JP4131670B2 - 3次元の屈折率分布の干渉決定 - Google Patents
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Description
(発明の背景)
(発明の分野)
本発明は、概して、光学系に関し、詳細には、マイクロリソグラフィーを行うための、光学系における屈折率分布の決定に関する。
【0002】
(従来技術の説明)
光学構成要素の製造精度を向上させるために、光学構成要素の特性を測定するより高精度な技術が必要とされる。
【0003】
分布屈折率型(GRIN)の二次元(2D)半径モデルは、ガラスまたは結晶等の光学材料の不均一性を評価するために用いられ得る測定技術である。既存の2D GRIN技術は、デカルト座標系にしたがって規定される、2方向の不均一性を評価する。
【0004】
GRIN測定の2D半径モデルは、おおよその屈折率作図を得るために用いられる。2D半径モデルは、屈折率が2方向にのみ変化し得ると仮定することによって、光学材料の不均一性を評価する。また、不均一性は、第3のデカルト方向に沿った光学材料全体を通して一定であると仮定している。これらの仮定によって、使用可能な範囲に含まれる屈折率を決定するために必要な、方法、システムおよび計算の複雑性は、大きく簡略化される。しかしながら、これらの仮定によれば、比較的広範囲のエラーが生じることになる。
【0005】
光学構成要素に関する必要条件が厳しくなるにつれて、より高精度な測定方法およびシステムが必要となるのは明らかである。光学構成要素の三次元分布屈折率を決定する技術が必要である。
【0006】
(発明の要旨)
本発明は、オブジェクトの三次元分布屈折率を決定する方法、システムおよびコンピュータプログラム製品に関する。オブジェクトには光学材料が含まれる。リソグラフィープロセスにおけるブランクのような光学材料は、ガラス片、石英、プラスチック、または、他の透明材料であり得る。これらの光学材料は、所望の完成部品となるように成形または形成することによって粗く製造されている。上記方法は、干渉屈折率測定システムを用いて行われる。
【0007】
まず、オブジェクトが、干渉屈折率測定システム内の基準面とリトロミラー面との間に、第1の軸に沿って、垂直な方向に配置される。第2の軸と第3の軸とは互いに垂直であり、かつ、第1の軸と垂直である。
【0008】
次に、第1〜第4の位相差が測定される。第1の位相差は、基準波面と、オブジェクトの第1の表面で反射した波面との間の位相差である。第2の位相差は、基準波面と、オブジェクトそれ自身を通ってオブジェクトの第2の表面で反射した波面との間の位相差である。第3の位相差は、基準波面と、オブジェクトを通ってリトロミラーの表面で反射した波面との間の位相差である。第4の位相差は、基準波面と、オブジェクトを通ることなくリトロミラーの表面で反射した波面との間の位相差である。
【0009】
これらの測定結果に基づいて、基準面、オブジェクトの第1の表面および第2の表面それぞれについて、第1〜第4の二次元表面変形が決定される。次いで、オブジェクトの平均二次元不均一性が決定される。本発明の1実施形態では、ゼルニケ多項式を用いて、複数の近似係数が決定される。
【0010】
さらに、オブジェクトは、第2の軸および第3の軸のまわりを、何回も回転させながら、かつ、ある角度ごとに複数の位置へと移動される。基準波面と、各回転ごとにオブジェクトを通ってリトロミラーの表面で反射した波面との間の位相差が測定される。次いで、複数の近似三次元係数が、すでに評価済みの表面変形に基づいて決定される。プロシージャは、オブジェクトの三次元分布屈折率を示す複数のAij係数の決定で終了する。
【0011】
上記方法は、三次元分布屈折率型レンズブランクオブジェクト、レンズオブジェクト、光学材料の円柱状体積の決定に適用されるが、これに限定されない。本発明の好適な実施形態において、光学材料は、ガラスまたはプラスチックである。
【0012】
干渉屈折率測定システムは、フィゾー干渉計、マイケルソン干渉計、トワイマン−グリーン干渉計、マッハ−ツェンダー干渉計、または、他の公知の干渉計、あるいは、今後公知となる干渉計を用いて実行される。
【0013】
本発明の好適な実施形態において、基準波面を生成する光源は、レーザ光源である。
【0014】
本発明は、さらに、所定のパラメータを有する複合光学系を構築するために用いられる、複数の好適な光学要素を選択する方法を提供する。上記方法は、第1〜第N(ここで、Nは所定値)の光学要素群を選択するステップと、第1〜第Nの光学要素群の各光学要素をテストするステップと、上述の方法を用いて三次元分布屈折率を決定するステップと、テスト済みの各光学要素ごとに複数の光学特性を決定するステップと、決定された光学特性に基づいて、第1〜第Nのテスト済みの光学要素群の各々から少なくとも1つの好適な光学要素を選択し、複合光学系を設計するか、さもなくば構築するステップとを包含する。
【0015】
本発明のさらなる特徴および利点、ならびに、本発明の種々の実施形態の構造および動作は、添付の図面を参照して以降で詳細に説明される。本発明が、本明細書中で説明される特定の実施形態に限定されないことに留意されたい。このような実施形態は、本明細書中では単に例示することを目的として提示されているにすぎない。当業者であれば、本明細書に含まれる教示内容に基づいて、さらなる実施形態を企図する。
