CN114911018A - 具有受支撑的挠曲接头的光学装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于承载光学元件(2)的装置(1)，该装置包括：用于承载所述光学元件(2)的可枢转的第一承载件(10)，第一承载件(10)通过第一轴承(100)安装，使得第一承载件(10)围绕第一轴线(A)可枢转，其中第一轴承(100)包括弹性结构(30)和被配置成支撑第一承载件(10)的支撑件(41，42)，其中支撑件(41，42)被配置成限制第一承载件(10)在至少第一方向(D1)上的平移。

Description

具有受支撑的挠曲接头的光学装置

技术领域

本发明涉及一种用于承载光学元件的装置，特别是常平架。

背景技术

在光学应用中，通常需要能够在一维或二维(即，围绕一个轴线或两个独立轴线)中枢转光学元件。

在现有技术中，已知常平架在每个轴上包括一个或两个静态(传统)轴承。这具有在旋转方向上没有恢复力(零刚度)以及在所有其它方向上没有刚度的益处。此外，枢转运动/旋转方面的大角度是可能的。然而，通常，在这种机构中存在游隙(如果不是预负载的)，游隙将限制精度。此外，需要通过致动器力克服在预负载的情况下甚至更高并且难以控制粘滑的静摩擦。此外，在这种设计中通常涉及许多部件，并且在部件和组件上都必须有非常严格的公差。此外，由于缺少刚度，传统的轴承通常不适于快速(共振)运动。

此外，基于扭转梁和类似挠曲件的轴承中的可枢转接头(例如，每个旋转轴线一个或两个扭转梁)在扭杆中经历弹性变形，并且通常包括由旋转轴线限定的平面结构。这种配置的好处是简单且成本有效的设计，仅需要小的设计空间。此外，由于不存在静摩擦，所以不存在滞后/后冲。此外，在扭转梁的运动中也不存在游隙，并且通过力控制可以进行开环控制。特别地，共振中的快速操作是可能的。然而，这种设计原理的较大刚度需要一定的力来保持旋转部分的位置，并且尤其在对于大行程和低共振频率更关键的活塞模式(面外模式)中可能遇到寄生模式。此外，难以实现大的位移/角度，并且在弹性元件中引起大的应力，尤其是在大偏转(＞5°)时。通常，由于较长的梁以降低应力，这种设计还将需要较大的设计空间。

发明内容

基于上述内容，本发明要解决的问题是提供一种具有简单设计的上述类型的装置，该装置允许在减小游隙的同时实现相对大的偏转以及理想的大共振频率。

该问题通过具有权利要求1的特征的装置来解决。

本发明的这些方面的优选实施例在相应的从属权利要求中陈述并在下面描述。

根据权利要求1，公开了一种用于承载光学元件的装置，该装置包括：

-可枢转的第一承载件，用以承载该光学元件，

-第一承载件通过第一轴承安装到第二承载件或支座，使得第一承载件相对于第二承载件或支座绕第一轴线可枢转，

其中

-第一轴承包括弹性结构和被配置成支撑第一承载件的支撑件，其中支撑件被配置成限制第一承载件在至少第一方向上的平移，以及

-弹性结构与支撑件分别连接到第一承载件与第二承载件，或弹性结构与支撑件分别连接到第一承载件与支座。

可枢转的第一承载件被布置成具有附接于其上的光学元件，如反射镜、棱镜、透镜、漫射器或光栅。因此，第一承载件的运动被传递到光学元件。特别地，第一承载件和光学元件可以整体地形成。

第一轴承将第一承载件附接到第二承载件或附接到支座。第一轴承确定第一承载件相对于第二承载件或相对于支座的相对运动。特别地，第一轴线沿着第一承载件的主延伸平面延伸。优选地，第一轴线沿着第一承载件和/或光学元件的对称轴线延伸，如在俯视图中所见。

弹性结构被布置成一旦第一承载件围绕第一轴线枢转，就使第一承载件返回到其非偏转位置。因此，第一承载件的旋转运动的共振频率取决于弹性结构的刚度。第一方向在垂直于第一承载件和/或光学元件的主延伸方向的方向上延伸。特别地，第一方向垂直于第一轴线延伸。

弹性结构与支撑件分别连接到第一承载件。此外，弹性结构与支撑件分别连接到第二承载件，或弹性结构与支撑件分别连接到支座。因此，弹性结构和支撑件提供了相同元件之间的连接。特别地，第一承载件的移动不是通过弹性结构或支撑件驱动的。优选地，第一轴承被布置成单独地引导第一承载件的运动。特别地，第一承载件的偏转通过作用于第一承载件上的电磁力直接驱动。

