JP6173486B2 - Scattered light information processing method, scattered light information processing apparatus, and scattered light information processing system - Google Patents
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Description
本発明は、カメラ、内視鏡、顕微鏡等で用いられる光学設計ソフトウエアでの光学設計シミュレーションをする際に必要な散乱光情報を取得するための、散乱光情報処理方法、散乱光情報処理装置及び散乱光情報処理システムに関する。 The present invention relates to a scattered light information processing method and a scattered light information processing apparatus for acquiring scattered light information necessary for performing optical design simulation with optical design software used in cameras, endoscopes, microscopes, etc. And a scattered light information processing system.
光学設計ソフトウエアは、鏡枠に含まれる各光学素子のr(曲率半径)、d(面間隔)、n(屈折率)、及びコートによる反射率及び透過率の条件をパラメータとして設定する。そして、光学系の中を伝播するさまざまな光線の屈折と反射の計算を行う。 The optical design software sets the parameters of r (curvature radius), d (surface spacing), n (refractive index), and reflectance and transmittance by the coat of each optical element included in the lens frame as parameters. It then calculates the refraction and reflection of various rays propagating through the optical system.
光学設計において、像面で所望の光学性能を満たすように、それぞれのパラメータが変更される。また、製造された鏡枠に対しては、測定によって、それぞれのパラメータを取得し、設定することで光学性能を推測することもできる。 In the optical design, each parameter is changed so as to satisfy a desired optical performance on the image plane. In addition, the optical performance can be estimated by acquiring and setting each parameter of the manufactured lens frame by measurement.
光学設計ソフトウエアは、光学性能の評価として像面でのスポットダイヤグラムやMTF(Modulation Transfer Function)、波面収差の他、不要光であるゴーストやフレアについても評価することができる。 The optical design software can evaluate not only a spot diagram on the image plane, MTF (Modulation Transfer Function), and wavefront aberration but also ghost and flare which are unnecessary light as an evaluation of optical performance.
ゴーストやフレアは、正規光以外の不要光が像面に届いたときに発生する現象である。ゴーストやフレアの原因は、各光学面での多重反射や想定外の光の入射の他に、レンズ表面や反射防止コート後の表面、芯取り後のレンズのこば部、面取り部、エッジ部、また鏡枠内部などの面が粗いことにより散乱光が発生し、その散乱光が不要光となることが考えられる。 Ghost or flare is a phenomenon that occurs when unnecessary light other than regular light reaches the image plane. The causes of ghosts and flares are multiple reflections at each optical surface and incident unexpected light, as well as the lens surface, the surface after antireflection coating, the core of the lens after centering, the chamfered part, and the edge part. Further, it is conceivable that scattered light is generated due to a rough surface such as the inside of the lens frame, and the scattered light becomes unnecessary light.
したがって、ゴーストやフレアを光学設計シミュレーションで評価する際には、通常のパラメータに加えて、各面の散乱光情報である散乱光強度分布を正確に入力する必要がある。そして、散乱光情報が入力された場合、各光学面では、幾何光学的な光線追跡に加えて、モンテカルロ法による光線追跡が行われて、像面へ到達する光線が計算される。 Therefore, when evaluating ghosts and flares by optical design simulation, it is necessary to accurately input the scattered light intensity distribution, which is the scattered light information on each surface, in addition to the normal parameters. When scattered light information is input, in each optical surface, ray tracing by the Monte Carlo method is performed in addition to geometric optical ray tracing, and rays reaching the image plane are calculated.
散乱光情報は、一般的に、双方向散乱分布関数(Bidirectional Scattering Distribution Function、以下適宜「BSDF」という。)またはBSDFからCosθ成分を除したARSというパラメータを用いて表される。 The scattered light information is generally expressed using a bidirectional scattering distribution function (Bidirectional Scattering Distribution Function, hereinafter referred to as “BSDF” as appropriate) or a parameter called ARS obtained by dividing the Cosθ component from BSDF.
図12に示すように、測定面10に入射する光Lに対して、被測定物の測定面10から反射した散乱光Scと、測定面10を透過した散乱光Scとが生ずる。被測定物の測定面10を反射した散乱光を双方向反射率分布関数(BidirectionalReflectance Distribution Function、以下適宜「BRDF」という。)という。また、被測定物の測定面10を透過した散乱光を双方向透過率分布関数(BidirectionalTransmittance Distribution Function、以下適宜「BTDF」という。)という。
As shown in FIG. 12, for the light L incident on the
そして、BSDFは、BRDFとBTDFとの両方を含めた散乱光として定義される。 BSDF is defined as scattered light including both BRDF and BTDF.
被測定物から反射する散乱光情報を得る装置及び方法として、例えば、以下の特許文献1に開示されたものが知られている。
As an apparatus and method for obtaining scattered light information reflected from an object to be measured, for example, the one disclosed in
しかしながら、特許文献1に記載されている装置及び方法は、不透過物質の被測定物から反射する散乱光情報をより高い精度で取得するものである。即ち、従来技術では、光学素子などの透過部分を有する被測定物に関しては、散乱光情報を取得することはできない。
However, the apparatus and method described in
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、被測定物として、透過部分を有する光学素子の散乱光情報を高い精度で取得できる散乱光情報処理方法、散乱光情報処理装置及び散乱光情報処理システムを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above, and as an object to be measured, a scattered light information processing method, a scattered light information processing apparatus, and a scattered light capable of acquiring with high accuracy scattered light information of an optical element having a transmission part. The object is to provide an information processing system.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の散乱光情報処理方法は、
被測定物の散乱光情報を処理する散乱光情報処理方法であって、
被測定物は、少なくとも一部が光を透過する物質で構成される光学素子であり、
被測定物に対して所定の角度で照射された光の散乱光強度分布の情報を取得する散乱光測定情報取得工程と、
被測定物の形状と光学的性質と散乱光強度分布の測定条件から、被測定物モデルを作成するモデル生成工程と、
被測定物モデルに対して、少なくとも被測定物を透過した出射側の散乱光情報を表す関数のパラメータを設定する関数パラメータ設定工程と、
被測定物モデルに基づいて被測定物の物質内部における散乱光の反射と散乱光の屈折を考慮した計算により散乱光強度分布計算結果を算出する散乱光強度分布算出工程と、
散乱光測定情報取得工程において取得された散乱光強度分布の情報と、被測定物モデルに基づいて計算により算出された散乱光強度分布計算結果と、が一致するよう関数パラメータを算出する関数パラメータ算出処理工程と、
を有することを特徴とする。
また、本発明の他の散乱光情報処理方法は、
被測定物の散乱光情報を処理する散乱光情報処理方法であって、
被測定物は、少なくとも一部が光を透過する物質で構成される光学素子であり、
被測定物に対して複数の異なる入射角度で照射された光の散乱光強度分布の情報を取得する散乱光測定情報取得工程と、
被測定物の形状と光学的性質と散乱光強度分布の測定条件から、被測定物モデルを作成するモデル生成工程と、
被測定物モデルに対して、少なくとも被測定物を透過した出射側の散乱光情報を表す関数のパラメータを設定する関数パラメータ設定工程と、
被測定物モデルに基づいて計算により散乱光強度分布計算結果を算出する散乱光強度分布算出工程と、
散乱光測定情報取得工程において取得された散乱光強度分布の情報と、被測定物モデルに基づいて計算により算出された散乱光強度分布計算結果と、が一致するように、各入射角度の関数パラメータを仮関数パラメータとして算出する仮関数パラメータ算出処理工程と、
散乱光測定情報取得工程において取得された散乱光強度分布の情報と、被測定物モデルに対して各入射角度の仮関数パラメータの少なくとも一部を用いて算出した散乱光強度分布計算結果と、が一致するように仮関数パラメータを調整して最終的な関数パラメータを決定する関数パラメータ決定工程を有することを特徴とする。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, the scattered light information processing method of the present invention includes:
A scattered light information processing method for processing scattered light information of an object to be measured,
The object to be measured is an optical element composed of a substance that at least partially transmits light,
A scattered light measurement information acquisition step for acquiring information on the scattered light intensity distribution of light irradiated at a predetermined angle to the object to be measured;
A model generation process for creating a measurement object model from the measurement conditions of the shape and optical properties of the measurement object and the scattered light intensity distribution;
A function parameter setting step for setting a parameter of a function representing scattered light information on the exit side transmitted through the object to be measured at least for the object model to be measured;
A scattered light intensity distribution calculating step for calculating a scattered light intensity distribution calculation result by calculation in consideration of reflection of scattered light and refraction of scattered light inside the substance of the measured object based on the measured object model;
Function parameter calculation for calculating function parameters so that the scattered light intensity distribution information acquired in the scattered light measurement information acquisition step matches the scattered light intensity distribution calculation result calculated by calculation based on the measured object model Processing steps;
It is characterized by having.
In addition, another scattered light information processing method of the present invention,
A scattered light information processing method for processing scattered light information of an object to be measured,
The object to be measured is an optical element composed of a substance that at least partially transmits light,
A scattered light measurement information acquisition step for acquiring information on a scattered light intensity distribution of light irradiated at a plurality of different incident angles on the object to be measured;
A model generation process for creating a measurement object model from the measurement conditions of the shape and optical properties of the measurement object and the scattered light intensity distribution;
A function parameter setting step for setting a parameter of a function representing scattered light information on the exit side transmitted through the object to be measured at least for the object model to be measured;
A scattered light intensity distribution calculating step of calculating a scattered light intensity distribution calculation result by calculation based on a measured object model;
Function parameters for each incident angle so that the scattered light intensity distribution information acquired in the scattered light measurement information acquisition step matches the scattered light intensity distribution calculation result calculated based on the measured object model. A formal function parameter calculation processing step for calculating as a formal function parameter,
The scattered light intensity distribution information acquired in the scattered light measurement information acquisition step and the scattered light intensity distribution calculation result calculated using at least part of the provisional function parameters of each incident angle with respect to the measured object model, A function parameter determining step of determining a final function parameter by adjusting the temporary function parameter so as to coincide with each other is provided.
また、本発明の散乱光情報処理装置は、
被測定物の散乱光情報を処理する散乱光情報処理装置であって、
被測定物は、少なくとも一部が光を透過する物質で構成される光学素子であり、
被測定物に対して所定の角度で照射された光の散乱光強度分布の情報を取得する散乱光測定情報取得部と、
被測定物の形状と光学的性質と散乱光強度分布の測定条件から、被測定物モデルを作成するモデル生成部と、
被測定物モデルに対して、少なくとも被測定物を透過した出射側の散乱光情報を表す関数のパラメータを設定する関数パラメータ設定部と、
被測定物モデルに基づいて被測定物の物質内部における散乱光の反射と散乱光の屈折を考慮した計算により散乱光強度分布計算結果を算出する散乱光強度分布算出部と、
散乱光測定情報取得部において取得された散乱光強度分布の情報と、被測定物モデルに基づいて計算により算出された散乱光強度分布計算結果と、が一致するよう関数パラメータを算出する関数パラメータ算出処理部と、
を有することを特徴とする。
また、本発明の別の散乱光情報処理装置は、
被測定物の散乱光情報を処理する散乱光情報処理装置であって、
被測定物は、少なくとも一部が光を透過する物質で構成される光学素子であり、
被測定物に対して複数の異なる入射角度で照射された光の散乱光強度分布の情報を取得する散乱光測定情報取得部と、
被測定物の形状と光学的性質と散乱光強度分布の測定条件から、被測定物モデルを作成するモデル生成部と、
被測定物モデルに対して、少なくとも被測定物を透過した出射側の散乱光情報を表す関数のパラメータを設定する関数パラメータ設定部と、
被測定物モデルに基づいて計算により散乱光強度分布計算結果を算出する散乱光強度分布算出部と、
散乱光測定情報取得部において取得された散乱光強度分布の情報と、被測定物モデルに基づいて計算により算出された散乱光強度分布計算結果と、が一致するように、各入射角度の関数パラメータを仮関数パラメータとして算出する仮関数パラメータ算出処理部と、
散乱光測定情報取得部において取得された散乱光強度分布の情報と、被測定物モデルに対して各入射角度の仮関数パラメータの少なくとも一部を用いて算出した散乱光強度分布計算結果と、が一致するように仮関数パラメータを調整して最終的な関数パラメータを決定する関数パラメータ決定部を有することを特徴とする。
The scattered light information processing apparatus of the present invention is
A scattered light information processing apparatus for processing scattered light information of an object to be measured,
The object to be measured is an optical element composed of a substance that at least partially transmits light,
A scattered light measurement information acquisition unit that acquires information on the scattered light intensity distribution of light irradiated at a predetermined angle to the object to be measured;
From the measurement conditions of the shape and optical properties of the object to be measured and the scattered light intensity distribution, a model generation unit for creating an object model to be measured,
A function parameter setting unit that sets parameters of a function representing scattered light information on the exit side that has passed through the object to be measured, with respect to the object model,
A scattered light intensity distribution calculation unit for calculating a scattered light intensity distribution calculation result by calculation taking into account reflection of scattered light and refraction of scattered light inside the substance of the measured object based on the measured object model;
Function parameter calculation that calculates function parameters so that the scattered light intensity distribution information acquired in the scattered light measurement information acquisition unit matches the scattered light intensity distribution calculation result calculated by the calculation based on the measured object model A processing unit;
It is characterized by having.
In addition, another scattered light information processing apparatus of the present invention,
A scattered light information processing apparatus for processing scattered light information of an object to be measured,
The object to be measured is an optical element composed of a substance that at least partially transmits light,
A scattered light measurement information acquisition unit for acquiring information on the scattered light intensity distribution of light irradiated at a plurality of different incident angles on the object to be measured;
From the measurement conditions of the shape and optical properties of the object to be measured and the scattered light intensity distribution, a model generation unit for creating an object model to be measured,
A function parameter setting unit that sets parameters of a function representing scattered light information on the exit side that has passed through the object to be measured, with respect to the object model,
A scattered light intensity distribution calculation unit for calculating a scattered light intensity distribution calculation result by calculation based on a measured object model;
The function parameter of each incident angle so that the scattered light intensity distribution information acquired in the scattered light measurement information acquisition unit and the scattered light intensity distribution calculation result calculated by calculation based on the measured object model match. A formal function parameter calculation processing unit for calculating as a formal function parameter;
The scattered light intensity distribution information acquired in the scattered light measurement information acquisition unit, and the scattered light intensity distribution calculation result calculated using at least a part of the provisional function parameters of each incident angle with respect to the measured object model, A function parameter determining unit that determines the final function parameter by adjusting the temporary function parameter so as to match is provided.
