專利名稱：光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，其特別適于在諸如計(jì)算機(jī)等設(shè)計(jì)處理裝置中執(zhí)行。本發(fā)明還涉及記錄有光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序的記錄介質(zhì)，使用光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法或光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序而設(shè)計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)和光學(xué)裝置。
背景技術(shù)：
常規(guī)上，作為光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，已經(jīng)使用了最陡坡降(steepestdescent)法、共軛梯度法、最小平方法等。這些方法中的每一個(gè)都被稱為優(yōu)化技術(shù)，并且使用了具有兩個(gè)或更多個(gè)變量的評(píng)估函數(shù)。
當(dāng)對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使用這些優(yōu)化技術(shù)時(shí)，與評(píng)估函數(shù)的變量等價(jià)的是例如評(píng)估參數(shù)(或評(píng)估準(zhǔn)則)，如像差等?；谥T如光學(xué)作用面的曲率半徑、表面間隔和折射率等光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)參數(shù)(或構(gòu)成要素)來(lái)計(jì)算該評(píng)估參數(shù)。因此，如果改變了光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)參數(shù)值，則評(píng)估參數(shù)值發(fā)生變化，并且評(píng)估參數(shù)值的變化引起了評(píng)估函數(shù)值的變化。
因而，通過(guò)逐漸改變光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)參數(shù)值來(lái)執(zhí)行用于計(jì)算評(píng)估函數(shù)的最佳值(例如，最小值和極小值)的處理。
由此，當(dāng)獲得了評(píng)估函數(shù)的最佳值時(shí)，此時(shí)的光學(xué)系統(tǒng)的各光學(xué)參數(shù)值的組合表示了最佳的光學(xué)系統(tǒng)。結(jié)果，獲得了最接近設(shè)計(jì)者意圖的光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)參數(shù)值。此外，在計(jì)算評(píng)估函數(shù)的最佳值的情況下，執(zhí)行同時(shí)使評(píng)估參數(shù)也接近期望目標(biāo)值的處理。
通過(guò)這種方式，在光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，求出使評(píng)估函數(shù)成為最佳值并且使評(píng)估參數(shù)達(dá)到目標(biāo)容許級(jí)別的光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)參數(shù)。
如上所述，當(dāng)常規(guī)上使用評(píng)估函數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，通常使用如光學(xué)作用面的曲率半徑、表面間隔和折射率等光學(xué)參數(shù)作為基本變量。
然而，在常規(guī)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，對(duì)于這些光學(xué)參數(shù)，沒(méi)有考慮制造誤差的影響。因此，所獲得的光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)參數(shù)值并不一定是使得光學(xué)系統(tǒng)的制造變得容易的值。這樣，很難容易地獲得能使制造變得容易的光學(xué)系統(tǒng)的工業(yè)參數(shù)值的組合。
例如，為了減小制造誤差所引起的光學(xué)系統(tǒng)性能的改變，已經(jīng)進(jìn)行了如下處理將一定校正加入設(shè)計(jì)值中、對(duì)要優(yōu)化的變量的數(shù)目施加限制等。通過(guò)設(shè)計(jì)者自己的手動(dòng)工作來(lái)執(zhí)行這種校正和限制。該手動(dòng)工作是基于諸如計(jì)算機(jī)所得到的設(shè)計(jì)值、設(shè)計(jì)者的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)等專業(yè)技能等來(lái)執(zhí)行的。
因此，在常規(guī)光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中，雖然計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度有了提高，但是仍需要許多幫助和時(shí)間，因此，不能進(jìn)行有效的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
此外，難于獲得將由于制造誤差而引起的性能改變抑制到較小并且使設(shè)計(jì)性能變?yōu)槠谕档淖罴压鈱W(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)值。
然而，近年來(lái)，例如日本特開平11-30746號(hào)公報(bào)、日本特開平11-223764號(hào)公報(bào)、日本特開平11-223769號(hào)公報(bào)、第3006611號(hào)申請(qǐng)以及日本特開2002-267926號(hào)公報(bào)等中已經(jīng)提出了新的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。
在最近由日本特開平11-30746號(hào)公報(bào)以及日本特開2002-267926號(hào)公報(bào)所公開的方法中，關(guān)注了制造誤差，即光學(xué)組(optical group)的離心。
然而，根據(jù)這些方法，在應(yīng)用于受離心以外的其它制造誤差的很大影響的光學(xué)系統(tǒng)時(shí)還存在問(wèn)題。
在最近由日本特開平11-223764號(hào)公報(bào)以及日本特開平11-223769號(hào)公報(bào)中公開的方法中，關(guān)注在沒(méi)有誤差的狀態(tài)下的性能指標(biāo)。此處，使不存在誤差的狀態(tài)下的性能指標(biāo)成為測(cè)量制造誤差的影響的量度。
對(duì)于所關(guān)注的性能指標(biāo)與由制造誤差所引起的性能變化之間的因果關(guān)系，難于直觀把握。從提高設(shè)計(jì)效率的角度看，這是個(gè)問(wèn)題。
在第3006611號(hào)專利所公開的方法中，為了獲知制造誤差所引起的性能改變，通過(guò)制備從設(shè)計(jì)階段起有意給出制造誤差的制造狀態(tài)，來(lái)確定光學(xué)性能。此外，除了設(shè)計(jì)階段的光學(xué)性能，還給出制造狀態(tài)下的光學(xué)性能，作為用于優(yōu)化的設(shè)計(jì)方法的評(píng)估參數(shù)。然而，在該方法中，在從設(shè)計(jì)階段起有意給出制造誤差的過(guò)程中，設(shè)計(jì)者要對(duì)于構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)的許多光學(xué)參數(shù)(光學(xué)作用面的曲率半徑、鏡厚、空氣間隔、折射率等)分別給出制造誤差。因此，需要花費(fèi)很多時(shí)間和精力，從而存在容易產(chǎn)生輸入工作中的錯(cuò)誤等問(wèn)題。此外，由于各設(shè)計(jì)者可以隨意給出制造誤差，因此受各設(shè)計(jì)者的能力(專業(yè)技能)的影響。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，該方法能有效設(shè)計(jì)出其中不容易出現(xiàn)由設(shè)計(jì)誤差引起的性能劣化的光學(xué)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
