DE69010868T2 - Mikroskop-Spektrometer mit Cassegrain-Objektiv. - Google Patents

Mikroskop-Spektrometer mit Cassegrain-Objektiv.

Info

Publication number
DE69010868T2
DE69010868T2 DE69010868T DE69010868T DE69010868T2 DE 69010868 T2 DE69010868 T2 DE 69010868T2 DE 69010868 T DE69010868 T DE 69010868T DE 69010868 T DE69010868 T DE 69010868T DE 69010868 T2 DE69010868 T2 DE 69010868T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cassegrain
telescope
inverted
mirror
lens
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69010868T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69010868D1 (de
Inventor
Juichiro Ukon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Horiba Ltd
Original Assignee
Horiba Ltd
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 Horiba Ltd filed Critical Horiba Ltd
Publication of DE69010868D1 publication Critical patent/DE69010868D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69010868T2 publication Critical patent/DE69010868T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/02Objectives
    • G02B21/04Objectives involving mirrors
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/0096Microscopes with photometer devices

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Mikroskop-Spektrometer wie im Oberbegriff von Anspruch 1 angegeben.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Im allgeineinen wird ein Linsensystem unter Verwendung eines Brechungsvorgangs in der Optik eines Mikroskop-Spektrometers verwendet. Jedoch muß in einem Wellenlängenbereich (z.B. einem Bereich von weicher Röntgenstrahlung bis zu Ultraviolettstrahlung oder Infrarotstrahlung), in dem ein solches Linsensystem nicht verwendet werden kann, ein Cassegrain-Objektiv vom Schwarzschild-Typ (nachfolgend als Cassegrain-Objektiv bezeichnet), das zwei zusammengesetzte Teile von Kugelspiegeln aufweist, als Objektiv verwendet werden.
  • Andererseits wird dann, wenn eine elektromagnetische Welle innerhalb dieses Wellenlängenbereichs gemessen wird, insbesondere bei einer Messung des Spektrums, eine Abblendmaske in der Bildebene eines Objektivs angeordnet, um den zu messenden Gengenstand abhängig von den Umständen zu begrenzen, um ein Vermischen mit optischer Information um den zu messenden Gegenstand herum zu vermeiden. Jedoch kann in einem solchen Fall kein Meßelement in der Bildebene angeordnet werden. Daher ist es erforderlich, das Meßelement von der Bildebene beabstandet anzuordnen und Information betreffend die Bildebene über eine Weiterleitungsoptik an das Meßelement zu übertragen.
  • Jedoch wird ein Cassegrain-Spiegelsystem vom Schwarzschild- Typ unter Verwendung von Reflektionsspiegeln auch in dieser Weiterleitungsoptik verwendet. Darüber hinaus kann z.B. bei einem Mikroskop-Infrarotspektrometer ein Hg-Cd-Te-Kristall als Meßelement verwendet werden. Jedoch steigt die Empfindlichkeit des Meßelements dieses Typs umgekehrt proportional zu seinem Volumen an, so daß es so weit wie möglich miniaturisiert wird. Demgemäß ist die Weiterleitungsoptik in Form einer Optik ausgebildet, die ein verkleinertes Bild auf das Meßelement projiziert.
  • Wie es unter Bezugnahme auf Fig. 6 erkennbar ist, die ein Beispiel für ein herkömmliches Mikroskop-Spektrometer zeigt, bezeichnet die Bezugszahl 1 ein Cassegrain-Objektiv, das aus einem Hauptspiegel 4 mit einer Öffnung 2 in seinem mittleren Bereich und mit einer konkaven Fläche, die einem Objekt 3 zugewandt ist, und aus einem Sekundärspiegel 5 mit einer konvexen Spiegelfläche besteht. Der Sekundärspiegel 5 ist zwischen dem Hauptspiegel 4 und dem Objekt 3 so angeordnet, daß die konvexe Spiegelfläche der konkaven Spiegelfläche des Hauptspiegels 4 zugewandt ist. Die Bezugszahl 6 bezeichnet eine Weiterleitungsoptik mit einem Cassegrain- Objektiv-System (nachfolgend als Weiterleitungsoptik mit Cassegrain-Objektiv bezeichnet) mit einem Cassegrain-Spiegel, der hinter dem Cassegrain-Objektiv 1 angeordnet ist. Die Cassegrain-Weiterleitungsoptik 6 besteht aus einem Hauptspiegel 9 mit einer konkaven Spiegelfläche und einer Öffnung 7 in deren mittlerem Bereich. Der Hauptspiegel 9 ist auf der dichter am Hauptspiegel 4 liegenden Seite des Cassegrain-Objektivs 1 so angeordnet, daß seine konkave Spiegelfläche einem Meßelement 8 zugewandt ist. Ferner weist ein Sekundärspiegel 10 der Optik 6 eine konvexe Spiegelfläche auf, und er ist zwischen dem Hauptspiegel 9 und dem Meßelement 8 so angeordnet, daß seine konvexe Spiegelfläche dem Hauptspiegel 9 und dem Sekundärspiegel 5 des Cassegrain- Objektivs 1 zugewandt ist. Darüber hinaus bezeichnet, wie es unter Bezugnahme auf Fig. 6 erkennbar ist, die Bezugszahl 11 eine optische Achse, und die Bezugszahl 12 bezeichnet die Bildebene des Cassegrain-Objektivs 1.
