TW202324301A

TW202324301A - 用以決定資訊的方法及裝置

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Publication number: TW202324301A
Application number: TW111127694A
Authority: TW
Inventors: 揚利瑟納; 史密斯保羅Ａ湯利
Original assignee: 美商賽格股份有限公司
Priority date: 2021-07-28
Filing date: 2022-07-25
Publication date: 2023-06-16
Also published as: WO2023009372A1; CN118056119A; JP2024529981A; EP4377662A1; KR20240035895A; US20230031531A1

Abstract

本揭露為一種方法及裝置，用以決定有關於多元件組件之一或多個光學元件之對準的資訊，涉及：偵測至少3個光波前之一組合製造的光干涉圖形，該組合包括由來自一或多個光元件的至少兩平面之反射造成的至少兩個光波前；以及藉由從兩表面的至少一選定光學表面的模組導出的至少一模擬光波前，計算處理從被偵測的該光干涉圖形導出的資訊，以計算區隔對應該選定光學表面之對準的一資訊

Description

用以決定資訊的方法及裝置

本揭露係有關於干涉系統以及對準多元件光學組件(multi-component optical assembly)之元件的方法。

光學系統之效能，例如包括成像系統之解析度，不只與它們的標稱設計(nominal design)有關，也與它們的組裝精密度有關。例如，當兩個元件之間的光軸僅存在0.1゜的傾斜，被計算之標準100-mm焦距(f)、12-mm直徑(D)、二元件之消色差透鏡的焦點尺寸(spot size)會增加二至五倍。可以完成更複雜的光學系統的相似計算並應用不同效能參數。雖然機械容限以及機架光學元件(racking optical component)有時候可以提供足夠的定位，更高效能的系統通常需要動態光學對準。一般而言，越可以測量並控制光學系統的物理對準參數，光學系統的效能會越好。

藉由組裝在旋轉載台上的透鏡，可以使用針盤指示器對準透鏡元件。然而，關於此方法的問題包括測該量導致鏡筒中透鏡的取用被限制、與光學表面機械接觸，以及以零件上的側向力。

現今普遍使用的一種用於對準透鏡的非接觸方法使用結合自動準直儀與所謂頭鏡(head lens)的點源顯微鏡以提供共焦條件，該共焦條件為十字準線(或點源)投射的光以及通常由特定平面反射到光學系統的光進入相機晶片上之焦點。在空氣承軸上旋轉透鏡系統時測量之十字準線或點源影像的徑向逕流(radial run-off)提供關於觀察平面之傾斜或偏心量(centration)(參照例如美國專利申請案US9,766,155)。

另一個方法在照明路徑中使用旋轉三稜鏡(axicon)，使得從單一表面反射的光不形成單一焦點而是長形焦線。在焦線沿著光軸延伸足夠遠的情況，與所關注表面對應的複數點可以同時被觀察並視覺上達到最佳可能重疊。(參照例如Robert E. Parks, “Precision cementing of doublets without using a rotary table”, Proc. SPIE 11487, Optical Manufacturing and Testing XIII, 114870U (2020年8月20日)。)

還有另一個方法使用干涉儀，以及用於形塑入射到待測光學元件之表面的測量光之光束的可選擇之電腦生成全像圖。(參照例如美國申請案第7,643,149號。)

一般而言，在一層面中，揭露一種用以決定資訊的方法，該資訊與多元件組件之一或多個光學元件之對準有關。該方法包括：a)偵測至少3個光波前之一組合製造的光干涉圖形，該組合包括由來自一或多個光元件的至少兩平面之反射造成的至少兩個光波前；以及b)藉由從兩表面的至少一選定光學表面的模組導出的至少一模擬光波前，計算處理從被偵測的該光干涉圖形導出的資訊，以計算區隔對應該選定光學表面之對準的一資訊。

該方法的實施例可以包括一或多個以下特徵。

該被計算區隔的該資訊可以對應一空間頻率分布，該空間頻率分布具有對應該選定光學表面之相對對準的主峰。在特定實施例中，該空間頻率分布可以由強度影像表示。例如，該處理可以包括進入空間頻率座標的一轉換，以產出該被計算區隔的該資訊，該資訊對應具有該主峰之該強度影像，且其中該強度影像中之該主峰的一位置及/或形狀提供關於該選定光學表面之該相對對準的該資訊。

該方法可以更包括使用該被計算區隔的資訊以決定該多元件組件之一或多個光學元件之對準是否在一規範公差內。

該方法可以更包括基於該被計算區隔之資訊調整該光學元件的位置，該光學元件包括與該多元件光學組件中的另一元件有關的該選定光學表面。另外，在一些這樣的實施例中，在偵測光干涉圖形之前，多元件組件中的其他元件從光學組件中的固定位置被移除，並在偵測光干涉圖形之後被重新插回光學組件中的固定位置。例如，該方法可以更包括在從光學組件中移除前測量其他元件的位置，且包括選定光學表面的光學元件位置之調整可以基於計算隔離的資訊以及其他元件的測量位置。偵測光干涉圖形可以包括以時間函數偵測光干涉圖形。例如，偵測光干涉圖形可以包括相移三個光波前的至少一者以製造時變光干涉圖形。

多元件組件也可以包括透鏡及透鏡支架，且其中三個光波前是由透鏡的各前後表面以及用於製造光干涉圖形的干涉組件參考表面的反射造成。

多元件組件可以包括多個光學元件且其中一或多個光學元件的至少兩個光學表面包括來自不同光學元件的至少兩個光學表面。

該方法可以更包括將該至少兩平面之反射造成的該至少兩個光波前與從一共通光源導出之一參考光波前組合，以製造該光干涉圖形。例如，該方法可以更包括藉由來自共通光源的光產生參考光波前，以從用以製造光干涉圖形的干涉組件的參考表面反射。還有，共通光源可以具有比該多元件組件之兩相臨光學表面之間的一光程更小的同調長度。例如，同調長度可以小於約1.5mm。或者，舉例而言，同調長度可以比該多元件組件之兩相臨光學表面之間的光程更大且比該多元件組件之兩不相臨光學表面之間的光程更小。例如，同調長度可以介於大約2mm以及50mm之間。

偵測光干涉圖形包括記錄用於光干涉圖形的空間解析強度資料。另外，在一些實施例中，偵測光干涉圖形可以包括記錄用於光干涉圖形的空間解析振幅以及相位資料。

該模型可以包括足以估計相位資料的資訊，用於從該選定光學表面反射的光波前。例如，該方法可以更包括將該至少兩平面之反射造成的該至少兩個光波前與從一共通光源導出之一參考光波前組合，以製造該光干涉圖形，且其中該模型更包括用於從該參考光波前之足以估計相位資料的資訊。還有，例如該至少一選定光學表面可以包括兩個選定光學表面，且其中該模型包括估計分別從兩個選定光學表面反射之光波前的相位資料的資訊。關於至少一選定光學表面的已知資訊可以包括關於曲率半徑的資訊以及任何用於至少一選定光學表面的非球面係數。例如，模擬光波前可以包括對應估計相位資料與一其他相位資料(例如參考波前的相位資料，例如平面波前)之間的相位差的相變。

