DE102017208580A1

DE102017208580A1 - Assembly for wavelength filtering of electromagnetic radiation in an optical system

Info

Publication number: DE102017208580A1
Application number: DE102017208580.0A
Authority: DE
Inventors: Markus Degünther; Hubert Holderer
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2017-05-22
Filing date: 2017-05-22
Publication date: 2018-06-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Baugruppe zur Wellenlängenfilterung elektromagnetischer Strahlung in einem optischen System, mit einer ersten optischen Anordnung (110), welche auftreffende elektromagnetische Strahlung, deren Wellenlänge kleiner ist als ein erster Grenzwert, aus dem optischen Nutzstrahlengang herauslenkt, und einer zweiten optischen Anordnung (120), welche auftreffende elektromagnetische Strahlung, deren Wellenlänge größer ist als ein zweiter Grenzwert, aus dem optischen Nutzstrahlengang herauslenkt, wobei der zweite Grenzwert größer ist als der erste Grenzwert, wobei die erste optische Anordnung (110) und die zweite optische Anordnung (120) im optischen Strahlengang hintereinander angeordnet sind, und wobei das Herauslenken der elektromagnetischen Strahlung sowohl an der ersten optischen Anordnung (110) als auch an der zweiten optischen Anordnung (120) jeweils auf Basis von Totalreflexion erfolgt.

The invention relates to an assembly for wavelength filtering of electromagnetic radiation in an optical system, comprising a first optical arrangement (110) which deflects incident electromagnetic radiation whose wavelength is smaller than a first limit value out of the optical useful beam path, and a second optical arrangement (120 ), which deflects incident electromagnetic radiation whose wavelength is greater than a second limit value from the optical Nutzstrahlengang, wherein the second limit value is greater than the first limit value, wherein the first optical arrangement (110) and the second optical arrangement (120) in optical beam path are arranged one behind the other, and wherein the deflection of the electromagnetic radiation takes place both on the first optical arrangement (110) and on the second optical arrangement (120) in each case on the basis of total reflection.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Baugruppe zur Wellenlängenfilterung elektromagnetischer Strahlung in einem optischen System.The invention relates to an assembly for wavelength filtering of electromagnetic radiation in an optical system.

Stand der TechnikState of the art

In diversen optischen Anwendungen besteht der Bedarf, elektromagnetische Strahlung abhängig von der jeweiligen Wellenlänge aufzuspalten bzw. je nach Wellenlänge aus dem optischen Nutzstrahlengang herauszufiltern. Hierzu zählen insbesondere Anwendungen der wellenlängenaufgelösten Analyse von Objekten, welche das Spektrum auftreffender elektromagnetischer Strahlung entsprechend den jeweiligen Objekteigenschaften modifizieren, wobei auf Basis dieser Modifikation z.B. auf die chemische Zusammensetzung und/oder die Struktur der untersuchten Objekte rückgeschlossen wird.In various optical applications there is the need to split electromagnetic radiation depending on the respective wavelength or filter out depending on the wavelength of the optical beam path. These include, in particular, applications of wavelength-resolved analysis of objects which modify the spectrum of incident electromagnetic radiation in accordance with the respective object characteristics, based on this modification e.g. conclusions about the chemical composition and / or the structure of the examined objects.

Bekannte Ansätze zur Realisierung der o.g. wellenlängenabhängigen Separation bzw. Farbfilterung basieren insbesondere auf dem Effekt der Dispersion und nutzen z.B. eine wellenlängenabhängige Beugung oder wellenlängenabhängige Brechung der elektromagnetischen Strahlung zur räumlichen Trennung der Strahlungsanteile unterschiedlicher Wellenlängen, wobei der jeweils unerwünschte Anteil des Spektrums beispielsweise mit Hilfe einer variablen Blende geblockt bzw. aus dem Nutzstrahlengang herausgefiltert werden kann.Known approaches to the realization of the o.g. Wavelength-dependent separation or color filtering are based in particular on the effect of the dispersion and use e.g. a wavelength-dependent diffraction or wavelength-dependent refraction of the electromagnetic radiation for the spatial separation of the radiation components of different wavelengths, wherein the respectively unwanted portion of the spectrum can be blocked, for example by means of a variable aperture or filtered out of the Nutzstrahlengang.

Diese räumliche Trennung geht jedoch, wie in der lediglich schematischen und stark vereinfachten Darstellung von 5 angedeutet, ohne weitere Maßnahmen mit einer unerwünschten Strahlaufweitung und damit einer Erhöhung des geometrischen Lichtleitwertes einher. Dabei bezeichnet „510“ in 5 den jeweils durch die elektromagnetische Strahlung vor deren spektraler Aufweitung ausgeleuchteten Bereich, wohingegen mit „520“ der entsprechende Bereich nach spektraler Aufweitung und Trennung in unterschiedliche Wellenlängenbereiche bezeichnet ist.However, this spatial separation is as in the merely schematic and highly simplified representation of 5 indicated, without further action associated with an undesirable beam expansion and thus an increase in the geometric Lichtleitwertes. Where "510" in 5 each illuminated by the electromagnetic radiation before their spectral expansion area, whereas "520" the corresponding area is designated after spectral expansion and separation into different wavelength ranges.

Um die vorstehend beschriebene und je nach konkreter Anwendung unerwünschte Strahlaufweitung zu vermeiden, kann gemäß der schematischen Darstellung von 6 eine optische Anordnung verwendet werden, in welcher zunächst über ein Prisma 601 unter Ausnutzung der Dispersion eine Winkelaufspaltung erzeugt wird, die über eine nachgeschaltete Fourier-Optik 602 in eine räumliche Separation in einer Blendenebene transformiert wird. In dieser Blendenebene kann eine Eliminierung der elektromagnetischen Strahlung unerwünschter Wellenlängen unter Verwendung einer variablen Blende 603 erfolgen, woraufhin zur Zusammenführung der elektromagnetischen Strahlung eine zu der bezogen auf den Strahlengang vor der Blende 603 befindlichen Anordnung umgekehrte Anordnung aus Fourier-Optik 604 und Prisma 605 verwendet wird.In order to avoid the above-described and depending on the specific application unwanted beam widening, can according to the schematic representation of 6 an optical arrangement can be used, in which first an angle splitting is generated by means of a prism 601 utilizing the dispersion, which is transformed via a downstream Fourier optics 602 into a spatial separation in an aperture plane. In this diaphragm plane, elimination of the electromagnetic radiation of undesired wavelengths can be effected by using a variable diaphragm 603, whereupon a combination of Fourier optics 604 and prism 605 arranged opposite to the arrangement of the optical path in front of the diaphragm 603 is used for combining the electromagnetic radiation ,

Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf DE 10 2009 016 631 A1 verwiesen. The prior art is merely an example DE 10 2009 016 631 A1 directed.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Baugruppe zur Wellenlängenfilterung elektromagnetischer Strahlung in einem optischen System bereitzustellen, welche die wellenlängenabhängige Separierung elektromagnetischer Strahlung unter „Herausfilterung“ von Strahlung unerwünschter Wellenlängen mit vergleichsweise kompakterem Aufbau und geringerem Fertigungsaufwand ermöglicht.It is an object of the present invention to provide an assembly for wavelength filtering electromagnetic radiation in an optical system which enables the wavelength-dependent separation of electromagnetic radiation while "filtering out" unwanted wavelength radiation with a comparatively more compact design and lower manufacturing cost.