また、本発明の散乱光情報処理システムは、
被測定物の散乱光を測定し散乱光情報を処理する散乱光情報処理システムであって、
被測定物は、少なくとも一部が光を透過する物質で構成される光学素子であり、
被測定物に対して所定の角度で光を照射する光照射部と、
少なくとも被測定物で散乱した光を受光する散乱光測定部と、
散乱光測定部で受光した情報に基づき、被測定物の散乱光強度分布の情報を取得する散乱光測定情報取得部と、
被測定物の形状と光学的性質と散乱光強度分布の測定条件を記憶する情報記憶部と、
記憶された形状と光学的性質と測定条件から、被測定物モデルを作成するモデル生成部と、
被測定物モデルに対して、少なくとも被測定物を透過した出射側の散乱光情報をあらわす関数のパラメータを設定する関数パラメータ設定部と、
被測定物モデルから被測定物の物質内部における散乱光の反射と散乱光の屈折を考慮した計算により散乱光強度分布計算結果を算出する散乱光強度分布算出部と、
散乱光測定情報取得部で取得された散乱光強度分布の情報と、被測定物モデルから計算により算出された散乱光強度分布計算結果と、が一致するよう関数パラメータを算出する関数パラメータ算出処理部と、
を有することを特徴とする。
また、本発明の別の散乱光情報処理システムは、
被測定物の散乱光を測定し散乱光情報を処理する散乱光情報処理システムであって、
被測定物は、少なくとも一部が光を透過する物質で構成される光学素子であり、
被測定物に対して所定の角度で光を照射する光照射部と、
少なくとも被測定物で散乱した光を受光する散乱光測定部と、
散乱光測定部で受光した情報に基づき、被測定物に対して複数の異なる入射角度で照射された光の散乱光強度分布の情報を取得する散乱光測定情報取得部と、
被測定物の形状と光学的性質と散乱光強度分布の測定条件を記憶する情報記憶部と、
記憶された形状と光学的性質と測定条件から、被測定物モデルを作成するモデル生成部と、
被測定物モデルに対して、少なくとも被測定物を透過した出射側の散乱光情報をあらわす関数のパラメータを設定する関数パラメータ設定部と、
被測定物モデルから計算により散乱光強度分布計算結果を算出する散乱光強度分布算出部と、
散乱光測定情報取得部においてで取得された散乱光強度分布の情報と、被測定物モデルに基づいて計算により算出された散乱光強度分布計算結果と、が一致するように、各入射角度の関数パラメータを仮関数パラメータとして算出する仮関数パラメータ算出処理部と、
散乱光測定情報取得部において取得された散乱光強度分布の情報と、被測定物モデルに対して各入射角度の仮関数パラメータの少なくとも一部を用いて算出した散乱光強度分布計算結果と、が一致するように仮関数パラメータを調整して最終的な関数パラメータを決定する関数パラメータ決定部を有することを特徴とする。
The scattered light information processing system of the present invention is
A scattered light information processing system for measuring scattered light of an object to be measured and processing scattered light information,
The object to be measured is an optical element composed of a substance that at least partially transmits light,
A light irradiation unit that irradiates light at a predetermined angle with respect to the object to be measured;
A scattered light measurement unit that receives at least light scattered by the object to be measured; and
Based on the information received by the scattered light measurement unit, a scattered light measurement information acquisition unit for acquiring information on the scattered light intensity distribution of the object to be measured;
An information storage unit for storing measurement conditions of the shape, optical properties, and scattered light intensity distribution of the object to be measured;
From the stored shape, optical properties, and measurement conditions, a model generation unit that creates an object model,
A function parameter setting unit that sets parameters of a function that represents at least scattered light information on the exit side transmitted through the object to be measured with respect to the object model;
A scattered light intensity distribution calculation unit for calculating a scattered light intensity distribution calculation result by calculation in consideration of reflection of scattered light and refraction of scattered light inside the substance of the measured object from the measured object model;
A function parameter calculation processing unit that calculates function parameters so that the scattered light intensity distribution information acquired by the scattered light measurement information acquisition unit matches the scattered light intensity distribution calculation result calculated from the measured object model. When,
It is characterized by having.
Further, another scattered light information processing system of the present invention,
A scattered light information processing system for measuring scattered light of an object to be measured and processing scattered light information,
The object to be measured is an optical element composed of a substance that at least partially transmits light,
A light irradiation unit that irradiates light at a predetermined angle with respect to the object to be measured;
A scattered light measurement unit that receives at least light scattered by the object to be measured; and
Based on the information received by the scattered light measurement unit, the scattered light measurement information acquisition unit for acquiring information on the scattered light intensity distribution of light irradiated at a plurality of different incident angles on the object to be measured;
An information storage unit for storing measurement conditions of the shape, optical properties, and scattered light intensity distribution of the object to be measured;
From the stored shape, optical properties, and measurement conditions, a model generation unit that creates an object model,
A function parameter setting unit that sets parameters of a function that represents at least scattered light information on the exit side transmitted through the object to be measured with respect to the object model;
A scattered light intensity distribution calculation unit for calculating a scattered light intensity distribution calculation result by calculation from a measured object model;
A function of each incident angle so that the scattered light intensity distribution information acquired in the scattered light measurement information acquisition unit matches the scattered light intensity distribution calculation result calculated by the calculation based on the measured object model. A temporary function parameter calculation processing unit for calculating the parameter as a temporary function parameter;
The scattered light intensity distribution information acquired in the scattered light measurement information acquisition unit, and the scattered light intensity distribution calculation result calculated using at least a part of the provisional function parameters of each incident angle with respect to the measured object model, A function parameter determining unit that determines the final function parameter by adjusting the temporary function parameter so as to match is provided.
本発明によれば、被測定物が透過物質においても、高精度に散乱光情報を取得できるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to obtain scattered light information with high accuracy even when the object to be measured is a transmission substance.
以下に、本発明にかかる散乱光情報処理方法、散乱光情報処理装置及び散乱光情報処理システムの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of a scattered light information processing method, a scattered light information processing apparatus, and a scattered light information processing system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.
まず、本発明の実施形態の説明をする前提として、従来技術を踏まえて、散乱光情報及び測定に関して、さらに詳述する。 First, as a premise for explaining the embodiment of the present invention, the scattered light information and measurement will be further described in detail based on the prior art.
散乱光情報のBSDFは、面の法線からの散乱光線の角度の関数として、また、場合によっては散乱面に照射する入射光線の角度の関数として、散乱光線の放射輝度を表している。具体的には、例えばBSDFのBRDFは以下の式1で定義される。
The scattered light information BSDF represents the radiance of the scattered light as a function of the angle of the scattered light from the normal of the surface and possibly as a function of the angle of the incident light that irradiates the scattering surface. Specifically, for example, BRDF of BSDF is defined by the following
図13は、不透過物質の表面に光を照射させたときを例に、式1の記号、パラメータについて、XYZ直交座標系を用いて示したものである。図13に示すように、入射光線の角度(θi)と、入射方位角(φi)、受光角(θr)、受光方位角(φr)、入射光の波長(λ)の5つ変数で与えられる。また、Piは入射光の光強度、Prは測定面の測定領域dAの反射光の光強度をそれぞれ示している。また、dωiとdωrは、立体角を表している。FIG. 13 shows the symbols and parameters of
BSDFは、被測定物が透過物質・不透過物質関係なしに、その定義上、平面の散乱光強度分布であり、被測定物の外形や光学的性質は考慮されていない。即ち、被測定物が透過物質の場合、表裏面形状(球面、非球面、自由曲面等)や外径、面間隔(厚さ)、こば部、面取り部、エッジ部や屈折率等の影響は考慮されていない。BSDFは、1つの平面によって生成される散乱光の挙動を表したものである。 The BSDF is a flat scattered light intensity distribution by definition without regard to the transmission / impermeability relationship of the object to be measured, and does not take into account the outer shape and optical properties of the object to be measured. That is, when the object to be measured is a transmissive substance, the effects of front and back surface shapes (spherical, aspherical, free-form surface, etc.), outer diameter, surface interval (thickness), ribs, chamfers, edges, refractive index Is not considered. BSDF represents the behavior of scattered light generated by one plane.
BSDFを、このように定義することで、光学設計ソフトウエアに面のパラメータとして入力できるようになり、他の入力パラメータである曲率半径や面間隔を変更しても、正確な光学設計シミュレーションを行うことができる。 By defining the BSDF in this way, it becomes possible to input it as a surface parameter to the optical design software, and an accurate optical design simulation can be performed even if the radius of curvature and the surface interval, which are other input parameters, are changed. be able to.
図3は、被測定物として透過物質の平行平板300を用いたときのBSDFの散乱光情報処理システムの概略構成を示している。座標系は、直交座標であるXYZ直交座標系のうち、鉛直方向をY軸方向、水平方向で入射光と平行する方向をZ軸方向、それと水平面内で直行する方向をX軸方向とする。
ここで被測定物300に平行平面を用いているのは、被測定物の表裏面形状の影響を予め極力除くためである。FIG. 3 shows a schematic configuration of a BSDF scattered light information processing system when a
The reason why the parallel plane is used for the object to be measured 300 is to eliminate the influence of the shape of the front and back surfaces of the object to be measured as much as possible.
また、被測定物の平行平板300は、片面300aに測定したい面の粗さ、例えばレンズの表面やこば部、面取り部等に近似した所望の粗さを付している場合が多い。
このような被測定物を用いることで、面の粗さと散乱光強度分布の関係が測定できるものとしている。Further, the
By using such an object to be measured, the relationship between the surface roughness and the scattered light intensity distribution can be measured.
光照射部101は、所定の波長を有する光を照射するレーザまたは白色光源等が用いられる。そして、光照射部101からの光は、被測定物である平行平板300に所定の角度で入射する。入射した光は、被測定物である平行平板300の粗さを付した面で散乱を生じ、被測定物を透過して空中に出射される。
The
受光部102は、平行平板300から出射された光について、被測定物の測定面300aを中心として2次元または3次元的に散乱光の強度分布を取得する。受光部102は、駆動部305により、例えば、位置A、位置B等へ移動できる。以上により、透過及び反射の散乱光強度分布であるBSDFを取得することができる。
The
被測定物が不透過物質の場合は、反射の散乱光強度分布であるBRDFのみ取得することができる。 When the object to be measured is an impermeable substance, only BRDF that is a reflected scattered light intensity distribution can be acquired.
上述のように取得したBSDFについて、光学設計ソフトウエアにパラメータとして入力するとき、被測定物がBSDFの定義から外れる場合に、誤差を生じる。
例えば、被測定物が不透過物質のときにBRDFを取得する場合、従来技術では被測定物の表面が平面以外では、散乱光情報処理システムによる散乱光強度分布の測定結果をBRDFとすると、反射面の表面形状の影響が含まれてしまい誤差となってしまう。When the BSDF acquired as described above is input as a parameter to the optical design software, an error occurs when the object to be measured deviates from the BSDF definition.
For example, when BRDF is acquired when the object to be measured is an impermeable substance, if the measurement result of the scattered light intensity distribution by the scattered light information processing system is BRDF when the surface of the object to be measured is other than a flat surface in the conventional technology, The influence of the surface shape of the surface is included, resulting in an error.
そこで、従来技術では、散乱光強度分布の測定結果の情報と、被測定物の表面形状情報を利用して、表面形状の影響を除いたBRDFを算出している。 Therefore, in the prior art, BRDF excluding the influence of the surface shape is calculated using the information on the measurement result of the scattered light intensity distribution and the surface shape information of the object to be measured.
図14(a)は、測定面10に入射光Linが入射した場合の幾何光学的成分による反射光を説明する図である。入射光Linは、入射位置の接線に対する法線Nに関して入射角度と同じ角度で反射光Lrefとして反射する。
FIG. 14A is a diagram for explaining reflected light by a geometrical optical component when incident light Lin is incident on the
図14(b)は、測定面10aに入射光Linが入射した場合の波動光学的成分による反射光を説明する図である。
従来技術として説明したように、被測定物に光を入射させた場合、測定面10aの照射領域における表面形状情報とBRDFとの合成から散乱光強度分布を算出する。そして、算出した散乱光強度分布が実測の散乱光強度分布測定結果に近似するように、BRDFを変化させる。これにより、反射面の照射領域における表面形状の影響と分離して、BRDFを算出している。FIG. 14B is a diagram for explaining the reflected light by the wave optical component when the incident light Lin is incident on the
As described in the prior art, when light is incident on the object to be measured, the scattered light intensity distribution is calculated from the combination of the surface shape information and the BRDF in the irradiation region of the
しかしながら、上述したように従来技術では、被測定物が透過物質の場合は、適応することができない。被測定物が透過物質の場合は、光照射部からの光の照射領域において、被測定物の測定面が平面でない場合に誤差を生じてしまうことは言うまでもない。加えて、光照射部からの光の照射領域以外の形状や被測定物内部の影響を受けてしまう。つまり、被測定物が透過物質のときは、例え測定面が平面であっても、散乱光情報処理システムによる散乱光強度分布の測定結果をBSDFとすると、誤差を生じてしまう。このことは、被測定物が透過物質の場合に特有の問題である。さらに、以下に詳細を説明する。 However, as described above, the conventional technique cannot be applied when the object to be measured is a permeable substance. Needless to say, when the object to be measured is a transmissive substance, an error occurs if the measurement surface of the object to be measured is not flat in the light irradiation region from the light irradiation unit. In addition, the shape other than the region irradiated with light from the light irradiation unit and the inside of the measurement object are affected. That is, when the object to be measured is a transmissive substance, an error occurs if the measurement result of the scattered light intensity distribution by the scattered light information processing system is BSDF even if the measurement surface is flat. This is a particular problem when the object to be measured is a permeable material. Further details will be described below.
