RU2305857C1 - Objective with telecentric ray path - Google Patents

Objective with telecentric ray path Download PDF

Info

Publication number
RU2305857C1
RU2305857C1 RU2006118613/28A RU2006118613A RU2305857C1 RU 2305857 C1 RU2305857 C1 RU 2305857C1 RU 2006118613/28 A RU2006118613/28 A RU 2006118613/28A RU 2006118613 A RU2006118613 A RU 2006118613A RU 2305857 C1 RU2305857 C1 RU 2305857C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
lenses
lens group
group
objective
Prior art date
Application number
RU2006118613/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Лина Михайловна Лапо (RU)
Лина Михайловна Лапо
Ирина Евгеньевна Совз (RU)
Ирина Евгеньевна Совз
Михаил Наумович Сокольский (RU)
Михаил Наумович Сокольский
Григорий Сергеевич Полищук (RU)
Григорий Сергеевич Полищук
Владимир Петрович Трегуб (RU)
Владимир Петрович Трегуб
Original Assignee
Открытое акционерное общество "ЛОМО"
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 Открытое акционерное общество "ЛОМО" filed Critical Открытое акционерное общество "ЛОМО"
Priority to RU2006118613/28A priority Critical patent/RU2305857C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2305857C1 publication Critical patent/RU2305857C1/en

Links

Landscapes

  • Lenses (AREA)

Abstract

FIELD: optics.
SUBSTANCE: objective has five lens groups. Objective is provided with additional lens group, which has front focus brought into coincidence with plane of images of objective. Φv1=φv, where Φv1 is focal power of additional lens group, v is magnification of five lens groups and φ is focal power of whole objective. First four lens groups form first projection component (PC). Fifth lens group forms second projection component (PC2). Magnifications VPC and VPC2 of the components meet condition of VPC=VPC2=(0,9+2,1). First lens group is made of two lenses; first lens is aplanatic meniscus: 0,6≤φ1/φ≤0,7. Second and fourth lens groups have same focal powers φII/φ=φIV/φ=-0,45+-0,55. Second lens group is made in form of biconcave single lens; fourth lens group is made in form of biconcave glued lens. Third lens group is made of four positive lenses; second and third lenses of group are biconvex, and first and second lenses are menisci mounted to have their convex sides oriented in direction of biconvex lenses. Focal power of third lens group meets condition of 0,75≤φII/φ≤0,8. Fifth lens group is made of three lenses; first two lenses of the group have to be negative menisci mounted to have their concave sides to meet each other and third lens has to be positive meniscus. Exit pupil is removed for distance being equal at least two focal lengths of objective; front section is increased up to focal length value and "tube-infinity" condition is provided.
EFFECT: widened functional abilities.
1 dwg, 1 att

Description

Предполагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в фотолитографической микроэлектронной промышленности, и, в частности, для контроля фотолитографических объектов, кремниевых пластин и т.п.The alleged invention relates to optical instrumentation and can be used in the photolithographic microelectronic industry, and, in particular, for monitoring photolithographic objects, silicon wafers, etc.

Контроль исследуемых объектов производится с помощью фотоэлектрического микроскопа, основным узлом которого является проекционный объектив, расположенный в головной части микроскопа.Control of the studied objects is carried out using a photoelectric microscope, the main node of which is a projection lens located in the head of the microscope.

Основными требованиями, предъявляемыми к объективу, являются:The main requirements for the lens are:

- высокая апертура в пространстве объекта А≥0,6÷0,9;- high aperture in the space of the object A≥0.6 ÷ 0.9;

- фокусное расстояние более 20-30 мм;- focal length over 20-30 mm;

- «тубус-бесконечность», т.е. изображение объекта находится в бесконечности;- “tube-infinity”, i.e. the image of the object is at infinity;

- передний рабочий отрезок S≥f′, где f′ - фокусное расстояние объектива;- the front working segment S≥f ′, where f ′ is the focal length of the lens;

- телецентрический ход лучей в пространстве объекта;- telecentric ray path in the space of the object;

- вынесенная апертурная диафрагма (выходной зрачок), расстояние до которой составляет 1,5÷2f′, необходимое для установок амплитудных и фазовых пластин;- remote aperture diaphragm (exit pupil), the distance to which is 1.5 ÷ 2f ′, necessary for the installation of amplitude and phase plates;

- линейное поле объектива 2Y≥0,2÷0,3f′;- linear field of the lens 2Y≥0.2 ÷ 0.3f ′;

- дисторсия - менее 0,3÷0,4%;- distortion - less than 0.3 ÷ 0.4%;

- дифракционно-ограниченное качество изображения по всему полю, т.е. среднеквадратическая деформация волнового фронта для всех точек поля должна быть менее 0,07λ, где λ - рабочая длина волны.- diffraction-limited image quality over the entire field, i.e. the mean-square deformation of the wavefront for all points of the field should be less than 0.07λ, where λ is the working wavelength.

