[發(fā)明專利]未采用非球面鏡的傅立葉透鏡系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810204356.1
• 申請日: 2008-12-10
• 公開（公告）號: CN101509999A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 關(guān)俊;徐榮偉;葛貴臣;李堯;韋學(xué)志;宋海軍
• 申請（專利權(quán)）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G02B13/00
• 分類號: G02B13/00
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所
• 代理人: 屈 蘅;李時云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種傅立葉透鏡系統(tǒng)，且特別涉及一種未采用非球面鏡的傅立 葉透鏡系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在軍事、航空航天、以及其他尖端科技領(lǐng)域有大量的高速圖像處理需求， 其中包括目標(biāo)識別、運動的目標(biāo)跟蹤等。這些需求，在下一代計算機(光子計 算機、量子計算機等)出現(xiàn)之前，單靠目前的電子計算機是難以滿足需求，所 以就出現(xiàn)了目前的光學(xué)信息處理系統(tǒng)與電子計算機結(jié)合的模式來解決這一問 題。在這類光學(xué)信息處理系統(tǒng)中，傅立葉透鏡是其核心子系統(tǒng)。

目前的傅立葉透鏡系統(tǒng)大致可以分為兩類：一類是類似于參考文獻[1](參 考文獻[1]：B.A.F.Blandford，Optical?Instrument?Techniques?PP435～433)和參考 文獻[2](傅立葉變換設(shè)計——王民強)的雙遠(yuǎn)距型及其變型。這類傅立葉透鏡 系統(tǒng)可以使其前后焦點的距離從2f縮小到0.7f左右，從而使整個系統(tǒng)的尺寸較 為緊湊。另一種類型的傅立葉透鏡系統(tǒng)，如參考文獻[3](C.G.Wynne，Optics? Communications，Vol.12，No.3PP.266～274)所示，是采用單片透鏡或兩片透鏡的 系統(tǒng)。這類系統(tǒng)的特點是鏡片數(shù)少，減少裝校等的誤差源，但為了消像差這類 系統(tǒng)不得不采用非球面鏡，這大大提高了加工制造的難度。

總體而言，為了保證傅立葉透鏡的高像質(zhì)的需求，目前的傅立葉透鏡系統(tǒng) 大都是小視場，長焦距系統(tǒng)，絕大多數(shù)的焦距在300mm以上。

在光刻機的離軸對準(zhǔn)系統(tǒng)中，由于該系統(tǒng)是一種精密的目標(biāo)識別和測量系 統(tǒng)，不但要求透鏡結(jié)構(gòu)緊湊而且要保證一定的工作距離。上述第一類的傅立葉 透鏡不能滿足要求，因為這類系統(tǒng)不但結(jié)構(gòu)不夠緊湊，而且其工作距離一般較 小。對于上述第二類的傅立葉透鏡系統(tǒng)來說，由于其采用了非球面鏡，成本較 高。

因此，如何提供一種成像質(zhì)量得到良好保證的傅立葉透鏡系統(tǒng)，并且提高 傅立葉透鏡系統(tǒng)的工作距離，并壓縮其光學(xué)總長，已經(jīng)成為業(yè)界亟待解決的技 術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種未采用非球面鏡的傅立葉透鏡系統(tǒng)，能夠解決上述問題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種未采用非球面鏡的傅立葉透鏡系統(tǒng)， 從物面至像面沿其光軸方向依次包括第一彎月透鏡、第二彎月透鏡以及雙凸透 鏡。第一彎月透鏡凸面朝向像面。第二彎月透鏡凸面朝向像面。其中，該第一 彎月透鏡和該雙凸透鏡之間的沿軸空氣間隙小于20毫米；其中該第一彎月透鏡 的凹面半徑大于300毫米，凸面半徑小于100毫米。

可選的，沿光軸該雙凸透鏡之后還包括采用高折射率、高色散的ZK11平面 透鏡和采用低折射率的石英玻璃的平面透鏡。

可選的，其中該第一彎月透鏡和該雙凸透鏡的材料為ZK7。

可選的，其中該第二彎月透鏡的材料為ZF6。

可選的，其中該第二彎月透鏡的凹面半徑小于100毫米，凸面半徑小于120 毫米。

可選的，其中第一彎月透鏡的凹面半徑為700mm，其中心距離凸面12.1mm， 孔半徑為0.55mm，凸面半徑為33mm，孔半徑為22mm；第二彎月透鏡的凹面 半徑為32.66mm，其中心距離凸面4mm，孔半徑為22mm，凸面半徑為71.78mm， 孔半徑為24mm；雙凸透鏡的第一凸面半徑為295.1mm，其中心距離第二凸面 8.4mm，孔半徑為25.5mm，第二凸面半徑為96.83mm，孔半徑為25.5mm。

可選的，其中在該傅立葉透鏡系統(tǒng)的像面位置，還包括位于像面和光軸的 交點的第一直角反射鏡和將照明光束反射至該第一直角反射鏡的第二直角反射 鏡。

本發(fā)明提出的未采用非球面鏡的傅立葉透鏡系統(tǒng)具有較大數(shù)值孔徑和角視 場，結(jié)構(gòu)緊湊，工作距離較長，本發(fā)明中的傅立葉透鏡系統(tǒng)僅采用表面類型為 球面或平面的透鏡，沒有引入非球面透鏡，從而降低了透鏡的加工、測試和裝 校難度。

附圖說明

圖1所示為前后焦面共軛應(yīng)用的傅立葉變換透鏡系統(tǒng)的示意圖。

圖2所示為本發(fā)明的傅立葉透鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及光路示意圖。

圖3和圖4顯示了本實施例的傅立葉透鏡系統(tǒng)不同視場的傳遞函數(shù)MTF。

圖5所示為本發(fā)明傅立葉透鏡系統(tǒng)的點列圖。

圖6所示為本發(fā)明傅立葉透鏡系統(tǒng)的光程差(OPD)圖。