【0016】
本発明のこれらの利点および他の利点、ならびに、特徴は、添付の図面を参照して行われる以降の詳細な説明を考慮すれば、よりよく理解される。図面全体を通して、同様の参照符号は同様の要素を指す。
【0017】
(好適な実施形態の詳細な説明)
以下の例示的な環境という立場で本発明を説明する。本発明がこれらの例示的な環境への適用に限定されると解釈されるべきではない。以降の説明を一読すれば、別の環境で本発明を如何にして実行するかは当業者に明らかとなる。
【0018】
(分布屈折率(GRIN)測定)
本発明は、干渉技術およびシステムを利用する。1実施形態において、フィゾー干渉系が採用される。
【0019】
1つ以上の基準マークまたはスポットが、干渉屈折率測定システムの視野に配置され、基準手段が提供される。このような基準手段を有する表面を基準面と呼ぶ。干渉屈折率測定システムにある同じ基準マークを用いて、オブジェクトの異なる部分を測定することができる。
【0020】
当業者であれば理解するように、干渉計の構成はいずれも、その干渉計が用いられるアプリケーションに依存している。本発明に関していえば、本明細書中で説明される実施形態は、フィゾー干渉計を採用している。これは、本発明のアプリケーションをフィゾー干渉計に限定することを意図しているわけではない。本明細書中で開示される実施形態を精査すれば、当業者は、他の種類の干渉計を構成して、本発明を実行することができる。本発明の別の実施形態では、フィゾー干渉計の代わりに、マイケルソン干渉計、トワイマン−グリーン干渉計、マッハ−ツェンダー干渉計、または、他の公知の干渉計、あるいは、今後公知となる干渉計が代用され得る。
【0021】
分布屈折率の二次元(2D)半径モデルは、以下の式のような屈折率(n)を記載する。
【0022】
【数1】
ここで、x、yは、x、y、zデカルト座標系内に決定された位置座標である。Piは、単位半径の円と直交するi番目のゼルニケ多項式である(この円の中心は、デカルト座標系の原点と一致する)。Mxyはゼルニケ多項式の正規化半径である。n0はオブジェクトのバルク屈折率である。Aiは近似係数である。sはゼルニケ多項式の項数である。
【0023】
分布屈折率の2D評価は、2種類の半径モデルを適用して行われ得る。すなわち、(1)フィゾー干渉計を用いた光学材料を含む平面平行オブジェクトの不均一性の評価(干渉測定システムの例示的な実施例を図1〜4と関連して以降で説明する)(2)ヌルテスト方式のレンズ不均一性の評価(図5と関連して以降で説明される)である。
【0024】
図1〜5に関して説明されるシステムおよび方法では、三次元(3D)不均一性データが得られないことに留意されたい。したがって、これらによって、光学材料を含むオブジェクトを必須の精度でモデル化することはできない。
【0025】
(第一半径モデル)
第一半径モデルに従って、Ai係数の決定は、四つの干渉測定に基づく。測定は、オブジェクト上へ基準波面を垂直入射することにより行われる。本発明によって示された例示的な実施形態の測定が図1〜図4で示される。
【0026】
図1は、2D干渉屈折率システムの例を示す。詳細には、干渉システム100は、基準表面106aおよび106bを有する基準要素104を含む。また、システム100はオブジェクト108を含む。オブジェクト108は、第一の表面110aおよび第二の表面110bを有する光学材料を含む。レーザ源(図示せず)は、基準波面114を発生する。図1に示されるように、基準マークが、基準表面106a上の点112aおよびオブジェクト110aの第一の表面上の点112bに配置されている。別の実施形態において、基準マークは、干渉システム100に含まれる受動撮像装置(例えば、カメラ)を用いて表面上に配置され得る。
【0027】
図1〜図5を単純化するために、反射角および屈折角のいくつかを図示していないことに留意されたい。これらの項目を排除することは、本発明の範囲を制限することを意図しない。当業者は、本明細書中で説明される教示に基づいて、図1〜図5の図面からこれらの角度を決定可能である。
【0028】
基準波面114は、干渉システム100へ入射し、様々な表面から反射する。波面114は、表面での位相を一定にして、理想点源から発生されるように設計される。基準波面114は、基準表面106bおよび第一の表面110aから反射する。反射されたビーム116および118は、分離し、それらの波面の位相差が測定される。決定された位相差は、本明細書中で説明されるように、後の表面決定のために格納される。
【0029】
図2は、基準表面および光学材料を含むオブジェクトの第二の表面からの反射を示す2D干渉屈折率システムの例示的な実施例を示す。詳細には、図2は、基準表面106aおよび106bを有する基準要素104を含む干渉装置200を示す。また、システム200は、第一の表面110aおよび第二の表面110bを有する光学材料108を含むオブジェクトを備える。レーザ源(図示せず)は、基準波面214を生成する。基準マークは、図2に示されるように、基準表面106a上の点112a、および、オブジェクト110aの第一の表面上の点112bに配置される。別の実施形態において、基準マークは、干渉システム200に含まれる受動撮像装置(例えば、カメラ)を用いて表面上に置かれ得る。