  • Jedoch dient beim vorstehend beschriebenen Cassegrain-Objektiv 1 der Sekundärspiegel 5 im allgemeinen als Pupillenfläche, und Licht, das vom Objekt 3 zum Hauptspiegel 4 läuft, wird durch den Sekundärspiegel 5 ausgeblendet, so daß ein Strahl auf der Pupillenfläche Hohlform mit keinem Strahlabschnitt in seinem mittleren Bereich aufweist, wie in Fig. 7(a) dargestellt. Gemäß Fig. 7(a) bezeichnet A den Durchmesser der Pupille des Cassegrain-Objektivs 1, und B bezeichnet den Durchmesser eines Strahls, der durch den Sekundärspiegel 5 ausgeblendet wird. Dieselbe Situation tritt auch in der Cassegrain-Weiterleitungsoptik 6 auf (siehe Fig. 7(b)). D.h., daß gemäß Fig. 7(b) C den Durchmesser der Pupille der Cassegrain-Weiterleitungsoptik 6 bezeichnet und D den Durchmesser eines Strahls bezeichnet, der vom Sekundärspiegel 10 ausgeblendet wird.
  • Demgemäß ist es erforderlich, um einen vom Objekt 3 auf das Meßelement 8 abgestrahlten Strahl durch Verbinden des Cassegrain-Objektivs 1 mit der Cassegrain-Weiterleitungsoptik 6 wirkungsvoll zu übertragen, daß die Pupillen A, C in diesen zwei Optiken 1, 6 miteinander nach Größe und Ausblendungskoeffizient übereinstimmen. Demgemäß muß beim herkömmlichen Nikroskop-Spektrometer dieses Typs ein Cassegrain-Spiegel mit einer Form, die mit derjenigen des Objektivs übereinstimmt (so eingestellt, daß A = C und B = D beim vorstehend beschriebenen Beispiel gelten), oder ähnlich zu der des Objektivs in der Weiterleitungsoptik, verwendet werden, um eine gute Pupillenanpassung zu erzielen.
  • Jedoch kann der Pupille durch eine solche Maßnahme in der Optik nur dann Anpassung verliehen werden, wenn das Objekt 3 auf der optischen Achse 11 liegt. Wie es durch die Bezugszahl 3' in Fig. 6 dargestellt ist, kann dann, wenn ein Objekt 3' nicht in der optischen Achse 11 liegt, ein von diesem Objekt 3' abgestrahlter Strahl nicht wirkungsvoll zu einem Bild auf dem Meßelement 8 fokussiert werden. Darüber hinaus wird auch, wenn ein Objektiv mit anderer Vergrößerung und numerischer Apertur verwendet wird, dann, wenn sich die Pupille nach Größe und Ausblendkoeffizient unterscheidet, ein vom in der optischen Achse 11 liegenden Objekt 3 abgestrahlter Strahl wegen einer Differenz in der Weiterleitungsoptik hinsichtlich des Ausblendkoeffizienten abgeschattet, oder es läuft z.B. ein Teil des Strahls aus dem Sekundärspiegel heraus und demgemäß kann der Strahl nicht wirkungsvoll übertragen werden. Dies wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben.
  • Fig. 7 zeigt die Form der Pupille im Cassegrain-Objektiv 1 und der Cassegrain-Weiterleitungsoptik 6 im Mikroskop-Spektrometer mit dem in Fig. 6 dargestellten Aufbau, sowie einen effektiven Strahl für den Fall, daß das Objekt in der optischen Achse 11 liegt, und für den Fall, daß das Objekt nicht in der optischen Achse 11 liegt.
  • D.h., daß die Fig. 7(a), (b) die Form der Pupille im Cassegrain-Objektiv 1 und der Cassegrain-Weiterleitungsoptik 6 zeigen, wie oben beschrieben. Da A = C und B = D gelten, wie bereits beschrieben, ist ferner die Projektion der Pupille des Cassegrain-Objektivs 1 auf die Pupille der Cassegrain-Weiterleitungsoptik 6, wenn die Pupillen A, C für das Objekt 3 in der optischen Achse 11 einander überlappen, in Fig. 7(c) dargestellt, und der effektive Strahl, wie er auf das Meßelement 8 übertragen wird, ist in Fig. 7(d) dargestellt. In dieser Fig. 7(d) zeigt der gekreuzte Bereich E den effektiven Strahl, und der weiße Bereich F zeigt den ausgeblendeten Bereich. Wenn dagegen die Pupillen A, C für das Objekt 3', das nicht in der optischen Achse 11 liegt, einander überlappen, ergibt sich eine Projektion der Pupille des Cassegrain-Objektivs 1 auf die Pupille der Cassegrain-Optik 6, wie sie in Fig. 7(e) dargestellt ist, und der effektive Strahl, der auf das Meßelement 8 übertragen wird, ist in Fig. 7(f) dargestellt. In dieser Fig. 7(f) zeigt ein gekreuzter Bereich E' den effektiven Strahl, jedoch ist dieser gekreuzte Bereich E' wesentlich kleiner als der gekreuzte Bereich E. Darüber hinaus ist der weiße Bereich F' deutlich größer als der weiße Bereich F.