Известны классические микроскопы с визуальным и фотоэлектрическим каналами регистрации, в которых используются объективы [1] с А≥0,6, с телецентрическим ходом лучей, тубусом-бесконечность.Classical microscopes with visual and photoelectric recording channels are known, which use lenses [1] with A≥0.6, with a telecentric ray path, a tube-infinity.

Особенность всех объективов микроскопов - это малые значения фокусного расстояния. Так, например, - объектов 40×0,65 [2] с А=0,65 имеет фокусное расстояние f′=4 мм. Качество изображения соответствует дифракционному только для центра поля, а для краев поля оно существенно ухудшается даже для объективов с план-коррекцией аберраций. При этом: передний отрезок составляет S′<0,4÷0,5f′, а размер объекта 2Y≤0,1÷0,2f′.A feature of all microscope lenses is their small focal lengths. So, for example, - objects 40 × 0.65 [2] with A = 0.65 has a focal length f ′ = 4 mm. Image quality corresponds to diffraction only for the center of the field, and for the edges of the field it deteriorates significantly even for lenses with plan-correction of aberrations. Moreover: the front segment is S ′ <0.4 ÷ 0.5f ′, and the size of the object is 2Y≤0.1 ÷ 0.2f ′.

Кроме того, если объектив пропорционально пересчитать на f=30÷40 мм, т.е. увеличить в 8-10 раз, то аберрации объектива, пропорциональные фокусному расстоянию, также увеличиваются в 8-10 раз. Качество изображения такого объектива становится неудовлетворительным.In addition, if the lens is proportionally converted to f = 30 ÷ 40 mm, i.e. increase by 8-10 times, the lens aberrations proportional to the focal length also increase by 8-10 times. The image quality of such a lens becomes unsatisfactory.

Поэтому несмотря на внешнее сходство, объективы классических микроскопов или объективы, пропорционально пересчитанные с них на большие значения f′, не могут быть использованы для фотоэлектрических микроскопов для контроля фотолитографических объектов.Therefore, despite the external similarity, the lenses of classical microscopes or lenses proportionally converted from them to large values of f ′ cannot be used for photoelectric microscopes to control photolithographic objects.

Известна оптическая система формирования изображения и объектив для ультрафиолетового (УФ) излучения [3], содержащая коллимирующий объектив, который коллимирует свет исходящий от источника УФ излучения, и объектив, который формирует изображениеKnown optical imaging system and a lens for ultraviolet (UV) radiation [3], containing a collimating lens that collimates the light emanating from a UV radiation source, and a lens that forms an image

При этом задняя фокальная точка коллимирующего объектива вынесена и находится в его пространстве изображений, передняя фокальная точка формирующего объектива находится внутри самого объектива.In this case, the back focal point of the collimating lens is extended and located in its image space, the front focal point of the forming lens is inside the lens itself.

Задняя фокальная точка коллимирующего объектива совпадает с передней фокальной точкой формирующего объектива, и в этой плоскости установлена диафрагма.The rear focal point of the collimating lens coincides with the front focal point of the forming lens, and aperture is set in this plane.

Система включает в себя формирующий объектив, содержащий три группы линз, первая из которых состоит из отрицательных линз, вторая группа - из положительных линз, а третья группа - из положительных линз, в которых имеется, по крайней мере, одна отрицательная, и установлены они в указанном порядке со стороны источника света.The system includes a forming lens containing three groups of lenses, the first of which consists of negative lenses, the second group of positive lenses, and the third group of positive lenses in which there is at least one negative lens, and they are installed in the specified order from the side of the light source.

Известна проекционная оптическая система, устройство проекционного экспонирования и метод проекционного экспонирования [4], которые предназначены для проецирования изображения объекта, находящегося в пространстве объектов, в пространство изображений.A known projection optical system, a projection exposure device and a projection exposure method [4], which are designed to project an image of an object located in the space of objects in the space of images.

Система содержит, по крайней мере, один первый преломляющий оптический элемент, содержащий первое фтористое соединение, по крайней мере, второй преломляющий оптический элемент, содержащий второе фтористое соединение.The system comprises at least one first refractive optical element containing a first fluorine compound, at least a second refractive optical element containing a second fluorine compound.

Известно устройство проекционного экспонирования для микролитографии [5], содержащее преломляющий проекционный объектив, выполненный из одного линзового материала для длины волны менее 200 нм и ширине полосы пропускания менее 0,3 пм.A known projection exposure device for microlithography [5], containing a refractive projection lens made of one lens material for a wavelength of less than 200 nm and a bandwidth of less than 0.3 pm

Проекционный объектив формирует изображение с максимальным размером от 12 до 25 мм, а числовая апертура со стороны изображения находится в диапазоне от 0,75 до 0,95 и обеспечивает монохроматическую коррекцию волнового фронта до значения rms<15% длины волны источника света (λ≈157 нм).The projection lens forms an image with a maximum size of 12 to 25 mm, and the numerical aperture on the image side is in the range from 0.75 to 0.95 and provides monochromatic correction of the wavefront to rms <15% of the wavelength of the light source (λ≈157 nm).