為了獲得上述目的，一種根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，在使用評(píng)估函數(shù)的該光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中，包括以下步驟初始值設(shè)置步驟，該步驟設(shè)定了在沒(méi)有考慮制造誤差的設(shè)計(jì)狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)；制造狀態(tài)制備/更新步驟，其中通過(guò)將制造誤差加入設(shè)計(jì)狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)中來(lái)制備制造狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)，或者更新現(xiàn)有制造狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)的制造誤差；制備評(píng)估函數(shù)的評(píng)估函數(shù)制備步驟；以及優(yōu)化執(zhí)行步驟，該步驟通過(guò)對(duì)所述評(píng)估函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化來(lái)確定最佳光學(xué)參數(shù)。
本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法被構(gòu)造為使得在所述制造狀態(tài)制備/更新步驟中，根據(jù)按照用于獲取制造誤差量的必要條件而預(yù)先建立的誤差量表的值，獲得要賦予的制造誤差量，將所述誤差量應(yīng)用于設(shè)計(jì)狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)，由此新制備制造狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)，或者根據(jù)設(shè)計(jì)狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)的變化對(duì)已經(jīng)賦予現(xiàn)有制造狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)的誤差量的值進(jìn)行更新。
在本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中，在所述評(píng)估函數(shù)制備步驟中，除了所述評(píng)估函數(shù)的評(píng)估參數(shù)以外，還包括至少一個(gè)基于設(shè)計(jì)狀態(tài)和制造狀態(tài)的光學(xué)性能而確定的制造誤差靈敏度參數(shù)，作為評(píng)估參數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，其適于計(jì)算機(jī)使用，其中可以對(duì)各種像差等進(jìn)行校正，并且使得由于制造誤差引起的光學(xué)系統(tǒng)性能的改變很難發(fā)生。由此，可以有效設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)。因此，可以有效地執(zhí)行光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
除了以上所述的這些之外的本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)參照附圖的以下詳細(xì)說(shuō)明而變得清楚。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的第一實(shí)施例的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的流程圖。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的第二實(shí)施例的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)步驟的具體處理過(guò)程的流程圖。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的第三實(shí)施例的用于制造狀態(tài)制備/更新步驟的具體處理過(guò)程的流程圖。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的第四實(shí)施例的制備/更新制造誤差的具體處理過(guò)程的流程圖。
圖5是示出用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的處理設(shè)備的構(gòu)成的方框圖。
具體實(shí)施例方式
在說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式之前，將解釋在本發(fā)明的光學(xué)設(shè)計(jì)中所使用的兩個(gè)不同狀態(tài)。
在光學(xué)系統(tǒng)的初始設(shè)計(jì)階段，對(duì)于諸如構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)作用面的曲率半徑、鏡厚、空間間隔等光學(xué)參數(shù)，通常只假設(shè)如下情況可以完全沒(méi)有任何誤差地制備實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)。在本發(fā)明中，沒(méi)有任何誤差的理想光學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)稱為設(shè)計(jì)狀態(tài)。該設(shè)計(jì)狀態(tài)是光學(xué)系統(tǒng)由預(yù)定光學(xué)參數(shù)構(gòu)成的狀態(tài)。這些預(yù)定光學(xué)參數(shù)是在沒(méi)有產(chǎn)生任何制造誤差的前提下獲得的光學(xué)參數(shù)。
另一方面，在實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)中，由于制造誤差，構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)參數(shù)的值變得與設(shè)計(jì)狀態(tài)下的值不同。因此，存在光學(xué)系統(tǒng)的性能不同于設(shè)計(jì)狀態(tài)下的性能的情況。因此，在設(shè)計(jì)階段，需要考慮與設(shè)計(jì)狀態(tài)下的性能不同的性能。因此，將制造誤差賦予設(shè)計(jì)狀態(tài)下的多個(gè)光學(xué)參數(shù)中的至少一個(gè)光學(xué)參數(shù)。由此，設(shè)定了如下?tīng)顟B(tài)光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成與設(shè)計(jì)狀態(tài)相比略微變化。在本發(fā)明中，這種狀態(tài)稱為制造狀態(tài)。
在制造狀態(tài)下，期望可以再現(xiàn)所有實(shí)際的制造誤差。即，理想地，將所有誤差都賦予設(shè)計(jì)狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)。然而，全面地給出(再現(xiàn))具有分布的所有誤差是不現(xiàn)實(shí)的。從而，使用基于實(shí)際生成能力的代表值作為賦予光學(xué)參數(shù)的誤差量δ。對(duì)于賦予特定光學(xué)參數(shù)A的誤差，可以考慮兩種誤差A(yù)+δ和A-δ。
在誤差量δ為微小值的情況下，認(rèn)為由誤差引起的性能的變化能大致保持線性。因此，賦予的誤差量可以是A+δ或A-δ。當(dāng)然，如果賦予了A+δ和A-δ兩者，則當(dāng)然，可以更準(zhǔn)確地考慮誤差的影響。
此外，對(duì)于制造狀態(tài)的制備，可以考慮以下兩種情況。一種情況是將制造誤差中的一種賦予一個(gè)光學(xué)參數(shù)，并制備一種制造狀態(tài)，下面給出這種示例。此處，a、b、c和d是制造誤差，其種類互不相同。