在該方法的特定實施例中，從被偵測的該光干涉圖形導出的資訊為空間解析強度資料或空間解析複數振幅資料，且該計算處理包括將該空間解析強度資料或該空間解析複數振幅資料乘以該模擬光波前並將來自該相乘的一空間解析乘積從空間座標轉換至空間頻率座標，以在具有對應該選定光學表面之一主峰的該空間頻率座標中產生一強度影像。例如，該轉換可以包括二維傅立業轉換。該計算處理可以更包括基於該強度影像中與該強度影像之一中心相關的至少該主峰的位置從一特定對準估計該選定表面的一傾斜及/或偏心。還有，該計算處理可以更包括基於該強度影像中至少該主峰的一模糊，從一特定對準估計該選定表面之一軸向對準誤差。

該方法可以更包括藉由用於該選定光學表面的一迭代改善模擬光波前重複該計算處理，其中該迭代改善模擬光波前從關於該選定光學表面的該模型被導出，且之前生產的計算區隔資訊提供關於該選定表面之該相對對準的資訊。

另外，該方法可以更包括重複該處理，用於至少一附加選定光學表面，從而決定對多個選定光學表面之每一者的被計算區隔的資訊。例如，多個選定光學表面的處理可以包括迴歸分析以基於計算隔離資訊以及用於多個選定光學表面之模型，同期決定關於多個選定表面之對準的資訊。該方法可以再包括基於關於該多個選定光學表面之對準的被計算區隔之資訊調整該多個光學元件之每一者的位置。

該方法可以透過至少兩道測量光束彼此以一非零角度α照明該多元件組件，以製造該光干涉圖形。另外，該計算處理可以更包括基於用於該選定表面的被計算區隔的全像圖中的資訊以及該非零角度α為該選定光學表面決定一曲率半徑。

該方法可以更包括透過具有不同波長之兩道測量光束照明該多元件組件，以透過亦具有該不同波長的對應參考光束製造該光干涉圖形。

該方法可以更包括透過具有結構化空間資料之測量光束照明該多元件組件，以製造該光干涉圖形。

該方法可以更包括透過一測量光束照明該多元件組件，以透過一參考光束製造該光干涉圖形，其中該測量光束的一強度相對於用於該參考光束的強度被增強。

在另一層面中，揭露一種用以決定資訊的裝置，該資訊與多元件組件之一或多個光學元件之對準有關。該裝置包括：a)一干涉光學系統，用以偵測至少3個光波前之一組合製造的光干涉圖形，該組合包括由來自一或多個光元件的至少兩平面之反射造成的至少兩個光波前；以及b)一或多個電子處理器，耦接到該干涉光學系統且被配置以藉由從兩表面的至少一選定光學表面的模組導出的至少一模擬光波前，計算處理從從被偵測的該光干涉圖形導出的資訊，以計算區隔對應該選定光學表面之對準的一資訊。

該裝置的實施例可以包括一或多個下述特徵。

一般而言，在另一層面中，揭露一種用以決定資訊的方法，該資訊與一光學測試表面之曲率有關。該方法包括：a)提供皆由一共通同調光源導出的一參考波前以及至少兩個測量波前；b)藉由兩個測量波前彼此以一角度α照明該光學測試表面；c)在該測量波前從該光學測試表面反射後藉由該參考光波前干涉該兩個測量波前，以在一像機上形成一光干涉圖形；以及d)電子處理關於由該相機記錄之光干涉圖形的資訊以決定關於該光學測試表面之曲率的資訊。

該方法的實施例可以包括一或多個下述特徵。

該關於光干涉圖形之資訊的電子處理可以包括在由參考波前以及從光學測試表面反射的各測量波前形成的兩組圓形條紋的中心之間決定一距離s。

例如，關於光干涉圖形之資訊的電子處理可以更包括基於決定的距離s以及關於照明光學測試表面之兩測量波前之間之角度α的已知資訊決定關於曲率的資訊。例如，關於光干涉圖形之資訊的電子處理可以包括基於等式

決定光學測試表面曲率半徑(ROC)。

或者，電子處理可以包括藉由從測試表面之模型導出的至少一第一模擬光波前計算處理關於光干涉圖形的資訊，以計算區隔對應只由第一測試波前照明的測試表面的資訊，接下來藉由從測試表面之模型導出的至少一第二模擬光波前計算處理光干涉圖形，以計算區隔對應只由第二測試波前照明的測試表面的資訊。

再者，測試表面可以是包括多個表面的測試物件的一部分，且電子處理可以更包括藉由從測試表面之模型導出的至少一模擬光波前計算處理關於光干涉圖形的資訊，以計算區隔對應該測試表面對測試物件的其他表面的資訊。

可以使用一或多條光纖從同調光源往測試表面傳送測量波前的一或兩者。同樣地，光纖可以被用以將參考波前從同調光源往相機傳送。

在另一層面中，揭露一種用以決定資訊的裝置，該資訊與一光學測試表面之曲率有關。該裝置包括：a)一干涉光學系統，提供皆由一共通同調光源導出的一參考波前以及至少兩個測量波前，藉由兩個測量波前彼此以一角度α照明該光學測試表面；並在該測量波前從該光學測試表面反射後藉由該參考光波前干涉該兩個測量波前，以在一像機上形成一光干涉圖形；以及b)一或多個墊子處理器，用以電子處理關於由該相機記錄之光干涉圖形的資訊以決定關於該光學測試表面之曲率的資訊。

該裝置的實施例可以包括對應方法的一或多個上述任何特徵。

本文提及的所有文件均以引用的方式全文併入。在與本揭露與透過引用併入的任何文件衝突的情況下，以本揭露為準。

本發明之一或多個實施例的細節記載於隨附圖式以及下述說明。本發明的其他特徵、物件以及優點將從說明書、圖式以及申請專利範圍中顯而易見。

本案揭露的實施例係有關將多元件光學組件之元件彼此對準的方法與系統，例如，對準多元件透鏡系統的不同光學元件。該系統包括被配置以照明一或多個光學元件(例如透鏡或反射鏡)之光學組件的同調光源，用以產生來自相同光源之參考光的選擇手段，以及用於記錄強度圖形的偵測器，該強度圖形由從光學組件中的光學元件之不同表面反射的光以及選擇的參考光的疊加而產生。電子處理器執行演算法以分析在偵測器創造的干涉強度圖形(在本文中也被稱為「全息圖」)且使用光場模擬辨識對應二或多個光學元件之表面的光圖形，並決定光學元件對準的度數，包括例如相對傾斜或光學元件的表面相對於彼此的偏心(decenter)。

第1圖為用於光學照明一光學組件120的光學系統100的示意圖，該光學組件120包括多個元件，每個元件具有對應的反射或部分反射(以下簡稱為反射)表面120a、120b以及120c。光學系統100是基於邁克生干涉儀，然而，其他實施例可以包括不同類型的干涉系統，包含但不限於下述之附加實施例。

光學系統100包括用以產生照明光112的同調光源110。例如，同調光源可以是任何發光二極體、超發光二極體、單模雷射、多模雷射、白熱燈泡，或任何其他具有發射光譜頻寬及/或光源形狀的光源，該發射光譜頻寬及/或光源形狀決定同調長度。同調光源的同調長度被選定為足夠長，以製造對應待測光學組件之所有關注表面的干涉條紋。基於較短干涉長度以分離唯一關注表面的附加實施例將於後述中討論。