ここで、再度BSDFの定義について述べる。
光学設計ソフトウエアでは、上述のようにBSDFの定義を、面の法線からの散乱光線の角度の関数としている。また、ときには散乱面に照射する入射光線の角度の関数として、散乱光線の放射輝度を表し、平面の散乱光強度分布としている。Here, the definition of BSDF will be described again.
In the optical design software, the BSDF is defined as a function of the angle of the scattered light from the surface normal as described above. In some cases, the radiance of the scattered light is expressed as a function of the angle of the incident light applied to the scattering surface, and the scattered light intensity distribution is flat.
このため、被測定物の外形や光学的性質は考慮されていない。すなわち被測定物が透過物質の場合、被測定物の表裏面形状(球面、非球面、自由曲面等)や外径、面間隔(厚さ)、こば部、面取り部、エッジ部や屈折率等の影響が含まれてしまうため、単純に散乱光を測定した結果はBSDFの定義から外れてしまう。
この結果、従来の手順では、透過物質の被測定物に対して、BSDFを取得できない。このことについて、さらに詳しく説明する。For this reason, the external shape and optical properties of the object to be measured are not considered. That is, when the object to be measured is a transmissive substance, the shape of the surface to be measured (spherical surface, aspherical surface, free-form surface, etc.), outer diameter, surface interval (thickness), flange, chamfered part, edge part and refractive index Therefore, the result of simply measuring scattered light deviates from the definition of BSDF.
As a result, according to the conventional procedure, the BSDF cannot be obtained for the measurement object of the permeable material. This will be described in more detail.
被測定物が透過物質である場合、散乱光を測定するときの特有の現象を説明する。図15は、被測定物に透過部を有する平行平板20の散乱光Sf、Scrの挙動を説明する図である。平行平板20では、まず、入射光Linは、散乱面である第2面20aに到達する前に、第1面20bに入射し、被測定物である平行平板20の内部を透過する。また、第1面20bと空気との境界面においては、屈折率が異なることによる反射が生ずる。さらに、平行平板20の物質内部では光吸収や蛍光が生じ、第2面20aに到達する入射光Linの光量は変化する。
In the case where the object to be measured is a transmission material, a specific phenomenon when measuring scattered light will be described. FIG. 15 is a diagram for explaining the behavior of the scattered light Sf and Scr of the
第2面20aによって生成される散乱光束Scrは、本来後方(入射側)に射出される光が、第1面20bに当たり、空気と第1面20bとの境界面において屈折及び全反射を生ずる。一部の全反射した光束S1は前方方向に進行する。また、一部の屈折した光束S2は、スネルの法則に従い、広い角度で射出される。このように、1つの面によって生成された散乱光の挙動が他の面の影響を受けて変化する。
In the scattered light beam Scr generated by the
さらに、光束S1、光束S2は、被測定物である平行平板20の内部を透過したことで、進行距離に応じて物質の光吸収や蛍光の影響が加わり、結果として、散乱光強度分布を大きく変えることになる。
Furthermore, since the light flux S1 and the light flux S2 are transmitted through the
特に、1つの面によって生成される散乱光の強度と広がり角度が大きいほど、測定結果への影響の度合いは高いことが分かる。ここまで、被測定物が平行平板20について説明してきたが、レンズのように第1面及び/または第2面が曲面の場合、光の挙動は、さらに複雑になり、入射光Linは、当初の第1面への入射角度とは異なる角度で第2面に到達し、第2面の後方散乱光の挙動は第1面の面形状の影響を受けて変化する。これらは、いずれも透過物質に特有の問題である。
In particular, it can be seen that the greater the intensity and spread angle of the scattered light generated by one surface, the higher the degree of influence on the measurement result. Up to this point, the object to be measured has been described with respect to the
このように、本来、被測定物の1つの面によって生成される散乱光の挙動を測定したいのに対して、被測定物が透過物質の場合は、被測定物の表面形状のみならず、裏面の表面形状や外径、面間隔(厚さ)、こば部、面取り部、エッジ部等の外形と、屈折率、透過率、反射率、光吸収率や蛍光等の被測定物内部の影響を受けた散乱光強度分布になってしまう。 In this way, when it is desired to measure the behavior of scattered light generated by one surface of the object to be measured, when the object to be measured is a transmissive substance, not only the surface shape of the object to be measured but also the back surface Surface shape, outer diameter, surface interval (thickness), outer shape such as ribs, chamfers, edges, etc., and effects inside the measured object such as refractive index, transmittance, reflectance, light absorption rate, and fluorescence The scattered light intensity distribution is received.
これにより、被測定物が透過物質の場合、上述した従来の技術では、物質内部の散乱光の挙動について考慮することができず、結果としてBSDFを算出できない。このように、従来は、透過物質においては、散乱光の強度分布を測定しても、その結果を単純に光学設計シミュレーションのパラメータであるBSDFとして利用できない。また、利用しても誤差が生じてしまい正確な光学設計シミュレーションができない。 Thus, when the object to be measured is a transmissive substance, the above-described conventional technique cannot take into account the behavior of scattered light inside the substance, and as a result, the BSDF cannot be calculated. As described above, conventionally, even if the intensity distribution of scattered light is measured in a transmissive material, the result cannot be simply used as BSDF which is a parameter of optical design simulation. Further, even if it is used, an error occurs and an accurate optical design simulation cannot be performed.
以下に説明する実施形態は、このような従来の透過物質の散乱光強度分布測定結果に含まれる誤差の問題を解決でき、光学設計シミュレーションに入力するパラメータであるBSDFを散乱光強度分布測定結果より高精度に算出できる。 The embodiment described below can solve such a problem of errors included in the scattered light intensity distribution measurement result of the conventional transmission material, and the BSDF, which is a parameter input to the optical design simulation, is obtained from the scattered light intensity distribution measurement result. It can be calculated with high accuracy.
(第1実施形態)
図1(a)は、本発明の第1実施形態の散乱光情報処理システム100の概要を示す機能ブロック図である。また、図1(b)は、散乱光情報処理システム100をより詳しく説明する機能ブロック図である。(First embodiment)
FIG. 1A is a functional block diagram showing an outline of the scattered light
図1(a)に示すように、散乱光情報処理装置200は、制御部110を介して、光照射部101と、受光部102と、情報記憶部103と信号のやり取りを行う。
As shown in FIG. 1A, the scattered light
図1(b)に示すように、散乱光情報処理装置200は、散乱光測定情報取得部104と、関数パラメータ設定部105と、モデル生成部106と、散乱光強度分布算出部107と、関数パラメータ算出処理部108とを有している。
As shown in FIG. 1B, the scattered light
図1(b)において、点線で囲んでいる散乱光情報処理装置200は、上述したように制御部110を介して、光照射部101と、受光部102と、情報記憶部103と接続されている。
In FIG. 1B, the scattered light
本実施形態の散乱光情報処理システム100が備える散乱光測定処理装置200についてさらに詳しく説明する。
ここで、被測定物は、少なくとも一部が光を透過する物質で構成される光学素子である。光学素子は、例えば図3に示す平行平板300である。The scattered light
Here, the object to be measured is an optical element composed of a substance that at least partially transmits light. The optical element is, for example, a
図1(b)において、散乱光情報処理装置200は、被測定物に対して所定の角度で照射された光の散乱光強度分布の情報を取得する散乱光測定情報取得部104と、被測定物の形状と光学的性質と散乱光強度分布の測定条件から、被測定物モデルを作成するモデル生成部106と、被測定物モデルに対して、光学素子の測定面の入射側で反射した散乱光情報及び被測定物を透過した出射側の散乱光情報を表す関数のパラメータを設定する関数パラメータ設定部105と、被測定物モデルに基づいて計算により散乱光強度分布計算結果を算出する散乱光強度分布算出部107と、散乱光測定情報取得部104において取得された散乱光強度分布の情報と、被測定物モデルに基づいて計算により算出された散乱光強度分布計算結果とが一致するよう関数パラメータを算出する関数パラメータ算出処理部108とを有する。
In FIG. 1B, the scattered light
次に、本実施形態の散乱光情報処理システム100の構成と構成要素について説明する。
Next, the configuration and components of the scattered light
散乱光情報処理装置200は、散乱光情報処理システム100と一体または、別体の一つまたは別のコンピュータの内部に配置されている。
The scattered light
制御部110は、散乱光情報処理装置200の制御の他、光照射部101、受光部102、情報記憶部103の制御を行う。
The
なお、本実施形態では、光照射部101は、LD(Laser Diode)、SLD(Super Luminescent Diode)、LED(Light Emitting Diode)や白色光源であるハロゲンなど特に規定しない。ここで、入射光の波長、偏光状態、光強度分布等の特性が既知のものであることが望ましい。
In the present embodiment, the
受光部102は、不図示のコンピュータから送られてきた制御部110の制御情報を元に、被測定物の測定面を中心に2次元または3次元に連続または間欠移動し、被測定面からの散乱光を受光することができる機構になっている。
The
ここで、受光部102は、被測定物の測定面を中心として回転させている。これに限られず、被測定物の中心とは異なる他の場所や、被測定物以外の部分を中心として、受光部102を移動しても良い。受光部102の回転中心位置と、被測定物の位置との相対的な位置関係が既知であれば良い。
Here, the
また、受光部102は、被測定物を透過した散乱光及び/または反射した散乱光の情報を取得することができる機構を有する。
さらに、受光部102は、パワーセンサーや高感度カメラなど、光の強度を観察できる機器であれば、特に限定されることはない。さらに、測定したい光強度や角度分解能によって、受光部102の種類を使い分けできることが望ましい。
被測定物への入射光の角度を変更したい場合は、光照射部110または被測定物が相対的に位置を変化できるように構成されている。In addition, the
Furthermore, the
When it is desired to change the angle of the incident light on the object to be measured, the
情報記憶部103は、「測定条件の情報」と、「被測定物の情報」と「散乱光の測定情報」の記憶をつかさどる。測定条件の情報と被測定物の情報に関する詳細説明は後述する。
前述のように、散乱光情報処理装置200は、「測定条件の情報」及び「被測定物の情報」、「散乱光の測定情報」からBSDFを算出する散乱光情報に関する処理を行う。散乱光情報の処理に関する詳細説明は後述する。The
As described above, the scattered light
このように、被測定物の散乱光を測定し散乱光情報を処理する散乱光情報処理システム100は、散乱光情報処理装置200に加えて、さらに、被測定物に対して所定の角度で光を照射する光照射部101と、被測定物を透過した散乱光及び/又は反射した散乱光を受光する受光部102と、被測定物の形状と光学的性質と散乱光強度分布の測定条件を記憶する情報記憶部103と、を有する。
As described above, the scattered light
これにより、以下に説明するように、1つの面の散乱光情報であるBSDFを、被測定物の外形である表裏面形状や外径、面間隔(厚さ)、こば部、面取り部、エッジ部及び、光学的性質である屈折率、透過率、反射率、光吸収率、蛍光等の被測定物内部の影響を考慮して、それらの影響を除くことで正確に算出することができる。このため、光学設計ソフトウエアにパラメータとして設定した際に、従来に対して高精度にシミュレーションをすることが可能になる。 Thereby, as will be described below, the BSDF, which is scattered light information of one surface, is converted into a front and back surface shape and outer diameter, a surface interval (thickness), a rib portion, a chamfered portion, It can be calculated accurately by taking into account the effects inside the measured object such as the edge portion and optical properties such as refractive index, transmittance, reflectance, light absorption rate, and fluorescence. . For this reason, when it sets as a parameter in optical design software, it becomes possible to simulate with high precision compared with the past.
次に、図2を参照して、本実施形態における散乱光の測定方法について説明する。
散乱光情報処理システム100による測定を開始する。事前に、ステップS101において、制御部110を介して、測定条件及び被測定物の情報記憶部103aに測定条件の情報が格納される。Next, a method for measuring scattered light in the present embodiment will be described with reference to FIG.
Measurement by the scattered light
測定条件の情報は、光照射部101と被測定物と受光部102との位置関係、入射光の波長、被測定物への入射角度、偏光状態、NA(指向性)、照射径、照射領域内の強度分布、環境変数(外部の屈折率)、温度、気圧、二酸化炭素濃度等、詳細な測定に関する情報である。
Information on measurement conditions includes the positional relationship between the
また、同時に、ステップS101において、測定条件及び被測定物の情報記憶部103aには、被測定物の情報も格納される。被測定物の情報は、外形である表裏面形状や外形、面間隔(厚さ)、こば部、面取り部、エッジ部及び光学的性質である屈折率、透過率、反射率、光吸収率、蛍光、さらに、レンズなどの被測定物に反射防止コートなどが施してある場合はコート条件などの設計要件である。特に、被測定物が透過物質の場合は、上述した光学的性質の設定が必須の要件である。
At the same time, in step S101, information on the measurement object is also stored in the measurement condition and measurement object
即ち、被測定物の形状と光学的性質は、被測定物である光学素子の曲率半径、光学的厚さ、屈折率を少なくとも含むことが望ましい。 That is, it is desirable that the shape and optical properties of the measurement object include at least the radius of curvature, the optical thickness, and the refractive index of the optical element that is the measurement object.