制造狀態(tài)A＝設(shè)計(jì)狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)A+制造誤差a制造狀態(tài)B＝設(shè)計(jì)狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)B+制造誤差b制造狀態(tài)C＝設(shè)計(jì)狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)C+制造誤差c制造狀態(tài)D＝設(shè)計(jì)狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)D+制造誤差d例如，當(dāng)光學(xué)參數(shù)A是曲率半徑時(shí)，制造誤差a是牛頓數(shù)(Newtonnumber)。此外，當(dāng)光學(xué)參數(shù)B是鏡厚時(shí)，制造誤差b是厚度誤差。在這種情況下，評(píng)估函數(shù)F變?yōu)樵u(píng)估函數(shù)F(制造狀態(tài)A，制造狀態(tài)B，制造狀態(tài)C，制造狀態(tài)D)。在這種情況下，由于可以掌握各誤差所引起的光學(xué)性能的改變，所以這適于闡明現(xiàn)象。
另一種情況是將兩種或更多種制造誤差賦予一個(gè)光學(xué)參數(shù)，并且制備一種制造狀態(tài)。下面示出這種實(shí)例。此處，a、a′、b、c和d是制造誤差，其種類互不相同。
制造狀態(tài)X＝設(shè)計(jì)狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)A+制造誤差a+制造誤差a′+設(shè)計(jì)狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)B+制造誤差b制造狀態(tài)Y＝設(shè)計(jì)狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)C+制造誤差c+設(shè)計(jì)狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)D+制造誤差d例如，當(dāng)光學(xué)參數(shù)A是曲率半徑時(shí)，制造誤差a是牛頓數(shù)，并且制造誤差a′是像散(astigmatism)。此外，當(dāng)光學(xué)參數(shù)B是鏡厚時(shí)，制造誤差b是厚度誤差。
在這種情況下，評(píng)估函數(shù)F成為評(píng)估函數(shù)F(制造狀態(tài)X，制造狀態(tài)Y)。在這種情況下，可以掌握由于兩個(gè)或更多個(gè)光學(xué)參數(shù)中的誤差的疊加而產(chǎn)生的光學(xué)性能變化。如上所述，與針對(duì)各制造誤差的每一種來(lái)制備制造狀態(tài)的情況相比，可以將制造狀態(tài)的總數(shù)抑制到較少數(shù)目。用于創(chuàng)建制造狀態(tài)的方法由要設(shè)計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)的規(guī)格、誤差的影響程度等決定。即，設(shè)計(jì)者可以通過(guò)其自己的判斷來(lái)選擇任一種方法。或者，也可以通過(guò)例如制備兩者的制造狀態(tài)，并使用將它們進(jìn)行了組合的評(píng)估函數(shù)作為評(píng)估函數(shù)F(制造狀態(tài)A、制造狀態(tài)X)等，來(lái)執(zhí)行光學(xué)設(shè)計(jì)。
接下來(lái)，將針對(duì)每一步驟說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是示出光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法的一個(gè)實(shí)施方式的設(shè)計(jì)方法流程圖。本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法包括初始值設(shè)置步驟(步驟S1)、制造狀態(tài)制備/更新步驟(步驟S2)、評(píng)估函數(shù)制備步驟(步驟S3)、優(yōu)化執(zhí)行步驟(步驟S4)以及效果判定步驟(步驟S5)。
首先，將說(shuō)明初始值設(shè)置步驟(步驟S1)。在初始值設(shè)置步驟中，設(shè)計(jì)者設(shè)定設(shè)計(jì)狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)的值。作為該光學(xué)參數(shù)的值，可以使用在過(guò)去設(shè)計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)參數(shù)值。要么，基于執(zhí)行光學(xué)設(shè)計(jì)而獲得的新光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，設(shè)定該光學(xué)參數(shù)的值。
接下來(lái)，將說(shuō)明制造狀態(tài)制備/更新步驟(步驟S2)。在該步驟中，確定待賦予設(shè)計(jì)狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)值的誤差量。此處，特征點(diǎn)在于該誤差量不是設(shè)計(jì)者可以隨意確定的值，而是基于光學(xué)系統(tǒng)的制造能力來(lái)確定的值。
在本實(shí)施方式中，為了獲得待賦予的誤差量，預(yù)先準(zhǔn)備誤差量表。該誤差量表是基于用于獲取制造誤差的必要條件而制備的。此外，考慮制造能力等來(lái)確定該誤差量表的數(shù)據(jù)值。
在本發(fā)明中，用于獲取制造誤差的必要條件是指以下三個(gè)。
(1)應(yīng)當(dāng)賦予的制造誤差的種類例如，牛頓誤差(牛頓數(shù)線數(shù)(number of lines))、像散、鏡厚誤差、透鏡間隔誤差、移位離心、傾斜離心等。
(2)設(shè)計(jì)狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)的種類例如，光學(xué)作用面或透鏡面的曲率半徑、鏡厚、透鏡間隔、外徑等。
(3)通過(guò)光學(xué)參數(shù)值表現(xiàn)的條件例如，根據(jù)條件對(duì)光學(xué)參數(shù)值的區(qū)間進(jìn)行分割，在該區(qū)間內(nèi)，要賦予的誤差量可以成為同一值。
然而，存在如下情況不存在其中誤差量只由條件(1)、(2)決定的光學(xué)參數(shù)的數(shù)值條件。
例如，在表1中示出了曲率半徑的誤差量表。此處，制造誤差的種類可以是牛頓誤差或像差。光學(xué)參數(shù)是曲率半徑。此外，光學(xué)參數(shù)的數(shù)值條件被分為五個(gè)，并且用作各條件的光學(xué)參數(shù)值的區(qū)間在以下表1中示出。
表1

在表1中，設(shè)計(jì)狀態(tài)的曲率半徑被分為5個(gè)數(shù)值區(qū)間。關(guān)于每一個(gè)數(shù)值區(qū)間，設(shè)定牛頓數(shù)和像散數(shù)。在本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中，參照該誤差量表執(zhí)行設(shè)計(jì)。即，從該誤差量表獲取要賦予設(shè)計(jì)狀態(tài)的光學(xué)參數(shù)值的誤差量。然后，將所獲得的誤差量賦予設(shè)計(jì)狀態(tài)的光學(xué)參數(shù)值，并新準(zhǔn)備制造狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)值。在這種情況下，制造狀態(tài)制備/更新步驟成為用于制備制造狀態(tài)的步驟。
否則，也可以在設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)的過(guò)程中將誤差量變?yōu)樾碌恼`差量。如果在最初的制造狀態(tài)下進(jìn)一步設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)，則光學(xué)參數(shù)值將改變。例如，假設(shè)在最初的制造狀態(tài)下的曲率半徑(光學(xué)參數(shù))值90變?yōu)?20。在這種情況下，根據(jù)表1的誤差表，將牛頓數(shù)的誤差量(制造誤差)從7更新到10。
由此，基于誤差量表，對(duì)賦予現(xiàn)有制造狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)值的誤差量進(jìn)行更新或改變。在這種情況下，制造狀態(tài)制備/更新步驟變?yōu)楦轮圃鞝顟B(tài)的步驟。
根據(jù)實(shí)際制造能力確定誤差量表的值。因此，如果使用這種誤差量表來(lái)執(zhí)行設(shè)計(jì)，則將容易獲得與實(shí)際制造能力對(duì)應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng)。這是期望的，因?yàn)楦鶕?jù)該誤差量表自動(dòng)確定誤差量，并且可以有效執(zhí)行設(shè)計(jì)。