Кроме того, проекционный объектив состоит из пяти линзовых групп, при этом вторая и четвертая линзовые группы обладают отрицательной преломляющей способностью, а в первой группе имеется, по крайней мере, одна линза с асферической поверхностью.In addition, the projection lens consists of five lens groups, while the second and fourth lens groups have negative refractive power, and the first group has at least one lens with an aspherical surface.

Линзы проекционного объектива выполнены из фтористого соединения.The lenses of the projection lens are made of fluoride.

Известен проекционный объектив [6], состоящий из пяти групп линз, причем, по меньшей мере, две рядом расположенные линзы имеют асферические поверхности, образуя сдвоенную асферическую линзу.Known projection lens [6], consisting of five groups of lenses, and at least two adjacent lenses have aspherical surfaces, forming a double aspherical lens.

Сдвоенная асферическая линза установлена на расстоянии от плоскости изображения, соответствующем максимальному диаметру линзы.A dual aspherical lens is mounted at a distance from the image plane corresponding to the maximum diameter of the lens.

Общим недостатком приведенных объективов является:A common drawback of these lenses is:

- апертурная диафрагма расположена внутри объектива,- the aperture diaphragm is located inside the lens,

- не обеспечено выполнение условия «тубуса-бесконечность»,- not satisfied the condition "tube-infinity",

- передние отрезки S существенно меньше значений фокусных расстояний f′.- the front segments S are significantly smaller than the focal lengths f ′.

Известны объективы, близкие к предлагаемому по своему назначению, используемые в фотолитографических проекционных установках.Known lenses close to those proposed for their intended use, used in photolithographic projection systems.

Они имеют:They have:

- высокую апертуру А≥0,6÷0,9:- high aperture A≥0.6 ÷ 0.9:

- телецентрический ход лучей в пространстве объектива;- telecentric ray path in the lens space;

- передний отрезок S, близкий к f′, при f′=20-30 мм;- the front segment S, close to f ′, with f ′ = 20-30 mm;

- - 2у≥0,2÷0,3f′.- - 2y≥0.2 ÷ 0.3f ′.

- дисторсию <0,2-0,3%;- distortion <0.2-0.3%;

- дифракционное качество изображения по всему полю.- diffraction image quality throughout the field.

В большинстве случаев такие объективы - монохроматы и работают на одной длине волны.In most cases, such lenses are monochromatic and operate at the same wavelength.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является проекционный объектив системы проекционного экспонирования [7], состоящий из пяти линзовых групп (ЛГ), из которых вторая и четвертая имеют отрицательную оптическую силу.Closest to the claimed technical solution is the projection lens of the projection exposure system [7], which consists of five lens groups (LG), of which the second and fourth have negative optical power.

Первая линзовая группа I включает в себя пять линз и имеет положительную оптическую силу, вторая линзовая группа II включает шесть линз и имеет отрицательную оптическую силу, третья линзовая группа III состоит из шести линз и имеет положительную оптическую силу, четвертая линзовая группа IY состоит из двух линз и имеет отрицательную оптическую силу и пятая линзовая группа Y представляет собой сложный компонент с большим количеством линз и имеет положительную оптическую силу.The first lens group I includes five lenses and has a positive optical power, the second lens group II includes six lenses and has a negative optical power, the third lens group III consists of six lenses and has a positive optical power, the fourth lens group IY consists of two lenses and has a negative optical power and the fifth lens group Y is a complex component with a large number of lenses and has a positive optical power.

Недостатком является:The disadvantage is:

- изображение объекта на конечном расстоянии, а не в бесконечности, что ограничивает применение объектива в фотоэлектрических микроскопах;- image of the object at a finite distance, and not at infinity, which limits the use of the lens in photoelectric microscopes;

- малое значение переднего отрезка S<0,2f′, что не позволяет осуществить непосредственное освещение объекта перед объективом;- a small value of the front segment S <0.2f ′, which does not allow direct illumination of the object in front of the lens;

- апертурная диафрагма (АД) размещена внутри объектива, что ограничивает эксплуатационные возможности объектива: возможность установки в плоскости АД амплитудных и фазовых пластин.- the aperture diaphragm (AD) is placed inside the lens, which limits the operational capabilities of the lens: the ability to install amplitude and phase plates in the AD plane.

Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение функциональных возможностей объектива за счет обеспечения выноса выходного зрачка на расстояние не менее двух фокусных расстояний объектива, увеличение переднего отрезка до величины порядка фокусного расстояния и обеспечение условия «тубуса-бесконечность».The main task to which the invention is directed is to expand the functionality of the lens by ensuring that the exit pupil is taken out by a distance of at least two focal lengths of the lens, increasing the front segment to a value of the order of the focal length, and ensuring the “tube-infinity” condition.