繼續參照第1圖，準直光件(collimation optic)114從光源110調準照明光112，照明光112接著被分光器(beam splitter)116分割為被導向光學組件120的測量光117以及被導向平面參考鏡118的參考光122。測量光117被光學組件的各多個表面120a、120b、120c部分反射，以製造由分光器116反射到相機140的對應之測量波前130a、130b以及130c。參考光122由平面參考鏡118反射且從分光器116傳送往相機140並在相機140形成標稱平面參考波前132。電子處理器150被耦接到相機140，該相機140測量由測量波前130a、130b、130c以及參考波前132之重疊製造的強度圖形，並提供對應此干涉強度圖形之測量的電子資訊給電子處理器150用於分析。相機140典型地為基於感光積體電路元件的多元件偵測器，例如電荷耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)、互補式金氧半導體(CMOS)或電荷注入偵測器(charge injection detector，CID)相機。

典型地，各個多元件光學組件120的光學表面120a、120b、120c為在設計公差內具有已知曲率的球形。任務是要確保光學表面彼此被適當地對準並定位，包括例如使各表面作為一整體沿著組件的一共通光軸對準。此實施例中的光學系統100也包括可旋轉並移動的載台121，用以相對於干涉系統的其餘部分定位光學組件120。例如，載台121可以相對於分光器116以及參考平面118對準光學組件，使得由測量波前之任一者以及參考波前132產生的干涉條紋以相機140為中心，使既定光學組件盡可能徑向對稱，前述測量波前130a, 130b, 與 130c從光學表面120a、120b以及120c被反射。圓形條紋的間距和對應之光學組件120之光學表面的曲率、透過干涉光學系統的傳播以及平面參考鏡118的標稱平面之形狀相關。

第2A圖以及第2B圖為由光學系統100測量之光學組件120的兩個干涉強度圖形的模擬相機影像，用於表面120a、120b、120c的不同對準。第2A圖對應不同表面120a、120b、120c沒有彼此對準時的干涉強度圖形。未對準之大致圓形條紋的多個集合為可見的且各對應位於相機之波前的不同干涉對(interfering pair)。第2B圖對應不同表面120a、120b、120c彼此對準，並且透過載台121與干涉儀軸對準，使整體影像在相機中心時的干涉強度圖形。現在干涉強度圖形整體是徑向對稱—對應干涉波前之各個對的條紋彼此對準。遺憾地，只基於這樣的相機影像的目視檢查使光學組件之不同表面彼此對準，不期望可為許多應用提供充足準確度。因此，此處提供的實施例藉由電子處理器150提供被記錄的干涉強度影像之更進一步的電子分析。

數學上，不同波在相機140的重疊可以由基準(以下標

表示)以及所有測量波前(索引值i以及後來的j皆為從1到N，有貢獻的透鏡表面數量)表達為光場

的總和：

((1)

其中

為振幅且

為相位，他們皆與場相關且由對應相機上不同空間位置的座標(x,y)表示。為了表示上的方便，從此捨棄顯著的場相關(field dependence)。由相機測量的對應強度

為場強度平方：

((2)

在古典全像攝影中，可以製作強度的實體記錄，然後用原始參考波(

乘積的數學等價)照射以創造大量的波，包括 N 個測量波的複製品，包括N個測量波的複本，即全像圖重建。然而，為了本發明的至少一些實施例以及較佳的實施例，被記錄的強度圖形在軟體中以一次一個i乘以複數項

，該複數項

包含參考波相位

以及N個測量波相位

的估計值，再次產生許多項(若N=3則為13項)，但此次包括測試項：

(3)

其中在平面參考波被良好地對準的情況下(如第1圖中的例子所示)被簡化為：

(4)

其中

為未知相位偏移。換句話說，若特定測量波前的估計值完全正確，對應的測試項成為參考及測量波振幅乘以複數常數的乘積。隨後的傅立葉轉換在頻率空間的中心創造一高峰。

然而，一般而言，特別是在處理的起始，透鏡的對準參數仍為估計值時，在估計的

以及實際的

之間會有偏差(discrepancy)。一階的小傾斜及偏心對準誤差創造相位偏差，該相位偏差可以非常接近地被描述如下作為相位傾斜：

(5)

現在傅立葉轉換仍導致非常侷限的峰值，但並非準確地在中央。為了光學系統中一或多個元件的偏心或傾斜之未對準，測量傅立葉領域(對應數量c _x以及c _y)中離心(off-center)峰值的座標。若已知未對準參數的點位置靈敏度，量化傾斜及偏心修正可以被導出並應用到透鏡的模型，導致峰值更接近演算法中下一個迭代的中心。對於最接近干涉系統的表面，被觀察之相位傾斜與表面偏心或傾斜的關係可以被表示為相對簡單的分析運算式。例如，非零的

源自x中的偏心距離

或源自x(圍繞y軸)中的傾斜角度

，其中

為光源的波數，R為表面的曲率半徑，D為表面與相機之間的距離。對於第一表面之外的表面，關係顯著地變得更複雜，因為觀察到的相位傾斜取決於在探討之表面反射之前或之後被透射的所有表面。由於偏心以及傾斜以相似的方式影響被觀察到的相位傾斜，兩者之間的分辨通常需要測量透鏡元件的兩個表面加上參數的知識，例如曲率半徑、中心厚度和所述透鏡元件的折射率。

選定表面的軸向對準誤差(即沿著共通光學傳播軸之表面位置上的誤差)在等式(4)之測試項的二階近似中導入拋物線相位誤差，並藉由係數c2被特徵化：

(6)

傅立葉轉換現在揭示一模糊點，該模糊點指示要使傅立葉斑點(Fourier spot)更好地被限制需要對透鏡模型的修正。具體而言，需要對應非零係數c2以線性比例進行軸向調整。對於第一表面的軸向調整的規模為

，且如同之前，對於第一表面以外的表面，運算式顯著地變得更複雜。考量各項的複雜度以及欲盡可能保持該方法通用，藉由光學模擬的手段數值化地決定關係變得更為實用。

在特定實施例中，分析步驟可以被總結為如第3圖的流程圖中所記載。在步驟510中，藉由諸如系統100的干涉裝置照明多元件光學組件120以產生由不同波前重疊導致的干涉強度圖形。在步驟512中，電子處理器藉由將干涉強度圖形乘以模擬光學波前處理干涉強度圖形，該模擬光學波前從關於光學組件之選定表面的已知資訊被導出。例如，這造成具有如上述等式(3)及(4)的項的乘積。在步驟514中，電子處理器傅立葉轉換該乘積，這會製造主峰，因為對模擬波前的估計越準確，等式(3)及(4)中的相位項越接近空值到零加上相位常數。在步驟516中，電子處理器分析傅立葉轉換圖形以辨識主峰並量化主峰的位置及/或模糊(burring)。例如，在步驟518中，傅立葉轉換圖形的空間頻率座標中，峰值的位置之分析提供值給係數c _x及c _y，它們指示選定平面的尖端及/或偏心，如等式(5)中所載。相似地，例如在步驟520中，傅立葉轉換圖形中主峰之模糊的分析被量化以估計係數c ₂，係數c ₂與選定平面之軸相位置上的誤差呈線性比例，如等式(6)所示。在步驟522中，從步驟518以及520導出的估計值被用以更新表示多元件光學組件之不同平面之對準以及位置的模型。

