DD204319A1

DD204319A1 - DEVICE FOR ADJUSTING THE POSITION OF OBJECTIVES

Info

Publication number: DD204319A1
Application number: DD23708782A
Authority: DD
Inventors: Volker Eberhardt; Volker Guyenot; Juergen Schmidt; Istvan Balogh
Original assignee: Volker Eberhardt; Volker Guyenot; Juergen Schmidt; Istvan Balogh
Priority date: 1982-02-01
Filing date: 1982-02-01
Publication date: 1983-11-23

Abstract

Dazu ist an einer an der Objektivfassung angebrachten senkrecht zur mechanischen Achse stehenden Auflageflaeche ein Ring angeordnet,welcher an der der Auflageflaeche abgewandten Seite mindestens drei um den gleichen Winkelbetrag versetzte kugelsegmentfoermige Vertiefungen aufweist. Daran ist eine zweiter Ring mit der gleichen Anzahl und um den gleichen Winkelbetrag versetzten kugelsegmentfoermigen Vertiefungen versehen so angeordnet, dass die Vertiefungen der beiden Ringe gegenueberliegen und die Ringe durch in den Vertiefungen angeordneten Kugeln voneinander um einen bestimmten Betrag getrennt sind. Nach Erfassung des Grades der Abweichung der optischen Achse von einer geraeteinternen Bezugsachse wird durch Auswechseln der Kugeln ohne Veraenderung der Lage der Linsen sowie ohne Nacharbeitung der Objejektivbauteile die Korrektur der optischen Achslage umeinen die Genauigkeit bestimmenden definierten Betrag durchgefuehrt. Die Vorrichtung kann im optischen Praezisionsgeraetebau bei fotolithografischen mikroskopischen u.a. Geraeten angewendet werden.For this purpose, a ring is arranged on a bearing surface attached to the lens mount perpendicular to the mechanical axis, which has on the side facing away from the support surface at least three offset by the same angular amount kugelsegmentfoermige wells. This is a second ring with the same number and offset by the same angular amount provided kugelsegmentfoermigen wells arranged so that the recesses of the two rings lie gegenüberüberliegen and the rings are separated by arranged in the recesses balls from each other by a certain amount. After detecting the degree of deviation of the optical axis from an internal reference axis by replacing the balls without changing the position of the lenses and without reworking the Objejektivbauteile the correction of the optical axis position is performed by an accuracy determining defined amount. The device can be used in precision optical device fabrication in photolithographic microscopic and the like. Appliances are applied.

Description

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Titel, „der ^ Erfindung:Title, "The invention:

Vorrichtung zur Justierung der Achslage von ObjektivenDevice for adjusting the axial position of lenses

Anwendung a ge bietApplication area

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Justierung der Achslage von Objektiven, die im optischen Präzisionsgerätebau bei fotolithografischen* mikroskopischen und anderen Geräten eingesetzt v/erden und bei denen eine sehr genaue Übereinstimmung der optischen zu einer geräteinternen Bezugsachse erforderlich iat„The invention relates to a device for adjusting the axis position of lenses used in precision optical instrumentation in photolithographic microscopy and other devices and in which a very precise matching of the optical to a device-internal reference axis is required.

Char ak t e r is ti kjJer^JjjBkjai^^ Char ak ter is ti k jJer ^ JjjBkjai ^^

Bei der Herstellung von Objektiven, insbesondere von Objektiven mit hoher Auflösung und großen Bildfeldern, ergibt sich bedingt durch die Fertigungstoleranzen·die Notwendigkeit, eine Übereinstimmung der Lage der optischen Achse eines Objektives mit einer Bezugsachse (z»B„ Prüfgeräteachse, Finalgeräteachse) zu erreichen» Bekannt ist die Justierung der Achslage von Objektiven* wobei der gesamte gefaßte Linsensatz, insbesondere bei Mikroskopobjektivausführungen (DE-GM 69 1? 028), auf einem Kugellager im Objektivführungszylinder gelagert ist. Nach Lösung eines Vorschraubringes wird durch Drehung des Linsensatzes im Führungszylinder die' Bildfeldlage der optischen Achse des Objektive verändert. Nachteilig bei dieser Variante ist die begrenzte Genauigkeit der Lagefixierung durch die Nachteile des Auf-In the production of objectives, in particular lenses with high resolution and large image fields, arises due to the manufacturing tolerances · the need to achieve a coincidence of the position of the optical axis of an objective with a reference axis (z »B" Prüfgeräteachse, Finalgeräteachse) » The adjustment of the axial position of lenses is known * whereby the entire lens set, in particular with microscope lens designs (DE-GM 69 1? 028), is mounted on a ball bearing in the lens-guiding cylinder. After solving a Vorschraubringes the field of view of the optical axis of the lens is changed by rotation of the lens set in the guide cylinder. A disadvantage of this variant is the limited accuracy of the position fixation due to the disadvantages of the

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nahmehilfsgewind.es in Verbindung mit der Notwendigkeit eines-Eingriffs in das montierte Objektiv. Beim Lösen dea Vorschraubringes bzw. beim Verdrehen dea Linsen-.satzes kann es zu einer Beeinträchtigung der Bildleistung kommen.Anfahrsilfindgewind.es in connection with the need for an intervention in the mounted lens. When loosening the pre-screw ring or twisting the lens set, the picture performance may be impaired.

Weiterhin ist bekannt, daß die Lageorientierung an einer Planspannfläche am Objektiv erfolgt (DE-GM 7 536 414)ι wobei über justierbare mit verstellbarem Gewinde versehene Auflagezapfen (Dreipunktauflage) die Überein-Stimmung der optischen Achse dea Objektivs mit einer Bezugsachse erfolgt.Furthermore, it is known that the position orientation takes place on a plane clamping surface on the lens (DE-GM 7 536 414) ι with adjustable adjustable threaded support pin (three-point support) takes place the match mood of the optical axis dea lens with a reference axis.

Die bekannten Möglichkeiten zur Justierung der Achslage von Objektiven weisen die Nachteile auf, daß die Justierung immer in Verbindung mit einer gleichzeitigen Lagefixierung durchgeführt werden muß, der Juatieraufwand sehr hoch ist und die Reproduzierbarkeit der Achslagenverstellung nur bedingt gewährleistet ist. V/eiterhin lassen sich bei der Anwendung von Gewindeverstellungen Verstellwege im /um-Bereich nur sehr schwierig verwirklichen, so daß die geforderte Genauigkeit , insbesondere bei fotolithografischen bzw, mikroskopartigen Geräten nicht in jedem Fall zu realisieren ist.The known possibilities for adjusting the axial position of lenses have the disadvantages that the adjustment must always be performed in conjunction with a simultaneous positional fixation, the Juatieraufwand is very high and the reproducibility of Achslagenverstellung is only partially guaranteed. V / eiter can be realized in the application of threaded adjustments adjustment in / um range only very difficult, so that the required accuracy, especially in photolithographic or, microscopic devices is not to be realized in each case.

Ziel der Erfindung; Aim of the Invention;

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Justierung der Achslage von Objektiven zu entwickeln die es ermöglicht, bei minimiertem Justieraufwand eine Übereinstimmung der optischen Achse des Linsensystems zu einer mechanischen Bezugsachse reproduzierbar mit einem höheren Genauigkeitsgrad durchzuführen.The object of the invention is to develop a device for adjusting the axial position of lenses which makes it possible to perform a match of the optical axis of the lens system to a mechanical reference axis reproducible with a higher degree of accuracy with minimal adjustment effort.

Darlegung des ^Ye se na der 'Erfindung: Explanation of the ^ Ye se na the 'invention:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Justierung der Achslage von Objektiven zu entwickeln, die es ermöglicht, nach der Erfassung desThe invention has for its object to develop a device for adjusting the axis position of lenses, which allows, after the detection of the

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Grades einer vorhandenen Schieflage bzw. Nichtübereinstimmung der optischen zu einer gerätetechnisch vorgegebenen Bezugsachse, die Koinzidenz der vorhandenen mit der zu erzielenden Bildebene bei gleichzeitiger axialer Justierung ohne Veränderung der Lage der Linsen im Objektiv bzw. ohne einer Nachbearbeitung von Objektivbauteilen durch Korrektur um einen bestimmten Betrag herzustellenDegree of an existing imbalance or mismatch of the optical to a device-technically predetermined reference axis, the coincidence of existing with the image plane to be achieved with simultaneous axial adjustment without changing the position of the lenses in the lens or without a post-processing of lens components by correction to produce a certain amount

Diese Aufgabe wird b©i einer Vorrichtung zur Justierung der Aohslaga von Objektiven mit einer an der Objektivfassung versehenen, senkrecht zur mechanischen Achse stehenden Auflagefläche, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß'an der Auflagefläche ein Ring angeordnet ist, welcher an der der Auflagefläche abgewandten Seite mindeatens drei um den gleichen Winkelbetrag versetzte kugelsegmentfö'rmige Vertiefungen aufweist und daran ein zweiter Ring mit der gleichen Anzahl und um den gleichen Winkelbetrag versetzten kugelsegmentförmigen Vertiefungen versehen, so angeordnet iat, daß die kugelsegmentförmigen Vertiefungen der beiden Ringe gegenüberliegen und die Ringe durch in den Vertiefungen angeordneten auswechselbaren Kugeln, deren Radien kleiner als die Radien der kugelsegmentf|3rmigen Vertiefungen, aber größer als deren Tiefen sind ^voneinander urj einen bestimmten Betrag getrennt sind. This object is achieved according to the invention by a device for adjusting the Aohslaga of lenses with a bearing surface provided on the lens mount, perpendicular to the mechanical axis, that a ring is arranged on the support surface, which rings on the side facing away from the support surface has three ball segment-shaped recesses offset by the same angular amount and provided thereon a second ring with the same number and offset by the same angular amount spherical segment-shaped recesses, so iat arranged that the spherical segment-shaped recesses of the two rings and the rings arranged through in the recesses interchangeable spheres whose radii are smaller than the radii of the spherical segmental depressions but greater than their depths are separated from each other by a certain amount.

Über ein bekannte3 optisches System läßt sich der Grad der Schieflage der optischen Acftse zu einer gerätetechnischen Bezugsachge feststellen. Durch Auswechseln einzelner Kugeln wird bei Veränderung der Kugeldurchmesser eine Verkippung in erforderlicher Richtung und Größe erzeugt und somit die Abweichung der optischen von der Bezugaachse kompensiert. ' By means of a known optical system, the degree of skew of the optical axis can be determined to be a device-related feature. By changing individual balls, tilting in the required direction and size is produced when the ball diameter changes and thus the deviation of the optical from the reference axis is compensated. '

Ein Verändern aller zwischen den beiden Ringen angeordneter Kugeln hinsichtlich ihrer Größe bev/irkt gleichzeitig eine Verschiebung des Objektivs in axialer Richtung.Changing the size of all the balls arranged between the two rings simultaneously causes a displacement of the objective in the axial direction.

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2&APR1982*OÜ39362 & APR1982 * OÜ3936

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Aufgrund des konstanten Gewichtes des Objektivs auch beim Kugelwechsel ist die elastische Verformung als Konstante vernachlässigbar.Due to the constant weight of the lens even when changing the ball, the elastic deformation as a constant is negligible.

Die Vorrichtung ermöglicht somit ohne Veränderung der Lage der Linsen in der Objektivfassung sowie ohne Nachbearbeitung der Objektivbauteile, das heißt bei geringem Justieraufwand, die Korrektur der optischen Achslage um einen die Genauigkeit bestimmenden definierten Betrag durchzufuhren»The device thus allows without changing the position of the lenses in the lens mount and without post-processing of the lens components, that is, at low Justieraufwand, the correction of the optical axis position by a precision defining defined amount durchzusuhren »

Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll nachstehend anhand eines in der Figur dargestellten Objektives näher erläutert v/erden, •Eine Objektivfassung 1 ist mit einer senkrecht zur meclianischen Achse 2 stehenden Auflagefläche 3 versehen.The device according to the invention will be explained in more detail below with reference to an objective shown in the FIGURE. A lens mount 1 is provided with a contact surface 3 perpendicular to the meclian axis 2.

An der Auflagefläche 3 ist ein Ring 4 angeordnet, welcher an der der Auflagefläche 3 abgev/andten Seite 5 mit drei um 120° versetzten kugelsegmentförmigen Vertiefungen 6 versehen ist. An den Ring 4 ist ein Ring 7, welcher ebenfalls drei um 1|0° versetzte k|igelsegmentförmige Vertiefungen 8 aufweist, so angeordnet, daß die kugelsegmentförmigen Vertiefungen 6 und 8 der Ringe 4 und 7 gegenüberliegen und daß durch drei in den kugelsegmentförmigen Vertiefungen 6 und 8 angeordneten Kugeln 9 die Ringe 4 und 7 durch einen Abstand 10 voneinander getrennt sind.On the bearing surface 3, a ring 4 is arranged, which is provided on the bearing surface 3 abgev / / side 5 with three offset by 120 ° spherical segment-shaped recesses 6. To the ring 4 is a ring 7, which also has three offset by 1 | 0 ° keligsegmentförmige recesses 8, arranged so that the spherical segment-shaped recesses 6 and 8 of the rings 4 and 7 are opposite and that by three in the spherical segment-shaped depressions and 8 arranged balls 9, the rings 4 and 7 are separated by a distance 10 from each other.

