TW201818115A - 離軸反射無焦光學中繼 - Google Patents

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Abstract

一種光學中繼系統，其包含以一傾斜組態定向之四個或四個以上反射光學元件。該四個或四個以上反射光學元件之各者繞四個或四個以上傾斜軸之一者傾斜。此外，該四個或四個以上傾斜軸經定向以校正由該傾斜組態引發之像差。

Description

離軸反射無焦光學中繼
本發明大體上係關於光學中繼系統，且更特定言之，係關於具有離軸反射元件之光學中繼系統。
光學中繼系統可通常在一光學系統中之另一點處產生光學系統之一特定光學平面之一影像。例如，一光學顯微鏡可在顯微鏡內之一中間平面處產生一樣品之一影像且包含用以將樣品之影像中繼至一偵測器之一光學中繼。作為另一實例，一角度散射儀系統可提供一光瞳平面，該光瞳平面含有來自一樣品之經角度解析之光及用以將光瞳平面中繼至一偵測器之一光學中繼。 利用軸上光學元件之典型光學中繼系統可遭受可劣化經中繼影像之假影。例如，軸上折射光學元件可產生與來自光學表面之反射相關聯之鬼影。此外，折射表面可吸收照明之選擇波長(例如紫外線波長)及/或引發色像差。藉由另一實例，軸上反射光學元件可通常需要孔或視障以允許光之傳播，其可在經中繼影像中引發假影。藉由一額外實例，離軸反射光學元件可引入像差(例如，藉由球形光學元件引發之像散、慧形像差或類似者)或需要相對昂貴的非球形光學元件以提供經像差校正中繼平面。 因此，將期望提供一種用於解決諸如上文所識別之彼等之缺陷的系統及方法。
根據本發明之一或多項闡釋性實施例，揭示一種光學中繼系統。在一項闡釋性實施例中，該光學中繼系統包含以一傾斜組態定向之四個或四個以上反射光學元件。在另一闡釋性實施例中，該四個或四個以上反射光學元件之各者繞四個或四個以上傾斜軸之一者傾斜。在另一闡釋性實施例中，該四個或四個以上傾斜軸經定向以校正由該傾斜組態引發之像差。 根據本發明之一或多項闡釋性實施例，揭示一種度量系統。在一項闡釋性實施例中，該度量系統包含一照明源。在另一闡釋性實施例中，該度量系統包含一光學中繼系統，該光學中繼系統包括以一傾斜組態定向之四個或四個以上反射光學元件。在另一闡釋性實施例中，該四個或四個以上反射光學元件之各者繞四個或四個以上傾斜軸之一者傾斜。在另一闡釋性實施例中，該四個或四個以上傾斜軸經定向以校正由該傾斜組態引發之像差。在另一闡釋性實施例中，該度量系統包含一物鏡。在另一闡釋性實施例中，該光學中繼系統在一輸入平面處將來自該照明源之照明中繼至一目標中繼平面。在另一闡釋性實施例中，該物鏡在該中繼平面處將來自該照明源之該照明引導至一樣品。在另一闡釋性實施例中，該物鏡將自該樣品發出之輻射引導至該目標中繼平面。在另一闡釋性實施例中，該光學中繼系統在該中繼平面處將自該樣品發出之該輻射引導至該輸入平面。在另一闡釋性實施例中，該度量系統包含一偵測器。在另一闡釋性實施例中，該度量系統包含用以在該中繼平面處將自該樣品發出之該輻射引導至該偵測器的一或多個收集光學元件。 根據本發明之一或多項闡釋性實施例，揭示一種度量系統。在一項闡釋性實施例中，該度量系統包含一照明源。在另一闡釋性實施例中，該度量系統包含一物鏡。在另一闡釋性實施例中，該度量系統包含一偵測器。在另一闡釋性實施例中，該度量系統包含一第一光學中繼子系統。在另一闡釋性實施例中，該第一光學中繼子系統包含繞一第一傾斜軸傾斜之一第一反射光學元件及繞一第二傾斜軸傾斜之一第二反射光學元件。在另一闡釋性實施例中，該第一光學中繼子系統在一照明平面處將來自該照明源之照明中繼至一中間中繼平面。在另一闡釋性實施例中，該度量系統包含一第二光學中繼子系統。在另一闡釋性實施例中，該第二光學中繼子系統包含繞一第三傾斜軸傾斜之一第三反射光學元件及繞一第四傾斜軸傾斜之一第四反射光學元件。在另一闡釋性實施例中，該第二光學中繼子系統在該中間中繼平面處將來自該照明源之該照明中繼至一目標中繼平面。在另一闡釋性實施例中，該第一反射光學元件、該第二反射光學元件、該第三反射光學元件及該第四反射光學元件以一第一傾斜組態定向。在另一闡釋性實施例中，該第一傾斜軸、該第二傾斜軸、該第三傾斜軸及該第四傾斜軸經定向以校正由該第一傾斜組態引發之像差。在另一闡釋性實施例中，該物鏡將來自該照明源之該照明引導至一樣品。在另一闡釋性實施例中，該物鏡將自該樣品發出之輻射引導至該目標中繼平面。在另一闡釋性實施例中，該第二光學中繼子系統在該目標中繼平面處將自該樣品發出之該輻射中繼至該中間中繼平面。在另一闡釋性實施例中，該度量系統包含一第三光學中繼子系統。在另一闡釋性實施例中，該第二光學中繼子系統包含繞一第五傾斜軸傾斜之一第五反射光學元件及繞一第六傾斜軸傾斜之一第六反射光學元件。在另一闡釋性實施例中，該第三光學中繼子系統在該中間中繼平面處將自該樣品發出之該輻射中繼至該偵測器。在另一闡釋性實施例中，該第三反射光學元件、該第四反射光學元件、該第五反射光學元件及該第六反射光學元件以一第二傾斜組態定向。在另一闡釋性實施例中，該第三傾斜軸、該第四傾斜軸、該第五傾斜軸及該第六傾斜軸經定向以校正由該第二傾斜組態引發之像差。 應理解，上文概述及下文詳細描述兩者皆為例示性且僅係說明性的且並不一定如所主張般限制本發明。併入本說明書中且構成本說明書之一部分之附圖繪示本發明之實施例且連同概述一起用以說明本發明之原理。
相關申請案之交叉參考 本申請案根據35 U.S.C. § 119(e)主張於2016年8月12日申請之標題為「OFF-AXIS ASTIGMATISM-CORRECTED OPTICAL RELAY」之美國臨時申請案第62/374,568號的權利，指定Andrew V. Hill及Gregory Brady為發明者，該案之全文以引用之方式併入本文中。 現將詳細參考所揭示之標的物，該標的物經繪示於隨附圖式中。已參考特定實施例及其特定特徵具體展示及描述本發明。本文中闡述之實施例被認為係闡釋性而非限制性。一般技術者應易於明白，可在不脫離本發明之精神及範疇之情況下作出形式及細節上之各種改變及修改。 大體上參考圖1至圖5C，根據本發明之一或多項實施例，揭示用於使用經定向離軸元件中繼一光學平面，使得經中繼光學平面經像差校正之系統及方法。本發明之實施例係關於使用傾斜(例如，以一離軸組態)反射球形光學元件中繼一光學平面，使得經中繼光學平面不遭受視障。本發明之額外實施例係關於使用經定向反射球形元件中繼一光學平面，使得經中繼光學平面不遭受由傾斜反射球形光學元件引發之像差。進一步實施例係關於包含經像散及/或慧形像差校正之光學中繼之光學系統。例如，本發明之一些實施例係關於使用經定向以補償離軸像差之離軸反射元件來中繼一光瞳(例如，一入射光瞳、出射光瞳或類似者)之一影像。額外實施例係關於一種包含用以在一偵測器上提供一光瞳影像之一經像差校正離軸光學中繼的角度散射儀。 本文中應認知，一光學系統可通常包含兩個對向平面：一場平面(例如，與一物件共軛之一平面)及一光瞳平面(例如，與一繞射平面共軛之一平面)。以任何角度自一場平面之一特定點發出之光可經成像至一共軛場平面中之一對應特定點。相反地，無論場平面中之位置，以一特定角度自一場平面發出之光可聚焦至一光瞳平面中之一特定點。在此方面，一光瞳平面可對應於場平面之一繞射圖案。