(57)【要約】【課題】  従来の光学設計ソフトウエアは、複数の光学設計データ間に対し、各種収差図、その他、光学性能を比較表示する機能が乏しかった。【解決手段】  本発明では、複数の光学設計データ間に対し、任意に２つ以上の組み合わせを指定し、各種収差図、その他、比較対象となる光学性能データと比較評価指標データとを同時に表示することにより、複数の光学設計データ間で光学性能の比較評価・分析を容易にし、光学設計の最適化が効率的に行える。更に、各光学設計データに対して、任意に２つ以上の光学使用条件を指定して、各種収差図、その他、光学性能データと比較評価指標データとを同時に表示する。これにより、複数の光学設計データ間に対し、複数の光学使用条件を適用した比較評価・分析を容易にし、更に効率的な光学設計の最適化が行える。前記、光学設計データには、光学設計シミュレーションで得られた結果も含まれる。【選択図】図３
2020004352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光学設計データ間について、任意に２つ以上の組み合わせを指定して、比較対象となる光学性能データ（球面収差・コマ収差・非点収差・像面湾曲・ディストーション・色収差の各収差図、ＯＴＦ・ＭＴＦ・線像強度分布のいずれか１つ以上）と、比較評価指標データ（差分・相関・ばらつきのいずれか１つ以上）とを同時に表示する方法、及び、表示プログラム
【請求項２】
同一の光学設計データについて、任意に２つ以上の光学使用条件（入射光束の波長、偏光、視野、絞り、フォーカス条件、ズーム条件、温度、湿度、圧力、コーティング、公差、迷光のいずれか１つ以上）を指定して、比較対象となる光学性能データ（球面収差・コマ収差・非点収差・像面湾曲・ディストーション・色収差の各収差図、ＯＴＦ・ＭＴＦ・線像強度分布のいずれか１つ以上）と、比較評価指標データ（差分・相関・ばらつきのいずれか１つ以上）とを同時に表示する方法、及び、表示プログラム
【請求項３】
前記、請求項１と請求項２を組み合わせて、複数の光学設計データ間に対して、複数の光学使用条件（入射光束の波長、偏光、視野、絞り、フォーカス条件、ズーム条件、温度、湿度、圧力、コーティング、公差、迷光のいずれか１つ以上）を適用して、光学性能を比較表示する方法、及び、表示プログラム
【請求項４】
前記、請求項１と請求項２と請求項３に記載の光学設計データは、光学設計シミュレーションで得られた結果も含まれることを特徴とする光学性能の比較表示方法、及び、表示プログラム
【請求項５】
前記、請求項１と請求項２と請求項３と請求項４のいずれかに記載の表示方法とプログラムを使用する表示システム、または、表示装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、光学設計ソフトウエアのデータ比較表示方法とそのプログラム、及び、表示システムと表示装置に係る。
【背景技術】
【０００２】  従来の光学設計ソフトウエアは、複数の光学設計データ間について、球面収差・コマ収差・非点収差・像面湾曲・ディストーション・色収差等の各収差図、ＯＴＦ・ＭＴＦ・線像強度分布等の光学性能を比較表示する機能が乏しく、光学設計ソフトウエアで複数画面を表示または光学設計ソフトウエアを複数起動して、比較したいデータ同士を並べて表示することが多かった。更に、各光学設計データについて、光学使用条件（入射光束の波長、偏光、視野、絞り、フォーカス条件、ズーム条件、温度、湿度、圧力、コーティング、公差、迷光等）を変更した場合についても同様に、球面収差・コマ収差・非点収差・像面湾曲・ディストーション・色収差等の各収差図、ＯＴＦ・ＭＴＦ・線像強度分布等の光学性能を比較表示する機能が乏しく、光学設計ソフトウエアで複数画面を表示、または、光学設計ソフトウエアを複数起動して、比較したいデータ同士を並べて表示することが多かった。前記、光学設計データには、光学設計シミュレーションで得られた結果も含まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２００６−０１９１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  従来の光学設計ソフトウエアは、複数の光学設計データ間について、球面収差・コマ収差・非点収差・像面湾曲・ディストーション・色収差等の各収差図、及び、ＯＴＦ・ＭＴＦ・線像強度分布等の光学性能を比較表示する機能が乏しく、このため、複数の光学設計データ間の比較評価・分析に時間を要し、光学設計の最適化が効率的に行えない問題があった。【０００５】  更に、各光学設計データについて、光学使用条件（入射光束の波長、偏光、視野、絞り、フォーカス条件、温度、湿度、圧力、コーティング、公差、迷光等）を変更した場合についても同様に、球面収差・コマ収差・非点収差・像面湾曲・ディストーション・色収差等の各収差図、及び、ＯＴＦ・ＭＴＦ・線像強度分布等の光学性能を比較表示する機能が乏しく、このため、複数の光学設計データ間の比較評価・分析に時間を要し、光学設計の最適化が効率的に行えない問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  そこで、本発明では、複数の光学設計データ間について、任意に２つ以上の組み合わせを指定して、球面収差・コマ収差・非点収差・像面湾曲・ディストーション・色収差等の各収差図、ＯＴＦ・ＭＴＦ・線像強度分布等の比較対象となる光学性能データと、差分・相関・ばらつき等の比較評価指標データとを同時に表示することによって、複数の光学設計データ間で光学性能の比較評価・分析を容易にし、光学設計の最適化が効率的に行える。【０００７】  更に、各光学設計データに対して、任意に２つ以上の光学使用条件（入射光束の波長、偏光、視野、絞り、フォーカス条件、ズーム条件、温度、湿度、圧力、コーティング、公差、迷光等）を指定して、球面収差・コマ収差・非点収差・像面湾曲・ディストーション・色収差等の各収差図、ＯＴＦ・ＭＴＦ・線像強度分布等の比較対象となる光学性能データと、差分・相関・ばらつき等の比較評価指標データとを同時に表示する。【０００８】  これにより、複数の光学設計データ間について、複数の光学使用条件（入射光束の波長、偏光、視野、絞り、フォーカス条件、ズーム条件、温度、湿度、圧力、コーティング、公差、迷光等）を適用した比較評価・分析を容易にし、更に効率的な光学設計の最適化が行える。前記、光学設計データには、光学設計シミュレーションで得られた結果も含まれる。
【発明の効果】
【０００９】  本発明によれば、複数の光学設計データ間について、複数の光学使用条件（入射光束の波長、偏光、視野、絞り、フォーカス条件、ズーム条件、温度、湿度、圧力、コーティング、公差、迷光等）を適用した比較評価・分析を容易にし、更に効率的な光学設計の最適化が行える。前記、光学設計データには、光学設計シミュレーションで得られた結果も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】  ベクトル相関  説明図
【図２】  光学性能データのディストーション・ベクトルマップ表示
【図３】  光学性能データ（ディストーション）と比較評価指標データ（ベクトル相関）のディストーション・ベクトルマップ表示
【図４】  光学性能データ（ディストーション）と比較評価指標データ（差分）のディストーション・ベクトルマップ表示
【図５】  光学性能データ（球面収差）と比較評価指標データ（差分）の表示グラフ
【図６】  比較評価指標データ（球面収差の相関）の表示グラフ
【図７】  光学性能データ（横収差）と比較評価指標データ（差分）の表示グラフ
【図８】  比較評価指標データ（横収差の相関）の表示グラフ
【図９】  光学性能データ（ＭＴＦ）と比較評価指標データ（差分）の表示グラフ
【図１０】  比較評価指標データ（ＭＴＦの相関）の表示グラフ
【図１１】  光学性能データ（円内エネルギー）と比較評価指標データ（差分）の表示グラフ
【図１２】  比較評価指標データ（円内エネルギーの相関）の表示グラフ
【図１３】  光学性能データ（線像強度分布）と比較評価指標データ（差分）の表示グラフ
【図１４】  比較評価指標データ（線像強度分布の相関）の表示グラフ
【発明を実施するための形態】
【００１１】  以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【実施例】
【００１２】  第１実施例として、図２に、２つの光学設計データ間について、光学性能データとして基準および比較対象となるディストーション・ベクトルマップ（実線）のみを表示する例を示す。【００１３】  図３には、２つの光学設計データ間について、光学性能データとして基準および比較対象となるディストーション・ベクトルマップ（実線）と、比較評価指標データとしてベクトル相関マップ（点線）とを同時に表示する例を示す。【００１４】  以下に、図１を用いて、２つのデータを比較する上で、ベクトル相関の利点について説明する。【００１５】  基準となるディストーション・ベクトルマップパターンＳと比較対象のディストーション・ベクトルマップパターンＴとの間で、理想像点位置毎にベクトルＳｉｊとベクトルＴｉｊの内積和［数９］を算出する。【００１６】  これにより、ベクトルマップＳとベクトルマップＴの間で方向性と大きさの両方を加味した相関が得られる。即ち、ベクトルＳｉｊ，Ｔｉｊの内積和が最大値をとれば、ベクトルＳｉｊ＝Ｔｉｊ、即ちベクトルマップの方向性と大きさが一致しており、逆に、ベクトルＳｉｊ，Ｔｉｊの内積和が０であれば、ベクトルＳｉｊ⊥Ｔｉｊ、すなわち全く相関性がないことを示している。相関が高いということは、ディストーション・ベクトルマップ間の変化が小さいことを示している。【００１７】  逆に、相関が低いということは、ディストーション・ベクトルマップ間の変化が大きいことを示している。【００１８】  ここで、ベクトルＳｉｊとベクトルＴｉｊの内積和［数９］をベクトルＳｉｊの大きさ［数１０］とベクトルＴｉｊの大きさ［数１１］で各々除算することにより、ベクトルの大きさが正規化されたベクトル相関係数ＣＶＯ［数８］が算出される。【００１９】  ベクトル相関係数ＣＶＯの値は、−１から＋１の範囲をとり、＋１の時はベクトルの方向と大きさが一致している（変化がない）ことを示し、−１の時はベクトルの方向が１８０°反転していることを示し、０の時はベクトルの方向・大きさに相関がない（変化が大きい）ことを示している。【００２０】  これにより、ディストーション・ベクトルマップ間の相関、即ち、比較したデータ間の有意差（変化量）を一定の尺度で評価・判定できることになる。また、残差二乗和など全体的な比較でなく、理想像点位置毎の評価データに基づく正確な評価が行える。【００２１】  比較データ間の相関を示すディストーション・ベクトル相関マップとしては、図３に示すように、理想像点位置毎に、［数１］と［数４］の値を算出してベクトル相関マップ（点線）表示する。これは、ベクトル内積和をＸＹ成分に分け、かつ、ベクトルの大きさで規格化した理想像点位置毎の相関値である。【００２２】  また、［数１］と［数４］の二乗和の平方根、即ち、理想像点位置毎に規格化された内積和［数７］をディストーション・マップ上に立体縦棒グラフとして表示してもよい。【００２３】  このように、比較評価指標データとして、ベクトル相関マップ、ベクトル相関係数のいずれか、または、両方を表示する。【００２４】  また、図４に示すように、比較評価指標データとして、前記、ベクトル相関の代わりに、２つのディストーション・データの差分マッ��（点線）を表示してもよい。【００２５】  第２実施例として、図５に、２つの光学設計データ間について、光学性能データとして基準および比較対象となる球面収差と、比較評価指標データとして基準および比較対象となる球面収差の差分とを同時に表示した図を示す。【００２６】  差分をとる際に、基準となるデータを予め指定する。グラフ中、実線５０１が基準データ、実線５０２が比較対象データ、実線５０３が差分データを示す。