CN205507195U - 一种平面镜调整装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种平面镜调整装置，包括用于固定镜片组件的基座、设于所述基座上的调整组件，还包括至少一个设于基座上的预紧组件，所述调整组件包括球面副、支撑板和电机组件，所述镜片组件反射面的光轴中心线通过球面副的球心，所述球面副的活动端通过所述支撑板与所述电机组件连接，所述镜片组件通过所述支撑板与所述球面副的活动端连接。本实用新型通过设置预紧装置，调整系统的预紧力，从而改善系统的稳定性和模态，稳定性好，响应速度快；采用球面副配合，调整范围较大，同时采用直线电机驱动，数据分析和建模简单，控制简单方便，提高了系统的重复定位精度。

Description

一种平面镜调整装置

技术领域

本实用新型涉及集成电路装备制造技术领域，具体涉及一种平面镜调整装置。

背景技术

平面镜(如反射镜、分束器等)是光学系统的重要组成部分，随着对成像质量要求的不断提高，镜片的调整精度也需相应提高，否则将影响整个光学系统的成像质量。平面镜由于其工作面为平面，对于其平移精度要求不高，然而其倾角的变化则会引起中心光线反射点的位置发生改变，从而致使局部光程发生偏移，因此对平面镜倾斜度的调整精度要求相当高。

传统的平面镜调整装置，通常采用轴向三点支撑的调整方式或采用双层轴承旋转方式。其中轴向三点支撑调整比较简单，但两个方向的倾斜调整相关联，数据分析和建模困难，从而导致控制难度增大，调整时间延长。而双层轴承旋转方式则对轴承的安装精度有很高的要求，且由于轴承本身存在游隙，很难实现较高的调整精度。

针对以上问题，现有技术中提供了一种反射镜精密调整装置。该技术中提供了消隙机构，即两个镜环之间采用簧片组件连接，以消除该装置的装配间隙，同时，在电机与接触点之间采用弹簧预紧，消除了运动间隙。然而该技术依然存在以下几个问题：一是由于簧片组件本身的变形范围有限，因此很难实现大范围的调整；二是由于簧片组件本身受到变形影响，寿命较短，且长期使用后，调整中心易偏移，重复定位精度较低；三是采用四点连接方式，安装精度要求高，提高了定位复杂度，同时采用四点柔性连接，模态低，稳定性差，较难建 立电机运动与镜片角度变化之间的数学关系，控制难度较大，响应时间长；四是未能控制绕Z方向的调整精度，容易造成调整精度串扰的问题。

之后，现有技术中又提供了一种反射镜球面调整机构。该调整机构采用球面配合的技术，即使转动轴、球心和反射面重合，避免在调整过程中引起反射面位置的变化。该技术具有球面配合的优点，但是该调整机构整体刚度不够，也不具备镜片的防护措施，未能满足高精度、高洁净度光学应用的实际需要。

实用新型内容

本实用新型为了克服以上不足，提供了一种调整精度高、稳定性好、调整范围大且控制简单方便的平面镜调整装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种平面镜调整装置，包括用于固定镜片组件的基座、设于所述基座上的调整组件，还包括至少一个设于基座上的预紧组件，所述调整组件包括还包括至少一个设于基座上的预紧组件，所述调整组件包括球面副、支撑板和电机组件，所述镜片组件反射面的光轴中心线通过球面副的球心，所述球面副的活动端通过所述支撑板与所述电机组件连接，所述镜片组件通过所述支撑板与所述球面副的活动端连接。

进一步的，所述两个电机组件设有两个，且呈直角分布。

进一步的，所述预紧组件设于两个所述电机组件形成的直角内侧。

进一步的，所述调整组件还包括与所述基座连接的固定板、两端分别与所述固定板和所述支撑板连接的弹簧板、以及设于所述调整组件和所述镜片组件之间的隔离罩。

进一步的，所述球面副包括设于所述固定板上的球面座、以及两端分别连接所述球面座和所述支撑板的球面件，所述球面座的工作面为凹球面，所述球面件的工作面为凸球面，所述凹球面和所述凸球面的位置相对应，所述球面座为固定端，所述球面件为活动端。