这里和下文中，除非另有说明，否则第一方向在倾斜于，特别是垂直于第一方向的方向上延伸。特别地，有利地，这种设计允许以高精度，特别地好于1mrad的精度，特别地好于10μrad的分辨率，以及大的枢转(旋转)角度(例如，+/-30°，+/-15°)围绕至少一个(第一)轴线，但也围绕两个轴线(2D)倾斜，高频率在10Hz至1000Hz的范围内，通常为10Hz至250Hz，其中特别地，在除期望的旋转/枢转方向之外的任何其他方向上仅允许小的运动，该期望的旋转/枢转方向包括在平移或其他旋转轴中的不期望的振动模式。优选地，该装置还可以以共振(中等刚度)或静态模式(非常低的刚度)操作。

特别地，在一个实施例中，弹性结构被配置成消除第一承载件在第二承载件上的支撑的游隙。

此外，根据一个实施例，弹性结构被配置成提供用于第一承载件的预期运动方向的刚度。

根据另一实施例，弹性结构被配置成以无游隙的方式在若干方向上引导第一承载件。

此外，弹性结构被配置成分布应力。

根据本发明的另一优选实施例，弹性结构包括多个弹簧构件，每个弹簧构件将第一承载件连接到第二承载件，或者将第一承载件连接到支座，或者将第二承载件连接到支座。

根据一个实施例，相应的弹簧构件是平板构件，特别是从合适材料的板，特别是金属板上切割下来的。

此外，根据优选实施例，相应的弹簧构件包括曲折形状。

根据另一优选实施例，弹簧构件沿着共同的延伸平面延伸，其中，由于面内刚度特别地比扭转模式中的弹性结构的刚度大至少十倍，所以弹簧结构/弹簧构件防止了第一承载件沿着所述延伸平面的特别的面内运动。

根据又一实施例，弹簧构件一体地连接到彼此，并且特别地形成单个板构件。优选地，弹簧构件/所述板构件被切割(例如激光切割或冲压)形成单个板。

根据本发明的另一实施例，该装置包括用于预加载弹性结构的磁体。

根据另一实施例，第一承载件包括第一部分，第一承载件经由第一部分由支撑件支撑在第二承载件或支座上。第一承载件可以包括第二部分，第一承载件经由第二部分由支撑件支撑在第二承载件或支座上。第一和第二部分从第一承载件的相对侧突出，并且第一和第二部分特别地彼此对准并且与第一轴线对准。特别地，两个部分中的每一个可以形成为细长梁。

根据一优选实施例，弹簧结构包括布置在第一部分的任一侧上的两个弹簧构件和布置在第二部分的任一侧上的两个弹簧构件。

根据另一实施例，第一部分经由支撑件的第一部分支撑在第二承载件上。此外，第二部分可以经由支撑件的单独的第二部分支撑在第二承载件上。

优选地，支撑件的相应部分(即，第一部分和第二部分)可以各自是以下中的一个：

-球体；其中特别地，第一方向正交于第一轴线延伸；

-半球体；其中特别地，第一方向正交于第一轴线延伸；

-结构，包括面向相应的支撑轴的边缘，相应的支撑轴被支撑在所述边缘上，其中特别地，第一方向与第一轴线正交地延伸；

-轴承，包括布置在以下之一中的销：孔、凹槽，其中特别地，轴承限制第一承载件在所述第一方向和进一步线性独立的第二方向上的平移，其中特别地，第一方向和第二方向跨越正交于第一轴线延伸的平面；

-轴承，包括布置在轴承套筒中的销，其中特别地，轴承限制第一承载件在所述第一方向和进一步线性独立的第二方向上的所述平移，其中特别地，第一方向和第二方向跨越正交于第一轴线延伸的平面；

-球轴承，其中特别地，球轴承限制第一承载件在第一方向和进一步线性独立的第二方向上的所述平移，其中特别地，第一方向和第二方向跨越正交于第一轴线延伸的平面；

-滑动轴承，特别是干式滑动轴承或润滑滑动轴承，其中特别地，滑动轴承限制第一承载件在第一方向和进一步线性独立的第二方向上的所述平移，其中特别地，第一方向和第二方向跨越正交于第一轴线延伸的平面，

