相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2014年8月15日提交的題為“具有機(jī)械定位特征的透鏡的尺寸和光學(xué)特性的光學(xué)評估”的臨時申請no.62/037,966和于2014年8月19日提交的題為“透鏡上的特征位置的光學(xué)評估”的臨時申請no.62/039,398的優(yōu)先權(quán)。這兩個臨時申請的內(nèi)容通過引用整體地并入本文。

在某些方面，本公開涉及用于表征消費品中使用的模制透鏡的幾何形狀和光學(xué)特性的方法和工具、以及用于其制造的金剛石車削模具。本公開還涉及包括這種模制透鏡的光學(xué)組件的制造、以及包括光學(xué)組件的消費品的制造。

背景技術(shù)：

用于智能機(jī)、手機(jī)、平板電腦、便攜式電腦、汽車和卡車中的小型攝像機(jī)的市場正在迅速擴(kuò)大?，F(xiàn)有技術(shù)的攝像機(jī)的圖像質(zhì)量要求迫使制造商開發(fā)由許多非球面的模制透鏡組成的復(fù)雜的光學(xué)組件。

圖1示出了由四個模制塑料透鏡組成的示例性光學(xué)組件。特別地，在美國專利7,777,972中描述的該組件包括四個透鏡，這四個透鏡被設(shè)置為在位于組件的圖像平面170處的傳感器上形成圖像。透鏡元件設(shè)置在第一透鏡組中，該第一透鏡組由具有正折射率的第一透鏡元件100組成，該第一透鏡元件100具有非球面的凸物側(cè)表面101和非球面的凸像側(cè)表面102。組件還包括第二透鏡組，該第二透鏡組由第二透鏡元件110、第三透鏡元件120和第四透鏡元件130組成。

第二透鏡元件110具有負(fù)折射率，其具有非球面的凸物側(cè)表面111和非球面的凸像側(cè)表面112。第三透鏡元件120具有非球面的凸物側(cè)表面121和非球面的凸像側(cè)表面122。第四透鏡元件130具有非球面的凸物側(cè)表面131和非球面的凸像側(cè)表面132?？讖焦怅@140定位于第一透鏡元件100和成像的物體之間。ir濾光器150布置在第四透鏡元件130的像側(cè)表面132和圖像平面170之間，ir濾光器150不影響成像光學(xué)透鏡組件的焦距。傳感器玻璃蓋160設(shè)置在ir濾光器150和圖像平面170之間，傳感器玻璃蓋160也不影響成像光學(xué)透鏡組件的焦距。

通常，彎曲透鏡表面圍繞軸線旋轉(zhuǎn)地對稱，并且每個表面的軸線名義上處于組件的公共軸線-光軸上。透鏡表面的軸線的公共中心對于整個組件的光學(xué)性能是重要的。每個透鏡表面的曲率以及每個透鏡表面之間的間距(即透鏡厚度和相鄰?fù)哥R之間的間距)也是重要的。

因此，每個單獨的透鏡通常包括多個對中和間距基準(zhǔn)，其被制造有足夠緊密的公差，以除了圖1中所示的彎曲的功能光學(xué)表面外還提供堆疊在一起時的最終透鏡組件的適當(dāng)對準(zhǔn)。這些基準(zhǔn)通常由每個透鏡的附加非光學(xué)工作部分提供，其形成圍繞工作透鏡部分的邊緣的環(huán)。當(dāng)被組裝時，透鏡的非光學(xué)部分堆疊在一起，使得透鏡部分根據(jù)整個透鏡組件設(shè)計的要求相對于彼此對準(zhǔn)和間隔開。

由于緊密制造公差的預(yù)算，傳統(tǒng)的計量設(shè)備(例如，接觸探針和量規(guī)，觸覺探查儀，檢查顯微鏡)在許多情況下不再能夠?qū)崿F(xiàn)所需的測量重復(fù)性或精度。此外，用于在生產(chǎn)車間測量透鏡的某些特性(諸如折射指數(shù)或雙折射性)的計量設(shè)備是商購不到的。因此，現(xiàn)今存在著計量缺口。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開的特征在于一種用于評估透明樣品的尺寸和光學(xué)特性的方法和設(shè)備，所述透明樣品特別地包括透鏡，所述透鏡包括彎曲的工作表面區(qū)域，且還包括標(biāo)稱的平坦的并平行的上部和下部表面區(qū)域，例如用于將這些透鏡機(jī)械定位在組件中。

在實施例中，所述設(shè)備包括光學(xué)計量系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，該光學(xué)計量系統(tǒng)用于測量樣品的標(biāo)稱平行的上部和下部表面區(qū)域的相對位置，該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用于使用從在樣品的標(biāo)稱平行的上部和下部表面區(qū)域的兩個或更多個位置處所計算的光學(xué)和物理厚度得到的信息評估樣品的光學(xué)和尺寸特性。

替代地，或此外，本公開的特征在于一種用于對于樣品的上部和下部表面通過使3d表面形貌信息(例如，高度分布)與2d圖像(例如，強(qiáng)度分布)相結(jié)合來評估透明樣品(例如，透鏡)的尺寸特性的方法和設(shè)備。形貌信息和兩個圖像可以從樣品的同一側(cè)獲取。

方法和設(shè)備可以在生產(chǎn)環(huán)境中使用。

通常，樣品可以是透鏡，該透鏡包括彎曲的(例如具有光學(xué)功率的)上部和下部工作表面區(qū)域、以及不是用于引導(dǎo)光而是用于將這些透鏡機(jī)械定位在組件中的附加的上部和下部表面區(qū)域。這些部分可以具有平面平行表面。彎曲的部分可以被稱為工作部分，其它(例如平面平行)部分可以被稱為非工作部分。樣品可以具有工作部分的凸或凹、球面或非球面的表面區(qū)域。

非工作部分的上部和下部表面可以為標(biāo)稱平坦的或圓錐形的，并且可以包括標(biāo)稱圓形特征部或邊界，所述圓形特征部或邊界可以標(biāo)稱與工作表面區(qū)域的頂點同心。

樣品可以是用于便攜式電子裝置相機(jī)組件中的透鏡。

通常，尺寸特性可以包括工作表面區(qū)域的頂點的相對于附加表面區(qū)域的基準(zhǔn)特征部(例如，標(biāo)稱圓形的基準(zhǔn)特征部)的位置。在一些實施例中，通過3d區(qū)域表面形貌圖的評估發(fā)現(xiàn)透鏡頂點，而基準(zhǔn)特征部定位于該部分的2d圖像中。2d圖像可以從與3d圖相同的數(shù)據(jù)采集中提取，或者可以是單獨步驟的一部分。

尺寸特性可以包括樣品的上部和下部頂點特征部的相對高度。該測量可以依賴于從樣品的標(biāo)稱平行的上部和下部表面區(qū)域的兩個或更多個位置處所計算的光學(xué)和物理厚度獲得的附加信息。

在某些實施例中，該方法包括當(dāng)通過樣本觀察特征部以確定其橫向位置時對透鏡的折光特性進(jìn)行補(bǔ)償。

在一些實施例中，該設(shè)備包括部件固定裝置，該部件固定裝置包括輔助參考表面。該輔助參考表面可以標(biāo)稱是平坦的，并且可以定位于被測光學(xué)部件下方的一距離處，使得其將將通過光學(xué)部件傳播的光通過該部件并向著計量裝置檢測器通道反射回去。

在一些實施例中，所述設(shè)備包括部件固定裝置、光學(xué)計量系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，該部件固定裝置既具有輔助參考表面也具有用于至少部分透明的樣品的保持器，該光學(xué)計量系統(tǒng)用于測量樣品的輔助參考表面以及標(biāo)稱平行的上部和下部表面區(qū)域的位置，該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用于使用從在樣品的標(biāo)稱平行的上部和下部表面區(qū)域的兩個或更多個位置處所計算的光學(xué)和物理厚度得到的信息評估樣品的光學(xué)和尺寸特性。

在一些實施例中，完整的測量周期包括對輔助參考表面的形貌的單獨測量。

在一些實施例中，所述設(shè)備包括用于改變由光學(xué)計量系統(tǒng)采用的光的偏振狀態(tài)的一個或多個元件(例如，偏振器和/或波片)，以便評估和/或補(bǔ)償樣品的材料雙折射特性。

在一些實施例中，光學(xué)計量裝置的視野延伸超過被測光學(xué)部件的橫向范圍。為了提高精度并降低對漂移的敏感性，系統(tǒng)在參考表面未被光學(xué)部件覆蓋的區(qū)域內(nèi)執(zhí)行對參考表面相對于其內(nèi)部基準(zhǔn)的位置的附加測量。

在一些實施例中，光學(xué)計量裝置是相干掃描干涉儀。例如，光學(xué)計量裝置可以是標(biāo)稱平行于被測光學(xué)部件的光軸而被掃描的相干掃描干涉儀。光源的相干特性可被選擇為增強(qiáng)(例如，最大化)針對掃描通過部件期間遇到的每個透明界面收集的干擾信號的信噪比。

在一些實施例中，相干掃描干涉儀根據(jù)關(guān)于部件厚度和光學(xué)特性的測量到的或名義上的信息自動調(diào)節(jié)光源相干特性，以增強(qiáng)(例如，最大化)信噪比。

在一些實施例中，在相對于儀器的多個方位取向處對樣品執(zhí)行的測量被組合以產(chǎn)生具有減小的系統(tǒng)誤差的最終結(jié)果。

在一些實施例中，共焦顯微鏡構(gòu)造被用于通過掃描來檢測樣品的透明界面的位置。

在一些實施例中，聚焦感測或結(jié)構(gòu)化照明計量裝置被使用以通過掃描來檢測樣品的透明界面的位置。

在一些實施例中，聚焦感測或結(jié)構(gòu)化照明計量裝置被使用以通過掃描來檢測透明界面的位置。

在一些實施例中，用于計量的光學(xué)輻射在紫外線、可見光或紅外光譜中選擇。優(yōu)選地在接近光學(xué)部件被設(shè)計用于的光譜范圍的光譜范圍內(nèi)執(zhí)行測量。

