JPH04328500A - コンデンサ - Google Patents
コンデンサInfo
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- JPH04328500A JPH04328500A JP3097414A JP9741491A JPH04328500A JP H04328500 A JPH04328500 A JP H04328500A JP 3097414 A JP3097414 A JP 3097414A JP 9741491 A JP9741491 A JP 9741491A JP H04328500 A JPH04328500 A JP H04328500A
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- JP
- Japan
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- reflecting surface
- light
- reflective surface
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- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 4
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 abstract 1
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- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/08—Mirrors
- G02B5/10—Mirrors with curved faces
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シンクロトロン放射(
SOR)のビームラインやX線レーザ等の平行性のよい
光束を発する光源と組合わせて用いるコンデンサレンズ
に関する。
SOR)のビームラインやX線レーザ等の平行性のよい
光束を発する光源と組合わせて用いるコンデンサレンズ
に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、軟X線領域では物質の屈折率は
1に近い値になるため、可視光に対して用いられている
屈折光学系や通常の反射光学系を利用することができな
い。このため直入射多層膜光学系や斜入射光学系又はゾ
ーンプレート等が用いられているが、特にSOR光のよ
うにほぼ平行に近い光の場合、従来、コンデンサレンズ
には斜入射光学系やゾーンプレートが使用される。
1に近い値になるため、可視光に対して用いられている
屈折光学系や通常の反射光学系を利用することができな
い。このため直入射多層膜光学系や斜入射光学系又はゾ
ーンプレート等が用いられているが、特にSOR光のよ
うにほぼ平行に近い光の場合、従来、コンデンサレンズ
には斜入射光学系やゾーンプレートが使用される。
【0003】斜入射光学系は、入射角が90°に近い場
合の軟X線の全反射を利用して、斜入射、即ち鏡面すれ
すれに入射させることにより反射鏡を構成したものであ
るが、かかる斜入射光学系には例えばK−B(Kirk
patrick−Baez)型やウォルター(Walt
er)型などがある。このうちK−B型光学系は図3に
示したように2枚の球面鏡又は円筒鏡を直角に配置して
成るもので、その制作が容易である等の利点を有してい
る。また、ウォルター型光学系は図4に示したように回
転楕円面と回転双曲面とを連結して成るもので、これら
2つの非球面の焦点は共通になっている。そして、この
タイプは非球面を用いるため上記K−B型光学系よりも
収差が小さく又、視野が広い。
合の軟X線の全反射を利用して、斜入射、即ち鏡面すれ
すれに入射させることにより反射鏡を構成したものであ
るが、かかる斜入射光学系には例えばK−B(Kirk
patrick−Baez)型やウォルター(Walt
er)型などがある。このうちK−B型光学系は図3に
示したように2枚の球面鏡又は円筒鏡を直角に配置して
成るもので、その制作が容易である等の利点を有してい
る。また、ウォルター型光学系は図4に示したように回
転楕円面と回転双曲面とを連結して成るもので、これら
2つの非球面の焦点は共通になっている。そして、この
タイプは非球面を用いるため上記K−B型光学系よりも
収差が小さく又、視野が広い。
【0004】一方、ゾーンプレートは回折を利用した結
像素子であるが、図5に示したように軟X線に対して不
透明である同心円の帯を1つおきに形成して成る板体で
ある。上記不透明部分にはX線を吸収し易い金等が使用
されるが、通常、電子ビームリソグラフィやホログラフ
ィック法等により製作される。そしてゾーンプレートの
中心からn番目の帯の円の半径rn と焦点距離fとの
間にはrn 2 =nfλなる関係が成立する。尚、上
式中、λは波長で、f=r12/λの関係がある。
像素子であるが、図5に示したように軟X線に対して不
透明である同心円の帯を1つおきに形成して成る板体で