此外，可以使用多于一種的誤差量表。制備多種誤差量表以制備一覽表是有益的。由此，通過(guò)這種方式，設(shè)計(jì)者可以在參照一覽表的同時(shí)賦予誤差量。通過(guò)將該一覽表記錄在計(jì)算機(jī)上以構(gòu)成誤差數(shù)據(jù)庫(kù)(下文簡(jiǎn)寫為誤差DB)也是有益的。通過(guò)這種方式，使得設(shè)計(jì)者不必每次都要考慮適當(dāng)?shù)恼`差量。由此，可以有效進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
此外，期望將本實(shí)施方式的制備/更新制造狀態(tài)步驟程序化。通過(guò)這種方式，該步驟將成為光學(xué)設(shè)計(jì)軟件(下文中，簡(jiǎn)寫為光學(xué)CAD)中可得到的步驟。光學(xué)CAD是可在計(jì)算機(jī)上利用的設(shè)計(jì)工具。因此，上述步驟可以并入光學(xué)CAD中。通過(guò)這種方式，從誤差DB獲取誤差量，并通過(guò)使用該誤差量，可以利用光學(xué)設(shè)計(jì)工具新制備出制造狀態(tài)?；蛘撸梢愿卢F(xiàn)有制造狀態(tài)。結(jié)果，可以自動(dòng)進(jìn)行從誤差獲取到制備和更新制造狀態(tài)的處理。由此，可以更有效地進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
作為制造狀態(tài)的制備方法，有如下方法將制造誤差賦予兩個(gè)或更多個(gè)光學(xué)參數(shù)，并制備一個(gè)制造狀態(tài)。在這種情況下，對(duì)于本實(shí)施方式的制造狀態(tài)制備/更新步驟，期望如下來(lái)執(zhí)行該步驟。
首先，設(shè)計(jì)者選擇設(shè)計(jì)者自身所關(guān)注的至少一種評(píng)估參數(shù)。選擇賦予光學(xué)參數(shù)的制造誤差的種類。然后，基于誤差量表，將誤差量賦予設(shè)計(jì)狀態(tài)的光學(xué)參數(shù)值。
在這種情況下，從誤差量表中選擇一個(gè)使得所選擇的評(píng)估參數(shù)的值可能成為最壞值的誤差量。這是因?yàn)榭梢赃x擇正值和負(fù)值(+δ、-δ)作為要賦予的誤差量。因此，可能某個(gè)組合可以整體消除制造誤差的影響。即，雖然賦予了誤差量，但是處于無(wú)制造誤差影響的制造狀態(tài)中。因而，評(píng)估參數(shù)值變?yōu)樽顗闹?。通過(guò)這種方式，可以消除如下情況由于要賦予的誤差量的某個(gè)組合消除了制造誤差的影響，使得忽略了制造誤差的影響。
此外，對(duì)于本實(shí)施方式的制備和更新制造狀態(tài)的步驟，優(yōu)選地，期望構(gòu)成為可以自動(dòng)設(shè)定賦予光學(xué)參數(shù)值的誤差量。在這種情況下，組合光學(xué)CAD和誤差DB是有益的。
當(dāng)完成了光學(xué)CAD的基本設(shè)計(jì)時(shí)，獲得設(shè)計(jì)狀態(tài)。此時(shí)，將設(shè)計(jì)狀態(tài)的光學(xué)參數(shù)值存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中。從而，如果參照該存儲(chǔ)器的值，則可以從誤差DB中獲取誤差量。通過(guò)這種方式，可以從誤差量表中自動(dòng)選擇賦予光學(xué)參數(shù)值的誤差量。由此，可以進(jìn)一步有效地設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)，這是由于可以自動(dòng)執(zhí)行從獲得誤差到制備/更新制造狀態(tài)的操作。當(dāng)基于誤差量表賦予誤差量時(shí)，同時(shí)執(zhí)行對(duì)期望的評(píng)估參數(shù)的值可能成為最壞值進(jìn)行檢查的處理。
接下來(lái)，將一起說(shuō)明評(píng)估函數(shù)制備步驟(步驟S3)和優(yōu)化執(zhí)行步驟(步驟S4)。首先，說(shuō)明評(píng)估函數(shù)。通常，在使用評(píng)估函數(shù)的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中，評(píng)估函數(shù)由至少一個(gè)評(píng)估參數(shù)組成。各評(píng)估參數(shù)包括如光學(xué)性能等的評(píng)估量、權(quán)重等。作為光學(xué)性能的評(píng)估量，有由光學(xué)參數(shù)決定的像差這樣的評(píng)估量。至于權(quán)重，設(shè)計(jì)者確定整個(gè)評(píng)估函數(shù)中的評(píng)估量的權(quán)重。
例如，當(dāng)將評(píng)估函數(shù)設(shè)為F，評(píng)估參數(shù)設(shè)為Pi，評(píng)估參數(shù)的期望值設(shè)為Qi，并將所分配的評(píng)估參數(shù)的權(quán)重設(shè)為Wi時(shí)，評(píng)估函數(shù)F可以表示如下F＝∑Wi(Pi-Qi)2此處，作為評(píng)估參數(shù)，可以使用表示光學(xué)性能的光學(xué)系統(tǒng)的規(guī)格、性能等，如各種像差和光學(xué)系統(tǒng)的焦距。在光學(xué)設(shè)計(jì)中，制備這種評(píng)估函數(shù)。然后，對(duì)于該評(píng)估函數(shù)執(zhí)行優(yōu)化。通過(guò)該優(yōu)化，可以確定最佳光學(xué)參數(shù)的組合。通過(guò)執(zhí)行這種處理來(lái)實(shí)現(xiàn)光學(xué)參數(shù)的設(shè)計(jì)。此處，優(yōu)化的目的是通過(guò)使用所給予的評(píng)估函數(shù)獲得盡可能更為接近目標(biāo)性能和規(guī)格的光學(xué)參數(shù)值。至于優(yōu)化方法，已知上述各種方法，如最小平方法等。其中，至于在本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中使用的優(yōu)化方法，可以使用任何已知的方法。此處，省略對(duì)于優(yōu)化方法的具體內(nèi)容的說(shuō)明，因?yàn)檫@不與本發(fā)明直接相關(guān)。
在本實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中，除了迄今為止已經(jīng)使用的諸如設(shè)計(jì)狀態(tài)下的光學(xué)性能等評(píng)估參數(shù)以外，還引入了新的評(píng)估參數(shù)。該新的評(píng)估參數(shù)是制造誤差敏感度參數(shù)。這種制造誤差敏感度參數(shù)包括制造狀態(tài)的光學(xué)性能等。在本實(shí)施方式中，引入了這種制造誤差敏感度參數(shù)以執(zhí)行優(yōu)化。
本實(shí)施方式中的制造誤差敏感度參數(shù)X是由設(shè)計(jì)狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)y0和制造狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)yi構(gòu)成的評(píng)估參數(shù)。這是通常可以使用任意函數(shù)F如下表示的量。
X＝F(y0，yi)作為示例，將說(shuō)明一種用于根據(jù)設(shè)計(jì)狀態(tài)N0以及制造狀態(tài)N1和N2獲取制造誤差敏感度參數(shù)的方法。此處，將說(shuō)明如何基于質(zhì)量工程進(jìn)行獲取的方法。至于設(shè)計(jì)狀態(tài)N0，確定條件1、2、…、k下的光學(xué)性能y01、y02、…、y0k。接下來(lái)，至于制造狀態(tài)N1和N2，類似地確定光學(xué)性能y11以及y12、…、y1k，y21以及y22、…、y2k。該列表在表2中示出。
表2

此處，作為光學(xué)性能，存在像差、光點(diǎn)RMS和MTF、光強(qiáng)等。作為條件，可列舉FNO、NA、物距、像高等。
下面，在制備了這種數(shù)據(jù)表之后，計(jì)算以下各種參數(shù)。至于參數(shù)的意義，由于在通用質(zhì)量工程的文獻(xiàn)中已經(jīng)全面詳細(xì)地進(jìn)行了說(shuō)明，所以此處省略其說(shuō)明。
L1＝∑y0jy1j＝y(tǒng)01y11+y02y12+…+y0ky1kL2＝∑y0jy2j＝y(tǒng)01y21+y02y22+…+y0ky2kr＝∑y0j2＝y(tǒng)012+y022+…+y0k2ST＝∑∑yij2＝y(tǒng)112+y122+…+y1k2+y212+y222+…+y2k2Sβ＝(L1+L2)2/2rSN×β＝(L12+L22)/r-SβSe＝ST-Sβ-SN×βfe＝2k-2fN＝2k-1Ve＝Se/feVN＝(SN×β+Se)/fN根據(jù)上述參數(shù)，可以如下來(lái)計(jì)算制造誤差敏感度參數(shù)X。