进一步的，所述隔离罩为弹性件，用于镜片组件与调整组件之间的隔离。

进一步的，所述弹簧板呈薄片状，两端分别通过连接板与所述固定件和所述支撑板连接，用于提高镜片组件绕Z轴的旋转刚度。

进一步的，所述电机组件包括直线电机、两端分别与所述直线电机和所述固定板刚性连接的电机座、与所述直线电机工作轴连接的顶杆、设于所述顶杆和所述支撑板之间的接触块、以及两端分别连接所述顶杆和接触块的板簧。

进一步的，所述预紧组件包括一侧与所述支撑板刚性连接的导向杆、与所述导向杆另一侧连接的调整螺母、设于所述调整螺母和所述固定板之间的压缩弹簧、以及设于所述调整螺母外圈的罩壳。

进一步的，所述压缩弹簧套设于所述导向杆外侧，所述压缩弹簧的初始预紧力可调，用于调整所述镜片组件与固定板之间的刚度。

本实用新型提供的平面镜调整装置，与现有技术相比存在以下几方面的有益效果：

(1)通过设置预紧装置，调整系统的预紧力，从而改善系统的稳定性和模态，稳定性好，响应速度快；

(2)采用球面副配合，调整范围较大，且采用直线电机驱动，数据分析和建模简单，控制简单方便；

(3)通过设置两端分别连接顶杆和接触块的板簧，具有消隙功能和锁紧功能，消除了运动过程中因部件的间隙配合而产生误差，同时起到了有效锁紧的作用，提高了系统的重复定位精度，降低了调整复杂度；

(4)通过在固定板和支撑板之间设置弹簧板，提高了镜片组件绕Z轴的旋转刚度，防止在进行绕X轴和Y轴旋转调整时，影响绕Z轴的旋转精度；

(5)通过在调整组件和镜片组件之间设置隔离罩，实现防护功能，将镜片组件与外部环境隔离开，防止调整装置污染镜片的工作环境。

附图说明

图1是本实用新型平面镜调整装置的立体结构示意图；

图2是本实用新型平面镜调整装置的后视图；

图3本实用新型平面镜调整装置调整组件结构示意图；

图4本实用新型平面镜调整装置球面副的结构示意图；

图5本实用新型平面镜调整装置弹簧板的结构示意图；

图6本实用新型平面镜调整装置隔离罩的结构示意图；

图7本实用新型平面镜调整装置其中一个电机组件结构示意图；

图8本实用新型平面镜调整装置预紧组件的结构示意图。

图中所示：1、镜片组件；2、基座；3、调整组件；31、球面副；311、球面座；312、球面件；313、凸球面；314、凹球面；32、电机组件；321、直线电机；322、电机座；323、顶杆；324、接触块；325、板簧；33、固定板；34、支撑板；35、弹簧板；351、连接板；36、隔离罩；4、预紧组件；41、导向杆；42、压缩弹簧；43、调整螺母；44、罩壳。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细描述：

如图1-8所示，本实用新型提供了一种平面镜调整装置，包括用于固定镜片组件1的基座2、设于基座2上的调整组件3，还包括至少一个设于基座2上的预紧组件4，调整组件3包括一个球面副31、支撑板34和两个电机组件32，镜片组件1反射面的光轴中心线通过球面副31的球心，球面副31的活动端通过支撑板34与电机组件32连接，所述镜片组件1通过支撑板34与所述球面副31的活动端连接。具体的，球面副的活动端通过支撑板34在电机组件32的带动下相对球面副的固定端绕X轴和Y轴旋转，以调节镜片组件1绕X轴和Y轴的旋转角度，且由于镜片组件1反射面的光轴中心线通过球面副31的球心，因此当镜片组件1绕X轴和Y轴旋转时，不会发生其它方向的转动或移动，进一步提高了装置稳定性。本实用新型通过设置预紧装置4，可以调整系统的预紧力，从而改善系统的稳定性和模态，稳定性好，响应速度快；同时采用球面副31配合，调整范围较大，且采用直线电机321驱动，数据分析和建模简单，控制简单方便。