ここで、比較対象データと差分データはそれぞれ１つであるが、それぞれ複数あってもよい。図５の縦軸は、入射瞳上または物体側主平面上の入射高を示し、横軸は、球面収差量［ｍｍ］を示す。【００２７】  また、２つの光学設計データ間について、光学性能データとして基準および比較対象となる球面収差と、図６に示すように、比較評価指標データとして基準および比較対象となる２つの球面収差の相関データ６０１とを同時に表示してもよい。【００２８】  相関データ６０１の横軸は基準とする球面収差データ、縦軸は比較対象とする球面収差データとし、入射瞳上または物体側主平面上の入射高毎のデータをプロットする。【００２９】  基準に指定された球面収差データと比較対象の球面収差データとの間に正の相関があれば、正の傾きの直線性を有するグラフとなる。基準に指定された球面収差データと比較対象の球面収差データとの間に負の相関があれば、負の傾きの直線性を有するグラフとなる。基準に指定された球面収差データと比較対象の球面収差データとの間に相関がなければ、直線性を有さないグラフとなる。【００３０】  前記、第２実施例に示す比較表示方法は、球面収差以外に、非点収差、像面湾曲、ディストーション、軸上の色収差についても、同様に適用可能である。【００３１】  非点収差の場合、グラフ縦軸は、画角または理想像高を示し、グラフ横軸は、非点収差量［ｍｍ］を示す。相関データ６０１の横軸を基準とする非点収差データ、縦軸を比較対象とする非点収差データとし、画角または理想像高毎のデータをプロットする。【００３２】  像面湾曲の場合、グラフ縦軸は、画角または理想像高を示し、グラフ横軸は、像面湾曲量［ｍｍ］を示す。相関データ６０１の横軸を基準とする像面湾曲データ、縦軸を比較対象とする像面湾曲データとし、画角または理想像高毎のデータをプロットする。【００３３】  ディストーションの場合、グラフ縦軸は、画角または理想像高を示し、グラフ横軸は、ディストーション量［％］を示す。相関データ６０１の横軸を基準とするディストーション・データ、縦軸を比較対象とするディストーション・データとし、画角または理想像高毎のデータをプロットする。【００３４】  第３実施例として、図７に、３つの光学設計データ間について、光学性能データとして基準および比較対象となる横収差と、比較評価指標データとして基準および比較対象となる横収差の差分とを同時に表示した図を示す。【００３５】  差分をとる際に、３つの光学設計データ中、基準となるデータを予め指定する。グラフ中、実線７０１が基準データ、実線７０２と実線７０４がそれぞれ比較対象データ、点線７０３と点線７０５が、それぞれ基準データからの差分データを示す。ここで、比較対象データと差分デー���はそれぞれ２つであるが、それぞれ３つ以上あってもよい。【００３６】  図７の縦軸は、像面上の主光線からのずれ［ｕｍ］を示し、横軸は、物体側主平面または入射瞳平面上の瞳座標［ｍｍ］を示す。【００３７】  また、２つの光学設計データ間について、光学性能データとして基準および比較対象となる横収差と、図８に示すように、比較評価指標データとして基準および比較対象となる２つの横収差の相関データ８０１、８０２とを同時に表示してもよい。【００３８】  相関データ８０１、８０２の横軸を基準とする横収差データ、縦軸を比較対象とする横収差データとし、物体側主平面または入射瞳平面上の瞳座標毎にデータをプロットする。【００３９】  基準に指定された横収差データと比較対象の横収差データとの間に正の相関があれば、正の傾きの直線性を有するグラフとなる。基準に指定された横収差データと比較対象の横収差データとの間に負の相関があれば、負の傾きの直線性を有するグラフとなる。基準に指定された横収差データと比較対象の横収差データとの間に相関がなければ、直線性を有さないグラフとなる。【００４０】  前記、第３実施例に示す比較表示方法は、横収差以外に、コマ収差、倍率の色収差についても、同様に適用可能である。