器A受波形或函数发生器FG驱动。致动器A可以是例如压电元件或微 电机。镜M5和致动器A的组合起移相器作用，从而长相干长度干涉仪形成移相干涉仪。丹 尼尔?马拉卡拉编辑的《光学车间检验》（ISBN 0-471-52232-5)第三版第14章中讨论了移 相干涉术。镜M5和致动器A的组合可以替代为用于实现移相的具有适当的控制或驱动器 的任何合适的机构，例如旋转半波偏振片、移动衍射光栅、电光移相器或声光移相器。
[0041] 从镜M5和M6分别反射的光束在二向色分束器BS2被重新组合，并传到分束器BS， 它们在那里与各自的从样品SA反射回的光束相干涉。所得的干涉传到二向色分束器BS3， 它们在那里被再次分离为由快速探测器D2如光电二极管接收的长相干长度干涉光束和由 频谱分析探测器Dl接收的短相干长度干涉光束。频谱分析探测器Dl可以和上述探测器Dl 相同。探测器Dl和D2的输出被提供给数据处理器100。
[0042] 快速探测器D2用来在移相时监测干涉光束的强度。数据处理器100记录移相 时干涉光束的强度，处理所记录的强度以确定相位值，该相位值和从探针P到样品表面的 距离相关。可以使用任何适当的相移算法，例如丹尼尔?马拉卡拉编辑的《光学车间检 验》（ISBN0-471-52232-5)第三版第14章中如第574至580页讨论的斯奎德-哈里哈兰 (Schwider-Hariharan)或卡雷（Carr6)的任何相移算法。
[0043] 频谱分析探测器Dl用来，以上述的例如图1和图2的方式，绝对地确定从探针P 到样品的距离。干涉仪根据上式4测量，即色散干涉仪设置或调整为提供小于长相干长度 源Sl的一半波长的分辨率，从而可以确定长相干长度干涉仪的条纹级。
[0044] 图8示出了组合装置的另一个实施例，其中使用外差法来解决长相干长度干涉仪 的相位。
[0045] 如图8所示，来自长相干长度激光源Sl的光和来自短相干长度源S2的光通过组 合器C(其可以是例如反射镜、分色镜或分光镜）组合以形成单光束，该单光束随后被分束 器BS分离成两个干涉仪臂。测量光束根据应用通过探针P聚焦或准直于样品SA上。参考 光束行进到二向色分束器BS2,其将长相干长度激光源波长的光与短相干长度源的光分离。
[0046] 长相干长度光束在二向色分束器BS2与短相干长度光束分离，穿过一对声光偏转 器（AODs)AODl和A0D2,该声光偏转器上移光频率以使得基本光频率的光束经由光探针P 外差地入射到样品SA。具体地，该光束的光频率通过第一波形或函数发生器FGl的应用到 AODl的频率Π下移，来自AODl的负的第一级衍射光束被传到A0D2, AOD的孔有效地充当 狭缝以虚化除所需要的所有衍射光束，然后光频率通过第二波束或函数发生器FG2的应用 到A0D2的频率f2上移，并选择正的第一级。所得的从A0D2射出的光束的总频移因此为 f2-fl。从样品SA返回的光通过二向色分束器BS3分为长相干长度波长和短相干长度波 长，长相干长度的光由镜M7向分束器BS4反射并在那儿与频移光束相干涉。含有光学混合 频率分量的干涉光束入射到光电二极管探测器D3。光电二极管探测器D3的电性输出穿过 低通滤波器LPF1，该低通滤波器在差频f2-fl时输出信号，其具有依赖于从光探针P到样 品SA表面的距离的相位。相稳定参考信号由通过波形或函数发生器FGl和FG2分别提供 的频率为f2和Π的电性混合信号生成于混合器M中，然后将输出送往低通滤波器LPF2,以 只获取差频f2_fl。该电性生成的差频信号作为参考信号被输入到相敏检波器或锁定放大 器LIA，其跟踪或锁定从光电二极管探测器D3获得的信号的相位变化。该锁定放大器LIA 可提供相位信号输出到数据处理器100。该相位与从光探针P到样本表面的距离相关。
[0047] 短相干长度源的光穿过波长色散仪DP，被镜M8反射回到分束器BS2,并因此回到 分束器BS，该光在那里与从样品反射的短相干长度源的光相干涉。短相干长度源的光干涉 通过分束器BS3传到探测器D1，该探测器的输出可以被传到数据处理器100。短相干长度 干涉仪被再次用于确定条纹级。
[0048] 任何合适的光谱仪、分光光度计或摄谱仪或单色仪可以用作探测器D1。图9示出 了一种实施例。在该实施例中，探测器Dl为光谱仪，包括光栅G、准直球面镜SM线性传感元 件阵列CD (例如CCD或CMOS传感器阵列），不同波长（分别以短划线、虚线和实线示出的 λ、λ，和λ + λ，）入射到阵列⑶的不同传感元件上，从而通过从干涉仪射出的线性色散 宽波段光在阵列上提供光学频谱图，其随后由电子接口读出，以提供数据输入到数据处理 器100。可以对该光谱仪做任何适当的变化，例如可以使用柴尔尼-特纳（Czerny-Turner) 或法斯提亚-艾伯特（Fastie-Ebert)单色仪。