请重点参照图2，两个电机组件32呈直角分布，预紧组件4设于两个电机组件32形成的直角内侧，其中位于预紧组件4上方的电机组件32调节镜片组件1绕X轴的旋转角度，位于预紧组件4左侧的电机组件32调节镜片组件1绕Y轴的旋转角度。

如图3所示，调整组件3还包括与基座2连接的固定板33、两端分别与固定板33和支撑板34连接的弹簧板35、以及设于调整组件3和镜片组件1之间的隔离罩36。具体的，刚性连接是指焊接、螺栓连接等固定的机械连接，以增强两者之间的连接稳定性。

如图4所示，球面副31包括设于固定板33上的球面座311、以及两端分别连接球面座311和支撑板的球面件312，球面座311的工作面为凹球面314，球面件312的工作面为凸球面313，凹球面314和凸球面313的位置相对应，球面座311为固定端，球面件312为活动端。凸球面313相对凹球面314进行绕X或Y方向旋转，球面座311与固定板33刚性连接，在调整过程中固定不动，球面件312与支撑板34刚性连接，在调整过程中两者无相对运动。

如图5所示，弹簧板35呈薄片状，用于提高镜片组件1绕Z轴的旋转刚度。具体的，弹簧板35的形状可以根据整体装置的结构进行调整，如图5所示，其中一端通过连接板351与固定板33连接，另一端通过连接板351与支撑板34刚性连接，以提高镜片组件1绕Z轴的旋转刚度，即在对镜片组件1进行绕X轴和Y轴旋转调整时，防止其绕Z轴进行旋转。

如图6所示，隔离罩36为弹性件，具体的，隔离罩36为向一侧凸起的矩形结构，用于镜片组件1与调整组件3之间的隔离，防止调整组件3产生的粉尘污染镜片组件1内的镜片和光学工作环境。

如图7所示，电机组件32包括直线电机321、两端分别与直线电机321和固定板33刚性连接的电机座322、与直线电机321工作轴连接的顶杆323、设 于顶杆323和支撑板34之间的接触块324、以及两端分别连接顶杆323和接触块324的板簧325。具体的，电机组件32通过支撑板34与球面件312连接，请参照图3，此图中的电机组件32对应图2中预紧组件4上方的电机组件32，直线电机321沿Z向运动，带动支撑板34沿相同的方向运动，由于球面件312与支撑板34刚性连接，因此随着支撑板34的运动，球面件312相对球面座311绕X轴方向运动，以实现对镜片组件绕X轴的旋转调节，同理，针对另一电机组件32，以相同的工作原理带动球面件312相对球面座311绕Y轴方向运动，以实现对镜片组件绕Y轴的旋转调节。板簧325使直线电机321的工作轴伸出或缩进时始终与顶杆323与接触块324保持贴合，消除了运动过程中因间隙配合而产生误差，实现了无隙传动，提高了调整精度。此外采用板簧325，而非常规的弹簧，当电机组件32对镜片组件1调节完成之后，板簧325起到了锁紧的功能，无需额外的锁紧组件，节约了零部件，降低了装置的结构复杂度和调节复杂度，提高了重复定位精度和系统的稳定性。

如图8所示，预紧组件4包括一侧与支撑板34刚性连接的导向杆41、与导向杆41另一侧连接的调整螺母43、设于调整螺母43和固定板33之间的压缩弹簧42、以及设于调整螺母43外圈的罩壳44。优选的，压缩弹簧42套设于导向杆41外侧，其初始预紧力可调，具体的，通过旋转调整螺母43调节压缩弹簧42的初始预紧力，不仅可以调整镜片组件1与固定板33之间的刚度，可以改变系统的模态，而且提高了系统的稳定性和响应速度。