X＝10log{(Sβ-Ve)/VN}該制造誤差敏感度參數(shù)表示了制造誤差的穩(wěn)定性，并具有如下特性，即越難于受到制造的影響則值變得越大。由此，當(dāng)使用制造誤差敏感度參數(shù)時(shí)，可以容易地掌握制造誤差的影響程度，并且因此，可以有效地執(zhí)行設(shè)計(jì)。此處，制造誤差敏感度參數(shù)表示了根據(jù)設(shè)計(jì)狀態(tài)和制造狀態(tài)的制造誤差的影響級(jí)別。
接下來(lái)，將并入了制造誤差敏感度參數(shù)的評(píng)估函數(shù)設(shè)為F′。然后，通過(guò)包含先前解釋的評(píng)估函數(shù)F，如下來(lái)新制備評(píng)估函數(shù)F′。
F′＝F+∑wj(Xj-Yj)其中Xj是制造誤差敏感度參數(shù)，Yj是制造誤差敏感度參數(shù)的期望值。wj是分配給產(chǎn)品誤差敏感度參數(shù)的權(quán)重。
當(dāng)制備這種評(píng)估函數(shù)F′時(shí)，在包括制造誤差的影響的狀態(tài)下，可以執(zhí)行光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化。結(jié)果，可以有效獲得不易于被制造誤差影響的光學(xué)參數(shù)。
此外，將評(píng)估函數(shù)并入程序中，以使得其可以在計(jì)算機(jī)上被處理。然后，將各步驟構(gòu)造為使得可以通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)執(zhí)行優(yōu)化。通過(guò)這種方式，可以更有效地設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)。
最后，在效果判斷步驟(步驟S5)中，判斷通過(guò)優(yōu)化得到的光學(xué)系統(tǒng)是否滿足所期望的規(guī)格、所期望的性能等。此處，如果光學(xué)系統(tǒng)具有這種所期望的規(guī)格和性能，則終止設(shè)計(jì)。另一方面，當(dāng)不是這種情況時(shí)，返回到制造狀態(tài)制備/更新步驟，或者初始值設(shè)置步驟。然后，重復(fù)光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)處理。
接下來(lái)，將使用

本發(fā)明的實(shí)施例。
第一實(shí)施例圖1示出了光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法的第一實(shí)施例。此處，示出了表示整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的流程圖。
在本實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中，首先，在初始值設(shè)置步驟(步驟S1)中，設(shè)定在設(shè)計(jì)狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)值。在該設(shè)計(jì)狀態(tài)下不考慮制造誤差。
接下來(lái)，在制造狀態(tài)制備/更新步驟中，將制造誤差的誤差量賦予設(shè)計(jì)狀態(tài)的光學(xué)參數(shù)值。或者，不是賦予在制造狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)值被賦予的誤差量，而是賦予新的誤差量。在這種情況下，該步驟成為誤差量的更新。由此，設(shè)定制造狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)值(步驟S2)。該誤差量是通過(guò)參照誤差DB自動(dòng)確定的。
接下來(lái)，在評(píng)估函數(shù)制備步驟中，確定評(píng)估函數(shù)的評(píng)估參數(shù)的種類，以便滿足所期望的規(guī)格和性能。在這種情況下，賦予期望值和分配的權(quán)重。通過(guò)這種方式，確定評(píng)估函數(shù)(步驟S3)。
接下來(lái)，在優(yōu)化執(zhí)行步驟中，基于預(yù)定評(píng)估函數(shù)執(zhí)行優(yōu)化。然后，確定評(píng)估函數(shù)的最佳光學(xué)參數(shù)(步驟S4)。此處，在評(píng)估函數(shù)制備步驟中(未示出)制備評(píng)估函數(shù)。
接下來(lái)，在效果判斷步驟中，根據(jù)優(yōu)化執(zhí)行步驟所獲得的光學(xué)參數(shù)，判斷光學(xué)系統(tǒng)的規(guī)格和性能是否是所期望的規(guī)格和性能(步驟S5)。在效果判斷步驟中，當(dāng)已經(jīng)獲得成為所期望的規(guī)格和性能的光學(xué)參數(shù)時(shí)，結(jié)束光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。另一方面，當(dāng)沒(méi)有獲得所期望的規(guī)格和性能時(shí)，返回到制造狀態(tài)制備/更新步驟，同時(shí)保持當(dāng)前的光學(xué)參數(shù)。如果返回到制造狀態(tài)制備/更新步驟，則更新制造狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)的誤差量。然后，以更新的誤差量繼續(xù)設(shè)計(jì)處理。當(dāng)需要對(duì)設(shè)計(jì)狀態(tài)的光學(xué)參數(shù)值施加某種變更時(shí)，返回到初始值設(shè)置步驟。
根據(jù)第一實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)處理過(guò)程，考慮到制造誤差，可以有效執(zhí)行光學(xué)設(shè)計(jì)。結(jié)果，可以容易地獲得受制造誤差的影響較小的光學(xué)系統(tǒng)。此外，可以提高制造率，并且可以降低制造成本。
第二實(shí)施例圖2示出了光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法的第二實(shí)施例。此處，通過(guò)流程圖示出了優(yōu)化執(zhí)行步驟的具體過(guò)程。
在進(jìn)行本實(shí)施例的優(yōu)化的步驟中，首先，基于所設(shè)定的光學(xué)參數(shù)值，計(jì)算并存儲(chǔ)評(píng)估函數(shù)的值E0(步驟S11)。隨后，基于評(píng)估函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)光學(xué)參數(shù)的值進(jìn)行改變和設(shè)定(步驟S12)。接下來(lái)，基于變化之后的光學(xué)參數(shù)值，計(jì)算和存儲(chǔ)評(píng)估函數(shù)的值E1(步驟S13)。
接下來(lái)，根據(jù)所存儲(chǔ)的評(píng)估函數(shù)的值E0和E1，計(jì)算評(píng)估函數(shù)的改善度(improvement factor)ΔE＝-E1-E01(步驟S14)。此處，ΔE是用于判斷評(píng)估函數(shù)從尚未進(jìn)行優(yōu)化的狀態(tài)起所改善的程度的指標(biāo)。該指標(biāo)ΔE表示對(duì)于評(píng)估函數(shù)而言是否接近最佳光學(xué)系統(tǒng)。在步驟S14中，判斷改善度是否大于預(yù)先設(shè)定的用于判斷的標(biāo)準(zhǔn)值Ec。
假設(shè)指標(biāo)ΔE小于預(yù)先設(shè)定的用于判斷的標(biāo)準(zhǔn)值Ec，即，ΔE＜Ec。在這種情況下，即使進(jìn)一步執(zhí)行了優(yōu)化，仍舊判定為其沒(méi)有引起評(píng)估函數(shù)的顯著改善，因此結(jié)束優(yōu)化。
另一方面，假設(shè)指標(biāo)ΔE不小于預(yù)先設(shè)定的用于判斷的標(biāo)準(zhǔn)值Ec，即，ΔE≥Ec。在這種情況下，更新制造狀態(tài)(步驟S15)。隨后，返回到步驟S11，并從該步驟起重復(fù)相同處理。在步驟S14之后，只使用制造狀態(tài)的更新部分。
根據(jù)用于進(jìn)行第二實(shí)施例的優(yōu)化的過(guò)程，可以賦予適于在優(yōu)化階段中改變的最佳參數(shù)的誤差量。
第三實(shí)施例圖3示出了光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法的第三實(shí)施例。此處，在流程圖中示出了進(jìn)行制造狀態(tài)制備/更新步驟的具體過(guò)程。
在本實(shí)施例的制造狀態(tài)制備/更新步驟中，首先，判斷是否存在制造狀態(tài)(步驟S21)。當(dāng)沒(méi)有制備制造狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行隨后所述的步驟S28之后的處理。
另一方面，當(dāng)已經(jīng)制備了制造狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行制造狀態(tài)的更新。隨后，將步驟S22到步驟S27的處理只重復(fù)制造狀態(tài)的次數(shù)。將步驟S23到步驟S26的處理只重復(fù)賦予一個(gè)制造狀態(tài)的制造誤差的數(shù)目。即，在步驟S22中，將制造狀態(tài)的最大數(shù)目存儲(chǔ)在參數(shù)Imax中。然后，指定成為更新對(duì)象的制造狀態(tài)。制造狀態(tài)號(hào)i表示數(shù)目為Imax的制造狀態(tài)中的作為更新對(duì)象的制造狀態(tài)。
在步驟S23中，將制造誤差的最大數(shù)目存儲(chǔ)在參數(shù)Jmax中。此時(shí)的制造誤差表示賦予作為更新對(duì)象的制造狀態(tài)的制造誤差。隨后，指定作為更新對(duì)象的制造誤差。制造狀態(tài)號(hào)j表示數(shù)目為Jmax的制造誤差中的作為更新對(duì)象的制造誤差。
該制造誤差號(hào)j具有以下信息。其表示制造誤差的種類、被賦予了制造誤差的光學(xué)參數(shù)的種類，以及該光學(xué)參數(shù)中的賦予了制造誤差的部分。例如，下表3表示如下制造誤差號(hào)1表示制造誤差是牛頓誤差，將該牛頓誤差賦予曲率半徑和光學(xué)系統(tǒng)的第一表面。
表3

在步驟24中，獲得并存儲(chǔ)用于獲得制造誤差的必要條件。將說(shuō)明這一點(diǎn)。如上所述，制造誤差號(hào)j具有制造誤差的種類、光學(xué)參數(shù)的種類以及與被賦予的部分相關(guān)的信息。因此，根據(jù)與被賦予的部分相關(guān)的信息，可以獲知在被賦予的部分中的光學(xué)參數(shù)值(例如，第一表面的曲率半徑r的值)。即，根據(jù)與制造誤差號(hào)j相關(guān)的信息，可以獲得構(gòu)成誤差表的用于獲取制造誤差的必要條件。
在步驟S25中，基于在步驟24中獲得的用于獲取制造誤差的必要條件，參照誤差量表，將通過(guò)參照所獲得的誤差量作為新的誤差量來(lái)進(jìn)行賦予。即，更新誤差量。
在步驟S26中，將當(dāng)前誤差號(hào)j加1所得到的值視為新的誤差號(hào)。然后，判斷新誤差號(hào)j是否超過(guò)誤差數(shù)目Jmax。當(dāng)新誤差號(hào)j超過(guò)了誤差數(shù)目Jmax時(shí)，處理步驟S27。另一方面，當(dāng)沒(méi)有超過(guò)時(shí)，重復(fù)從步驟S23起的處理。
在步驟S27中，將當(dāng)前制造狀態(tài)號(hào)i加1所得到的值視為新制造狀態(tài)號(hào)。然后，判斷新制造狀態(tài)號(hào)i是否超過(guò)制造狀態(tài)數(shù)目Imax。當(dāng)新制造狀態(tài)號(hào)i超過(guò)了制造狀態(tài)數(shù)目Imax時(shí)，處理步驟S28。另一方面，當(dāng)沒(méi)有超過(guò)時(shí)，重復(fù)從步驟S22起的處理。
接下來(lái)，在步驟S28中，判斷是否要新制備制造狀態(tài)。當(dāng)不制備制造狀態(tài)時(shí)，結(jié)束用于制備/更新制造狀態(tài)的處理。另一方面，當(dāng)要制備制造狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行步驟S29起的處理。
在步驟S29中，制備制造狀態(tài)原型。此處，制造狀態(tài)原型是設(shè)計(jì)狀態(tài)的拷貝。即，制造狀態(tài)下的原型的光學(xué)參數(shù)值與設(shè)計(jì)狀態(tài)的光學(xué)參數(shù)值相同。制造狀態(tài)是將制造誤差添加到設(shè)計(jì)狀態(tài)而獲得的。因此，如果設(shè)計(jì)狀態(tài)為一個(gè)，則通過(guò)添加制造誤差將失去設(shè)計(jì)狀態(tài)。因此，制備許多個(gè)具有與設(shè)計(jì)狀態(tài)相同的狀態(tài)的事物，即原型。如果執(zhí)行上述這種處理，則通常必定可以保留一個(gè)設(shè)計(jì)狀態(tài)。
接下來(lái)，設(shè)定要添加的誤差的種類和位置，獲得并存儲(chǔ)用于獲取制造誤差的必要條件(步驟S30)。上述表3用于設(shè)置要添加的誤差的種類和位置。接下來(lái)，根據(jù)所獲得的用于獲取制造誤差的必要條件，參照誤差量表，獲得誤差量。然后，將誤差賦予設(shè)計(jì)狀態(tài)原型中的光學(xué)參數(shù)，并將其視為當(dāng)前制造狀態(tài)(步驟S31)。
接下來(lái)，判斷是否要在當(dāng)前制造狀態(tài)的光學(xué)參數(shù)中，新添加其它誤差(步驟S32)。
當(dāng)不添加其它誤差時(shí)，執(zhí)行從之后的步驟S33起的處理。另一方面，當(dāng)要添加其它誤差時(shí)，返回到步驟S30并再次執(zhí)行該步驟之后的處理。此外，在步驟S33中，判斷是否要制備新的制造狀態(tài)，即，是否要添加其它的制造狀態(tài)。
當(dāng)不制備新的制造狀態(tài)時(shí)，結(jié)束用于制造狀態(tài)的制備/更新的處理。另一方面，當(dāng)要制備新制造狀態(tài)時(shí)，返回到步驟S29，并再次執(zhí)行該步驟之后的處理。
根據(jù)第三實(shí)施例中的制造狀態(tài)的制備/更新的處理過(guò)程，可以同時(shí)有效地執(zhí)行現(xiàn)有制造狀態(tài)的更新以及新制造狀態(tài)的賦予。因此，可以有效執(zhí)行設(shè)計(jì)。
第四實(shí)施例圖4示出了光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法的第四實(shí)施例。此處，在流程圖中示出了制造誤差制備/更新步驟的具體處理過(guò)程。本實(shí)施例的制造誤差制備/更新步驟與第三實(shí)施例中的處理過(guò)程幾乎相同。然而，沒(méi)有執(zhí)行第三實(shí)施例中的步驟S25，而是執(zhí)行使用記錄有誤差量表的誤差DB的步驟(步驟S25′)。
在步驟S25′中，根據(jù)所賦予的誤差的種類和位置，將用于取得設(shè)計(jì)狀態(tài)的制造誤差的必要條件輸入數(shù)據(jù)庫(kù)中。通過(guò)這種方式，從數(shù)據(jù)庫(kù)中取得應(yīng)當(dāng)賦予的誤差量，并更新當(dāng)前誤差值。
根據(jù)第四實(shí)施例的制造誤差的制備/更新的處理過(guò)程，可以使用計(jì)算機(jī)有效地參照誤差量表。由此，可以更為有效地同時(shí)新賦予制造狀態(tài)并更新現(xiàn)有制造狀態(tài)。由此，可以進(jìn)一步更為有效地進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
第五實(shí)施例示出了光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法的第五實(shí)施例。此處，示出了在確定制造誤差敏感度參數(shù)的情況下的示例。在本實(shí)施例中，將說(shuō)明當(dāng)存在設(shè)計(jì)狀態(tài)N0、制造狀態(tài)N1和N2時(shí)用于取得制造誤差敏感度參數(shù)的示例。
首先，對(duì)于設(shè)計(jì)狀態(tài)N0，確定條件1、2、…、k情況下的光學(xué)性能y01、y02、…、y0k。接下來(lái)，同樣對(duì)于制造狀態(tài)N1和N2，按照與設(shè)計(jì)狀態(tài)N0類似的方式確定光學(xué)性能y11和y12、…、y1k、y21和y22、…、y2k。
該列表在表4中以一覽方式示出。
表4

此處，作為光學(xué)性能，有像差、光點(diǎn)RMS和MTF、光強(qiáng)等。作為條件因子，有FNO、NA、物距、像高等。
接下來(lái)，在制備了這種數(shù)據(jù)表之后，計(jì)算以下參數(shù)。
