基于液体透镜的变倍光学系统

本公开涉及光学器件，具体涉及一种基于液体透镜的变倍光学系统。

背景技术：

1、随着科学技术的发展，变倍系统广泛应用于各个领域，在光刻领域中需要在曝光前检测样片上的标记，利用光学系统将样片上的标记通过点对点成像的方式传递到后续探测器上进而进行数据分析。定倍光学系统具有唯一的物像位置关系，样片上不同位置的标记对应的探测器位置也不同，对待测样片的标记的位置有一定的局限性，应用变倍光学系统可以识别样片上不同位置的标记，并使其成像到固定的探测面，被后续探测器接收处理。

2、目前变倍光学系统都是基于机械补偿的方法，设置两组可移动的透镜组，其中一组为变倍组，改变光学系统的焦距与放大倍率，一组为补偿组，补偿变倍后引起的焦面位置变化。通过机械结构上的凸轮曲线带动透镜组移动，改变各透镜组之间的距离，进而达到光学变倍的目的，此方法对凸轮曲线的精度要求很高，存在系统结构设计复杂，稳定性较差的缺点。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、针对上述问题，本公开提供了一种基于液体透镜的变倍光学系统，用于解决传统变倍光学系统对光学元件精度要求高、系统结构设计复杂、稳定性较差等技术问题。

3、(二)技术方案

4、本公开提供了一种基于液体透镜的变倍光学系统，沿光轴从物侧至像侧依次包括：第一透镜组，具有正屈光力，用于使光路收束；第一液体透镜组，为可变焦透镜组，用于改变系统的放大倍率；第二透镜组，具有正屈光力，用于平衡系统的像差；第二液体透镜组，为可变焦透镜组，用于补偿变倍过程中系统的焦面变化；第三透镜组，具有正屈光力，用于使光路会聚。

5、根据本公开的实施例，第一透镜组至少包括一片胶合透镜组，胶合透镜组包括第一透镜与第二透镜。

6、根据本公开的实施例，第一透镜为冕牌玻璃，第二透镜为火石玻璃，用于校正系统的色差。

7、根据本公开的实施例，第一液体透镜组和第二液体透镜组分别与相应电源连接，通过调节电源的输出电压或者电流大小，以改变第一液体透镜组、第二液体透镜组的光焦度。

8、根据本公开的实施例，第一液体透镜组的变焦面为凹面，第二液体透镜组的变焦面为凸面；或第一液体透镜组的变焦面为平面，第二液体透镜组的变焦面为凸面；或第一液体透镜组的变焦面为凸面，第二液体透镜组的变焦面为凸面；或第一液体透镜组的变焦面为凸面，第二液体透镜组的变焦面为平面；或第一液体透镜组的变焦面为凸面，第二液体透镜组的变焦面为凹面。

9、根据本公开的实施例，第二透镜组沿光轴从物侧至像侧至少依次包括三片单透镜：第三透镜、第四透镜和第五透镜。

10、根据本公开的实施例，第三透镜为双凹透镜，具有负屈光力；第四透镜为双凸透镜，具有正屈光力；第五透镜为双凸透镜，具有正屈光力。

11、根据本公开的实施例，第三透镜组至少包括一片胶合透镜组，胶合透镜组包括第六透镜与第七透镜。

12、根据本公开的实施例，第六透镜为冕牌玻璃，第七透镜为火石玻璃，用于校正系统的色差。

13、根据本公开的实施例，系统还包括：光阑，设置在第二液体透镜组与第三透镜组之间。

14、(三)有益效果

15、本公开的基于液体透镜的变倍光学系统，利用两个液体透镜组代替传统变倍透镜组，无需在系统结构上加工凸轮曲线，降低了系统的加工精度要求；同时配合三组透镜组进行光焦度设计，无需移动透镜组的位置就可以实现光学变倍的目的，降低了系统的结构复杂性，提高了系统的稳定性，同时具备良好的成像质量。

技术特征：

1.一种基于液体透镜的变倍光学系统，其特征在于，沿光轴从物侧至像侧依次包括：

2.根据权利要求1所述的基于液体透镜的变倍光学系统，其特征在于，所述第一透镜组(i)至少包括一片胶合透镜组，所述胶合透镜组包括第一透镜(i-1)与第二透镜(i-2)。

3.根据权利要求2所述的基于液体透镜的变倍光学系统，其特征在于，所述第一透镜(i-1)为冕牌玻璃，所述第二透镜(i-2)为火石玻璃，用于校正所述系统的色差。

4.根据权利要求1所述的基于液体透镜的变倍光学系统，其特征在于，所述第一液体透镜组(iv-1)和第二液体透镜组(iv-2)分别与相应电源连接，通过调节所述电源的输出电压或者电流大小，以改变所述第一液体透镜组(iv-1)、所述第二液体透镜组(iv-2)的光焦度。

5.根据权利要求4所述的基于液体透镜的变倍光学系统，其特征在于，所述第一液体透镜组(iv-1)的变焦面为凹面，第二液体透镜组(iv-2)的变焦面为凸面；或

6.根据权利要求1所述的基于液体透镜的变倍光学系统，其特征在于，所述第二透镜组(ii)沿光轴从物侧至像侧至少依次包括三片单透镜：第三透镜(ii-1)、第四透镜(ii-2)和第五透镜(ii-3)。

7.根据权利要求6所述的基于液体透镜的变倍光学系统，其特征在于，所述第三透镜(ii-1)为双凹透镜，具有负屈光力；

8.根据权利要求1所述的基于液体透镜的变倍光学系统，其特征在于，所述第三透镜组(iii)至少包括一片胶合透镜组，所述胶合透镜组包括第六透镜(iii-1)与第七透镜(iii-2)。

9.根据权利要求8所述的基于液体透镜的变倍光学系统，其特征在于，所述第六透镜(iii-1)为冕牌玻璃，所述第七透镜(iii-2)为火石玻璃，用于校正所述系统的色差。

10.根据权利要求1所述的基于液体透镜的变倍光学系统，其特征在于，所述系统还包括：

技术总结
本公开提供一种基于液体透镜的变倍光学系统，该系统沿光轴从物侧至像侧依次包括：第一透镜组(I)，具有正屈光力，用于使光路收束；第一液体透镜组(IV‑1)，为可变焦透镜组，用于改变系统的放大倍率；第二透镜组(II)，具有正屈光力，用于平衡系统的像差；第二液体透镜组(IV‑2)，为可变焦透镜组，用于补偿变倍过程中系统的焦面变化；第三透镜组(III)，具有正屈光力，用于使光路会聚。本公开的系统利用液体透镜代替传统变倍透镜组，无需在系统结构上加工凸轮曲线，在保证系统使用要求的同时，降低了系统的加工精度要求，提高了系统的稳定性。

技术研发人员：罗先刚,赵承伟,贾桂园,龚天诚,何颖,王彦钦,王长涛
受保护的技术使用者：中国科学院光电技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8