在某些實施方式中，所述設(shè)備和方法可用于表征模制透鏡的厚度和折射率。替代地，或此外，所述方法和設(shè)備可用于表征模制透鏡的特征部(例如，關(guān)鍵特征部)之間的厚度和橫向距離。

通常，典型的透鏡模制過程依賴于彼此面對的兩個模具的精確對準(zhǔn)。模具之間的距離限定了模制部件的厚度。透鏡厚度是最終透鏡組件的性能的關(guān)鍵參數(shù)。所公開的方法和設(shè)備可以提供頂點至頂點厚度(例如具有亞微米精度)的過程控制信息。

跨越透鏡的厚度變化提供關(guān)于透鏡的兩個半部的相對傾斜的定量化信息，其為通常對最終透鏡成像能力至關(guān)重要的另一參數(shù)。因此，傾斜或平行度誤差是可以通過所公開的設(shè)備和方法測量的另一過程控制參數(shù)。

透鏡內(nèi)的折射率及其變化也為過程控制提供了相關(guān)信息。超出公差的折射率變化或應(yīng)力雙折射指示注射成型工藝的問題。這兩個參數(shù)均影響光學(xué)部件的成像性能?？梢杂盟_的用于過程控制的設(shè)備和方法來定量化地評估這兩個參數(shù)。

模具之間的橫向定心限定了透鏡的頂點到頂點的定心，其為最終透鏡能力的另一關(guān)鍵參數(shù)。所公開的方法和設(shè)備可以提供頂點至頂點定心(例如具有十分之一亞微米精度)的過程控制信息。

模制工藝參數(shù)也影響模具內(nèi)的填充因子，并因此影響相對于定位特征部的定心和頂點高度。超出公差的頂點至特征部的高度和頂點至特征部的定心可以指示注射成型工藝的問題。這兩個參數(shù)均影響光學(xué)部件的成像性能?？梢杂盟_的用于過程控制的方法和設(shè)備來定量化地評估這兩個參數(shù)。

本發(fā)明的各個方面總結(jié)如下。

大體上，在第一方面中，本發(fā)明的特征在于一種用于確定關(guān)于透明光學(xué)元件的信息的方法，該透明光學(xué)元件包括工作部分(例如，透鏡部分)和非工作部分(例如，平面平行部分)，該工作部分包括至少一個彎曲表面，該非工作部分包括相對的第一和第二表面，所述方法包括：

將測量光引導(dǎo)到所述透明光學(xué)元件；檢測自非工作部分的第一表面上的至少一個位置反射的測量光；檢測自非工作部分的第二表面在對應(yīng)于第一表面上的所述至少一個位置的位置處反射的測量光；基于檢測到的光，確定關(guān)于非工作部分的信息；以及基于關(guān)于非工作部分的信息評估透明光學(xué)元件。

該方法的實施方式可以包括以下特征中的和/或其它方面的特征中的一個或多個。例如，可以使用相干掃描干涉儀(csi，coherencescanninginterferometry)執(zhí)行非工作部分的第一和第二表面的表面測量。替代地，使用共焦顯微鏡執(zhí)行非工作部分的第一和第二表面的表面測量。

關(guān)于非工作部分的信息可包括非工作部分的第一表面的高度分布和非工作部分的第二表面的高度分布。關(guān)于非工作部分的信息可包括非工作部分的物理厚度分布或光學(xué)厚度分布。

關(guān)于非工作部分的信息可包括關(guān)于形成透明光學(xué)元件的材料的折射率的信息。例如，關(guān)于折射率的信息可包括材料的群折射率和/或材料的相折射率。關(guān)于折射率的信息可包括關(guān)于非工作部分的不同位置之間的折射率的變化的信息。關(guān)于折射率的信息可包括關(guān)于形成透明光學(xué)元件的材料(例如塑料)的雙折射的信息。

在一些實施例中，所述方法還包括檢測自支撐透明光學(xué)元件的固定裝置上的參考特征部反射的測量光，和基于檢測到的來自參考特征部的光確定關(guān)于該參考特征部的信息。自參考特征部反射的測量光可以被自對應(yīng)于非工作部分的第一表面上的所述至少一個位置的位置反射(例如成像到檢測器的相同位置)。測量光在自參考特征部反射之前和之后由透明光學(xué)元件透射。在一些實施例中，透明光學(xué)元件不在自參考特征部反射的測量光的路徑中。在一些情況中，所述方法可包括檢測自固定裝置在第二位置處反射的測量光，該第二位置不同于對應(yīng)于非工作部分的第一表面的所述至少一個位置的位置。

測量光可針對第一偏振被檢測，然后針對不同于第一偏振的第二偏振被檢測。

評估透明光學(xué)元件可包括基于關(guān)于非工作部分的信息來推斷關(guān)于工作部分的尺寸或光學(xué)特性的信息。

在一些實施例中，非工作部分是透明光學(xué)元件的傾斜控制互鎖部。工作部分的所述至少一個彎曲表面可以是球面表面或非球面表面。工作部分可包括與第一彎曲表面相對的第二彎曲表面。

關(guān)于工作部分的信息可包括關(guān)于形成透鏡部分的材料的雙折射的信息。關(guān)于工作部分的信息可包括關(guān)于形成透鏡部分的材料的折射率的變化的信息。

評估透明光學(xué)元件可包括基于關(guān)于非工作部分的信息來確定透明光學(xué)元件是否符合規(guī)格要求。非工作部分可被定位為圍繞工作部分的周邊。

在另一方面中，本發(fā)明的特征在于一種形成光學(xué)組件的方法，包括：

使用前述方法確定關(guān)于透明光學(xué)元件的信息，其中透明光學(xué)元件是透鏡；以及相對于鏡筒中的一個或多個其它透鏡固定透鏡，以形成所述光學(xué)組件。所述方法可包括相對于傳感器固定光學(xué)組件，以提供用于數(shù)字照相機(jī)的模塊。

大體上，在另一方面中，本發(fā)明的特征在于一種用于確定關(guān)于透明光學(xué)元件的信息的系統(tǒng)，該透明光學(xué)元件包括工作部分(例如，透鏡部分)和非工作部分(例如，平面平行部分)，該工作部分包括至少一個彎曲表面，該非工作部分包括相對的第一和第二表面，該系統(tǒng)包括：固定裝置，其用于支撐所述透明光學(xué)元件；光學(xué)儀器，其包括光源、檢測器和光學(xué)元件，所述光學(xué)元件被設(shè)置為：當(dāng)透明光學(xué)元件由固定裝置支撐時將來自光源的光引導(dǎo)向透明光學(xué)元件，并將自透明光學(xué)元件反射的光引導(dǎo)至所述檢測器；以及與檢測器通信的電子控制器，該電子控制器被編程為基于從非工作部分的第一和第二表面的對應(yīng)位置檢測到的光確定關(guān)于非工作部分的信息。

該系統(tǒng)的實施方式可以包括以下特征中的和/或其它方面的特征中的一個或多個。例如，光學(xué)儀器可以是光學(xué)區(qū)域表面形貌儀器，諸如相干掃描干涉儀或共焦顯微鏡。

固定裝置可包括定位在來自于光學(xué)儀器的光的路徑中的參考特征部。在一些實施例中，參考特征部是平面反射器。固定裝置可包括支架，該支架將透明光學(xué)元件定位為與參考特征部相距一定距離。固定裝置可以包括用于使透明光學(xué)元件相對于光學(xué)儀器的光軸旋轉(zhuǎn)的致動器。

光源可能夠提供具有可變光譜含量的光。

光學(xué)儀器可包括偏振模塊，該偏振模塊被構(gòu)造為使來自光源的光偏振。偏振模塊可被構(gòu)造為選擇性地使來自光源的光以正交偏振狀態(tài)偏振。

大體上，在另一方面中，本發(fā)明的特征在于一種用于確定關(guān)于具有透鏡部分和平面平行部分的透明光學(xué)元件的信息的方法，該方法包括：使用光學(xué)儀器來獲得關(guān)于透明光學(xué)元件的第一表面的和關(guān)于透明光學(xué)元件的與第一表面相對的第二表面的高度信息(例如，表面分布)；使用光學(xué)儀器獲得第一表面的強(qiáng)度映射(例如圖像)和第二表面的強(qiáng)度映射；以及基于高度信息和強(qiáng)度映射確定關(guān)于透明光學(xué)元件的在第一表面和所述第二表面中的至少一個上的一個或多個特征部的尺寸信息。

該方法的實施方式可以包括以下特征中的和/或其它方面的特征中的一個或多個。例如，光學(xué)儀器可以是相干掃描干涉顯微鏡或共焦顯微鏡。

關(guān)于第一和第二表面的高度信息可以分別包括第一和第二表面的表面分布。如權(quán)利要求1所述的方法，其中，基于使用光學(xué)儀器的多元件檢測器收集的強(qiáng)度幀系列來確定強(qiáng)度映射。通過對用于強(qiáng)度幀系列的多元件檢測器的每個元件處的強(qiáng)度進(jìn)行平均來確定強(qiáng)度映射。使用光學(xué)儀器來獲得強(qiáng)度映射可以包括在第一和第二表面的相對于光學(xué)儀器的具有最佳焦點的相應(yīng)位置處確定多元件檢測器的每個元件的強(qiáng)度。

尺寸信息可以包括第一或第二表面的頂點相對于第一或第二表面上的另一特征部的位置。在一些情況下，尺寸信息是頂點和另一特征部之間的橫向距離，橫向距離是在標(biāo)稱平行于平面平行部分的平面中測得的距離。另一特征部可以是定位于第一或第二表面的平面平行部分處的特征部。另一個特征部可以是環(huán)形特征部，標(biāo)稱定中心于頂點上。另一個特征部可以是平面平行部分的第一和/或第二表面中的臺階。