Для решения поставленной задачи предложен объектив с телецентрическим ходом лучей, который, как и прототип, содержит пять линзовых групп, вторая и четвертая из которых имеют отрицательные оптические силы.To solve this problem, a lens with a telecentric ray path is proposed, which, like the prototype, contains five lens groups, the second and fourth of which have negative optical powers.

В отличие от прототипа объектив снабжен дополнительной двухлинзовой группой, передний фокус которой совмещен с плоскостью изображения объектива, при этом:In contrast to the prototype, the lens is equipped with an additional two-lens group, the front focus of which is combined with the image plane of the lens, while:

ФVI=φ·v,Ф VI = φv,

где ФVI - оптическая сила дополнительной линзовой группы;where f VI - the optical power of the additional lens group;

v - увеличение пяти линзовых групп;v - an increase in five lens groups;

φ - оптическая сила всего объектива,φ is the optical power of the entire lens,

кроме того, первые четыре линзовые группы образуют первый проекционный компонент (1ПК), а пятая линзовая группа образует второй проекционный компонент (2ПК), увеличения которых удовлетворяют условию:in addition, the first four lens groups form the first projection component (1PC), and the fifth lens group forms the second projection component (2PC), the magnifications of which satisfy the condition:

V1ПК=-V2ПК=(1,9÷2,1), гдеV 1PC = -V 2PC = (1.9 ÷ 2.1), where

V1ПК - увеличение первого проекционного компонента;V 1PC - an increase in the first projection component;

V2ПК - увеличение второго проекционного компонента,V 2PC - an increase in the second projection component,

причем первая линзовая группа выполнена из двух линз, первая из которых апланатический мениск, при этом 0,6≤φ1/φ≤0,7, вторая и четвертая линзовые группы имеют одинаковые отрицательные оптические силы φII/φ=φIV/φ=-0,45÷-0,55, при этом вторая линзовая группа выполнена в виде двояковогнутой одиночной линзы, а четвертая линзовая группа выполнена в виде двояковогнутой склеенной линзы, третья линзовая группа выполнена в виде четырех линз с положительными оптическими силами, при этом вторая и третья линзы выполнены двояковыпуклыми, а первая и четвертая - в виде менисков, установленных выпуклыми сторонами к двояковыпуклым линзам, при этом оптическая сила третьей линзовой группы удовлетворяет условию 0,75≤φ1II/φ≤0,8, пятая линзовая группа выполнена из трех линз, первые две из которых - мениски с отрицательными оптическими силами, установленные вогнутыми сторонами навстречу друг другу, а третья линза выполнена в виде положительного мениска, при этом 0,35≤φV/φ≤0,4.moreover, the first lens group is made of two lenses, the first of which is an aplanatic meniscus, with 0.6≤φ 1 / φ≤0.7, the second and fourth lens groups have the same negative optical power φ II / φ = φ IV / φ = -0.45 ÷ -0.55, while the second lens group is made in the form of a biconcave single lens, and the fourth lens group is made in the form of a biconcave glued lens, the third lens group is made in the form of four lenses with positive optical forces, while the second and the third lens is biconvex, and the first and four Single - a meniscus established convex sides to the lenticular lens, the optical power of the third lens group satisfies condition 0,75≤φ 1II / φ≤0,8, the fifth lens group is formed of three lenses, the first two of which - with menisci negative optical forces set by the concave sides towards each other, and the third lens is made in the form of a positive meniscus, with 0.35≤φ V / φ≤0.4.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что, благодаря предлагаемой схеме выполнения объектива, состоящего из пяти линзовых групп и дополнительной шестой линзовой группы, причем пять линзовых групп проектируют объект с отрицательным увеличением VI,II,III,IY,Y в плоскость промежуточного изображения, совмещенную с передним фокусом дополнительной группы, что обеспечивает:The essence of the invention lies in the fact that, thanks to the proposed scheme of the lens, consisting of five lens groups and an additional sixth lens group, and five lens groups project an object with a negative magnification V I, II, III, IY, Y in the plane of the intermediate image, combined with the front focus of the additional group, which provides:

- получение фокусного расстояния всего объектива

Figure 00000002
что позволяет построить объектив с большим передним отрезком (S), величина которого S≥f′ при любом значении f′;- getting the focal length of the entire lens
Figure 00000002
that allows you to build a lens with a large front segment (S), the value of which S≥f ′ for any value of f ′;

- вынос выходного зрачка на расстояние более 2f′ от последней поверхности системы.- the removal of the exit pupil at a distance of more than 2f ′ from the last surface of the system.

Таким образом, совокупность указанных выше признаков позволяет решить поставленную задачу.Thus, the combination of the above features allows us to solve the problem.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где представлена оптическая схема объектива с телецентрическим ходом лучей, и Приложением, где приведены конструктивные параметры и оптические характеристики объектива.The essence of the invention is illustrated by the drawing, which shows the optical diagram of the lens with a telecentric path of rays, and the Appendix, which shows the design parameters and optical characteristics of the lens.

