DE1920536A1

DE1920536A1 - Optisches System zur Erzeugung doppelt fokussierter Bilder

Info

Publication number: DE1920536A1
Application number: DE19691920536
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Takenaka; Takaaki Yamamoto
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1968-04-25
Filing date: 1969-04-23
Publication date: 1969-10-30
Also published as: FR2006958A1; DE1920536B2; GB1266916A; US3588227A

Description

Nippon Kogaku E.K.
Tokyo, Japan

Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches System und ein Verfahren zur Erzeugung doppelt fokussierter Bilder, die die gleiche Vergrößerung haben·

Es sind Garutso-Mnsen, Meslin-Billet-Spaltlinsen, doppelt fokussierende Filter usw. zur Erzeugung doppelt fokussierender optischer Systeme bekannt· Wenn jedoch diese optischen Systeme Verwendung finden, beispielsweise die genannten, haben sie solche Nachteile, daß die Vergrößerungen der beiden voneinander im Abstand angeordneten Objekte voneinander variieren« Es ist daher unmöglich, die Gestaltungen und Abmessungen dieser beiden Objekte zu vergleichen·

Sas Hauptziel der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren verfügbar zu machen zur Erzeugung von Bildern auf der gleichen Brennebene mit der gleichen Vergrößerung von zwei Objekten, die in der gleichen Richtung vor dem Objektiv im Abstand voneinander in Bezug auf die Richtung der optischen Achse der Objektive angeordnet sind, wobei die oben beschriebenen Fehler vermieden werden,

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Kurs zusammengefaßt bestellt das Verfahren zur Erzeugung doppelt fokussierter Bilder gemäß dieser Erfindung darin, daß eine vordere Gruppe positiver Linsen, die eine Brennweite f aufweisen, relativ zu einer hinteren Gruppe positiver Linsen, . die eine Brennweite f ₁ = f /^i aufweisen, in solcher Weise angeordnet ist, daß die Hauptebenen der vorderen und hinteren Linsengruppen im Abstand voneinander angeordnet sind mit einem Abstand, der gleich der Brennweite f der vorderen Linsengruppe 1st, wobei beide der zwei Linsengruppen aus einem sogenannten doppelt fokussierendem System besteht, bei dem die beiden Objekte, die vor der Brennweite der vorderen Linsengruppe vor dieser durch einen optischen Abstand^ x voneinander angeordnet, auf die gleiche Brennebene mit der gleichen Vergrößerung fokussiert werden·

Die Erfindung sollbnachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden· In diesen zeigen:

Pig· 1 das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung;

Pig. 2 eine schematische Darstellung der Anordnung einer Ausführungsform nach der Erfindung in Kombination mit einem Direktbelichtungs- oder Durchlichtsystem; und

Pig, 3 eine schematische Darstellung der Anordnung einer anderen Ausführungsform der Erfindung in Kombination mit einem Auflichtsystem·

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Das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung soll näher unter Bezugnahme auf Pig« 1 beschrieben werden· Eine positive linse, allgemein mit I₁ bezeichnet, besitzt eine Brennweite f und bildet eine vordere Linsengruppe. Eine geteilte positive Linse, allgemein mit L₂ bezeichnet, besitzt eine Brennweite f₁ und bildet eine hintere Linsengruppe und deren Hauptebene ist an dem Brennpunkt der vorderen Linsengruppe L₁ angeordnet. Das erste Objekt S₁ ist an einer Stelle mit einem Abstand a vor der vorderen Linsengruppe L₁ angeordnet. Das zweite Obj i"."t S₂ ist an einer Stelle zwischen dem ersten Objekt S₁ md dar vorderen Linsengruppe L₁ in einem optischen Abstand^ χ von dem ersten Objekt S₁ angeordnet«

Venn aufgrund der oben beschriebenen Anordnung das erste Objekt S₁ als ein Bild S₁, durch die vordere Linsengruppe L₁ fokussiert wird an einem Punkt im Abstand b von der Hauptebene der vorderen Linsengruppe L₁, ergibt sich die folgende Beziehung:

die Vergrößerung: m β b/a ·····«« (2)

Wenn das zweite Objekt S₂ durch die vordere und hintere Linsengruppe L₁ und L₂ an dem gleichen Punkt des Bildes S₁, als ein Bild S₂, fokussiert wird, ergibt sich die folgende Beziehung:

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a -Δ* y £

•und

(3)

wobei y der Abstand zwischen dem Funkt, wo das Bild des zweiten Objekts S₂ durch die vordere Iinsengruppe L₁ und die w Hauptebene fokussiert wird, ist.

