WO2023067157A1 - Procédé d'obtention d'un outil de caractérisation fonctionnelle, en cours de fabrication ou après fabrication, d'un objectif optique - Google Patents

Procédé d'obtention d'un outil de caractérisation fonctionnelle, en cours de fabrication ou après fabrication, d'un objectif optique Download PDF

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WO2023067157A1
WO2023067157A1 PCT/EP2022/079413 EP2022079413W WO2023067157A1 WO 2023067157 A1 WO2023067157 A1 WO 2023067157A1 EP 2022079413 W EP2022079413 W EP 2022079413W WO 2023067157 A1 WO2023067157 A1 WO 2023067157A1
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WO
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optical
training
objective
game
performance
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/079413
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English (en)
Inventor
Eric Legros
Sylvain PETITGRAND
Original Assignee
Fogale Nanotech
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    • G01M11/02—Testing optical properties
    • G01M11/0292—Testing optical properties of objectives by measuring the optical modulation transfer function
    • G—PHYSICS
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    • G01M11/0242—Testing optical properties by measuring geometrical properties or aberrations
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    • G01M11/0242—Testing optical properties by measuring geometrical properties or aberrations
    • G01M11/0271—Testing optical properties by measuring geometrical properties or aberrations by using interferometric methods

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for obtaining a functional characterization tool, during manufacture or after manufacture, of an optical lens. It also relates to a method and a system for characterizing optical lenses implementing such a method, or device, for characterization.
  • the field of the invention is the field of the qualitative characterization of optical lenses.
  • Optical lenses are used in various devices, such as for example cameras, photo cameras, smartphones, etc. to image a scene, or as a light source, to project patterns, illuminate a scene, etc.
  • An optical objective consists of a stack of convergent, divergent, aspherical optical lenses, or possibly other complex shapes, separated from each other by an empty space, also called an "air gap” in English, or by a spacer, also called “spacer” in English. They are generally assembled via a device called a barrel or barrel. Once assembled, the optical lens is tested to determine performance data relating to the operation of said lens, mainly to validate or not the functional quality of said lens.
  • Testing techniques by functional measurements are known, such as for example the technique of characterization by Transfer Modulation Function, called “MTF” for “Modulation Transfer Function” in English.
  • MTF Transfer Modulation Function
  • This technique allows, by raising the contrast in several measurement points on the optical lens, to validate or not the performance of said optical lens at the end of manufacture.
  • Testing techniques using functional measurements, and in particular the MTF technique are time-consuming techniques.
  • these techniques focus on the optical lens after it is manufactured, so that when the optical lens under test does not perform well, manufacturing it is entirely a waste of time and money.
  • An object of the present invention is to remedy at least one of the aforementioned drawbacks.
  • Another object of the invention is to provide a tool for the less time-consuming functional characterization of optical lenses.
  • Another object of the invention is to provide a tool for the functional characterization of optical objectives that is simpler and more scalable, in particular depending on the architecture of the optical objectives.
  • the invention proposes to achieve at least one of the aforementioned aims by a method for obtaining a functional characterization tool, during manufacture or after manufacture, of a target optical lens comprising a stack of a plurality of optical elements, said method comprising:
  • training base a phase of constitution of a base, called training base, of training games, each training game comprising for an optical objective, called training objective, of the same architecture as the target objective:
  • the method according to the invention proposes a functional characterization model which makes it possible to predict, during its manufacture, the functional performance of a target optical objective comprising a stack of several optical elements, according to values of optical interferometry relating to the optical interfaces of said target optical objective, without having to perform a functional measurement on said target optical objective, for example by an MTF measurement method.
  • the invention proposes a tool making it possible to characterize an optical objective without having to individually characterize each optical element of the optical objective.
  • the tool proposed by the present invention allows characterization that is less time-consuming and simpler than current solutions.
  • the drive optical clearance is determined by optical interferometry on all of the optical elements forming the drive lens after said optical elements are stacked, and not on each optical element. individually.
  • the characterization is carried out by taking into account both each optical element, but also its association with the other optical elements forming the optical objective, which allows a more complete and more realistic characterization, and therefore more efficient.
  • the optical clearance is obtained by optical interferometry carried out only from one face, or one side, of the stack without having to turn over said stack.
  • optical interferometry makes it possible to obtain data relating to each optical interface of the objective, including each so-called buried optical interface, that is to say an optical interface which is visible only to the through another optical interface of said lens.
  • the optical elements making up an optical lens are stacked along a stacking direction, also called the Z axis in the following, or even the axis of the optical lens.
  • the plane perpendicular to the Z axis, that is to say the plane along which each optical element extends, is called the X-Y plane in the following.
  • the optical clearance comprises data relating to the geometry of the optical interfaces of the lens, also called the "geometric parameter" of the interface.
  • geometrical parameter of an optical interface is meant, for example, and without loss of generality:
  • buried optical interface is meant an interface which, during optical interferometry, is only visible via at least another optical interface.
  • the at least one other optical interface through which the buried interface is visible can be an optical interface of the same optical element, or an optical interface of another optical element.
  • Two optical objectives have an identical architecture when each of these objectives comprise by design identical optical elements stacked by design in an identical manner.
  • the functional characterization model may comprise:
  • a neural network in particular regressive, and even more particularly a deep learning CNN neural network
  • the functional characterization model can be a CNN (for “Convolutional Neural Network”) neural network comprising for example a hidden layer. It is important to note that the number of layers of the neural network is a function of the number of data in the at least one optical game supplied as input of said neural network, and of the number of data in the at least one performance game desired output.
  • CNN for “Convolutional Neural Network”
  • the number of layers of the neural network is a function of the number of data in the at least one optical game supplied as input of said neural network, and of the number of data in the at least one performance game desired output.
  • the training phase is carried out with a training base comprising a multitude of training games, for example denoted JEi-JEk.
  • Each J Ei training set includes:
  • At least one training optical game for example denoted JOAi;
  • JPAi a training performance game
  • the training phase may comprise several iterations of a training step comprising the following steps:
  • each optical training game JOAi of each training game JEi is given as input to the neural network.
  • the neural network outputs an estimated training performance set, denoted JPAi e ; - then, an error, Ei, can be calculated between the estimated training performance set JPAi e and the training performance set, JPAi, for each training set JEi.
  • the calculated error can for example be a Euclidean distance or a cosine distance between the JPAi e and the JPAi;
  • an overall error can be calculated for all the training sets, JEI-JEK, for example by adding the K errors JEi-JEk obtained;
  • the coefficients, or weights, of the CNN neural network are updated, for example by an error gradient backpropagation algorithm.
  • the training step can be repeated several times until the calculated overall error no longer varies for several, for example 5, successive iterations.
  • the CNN neural network can be considered trained.
  • a first part of the training base for example JEi-JEj
  • a second part of the training base for example JEj+i-JEk
  • the neural network outputs obtained are close enough to the expected values, the learning is considered acceptable. Otherwise, more training sets are presented, or the network topology is modified (number of layers, number of neurons per layer, etc.) until satisfactory learning is obtained.
  • the characterization model is not limited to a neural network.
  • the characterization model can comprise, or can be, a method of finding correlations, for example by regression method, between the optical training game JOAi and the training performance games JPAi, of every JEi practice game.
  • the search for correlations can be done via a least squares method. It can consist in setting up a supposed polynomial relation between the JPAi and JOAi, and that for each JEi. Then, the method of least squares makes it possible to find the best set of coefficients of the polynomials which minimizes the error between the outputs calculated by the polynomials obtained and the JPAi.
  • At least one training set can be obtained from an optical training lens forming part of the same batch of lenses as the target lens, in particular when of the manufacture of said batch of lenses.
  • the training base is obtained, in part or in whole, by measurements carried out on optical objectives forming part of the same batch as the target optical objective and which have been manufactured beforehand.
  • the characterization model is more precise and makes it possible to carry out a more precise functional characterization.
  • objects from the same batch we mean objectives which come from the same architecture (same “design”) designed so that the objectives achieve a similar optical performance.
  • these lenses can also have common manufacturing characteristics such as coming from the same production line, being produced with a common machine, at similar periods, etc.
  • a first part of the objectives manufactured from the same batch is used to constitute a training base.
  • a training set is created by carrying out, for said manufactured objective:
  • the first manufactured objectives of a batch make it possible to constitute a training base.
  • the latter is used to train the functional characterization model during the training phase.
  • the characterization model Once the characterization model has been trained, it is used to characterize the following objectives of said batch, during their manufacture.
  • the optical training game is obtained by optical interferometry, either by physical measurement carried out by a optical interferometry on a real optical objective, or by a measurement carried out by simulation on an optical objective, real or not, modeled in digital form.
  • Optical interferometry makes it possible to obtain at least one datum relating to a geometry of at least one optical interface of the target objective.
  • the optical interferometry is carried out with a low coherence light source emitting, in the direction of the stack of optical elements, and more particularly along the Z axis, a beam of light, called beam of measurement.
  • the measurement beam illuminates the lens stack at a more or less wide measurement point depending on the focusing in the XY plane, and then travels through the stack of optical elements, in particular in the stacking direction, and passes through each optical interface in turn. At each optical interface, part of the beam is reflected, and constitutes a reflected beam.
  • This reflected beam is then picked up by a sensor located on the same side as the emission source, and is characterized by optical interferometry with a reference beam also coming from the light source.
  • “Coherence zone” means the zone in which interference between the measurement beam and the reference beam can form on the sensor.
  • the coherence zone can be moved by varying the difference in the length of the optical path between the two beams, for example by modifying the optical length of one or both of the beams.
  • the optical interferometry apparatus makes it possible to selectively detect an interference signal for each interface at the level of which the coherence zone is positioned, that is to say for each surface located in the coherence zone.
  • the coherence length of the light source is adjusted so as to be shorter than a minimum optical distance between two adjacent interfaces of the optical element.
  • an acquired interference signal comprises only the contribution of only one interface, or comes from only one interface.
  • the interference measurements are performed according to a field of view determined by the measuring means of the device.
  • the interferometric apparatus can operate in point mode by being configured to detect a point interference signal at a point in the field of view or at a point detector.
  • the training optical game can be the interference signal or the interferogram which is an intensity signal depending on the displacement of the coherence zone along the Z axis.
  • the interference signal can, for example, be seen as a succession of interference lines associated with each optical interface.
  • the optical interferometry apparatus may comprise an interferometric sensor, called a full-field interferometric sensor, configured to detect a full-field interference signal in a field of view and represented, for example, in the form of a 2D image (interference image) thanks to the detection element.
  • a full-field interferometric sensor configured to detect a full-field interference signal in a field of view and represented, for example, in the form of a 2D image (interference image) thanks to the detection element.
  • An interface to be measured can thus be imaged according to the field of view in a single measurement or by scanning a beam.
  • a measurement signal can be formed by a point interference signal associated with a pixel of the detection element, the intensity of which is detected according to the displacement in Z of the zone of consistency.
  • the full-field device can comprise an interferometric sensor with a Michelson interferometer.
  • the interferometric device can comprise an interferometric sensor with a Mach-Zehnder interferometer.
  • a point mode interferometry device and a full-field interferometry device can be associated.
  • the optical interferometry measurement between the measurement beam and the reference beam makes it possible to provide raw measurement data which includes, for optical interfaces:
  • the - in point mode at least one interference line whose position and amplitude depend on the geometric distance at which said optical interface is located, with respect to a point/plane of reference, at the measuring point.
  • the reference point/plane is the emission point/plane of the measurement wave, or else of a known reference interface forming part of the measurement device.
  • the position of an interference line makes it possible to determine the distance at which the optical interface associated with it is located, from the measurement point.
  • These sequences can be acquired in different ways depending on the analysis technique used.
  • the plurality of 2D interference signals can in particular be acquired according to a phase shift interferometric method or according to a vertical scanning interferometric method.
  • the interference signal can be processed by a digital holography calculation method.
  • 2D interference signals include amplitude information and phase information. Images associated with this amplitude information and images associated with this phase information can be constructed from the interference signals.
  • a single optical interferometry measurement can be carried out on an optical training objective, either by a real measurement on a real optical training objective or by simulation on an optical training objective. modeled in digital form, to obtain an optical game.
  • this single optical clearance which is used as training optical clearance in a training clearance, possibly after treatment.
  • a real or simulated optical interferometry measurement on the stack of optical elements of an optical objective can, for example, provide an optical clearance comprising:
  • raw measurement data representing the interference signal, - raw measurement data relating to positions, and possibly to amplitudes, of interference lines; - so-called raw measurement data, relating to interference images of an optical element, containing intensity information and phase information;
  • optical interferometry measurements can be carried out on an optical training objective, either a real training objective or by simulation on a training objective modeled in digital form, to obtain a or more optical games.
  • each optical interferometry measurement can provide an optical clearance.
  • the measurement step can provide any combination of at least one of the following optical clearances:
  • an optical clearance relating to the positions of the optical interfaces, or of the optical elements, along the Z axis can be obtained by one or more optical interferometry measurements;
  • an optical clearance relating to the thicknesses of the optical elements, along the Z axis can be obtained by one or more optical interferometry measurements;
  • an optical backlash of the surface profile of the optical interfaces can be obtained by one or more optical interferometry measurements
  • At least one training optical game can comprise, part or all, of raw values obtained by optical interferometry from the training objective.
  • the raw data can include position data, and possibly amplitude data, of at least one interference line.
  • the raw data can comprise data representing the amplitude image and/or the phase image associated with an interference image.
  • Non-limiting examples of raw measurement data are given later with reference to FIGURE 2b for an example of point mode interferometry, and with reference to FIGURE 2c-2f for an example of solid mode interferometry. field.
  • At least one training optical clearance may comprise at least one geometric value relating to at least one optical interface of the training lens deduced from raw optical interferometry values.
  • Such geometric data may include any of the following data:
  • the position along the Z axis of an optical interface can be determined as being the position of an interference line corresponding to said interface.
  • the thickness of an optical element, along the Z axis, can be determined by calculating the distance between the interference lines corresponding to each of the optical interfaces of said optical element.
  • the position of an optical interface with respect to the Z axis can be determined by performing several optical interferometry measurements, real or simulated, in particular in a central zone of the optical drive objective. By following, over the several measurements, the position, along the Z axis, of the interference line associated with said interface, it is possible to determine the position of the APEX of said optical interface.
  • the position of the APEX of the optical interface makes it possible to determine the position of said interface with respect to the Z axis, in the X-Y plane, and therefore its offset with respect to the Z axis.
