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一種用于高精度光學元件的多點柔性支撐裝置.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510960101.8

申請日:

2015.12.21

公開號:

CN105467544A

公開日:

2016.04.06

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):G02B 7/00申請日:20151221|||公開
IPC分類號: G02B7/00; G02B7/02; G03F7/20 主分類號: G02B7/00
申請人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
發明人: 王輝; 周烽; 郭本銀; 謝耀; 王麗萍
地址: 130033吉林省長春市東南湖大路3888號
優先權:
專利代理機構: 長春菁華專利商標代理事務所22210 代理人: 陶尊新
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510960101.8

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2017.12.26|||2016.05.04|||2016.04.06

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種用于高精度光學元件的多點柔性支撐裝置屬于高精度光學元件精密支撐技術領域,目的在于解決現有技術裝配過程中的干擾因素對面形影響嚴重,摩擦系數大的問題。本發明包括支撐盤、凸臺、凸臺壓板、凸臺緊固螺母、柔性支撐主體結構、蝶形彈簧和支撐位置調整螺母,凸臺粘接固定在光學元件結構的側壁,凸臺通過凸臺壓板和凸臺緊固螺母壓緊在柔性支撐主體結構上,支撐位置調整螺母將柔性支撐主體結構壓緊到支撐盤上,柔性支撐主體結構和支撐盤之間設置有蝶形彈簧。本發明能夠通過控制柔性支撐結構在精密裝配過程的形狀,控制光學元件產生附加內應力,保證超高面形精度的實現,可以減小熱因素對光學元件面形的影響。

權利要求書

1.一種用于高精度光學元件的多點柔性支撐裝置,其特征在于,其包括支
撐盤(9)和柔性支撐結構單元(3),所述柔性支撐結構單元(3)包括凸臺(2)、
凸臺壓板(6)、凸臺緊固螺母(8)、柔性支撐主體結構(4)、蝶形彈簧(5)和
支撐位置調整螺母(7),光學元件結構(1)通過多組圓周均布的所述柔性支撐
結構單元(3)固定在所述支撐盤(9)上,所述凸臺(2)粘接固定在光學元件
結構(1)的側壁,凸臺(2)通過凸臺壓板(6)和凸臺緊固螺母(8)壓緊在
柔性支撐主體結構(4)上,支撐位置調整螺母(7)將柔性支撐主體結構(4)
壓緊到支撐盤(9)上,柔性支撐主體結構(4)和支撐盤(9)之間設置有蝶形
彈簧(5),通過柔性支撐主體結構(4)將相關自由度方向光學元件結構(1)
的熱應力轉化為柔性支撐主體結構(4)的變形應力。
2.根據權利要求1所述的一種用于高精度光學元件的多點柔性支撐裝置,
其特征在于,所述柔性支撐主體結構(4)包括,十字形柔性鉸鏈結構(10)和
并聯片體形柔性結構(11),十字形柔性鉸鏈結構(10)和并聯片體形柔性結構
(11)均通過火花線切割技術在整個零件上切出通槽,十字形柔性鉸鏈結構(10)
由通槽(C1)、通槽(C2)、通槽(C6)和通槽(C7)切割形成,所述通槽(C1)、
通槽(C2)、通槽(C6)和通槽(C7)結構相同,所述通槽(C1)包括豎直部分
和水平部分,所述通槽(C1)和通槽(C2)設置在柔性支撐主體結構(4)的豎
直結構的下端,通槽(C1)和通槽(C2)的水平部分設置在柔性支撐主體結構
(4)的豎直機構和水平結構連接處,所述通槽(C1)和通槽(C2)設置在柔性
支撐主體結構(4)的豎直結構的上端,所述通槽(C1)和通槽(C2)整體與通
槽(C6)和通槽(C7)十字交叉相對設置,并聯片體形柔性結構(11)由通槽
(C3)、通槽(C4)和通槽(C5)切割形成,所述通槽(C3)和通槽(C4)結構
相同,所述通槽(C3)包括兩個水平部分,兩個水平部分一端通過豎直部分連
通,所述通槽(C3)和通槽(C4)對稱設置,水平的通槽(C5)設置在通槽(C3)
和通槽(C4)整體的下方。
3.根據權利要求1或2所述的一種用于高精度光學元件的多點柔性支撐裝
置,其特征在于,所述柔性支撐結構單元(3)的數量n的取值為:n≥3。
4.根據權利要求3所述的一種用于高精度光學元件的多點柔性支撐裝置,
其特征在于,所述柔性支撐結構單元(3)數量為6。

