DE19936936B4 - Vorrichtung zur Fokussierung von Licht - Google Patents

Vorrichtung zur Fokussierung von Licht Download PDF

Info

Publication number
DE19936936B4
DE19936936B4 DE1999136936 DE19936936A DE19936936B4 DE 19936936 B4 DE19936936 B4 DE 19936936B4 DE 1999136936 DE1999136936 DE 1999136936 DE 19936936 A DE19936936 A DE 19936936A DE 19936936 B4 DE19936936 B4 DE 19936936B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
mirror
light
convex
concave
axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE1999136936
Other languages
English (en)
Other versions
DE19936936A1 (de
Inventor
Alois Dr. Herkommer
Wilhelm Ulrich
Johannes Wangler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss SMT GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss SMT GmbH filed Critical Carl Zeiss SMT GmbH
Priority to DE1999136936 priority Critical patent/DE19936936B4/de
Publication of DE19936936A1 publication Critical patent/DE19936936A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19936936B4 publication Critical patent/DE19936936B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/262Optical details of coupling light into, or out of, or between fibre ends, e.g. special fibre end shapes or associated optical elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/02Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system
    • G02B17/06Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror
    • G02B17/0605Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using two curved mirrors
    • G02B17/0621Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using two curved mirrors off-axis or unobscured systems in which not all of the mirrors share a common axis of rotational symmetry, e.g. at least one of the mirrors is warped, tilted or decentered with respect to the other elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08Catadioptric systems
    • G02B17/0804Catadioptric systems using two curved mirrors
    • G02B17/0816Catadioptric systems using two curved mirrors off-axis or unobscured systems in which not all of the mirrors share a common axis of rotational symmetry, e.g. at least one of the mirrors is warped, tilted or decentered with respect to the other elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0004Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
    • G02B19/0019Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having reflective surfaces only (e.g. louvre systems, systems with multiple planar reflectors)
    • G02B19/0023Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having reflective surfaces only (e.g. louvre systems, systems with multiple planar reflectors) at least one surface having optical power
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0004Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
    • G02B19/0028Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed refractive and reflective surfaces, e.g. non-imaging catadioptric systems
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0033Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
    • G02B19/0047Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4296Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with sources of high radiant energy, e.g. high power lasers, high temperature light sources