此外，來自一場平面中之一單個點之光可入射在一後續光瞳平面之所有點上，而來自一光瞳平面中之一單個點之光可入射在一後續場平面之所有點上。 一光學中繼系統可將光之一分佈自一個光學平面中繼至另一個光學平面。例如，一光學中繼系統可中繼與一物件相關聯之一場平面。相應地，光學中繼系統將提供一物件之一經中繼影像。藉由另一實例，一光學中繼系統可中繼與一物件之一繞射圖案相關聯之一光瞳平面。在此方面，光學中繼系統可作為一光瞳中繼系統(例如，一無焦光瞳中繼)操作，使得物件及影像共軛係在無窮大。相應地，來自物件(或一共軛場平面)之光可以對應於物件上之位置之不同入射角度作為平行光束進入光學中繼之入射光瞳(及離開出射光瞳)。為本發明之目的，一光瞳中繼之描述經提供為一光學中繼之例項且不應被解釋為限制性。在此方面，與一光瞳中繼相關聯之任何描述或圖可等效地適用於經組態以中繼任何光學平面之任何中繼系統。 來自一光學中繼之光之一輸入或出射分佈可係非平坦的。例如，一光學中繼可將一平坦物件映射至一彎曲影像。藉由另一實例，一光學平面可將一彎曲物件映射至任何分佈之一影像場。為本發明之目的，術語光學平面可互換地係指光之一平坦或非平坦分佈。 包含一光學中繼系統之一光學系統之設計可受特定應用約束影響。例如，在一些應用中，可期望提供能夠在一廣波長範圍內產生一經像差校正之經中繼影像之一光學中繼系統。在此方面，特定應用約束可影響與設計光學系統相關聯之取捨。例如，折射光學元件通常係由色散材料形成且通常展現至少一定程度之色像差，其可限制一光學系統之光譜頻寬。此外，折射光學元件可透過吸收選擇波長之光(例如，紫外線波長、真空紫外線波長、深紫外線波長、極紫外線波長或類似者)來限制一光學系統之光譜頻寬。另外，情況可係，來自折射元件之表面之反射可在一光學系統中產生可劣化系統之效能之偽影像(spurious image)(例如，「鬼影」)。 反射光學元件通常可提供與折射光學元件不同之一組設計取捨。例如，反射光學元件可通常提供比折射光學器件相對更少之對一光學系統之光譜頻寬之限制，但可需要特別注意以減輕像差。在一個方面，以一軸上組態配置(繞一共同光學軸對稱地定向)之反射光學元件可需要孔及/或視障以允許光在光學元件之間傳遞。相應地，孔及/或視障可引入可劣化效能之假影及/或像差。在另一方面，以一離軸組態配置(例如，相對於個別元件之光學軸傾斜)之反射光學元件可需要非球形輪廓以減輕離軸像差(例如，像散、慧形像差或類似者)。 離軸光學系統之非球形光學元件之使用可與額外設計取捨相關聯。例如，本文中應認知，通常利用球形光學元件(例如，具有對應於球體之部分之表面的光學元件)且可在一嚴格容限內製造。替代地，與球形光學元件相比，非球形光學元件之製造通常可相對更昂貴。此外，用以製造非球形光學元件之製程可趨於產生具有中頻空間頻率之不規則性，此對一些應用可係成問題的。作為一闡釋性實施例，角度光譜法可對與製造光學元件之不規則性相關聯之中頻空間頻率雜訊尤其敏感。情況可係，可透過使用場光闌減輕高頻空間頻率雜訊(例如，與一光學元件上之粗糙度或類似者相關聯)。此外，低頻空間頻率雜訊可趨於影響一光瞳平面中之照明波瓣之大小。然而，中頻空間頻率雜訊可增加點殘影之大小，其可由場光闌截斷且繞射且導致效能劣化。 本發明之一些實施例係關於包含經定向離軸反射球形光學元件，使得一經中繼光瞳平面經像差(例如，像散、慧形像差或類似者)校正之光學光瞳平面中繼(例如，光瞳中繼)。額外實施例係關於其中一或多個光學元件經定向以至少部分針對由一或多個先前光學元件引發之像差進行校正之光學光瞳平面中繼。 相應地，應注意，可在一廣泛範圍之應用中利用光學中繼系統。相應地，本發明之精神及範疇不限於光瞳中繼且可延伸至一光學中繼之任何應用。 圖1係根據本發明之一或多項實施例之一光瞳中繼100的一概念視圖。在一項實施例中，光瞳中繼100在一經中繼光瞳平面104處提供一輸入光瞳平面102之一經中繼版本。在另一實施例中，光瞳中繼100包含兩個或兩個以上串接光瞳中繼子系統。例如，如圖1中所繪示，光瞳中繼100可包含一第一光瞳中繼子系統106及一第二光瞳中繼子系統108。在此方面，第一光瞳中繼子系統106可包含一第一反射光學元件110及一第二反射光學元件112。此外，第二光瞳中繼子系統108可包含一第三反射光學元件114及一第四反射光學元件116。 在另一實施例中，可藉由光瞳中繼100之各光瞳中繼子系統循序中繼一輸入光瞳平面102中之光之一分佈，以提供與輸入光瞳平面102共軛之一系列光瞳平面。例如，第一光瞳中繼子系統106可在一中間光瞳平面118處產生輸入光瞳平面102之一經中繼版本。此外，中間光瞳平面118可對應於至第二光瞳中繼子系統108之一輸入。在此方面，經中繼光瞳平面104可對應於輸入光瞳平面102之一經中繼版本。相應地，輸入光瞳平面102、中間光瞳平面118及經中繼光瞳平面104可對應於共軛光瞳平面。 在另一實施例中，光瞳中繼100提供與光瞳平面對向之一系列共軛場平面。在此方面，光瞳中繼100可中繼一或多個場平面以及一或多個光瞳平面。例如，第一光瞳中繼子系統106可提供與輸入光瞳平面102對向之一第一場平面120。相應地，來自輸入光瞳平面102之光根據其自輸入光瞳平面102發出之角度而被聚焦至第一場平面120之不同位置。 在一項例項中，如圖1中所繪示，可將以一第一角度自輸入光瞳平面102之任何位置發出之一第一組光線122聚焦至第一場平面120中之一第一點124。類似地，可將以一第二角度自輸入光瞳平面102之任何位置發出之一第二組光線126聚焦至第一場平面120中之一第二點128。 此外，可藉由第二反射光學元件112重新準直自第一場平面120之第一點124發出且繼續穿過第一光瞳中繼子系統106之第一組光線122，使得第一組光線122在中間光瞳平面118處係平行的。類似地，可藉由第二反射光學元件112重新準直自第一場平面120之第二點128發出之第二組光線126，使得第二組光線126在中間光瞳平面118處係平行的。 在另一例項中，如圖1中所繪示，第二光瞳中繼子系統108可提供與中間光瞳平面118對向之一第二場平面130。在此方面，輸入光瞳平面102、中間光瞳平面118及輸入光瞳平面102可係共軛光瞳平面，而第一場平面120及第二場平面130可係共軛場平面。 情況可係，特定光學元件可將像差引入至傳播穿過光瞳中繼100之光之波前中。例如，一光學元件之一或多個表面可偏離一期望表面輪廓。與一光學元件之製造相關聯之製程可引入不規則性，諸如(但不限於)表面粗糙度、起伏、凹坑、拋光缺陷、材料缺陷或預期表面輪廓之誤差。藉由另一實例，如圖1中所展示，反射光學元件(例如，第一反射光學元件110、第二反射光學元件112、第三反射光學元件114、第四反射光學元件116或類似者之任一者)可以一無視障組態定向。在此方面，反射光學元件可相對於彼此及/或輸入光瞳平面102傾斜，使得光可傳播穿過光瞳中繼100而不被反射光學元件之任一者遮蔽。 光瞳中繼100之光學元件(例如，第一反射光學元件110、第二反射光學元件112、第三反射光學元件114、第四反射光學元件116或類似者之任一者)可包含(但不必需包含)至少一個球形反射光學元件。如先前在本文中所述，即使以嚴格容限製造之球形光學元件仍可基於光瞳中繼100內之定向而引入像差。例如，以一傾斜組態(例如，以消除視障或類似者)定向之在嚴格容限內製造之一球形光學元件可將像差(諸如(但不限於)像散或慧形像差)引入至入射光之一波前。 