CN105467544B - 一种用于高精度光学元件的多点柔性支撑装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于高精度光学元件的多点柔性支撑装置属于高精度光学元件精密支撑技术领域，目的在于解决现有技术装配过程中的干扰因素对面形影响严重，摩擦系数大的问题。本发明包括支撑盘、凸台、凸台压板、凸台紧固螺母、柔性支撑主体结构、蝶形弹簧和支撑位置调整螺母，凸台粘接固定在光学元件结构的侧壁，凸台通过凸台压板和凸台紧固螺母压紧在柔性支撑主体结构上，支撑位置调整螺母将柔性支撑主体结构压紧到支撑盘上，柔性支撑主体结构和支撑盘之间设置有蝶形弹簧。本发明能够通过控制柔性支撑结构在精密装配过程的形状，控制光学元件产生附加内应力，保证超高面形精度的实现，可以减小热因素对光学元件面形的影响。

Description

一种用于高精度光学元件的多点柔性支撑装置
技术领域
本发明属于高精度光学元件精密支撑技术领域，具体涉及一种用于高精度光学元件的多点柔性支撑装置。
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，尤其极紫外光刻技术应用，工作波长为13～14nm的波段，光学元件加工、检测、支撑装调等技术比传统的光学系统要求更高。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，对于六镜系统而言单个反射面面形要求达到0.20nmrms。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，摩擦系数的量级也不能满足超高精度面形要求。
发明内容
本发明为了解决现有技术装配过程中的干扰因素对面形影响严重，摩擦系数大，不能满足超高精度面形要求的问题，本发明提出一种用于高精度光学元件的多点柔性支撑装置。
为解决上述技术问题本发明的技术方案是：
一种用于高精度光学元件的多点柔性支撑装置，其包括支撑盘和柔性支撑结构单元，所述柔性支撑结构单元包括凸台、凸台压板、凸台紧固螺母、柔性支撑主体结构、蝶形弹簧和支撑位置调整螺母，光学元件结构通过多组圆周均布的所述柔性支撑结构单元固定在所述支撑盘上，所述凸台粘接固定在光学元件结构的侧壁，凸台通过凸台压板和凸台紧固螺母压紧在柔性支撑主体结构上，支撑位置调整螺母将柔性支撑主体结构压紧到支撑盘上，柔性支撑主体结构和支撑盘之间设置有蝶形弹簧，通过柔性支撑主体结构将相关自由度方向光学元件结构的热应力转化为柔性结构的变形应力。
所述柔性支撑主体结构包括十字形柔性铰链结构和并联片体形柔性结构，十字形柔性铰链结构和并联片体形柔性结构均通过火花线切割技术在整个零件上切出通槽，十字形柔性铰链结构由第一通槽C1、第二通槽C2、第六通槽C6 和第七通槽C7切割形成，所述第一通槽C1、第二通槽C2、第六通槽C6和第七通槽C7结构相同，所述第一通槽C1包括竖直部分和水平部分，所述第一通槽 C1和第二通槽C2设置在柔性支撑主体结构的竖直结构的下端，第一通槽C1和第二通槽C2的水平部分设置在柔性支撑主体结构的竖直机构和水平结构连接处，所述第一通槽C1和第二通槽C2设置在柔性支撑主体结构的竖直结构的上端，所述第一通槽C1和第二通槽C2整体与第六通槽C6和第七通槽C7十字交叉相对设置，并联片体形柔性结构由第三通槽C3、第四通槽C4和第五通槽C5 切割形成，所述第三通槽C3和第四通槽C4结构相同，所述第三通槽C3包括两个水平部分，两个水平部分一端通过竖直部分连通，所述第三通槽C3和第四通槽C4对称设置，水平的第五通槽C5设置在第三通槽C3和第四通槽C4整体的下方。
所述柔性支撑结构单元的数量n的取值为：n≥3。
所述柔性支撑结构单元数量为6。
本发明的有益效果为：能够实现与理想多点支撑结构相同的支撑效果，同时能够通过控制柔性支撑结构在精密装配过程的形状，进而控制光学元件产生附加内应力，从而保证超高面形精度的实现，于此同时，本多点柔性支撑装置可以减小热因素对光学元件面形的影响。
附图说明
图1为理想多点支撑结构支撑状态示意图；
图2为本发明的光学元件与凸台组成的光学元件组件示意图；
图3为本发明的光学元件组件和多点柔性支撑结构装配后的俯视图；
图4为本发明的光学元件组件和多点柔性支撑结构装配后的侧视图；
图5为本发明的光学元件组件和多点柔性支撑结构装配后的局部剖视图；
图6为本发明的十字形柔性铰链结构示意图；
图7为本发明的并联片体形柔性结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
参见附图1、附图2、附图3、附图4和附图5，一种用于高精度光学元件的多点柔性支撑装置，其包括支撑盘9和柔性支撑结构单元3，所述柔性支撑结构单元3包括凸台2、凸台压板6、凸台紧固螺母8、柔性支撑主体结构4、蝶形弹簧5和支撑位置调整螺母7，光学元件结构1通过多组圆周均布的所述柔性支撑结构单元3固定在所述支撑盘9上，所述凸台2粘接固定在光学元件结构1 的侧壁，凸台2通过凸台压板6和凸台紧固螺母8压紧在柔性支撑主体结构4 上，支撑位置调整螺母7将柔性支撑主体结构4压紧到支撑盘9上，柔性支撑主体结构4和支撑盘9之间设置有蝶形弹簧5，通过柔性支撑主体结构4将相关自由度方向光学元件结构1的热应力转化为柔性结构4的变形应力。
参见附图6和附图7，所述柔性支撑主体结构4包括十字形柔性铰链结构 10和并联片体形柔性结构11,十字形柔性铰链结构10和并联片体形柔性结构11 均通过火花线切割技术在整个零件上切出通槽，十字形柔性铰链结构10由第一通槽C1、第二通槽C2、第六通槽C6和第七通槽C7切割形成，所述第一通槽 C1、第二通槽C2、第六通槽C6和第七通槽C7结构相同，所述第一通槽C1包括竖直部分和水平部分，所述第一通槽C1和第二通槽C2设置在柔性支撑主体结构4的竖直结构的下端，第一通槽C1和第二通槽C2的水平部分设置在柔性支撑主体结构4的竖直机构和水平结构连接处，所述第一通槽C1和第二通槽 C2设置在柔性支撑主体结构4的竖直结构的上端，所述第一通槽C1和第二通槽C2整体与第六通槽C6和第七通槽C7十字交叉相对设置，并联片体形柔性结构11由第三通槽C3、第四通槽C4和第五通槽C5切割形成，所述第三通槽 C3和第四通槽C4结构相同，所述第三通槽C3包括两个水平部分，两个水平部分一端通过竖直部分连通，所述第三通槽C3和第四通槽C4对称设置，水平的第五通槽C5设置在第三通槽C3和第四通槽C4整体的下方。
所述柔性支撑结构单元3的数量n的取值为：n≥3。
所述柔性支撑结构单元3数量为6。
所述蝶形弹簧5提供预紧力，通过转动支撑位置调整螺母7实现调节性支撑结构位置。
分析其整体自由度，由凸台、凸台压板、凸台紧固螺母、柔性支撑主体结构4、蝶形弹簧5和支撑位置调整螺母7组成的柔性支撑结构单元3分别提供竖直方向和沿镜面侧面切向方向上的约束，六个单元分布支撑过约束的部分通过调节支撑位置调整螺母7进行柔性支撑结构单元位置调整进行补偿。
分析其局部自由度，沿光学元件径向方向和三个转动方向为无约束方向，其中沿径向平动自由度和沿竖直方向转动自由度和沿光学元件切向方向转动自由度依靠十字形柔性铰链结构10实现无约束，沿径向方向转动自由度依靠并联片体形柔性结构11来实现无约束。

