FR3141243A1 - Process for functional characterization of Smartphone optical lenses - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé (300) de caractérisation fonctionnelle, en cours de fabrication ou après fabrication, d’un objectif optique cible d’un Smartphone, ou d’un module caméra d’un Smartphone, comprenant les étapes suivantes et réalisée après empilement desdits éléments optiques dudit objectif cible : mesure (304), par interférométrie optique, d’au moins un jeu optique mesuré comprenant des données relatives à au moins un paramètre géométrique d’au moins une interface optique ; etfourniture (310), en fonction dudit au moins un jeu optique mesuré, d’un jeu de performance estimé comprenant des données relatives à la performance dudit objectif cible (100), par un modèle de caractérisation préalablement entrainé. Elle concerne également un dispositif de caractérisation d’objectifs optiques de Smartphones, ou de modules caméra de Smartphone, mettant en œuvre un tel procédé de caractérisation. Elle concerne en outre un procédé et un système de fabrication d’objectifs optiques de Smartphones, ou de modules caméra de Smartphone, mettant en œuvre un tel procédé, ou dispositif, de caractérisation. Figure d’abrégé : Fig. 3The invention relates to a method (300) for functional characterization, during manufacturing or after manufacturing, of a target optical lens of a Smartphone, or of a camera module of a Smartphone, comprising the following steps and carried out after stacking of said optical elements of said target objective: measurement (304), by optical interferometry, of at least one measured optical game comprising data relating to at least one geometric parameter of at least one optical interface; andproviding (310), based on said at least one measured optical game, an estimated performance game comprising data relating to the performance of said target objective (100), by a previously trained characterization model. It also relates to a device for characterizing optical lenses of Smartphones, or of Smartphone camera modules, implementing such a characterization process. It further relates to a method and a system for manufacturing optical lenses for Smartphones, or Smartphone camera modules, implementing such a characterization method, or device. Abstract figure: Fig. 3
Description
La présente invention concerne un procédé de caractérisation d’un objectif optique de Smartphone, en particulier pendant ou après sa fabrication, en vue de déterminer un indicateur de performance fonctionnelle. Elle concerne également un dispositif de caractérisation d’objectifs optiques de Smartphone mettant en œuvre un tel procédé. Elle concerne en outre un procédé et un système de fabrication d’objectifs optiques de Smartphone mettant en œuvre un tel procédé, ou dispositif, de caractérisation.The present invention relates to a method for characterizing a Smartphone optical lens, in particular during or after its manufacture, with a view to determining a functional performance indicator. It also relates to a device for characterizing optical smartphone lenses implementing such a method. It further relates to a method and a system for manufacturing optical Smartphone lenses implementing such a characterization method, or device.
Le domaine de l’invention est le domaine de la caractérisation qualitative des objectifs optiques de Smartphone.The field of the invention is the field of qualitative characterization of Smartphone optical lenses.
Les objectifs optiques sont utilisés dans divers appareils, tels que par exemple des caméras, des appareils photos, des Smartphones, etc. pour imager une scène, ou alors en tant que source lumineuse, pour projeter des motifs, éclairer une scène, etc.Optical lenses are used in various devices, such as cameras, smartphones, etc. to image a scene, or as a light source, to project patterns, illuminate a scene, etc.
Un objectif optique est constitué d’un empilement de lentilles optiques convergentes, divergentes, asphériques, ou éventuellement d’autres formes complexes, séparées entre-elles par un espace vide, également appelé « air gap » en anglais, ou par une entretoise, également appelé « spacer » en anglais. Elles sont généralement assemblées via un dispositif que l’on appelle fût ou barillet. Une fois assemblé, l’objectif optique est testé pour déterminer une donnée de performance relative au fonctionnement dudit objectif, principalement pour valider ou non la qualité fonctionnelle dudit objectif.An optical lens is made up of a stack of converging, diverging, aspherical optical lenses, or possibly other complex shapes, separated from each other by an empty space, also called an "air gap" in English, or by a spacer, also called “spacer” in English. They are generally assembled via a device called a barrel or barrel. Once assembled, the optical lens is tested to determine performance data relating to the operation of said lens, mainly to validate or not the functional quality of said lens.
Il existe actuellement différentes techniques pour tester un objectif optique lors de sa fabrication.There are currently different techniques for testing an optical lens during its manufacture.
On connait des techniques de test par des mesures fonctionnelles, telles que par exemple la technique de caractérisation par Fonction de Modulation de Transfert, appelé « MTF » pour « Modulation Transfer Function » en anglais. Cette technique permet, par relevé de contraste en plusieurs points de mesure sur l’objectif optique, de valider ou non les performances dudit objectif optique en fin de fabrication. Les techniques de test par des mesures fonctionnelles, et en particulier la technique MTF, sont des techniques chronophages. De plus, ces techniques se concentrent sur l’objectif optique après sa fabrication, de sorte que lorsque l’objectif optique testé n’est pas performant, sa fabrication constitue entièrement une perte de temps et d’argent.We know test techniques using functional measurements, such as for example the Modulation Transfer Function characterization technique, called “MTF” for “Modulation Transfer Function” in English. This technique makes it possible, by measuring the contrast at several measurement points on the optical lens, to validate or not the performance of said optical lens at the end of manufacture. Testing techniques using functional measurements, and in particular the MTF technique, are time-consuming techniques. Additionally, these techniques focus on the optical lens after it has been manufactured, so when the optical lens under test does not perform well, manufacturing it is entirely a waste of time and money.
Il existe aussi une technique pour caractériser individuellement les éléments optiques composant l’objectif optique, avant sa fabrication. Cette technique prévoit de mesurer des valeurs de paramètres individuels sur chaque élément optique de l’objectif et de comparer cette valeur à des fourchettes de tolérances prédéterminées. Cependant, le nombre de paramètres mis en jeu dans cette technique peut être important, ce qui rend ces techniques chronophages aussi. De plus, il est en réalité difficile de prévoir les corrélations entre les paramètres individuels de chaque élément optique d’un objectif optique et sa performance finale. En effet, il a été observé que maintenir les paramètres individuels d’un élément optique dans une fourchette de valeurs ne garantit pas nécessairement la performance d’un objectif optique fabriqué qui va aussi dépendre du contexte des autres paramètres individuels et des combinaisons favorables ou non des paramètres dans leur fourchette de valeurs. Ces situations montrent que la technique existante n’est pas très efficace.There is also a technique for individually characterizing the optical elements making up the optical lens, before its manufacture. This technique involves measuring individual parameter values on each optical element of the lens and comparing this value to predetermined tolerance ranges. However, the number of parameters involved in this technique can be significant, which also makes these techniques time-consuming. Additionally, it is actually difficult to predict the correlations between the individual parameters of each optical element of an optical lens and its final performance. Indeed, it has been observed that maintaining the individual parameters of an optical element within a range of values does not necessarily guarantee the performance of a manufactured optical lens which will also depend on the context of the other individual parameters and the favorable or unfavorable combinations. parameters within their range of values. These situations show that the existing technique is not very effective.
Un but de la présente invention est de remédier à au moins un des inconvénients précités.An aim of the present invention is to remedy at least one of the aforementioned drawbacks.
Un autre but de l’invention est de proposer une solution de caractérisation d’objectifs optiques moins chronophage.Another aim of the invention is to propose a less time-consuming solution for characterizing optical lenses.
Un autre but de l’invention est de proposer une solution de caractérisation d’objectifs optiques plus simple et plus évolutifs en fonction de l’architecture des objectifs optiques.Another aim of the invention is to propose a solution for characterizing optical objectives that is simpler and more scalable depending on the architecture of the optical objectives.
Il est aussi un autre but de l’invention de proposer une solution de caractérisation d’objectifs optiques plus performante.It is also another aim of the invention to propose a more efficient optical lens characterization solution.
L’invention propose d’atteindre au moins l’un des buts précités par procédé de caractérisation fonctionnelle, en cours de fabrication ou après fabrication, d’un objectif optique cible d’un Smartphone, ou d’un objectif optique cible d’un module caméra d’un Smartphone, comprenant plusieurs éléments optiques, ledit procédé comprenant une phase de caractérisation dudit objectif cible comprenant les étapes suivantes et réalisée après empilement desdits éléments optiques :
- mesure, par interférométrie optique sur ledit empilement d’éléments optiques, d’au moins un jeu de données, dit jeu optique mesuré, comprenant des données relatives à au moins un paramètre géométrique d’au moins une interface optique dudit objectif cible ; et
- fourniture, en fonction dudit au moins un jeu optique mesuré, d’un jeu de données, dit jeu de performance estimé, comprenant des données estimées relatives à la performance dudit objectif cible, par un modèle de caractérisation préalablement entrainé avec une base, dite base d’entrainement, de jeux d’entrainements constituée à partir d’objectifs optiques d’architecture identique à celle dudit objectif cible.
- measurement, by optical interferometry on said stack of optical elements, of at least one set of data, called measured optical set, comprising data relating to at least one geometric parameter of at least one optical interface of said target objective; And
- provision, based on said at least one measured optical game, of a data set, called an estimated performance game, comprising estimated data relating to the performance of said target objective, by a characterization model previously trained with a base, called a base training, training games constituted from optical objectives of architecture identical to that of said target objective.
Ainsi, le procédé selon l’invention propose de prédire, lors de sa fabrication, la performance fonctionnelle d’un objectif optique comprenant un empilement de plusieurs éléments optiques, en fonction de mesures d’interférométrie optiques relatives aux interfaces optiques dudit objectif, sans avoir à réaliser de mesure fonctionnelle relative audit objectif optique, par exemple par une méthode de type MTF. De plus, l’invention propose de caractériser un objectif optique sans avoir à caractériser individuellement chaque élément optique de l’objectif optique. Ainsi, la solution proposée par la présente invention est moins chronophage et plus simple que les solutions actuelles.Thus, the method according to the invention proposes to predict, during its manufacture, the functional performance of an optical lens comprising a stack of several optical elements, as a function of optical interferometry measurements relating to the optical interfaces of said lens, without having to carry out a functional measurement relating to said optical objective, for example by an MTF type method. Furthermore, the invention proposes to characterize an optical lens without having to individually characterize each optical element of the optical lens. Thus, the solution proposed by the present invention is less time-consuming and simpler than current solutions.
De plus, dans la présente invention, le jeu optique mesuré est déterminé par interférométrie optique sur un ensemble des éléments optiques formant l’objectif après que lesdits éléments optiques sont empilés, et non sur chaque élément optique individuellement. Ainsi, la caractérisation est réalisée en prenant en compte au moins un des éléments optiques, mais aussi son association avec d’autres éléments optiques formant l’objectif optique, ce qui permet une caractérisation plus complète et plus proche de la réalité, et donc plus réaliste et plus performante.Furthermore, in the present invention, the measured optical clearance is determined by optical interferometry on a set of optical elements forming the lens after said optical elements are stacked, and not on each optical element individually. Thus, the characterization is carried out by taking into account at least one of the optical elements, but also its association with other optical elements forming the optical objective, which allows a more complete and closer characterization to reality, and therefore more realistic and more efficient.