  • Kurz gesagt, hat sich herausgestellt, daß das vom Objekt 3' abgestrahlte Strahlenbündel nicht wirkungsvoll in ein Bild auf dem Meßelement 8 fokussiert werden kann, wenn das Objekt 3' nicht in der optischen Achse 11 liegt.
  • Selbstverständlich ist es möglich, einen Parabolspiegel und einen elliptischen Spiegel zu verwenden, um diese Anpassung der Pupillen zu erzielen, anstatt die vorstehend beschriebene Cassegrain-Weiterleitungsoptik 6 zu verwenden.
  • Jedoch muß, da die Weiterleitungsoptik dazu dient, den Strahl vom Cassegrain-Objektiv 1 auf das Meßelement 8 zu übertragen, die numerische Apertur der Weiterleitungsoptik auf der Seite des Bilds dieselbe wie diejenige des Objektivs oder eine größere sein. Dagegen ist es, wie bereits beschrieben, umso vorteilhafter, je kleiner das Meßelement 8 ist, so daß der Verkleinerungsfaktor der Weiterleitungsoptik klein sein muß.
  • Wenn z.B. vorausgesetzt wird, daß der Durchmesser des Meßelements 8 250 um ist, wodurch der Durchmesser des maximalen Meß-Gesichtsfelds 250 um wird, die Vergößerung des Cassegrain-Objektivs 15 ist, die numerische Apertur auf der Seite des Objekts 0,3 ist, die numerische Apertur auf der Seite des Bilds des Cassegrain-Objektivs 1 0,02 ist, wird der Durchmesser des Bilds 3,75 mm. Wenn es beabsichtigt ist, den Strahl vom Cassegrain-Objektiv 1 durch einen elliptischen Spiegel 14 zu empfangen, wie in Fig. 8 dargestellt, um das Bild auf das Meßelement 8 zu fokussieren, beträgt der Verkleinerungsfaktor 1/15, wenn die Brennweite auf der Seite des nahen Brennpunkts des exzentrischen elliptischen Spiegels 14 50 mm beträgt, so daß die Brennweite auf der Seite des fernen Brennpunkts 750 mm wird. Darüber hinaus wird, wenn der Winkel, der zwischen dem Hauptstrahl des von der Pupille des Cassegrain-Objektivs 1 zur Bildebene 12 zum Erzeugen des höchsten Bilds (125 um auf dem Objekt 3) und der optischen Achse gebildet wird, 0,50 beträgt, die Höhe des Hauptstrahls auf dem elliptischen Spiegel 14 ungefähr 6,5 mm. In diesem Fall beträgt die numerische Apertur 0,02, so daß der Durchmesser des Strahls von diesem Objekt 3 ungefähr 30 mm wird und demgemäß der effektive Durchmesser, wie er für den elliptischen Spiegel 14 erforderlich ist, 43 mm oder mehr wird, so daß die Vorrichtung eine große Abmessung aufweist. Ferner steigt die Brennweite auf der Seite des entfernten Brennpunkts des elliptischen Spiegels 14 mit Verringerung des Verkleinerungsfaktors des elliptischen Spiegels 14 an, so daß die Abmessung des Spektrometers insgesamt zunimmt, und insbesondere im Fall eines Infrarotmikroskops tritt der Nachteil auf, daß das Licht vom Cassegrain-Objektiv 1 durch gasförmiges Kohlendioxid und Dampf innerhalb der Luft im optischen Pfad absorbiert wird, so daß die Verwendung des elliptischen Spiegels 14 nicht bevorzugt ist. Ferner ist auch bei anderen Mikroskopen als einem Infrarotmikroskop die Verwendung des elliptischen Spiegels 14 in Anbetracht einer Miniaturisierung der Vorrichtung nicht von Vorteil.
  • Daneben wurde überlegt, einen Parabolspiegel anstelle des vorstehend beschriebenen elliptischen Spiegels 14 zu verwenden. Jedoch sind beim vorstehend beschriebenen Beispiel zwei Parabolspiegel mit Brennweiten von 750 mm und 50 mm erforderlich und demgemäß treten dieselben Schwierigkeiten wie dann, wenn der elliptische Spiegel 14 verwendet wird, auf.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung wurde dadurch erzielt, daß die vorstehend beschriebenen Punkte berücksichtigt wurden, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Mikroskop-Spektrometer zu schaffen, das dazu in der Lage ist, ein Bündel nicht nur von einem in einer optischen Achse liegenden Objekt, sondern auch ein Bündel von einem Objekt, das nicht in der optischen Achse liegt, wirkungsvoll auf ein Meßelement zu übertragen, ohne eine Weiterleitungsoptik großer Abmessung zu verwenden.
  • Um die vorstehend angegebene Aufgabe zu lösen, ist ein erfindungsgemäßes Mikroskop-Spektrometer durch die Merkmale von Anspruch 1 gekennzeichnet.
