JP2015509599A - 光学要素の幾何学的構造を測定する方法及びツール - Google Patents
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Abstract
Description
S1:前記第1の面10による第1のプローブ信号PS1の第1の変換から生じた第1の信号MS1を測定するステップにおいて、前記第1の変換の第1のシミュレーションにより、既知であって第1の信号MS1を測定する間に前記第1の面10と同様に第1の測定基準フレームR1内に配置された少なくとも1個の第1の仮想面11による第1のプローブ信号PS1の前記第1の変換から生じた信号の第1の推定値ES1の取得を可能にする測定ステップと、
S2:少なくとも前記第2の面20による第2のプローブ信号PS2の第2の変換から生じた第2の信号MS2を測定するステップにおいて、前記第2の変換の第2のシミュレーションにより、既知であって第2の信号MS2を測定する間に前記第2の面20と同様に第2の測定基準フレームR2内に配置された少なくとも1個の第2の仮想面21による第2のプローブ信号PS2の前記第2の変換から生じた信号の第2の推定値ES2の取得を可能にする測定ステップとを含み、
第1の信号MS1の測定及び第2の信号MS2の測定のうち少なくとも一方の測定がゾーン測定であり、
S3:第1の基準フレームR1から第2の基準フレームR2への移行を可能にする第3の変換の決定ステップと、
S10:第1の信号MS1、前記第1のシミュレーション、及び推定値ES1と第1の信号MS1との差異を定量化する第1のコスト関数V1に基づいて実行される前記第1の面10の推定ステップと、
S20:第2の信号MS2、前記第2のシミュレーション、前記第3の変換、及び推定値ES2と第2の信号MS2との差異を定量化する第2のコスト関数V2に基づいて実行される前記第2の面20の推定ステップとを含んでいる。
−少なくとも前記第1の面10による第1のプローブ信号PS1の第1の変換から生じた第1の信号MS1の測定を行い、前記第1の変換の第1のシミュレーションにより、既知であって第1の信号MS1を測定する間に前記第1の面10と同様に第1の測定基準フレームR1内に配置された少なくとも1個の第1の仮想面11による第1のプローブ信号PS1の前記第1の変換から生じた信号の第1の推定値ES1の取得を可能にする第1の測定手段MM1と、
−少なくとも前記第2の面20による第2のプローブ信号PS2の第2の変換から生じた第2の信号MS2の測定を行い、前記第2の変換の第2のシミュレーションにより、既知であって第2の信号MS2を測定する間に前記第2の面20と同様に第2の測定基準フレームR2内に配置された少なくとも1個の第2の仮想面21による第2のプローブ信号PS2の前記第2の変換から生じた信号の第2の推定値ES2の取得を可能にする第2の測定手段MM2とを含み、
前記測定手段MM1及びMM2のうち少なくとも一方がゾーン測定を実行し、
−第1の基準フレームR1から第2の基準フレームR2への移行を可能にする第3の変換を決定する手段MDと、
−第1の信号MS1、前記第1のシミュレーション、第1の仮想面11、及び第1の推定値ES1と第1の信号MS1との差異を定量化する第1のコスト関数V1に基づいて前記第1の面10を推定すべく構成された第1の計算手段CM1と、
−第2の信号MS2、前記第2のシミュレーション、第2の仮想面21、前記第3の変換、及び第2の推定値ES2と第2の信号MS2の差異を定量化する第2のコスト関数V2に基づいて前記第2の面20を推定すべく構成された第2の計算手段CM2とを含んでいる。
図2に示すように、例えば白色光により一様に照射された幅Lの発光帯からなり、且つ幅Lの非照射帯により分離された周期的フリンジ格子PS1が当該要素の第1の面10に射影される。フリンジ格子は、面10により反射されて、格子の歪んだ画像を形成する。当該画像は、画像取得装置、例えば可視スペクトル光に感応するデジタルカメラにより取得される。当該画像(又は複数の画像の組)を用いて、選択された数の点における面10への法線方向のマップMS1を計算する。このように、変換T1により、信号PS1から面10の「測定された」法線のマップMS1への移行することが可能になる。シミュレーションのより、既知の初期面への法線の第1の絶対推定値ES1を得ることが可能になる。「絶対」という修飾語の使用は、当該推定値により曖昧さ無しに結果を得ることが可能になることを示すことを意図している。これは、例えば波長λで実行される、第1の面での反射の幾何学的形状の干渉計測定に関しては当てはまらない。この種の測定は位相変動測定に基づいているため、そのシミュレーションにより、λを法とする、曖昧な第1の面の高さのマップだけを得ることが可能になり、この場合の推定値は絶対ではない。測定された法線のマップMS1は、第1の絶対推定値の取得を可能にするシミュレーションの知識に基づいて後続ステップS10で最適化により解かれる再構成問題の目標となる。
