DE2824094A1

DE2824094A1 - CATADIOPTRIC LENS

Info

Publication number: DE2824094A1
Application number: DE19782824094
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Horiba Jobin Yvon SAS
Current assignee: Horiba Jobin Yvon SAS
Priority date: 1977-06-01
Filing date: 1978-06-01
Publication date: 1978-12-07
Also published as: FR2393332B2; GB1598040A; JPS53149323A; FR2393332A2

Description

INSTRUMENTS S.A., Ivry-sur-Seine, FrankreichINSTRUMENTS S.A., Ivry-sur-Seine, France

Katadxoptrisches ObjektivCatadxoptric lens

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ergänzung der in der deutschen Patentanmeldung P 26 08 745.6-51 niedergelegten Erfindung der Anmelderin.The present invention relates to a supplement to that laid down in German patent application P 26 08 745.6-51 Invention of the applicant.

In dieser Hauptanmeldung ist gezeigt, daß man ein konkaves holographisches Netz als katadxoptrisches Objektiv, also als ein allein aus reflektierenden Flächen bestehendes Objektiv verwenden kann, sowie, daß ein solches Netz allein das einzige optische Bauteil des Objektivs bilden kann, eine Lösung, die es gestattet, die Lichtverluste zu begrenzen.This main application shows that you can use a concave holographic network as a catadxoptric lens, so as can use a lens consisting solely of reflective surfaces, as well as that such a network alone can form the only optical component of the lens, a solution that allows the loss of light to be limited.

In der Hauptanmeldung ist dargelegt, daß sich die Bedingungen für die Aufzeichnung eines holographischen Netzes auf einer konkaven Kugelfläche in der Weise bestimmen lassen, daß dieses Netzpaare von konjugierten stigmatischen Nutzpunkten aufweist, und gemäß der Lehre der Hauptanmeldung werden solche konjugierte stigmatische Punkte als konjugierte Punkte desIn the parent application it is stated that the conditions for the recording of a holographic network on a concave spherical surface in such a way that this mesh pair of conjugate stigmatic useful points has, and according to the teaching of the parent application, such conjugated stigmatic points are referred to as conjugate points of the

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Paares Gegenstand/Bild für das Objektiv verwendet.Pair of object / image used for the lens.

Bei dem in der Hauptanmeldung im einzelnen beschriebenen Ausführungsbeispiel ist eine Einschränkung auf den Fall eines holographischen Netzes vorgenommen, das in der Weise aufgezeichnet ist, daß einer der Quellenpunkte in das Zentrum der Trägerkugel für das konkave Netz gelegt wird. Hit der vorliegenden Erfindung wird ein weiteres Ausführungsbeispiel angegeben, und gleichzeitig werden zusätzliche Bedingungen für die Wahl der konjugierten Punkte des Paares Gegenstand/Bild präzisiert, um optimale Aplanasieverhältnisse zu erhalten.In the case of the one described in detail in the main application Embodiment, a restriction is made to the case of a holographic network that operates in the manner it is recorded that one of the source points is placed in the center of the support sphere for the concave mesh. hit the present invention is given a further embodiment, and at the same time additional Conditions for the choice of the conjugate points of the object / image pair are specified in order to achieve optimal aplanasia to obtain.

An dieser Stelle sei daran erinnert, daß von der Anmelderin veranlaßte Untersuchungen über die Stigmatismusbedingungen bei holographischen Netzen dazu geführt haben, zwei Kategorien von holographischen Netzen festzulegen, die konjugierte stigmatische Nutzpunkfee aufweisen. In der üblichen Schreibweise bezeichnet man mit C und D die Quellenpunkte für zwei Laserstrahlbündel, die mit einer Wellenlänge Λ emittiert werden und deren Interferenzstreifen auf dem Träger reproduziert werden, um die Netzlinien zu erhalten.At this point it should be recalled that investigations initiated by the applicant into the conditions of stigmatism at holographic networks have led to the definition of two categories of holographic networks, the conjugate stigmatic Have useful point fee. In the usual notation, C and D denote the source points for two laser beams, which are emitted with a wavelength Λ and whose interference fringes are reproduced on the carrier, to get the net lines.