說明書

一種用于高精度光學元件的多點柔性支撐裝置

技術領域

本發明屬于高精度光學元件精密支撐技術領域,具體涉及一種用于高精度
光學元件的多點柔性支撐裝置。

背景技術

隨著高精度精密光學儀器的快速發展和應用,對光學系統成像質量要求也
越來越高,尤其極紫外光刻技術應用,工作波長為13~14nm的波段,光學元
件加工、檢測、支撐裝調等技術比傳統的光學系統要求更高。極紫外光刻系統
要達到衍射極限分辨率的要求,系統波前偏差要小于λ/14,對于六鏡系統而言單
個反射面面形要求達到0.20nmrms。在如此極端苛刻的面形要求下,裝配過程中
的干擾因素對面形影響變得十分嚴重,一般采用的解決方案是減小裝配過程中
接觸面之間的摩擦系數,如接觸副表面鍍二硫化鉬等潤滑層,減小裝配過程中
引入的干擾力從而減小裝配過程對最終面形的影響,摩擦系數的量級也不能滿
足超高精度面形要求。

發明內容

本發明為了解決現有技術裝配過程中的干擾因素對面形影響嚴重,摩擦系
數大,不能滿足超高精度面形要求的問題,本發明提出一種用于高精度光學元
件的多點柔性支撐裝置。

為解決上述技術問題本發明的技術方案是:

一種用于高精度光學元件的多點柔性支撐裝置,其包括支撐盤和柔性支撐
結構單元,所述柔性支撐結構單元包括凸臺、凸臺壓板、凸臺緊固螺母、柔性
支撐主體結構、蝶形彈簧和支撐位置調整螺母,光學元件結構通過多組圓周均
布的所述柔性支撐結構單元固定在所述支撐盤上,所述凸臺粘接固定在光學元
件結構的側壁,凸臺通過凸臺壓板和凸臺緊固螺母壓緊在柔性支撐主體結構上,
支撐位置調整螺母將柔性支撐主體結構壓緊到支撐盤上,柔性支撐主體結構和
支撐盤之間設置有蝶形彈簧,通過柔性支撐主體結構將相關自由度方向光學元
件結構的熱應力轉化為柔性結構的變形應力。

所述柔性支撐主體結構包括十字形柔性鉸鏈結構和并聯片體形柔性結構,
十字形柔性鉸鏈結構和并聯片體形柔性結構均通過火花線切割技術在整個零件
上切出通槽,十字形柔性鉸鏈結構由通槽C1、通槽C2、通槽C6和通槽C7切割
形成,所述通槽C1、通槽C2、通槽C6和通槽C7結構相同,所述通槽C1包括
豎直部分和水平部分,所述通槽C1和通槽C2設置在柔性支撐主體結構的豎直
結構的下端,通槽C1和通槽C2的水平部分設置在柔性支撐主體結構的豎直機
構和水平結構連接處,所述通槽C1和通槽C2設置在柔性支撐主體結構的豎直
結構的上端,所述通槽C1和通槽C2整體與通槽C6和通槽C7十字交叉相對設
置,并聯片體形柔性結構由通槽C3、通槽C4和通槽C5切割形成,所述通槽C3
和通槽C4結構相同,所述通槽C3包括兩個水平部分,兩個水平部分一端通過
豎直部分連通,所述通槽C3和通槽C4對稱設置,水平的通槽C5設置在通槽C3
和通槽C4整體的下方。

所述柔性支撐結構單元的數量n的取值為:n≥3。

所述柔性支撐結構單元數量為6。

本發明的有益效果為:能夠實現與理想多點支撐結構相同的支撐效果,同
時能夠通過控制柔性支撐結構在精密裝配過程的形狀,進而控制光學元件產生
附加內應力,從而保證超高面形精度的實現,于此同時,本多點柔性支撐裝置
可以減小熱因素對光學元件面形的影響。