【００４１】  第４実施例として、図９に、２つの光学設計データ間について、光学性能データとして基準および比較対象となるＭＴＦと、比較評価指標データとして基準および比較対象となるＭＴＦの差分とを同時に表示した図を示す。差分をとる際に、基準となるデータを予め指定する。【００４２】  グラフ中、実線９０１が基準データ、実線９０２が比較対象データ、実線９０３が差分データを示す。ここで、比較対象データと差分データはそれぞれ１つであるが、それぞれ複数あってもよい。図９の縦軸は、ＭＴＦ値を示し、横軸は、空間周波数［本／ｍｍ］を示す。【００４３】  また、２つの光学設計データ間について、光学性能データとして基準および比較対象となるＭＴＦと、図１０に示すように、基準および比較評価指標データとして２つのＭＴＦの相関データ１００１とを同時に表示してもよい。【００４４】  相関データ１００１の横軸は基準とするＭＴＦデータ、縦軸は比較対象とするＭＴＦデータとし、空間周波数毎のデータをプロットする。【００４５】  基準に指定されたＭＴＦデータと比較対象のＭＴＦデータとの間に正の相関があれば、正の傾きの直線性を有するグラフとなる。基準に指定されたＭＴＦデータと比較対象のＭＴＦデータとの間に負の相関があれば、負の傾きの直線性を有するグラフとなる。基準に指定されたＭＴＦデータと比較対象のＭＴＦデータとの間に相関がなければ、直線性を有さないグラフとなる。【００４６】  前記、第４実施例に示す比較表示方法は、ＭＴＦ以外に、ＯＴＦについても、同様に適用可能である。ＯＴＦの場合、グラフ縦軸は、ＯＴＦ値を示し、グラフ横軸は、空間周波数［本／ｍｍ］を示す。相関データ１００１の横軸を基準とするＯＴＦデータ、縦軸を比較対象とするＯＴＦデータとし、空間周波数毎のデータをプロットする。【００４７】  第５実施例として、図１１に、２つの光学設計データ間について、光学性能データとして基準となる円内エネルギー１１０���および比較対象となる円内エネルギー１１０２と、比較評価指標データとして基準および比較対象となる２つの円内エネルギーの差分１１０３とを同時に表示した図を示す。差分をとる際に、基準となるデータを予め指定する。【００４８】  グラフ中、実線１１０１が基準データ、実線１１０２が比較対象データ、実線１１０３が差分データを示す。ここで、比較対象データと差分データはそれぞれ１つであるが、それぞれ複数あってもよい。【００４９】  図１１の縦軸は、円内エネルギーの割合を示し、横軸は、円内エネルギーとして重心からの距離（半径）［ｕｍ］を示す。【００５０】  また、２つの光学設計データ間について、光学性能データとして基準および比較対象となる円内エネルギーと、図１２に示すように、比較評価指標データとして基準および比較対象となる２つの円内エネルギーの相関データ１２０１とを同時に表示してもよい。【００５１】  相関データ１２０１の横軸は基準とする円内エネルギーデータ、縦軸は比較対象とする円内エネルギーデータとし、重心からの距離（半径）毎のデータをプロットする。【００５２】  基準に指定された円内エネルギーデータと比較対象の円内エネルギーデータとの間に正の相関があれば、正の傾きの直線性を有するグラフとなる。グラフは正の傾きの直線となる。基準に指定された円内エネルギーデータと比較対象の円内エネルギーデータとの間に負の相関があれば、負の傾きの直線性を有するグラフとなる。基準に指定された円内エネルギーデータと比較対象の円内エネルギーデータとの間に相関がなければ、直線性を有さないグラフとなる。【００５３】  第６実施例として、図１３に、２つの光学設計データ間について、光学性能データとして基準および比較対象となる線像強度分布と、比較評価指標データとして基準および比較対象となる２つの線像強度分布の差分とを同時に表示した図を示す。【００５４】  差分をとる際に、基準となるデータを予め指定する。グラフ中、実線１３０１が基準データ、実線１３０２が比較対象データ、実線１３０３が差分データを示す。ここで、比較対象データと差分データはそれぞれ１つであるが、それぞれ複数あってもよい。