光學(xué)儀器可以用于在第一表面面向光學(xué)儀器的情況下執(zhí)行對透明光學(xué)對象的測量和在第二表面面對光學(xué)儀器的情況下執(zhí)行對透明光學(xué)對象的測量。從在第一表面面向光學(xué)儀器的情況下對透明光學(xué)對象的測量獲取的數(shù)據(jù)可用于確定第一表面的透鏡部分的頂點的位置。從在第二表面面向光學(xué)儀器的情況下對透明光學(xué)對象的測量獲得的數(shù)據(jù)可用于確定第一表面的透鏡部分的頂點相對于第一表面的平面平行部分上的特征部的位置的位置。從在第一表面面向光學(xué)儀器的情況下對透明光學(xué)對象的測量獲得的數(shù)據(jù)可用于確定第一表面的平面平行部分的上的特征部相對于第二表面的平面平行部分上的特征部的位置的位置。從在第二表面面向光學(xué)儀器的情況下對透明光學(xué)對象的測量獲得的數(shù)據(jù)可用于確定第二表面的透鏡部分上的頂點相對于第一表面上的頂點的位置的位置。

確定尺寸信息可以包括考慮由于透明光學(xué)元件相對于光學(xué)儀器的傾斜引起的折射效應(yīng)。考慮到折射效應(yīng)的尺寸信息可以是透明光學(xué)元件的與光學(xué)儀器相對的表面上的特征部的位置。

光學(xué)儀器可以用于對具有相對于光學(xué)儀器的軸線的第一方位取向的透明光學(xué)對象執(zhí)行測量，并對具有相對于軸線的不同于第一方位取向的第二方位取向的透明光學(xué)對象進(jìn)行測量。確定尺寸信息可以包括：從對具有第一方位取向的透明光學(xué)元件的測量獲得的數(shù)據(jù)確定關(guān)于一個或多個特征部的尺寸信息，并且從對具有第二方位取向的透明光學(xué)元件的測量獲得的數(shù)據(jù)確定關(guān)于一個或多個特征部的尺寸信息。確定尺寸信息可以包括基于對于第一和第二方位取向獲得的尺寸信息來減小尺寸信息中的誤差。

所述方法可包括基于尺寸信息來確定透明光學(xué)元件是否符合規(guī)格要求。

在另一方面，本發(fā)明的特征在于一種用于確定關(guān)于透明光學(xué)元件的信息的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：光學(xué)儀器和電子控制器，該電子控制器與光學(xué)儀器通信并被編程以使系統(tǒng)執(zhí)行前述方面的方法。

該系統(tǒng)的實施例可以包括其他方面的特征中的一個或多個。

大體上，在另一方面中，本發(fā)明的特征在于一種用于確定關(guān)于包括彎曲部分和平面部分的對象的信息的方法，所述彎曲部分包括具有頂點并限定所述對象的軸線的第一彎曲表面，所述方法包括：將測量光引導(dǎo)到對象；檢測自彎曲部分的第一彎曲表面反射的測量光；檢測自對象的至少一個其它表面反射的測量光；以及基于檢測到的光，確定關(guān)于彎曲部分的第一彎曲表面的頂點的信息。

該方法的實施方式可以包括以下特征中的和/或其它方面的特征中的一個或多個。例如，對象可以是諸如透鏡元件(例如，模制透鏡元件)的透明光學(xué)元件。在一些實施例中，對象是用于光學(xué)元件的模具的部分，諸如用于透鏡元件的一側(cè)的模具。

彎曲部分可以包括與第一彎曲表面相對的第二彎曲表面，第二彎曲表面具有頂點，并且關(guān)于第一彎曲表面的頂點的信息包括透鏡的沿著光軸測量的在第一表面的頂點和第二表面的頂點之間的厚度。

彎曲部分可以包括與第一彎曲表面相對的第二彎曲表面，第二彎曲表面具有頂點，并且關(guān)于第一曲面的頂點的信息包括在正交于光學(xué)軸線的平面中測量的于第一表面的頂點和第二表面的頂點之間的橫向偏移。

測量光可以通過光學(xué)儀器被引導(dǎo)到對象，并且當(dāng)反射測量光時第一彎曲表面面向光學(xué)儀器。確定關(guān)于第一彎曲表面的頂點的信息可以包括確定頂點的位置。所述至少一個其它表面可以包括面向光學(xué)儀器的另一表面，并且確定關(guān)于第一彎曲表面的頂點的信息還可包括確定在正交于光學(xué)軸線的平面中測量的在所述至少一個其它表面上的所關(guān)注的特征部的頂點之間的橫向偏移。所述至少一個其它表面可以包括背離光學(xué)儀器的表面，并且確定關(guān)于第一彎曲表面的頂點的信息還可包括確定在正交于光學(xué)軸線的平面中測量的在背離光學(xué)儀器的表面上的特征部和在面向光學(xué)儀器的其它表面上的所關(guān)注的特征部之間的橫向偏移。彎曲部分可以包括與第一彎曲表面相對的第二彎曲表面，并且確定關(guān)于第一彎曲表面的頂點的信息包括確定第二彎曲表面的頂點的位置。確定關(guān)于第一曲面的頂點的信息可以包括基于第一和第二彎曲表面頂點的位置來確定彎曲部分的沿著光學(xué)軸線測量的厚度。在一些實施例中，確定關(guān)于第一彎曲表面的頂點的信息包括基于以下所列橫向偏移確定在正交于光學(xué)軸線的平面中測量的在第一表面的頂點和第二表面的頂點之間的橫向偏移：(i)第一彎曲表面的頂點與面向光學(xué)儀器的其它表面上的所關(guān)注的特征部之間的橫向偏移；(ii)在面向光學(xué)儀器的其它表面上的所關(guān)注的特征部與背離光學(xué)儀器的表面上的所關(guān)注的特征部之間的橫向偏移；以及(iii)第二彎曲表面的頂點與背離光學(xué)儀器的表面上的所關(guān)注的特征部之間的橫向偏移。

確定關(guān)于第一彎曲表面的頂點的信息可以包括確定關(guān)于平面部分的至少一個表面的傾斜的信息，并且在確定關(guān)于第一表面的頂點的信息時考慮該傾斜。關(guān)于傾斜的信息是相對于用于將測量光引導(dǎo)到對象的光學(xué)儀器的光學(xué)軸線的傾斜角，αtilt。

該方法可以包括：在檢測到測量光之后調(diào)節(jié)對象的相對于用于將測量光引導(dǎo)到對象的光學(xué)儀器的方位取向，并在調(diào)節(jié)方位取向之后重復(fù)檢測來自第一彎曲表面和來自所述至少一個其它表面的測量光。

該方法可以包括基于在調(diào)節(jié)方位取向之后檢測到的測量光來確定關(guān)于第一彎曲表面的頂點的附加信息。

在一些實施例中，該方法包括在檢測到測量光之后改變測量光的偏振狀態(tài)，并且在偏振狀態(tài)改變之后重復(fù)對來自第一彎曲表面和所述至少一個其它表面的測量光的檢測。該方法可以包括基于在偏振狀態(tài)改變之前和之后檢測到的測量光來確定關(guān)于對象的雙折射的信息。

該方法可以包括基于關(guān)于第一彎曲表面的頂點的信息評估對象。評估對象可以包括基于關(guān)于第一彎曲表面的頂點的信息確定對象是否符合規(guī)格要求。

平面部分可以是對象的傾斜控制互鎖部。所述彎曲部分的至少一個彎曲表面可以是非球面的表面。平面部分可被定位為圍繞彎曲部分的周邊。

在另一方面中，本發(fā)明的特征在于一種形成光學(xué)組件的方法，包括：使用前述方法確定關(guān)于對象的信息，其中對象是透鏡；以及相對于鏡筒中的一個或多個其它透鏡固定透鏡，以形成所述光學(xué)組件。所述方法可包括相對于傳感器固定光學(xué)組件，以提供用于數(shù)字照相機(jī)的模塊。

在另一方面中，本發(fā)明的特征在于一種用于確定關(guān)于包括彎曲部分和平面部分的對象的信息的系統(tǒng)，所述彎曲部分包括具有頂點并限定所述對象的軸線的第一彎曲表面，所述系統(tǒng)包括：固定裝置，其用于支撐所述對象；光學(xué)儀器，其包括光源、檢測器和光學(xué)元件，所述光學(xué)元件被設(shè)置為：當(dāng)對象由固定裝置支撐時將來自光源的光引導(dǎo)向?qū)ο?，并將自對象反射的光引?dǎo)至所述檢測器；以及與檢測器通信的電子控制器，該電子控制器被編程為基于自對象的第一彎曲表面和至少一個其它表面檢測到的光確定關(guān)于第一表面的頂點的信息。

該系統(tǒng)的實施方式可以包括以下特征中的和/或其它方面的特征中的一個或多個。例如，光學(xué)儀器可以是光學(xué)區(qū)域表面形貌儀器，諸如相干掃描干涉儀或共焦顯微鏡。

固定裝置可以包括致動器，該致動器被構(gòu)造為使對象相對于光學(xué)儀器重新取向。例如，致動器可以被構(gòu)造為相對于光學(xué)儀器的光學(xué)軸線旋轉(zhuǎn)物體。

光學(xué)儀器可包括偏振模塊，該偏振模塊被構(gòu)造為使來自光源的光偏振。偏振模塊可以被構(gòu)造為選擇性地使來自光源的光以正交偏振狀態(tài)偏振(例如，使用一個或多個偏振器和/或波片)。

檢測器可以是多元件檢測器(例如，cmos陣列或ccd陣列)，并且光學(xué)儀器可以被構(gòu)造為將對象的表面成像到多元件檢測器上。

光源可能夠改變其光譜輸出。例如，光源可以包括兩個或更多個不同顏色的led。改變來自兩個或更多個led的相對光強(qiáng)度改變了光的顏色。光源可以是可見和/或紅外光源。