図3に示すように、平行な光線PS2を有する光ビームが測定対象の要素の面10、20を透過して送られる。ビームを構成する光線は、要素の2個の界面10、20で屈折により偏向を受ける。このように偏向された光線の一部はその後、開口の行列を通過して最終的にスクリーンにより遮断される2次ビームを形成する。スクリーンの画像は、画像取得装置、例えば可視スペクトル光に感応するデジタルカメラにより取得され、測定された要素の光学的効果の入射光線特徴の偏向に変換される2次ビームのシフトが得られる。取得された画像に対して実行される既知の処理により、これらのシフトは当該要素により透過される波面への法線のマップMS2に変換される。このように、変換T2は、信号PS2から「測定された」偏向のマップMS2への移行することが可能になる。
第1の面10での反射により基準フレームR1における第1の信号MS1の測定を実行する場合、第1の面10の再構成だけが当該第1の測定SM1に基づいて実現可能である。第2の面の測定MS2が基準フレームR2において実行される。
第1の再構成は、要素の第1の面10の推定を目的とする。第1の仮想面11が、フリンジ格子歪み測定を行う間、物理的要素の第1の面10と同一条件(位置及び向き)の下で空間内に配置されているものとする。測定MS1が実行されると共に第1の面10の位置及び第1の仮想面11の位置が既知である基準フレームをR1と呼ぶ。
測定MS1に基づいて推定された第1の面10の再構成の結果を第1の面とし、第2の仮想面21を第2の面とする仮想要素を構築する。ステップS3で決定される第3の変換が、第1の推定面を表す基準フレームR1から、ステップ2での測定実行中に第2の面20の位置が参照される基準フレームR2に移行する規則である。当該第3の変換により、空間内に仮想要素を構築して、ステップS2での測定実行中に要素(物理的な部分)と実質的に同一条件下に置くことが可能になる。
a:測定信号の推定値ES1、ES2を得るべく、少なくとも1個の仮想面11、21及びプローブ信号PS1;PS2に基づいてシミュレーションSIM1、SIM2を実行するステップと、
b:ステップaで計算された推定値ES1、ES2と、測定信号MS1;MS2との差異をコスト関数V1、V2により測定するステップと、
c:ステップbで測定された差異に基づく停止基準が満たされない場合、前記差異を減らすべく仮想面11;21を修正してステップaに戻るステップと、
d:現在の反復のステップaで考慮した仮想面11;21の値として面10、20を推定するステップとを含んでいる。
−少なくとも前記第1の面10による第1のプローブ信号PS1第1の変換から生じた第1の信号MS1を測定する第1の測定手段MM1、すなわち前記第1の変換の第1のシミュレーションにより、既知であって第1の信号MS1を測定する間に前記第1の面10と同様に第1の測定基準フレームR1内に配置された少なくとも1個の第1の仮想面11による第1のプローブ信号PS1の前記第1の変換から生じた信号の第1の推定値ES1の取得を可能にする第1の測定手段MM1、
−少なくとも前記第2の面20による第2のプローブ信号PS2の第2の変換から生じた第2の信号MS2を測定する第2の測定手段MM2、すなわち前記第2の変換の第2のシミュレーションにより、既知であって第2の信号MS2を測定する間に前記第2の面20と同様に第1の測定基準フレームR2内に配置された少なくとも1個の第2の仮想面21による第2のプローブ信号PS2の前記第2の変換から生じた信号の第2の推定値ES2の取得を可能にする第2の測定手段MM2、
−第1の基準フレームR1から第2の基準フレームR2への移行することを可能にする第3の変換を決定する手段MD、
−第1の信号MS1、前記第1のシミュレーション、第1の仮想面11、及び第1の推定値ES1と第1の信号MS1との差異を定量化する第1のコスト関数V1に基づいて前記第1の面10を推定すべく構成された第1の計算手段CM1、
−第2の信号MS2、前記第2のシミュレーション、第2の仮想面21、前記第3の変換、及び第2の推定値ES2と第2の信号MS2との差異を定量化する第2のコスト関数V2に基づいて前記第2の面20を推定すべく構成された第2の計算手段CM2を含んでいる。
−第2の計算手段(CM2)は、第1及び第2の面(10、20)により透過された光信号の偏光測定を実行する。
利点として、本発明の一実施形態によるシステムは、前記システムに固有な基準フレーム内で表現された光学要素の面10、20の測定を実行すべくに構成された光学的測定システムの測定手段MM1、MM2を含んでいる。
Claims (18)
