Монохроматический объектив Советский патент 1983 года по МПК G02B5/32 

(тll fH (.(-m .(i M 2/. jLVi iiill i gg ч, ilzl-ii4 e f ,И12/ (114-412.4)

r/i,e ,2i2 V (Ь zi,г г c,j А /. А 2 L М ---cZ i n i -.. 5

, . «ill

( )(

«№n-((

(-)4i%(-i()

-((-nT)

.(-т.

(

,

a толщины плоскопараплельных подложек //л находящихся между объектом и первой линЗОЙ, между линзами и между второй линзой и изображением, равны соответственно

,г -lfъ h((-, iL Л 0.1 пзГп (..± (/1 2fVl- x n,r nil v пт1г«) ;т2Гп | ( 2У2/ . ot| na пгН 41 otf JV к лежит в диапазоне 0,8-1,2; радиусы зон второй дифракционной линзы .,, i/4-ijz (V|a-s-1/E4l z,-l/24)И1г,и/г

МОНОХРОМАТИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ, содержащий две дифракхщонные линзы выполненные в виде зонных пластинок на поверхности плоскопараллельных стеклянных подложек, и апертурную . . диафрагму, отличающий с я тем, что, с целью увеличения поля , высококачественного изображения, вторая дифракционная линза имеет положительную оптическую силу, причем расстояние между линзами ( 2 /, J .ТмУ nJ + 5 , ( где r - радиус i-й зоны; Л - длина волны используемого света,. . где S - расстояние от объекта дб первой ;з1ифракционной линзы; 0/, ,0(.2 - корни системы двух уравнений:. . . й( -Ч /2 L01/ 1 х к1-;)°Г -к:(-пт1 -п ((-iJll(-Й L «2 К)(. .b(.()l-|H-|(-) .,.|i(,..),.o, где n,n,,,n,- показатели преломления плоскопараллельных подложек, расположенных соответствстственно между объектом и первой линзой, между линзагш и между второй линзой и изображениел ем; 00 ХЧ.УЗ.УЗ Приведенные толщины о ел |;л подложек, выбирае1Ф1е в диапазоне от О до П|, от О до О О ДО Пя соответственно; р - коэффициент увеличения объектива; : радиусы зон первой дифрак1щонной линзы 7 7 „ « 1I ГТ о - - гг K. l izMkl4S) ., . (l/% -4/Z2 s (l/Z,-1/2)4

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может найти применение а проекционной фатолитогр фии, системах оптической обработки и формащш, системах волоконной связи. Известны проекционные объективы, создаиные на основе рефракционных и зеркальиьлх оптических элементов Q Эти объективы успешно выполняют свои фушсции однако во многих Случаях их конструкции являются многокомпонент1г 1ми, что затрудняет их изго товле ше и эксплуатацию, а также 1ФИВОДИТ к чрезмерно увеш1ченным габаритам и весу. , , Использование дифракционных (голо графических) линз в качестве компокентод прошсциоиного объектива позво ляет ycTpaimTb указанные недостатки т.е. сделать объектив состря(цим из малого числа компонентов и, как следствие, легким-и компактным. Известен монохроматический объектив, содержа1ций две дифракционные линзы, выполненные в виде зонных пластинок на поверхности пЛоскопараллелЬных .стеклянных подпожек, и апертурную диафрагму, при этом первая линза обладает оптической силой и непосредственно формирует изображёние, а вторая имеет нулевую оптическую силу и выполняет корректирующие функции . Однако для известного объектива характерно недостаточное поле высококачественного изобр 1жения и наличие неустранимой дисторсии. I Целью изобрете1шя является увеличение поля высококачественного изобраяСения (в том числе устранение дисторсии ). -, 31053055 Поставленная цепь достигается . тем, что в монохроматическом объективе, содержащем две дифракционные линзы, выполненные в виде зонных пластинок на поверхности плоскопаралл ь- г ных стеклянных подложек,, и апертуркую диафрагму, вторая дифракционная линза имеет положительную оптическую, силу, причем расстояШе между линзами

l:(%т)(-.««-- «li)- -4l-ii)-;4)l«

..))

