KR20240035895A - 간섭 측정식 렌즈 정렬기 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
멀티-컴포넌트 어셈블리의 하나 이상의 광학 컴포넌트의 정렬에 대한 정보를 결정하기 위한 방법 및 장치로서, 상기 하나 이상의 광학 컴포넌트의 적어도 두 개의 표면으로부터의 반사에 의해 초래된 적어도 두 개의 광학 파면(optical wave front)을 포함하는 적어도 세 개의 광학 파면의 조합으로부터 생성된 광간섭 패턴(optical interference pattern)을 검출하는 단계; 및 상기 적어도 두 개의 표면 중 적어도 하나의 선택된 광학 표면의 정렬에 대응하는 정보를 컴퓨테이션으로(computationally) 격리하도록, 검출된 광간섭 패턴으로부터 유도된 정보를 상기 선택된 광학 표면의 모델로부터 유도된 적어도 하나의 시뮬레이션된 광학 파면을 이용하여 컴퓨테이션으로 처리하는 단계를 수반하는 방법 및 장치가 개시된다.
Description
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 2021 년 7 월 28일에 출원된 미국 가출원 번호 제 63/226,449에 대한 우선권을 주장하는데, 그 내용은 원용되어 본원에 통합된다.
본 발명은 간섭 측정식 시스템 및 멀티-컴포넌트 광학 어셈블리의 컴포넌트들을 정렬하기 위한 방법에 관한 것이다.
예를 들어 이미징 시스템의 분해능을 포함하는 광학 시스템의 성능은 그들의 공칭 디자인뿐만 아니라 이들이 조립될 수 있는 정밀도에도 의존한다. 표준 100-mm 초점 길이(f), 12-mm 직경(D), 2-소자 무색성 렌즈(achromatic lens)의 계산된 스폿 크기는, 예를 들어 두 개의 요소들의 광축들 사이에 겨우 0.1°의 틸트만 존재해도 두 배에서 다섯 배 증가한다. 유사한 계산이 더 복잡한 광학 시스템에 대해서 그리고 다양한 성능 파라미터를 적용하여 이루어질 수 있다. 기계적인 공차할당(tolerancing) 및 래킹(racking) 광학 컴포넌트들이 가끔 적당한 위치설정을 제공하지만, 더 높은 성능의 시스템을 위해서는 보통 능동적인 광학 정렬이 요구된다. 일반적으로, 광학 시스템의 물리적 정렬 파라미터를 더 잘 측정하고 그에 따라서 제어할 수 있을수록, 광학 시스템의 성능은 더 양호해질 것이다.
렌즈 어셈블리가 회전 스테이지 상에 있으면, 렌즈 컴포넌트들은 다이얼 표시자를 사용하여 정렬될 수 있다. 그러나, 이러한 방법에 관련된 문제점은: 경통 내의 렌즈에 대한 제한된 액세스, 광학 표면과의 기계적 접촉, 및 측정의 결과로서 생기는 부품들에 대한 측방향 힘을 포함한다.
렌즈 정렬을 위해서 오늘날 넓게 사용되는 하나의 비접촉식 방법은 십자선(또는 포인트 소스)에 의해서 투영되고 광학 시스템 내의 특정 표면으로부터 수직으로 반사된 광이 카메라 칩 상에 초점이 맞게 되는 공초점 상태를 제공하기 위한 소위 헤드 렌즈(head lens)와 공동으로 자기-시준기를 포함하는 포인트 소스 현미경을 사용한다. 공기 베어링 상에서 렌즈 시스템을 회전하면서 측정된 십자선 또는 포인트 소스 이미지의 방사상 유출(radial run-off)은 관측된 표면의 틸트 또는 중심맞춤(centration)에 대한 정보를 제공한다. 예를 들어, US 9,766,155 참조.)
다른 방법은 단일 표면으로부터 반사된 광이 단일 초점을 형성하지 않고 기다란 초점 라인을 형성하도록 조명 경로에 액시콘(axicon)을 사용한다. 초점 라인이 광축의 방향을 따라서 충분히 멀리 연장되는 경우, 관심 표면에 대응하는 다수의 스폿들이 동시에 관측될 수 있고 시각적으로 최선의 가능한 중첩 상태가 될 수 있다. (예를 들어, Robert E. Parks, "Precision cementing of doublets without using a rotary table", Proc. SPIE 11487, Optical Manufacturing and Testing XIII, 114870U (20 August 2020) 참조)
또 다른 방법은 측정 광의 빔을 시험 대상 광학 요소의 표면에 입사하도록 성형하기 위한, 선택가능한 컴퓨터-생성 홀로그램과 공동으로 간섭측정계를 사용한다. (예를 들어, 미국 특허 번호 제 7,643,149 참조.)
일반적으로, 일 양태에서, 멀티-컴포넌트 어셈블리의 하나 이상의 광학 컴포넌트의 정렬에 대한 정보를 결정하기 위한 방법이 개시된다. 이러한 방법은: a) 상기 하나 이상의 광학 컴포넌트의 적어도 두 개의 표면으로부터의 반사에 의해 초래된 적어도 두 개의 광학 파면(optical wave front)을 포함하는 적어도 세 개의 광학 파면의 조합으로부터 생성된 광간섭 패턴(optical interference pattern)을 검출하는 단계; 및 b) 상기 적어도 두 개의 표면 중 적어도 하나의 선택된 광학 표면의 정렬에 대응하는 정보를 컴퓨테이션으로(computationally) 격리하도록, 검출된 광간섭 패턴으로부터 유도된 정보를 상기 선택된 광학 표면의 모델로부터 유도된 적어도 하나의 시뮬레이션된 광학 파면을 이용하여 컴퓨테이션으로 처리하는 단계를 포함한다.
이러한 방법의 실시형태들은 후속하는 피쳐들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
컴퓨테이션으로 격리된 정보는 선택된 광학 표면의 상대적인 정렬에 대응하는 주 피크를 가지는 공간 주파수 분포에 대응할 수 있다. 특정 실시형태들에서, 공간 주파수 분포는 세기 이미지에 의하여 표현된다. 예를 들어, 상기 처리하는 단계는, 상기 주 피크를 가지는 세기 이미지에 대응하는, 컴퓨테이션으로 격리된 정보를 산출하기 위한 공간 주파수 좌표로의 변환을 포함할 수 있고, 상기 세기 이미지 내의 주 피크의 위치 및/또는 형상은 상기 선택된 광학 표면의 상대적인 정렬에 대한 정보를 제공한다.
상기 방법은, 컴퓨테이션으로 격리된 정보를 사용하여 상기 멀티-컴포넌트 어셈블리의 하나 이상의 광학 컴포넌트의 정렬이 사양 공차(specification tolerance) 내에 속하는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 컴퓨테이션으로 격리된 정보에 기반하여, 상기 선택된 광학 표면을 포함하는 광학 컴포넌트의, 멀티-컴포넌트 광학 어셈블리 내의 다른 컴포넌트에 상대적인 위치를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다. 더욱이, 일부 이러한 실시형태에서는, 멀티-컴포넌트 광학 어셈블리 내의 다른 컴포넌트는 광간섭 패턴의 검출 이전에 광학 어셈블리 내의 고정된(fixtured) 위치로부터 제거되고, 광간섭 패턴의 검출 이후에 고정된 위치에서 광학 어셈블리 내로 재삽입된다. 예를 들어, 이러한 방법은 광학 어셈블리로부터의 그의 제거 이전에 다른 컴포넌트의 위치를 측정하는 것을 더 포함할 수 있고, 선택된 광학 표면은 컴퓨테이션으로 격리된 정보 및 다른 컴포넌트에 대한 측정된 위치에 기반할 수 있다. 광간섭 패턴을 검출하는 것은 광간섭 패턴을 시간의 함수로서 검출하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광간섭 패턴을 검출하는 것은 세 개의 광학 파면 중 적어도 하나를 위상-천이시켜서 시변 광간섭 패턴을 생성하는 것을 포함할 수 있다.
멀티-컴포넌트 어셈블리는 렌즈 및 렌즈 홀더를 포함할 수 있고, 세 개의 광학 파면은 렌즈의 전면 및 후면 및 광간섭 패턴을 생성하기 위하여 사용되는 간섭 측정식 어셈블리의 레퍼런스 표면 각각으로부터의 반사에 의해 초래된다.
멀티-컴포넌트 어셈블리는 여러 광학 컴포넌트를 포함할 수 있고, 하나 이상의 광학 컴포넌트의 적어도 두 개의 광학 표면은 상이한 광학 컴포넌트로부터의 적어도 두 개의 광학 표면을 포함한다.
상기 방법은, 상기 광간섭 패턴을 생성하도록, 상기 적어도 두 개의 표면으로부터의 반사에 의해 초래된 적어도 두 개의 광학 파면을 공통 광원으로부터 유도된 레퍼런스 광학 파면과 조합하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 방법은 공통 광원으로부터의 광이 광간섭 패턴을 생성하기 위하여 사용되는 간섭 측정식 어셈블리의 레퍼런스 표면으로부터 반사되게 함으로써 레퍼런스 광학 파면을 생성하는 것을 더 포함할 수 있다. 또한, 공통 광원은, 상기 멀티-컴포넌트 어셈블리 내의 두 개의 인접한 광학 표면들 사이의 광학 거리보다 작은 코히어런스 길이(coherence length)를 가질 수 있다. 예를 들어, 코히어런스 길이는 약 1.5 mm 미만일 수 있다. 대안적으로, 예를 들어 코히어런스 길이는 상기 공통 광원은 상기 멀티-컴포넌트 어셈블리 내의 두 개의 인접한 광학 표면들 사이의 광학 거리보다 크고 상기 멀티-컴포넌트 어셈블리 내의 두 개의 비-인접 광학 표면들 사이의 광학 거리보다 작을 수 있다. 예를 들어, 코히어런스 길이는 약 2 mm 내지 약 50 mm일 수 있다.
광간섭 패턴을 검출하는 것은 광간섭 패턴에 대한 공간적으로 분해된 세기 프로파일을 기록하는 것을 포함한다. 더욱이, 일부 실시형태들에서, 광간섭 패턴을 검출하는 것은 광간섭 패턴에 대한 공간적으로 분해된 진폭 및 위상 프로파일을 기록하는 것을 포함할 수 있다.
상기 모델은, 상기 선택된 광학 표면으로부터 반사된 광학 파면에 대한 위상 프로파일을 추정하기에 충분한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 방법은, 상기 광간섭 패턴을 생성하도록, 상기 적어도 두 개의 표면으로부터의 반사에 의해 초래된 적어도 두 개의 광학 파면을 공통 광원으로부터 유도된 레퍼런스 광학 파면과 조합하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 모델은 상기 레퍼런스 광학 파면에 대한 위상 프로파일을 추정하기에 충분한 정보를 더 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어 적어도 하나의 선택된 광학 표면은 두 개의 선택된 광학 표면을 포함할 수 있고, 모델은 두 개의 선택된 광학 표면으로부터 반사된 광학 파면에 대한 위상 프로파일을 각각 추정하기 위한 정보를 포함한다. 적어도 하나의 선택된 광학 표면에 대한 알려진 정보는, 상기 적어도 하나의 선택된 광학 표면에 대한 곡률 반경 및 임의의 비구면 계수(aspheric coefficient)에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 시뮬레이션된 광학 파면은 추정된 위상 프로파일과 하나의 다른 위상 프로파일(예를 들어, 레퍼런스 파면, 예컨대 평평한 파면의 위상 프로파일) 사이의 위상차에 대응하는 위상 변동을 포함할 수 있다.
이러한 방법의 특정 실시형태들에서, 상기 검출된 광간섭 패턴으로부터 유도된 정보는 공간-분해된 세기 프로파일 또는 공간-분해된 복소 진폭 프로파일이고, 상기 컴퓨테이션 처리는, 상기 공간-분해된 세기 프로파일 또는 상기 공간-분해된 복소 진폭 프로파일을 상기 시뮬레이션된 광학 파면으로 승산하는 것 및 상기 선택된 광학 표면에 대응하는 주 피크를 가지는 세기 이미지를 공간 주파수 좌표 내에 산출하도록, 승산으로부터의 공간적으로 분해된 곱을 공간 좌표로부터 공간 주파수 좌표로 변환하는 것을 포함한다. 예를 들어, 변환은 2-차원의 푸리에 변환을 포함할 수 있다. 상기 컴퓨테이션 처리는, 선택된 표면의 규정된 정렬로부터의 틸트 및/또는 중심이탈(decenter)을, 상기 세기 이미지 내의 적어도 하나의 주 피크의, 상기 세기 이미지의 중심에 상대적인 위치에 기반하여 추정하는 것을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 컴퓨테이션 처리는, 상기 선택된 표면의 규정된 정렬로부터의 축방향 정렬 오차를 상기 세기 이미지 내의 적어도 하나의 주 피크의 블러링에 기반하여 추정하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 컴퓨테이션으로 처리하는 단계를 상기 선택된 광학 표면에 대한 반복적으로 개선된 시뮬레이션된 광학 파면을 이용하여 반복하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 반복적으로 개선된 시뮬레이션된 광학 파면은, 상기 선택된 광학 표면에 대한 모델로부터, 그리고 상기 선택된 광학 표면의 상대적인 정렬에 대한 정보를 제공하는, 이전에 산출된 컴퓨테이션으로 격리된 정보로부터 유도된다.
