CN105403154B - 可实现光学元件主动面形控制的支撑装置 - Google Patents

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Abstract

可实现光学元件主动面形控制的支撑装置，属于光学元件高复现性干涉检测技术领域，涉及一种可实现光学元件主动面形控制的支撑装置。本发明能够控制柔性铰链在精密装配过程以及实际使用过程中的形状，实现主动控制光学元件面形的目的，进而实现光学元件的超高面形精度。本发明包括支撑盘和三个独立支撑单元，待支撑光学元件放置在支撑盘上，三个独立支撑单元设置在支撑盘上，三个独立支撑单元沿圆周均匀分布在待支撑光学元件的侧方；且三个独立支撑单元均沿待支撑光学元件侧面的切线方向布置；所述的独立支撑单元由柔性铰链、连接台、直线运动单元及弹簧组成。

Description

可实现光学元件主动面形控制的支撑装置
技术领域
本发明属于光学元件高复现性干涉检测技术领域，涉及一种可实现光学元件主动面形控制的支撑装置。
背景技术
随着高精度精密光学仪器的快速发展和应用，对光学系统成像质量要求也越来越高。极紫外光刻技术（EUVL）最大限度的集成了传统光学光刻的发展成果，而且由于工作于波长更短的极紫外光（EUV）波段，极紫外光刻技术（EUVL）对非球面加工、面形检测、极紫外多层膜、物镜系统设计及系统波像差检测等技术提出了严峻的挑战。极紫外光刻系统要达到衍射极限分辨率的要求，系统波前偏差要小于λ/14（λ为波长），对于六镜系统而言单个反射面面形要求达到0.20 nm（rms）。
在如此极端苛刻的面形要求下，装配过程中的干扰因素对面形影响变得十分严重，一般采用的解决方案是减小装配过程中接触面之间的摩擦系数，如接触副表面镀二硫化钼等润滑层，减小装配过程中引入的干扰力，从而减小装配过程对最终面形的影响。但是即便是这样，摩擦系数的量级也很难满足超高精度面形要求；高精度光学元件支撑结构一般采用柔性支撑，柔性支撑的结构在精密装配过程中形状很难控制，极易产生附加内应力，并且由于接触副之间摩擦系数不能达到很小的程度，装配后接触副之间总会存在一定的残余摩擦力，并且消除该残余摩擦力的难度非常大，会严重影响光学元件的面形精度。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种可实现光学元件主动面形控制的支撑装置,该支撑装置能够控制柔性铰链在精密装配过程以及实际使用过程中的形状，实现主动控制光学元件面形的目的，进而实现光学元件的超高面形精度。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种可实现光学元件主动面形控制的支撑装置，包括支撑盘和三个独立支撑单元，待支撑光学元件放置在支撑盘上，三个独立支撑单元设置在支撑盘上，三个独立支撑单元沿圆周均匀分布在待支撑光学元件的侧方；且三个独立支撑单元均沿待支撑光学元件侧面的切线方向布置；
所述的独立支撑单元由柔性铰链、连接台、直线运动单元及弹簧组成，柔性铰链固定在支撑盘上，连接台的一端固定在柔性铰链上，连接台的另一端压在直线运动单元的运动端，直线运动单元的固定端固定在支撑盘上，连接台与支撑盘之间设置有弹簧。
所述的柔性铰链通过连接座固定在待支撑光学元件的侧面上，在所述的柔性铰链的顶面上设置有凹槽，在连接座的底部设置有凸台，凸台设置在凹槽内；
所述的连接座的内侧面为弧面，与对应的待支撑光学元件的侧面相配合，连接座的内侧面固定在待支撑光学元件的侧面上。
在所述的连接台靠近直线运动单元的一端设置有通孔，弹簧的底端固定在支撑盘上，弹簧的顶端具有连接环，连接环穿过通孔设置在连接台的上方，档杆穿过连接环。
所述的直线运动单元采用直线电机。
所述的柔性铰链采用柔性双脚架。
本发明的有益效果：
本发明的可实现光学元件主动面形控制的支撑装置, 该支撑装置能够实现光学元件面形的主动调整，补偿消除装配过程、搬运过程、环境温度变化对光学元件面形的影响。
附图说明
图1是理想运动学支撑状态下镜片受力情况示意图；
图2是光学元件和本发明的可实现光学元件主动面形控制的支撑装置装配后的结构示意图；
图3是图2的俯视图；
图4是本发明的连接座、连接台和柔性铰链安装后的局部剖视图；
图中，1—镜片，2—连接座，21—凸台，3—支撑盘，4—柔性铰链，41—凹槽，5—直线运动单元，6—弹簧，7—档杆, 8—连接台；
Fz—竖直方向, Ft—沿镜片侧面切线方向, Fr—沿镜片径向平动方向, Mz—沿镜片轴向转动方向, Mt—沿镜片侧面切向转动方向, Mr—沿镜片径向转动方向。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图2~图4所示，一种可实现光学元件主动面形控制的支撑装置，包括支撑盘3和三个独立支撑单元，待支撑光学元件-镜片1放置在支撑盘3上，三个独立支撑单元设置在支撑盘3上，三个独立支撑单元沿圆周均匀分布在镜片1的侧方；且三个独立支撑单元均沿镜片1侧面的切线方向布置；
所述的独立支撑单元由柔性铰链4、连接台8、直线运动单元5及弹簧6组成，柔性铰链4固定在支撑盘3上，连接台8的一端固定在柔性铰链4上，连接台8的另一端压在直线运动单元5的运动端，直线运动单元5的固定端固定在支撑盘3上，连接台8与支撑盘3之间设置有弹簧6。
所述的柔性铰链4通过连接座2固定在镜片1的侧面上，在所述的柔性铰链4的顶面上设置有锥形的凹槽41，在连接座2的底部设置有球形的凸台21，凸台21设置在凹槽41内；所述的连接座2的内侧面为弧面，与对应镜片1的侧面相配合，连接座2的内侧面通过粘接或其他连接方式固定在镜片1的侧面上。
在所述的连接台8靠近直线运动单元5的一端设置有通孔，弹簧6的底端固定在支撑盘3上，弹簧6的顶端具有连接环，连接环穿过通孔设置在连接台8的上方，档杆7穿过连接环，弹簧6将连接台8靠近直线运动单元5的一端压在直线运动单元5的运动端。
所述的直线运动单元5采用直线电机。
所述的柔性铰链4采用柔性双脚架。
下面结合附图说明本实施例的具体工作过程。
本实施例以支撑镜片1为例。
如图1所示，理想运动学支撑镜片1采用三点支撑方式，每点支撑提供沿竖直方向Fz和沿镜片1侧面切线方向Ft两个方向的约束，三点支撑共提供六个自由度约束，完成精确约束与支撑功能。
如图2~图4所示，将镜片1的下端面放置在支撑台3上，三个独立支撑单元沿圆周均匀分布在镜片1的侧方，且每个独立支撑单元均沿镜片1侧面的切线方向布置；每个独立支撑单元的连接座2的内侧通过粘接方式固定在镜片1的侧面上。
分析镜片1整体自由度，每个独立支撑单元均提供两个方向上的自由度约束：沿竖直方向Fz和沿镜片1侧面切线方向Ft，三个独立支撑单元一共提供六个方向上的自由度约束。
对于每个独立支撑单元的连接座2来说，沿镜片1径向平动方向（Fr方向）、沿镜片1轴向转动方向（Mz方向）及沿镜片1侧面切向转动方向（Mt方向）三个自由度依靠柔性铰链（4）在相应方向上的结构柔性来实现；沿镜片1径向转动方向（Mr方向）自由度依靠每组独立支撑单元的直线运动单元5主动调整实现。