また、被測定物の情報は、より詳しく入力されることが望ましい。これにより、散乱光情報処理装置200による処理が高精度に行われる。
Further, it is desirable that the information about the object to be measured be input in more detail. Thereby, the process by the scattered light
被測定物の情報は、図面から得られる設計式等の情報と、実測を行った結果の情報との何れでも良い。実測による情報では、外形形状誤差である表裏面の面形状誤差、面間隔誤差、偏芯誤差、外径誤差、また、屈折率分布や反射率、透過率、さらに光吸収率や蛍光等、被測定物の光学的性質に関する項目等が挙げられる。 The information on the object to be measured may be either information such as a design formula obtained from the drawing or information on the result of actual measurement. The information obtained by actual measurement includes the surface shape errors of the front and back surfaces, surface distance errors, eccentricity errors, outer diameter errors, refractive index distribution, reflectance, transmittance, light absorption rate, fluorescence, etc. Items relating to the optical properties of the object to be measured are listed.
以上の、測定条件の情報と、被測定物の情報とは、コンピュータに送られる。そして、コンピュータと一体または別体の制御部110を介して、測定条件及び被測定物の情報記憶部103aに格納される。
The information on the measurement conditions and the information on the object to be measured are sent to the computer. Then, it is stored in the
次に、ステップS102において、散乱光情報処理システム100による測定を実施し、散乱光の測定情報を得る。散乱光を受光する様子を具体的なシステム構成を示して説明する。
Next, in step S102, measurement by the scattered light
図3に示す駆動部305は、コンピュータの制御部110から送られてきた制御情報に基づいて、受光部102を移動させる。なお、図3では、受光部102は、位置Aと位置Bとの2状態を選択的に記載している。これに限られず、駆動部305は、任意の位置に受光部102を移動できることはいうまでもなく、被測定物が平行平板300の場合、測定面300aを中心に2次元または3次元に連続または間欠移動し、被測定面からの散乱光を受光することができる。この時、被測定物から出る蛍光については、フィルターなどで除去されていることが望ましい。
The
そして、受光部102が受光した散乱光の測定情報は、コンピュータに送られ、制御部110を介して、散乱光強度分布測定データ記憶部103bに格納される。
この際、散乱光の測定情報は、上記測定条件の情報及び被測定物の情報と共に一括してコンピュータに送られてもよい。Then, the measurement information of the scattered light received by the
At this time, the measurement information of the scattered light may be sent to the computer together with the measurement condition information and the measurement object information.
測定条件及び被測定物の情報記憶部103aと、散乱光強度分布測定データ記憶部103bとにより情報記憶部103(図1(a)参照)は構成される。
ここで、測定条件及び被測定物の情報記憶部103aと、散乱光強度分布測定データ記憶部103bの内容は、テキストファイルなどに一括して保存されても良いことはいうまでもない。The information storage unit 103 (see FIG. 1A) is configured by the measurement condition and measurement object
Here, it goes without saying that the contents of the measurement condition / measurement object
なお、被測定物としては、平行平板に限られず、曲面を有するレンズ素子等も測定できる。 The object to be measured is not limited to a parallel plate, and a lens element having a curved surface can also be measured.
また、散乱光情報の測定方法について、図2を用いて手順を示したが、この順番は前後してもよい。例えば、散乱光を測定した後に、その測定条件の情報を実測の条件に合わせて入力してもよい。また、散乱光を測定した後に、被測定物の情報を得ても良い。 Moreover, although the procedure was shown using FIG. 2 about the measuring method of scattered light information, this order may be mixed. For example, after measuring scattered light, information on the measurement conditions may be input in accordance with the actual measurement conditions. Further, after measuring the scattered light, information on the object to be measured may be obtained.
例えば、被測定物の形状の情報を得るために接触式の形状測定機を用いると、測定用プローブで被測定物の表面に傷を付けてしまう場合がある。このため、散乱光を測定した後に形状測定をする順番にした方が、散乱光を精度良く測定できる、という効果を奏する。 For example, when a contact-type shape measuring machine is used to obtain information on the shape of the object to be measured, the surface of the object to be measured may be damaged by the measurement probe. For this reason, there exists an effect that the direction which measures a shape after measuring scattered light can measure scattered light accurately.
次に、散乱光情報処理装置200でのデータ処理方法について、説明する。
図4は、散乱光情報処理装置200でのデータ処理方法について説明する図である。散乱光情報処理装置200は、測定条件の情報及び被測定物の情報、散乱光の測定情報を用いて、所定の処理を行い、BSDFを高精度に算出することを目的とする処理を行う。Next, a data processing method in the scattered light
FIG. 4 is a diagram for explaining a data processing method in the scattered light
まず、情報処理部109は、データ処理を開始する。ステップS201において、コンピュータにより、「測定条件の情報」及び「被測定物の情報」をもとに、仮想の被測定物測定シミュレーションモデルが生成される。この状態での被測定物測定シミュレーションモデルは、被測定物に光線を通すとき、幾何光学的に光線が被測定物を透過及び反射することを想定している。なお、以下、すべてのフローチャートにおいて、シミュレーションを適宜「Sim.」と省略して記載する。 First, the information processing unit 109 starts data processing. In step S201, a virtual measurement object measurement simulation model is generated by the computer based on the “measurement condition information” and the “measurement object information”. The measured object measurement simulation model in this state assumes that when a light beam is passed through the measured object, the light beam is transmitted and reflected geometrically optically. Hereinafter, in all the flowcharts, simulation is appropriately abbreviated as “Sim.”.
ステップS202において、被測定物の被測定面に散乱光情報であるBSDFを仮設定する。BSDFは、前述したように、入射光線の角度(θi)と、入射方位角(φi)と、受光角(θr)と、受光方位角(φr)と、入射光の波長(λ)との5つ変数で与えられる。即ち、BSDFの3次元空間上における位置は、入射光側で2つの方向、受光側で2つの方向で表現される。In step S202, BSDF, which is scattered light information, is temporarily set on the measurement surface of the measurement object. As described above, the BSDF includes an incident light angle (θ i ), an incident azimuth angle (φ i ), a light receiving angle (θ r ), a light receiving azimuth angle (φ r ), and a wavelength of incident light (λ ) And five variables. That is, the position of the BSDF in the three-dimensional space is expressed in two directions on the incident light side and in two directions on the light receiving side.
散乱光強度の分布形状は、いくつかの数式のモデル関数に当てはめることができる。例えば、モデル関数としては、ガウス関数、CosN乗関数、Lambertian関数を挙げることができる。いずれの関数も、散乱光強度分布を角度の関数で表現することができる。ここで、ガウスのモデル関数について説明する。ガウス関数は、以下の式2で表すことができる。 The distribution shape of the scattered light intensity can be applied to several mathematical model functions. For example, examples of the model function include a Gaussian function, a CosN power function, and a Lambertian function. In any function, the scattered light intensity distribution can be expressed as a function of angle. Here, the Gaussian model function will be described. The Gaussian function can be expressed by Equation 2 below.
上記式2のパラメータθとφは、散乱光強度分布の角度を表している。パラメータσθ、σφはガウス関数の半値幅を示している。パラメータを変化させることで、それぞれの角度方向の分布形状も変化する。
また、P0は、中心部の光強度に対応する。即ち、ある入射光の入射角度(θi、φi)に対して、P0、σθ、σφの3つのパラメータ(変数)で散乱光強度分布を表すことができる。The parameters θ and φ in Equation 2 above represent the angle of the scattered light intensity distribution. The parameters σ θ and σ φ indicate the half width of the Gaussian function. By changing the parameter, the distribution shape in each angular direction also changes.
P 0 corresponds to the light intensity at the center. That is, the scattered light intensity distribution can be expressed by three parameters (variables) of P 0 , σ θ , and σ φ with respect to an incident angle (θ i , φ i ) of certain incident light.
モデル関数としては、他の関数でも、いろいろと設定できる。例えば、ピークフィット関数として知られるPearson7関数や、Voight関数等も設定可能である。 Various other functions can be set as model functions. For example, a Pearson 7 function known as a peak fit function, a Voice function, or the like can be set.
さらに、例えば、光学素子のように表面の散乱が小さい場合は、中心部の光強度分布に対して、周辺の光強度分布が小さい。図5は、被測定物の表面の散乱が小さい場合の散乱光の強度分布を示す図である。このような散乱光強度分布に適した以下の式3のようなモデル関数を任意に作成することも可能である。ここで、αは係数である。 Further, for example, when the surface scattering is small like an optical element, the peripheral light intensity distribution is smaller than the central light intensity distribution. FIG. 5 is a diagram showing the intensity distribution of scattered light when the scattering of the surface of the object to be measured is small. It is also possible to arbitrarily create a model function such as the following Expression 3 suitable for such a scattered light intensity distribution. Here, α is a coefficient.
上記いずれかのモデル関数を選択することによって、BSDFの仮設定が行われる。図4に戻って説明を続ける。ステップS203では、ステップ202において設定した特定の測定面(特定面)のBSDFの仮設置に対してパラメータの初期値を設定する。例えば、BSDFがガウス関数の場合、P0、σθ、σφの3つのパラメータに初期値を設定する。初期値は、ユーザーの指示やシステム要件などに応じて適宜設定する。また、パラメータを変化させる範囲、変化幅なども同時に設定できればなお良い。The BSDF is provisionally set by selecting one of the above model functions. Returning to FIG. 4, the description will be continued. In step S203, initial values of parameters are set for the temporary installation of the BSDF on the specific measurement surface (specific surface) set in step 202. For example, when the BSDF is a Gaussian function, initial values are set for three parameters P 0 , σ θ , and σ φ . The initial value is set as appropriate according to user instructions and system requirements. Further, it is preferable that the range for changing the parameter, the change width, etc. can be set at the same time.
本実施形態では、被測定物として透過物質についての散乱光強度分布を算出することを目的としているため、ステップS202、S203は、BSDFである双方向透過率分布関数(BTDF)及び双方向反射率分布関数(BRDF)の両方に設定されなければならない。BTDFとBRDFの設定は、それぞれ異なっても、同じでも良い。 In the present embodiment, since the object is to calculate the scattered light intensity distribution of the transmissive substance as the object to be measured, steps S202 and S203 are a bidirectional transmittance distribution function (BTDF) and a bidirectional reflectance that are BSDFs. It must be set for both the distribution function (BRDF). The settings of BTDF and BRDF may be different or the same.
ステップS204では、ステップS201からステップS203までに設定された仮想の被測定物測定シミュレーションモデルに対して、コンピュータの演算処理により光線追跡が行われる。光線追跡は、ステップS202でBSDFが設定されていることから、通常の幾何光線追跡に加え、モンテカルロ法などの乱数を利用した光線追跡も行われる。そして、被測定物の散乱光強度分布が計算される。 In step S204, ray tracing is performed on the virtual measurement object measurement simulation model set in steps S201 to S203 by computer processing. In the ray tracing, since the BSDF is set in step S202, ray tracing using random numbers such as the Monte Carlo method is performed in addition to the normal geometric ray tracing. Then, the scattered light intensity distribution of the object to be measured is calculated.
ここで、ステップS204について、散乱光線の動きを、再度図15を用いて説明する。
ステップS204における光線追跡において、入射光が被測定物の被測定面に対して入射した場合、後方散乱光が発生する。この後方散乱光の一部の光線S1は、透過物質である平行平板20内で反射、全反射を繰り返して被測定面に再度入射する。この内部反射では、光照射部による光の入射角度と同じ角度で入射することは少ない。後方散乱光により入射した光による散乱は、Lambertian関数以外では、シフト・インバリアント(shift−invariant)散乱角の考え方が適用される。Here, in step S204, the movement of the scattered light will be described again with reference to FIG.
In the ray tracing in step S204, when incident light is incident on the measurement surface of the object to be measured, backscattered light is generated. A part of the light S1 of the backscattered light is reflected and totally reflected in the
シフト・インバリアント散乱角の考え方とは、入射角が変化しても散乱光強度分布の形状は変化しないと仮定した計算方法である。この処理の背景となる理論の詳細については、James E.Harvey 著「Light-ScatteringCharacteristics of Optical Surfaces」(博士論文、University of Arizona、1976年)に記載されている。 The concept of the shift invariant scattering angle is a calculation method that assumes that the shape of the scattered light intensity distribution does not change even if the incident angle changes. The details of the theory behind this process are described in “Light-Scattering Characteristics of Optical Surfaces” by James E. Harvey (Doctoral Dissertation, University of Arizona, 1976).
シフト・インバリアント散乱角の考え方では、被測定物の測定面に垂直に入射した光のBSDFの分布形状と、測定面に斜めに入射した光のBSDFの分布形状は同じことを意味している。このような仮定のもと、ステップS204では散乱光強度分布を計算することができる。 The shift-invariant scattering angle concept means that the BSDF distribution shape of light incident perpendicularly to the measurement surface of the object to be measured and the BSDF distribution shape of light obliquely incident on the measurement surface are the same. . Under such assumption, the scattered light intensity distribution can be calculated in step S204.
ステップS205において、ステップS204で計算された散乱光強度分布とコンピュータの情報記憶部103に記憶されている「散乱光の測定情報」とを用いて、散乱光強度分布の各角度における一致度を算出する。
In step S205, the degree of coincidence at each angle of the scattered light intensity distribution is calculated using the scattered light intensity distribution calculated in step S204 and the “scattered light intensity measurement information” stored in the
値の一致度の計算には、計算された散乱光強度分布と散乱光の測定情報との差分を用い、P−V(Peak−Valley)値やRMS(Root−Mean-Square)値を評価値とする。 For the calculation of the degree of coincidence of the values, the difference between the calculated scattered light intensity distribution and the measurement information of the scattered light is used, and the PV (Peak-Valley) value and the RMS (Root-Mean-Square) value are evaluated values. And
ステップS206において、ステップS205で計算された評価値と、予め設定しておいた閾値との比較を行い、値が一致しているか否かの判断を行う。評価値が閾値より大きい場合、予め仮設定したBSDFの初期値を変更する処理を行う判断を行う。評価値が閾値より小さい場合、設定したBSDFが被測定物の被測定面のBSDFを良く表していることを示している。 In step S206, the evaluation value calculated in step S205 is compared with a preset threshold value to determine whether or not the values match. When the evaluation value is larger than the threshold value, it is determined to perform a process of changing the initial value of BSDF temporarily set. When the evaluation value is smaller than the threshold value, it indicates that the set BSDF well represents the BSDF of the measurement surface of the measurement object.
ステップS206において、評価値が閾値より大きいと判断された場合、即ち判断結果が偽(No)の場合、ステップS207へ進む。
ステップS207において、BSDFの初期値のパラメータを変更する。そして、ステップS204に戻り、コンピュータの演算処理により光線追跡が行われる。If it is determined in step S206 that the evaluation value is greater than the threshold value, that is, if the determination result is false (No), the process proceeds to step S207.
In step S207, the parameter of the initial value of BSDF is changed. Then, the process returns to step S204, and ray tracing is performed by computer processing.
ステップS204からステップS207までの処理は、評価値が閾値より小さくなるまで繰り返し行われる。つまり収束計算が行われる。この繰り返されるステップにより、被測定物の被測定面のBSDFを良く表すBSDFのパラメータを算出することができる。 The processing from step S204 to step S207 is repeated until the evaluation value becomes smaller than the threshold value. That is, convergence calculation is performed. By repeating this step, it is possible to calculate BSDF parameters that well represent the BSDF of the surface to be measured of the object to be measured.
ここで、繰り返し計算を行っても、評価値が収束しない場合がある。この場合、ステップS202において設定したBSDFのモデル関数が異なる場合が考えられる。
そこで、評価値が収束しない場合、ステップS202に戻り、BSDFのモデル関数を変更する工程が行われる。Here, the evaluation value may not converge even if the calculation is repeated. In this case, the BSDF model function set in step S202 may be different.
Therefore, if the evaluation value does not converge, the process returns to step S202, and a process of changing the BSDF model function is performed.
即ち、ステップS204からステップS207での繰り返し計算で評価値が閾値まで収束しない場合、不図示のステップによりBSDFのモデル関数を変更する。そして、ステップS202からBSDFのモデル関数を変更するステップを繰り返し計算するという新しい収束計算が追加される。 That is, if the evaluation value does not converge to the threshold value in the repeated calculation from step S204 to step S207, the BSDF model function is changed by a step not shown. Then, a new convergence calculation is added in which the step of changing the model function of BSDF is repeatedly calculated from step S202.
また、ステップS206の判断結果が真(Yes)の場合、データ処理は終了する。
以上の処理により、被測定物の被測定面の散乱光情報を最も良く表すBSDFのモデル関数と、モデル関数を決めるパラメータが決定される。If the determination result in step S206 is true (Yes), the data processing ends.
With the above processing, the BSDF model function that best represents the scattered light information on the surface to be measured of the object to be measured and the parameters that determine the model function are determined.
本実施形態の例では、入射光を被測定物の被測定面へ照射している。しかしながら、特に制限しているものではなく、例えば、被測定面の別の箇所に入射させること、被測定物全体を照射することでも良い。被測定物に光がどのように入射するかが明確になっていれば、特に規制する必要はないことは言うまでもない。 In the example of this embodiment, incident light is irradiated onto the measurement surface of the measurement object. However, it is not particularly limited, and for example, it may be incident on another part of the surface to be measured, or the entire object to be measured may be irradiated. Needless to say, there is no need to regulate the light if it is clear how the light enters the object to be measured.
以上述べたように、本実施形態の散乱光情報についての散乱光情報処理装置、散乱光情報処理方法、当該装置を備えこの方法を行う散乱光情報処理システムによれば、透過物質において、光学設計ソフトウエアに入力するパラメータの1つであるBSDFを取得することが可能になる。 As described above, according to the scattered light information processing apparatus, the scattered light information processing method, and the scattered light information processing system including the apparatus and performing the method according to the present embodiment, the optical design is performed in the transmission material. It becomes possible to obtain BSDF which is one of the parameters input to the software.
そして、光学設計ソフトウエアでは、正規光以外の不要光が像面に到達した際に生じるゴーストやフレアについて光学設計シミュレーションをすることが可能になる。 In the optical design software, it is possible to perform an optical design simulation for ghosts and flares generated when unnecessary light other than regular light reaches the image plane.
また、本実施形態によれば、透過物質のBSDFにおいて、双方向透過率分布関数(BTDF)及び双方向反射率分布関数(BRDF)の両方を取得することができる。
さらに、本実施形態の散乱光情報処理方法によれば、1つの面の散乱光情報であるBSDFを、散乱光の測定結果から、被測定物の外形である表裏面形状や外径、面間隔(厚さ)、こば部、面取り部、エッジ部及び、光学的性質である屈折率、光吸収率、蛍光等の被測定物内部の影響を考慮して、それらの影響を除くことで、正確にBSDFを算出することができる。このため、光学設計ソフトウエアにパラメータとして設定した際に、従来に対して高精度にシミュレーションをすることが可能になる。Further, according to the present embodiment, both the bidirectional transmittance distribution function (BTDF) and the bidirectional reflectance distribution function (BRDF) can be acquired in the BSDF of the transmissive material.
Furthermore, according to the scattered light information processing method of the present embodiment, the BSDF, which is scattered light information of one surface, is obtained from the measurement result of the scattered light, from the front and back surfaces, outer diameter, and surface spacing that are the outer shape of the object to be measured. (Thickness), ribs, chamfers, edges, and optical properties such as refractive index, light absorption, fluorescence, etc. The BSDF can be calculated accurately. For this reason, when it sets as a parameter in optical design software, it becomes possible to simulate with high precision compared with the past.
本実施形態に関して、被測定物の形状やBSDFの特性によっては、散乱光情報についての散乱光情報処理装置、散乱光情報処理方法、当該装置を備えこの方法を行う散乱光情報処理システムの簡略化または高精度化が可能である。 Regarding the present embodiment, depending on the shape of the object to be measured and the characteristics of the BSDF, the scattered light information processing apparatus for scattered light information, the scattered light information processing method, and the simplified scattered light information processing system that includes this apparatus and performs this method. Alternatively, high accuracy can be achieved.
簡略化、高精度化を実現する方法について具体的に説明をする。まず、以下の予測条件を満足する場合を仮定する。
予測条件とは、BTDFとBRDFの散乱光強度分布形状のモデル関数とパラメータが同じ、かつ、入射光に対して、軸対称な散乱光強度分布である。A method for realizing simplification and high accuracy will be specifically described. First, it is assumed that the following prediction conditions are satisfied.
The prediction condition is a scattered light intensity distribution having the same model function and parameters of the scattered light intensity distribution shapes of BTDF and BRDF and axisymmetric with respect to incident light.
上記の予測条件が成り立つ場合、図4のフローチャートのステップS202で指定する散乱光強度分布はBTDFとBRDFのモデル関数が同じになり、測定及び計算パラメータを減らすことができる。
この予測条件は、被測定物が透過物質であることはもちろんのこと、被測定物は入射光に対して回転軸対称の場合で、かつ、入射光が被測定面に垂直に入射した場合に良く立つ仮定ある。
また、表面粗さが照射光の波長以下の小さい凹凸の場合に精度良く成り立つモデルである。When the above prediction conditions hold, the scattered light intensity distribution specified in step S202 of the flowchart of FIG. 4 has the same model function of BTDF and BRDF, and the measurement and calculation parameters can be reduced.
This prediction condition is not only when the object to be measured is a transmissive substance, but also when the object to be measured is rotationally symmetric with respect to the incident light and when the incident light is perpendicularly incident on the surface to be measured. There are assumptions that stand well.
In addition, this model is accurate when the surface roughness is small asperities less than or equal to the wavelength of the irradiation light.
具体的な例として、式4にモデル関数としてガウス関数を用い、BTDFとBRDFを表した場合を示す。 As a specific example, a case where a Gaussian function is used as a model function in Equation 4 to represent BTDF and BRDF is shown.
ここで、軸対称な散乱光強度分布とすると、以下の式5が成立する。 Here, assuming an axially symmetric scattered light intensity distribution, the following Expression 5 is established.
また、BTDFとBRDFのパラメータが同じという予測条件から、以下の式6、7が成立する。 Further, from the prediction condition that the parameters of BTDF and BRDF are the same, the following formulas 6 and 7 are established.
つまり、実質のパラメータは、Pt、Pr、σだけになる。また、PtとPrの関係は以下の式8で表される。ここで、xは、光吸収係数など散乱に寄与しない項目を表す。That is, the only real parameters are P t , P r , and σ. The relationship between P t and P r is expressed by the following formula 8. Here, x represents an item that does not contribute to scattering, such as a light absorption coefficient.
ここで、Lは、入射光の光強度で、フローチャートのステップS201で必須の入力値になる。また、BTDFとBRDFは、前述のように、一般的には入射光の光強度で規格化した値である。このため、パラメータLを1とすることもできる。 Here, L is the light intensity of the incident light and becomes an indispensable input value in step S201 of the flowchart. Further, as described above, BTDF and BRDF are generally values normalized by the light intensity of incident light. For this reason, the parameter L can be set to 1.
即ち、散乱光測定情報取得部104において、少なくとも被測定物を透過した散乱光強度分布または被測定物を反射した散乱光強度分布を被測定物への入射光の光強度で規格化した散乱光強度分布を取得することが望ましい。
That is, in the scattered light measurement
散乱光強度分布の情報取得は、入射光で規格化された透過または反射のどちらか一方で良く、他方は、一方から算出することができる。このため、最終的に算出するパラメータはPt、σの2つのみである。つまり、散乱光強度分布の処理時間を短縮することが可能となる。また、受光部の駆動範囲も透過または反射の一方だけでよいので、測定装置の簡略化することも可能になる。The information acquisition of the scattered light intensity distribution may be either transmission or reflection normalized by incident light, and the other can be calculated from one. For this reason, there are only two finally calculated parameters, P t and σ. That is, the processing time of the scattered light intensity distribution can be shortened. In addition, since the driving range of the light receiving unit may be only one of transmission or reflection, the measurement apparatus can be simplified.
さらに、上記予測条件による仮定のもとでは、前方方向の散乱光強度分布は、入射光に対して軸対称な散乱光強度分布である。このため、図6(a)に示すように受光部の受光範囲は、θ方向またはφ方向に0度から90度の範囲を測定すれば良い。 Further, under the assumption based on the above prediction condition, the scattered light intensity distribution in the forward direction is a scattered light intensity distribution that is axisymmetric with respect to the incident light. For this reason, as shown in FIG. 6A, the light receiving range of the light receiving unit may be measured in the range of 0 to 90 degrees in the θ direction or the φ direction.
以上の通り、本実施形態において、条件や仮定が成り立つ被測定物の場合、散乱光情報処理装置、測定方法及び散乱光情報処理方法の簡略化が可能である。または、全方向の測定データを取得していた場合は、平均化処理を実施することで測定誤差やノイズが平均されて高精度化をすることが可能である。 As described above, in the present embodiment, in the case of an object to be measured in which conditions and assumptions are satisfied, the scattered light information processing apparatus, the measurement method, and the scattered light information processing method can be simplified. Alternatively, if measurement data in all directions has been acquired, it is possible to increase the accuracy by averaging the measurement error and noise by performing an averaging process.
また、上記予測条件による仮定のうち、BTDFとBRDFの散乱光強度分布形状のモデル関数とパラメータが異なる場合は、図6(b)に示すように受光部の受光範囲は、θ方向またはφ方向に0度から180度の範囲を測定すれば良い。 If the model function and parameters of the scattered light intensity distribution shapes of BTDF and BRDF are different among the assumptions based on the above prediction conditions, the light receiving range of the light receiving unit is θ direction or φ direction as shown in FIG. The range of 0 to 180 degrees may be measured.
(第2実施形態)
次に、第2実施形態の散乱光情報処理装置、測定方法、散乱光情報処理方法及び散乱光情報処理システムを説明する。
図7は、第2実施形態の散乱光情報処理システムを示す機能ブロック図である。ここで、点線で囲んだ散乱光情報処理装置250の構成が第1実施形態と異なっている。
第2実施形態の散乱光情報処理装置250について、第1実施形態の散乱光情報処理装置と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。(Second Embodiment)
Next, the scattered light information processing apparatus, measurement method, scattered light information processing method, and scattered light information processing system of the second embodiment will be described.
FIG. 7 is a functional block diagram showing the scattered light information processing system of the second embodiment. Here, the configuration of the scattered light
About the scattered light
本実施形態では、図7に示すように、散乱光測定情報取得部104において、被測定物に対して複数の異なる入射角度で照射された光の散乱光強度分布の情報を取得する。
さらに、散乱光測定情報取得部104で取得された散乱光強度分布の情報と被測定物モデルから計算した散乱光強度分布計算結果が一致するように、各入射角度の関数パラメータを仮関数パラメータとして算出する仮関数パラメータ算出部251と、散乱光測定情報取得部104において取得された散乱光強度分布の情報と、被測定物モデルに対して各入射角度の仮関数パラメータの少なくとも一部を用いて算出した散乱光強度分布計算結果とが一致するように仮関数パラメータを調整して最終的な関数パラメータを決定する関数パラメータ決定部252とをさらに有している。In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the scattered light measurement
Furthermore, function parameters for each incident angle are used as temporary function parameters so that the scattered light intensity distribution information acquired by the scattered light measurement
これにより、以下に述べるように、複数の入射角度での散乱測定情報を用い、1つの面の散乱光情報であるBSDFを、被測定物の表面形状のみならず、裏面の表面形状や外径、面間隔(厚さ)、こば部、面取り部、エッジ部等の外形、光学的性質である屈性率、透過率、反射率、光吸収率や蛍光等の被測定物内部の影響を考慮して、算出することができるため、1つの入射角度を用いて算出したBSDFより、高精度に散乱情報を算出することが可能になる。このため、光学設計ソフトウエアにパラメータとして設定した際に、従来に対して高精度にシミュレーションをすることが可能になる。 Thereby, as described below, using the scattering measurement information at a plurality of incident angles, the BSDF which is the scattered light information of one surface is not only the surface shape of the object to be measured but also the surface shape and outer diameter of the back surface. , Surface spacing (thickness), outer shape of ribs, chamfers, edges, etc., optical properties such as refractive index, transmittance, reflectance, light absorptivity, fluorescence, etc. Since it can be calculated in consideration, it is possible to calculate the scattering information with high accuracy from the BSDF calculated using one incident angle. For this reason, when it sets as a parameter in optical design software, it becomes possible to simulate with high precision compared with the past.