L1＝∑y0jy1j＝y(tǒng)01y11+y02y12+…+y0ky1kL2＝∑y0jy2j＝y(tǒng)01y21+y02y22+…+y0ky2kr＝∑y0j2＝y(tǒng)012+y022+…+y0k2ST＝∑∑y1j2＝y(tǒng)112+y122+…+y1k2+y212+y222+…+y2k2Sβ＝(L1+L2)2/2rSN×β＝(L12+L22)/r-SβSe＝ST-Sβ-SN×βfe＝2k-2fN＝2k-1Ve＝Se/feVN＝(SN×β+Se)/fN根據(jù)上述參數(shù)，可以如下來(lái)計(jì)算制造誤差敏感度參數(shù)X。
X＝10log{(Sβ-Ve)/VN}第六實(shí)施例示出了光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法的第六實(shí)施例。
此處，同樣，示出了在確定制造誤差敏感度參數(shù)的情況下的另一示例。在本實(shí)施例中，存在設(shè)計(jì)狀態(tài)N0、制造狀態(tài)N1和N2。此外，賦予制造狀態(tài)N1和N2的誤差，對(duì)于N1為A+δ，對(duì)于N2為A-δ。示出了在用于獲取制造誤差敏感度參數(shù)的這種情況下的示例。
首先，對(duì)于設(shè)計(jì)狀態(tài)N0，確定條件1、2、…、k下的光學(xué)性能y01、y02、…、y0k。接下來(lái)，同樣對(duì)于制造狀態(tài)N1和N2，按照與設(shè)計(jì)狀態(tài)N0類似的方式確定光學(xué)性能y′11和y′12、…、y′1k，y′21和y′22、…、y′2k。
這些在表5中以一覽方式列出。
表5

此處，作為光學(xué)性能，有像差、光點(diǎn)RMS和MTF、光強(qiáng)等。作為條件，有FNO、NA、物距、像高等。
接下來(lái)，在制備了這種數(shù)據(jù)表之后，計(jì)算以下參數(shù)。
L1＝∑y0jy′1j＝y(tǒng)01y′11+y02y′12+…+y0ky′1kL2＝∑y0jy′2j＝y(tǒng)01y′21+y02y′22+…+y0ky′2kr＝∑y0j2＝y(tǒng)012j+y022+…+y0k2ST＝∑∑y′ij2＝y(tǒng)′112+y′122+…+y′1k2+y′212+y′222+…+y′2k2Sβ＝(L1+L2)2/2rSN×β＝(L12+L22)/r-SβSe＝ST-Sβ-SN×βfe＝2k-2fN＝2k-1Ve＝Se/feVN＝(SN×β+Se)/fN根據(jù)上述參數(shù)，可以如下來(lái)計(jì)算制造誤差敏感度參數(shù)X。
X＝10log{(Sβ-Ve)/VN}第七實(shí)施例示出了光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法的第七實(shí)施例。此處，示出了在確定產(chǎn)品誤差敏感度參數(shù)的情況下的另一示例。
在本實(shí)施例中，將說(shuō)明當(dāng)存在設(shè)計(jì)狀態(tài)N0和制造狀態(tài)N1時(shí)確定制造誤差敏感度參數(shù)的示例。首先對(duì)于設(shè)計(jì)狀態(tài)N0，確定條件1、2、…、k下的光學(xué)性能y01、y02、…、y0k。接下來(lái)，同樣對(duì)于制造狀態(tài)N1，按照與設(shè)計(jì)狀態(tài)N0類似的方式確定光學(xué)性能y′11和y′12、…、y′1k。在制造狀態(tài)N1下，賦予誤差A(yù)-δ。此處，由于誤差量很小，所以可以推測(cè)當(dāng)賦予誤差A(yù)-δ時(shí)的制造狀態(tài)N2的性能。由此，對(duì)于制造狀態(tài)N2，可以將光學(xué)性能y″21和y″22、…、y″2k確定為y″2j＝2y02-y′1j。
這些在表6中以一覽方式列出。
表6

此處，作為光學(xué)性能，有像差、光點(diǎn)RMS和MTF、光強(qiáng)等。作為條件，有FNO、NA、物距、像高等。
接下來(lái)，在制備了這種數(shù)據(jù)表之后，計(jì)算以下參數(shù)。
L1＝∑y0jy′1j＝y(tǒng)01y′11+y02y′12+…+y0ky′1kL2＝∑y0jy″2j＝y(tǒng)01y″21+y02y″22+…+y0ky″2kr＝∑y0j2＝y(tǒng)012+y022+…+y0k2ST＝∑∑yij2＝y(tǒng)′112+y′122+…+y′1k2+y″212+y″222+…+y″2k2Sβ＝(L1+L2)2/2rSN×β＝(L12+L22)/r-SβSe＝ST-Sβ-SN×βfe＝2k-2fN＝2k-1Ve＝Se/feVN＝(SN×β+Se)/fN根據(jù)上述參數(shù)，可以如下來(lái)計(jì)算制造誤差敏感度參數(shù)X。
X＝10log{(Sβ-Ve)/VN}圖5是示出了執(zhí)行本發(fā)明的方法的處理設(shè)備的構(gòu)成的圖。該處理設(shè)備包括輸入部1，其輸入該設(shè)計(jì)方法所需的信息；運(yùn)算部2，其執(zhí)行本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法所需的運(yùn)算；存儲(chǔ)部3，其存儲(chǔ)由該運(yùn)算部2處理的結(jié)果；以及輸出部，其以設(shè)計(jì)者可以理解的形式輸出運(yùn)算結(jié)果。
將輸入部1所輸入的信息一次發(fā)送到運(yùn)算部3，并且判斷信息的分類和值，并且如果需要?jiǎng)t將信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部3中。在存儲(chǔ)部3中，通過(guò)運(yùn)算部2的指令將存儲(chǔ)部3的內(nèi)容存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部3的特定區(qū)域中。在運(yùn)算部2中，與該方法的運(yùn)行階段相對(duì)應(yīng)，從存儲(chǔ)部3調(diào)用所需信息，執(zhí)行運(yùn)算，并將執(zhí)行結(jié)果存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部3中。最后，作為該方法的實(shí)施結(jié)果，從存儲(chǔ)部3調(diào)用所獲得的信息，并在運(yùn)算部2中將其處理為可以被設(shè)計(jì)者所理解的狀態(tài)之后發(fā)送到輸出部4。在輸出部4中，基于從運(yùn)算部3發(fā)送的信息，將輸出表示給設(shè)計(jì)者。
接下來(lái)，將利用第一實(shí)施例說(shuō)明通過(guò)該結(jié)構(gòu)實(shí)際實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法的示例。
首先，作為用于啟動(dòng)第一實(shí)施例的流程的準(zhǔn)備，從輸入部1輸入各種信息，如在本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中未改變的誤差量，并且將信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部3中的用于保存各種信息的獨(dú)占存儲(chǔ)區(qū)域中。例如，對(duì)于誤差量，通過(guò)輸入部1輸入誤差量值，在運(yùn)算部2中執(zhí)行運(yùn)算，并制備誤差量DB，并將誤差量DB的信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部3中。
在步驟1中，從輸入部1輸入設(shè)計(jì)狀態(tài)的光學(xué)參數(shù)，將信息保存在設(shè)計(jì)狀態(tài)的光學(xué)參數(shù)保存區(qū)域中。
在步驟2中，將設(shè)計(jì)狀態(tài)的光學(xué)參數(shù)和誤差量DB調(diào)用到運(yùn)算部2。在運(yùn)算部2中，對(duì)于各光學(xué)參數(shù)，在參照誤差量DB的信息的同時(shí)，制備制造狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)，或者更新現(xiàn)有的制造狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)。
在步驟3中，從輸入部1輸入評(píng)估函數(shù)的參數(shù)以及其所分配的權(quán)重，并由運(yùn)算部2基于所輸入的評(píng)估函數(shù)的參數(shù)以及所分配的權(quán)重制備評(píng)估函數(shù)。將運(yùn)算部2所制備的評(píng)估函數(shù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部3的評(píng)估函數(shù)存儲(chǔ)區(qū)域中。