더욱이, 상기 방법은, 적어도 하나의 추가적인 선택된 광학 표면에 대한 처리를 반복함으로써, 다수의 선택된 광학 표면들 각각에 대한 컴퓨테이션으로 격리된 정보를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 다수의 선택된 광학 표면의 처리는, 상기 다수의 선택된 광학 표면들의 정렬에 대한 정보를, 상기 컴퓨테이션으로 격리된 정보 및 상기 다수의 선택된 광학 표면에 대한 모델에 기반하여 동시에 결정하기 위한 회귀 분석을 포함할 수 있다. 그러면, 상기 방법은 다수의 광학 컴포넌트들 각각의 위치를 상기 다수의 선택된 광학 표면 정렬에 대한 컴퓨테이션으로 격리된 정보에 기반하여 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 광간섭 패턴을 생성하도록, 상기 멀티-컴포넌트 어셈블리를, 서로에 대해 비-제로 각도(α)인 적어도 두 개의 측정 빔을 이용하여 조명하는 단계를 포함할 수 있다. 더욱이, 상기 컴퓨테이션으로 처리하는 단계는, 상기 선택된 광학 표면의 곡률 반경을, 선택된 표면에 대한 컴퓨테이션으로 격리된 홀로그램 내의 정보 및 상기 비-제로 각도(α)에 기반하여 결정하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 멀티-컴포넌트 어셈블리를 상이한 파장을 가지는 두 개의 측정 빔들을 이용하여 조명하여, 상기 상이한 파장을 역시 가지는 대응하는 레퍼런스 빔들로 상기 광간섭 패턴을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 광간섭 패턴을 생성하도록, 상기 멀티-컴포넌트 어셈블리를, 구조화된 공간 프로파일을 가지는 측정 빔을 이용하여 조명하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 레퍼런스 빔으로 광간섭 패턴을 생성하도록, 상기 멀티-컴포넌트 어셈블리를 측정 빔을 이용하여 조명하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 측정 빔의 세기는 상기 레퍼런스 빔에 대한 세기에 상대적으로 증가된다.
다른 양태에서, 멀티-컴포넌트 어셈블리의 하나 이상의 광학 컴포넌트의 정렬에 대한 정보를 결정하기 위한 장치가 개시된다. 이러한 장치는: a) 상기 하나 이상의 광학 컴포넌트의 적어도 두 개의 표면으로부터의 반사에 의해 초래된 적어도 두 개의 광학 파면을 포함하는 적어도 세 개의 광학 파면의 조합으로부터 생성된 광간섭 패턴을 검출하기 위한 간섭 측정식 광학 시스템; 및 b) 상기 간섭 측정식 광학 시스템에 커플링되고, 상기 적어도 두 개의 표면 중 적어도 하나의 선택된 광학 표면의 정렬에 대응하는 정보를 컴퓨테이션으로 격리하도록, 검출된 광간섭 패턴으로부터 유도된 정보를 상기 선택된 광학 표면의 모델로부터 유도된 적어도 하나의 시뮬레이션된 광학 파면을 이용하여 컴퓨테이션으로 처리하도록 구성되는 하나 이상의 전자 프로세서를 포함한다.
이러한 장치의 실시형태는 대응하는 방법에 대해서 앞서 언급된 특징들 중 임의의 것 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일반적으로, 다른 양태에서, 광학 테스트 표면의 곡률에 대한 정보를 결정하기 위한 방법이 개시된다. 이러한 방법은: a) 공통 코히어런트 광원으로부터 모두 유도되는 레퍼런스 파면 및 적어도 두 개의 측정 파면을 제공하는 단계; b) 상기 광학 테스트 표면을 서로에 대해 각도 인 두 개의 측정 파면을 이용하여 조명하는 단계; c) 카메라에 광간섭 패턴을 형성하도록, 두 개의 측정 파면을 측정 파면이 상기 광학 테스트 표면으로부터 반사된 이후에 상기 레퍼런스 파면과 간섭시키는 단계; 및 d) 상기 광학 테스트 표면의 곡률에 대한 정보를 결정하도록, 상기 카메라에 의해 기록된 상기 광간섭 패턴에 대한 정보를 전자적으로 처리하는 단계를 포함한다.
이러한 방법의 실시형태들은 후속하는 피쳐들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
광간섭 패턴에 대한 정보의 전자 처리는, 레퍼런스 파면에 의해 형성된 원형 무늬들의 두 개의 세트들의 중심들 및 광학 테스트 표면으로부터 반사된 측정 파면들 각각 사이의 거리 s를 결정하는 것을 포함할 수 있다.
예를 들어, 광간섭 패턴에 대한 정보의 전자 처리는, 곡률에 대한 정보를 결정된 거리 s 및 두 개의 측정 파면 조명 광학 테스트 표면 사이의 각도 에 대한 알려진 정보에 기반하여 결정하는 것을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 광간섭 패턴에 대한 정보의 전자 처리는, 광학 테스트 표면의 곡률 반경(ROC)을 다음 수학식에 기반하여 결정하는 것을 포함할 수 있다: .
대안적으로, 전자 처리는, 광간섭 패턴에 대한 정보를 테스트 표면의 모델로부터 유도된 적어도 하나의 제 1 시뮬레이션된 광학 파면을 이용하여 컴퓨테이션으로 처리하여, 오직 제 1 측정 파면에 의해서만 조명된 테스트 표면에 대응하는 정보를 컴퓨테이션으로 격리하는 것, 및 그 후에 광간섭 패턴에 대한 정보를 테스트 표면의 모델로부터 유도된 적어도 하나의 제 2 시뮬레이션된 광학 파면을 이용하여 컴퓨테이션으로 처리하여, 오직 제 2 측정 파면에 의해서만 조명된 테스트 표면에 대응하는 정보를 컴퓨테이션으로 격리하는 것을 포함할 수 있다.
더욱이, 테스트 표면은 여러 표면을 포함하는 테스트 대상물의 일부일 수 있고, 전자 처리는 광간섭 패턴에 대한 정보를 테스트 표면의 모델로부터 유도된 적어도 하나의 시뮬레이션된 광학 파면을 이용하여 컴퓨테이션으로 처리하여, 테스트 대상물의 테스트 표면 대 다른 표면에 대응하는 정보를 컴퓨테이션으로 격리하는 것을 더 포함할 수 있다.
측정 파면들 중 하나 또는 양자 모두를 코히어런트 광원으로부터 테스트 표면을 향하여 전달하기 위해서 하나 이상의 광섬유가 사용될 수 있다. 또한, 광섬유는 레퍼런스 파면을 코히어런트 광원으로부터 카메라를 향하여 전달하기 위하여 사용될 수도 있다.
다른 양태에서, 광학 테스트 표면의 곡률에 대한 정보를 결정하기 위한 장치가 개시된다. 이러한 장치는: a) 공통 코히어런트 광원으로부터 모두 유도되는 레퍼런스 파면 및 적어도 두 개의 측정 파면을 제공하고, 상기 광학 테스트 표면을 서로에 대해 각도 인 두 개의 측정 파면을 이용하여 조명하며, 카메라에 광간섭 패턴을 형성하도록, 두 개의 측정 파면을 측정 파면이 상기 광학 테스트 표면으로부터 반사된 이후에 상기 레퍼런스 파면과 간섭시키는 간섭측정식 광학 시스템; 및 b) 상기 광학 테스트 표면의 곡률에 대한 정보를 결정하도록, 상기 카메라에 의해 기록된 상기 광간섭 패턴에 대한 정보를 전자적으로 처리하기 위한 하나 이상의 전자 프로세서를 포함한다.
이러한 장치의 실시형태는 대응하는 방법에 대해서 앞서 언급된 특징들 중 임의의 것 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 언급되는 모든 문헌들은 그들의 전체로서 원용에 의해 본 명세서에 포함된다. 본원 및 원용된 임의의 문헌이 충돌을 일으키는 경우에는, 본원의 내용이 우선한다.
본 발명의 하나 이상의 실시형태의 세부사항들은 첨부 도면들 및 아래의 설명에서 진술된다. 본 발명의 다른 특징들, 목적들, 및 이점들은 상세한 설명 및 도면들로부터, 그리고 청구항들로부터 명확해질 것이다.
도 1은 테스트 대상 멀티-컴포넌트 광학 어셈블리의 상이한 표면의 정렬을 측정하기 위한 간섭 측정식 광학 시스템의 일 실시형태의 개략도이다.
도 2a 및 도 2b는 테스트 대상 멀티-컴포넌트 광학 어셈블리의 표면이 정렬되지 않은 상태(도 2a) 및 정렬된 상태(도 2b)에 대한, 도 1의 광학 시스템에 의해 생성된 간섭 세기 패턴의 시뮬레이션된 카메라 이미지들이다.
도 3은 도 1에서와 같은 간섭 측정식 광학 시스템에 의해 측정된 간섭 패턴을 처리하는 방법의 일 실시형태의 흐름도의 개략도이다.
도 4는 도 1에서와 같은 간섭 측정식 광학 시스템에 의해 측정된 간섭 패턴을 처리하는 방법의 다른 실시형태의 흐름도의 개략도이다.
도 5는 테스트 대상 멀티-컴포넌트 광학 어셈블리의 상이한 표면의 정렬을 측정하기 위한 간섭 측정식 광학 시스템의 다른 실시형태의 개략도이다.
도 6은 테스트 대상 멀티-컴포넌트 광학 어셈블리의 상이한 표면의 정렬을 측정하기 위한 간섭 측정식 광학 시스템의 또 다른 실시형태의 개략도이다.
도 7a, 도 7b, 및 도 7c는 측정 및 레퍼런스 빔 사이의 광로 길이차의 상이한 값에 대한, 멀티-컴포넌트 광학 어셈블리의 도 6의 광학 시스템에 의해 생성된 간섭 세기 패턴의 시뮬레이션된 카메라 이미지들이다.
도 8은 테스트 표면에 대한 곡률 반경(ROC)을 결정하기 위한 테스트 표면의 멀티-빔 조명을 시연하기 위한, 도 5의 간섭 측정식 광학 시스템의 수정예의 개략도이다.
도 9a 및 도 9b는 테스트 표면에 대한 곡률 반경(ROC)을 결정하기 위한 테스트 표면의 멀티-빔 조명을 시연하기 위한, 도 5(도 9a) 및 도 8(도 9b)의 광학 시스템에 의해 생성된 간섭 세기 패턴의 시뮬레이션된 카메라 이미지들이다.
도 10은 도 1에서와 같은 간섭 측정식 광학 시스템에 의해 측정된 간섭 패턴을 처리하는 방법의 다른 실시형태의 흐름도의 개략도이다.
도 11a 및 도 11b는 선택된 표면의 상대적인 정렬을 표시하는 피크를 가지는 세기 이미지에 의해 표현되는 공간 주파수 분포를 생성하는 수치 처리 단계의 개략도이다. 도 11a는 수치 처리의 첫 번째 반복을 예시하고, 도 11b는 제 1 반복으로부터의 개선된 추정에 기반하는 수치 처리의 두 번째 반복을 예시한다.
다양한 도면들 내의 유사한 참조 부호들은 유사한 요소들을 표시한다.
도 2a 및 도 2b는 테스트 대상 멀티-컴포넌트 광학 어셈블리의 표면이 정렬되지 않은 상태(도 2a) 및 정렬된 상태(도 2b)에 대한, 도 1의 광학 시스템에 의해 생성된 간섭 세기 패턴의 시뮬레이션된 카메라 이미지들이다.
도 3은 도 1에서와 같은 간섭 측정식 광학 시스템에 의해 측정된 간섭 패턴을 처리하는 방법의 일 실시형태의 흐름도의 개략도이다.
도 4는 도 1에서와 같은 간섭 측정식 광학 시스템에 의해 측정된 간섭 패턴을 처리하는 방법의 다른 실시형태의 흐름도의 개략도이다.