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

Vorrichtung zum Fokussieren von Licht, umfassend einen konvexen und einen konkaven asphärischen Spiegel, die einen gemeinsamen Brennpunkt aufweisen und durch die ein Spiegelsystem gebildet wird, wobei das Licht über den konvexen Spiegel in das Spiegelsystem eingekoppelt wird und mittels des konkaven asphärischen Spiegels auf den Ausgangsfokus fokussiert wird, wobei die zur Bereitstellung des Lichtes vorgesehene Lichtquelle in einem Brennpunkt des konvexen asphärischen Spiegels angeordnet ist, und wobei eine Halbseite des konvexen asphärischen Spiegels der Spiegelfläche (24) des asphärischen konkaven Spiegels zugewandt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fokussieren von Licht.
  • Aus der DE 41 20 684 A1 ist ein Spiegelobjektiv zur Laserfokussierung bekannt. Dieses Spiegelobjektiv umfaßt einen konvexen Paraboloidspiegel und einen konkaven Ellipsoidspiegel, die derart zueinander angeordnet sind, daß sie einen gemeinsamen Brennpunkt aufweisen. Ein einfallender Laserstrahl wird durch den konvexen Paraboloidspiegel senkrecht zur Einfallsrichtung reflektiert und virtuell auf den gemeinsamen Brennpunkt des konvexen Paraboloidspiegels und des konkaven Ellipsoidspiegels fokussiert. Die vom Paraboloidspiegel reflektierten Laserstrahlen werden durch den Ellipsoidspiegel auf einen weiteren Brennpunkt des Ellipsoidspiegels, im folgenden mit Ausgangsfokus bezeichnet, den gemeinsamen Brennpunkt abbildend, fokussiert, wobei der Ellipsoidspiegel um den gemeinsamen Brennpunkt drehbar gelagert ist. Durch Rotation ist die Brennweite des weiteren Fokus des Ellipsoidspiegels stufenlos wählbar.
  • Nachteilig ist bei dieser Anordnung, daß der den Ausgangsfokus passierende Strahl eine Vorzugsrichtung aufweist, so daß nur ein Segment des Raumwinkels durch den Lichtstrahl ausgeleuchtet wird. Hierzu kommt, daß der ausgeleuchtete Raumwinkel bezogen auf den einfallenden Lichtstrahl von der gewählten Brennweite des Ausgangsfokus abhängt.
  • Aus der DE 43 41 555 A1 ist eine Vorrichtung zum Bündeln und Übertragen von Licht bekannt. Diese Vorrichtung umfaßt eine Halbhälfte eines konkaven Ellipsoidspiegels bis zu einer Mittenebene zwischen den beiden Brennpunkten, wobei die durch eine einem ersten Brennpunkt des Ellipsoidspiegels angeordnete Lichtquelle abgegebenen Lichtstrahlen auf den zweiten Brennpunkt des Ellipsoidspiegels fokussiert werden, der außerhalb dieses Spiegels liegt. An diesen Ellipsoidspiegel schließt sich ein rotationssymmetrisches Segment eines konvexen hyperboloiden Spiegels an, durch den zum Einen auf den zweiten Brennpunkt fokussierte Strahlen und zum Anderen von dem Ellipsoidspiegel nicht reflektierte Strahlen, die direkt auf den hyperboloiden Spiegel treffen, auf ein sich anschließendes Ende eines Glasfaserlichtleiters fokussiert werden. Der hyperboloide Spiegel ist trichterförmig, mit einer nach innen gerichteten Spiegelfläche ausgebildet.
  • Diese Vorrichtung zum Bündeln von Licht dient dazu, möglichst viele Lichtstrahlen hoher Intensität in einen Strahlenleiter einzuleiten. Da mit jeder Reflektion eine Verminderung der Strahlenintensität einhergeht, ist die Anzahl der Reflektionen zu minimieren, die für das Einleiten des Lichtes in den Lichtleiter erforderlich sind.
  • Für das Einleiten des Lichtes ist es erforderlich, die von einer Lichtquelle abgegebenen Lichtstrahlen auf die endseitige Begrenzungsfläche des Lichtleiters zu fokussieren, wofür eine Fokussierung auf einen Punkt jedoch nicht erforderlich ist.
  • Nachteilig ist bei dieser Anordnung, daß sie für Anwendungen, die eine Fokussierung auf einen Punkt erfordern, nicht geeignet ist.
  • Für die Untersuchung der Güte von Objektiven wird eine punktförmige Lichtquelle im Brennpunkt des zu untersuchenden Objektives platziert. Durch die auf das Objektiv auftreffende Strahlung wird nach Passieren des Objektives eine Wellenfront gebildet, wobei aus Abweichungen der erwarteten Lichtintensität von der gemessenen Lichtintensität der Wellenfront Abbildungsfehler und somit die Güte des Objektives bezogen auf die ausgeleuchteten Bereiche des Objektives ableitbar sind. Für die Charakterisierung von Objektiven mit hoher numerischer Apertur werden stark divergierende Punktlichtquellen benötigt, um das Objektiv vollständig ausleuchten zu können.