在步驟524中，藉由對相同選定表面重複步驟512~522，但使用包括偏心及/或傾斜及/或軸向未對準之估計值的模擬波前，從而在乘積中製造具有更少在場中的相位變異的項，並從而在傅立葉轉換圖形中產生更尖銳、更集中的峰值，可以選擇性地更改善選定平面的估計值。此峰值的更進一步的偏心以及模糊的估計提供更多迭代修正給該模型。否則，在步驟526中，步驟512~524被選擇性重複用於一或多個光學組件的附加選定表面，從而提供關於那些一或多個額外選定表面的資訊。當分析以此方法依序結束，第一選定表面典型地為最接近干涉儀的一者，使得模擬波前之分析以及產生不會被任何中介表面以及不完整資訊複雜化，該不完整資訊與此類表面的對準與位置有關。隨著與干涉儀的距離增加，後續的選定表面接著被選擇，且模擬波前之分析與產生使用更準確的建模，用於由先前分析導致的任何中介表面。接下來，在步驟530中，基於關於光學組件之不同表面之對準(例如尖端/傾斜、偏心以及軸向誤差)的導出資訊，使用者及/或電子處理器可以決定光學組件是否在設計公差之中。若否，操作員或操作器(或機器人)可以物理性調整一或多個元件以改善對準。

在另一個實施例中，不同選定表面之分析可以作為全局最佳化處理的一部分被實現。例如，在特定實施例中，電子處理器會在最佳化處理的第一迭代或各迭代中使用光學建模(例如光線追蹤)，以決定包含所有可測對象(諸如x及y中的點位置以及上述傅立葉轉換後的點模糊的數值表示)之關於對準參數改變的偏導數的賈可賓矩陣(Jacobian matrix)

。在下述等式中，可測對象由m-元素向量的元素表示，且對準參數為透鏡表面的尖端/傾斜/Z-位置，或在需要或希望時，透鏡元件的x/y/z/尖端/傾斜值(各由兩個表面所定義)由n-元素向量

表示。賈可賓矩陣

可以被表示為：

(7) 表示參數估計值需要被改變得向量

現在藉由求解方程式系統的

被導出：

(8) 模型m(為一向量，其中元素代表當前模型參數)以新估計值被更新

(9) 此處理被重複直到在一些迭代後，參數估計值已趨穩定。

此全局最佳化處理由第4圖中的流程圖例示。核心測量程序610包括步驟612~622。在步驟612中，多元件光學組件120(數個透鏡)被置於測量硬體前(例如干涉光學系統100)使得從多個表面反射的波以及參考波前在相機上干涉。在步驟614中，參數的一集合(標稱元件位置以及角度)定義了光學組件的模型m。同樣眾所周知的是個別元件的設計曲率以及折射率指數。在步驟616中，相機記錄干涉圖形(亦即全像圖)。在步驟620中，如上所述，電子處理器例如藉由下述之步驟650~660處理全像圖，以為元件位置以及角度提供改善的估計值。除了此處理，在步驟622中，模型m被更新以提供被測量元件位置及角度的更準確的評估。在步驟624中，使用者或電子處理器決定被測量參數是否在公差內。若否，在步驟626中，操作員或機器人物理調整至少一透鏡元件。若是，在步驟628中對準處理完成且元件可以永久地被固定在一起(例如藉由膠水或其他緊固件)。

在步驟620中全像圖的處理包括下述步驟。首先，在步驟650中，關於光學組件之已知且被估計的資訊被提供給光學建模(例如光線追蹤)軟體以決定靈敏度矩陣

。具體而言，已知當前參數，此矩陣指示當選定元件之函數的參數改變時，在對應選定光學表面的傅立葉轉換乘積中有多少斑點在x/y/z(z為點模糊的測量)上移動。例如，如插入步驟660所述，靈敏度矩陣

中的元素

對應傅立葉轉換之乘積的空間頻率座標中表面3的點的動作，作為元素1圍繞y軸旋轉的函數。在步驟652中，電子處理器使用關於個別表面區率的已知資訊以及來自模型m的對準估計，對每個對全像圖有貢獻之光學表面模擬期望的波前。在步驟654中，對每個這樣的光學表面，電子處理器將記錄之全像圖與各自的期望波前相乘，執行傅立葉轉換，並決定每個這樣的表面的射出點的位置(X/Y/Z)，從而提供向量s的元素。在步驟656中，電子處理器實施迴歸分析以決定最能解釋被觀察斑點錯位的參數誤差

。例如，迴歸分析可以使用最小平方分析法求解線性方程式

中的

。在步驟658中，電子處理器藉由移除參數誤差

對模型m修正前一個集合的參數。

上述處理方法的優點包括：只要波前可以被正確地建模(例如藉由光線追蹤的幫助)，傅立葉領域中的訊號可以成為侷限點，然而先前技術方法中所見的斑點，例如使用最先進的點源顯微鏡和頭鏡會產生像差的斑點，其定位可能會受到影響。

另一個實施例包括不同處理方法。例如，被全像圖捕捉的光場可以被計算傳播(例如使用菲涅耳(Fresnel)傳播或角譜(angular spectrum)傳播)到焦點，它的座標和分析模型預測的座標被比較。同樣地，可以不透過任何空間頻率轉換，在乘積上使用其他空間處理技術。例如，可以使用2D自動校正決定圓形條紋圖形的中心。一般而言，實施例會利用關於個別元件的已知資訊以藉由對應之模擬波前處理全像圖，在集體組建中抽出關於元件彼此對準資訊。

在上述任何實施例中，多元件光學組件之不同元件之對準可以劃分為多個子元件的對準程序。例如，可以測量一或多個元件，而不呈現一或多個其他元件，從而簡化用於被測量元件之光干涉圖形的分析。此後，可以移除被測量元件，但固定位置使它們可以容易地在其他元件被插入並測量後重新被插入到被測量位置。對於偶極(doublet)之對準，舉例而言，該程序可以包括如第10圖中之流程圖示意性描繪的下述步驟。首先，第一元件被插入用於光學組件的夾具(fixture)中(步驟1010)。然後它的位置被測量(步驟1012)並記錄(步驟1014)，並藉由適當的台架(staging)或夾具使它可以在雷射步驟中被歸位回到剛決定的位置。第一元件接著被移除(步驟1016)，且第二元件被插入(步驟1018)。對第二元件的光干涉圖形接著被測量以決定它的位置，且第二元件接著基於此測量以及第一元件被測量的位置被重新定位(步驟1020)。此後，第一元件被重新插入到它的固定位置，兩個元件現在適當地彼此對準(步驟1022)。此程序在從多元件反射的波前曲率難以分辨且因此相關平面之測量被折衷的情況中可以是相關的。

另一個實施例也包括使用不同類型的光學系統以光學組件之從多個表面產生並記錄全像圖。例如，第5圖為用以產生光學組件120之全像圖的干涉光學系統200的示意圖，除了未使用平面參考鏡118之外與光學系統100相似。取而代之地，光源210透過光纖212以及218分別提供兩道光給測量波前與參考波前兩者，且使用參考準直透鏡215以準直從光纖218發射的參考光122。在另一個實施例中，可以包含光纖衰減器(fiber optic attenuator)或光纖分離器(fiber splitter)以改變參考光122以及測量光112相對強度。

在另一個實施例中，用於產生全像圖的干涉光學系統可以被調整以測量全像圖的干涉圖形，該全像圖直接對應它的複數域振福，且並非其強度(對應複數域振福的絕對平方)。例如，可以藉由使用眾所周知的相移(phase shifting)干涉技術並涉及例如藉由參考光束之遞增相移記錄一數量之相機幀(camera frame)。其他干涉技術只需要單個相機幀。例如參照J. D. Tobiason and K. W. Atherton, "Interferometer using integrated imaging array and high-density phase-shifting array," US Patent 6,847,457 (2005年1月25日)。或者，例如可以藉由在相機像素前的不同方向使用相機以允許基於單一相機影像計算相位以及振幅，該相機為包含像素尺寸之偏光鏡的偏光相機。例如參照J. E. Millerd, N. J. Brock, J. B. Hayes, M. B. North-Morris, M. Novak, and J. C. Wyant, "Pixelated phase-mask dynamic interferometer," in Interferometry XII: Techniques and Analysis, Proc. SPIE 5531 pp.304-314 (2004年)。