  • the position of an interface with respect to the Z axis can be obtained, for example, by detecting an interference image of the interface in a central zone of the optical objective. training and analysis of this image and/or analysis of images of associated amplitudes or phases, in particular to obtain a profile of this surface and the position of the APEX of said optical interface.
  • the position of an optical element with respect to the Z axis can be determined according to the positions of these optical interfaces.
  • the inclination of an optical interface with respect to the Z axis can be determined by performing several optical interferometry measurements, in particular in a peripheral zone of the optical drive lens.
  • the position in the Z axis, of the line interference associated with said interface it is possible to determine the position of the interface along the axis at its edges, which makes it possible to determine the inclination of said interface with respect to the Z axis.
  • the inclination of an optical element with respect to the Z axis can be determined according to the inclinations of its optical interfaces.
  • the optical training game can be obtained by optical interferometric measurement, on a real optical training objective, by an optical interferometry device, for example as defined higher in point mode and/or full field mode.
  • the optical training game can be obtained by simulation, from an optical training lens modeled in digital form.
  • the optical training game is measured by simulation, on a training target itself digitally modeled.
  • an optical lens its architecture can be modeled by representing the optical interfaces (particularly those of the lenses) by analytical formulations and by numerically indicating their spacings.
  • the theoretical values of refractive index and Abbé number of the materials involved can also be given.
  • the raw interferometry data, as previously described, can also be simulated from the theoretical architecture of the lens.
  • the interference signals and/or the sequences of theoretical interference signals can be reconstituted by modeling the propagation of an incident beam and the backpropagation of the reflected beams in an optical objective whose architecture parameters are known.
  • the training base constitution phase can be accelerated.
  • At least one training performance set may include:
  • Transfer Modulation Function value for “Modulation Transfer Function” in English
  • the training performance game can be obtained by measuring, with a measuring device, on a real training optical objective.
  • such a training performance game can be obtained by an MTF measuring device, or a wavefront measuring device, on a real training objective.
  • the performance game can be obtained by simulation, from an optical training objective simulated in digital form.
  • optical lens its architecture can be modeled by representing the optical interfaces (particularly those of the lenses) by analytical formulations and by numerically indicating their spacings.
  • the theoretical values of refractive index and Abbé number of the materials involved can also be given.
  • These theoretical values can then be entered into optical design software, for example the OpticStudio software from Zemax, commercially available, to simulate and optimize the parameters defining the objective by calculating the theoretical functional performances. It is thus possible to calculate quite perfectly the optical transfer properties by simulation of the propagation of optical rays, this for different points of the scene to be observed, and the different associated points on the detection zone.
  • These transfer functions can thus be transformed by the software into the result of MTF calculations for example, by transformation in the frequency domain, around each chosen detection point.
  • Such a model can be a trained neural network, at least one polynomial relation, etc.
  • Such a model can be a computer program in any computer language, such as for example in machine language, in C, C++, JAVA, etc.
  • a model can be stored on a computer medium, such as a flash memory, a computer chip, a calculator, a processor, a hard disk, a computer, a server, etc.
  • a device for obtaining a functional characterization tool, during manufacture or after manufacture, of a target optical lens comprising a stack of several optical elements said device comprising:
  • training base means for constituting a base, called training base, of training games, each training game comprising for an optical objective, called training, of the same architecture as the target objective:
  • the computer unit can comprise a computer, a processor, a computer, a server, etc.
  • the means of constitution can comprise:
  • the device according to the invention for obtaining a functional characterization tool may comprise, in terms of means, any combination of at least one of the characteristics described above with reference to the method according to the invention for obtaining a functional characterization tool.
  • a method for functional characterization, during manufacture or after manufacture, of a target optical lens comprising a stack of several optical elements, said method comprising the following steps:
  • the at least one optical clearance measured can be measured on the target objective by an optical interferometry device, such as any of the optical interferometry devices, in point mode or in full field mode, described above.
  • the at least one measured optical clearance comprises data of the same nature, and has the same formalism as the training optical clearance.
  • the optical clearance measured can comprise raw data, or values of geometric parameters, like the training optical clearance.
  • a functional characterization device during manufacture or after manufacture, of a target optical lens comprising a stack of several optical elements, said device comprising:
  • optical interferometry apparatus for measuring, on said stack of optical elements, at least one optical clearance, called measured optical clearance
  • the functional characterization model can be integrated into a computer module such as a processor, a chip, a computer, a tablet, a server, etc. dedicated or not.
  • the functional characterization model can be integrated into the optical interferometry apparatus.
  • the characterization model can be found in an apparatus independent of said optical interferometry apparatus.
  • a method for manufacturing a batch of optical lenses comprising a second manufacturing phase comprising at least one iteration of a manufacturing step for an optical lens of said batch comprising the following operations:
  • the estimated performance set obtained for the optical lens can be compared to at least a range of performance values for determine if the estimated performance of the optical lens is satisfactory.
  • the optical lens can be subjected to at least one other test, for example by measuring MTF or wavefront by a device provided for this purpose. effect, in order to verify, by measurement, the performance of the optical lens.
  • the optical lens can be retouched to improve its performance.
  • at least one optical element of the optical lens can be repositioned or replaced.
  • this optical lens can be used to power the training base.
  • the manufacturing method according to the invention may comprise a first manufacturing phase, prior to the second manufacturing phase, comprising at least one iteration of a manufacturing step of an optical lens of said batch comprising the operations following:
  • This first manufacturing phase makes it possible to constitute a training base for training the functional characterization model used during the second manufacturing phase.
  • an optical lens manufacturing system comprising: - At least one means for stacking the optical elements forming an optical lens; And
  • a device for characterizing said optical objective according to the invention configured to implement the manufacturing method according to the invention.
  • the optical lens can be an optical lens of a Smartphone and in particular an optical lens of a camera module of a Smartphone.
  • the optical lens may be an optical lens of a tablet and in particular an optical lens of a camera module of a tablet.
  • the optical lens may be an optical lens of a camera, and in particular of a camera installed in a vehicle, and in particular of an autonomous vehicle.
  • the vehicle can be any type of vehicle, and in particular a land vehicle, such as a car, autonomous or not.
  • the vehicle can be any type of vehicle, and in particular a flying vehicle, such as an airplane, a helicopter, a drone, etc. independent or not.
  • a flying vehicle such as an airplane, a helicopter, a drone, etc. independent or not.
  • the optical lens may be an optical lens of a medical imaging device.
  • the medical imaging device can be a medical imaging device intended to be introduced, at least in part, into the body of a subject.
  • the medical imaging device can be an endoscope, and even more particularly a disposable endoscope.
  • FIGURE 1 is a schematic representation of an exemplary non-limiting embodiment of an optical lens, within the meaning of the present invention
  • FIGURES 2a and 2f are schematic representations of a non-limiting example of optical interferometry that can be implemented in the present invention.
  • FIGURE 3 is a schematic representation of a non-limiting exemplary embodiment of a method according to the invention for obtaining a functional characterization tool for an optical lens;
  • FIGURE 4 is a schematic representation of a non-limiting embodiment of a device according to the invention for obtaining a functional characterization tool for an optical lens;
  • FIGURE 5 is a schematic representation of a non-limiting exemplary embodiment of a method according to the invention for the functional characterization of an optical lens
  • FIGURE 6 is a schematic representation of a non-limiting embodiment of a device according to the invention for the functional characterization of an optical lens
  • FIGURE 7 is a schematic representation of a non-limiting embodiment of a method according to the invention for manufacturing an optical lens.
  • FIGURE 1 is a schematic representation of a non-limiting exemplary embodiment of an optical objective that can be implemented in the present invention.
  • An optical objective has the function of focusing an image of a scene in an image plane, generally constituted by a CMOS camera (known as “CMOS Imager System” which provides the acronym CIS).
  • CMOS Imager System which provides the acronym CIS.
  • Such an objective is generally made up of a stack of optical elements comprising any combination of optical elements such as lenses, spacing and opacification washers, etc.
  • each optical element of said lens is selected individually and stacked with the other optical elements in an assembly barrel, according to a given order.
  • the stack is then secured to the barrel by known techniques, for example by gluing.
  • the optical lens is functionally tested by known techniques, such as for example by MTF measurements, in order to test the performance of said optical lens.
  • MTF measurement makes it possible to test the contrast quality of the image of a target, at different points of the image, and if necessary for different distances between the target and the measurement system, with the if necessary different focuses, or adjustment of the lens/image distance to obtain sharpness.
  • MTF measurement provides a set of values for functional parameters. These values are then tested to determine if each value of a parameter is within a predetermined range associated with that parameter. If all or most of the measured values are within the predefined ranges, then the functional performance of the lens is considered satisfactory.
  • the MTF measurement is given by way of example only and is in no way limiting. Other measurement techniques can be used to test the quality of the optical lens, such as for example a wavefront measurement technique.
  • JPE JPE
  • JPA JPA
  • the optical lens 100 shown in FIGURE 1 may be an optical training lens, also called a training lens.
  • the optical lens 100 represented in FIGURE 1 can be a target optical lens, also called a target lens, the performance of which is to be characterized.
  • lens 100 includes four lenses 102-108 stacked in a stacking direction 110, also referred to as the Z axis, in a barrel 112. At least two lenses 102-108 can be separated from one another by an empty space, called an "air gap", or by a spacer or spacer, also called a "spacer”.
  • Each lens has two interfaces, namely an interface, called upstream, and an interface, called downstream, in the direction of the stack 110.
  • the lens 102 has an upstream interface 114i and a downstream interface 1142
  • the lens 104 has an upstream interface 114s and a downstream interface 1144
  • lens 106 has an upstream interface 114s and a downstream interface 114e
  • lens 108 has an upstream interface 114? and a downstream interface 114s.
  • FIGURES 2a is a schematic representation of a non-limiting exemplary embodiment of optical interferometry that can be implemented by the present invention.
  • the example of interferometry measurement shown in FIGURE 2a can be used to determine either at least one optical clearance of a training target that can be used in a training game, or at least one optical clearance measured from a target objective in order to characterize said target objective.
  • the optical interferometry measurement is carried out by an optical interferometry apparatus 200, shown very schematically in FIGURE 2a.
  • the device 200 comprises a light source 202 and an interferometry sensor 204.
  • the source 202 emits, in the direction of the stack of optical elements, a beam 206 of coherent light, called a measurement beam, for example a beam laser, at a measurement point or according to a field of view 208 in the X-Y plane, perpendicular to the direction 110.
  • the measurement beam 206 then travels through the stack of optical elements, in particular in the stacking direction, also called the Z axis, and passes through each optical interface 114 in turn.
  • a part 210i of the measurement beam 206 is reflected, such as:
  • Each reflected beam 210i of the measurement beam 206 is then picked up by the sensor 204 located on the same side as the emission source 202, and will produce an interference signal when this reflected beam 210i and a reference beam 212, also coming from the source 202 of light recombines on the sensor 204, the difference in the paths traveled by the two respective beams being less than the coherence length of the emission source 202.
  • the sensor 204 provides an interference line, called the main line, or an interference image, depending on the illumination and detection modes implemented, at an optical distance corresponding to the position of the interface with respect to the emission source 202, or any other predetermined reference.
  • each of the other reflected beams 2102-2108 can, itself, be reflected in the other direction on passing from a previous interface, which can generate multiple reflection optical beams (not shown) picked up by the sensor 204.
  • These beams with multiple reflections generate interference lines, called secondary lines, or secondary images, generally of lower amplitude.
  • the optical interferometry measurements can be carried out with a measurement beam from an interferometric sensor illuminated by a low coherence light source.
  • the optical interferometry apparatus has positioning means for relatively positioning a coherence zone of the interferometric sensor at the interface to be measured.
  • the interface to be measured can be a “buried” interface, that is to say, one of the interfaces inside the optical element. To arrive at such a buried interface, the measurement beam must therefore cross other interfaces of the optical element.
  • the device according to the invention makes it possible to selectively detect an interference signal for each interface at the level of which the coherence zone is positioned, that is to say for each surface located in the coherence zone since the length of coherence of the light source is adjusted so as to be shorter than a minimum optical distance between two adjacent interfaces of the optical element.
  • an interference signal for each interface at the level of which the coherence zone is positioned, that is to say for each surface located in the coherence zone since the length of coherence of the light source is adjusted so as to be shorter than a minimum optical distance between two adjacent interfaces of the optical element.
  • a single interface is in the coherence zone.
  • the interference measurements can be performed according to a field of view determined by the measurement means of the device.
  • the measurements can thus be carried out either in full field, or by sweeping the field of view.
  • Digital processing means of the device according to the invention can be configured to produce, from the interference signal, information on the shape of the interface measured according to the field of view.
  • FIGURE 2b gives a schematic and partial representation of raw measurement data obtained for an optical interferometry measurement, such as that described with reference to FIGURE 2a.
  • illumination according to a measurement point is used and the coherence zone is moved along the Z axis 110 by means of movement means.
  • each interference measurement provides raw data 220.
  • Raw data 220 includes main lines 222i, each main line corresponding to an optical interface.
  • a main line 222i is obtained for the interface 114i, a main line 2222 for the interface 1142, etc. (the 1148 interface not appearing in the example shown in FIGURE 2b).
  • the raw data 220 also includes secondary lines corresponding to multiple reflections, and associated with the interfaces 1142-1148.
  • each line is given on the abscissa and the normalized amplitude of each line is given on the ordinate.
  • FIGURES 2c-2f are schematic and partial representations of another example of raw measurement data obtained for an optical interferometry measurement, such as that described with reference to FIGURE 2a
  • FIGURES 2c-2f an illumination according to a full field mode is used and the coherence zone has been positioned in order to measure a buried lens surface.
  • FIGURE 2c shows the interference signal detected during a digital holography microscopy (DHM) measurement.
  • FIGURES 2d and 2e represent respectively the amplitude and phase images (in this folded example) calculated from the interference signal.
  • FIGURE 2f is an image of the surface topography of a buried lens obtained from phase information.
  • an optical game comprising the raw measurement data, in part or in whole, namely: - in an illumination configuration according to a measurement point, for example:
  • an optical set comprising, not raw measurement data obtained by optical interferometry, but values of geometric parameters relating to the optical interfaces of the lens, namely:
  • the optical clearance comprises a distance value per interface, respectively per optical element
  • the optical game comprises two (signed) distance values (one along the X axis and the other along the Y axis) for each interface, respectively optical element;
  • the optical game comprises two angle values (one with respect to the X axis and the other with respect to the Y axis) for each interface, respectively optical element.
  • each training set JE also comprises a single optical training set JOA.
  • each training set JE also comprises several optical training sets JOA.
  • FIGURE 3 is a schematic representation of a non-limiting exemplary embodiment of a method for obtaining a functional characterization tool, during manufacture or after manufacture, of a target optical objective.