  • Beim erfindungsgemäßen Mikroskop-Spektrometer mit dem vorstehend angegebenen charakteristischen Aufbau wird, da das Hindernisverhältnis in der Mitte im umgekehrt angeordneten, als Weiterleitungsoptik wirkenden Teleskop kleiner als dasjenige beim Cassegrain-Objektiv ist, auch für einen Strahl von einem Objekt mit vergrößertem Gesichtswinkel für das Cassegrain-Objektiv der Anteil des Strahls, der vom umgekehrt angeordneten Teleskop abgeschattet wird, verringert, und demgemäß kann der Strahl wirkungsvoll an das Meßelement übertragen werden. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Mikroskop-Spektrometer auch mit einem Cassegrain-Objektiv mit anderer Vergrößerung und numerischer Apertur wegen des verringerten Hindernisverhältnisses in der Mitte beim umgekehrt angeordneten Teleskop fertig werden, und demgemäß kann der Strahl wirkungsvoll an das Meßelement übertragen werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Mikroskop-Spektrometer gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
  • Fig. 2 und 3 sind Diagramme, die die Beziehung zwischen der Pupille eines Cassegrain-Objektivs einerseits und der Pupille eines umgekehrt angeordneten Cassegrain-Teleskops andererseits sowie des effektiven Strahls für den Fall, daß ein Objekt in der optischen Achse der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung liegt, und für den Falle daß ein Objekt nicht in der optischen Achse liegt, zeigen;
  • Fig. 4 und 5 sind Blockdiagramme, die jeweils Mikroskop- Spektrometer gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung zeigen;
  • Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das ein herkömmliches Mikroskop-Spektrometer zeigt;
  • Fig. 7 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Pupille eines Cassegrain-Objektivs einerseits und der Pupille eines umgekehrt angeordneten Cassegrain-Teleskops andererseits sowie des effektiven Strahls für den Fall, daß ein Objekt in der optischen Achse der in Fig. 6 dargestellten Vorrichtung liegt, und für den Fall, daß ein Objekt nicht in der optischen Achse liegt, zeigt; und
  • Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres herkömmliches Mikroskop-Spektrometer zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung bezeichnen einige Bezugszahlen in den Fig. 1 bis 5 dieselben Teile oder entsprechende wie in den Fig. 6 bis 8.
  • Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen, die einen Aufbau eines Mikroskop-Spektrometers gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, und in der die Bezugszahl 20 ein umgekehrt angeordnetes Cassegrain-Teleskop als Weiterleitungsoptik zeigt, das hinter der Bildebene 12 eines Cassegrain-Objektivs 1 angeordnet ist. Hierbei ist das umgekehrt angeordnete Teleskop ein solches mit einer Anordnung, die derjenigen eines gewöhnlichen Teleskops entgegengesetzt ist. Die Bildebene ist an einer Position angeordnet, die der Brennweite des Teleskops entspricht, um ein von der Bildebene emittiertes Strahlenbündel in Form paralleler Strahlen zu erhalten. Beim dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Cassegrain-Teleskop umgekehrt angeordnet.
  • Das Cassegrain-Teleskop 20 besteht aus einem Hauptspiegel 21 mit einer konkaven Spiegelfläche mit positiver Brennweite und einem Sekundärspiegel 22 mit einer konvexen Spiegelfläche mit negativer Brennweite, wobei der Hauptspiegel 21 mit einer Öffnung 23 versehen ist, die in seinem mittleren Bereich ausgebildet ist. Die konkave Spiegelfläche des Hauptspiegels 21 zeigt in die Richtung entgegengesetzt zum Cassegrain-Objektiv 1. Darüber hinaus ist der Sekundärspiegel 22 so angeordnet, daß seine konvexe Spiegelfläche in der Richtung der konkaven Spiegelfläche des Hauptspiegels 21 und des Cassegrain-Objektivs 1 zeigt. Zusätzlich steht der Sekundärspiegel 22 etwas näher am Hauptspiegel 21 als es der Brennweite des Hauptspiegels 21 entspricht. Demgemäß wird ein Strahl vom Sekundärspiegel 5 des Cassegrain-Objektivs 1 durch den Selundärspiegel 22 des umgekehrt angeordneten Cassegrain-Teleskops 20 in Richtung des Hauptspiegels 21 reflektiert, und ein auf den Haupstspiegel 21 auftreffender Strahl wird vom Hauptspiegel 21 in Form paralleler Strahlen emittiert.
  • Die Bezugszahl 24 bezeichnet einen hinter dem umgekehrt angeordneten Cassegrain-Teleskop 20 angeordneten Parabolspiegel, und ein Meßelement 8 ist im Brennpunkt des Parabolspiegels 24 angeordnet. Demgemäß werden die parallelen Strahlen vom umgekehrt angeordneten Cassegrain-Teleskop 20 durch den Parabolspiegel 24 so konvergiert, daß sie auf das Meßelement 8 treffen, wobei sie auf dem Meßelement 8 zu einem bestimmten Bild fokussiert werden.
  • Beim Mikroskop-Spektrometer mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau fällt der vom Objekt 3 emittierte Strahl auf den Hauptspiegel 4 des Cassegrain-Objektivs 1, jedoch wird dabei ein Teil des Strahls von dem als Pupille wirkenden Sekundärspiegel 5 ausgeblendet. Der Ausblendungskoeffizient oder das Hindernisverhältnis in der Mitte für den Strahl ist bei diesem Sekundärspiegel 5 groß, mit einem Wert von 0,3 bis 0,4 im Cassegrain-Objektiv 1 vom Schwarzschild-Typ. Der vom Hauptspiegel 4 reflektierte Strahl wird durch den Sekundärspiegel 5 so reflektiert, daß er in ein Bild in der Bildebene 12 des Cassegrain-Objektivs 1 fokussiert wird.