ある。上記不透明部分にはX線を吸収し易い金等が使用
されるが、通常、電子ビームリソグラフィやホログラフ
ィック法等により製作される。そしてゾーンプレートの
中心からn番目の帯の円の半径rn と焦点距離fとの
間にはrn 2 =nfλなる関係が成立する。尚、上
式中、λは波長で、f=r12/λの関係がある。
【0005】ところで、SOR光を利用した顕微鏡の場
合、試料を高解像度で観察するにはNA(開口数)の大
きい対物レンズが必要になるため、このときコンデンサ
レンズもNAが大である必要がある。更に該コンデンサ
レンズは集光効率が高いことが望ましいので、軟X線に
対して反射率を高くするためには斜入射光学系において
は斜入射角をできる限り小さくすることが必要になる。 このように上述した各種類の光学系をSOR光のコンデ
ンサレンズに用いる場合には考慮すべき問題がある。
合、試料を高解像度で観察するにはNA(開口数)の大
きい対物レンズが必要になるため、このときコンデンサ
レンズもNAが大である必要がある。更に該コンデンサ
レンズは集光効率が高いことが望ましいので、軟X線に
対して反射率を高くするためには斜入射光学系において
は斜入射角をできる限り小さくすることが必要になる。 このように上述した各種類の光学系をSOR光のコンデ
ンサレンズに用いる場合には考慮すべき問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先ずK
−B型光学系の場合、平行光束を集光しようとすると収
差が大きくなってしまうという問題があり、又収差を小
さくしようとすればNAを大きくすることができないと
いう不都合がある。しかも、鏡面の大きさが大きくなら
ざるを得ない上に、2枚鏡構成であるからそれらのアラ
イメントを必要とする。一方、ウォルター型光学系では
、細長い円筒形状である点や前記回転楕円面及び回転双
曲面に高い非球面精度を要求されること等からその製作
は著しく困難にならざるを得ない。
−B型光学系の場合、平行光束を集光しようとすると収
差が大きくなってしまうという問題があり、又収差を小
さくしようとすればNAを大きくすることができないと
いう不都合がある。しかも、鏡面の大きさが大きくなら
ざるを得ない上に、2枚鏡構成であるからそれらのアラ
イメントを必要とする。一方、ウォルター型光学系では
、細長い円筒形状である点や前記回転楕円面及び回転双
曲面に高い非球面精度を要求されること等からその製作
は著しく困難にならざるを得ない。
【0007】更に、ゾーンプレートの場合は中心から離
れるにつれてゾーン幅が狭くなるが、最小ゾーン幅をd
rn としたときの開口数は、NA=λ/2drn で
表されるが、特にdrn =25nm,λ=10nmの
ときにはNA=0.2になってしまう。従って、0.2
5以上の大きいNAを得ることが極めて困難になる。
れるにつれてゾーン幅が狭くなるが、最小ゾーン幅をd
rn としたときの開口数は、NA=λ/2drn で
表されるが、特にdrn =25nm,λ=10nmの
ときにはNA=0.2になってしまう。従って、0.2
5以上の大きいNAを得ることが極めて困難になる。
【0008】本発明はかかる実情に鑑み、特に軟X線領
域の平行な入射光に対して大きいNA及び高い反射率を
得ることができると共に、その製作が容易であるコンデ
ンサレンズを提供することを目的とする。
域の平行な入射光に対して大きいNA及び高い反射率を
得ることができると共に、その製作が容易であるコンデ
ンサレンズを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によるコンデンサ
レンズは、光源からの光束を所望の位置に収束させるが
、特に回転二次曲面から成る反射面を有している。そし
てこの二次曲面を以下の式(1)で表したとき、以下の
条件(2)及び(3)を満足することを特徴としている
。 (1) z=Cy2 /[1+(1−pC2 y
2 )1/2 ] (2) C・h<22 (3) 78−4θN <C・h 但し、z,
yは反射面の回転軸をz軸とし該z軸と反射面との交点
を原点としてz軸に垂直にy軸をとったときの座標、C
はz軸上で反射面に接する球面の曲率半径、hは反射面
に入射する光束の中心線とz軸との距離、θN は入射
する光束のうちz軸に最も近い光線の反射面への斜入射
角、pは円錐係数である。
レンズは、光源からの光束を所望の位置に収束させるが
、特に回転二次曲面から成る反射面を有している。そし
てこの二次曲面を以下の式(1)で表したとき、以下の
条件(2)及び(3)を満足することを特徴としている
。 (1) z=Cy2 /[1+(1−pC2 y
2 )1/2 ] (2) C・h<22 (3) 78−4θN <C・h 但し、z,
yは反射面の回転軸をz軸とし該z軸と反射面との交点
を原点としてz軸に垂直にy軸をとったときの座標、C
はz軸上で反射面に接する球面の曲率半径、hは反射面
に入射する光束の中心線とz軸との距離、θN は入射
する光束のうちz軸に最も近い光線の反射面への斜入射
角、pは円錐係数である。
【0010】
【作用】本発明によれば、条件(2)は入射光束のビー