-弹性主体，其特别地由弹性体形成；其中特别地，弹性主体限制第一承载件在第一方向和相反的第二方向上的所述平移，第一方向和相反的第二方向正交于第一轴线；

-弹簧，特别是螺旋弹簧或板簧，其中特别地，弹簧限制第一承载件在正交于第一轴线的第一方向上的所述运动，

-非接触式磁力轴承；其中特别地，磁力轴承限制第一承载件在所述第一方向上的所述运动，其中特别地，第一方向正交于第一轴线延伸。特别地，两个磁体彼此排斥。

此外，在一个实施例中，相应的轴承被预加载，特别是通过以下之一：重力、弹性结构(特别是通过所述弹簧构件)、预加载弹簧，通过由磁体提供的磁力。

根据又一实施例，支撑件由弹性结构形成。例如，弹性结构包括至少一个板簧，其中板簧的主延伸方向沿着第一方向延伸。特别地，弹性结构包括多个板簧，其中多个板簧中的至少一个提供在第一方向上的支撑。

根据本发明的装置的另一实施例，第一承载件经由阻尼器支撑在第二承载件上，该阻尼器特别地包括无或低静态刚度。特别地，根据第一承载件的惯性选择刚度，使得可枢转运动具有30HZ的最大共振频率。

根据前述权利要求中任一项所述的光学装置，其中，第二承载件可枢转地支撑在支座上，使得第二承载件能够绕第二轴线枢转，从而允许第一承载件在两个维度上枢转(即，独立地绕第一轴线和第二轴线枢转)。特别地，第一轴承将第一承载件连接到第二承载件，或者第一轴承将第二承载件连接到支座。此外，该装置可包括具有如本文所述的支撑件和弹性结构的第二轴承，其中第一承载件和第二承载件通过第一轴承连接，并且第二承载件和支座通过第二轴承连接。

此外，根据一个实施例，第一承载件经由弹性结构支撑在第二承载件上，其中弹性结构包括从第一承载件的相对侧突出的第一和第二连接部分，并且其中弹性结构包括连接到第一连接部分的两个第一弹性支腿，其中第一支腿从第一连接部分突出并且分叉，使得第一支腿形成一角度，特别是锐角。

根据一个实施例，弹性结构包括两个第一弹性支腿，其中每个弹性支腿特别地形成板簧。第一支腿分叉，使得第一支腿形成一角度，特别是锐角，并且第一支腿中的至少一个被配置成限制第一承载件在至少第一方向上的平移。

根据一个实施例，两个第一支腿限制第一承载件在至少第一方向上的平移。优选地，弹性结构包括连接到第二连接部分的两个第二弹性支腿(例如，每个形成板簧)，其中第二支腿从第二连接部分突出并且分叉，使得第二支腿形成一角度，也特别是锐角。特别地，四个支腿中的每一个包括形成紧固区域的端部段，相应的支腿经由其紧固区域连接到第二承载件(或支座)。

特别地，第一连接部分和与其连接的第一弹性支腿形成第一弧形构件。同样地，特别地，第二连接部分和连接到其上的第二弹性支腿形成第二弧形构件。弧形构件通过允许连接部分和连接到其上的支腿的弯曲而允许第一承载件围绕由弧形构件限定的第一轴线枢转。

根据一个实施例，第一承载件可枢转地安装在第二承载件上，并且第二承载件可枢转地支撑在支座上，使得第二承载件可围绕第二轴线枢转，其中第一轴承将第一承载件连接到第二承载件，或者第一轴承将第二承载件连接到支座。