本实用新型提供的平面镜调整装置调整镜片组件1的工作过程如下：

首先，调节预紧组件4中压缩弹簧42的初始预紧力，使球面座311与球面件312处于贴合状态；其次选择相应的电机组件32对镜片组件1进行绕X或Y方向进行调节，在调节的过程中，由于板簧325的作用，使直线电机321的工作轴始终与顶杆323与接触块324保持无隙传动，且在调节完成之后，也起到了一个锁紧的功能。

综上，本实用新型提供的平面镜调整装置，与现有技术相比存在以下几方 面的有益效果：

(1)通过设置预紧装置4，可以调整系统的预紧力，从而改善系统的稳定性和模态，稳定性好，响应速度快；

(2)采用球面副31配合，调整范围较大，且采用直线电机321驱动，数据分析和建模简单，控制简单方便；

(3)通过设置两端分别连接顶杆323和接触块34的板簧，具有消隙功能和锁紧功能，消除了运动过程中因部件的间隙配合而产生误差，同时起到了有效锁紧的作用，提高了系统的重复定位精度，降低了调整复杂度；

(4)通过在固定板33和支撑板34之间设置弹簧板35，提高了镜片组件1绕Z轴的旋转刚度，防止在进行绕X轴和Y轴旋转调整时，影响绕Z轴的旋转精度；

(5)通过在调整组件3和镜片组件1之间设置隔离罩36，实现防护功能，将镜片组件1与外部环境隔离开，防止调整装置污染镜片的工作环境。

虽然说明书中对本实用新型的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本实用新型的保护范围。在不脱离本实用新型宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种平面镜调整装置，包括用于固定镜片组件的基座、设于所述基座上的调整组件，其特征在于，还包括至少一个设于基座上的预紧组件，所述调整组件包括球面副、支撑板和电机组件，所述镜片组件反射面的光轴中心线通过球面副的球心，所述球面副的活动端通过所述支撑板与所述电机组件连接，所述镜片组件通过所述支撑板与所述球面副的活动端连接。

2.根据权利要求1所述的平面镜调整装置，其特征在于，所述电机组件设置有两个，且呈直角分布。

3.根据权利要求2所述的平面镜调整装置，其特征在于，所述预紧组件设于两个所述电机组件形成的直角内侧。

4.根据权利要求1所述的平面镜调整装置，其特征在于，所述调整组件还包括与所述基座连接的固定板，两端分别与所述固定板和所述支撑板连接的弹簧板，以及设于所述调整组件和所述镜片组件之间的隔离罩。

5.根据权利要求4所述的平面镜调整装置，其特征在于，所述球面副包括设于所述固定板上的球面座、以及两端分别连接所述球面座和所述支撑板的球面件，所述球面座的工作面为凹球面，所述球面件的工作面为凸球面，所述凹球面和所述凸球面的位置相对应，所述球面座为固定端，所述球面件为活动端。

6.根据权利要求4所述的平面镜调整装置，其特征在于，所述隔离罩为弹性件。

7.根据权利要求4所述的平面镜调整装置，其特征在于，所述弹簧板呈薄片状，两端分别通过连接板与所述固定板和所述支撑板连接。

8.根据权利要求4所述的平面镜调整装置，其特征在于，所述电机组件包括直线电机，两端分别与所述直线电机和所述固定板刚性连接的电机座，与所述直线电机工作轴连接的顶杆，设于所述顶杆和所述支撑板之间的接触块，以 及两端分别连接所述顶杆和所述接触块的板簧。

9.根据权利要求4所述的平面镜调整装置，其特征在于，所述预紧组件包括一侧与所述支撑板刚性连接的导向杆，与所述导向杆另一侧连接的调整螺母，设于所述调整螺母和所述固定板之间的压缩弹簧，以及设于所述调整螺母外圈的罩壳。

10.根据权利要求9所述的平面镜调整装置，其特征在于，所述压缩弹簧套设于所述导向杆外侧，所述压缩弹簧的初始预紧力可调。