Avantageusement, selon l’invention le jeu optique mesuré est obtenu par une mesure effectuée uniquement depuis une face, ou un côté, de l’empilement sans avoir à retourner ledit empilement. Ainsi, le jeu optique mesuré est obtenu de manière plus rapide. Dans ce cas, l’interférométrie optique permet de mesurer des données relatives à chaque interface optique de l’objectif, y compris chaque interface optique, dite enterrée, c’est-à-dire une interface optique qui n’est visible uniquement au travers d’une autre interface optique dudit objectif.Advantageously, according to the invention the measured optical clearance is obtained by a measurement carried out only from one face, or one side, of the stack without having to turn said stack. Thus, the measured optical clearance is obtained more quickly. In this case, optical interferometry makes it possible to measure data relating to each optical interface of the lens, including each optical interface, called buried, that is to say an optical interface which is only visible through another optical interface of said lens.
Les éléments optiques composant un objectif optique sont empilés suivant une direction d’empilement, également appelé axe Z dans la suite, ou encore l’axe de l’objectif optique. Le plan perpendiculaire à l’axe Z, c’est-à-dire le plan selon lequel chaque élément optique s’étend, est appelé le plan X-Y dans la suite.The optical elements making up an optical lens are stacked in a stacking direction, also called the Z axis in the following, or the axis of the optical lens. The plane perpendicular to the Z axis, that is to say the plane along which each optical element extends, is called the X-Y plane in the following.
Dans la présente demande, l’étape de mesure permet d’obtenir un jeu optique mesuré relatif à la géométrie des interfaces optiques de l’objectif, également appelé « paramètre géométrique » de l’interface.In the present application, the measurement step makes it possible to obtain a measured optical clearance relating to the geometry of the optical interfaces of the lens, also called “geometric parameter” of the interface.
Par « paramètre géométrique d’une interface optique », on entend, par exemple, et sans perte de généralité :
- une position de l’interface optique au sein de l’objectif, selon l’axe Z ;
- une position d’un APEX de l’interface optique, en particulier dans le plan X-Y et/ou
- une position d’un APEX de l’interface optique, en particulier selon l’axe Z,
- une inclinaison (TIP et/ou TILT) de ladite interface optique par rapport à l’axe Z,
- un décentrement d’une interface optique, ou d’un élément optique, par rapport à l’axe Z, dans le plan X-Y.
- a position of the optical interface within the lens, along the Z axis;
- a position of an APEX of the optical interface, in particular in the XY plane and/or
- a position of an APEX of the optical interface, in particular along the Z axis,
- an inclination (TIP and/or TILT) of said optical interface relative to the Z axis,
- a decentration of an optical interface, or an optical element, relative to the Z axis, in the XY plane.
Par « interface optique enterrée », on entend une interface qui, lors de la mesure d’interférométrie optique, n’est visible que par l’intermédiaire d’au moins une autre interface optique. L’au moins une autre interface optique au travers de laquelle l’interface enterrée est visible peut être une interface optique d’un même élément optique, ou une interface optique d’un autre élément optique.By “buried optical interface” is meant an interface which, during optical interferometry measurement, is only visible via at least one other optical interface. The at least one other optical interface through which the buried interface is visible may be an optical interface of the same optical element, or an optical interface of another optical element.
Deux objectifs optiques ont une architecture identique lorsque chacun de ces objectifs comprennent par conception des éléments optiques identiques empilés par conception de manière identique.Two optical lenses have an identical architecture when each of these lenses comprises by design identical optical elements stacked by design in an identical manner.
Selon l’invention, l’étape de mesure est réalisée par interférométrie optique.According to the invention, the measurement step is carried out by optical interferometry.
L’interférométrie optique peut être réalisée avec un appareil d’interférométrie optique, qui selon l’invention, permet de mesurer au moins une donnée relative à une géométrie d’au moins une interface optique de l’objectif cible. Suivant un exemple de réalisation particulier, l’appareil d’interférométrie optique comprend une source de lumière à faible cohérence émettant, en direction de l’empilement d’éléments optiques, et plus particulièrement selon l’axe Z, un faisceau de lumière, appelé faisceau de mesure. Le faisceau de mesure, illumine l’empilement d’éléments optiques en un point de mesure plus ou moins large selon la focalisation dans le plan X-Y, et parcourt alors l’empilement d’éléments optiques, en particulier dans la direction d’empilement, et traverse chaque interface optique à tour de rôle. À chaque interface optique, une partie du faisceau est réfléchie, et constitue un faisceau réfléchi. Ce faisceau réfléchi est alors capté par un capteur se trouvant du même côté que la source d’émission, et est caractérisé par interférométrie optique avec un faisceau de référence provenant aussi de la source de lumière. Par « zone de cohérence », on entend la zone dans laquelle des interférences entre le faisceau de mesure et le faisceau de référence peuvent se former sur le capteur. La zone de cohérence peut être déplacée en variant la différence de la longueur du chemin optique entre les deux faisceaux, par exemple en modifiant la longueur optique d’un des faisceaux ou des deux. L’appareil d’interférométrie optique permet de détecter sélectivement un signal d’interférence pour chaque interface au niveau de laquelle la zone de cohérence est positionnée, c’est-à-dire pour chaque surface se trouvant dans la zone de cohérence. Préférentiellement, la longueur de cohérence de la source lumineuse est ajustée de sorte à être plus courte qu’une distance optique minimale entre deux interfaces adjacentes de l’élément optique. Ainsi, pour chaque mesure, une seule interface se trouve dans la zone de cohérence, et donc, un signal d’interférence acquis ne comprend que la contribution d’une seule interface, ou ne provient que d’une seule interface. Les mesures des interférences sont effectuées selon un champ de vue déterminé par les moyens de mesure du dispositif.Optical interferometry can be carried out with an optical interferometry device, which according to the invention makes it possible to measure at least one piece of data relating to a geometry of at least one optical interface of the target objective. According to a particular embodiment, the optical interferometry device comprises a low coherence light source emitting, in the direction of the stack of optical elements, and more particularly along the Z axis, a beam of light, called measuring beam. The measurement beam illuminates the stack of optical elements at a measuring point that is more or less wide depending on the focus in the X-Y plane, and then travels through the stack of optical elements, in particular in the stacking direction, and crosses each optical interface in turn. At each optical interface, part of the beam is reflected, and constitutes a reflected beam. This reflected beam is then captured by a sensor located on the same side as the emission source, and is characterized by optical interferometry with a reference beam also coming from the light source. By “coherence zone” we mean the zone in which interference between the measurement beam and the reference beam can form on the sensor. The coherence zone can be moved by varying the difference in the length of the optical path between the two beams, for example by modifying the optical length of one or both of the beams. The optical interferometry device makes it possible to selectively detect an interference signal for each interface at which the coherence zone is positioned, that is to say for each surface located in the coherence zone. Preferably, the coherence length of the light source is adjusted so as to be shorter than a minimum optical distance between two adjacent interfaces of the optical element. Thus, for each measurement, only one interface is in the coherence zone, and therefore, an acquired interference signal only includes the contribution of a single interface, or only comes from a single interface. The interference measurements are carried out according to a field of view determined by the measuring means of the device.
Selon un mode de réalisation, l’appareil interférométrique peut opérer en mode point en étant configuré pour détecter un signal d’interférence ponctuel en un point du champ de vue ou en un détecteur ponctuel. Le jeu optique mesuré peut être, ou peut comprendre, le signal d’interférence ou l’interférogramme qui est un signal d’intensité fonction du déplacement de la zone de cohérence le long de l’axe z. Le signal d’interférence peut, par exemple, être vu comme une succession de raies d’interférence associées à chaque interface optique.According to one embodiment, the interferometric device can operate in point mode by being configured to detect a point interference signal at a point in the field of view or at a point detector. The measured optical game may be, or may include, the interference signal or the interferogram which is an intensity signal depending on the displacement of the coherence zone along the z axis. The interference signal can, for example, be seen as a succession of interference lines associated with each optical interface.
Alternativement ou en plus, l’appareil d’interférométrie optique peut comprendre un capteur interférométrique, dit capteur interférométrique en plein champ, configuré pour détecter un signal d’interférence en plein champ dans un champ de vue et représenté, par exemple, sous la forme d’une image 2D (image d’interférence) grâce à l’élément de détection.Alternatively or in addition, the optical interferometry apparatus may comprise an interferometric sensor, called a full-field interferometric sensor, configured to detect a full-field interference signal in a field of view and represented, for example, in the form of a 2D image (interference image) using the detection element.
Une interface à mesurer peut ainsi être imagée selon le champ de vue en une seule mesure ou par balayage d’un faisceau.An interface to be measured can thus be imaged according to the field of view in a single measurement or by scanning a beam.
Dans un exemple particulier de mise en œuvre, un signal de mesure peut être formé par un signal d’interférence ponctuel associé à un pixel de l’élément de détection dont l’intensité est détectée suivant le déplacement en Z de la zone de cohérence.In a particular example of implementation, a measurement signal can be formed by a point interference signal associated with a pixel of the detection element whose intensity is detected following the movement in Z of the coherence zone.
Selon un exemple, le dispositif interférométrique peut comprendre un capteur interférométrique avec un interféromètre de Michelson. Selon un autre exemple, le dispositif interférométrique peut comprendre un capteur interférométrique avec un interféromètre de Mach-Zehnder.According to one example, the interferometric device may comprise an interferometric sensor with a Michelson interferometer. According to another example, the interferometric device may comprise an interferometric sensor with a Mach-Zehnder interferometer.
Selon des modes de réalisation, un appareil d’interférométrie en mode point et un appareil d’interférométrie en plein champ peuvent être associés.According to embodiments, a point mode interferometry apparatus and a full-field interferometry apparatus may be associated.
La mesure d’interférométrie optique entre le faisceau de mesure et le faisceau de référence permet de fournir des données de mesure brutes qui comprennent, pour des interfaces optiques :
- e n mode point: au moins une raie d’interférence dont la position et l’amplitude dépendent de la distance géométrique à laquelle se trouve ladite interface optique, par rapport à un point/plan de référence, au point de mesure. En particulier, le point/plan de référence est le point/plan d’émission de l’onde de mesure, ou alors d’une interface de référence connue faisant partie du dispositif de mesure. Ainsi, la position d’une raie d’interférence permet de déterminer la distance à laquelle se trouve l’interface optique qui lui est associée, au point de mesure.
- e n mode plein champ: une séquence de signaux d’interférence 2D acquis pour une pluralité de différences de trajets optiques permettant d’obtenir des informations de forme des interfaces optiques. Ces séquences peuvent être acquises de différentes manières selon la technique d’analyse mise en œuvre. La pluralité de signaux d’interférence 2D peut notamment être acquise selon une méthode interférométrique par décalage de phase ou selon une méthode interférométrique par balayage vertical. Selon un autre mode de réalisation nullement limitatif, le signal d’interférence peut être traité par un procédé de calcul par holographie numérique. Typiquement, les signaux d’interférence 2D comportent une information d’amplitude et une information de phase. Des images associées à ces informations d’amplitude et des images associées à ces informations de phase peuvent être construites à partir des signaux d’interférence.
- in point mode : at least one interference line whose position and amplitude depend on the geometric distance at which said optical interface is located, relative to a reference point/plane, at the measurement point. In particular, the reference point/plane is the point/plane of emission of the measurement wave, or of a known reference interface forming part of the measuring device. Thus, the position of an interference line makes it possible to determine the distance at which the optical interface associated with it is located, at the measurement point.