根据一个实施例，第一承载件围绕第一轴线可枢转，并且第二承载件围绕第二轴线可枢转。

根据一个实施例，第二轴线正交于第一轴线延伸，第一和第二轴线在交点处相交，其中所述交点位于布置在第一承载件上的光学元件内。

根据另一实施例，相应承载件(和布置在其上的部件)围绕第一轴线和第二轴线中的至少一个轴线的枢转运动的共振频率高于100Hz。

此外，根据一个实施例，相应的承载件(和布置在其上的部件)围绕第一轴线和第二轴线中的至少一个轴线的枢转运动的共振频率低于30Hz。

此外，布置在第一承载件(或第一承载件的第二部分)上的光学元件优选地是以下之一：反射镜、透明窗、棱镜。

附图说明

下面结合附图对本发明的进一步特征和优点以及本发明的实施例进行描述，其中

图1示出了根据本发明的装置的示例性一般配置的示意图，

图2至5示出了根据本发明的装置的实施例的不同视图，其中第一承载件通过轴承支撑在第二承载件上并通过弹性结构连接到第二承载件，

图6至9示出了根据本发明的装置的另一实施例的不同视图，其中第一承载件通过弹性主体支撑在第二承载件上并通过弹性结构连接到第二承载件，

图10示出了根据本发明的装置的另一实施例的示意图，其中第一承载件通过阻尼装置支撑在第二承载件上，

图11至14示出了根据本发明的装置的另一实施例的不同视图，其中第一承载件通过刀片支撑在第二承载件上，

图15至18示出了根据本发明的装置的另一实施例的不同视图，其中第一承载件通过磁力轴承支撑在第二承载件上并通过弹性结构连接到第二承载件，

图19至21示出了根据本发明的装置的另一实施例的不同视图，其中第一承载件通过球体支撑在第二承载件上并通过弹性结构连接到第二承载件，

图22至26示出了根据本发明的装置的另一实施例的不同视图，其中第一承载件通过螺旋弹簧支撑在第二承载件上并通过弹性结构连接到第二承载件，

图27至29示出了根据本发明的装置的另一实施例的不同视图，其中第一承载件通过单个球体支撑在第二承载件上并通过弹性结构连接到第二承载件，

图30至35示出了根据本发明的装置的另一实施例的不同视图，其中第一承载件通过弹性弧形构件支撑在第二承载件(或另一部件)上，以及

图36至38以示意性侧视图示出了根据本发明的装置的另一实施例，其中第二承载件通过第一轴承连接到支座，

图39至43示出了具有连接结构的装置的另一示例性实施例，

图44至48示出了具有连接结构的装置的另一实施例。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的用于承载光学元件2的装置1的实施例的示意性俯视图，其中该装置包括用于承载光学元件2的可枢转的第一承载件10，第二承载件20，第一承载件10通过第一轴承100支撑在第二承载件20上。第一轴承包括支撑件41、42，使得第一承载件10围绕第一轴线A可枢转。此外，第二承载件20又可经由另一支撑件51、52枢转地支撑在装置1的支座60上，使得第二承载件20可围绕可正交于第一轴线A的第二轴线B倾斜(与第一承载件10一起)，因此允许第一承载件10(和其上的光学元件2)实际上围绕两个不同的轴线A、B倾斜，使得装置1特别地实现常平架功能。

此外，第一轴承100包括在图1中示意性地示出的弹性结构30，第一承载件10经由所述弹性结构30联接到第二承载件20，其中弹性结构30的刚度以及第一承载件10和其上的光学元件2的惯性限定了关于第一承载件10(和光学元件2)围绕第一轴线A的枢转运动的共振频率，并且其中弹性结构30被配置成限制第一承载件10在与围绕第一轴线A的所述枢转运动的方向不同的至少一个方向上的运动。如下文将要描述的，本发明提供了不同的实施例，具体涉及弹性结构30的设计以及第一承载件10通过其支撑在第二承载件20上的支撑件41、42。在所有实施例中，光学元件2可以是反射镜、棱镜、透明窗或需要枢转以执行期望功能的其他光学元件。

图2至5示出了根据本发明的包括根据图1的配置的装置1的实施例，其中承载光学元件2的第一承载件10被环形的第二承载件20围绕，该环形第二承载件又被环形支座60围绕。

此外，第一承载件10包括第一部分11和第二部分12，所述部分11、12从第一承载件的相对侧突出并且彼此对准。两个部分11、12限定第一轴线A，并且各自经由轴承41、42(例如球轴承或滑动轴承)支撑在第二承载件20上。即，这里，支撑件包括分别形成为轴承41、42的第一部分41和第二部分42，其中特别地，所述轴承41、42各自限制第一承载件10在垂直于第一轴线A的平面中的平移，即，沿着正交于第一轴线A延伸的两个线性独立方向D1和D2的平移。

此外，弹性结构30包括弹簧构件31，每个弹簧构件31包括曲折形状并且将第一承载件10连接到第二承载件20。弹簧构件31抵抗第一承载件沿第一轴线的运动，并且提供关于第一承载件10绕第一轴线A的枢转运动/旋转的回复力。优选地，弹簧构件31彼此一体地连接并且形成单个平板构件，如从图5中可以看到的。优选地，两个弹簧构件31布置在第一部分11的任一侧上，并且两个剩余的弹簧构件31布置在第一承载件10的第二部分12的任一侧上。

特别地，第二承载件20通过两个轴构件51、52支撑在支座60上，每个轴构件支撑在支座60上的轴承53、54中，其中相应的轴承53、54可以例如是球轴承或滑动轴承。特别地，两个轴构件51、52彼此对准并限定第二轴线B。优选地，两个轴线A、B在位于光学元件2内的交点处相交。