Объектив с телецентрическим ходом лучей, содержит шесть линзовых групп (ЛГ I, ЛГ II, ЛГ III, ЛГ IY, ЛГ Y и ЛГ YI), вторая и четвертая из которых имеют отрицательные оптические силы.A lens with a telecentric ray path contains six lens groups (LG I, LG II, LG III, LG IY, LG Y and LG YI), the second and fourth of which have negative optical powers.

Передний фокус дополнительной ЛГ YI совмещен с плоскостью изображения объектива, при этом выполняется условие:The front focus of the additional LG YI is aligned with the image plane of the lens, while the condition:

ФVI=φ·v,Ф VI = φv,

где ФVI - оптическая сила дополнительной ЛГ YI;where Ф VI - optical power of additional LG YI;

v - увеличение пяти линзовых групп;v - an increase in five lens groups;

φ - оптическая сила всего объектива.φ is the optical power of the entire lens.

Первые четыре линзовые группы (ЛГ I, ЛГ II, ЛГ III и ЛГ IY) образуют первый проекционный компонент (1ПК), а пятая линзовая группа (ЛГ Y) образует второй проекционный компонент (2ПК), увеличения которых удовлетворяют условию:The first four lens groups (LG I, LG II, LG III and LG IY) form the first projection component (1PC), and the fifth lens group (LG Y) forms the second projection component (2PC), the increases of which satisfy the condition:

V1ПК=-V2ПК=(1,9÷2,1),V 1PC = -V 2PC = (1.9 ÷ 2.1),

где V1ПК - увеличение первого проекционного компонента;where V 1PC - an increase in the first projection component;

V2ПК - увеличение второго проекционного компонента.V 2PC - an increase in the second projection component.

Первая линзовая группа (ЛГ I) выполнена из двух линз 1 и 2, первая из которых апланатический мениск 1, при этом 0,6≤φ1/φ≤0,7.The first lens group (LG I) is made of two lenses 1 and 2, the first of which is the aplanatic meniscus 1, with 0.6≤φ 1 / φ≤0.7.

Вторая линзовая группа (ЛГ II) выполнена в виде двояковогнутой одиночной линзы 3.The second lens group (LH II) is made in the form of a biconcave single lens 3.

Третья линзовая группа (ЛГ III) выполнена в виде четырех линз 4, 5, 6 и 7 с положительными оптическими силами, при этом вторая линза 5 и третья линза 6 выполнены двояковыпуклыми, а первая линза 4 и четвертая линза 7 - в виде менисков, установленных выпуклыми сторонами к двояковыпуклым линзам, при этом оптическая сила третьей линзовой группы удовлетворяет условию:The third lens group (LG III) is made in the form of four lenses 4, 5, 6 and 7 with positive optical forces, while the second lens 5 and the third lens 6 are biconvex, and the first lens 4 and the fourth lens 7 are in the form of menisci installed convex sides to biconvex lenses, while the optical power of the third lens group satisfies the condition:

0,75≤φ1II/φ≤0,8.0.75≤φ 1II / φ≤0.8.

Четвертая линзовая группа (ЛГ IY) выполнена в виде двояковогнутой склеенной линзы 8-9.The fourth lens group (LG IY) is made in the form of a biconcave glued lens 8-9.

Вторая и четвертая линзовые группы имеют одинаковые отрицательные оптические силы φII/φ=φIV/φ=-0,45÷-0,55.The second and fourth lens groups have the same negative optical power φ II / φ = φ IV / φ = -0.45 ÷ -0.55.

Пятая линзовая группа (ЛГ Y) - второй проекционный компонент - выполнена из трех линз, первые две 10 и 11, из которых - мениски с отрицательными оптическими силами, установленные вогнутыми сторонами навстречу друг другу, а третья линза 12 выполнена в виде положительного мениска, при этом 0,35≤φV/φ≤0,4.The fifth lens group (LG Y), the second projection component, is made of three lenses, the first two are 10 and 11, of which menisci with negative optical forces are installed with concave sides facing each other, and the third lens 12 is made in the form of a positive meniscus, this 0.35≤φ V / φ≤0.4.

Шестая линзовая группа (ЛГ VI) - дополнительный компонент - представляет собой двухлинзовый несклеенный объектив, первая линза 13 которого выполнена в виде отрицательного мениска из стекла с показателем преломления nd≥1.8, а вторая 14 - в виде двояковыпуклой линзы, выполненной из флюорита.The sixth lens group (LG VI), an additional component, is a two-lens non-glued lens, the first lens 13 of which is made in the form of a negative meniscus of glass with a refractive index n d ≥1.8, and the second 14 is in the form of a biconvex lens made of fluorite.

Работа объектива с телецентрическим ходом лучей осуществляется следующим образом.The operation of the lens with a telecentric ray path is as follows.