Claims (4)

1.一种用于高精度光学元件的多点柔性支撑装置，其特征在于，其包括支撑盘(9)和柔性支撑结构单元(3)，所述柔性支撑结构单元(3)包括凸台(2)、凸台压板(6)、凸台紧固螺母(8)、柔性支撑主体结构(4)、蝶形弹簧(5)和支撑位置调整螺母(7)，光学元件结构(1)通过多组圆周均布的所述柔性支撑结构单元(3)固定在所述支撑盘(9)上，所述凸台(2)粘接固定在光学元件结构(1)的侧壁，凸台(2)通过凸台压板(6)和凸台紧固螺母(8)压紧在柔性支撑主体结构(4)上，支撑位置调整螺母(7)将柔性支撑主体结构(4)压紧到支撑盘(9)上，柔性支撑主体结构(4)和支撑盘(9)之间设置有蝶形弹簧(5)，通过柔性支撑主体结构(4)将相关自由度方向光学元件结构(1)的热应力转化为柔性支撑主体结构(4)的变形应力。
2.根据权利要求1所述的一种用于高精度光学元件的多点柔性支撑装置，其特征在于，所述柔性支撑主体结构(4)包括，十字形柔性铰链结构(10)和并联片体形柔性结构(11)，十字形柔性铰链结构(10)和并联片体形柔性结构(11)均通过火花线切割技术在整个零件上切出通槽，十字形柔性铰链结构(10)由第一通槽(C1)、第二通槽(C2)、第六通槽(C6)和第七通槽(C7)切割形成，所述第一通槽(C1)、第二通槽(C2)、第六通槽(C6)和第七通槽(C7)结构相同，所述第一通槽(C1)包括竖直部分和水平部分，所述第一通槽(C1)和第二通槽(C2)设置在柔性支撑主体结构(4)的竖直结构的下端，第一通槽(C1)和第二通槽(C2)的水平部分设置在柔性支撑主体结构(4)的竖直结构和水平结构连接处，所述第一通槽(C1)和第二通槽(C2)设置在柔性支撑主体结构(4)的竖直结构的上端，所述第一通槽(C1)和第二通槽(C2)整体与第六通槽(C6)和第七通槽(C7)十字交叉相对设置，并联片体形柔性结构(11)由第三通槽(C3)、第四通槽(C4)和第五通槽(C5)切割形成，所述第三通槽(C3)和第四通槽(C4)结构相同，所述第三通槽(C3)包括两个水平部分，两个水平部分一端通过竖直部分连通，所述第三通槽(C3)和第四通槽(C4)对称设置，水平的第五通槽(C5)设置在第三通槽(C3)和第四通槽(C4)整体的下方。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于高精度光学元件的多点柔性支撑装置，其特征在于，所述柔性支撑结构单元(3)的数量n的取值为：n≥3。
4.根据权利要求3所述的一种用于高精度光学元件的多点柔性支撑装置，其特征在于，所述柔性支撑结构单元(3)数量为6。
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