Es versteht sich natürlich, daß die Objekte so angeordnet sind, um der Beziehung a -Δ χ J> f genügen· In diesem Fall ist die Vergrößerung gegeben durch

■^f-Ti₂T-TTf · ···(«■

Um y aus den Gleichungen (3) und (4) zu eliminieren, erhält ' man zuerst y aus der Gleichung (3):

^ ^a -^Xj - f

Durch Umformung der Gleichung (4) ergibt sich

t-_r. ^f^-^f) - (7)

und durch Einsetzen der Gleichung (6) in Gleichung (7) erhält man

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■ρ f(a -Δ χ) _β ^₁(D- f)

I²Jf₁ - (b - f)J = f.,(b - f) f(a -^x) - fJ ....... (8)

ergibt sich aus der allgemeinen Formel

(b - f) (a - f) = f² folgende Gleichung

Einsetzen der Gleichung (9) in Gleichung (8) ergibt

f ^x = f²

Somit ist

Daher wird die Brennweite fλ der hinteren Linsengruppe

Aus den Gleichungen (2) und (5) ergibt sich die Vergrößerung der Bilder S₁, und S₂i der ersten und zweiten Objekte S₁ und

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m s b/a

und

_m« y b - f

^{m s} * Einsetzen der Gleichungen (6) und (7) ergibt

_m. ^m

. (b -jf) - £i (10)

(a - p

Einsetzen in die obige allgemeine Formel

b - f = f²/(a - £)

und

in Gleichung (10) erhält man m¹ a b/a.

Das heißt

m ss m'»

Das heißt, man erhält Bilder, die die gleiche Vergrößerung aufweisen.

TJm das Verständnis des Prinzips zu erleichtern, wird in Figur 1 angenommen,

Ας = f a = 2f

und

b = 2f.

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Es versteht sich, daß die geteilte Linsengruppe, die an dem Brennpunkt der vorderen Linsengruppe L₁ auf der Rückseite angeordnet ist, aus Linsen zusammengesetzt sein kann, die verschiedene Brennweiten f₂ bzw* f, aufweisen, wobei (f₂ ^ f~) ist. Daher werden zwei Punkte, die sich von dem Objekt S₂ durch die Abstände

entfernt befinden, fokussiert« Das heißt, die beiden Pr te, die der Bedingung

4^X =Δ*ι -Αχ? * f κ—ψ— - τ~;

gentigen, werden fokussiert»

Weiterhin, wenn eine der beiden Linsen eine planparallele Platte ist, d.h.. wenn die Brennweite f» unendlich wird, dann ist Δζ = Ax₁ ·

Das ist in Figur 2 gezeigt, die eine Ausführung des optischen Systems in Kombination mit einem Durchlichtsystem gemäß der Erfindung darstellt.

In Mgur 2 ist mit W eine Lichtquelle bezeichnet. L₂, und L₁, bilden ein optisches Beleuchtungssystem, S₁ und S₂ ein erstes bzw. ein zweites Objekt, L₁ eine vordere Linsengruppe, L₂ eine hintere Linsengruppe und S₁, und S₂t Bilder der Objekte S₁ bzw. S₂. Die Disposition und Anordnung der Objekte S₁ und S₂

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und der vorderen und hinteren Linsengruppen L₁ und L₂ muß gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden« Das optische Beleuchtungesystem L₂₁ und L^₁ ist symmetrisch mit dem optischen fokus sier sys tem L₁ und L₂ in geometrischer Hinsicht und seiner Punktion« In Figur 2 ist die hintere Linsengruppe als zusammengesetzte Linse dargestellt, aber in der Praxis um die Anordnung der Linsen zu erleichtern kann eine planparallele G-Ia spalt te aufgefüllt werden an dem Abschnitt der Spaltlinse· Wenn das optische System, wie oben unter Bezugnahme auf Figur 2 beschrieben, angeordnet wird, können die beiden Objekte S₁ und S₂ gleichzeitig durch die Linsengruppen L₂I und L₁, mit der gleichen Lichtintensität beleuchtet werden und die Bilder der Objekte S₁ und S₂ können auf die gleiche Brennebene fokussiert werden mit der gleichen Vergrößerung und dir gleichen Ausrichtung durch die vordere und hintere Linsengruppe L₁ und Lp.