特别地，在图2至5所示的实施例中，不需要或仅需要很小的预负载来消除竖直运动。该设计可以包括相对于第一轴线的大于10μm的游隙，只要其被径向预加负载。特别地，由于弹簧构件31限定了位置，因此不需要轴向限定精度。

图6至9示出了根据本发明的装置1的另一实施例的不同视图。特别地，装置1可如结合图1至5所述地构造，其中与图2至5相反，第一承载件10不是经由关于图2至5说明的轴承而是经由弹性主体41、42支撑在第二承载件20上。特别地，第一部分11搁置在呈第一弹性主体41形式的第一轴承上，并且第二部分12搁置在呈第二弹性主体42形式的第二轴承上。相应的弹性体41、42可以包括在相应的主体41、42的中心的收缩部。特别地，主体41、42可以由弹性体形成。在图6至9中，主体41、42各自限制沿其各自的纵向轴线的平移，即在两个相反的方向D1、D2上的平移，每个方向都正交于第一轴线A延伸。

此外，图10示出了根据本发明的装置1的另一实施例的示意图，其中，第一承载件10在此经由也提供阻尼的支撑件41、42支撑在第二承载件20上。后者并不限定第一承载件10的竖直位置，而是仅用于阻尼寄生振动。特别地，可以使用润滑剂的(例如厚)膜或铁磁流体。

在竖直方向上，阻尼装置可以由流体FF(例如润滑剂或铁磁流体)形成。特别地，第一承载件10的每个部分11、12可布置在第二承载件20的相关开口41、42中，其形成相应的支撑件41、42/支承表面，其中流体FF布置在开口41的内侧和相应部分11、12之间的间隙中。布置在其开口41中的相应部分11、12仍然具有一些游隙，否则第一承载件10和第二承载件20的轴11、12之间的摩擦将过高。该游隙仍然允许光学元件2捕捉残余振动并上下移动。这些振动在光学元件2(例如反射镜)的位置/倾斜中的允许误差方面可能很小，但是可能是轴承的长期完整性的风险。因此，装置1的该实施例优选地包括用于轴11、12的相当松弛的轴承，该轴承具有抑制这些振动的粘性润滑剂FF的厚层。一个好的解决方案是使用铁磁流体FF作为阻尼，因为如果它们通过磁体43保持在它们的位置上，它们不会从期望的位置脱离。磁体43可以形成环，其分配铁磁流体。但是，其思想是具有明确限定的稳定液体层，使得其抑制一定程度的振动。

此外，由于部分11、12插入相应的开口41、42中，每个开口41、42限制第一承载件10在垂直于第一轴线A的平面中的平移，即沿着正交于第一轴线A延伸的两个线性独立方向D1和D2的平移。

图11至14示出了根据本发明的另一实施例，其对应于图6至9所示实施例的变型。

同样，这里装置1可如结合图2至5和6至9所述进行构造，区别在于，形成轴11、12的第一承载件的第一和第二部分11、12现在支撑在刀片结构41、42上而不是弹性主体上，即，每个支撑件41、42包括锋利边缘(例如，三角形横截面)，相应部分/轴11、12以可枢转的方式直接搁置在该锋利边缘上。因此，边缘与第一轴线A对准，并且可以例如在图12和14中看到。

因此，这些刀片41、42在支撑件41、42和第一承载件10之间提供了两个线接触。优选地，相应的刀片/边缘41、42的材料包括比搁置在相应的边缘41、42上的第一承载件10的相应部分11、12的材料更高的硬度。这导致第一和第二部分11、12而不是刀片41、42上的磨损。由此，刀片41、42切入限定第一承载件10的枢转点的承载件材料中。此外，有利地防止了第一和第二部分11、12/第一承载件10在相应的刀片41、42上的滑动。根据一个实施例，相应的边缘/刀片41、42可以覆盖有弹性体，以防止第一承载件10/部分11、12在边缘41、42上的滑动，以使得第一承载件10能够在由第二承载件20的所述边缘形成的支撑件41、42上可再现/重复地枢转运动。特别地，相应的边缘/刀片41、42各自限制第一承载件10在正交于第一轴线A延伸的第一方向D1上的平移，其中限制特别地对应于硬止动。

图15至18示出了根据本发明的装置1的另一实施例的不同视图。同样，这里，装置1可如结合图2至图5所述的那样构造，不同之处在于，第一承载件10的第一部分11和第二部分12现在各自支撑在磁力轴承41、42上，相应的磁力轴承41、42包括安装到相应部分11、12的第一磁体400和安装到第二承载件20的对应的第二磁体401。