1ПК проектирует объект с отрицательным увеличением V1ПК, a 2ПК - с положительным V2ПК, поэтому аберрации 1ПК и 2ПК имеют противоположные знаки, при этом, если V1ПК=-V2ПК,=1.9÷2.1, то наблюдается наилучшая взаимная компенсация аберраций 1ПК и 2ПК.1PC designs an object with a negative increase in V 1PC , and 2PCs with a positive V 2PCs , so 1PC and 2PC aberrations have opposite signs, and if V 1PC = -V 2PC, = 1.9 ÷ 2.1, then the best mutual compensation of 1PC aberrations and 2pcs.

1ПК, состоящий из четырех линзовых групп (ЛГ), построен по следующему принципу: для ЛГ I объект расположен вблизи ее переднего фокуса и при выполнении условия 0,6≤φ1/φ≤0,7 обеспечивается требование S≥f′, так как фокусное расстояние ЛГ I соответствует переднему отрезку объектива. Выполнение первой линзы 1 в виде апланатического мениска уменьшает сферическую аберрацию на оси, а для полевых точек объекта уменьшает значения сферической аберрации, комы и астигматизма при большой положительной кривизне изображения.1PC consisting of four lens groups (LG) is constructed according to the following principle: for LG I, the object is located near its front focus and when the condition 0.6≤φ 1 / φ≤0.7 is fulfilled, the requirement S≥f ′ is satisfied, since the focal length of LG I corresponds to the front segment of the lens. The implementation of the first lens 1 in the form of an aplanatic meniscus reduces spherical aberration on the axis, and for field points of the object reduces the values of spherical aberration, coma and astigmatism with a large positive image curvature.

Применение ЛГ II и ЛГ IV с одинаковыми отрицательными значениями оптических сил φII/φ=φIV/φ=-(0,45÷0,55), выполненных в виде двояковогнутых линз - ЛГ II - одиночной, а ЛГ IV - склеенной, позволяет минимизировать кривизну изображения ЛГI.The use of LG II and LG IV with the same negative values of the optical forces φ II / φ = φ IV / φ = - (0.45 ÷ 0.55), made in the form of biconcave lenses - LG II - single, and LG IV - glued, allows you to minimize the curvature of the image LGI.

Третья линзовая группа (ЛГ III) проектирует изображение, даваемое ЛГ I и ЛГ II, с отрицательным увеличением VIII<1, а ее оптическая сила соответствует условию 0,75≤φ1II/φ≤0,8. Выполнение ЛГ III по симметричной конструкции, состоящей из двух двояковыпуклых линз 5 и 6, по обе стороны от которых установлены положительные мениски 4 и 7, обращенные выпуклыми сторонами к двояковыпуклым линзам 5 и 6, позволяет получить большую положительную сферическую аберрацию, противоположную по знаку и близкую по величине к сферической аберрации, даваемой ЛГ I, ЛГ II и ЛГ IV.The third lens group (LG III) projects the image produced by LG I and LG II with a negative magnification V III <1, and its optical power corresponds to the condition 0.75≤φ 1II / φ≤0.8. The implementation of LG III in a symmetrical design consisting of two biconvex lenses 5 and 6, on both sides of which are positive menisci 4 and 7, facing the convex sides to biconvex lenses 5 and 6, allows you to get a large positive spherical aberration, opposite in sign and close in magnitude to spherical aberration given by LH I, LH II and LH IV.

ЛГ V образует 2ПК. Выполнение ЛГ V из трех линз, из которых первые две 10 и 11 - отрицательные мениски, установленные вогнутыми сторонами навстречу друг другу, а третья линза 12 выполнена в виде положительного мениска, причем 0,35≤φV/φ≤0,4, позволяет получить:LH V forms 2PCs. The implementation of LG V from three lenses, of which the first two 10 and 11 are negative menisci, set with concave sides facing each other, and the third lens 12 is made in the form of a positive meniscus, with 0.35≤φ V / φ≤0.4, receive:

- положительное увеличение V2ПК=-V1ПК - a positive increase in V 2PC = -V 1PC

- отрицательное по знаку и близкое по абсолютной величине значение сферической аберрации и кривизны изображения тому, которое дает 1 ПК (ЛГ I ÷ ЛГ IV).- negative in sign and close in absolute value value of spherical aberration and image curvature to that which gives 1 PC (LG I ÷ LG IV).

Кроме того, ЛГ V компенсирует аберрации высших порядков, вносимые 1ПК. Конструкция ЛГ V обеспечивает положение выходного зрачка в задней фокальной плоскости объектива и соответственно телецентрический ход лучей в пространстве объекта.In addition, LG V compensates for higher order aberrations introduced by 1PC. The design of LG V ensures the position of the exit pupil in the rear focal plane of the lens and, accordingly, the telecentric path of the rays in the space of the object.