  • Die DE 22 58923 B2 beschreibt ein Spiegelsystem zum Bündeln oder Sammeln von Strahlung mit wenigstens zwei rotationssymmetrischen Spiegeln, die konzentrisch um eine gemeinsame Symmetrieachse angeordnet sind. Das System umfasst einen konvexen Eingangsspiegel, gebildet aus einer Toroidfläche mit einem Brennkreis, einen Ausgangsspiegel, ebenfalls gebildet aus einer Toroidfläche, mit einem Brennkreis und einem Brennpunkt, wobei die Brennkreise des Eingangsspiegels und des Ausgangsspiegels zusammenfallen, und wobei ein in das Spiegelsystem parallel eingestrahltes Lichtbündel im Brennpunkt des Ausgangsspiegels fokussiert wird und dort eine Punktlichtquelle darstellt.
  • Die DE-OS 23 33 181 beschreibt ein rotationssymmetrisches Spiegelsystem zum Sammeln von Strahlungsenergie mehrerer Strahlungsquellen mit einem konvexen Eingangsspiegel und mit einem konkaven Ausgangsspiegel, wobei Eingangsspiegel und Ausgangsspiegel einen gemeinsamen Brennkreis und jeweils einen Brennpunkt aufweisen. Dabei sammelt der Ausgangsspiegel die Strahlungsenergie in seinem Brennpunkt. Die Strahlungsenergie der Strahlungsquellen ist dabei jeweils auf den Brennpunkt des Eingangsspiegels gerichtet. Der Brennpunkt des Ausgangsspiegels bildet eine Punktlichtquelle mit gerichteter Abstrahlcharakteristik, die durch die Position der Strahlungsquellen bestimmt ist.
  • Ähnlich der DE-OS 23 33 181 beschreibt die GB 1 425 608 ein Spiegelsystem zum Sammeln von Strahlungsenergie mehrerer Laser-Strahlungsquellen. Dabei reflektieren konvexe Eingangsspiegel die Laserstrahlung auf konkave Ausgangsspiegel, wobei die Ausgangsspiegel die Strahlung aller Laserquellen in einem Brennpunkt sammeln, der ebenfalls als Punktlichtquelle mit gerichteter Abstrahlcharakteristik angesehen werden kann, wobei die Abstrahlcharakteristik von der Anordnung der Strahlungsquellen abhängig ist.
  • Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Fokussierung von Licht bereitzustellen, die eine hohe Apertur bezüglich eines Ausgangsfokus aufweist und die eine möglichst homogen abstrahlende Punktlichtquelle bildet.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Durch die Maßnahme, die Lichtquelle im Brennpunkt des konvexen asphärischen Spiegels außerhalb der Spiegelfläche anzuordnen, werden die auf den asphärischen konvexen Spiegel treffenden Strahlen virtuell auf den weiteren Brennpunkt des asphärischen konvexen Spiegels innerhalb der Spiegelfläche fokussiert, der gleichzeitig Brennpunkt des konkaven asphärischen Spiegels ist. Die auf eine Spiegelfläche des asphärischen konkaven Spiegels reflektierten Strahlen werden auf einen weiteren Brennpunkt des konkaven asphärischen Spiegels, im folgenden mit Ausgangsfokus bezeichnet, fokussiert.
  • Durch diese Anordnung der asphärischen Spiegel zueinander ist eine großflächige Ausleuchtung des konkaven asphärischen Spiegels erreichbar. Daraus resultiert, daß die vom asphärischen konkaven Spiegel reflektierten Lichtstrahlen unter einem großen Einfallswinkel auf den Ausgangsfokus fokussiert werden, was einer hohen Apertur entspricht.
  • Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, daß die asphärischen Spiegel winkelig zueinander angeordnet sind, wobei den Spiegeln zuordenbare, durch die Brennpunkte der jeweiligen Spiegel verlaufende Symmetrieachsen winkelig zueinander angeordnet sind. Durch diese Anordnung ist zum einen die Ausleuchtung eines großen Spiegelsegmentes des asphärischen konkaven Spiegels erreichbar und andererseits wird eine Abschattung durch den asphärisch konvexen Spiegel verhindert, da der konvexe asphärische Spiegel nicht den Strahlengang der vom konkaven asphärischen Spiegel reflektierten Strahlen schneidet.
  • Durch die Verwendung von asphärischen Spiegeln sind bei inkohärentem Licht auftretende chromatische Fehler kompensierbar, zumindest jedoch minimierbar, so daß chromatische Fehler bei der Fokussierung auf den Ausgangsfokus nicht oder nahezu nicht auftreten, jedoch die Farbfehler des zu untersuchenden Objektives durch Ausleuchtung mit dem inkohärenten Licht in Erscheinung treten.
  • Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, als Lichtquelle eine Lichtquelle, welche eine Vorzugsrichtung aufweist, vorzusehen. Solche Lichtstrahlen weisen eine endliche Ausdehnung auf und sind aufgrund ihrer Vorzugsrichtung exakt positionierbar, wodurch das von der Lichtquelle abgegebene Licht vollständig bzw. nahezu vollständig ins optische System einkoppelbar ist.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Lichtstrahl über eine Halbseite des konvexen asphärischen Spiegels in das Spiegelsystem eingekoppelt wird. Dadurch kann auf die zweite Halbhälfte des konvexen asphärischen Spiegels verzichtet werden, was sich vorteilhaft auf den für die Anordnung des zu untersuchenden Objektives zur Verfügung stehenden Bauraum auswirkt. Es ist erreichbar, daß unterhalb des Ausgangsfokus in Ausbreitungsrichtung des Lichtes der für die Anordnung eines zu untersuchenden Objektives zur Verfügung stehende Bauraum in seitlicher Richtung nicht beschränkt ist.
  • Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, als konvexen asphärischen Spiegel einen konvexen Hyperboloidspiegel vorzusehen, durch den die Abbildung der im Brennpunkt angeordneten Lichtquelle auf den von beiden asphärischen Spiegeln gemeinsamen Brennpunkt ohne sphärische Aberration erfolgt, wodurch insbesondere bei der Verwendung von inkohärentem Licht die Fokussierung auf den virtuellen Brennpunkt gewährleistet werden kann.
  • Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, als konkaven asphärischen Spiegel einen Ellipsoidspiegel vorzusehen, durch den der virtuelle Fokus im gemeinsamen Brennpunkt auf einen Fokus im Realraum abgebildet wird. Der Ellipsoidspiegel weist sich durch eine exakte Fokussierung auf den Brennpunkt unabhängig von der Wellenlänge des Lichtes und frei von sphärischer Aberration aus. Somit ist durch Verwendung des konvexen Hyperboloidspiegels zusammen mit dem konkaven Ellipsoidspiegel ein Spiegelsystem bereitgestellt, durch das Licht verschiedener Wellenlängen auf einen gemeinsamen Brennpunkt frei von sphärischer Aberration, fokussierbar ist.
  • Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass im Austrittsfokus des asphärischen konkaven Spiegels eine Lochblende angeordnet ist, durch die Streulicht zurückgehalten wird.
  • Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in Unteransprüchen beschrieben. Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
  • Es zeigt:
  • 1 Prinzipieller Aufbau einer katadioptrischen Einkoppeloptik zum Fokussieren von Licht;
  • 2 Katadioptrische Einkoppeloptik;
  • 3 Darstellung des Strahlenverlaufs bei Verwendung einer Lichtquelle mit einer Apertur von 0,057; und
  • 4 + 5 Katadioptrische Einkoppeloptik mit einer austrittsseitgen Apertur von 0,9 ausgehend von einer Apertur von 0,114 der Lichtquelle.
  • Die katadioptrische Einkoppeloptik zum Fokussieren von Licht umfaßt einen asphärischen konvexen Spiegel 11 in Form eines konvexen Hyperboloidspiegels 13, mit einem ersten außerhalb der Spiegelfläche liegenden Brennpunkt 15, in dem eine Lichtquelle 5 angeordnet ist, und einem innerhalb der Spiegeloberfläche liegenden zweiten Brennpunkt 17. Die beiden Brennpunkte 15, 17 liegen auf einer dem konvexen Hyperboloidspiegel zugeordneten Symmetrieachse 19.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist als Lichtquelle 5 ein aus einer Glasfaser 8 heraustretender Lichtstrahl 7 vorgesehen. Der Lichtstrahl 7 schließt mit der Symmetrieachse 19 einen vorbestimmten Verkippungswinkel 9 ein (siehe 2 bzw. 4) und fällt auf eine einem konkaven asphärischen Spiegel 23 zugewandte Seite des konvexen Hyperboloidspiegels 13. Diese auf den konvexen Hyperboloidspiegel 13 auftreffenden Lichtstrahlen werden von demselben streuend, d.h. als divergentes Strahlenbündel in Richtung des konkaven Ellipsoidspiegels 25, der als konkaver asphärischer Spiegel 23 vorgesehen ist, reflektiert. Die reflektierten Lichtstrahlen schneiden sich virtuell in dem innerhalb der Spiegelfläche des konvexen Hyperboloidspiegels 13 angeordneten Brennpunkt 17. Dieser Brennpunkt 17 ist gleichzeitig ein Brennpunkt 27 des konkaven Ellipsoidspiegels 25. Die auf den Ellipsoidspiegel 25 auftreffenden Strahlen werden infolgedessen auf einen zweiten Brennpunkt 29 des konkaven Ellipsoidspiegels 25 fokussiert. Durch die beiden Brennpunkte 17, 29 verläuft eine zweite Symmetrieachse 20. In dem Brennpunkt 29, auch mit Ausgangsfokus bezeichnet, ist eine auf einem Deckglas 34 angeordnete Lochblende 33 angeordnet. Aus der Anordnung der Lochblende 33 auf dem Deckglas 34 können chromatische Fehler und eine sphärische Überkorrektion resultieren. Zur Korrektur dieser Fehler ist bei der dargestellten Ausführung eine Zusatzoptik 39 bestehend aus zwei Linsen 41, 43 im Strahlengang zwischen Strahlungsquelle 5 und dem asphärischen konvexen Spiegel 11 vorgesehen. Diese Linsen 41, 43 sind in Abhängigkeit von der Wellenlänge bzw. vom Wellenlängenbereich des gewählten Lichtes auszuwählen.