從下面的說明中，本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點將是顯而易見的。

附圖說明

圖1是成像光學(xué)透鏡組件的橫截面視圖。

圖2a是被測樣品透鏡的側(cè)視圖。

圖2b是圖2a中所示的被測樣品透鏡的俯視圖。

圖3是相干掃描干涉顯微鏡的示意圖

圖4a是安裝在具有參考表面的固定裝置上的被測樣品透鏡的側(cè)視圖。

圖4b和4c是圖4a中所示的樣品透鏡和固定裝置的側(cè)視圖，其示出測量系列中的兩個步驟。

圖5是示出使用相干掃描干涉儀(csi)及圖4b和4c中示出的步驟的的實施方式的過程流程的流程圖。

圖6a和6b是示出另一實施方式的測量步驟的側(cè)視圖。

圖7是示出使用csi及圖6a和6b中示出的步驟的實施方式的過程流程的流程圖。

圖8是示出測量透鏡的上部和下部平行面之間的雙折射的實施方式的過程流程的流程圖。

圖9是被測樣品透鏡的側(cè)視圖。

圖10示出在圖9中所示的被測樣品透鏡的俯視圖。

圖11示出在圖9中所示的被測樣品透鏡的另一俯視圖，為了描述的目的，其以夸張的偏心更詳細(xì)地描述了所關(guān)注的橫向位置。

圖12是示出通過樣本測量的所關(guān)注的特征的表觀的和實際的最佳焦點位置的示意圖。

圖13示出在圖9中所示的被測樣品透鏡的側(cè)視圖，在此凹透鏡表面面向光學(xué)儀器。

圖14是示出使用csi的實施方式的過程流程的流程圖。

圖15a是示出對于折射效應(yīng)進(jìn)行校正的所關(guān)注的表觀的和實際的位置的示意圖。

圖15b示出了由于折射引起的傾斜和橫向移位的方位取向。

圖16是示出使用csi的另一實施方式的過程流程的流程圖。

圖17a和17b示出了在不同的樣品對儀器的方位取向中的透鏡的俯視圖。

圖18是示出使用csi的又一實施方式的過程流程的流程圖。

圖19是被測透鏡模具的側(cè)視圖。

圖20a是示出用于透鏡表征的過程流程的流程圖。

圖20b是示出用于透鏡表征的另一過程流程的流程圖。

圖21a和21b是示出用于表征透鏡成型工藝的過程流程的流程圖。

具體實施方式

參考圖2a和2b，透鏡200包括非工作的平面平行部分210和工作的透鏡部分220。在該示例中，平面平行部分包括標(biāo)稱平面的、標(biāo)稱平行的兩個表面211和212。在此，“標(biāo)稱的”是指透鏡的設(shè)計。例如由于制造誤差，可能發(fā)生來自標(biāo)稱平面度或標(biāo)稱平行度的可檢測偏差。透鏡部220是彎月形透鏡，具有凸的上部表面221和凹的下部表面222。大體上，表面221和222可以是球面的或非球面的。平面平行表面211和212可以例如是形成在樣本上的特征部，以輔助透鏡相對于最終組件中的一個或多個其它透鏡的對準(zhǔn)和緊固。

光學(xué)計量儀器201用于評估透鏡200的光學(xué)特性中的一些，特別地包括折射率均勻性和殘余應(yīng)力雙折射、以及尺寸特征，尺寸特征諸如為透鏡的厚度，包括但不限于在圖中作為坐標(biāo)x，y的函數(shù)的厚度t(參見圖2a所示的笛卡爾坐標(biāo)系)。所公開的方法通過測量平面平行表面211和212之間的區(qū)域的光學(xué)特性和物理尺寸來執(zhí)行這些評估。這些測量用作透鏡的整體光學(xué)和尺寸特性的指示。

通常，光學(xué)計量儀器201可以是能夠執(zhí)行透鏡200的表面區(qū)域形貌測量的各種不同的儀器中的一個。示例性儀器包括：相干掃描干涉(csi)顯微鏡(例如，p.degroot的“coherencescanninginterferometry(相干掃描干涉儀)”，opticalmeasurementofsurfacetopography(表面形貌的光學(xué)測量)，r.leach編輯，第9章，第187-208頁，(springerverlag，berlin，2011)中公開的)；成像共焦顯微鏡(例如r.artigas的“imagingconfocalmicroscopy(成像共焦顯微鏡)”，opticalmeasurementofsurfacetopography(表面形貌的光學(xué)測量)，r.leach編輯，第11章，第237-286頁(springerberlinheidelberg，2011))中公開的；結(jié)構(gòu)化照明顯微鏡(例如，x.m.colonnadelega的“non-contactsurfacecharacterizationusingmodulatedillumination(使用調(diào)制照明的非接觸表面表征)”，美國專利(2014)中公開的)；聚焦感測(例如，f.helmli的“focusvariationinstruments(聚焦變化儀器)”，opticalmeasurementofsurfacetopography(表面形貌的光學(xué)測量)，由r.leach編輯，第7章，第131-166頁，(springerberlinheidelberg,2011)中公開的)；或波長調(diào)諧傅里葉變換相移干涉測量(ftpsi)系統(tǒng)(例如l.l.deck的“fourier-transformphase-shiftinginterferometry(傅立葉變換相移干涉法)”，appliedoptics42(13),2354-2365(2003)中公開的)。

參考圖3，作為示例，適用于表征透鏡200的一種類型的光學(xué)計量工具是csi顯微鏡300。在該系統(tǒng)中，光源302經(jīng)由中繼光學(xué)器件308和310以及分束器312將輸入光304引導(dǎo)到干涉物鏡306。中繼光學(xué)器件308和310將來自空間延伸源302的輸入光304成像到干涉物鏡306的孔徑光闌315和對應(yīng)光瞳面314(如由虛線的邊緣光線316和實線的主光線317所示)。

在圖3的實施例中，干涉物鏡306是mirau型的，包括物鏡透鏡318、分束器320和參考表面322。分束器320將輸入光304分離成測試光322和參考光228，該測試光322被引導(dǎo)到由臺部326支撐的透鏡200，該參考光228自參考表面322反射。物鏡318將測試和參考光分別聚焦到測試和參考表面。支撐參考表面322的參考光學(xué)器件330被涂覆以僅對于聚焦的參考光是反射的，使得輸入光中的大部分在被分束器320分裂之前穿過參考光學(xué)器件。

在自測試和參考表面反射之后，測試和參考光通過分束器320重新組合以形成組合光332，其由分束器312和中繼透鏡336透射，以在電子檢測器334(例如，多元件ccd或cmos檢測器)上形成光學(xué)干涉圖案。跨越檢測器的光學(xué)干涉圖案的強(qiáng)度分布由檢測器的不同元件測量，并存儲在電子處理器301(例如，獨立或聯(lián)網(wǎng)的計算機(jī)或與系統(tǒng)的其它部件集成的處理器)中以供分析。中繼透鏡136將物鏡306的聚焦平面中的不同點成像到檢測器134上的對應(yīng)點。

定位在中繼光學(xué)器件308和310之間的視場光闌338限定測試表面124的由測試光122照亮的區(qū)域。在自透鏡200和參考表面反射之后，組合光332在物鏡透鏡的光瞳面314處形成源的二次圖像。

可選地，偏振元件340、342、344和346限定被引導(dǎo)到相應(yīng)的測試和參考表面的測試和參考光的偏振狀態(tài)，并限定被引導(dǎo)到檢測器的組合光的偏振狀態(tài)。取決于實施例，每個偏振元件可以是偏振器(例如，線性偏振器)、延遲板(例如，半波片或四分之一波片)或影響入射光束的偏振狀態(tài)的類似光學(xué)器件。此外，在一些實施例中，可以不存在一個或多個偏振元件。此外，取決于實施例，分束器312可以是偏振分束器或非偏振分束器。大體上，由于偏振元件340、342和/或346的存在，測試表面324處的測試光322的偏振狀態(tài)可以是光瞳面314中的光的方位位置的函數(shù)。

在目前描述的實施例中，源302提供在波長的寬波段上的照明(例如，具有大于20nm、大于50nm或優(yōu)選甚至大于100nm的全寬半高的發(fā)射光譜)。例如，源302可以是白色發(fā)光二極管(led)、鹵素?zé)襞莸臒艚z、諸如氙弧燈的弧光燈或所謂的超連續(xù)光源，其使用光學(xué)材料中的非線性效應(yīng)來產(chǎn)生非常寬的源光譜(>200nm)。波長的寬波段對應(yīng)于有限的相干長度。平移臺350調(diào)節(jié)測試和參考光之間的相對光路長度，以在檢測器元件中的每個處產(chǎn)生光學(xué)干涉信號。例如，在圖3的實施例中，平移臺350是聯(lián)接到干涉物鏡306以調(diào)節(jié)測試表面和干涉物鏡之間的距離從而改變檢測器處的測試光和參考光之間的相對光路長度的壓電換能器。

返回參考圖2a，光學(xué)儀器201沿著平行于圖2a中所示的z軸線的觀察方向俯視透鏡200。在該圖中，s1和s2分別表示來自透鏡200上的上部和下部標(biāo)稱平面平行表面211和212的光反射。在計量數(shù)據(jù)采集期間，系統(tǒng)在全局坐標(biāo)系x、y、z中收集這些表面的高度信息。該坐標(biāo)系由光學(xué)儀器201建立。理想地，透鏡表面的旋轉(zhuǎn)軸線標(biāo)與z軸線標(biāo)稱地平行地對準(zhǔn)。

透鏡200的上部表面211的計量信息是從空氣中的光的反射(圖中的信號“s1”)獲取的。相應(yīng)地，透鏡200的下部表面212的計量信息是從圖中的透鏡材料內(nèi)的光的反射(信號“s2”)獲取的。

考慮到諸如系統(tǒng)300的csi顯微鏡系統(tǒng)的具體示例，在特定坐標(biāo)x、y處的上部表面211和下部表面212之間的相對距離t將如下給出

t＝t'/ng(1)