【0030】
基準波面214は、干渉システム200に入射し、様々な表面から反射する。波面214は、表面での位相を一定にして、理想点源から発生されるように設計される。基準波面214は、基準表面106bおよび第二の表面110bから反射する。反射したビーム216および218の位置を見付けだし、それらの波面の位相差が測定される。測定された位相差は、本明細書中で説明されるように、後の表面決定のために格納される。
【0031】
図3は、基準表面、および光学材料を含むオブジェクトを通って、リトロミラー表面からの反射を示す2D干渉−屈折率システムのための例示的な伝搬テストを示す。図3は、基準表面106aおよび106bを有する基準要素104、ならびに、第一の表面108aおよび第二の表面108bを有する光学材料108を含むオブジェクトを備えた干渉装置300を示す。システム300はまた、リトロミラー表面320を含む。レーザ源(図示せず)は、基準波面314を発生する。
【0032】
基準マークは、図3に示されるように、基準表面106a上の点112a、オブジェクト108aの第一の表面上の点112b、および、リトロミラー表面320上の点112cに置かれる。別の実施形態において、基準マークは、干渉装置300に含まれる受動撮像装置(例えば、カメラ)を用いて表面上に置かれ得る。
【0033】
基準波面314は、干渉システム300に入射し、様々な表面から反射する。波面314は、表面での位相を一定にして、ほぼ点源から発生されるように設計される。基準波面314は、基準表面106bおよびリトロミラー表面320から反射する。反射したビーム316および318の位置を、それぞれ見付けだし、それらの波面の位相差が測定される。測定された位相差は、本明細書中で説明されるように、後の表面決定のために格納される。本干渉装置の例示的な実施例は、既知の表面変形マップとともに保証されたリトロミラーを用い得る。
【0034】
図4は、基準表面およびリトロミラー表面からの反射を示す2D干渉屈折率システムのための例示的な空洞のテストを示す。図4は、基準表面106aおよび106bを有する基準要素104、および、リトロミラー表面320とを含む干渉装置400を示す。レーザ源(図示せず)は、基準波面414を発生する。
【0035】
基準マークは、図4で示されるように、基準表面106a上の点112a、および、リトロミラー表面320上の点112cに置かれる。別の実施形態において、基準マークは、干渉装置400に含まれる受動撮像装置(例えば、カメラ)を用いて表面上に置かれ得る。
【0036】
基準波面414は、干渉システム400に入射し、様々な表面から反射する。この波面414は、表面での位相を一定にして、ほぼ点源から発生されるように設計される。基準波面414は、基準表面106bおよびリトロミラー表面320から反射する。反射されたビーム416および418の位置をそれぞれ見付けだし、それらの波面の位相差が測定される。決定された位相差は、本明細書中で説明されるように、後の表面決定のために格納される。本干渉装置の例示的な実施例は、既知の表面変形マップとともに保証されたリトロミラーを用い得る。
【0037】
オブジェクトの屈折率の偏差(不均一性)Δnは、以下の公式を用いて計算され得る。
【0038】
【数2】
ここで、dはオブジェクトの厚さ、M1(x,y)、M2(x,y)、M3(x,y)、M4(x,y)は、それぞれ、図1で示された干渉テスト、図2で示された干渉テスト、図3で示された伝達テスト、および、図4で示された空洞テストの同じxおよびy座標に相当する測定された位相差である。
【0039】
xおよびy座標の任意の点に関して、テストされたオブジェクト全体にわたる不均一性の解析的な説明を得ることが求められる。解析的な表現は、二次元多項式を用いて行われる。二次元多項式は、オブジェクトの作用領域上で直交している。この作用領域は、例えば、そのオブジェクトが円形光学オブジェクトの場合、円であり得る。円形領域上で直交している多項式の例は、ゼルニケ多項式である。当業者に明らかであるように、ゼルニケ多項式の使用は単なる例示にすぎない。任意の形状の、オブジェクトに使用可能な領域上で直交する多項式の任意の他の種類が用いられ得る。
【0040】
不均一性は、打ち切りゼルニケ級数を用いて近似され得る。
【0041】
【数3】
ここで、級数の項は、以前に示されたように同じ意味を有する。係数Aiは、最小二乗法を用いて計算され得る。
【0042】
(第二半径モデル)
第二半径モデルに従って、2Dのアプローチは、テストされた光学オブジェクト、および、ヌルテストスキームの既知のパラメータを用いて実行された3つの干渉測定に基づいて、係数Aiを決定する。本発明の一実施形態において、2つの干渉測定は、要素の表面の干渉データに関して得られ、3つ目の測定は、ヌルテストスキームにおける要素の伝達データに関して得られる。
【0043】
図5は、光学システムの伝達干渉測定を決定するためのヌルテストスキームを示す。この実施形態において、係数Aiは、最適化法を用いて決定され、得られた測定伝達ヌルテストデータとモデル化伝達ヌルテストデータとの差を最小化する。干渉システム500は、光源504、テスト用レンズ506、ミラー508を含む。このシステムはまた、ヌル修正要素510も含み得る。
【0044】
図1〜5に関して説明されたシステムおよび方法では、三次元(3D)の不均一性データが得られないことに留意されたい。従って、光学オブジェクトを含むオブジェクトを必須の精度でモデル化することはできない。
【0045】
図6〜10は、本発明に従った、不均一性のデータを集めるために用いられる三次元干渉屈折率測定システムを示す。干渉システムは、屈折表面104、光学材料108を含むオブジェクト、および、リトロミラー表面320を含む。基準系は、x、y、zデカルト座標系である。
【0046】
図6は、基準表面104およびリトロミラー表面320に対して垂直な方向を有するオブジェクト108を有する三次元干渉屈折率測定システムを示す。レーザ源(図示せず)は、干渉装置によって構成された複数の表面によって反射される波面を発生する。位相差測定は、基準表面104から反射された波面に対して、および、オブジェクト108を通ってリトロミラー320から反射された波面に対して実行される。収集された干渉データ(M6で記される)は、後の表面変形決定のために格納される。
【0047】
図7は、第二の軸のまわりに第一の傾斜した位置を有するオブジェクト108を有する3D干渉屈折率計量システムを示す。本発明の好ましい実施形態において、オブジェクト108は、リトロミラー表面方向へx軸のまわりに約45度傾斜している。レーザ源(図示せず)は、この干渉装置の複数の表面によって反射される基準波面を発生する。位相差測定は、基準表面104から反射した波面、傾斜したオブジェクト108を通ってリトロミラー320から反射した波面に対して決定される。収集された干渉データ(M7で記される)は、後の表面変形測定のために格納される。リトロミラー表面320の位置は、基準マーク112a、112b、112cが1つの光線に沿って整列するようにy軸に沿って調節される。
【0048】
図8は、第二の軸に沿って第二の傾斜位置を有するオブジェクト108を有する三次元干渉屈折率測定システムを示す。本発明の好ましい実施形態において、オブジェクト108は、x軸のまわりに基準表面方向へ約45度傾斜される。レーザ源(図示せず)は、この干渉装置によって構成された複数の表面によって反射される基準波面を発生する。位相差測定は、基準表面104から反射された波面、および、傾斜したオブジェクト108を通ってリトロミラーから反射された波面に対して決定される。収集された干渉データ(M8で記される)は、後の表面変形測定のために格納される。リトロミラー表面320の位置は、基準マーク112a、112b、112cが1つの光線に沿って整列するようにy軸に沿って調節される。
【0049】
図9は、第三の軸のまわりに第一の傾斜位置を有するオブジェクト108を有する三次元干渉屈折率測定システムを示す。第三の軸は、第一および第二の軸に垂直であり、zyデカルト軸に相当する。本発明の好ましい実施形態において、オブジェクト108は、y軸のまわりにリトロミラー表面方向へ約45度傾斜される。レーザ源(図示せず)は、干渉装置によって構成された複数の表面によって反射される基準波面を発生する。位相差測定は、基準表面104から反射された波面、および、傾斜したオブジェクト108を通ってリトロミラーから反射された波面に対して決定される。収集された干渉データ(M9で示される)は、後の表面変形測定のために格納される。リトロミラー表面320の位置は、基準マーク112a、112b、112cが1つの光線に沿って整列するようにx軸に沿って調節される。
【0050】
図10は、第三の軸のまわりに第二の傾斜位置を有するオブジェクト108を有する三次元干渉屈折率測定システムを示す。本発明の好ましい実施形態において、オブジェクト108は、y軸のまわりにリトロミラー表面方向へ約45度傾斜される。レーザ源(図示せず)は、干渉装置によって構成された複数の表面によって反射される基準波面を発生する。位相差測定は、基準表面104から反射された波面、および、傾斜したオブジェクト108を通ってリトロミラーから反射された波面に対して実行される。収集された干渉データ(M10で示される)は、後の表面変形測定のために格納される。リトロミラー表面320の位置は、基準マーク112a、112b、112cが1つの光線に沿って整列するようにx軸に沿って調節される。
【0051】
本発明の好ましい実施形態によれば、テストされたオブジェクト全体にわたる不均一性の三次元解析の説明は、テストされたオブジェクトの円筒形体積において直交した多項式のセットを用いて行われ得る。本発明の一実施形態に従って、3D法は、以下の多項式を用いて光学材料を含むオブジェクトの屈折率nを決定する。
【0052】
【数4】
ここで、x、y、zはデカルト座標系で決定された位置座標である。Piは、単位半径の円(この円の中心は座標系の原点に相当する)に対して直交するi番目のゼルニケ多項式である。Ljは、セグメント[0,1]に対するj番目のラグランジェ多項式である。Mxyは、ゼルニケ多項式に対する正規化半径である。Mzは、ラグランジェ多項式に対する正規化係数である。n0は、ブランクのバルク屈折率である。Aijは、近似係数である。sは、ゼルニケ多項式の項数である。tは、ラグランジェ多項式の項数である。
【0053】
係数Aijは、j=1の場合のi=1からi=sまでのオブジェクトの半径屈折率分布を説明する。この場合、屈折率は、z座標に依存しない。j>1の場合、上記の公式、方程式4は、三座標全てに依存する項を含む。
【0054】
係数Aijの決定は、オブジェクトの異なる入射角度および方向に関してフィゾー干渉計を用いて実行される複数の測定に基づく。第一の四つの測定は、図1〜図4と関連して、上記で説明され、2D分布屈折率を確定する。
【0055】
本発明に従って、さらなる測定が、上記で示されたように、オブジェクトの傾斜された位置に対して実行される。一実施形態において、3D係数の決定は、オブジェクトの測定表面変形マップに関連し、以下の式を用いて計算される。
【0056】
【数5】
ここで、Δ0、Δ1、Δ2、Δ3は、それぞれ、基準表面、オブジェクトの第一の表面、オブジェクトの第二の表面、および、リトロミラーに対する表面変形である。リトロミラーΔ3の変形の表面マップは既知であることが前提である。このことは、リトロミラーが認可されている必要があるということを意味する。
【0057】
本発明のある実施形態において、係数Aijの決定は、光学設計プログラムCODE V(登録商標)を用いて行われ得る。Aijの計算に用いられるソフトウェアはCODE V(登録商標)で書かれ得る。ソフトウェアによって、オブジェクトの標準位置および傾斜位置に対する実測定モデルが可能となる。測定された干渉写真、および、(方程式5〜7を用いて上記したように)計算された表面変形マップは、可能なテストスキームを規定するために用いられる。CODE V(登録商標)光学設計プログラムで構築された減衰最小二乗最適化プロシージャのような最適化プロシージャのおかげで、係数Aijは規定される。また、最適化プロシージャを用いて、全てのオブジェクト位置について、測定された波面とモデル化された波面との間の差を最小化し、Aijを計算する。
【0058】
図11は、オブジェクトの3次元の屈折勾配率(refractive gradient index)を決定するフロー図である。本発明の例示的な実施形態によって、この方法は、オブジェクトの特性を決定するためにコンピュータシステムに連結された光学材料を含むオブジェクトに対する光学測定を行うシステムによって実行される。
【0059】
図11の方法1100は、ステップ1102から開始される。ステップ1102において、オブジェクトは、基準表面とリトロミラー(表面との間の第1の軸に沿って干渉屈折率測定システムにおいて垂直入射となるように配置される。ここで、第2の軸および第3の軸は、互いに垂直であり、第1の軸に対して垂直である。
【0060】
ステップ1104において、第1から第4の位相差のセットが測定される。ステップ1104は、ステップ1106、1108、1110、および1112などの複数のサブステップを含む。ステップ1106において、基準波面とオブジェクトの基準表面および第1の表面との間の位相差が測定される。ステップ1108において、基準波面とオブジェクトの第2の表面から反射した波面との間の位相差が測定される。ステップ1110において、基準波面とオブジェクトを介してリトロミラーから反射した波面との間の位相差が測定される。ステップ1112において、基準波面とオブジェクトを介さずにリトロミラー表面から反射した波面との間の位相差が測定される。ステップ1114において、ステップ1106、1108、1110、および1112において前もって決定されたデータに基づいて、システムは、基準表面Δ0、第1のオブジェクト表面Δ1、および第2のオブジェクト表面Δ2の第1から第3の2次元の表面のゆがみを決定する。ステップ1116において、ステップ1114における決定に基づいて、システムは、オブジェクトの平均的な2次元の不均等性を決定する。ステップ1118において、ステップ1104〜1112における測定に基づいて、システムは、複数の近似係数を決定する。方法1100は、第2の位置付けステップ(ステップ1120)を含み、このステップは、オブジェクトをある角度で第2の軸および第3の軸の周りを複数回回転させることを含む。
【0061】
ステップ1122において、複数の回転のそれぞれに関して、基準波面とリトロミラーから反射した波面との間のさらなる位相差が測定される。ステップ1128において、オブジェクトの複数の近似係数(Aij)が決定され、Aijは、オブジェクトの3次元の屈折率分布を決定する。
【0062】
図12は、本発明のさらなる実施形態に向けられる。図12は、所定のパラメータを有する複合光学システムを組み立てるために複数の好適な光学素子を選択するフロー図である。方法1200は、複数のステップを含む。
【0063】
ステップ1202において、第1〜第Nの群の光学素子が選択され、ここで、Nは所定の値である。各群は、光学システムの1つの光学素子に対応する。光学システムは、リソグラフィツール(例えば、複数の光学素子を含む)であり得る。図12の方法を用いて、各群の全ての光学素子の3D屈折勾配率を特徴付ける。従って、収集されたデータに基づいて、各群の1つの光学素子が、光学システムを設計/構築するために所定のデザイン要件を満たすようなその3D屈折勾配率特性に基づいて選択され得る。
【0064】
第1〜第Nの群の光学素子のそれぞれの光学素子は、ステップ1204に示すように、光学素子の3次元の屈折勾配率を決定する方法を用いてテストされる。
【0065】
ステップ1206において、テストされた光学素子のそれぞれに関して、複数の光学特性が決定される。
【0066】
ステップ1208において、第1〜第Nの群のテストされた光学素子のそれぞれから、少なくとも1つの好適な光学素子が選択される。
【0067】
ステップ1210において、複合光学システムが組み立てられる。
【0068】
(コンピュータシステムの例)
本発明(例えば、Aij係数を決定するステップまたは同様の計算/決定ステップ)は、ハードウェア、ソフトウェア、またはその組み合わせを用いて実行され得、1つ以上のコンピュータシステムまたは他の処理システムにおいて実行され得る。コンピュータシステム1300の例が図13に示される。コンピュータシステム1300は、任意の単一または複数の処理コンピュータである。合わせて、シングル系統およびマルチ系統のアプリケーションが用いられ得る。統一または分散型のメモリシステムが用いられ得る。コンピュータシステム1300またはその一部は、本発明を実行するために用いられ得る。例えば、本発明の図6〜10のシステムまたは図11〜12の方法と関連して実行される制御および測定は、コンピュータシステム1300などのコンピュータシステム上で実行されるソフトウェアを含み得る。
【0069】
コンピュータシステム1300は、プロセッサ1344などの1つ以上のプロセッサを含む。1つ以上のプロセッサ1344は、上記のルーチンを実行するソフトウェアを実行し得る。各プロセッサ1344は、通信基礎構造1342(例えば、通信バス、クロスバー、またはネットワーク)に接続され得る。この例示的なコンピュータシステムに関して、種々のソフトウェア実施形態について説明する。この説明を読んだ後、関連分野の当業者にとって、他のコンピュータシステムおよび/またはコンピュータアーキテクチャを用いて本発明を実行する方法が明らかになる。
【0070】
コンピュータシステム1300は、ディスプレイユニット1330に表示するために通信基礎構造1342(または、図示しないフレームバッファ)からグラフィックス、テキスト、および他のデータを転送するディスプレイインタフェース1302を含み得る。
【0071】
コンピュータシステム1300は、さらに、メインメモリ1346を含み、好適には、ランダムアクセスメモリ(RAM)を含み、さらに、第2のメモリ1348を含み得る。第2のメモリ1348は、例えば、ハードディスクドライブ1350および/または取り外し可能な格納ドライブ1352(フロッピー(R)ディスクドライブ、磁気テープドライブ、光学ディスクドライブなど)を含み得る。取り外し可能な格納ドライブ1352は、取り外し可能な格納ユニット1354からの読取りおよび/またはユニットへの書込みを周知の方法で行う。取り外し可能な格納ユニット1354は、取り外し可能な格納ドライブ1352によって読取りおよび/または書込みが行われるフロッピー(R)ディスク、磁気テープ、光学ディスクなどである。理解されるように、取り外し可能な格納ユニット1354は、その中にコンピュータソフトウェアおよび/またはデータが格納されたコンピュータによって使用可能な格納媒体を含む。
【0072】
別の実施形態において、第2のメモリ1348は、コンピュータプログラムまたは他の命令がコンピュータシステム1300にロードされることを可能にする他の同様の手段を含み得る。このような手段は、例えば、取り外し可能な格納ユニット1362およびインタフェース1360を含み得る。例として、プログラムカートリッジおよびカートリッジインタフェース(ビデオゲームコンソールデバイスに用いられるような)、取り外し可能なメモリチップ(EPROMまたはPROMなど)および関連のソケット、ならびに、ソフトウェアおよびデータを取り外し可能な格納ユニット1362からコンピュータシステム1300に転送することが可能な他の取り外し可能な格納ユニット1362およびインタフェース1360が含まれ得る。
【0073】
コンピュータシステム1300は、さらに、通信インタフェース1364を含み得る。通信インタフェース1364は、ソフトウェアおよびデータが、通信パス1366を介して、コンピュータシステム1300と外部デバイスとの間で転送されることを可能にする。通信インタフェース1364の例は、モデム、ネットワークインタフェース(イーサネット(R)カードなど)、通信ポート、上記のインタフェースなどを含み得る。通信インタフェース1364を介して転送されるソフトウェアおよびデータは、電子信号、電磁信号、光学信号、または、通信パス1366を介して通信インタフェース1364によって受信されることが可能な他の信号であり得る信号の形をとる。通信インタフェース1364が、コンピュータシステム1300がインターネットなどのネットワークにインタフェースし得るための手段を提供することに留意されたい。
【0074】
本明細書において、用語「コンピュータプログラム製品」は、概して、取り外し可能な格納ユニット1354、ハードディスクドライブ1350にインストールされたハードディスク、または通信パス1366(ワイヤレスリンクまたはケーブル)を介してソフトウェアを通信インタフェース1364に伝える搬送波に言及するために用いられる。コンピュータによって使用可能な媒体は、磁気媒体、光学媒体、または他の書込み可能な媒体、あるいは、搬送波または他の信号を転送する媒体を含み得る。これらのコンピュータプログラム製品は、コンピュータシステム1300にソフトウェアを提供する手段である。
【0075】
コンピュータプログラム(コンピュータ制御論理とも呼ばれる)は、メインメモリ1346および/または第2のメモリ1348に格納される。コンピュータプログラムは、さらに、通信インタフェース1364を介して受信され得る。このようなコンピュータプログラムは、実行されると、本明細書中で説明するように、コンピュータシステム1300が本発明の機能を実行することを可能にする。特に、コンピュータプログラムは、実行されると、プロセッサ1344が本発明の機能を実行することを可能にする。従って、このようなコンピュータプログラムは、コンピュータシステム1300のコントローラである。
【0076】
本発明は、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、またはこれらの任意の組み合わせにおいて、制御論理として実行され得る。本発明がソフトウェアを用いて実行される実施形態において、ソフトウェアは、コンピュータプログラム製品に格納され得、取り外し可能な格納ドライブ1352、ハードディスクドライブ1350、またはインタフェース1360を用いて、コンピュータシステム1300にロードされ得る。あるいは、コンピュータプログラム製品は、通信パス1366によってコンピュータシステム1300にダウンロードされ得る。制御論理(ソフトウェア)は、1つ以上のプロセッサ1344によって実行されると、本明細書中で説明するように、プロセッサ(単数または複数)1344に本発明の機能を実行させる。
【0077】
別の実施形態において、本発明は、例えば、特定用途向けの集積回路(ASIC)などのハードウェア構成要素を用いて、主として、ファームウェアおよび/またはハードウェアにおいて実行される。本明細書中で説明する機能を実行するためのハードウェアステートマシン(hardware state machine)の実行は、本明細書中の教示から、関連分野(単数または複数)の当業者に明らかである。
【0078】
(結論)
本発明の特定の実施形態について上記で説明したが、これらは、例として示されただけで、制限しないことを理解する必要がある。特許請求の範囲によって規定される本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、これらの形態および詳細を種々に変更することが可能なことは、当業者に明らかである。従って、本発明の幅および範囲は、任意の上記の例示的な実施形態によって制限されるべきではなく、特許請求の範囲およびその均等物によってのみ規定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、基準面での反射と、光学材料を含むオブジェクトの第1の表面での反射とを示す、2D干渉屈折率測定システムの例示的な実施例を示す。
【図2】 図2は、基準面での反射と、光学材料を含むオブジェクトの第2の表面での反射とを示す、2D干渉屈折率測定システムの例示的な実施例を示す。
【図3】 図3は、基準面での反射と、光学材料を含むオブジェクトを通ってリトロミラーの表面での反射とを示す、2D干渉屈折率測定システムの例示的な実施例を示す。
【図4】 図4は、基準面での反射と、光学材料を含むオブジェクトを通らないリトロミラーの表面での反射とを示す、2D干渉屈折率測定システムの例示的な実施例を示す。
【図5】 図5は、光学材料を含むオブジェクトの屈折率分布の測定を実行するヌルテスト方式を示す。
【図6】 図6は、本発明による、第1の軸に垂直な方向に向けられた光学材料を含むオブジェクトを有する干渉屈折率測定システムの例示的な三次元実施例を示す。
【図7】 図7は、本発明による、第2の軸に対して第1のチルト位置にある光学材料を含むオブジェクトを有する干渉屈折率測定システムの例示的な三次元実施例を示す。
【図8】 図8は、本発明による、第2の軸に対して第2のチルト位置にある光学材料を含むオブジェクトを有する干渉屈折率測定システムの例示的な三次元実施例を示す。
【図9】 図9は、本発明による、第3の軸に対して第1のチルト位置にある光学材料を含むオブジェクトを有する干渉屈折率測定システムの例示的な三次元実施例を示す。
【図10】 図10は、本発明による、第3の軸に対して第2のチルト位置にある光学材料を含むオブジェクトを有する干渉屈折率測定システムの例示的な三次元実施例を示す。
【図11】 図11は、本発明による、オブジェクトの三次元分布屈折率を決定する方法のフローチャートを示す。
【図12】 図12は、本発明による、複数の好適な光学要素を選択し、所定のパラメータを有する複合光学系を構築する方法のフローチャートを示す。
【図13】 図13は、本発明の実施形態による、例示的なコンピュータシステムを示す。
Claims (22)
- 干渉屈折率測定システムにおいて光学材料を含むオブジェクトの3次元の屈折勾配率を決定する方法であって、
a.基準表面とリトロミラー表面との間の第1の軸に沿って該干渉屈折率測定システムにおいて垂直方向となるように該オブジェクトを配置する工程であって、第2の軸および第3の軸は、互いに垂直であり、該第1の軸に対して垂直である、工程と、