特别地，两个磁体400、401可以彼此排斥。弹性结构30由于磁体400、401而被预加载。这减少了人们希望避免的竖直移动(平行于磁体400、401的极化轴)。相反，期望的倾斜模式仅受到来自磁体400、401的少许影响。

图19至21示出了根据本发明的装置1的另一实施例的不同视图。同样，这里，装置1可如结合图2至5所述的那样构造，不同之处在于，第一承载件10的第一和第二部分11、12现在分别支撑在由球体形成的支撑件41、42上。特别地，相应的球体41、42限制第一承载件10在正交于第一轴线A延伸的第一方向D1上的平移，其中限制特别地对应于硬止动。

图22至26示出了根据本发明的装置1的另一实施例的不同视图。同样，这里，装置1可如结合图2至5所述的那样构造，不同之处在于，第一承载件10的第一和第二部分11、12现在分别支撑在由螺旋弹簧形成的轴承41、42上。特别地，如图24和25所示，相应的部分11、12包括从相应的部分11、12突出的销201，该销与从第二承载件20突出的相关销200对准。相应的螺旋弹簧41、42布置在两个对准的销200、201上，从而固定在其位置中。特别地，相应的弹簧41、42限制第一承载件10在正交于第一轴线A延伸的第一方向D1上的平移。

图27至29示出了根据本发明的装置1的另一实施例的不同视图。同样，这里，装置1可如结合图2至图5所述的那样构造，不同之处在于，第一承载件10不包括突出部分11、12，而是代之以其中心位于例如球体41形式的单个支撑件41上。此外，第二承载件20包括矩形形状，其中弹簧构件30各自连接到第二承载件20的角部。因此第一承载件10可围绕至少一个轴线倾斜，优选地围绕两个独立轴线倾斜。特别地，球体41限制第一承载件10在正交于第一承载件10的相应旋转轴线延伸的第一方向D1上的平移。

图30至35示出了根据本发明的装置1的另一实施例的不同视图，其中第一承载件10经由两个相对的弧形构件30形式的弹性支撑结构支撑在第二承载件20(或另一部件，例如支座60)上(例如，参见图32)。特别地，第一承载件10包括从第一承载件10的相对侧突出的第一和第二连接部分33、34。此外，弹性结构30包括连接到第一连接部分33的两个第一弹性支腿35以及连接到第二连接部分34的两个第二弹性支腿36。特别地，第一支腿35从第一连接部分33突出并分叉，使得第一支腿35形成角度W，特别是锐角。类似地，弹性结构30还包括连接到第二连接部分34的两个第二弹性支腿36，其中第二支腿36也从第二连接部分34突出并且分叉，使得第二支腿36形成一角度，特别是锐角。

相应的弧形固定装置33、35；34、36可由单个部件形成，例如由薄板材料形成。优选地，相应的构件33、35；33、36不承受扭力，而是承受弯曲力。弧形构件33、35；33、36允许改进的应力分布，并且进一步实现在期望方向上的大行程和/或较低刚度，同时在其它方向上提供刚度。如图31所示，弧形构件33、35；34、36的设计，尤其是由于支腿35，36的弯曲，限定了第一承载件10可以相对于其倾斜的第一轴线A。特别地，第一轴线A可以与连接部分33、34对准。

优选地，例如如图34所示，第二承载件20支撑在支座60上，即通过所述弧形构件33、35；34、36，从而第一承载件10围绕第一轴A可枢转。承载光学元件2的第二承载件20被支撑在第一承载件10上，从而第二承载件20围绕第二轴线B可枢转(参见图33)。因此，同样在这里，光学元件2可以有效地围绕两个轴线A、B倾斜。弧形构件33、34、35和36形成弹性结构和支撑件，其中弧形构件33、34、35、36限制第一承载件10在至少第一方向上的平移。

图36、37和38以示意性侧视图示出了用于承载光学元件2的装置1的实施例。图36示出了处于未偏转状态的第二承载件20。图37和38示出了处于偏转状态的第二承载件，其中第二承载件20围绕第二轴线B旋转。装置1包括第二承载件20，第二承载件10通过第一轴承100可枢转地安装在支座60上。第二承载件20绕第二轴线B可枢转。

弹性结构30将第二承载件20连接到支座60，且支撑件41、42被配置成将第二承载件20支撑在支座60上，其中支撑件被配置成限制第一承载件10在至少第一方向D1上的平移。

该支撑由弹性结构30形成。弹性结构30包括两个第一弹性支腿35，其中每个弹性支腿35形成一板簧。第一支腿35分叉，使得第一支腿35形成一角度W，特别是锐角，并且第一支腿中的至少一个被配置成限制第一承载件10在至少第一方向D1上的平移。