図１３の縦軸は、線像強度を示し、横軸は、理想像点からの距離［ｕｍ］を示す。【００５５】  また、２つの光学設計データ間について、光学性能データとして基準および比較対象となる線像強度と、図１４に示すように、比較評価指標データとして基準および比較対象となる２つの線像強度の相関データ１４０１とを同時に表示してもよい。【００５６】  相関データ１４０１の横軸は基準とする線像強度分布データ、縦軸は比較対象とする線像強度分布データとし、理想像点からの距離毎のデータをプロットする。【００５７】  基準に指定された線像強度分布データと比較対象の線像強度分布データとの間に正の相関があれば、正の傾きの直線性を有するグラフとなる。基準に指定された線像強度分布データと比較対象の線像強度分布データとの間に負の相関があれば、負の傾きの直線性を有するグラフとなる。基準に指定された線像強度分布データと比較対象の線像強度分布データとの間に相関がなければ、直線性を有さないグラフとなる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】  このように、本発明によれば、複数の光学設計データ間について、複数の光学使用条件（入射光束の波長、偏光、視野、絞り、フォーカス条件、ズーム条件、温度、湿度、圧力、コーティング、公差、迷光等）を適用した比較評価・分析を容易にし、効率的な光学設計の最適化に適用できる。
【符号の説明】
【００５９】５０１  球面収差  基準データ
５０２  球面収差  比較対象データ
５０３  球面収差  差分データ
６０１  球面収差  相関データ
７０１  横収差  基準データ
７０２  横収差  比較対象データ１
７０３  横収差  差分データ１
７０４  横収差  比較対象データ２
７０５  横収差  差分データ２
８０１  横収差  相関データ１
８０２  横収差  相関データ２
９０１  ＭＴＦ  基準データ
９０２  ＭＴＦ  比較対象データ
９０３  ＭＴＦ  差分データ
１００１  ＭＴＦ  相関データ
１１０１  円内エネルギー  基準データ
１１０２  円内エネルギー  比較対象データ
１１０３  円内エネルギー  差分データ
１２０１  円内エネルギー  相関データ
１３０１  線像強度分布  基準データ
１３０２  線像強度分布  比較対象データ
１３０３  線像強度分布  差分データ
１４０１  線像強度分布  相関データ
【計算式の説明】
【００６０】
【数１】
2020004352.tif 000003
【数２】
2020004352.tif 000004
【数３】
2020004352.tif 000005
【数４】
2020004352.tif 000006
【数５】
2020004352.tif 000007
【数６】
2020004352.tif 000008
【数７】
2020004352.tif 000009
【数８】
2020004352.tif 000010
【数９】
2020004352.tif 000011
【数１０】
2020004352.tif 000012
【数１１】
2020004352.tif 000013
【図１】
2020004352.tif 000014
【図２】
2020004352.tif 000015
【図３】
2020004352.tif 000016
【図４】
2020004352.tif 000017
【図５】
2020004352.tif 000018
【図６】
2020004352.tif 000019
【図７】
2020004352.tif 000020
【図８】
2020004352.tif 000021
【図９】
2020004352.tif 000022
【図１０】
2020004352.tif 000023
【図１１】
2020004352.tif 000024
【図１２】
2020004352.tif 000025
【図１３】
2020004352.tif 000026
【図１４】
2020004352.tif 000027