Claims (5)

1.一种可实现光学元件主动面形控制的支撑装置，其特征在于，包括支撑盘和三个独立支撑单元，待支撑光学元件放置在支撑盘上，三个独立支撑单元设置在支撑盘上，三个独立支撑单元沿圆周均匀分布在待支撑光学元件的侧方；且三个独立支撑单元均沿待支撑光学元件侧面的切线方向布置；所述的独立支撑单元由柔性铰链、连接台、直线运动单元及弹簧组成，柔性铰链固定在支撑盘上，连接台的一端固定在柔性铰链上，连接台的另一端压在直线运动单元的运动端，直线运动单元的固定端固定在支撑盘上，连接台与支撑盘之间设置有弹簧；
所述的柔性铰链通过连接座固定在待支撑光学元件的侧面上，在所述的柔性铰链的顶面上设置有凹槽，在连接座的底部设置有凸台，凸台设置在凹槽内。
2.根据权利要求1所述的可实现光学元件主动面形控制的支撑装置，其特征在于所述的连接座的内侧面为弧面，与对应的待支撑光学元件的侧面相配合，连接座的内侧面固定在待支撑光学元件的侧面上。
3.根据权利要求1所述的可实现光学元件主动面形控制的支撑装置，其特征在于在所述的连接台靠近直线运动单元的一端设置有通孔，弹簧的底端固定在支撑盘上，弹簧的顶端具有连接环，连接环穿过通孔设置在连接台的上方，档杆穿过连接环。
4.根据权利要求1所述的可实现光学元件主动面形控制的支撑装置，其特征在于所述的直线运动单元采用直线电机。
5.根据权利要求1所述的可实现光学元件主动面形控制的支撑装置，其特征在于所述的柔性铰链采用柔性双脚架。
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