ム径と回転軸方向の反射面とのバランスを規制する関係
を示しており、この値が上限を越えるとビーム径に対し
て反射面が極端に大きくなり過ぎてしまい製作及び取扱
いが著しく困難になる。また、反射面に接する球面の曲
率半径と入射光束の中心と回転軸との距離との積C・h
は、入射光束のうちz軸に最も近い光線の反射面への斜
入射角との関係において条件(3)を満足するが、これ
により0.25以上の大きい開口数を確保することがで
きる。
ム径と回転軸方向の反射面とのバランスを規制する関係
を示しており、この値が上限を越えるとビーム径に対し
て反射面が極端に大きくなり過ぎてしまい製作及び取扱
いが著しく困難になる。また、反射面に接する球面の曲
率半径と入射光束の中心と回転軸との距離との積C・h
は、入射光束のうちz軸に最も近い光線の反射面への斜
入射角との関係において条件(3)を満足するが、これ
により0.25以上の大きい開口数を確保することがで
きる。
【0011】
【実施例】以下、図1に基づき本発明によるコンデンサ
レンズの第一実施例を説明する。図において、鏡Mの反
射面Sは回転二次曲面により構成されるが、ここでは該
反射面Sの形状は回転放物面である。
レンズの第一実施例を説明する。図において、鏡Mの反
射面Sは回転二次曲面により構成されるが、ここでは該
反射面Sの形状は回転放物面である。
【0012】本実施例においてもSOR光等の指向性の
よい光を発する光源を用いるが、鏡Mはその反射面Sの
回転軸、即ちz軸が入射光Iに平行になるように配置さ
れる。更に図中、Dは入射光Iの光束径、Lは回転軸方
向の鏡Mの長さ、hは入射光Iの光束の中心と回転軸と
の距離、fは反射面Sの面頂Pと焦点Fとの距離である
。反射面Sは前記の(2)式及び(3)式を満足する。
よい光を発する光源を用いるが、鏡Mはその反射面Sの
回転軸、即ちz軸が入射光Iに平行になるように配置さ
れる。更に図中、Dは入射光Iの光束径、Lは回転軸方
向の鏡Mの長さ、hは入射光Iの光束の中心と回転軸と
の距離、fは反射面Sの面頂Pと焦点Fとの距離である
。反射面Sは前記の(2)式及び(3)式を満足する。
【0013】上記の場合、反射面Sの回転軸に最も近い
入射光Iの光線INと最も遠い光線IF はそれぞれ反
射面S上の点A及び点Bで反射し、焦点Fにおいて交差
するが、この交差する角度の半分の角度の正弦が開口数
NAである。又、回転軸に近い光線ほど反射面Sへの斜
入射角θN が大きく、従って反射率は小さくなる。そ
こで上記回転軸に最も近い入射光Iの光線IN に対す
る反射率RA が最小になるからこの反射率RA をこ
の光学系の反射率とする。
入射光Iの光線INと最も遠い光線IF はそれぞれ反
射面S上の点A及び点Bで反射し、焦点Fにおいて交差
するが、この交差する角度の半分の角度の正弦が開口数
NAである。又、回転軸に近い光線ほど反射面Sへの斜
入射角θN が大きく、従って反射率は小さくなる。そ
こで上記回転軸に最も近い入射光Iの光線IN に対す
る反射率RA が最小になるからこの反射率RA をこ
の光学系の反射率とする。
【0014】ここで、光線IN の反射面Sへの斜入射
角θN と反射率RA との関係はフレネル(Fres
nel )の公式によれば次の(4)式により表される
。 RA =Re{(RP RP * +RS R
S * )/2} (4)但し
、RP ,RS はそれぞれ入射面に平行な成分と垂直
な成分であり、反射面Sの物質の屈折率nを用いて次の
(5)式及び(6)式により表される。 RP =(nsin θN −cos θ)/
(nsin θN +cos θ) (5)
RS =(sin θN −ncos θ)/(s
in θN +ncos θ) (6)屈折率n
は入射光の波長によって決定され、その波長と斜入射角
θN とにより所望の反射率RA が得られるように反
射面Sの物質の種類が選定される。
角θN と反射率RA との関係はフレネル(Fres
nel )の公式によれば次の(4)式により表される
。 RA =Re{(RP RP * +RS R
S * )/2} (4)但し
、RP ,RS はそれぞれ入射面に平行な成分と垂直
な成分であり、反射面Sの物質の屈折率nを用いて次の
(5)式及び(6)式により表される。 RP =(nsin θN −cos θ)/
(nsin θN +cos θ) (5)
RS =(sin θN −ncos θ)/(s
in θN +ncos θ) (6)屈折率n
は入射光の波長によって決定され、その波長と斜入射角
θN とにより所望の反射率RA が得られるように反
射面Sの物質の種類が選定される。
【0015】本発明によるコンデンサレンズは上記のよ
うに構成されているから、反射面Sを回転二次曲面、即
ちこの例では回転放物面にしたことにより、該放物面の
回転軸に平行な入射光Iが放物面の焦点Fに集まるので
理論上無収差にすることができる。又、放物面であるか
ら、簡単な設計により大きいNAに対しても鏡Mを小さ
く構成することができる。そして更に放物面は回転軸の
周りの全周によって構成する必要はなく、例えば該回転
軸を通る平面で切断されたその片側だけを用いるだけで
済み、この場合、材料ブロックからNC加工により容易
に製作することができる。
うに構成されているから、反射面Sを回転二次曲面、即
ちこの例では回転放物面にしたことにより、該放物面の
回転軸に平行な入射光Iが放物面の焦点Fに集まるので
理論上無収差にすることができる。又、放物面であるか
ら、簡単な設計により大きいNAに対しても鏡Mを小さ
く構成することができる。そして更に放物面は回転軸の
周りの全周によって構成する必要はなく、例えば該回転
軸を通る平面で切断されたその片側だけを用いるだけで
済み、この場合、材料ブロックからNC加工により容易
に製作することができる。
【0016】ここで、本実施例の具体例を次の表1乃至
表5に示される具体的数値例を以て示すと共に、それら
の関係を図2のグラフに表す。
表5に示される具体的数値例を以て示すと共に、それら
の関係を図2のグラフに表す。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】
【表3】
【0020】
【表4】
【0021】
【表5】
【0022】これらの各表からも明らかなように、反射
率RA は著しく高くすることができると共に、開口数
はすべての場合にNA=0.25以上の大きい値になっ
ている。
率RA は著しく高くすることができると共に、開口数
はすべての場合にNA=0.25以上の大きい値になっ
ている。
【0023】本発明によるコンデンサレンズの第二実施
例において、鏡Mの反射面Sは回転楕円面により構成さ
れる。そしてその他の構成は上記第一実施例の場合と同
様であるが、この第二実施例による具体例を次の表6に
示される具体的数値例を以て示す。尚、表中、aは楕円
面の長軸(回転軸方向)の長さ、bはその短軸の長さで
ある。
例において、鏡Mの反射面Sは回転楕円面により構成さ
れる。そしてその他の構成は上記第一実施例の場合と同
様であるが、この第二実施例による具体例を次の表6に
示される具体的数値例を以て示す。尚、表中、aは楕円
面の長軸(回転軸方向)の長さ、bはその短軸の長さで
ある。
【0024】
【表6】
【0025】第二実施例の場合にも、鏡Mの反射面Sを
回転二次曲面としての楕円面で構成することにより、上
記第一実施例と同様な作用効果を得ることができる。
回転二次曲面としての楕円面で構成することにより、上
記第一実施例と同様な作用効果を得ることができる。
【0026】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、特に軟
X線領域の平行な入射光に対して高い開口数及び反射率
を得ることができると共に、その製作が容易である等の
利点がある。
X線領域の平行な入射光に対して高い開口数及び反射率
を得ることができると共に、その製作が容易である等の
利点がある。
【図1】本発明によるコンデンサレンズの第一実施例に
よる構成及び原理を示す図である。
よる構成及び原理を示す図である。
【図2】本発明による上記コンデンサレンズの具体例に
よる斜入射角度と、反射面に接する球面の曲率半径及び
入射光の光束の中心と回転軸の距離の積との関係を表す
グラフである。
よる斜入射角度と、反射面に接する球面の曲率半径及び
入射光の光束の中心と回転軸の距離の積との関係を表す
グラフである。
【図3】従来のK−B型光学系の構成を示す斜視図であ
る。
る。
【図4】従来のウォルター型光学系の構成を示す図であ
る。
る。
【図5】従来のゾーンプレートの構成を示す図である。
M 鏡
S 反射面
F 焦点
P 面頂
I 入射光
θN 斜入射角度
z 回転軸
Claims (1)
- 【請求項1】 光源からの光束を所望の位置に収束さ
せるコンデンサレンズにおいて、下記の(1)式で表さ
れる回転二次曲面から成る反射面を有し、前記光源から
の光束が回転軸に対してほぼ平行に入射するように配置
した際に該反射面が下記の(2)式及び(3)式の条件
を満足することを特徴とするコンデンサレンズ。 (1) z=Cy2 /[1+(1−pC2 y
2 )1/2 ] (2) C・h<22 (3) 78−4θN <C・h 但し、z,
yは反射面の回転軸をz軸とし該z軸と反射面との交点
を原点としてz軸に垂直にy軸をとったときの座標、C
はz軸上で反射面に接する球面の曲率半径、hは反射面
に入射する光束の中心線とz軸との距離、θN は入射
する光束のうちz軸に最も近い光線の反射面への斜入射
角、pは円錐係数である。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3097414A JPH04328500A (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | コンデンサ |
US07/872,072 US5241426A (en) | 1991-04-26 | 1992-04-22 | Condenser optical system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3097414A JPH04328500A (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | コンデンサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04328500A true JPH04328500A (ja) | 1992-11-17 |
Family
ID=14191822
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3097414A Withdrawn JPH04328500A (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | コンデンサ |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5241426A (ja) |
JP (1) | JPH04328500A (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5745547A (en) * | 1995-08-04 | 1998-04-28 | X-Ray Optical Systems, Inc. | Multiple channel optic |
US6180938B1 (en) * | 1997-12-08 | 2001-01-30 | Raytheon Company | Optical system with a window having a conicoidal inner surface, and testing of the optical system |
JP4220170B2 (ja) * | 2002-03-22 | 2009-02-04 | 浜松ホトニクス株式会社 | X線像拡大装置 |
US6966661B2 (en) * | 2003-09-16 | 2005-11-22 | Robert L. Read | Half-round total internal reflection magnifying prism |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2474240A (en) * | 1945-08-08 | 1949-06-28 | Friedman Herbert | Focusing x-ray monochromator |
US2557662A (en) * | 1948-11-29 | 1951-06-19 | Research Corp | Short-wave electromagnetic radiation catoptrics |
GB717330A (en) * | 1951-10-24 | 1954-10-27 | Ass Elect Ind | Improvements relating to x-ray microscopes |
US3079501A (en) * | 1960-09-29 | 1963-02-26 | Jr La Verne S Birks | System for recording parallel x-rays |
US3821556A (en) * | 1972-02-15 | 1974-06-28 | Nasa | Three mirror glancing incidence system for x ray telescope |
US4370750A (en) * | 1981-05-15 | 1983-01-25 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Extended range X-ray telescope |
US4562583A (en) * | 1984-01-17 | 1985-12-31 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Spectral slicing X-ray telescope with variable magnification |
JPS61102600A (ja) * | 1984-10-25 | 1986-05-21 | 日本電子株式会社 | X線レンズ系 |
JPS61292600A (ja) * | 1985-06-20 | 1986-12-23 | 日本電子株式会社 | X線光学系 |
US4941163A (en) * | 1985-08-15 | 1990-07-10 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Multispectral glancing incidence X-ray telescope |
-
1991
- 1991-04-26 JP JP3097414A patent/JPH04328500A/ja not_active Withdrawn
-
1992
- 1992-04-22 US US07/872,072 patent/US5241426A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5241426A (en) | 1993-08-31 |
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