第1実施形態に比較して、散乱光測定方法及び散乱光情報の処理方法が異なる。具体的には、第2実施形態では、散乱光測定方法において、入射光の入射角度を複数変化させて、それぞれの入射角度における散乱光の測定情報を取得する点が、第1実施形態と異なる。さらに、散乱光情報の処理方法では、入射光の入射角度を複数変化させて取得した散乱光の測定情報を利用して、BSDFを算出する点が異なる。 Compared to the first embodiment, the scattered light measurement method and the scattered light information processing method are different. Specifically, the second embodiment is different from the first embodiment in that the scattered light measurement method changes a plurality of incident angles of incident light and acquires measurement information of scattered light at each incident angle. . Further, the scattered light information processing method is different in that the BSDF is calculated using the measurement information of the scattered light acquired by changing the incident angle of the incident light.
次に、散乱光情報処理システム150の構成について説明する。
散乱光情報処理装置250は、散乱光情報処理システム150と一体または、別体の一つまたは別のコンピュータの内部に配置されている。Next, the configuration of the scattered light
The scattered light
制御部110は、散乱光情報処理装置250の制御の他、光照射部101、受光部102、情報記憶部103の制御を行う。
情報記憶部103は、「測定条件の情報」と、「被測定物の情報」と「散乱光の測定情報」の記憶をつかさどる。散乱光情報処理装置250は、「測定条件の情報」及び「被測定物の情報」、「散乱光の測定情報」からBSDFを算出する散乱光情報に関する制御を行う。The
The
本実施形態では、上述の第1実施形態に比較して、さらに高精度にBSDFを算出することができるという効果を奏する。 In the present embodiment, there is an effect that the BSDF can be calculated with higher accuracy than in the first embodiment.
次に、本実施形態の散乱光情報処理方法の手順について説明する。
図9は、第2実施形態の散乱光情報処理方法のうちの散乱光の測定の手順について説明するフローチャートである。Next, the procedure of the scattered light information processing method of this embodiment will be described.
FIG. 9 is a flowchart illustrating a procedure for measuring scattered light in the scattered light information processing method according to the second embodiment.
本実施形態では、図9のステップS301において、第1実施形態と同様に、散乱光情報処理装置250による測定開始に際して、コンピュータの制御部110に測定条件の情報が設定される。ここで、第2実施形態では、第1実施形態において格納される情報に対して、新たに入射光の入射角度の範囲と、その範囲内での分割数の設定が測定条件情報として追加して設定される。
In the present embodiment, in step S301 in FIG. 9, as in the first embodiment, information on measurement conditions is set in the
本実施形態では、図8に示すように、光照射部101と受光部102とは、駆動部305により、被測定物に対する相対的な位置が変化するように駆動される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the
例えば、入射角度θiが0度(垂直入射)から89度の範囲を5度ずつ分割して測定する条件が設定される。また、第1実施形態と同様に、被測定物の情報も同時に設定される。
以上の、測定条件の情報と、被測定物の情報は、コンピュータに送られて情報記憶部103aに格納される。For example, a condition for measuring by dividing the range where the incident angle θ i is 0 degree (normal incidence) to 89 degrees by 5 degrees is set. Further, similarly to the first embodiment, information on the object to be measured is set at the same time.
The measurement condition information and the measured object information are sent to the computer and stored in the
ステップ302において、受光部102は、コンピュータから送られてきた制御情報に基づいて、被測定物の測定面を中心に2次元及び/または3次元に移動し、被測定面からの散乱光を受光する。
In
次に、受光部102が受光した複数の散乱光の測定情報は、コンピュータに送られ散乱光強度分布測定データ記憶部103bに格納される。
ここで、入射光の入射角度の測定範囲(0から89度)における散乱光の測定情報を、以下のように表す。Next, the measurement information of the plurality of scattered lights received by the
Here, the measurement information of the scattered light in the measurement range (0 to 89 degrees) of the incident angle of the incident light is expressed as follows.
FS(θni) ・・・○測定データ
BS(θni) ・・・△測定データFS (θ ni ) ・ ・ ・ ○ Measurement data BS (θ ni ) ・ ・ ・ △ Measurement data
ここで、FSは被測定面に対して、前方向の散乱光強度分布を示し、BSは被測定物に対して、後方向の散乱光強度分布を示す。FS、BS共にθの関数で、θniは被測定面への入射光の入射角度を表し、niは、ni=1、2、3、・・・とし、θni= 0、5、10、15、20、・・・85とする。Here, FS indicates the forward scattered light intensity distribution with respect to the surface to be measured, and BS indicates the backward scattered light intensity distribution with respect to the object to be measured. Both FS and BS are functions of θ, θ ni represents the incident angle of incident light on the surface to be measured, ni is ni = 1, 2, 3,..., Θ ni = 0, 5, 10, 15, 20, ... 85.
ステップS303において、入射光の入射角度と予め設定した測定条件の情報とを比較判断する。ステップS303の判断結果が真の場合、散乱測定を終了する。 In step S303, the incident angle of the incident light is compared with information on measurement conditions set in advance. If the determination result in step S303 is true, the scattering measurement is terminated.
ステップS303の判断結果が偽の場合、ステップS304へ進む。ステップS304において、入射光の入射角度が変更される。そして、ステップS301、S302、S303を繰り返す。 If the determination result in step S303 is false, the process proceeds to step S304. In step S304, the incident angle of incident light is changed. Then, steps S301, S302, and S303 are repeated.
このように、本実施形態では、被測定物への入射光の入射角度が所定の範囲内で分割数分取得されるまで、S301からS304の測定が繰り返される。
ここで散乱光の測定情報は、説明を簡略するために、1断面で測定した時の状態を示している。つまり、入射光の入射角度と受光部の角度は、θ方向にだけ限定して動いたことと仮定する。
次に、コンピュータでは、以上の「測定条件の情報」及び「被測定物の情報」、「散乱光の測定情報」を用いて、散乱光情報処理装置250にて所定の処理が行われて、BSDFが算出される。As described above, in the present embodiment, the measurement from S301 to S304 is repeated until the incident angle of the incident light to the object to be measured is acquired for the number of divisions within a predetermined range.
Here, the measurement information of the scattered light indicates the state when measured in one section for the sake of simplicity. That is, it is assumed that the incident angle of the incident light and the angle of the light receiving unit are moved only in the θ direction.
Next, in the computer, using the above “information on measurement conditions”, “information on the object to be measured”, and “measurement information on scattered light”, the scattered light
この散乱光情報処理装置250でのデータ処理方法について、説明する。図10は、散乱光情報処理装置250でのデータ処理方法を説明するフローチャートである。散乱光情報処理装置250は、BSDFの算出することを目的とする処理を行う。
本実施形態が上述の第1実施形態と異なる点は、複数の入射角度で測定した「散乱光の測定情報」を用いる点である。A data processing method in the scattered light
This embodiment is different from the first embodiment described above in that “scattered light measurement information” measured at a plurality of incident angles is used.
ステップS401、S402、S403、S404、S405、S406、S407の手順は、図4のフローチャートにおけるステップS201、S202、S203、S204、S205、S206、S207と同じ処理を行う。このため、重複する説明は省略する。なお、ステップS401において、測定光の入射角度はθniとする。そして、入射角度θniは測定光で小さい値(鋭角)から入力する。The procedures of steps S401, S402, S403, S404, S405, S406, and S407 perform the same processing as steps S201, S202, S203, S204, S205, S206, and S207 in the flowchart of FIG. For this reason, the overlapping description is omitted. In step S401, the incident angle of the measurement light is θ ni . The incident angle θ ni is input from a small value (acute angle) with the measurement light.
ステップS408では、算出された複数の入射角度でのBSDFを「仮BSDF」とする。具体的には、○測定データ、△測定データより、それぞれ仮BSDFを算出する。
仮BSDF(θni ) (ni=1、2、3、・・・、θni = 0、5、10、15、20、・・・85)In step S408, the BSDF at the calculated plurality of incident angles is referred to as “temporary BSDF”. Specifically, the temporary BSDF is calculated from the ○ measurement data and the Δ measurement data.
Provisional BSDF (θ ni ) (ni = 1, 2, 3,..., Θ ni = 0, 5, 10, 15, 20,... 85)
ステップS409では、入射角度θniが一番大きい角度であるか否かが判断される。すなわち、ここでは測定条件に設定したすべての入射角度に対して、それぞれ(仮)BSDFが算出されていることを判断する。
ステップS409の判断結果が偽(No)の場合、ステップS410へ進む。In step S409, it is determined whether or not the incident angle θ ni is the largest angle. That is, it is determined here that (temporary) BSDFs are calculated for all incident angles set in the measurement conditions.
If the determination result of step S409 is false (No), the process proceeds to step S410.
ステップS410において、入射角度を次の角度に変更して、ステップS402からステップS408の処理が行われる。 In step S410, the incident angle is changed to the next angle, and the processing from step S402 to step S408 is performed.
次に、ステップS411以降において、再度、各入射角度でのBSDFを算出する。この際、各入射角度で算出した「仮BSDF」を被測定物測定シミュレーションモデルに設定して、再度各入射角度でのBSDFを算出する計算を実施する。 Next, after step S411, the BSDF at each incident angle is calculated again. At this time, the “temporary BSDF” calculated at each incident angle is set in the measured object measurement simulation model, and the calculation for calculating the BSDF at each incident angle is performed again.
ここで、本実施形態では、上述の第1実施形態に比較して、さらに計算精度が向上する。その理由について説明する。 Here, in this embodiment, the calculation accuracy is further improved as compared with the first embodiment described above. The reason will be described.
ステップS401、S402、S403、S404、S405、S406、S407の手順は、上述したように、第1実施形態と同じ処理である。ここでは、被測定物内の計算においてシフト・インバリアントの考え方を適用している。 As described above, the steps S401, S402, S403, S404, S405, S406, and S407 are the same as those in the first embodiment. Here, the concept of shift invariant is applied in the calculation within the object to be measured.
ここで、実際には、被測定物への入射角度によって散乱光強度分布が異なる。特に、入射角度が大きくなると、シフト・インバリアントの考え方との乖離が大きくなることが知られている。 Here, actually, the scattered light intensity distribution varies depending on the incident angle to the object to be measured. In particular, it is known that the deviation from the shift / invariant concept increases as the incident angle increases.
そこで、ステップS411からS419においては、シフト・インバリアントの考え方を用いず、各入射角度での算出した仮BSDFを利用して、BSDFを求める。このように各入射角度での散乱光強度分布を考慮して再計算することで、計算精度が向上する。 Therefore, in steps S411 to S419, the BSDF is obtained using the temporary BSDF calculated at each incident angle without using the concept of shift invariant. Thus, the calculation accuracy is improved by performing recalculation in consideration of the scattered light intensity distribution at each incident angle.
ステップS411において、算出したすべての入射角度における仮BSDFを設定する。ステップS412において、散乱光強度分布を計算する。
ステップS413において、ステップS412で計算された散乱光強度分布と、コンピュータの散乱光強度分布測定データ記憶部103bに格納されている「散乱光の測定情報」とを用いて比較する。ステップS414において、各角度における散乱光強度分布の一致度を算出し、判断する。In step S411, provisional BSDFs at all calculated incident angles are set. In step S412, the scattered light intensity distribution is calculated.
In step S413, the scattered light intensity distribution calculated in step S412 is compared with the “scattered light measurement information” stored in the scattered light intensity distribution measurement
一致度の計算には、各角度における計算された散乱光強度分布と散乱光の測定情報との差分を用いる。そして、P-V(Peak-Valley)値やRMS(Root−Mean−Square)を評価値とする。 In calculating the degree of coincidence, the difference between the calculated scattered light intensity distribution at each angle and the measurement information of the scattered light is used. Then, a PV (Peak-Valley) value or an RMS (Root-Mean-Square) value is used as an evaluation value.
ステップS414において、ステップS412で計算された評価値と、予め設定しておいた閾値との比較を行う。ステップS414において、評価値が閾値より大きい場合、即ち判断結果が偽の場合、ステップS415へ進む。 In step S414, the evaluation value calculated in step S412 is compared with a preset threshold value. If the evaluation value is larger than the threshold value in step S414, that is, if the determination result is false, the process proceeds to step S415.
ステップS415において、予め仮設定した仮BSDFを変更する処理を、入射角度が小さい角度(鋭角)から順に行う。評価値が閾値より小さい場合、設定した仮BSDFが被測定物の被測定面のBSDFを良い精度で表していることを示している。 In step S415, the process of changing the provisional BSDF temporarily set in advance is performed in order from an angle with a small incident angle (acute angle). When the evaluation value is smaller than the threshold value, it indicates that the set temporary BSDF represents the BSDF of the surface to be measured of the object to be measured with good accuracy.
ステップS414において、評価値が閾値より大きいと判断された場合、ステップS415へ進む。ステップS415において、仮BSDFのパラメータを変更する処理が行われる。そして、ステップS412に戻り、光線追跡が行われる。 If it is determined in step S414 that the evaluation value is greater than the threshold value, the process proceeds to step S415. In step S415, processing for changing the parameters of the temporary BSDF is performed. Then, the process returns to step S412, and ray tracing is performed.
ステップS412、S413、S414、S415までの処理は、評価値が閾値より小さくなるまで繰り返し行われる。即ち、収束計算が行われる。
この繰り返されるステップにより、被測定物の被測定面のBSDFを良く表す仮BSDFのパラメータを算出することができる。The processes up to steps S412, S413, S414, and S415 are repeated until the evaluation value becomes smaller than the threshold value. That is, convergence calculation is performed.