도 5는 테스트 대상 멀티-컴포넌트 광학 어셈블리의 상이한 표면의 정렬을 측정하기 위한 간섭 측정식 광학 시스템의 다른 실시형태의 개략도이다.
도 6은 테스트 대상 멀티-컴포넌트 광학 어셈블리의 상이한 표면의 정렬을 측정하기 위한 간섭 측정식 광학 시스템의 또 다른 실시형태의 개략도이다.
도 7a, 도 7b, 및 도 7c는 측정 및 레퍼런스 빔 사이의 광로 길이차의 상이한 값에 대한, 멀티-컴포넌트 광학 어셈블리의 도 6의 광학 시스템에 의해 생성된 간섭 세기 패턴의 시뮬레이션된 카메라 이미지들이다.
도 8은 테스트 표면에 대한 곡률 반경(ROC)을 결정하기 위한 테스트 표면의 멀티-빔 조명을 시연하기 위한, 도 5의 간섭 측정식 광학 시스템의 수정예의 개략도이다.
도 9a 및 도 9b는 테스트 표면에 대한 곡률 반경(ROC)을 결정하기 위한 테스트 표면의 멀티-빔 조명을 시연하기 위한, 도 5(도 9a) 및 도 8(도 9b)의 광학 시스템에 의해 생성된 간섭 세기 패턴의 시뮬레이션된 카메라 이미지들이다.
도 10은 도 1에서와 같은 간섭 측정식 광학 시스템에 의해 측정된 간섭 패턴을 처리하는 방법의 다른 실시형태의 흐름도의 개략도이다.
도 11a 및 도 11b는 선택된 표면의 상대적인 정렬을 표시하는 피크를 가지는 세기 이미지에 의해 표현되는 공간 주파수 분포를 생성하는 수치 처리 단계의 개략도이다. 도 11a는 수치 처리의 첫 번째 반복을 예시하고, 도 11b는 제 1 반복으로부터의 개선된 추정에 기반하는 수치 처리의 두 번째 반복을 예시한다.
다양한 도면들 내의 유사한 참조 부호들은 유사한 요소들을 표시한다.
본 명세서에 개시된 실시형태는 멀티-컴포넌트 광학 어셈블리의 컴포넌트들을 서로 정렬하기 위한, 예를 들어 다중-요소 렌즈 시스템의 상이한 광학 요소들을 정렬하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 이러한 시스템은 하나 이상의 광학 컴포넌트의 광학 어셈블리(예컨대 렌즈 또는 미러)를 조명하도록 구성된 코히어런트 광원, 동일한 소스로부터의 레퍼런스 광을 생성하기 위한 선택적인 수단, 및 광학 어셈블리 내의 광학 컴포넌트의 다양한 표면으로부터 반사된 광 및 선택적인 레퍼런스 광의 중첩으로부터 생기는 세기 패턴을 기록하기 위한 검출기를 포함한다. 전자 프로세서는 검출기에서 생성된 간섭 세기 패턴(본 명세서에서 "홀로그램"이라고도 불림)을 분석하기 위한 알고리즘을 실행하고, 광 필드 시뮬레이션을 사용하여 광학 컴포넌트의 표면들 중 두 개 이상에 대응하는 광 패턴을 식별하고, 예를 들어 광학 컴포넌트의 표면들의 서로에 대한 상대적인 틸트 또는 중심이탈을 포함하는, 광학 컴포넌트의 정렬의 정도를 결정한다.
도 1은 대응하는 반사성 또는 부분 반사성(이하, 간단히 "반사성"이라고 불림) 표면(120a, 120b, 및 120c)을 각각 가지는 다수의 컴포넌트를 포함하는 광학 어셈블리(120)를 광학적으로 조명하기 위한 광학 시스템(100)의 개략도이다. 광학 시스템(100)은 미켈슨(Michelson)-타입 간섭측정계에 기반하지만, 다른 실시형태들은 상세히 후술되는 추가적 실시형태를 비한정적으로 포함하는 상이한 타입의 간섭 측정식 시스템을 포함할 수도 있다.
광학 시스템(100)은 조명 광(112)을 생성하기 위한 코히어런트 광원(110)을 포함한다. 예를 들어, 코히어런트 광원은 발광 다이오드, 고휘도 다이오드, 단일-모드 레이저, 멀티모드 레이저, 백열 전구, 또는 코히어런스 길이를 결정하는 방출 스펙트럼 대역폭 및/또는 소스 형상을 가지는 임의의 다른 소스 중 임의의 것일 수 있다. 코히어런트 광원의 코히어런스 길이는 테스트 대상 광학 어셈블리의 관심 표면들 모두에 대응하는 간섭 무늬를 생성하기에 충분히 길도록 선택된다. 단일 관심 표면만을 격리시키기 위한 더 짧은 코히어런스 길이에 기반한 추가적인 실시형태가 일 실시형태에서 추가적으로 후술된다.
여전히 도 1을 참조하면, 시준 광학기(114)는 광원(110)으로부터의 조명 광(112)을 시준하고, 그러면 이것은 빔 분할기(116)에 의하여 광학 어셈블리(120)로 지향되는 측정 광(117) 및 평평한 레퍼런스 미러(118)로 지향되는 레퍼런스 광(122)으로 분할된다. 측정 광(117)은 광학 어셈블리의 다수의 표면(120a, 120b, 및 120c) 각각에 의해 부분적으로 반사되어 대응하는 측정 파면(130a, 130b, 및 130c)을 생성하고, 이들은 빔 분할기(116)에 의하여 카메라(140)를 향해 반사된다. 레퍼런스 광(122)은 평평한 레퍼런스 미러(118)에 의해 반사되고 빔 분할기(116)에 의하여 카메라(140)를 향해서 투과되고, 카메라(140)에서 공칭적으로 평평한 레퍼런스 파면(132)을 형성한다. 전자 프로세서(150)는 카메라(140)에 커플링되고, 이것은 측정 파면(130a, 130b, 및 130c) 및 레퍼런스 파면(132)의 중첩에 의해 생성된 세기 패턴을 측정하고, 이러한 간섭 세기 패턴의 측정에 대응하는 전자 정보를 분석을 위하여 전자 프로세서(150)로 제공한다. 카메라(140)는 통상적으로 감광성 집적 회로 요소에 기반한 다중-요소 검출기, 예컨대 CCD, CMOS 또는 CID 카메라이다.
통상적으로, 멀티-컴포넌트 광학 어셈블리(120)의 광학 표면(120a, 120b, 120c) 각각은 설계 공차 안에 속하는 것으로 알려진 곡률을 가지는 구형이다. 목표는, 예를 들어 각각의 이러한 표면이 어셈블리에 대한 공통 광축을 따라서 전체로서 정렬되게 하는 것을 포함하여 광학 표면이 서로 적절하게 정렬되고 위치되게 보장하는 것이다. 이러한 실시형태에서 시스템(100)은 광학 어셈블리(120)를 간섭 측정식 시스템의 나머지 부분에 상대적으로 위치설정하기 위한 회전가능하고 병진가능한 스테이지(121)를 더 포함한다. 예를 들어, 스테이지(121)는, 광학 표면(130a, 130b, 및 130c)으로부터 반사된 측정 파면 중 임의의 하나 및 레퍼런스 파면(132)의 간섭에 의해 생성된 간섭 무늬가 주어진 광학 어셈블리에 대해서 가능한 많은 방사상 대칭성을 가지고 카메라(140)에 중심이 위치되도록, 광학 어셈블리를 빔 분할기(116) 및 레퍼런스 표면(118)에 상대적으로 정렬시킬 수 있다. 원형 무늬들의 간극은 광학 어셈블리(120)의 대응하는 광학 표면의 곡률, 간섭 측정식 광학 시스템을 통한 투과 및 레퍼런스 표면(118)의 공칭적으로 평평한 표면의 형상에 의존한다.
도 2a 및 도 2b는 표면(120a, 120b, 120c)의 상이한 정렬에 대하여 시스템(100)에 의해 측정된 광학 어셈블리(120)의 간섭 세기 패턴의 두 개의 시뮬레이션된 카메라 이미지들이다. 도 2a는 상이한 표면(120a, 120b, 120c)이 서로 정렬되지 않은 경우의 간섭 세기 패턴에 대응한다. 오정렬된 대략적으로 원형 무늬들의 다수의 세트가 보이고, 각각은 카메라에서의 파면들의 상이한 간섭 쌍에 대응한다. 도 2b는 상이한 표면(120a, 120b, 120c)이 서로 정렬되고, 또한 이미지가 전체로서 카메라 상에 중심이 있게 되도록 스테이지(121)를 통하여 간섭측정계 축과도 정렬되는 경우의 간섭 세기 패턴에 대응한다. 이제, 간섭 세기 패턴은 전체적으로 방사상으로 대칭적이다 - 간섭 파면들의 각각의 쌍에 대응하는 무늬들이 서로 정렬된다. 불행하게도, 광학 어셈블리의 상이한 표면들을 이러한 카메라 이미지의 시각적 검사에만 기반하여 서로 정렬시키는 것은 많은 애플리케이션을 위하여 충분한 정확도를 제공할 것으로 기대되지 않는다. 따라서, 본 명세서에서 제공된 실시형태는 전자 프로세서(150)에 의한 기록된 간섭 세기 이미지의 추가적인 전자 분석을 제공한다.
수학적으로, 카메라(140) 상의 다양한 파동의 중첩은 레퍼런스 파면(아래첨자 로 표시됨) 및 모든 측정 파면 (라고 인덱싱되고 나중에는 라고도 인덱싱되며, 양자 모두는 로부터 기여하는 렌즈 표면의 개수인 로 증가함)으로부터의 광학 필드 의 합으로 표현될 수 있다:
여기에서 는 진폭이고 는 위상이며, 이들은 카메라 상의 상이한 공간적 위치에 대응하는 좌표(x,y)에 의해 표시되는 것과 같이 양자 모두 필드 의존적이다. 명시적인 필드 의존성은 여기에서 쉽게 표현하기 위해서 생략된다. 카메라에 의해 측정된 대응하는 세기 는 필드 크기의 제곱이다:
통상적인 홀로그래피에서, 원본 레퍼런스 파로써 조명되어(로 승산하는 것의 수학적 등가임) 개의 측정 파의 복사본(replica)을 포함하는 복수 개의 파를 생성하도록, 즉 홀로그램 재구성을 하게 될, 세기의 물리적 기록이 이루어질 것이다. 그러나, 본 발명의 적어도 일부 실시형태 및 그 바람직한 실시형태의 목적을 위해서는, 기록된 세기 패턴이 소프트웨어에서 한번에 하나의 에 대하여 레퍼런스 파 위상 및 개의 측정 파 위상 의 추정치를 포함하는 복소수 항 으로 승산되어, 결과적으로 다시 많은 향(N=3이면 13 개의 항)이 얻어지지만, 이번에는 테스트 항을 포함한다:
이것은 양호하게-정렬된 평평한 레퍼런스 파(도 1의 예에 도시된 바와 같음)의 경우에는 다음으로 단순화된다:
는 미지의 위상 오프셋이다. 다르게 말하면, 특정 측정 파면의 추정치가 완벽하게 정확하다면, 대응하는 테스트 항은 레퍼런스 및 측정 파 진폭 곱하게 복소 상수의 곱이 된다. 후속하는 푸리에 변환은 주파수 공간의 중심에 큰 피크를 생성한다.
그러나, 일반적으로, 그리고 특히 렌즈의 정렬 파라미터들이 여전히 오직 추정치인 프로세스의 시작에서는, 추정된 및 실제 사이에는 불일치가 존재한다. 일차식인 작은 틸트 및 중심이탈 정렬 오차는 매우 근접하게 다음과 같이 위상 틸트로서 기술될 수 있는 위상 불일치를 생성한다:
이제, 푸리에 변환이 여전히 매우 구속되지만 정확하게 중심에 있지는 않는 피크를 결과로서 제공한다. 푸리에 도메인에서의 중심을 벗어난 피크의 좌표(양 cx 및 cy에 대응함)는 광학 시스템 내의 하나 이상의 컴포넌트의 중심이탈 또는 틸트 오정렬의 척도이다. 만일 오정렬 파라미터에 대한 스폿 위치 감도가 알려져 있으면, 정량적 틸트 및 중심이탈 정정이 유도되고 렌즈의 모델에 적용될 수 있고, 이것은 결과적으로 알고리즘의 다음 반복에서 중심에 더 가까운 피크를 초래할 것이다.
간섭 측정식 시스템에 가장 근접한 표면의 경우, 표면 중심이탈 또는 틸트에 대한 관측된 위상 틸트의 관계는 상대적으로 간단한 분석적 표현으로서 표현될 수 있다. 예를 들어, 비-제로 는 x에서의 거리 만큼의 중심이탈(decenter) 또는 x에서의(y 축 중심) 각도 만큼의 틸트로부터 유래하는데, 여기에서 는 광원의 파수이고, R은 표면의 곡률 반경이며, D는 표면 및 카메라 사이의 거리이다. 제 1 표면 이외의 표면의 경우, 관측된 위상 틸트가 문제의 표면에서의 반사 전후에 투과되는 모든 표면들에 의존하기 때문에 이러한 관계는 훨씬 더 복잡해진다. 중심이탈 및 틸트가 관측된 위상 틸트에 유사한 방식으로 영향을 주기 때문에, 두 가지를 구별하는 것은 렌즈 요소의 양자 모두의 표면의 측정에 상기 렌즈 요소의 곡률 반경들, 중심 두께 및 굴절률과 같은 추가적인 파라미터의 지식을 흔히 요구한다.
선택된 표면의 축방향 정렬 오차(즉, 공통된 광학 전파 축에 따른 표면의 위치에서의 오차)는 수학식 4의 테스트 항의 2차 근사화에 포물선 위상 오차를 도입하고, 계수 c2에 의하여 특성화된다:
이제 푸리에 변환은 푸리에 스폿이 더 양호하게 구속되게 하기 위하여 렌즈의 모델에 대한 정정이 요구된다는 것을 표시하는 블러링된 스폿을 드러내게 된다. 구체적으로 설명하면, 비-제로 계수 c2에 대응하는 축방향 조절이 선형 비율로 요구된다. 축방향 조절의 크기는 제 1 표면에 대하여 이고, 이전에서와 같이, 수학식은 제 1 표면 이외의 표면에 대해서는 실질적으로 훨씬 복잡해진다. 항들의 복잡도 및 방법이 가능한 일반적이 되도록 유지하려는 의도를 고려하면, 관계식을 광학 시뮬레이션을 이용하여 수치적으로 결정하는 것이 더 실용적이 된다.
특정 실시형태들에서, 분석 단계는 도 3의 흐름도에서 진술된 바와 같이 요약될 수 있다. 단계 510에서, 멀티-컴포넌트 광학 어셈블리(120)가 시스템(100)과 같은 간섭 측정 장치로 조명되어 상이한 파면들의 중첩으로부터 초래되는 간섭 세기 패턴이 생성된다. 단계 512에서, 전자 프로세서는 간섭 세기 패턴을 광학 어셈블리의 선택된 표면에 대한 알려진 정보로부터 유도된 시뮬레이션된 광학 파면과 승산함으로써 이것을 처리한다. 예를 들어, 이것은 전술된 수학식 3 및 수학식 4에 있는 항들과 유사한 항들을 이용한 곱이 얻어지게 한다. 단계 514에서, 전자 프로세서는 이러한 곱을 푸리에 변환하고, 이것은 주 피크를 생성할 것인데, 그 이유는 시뮬레이션된 파면에 대한 추정이 정확할수록 수학식 3 및 수학식 4의 위상 항들이 가까워져서 없어지고 0 더하기 위상 상수가 되기 때문이다. 단계 516에서, 전자 프로세서는 푸리에 변환 패턴을 분석하여 주 피크를 식별하고 주 피크의 위치 및/또는 블러링을 정량화한다. 예를 들어, 단계 518에서, 푸리에 변환 패턴의 공간 주파수 좌표 내의 피크의 위치를 분석하면 계수 cx 및 cy에 대한 값들이 제공되고, 이들은 수학식 5에서 표시된 바와 같이 선택된 표면의 팁(tip) 및/또는 중심이탈(decenter)을 표시한다. 유사하게, 예를 들어 단계 520에서, 푸리에 변환 패턴 내의 주 피크의 블러링의 분석은 계수 c2를 추정하도록 정량화되는데, 이것은 수학식 6에 의해 표시되는 바와 같이 선택된 표면의 축방향 위치설정(axial positioning)에서의 오차에 선형으로 비례한다. 단계 522에서, 단계들(518 및 520)로부터 유도된 추정들이 멀티-컴포넌트 광학 어셈블리의 상이한 표면들의 정렬 및 위치설정을 나타내는 모델을 업데이트하기 위하여 사용된다.
단계 524에서, 선택된 표면에 대한 추정은 선택적으로, 단계(512-522)를 동일한 선택된 표면에 대해서 반복하지만, 중심이탈 및/또는 틸트 및/또는 축방향 오정렬에 대한 추정을 포함하는 시뮬레이션된 파면을 사용하여 반복함으로써 더 개선될 수 있고, 이를 통하여 필드에 걸쳐 훨씬 적은 위상 변동을 가진 곱에서의 항을 생성하고, 이를 통하여 푸리에 변환 패턴 내에 더 첨예하고 중심이 더 정확히 위치된 피크를 생성한다. 이러한 피크의 중심이탈 및 블러링의 추가적인 추정은 추가적인 반복 정정을 모델에게 제공한다. 그렇지 않으면, 단계 526에서, 단계들(512-524)이 광학 어셈블리의 하나 이상의 추가적인 선택된 표면에 대하여 선택적으로 반복되어, 이를 통하여 그러한 하나 이상의 추가적인 선택된 표면에 대한 정보를 제공한다. 분석이 이러한 방식으로 순차적으로 이루어지면, 선택된 제 1 표면이 통상적으로 간섭측정계에 가장 근접한 것이 됨으로써, 시뮬레이션된 파면의 분석 및 생성이 임의의 개재하는 표면 및 이러한 표면의 정렬 및 위치설정에 대한 불완전한 정보에 의하여 복잡하게 되지 않게 된다. 선택된 후속 표면들이 이제 간섭측정계로부터의 증가하는 거리를 가지고 선택되고, 시뮬레이션된 파면의 분석 및 생성은 종래의 분석으로부터 결과적으로 얻어지는 임의의 개재하는 표면에 대한 더 정확한 모델링을 사용한다. 그러면, 단계 530에서, 광학 어셈블리의 상이한 표면의 정렬(예를 들어, 팁/틸트, 중심이탈, 및 축방향 오차)에 대한 유도된 정보에 기반하여, 사용자 및/또는 전자 프로세서는 광학 어셈블리가 설계 공차에 속하는지 여부를 결정할 수 있고, 속하지 않는다면, 운영자 또는 자동화된 조종기(또는 로봇)가 하나 이상의 컴포넌트를 물리적으로 조절하여 정렬을 개선시킬 수 있다.
또 다른 추가적인 실시형태들에서, 상이한 선택된 표면들의 분석들이 광역 최적화 프로세스의 일부로서 병렬적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 특정 실시형태들에서, 최적화 프로세스의 처음 반복에서 또는 각각의 반복에서, 전자 프로세서는 광학 모델링(예를 들어, 광선 추적(ray tracing))을 사용하여 정렬 파라미터 변화에 대한 모든 관측가능치(observables)(예컨대 x 및 y에서의 스폿 위치설정 및 전술된 푸리에 변환 이후의 스폿 블러링의 수치 표면)의 편도함수를 포함하는 야코비안 매트릭스 를 결정할 것이다. 다음 수학식에서, 관측가능치들은 m-원소 벡터 의 원소들에 의하여 표현되고, 정렬 파라미터는 렌즈 표면의 팁/틸트/Z-위치이거나, 또는, 필요하거나 소망되는 경우에는 렌즈 요소의 x/y/z/팁/틸트 값(두 개의 표면들 각각에 의하여 규정됨)은 n-원소 벡터 에 의하여 표현된다. 야코비안 매트릭스 J는 다음과 같이 표현될 수 있다:
파라미터 추정치가 변경될 필요가 있는 값을 나타내는 벡터 가 이제 방정식군을:
에 대하여 풀이함으로써 유도된다. 모델 (그 원소가 현재 모델 파라미터를 나타내는 벡터)은 새로운 추정치로 업데이트된다
프로세스는, 수 회의 반복 이후에 파라미터 추정치가 안정화될 때까지 반복된다.
이러한 광역 최적화 프로세스는 도 4의 흐름도에 의해서 예시된다. 코어 측정 프로시저(610)는 단계(612-622)를 포함한다. 단계 612에서, 멀티-컴포넌트 광학 어셈블리(120)("렌즈")는 측정 하드웨어(예를 들어, 간섭 측정식 광학 시스템(100)) 앞에 배치됨으로써, 여러 표면들로부터 반사된 파동 및 레퍼런스 파면이 카메라 상에서 간섭을 일으키게 한다. 단계 614에서, 파라미터들의 세트(공칭 요소인 위치설정 및 각도)는 광학 어셈블리의 모델 을 규정한다. 또한, 개별적인 요소의 설계 곡률 및 굴절률들도 일반적으로 알려져 있다. 단계 616에서, 카메라는 간섭 패턴(즉, "홀로그램")을 기록한다. 단계 620에서, 전자 프로세서는, 예를 들어 상세히 후술되는 단계(650-660)에 의해서 진술되는 바와 같이 홀로그램을 처리하여, 요소 위치 및 각도에 대한 개선된 추정치를 제공한다. 이러한 처리에 기반하여, 단계 622에서, 모델 m이 측정된 요소 위치 및 각도의 더 많은 정확한 평가를 제공하도록 업데이트된다. 단계 624에서, 사용자 또는 전자 프로세서는 측정된 파라미터가 공차에 속하는지 여부를 결정한다. 속하지 않는다면, 단계 626에서, 운영자 또는 로봇은 적어도 하나의 렌즈 요소의 물리적 조절을 수행한다. 속한다면, 단계 628에서, 정렬 프로세스가 완료되고 요소들은 서로 영구적으로 고정될 수 있다(예를 들어, 접착제 또는 다른 체결구에 의하여).
단계 620에서의 홀로그램의 처리는 후속하는 단계를 포함한다. 우선, 단계 650에서, 광학 어셈블리에 대한 공지되고 추정된 정보가 감도 매트릭스 J를 결정하기 위하여 광학 모델링(예를 들어, 광선-추적) 소프트웨어에 제공된다. 구체적으로 설명하면, 현재 파라미터가 주어지면, 이러한 매트릭스는 선택된 광학 표면에 대응하는 푸리에 변환된 곱 내의 얼마나 많은 스폿들이 x/y/z(z는 스폿 블러링의 척도임)에서 이동하는지를 선택된 요소의 파라미터 변화의 함수로서 표시한다. 예를 들어, 삽입부(660)에 의해 표시되는 바와 같이, 감도 매트릭스 J에서 요소 는 푸리에 변환된 곱의 y 공간 주파수 좌표 내의 표면 3의 스폿의 모션에 y 좌표 축 중심의 요소 1의 회전의 함수로서 대응한다. 단계 652에서, 전자 프로세서는 개별적인 표면 곡률에 대한 알려진 정보, 및 모델 m으로부터의 정렬 추정을 사용하여, 홀로그램에 기여하는 모든 광학 표면에 대하여 기대된 파면을 시뮬레이션한다. 단계 654에서, 모든 이러한 광학 표면에 대하여, 전자 프로세서는 기록된 홀로그램을 각각의 기대된 파면으로 승산하고, 푸리에 변환을 수행하며, 모든 이러한 표면의 발생되는 스폿의 위치(X/Y/Z)를 결정하고, 이를 통하여 벡터 s의 요소를 제공한다. 단계 656에서, 전자 프로세서는 회귀 분석을 구현하여 관측된 스폿 오배치(misplacement)를 최적으로 설명하는 파라미터 오차 를 결정한다. 예를 들어, 회귀는 최소 제곱 분석을 사용하여 선형 방정식 에서 에 대하여 풀이될 수 있다. 단계 658에서, 전자 프로세서는 파라미터 오차 를 제거함으로써 모델 m에 대한 파라미터들의 이전의 세트를 정정한다.
전술된 처리 방법의 장점에는, 파면이 정확하게 모델링될 수만 있으면(예를 들어 광선 추적의 도움을 받아), 푸리에 도메인에서의 신호가 구속된 스폿이 될 것이라는 것이 있는 반면에, 선행 기술의 방법에서 발견되는 스폿은, 예를 들어 최신식 포인트 소스 현미경 및 헤드 렌즈를 사용할 때 국지화(localization)가 위협받을 수 있는 일탈된(aberrated) 스폿을 생성할 것이다.
추가적인 실시형태는 상이한 처리 방법을 포함한다. 예를 들어, 홀로그램에 의하여 캡쳐된 광학 필드는 초점까지 컴퓨테이션으로 전파될 수 있고(예를 들어 프레넬 전파 또는 각도 스펙트럼 전파를 사용함), 그 좌표가 분석 모델이 예측할 좌표와 비교된다. 또한, 임의의 공간 주파수 변환이 없이 다른 공간적 처리 기법이 곱에 사용될 수 있다. 예를 들어, 원형 무늬 패턴의 중심이 2D 자기상관을 사용하여 결정될 수 있다. 일반적으로, 실시형태들은 대응하는 시뮬레이션된 파면을 가지는 홀로그램을 처리하여 총괄적인 어셈블리 내에서의 요소들의 각각에 대한 정렬에 대한 정보를 추출하기 위하여 개별적인 요소에 대한 알려진 정보를 활용할 것이다.
전술된 실시형태 중 임의의 것에서, 멀티-컴포넌트 광학 어셈블리의 상이한 컴포넌트의 정렬은 서브-컴포넌트들의 여러 정렬 프로시저로 분할될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 컴포넌트는 하나 이상의 다른 컴포넌트가 존재하지 않는 동안에 측정되어, 이를 통하여 측정된 컴포넌트에 대한 광간섭 패턴의 분석을 단순화할 수 있다. 그 이후에, 측정된 컴포넌트가 제거되지만 고정됨으로써(fixtured), 이들이 다른 컴포넌트가 삽입되고 측정된 이후에 측정된 위치에 쉽게 재삽입될 수 있게 한다. 더블렛(doublet)의 정렬을 위하여, 예를 들어 프로시저는 도 10의 흐름도에 의하여 개략적으로 도시된 바와 같은 후속하는 단계를 포함할 수 있다. 우선, 제 1 요소가 광학 어셈블리를 위한 설비(fixture) 내에 삽입된다(단계 1010). 그러면 그 위치가 측정되고(단계 1012) 적절한 스테이징(staging) 또는 픽스쳐링(fixturing)을 이용하여 기록되어(단계 1014), 이것이 추후의 단계에서 직전-결정된 위치로 복괴될 수 있게 한다. 그러면, 제 1 요소가 제거되고(단계 1016), 제 2 요소가 삽입된다(단계 1018). 그러면, 제 2 요소에 대한 광간섭 패턴이 그 위치를 결정하도록 측정되고, 이제 제 2 요소가 이러한 측정 및 제 1 요소에 대한 측정된 위치에 기반하여 재위치설정된다(단계 1020). 그 이후에, 제 1 요소가 자신의 설비 위치에 재삽입됨으로써, 두 요소들이 이제 서로 적절하게 정렬되게 한다(단계 1022). 이러한 프로시저는 다수의 요소로부터 반사된 파면들의 곡률이 구별하기가 어렵고 따라서 관련된 표면의 측정이 힘들어지는 경우에 관련성을 가질 수 있다.
추가적인 실시형태는 광학 어셈블리의 다수의 표면들로부터의 홀로그램을 생성 및 기록하기 위하여 상이한 타입의 광학 시스템을 사용하는 것을 더 포함한다. 예를 들어, 도 5는 레퍼런스 미러(118)가 사용되지 않는다는 것을 제외하고는 광학 시스템(100)과 유사한 광학 어셈블리(120)의 홀로그램을 생성하기 위한 간섭 측정식 광학 시스템(200)의 개략도이다. 그 대신에, 광원(200)은 측정 및 레퍼런스 파면 양자 모두에 대한 광 양자 모두를 광섬유(212 및 218)를 통하여 각각 제공하고, 레퍼런스 시준 렌즈(215)가 광섬유(218)로부터 나타나는 레퍼런스 광(122)을 시준하기 위해서 사용된다. 또 다른 추가적인 실시형태들에서, 섬유 광학기 감쇠기 또는 섬유 분할기가 포함되어 레퍼런스 광(122) 및 측정 광(112)의 상대적인 세기를 변경할 수 있다.
또 다른 추가적인 실시형태들에서, 홀로그램을 생성하기 위한 간섭 측정식 광학 시스템은 그 복소 필드 진폭에 직접 대응하고, 그 세기(이러한 복소 필드 진폭의 절대값 제곱에 대응함)에 대응하지 않는 홀로그램의 간섭 패턴을 측정하기 위하여 적응될 수 있다. 예를 들어, 이것은 당업계에 주지되어 있고, 예를 들어 레퍼런스 빔의 증가하는 위상 천이를 가지는 여러 카메라 프레임을 기록하는 것을 수반하는 위상-천이 간섭측정 기법을 사용함으로써 수행될 수 있다. 다른 간섭 측정식 기법은 단일 카메라 프레임만을 요구한다. 예를 들어, J. D. Tobiason 및 K. Atherton, "Interferometer using integrated imaging array and high-density phase-shifting array", 미국 특허번호 제 6,847,457 (Jan. 25, 2005)을 참조한다. 대안적으로, 예를 들어 이것은 카메라 픽셀 앞에 다양한 배향으로 픽셀-크기 편광자들을 포함하여 단일 카메라 이미지에 기반한 위상 및 진폭을 연산을 허용하는 편광된 카메라인 카메라를 사용함으로써 수행될 수 있다. 예를 들어, J. E. Millerd, N. J. Brock, J. B. Hayes, M. B. North-Morris, M. Novak, 및 J. C. Wyant, "Pixelated phase-mask dynamic interferometer", in Interferometry XII: Techniques and Analysis, Proc. SPIE 5531 pp.304-314 (2004)를 참조한다.
어떠한 경우에서도, 다음에서처럼 광학 시스템이 세기 패턴뿐만 아니라 복소 필드도 직접적으로 측정하도록 적응되는 실시형태들에서
전자 프로세서에 의해서 적용되고 테스트 항 에 이르게 되는 수학식은 생성된 모든 항의 관점에서 훨씬 단순하다. 구체적으로 설명하면, 수학식 2를 로 승산하는 대신에, 동일한 의해 승산되는 것은 이제 수학식 10 이고, 결과적으로 N2+N+1 개의 복소 항 대신에 N 개의 복소 항이 얻어지고, 그들 중 하나만이 수학식 3 또는 수학식 4에 보여지는 형태의 관심 테스트 항이다. 실무상, 이것은 관심 신호가 그렇지 않으면 측정의 결과에 오차를 도입하는 가능성을 가지게 될 항들과 더 적게 경합하게 되는 것을 의미한다.
도 11a 및 도 11b는 실세계 예를 사용하는 첫 번째 및 두 번째 반복 각각에서의 전술된 실시형태의 수치 처리 단계를 보여준다. 더블렛의 세 개의 반사면이 존재하고, 측정되고 있다. 제 1 열 내의 기록된 홀로그램(그 필드 분포에서 실수 부분만이 도시되고, 동심의 링 패턴이 세 개의 위치 주위에 있으며, 그 중에서 중간의 것이 눈에는 희미함에서 시작하여, 측정 파 위상 추정들이 제 2 열에 표시된다. 세기 이미지에 의해 표현되는, 필드 및 추정된 측정 파들의 곱의 공간 주파수 분포가 제 3 열에 표시된다. 도 11a에서(첫 번째 반복), 피크들 양자 모두가 중심을 벗어나고 블러링되는 반면에, 이들이 도 11b의(두 번째 반복) 이미지에서는 그들이 거의 보이지 않는 위치에 중심을 두고 훨씬 작다는 것에 주의한다. 양자 모두의 도면에서 제dd 열은 첫 번째 반복에 비한 두 번째 반복의 개선을 강조하기 위하여 피크의 확대되고 중심에 위치된 버전을 보여준다. 이러한 측정 도중에, 더블렛이 약 6.7 mrad만큼 틸팅되었다. 두 렌즈 요소들 사이의 측정된 틸트는 0.112 mrad이었다.
또 다른 추가적인 실시형태들에서, 수학 항의 개수를 줄이는 다른 방법은, 간섭측정계에서 레퍼런스 광을 생성하는 광학 컴포넌트를 제거함으로써 또는 간섭측정계 내에서 레퍼런스 광을 단순하게 차단함으로써 간섭측정계를 레퍼런스 파면이 없이 작동시키는 것이다. 레퍼런스 파면이 없기 때문에, 카메라에서의 관측된 간섭 세기는 다음이다:
이제, 세기 는 두 개의 파면의 추정으로부터 형성된 복소 항 으로 승산될 수 있고, 결과적으로 및 의 모든 조합에 대하여 테스트 항을 포함하여 N2 -N+1 개의 항이 얻어지고(N2 +N+1 개로부터 줄어들었음) 이다
그렇지 않으면, 처리는 전술된 실시형태와 유사하게 계속된다. 구체적으로 설명하면, 전자 프로세서는 푸리에 도메인에서 피크의 위치 및 초점을 평가하고, 시뮬레이션으로부터의 정렬 파라미터에 대한 피크의 위치 및 초점의 감도를 알면, 정렬 파라미터 자체를 유도할 수 있다. 그러나, 레퍼런스가 부족하기 때문에, 렌즈의 수학적 모델은 이전보다 적게 제약될 수 있다. 렌즈 표면 중 적어도 하나의 절대 위치를 규정하는 물리적 제약은 이러한 경우에 유용할 수 있다.
또 다른 추가적인 실시형태들에서, 간섭 측정식 광학 시스템은 더 낮은 코히어런스 광원을 사용하도록 수정되어 특정 간섭 파면 쌍을 다른 것과 구별하는 것을 가능하게 할 수 있다. 전술된 처리에서, 전자 처리 알고리즘은 여러 간섭 파들을 포함하는 홀로그램으로부터 특정 표면에 대한 정보를 추출하고, 일부 경우에서는 관심 신호가 현재에는 관심 대상이 아닌 다른 신호들과 경합하는 상황에 이르게 된다. 예를 들어, 테스트 대상인 특정 광학 어셈블리의 경우, 두 개의 상이한 표면은 대략적으로 동일한 곡률 반경 및, 양호한 정렬의 경우에는 동일한 틸트를 역시 가지는 구형 파면을 카메라 상에 생성할 수 있다.
예를 들어, 도 6은 광학 시스템(200)과 유사하지만 저코히어런스 광원(310)을 사용하는 광학 어셈블리(120)의 홀로그램을 생성하기 위한 간섭 측정식 광학 시스템(300)의 개략도이다. 구체적으로 설명하면, 시스템(300)은 궁극적으로 레퍼런스 및 측정 광(122 및 112)을 각각 생성하기 위하여 광원(310) 및 레퍼런스 및 측정 광섬유(318 및 312)에 커플링되는 2x2 섬유 광학기 빔 분할기(310)를 포함한다. 섬유 광학기 빔 분할기(310)는 시준 렌즈(326), 역반사체(retroreflector; 328), 및 병진 스테이지(324)를 포함하는 가변 광학 지연 라인(330)에도 커플링된다. 레퍼런스 광은 섬유 광학기 빔 분할기(310)를 통하여 레퍼런스 광섬유(318)에 도달하기 이전에 가변 광학 지연 라인(330)을 통하여 왕복 이동한다. 가변 광학 지연 라인은 전자 프로세서(150)에 커플링되고, 측정 광 및 레퍼런스 광 사이의 광로 길이차를 광원(310)의 코히어런스 길이의 그것보다 크고, 통상적으로 광학 어셈블리(120)의 표면들 중 일부 또는 전부 사이의 왕복 광로 간극보다 큰 범위에 걸쳐서 도입하도록 작동될 수 있다.
광학 지연 라인은 테스트 대상 렌즈의 각각의 표면의 광로 길이에 맞는 레퍼런스의 광로 길이의 조절을 허용함으로써, 간섭 무늬가 한 번에 하나의 측정 파에 대해서만 생성되게 한다. 각각의 다른 측정 파도 카메라를 조명하지만, 그들의 광로 길이가 레퍼런스 파의 그것과 크게 다르기 때문에, 그들은 실질적으로 배경 세기에만 기여한다. 광원의 코히어런스 길이는 통상적으로 충분히 짧게(예를 들어 1mm 미만) 선택되어, 인접한 표면으로부터의 측정 파가 동시에 간섭하지 않게 하고, 충분히 길어서 관심 대상인 측정 파로부터의 무늬가 카메라의 큰 소부분(예를 들어 0.25mm보다 큼)을 채울 수 있게 한다.