  • Die durch die Brennpunkte 15, 17 verlaufende Symmetrieachse 19 ist winklig zu der durch die Brennpunkte 27, 29 verlaufenden Symmetrieachse 20 des konkaven Ellipsoidspiegels 25 angeordnet. Durch diese winklige Anordnung der beiden asphärischen Spiegel 11, 23 zueinander wird die Ausleuchtung eines Mittelsegmentes 31, das eine den Abstand 32 der Brennpunkte 27, 29 übersteigende Höhe bzw. Ausdehnung aufweist, bereitgestellt. Das von diesem Mittelsegment 31 reflektierte Licht wird auf den Ausgangsfokus 29, einen Einfallswinkel 35 überstreichend, fokussiert. Durch die auf die Lochblende 33 fokussierten Lichtstrahlen wird ein Lichtkegel gebildet, der symmetrisch zu einer Symmetrieachse ist, die in der durch die Symmetrieachsen 19, 20 der asphärischen Spiegel gebildeten Ebene liegt und die senkrecht auf der Symmetrieachse 20 des ellipsoiden asphärischen Spiegels 23 steht. Bei Verwendung eines Lichtstrahles 7 mit homogener Strahlendichte weist der sich auf der dem konkaven Ellipsoidspiegel 25 abgewandten Seite der Lochblende 33 ausbildende Lichtkegel in jeder Ausbreitungsrichtung gleiche Strahlendichte bzw. Intensität auf.
  • Im folgenden werden zwei konkrete Ausführungsbeispiele beschrieben.
  • Das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel umfaßt eine Lichtquelle 5, die derart ausgerichtet ist, daß das von der Lichtquelle ausgehende Licht einen Verkippungswinkel 9 von 4,459 ° zur Symmetrieachse 19 einschließt. Die von der Lichtquelle 5 ausgehende Strahlung trifft auf einen konvexen Hyperboloidspiegel 13, dessen Spiegeloberfläche durch die Gleichung
    Figure 00070001
    beschrieben wird,
    wobei A = B = 32,0156 mm und C = 100 mm gewählt worden sind. Damit ergibt sich ein Abstand D = 210 mm der beiden Brennpunkte 15, 17 des konvexen Hyperboloidspiegels 13. Die von dem Hyperboloidspiegel 13 reflektierte Strahlung trifft auf die Spiegeloberfläche eines konkaven Ellipsoidspiegels 25, dessen Spiegeloberfläche durch die Gleichung
    Figure 00070002
    beschrieben wird, wobei gilt A = B = 100 mm und C = 120 mm. Die Symmetrieachsen 19, 20 entsprechen jeweils der Z Achse.
  • Damit ergibt sich bei diesem System für den Abstand 32 der beiden Brennpunkte 29, 27 eine Distanz von 132,665 mm. Die beiden Symmetrieachsen dieses Spiegelsystems schließen zueinander einen Winkel von –32° ein.
  • Bei der Verwendung einer Lichtquelle mit einer Apertur von 0,057 kann mittels dieser Spiegelanordnung eine ausgangsseitige Apertur von 0,9 gewährleistet werden. Ein entsprechender Strahlenverlauf ist in 3 gezeigt. Weist die Lichtquelle eine symmetrische Strahlungsverteilung auf, so weist auch der ausgangsseitige Lichtkegel eine symmetrische Strahlenverteilung auf.
  • Anhand von 4 wird ein weiteres konkretes Ausführungsbeispiel beschrieben. Die Spiegeloberfläche des konvexen Hyperboloidspiegels 13 wird durch die konstanten A = B = 22,91 mm und C = 50 mm beschrieben. Bei dieser Wahl sind die Brennpunkte 15, 17 in einem Abstand von 110 mm voneinander auf der Symmetrieachse 19 angeordnet. Als Lichtquelle ist eine Lichtquelle, die eine Apertur von 0,114 aufweist, vorgesehen. Die von dieser Lichtquelle ausgehende Strahlung schließt einen Winkel von 8,76 ° mit der Symmetrieachse 19 ein und trifft auf die dem konkaven Ellipsoidspiegel zugewandte Spiegeloberfläche des konvexen Hyperboloidspiegels. Für den konkaven Ellipsoidspiegel sind als Konstanten A = B = 100 mm und C = 120 mm die identischen Werte zu dem anhand von 2 beschriebenen Ausführungsbeispiels gewählt worden. Bei diesem Ausführungsbeispiel schließen die beiden Symmetrieachsen 19, 20 einen Winkel von –31,6° ein. Der bei dieser Anordnung resultierende Strahlenverlauf ist in 5 dargestellt.
  • Symmetrieachse 19 ein und trifft auf die dem konkaven Ellipsoidspiegel zugewandte Spiegeloberfläche des konvexen Hyperboloidspiegels. Für den konkaven Ellipsoidspiegel sind als Konstanten A = B = 100 mm und C = 120 mm die identischen Werte zu dem anhand von 2 beschriebenen Ausführungsbeispiels gewählt worden. Bei diesem Ausführungsbeispiel schließen die beiden Symmetrieachsen 19, 20 einen Winkel von –31,6° ein. Der bei dieser Anordnung resultierende Strahlenverlauf ist in 5 dargestellt.
  • 1
    Vorrichtung
    3
    Spiegelsystem
    5
    Lichtquelle
    7
    Lichtstrahl
    8
    Glasfaser
    9
    Verkippungswinkel
    11
    asphärischer, konvexer Spiegel
    13
    konvexer Hyperboloidspiegel
    15
    1. Brennpunkt (außerhalb) F1
    17
    2. Brennpunkt (innerhalb) F2
    19
    Symmetrieachse
    20
    Symmetrieachse
    21
    Halbseite
    23
    asphärischer konkaver Spiegel
    24
    Spiegelfläche
    25
    konkaver Ellipsoidspiegel
    27
    gemeinsamer Brennpunkt, F2
    29
    Brennpunkt, Ausgangsfokus, F3
    31
    Mittelsegment
    32
    Abstand
    33
    Lochblende
    34
    Deckglas
    35
    Einfallswinkel
    39
    Zusatzoptik
    41
    Linsen
    43
    Linsen