Diese Aufgabe wird durch die Baugruppe gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the assembly according to the features of independent claim 1.

Eine erfindungsgemäße Baugruppe zur Wellenlängenfilterung elektromagnetischer Strahlung in einem optischen System weist auf:

- eine erste optische Anordnung, welche auftreffende elektromagnetische Strahlung, deren Wellenlänge kleiner ist als ein erster Grenzwert, aus dem optischen Nutzstrahlengang herauslenkt; und
- eine zweite optische Anordnung, welche auftreffende elektromagnetische Strahlung, deren Wellenlänge größer ist als ein zweiter Grenzwert, aus dem optischen Nutzstrahlengang herauslenkt, wobei der zweite Grenzwert größer ist als der erste Grenzwert;
- wobei die erste optische Anordnung und die zweite optische Anordnung im optischen Strahlengang hintereinander angeordnet sind; und
- wobei das Herauslenken der elektromagnetischen Strahlung sowohl an der ersten optischen Anordnung als auch an der zweiten optischen Anordnung jeweils auf Basis von Totalreflexion erfolgt.

An assembly according to the invention for wavelength filtering of electromagnetic radiation in an optical system comprises:

a first optical arrangement which deflects impinging electromagnetic radiation whose wavelength is smaller than a first limit value out of the optical useful beam path; and
a second optical arrangement which deflects impinging electromagnetic radiation whose wavelength is greater than a second limit value out of the optical useful beam path, the second limit value being greater than the first limit value;
- Wherein the first optical arrangement and the second optical arrangement are arranged one behind the other in the optical beam path; and
- Wherein the deflection of the electromagnetic radiation takes place both on the first optical arrangement and on the second optical arrangement in each case based on total reflection.

Die „Hintereinander-Anordnung“ der zweiten und der ersten optischen Anordnung im optischen Strahlengang ist so zu verstehen, dass die erste optische Anordnung bezogen auf den optischen Strahlengang wahlweise vor oder auch nach der zweiten optischen Anordnung platziert sein kann.The "sequential arrangement" of the second and the first optical arrangement in the optical beam path is to be understood so that the first optical arrangement with respect to the optical beam path can be placed either before or after the second optical arrangement.

Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, eine wellenlängenabhängige Separierung elektromagnetischer Strahlung (unter „Herausfilterung“ von Strahlung unerwünschter Wellenlängen) dadurch zu realisieren, dass unter Nutzung des Effekts der Totalreflexion im Ergebnis Wellenlängenbereiche des Spektrums, die ober- und unterhalb eines letztlich gewünschten Wellenlängenintervalls liegen, aus dem Nutzstrahlengang eliminiert werden. Diese „Spektrometerfunktion“ im Sinne der Selektierung eines gewünschten Wellenlängenbandes wird dabei ohne Einführung von Brechkraft im optischen Strahlengang erreicht, was wiederum wie im Weiteren erläutert vorteilhaft zur Vereinfachung des optischen Aufbaus sowie auch zur Minimierung eines im optischen System stattfindenden Transmissionsverlustes genutzt werden kann.The invention is based in particular on the concept of a wavelength-dependent Separation of electromagnetic radiation (under "filtering out" of unwanted wavelength radiation) thereby realize that using the effect of total reflection as a result wavelength ranges of the spectrum, which are above and below an ultimately desired wavelength interval, are eliminated from the Nutzstrahlengang. This "spectrometer function" in the sense of selecting a desired wavelength band is achieved without introduction of refractive power in the optical beam path, which in turn can be advantageously used as described below to simplify the optical design as well as to minimize a loss occurring in the optical system transmission loss.

Hierbei geht die Erfindung von der Überlegung aus, dass die in einem für die elektromagnetische Strahlung jeweils hinreichend transparenten Material bestehende Dispersion, also die vorhandene Wellenlängenabhängigkeit der Brechzahl, dazu führt, dass der Grenzwinkel der Totalreflexion, welche beim Übergang aus dem betreffenden Material (als optisch dichterem Medium) in ein das betreffende Material umgebendes Medium stattfindet, ebenfalls von der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung abhängig ist.In this case, the invention is based on the consideration that the dispersion which exists in a sufficiently transparent material for the electromagnetic radiation, ie the available wavelength dependence of the refractive index, leads to the limit angle of the total reflection, which at the transition from the relevant material (as optical denser medium) takes place in a medium surrounding the material in question, also depending on the wavelength of the electromagnetic radiation.

Konkret wird z.B. für unter einem bestimmten Winkel auf das betreffende Material auftreffende elektromagnetische Strahlung für höhere Brechzahlen (entsprechend einer geringeren Wellenlänge, z.B. blaues Licht) totalreflektiert, wohingegen für niedrigere Brechzahlen (entsprechend einer höheren Wellenlänge, z.B. gelbes oder rotes Licht) die elektromagnetische Strahlung transmittiert wird. Dieser Effekt wird erfindungsgemäß wiederum dahingehend genutzt, dass in zwei aufeinanderfolgenden optischen Anordnungen an einer dieser Anordnungen der totalreflektierte (eine Wellenlänge unterhalb eines ersten Grenzwertes aufweisende) Anteil aus dem Nutzstrahlengang eliminiert wird, und an der anderen dieser Anordnungen der transmittierte (eine Wellenlänge oberhalb eines zweiten Grenzwertes aufweisende) Anteil aus dem Nutzstrahlengang eliminiert wird.Specifically, e.g. for electromagnetic radiation incident on the material in question at a certain angle for higher refractive indices (corresponding to a lower wavelength, e.g., blue light), whereas for lower refractive indices (corresponding to a higher wavelength, e.g., yellow or red light) the electromagnetic radiation is transmitted. This effect is again used according to the invention in that in two successive optical arrangements on one of these arrangements the totally reflected portion (having a wavelength below a first limit) is eliminated from the useful beam path, and at the other of these arrangements the transmitted one (one wavelength above a second Limit) having been eliminated from the Nutzstrahlengang.

Mit anderen Worten erfolgt erfindungsgemäß bezogen auf das gesamte Wellenlängenspektrum eine zweimalige Unterteilung in jeweils zwei Halbräume, wobei das in diesen Halbräumen überlappende Wellenlängenband die gewünschten, im optischen Nutzstrahlengang verbleibenden Wellenlängen umfasst.In other words, based on the entire wavelength spectrum, according to the invention, there is a two-time subdivision into two half-spaces, the wavelength band overlapping in these half-spaces comprising the desired wavelengths remaining in the optical useful beam path.

Im Ergebnis verbleibt so lediglich elektromagnetische Strahlung im gewünschten, hinsichtlich der Wellenlänge zwischen dem ersten und dem zweiten Grenzwert liegenden Spektralband, ohne dass hierzu der Einsatz zusätzlicher brechender Elemente bzw. eine Strahlaufweitung erforderlich sind, wodurch (etwa im Vergleich zu dem eingangs anhand von 6 beschriebenen Ansatz) ein kompakterer Aufbau und ein geringerer Fertigungsaufwand ermöglicht wird.As a result, only electromagnetic radiation remains in the desired spectral band with respect to the wavelength between the first and the second limit value, without requiring the use of additional refractive elements or beam widening, as a result (for example, in comparison to the above 6 approach described) a more compact design and a lower manufacturing cost is made possible.

Somit erfolgt erfindungsgemäß zwar eine Ausnutzung der Dispersion, jedoch nicht etwa unter Erzeugung einer unerwünschten Winkelaufspaltung, sondern stattdessen unter Nutzung des Effektes der Totalreflexion.Thus, although according to the invention takes advantage of the dispersion, but not about generating an undesirable angular separation, but instead using the effect of total reflection.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Aufbaus ist eine (etwa im Vergleich zu dem eingangs anhand von 6 beschriebenen Ansatz) aufgrund der geringeren Anzahl erforderlicher optischer Elemente und dem somit reduzierten Materialweg erhöhte Gesamttransmission durch das optische System, wobei dieser Effekt vor allem bei vergleichsweise geringen Wellenlängen infolge der dann zunehmenden Absorption im jeweiligen Material der optischen Komponenten, also insbesondere im UV-Bereich, zunehmend relevant wird.Another advantage of the structure according to the invention is a (for example, in comparison to the above with reference to 6 approach described) due to the smaller number of required optical elements and the thus reduced material path increased total transmission through the optical system, this effect especially at relatively low wavelengths due to the then increasing absorption in the respective material of the optical components, ie in particular in the UV range, becomes increasingly relevant.

Die erfindungsgemäße Baugruppe kann prinzipiell in beliebigen Anwendungen, in denen die Selektierung eines gewünschten Wellenlängenbandes gewünscht ist, vorteilhaft eingesetzt werden, beispielsweise zur wellenlängenaufgelösten Analyse von Objekten. Hierzu zählt lediglich beispielhaft auch die Maskeninspektion von Lithographiemasken.In principle, the assembly according to the invention can advantageously be used in any applications in which the selection of a desired wavelength band is desired, for example for the wavelength-resolved analysis of objects. This includes, by way of example only, the mask inspection of lithographic masks.

Gemäß einer Ausführungsform sind wenigstens eine Eintrittsfläche und wenigstens eine Austrittsfläche der ersten optischen Anordnung und/oder wenigstens eine Eintrittsfläche und wenigstens eine Austrittsfläche der zweiten optischen Anordnung parallel zueinander angeordnet.According to one embodiment, at least one entrance surface and at least one exit surface of the first optical arrangement and / or at least one entry surface and at least one exit surface of the second optical arrangement are arranged parallel to one another.

Gemäß einer Ausführungsform sind wenigstens eine Eintrittsfläche und wenigstens eine Austrittsfläche der ersten optischen Anordnung und/oder wenigstens eine Eintrittsfläche und wenigstens eine Austrittsfläche der zweiten optischen Anordnung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der auftreffenden elektromagnetischen Strahlung angeordnet.According to one embodiment, at least one entrance surface and at least one exit surface of the first optical arrangement and / or at least one entry surface and at least one exit surface of the second optical arrangement are arranged perpendicular to the propagation direction of the incident electromagnetic radiation.

Dadurch, dass die elektromagnetische Strahlung keinen oder nur einen geringen Winkel mit der jeweiligen Oberflächennormalen der Ein- bzw. Austrittsfläche einschließt, kann eine erfindungsgemäß unerwünschte Winkelaufspaltung der elektromagnetischen Strahlung vermieden bzw. minimiert werden.Due to the fact that the electromagnetic radiation does not include any angle or only a small angle with the respective surface normal of the entry or exit surface, an undesirable angle splitting of the electromagnetic radiation according to the invention can be avoided or minimized.

Gemäß einer Ausführungsform weisen die erste optische Anordnung und die zweite optische Anordnung jeweils wenigstens ein Prisma auf.According to one embodiment, the first optical arrangement and the second optical arrangement each have at least one prism.

Gemäß einer Ausführungsform sind diese Prismen, vorzugsweise um eine zur Ausbreitungsrichtung der auftreffenden elektromagnetischen Strahlung senkrechte Achse, drehbar. Auf diese Weise kann eine Variation des Anstellwinkels der Primen hinsichtlich der elektromagnetischen Strahlung erfolgen, um hinsichtlich des Wellenlängenspektrums den Bereich, in welchem Totalreflexion erfolgt, je nach Wunsch einstellen zu können.According to one embodiment, these prisms are rotatable, preferably around an axis perpendicular to the propagation direction of the incident electromagnetic radiation. To this In this way, it is possible to vary the angle of attack of the primers with respect to the electromagnetic radiation in order to be able to set the region in which total reflection takes place as desired with regard to the wavelength spectrum.

Gemäß einer Ausführungsform weisen die erste optische Anordnung und die zweite optische Anordnung jeweils eine Mehrzahl von quer zur Ausbreitungsrichtung der auftreffenden elektromagnetischen Strahlung nebeneinander angeordneten Prismen auf. Die Ausgestaltung mit einer solchen Mehrzahl von Prismen hat im Vergleich zum (prinzipiell ebenfalls möglichen) Einsatz nur eines einzigen Prismas mit vergleichsweise größeren Abmessungen den Vorteil, dass der Lichtweg im Prismenmaterial und damit der stattfindende Transmissionsverlust verringert werden kann.According to one embodiment, the first optical arrangement and the second optical arrangement each have a plurality of prisms arranged juxtaposed transversely to the propagation direction of the impinging electromagnetic radiation. The design with such a plurality of prisms has in comparison to the (in principle also possible) use of only a single prism with comparatively larger dimensions the advantage that the light path in the prism material and thus the current transmission loss can be reduced.

Gemäß einer Ausführungsform weist die erste optische Anordnung wenigstens ein Doppelprisma auf, welches aus zwei durch einen Spalt voneinander separierten Prismen gebildet ist. In einer solchen Anordnung wird z.B. durch das jeweils bezogen auf den optischen Strahlengang zweite Prisma innerhalb des betreffenden Doppelprismas eine für voneinander verschiedene Wellenlängen unterschiedliche Ablenkung, die zuvor auf Seiten des ersten Prismas erfolgt ist, wieder rückgängig gemacht mit der Folge, dass relativ zum Strahldurchmesser lediglich ein vergleichsweise geringer Strahlversatz bei Austritt aus dem jeweiligen Doppelprisma verbleibt (wobei der Strahlversatz beispielsweise weniger als 1%, insbesondere weniger als 0.1%, des Strahldurchmessers betragen kann).According to one embodiment, the first optical arrangement has at least one double prism, which is formed from two prisms separated from one another by a gap. In such an arrangement, e.g. in each case based on the second prism in the respective double prism relative to the optical beam path, a different deflection for different wavelengths, which was previously carried out on the side of the first prism, reversed again with the result that relative to the beam diameter only a comparatively small beam offset at exit from the respective double prism remains (the beam offset may for example be less than 1%, in particular less than 0.1% of the beam diameter).

Gemäß einer Ausführungsform besitzt der Spalt eine Spaltdicke von maximal 120µm, insbesondere von maximal 60pm. Solche vergleichsweise geringe Abmessungen des Spaltes haben den Vorteil, dass eine mit der erfindungsgemäß genutzten Dispersion einhergehende „Ausschmierung“ des Strahls relativ zum Strahldurchmesser der elektromagnetischen Strahlung gering ist, wobei ein gegebenenfalls noch verbleibender „Farbsaum“ infolge des unterschiedlichen Strahlversatzes für unterschiedliche Wellenlängen erforderlichenfalls mit einer Blende eliminiert werden kann.According to one embodiment, the gap has a gap thickness of not more than 120 μm, in particular of not more than 60 μm. Such comparatively small dimensions of the gap have the advantage that a "Ausschmierung" of the beam relative to the beam diameter of the electromagnetic radiation is low with the dispersion used according to the invention, wherein any remaining "color fringe" due to the different beam offset for different wavelengths if necessary with a Aperture can be eliminated.

Gemäß einer Ausführungsform weist die erste optische Anordnung eine Mehrzahl solcher, jeweils quer zur Ausbreitungsrichtung der auftreffenden elektromagnetischen Strahlen nebeneinander angeordneter Doppelprismen auf. Auch hier hat die Ausgestaltung mit einer Mehrzahl von Doppelprismen im Vergleich zum (prinzipiell ebenfalls möglichen) Einsatz nur eines einzigen Doppelprismas mit vergleichsweise größeren Abmessungen den Vorteil, dass der Lichtweg im Prismenmaterial und damit der stattfindende Transmissionsverlust verringert werden kann.According to one embodiment, the first optical arrangement has a plurality of such double prisms arranged juxtaposed transversely to the propagation direction of the impinging electromagnetic beams. Again, the design with a plurality of double prisms in comparison to the (in principle, also possible) use of only a single double prism with comparatively larger dimensions has the advantage that the light path in the prism material and thus the current transmission loss can be reduced.

Gemäß einer Ausführungsform weist die zweite optische Anordnung wenigstens ein Parallelogramm-Prisma, insbesondere eine Mehrzahl von jeweils quer zur Ausbreitungsrichtung der auftreffenden elektromagnetischen Strahlung nebeneinander angeordneten Parallelogramm-Prismen, auf.According to one embodiment, the second optical arrangement has at least one parallelogram prism, in particular a plurality of parallelogram prisms arranged side by side transversely to the propagation direction of the incident electromagnetic radiation.

Die Erfindung betrifft weiter eine Baugruppe zur Wellenlängenfilterung elektromagnetischer Strahlung in einem optischen System, mit einem Prisma, welches auftreffende elektromagnetische Strahlung, deren Wellenlänge größer ist als ein Grenzwert, aus dem optischen Nutzstrahlengang herauslenkt, wobei das Herauslenken der elektromagnetischen Strahlung auf Basis von Totalreflexion erfolgt.The invention further relates to an assembly for wavelength filtering of electromagnetic radiation in an optical system, with a prism, which deflects incident electromagnetic radiation whose wavelength is greater than a limit value, from the optical Nutzstrahlengang, wherein the deflection of the electromagnetic radiation is based on total reflection.

Gemäß einer Ausführungsform ist dieses Prima ein gleichseitiges Prisma.In one embodiment, this prima is an equilateral prism.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Baugruppe weiter ein zweites Prisma auf, welches derart angeordnet ist, dass dispersionsbedingt nach dem ersten Prima auseinanderlaufende Teilstrahlen in einem Lichtstrahl kombiniert werden.According to one embodiment, the assembly further comprises a second prism, which is arranged such that, due to the dispersion, diverging partial beams in a light beam are combined after the first priority.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.Further embodiments of the invention are described in the description and the dependent claims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the accompanying drawings.

Figurenlistelist of figures

Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des möglichen Aufbaus einer erfindungsgemäßen Baugruppe in einer Ausführungsform;
2 ein Diagramm zur weiteren Erläuterung des Funktionsprinzips der erfindungsgemäßen Baugruppe von 1;
3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des möglichen Aufbaus einer erfindungsgemäßen Baugruppe in einer weiteren Ausführungsform;
4a-b schematische Darstellungen zur Erläuterung weiterer möglicher Ausführungsformen;
5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines bei einer Wellenlängenfilterung gemäß dem Stand der Technik auftretenden Problems; und
6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer Baugruppe zur Wellenlängenfilterung gemäß dem Stand der Technik.

Show it:

1 a schematic representation for explaining the possible structure of an assembly according to the invention in one embodiment;
2 a diagram for further explanation of the principle of operation of the assembly according to the invention of 1 ;
3 a schematic representation for explaining the possible structure of an assembly according to the invention in a further embodiment;
4a-b schematic representations for explaining further possible embodiments;
5 a schematic representation for explaining a problem occurring in a wavelength filtering according to the prior art; and
6 a schematic representation for explaining the structure of a module for wavelength filtering according to the prior art.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

Im Weiteren wird zunächst der Aufbau einer erfindungsgemäßen Baugruppe zur Wellenlängenfilterung elektromagnetischer Strahlung in einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die schematische Darstellung von 1 erläutert.In the following, the construction of an assembly according to the invention for wavelength filtering of electromagnetic radiation in an embodiment will be described with reference to the schematic illustration of FIG 1 explained.

Gemäß 1 weist eine erfindungsgemäße Baugruppe zur Wellenlängenfilterung eine erste optische Anordnung 110 sowie eine zweite optische Anordnung 120 auf, welche im optischen Strahlengang hintereinander angeordnet sind. Die erste optische Anordnung 110 weist eine Mehrzahl von Doppelprismen auf, von denen der Einfachheit halber in 1 lediglich drei Doppelprismen 111, 112, 113 dargestellt sind. Diese Doppelprismen 111, 112, 113 umfassen jeweils zwei durch einen Spalt 115 voneinander separierte Prismen, die sich in die Zeichenebene hinein (d.h. bezogen auf das angegebene Koordinatensystem in x-Richtung) erstrecken, also lediglich entsprechend ihrer Aneinanderreihung ein eindimensionales Array bilden, welches (wie durch die eingezeichneten Pfeile angedeutet) um eine senkrecht zur Zeichenebene bzw. senkrecht zur y-z-Ebene verlaufende Achse drehbar ist.According to 1 For example, an assembly for wavelength filtering according to the invention has a first optical arrangement 110 and a second optical arrangement 120 on, which are arranged one behind the other in the optical beam path. The first optical arrangement 110 has a plurality of double prisms, of which, for the sake of simplicity, in FIG 1 only three double prisms 111 . 112 . 113 are shown. These double prisms 111, 112, 113 each comprise two through a gap 115 Prisms separated from one another extend into the plane of the drawing (ie with respect to the specified coordinate system in the x-direction), ie form a one-dimensional array only according to their juxtaposition, which (as indicated by the drawn arrows) is perpendicular to the plane of the drawing or is rotatable perpendicular to the yz-plane axis.

Die betreffenden Doppelprismen 111, 112, 113 sind aus einem für elektromagnetische Strahlung des Arbeitswellenlängenbereichs hinreichend transparenten Material hergestellt. Im Ausführungsbeispiel bestehen die Doppelprismen aus Magnesiumfluorid (MgF₂), welches eine hinreichende Transparenz bis hinab zu Wellenlängen von ca. 120nm besitzt.The relevant double prisms 111 . 112 . 113 are made of a material which is sufficiently transparent to electromagnetic radiation of the working wavelength range. In the exemplary embodiment, the double prisms of magnesium fluoride (MgF ₂ ), which has a sufficient transparency down to wavelengths of about 120nm.

Die zweite optische Anordnung 120 weist eine Mehrzahl von Parallelogramm-Prismen auf, von den wiederum der Einfachheit halber lediglich drei Parallelogramm-Prismen 121, 122, 123 dargestellt sind und die sich ebenfalls in die Zeichenebene hinein bzw. entlang der x-Richtung erstrecken, wobei sie entsprechend ihrer Aneinanderreihung gleichfalls ein eindimensionales Array bilden. Auch die Parallelogramm-Prismen 121-123 sind analog zu den Doppelprismen 111-113 der ersten optischen Anordnung 110 aus einem im Arbeitswellenlängenbereich hinsichtlich transparenten Material (z.B. Magnesiumfluorid, MgF₂) hergestellt. Des Weiteren ist auch die durch die Parallelogramm-Prismen 121-123 gebildete zweite optische Anordnung 120 um eine senkrecht zur Zeichenebene verlaufende bzw. zur x-Achse parallele Achse drehbar.The second optical arrangement 120 has a plurality of parallelogram prisms, of which in turn for simplicity only three parallelogram prisms 121 . 122 . 123 are shown and which also extend into the plane of the drawing or along the x-direction, where they also form a one-dimensional array according to their juxtaposition. Also the parallelogram prisms 121 - 123 are analogous to the double prisms 111 - 113 the first optical arrangement 110 from one in the working wavelength range with respect to transparent material (eg magnesium fluoride, MgF ₂ ) produced. Furthermore, that is also due to the parallelogram prisms 121 - 123 formed second optical arrangement 120 about a perpendicular to the plane extending or parallel to the x-axis axis rotatable.

Im Betrieb der Baugruppe gemäß 1 trifft nun elektromagnetische Strahlung 101 auf die erste Baugruppe 110 und durchläuft zunächst jeweils ein erstes Prisma der Doppelprismen 111-113, bis sie an der jeweiligen Austrittsfläche bzw. dem Übergang zum Spalt 115 abhängig von der Wellenlänge entweder totalreflektiert oder transmittiert wird. Dabei werden lediglich diejenigen Wellenlängen transmittiert, für welche die von der Wellenlänge abhängige Brechzahl klein genug ist, um an der entsprechenden Lichtaustrittsfläche des jeweiligen Prismas (entsprechend der Hypotenuse des betreffenden Dreiecks) nicht totalreflektiert zu werden.During operation of the module according to 1 now meets electromagnetic radiation 101 on the first assembly 110 and first passes through in each case a first prism of the double prisms 111-113, until at the respective exit surface or the transition to the gap 115 depending on the wavelength is either totally reflected or transmitted. In this case, only those wavelengths are transmitted for which the wavelength-dependent refractive index is small enough not to be totally reflected at the corresponding light exit surface of the respective prism (corresponding to the hypotenuse of the triangle in question).

Der eine Totalreflexion erfahrende Anteil der elektromagnetischen Strahlung (mit hinreichend kleiner Wellenlänge) ist mit „102“ bezeichnet und wird gemäß 1 aus dem Nutzstrahlengang herausgelenkt. Was dagegen den wie vorstehend beschrieben transmittierten Anteil der elektromagnetischen Strahlung betrifft, so gelangt dieser über den Spalt 115 und jeweils ein zweites Prisma der Doppelprismen 111-113 mit einem lediglich sehr geringen Strahlversatz bis zur zweiten optischen Anordnung 120.The part of the electromagnetic radiation (with a sufficiently small wavelength) experiencing a total reflection is denoted by "102" and is determined according to FIG 1 deflected out of the Nutzstrahlengang. On the other hand, as regards the proportion of electromagnetic radiation transmitted as described above, it passes over the gap 115 and in each case a second prism of the double prisms 111 - 113 with only a very small beam offset to the second optical arrangement 120 ,

Der Einfachheit halber kann z.B. angenommen werden, dass es sich bei dem wie vorstehend beschrieben in der ersten Anordnung totalreflektierten Anteil 102 der elektromagnetischen Strahlung um blaues Licht handelt und dementsprechend lediglich noch rotes und gelbes Licht (dessen Wellenlänge für eine Totalreflexion in der ersten optischen Anordnung 110 zu groß ist) zur zweiten optischen Anordnung 120 gelangt. Dieser verbleibende Anteil der elektromagnetischen Strahlung (d.h. das rote und gelbe Licht) tritt in die Parallelogramm-Prismen 121-123 der zweiten optischen Anordnung 120 gemäß 1 senkrecht ein und wird an jeweils einer Lichtaustrittsfläche der Parallelogramm-Prismen 121-123 wiederum abhängig von der Wellenlänge totalreflektiert oder transmittiert.For the sake of simplicity, it may be assumed, for example, that the fraction totally reflected in the first arrangement as described above 102 the electromagnetic radiation is blue light and accordingly only red and yellow light (whose wavelength for a total reflection in the first optical arrangement 110 too large) to the second optical arrangement 120 arrives. This remaining portion of the electromagnetic radiation (ie the red and yellow light) enters the parallelogram prisms 121 -123 of the second optical arrangement 120 according to 1 vertically and is at each of a light exit surface of the parallelogram prisms 121 - 123 again totally reflected or transmitted depending on the wavelength.

Im Unterschied zur ersten optischen Anordnung 110 verbleibt jedoch hier nicht der transmittierte Anteil 103 sondern der totalreflektierte Anteil 104 im optischen Nutzstrahlengang, wohingegen der transmittierte Anteil gemäß 1 aus dem optischen Nutzstrahlengang herausgelenkt und somit eliminiert wird.In contrast to the first optical arrangement 110 however, not the transmitted portion remains here 103 but the totally reflected share 104 in the optical Nutzstrahlengang, whereas the transmitted portion according to 1 is deflected out of the optical Nutzstrahlengang and thus eliminated.

Im Ergebnis verbleibt somit nur elektromagnetische Strahlung im Nutzstrahlengang, deren Wellenlänge zum einen größer als ein durch die erste Baugruppe 110 definierter Grenzwert und zum anderen kleiner als ein durch die zweite Baugruppe 120 definierter Grenzwert ist. Im vereinfachten Beispiel wird angenommen, dass es sich bei dem aus dem optischen Nutzstrahlengang herausgelenkten Anteil 103 der elektromagnetischen Strahlung um das rote Licht handelt, so dass lediglich noch das gelbe Licht als Anteil 104 im Nutzstrahlengang verbleibt.As a result, only electromagnetic radiation remains in the useful beam path whose wavelength is greater than one through the first module 110 defined limit value and on the other hand smaller than one through the second module 120 defined limit is. In the simplified example, it is assumed that it is at the auslenkten from the optical beam path portion 103 the electromagnetic radiation around the red Light acts, so that only the yellow light as a share 104 remains in the Nutzstrahlengang.

Im Ergebnis gilt also für das Wellenlängenspektrum der infolge der Baugruppe im Nutzstrahlengang verbleibenden elektromagnetischen Strahlung λ₁ < λ < λ₂, wobei λ₁ den ersten Grenzwert und λ₂ den zweiten Grenzwert der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung bezeichnen.As a result, therefore, the wavelength spectrum of the electromagnetic radiation remaining in the useful beam path as a result of the module is λ ₁ <λ <λ ₂ , where λ ₁ denotes the first limit value and λ ₂ the second limit value of the wavelength of the electromagnetic radiation.

Durch die bereits erwähnte mögliche Verdrehung der ersten optischen Anordnung 110 und der zweiten optischen Anordnung 120 kann der Wellenlängenbereich der jeweils im optischen Nutzstrahlengang verbleibenden elektromagnetischen Strahlung variiert werden, wobei hierzu lediglich Verdrehungen der jeweiligen, die Anordnungen 110, 120 bildenden Arrays um geringe Winkel von z.B. wenigen Grad erforderlich sind.By the already mentioned possible rotation of the first optical arrangement 110 and the second optical arrangement 120 For example, the wavelength range of the respective electromagnetic radiation remaining in the optical useful beam path can be varied, in which case only rotations of the respective, the arrangements 110 . 120 forming arrays are required by small angles of eg a few degrees.

2 zeigt für unterschiedliche Kombinationen von Verdrehwinkeln der ersten optischen Anordnung 110 und der zweiten optischen Anordnung 120 den wellenlängenabhängigen Verlauf der spektralen Transmission durch beide Anordnungen 110, 120. Dabei entspricht ein Verdrehwinkel von 0° jeweils einem senkrechten Auftreffen der einfallenden elektromagnetischen Strahlung auf die jeweilige Lichteintrittsfläche der ersten bzw. zweiten optischen Anordnung 110, 120. Kurve „A“ entspricht einem Verdrehwinkel der ersten optischen Anordnung 110 von -5° bei einem Verdrehwinkel der zweiten optischen Anordnung 120 von -2°, Kurve „B“ entspricht einem Verdrehwinkel der ersten optischen Anordnung 110 von -3° bei einem Verdrehwinkel der zweiten optischen Anordnung 120 von +2.125° und Kurve „C“ entspricht einem Verdrehwinkel der ersten optischen Anordnung 110 von -2° bei einem Verdrehwinkel der zweiten optischen Anordnung 120 von +3.5°. 2 shows for different combinations of twist angles of the first optical arrangement 110 and the second optical arrangement 120 the wavelength-dependent course of the spectral transmission through both arrangements 110 . 120 , In this case, a twist angle of 0 ° corresponds in each case to a perpendicular impact of the incident electromagnetic radiation on the respective light entry surface of the first or second optical arrangement 110 . 120 , Curve "A" corresponds to a twist angle of the first optical arrangement 110 of -5 ° at a twist angle of the second optical arrangement 120 of -2 °, curve "B" corresponds to a twist angle of the first optical arrangement 110 of -3 ° at a twist angle of the second optical device 120 of + 2.125 ° and curve "C" corresponds to a twist angle of the first optical arrangement 110 of -2 ° at a twist angle of the second optical device 120 from + 3.5 °.

Der vorstehend beschriebene Aufbau sowohl der ersten optischen Anordnung 110 als auch der zweiten optischen Anordnung 120 in Form eindimensionaler Arrays aus aneinandergereihten (Doppel- bzw. Parallelogramm-) Prismen hat den Vorteil, dass der benötigte Lichtweg durch das betreffende Material hindurch relativ kurz ist im Vergleich zu einer (prinzipiell ebenfalls möglichen) Ausbildung jeder der Anordnungen 110, 120 aus jeweils nur einem (Doppel- bzw. Parallelogramm-) Prisma. Hierdurch kann wiederum der mit dem Materialdurchtritt der elektromagnetischen Strahlung unvermeidliche Transmissionsverlust verringert sowie auch eine Materialersparnis erzielt werden.The above-described construction of both the first optical arrangement 110 as well as the second optical arrangement 120 in the form of one-dimensional arrays of juxtaposed (double or parallelogram) prisms has the advantage that the required light path through the material in question is relatively short compared to a (in principle also possible) training each of the arrangements 110 . 120 from only one (double or parallelogram) prism. In this way, in turn, the unavoidable with the passage of the electromagnetic radiation transmission loss can be reduced as well as a material savings can be achieved.

Der innerhalb der Doppelprismen 111-113 der ersten optischen Anordnung 110 verlaufende Spalt 115 weist vorzugsweise eine nur geringe Spaltdicke auf, um eine mit dem Austritt der elektromagnetischen Strahlung aus dem jeweiligen ersten Prisma der Doppelprismen 111-113 einhergehende Winkelaufspaltung nach Möglichkeit zu minimieren. Im Ausführungsbeispiel kann die Spaltdicke z.B. 50pm betragen.The inside of the double prisms 111 - 113 the first optical arrangement 110 running gap 115 preferably has only a small gap thickness to one with the exit of the electromagnetic radiation from the respective first prism of the double prisms 111 - 113 Accompanying angular splitting should be minimized if possible. In the exemplary embodiment, the gap thickness may be, for example, 50 pm.

Im Ergebnis wird die erfindungsgemäße Wellenlängenfilterung (im Sinne des Verbleibs lediglich der elektromagnetischen Strahlung) innerhalb des Wellenlängenbandes λ₁ < λ< λ₂ ohne Brechkraft und lediglich unter Ausnutzung des Effekts der Totalreflexion erreicht. Hierdurch wird wiederum eine erhebliche Reduzierung des Fertigungs- und Kostenaufwandes sowie eine kompaktere Bauweise bei vergleichsweise geringem Gewicht ermöglicht. Des Weiteren kann aufgrund des geringeren Materialweges der elektromagnetischen Strahlung eine Steigerung der gesamten Systemtransmission erzielt werden.As a result, the wavelength filtering according to the invention (in the sense of the whereabouts of only the electromagnetic radiation) within the wavelength band λ ₁ <λ <λ _{2 is achieved} without refractive power and only by utilizing the effect of total reflection. This in turn allows a significant reduction in manufacturing and cost and a more compact design with relatively low weight. Furthermore, due to the lower material path of the electromagnetic radiation, an increase in the overall system transmission can be achieved.

Ein weiterer, je nach konkreter Anwendung resultierender Vorteil besteht in dem Wegfall des Erfordernisses einer geknickten Strahlführung bzw. optischen Achse, da die Lichtaustrittsrichtung gemäß 1 nach Austritt aus der zweiten optischen Anordnung 120 der Lichteintrittsrichtung der elektromagnetischen Strahlung vor Eintritt in die erste optische Anordnung 110 entspricht. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt, so dass auch Ausführungen mit umgelenkter bzw. geknickter optischer Achse von der Erfindung umfasst sein sollen.Another, depending on the specific application resulting advantage is the elimination of the requirement of a kinked beam guidance or optical axis, since the light exit direction in accordance with 1 after exiting the second optical arrangement 120 the light entry direction of the electromagnetic radiation before entering the first optical arrangement 110 corresponds. However, the invention is not limited thereto, so that embodiments with deflected or bent optical axis should be encompassed by the invention.

3 zeigt hierzu lediglich beispielhaft eine alternative Ausgestaltung der zweiten optischen Anordnung 320, wobei hier eine Umlenkung der optischen Achse um 90° erfolgt. Der einfallende Strahl 301 weist zur (mit „OA“ bezeichneten) optischen Achse jedoch weiterhin den gleichen Winkel auf wie der aus der zweiten optischen Anordnung 320 austretende Strahl 302 zu der entsprechend umgelenkten bzw. geknickten optischen Achse. 3 only shows an alternative embodiment of the second optical arrangement for this purpose 320 , wherein here a deflection of the optical axis by 90 ° takes place. The incident beam 301 however, continues to have the same angle as that of the second optical arrangement (to "OA") optical axis 320 exiting beam 302 to the corresponding deflected or bent optical axis.

4a-b zeigt weitere mögliche Ausführungsformen, bei welchen analog zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ebenfalls eine wellenlängenabhängige Separierung elektromagnetischer Strahlung unter „Herausfilterung“ von Strahlung unerwünschter Wellenlängen erfolgt. Im Unterschied zur Ausführungsform von 1 wird hier jedoch nur ein Wellenlängenbereich des Spektrums, welcher oberhalb eines gewünschten Schwellenwerts der Wellenlänge liegt, aus dem Nutzstrahlengang eliminiert (d.h. im Unterschied zu 1 erfolgt keine Selektierung eines durch zwei Schwellenwerte begrenzten Wellenlängenbandes). 4a-b shows further possible embodiments in which, analogous to the embodiments described above, also a wavelength-dependent separation of electromagnetic radiation with "filtering out" of unwanted wavelength radiation takes place. In contrast to the embodiment of 1 However, here only one wavelength range of the spectrum, which is above a desired threshold of the wavelength, eliminated from the Nutzstrahlengang (ie unlike 1 no selection of a wavelength band limited by two threshold values takes place).

Gemäß 4a-b tritt im Ausführungsbeispiel die elektromagnetische Strahlung mit einem Wellenlängenbereich von 120nm bis mehr als 1000nm in ein Prisma 410 (dessen Seitenflächen mit „410a“ bis „410c“ bezeichnet sind) unter einem auf das Lot zur Seitenfläche 410a bezogenen Winkel α ein. Der Winkel α₁ innerhalb des Prismenmaterials (im Beispiel Magnesiumfluorid, MgF₂) nimmt mit wachsendem Brechungsindex (und damit kleinerer Wellenlänge) ab. Infolge dessen tritt an der zweiten Seitenfläche 410b des Prismas 410 ab einem bestimmten Wert des Brechungsindex und damit auch unterhalb einer bestimmten Wellenlänge Totalreflexion auf, wobei lediglich die elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge oberhalb des betreffenden Schwellenwertes aus dem Prisma 410 an der zweiten Seitenfläche 410b unter einem Winkel α₃ austritt.According to 4a-b occurs in the embodiment, the electromagnetic radiation having a wavelength range of 120nm to more than 1000nm in a prism 410 (whose side surfaces are labeled "410a" to "410c") under one on the solder to the side surface 410a a related angle α. Of the Angle α ₁ within the prism material (in the example magnesium fluoride, MgF ₂ ) decreases with increasing refractive index (and thus smaller wavelength). As a result, at the second side surface 410b of the prism occurs 410 from a certain value of the refractive index and thus also below a certain wavelength total reflection, wherein only the electromagnetic radiation having a wavelength above the threshold in question from the prism 410 emerges at the second side surface 410b at an angle α ₃ .

Die „kurzwellige“, d.h. eine Wellenlänge unterhalb des besagten Schwellenwertes aufweisende elektromagnetische Strahlung wird an der zweiten Seitenfläche 410b totalreflektiert und tritt an der dritten Seitenfläche 410c aus dem Prisma 410 (infolge des vergleichsweise kleineren Auftreffwinkels α₄ an der Seitenfläche 410c) unter einem Winkel α₅ zum Lot aus. In diesem Bereich sind jedoch die Strahlungsanteile unterschiedlicher Wellenlänge versetzt. Je kürzer die optische Weglänge im Prisma 410 ist, desto kleiner ist dieser Strahlversatz. Im dargestellten Ausführungsbeispiel eines 60°-Prismas (d.h. einem gleichseitigen Prisma 410 mit einem Prismenwinkel (β=60°) sind die Strahlungsanteile unterschiedlicher Wellenlänge beim Austritt aus dem Prisma 410 zueinander parallel.The "shortwave", ie a wavelength below said threshold having electromagnetic radiation is at the second side surface 410b totally reflected and occurs on the third side surface 410c from the prism 410 (Due to the relatively smaller impact angle α ₄ on the side surface 410c ) at an angle α ₅ to the solder. In this area, however, the radiation components of different wavelengths are offset. The shorter the optical path length in the prism 410 is, the smaller is this beam offset. In the illustrated embodiment of a 60 ° prism (ie an equilateral prism 410 with a prism angle (β = 60 °) are the radiation components of different wavelength at the exit from the prism 410 parallel to each other.

Der vorstehend genannte Schwellenwert kann lediglich beispielhaft 450nm betragen, um - z.B. für ein Maskeninspektionssystem für Lithographiemasken - UV-Licht im Wellenlängenbereich von 120nm bis 450nm zur Verfügung zu stellen und das vergleichsweise langwelligere Licht wie vorstehend beschrieben herauszufiltern.The aforesaid threshold may be illustratively 450nm, for example to provide - e.g. for a mask inspection system for lithography masks - to provide UV light in the wavelength range from 120nm to 450nm and to filter out the comparatively longer wavelength light as described above.

Die Baugruppe gemäß 4b weist zusätzlich zu dem ersten Prisma 410 ein zweites Prisma 420 auf, wobei dieses zweite Prisma 420 die Funktion hat, das vorstehend beschriebene, dispersionsbedingte Auseinanderlaufen der Teilstrahlen bzw. einen Farbversatz nach dem ersten Prisma 410 zu kompensieren bzw. rückgängig zu machen.The module according to 4b points in addition to the first prism 410 a second prism 420 on, this second prism 420 the function has, the above-described, dispersion-caused divergence of the partial beams or a color shift after the first prism 410 to compensate or reverse.

Das zweite Prisma 420 gemäß 4b (mit Seitenflächen 420a, 420b und 420c) weist zum ersten Prisma 410 identische Abmessungen auf. Die optische Weglänge innerhalb des zweiten Prismas 420 entspricht derjenigen im ersten Prisma 410, und der Strahlengang im zweiten Prisma 420 entspricht einer Umkehrung des Strahlengangs im ersten Prisma 410 mit der Folge, dass die dispersionsbedingt nach dem ersten Prima 410 auseinanderlaufenden Teilstrahlen wieder zusammenlaufen und in einem Lichtstrahl kombiniert werden. Dieser Lichtstrahl tritt aus der Seitenfläche 420a des zweiten Prismas 420 aus. Der Abstand der beiden Prismen 410, 420 ist frei wählbar.The second prism 420 according to 4b (with side surfaces 420a , 420b and 420c) faces the first prism 410 identical dimensions. The optical path length within the second prism 420 corresponds to the one in the first prism 410 , and the beam path in the second prism 420 corresponds to a reversal of the beam path in the first prism 410 with the result that the dispersion is after the first Prima 410 diverging part rays converge again and be combined in a beam of light. This ray of light emerges from the side surface 420a of the second prism 420 out. The distance between the two prisms 410 . 420 is freely selectable.

Ein weiterer vorteilhafter Effekt des zweiten Prismas 420 besteht darin, dass gegebenenfalls an der Seitenfläche 410b des ersten Prismas noch reflektierte „langwellige Strahlung“ (d.h. elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge oberhalb des oben genannten Schwellenwerts) an der Seitenfläche 420b des zweiten Prismas wiederum nur zu einem vergleichsweise geringen Anteil reflektiert wird (wobei etwa bei einem Reflexionsgrad von 2% an der Seitenfläche 410b lediglich 0,04% an der Seitenfläche 420b reflektiert wird). Hierdurch wird die Effizienz der Herausfilterung unerwünschter langwelliger Strahlung weiter erhöht.Another beneficial effect of the second prism 420 is that if necessary on the side surface 410b of the first prism still reflects "long wavelength radiation" (ie, electromagnetic radiation having a wavelength above the above threshold) on the side surface 420b The second prism is in turn only reflected to a comparatively small proportion (approximately at a reflectance of 2% on the side surface 410b only 0.04% on the side surface 420b is reflected). As a result, the efficiency of filtering out unwanted long-wave radiation is further increased.

Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.While the invention has been described in terms of specific embodiments, numerous variations and alternative embodiments, e.g. by combination and / or exchange of features of individual embodiments. Accordingly, it will be understood by those skilled in the art that such variations and alternative embodiments are intended to be embraced by the present invention, and the scope of the invention is limited only in terms of the appended claims and their equivalents.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009016631 A1 [0006]

Claims

Assembly for wavelength filtering of electromagnetic radiation in an optical system, with A first optical arrangement (110) which deflects incident electromagnetic radiation whose wavelength is smaller than a first limit value out of the optical useful beam path; and A second optical arrangement (120) which deflects incident electromagnetic radiation whose wavelength is greater than a second limit value out of the optical useful beam path, the second limit value being greater than the first limit value; • wherein the first optical arrangement (110) and the second optical arrangement (120) are arranged one behind the other in the optical beam path; and • wherein the deflecting of the electromagnetic radiation takes place both on the first optical arrangement (110) and on the second optical arrangement (120) in each case on the basis of total reflection.

Assembly after Claim 1 , characterized in that at least one entrance surface and at least one exit surface of the first optical arrangement (110) and / or at least one entrance surface and at least one exit surface of the second optical arrangement (120) are arranged parallel to each other.

Assembly after Claim 1 or 2 , characterized in that at least one entrance surface and at least one exit surface of the first optical arrangement (110) and / or at least one entrance surface and at least one exit surface of the second optical arrangement (120) are arranged perpendicular to the propagation direction of the incident electromagnetic radiation.

Assembly according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the first optical arrangement (110) and the second optical arrangement (120) each have at least one prism.

Assembly after Claim 4 , characterized in that these prisms are rotatable.

Assembly after Claim 5 , characterized in that the axis of rotation of this rotation in each case runs perpendicular to the propagation direction of the incident electromagnetic radiation.

Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the first optical arrangement (110) and the second optical arrangement (120) each have a plurality of prisms arranged transversely to the propagation direction of the impinging electromagnetic radiation.

Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the first optical arrangement comprises at least one double prism (111, 112, 113), which is formed from two by a gap (115) separated prisms.

Assembly after Claim 8 , characterized in that the gap (115) has a gap thickness of not more than 120 μm, in particular of not more than 60 μm.

Assembly after Claim 8 or 9 , characterized in that the first optical arrangement (110) has a plurality of such, each transverse to the propagation direction of the impinging electromagnetic radiation juxtaposed double prisms (111, 112, 113).

Subassembly according to one of the preceding claims, characterized in that the second optical arrangement (120) has at least one parallelogram prism (121, 122, 123), in particular a plurality of parallelogram prisms (121) arranged next to each other transversely to the propagation direction of the impinging electromagnetic radiation , 122, 123).

An assembly for wavelength filtering of electromagnetic radiation in an optical system, comprising at least one prism (410) deflecting impinging electromagnetic radiation whose wavelength is greater than a threshold value out of the optical payload beam path, wherein the deflection of the electromagnetic radiation is based on total reflection.

Assembly after Claim 12 , characterized in that said prima (410) is an equilateral prism.

Assembly after Claim 12 or 13 , characterized in that it further comprises a second prism (420), which is arranged such that dispersively after the first prima (410) diverging partial beams are combined in a light beam.