其中，t'是通過csi顯微鏡或通過波長調(diào)諧ftpsi使用相干信息確定的表觀的或測得的光學(xué)厚度，以及低na(例如0.06或以下)下的ng是群速度折射率(在高na下，例如0.2或以上，由于傾斜效應(yīng)，ng可能改變，導(dǎo)致有效的群速度折射率)。相反，當(dāng)使用共焦、結(jié)構(gòu)化照明或聚焦感測時，信號s2將似乎在較高的z位置處發(fā)生。在該情況下，物理厚度由以下給出

t＝nt"(2)

其中，t”是通過共焦或相關(guān)的聚焦感測儀器確定的表觀的或測得的光學(xué)厚度，n是相速度折射率。

厚度映射t'(x，y)或t”(x，y)提供通過折射率ng(x，y)或n(x，y)例示的關(guān)于透鏡200的物理厚度t(x，y)的平均值和均勻性以及光學(xué)特性的信息。在一些情況下，這些尺寸的和光學(xué)的特性的復(fù)合均勻性和平均值對于透鏡200的制造中的過程控制是足夠的。

如果期望，通過其它手段(諸如通過接觸式輪廓接觸測定法(如p.scott的“recentdevelopmentsinthemeasurementofasphericsurfacesbycontactstylusinstrumentation”(關(guān)于通過接觸式觸筆儀器對非球面表面進(jìn)行測量的最近發(fā)展)，proc.spie4927,199-207(2002))中公開的)獲得的諸如厚度映射t(x，y)或光折射率n(x，y)等的附加信息可以補(bǔ)充由光學(xué)計量儀器201執(zhí)行的測量，允許對由物理厚度產(chǎn)生的對折射率的影響進(jìn)行單獨和獨立的評估。

雖然上述透鏡表征僅依賴于關(guān)于表面211和212的高度分布信息，但是透鏡表征也可以利用其它信息。例如，在一些實施方式中，包括專用參考固定裝置，以提供附加的光學(xué)信息。參考圖4a，在某些實施例中，透鏡200安裝在具有嵌入的參考表面420的固定裝置400上。在圖4a中，s1、s2和s3表示來自透鏡200的所關(guān)注的上部表面和下部表面(211和212)、以及固定裝置的上部參考表面420的反射光，該上部參考表面420以沿z軸線測得的距離tair與下部透鏡表面212分隔開。

固定裝置400包括支撐結(jié)構(gòu)410和反射上部表面420。透鏡200擱置在支撐結(jié)構(gòu)410上，支撐結(jié)構(gòu)410將透鏡定位為與反射表面420相距距離tair。支撐結(jié)構(gòu)410可以由透鏡200的相對側(cè)上的多個柱或壁組成，或者可以是將反射表面420的內(nèi)部部分422與外部部分421分隔開的單個柱形支撐件。固定裝置400可以專門為鏡片200定制，并且在測量不同形狀的透鏡時可以用另一固定裝置來替換。

圖4b和4c示出了兩個連續(xù)的測量步驟，其中光學(xué)儀器201在透鏡200的平面平行部分210的全場上測量。這些步驟提供計量信息，包括表面211、212和420的高度分布測量，以根據(jù)圖5的流程圖500完成透鏡的幾何形狀和光學(xué)特性的表征。表觀高度測量值z1,…4分別對應(yīng)于圖中的反射光s1...s4。

在圖4b示出的第一步驟中，收集用于三個表面211、212和420的測量信息(步驟510、520、530)，其中，下部表面212和輔助參考表面420通過透鏡材料而被測量，因此對應(yīng)于表觀高度。在不調(diào)整固定裝置上的透鏡的位置的情況下收集用于三個表面的計量信息。

在圖4c中示出的第二步驟中，將透鏡從固定裝置400移除(步驟540)，并且第二次測量輔助參考表面420(信號s4)(步驟550)。

計量信息被組合以產(chǎn)生透鏡元件的上部和下部平行表面之間的厚度和折射率分布的映射。對于相干掃描干涉儀和可比較的干涉測量儀器，在獲取表觀高度信息z1,…4后，物理和光學(xué)厚度映射分別為：

t(x，y)＝z1(x，y)-z2(x，y)+z3(x，y)-z4(x，y)(3)

t′(x，y)＝z1(x，y)-z2(x，y).(4)

群速度折射率映射則為

ng(x，y)＝t′(x，y)/t(x，y).(5)

當(dāng)計量系統(tǒng)依靠共焦、結(jié)構(gòu)化照明或聚焦感測表面分布時，方程式(4)和(5)變?yōu)?/p>

t"(x，y)＝z1(x，y)-z2(x，y)，(6)

n＝t/t".(7)

厚度映射基于從透鏡的一側(cè)到另一側(cè)測得的厚度的變化，提供關(guān)于透鏡的平均厚度以及透鏡兩個側(cè)面之間可能傾斜的信息。折射率映射提供關(guān)于跨越透鏡區(qū)域的可能的折射率梯度的信息。

作為可選的附加步驟，知道透鏡中材料的標(biāo)稱折射色散特性，通常將群折射率轉(zhuǎn)換為相折射率是可行的：

n＝transform(ng).(8)

在某些情況下，轉(zhuǎn)換可以簡單為相加性常數(shù)。例如，相加性常數(shù)是其中n(k)是材料的標(biāo)稱折射率(如由制造商說明或通過某種其它手段測得)，表達(dá)為波數(shù)的函數(shù)，k0是用于測量的光譜帶的質(zhì)心波數(shù)。其它變換也是可行的，諸如查找表或多項式函數(shù)?？梢酝ㄟ^將測得(使用儀器)的群折射率值的數(shù)據(jù)點擬合為測試樣品的已知折射率的函數(shù)來創(chuàng)建變換多項式。

還可以進(jìn)行額外的測量以提高過程的準(zhǔn)確性。例如，參考圖6a、6b和7，在一些實施例中，對來自固定裝置參考表面的反射s5(其中光路不被透鏡200阻擋)的附加測量z5(x，y)與透鏡圖像一起被同時捕獲(流程圖700中的步驟710)。對于其中固定裝置可以在兩個測量步驟之間移動的情況，該附加信息例如提供固定裝置相對于光學(xué)儀器的整體高度偏移。該信息可以通過例如提供對固定裝置位置在測量之間的變化的偏移或偏移、翻轉(zhuǎn)和傾斜的組合補(bǔ)償來校正測量z4(x，y)的結(jié)果(步驟720)。

在一些實施例中，對于儀器的不同構(gòu)造重復(fù)測量，使得以基本上不同的光譜分布執(zhí)行數(shù)據(jù)采集，例如在400nm和490nm之間定中心的第一光譜分布、在490nm和590nm之間定中心的第二光譜分布和在590nm和700nm之間定中心的第三光譜分布。每個光譜分布提供對透鏡材料的光學(xué)特性的獨立測量。群速度折射率或相速度折射率的多個測量值然后可被組合以獲取對材料光學(xué)特性隨波長(或色散)的變化的評估，其可用于驗證材料在公差內(nèi)和/或用于控制制造過程。在儀器測量群折射率的情況下(例如相干掃描干涉儀)，還使用色散評估來計算對折射率的評估，例如使用一階導(dǎo)數(shù)乘以質(zhì)心波數(shù)的乘積。在一些實施例中，儀器收集由掃描數(shù)據(jù)采集產(chǎn)生的數(shù)據(jù)時，多個光譜分布同時存在。多個光譜帶在檢測器處分離，例如使用彩色感測裝置(配備有彩色濾光器的ccd或cmos相機(jī))。替代地，來自傳感器的返回光通過二向色光學(xué)元件被空間地分離，該二向色光學(xué)元件向著多個單色傳感器反射或透射特定光譜分量。需要至少兩個光譜帶來評估材料的色散特性。

雖然可以使用偏振光或非偏振光執(zhí)行前述測量，但是使用偏振光可能收集關(guān)于透鏡200的附加信息。例如，參考圖8，可以確定關(guān)于透鏡的偏振相關(guān)光學(xué)特性的信息，包括應(yīng)力雙折射效應(yīng)，其可以揭示透鏡(或其他部分地透明的樣品)制造的問題。在大多數(shù)情況下，沒有應(yīng)力和相關(guān)聯(lián)的應(yīng)力雙折射的透鏡是制造過程控制的設(shè)計目標(biāo)。

樣品中應(yīng)力雙折射的存在可以通過觀察其在樣品的平面平行區(qū)域中的效應(yīng)而被監(jiān)測。在此，流程圖500或流程圖700中概述的測量過程執(zhí)行至少兩次，其中，對于由計量系統(tǒng)使用的照明光的不同偏振狀態(tài)，執(zhí)行每個完整的數(shù)據(jù)采集周期?？梢允褂贸Ｒ?guī)的偏振器和/或波片控制光學(xué)測量儀器的偏振狀態(tài)。

例如，如流程圖800中所示，使用沿著x方向線性偏振的照明光執(zhí)行第一測量，并且使用沿著y方向線性偏振的照明光重復(fù)該第一測量。在一些實施例中，偏振方向相對于透鏡200上的基準(zhǔn)特征部對準(zhǔn)，諸如在透鏡是注射成型透鏡情況下，基準(zhǔn)特征部可對應(yīng)于澆口，在該澆口處注射的材料進(jìn)入型腔。

然后組合所收集的多個折射率映射，以提供對存在于透鏡材料中的雙折射的定量測量。例如，在步驟870中，根據(jù)測量計算雙折射效應(yīng)。在步驟880中，從測量計算平均折射率。雙折射例如可以表達(dá)為通過透鏡的光路的差異，如流程圖800的步驟870所示。在此通過透鏡的雙折射的累積效應(yīng)計算為

b(x，y)＝[n2(x，y)-n1(x，y)]t(9)

而平均折射率(如步驟880所示)為

雙折射可以類似地表達(dá)為材料內(nèi)每個單位傳播長度的光路的差異。相速度折射率n1，2對應(yīng)于兩個偏振取向。對于過程控制，這些指標(biāo)被由例如由csi顯微鏡測量得出的群折射率測量值充分地表示。此外，對于一些過程控制情況，使用圖2a的更簡單的構(gòu)件對光學(xué)厚度變化

b′(x，y)＝t′2(x，y)-t′1(x，y)(11)

或

b"(x，y)＝t"2(x，y)-t"1(x，y)(12)

的測量可能已經(jīng)是足夠的。

雖然前述實施例涉及表征透鏡的非工作部分(例如，平面平行部分)的測量以及大體從這些特征推斷關(guān)于透鏡的信息，但是其它實施方式也是可行的。例如，也可以執(zhí)行對直接表征透鏡的工作部分的測量。

參考圖9和圖10，被測試的樣品透鏡900包括具有彎曲表面的工作部分920和由圍繞工作部分的多個標(biāo)稱平面表面組成的非工作部分910。圖9示出透鏡900的側(cè)視圖，而圖10示出俯視圖。工作部分920對應(yīng)于凸的上部表面921和凸的下部表面922。上部表面221具有頂點923，該頂點923與下部表面922的頂點924標(biāo)稱地沿相同的軸線對齊。

非工作部分910由一系列平坦的環(huán)形表面組成，其具有與透鏡900的每側(cè)上的內(nèi)部和外部平坦表面偏移的臺階特征部。大體上，非工作部分910的表面例如可以包括形成在樣品上以幫助在最終組件中對透鏡進(jìn)行對準(zhǔn)和固定、和/或便于測量透鏡特征部的相對對準(zhǔn)的特征部。在這種情況下，非工作部分910的上部側(cè)面包括平坦表面912和916。臺階914將表面912和916分隔開。臺階914在邊緣914o處與表面912會合并在邊緣914i處與表面916會合。表面916在邊緣918處與上部凸表面921會合。

非工作部分910的下部側(cè)面包括平坦表面911和917。臺階915將表面911和917分隔開。臺階915在邊緣915o處與表面911會合并在邊緣915i處與表面917會合。表面917在邊緣919處與下部凹表面922會合。

光學(xué)計量儀器201用于評估透鏡900的尺寸特征中的一些，包括(但不限于)頂點至頂點的厚度tapex和表面特征部位置的相對x，y橫向偏移(參照公共軸線z)，表面特征部位置包括(但不限于)頂點中心和對準(zhǔn)表面特征部。通過測量上部表面輪廓以確定3d頂點位置和其它表面特征部的相對3d位置以及形貌來執(zhí)行這些評估。這些測量用作透鏡的整體尺寸特性的指示。

在操作期間，光學(xué)儀器201沿著平行于圖9中所示的z軸線的觀察方向俯視樣品，該觀察方向?qū)?yīng)于儀器201的光軸。在計量數(shù)據(jù)采集期間，系統(tǒng)在全局坐標(biāo)系x、y、z中收集所關(guān)注的表面的高度和強(qiáng)度信息。

頂點923的計量信息從空氣中的光的反射(圖9中的信號sua)獲取，用于上部表面中的所關(guān)注的其它特征部的計量信息從空氣中的光的反射(圖9中的信號suf)獲取。相應(yīng)地，用于下部表面中的所關(guān)注的特征的計量信息是從透鏡材料內(nèi)的光的反射(圖9中的信號slf)獲取的。

考慮到諸如圖3所示的csi顯微鏡系統(tǒng)的具體示例，信號sua通常被處理以產(chǎn)生高度信息，然后可以對該高度信息進(jìn)行分析，以確定頂點923的3d位置pua。從信號suf獲取的高度信息可以與pua組合，以確定沿z方向相對于所關(guān)注的上部表面特征部(表面912)的頂點高度hua。也可以使用該相同的高度信息來確定上部表面邊緣特征部的位置，例如所關(guān)注的上部表面特征部912的標(biāo)稱圓形邊緣的位置。替代地或另外，可以處理信號suf以產(chǎn)生強(qiáng)度信息，然后可以對該強(qiáng)度信息進(jìn)行分析，以確定上部表面邊緣特征部914的位置。

slf是非干涉強(qiáng)度信號，其可以被分析以確定下部表面邊緣特征部915的位置。參考圖12，slf可以用顯微鏡系統(tǒng)在具有最佳聚焦的z位置處測得，如圖12所示，其相對于上部表面的在該x，y位置處的焦平面移位tbf。對于厚度tfeature和折射率n，tbf針對近似法向入射角計算為：

tbf＝tfeature/n(13)

對于該計算，厚度和折射率可以是假設(shè)的標(biāo)稱值，或者是通過某些其它手段(例如使用相同的儀器或卡尺)以前測得的。取決于給定應(yīng)用的要求精度，補(bǔ)償由通過透鏡材料的折射引起的球面像差效應(yīng)并且計算tbf的校正值可能是更有益的，例如使用以下公式：

其中，na是指光學(xué)儀器的數(shù)值孔徑。

上部表面頂點cua的橫向位置由pua的x，y坐標(biāo)給出。所關(guān)注的其它特征部的位置可以以其它方式定義，例如測得的邊緣位置的中心，在圖11中如cuf和clf所示。這些位置之間的橫向距離對應(yīng)于與z軸線平行的軸線(其被隱含地稱為基準(zhǔn)平面)之間的偏移，并且在一些情況下對應(yīng)于上部表面的平面特征部。例如，特征部間橫向距離xyfeature可以被計算為：

xyfeature＝cuf-clf(14)

類似地，上部表面頂點至特征部的橫向距離xyuaf可以被計算為：

xyuaf＝cua-cuf(15)

在某些情況下，xyfeature對于制造透鏡的過程控制是足夠的，例如作為半模的橫向?qū)?zhǔn)的量度。類似地，xyuaf以及相對頂點高度hua對于識別透鏡形成的問題可能是足夠的，例如是否這些來自尺寸的偏差預(yù)期來自上部表面半模。

可能期望明確地測量上部表面頂點和下部表面頂點之間的尺寸特性，例如圖9中所示的頂點厚度tapex或?qū)?yīng)于圖11中所示的cua和cla之間的橫向距離的頂點間橫向距離xyapex。在一些實施例中，并且參考圖13，這可以通過另外測量取向為下部表面911，917和922面向光學(xué)儀器201的透鏡900，同時跟蹤相對于在透鏡900的上部表面面向光學(xué)儀器201的情況下進(jìn)行的測量的方位取向而實現(xiàn)。使用與對于第一次測量所描述的方法類似的方法，該第二次測量提供hla，pla和下部表面頂點至特征部的橫向距離xylaf，該橫向距離xylaf對應(yīng)于cla和clf之間的橫向距離：

xylaf＝cla-clf(16)

注意，對于圖13中所示的特定幾何形狀，hla是負(fù)的。

在以下情況下，該第二次測量可提供xyfeature的獨立測量。

在一些實施例中，來自首先一個表面面向儀器、然后另一表面面向儀器的情況下測量透鏡的計量信息根據(jù)圖14中所示的流程圖1400被組合，以產(chǎn)生對總頂點厚度和期望的橫向距離的測量。在該實施方式中，步驟順序如下：首先，鏡面900定位為上部表面朝向計量儀器201(步驟1405)。在該構(gòu)造中時，計量儀器201至少在上部表面的頂點的區(qū)域中測量高度分布，并計算該上部頂點的位置(步驟1410)。在透鏡900處于同一位置情況下，儀器201測量所關(guān)注的上部特征的高度分布和強(qiáng)度分布，該上部特征為諸如邊緣914o(步驟1415)。在步驟1420中，系統(tǒng)然后計算上部頂點高度hua和上部頂點至特征部的橫向距離xyuaf(例如，使用等式(15))。

對于下部表面特征部的測量，計量儀器201和透鏡900相對于彼此移動，使得所關(guān)注的下部特征部(例如邊緣915o)處于最佳聚焦位置處(步驟1425)?？梢允褂胻feature和n的標(biāo)稱值或測得值來確定該位置。在該位置中，儀器測量下部特征部的強(qiáng)度分布(步驟1430)。使用來自強(qiáng)度分布的信息，系統(tǒng)計算(在步驟1435中)特征部間的橫向偏移xyfeature。

接下來，透鏡900被翻轉(zhuǎn)并被定位為其下部表面面向儀器201(步驟1440)。在該位置中，在下部頂點924的區(qū)域中測量高度分布，并且計算下部頂點位置pla(步驟1445)。然后，系統(tǒng)在步驟1450中測量下部表面上的一個或多個特征部(例如邊緣915)的高度分布和強(qiáng)度分布。通過該測量，系統(tǒng)計算下部頂點高度hla和下部頂點至特征部的橫向距離xylaf(步驟1455)。

在步驟1460中，頂點厚度tapex可以被計算為：

τapex＝hua+tfeature+hla(17)

最后，在步驟1465中，頂點間橫向距離xyapex對應(yīng)于cua和cla之間的橫向距離，并且可以根據(jù)下列公式計算，其中上標(biāo)表示參數(shù)從上部表面測量還是從下部表面測量獲得：

xyapex＝xyuaf^upper+(xyfeature)^upper-xylaf^lower(18)

如果下部表面測量提供了特征部間橫向距離xyfeature的獨立測量，則可以可選地使用以下表達(dá)式來可能地減少統(tǒng)計差異：

xyfeature＝0.5[xyfeature^upper+xyfeature^lower](19)

xyapex＝xyuaf^upper+xyfeature-xylaf^lower(20)

在一些實施例中，如先前關(guān)于圖4a-4c所討論的，該設(shè)備可以包括部件固定裝置，該部件固定裝置包括放置在樣品下方的標(biāo)稱平坦的反射表面，使得其將傳播通過樣品的光通過樣品并朝向計量儀器反射回。這樣的實施方式可以改善使用光學(xué)儀器201獲取的強(qiáng)度圖像中的對比度。

在某些實施例中，可以利用關(guān)于包括所關(guān)注的特征部的區(qū)域中的x，y空間變化的信息來更準(zhǔn)確地確定尺寸特征。例如，該信息可以包括折射率n(x，y)、厚度t(x，y)和表面形貌sua(x，y)和sua(x，y)的映射。

參考圖15a和15b，被測透鏡的平坦表面區(qū)域似乎是平行的，但實際上可能存在與該理想的偏離。例如，通過所關(guān)注的上部和下部特征部的最佳擬合平面可能與平行偏離。這對于第一測量(面向儀器的上部表面)可以相對于第二測量(面向儀器的下部表面)產(chǎn)生非平行部分傾斜，例如，如果部分傾斜分別相對于上部表面和下部表面中的非平行特征部被調(diào)節(jié)。這些相對的部分傾斜形成楔形角w，其可以從厚度映射t(x，y)獲取并且并入到尺寸特征的計算中。例如，頂點厚度tapex可以被表達(dá)為：

tapex＝fapexz(hua，tfeature，hla，w)(21)

橫向距離xyfeature和xyapex可以被表達(dá)為：

xyfeature＝ffeaturexy(cuf，clf，w)(22)

xyapex＝fapexxy(xyuaf，xyfeature，xylaf，w)(23)

圖9示出了通過上部表面界面測量的下部表面邊緣，上部表面界面看起來垂直于區(qū)域表面形貌儀器的光軸，但再次地實際上也可能存在與該理想的偏離。此外，該偏差可能具有(x，y)依賴性，例如表現(xiàn)為表面形貌映射sua(x，y)中的局部傾斜的變化。圖15a示出在具有通過首先由遇到以αtilt與垂直方向傾斜的表面的光束測量的折射率n的材料中，通過厚度t測得的特定橫向位置處的所關(guān)注的定位。

由于折射效應(yīng)，所關(guān)注的定位的表觀和實際橫向位置之間將存在側(cè)向移位δl，其大致由以下給出：

δl＝tsin(αrefr)(24)

其中，sin(αrefr)和sin(αtilt)通過斯涅爾定律相關(guān)：

sin(αrefr)＝sin(αtilt)/n(25)

由此，δl由以下給出：

δl＝tsin(αtilt)/n(26)

在圖15a中，厚度t被示為沿著光束的方向被測量，如在樣品處于相同取向中的情況下對于某些厚度測量方法所預(yù)期的那樣。對于一些實施例，t可以對應(yīng)于沿著光軸的厚度。對于通常遇到的小αtilt值，對該可能的差異δl的影響可以忽略不計。

局部傾斜αtilt將在xy平面中具有相同的方位取向θtilt。如圖15b所示，橫向移位δl將具有相同的方位取向。對所關(guān)注的定位的表觀位置的x和y坐標(biāo)的修正則分別如下：

δx＝δl·cos(θtilt)(27)

δy＝δl·sin(θtilt)(28)

通常，折射率n、厚度t、傾斜αtilt和方位取向θtilt將取決于橫向位置(x,y),所以δl將也大體上為(x，y)的函數(shù)?？梢詫γ總€測得的邊緣點應(yīng)用折射校正，隨后可以根據(jù)期望分析校正的邊緣點的集合以生成所關(guān)注的特征部的校正位置。

參考圖16，在流程圖1600中示出了考慮透鏡的傾斜角度的示例性實施方式。在此，透鏡首先被定位為其上部表面面向計量儀器(步驟1605)，并且該儀器用于測量上部頂點區(qū)域的高度分布，并且從該測量計算上部頂點位置pua(步驟1610)。然后，該系統(tǒng)測量所關(guān)注的上部特征部(諸如上部表面915或上部表面上的邊緣)的高度和強(qiáng)度分布(步驟1615)。從該測量，系統(tǒng)計算上部特征部中心cuf。在步驟1620中，系統(tǒng)然后計算上部頂點高度hua和上部頂點至特征部的橫向距離xyuaf。對于下一次測量，使用tfeature和n的標(biāo)稱值或測量值，系統(tǒng)相對于光學(xué)儀器移動透鏡，以使所關(guān)注的下部特征部(例如，平坦表面或邊緣)處于最佳聚焦位置中(步驟1625)。在該位置中，系統(tǒng)測量下部表面特征部的強(qiáng)度分布，并測量下部表面上的表觀邊緣位置(步驟1630)。對于每個邊緣位置的橫向移位δl，由系統(tǒng)使用折射率n，傾斜αtilt和厚度t的局部值對這些測量進(jìn)行校正(步驟1635)。使用校正的邊緣位置，系統(tǒng)計算下部特征部的中心的位置clf(步驟1640)。具有上部和下部特征部的位置(cuf和clf)和楔形角度w，系統(tǒng)計算特征部間橫向偏移xyfeature(步驟1645)。這里，楔形角對應(yīng)于透鏡的厚度映射中的傾斜。

接下來，在步驟1650中，透鏡被翻轉(zhuǎn)，使得下部表面面向光學(xué)儀器(步驟1650)，并且獲取下部頂點區(qū)域的高度分布(步驟1655)。系統(tǒng)根據(jù)該高度分布計算下部頂點位置pla。然后，系統(tǒng)測量所關(guān)注的下部表面特征部的高度分布和強(qiáng)度分布(步驟1660)。然后根據(jù)從步驟1655和1660獲取的信息計算下部表面頂點高度hla和下部頂點至特征部的橫向距離xylaf(步驟1665)。使用hla的該值、以及hua和tfeature的值，系統(tǒng)計算頂點厚度tapex(步驟1670)。使用xyuaf，xylaf，xyfeature和w，系統(tǒng)還計算頂點間橫向偏移xyapex的值(步驟1675)。

在一些實施例中，在相對于光學(xué)儀器的兩個或更多個方位取向處測量樣品。通過在不同方位取向處獲得對透鏡的尺寸特性的獨立測量，系統(tǒng)可以組合這些獨立測量，以減少最終報告的尺寸特性中的系統(tǒng)誤差。

系統(tǒng)誤差源的示例包括光軸與掃描軸線之間的未對準(zhǔn)、照明的橫向或軸向不對準(zhǔn)以及樣品傾斜中的偏差。

在一些情況下，系統(tǒng)誤差具有與樣本取向無關(guān)的構(gòu)成。例如，報告的兩個特定特征部之間的橫向距離可能會由于儀器坐標(biāo)中的一些偏移(δxbias，δybias)而存在偏差。該偏差可以取決于所測量的特定樣品特征部。在這種情況下，通過將樣品處于相對于儀器的方位角取向為θ0的情況下以及將樣品處于相對于儀器的方位取向為θ180的情況下的測量相結(jié)合，可以減少測得的橫向距離的系統(tǒng)誤差，其中θ180相對于θ0應(yīng)偏移180°。如圖17a和17b所示，這對應(yīng)于樣品坐標(biāo)(xsample,ysample)和儀器坐標(biāo)(xinstr,yinstr)之間的180°的相對方位旋轉(zhuǎn)。該相對方位取向可以經(jīng)由將樣品固定或?qū)?zhǔn)到部件本身上的一獨特的特征部獲得。例如，樣品支撐件可以包括旋轉(zhuǎn)臺和計量器，其可以圍繞光學(xué)儀器的光軸手動或自動旋轉(zhuǎn)期望的量。

參考圖18，在流程圖1800中示出了利用樣本旋轉(zhuǎn)的示例性方法。該過程將在透鏡處于相對于儀器的四個不同的取向的情況下執(zhí)行的測量系列相結(jié)合：

-上部表面在方位取向θ0處面向儀器

-上部表面在方位取向θ180處面向儀器

-下部表面在方位取向θ0處面向儀器

-下部表面在方位取向θ180處面向儀器

具體步驟如下。首先，透鏡被定為為其上部表面面向光學(xué)儀器并且在方位取向θ0處(步驟1805)。在該取向中，系統(tǒng)執(zhí)行一系列的高度和強(qiáng)度分布測量，并計算和的值(步驟1810)。

對于下一個測量系列，透鏡被定位為其上部表面面向光學(xué)儀器并且在方位角θ180處(步驟1815)。在該取向中，系統(tǒng)執(zhí)行一系列的高度和強(qiáng)度分布測量，并計算和的值(步驟1820)。

對于下一個測量系列，透鏡被定位為其下部表面面向光學(xué)儀器并且在方位角θ0處(步驟1825)。在該取向中，系統(tǒng)執(zhí)行一系列的高度和強(qiáng)度分布測量，并計算的值(步驟1830)。

對于最后的測量系列，透鏡被定位為其下部表面面向光學(xué)儀器并且在方位角θ180處(步驟1835)。在該取向中，系統(tǒng)執(zhí)行一系列的高度和強(qiáng)度分布測量，并計算的值(步驟1840)。在這些相對取向處進(jìn)行測量的順序并不重要，并且可以通過最方便的方式來進(jìn)行。

所計算的值接下來用于計算每個取向的頂點間橫向距離構(gòu)成部分和(步驟1845)。最后，使用這些構(gòu)成部分值，系統(tǒng)計算頂點間橫向距離(步驟1850)，以及最終的頂點至特征部的橫向距離，和(步驟1855)。

最終報告的橫向距離xy^final通過組合在θ0和θ180處測量的對應(yīng)的橫向距離(分別為xy⁰和xy¹⁸⁰)來計算：

xy^final＝fcombine(xy⁰,xy¹⁸⁰)(29)

前述等式可以應(yīng)用于關(guān)注的橫向距離，包括前述的那些橫向距離，諸如特征部間距xyfeature、頂點至特征部的橫向距離xyuaf和xylaf、以及頂點之間的橫向距離xyapex。如果橫向距離的測量構(gòu)成部分全部在樣本參考系中，即相對于樣本坐標(biāo)(xsample,ysample)，則在一些情況下，將函數(shù)組合可能與測量構(gòu)成部分的算術(shù)平均值一樣簡單。替代地或另外，一些操作可以在一個步驟中將工具參考幀結(jié)果映射到樣品參考幀。可行的其他操作可以解釋之前確定的剩余工具偏差。

如前所述，另一個可能的測量誤差源是樣品中的材料雙折射。在一些情況下，例如使用偏振器和/或波片，可以通過將由處于各種偏振態(tài)中的儀器所獲得的測量結(jié)合來減少測量誤差。這可以進(jìn)一步與樣品相對于儀器的相對方位取向中的變化相結(jié)合。

上述設(shè)備和方法允許評價在加工過程中的透明樣品，所述透明樣品特別地包括透鏡，透鏡包括彎曲工作表面區(qū)域以及平面平行區(qū)域，這些平面平行區(qū)域用作用于確定樣品的尺寸和光學(xué)特性的替代物。透明樣品包括透鏡，諸如作為多透鏡透鏡組件(例如用于數(shù)碼相機(jī))的一部分的模制透鏡。這種透鏡組件廣泛地用于移動裝置的相機(jī)中，移動裝置為諸如手機(jī)、智能手機(jī)和平板計算機(jī)或其它示例。

在一些實施例中，上述方法可以應(yīng)用于測量用于透鏡的模具。例如，參考圖19，被測樣品可以是透鏡模具1900的一個半部。該模具包括彎曲表面1921，其對應(yīng)于使用模具形成的透鏡的工作區(qū)域。彎曲表面1921具有頂點1921。模具還包括由第一內(nèi)部平坦表面1916和第二外部平坦表面1912組成的平坦部分。平坦表面被臺階1914分隔開。臺階1914的外部邊緣1914o可以被用作在表征模具1900的測量中關(guān)注的特征部。外部平坦表面1912和頂點1923以沿著儀器201的z軸線測得的高度ha偏移。模具1900可通過例如自表面1921(經(jīng)由光sa)和外部平坦表面1912(sf)獲取高度分布和強(qiáng)度分布而被表征。關(guān)于例如頂點位置和頂點至關(guān)注的特征的邊緣的橫向偏移的信息可以如之前對于透鏡900所述的確定。

圖20a和20b中的流程圖示出了所述技術(shù)的可行的使用。圖19中的流程圖2000示出了使用如上所述的厚度和雙折射測量(步驟2010)的透鏡表征技術(shù)。在步驟2020中，基于這些測量，系統(tǒng)報告厚度、平行度、平均折射率、折射率梯度和雙折射的值。這些值接下來與這些參數(shù)的預(yù)定規(guī)格進(jìn)行比較(步驟2030)。

對于不符合規(guī)格的那些透鏡，透鏡被拒絕(步驟2040)，并且系統(tǒng)將對應(yīng)的模制部位報告為處于過程控制目標(biāo)之外(步驟2050)。對于符合規(guī)格的那些透鏡，將透鏡分類到厚度倉中(步驟2060)，并將對應(yīng)的模制部位報告為處于過程控制目標(biāo)內(nèi)(步驟2070)。

圖20b中的流程圖2001示出一種透鏡表征技術(shù)，其使用頂點至特征部高度、頂點厚度、頂點間橫向距離和特征部間橫向距離的測量。這里，在第一步驟2011中，透鏡上的各種特征部的位置從如上所述測得的高度和強(qiáng)度數(shù)據(jù)獲取。在步驟2021中，基于這些測量，系統(tǒng)報告頂點至特征部高度、頂點厚度、頂點間橫向距離和特征部間橫向距離的值。這些值接下來與這些參數(shù)的預(yù)定規(guī)格進(jìn)行比較(步驟2031)。

對于不符合規(guī)格的那些透鏡，透鏡被拒絕(步驟2041)，并且系統(tǒng)將對應(yīng)的模制部位報告為處于過程控制目標(biāo)之外(步驟2051)。對于符合規(guī)格的那些透鏡，將透鏡分類到厚度倉中(步驟2061)，并將對應(yīng)的模制部位報告為處于過程控制目標(biāo)內(nèi)(步驟2071)。

測量技術(shù)也可以用于表征用于制造鏡片的模制工藝。用于表征模制過程的實施方式在圖21a和21b的流程圖中示出。

在圖21a的流程圖2100所示的過程中，第一步驟2110是測量透鏡的非工作部分的厚度和雙折射?；谶@些測量，系統(tǒng)分析透鏡的厚度、平行度、平均折射率、折射率梯度和雙折射(步驟2120)。基于該分析，調(diào)整模具的兩個半部的相對位置，以滿足厚度和平行度規(guī)格(步驟2130)。調(diào)整模制工藝參數(shù)(例如，溫度和溫度斜率、透鏡材料組成、注射壓力)，以符合折射率規(guī)格(步驟2140)。

在圖21b中的流程圖2101所示的過程中，第一步驟2150是測量透鏡表面的高度分布及頂點和特征部的橫向位置。基于這些測量，系統(tǒng)確定并報告頂點至特征部高度、頂點厚度、頂點間橫向距離和特征部間橫向距離(步驟2160)。基于該分析，調(diào)整模具的兩個半部的相對位置，以符合厚度和橫向?qū)χ幸?guī)格(步驟2130)。調(diào)整模制工藝參數(shù)(例如，溫度和溫度斜率、透鏡材料組成)，以符合頂點至特征部規(guī)格(步驟2140)。

盡管上述流程圖針對雙折射和厚度測量(而不是針對頂點和特征部測量)描繪了單獨的過程，但是在一些實施例中，這兩組測量可以被結(jié)合以便例如改善透鏡表征和/或透鏡模制。

雖然已經(jīng)描述了某些實施方式，但是其它實施方式也是可行的。例如，雖然透鏡200和透鏡900都是彎月形透鏡，但是更通常地，可以使用所公開的技術(shù)來表征其它類型的透鏡，包括例如凸凸透鏡、凹凹透鏡、平凸透鏡和平凹透鏡。透鏡表面可以是非球面的。在一些實施例中，透鏡表面可以包括拐點，表面的凹性在拐點處變化。這種表面的一個例子是圖1中的表面132。

此外，可以使用除以上所述之外的各種對準(zhǔn)特征部。例如，雖然透鏡200和900中的平坦表面是環(huán)形表面，但是其它幾何形狀也是可行的。離散特征部，諸如表面上的凸起部分、凹陷或表面上的簡單標(biāo)記可以用作上述測量中的特征部。

雖然本說明書大體上集中在光學(xué)部件的計量上，但相關(guān)類別的應(yīng)用是用于制造注塑成型透鏡的模具的計量。在這種情況下，模具展現(xiàn)出也在透鏡上發(fā)現(xiàn)的所有特征部，即工作光學(xué)表面和一個或多個位置、中心或?qū)?zhǔn)基準(zhǔn)。然后可以容易地應(yīng)用針對透鏡的一側(cè)所描述的計量步驟。例如，儀器用于測量光學(xué)表面的頂點相對于機(jī)械基準(zhǔn)的中心和高度。其它計量步驟包括表征外部基準(zhǔn)之間的臺階、及陡錐形中心基準(zhǔn)的角度。

在一些實施例中，諸如其中被測部件大于光學(xué)儀器的視野，部件的不同區(qū)域的測量可以被聯(lián)結(jié)在一起，以提供整個部件的測量。j.roth和p.degroot的“wide-fieldscanningwhitelightinterferometryofroughsurfaces”，proc.aspespringtopicalmeetingonadvancesinsurfacemetrology，57-60(1997)中公開了聯(lián)結(jié)測量的示例性技術(shù)。

在一些實施方式中，可以應(yīng)用附加的校正來提高測量精度。例如，可以應(yīng)用針對關(guān)于表面的反射特性的相變化的校正。例如參見p.degroot,j.biegen,j.clark,x.colonnadelegaandd.grigg,"opticalinterferometryformeasurementofthegeometricdimensionsofindustrialparts,"appliedoptics41(19),3853-3860(2002)。

在一些實施方式中，可以從一個以上的視角或從兩側(cè)測量部件。例如參見p.degroot,j.biegen,j.clark,x.colonnadelegaandd.grigg,"opticalinterferometryformeasurementofthegeometricdimensionsofindustrialparts,"appliedoptics41(19),3853-3860(2002)。

測量結(jié)果可以與其它測量結(jié)合，其它測量包括例如非球面形狀的觸筆測量，諸如p.scott,"recentdevelopmentsinthemeasurementofasphericsurfacesbycontactstylusinstrumentation,"4927,199-207(2002)中所公開的。

可以應(yīng)用各種數(shù)據(jù)處理方法。例如，可以使用適于用相干掃描干涉儀來測量多個表面的方法。例如參見p.j.degrootandx.colonnadelega,"transparentfilmprofilingandanalysisbyinterferencemicroscopy,"proc.spie7064,706401-1706401-6(2008)。

可以使用標(biāo)準(zhǔn)編程技術(shù)遵循本文描述的方法和附圖在計算機(jī)程序中實現(xiàn)與上述測量和分析相關(guān)聯(lián)的計算。將程序代碼應(yīng)用于輸入數(shù)據(jù)以執(zhí)行本文所述的功能并生成輸出信息。輸出信息可以應(yīng)用于一個或多個輸出裝置，諸如顯示監(jiān)視器。每個程序可以以高級程序或面向?qū)ο蟮木幊陶Z言來實現(xiàn)，以與計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信。但是，如果期望，程序可以以匯編或機(jī)器語言實現(xiàn)。無論如何，該語言可以是編譯或解釋語言。此外，該程序可以在為此目的預(yù)編程的專用集成電路上運行。

每個這樣的計算機(jī)程序優(yōu)選地存儲在由通用或?qū)Ｓ每删幊逃嬎銠C(jī)可讀的存儲介質(zhì)或裝置(例如，rom、光盤或磁盤)上，用于在存儲介質(zhì)或裝置被計算機(jī)讀取時配置和操作計算機(jī)，以執(zhí)行本文所述的過程。計算機(jī)程序也可以在程序執(zhí)行期間駐留在緩存或主存儲器中。校準(zhǔn)方法還可以至少部分地被實現(xiàn)為配置有計算機(jī)程序的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其中如此配置的存儲介質(zhì)使得計算機(jī)以特定和預(yù)定義的方式操作,以執(zhí)行本文所述的功能。

其它實施例包含在所附權(quán)利要求中。