在另一實施例中，可藉由光瞳中繼100內之一或多個額外光學元件補償由光瞳中繼100之一些光學元件(例如，球形光學元件)引發之像差。例如，可藉由第二反射光學元件112、第三反射光學元件114或第四反射光學元件116之任何組合補償由第一反射光學元件110引發之像差。類似地，可藉由第三反射光學元件114或第四反射光學元件116之任何組合補償由第二反射光學元件112引發之像差。藉由另一實例，可藉由一或多個額外光學元件補償由光學元件之一第一組合引發之像差。在一項例項中，可藉由第二光瞳中繼子系統108補償與第一光瞳中繼子系統106相關聯之像差。 在一些實施例中，以一「F-F」組態利用光瞳中繼100之一或多個光學元件。在此方面，光瞳平面及場平面可與光瞳中繼100之一光學元件實體分離達光學元件之一焦距F。在此方面，場平面與光瞳平面分離達焦距F兩倍之一光學距離。 在一項實施例中，如圖1中所繪示，各以一「F-F」組態利用第一光瞳中繼子系統106之第一反射光學元件110及第二反射光學元件112。在此方面，可以一「4-F」組態組態第一反射光學元件110及第二反射光學元件112，使得第一反射光學元件110與第二反射光學元件112分離達其等各自焦距之總和。此外，輸入光瞳平面102與中間光瞳平面118可分離達各自焦距之總和之兩倍的一光學距離(例如，由入射在光學元件上之一光射線行進之一距離)。 在另一實施例中，如圖1中所繪示，以一「F-F」組態利用第二光瞳中繼子系統108之第三反射光學元件114及第四反射光學元件116。在此方面，輸入光瞳平面102、第一場平面120、中間光瞳平面118、第二場平面130及經中繼光瞳平面104之各者可與光瞳中繼100之光學元件110至116實體分離。本文中應注意，將場平面及/或光瞳平面實體分離可減小與中繼場平面及/或光瞳平面相關聯之非所要假影。例如，實體定位於場平面及/或光瞳平面上或附近之光學元件可引入可劣化系統效能之非所要假影。 在另一實施例中，一個中繼子系統之出射光瞳經對準至一後續中繼子系統之入射光瞳。例如，第二光瞳中繼子系統108之入射光瞳可與第一光瞳中繼子系統106之出射光瞳重合。此外，第一光瞳中繼子系統106之一入射光瞳可對應於整個光瞳中繼100之一入射光瞳。在此方面，進入光瞳中繼100之入射光瞳之照明可以最小損失傳播穿過各光瞳中繼子系統。 本文中應進一步注意，光瞳中繼100可包含適用於提供一經像差校正之經中繼光瞳平面之任何數目個中繼子系統。例如，光瞳中繼100可包含其中一或多個光學組件經定向以補償像差之一單個光瞳中繼。藉由另一實例，光瞳中繼100可包含三個或三個以上中繼子系統以產生一經像差校正之經中繼光瞳平面。 圖2A至圖2C繪示與一單個球形離軸反射光學元件相關聯之像差。圖2A係根據本發明之一或多項實施例之一球形離軸反射光學元件的一概念射線圖。在一項實施例中，具有一焦距202之一球形反射光學元件200以一「F-F」組態定向。例如，一場平面204及一光瞳平面206各定位為與反射光學元件200相距一個焦距202。在另一實施例中，反射光學元件200以一離軸組態傾斜。例如，反射光學元件200可繞一傾斜軸208 (例如，圖2A中之Y軸)傾斜。在此方面，反射光學元件200可繞傾斜軸旋轉，使得反射光學元件200之一光學軸210 (例如，反射光學元件200之旋轉對稱性之一軸或類似者)未正交於場平面204或光瞳平面206。相應地，反射光學元件200可相對於來自場平面204之照明傾斜。此外，場平面204及光瞳平面206可實體分離。 圖2B及圖2C繪示與圖2A之反射光學元件200相關聯之波前像差。圖2B係根據本發明之一或多項實施例之場平面204之一概念視圖。例如，場平面204可包含一中心點212、一左上象限點214、一右上象限點216、一右下象限點218及一左下象限點220。圖2C係根據本發明之一或多項實施例之與自場平面204的點212至220發出之射線相關聯之一系列波前像差曲線圖。 本文中應注意，光射線可法向於一波前表面傳播，使得波前可描述具有一共同相位之射線之方向性。例如，一平坦波前可描述具有平行射線之準直光，一球形發散波前可描述自球體中心處之一單個點發出之射線，一球形會聚波前可描述會聚至球體中心處之一點之射線，及類似者。 一波前像差曲線圖可提供相對於一參考波前之一波前偏差。例如，經組態以產生一經中繼影像平面之一光學系統可將自一物件平面中之各點發出之光射線聚焦至影像平面中之一對應點。相應地，一影像形成光學系統之一參考波前可通常包含以光學系統之影像平面與光學軸之交叉點為中心的一會聚球形表面。類似地，一無焦光學系統(例如，其中入射光及/或出射光經準直之一光瞳中繼系統或類似者)之一參考波前可係法向於光學軸之一平面。在此方面，一波前像差曲線圖可描述與平坦參考波前之偏差，該平坦參考波前與來自一物件平面之一特定點之射線相關聯。 本文中應注意，像散可係(但不必需係)與以一離軸「F-F」組態之一凹形反射光學元件相關聯之一主導像差，如圖2A中所繪示。在一項實施例中，波前像差曲線圖222及波前像差曲線圖224繪示分別沿自場平面204中之中心點212發出之射線的PY 及PX 方向之波前像差。在另一實施例中，波前像差曲線圖226及波前像差曲線圖228繪示分別沿自左上象限點214發出之射線之PY 及PX 方向的波前像差。在另一實施例中，波前像差曲線圖230及波前像差曲線圖232繪示分別沿自右上象限點216發出之射線之PY 及PX 方向的波前像差。在另一實施例中，波前像差曲線圖234及波前像差曲線圖236繪示分別沿自右下象限點218發出之射線之PY 及PX 方向的波前像差。在另一實施例中，波前像差曲線圖238及波前像差曲線圖240繪示分別沿自左下象限點220發出之射線之PY 及PX 方向的波前像差。 在此方面，如圖2C中所繪示，與中心點212以及點214至220相關聯之射線展現像散。例如，與中心點212以及點214至220相關聯之射線可展現一鞍形波前像差，其可歸因於其中沿PY 及PX 方向之波前像差具有相反正負號之像散。例如，波前像差曲線圖222可指示沿PY 方向之正波前曲率且波前像差曲線圖224可指示沿PX 方向之負波前曲率。 此外，如圖2C中所見，沿PY 及PX 方向之波前像差之量值可針對自場平面204內之不同位置發出之射線變動。例如，自左上象限點214發出之射線可沿PY 方向展現比沿PX 方向更大之像差波前曲率的一量值(例如，參見波前像差曲率226及228)，而自右下象限點218發出之射線可沿PX 方向展現比沿PY 方向更大之像差波前曲率的一量值(例如，參見波前像差曲線圖234及236)。 在一些實施例中，可藉由一或多個後續光學元件至少部分補償由一個光學元件引入之離軸像差。例如，相對於一輸入光場繞一第一傾斜軸旋轉之一第一離軸球形光學元件可將離軸像差引入至自輸入光場發出之光射線。此外，繞正交於第一傾斜軸之一第二傾斜軸旋轉之一第二離軸球形光學元件可補償由第一離軸球形光學元件引入之離軸像差之至少一部分。額外離軸球形光學元件可提供增大之像差校正。圖3A至圖3G繪示球形光學元件之定向，使得可藉由後續球形光學元件補償由一或多個球形光學元件引入之像差(例如，像散、慧形像差或類似者)。 圖3A係根據本發明之一或多項實施例之包含反射球形光學元件的一光瞳中繼系統之一透視圖，該等反射球形光學元件經定向以為經中繼光瞳場之至少一中心部分提供像差校正。