도 7a, 도 7b, 및 도 7c는 광학 시스템(100)이 있는 도 2a에서 간섭 세기 패턴을 생성한 것과 동일한 광학 어셈블리(120)에 대한, 측정 파면(130a, 130b, 및 130c) 각각과 레퍼런스 파면(132)에 의한 간섭 무늬들을 각각 격리시키기 위하여 지연 라인의 상이한 위치에 대한 시스템(300)에 의한, 카메라(140)에 의해 측정된 간섭 세기 패턴을 보여준다. 모든 요구된 정보를 한 번에 기록할 수 있다는 최초의 편리함이 이러한 구성에서는 없어지지만, 이것은 광로 길이 변화가 조심스럽게 모니터링된다면 축방향 간극을 가진 표면들을 직접 측정할 수 있다는 추가적인 이점을 역시 가진다. 예를 들어, 특정 실시형태들에서, 연속적으로 기록된 간섭 신호가 코히어런스 스캐닝 간섭측정법에서 일반적으로 사용되는 방식(예를 들어, 광축에 따른 변조 최대치들의 국지화)으로 평가되는 동안에 스테이지(324) 및 역-반사기(328)의 연속적인 기계적 모션이 인코더 또는 거리 측정 간섭측정계를 이용하여 측정된다. 광원에 대한 경우에서와 같이, 특정 실시형태들에서는 더 짧은 코히어런스 광이 더 넓은(레이저와 비교할 때) 스펙트럼을 가지는 광원을 사용함으로써 획득되고, 다른 실시형태들에서는 구조화되거나(예를 들어 링 형상임) 또는 동적(예를 들어, 실질적으로 고속으로 이동하는 포인트 소스임)일 수 있는 확장된 광원을 가지는 대안적인 하드웨어 설정에 의해서 획득될 수 있다. 예를 들어, Salsbury 및 A. G. Olszak, "Spectrally controlled interferometry for measurements of flat and spherical optics", in SPIE Optifab, Proc. SPIE 10448 pp.7 (SPIE, 2017) 및 K. Hotate 및 T. Saida, "Phase-modulating optical coherence domain reflectometry by synthesis of coherence function", in 10th Optical Fibre Sensors Conference, 2360 pp.4 (SPIE, 1994)를 참조한다.
또 다른 추가적인 실시형태들에서, 전술된 실시형태는 다수의 상이한 파장에서 조명을 제공하는 광원(또는 다수의 상이한 파장을 제공하기 위하여 사용될 수 있는 다수의 상이한 소스)을 포함하도록 수정될 수 있다. 이러한 다수의 파장을 사용하면 Z 위치 및/또는 곡률 반경들에 대한 더 많은 정보를 수집하기 위한 방법이 제공된다. 예를 들어, 두 개의 인접한 파장 및 을 사용하면, 소위 합성 파장 이 생성될 수 있는데, 이것은 측정된 위상이 분명하게 결정될 수 있는 거리를 규정한다. 예를 들어, 어떤 표면의 축방향 위치가 보다 작은 a mm의 소부분에 달하는 전술된 바와 같은 단일 파장을 사용하는 방법을 사용하여 결정될 수 있다면, 및 양자 모두에 대한 절대 위상이 유도될 수 있고, 그러므로, 측정된 거리의 간섭 측정 정확도(interferometric accuracy)가 획득된다. 특정 실시형태들에서는 결과적으로 얻어지는 무늬 패턴들이 일반적으로 구별가능하기 때문에 다수의 파장들이 동시에 사용된다. 다수의 파장의 순차적 사용(한번에 하나의 파장을 사용하는 다수의 측정) 또는 측정 또는 레퍼런스 파를 각도에 의하여 분리하는 것을 포함하는, 다수의 파장 신호의 분리를 위한 다양한 방법들이 구상될 수 있다.
전술된 실시형태의 편의성은 광축에 따라서 연속적으로 조절되는 헤드 렌즈를 가지는 최신 방법과 반대로, 테스트 대상 렌즈의 표면을 컴포넌트의 조절이 없이 측정할 수 있다는 점에 있다. 그러나, 이러한 편의성은 가끔 광 세기를 해치고, 따라서 신호 세기를 해친다. 예를 들어, 관심 표면에 의해 반사된 광은 넓은 범위의 정도에 의하여 발산할 수 있다. 도 2a의 예에서, 예를 들어 카메라 센서에 도달하는 광은 카메라 센서보다 3.7, 6.1 및 1.8의 인자만큼 각각 더 작은 제 1, 제 2 및 제 3 표면 상의 영역으로부터 온다. 결과적으로, 많은 광이 손실되고, 제 2 표면으로부터의 신호는 훨씬 더 센 제 3 표면으로부터의 신호와 경쟁하게 된다. 표면 반사도가 AR 코팅 또는 인덱스-매칭된 접합의 사용에 기인하여 크게 변한다면 신호 강도는 더 약해질 수 있고, 차이가 더 두드러지게 될 수 있다. 기록된 홀로그램으로부터의 오정렬 정보의 추출을 위한 제안된 수학적 프로시저는, 가끔 인간의 눈에는 보이지 않는 놀랍게 낮은 변조 레벨과도 작동할 수 있다. 다른 경우에는, 하나 이상의 표면으로부터의 매우 약한 신호는 사용될 수 있는 결과를 여전히 생성하지 못할 수 있다. 가끔 표면 상의 작은 영역만이 카메라 상에서의 간섭에 기여하는 것의 다른 부정적인 결과는 그러한 표면의 각도 및 위치 변화에 대한 낮은 감도이다. 낮은 감도는 영향을 받는 표면과 연관된 렌즈 파라미터에 대한 상승된 측정 불확실성으로 전환된다. 카메라 센서에 도달하는 하나 이상의 파면이: 고도로 만곡되어 결과적으로 얻어지는 간섭 무늬가 기록된 이미지의 작은 소부분에 걸쳐서만 분해될 수 있고; 아예 만곡되지 않아서 따라서 통상적으로 평평한 레퍼런스 파를 생성하고 이것과의 경합 시에 쉽게 혼동되며; 거의 또는 완전히 포커싱되어 카메라가 센서의 작은 영역에 걸쳐서 포화되게 되고; 코스틱(caustic)이어서, 즉, 필드가 x 및 y의 함수로서 기술될 수 없는 방식으로 폴딩되며; 및/또는 거의 구별이 불가능하여, 즉 매우 유사한 곡률 반경을 가진다면, 문제점들이 역시 생길 수 있다.
이러한 문제점을 완화시키기 위하여, 특정 실시형태들에서는, 레퍼런스 및 측정 세기(5)의 상대적인 세기가 도 5의 실시형태와 연계하여 논의된 바와 같이 조절될 수 있다(예를 들어, 레퍼런스 채널에 상대적으로 측정 채널 내의 세기를 증가시켜서 측정 채널 내에서의 광 손실을 보상하기 위함). 그리고, 유용한 경우에는 전체 광 세기도 역시 증가될 수 있다. 더욱이, 다른 실시형태들에서는 홀로그램의 형성에 수반된 파면의 수정이 더 양호하게 처리될 수 있는(더 양호하게 균형을 이루고 / 더 강하고 / 카메라 센서에 걸쳐서 더 양호하게 분산되고 / 더 양호한 구별가능한) 신호를 생성하기 위해서 이루어질 수 있다. 예를 들어: 테스트 대상 렌즈 어셈블리는 상이한 축방향 위치로 단순하게 이동되고 및/또는 틸팅될 수 있다; 렌즈 어셈블리(121)는 의도적으로 측정 하드웨어에 소정 각도로 위치될 수 있다(이것은 빔을 틸팅시키는 것과 유사한 효과를 가짐); 렌즈 어셈블리는 발산 또는 수렴 측정 빔으로 조명될 수 있다(궁극적으로는 하나의 표면 신호를 다른 신호보다 선호할 수 있음); 발산 또는 수렴 레퍼런스 빔이 사용될 수 있다(이것은 센서 상의 적어도 하나의 표면에 관련된 무늬 밀도를 줄일 수 있음); 하나 이상의 광학기(예를 들어, 렌즈)가 빔 분할기 및 카메라 사이에 삽입될 수 있다; 및/또는 하나 이상의 광학기(예를 들어, 렌즈)가 빔 분할기와 테스트 대상 렌즈 사이에 삽입될 수 있다(삽입된 렌즈는 실질적으로 측정된 렌즈 시스템의 일부가 될 것임).
완화시키는 것은 다수의 레퍼런스 및/또는 측정 빔을 사용하는 것을 더 포함할 수 있다. 비록 그러면 구별가능할 필요가 있는 전체 파들의 개수가 증가되지만, 이것은 측정가능성에 대한 순수한 영향이 긍정적이 되도록 표면의 신호를 충분하게 강화시킬 수 있다. 레퍼런스 또는 측정 경로 내의 다수의 빔은 다수의 광 방출기(예를 들어 광섬유 단부), 빔 분할기 또는 회절형 요소를 사용함으로써 제공될 수 있다. 다수의 빔의 생성은 간섭측정계의 다양한 위치에서 일어날 수 있다: 레퍼런스 또는 측정 빔에 대한 조명 레그 내에; 빔 분할기 및 테스트 대상 렌즈 사이의 공간 내에; 빔 분할기 및 카메라 사이에. 더욱이, 특정 실시형태들에서, 다수의 레퍼런스 또는 측정 빔들은 순차적으로 또는 조합을 이루어 사용될 수 있다. 그러면 너무 많은 추가적인 파들을 동시에 생성하는 단점이 완화된다. 예를 들어, 특정 실시형태들에서 간섭 측정식 측정 시스템은 각각의 구성 내의 적어도 하나의 신호를 강화시키는 여러 스위칭가능 툴 구성을 포함할 수 있다. 목표는 다수의 빔을 반복가능하게 그리고 결과적으로 얻어지는 파면의 양호한 지식과 함께 생성하는 것이다. 이를 가능하게 하기 위하여, 교정, 강성 스톱(rigid stop)(예컨대 운동 마운트(kinematic mount)) 또는 고도로 반복가능하게 스위칭하는 컴포넌트들이 사용될 수 있다. 예시적인 하드웨어 컴포넌트는: 다수의 축방향 또는 반경방향 위치에서 광을 방출하는 다수의 광섬유; 굴절성 렌즈들의 세트 및/또는 프레넬 렌즈들의 세트를 포함하는, 강성 스톱, 예를 들어 운동 마운트에 대하여 레지스트레이션될 수 있는 회절성, 반사성 또는 굴절성 요소; 및/또는 스위칭가능한 회절성, 반사성 또는 굴절성 요소를 포함한다. 이러한 스위칭가능 요소는: 액체 렌즈, 전기습윤(electrowetting) 및 다른 현상들에 의해 가능해지는 적응 기술; 변형가능한 미러; 자유롭게 프로그래밍가능한 파면을 인코딩할 수 있는 공간 광 변조기(SLM의 분해능의 한계 안에서); 및/또는 두 개의 파면 중 하나를 선택하기 위해서 편광을 제어하기 위하여 액정과 조합된 판차랏남(Pancharatnam)-베리(Berry) 렌즈를 포함한다.
홀로그램을 생성하기 위한 간섭 측정식 광학 시스템에 대한 간단한 수정의 하나의 예가 도 8에 도시된다. 전술된 특정 시스템 및 알고리즘이 측방향 정렬 파라미터(틸트 및 중심이탈) 및 축방향 정렬 파라미터를 유도할 수 있지만, 이러한 모델링은 요소들의 표면 곡률 반경들이 알려진다는 것을 가정한다. 이것은, 렌즈 요소의 곡률 반경들 및 축방향 위치 변화에서의 변화 양자 모두가 측정 파면의 거의 구별이 불가능한 곡률 변화를 도입할 수 있기 때문이다. 간섭 측정식 광학 시스템(800)은, 시준 렌즈(114)의 광축(115)으로부터 각각 동등하게 오프셋된 측정 빔(822a 및 822b) 각각에 제공하도록 광원(810)이 두 개의 측정 광섬유(812a 및 812b)에 커플링된다는 것을 제외하고는 도 5의 시스템(200)과 유사하다. 이를 통하여, 이러한 빔들은 테스트 광학기의 단일 테스트 표면(820)을 서로에 대해 각도 로 조명하여(두 개의 광섬유(812a 및 812b) 사이의 간극 및 시준 렌즈(114)의 초점 길이에 대응함), 반사된 측정 빔(823a 및 823b) 및 대응하는 측정 파면(830a 및 830b)을 카메라에 생성하며, 이들은 각각 카메라(140) 상에서 레퍼런스 파면(132)과 간섭하여 간섭 세기 패턴을 생성한다. 다른 실시형태들에서는, 다수의 빔을 생성하는 다른 방법은 광학 컴포넌트 또는 회절 격자를 빔분할하는 것을 포함한다.