Als nächstes soll die Erfindung unter Bezugnahme zu einer anderen in Figur 3 dargestellten Ausführungsform beschrieben werden« Hier werden die Objekte mittels eines Aufliohteystems beleuchtet« In Figur bezeichnet W eine Beleuohtungsquelle, L· eine Kondensor-Linse, HM einen halbdurchlässig«!. Spiegel, der relativ zur optischen Achse des Objektivs geneigt ist» L« eine hintere Linsengruppe, L₁ eine vordere Linsengruppeι S₂ and S₁ ein zweites bzw« erstes Objekt und S₁, und S₂, die entsprechend fokuseierten Bilder« Da die Objekte, Linsen und die Beleuchtungsquelle gemäß der Erfindung, wie oben näher besohrie-

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ben wurde, angeordnet sind, geht das von der Lichtquelle ausgesandte Licht durch die Eondenser-Linse L?, den halbtransparenten Spiegel HM, die hintere Linse L₂, die vordere Linse L₁ und beleuchtet gleichmäßig das zweite und erste Objekt S₂ und S₁ mit der gleichen Beleuchtungsintensität· Weiterhin bilden die vordere und hintere Linsengruppe L₁, L₂ das bilderzeugende optische System und somit die Fokussierung der Bilder S₁, und S₂, auf der gleichen Brennebene mit der gleichen Größe und Ausrichtung·

Sb versteht sich, daß die zusammengesetzte Linse durch ein gewöhnliches doppelfokussierendes optisches System ersetzt werden kann, beispielsweise eine Fresnel-Linse, doppeltfokussierende Filter und ähnliches, wobei Ringlinsen und ähnliche Anordnungen ebenfalls im Rahmen der Erfindung Verwendung finden können·

Wie oben beschrieben wurde, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, auf die gleiche Brennebene mit der gleichen Vergrößerung und Ausrichtung die Bilder S₁,, S₂, der beiden Objektive S₁ und S₂ zu fokussieren, die vor dem Objektiv durch einen optischen Abstand ^x voneinander getrennt sind« Somit ergibt die Erfindung viele industrielle Vorteile, z.B, wenn das optische System gemäß der Erfindung angewandt wird, um genau die Hasken und Blättchen integrierter Schaltungen au vergleichen, was heute von erhöhter Bedeutung ist, wobei Maske und Blattohen in genautm Abstand miteinander um den AbstandA χ

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beim Vergleichen und Einstellen zueinander genalten werden, so daß verhindert wird, daB die Maske und die Blättchen beschädigt oder zerbrochen werden, wodurch die Lebensdauer der Maske erhöht wird.

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Claims

Optisches System zur Erzeugung doppeltfokussierter Bilder, gekennzeichnet durch eine vordere positive Linsengruppe mit einer Brennweite f und einer hinteren positiven Linsengruppe

mit einer Brennweite f.. = f /Ax._t wobei A^x der optische Abstand zwischen zwei Objekten ist, die beide vor der vorderen Linsengruppe über der Brennweite f der vorderen Lii^engruppe angeordnet sind, und der Abstand zwischen den Hauptr ien der Linsengruppe gleich der Brennweite ist maxi wenigstens eine der Linsengruppe als doppeltfokussierendes optisches System ausgestaltet ist, so daß die beiden Objekte in die gleiche Ebene mit der gleichen Vergrößerung fokussiert werden·

2« Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Linsengruppe als doppeltfokussierendes optisches System ausgestaltet ist, daß Brennweiten von f₁ und ±2 aufweist, die die Beziehung erfüllen;

^_x = Α ι -

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