例如，圖3A中繪示之光瞳中繼系統可對應於(但不必需對應於)光瞳中繼100之第一光瞳中繼子系統106。 在一項實施例中，第一反射光學元件110以一離軸組態相對於輸入光瞳平面102繞一第一傾斜軸302旋轉。相應地，第一反射光學元件110之光學軸未正交於輸入光瞳平面102且可將像差(例如，像散、慧形像差或類似者)引入至來自輸入光瞳平面102之光。例如，第一反射光學元件110可將像散引入至以離軸角度入射在第一反射光學元件110上之來自輸入光瞳平面102之光的波前。在另一實施例中，第二反射光學元件112相對於第一場平面120繞一第二傾斜軸304旋轉。例如，圖3A之第二傾斜軸304可經定向，使得其正交於第一傾斜軸302 (例如，使得第二傾斜軸304可相對於第一傾斜軸302旋轉90度)。如下文將更詳細描述，可藉由第二反射光學元件112或一或多個額外球形光學元件至少部分校正由第一反射光學元件110引發之像差。 圖3B係根據本發明之一或多項實施例之第一場平面120的一概念視圖。例如，第一場平面120可包含對應於一物件平面(未展示)之對應點之影像的一中心點306、一左上象限點308、一右上象限點310、一右下象限點312及一左下象限點314。應注意，傳播穿過點306至314之射線表示以不同角度傳播穿過輸入光瞳平面102之射線。圖3C係根據本發明之一或多項實施例之與傳播穿過第一場平面120之點306至314的射線相關聯之一系列波前像差曲線圖。在一項實施例中，波前像差曲線圖316及波前像差曲線圖318繪示分別沿自輸入光瞳中繼102之中心點306發出之射線的PY 及PX 方向之波前像差。在另一實施例中，波前像差曲線圖320至322繪示分別沿自左上象限點308發出之射線之PY 及PX 方向的波前像差。在另一實施例中，波前像差曲線圖324至326繪示分別沿自右上象限點310發出之射線之PY 及PX 方向的波前像差。在另一實施例中，波前像差曲線圖328至330繪示分別沿自右下象限點312發出之射線之PY 及PX 方向的波前像差。在另一實施例中，波前像差曲線圖332至334繪示分別沿自左下象限點314發出之射線之PY 及PX 方向的波前像差。 在一項實施例中，與輸入光瞳平面102之至少部分相關聯之光可實質上未展現像差，使得經中繼光瞳平面104之至少部分可經像差校正。例如，如由波前像差曲線圖316至318所指示，與傳播穿過第一場平面120之中心點306之光相關聯的一波前在第二反射光學元件112之出射光瞳處實質上未展現像差。在此方面，與一物件平面(未展示)之一中心點相關聯之經中繼光瞳平面104的一部分可經像差校正。然而，情況可係，與輸入光瞳平面102之額外部分相關聯之光可在傳播穿過第一光瞳中繼子系統106之後展現像差。例如，波前像差曲線圖320至334指示針對與輸入光瞳平面102之點344至358相關聯之光的殘餘波前像差。另外，如在波前像差曲線圖320至334中所見，波前像差之特性(例如，量值、方向、對稱性或類似者)可針對來自輸入光瞳平面102中之各種位置之光而變動。在一些實施例中，可藉由一或多個額外球形光學元件至少部分補償此等殘餘波前像差。 圖3D係根據本發明之一或多項實施例之包含兩個串接光瞳中繼子系統的光瞳中繼100之一透視圖，其中球形光學元件經定向以產生針對傳播穿過第一場平面120之光之全場之一經像差校正中繼平面。在一項實施例中，第一光瞳中繼子系統106將輸入光瞳中繼平面102中繼至中間光瞳平面118。例如，第一反射光學元件110及第二反射光學元件112之傾斜軸可彼此正交(例如，如圖3A中所繪示)以部分針對像差(例如，與傳播穿過第一場平面120之中心之射線相關聯)進行校正。在此方面，第一反射光學元件110可繞第一傾斜軸302旋轉，使得第一反射光學元件110相對於輸入光瞳平面102傾斜。第二反射光學元件112可繞正交於第一傾斜軸302之第二傾斜軸304旋轉，使得第二反射光學元件112相對於第一反射光學元件110傾斜。此外，第二反射光學元件112可相對於第一場平面120傾斜。 在另一實施例中，第二光瞳中繼子系統108可係第一光瞳中繼子系統106之一經旋轉版本。在此方面，第二光瞳中繼子系統108可中繼中間光瞳平面118以提供一經像差校正之經中繼光瞳平面104 (例如，傳播穿過第一場平面120之所有部分之射線可經像差校正)。例如，第二光瞳中繼子系統108可相對於第一光瞳中繼子系統106圍繞第一光瞳中繼子系統106及第二光瞳中繼子系統108兩者共同之一光學軸而旋轉。在一項例項中，第二光瞳中繼子系統108可相對於第一光瞳中繼子系統106繞共同光學軸(例如，以一正交組態)旋轉90度，使得第二光瞳中繼子系統108補償與傳播穿過由第一光瞳中繼子系統106引發之第一場平面120之外部部分的光相關聯之殘餘像差。 相應地，第三反射光學元件114及第四反射光學元件116之旋轉軸可彼此正交。在此方面，第三反射光學元件114可繞一第三傾斜軸336旋轉。第四反射光學元件116可繞正交於第三傾斜軸336之一第四傾斜軸338旋轉，使得第四反射光學元件116相對於第三反射光學元件114傾斜。此外，第四反射光學元件116可相對於第二場平面130傾斜。 在一項實施例中，如圖3D中所繪示，第三傾斜軸336垂直於第二傾斜軸304，使得第三反射光學元件114相對於第二反射光學元件112傾斜。此外，第三反射光學元件114可相對於中間光瞳平面118傾斜。在此方面，第一傾斜軸302可平行於第三傾斜軸336，第二傾斜軸304可平行於第四傾斜軸338，且第二傾斜軸304可垂直於第三傾斜軸336。在另一實施例中，第三傾斜軸336平行於第二傾斜軸304。在此方面，第一傾斜軸302可平行於第四傾斜軸338。 此外，第二光瞳中繼子系統108之入射光瞳可與第一光瞳中繼子系統106之出射光瞳對準，使得可藉由第二光瞳中繼子系統108收集離開第一光瞳中繼子系統106之光。 圖3E係根據本發明之一或多項實施例之與射線相關聯的一系列波前像差曲線圖，該等射線傳播穿過圖3D之第一光瞳中繼子系統106及第二光瞳中繼子系統108且亦穿過第一場平面120 (參見圖3B)之點306至314。在一項實施例中，波前像差曲線圖340至342繪示分別沿穿過輸入光瞳平面102中之中心點306之射線的PY 及PX 方向之波前像差。在另一實施例中，波前像差曲線圖344至346繪示分別沿穿過左上象限點308之射線之PY 及PX 方向的波前像差。在另一實施例中，波前像差曲線圖348至350繪示分別沿穿過右上象限點310之射線之PY 及PX 方向的波前像差。在另一實施例中，波前像差曲線圖352至354繪示分別沿穿過右下象限點312之射線之PY 及PX 方向的波前像差。在另一實施例中，波前像差曲線圖356至358繪示分別沿穿過左下象限點314之射線之PY 及PX 方向的波前像差。 對應於圖3D之波前像差曲線圖340至358相較於對應於圖3A之波前像差曲線圖316至334之一比較繪示針對穿過光瞳中繼100之光，可藉由第二光瞳中繼子系統108之光學元件至少部分校正跨視野的由第一光瞳中繼子系統106之光學元件引發之像差。 應瞭解，無需針對穿過第一場平面120之點(例如，以所有角度傳播穿過輸入光瞳平面102)之射線完全校正像差。實情係，像差可經校正至與光瞳中繼100相關聯之一指定容限內。例如，情況可係，波前之特性(例如，量值、方向、對稱性或類似者)可針對以不同角度穿過輸入光瞳平面102之射線變動。在此方面，圖3E之波前像差曲線圖340至342可繪示針對穿過第一場平面120之中心點306之光的波前像差之幾近完全補償，而波前像差曲線圖344至358可繪示一些殘餘像差。此外，與圖3D相關聯之波前像差曲線圖344至358之殘餘像差可實質上小於與圖3A相關聯之波前像差曲線圖320至334之殘餘像差。在一項實施例中，殘餘像差係在光瞳中繼100之容限內，使得經中繼光瞳平面104可被視為經像差校正。在另一實施例中，光瞳中繼100可包含一或多個額外光瞳中繼子系統以進一步補償由第一光瞳中繼子系統106及/或第二光瞳中繼子系統108引發之像差。 在另一實施例中，光瞳中繼100可包含一或多個額外元件以補償額外殘餘像差。例如，光瞳中繼100可包含(但不必需包含)經設計以補償來自光瞳中繼100之任何其他光學元件之像差的一或多個球形光學元件。在一項例項中，第一反射光學元件110、第二反射光學元件112、第三反射光學元件114或第四反射光學元件116之任一者可包含一非球形光學元件。在另一例項中，光瞳中繼100可包含一或多個額外像差校正元件(例如，一額外非球形光學元件、經設計以修改光瞳中繼100內之光之波前的一繞射光學元件或類似者)。 本文中應注意，圖3A至圖3E中之光瞳中繼100之特定實施例的描繪為闡釋性目的提供且不應被解釋為限制本發明。在一般意義上，光瞳中繼100可包含以適用於在經中繼光瞳平面104處提供一經像差校正中繼平面之任何組態定向的任何數目個光學元件。例如，光瞳中繼100之光學元件的傾斜軸可以適用於提供一經像差校正之經中繼光瞳平面104之任何組態定向。在一項實施例中，光學元件圍繞傾斜軸之旋轉之量值對光瞳中繼100內之所有光學元件係恆定的。另外，情況可係，傾斜軸(例如，非正交組態)之替代定向可至少部分補償單獨或與本文中所描述之像散組合之額外像差(例如，慧形像差或類似者)。在另一實施例中，光學元件繞傾斜軸之旋轉之量值並非對光瞳中繼100內之所有光學元件係恆定的。 圖3F係根據本發明之一或多項實施例之包含兩個正交定位的串接光瞳中繼子系統之光瞳中繼100之一概念視圖，其中各中繼子系統之光學元件沿一共同平面傾斜。在此方面，可不針對中間光瞳平面118處之任何射線完全校正波前像差，但可針對經中繼光瞳平面104處之射線補償波前像差。 在一項實施例中，第一反射光學元件110之第一傾斜軸302及第二反射光學元件112之第二傾斜軸304係平行的。例如，如圖3F中所繪示，第一傾斜軸302及第二傾斜軸304可沿Y軸定向。在另一實施例中，第三反射光學元件114之第三傾斜軸336及第四反射光學元件116之第四傾斜軸338可彼此平行且垂直於第一傾斜軸302及第二傾斜軸304。例如，如圖3F中所繪示，第三傾斜軸336及第四傾斜軸338可沿垂直於Y軸之X-Z平面定向。 圖3係根據本發明之一或多項實施例之與射線相關聯的一系列波前像差曲線圖，該等射線傳播穿過圖3F之第一光瞳中繼子系統106及第二光瞳中繼子系統108且亦穿過圖3B之第一場平面120之點306至314。在一項實施例中，波前像差曲線圖360及波前像差曲線圖362繪示分別沿穿過輸入光瞳平面102中之中心點306之射線的PY 及PX 方向的波前像差。在另一實施例中，波前像差曲線圖364及波前像差曲線圖366繪示分別沿穿過左上象限點308之射線之PY 及PX 方向的波前像差。在另一實施例中，波前像差曲線圖368及波前像差曲線圖370繪示分別沿穿過右上象限點310之射線之PY 及PX 方向的波前像差。在另一實施例中，波前像差曲線圖372及波前像差曲線圖374繪示分別沿穿過右下象限點312之射線之PY 及PX 方向的波前像差。在另一實施例中，波前像差曲線圖376及波前像差曲線圖378繪示分別沿穿過左下象限點314之射線之PY 及PX 方向的波前像差。 例如，如在波前像差曲線圖360至378中所見，可針對穿過光瞳中繼100之所有光藉由第二光瞳中繼子系統108之光學元件至少部分校正由第一光瞳中繼子系統106之光學元件引發之像差。本文中應注意，在經中繼光瞳平面104處之經像差校正中繼平面可展現未由光瞳中繼100內之光學元件之定向完全補償的一些像差。在此方面，如圖3G中所繪示，波前像差曲線圖360至378可展現額外殘餘像差。在一項實施例中，任何殘餘像差係在光瞳中繼100之容限內，使得經中繼光瞳平面104之中繼平面可被視為經像差校正。在另一實施例中，光瞳中繼100包含一或多個額外中繼子系統以進一步補償由第一光瞳中繼子系統106及/或第二光瞳中繼子系統108引發之像差。 光瞳中繼100可以任何放大率提供經中繼光瞳平面104。圖4係根據本發明之一或多項實施例之具有一非統一放大率之一光瞳中繼100的一透視圖。在一項實施例中，第一反射光學元件110具有一焦距FA ，第二反射光學元件112具有一焦距FB ，第三反射光學元件114具有一焦距FC 及第四反射光學元件116具有一焦距FD 。 以一「F-F」組態之一光瞳中繼子系統(例如，第一光瞳中繼子系統106、第二光瞳中繼子系統108或類似者)之一放大率可與中繼子系統內之光學元件之焦距的比率相關。例如，中間光瞳平面118處之中間影像相對於輸入光瞳平面102處之物件的一放大率可被描述為FB /FA 。作為另一實例，經中繼光瞳平面104處之中繼平面相對於中間光瞳平面118處之中間影像的一放大率可被描述為FD /FC 。此外，光瞳中繼100之總放大率可係(FB FD )/(FA FC )。藉由另一實例，第一光瞳中繼子系統106及第二光瞳中繼子系統108可具有相同焦距，使得FA =FC ，FB =FD ，且光瞳中繼100之總放大率可係FB 2 /FA 2 。 如先前所描述，可利用根據本文中之實施例描述之一光學中繼(例如，光瞳中繼100、一場平面中繼或類似者)作為一外部光學系統之一部分。圖5A係根據本發明之一或多項實施例之包含一第一光學中繼系統502及一第二光學中繼系統504之一度量系統500 (例如，一顯微鏡、一散射儀、一角度解析散射儀或類似者)的一概念視圖。例如，第一光學中繼系統502及第二光學中繼系統504可各包含光瞳中繼100之例項。 在一項實施例中，度量系統500包含用以產生一照明光束508之一照明源506。在另一實施例中，度量系統500可包含經組態以將照明光束508引導至一樣品512之一物鏡510。在另一實施例中，度量系統500包含沿一照明路徑514以將照明光束508引導至樣品512之一或多個光學元件。在另一實施例中，度量系統500與一分光器516以磊晶模式(epi-mode)組態，使得物鏡510既將照明光束508引導至樣品512又收集自樣品512發出之輻射。在另一實施例中，度量系統500包含沿一收集路徑518以接收來自樣品512之經收集輻射且將經收集輻射引導至一偵測器520之一或多個照明光學器件。 第一光學中繼系統502可為度量系統500之一照明臂(例如，作為照明路徑514之部分或類似者)提供一光學中繼。在一項實施例中，第一光學中繼系統502在一照明平面521處將來自照明源506之照明中繼至一目標中繼平面523 (例如，物鏡510之後焦平面或類似者)。例如，照明平面521可包含一光瞳平面(例如，一照明透鏡522之後焦平面)。在此方面，度量系統500可用臨界照明照明樣品512。藉由另一實例，照明平面521可包含照明源506之一影像，使得物鏡510可提供樣品512之科勒(Köhler)照明。 