附圖說明

圖1為理想多點支撐結構支撐狀態示意圖;

圖2為本發明的光學元件與凸臺組成的光學元件組件示意圖;

圖3為本發明的光學元件組件和多點柔性支撐結構裝配后的俯視圖;

圖4為本發明的光學元件組件和多點柔性支撐結構裝配后的側視圖;

圖5為本發明的光學元件組件和多點柔性支撐結構裝配后的局部剖視圖;

圖6為本發明的十字形柔性鉸鏈結構示意圖;

圖7為本發明的并聯片體形柔性結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的實施方式作進一步說明。

參見附圖1、附圖2、附圖3、附圖4和附圖5,一種用于高精度光學元件
的多點柔性支撐裝置,其包括支撐盤9和柔性支撐結構單元3,所述柔性支撐結
構單元3包括凸臺2、凸臺壓板6、凸臺緊固螺母8、柔性支撐主體結構4、蝶
形彈簧5和支撐位置調整螺母7,光學元件結構1通過多組圓周均布的所述柔性
支撐結構單元3固定在所述支撐盤9上,所述凸臺2粘接固定在光學元件結構1
的側壁,凸臺2通過凸臺壓板6和凸臺緊固螺母8壓緊在柔性支撐主體結構4
上,支撐位置調整螺母7將柔性支撐主體結構4壓緊到支撐盤9上,柔性支撐
主體結構4和支撐盤9之間設置有蝶形彈簧5,通過柔性支撐主體結構4將相關
自由度方向光學元件結構1的熱應力轉化為柔性結構4的變形應力。

參見附圖6和附圖7,所述柔性支撐主體結構4包括十字形柔性鉸鏈結構
10和并聯片體形柔性結構11,十字形柔性鉸鏈結構10和并聯片體形柔性結構11
均通過火花線切割技術在整個零件上切出通槽,十字形柔性鉸鏈結構10由通槽
C1、通槽C2、通槽C6和通槽C7切割形成,所述通槽C1、通槽C2、通槽C6
和通槽C7結構相同,所述通槽C1包括豎直部分和水平部分,所述通槽C1和
通槽C2設置在柔性支撐主體結構4的豎直結構的下端,通槽C1和通槽C2的
水平部分設置在柔性支撐主體結構4的豎直機構和水平結構連接處,所述通槽
C1和通槽C2設置在柔性支撐主體結構4的豎直結構的上端,所述通槽C1和通
槽C2整體與通槽C6和通槽C7十字交叉相對設置,并聯片體形柔性結構11由
通槽C3、通槽C4和通槽C5切割形成,所述通槽C3和通槽C4結構相同,所
述通槽C3包括兩個水平部分,兩個水平部分一端通過豎直部分連通,所述通槽
C3和通槽C4對稱設置,水平的通槽C5設置在通槽C3和通槽C4整體的下方。

所述柔性支撐結構單元3的數量n的取值為:n≥3。

所述柔性支撐結構單元3數量為6。

所述蝶形彈簧5提供預緊力,通過轉動支撐位置調整螺母7實現調節性支
撐結構位置

分析其整體自由度,由凸臺、凸臺壓板、凸臺緊固螺母、柔性支撐主體結
構4、蝶形彈簧5和支撐位置調整螺母7組成的柔性支撐結構單元3分別提供豎
直方向和沿鏡面側面切向方向上的約束,六個單元分布支撐過約束的部分通過
調節支撐位置調整螺母7進行柔性支撐結構單元位置調整進行補償。

分析其局部自由度,沿光學元件徑向方向和三個轉動方向為無約束方向,
其中沿徑向平動自由度和沿豎直方向轉動自由度和沿光學元件切向方向轉動自
由度依靠十字形柔性鉸鏈結構10實現無約束,沿徑向方向轉動自由度依靠并聯
片體形柔性結構11來實現無約束。

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一種 用于 高精度 光學 元件 多點 柔性 支撐 裝置
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