  • the method 300 of FIGURE 3 comprises a phase 302 of constitution of a training base, denoted BA, comprising a multitude of training games, denoted JEi-JEk.
  • Each JEi training set includes:
  • each training set JEi comprises a single optical training set JOAi;
  • each JEi training set includes only one JPAi training performance set.
  • the phase 302 comprises a step 304 of determining a training game JE for a training objective.
  • Step 304 comprises a step 306 of obtaining a training optical clearance, JOAi, for the training objective, which can for example be the objective 100 of FIGURE 1.
  • JOAi training optical clearance
  • the training optical game JOAi can comprise raw interferometric measurement data, such as for example the data of FIGURES 2b-2f.
  • the training optical game JOAi can comprise values of at least one geometric parameter relating to at least one optical interface, or an optical element, of the training objective, such as a geometric distance , a thickness, an inclination with respect to the Z axis, an offset with respect to the Z axis in the X-Y plane, etc.
  • step 304 comprises one for calculating said values of geometric parameter(s) from the raw interferometric measurement data, for example from the position, and/or the amplitude, of the lines of interference.
  • the training optical game JOAi can be obtained by an interferometric measurement, such as for example that described with reference to FIG. 2a, carried out by at least one interferometry device on a real training objective.
  • the optical training game JOAi can be obtained by simulation, from a digitally modeled training objective.
  • the optical drive clearance is measured by simulation.
  • the optical architecture of the training lens can be modeled by representing the optical interfaces (particularly those of the lenses) by analytical formulations and by numerically indicating their spacings. The theoretical values of refractive index and Abbé number of the materials involved can also be given.
  • the raw interferometry data, as described previously, can then be simulated from the modeled architecture of the training objective. Interference signals and/or sequences of interference signals can be reconstructed by modeling the propagation of an incident beam and the back-propagation of the reflected beams in a modeled training objective whose architecture parameters are known. These raw values obtained by simulation can then be used as a training optical game, or be used to calculate to obtain a training optical game.
  • Step 304 of obtaining a training set comprises a step 308 of obtaining a training performance set, JPAi, for the training optical objective.
  • the training performance game JPAi can be obtained by a measurement on a real training objective, for example by an MTF measuring device.
  • the training performance set JPAi can be obtained by simulation, from a digitally modeled training objective.
  • the training performance game is measured by simulation.
  • the architecture of the optical drive lens can be modeled by representing the optical interfaces (particularly those of the lenses) by analytical formulations and by numerically indicating their spacings.
  • the theoretical values of refractive index and Abbé number of the materials involved can also be given. These theoretical values can then be entered into commercially available optical design software to simulate and optimize the lens defining parameters by calculating the theoretical functional performance. It is thus possible to calculate the optical transfer properties by simulation of the propagation of optical rays, for different points of the scene to be observed, and the different associated points on the detection zone.
  • These transfer functions can thus be transformed by software into the result of MTF calculations for example, by transformation in the frequency domain, around each chosen detection point.
  • step 304 provides, for a training objective, real or digitally modeled, a training game JEi comprising an optical training game JOAi and a performance game JPAi.
  • a training game JEi thus obtained is stored in the training base BA.
  • Steps 304-310 are repeated for a multitude of optical training objectives so as to obtain a learning base comprising a multitude of JEi-JEk training sets.
  • the method 300 then comprises phase 320 of training a functional characterization model with said training base BA.
  • the functional characterization model can for example be a CNN neural network, comprising at least one hidden layer for example. It is important to note that the number of layers of the CNN is a function of the number of data in the at least one optical game provided as input of said neural network, and of the number of data in the at least one performance game desired in exit.
  • the training phase 320 includes a training step 322 .
  • the training step 322 includes a step 324 during which an optical training game, for example JOAi, of a first training game, for example JEi, is given as input to the neural network.
  • the neural network outputs an estimated training performance set, denoted JPAi e
  • an error, Ei is calculated between the estimated training performance set JPAi e and the training performance set, JPAi, of said training set JEi.
  • the calculated error can for example be a Euclidean distance or a cosine distance between the game JPAi e and the game JPAi.
  • the training step 322 is repeated for each training set JEi-JEk, so that k error values Ei-Ek associated respectively with each training set JEi-JEk are obtained.
  • an overall error is calculated for all of the training sets, JEi-JEk, for example by adding the k errors Ei-Ek obtained.
  • the coefficients, or weights, of the CNN neural network are updated, for example by an error gradient backpropagation algorithm.
  • Steps 322-330 are repeated several times until the overall error calculated in step 330 no longer varies for several, for example 5, successive iterations. When this is the case, the CNN neural network is considered to be sufficiently trained.
  • the method 300 provides a trained functional characterization model 340 that can be used to estimate the optical performance of a target optical lens having the same architecture as the training optical lenses.
  • the functional characterization model 340 is not limited to a neural network.
  • the functional characterization model 340 can comprise, or can be, a method of finding correlations, for example by regression method, between the optical training game JOAi and the training performance game. JPAi, of every JEi training game.
  • the search for correlations can be done via a method of least squares. It can consist in setting up a supposed polynomial relation between the JPAi and JOAi, and this for each JEi. Then, the method of least squares makes it possible to find the best set of coefficients of the polynomials which minimizes the error between the outputs calculated by the polynomials obtained and the JPAi.
  • FIGURE 4 is a schematic representation of a non-limiting exemplary embodiment of a device according to the invention for obtaining a tool for the functional characterization of an optical objective during its manufacture.
  • the device 400 comprises an optical interferometry apparatus 402 for carrying out at least one interferometric measurement with a view to obtaining at least one training optical clearance JOAi, on an optical training objective 404.
  • the apparatus 402 can for example be the device optical interferometer 200 of FIGURE 2a.
  • the driving optical lens may be the optical lens 100 of FIGURE 1, or at least have an architecture identical to that of the optical lens 100 of FIGURE 1.
  • the device 400 comprises an apparatus 406 of measurement of performance values in order to obtain at least one training performance set JPAi.
  • the device 406 can for example be an MTF measuring device available on the market.
  • the device 400 further comprises a computer unit 408 to implement training of a characterization model, such as for example:
  • the unit 408 can be any calculation module or any computing module such as a server, a computer, a tablet, a processor, a calculator, an electronic chip, etc.
  • the device 400 is configured to implement the method 300 of FIGURE 3.
  • FIGURE 5 is a schematic representation of a non-limiting exemplary embodiment of a method according to the invention for the functional characterization of an optical objective.
  • the method 500 of FIGURE 5 can be used for the characterization of a target optical objective 502 comprising several lenses by using a previously trained characterization model, such as for example the characterization model 340 provided by the method 300 of FIGURE 3.
  • Lens 502 may for example be optical lens 100 of FIGURE 1, without loss of generality.
  • the characterization method 500 comprises a step 504 of measuring an optical clearance measured by optical interferometry on the stack of optical elements of the target lens 502.
  • This measurement step 504 carries out, on the stack of optical elements of the target optical objective, one or more optical interferometry measurements 506, such as for example the optical interferometry measurement described with reference to FIGURES 2a-2f, without however being there limited.
  • This measurement step 504 provides one or more measured optical clearances JOi-JOm, with m>l.
  • each measured optical clearance J0i can include other data, as described above with reference to FIGURES 2a-2f. In what follows, without loss of limitation, it is considered that a single optical clearance JO is measured.
  • the measurement step 504 comprises a step 508 of calculating said at least one value of the geometric parameter from the raw interferometric measurement(s) data, for example from the position, and/or the amplitude, interference lines. This step 508 is optional and is not necessarily implemented when the measured optical clearance JO includes raw data.
  • the optical game JO is supplied to a previously trained functional characterization model, such as the functional characterization model 340.
  • This functional characterization model 340 supplies in response an estimated performance game JPE for said target objective.
  • the JPE can include one or more values. Preferably, the JPE comprises several values.
  • At least one value of a JPE can be an estimated value:
  • the method 500 can be repeated as many times as desired to characterize several target objectives.
  • the method 500 allows a functional characterization of the target optical lens by estimation with a previously trained functional characterization model, without measuring the functional quality of said target lens, or measuring the individual parameters of each element. optics of the target optical objective prior to their stacking.
  • FIGURE 6 is a schematic representation of an exemplary non-limiting embodiment of a device according to the invention for the functional characterization of a lens during its manufacture.
  • the device 600 comprises an optical interferometry device 602 for carrying out at least one interferometric measurement with a view to obtaining at least one measured optical clearance.
  • the device 602 can for example be the optical interferometry device 200 of FIGURE 2a, or the interferometry device 402 of FIGURE 4.
  • the device 600 further comprises a characterization module 604 executing a functional characterization model of an optical objective, from at least one measured optical clearance, such as for example the model 340 of FIGURE 3.
  • the characterization module 604 can be any calculation module or any computing module executing the characterization model 340, such as a server, a computer, a tablet, a processor, a calculator, an electronic chip, etc.
  • the characterization device 600 can comprise a calculation module 608 for calculating at least one value of a geometric parameter relating to the optical interfaces, or elements, of the optical objective, from the measurement data raw values provided by the optical interferometry device 602.
  • the at least one measured optical clearance comprises values of geometric parameters calculated by said calculation module 608.
  • FIGURE 7 is a schematic representation of a non-limiting embodiment of a method according to the invention for manufacturing optical lenses according to the invention.
  • the method 700 can include a first manufacturing phase 702 during which a first part of a batch of lenses is manufactured. This first part includes a multitude of optical lenses. During this phase 702 an optical lens is manufactured during a step 704. For each optical lens manufactured, a drive clearance JE is measured and stored during a step 706, in order to constitute a training, such as for example the training base BA, for example by implementing phase 302 of method 300 of FIGURE 3.
  • the characterization model is trained with the training base BA, for example by implementing the training phase 320 of FIGURE 3.
  • the method 700 can then include a second manufacturing phase 710 during which the lenses remaining in the batch are manufactured.
  • This phase 710 comprises, for each optical lens, a step 712 of start of manufacture of said optical lens, at least until stacking of the optical elements making up said optical lens.
  • the optical lens is characterized by using the functional characterization model obtained in step 708, and in particular the model 340, for example by implementing the method 500 of FIGURE 5.
  • the estimated performance of the optical lens is judged to be satisfactory, its manufacture is continued or validated during a step 716.
  • the optical lens can be subjected to at least one other test, for example by measuring MTF or wave front by a device provided for this purpose. effect, in order to verify, by measurement, the performance of the optical lens.
  • the optical lens can be retouched to improve its performance.
  • at least one optical element of the optical lens can be repositioned or replaced.

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Abstract

L'invention concerne un procédé (300) d'obtention d'un outil de caractérisation fonctionnelle d'un objectif optique cible (502), ledit procédé (300) comprenant : - une phase (302) de constitution d'une base (BA), dite base d'entrainement, de jeux d'entrainement, comprenant pour un objectif optique d'entrainement (404) : - au moins un jeu optique d'entrainement (JOAi) comprenant des données relatives à au moins un paramètre géométrique d'au moins une interface optique dudit objectif optique d'entrainement (404); - au moins un jeu de performance comprenant des données relatives à une performance fonctionnelle dudit objectif optique d'entrainement; et - une phase (320) d'entrainement d'un modèle de caractérisation fonctionnelle avec ladite base d'entrainement (BA). Elle concerne également un dispositif d'obtention d'un outil de caractérisation fonctionnelle d'un objectif optique cible, un procédé et un système de caractérisation d'objectifs optiques mettant en œuvre un tel procédé, ou dispositif, de caractérisation

Description

DESCRIPTION
Titre : Procédé d'obtention d'un outil de caractérisation fonctionnelle, en cours de fabrication ou après fabrication, d'un objectif optique.
[0001] La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'obtention d'un outil de caractérisation fonctionnelle, en cours de fabrication ou après fabrication, d'un objectif optique. Elle concerne également un procédé et un système de caractérisation d'objectifs optiques mettant en œuvre un tel procédé, ou dispositif, de caractérisation.
[0002] Le domaine de l'invention est le domaine de la caractérisation qualitative des objectifs optiques.
État de la technique
[0003] Les objectifs optiques sont utilisés dans divers appareils, tels que par exemple des caméras, des appareils photos, des Smartphones, etc. pour imager une scène, ou alors en tant que source lumineuse, pour projeter des motifs, éclairer une scène, etc.
[0004] Un objectif optique est constitué d'un empilement de lentilles optiques convergentes, divergentes, asphériques, ou éventuellement d'autres formes complexes, séparées entre-elles par un espace vide, également appelé « air gap » en anglais, ou par une entretoise, également appelé « spacer » en anglais. Elles sont généralement assemblées via un dispositif que l'on appelle fût ou barillet. Une fois assemblé, l'objectif optique est testé pour déterminer une donnée de performance relative au fonctionnement dudit objectif, principalement pour valider ou non la qualité fonctionnelle dudit objectif.
[0005] Il existe actuellement différentes techniques pour tester un objectif optique lors de sa fabrication.
[0006] On connait des techniques de test par des mesures fonctionnelles, telles que par exemple la technique de caractérisation par Fonction de Modulation de Transfert, appelé « MTF » pour « Modulation Transfer Function » en anglais. Cette technique permet, par relevé de contraste en plusieurs points de mesure sur l'objectif optique, de valider ou non les performances dudit objectif optique en fin de fabrication. Les techniques de test par des mesures fonctionnelles, et en particulier la technique MTF, sont des techniques chronophages. De plus, ces techniques se concentrent sur l'objectif optique après sa fabrication, de sorte que lorsque l'objectif optique testé n'est pas performant, sa fabrication constitue entièrement une perte de temps et d'argent.
[0007] Il existe aussi une technique pour caractériser individuellement les éléments optiques composant l'objectif optique, avant sa fabrication. Cette technique prévoit de mesurer des valeurs de paramètres individuels sur chaque élément optique de l'objectif et de comparer cette valeur à des fourchettes de tolérances prédéterminées. Cependant, le nombre de paramètres mis en jeu dans cette technique peut être important, ce qui rend ces techniques chronophages aussi. De plus, il est en réalité difficile de prévoir les corrélations entre les paramètres individuels de chaque élément optique d'un objectif optique et sa performance finale. En effet, il a été observé que maintenir les paramètres individuels d'un élément optique dans une fourchette de valeurs ne garantit pas nécessairement la performance d'un objectif optique fabriqué qui va aussi dépendre du contexte des autres paramètres individuels et des combinaisons favorables ou non des paramètres dans leur fourchette de valeurs. Ces situations montrent que la technique existante n'est pas très efficace.