Through this repeated step, it is possible to calculate a parameter of the temporary BSDF that well represents the BSDF of the surface to be measured of the object to be measured.
ステップS416では、ステップS414で決定した新しい仮BSDFを利用して、入射角度θniが一番大きい角度か否かが判断される。ステップS416の判断結果が偽の場合、ステップS417において、仮関数パラメータ算出部251(図7)は、入射角度θniを次の角度に変更して、次の入射角度θniでの仮BSDFを設定する。そして、次の角度に変更した後、ステップS411、S412、S413、S414、S415、S416、S417の処理が行われる。In step S416, using the new temporary BSDF determined in step S414, it is determined whether or not the incident angle θ ni is the largest angle. If the determination result in step S416 is false, in step S417, the temporary function parameter calculation unit 251 (FIG. 7) changes the incident angle θ ni to the next angle, and calculates the temporary BSDF at the next incident angle θ ni. Set. And after changing to the next angle, the process of step S411, S412, S413, S414, S415, S416, S417 is performed.
ステップS416の判断結果が真の場合、ステップS418では、ステップS411からステップS417までの処理が繰り返し行われ、各入射角度における仮BSDFの値が収束するまで計算される。そして、ステップS418において、仮BSDF値が収束したか否かが判断される。収束判断は、各仮BSDFの変化が最小になったか否かで判断する。 If the determination result in step S416 is true, in step S418, the processing from step S411 to step S417 is repeated, and calculation is performed until the value of the temporary BSDF at each incident angle converges. Then, in step S418, it is determined whether or not the temporary BSDF value has converged. The convergence determination is made based on whether or not the change of each temporary BSDF is minimized.
ステップS418の判断結果が偽の場合、ステップS419へ進む。ステップS419において、関数パラメータ決定部252(図7)は、BSDF関数のパラメータを変更して、決定する。 If the determination result of step S418 is false, the process proceeds to step S419. In step S419, the function parameter determination unit 252 (FIG. 7) changes and determines the parameter of the BSDF function.
ステップS418の判断結果が真の場合、データ処理は終了する。以上の手順処理により、被測定物の被測定面の散乱光情報を最も良く表すBSDFのモデル関数と、モデル関数を決めるパラメータが決定される。 If the determination result in step S418 is true, the data processing ends. Through the above procedure, the BSDF model function that best represents the scattered light information of the surface to be measured of the object to be measured and the parameters that determine the model function are determined.
本実施形態により散乱光情報処理システム150、このシステム150が備える散乱光情報処理装置250、及びこの装置250が実行する散乱光情報処理方法によれば、透過物質において、光学設計ソフトウエアに入力するパラメータの1つであるBSDFを取得することが可能になる。
According to this embodiment, according to the scattered light
そして、光学設計ソフトウエアでは、正規光以外の不要光が像面に到達した際に生じるゴーストやフレアについて光学設計シミュレーションをすることが可能になる。
また、本実施形態によれば、透過物質のBSDFにおいて、双方向透過率分布関数(BTDF)及び双方向反射率分布関数(BRDF)の両方を取得することができる。In the optical design software, it is possible to perform an optical design simulation for ghosts and flares generated when unnecessary light other than regular light reaches the image plane.
Further, according to the present embodiment, both the bidirectional transmittance distribution function (BTDF) and the bidirectional reflectance distribution function (BRDF) can be acquired in the BSDF of the transmissive material.
さらに、本実施形態の散乱光情報の処理方法によると、1つの面の散乱光情報であるBSDFを、被測定物の表面形状のみならず、裏面の表面形状や外径、面間隔(厚さ)、こば部、面取り部、エッジ部等の外形や光学的性質である屈折率、透過率、反射率、光吸収率や蛍光など被検物内部の影響を考慮して、正確にBSDFを算出することができる。このため、光学設計ソフトウエアにパラメータとして設定した際に、従来に対して高精度にシミュレーションをすることが可能になる。 Furthermore, according to the scattered light information processing method of the present embodiment, BSDF, which is scattered light information of one surface, can be used not only for the surface shape of the object to be measured, but also for the surface shape, outer diameter, surface interval (thickness of the back surface). ), BSDF is accurately applied by taking into account the effects inside the specimen such as refractive index, transmittance, reflectance, light absorption rate and fluorescence such as the outer shape and optical properties of the ribs, chamfers, edges, etc. Can be calculated. For this reason, when it sets as a parameter in optical design software, it becomes possible to simulate with high precision compared with the past.
(第2実施形態の変形例)
次に、第2実施形態の変形例について説明する。図11は、本変形例の散乱光情報処理方法の手順を示すフローチャートである。(Modification of the second embodiment)
Next, a modification of the second embodiment will be described. FIG. 11 is a flowchart showing the procedure of the scattered light information processing method of the present modification.
本変形例は、上述の第2実施形態に比較して、それぞれの入射角度における散乱光の測定情報を、順次利用して仮BSDFを算出している点で異なる。散乱光情報処理装置250でのデータ処理方法について、説明する。
This modification is different from the second embodiment described above in that the temporary BSDF is calculated by sequentially using the measurement information of the scattered light at each incident angle. A data processing method in the scattered light
まず、ステップS501からS506までは、第1実施形態におけるステップS201からS207と実質的に同様の処理を実施する。なお、入射角度θniは、小さい角度(鋭角)から入力する。First, from steps S501 to S506, substantially the same processing as steps S201 to S207 in the first embodiment is performed. The incident angle θ ni is input from a small angle (acute angle).
ステップS507において、入射角度θniのときに算出されたBSDFを「仮BSDF」とする。
ステップS508において、入射光の入射角度θniの情報に基づき、入射角度θniが一番大きい角度か否かが判断される。ステップS508の判断結果が偽の場合、ステップS509へ進む。In step S507, the BSDF calculated at the incident angle θ ni is referred to as “temporary BSDF”.
In step S508, it is determined whether or not the incident angle θ ni is the largest angle based on the information on the incident angle θ ni of the incident light. If the determination result of step S508 is false, the process proceeds to step S509.
ステップS509において、ここまでに算出された仮BSDF(θni)をすべて利用して、測定光の入射角度θniを次の角度に変更する。そして、ステップS501からステップS507の処理が行われる。In step S509, the incident angle θ ni of the measurement light is changed to the next angle using all the provisional BSDFs (θ ni ) calculated so far. Then, the processing from step S501 to step S507 is performed.
この際、ステップS504において、それ以前までに算出した仮BSDFも利用して、次の入射角度の仮BSDFを算出する。つまり、第2実施形態の測定光情報の処理方法では、ステップS402からステップS410において、それぞれの入射角度における仮BSDF(θni)を個別に算出していた。At this time, in step S504, the temporary BSDF of the next incident angle is calculated using the temporary BSDF calculated up to that time. That is, in the measurement light information processing method of the second embodiment, the temporary BSDF (θ ni ) at each incident angle is individually calculated in steps S402 to S410.
これに対して、本変形例では、仮BSDF(θni)を算出する際に、以前までに算出した入射角度の仮BSDF(仮BSDF(θ(ni−1))から仮BSDF(θ(ni=0)))を考慮しながら、それぞれの入射角度の仮BSDFを算出している点が異なる。In contrast, in this modification, when calculating the temporary BSDF (θ ni ), the temporary BSDF (θ (ni−1) ) of the incident angle calculated so far is changed to the temporary BSDF (θ (ni). = 0) The difference is that the temporary BSDF for each incident angle is calculated in consideration of the above ) )).
これにより、それぞれの入射角度での散乱光強度分布を考慮して計算することで、高精度にBSDFを算出することができるという効果が得られる。さらに、第2実施形態の測定光情報の処理方法に対して、ステップS507までにそれぞれの入射角度での散乱光強度分布を考慮して計算された仮BSDFを取得できる。このため、ステップS501からステップS509の処理が効率化され、処理速度が速くなる効果を奏する。 As a result, the BSDF can be calculated with high accuracy by calculating in consideration of the scattered light intensity distribution at each incident angle. Furthermore, with respect to the measurement light information processing method of the second embodiment, a provisional BSDF calculated in consideration of the scattered light intensity distribution at each incident angle can be acquired up to step S507. For this reason, the processing from step S501 to step S509 is made more efficient, and the processing speed is increased.
上述の第1実施形態、第2実施形態について、被測定物の被測定面以外に散乱光を発生させる場所がないとして説明を進めてきた。これに限定されず、被測定物面以外に散乱光を発生させる場所が複数個所存在してもよい。 The above-described first and second embodiments have been described on the assumption that there is no place for generating scattered light other than the surface to be measured of the object to be measured. However, the present invention is not limited to this, and there may be a plurality of places where scattered light is generated other than the surface of the object to be measured.
被測定面以外の散乱光を発生させる場所については、予め別の方法でBSDFを算出しておき、被測定物の情報として入力してもよい。また、繰り返し計算の中で、計算パラメータの1つとして設定してもよい。 For locations other than the surface to be measured where scattered light is generated, BSDF may be calculated in advance by another method and input as information on the object to be measured. Further, it may be set as one of the calculation parameters in the repeated calculation.
また、第1実施形態、第2実施形態について、被測定物として平行平板を用いている。これに限られず、カメラなどの撮像装置や内視鏡などに用いられる光学素子のように、透過物資で両表面が曲率半径を有するサンプルでも測定可能であることはいうまでもない。この場合、散乱光の情報処理部において、被測定物の情報に曲率半径を設定すれば良い。また、レンズなどの被測定物に反射防止コートなどが施してある場合はコート条件を被測定物の情報に追加すれば良い。さらに、こば部、面取り部、エッジ部等においても同様に適用できる。 Moreover, about 1st Embodiment and 2nd Embodiment, the parallel plate is used as a to-be-measured object. Needless to say, the present invention is not limited to this, and it is needless to say that it is possible to measure even a sample made of a transparent material with both surfaces having a radius of curvature, such as an optical element used in an imaging device such as a camera or an endoscope. In this case, the radius of curvature may be set in the information of the object to be measured in the information processing unit for scattered light. In addition, when an object to be measured such as a lens is provided with an antireflection coating, the coating conditions may be added to the information on the object to be measured. Furthermore, the present invention can be similarly applied to a rib portion, a chamfered portion, an edge portion, and the like.
以上のように、本発明は、被測定物として、透過部分を有する光学素子の散乱光の強度分布を高い精度で測定できる散乱光情報処理方法、散乱光情報処理装置及び散乱光情報処理システムに適している。 As described above, the present invention provides a scattered light information processing method, a scattered light information processing apparatus, and a scattered light information processing system capable of measuring with high accuracy the scattered light intensity distribution of an optical element having a transmission part as a measurement object. Is suitable.
100 散乱光情報処理システム
101 光照射部
102 受光部
103 情報記憶部
104 散乱光測定情報取得部
105 関数パラメータ設定部
106 モデル生成部
107 散乱光強度分布算出部
108 関数パラメータ算出処理部
110 制御部
200 散乱光情報処理装置DESCRIPTION OF
Claims (24)
前記被測定物は、少なくとも一部が光を透過する物質で構成される光学素子であり、
前記被測定物に対して所定の角度で照射された光の散乱光強度分布の情報を取得する散乱光測定情報取得工程と、
前記被測定物の形状と光学的性質と前記散乱光強度分布の測定条件から、被測定物モデルを作成するモデル生成工程と、
前記被測定物モデルに対して、少なくとも前記被測定物を透過した出射側の散乱光情報を表す関数のパラメータを設定する関数パラメータ設定工程と、
前記被測定物モデルに基づいて前記被測定物の物質内部における散乱光の反射と該散乱光の屈折を考慮した計算により散乱光強度分布計算結果を算出する散乱光強度分布算出工程と、
前記散乱光測定情報取得工程において取得された散乱光強度分布の情報と、前記被測定物モデルに基づいて計算により算出された散乱光強度分布計算結果と、が一致するよう前記関数パラメータを算出する関数パラメータ算出処理工程と、
を有することを特徴とする散乱光情報処理方法。 A scattered light information processing method for processing scattered light information of an object to be measured,
The object to be measured is an optical element composed of a substance that at least partially transmits light,
A scattered light measurement information acquisition step for acquiring information on the scattered light intensity distribution of light irradiated at a predetermined angle to the object to be measured;
From a measurement condition of the shape and optical properties of the object to be measured and the scattered light intensity distribution, a model generation step for creating a object model to be measured;
A function parameter setting step for setting a parameter of a function representing scattered light information on the exit side that has passed through the object to be measured, with respect to the object model to be measured;
A scattered light intensity distribution calculating step for calculating a scattered light intensity distribution calculation result by calculation considering reflection of scattered light inside the substance of the measured object and refraction of the scattered light based on the measured object model;
The function parameter is calculated so that the scattered light intensity distribution information acquired in the scattered light measurement information acquisition step matches the scattered light intensity distribution calculation result calculated by calculation based on the measured object model. A function parameter calculation process;
A scattered light information processing method characterized by comprising:
モデル生成工程において入力する散乱光強度分布の測定条件には、少なくとも散乱光の強度分布測定の際に前記被測定物へ入射した光の光強度が含まれていることを特徴とする請求項1または2に記載の散乱光情報処理方法。 The scattered light intensity distribution information acquired in the scattered light measurement information acquisition step is at least a scattered light intensity distribution transmitted through the object to be measured or a scattered light intensity distribution reflected from the object to be measured,
2. The measurement condition of the scattered light intensity distribution input in the model generation step includes at least the light intensity of light incident on the object to be measured at the time of measuring the scattered light intensity distribution. Or the scattered light information processing method according to 2;
前記被測定物は、少なくとも一部が光を透過する物質で構成される光学素子であり、
前記被測定物に対して複数の異なる入射角度で照射された光の散乱光強度分布の情報を取得する散乱光測定情報取得工程と、
前記被測定物の形状と光学的性質と前記散乱光強度分布の測定条件から、被測定物モデルを作成するモデル生成工程と、
前記被測定物モデルに対して、少なくとも前記被測定物を透過した出射側の散乱光情報を表す関数のパラメータを設定する関数パラメータ設定工程と、
前記被測定物モデルに基づいて計算により散乱光強度分布計算結果を算出する散乱光強度分布算出工程と、
前記散乱光測定情報取得工程において取得された散乱光強度分布の情報と、前記被測定物モデルに基づいて計算により算出された散乱光強度分布計算結果と、が一致するように、各入射角度の関数パラメータを仮関数パラメータとして算出する仮関数パラメータ算出処理工程と、
前記散乱光測定情報取得工程において取得された散乱光強度分布の情報と、被測定物モデルに対して各入射角度の仮関数パラメータの少なくとも一部を用いて算出した散乱光強度分布計算結果と、が一致するように仮関数パラメータを調整して最終的な関数パラメータを決定する関数パラメータ決定工程を有することを特徴とする散乱光情報処理方法。 A scattered light information processing method for processing scattered light information of an object to be measured,
The object to be measured is an optical element composed of a substance that at least partially transmits light,
A scattered light measurement information acquisition step for acquiring information on a scattered light intensity distribution of light irradiated at a plurality of different incident angles on the object to be measured;
From a measurement condition of the shape and optical properties of the object to be measured and the scattered light intensity distribution, a model generation step for creating a object model to be measured;
A function parameter setting step for setting a parameter of a function representing scattered light information on the exit side that has passed through the object to be measured, with respect to the object model to be measured;
A scattered light intensity distribution calculating step of calculating a scattered light intensity distribution calculation result by calculation based on the measured object model;
The information on the scattered light intensity distribution acquired in the scattered light measurement information acquisition step and the scattered light intensity distribution calculation result calculated by calculation based on the measured object model match each incident angle. A temporary function parameter calculation processing step of calculating the function parameter as a temporary function parameter;
Information of the scattered light intensity distribution acquired in the scattered light measurement information acquisition step, and the scattered light intensity distribution calculation result calculated using at least a part of the provisional function parameter of each incident angle with respect to the measured object model, A scattered light information processing method comprising: a function parameter determination step of adjusting a temporary function parameter so as to match each other and determining a final function parameter.
