Система автофокусировки.
Необходимость применения такой системы и требования к ней определяются оптическими свойствами объективов. Глубина резкости ∆Z высокоразрешающих проекционных объективов определяется длинной волны ультрафиолетового излучения λ и числовой апертурой объектива А: ∆Z= λ/2А2
Для типовых значений λ =0,436 и А=0,25 - 0,28 глубина резкости составляет ∆Z=2,8 - 3,5 мКм. Неплоскостность п/п, особенно прошедших высоко температурную обработку, значительно превышает эти значения. В связи с этим на каждом шаге мультипликации производится точное размещение экспонируемой зоны подложки в пределах глубины резкости объектива. В установке ЭМ-584 используется оптический датчик фокусировки.
Апертура (отверстие) лат. - действующее отверстие оптической системы, определяемое размерами линз или диафрагм.
Угловая апертура - угол α между крайними лучами конического светового пучка, входящего в
оптическую систему.
Числовая А равна n sin α/2, где n - показатель преломления среды, в которой находится предмет.
Освещённость изображения пропорциональна квадрату числовой Апертуры. Разрешающая способность прибора (min расстояние между 2-мя близлежащими точками, при котором они всё ещё видны отдельно) пропорциональна апертуре.
Схема системы фокусировки
1 - волоконные световоды
2,7 - призма
3 - светофильтры
4,16,17-линзы
5 - бипризма
6 - лимба
8,9,10,11 -зеркала
12 - входной зрачок объектива
13 – подложка
14,15 -растры
18,19 - счетверенные фотодиоды
Световые потоки от волоконных световодов 1 направляются на призму 2, далее проходят через светофильтр 3, линзу 4 и с помощью бипризмы 5 освещают участки лимб. Прошедшие через лимб световые потоки отклоняются призмой 7, зеркалами 8,9,10,11 в направлении входного зрачка объектива 12. Увеличение линзы 4 выбрано таким, чтобы изображение торцов световодов 1 располагались в пределах входного зрачка объектива и были при этом максимально разнесены друг от друга. С помощью зеркал 8,9,10,11 изображение торцов световодов построены левыми и правыми каналами датчика, в плоскости зрачка объектива накладываются друг на друга. Объектив строит изображение освещенного участка лимба каждого канала, а на поверхности подложки 13 в не пределах рабочего поля кадра 10* 10. Отражённое от подложки излучение через объектив и зеркала 8,9,10,11 освещает растры 14,15. При этом на анализирующих растрах строится изображение лимба 6 освещенного лучами идущими под одинаковыми углами к оптической оси датчика от источников 1. Световые потоки, прошедшие растры, линзами 16,18 проецируются в плоскость фотоприёмных площадок счетверённых фотодиодов 18,19. увеличение линз 16,17 выбрано так чтобы на каждый из двух светочувствительных площадок счетверённого фотодиода строилось изображение торца только одного светодиода. Если подложка находится в плоскости, оптически сопряженной с плоскостью штрихов лимба 6, то изображение лимба построенные лучами обоих источников, лежат в плоскости штрихов анализирующего растра и совпадают друг с другом. При неподвижном лимбе и точном наложении в одной плоскости его штрихов на штрихи анализирующего растра световые потоки приходящие к светочувствительным площадкам фотоприёмника, равны по величине. Расфокусировка приводит к смещению плоскости резкого изображения лимба относительно плоскости штрихов растра и к ослаблению световых потоков, поступающих на площадку фотоприёмника. Это происходит из-за частичного экранирования непрозрачными штрихами растров 14,15 лучей, строящих изображение прозрачных участков лимба 6. Смещение изображений штрихов лимба перпендикулярно оптической оси приводит к увеличению светового потока на одну из площадок фотоприёмника и уменьшение потока на его вторую площадку. Поэтому при вращении лимба 6 изображение его штрихов перемещаются, по анализирующему растру, а световые пучки, строящие изображения прозрачных участков лимба периодически перекрываются непрозрачными штрихами анализирующих растров 14,15. Это приводит к модуляции световых потоков, поступающих на площадку фотоприёмников. При точной фокусировке световые потоки модулируются синхронно и переменные составляющие сигналов фотоприёмников не имеют сдвига фаз. При расфокусировке возникает фазовый сдвиг между сигналами двух площадок каждого фотоприёмника. Знак фазового сдвига и его величина указывает соответственно на направление и величину расфокусировки. Сигналы вырабатываемые двумя каналами датчиков фокусировки, поступает через систему управления на привод подъёма стола.