[0008] Un but de la présente invention est de remédier à au moins un des inconvénients précités.
[0009] Un autre but de l'invention est de proposer un outil pour la caractérisation fonctionnelle moins chronophage d'objectifs optiques.
[0010] Un autre but de l'invention est de proposer un outil pour la caractérisation fonctionnelle d'objectifs optiques plus simple et plus évolutif, en particulier en fonction de l'architecture des objectifs optiques.
[0011] Il est aussi un autre but de l'invention de proposer un outil plus performant pour la caractérisation fonctionnelle d'objectifs optiques.
Exposé de l'invention [0012] L'invention propose d'atteindre au moins l'un des buts précités par un procédé d'obtention d'un outil de caractérisation fonctionnelle, en cours de fabrication ou après fabrication, d'un objectif optique cible comprenant un empilement de plusieurs éléments optiques, ledit procédé comprenant :
- une phase de constitution d'une base, dite base d'entrainement, de jeux d'entrainement, chaque jeu d'entrainement comprenant pour un objectif optique, dit objectif d'entrainement, de même architecture que l'objectif cible :
■ au moins un jeu de données, dit jeu optique d'entrainement, comprenant des données relatives à au moins un paramètre géométrique d'au moins une interface optique dudit objectif optique d'entrainement, obtenu par interférométrie optique sur l'empilement d'éléments optiques dudit objectif d'entrainement ; ■ au moins un jeu de données, dit jeu de performance d'entrainement, comprenant des données relatives à une performance fonctionnelle dudit objectif optique d'entrainement déterminée suivant une technique de mesure de performance prédéterminée ; et
- une phase d'entrainement d'un modèle de caractérisation fonctionnelle avec ladite base d'entrainement.
[0013] Ainsi, le procédé selon l'invention propose un modèle de caractérisation fonctionnelle qui permet de prédire, lors de sa fabrication, la performance fonctionnelle d'un objectif optique cible comprenant un empilement de plusieurs éléments optiques, en fonction de valeurs d'interférométrie optique relatives aux interfaces optiques dudit objectif optique cible, sans avoir à réaliser de mesure fonctionnelle sur ledit objectif optique cible, par exemple par une méthode de mesure de MTF. De plus, l'invention propose un outil permettant de caractériser un objectif optique sans avoir à caractériser individuellement chaque élément optique de l'objectif optique. Ainsi, l'outil proposé par la présente invention permet une caractérisation moins chronophage et plus simple que les solutions actuelles. [0014] De plus, dans la présente invention, le jeu optique d'entrainement est déterminé par interférométrie optique sur l'ensemble des éléments optiques formant l'objectif d'entrainement après que lesdits éléments optiques sont empilés, et non sur chaque élément optique individuellement. Ainsi, la caractérisation est réalisée en prenant en compte à la fois chaque élément optique, mais aussi son association avec les autres éléments optiques formant l'objectif optique, ce qui permet une caractérisation plus complète et plus réaliste, et donc plus performante.
[0015] Avantageusement, selon l'invention le jeu optique est obtenu par interférométrie optique effectuée uniquement depuis une face, ou un côté, de l'empilement sans avoir à retourner ledit empilement. Ainsi, le jeu optique est obtenu de manière plus rapide. Dans ce cas, l'interférométrie optique permet d'obtenir des données relatives à chaque interface optique de l'objectif, y compris chaque interface optique, dite enterrée, c'est-à-dire une interface optique qui n'est visible uniquement au travers d'une autre interface optique dudit objectif.
[0016] Les éléments optiques composant un objectif optique sont empilés suivant une direction d'empilement, également appelé axe Z dans la suite, ou encore l'axe de l'objectif optique. Le plan perpendiculaire à l'axe Z, c'est-à- dire le plan selon lequel chaque élément optique s'étend, est appelé le plan X-Y dans la suite.
[0017] Dans la présente demande, jeu optique comprend des données relatives à la géométrie des interfaces optiques de l'objectif, également appelé « paramètre géométrique » de l'interface.
[0018] Par « paramètre géométrique d'une interface optique », on entend, par exemple, et sans perte de généralité :
- une position de l'interface optique au sein de l'objectif, dans l'axe Z ;
- une position d'un APEX de l'interface optique, en particulier dans le plan X-Y et/ou
- une position d'un APEX de l'interface optique, en particulier dans l'axe Z,
- une inclinaison (TIP et/ou TILT) de ladite interface optique par rapport à l'axe Z,
- un décentrement d'une interface optique, ou d'un élément optique, par rapport à l'axe Z, dans le plan X-Y.
[0019] Par « interface optique enterrée », on entend une interface qui, lors de l'interférométrie optique, n'est visible que par l'intermédiaire d'au moins une autre interface optique. L'au moins une autre interface optique au travers de laquelle l'interface enterrée est visible peut être une interface optique d'un même élément optique, ou une interface optique d'un autre élément optique. [0020] Deux objectifs optiques ont une architecture identique lorsque chacun de ces objectifs comprennent par conception des éléments optiques identiques empilés par conception de manière identique.
[0021] Suivant des modes de réalisation, le modèle de caractérisation fonctionnelle, peut comprendre :
- un réseau de neurones, en particulier régressif, et encore plus particulièrement un réseau de neurones CNN à apprentissage profond,
- un modèle de régression linéaire de polynômes,
- une équation gaussienne, obtenue par une méthode des moindres carrés, ou
- une méthode d'analyse statistique.
[0022] En particulier, le modèle de caractérisation fonctionnelle peut être un réseau de neurones CNN (pour « Convolutionnal Neural Network ») comportant par exemple une couche cachée. Il est important de noter que le nombre de couches du réseau de neurones est fonction du nombre de données dans l'au moins un jeu optique fourni en entrée dudit réseau de neurones, et du nombre de données dans l'au moins un jeu de performance souhaité en sortie.
[0023] La phase d'entrainement est réalisée avec une base d'entrainement comprenant une multitude de jeux d'entrainement, par exemple notés JEi- JEk. Chaque jeu d'entrainement J Ei comprend :
- au moins un jeu optique d'entrainement, par exemple noté JOAi ;
- un jeu de performance d'entrainement, par exemple noté JPAi.
[0024] La phase d'entrainement peut comprendre plusieurs itérations d'une étape d'entrainement comprenant les étapes suivantes :
- chaque jeu optique d'entrainement JOAi de chaque jeu d'entrainement JEi est donné en entrée du réseau de neurones. Le réseau de neurones donne en sortie un jeu de performance d'entrainement estimé, noté JPAie ; - puis, une erreur, Ei, peut être calculée entre le jeu de performance d'entrainement estimé JPAie et le jeu de performance d'entrainement, JPAi, pour chaque jeu d'entrainement JEi. L'erreur calculée peut par exemple être une distance euclidienne ou une distance cosinus entre le JPAie et le JPAi ;
- ensuite une erreur globale peut être calculée pour l'ensemble des jeux d'entrainement, JEI-JEK, par exemple en additionnant les K erreurs JEi-JEk obtenues ; et
- les coefficients, ou poids, du réseau de neurones CNN sont mis à jour, par exemple par un algorithme de retropropagation du gradient de l'erreur.
[0025] L'étape d'entrainement peut être répétée plusieurs fois jusqu'à ce que l'erreur global calculée ne varie plus pendant plusieurs, par exemple 5, itérations successives. Lorsque c'est le cas, le réseau de neurones CNN peut être considéré comme étant entrainé.
[0026] Alternativement, ou en plus de ce qui vient d'être décrit, il est possible d'utiliser une première partie de la base d'entrainement, par exemple JEi-JEj, pour l'entrainement du réseau de neurones et une deuxième partie de la base d'entrainement, par exemple JEj+i-JEk, pour valider l'entrainement du réseau de neurones. Si les sorties du réseau de neurones obtenues sont assez proches des valeurs attendues, l'apprentissage est considéré comme acceptable. Sinon, plus de jeux d'entrainements sont présentés, ou bien la topologie du réseau est modifiée (nombre de couches, nombre de neurones par couches...) jusqu'à obtention d'un apprentissage satisfaisant.
[0027] Bien entendu, le modèle de caractérisation n'est pas limité à un réseau de neurones.
[0028] Suivant une alternative, le modèle de caractérisation peut comprendre, ou peut être, une méthode de recherche de corrélations, par exemple par méthode de régression, entre le jeu optique d'entrainement JOAi et les jeux de performance d'entrainement JPAi, de chaque jeu d'entrainement JEi.
[0029] Suivant un exemple de réalisation, la recherche des corrélations peut se faire via une méthode des moindres carrés. Elle peut consister à la mise en place d'une relation polynomiale supposée entre les JPAi et JOAi, et cela pour chaque JEi. Ensuite, la méthode des moindres carrés permet de trouver le meilleur jeu de coefficients des polynômes qui minimise l'erreur entre les sorties calculées par les polynômes obtenus et les JPAi.
[0030] Suivant des modes de réalisation particulièrement avantageux, au moins un jeu d'entrainement peut être obtenu à partir d'un objectif optique d'entrainement faisant partie d'un même lot d'objectifs que l'objectif cible, en particulier lors de la fabrication dudit lot d'objectifs. Autrement dit, dans ce cas, la base d'entrainement est obtenue, en partie ou en totalité, par des mesures réalisées sur des objectifs optiques faisant partie du même lot que l'objectif optique cible et qui ont été fabriqués préalablement.
[0031] Ainsi, le modèle de caractérisation est plus précis et permet de réaliser une caractérisation fonctionnelle plus précise.
[0032] Par « objectifs de même lot », on entend des objectifs qui proviennent d'une même architecture (même « design ») conçue pour que les objectifs réalisent une performance optique similaire. En supplément, ces objectifs peuvent aussi avoir des caractéristiques de fabrication communes telles que provenir d'une même ligne de production, être produits avec une machine commune, à des périodes semblables, etc...
[0033] Dans ce cas, une première partie des objectifs fabriqués d'un même lot est utilisée pour constituer une base d'entrainement. En particulier, pour chaque objectif de cette première partie du lot, un jeu d'entrainement est constitué en réalisant, pour ledit objectif fabriqué :
- au moins une mesure d'interférométrie optique pour obtenir au moins un jeu optique d'entrainement mesuré, et
- au moins une mesure fonctionnelle, pour obtenir au moins un jeu de de performance d'entrainement mesuré.
[0034] Ainsi, les premiers objectifs fabriqués d'un lot permettent de constituer une base d'entrainement. Cette dernière est utilisée pour entrainer le modèle de caractérisation fonctionnelle lors de la phase d'entrainement. Une fois le modèle de caractérisation entrainé, il est utilisé pour caractériser les objectifs suivants dudit lot, lors de leur fabrication.
[0035] Selon l'invention, le jeu optique d'entrainement est obtenu par interférométrie optique, soit par mesure physique réalisée par un appareil de d'interférométrie optique sur un objectif optique réel, soit par une mesure réalisée par simulation sur un objectif optique, réel ou non, modélisé sous forme numérique.
[0036] L'interférométrie optique permet d'obtenir au moins une donnée relative à une géométrie d'au moins une interface optique de l'objectif cible. Suivant un exemple de réalisation particulier, l'interférométrie optique est réalisée avec une source de lumière à faible cohérence émettant, en direction de l'empilement d'éléments optiques, et plus particulièrement selon l'axe Z, un faisceau de lumière, appelé faisceau de mesure. Le faisceau de mesure, illumine l'empilement d'objectif en un point de mesure plus ou moins large selon la focalisation dans le plan X-Y, et parcourt alors l'empilement d'éléments optique, en particulier dans la direction d'empilement, et traverse chaque interface optique à tour de rôle. À chaque interface optique, une partie du faisceau est réfléchie, et constitue un faisceau réfléchi. Ce faisceau réfléchi est alors capté par un capteur se trouvant du même côté que la source d'émission, et est caractérisé par interférométrie optique avec un faisceau de référence provenant aussi de la source de lumière. Par « zone de cohérence », on entend la zone dans laquelle des interférences entre le faisceau de mesure et le faisceau de référence peuvent se former sur le capteur. La zone de cohérence peut être déplacée en variant la différence de la longueur du chemin optique entre les deux faisceaux, par exemple en modifiant la longueur optique d'un des faisceaux ou des deux. L'appareil d'interférométrie optique permet de détecter sélectivement un signal d'interférence pour chaque interface au niveau de laquelle la zone de cohérence est positionnée, c'est-à-dire pour chaque surface se trouvant dans la zone de cohérence. Préférentiellement, la longueur de cohérence de la source lumineuse est ajustée de sorte à être plus courte qu'une distance optique minimale entre deux interfaces adjacentes de l'élément optique. Ainsi, pour chaque mesure, une seule interface se trouve dans la zone de cohérence, et donc, un signal d'interférence acquis ne comprend que la contribution d'une seule interface, ou ne provient que d'une seule interface. Les mesures des interférences sont effectuées selon un champ de vue déterminé par les moyens de mesure du dispositif. [0037] Selon un mode de réalisation, l'appareil interférométrique peut opérer en mode point en étant configuré pour détecter un signal d'interférence ponctuel en un point du champ de vue ou en un détecteur ponctuel. Le jeu optique d'entrainement peut être le signal d'interférence ou l'interférogramme qui est un signal d'intensité fonction du déplacement de la zone de cohérence le long de l'axe Z. Le signal d'interférence peut, par exemple, être vu comme une succession de raies d'interférence associées à chaque interface optique.
[0038] Alternativement ou en plus, l'appareil d'interférométrie optique peut comprendre un capteur interférométrique, dit capteur interférométrique en plein champ, configuré pour détecter un signal d'interférence en plein champ dans un champ de vue et représenté, par exemple, sous la forme d'une image 2D (image d'interférence) grâce à l'élément de détection.
[0039] Une interface à mesurer peut ainsi être imagée selon le champ de vue en une seule mesure ou par balayage d'un faisceau.
[0040] Dans un exemple particulier de mise en œuvre, un signal de mesure peut être formé par un signal d'interférence ponctuel associé à un pixel de l'élément de détection dont l'intensité est détectée suivant le déplacement en Z de la zone de cohérence.
[0041] Selon un exemple, le dispositif plein champ peut comprendre un capteur interférométrique avec un interféromètre de Michelson. Selon un autre exemple, le dispositif interférométrique peut comprendre un capteur interférométrique avec un interféromètre de Mach-Zehnder.
[0042] Selon un mode de réalisation, un appareil d'interférométrie en mode point et un appareil d'interférométrie en plein champ peuvent être associés.