b.基準波面と該オブジェクトの第1の表面から反射した波面との間、該基準波面と該オブジェクトの第2の表面から反射した波面との間、該基準波面と該オブジェクトを介してリトロミラーから反射した波面との間、および、該基準波面と該リトロミラー表面から反射した波面との間のそれぞれの第1から第4の位相差を測定する工程と、
c.該第1から第4の位相差に基づいて、該基準表面、該第1の表面、該第2の表面、および該リトロミラー表面のそれぞれの第1から第3の2次元の表面のゆがみを決定する工程と、
d.該第1から第4の位相差の測定に基づいて、該オブジェクトの平均的な2次元の不均等性を決定する工程と、
e.該平均的な2次元の不均等性に基づいて、該オブジェクトの複数の近似係数(Ai)を決定する工程と、
f.該オブジェクトをある角度で該第2の軸および該第3の軸の周りを複数回回転させる工程と、
g.該複数の回転のそれぞれに関して、該基準波面と該リトロミラーから反射した波面との間のさらなる位相差を測定する工程と、
h.該2次元の表面のゆがみおよび該位相差の測定に基づいて、該オブジェクトの複数の近似係数(Aij)を決定する工程と、
を含み、
該オブジェクトとして、レンズブランクオブジェクト、レンズオブジェクト、および光学材料の円筒形の体積のうちいずれか一つを提供する、方法。 - 前記レンズブランクオブジェクト、レンズオブジェクト、および光学材料の円筒形の体積のうちいずれか一つの材料として、ガラス光学材料を提供する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記レンズブランクオブジェクト、レンズオブジェクト、および光学材料の円筒形の体積のうちいずれか一つの材料として、プラスチック光学材料を提供する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- フィゾー干渉計、マイケルソン干渉計、トワイマン−グリーン干渉計、またはマッハ−ツェンダー干渉計のうちの1つとして前記干渉屈折率測定システムを提供する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の軸は、デカルト座標系のzである、請求項1に記載の方法。
- 前記第2の軸は、デカルト座標系のxである、請求項1に記載の方法。
- 前記第3の軸は、デカルト座標系のyである、請求項1に記載の方法。
- 前記基準波面をレーザーソースで生成する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- ゼルニケ多項式を用いて前記工程dを実行する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 最小二乗法を用いて前記工程eを実行する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記工程fは、前記オブジェクトを第1の角度で前記第2の軸の周りを回転させる工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の角度を前記リトロミラーの方向に約45度回転させる工程をさらに含む、請求項11に記載の方法。
- 前記工程fは、前記オブジェクトを第2の角度で前記第2の軸の周りを回転させる工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第2の角度を前記基準表面の方向に約45度回転させる工程をさらに含む、請求項13に記載の方法。
- 前記工程fは、前記オブジェクトを第1の角度で前記第3の軸の周りを回転させる工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の角度を前記リトロミラーの方向に約45度回転させる工程をさらに含む、請求項15に記載の方法。
- 前記工程fは、前記オブジェクトを第2の角度で前記第3の軸の周りを回転させる工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第2の角度を前記基準表面の方向に約45度回転させる工程をさらに含む、請求項17に記載の方法。
- 前記工程fは、前記リトロミラーを光の方向と合わせる工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記工程hは、反復手順を用いて実行される、請求項1に記載の方法。
- 前記工程hは、減衰最小二乗最適化プロシージャを実行する工程をさらに含む、請求項20に記載の方法。
- 所定のパラメータを有する複合光学システムを組み立てるために複数の好適な光学素子を選択する方法であって、
a.第1〜第Nの群の光学素子を選択する工程であって、Nは所定の値である、工程と、
b.請求項1に記載の方法を用いて、該第1〜第Nの群の光学素子のそれぞれの該光学素子をテストする工程と、
c.テストされた光学素子のそれぞれに関して、複数の光学特性を決定する工程と、
d.該第1〜第Nの群のテストされた光学素子のそれぞれから、該光学特性に基づいて、少なくとも1つの好適な光学素子を選択する工程と、
e.複合光学システムを組み立てる工程と、
を含む、方法。
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