在另一實施例中，第二光學中繼系統504可為度量系統500之一收集臂(例如，作為收集路徑518之部分或類似者)提供一光學中繼。例如，物鏡510可將自樣品發出之輻射引導至目標中繼平面523 (例如，物鏡510之後焦平面或類似者)。此外，如圖5A中所繪示，第二光學中繼系統504可在目標中繼平面523處將自樣品512發出之輻射中繼至一偵測器中繼平面525。例如，如圖5A中所繪示，偵測器中繼平面可定位在偵測器520處。在此方面，可在偵測器520上捕獲來自樣品512之輻射之角度分佈。藉由另一實例，儘管未展示，然一額外透鏡可基於偵測器光瞳平面525而在偵測器520上提供樣品512之一影像。 第一光學中繼系統502及第二光學中繼系統504可具有適用於產生經像差校正中繼平面之任何組態。例如，第一光學中繼系統502及/或第二光學中繼系統504可(但不必需)經組態以產生經部分像差校正之一中間中繼平面527 (例如，如圖3D中所繪示)或未經部分像差校正之一中間中繼平面(例如，如圖3F中所繪示)。 在另一實施例中，一光學中繼子系統(例如，第一光瞳中繼子系統106、第二光瞳中繼子系統108或類似者)可由多個中繼系統共用。圖5B係根據本發明之一或多項實施例之包含兩個光學中繼的度量系統500之一概念視圖，其中兩個光學中繼共用一光學中繼子系統。在一項實施例中，如圖5B中所繪示，度量系統500包含定位於照明源506與分光器516之間之一照明中繼子系統524、定位於分光器516與物鏡510之間之一共用中繼子系統526及定位於分光器516與偵測器520之間之一收集中繼子系統528。 例如，照明中繼子系統524、收集中繼子系統528及/或共用中繼子系統526共同之一中間中繼平面527可定位在分光器516附近。因此，照明中繼子系統524及共用中繼子系統526可一起為樣品512之照明提供一照明平面521 (例如，一照明光瞳平面、照明源之一影像或類似者)之一經像差校正中繼。相應地，中間中繼平面527處由照明源506產生之照明可進一步由共用中繼子系統526進一步中繼至一目標中繼平面523。在此方面，物鏡510可用照明(諸如但不限於臨界照明或科勒照明)之任何分佈照明樣品512。 藉由另一實例，共用中繼子系統526及收集中繼子系統528可一起提供自樣品512發出至偵測器520之輻射之一經像差校正中繼。在一項例項中，(例如，在目標中繼平面523處)可將與來自樣品512之輻射之角度分佈相關聯的一光瞳平面中繼至一偵測器中繼平面525。例如，如圖5B中所繪示，偵測器520可定位在偵測器中繼平面525處。在另一例項中，儘管未展示，然一額外透鏡可基於偵測器光瞳平面525而在偵測器520上提供樣品512之一影像。 照明中繼子系統524、收集中繼子系統528及共用中繼子系統526可包含適用於產生經像差校正中繼平面之光學元件之任何組態。在一項實施例中，照明中繼子系統524、收集中繼子系統528及共用中繼子系統526之各者可包含具有垂直傾斜軸以至少部分針對與至少兩個光學元件之傾斜定向相關聯之像差進行校正之至少兩個光學元件。此外，共用中繼子系統526可正交於照明中繼子系統524及收集中繼子系統528兩者旋轉，使得由共用中繼子系統526引發之像差正交於由照明中繼子系統524及/或收集中繼子系統528引發之像差。在此方面，可在場之至少一部分(例如，如由圖3C之波形像差曲線圖繪示之一中心部分或類似者)內對中間中繼平面527進行像差校正。例如，照明中繼子系統524可包含具有正交於一第二照明光學元件532之一第二照明傾斜軸之一第一照明傾斜軸的一第一照明光學元件530。藉由另一實例，共用中繼子系統526可包含具有正交於一第四照明光學元件536之一第四照明傾斜軸之一第三照明傾斜軸的一第三照明光學元件534。第三傾斜軸可(但不必需)正交於第二傾斜軸。藉由另一實例，收集中繼子系統528可包含具有正交於一第六照明光學元件540之一第六照明傾斜軸之一第五照明傾斜軸的一第五照明光學元件538。第五傾斜軸可(但不必需)正交於第三傾斜軸。 在另一實施例中，照明中繼子系統524、收集中繼子系統528及共用中繼子系統526之各者可包含具有平行傾斜軸之至少兩個光學元件，但共用中繼子系統526之光學元件之傾斜軸正交於照明中繼子系統524及收集中繼子系統528兩者之傾斜軸。在此方面，在中間影像平面527處形成之中間影像可能未經完全像差校正，但由照明中繼子系統524及共用中繼子系統526之組合產生之中繼平面(例如，在目標中繼平面523處)以及由共用中繼子系統526及收集中繼子系統528之組合產生之偵測器中繼平面525可經像差校正。例如，照明中繼子系統524可包含具有平行於一第二照明光學元件532之一第二照明傾斜軸之一第一照明傾斜軸的一第一照明光學元件530。藉由另一實例，共用中繼子系統526可包含具有正交於第二照明傾斜軸且平行於一第四照明光學元件536之一第四照明傾斜軸之一第三照明傾斜軸的一第三照明光學元件534。藉由另一實例，收集中繼子系統528可包含具有正交於第三照明光學元件534且平行於一第六照明光學元件540之一第六照明傾斜軸之一第五照明傾斜軸的一第五照明光學元件538。 圖5C係根據本發明之一或多項實施例之包含一單個光學中繼系統542的度量系統500之一概念視圖，該單個光學中繼系統542定位於分光器516與物鏡510之間適用於中繼來自照明源506之照明以及自樣品512發出之輻射兩者。在一項實施例中，光學中繼系統542包含經定向以產生一經像差校正中繼之四個傾斜反射光學元件(例如，繞四個或四個以上傾斜軸傾斜)。四個或四個以上傾斜軸可以適於校正由四個傾斜反射光學元件之組態引發之像差的任何組態定向(例如，如圖3D至圖4及相關聯描述中所繪示)。在一項實施例中，光學中繼系統542可將一輸入平面529 (例如，定位在一分光器516附近)中繼至一目標中繼平面523 (例如，物鏡510之後焦平面或類似者)。例如，輸入平面529可包含(但不限於)一照明光瞳平面或照明源506之一影像。在此方面，物鏡510可使用任何類型之照明(諸如(但不限於)臨界照明或科勒照明)來照明樣品512。在另一實施例中，光學中繼系統542可將自定位在目標中繼平面523處之樣品發出之輻射中繼至輸入平面529。例如，可藉由光學中繼系統542中繼與自定位在目標中繼平面523處之樣品512發出之輻射的角度分佈相關聯之一光瞳平面。此外，如圖5C中所繪示，一額外透鏡544可基於輸入平面529處自樣品512發出之輻射而在偵測器520上提供樣品512之一影像。 本文中應注意，圖5A至圖5C中之光瞳中繼100之特定實施例的描述為闡釋性目的而提供且不應解釋為限制本發明。在一般意義上，度量系統500可包含以適用於提供一或多個經像差校正中繼平面之任何組態定向的任何數目個光學元件。例如，度量系統500可包含由任何數目個光學中繼子系統形成之任何數目個光學中繼。 在2011年4月26日發佈之美國專利第7,933,029號及2009年1月13日發佈之美國專利第7,478,019號中大體上描述一種併入多個度量工具之度量系統，該兩案之全文以引用之方式併入本文中。在1997年3月4日發佈之美國專利第5,608,526號中大體上描述基於主要反射光學器件之聚焦光束橢圓偏振術，該案之全文以引用之方式併入本文中。在1999年1月12日發佈之美國專利第5,859,424號中大體上描述使用變跡器來減輕導致照明點散佈超過由幾何光學器件定義之大小之光學繞射之效應，該案之全文以引用之方式併入本文中。