Осветитель для проекционной оптической печати Советский патент 1989 года по МПК G03B27/32 

/2 ,

//SK г( f

2S

SD

Ю

Ю

15 гогпггз

фие.1

/150

Изобретение относится к оптически системам, может найти применение в микроэлектронике в проекционных установках экспонирования и является усо вершенствованием изобретения по авт. св. № 1444694,

Целью изобретения является увеличение интенсивности излучения рабочей области спектра при одновременно уменьшении интенсивности излучения в видимой и ИК-области спектра.

На фиг.1 изображена оптическая схема осветителя5 на фиг.2 - график распределения освещенности в плос- кости фотошаблона; на фиг.З - вариан вьшолнения оптической схемы.

Осветитель содержит источник 1 света, например ртутную дуговую лампу, коллектор 2 (эллипсоидальньй отражатель), зеркало 3 с селективным покрытием, отражающим, например, 97% излучения рабочей области спектра и пропускающим более 75% излучения ИК-области спектра, располо- женное на расстоянии 1,54f| от коллетора, где ц - фокусное расстояние коллективной линзы, тепловой фильтр 4, коллективную линзу 5, расположенную во второй фокальной плоскости коллектора, фокусное расстояние fj, которой удовлетворяет соотношению

0., 0,,, где f,,- - сЬокусное расстояние объOD

ектива 6.

Объектив 6 с отрицательной дис- торсией, содержащий, например, отрицательный мениск 7, обращенный вогнутостью к коллективной линзе 5, положительную линзу 8, отрицатель- ньй мениск 9, обращенньй вогнутостью к коллективной линзе 5, и положительную линзу 10, выполненные из кварцевого стекла, причем величина отрицательной дисторсии определяется из выражения

,1

ЛУ

об

размер изображения;

изменение размера изображения вследствие дисторсии; апертурньй угол во второй фокальной плоскости коллектора;

изменение апертурного угла при изменении расстояния от оптической оси;

с

1 о

15

20 25 30

35

0

5

0

5

2

зеркало 11 с селективным покрытие. . отражающим, нагфимер, 97% излучен ия рабочей области спектра и пропускающим более 75% излучения в видимой и ИК-области спектра, расположенное за объективом 6 на расстоянии от яего, равном 0,78 f, световой интегратор 12, вьшолненный в виде блока сферических линз прямоугольной или квадратной формы из кварцевого стекла, фокальные отрезки которых равны нулю, а апертурньй угол удовлетворяет соотношению О, 12 sinoi 0,3, апер- турную диафрагму 13, полевую плосковыпуклую линзу 14, выполненную из кварцевого стекла, полосовой фильтр 15, пропускающий рабочую линию спектра, элемент 16 изменения равномерности освещенности в виде блока асферических линз с отрицательной дистор- сией, состоящий, например, из двух менисковых линз, выполненных из кварцевого стекла и обращенньк вогнутостью к полосовому фильтру, при этом величина отрицательной дисторсии менисковых линз корректирует равномерность освещенности в плоскости фотошаблона, а сферические поверхности этих линз исправляют сфери- ческую аберрацию в изображении апер- турной диафрагмы (возможно выполнение элемента 16 в виде одиночной двояковыпуклой асферической линзы 16 (фиг.З), полевую диафрагму 17 с автоматически изменяемым положением шторок, расположенную за элементом 16 изменения равномерности освещенности на расстоянии от него, равном 0,1-0,4 фокусного расстояния полевой линзы 14, объектив 18, состоящий, например, из плоековыпуклой линзы 19, положительного мениска 20, обращенного вы- пуклостью к полевой диафрагме 17, отрицательной линзы 21, положительной линзы 22 и плосковыпуклой линзы 23,обращенного вьшуклостью к полевой диафрагме 1/, и расположенньй за полевой диафрагмой 17 на расстоянии от нее, определяемом из выражения

S F/V + Зр,

где F - фокусное расстояние объектива 18;

Sp- передний фокальньй отрезок, V - уве личение, с которым полевая диафрагма 17 передается в плоскость фотошаблона,

зеркало 24, отражающее не менее 95% излучения рабочей области спектра, расположенное перед конденсатором 25 на расстоянии от него, равном 1,58 fj и конденсор 25, состоящий из плосковыпуклых линз, например, выполненных из кварцевого стекла и обращенных выпуклостью друг к другу (возможно выполнение конденсора в виде одиночной, например, плосковьтуклой линзы 25 (фиг.З).

