JP2005524065A - 光学検査方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の目的は、上記問題の少なくとも1つを回避するか、あるいは最小限に抑える光学検査方法および装置を提供すること、あるいは少なくとも有用な選択肢を公に提供することである。
光源によって生成された光波面を検査位置に向かって送るステップと、
この波面から少なくとも1本の光線を生成するステップと、
各光線ごとに、それぞれ波面の伝播方向に対する横断面であって、光源に対して検査位置より先にあり、異なる光路長のところにある2つ以上の測定面で、光線がこれらの測定面と交差するそれぞれの点を、検査位置にDUTが存在する状態および存在しない状態で測定するステップと、
各光線ごとに、各測定面でDUTのために生じるこの光線の横収差を求めるステップと、
各測定面ごとに、光学特性と前記測定面−前記DUTの適切な前記主面間の光学距離との積である一般横収差方程式(general transverse aberration equation)の係数を、求めた横収差から推定するステップと、
各測定面ごとのこれらの係数の推定値およびそれぞれの測定面間の光学距離から光学特性を計算するステップとを含む。
これらの面の第1の面において、検査位置にDUTが存在しない状態でこの光線または各光線が第1の面と交差する1つまたは複数の第1の点を求めることと、
これらの面の第1の面において、検査位置にDUTが存在する状態でこの光線または各光線が第1の面と交差する1つまたは複数の第2の点を求めることと、
これらの面の第2の面において、検査位置にDUTが存在しない状態でこの光線または各光線が第2の面と交差する1つまたは複数の第3の点を求めることと、
これらの面の第2の面において、検査位置にDUTが存在する状態でこの光線または各光線が第2の面と交差する1つまたは複数の第4の点を求めることとを含む。
それぞれの第1の点を第2の点から減算することによって第1の横収差を計算することと、
それぞれの第3の点を第4の点から減算することによって第2の横収差を計算することとを含む。
一般横収差方程式を得るために一般波面方程式を微分することと、
第1の面について、それぞれの光線の第1の点、第3の点、および第1の横収差を用いて、これらの係数の値について一般横収差方程式または一般横方程式の連立形を解くことと、
第2の面について、それぞれの光線の第1の点、第3の点、および第2の横収差を用いて、これらの係数の値について一般横収差方程式または一般横方程式の連立形を解くこととを含む。
第1および第2の面についてそれぞれの係数を減算することと、
第1の面と第2の面との間の光路長で割ることとを含む。
光源によって生成された光波面を検査位置に向かって送る手段と、
この波面から少なくとも1本の光線を生成する光線生成手段と、
それぞれ波面の伝播方向に対して横方向であり、光源に対して検査位置より先にあり、異なる光路長のところにある2つ以上の測定面で各光線が交差するそれぞれの点を、検査位置にDUTが存在する状態および存在しない状態で測定する検出手段と、
各面において各光線ごとにDUTに起因する横収差を計算し、各面ごとに、この面とDUTの主面の光学距離と光学特性との積である一般横収差方程式の係数を求めた横収差から推定し、各面ごとのこれらの係数の推定値およびそれぞれの面の間の光学距離から光学特性を推定する処理手段とを含む。
図11に、公称上高品質の顕微鏡対物レンズの一部の球面屈折力の輪郭マップをジオプタで示す。この輪郭マップは、このレンズ上の異なる点における球面屈折力の17個の推定値から生成したものである。各測定値の再現性は0.03ジオプタである。
Claims (42)
- 被測定装置(Device-Under-Test)(DUT)の1つまたは複数の光学特性を推定する方法であって、
光源によって生成された光波面(optical wavefront)を検査位置に向かって送るステップと、
前記検査位置でこの波面から少なくとも1本の光線を生成するステップと、
各光線ごとに、
それぞれ前記波面の伝播方向に対して横方向であり、前記光源に対して前記検査位置より先にあり、異なる光路長(optical path distances)のところにある2つ以上の測定面で、前記光線が前記測定面と交差するそれぞれの点を、前記検査位置に前記DUTが存在する状態および存在しない状態で測定するステップと、
前記各測定面において前記DUTに起因する前記光線の横収差を求めるステップと、
前記各測定面ごとに、光学特性および前記測定面と前記DUTの適切な主面(principal plane)との光学距離の組合せの積である一般横収差方程式(general transverse aberration equations)の係数を、求めた横収差から推定するステップと、
前記各測定面ごとの前記係数の推定値および前記各測定面の間の光学距離から光学特性を推定するステップと、を含む方法。 - 請求項1に記載のDUTの1つまたは複数の光学特性を推定する方法であって、