- in full-field mode : a sequence of 2D interference signals acquired for a plurality of optical path differences making it possible to obtain shape information of the optical interfaces. These sequences can be acquired in different ways depending on the analysis technique implemented. The plurality of 2D interference signals can in particular be acquired according to a phase shift interferometric method or according to a vertical scanning interferometric method. According to another non-limiting embodiment, the interference signal can be processed by a digital holography calculation method. Typically, 2D interference signals include amplitude information and phase information. Images associated with this amplitude information and images associated with this phase information can be constructed from the interference signals.
Selon des modes de réalisation, l’étape de mesure peut réaliser une unique mesure fournissant un seul jeu optique mesuré. Dans ce cas, c’est cet unique jeu optique qui est donné en entrée du modèle de caractérisation fonctionnelle, éventuellement après traitement.According to embodiments, the measurement step can perform a single measurement providing a single measured optical clearance. In this case, it is this unique optical game which is given as input to the functional characterization model, possibly after processing.
Par exemple, l’étape de mesure peut réaliser une seule mesure d’interférométrie optique sur l’empilement d’éléments optiques. Une telle mesure d’interférométrie peut par exemple fournir un jeu optique comprenant :
- des données mesure brutes représentant le signal d’interférence,
- des données de mesure brutes relatives à des positions, et éventuellement à des amplitudes, de raies d’interférence ;
- des données de mesure, dites brutes, relatives à des images d’interférence d’un élément optique, contenant des informations d’intensité et des informations de phases;
- des valeurs de distance entre les interfaces optiques, ou les éléments optiques, obtenues par traitement des données brutes ;
- des données de topographie obtenues par traitement des données brutes ;
- de données d’épaisseur de chaque élément optique ;
- des données de position selon l’axe Z ;
- des données d’alignement par rapport à l’axe Z dans le plan X-Y ; ou
- des données d’inclinaison par rapport à l’axe Z.
- raw measurement data representing the interference signal,
- raw measurement data relating to positions, and possibly amplitudes, of interference lines;
- measurement data, called raw, relating to interference images of an optical element, containing intensity information and phase information;
- distance values between the optical interfaces, or optical elements, obtained by processing the raw data;
- topography data obtained by processing raw data;
- thickness data of each optical element;
- position data along the Z axis;
- alignment data relative to the Z axis in the XY plane; Or
- tilt data relative to the Z axis.
Suivant des modes de réalisation, l’étape de mesure peut réaliser plusieurs mesures d’interférométrie optique fournissant un ou plusieurs jeu(x) optique(s) mesuré(s).Depending on embodiments, the measurement step can perform several optical interferometry measurements providing one or more measured optical game(s).
Par exemple, les données acquises lors de plusieurs mesures d’interférométrie optique peuvent être traitées pour fournir un unique jeu optique, par consolidation ou par concaténation des données obtenues pour chaque mesure. Alternativement, chaque mesure d’interférométrie optique peut fournir un jeu optique mesuré.For example, data acquired during several optical interferometry measurements can be processed to provide a single optical set, by consolidation or concatenation of the data obtained for each measurement. Alternatively, each optical interferometry measurement can provide a measured optical clearance.
Par exemple, l’étape de mesure peut fournir une combinaison quelconque d’au moins un des jeux optiques mesurés suivants :
- un jeu optique mesuré relatif aux positions des interfaces optiques, ou des éléments optiques, selon l’axe Z : un tel jeu optique mesuré peut être obtenu par une ou plusieurs mesures d’interférométrie optique ;
- un jeu optique mesuré relative aux épaisseurs des éléments optiques, selon l’axe Z : un tel jeu optique mesuré peut être obtenu par une ou plusieurs mesures d’interférométrie optique ;
- un jeu optique mesuré de profil de surface des interfaces optiques : un tel jeu optique mesuré peut être obtenu par une ou plusieurs mesures d’interférométrie optique ;
- un jeu optique mesuré relatif à un décentrement de chaque interface, ou élément optique, de l’empilement par rapport à l’axe de Z ou relativement à une position de centre d’une autre interface, dans le plan X-Y ;
- un jeu optique mesuré relatif à une inclinaison de chaque interface, ou élément optique, de l’empilement par rapport à l’axe de Z ou relativement à l’inclinaison d’une autre interface.
- a measured optical clearance relating to the positions of the optical interfaces, or optical elements, along the Z axis: such a measured optical clearance can be obtained by one or more optical interferometry measurements;
- a measured optical clearance relative to the thicknesses of the optical elements, along the Z axis: such a measured optical clearance can be obtained by one or more optical interferometry measurements;
- a measured optical clearance of the surface profile of the optical interfaces: such a measured optical clearance can be obtained by one or more optical interferometry measurements;
- a measured optical clearance relative to a decentration of each interface, or optical element, of the stack relative to the Z axis or relative to a center position of another interface, in the XY plane;
- a measured optical clearance relative to an inclination of each interface, or optical element, of the stack relative to the Z axis or relative to the inclination of another interface.
Suivant des modes de réalisation, au moins un jeu optique peut comprendre, une partie ou la totalité, des valeurs de mesure brutes fournies par au moins une mesure d’interférométrie optique.Depending on embodiments, at least one optical set may include, part or all, raw measurement values provided by at least one optical interferometry measurement.
Par exemple, le jeu optique mesuré peut comprendre le signal d’interférence mesuré.For example, the measured optical clearance may include the measured interference signal.
Par exemple, le jeu optique peut comprendre des données brutes représentant, pour au moins une raie d’interférence, la position, et éventuellement l’amplitude de ladite raie d’interférence.For example, the optical game may include raw data representing, for at least one interference line, the position, and possibly the amplitude of said interference line.
Selon un autre exemple, le jeu optique mesuré peut comprendre des données brutes représentant l’image d’amplitude et/ou l’image de phase associées à une image d’interférence.According to another example, the measured optical game may include raw data representing the amplitude image and/or the phase image associated with an interference image.
Un exemple de données brutes de mesure est donné plus loin en référence à la
Suivant des modes de réalisation, au moins un jeu optique mesuré peut comprendre au moins une valeur géométrique relative à au moins une interface optique de l’objectif, l’étape de mesure comprenant les étapes suivantes :
- au moins une mesure d’interférométrie optique fournissant, chacune, des données brutes, et
- calcul de ladite au moins une valeur géométrique par traitement desdites données brutes.
- at least one optical interferometry measurement each providing raw data, and
- calculation of said at least one geometric value by processing said raw data.
Une telle donnée géométrique peut comprendre l’une quelconque des données suivantes :
- au moins une valeur de position d’une interface, ou d’un élément, optique de l’objectif ;
- au moins une valeur d’épaisseur d’un élément optique de l’objectif ;
- au moins une valeur de décentrement d’au moins une interface, ou d’un élément, optique par rapport à l’axe Z, ou relativement à une position de centre d’une autre interface, dans le plan X-Y ; ou
- au moins une valeur d’inclinaison d’au moins une interface, ou d’un élément, optique par rapport à l’axe Z, ou relativement à l’inclinaison une autre interface.
- au moins une valeur de topographie ou de profil de forme d’au moins une interface.
- at least one position value of an optical interface, or element, of the lens;
- at least one thickness value of an optical element of the lens;
- at least one decentration value of at least one optical interface, or element, relative to the Z axis, or relative to a center position of another interface, in the XY plane; Or
- at least one inclination value of at least one optical interface, or element, relative to the Z axis, or relative to the inclination of another interface.
- at least one topography or shape profile value of at least one interface.
La position selon l’axe Z d’une interface optique peut être déterminée comme étant la position d’une raie d’interférence correspondant à ladite interface.The position along the Z axis of an optical interface can be determined as being the position of an interference line corresponding to said interface.
L’épaisseur d’un élément optique, selon l’axe Z, peut être déterminée en calculant la distance entre les raies d’interférence correspondant à chacune des interfaces optiques dudit élément optique.The thickness of an optical element, along the Z axis, can be determined by calculating the distance between the interference lines corresponding to each of the optical interfaces of said optical element.
La position d’une interface optique par rapport à l’axe Z peut être déterminée en effectuant plusieurs mesures d’interférométrie optique, en particulier dans une zone centrale de l’objectif optique. En suivant, sur les plusieurs mesures, la position, selon l’axe Z, de la raie d’interférence associée à ladite interface, il est possible de déterminer la position de l’APEX de ladite interface optique. La position de l’APEX de l’interface optique permet de déterminer la position de ladite interface par rapport à l’axe Z, dans le plan X-Y, et donc son décentrement par rapport à l’axe Z.The position of an optical interface relative to the Z axis can be determined by performing several optical interferometry measurements, particularly in a central area of the optical lens. By following, over the several measurements, the position, along the Z axis, of the interference line associated with said interface, it is possible to determine the position of the APEX of said optical interface. The position of the APEX of the optical interface makes it possible to determine the position of said interface relative to the Z axis, in the X-Y plane, and therefore its offset relative to the Z axis.
Dans un autre exemple, la position d’une interface par rapport à l’axe Z peut être obtenue, par exemple, par détection d’une image d’interférence de l’interface dans une zone centrale de l’objectif optique et analyse de cette image et/ou analyse des images d’amplitudes ou de phases associées, notamment pour obtenir un profil de cette surface et la position de l’APEX de ladite interface optique.In another example, the position of an interface relative to the Z axis can be obtained, for example, by detecting an interference image of the interface in a central area of the optical lens and analyzing it. this image and/or analysis of images of associated amplitudes or phases, in particular to obtain a profile of this surface and the position of the APEX of said optical interface.
La position d’un élément optique par rapport à l’axe Z peut être déterminée en fonction des positions de ces interfaces optiques.The position of an optical element relative to the Z axis can be determined based on the positions of these optical interfaces.
L’inclinaison d’une interface optique par rapport à l’axe Z peut être déterminée en effectuant plusieurs mesures d’interférométrie optique, en particulier dans une zone périphérique de l’objectif optique. En suivant, sur les plusieurs mesures, la position dans l’axe Z, de la raie d’interférence associée à ladite interface, il est possible de déterminer la position de l’interface selon l’axe au niveau de ses bords, ce qui permet de déterminer l’inclinaison de ladite interface par rapport à l’axe Z.The inclination of an optical interface with respect to the Z axis can be determined by performing several optical interferometry measurements, in particular in a peripheral zone of the optical lens. By following, over the several measurements, the position in the Z axis of the interference line associated with said interface, it is possible to determine the position of the interface along the axis at the level of its edges, which makes it possible to determine the inclination of said interface relative to the Z axis.
L’inclinaison d’un élément optique par rapport à l’axe Z peut être déterminée en fonction des inclinaisons de ses interfaces optiques.The inclination of an optical element relative to the Z axis can be determined based on the inclinations of its optical interfaces.
Il est également possible de déterminer chacun de ces paramètres géométriques en utilisant l’amplitude d’une raie d’interférence, en plus ou à la place de la position de la raie d’interférence.It is also possible to determine each of these geometric parameters using the amplitude of an interference line, in addition to or instead of the position of the interference line.
A titre indicatif, pour un objectif réalisé par un empilement de N lentilles, on peut considérer pour chaque lentille un paramètre pour l’indice de réfraction et éventuellement un second pour sa dispersion chromatique si elle est décorrélée, 4 paramètres pour le tilt et le centrage par face de lentille, 2 paramètres pour l’épaisseur et l’air-gap, soit un total de (10xN-1) à (11 x N -1) paramètres décrivant l’empilement.As an indication, for a lens produced by a stack of N lenses, we can consider for each lens a parameter for the refractive index and possibly a second for its chromatic dispersion if it is decorrelated, 4 parameters for tilt and centering per lens face, 2 parameters for thickness and air-gap, for a total of (10xN-1) to (11 x N -1) parameters describing the stacking.