在任何情況中，在光學系統被調整以直接測量的實施例中，不只強度圖形，複數域如

(10)

中電子處理器應用的數學致使測試項

在所有產生的項中變得更簡單。具體而言，代替將等式(2)乘以

，現在是等式(10)被乘以相同的

，導致N個複數項代替N ²+N+1個複數項，其中只有一個為等式(3)或等式(4)之形式所關注之測試項。在實務中，這代表關注之訊號與更少訊號競爭，該訊號可能具有在測量結果中引入誤差的可能性。

第11A圖以及第11B圖描繪上述實施例分別在第一以及第二迭代中的數值處理步驟，使用真實世界的例子。偶極的三個反射表面被呈現並測量。從第一欄中被記錄之全像圖(僅顯示實部的場分布，在三個位置周圍有同心環圖形，其中中間的一者對肉眼而言非常模糊)開始，測量波相位估計顯示於第二欄。由強度影像表示之場乘積的空間頻率分布以及被估計的測量波顯示於第三欄。請留意在第11A圖(第一迭代)中，峰值離心且模糊，然而在第11B圖(第二迭代)中集中且小得多，到了在影像中幾乎看不見的程度。在兩個圖中，第四欄顯示峰值之放大且集中版本以強調第二迭代相對於第一迭代之改善。在此測量期間，偶極傾斜約6.7毫弧度(mrad)。在兩透鏡元件間的測量傾斜為0.112豪弧度。

在另一個實施例中，減少數學項之數量的另一種方法為不透過參考波前操作干涉儀，藉由移除在干涉儀中創造參考光的光學元件或藉由阻干涉儀中的參考光。由於沒有參考波前，在相機的被觀察干涉強度為：

( (11)

強度

現在可以被乘以由兩個波前

之估計值形成的複數項，對i以及j且i≠j的每個組合導致N ²+N+1項(最少N ²+N+1)，包括測試項

(12)

否則，處理與上述實施例相似地繼續。具體而言，電子處理器對對準參數評估傅立葉領域中峰值的位置以及焦點，且由模擬得知峰值位置以及焦點之靈敏度，使用者可以自行推倒對準參數。然而由於缺乏參考，透鏡的數學模型可能比之前的侷限更少。在此情況中，定義至少一透鏡表面之絕對位置的物理侷限可以很有幫狀。

在另一個實施例中，干涉光學系統可以被調整以使用更少同調光源以允許特定干涉波前對相對於其他的識別。在上述處理中，電子處理演算法從包含數個干涉波的全像圖中抽出關於特定表面的資訊，在一些情況中致使關注之訊號與其他目前未關注之訊號競爭的狀況。例如，對於特定待測光學組件，兩個不同表面可以在相機上產生具有大約相同曲率半徑的球面波前，且在良好對準的情況中，也有相同傾斜。

例如，第6圖為用以產生光學組件120之全像圖的干涉光學系統300的示意圖，與光學系統200相似，但使用低同調光源310。具體而言，干涉光學系統300包括耦接低同調光源310的2x2之光纖分光器322，以及參考光纖318及測量光纖312，用以在最終分別製造參考及測量光122及112。光纖分光器322更耦接到包括準直透鏡326、復歸反射器328以及移動載台324的多個光學延遲線330。參考光在透過光纖分光器322到達參考光纖318前透過不同光學延遲線330往返旅行。不同光學延遲線耦接到電子處理器150並可操作以導入在大於低同調光源310的範圍內測量光與參考光之間的光路徑長度差異，且典型地在光學組件120的一些或所有表面之間比往返光路徑間隔更大。

光學延遲線允許待測透鏡之各表面的光路徑的參考光路徑長度之調整，如此干涉條紋一次只被授予一測量波。各個其他測量波也照明相機，但因為它們的光路徑長度實質上與參考波的不同，它們實質上只貢獻背景強度。典型地將光源的同調長度選擇為夠短(例如＜1mm)使來自附近表面的測量波不會在同一時間干涉且夠長使來自關注之測量波的條紋可以填充相機的很大一部分(例如＞0.25mm)。

對於與藉由光學系統100產生第2A圖中的干涉強圖形相同的光學組件120，第7A、7B、7C圖顯示由系統300之相機140測量的干涉強度圖形，用於延遲線之不同位置以分別藉由各測量波前130a、130b以及130c以及參考波前132分離干涉條紋。雖然在此配置中失去可以一次記錄所有所需資訊的原始便利性，這也具有若仔細監控光路徑長度改變則可以直接測量軸向間距表面的額外好處。例如，在特定實施例中，當被連續記錄的干涉訊號以在同調掃描干涉儀(例如調變最大值沿著光軸的定位)中常用的方式被評估，藉由編碼器或距離測量干涉儀測量載台324以及復歸反射器328的連續機械動作。至於光源，在特定實施例中，藉由使用具有更廣光譜(與雷射相較)的光源達成較短的同調光，且在其他實施例中可以藉由具有延伸光源的選擇性硬體設置達成，該延伸光源可以被結構化(例如環形)或動態化(例如有效地快速移動的點源)。例如參照C. Salsbury 及A. G. Olszak, "Spectrally controlled interferometry for measurements of flat and spherical optics," in SPIE Optifab, Proc. SPIE 10448 pp.7 (SPIE, 2017) and K. Hotate and T. Saida, "Phase-modulating optical coherence domain reflectometry by synthesis of coherence function," in 10th Optical Fibre Sensors Conference, 2360 pp.4 (SPIE, 1994年)。

在另一個實施例中，上述實施例可以被調整以包含在多個不同波長提供照明的光源(或可以使用多個不同光源以提供多個不同波長)。這般多個波長的使用提供收集更多關於Z位置及/或曲率之資訊的方法。例如，兩個相近波長λ ₁及λ ₂的使用允許創造所謂的合成波長

，它定義可以明決定被測量相位的距離。若例如可以藉由如上述般使用單一波長的方法決定表面的軸向位置到mm部分小於

的程度，可推導λ ₁及λ ₂的絕對相位，且因此達到被測量距離的干涉儀準確度。在特定實施例中，因為通常可以分辨產生的干涉條紋，故同時使用多個波長。可以想像用於分離多個波長訊號的不同方法，包括依序使用多個波長(一次使用一個波長進行多次測量)或按角度分離測量波或參考波。

上述提出之實施例的便利性在於能不透過元件之調整測量待測透鏡之表面，與使用沿光軸連續調整頭鏡的最先進方法相反。然而，此便利有時可能會影響光強度，從而影響訊號強度。例如，關注之表面反射的光可能會以廣範圍角度發散。在第2A圖的例子中，舉例而言，到達相機感測器的光來自第一、第二以及第三表面上的一區域，它們各比相機感測器小3.7、6.1以及1.8倍。因此，許多光散失且來自第二表面的訊號與來自第三表面的更強的訊號競爭。訊號強度可以更被削弱，且若表面反射率因為使用增透膜或匹配指數膠合劑而變化很大，甚至可以更顯示差異。提出之用於從已記錄全像圖抽出未對準資訊的數學程序可以在令人訝異的低調變水準下作用，有時肉眼無法看見。還有，在其他情況中，來自一或多個表面的很微弱的訊號可能不會製造可用的結果。有時僅在表面上的一小部分區域在相機上造成干涉的另一個負面結果為對該表面的角度和位置變化的靈敏度低。低靈敏度轉化為與受影響表面關聯的透鏡參數的測量不確定性升高。當一或多個波前達到相機感測器時，也可能發生問題的問題為：高度彎曲使產生的干涉條紋只能在記錄影像的一小部分上解析；完全不夠彎曲因此容易與典型的平面參考波混淆並競爭；接近或完全聚焦使相機在感測器的一小區域變得飽和；焦散(caustic)，亦即以場無法被描述為x及y之函數的方式折疊；及/或幾乎無法辨識，亦即曲率半徑非常相似。