BeJL einer ersten Kategorie von Netzen wirtfder Quellenpunkt D in das Zentrum O der Trägerkugel gelegt, während der Quellenpunkt C an einer beliebigen Stelle liegt. Wenn man nun diesen Punkt C durch die Gerade festlegt, die ihn mit dem Zentrum O der Trägerkugel verbindet, sowie durch die Entfernung OC = R/m als Punktion des Radius R der Kugel, so kann man einen Punkt H definieren, der auf der Geraden OC und in einem Abstand OH = mR vom Zentrum O liegt. Auf diese Weise hat man drei Punkte 0, C und H gewonnen, die jeweils zuThe source point generates a first category of network D placed in the center O of the carrier sphere, while the source point C lies at any point. If you now defines this point C by the straight line that connects it with the Center O of the carrier sphere connects, as well as by the distance OC = R / m as the puncture of the radius R of the sphere, so one can define a point H which is on the straight line OC and is at a distance OH = mR from the center O. In this way you have won three points 0, C and H, each to

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Zweien Paare von stigmatischen Nutzpunkten für das Netz bilden, jedoch gilt dies nur für eine für jedes Punktepaar spezifische Nutzwellenlänge. In der nachstehenden Tabelle (1) sind diese Wellenlängen in Entsprechung zur Lage der Punkte für Gegenstand und Bild und in Entsprechung zur betrachteten Beugungsordnung K zusammengestellt.Form two pairs of stigmatic utility points for the network, but only one for each pair of points specific useful wavelength. In the following table (1) these wavelengths correspond to the position of the Points for object and image and in correspondence to the observed diffraction order K are compiled.

^-■^stand^ - ■ ^ stood ιι λλ OO OO AA. CC. AA. HH A»A »
κκ OO AA. "κ""κ" AA. ₌ m ₌ m CC. λλ -- "κ""κ" MM. -2, ^⁴
K -2, ^ ⁴
K AA. φ*φ * λα
K λα
K HH == KK = 2m= 2m

Man kann an diese Kategorie von Netzen auch eine Variante angleichen, bei der die Quellenpunkte für die Aufzeichnung virtuell sind und hinter dem Netz liegen. Dabei behalten die oben erwähnten und in den in der Tabelle (1) zusammengestellten Daten niedergelegten Ergebnisse ihre Gültigkeit, und es genügt, jeweils die Größe m durch die Größe -m zu ersetzen.A variant can also be adapted to this category of networks in which the source points for the recording are virtual and are behind the net. Keep the ones mentioned above and those listed in table (1) Data are valid, and it is sufficient to replace the size m by the size -m.

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_mm c _mm c _—-

Bei einer zweiten Kategorie von Netzen sind die auf der gleichen diametral durch die Kugel gelegten Geraden liegenden Quellenpunkte C und D in Bezug auf die Kugel harmonisch konjugiert. Man erhält dann die drei Punkte 0, C und D, die wiederum jeweils zu Zweien Paare von stigmatischen Nutzpunkten für das Netz bilden, aber auch dies gilt wiederum nur für eine für jedes Punktepaar spezifische Nutzwellenlänge. Definiert man dabei den Parameter m durch den Ausdruck OC = R/m, so ergeben sich für diese Nutzwellenlängen in Entsprechung zur Lage der Punkte für Gegenstand und Bild und in Entsprechung zur jeweils betrachteten Beugungsordnung K die Daten, die in der nachstehenden Tabelle (2) zusammengestellt sind.A second category of nets are those straight lines laid diametrically through the sphere on the same line lying source points C and D are harmoniously conjugated with respect to the sphere. The three points 0, C are then obtained and D, which in turn turn into twos pairs of stigmatic Form useful points for the network, but this again only applies to a specific useful wavelength for each point pair. If one defines the parameter m by the expression OC = R / m, then this results in correspondence for these useful wavelengths for the position of the points for the object and image and in correspondence with the respective order of diffraction K considered, the data contained in the table (2) below.

(2)(2)

. Gesen-. Gesen- OO <\ =<\ = CC. AoAo BB. λολο \\ j Λ οj Λ ο 11 K,K, Λ — ^m Λ - ^m KK • 1-«n• 1- «n ^r~ 1-m ~K~ ^r ~ 1-m ~ K ~ =. =. A O 1
— I
K 6 AO 1
- I.
K 6 λ- ^1+rn λ- ^{1 + rn} CC. 1
Λ ΓΠ A o > 1
Λ ΓΠ A o > -1-t-m .-1-t-m.

Wie bei der früher behandelten Kategorie von Netzen kann mann auch dieser zweiten Kategorie von Netzen eine Variante angleichen, bei der einer der Quellenpunkte für die AufzeichnungAs with the category of networks discussed earlier, can A variant can also be adapted to this second category of networks in which one of the source points is used for the recording

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virtuell ist und hinter dem Netz liegt. Die erhaltenen Ergebnisse, wie sie in den Daten der Tabelle (2) niedergelegt sind, behalten dabei ihre Gültigkeit, und es genügt wiederum, den Parameter m durch -m zu ersetzen.is virtual and is behind the net. The results obtained as shown in the data of Table (2) remain valid, and again it is sufficient to replace the parameter m with -m.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist dementsprechend ein kat^adioptrisches Objektiv mit einer konkaven reflektierenden Fläche als Träger für ein holographisches Netz der einen oder der anderen der oben erwähnten Kategorien, das drei Punkte aufweist, die jeweils zu Zweien Paare von konjugierten stigmatischen Nutzpunkten bilden. Erfindungsgemäß wird für das Paar Gegenstand/Bild allein das Paar der in Bezug auf die Trägerkugel für das Netz harmonisch konjugierten stigmatischen Punkte verwendet.The subject of the present invention is accordingly a cat ^ adioptric lens with a concave reflective one Area as a support for a holographic network of one or the other of the categories mentioned above, the three points which form pairs of conjugated stigmatic useful points in pairs. According to the invention for the The pair of subject / image alone is the pair of stigmatic conjugates that are harmoniously conjugated with respect to the carrier sphere for the network Points used.

Das in der Hauptanmeldung angegebene Ausführungsbeiapißl entspricht bereits dieser Bedingung für den Fall eines Netzes der ersten Kategorie mit einem Quellenpunkt D für die Aufzeichnung im Kugelzentrum. Es zeigt sich nämlich, daß die Punkte D und C bei diesem Ausführungsbeispiel, die als Bildpunkt bzw. als Gegenstandspunkt genommen sind, in Bezug auf den Kugelradius R harmonisch konjugiert sind. Sie entsprechen dem Punktepaar C-H aus der vorstehenden Tabelle (1), und die entsprechende Nutzwellenlänge ist in dieser Tabelle angegeben.The execution form specified in the main application already corresponds to this condition for the case of a network of the first category with a source point D for the recording in the center of the sphere. It can be seen that the points D and C in this embodiment, as Image point or as object point are taken with respect to the spherical radius R are harmonically conjugated. You correspond the pair of points C-H from the above table (1), and the corresponding useful wavelength is in this table specified.

Im folgenden wird nunmehr ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Netz der zweiten Kategorie beschrieben, bei dem die Aufzeichnungspunkte C und D in Bezug auf die Trägerkugel für das Netz harmonisch konjugiert sind. Der dritte Punkt für den Stigmatismus ist dann das Zentrum der Kugel, um jedoch die optimalenAplanasieverhältnisse zu erhalten, werden dieIn the following, a further exemplary embodiment for a network of the second category will now be described, in which the recording points C and D are harmonically conjugated with respect to the support sphere for the network. The third point for the stigmatism the center of the sphere is then, but in order to obtain the optimal aplanasia ratios, the

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konjugierten Punkte für das Paar Gegenstand/BiId an die gleichen Stellen gelegt wie die Aufzeichnungspunkte, so daß sie ebenfalls in Bezug auf die Kugel harmonisch konjugiert sind. Daher wird mit den in der Tabelle (2) angegebenen Daten gearbeitet.conjugate points for the pair of subject / image to the at the same locations as the recording points, so that they are also harmonically conjugated with respect to the sphere. The data given in table (2) are therefore used.

Mit einer Wellenlänge von 4579 A* Einheiten, die einer intensiven Strahlung eines Lasers mit ionisiertem Argon entspricht, für die Aufzeichnung soll ein Objektiv geschaffen werden, das für einen Einsatz bei einer Wellenlänge von 3507 S Einheiten eines Kryptonlasers bestimmt ist, wobei die InterferenzOrdnung K = 2 sein soll. Es ergibt sich dann ein Verhältnis m, das gleichzeitig das Verkleinerungsverhältnis darstellt, von etwa 0,21. Bei einem Einfallswinkel von 30° für das vom Punkte C abgestrahlte Aufzeichnungsbündel erhält man Lagen für die Punkte C und D,die jeweils in Abhängigkeit vom Kugelradius R durch die Werte C = 5,60 R bzw. D = 1,17 R festgelegt sind. Die Anzahl der Linien im Netz beträgt etwa 862 je mm.With a wavelength of 4579 A * units, the one corresponds to intense radiation from a laser with ionized argon, a lens is to be created for the recording intended for use at a wavelength of 3507 S units of a krypton laser, where the interference order should be K = 2. It then arises a ratio m, which is also the reduction ratio, of about 0.21. At an angle of incidence of 30 ° for the recording bundle emitted from point C one obtains positions for points C and D, each in Depending on the spherical radius R, the values C = 5.60 R and D = 1.17 R are determined. The number of lines in the Mesh is about 862 per mm.

Der verwendete Aufbau ist in der Zeichnung schematisch veranschaulicht. Der ultraviolette Strahl eines Kryptonlasers wird auf ein Netz 0 durch eine Maske 11 hindurchgerichtet, welche die maßstäblich vergrößerte Spur einer integrierten Schaltung darstellt. Die Maske 11 ist auf den Punkt C zentriert, wo eine der Quellen für die Aufzeichnung des Netzes angeordnet wird» und sie steht senkrecht auf der radial zur Trägerkugel für das Netz gerichteten Geraden OC. Das verkleinerte Abbild der Maske 11 entsteht dann auf einem Plättchen 12, das auf den Punkt D zentriert ist, wo sich die andere Aufzeichnungsquelle für das Netz befindet, und auch dieses Plättchen 12 ist wiederum senkrecht zu der radial zur Kugel verlaufenden Geraden OD gerichtet, es verläuft also parallel zur Maske 11.The structure used is illustrated schematically in the drawing. The ultraviolet beam from a krypton laser is directed onto a network 0 through a mask 11, which is the scaled-up track of an integrated Circuit represents. The mask 11 is centered on point C where one of the sources for recording the Network is arranged »and it is perpendicular to the straight line OC directed radially to the carrier sphere for the network. The reduced image of the mask 11 is then created on a plate 12, which is centered on the point D, where the other recording source for the network is located, and this plate 12 is again perpendicular to that Straight line OD running radially to the sphere, i.e. it runs parallel to mask 11.

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Wie bei dem in der Hauptanmeldung beschriebenen Ausführungsbeispiel kann man für ein solches Objektiv wiederum die Auflösung berechnen und die Aplanasie nachweisen, in dem man die Abmessungen A X und A Y des Bildes eines Gegenstandspunktes in zwei zueinander senkrechten Richtungen bestimmt, wobei dieser Gegenstandspunkt nacheinander in das Zentrum eines auf den stigmatischen Punkt zentrierten quadratischen Gegenstandes sodann in die Mitte der Oberseite dieses Gegenstandes, anschließend in die rechte obere Ecke dieses Gegenstandes und schließlich in die Mitte der rechten Seite dieses Gegenstandes gebracht wird. In der nachstehenden Tabelle sind jeweils in Mikron die Abmessungen A X und Δ Y für zwei quadratische Gegenstände mit einer Seitenlänge von 5»95 bzw. von 11,9 mm zusammengestellt, wobei mit einem Objektiv von 260 mm Durchmesser und einem Krümmungsradius von 165,8 mm gearbeitet wurde.As in the embodiment described in the main application, one can again calculate the resolution for such a lens and prove the aplanasia by determining the dimensions A X and A Y of the image of an object point in two mutually perpendicular directions, this object point successively in the Center of a square object centered on the stigmatic point is then brought into the middle of the upper side of this object, then into the right upper corner of this object and finally into the middle of the right side of this object. The table below shows the dimensions A X and Δ Y in microns for two square objects with a side length of 5 »95 and 11.9 mm, respectively, with an objective of 260 mm in diameter and a radius of curvature of 165.8 mm was worked.

ϊϊ ii
ii •I• I FF. — X- X "* Ix "* Ix Δ.ΧΔ.Χ
ΔΥΔΥ L_L_ -*-- * - —^- ^ UX ~ 0.14-UX ~ 0.14-
äi = 0.S äi = 0.S. ^; A ='11,3 nr« ^; A = '11, 3 no «
II. = O= O
= O= O Δ ΧΔ Χ
ΔΥΔΥ AJC = 0,7AJC = 0.7 ΔΧΔΧ
ΔΥΔΥ = O= O = 1.1 y- = 1.1 y-
=' 0.5= '0.5 ΔΚ = 1.7ΔΚ = 1.7
ΔΥ = 1,34-ΔΥ = 1.34- Δ JCΔ JC
ΔΥΔΥ = 2 p. = 2 p. AX - 6.SAX - 6.S
Δ-Τ =. 5.4,Δ-Τ =. 5.4,

8 09849/09888 09849/0988

!824094! 824094

Sowohl in der Hauptanmeldung als auch in der vorliegenden Anmeldung ist für die Ausführungsbeispiele mit ultraviolettem Licht gearbeitet worden, jedoch ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf einen bestimmten Wellenlängenbereich für das verwendete Licht beschränkt, und die Verwendung mit Licht mit noch kürzerer Wellenlänge führt lediglich zu einer Vergrößerung in Bildauflösung. Mit einer Lichtwellenlänge von etwa 500 S Einheiten ergäbe sich bei dem oben beschriebenen Netz ein Verkleinerungsverhältnis von etwa 0,64.Both in the main application and in the present application is for the exemplary embodiments with ultraviolet light has been worked, but the invention is of course not to a particular one The wavelength range for the light used is limited, and the use with light with an even shorter wavelength only leads to an increase in image resolution. With a light wavelength of about 500 S units would result a reduction ratio of about 0.64 for the network described above.

Anzumerken ist noch, daß ungeachtet dessen, daß die beschriebenen Ausführungsbeispiele Verkleinerungsobjektive betreffen, die Erfindung in gleicher Weise auch auf Vergrößerungsobjektive anwendbar ist. In der Hauptanmeldung ist bereits eine solche Anwendung bei einem Mikroskopobjektiv angegeben. In gleicher Weise läßt sich die Erfindung auch für Vergrößerungsobjektive verwenden, wie sie in Projektoren beispielsweise für das Auslesen von Mikrofilmen oder bei Profilprojektoren für eine Präzisionsüberwachung von Gegenstandsabmessungen Verwendung finden. It should also be noted that, regardless of the fact that the embodiments described are reduction lenses concern, the invention can be applied in the same way to magnifying lenses. In the main registration such an application for a microscope objective is already indicated. In the same way, the Invention also use for magnifying lenses, like them in projectors, for example, for reading out microfilms or in profile projectors for precision monitoring of object dimensions.

SO* £<t3/034*SO * £ <t3 / 034 *

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Claims

Expectations

1.Catadioptric lens with a concave reflective surface as a support for a holographic network of the type with three points, which each form pairwise conjugated stigmatic useful points, in particular after Patent ... (patent application P 26 CTB 745.6-51), thereby indicated that only the pair of stigmatic points (C and D) is used for the pair of object / image, which are harmonically conjugated with respect to the spherical support surface (10) for the network.

2. Lens according to claim 1, characterized in that the object plane (11) or the image plane (12) Planes serve that contain the stigmatic points (C and D) recorded and perpendicular to that through them Spherical radius passing through the points.

3. Objective according to claim 1 or 2, characterized by its use in a microscope with high magnification and prontal extension.

4. Lens according to claim 1 or 2, characterized by its use in a projector with magnification.

31O- (75 / 34a) -DfP

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