CN110045478A - 一种精度保持器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学技术领域，提供了一种精度保持器，包括：镜框基座、连接于镜框基座一端的台阶面以及设置在镜框基座侧面的至少两个的胶合层连接结构，所述胶合层连接结构中开设有小孔；本申请通过在镜框壳上设计孔结构，预留出空间，通过精密加工的方式保证其尺寸，再通过高精度光学元件与精密加工后的镜框内圈的精确配合，预留的空间由于光学元件的装入，变成封闭的间隙，再通过注胶孔将间隙填满，通过这样的方式，精确的控制了胶层厚度和均匀性，实现牢固和粘接无应力，保证了高精度光学元件集成后精度不损失，可操作性强，不仅能实现单件光学元件精度保持功能，并且性价比高、可实施性强，为先进光学系统批产化提供有力支撑。

Description

一种精度保持器

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种精度保持器。

背景技术

随着人类的探索不断地向更加微观的领域前进，对探索过程中使用的光学元件或光学系统的精度要求也越来越高，例如应用在基因测序仪、光刻机、晶元缺陷检测等领域的先进光学系统，均对光学元件单面面形提出了1/100～1/500波长(常规系统光学元件单面面形1/5～1/20波长)的精度要求，相对常规系统提升20多倍，一些精度损失环节(如重力变形、元件集成、加工残余应力等)在常规系统中可以不予考虑，但是对于上述高精度显微先进光学系统却是毁灭性的，其中，高精度光学元件的集成，损失精度最为严重。另外，光学系统在保证高精度的同时，还要兼备高性价比适合批量化生产。

为了满足研究过程中的精度需求，光学系统中通常会使用精度保持器，目前，精度保持器在高精度光学元件加工检测、先进光学系统集成等领域中的应用愈发广泛。传统的精度保持器通常采用弹片窄缝等柔性机构，或采用多种柔性装置组合构成，但这种精度保持器装置结构复杂，成本高，难以应用在批量化生产制造当中。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种精度保持器，以解决现有技术中精度保持组件结构复杂、成本高且难以批量生产的问题。

本发明的目的可通过以下技术措施来实现：

本发明提供了一种精度保持器，包括：镜框基座(1)、连接于镜框基座(1)一端的台阶面(3)以及设置在镜框基座(1)侧面的至少两个的胶合层连接结构(4)所述胶合层连接结构(4)中开设有小孔，用于注入液体胶；

其中，台阶面(3)用于承载套设在镜框基座(1)内的光学元件，所述胶合层连接结构(4)与所述光学元件连接，用于通过胶合层固定所述光学元件和镜框基座(1)。

可选地，在本申请提供的另一些实施例中所述胶合层连接结构(4)包括设置在镜框基座(1)侧面上的注胶孔(41)和开设在镜框基座(1)侧面上一端与注胶孔(41)相连接、另一端与套设在镜框基座(1)内的光学元件相连接的存胶结构(42)。

可选地，在本申请提供的另一些实施例中所述存胶结构(42)用于存储由注胶孔(41)注入的液体胶，存胶结构(42)内的液体胶固化后形成的封闭间隙厚度为0.110-0.120mm。

可选地，在本申请提供的另一些实施例中所述液体胶包括GHJ-01(z)光学用双组份环氧胶。

可选地，在本申请提供的另一些实施例中多个存胶结构(42)内形成的胶层尺寸一致，胶层均匀分布。

可选地，在本申请提供的另一些实施例中所述胶合层连接结构(4)包括4个，均匀的分布在镜框基座(1)的侧面上。

可选地，在本申请提供的另一些实施例中所述镜框基座(1)的镜框内圈面的圆柱度不大于0.005mm，与套设在镜框基座(1)内的光学元件匹配车削、间隙配合。

可选地，在本申请提供的另一些实施例中所述镜框基座(1)的镜框内圈面与所述光学元件的外表面的间隙不大于0.005mm。

可选地，在本申请提供的另一些实施例中所述台阶面(3)相对于所述镜框内圈面的垂直度不大于0.008mm。

与现有技术相比，本发明提供的精度保持器包括了镜框基座、台阶面以及多个胶层连接机构，在光学元件放置到镜框基座内时，由台阶面对光学元件进行支撑，并通过在胶合层连接结构中注入指定的液体胶的方式使光学元件固定在镜框基座内。本申请通过在镜框壳上设计孔结构，预留出空间，通过精密加工的方式保证其尺寸，再通过高精度光学元件与精密加工后的镜框内圈的精确配合，预留的空间由于光学元件的装入，变成封闭的间隙，再通过注胶孔将间隙填满，通过这样的方式，精确的控制了胶层厚度和均匀性，实现牢固和粘接无应力，保证了高精度光学元件集成后精度不损失，可操作性强，不仅能实现单件光学元件精度保持功能，并且性价比高、可实施性强，为先进光学系统批产化提供有力支撑。

附图说明

图1是本发明实施例提供的精度保持器的整体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的精度保持器的剖面结构图；

图3是本发明实施例提供的精度保持器中胶合层连接结构的结构示意图。

图中：1、镜框基座；2、镜框内圈面；3、台阶面；4、胶合层连接结构；41、注胶孔；42、存胶结构。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。

本发明提供了一种精度保持器，请参阅图1至图3，该精度保持器包括：镜框基座1、连接于镜框基座1一端的台阶面3以及设置在镜框基座1侧面的至少两个的胶合层连接结构4，其中，所述胶合层连接结构4中开设有小孔，用于注入液体胶；其中，台阶面3用于承载套设在镜框基座1内的光学元件，其宽度在2到3mm之间。所述胶合层连接结构4与所述光学元件连接，用于通过胶合层固定所述光学元件和镜框基座1。在镜框基座1上，光学元件沿光轴方向落在台阶面3上，镜框内圈面2通过精密加工，与光学元件形成紧密配合关系，在镜框内圈面2有多个对称分布的胶合层连接结构4,并在其上开设以用于注入液体胶的小孔，当高精度光学元件装入精度保持器后，光学元件一端抵靠在台阶面3上，外圆面与镜框内圈面2紧密配合，孔结构形成封闭的间隙，再通过小孔将间隙填满，固化后形成胶合层，从而将二者固定。本申请中通过胶合层连接结构实现二者的柔性连接，柔性连接最为关键，将连接产生的应力以刚体位移的方式卸载，从而实现无应力连接，保持集成后的高精度光学元件不损失精度。

具体地，如图1所示镜框基座1的底端一周设置出一个台阶面3，在将光学元件安装在镜框基座1中时，台阶面起到支撑光学元件的作用，台阶面3的突出镜框基座内边缘的宽度可根据与之配合的光学元件的尺寸进行预先设计。在本申请提供的另一些实施例中，台阶面3也可以设置在镜框基座1底端一周的指定位置处，例如在镜框基座1底端一周对称设置多个台阶面3，以起到对所装入的光学元件的支撑作用。本申请提供的精度保持器在镜框基座2侧面上还设置有多个胶合层连接结构4，该胶合层连接结构4作为光学元件与镜框基座的柔性连接结构，通过其上设置的小孔注入液体胶，胶体固化后将光学元件固定。

本申请针对民用小型光刻机、基因测序、晶元检测等领域，需要先进光学元件在突破从无到有的基础上，实现高性价比的、快速的、批量化的进行设备生产，将有竞争力的产品快速推向国际市场，因此，无法沿用现有技术去不计成本和周期的解决。本发明提出以胶合层柔性部分4为基础的精度保持器，创新性的通过精密加工的方式和特有的构型设计解决了光学元件连接过程中精度损失的问题，相对传统支撑装置，结构简单而且实现方式可操作性强，精密加工的方式也非常有利于批量化生产，实现高精度光学元件集成后精度零损失，同时为先进光学系统的批量化生产提供有力支撑。

可选地，在申请提供的另一些实施例中：所述胶合层连接结构(4)包括设置在镜框基座(1)侧面上的注胶孔(41)和开设在镜框基座(1)侧面上一端与注胶孔(41)相连接、另一端与套设在镜框基座(1)内的光学元件相连接的存胶结构(42)。所述存胶结构(42)用于存储由注胶孔(41)注入的液体胶，存胶结构(42)内的液体胶固化后形成的封闭间隙厚度为0.110-0.120mm。所述液体胶包括GHJ-01(z)光学用双组份环氧胶。多个存胶结构(42)内形成的胶层尺寸一致，胶层均匀分布。所述胶合层连接结构(4)包括4个，均匀的分布在镜框基座(1)的侧面上。所述镜框基座(1)的镜框内圈面的圆柱度不大于0.005mm，与套设在镜框基座(1)内的光学元件匹配车削、间隙配合。所述镜框基座(1)的镜框内圈面与所述光学元件的外表面的间隙不大于0.005mm。所述台阶面(3)相对于所述镜框内圈面的垂直度不大于0.008mm。

具体请参阅图1-3，本申请中的精度保持器，包括镜框基座1，镜框内圈面2和台阶面3，4个沿圆周90°均匀分布的胶合层连接结构4，胶合层连接结构4中包括注胶孔41和存胶结构42。

本发明进行高精度光学元件集成时，应首先通过精密加工保证镜框的内圈面，即与高精度光学元件接触配合的位置，达到如下精度：镜框内圈面2本身圆柱度优于0.005mm，同时台阶面3相对内圈表面的垂直度优于0.008mm；同时将内圈面2与光学元件外圆表面配车削，间隙配合，且间隙优于0.005mm，通过精确控制光学元件外圆面与镜框内圈面2的关系，使其紧密配合；这种配合方式为孔结构形成的间隙提供了精确的边界；

通过如下步骤实现胶合层连接结构4：例如4个胶合层连接结构均匀分布在镜框基座1侧面的一周，每个胶合层连接结构4中开设一个注胶孔41和一个存胶结构42，注胶孔41和存胶结构42形成的封闭间隙厚度要依据合适的胶进行设计。进一步地，关于胶的使用，由于胶在固化过程中会产生和释放应力，针对特定胶，其无应力胶合层厚度的太厚，干胶应力会损失光学元件精度，将其拉变形，太薄，连接不充分，连接力过低，光学元件会有脱胶风险。并且胶合层的分布位置、胶层厚度的精度和均匀性等因素均会对光学系统的精准度产生影响，本本发明采用GHJ-01(z)光学用双组份环氧胶，存胶结构中形成的封闭间隙厚度为0.115±0.005mm。通过精密加工存胶结构42，精确控制其厚度达到设计值，公差优于±0.005mm，四个注胶孔41沿半径方向将外界与存胶结构42联通，当胶注入时，只能对存胶结构42内的空间进行填充，开放的一侧已被光学元件外圆周挡住，形成了一个精确的边界，这样就保证了形成间隙的空间尺寸的精确和均匀性，再通过注胶孔注胶将间隙填满，这样仅通过胶层将光学元件与镜框进行连接，注胶完成后所形成的胶合层尺寸相同，且胶层均匀，起到了连接牢固且又不产生应力的柔性连接作用。

本发明提供的精度保持器加工元件少，核心加工面和尺寸少，有利于保证精度，并且可操作性高，实现高精度光学元件集成后精度零损失，同时为先进光学系统的批量化生产提供有力支撑。

本发明提供的精度保持器包括了镜框基座、台阶面以及多个胶层连接机构，在光学元件放置到镜框基座内时，由台阶面对光学元件进行支撑，并通过在胶合层连接结构中注入指定的液体胶的方式使光学元件固定在镜框基座内。本申请通过在镜框壳上设计孔结构，预留出空间，通过精密加工的方式保证其尺寸，再通过高精度光学元件与精密加工后的镜框内圈的精确配合，预留的空间由于光学元件的装入，变成封闭的间隙，再通过注胶孔将间隙填满，通过这样的方式，精确的控制了胶层厚度和均匀性，实现牢固和粘接无应力，保证了高精度光学元件集成后精度不损失，可操作性强，不仅能实现单件光学元件精度保持功能，并且性价比高、可实施性强，为先进光学系统批产化提供有力支撑。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种精度保持器，其特征在于，包括：镜框基座(1)、连接于镜框基座(1)一端的台阶面(3)以及设置在镜框基座(1)侧面的至少两个的胶合层连接结构(4)，所述胶合层连接结构(4)中开设有小孔，用于注入液体胶；

其中，台阶面(3)用于承载套设在镜框基座(1)内的光学元件，所述胶合层连接结构(4)与所述光学元件连接，用于通过胶合层固定所述光学元件和镜框基座(1)。

2.如权利要求1所述的精度保持器，其特征在于，所述胶合层连接结构(4)包括设置在镜框基座(1)侧面上的注胶孔(41)和开设在镜框基座(1)侧面上一端与注胶孔(41)相连接、另一端与套设在镜框基座(1)内的光学元件相连接的存胶结构(42)。

3.如权利要求2所述的精度保持器，其特征在于，所述存胶结构(42)用于存储由注胶孔(41)注入的液体胶，存胶结构(42)内的液体胶固化后形成的封闭间隙厚度为0.110-0.120mm。

4.如权利要求3所述的精度保持器，其特征在于，所述液体胶包括GHJ-01(z)光学用双组份环氧胶。

5.如权利要求1所述的精度保持器，其特征在于，多个存胶结构(42)内形成的胶层尺寸一致，胶层均匀分布。

6.如权利要求1-5任一项所述的精度保持器，其特征在于，所述胶合层连接结构(4)包括4个，均匀的分布在镜框基座(1)的侧面上。

7.如权利要求1所述的精度保持器，其特征在于，所述镜框基座(1)的镜框内圈面的圆柱度不大于0.005mm，与套设在镜框基座(1)内的光学元件匹配车削、间隙配合。

8.如权利要求7所述的精度保持器，其特征在于，所述镜框基座(1)的镜框内圈面与所述光学元件的外表面的间隙不大于0.005mm。

9.如权利要求7或8所述的精度保持器，其特征在于，所述台阶面(3)相对于所述镜框内圈面的垂直度不大于0.008mm。