- 第1の面(10)及び第2の面(20)により区切られた光学要素の幾何学的構造を測定する方法であって、以下のステップすなわち、
−前記第1の面(10)による第1のプローブ信号(PS1)の第1の変換から生じた第1の信号(MS1)を測定する測定ステップ(S1)において、前記第1の変換の第1のシミュレーションにより、既知である第1の仮想面(11)であって、前記第1の信号(MS1)を測定する間に前記第1の面(10)と同様に第1の測定基準フレーム(R1)内に配置された第1の仮想面(11)による前記第1のプローブ信号(PS1)の前記第1の変換から生じた信号の第1の推定値(ES1)の取得を可能にする、測定ステップ(S1)と、
―少なくとも前記第2の面(20)による第2のプローブ信号(PS2)の第2の変換から生じた第2の信号(MS2)を測定する測定ステップ(S2)において、前記第2の変換の第2のシミュレーションにより、既知である少なくとも1個の第2の仮想面(21)であって、前記第2の信号(MS2)を測定する間に前記第2の面(20)と同様に第2の測定基準フレーム(R2)内に配置された少なくとも1個の第2の仮想面(21)による第2のプローブ信号(PS2)の前記第2の変換から生じた信号の第2の推定値(ES2)の取得を可能にする、測定ステップ(S2)とを含み、
前記第1の信号(MS1)の測定及び前記第2の信号(MS2)の測定のうち少なくとも一方の測定がゾーン測定であり、
さらに、前記方法は、
−前記第1の測定基準フレーム(R1)から前記第2の測定基準フレーム(R2)への移行を可能にする第3の変換の決定ステップ(S3)と、
−前記第1の信号(MS1)、前記第1のシミュレーション、及び前記第1の推定値(ES1)と前記第1の信号(MS1)との差異を定量化する第1のコスト関数(V1)に基づいて実行される前記第1の面(10)の推定ステップ(S10)と、
−前記第2の信号(MS2)、前記第2のシミュレーション、前記第3の変換、及び前記第2の推定値(ES2)と前記第2の信号(MS2)との差異を定量化する第2のコスト関数(V2)に基づいて実行される前記第2の面(20)の推定ステップ(S20)と、
を含む方法。 - 前記第1の信号(MS1)の測定及び前記第2の信号(MS2)の測定がゾーン測定であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記ゾーン測定が、複数回の基本ゾーン測定により実行され、前記複数回の基本ゾーン測定の各々が、前記面(又は前記複数の面の)基本ゾーンによるプローブ信号の変換から生じた基本信号を測定することにより、前記基本ゾーンが前記面(又は前記複数の面)の全体を覆うことを特徴とする、請求項1〜2のいずれか1項に記載の方法。
- −前記第1の信号(MS1)が前記第1の面(10)による前記第1のプローブ信号(PS1)の前記第1の変換から生じ、
−前記第2の信号(MS2)は、前記第1の面(10)及び前記第2の面(20)による前記第2のプローブ信号(PS2)の前記第2の変換から生じることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。 - −前記第1の信号(MS1)が前記第1の面(10)による前記第1のプローブ信号(PS1)の前記第1の変換から生じ、
−前記第2の信号(MS2)が前記第2の面(20)による前記第2のプローブ信号(PS2)の前記第2の変換から生じることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。 - 各推定値ステップ(S10、S20)が反復的であり、各反復が、
a)前記測定信号の推定値(ES1、ES2)を得るべく、少なくとも1個の仮想面(11、21)及び前記プローブ信号(PS1;PS2)に基づいて前記シミュレーション(SIM1、SIM2)を実行するステップと、
b)ステップa)で計算された前記推定値(ES1、ES2)と、前記測定信号(MS1;MS2)との差異を前記コスト関数(V1、V2)により測定するステップと、
c)ステップb)で測定された差異に基づく停止基準が満たされない場合、前記差異を減らすべく前記仮想面(11;21)を修正してステップa)に戻るステップと、
d)現在の反復のステップa)で考慮した仮想面(11;21)の値として前記面(10、20)を推定するステップとを含むことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。 - 前記第2の推定値(21)が、更に前記第1の推定値(11)に基づいて得られることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1及び/又は第2のプローブ信号(PS1、PS2)が光信号でることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- −前記第1の信号(MS1)が、前記第1の面(10)により反射された周期的格子からなる光信号の偏光測定により得られた前記第1の面(10)への法線のマップであり、