) .I где n,n, показатели преломле ния плоскопараллельных подложек, рас . положенных соответственно мелщу объектом и первой линзой, меязду линзами - . . и между второй линзой и изображением Ui iti Уэ приведенные толщины i/zrUz, Wi -iftiY где г, т радиус i й зоны; - длина водны используемого св та.. . . ((-щ-s;l -i7) f .J-JJlL, ., b/t,H|Z4(tlt,) где Z, , Z4 ei.(b2;,; -M 4i-i bsSi - - Ф I, . bpzjl Т) гд o 12.(.-L .,-1 «в/ d-- - ч 4 е 5 - расстояние от объекта до первой дифракционной линзы; ff, корни следующей системы двух уравнений: подложек, выбираемые в диапазоне от О до П|,-от О до п {of,-1) и от О до п соответственно; Г коэффициент увеличения .объектива; 1 радиусы зон первой дифракционной линзы ixj-iiii.sii.,., i Vflti st. ((/,-(;i,) (i|i,-((zt)« ,(l2l2Lb U. etf aV hili.nj et| J к лежит в диапазоне 0,8-1,2; радиусы зон второй дифракционной линзы Ш |н/82 вУ) у1/4- М.вУ )(41«,.1/X41 - - -af{- -4(Hf- i -((,( (.-„). ( IU a толщины гшоск.опараллельных подложек, иаходяищхся между объектом и йервой линзой, между линзами и меж ду второй линзой и изображением,рав ны соответственно ; , Vif V tt4 Ab 4 Йа чертеже показан ход лучей в объективе. Плоскость объекта 1 отображается плоскопарагшельной пластинкой 2 в плоскость первого промежуточного изображения 3. Дифракционная линза 4находится на расстоянии s от объекта и на расстоянии z от первого промежуточного изображения и отобра жает последнее в плоскость второго промежуточного изображения 5, которое находится на расстоя1ши z от линзы и в свою очередь отображается плоскопараллёльной пластинкой 6 в плоскость Третьего промежуточно го изображения 7. Дифракционная лин за 8 находится на расстоянии d от первой дифракционной линзы и на рас стоянии z, от третьего промежуточного изображения и отображает последнее в плоскость четвертого проме жуточного изображения 9, которое на ходится на расстоянии , от второ линзы. Плоскопараллельная пластинка 10 отображает четвертое промежуточное изображение в плоскость изоб ражения объектива 11, которое находится на расстоянии -5 от второй дифракционной линзы. Для реализации объектива достато но двух подложек, однако они могут быть различным образом расположены Разрешение в Диаметр:предметного поля, в пределах которого обеспечивается заданное разрешение, мм 556 . объективе, поэтому рассматривается объектив с тремя плоекопараллельными пластинками. Кроме того, поскольку при перемещении плоскорараллельной пластинки в пределах отведенног ей интервала между другими элемента-ми оптической системы фокусирующие и аберрационные характеристики последней не меняются, конкретные положения подложек в объективе не оговорены. Более того, каждая из подпожек, может быть при необходимости разбита на две или более плоскопараллельные пластинки с общей ТОЛ1ЩНОЙ, равной толщине исходной пластинки. Местоположение апертурной диафрапиы в предлагаемом объективе некритично. Диафрагма может быть помещена в любой плоскости в зависимости от требований к положению входного зрачка объектива и величине светового диаметра линз. Предложенный объектив имеет следующие характеристики: коэффидаент увеличенияразрешение в плоскости объекта О 1,5 мкм; дпина волны используемого света Я 0,44 мкм; поле изображения 2у 60 мм (в плоскости объекта 2 у - 6 мм), причем степень коррекции аберрационных характеристик предложенного объектива позволяет увеличить диаметр рабочего поля до 2 мм, что влечет 11ри этом некоторое увеличение светового диаметра первой линзы, оставляя без изменения все расстояния и параметры второй линзы. Таким образом,.придание положительной оптической силы второй дифракционной линзе объектива позволяет на порядок увеличить диаметр поля высококачественного изображения по сравнению с известным объективом (см.таблицу ).