前記被測定物は、少なくとも一部が光を透過する物質で構成される光学素子であり、
前記被測定物に対して所定の角度で照射された光の散乱光強度分布の情報を取得する散乱光測定情報取得部と、
前記被測定物の形状と光学的性質と前記散乱光強度分布の測定条件から、被測定物モデルを作成するモデル生成部と、
前記被測定物モデルに対して、少なくとも前記被測定物を透過した出射側の散乱光情報を表す関数のパラメータを設定する関数パラメータ設定部と、
前記被測定物モデルに基づいて前記被測定物の物質内部における散乱光の反射と該散乱光の屈折を考慮した計算により散乱光強度分布計算結果を算出する散乱光強度分布算出部と、
前記散乱光測定情報取得部において取得された散乱光強度分布の情報と、前記被測定物モデルに基づいて計算により算出された散乱光強度分布計算結果と、が一致するよう前記関数パラメータを算出する関数パラメータ算出処理部と、
を有することを特徴とする散乱光情報処理装置。 A scattered light information processing apparatus for processing scattered light information of an object to be measured,
The object to be measured is an optical element composed of a substance that at least partially transmits light,
A scattered light measurement information acquisition unit that acquires information on a scattered light intensity distribution of light irradiated at a predetermined angle on the object to be measured;
Based on the measurement conditions of the shape and optical properties of the object to be measured and the scattered light intensity distribution, a model generation unit for creating an object model to be measured;
A function parameter setting unit that sets parameters of a function representing scattered light information on the exit side that has passed through the device to be measured;
A scattered light intensity distribution calculation unit for calculating a scattered light intensity distribution calculation result by calculation in consideration of reflection of scattered light inside the substance of the measured object and refraction of the scattered light based on the measured object model;
The function parameter is calculated so that the scattered light intensity distribution information acquired in the scattered light measurement information acquisition unit and the scattered light intensity distribution calculation result calculated by calculation based on the measured object model match. A function parameter calculation processing unit;
The scattered light information processing apparatus characterized by having.
モデル生成部において入力する散乱光強度分布の測定条件には、少なくとも散乱光の強度分布測定の際に前記被測定物へ入射した光の光強度が含まれていることを特徴とする請求項9または10に記載の散乱光情報処理装置。 The scattered light intensity distribution information acquired in the scattered light measurement information acquisition unit is at least a scattered light intensity distribution transmitted through the object to be measured or a scattered light intensity distribution reflected from the object to be measured,
10. The measurement condition of the scattered light intensity distribution input in the model generation unit includes at least the light intensity of light incident on the object to be measured at the time of measuring the scattered light intensity distribution. Or the scattered light information processing apparatus according to 10;
前記被測定物は、少なくとも一部が光を透過する物質で構成される光学素子であり、
前記被測定物に対して複数の異なる入射角度で照射された光の散乱光強度分布の情報を取得する散乱光測定情報取得部と、
前記被測定物の形状と光学的性質と前記散乱光強度分布の測定条件から、被測定物モデルを作成するモデル生成部と、
前記被測定物モデルに対して、少なくとも前記被測定物を透過した出射側の散乱光情報を表す関数のパラメータを設定する関数パラメータ設定部と、
前記被測定物モデルに基づいて計算により散乱光強度分布計算結果を算出する散乱光強度分布算出部と、
前記散乱光測定情報取得部において取得された散乱光強度分布の情報と、前記被測定物モデルに基づいて計算により算出された散乱光強度分布計算結果と、が一致するように、各入射角度の関数パラメータを仮関数パラメータとして算出する仮関数パラメータ算出処理部と、
前記散乱光測定情報取得部において取得された散乱光強度分布の情報と、被測定物モデルに対して各入射角度の仮関数パラメータの少なくとも一部を用いて算出した散乱光強度分布計算結果と、が一致するように仮関数パラメータを調整して最終的な関数パラメータを決定する関数パラメータ決定部を有することを特徴とする散乱光情報処理装置。 A scattered light information processing apparatus for processing scattered light information of an object to be measured,
The object to be measured is an optical element composed of a substance that at least partially transmits light,
A scattered light measurement information acquisition unit that acquires information on a scattered light intensity distribution of light irradiated at a plurality of different incident angles on the object to be measured;
Based on the measurement conditions of the shape and optical properties of the object to be measured and the scattered light intensity distribution, a model generation unit for creating an object model to be measured;
A function parameter setting unit that sets parameters of a function representing scattered light information on the exit side that has passed through the device to be measured;
A scattered light intensity distribution calculation unit for calculating a scattered light intensity distribution calculation result by calculation based on the measured object model;
The information on the scattered light intensity distribution acquired by the scattered light measurement information acquisition unit and the scattered light intensity distribution calculation result calculated by calculation based on the measured object model are matched with each incident angle. A temporary function parameter calculation processing unit for calculating the function parameter as a temporary function parameter;
Information on the scattered light intensity distribution acquired in the scattered light measurement information acquisition unit, and the scattered light intensity distribution calculation result calculated using at least a part of the provisional function parameter of each incident angle with respect to the measured object model, A scattered light information processing apparatus, comprising: a function parameter determination unit that determines a final function parameter by adjusting a temporary function parameter so that the two match.
前記被測定物は、少なくとも一部が光を透過する物質で構成される光学素子であり、
前記被測定物に対して所定の角度で光を照射する光照射部と、
少なくとも前記被測定物で散乱した光を受光する散乱光測定部と、
前記散乱光測定部で受光した情報に基づき、前記被測定物の散乱光強度分布の情報を取得する散乱光測定情報取得部と、
前記被測定物の形状と光学的性質と前記散乱光強度分布の測定条件を記憶する情報記憶部と、
前記記憶された形状と光学的性質と測定条件から、被測定物モデルを作成するモデル生成部と、
前記被測定物モデルに対して、少なくとも前記被測定物を透過した出射側の散乱光情報をあらわす関数のパラメータを設定する関数パラメータ設定部と、
前記被測定物モデルから前記被測定物の物質内部における散乱光の反射と該散乱光の屈折を考慮した計算により散乱光強度分布計算結果を算出する散乱光強度分布算出部と、
前記散乱光測定情報取得部で取得された散乱光強度分布の情報と、前記被測定物モデルから計算により算出された散乱光強度分布計算結果と、が一致するよう前記関数パラメータを算出する関数パラメータ算出処理部と、
を有することを特徴とする散乱光情報処理システム。 A scattered light information processing system for measuring scattered light of an object to be measured and processing scattered light information,
The object to be measured is an optical element composed of a substance that at least partially transmits light,
A light irradiation unit that irradiates light at a predetermined angle to the object to be measured;
A scattered light measurement unit that receives at least light scattered by the object to be measured;
Based on information received by the scattered light measurement unit, a scattered light measurement information acquisition unit for acquiring information on the scattered light intensity distribution of the object to be measured;
An information storage unit for storing measurement conditions of the shape and optical properties of the object to be measured and the scattered light intensity distribution;
From the stored shape, optical properties, and measurement conditions, a model generation unit that creates an object model,
A function parameter setting unit that sets parameters of a function that represents at least the scattered light information on the exit side that has passed through the object to be measured, with respect to the object model to be measured;
A scattered light intensity distribution calculating unit for calculating a scattered light intensity distribution calculation result by calculation in consideration of reflection of scattered light and refraction of the scattered light inside the substance of the measured object from the measured object model;
A function parameter for calculating the function parameter so that the scattered light intensity distribution information acquired by the scattered light measurement information acquisition unit matches the scattered light intensity distribution calculation result calculated from the measured object model. A calculation processing unit;
The scattered light information processing system characterized by having.
前記関数パラメータ設定部にてパラメータを設定する前記関数は、前記被測定物モデルに対して、前記光学素子の測定面の入射側で反射した散乱光情報及び前記被測定物を透過した出射側の散乱光情報を表す関数であることを特徴とする請求項17に記載の散乱光情報処理システム。 The scattered light measurement unit has a light receiving unit that receives light scattered and reflected by the object to be measured,
The function for setting a parameter in the function parameter setting unit includes the scattered light information reflected on the incident side of the measurement surface of the optical element and the emission side transmitted through the measured object with respect to the measured object model. The scattered light information processing system according to claim 17, wherein the scattered light information system is a function representing scattered light information.
モデル生成部において入力する散乱光強度分布の測定条件には、少なくとも散乱光の強度分布測定の際に前記被測定物へ入射した光の光強度が含まれていることを特徴とする請求項17または18に記載の散乱光情報処理システム。 The scattered light intensity distribution information acquired in the scattered light measurement information acquisition unit is at least a scattered light intensity distribution transmitted through the object to be measured or a scattered light intensity distribution reflected from the object to be measured,
18. The measurement condition of the scattered light intensity distribution input in the model generation unit includes at least the light intensity of light incident on the object to be measured at the time of measuring the scattered light intensity distribution. Or the scattered light information processing system according to 18.
前記被測定物は、少なくとも一部が光を透過する物質で構成される光学素子であり、
前記被測定物に対して所定の角度で光を照射する光照射部と、
少なくとも前記被測定物で散乱した光を受光する散乱光測定部と、
前記散乱光測定部で受光した情報に基づき、前記被測定物に対して複数の異なる入射角度で照射された光の散乱光強度分布の情報を取得する散乱光測定情報取得部と、
前記被測定物の形状と光学的性質と前記散乱光強度分布の測定条件を記憶する情報記憶部と、
前記記憶された形状と光学的性質と測定条件から、被測定物モデルを作成するモデル生成部と、
前記被測定物モデルに対して、少なくとも前記被測定物を透過した出射側の散乱光情報をあらわす関数のパラメータを設定する関数パラメータ設定部と、
前記被測定物モデルから計算により散乱光強度分布計算結果を算出する散乱光強度分布算出部と、
前記散乱光測定情報取得部において取得された散乱光強度分布の情報と、前記被測定物モデルに基づいて計算により算出された散乱光強度分布計算結果と、が一致するように、各入射角度の関数パラメータを仮関数パラメータとして算出する仮関数パラメータ算出処理部と、
前記散乱光測定情報取得部において取得された散乱光強度分布の情報と、被測定物モデルに対して各入射角度の仮関数パラメータの少なくとも一部を用いて算出した散乱光強度分布計算結果と、が一致するように仮関数パラメータを調整して最終的な関数パラメータを決定する関数パラメータ決定部を有することを特徴とする散乱光情報処理システム。
A scattered light information processing system for measuring scattered light of an object to be measured and processing scattered light information,
The object to be measured is an optical element composed of a substance that at least partially transmits light,
A light irradiation unit that irradiates light at a predetermined angle to the object to be measured;
A scattered light measurement unit that receives at least light scattered by the object to be measured;
Based on the information received by the scattered light measurement unit, the scattered light measurement information acquisition unit for acquiring information on the scattered light intensity distribution of light irradiated at a plurality of different incident angles on the object to be measured;
An information storage unit for storing measurement conditions of the shape and optical properties of the object to be measured and the scattered light intensity distribution;
From the stored shape, optical properties, and measurement conditions, a model generation unit that creates an object model,
A function parameter setting unit that sets parameters of a function that represents at least the scattered light information on the exit side that has passed through the object to be measured, with respect to the object model to be measured;
A scattered light intensity distribution calculating unit for calculating a scattered light intensity distribution calculation result by calculation from the measured object model;
The information on the scattered light intensity distribution acquired by the scattered light measurement information acquisition unit and the scattered light intensity distribution calculation result calculated by calculation based on the measured object model are matched with each incident angle. A temporary function parameter calculation processing unit for calculating the function parameter as a temporary function parameter;
Information on the scattered light intensity distribution acquired in the scattered light measurement information acquisition unit, and the scattered light intensity distribution calculation result calculated using at least a part of the provisional function parameter of each incident angle with respect to the measured object model, A scattered light information processing system comprising: a function parameter determining unit that adjusts the temporary function parameters so as to match each other and determines a final function parameter.
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