SU1176281A1

SU1176281A1 - Monochromatic ix lens

Info

Publication number: SU1176281A1
Application number: SU843708010A
Authority: SU
Inventors: Григорий Исаевич Грейсух; Сергей Алексеевич Степанов
Original assignee: Пензенский Инженерно-Строительный Институт
Priority date: 1984-03-11
Filing date: 1984-03-11
Publication date: 1985-08-30

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может найти применение в проекционной фотолитографии, системах оптической обработки информации и т.д. 5The invention relates to optical instrumentation and may find application in projection photolithography, optical information processing systems, etc. 5

Цель изобретения - увеличение поля высококачественного изображения.The purpose of the invention is to increase the field of high-quality images.

На чертеже показана оптическая схема и ход лучей в объективе.The drawing shows the optical scheme and the path of the rays in the lens.

I На схеме показаны положительные 10 мениски 1 и 2, дифракционная линза 3, апертурная диафрагма 4, плоскости 5 и 6 преметов и изображений соответ·^ ственно’.I The diagram shows the positive 10 menisci 1 and 2, the diffraction lens 3, the aperture diaphragm 4, the planes 5 and 6 of the presets and images, respectively · ^ ’.

Как известно, для того, чтобы мо- и нохроматический объектив формировал изображение с высоким разрешением по большому полю, должны быть одновременно выполнены два условия: должны иметься возможности устранения всех 20 монохроматических аберраций третьего порядка и уровень остаточных аберраций высших порядков долей быть невысоким. Так как предлагаемый объектив имеет симметричный ход лучей, то в .25 третьем порядке требуется устранить лишь три аберрации: сферическую, астигматизм и кривизну поля. Сферическая аберрация во всех порядках устранена введением соответствующих эд поправок в закон чередования кольцевых зон дифракционной линзы. Необходимость одновременного устранения в объективе астигматизма и кривизны поля определяет связь меж- 35 ду радиусами кривизны поверхностей менисков. Указанные аберрации могут быть устранены одновременно лишь при выполненном условии Петцваля, а оно в данном случае выполняется только эд при равенстве радиусов кривизны поверхностей каждого мениска.As is known, in order for a monochromatic and monochromatic lens to form a high-resolution image over a large field, two conditions must be fulfilled simultaneously: it must be possible to eliminate all 20 third-order monochromatic aberrations and the level of residual aberrations of higher orders of fractions to be low. Since the proposed lens has a symmetrical ray path, in .25 of the third order it is required to eliminate only three aberrations: spherical, astigmatism, and field curvature. Spherical aberration in all orders was eliminated by introducing appropriate ed corrections into the law of alternating annular zones of a diffractive lens. The need to simultaneously eliminate astigmatism and field curvature in the lens determines the relationship between the radii of curvature of the meniscus surfaces. The indicated aberrations can be eliminated at the same time only if the Petzval condition is fulfilled, and in this case it is satisfied only if the radius of curvature of the surfaces of each meniscus is equal.

Равенство толщины воздушных промежутков мевду дифракционной линзой и менисками, отрицательные радиусы 45 /поверхностей первого и положительные радиусы второго менисков (что следует из оптической схемы объектива ), равенство радиусов кривизны поверхностей каждого мениска и, нако- 50 нец, заданные диапазоны допустимых значений .фокусного расстояния дифракционной линзы и толщины менисков являются исходными данными для решения уравнения устрайения астигматизма. Это уравнение составляется по известной методике.Equality of the thickness of air gaps between the diffraction lens and menisci, negative radii of 45 / surfaces of the first and positive radii of the second menisci (as follows from the optical layout of the lens), equality of radii of curvature of the surfaces of each meniscus and, finally, specified ranges of acceptable focal lengths. diffraction lenses and meniscus thicknesses are the initial data for solving the equation for eliminating astigmatism. This equation is compiled by a known method.

Физически реализуемые решения, обеспечивающие устранение астигматизма при указанных исходных данных, дают наборы конструктивных параметров, объединяемые тем, что силовым элементом является дифракционная линза, а тонкие и оптически слабые мениски выступают в роли корректоров полевых аберраций. При этом мениски располагаются вблизи плоскостей предметов и изображений, При такой компановке входной и выходной зрачки ^находятся далеко от плоскостей предметов и изображений соответственно и углы главных лучей с нормалями к поверхностям мениска оказываются небольшими даже при значительном удалении предметной точки от оси объектива! Это обуславливает низкий уровень аберраций высших порядков. Кроме того, в силу небольших расстояний от менисок до плоскостей предметов и изображений каждой паре сопряженных точек в этих плоскостях соответствуют очень тонкие пучки лучей, ' проходящих через мениски, что делает практически нулевыми четные полевые аберрации широких пучков.Physically feasible solutions that ensure the elimination of astigmatism with the indicated initial data provide sets of design parameters, combined by the fact that the power element is a diffraction lens, and thin and optically weak menisci act as correctors of field aberrations. In this case, menisci are located near the planes of objects and images. With this arrangement, the entrance and exit pupils are located far from the planes of objects and images, respectively, and the angles of the main rays with normals to the meniscus surfaces turn out to be small even if the object point is far from the lens axis! This leads to a low level of aberrations of higher orders. In addition, due to the small distances from the menisci to the planes of objects and the images of each pair of conjugate points in these planes, very thin beams of rays passing through the menisci correspond, which makes even field aberrations of wide beams practically zero.

Таким образом, предложенный объектив свободен от монохроматических аберраций третьего порядка, имеет низкий уровень остаточных аберраций высших порядков и, следовательно, способен формировать изображение с высоким разрешением по большому полю . Объектив имеет следующие характеристики: фокусное расстояние £=Thus, the proposed lens is free from third-order monochromatic aberrations, has a low level of residual aberrations of higher orders and, therefore, is capable of forming a high-resolution image over a large field. The lens has the following characteristics: focal length £ =

- 170 мм; габарит ( расстояние между плоскостями предметов и изображений ) L= 810 мм; передний и задний отрезки S= S' - 6,1 мм; входная и выходная апертура А - 0,09, что обеспечивает на длине волны = 0,44 мкм разрешение в плоскостях предметов и изображений <7=- 170 mm; dimension (distance between the planes of objects and images) L = 810 mm; front and rear segments S = S '- 6.1 mm; input and output aperture A - 0.09, which provides a resolution in the planes of objects and images <7 = at a wavelength = 0.44 μm

- 3 мкм. Диаметр поля, в пределах которого изображение высококачественное, т.е, не отличается от дифрак- . ционно-ограниченного, равен 60 мм.- 3 microns. The diameter of the field within which the image is high-quality, i.e., does not differ from diffraction. ically limited, equal to 60 mm.

Claims

MONOCHROMATIC SINGLE-ZOOM LENS, containing two identical positive menisci symmetrically located relative to the aperture diaphragm, in the plane of which there is a diffraction lens made in the form of a zone plate, distinguishing with the fact that, with a tenacious increase in the field of high-quality image, the menisci are turned surfaces to each other, and the focal length of the diffraction lens and the thickness of each of the menisci are 1.1-1.4 and 0.1-0.3 of the focal length of the lens, respectively.