藉由2002年8月6日發佈之美國專利第6,429,943號大體上描述具有同時多個入射角照明之高數值孔徑工具之使用，該案之全文以引用之方式併入本文中。 本文中所描述之標的物有時繪示包含於其他組件內或與其他組件連接之不同組件。應理解，此等所描繪架構僅為例示性，且事實上可實施達成相同功能性之許多其他架構。在一概念意義上，用以達成相同功能性之組件之任意配置係有效「相關聯」的，使得達成所要功能性。因此，在本文經組合以達成一特定功能性之任意兩個組件可被視為彼此「相關聯」，使得達成所要功能性，而無關於架構或中間組件。同樣地，如此相關聯之任何兩個組件可被視為彼此「連接」或「耦合」以達成所要功能性，且能夠如此相關聯之任何兩個組件亦可被視為「可耦合」至彼此以達成所要功能性。可耦合之具體實例包含(但不限於)可實體互動及/或實體互動組件及/或可無線互動及/或無線互動組件及/或可邏輯互動及/或邏輯互動組件。 本文中所描述之標的物有時繪示在光學元件之間或穿過光學元件傳播之光線。應瞭解，圖及/或書面描述中之光線之描繪僅為闡釋性之目的提供以繪示透過一光學系統傳播光之特定態樣。然而，應注意，使用光線可能未完全描述透過光學系統傳播光之所有態樣，諸如(但不限於)繞射或干涉效應。應進一步理解：光線之描繪不限制透過一光學系統傳播光之任何態樣。 據信藉由上文描述將理解本發明及許多其伴隨優點，且將明白，可在不脫離所揭示標的或不犧牲全部其重要優點之情況下在組件之形式、構造及配置上作出各種改變。所描述之形式僅係說明性的，且以下發明申請專利範圍意在涵蓋且包含此等改變。此外，將理解，本發明由隨附發明專利申請範圍定義。
100‧‧‧光瞳中繼
102‧‧‧輸入光瞳平面
104‧‧‧經中繼光瞳平面
106‧‧‧第一光瞳中繼子系統
108‧‧‧第二光瞳中繼子系統
110‧‧‧第一反射光學元件
112‧‧‧第二反射光學元件
114‧‧‧第三反射光學元件
116‧‧‧第四反射光學元件
118‧‧‧中間光瞳平面
120‧‧‧第一場平面
122‧‧‧第一組光線
124‧‧‧第一點
126‧‧‧第二組光線
128‧‧‧第二點
130‧‧‧第二場平面
200‧‧‧球形反射光學元件
202‧‧‧焦距
204‧‧‧場平面
206‧‧‧光瞳平面
208‧‧‧傾斜軸
210‧‧‧光學軸
212‧‧‧中心點
214‧‧‧左上象限點
216‧‧‧右上象限點
218‧‧‧右下象限點
220‧‧‧左下象限點
222‧‧‧波前像差曲線圖
224‧‧‧波前像差曲線圖
226‧‧‧波前像差曲線圖
228‧‧‧波前像差曲線圖
230‧‧‧波前像差曲線圖
232‧‧‧波前像差曲線圖
234‧‧‧波前像差曲線圖
236‧‧‧波前像差曲線圖
238‧‧‧波前像差曲線圖
240‧‧‧波前像差曲線圖
302‧‧‧第一傾斜軸
304‧‧‧第二傾斜軸
306‧‧‧中心點
308‧‧‧左上象限點
310‧‧‧右上象限點
312‧‧‧右下象限點
314‧‧‧左下象限點
316‧‧‧波前像差曲線圖
318‧‧‧波前像差曲線圖
320‧‧‧波前像差曲線圖
322‧‧‧波前像差曲線圖
324‧‧‧波前像差曲線圖
326‧‧‧波前像差曲線圖
328‧‧‧波前像差曲線圖
330‧‧‧波前像差曲線圖
332‧‧‧波前像差曲線圖
334‧‧‧波前像差曲線圖
336‧‧‧第三傾斜軸
338‧‧‧第四傾斜軸
340‧‧‧波前像差曲線圖
342‧‧‧波前像差曲線圖
344‧‧‧波前像差曲線圖
346‧‧‧波前像差曲線圖
348‧‧‧波前像差曲線圖
350‧‧‧波前像差曲線圖
352‧‧‧波前像差曲線圖
354‧‧‧波前像差曲線圖
356‧‧‧波前像差曲線圖
358‧‧‧波前像差曲線圖
360‧‧‧波前像差曲線圖
362‧‧‧波前像差曲線圖
364‧‧‧波前像差曲線圖
366‧‧‧波前像差曲線圖
368‧‧‧波前像差曲線圖
370‧‧‧波前像差曲線圖
372‧‧‧波前像差曲線圖
374‧‧‧波前像差曲線圖
376‧‧‧波前像差曲線圖
378‧‧‧波前像差曲線圖
500‧‧‧度量系統
502‧‧‧第一光學中繼系統
504‧‧‧第二光學中繼系統
506‧‧‧照明源
508‧‧‧照明光束
510‧‧‧物鏡
512‧‧‧樣品
514‧‧‧照明路徑
516‧‧‧分光器
518‧‧‧收集路徑
520‧‧‧偵測器
521‧‧‧照明平面
522‧‧‧照明透鏡
523‧‧‧目標中繼平面
524‧‧‧照明中繼子系統
525‧‧‧偵測器中繼平面/偵測器光瞳平面
526‧‧‧共用中繼子系統
527‧‧‧中間中繼平面/中間影像平面
528‧‧‧收集中繼子系統
529‧‧‧輸入平面
530‧‧‧第一照明光學元件
532‧‧‧第二照明光學元件
534‧‧‧第三照明光學元件
536‧‧‧第四照明光學元件
538‧‧‧第五照明光學元件
540‧‧‧第六照明光學元件
542‧‧‧光學中繼系統
544‧‧‧額外透鏡
PX‧‧‧方向
PY‧‧‧方向
熟習此項技術者可藉由參考附圖而更佳地理解本發明之諸多優點，其中： 圖1係根據本發明之一或多項實施例之一光瞳中繼的一概念視圖。 圖2A係根據本發明之一或多項實施例之一球形離軸反射光學元件的一概念視圖。 圖2B係根據本發明之一或多項實施例之一場平面的一概念視圖。 圖2C係根據本發明之一或多項實施例之與自圖2B的場平面之點發出之射線相關聯的一系列波前像差曲線圖。 圖3A係根據本發明之一或多項實施例之包含反射球形光學元件之一光瞳中繼系統的一透視圖，該等反射球形光學元件經定向以為經中繼光瞳場之至少一中心部分提供像差校正。 圖3B係根據本發明之一或多項實施例之一場平面的一概念視圖。 圖3C係根據本發明之一或多項實施例之與傳播穿過圖3B的場平面之點之射線相關聯的一系列波前像差曲線圖。 圖3D係根據本發明之一或多項實施例之包含兩個串接光學中繼子系統之一光瞳中繼的一透視圖，其中球形光學元件經定向以產生針對傳播穿過圖3B之場平面之射線之全場之一經像差校正中繼平面。 圖3E係根據本發明之一或多項實施例之與射線相關聯的一系列波前像差曲線圖，該等射線傳播穿過一第一光瞳中繼子系統及一第二光瞳中繼子系統，且亦穿過圖3B之場平面之點。 圖3F係根據本發明之一或多項實施例之包含兩個正交定位之串接光學中繼子系統之一光瞳中繼的一概念視圖，其中各中繼子系統之光學元件沿一共同平面傾斜。 圖3G係根據本發明之一或多項實施例之與射線相關聯的一系列波前像差曲線圖，該等射線傳播穿過一第一光瞳中繼子系統及一第二光瞳中繼子系統，且亦穿過圖3B之場平面之點。 圖4係根據本發明之一或多項實施例之具有一非統一放大率的一光瞳中繼系統之一透視圖。 圖5A係根據本發明之一或多項實施例之包含一第一光學中繼系統及一第二光學中繼系統的一度量系統之一概念視圖。 圖5B係根據本發明之一或多項實施例之包含兩個光學中繼的一度量系統之一概念視圖，其中該兩個光學中繼共用一光學中繼子系統。 圖5C係根據本發明之一或多項實施例之包含一單個光學中繼系統的一度量系統之一概念視圖，該單個光學中繼系統適用於中繼來自一照明源之照明以及自一樣品發出之輻射兩者。

Claims (29)

  1. 一種光學中繼系統，其包括： 四個或四個以上反射光學元件，其等以一傾斜組態定向，其中該四個或四個以上反射光學元件之各者繞四個或四個以上傾斜軸之一者傾斜，其中該四個或四個以上傾斜軸經定向以校正由該傾斜組態引發之像差。