Claims (12)

  1. Vorrichtung zum Fokussieren von Licht auf einen Ausgangsfokus (29), umfassend einen konvexen asphärischen ersten Spiegel (11), der einfallendes Licht auf einen konkaven asphärischen zweiten Spiegel (23) richtet, der seinerseits das auf ihn einfallende Licht in den Ausgangsfokus (29) bündelt, wobei – beide Spiegel (11, 23) jeweils genau zwei Brennpunkte (15, 17, 27, 29) aufweisen, – der erste Spiegel (11) eine durch seine beiden Brennpunkte (15, 17) verlaufende erste Achse (19) und der zweite Spiegel (23) eine durch seine beiden Brennpunkte (27, 29) verlaufende zweite Achse (20) aufweist, – die zweite Achse (20) winkelig zur ersten Achse (19) angeordnet ist und wobei – die beiden Spiegel (11, 23) einen gemeinsamen Brennpunkt (27) aufweisen, in dem sich die beiden Achsen (19, 20) schneiden.
  2. Vorrichtung zum Fokussieren von Licht nach Anspruch 1, wobei zur Bereitstellung des Lichtes eine Lichtquelle (5) in dem Brennpunkt (15) außerhalb der Spiegelfläche des konvexen asphärischen Spiegels (11) angeordnet ist.
  3. Vorrichtung zum Fokussieren von Licht nach Anspruch 2, wobei die Lichtquelle (5) in einer Vorzugsrichtung Licht abgibt.
  4. Vorrichtung zum Fokussieren von Licht nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Lichtquelle (5) inkohärentes Licht abgibt.
  5. Vorrichtung zum Fokussieren von Licht nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei als konvexer asphärischer Spiegel (11) ein konvexer Spiegel (13) mit zumindest annähernder hyperbolischer Form vorgesehen ist.
  6. Vorrichtung zum Fokussieren von Licht nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei als konkaver asphärischer Spiegel (23) ein konkaver Ellipsoidspiegel (25) vorgesehen ist.
  7. Vorrichtung zum Fokussieren von Licht nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Halbseite des konvexen asphärischen Spiegels (11) das Licht auf den zweiten Spiegel richtet.
  8. Vorrichtung zum Fokussieren von Licht nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei im Brennpunkt (29) des konkaven asphärischen Spiegels (23), der nicht Brennpunkt des konvexen asphärischen Spiegels (11) ist, eine Lochblende (33) angeordnet ist.
  9. Vorrichtung zum Fokussieren von Licht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein zwischen den beiden Brennpunkten (27, 29) des asphärischen konkaven Spiegels (23) angeordnetes Mittelsegment (31) dieses Spiegels (23) vollständig ausgeleuchtet ist.
  10. Vorrichtung zum Fokussieren von Licht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das einfallende Licht eine homogene Intensitätsverteilung zur Bereitstellung einer in allen Richtungen gleichen Strahlintensität des vom Ausgangsfokus (29) ausgehenden Lichtes aufweist.
  11. Vorrichtung zum Fokussieren von Licht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das einfallende Licht verkippt zur ersten Achse (19) eingestrahlt wird.
  12. Vorrichtung zum Fokussieren von Licht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Licht im Ausgangsfokus (29) einen Lichtkegel bildet, der symmetrisch zu einer Symmetrieachse ist, die in der durch die beiden Achsen (19, 20) der asphärischen Spiegel (11, 23) gebildeten Ebene liegt und die senkrecht auf der zweiten Achse (20) steht.
DE1999136936 1999-08-05 1999-08-05 Vorrichtung zur Fokussierung von Licht Expired - Fee Related DE19936936B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1999136936 DE19936936B4 (de) 1999-08-05 1999-08-05 Vorrichtung zur Fokussierung von Licht