主要点(cardinal points)および関連する主要面(cardinal planes)が前記DUTの前記主面に関係づけられるとともに、前記主要点または前記主要面のいずれかを用いて前記主面を確定する方法。 - 請求項1に記載のDUTの1つまたは複数の光学特性を推定する方法であって、
光学特性と前記測定面−前記DUTの適切な前記主面間の光学距離との積を推定し、次いで、前記各測定面間の光学距離の差を用いて前記主面を確定することを含む方法。 - 請求項1に記載のDUTの1つまたは複数の光学特性を推定する方法であって、
前記主面と前記測定面の1つとの光学距離が既知であり、前記測定面間の光学距離を求めるステップを含む方法。 - 請求項1に記載のDUTの1つまたは複数の光学特性を推定する方法であって、
前記一般横収差方程式が一般波面方程式(general wavefront equation)から導出され、前記一般横収差方程式から導出された連立方程式を解くことによって、前記一般横収差方程式の係数を推定することを含む方法。 - 請求項1に記載のDUTの1つまたは複数の光学特性を推定する方法であって、
光学特性の計算を、前記各測定面ごとの前記係数の推定値を互いに減算し、前記各面の間のそれぞれの距離で割ることによって行う方法。 - 請求項6に記載のDUTの1つまたは複数の光学特性を推定する方法であって、
2つ以上の面があり、異なる面の対から得られた光学特性の値を平均して合成推定値を提供する方法。 - 請求項1に記載のDUTの1つまたは複数の光学特性を推定する方法であって、前記光線と前記測定面とが交差する点を測定するステップが、
第1の面において、
検査位置にDUTが存在しない状態で前記光線または各光線が前記第1の面と交差する1つまたは複数の第1の点を求めることと、
検査位置にDUTが存在する状態で前記光線または各光線が前記第1の面と交差する1つまたは複数の第2の点を求めることと、
第2の面において、
検査位置にDUTが存在しない状態で前記光線または各光線が前記第2の面と交差する1つまたは複数の第3の点を求めることと、
検査位置にDUTが存在する状態で前記光線または各光線が前記第2の面と交差する1つまたは複数の第4の点を求めることと、を含む方法。 - 請求項1に記載のDUTの1つまたは複数の光学特性を推定する方法であって、前記横収差を求めるステップが、
それぞれの第1の点を第2の点から減算することによって第1の横収差を計算することと、
それぞれの第3の点を第4の点から減算することによって第2の横収差を計算することとを含む方法。 - 請求項1に記載のDUTの1つまたは複数の光学特性を推定する方法であって、
前記一般横収差方程式の係数を求めるステップが、
前記一般横収差方程式を得るために前記一般波面方程式を微分することと、
前記第1の面について、
それぞれの光線の前記第1の点、前記第3の点、および前記第1の横収差を用いて、前記係数の値について前記一般横収差方程式または一般横方程式(general transverse equations)の連立形を解くことと、
前記第2の面について、
それぞれの光線の前記第1の点、前記第3の点、および前記第2の横収差を用いて、前記係数の値について前記一般横収差方程式または前記一般横方程式の連立形を解くこととを含む方法。 - 請求項1に記載のDUTの1つまたは複数の光学特性を推定する方法であって、光学特性を推定するステップが、
前記第1および第2の面について前記各係数を減算するとともに前記第1の面と前記第2の面との間の光路長で割ることを含む方法。 - 請求項1に記載のDUTの1つまたは複数の光学特性を推定する方法であって、
前記第1および第2の光路長が、2つの物理的に離間した横方向の面において前記光線の交点を測定することによって取得される方法。 - 請求項1に記載のDUTの1つまたは複数の光学特性を推定する方法であって、
屈折率および厚さが既知の光学スラブを挿入して、前記光線の交点を測定する物理的な面を変化させずに前記光路長を既知の値だけ変化させる方法。 - 請求項1に記載のDUTの1つまたは複数の光学特性を推定する方法であって、
複数の前記光線が生成されるものであって、前記一般波面方程式のいくつかの係数を求めるために用いられる方法。 - 請求項14に記載のDUTの1つまたは複数の光学特性を推定する方法であって、
前記各光線ごとに、いくつかの方程式の連立解によって係数の値を決定することを可能とする隣接した光線を用いて係数を求める方法。 - 請求項1に記載のDUTの1つまたは複数の光学特性を推定する方法であって、
波面の式(wavefront equation)が単項式の和からなる方法。 - 請求項1に記載のDUTの1つまたは複数の光学特性を推定する方法であって、
波面の式がゼルニケの多項式の和からなる方法。 - 請求項1に記載のDUTの1つまたは複数の光学特性を推定する方法であって、