Des équipements commercialement disponibles de mesure de la performance l’évaluent par exemple en 27 points de l’écran. Ainsi, suivant un exemple de réalisation non limitatif, le modèle de caractérisation peut être envisagé pour modéliser les relations entre ces (10xN-1) à (11 x N -1) paramètres d’un côté et par exemple 27 de l’autre.Commercially available performance measurement equipment evaluates it, for example, at 27 points on the screen. Thus, following a non-limiting example of implementation, the characterization model can be considered to model the relationships between these (10xN-1) to (11 x N -1) parameters on one side and for example 27 on the other.
Suivant des modes de réalisation, le modèle de caractérisation peut comprendre :
- un réseau de neurones, en particulier régressif, et encore plus particulièrement un réseau de neurones CNN à apprentissage profond. Un tel réseau de neurones peut, de manière nullement limitative, par exemple comprendre au moins une couche cachée associée à des sorties non linéaires pour modéliser les comportements non linéaires des relations à apprendre, et un nombre de neurones dans une première couche en relation avec le nombre de points de mesure de la performance, et un nombre de coefficients pour chaque neurone en relation avec le nombre de paramètres décrivant l’empilement et les indices optiques des lentilles ;
- un modèle de régression linéaire de polynômes ;
- une équation gaussienne, obtenue par une méthode des moindres carrés ; ou
- une méthode d’analyse statistique.
- a neural network, in particular a regressive one, and even more particularly a deep learning CNN neural network. Such a neural network can, in no way limiting, for example comprise at least one hidden layer associated with non-linear outputs to model the non-linear behaviors of the relationships to be learned, and a number of neurons in a first layer in relation to the number of performance measurement points, and a number of coefficients for each neuron in relation to the number of parameters describing the stacking and the optical indices of the lenses;
- a linear regression model of polynomials;
- a Gaussian equation, obtained by a least squares method; Or
- a method of statistical analysis.
Suivant des modes de réalisation, au moins un jeu d’entrainement peut comprendre :
- au moins un jeu optique, dit jeu optique d’entrainement, relatif à un objectif optique d’architecture identique à l’architecture de l’objectif cible, et
- au moins un jeu de performance, dit jeu de performance d’entrainement, comprenant des données relatives à la performance dudit objectif optique.
- at least one optical game, called optical training game, relating to an optical objective of architecture identical to the architecture of the target objective, and
- at least one performance game, called a training performance game, comprising data relating to the performance of said optical lens.
Bien entendu, chaque jeu optique d’entrainement, respectivement chaque jeu de performance d’entrainement, comprend des données de même nature présentées suivant un même formalisme que le jeu optique mesuré, respectivement le jeu de performance estimé. Par conséquent, toutes les caractéristiques décrites plus haut en référence au jeu optique mesuré, respectivement au jeu de performance estimé, s’applique au jeu optique d’entrainement, respectivement au jeu de performance d’entrainement.Of course, each optical training game, respectively each training performance game, includes data of the same nature presented according to the same formalism as the measured optical game, respectively the estimated performance game. Consequently, all the characteristics described above with reference to the measured optical game, respectively the estimated performance game, apply to the optical training game, respectively to the training performance game.
Suivant des modes de réalisation particulièrement avantageux, au moins un jeu d’entrainement peut être obtenu à partir d’un objectif faisant partie d’un même lot d’objectifs que l’objectif cible, lors de la fabrication dudit lot d’objectifs. Autrement dit, dans ce cas, la base d’entrainement est obtenue, en partie ou en totalité, par des mesures réalisées sur des objectifs optiques faisant partie du même lot que l’objectif optique cible et qui ont été fabriqués préalablement.According to particularly advantageous embodiments, at least one training set can be obtained from an objective forming part of the same batch of objectives as the target objective, during the manufacture of said batch of objectives. In other words, in this case, the training base is obtained, in part or in full, by measurements carried out on optical objectives which are part of the same batch as the target optical objective and which have been previously manufactured.
Ainsi, le modèle de caractérisation est plus précis et permet de réaliser une caractérisation fonctionnelle plus précise.Thus, the characterization model is more precise and makes it possible to carry out a more precise functional characterization.
Par « objectifs de même lot », on entend des objectifs qui proviennent d’une même architecture (même « design ») conçue pour que les objectifs réalisent une performance optique similaire. En supplément, ces objectifs peuvent aussi avoir des caractéristiques de fabrication communes telles que provenir d’une même ligne de production, être produits avec une machine commune, à des périodes semblables, etc…By “same batch lenses”, we mean lenses that come from the same architecture (same “design”) designed so that the lenses achieve similar optical performance. In addition, these lenses can also have common manufacturing characteristics such as coming from the same production line, being produced with a common machine, at similar periods, etc.
Dans ce cas, une première partie des objectifs optiques fabriqués d’un même lot est utilisée pour constituer une base d’entrainement. En particulier, pour chaque objectif optique de cette première partie du lot, un jeu d’entrainement est constitué en réalisant, pour ledit objectif optique fabriqué :
- au moins une mesure d’interférométrie optique pour obtenir au moins un jeu optique d’entrainement, et
- au moins une mesure fonctionnelle, pour obtenir au moins un jeu de de performance d’entrainement.
- at least one optical interferometry measurement to obtain at least one optical training game, and
- at least one functional measurement, to obtain at least one set of training performance.
Ainsi, les premiers objectifs optiques fabriqués d’un lot permettent de constituer une base d’entrainement. Cette dernière est utilisée pour entrainer le modèle de caractérisation. Une fois le modèle de caractérisation entrainé, il est utilisé pour caractériser les objectifs optiques suivants dudit lot, lors de leur fabrication.Thus, the first optical objectives manufactured in a batch make it possible to constitute a training base. The latter is used to train the characterization model. Once the characterization model is trained, it is used to characterize the following optical objectives of said batch, during their manufacture.
Suivant des modes de réalisation, pour au moins un jeu d’entrainement :
- le jeu optique d’entrainement est obtenu par simulation ; et/ou
- le jeu de performance d’entrainement est obtenu par simulation.
- the optical training game is obtained by simulation; and or
- the training performance game is obtained by simulation.
Par exemple, durant la phase de conception d’un objectif, son architecture peut être modélisée en représentant les interfaces optiques (particulièrement celles des lentilles) par des formulations analytiques et en indiquant numériquement leurs espacements. Les valeurs théoriques d’indice de réfraction et de nombre d’Abbé des matériaux impliqués peuvent aussi être données. Ces valeurs théoriques peuvent ensuite être entrées dans des logiciels de conception optique, disponibles commercialement, pour simuler et optimiser les paramètres définissant l’objectif en calculant les performances fonctionnelles théoriques. On connait par exemple le logiciel OpticStudio de la société Zemax qui calcule la propagation de rayons lumineux au travers d’empilements d’interfaces optiques, par calcul, au franchissement de chaque nouvelle interface rencontrée, d’un faisceau réfléchi et d’un faisceau transmis à partir d’un faisceau incident, par la mise en œuvre numérique des lois de Snell-Descartes. Il est ainsi possible de calculer assez parfaitement les propriétés de transfert optique par simulation de la propagation de rayons optiques, cela pour différents points de la scène à observer, et les différents points associés sur la zone de détection. Ces fonctions de transfert peuvent ainsi être transformées par le logiciel en résultat de calculs de MTF par transformée dans le domaine fréquentiel, autour de chaque point de détection choisi.For example, during the design phase of a lens, its architecture can be modeled by representing the optical interfaces (particularly those of the lenses) by analytical formulations and by numerically indicating their spacings. Theoretical values of refractive index and Abbot number of the materials involved can also be given. These theoretical values can then be input into commercially available optical design software to simulate and optimize the lens defining parameters by calculating theoretical functional performance. For example, we know the OpticStudio software from the company Zemax which calculates the propagation of light rays through stacks of optical interfaces, by calculation, at the crossing of each new interface encountered, of a reflected beam and a transmitted beam from an incident beam, by the digital implementation of the Snell-Descartes laws. It is thus possible to calculate the optical transfer properties quite perfectly by simulating the propagation of optical rays, for different points of the scene to be observed, and the different associated points on the detection zone. These transfer functions can thus be transformed by the software into the result of MTF calculations by transform in the frequency domain, around each chosen detection point.
Ainsi, le jeu optique d’entrainement et/ou le jeu de performance d’entrainement composant au moins un jeu d’entrainement peu(ven)t être obtenu(s) par simulation. Ainsi, la base d’entrainement peut être constituée, en partie ou en totalité, par simulation ce qui est plus rapide, et implique moins d’effort et de ressources.Thus, the optical training game and/or the performance training game making up at least one training game can be obtained by simulation. Thus, the training base can be constituted, in part or in full, by simulation, which is faster and involves less effort and resources.
Par exemple, au moins un jeu de performance estimée, respectivement un jeu de performance d’entrainement mesuré ou simulé, peut comprendre :
- au moins une valeur de caractérisation de front d’onde, ou
- au moins une valeur de Fonction de Modulation de Transfert, ou « MTF » (pour « Modulation Transfert Fonction » en anglais) ;
- at least one wavefront characterization value, or
- at least one Modulation Transfer Function value, or “MTF” (for “Modulation Transfer Function” in English);
Le jeu de performance estimé est fourni par le modèle de caractérisation.The estimated performance set is provided by the characterization model.
Comme expliqué plus haut, le jeu de performance d’entrainement est soit mesuré sur un objectif réel, soit fournie par simulation à partir d’une modélisation numérique d’un objectif optique.As explained above, the training performance game is either measured on a real objective, or provided by simulation from a digital modeling of an optical objective.
Suivant des modes de réalisation, le procédé selon l’invention peut comprendre préalablement à la première itération de la phase de caractérisation, une phase d’entrainement du modèle de caractérisation avec la base d’entrainements.According to embodiments, the method according to the invention may comprise, prior to the first iteration of the characterization phase, a training phase of the characterization model with the training base.
Suivant un autre aspect de la présente invention, il est proposé un dispositif de caractérisation fonctionnelle, en cours de fabrication ou après fabrication, d’un objectif optique cible d’un Smartphone, ou d’un objectif optique d’un module caméra d’un Smartphone, comprenant un empilement de plusieurs éléments optiques, ledit dispositif comprenant :
- un appareil d’interférométrie optique pour mesurer, sur ledit empilement d’éléments optiques, au moins un jeu de données, dit jeu optique mesuré, comprenant des données relatives à au moins un paramètre géométrique d’au moins une interface optique dudit objectif cible ; et
- un modèle de caractérisation préalablement entrainé avec une base d’entrainement constituée à partir d’objectifs optiques d’architecture identique à celle dudit objectif cible pour fournir, en fonction dudit au moins un jeu optique mesuré, un jeu de données, dit jeu de performance estimé, comprenant des données relatives à la performance dudit objectif cible.
- an optical interferometry device for measuring, on said stack of optical elements, at least one set of data, called measured optical set, comprising data relating to at least one geometric parameter of at least one optical interface of said target objective; And
- a characterization model previously trained with a training base made up of optical objectives of architecture identical to that of said target objective to provide, depending on said at least one measured optical game, a data set, called a performance game estimated, including data relating to the performance of said target objective.