在步驟4中，將存儲(chǔ)部3中的設(shè)計(jì)狀態(tài)的光學(xué)參數(shù)、制造狀態(tài)的光學(xué)參數(shù)以及評(píng)估函數(shù)調(diào)用到運(yùn)算部2，然后在運(yùn)算部2中基于所調(diào)用的評(píng)估函數(shù)執(zhí)行優(yōu)化運(yùn)算。將所獲得的設(shè)計(jì)狀態(tài)的光學(xué)參數(shù)以及制造狀態(tài)的光學(xué)參數(shù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部3的各區(qū)域中，并更新信息。
在步驟5中，將存儲(chǔ)部3中的設(shè)計(jì)狀態(tài)的光學(xué)參數(shù)、制造狀態(tài)的光學(xué)參數(shù)調(diào)用到運(yùn)算部2，然后對(duì)基于設(shè)計(jì)狀態(tài)的光學(xué)參數(shù)或者制造狀態(tài)的光學(xué)參數(shù)的信息進(jìn)行處理，以使得其成為預(yù)先定義的信息輸出格式，然后將這些信息輸出到輸出部4。在輸出部4中，基于所處理的信息，將信息顯示給設(shè)計(jì)者。
設(shè)計(jì)者基于輸出部4所表示的信息，判斷這些信息是否成為了所期望的規(guī)格和性能。如果在設(shè)計(jì)者所要求的規(guī)格和性能的范圍內(nèi)，則結(jié)束設(shè)計(jì)。如果不在該所期望的規(guī)格和性能的范圍內(nèi)，則返回到步驟2或步驟3，并且再次重復(fù)上述過(guò)程。
權(quán)利要求
1.一種使用評(píng)估函數(shù)的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，特征在于所述設(shè)計(jì)方法包括初始值設(shè)置步驟，該步驟設(shè)定在沒(méi)有考慮制造誤差的設(shè)計(jì)狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)，制造狀態(tài)制備/更新步驟，其中通過(guò)將制造誤差加入所述設(shè)計(jì)狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)中來(lái)制備制造狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)，或者更新現(xiàn)有制造狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)的制造誤差，制備評(píng)估函數(shù)的評(píng)估函數(shù)制備步驟，以及優(yōu)化執(zhí)行步驟，該步驟通過(guò)對(duì)所述評(píng)估函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化來(lái)確定最佳光學(xué)參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，其中在所述制造狀態(tài)制備/更新步驟中，根據(jù)按照用于獲取制造誤差量的必要條件而預(yù)先建立的誤差量表，獲得要賦予的制造誤差量，將所述誤差量賦予所述設(shè)計(jì)狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)，由此新制備所述制造狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)，或者根據(jù)所述設(shè)計(jì)狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)的變化，更新已對(duì)現(xiàn)有制造狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)賦予的誤差量的值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)計(jì)方法，其中在所述評(píng)估函數(shù)制備步驟中，除了所述評(píng)估函數(shù)的評(píng)估參數(shù)以外，還包括至少一個(gè)基于所述設(shè)計(jì)狀態(tài)和制造狀態(tài)的光學(xué)性能而確定的制造誤差靈敏度參數(shù)，作為評(píng)估參數(shù)。
4.一種光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，特征在于，所述設(shè)計(jì)方法包括初始值設(shè)置步驟，該步驟設(shè)定設(shè)計(jì)狀態(tài)下的值作為光學(xué)參數(shù)值；制造狀態(tài)制備步驟，該步驟設(shè)定制造狀態(tài)下的值作為光學(xué)參數(shù)值；評(píng)估函數(shù)制備步驟，該步驟制備以制造狀態(tài)作為變量的評(píng)估函數(shù)；以及優(yōu)化執(zhí)行步驟，該步驟優(yōu)化評(píng)估函數(shù)，其中通過(guò)將預(yù)定誤差量加入設(shè)計(jì)狀態(tài)下的值中來(lái)設(shè)定制造狀態(tài)下的值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，其中基于誤差量表的值確定誤差量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，其中根據(jù)實(shí)際制造能力確定誤差量表的值。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，其中誤差量表是通過(guò)制造誤差的種類與光學(xué)參數(shù)的種類的組合而構(gòu)成的。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，其中所述制造誤差的種類包含牛頓誤差、像散、鏡厚誤差、傾斜離心以及移位離心中的至少一個(gè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，其中所述光學(xué)參數(shù)的種類包含曲率半徑、鏡厚以及透鏡間隔中的至少一個(gè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，其中將所述誤差表中可以取得的光學(xué)參數(shù)的區(qū)間劃分為多個(gè)數(shù)值區(qū)間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，其中對(duì)于所述多個(gè)數(shù)值區(qū)間中的每一個(gè)設(shè)定誤差量。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，其中還提供有制造狀態(tài)更新步驟，所述制造狀態(tài)更新步驟是隨著設(shè)計(jì)狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)值的變化，根據(jù)誤差量表，更新為新的制造誤差。
13.一種處理裝置，特征在于包括運(yùn)算部，用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法；輸入部，其輸入運(yùn)算所需的信息；輸出部，其輸出運(yùn)算結(jié)果；以及存儲(chǔ)部，其存儲(chǔ)運(yùn)算結(jié)果。
全文摘要
一種設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)的方法，具有初始值設(shè)置步驟(S1)，用于設(shè)置在沒(méi)有考慮制造誤差的設(shè)計(jì)狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)；制造狀態(tài)制備/更新步驟(S2)，用于通過(guò)將制造誤差添加到設(shè)計(jì)狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)中來(lái)制備參數(shù)作為制造狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)，或者用于更新現(xiàn)有制造狀態(tài)下的光學(xué)參數(shù)的制造誤差；評(píng)估函數(shù)制備步驟(S3)，用于制備評(píng)估函數(shù)；以及優(yōu)化執(zhí)行步驟(S4)，用于優(yōu)化評(píng)估函數(shù)并獲得最佳光學(xué)參數(shù)。
文檔編號(hào)G06F17/50GK1777831SQ200480010909
公開日2006年5月24日 申請(qǐng)日期2004年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月25日
發(fā)明者早川和仁, 本橋勝實(shí), 加藤茂 申請(qǐng)人:奧林巴斯株式會(huì)社