Осветитель работает следующим образом.

Свет от источника 1, отраженный от эллипсоида 2 и зеркала 3 с селективным покрытием, проходит через тепловой фильтр 4 и фокусируется на первой поверхности коллективной линзы 5, которая передает изображение эллипсоида 2 во входной зрачок объектива 6. На первую поверхность коллективной линзы падает световой поток с переменной числовой апертурой, величина которой для осевой точки о1 , а для крайней точки пучка о;, , изменение числовой апертуры

Л(у1 -о,;,,

вызывает уменьшение светового потока в крайних зонах пучка. Объектив 6 передает изображение первой поверхности коллективной линзы 5, отраженное от зеркала 11, на первую поверхность светового интегратора 12, при этом падение светового потока в крайних зонах компенсируется его увеличением за счет отрицательной дис- торсии. Положительная линза 14 передает совмещенные изображения первой поверхности всех растровых линз интегратора 12 в плоскость полевой диафрагмы 17, при этом изображение апертурной диафрагмы 13, расположенной на вьгходной поверхности интегратора 12, передается посредством блока асферических линз 16 в плоскость входного зрачка объектива 18, а затем посредством объектива 18 и конденсора 25 после отражения от зеркала 24 - во входной зрачок проекционного объектива (не показан). Тепловой фильтр 4, полосовой фильтр 15 и интерференционные покрытия зеркал вырезают из спектрального излучения источника рабочую линию спектра „ Изображение палевой диафрагмы 17

8126

передается обьективом 18 в плоскоегь фотошаблона.

Применение осветителя дает возможность увеличить интенсивность излучения в рабочей области спектра и уменьшить температурньй нагрев ПФО

до величины 0,1 . 10 Формула изобретения

Осветитель для проекционной оптической печати по авт. св. № 1444694, отличающийся тем, что, с целью увеличения интенсивности излучения в рабочей области спектра при одновременном уменьшении интенсивности излучения в видимой и ИК- области спектра, в него введены коллективная линза, расположенная во второй фокальной плоскости коллектора, второй объектив с отрицательной дисторсией, расположенный за коллективной линзой на расстоянии от нее 0,29 f, где f - фокусное расстояние коллективной линзы, и три зеркала с селективным покрытием, одно из которых расположено за коллектором на расстоянии от него 1,54f,, второе - за вторым объективом на расстоянии от него 0,78 f, а третье - перед конденсором на расстоянии от него 1,58 f,, причем фокусное расстояние коллективной линзы удовлетворяет условию

О О foe к 005 f,B, где fflg - фокусное расстояние объектива, величина отрицательной дисторсии

лу

У

второго объектива определяется

из выражения ду uot

45

У

об

где у - размер изображения,

Л у - изменение размера изображения вследствие дисторсии;

с - апертурный угол во второй фокальной плоскости коллектора;

изменение апертурного угла при изменении расстояния от оптической оси,

а световой интегратор расположен от второго зеркала на расстоянии 0,63 fj.

W/f.

Изобретение относится к оптическим системам и может найти применение в микроэлектронике, а именно в проекционных системах экспонирования. Цель изобретения - увеличение интенсивности излучения в рабочей области спектра при одновременном уменьшении интенсивности излучения в видимой и ИК-области спектра. Для достижения поставленной цели в устройство введены коллективная линза 5, фокусное расстояние которой F_к удовлетворяет соотношению 0,04 F_об ≤ F_к ≤ 0,05 F_об, где F_об - фокусное расстояние второго объектива 6, расположенного за коллективной линзой на расстоянии от нее равном 0,29 F_к, величина отрицательной дисторсии которого определяется из выражения ΔY¹/Y¹ = Δα/α, где Y¹ - размер изображения

ΔY¹ - изменение размера изображения вследствие дисторсии

α - апертурный угол во второй фокальной плоскости коллектора

Δ α - изменение апертурного угла при изменении расстояния от оптической оси, и три зеркала с селективным покрытием 3,11,24, первое из которых расположено за коллектором 2, второе - за объективом 6, а третье - перед конденсором 25. 3 ил.

ji

0 Ю 20 3ff ifO 50 fO 70

Фие.1

V

LJ L J4

i P

J Щ 8 wт

IIт

ji

20

,l

9 W

13 W ZJ 23

I

25