Le dispositif de caractérisation peut de manière optionnelle comprendre une combinaison quelconque d’au moins une des caractéristiques décrites plus haut en référence au procédé de caractérisation selon l’invention et qui ne sont pas reprises ici en détail, par soucis de concision.The characterization device may optionally comprise any combination of at least one of the characteristics described above with reference to the characterization method according to the invention and which are not repeated here in detail, for the sake of brevity.
En particulier, le modèle de caractérisation peut être intégré dans un module informatique tel qu’un processeur, une puce, un ordinateur, une tablette, un serveur, etc. dédié ou non.In particular, the characterization model can be integrated into a computer module such as a processor, a chip, a computer, a tablet, a server, etc. dedicated or not.
En particulier, le modèle de caractérisation peut être intégré dans l’appareil d’interférométrie optique. Alternativement, le modèle de caractérisation peut se trouver dans un appareil indépendant dudit appareil de mesure.In particular, the characterization model can be integrated into the optical interferometry device. Alternatively, the characterization model can be found in a device independent of said measuring device.
Suivant un autre aspect de la présente invention, il est proposé un procédé de fabrication d’un lot d’objectifs optiques de Smartphones, ou de modules caméra de Smartphone, comportant une deuxième phase de fabrication comprenant au moins une itération d’une étape de fabrication d’un objectif optique dudit lot comprenant les opérations suivantes :
- empilement des éléments optiques formant ledit objectif optique ; et
- caractérisation dudit objectif par le procédé de caractérisation selon l’invention.
- stacking of optical elements forming said optical objective; And
- characterization of said objective by the characterization method according to the invention.
Le jeu de performance estimé obtenu pour l’objectif optique peut être comparé à au moins une fourchette de valeurs de performance pour déterminer si les performances estimées de l’objectif optique sont satisfaisantes.The estimated performance set obtained for the optical lens may be compared to at least one range of performance values to determine whether the estimated performance of the optical lens is satisfactory.
Si les performances estimées de l’objectif optique sont satisfaisantes, alors l’objectif optique peut être conservé.If the estimated performance of the optical lens is satisfactory, then the optical lens can be retained.
Si les performances estimées de l’objectif optique ne sont pas satisfaisantes, alors l’objectif optique peut être soumis à au moins un autre test, par exemple par une mesure de MTF ou de front d’onde par un dispositif prévu à cet effet, en vue de vérifier, par mesure, la performance de l’objectif optique.If the estimated performance of the optical lens is not satisfactory, then the optical lens may be subjected to at least one other test, for example by measuring MTF or wavefront by a device provided for this purpose, in order to verify, by measurement, the performance of the optical objective.
Alternativement ou en plus, si les performances estimées de l’objectif optique ne sont pas satisfaisantes, alors l’objectif optique peut être retouché pour améliorer ses performances. Par exemple, au moins un élément optique de l’objectif optique peut être repositionné ou remplacé.Alternatively or additionally, if the estimated performance of the optical lens is not satisfactory, then the optical lens may be reworked to improve its performance. For example, at least one optical element of the optical lens can be repositioned or replaced.
Dans tous les cas, cet objectif optique peut contribuer à la construction de la base d’entrainement.In any case, this optical objective can contribute to the construction of the training base.
Avantageusement, le procédé de fabrication selon l’invention peut comprendre une première phase de fabrication, préalable à la deuxième phase de fabrication, comprenant au moins une itération d’une étape de fabrication d’un objectif optique dudit lot comprenant les opérations suivantes :
- empilement des éléments optiques formant ledit objectif optique,
- mesure, par interférométrie optique, d’au moins un jeu optique d’entrainement sur ledit objectif optique,
- mesure d’au moins un jeu de performance d’entrainement, et
- mémorisation, dans une base d’entrainement, d’un jeu d’entrainement formé par :
- ledit au moins un jeu optique d’entrainement, et
- ledit au moins un jeu de performance d’entrainement.
- stacking of optical elements forming said optical objective,
- measurement, by optical interferometry, of at least one optical training set on said optical objective,
- measuring at least one training performance game, and
- memorization, in a training base, of a training game formed by:
- said at least one optical training game, and
- said at least one training performance game.
Cette première phase de fabrication permet de constituer une base d’entrainement pour entrainer le modèle de caractérisation utilisé lors de la deuxième phase de fabrication.This first manufacturing phase makes it possible to constitute a training base to train the characterization model used during the second manufacturing phase.
Suivant un autre aspect de la présente invention, il est proposé un système de fabrication d’objectifs optiques de Smartphones, ou de modules caméra de Smartphone, comprenant :
- au moins un moyen d’empilement des éléments optiques formant un objectif optique ; et
- un dispositif de caractérisation dudit objectif optique selon l’invention ;
- at least one means for stacking optical elements forming an optical objective; And
- a device for characterizing said optical objective according to the invention;
Le système de fabrication peut en outre comprendre un appareil de mesure d’une donnée de performance d’un objectif optique, tel qu’un appareil de mesure de MTF ou un appareil de mesure de front d’onde.The manufacturing system may further include a device for measuring performance data of an optical lens, such as an MTF measuring device or a wavefront measuring device.
L’objectif optique est un objectif optique d’un Smartphone et en particulier un objectif optique d’un module caméra d’un Smartphone.The optical lens is an optical lens of a Smartphone and in particular an optical lens of a camera module of a Smartphone.
Alternativement, l’objectif optique peut être un objectif optique d’une tablette et en particulier un objectif optique d’un module caméra d’une tablette.Alternatively, the optical lens may be an optical lens of a tablet and in particular an optical lens of a camera module of a tablet.
D’autres avantages et caractéristiques apparaîtront à l’examen de la description détaillée de modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels :
- la
- les FIGURES 2a à 2f sont des représentations schématiques d’un exemple non limitatif de réalisation de mesure d’interférométrie optique pouvant être mise en œuvre dans la présente invention ;
- la
- la
- la
- la
- there
- FIGURES 2a to 2f are schematic representations of a non-limiting example of carrying out an optical interferometry measurement that can be implemented in the present invention;
- there
- there
- there
- there
Il est bien entendu que les modes de réalisation qui seront décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si c'est cette partie qui est uniquement suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieure.It is understood that the embodiments which will be described below are in no way limiting. In particular, it will be possible to imagine variants of the invention comprising only a selection of characteristics described subsequently isolated from the other characteristics described, if this selection of characteristics is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention compared to the state of the prior art. This selection includes at least one preferably functional feature without structural details, or with only part of the structural details if it is this part which is only sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from the state of the art. the prior art.
En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s’oppose à cette combinaison sur le plan technique.In particular, all the variants and all the embodiments described can be combined with each other if nothing opposes this combination on a technical level.
Sur les figures et dans la suite de la description, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.In the figures and in the remainder of the description, the elements common to several figures retain the same reference.
La
Un objectif optique a pour fonction de focaliser une image d’une scène dans un plan image, généralement constitué par une caméra CMOS (dite « CMOS Imager System» qui fournit l’acronyme CIS). Un tel objectif optique est généralement constitué d’en empilement d’éléments optiques comprenant une combinaison quelconque d’éléments optiques tels que des lentilles, des rondelles d’espacement et d’opacification, etc.The function of an optical lens is to focus an image of a scene in an image plane, generally constituted by a CMOS camera (called “CMOS Imager System” which provides the acronym CIS). Such an optical objective is generally made up of a stack of optical elements comprising any combination of optical elements such as lenses, spacing and opacification washers, etc.
Lors de la fabrication de l’objectif optique, également appelé « objectif » dans la suite, chaque élément optique dudit objectif est sélectionné individuellement et empilé avec les autres éléments optiques dans un barillet d’assemblage, selon un ordre donné. L’empilement est ensuite solidarisé avec le barillet par des techniques connues, par exemple par collage.During the manufacture of the optical lens, also called "lens" in the following, each optical element of said lens is selected individually and stacked with the other optical elements in an assembly barrel, in a given order. The stack is then secured to the barrel by known techniques, for example by gluing.
Après sa fabrication, l’objectif optique est testé fonctionnellement par des techniques connues, tel que par exemple par des mesures de MTF, en vue de tester la performance dudit objectif. De manière résumée, la mesure de MTF permet de tester la qualité de contraste de l’image d’une mire, en différents points de l’image, et le cas échéant pour différentes distances entre la mire et le système de mesure, avec, le cas échéant, différentes mises au point, ou ajustement de la distance objectif/image pour obtenir la netteté. La mesure de MTF fournit un jeu de valeurs pour des paramètres fonctionnels. Ces valeurs sont ensuite testées pour déterminer si chaque valeur d’un paramètre se trouve dans une fourchette prédéterminée associée à ce paramètre. Si toutes les valeurs mesurées, ou la plupart des valeurs mesurées, se trouvent dans les fourchettes prédéfinies, alors la performance fonctionnelle de l’objectif est jugée satisfaisante.After its manufacture, the optical lens is functionally tested by known techniques, such as for example by MTF measurements, in order to test the performance of said lens. In summary, the MTF measurement makes it possible to test the contrast quality of the image of a target, at different points of the image, and if necessary for different distances between the target and the measurement system, with, if necessary, different focuses, or adjustment of the lens/image distance to obtain sharpness. The MTF measurement provides a set of values for functional parameters. These values are then tested to determine if each value of a parameter is within a predetermined range associated with that parameter. If all or most of the measured values are within the predefined ranges, then the functional performance of the lens is considered satisfactory.
Bien entendu, la mesure de MTF est donnée à titre d’exemple seulement et n’est nullement limitative. D’autres techniques de mesure peuvent être utilisées pour tester la qualité de l’objectif optique, telle que par exemple une technique de mesure de front d’onde.Of course, the MTF measurement is given as an example only and is in no way limiting. Other measurement techniques can be used to test the quality of the optical lens, such as for example a wavefront measurement technique.
Dans la suite, on note :
- « JPE » un jeu de performance estimé selon la présente invention avec le modèle de caractérisation ;
- « JPA » un jeu de performance d’entrainement, soit mesuré par une technique de test de la qualité fonctionnelle de l’objectif (MTF ou Front d’onde par exemple), soit estimé par simulation.
- “JPE” a performance game estimated according to the present invention with the characterization model;
- “JPA” a training performance game, either measured by a technique for testing the functional quality of the objective (MTF or Wavefront for example), or estimated by simulation.
Sur la
Chaque lentille comporte deux interfaces, à savoir une interface, dite amont, et une interface, dite avale, dans la direction de l’empilement 110. Ainsi, la lentille 102 a une interface amont 1141et une interface avale 1142, la lentille 104 a une interface amont 1143et une interface avale 1144, la lentille 106 a une interface amont 1145et une interface avale 1146et la lentille 108 a une interface amont 1147et une interface avale 1148.Each lens has two interfaces, namely an interface, called upstream, and an interface, called downstream, in the direction of the stack 110. Thus, the lens 102 has an upstream interface 114 1 and a downstream interface 114 2 , the lens 104 has an upstream interface 114 3 and a downstream interface 114 4 , the lens 106 has an upstream interface 114 5 and a downstream interface 114 6 and the lens 108 has an upstream interface 114 7 and a downstream interface 114 8 .
La
La mesure d’interférométrie optique est réalisée par un appareil 200 d’interférométrie optique, représenté de manière très schématique, sur la
- un faisceau 2101est réfléchi par l’interface 1141,
- ...
- un faisceau 2108est réfléchi par l’interface 1148,
- a beam 210 1 is reflected by the interface 114 1 ,
- ...
- a beam 210 8 is reflected by the interface 114 8 ,
Chaque faisceau réfléchi 210idu faisceau de mesure 206 est alors capté par le capteur 204 se trouvant du même côté que la source d’émission 202, et va produire un signal d’interférence lorsque ce faisceau réfléchi 210iet un faisceau de référence 212, aussi issu de la source 202 de lumière se recombine sur le capteur 204, la différence des trajets parcourus par les deux faisceaux respectifs étant inférieure à la longueur de cohérence de la source d’émission 202. En particulier, pour chaque faisceau réfléchi 210ile capteur 204 fournit une raie d’interférence, dite raie principale, ou une image d’interférence, selon les modes d’illumination et de détection mises en œuvre, à une distance optique correspondant à la position de l’interface par rapport à la source d’émission 202, ou tout autre référence prédéterminée. Bien entendu, à part le faisceau 2101réfléchi par la première interface 1141rencontrée par le faisceau de mesure 206, une partie de chacun des autres faisceaux réfléchis 2102-2108peut, elle-même, être réfléchie dans l’autre sens au passage d’une interface précédente, ce qui peut engendrer des faisceaux optiques à réflexion multiples (non représentés) captés par le capteur 204.Ces faisceaux à réflexions multiples engendrent des raies d’interférence, appelées raies secondaires, ou des images secondaires, généralement de plus faible amplitude.Each reflected beam 210 i of the measurement beam 206 is then captured by the sensor 204 located on the same side as the emission source 202, and will produce an interference signal when this reflected beam 210 i and a reference beam 212 , also coming from the light source 202 recombines on the sensor 204, the difference in the paths traveled by the two respective beams being less than the coherence length of the emission source 202. In particular, for each reflected beam 210 i the sensor 204 provides an interference line, called the main line, or an interference image, depending on the illumination and detection modes implemented, at an optical distance corresponding to the position of the interface relative to the emission source 202, or any other predetermined reference. Of course, apart from the beam 210 1 reflected by the first interface 114 1 encountered by the measuring beam 206, part of each of the other reflected beams 210 2 -210 8 can itself be reflected in the other direction when passing a previous interface, which can generate optical beams with multiple reflections (not shown) captured by the sensor 204. These beams with multiple reflections generate interference lines, called secondary lines, or secondary images, generally of lower amplitude.
Les mesures d’interférométrie optique peuvent être réalisées avec un faisceau de mesure d’un capteur interférométrique illuminé par une source lumineuse à faible cohérence. Pour cela, l’appareil d’interférométrie optique dispose de moyens de positionnement pour positionner relativement une zone de cohérence du capteur interférométrique 204 au niveau de l’interface à mesurer. L’interface à mesurer peut être une interface « enterrée », c’est-à-dire, l’une des interfaces à l’intérieur de l’élément optique. Pour arriver à une telle interface enterrée, le faisceau de mesure doit donc traverser d’autres interfaces de l’objectif optique. Le dispositif selon l’invention permet de détecter sélectivement un signal d’interférence pour chaque interface au niveau de laquelle la zone de cohérence est positionnée, c’est-à-dire pour chaque surface se trouvant dans la zone de cohérence puisque la longueur de cohérence de la source lumineuse est ajustée de sorte à être plus courte qu’une distance optique minimale entre deux interfaces optiques adjacentes de l’objectif optique. Ainsi, préférentiellement, pour chaque mesure, une seule interface se trouve dans la zone de cohérence.Optical interferometry measurements can be carried out with a measurement beam from an interferometric sensor illuminated by a low coherence light source. For this, the optical interferometry device has positioning means for relatively positioning a coherence zone of the interferometric sensor 204 at the interface to be measured. The interface to be measured can be a “buried” interface, that is to say, one of the interfaces inside the optical element. To arrive at such a buried interface, the measurement beam must therefore pass through other interfaces of the optical objective. The device according to the invention makes it possible to selectively detect an interference signal for each interface at which the coherence zone is positioned, that is to say for each surface located in the coherence zone since the length of coherence of the light source is adjusted to be shorter than a minimum optical distance between two adjacent optical interfaces of the optical lens. Thus, preferably, for each measurement, only one interface is in the coherence zone.
Les mesures des interférences peuvent être effectuées selon un champ de vue déterminé par les moyens de mesure du dispositif. Les mesures peuvent ainsi être réalisées soit en plein champ, soit par balayage du champ de vue.Interference measurements can be carried out according to a field of view determined by the measuring means of the device. Measurements can thus be carried out either in full field or by scanning the field of view.
Des moyens numériques de traitement peuvent être configurés pour produire, à partir du signal d’interférence, une information de forme de l’interface mesurée selon le champ de vue.Digital processing means can be configured to produce, from the interference signal, information on the shape of the interface measured according to the field of view.
Des exemples de dispositifs interférométriques pouvant être mis en œuvre dans le cadre de la présente invention sont décrits dans le documentWO2020/245511 A1. Des dispositifs mettant en œuvre des illuminations selon un point de mesure et/ou un champ de vue y sont décrits.Examples of interferometric devices that can be implemented in the context of the present invention are described in document WO2020/245511 A1 . Devices implementing illumination according to a measurement point and/or a field of view are described there.
La
Dans cet exemple de mise en œuvre, une illumination selon un point de mesure est utilisée et la zone de cohérence est déplacée le long de l’axe optique Z 110 grâce à des moyens de déplacement.In this example of implementation, illumination according to a measurement point is used and the coherence zone is moved along the optical axis Z 110 using movement means.
Ainsi, comme décrit en référence à la
Les données brutes 220 comprennent aussi des raies secondaires correspondant à des réflexions multiples, et associées aux interfaces 1142-1148.The raw data 220 also includes secondary lines corresponding to multiple reflections, and associated with the interfaces 114 2 -114 8 .
La position optique de chaque raie est donnée en abscisse et l’amplitude normalisée de chaque raie est donnée en ordonnées.The optical position of each line is given on the abscissa and the normalized amplitude of each line is given on the ordinate.
Les FIGURES 2c-2f sont des représentations schématiques et partielles d’un autre exemple de données de mesures brutes obtenues pour une mesure d’interférométrie optique, telle que celle décrite en référence à la
Dans l’exemple représenté sur les FIGURES 2c-2f, une illumination selon un mode plein champ est utilisée et la zone de cohérence a été positionnée afin de mesurer une surface de lentille enterrée. La
Suivant des modes de réalisation du procédé selon l’invention de caractérisation d’un objectif optique, il est possible d’utiliser un jeu optique mesuré comprenant les données de mesure brutes, en partie ou en totalité, à savoir :
- dans une configuration d’illumination selon un point de mesure, par exemple :
- la position, et éventuellement l’amplitude, de chaque raie principale, ou
- la position, et éventuellement l’amplitude, de chaque raie (principale et secondaire) ;
- dans une configuration d’illumination selon un champ de vue, par exemple :
- l’image d’interférence détectée par le capteur d’interférométrie 204,
- l’image d’amplitude associée à l’image d’interférence et/ou l’image de phase associée à l’image d’interférence, ou
- l’image de topographie associée à l’image d’interférence.
- in an illumination configuration according to a measurement point, for example:
- the position, and possibly the amplitude, of each main line, or
- the position, and possibly the amplitude, of each line (main and secondary);
- in an illumination configuration according to a field of view, for example:
- the interference image detected by the interferometry sensor 204,
- the amplitude image associated with the interference image and/or the phase image associated with the interference image, or
- the topography image associated with the interference image.
Suivant des modes de réalisation, il est possible d’utiliser un jeu optique mesuré comprenant, non pas des données de mesure brutes obtenues par une mesure d’interférométrie optique, mais des valeurs de paramètres géométriques relatives aux interfaces optiques de l’objectif, à savoir :
- la position, le long de l’axe Z, de chaque interface 114iou de chaque élément optique 102-108. Ces valeurs de distances peuvent être obtenues à partir des données brutes d’une seule mesure interférométrique. Dans ce cas, le jeu optique mesuré comprend une valeur de distance par interface, respectivement par élément optique ;
- le décentrement par rapport à l’axe Z ou relativement à d’autres interfaces, dans le plan X-Y, de chaque interface 114iou de chaque élément optique 102-108. Ces valeurs de décentrement peuvent être déduites à partir d’une image d’interférence associée à une interface optique, par exemple. Dans ce cas, le jeu optique mesuré comprend deux valeurs (signées) de distance (une selon l’axe X et l’autre selon l’axe Y) pour chaque interface, respectivement élément optique ;
- l’inclinaison par rapport à l’axe Z, ou à l’inclinaison d’autres interfaces optiques de chaque interface optique 114iou de chaque élément optique 102-108. Ces valeurs d’inclinaison peuvent être déduites à partir de plusieurs mesures interférométriques réalisées en différents points de mesure, en particulier dans une zone périphérique de l’objectif optique. Dans ce cas, le jeu optique mesuré comprend deux valeurs d’angle (une par rapport l’axe X et l’autre par rapport à l’axe Y) pour chaque interface, respectivement élément optique.
- the position, along the Z axis, of each interface 114 i or of each optical element 102-108. These distance values can be obtained from the raw data of a single interferometric measurement. In this case, the measured optical clearance includes a distance value per interface, respectively per optical element;
- the decentration relative to the Z axis or relative to other interfaces, in the XY plane, of each interface 114 i or of each optical element 102-108. These decentration values can be deduced from an interference image associated with an optical interface, for example. In this case, the measured optical clearance includes two (signed) distance values (one along the X axis and the other along the Y axis) for each interface, respectively optical element;
- the inclination relative to the Z axis, or the inclination of other optical interfaces of each optical interface 114 i or of each optical element 102-108. These inclination values can be deduced from several interferometric measurements carried out at different measurement points, in particular in a peripheral zone of the optical objective. In this case, the measured optical clearance includes two angle values (one relative to the X axis and the other relative to the Y axis) for each interface, respectively optical element.
Dans la suite, on note JO, un jeu optique mesuré obtenue par mesure d’interférométrie optique sur l’empilement des éléments optiques composant l’objectif optique.In the following, we note JO, a measured optical clearance obtained by optical interferometry measurement on the stack of optical elements composing the optical objective.
Suivant des modes de réalisation, il est possible d’utiliser un seul JO mesuré d’un objectif optique pour estimer un jeu de performance estimé, JPE, dudit objectif.According to embodiments, it is possible to use a single measured JO of an optical lens to estimate an estimated performance set, JPE, of said lens.
Suivant des modes de réalisation, il est possible d’utiliser plusieurs JO mesuré pour estimer un JPE pour un objectif optique cible. Dans ce cas, les JOs mesurés peuvent être concaténés ou fournis individuellement. Par exemple, il est possible d’utiliser un JO relatif à la position dans l’axe Z, un JO mesuré relatif au décentrement par rapport à l’axe Z dans le plan X-Y, et un JO mesuré relatif à l’inclinaison par rapport à l’axe Z.According to embodiments, it is possible to use several measured JO to estimate a JPE for a target optical objective. In this case, the measured JOs can be concatenated or provided individually. For example, it is possible to use a JO relative to the position in the Z axis, a measured JO relative to the decentration relative to the Z axis in the X-Y plane, and a measured JO relative to the inclination relative to to the Z axis.
La
Le procédé 300 de la
Le procédé 300 comprend une phase 302 de caractérisation d’un objectif optique, dit objectif cible, lors de sa fabrication.The method 300 includes a phase 302 of characterizing an optical lens, called a target lens, during its manufacture.
La phase de caractérisation 302 comprend une étape 304 de mesure d’interférométrie optique sur l’empilement des éléments optiques de l’objectif cible. Cette étape de mesure 304 réalise, sur l’empilement des éléments optiques de l’objectif, une ou plusieurs mesures d’interférométrie optique 306, tel que par exemple la mesure d’interférométrie optique décrite en référence aux FIGURES 2a-2f, sans pour autant y être limitée.The characterization phase 302 includes a step 304 of measuring optical interferometry on the stack of optical elements of the target objective. This measurement step 304 carries out, on the stack of optical elements of the lens, one or more optical interferometry measurements 306, such as for example the optical interferometry measurement described with reference to FIGURES 2a-2f, without for you might as well be limited to it.
Cette étape de mesure 304 fournit un ou plusieurs jeux optiques mesurés JO1-JOm, avec m≥1.This measurement step 304 provides one or more measured optical games JO 1 -JO m , with m≥1.
Suivant un exemple de réalisation non limitatif, chaque jeu optique mesuré JOicomprend la position de chaque raie d’interférence principale tel que JOi={P1,i, ..., Pn ,i}, avec n le nombre d’interface et n≥2. Bien entendu, chaque jeu optique mesuré JOipeut comprendre d’autres données, tel que décrit plus haut en référence aux FIGURES 2a-2f.According to a non-limiting exemplary embodiment, each measured optical game JO i includes the position of each main interference line such that JO i ={P 1,i , ..., P n ,i }, with n the number d interface and n≥2. Of course, each measured optical game JO i may include other data, as described above with reference to FIGURES 2a-2f.
Lorsqu’au moins un jeu optique mesuré JOicomprend au moins une valeur d’au moins un paramètre géométrique relative à au moins une interface optique, ou un élément optique, de l’objectif cible, tel qu’une distance géométrique, une épaisseur, une inclinaison par rapport à l’axe Z, un décentrement par rapport à l’axe Z dans le plan X-Y, etc. l’étape de mesure 304 comprend une étape 308 de calcul de ladite au moins une valeur du paramètre géométrique à partir des données de mesure brutes, par exemple à partir de la position, et/ou de l’amplitude, des raies d’interférences Cette étape 308 est optionnelle est n’est pas nécessairement mise en œuvre lorsque le, ou chaque, jeu optique mesuré JOicomprend des données brutes.When at least one measured optical clearance JO i comprises at least one value of at least one geometric parameter relating to at least one optical interface, or one optical element, of the target lens, such as a geometric distance, a thickness , an inclination relative to the Z axis, a decentration relative to the Z axis in the XY plane, etc. the measurement step 304 comprises a step 308 of calculating said at least one value of the geometric parameter from the raw measurement data, for example from the position, and/or the amplitude, of the interference lines This step 308 is optional and is not necessarily implemented when the, or each, measured optical game JO i includes raw data.
Lors d’une étape 310, les jeux optiques mesurés JO1-JOmsont fournis à un modèle de caractérisation préalablement entrainé. Ce modèle de caractérisation fournit en réponse un jeu de performance estimé JPE pour ledit objectif cible.During a step 310, the measured optical games JO 1 -JO m are supplied to a previously trained characterization model. This characterization model provides in response an estimated JPE performance set for said target objective.
Le JPE peut comprendre une ou plusieurs valeurs. Préférentiellement, le JPE comprend plusieurs valeurs.The JPE can include one or more values. Preferably, the JPE includes several values.
Au moins une valeur d’un JPE peut être une valeur estimée :
- d’une Fonction de Modulation de Transfert, MTF ; ou
- d’une mesure de de front d’onde, ou encore
- de toute autre fonction de caractérisation fonctionnelle de la qualité de l’objectif.
- a Transfer Modulation Function, MTF; Or
- a wavefront measurement, or even
- any other functional characterization function of the quality of the objective.
La phase de caractérisation 302 peut être répétée autant de fois que souhaité pour caractériser plusieurs objectifs cibles.The characterization phase 302 can be repeated as many times as desired to characterize several target objectives.
De manière optionnelle, le procédé 300 peut comprendre une phase 320 d’entrainement du modèle de caractérisation avec une base d’entrainement comprenant plusieurs jeux d’entrainements obtenus à partir d’objectifs d’architecture identique à celle de l’objectif cible, soit par mesure soit par simulation.Optionally, the method 300 can include a training phase 320 of the characterization model with a training base comprising several training sets obtained from objectives of architecture identical to that of the target objective, i.e. by measurement or by simulation.
Ainsi, le procédé 300 permet une caractérisation fonctionnelle de l’objectif optique cible par estimation avec un modèle de caractérisation préalablement entrainé, sans réaliser de mesure de la qualité fonctionnelle dudit objectif cible, ni de mesure des paramètres individuels de chaque élément optique de l’objectif préalablement à leur empilement.Thus, the method 300 allows a functional characterization of the target optical objective by estimation with a previously trained characterization model, without measuring the functional quality of said target objective, nor measuring the individual parameters of each optical element of the objective before stacking them.
La
Le dispositif 400 comprend un appareil 402 d’interférométrie optique pour réaliser au moins une mesure interférométrique en vue d’obtenir au moins un jeu optique mesuré. L’appareil 402 peut par exemple être l’appareil d’interférométrie optique 200 de la
Le dispositif 400 comprend en outre un module 404 de caractérisation exécutant un modèle 406 de caractérisation fonctionnelle d’un objectif optique, à partir d’au moins un jeu optique mesuré. Le modèle de caractérisation fonctionnelle 406 peut être un programme ou une application informatique et se présenter sous la forme :
- d’un réseau de neurones, en particulier régressif, et encore plus particulièrement un réseau de neurones CNN à apprentissage profond, ou
- un modèle de régression linéaire de polynômes,
- une équation gaussienne, obtenue par une méthode des moindres carrés,
- une méthode d’analyse statistique,
- etc.
- a neural network, in particular a regressive one, and even more particularly a deep learning CNN neural network, or
- a linear regression model of polynomials,
- a Gaussian equation, obtained by a least squares method,
- a method of statistical analysis,
- etc.
Le module de caractérisation 404 peut être tout module de calcul ou tout module informatique exécutant le modèle de caractérisation 406, tel qu’un serveur, un ordinateur, une tablette, un processeur, un calculateur, une puce électronique, etc.The characterization module 404 may be any calculation module or any computer module executing the characterization model 406, such as a server, a computer, a tablet, a processor, a calculator, an electronic chip, etc.
De manière optionnelle, le dispositif de caractérisation 400 peut comprendre un module de calcul 408 pour calculer au moins une valeur d’un paramètre géométrique relatif aux interfaces, ou éléments, optiques de l’objectif optique, à partir des données de mesure brutes fournies par l’appareil d’interférométrie optique 402. Dans ce cas, l’au moins un jeu optique mesuré comprend des valeurs de paramètres géométriques calculées par ledit module de calcul 408.Optionally, the characterization device 400 may comprise a calculation module 408 for calculating at least one value of a geometric parameter relating to the optical interfaces, or elements, of the optical lens, from the raw measurement data provided by the optical interferometry device 402. In this case, the at least one measured optical game comprises geometric parameter values calculated by said calculation module 408.
La
La phase d’entrainement 500 de la
Le réseau de neurones utilisé peut être un réseau de neurones CNN (pour « Convolutional Neural Network », ou « Réseau de Neurones à Convolution »), comportant par exemple une couche cachée. Il est important de noter que le nombre de neurones du réseau est fonction du nombre de données dans l’au moins un jeu optique mesuré fourni en entrée dudit réseau de neurones, et du nombre de données dans l’au moins un jeu de performance souhaité en sortie.The neural network used may be a CNN neural network (for “Convolutional Neural Network”, or “Convolutional Neural Network”), comprising for example a hidden layer. It is important to note that the number of neurons in the network is a function of the number of data in the at least one measured optical game provided as input to said neural network, and of the number of data in the at least one desired performance game. output.
La phase d’entrainement 500 est réalisée avec une base d’entrainement 502 comprenant une multitude de jeux de données d’entrainement, notés JE1-JEk, Chaque jeu d’entrainement JEicomprend :
- au moins un jeu optique d’entrainement, JOAi, obtenu, par mesure ou par simulation, à partir d’un objectif optique dont l’architecture est identique à celle de l’objectif optique cible qui sera caractérisé par le modèle de caractérisation, une fois entrainé ;
- un jeu de performance d’entrainement, JPAi, obtenu par mesure ou par simulation, sur ledit objectif optique, par la fonction de caractérisation fonctionnelle dont on veut estimer la valeur, sur l’objectif cible, avec le modèle de caractérisation une fois entrainée, tel que par exemple la fonction MTF.
- at least one optical training set, JOA i , obtained, by measurement or by simulation, from an optical objective whose architecture is identical to that of the target optical objective which will be characterized by the characterization model, once trained;
- a training performance game, JPA i , obtained by measurement or by simulation, on said optical objective, by the functional characterization function whose value we want to estimate, on the target objective, with the characterization model once trained , such as for example the MTF function.
La phase d’entrainement 500 comprend une étape 504 d’entrainement.The training phase 500 includes a training step 504.
L’étape d’entrainement 504 comprend une étape 506 lors de laquelle un jeu optique d’entrainement, par exemple JOA1, d’un premier jeu d’entrainement, par exemple JE1, est donné en entrée du réseau de neurones. Le réseau de neurones donne en sortie un jeu de performance d’entrainement estimé, noté JPA1 e.The training step 504 comprises a step 506 during which an optical training game, for example JOA 1 , of a first training game, for example JE 1 , is given as input to the neural network. The neural network outputs an estimated training performance set, denoted JPA 1 e .
Lors d’une étape 508, une erreur, E1, est calculée entre le jeu JPA1 eet le jeu de performance d’entrainement, JPA1, dudit jeu d’entrainement JE1. L’erreur calculée E1peut par exemple être une distance euclidienne ou une distance cosinus entre le jeu JPA1 eet le jeu JPA1.During a step 508, an error, E 1 , is calculated between the game JPA 1 e and the training performance game, JPA 1 , of said training game JE 1 . The calculated error E 1 can for example be a Euclidean distance or a cosine distance between the game JPA 1 e and the game JPA 1 .
L’étape d’entrainement 504 est réitérée pour chaque jeu d’entrainement JE1-JEk, de sorte qu’il est obtenu k valeurs d’erreur E1-Ekassociées respectivement à chaque jeu d’entrainement JE1-JEk.The training step 504 is repeated for each training game JE 1 -JE k , so that k error values E 1 -E k associated respectively with each training game JE 1 -JE are obtained k .
Lors d’une étape 510 une erreur globale est calculée pour l’ensemble des jeux d’entrainement, JE1-JEk, par exemple en additionnant les k erreurs JE1-JEkobtenues.During a step 510 an overall error is calculated for all the training games, JE 1 -JE k , for example by adding the k errors JE 1 -JE k obtained.
Lors d’une étape 512, les coefficients, ou poids, du réseau de neurones CNN sont mis à jour, par exemple par un algorithme de retropropagation du gradient de l’erreur.During a step 512, the coefficients, or weights, of the CNN neural network are updated, for example by a backpropagation algorithm of the error gradient.
Les étapes 504-512 sont répétées plusieurs fois jusqu’à ce que l’erreur global calculée à l’étape 510 ne varie plus pendant plusieurs, par exemple 5, itérations successives. Lorsque c’est le cas, le réseau de neurones CNN est considéré suffisamment entrainé.Steps 504-512 are repeated several times until the overall error calculated in step 510 no longer varies for several, for example 5, successive iterations. When this is the case, the CNN neural network is considered sufficiently trained.
Alternativement, ou en plus de ce qui vient d’être décrit, il est possible d’utiliser une première partie de la base d’entrainement 502, par exemple JE1-JEj, pour l’entrainement du réseau de neurones et une deuxième partie de la base d’entrainement, par exemple JEj +1-JEk, pour valider l’entrainement du réseau de neurones. Si les sorties du réseau de neurones obtenues sont assez proches des valeurs attendues, l’apprentissage est considéré comme acceptable. Sinon, plus de jeux d’entrainements sont présentés, ou bien la topologie du réseau est modifiée (nombre de couches, nombre de neurones par couches…) jusqu’à obtention d’un apprentissage satisfaisant.Alternatively, or in addition to what has just been described, it is possible to use a first part of the training base 502, for example JE 1 -JE j , for training the neural network and a second part of the training base, for example JE j +1 -JE k , to validate the training of the neural network. If the neural network outputs obtained are close enough to the expected values, the learning is considered acceptable. Otherwise, more training sets are presented, or the network topology is modified (number of layers, number of neurons per layer, etc.) until satisfactory learning is obtained.
Bien entendu, le modèle de caractérisation fonctionnelle n’est pas limité à un réseau de neurones.Of course, the functional characterization model is not limited to a neural network.
Suivant une alternative, le modèle de caractérisation fonctionnelle peut comprendre, ou peut être, une méthode de recherche de corrélations, par exemple par méthode de régression, entre le jeu optique d’entrainement JOAiet le jeu de performance d’entrainement JPAide chaque jeu d’entrainement JEi.According to an alternative, the functional characterization model may comprise, or may be, a method for searching for correlations, for example by regression method, between the optical training game JOA i and the training performance game JPA i of each training game JE i .
Suivant un exemple de réalisation, la recherche des corrélations peut se faire via une méthode des moindres carrés. Elle peut consister à la mise en place d’une relation polynomiale supposée entre les JPAiet JOAi, et cela pour chaque JEi. Ensuite, la méthode des moindres carrés permet de trouver le meilleur jeu de coefficients des polynômes qui minimise l’erreur entre les sorties calculées par les polynômes obtenus et les JPAi.According to an example of implementation, the search for correlations can be done via a least squares method. It can consist of the establishment of a supposed polynomial relationship between the JPAiand JOAi, and this for each Ii. Then, the least squares method makes it possible to find the best set of coefficients of the polynomials which minimizes the error between the outputs calculated by the polynomials obtained and the JPAi.
La
Le procédé 600 peut comprendre une première phase 602 de fabrication lors de laquelle une première partie d’un lot d’objectifs est fabriqué. Cette première partie comprend une multitude d’objectifs optiques. Lors de cette phase 602 un objectif optique est fabriqué lors d’une étape 604, puis un jeu d’entrainement JE est mesuré et mémorisé lors d’une étape 606, en vue de constituer une base d’entrainement, tel que par exemple la base d’entrainement 502.The method 600 may include a first manufacturing phase 602 during which a first part of a batch of lenses is manufactured. This first part includes a multitude of optical objectives. During this phase 602 an optical objective is manufactured during a step 604, then a training set JE is measured and memorized during a step 606, in order to constitute a training base, such as for example the training base 502.
Puis, lors d’une étape 608, le modèle de caractérisation est entrainé avec la base d’entrainement, par exemple en mettant œuvre la phase d’entrainement 500 de la
Le procédé 600 peut ensuite comprendre une deuxième phase 610 de fabrication lors de laquelle les objectifs restant du lot sont fabriqués.The process 600 can then include a second manufacturing phase 610 during which the remaining lenses in the batch are manufactured.
Cette phase comprend, pour chaque objectif optique, une étape 612 de début de fabrication dudit objectif optique, au moins jusqu’à l’empilement des éléments optiques composant ledit objectif optique.This phase includes, for each optical lens, a step 612 for the start of manufacturing of said optical lens, at least until the stacking of the optical elements composing said optical lens.
Lors d’une étape 614, l’objectif optique en cours de fabrication, ou après fabrication, est caractérisé, en utilisant le modèle de caractérisation obtenu à l’étape 608, par le procédé selon l’invention de caractérisation fonctionnelle, et en particulier par le procédé 300 de la
Si la performance estimée de l’objectif optique est jugée satisfaisante, sa fabrication est poursuivie ou validée lors d’une étape 616.If the estimated performance of the optical lens is deemed satisfactory, its manufacturing is continued or validated during a step 616.
Si les performances estimées de l’objectif optique ne sont satisfaisantes, alors l’objectif optique peut être soumis à au moins un autre test, par exemple par une mesure de MTF ou de front d’onde par un dispositif prévu à cet effet, en vue de vérifier, par mesure, la performance de l’objectif optique.If the estimated performance of the optical lens is not satisfactory, then the optical lens may be subjected to at least one other test, for example by measuring MTF or wavefront by a device provided for this purpose, in to verify, by measurement, the performance of the optical objective.
Alternativement ou en plus, si les performances estimées de l’objectif optique ne sont satisfaisantes, alors l’objectif optique peut être retouché pour améliorer ses performances. Par exemple, au moins un élément optique de l’objectif optique peut être repositionné ou remplacé.Alternatively or additionally, if the estimated performance of the optical lens is not satisfactory, then the optical lens may be reworked to improve its performance. For example, at least one optical element of the optical lens can be repositioned or replaced.
Bien entendu l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits.Of course the invention is not limited to the examples which have just been described.
Claims (14)
- mesure (304), par interférométrie optique sur ledit empilement d’éléments optiques (102-108), d’au moins un jeu de données, dit jeu optique mesuré, comprenant des données relatives à au moins un paramètre géométrique d’au moins une interface optique (1141-1148) dudit objectif cible (100) ; et
- fourniture (310), en fonction dudit au moins un jeu optique mesuré, d’un jeu de données, dit jeu de performance estimé, comprenant des données estimées relatives à la performance dudit objectif cible (100), par un modèle de caractérisation préalablement entrainé avec une base, dite base d’entrainement, de jeux d’entrainements constituée à partir d’objectifs optiques d’architecture identique à celle dudit objectif cible (100).
- measurement (304), by optical interferometry on said stack of optical elements (102-108), of at least one set of data, called measured optical set, comprising data relating to at least one geometric parameter of at least one optical interface (114 1 -114 8 ) of said target lens (100); And
- provision (310), based on said at least one measured optical game, of a data set, called estimated performance game, comprising estimated data relating to the performance of said target objective (100), by a previously trained characterization model with a base, called a training base, of training sets made up of optical objectives of architecture identical to that of said target objective (100).
- au moins une mesure (306) d’interférométrie optique fournissant, chacune, des données brutes, et
- calcul (308) de ladite au moins une valeur géométrique par traitement desdites données brutes.
- at least one optical interferometry measurement (306) each providing raw data, and
- calculation (308) of said at least one geometric value by processing said raw data.
- un réseau de neurones, en particulier régressif, et encore plus particulièrement un réseau de neurones CNN à apprentissage profond,
- un modèle de régression linéaire de polynômes,
- une équation gaussienne, obtenue par une méthode des moindres carrés, ou
- une méthode d’analyse statistique.
- a neural network, in particular regressive, and even more particularly a deep learning CNN neural network,
- a linear regression model of polynomials,
- a Gaussian equation, obtained by a least squares method, or
- a method of statistical analysis.
- au moins un jeu optique, dit d’entrainement, relatif à un objectif optique d’architecture identique à l’architecture de l’objectif cible, et
- au moins un jeu de performance, dit jeu de performance d’entrainement, comprenant des données relatives à la performance dudit objectif optique.
- at least one optical game, called training, relating to an optical objective of architecture identical to the architecture of the target objective, and
- at least one performance game, called a training performance game, comprising data relating to the performance of said optical lens.
- le jeu optique d’entrainement est obtenu par simulation ; et/ou
- le jeu de performance d’entrainement est obtenu par simulation.
- the optical training game is obtained by simulation; and or
- the training performance game is obtained by simulation.
- au moins une valeur de mesure caractérisation de front d’onde, ou
- au moins une valeur de Fonction de Modulation de Transfert, ou « MTF » (pour « Modulation Transfert Fonction » en anglais) ;
- at least one wavefront characterization measurement value, or
- at least one Modulation Transfer Function value, or “MTF” (for “Modulation Transfer Function” in English);
- un appareil d’interférométrie optique (402;200) pour mesurer, sur ledit empilement d’éléments optiques (102-108), au moins un jeu de données, dit jeu optique mesuré, comprenant des données relatives à au moins un paramètre géométrique d’au moins une interface optique (1141-1148) dudit objectif cible (100) ; et
- un modèle de caractérisation (406) préalablement entrainé avec une base d’entrainement (502) constitué à partir d’objectifs optiques d’architecture identique à celle dudit objectif cible (100) pour fournir, en fonction dudit au moins un jeu optique mesuré, un jeu de données, dit jeu de performance estimé, comprenant des données relatives à la performance dudit objectif cible (100).
- an optical interferometry device (402;200) for measuring, on said stack of optical elements (102-108), at least one set of data, called measured optical set, comprising data relating to at least one geometric parameter d at least one optical interface (114 1 -114 8 ) of said target objective (100); And
- a characterization model (406) previously trained with a training base (502) made up of optical objectives of architecture identical to that of said target objective (100) to provide, depending on said at least one measured optical game, a data set, called an estimated performance set, comprising data relating to the performance of said target objective (100).
- empilement (612) des éléments optiques formant ledit objectif optique, et
- caractérisation (614;300) dudit objectif par le procédé de caractérisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 10.
- stacking (612) of optical elements forming said optical lens, and
- characterization (614;300) of said objective by the characterization method according to any one of claims 1 to 10.
- empilement (604) des éléments optiques formant ledit objectif optique,
- mesure (604), par interférométrie optique, d’au moins un jeu optique d’entrainement sur ledit objectif optique,
- mesure (604) d’au moins un jeu de performance d’entrainement, et
- mémorisation (608), dans une base d’entrainement, d’un jeu d’entrainement formé par :
- ledit au moins un jeu optique d’entrainement, et
- ledit au moins un jeu de performance d’entrainement.
- stacking (604) of optical elements forming said optical objective,
- measurement (604), by optical interferometry, of at least one optical training set on said optical objective,
- measuring (604) at least one training performance game, and
- memorization (608), in a training base, of a training game formed by:
- said at least one optical training game, and
- said at least one training performance game.
- au moins un moyen d’empilement des éléments optiques formant un objectif optique ; et
- un dispositif de caractérisation (400) dudit objectif optique selon la revendication 11 ;
- at least one means for stacking optical elements forming an optical objective; And
- a device for characterizing (400) said optical objective according to claim 11;
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Citations (4)
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-
2022
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