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1999136936 DE19936936B4 (de) 1999-08-05 1999-08-05 Vorrichtung zur Fokussierung von Licht

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19936936A1 DE19936936A1 (de) 2001-03-15
DE19936936B4 true DE19936936B4 (de) 2006-02-09

Family

ID=7917303

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1999136936 Expired - Fee Related DE19936936B4 (de) 1999-08-05 1999-08-05 Vorrichtung zur Fokussierung von Licht

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19936936B4 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7692867B2 (en) 2007-03-23 2010-04-06 General Electric Company Enhanced parfocality

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2333181A1 (de) * 1972-07-03 1974-01-24 Raytheon Co Spiegelsystem zur sammlung optischer strahlungsenergie einer mehrzahl von strahlungsquellen
US3790257A (en) * 1971-12-01 1974-02-05 Raytheon Co Conductively cooled catoptric lens arrangement
GB1425608A (en) * 1972-07-03 1976-02-18 Raytheon Co Catoptric lens arrangement
DE2258923B2 (de) * 1971-12-01 1980-11-20 Raytheon Co., Lexington, Mass. (V.St.A.) Spiegelsystem zum Bündeln oder Sammeln von Strahlungsenergie mit mindestens zwei rotationssymmetrischen Spiegeln
DD275934A1 (de) * 1988-10-03 1990-02-07 Zeiss Jena Veb Carl Reflektorsystem
DD279324A1 (de) * 1988-12-29 1990-05-30 Zeiss Jena Veb Carl Anordnung zur variation des koharenzparameters in beleuchtungssystemen

