涉 仪110的情况下，光在被发射至光路124上之前通过分束器（beam splitter) 121。光学元 件126(其可包括一个或多个透镜、滤光器或光阑（stop))对沿光路124传播的光进行校 准。该经校准的光通过分束器128,进而又被物镜130聚集到衬底S上。应注意，物镜128 可包括一个或多个透镜、滤光器或光阑，如本领域中的技术人员将理解的那样。
[0034] 入射到衬底S上的光至少部分地沿光路124返回，并被物镜130重新校准。在图 6的实施方案中，来自物镜130的校准的光沿光路124返回至光导纤维122,光导纤维122 将返回的光传导至分束器121。从衬底S返回至分束器121的光的至少一部分被光导纤维 123引导至分光仪132。
[0035] 在为图7中的干涉仪110'的情况下，通过物镜130从衬底S返回的光至少部分地 被分束器128引导通过透镜134并且至分光仪132。应注意，透镜134可以是光学元件（例 如，各个透镜、滤光器和光阑）的任意有用组合。
[0036] 在两个干涉仪110和110'中，分束器128沿光路125引导由光源120发出的光的 一部分。光路125限定常常所称的干涉仪的参考支路。光路124常常被称为干涉仪的样本 支路。最终，沿光路125被引导的光仅仅是返回分束器128,而没有明显改变。沿光路124 和125返回的光彼此干涉以产生干涉条纹。这些干涉条纹作为光波长的函数被分光仪132 感测。
[0037] 图6中图示的干涉仪110具有允许光源120和分光仪132二者位于远离干涉仪 110的其余部分的位置处的优点。这可有助于基于干涉仪110的表面光度仪的光学机械封 装。遗憾的是，在光纤122内增加分束器121降低了最终达到分光仪的光的强度。尤其是 对于"暗"衬底S而言，即不是特别具有反射性的衬底，由于缺乏光，分光仪输出的信号可相 对较低。这可导致很差的测量结果，其中信噪比尤其低。
[0038] 通过省略分束器121并将干涉仪110'的传感器支路定位成与分束器128相邻，图 7中图示的干涉仪110'克服了信噪比差的问题。该改变使得光学机械封装稍微大一些，然 而在使用光纤电缆123的情况下，分光镜132可仍位于远距离处。
[0039] 强度的平衡
[0040] 文献中已提到，具有不同量值的信号可仍彼此干涉以产生干涉信号或条纹。然而， 在某些情况下，如下文将更详细地描述的那样，可希望将系统（例如，图6和图7中所示的 系统）中的干涉最大化。
[0041] 在干涉仪（例如，干涉仪110和110'）的参考支路中，某种反射器用于将沿光路 125转向的光返回至分束器128。在图6和图7中，该反射器由通用反射镜129表示，然而 其它选择也是可用的，亦如下文将更详细地描述的那样。一般而言，反射镜129具有高反射 率，且将会使入射到其上的光的很大一部分沿光路125返回。对于衬底S而言情况并非总是 如此。在衬底S的表面与反射镜129之间的反射不匹配的情况下，得出的干涉信号可能并 非最佳。因此，可有利的是，至少使通过分束器128结合的信号的量值在一定程度上匹配。
[0042] 可通过使光路124、125的其中之一上的光衰减，或通过改变分束器128沿路径 124、125如何分配来自光源120的光，来实现通过分束器128结合的信号的量值的匹配。在 信噪比足够高的情况下，可衰减光路124、125的其中之一上的光，使得来自每条路径的光 (其形成提供至分光镜132的受干涉的光信号）的量在预定比例范围内。在一个示例性实 施方案中，从每个光路124、125到达分光仪的光的量大致相同。应注意，通过衰减沿光路 124、125的其中之一的光，到达分光仪132的光的强度将降低，且更有可能的是从其得到的 信号有用程度降低。
[0043] 在一个实施方案中，通过沿光路125放置中性密度滤光器可使沿光路125传播的 光衰减。在优选实施方案中，中性密度滤光器136是有用类型的可改变的滤光设备（未示 出）的一部分。例如，中性密度滤光器136可仅仅是滤光轮中的许多不同滤光器之一。通 过改变滤光轮的位置，可选择合适的中性密度滤光器136。在另一个实例中，中性密度滤光 器136可安装在保持器内，该保持器允许手动更换滤光器以选择沿光路125而对光进行适 当衰减。在再另一个实例中，可将可改变的空间光调制器用作中性密度滤光器136。空间光 调制器为可在空间和时间上改变光波的幅度、相位或偏振的LCD装置。应注意，中性密度滤 光器136可设置在两个光路124和125上或其中之一上。
[0044] 在另一个实施方案中，固定的中性密度滤光器136可用在两个光路124和125上 或其中之一上。一般而言，在干涉仪110或110'用在衬底S的翻转速率高、使得从各个光路 124、125返回的光的强度的优化或平衡必须经常改变的环境中的情况下，更有可能的是可 改变的滤光器136是合适的。反之，在衬底S的性质相当一致的情况下，固定的滤光器136 可能是合适的。应理解，可改变的滤光器136的复杂性的增加将增加成本并增加使用滤光 器的干涉仪的复杂性。固定的滤光器136的灵活性稍差，但其也便宜得多。
[0045] 在理想的是不衰减沿光路124或125传播的光的情况下，可期望的是选择适当的 分束器128。在一个实施方案中，合适的固定的分束器128设置在光路124与光路125的交 叉点处，以优化沿这些路径传播的光的强度。例如，在衬底S的反射率低于反射镜129的反 射率的情况下，可选择分束器128以通过使沿光路124引导的光多于沿光路125引导的光 来调节反射率的差值。
[0046] 如上所述，在衬底S的性质经常改变的情况下，可在手动基础上经常改变分束器 128。在一个实施方案中，手动切换立方体分束器、薄膜分束器或其它合适类型的分束器，以 优化沿光路124、125传播的光的强度。在另一个实施方案中，可使用可电改变的分束器，然 而本领域中的技术人员将理解，其特征可电控制的分束器仍处于发展阶段，且在不久的将 来可能无法实行。在任何情况下，通过小心地使用滤光器136和/或具有合适特征的分束 器128,有可能优化沿光路124和125传播的光的强度，从而优化所得到的由分光仪132输 出的信号。
[0047] 在光学系统（例如，显微镜）的设计中，理想的是使色差最小化。这通常会改善人 们所寻求的结果。在干涉仪中，这常常采用与装置的样本支路和参考支路的光学元件匹配 的形式。这样，确保了来自两个支路的像差本质上是相同的，且结果是确信最终信号中的噪 声已被最小化。虽然这可能是真的，但已发现使干涉仪的参考支路和样本支路中的光学元 件的像差匹配可导致从装置获得的测量值中出现显著的"无效"区。因此，本发明的一个目 的是通过向干涉仪的各个支路中引入差别色差（即，每个支路中的彼此不同的量化色差） 使上述无效区的范围最小化。应理解的是，可向干涉测量光学系统的任一支路引入"不同 的"色差，且下面的实例不被限制为此方式。
[0048] 图8a_8c示意性地图示了可将差异色差施加于干涉测量光学系统的三种方式。应 注意，图8a-8c中图示的参考支路变化及其变化可形成干涉仪110或110'（图6和图7)的 光路125的一部分。图8a图示了干涉仪的参考支路140的第一实施方案。参考支路140 从分束器（未不出）例如分束器128接收光。该光沿光路125被引导至反射器129。在本 实施方案中，光被光学元件142聚集到反射器129上。反射器129反射的光被校准并沿光 路125朝首先沿光路125引导光的分束器（未示出）返回。沿光路125返回的光的至少一 部分通过分束器（未示出），然后到达分光仪130。在图8a的实施方案中，光路125包括可 选择的转向反射镜144,其用于使干涉仪110、110'光学机械地适配在给定空间中。
[0049] 图8a中所示的光学元件142的色差可基本上与放置在干涉仪的样本支路中的物 镜的色差相同，在这种情况下，色差对干涉测量的影响会减少，但无效区的问题会增加。替 代地，光学元件142(其可由一个或多个单独的透镜、滤光器或光阑组成）的色差量可与参 考支路的物镜的色差量不同，即可引起差异色差。在后一种情况下，色差可增大，但无效区 被最小化。一般而言，反射器129将不会以相同方式引入色差。话虽如此，但优选将以下可 能性考虑在内，即反射器129上的涂层等（单独地或与光学元件142结合）可限定与反射 器或光学元件单独呈现的色差不同的色差。
[0050] 图8b图示了参考支路140,该参考支路利用立方反射器（reflector cube)或回反 射器144使光沿光路125返回，而不会向返回的光中引入许多（如果有的话）色差。这种 情况下，通过在干涉仪的样本支路中使用色差已知的物镜，可引起差异色差。由于回反射器 14