光学システムおよびデジタルシステムの設計を最適化するシステムおよび方法
光学および／またはデジタルシステム設計を最適化するためのシステム、方法、およびソフトウェア製品。前記光学システム設計の光学モデルが生成される。前記デジタルシステムのデジタルモデルが生成される。スコアを作り出すために前記光学およびデジタルモデルのシミュレーションされた出力が分析される。前記スコアは、前記シミュレーションされた出力が１つ以上の目標を達成しているかどうかを決定するために処理される。前記目標が達成されなければ、前記光学モデルおよび前記デジタルモデルのうちの少なくとも１つの、１つ以上の特性が変更される。前記分析、処理、変更は、前記目標が達成されるまで繰り返されて、最適化された光学システム設計と最適化されたデジタルシステム設計が前記光学およびデジタルモデルから生成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、「Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｗｉｔｈ Ｗａｖｅｆｒｏｎｔ Ｃｏｄｉｎｇ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ」と題され、２００３年１２月１日に出願された米国特許仮出願第６０／５２６，２１６号の優先権を主張する。米国特許仮出願第６０／５２６，２１６号は参照によりここに援用される。
【背景技術】
【０００２】
電子光学システムは、しばしば、さまざまな光学的、電子的、機械的要素を持つ。これらの要素はサブシステムを形成することができる。一例では、デジタルおよび携帯電話カメラのような電子光学システムは、光学サブシステムを形成する光学要素（例、レンズ要素）とデジタルサブシステムを形成する電子要素（例、信号プロセッサ）を含む。これらのサブシステムは、例えば、光学画像をキャプチャして、デジタル写真を作り出すために協働する。
【０００３】
１つ以上の意図する目的を実行する電子光学システムを設計することは困難な作業となる場合がある。設計目標を満たすために、電子光学システムは、しばしば、過度に設計されて設計処理に費用と開発時間を追加する。さらに、電子光学システムが光学と電子両方のサブシステムを含む場合、これらのサブシステムは別々に設計され最適化される。典型的に、例えば、まず、光学サブシステムの規定が選択され最適化されてから、次に、光学サブシステムからの出力に基き、信号処理サブシステムが別個に設計される。
【０００４】
先行の従来の技術の電子光学システムの開発においては、一般に市販されているソフトウェア設計パッケージが使用される場合がある。例えば、光学サブシステムは、Ｚｅｍａｘ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｒｐ．のＺｅｍａｘまたはＯｐｔｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＡｓｓｏｃｉａｔｅｓのＣＯＤＥ−Ｖを使用して設計最適化できる。デジタルサブシステムは、例えば、ＭａｔｈＷｏｒｋｓ Ｉｎｃ．のＭＡＴＬＡＢまたはカスタム化されたＣ／Ｃ＋＋コードを使用して設計できる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ある実施例では、ソフトウェア製品はコンピュータが読み取り可能な媒体に保管された命令を有し、コンピュータにより実行されると、前記命令は光学システム設計とデジタルシステム設計を最適化するためのステップを実行する。前記ソフトウェア製品は、前記光学システム設計の光学モデルをシミュレーションするための命令、前記デジタルシステム設計のデジタルモデルをシミュレーションするための命令、スコアを作り出すために前記光学モデルのシミュレーションされた出力と前記デジタルモデルのシミュレーションされた出力を分析するための命令、前記スコアに基き前記光学モデルと前記デジタルモデルを変更するための命令を含む。
【０００６】
別の実施例では、ソフトウェア製品はコンピュータが読み取り可能な媒体に保管された命令を有し、コンピュータにより実行されると、前記命令は波面符号化により光学システムを最適化するためのステップを実行する。前記ソフトウェア製品は、前記光学システム設計の光学モデルをシミュレーションするための命令、スコアを作り出すために前記光学モデルのシミュレーションされた出力を分析するための命令、前記スコアに基き前記光学モデルに位相変調光学を実装するなど、前記光学モデルを変更するための命令を含む。
【０００７】
別の実施例では、方法が光学およびデジタルシステム設計を最適化する。光学システム設計の光学モデルが生成される。デジタルシステム設計のデジタルモデルが生成される。スコアを作り出すために前記光学およびデジタルモデルのシミュレーションされた出力が分析される。前記スコアは、シミュレーションされた出力が１つ以上の目標を達成しているかどうかを決定するために処理される。目標が達成されていなければ、前記光学モデルおよび前記デジタルモデルのうちの少なくとも１つの、１つ以上の特性が変更される。分析、処理、変更のステップは目標が達成されるまで繰り返されて、最適化された光学システム設計と最適化されたデジタルシステム設計が前記光学およびデジタルモデルから生成される。
【０００８】
別の実施例では、システムが光学およびデジタルシステム設計を最適化する。前記システムは、前記光学システム設計の光学モデル、前記デジタルシステム設計のデジタルモデル、前記光学モデルをシミュレーションするための光学シミュレータ、前記デジタルモデルをシミュレーションするためのデジタルシミュレータ、スコアを生成するために前記光学およびデジタルモデルのシミュレーションされた出力を分析するためのアナライザ、前記スコアに基き前記光学およびデジタルモデルを変更するためのオプティマイザを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下で説明する光学システム設計は、製造されると、物体からの電磁放射線の波面を変更する１つ以上の光学設計物体（例えば、レンズ、ミラー）を含む。波面は、物体の単独ポイントからの電磁放射線の不変の位相領域を定義する。電磁放射線は、例えば、可視光範囲にある波長を持つことがあり、例えば、周波、マイクロ波、赤外線、紫外線、ｘ線、宇宙線の範囲などその他のスペクトルを備えることができる。
【００１０】
光学システム設計は、物体を焦点平面に描くために、波面を焦点平面に焦点を合わせる光学撮像システムを特定できる。それから、画像をキャプチャするために焦点平面に配置された焦点平面配列（例えばＣＣＤ、ＣＭＯＳ、マイクロボロメータ配列）または検出器を使用できる。そして、最終画像を生成するために、焦点平面と連結したエレクトロニクス（例えばコンピュータ）がキャプチャした画像をデジタル処理できる。このようにして、焦点平面配列やエレクトロニクスと一体になった光学撮像システムは、電子光学システムを形成する。焦点平面配列とエレクトロニクスの組み合わせは、集積回路、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）および／またはデスクトップコンピュータのソフトウェアを備えることができる。従って、焦点平面配列とエレクトロニクスによるデジタル処理は、本明細書では「デジタルシステム」と記されることがある。デジタルシステム設計はデジタルシステムのデジタル処理を記述することができる。
【００１１】
リソグラフアプリケーションで使用されるフォトレジスト物質の場合のように、焦点平面配列または検出器の代わりに、電磁放射線に反応する物質を焦点平面に配置することがある。焦点平面の検出器のその他の例としては、アプリケーションに応じて、光学ビューワまたはレチナを含む場合がある。従って、光学および／またはデジタルシステム設計はさまざまな種類の検出器または物質を特定することもできる。
【００１２】
あるいは、光学および／またはデジタルシステム設計は、例えば、人間の視覚化で使用されるコンピュータ出力や状態、マシンビジョンまたは処理、バーコード読み取り、光学式文字認識または生体認証など、「タスクベース」の光学デジタルシステムを特定できる。タスクベースの光学デジタルシステムは、人間が認識可能な画像を形成しないことがある。また、形成する場合も、その画像がタスクのユーティリティに接続されないことや、タスクを完了するために必要な最低情報量に削減されることがある。
【００１３】
光学システム設計は、さらに、光学要素と連結するために、光学筐体など、機械の物体を特定できる。バッフルは、光学システム内の迷光を削減するために、光学システム設計により特定できる別の種類の機械の物体である。機械の物体は、さらに、焦点平面配列および／またはエレクトロニクスを光学システムに連結する筐体を特定できる。この場合、典型的に、機械の物体は規定の許容範囲により特定されるので、例えば、明確な画像をキャプチャするために、焦点平面配列は焦点プレーンで正確に位置づけられる。
【００１４】
光学システム設計は、光学システム内の光学が２つ以上の焦点平面を形成する場合や、光学システムが反射放射線をキャプチャまたは処理する場合など、複数の波面を処理する光学システムを特定できる。
【００１５】
光学システム設計は、さらに、光学システムにより処理される波面の位相を変調する「位相変調光学」（例えば、１つ以上のレンズ、レンズ表面、ホログラム、鏡面、３次元位相要素、回折光学など）を特定できる。位相変調光学は、誤焦点および／または収差に関連する誤焦点などの影響に対して感度が少ない画像を形成させる。一例では、位相変調光学は、焦点平面で誤焦点およびまたは収差に関係する１つ以上の誤焦点に非常に不変である光学撮像システムの光学転送機能（「ＯＴＦ」）のような、波面の位相を変調する１つの光学要素上の光学表面を含む。「非常に不変」とは、例えば、光学システムのＯＴＦが、最終画像を描画するために、あるいは、システムが意図しようとした、および／または実行するために十分なタスクを完了するために、光学システムの能力を低下させない、または、抑制する程度まで変化しないということを意味する。別の例では、非常に不変とは、焦点平面で検出される周波の帯域内またはデジタル処理に必要なそのサブバンド内にゼロがないことを意味することがある。別の例では、非常に不変とは、空間領域の変更が焦点平面配列の物理的ピクセルサイズより小さいので、全く検出できないことを意味することがある。
【００１６】
光学デジタルシステム設計は、１つ以上の目標を満たすために設計される。目標の例は、光学システムまたはそのシステムからの出力のタスクベースのユーティリティにより形成される画質を含む。また、目標は、以下で詳細が定義されるように、光学システムの１つ以上の物体またはパラメータを含むことがある。目標例として、光学システムが一定の費用またはサイズ要件を満たすことがある。
【００１７】
以下に詳細が説明されるように、光学システム設計の設計物体は、光学撮像システムの物理的部分（例えば、レンズ）を特定できる。光学システム設計のパラメータは、１つ以上の設計物体の物理的および／または経済的特性（例えば、費用）を特定できる。従って、設計物体のパラメータは、例えば、サイズ、物質、物質特性、一時的および空間干渉性の特性、波長（発光、吸光）、位置および／または形状を特定できる。
【００１８】
コンピュータにより処理される光学システム設計は、本明細書では光学システムモデルと記されることがある。同様に、コンピュータは、デジタルシステムモデルを生成するためにデジタルシステム設計を処理できる。これらのモデルを生成するために、コンピュータはソフトウェア設計ツールを使用できる。モデルのパラメータは、光学、信号処理、機械的、環境および／その他の要素（例えば、費用）に応じて、さまざまな範囲の「変数」として指定できる。
【００１９】
以下の特許および特許出願は参照することによりここに組み込まれる。米国特許番号５，７４８，３７１、発明の名称「ＥＸＴＥＮＤＥＤ ＤＥＰＴＨ ＯＦ ＦＩＥＬＤ ＯＰＴＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ」、米国出願番号１０／８１３，９９３、発明の名称「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＭＩＮＩＭＩＺＩＮＧ ＡＢＥＲＲＡＴＩＮＧ ＥＦＦＥＣＴＳ ＩＮ ＩＭＡＧＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭＳ」、米国出願番号１０／３７６，９２４、発明の名称「ＯＰＴＩＭＩＺＥＤ ＩＭＡＧＥ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＦＯＲ ＷＡＶＥＦＲＯＮＴ ＣＯＤＥＤ ＩＭＡＧＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭＳ」。
【００２０】
図１は、ある実施例に従い、光学システム設計１３を最適化するための設計最適化システム１２を説明するブロック図を示す。光学システム設計１３は、望ましい光学システムを特定する初期の光学仕様のこともある。光学システム設計１３は、光学システムモデル１６を作成するための設計最適化システム１２への入力である。操作を説明すると、ユーザーは、設計最適化システム１２のグラフィカルユーザーインターフェイスにより光学システムモデル１６をインタラクティブに作成できる（例は図３と４に表示）。
【００２１】
ある実施例では、出力１６Ａを生成するために、設計最適化システム１２が、光学システムモデル１６の機能をシミュレーションする。出力１６Ａは、例えば、光学システムモデル１６のシミュレーションにより生成された瞳マップである。しかしながら、出力１６Ａは、以下に詳細を説明するように追加または異なる情報（例えば、デジタル画像データ）を備えることがある。
【００２２】
アナライザ２０は、出力１６Ａを処理して、単独の数字のこともあるスコア２０Ａを生成する。この処理では、スコア２０Ａを生成するために、アナライザ２０内の１つ以上の測定基準２０Ｂを出力１６Ａに比較する。一例では、測定基準は、点像分布関数（ＰＳＦ）のような画質の測定基準であり、別の画質の測定基準は、例えば、変調伝達関数（ＭＴＦ）である。測定基準は、次の例を１つ以上無制限に含むことができる。問題の指定の空間周波数帯で出力１６Ａから取得されたＭＴＦの最低指数、３ｘ３域のような小さく囲まれた連続域外側の出力１６Ａから取得された再構成ＰＳＦの合計指数、基準測定２０Ｂに既知の望ましいＰＳＦと出力１６Ａにより提供された再構成ＰＳＦの差の指数、微分係数を計算することにより計算される光学およびデジタルＰＳＦとＭＴＦの滑らかさ、すべての係数が１．０に等しい場合根二乗和の値（二乗係数の和の平方根）を計算することにより測定される再構成フィルタの指数、任意の数または、例えば、Ｚｅｍａｘにより提供される分析または「オペランド」の組み合わせ。
【００２３】
オプティマイザ２２は、設計最適化システム１２のユーザーが特定できる１つ以上の設計目標２４に対して比較することにより、スコア２０Ａを処理する。この処理において、オプティマイザ２２は、光学システムモデル１６が最適化されたことを決定できるが、決定しなければ、光学システムモデル１６を変更するために、設計最適化システム１２がオプティマイザ２２からの出力２２Ａに応答する。光学システムモデル１６が変更されると、光学システムモデル１６のシミュレーションされた出力は、再び、スコア２０Ａを生成するためにアナライザ２０の測定基準２０Ｂに対して比較され、このようなオプティマイザ２２は、再び、さらなる変更が必要かどうかを決定する。このように、オプティマイザ２２は、設計目標２４が達成されるまで、アナライザ２０とインタラクティブに光学システムモデル１６を変更することを継続する。
【００２４】
操作の一例では、設計目標２４の達成を促進するために、オプティマイザ２２が位相変調光学の１つ以上の物体描写を組み入れることにより、光学システムモデル１６を変更する。位相変調光学を実装する最適化処理の１つが図６に説明されている。位相変調光学を実装する別の最適化処理は図７に説明されている。
【００２５】
例えば、目標２４は、スコア２０Ａに関連付けられた合格／不合格条件を特定する。例えば、光学設計モデル１６に関連付けられた設計物体の実装の総費用を含むことができる。
【００２６】
設計目標２４が達成され、オプティマイザ２２により変更されると、設計最適化システム１２は、光学システムモデル１６に基き最適化光学システム設計２５を出力できる。光学システム設計２５は、目標２４を満たす光学システムの設計物体を特定するパラメータを含む。設計最適化システム１２は、さらに、例えば、最適化された光学システム設計２５の機能を要約する予想能力３９を出力できる。
【００２７】
アナライザ２０とオプティマイザ２２は、設計最適化システム１２の構成要素のことがある。本明細書で使用されているように、構成要素は、デザイン最適化システム１２に実装されて実行することがある実行可能ツールである。構成要素は、デザイン最適化システム１２のグラフィカルユーザーインターフェイスにより設計され、特定の光学および／またはデジタル設計のためのユーザーワークスペースにドラッグアンドドロップできる。図３と図４を参照する。構成要素は、記述されて、スクリプト、マクロ、プログラム機能に相互接続できる。ある実施例では、各構成要素は、構成要素間でデータを共有するために、その他の構成要素に接続する１つ以上の「ピン」を持つ。ピンは、データを共有しない互換性のないピンの専門知識を含むことができる。構成要素は、共有することができる一定の特性（例えば、テキスト文字列）を有する。構成要素は、出力１６Ａとして共有される瞳マップのことがある。従って、このような瞳マップは、光学システムモデル１６を別個にシミュレーションする外部プログラムから、設計最適化システム１２にインポートできる。
【００２８】
図２は、光学システム設計１４とデジタルシステム設計１５両方を含み、システム設計１３（１）を最適化するための設計最適化システム実施例１２（１）を説明するブロック図を示す。一例として、光学システム設計１４は、光学システムの初期の光学規定のことがあり、デジタルシステム設計１５は、光学システムから画像を処理する信号処理の初期設計のことがある。光学システム設計１４は、例えば、図１の光学システム設計１３に類似することがある。設計最適化システム１２（１）は、説明のように、最適化デジタルシステム設計２８を生成すること以外、図１の設計最適化システム１２に類似して機能することができる。
【００２９】
システム設計１３（１）は、システムモデル１６（１）を作成するための設計最適化システム１２（１）への入力である。システムモデル１６（１）は、それぞれ、光学システム設計１４およびデジタルシステム設計１５を表す光学システムモデル１７とデジタルシステムモデル１８を説明的に含む。ユーザーは、設計最適化システム１２（１）のグラフィカルユーザーインターフェイス（図３に表示）により、システムモデル１６（１）、アナライザ２０（１）、オプティマイザ２２（１）をインタラクティブに作成できる。
【００３０】
ある実施例では、出力１６Ａ（１）を生成するために、設計最適化システム１２（１）がシステムモデル１６（１）の機能をシミュレーションする。例えば、出力１６Ａ（１）は、光学システムモデル１７のシミュレーションにより生成された瞳マップと、デジタルシステムモデル１８による処理に関連付けられたビットストリーム情報を含むことができる。しかしながら、出力１６Ａ（１）は、以下に説明するように、データが生成される条件や構成、密度分布、撮像されている物体のシミュレーション（例えば、文字「Ｆ」の画像の推定）、相互強度関数、縦座標すべてにベクトル情報がある電磁場、および／またはデジタル処理情報など、追加または異なる情報を備えることができる。
【００３１】
スコア２０Ａ（１）を生成するために、設計最適化システム１２（１）は出力１６Ａ（１）を処理するアナライザ２０（１）を含む。上記のように、スコア２０Ａ（１）を決定するために、アナライザ２０（１）は１つ以上の測定基準２０Ｂ（１）を利用することができる。測定基準２０Ｂ（１）は、光学システムモデル１７とデジタルシステムモデル１８両方に関係する。スコア２０Ａ（１）を形成するために、アナライザ１０（１）により各測定基準２０Ｂ（１）の結果に重みを付けて処理することができる。例えば、各測定基準２０Ｂ（１）の重みは、ユーザーにより特定、および／またはアルゴリズム的に決定できる。
【００３２】
オプティマイザ２２（１）は、スコア２０Ａ（１）を処理して、ここでもオプティマイザ２２（１）への入力のためにユーザーが特定できる（例えば、ユーザー定義目標２３（１））目標２４（１）に対するシステムモデル１６（１）の性能を決定する。システムモデル１６（１）が最適化されていなければ、光学システムモデル１７からの出力を変更するために、設計最適化システム１２（１）が、オプティマイザ２２（１）からの出力２２Ａ（１）および／またはデジタルシステムモデル１８を変更するためにオプティマイザ２２（１）からの出力３８に応答する。システムモデル１７または１８のいずれかが変更されると、システムモデル１６（１）は、デザイン最適化システム１２（１）により再びシミュレーションされて、新しいスコア２０Ａ（１）を生成するために、出力１６Ａ（１）のスコアがアナライザ２０（１）により決定される。このように、オプティマイザ２２（１）は、設計目標２４（１）が達成されるまで、システムモデル１７および１８の変更をインタラクティブに継続する。
【００３３】
設計目標２４（１）が達成されると、設計最適化システム１２（１）は、オプティマイザ２２（１）により変更されたシステムモデル１６（１）に基く最適化システム設計２５（１）を出力することができる。最適化システム設計２５（１）は、表示されているように、最適化光学システム設計２６および最適化デジタルシステム設計２８を含む。以下に詳細が説明されているように、デジタルシステム設計２８は、電子記述、ビットストリームフィルタ、シミュレーション結果、および／または、カスタムハードウェアの特定の実装のための限定ビット深度および量子化された値に対するバイナリＩＥＥＥ浮動小数値および整数値の多くの表現におけるフィルタカーネル係数、費用や電源およびゲートカウントや最高速度の推定、ハードウェアにおける外部の入出力または通信または追加ロジックの制約、許容データ値および最大データサイズおよびビット幅の制約、騒音削減やカラー処理などパラメータ化された処理の固定または変数パラメータに関連する値、最適化パラメータや規定要素、光学システム設計２５（１）の信号処理に関係するシミュレーションにおいて採用された規則化要素または方法などのようなその他の情報を含むことができる。
【００３４】
操作の一例では、設計目標２４（１）の達成を促進するために、オプティマイザ２２（１）は、位相変調光学の１つ以上の設計物体表現を組み入れることにより、光学システムモデル１６（１）を変更する。位相変調光学を実装する最適化処理の１つは、図６に説明されている。位相変調光学を実装する別の最適化処理は図７に説明されている。
【００３５】
従って、最適化されたシステム設計２５（１）は、目標２４（１）を満たす電子光学システムの設計物体を特定するパラメータを含むことができる。設計最適化システム１２（１）は、例えば、最適化されたシステム設計２５（１）の能力を要約する予想能力３９（１）を出力できる。
【００３６】
上記のように、アナライザ２０（１）とオプティマイザ２２（１）は、設計最適化システム１２（１）の構成要素のことがある。これらの構成要素は、図３と関連して説明するように、実行時ツールとして扱うことができる。
【００３７】
特に、図３は４つの要素４０（１）‐４０（４）の例を含むワークスペース４８（例えば、設計最適化システム１２または１２（１）のグラフィカルユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）の一部）の操作を説明する。各構成要素は、表示のように、１つ以上の入力ピン４２（１）−４２（４）と１つ以上の出力ピン４４（１）−４４（６）を持つ。本明細書で使用されるように、「ピン」は、構成要素の入力、出力、入力／出力、またはトライステート機能であり、データタイプにより特徴づけられる。ピンは、ＧＵＩ（例えば、図４に表示）を使用して接続できる。さまざまな実施例では、ピンはその他のピンに接続されていないことがあるが、１つ以上のピンに接続されていることもある。図３の例では、構成要素４０（１）の出力ピン４４（１）は、接続４６（１）により構成要素４０（２）の入力ピン４２（２）と、また、接続４６（２）により構成要素４０（４）の入力ピン４２（４）と接続する。ピンは専門知識を含むことができるので、ユーザーがデータを共有できないピンを接続することは禁じられることがある。
【００３８】
従って、構成要素は、ユーザーが扱うことができる非常にさまざまな実行時ツールを表す。構成要素の例としては、検出構成要素、サンプリング構成要素、騒音モデリング構成要素、線形および非線形信号処理構成要素、二乗平均平方根分析構成要素、人間の監視ベースの構成要素、分析構成要素（例えば、アナライザ２０、２０（１））、最適化構成要素（例えば、オプティマイザ２２、２２（１））、グラフィックディスプレイ構成要素、光学設計物体の伝播モデル構成要素（例えば、光学モデル１６、１７）、ユーザー定義の構成要素、フォーマットされた情報をエクスポートする構成要素（例えば、コンピュータ数値制御ツールのためのＣＮＣスクリプトの準備やエクスポート、または、レンズメーカー用に製造説明文書を自動的に生成）、外部設計および／またはソフトウェアシステムからの動的かつ反復入力および出力をサポートするインターフェイス構成要素（例えば、Ｚｅｍａｘのような光学設計パッケージやＭＡＴＬＡＢのようなコンピュータパッケージ）を含むことができる。
【００３９】
図４は、ある実施例に従い、設計最適化システム１２（２）の構成要素の機能を説明する組織図５０を示す。設計最適化システム１２（２）は、外部の光学シミュレータ５２および／または外部のデジタルシミュレータ５４に接続されて操作する。設計最適化システム１２（２）は、例えば、ネットワークからシミュレータ５２および／または５４に接続して通信することができる。
【００４０】
操作では、設計最適化システム１２（２）は、光学システム設計および／またはデジタルシステム設計を最適化する。設計最適化システム１２（２）は、光学およびデジタル設計のモデル（例えば、図２のシステムモデル１６（１））を作成するために、ワークスペース９２内のツールボックス５６のテンプレートの構成要素の利用（例えば、ドラッグアンドドロップ動作）を促進するＧＵＩ９８を持つ。
【００４１】
ツールボックス５６は、例えば、マウスを使用して、インタラクティブにワークスペース９２へドラッグアンドドロップすることができる構成テンプレート５８、６０、６２、６４、６６、６８、７０、７２の８つが例として説明的に示されている。外部入力テンプレート５８は、設計最適化システム１２（２）が外部パッケージから（例えば、外部光学シミュレータ５２から）入力を受け取ることができる外部入力構成要素のためのテンプレートである。外部出力テンプレート６０は、設計最適化システム１２（２）が外部パッケージに（例えば、外部の光学シミュレータ５２に）出力を送信できる外部の出力構成要素のためのテンプレートである。伝播テンプレート６２は、光学モデル（例えば、図２の光学システムモデル１７）内で信号伝播をモデルする伝播構成要素のための構成要素テンプレートである。信号処理テンプレート６４は、デジタルシステムモデル（例えば、図２のデジタルシステムモデル１８）の信号処理をモデルする信号処理構成要素のためのテンプレートである。検出テンプレート６６は、焦点平面配列（「ＦＰＡ」）のような検出器をモデルする検出構成要素のためのテンプレートである。また、検出テンプレート６６により、設計最適化システム１２（２）による使用のために選択される外部検出装置（例えば、カメラのような「ＣＣＤ」）からの入力が可能である。ディスプレイテンプレート６８は、例えば、画像やその他の情報がＧＵＩ９８内で表示できるようにするディスプレイ構成要素のためのテンプレートである。分析／測定基準テンプレート７０は、システムモデル（例えば、図２のシステムモデル１６（１））のシミュレーションの出力（例えば、出力１６Ａ、１６Ａ（１））のスコアを決定するアナライザ構成要素（例えば、アナライザ２０または２０（１））のためのテンプレートである。オプティマイザテンプレート７２は、目標に到達したかどうかを決定するために、１つ以上の分析／測定基準構成要素からのスコア（例えば、出力２０Ａ、２０Ａ（１））を目標（例えば、目標２４または２４（１））に対して評価する最適化構成要素（例えば、オプティマイザ２２、２２（１））のためのテンプレートである。繰り返してシステムモデルを変更して目標に到達するために、最適化構成要素からの出力は設計最適化システム（例えば、図２のシステム１２（１））により使用されることがある。
【００４２】
このように、ツールボックス５６からのテンプレートは、システムモデル（例えば、図２のシステムモデル１６（１））を最適化するためにワークスペース９２内で組み合わせることができる。新しいテンプレート構成要素は、例えば、外部アプリケーションにより定義される構成要素のエディタ９６またはＣ／Ｃ＋＋、ＭＡＴＬＡＢ、マクロ言語などのようなプログラム言語を使用して、作成し、ツールボックス５６に追加できる。
【００４３】
図４の例を続けると、外部入力テンプレート５８は、ツールボックス５６からドラッグされて、ワークスペース９２にドロップされて、外部入力構成要素７４として示される。同様に、信号処理テンプレート６４は、ツールボックス５６からドラッグされて、ワークスペース９２にドロップされて、信号処理構成要素７６として示される。分析／測定基準テンプレート７０はツールボックス５６からドラッグされて、ワークスペース９２にドロップされて、分析構成要素７８として示される。オプティマイザのテンプレート７２はツールボックス５６からドラッグされて、ワークスペース９２にドロップされて、オプティマイザ構成要素８０として示される。外部出力テンプレート６０はツールボックス５６からドラッグされて、ワークスペース９２にドロップされて、外部出力構成要素８２として示される。ワークスペース９２に配置されると、これらの構成要素は、構成要素間でデータを転送するために接続することができる。このような接続は、例えば、図３で説明されているようにマウスを使ったり、構成要素を選択して、プロパティエディタ９４を使用してプロパティを設定するなど図に示されて、および／または、関連づけられたスクリプト、マクロおよび／またはプログラム言語により、実装できる。
【００４４】
図４の例では、外部入力構成要素７４は、外部の光学シミュレータ５２から入力を受け取るために設定される（例えば、プロパティエディタ９４を使用）。外部の光学シミュレータ５２は、例えば、市販されている光学設計パッケージ（例えば、Ｚｅｍａｘ、Ｃｏｄｅ Ｖ）である。外部の光学シミュレータ５２は、外部の入力構成要素７４への入力である出力５２（１）を生成するために光学システムモデル１７（１）をシミュレーションしているところが示されている。外部の光学シミュレータ５２からの出力５２（１）は、例えば、瞳マップおよび／あるいは外部の光学シミュレータ５２により光学システムモデル１７（１）のシミュレーションに関係するその他の情報を備えることができる。外部の入力構成要素７４は、例えば、外部の光学シミュレータ５２を操作するためにリモートのプロシージャコールを利用することができる。ある実施例では、設計最適化システム１２（２）の実行は、外部の光学シミュレータ５２により初期化することができる。
【００４５】
また、出力５２（１）は、外部の入力構成要素７４から信号処理構成要素７６および／またはアナライザ構成要素７８へ通信できる。この例では、信号処理構成要素７６は、デジタルシステムモデル１８（１）をシミュレーションするために外部のデジタルシミュレータ５４を利用するように設定される。表示のように、信号処理構成要素７６と外部デジタルシミュレータ５４の間のデータは、信号ライン９０から通信することができる。信号ライン９０は、例えば、単独のプロセッサ内の共有メモリであるか、プラットフォーム全体で通信するネットワーク標準規格を利用できる。
【００４６】
一例では、外部のデジタルシミュレータは、デジタルシステムモデル１８（１）をシミュレーションし、信号ライン９０で通信される信号処理構成要素７６から入力を受け取り、信号ライン９０から通信される出力を信号処理構成要素７６に生成するようにプログラムされているＭＡＴＬＡＢを備える。この出力は、例えば、外部デジタルシミュレータ５４により処理されるビットストリーム情報を含むことができる。
【００４７】
分析構成要素７８は、信号処理構成要素７６からの出力のスコアを決定するために設定できる（例えば、プロパティエディタ９４を使用）。このスコアは、光学システムモデル１７（１）および／またはデジタルシステムモデル１８（１）を変更するかどうか、および変更方法を決定するために、オプティマイザ構成要素８０により使用される。光学システムモデル１７（１）を変更する命令は、外部の出力構成要素８２により、通信経路８６を介して、オプティマイザ構成要素８０から外部光学シミュレータ５２へ渡される。デジタルシステムモデル１８（１）を変更する命令は、通信経路８８を介して、オプティマイザ構成要素８０から信号処理構成要素７６へ渡される。従って、オプティマイザ構成要素８０は、以前に述べた通信方法のいずれかを備えることがある通信経路８８を直接通過して、信号処理構成要素７６のプロパティを変更できる。そして、信号処理構成要素７６は、通信経路９０を直接通過してデジタルシステムモデル１８のパラメータを変更できる。同様に、オプティマイザ構成要素８０からの出力に基き、外部出力構成要素８２は、通信経路８６を介して、光学システムモデル１７（１）のパラメータを変更できる。外部の出力構成要素８２は、例えば、外部の光学シミュレータ５２とインターフェイスするためにリモートプロシージャコールを利用できる。
【００４８】
図４に示した方法で構成されると、ユーザー定義の目標２３（１）を基本とする目標２４（１）を満たすために、設計最適化システム１２（２）は、光学およびデジタル設計を最適化するために図２のシステム１２（１）のように機能することができる。
【００４９】
設計最適化システム１２（２）は、これより少ないまたは多いテンプレートや構成要素を含むことができる。また、システムモデルをシミュレートして最適化するために、ゼロまたは１つ以上の外部シミュレータとインターフェイスできる。任意の１つの構成要素のプロパティは、固定、ピックアップ、アルゴリズムとしても特定できる。固定プロパティに関連付けられる値は、最適化の間は変更できない。ピックアッププロパティは、別の構成要素のプロパティ値に基く値を有することができる。例えば、ピックアッププロパティ値は、別のプロパティ値の２倍として特定できる。アルゴリズムプロパティは、アルゴリズムにより定義される値を有する。例えば、アルゴリズムのプロパティ値は、第一のプロパティの値の２倍に第二のプロパティの３倍の値を加えたものとして特定できる。
【００５０】
図５は、システム設計（例えば、図２のシステム設計１３（１））を最適化するための一例であるシステム１００を示す。システム１００は、コンピュータ１０２と端末１１２とともに示される。コンピュータ１０２は保管装置１０４、メモリ１０６、プロセッサ１０８を持つ。保管装置１０４は、例えば、ハードドライブまたはその他の非揮発性保管媒体である。保管装置１０４は、設計最適化プログラム１１４、システム設計１３０、目標１２４、最適化されたシステム設計１３２とともに示される。設計最適化プログラム１１４は、例えば、図２の設計最適化システム１２（１）または図４のシステム１２（２）の機能をシミュレーションできる。設計最適化プログラム１１４は、ＧＵＩ１１６とツールボックス１２２とともに説明的に示される。ＧＵＩ１１６とツールボックス１２２は、例えば、それぞれ、図４のＧＵＩ９８とツールボックス５６を表すことができる。ツールボックス１２２は、アナライザテンプレート１１８、オプティマイザテンプレート１２０、光学シミュレータテンプレート１２６、デジタルシミュレータテンプレート１２８とともに示される。光学シミュレータテンプレート１２６は、光学システムモデルをシミュレーションする構成要素のテンプレートを表す。デジタルシミュレータテンプレート１２８は、デジタルシステムモデルをシミュレーションする構成要素のテンプレートを表す。例えば、光学シミュレータテンプレート１２８とデジタルシミュレータテンプレート１２８は、それぞれ、外部光学シミュレータ５２と外部デジタルシミュレータ５４の機能を提供できる。システム設計１３０は、光学システム設計（例えば、図２の光学システム設計１４）、または、光学システム設計とデジタルシステム設計（例えば、図２のデジタルシステム設計１５）両方を含むことができる。目標１２４は、図２の目標２４（１）および／または図１の目標２４を表すことができる。操作の一例では、システム１００のユーザーは、システム設計１３０の望む特徴（例えば、製造費用）を特定する目標１２４を作成するために端末１１２を利用する。
【００５１】
プロセッサ１０８は、設計最適化プログラム１１４の一部またはすべてをその実行のためにメモリ１０６にロードできる。
【００５２】
操作の一例では、メモリ１０６内にワークスペース１５６を作成するために、ユーザーは、設計最適化プログラム１１４と相互作用する。ワークスペース１５６は、例えば、図４のワークスペース９２を表す。上記のように、ユーザーは、ツールボックス１２２のテンプレートをワークスペース１５６にドラッグアンドドロップできる。ワークスペース１５６は、光学シミュレータ構成要素１５８、デジタルシミュレータ構成要素１６０、アナライザ構成要素１６２、オプティマイザ構成要素１６４とともに示される。ワークスペース１５６は、これより多いまたは少ない構成要素を任意に含むことができる。
【００５３】
図５の例では、光学シミュレータ構成要素１５８は、システムモデル１５０内の光学システムモデル１５２をシミュレーションする。デジタルシミュレータ構成要素１６０は、モデル１５０内のデジタルシステムモデル１５４をシミュレーションする。光学システムモデル１５２とデジタルシステムモデル１５４は、例えば、システム設計１３０の光学およびデジタル部分を表す。
【００５４】
端末１１２は、例えば、グラフィック情報の表示に適したグラフィカルコンピュータインターフェイスのことがある。一実施例では、コンピュータ１０２は、パーソナルコンピュータシステムであり、端末１１２は、モニター端末、キーボード、マウスを表す。
【００５５】
また、コンピュータ１０２はネットワークインターフェイス１１０とともに示される。ネットワークインターフェイス１１０はオプションで、設計最適化プログラム１１４がその他のコンピュータシステムと通信および／または制御するために、コンピュータ１０２に含むことができる。従って、設計最適化プログラム１１４は、モデル１５０の最適化中、ネットワークインターフェイス１１０を介して分散処理を利用する（図９を参照）。このような処理は、例えば、外部シミュレータ（例えば、図４のシミュレータ５２、５４）を採用できる。
【００５６】
図１３は、ある実施例に従い、図２の設計最適化システム１２（１）の操作とシステムモデル（例えば、システムモデル１７）の分析を説明するコンピュータ画面ディスプレイ５００を示す。図１３の例では、コンピュータ画面ディスプレイ５００は、光学システムモデル（例えば、図２の光学システムモデル１７）からの出力を表す瞳マップ５０２を図で説明する。一例では、瞳マップ５０２は、図４に示されているように外部光学シミュレータ５２から設計最適化システム１２への入力にできる。外部光学シミュレータ５２は、その後、瞳マップ５０２として外部入力構成要素７４への入力である、出力５２（１）を作り出すために光学システムモデル１７（１）をシミュレーションする。別の例では、ユーザーは、光学システムの設計へのアクセスはないが、設計から形成された瞳マップ５０２を有することがある。この場合、瞳マップ５０２は、設計最適化システム１２（１）への入力のために、データファイルの数字行列として、または、例えばＺｅｒｎｉｋｅ係数のような多色係数のセットとして、提供されることがある。まだ別の例では、瞳マップ５０２は、振幅や位相機能や設計最適化システム１２（１）への入力を記述する１つ以上の式から生成されることがある。
【００５７】
光学ＭＴＦ５０４がディスプレイ５００に示される。光学ＭＴＦ５０４は、瞳マップ５０２と瞳マップ５０２の複雑な共役との相互関係により作られる。光学ＭＴＦ５０４の電力差や最低電力を決定するために、光学ＭＴＦ５０４は分析されることがある（例えば、図２のアナライザ２０（１）または図４のアナライザ構成要素７８）。出力２０Ａ（１）を決定するために、アナライザ２０（１）は、例えば、光学ＭＴＦ５０４の電力差と最低電力を測定基準２０Ｂ（１）に比較することがある。
【００５８】
ＺｅｍａｘやＣｏｄｅＶのような市販のアプリケーションでは、アナライザ２０、２０（１）は、メリット関数と呼ばれることがあり、「オペランド」とも呼ばれる測定基準を含むことができる。しかしながら、従来のオペランドは、電子光学システムを最適化するときにアナライザ２０、２０（１）が必要な信号処理測定基準２０Ｂ、２０Ｂ（１）を含まない。
【００５９】
光学ＰＳＦ５０６は、逆フーリエ変換を使用して光学ＭＴＦ５０４から形成される。ＰＳＦ幅５０７を作るために、光学ＰＳＦ５０６は、例えば、アナライザ２０（１）により分析される。出力２０Ａ（１）を決定するとき、ＰＳＦ幅５０７はアナライザ２０（１）によって測定基準２０Ｂ（１）に比較されることがある。この例では、測定基準２０Ｂ（１）により、光学ＰＳＦ５０６の指数が一定の閾値を超える水平方向の光学ＰＳＦ５０６の最低および最高空間場所が決定される。スケールファクタ（例えば、図１３の例の１０）を乗じて決定されるこれらの空間場所の距離が、水平方向のＰＳＦ幅５０７である。
【００６０】
光学システムモデル１７からの出力は、デジタルシステムモデル１８への入力用のデジタルデータをモデルするために「サンプル」される。一例では、検出テンプレート６８は、ＣＣＤ配列またはフォトレジストのようなエマルジョンの粒子のサンプリングをモデル化するために利用できる。従って、光学ＰＳＦ５０６デジタルシステムモデル１８への入力用にデジタルＰＳＦを作り出すために「サンプル」できる。図１３と１４の例の計算を簡単にするために、最適の検出器が想定され、光学ＰＳＦ５０６は、デジタルシステムモデル１８に直接入力できる（例えば、図４の信号処理構成要素７６への入力）。
【００６１】
信号処理構成要素７６は、例えばフィルタを実装する。光学システム設計１４は、例えば、位相変調光学の影響を復号する（例えば、最小二乗計算により、または、パラ目トリックウィーナ設計による）フィルタを実装する信号処理構成要素７４などの位相変調光学を含む。光学ＰＳＦ５０６（またはサンプルが採用されている場合はデジタルＰＳＦ）は、２Ｄフィルタ５０８を作るために最小二乗計算で使用される。
【００６２】
フィルタ空間周波数反応５１０は、２Ｄフィルタ５０８で高速フーリエ変換（「ＦＦＴ」を実行することにより決定される。例えば、アナライザ２０（１）はＦＦＴを実行できる。図１５の例では、帯域幅は０．７４として示されている。そして、２Ｄフィルタ５０８の帯域幅は、例えば、アナライザ２０（１）によりフィルタ空間周波数反応５１０から決定することができ、出力２０Ａ（１）を決定するために測定基準２０Ｂ（１）に比較することができる。
【００６３】
また、アナライザ２０（１）は、フィルタ指数（例えば、根二乗和計算による）や出力２０Ａ（１）で使用が必要であればフィルタ空間周波数反応５１０からのその他の特性も決定することができる。
【００６４】
フィルタされたＰＳＦ５１２は、例えば、線形コンボリューションを使用して２Ｄフィルタ５０８と光学ＰＳＦ５０６から作成される。その後、出力２０Ａ（１）の決定において利用できるアーチファクト、サイズ、焦点が合わないことによる類似性やその他の特徴を決定するために、フィルタされたＰＳＦ５１２は、アナライザ２０（１）により分析される。さらに、これらの特徴は、それぞれ、出力２０Ａ（１）に対する影響として重みをつけられることがある。
【００６５】
オプティマイザ２２（１）はアナライザ２０（１）から出力２０Ａ（１）を受け取る。上記のように、出力２０Ａ（１）は、光学ＭＴＦ５０４、光学ＰＳＦ５０７、フィルタ５０８、フィルタされたＰＳＦ５１２、フィルタ空間周波数反応５１０から決定された加重累積の分析結果に基づくスコアを含む。オプティマイザ２２（１）は、光学システムモデル１７のどのプロパティが変数であるかがわかっているので、従って、瞳マップ５０２を変更するためにこれらのプロパティを変更できる。同様に、オプティマイザ２２（１）は、デジタルモデル１８のプロパティのどのプロパティが変数であるかがわかっているので、従って、フィルタされたＰＳＦ５１２を変更するためにフィルタ５０８を変更することにより、これらのプロパティを変更できる。従って、目標２４（１）を達成するために、オプティマイザ２２（１）は、出力２０Ａ（１）に基き光学システムモデル１７とデジタルシステムモデル１８のうちの１つまたは両方のプロパティを変更することができる。
【００６６】
設計最適化システム１２（１）は、システムモデル１６（１）を繰り返しシミュレーションして分析することにより、システムモデル１６（１）を繰り返し最適化する。例えば、光学システムモデル１７とデジタルシステムモデル１８のどちらかのプロパティが変更されると、出力２０Ａ（１）を作り出すために、光学システムモデル１７とデジタルシステムモデル１８がシミュレーションされて、アナライザ２０（１）が光学システムモデル１７とデジタルシステムモデル１８からの出力を再び分析する。さらに、オプティマイザ２２（１）は、システムモデル１６（１）へのさらなる変更を決定するとき、システムモデル１６（１）に行われた変更とそのシステム構成の分析結果を記憶する。
【００６７】
図１４は、最適化された後の瞳マップ６０２、光学ＭＴＦ６０４、光学ＰＳＦ６０６、２Ｄフィルタ６０８、フィルタ空間周波数反応６２０、フィルタされたＰＳＦ６１２を表すコンピュータ画面ディスプレイ６００を示す。目標２４（１）を達成するために、光学システムモデル１７とデジタルシステムモデル１８は、どちらも、オプティマイザ２２（１）により変更された。
【００６８】
後述するシステム説明において、光学システム設計は、しばしば、位相変調光学として物体を決定し特定することにより最適化される。光学システム内に実装されると、これらの位相変調光学は、例えば、誤焦点／または収差のような誤焦点の影響の削減を手助けする。
【００６９】
図６は、位相変調光学のある光学システムモデルを最適化するための処理実施例２００を説明するフローチャートを示す。処理２００のステップ２０４−２１２は、例えば、図５のワークスペース１５６のオプティマイザ構成要素１６４により実装される。
【００７０】
ステップ２０２では、処理２００は、システムモデル１５０の目標を決定する。ステップ２０２の一例では、目標１２４を作成するために、図５のシステム１００のユーザーは、端末１１２から設計最適化プログラム１１４のＧＵＩ１１６と相互作用する。これらの目標は、その後、ステップ２０２のオプティマイザ構成要素１６４により読み込まれる。
【００７１】
ステップ２０４では、処理２００は、光学システムモデルの収差をバランスする。ステップ２０４の一例では、オプティマイザ構成要素１６４は、コマ収差の影響を最低限にし、コマ収差以外の収差の影響をバランスして最低限にし、迷光、ゴースト、影、反射、口径食をバランスするために、光学システムモデル１５２のプロパティを変更する。
【００７２】
ステップ２０６では、処理２００が位相変調光学を実装する。ステップ２０６の一例では、オプティマイザ構成要素１６４は、光学システムモデル１５２の１つの設計物体の表面上に非球面の曲率を実装する。
【００７３】
ステップ２０８はオプションで、光学システムモデル１７（１）がリトグラフィック撮像装置内のフォトレジストにレチクルを撮像するために設計されるときに含まれる。ステップ２０８では、処理２００が特別のレチクルを実装する。ステップ２０８の一例では、オプティマイザ構成要素１６４が光学システムモデル１５２のレチクルのプロパティを変更する。公有同時継続の米国出願番号第１０／８５８，３３７号、発明の名称「Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｗｉｔｈ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｄｅｐｔｈ ｏｆ Ｆｏｃｕｓ」を個別に参照し組み入れる。
【００７４】
ステップ２１０はオプションである。ステップ２１０で、処理２００がデジタルシステムモデル（例えば、デジタルシステムモデル１８（１））内に信号処理機能を実装する。ステップ２１０の一例では、オプティマイザ構成要素１６４が、光学システムモデル１５２に追加された位相変調光学の影響を復号するために、デジタルシステムモデル１５４の処理機能を変更する。
【００７５】
ステップ２１２では、処理２００がモデル１５０の変数プロパティを最適化する。ステップ２１２の一例では、オプティマイザ構成要素１６４が、例えば、（ａ）開口や厚み、球面、円錐、非球面などの条件を制御するために光学システムモデル１５２のプロパティ、（ｂ）目標１２４を達成するために光学システムモデル１５２とデジタルシステムモデル１５４両方のプロパティ、（ｃ）デジタルシステムモデル１５４のプラットフォーム、または、実行のアーキテクチャ、電源消費、サイズ、費用、速度などを制御するためにモデル１５０のプロパティ、を変更する。
【００７６】
ステップ２０４から２１２までは、目標１２４が達成されるまで繰り返すことができる。
【００７７】
図７は、位相変調光学のあるデジタルシステムモデルと光学システムモデルを最適化するための処理の実施例を説明するフローチャートである。処理２４０のステップ２４２は、例えば、図５の設計最適化プログラム１１４により実装することができ、ステップ２４４から２５６は、例えば、設計最適化プログラム１１４のオプティマイザ構成要素１６４内で実装される。
【００７８】
ステップ２４２では、処理２４０が光学システムの目標を決定する。ステップ２４２の一例では、目標１２４を作成するために、ユーザーは設計最適化プログラム１１４と相互作用することができる。特に、目標１２４を作成するために、ユーザーは設計最適化プログラム１１４のＧＵＩ１１６と相互作用する端末１１２を使用することができる。目標１２４は、例えば、操作の温度範囲、マイクロプロセッサによる最低電源消費、処理の速度（時間単位毎のピクセルまたは画像）、光学的ひずみや色の正確性、および／または指定の空間周波数に対する最低ＭＴＦ指数を含むことができる。
【００７９】
ステップ２４４では、処理２４０は、光学システムの光学物体の開口または停止位置、球面および円錐表面の記述、厚みを変更することにより、第一の収差の影響をバランスする。ステップ２４４の一例では、コマ収差の影響を最低限に抑えるために、オプティマイザ構成要素１６４が光学システムモデル１５２のプロパティを変更する。
【００８０】
ステップ２４６では、処理２４０は、光学システムの光学物体の開口または停止位置、球面および円錐表面の記述、厚みを変更することにより、その他の収差の影響をバランスする。ステップ２４６の一例では、コマ収差以外の収差をバランスして最低限に抑えるために、オプティマイザ構成要素１６４が光学設計モデル１５２のプロパティを変更する。
【００８１】
ステップ２４８では、処理２４０は、非収差の影響をバランスする。ステップ２４８の一例では、迷光、ゴースト、影、反射および／または口径食をバランスまたは制御するために、オプティマイザ構成要素１６４は、光学システムモデル１５２のプロパティを変更する。
【００８２】
ステップ２５０では、サンプルした画像が誤焦点の影響を受けないために、処理２４０は位相光学を実装する。ステップ２５０の一例では、サンプルした画像が誤焦点（範囲外）による影響を受けず、ステップ２４４から２４８の変更によりバランスしているように、オプティマイザ構成要素１６４は、光学設計物体の表面記述において、高位の非球面条件を制御するように光学システムモデル１５２のプロパティを変更する。
【００８３】
ステップ２５１はオプションである。ステップ２５１は、例えば、リトグラフィのための光学システムの設計中に実装される。ステップ２５１では、記録された画像が誤焦点に影響を受けないように、処理２４０はレチクルを実装する。ステップ２５１の一例では、レチクルを実装するために、オプティマイザ構成要素１６４は光学システム設計１５２のプロパティを変更する。認識されるように、レチクルが含まれる場合、目標１２４を達成するために、その他の変更により変更してバランスすることがある。
【００８４】
ステップ２５２では、ステップ２４２の画像関連の目標に到達するように、処理２４０が、光学システムモデルの開口、厚み、球面、円錐および／または非球面条件を変更する。ステップ２５２の一例では、開口、厚み、球面、円錐およびまたは非球面条件を制御するために、オプティマイザ構成要素１６４が光学システムモデル１５２のプロパティを変更する。
【００８５】
ステップ２５４では、ステップ２４２の画像関連の目標を達成するために、処理２４０が、光学システムモデル１５２のプロパティとデジタルシステムモデル１５４のプロパティを変更する。ステップ２５４の一例では、目標１２４を達成するために、オプティマイザ構成要素１６４が、光学システムモデル１５２とデジタルシステムモデル１５４両方のプロパティを変更する。
【００８６】
ステップ２５６では、デジタルシステムモデル１５４の目標を達成するために、処理２４０が、光学システムモデル１５２のプロパティとデジタルシステムモデル１５４のプロパティを変更する。ステップ２５６の一例では、デジタルサブシステムモデル１５４のプラットフォーム、実行のアーキテクチャ、電源消費、サイズ、費用、および／または速度などの目標１２４を達成するために、オプティマイザ構成要素１６４が、光学システムモデル１５２のプロパティとデジタルシステムモデル１５４のプロパティを変更する。
【００８７】
図８は、ある実施例に従い、光学およびデジタルシステム設計の並列最適化を説明する概要図である。モデル２７２は、光学シミュレータ２７６とデジタルシミュレータ２７８とともに表示されている。モデル２７２は、例えば、図２の光学システムモデル１６（１）を表す。一例では、光学シミュレータ２７６とデジタルシミュレータ２７８は、図５のワークスペース１５６の光学シミュレータ１５８とデジタルシミュレータ１６０を表すことができる。別の例では、光学２７６は、図４の外部の光学シミュレータ５２を表すことができ、デジタルシミュレータ２７８は外部のデジタルシミュレータ５４を表すことができる。
【００８８】
この例では、光学シミュレータ２７６は、２８０（１）、２８０（２）、２８０（３）の３つの光学システムモデルをシミュレーションしていることが示されている。光学シスレムモデル２８０のそれぞれは、例えば、図２の１つの光学システムモデル１７を表すことができる。代わりの実施例では、光学システムモデル２８０は、それぞれ、同じコンピュータシステムで実行されていることも、実行されていないこともある、独立の光学シミュレータによりシミュレーションできる。
【００８９】
同様に、デジタルシミュレータ２７８は、２８２（１）、２８２（２）、２８２（３）の３つのデジタルシステムモデルとともに示される。デジタルシステムモデル２８２のそれぞれは、例えば、図２の１つのデジタルシステムモデル１８を表すことができる。代わりの実施例では、デジタルシステムモデル２８２は、それぞれ、同じコンピュータシステムで実行されていることも、実行されていないこともある、独立のデジタルシミュレータによりシミュレーションできる。
【００９０】
図８は、３つのアナライザ構成要素２８４（１）、２８４（２）、２８４（３）とオプティマイザ２７０（例えば、図２のオプティマイザ２２（１））を含むアナライザ２７４も示す。それぞれのアナライザ構成要素２８４は、図４のアナライザ構成要素７８を表すことができる。
【００９１】
光学システムモデル２８０（１）からの出力は、デジタルシステムモデル２８２（１）への入力である。デジタルシステムモデル２８２（１）からの出力は、この入力の１つ以上の特徴をスコアするアナライザ構成要素２８４（１）への入力である。同様に、光学システムモデル２８０（２）と２８０（３）からの出力は、それぞれ、デジタルシステムモデル２８２（２）と２８２（３）への入力である。デジタルシステムモデル２８２（２）と２８２（３）からの出力は、それぞれ、アナライザ構成要素２８４（２）と２８４（３）への入力である。
【００９２】
オプティマイザ２７０は、アナライザ構成要素２８４（１）、２８４（２）、２８４（３）からの出力を処理して、光学システム設計の目標（例えば、目標２４）を達成するために、必要であれば、光学システムモデル２８０とデジタルシステムモデル２８２のプロパティに変更を作成する。
【００９３】
図５の設計最適化プログラム１１４（または、例えば、図１の設計最適化システム１２）の分散処理機能を説明するために、図９は３つのコンピュータシステム例３０２、３０４、２０６を説明する概要図３００を示す。コンピュータシステム３０２、３０４、３０６は、イーサネット（登録商標）ネットワークのようなネットワーク（非表示）により接続されている。この例では、コンピュータシステム３０６は、例えば、図４のオプティマイザ構成要素８０を表すことができるオプティマイザ２７０を含む。
【００９４】
コンピュータシステム３０２は、光学システムモデル２８０（１）、デジタルシステムモデル２８２（１）、アナライザ２８４（１）とともに説明的に示されている。光学システムモデル２８０（１）は、デジタルシステムモデル２８２（１）に接続し、デジタルシステムモデル２８２（１）はアナライザ２８４（１）に接続する。コンピュータシステム３０４は、光学システムモデル２８０（２）、デジタルシステムモデル２８２（２）、アナライザ２８４（２）とともに説明的に示されている。光学システムモデル２８０（２）は、デジタルシステムモデル２８２（２）に接続し、デジタルシステムモデル２８２（２）はアナライザ２８４（２）に接続する。コンピュータシステム３０６は、光学システムモデル２８０（３）、デジタルシステムモデル２８２（３）、アナライザ２８４（３）とともに説明的に示されている。光学システムモデル２８０（３）は、デジタルシステムモデル２８２（３）に接続し、デジタルシステムモデル２８２（３）はアナライザ２８４（３）に接続する。アナライザ２８４は、デジタルシステムモデル２８２からの入力を処理して、入力情報のスコアを決定する。アナライザ２８４は、それぞれ、オプティマイザ２７０に接続して、決定したスコアの情報を送信する。
【００９５】
オプティマイザ２７０は、システム設計の目標（例えば、目標１２４）を達成するためには光学システムモデル２８０とデジタルシステムモデル２８２のプロパティがどのように変更されるべきかを決定するためにこれらのスコアを処理する。
【００９６】
概要図３００は、３つのコンピュータシステムで同時にモデル化されて最適化されている３つの光学システムを示す。コンピュータシステムの数は多少すると認識されるように、本明細書の範囲を逸脱することなく、光学システムモデル２８０、デジタルシステムモデル２８２、アナライザ２８４、オプティマイザ２７０を含むことができる。
【００９７】
図９の例では、オプティマイザ２７０は、コンピュータシステム３０２、３０４、３０６間のタスク分散と通信も管理する。代わりの実施例では、コンピュータシステム３０２、３０４、３０６のうち１つ以上が、タスク分散と通信を管理するために、監視または裁定処理を含むことができる。まだ別の実施例では、コンピュータシステム３０２、３０４、３０６のうち１つ以上が、その他のコンピュータシステムにより制御または接続されていないオプティマイザを持つ。しかしながら、アナライザ２８４は、依然として、システム３００内で最適化の全体的な制御のために、オプティマイザ２７０にスコアを通信することができる。
【００９８】
図１０は、一実施例に従い、構成要素間の関係や、設計最適化システム（例えば、図２のシステム１２（１））で使用されるこれらの構成要素の機能を説明する。光学モデル化構成要素３２４は、光学システムの光学物体により、光線または光子の伝播をモデル化する。光学モデル化構成要素３２４は、例えば、光学システムモデル１７をモデル化する外部の光学シミュレータ５２へのインターフェイスのことがある。代わりに、光学モデル化構成要素３２４は、光学システムモデル１７で直接（つまり、図１１に関して以下で説明するように外部の光学シミュレータを使用しない）光学モデル化を実行する設計システム１２の構成要素のことがある。
【００９９】
光学モデル化構成要素３２４からの伝播データは、光学撮像モデル化構成要素３２６に渡すことができる。撮像モデル化構成要素３２６は、例えば、デジタルシステムモデル１８をモデル化する外部のデジタルシミュレータ５４とのインターフェイスのことがある。代わりに、撮像モデル化構成要素３２６は、デジタルシステムモデル１８で直接（つまり、図１１に関して以下で説明するように外部のデジタルシミュレータを使用しない）デジタルモデル化を実行する設計システム１２の信号処理構成要素７６および／またはその他の構成要素のことがある。撮像モデル化構成要素３２６は、例えば、（ａ）検出器により検出する前の光線伝播、（ｂ）検出器（例えばＦＰＡ）または感光性の媒体（例えば、フォトレジスト、フィルム）による検出、（ｃ）検出器または媒体により生成されるデータまたは画像の次の処理をモデル化できる。
【０１００】
光学モデル化構成要素３２４からのデータ（および使用される場合は撮像モデル化構成要素３２６からのデータ）は、分析構成要素３２８に渡される。分析構成要素３２８は、例えば、アナライザ構成要素７８を表すことができる。分析構成要素３２８から分析されたデータは、最適化構成要素３２２に渡される。最適化構成要素３２２は、例えば、最適化構成要素８０のことがある。最適化構成要素３２２は、光学システムモデルが最適化されるまで、光学システムモデル（例えば、光学システムモデル１６）の変数を変更して、モデル化構成要素３２４と３２６、分析構成要素３２８と最適化構成要素３２２の繰り返し操作を開始することができる。
【０１０１】
図１１は、図１０に示した構成要素の詳細例を説明する。光学モデル化構成要素３２４は、光学システムモデルかの一定の側面を実行する構成要素を含むことが示されている。例えば、オプションの照明システムモデル化構成要素３３０は、照明光学の波面データ（光学経路差マップ、口径食コード、内部反射コード、密度マップなど）を計算するために光学伝播をモデル化することができる。物体モデル化構成要素３３４は、物体（例えば、図２の光学システムモデル１７を形成するレンズ、ミラー、フィルター、回折要素やその他の物体による光伝播をモデル化する）。物体モデル化構成要素３３４または照明システムモデル化構成要素３３０は、外部の光学シミュレータ（例えば、図４の外部の光学シミュレータ５２への外部出力構成要素８２）へのインターフェイスであったり、設計最適化システム１２のカスタムまたはユーザー定義のモデル化構成要素であったりするので、伝播テンプレート６２のような、ツールボックス５６の１つ以上の構成要素テンプレートに基くことがある。
【０１０２】
光学システムモデルの光学設計物体間の光線の伝播は、１つ以上の構成要素によりいくつかのやり方でシミュレーションできる。例えば、ＡＢＣＤ測定基準構成要素３３６の伝播は、近軸近似により伝播をモデル化できる。ベクトル回折構成要素３３８は、偏光で複雑な値の波面をモデル化できる（つまり、構成要素３３８は波面の振幅と位相をモデル化する）。ホイヘンス回折の伝播構成要素３４０は、個別のポイント光源の伝播をモデル化して結果を論理的に追加する。光線追跡の伝播構成要素３４２は、三角法の関係をモデル化して、光学システムにより個別の光線を追跡するためにスネルの屈折法則を使用することができる。光学モデル化構成要素３２４は、伝播モデル化構成要素３３６、３３８、３４０、３４２の１つ以上を使用することができる。光学モデル化ステップ３２４の出力は、各光線伝播データを特定の電波モデルに連結する光線伝播データと情報のセットを複数含むことができる。
【０１０３】
撮像モデル化構成要素３２６（１）は、電子出力を生成する検出器による撮像をモデル化する。上記のように、光学モデル化構成要素３２４からの光線伝播データは、撮像モデル化構成要素３２６（１）が使用できる。図１０の実施例では、撮像モデル化構成要素３２６（１）は、光エネルギーが電子信号に変換される前に、検出システム内で光線伝播をモデル化するオプションの検出伝播モデル化構成要素３４３を含む（例えば、マイクロレンズ構造、微小空洞、および／または検出器の非反射フィルム内の光線伝播）。
【０１０４】
検出伝播モデル化構成要素３４４は、例えば、光検出装置やＦＰＡのような光電子工学構成要素により、光から電子信号への変換をモデル化する。ＦＰＡの場合、光はピクセルと呼ばれる離散空間位置で集束する。ピクセルは、可視および／不可視（例えば、赤外線、紫外線）である波長など、一定の波長の光だけをサンプルできる。または、広帯域（つまり、広範囲の波長に感度がある）のこともある。波長の感度作用は検出モデル化構成要素３４４により実行されるモデル化に含むことができる。構成要素３４４は、検出器は一定の騒音源を含むことがあるので、騒音モデル化も実行することができる。回路を使用する離散処理（光子の累積を想定するＦＰＡや熱エネルギーの累積を測定するマイクロボロメーターなど）や電子信号への変換の動作は、確率も含む。構成要素３４４はこの確率もモデル化できる。
【０１０５】
撮像モデル化構成要素３２６（１）やその中の構成要素は、１つ以上の種類のデータを受け取ることができ、１つ以上の種類のデータを出力することができる。例えば、撮像モデル化構成要素３２６（１）は、光学モデル化構成要素３２４から光線伝播データを受け取り、検出伝播モデル化構成要素３４３は光線伝播データを検出モデル化構成要素３４４に渡す。検出モデル化構成要素３４４は、モデル化されている検出機能に応じて、モデル化されたアナログデータやモデル化されたデジタルデータを出力することができる。
【０１０６】
また、モデル化されたデータの複数のビューは、撮像モデル化構成要素３２６（１）内の構成要素間で受け渡すことができ、出力することができる。例えば、モデル化された２次元の波面データの複数平面が存在することがある。２つ以上のこのような平面のグループは、本明細書では「画像スタック」と呼ぶ。画像スタックの各平面は、光学モデル化構成要素３２４の別の構成を表すが、この構成はモデル化されている光学システムの変形により、または、異なる伝播モデル化構成要素３３６、３３８、３４０、３４２の使用により設定される。
【０１０７】
撮像モデル化構成要素３２６（１）は、その他のオプションの構成要素を含むことができる。例えば、オプションの画像再構成構成要素３４６は、例えば、人間の視覚化、マシンビジョンまたは機械処理、バーコードの読み取り、光学文字認識または生体認識などの特別なタスクのためにモデル化された画像データを形成する。オプションの画像復号構成要素３４８は、コード化されたデータを分析３２８により分析できるデータに変換する。コード化されたデータは、目的を持ってコード化（暗号化システムのように）または生体的にコード化（人間の目の虹彩のように）することができる。オプションの信号処理モデル化構成要素３５０は、画像データ上で、非線形騒音削減、スケーリング、歪みまたは座標再マッピング、機能検出や分類のような高度な機能など、信号処理作用をモデル化する。
【０１０８】
光学モデル化構成要素３２４と撮像モデル化構成要素３２６（１）のいずれか、または両方は、データを分析構成要素３２８へ送信できる。撮像モデル化構成要素３２６（１）から分析構成要素３２８へ送信されたデータは、モデル化されたアナログおよび／またはデジタルデータ、画像データの統計、および／またはモデル化された画像スタックを含むことができる。光学モデル化構成要素３２４から分析構成要素３２８へ送信されたデータは、（ａ）モデル化されている光学システムのパラメータ、（ｂ）光線伝播データ（例えば、分析構成要素３２８にも送信される光伝播データ）、（ｃ）光学モデル化構成要素３２４の構成データ、を含むことができる。構成データは、撮像モデル化構成要素３２６（１）により提供される画像スタックの平面に対応するそれぞれの構成のデータを含むことができる。
【０１０９】
分析構成要素３２８は、光学モデル化構成要素３２４および／または撮像モデル化構成要素３２６（１）からのデータを容認して、得たデータの数字を最適化構成要素３２２に渡す。分析構成要素３２８は、リトグラフィック処理のウェハーをちょうど上回るエネルギー分布にあるＰＳＦのエッジの鋭さを測定するオプションの空中画像エッジ傾斜構成要素３５２を含むことができる。エッジが鋭ければ鋭いほど、ウェハーに形成されるパターンの整合性が高い。
【０１１０】
分析構成要素３２８は、失敗確率警告を検出確率に比較することにより、復号化アルゴリズムに配置できる確信度を示すオプションのデコーダＲＯＣ（レシーバー／操作特性）曲線構成要素３５４も含むことができる。ＲＯＣ特性は、例えば、画像再構成構成要素３４６やモデル化構成要素３２４のことがある画像復号構成要素３４８の信頼性測定として、最適化構成要素３２２に与えることができる。
【０１１１】
分析構成要素３２８は、受け取った画質の数値的評価を提供するオプションの画質測定基準構成要素３５６も含むことができる。構成要素３５６は、例えば、人間の視覚応答に関連する質の測定基準を、一部の波長（色）と空間周波数を軽減し、その他を強調して、計算することができる。また、構成要素３５６は、例えば、指定の空間周波数やＰＳＦの第一のエアリーディスクの半径のような、画質に影響を与えることがわかっている撮像システムの特性を計算することができる。
【０１１２】
分析構成要素３２８は、構成の機能として偏角を記述するオプションの一定反応測定基準構成要素３５８も含むことができる（構成がここでもオプションのモデル化構成要素３２４の偏角を意味する場合）。構成要素３５８で計算できる測定基準は、構成での密度偏角、位相偏角（空間移動）、信号対騒音偏角、収差偏角を含む。分析構成要素３２８は、構成要素３２２を最適化するためのスコアデータを作る。スコアデータは、単独のスカラー値、またはオプティマイザーが到達しようとする目標値のベクトルまたは行列のことがある。
【０１１３】
最適化構成要素３２２は、システムモデルの変数パラメータに変更を行う（例えば、光学システムモデル１７および／またはデジタルシステムモデル１８）。最適化構成要素３２２は、Ｎｅｌｄｅｒ−Ｍｅａｄの滑降シンプレクス法、遺伝的アルゴリズム、減衰最小二乗法などのアルゴリズムを使用して変更を決定する。最適化構成要素３２２は、分析構成要素３２８により、モデル化構成要素３２４および／または撮像構成要素３２６により渡されたデータから取得される光学システム設計のメリット表示質の数値を受容する。最適化構成要素３２２は、システム設計の目標（例えば、目標２４）がいつ満たされるかを決定する。
【０１１４】
図１２は、ある実施例に従い、検出器から撮像された物への反射を最低限に抑える光学システムを設計するために設計最適化システムで使用されている構成要素間の関係、これらの構成要素の機能を説明する。ＦＰＡの画像平面への物の情報の伝播や撮像をモデル化するために、光学システムモデル化構成要素４２４が項目対画像モデル化構成要素４３０を使用して、画像対物モデル化構成要素４３２がＦＰＡから物へ反射された照明の伝播をモデル化する。構成要素４３０と４３２は、システム設計のデータを使用することができる（例えば、構成要素４３０と４３２のいずれかは上記のように外部の光学シミュレータ５２のことがある、または、カスタムまたはユーザー定義構成要素のことがあり、光学システムモデル１７のデータを使用することができる）。物対画像モデル化構成要素４３０と画像対物モデル化構成要素４３２は、モデル化データを分析構成要素４２８に渡す。フィルタ生成構成要素４２６は、フィルタを形成する。構成要素４２６は、画像再構成構成要素４３４も含む。分析構成要素４２８は、検出された画像を分析する。画質分析構成要素４３６はフィルタされた（つまり、再構成された）画像を分析し（例えば、フィルタされた画像を測定基準２０Ｂ（１）に比較することにより）、反射指数分析構成要素４３８は反射指数を分析する（例えば、反射指数を決定するために、ＦＰＡからの反射を表す画像対項目モデル化構成要素４３２からのデータを分析）。分析構成要素４２８は、最適化構成要素４２２のためのメリットデータ（例えばスコア）の数値を形成するために構成要素４３６と４３８からのデータを使用する。最適化構成要素４２２は、システムモデルの変数パラメータ（例えば、光学システムモデル１７またはデジタルモデル１８のパラメータ）に変更を行い、画質（構成要素４３０によりモデル化され、構成要素４２６によりフィルタされて再構成され、構成要素４３６により分析される）と画像対項目反射（構成要素４３２によりモデル化され、構成要素４３８により分析される）がすべて設計目標を満たすまで、変更を続ける。
【０１１５】
図１５は、赤外線監視装置の光学システム設計７００の例を示す。システム設計７００は、例えば、図４の設計最適化システム１２（２）による最適化に適している。光学システム設計７００は、レンズ７０２、開口停止７０４、検出器７０８とともに説明的に示される。検出器７０８は、例えば、非冷却型マイクロボロメータである。検出器７０８は、ゲルマニウムのカバー板７０６を含み、ＦＰＡ７０９を持つ。ゲルマニウムのカバー板７０６は、例えば、検出器７０８のシールと光学窓を形成する。特に、光学システム設計７００はレンズ７０２の表面７０３に波面符号化を含む。
【０１１６】
赤外線監視装置は、既知の焦点位置から＋／−１００μｍ、画像平面７０９（軸上の完全に縦方向のフィールド上に表示）の［ｘ＝０、ｙ＝０］および［ｘ＝０、ｙ＝０．８］のフィールド角、８μｍ、１０μｍ、１２μｍの波長で検出器７０８を取り付けて操作できる。単独のレンズ設計用の第一の順番のパラメータは、１１ｍｍ焦点長、Ｆ／０．９、名目上の表示フィールド＋／−４度、物体距離２５０メートル、２０ｍｍ未満の光学総合追跡を含む。
【０１１７】
光学設計７００は、例えば、外部光学シミュレータ５２によりシミュレーションできる。この例では、再構成される画像は不要なので、再構成フィルタと画像再構成は利用されない（この例の出力は、光学システム設計７００のビューフィールドの「ホットスポット」の存在を含むことである）。しかしながら、最適化中、デジタル処理は、ＰＳＦを表す編集上スタックされた数字行列の内積を計算することにより、ＰＳＦの指数を計算するために使用されることがある。
【０１１８】
以下にリストする３つの測定基準の例は、光学システム設計７００の最適化中にアナライザ構成要素７８内で設定される。認識されるように、システム設計７００の最適化は、設計選択に関して、測定基準が多くても少なくても利用することができる
測定基準１ ＰＳＦの総合指数
測定基準２ 任意のＰＳＦの最低指数
測定基準３ すべてのＰＳＦの指数の分布。
【０１１９】
測定基準１、測定基準２、測定基準３は、例えば、外部のデジタルシミュレータで実行するために設定されることがある（例えば、図４の外部デジタルシミュレータ５４）。この例では、コードサンプルがＭＡＴＬＡＢによる実行のために含まれる。以下のコードサンプル１測定基準１は、測定基準１のコード例を示す。
【０１２０】
コードサンプル１測定基準１
【０１２１】
【数１】
コードサンプル１測定基準１では、ＰＳＦの総合指数の指定のセットまたはスタックは、ＰＳＦがさまざまな光学構成のＰＳＦであるとき、編集上スタックされたＰＳＦデータの内積を追加することにより決定される。この値は、例えば、オプティマイザ構成要素８０への出力のスコアを決定するとき、アナライザ構成要素７８により利用される。
【０１２２】
コードサンプル２測定基準２は、測定基準２のコード例を示す。
【０１２３】
コードサンプル２測定基準２
【０１２４】
【数２】
コードサンプル２測定基準２では、ＰＳＦの総合指数の指定のセットまたはスタックは、ＰＳＦがさまざまな光学構成のＰＳＦであるとき、編集上スタックされたＰＳＦデータの内積の最低を見つけることにより、決定される。この値は、例えば、オプティマイザ構成要素８０への出力のスコアを決定するとき、アナライザ構成要素７８により利用される。
【０１２５】
コードサンプル３測定基準３は、測定基準３のコード例を示す。
【０１２６】
コードサンプル３測定基準３
【０１２７】
【数３】
コードサンプル３測定基準３では、ＰＳＦの総合指数の指定のセットまたはスタックは、ＰＳＦがさまざまな光学構成のＰＳＦであるとき、編集上スタックされたＰＳＦデータの内積の分布を計算することにより、決定される。この値は、例えば、オプティマイザ構成要素８０への出力のスコアを決定するとき、アナライザ構成要素７８により利用される。
【０１２８】
アナライザ構成要素７８は、測定基準１−３の結果を、オプティマイザ構成要素８０へ渡す単独のスコアに組み合わせることができる。例えば、スコアを決定するために、アナライザ構成要素７８は、各結果に重み、またはスケールを適用することができる。操作者または設計者は、例えば、各結果の重み、アルゴリズム的に決定できる重みを定義することができる。オプティマイザ構成要素８０は、その後、光学システム設計７００の目標を取得するために表面７０３のパラメータを調整する。これらの目標は、例えば、高指数、高い最低指数、低分散のことがある。このように、この例では、オプティマイザ構成要素８０は、測定基準１からの指数値出力を最高に、測定基準２からの最低ＰＳＦ指数出力を最高に、測定基準３からのＰＳＦ指数出力を最低にしようとする。これらの目標は、最高の信号対騒音比、または、騒音指数が一定のときＰＳＦの内積として定義される信号強度に依存する追跡／検出アルゴリズムに適している。
【０１２９】
図１６は、波面の符号化なしで、図１５の光学システム設計７００から決定されるスポットダイアグラムの例を示す。各スポットダイアグラムは、それぞれ、−１００μｍ、焦点、＋１００μｍの構成１−３、軸上（スポットダイアグラムの上の列）、軸外（スポットダイアグラムの下の列）全体で記号（「＋」＝８μｍ、「ｘ」＝１０μｍ、「四角」＝１２μｍ）で記されている３つの波長を含む。図１７は、焦点の位置にある検出器７０８による画像平面の正接（Ｔ）とサジタル（Ｓ）のフィールドポイント、［ｘ＝０、ｙ＝０］および［ｘ＝０、ｙ＝０．８］ｍｍの多色（８μｍ‐１２μｍ波長）回折ＭＴＦの例を示す。図１８は、焦点から−１００μｍに位置する検出器７０８による画像平面の正接（Ｔ）とサジタル（Ｓ）のフィールドポイント、［ｘ＝０、ｙ＝０］および［ｘ＝０、ｙ＝０．８］ｍｍの多色（８μｍ‐１２μｍ波長）回折ＭＴＦの例を示す。図１９は、焦点から＋１００μｍに位置する検出器７０８による画像平面の正接（Ｔ）とサジタル（Ｓ）のフィールドポイント、［ｘ＝０、ｙ＝０］および［ｘ＝０、ｙ＝０．８］ｍｍの多色（８μｍ‐１２μｍ波長）回折ＭＴＦの例を示す。図１７から図１８では、検出器の取り付けによりＭＴＦが変化することが明らかである。図１８では、サジタル（Ｓ）フルフィールドＭＴＦはミリメートルあたり１０サイクル以下ではナルを有し、ミリメートルあたり１０から２０の間でゼロに非常に近いままである。
【０１３０】
図２０は、検出器７０８の＋／−１００μｍの取り付けのために波面符号化なしの光学システム設計７００のＰＳＦの例を示す。図２０は、図２０が検出器７０８によるサンプリング処理後にデジタルＰＳＦを表示することを除けば、図１６と同じである。図２０では、ＰＳＦの変異は単独のピクセルよりも大きいので、検出器により「見られる」ことが明らかである。そうでなければ、ＰＳＦは同じに見える。ＰＳＦは、８μｍ、１０μｍ、１２μｍで軸上（左半分）であり同じ波長で軸以外（右半分）で検出器７０８の−１００μｍの取り付けのために、左から右、上の列である。真中の列は焦点が合う。下の列は＋１００μｍの検出機７０８の取り付け位置である。
【０１３１】
図２１は、最適化波面符号化のある（つまり、図４の設計最適化システム１２（２）による最適過後）、図１５の光学システム設計７００から決定されたスポットダイアグラムの例を示す。各スポットダイアグラムは、それぞれ、−１００μｍ、焦点、＋１００μｍの構成１−３全体で、および軸上（スポットダイアグラムの上の列）と軸外（スポットダイアグラムのしたの列）で記号（「＋」＝８μｍ、「ｘ」＝１０μミリ、「四角」＝１２μｍ）で記された３つの波長を含む。図２２は、焦点の位置にある検出器７０８による画像平面の正接（Ｔ）とサジタル（Ｓ）フィールドポイント［ｘ＝０、ｙ＝０］および［ｘ＝０、ｙ＝０．８］の多色（８μｍ‐１２μｍの波長）回折ＭＴＦの例を示す。図２３は、焦点から−１００μｍの位置にある検出器７０８による画像平面の正接（Ｔ）とサジタル（Ｓ）フィールドポイント［ｘ＝０、ｙ＝０］および［ｘ＝０、ｙ＝０．８］の多色（８μｍ‐１２μｍの波長）回折ＭＴＦの例を示す。図２４は、焦点から＋１００μｍの位置にある検出器７０８による画像平面の正接（Ｔ）とサジタル（Ｓ）フィールドポイント［ｘ＝０、ｙ＝０］および［ｘ＝０、ｙ＝０．８］の多色（８μｍ‐１２μｍの波長）回折ＭＴＦの例を示す。図２２から図２４では、ＭＴＦは図１６から図１８よりも検出器の取り付けによる差が少ないことが明らかである。多色ＭＴＦは、ミリメートルあたり２０サイクル前にはゼロを有することがない。また、ＭＴＦは、最適化前、図１８に比較してミリメートルあたり１０から２０サイクルの間でゼロをはるかに上回ったままである。
【０１３２】
図２５は、検出器７０８の＋／−１００μｍの取り付けのための最適化波面符号化のある光学システム設計７００のＰＳＦ例を示す。図２５では、ＰＳＦの偏角は単独のピクセルよりも大きいので、検出器により「見られる」が、コードサンプル１から３により記述される重みメリット機能により測定されるようにＰＳＦは図２０よりももっと類似することが明らかである。図２５のＰＳＦは、左から右、８μｍ、１０μｍ、１２μｍの軸上（左半分）の検出器７０８の−１００μｍの上の列と同じ波長の軸外（左半分）である。真中の列は焦点である。下の列は＋１００μｍ検出器７０８の取り付けである。
【０１３３】
最適化前の表面７０３の式は以下の通り。
【０１３４】
【数４】
この例では、最適後、表面７０３は以下のように定義できる。
【０１３５】
【数５】
本明細書の範囲を逸脱することなく、上記の方法とシステムに変更を行うことができる。このように、上記説明に含まれる内容、または添付の図面に表示される内容は、説明するためであって限定するものではないことに留意されたい。以下の請求は、本明細書で説明したすべての一般的および特別な機能とともに、本方法とシステムの範囲のすべての明細に及ぶことを意図するものであり、表現上の問題としてはこの間に収まると言える。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】光学システム設計を最適化するためのシステム実施例を示す。
【図２】光学システム設計およびデジタルシステム設計を最適化するためのシステム実施例を示す。
【図３】構成要素のワークスペース操作を説明する。
【図４】光学システム設計およびデジタルシステム設計を最適化するために構成要素を使用するシステム実施例を示す。
【図５】位相変調光学を有する光学システム設計を最適化するためのシステム実施例を示す。
【図６】位相変調光学によりデジタルシステムモデルおよび光学システムモデルを最適化するための処理実施例を説明するフローチャートである。
【図７】位相変調光学によりデジタルシステムモデルおよび光学システムモデルを最適化するための処理実施例を説明するフローチャートである。
【図８】一実施例に従い、光学およびデジタルシステム設計の並列最適化を説明する概略図である。
【図９】一実施例に従い、光学およびデジタルシステム設計の分散最適化を説明する概略図である。
【図１０】一実施例に従い、光学およびデジタルシステム設計を最適化するための構成要素間の関係例を説明する。
【図１１】一実施例に従い、図１０の関係の詳細例を示す。
【図１２】反射防止システム用の設計方法論の例を説明する操作図である。
【図１３】一実施例における１つの設計最適化システムの操作を説明するコンピュータ画面の表示を示す。
【図１４】図１３の設計最適化システムの操作後のコンピュータ画面表示を示す。
【図１５】赤外線探求装置用光学システム設計例を示す。
【図１６】波面符号化なしで、図１５の光学システム設計から決定されたスポットダイアグラム例を示す。
【図１７】波面符号化なしで、図１５の光学システム設計用に最も焦点の合う位置にある検出器により画像平面内の正接およびサジタルのフィールドポイントのための多色回折ＭＴＦ例を示す。
【図１８】波面符号化なしで、図１５の光学システム設計用に焦点から−１００μｍに位置する検出器により画像平面内の正接およびサジタルのフィールドポイントのための多色回折ＭＴＦ例を示す。
【図１９】波面符号化なしで、図１５の光学システム設計用に焦点から＋１００μｍに位置する検出器により画像平面内の正接およびサジタルのフィールドポイントのための多色回折ＭＴＦ例を示す。
【図２０】波面符号化なしで、検出器の＋／−１００μｍの取り付け用、図１５の光学システム設計のためのＰＳＦ例を示す。
【図２１】最適化された波面符号化を備える図１５の光学システム設計から決定されたスポットダイアグラムの例を示す。
【図２２】最適化された波面符号化を備える図１５の光学システム設計用に、焦点位置にある検出器により画像平面内の正接およびサジタルのフィールドポイント用多色回折ＭＴＦの例を示す。
【図２３】最適化された波面符号化を備える図１５の光学システム設計用に、焦点から−１００μｍに位置する検出器により画像平面内の正接およびサジタルのフィールドポイント用多色回折ＭＴＦの例を示す。
【図２４】最適化された波面符号化を備える図１５の光学システム設計用に、焦点から＋１００μｍに位置する検出器により画像平面内の正接およびサジタルのフィールドポイント用多色回折ＭＴＦの例を示す。
【図２５】検出器の＋／−１００μｍの取り付け用に最適化された波面符号化を備える図１５の光学システム設計用ＰＳＦの例を示す。
【技術分野】
【０００１】
本出願は、「Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｗｉｔｈ Ｗａｖｅｆｒｏｎｔ Ｃｏｄｉｎｇ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ」と題され、２００３年１２月１日に出願された米国特許仮出願第６０／５２６，２１６号の優先権を主張する。米国特許仮出願第６０／５２６，２１６号は参照によりここに援用される。
【背景技術】
【０００２】
電子光学システムは、しばしば、さまざまな光学的、電子的、機械的要素を持つ。これらの要素はサブシステムを形成することができる。一例では、デジタルおよび携帯電話カメラのような電子光学システムは、光学サブシステムを形成する光学要素（例、レンズ要素）とデジタルサブシステムを形成する電子要素（例、信号プロセッサ）を含む。これらのサブシステムは、例えば、光学画像をキャプチャして、デジタル写真を作り出すために協働する。
【０００３】
１つ以上の意図する目的を実行する電子光学システムを設計することは困難な作業となる場合がある。設計目標を満たすために、電子光学システムは、しばしば、過度に設計されて設計処理に費用と開発時間を追加する。さらに、電子光学システムが光学と電子両方のサブシステムを含む場合、これらのサブシステムは別々に設計され最適化される。典型的に、例えば、まず、光学サブシステムの規定が選択され最適化されてから、次に、光学サブシステムからの出力に基き、信号処理サブシステムが別個に設計される。
【０００４】
先行の従来の技術の電子光学システムの開発においては、一般に市販されているソフトウェア設計パッケージが使用される場合がある。例えば、光学サブシステムは、Ｚｅｍａｘ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｒｐ．のＺｅｍａｘまたはＯｐｔｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＡｓｓｏｃｉａｔｅｓのＣＯＤＥ−Ｖを使用して設計最適化できる。デジタルサブシステムは、例えば、ＭａｔｈＷｏｒｋｓ Ｉｎｃ．のＭＡＴＬＡＢまたはカスタム化されたＣ／Ｃ＋＋コードを使用して設計できる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ある実施例では、ソフトウェア製品はコンピュータが読み取り可能な媒体に保管された命令を有し、コンピュータにより実行されると、前記命令は光学システム設計とデジタルシステム設計を最適化するためのステップを実行する。前記ソフトウェア製品は、前記光学システム設計の光学モデルをシミュレーションするための命令、前記デジタルシステム設計のデジタルモデルをシミュレーションするための命令、スコアを作り出すために前記光学モデルのシミュレーションされた出力と前記デジタルモデルのシミュレーションされた出力を分析するための命令、前記スコアに基き前記光学モデルと前記デジタルモデルを変更するための命令を含む。
【０００６】
別の実施例では、ソフトウェア製品はコンピュータが読み取り可能な媒体に保管された命令を有し、コンピュータにより実行されると、前記命令は波面符号化により光学システムを最適化するためのステップを実行する。前記ソフトウェア製品は、前記光学システム設計の光学モデルをシミュレーションするための命令、スコアを作り出すために前記光学モデルのシミュレーションされた出力を分析するための命令、前記スコアに基き前記光学モデルに位相変調光学を実装するなど、前記光学モデルを変更するための命令を含む。
【０００７】
別の実施例では、方法が光学およびデジタルシステム設計を最適化する。光学システム設計の光学モデルが生成される。デジタルシステム設計のデジタルモデルが生成される。スコアを作り出すために前記光学およびデジタルモデルのシミュレーションされた出力が分析される。前記スコアは、シミュレーションされた出力が１つ以上の目標を達成しているかどうかを決定するために処理される。目標が達成されていなければ、前記光学モデルおよび前記デジタルモデルのうちの少なくとも１つの、１つ以上の特性が変更される。分析、処理、変更のステップは目標が達成されるまで繰り返されて、最適化された光学システム設計と最適化されたデジタルシステム設計が前記光学およびデジタルモデルから生成される。
【０００８】
別の実施例では、システムが光学およびデジタルシステム設計を最適化する。前記システムは、前記光学システム設計の光学モデル、前記デジタルシステム設計のデジタルモデル、前記光学モデルをシミュレーションするための光学シミュレータ、前記デジタルモデルをシミュレーションするためのデジタルシミュレータ、スコアを生成するために前記光学およびデジタルモデルのシミュレーションされた出力を分析するためのアナライザ、前記スコアに基き前記光学およびデジタルモデルを変更するためのオプティマイザを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下で説明する光学システム設計は、製造されると、物体からの電磁放射線の波面を変更する１つ以上の光学設計物体（例えば、レンズ、ミラー）を含む。波面は、物体の単独ポイントからの電磁放射線の不変の位相領域を定義する。電磁放射線は、例えば、可視光範囲にある波長を持つことがあり、例えば、周波、マイクロ波、赤外線、紫外線、ｘ線、宇宙線の範囲などその他のスペクトルを備えることができる。
【００１０】
光学システム設計は、物体を焦点平面に描くために、波面を焦点平面に焦点を合わせる光学撮像システムを特定できる。それから、画像をキャプチャするために焦点平面に配置された焦点平面配列（例えばＣＣＤ、ＣＭＯＳ、マイクロボロメータ配列）または検出器を使用できる。そして、最終画像を生成するために、焦点平面と連結したエレクトロニクス（例えばコンピュータ）がキャプチャした画像をデジタル処理できる。このようにして、焦点平面配列やエレクトロニクスと一体になった光学撮像システムは、電子光学システムを形成する。焦点平面配列とエレクトロニクスの組み合わせは、集積回路、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）および／またはデスクトップコンピュータのソフトウェアを備えることができる。従って、焦点平面配列とエレクトロニクスによるデジタル処理は、本明細書では「デジタルシステム」と記されることがある。デジタルシステム設計はデジタルシステムのデジタル処理を記述することができる。
【００１１】
リソグラフアプリケーションで使用されるフォトレジスト物質の場合のように、焦点平面配列または検出器の代わりに、電磁放射線に反応する物質を焦点平面に配置することがある。焦点平面の検出器のその他の例としては、アプリケーションに応じて、光学ビューワまたはレチナを含む場合がある。従って、光学および／またはデジタルシステム設計はさまざまな種類の検出器または物質を特定することもできる。
【００１２】
あるいは、光学および／またはデジタルシステム設計は、例えば、人間の視覚化で使用されるコンピュータ出力や状態、マシンビジョンまたは処理、バーコード読み取り、光学式文字認識または生体認証など、「タスクベース」の光学デジタルシステムを特定できる。タスクベースの光学デジタルシステムは、人間が認識可能な画像を形成しないことがある。また、形成する場合も、その画像がタスクのユーティリティに接続されないことや、タスクを完了するために必要な最低情報量に削減されることがある。
【００１３】
光学システム設計は、さらに、光学要素と連結するために、光学筐体など、機械の物体を特定できる。バッフルは、光学システム内の迷光を削減するために、光学システム設計により特定できる別の種類の機械の物体である。機械の物体は、さらに、焦点平面配列および／またはエレクトロニクスを光学システムに連結する筐体を特定できる。この場合、典型的に、機械の物体は規定の許容範囲により特定されるので、例えば、明確な画像をキャプチャするために、焦点平面配列は焦点プレーンで正確に位置づけられる。
【００１４】
光学システム設計は、光学システム内の光学が２つ以上の焦点平面を形成する場合や、光学システムが反射放射線をキャプチャまたは処理する場合など、複数の波面を処理する光学システムを特定できる。
【００１５】
光学システム設計は、さらに、光学システムにより処理される波面の位相を変調する「位相変調光学」（例えば、１つ以上のレンズ、レンズ表面、ホログラム、鏡面、３次元位相要素、回折光学など）を特定できる。位相変調光学は、誤焦点および／または収差に関連する誤焦点などの影響に対して感度が少ない画像を形成させる。一例では、位相変調光学は、焦点平面で誤焦点およびまたは収差に関係する１つ以上の誤焦点に非常に不変である光学撮像システムの光学転送機能（「ＯＴＦ」）のような、波面の位相を変調する１つの光学要素上の光学表面を含む。「非常に不変」とは、例えば、光学システムのＯＴＦが、最終画像を描画するために、あるいは、システムが意図しようとした、および／または実行するために十分なタスクを完了するために、光学システムの能力を低下させない、または、抑制する程度まで変化しないということを意味する。別の例では、非常に不変とは、焦点平面で検出される周波の帯域内またはデジタル処理に必要なそのサブバンド内にゼロがないことを意味することがある。別の例では、非常に不変とは、空間領域の変更が焦点平面配列の物理的ピクセルサイズより小さいので、全く検出できないことを意味することがある。
【００１６】
光学デジタルシステム設計は、１つ以上の目標を満たすために設計される。目標の例は、光学システムまたはそのシステムからの出力のタスクベースのユーティリティにより形成される画質を含む。また、目標は、以下で詳細が定義されるように、光学システムの１つ以上の物体またはパラメータを含むことがある。目標例として、光学システムが一定の費用またはサイズ要件を満たすことがある。
【００１７】
以下に詳細が説明されるように、光学システム設計の設計物体は、光学撮像システムの物理的部分（例えば、レンズ）を特定できる。光学システム設計のパラメータは、１つ以上の設計物体の物理的および／または経済的特性（例えば、費用）を特定できる。従って、設計物体のパラメータは、例えば、サイズ、物質、物質特性、一時的および空間干渉性の特性、波長（発光、吸光）、位置および／または形状を特定できる。
【００１８】
コンピュータにより処理される光学システム設計は、本明細書では光学システムモデルと記されることがある。同様に、コンピュータは、デジタルシステムモデルを生成するためにデジタルシステム設計を処理できる。これらのモデルを生成するために、コンピュータはソフトウェア設計ツールを使用できる。モデルのパラメータは、光学、信号処理、機械的、環境および／その他の要素（例えば、費用）に応じて、さまざまな範囲の「変数」として指定できる。
【００１９】
以下の特許および特許出願は参照することによりここに組み込まれる。米国特許番号５，７４８，３７１、発明の名称「ＥＸＴＥＮＤＥＤ ＤＥＰＴＨ ＯＦ ＦＩＥＬＤ ＯＰＴＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ」、米国出願番号１０／８１３，９９３、発明の名称「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＭＩＮＩＭＩＺＩＮＧ ＡＢＥＲＲＡＴＩＮＧ ＥＦＦＥＣＴＳ ＩＮ ＩＭＡＧＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭＳ」、米国出願番号１０／３７６，９２４、発明の名称「ＯＰＴＩＭＩＺＥＤ ＩＭＡＧＥ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＦＯＲ ＷＡＶＥＦＲＯＮＴ ＣＯＤＥＤ ＩＭＡＧＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭＳ」。
【００２０】
図１は、ある実施例に従い、光学システム設計１３を最適化するための設計最適化システム１２を説明するブロック図を示す。光学システム設計１３は、望ましい光学システムを特定する初期の光学仕様のこともある。光学システム設計１３は、光学システムモデル１６を作成するための設計最適化システム１２への入力である。操作を説明すると、ユーザーは、設計最適化システム１２のグラフィカルユーザーインターフェイスにより光学システムモデル１６をインタラクティブに作成できる（例は図３と４に表示）。
【００２１】
ある実施例では、出力１６Ａを生成するために、設計最適化システム１２が、光学システムモデル１６の機能をシミュレーションする。出力１６Ａは、例えば、光学システムモデル１６のシミュレーションにより生成された瞳マップである。しかしながら、出力１６Ａは、以下に詳細を説明するように追加または異なる情報（例えば、デジタル画像データ）を備えることがある。
【００２２】
アナライザ２０は、出力１６Ａを処理して、単独の数字のこともあるスコア２０Ａを生成する。この処理では、スコア２０Ａを生成するために、アナライザ２０内の１つ以上の測定基準２０Ｂを出力１６Ａに比較する。一例では、測定基準は、点像分布関数（ＰＳＦ）のような画質の測定基準であり、別の画質の測定基準は、例えば、変調伝達関数（ＭＴＦ）である。測定基準は、次の例を１つ以上無制限に含むことができる。問題の指定の空間周波数帯で出力１６Ａから取得されたＭＴＦの最低指数、３ｘ３域のような小さく囲まれた連続域外側の出力１６Ａから取得された再構成ＰＳＦの合計指数、基準測定２０Ｂに既知の望ましいＰＳＦと出力１６Ａにより提供された再構成ＰＳＦの差の指数、微分係数を計算することにより計算される光学およびデジタルＰＳＦとＭＴＦの滑らかさ、すべての係数が１．０に等しい場合根二乗和の値（二乗係数の和の平方根）を計算することにより測定される再構成フィルタの指数、任意の数または、例えば、Ｚｅｍａｘにより提供される分析または「オペランド」の組み合わせ。
【００２３】
オプティマイザ２２は、設計最適化システム１２のユーザーが特定できる１つ以上の設計目標２４に対して比較することにより、スコア２０Ａを処理する。この処理において、オプティマイザ２２は、光学システムモデル１６が最適化されたことを決定できるが、決定しなければ、光学システムモデル１６を変更するために、設計最適化システム１２がオプティマイザ２２からの出力２２Ａに応答する。光学システムモデル１６が変更されると、光学システムモデル１６のシミュレーションされた出力は、再び、スコア２０Ａを生成するためにアナライザ２０の測定基準２０Ｂに対して比較され、このようなオプティマイザ２２は、再び、さらなる変更が必要かどうかを決定する。このように、オプティマイザ２２は、設計目標２４が達成されるまで、アナライザ２０とインタラクティブに光学システムモデル１６を変更することを継続する。
【００２４】
操作の一例では、設計目標２４の達成を促進するために、オプティマイザ２２が位相変調光学の１つ以上の物体描写を組み入れることにより、光学システムモデル１６を変更する。位相変調光学を実装する最適化処理の１つが図６に説明されている。位相変調光学を実装する別の最適化処理は図７に説明されている。
【００２５】
例えば、目標２４は、スコア２０Ａに関連付けられた合格／不合格条件を特定する。例えば、光学設計モデル１６に関連付けられた設計物体の実装の総費用を含むことができる。
【００２６】
設計目標２４が達成され、オプティマイザ２２により変更されると、設計最適化システム１２は、光学システムモデル１６に基き最適化光学システム設計２５を出力できる。光学システム設計２５は、目標２４を満たす光学システムの設計物体を特定するパラメータを含む。設計最適化システム１２は、さらに、例えば、最適化された光学システム設計２５の機能を要約する予想能力３９を出力できる。
【００２７】
アナライザ２０とオプティマイザ２２は、設計最適化システム１２の構成要素のことがある。本明細書で使用されているように、構成要素は、デザイン最適化システム１２に実装されて実行することがある実行可能ツールである。構成要素は、デザイン最適化システム１２のグラフィカルユーザーインターフェイスにより設計され、特定の光学および／またはデジタル設計のためのユーザーワークスペースにドラッグアンドドロップできる。図３と図４を参照する。構成要素は、記述されて、スクリプト、マクロ、プログラム機能に相互接続できる。ある実施例では、各構成要素は、構成要素間でデータを共有するために、その他の構成要素に接続する１つ以上の「ピン」を持つ。ピンは、データを共有しない互換性のないピンの専門知識を含むことができる。構成要素は、共有することができる一定の特性（例えば、テキスト文字列）を有する。構成要素は、出力１６Ａとして共有される瞳マップのことがある。従って、このような瞳マップは、光学システムモデル１６を別個にシミュレーションする外部プログラムから、設計最適化システム１２にインポートできる。
【００２８】
図２は、光学システム設計１４とデジタルシステム設計１５両方を含み、システム設計１３（１）を最適化するための設計最適化システム実施例１２（１）を説明するブロック図を示す。一例として、光学システム設計１４は、光学システムの初期の光学規定のことがあり、デジタルシステム設計１５は、光学システムから画像を処理する信号処理の初期設計のことがある。光学システム設計１４は、例えば、図１の光学システム設計１３に類似することがある。設計最適化システム１２（１）は、説明のように、最適化デジタルシステム設計２８を生成すること以外、図１の設計最適化システム１２に類似して機能することができる。
【００２９】
システム設計１３（１）は、システムモデル１６（１）を作成するための設計最適化システム１２（１）への入力である。システムモデル１６（１）は、それぞれ、光学システム設計１４およびデジタルシステム設計１５を表す光学システムモデル１７とデジタルシステムモデル１８を説明的に含む。ユーザーは、設計最適化システム１２（１）のグラフィカルユーザーインターフェイス（図３に表示）により、システムモデル１６（１）、アナライザ２０（１）、オプティマイザ２２（１）をインタラクティブに作成できる。
【００３０】
ある実施例では、出力１６Ａ（１）を生成するために、設計最適化システム１２（１）がシステムモデル１６（１）の機能をシミュレーションする。例えば、出力１６Ａ（１）は、光学システムモデル１７のシミュレーションにより生成された瞳マップと、デジタルシステムモデル１８による処理に関連付けられたビットストリーム情報を含むことができる。しかしながら、出力１６Ａ（１）は、以下に説明するように、データが生成される条件や構成、密度分布、撮像されている物体のシミュレーション（例えば、文字「Ｆ」の画像の推定）、相互強度関数、縦座標すべてにベクトル情報がある電磁場、および／またはデジタル処理情報など、追加または異なる情報を備えることができる。
【００３１】
スコア２０Ａ（１）を生成するために、設計最適化システム１２（１）は出力１６Ａ（１）を処理するアナライザ２０（１）を含む。上記のように、スコア２０Ａ（１）を決定するために、アナライザ２０（１）は１つ以上の測定基準２０Ｂ（１）を利用することができる。測定基準２０Ｂ（１）は、光学システムモデル１７とデジタルシステムモデル１８両方に関係する。スコア２０Ａ（１）を形成するために、アナライザ１０（１）により各測定基準２０Ｂ（１）の結果に重みを付けて処理することができる。例えば、各測定基準２０Ｂ（１）の重みは、ユーザーにより特定、および／またはアルゴリズム的に決定できる。
【００３２】
オプティマイザ２２（１）は、スコア２０Ａ（１）を処理して、ここでもオプティマイザ２２（１）への入力のためにユーザーが特定できる（例えば、ユーザー定義目標２３（１））目標２４（１）に対するシステムモデル１６（１）の性能を決定する。システムモデル１６（１）が最適化されていなければ、光学システムモデル１７からの出力を変更するために、設計最適化システム１２（１）が、オプティマイザ２２（１）からの出力２２Ａ（１）および／またはデジタルシステムモデル１８を変更するためにオプティマイザ２２（１）からの出力３８に応答する。システムモデル１７または１８のいずれかが変更されると、システムモデル１６（１）は、デザイン最適化システム１２（１）により再びシミュレーションされて、新しいスコア２０Ａ（１）を生成するために、出力１６Ａ（１）のスコアがアナライザ２０（１）により決定される。このように、オプティマイザ２２（１）は、設計目標２４（１）が達成されるまで、システムモデル１７および１８の変更をインタラクティブに継続する。
【００３３】
設計目標２４（１）が達成されると、設計最適化システム１２（１）は、オプティマイザ２２（１）により変更されたシステムモデル１６（１）に基く最適化システム設計２５（１）を出力することができる。最適化システム設計２５（１）は、表示されているように、最適化光学システム設計２６および最適化デジタルシステム設計２８を含む。以下に詳細が説明されているように、デジタルシステム設計２８は、電子記述、ビットストリームフィルタ、シミュレーション結果、および／または、カスタムハードウェアの特定の実装のための限定ビット深度および量子化された値に対するバイナリＩＥＥＥ浮動小数値および整数値の多くの表現におけるフィルタカーネル係数、費用や電源およびゲートカウントや最高速度の推定、ハードウェアにおける外部の入出力または通信または追加ロジックの制約、許容データ値および最大データサイズおよびビット幅の制約、騒音削減やカラー処理などパラメータ化された処理の固定または変数パラメータに関連する値、最適化パラメータや規定要素、光学システム設計２５（１）の信号処理に関係するシミュレーションにおいて採用された規則化要素または方法などのようなその他の情報を含むことができる。
【００３４】
操作の一例では、設計目標２４（１）の達成を促進するために、オプティマイザ２２（１）は、位相変調光学の１つ以上の設計物体表現を組み入れることにより、光学システムモデル１６（１）を変更する。位相変調光学を実装する最適化処理の１つは、図６に説明されている。位相変調光学を実装する別の最適化処理は図７に説明されている。
【００３５】
従って、最適化されたシステム設計２５（１）は、目標２４（１）を満たす電子光学システムの設計物体を特定するパラメータを含むことができる。設計最適化システム１２（１）は、例えば、最適化されたシステム設計２５（１）の能力を要約する予想能力３９（１）を出力できる。
【００３６】
上記のように、アナライザ２０（１）とオプティマイザ２２（１）は、設計最適化システム１２（１）の構成要素のことがある。これらの構成要素は、図３と関連して説明するように、実行時ツールとして扱うことができる。
【００３７】
特に、図３は４つの要素４０（１）‐４０（４）の例を含むワークスペース４８（例えば、設計最適化システム１２または１２（１）のグラフィカルユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）の一部）の操作を説明する。各構成要素は、表示のように、１つ以上の入力ピン４２（１）−４２（４）と１つ以上の出力ピン４４（１）−４４（６）を持つ。本明細書で使用されるように、「ピン」は、構成要素の入力、出力、入力／出力、またはトライステート機能であり、データタイプにより特徴づけられる。ピンは、ＧＵＩ（例えば、図４に表示）を使用して接続できる。さまざまな実施例では、ピンはその他のピンに接続されていないことがあるが、１つ以上のピンに接続されていることもある。図３の例では、構成要素４０（１）の出力ピン４４（１）は、接続４６（１）により構成要素４０（２）の入力ピン４２（２）と、また、接続４６（２）により構成要素４０（４）の入力ピン４２（４）と接続する。ピンは専門知識を含むことができるので、ユーザーがデータを共有できないピンを接続することは禁じられることがある。
【００３８】
従って、構成要素は、ユーザーが扱うことができる非常にさまざまな実行時ツールを表す。構成要素の例としては、検出構成要素、サンプリング構成要素、騒音モデリング構成要素、線形および非線形信号処理構成要素、二乗平均平方根分析構成要素、人間の監視ベースの構成要素、分析構成要素（例えば、アナライザ２０、２０（１））、最適化構成要素（例えば、オプティマイザ２２、２２（１））、グラフィックディスプレイ構成要素、光学設計物体の伝播モデル構成要素（例えば、光学モデル１６、１７）、ユーザー定義の構成要素、フォーマットされた情報をエクスポートする構成要素（例えば、コンピュータ数値制御ツールのためのＣＮＣスクリプトの準備やエクスポート、または、レンズメーカー用に製造説明文書を自動的に生成）、外部設計および／またはソフトウェアシステムからの動的かつ反復入力および出力をサポートするインターフェイス構成要素（例えば、Ｚｅｍａｘのような光学設計パッケージやＭＡＴＬＡＢのようなコンピュータパッケージ）を含むことができる。
【００３９】
図４は、ある実施例に従い、設計最適化システム１２（２）の構成要素の機能を説明する組織図５０を示す。設計最適化システム１２（２）は、外部の光学シミュレータ５２および／または外部のデジタルシミュレータ５４に接続されて操作する。設計最適化システム１２（２）は、例えば、ネットワークからシミュレータ５２および／または５４に接続して通信することができる。
【００４０】
操作では、設計最適化システム１２（２）は、光学システム設計および／またはデジタルシステム設計を最適化する。設計最適化システム１２（２）は、光学およびデジタル設計のモデル（例えば、図２のシステムモデル１６（１））を作成するために、ワークスペース９２内のツールボックス５６のテンプレートの構成要素の利用（例えば、ドラッグアンドドロップ動作）を促進するＧＵＩ９８を持つ。
【００４１】
ツールボックス５６は、例えば、マウスを使用して、インタラクティブにワークスペース９２へドラッグアンドドロップすることができる構成テンプレート５８、６０、６２、６４、６６、６８、７０、７２の８つが例として説明的に示されている。外部入力テンプレート５８は、設計最適化システム１２（２）が外部パッケージから（例えば、外部光学シミュレータ５２から）入力を受け取ることができる外部入力構成要素のためのテンプレートである。外部出力テンプレート６０は、設計最適化システム１２（２）が外部パッケージに（例えば、外部の光学シミュレータ５２に）出力を送信できる外部の出力構成要素のためのテンプレートである。伝播テンプレート６２は、光学モデル（例えば、図２の光学システムモデル１７）内で信号伝播をモデルする伝播構成要素のための構成要素テンプレートである。信号処理テンプレート６４は、デジタルシステムモデル（例えば、図２のデジタルシステムモデル１８）の信号処理をモデルする信号処理構成要素のためのテンプレートである。検出テンプレート６６は、焦点平面配列（「ＦＰＡ」）のような検出器をモデルする検出構成要素のためのテンプレートである。また、検出テンプレート６６により、設計最適化システム１２（２）による使用のために選択される外部検出装置（例えば、カメラのような「ＣＣＤ」）からの入力が可能である。ディスプレイテンプレート６８は、例えば、画像やその他の情報がＧＵＩ９８内で表示できるようにするディスプレイ構成要素のためのテンプレートである。分析／測定基準テンプレート７０は、システムモデル（例えば、図２のシステムモデル１６（１））のシミュレーションの出力（例えば、出力１６Ａ、１６Ａ（１））のスコアを決定するアナライザ構成要素（例えば、アナライザ２０または２０（１））のためのテンプレートである。オプティマイザテンプレート７２は、目標に到達したかどうかを決定するために、１つ以上の分析／測定基準構成要素からのスコア（例えば、出力２０Ａ、２０Ａ（１））を目標（例えば、目標２４または２４（１））に対して評価する最適化構成要素（例えば、オプティマイザ２２、２２（１））のためのテンプレートである。繰り返してシステムモデルを変更して目標に到達するために、最適化構成要素からの出力は設計最適化システム（例えば、図２のシステム１２（１））により使用されることがある。
【００４２】
このように、ツールボックス５６からのテンプレートは、システムモデル（例えば、図２のシステムモデル１６（１））を最適化するためにワークスペース９２内で組み合わせることができる。新しいテンプレート構成要素は、例えば、外部アプリケーションにより定義される構成要素のエディタ９６またはＣ／Ｃ＋＋、ＭＡＴＬＡＢ、マクロ言語などのようなプログラム言語を使用して、作成し、ツールボックス５６に追加できる。
【００４３】
図４の例を続けると、外部入力テンプレート５８は、ツールボックス５６からドラッグされて、ワークスペース９２にドロップされて、外部入力構成要素７４として示される。同様に、信号処理テンプレート６４は、ツールボックス５６からドラッグされて、ワークスペース９２にドロップされて、信号処理構成要素７６として示される。分析／測定基準テンプレート７０はツールボックス５６からドラッグされて、ワークスペース９２にドロップされて、分析構成要素７８として示される。オプティマイザのテンプレート７２はツールボックス５６からドラッグされて、ワークスペース９２にドロップされて、オプティマイザ構成要素８０として示される。外部出力テンプレート６０はツールボックス５６からドラッグされて、ワークスペース９２にドロップされて、外部出力構成要素８２として示される。ワークスペース９２に配置されると、これらの構成要素は、構成要素間でデータを転送するために接続することができる。このような接続は、例えば、図３で説明されているようにマウスを使ったり、構成要素を選択して、プロパティエディタ９４を使用してプロパティを設定するなど図に示されて、および／または、関連づけられたスクリプト、マクロおよび／またはプログラム言語により、実装できる。
【００４４】
図４の例では、外部入力構成要素７４は、外部の光学シミュレータ５２から入力を受け取るために設定される（例えば、プロパティエディタ９４を使用）。外部の光学シミュレータ５２は、例えば、市販されている光学設計パッケージ（例えば、Ｚｅｍａｘ、Ｃｏｄｅ Ｖ）である。外部の光学シミュレータ５２は、外部の入力構成要素７４への入力である出力５２（１）を生成するために光学システムモデル１７（１）をシミュレーションしているところが示されている。外部の光学シミュレータ５２からの出力５２（１）は、例えば、瞳マップおよび／あるいは外部の光学シミュレータ５２により光学システムモデル１７（１）のシミュレーションに関係するその他の情報を備えることができる。外部の入力構成要素７４は、例えば、外部の光学シミュレータ５２を操作するためにリモートのプロシージャコールを利用することができる。ある実施例では、設計最適化システム１２（２）の実行は、外部の光学シミュレータ５２により初期化することができる。
【００４５】
また、出力５２（１）は、外部の入力構成要素７４から信号処理構成要素７６および／またはアナライザ構成要素７８へ通信できる。この例では、信号処理構成要素７６は、デジタルシステムモデル１８（１）をシミュレーションするために外部のデジタルシミュレータ５４を利用するように設定される。表示のように、信号処理構成要素７６と外部デジタルシミュレータ５４の間のデータは、信号ライン９０から通信することができる。信号ライン９０は、例えば、単独のプロセッサ内の共有メモリであるか、プラットフォーム全体で通信するネットワーク標準規格を利用できる。
【００４６】
一例では、外部のデジタルシミュレータは、デジタルシステムモデル１８（１）をシミュレーションし、信号ライン９０で通信される信号処理構成要素７６から入力を受け取り、信号ライン９０から通信される出力を信号処理構成要素７６に生成するようにプログラムされているＭＡＴＬＡＢを備える。この出力は、例えば、外部デジタルシミュレータ５４により処理されるビットストリーム情報を含むことができる。
【００４７】
分析構成要素７８は、信号処理構成要素７６からの出力のスコアを決定するために設定できる（例えば、プロパティエディタ９４を使用）。このスコアは、光学システムモデル１７（１）および／またはデジタルシステムモデル１８（１）を変更するかどうか、および変更方法を決定するために、オプティマイザ構成要素８０により使用される。光学システムモデル１７（１）を変更する命令は、外部の出力構成要素８２により、通信経路８６を介して、オプティマイザ構成要素８０から外部光学シミュレータ５２へ渡される。デジタルシステムモデル１８（１）を変更する命令は、通信経路８８を介して、オプティマイザ構成要素８０から信号処理構成要素７６へ渡される。従って、オプティマイザ構成要素８０は、以前に述べた通信方法のいずれかを備えることがある通信経路８８を直接通過して、信号処理構成要素７６のプロパティを変更できる。そして、信号処理構成要素７６は、通信経路９０を直接通過してデジタルシステムモデル１８のパラメータを変更できる。同様に、オプティマイザ構成要素８０からの出力に基き、外部出力構成要素８２は、通信経路８６を介して、光学システムモデル１７（１）のパラメータを変更できる。外部の出力構成要素８２は、例えば、外部の光学シミュレータ５２とインターフェイスするためにリモートプロシージャコールを利用できる。
【００４８】
図４に示した方法で構成されると、ユーザー定義の目標２３（１）を基本とする目標２４（１）を満たすために、設計最適化システム１２（２）は、光学およびデジタル設計を最適化するために図２のシステム１２（１）のように機能することができる。
【００４９】
設計最適化システム１２（２）は、これより少ないまたは多いテンプレートや構成要素を含むことができる。また、システムモデルをシミュレートして最適化するために、ゼロまたは１つ以上の外部シミュレータとインターフェイスできる。任意の１つの構成要素のプロパティは、固定、ピックアップ、アルゴリズムとしても特定できる。固定プロパティに関連付けられる値は、最適化の間は変更できない。ピックアッププロパティは、別の構成要素のプロパティ値に基く値を有することができる。例えば、ピックアッププロパティ値は、別のプロパティ値の２倍として特定できる。アルゴリズムプロパティは、アルゴリズムにより定義される値を有する。例えば、アルゴリズムのプロパティ値は、第一のプロパティの値の２倍に第二のプロパティの３倍の値を加えたものとして特定できる。
【００５０】
図５は、システム設計（例えば、図２のシステム設計１３（１））を最適化するための一例であるシステム１００を示す。システム１００は、コンピュータ１０２と端末１１２とともに示される。コンピュータ１０２は保管装置１０４、メモリ１０６、プロセッサ１０８を持つ。保管装置１０４は、例えば、ハードドライブまたはその他の非揮発性保管媒体である。保管装置１０４は、設計最適化プログラム１１４、システム設計１３０、目標１２４、最適化されたシステム設計１３２とともに示される。設計最適化プログラム１１４は、例えば、図２の設計最適化システム１２（１）または図４のシステム１２（２）の機能をシミュレーションできる。設計最適化プログラム１１４は、ＧＵＩ１１６とツールボックス１２２とともに説明的に示される。ＧＵＩ１１６とツールボックス１２２は、例えば、それぞれ、図４のＧＵＩ９８とツールボックス５６を表すことができる。ツールボックス１２２は、アナライザテンプレート１１８、オプティマイザテンプレート１２０、光学シミュレータテンプレート１２６、デジタルシミュレータテンプレート１２８とともに示される。光学シミュレータテンプレート１２６は、光学システムモデルをシミュレーションする構成要素のテンプレートを表す。デジタルシミュレータテンプレート１２８は、デジタルシステムモデルをシミュレーションする構成要素のテンプレートを表す。例えば、光学シミュレータテンプレート１２８とデジタルシミュレータテンプレート１２８は、それぞれ、外部光学シミュレータ５２と外部デジタルシミュレータ５４の機能を提供できる。システム設計１３０は、光学システム設計（例えば、図２の光学システム設計１４）、または、光学システム設計とデジタルシステム設計（例えば、図２のデジタルシステム設計１５）両方を含むことができる。目標１２４は、図２の目標２４（１）および／または図１の目標２４を表すことができる。操作の一例では、システム１００のユーザーは、システム設計１３０の望む特徴（例えば、製造費用）を特定する目標１２４を作成するために端末１１２を利用する。
【００５１】
プロセッサ１０８は、設計最適化プログラム１１４の一部またはすべてをその実行のためにメモリ１０６にロードできる。
【００５２】
操作の一例では、メモリ１０６内にワークスペース１５６を作成するために、ユーザーは、設計最適化プログラム１１４と相互作用する。ワークスペース１５６は、例えば、図４のワークスペース９２を表す。上記のように、ユーザーは、ツールボックス１２２のテンプレートをワークスペース１５６にドラッグアンドドロップできる。ワークスペース１５６は、光学シミュレータ構成要素１５８、デジタルシミュレータ構成要素１６０、アナライザ構成要素１６２、オプティマイザ構成要素１６４とともに示される。ワークスペース１５６は、これより多いまたは少ない構成要素を任意に含むことができる。
【００５３】
図５の例では、光学シミュレータ構成要素１５８は、システムモデル１５０内の光学システムモデル１５２をシミュレーションする。デジタルシミュレータ構成要素１６０は、モデル１５０内のデジタルシステムモデル１５４をシミュレーションする。光学システムモデル１５２とデジタルシステムモデル１５４は、例えば、システム設計１３０の光学およびデジタル部分を表す。
【００５４】
端末１１２は、例えば、グラフィック情報の表示に適したグラフィカルコンピュータインターフェイスのことがある。一実施例では、コンピュータ１０２は、パーソナルコンピュータシステムであり、端末１１２は、モニター端末、キーボード、マウスを表す。
【００５５】
また、コンピュータ１０２はネットワークインターフェイス１１０とともに示される。ネットワークインターフェイス１１０はオプションで、設計最適化プログラム１１４がその他のコンピュータシステムと通信および／または制御するために、コンピュータ１０２に含むことができる。従って、設計最適化プログラム１１４は、モデル１５０の最適化中、ネットワークインターフェイス１１０を介して分散処理を利用する（図９を参照）。このような処理は、例えば、外部シミュレータ（例えば、図４のシミュレータ５２、５４）を採用できる。
【００５６】
図１３は、ある実施例に従い、図２の設計最適化システム１２（１）の操作とシステムモデル（例えば、システムモデル１７）の分析を説明するコンピュータ画面ディスプレイ５００を示す。図１３の例では、コンピュータ画面ディスプレイ５００は、光学システムモデル（例えば、図２の光学システムモデル１７）からの出力を表す瞳マップ５０２を図で説明する。一例では、瞳マップ５０２は、図４に示されているように外部光学シミュレータ５２から設計最適化システム１２への入力にできる。外部光学シミュレータ５２は、その後、瞳マップ５０２として外部入力構成要素７４への入力である、出力５２（１）を作り出すために光学システムモデル１７（１）をシミュレーションする。別の例では、ユーザーは、光学システムの設計へのアクセスはないが、設計から形成された瞳マップ５０２を有することがある。この場合、瞳マップ５０２は、設計最適化システム１２（１）への入力のために、データファイルの数字行列として、または、例えばＺｅｒｎｉｋｅ係数のような多色係数のセットとして、提供されることがある。まだ別の例では、瞳マップ５０２は、振幅や位相機能や設計最適化システム１２（１）への入力を記述する１つ以上の式から生成されることがある。
【００５７】
光学ＭＴＦ５０４がディスプレイ５００に示される。光学ＭＴＦ５０４は、瞳マップ５０２と瞳マップ５０２の複雑な共役との相互関係により作られる。光学ＭＴＦ５０４の電力差や最低電力を決定するために、光学ＭＴＦ５０４は分析されることがある（例えば、図２のアナライザ２０（１）または図４のアナライザ構成要素７８）。出力２０Ａ（１）を決定するために、アナライザ２０（１）は、例えば、光学ＭＴＦ５０４の電力差と最低電力を測定基準２０Ｂ（１）に比較することがある。
【００５８】
ＺｅｍａｘやＣｏｄｅＶのような市販のアプリケーションでは、アナライザ２０、２０（１）は、メリット関数と呼ばれることがあり、「オペランド」とも呼ばれる測定基準を含むことができる。しかしながら、従来のオペランドは、電子光学システムを最適化するときにアナライザ２０、２０（１）が必要な信号処理測定基準２０Ｂ、２０Ｂ（１）を含まない。
【００５９】
光学ＰＳＦ５０６は、逆フーリエ変換を使用して光学ＭＴＦ５０４から形成される。ＰＳＦ幅５０７を作るために、光学ＰＳＦ５０６は、例えば、アナライザ２０（１）により分析される。出力２０Ａ（１）を決定するとき、ＰＳＦ幅５０７はアナライザ２０（１）によって測定基準２０Ｂ（１）に比較されることがある。この例では、測定基準２０Ｂ（１）により、光学ＰＳＦ５０６の指数が一定の閾値を超える水平方向の光学ＰＳＦ５０６の最低および最高空間場所が決定される。スケールファクタ（例えば、図１３の例の１０）を乗じて決定されるこれらの空間場所の距離が、水平方向のＰＳＦ幅５０７である。
【００６０】
光学システムモデル１７からの出力は、デジタルシステムモデル１８への入力用のデジタルデータをモデルするために「サンプル」される。一例では、検出テンプレート６８は、ＣＣＤ配列またはフォトレジストのようなエマルジョンの粒子のサンプリングをモデル化するために利用できる。従って、光学ＰＳＦ５０６デジタルシステムモデル１８への入力用にデジタルＰＳＦを作り出すために「サンプル」できる。図１３と１４の例の計算を簡単にするために、最適の検出器が想定され、光学ＰＳＦ５０６は、デジタルシステムモデル１８に直接入力できる（例えば、図４の信号処理構成要素７６への入力）。
【００６１】
信号処理構成要素７６は、例えばフィルタを実装する。光学システム設計１４は、例えば、位相変調光学の影響を復号する（例えば、最小二乗計算により、または、パラ目トリックウィーナ設計による）フィルタを実装する信号処理構成要素７４などの位相変調光学を含む。光学ＰＳＦ５０６（またはサンプルが採用されている場合はデジタルＰＳＦ）は、２Ｄフィルタ５０８を作るために最小二乗計算で使用される。
【００６２】
フィルタ空間周波数反応５１０は、２Ｄフィルタ５０８で高速フーリエ変換（「ＦＦＴ」を実行することにより決定される。例えば、アナライザ２０（１）はＦＦＴを実行できる。図１５の例では、帯域幅は０．７４として示されている。そして、２Ｄフィルタ５０８の帯域幅は、例えば、アナライザ２０（１）によりフィルタ空間周波数反応５１０から決定することができ、出力２０Ａ（１）を決定するために測定基準２０Ｂ（１）に比較することができる。
【００６３】
また、アナライザ２０（１）は、フィルタ指数（例えば、根二乗和計算による）や出力２０Ａ（１）で使用が必要であればフィルタ空間周波数反応５１０からのその他の特性も決定することができる。
【００６４】
フィルタされたＰＳＦ５１２は、例えば、線形コンボリューションを使用して２Ｄフィルタ５０８と光学ＰＳＦ５０６から作成される。その後、出力２０Ａ（１）の決定において利用できるアーチファクト、サイズ、焦点が合わないことによる類似性やその他の特徴を決定するために、フィルタされたＰＳＦ５１２は、アナライザ２０（１）により分析される。さらに、これらの特徴は、それぞれ、出力２０Ａ（１）に対する影響として重みをつけられることがある。
【００６５】
オプティマイザ２２（１）はアナライザ２０（１）から出力２０Ａ（１）を受け取る。上記のように、出力２０Ａ（１）は、光学ＭＴＦ５０４、光学ＰＳＦ５０７、フィルタ５０８、フィルタされたＰＳＦ５１２、フィルタ空間周波数反応５１０から決定された加重累積の分析結果に基づくスコアを含む。オプティマイザ２２（１）は、光学システムモデル１７のどのプロパティが変数であるかがわかっているので、従って、瞳マップ５０２を変更するためにこれらのプロパティを変更できる。同様に、オプティマイザ２２（１）は、デジタルモデル１８のプロパティのどのプロパティが変数であるかがわかっているので、従って、フィルタされたＰＳＦ５１２を変更するためにフィルタ５０８を変更することにより、これらのプロパティを変更できる。従って、目標２４（１）を達成するために、オプティマイザ２２（１）は、出力２０Ａ（１）に基き光学システムモデル１７とデジタルシステムモデル１８のうちの１つまたは両方のプロパティを変更することができる。
【００６６】
設計最適化システム１２（１）は、システムモデル１６（１）を繰り返しシミュレーションして分析することにより、システムモデル１６（１）を繰り返し最適化する。例えば、光学システムモデル１７とデジタルシステムモデル１８のどちらかのプロパティが変更されると、出力２０Ａ（１）を作り出すために、光学システムモデル１７とデジタルシステムモデル１８がシミュレーションされて、アナライザ２０（１）が光学システムモデル１７とデジタルシステムモデル１８からの出力を再び分析する。さらに、オプティマイザ２２（１）は、システムモデル１６（１）へのさらなる変更を決定するとき、システムモデル１６（１）に行われた変更とそのシステム構成の分析結果を記憶する。
【００６７】
図１４は、最適化された後の瞳マップ６０２、光学ＭＴＦ６０４、光学ＰＳＦ６０６、２Ｄフィルタ６０８、フィルタ空間周波数反応６２０、フィルタされたＰＳＦ６１２を表すコンピュータ画面ディスプレイ６００を示す。目標２４（１）を達成するために、光学システムモデル１７とデジタルシステムモデル１８は、どちらも、オプティマイザ２２（１）により変更された。
【００６８】
後述するシステム説明において、光学システム設計は、しばしば、位相変調光学として物体を決定し特定することにより最適化される。光学システム内に実装されると、これらの位相変調光学は、例えば、誤焦点／または収差のような誤焦点の影響の削減を手助けする。
【００６９】
図６は、位相変調光学のある光学システムモデルを最適化するための処理実施例２００を説明するフローチャートを示す。処理２００のステップ２０４−２１２は、例えば、図５のワークスペース１５６のオプティマイザ構成要素１６４により実装される。
【００７０】
ステップ２０２では、処理２００は、システムモデル１５０の目標を決定する。ステップ２０２の一例では、目標１２４を作成するために、図５のシステム１００のユーザーは、端末１１２から設計最適化プログラム１１４のＧＵＩ１１６と相互作用する。これらの目標は、その後、ステップ２０２のオプティマイザ構成要素１６４により読み込まれる。
【００７１】
ステップ２０４では、処理２００は、光学システムモデルの収差をバランスする。ステップ２０４の一例では、オプティマイザ構成要素１６４は、コマ収差の影響を最低限にし、コマ収差以外の収差の影響をバランスして最低限にし、迷光、ゴースト、影、反射、口径食をバランスするために、光学システムモデル１５２のプロパティを変更する。
【００７２】
ステップ２０６では、処理２００が位相変調光学を実装する。ステップ２０６の一例では、オプティマイザ構成要素１６４は、光学システムモデル１５２の１つの設計物体の表面上に非球面の曲率を実装する。
【００７３】
ステップ２０８はオプションで、光学システムモデル１７（１）がリトグラフィック撮像装置内のフォトレジストにレチクルを撮像するために設計されるときに含まれる。ステップ２０８では、処理２００が特別のレチクルを実装する。ステップ２０８の一例では、オプティマイザ構成要素１６４が光学システムモデル１５２のレチクルのプロパティを変更する。公有同時継続の米国出願番号第１０／８５８，３３７号、発明の名称「Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｗｉｔｈ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｄｅｐｔｈ ｏｆ Ｆｏｃｕｓ」を個別に参照し組み入れる。
【００７４】
ステップ２１０はオプションである。ステップ２１０で、処理２００がデジタルシステムモデル（例えば、デジタルシステムモデル１８（１））内に信号処理機能を実装する。ステップ２１０の一例では、オプティマイザ構成要素１６４が、光学システムモデル１５２に追加された位相変調光学の影響を復号するために、デジタルシステムモデル１５４の処理機能を変更する。
【００７５】
ステップ２１２では、処理２００がモデル１５０の変数プロパティを最適化する。ステップ２１２の一例では、オプティマイザ構成要素１６４が、例えば、（ａ）開口や厚み、球面、円錐、非球面などの条件を制御するために光学システムモデル１５２のプロパティ、（ｂ）目標１２４を達成するために光学システムモデル１５２とデジタルシステムモデル１５４両方のプロパティ、（ｃ）デジタルシステムモデル１５４のプラットフォーム、または、実行のアーキテクチャ、電源消費、サイズ、費用、速度などを制御するためにモデル１５０のプロパティ、を変更する。
【００７６】
ステップ２０４から２１２までは、目標１２４が達成されるまで繰り返すことができる。
【００７７】
図７は、位相変調光学のあるデジタルシステムモデルと光学システムモデルを最適化するための処理の実施例を説明するフローチャートである。処理２４０のステップ２４２は、例えば、図５の設計最適化プログラム１１４により実装することができ、ステップ２４４から２５６は、例えば、設計最適化プログラム１１４のオプティマイザ構成要素１６４内で実装される。
【００７８】
ステップ２４２では、処理２４０が光学システムの目標を決定する。ステップ２４２の一例では、目標１２４を作成するために、ユーザーは設計最適化プログラム１１４と相互作用することができる。特に、目標１２４を作成するために、ユーザーは設計最適化プログラム１１４のＧＵＩ１１６と相互作用する端末１１２を使用することができる。目標１２４は、例えば、操作の温度範囲、マイクロプロセッサによる最低電源消費、処理の速度（時間単位毎のピクセルまたは画像）、光学的ひずみや色の正確性、および／または指定の空間周波数に対する最低ＭＴＦ指数を含むことができる。
【００７９】
ステップ２４４では、処理２４０は、光学システムの光学物体の開口または停止位置、球面および円錐表面の記述、厚みを変更することにより、第一の収差の影響をバランスする。ステップ２４４の一例では、コマ収差の影響を最低限に抑えるために、オプティマイザ構成要素１６４が光学システムモデル１５２のプロパティを変更する。
【００８０】
ステップ２４６では、処理２４０は、光学システムの光学物体の開口または停止位置、球面および円錐表面の記述、厚みを変更することにより、その他の収差の影響をバランスする。ステップ２４６の一例では、コマ収差以外の収差をバランスして最低限に抑えるために、オプティマイザ構成要素１６４が光学設計モデル１５２のプロパティを変更する。
【００８１】
ステップ２４８では、処理２４０は、非収差の影響をバランスする。ステップ２４８の一例では、迷光、ゴースト、影、反射および／または口径食をバランスまたは制御するために、オプティマイザ構成要素１６４は、光学システムモデル１５２のプロパティを変更する。
【００８２】
ステップ２５０では、サンプルした画像が誤焦点の影響を受けないために、処理２４０は位相光学を実装する。ステップ２５０の一例では、サンプルした画像が誤焦点（範囲外）による影響を受けず、ステップ２４４から２４８の変更によりバランスしているように、オプティマイザ構成要素１６４は、光学設計物体の表面記述において、高位の非球面条件を制御するように光学システムモデル１５２のプロパティを変更する。
【００８３】
ステップ２５１はオプションである。ステップ２５１は、例えば、リトグラフィのための光学システムの設計中に実装される。ステップ２５１では、記録された画像が誤焦点に影響を受けないように、処理２４０はレチクルを実装する。ステップ２５１の一例では、レチクルを実装するために、オプティマイザ構成要素１６４は光学システム設計１５２のプロパティを変更する。認識されるように、レチクルが含まれる場合、目標１２４を達成するために、その他の変更により変更してバランスすることがある。
【００８４】
ステップ２５２では、ステップ２４２の画像関連の目標に到達するように、処理２４０が、光学システムモデルの開口、厚み、球面、円錐および／または非球面条件を変更する。ステップ２５２の一例では、開口、厚み、球面、円錐およびまたは非球面条件を制御するために、オプティマイザ構成要素１６４が光学システムモデル１５２のプロパティを変更する。
【００８５】
ステップ２５４では、ステップ２４２の画像関連の目標を達成するために、処理２４０が、光学システムモデル１５２のプロパティとデジタルシステムモデル１５４のプロパティを変更する。ステップ２５４の一例では、目標１２４を達成するために、オプティマイザ構成要素１６４が、光学システムモデル１５２とデジタルシステムモデル１５４両方のプロパティを変更する。
【００８６】
ステップ２５６では、デジタルシステムモデル１５４の目標を達成するために、処理２４０が、光学システムモデル１５２のプロパティとデジタルシステムモデル１５４のプロパティを変更する。ステップ２５６の一例では、デジタルサブシステムモデル１５４のプラットフォーム、実行のアーキテクチャ、電源消費、サイズ、費用、および／または速度などの目標１２４を達成するために、オプティマイザ構成要素１６４が、光学システムモデル１５２のプロパティとデジタルシステムモデル１５４のプロパティを変更する。
【００８７】
図８は、ある実施例に従い、光学およびデジタルシステム設計の並列最適化を説明する概要図である。モデル２７２は、光学シミュレータ２７６とデジタルシミュレータ２７８とともに表示されている。モデル２７２は、例えば、図２の光学システムモデル１６（１）を表す。一例では、光学シミュレータ２７６とデジタルシミュレータ２７８は、図５のワークスペース１５６の光学シミュレータ１５８とデジタルシミュレータ１６０を表すことができる。別の例では、光学２７６は、図４の外部の光学シミュレータ５２を表すことができ、デジタルシミュレータ２７８は外部のデジタルシミュレータ５４を表すことができる。
【００８８】
この例では、光学シミュレータ２７６は、２８０（１）、２８０（２）、２８０（３）の３つの光学システムモデルをシミュレーションしていることが示されている。光学シスレムモデル２８０のそれぞれは、例えば、図２の１つの光学システムモデル１７を表すことができる。代わりの実施例では、光学システムモデル２８０は、それぞれ、同じコンピュータシステムで実行されていることも、実行されていないこともある、独立の光学シミュレータによりシミュレーションできる。
【００８９】
同様に、デジタルシミュレータ２７８は、２８２（１）、２８２（２）、２８２（３）の３つのデジタルシステムモデルとともに示される。デジタルシステムモデル２８２のそれぞれは、例えば、図２の１つのデジタルシステムモデル１８を表すことができる。代わりの実施例では、デジタルシステムモデル２８２は、それぞれ、同じコンピュータシステムで実行されていることも、実行されていないこともある、独立のデジタルシミュレータによりシミュレーションできる。
【００９０】
図８は、３つのアナライザ構成要素２８４（１）、２８４（２）、２８４（３）とオプティマイザ２７０（例えば、図２のオプティマイザ２２（１））を含むアナライザ２７４も示す。それぞれのアナライザ構成要素２８４は、図４のアナライザ構成要素７８を表すことができる。
【００９１】
光学システムモデル２８０（１）からの出力は、デジタルシステムモデル２８２（１）への入力である。デジタルシステムモデル２８２（１）からの出力は、この入力の１つ以上の特徴をスコアするアナライザ構成要素２８４（１）への入力である。同様に、光学システムモデル２８０（２）と２８０（３）からの出力は、それぞれ、デジタルシステムモデル２８２（２）と２８２（３）への入力である。デジタルシステムモデル２８２（２）と２８２（３）からの出力は、それぞれ、アナライザ構成要素２８４（２）と２８４（３）への入力である。
【００９２】
オプティマイザ２７０は、アナライザ構成要素２８４（１）、２８４（２）、２８４（３）からの出力を処理して、光学システム設計の目標（例えば、目標２４）を達成するために、必要であれば、光学システムモデル２８０とデジタルシステムモデル２８２のプロパティに変更を作成する。
【００９３】
図５の設計最適化プログラム１１４（または、例えば、図１の設計最適化システム１２）の分散処理機能を説明するために、図９は３つのコンピュータシステム例３０２、３０４、２０６を説明する概要図３００を示す。コンピュータシステム３０２、３０４、３０６は、イーサネット（登録商標）ネットワークのようなネットワーク（非表示）により接続されている。この例では、コンピュータシステム３０６は、例えば、図４のオプティマイザ構成要素８０を表すことができるオプティマイザ２７０を含む。
【００９４】
コンピュータシステム３０２は、光学システムモデル２８０（１）、デジタルシステムモデル２８２（１）、アナライザ２８４（１）とともに説明的に示されている。光学システムモデル２８０（１）は、デジタルシステムモデル２８２（１）に接続し、デジタルシステムモデル２８２（１）はアナライザ２８４（１）に接続する。コンピュータシステム３０４は、光学システムモデル２８０（２）、デジタルシステムモデル２８２（２）、アナライザ２８４（２）とともに説明的に示されている。光学システムモデル２８０（２）は、デジタルシステムモデル２８２（２）に接続し、デジタルシステムモデル２８２（２）はアナライザ２８４（２）に接続する。コンピュータシステム３０６は、光学システムモデル２８０（３）、デジタルシステムモデル２８２（３）、アナライザ２８４（３）とともに説明的に示されている。光学システムモデル２８０（３）は、デジタルシステムモデル２８２（３）に接続し、デジタルシステムモデル２８２（３）はアナライザ２８４（３）に接続する。アナライザ２８４は、デジタルシステムモデル２８２からの入力を処理して、入力情報のスコアを決定する。アナライザ２８４は、それぞれ、オプティマイザ２７０に接続して、決定したスコアの情報を送信する。
【００９５】
オプティマイザ２７０は、システム設計の目標（例えば、目標１２４）を達成するためには光学システムモデル２８０とデジタルシステムモデル２８２のプロパティがどのように変更されるべきかを決定するためにこれらのスコアを処理する。
【００９６】
概要図３００は、３つのコンピュータシステムで同時にモデル化されて最適化されている３つの光学システムを示す。コンピュータシステムの数は多少すると認識されるように、本明細書の範囲を逸脱することなく、光学システムモデル２８０、デジタルシステムモデル２８２、アナライザ２８４、オプティマイザ２７０を含むことができる。
【００９７】
図９の例では、オプティマイザ２７０は、コンピュータシステム３０２、３０４、３０６間のタスク分散と通信も管理する。代わりの実施例では、コンピュータシステム３０２、３０４、３０６のうち１つ以上が、タスク分散と通信を管理するために、監視または裁定処理を含むことができる。まだ別の実施例では、コンピュータシステム３０２、３０４、３０６のうち１つ以上が、その他のコンピュータシステムにより制御または接続されていないオプティマイザを持つ。しかしながら、アナライザ２８４は、依然として、システム３００内で最適化の全体的な制御のために、オプティマイザ２７０にスコアを通信することができる。
【００９８】
図１０は、一実施例に従い、構成要素間の関係や、設計最適化システム（例えば、図２のシステム１２（１））で使用されるこれらの構成要素の機能を説明する。光学モデル化構成要素３２４は、光学システムの光学物体により、光線または光子の伝播をモデル化する。光学モデル化構成要素３２４は、例えば、光学システムモデル１７をモデル化する外部の光学シミュレータ５２へのインターフェイスのことがある。代わりに、光学モデル化構成要素３２４は、光学システムモデル１７で直接（つまり、図１１に関して以下で説明するように外部の光学シミュレータを使用しない）光学モデル化を実行する設計システム１２の構成要素のことがある。
【００９９】
光学モデル化構成要素３２４からの伝播データは、光学撮像モデル化構成要素３２６に渡すことができる。撮像モデル化構成要素３２６は、例えば、デジタルシステムモデル１８をモデル化する外部のデジタルシミュレータ５４とのインターフェイスのことがある。代わりに、撮像モデル化構成要素３２６は、デジタルシステムモデル１８で直接（つまり、図１１に関して以下で説明するように外部のデジタルシミュレータを使用しない）デジタルモデル化を実行する設計システム１２の信号処理構成要素７６および／またはその他の構成要素のことがある。撮像モデル化構成要素３２６は、例えば、（ａ）検出器により検出する前の光線伝播、（ｂ）検出器（例えばＦＰＡ）または感光性の媒体（例えば、フォトレジスト、フィルム）による検出、（ｃ）検出器または媒体により生成されるデータまたは画像の次の処理をモデル化できる。
【０１００】
光学モデル化構成要素３２４からのデータ（および使用される場合は撮像モデル化構成要素３２６からのデータ）は、分析構成要素３２８に渡される。分析構成要素３２８は、例えば、アナライザ構成要素７８を表すことができる。分析構成要素３２８から分析されたデータは、最適化構成要素３２２に渡される。最適化構成要素３２２は、例えば、最適化構成要素８０のことがある。最適化構成要素３２２は、光学システムモデルが最適化されるまで、光学システムモデル（例えば、光学システムモデル１６）の変数を変更して、モデル化構成要素３２４と３２６、分析構成要素３２８と最適化構成要素３２２の繰り返し操作を開始することができる。
【０１０１】
図１１は、図１０に示した構成要素の詳細例を説明する。光学モデル化構成要素３２４は、光学システムモデルかの一定の側面を実行する構成要素を含むことが示されている。例えば、オプションの照明システムモデル化構成要素３３０は、照明光学の波面データ（光学経路差マップ、口径食コード、内部反射コード、密度マップなど）を計算するために光学伝播をモデル化することができる。物体モデル化構成要素３３４は、物体（例えば、図２の光学システムモデル１７を形成するレンズ、ミラー、フィルター、回折要素やその他の物体による光伝播をモデル化する）。物体モデル化構成要素３３４または照明システムモデル化構成要素３３０は、外部の光学シミュレータ（例えば、図４の外部の光学シミュレータ５２への外部出力構成要素８２）へのインターフェイスであったり、設計最適化システム１２のカスタムまたはユーザー定義のモデル化構成要素であったりするので、伝播テンプレート６２のような、ツールボックス５６の１つ以上の構成要素テンプレートに基くことがある。
【０１０２】
光学システムモデルの光学設計物体間の光線の伝播は、１つ以上の構成要素によりいくつかのやり方でシミュレーションできる。例えば、ＡＢＣＤ測定基準構成要素３３６の伝播は、近軸近似により伝播をモデル化できる。ベクトル回折構成要素３３８は、偏光で複雑な値の波面をモデル化できる（つまり、構成要素３３８は波面の振幅と位相をモデル化する）。ホイヘンス回折の伝播構成要素３４０は、個別のポイント光源の伝播をモデル化して結果を論理的に追加する。光線追跡の伝播構成要素３４２は、三角法の関係をモデル化して、光学システムにより個別の光線を追跡するためにスネルの屈折法則を使用することができる。光学モデル化構成要素３２４は、伝播モデル化構成要素３３６、３３８、３４０、３４２の１つ以上を使用することができる。光学モデル化ステップ３２４の出力は、各光線伝播データを特定の電波モデルに連結する光線伝播データと情報のセットを複数含むことができる。
【０１０３】
撮像モデル化構成要素３２６（１）は、電子出力を生成する検出器による撮像をモデル化する。上記のように、光学モデル化構成要素３２４からの光線伝播データは、撮像モデル化構成要素３２６（１）が使用できる。図１０の実施例では、撮像モデル化構成要素３２６（１）は、光エネルギーが電子信号に変換される前に、検出システム内で光線伝播をモデル化するオプションの検出伝播モデル化構成要素３４３を含む（例えば、マイクロレンズ構造、微小空洞、および／または検出器の非反射フィルム内の光線伝播）。
【０１０４】
検出伝播モデル化構成要素３４４は、例えば、光検出装置やＦＰＡのような光電子工学構成要素により、光から電子信号への変換をモデル化する。ＦＰＡの場合、光はピクセルと呼ばれる離散空間位置で集束する。ピクセルは、可視および／不可視（例えば、赤外線、紫外線）である波長など、一定の波長の光だけをサンプルできる。または、広帯域（つまり、広範囲の波長に感度がある）のこともある。波長の感度作用は検出モデル化構成要素３４４により実行されるモデル化に含むことができる。構成要素３４４は、検出器は一定の騒音源を含むことがあるので、騒音モデル化も実行することができる。回路を使用する離散処理（光子の累積を想定するＦＰＡや熱エネルギーの累積を測定するマイクロボロメーターなど）や電子信号への変換の動作は、確率も含む。構成要素３４４はこの確率もモデル化できる。
【０１０５】
撮像モデル化構成要素３２６（１）やその中の構成要素は、１つ以上の種類のデータを受け取ることができ、１つ以上の種類のデータを出力することができる。例えば、撮像モデル化構成要素３２６（１）は、光学モデル化構成要素３２４から光線伝播データを受け取り、検出伝播モデル化構成要素３４３は光線伝播データを検出モデル化構成要素３４４に渡す。検出モデル化構成要素３４４は、モデル化されている検出機能に応じて、モデル化されたアナログデータやモデル化されたデジタルデータを出力することができる。
【０１０６】
また、モデル化されたデータの複数のビューは、撮像モデル化構成要素３２６（１）内の構成要素間で受け渡すことができ、出力することができる。例えば、モデル化された２次元の波面データの複数平面が存在することがある。２つ以上のこのような平面のグループは、本明細書では「画像スタック」と呼ぶ。画像スタックの各平面は、光学モデル化構成要素３２４の別の構成を表すが、この構成はモデル化されている光学システムの変形により、または、異なる伝播モデル化構成要素３３６、３３８、３４０、３４２の使用により設定される。
【０１０７】
撮像モデル化構成要素３２６（１）は、その他のオプションの構成要素を含むことができる。例えば、オプションの画像再構成構成要素３４６は、例えば、人間の視覚化、マシンビジョンまたは機械処理、バーコードの読み取り、光学文字認識または生体認識などの特別なタスクのためにモデル化された画像データを形成する。オプションの画像復号構成要素３４８は、コード化されたデータを分析３２８により分析できるデータに変換する。コード化されたデータは、目的を持ってコード化（暗号化システムのように）または生体的にコード化（人間の目の虹彩のように）することができる。オプションの信号処理モデル化構成要素３５０は、画像データ上で、非線形騒音削減、スケーリング、歪みまたは座標再マッピング、機能検出や分類のような高度な機能など、信号処理作用をモデル化する。
【０１０８】
光学モデル化構成要素３２４と撮像モデル化構成要素３２６（１）のいずれか、または両方は、データを分析構成要素３２８へ送信できる。撮像モデル化構成要素３２６（１）から分析構成要素３２８へ送信されたデータは、モデル化されたアナログおよび／またはデジタルデータ、画像データの統計、および／またはモデル化された画像スタックを含むことができる。光学モデル化構成要素３２４から分析構成要素３２８へ送信されたデータは、（ａ）モデル化されている光学システムのパラメータ、（ｂ）光線伝播データ（例えば、分析構成要素３２８にも送信される光伝播データ）、（ｃ）光学モデル化構成要素３２４の構成データ、を含むことができる。構成データは、撮像モデル化構成要素３２６（１）により提供される画像スタックの平面に対応するそれぞれの構成のデータを含むことができる。
【０１０９】
分析構成要素３２８は、光学モデル化構成要素３２４および／または撮像モデル化構成要素３２６（１）からのデータを容認して、得たデータの数字を最適化構成要素３２２に渡す。分析構成要素３２８は、リトグラフィック処理のウェハーをちょうど上回るエネルギー分布にあるＰＳＦのエッジの鋭さを測定するオプションの空中画像エッジ傾斜構成要素３５２を含むことができる。エッジが鋭ければ鋭いほど、ウェハーに形成されるパターンの整合性が高い。
【０１１０】
分析構成要素３２８は、失敗確率警告を検出確率に比較することにより、復号化アルゴリズムに配置できる確信度を示すオプションのデコーダＲＯＣ（レシーバー／操作特性）曲線構成要素３５４も含むことができる。ＲＯＣ特性は、例えば、画像再構成構成要素３４６やモデル化構成要素３２４のことがある画像復号構成要素３４８の信頼性測定として、最適化構成要素３２２に与えることができる。
【０１１１】
分析構成要素３２８は、受け取った画質の数値的評価を提供するオプションの画質測定基準構成要素３５６も含むことができる。構成要素３５６は、例えば、人間の視覚応答に関連する質の測定基準を、一部の波長（色）と空間周波数を軽減し、その他を強調して、計算することができる。また、構成要素３５６は、例えば、指定の空間周波数やＰＳＦの第一のエアリーディスクの半径のような、画質に影響を与えることがわかっている撮像システムの特性を計算することができる。
【０１１２】
分析構成要素３２８は、構成の機能として偏角を記述するオプションの一定反応測定基準構成要素３５８も含むことができる（構成がここでもオプションのモデル化構成要素３２４の偏角を意味する場合）。構成要素３５８で計算できる測定基準は、構成での密度偏角、位相偏角（空間移動）、信号対騒音偏角、収差偏角を含む。分析構成要素３２８は、構成要素３２２を最適化するためのスコアデータを作る。スコアデータは、単独のスカラー値、またはオプティマイザーが到達しようとする目標値のベクトルまたは行列のことがある。
【０１１３】
最適化構成要素３２２は、システムモデルの変数パラメータに変更を行う（例えば、光学システムモデル１７および／またはデジタルシステムモデル１８）。最適化構成要素３２２は、Ｎｅｌｄｅｒ−Ｍｅａｄの滑降シンプレクス法、遺伝的アルゴリズム、減衰最小二乗法などのアルゴリズムを使用して変更を決定する。最適化構成要素３２２は、分析構成要素３２８により、モデル化構成要素３２４および／または撮像構成要素３２６により渡されたデータから取得される光学システム設計のメリット表示質の数値を受容する。最適化構成要素３２２は、システム設計の目標（例えば、目標２４）がいつ満たされるかを決定する。
【０１１４】
図１２は、ある実施例に従い、検出器から撮像された物への反射を最低限に抑える光学システムを設計するために設計最適化システムで使用されている構成要素間の関係、これらの構成要素の機能を説明する。ＦＰＡの画像平面への物の情報の伝播や撮像をモデル化するために、光学システムモデル化構成要素４２４が項目対画像モデル化構成要素４３０を使用して、画像対物モデル化構成要素４３２がＦＰＡから物へ反射された照明の伝播をモデル化する。構成要素４３０と４３２は、システム設計のデータを使用することができる（例えば、構成要素４３０と４３２のいずれかは上記のように外部の光学シミュレータ５２のことがある、または、カスタムまたはユーザー定義構成要素のことがあり、光学システムモデル１７のデータを使用することができる）。物対画像モデル化構成要素４３０と画像対物モデル化構成要素４３２は、モデル化データを分析構成要素４２８に渡す。フィルタ生成構成要素４２６は、フィルタを形成する。構成要素４２６は、画像再構成構成要素４３４も含む。分析構成要素４２８は、検出された画像を分析する。画質分析構成要素４３６はフィルタされた（つまり、再構成された）画像を分析し（例えば、フィルタされた画像を測定基準２０Ｂ（１）に比較することにより）、反射指数分析構成要素４３８は反射指数を分析する（例えば、反射指数を決定するために、ＦＰＡからの反射を表す画像対項目モデル化構成要素４３２からのデータを分析）。分析構成要素４２８は、最適化構成要素４２２のためのメリットデータ（例えばスコア）の数値を形成するために構成要素４３６と４３８からのデータを使用する。最適化構成要素４２２は、システムモデルの変数パラメータ（例えば、光学システムモデル１７またはデジタルモデル１８のパラメータ）に変更を行い、画質（構成要素４３０によりモデル化され、構成要素４２６によりフィルタされて再構成され、構成要素４３６により分析される）と画像対項目反射（構成要素４３２によりモデル化され、構成要素４３８により分析される）がすべて設計目標を満たすまで、変更を続ける。
【０１１５】
図１５は、赤外線監視装置の光学システム設計７００の例を示す。システム設計７００は、例えば、図４の設計最適化システム１２（２）による最適化に適している。光学システム設計７００は、レンズ７０２、開口停止７０４、検出器７０８とともに説明的に示される。検出器７０８は、例えば、非冷却型マイクロボロメータである。検出器７０８は、ゲルマニウムのカバー板７０６を含み、ＦＰＡ７０９を持つ。ゲルマニウムのカバー板７０６は、例えば、検出器７０８のシールと光学窓を形成する。特に、光学システム設計７００はレンズ７０２の表面７０３に波面符号化を含む。
【０１１６】
赤外線監視装置は、既知の焦点位置から＋／−１００μｍ、画像平面７０９（軸上の完全に縦方向のフィールド上に表示）の［ｘ＝０、ｙ＝０］および［ｘ＝０、ｙ＝０．８］のフィールド角、８μｍ、１０μｍ、１２μｍの波長で検出器７０８を取り付けて操作できる。単独のレンズ設計用の第一の順番のパラメータは、１１ｍｍ焦点長、Ｆ／０．９、名目上の表示フィールド＋／−４度、物体距離２５０メートル、２０ｍｍ未満の光学総合追跡を含む。
【０１１７】
光学設計７００は、例えば、外部光学シミュレータ５２によりシミュレーションできる。この例では、再構成される画像は不要なので、再構成フィルタと画像再構成は利用されない（この例の出力は、光学システム設計７００のビューフィールドの「ホットスポット」の存在を含むことである）。しかしながら、最適化中、デジタル処理は、ＰＳＦを表す編集上スタックされた数字行列の内積を計算することにより、ＰＳＦの指数を計算するために使用されることがある。
【０１１８】
以下にリストする３つの測定基準の例は、光学システム設計７００の最適化中にアナライザ構成要素７８内で設定される。認識されるように、システム設計７００の最適化は、設計選択に関して、測定基準が多くても少なくても利用することができる
測定基準１ ＰＳＦの総合指数
測定基準２ 任意のＰＳＦの最低指数
測定基準３ すべてのＰＳＦの指数の分布。
【０１１９】
測定基準１、測定基準２、測定基準３は、例えば、外部のデジタルシミュレータで実行するために設定されることがある（例えば、図４の外部デジタルシミュレータ５４）。この例では、コードサンプルがＭＡＴＬＡＢによる実行のために含まれる。以下のコードサンプル１測定基準１は、測定基準１のコード例を示す。
【０１２０】
コードサンプル１測定基準１
【０１２１】
【数１】
コードサンプル１測定基準１では、ＰＳＦの総合指数の指定のセットまたはスタックは、ＰＳＦがさまざまな光学構成のＰＳＦであるとき、編集上スタックされたＰＳＦデータの内積を追加することにより決定される。この値は、例えば、オプティマイザ構成要素８０への出力のスコアを決定するとき、アナライザ構成要素７８により利用される。
【０１２２】
コードサンプル２測定基準２は、測定基準２のコード例を示す。
【０１２３】
コードサンプル２測定基準２
【０１２４】
【数２】
コードサンプル２測定基準２では、ＰＳＦの総合指数の指定のセットまたはスタックは、ＰＳＦがさまざまな光学構成のＰＳＦであるとき、編集上スタックされたＰＳＦデータの内積の最低を見つけることにより、決定される。この値は、例えば、オプティマイザ構成要素８０への出力のスコアを決定するとき、アナライザ構成要素７８により利用される。
【０１２５】
コードサンプル３測定基準３は、測定基準３のコード例を示す。
【０１２６】
コードサンプル３測定基準３
【０１２７】
【数３】
コードサンプル３測定基準３では、ＰＳＦの総合指数の指定のセットまたはスタックは、ＰＳＦがさまざまな光学構成のＰＳＦであるとき、編集上スタックされたＰＳＦデータの内積の分布を計算することにより、決定される。この値は、例えば、オプティマイザ構成要素８０への出力のスコアを決定するとき、アナライザ構成要素７８により利用される。
【０１２８】
アナライザ構成要素７８は、測定基準１−３の結果を、オプティマイザ構成要素８０へ渡す単独のスコアに組み合わせることができる。例えば、スコアを決定するために、アナライザ構成要素７８は、各結果に重み、またはスケールを適用することができる。操作者または設計者は、例えば、各結果の重み、アルゴリズム的に決定できる重みを定義することができる。オプティマイザ構成要素８０は、その後、光学システム設計７００の目標を取得するために表面７０３のパラメータを調整する。これらの目標は、例えば、高指数、高い最低指数、低分散のことがある。このように、この例では、オプティマイザ構成要素８０は、測定基準１からの指数値出力を最高に、測定基準２からの最低ＰＳＦ指数出力を最高に、測定基準３からのＰＳＦ指数出力を最低にしようとする。これらの目標は、最高の信号対騒音比、または、騒音指数が一定のときＰＳＦの内積として定義される信号強度に依存する追跡／検出アルゴリズムに適している。
【０１２９】
図１６は、波面の符号化なしで、図１５の光学システム設計７００から決定されるスポットダイアグラムの例を示す。各スポットダイアグラムは、それぞれ、−１００μｍ、焦点、＋１００μｍの構成１−３、軸上（スポットダイアグラムの上の列）、軸外（スポットダイアグラムの下の列）全体で記号（「＋」＝８μｍ、「ｘ」＝１０μｍ、「四角」＝１２μｍ）で記されている３つの波長を含む。図１７は、焦点の位置にある検出器７０８による画像平面の正接（Ｔ）とサジタル（Ｓ）のフィールドポイント、［ｘ＝０、ｙ＝０］および［ｘ＝０、ｙ＝０．８］ｍｍの多色（８μｍ‐１２μｍ波長）回折ＭＴＦの例を示す。図１８は、焦点から−１００μｍに位置する検出器７０８による画像平面の正接（Ｔ）とサジタル（Ｓ）のフィールドポイント、［ｘ＝０、ｙ＝０］および［ｘ＝０、ｙ＝０．８］ｍｍの多色（８μｍ‐１２μｍ波長）回折ＭＴＦの例を示す。図１９は、焦点から＋１００μｍに位置する検出器７０８による画像平面の正接（Ｔ）とサジタル（Ｓ）のフィールドポイント、［ｘ＝０、ｙ＝０］および［ｘ＝０、ｙ＝０．８］ｍｍの多色（８μｍ‐１２μｍ波長）回折ＭＴＦの例を示す。図１７から図１８では、検出器の取り付けによりＭＴＦが変化することが明らかである。図１８では、サジタル（Ｓ）フルフィールドＭＴＦはミリメートルあたり１０サイクル以下ではナルを有し、ミリメートルあたり１０から２０の間でゼロに非常に近いままである。
【０１３０】
図２０は、検出器７０８の＋／−１００μｍの取り付けのために波面符号化なしの光学システム設計７００のＰＳＦの例を示す。図２０は、図２０が検出器７０８によるサンプリング処理後にデジタルＰＳＦを表示することを除けば、図１６と同じである。図２０では、ＰＳＦの変異は単独のピクセルよりも大きいので、検出器により「見られる」ことが明らかである。そうでなければ、ＰＳＦは同じに見える。ＰＳＦは、８μｍ、１０μｍ、１２μｍで軸上（左半分）であり同じ波長で軸以外（右半分）で検出器７０８の−１００μｍの取り付けのために、左から右、上の列である。真中の列は焦点が合う。下の列は＋１００μｍの検出機７０８の取り付け位置である。
【０１３１】
図２１は、最適化波面符号化のある（つまり、図４の設計最適化システム１２（２）による最適過後）、図１５の光学システム設計７００から決定されたスポットダイアグラムの例を示す。各スポットダイアグラムは、それぞれ、−１００μｍ、焦点、＋１００μｍの構成１−３全体で、および軸上（スポットダイアグラムの上の列）と軸外（スポットダイアグラムのしたの列）で記号（「＋」＝８μｍ、「ｘ」＝１０μミリ、「四角」＝１２μｍ）で記された３つの波長を含む。図２２は、焦点の位置にある検出器７０８による画像平面の正接（Ｔ）とサジタル（Ｓ）フィールドポイント［ｘ＝０、ｙ＝０］および［ｘ＝０、ｙ＝０．８］の多色（８μｍ‐１２μｍの波長）回折ＭＴＦの例を示す。図２３は、焦点から−１００μｍの位置にある検出器７０８による画像平面の正接（Ｔ）とサジタル（Ｓ）フィールドポイント［ｘ＝０、ｙ＝０］および［ｘ＝０、ｙ＝０．８］の多色（８μｍ‐１２μｍの波長）回折ＭＴＦの例を示す。図２４は、焦点から＋１００μｍの位置にある検出器７０８による画像平面の正接（Ｔ）とサジタル（Ｓ）フィールドポイント［ｘ＝０、ｙ＝０］および［ｘ＝０、ｙ＝０．８］の多色（８μｍ‐１２μｍの波長）回折ＭＴＦの例を示す。図２２から図２４では、ＭＴＦは図１６から図１８よりも検出器の取り付けによる差が少ないことが明らかである。多色ＭＴＦは、ミリメートルあたり２０サイクル前にはゼロを有することがない。また、ＭＴＦは、最適化前、図１８に比較してミリメートルあたり１０から２０サイクルの間でゼロをはるかに上回ったままである。
【０１３２】
図２５は、検出器７０８の＋／−１００μｍの取り付けのための最適化波面符号化のある光学システム設計７００のＰＳＦ例を示す。図２５では、ＰＳＦの偏角は単独のピクセルよりも大きいので、検出器により「見られる」が、コードサンプル１から３により記述される重みメリット機能により測定されるようにＰＳＦは図２０よりももっと類似することが明らかである。図２５のＰＳＦは、左から右、８μｍ、１０μｍ、１２μｍの軸上（左半分）の検出器７０８の−１００μｍの上の列と同じ波長の軸外（左半分）である。真中の列は焦点である。下の列は＋１００μｍ検出器７０８の取り付けである。
【０１３３】
最適化前の表面７０３の式は以下の通り。
【０１３４】
【数４】
この例では、最適後、表面７０３は以下のように定義できる。
【０１３５】
【数５】
本明細書の範囲を逸脱することなく、上記の方法とシステムに変更を行うことができる。このように、上記説明に含まれる内容、または添付の図面に表示される内容は、説明するためであって限定するものではないことに留意されたい。以下の請求は、本明細書で説明したすべての一般的および特別な機能とともに、本方法とシステムの範囲のすべての明細に及ぶことを意図するものであり、表現上の問題としてはこの間に収まると言える。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】光学システム設計を最適化するためのシステム実施例を示す。
【図２】光学システム設計およびデジタルシステム設計を最適化するためのシステム実施例を示す。
【図３】構成要素のワークスペース操作を説明する。
【図４】光学システム設計およびデジタルシステム設計を最適化するために構成要素を使用するシステム実施例を示す。
【図５】位相変調光学を有する光学システム設計を最適化するためのシステム実施例を示す。
【図６】位相変調光学によりデジタルシステムモデルおよび光学システムモデルを最適化するための処理実施例を説明するフローチャートである。
【図７】位相変調光学によりデジタルシステムモデルおよび光学システムモデルを最適化するための処理実施例を説明するフローチャートである。
【図８】一実施例に従い、光学およびデジタルシステム設計の並列最適化を説明する概略図である。
【図９】一実施例に従い、光学およびデジタルシステム設計の分散最適化を説明する概略図である。
【図１０】一実施例に従い、光学およびデジタルシステム設計を最適化するための構成要素間の関係例を説明する。
【図１１】一実施例に従い、図１０の関係の詳細例を示す。
【図１２】反射防止システム用の設計方法論の例を説明する操作図である。
【図１３】一実施例における１つの設計最適化システムの操作を説明するコンピュータ画面の表示を示す。
【図１４】図１３の設計最適化システムの操作後のコンピュータ画面表示を示す。
【図１５】赤外線探求装置用光学システム設計例を示す。
【図１６】波面符号化なしで、図１５の光学システム設計から決定されたスポットダイアグラム例を示す。
【図１７】波面符号化なしで、図１５の光学システム設計用に最も焦点の合う位置にある検出器により画像平面内の正接およびサジタルのフィールドポイントのための多色回折ＭＴＦ例を示す。
【図１８】波面符号化なしで、図１５の光学システム設計用に焦点から−１００μｍに位置する検出器により画像平面内の正接およびサジタルのフィールドポイントのための多色回折ＭＴＦ例を示す。
【図１９】波面符号化なしで、図１５の光学システム設計用に焦点から＋１００μｍに位置する検出器により画像平面内の正接およびサジタルのフィールドポイントのための多色回折ＭＴＦ例を示す。
【図２０】波面符号化なしで、検出器の＋／−１００μｍの取り付け用、図１５の光学システム設計のためのＰＳＦ例を示す。
【図２１】最適化された波面符号化を備える図１５の光学システム設計から決定されたスポットダイアグラムの例を示す。
【図２２】最適化された波面符号化を備える図１５の光学システム設計用に、焦点位置にある検出器により画像平面内の正接およびサジタルのフィールドポイント用多色回折ＭＴＦの例を示す。
【図２３】最適化された波面符号化を備える図１５の光学システム設計用に、焦点から−１００μｍに位置する検出器により画像平面内の正接およびサジタルのフィールドポイント用多色回折ＭＴＦの例を示す。
【図２４】最適化された波面符号化を備える図１５の光学システム設計用に、焦点から＋１００μｍに位置する検出器により画像平面内の正接およびサジタルのフィールドポイント用多色回折ＭＴＦの例を示す。
【図２５】検出器の＋／−１００μｍの取り付け用に最適化された波面符号化を備える図１５の光学システム設計用ＰＳＦの例を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータが読み取り可能な媒体上に保管された命令を備えるソフトウェア製品であって、前記命令はコンピュータにより実行されると、光学システム設計とデジタルシステム設計を最適化するためのステップを実行し、前記命令は、スコアを作り出すために、
前記光学システム設計の光学モデルをシミュレーションするための命令と、
前記デジタルシステム設計のデジタルモデルをシミュレーションするための命令と、
前記光学モデルのシミュレーションされた出力と前記デジタルモデルのシミュレーションされた出力を分析するための命令と、
前記スコアに基き前記光学モデルおよびデジタルモデルを変更するための命令と
を備えているソフトウェア製品。
【請求項２】
前記シミュレーションするための命令、前記分析するための命令、および前記変更するための命令は、前記光学およびデジタルシステム設計の目標が達成されるまで再実行される、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項３】
前記光学モデルをシミュレーションするための前記命令は、外部の光学シミュレータを操作するための命令を備えている、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項４】
前記デジタルモデルをシミュレーションするための前記命令は、外部のデジタルシミュレータを操作するための命令を備えている、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項５】
外部のシミュレータから、（ａ）前記光学モデルをシミュレーションするための前記命令、（ｂ）前記デジタルモデルをシミュレーションするための命令、（ｃ）前記分析するための命令、および（ｄ）前記変更するための命令、のうち１つ以上の実行を開始するための命令をさらに備えている、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項６】
前記分析するための命令は、前記スコアを作り出すために、前記光学およびデジタルモデルのシミュレーションされた出力を分析するために外部の光学シミュレータおよび外部のデジタルシミュレータを操作するための命令を備えている、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項７】
前記分析するための命令は、１つ以上の結果を作り出すために、目標により定義された１つ以上の測定基準に対して前記光学モデルおよびデジタルモデルのシミュレーションされた出力を比較するための命令を備え、さらに、前記スコアを作り出すために前記結果を処理するための命令を備えている、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項８】
前記処理のための命令は、前記結果のそれぞれにスカラー、線形、非線形、連続、非連続関数またはアルゴリズムの１つで重みをつけるための命令を備えている、請求項７に記載のソフトウェア製品。
【請求項９】
グラフィカルユーザーインターフェイス内で構成要素を実装するための命令をさらに備え、前記構成要素は光学モデルをシミュレーションするための前記命令の実行を制御する、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項１０】
グラフィカルユーザーインターフェイス内で構成要素を実装するための命令をさらに備え、前記構成要素はデジタルモデルをシミュレーションするための前記命令の実行を制御する、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項１１】
グラフィカルユーザーインターフェイス内で構成要素を実装するための命令をさらに備え、前記構成要素は前記分析するための命令の実行を制御する、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項１２】
グラフィカルユーザーインターフェイス内で構成要素を実装するための命令をさらに備え、前記構成要素は前記変更するための命令の実行を制御する、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項１３】
グラフィカルユーザーインターフェイス内で複数の構成要素を実装するための命令をさらに備え、前記構成要素は、（ａ）光学モデルをシミュレーションするための前記命令、（ｂ）デジタルモデルをシミュレーションするための前記命令、（ｃ）前記分析するための命令、および（ｄ）前記変更するための命令、の実行を制御し、さらに、構成要素間でデータを選択的に共有するための命令を備える、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項１４】
ツールボックスに複数のテンプレートの構成要素を形成するための命令と、前記テンプレートの構成要素から前記構成要素を生成するための命令とをさらに備える、請求項１３に記載のソフトウェア製品。
【請求項１５】
前記構成要素をプログラムで作成するための命令をさらに備える、請求項１３に記載のソフトウェア製品。
【請求項１６】
構成要素を作成または変更するための構成要素エディタを実装するための命令をさらに備える、請求項１３に記載のソフトウェア製品。
【請求項１７】
実行するために、分散処理システム上で１つ以上の構成要素を分散するための命令をさらに備える、請求項１３に記載のソフトウェア製品。
【請求項１８】
前記構成要素の１つ以上の特性を特定するための命令をさらに備える、請求項１３に記載のソフトウェア製品。
【請求項１９】
一部の特性を変数、ピックアップ、固定、またはアルゴリズムとして指定するための命令をさらに備える、請求項１８に記載のソフトウェア製品。
【請求項２０】
前記変更するための命令は、前記光学モデルと前記デジタルモデルのうち１つまたは両方を変更するために、変数特性を変更するための命令を備える、請求項１９に記載のソフトウェア製品。
【請求項２１】
構成要素間でデータ共有を特定するために、前記構成要素でピンを実装するための命令をさらに備える、請求項１３に記載のソフトウェア製品。
【請求項２２】
前記変更するための命令は、収差を合わせるための命令をさらに備える、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項２３】
前記変更するための命令は、前記光学モデル内で位相光学を実装するための命令をさらに備える、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項２４】
前記変更するための命令は、さらに、前記位相光学により生じた影響を復号するために、前記デジタルモデル内にフィルタを実装するための命令を備える、請求項２３に記載のソフトウェア製品。
【請求項２５】
前記変更するための命令は、特別のレチクルを実装するための命令をさらに備える、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項２６】
前記変更するための命令は、前記スコアと前記光学およびデジタルモデルの以前の変更に基き、前記光学モデルおよび前記デジタルモデルを変更するための命令を備える、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項２７】
前記光学システム設計およびデジタルシステム設計のうち１つ以上の目標を特定するための命令をさらに備える、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項２８】
前記目標は、（ａ）前記光学モデルにより形成された画質、（ｂ）前記光学およびデジタルモデルからの出力のタスクベースのユーティリティ、（ｃ）前記光学およびデジタルシステム設計の実装費用、（ｄ）前記光学およびデジタルシステム設計の前記実装のサイズ、（ｅ）前記光学およびデジタルシステム設計の低電力消費、の１つ以上を備える、請求項２７に記載のソフトウェア製品。
【請求項２９】
前記分析するための命令は、前記スコアを作り出すために、前記光学モデルのシミュレーションされた出力を分析するために外部の光学シミュレータを制御するための命令を備える、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項３０】
前記分析するための命令は、前記スコアを作り出すために、前記光学モデルのシミュレーションされた出力を分析するために外部のデジタルシミュレータを制御するための命令を備える、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項３１】
前記光学およびデジタルモデルから画像および他の情報を表示するための命令をさらに備える、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項３２】
最適化された光学およびデジタルモデルの予想能力を出力するための命令をさらに備える、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項３３】
前記変更するための命令は、前記光学およびデジタルモデルのうち１つまたは両方を変更するために、外部の光学シミュレータと外部のデジタルシミュレータを操作するための命令を備える、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項３４】
コンピュータが読み取り可能な媒体上に保管された命令を備えるソフトウェア製品であって、コンピュータにより実行されると、前記命令は波面符号化により光学システムを最適化するためのステップを実行し、前記命令は、
前記光学システム設計の光学モデルをシミュレーションするための命令と、
スコアを作り出すために前記光学モデルのシミュレーションされた出力を分析するための命令と、
前記スコアに基き前記光学モデル内で位相変更光学を実装するなど、前記光学モデルを変更するための命令と
を備えるソフトウェア製品。
【請求項３５】
前記シミュレーションするための命令、前記分析するための命令、および前記変更するための命令は、前記光学システム設計の目標が達成されるまで再実行する、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項３６】
前記光学モデルをシミュレーションするための前記命令は、外部の光学シミュレータを操作するための命令を備える、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項３７】
外部シミュレータから、（ａ）前記シミュレーションするための命令、（ｂ）前記分析するための命令、および（ｃ）前記変更するための命令のうち１つ以上の実行を開始するための命令をさらに備える、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項３８】
前記分析するための命令は、前記スコアを作り出すために、前記光学モデルのシミュレーションされた出力を分析するために外部の光学シミュレータを操作するための命令を備える、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項３９】
前記分析するための命令は、１つ以上の結果を作り出すために、目標により定義される１つ以上の測定基準に対して前記光学モデルのシミュレーションされた出力を比較するための命令を備え、さらに、前記スコアを作り出すために前記結果を処理するための命令を備える、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項４０】
前記処理するための命令は、それぞれの結果をスカラー、線形、非線形、連続、非連続関数またはアルゴリズムの１つで重みをつけるための命令を備える、請求項３９に記載のソフトウェア製品。
【請求項４１】
グラフィカルユーザーインターフェイス内に構成要素を実装するための命令をさらに備え、前記構成要素は光学モデルをシミュレーションするための前記命令の実行を制御する、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項４２】
グラフィカルユーザーインターフェイス内に構成要素を実装するための命令をさらに備え、前記構成要素は前記分析するための命令の実行を制御する、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項４３】
グラフィカルユーザーインターフェイス内に構成要素を実装するための命令をさらに備え、前記構成要素は前記変更するための命令の実行を制御する、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項４４】
グラフィカルユーザーインターフェイス内に複数の構成要素を実装するための命令をさらに備え、前記構成要素は、（ａ）前記光学モデルをシミュレーションするための前記命令、（ｂ）前記分析するための命令、（ｃ）前記変更するための命令、の実行を制御し、さらに、構成要素間でデータを選択的に共有するための命令を備える、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項４５】
構成要素間で共有するデータを特定するために、前記構成要素でピンを実装するための命令をさらに備える、請求項４４に記載のソフトウェア製品。
【請求項４６】
ツールボックスに複数のテンプレート構成要素を形成するための命令、および前記テンプレート構成要素から前記構成要素を生成するための命令をさらに備える、請求項４４に記載のソフトウェア製品。
【請求項４７】
前記構成要素をプログラムで作成するための命令をさらに備える、請求項４４に記載のソフトウェア製品。
【請求項４８】
構成要素を作成または変更するための構成要素のエディタを実装するための命令をさらに備える、請求項４４に記載のソフトウェア製品。
【請求項４９】
実行するために、分散処理システムで１つ以上の構成要素を分散するための命令をさらに備える、請求項４４に記載のソフトウェア製品。
【請求項５０】
前記構成要素の１つ以上の特性を特定するための命令をさらに備える、請求項４４に記載のソフトウェア製品。
【請求項５１】
一部の特性を、変数、ピックアップ、固定、またはアルゴリズムとして指定するための命令をさらに備える、請求項５０に記載のソフトウェア製品。
【請求項５２】
前記変更するための命令は、前記光学モデルを変更するために変数特性を変更するための命令を備える、請求項５１に記載のソフトウェア製品。
【請求項５３】
前記変更するための命令は収差を合わせるための命令を備える、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項５４】
前記変更するための命令は特別のレチクルを実装するための命令を備える、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項５５】
前記変更するための命令は、前記スコアと前記光学モデルの以前の変更に基き、前記光学モデルを変更するための命令を備える、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項５６】
前記分析するための命令は、前記スコアを作り出すために、前記光学モデルのシミュレーションされた出力を分析するために外部の光学シミュレータを制御するための命令を備える、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項５７】
画像と前記光学モデルのその他の情報を表示するための命令をさらに備える、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項５８】
前記最適化された光学モデルの予想能力を出力するための命令をさらに備える、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項５９】
前記光学システム設計の目標を特定するための命令をさらに備える、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項６０】
前記目標は、（ａ）前記光学モデルにより形成される画質、（ｂ）前記光学モデルからの出力のタスクベースのユーティリティ、（ｃ）前記光学システム設計の実装費用、（ｄ）前記光学システム設計の前記実装のサイズ、および（ｅ）前記光学システム設計の低電力消費、のうち１つ以上を備える、請求項５９に記載のソフトウェア製品。
【請求項６１】
前記変更するための命令は、前記光学モデルを変更するために外部の光学シミュレータを操作するための命令を備える、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項６２】
光学およびデジタルシステム設計を最適化するための方法であって、前記光学システム設計の光学モデルを生成するステップと、
前記デジタルシステム設計のデジタルモデルを生成するステップと、スコアを作り出すために、前記光学およびデジタルモデルのシミュレーションされた出力を分析するステップと、
前記シミュレーションされた出力が１つ以上の目標を達成するかどうかを決定するために前記スコアを処理するステップと、
前記目標が達成されていない場合、前記光学モデルと前記デジタルモデルのうち少なくとも１つ以上の特性を変更するステップと、
前記目標が達成されるまで分析、処理、変更を繰り返すステップと、
前記光学およびデジタルモデルから最適化された光学システム設計および最適化されたデジタルシステム設計を生成するステップと
を備える方法。
【請求項６３】
前記目標を特定するステップをさらに備える、請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記光学モデルを生成する前記ステップは、テンプレートから作成された構成要素を使用する前記光学モデルを定義するためにグラフィカルユーザーインターフェイスと相互作用するステップを備える、請求項６２に記載の方法。
【請求項６５】
前記デジタルモデルを生成する前記ステップは、テンプレートから作成された構成要素を使用する前記デジタルモデルを定義するためにグラフィカルユーザーインターフェイスと相互作用するステップを備える、請求項６２に記載の方法。
【請求項６６】
前記変更ステップは前記構成要素の１つ以上の変数特性を変更するステップを備える、請求項６２に記載の方法。
【請求項６７】
前記変更ステップは前記光学モデル内に位相光学を実装するステップを備える、請求項６２に記載の方法。
【請求項６８】
前記目標は、（ａ）前記光学モデルにより形成される画質、（ｂ）前記デジタルモデルにより形成される画質、（ｃ）前記光学およびデジタルモデルからの出力のタスクベースのユーティリティ、（ｄ）前記光学およびデジタルシステム設計の実装費用、（ｅ）前記光学およびデジタルシステム設計の前記実装のサイズ、（ｆ）前記光学およびデジタルシステム設計の低電力消費、のうち１つ以上を備える、請求項６２に記載の方法。
【請求項６９】
光学およびデジタルシステム設計を最適化するためのシステムであって、
前記光学システム設計の光学モデルと、
前記デジタルシステム設計のデジタルモデルと、
前記光学モデルをシミュレーションするための光学シミュレータと、
前記デジタルモデルをシミュレーションするためのデジタルシミュレータと、
スコアを生成するために、前記光学およびデジタルモデルのシミュレーションされた出力を分析するためのアナライザと、
前記スコアに基き前記光学およびデジタルモデルを変更するためのオプティマイザと
を備えるシステム。
【請求項１】
コンピュータが読み取り可能な媒体上に保管された命令を備えるソフトウェア製品であって、前記命令はコンピュータにより実行されると、光学システム設計とデジタルシステム設計を最適化するためのステップを実行し、前記命令は、スコアを作り出すために、
前記光学システム設計の光学モデルをシミュレーションするための命令と、
前記デジタルシステム設計のデジタルモデルをシミュレーションするための命令と、
前記光学モデルのシミュレーションされた出力と前記デジタルモデルのシミュレーションされた出力を分析するための命令と、
前記スコアに基き前記光学モデルおよびデジタルモデルを変更するための命令と
を備えているソフトウェア製品。
【請求項２】
前記シミュレーションするための命令、前記分析するための命令、および前記変更するための命令は、前記光学およびデジタルシステム設計の目標が達成されるまで再実行される、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項３】
前記光学モデルをシミュレーションするための前記命令は、外部の光学シミュレータを操作するための命令を備えている、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項４】
前記デジタルモデルをシミュレーションするための前記命令は、外部のデジタルシミュレータを操作するための命令を備えている、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項５】
外部のシミュレータから、（ａ）前記光学モデルをシミュレーションするための前記命令、（ｂ）前記デジタルモデルをシミュレーションするための命令、（ｃ）前記分析するための命令、および（ｄ）前記変更するための命令、のうち１つ以上の実行を開始するための命令をさらに備えている、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項６】
前記分析するための命令は、前記スコアを作り出すために、前記光学およびデジタルモデルのシミュレーションされた出力を分析するために外部の光学シミュレータおよび外部のデジタルシミュレータを操作するための命令を備えている、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項７】
前記分析するための命令は、１つ以上の結果を作り出すために、目標により定義された１つ以上の測定基準に対して前記光学モデルおよびデジタルモデルのシミュレーションされた出力を比較するための命令を備え、さらに、前記スコアを作り出すために前記結果を処理するための命令を備えている、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項８】
前記処理のための命令は、前記結果のそれぞれにスカラー、線形、非線形、連続、非連続関数またはアルゴリズムの１つで重みをつけるための命令を備えている、請求項７に記載のソフトウェア製品。
【請求項９】
グラフィカルユーザーインターフェイス内で構成要素を実装するための命令をさらに備え、前記構成要素は光学モデルをシミュレーションするための前記命令の実行を制御する、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項１０】
グラフィカルユーザーインターフェイス内で構成要素を実装するための命令をさらに備え、前記構成要素はデジタルモデルをシミュレーションするための前記命令の実行を制御する、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項１１】
グラフィカルユーザーインターフェイス内で構成要素を実装するための命令をさらに備え、前記構成要素は前記分析するための命令の実行を制御する、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項１２】
グラフィカルユーザーインターフェイス内で構成要素を実装するための命令をさらに備え、前記構成要素は前記変更するための命令の実行を制御する、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項１３】
グラフィカルユーザーインターフェイス内で複数の構成要素を実装するための命令をさらに備え、前記構成要素は、（ａ）光学モデルをシミュレーションするための前記命令、（ｂ）デジタルモデルをシミュレーションするための前記命令、（ｃ）前記分析するための命令、および（ｄ）前記変更するための命令、の実行を制御し、さらに、構成要素間でデータを選択的に共有するための命令を備える、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項１４】
ツールボックスに複数のテンプレートの構成要素を形成するための命令と、前記テンプレートの構成要素から前記構成要素を生成するための命令とをさらに備える、請求項１３に記載のソフトウェア製品。
【請求項１５】
前記構成要素をプログラムで作成するための命令をさらに備える、請求項１３に記載のソフトウェア製品。
【請求項１６】
構成要素を作成または変更するための構成要素エディタを実装するための命令をさらに備える、請求項１３に記載のソフトウェア製品。
【請求項１７】
実行するために、分散処理システム上で１つ以上の構成要素を分散するための命令をさらに備える、請求項１３に記載のソフトウェア製品。
【請求項１８】
前記構成要素の１つ以上の特性を特定するための命令をさらに備える、請求項１３に記載のソフトウェア製品。
【請求項１９】
一部の特性を変数、ピックアップ、固定、またはアルゴリズムとして指定するための命令をさらに備える、請求項１８に記載のソフトウェア製品。
【請求項２０】
前記変更するための命令は、前記光学モデルと前記デジタルモデルのうち１つまたは両方を変更するために、変数特性を変更するための命令を備える、請求項１９に記載のソフトウェア製品。
【請求項２１】
構成要素間でデータ共有を特定するために、前記構成要素でピンを実装するための命令をさらに備える、請求項１３に記載のソフトウェア製品。
【請求項２２】
前記変更するための命令は、収差を合わせるための命令をさらに備える、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項２３】
前記変更するための命令は、前記光学モデル内で位相光学を実装するための命令をさらに備える、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項２４】
前記変更するための命令は、さらに、前記位相光学により生じた影響を復号するために、前記デジタルモデル内にフィルタを実装するための命令を備える、請求項２３に記載のソフトウェア製品。
【請求項２５】
前記変更するための命令は、特別のレチクルを実装するための命令をさらに備える、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項２６】
前記変更するための命令は、前記スコアと前記光学およびデジタルモデルの以前の変更に基き、前記光学モデルおよび前記デジタルモデルを変更するための命令を備える、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項２７】
前記光学システム設計およびデジタルシステム設計のうち１つ以上の目標を特定するための命令をさらに備える、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項２８】
前記目標は、（ａ）前記光学モデルにより形成された画質、（ｂ）前記光学およびデジタルモデルからの出力のタスクベースのユーティリティ、（ｃ）前記光学およびデジタルシステム設計の実装費用、（ｄ）前記光学およびデジタルシステム設計の前記実装のサイズ、（ｅ）前記光学およびデジタルシステム設計の低電力消費、の１つ以上を備える、請求項２７に記載のソフトウェア製品。
【請求項２９】
前記分析するための命令は、前記スコアを作り出すために、前記光学モデルのシミュレーションされた出力を分析するために外部の光学シミュレータを制御するための命令を備える、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項３０】
前記分析するための命令は、前記スコアを作り出すために、前記光学モデルのシミュレーションされた出力を分析するために外部のデジタルシミュレータを制御するための命令を備える、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項３１】
前記光学およびデジタルモデルから画像および他の情報を表示するための命令をさらに備える、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項３２】
最適化された光学およびデジタルモデルの予想能力を出力するための命令をさらに備える、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項３３】
前記変更するための命令は、前記光学およびデジタルモデルのうち１つまたは両方を変更するために、外部の光学シミュレータと外部のデジタルシミュレータを操作するための命令を備える、請求項１に記載のソフトウェア製品。
【請求項３４】
コンピュータが読み取り可能な媒体上に保管された命令を備えるソフトウェア製品であって、コンピュータにより実行されると、前記命令は波面符号化により光学システムを最適化するためのステップを実行し、前記命令は、
前記光学システム設計の光学モデルをシミュレーションするための命令と、
スコアを作り出すために前記光学モデルのシミュレーションされた出力を分析するための命令と、
前記スコアに基き前記光学モデル内で位相変更光学を実装するなど、前記光学モデルを変更するための命令と
を備えるソフトウェア製品。
【請求項３５】
前記シミュレーションするための命令、前記分析するための命令、および前記変更するための命令は、前記光学システム設計の目標が達成されるまで再実行する、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項３６】
前記光学モデルをシミュレーションするための前記命令は、外部の光学シミュレータを操作するための命令を備える、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項３７】
外部シミュレータから、（ａ）前記シミュレーションするための命令、（ｂ）前記分析するための命令、および（ｃ）前記変更するための命令のうち１つ以上の実行を開始するための命令をさらに備える、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項３８】
前記分析するための命令は、前記スコアを作り出すために、前記光学モデルのシミュレーションされた出力を分析するために外部の光学シミュレータを操作するための命令を備える、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項３９】
前記分析するための命令は、１つ以上の結果を作り出すために、目標により定義される１つ以上の測定基準に対して前記光学モデルのシミュレーションされた出力を比較するための命令を備え、さらに、前記スコアを作り出すために前記結果を処理するための命令を備える、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項４０】
前記処理するための命令は、それぞれの結果をスカラー、線形、非線形、連続、非連続関数またはアルゴリズムの１つで重みをつけるための命令を備える、請求項３９に記載のソフトウェア製品。
【請求項４１】
グラフィカルユーザーインターフェイス内に構成要素を実装するための命令をさらに備え、前記構成要素は光学モデルをシミュレーションするための前記命令の実行を制御する、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項４２】
グラフィカルユーザーインターフェイス内に構成要素を実装するための命令をさらに備え、前記構成要素は前記分析するための命令の実行を制御する、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項４３】
グラフィカルユーザーインターフェイス内に構成要素を実装するための命令をさらに備え、前記構成要素は前記変更するための命令の実行を制御する、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項４４】
グラフィカルユーザーインターフェイス内に複数の構成要素を実装するための命令をさらに備え、前記構成要素は、（ａ）前記光学モデルをシミュレーションするための前記命令、（ｂ）前記分析するための命令、（ｃ）前記変更するための命令、の実行を制御し、さらに、構成要素間でデータを選択的に共有するための命令を備える、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項４５】
構成要素間で共有するデータを特定するために、前記構成要素でピンを実装するための命令をさらに備える、請求項４４に記載のソフトウェア製品。
【請求項４６】
ツールボックスに複数のテンプレート構成要素を形成するための命令、および前記テンプレート構成要素から前記構成要素を生成するための命令をさらに備える、請求項４４に記載のソフトウェア製品。
【請求項４７】
前記構成要素をプログラムで作成するための命令をさらに備える、請求項４４に記載のソフトウェア製品。
【請求項４８】
構成要素を作成または変更するための構成要素のエディタを実装するための命令をさらに備える、請求項４４に記載のソフトウェア製品。
【請求項４９】
実行するために、分散処理システムで１つ以上の構成要素を分散するための命令をさらに備える、請求項４４に記載のソフトウェア製品。
【請求項５０】
前記構成要素の１つ以上の特性を特定するための命令をさらに備える、請求項４４に記載のソフトウェア製品。
【請求項５１】
一部の特性を、変数、ピックアップ、固定、またはアルゴリズムとして指定するための命令をさらに備える、請求項５０に記載のソフトウェア製品。
【請求項５２】
前記変更するための命令は、前記光学モデルを変更するために変数特性を変更するための命令を備える、請求項５１に記載のソフトウェア製品。
【請求項５３】
前記変更するための命令は収差を合わせるための命令を備える、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項５４】
前記変更するための命令は特別のレチクルを実装するための命令を備える、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項５５】
前記変更するための命令は、前記スコアと前記光学モデルの以前の変更に基き、前記光学モデルを変更するための命令を備える、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項５６】
前記分析するための命令は、前記スコアを作り出すために、前記光学モデルのシミュレーションされた出力を分析するために外部の光学シミュレータを制御するための命令を備える、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項５７】
画像と前記光学モデルのその他の情報を表示するための命令をさらに備える、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項５８】
前記最適化された光学モデルの予想能力を出力するための命令をさらに備える、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項５９】
前記光学システム設計の目標を特定するための命令をさらに備える、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項６０】
前記目標は、（ａ）前記光学モデルにより形成される画質、（ｂ）前記光学モデルからの出力のタスクベースのユーティリティ、（ｃ）前記光学システム設計の実装費用、（ｄ）前記光学システム設計の前記実装のサイズ、および（ｅ）前記光学システム設計の低電力消費、のうち１つ以上を備える、請求項５９に記載のソフトウェア製品。
【請求項６１】
前記変更するための命令は、前記光学モデルを変更するために外部の光学シミュレータを操作するための命令を備える、請求項３４に記載のソフトウェア製品。
【請求項６２】
光学およびデジタルシステム設計を最適化するための方法であって、前記光学システム設計の光学モデルを生成するステップと、
前記デジタルシステム設計のデジタルモデルを生成するステップと、スコアを作り出すために、前記光学およびデジタルモデルのシミュレーションされた出力を分析するステップと、
前記シミュレーションされた出力が１つ以上の目標を達成するかどうかを決定するために前記スコアを処理するステップと、
前記目標が達成されていない場合、前記光学モデルと前記デジタルモデルのうち少なくとも１つ以上の特性を変更するステップと、
前記目標が達成されるまで分析、処理、変更を繰り返すステップと、
前記光学およびデジタルモデルから最適化された光学システム設計および最適化されたデジタルシステム設計を生成するステップと
を備える方法。
【請求項６３】
前記目標を特定するステップをさらに備える、請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記光学モデルを生成する前記ステップは、テンプレートから作成された構成要素を使用する前記光学モデルを定義するためにグラフィカルユーザーインターフェイスと相互作用するステップを備える、請求項６２に記載の方法。
【請求項６５】
前記デジタルモデルを生成する前記ステップは、テンプレートから作成された構成要素を使用する前記デジタルモデルを定義するためにグラフィカルユーザーインターフェイスと相互作用するステップを備える、請求項６２に記載の方法。
【請求項６６】
前記変更ステップは前記構成要素の１つ以上の変数特性を変更するステップを備える、請求項６２に記載の方法。
【請求項６７】
前記変更ステップは前記光学モデル内に位相光学を実装するステップを備える、請求項６２に記載の方法。
【請求項６８】
前記目標は、（ａ）前記光学モデルにより形成される画質、（ｂ）前記デジタルモデルにより形成される画質、（ｃ）前記光学およびデジタルモデルからの出力のタスクベースのユーティリティ、（ｄ）前記光学およびデジタルシステム設計の実装費用、（ｅ）前記光学およびデジタルシステム設計の前記実装のサイズ、（ｆ）前記光学およびデジタルシステム設計の低電力消費、のうち１つ以上を備える、請求項６２に記載の方法。
【請求項６９】
光学およびデジタルシステム設計を最適化するためのシステムであって、
前記光学システム設計の光学モデルと、
前記デジタルシステム設計のデジタルモデルと、
前記光学モデルをシミュレーションするための光学シミュレータと、
前記デジタルモデルをシミュレーションするためのデジタルシミュレータと、
スコアを生成するために、前記光学およびデジタルモデルのシミュレーションされた出力を分析するためのアナライザと、
前記スコアに基き前記光学およびデジタルモデルを変更するためのオプティマイザと
を備えるシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公表番号】特表２００７−５１３４２７（Ｐ２００７−５１３４２７Ａ）
【公表日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５４２７０７（Ｐ２００６−５４２７０７）
【出願日】平成１６年１２月１日（２００４．１２．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０４０２１８
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０５４９２７
【国際公開日】平成１７年６月１６日（２００５．６．１６）
【出願人】（５０５３６１４５１）シーディーエム オプティックス， インコーポレイテッド (10)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月１日（２００４．１２．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０４０２１８
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０５４９２７
【国際公開日】平成１７年６月１６日（２００５．６．１６）
【出願人】（５０５３６１４５１）シーディーエム オプティックス， インコーポレイテッド (10)
【Ｆターム（参考）】
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