グラム・シュミットの直交化を利用して、波面の式を、データセット全体が直交する多項式の和からなる式に変換する方法。 - 請求項1に記載のDUTの1つまたは複数の光学特性を推定する方法であって、
回帰分析を利用して波面の式中の係数を推定する方法。 - 請求項19に記載のDUTの1つまたは複数の光学特性を推定する方法であって、
回帰分析を最少自乗による推定によって行う方法。 - 請求項1に記載のDUTの1つまたは複数の光学特性を推定する方法であって、
前記波面の式中の係数を、グリッドサーチ(grid search)、勾配サーチ(gradient search )、またはラビーンサーチ(ravine search)のいずれかによって推定する方法。 - 請求項1に記載のDUTの1つまたは複数の光学特性を推定する方法であって、
遺伝子アルゴリズムを用いて前記係数を最適に推定する方法。 - 請求項1に記載のDUTの1つまたは複数の光学特性を推定する方法であって、
前記DUTが、レンズ、ミラー、プリズム、および光学素子の組合せからなる群より選ばれるものである方法。 - 請求項1に記載のDUTの1つまたは複数の光学特性を推定する方法であって、
光学特性がマップとしてグラフ化される方法。 - 請求項1に記載のDUTの1つまたは複数の光学特性を推定する方法であって、
前記DUT中の光学収差を確定するために用いられる方法。 - 請求項1に記載のDUTの1つまたは複数の光学特性を推定する方法であって、
前記DUTと入射光波面とを整列させるために用いる方法。 - 請求項1に記載のDUTの1つまたは複数の光学特性を推定する方法であって、
光学素子が特定の応用例に適しているかどうかに関して評価することができる方法。 - 請求項27に記載のDUTの1つまたは複数の光学特性を推定する方法であって、
眼科レンズの検査に用いられる方法。 - DUTの光学特性を推定する装置であって、
光源によって生成された光波面を検査位置に向かって送る手段と、
前記波面から少なくとも1本の光線を生成する光線生成手段と、
前記各波面の伝播方向に対して横方向であり、光源に対して検査位置より先にあり、異なる光路長のところにある2つ以上の測定面で各光線が交差するそれぞれの点を、検査位置にDUTが存在する状態および存在しない状態で測定する検出手段と、
各面において前記DUTに起因する前記光線の横収差を計算する処理手段であって、各面ごとに、光学特性と前記測定面−前記DUTの適切な前記主面間の光学距離との積である一般横収差方程式の係数を求めた横収差から推定し、各面ごとの係数の推定値およびそれぞれの面間の光学距離から光学特性を推定する処理手段と、を含む装置。 - 請求項29に記載のDUTの光学特性を推定する装置であって、
前記検出手段が、前記測定面に配置可能なCCD(電荷結合素子)カメラを含む装置。 - 請求項29に記載のDUTの光学特性を推定する装置であって、
前記検出手段が走査型検出器である装置。 - 請求項29に記載のDUTの光学特性を推定する装置であって、
前記検出手段がスクリーンである装置。 - 請求項32に記載のDUTの光学特性を推定する装置であって、
前記スクリーンが、前記光線を投影することができ、かつ前記測定面に配置可能な、光学的に透明なスクリーンである装置。 - 請求項29に記載のDUTの光学特性を推定する装置であって、
前記スクリーン上に表示される像がCCDカメラ上に結像される装置。 - 請求項29に記載のDUTの光学特性を推定する装置であって、
前記処理手段が、前記CCDカメラと通信するインタフェース手段と、データおよび命令を記憶するメモリ手段と、結果を提供する出力手段とを含むコンピュータである装置。 - 請求項29に記載のDUTの光学特性を推定する装置であって、
前記出力手段がビデオディスプレイである装置。 - 請求項29に記載のDUTの光学特性を推定する装置であって、
前記光線生成手段がハートマンプレートを含む装置。 - 請求項29に記載のDUTの光学特性を推定する装置であって、
前記光線生成手段が、移動可能または走査可能な開口を含む装置。 - 請求項29に記載のDUTの光学特性を推定する装置であって、
前記光線生成手段を前記光源と前記DUTの間に配置する装置。 - 請求項29に記載のDUTの光学特性を推定する装置であって、
前記光線生成手段を前記DUTと前記検出手段の間に配置し得る装置。 - 請求項29に記載のDUTの光学特性を推定する装置であって、
前記検出手段が、前記DUTと前記カメラの間に特性が既知である透明な光学スラブを選択的に配置して、前記測定面間に光路差を生成する手段を含む装置。 - 請求項29に記載のDUTの光学特性を推定する装置であって、
ビームスプリッタを使用して各光線を少なくとも2本に分割し、異なる前記測定面で分割された前記光線を検出する2つの検出手段が設置されている装置。
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