  • Ferner fällt der durch die Bildebene 12 hindurchgestrahlte Strahl auf den Sekundärspiegel 22 des umgekehrt angeordneten Cassegrain-Teleskops 20, und der von der konvexen Spiegelfläche des Sekundärspiegels 22 reflektierte Strahl fällt auf den Hauptspiegel 21, um von diesem in Form paralleler Strahlen emittiert zu werden. Diese parallelen Strahlen werden durch den Parabolspiegel 24 so konvergiert, daß sie in der Bildebene des Meßelements 8 auf ein Bild fokussiert werden, das kleiner als dasjenige in der Bildpbene 12 des Casegrain- Objektivs 1 ist.
  • Im umgekehrt angeordneten Cassegrain-Teleskop 20 stellt dessen Sekundärspiegel 22 jedoch dessen Pupille dar, und das Hindernisverhältnis in der Mitte dieses Sekundärspiegels 22 ist so eingestellt, daß es kleiner als beim Sekundärspiegel 5 des Cassegrain-Objektivs 1 ist, z.B. 0,3 oder weniger. Gleichzeitig wird die Einstellung so ausgeführt, daß die folgenden Beziehungen zwischen dem Cassegrain-Objektiv 1 und dem umgekehrt angeordneten Teleskop 20 gelten: das Hindernisverhältnis in der Mitte des Cassegrain-Objektivs 1 ist größer als dasjenige im umgekehrt angeordneten Teleskop 20; der Durchmesser des Bilds der Pupille des Cassegrain-Objektivs 1, das auf den als Pupille des umgekehrt angeordneten Teleskops 20 wirkenden Sekundärspiegel projiziert wird, ist gleich groß wie der Durchmesser des Sekundärspiegels des umgekehrt angeordneten Teleskops 20 oder kleiner; und das Bild des strahlausblendenden Durchmessers des Cassegrain-Objektivs 1, wie es auf den als Pupille des umgekehrt angeordneten Teleskops 20 wirkenden Sekundärspiegel projiziert wird, ist gleich groß wie der strahlausblendende Durchmesser des umgekehrt angeordneten Teleskops 20 oder größer. Demgemäß wird auch für einen Strahl vom Objektiv 3', das einen grossen Gesichtswinkel für das Cassegrain-Objektiv 1 aufweist, das Ausmaß des Strahlenbündels, das durch das umgekehrt angeordnete Cassegrain-Teleskop 20 ausgeblendet wird, verringert, und demgemäß kann dieser Strahl wirkungsvoll an das Meßelement 8 übertragen werden. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Mikroskop-Spektrometer auch mit einem Cassegrain-Objektiv 1 fertigwerden, das auf der Seite des Objekts eine andere Vergrößerung und numerische Apertur aufweist, und demgemäß kann es das Strahlenbündel wirkungsvoll übertragen.
  • Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen dem Cassegrain-Objektiv 1 und dem umgekehrt angeordneten Cassegrain-Teleskop 20 in der Pupille, sowie das effektive Strahlenbündel für den Fall, daß das Objekt in der optischen Achse 11 liegt, wenn die vorstehend beschriebene Einstellung vorgenommen wurde.
  • D.h., daß die Formen der Pupillen des Cassegrain-Objektivs 1 und des umgekehrten Cassegrain-Teleskops 20 in den Fig. 2(a), (b) dargestellt sind, und daß die Projektion der Pupille des Cassegrain-Objektivs 1 auf die Pupille des umgekehrt angeordneten Cassegrain-Teleskops 20 für den Fall, daß die Pupillen A, C für das in der optischen Achse 11 liegende Objekt 3 einander überlappen, in Fig. 2(c) dargestellt ist. Das effektive Strahlenbündel auf der Pupille des umgekehrt angeordneten Cassegrain-Teleskops 20 vom Cassegrain-Objektiv 1 ist für diesen Fall in Fig. 2(d) dargestellt. Da das Hindernisverhältnis in der Mitte beim umgekehrt angeordneten Cassegrain-Teleskop 20 kleiner als das im Cassegrain- Objektiv 1 ist, weist das effektive Strahlenbündel E dieselbe Größe auf, wie das in Fig. 7(d) dargestellte. Andererseits ist die Projektion der Pupille des Cassegrain-Objektivs 1 auf das umgekehrt angeordnete Cassegrain-Teleskop 20 für den Fall, daß die Pupillen A, C für das Objekt 3', das nicht in der optischen Achse 11 liegt, einander überlappen, in Fig. 2(e) dargestellt. Wie vorstehend beschrieben, ist, da das Hindernisverhältnis in der Mitte beim umgekehrt angeordneten Cassegrain-Teleskop 20 kleiner als dasjenige beim Cassegrain-Objektiv 1 ist, das effektive Strahlenbündel E' für diesen Fall, wie es in Fig. 2(f) dargestellt ist, grösser als das in Fig. 7(f) dargestellte.