图39至43示出了根据本发明的装置的另一实施例，其包括连接结构61。装置1包括用于承载光学元件2的第一承载件10、第二承载件20和支座60。如图39所示，在俯视图中，第二承载件20围绕第一承载件10，并且支座60围绕第二承载件20。弹性结构30将第一承载件10连接到第二承载件20，且弹性结构30将第二承载件20连接到支座60。弹性结构30、第一承载件10、第二承载件20与支座60为一体成型。第一承载件10绕第一轴线A-A可枢转，第二承载件绕第二轴线B-B可枢转。

如图42及43所示，连接结构61广泛地附接至第二承载件20。支撑件41、42布置于第一承载件10与连接结构61之间以及支座60与连接结构61之间，且支撑件41限制第一承载件10相对于连接结构61在第一方向D1上的移动。支撑件42限制支座60相对于连接结构61在第一方向D1上的运动。支撑件41、42具有球形、半球形或刀片形状。特别地，球形支撑件由蓝宝石或红宝石组成。连接结构61、第一承载件和支座60中可以包括凹部，球形支撑件41、42布置在该凹部中。弹性结构30提供沿第一方向的力，其中该力作为预负载作用在支撑件41、42上。该力和凹槽限定球形支撑件41、42相对于连接结构、第一承载件10和支座60的位置。

该装置包括笼形结构62、64、65，其被布置成将球形支撑件保持在专用区域中。如图40所示，笼形结构包括C形壁62，其在侧向方向上围绕球形支撑件41、42。如图42所示，第一硬止动件64限制连接结构61相对于第一承载件10沿第一方向D1的移动。第二硬止动件65限制连接结构61相对于支座60沿第一方向D1的运动。在加速力作用于装置1的情况下，这些加速力可能超过弹性结构30的预负载，该预负载将连接结构61推靠在支座60上和第一承载件10上。超过该预负载导致连接结构61和支座60，或者连接结构61和第一承载件10以不受控制的方式彼此远离移动，这导致支撑件离开其预期位置的风险。有利的是，笼形结构62、64、65限制第一承载件10、连接结构61、支座60和支架41、42的相对运动。相对运动的限制确保了支撑件41、42的位置不会离开它们相对于连接结构61、第一承载件10和支座60的预期位置，即使没有预负载作用于支架41、42上。具体地，当加速力超过由弹性结构30提供的第一或第二轴承的预负载时，笼形结构62、64、65仅限制第一或第二轴承的运动。

图44至48示出了包括连接结构61的装置1的另一实施例。装置1包括沿第一方向D1提供磁力的磁体400。磁力具有与弹性结构相同的效果，并且为第一和第二轴承提供预负载。如图45所示，第一承载件10具有圆形形状，如俯视图所示。第一承载件10包括对准结构66，其相对于第一承载件10对准支撑件41。对准结构66可以是具有比球形支撑件更小的直径的凹槽。特别地，第二承载件20和/或支座60可包括用于球形支撑件41、42的对准结构66。

第二承载件20具有与图39-43所示实施例中的连接结构61基本相同的形状。第二承载件20可由板材料制成，特别是金属板，例如通过冲压。如图44所示，第二承载件包括C形壁62，其是笼形结构62、64、65的一部分。第一承载件和第二承载件20之间的支撑件41以及第二承载件20和支座60之间的支撑件42布置在第二承载件20的相对侧上。支撑件41、42是球形的，并且通过磁体400结合对准结构的预加载限定了支撑件41、42相对于第二承载件20、第一承载件10和支座60的相对位置。第一承载件10和第二承载件20之间的支撑件41限定了用于倾斜的第一轴线A。第二承载件20和支座60之间的支撑件42限定了用于倾斜的第二轴线B。

如图47所示，磁体400形成第一硬止动件64，其限制第一承载件10相对于第二承载件沿第一方向D1的相对运动。如图48所示，第二硬止动件65限制支座60和第二承载件20沿第一方向D1的相对运动。

Claims (20)

1.一种用于承载光学元件(2)的装置(1)，所述装置包括：

-可枢转的第一承载件(10)，用以承载所述光学元件(2)，

-所述第一承载件(10)通过第一轴承(100)安装到第二承载件(20)或支座(60)，使得所述第一承载件(10)相对于所述第二承载件(20)或所述支座(60)围绕第一轴线(A)可枢转，

其中

-第一轴承(100)包括弹性结构(30)和被配置成支撑第一承载件(10)的支撑件(41，42)，其中所述支撑件(41，42)被配置成限制所述第一承载件(10)在至少第一方向(D1)上的平移，以及