[0043] La mesure d'interférométrie optique entre le faisceau de mesure et le faisceau de référence permet de fournir des données de mesure brutes qui comprennent, pour des interfaces optiques :
- en mode point : au moins une raie d'interférence dont la position et l'amplitude dépendent de la distance géométrique à laquelle se trouve ladite interface optique, par rapport à un point/plan de référence, au point de mesure. En particulier, le point/plan de référence est le point/plan d'émission de l'onde de mesure, ou alors d'une interface de référence connue faisant partie du dispositif de mesure. Ainsi, la position d'une raie d'interférence permet de déterminer la distance à laquelle se trouve l'interface optique qui lui est associée, au point de mesure.
- en mode plein champ : une séquence de signaux d'interférence 2D acquis pour une pluralité de différences de trajets optiques permettant d'obtenir des informations de forme des interfaces optiques. Ces séquences peuvent être acquises de différentes manières selon la technique d'analyse mise en œuvre. La pluralité de signaux d'interférence 2D peut notamment être acquise selon une méthode interférométrique par décalage de phase ou selon une méthode interférométrique par balayage vertical. Selon un autre mode de réalisation nullement limitatif, le signal d'interférence peut être traité par un procédé de calcul par holographie numérique. Typiquement, les signaux d'interférence 2D comportent une information d'amplitude et une information de phase. Des images associées à ces informations d'amplitude et des images associées à ces informations de phase peuvent être construites à partir des signaux d'interférence.
[0044] Selon des modes de réalisation, une seule mesure d'interférométrie optique peut être réalisée sur un objectif optique d'entrainement, soit par une mesure réelle sur un objectif optique d'entrainement réel soit par simulation sur un objectif optique d'entrainement modélisé sous forme numérique, pour obtenir un jeu optique. Dans ce cas, c'est cet unique jeu optique qui est utilisé comme jeu optique d'entrainement dans un jeu d'entrainement, éventuellement après traitement.
[0045] Par exemple, une mesure d'interférométrie optique, réelle ou simulée, sur l'empilement d'éléments optiques d'un objectif optique peut par exemple fournir un jeu optique comprenant :
- des données mesure brutes représentant le signal d'interférence, - des données de mesure brutes relatives à des positions, et éventuellement à des amplitudes, de raies d'interférence ; - des données de mesure, dites brutes, relatives à des images d'interférence d'un élément optique, contenant des informations d'intensité et des informations de phases;
- des valeurs de distance entre les interfaces optiques, ou les éléments optiques, obtenues par traitement des données brutes ;
- des données de topographie obtenues par traitement des données brutes ;
- de données d'épaisseur de chaque élément optique ;
- des données de position selon l'axe Z ;
- des données d'alignement par rapport à l'axe Z dans le plan X-Y ; ou - des données d'inclinaison par rapport à l'axe Z.
[0046] Suivant des modes de réalisation, plusieurs mesures d'interférométrie optique peuvent être réalisées sur un objectif optique d'entrainement, soit un objectif d'entrainement réel soit par simulation sur un objectif d'entrainement modélisé sous forme numérique, pour obtenir un ou plusieurs jeux optiques.
[0047] Par exemple, les données acquises lors de plusieurs mesures d'interférométrie optique (réelles ou simulées) peuvent être traitées pour fournir un unique jeu optique, par consolidation ou par concaténation des données obtenues pour chaque mesure. Alternativement, chaque mesure d'interférométrie optique peut fournir un jeu optique.
[0048] Par exemple, l'étape de mesure peut fournir une combinaison quelconque d'au moins un des jeux optiques suivants :
- un jeu optique relatif aux positions des interfaces optiques, ou des éléments optiques, selon l'axe Z : un tel jeu optique peut être obtenu par une ou plusieurs mesures d'interférométrie optique ;
- un jeu optique relatif aux épaisseurs des éléments optiques, selon l'axe Z : un tel jeu optique peut être obtenu par une ou plusieurs mesures d'interférométrie optique ;
- un jeu optique de profil de surface des interfaces optiques : un tel jeu optique peut être obtenu par une ou plusieurs mesures d'interférométrie optique ;
- un jeu optique relatif à un décentrement de chaque interface, ou élément optique, de l'empilement par rapport à l'axe de Z ou relativement à une position de centre d'une autre interface, dans le plan X-Y ;
- un jeu optique relatif à une inclinaison de chaque interface, ou élément optique, de l'empilement par rapport à l'axe de Z ou relativement à l'inclinaison d'une autre interface.
[0049] Suivant des modes de réalisation, au moins un jeu optique d'entrainement peut comprendre, une partie ou la totalité, de valeurs brutes obtenues par interférométrie optique à partir de l'objectif d'entrainement.
[0050] Par exemple, les données brutes peuvent comprendre des données de position, et éventuellement d'amplitude, d'au moins une raie d'interférence.
[0051] Selon un autre exemple, les données brutes peuvent comprendre des données représentant l'image d'amplitude et/ou l'image de phase associées à une image d'interférence.
[0052] Des exemples non limitatifs de données brutes de mesure sont donnés plus loin en référence à la FIGURE 2b pour un exemple d'interférométrie en mode point, et à en référence au FIGURE 2c- 2f pour un exemple d'interférométrie en mode plein champ.
[0053] Suivant des modes de réalisation, au moins un jeu optique d'entrainement peut comprendre au moins une valeur géométrique relative à au moins une interface optique de l'objectif d'entrainement déduites à partir de valeurs brutes d'interférométrie optique.
[0054] Une telle donnée géométrique peut comprendre l'une quelconque des données suivantes :
- au moins une valeur de position d'une interface, ou d'un élément, optique de l'objectif d'entrainement ;
- au moins une valeur d'épaisseur d'un élément optique de l'objectif d'entrainement ;
- au moins une valeur de décentrement d'au moins une interface, ou d'un élément, optique par rapport à l'axe Z, ou relativement à une position de centre d'une autre interface, dans le plan X-Y ; ou - au moins une valeur d'inclinaison d'au moins une interface, ou d'un élément, optique par rapport à l'axe Z, ou relativement à l'inclinaison une autre interface.
- au moins une valeur de topographie ou de profil de forme d'au moins une interface.
[0055] La position selon l'axe Z d'une interface optique peut être déterminée comme étant la position d'une raie d'interférence correspondant à ladite interface.
[0056] L'épaisseur d'un élément optique, selon l'axe Z, peut être déterminée en calculant la distance entre les raies d'interférence correspondant à chacune des interfaces optiques dudit élément optique.
[0057] La position d'une interface optique par rapport à l'axe Z peut être déterminée en effectuant plusieurs mesures d'interférométrie optique, réelles ou simulées, en particulier dans une zone centrale de l'objectif optique d'entrainement. En suivant, sur les plusieurs mesures, la position, selon l'axe Z, de la raie d'interférence associée à ladite interface, il est possible de déterminer la position de l'APEX de ladite interface optique. La position de l'APEX de l'interface optique permet de déterminer la position de ladite interface par rapport à l'axe Z, dans le plan X-Y, et donc son décentrement par rapport à l'axe Z.
[0058] Dans un autre exemple, la position d'une interface par rapport à l'axe Z peut être obtenue, par exemple, par détection d'une image d'interférence de l'interface dans une zone centrale de l'objectif optique d'entrainement et analyse de cette image et/ou analyse des images d'amplitudes ou de phases associées, notamment pour obtenir un profil de cette surface et la position de l'APEX de ladite interface optique.
[0059] La position d'un élément optique par rapport à l'axe Z peut être déterminée en fonction des positions de ces interfaces optiques.
[0060] L'inclinaison d'une interface optique par rapport à l'axe Z peut être déterminée en effectuant plusieurs mesures d'interférométrie optique, en particulier dans une zone périphérique de l'objectif optique d'entrainement. En suivant, sur les plusieurs mesures, la position dans l'axe Z, de la raie d'interférence associée à ladite interface, il est possible de déterminer la position de l'interface selon l'axe au niveau de ses bords, ce qui permet de déterminer l'inclinaison de ladite interface par rapport à l'axe Z.
[0061] L'inclinaison d'un élément optique par rapport à l'axe Z peut être déterminée en fonction des inclinaisons de ses interfaces optiques.
[0062] Il est également possible de déterminer chacun de ces paramètres géométriques en utilisant l'amplitude d'une raie d'interférence, en plus ou à la place de la position de la raie d'interférence.
[0063] Pour au moins un jeu d'entrainement, le jeu optique d'entrainement peut être obtenu par mesure d'interférométrique optique, sur un objectif optique d'entrainement réel, par un appareil d'interférométrie optique, par exemple tel que défini plus haut en mode point et/ou en mode plein champ.
[0064] Alternativement ou en plus, pour au moins un jeu d'entrainement, le jeu optique d'entrainement peut être obtenu par simulation, à partir d'un objectif optique d'entrainement modélisé sous une forme numérique.
[0065] Dans ce cas, le jeu optique d'entrainement est mesuré par simulation, sur un objectif d'entrainement lui-même modélisé numériquement.
[0066] Par exemple, durant la phase de conception d'un objectif optique, son architecture peut être modélisée en représentant les interfaces optiques (particulièrement celles des lentilles) par des formulations analytiques et en indiquant numériquement leurs espacements. Les valeurs théoriques d'indice de réfraction et de nombre d'Abbé des matériaux impliqués peuvent aussi données. Les données brutes d'interférométrie, telles que décrites précédemment, peuvent aussi être simulées à partir de l'architecture théorique de l'objectif. Les signaux d'interférence et/ou les séquences de signaux d'interférence théoriques peuvent être reconstitués en modélisant la propagation d'un faisceau incident et la rétropropagation des faisceaux réfléchis dans un objectif optique dont les paramètres de l'architecture sont connus. On connait par exemple le logiciel OpticStudio de la société Zemax qui calcule la propagation de rayons lumineux au travers d'empilements d'interfaces optiques, par calcul, au franchissement de chaque nouvelle interface rencontrée, d'un faisceau réfléchi et d'un faisceau transmis à partir d'un faisceau incident, par la mise en œuvre numérique des lois de Snell- Descartes. Ces calculs peuvent fournir les temps de parcours moyens des différents signaux optiques ainsi que leurs amplitudes relatives, qui sont converties ensuite en signaux interférométriques. Ces valeurs brutes obtenues par simulation peuvent ensuite être utilisées comme jeu optique d'entrainement, ou pour obtenir un jeu optique d'entrainement.
[0067] Ainsi, la phase de constitution de la base d'entrainement peut être accélérée.
[0068] Suivant des modes de réalisation, au moins un jeu de performance d'entrainement peut comprendre :
- au moins une valeur de caractérisation de front d'onde, ou
- au moins une valeur de Fonction de Modulation de Transfert, ou « MTF » (pour « Modulation Transfert Fonction » en anglais) ; pour au moins une position sur l'objectif optique d'entrainement.
[0069] Pour au moins un jeu d'entrainement, le jeu de performance d'entrainement peut être obtenu par mesure, avec un appareil de mesure, sur un objectif optique d'entrainement réel.
[0070] Par exemple, un tel jeu de performance d'entrainement peut être obtenu par un appareil de mesure de MTF, ou un appareil de mesure de front d'onde, sur objectif d'entrainement réel.
[0071] Alternativement, ou en plus, pour au moins un jeu d'entrainement, le jeu de performance peut être obtenu par simulation, à partir d'un objectif optique d'entrainement simulé sous une forme numérique.
[0072] Par exemple, durant la phase de conception d'un objectif optique, son architecture peut être modélisée en représentant les interfaces optiques (particulièrement celles des lentilles) par des formulations analytiques et en indiquant numériquement leurs espacements. Les valeurs théoriques d'indice de réfraction et de nombre d'Abbé des matériaux impliqués peuvent aussi données. Ces valeurs théoriques peuvent ensuite être entrées dans des logiciels de conception optique, par exemple le logiciel OpticStudio de la société Zemax, disponibles commercialement, pour simuler et optimiser les paramètres définissant l'objectif en calculant les performances fonctionnelles théoriques. Il est ainsi possible de calculer assez parfaitement les propriétés de transfert optique par simulation de la propagation de rayons optiques, cela pour différents points de la scène à observer, et les différents points associés sur la zone de détection. Ces fonctions de transfert peuvent ainsi être transformées par le logiciel en résultat de calculs de MTF par exemple, par transformée dans le domaine fréquentiel, autour de chaque point de détection choisi.
[0073] Suivant un autre aspect de la présente invention il est proposé un modèle de caractérisation fonctionnelle obtenu par le procédé selon l'invention.
[0074] Un tel modèle peut être un réseau neuronal entrainé, au moins une relation polynomiale, etc.
[0075] Un tel modèle peut être un programme d'ordinateur en tout langage informatique, tel que par exemple en langage machine, en C, C++, JAVA, etc. [0076] Un tel modèle peut être mémorisé sur un support informatique, tel qu'une mémoire flash, une puce informatique, un calculateur, un processeur, un disque dur, un ordinateur, un serveur, etc.
[0077] Suivant un autre aspect de la présente invention, il est proposé un dispositif d'obtention d'un outil de caractérisation fonctionnelle, en cours de fabrication ou après fabrication, d'un objectif optique cible comprenant un empilement de plusieurs éléments optiques, ledit dispositif comprenant :
- des moyens de constitution d'une base, dite base d'entrainement, de jeux d'entrainement, chaque jeu d'entrainement comprenant pour un objectif optique, dit d'entrainement, de même architecture que l'objectif cible :
■ au moins un jeu de données, dit jeu optique d'entrainement, comprenant des données relatives à au moins un paramètre géométrique d'au moins une interface optique dudit objectif d'entrainement, obtenu par interférométrie optique sur l'empilement d'éléments optiques dudit objectif d'entrainement ; ■ au moins un jeu de données, dit jeu de performance, comprenant des données relatives à une performance dudit objectif d'entrainement déterminée suivant une technique de mesure de performance prédéterminée ; et
- une unité informatique d'entrainement d'un modèle de caractérisation fonctionnelle avec ladite base d'entrainement.
[0078] L'unité informatique peut comprendre un calculateur, un processeur, un ordinateur, un serveur, etc.
[0079] Les moyens de constitution peuvent comprendre :
- au moins un moyen de mesure, réelle ou par simulation, d'au moins un jeu optique d'entrainement, et
- au moins un moyen de mesure, réelle ou par simulation, d'au moins un jeu de performance d'entrainement ; tels que ceux décrit plus haut.
[0080] De manière générale, le dispositif selon l'invention d'obtention d'un outil de caractérisation fonctionnelle peut comprendre, en termes de moyens, une combinaison quelconque d'au moins une des caractéristiques décrites plus haut en référence au procédé selon l'invention d'obtention d'un outil de caractérisation fonctionnelle.
[0081] Suivant un autre aspect de la présente invention, il est proposé un procédé de caractérisation fonctionnelle, en cours de fabrication ou après fabrication, d'un objectif optique cible comprenant un empilement de plusieurs éléments optiques, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
- mesure, sur ledit empilement d'éléments optiques, d'au moins un jeu optique, dit jeu optique mesuré ; et
- fourniture, en fonction dudit au moins un jeu optique mesuré, d'un jeu de performance, dit jeu de performance estimé, par un modèle caractérisation selon l'invention.
[0082] L'au moins un jeu optique mesuré peut être mesuré sur l'objectif cible par un dispositif interférométrie optique, tel que l'un quelconque des dispositifs d'interférométrie optique, en mode point ou en mode plein champ, décrits plus haut. [0083] L'au moins un jeu optique mesuré comprend des données de même nature, et présente un même formalisme que le jeu optique d'entrainement. Par exemple le jeu optique mesuré peut comprendre des données brutes, ou des valeurs de paramètres géométriques, à l'instar du jeu optique d'entrainement.
[0084] Suivant un autre aspect de la présente invention, il est proposé un dispositif de caractérisation fonctionnelle, en cours de fabrication ou après fabrication, d'un objectif optique cible comprenant un empilement de plusieurs éléments optiques, ledit dispositif comprenant :
- un appareil d'interférométrie optique pour mesurer, sur ledit empilement d'éléments optiques, au moins un jeu optique, dit jeu optique mesuré ; et
- un modèle caractérisation fonctionnelle selon l'invention.
[0085] En particulier, le modèle de caractérisation fonctionnelle peut être intégré dans un module informatique tel qu'un processeur, une puce, un ordinateur, une tablette, un serveur, etc. dédié ou non.
[0086] Suivant des modes de réalisation, le modèle de caractérisation fonctionnelle peut être intégré dans l'appareil d'interférométrie optique. Alternativement, le modèle de caractérisation peut se trouver dans un appareil indépendant dudit appareil d'interférométrie optique.
[0087] Suivant un autre aspect de la présente invention, il est proposé un procédé de fabrication d'un lot d'objectifs optiques comprenant une deuxième phase de fabrication comprenant au moins une itération d'une étape de fabrication d'un objectif optique dudit lot comprenant les opérations suivantes :
- empilement des éléments optiques formant ledit objectif optique ; et - caractérisation dudit objectif optique par le procédé de caractérisation selon l'invention.
[0088] Le jeu de performance estimé obtenu pour l'objectif optique peut être comparé à au moins une fourchette de valeurs de performance pour déterminer si les performances estimées de l'objectif optique sont satisfaisantes.
[0089] Si les performances estimées de l'objectif optique sont satisfaisantes, alors l'objectif optique peut être conservé.
[0090] Si les performances estimées de l'objectif optique ne sont satisfaisantes, alors l'objectif optique peut être soumis à au moins un autre test, par exemple par une mesure de MTF ou de front d'onde par un dispositif prévu à cet effet, en vue de vérifier, par mesure, la performance de l'objectif optique.
[0091] Alternativement ou en plus, si les performances estimées de l'objectif optique ne sont satisfaisantes, alors l'objectif optique peut être retouché pour améliorer ses performances. Par exemple, au moins un élément optique de l'objectif optique peut être repositionné ou remplacé.
[0092] En tous cas, cet objectif optique peut être utilisé pour alimenter la base d'entrainement.
[0093] Avantageusement, le procédé de fabrication selon l'invention peut comprendre une première phase de fabrication, préalable à la deuxième phase de fabrication, comprenant au moins une itération d'une étape de fabrication d'un objectif optique dudit lot comprenant les opérations suivantes :
- empilement des éléments optiques formant ledit objectif optique, - mesure, par interférométrie optique, d'au moins un jeu optique sur ledit objectif optique,
- mesure d'au moins un jeu de performance, et
- mémorisation, dans une base d'entrainement, d'un jeu d'entrainement formé par :
■ ledit au moins un jeu optique, et
■ ledit au moins un jeu de performance.
[0094] Cette première phase de fabrication permet de constituer une base d'entrainement pour entrainer le modèle de caractérisation fonctionnelle utilisé lors de la deuxième phase de fabrication.
[0095] Suivant un autre aspect de la présente invention, il est proposé un système de fabrication d'objectifs optiques comprenant : - au moins un moyen d'empilement des éléments optiques formant un objectif optique ; et
- un dispositif de caractérisation dudit objectif optique selon l'invention ; configurés pour mettre en œuvre le procédé de fabrication selon l'invention.
[0096] L'objectif optique peut être un objectif optique d'un Smartphone et en particulier un objectif optique d'un module caméra d'un Smartphone.
[0097] Alternativement, l'objectif optique peut être un objectif optique d'une tablette et en particulier un objectif optique d'un module caméra d'une tablette.
[0098] Alternativement, l'objectif optique peut être un objectif optique d'une caméra, et en particulier d'une caméra installée dans un véhicule, et en particulier d'un véhicule autonome.
[0099] Le véhicule peut être tout type de véhicule, et en particulier un véhicule terrestre, tel qu'une voiture, autonome ou non.
[0100] Le véhicule peut être tout type de véhicule, et en particulier un véhicule volant, tel qu'un avion, un hélicoptère, un drone, etc. autonome ou non.
[0101] Alternativement, l'objectif optique peut être un objectif optique d'un appareil d'imagerie médicale.
[0102] L'appareil d'imagerie médicale peut être un appareil d'imagerie médicale prévu pour être introduit, au moins une partie, dans le corps d'un sujet.
[0103] Suivant des exemples de réalisation non limitatif, l'appareil d'imagerie médicale peut être un endoscope, et encore plus particulièrement d'un endoscope jetable.
Description des figures et modes de réalisation [0104] D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à l'examen de la description détaillée de modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels :
- la FIGURE 1 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non limitatif d'un objectif optique, au sens de la présente invention ;
- les FIGURES 2a et 2f sont des représentations schématiques d'un exemple non limitatif d'interférométrie optique pouvant être mise en œuvre dans la présente invention ;
- la FIGURE 3 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non limitatif d'un procédé selon l'invention d'obtention d'un outil de caractérisation fonctionnelle d'un objectif optique ;
- la FIGURE 4 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non limitatif d'un dispositif selon l'invention d'obtention d'un outil de caractérisation fonctionnelle d'un objectif optique ;
- la FIGURE 5 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non limitatif d'un procédé selon l'invention de caractérisation fonctionnelle d'un objectif optique ;
- la FIGURE 6 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non limitatif d'un dispositif selon l'invention de caractérisation fonctionnelle d'un objectif optique ; et
- la FIGURE 7 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non limitatif d'un procédé selon l'invention de fabrication d'un objectif optique.
[0105] Il est bien entendu que les modes de réalisation qui seront décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs. On pourra notamment imaginer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si c'est cette partie qui est uniquement suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure. [0106] En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s'oppose à cette combinaison sur le plan technique.
[0107] Sur les figures et dans la suite de la description, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.
[0108] La FIGURE 1 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non limitatif d'un objectif optique pouvant être mis en œuvre dans la présente invention.
[0109] Un objectif optique a pour fonction de focaliser une image d'une scène dans un plan image, généralement constitué par une caméra CMOS (dite « CMOS Imager System» qui fournit l'acronyme CIS). Un tel objectif est généralement constitué d'en empilement d'éléments optiques comprenant une combinaison quelconque d'éléments optiques tels que des lentilles, des rondelles d'espacement et d'opacification, etc.
[0110] Lors de la fabrication de l'objectif optique, également appelé « objectif » dans la suite, chaque élément optique dudit objectif est sélectionné individuellement et empilé avec les autres éléments optiques dans un barillet d'assemblage, selon un ordre donné. L'empilement est ensuite solidarisé avec le barillet par des techniques connues, par exemple par collage.
[0111] Après sa fabrication, l'objectif optique est testé fonctionnellement par des techniques connues, tel que par exemple par des mesures de MTF, en vue de tester la performance dudit objectif optique. De manière résumée, la mesure de MTF permet de tester la qualité de contraste de l'image d'une mire, en différents points de l'image, et le cas échéant pour différentes distances entre la mire et le système de mesure, avec le cas échéant différentes mises au point, ou ajustement de la distance objectif/image pour obtenir la netteté. La mesure de MTF fournit un jeu de valeurs pour des paramètres fonctionnels. Ces valeurs sont ensuite testées pour déterminer si chaque valeur d'un paramètre se trouve dans une fourchette prédéterminée associé à ce paramètre. Si toutes les valeurs mesurées, ou la plupart des valeurs mesurées, se trouvent dans les fourchettes prédéfinies, alors la performance fonctionnelle de l'objectif est jugée satisfaisante. [0112] Bien entendu, la mesure de MTF est donnée à titre d'exemple seulement et n'est nullement limitative. D'autres techniques de mesure peuvent être utilisées pour tester la qualité de l'objectif optique, telle que par exemple une technique de mesure de front d'onde.
[0113] Dans la suite, on note :
- « JPE » un jeu de performance estimé selon la présente invention avec le modèle de caractérisation fonctionnelle.
- « JPA » un jeu de performance d'entrainement, soit mesuré par un appareil de mesure de la qualité fonctionnelle d'un objectif d'entrainement, soit calculé par simulation sur une modélisation numérique d'un objectif d'entrainement.
[0114] L'objectif optique 100 représenté sur la FIGURE 1 peut être un objectif optique d'entrainement, également appelé objectif d'entrainement. L'objectif optique 100 représenté sur la FIGURE 1 peut être un objectif optique cible, également appelé objectif cible, dont on souhaite caractériser les performances.
[0115] Sur la FIGURE 1, et à titre d'exemple non limitatif seulement, l'objectif 100 comprend quatre lentilles 102-108 empilées dans une direction d'empilement 110, également appelé axe Z, dans un barillet 112. Au moins deux des lentilles 102-108 peuvent être séparées entre elles d'un espace vide, appelé « air gap », ou d'une entretoise, ou rondelle, d'espacement, également appelée « spacer ».
[0116] Chaque lentille comporte deux interfaces, à savoir une interface, dite amont, et une interface, dite avale, dans la direction de l'empilement 110. Ainsi, la lentille 102 a une interface amont 114i et une interface avale 1142, la lentille 104 a une interface amont 114s et une interface avale 1144, la lentille 106 a une interface amont 114s et une interface avale 114e et la lentille 108 a une interface amont 114? et une interface avale 114s.
[0117] La FIGURES 2a est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non limitatif d'interférométrie optique pouvant être mise en œuvre par la présente invention. [0118] L'exemple de mesure d'interférométrie représenté sur la FIGURE 2a peut être utilisé pour déterminer soit au moins un jeu optique d'un objectif d'entrainement pouvant être utilisé dans un jeu d'entrainement, soit au moins un jeu optique mesuré d'un objectif cible en vue de caractériser ledit objectif cible.
[0119] La mesure d'interférométrie optique est réalisée par un appareil 200 d'interférométrie optique, représenté de manière très schématique, sur la FIGURE 2a. L'appareil 200 comprend une source 202 de lumière et un capteur d'interférométrie 204. La source 202 émet, en direction de l'empilement d'éléments optiques, un faisceau 206 de lumière cohérente, appelé faisceau de mesure, par exemple un faisceau laser, en un point de mesure ou selon un champ de vue 208 dans le plan X-Y, perpendiculaire à la direction 110. Le faisceau de mesure 206 parcourt alors l'empilement d'éléments optiques, en particulier dans la direction d'empilement, également appelé axe Z, et traverse chaque interface optique 114 à tour de rôle. À chaque interface optique 114i, une partie 210i du faisceau de mesure 206 est réfléchie, tel que :
- un faisceau 210i est réfléchi par l'interface 114i,
- un faisceau 210s est réfléchi par l'interface 114s,
[0120] Chaque faisceau réfléchi 210i du faisceau de mesure 206 est alors capté par le capteur 204 se trouvant du même côté que la source d'émission 202, et va produire un signal d'interférence lorsque ce faisceau réfléchi 210i et un faisceau de référence 212, aussi issu de la source 202 de lumière se recombine sur le capteur 204, la différence des trajets parcourus par les deux faisceaux respectifs étant inférieure à la longueur de cohérence de la source d'émission 202. En particulier, pour chaque faisceau réfléchi 210i le capteur 204 fournit une raie d'interférence, dite raie principale, ou une image d'interférence, selon les modes d'illumination et de détection mises en œuvre, à une distance optique correspondant à la position de l'interface par rapport à la source d'émission 202, ou tout autre référence prédéterminée. Bien entendu, à part le faisceau 210i réfléchi par la première interface 114i rencontrée par le faisceau de mesure 206, une partie de chacun des autres faisceaux réfléchis 2102-2108 peut, elle-même, être réfléchie dans l'autre sens au passage d'une interface précédente, ce qui peut engendrer des faisceaux optiques à réflexion multiples (non représentés) captés par le capteur 204. Ces faisceaux à réflexions multiples engendrent des raies d'interférence, appelées raies secondaires, ou des images secondaires, généralement de plus faible amplitude.
[0121] Les mesures d'interférométrie optique peuvent être réalisées avec un faisceau de mesure d'un capteur interférométrique illuminé par une source lumineuse à faible cohérence. Pour cela, l'appareil d'interférométrie optique dispose de moyens de positionnement pour positionner relativement une zone de cohérence du capteur interférométrique au niveau de l'interface à mesurer. L'interface à mesurer peut être une interface « enterrée », c'est-à-dire, l'une des interfaces à l'intérieur de l'élément optique. Pour arriver à une telle interface enterrée, le faisceau de mesure doit donc traverser d'autres interfaces de l'élément optique. Le dispositif selon l'invention permet de détecter sélectivement un signal d'interférence pour chaque interface au niveau de laquelle la zone de cohérence est positionnée, c'est-à-dire pour chaque surface se trouvant dans la zone de cohérence puisque la longueur de cohérence de la source lumineuse est ajustée de sorte à être plus courte qu'une distance optique minimale entre deux interfaces adjacentes de l'élément optique. Ainsi, préférentiellement, pour chaque mesure, une seule interface se trouve dans la zone de cohérence.
[0122] Les mesures des interférences peuvent être effectuées selon un champ de vue déterminé par les moyens de mesure du dispositif. Les mesures peuvent ainsi être réalisées soit en plein champ, soit par balayage du champ de vue.
[0123] Des moyens numériques de traitement du dispositif selon l'invention peuvent être configurés pour produire, à partir du signal d'interférence, une information de forme de l'interface mesurée selon le champ de vue.
[0124] Des exemples de dispositifs interférométriques pouvant être mis en œuvre dans le cadre de la présente invention sont décrits dans le document WO2020/245511 Al. Des dispositifs mettant en œuvre des illuminations selon un point de mesure et/ou un champ de vue y sont décrits.
[0125] La FIGURE 2b donne une représentation schématique et partielle de données de mesures brutes obtenues pour une mesure d'interférométrie optique, telle que celle décrite en référence à la FIGURE 2a. [0126] Dans cet exemple de mise en œuvre, une illumination selon un point de mesure est utilisée et la zone de cohérence est déplacée le long de l'axe Z 110 grâce à des moyens de déplacement.
[0127] Ainsi, comme décrit en référence à la FIGURE 2a, chaque mesure d'interférence fournit des données brutes 220. Les données brutes 220 comprennent des raies principales 222i, chaque raie principale correspondant à une interface optique. Par exemple, on obtient une raie principale 222i pour l'interface 114i, une raie principale 2222 pour l'interface 1142, etc. (l'interface 1148 n'apparaissant pas sur l'exemple illustré par la FIGURE 2b).
[0128] Les données brutes 220 comprennent aussi des raies secondaires correspondant à des réflexions multiples, et associées aux interfaces 1142- 1148.
[0129] La position optique de chaque raie est donnée en abscisse et l'amplitude normalisée de chaque raie est donnée en ordonnées.
[0130] Les FIGURES 2c-2f sont des représentations schématiques et partielles d'un autre exemple de données de mesures brutes obtenues pour une mesure d'interférométrie optique, telle que celle décrite en référence à la FIGURE 2a
[0131] Dans l'exemple représenté sur les FIGURES 2c- 2f, une illumination selon une mode plein champ est utilisée et la zone de cohérence a été positionnée afin de mesurer une surface de lentille enterrée. La FIGURE 2c présente le signal d'interférence détecté lors d'une mesure de microscopie par holographie numérique (« Digital Holography Microscopy (DHM)», en anglais). Les FIGURES 2d et 2e représentent respectivement les images d'amplitude et de phase (dans cet exemple repliée) calculées à partir du signal d'interférence. La FIGURE 2f est une image de la topographie de la surface d'une lentille enterrée obtenue à partir de l'information de phase.
[0132] Suivant des modes de réalisation, il est possible d'utiliser un jeu optique comprenant les données de mesure brutes, en partie ou en totalité, à savoir : - dans une configuration d'illumination selon un point de mesure, par exemple :
■ la position, et éventuellement l'amplitude, de chaque raie principale, ou
■ la position, et éventuellement l'amplitude, de chaque raie (principale et secondaire) ;
- dans une configuration d'illumination selon un champ de vue, par exemple :
■ l'image d'interférence détectée par le capteur d'interférométrie 204,
■ l'image d'amplitude associée à l'image d'interférence et/ou l'image de phase associée à l'image d'interférence, ou
■ l'image de topographie associée à l'image d'interférence.
[0133] Suivant des modes de réalisation, il est possible d'utiliser un jeu optique comprenant, non pas des données de mesure brutes obtenues par interférométrie optique, mais des valeurs de paramètres géométriques relatives aux interfaces optiques de l'objectif, à savoir :
- la position, le long de l'axe Z, de chaque interface 114i ou de chaque élément optique 102-108. Ces valeurs de distances peuvent être obtenues à partir des données brutes d'une seule mesure interférométrique. Dans ce cas, le jeu optique comprend une valeur de distance par interface, respectivement par élément optique ;
- le décentrement par rapport à l'axe Z ou relativement à d'autres interfaces, dans le plan X-Y, de chaque interface 114i ou de chaque élément optique 102-108. Ces valeurs de décentrement peuvent être déduites à partir d'une image d'interférence associée à une interface optique, par exemple. Dans ce cas, le jeu optique comprend deux valeurs (signées) de distance (une selon l'axe X et l'autre selon l'axe Y) pour chaque interface, respectivement élément optique ;
- l'inclinaison par rapport à l'axe Z ou à l'inclinaison d'autres interfaces optiques de chaque interface optique 114i ou de chaque élément optique 102-108. Ces valeurs d'inclinaison peuvent être déduites à partir de plusieurs mesures interférométriques réalisées en différents points de mesure, en particulier dans une zone périphérique de l'objectif optique. Dans ce cas, le jeu optique comprend deux valeurs d'angle (une par rapport l'axe X et l'autre par rapport à l'axe Y) pour chaque interface, respectivement élément optique.
[0134] Dans la suite, on note JO, un jeu optique obtenue par interférométrie optique sur l'empilement des éléments optiques composant l'objectif optique. [0135] Suivant des modes de réalisation, il est possible d'utiliser un seul JO d'un objectif optique pour estimer un jeu de performance estimé, JPE, dudit objectif. Dans cette configuration, chaque jeu d'entrainement JE comprend aussi un seul jeu optique d'entrainement JOA.
[0136] Suivant des modes de réalisation, il est possible d'utiliser plusieurs JO pour estimer un JPE pour un objectif optique cible. Dans ce cas, les JOs peuvent être concaténés ou fournis individuellement. Par exemple, il est possible d'utiliser un JO relatif à la position dans l'axe Z, un JO relatif au décentrement par rapport à l'axe Z dans le plan X-Y, et un JO relatif à l'inclinaison par rapport à l'axe Z. Dans cette configuration, chaque jeu d'entrainement JE comprend aussi plusieurs jeux optiques d'entrainement JOA.
[0137] La FIGURE 3 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non limitatif d'un procédé d'obtention d'un outil caractérisation fonctionnelle, en cours de fabrication ou après fabrication, d'un objectif optique cible.
[0138] Le procédé 300 de la FIGURE 3 comprend une phase 302 de constitution d'une base d'entrainement, notée BA, comprenant une multitude de jeu d'entrainement, noté JEi-JEk. Chaque jeu d'entrainement JEi comprend :
- au moins un jeu optique, également appelé jeu optique d'entrainement, et noté JOAi. Dans la suite, pour simplifier la description, et sans perte de généralité, on considère que chaque jeu d'entrainement JEi comprend un seul jeu optique d'entrainement JOAi ; et
- au moins un jeu de performance, également appelé jeu de performance d'entrainement, et noté JPAi. Dans la suite, pour simplifier la description, et sans perte de généralité, on considère que chaque jeu d'entrainement JEi comprend un seul jeu de performance d'entrainement JPAi.
[0139] La phase 302 comprend une étape 304 de détermination d'un jeu d'entrainement JE pour un objectif d'entrainement.
[0140] L'étape 304 comprend une étape 306 d'obtention d'un jeu optique d'entrainement, JOAi, pour l'objectif d'entrainement, qui peut par exemple être l'objectif 100 de la FIGURE 1.
[0141] Le jeu optique d'entrainement JOAi peut comprendre des données brutes de mesure interférométrique, telles que par exemple les données des FIGURES 2b-2f.
[0142] Alternativement, le jeu optique d'entrainement JOAi peut comprendre des valeurs d'au moins un paramètre géométrique relatif à au moins une interface optique, ou un élément optique, de l'objectif d'entrainement, tel qu'une distance géométrique, une épaisseur, une inclinaison par rapport à l'axe Z, un décentrement par rapport à l'axe Z dans le plan X-Y, etc. Dans ce cas, l'étape 304 comprend une de calcul desdites valeurs de paramètre(s) géométrique(s) à partir des données brutes de mesure interférométriques, par exemple à partir de la position, et/ou de l'amplitude, des raies d'interférences.
[0143] Le jeu optique d'entrainement JOAi peut être obtenu par une mesure interférométrique, telle que par exemple celle décrite en référence à la FIGURE 2a, réalisée par au moins un dispositif d'interférométrie sur un objectif d'entrainement réel.
[0144] Alternativement, le jeu optique d'entrainement JOAi peut être obtenu par simulation, à partir d'un objectif d'entrainement modélisé numériquement. Dans ce cas, le jeu optique d'entrainement est mesuré par simulation. Par exemple, l'architecture optique de l'objectif d'entrainement peut être modélisée en représentant les interfaces optiques (particulièrement celles des lentilles) par des formulations analytiques et en indiquant numériquement leurs espacements. Les valeurs théoriques d'indice de réfraction et de nombre d'Abbé des matériaux impliqués peuvent aussi données. Les données brutes d'interférométrie, telles que décrites précédemment, peuvent alors être simulées à partir de l'architecture modélisée de l'objectif d'entrainement. Les signaux d'interférence et/ou les séquences de signaux d'interférence peuvent être reconstitués en modélisant la propagation d'un faisceau incident et la rétro-propagation des faisceaux réfléchis dans un objectif d'entrainement modélisé dont les paramètres de l'architecture sont connus. Ces valeurs brutes obtenues par simulation peuvent ensuite être utilisées comme jeu optique d'entrainement, ou être utilisées pour calculer pour obtenir un jeu optique d'entrainement.
[0145] L'étape 304 d'obtention d'un jeu d'entrainement comprend une étape 308 d'obtention d'un jeu de performance d'entrainement, JPAi, pour l'objectif optique d'entrainement.
[0146] Le jeu de performance d'entrainement JPAi peut être obtenu par une mesure sur un objectif d'entrainement réel, par exemple par un dispositif de mesure de MTF.
[0147] Alternativement, le jeu de performance d'entrainement JPAi peut être obtenu par simulation, à partir d'un objectif d'entrainement modélisé numériquement. Dans ce cas, le jeu de performance d'entrainement est mesuré par simulation. Par exemple, l'architecture de l'objectif optique d'entrainement peut être modélisée en représentant les interfaces optiques (particulièrement celles des lentilles) par des formulations analytiques et en indiquant numériquement leurs espacements. Les valeurs théoriques d'indice de réfraction et de nombre d'Abbé des matériaux impliqués peuvent aussi être données. Ces valeurs théoriques peuvent ensuite être entrées dans des logiciels de conception optique, disponibles commercialement, pour simuler et optimiser les paramètres définissant l'objectif en calculant les performances fonctionnelles théoriques. Il est ainsi possible de calculer les propriétés de transfert optique par simulation de la propagation de rayons optiques, cela pour différents points de la scène à observer, et les différents points associés sur la zone de détection. Ces fonctions de transfert peuvent ainsi être transformées par logiciel en résultat de calculs de MTF par exemple, par transformée dans le domaine fréquentiel, autour de chaque point de détection choisi.
[0148] Ainsi, l'étape 304 fournit, pour un objectif d'entrainement, réel ou numériquement modélisé, un jeu d'entrainement JEi comprenant un jeu optique d'entrainement JOAi et un jeu de performance JPAi. Lors d'une étape 310, le jeu d'entrainement JEi ainsi obtenu est mémorisé dans la base d'entrainement BA.
[0149] Les étapes 304-310 sont réitérées pour une multitude d'objectifs optiques d'entrainement de sorte à obtenir une base d'apprentissage comprenant une multitude de jeux d'entrainement JEi-JEk.
[0150] Le procédé 300 comprend ensuite phase 320 d'entrainement d'un modèle de caractérisation fonctionnelle avec ladite base d'entrainement BA.
[0151] Le modèle de caractérisation fonctionnelle peut être par exemple un réseau de neurones CNN, comportant au moins une couche cachée par exemple. Il est important de noter que le nombre de couches du CNN est fonction du nombre de données dans l'au moins un jeu optique fourni en entrée dudit réseau de neurones, et du nombre de données dans l'au moins un jeu de performance souhaité en sortie.
[0152] La phase d'entrainement 320 comprend une étape 322 d'entrainement.
[0153] L'étape d'entrainement 322 comprend une étape 324 lors de laquelle un jeu optique d'entrainement, par exemple JOAi, d'un premier jeu d'entrainement, par exemple JEi, est donné en entrée du réseau de neurones. Le réseau de neurones donne en sortie un jeu de performance d'entrainement estimé, noté JPAie
[0154] Lors d'une étape 326, une erreur, Ei, est calculée entre le jeu de performance d'entrainement estimé JPAie et le jeu de performance d'entrainement, JPAi, dudit jeu d'entrainement JEi. L'erreur calculée peut par exemple être une distance euclidienne ou une distance cosinus entre le jeu JPAie et le jeu JPAi.
[0155] L'étape d'entrainement 322 est réitérée pour chaque jeu d'entrainement JEi-JEk, de sorte qu'il est obtenu k valeurs d'erreur Ei-Ek associées respectivement à chaque jeu d'entrainement JEi-JEk.
[0156] Lors d'une étape 328 une erreur globale est calculée pour l'ensemble des jeux d'entrainement, JEi-JEk, par exemple en additionnant les k erreurs Ei-Ek obtenues. [0157] Lors d'une étape 330, les coefficients, ou poids, du réseau de neurones CNN sont mis à jour, par exemple par un algorithme de rétropropagation du gradient de l'erreur.
[0158] Les étapes 322-330 sont répétées plusieurs fois jusqu'à ce que l'erreur globale calculée à l'étape 330 ne varie plus pendant plusieurs, par exemple 5, itérations successives. Lorsque c'est le cas, le réseau de neurones CNN est considéré comme étant suffisamment entrainé.
[0159] Ainsi, le procédé 300 fournit un modèle de caractérisation fonctionnelle entrainé 340 qui peut être utilisé pour estimer les performances optiques d'un objectif optique cible ayant la même architecture que les objectifs optiques d'entrainement.
[0160] Bien entendu, le modèle de caractérisation fonctionnelle 340 n'est pas limité à un réseau de neurones.
[0161] Suivant une alternative, le modèle de caractérisation fonctionnelle 340 peut comprendre, ou peut être, une méthode de recherche de corrélations, par exemple par méthode de régression, entre le jeu optique d'entrainement JOAi et le jeu de performance d'entrainement JPAi, de chaque jeu d'entrainement JEi.
[0162] Suivant un exemple de réalisation, la recherche des corrélations peut se faire via une méthode des moindres carrés. Elle peut consister à la mise en place d'une relation polynomiale supposée entre les JPAi et JOAi, et cela pour chaque JEi. Ensuite, la méthode des moindres carrés permet de trouver le meilleur jeu de coefficients des polynômes qui minimise l'erreur entre les sorties calculées par les polynômes obtenus et les JPAi.
[0163] La FIGURE 4 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non limitatif d'un dispositif selon l'invention d'obtention d'un outil de caractérisation fonctionnelle d'un objectif optique lors de sa fabrication.
[0164] Le dispositif 400 comprend un appareil 402 d'interférométrie optique pour réaliser au moins une mesure interférométrique en vue d'obtenir au moins un jeu optique d'entrainement JOAi, sur un objectif optique d'entrainement 404. L'appareil 402 peut par exemple être l'appareil d'interférométrie optique 200 de la FIGURE 2a. L'objectif optique d'entrainement peut être l'objectif optique 100 de la FIGURE 1, ou du moins à une architecture identique à celle de l'objectif optique 100 de la FIGURE 1. [0165] Le dispositif 400 comprend un appareil 406 de mesure de valeurs de performance en vue d'obtenir au moins un jeu de performance d'entrainement JPAi. L'appareil 406 peut par exemple être un appareil de mesure de MTF disponible sur le marché.
[0166] Le dispositif 400 comprend en outre une unité informatique 408 pour mettre en œuvre un entrainement d'un modèle de caractérisation, tel que par exemple :
- un réseau de neurones, ou
- un modèle de régression linéaire de polynômes,
- une équation gaussienne, obtenue par une méthode des moindres carrés,
- une méthode d'analyse statistique,
- etc.
[0167] L'unité 408 peut être tout module de calcul ou tout module informatique tel qu'un serveur, un ordinateur, une tablette, un processeur, un calculateur, une puce électronique, etc.
[0168] En particulier, le dispositif 400 est configuré pour mettre en œuvre le procédé 300 de la FIGURE 3.
[0169] La FIGURE 5 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non limitatif d'un procédé selon l'invention de caractérisation fonctionnelle d'un objectif optique.
[0170] Le procédé 500 de la FIGURE 5 peut être utilisé pour la caractérisation d'un objectif optique cible 502 comprenant plusieurs lentilles en utilisant un modèle de caractérisation préalablement entrainé, tel que par exemple le modèle de caractérisation 340 fourni par le procédé 300 de la FIGURE 3. L'objectif 502 peut par exemple être l'objectif optique 100 de la FIGURE 1, sans perte de généralité.
[0171] Le procédé de caractérisation 500 comprend une étape 504 de mesure d'un jeu optique mesuré par interférométrie optique sur l'empilement des éléments optiques de l'objectif cible 502. Cette étape de mesure 504 réalise, sur l'empilement des éléments optiques de l'objectif optique cible, une ou plusieurs mesures d'interférométrie optique 506, tel que par exemple la mesure d'interférométrie optique décrite en référence aux FIGURES 2a-2f, sans pour autant y être limitée.
[0172] Cette étape de mesure 504 fournit un ou plusieurs jeux optiques mesurés JOi-JOm, avec m>l.
[0173] Suivant un exemple de réalisation non limitatif, chaque jeu optique mesuré JOi comprend la position de chaque raie d'interférence principale tel que JOi={Pi,i, ..., Pn,i}, avec n le nombre d'interface et n>2. Bien entendu, chaque jeu optique mesuré JOi peut comprendre d'autres données, tel que décrit plus haut en référence aux FIGURES 2a-2f. Dans la suite, sans perte de limitation, on considère qu'un seul jeu optique JO est mesuré.
[0174] Lorsque le jeu optique mesuré JO comprend au moins une valeur d'au moins un paramètre géométrique relative à au moins une interface optique, ou un élément optique, de l'objectif cible, tel qu'une distance géométrique, une épaisseur, une inclinaison par rapport à l'axe Z, un décentrement par rapport à l'axe Z dans le plan X-Y, etc. l'étape de mesure 504 comprend une étape 508 de calcul de ladite au moins une valeur du paramètre géométrique à partir des données brutes de mesure(s) interférométrique(s), par exemple à partir de la position, et/ou de l'amplitude, des raies d'interférences. Cette étape 508 est optionnelle est n'est pas nécessairement mise en œuvre lorsque le jeu optique mesuré JO comprend des données brutes.
[0175] Lors d'une étape 510, le jeu optique JO est fourni à un modèle de caractérisation fonctionnelle préalablement entrainé, tel que le modèle de caractérisation fonctionnelle 340. Ce modèle de caractérisation fonctionnelle 340 fournit en réponse un jeu de performance estimé JPE pour ledit objectif cible.
[0176] Le JPE peut comprendre une ou plusieurs valeurs. Préférentiellement, le JPE comprend plusieurs valeurs.
[0177] Au moins une valeur d'un JPE peut être une valeur estimée :
- d'une Fonction de Modulation de Transfert, MTF ; ou - d'une mesure de front d'onde, ou encore - de toute autre fonction de caractérisation fonctionnelle de la qualité de l'objectif. pour au moins un point de mesure de l'objectif cible. [0178] Le procédé 500 peut être répétée autant de fois que souhaité pour caractériser plusieurs objectifs cibles.
[0179] Ainsi, le procédé 500 permet une caractérisation fonctionnelle de l'objectif optique cible par estimation avec un modèle de caractérisation fonctionnelle préalablement entrainé, sans réaliser de mesure de la qualité fonctionnelle dudit objectif cible, ni de mesure des paramètres individuels de chaque élément optique de l'objectif optique cible préalablement à leur empilement.
[0180] La FIGURE 6 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non limitatif d'un dispositif selon l'invention de caractérisation fonctionnelle d'un objectif lors de sa fabrication.
[0181] Le dispositif 600 comprend un appareil 602 d'interférométrie optique pour réaliser au moins une mesure interférométrique en vue d'obtenir au moins un jeu optique mesuré. L'appareil 602 peut par exemple être l'appareil d'interférométrie optique 200 de la FIGURE 2a, ou encore l'appareil d'interférométrie 402 de la FIGURE 4.
[0182] Le dispositif 600 comprend en outre un module 604 de caractérisation exécutant un modèle de caractérisation fonctionnelle d'un objectif optique, à partir d'au moins un jeu optique mesuré, tel que par exemple le modèle 340 de la FIGURE 3.
[0183] Le module de caractérisation 604 peut être tout module de calcul ou tout module informatique exécutant le modèle de caractérisation 340, tel qu'un serveur, un ordinateur, une tablette, un processeur, un calculateur, une puce électronique, etc.
[0184] De manière optionnelle, le dispositif de caractérisation 600 peut comprendre un module de calcul 608 pour calculer au moins une valeur d'un paramètre géométrique relatif aux interfaces, ou éléments, optiques de l'objectif optique, à partir des données de mesure brutes fournies par l'appareil d'interférométrie optique 602. Dans ce cas, l'au moins un jeu optique mesuré comprend des valeurs de paramètres géométriques calculées par ledit module de calcul 608. [0185] La FIGURE 7 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non limitatif d'un procédé selon l'invention de fabrication d'objectifs optiques selon l'invention.
[0186] Le procédé 700 peut comprendre une première phase 702 de fabrication lors de laquelle une première partie d'un lot d'objectifs est fabriqué. Cette première partie comprend une multitude d'objectifs optiques. Lors de cette phase 702 un objectif optique est fabriqué lors d'une étape 704. [0187] Pour chaque objectif optique fabriqué, un jeu d'entrainement JE est mesuré et mémorisé lors d'une étape 706, en vue de constituer une base d'entrainement, tel que par exemple la base d'entrainement BA, par exemple en mettant en œuvre la phase 302 du procédé 300 de la FIGURE 3.
[0188] Puis, lors d'une étape 708, le modèle de caractérisation est entrainé avec la base d'entrainement BA, par exemple en mettant en œuvre la phase d'entrainement 320 de la FIGURE 3.
[0189] Le procédé 700 peut ensuite comprendre une deuxième phase 710 de fabrication lors de laquelle les objectifs restant du lot sont fabriqués.
[0190] Cette phase 710 comprend, pour chaque objectif optique, une étape 712 de début de fabrication dudit objectif optique, au moins jusqu'à l'empilement des éléments optiques composant ledit objectif optique.
[0191] Lors d'une étape 714, en cours de sa fabrication ou après sa fabrication, l'objectif optique est caractérisé en utilisant le modèle de caractérisation fonctionnelle obtenu à l'étape 708, et en particulier le modèle 340, par exemple en mettant œuvre le procédé 500 de la FIGURE 5.
[0192] Si la performance estimée de l'objectif optique est jugée satisfaisante, sa fabrication est poursuivie ou validée lors d'une étape 716.
[0193] Si les performances estimées de l'objectif optique ne sont satisfaisantes, alors l'objectif optique peut être soumis à au moins un autre test, par exemple par une mesure de MTF ou de front d'onde par un dispositif prévu à cet effet, en vue de vérifier, par mesure, la performance de l'objectif optique.
[0194] Alternativement ou en plus, si les performances estimées de l'objectif optique ne sont satisfaisantes, alors l'objectif optique peut être retouché pour améliorer ses performances. Par exemple, au moins un élément optique de l'objectif optique peut être repositionné ou remplacé. [0195] Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits.

Claims

- 38 - REVENDICATIONS
1. Procédé (300) d'obtention d'un outil de caractérisation fonctionnelle (340), en cours de fabrication ou après fabrication, d'un objectif optique cible (502) comprenant un empilement de plusieurs éléments optiques (102-108), ledit procédé (300) comprenant :
- une phase (302) de constitution d'une base (BA), dite base d'entrainement, de jeux d'entrainement, chaque jeu d'entrainement comprenant pour un objectif optique (404), dit objectif d'entrainement, de même architecture que l'objectif cible (100) :
■ au moins un jeu de données (JOAi), dit jeu optique d'entrainement, comprenant des données relatives à au moins un paramètre géométrique d'au moins une interface optique dudit objectif optique d'entrainement (404), obtenu par interférométrie optique sur l'empilement d'éléments optiques dudit objectif d'entrainement (404) ;
■ au moins un jeu de données (JPAi), dit jeu de performance d'entrainement, comprenant des données relatives à une performance fonctionnelle dudit objectif optique d'entrainement (404) déterminée suivant une technique de mesure de performance prédéterminée ; et
- une phase (320) d'entrainement d'un modèle de caractérisation fonctionnelle avec ladite base d'entrainement (BA).
2. Procédé (300) selon revendication précédente, caractérisé en ce que le modèle de caractérisation fonctionnelle (340) comprend :
- un réseau de neurones, en particulier régressif, et encore plus particulièrement un réseau de neurones CNN à apprentissage profond,
- un modèle de régression linéaire de polynômes,
- une équation gaussienne, obtenue par une méthode des moindres carrés, ou
- une méthode d'analyse statistique.
3. Procédé (300) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en qu'au moins un jeu d'entrainement (JEi) est obtenu à partir - 39 - d'un objectif d'entrainement (404) faisant partie d'un même lot d'objectifs que l'objectif cible.
4. Procédé (300) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un jeu optique d'entrainement (JOAi) comprend, une partie ou la totalité, de valeurs brutes obtenues par interférométrie optique à partir de l'objectif d'entrainement (404).
5. Procédé (300) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un jeu optique d'entrainement (JOAi) comprend au moins une valeur géométrique relative à au moins une interface optique de l'objectif d'entrainement (404) déduites à partir de valeurs brutes d'interférométrie optique.
6. Procédé (300) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour au moins un jeu d'entrainement (JEi), le jeu optique d'entrainement (JOAi) est obtenu par mesure d'interférométrique optique, par un appareil (402) d'interférométrie optique, sur un objectif d'entrainement (404) réel.
7. Procédé (300) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour au moins un jeu d'entrainement, le jeu optique d'entrainement est obtenu par simulation, à partir d'un objectif optique d'entrainement (404) modélisé sous une forme numérique.
8. Procédé (300) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un jeu de performance d'entrainement (JPAi) comprend :
- au moins une valeur de caractérisation de front d'onde, ou
- au moins une valeur de Fonction de Modulation de Transfert, ou « MTF » (pour « Modulation Transfert Fonction » en anglais) ; pour au moins une position sur l'objectif d'entrainement (404).
9. Procédé (300) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour au moins un jeu d'entrainement (JEi), le jeu de - 40 - performance d'entrainement (JPAi) est obtenu par mesure, avec un appareil de mesure (406), sur un objectif d'entrainement (404) réel.
10. Procédé (300) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour au moins un jeu d'entrainement (JEi), le jeu de performance d'entrainement (JPAi) est obtenu par simulation, à partir d'un objectif optique d'entrainement (404) modélisé sous une forme numérique.
11. Modèle de caractérisation fonctionnelle (340) obtenu par le procédé (300) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
12. Dispositif (400) d'obtention d'un outil de caractérisation fonctionnelle (340), en cours de fabrication ou après fabrication, d'un objectif optique cible (502) comprenant un empilement de plusieurs éléments optiques (102-108), ledit dispositif (400) comprenant :
- des moyens (402,406) de constitution d'une base (BA), dite base d'entrainement, de jeux d'entrainement, chaque jeu d'entrainement ( Ei) comprenant pour un objectif optique (404), dit d'entrainement, de même architecture que l'objectif cible (502) :
■ au moins un jeu de données (JOAi), dit jeu optique d'entrainement, comprenant des données relatives à au moins un paramètre géométrique d'au moins une interface optique dudit objectif d'entrainement (404), obtenu par interférométrie optique sur l'empilement d'éléments optiques dudit objectif d'entrainement (404) ;
■ au moins un jeu de données (JPAi), dit jeu de performance d'entrainement, comprenant des données relatives à une performance dudit objectif d'entrainement (404) déterminée suivant une technique de mesure de performance prédéterminée ; et
- une unité informatique (408) d'entrainement d'un modèle de caractérisation fonctionnelle (340) avec ladite base d'entrainement (BA).
13. Procédé (500) de caractérisation fonctionnelle, en cours de fabrication ou après fabrication, d'un objectif optique cible (502) comprenant un empilement de plusieurs éléments optiques (102-108), ledit procédé (500) comprenant les étapes suivantes :
- mesure (504), sur ledit empilement d'éléments optiques, d'au moins un jeu optique, dit jeu optique mesuré ; et
- fourniture (510), en fonction dudit au moins un jeu optique mesuré, d'un jeu de performance, dit jeu de performance estimé, par un modèle de caractérisation fonctionnelle (340) selon la revendication 11.
14. Dispositif (600) de caractérisation fonctionnelle, en cours de fabrication ou après fabrication, d'un objectif optique cible (502) comprenant un empilement de plusieurs éléments optiques (102-108), ledit dispositif (600) comprenant :
- un appareil (602) d'interférométrie optique pour mesurer, sur ledit empilement d'éléments optiques (102-108), au moins un jeu optique, dit jeu optique mesuré ; et
- un modèle de caractérisation fonctionnelle (340) selon la revendication 11 pour fournir, en fonction dudit au moins un jeu optique mesuré, un jeu de performance estimé.
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