為了有助於減輕這樣的問題，在特定實施例中，可以如第5圖之實施例所討論般調整參考以及測量強度5的相關強度(例如與參考通道相關的測量通道的增加強度以補償測量通道中的光損失)。有幫助的還有可以增加總體光強度。再者，在其他實施例中，可以調整涉及全像圖之形成的波前以製造可以被更好地處理的訊號(更平衡/更強/在相機感測器中分布地更好/更可辨識)。例如：可以簡單地將待測透鏡組件移動到不同軸向位置及/或傾斜；可以故意使載台121以一角度(具有和傾斜光束相似的效果)定位於測量硬體；可以藉由發散或收斂測量光束(其最終將偏好一表面訊號而非另一訊號)照明透鏡組件；可以使用發散或收斂參考光束(可減少與感測器上之至少一表面相關的條紋強度)；可以在分光器與相機之間插入一或多個光件(例如透鏡)；及/或可以在分光器與待測透鏡之間插入一或多個光件(例如透鏡)(被插入的透鏡可以有效地成為被測量透鏡系統的一部分)。

調適也可以包括使用多個參考及/或測量光束。雖然這會增加整體須辨識的波的數量，這可以充分提升表面的訊號使測量性上的淨效應為正。參考或測量路徑中的多個光束可以藉由使用多個光發射器(例如光纖端)提供、分光器或繞射元件。多個光束的產生可以發生在干涉儀的不同位置：在用於參考或測量光束的照明腳(illumination leg)；在分光器與待測透鏡之間的間隔；在分光器與相機之間。再者，在特定實施例中，可以依序或組合使用多個參考或測量光束。這緩和了同時創造太多附加波的缺點。例如，在特定實施例中，干涉儀測量系統可以包括一數量之可切換工具配置，在各配置中提升至少一訊號。目標是可重複地創造多個光束並充分瞭解產生的波前。為了實現這一點，可以使用校正、硬性擋塊(諸如運動支架(kinematic mounts))、或高可重複切換元件。範例硬體元件包括：多個軸向或徑向位置的多個光纖發射光；可以對抗硬性擋塊的衍射、反射或折射元件，例如運動支架，包括折射透鏡組及/或菲涅耳透鏡組；及/或可切換衍射、反射或折射元件。這些可切換元件包括：液體透鏡、由電潤濕和其他現象實現的適應性技術；可變形反射鏡；可自由編碼可編程波前的空間光調變器(在SLM的解析度限制內)；及/或為了選擇一或二個波前用於控制極化的盤查拉特納姆－貝瑞(Pancharatnam-Berry)透鏡與液晶的組合。

第8圖顯示了對用於生成全像圖的干涉光學系統進行簡單調整的示例。雖然上述特定系統和算法可以導出側向對準參數(傾斜及偏心)以及軸向對準參數，但建模假設已知元件的表面曲率半徑。這是因為曲率半徑的變化和透鏡元件的軸向位置變化都會引入幾乎無法分辨的測量波前之曲率變化。干涉光學系統800與第5圖之系統200相似，除了光源810分別耦接到兩個測量光纖812a以及812b以提供給測量光束822a以及822b，各等量地從準直透鏡114的光軸115偏移。這些光束從而彼此以角度α照明測試光件的單一測試表面820(對應兩根光纖812a和812b之間的間距和準直透鏡114的焦距)以在相機上製造被反射的測量光束823a、823b以及對應測量波前830a、830b，各與相機140上的參考波前130干涉以產生干涉強度圖形。在其他實施例中，產生多個光束的其他方法包括分光器光元件或衍射光柵。

所示之系統可以測量第一平面的軸向位置、尖端/傾斜，以及，曲率半徑，然而單一光束照明可能提供軸向位置，或者，曲率半徑。決定光學元件的曲率半徑是製造光件中的常見任務。此方法在如第9A圖及第9B圖所描繪之單一測量(甚至例如單一相機幀)後提供立即回饋，顯示單一表面820的干涉強度圖形，以干涉光學系統200使用單一測量光束(第9A圖)以及以干涉光學系統800使用兩個測量光束(第9B圖)。在第9B圖所示之雙重測量光束的情況中干涉光學系統800會製造準圓形條紋的兩個集合，與單一測量光束的情況相較之下，分離它們提供額外資訊。具體而言，兩個圓形條紋集合的分離

(如第9B圖所描繪)藉由下述等式與表面820的曲率直接相關：

(13)

其中

為上述兩照明光束之間的角度。以之曲率半徑、從測量裝置到表面的距離可從圓形條紋之間距導出。藉由電子處理器150使用簡單的已記錄干涉強度圖形之影像處理以利用光束角度

的先驗(priori)知識抽出此分離

以及決定曲率半徑。這是全像圖評估方法的良好示例，不依賴與波前相乘，而是影像處理方法，儘管前者也同樣適用。

另一方面，特定實施例仍然可以實施涉及與模擬波前相乘的分析，類似先前的實施例。例如，在這個兩光束實施例中，可以藉由從測試表面之模型導出的至少一第一模擬光波前計算處理關於光干涉圖形的資訊，以計算區隔對應只由第一測試波前照明的測試表面的資訊，接下來可以藉由從測試表面之模型導出的至少一第二模擬光波前計算處理光干涉圖形，以計算區隔對應只由第二測試波前照明的測試表面的資訊。

使用多個光束也可以在需要決定Z位置及/或曲率半徑的多表面或多元件透鏡中提供優點。而且，在特定實施例中，使用多個光束的測量收集是依序進行的(即一次一個測量光束)以簡化資料採集期間的訊號分離，然後將多個測量一起處理。數位實施例

本文所述的資訊處理之特徵可以在數位電子電路中，或在計算機硬體、韌體，或上述組合中實現。這些特徵可以在有形地實施於訊息載體中的電腦程式產品中實現，例如機器可讀取儲存裝置、由可程式處理器執行；且這些特徵可以由可編程處理器執行指令程式以透過操作輸入資料並生成輸出，執行上述實施例的功能。上述特徵可以在可程式系統上可執行的一或多個電腦程式中實施，該系統包括至少一可程式處理器，該可程式處理器耦接到資料儲存系統、至少一輸入裝置以及至少一輸出裝置，並從資料儲存系統接收資料及指令，並傳送資料及指令給資料儲存系統。電腦程式包括可使用之指令之集合，直接或間接在電腦中執行特定活動或帶來特定結果。電腦程式可以以任何形式的程式語言撰寫，包括編譯或直譯語言，且可以以任何形式部署，包括作為獨立程式或作為模組、元件、副程式或其他適合在計算環境中使用的單元。