-所述弹性结构(30)和所述支撑件(41，42)分别连接到所述第一承载件(10)和所述第二承载件(20)，或者所述弹性结构(30)和所述支撑件(41，42)分别连接到所述第一承载件(10)和所述支座(60)。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，关于所述第一承载件(10)围绕所述第一轴线(A)的枢转运动的共振频率取决于所述弹性结构(30)的刚度以及所述第一承载件(10)和其上的所述光学元件(2)的惯性。

3.根据权利要求1或2所述的光学装置，其中，所述装置(1)包括第二承载件(20)和/或支座(60)，其中，所述弹性结构(30)包括多个弹簧构件(31)，每个弹簧构件(31)将所述第一承载件(10)连接到所述第二承载件(20)或所述支座(60)。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，相应的所述弹簧构件(31)是平板构件。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述弹簧构件(31)彼此一体地连接。

6.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述装置(1)包括被配置成预加载所述弹性结构(30)的磁体(400，401)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述第一承载件(10)包括第一部分(11)，所述第一承载件(10)经由所述第一部分(11)由所述支撑件(41，42)支撑在所述第二承载件(20)或所述支座(60)上，和/或其中，所述第一承载件(10)包括第二部分(12)，所述第一承载件(10)经由所述第二部分(12)由所述支撑件(41,42)支撑在所述第二承载件(20)或所述支座(60)上，所述第一部分和所述第二部分(11,12)从所述第一承载件(10)的相对侧突出。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述第一部分(11)经由所述支撑件(41)的第一部分支撑，和/或其中，所述第二部分(12)经由所述支撑件(42)的第二部分支撑。

9.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述相应部分(41，42)是以下其中之一：

-球体；

-半球体；

-结构，所述结构包括面向所述第一承载件(10)的相应部分(11，12)的边缘，所述相应部分(11，2)被支撑在所述边缘上；

-轴承，包括布置在以下之一中的销：孔、凹槽；

-轴承，包括布置在轴承套筒中的销；

-球轴承；

-滑动轴承，特别是干式滑动轴承或润滑滑动轴承；

-弹性主体，其特别地由弹性体形成；

-弹簧，特别是螺旋弹簧或板簧；

-非接触式磁力轴承，其中特别地，磁力轴承包括第一磁体(400)和第二磁体(401)，其中特别地，所述第一磁体(400)和所述第二磁体(401)彼此排斥。

10.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述支撑件(41，42)被预加载，特别是通过以下之一被预加载：重力、弹性结构(30)、预加载弹簧，通过由磁体提供的磁力。

11.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述支撑件由所述弹性结构(30)形成。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述弹性结构(30)包括两个第一弹性支腿(35)，其中，每个弹性支腿(35)形成板簧，所述第一支腿(35)分叉，使得所述第一支腿(35)形成一角度(W)，特别是锐角，并且所述第一支腿中的至少一个第一支腿被配置成限制所述第一承载件(10)在至少所述第一方向(D1)上的平移。

13.根据权利要求12所述的装置，其中，两个第一支支腿限制所述第一承载件(10)在至少所述第一方向上的平移。

14.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述第一承载件(10)经由阻尼器支撑在所述第二承载件(20)或所述支座(60)上，所述阻尼器特别地包括无或低静态刚度。

15.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述第一承载件(10)可枢转地安装在所述第二承载件(20)上，并且所述第二承载件(20)可枢转地支撑在支座(60)上，使得所述第二承载件(20)围绕第二轴线(B)可枢转，其中所述第一轴承(100)将所述第一承载件(10)连接到所述第二承载件(20)或所述第一轴承(100)将所述第二承载件(20)连接到所述支座(60)。

16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述第一承载件(10)围绕所述第一轴线(A)可枢转，并且所述第二承载件(20)围绕第二轴线(B)可枢转。

17.根据权利要求15所述的装置，其中，所述第二轴线(B)与所述第一轴线(A)正交地延伸，并且其中，所述第一轴线(A)和所述第二轴线(B)在交点处相交，其中，所述交点位于所述光学元件(2)内。

18.根据权利要求1或2所述的装置，其中，围绕所述第一轴线(A)和所述第二轴线(B)中的至少一个轴线的枢转运动的共振频率高于100Hz。

19.根据权利要求1或2所述的装置，其中，围绕所述第一轴线(A)和所述第二轴线(B)中的至少一个轴线的枢转运动的共振频率低于30Hz。

20.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述光学元件(2)是以下中的一种：反射镜、透明窗、棱镜。

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