[0049] 图10示出了可以提供数据处理器100的计算装置的简化框图。计算装置可以是， 例如，个人电脑或其他通用计算装置。如图所示，该计算装置具有处理器25,其连接存储器 26 (ROM和/或RAM)、大容量存储装置27如硬盘驱动器，用于接收移动介质RM 29如软盘、 ⑶-R0M、DVD、指状储存器或USB或记忆棒等等的移动介质驱动器RMD 28、用户接口 21和通 信接口 COMMS 30。用户接口 21可以包括由例如键盘31a和指向装置31b的用户输入以及 包括本实施例的显示器如CRT或IXD显示器36a和打印机36b的用户输出36。通信接口 30可以是调制解调器或网卡，能使计算装置经由网络比如局域网LAN、广域网WAN、内联网 或互联网与其它计算装置进行通信。
[0050] 处理器25可以通过例如以下任何一个或多个方法来编程以提供所需功能： 1. 通过预先安装的程序指令以及存储器26或大容量存储装置27的非易失性部分中的 任何相关联的数据； 2. 通过下载程序指令和来自移动介质驱动器28内接收的移动介质29的任何相关联的 数据； 3. 通过下载程序指令和作为从经由通信接口 39的从另一计算装置提供的信号SG的任 何相关联的数据； 4. 通过使用用户接口的用户输入。
[0051] 计算装置（或与该计算装置通信的不同的计算装置）也可用来通过适当的接口控 制干涉设备的部件的工作，例如上述的光源、致动器和函数发生器。当由程序指令编程时， 计算装置可以根据通过用户接口接收的用户指令来控制测量操作，和/或可以允许对测量 结果进行分析，并将分析结果显示给用户。
[0052] 其它的可能是，可以以任何适当的方式使用DSP或单独的微控制器或以任何适当 的组合来实现数据处理和控制。该控制根据情况和要求可以是硬连线或由软件驱动。
[0053] 图11示出的框图示出了一种提供数据处理和控制功能的方法。为了简化图11，干 涉设备被简单地示为框1〇〇〇,其仅有探测器Dl和长相干长度检测系统100 (D2或图8所示 元件的组合）被示出。长相干长度源检测系统以虚线方式，以表明它可能不存在。
[0054] 在本实施例中，样品或被测对象SA支撑在样品支架101上，通过相应的驱动器 102x和102y，样品支架可以在图11的X和y的至少一个方向中可移动，以使得能够通过干 涉设备检查不同的表面像素（即干涉仪成像的样品表面的区域）。样品支架还可以，例如为 了定位的目的，通过z驱动器102z可移动于z方向上。各驱动器与相应的数据记录器103x、 103y、103z关联，数据记录器提供输出给数据处理和控制系统的总控制器104,以能够确定 由干涉设备检查的待测不同表面像素的相对的X和y (及可能的z)位置。
[0055] 数据处理和控制系统具有用户接口 105,其可参照如所讨论的图10,并可用于使 用户能够输入指令以控制干涉设备的操作，及查看输出数据。
[0056] 在本实施例中，数据处理器100具有用于接收频谱分析监测仪Dl的输出的信号接 收器110、用于使用例如自相关算法或任何其他合适的寻峰算法确定如上参照图1和图2所 讨论的中心波数的中心波数确定器111。设置样品特征确定器112以使用所确定的中心波 数和相应的数据记录器的输出来样品的特征。例如，当样品支架在X和/或y方向移动时， 可以由从待检测的不同表面像素确定的中心波数确定表面轮廓或2D形貌。
[0057] 在干涉设备还包括一个长相干长度干涉仪的情况下，数据处理装置包括长相干长 度的数据接收器113和长相干长度处理器114,其在图7所示干涉设备的情况下，使用例如 相移算法来处理长相干长度数据。在这种情况下，样品特征确定器112使用波数确定器111 的输出来消除歧义相位或条纹级。
[0058] 虽然上面描述的样品支架是可移动的，但可以理解的是，另一个可能中，干涉设备 可被移动，特别地，如果探头独立，则移动探头，或者，使样品支架和干涉设备之间实现相对 运动。当然，可以理解的是，可以不设置所有的驱动器102及其相应的数据记录器103。例 如，可以设置单个驱动器l〇2x和相应的数据记录器103x来生成表面轮廓。
[0059] 虽然上面描述的是迈克尔逊干涉仪，但也可以使用其它适当的干涉仪。而且，虽然 上面提到特定衍射级，但也可以使用其它任何合适的衍射级。在某些情况下，更高的阶衍射 光束可以是有利的，因为它提供了更多的色散，虽然会增加光损耗。
[0060] 如上所描述的波长色散设置在参考路径上。另一个可能是，波长色散可以应用于 探针和分束器BS之间的测量臂。
[0061] 如上所述，无论光栅是否透射或反射（参见图4)，其