用以執行指令程式的合適的處理器例如包括通用及專用微處理器，為任何類型計算機的多個處理器之一。一般而言，處理器從唯讀記憶體或隨機存取記憶體或兩者接收指令及資料。電腦包括用以執行指令的處理器及用以儲存指令及資料的一或多個記憶體。一般而言，電腦也包括或可操作地耦接到一或多個用於儲存資料擋案的大容量儲存裝置以進行通訊；這樣的裝置包括磁碟，諸如內部硬碟及可移磁碟；磁光碟；光碟。適合有形地實施電腦程式指令及資料的儲存裝置包括所有形式的非揮發性記憶體，例如包括半導體記憶裝置，諸如可抹除可程式唯讀記憶體(EPROM)、電氣可抹除可程式唯讀記憶體(EEPROM)以及快閃記憶體裝置；磁碟諸如內部硬碟及可移磁碟；磁光碟；以及唯讀記憶光碟(CD-ROM)及唯讀數位多功能光碟(DVD-ROM)。處理器及記憶體可以補充或結合於特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)中。可以在單一處理器實施特徵，或分布於多個處理器的一或多個位置。例如，這些特徵可以採用雲技術進行資料傳輸、儲存及/或分析。範圍

須注意的是，如本文和隨附申請專利範圍中使用的，單數形式「一」、「一個」和「該」包括複數指代物，除非上下文另有明確規定，例如，當使用「單一」一詞時。

如本文所使用的，用語「調整」和「配置」表示元素、元件或其他物體被設計及/或用以執行給定的功能。因此，用語「調整」和「配置」之使用不應理解為代表給定的元素、元件或其他物體單純「能夠」執行給定的功能。

如本文所使用的，在關於一個以上之實體的清單中，用語「至少一個」以及「一或多個」是指實體清單中的任何一個或多個實體，且不限於實體列表中具體列出的每個實體中的至少一個。例如，「A與B中至少一者」(或等同於「至少一A或B」、或等同於「至少一A及/或B」)可以指單獨A、單獨B或A以及B的組合。

如本文所使用的，第一實體和第二實體之間的用與「及/或」是指下列之一：(1)第一實體、(2)第二實體和(3)第一實體以及第二實體。以「及/或」列出的多個實體應以相同的方式解釋，即「一或多個」這樣結合的實體。除了由「及/或」子句具體標示的實體之外，可以可選性呈現其他實體，無論與那些具體標示的實體相關或不相關。

儘管本說明書包含許多特定的實施細節，但不應被解釋為對任何發明的範圍或申請專利範圍的內容的限制，而是對特定發明的特定實施例特有的特徵的描述。

在本說明書中在單獨實施例的上下文中描述的特定特徵也可以在單個實施例中組合實施。相反地，在單個實施例的上下文中描述的各種特徵也可以在多個實施例中分別或以任何合適的子組合來實施。

此外，儘管上述特徵可能被描述為在某些組合中起作用，甚至最初申請專利範圍如此，但來自申請專利範圍的組合的一個或多個特徵可以從組合中刪除，並且申請專利範圍的組合可以成為子組合或子組合的變異。

相似地，雖然在圖式中以特定順序描繪操作，但不應理解為要求這些操作以所示的特定順序或按順序執行，或者不應理解為要求執行所有圖示的操作，以獲得期望的結果。在特定情況下，多任務和平行處理可能是有利的。此外，上述實施例中各種系統元件的分離不應理解為在所有實施例中都需要這種分離，應理解為所述程式元件和系統一般可以集成在一個軟體產品中，也可以打包為多個軟體產品。

因此，已描述本主題的特定實施例。其他實施例在以下申請專利範圍內。在一些情況中，申請專利範圍中所述的動作可以以不同的順序執行，並且仍能達到期望的結果。此外，隨附圖式中描述的處理不一定需要依所示的特定順序或序列以獲得期望的結果。在特定實施例中，多任務和並行處理可能是有利的。

已經描述了本發明的多個實施例。然而，應理解，在不背離本發明的精神和範圍的情況下可以進行各種修改。因此，其他實施例在以下申請專利範圍內。

100:光學系統 110:同調光源 112:測量光 114:準直光件 115:光軸 116:分光器 117:測量光 118:平面參考鏡 120:光學組件 120a、120b、120c:反射表面 121:載台 122:參考光 130a、130b、130c:測量波前 132:參考波前 140:相機 150:電子處理器 200:干涉光學系統 210:光源 212:光纖 215:參考準直透鏡 218:光纖 300:干涉光學系統 310:低同調光源 312:測量光纖 318:參考光纖 322:光纖分光器 324:載台 326:準直透鏡 328:復歸反射器 330:光學延遲線 800:干涉光學系統 810:光源 812a、812b:光纖 820:表面 822a、822b:測量光束 823a、823b:測量光束 830a、830b:測量波前 510~530、610~660、1010~1022:流程圖步驟

第1圖為用於測量待測多元件光學組件之不同表面之對準的干涉光學系統之一實施例的示意圖。第2A圖以及第2B圖為當待測多元件光學組件之表面沒有對準(第2A圖)以及對準(第2B圖)時，由第1圖之光學系統製造之干涉強度圖形的模擬相機影像。第3圖為顯示處理由如第1圖之干涉光學系統測量之干涉圖形的方法之一實施例的流程圖之示意圖。第4圖為顯示處理由如第1圖之干涉光學系統測量之干涉圖形的方法之另一實施例的流程圖之示意圖。第5圖為用於測量待測多元件光學組件之不同表面之對準的干涉光學系統之另一實施例的示意圖。第6圖為用於測量待測多元件光學組件之不同表面之對準的干涉光學系統之又另一實施例的示意圖。第7A圖、第7B圖以及第7C圖為由多元件光學組件之第6圖之光學系統製造之干涉強度圖形的模擬相機影像，該多元件光學組件用於在該測量與參考光束之間有差異的光路徑長度之不同值。第8圖為第5圖之干涉光學系統之變更的示意圖，用以展示用於決定測試表面之曲率半徑(radius of curvature，ROC)的測試表面之多光束照明。第9A圖以及第9B圖為單一測試表面之干涉強度圖形的模擬相機影像，用以展示用於決定測試表面之曲率半徑(radius of curvature，ROC)的測試表面之多光束照明，該干涉強度圖形由第5圖(第9A圖)以及第8圖(第9B圖)的光學系統製造。第10圖為顯示處理由如第1圖之干涉光學系統測量之干涉圖形的方法之另一實施例的流程圖之示意圖。第11A圖以及第11B圖為製造空間頻率分布的數值處理步驟的示意圖，該空間頻率分布由具有峰值的強度影像表示，該等峰值指示選定平面的相對對準。第11A圖顯示數值處理的第一迭代，第11B圖顯示基於來自第一迭代之改良估計值的數值處理的第2迭代。不同圖式中的相似符號表示相似元素。

510~530:流程圖步驟

Claims

一種用以決定資訊的方法，該資訊與多元件組件之一或多個光學元件的對準有關，該方法包括： a. 偵測至少3個光波前之一組合製造的光干涉圖形，該組合包括由來自一或多個光元件的至少兩平面之反射造成的至少兩個光波前；以及 b. 藉由從兩表面的至少一選定光學表面的模組導出的至少一模擬光波前，計算處理從被偵測的該光干涉圖形導出的資訊，以計算區隔對應該選定光學表面之對準的一資訊。
如請求項1之用以決定資訊的方法，其中該被計算區隔的該資訊對應一空間頻率分布，該空間頻率分布可以被表示為具有對應該選定光學表面之相對對準的主峰的強度影像。
如請求項2之用以決定資訊的方法，其中該處理包括進入空間頻率座標的一轉換，以產出該被計算區隔的該資訊，該資訊對應具有該主峰之該強度影像，且其中該強度影像中之該主峰的一位置及/或形狀提供關於該選定光學表面之該相對對準的該資訊。
如請求項1之用以決定資訊的方法，更包括使用該被計算區隔的資訊以決定該多元件組件之一或多個光學元件之對準是否在一規範公差內。
如請求項1之用以決定資訊的方法，更包括基於該被計算區隔之資訊調整該光學元件的位置，該光學元件包括與該多元件光學組件中的另一元件有關的該選定光學表面。
如請求項1之用以決定資訊的方法，更包括將該至少兩平面之反射造成的該至少兩個光波前與從一共通光源導出之一參考光波前組合，以製造該光干涉圖形。
如請求項6之用以決定資訊的方法，其中該共通光源具有比該多元件組件之兩相臨光學表面之間的一光程更小的一同調長度。
如請求項6之用以決定資訊的方法，其中該共通光源具有比該多元件組件之兩相臨光學表面之間的光程更大且比該多元件組件之兩不相臨光學表面之間的光程更小的一同調長度。
如請求項1之用以決定資訊的方法，其中該模型包括足以估計相位資料的資訊，用於從該選定光學表面反射的光波前。
如請求項9之用以決定資訊的方法，更包括將該至少兩平面之反射造成的該至少兩個光波前與從一共通光源導出之一參考光波前組合，以製造該光干涉圖形，且其中該模型更包括用於從該參考光波前之足以估計相位資料的資訊。
如請求項10之用以決定資訊的方法，其中關於該至少一選定光學表面的已知資訊包括用於該至少一選定光學表面的關於曲率半徑及任何非球面係數資訊。
如請求項11之用以決定資訊的方法，其中該模擬光波前包括對應被估計之該相位資料與另一相位資料的相位差的相位變異。
如請求項12之用以決定資訊的方法，其中該另一相位資料為一參考光波前的相位資料。
如請求項1之用以決定資訊的方法，其中該從被偵測的該光干涉圖形導出的資訊為空間解析強度資料或空間解析複數振幅資料，且其中該計算處理包括將該空間解析強度資料或該空間解析複數振幅資料乘以該模擬光波前並將來自該相乘的一空間解析乘積從空間座標轉換至空間頻率座標，以在具有對應該選定光學表面之一主峰的該空間頻率座標中產生一強度影像。
如請求項14之用以決定資訊的方法，其中計算處理更包括基於該強度影像中與該強度影像之一中心相關的至少該主峰的位置從一特定對準估計該選定表面的一傾斜及/或偏心。
如請求項15之用以決定資訊的方法，其中該計算處理更包括基於該強度影像中至少該主峰的一模糊，從一特定對準估計該選定表面之一軸向對準誤差。
如請求項1之用以決定資訊的方法，其中該方法更包括藉由用於該選定光學表面的一迭代改善模擬光波前重複該計算處理，其中該迭代改善模擬光波前從關於該選定光學表面的該模型被導出，且之前生產的計算區隔資訊提供關於該選定表面之該相對對準的資訊。
如請求項1之用以決定資訊的方法，其中該方法更包括重複該處理，用於至少一附加選定光學表面，從而決定對多個選定光學表面之每一者的被計算區隔的資訊。
如請求項18之用以決定資訊的方法，其中多個選定光學表面的該處理包括一迴歸分析，以基於該被計算區隔的資訊以及用於該多個選定光學表面之模型同時決定關於該多個選定光學表面的該等對準的資訊。
如請求項19之用以決定資訊的方法，更包括基於關於該多個選定光學表面之對準的被計算區隔之資訊調整該多個光學元件之每一者的位置。
如請求項1之用以決定資訊的方法，更包括透過至少兩道測量光束彼此以一非零角度α照明該多元件組件，以製造該光干涉圖形。
如請求項21之用以決定資訊的方法，其中該計算處理更包括基於用於該選定表面的被計算區隔的全像圖中的資訊以及該非零角度α為該選定光學表面決定一曲率半徑。
如請求項1之用以決定資訊的方法，更包括透過具有不同波長之兩道測量光束照明該多元件組件，以透過亦具有該不同波長的對應參考光束製造該光干涉圖形。
如請求項1之用以決定資訊的方法，更包括透過具有結構化空間資料之測量光束照明該多元件組件，以製造該光干涉圖形。
如請求項1之用以決定資訊的方法，更包括透過一測量光束照明該多元件組件，以透過一參考光束製造該光干涉圖形，其中該測量光束的一強度相對於用於該參考光束的強度被增強。
一種用以決定資訊的裝置，該資訊與多元件組件之一或多個光學元件之對準有關，該裝置包括： a. 一干涉光學系統，用以偵測至少3個光波前之一組合製造的光干涉圖形，該組合包括由來自一或多個光元件的至少兩平面之反射造成的至少兩個光波前；以及 b. 一或多個電子處理器，耦接到該干涉光學系統且被配置以藉由從兩表面的至少一選定光學表面的模組導出的至少一模擬光波前，計算處理從從被偵測的該光干涉圖形導出的資訊，以計算區隔對應該選定光學表面之對準的一資訊。
如請求項26之用以決定資訊的裝置，其中該從被偵測的該光干涉圖形導出的資訊為空間解析強度資料或空間解析複數振幅資料，且其中該計算處理包括將該空間解析強度資料或該空間解析複數振幅資料乘以該模擬光波前並將來自該相乘的一空間解析乘積從空間座標轉換至空間頻率座標，以在具有對應該選定光學表面之一主峰的該空間頻率座標中產生一強度影像。
如請求項27之用以決定資訊的裝置，其中計算處理更包括基於該強度影像中與該強度影像之一中心相關的至少該主峰的位置從一特定對準估計該選定表面的一傾斜及/或偏心。
如請求項27之用以決定資訊的裝置，其中該計算處理更包括基於該強度影像中至少該主峰的一模糊，從一特定對準估計該選定表面之一軸向對準誤差。
如請求項27之用以決定資訊的裝置，其中該一或多個電子處理器更被配置以藉由用於該選定光學表面的一迭代改善模擬光波前重複該計算處理，其中該迭代改善模擬光波前從關於該選定光學表面的該模型被導出，且之前生產的計算區隔資訊提供關於該選定表面之該相對對準的資訊。
如請求項27之用以決定資訊的裝置，其中該一或多個電子處理器更被配置以重複該計算處理，用於至少一附加選定光學表面，從而決定對多個選定光學表面之每一者的被計算區隔的資訊。
如請求項31之用以決定資訊的裝置，其中多個選定光學表面的該處理包括一迴歸分析，以基於該被計算區隔的資訊以及用於該多個選定光學表面之模型同時決定關於該多個選定光學表面的該等對準的資訊。
如請求項32之用以決定資訊的裝置，更包括一機器人，被配置以基於關於該多個選定光學表面之對準的被計算區隔之資訊調整該多個光學元件之每一者的位置。
一種用以決定資訊的方法，該資訊與一光學測試表面之曲率有關，該方法包括： a. 提供皆由一共通同調光源導出的一參考波前以及至少兩個測量波前； b. 藉由兩個測量波前彼此以一角度α照明該光學測試表面； c. 在該測量波前從該光學測試表面反射後藉由該參考光波前干涉該兩個測量波前，以在一像機上形成一光干涉圖形；以及 d. 電子處理關於由該相機記錄之光干涉圖形的資訊以決定關於該光學測試表面之曲率的資訊。