Объект, расположенный на конечном расстоянии от ЛГ I вблизи ее переднего фокуса проектируется ЛГ I на большое расстояние. ЛГ II дает мнимое изображение вблизи ее заднего фокуса. ЛГ III проектирует его в действительную плоскость, а ЛГ IV удлиняет задний отрезок, даваемый ЛГ III. Таким образом, ЛГ I ÷ ЛГ IV, образуя 1ПК, проектируют объект с конечного на конечное расстояние с отрицательным увеличением V1ПК.An object located at a finite distance from LG I near its front focus is projected by LG I at a large distance. LH II gives an imaginary image near its back focus. LH III projects it into a real plane, and LH IV lengthens the posterior segment given by LH III. Thus, LG I ÷ LG IV, forming 1PC, design an object from a finite to a finite distance with a negative increase in V 1PC .

ЛГ V, образуя 2ПК, проектирует промежуточное изображение, даваемое 1ПК, на конечное расстояние с положительным увеличением V2ПК.LG V, forming 2PCs, projects an intermediate image given by 1PCs to a finite distance with a positive increase in V 2PCs .

Таким образом, 1ПК и 2ПК дают действительное изображение, которое совмещено с передней фокальной плоскостью ЛГ VI, что обеспечивает изображение объекта в бесконечности.Thus, 1PC and 2PC give a real image that is aligned with the front focal plane of LG VI, which provides an image of the object at infinity.

Выходной зрачок (апертурная диафрагма) располагается на расстоянии 2f′ от ЛГ VI, а его промежуточное изображение находится внутри ЛГ III, обеспечивая телецентрический ход в пространстве объекта.The exit pupil (aperture diaphragm) is located 2f ′ from LG VI, and its intermediate image is located inside LG III, providing a telecentric move in the space of the object.

Конструкция объектива, состоящего из двух проекционных компонентов (1ПК и 2ПК) с увеличениями V1ПК и V2ПК, одинаковыми по величине, равной 1.9÷2.1, и разными по знаку и дополнительной линзовой группой VI, позволяет уменьшить заднюю апертуру 1ПК(А′1ПК) в V1ПК раз

Figure 00000003
а заднюю апертуру 2ПК (А′2ПК) в
Figure 00000004
раз
Figure 00000005
The design of the lens, which consists of two projection components (1PC and 2PC) with magnifications V 1PC and V 2PC , the same in magnitude equal to 1.9 ÷ 2.1, and different in sign and additional lens group VI, allows you to reduce the rear aperture of 1PC (A ′ 1PC ) V 1PC times
Figure 00000003
and the rear aperture is 2PC (A ′ 2PC ) in
Figure 00000004
time
Figure 00000005

Так как конструкция объектива и составляющих их линзовых групп (ЛГ) во многом определяется апертурой, то оптическая схема 2ПК намного проще схемы 1ПК, а ЛГ VI проще, чем 2ПК.Since the design of the lens and their constituent lens groups (LH) is largely determined by the aperture, the 2PC optical circuit is much simpler than the 1PC circuit, and the LG VI is simpler than 2PC.

Источники информацииInformation sources

1. Российская Федерация, авторское свидетельство №1509800, МПК: G02B 21/02, 1989 г.1. Russian Federation, copyright certificate No. 1509800, IPC: G02B 21/02, 1989

2. Российская Федерация, патент на полезную модель №37239, МПК: G02B 21/02, 2004 г.2. Russian Federation, utility model patent No. 37239, IPC: G02B 21/02, 2004

3. США, патент №5930032, МПК: G02В 13/14, 1999 г.3. United States Patent No. 5930032, IPC: G02B 13/14, 1999.

4. США, патент №6714280, МПК: G02В 13/14, 2002 г.4. USA, patent No. 6714280, IPC: G02B 13/14, 2002

5. США, патент №6788471, МПК: G03F 7/20, 2003 г.5. USA, patent No. 6788471, IPC: G03F 7/20, 2003

6. США, патент №6646718, МПК: G02В 3/14, G02B 13/14, 2003 г.6. United States Patent No. 6646718, IPC: G02B 3/14, G02B 13/14, 2003.

7. Германия, патент №10143385, МПК: G03F 7/20, G02B 13/14, 2003 г. - прототип.7. Germany, patent No. 10143385, IPC: G03F 7/20, G02B 13/14, 2003 - prototype.

Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000006
Figure 00000007

Claims (1)

Объектив с телецентрическим ходом лучей, содержащий пять линзовых групп, вторая и четвертая из которых имеют отрицательные оптические силы, отличающийся тем, что объектив снабжен дополнительной двухлинзовой группой, передний фокус которой совмещен с плоскостью изображения объектива, при этом: ФVI=φ·v,A lens with a telecentric ray path containing five lens groups, the second and fourth of which have negative optical powers, characterized in that the lens is equipped with an additional two-lens group, the front focus of which is aligned with the image plane of the lens, with: Ф VI = φ · v, где φVI - оптическая сила дополнительной линзовой группы;where φ VI is the optical power of the additional lens group; v - увеличение пяти линзовых групп;v - an increase in five lens groups; φ - оптическая сила всего объектива;φ is the optical power of the entire lens; кроме того, первые четыре линзовые группы образуют первый проекционный компонент (ПК), а пятая линзовая группа образует второй проекционный компонент (2ПК), увеличения которых удовлетворяют условию:in addition, the first four lens groups form the first projection component (PC), and the fifth lens group forms the second projection component (2PC), the magnifications of which satisfy the condition: V1ПК=-V2ПК=(1,9÷2,1),V 1PC = -V 2PC = (1.9 ÷ 2.1), где V1ПК - увеличение первого проекционного компонента;where V 1PC - an increase in the first projection component; V2ПК - увеличение второго проекционного компонента;V 2PC - an increase in the second projection component; причем первая линзовая группа выполнена из двух линз, первая из которых апланатический мениск, при этом 0,6≤φ1/φ≤0,7, вторая и четвертая линзовые группы имеют одинаковые отрицательные оптические силы φII/φ=φIV/φ=-0,45÷0,55, при этом вторая линзовая группа выполнена в виде двояковогнутой одиночной линзы, а четвертая линзовая группа выполнена в виде двояковогнутой склеенной линзы, третья линзовая группа выполнена в виде четырех линз с положительными оптическими силами, при этом вторая и третья линзы выполнены двояковыпуклыми, а первая и четвертая - в виде менисков, установленных выпуклыми сторонами к двояковыпуклым линзам, при этом оптическая сила третьей линзовой группы удовлетворяет условию 0,75≤φ1II/φ≤0,8, пятая линзовая группа выполнена из трех линз, первые две из которых - мениски с отрицательными оптическими силами, установленные вогнутыми сторонами навстречу друг другу, а третья линза выполнена в виде положительного мениска, при этом 0,35≤φV/φ≤0,4.moreover, the first lens group is made of two lenses, the first of which is an aplanatic meniscus, with 0.6≤φ 1 / φ≤0.7, the second and fourth lens groups have the same negative optical power φ II / φ = φ IV / φ = -0.45 ÷ 0.55, while the second lens group is made in the form of a biconcave single lens, and the fourth lens group is made in the form of a biconcave glued lens, the third lens group is made in the form of four lenses with positive optical powers, while the second and third the lenses are biconvex, and the first and fourth the fifth — in the form of menisci installed by the convex sides to biconvex lenses, while the optical power of the third lens group satisfies the condition 0.75≤φ 1II / φ≤0.8, the fifth lens group is made of three lenses, the first two of which are menisci with negative optical forces set by the concave sides towards each other, and the third lens is made in the form of a positive meniscus, with 0.35≤φ V / φ≤0.4.
RU2006118613/28A 2006-05-29 2006-05-29 Objective with telecentric ray path RU2305857C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006118613/28A RU2305857C1 (en) 2006-05-29 2006-05-29 Objective with telecentric ray path

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006118613/28A RU2305857C1 (en) 2006-05-29 2006-05-29 Objective with telecentric ray path

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2305857C1 true RU2305857C1 (en) 2007-09-10

Family

ID=38598273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006118613/28A RU2305857C1 (en) 2006-05-29 2006-05-29 Objective with telecentric ray path

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2305857C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2623819C1 (en) * 2016-04-19 2017-06-29 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Конструкторско-технологический институт научного приборостроения Сибирского отделения Российской академии наук Lens teleocentric in space of subjects

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2623819C1 (en) * 2016-04-19 2017-06-29 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Конструкторско-технологический институт научного приборостроения Сибирского отделения Российской академии наук Lens teleocentric in space of subjects

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4683944B2 (en) Projection lens system and projector apparatus
JP2005519347A (en) Maximum aperture projection objective
JPH08179204A (en) Projection optical system and projection aligner
JPWO2009031549A1 (en) Relay variable power optical system and microscope having the same
JP7168627B2 (en) Optical system for object mapping and/or pupil mapping
US9001420B2 (en) Microscope optical system and microscope system
US7957069B2 (en) Projection optical system
CN107783265B (en) Optical lens
CN102707415A (en) Photoetching projection objective
CN102200624B (en) Photo-etching projection lens
JP3833754B2 (en) Electronic camera with diffractive optical element
RU2305857C1 (en) Objective with telecentric ray path
JP2007513372A5 (en)
CA2614243A1 (en) Five-element optical device
CN102707414A (en) Photoetching projection objective
RU58230U1 (en) LENS OF PHOTOELECTRIC MICROSCOPE FOR UV SPECTRUM AREA WITH TUBE INFINITY
RU2786368C1 (en) Wide-angle high-aperture photographic objective
RU2328022C2 (en) Objective lens with outrigger entrance pupil
US6914728B2 (en) Optical arrangement for microscope objective
RU2741473C1 (en) High-aperture lens
RU2802801C1 (en) Lens system for shortwave infrared spectrum
RU2774858C1 (en) High-power radiation-resistant lens
RU121091U1 (en) Pupil Lens
RU127949U1 (en) MIRROR LENS VARIO LENS
RU88821U1 (en) LENS

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190530