  2. 如請求項1之光學中繼系統，其中該四個或四個以上反射光學元件包括： 至少一個球形反射光學元件。
  3. 如請求項1之光學中繼系統，其中該四個或四個以上傾斜軸經定向以校正像散或慧形像差之至少一者。
  4. 如請求項1之光學中繼系統，其中該傾斜組態係一無視障組態。
  5. 如請求項1之光學中繼系統，其中該四個或四個以上反射光學元件提供一輸入光學平面至一輸出中繼平面之一無焦中繼。
  6. 如請求項5之光學中繼系統，其中該輸入光學平面係一光瞳平面。
  7. 如請求項1之光學中繼系統，其中該四個或四個以上反射光學元件包括： 一第一光學中繼子系統，其中該第一光學中繼子系統經組態以將一輸入光學平面中繼至一中間中繼平面，其中該第一光學中繼子系統包含繞一第一傾斜軸傾斜之一第一反射光學元件及繞一第二傾斜軸傾斜之一第二反射光學元件；及 一第二光學中繼子系統，其中該第二光學中繼子系統經組態以將該中間中繼平面中繼至一輸出中繼平面，其中該第二光學中繼子系統包含繞一第三傾斜軸傾斜之一第三反射光學元件及繞一第四傾斜軸傾斜之一第四反射光學元件。
  8. 如請求項7之光學中繼系統，其中該第二光學中繼子系統經定向以校正由該第一光學中繼子系統引發之像差。
  9. 如請求項7之光學中繼子系統，其中該第二光學中繼子系統相對於該第一光學中繼子系統而繞該第一光學中繼子系統及該第二光學中繼子系統共同之一光學軸旋轉。
  10. 如請求項9之光學中繼系統，其中該第二光學中繼子系統相對於該第一光學中繼子系統而繞該第一光學中繼子系統及該第二光學中繼子系統共同之該光學軸旋轉90度，使得該輸出中繼平面經像差校正。
  11. 如請求項7之光學中繼系統，其中該第二傾斜軸正交於該第一傾斜軸以至少部分校正由該第一反射光學元件引發之像差，其中該第四傾斜軸正交於該第三傾斜軸以至少部分校正由該第三反射光學元件引發之像差。
  12. 如請求項7之光學中繼系統，其中該第一傾斜軸平行於該第二傾斜軸，其中該第三傾斜軸正交於該第二傾斜軸，其中該第三傾斜軸平行於該第四傾斜軸。
  13. 一種度量系統，其包括： 一照明源； 一光學中繼系統，其包括以一傾斜組態定向之四個或四個以上反射光學元件，其中該四個或四個以上反射光學元件之各者繞四個或四個以上傾斜軸之一者傾斜，其中該四個或四個以上傾斜軸經定向以校正由該傾斜組態引發之像差； 一物鏡，其中該光學中繼系統經組態以在一輸入平面處將來自該照明源之照明中繼至一目標中繼平面，其中該物鏡經組態以在該中繼平面處將來自該照明源之該照明引導至一樣品，其中該物鏡經組態以將自該樣品發出之輻射引導至該目標中繼平面，其中該光學中繼系統經組態以在該中繼平面處將自該樣品發出之該輻射中繼至該輸入平面； 一偵測器；及 一或多個收集光學元件，其或其等經組態以在該中繼平面處將自該樣品發出之該輻射引導至該偵測器。
  14. 如請求項13之度量系統，其中該四個或四個以上反射光學元件包括： 至少一個球形反射光學元件。
  15. 如請求項13之度量系統，其中該四個或四個以上傾斜軸經定向以校正像散或慧形像差之至少一者。
  16. 如請求項13之度量系統，其中該傾斜組態係一無視障組態。
  17. 如請求項13之度量系統，其中該光學中繼系統係一無焦光瞳中繼系統。
  18. 如請求項13之度量系統，其中該四個或四個以上反射光學元件包括： 一第一光學中繼子系統，其中該第一光學中繼子系統包含繞一第一傾斜軸傾斜之一第一反射光學元件及繞一第二傾斜軸傾斜之一第二反射光學元件；及 一第二光學中繼子系統，其中該第二光學中繼子系統包含繞一第三傾斜軸傾斜之一第三反射光學元件及繞一第四傾斜軸傾斜之一第四反射光學元件。
  19. 如請求項18之度量系統，其中該第二光學中繼子系統經定向以校正由該第一光學中繼子系統引發之像差。
  20. 如請求項18之度量系統，其中該第二光學中繼子系統相對於該第一光學中繼子系統而繞該第一光學中繼子系統及該第二光學中繼子系統共同之一光學軸旋轉。
  21. 如請求項20之度量系統，其中該第二光學中繼子系統相對於該第一光學中繼子系統而繞該第一光學中繼子系統及該第二光學中繼子系統共同之該光學軸旋轉90度，使得該輸出中繼平面經像差校正。
  22. 如請求項18之度量系統，其中該第二傾斜軸正交於該第一傾斜軸以至少部分校正由該第一反射光學元件引發之像差，其中該第四傾斜軸正交於該第三傾斜軸以至少部分校正由該第三反射光學元件引發之像差。
  23. 如請求項18之度量系統，其中該第一傾斜軸平行於該第二傾斜軸，其中該第三傾斜軸正交於該第二傾斜軸，其中該第三傾斜軸平行於該第四傾斜軸。
  24. 一種度量系統，其包括： 一照明源； 一物鏡； 一偵測器； 一第一光學中繼子系統，其中該第一光學中繼子系統包含繞一第一傾斜軸傾斜之一第一反射光學元件及繞一第二傾斜軸傾斜之一第二反射光學元件，其中該第一光學中繼子系統經組態以在一照明平面處將來自該照明源之照明中繼至一中間中繼平面； 一第二光學中繼子系統，其中該第二光學中繼子系統包含繞一第三傾斜軸傾斜之一第三反射光學元件及繞一第四傾斜軸傾斜之一第四反射光學元件，其中該第二光學中繼子系統經組態以在該中間中繼平面處將來自該照明源之該照明中繼至一目標中繼平面，其中該第一反射光學元件、該第二反射光學元件、該第三反射光學元件及該第四反射光學元件以一第一傾斜組態定向，其中該第一傾斜軸、該第二傾斜軸、該第三傾斜軸及該第四傾斜軸經定向以校正由該第一傾斜組態引發之像差，其中該物鏡經組態以將來自該照明源之該照明引導至一樣品，其中該物鏡經組態以將自該樣品發出之輻射引導至一目標中繼平面，其中該第二光學中繼子系統經組態以在該目標中繼平面處將自該樣品發出之該輻射中繼至該中間中繼平面；及 一第三光學中繼子系統，其中該第三光學中繼子系統包含繞一第五傾斜軸傾斜之一第五反射光學元件及繞一第六傾斜軸傾斜之一第六反射光學元件，其中該第三光學中繼子系統經組態以在該中間中繼平面處將自該樣品發出之該輻射中繼至該偵測器，其中該第三反射光學元件、該第四反射光學元件、該第五反射光學元件及該第六反射光學元件以一第二傾斜組態定向，其中該第三傾斜軸、該第四傾斜軸、該第五傾斜軸及該第六傾斜軸經定向以校正由該第二傾斜組態引發之像差。
  25. 如請求項24之度量系統，其中該第一反射光學元件、該第二反射光學元件、該第三反射光學元件、該第四反射光學元件、該第五反射光學元件或該該六反射光學元件之至少一者包括： 一球形反射光學元件。
  26. 如請求項24之度量系統，其中該第一傾斜組態或該第二傾斜組態之至少一者包括： 一無視障組態。
  27. 如請求項24之度量系統，其中該第二光學中繼子系統相對於該第一光學中繼子系統而繞該第一光學中繼子系統及該第二光學中繼子系統共同之一光學軸旋轉。
  28. 如請求項27之度量系統，其中該第二光學中繼子系統相對於該第三光學中繼子系統而繞該第三光學中繼子系統及該第二光學中繼子系統共同之一光學軸旋轉。
  29. 如請求項28之度量系統，其中該第二傾斜軸正交於該第一傾斜軸以至少部分校正由該第一反射光學元件引發之像差，其中該第四傾斜軸正交於該第三傾斜軸以至少部分校正由該第三反射光學元件引發之像差，其中該第六傾斜軸正交於該第五傾斜軸以至少部分校正由該第五反射光學元件引發之像差。
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