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3790257A (en) * 1971-12-01 1974-02-05 Raytheon Co Conductively cooled catoptric lens arrangement
DE2258923B2 (de) * 1971-12-01 1980-11-20 Raytheon Co., Lexington, Mass. (V.St.A.) Spiegelsystem zum Bündeln oder Sammeln von Strahlungsenergie mit mindestens zwei rotationssymmetrischen Spiegeln
DE2333181A1 (de) * 1972-07-03 1974-01-24 Raytheon Co Spiegelsystem zur sammlung optischer strahlungsenergie einer mehrzahl von strahlungsquellen
GB1425608A (en) * 1972-07-03 1976-02-18 Raytheon Co Catoptric lens arrangement
DD275934A1 (de) * 1988-10-03 1990-02-07 Zeiss Jena Veb Carl Reflektorsystem
DD279324A1 (de) * 1988-12-29 1990-05-30 Zeiss Jena Veb Carl Anordnung zur variation des koharenzparameters in beleuchtungssystemen

Also Published As

Publication number Publication date
DE19936936A1 (de) 2001-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007028504B4 (de) Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks mittels eines Laserstrahls
DE2852203B2 (de) Lichtleiteinrichtung für eine mit Auflicht betriebene Abbildungsvorrichtung
DE102012200851B3 (de) Infrarot(=IR)-Mikroskop mit Bildfeldkrümmungs-Kompensation und zusätzlicher Ausleuchtungsoptimierung im Beobachtunqsstrahlenqang des sichtbaren Lichts
DE102016102591A1 (de) Vorrichtung zur Formung von Laserstrahlung
DE112011102900B4 (de) Abbildungssystem
DE3143137C2 (de) Reflexions-ausblendende, fokussierende optische Vorrichtung
EP0873565A2 (de) Kondensor-monochromator-anordnung für röntgenstrahlung
EP3156828B1 (de) Operationsmikroskop
EP1372012B1 (de) Optische Anordnung zur Beobachtung einer Probe oder eines Objekts
DE19936936B4 (de) Vorrichtung zur Fokussierung von Licht
DE19511937A1 (de) Konfokales Auflichtmikroskop
DE102020207566B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Charakterisierung einer Maske für die Mikrolithographie
EP0327499A1 (de) Messkopf
DE4227942A1 (de) Spaltlampen-beleuchtungseinrichtung
EP3538945A1 (de) Bilderzeugungseinrichtung
DE6920354U (de) Objektiv
DE3708647C2 (de)
DE4322609B4 (de) Verfahren sowie Vorrichtung zur Prüfung von Fokussieroptiken
DE10223319B4 (de) Optisches Abbildungssystem zum Abbilden zumindest zweier in Strahlrichtung beabstandeter Ebenen eines Lichtstrahls
DE4343345A1 (de) Verfahren und Vorrichtungen zur Messung der reflektiven bzw. transmittierenden optischen Eigenschaften einer Probe
DE10229816A1 (de) Vorrichtung zur Erzeugung einer konvergenten Lichtwellenfront und System zur interferometrischen Linsenflächenvermessung
DE19914495B4 (de) Spaltlampe oder Spaltleuchtenprojektor mit einer Anordnung zur Ermittlung und Regelung der Lichtstärke
DE4013421A1 (de) Beleuchtungsoptik fuer ein remissionsmessgeraet
DE102013016413A1 (de) Vorrichtung zur Homogenisierung von Licht
DE102018103886B4 (de) Ulbricht-Kugelanordnung und Verfahren zum Messen einer Transmission einer Optik

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: CARL ZEISS SMT AG, 73447 OBERKOCHEN, DE

8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee