系統(tǒng)700’。在各種示例性實(shí)施例中，可以使用任何已知或后來(lái)所開(kāi)發(fā)類型的單個(gè)檢測(cè)器710來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)器子系統(tǒng)700””。正如圖23所示，多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400””第六示例性實(shí)施例與以上所討論的高密度相移陣列元件410和430或者根據(jù)本發(fā)明的高密度相移陣列元件490中的任一相結(jié)合，與根據(jù)本發(fā)明的高密度偏振器陣列530相組合。如同在參照?qǐng)D13的原先所討論的第三示例性相移成像元件5000，在相移成像元件6000中不需要光束分離器。
正如圖23所示，由光輸入部分135’來(lái)發(fā)射組合波陣面129。所發(fā)射的組合波陣面129包括參考波陣面124和目標(biāo)波陣面128。所發(fā)射的組合波陣面129以單個(gè)波陣面?zhèn)鞑ィ顫M高密度相移陣列元件490，該元件提供了在兩者之間具有四分之一波延遲的兩個(gè)交錯(cuò)延遲平板的組合功能，正如以下所詳細(xì)討論的。于是，在各種示例性實(shí)施例中，從高密度相移陣列元件490傳播的所發(fā)射的組合波陣面129包括了至少兩個(gè)相移部分的交錯(cuò)圖形，該圖形具有被相對(duì)相移90度所分開(kāi)的不同的相對(duì)相移。
通過(guò)高密度相移陣列元件490所發(fā)射的組合波陣面129包括了90度差異的相對(duì)相移，并指向高密度偏振器陣列530。正如以上參照?qǐng)D18-22所討論的，在各種示例性實(shí)施例中，高密度偏振器陣列530的第一和第二偏振部分532和534中的一個(gè)偏振部分取向成能在通過(guò)高密度相移陣列元件490所發(fā)射的組合波陣面129的各個(gè)部分中發(fā)射和干涉正交偏振分量124和128的同相分量，并且具有以90度分開(kāi)的不同相對(duì)相移的第一相移。同樣，高密度偏振器陣列530的第一和第二偏振部分532和534中的另一個(gè)偏振部分取向成能在通過(guò)高密度相移陣列元件490所發(fā)射的組合波陣面129的各個(gè)部分中發(fā)射和干涉正交偏振分量124和128的反相分量，并且具有以90度分開(kāi)的不同相對(duì)相移的第二相移。
因此，在各種示例性實(shí)施例中，子通過(guò)例如偏振器陣列元件530的多相移干涉圖像信息640中產(chǎn)生Q0-Q3干涉部分的兩維交錯(cuò)圖形。以單個(gè)圖像的方式來(lái)接收該Q0-Q3干涉部分的兩維交錯(cuò)圖形，其中該單個(gè)圖像延伸基本超過(guò)了用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)器子系統(tǒng)700”的檢測(cè)器件710的整個(gè)表面區(qū)域。
在各種示例性實(shí)施例中，類似于以上所討論的各種實(shí)施例，高密度相移陣列元件490的圖形化表面取向成對(duì)準(zhǔn)偏振器元件530和檢測(cè)器710。更具體的說(shuō)，在各種示例性實(shí)施例中，高密度相移陣列元件490，偏振器元件530以及檢測(cè)器710的各種制造，取向和組裝可以類似于以上參照?qǐng)D7，8，10和11所討論的相移成像元件3000和4000的相對(duì)應(yīng)元件的各種制造，取向和組裝的原先所討論的各種實(shí)施例。在各種示例性實(shí)施例中，與各自的制造方法無(wú)關(guān)，偏振器元件530，高密度相移陣列元件490和檢測(cè)器710都可以有效地鍵合或結(jié)合在一起，以單片相移成像元件的方式形成圖23所示的相移成像元件6000。
應(yīng)該意識(shí)到，在根據(jù)本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例中，制造偏振器元件530，高密度相移陣列元件490和檢測(cè)器710，使得組合波陣面129的有效光路長(zhǎng)度的各個(gè)部分盡可能的相似，和理想地相等，這是有利的。應(yīng)該意識(shí)到，在各種示例性實(shí)施例中，在高密度相移陣列元件490的有效部分和檢測(cè)器件710的檢測(cè)器表面之間的距離d(未顯示)應(yīng)該小于在檢測(cè)器件710上所呈現(xiàn)的圖像聚焦的最大深度。在各種示例性實(shí)施例中，該距離d近似為或小于1-2mm。在各種其它示例性實(shí)施例中，該距離d近似為或小于0.2mm。
在各種其它示例性實(shí)施例中，高密度偏振器陣列530包括第一偏振部分532和第二偏振部分534的圖形，該圖形補(bǔ)充了高密度相移陣列元件490中所包括的0度相移部分P0和90度相移部分P90的圖形。高密度相移陣列元件490和高密度偏振器陣列530的補(bǔ)充圖形組合起來(lái)，產(chǎn)生了第一，第二，第三和第四相對(duì)相位干涉部分所希望的兩維交錯(cuò)圖形，該圖形在多相移干涉圖像信息640中以高的空間頻率交錯(cuò)。
在這類實(shí)施例中，應(yīng)該意識(shí)到，在多相移干涉圖像信息640中的第一，第二，第三和第四相對(duì)相位干涉部分的兩維交錯(cuò)圖形對(duì)應(yīng)于Q0-Q3象限232-238的高密度交錯(cuò)，正如圖4所示，以單個(gè)圖像發(fā)射在用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)器子系統(tǒng)700”的檢測(cè)器件710的表面上。以下將更加詳細(xì)地討論這類補(bǔ)充圖形的各種示例性實(shí)施例，以及多相移干涉圖像信息149’的各種最終的示例性實(shí)施例。
在相移成像元件6000的第一示例性實(shí)現(xiàn)方法中，參考波陣面124和目標(biāo)波陣面128沿著圖23所示的正交方向132A和133A偏振。在該第一示例性實(shí)施例中，高密度偏振器陣列530包括圖形531C，該圖形包括了條紋狀的第一偏振部分532C和條紋狀的第二偏振部分534C，具有在圖形531C的詳細(xì)視圖中的各個(gè)“柵極線”所指示的偏振方向。
在該示例性實(shí)施例中，當(dāng)高密度偏振器陣列530包括圖形531C時(shí)，相移成像元件6000的第六示例性實(shí)施例的第一示例性實(shí)施方法包括高密度相移陣列元件490，它包括了圖形491A。該圖形491A，正如圖23B的詳細(xì)視圖所示，包括了交替設(shè)置的條紋狀0度相移部分P0和條紋狀90度相移部分P90。在各種示例性實(shí)施例中，根據(jù)以上所討論的任一方法，通過(guò)在雙折射材料層或雙折射襯底中形成適當(dāng)?shù)暮穸?，就可以制成高密度相移陣列元?90的條紋狀0度相移部分P0和條紋狀90度相移部分P90，例如，圖14所示的條紋狀的實(shí)施例。然而，應(yīng)該意識(shí)到，在該特殊的示例性實(shí)施方法中，雙折射材料層或雙折射襯底中的快軸方向在任何位置上都是一律垂直的，正如圖15所示的實(shí)施例。
在這類示例性實(shí)施方法中，應(yīng)該意識(shí)到，第一偏振部分的功能是發(fā)射和干涉在通過(guò)高密度相移陣列元件490所發(fā)射的組合波陣面129中的正交偏振分量124和128的同相分量。同樣，第二偏振部分的功能是發(fā)射和干涉在通過(guò)高密度相移陣列元件490所發(fā)射的組合波陣面129中的正交偏振分量124和128的反相分量。對(duì)應(yīng)于該示例性實(shí)施例的多相移干涉成像信息640的結(jié)構(gòu)參照?qǐng)D24進(jìn)一步討論如下。
在相移成像元件6000的第二示例性實(shí)現(xiàn)方法中，參考波陣面124和目標(biāo)波陣面128沿著圖23所示的正交方向132B和133B偏振。在該第二示例性實(shí)施例中，高密度偏振器陣列530包括圖形531B，該圖形包括了條紋狀的第一偏振部分532B和條紋狀的第二偏振部分534B，正如以上參照?qǐng)D20所討論的。
在該第二示例性實(shí)施方法中，當(dāng)高密度偏振器陣列530包括圖形531B時(shí)，相移成像元件6000的第六示例性實(shí)施例的第一示例性實(shí)施方法包括高密度相移陣列元件490，它包括了圖形491B。該圖形491B，正如圖19D的詳細(xì)視圖所示，包括了條紋狀0度相移部分P0和條紋狀90度相移部分P90的縱橫交錯(cuò)的圖形。在各種示例性實(shí)施例中，根據(jù)以上所討論的任一方法，通過(guò)在雙折射材料層或雙折射襯底中形成適當(dāng)?shù)暮穸?，就可以制成高密度相移陣列元?90的條紋狀0度相移部分P0和條紋狀90度相移部分P90的縱橫交錯(cuò)的圖形，例如，圖6或15所示的實(shí)施例。在該特殊的示例性實(shí)施方法中，雙折射材料層或雙折射襯底中的快軸方向在任何位置上都是一律垂直的，正如圖6和15所示的實(shí)施例。
在這類示例性實(shí)施方法中，應(yīng)該意識(shí)到，第一偏振部分532B的功能是發(fā)射和干涉在通過(guò)高密度相移陣列元件490所發(fā)射的組合波陣面129中的正交偏振分量124和128的同相分量。同樣，第二偏振部分534B的功能是發(fā)射和干涉在通過(guò)高密度相移陣列元件490所發(fā)射的組合波陣面129中的正交偏振分量124和128的反相分量。對(duì)應(yīng)于該示例性實(shí)例的多相移干涉成象信息640的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步參照?qǐng)D25，討論如下。
更具體的說(shuō)，應(yīng)該意識(shí)到，由許多高密度相移陣列元件和高密度偏振器陣列530的圖形的有用組合，可以在相移成像元件6000的第四示例性數(shù)實(shí)施例中使用。此外，以各種補(bǔ)充偏振和快軸和取向來(lái)制成高密度偏振器陣列530和高密度相移陣列元件490的各種其它替代的方法都是可能的，并且基于以上和以下所闡述的描述，將變得更加清晰。于是，使用高密度偏振器陣列530的相移成像元件6000的第六示例性實(shí)施例的上述實(shí)施方法都只是示例，而不是限制。
應(yīng)該意識(shí)到，多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400”和1400””和示例的相移成像元件5000和6000的各種示例性實(shí)施例都提供從單個(gè)未劃分的波陣面所引出的單個(gè)圖像產(chǎn)生的相關(guān)相移干涉信息的三個(gè)或多個(gè)不同的相位，這只是包括但并不限制于在以上和以下所討論的各種示例性實(shí)施例中所披露的三個(gè)不同的相位和四個(gè)不同的相位。于是，應(yīng)該意識(shí)到，圖7和8所示的多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400’和相移成像元件3000，以及圖10和11所示的多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400’和相移成像元件4000的各種實(shí)施例的原先所討論的性能和益處，分別可以由圖13和23所示的多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400”和1400””和相移成像元件5000和6000的各種實(shí)施例來(lái)同樣提供。
另外，在各種示例性實(shí)施例中，圖13和23所示的多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400”和1400””和相移成像元件5000和6000共享高密度相移陣列元件460，470，480或490等等以單片元件所提供的其它優(yōu)點(diǎn)。此外，因?yàn)楦呙芏认嘁脐嚵性?60，470，480或490等等允許沿著單一光路提供多于兩個(gè)不同“類型的不同相移的干涉部分，即，在檢測(cè)器710的單個(gè)圖像中，不需要光束分離元件。這不僅使得更少的光學(xué)元件失常和更方便于組裝和/或信號(hào)處理，而且還改進(jìn)了在所有可比較的圖像象素的增益特性等等之間的匹配。這是因?yàn)樗锌杀容^的象素都處于檢測(cè)器的相同的小區(qū)域中。
此外，所有可比較的象素都在檢測(cè)器相同的下區(qū)域中。因此，在多相移干涉圖像信息630或640的特殊局部部分中從目標(biāo)的特定部分至特定對(duì)應(yīng)于Q0-Q3干涉部分的各個(gè)部分的光路長(zhǎng)度都是固有相同的。于是，相應(yīng)的相對(duì)相移信息和相應(yīng)的測(cè)量確定一般對(duì)示例性相移成像元件5000或6000所希望響應(yīng)的旋轉(zhuǎn)和/或轉(zhuǎn)移的運(yùn)動(dòng)就不再敏感。因此，在示例性實(shí)施例中，與相移成像元件3000，3000’，4000和4000’相比較，在相移成像元件5000和6000中，進(jìn)一步降低了成本和測(cè)量的誤差。
圖24-27是更加詳細(xì)地舉例說(shuō)明圖23所示的相移成像元件6000的第六示例性實(shí)施例的第一和第二，以及第三和第四的特殊實(shí)施方法的圖形和操作的示意圖，其中，相移成像元件6000結(jié)合了圖18-22所示的高密度偏振陣列530和根據(jù)本發(fā)明的高密度相移陣列元件490。
特別是，圖24是舉例說(shuō)明以上參照?qǐng)D23所討論的第六示例性相移成像元件6000的第一示例性實(shí)施方法的圖形和操作的示意圖。當(dāng)參考波陣面124和目標(biāo)波陣面128是沿著圖23所示的正交方向132A和133A偏振時(shí)，該第一實(shí)施方法時(shí)有用的。圖24顯示了高密度偏振器陣列530的示例圖形531C，以及與該示例額圖形531C的部分標(biāo)稱上對(duì)準(zhǔn)的高密度相移陣列元件490的示例圖形的部分。這些元件已經(jīng)參照?qǐng)D23所示的第六相移成像元件6000的第一示例性實(shí)施方法進(jìn)行了討論。
圖24也顯示了在以單個(gè)圖形向檢測(cè)器件710的表面發(fā)射的多相移干涉圖形信息640中的“Q1-Q3”干涉部分的最終交錯(cuò)圖形640A的標(biāo)稱對(duì)準(zhǔn)部分。該交錯(cuò)圖形是從高密度偏振器陣列530Ade圖形531C和高密度相移陣列元件490的圖形491A中獲得的，正如以上參照?qǐng)D23所示的第六相移成像元件6000的第一示例性實(shí)施方法的討論。與以上的討論一樣，各種Q1-Q3干涉部分的光學(xué)產(chǎn)生和特性都是相同的。正如以下進(jìn)一步詳細(xì)討論的，還顯示了標(biāo)稱側(cè)面分辨率指示儀800A。
在各種示例性實(shí)施例中，在多相移干涉信息640A中的Q1-Q3干涉部分的邊緣與檢測(cè)器件710的檢測(cè)元件的邊緣相對(duì)準(zhǔn)。即，每一個(gè)Q1-Q3干涉部分都是象素高度的整數(shù)倍，以及象素寬度的整數(shù)倍，并且與對(duì)應(yīng)的象素組基本對(duì)準(zhǔn)。例如，在各種示例性實(shí)施例中，當(dāng)只需要較粗的側(cè)面分辨率時(shí)，象素的整數(shù)可以在近似為16個(gè)象素和更多象素的量級(jí)上。在需要更好的側(cè)面分辨率的各種示例性實(shí)施例中，象素的整數(shù)可以在近似為4-8個(gè)象素的量級(jí)上。在需要最好的側(cè)面分辨率的各種示例性實(shí)施例中，象素的整數(shù)可以在近似為1-4個(gè)象素的量級(jí)上。從而，可以設(shè)計(jì)高密度偏振器陣列530和高密度相移陣列元件490的各種元件和尺寸，這點(diǎn)是業(yè)內(nèi)的專業(yè)人士都很清楚的。
正如以上所討論的，第六示例的相移成像元件6000的第一示例性實(shí)施方法提供了相對(duì)相移干涉信息的四種不同的相位，即，是由單個(gè)圖像所產(chǎn)生的Q1-Q3干涉信息部分。于是，該第六示例的相移成像元件6000的第一示例性實(shí)施方法提供了由四個(gè)Q1-Q3干涉信息部分所產(chǎn)生的四個(gè)分開(kāi)的“相位信號(hào)”，類似于以上所討論的相移成像元件3000，3000’，4000和4000’提供的相位信號(hào)。
于是，采用類似于以上有關(guān)公式(2)和圖7，8，10，11和19-22的討論，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例來(lái)說(shuō)，在多相移干涉圖像信息的單個(gè)圖像交錯(cuò)四個(gè)Q1-Q3干涉信息部分的情況下，正如圖24所示，對(duì)幾種在位置(x，y)上的四個(gè)連續(xù)的不同干涉部分的任何2×2區(qū)域，且該區(qū)域稱之為干涉部分Q3(x，y)，Q1(x，y)，Q0(x，y)和Q2(x，y)來(lái)說(shuō)，則比較330專利中的公式10和上述的方程式(2)的表示式為Ф(x，y)＝tan-1{[IQ3(x，y)-IQ1(x，y)]/[IQ0(x，y)-IQ2(x，y)]}(17)式中，I表示各個(gè)干涉部分的各自的圖像亮度數(shù)值。
類似于有關(guān)公式(2)和(3)的上述討論，應(yīng)該意識(shí)到，如果各個(gè)干涉部分對(duì)應(yīng)于檢測(cè)器上一組多于一個(gè)象素的象素組，在各種示例性實(shí)施例中，則圖像亮度數(shù)值I表示整組象素的平均或典型的亮度數(shù)值。整組的象素可以稱之為“象素元”。應(yīng)該意識(shí)到，在各種示例性實(shí)施例中，這種象素元具有對(duì)應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的高密度偏振器陣列530的第一和第二部分以及高密度相移陣列元件490的0度相移部分P0和90度相移部分P90的各個(gè)覆蓋區(qū)域組合的內(nèi)容。在各種示例性實(shí)施例中，這類象素元提供了根據(jù)本發(fā)明原理的所希望的空間平均有效的方法。
也類似于有關(guān)公式(2)和(3)的上述討論，應(yīng)該意識(shí)到，在各種示例性實(shí)施例中，各個(gè)獨(dú)立的干涉部分可以是在測(cè)量確定中所涉及到的可比較的干涉部分，它至少是在對(duì)應(yīng)于各個(gè)干涉部分的四個(gè)邊界與四個(gè)可比較的各個(gè)相鄰干涉部分(即，鄰居，例如，與各個(gè)干涉部分所相鄰的)的四個(gè)不同(x，y)位置上。
另外，類似于有關(guān)公式(3)所闡述的上述討論，對(duì)集中在與中心象素相一致的位置(x，y)上的9個(gè)連續(xù)干涉部分的任一3×3區(qū)域來(lái)說(shuō)，以下示例的另一種表示式也是有用的Ф(x，y)＝tan-1{[IaveQ3(x，y)-IaveQ1(x，y)]/[IaveQ0(x，y)-IaveQ2(x，y)]}(18)式中，Iave表示各個(gè)干涉部分的區(qū)域平均亮度數(shù)值，它與在九個(gè)連續(xù)干涉區(qū)域中是否存在著一個(gè)，兩個(gè)或四個(gè)不同的各個(gè)干涉部分無(wú)關(guān)。
應(yīng)該意識(shí)到，公式(18)將一個(gè)(x，y)中心象素的各邊的象素平均，這就去除了在公式(17)中的最小梯度或偏置誤差。即，在各種示例性實(shí)施例中，根據(jù)公式(18)的“可比較平均”具有標(biāo)稱的空間位置，理想的與(x，y)的中心象素相一致。應(yīng)該意識(shí)到，在各種示例性實(shí)施例中，各個(gè)獨(dú)立的干涉部分可以是涉及在至少八個(gè)不同(x，y)位置的測(cè)量確定的可比較的干涉部分，其中這些位置對(duì)應(yīng)著那各個(gè)獨(dú)立干涉部分的四個(gè)邊相鄰的可比較鄰居干涉部分，以及各個(gè)獨(dú)立干涉部分的四個(gè)對(duì)角相鄰的可比較鄰居干涉部分。
根據(jù)上述的示例和討論，很顯然，對(duì)本領(lǐng)域中的熟練技術(shù)人士來(lái)說(shuō)，各種改進(jìn)和其它信號(hào)處理的方法都對(duì)根據(jù)本發(fā)明的這些或其它實(shí)施例有用。
圖25是舉例說(shuō)明第六示例性相移成像元件6000的第二示例性上述方法的圖形和操作的示意圖，正如以上參照?qǐng)D23的討論。當(dāng)參考波陣面124和目標(biāo)波陣面128是沿著圖23所示的正交方向132B和133B偏振時(shí)，該第二示例性實(shí)施方法是有用的。圖25顯示了高密度偏振器陣列530的示例性圖形531B，以及與示例性圖形531B標(biāo)稱對(duì)準(zhǔn)的高密度相移陣列元490的示例性圖形491B。已經(jīng)參照?qǐng)D23所示的第六示例性相移成像元件6000的第二示例性實(shí)施方法討論了這些元件。
圖25還顯示了在以單個(gè)圖形發(fā)射在檢測(cè)器件710表面上的多相移干涉圖像信息640中的Q0-Q3干涉部分中的交錯(cuò)圖形640的標(biāo)稱對(duì)準(zhǔn)部分?？梢詮母呙芏绕耜嚵?30的圖形531B和高密度相移陣列490的圖形491B的組合中獲得交錯(cuò)的圖形640B，正如以參照?qǐng)D23所示的第六示例性相移成像元件6000的第二示例性實(shí)施方法的討論。各個(gè)Q0-Q3干涉部分的光學(xué)產(chǎn)生和特性都相同于以上的討論。也顯示了標(biāo)稱側(cè)面分辨率指示器800B，正如以下將進(jìn)一步詳細(xì)討論。
類似于參照?qǐng)D24所討論的第一示例性實(shí)施方法，在各種示例性實(shí)施例中，多相移干涉圖形信息640B中Q0-Q3干涉部分的邊緣是標(biāo)稱上與檢測(cè)器件710的檢測(cè)器件的邊緣相對(duì)準(zhǔn)。即，各個(gè)Q0-Q3干涉部分是象素高度的整數(shù)倍，以及象素寬度的整數(shù)倍，且與所對(duì)應(yīng)的象素組相對(duì)準(zhǔn)。因此，很顯然，對(duì)本領(lǐng)域中的熟練技術(shù)人士來(lái)說(shuō)，可以設(shè)計(jì)出高密度偏振陣列530和高密度相移陣列490的各個(gè)元件的尺寸。
應(yīng)該意識(shí)到，該第二示例性實(shí)施方法也提高了由四個(gè)Q0-Q3干涉部分所產(chǎn)生的四個(gè)分離的“相位信號(hào)”，類似于以上所討論的第一示例性實(shí)施方法所提供的四個(gè)相位信號(hào)。即，通過(guò)類同于參照?qǐng)D24所示的第一示例性實(shí)施方法有關(guān)闡述的討論，公式(17)對(duì)該第二示例性實(shí)施方法也是有用的，適用于在位置(x，y)上所集中的四個(gè)連續(xù)不同干涉部分的任一2×2區(qū)域。然而，應(yīng)該意識(shí)到，由于該第二示例性實(shí)施方法的特殊結(jié)構(gòu)，正如在圖25所示的圖形640B中以虛線所表示的，四個(gè)連續(xù)不同干涉部分的區(qū)域與發(fā)生在與高密度相移陣列元件490的圖形491B中的90度相移部分P90和0度相移部分P0之間的邊緣中心相一致的(x，y)位置上。于是，對(duì)第二示例性實(shí)施方法來(lái)說(shuō)，公式(17)只可以應(yīng)用于這些特定位置的測(cè)量確定。
然而，應(yīng)該意識(shí)到，在與90度相移部分P90和0度相移部分P0之間的邊緣中心相一致的上述(x，y)位置之間的中間各個(gè)(x，y)的位置上，公式(18)也適用于該第二特殊實(shí)施方法，適用于沿著x方向有2個(gè)干涉部分的寬度和沿著y方向有4個(gè)干涉部分的高度，或者，反之相反的，8個(gè)連續(xù)干涉部分的區(qū)域?；谏鲜龅氖纠陀懻?，很顯然，對(duì)本領(lǐng)域中的熟練技術(shù)人士來(lái)說(shuō)，各種改進(jìn)和其它信號(hào)處理方法也可以適用于該第二示例性實(shí)施方法。
圖26是舉例說(shuō)明第六示例性相移成像元件6000的第三示例性上述方法的圖形和操作的示意圖，正如以上參照?qǐng)D23的討論。當(dāng)參考波陣面124和目標(biāo)波陣面128是沿著圖23所示的正交方向132B和133B偏振時(shí)，該第三示例性實(shí)施方法是有用的。圖26顯示了高密度偏振器陣列530的示例性圖形531B，以及與示例性圖形531B標(biāo)稱對(duì)準(zhǔn)的高密度相移陣列元490的示例性圖形491B。已經(jīng)參照?qǐng)D23所示的第六示例性相移成像元件6000的第三示例性實(shí)施方法討論了這些元件。
圖26還顯示了在以單個(gè)圖形發(fā)射在檢測(cè)器件710表面上的多相移干涉圖像信息640中的Q0-Q3干涉部分中的交錯(cuò)圖形640C的標(biāo)稱對(duì)準(zhǔn)部分?？梢詮母呙芏绕耜嚵?30的圖形531B和高密度相移陣列490的圖形491B的組合中獲得交錯(cuò)的圖形640C，正如以參照?qǐng)D23所示的第六示例性相移成像元件6000的討論。各個(gè)Q0-Q3干涉部分的光學(xué)產(chǎn)生和特性都相同于以上的討論。也顯示了標(biāo)稱側(cè)面分辨率指示器800C，正如以下將進(jìn)一步詳細(xì)討論。
類似于參照?qǐng)D24所討論的第一示例性實(shí)施方法，在各種示例性實(shí)施例中，多相移干涉圖形信息640C中Q0-Q3干涉部分的邊緣是標(biāo)稱上與檢測(cè)器件710的檢測(cè)器件的邊緣相對(duì)準(zhǔn)。即，各個(gè)Q0-Q3干涉部分是象素高度的整數(shù)倍，以及象素寬度的整數(shù)倍，且與所對(duì)應(yīng)的象素組相對(duì)準(zhǔn)。因此，很顯然，對(duì)本領(lǐng)域中的熟練技術(shù)人士來(lái)說(shuō)，可以設(shè)計(jì)出高密度偏振陣列530和高密度相移陣列490的各個(gè)元件的尺寸。
應(yīng)該意識(shí)到，該第三示例性實(shí)施方法也提高了由四個(gè)Q0-Q3干涉部分所產(chǎn)生的四個(gè)分離的“相位信號(hào)”，類似于以上所討論的第一示例性實(shí)施方法所提供的四個(gè)相位信號(hào)，通過(guò)類同于參照?qǐng)D24所示的第一示例性實(shí)施方法有關(guān)闡述的討論。盡管在圖24所示的第一示例性實(shí)施方法的圖形640A和該第三示例性實(shí)施方法的圖形640C之間的四個(gè)Q0-Q3干涉部分的結(jié)構(gòu)中存在著鏡像差異，但是。公式(17)也是適用于該第三示例性實(shí)施方法的，適用于在位置(x，y)上所集中的四個(gè)連續(xù)不同干涉部分的任一2×2區(qū)域。同樣，對(duì)于在位置(x，y)上所集中的九個(gè)連續(xù)不同干涉部分的任一3×3區(qū)域來(lái)說(shuō)，公式(18)也是適用的?；谏鲜龅氖纠陀懻摚茱@然，對(duì)本領(lǐng)域中的熟練技術(shù)人士來(lái)說(shuō)，各種改進(jìn)和其它信號(hào)處理方法也可以適用于該第三示例性實(shí)施方法。
圖27是舉例說(shuō)明第六示例性相移成像元件6000的第四示例性上述方法的圖形和操作的示意圖。當(dāng)參考波陣面124和目標(biāo)波陣面128是沿著圖23所示的正交方向132B和133B偏振時(shí)，該第四示例性實(shí)施方法是有用的。不同于圖24-26所說(shuō)明的實(shí)施方法，圖27所舉例說(shuō)明的實(shí)施方法顯示了僅僅提供3個(gè)不同干涉部分，即，Q0-Q2干涉部分的示例性實(shí)施方法。因此，該示例性實(shí)施方法適用于只使用3個(gè)相位的測(cè)量確定。
圖27顯示了高密度偏振器陣列530的另一示例性圖形531”，以及與示例性圖形531B標(biāo)稱對(duì)準(zhǔn)的高密度相移陣列元490的另一示例性圖形491”。這些元件的一般屬性類似于參照?qǐng)D23所示的類似標(biāo)號(hào)的元件的上述原先的討論。圖27還顯示了在以單個(gè)圖形發(fā)射在檢測(cè)器件710表面上的多相移干涉圖像信息640中的Q0，Q1和Q2干涉部分中的最終交錯(cuò)圖形640D的標(biāo)稱對(duì)準(zhǔn)部分。在圖23所示的第六示例性相移成像元件6000的該第四示例性實(shí)施方法中，可以從高密度偏振陣列530的圖形531”和高密度相移陣列490的圖形491”的組合中獲得交錯(cuò)的圖形640D。各個(gè)Q0-Q3干涉部分的光學(xué)產(chǎn)生和特性都相同于以上的討論。
也顯示了標(biāo)稱側(cè)面分辨率指示器800C，正如以下將進(jìn)一步詳細(xì)討論。
類似于參照?qǐng)D24所討論的第一示例性實(shí)施方法，在各種示例性實(shí)施例中，多相移干涉圖形信息640中Q0，Q1和Q2干涉部分的邊緣是標(biāo)稱上與檢測(cè)器件710的檢測(cè)器件的邊緣相對(duì)準(zhǔn)。即，各個(gè)Q0，Q1和Q2干涉部分是象素高度的整數(shù)倍，以及象素寬度的整數(shù)倍，且與所對(duì)應(yīng)的象素組相對(duì)準(zhǔn)。因此，很顯然，對(duì)本領(lǐng)域中的熟練技術(shù)人士來(lái)說(shuō)，可以設(shè)計(jì)出高密度偏振陣列530和高密度相移陣列490的各個(gè)元件的尺寸。
應(yīng)該意識(shí)到，該第四示例性實(shí)施方法也提高了由三個(gè)Q0，Q1和Q2干涉部分所產(chǎn)生的三個(gè)分離的“相位信號(hào)”。盡管在第一示例性實(shí)施方法的圖形640A和該第四示例性實(shí)施方法的圖形640D之間存在著該鏡像差異，公式(19)替代公式(17)，適用于該第四示例性實(shí)施方法，適用于在位置(x，y)上所集中的任一三個(gè)連續(xù)不同干涉部分。該三個(gè)連續(xù)不同的干涉部分可以是沿著列的，沿著行的，或者任意取向的“L”形狀。在“L”形狀的情況下，(x，y)位置標(biāo)稱是“L”的內(nèi)角。于是，對(duì)于在位置(x，y)上所集中的三個(gè)這類連續(xù)不同干涉部分的任一區(qū)域來(lái)說(shuō)，這些區(qū)域可以標(biāo)稱識(shí)別為區(qū)域Q2(x，y)，Q1(x，y)和Q0(x，y)，可與330專利中的公式(10)和以上公式(2)相比較的一個(gè)表示式Ф(x，y)＝tan-1{[IQ3(x，y)-IQ1(x，y)]/[2IQ0(x，y)-(IQ3(x，y)+IQ1(x，y))]}(19)式中，I表示各個(gè)干涉部分的圖像亮度數(shù)值。
同樣，因?yàn)樵摰谒氖纠詫?shí)施方法制提供了由三個(gè)Q0，Q1和Q2所產(chǎn)生的三個(gè)分開(kāi)的“相位信號(hào)”，由于在第一示例性實(shí)施方法的圖形640A和該第四示例性實(shí)施方法的圖形640D之間的鏡像差異，公式(20)替代公式(18)，可適用于該第四示例性實(shí)施方法。于是，對(duì)于任何四個(gè)連續(xù)的干涉部分來(lái)說(shuō)，它可以在位置(x，y)上至少包括了三個(gè)不同類型的干涉部分，公式(20)是可以適用的。四個(gè)連續(xù)的干涉部分沿著列的，沿著行的，或者在2×2的塊中。則，以下示例性的另一表示式也是有用的Ф(x，y)＝tan-1{[IaveQ3(x，y)-IaveQ1(x，y)]/2[2IaveQ0(x，y)-(IaveQ3(x，y)+IaveQI(x，y))]}(20)式中，Iave表示各個(gè)干涉部分的區(qū)域平均圖像亮度數(shù)值，而與在該四個(gè)連續(xù)干涉部分區(qū)域中的各個(gè)干涉部分的數(shù)量無(wú)關(guān)。
應(yīng)該意識(shí)到，在公式(19)和(20)中，與公式(18)和(19)相比較，不存在“IQ2(x，y)”一項(xiàng)。于是，就不需要去除在IQ0(x，y)中所出現(xiàn)的一些信號(hào)偏置。然而，因?yàn)樵扔懻摿水?dāng)使用根據(jù)本發(fā)明原理的各種實(shí)施例時(shí)所獲得的“共?！闭`差，所以可以假定在IQ0(x，y)信號(hào)中的許多信號(hào)偏置相同于在IQ3(x，y)和IQ1(x，y)信號(hào)中的信號(hào)偏置。于是，應(yīng)該意識(shí)到，減去在公式(20)中的子表示式(IaveQ3(x，y)+IaveQ3(x，y))可有效地去除在IQ0(x，y)信號(hào)中所存在著的大多數(shù)偏置效應(yīng)。
于是，盡管存在少量缺點(diǎn)，圖27所示的圖形結(jié)構(gòu)以及產(chǎn)生三種不同干涉部分的各種組合的其它圖形結(jié)構(gòu)都適用于根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例。很顯然，對(duì)于本領(lǐng)域的專業(yè)人士來(lái)說(shuō)，基于上述的示例和討論，各種改進(jìn)和其它信號(hào)處理方法都可以適用于第四特殊實(shí)施例。更具體的說(shuō)，對(duì)于本領(lǐng)域的專業(yè)人士來(lái)說(shuō)，基于與圖24-27所示各種圖形有關(guān)的上述示例和討論，根據(jù)本發(fā)明原理所適用的各種其它圖形改進(jìn)和其它圖形組合都是很清晰的。
圖28顯示了相移成像元件7000的一個(gè)示例性實(shí)施例，它的功能類似于圖11和22所示的相移成像元件4000和4000’。于是，下列圖28的詳細(xì)討論只集中于在相移成像元件7000和相移成像元件4000和4000’之間明顯不同之處。在圖28所示的相移成像元件7000中，在相移成像元件4000’中所使用的光束分離表面310’和發(fā)射表面312a和312b被衍射光學(xué)元件310”所替代，它的功能類似于光束分量表面310’將組合波陣面129沿著不同的光路分離成兩個(gè)分開(kāi)的組合子波陣面或“拷貝”129”和129b”的功能。應(yīng)該意識(shí)到，圖28所示的各種角度，長(zhǎng)度和比例只是用于說(shuō)明，并且為了更清晰而放大的。在各種示例性實(shí)施例中，所選擇的角度，長(zhǎng)度和比例很大程度上取決于采用特殊衍射光學(xué)元件310”所獲得的光束散焦。
應(yīng)該意識(shí)到，所制成的衍射光學(xué)元件310”，使得子波陣面129a”不同于圖11和22所顯示的波陣面129a’，子波陣面129a”不是子波陣面129b”的鏡像圖像。此外，不同于光學(xué)塊320，光學(xué)塊320’是全息材料制成的，其主要作用是提供各種安裝表面和在相移成像元件7000的各種實(shí)施例中保持臨界的空間。取決于衍射光學(xué)元件310”所提供的子波陣面129a”和129b”的取向，在各種示例性實(shí)施例中，光學(xué)塊320’包括定位在分別靠近偏振元件400’和靠近空白和中性平板525’和四分之一波平板520’的棱鏡形狀端面部分。光學(xué)塊320’的棱鏡形狀端面的結(jié)構(gòu)選擇，使之確保由線390和391所表示的示例性光路的光路長(zhǎng)度是基本相等的。當(dāng)組合波陣面129提供相移成像元件7000傳播時(shí)，組合波陣面129的各個(gè)部分的光路實(shí)際上是相同的。
另一方面，相移成像元件7000的功能類似于圖11和22所示的相移成像元件4000和4000’的功能。于是，應(yīng)該意識(shí)到，圖10所示的多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400”和相移成像元件4000或者圖22所示的多相移發(fā)生結(jié)構(gòu)1400””和相移成像元件4000’的各種實(shí)施例的原先所討論的性能和益處都類似于圖28所示的相移成像元件7000的各種實(shí)施例所提供的性能和益處。
正如以上所討論的，在各種示例性實(shí)施例中，對(duì)于近似為633nm的激光源的波長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，高密度相移陣列元件322可以是典型的，商品化的石英四分之一波平板，它可以具有刻蝕到17.5微米的標(biāo)稱刻蝕深度的中性部分的區(qū)域。為了能方便的和/或經(jīng)濟(jì)有效的制成該高密度相移陣列元件322，在各種實(shí)施例中，最好是圖12-16所示的區(qū)域1125，1125’和1125”的最小x和/或y的尺寸可以近似為與刻蝕的深度或?qū)酉嗤?br> 于是，在各種示例性實(shí)施例中，當(dāng)檢測(cè)器340”的檢測(cè)器件的象素尺寸和中心與中心的間隔近似為6微米，并且在多相移干涉圖像信息149’A，149’B和149’C中的各個(gè)Q0-Q3干涉部分都是象素高度的整數(shù)倍和象素寬度的整數(shù)倍，最小的Q0-Q3干涉部分可以是邊長(zhǎng)近似為3×6＝18微米，和4×6＝24微米等等的區(qū)域。因此，在圖12-16所示的示例性實(shí)施例中，各個(gè)部分322和334邊長(zhǎng)都近似為18微米。在補(bǔ)充的方面中，圖12和14所示的對(duì)應(yīng)四分之一平板和中性平板1120和1125都具有18微米的窄尺寸。同樣，在圖13中，四分之一平板和中性平板1120”和1125”都具有近似為2×18＝36微米的邊長(zhǎng)。
當(dāng)然，在各種示例性實(shí)施例中，也可以使用較大的和較小的尺寸。應(yīng)該意識(shí)到，隨著獲得允許更薄的四分之一波尺寸或允許在刻蝕深度和中性和四分之一波區(qū)域1120和1125的邊長(zhǎng)之間具有更高的寬幅比等等的新材料和/或新的處理工藝的出現(xiàn)，其尺寸可以經(jīng)濟(jì)地減小到在檢測(cè)器340”的象素尺寸的限制以下。應(yīng)該意識(shí)到，多相移干涉圖像信息149’A，149’B和149’C中的各個(gè)Q0-Q3干涉部分的寬幅比與檢測(cè)器340”的象素的寬幅比相匹配。因此，可以設(shè)計(jì)出高密度偏振陣列330”和高密度相移陣列元件322的各種實(shí)施例的尺寸，且對(duì)本領(lǐng)域的數(shù)量專業(yè)人士都是很清楚的。
在根據(jù)本發(fā)明的相移成像元件3000，3000’，4000，4000’，5000，6000和/或7000的各種示例性實(shí)施例中，如同各種實(shí)施例的135’或135”所表示的光學(xué)輸入元件135，包括半波平板作為其輸出，并且從提供半波平板的輸出成像透鏡中輸出組合波陣面129。正如本領(lǐng)域所已知的，半波平板的快軸所選擇的取向可以旋轉(zhuǎn)兩個(gè)正交偏振入射波陣面124和128的偏振，其中入射波陣面124和128由所選擇的量來(lái)構(gòu)成組合波陣面129。例如，正如圖8和13所示，可以容易地獲得兩個(gè)沿著方向132A和133A，或者沿著132B和133B的取向，而與進(jìn)入光學(xué)輸入部分135之前的正交偏轉(zhuǎn)入射波陣面124和128的取向無(wú)關(guān)。當(dāng)然，另外，整個(gè)相移成像元件可以環(huán)繞著光學(xué)輸入軸旋轉(zhuǎn)，以獲得所需要的偏振角和關(guān)系。然而，與在光學(xué)輸入部分135中包括可調(diào)整的半波平板相比，這可能會(huì)更加復(fù)雜些，更加不穩(wěn)定或者更加不方便。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的相移成像元件3000，3000’，4000，4000’，5000，6000和/或7000的各種示例性實(shí)施例中，如同各種實(shí)施例的135’或135”所表示的光學(xué)輸入元件135，通過(guò)“輸入”成像透鏡來(lái)輸入組合波陣面129，隨后，通過(guò)光圈來(lái)分別濾波組合波陣面129，并且通過(guò)“輸出”成像透鏡傳播最終的組合波陣面129。這類適用于類似圖1所示的各種遠(yuǎn)程計(jì)算中心的遠(yuǎn)程計(jì)算中心的結(jié)構(gòu)在本領(lǐng)域中是已知的。光學(xué)輸入部分135的透鏡可以具有聚焦長(zhǎng)度f(wàn)，以及提供放大率M。應(yīng)該意識(shí)到，可以通過(guò)試驗(yàn)或者通過(guò)基本的光學(xué)分析來(lái)適當(dāng)?shù)剡x擇適用于根據(jù)本發(fā)明設(shè)備的特殊應(yīng)用的這些參數(shù)的數(shù)值。
在根據(jù)本發(fā)明的各種示例性實(shí)例中，當(dāng)恰當(dāng)?shù)剡x擇這些參數(shù)值時(shí)的二個(gè)考慮因素是斑紋尺寸即檢測(cè)系統(tǒng)700的各種實(shí)例中檢測(cè)器表面上某些物體所產(chǎn)生的斑紋尺寸，和由光學(xué)輸入部分135測(cè)定的側(cè)面分辨率。一般說(shuō)來(lái)，在出現(xiàn)斑紋的應(yīng)用中，標(biāo)稱斑紋尺寸和該系統(tǒng)的標(biāo)稱側(cè)面分辨率是相一致的。
在各種示例性實(shí)施例中，公式(21)可以應(yīng)用于分析和調(diào)整標(biāo)稱的側(cè)面分辨率LR，和/或標(biāo)稱斑紋尺寸SLR＝S＝1.22(M+1)*λ*f/a，(21)式中，M是放大倍率；
f是成像透鏡的聚焦長(zhǎng)度；a是有效光圈的直徑；和是激光源110所發(fā)射光的波長(zhǎng)。
應(yīng)該意識(shí)到，在瞄準(zhǔn)的情況下，由在檢測(cè)器附近的偏振器將相干參照光束的波陣面與目標(biāo)光束波陣面相混合，使得在各種示例性實(shí)施例中所獲得的斑紋尺寸實(shí)際上近似于位由公式(21)所指示尺寸的兩倍。應(yīng)該意識(shí)到，在各種示例性實(shí)施例中，可以通過(guò)變換輸入光學(xué)系統(tǒng)的光圈來(lái)調(diào)整斑紋尺寸。此外，對(duì)于一些給定的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)試驗(yàn)來(lái)調(diào)整光圈，從而獲得所需的斑點(diǎn)尺寸和/或側(cè)面分辨率。
一般來(lái)說(shuō)，在各種示例性實(shí)施例中，不希望在用于確定所對(duì)應(yīng)于目標(biāo)130中特殊位置的測(cè)量數(shù)值的Q0-Q3象素組中的可比較的Q0-Q3象素具有獨(dú)特的斑點(diǎn)內(nèi)容。這類獨(dú)特的斑點(diǎn)內(nèi)容將引起相關(guān)可比較象素的圖像亮度數(shù)值I的失真，于是在相關(guān)的測(cè)量確定中引入誤差。類似的是，在各種示例性實(shí)施例中，不希望在用于確定所對(duì)應(yīng)于目標(biāo)130中特殊位置的測(cè)量數(shù)值的Q0-Q3象素組中的可比較的Q0-Q3象素對(duì)應(yīng)著目標(biāo)130的唯一位置高度。這類唯一的高度會(huì)產(chǎn)生相關(guān)可比較象素的唯一標(biāo)稱相位差異和唯一圖像亮度數(shù)值I。因此，相關(guān)測(cè)量確定將不反射在目標(biāo)130的特定位置上的平均高度的最佳估計(jì)。
于是，在各種示例性實(shí)施例中，在使用根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的各種示例性實(shí)施例所產(chǎn)生的多相移干涉圖像信息600中，由光學(xué)輸入部分135所提供在檢測(cè)器上的圖像中的側(cè)面分辨率標(biāo)稱為等于或大于在可比較干涉部分的各個(gè)可比較組中的最大側(cè)面尺寸。即，在各種示例性實(shí)施例中，在使用根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的各種示例性實(shí)施例所產(chǎn)生的多相移干涉圖像信息600中，由光學(xué)輸入部分135的側(cè)面精度所提供的側(cè)面空間平均標(biāo)稱為等于或大于所對(duì)應(yīng)的可比較干涉部分Q0-Q3的各個(gè)可比較組中的側(cè)面空間分辨率。
圖24-27在的側(cè)面分辨率指示器800A-800D分別對(duì)各種示例性實(shí)施例指示了在一組可比較Q0-Q3象素和由光學(xué)輸入部分135所提供的側(cè)面分辨率之間的近似示例的關(guān)系。在各種其它示例性實(shí)施例中，因?yàn)檫@類實(shí)施例系統(tǒng)能夠的側(cè)面空間分辨率的限制因素，使用了相對(duì)較大的側(cè)面分辨率。
在任何情況下，應(yīng)該意識(shí)到，在根據(jù)本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的高密度偏振器陣列的各個(gè)部分和/或各種高密度增益陣列元件490的各個(gè)部分的至少側(cè)面、尺寸以及檢測(cè)器的象素尺寸是按照在各種限制的設(shè)計(jì)因素、成本等等來(lái)相互依賴選擇的，以便于獲得以上所闡述的各種所需的性能和關(guān)系。
應(yīng)該意識(shí)到，在以上已經(jīng)強(qiáng)調(diào)的產(chǎn)生交錯(cuò)的兩個(gè)、三個(gè)和四個(gè)相位干涉信息的各種實(shí)施例的同時(shí)，以上所披露的各種元件、技術(shù)和元件的組合也舉例介紹了適用于產(chǎn)生幾個(gè)多相位交錯(cuò)干涉信息的各種其它元件，技術(shù)和元件的組合，包括了冗余和/或“循環(huán)”交錯(cuò)相位信息。例如，其它冗余厚度可以容易地合并在根據(jù)本發(fā)明的各種高密度相移陣列中，以提供其它相關(guān)的相移。此外，根據(jù)本發(fā)明的各種高密度偏振器陣列可以適用于和具有其它延遲厚度的這類高密度增益陣列的組合。應(yīng)該意識(shí)到，在各種示例性實(shí)施例中，這類附加的交錯(cuò)相位信息適用于組合各種相應(yīng)的信號(hào)處理方法，以獲得更高級(jí)別的內(nèi)插精度和分辨率。
于是，在結(jié)合上述所闡述的示例性實(shí)施例討論本發(fā)明的同時(shí)，很顯然，對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)人士來(lái)說(shuō)，可以有許多替代、改進(jìn)和變化。因此，正如以上所闡述的，本發(fā)明的示例性實(shí)施例只是用于舉例說(shuō)明，而不是限制。所產(chǎn)生的各種變化都在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于根據(jù)交錯(cuò)的多相移干涉信息來(lái)分析目標(biāo)尺寸的干涉儀，它包括一個(gè)發(fā)射部分，它將來(lái)自相干性光束的第一和第二不同的偏振光分別指向參考元件和目標(biāo)，將參考元件和目標(biāo)所反射的第一和第二不同的偏振光組合成組合波陣面，且輸出該組合波陣面；以及，一個(gè)多相移成像發(fā)生部分，將其構(gòu)成輸入組合波陣面，該多相移成像部分包括至少一個(gè)第一相對(duì)相移陣列器件，該器件沿著至少第一光路構(gòu)成，該第一相對(duì)相移陣列器件包括至少兩個(gè)分離的多個(gè)相對(duì)相移部分，各個(gè)相對(duì)相移部分包括相對(duì)延遲部分，和相對(duì)偏振部分，其特征在于至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)相移部分可具有至少一個(gè)延遲量和偏振方向；和，至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)相移部分可在第一相對(duì)相移陣列器件中以交錯(cuò)的圖形構(gòu)成；和，檢測(cè)部分至少一個(gè)沿著第一光路所構(gòu)成的第一檢測(cè)器陣列；其特征在于第一相對(duì)相移陣列器件接收至少一個(gè)包括第一和第二不同的偏振光的組合波陣面的子波陣面；各個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)相移部分產(chǎn)生至少一個(gè)沿著第一光路的各自的多個(gè)干涉部分，沿著第一光路所產(chǎn)生的各個(gè)各自的多個(gè)干涉部分包括具有單個(gè)分離相對(duì)相移的干涉；以及，多相移成像發(fā)生部分輸出來(lái)自至少第一光路的交錯(cuò)多相移干涉成像信息，從第一光路輸出的交錯(cuò)多相移干涉成像信息包括沿著第一光路所產(chǎn)生的各自的多個(gè)干涉部分，在圖形中的相互交錯(cuò)至少是由在第一相對(duì)延遲陣列中各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分的交錯(cuò)圖形部分確定。
2.如權(quán)利要求1所述干涉儀，其特征在于，輸出來(lái)自第一光路的交錯(cuò)的多相移干涉圖像信息，以在第一檢測(cè)器陣列中形成一個(gè)交錯(cuò)的多相移干涉圖像。
3，如權(quán)利要求2所述干涉儀，其特征在于，沿著第一光路所產(chǎn)生的各個(gè)各自的干涉部分在第一檢測(cè)器陣列上的交錯(cuò)多相移干涉圖像中都具有標(biāo)稱范圍，并且該標(biāo)稱范圍是加以標(biāo)稱對(duì)準(zhǔn)，使之與第一檢測(cè)器陣列的共生組象素的邊界相一致。
4.如權(quán)利要求3所述干涉儀，其特征在于，第一檢測(cè)器陣列的共生組象素是N個(gè)象素寬和M個(gè)象素高，其中M和N是整數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述干涉儀，其特征在于，沿著第一光路所產(chǎn)生的第一分離的多個(gè)干涉部分的各個(gè)相對(duì)相移不同于沿著第一光路所產(chǎn)生的第二各自的多個(gè)干涉部分，相差(360N)+90度，(360N)+180度，(360N)+240度和(360N)+270度，其中M是整數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述干涉儀，其特征在于多相移成像發(fā)生部分還包括光束分離表面；至少第一相對(duì)相移陣列器件包括沿著第二光路所構(gòu)成的第二相對(duì)相移陣列器件，第二相對(duì)相移陣列器件包括至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)相移部分，各個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)相移部分包括一個(gè)相對(duì)延遲部分，和一個(gè)相對(duì)偏振部分，其特征在于至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)相移部分具有至少一個(gè)延遲量和偏振方向的相對(duì)相移部分；和，至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)相移部分可在第二相對(duì)相移陣列器件中以交錯(cuò)的圖形構(gòu)成；和，檢測(cè)部分還包括沿著第二光路所構(gòu)成的第二檢測(cè)器陣列；其特征在于光束分離表面構(gòu)成了接收組合波陣面，并且發(fā)射包括沿著第一光路的第一和第二不同的偏振光的組合波陣面的第一子波陣面和包括沿著第二光路的第一和第二不同的偏振光的組合波陣面的第二子波陣面；第二相對(duì)相移陣列器件接收包括第一和第二不同偏振光的組合波陣面的第二子波陣面；第二相對(duì)相移陣列器件的各個(gè)各自多個(gè)相對(duì)相移部分產(chǎn)生至少一個(gè)沿著第二光路分離的多個(gè)干涉部分，沿著第二光路所產(chǎn)生的各個(gè)分離的多個(gè)干涉部分包括具有單個(gè)分離相對(duì)相移的干涉光；第一相對(duì)相移陣列器件接收組合波陣面的第一子波陣面并且通過(guò)至少兩個(gè)分離多個(gè)相對(duì)相移部分中的每一個(gè)來(lái)發(fā)射第一子波陣面的第一和第二不同偏振的光，以根據(jù)第一子波陣面來(lái)產(chǎn)生沿著第一光路的分離多個(gè)干涉部分；多相移成像發(fā)生部分從第一光路輸出交錯(cuò)多相移干涉圖像信息，該信息包括了根據(jù)第一子波陣面沿著第一光路所產(chǎn)生的分離多個(gè)干涉部分；和，多相移成像發(fā)生部分還從第二光路輸出交錯(cuò)多相移干涉圖像信息，該從第二光路輸出交錯(cuò)多相移干涉圖像信息包括沿著第二光路所產(chǎn)生的分離多個(gè)干涉部分，在圖形中的相互交錯(cuò)至少是由在第一相對(duì)延遲陣列中各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分的交錯(cuò)圖形部分確定。
7.如權(quán)利要求1所述干涉儀，其特征在于第一相對(duì)相移陣列器件包括至少兩個(gè)各自多個(gè)相對(duì)延遲部分，各個(gè)各自多個(gè)相對(duì)延遲部分包括至少兩個(gè)分量多個(gè)相對(duì)延遲部分，各個(gè)各自多個(gè)相對(duì)延遲部分包括單個(gè)分離類的相對(duì)延遲部分，它在發(fā)射第一和第二不同偏振光時(shí)產(chǎn)生分離的相對(duì)相移的量，至少兩個(gè)在第一相對(duì)延遲陣列中以交錯(cuò)圖形構(gòu)成的各自多個(gè)相對(duì)延遲部分，以及，第一偏振元件沿著第一光路構(gòu)成并具有至少一個(gè)偏振方向；和，各個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)相移部分產(chǎn)生至少一個(gè)沿著第一光路的各個(gè)多個(gè)干涉部分，由至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分的每一個(gè)來(lái)發(fā)射通過(guò)第一偏振器元件的子波陣面的第一和第二不同偏振的光，各個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分與產(chǎn)生沿著第一光路的至少一個(gè)各自的多個(gè)干涉部分的第一偏振元件相組合，沿著第一光路所產(chǎn)生的各個(gè)各自的多個(gè)干涉部分包括具有單個(gè)分離相對(duì)相移的干涉光。
8.如權(quán)利要求7所述干涉儀，其特征在于，至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分包括至少三個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分，沿著第一光路產(chǎn)生至少三個(gè)各自的多個(gè)干涉部分，以及至少三個(gè)各自的多個(gè)干涉部分包括具有各自相對(duì)相移為(360N)度，(360N)+120度，和(360N)+240度。
9.如權(quán)利要求7所述干涉儀，其特征在于，至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分包括至少四個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分，沿著第一光路產(chǎn)生至少四個(gè)各自的多個(gè)干涉部分，以及至少四個(gè)各自的多個(gè)干涉部分包括具有各自相對(duì)相移為(360N)度，(360N)+90度，(360N)+180度和(360N)+270度。
10.如權(quán)利要求7所述干涉儀，其特征在于，至少部分確定第一相對(duì)延遲陣列的交錯(cuò)圖形的第一相對(duì)延遲陣列的結(jié)構(gòu)定位接近于第一檢測(cè)器陣列的檢測(cè)表面，在小于從第一光路輸出的交錯(cuò)多個(gè)相移干涉圖像信息的聚焦深度的距離之內(nèi)。
11.如權(quán)利要求7所述干涉儀，其特征在于，在面對(duì)著第一檢測(cè)器陣列的第一相對(duì)延遲陣列的表面上制成第一偏振元件，和第一偏振元件定位接近于第一檢測(cè)器陣列的檢測(cè)器表面。
12.如權(quán)利要求7所述干涉儀，其特征在于，至少第一相對(duì)延遲陣列，第一偏振元件，和第一檢測(cè)器陣列形成集成單片的相移成像元件。
13.如權(quán)利要求7所述干涉儀，其特征在于，第一偏振元件包括第一偏振器陣列，包括多個(gè)具有第一偏振方向的第一偏振部分和多個(gè)具有第二偏振方向的第二偏振部分，在第一偏振陣列中以圖形構(gòu)成的第一和第二偏振部分；第一偏振器陣列相對(duì)于沿著第一光路對(duì)準(zhǔn)第一相對(duì)延遲陣列，使得對(duì)于與第一各自類的相對(duì)延遲部分對(duì)準(zhǔn)的第一偏振部分來(lái)說(shuō)，第一偏振部分發(fā)射子波陣面的第一和第二不同偏振光，以產(chǎn)生沿著第一光路的第一各自的多個(gè)干涉部分，該部分包括具有第一各自的相對(duì)相移的干涉光；對(duì)于與第一各自類的相對(duì)延遲部分對(duì)準(zhǔn)的第二偏振部分來(lái)說(shuō)，第二偏振部分發(fā)射子波陣面的第一和第二不同偏振光，以產(chǎn)生沿著第一光路的第二各自的多個(gè)干涉部分，該部分包括具有第二各自的相對(duì)相移的干涉光；對(duì)于與第二各自類的相對(duì)延遲部分對(duì)準(zhǔn)的第一偏振部分來(lái)說(shuō)，第一偏振部分發(fā)射子波陣面的第一和第二不同偏振光，以產(chǎn)生沿著第一光路的第三各自的多個(gè)干涉部分，該部分包括具有第三各自相對(duì)相移的干涉光；對(duì)于與第二各自類的相對(duì)延遲部分對(duì)準(zhǔn)的第二偏振部分來(lái)說(shuō)，第二偏振部分發(fā)射子波陣面的第一和第二不同偏振光，以產(chǎn)生沿著第一光路的第四各自的多個(gè)干涉部分，該部分包括具有第四各自相對(duì)相移的干涉光；和，從第一光路輸出的交錯(cuò)多相移干涉圖像信息至少包括沿著第一光路第一，第二，第三和第四各自的多個(gè)干涉部分由，其中第一光路在至少是由與第一偏振器陣列的第一偏振部分和第二偏振部分的圖形部分確定的圖形中相互交錯(cuò)，第一偏振器陣列又與在第一相對(duì)延遲陣列中的各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分的交錯(cuò)圖形相組合。
14.如權(quán)利要求13所述干涉儀，其特征在于，第一各自的相對(duì)相移與第二各自的相對(duì)相移相差180度，以及第三各自的相對(duì)相移與第四各自的相對(duì)相移相差180度。
15.如權(quán)利要求13所述干涉儀，其特征在于，輸出來(lái)自第一光路的交錯(cuò)多相移干涉圖像信息，以在第一檢測(cè)器陣列上形成交錯(cuò)多相移干涉圖像信息，沿著第一光路所產(chǎn)生的各個(gè)獨(dú)立的各自的干涉部分具有在第一檢測(cè)器陣列上的交錯(cuò)圖像上的標(biāo)稱范圍，且標(biāo)稱的范圍是與第一檢測(cè)器陣列的共生象素組的邊界相對(duì)準(zhǔn)的。
16.如權(quán)利要求13所述干涉儀，其特征在于，在第一偏振器陣列中的多個(gè)第一偏振部分和多個(gè)第二偏振部分的圖形包括條紋偏振圖形，在第一相對(duì)延遲陣列中的第一和第二類至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分的交錯(cuò)圖形包括條紋相對(duì)延遲的圖形；以及條紋相對(duì)延遲圖形標(biāo)稱正交于條紋偏振圖形。
17.如權(quán)利要求13所述干涉儀，其特征在于，在第一偏振器陣列中的多個(gè)第一偏振部分和多個(gè)第二偏振部分的圖形包括縱橫交錯(cuò)偏振圖形，在第一相對(duì)延遲陣列中的第一和第二類至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分的交錯(cuò)圖形包括條紋相對(duì)延遲的圖形；以及各種條紋相對(duì)延遲圖形標(biāo)稱對(duì)準(zhǔn)于縱橫偏振圖形的各個(gè)列和各個(gè)行。
18.如權(quán)利要求7所述干涉儀，其特征在于多相移圖像發(fā)生部分還包括光束分離表面；第二相對(duì)延遲陣列裝置，包含至少沿著第二光路來(lái)構(gòu)成所述第二相對(duì)延遲陣列裝置，第二相對(duì)延遲陣列包括至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分，各個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分包括在反射第一和第二不同偏振光的相對(duì)相移的單個(gè)分離類的相對(duì)延遲部分，至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分以在第二相對(duì)延遲陣列中的交錯(cuò)圖形來(lái)構(gòu)成，以及第二偏振元件沿著第二光路來(lái)構(gòu)成；和，檢測(cè)部分還包括沿著第二光路的第二檢測(cè)器陣列；其特征在于構(gòu)成光束分離表面，來(lái)接收組合波陣面，并發(fā)射包括沿著第一光路的第一和第二不同偏振光的組合波陣面的第一子波陣面和沿著第二光路的第一和第二不同偏振光的組合波陣面的第二子波陣面；第二相對(duì)延遲陣列接收包括第一和第二不同偏振光的組合波陣面的第二子波陣面；第二相對(duì)延遲陣列的至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分的每一個(gè)通過(guò)第二偏振器元件來(lái)發(fā)射第二子波陣面的第一和第二不同偏振光，各個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分于第二偏振器元件相組合，沿著第二光路產(chǎn)生的至少一個(gè)各自的多個(gè)干涉部分，沿著第二光路產(chǎn)生的各個(gè)各自的多個(gè)干涉部分包括具有單個(gè)分離相對(duì)相移的干涉光；第一相對(duì)延遲陣列接收組合波陣面的第一子波陣面，并與第一偏振器元件相組合，發(fā)射第一子波陣面的第一和第二不同偏振光，以產(chǎn)生基于第一子波陣面沿著第一光路所產(chǎn)生的各自的多個(gè)干涉部分；多相移成像發(fā)生部分從第一光路輸出交錯(cuò)的多相移干涉圖像信息包括基于第一子波陣面沿著第一光路所產(chǎn)生的各自的多個(gè)干涉部分；多相移成像發(fā)生部分還從第二光路輸出交錯(cuò)的多相移干涉圖像信息，該從第二光路輸出交錯(cuò)的多相移干涉圖像信息包括沿著第二光路所產(chǎn)生的各自的多個(gè)干涉部分，在圖形中的相互交錯(cuò)至少是由在第一相對(duì)延遲陣列中各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分的交錯(cuò)圖形部分確定。
19.如權(quán)利要求18所述干涉儀，其特征在于，輸出來(lái)自第一光路的交錯(cuò)多相移干涉圖像信息，以在第一檢測(cè)器陣列上形成第一交錯(cuò)多相移干涉圖像；輸出來(lái)自第二光路的交錯(cuò)多相移干涉圖像信息，以在第二檢測(cè)器陣列上形成第二交錯(cuò)多相移干涉圖像；第二交錯(cuò)多相移干涉圖像信息對(duì)應(yīng)于第一多相移干涉交錯(cuò)圖像。
20.如權(quán)利要求19所述干涉儀，其特征在于，沿著第一光路和第二光路所產(chǎn)生的每一個(gè)獨(dú)立的各自的干涉部分都在對(duì)應(yīng)的檢測(cè)陣列上所對(duì)應(yīng)的交錯(cuò)多相移干涉圖像具有標(biāo)稱的范圍，并且標(biāo)稱范圍是標(biāo)稱一致對(duì)準(zhǔn)著對(duì)應(yīng)的檢測(cè)陣列的共生組象素的邊界，且各個(gè)共生組象素各自為N象素寬和M象素高，其中M和N是大約等16的整數(shù)。
21.如權(quán)利要求18所述干涉儀，其特征在于，多相移圖像發(fā)生部分還包括第一反射表面和第二反射表面；第一反射表面構(gòu)成了接收來(lái)自光束分離表面的第一子波陣面并沿著以第一方向延伸的第一光路部分反射第一子波陣面；第二反射表面構(gòu)成了接收來(lái)自光束分離表面的第二子波陣面并沿著以并行于第一方向的第二光路部分反射第二子波陣面；第一相對(duì)延遲陣列和第二相對(duì)延遲陣列是標(biāo)稱共面的；第一檢測(cè)器陣列和第二檢測(cè)器陣列是標(biāo)稱共面的。
22.如權(quán)利要求21所述干涉儀，其特征在于，至少之一a)一組相對(duì)延遲陣列和第二相對(duì)延遲陣列，b)一組第一偏振器元件和第二偏振器，以及c)一組第一檢測(cè)器陣列和第二檢測(cè)器陣列，包含著相同元件的第一部分和第二部分。
23.如權(quán)利要求18所述干涉儀，其特征在于，至少多相移圖像發(fā)生部分和第一檢測(cè)器陣列的元件形成集成的相移成像元件。
24.如權(quán)利要求1所述干涉儀，其特征在于，第一相對(duì)延遲陣列元件包括制成的雙折射材料，使得各個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分具有在雙折射材料中沿著第一光路方向相對(duì)應(yīng)的不同厚度。
25.如權(quán)利要求24所述干涉儀，其特征在于，雙折射材料包括至少一個(gè)襯底和第一相對(duì)延遲陣列的材料層。
26.如權(quán)利要求1所述干涉儀，其特征在于，第一相對(duì)延遲陣列包括雙折射材料，該材料可處理成變化在雙折射材料中的快軸方向，并且各個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分具有在該雙折射材料中的對(duì)應(yīng)各自的快軸的對(duì)準(zhǔn)方向。
27.如權(quán)利要求26所述干涉儀，其特征在于，可處理成變化快軸方向的雙折射材料在整個(gè)第一相對(duì)延遲陣列中具有基本恒定的標(biāo)稱厚度。
28.如權(quán)利要求26所述干涉儀，其特征在于，采用至少兩個(gè)厚度的圖形來(lái)形成可以處理成變化快軸方向的雙折射材料，使得由各個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分所產(chǎn)生的相對(duì)相移的各個(gè)數(shù)量取決于各個(gè)厚度的各自組合和對(duì)應(yīng)于各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分的各自的快軸對(duì)準(zhǔn)方向。
29.如權(quán)利要求1所述干涉儀，其特征在于，第一相對(duì)相移陣列器件包括至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)偏振部分，各個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)偏振部分包括單個(gè)各自類的相對(duì)偏振部分，它至少可產(chǎn)生第一干涉部分，第一干涉部分包括具有第一獨(dú)特相位關(guān)系的干涉光，至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)偏振部分在第一相對(duì)偏振陣列中以交錯(cuò)圖形構(gòu)成，以及，沿著第一光路構(gòu)成第一相移元件并具有至少一個(gè)相移的數(shù)量；以及，各個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)相移部分沿著第一光路產(chǎn)生至少一個(gè)各自的多個(gè)干涉部分，由各個(gè)至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)偏振部分發(fā)射通過(guò)第一相移元件的子波陣面的第一和第二不同偏振光，各個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)偏振部分與產(chǎn)生沿著第一光路的至少一個(gè)各自的多個(gè)干涉部分的第一相移元件相組合，沿著第一光路而產(chǎn)生的各個(gè)各自的多個(gè)干涉部分包括具有單個(gè)各自的相對(duì)相移的干涉光。
30.如權(quán)利要求29所述干涉儀，其特征在于，多相移圖像發(fā)生部分還包括光束分離表面；第二相對(duì)相移陣列器件，包括沿著至少第二光路而構(gòu)成的第二相對(duì)偏振陣列，該第二相對(duì)偏振陣列包括至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)偏振部分，各個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)偏振部分包括產(chǎn)生至少第二干涉部分的單個(gè)各自類的相對(duì)偏振部分，第二干涉部分包括具有獨(dú)特的相位關(guān)系的干涉光，至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)偏振部分以在第二相對(duì)偏振陣列中的交錯(cuò)圖形來(lái)構(gòu)成，以及，第二偏振元件沿著第二光路來(lái)構(gòu)成；和檢測(cè)部分還包括沿著第二光路的第二檢測(cè)器陣列；其特征在于構(gòu)成光束分離表面，來(lái)接收組合波陣面，并發(fā)射包括沿著第一光路的第一和第二不同偏振光的組合波陣面的第一子波陣面和沿著第二光路的第一和第二不同偏振光的組合波陣面的第二子波陣面；第二相對(duì)偏振陣列接收包括第一和第二不同偏振光的組合波陣面的第二子波陣面；第二相對(duì)偏振陣列的至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)偏振部分的每一個(gè)通過(guò)第二偏振器元件來(lái)發(fā)射第二子波陣面的第一和第二不同偏振光，各個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)偏振部分與第二偏振器元件相組合，沿著第二光路產(chǎn)生的至少一個(gè)各自的多個(gè)干涉部分，沿著第二光路產(chǎn)生的各個(gè)各自的多個(gè)干涉部分包括具有單個(gè)各自的相對(duì)相移的干涉光；第一相對(duì)偏振陣列接收組合波陣面的第一子波陣面，并與第一偏振器元件相組合，發(fā)射第一子波陣面的第一和第二不同偏振光，以產(chǎn)生基于第一子波陣面沿著第一光路所產(chǎn)生的各自的多個(gè)干涉部分；多相移成像發(fā)生部分從第一光路輸出交錯(cuò)的多相移干涉圖像信息包括基于第一子波陣面沿著第一光路所產(chǎn)生的各自的多個(gè)干涉部分；多相移成像發(fā)生部分還從第二光路輸出交錯(cuò)的多相移干涉圖像信息，該從第二光路輸出交錯(cuò)的多相移干涉圖像信息包括沿著第二光路所產(chǎn)生的各自的多個(gè)干涉部分，在圖形中的相互交錯(cuò)至少是由在第一相對(duì)偏振陣列中各自的多個(gè)相對(duì)偏振部分的交錯(cuò)圖形部分確定。
31.一種使用基于交錯(cuò)多相移干涉信息來(lái)分析目標(biāo)尺寸的干涉儀的方法，包括將來(lái)自相干光束的第一和第二不同偏振的光引導(dǎo)到參考元件和目標(biāo)；將從參考元件和目標(biāo)返回的第一和第二不同偏振光組合成組合波陣面；引導(dǎo)包括第一和第二不同偏振光的組合波陣面的至少一個(gè)子波陣面由沿著至少第一光路所構(gòu)成的至少第一相對(duì)相移陣列器件所接收，第一相對(duì)相移陣列包括至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)相移部分，各個(gè)相對(duì)延遲部分包括相對(duì)延遲部分，和相對(duì)偏振部分，其特征在于，至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)相移部分是以第一相對(duì)相移陣列器件中的交錯(cuò)圖形來(lái)構(gòu)成的；以及發(fā)射由第一相對(duì)相移陣列通過(guò)各個(gè)相對(duì)延遲部分所接收的子波陣面的第一和第二不同偏振光和至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)相移部分的相對(duì)偏振元件沿著第一光路來(lái)構(gòu)成，使得至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)相移部分沿著第一光路產(chǎn)生至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)相移部分，沿著第一光路所產(chǎn)生至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)相移部分都包括具有單個(gè)各自相對(duì)相移的干涉信號(hào)；以及從第一光路向包括沿著第一光路而設(shè)置的至少第一檢測(cè)器陣列的檢測(cè)器部分輸出交錯(cuò)的多相移干涉圖像信息；其特征在于，從第一光路輸出交錯(cuò)的多相移干涉圖像信息包括沿著第一光路所產(chǎn)生的至少兩個(gè)各自的多個(gè)干涉部分，在圖形中的相互交錯(cuò)至少是由在第一相對(duì)延遲陣列中各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分的交錯(cuò)圖形部分確定。
32.如權(quán)利要求31所述方法，其特征在于，從第一光路向檢測(cè)器部分輸出的交錯(cuò)多相移干涉圖像信息包括在第一檢測(cè)器陣列中所形成的交錯(cuò)多相移干涉圖像。
33.如權(quán)利要求32所述方法，其特征在于，沿著第一光路所產(chǎn)生的各個(gè)獨(dú)立各自的干涉部分在第一檢測(cè)器陣列上的交錯(cuò)多相移干涉圖像中具有標(biāo)稱范圍；以及，在第一檢測(cè)器陣列上所形成的交錯(cuò)圖像包括將沿著第一光路所產(chǎn)生的各個(gè)各自的干涉分年投影到檢測(cè)器陣列上，使得標(biāo)稱的范圍與第一檢測(cè)器陣列的共生象素組的邊界相一致。
34.如權(quán)利要求31所述方法，其特征在于，多相移圖像發(fā)生部分還包括光束分離表面；至少第一相對(duì)相移陣列器件包括沿著第二光路所構(gòu)成的第二相對(duì)相移陣列器件，該第二相對(duì)相移陣列器件包括至少兩個(gè)各自的多個(gè)的相對(duì)相移部分，各個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)相移部分包括一個(gè)相對(duì)延遲部分，和一個(gè)偏振部分，其特征在于，至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)相移部分具有至少一個(gè)延遲量和偏振方向不同相對(duì)相移部分；和，至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)相移部分可在第二相對(duì)相移陣列器件中以交錯(cuò)的圖形構(gòu)成；和，檢測(cè)部分還包括沿著第二光路所構(gòu)成的第二檢測(cè)器陣列；其特征在于引導(dǎo)包括第一和第二不同偏振光的組合波陣面的至少一個(gè)子波陣面由至少沿著第一光路所構(gòu)成的第一相對(duì)相移陣列器件所接收，包括接收在光束分離表面上的組合波陣面，發(fā)射來(lái)自光束分離表面包括沿著第一光路的第一和第二不同偏振光的組合波陣面的第一子波陣面和沿著第二光路的第一和第二不同的偏振光的組合波陣面的第二子波陣面；在第一相對(duì)相移陣列器件上接收包括第一和第二不同偏振光的組合波陣面的第一子波陣面；在第二相對(duì)相移陣列器件上接收包括第一和第二不同偏振光的組合波陣面的第二子波陣面；沿著第一和第二光路發(fā)射第一和第二不同偏振光，包括發(fā)射由第一相對(duì)相移陣列器件通過(guò)各個(gè)相對(duì)延遲部分和沿著第一光路所構(gòu)成的至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)相移部分的各個(gè)相對(duì)偏振元件所接收到的第一子波陣面的第一和第二不同偏振光，使得至少兩個(gè)分量多個(gè)相對(duì)相移部分產(chǎn)生沿著第一光路的至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)干涉部分，沿著第一光路所產(chǎn)生的至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)干涉部分各自都具有單個(gè)各自的相對(duì)相移；以及，發(fā)射由第二相對(duì)相移陣列器件通過(guò)各個(gè)相對(duì)延遲部分和沿著第二光路所構(gòu)成的至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)相移部分的各個(gè)相對(duì)偏振元件所接收到的第一子波陣面的第一和第二不同偏振光，使得至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)相移部分產(chǎn)生沿著第二光路的至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)干涉部分，沿著第二光路所產(chǎn)生的包括干涉光的至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)干涉部分各自都具有單個(gè)各自的相對(duì)相移，在圖形中的相互交錯(cuò)至少是由在第二相對(duì)延遲陣列中各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分的交錯(cuò)圖形部分確定，以及，至少?gòu)牡谝还饴份敵鼋诲e(cuò)多相移干涉圖像信息至包括沿著第一光路所構(gòu)成的至少第一檢測(cè)器陣列的檢測(cè)器部分，包括從第一光路輸出交錯(cuò)的多相移干涉圖像信息，包括根據(jù)第一子波陣面沿著第一光路所產(chǎn)生的至少兩個(gè)各自的多個(gè)干涉部分，至沿著第一光路所構(gòu)成的第一檢測(cè)器陣列，和從第二光路輸出交錯(cuò)的多相移干涉圖像信息，從第二光路輸出交錯(cuò)的多相移干涉圖像信息包括沿著第二光路所產(chǎn)生的至少兩個(gè)各自的多個(gè)干涉部分，在圖形中的相互交錯(cuò)至少是由在第二相對(duì)延遲陣列中各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分的交錯(cuò)圖形部分確定，至沿著第二光路所構(gòu)成的第二檢測(cè)器陣列。
35.如權(quán)利要求31所述方法，其特征在于，第一相對(duì)相移陣列器件包括至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分，各個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分包括單個(gè)各自類的相對(duì)延遲部分，它在發(fā)射第一和第二不同偏振光時(shí)產(chǎn)生各自的相對(duì)相移量，至少兩個(gè)在第一相對(duì)延遲陣列中以交錯(cuò)圖形構(gòu)成的各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分，以及，第一偏振元件沿著第一光路構(gòu)成并具有至少一個(gè)偏振方向；和，各個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)相移部分產(chǎn)生至少一個(gè)沿著第一光路各自的多個(gè)干涉部分，由至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分的每一個(gè)來(lái)發(fā)射通過(guò)第一偏振器元件的子波陣面的第一和第二不同偏振的光，各個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分與產(chǎn)生沿著第一光路的至少一個(gè)各自的多個(gè)干涉部分的第一偏振元件相組合，沿著第一光路所產(chǎn)生的各個(gè)各自的多個(gè)干涉部分包括具有單個(gè)各自的相對(duì)相移的干涉光。
36.如權(quán)利要求35所述方法，其特征在于；第一偏振元件包括第一偏振器陣列，它包括具有第一偏振方向的多個(gè)第一偏振部分和具有第二偏振方向的多個(gè)第二偏振部分，第一和第二偏振部分以第一偏振陣列中的圖形來(lái)設(shè)置；在第一偏振器陣列中的圖形和在第一相對(duì)延遲陣列中的交錯(cuò)圖形是沿著第一光路成一標(biāo)稱直線；以及，發(fā)射由第一相對(duì)延遲陣列通過(guò)各個(gè)至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分和通過(guò)沿著第一光路而構(gòu)成的第一偏振器元件所接收到的子波陣面的第一和第二不同偏振的光，包括發(fā)射由第一相對(duì)延遲陣列通過(guò)第一類的相對(duì)延遲陣列和通過(guò)第一偏振部分所接收到的子波陣面的第一和第二不同偏振的光，第一偏振部分與第一類的相對(duì)延遲陣列相對(duì)準(zhǔn)，以產(chǎn)生沿著第一光路的第一各自的多個(gè)干涉部分，該干涉光并具有第一各自的相對(duì)相移；發(fā)射由第一相對(duì)延遲陣列通過(guò)第一類的相對(duì)延遲陣列和通過(guò)第二偏振部分所接收到的子波陣面的第一和第二不同偏振的光，第二偏振部分與第一類的相對(duì)延遲陣列相對(duì)準(zhǔn)，以產(chǎn)生沿著第一光路的第二各自的多個(gè)干涉部分，該干涉光并具有第二各自的相對(duì)相移；發(fā)射由第一相對(duì)延遲陣列通過(guò)第二類的相對(duì)延遲陣列和通過(guò)第一偏振部分所接收到的子波陣面的第一和第二不同偏振的光，第一偏振部分與第二類的相對(duì)延遲陣列相對(duì)準(zhǔn)，以產(chǎn)生沿著第一光路的第三各自的多個(gè)干涉部分，該干涉光并具有第三各自的相對(duì)相移；發(fā)射由第一相對(duì)延遲陣列通過(guò)第二類的相對(duì)延遲陣列和通過(guò)第二偏振部分所接收到的子波陣面的第一和第二不同偏振的光，第二偏振部分與第二類的相對(duì)延遲陣列相對(duì)準(zhǔn)，以產(chǎn)生沿著第一光路的第四各自的多個(gè)干涉部分，該干涉光并具有第四各自的相對(duì)相移；從至少第一光路向檢測(cè)器陣列輸出交錯(cuò)的多相移干涉圖像信息包括沿著第一光路輸出至少第一，第二，第三和第四各自的多個(gè)干涉部分，在圖形中的相互交錯(cuò)至少是由在第一偏振部分和在第一偏振器陣列中的第二偏振部分的圖形與在第一相對(duì)延遲陣列中的各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分的交錯(cuò)圖形的組合來(lái)部分確定的。
37.如權(quán)利要求36所述方法，其特征在于；引導(dǎo)包括第一和第二不同偏振光的組合波陣面的至少一個(gè)第二子波陣面由沿著至少第二光路所構(gòu)成的至少第二相對(duì)延遲陣列所接收，該第二相對(duì)延遲陣列包括至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分，各個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分包括單個(gè)各自的類的相對(duì)延遲部分，該部分產(chǎn)生發(fā)射第一和第二不同偏振光時(shí)相對(duì)相移的各個(gè)各自的數(shù)量，在第二相對(duì)延遲陣列中一交錯(cuò)圖形構(gòu)成的至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分；發(fā)射由第二相對(duì)相移陣列器件通過(guò)至少兩個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)相移部分的每一個(gè)和沿著第二光路所構(gòu)成的第二偏振元件所接收到的子波陣面的第一和第二不同偏振光，使得各個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)相移部分產(chǎn)生沿著第二光路的至少一個(gè)各自的多個(gè)相對(duì)干涉部分，沿著第二光路所產(chǎn)生的各自的多個(gè)相對(duì)干涉部分各自都具有單個(gè)各自的相對(duì)相移的干涉光；其特征在于，從至少第一光路向檢測(cè)器部分輸出的交錯(cuò)多相移干涉圖像信息還包括從至少第二光路向包括沿著第二光路的至少第二檢測(cè)器陣列的檢測(cè)器部分輸出的交錯(cuò)多相移干涉圖像信息；以及，從第二光路輸出的交錯(cuò)多相移干涉圖像信息包括沿著第二光路所產(chǎn)生的各自的多個(gè)干涉部分，在圖形中的相互交錯(cuò)至少是由在第二相對(duì)延遲陣列中各自的多個(gè)相對(duì)延遲部分的交錯(cuò)圖形部分確定。
38.如權(quán)利要求37所述方法，其特征在于，從至少第一光路向第一檢測(cè)器陣列輸出交錯(cuò)多相移干涉圖像信息包括在檢測(cè)器陣列上形成第一交錯(cuò)多相移干涉圖像；從至少第二光路向第二檢測(cè)器陣列輸出交錯(cuò)多相移干涉圖像信息包括在檢測(cè)器陣列上形成第二交錯(cuò)多相移干涉圖像；第二交錯(cuò)多相移干涉圖像對(duì)應(yīng)于第一交錯(cuò)多相移干涉圖像。
39.如權(quán)利要求37所述方法，其特征在于，各個(gè)沿著第一光路和第二光路所產(chǎn)生的各個(gè)獨(dú)立的各自的干涉部分在對(duì)應(yīng)的檢測(cè)器陣列上的對(duì)應(yīng)交錯(cuò)多相移干涉圖像中具有標(biāo)稱范圍；標(biāo)稱范圍與對(duì)應(yīng)檢測(cè)器陣列的共生象素組的邊界標(biāo)稱相對(duì)準(zhǔn)。
40.如權(quán)利要求37所述方法，其特征在于，引導(dǎo)包括第一和第二不同偏振光的組合波陣面的至少一個(gè)子波陣面由沿著至少第一光路所構(gòu)成的至少第一相對(duì)延遲陣列所接收，包括將第一子波陣面引導(dǎo)至第一反射表面，以及，將來(lái)自第一反射表面的第一子波陣面引導(dǎo)至沿著以第一方向延伸的部分第一光路的第一相對(duì)延遲陣列；以及，引導(dǎo)包括第一和第二不同偏振光的組合波陣面的至少第二子波陣面由沿著至少第二光路所構(gòu)成的至少第二相對(duì)延遲陣列所接收，包括；將第二子波陣面引導(dǎo)至第二反射表面，以及，將來(lái)自第二反射表面的第二子波陣面引導(dǎo)至沿著并行于第一方向的部分第一光路的第二相對(duì)延遲陣列；其特征在于，第一相對(duì)延遲陣列和第二相對(duì)延遲陣列是標(biāo)稱共面的，第一偏振器元件和第二偏振器元件是標(biāo)稱共面的；以及第一檢測(cè)器陣列和第二檢測(cè)器陣列是標(biāo)稱共面的。
全文摘要
用于干涉儀的集成成像元件產(chǎn)生至少一個(gè)干涉圖像，此圖像包括在圖像具有高空間頻率的圖形中具有不同相對(duì)相移交錯(cuò)的多干涉部分。該交錯(cuò)干涉圖形是至少部分由在集成成像元件中所使用的高密度相對(duì)延遲陣列的圖形來(lái)確定的。在各種實(shí)施例中，多干涉部分是在整個(gè)檢測(cè)器器件的表面上是以類似棋盤圖形而交錯(cuò)的。因此，可以減少或消除在產(chǎn)生適用于各種相對(duì)相位的分離交錯(cuò)圖像的各種干涉儀中所呈現(xiàn)出的各種非共模誤差。
文檔編號(hào)G01B9/02GK1497238SQ20031010283
公開(kāi)日2004年5月19日 申請(qǐng)日期2003年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月15日
發(fā)明者J·D·托比亞森, J D 托比亞森, K·W·阿瑟頓, 阿瑟頓 申請(qǐng)人:株式會(huì)社三豐