도시된 바와 같은 시스템은 제 1 표면의 축방향 위치, 팁/틸트 및 곡률 반경을 측정할 수 있는 반면에, 단일 빔 조명은 축방향 위치 또는 곡률 반경을 제공할 것이다. 광학 컴포넌트의 곡률 반경을 결정하는 것은 광학기 제조 분야에서는 매우 흔한 작업이다. 이러한 방법은 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이 단일 측정(예를 들어, 심지어 단일 카메라 프레임) 이후에 순간 피드백을 제공하는데, 이들은 시스템(200)을 사용하여 단일 측정 빔만을 사용하는(도 9a), 그리고 광학 시스템(800)을 사용하여 두 개의 측정 빔(도 9b)을 사용하는, 단일 표면(820)에 대한 간섭 세기 패턴을 보여준다. 도 9b에 도시되는 듀얼 측정 빔의 경우, 시스템(800)은 준 원형 무늬들(quasi circular fringe)의 두 개의 세트를 생성할 것이고, 그 분리는 단일 측정 빔의 경우와 비교되는 추가적인 정보를 제공한다. 구체적으로 설명하면, 두 개의 원형 무늬 세트들의 분리 (도 9b에서 도시되는 바와 같음)는 표면(820)의 곡률 반경(ROC)에 다음 수학식을 통하여 직접 관련된다:
여기에서 는 위에서 언급된 바와 같이 두 개의 조명 빔들 사이의 각도이다. 곡률 반경을 알면, 측정 장치로부터의 표면의 거리가 원형 무늬들의 간극으로부터 유도될 수 있다. 전자 프로세서(150)에 의한 기록된 간섭 세기 패턴의 간단한 이미지 처리가 이러한 분리 s를 추출하고 빔 각도 의 선험적으로 지식을 사용하여 ROC를 결정하기 위하여 사용된다. 이것은 파면과의 승산에 의존하지 않고 오히려 이미지 프로세싱 방법에 의존하는 홀로그램 평가 방법의 양호한 예이지만, 전자도 동일하게 적용가능할 것이다.
반면에, 어떤 실시형태는 그럼에도 불구하고 종래의 실시형태에서와 유사하게 시뮬레이션된 파면과의 승산을 수반하는 분석을 구현할 수도 있다. 예를 들어, 이러한 두 개의 빔 실시형태에서는, 광간섭 패턴에 대한 정보는 테스트 표면의 모델로부터 유도된 적어도 하나의 제 1 시뮬레이션된 광학 파면을 이용하여 컴퓨테이션으로 처리되어 제 1 측정 파면만을 이용하여 조명된 테스트 표면에 대응하는 정보를 컴퓨테이션으로 격리할 수 있고, 그 후에 광간섭 패턴이 테스트 표면의 모델로부터 유도된 적어도 하나의 제 2 시뮬레이션된 광학 파면을 이용하여 컴퓨테이션으로 처리되어 제 2 측정 파면만을 이용하여 조명된 테스트 패턴에 대응하는 정보를 통해 격리할 수 있다.
다수의 빔을 사용하면, Z 위치 및/또는 곡률 반경들이 결정될 필요가 있는 다중-표면 또는 다중-요소 렌즈에도 장점이 제공될 수 있다. 더욱이, 특정 실시형태들에서, 다수의 빔을 이용한 측정 수집(measurement collection)이 순차적으로 이루어져서(즉, 한번에 하나의 측정 빔) 데이터 획득 도중에 신호 분리를 단순화하고, 그 후에 여러 측정들이 함께 처리된다.
디지털 구현형태
본 명세서에서 설명된 데이터 처리의 특징은 디지털 전자 회로부, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 이러한 특징은 프로그래밍가능한 프로세서에 의해서 실행되도록, 정보 캐리어, 예를 들어 머신-판독가능 저장 디바이스 내에 유형적으로 구현된 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현될 수 있다; 그리고 이러한 특징은 입력 데이터에 작동하고 출력을 생성함으로써, 기술된 구현형태의 기능을 수행하기 위한 명령들의 프로그램을 실행하는 프로그래밍가능한 프로세서에 의해서 수행될 수 있다. 설명된 특징은, 데이터 저장 시스템으로부터 데이터와 명령을 수신하고 데이터 저장 시스템에게 데이터와 명령을 송신하도록 커플링된 적어도 하나의 프로그래밍가능한 프로세서, 적어도 하나의 입력 디바이스, 및 적어도 하나의 출력 디바이스를 포함하는 프로그래밍가능한 시스템에서 실행가능한 하나 이상의 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 특정 동작을 수행하거나 특정한 결과가 일어나게 하도록 컴퓨터 내에서 직접적으로 또는 간접적으로 사용될 수 있는 명령의 세트를 포함한다. 컴퓨터 프로그램은 컴파일되거나 해독된 언어를 포함하는 프로그래밍 언어의 임의의 형태로 쓰여질 수 있고, 이것은 독립형 프로그램으로서 또는 모듈, 컴포넌트, 서브루틴, 또는 컴퓨팅 환경에서의 사용에 적합한 다른 유닛을 포함하는 임의의 형태로 배치될 수 있다.
명령의 프로그램을 실행하기에 적합한 프로세서는, 예를 들어 임의의 종류의 컴퓨터의 다수의 프로세서 중 하나인 범용 및 주문형 마이크로프로세서 양자 모두를 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 판독-전용 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리 또는 이들 모두로부터 명령 및 데이터를 수신할 것이다. 컴퓨터는 명령을 실행하기 위한 프로세서 및 명령 및 데이터를 저장하기 위한 하나 이상의 메모리를 포함한다. 일반적으로, 컴퓨터는, 데이터 파일을 저장하기 위한 하나 이상의 대량 저장 디바이스를 포함하거나 이들과 통신하도록 동작가능하게 커플링될 것이다; 이러한 디바이스는 내장 하드 디스크 및 착탈식 디스크와 같은 자기 디스크; 자기-광학 디스크; 및 광학 디스크를 포함한다. 컴퓨터 프로그램 명령 및 데이터를 실행되도록 저장하기에 적합한 스토리지 디바이스는, 예를 들자면 EPROM, EEPROM 및 플래시 메모리 디바이스와 같은 반도체 메모리 디바이스; 내장 하드 디스크 또는 착탈식 디스크와 같은 자기 디스크; 자기-광학적 디스크; 및 CD-ROM 및 DVD-ROM 디스크를 포함하는, 모든 형태의 비-휘발성 메모리를 포함한다. 프로세서 및 메모리는 특수 목적 집적 회로(ASIC)에 의하여 보완되거나 그 내부에 통합될 수 있다. 특징들은 단일 프로세스에서 구현되거나 하나 또는 많은 위치에 있는 다수 프로세서들 사이에 분산될 수 있다. 예를 들어, 특징들은 데이터 전송, 저장, 및/또는 분석을 위하여 클라우드 기술을 채용할 수 있다.
범위
본 명세서에서 그리고 첨부된 청구항에서 사용될 때에, 단수 형태 "a", "an", 및 "the"는 문맥상 그렇지 않다(예를 들어, "단일"이라는 단어가 사용된 경우)가 아니라면 명백하지 피인용물을 포함한다는 것에 주의해야 한다.
본 명세서에서 사용될 때, "적응된(adapted)" 및 "구성된(configured)"이라는 용어는, 요소, 컴포넌트 또는 다른 기술 요지가 주어진 기능을 수행하도록 설계 및/또는 의도된다는 것을 의미한다. 따라서, "적응된" 및 "구성된"이라는 용어를 사용하는 것은, 주어진 요소, 컴포넌트, 또는 다른 기술 요지가 단지 주어진 기능만을 수행"할 수 있다(capable of)"는 것을 의미하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 명세서에서 사용될 때, 두 개 이상의 엔티티의 목록을 참조할 때 "- 중 적어도 하나" 및 "- 중 하나 이상"의 어구는, 엔티티들의 목록 내의 엔티티 중 임의의 하나 이상이 엔티티들의 목록 내에 특히 나열된 각각의 그리고 모든 엔티티 중 적어도 하나로 한정되지 않는다는 것을 의미한다. 예를 들어, "A 및 B 중 적어도 하나"(또는, 등가적으로는 "A 또는 B 중 적어도 하나", 또는, 등가적으로는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나")는 오직 A, 오직 B, 또는 A 및 B의 조합을 가리킬 수 있다.
본 명세서에서 사용될 때, 제 1 엔티티 및 제 2 엔티티 앞에 놓인 "및/또는"이라는 용어는,(1) 제 1 엔티티,(2) 제 2 엔티티, 및(3) 제 1 엔티티 및 제 2 엔티티 중 하나를 의미한다. "및/또는"과 함께 나열되는 다수의 엔티티들은 동일한 방식으로, 즉, 함께 존재하는 엔티티들 중 "하나 이상"이라고 해석되어야 한다. "및/또는" 절에 의해 구체적으로 특정된 엔티티들 이외에, 구체적으로 특정된 그러한 엔티티에 관련되거나 관련되지 않은 다른 엔티티들이 선택적으로 존재할 수 있다.
본 명세서가 많은 특정한 구현형태의 세부사항을 포함하지만, 이것은 발명의 또는 청구될 수도 있는 범위에 대한 임의의 한정으로 해석되어서는 안되며, 오히려 특정 발명의 특정 실시예에 특유한 특징의 설명으로서 해석되어야 한다.
또한, 개별 실시예들의 콘텍스트에서 본 명세서에서 설명된 어떤 특징들은 단일 구현형태에서 조합되어 구현될 수 있다. 반대로, 단일 실시형태의 콘텍스트에서 설명되는 다양한 특징들은 또한 따로따로 다수의 실시형태들에서 또는 임의의 적합한 서브컴비네이션에서 구현될 수 있다.
더구나, 비록 특징들이 특정한 조합들로 작용하는 것으로 위에서 설명될 수도 있고 그와 같이 처음에 청구된 경우에도, 청구된 조합들로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우들에서 조합으로부터 삭제될 수 있고, 청구된 조합은 서브컴비네이션 또는 서브컴비네이션의 변형예를 위한 것일 수도 있다.
이와 유사하게, 동작들이 도면들에서 특정한 순서로 묘사되는 반면에, 원하는 결과들을 획득하기 위하여 이러한 동작들이 도시된 특정한 순서로 또는 순차적인 순서로 수행되어야 하거나, 또는 도시된 모든 동작들이 수행되어야 한다고 요구하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 어떤 상황들에서는, 멀티태스킹 및 병렬 처리가 이로울 수도 있다. 더구나, 위에서 설명된 실시형태들에서의 여러 시스템 컴포넌트들의 분리는 모든 구현형태들에서 그러한 분리를 요구한다고 이해되지 않아야 하고, 설명된 프로그램 컴포넌트들 및 시스템들은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품에 함께 통합될 수 있거나 또는 다수의 소프트웨어 제품들로 패키지화될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
따라서, 기술 요지의 특정 실시예들이 설명되었다. 다른 실시예들은 다음의 청구항들의 범위 내에 있다. 일부 경우들에서, 청구항들에서 언급된 액션들은 다른 순서로 수행되고 여전히 원하는 결과들을 달성할 수 있다. 또한, 첨부 도면에서 묘사된 프로세스들은 바람직한 결과를 획득하기 위하여 반드시 도시된 특정 순서, 또는 순차적인 순서를 요구하는 것이 아니다. 어떤 구현예들에서는, 멀티태스킹 및 병렬 처리가 이로울 수도 있다.
본 발명의 다수 개의 실시예들이 설명되었다. 그럼에도 불구하고, 다양한 변형이 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어나지 않으면서 이루어질 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 다른 실시예들도 후속하는 청구항들의 범위에 속한다.
Claims (34)
- 멀티-컴포넌트 어셈블리의 하나 이상의 광학 컴포넌트의 정렬에 대한 정보를 결정하기 위한 방법으로서,
a. 상기 하나 이상의 광학 컴포넌트의 적어도 두 개의 표면으로부터의 반사에 의해 초래된 적어도 두 개의 광학 파면(optical wave front)을 포함하는 적어도 세 개의 광학 파면의 조합으로부터 생성된 광간섭 패턴(optical interference pattern)을 검출하는 단계; 및
b. 상기 적어도 두 개의 표면 중 적어도 하나의 선택된 광학 표면의 정렬에 대응하는 정보를 컴퓨테이션으로(computationally) 격리하도록, 검출된 광간섭 패턴으로부터 유도된 정보를 상기 선택된 광학 표면의 모델로부터 유도된 적어도 하나의 시뮬레이션된 광학 파면을 이용하여 컴퓨테이션으로 처리하는 단계
를 포함하는, 정렬 정보 결정 방법. - 제 1 항에 있어서,
컴퓨테이션으로 격리된 정보는, 상기 선택된 광학 표면의 상대적인 정렬에 대응하는 주 피크(dominant peak)를 가지는 세기 이미지로서 표현될 수 있는 공간 주파수 분포에 대응하는, 정렬 정보 결정 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 처리하는 단계는,
상기 주 피크를 가지는 세기 이미지에 대응하는, 컴퓨테이션으로 격리된 정보를 산출하기 위한 공간 주파수 좌표로의 변환을 포함하고,
상기 세기 이미지 내의 주 피크의 위치 및/또는 형상은 상기 선택된 광학 표면의 상대적인 정렬에 대한 정보를 제공하는, 정렬 정보 결정 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 방법은,
컴퓨테이션으로 격리된 정보를 사용하여 상기 멀티-컴포넌트 어셈블리의 하나 이상의 광학 컴포넌트의 정렬이 사양 공차(specification tolerance) 내에 속하는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는, 정렬 정보 결정 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 방법은,
컴퓨테이션으로 격리된 정보에 기반하여, 상기 선택된 광학 표면을 포함하는 광학 컴포넌트의, 멀티-컴포넌트 광학 어셈블리 내의 다른 컴포넌트에 상대적인 위치를 조절하는 단계를 더 포함하는, 정렬 정보 결정 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 방법은,
상기 광간섭 패턴을 생성하도록, 상기 적어도 두 개의 표면으로부터의 반사에 의해 초래된 적어도 두 개의 광학 파면을 공통 광원으로부터 유도된 레퍼런스 광학 파면과 조합하는 단계를 더 포함하는, 정렬 정보 결정 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 공통 광원은, 상기 멀티-컴포넌트 어셈블리 내의 두 개의 인접한 광학 표면들 사이의 광학 거리보다 작은 코히어런스 길이(coherence length)를 가지는, 정렬 정보 결정 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 공통 광원은 상기 멀티-컴포넌트 어셈블리 내의 두 개의 인접한 광학 표면들 사이의 광학 거리보다 크고 상기 멀티-컴포넌트 어셈블리 내의 두 개의 비-인접 광학 표면들 사이의 광학 거리보다 작은 코히어런스 길이를 가지는, 정렬 정보 결정 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 모델은, 상기 선택된 광학 표면으로부터 반사된 광학 파면에 대한 위상 프로파일을 추정하기에 충분한 정보를 포함하는, 정렬 정보 결정 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 방법은,
상기 광간섭 패턴을 생성하도록, 상기 적어도 두 개의 표면으로부터의 반사에 의해 초래된 적어도 두 개의 광학 파면을 공통 광원으로부터 유도된 레퍼런스 광학 파면과 조합하는 단계를 더 포함하고,
상기 모델은 상기 레퍼런스 광학 파면에 대한 위상 프로파일을 추정하기에 충분한 정보를 더 포함하는, 정렬 정보 결정 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 선택된 광학 표면에 대한 알려진 정보는, 상기 적어도 하나의 선택된 광학 표면에 대한 곡률 반경 및 임의의 비구면 계수(aspheric coefficient)에 대한 정보를 포함하는, 정렬 정보 결정 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 시뮬레이션된 광학 파면은, 상기 추정된 위상 프로파일과 하나의 다른 위상 프로파일 사이의 위상차에 대응하는 위상 변동을 포함하는, 정렬 정보 결정 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 하나의 다른 위상 프로파일은 레퍼런스 파면의 위상 프로파일인, 정렬 정보 결정 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 검출된 광간섭 패턴으로부터 유도된 정보는 공간-분해된 세기 프로파일 또는 공간-분해된 복소 진폭 프로파일이고,
상기 컴퓨테이션으로 처리하는 단계는,
상기 공간-분해된 세기 프로파일 또는 상기 공간-분해된 복소 진폭 프로파일을 상기 시뮬레이션된 광학 파면으로 승산하는 것 및 상기 선택된 광학 표면에 대응하는 주 피크를 가지는 세기 이미지를 공간 주파수 좌표 내에 산출하도록, 승산으로부터의 공간적으로 분해된 곱을 공간 좌표로부터 공간 주파수 좌표로 변환하는 것을 포함하는, 정렬 정보 결정 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 컴퓨테이션으로 처리하는 단계는,
상기 선택된 표면의 규정된 정렬로부터의 틸트 및/또는 중심이탈(decenter)을, 상기 세기 이미지 내의 적어도 하나의 주 피크의, 상기 세기 이미지의 중심에 상대적인 위치에 기반하여 추정하는 것을 더 포함하는, 정렬 정보 결정 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 컴퓨테이션으로 처리하는 단계는,
상기 선택된 표면의 규정된 정렬로부터의 축방향 정렬 오차를 상기 세기 이미지 내의 적어도 하나의 주 피크의 블러링에 기반하여 추정하는 것을 더 포함하는, 정렬 정보 결정 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 방법은,
상기 컴퓨테이션으로 처리하는 단계를 상기 선택된 광학 표면에 대한 반복적으로 개선된 시뮬레이션된 광학 파면을 이용하여 반복하는 단계를 더 포함하고,
상기 반복적으로 개선된 시뮬레이션된 광학 파면은,
상기 선택된 광학 표면에 대한 모델로부터, 그리고 상기 선택된 광학 표면의 상대적인 정렬에 대한 정보를 제공하는, 이전에 산출된 컴퓨테이션으로 격리된 정보로부터 유도되는, 정렬 정보 결정 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 방법은,
적어도 하나의 추가적인 선택된 광학 표면에 대한 처리를 반복함으로써, 다수의 선택된 광학 표면들 각각에 대한 컴퓨테이션으로 격리된 정보를 결정하는 단계를 더 포함하는, 정렬 정보 결정 방법. - 제 18 항에 있어서,
다수의 선택된 광학 표면의 처리는,
상기 다수의 선택된 광학 표면들의 정렬에 대한 정보를, 상기 컴퓨테이션으로 격리된 정보 및 상기 다수의 선택된 광학 표면에 대한 모델에 기반하여 동시에 결정하기 위한 회귀 분석을 포함하는, 정렬 정보 결정 방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 방법은,
다수의 광학 컴포넌트들 각각의 위치를, 상기 다수의 선택된 광학 표면 정렬에 대한 컴퓨테이션으로 격리된 정보에 기반하여 조절하는 단계를 더 포함하는, 정렬 정보 결정 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 방법은,
상기 광간섭 패턴을 생성하도록, 상기 멀티-컴포넌트 어셈블리를, 서로에 대해 비-제로 각도(α)인 적어도 두 개의 측정 빔을 이용하여 조명하는 단계를 더 포함하는, 정렬 정보 결정 방법. - 제 21 항에 있어서,
상기 컴퓨테이션으로 처리하는 단계는,
상기 선택된 광학 표면의 곡률 반경을, 선택된 표면에 대한 컴퓨테이션으로 격리된 홀로그램 내의 정보 및 상기 비-제로 각도(α)에 기반하여 결정하는 것을 더 포함하는, 정렬 정보 결정 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 방법은,
상기 멀티-컴포넌트 어셈블리를 상이한 파장을 가지는 두 개의 측정 빔들을 이용하여 조명하여, 상기 상이한 파장을 역시 가지는 대응하는 레퍼런스 빔들로 상기 광간섭 패턴을 생성하는 단계를 더 포함하는, 정렬 정보 결정 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 방법은,
상기 광간섭 패턴을 생성하도록, 상기 멀티-컴포넌트 어셈블리를, 구조화된 공간 프로파일을 가지는 측정 빔을 이용하여 조명하는 단계를 더 포함하는, 정렬 정보 결정 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 방법은,
레퍼런스 빔으로 광간섭 패턴을 생성하도록, 상기 멀티-컴포넌트 어셈블리를 측정 빔을 이용하여 조명하는 단계를 더 포함하고,
상기 측정 빔의 세기는 상기 레퍼런스 빔에 대한 세기에 상대적으로 증가되는, 정렬 정보 결정 방법. - 멀티-컴포넌트 어셈블리의 하나 이상의 광학 컴포넌트의 정렬에 대한 정보를 결정하기 위한 장치로서,
a. 상기 하나 이상의 광학 컴포넌트의 적어도 두 개의 표면으로부터의 반사에 의해 초래된 적어도 두 개의 광학 파면을 포함하는 적어도 세 개의 광학 파면의 조합으로부터 생성된 광간섭 패턴을 검출하기 위한 간섭 측정식 광학 시스템; 및
b. 상기 간섭 측정식 광학 시스템에 커플링되고, 상기 적어도 두 개의 표면 중 적어도 하나의 선택된 광학 표면의 정렬에 대응하는 정보를 컴퓨테이션으로 격리하도록, 검출된 광간섭 패턴으로부터 유도된 정보를 상기 선택된 광학 표면의 모델로부터 유도된 적어도 하나의 시뮬레이션된 광학 파면을 이용하여 컴퓨테이션으로 처리하도록 구성되는 하나 이상의 전자 프로세서
를 포함하는, 정렬 정보 결정 장치. - 제 26 항에 있어서,
상기 검출된 광간섭 패턴으로부터 유도된 정보는 공간-분해된 세기 프로파일 또는 공간-분해된 복소 진폭 프로파일이고,
컴퓨테이션 처리는,
상기 공간-분해된 세기 프로파일 또는 상기 공간-분해된 복소 진폭 프로파일을 상기 시뮬레이션된 광학 파면으로 승산하는 것 및 상기 선택된 광학 표면에 대응하는 주 피크를 가지는 세기 이미지를 공간 주파수 좌표 내에 산출하도록, 승산으로부터의 공간적으로 분해된 곱을 공간 좌표로부터 상기 공간 주파수 좌표로 변환하는 것을 포함하는, 정렬 정보 결정 장치. - 제 27 항에 있어서,
상기 컴퓨테이션 처리는,
선택된 표면의 규정된 정렬로부터의 틸트 및/또는 중심이탈을, 상기 세기 이미지 내의 적어도 하나의 주 피크의, 상기 세기 이미지의 중심에 상대적인 위치에 기반하여 추정하는 것을 더 포함하는, 정렬 정보 결정 장치. - 제 27 항에 있어서,
상기 컴퓨테이션 처리는,
상기 선택된 표면의 규정된 정렬로부터의 축방향 정렬 오차를 상기 세기 이미지 내의 적어도 하나의 주 피크의 블러링에 기반하여 추정하는 것을 더 포함하는, 정렬 정보 결정 장치. - 제 27 항에 있어서,
상기 하나 이상의 전자 프로세서는,
상기 컴퓨테이션 처리를 상기 선택된 광학 표면에 대한 반복적으로 개선된 시뮬레이션된 광학 파면을 이용하여 반복하도록 더 구성되고,
상기 반복적으로 개선된 시뮬레이션된 광학 파면은,
상기 선택된 광학 표면에 대한 모델로부터, 그리고 상기 선택된 광학 표면의 상대적인 정렬에 대한 정보를 제공하는, 이전에 산출된 컴퓨테이션으로 격리된 정보로부터 유도되는, 정렬 정보 결정 장치. - 제 27 항에 있어서,
상기 하나 이상의 전자 프로세서는,
적어도 하나의 추가적인 선택된 광학 표면에 대한 컴퓨테이션 처리를 반복함으로써, 다수의 선택된 광학 표면들 각각에 대한 컴퓨테이션으로 격리된 정보를 결정하도록 더 구성되는, 정렬 정보 결정 장치. - 제 31 항에 있어서,
상기 다수의 선택된 광학 표면의 처리는,
상기 다수의 선택된 광학 표면들의 정렬에 대한 정보를, 상기 컴퓨테이션으로 격리된 정보 및 상기 다수의 선택된 광학 표면에 대한 모델에 기반하여 동시에 결정하기 위한 회귀 분석을 포함하는, 정렬 정보 결정 장치. - 제 32 항에 있어서,
상기 장치는,
다수의 광학 컴포넌트들 각각의 위치를 상기 다수의 선택된 광학 표면 정렬에 대한 컴퓨테이션으로 격리된 정보에 기반하여 조절하도록 구성되는 로봇을 더 포함하는, 정렬 정보 결정 장치. - 광학 테스트 표면(optical test surface)의 곡률에 대한 정보를 결정하기 위한 방법으로서,
a. 공통 코히어런트 광원으로부터 모두 유도되는 레퍼런스 파면 및 적어도 두 개의 측정 파면을 제공하는 단계;
b. 상기 광학 테스트 표면을 서로에 대해 각도 인 두 개의 측정 파면을 이용하여 조명하는 단계;
c. 카메라에 광간섭 패턴을 형성하도록, 두 개의 측정 파면을 측정 파면이 상기 광학 테스트 표면으로부터 반사된 이후에 상기 레퍼런스 파면과 간섭시키는 단계; 및
d. 상기 광학 테스트 표면의 곡률에 대한 정보를 결정하도록, 상기 카메라에 의해 기록된 상기 광간섭 패턴에 대한 정보를 전자적으로 처리하는 단계
를 포함하는, 곡률 정보 결정 방법.
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