−前記第2の信号(MS2)を測定する前記ステップ(S2)が、前記第1及び第2の面(10、20)により透過された光信号の偏光測定による測定であることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。 - −前記第1の信号(MS1)を測定する前記ステップ(S1)が、前記第1の面(10)により反射された光信号の歪みの測定であり、
−前記第2の信号(MS2)を測定する前記ステップ(S2)が、前記第1及び第2の面(10、20)により透過された光信号の拡大の測定であることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。 - 前記第3の変換を決定する前記ステップ(S3)が、前記要素の厚さの測定を含むことを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第3の変換を決定する前記ステップ(S3)が更に、前記要素のプリズムの測定を含むことを特徴とする、請求項11に記載の方法。
- 前記測定ステップ(S1、S2)が単一の装置により実行されることを特徴とする、請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法。
- 前記光学要素が眼鏡レンズであることを特徴とする、請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法。
- 第1の面(10)及び第2の面(20)により区切られた光学要素の幾何学的構造を測定するシステムであって、
−前記第1の面(10)による第1のプローブ信号(PS1)の第1の変換から生じた第1の信号(MS1)の測定を行い、前記第1の変換の第1のシミュレーションにより、既知である第1の仮想面(11)であって、前記第1の信号(MS1)を測定する間に前記第1の面(10)と同様に第1の測定基準フレーム(R1)内に配置された第1の仮想面(11)による前記第1のプローブ信号(PS1)の前記第1の変換から生じた信号の第1の推定値(ES1)の取得を可能にする第1の測定手段(MM1)と、
−少なくとも前記第2の面(20)による第2のプローブ信号(PS2)の第2の変換から生じた第2の信号(MS2)の測定を行い、前記第2の変換の第2のシミュレーションにより、既知である少なくとも1個の第2の仮想面(21)であって、前記第2の信号(MS2)を測定する間に前記第2の面(20)と同様に第2の測定基準フレーム(R2)内に配置された少なくとも1個の第2の仮想面(21)による第2のプローブ信号(PS2)の前記第2の変換から生じた信号の第2の推定値(ES2)の取得を可能にする第2の測定手段(MM2)と、を含み、
前記第1の測定手段(MM1)及び前記第2の測定手段(MM2)のうち少なくとも一方がゾーン測定を実行し、
さらに、前記システムは、
−前記第1の測定基準フレーム(R1)から前記第2の測定基準フレーム(R2)への移行を可能にする第3の変換を決定する手段(MD)と、
−前記第1の信号(MS1)、前記第1のシミュレーション、第1の仮想面(11)、及び前記第1の推定値(ES1)と前記第1の信号(MS1)との差異を定量化する第1のコスト関数(V1)に基づいて前記第1の面(10)を推定すべく構成された第1の計算手段(CM1)と、
−前記第2の信号(MS2)、前記第2のシミュレーション、第2の仮想面(21)、前記第3の変換、及び前記第2の推定値(ES2)と前記第2の信号(MS2)との差異を定量化する第2のコスト関数(V2)に基づいて前記第2の面(20)を推定すべく構成された第2の計算手段(CM2)と、
を含むシステム。 - 前記測定手段(MM1、MM2)の各々がゾーン測定を実行することを特徴とする、請求項15に記載のシステム。
- −前記第1の計算手段(CM1)が、前記第1の面(10)により反射された光信号の歪みの測定を実行し、
−前記第2の計算手段(CM2)が、前記第1及び第2の面(10、20)により透過された光信号の拡大の測定を実行することを特徴とする、請求項15又は16に記載のシステム。 - −前記第1の計算手段(CM1)が、前記第1の面(10)により反射された第1の周期的格子からなる光信号の偏光測定により得られた前記第1の面(10)への法線のマップを生成し、
−前記第2の計算手段(CM2)が、前記第1及び第2の面(10、20)により透過された光信号の偏光測定により測定を実行することを特徴とする、請求項17に記載のシステム。
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