  • Darüber hinaus ändert sich im Fall, in dem die Vergrößerung und die numerische Apertur des Cassegrain-Objektivs 1 verändert werden, im allgemeinen die Größe der Pupille, jedoch ändert sich der Ausblendkoeffizient kaum. Die Projektion der Pupille des Cassegrain-Objektivs 1 auf das umgekehrt angeordnete Cassegrain-Teleskop 20 sowie das effektive Strahlenbündel für diesen Fall sind in den Fig. 3(a) bis (f) dargestellt. Die jeweiligen Zeichnungen (a) bis (f) in Fig. 3 entsprechen den jeweiligen Zeichnungen (a) bis (f) in Fig. 2. Bei dem in Fig. 3 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser des ausgeblendeten Bereichs in einer externen Form der Pupille des Cassegrain-Objektivs 1 verringert, jedoch ist der Ausblenddurchmesser in der Pupille des umgekehrt angeordneten Cassegrain-Teleskops 20 kleiner als der Durchmesser des ausgeblendeten Bereichs in einer externen Form der Pupille des Cassegrain-Objektivs 1, so daß das Strahlenbündel des in der optischen Achse 11 liegenden Objekts 3 oder des nicht in der optischen Achse 11 liegenden Objekts 3' nicht stark ausgeblendet wird.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen nicht nur das Strahlenbündel von dem in der optischen Achse 11 liegenden Objekt 3, sondern auch das Strahlenbündel vom nicht in der optischen Achse 11 liegenden Objektiv 3' wirkungsvoll auf das Meßelement 8 übertragen werden. Da die Brennweite des umgekehrt angeordneten Cassegrain-Teleskops 20 klein ist, ist außerdem der Abstand zwischen dem Cassegrain-Objektiv 1 und dem umgekehrt angeordneten Cassegrain-Teleskop 20 verringert, und demgemäß kann das Mikroskop-Spektrometer miniaturisiert werden.
  • Obwohl bei den vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispielen das umgekehrt angeordnete Cassegrain-Teleskop 20 als Weiterleitungsoptik verwendet wurde, kann anstelle dieses umgekehrt angeordneten Cassegrain-Teleskops 20 ein umgekehrt angeordnetes Teleskop verwendet werden, wie es in Fig. 4 und Fig. 5 dargestellt ist.
  • D.h., daß, wie es unter Bezugnahme auf Fig. 4 erkennbar ist, die das bevorzugte Ausführungsbeispiel unter Verwendung eines umgekehrt angeordneten Gregory-Teleskops 30 als Weiterleitungsoptik zeigt, dieses umgekehrt angeordnete Gregory- Teleskop 30 aus einem Hauptspiegel 31 mit einer konkaven Spiegelfläche mit positiver Brennweite und einem Sekundärspiegel 32 mit einer konkaven Spiegelfläche mit positiver Brennweite besteht. Der Hauptspiegel 31 ist mit einer in seinem mittleren Bereich ausgebildeten Öffnung 33 versehen, und seine konkave Spiegelfläche zeigt in die Richtung abgewandt vom Cassegrain-Objektiv 1. Darüber hinaus ist dieser Sekundärspiegel 22 an einer Position angeordnet, die dem Parabolspiegel 24 etwas näher liegt als der Brennpunkt des Hauptspiegels 31, und zwar so, daß seine konkave Spiegelfläche der konkaven Spiegelfläche des Hauptspiegels 31 und dem Cassegrain-Objektiv 1 zugewandt ist.
  • Ferner besteht, wie es unter Bezugnahme auf Fig. 5 erkennbar ist, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel unter Verwendung eines umgekehrt angeordneten Newton-Teleskops 40 als Weiterleitungsoptik zeigt, dieses umgekehrt angeordnete Newton-Teleskop 40 aus einem Hauptspiegel 41 mit einer konkaven Spiegelfläche mit positiver Brennweite und einem Sekundärspiegel 42 in Form eines ebenen Spiegels. Dieser Sekundärspiegel 42 ist diagonal zur optischen Achse 11 so angeordnet, daß seine Spiegelfläche dem Sekundärspiegel 5 eines Cassegrain-Objektivs 1 zugewandt ist. Darüber hinaus ist die konkave Spiegelfläche des Hauptspiegels 41 parallel zur optischen Achse 11 ausgerichtet, um einen vom Sekundärspiegel kommenden Strahl über den Parabolspiegel 24 zum Meßelement 8 zu führen.
  • Der Betrieb des in den vorstehenden Fig. 4 und 5 beschriebenen Mikroskop-Spektrometers ist derselbe wie der des in Fig. 1 dargestellten Mikroskop-Spektrometers, so daß die zugehörige Beschreibung weggelassen wird.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist ein als Weiterleitungsoptik wirkendes umgekehrt angeordnetes Teleskop hinter der Bildebene eines Cassegrain-Objektivs angeordnet, und ein Parabolspiegel zum Sammeln eines Strahlenbündels von diesem umgekehrt angeordneten Teleskop zum Fokussieren eines Bildes auf ein Meßelement ist so beschaffen, daß die folgenden Beziehungen zwischen dem Cassegrain-Objektiv und dem umgekehrt angeordneten Teleskop gelten: das Hindernisverhältnis in der Mitte des Cassegrain-Objektivs ist größer als dasjenige im umgekehrt angeordneten Teleskop; der Durchmesser des Bilds der Pupille des Cassegrain-Objektivs, wie es auf den als Pupille des umgekehrt angeordneten Teleskops wirkenden Sekundärspiegel projiziert wird, ist gleich groß wie der Durchmesser des Sekundärspiegels des umgekehrt angeordneten Teleskops, oder kleiner; und daß das Bild des strahlausblendenden Durchmessers des Cassegrain-Objektivs, wie es auf den als Pupille des umgekehrt angeordneten Teleskops wirkenden Sekundärspiegel projiziert wird, ist gleich groß wie der strahlausblendende Durchmesser des umgekehrt angeordneten Teleskops oder größer, so daß nicht nur ein Strahlenbündel von einem in der optischen Achse liegenden Objekt, sondern auch ein Strahlenbündel von einem nicht in der optischen Achse liegenden Objekt wirkungsvoll auf das Meßelement übertragen werden kann. Ferner ist die zusammengesetzte Brennweite aus den zwei das umgekehrt angeordnete Teleskop zusammensetzenden Spiegeln groß, jedoch ist die optische Pfadlänge selbst kurz, so daß der Abstand zwischen dem Cassegrain-Objektiv und dem umgekehrt angeordneten Teleskop verringert ist und demgemäß das Mikroskop-Spektrometer miniaturisiert werden kann. Demgemäß können Einflüsse durch Absorption des Strahlenbündels vom Cassegrain-Objektiv durch gasförmiges Kohlendioxid und Dampfinnerhalb der Luft im optischen Pfad noch weiter verringert werden, und demgemäß kann eine hochgenaue Messung erzielt werden.