Dabei müssen die.Radien der Kugeln 9 kleiner als die Radien, aber größer als die Tiefe der kugelsegmentförmigen Vertiefungen 6 und 8 seinThe radius of the balls 9 must be smaller than the radii, but larger than the depth of the spherical segment-shaped depressions 6 and 8

Mit einem an sich bekannten, aus Gründen der Vereinfachung in der !Figur nicht dargestellten optischen Abbildungssystem, wird die Bildebene 11 eines vom Objektiv abgebildeten Objektivtests an den Bildrändern betrachtet und fotografisch ausgewertet. Mittels Durchfokussieren wird für jeden Bildort der Gauß'oche Bildpunkt für die optimale Fokusstellung ermittelt und anhand der Lage der Fokus- With an optical imaging system, which is not known per se, for reasons of simplification in the figure, the image plane 11 of a lens test shown by the objective is viewed at the edges of the image and evaluated photographically. By focussing, the image point for the optimal focus position is determined for each image location of the Gauss' eoche and determined on the basis of the position of the focal point.

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η Λ « R Λ Jft rt ft .. t\ η η rx η **. η Λ «R Λ Jft rt ft .. t \ η η rx η **.

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punkte die Lage der Bildebene 11 zur Ebene der Gerätebasis 12 bestimmt.points the position of the image plane 11 to the device base 12 determined.

Durch Auswechseln einzelner Kugeln wird bei Veränderung der Kugeldurchmesser eine Verkippung der Objektivfassung um einen definierten Betrag in erforderlicher Richtung und Größe erzeugt und somit die Abweichung der Bildebene zur Ebene der Gerätebasis 12, das heißt der Abweichung der optischen von der Bezugsachse kompensiert. Ein Verändern der zwischen den Ringen 4 und 7 angeordneten Kugeln 9 hinsichtlich ihrer Größe bewirkt gleichzeitig eine Verschiebung der Objektivfassung 1 in axialer Richtung, so daß neben der Herstellung der Koinzidenz der Ebenen 11 und 12 eine Justierung der Objektivfassung 1 in axialer Richtung erfolgen kann, Nach Abschluß der Justierung können gegebenenfalls nach Ausniessen des Abstandes 10 die Ringe 4 und 7 mit den zwischen ihnen angeordneten Kugeln 9 durch einen festen, in axialer Richtung die gleichen Abmessungen aufweisenden Ring, zur Erreichung einer stabileren Bauweise ersetzt werden.By changing individual balls, a tilt of the lens mount is generated by a defined amount in the required direction and size when changing the ball diameter and thus compensates the deviation of the image plane to the plane of the device base 12, that is the deviation of the optical from the reference axis. A change in the arranged between the rings 4 and 7 balls 9 in size simultaneously causes a displacement of the lens barrel 1 in the axial direction, so that in addition to the preparation of the coincidence of the planes 11 and 12, an adjustment of the lens barrel 1 can be made in the axial direction, according to After completion of the adjustment may optionally after Ausniessen the distance 10, the rings 4 and 7 are replaced with the balls 9 arranged between them by a fixed, in the axial direction of the same dimensions having ring to achieve a more stable design.

Die Vorrichtung ermöglicht somit ohne Veränderung der Lage der Linsen 14 der Objektivf©,ssung sowie ohne Nachbearbeitung der Ol?jektivbauteile| das heißt bei geringem Justieraufwand, die Korrektur der optischen Achslage um einen die Genauigkeit bestimmenden definierten Betrag durchzuführen.The device thus makes it possible to change the position of the lenses 14 of the objective lens system without altering the optical components that is, with little adjustment effort to perform the correction of the optical axis position by a defined amount of accuracy determining.

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2dAPR1982*0039362dAPR1982 * 003936

Claims

1 * device for adjusting the axial position of lenses with a provided on the lens mount, perpendicular to the mechanical axis support surface, characterized in that on the support surface, a ring is arranged, which on the side facing away from the support surface at least three offset by the same angular amount spherical segment Recesses, it has a second ring with the same number and offset by the same angular amount spherical segment-shaped recesses arranged so that the spherical segment-shaped recesses of the two rings and the rings arranged in the recesses interchangeable balls whose radii are smaller than the radii of the spherical segment-shaped recesses but larger than their Q? Fee are separated from each other by a certain amount.

For this a page drawing

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