  • Das vorstehend genannte "Hindernisverhältnis in der Mitte" ist wie folgt definiert:
  • - Fläche des mit der Markierung B gekennzeichneten Bereichs Fläche des mit der Markierung A in den Fig. 2(a) und 3(a) gekennzeichneten Bereichs; oder
  • - Fläche des mit der Markierung B gekennzeichneten Bereichs Fläche des mit der Markierung C in den Fig. 2(b) und 3(b) gekennzeichneten Bereichs.

Claims (2)

1. Mikroskop-Spektrometer mit einem Cassegrain-Objektiv (1), gekennzeichnet durch ein umgekehrt angeordnetes Teleskop (20, 30, 40) mit einem Sekundärspiegel (22, 32, 42), der hinter der Bildebene (12) des Cassegrain-Objektivs (1) angeordnet ist; einem Parabolspiegel (24) zum Fokussieren des parallelen Strahlenbündels vom umgekehrt angeordneten Teleskop (20, 30, 40) in ein Bild; und ein Meßelement (8) zum Messen des fokussierten Bilds, wobei das Hindernisverhältnis in der Mitte des Cassegrain-Objektivs (1) größer ist als dasjenige des umgekehrt angeordneten Teleskops (20, 30, 40), wobei der Durchmesser des Bilds der Pupille des Cassegrain-Objektivs (1), wie es auf den Sekundärspiegel (22, 32, 42) projiziert wird, gleich groß ist wie der Durchmesser des Sekundärspiegels (22, 32, 42) oder kleiner, und wobei das Bild des strahlausblendenden Durchmessers des Cassegrain- Objektivs (1), wie es auf den Sekundärspiegel (22, 32, 42) projiziert wird, größer ist als oder gleich groß ist wie der strahlausblendende Durchmesser des umgekehrt angeordneten Teleskops (20, 30, 40).
2. Mikroskop-Spektrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das umgekehrt angeordnete Teleskop ein umgekehrt angeordnetes Cassegrain-Teleskop (20), ein umgekehrt angeordnetes Gregory-Teleskop (30) oder ein umgekehrt angeordnetes Newton-Teleskop (40) ist.
DE69010868T 1989-11-03 1990-10-26 Mikroskop-Spektrometer mit Cassegrain-Objektiv. Expired - Fee Related DE69010868T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1286891A JPH0776745B2 (ja) 1989-11-03 1989-11-03 顕微分光測定装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69010868D1 DE69010868D1 (de) 1994-08-25
DE69010868T2 true DE69010868T2 (de) 1995-02-23

Family

ID=17710340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69010868T Expired - Fee Related DE69010868T2 (de) 1989-11-03 1990-10-26 Mikroskop-Spektrometer mit Cassegrain-Objektiv.

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5136422A (de)
EP (1) EP0433613B1 (de)
JP (1) JPH0776745B2 (de)
DE (1) DE69010868T2 (de)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05134192A (ja) * 1991-05-02 1993-05-28 Hughes Aircraft Co 多数の同時機能を有する光学系
US5631770A (en) * 1994-05-26 1997-05-20 Hughes Danbury Optical Systems, Inc. Reflective scanning telescopic system on single optical bench
US5737137A (en) * 1996-04-01 1998-04-07 The Regents Of The University Of California Critical illumination condenser for x-ray lithography
GB9711366D0 (en) * 1997-06-02 1997-07-30 Pilkington Perkin Elmer Ltd Optical imaging system
GB9810341D0 (en) * 1998-05-15 1998-07-15 Pilkington Perkin Elmer Ltd Optical imaging system
US6577443B2 (en) * 1998-05-30 2003-06-10 Carl-Zeiss Stiftung Reduction objective for extreme ultraviolet lithography
FR2845487B1 (fr) * 2002-10-08 2005-06-10 Commissariat Energie Atomique Systeme de collecte de lumiere, amplificateur, achromatique et d'absorption reduite, particulierement adapte a l'analyse spectrometrique optique
JP4378140B2 (ja) * 2003-09-17 2009-12-02 キヤノン株式会社 照明光学系及び露光装置
FR2867282B1 (fr) * 2004-03-03 2006-05-26 Sagem Microscope optique a fort grandissement utilisable dans l'extreme ultraviolet
CN1314991C (zh) * 2005-03-21 2007-05-09 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 离轴抛物面聚焦镜的安装调试方法
EP1936421A1 (de) * 2007-09-18 2008-06-25 Carl Zeiss SMT AG Katadioptrisches optisches System und katadioptrisches optisches Element
EP2182412A1 (de) * 2008-11-04 2010-05-05 ASML Netherlands B.V. Strahlungsquelle und lithografische Vorrichtung
MX2012011754A (es) 2010-04-09 2013-02-26 Univ Northeastern Un sistema de formacion de imagen de infrarrojo basado en láser sintonizable y método para uso del mismo.
JP5008012B2 (ja) * 2011-01-28 2012-08-22 レーザーテック株式会社 検査装置、及び検査方法
CN102721677B (zh) * 2012-06-15 2014-11-05 中国科学院物理研究所 一种非共线光参量放大荧光光谱仪
US20140118819A1 (en) * 2012-10-31 2014-05-01 Corning Incorporated Optical device, imaging system which incorporates the optical device and method implemented by the imaging system for imaging a specimen
EP3686642A1 (de) * 2019-01-24 2020-07-29 Depixus Mehrkanalige nahbildgebungsvorrichtung

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2212211A (en) * 1938-02-17 1940-08-20 August H Pfund Apparatus for detecting and measuring heteroatomic gases
US3040176A (en) * 1959-01-26 1962-06-19 Siemens Ag Hot box detector
US2995973A (en) * 1959-10-23 1961-08-15 Barnes Eng Co In-line spectrometer
DE2462110B2 (de) * 1974-08-07 1977-05-12 Ausscheidung aus: 24 37 984 Wilhelm Will KG, Optisches Werk, 6331 Nauborn Verfahren zur steigerung der foerderlichen vergroesserung eines optischen mikroskopes und mikroskop zur durchfuehrung des verfahrens
US4101195A (en) * 1977-07-29 1978-07-18 Nasa Anastigmatic three-mirror telescope
DE3214269A1 (de) * 1982-04-17 1983-10-20 Zeiss Carl Fa Gekuehlte feldoptik fuer infrarotteleskope
DE3303140A1 (de) * 1983-01-31 1984-08-02 Bruker Analytische Meßtechnik GmbH, 7512 Rheinstetten Infrarot-spektrometer
JPS60200134A (ja) * 1984-03-24 1985-10-09 Matsushita Electric Works Ltd 赤外線検知装置
JPS60200133A (ja) * 1984-03-24 1985-10-09 Matsushita Electric Works Ltd 赤外線検知装置
US4716293A (en) * 1986-05-16 1987-12-29 Harrick Nicolas J Accessory for infrared emission spectroscopy
US4852955A (en) * 1986-09-16 1989-08-01 Laser Precision Corporation Microscope for use in modular FTIR spectrometer system
US4922104A (en) * 1987-11-30 1990-05-01 501 Hitachi, Ltd. Infrared microspectrometer

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0776745B2 (ja) 1995-08-16
DE69010868D1 (de) 1994-08-25
US5136422A (en) 1992-08-04
EP0433613B1 (de) 1994-07-20
EP0433613A1 (de) 1991-06-26
JPH03148044A (ja) 1991-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69010868T2 (de) Mikroskop-Spektrometer mit Cassegrain-Objektiv.
DE69806667T2 (de) Katadioptrisches optisches System
CH664835A5 (de) Vorrichtung zum selbsttaetigen fokussieren auf in optischen geraeten zu betrachtende objekte.
DE69608066T2 (de) Optisches Gerät zum Abstandsmessen
EP0144950A2 (de) Objektiv mit Kegelschnittflächen für die Mikrozonenabbildung
DE102013204442A1 (de) Optischer Wellenleiter zur Führung von Beleuchtungslicht
DE102016102591A1 (de) Vorrichtung zur Formung von Laserstrahlung
DE3143137C2 (de) Reflexions-ausblendende, fokussierende optische Vorrichtung
DE112011102900B4 (de) Abbildungssystem
EP0025188A1 (de) Optische Anordnung für einen Strahlungsdetektor
DE68909142T2 (de) Multispektrales Spiegelgerät.
DE2906440A1 (de) Spektrometer
DE102018104198A1 (de) Projektormodul
DE2656417C2 (de) Fluoreszenz-Spektrophotometer
CH653446A5 (de) Spiegellinsenobjektiv von hohem oeffnungsverhaeltnis.
DE60201596T2 (de) Breitband-Spektrometer mit einem einen asphärischen Korrekturspiegel aufweisenden Objektiv und einem zweifach vom Einfallsstrahl durchquerten Dispersionselement
DE2152789C2 (de) Spiegelreflexkamera
DE3338975A1 (de) Empfaenger fuer infrarote strahlung
DE4201024A1 (de) Tragbares spektralphotometer zur in situ untersuchung des absorptionsspektrums eines stoffes
DE2742488C2 (de)
DE4130119C2 (de) Optische Distanzmeßeinrichtung
DE19533314C2 (de) Abbildungsoptik zum verkleinernden Abbilden eines Lichtstrahls
DE19936936B4 (de) Vorrichtung zur Fokussierung von Licht
DE3118187C2 (de)
EP0656531A1 (de) Prismenspektrometer

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee