CN208432848U - 一种可动光学元件调节定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及曝光设备制造技术领域，尤其涉及一种可动光学元件调节定位装置，包括镜筒、镜座和镜片，镜片安装在镜座中，还包括定心簧片和多个位移转换机构，镜座通过定心簧片与镜筒柔性连接，定心簧片能够为镜座提供定心功能；多个位移转换机构设置在镜筒与镜座之间，位移转换机构能将自身的横向位移转换为镜座的轴向位移，以调节镜片相对于镜筒的轴向位移或倾斜角度。定心簧片能够为镜座提供定心功能，且不会带来其他方向的串扰；位移转换机构能够将其自身的横向位移转换为镜座的轴向位移，从而实现镜片相对于镜筒的轴向位移和倾斜角度的调节；且其设置在镜筒中，解决了密封和污染问题，方便集中制造加工和集中调试。

Description

一种可动光学元件调节定位装置

技术领域

本实用新型涉及曝光设备制造技术领域，尤其涉及一种可动光学元件调节定位装置。

背景技术

在电气工程或微机械领域中产生极小结构的微光刻的现代投射曝光设备中，常常需要将光学元件相应精确地定位，这就需要调整光学元件的位置，从而需要提供能够使光学元件的位置改变的装置。

现有技术提供的一种光学元件调节定位装置中，使用的板簧片采用均布的悬臂梁结构，并通过驱动机构进行Z向平移和倾斜度的调整，但是板簧片由于采用了悬臂梁结构，在Z向运动过程中会带来Z向的转动。另一方面，由于使用弹簧复位，使得机构整体的刚度取决于弹簧的刚度，并没有利用驱动元件的高刚度，而整体结构的刚度决定了镜片的动态性能，对于灵敏度要求较高的镜片会影响其动态性能。此外，采用外置的驱动器通过杠杆原理驱动镜座的移动，会带来其他的问题，如使得装置的整体尺寸较大、密封结构不易设计和零件摩擦产生的颗粒污染问题。

现有技术还提供了另一种光学元件保持装置，该装置直接在镜筒上使用线切割技术切割出位移放大机构和导向机构，加工制造困难，成本较高，且密封结构复杂。另外，其也存在镜座在Z向平移时，会带来相对Z向的旋转串扰问题。

因此，有必要提供一种可动光学元件调节定位装置来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可动光学元件调节定位装置，能够提高镜座位置的微调精度，且不会带来其他方向的串扰，同时解决了密封和污染问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种可动光学元件调节定位装置，包括镜筒和镜座，所述镜座中安装所述镜片，还包括：

定心簧片，所述镜座通过所述定心簧片与所述镜筒柔性连接，所述定心簧片能够为所述镜座提供定心功能；

多个位移转换机构，设置在所述镜筒和所述镜座之间，所述位移转换机构能将其自身的横向位移转换为所述镜座的轴向位移，以调节所述镜片相对于所述镜筒的轴向位移或倾斜角度。

作为优选技术方案，所述位移转换机构包括变形件和驱动元件，所述镜筒的下部设置有支撑座，所述变形件的一端安装在所述支撑座上，另一端与所述镜座连接，所述驱动元件安装在所述变形件的内部，所述驱动元件能够驱动所述变形件发生横向变形，及在所述镜筒的轴向产生位移。

作为优选技术方案，所述变形件为具有多个柔性铰链的多边形结构。

作为优选技术方案，所述变形件的顶面和底面平行设置，所述顶面与所述镜座连接，所述底面与所述支撑座连接，所述顶面和所述底面之间通过所述柔性铰链连接。

作为优选技术方案，所述驱动元件横向安装在所述变形件的两端，所述驱动元件的横向位移带动所述变形件的轴向变形，进而带动所述镜片相对于所述镜筒产生轴向位移或改变倾斜角度。

作为优选技术方案，所述变形件呈轴对称结构。

作为优选技术方案，所述位移转换机构均布安装在所述镜筒和所述镜座之间。

作为优选技术方案，所述驱动元件为电机或微调螺杆。

作为优选技术方案，所述定心簧片呈平板圆环状，所述定心簧片上设置有至少两个预设弧长的弧形孔，所述弧形孔将所述定心簧片分为内圈和外圈，所述内圈与所述镜座连接，所述外圈与所述镜筒连接，所述内圈与所述外圈能够在轴向产生相对位移。

作为优选技术方案，所述弧形孔沿所述定心簧片的圆心呈圆周均布设置。

与现有技术相比，本实用新型的优点及有益效果在于：

本实用新型提供的可动光学元件调节定位装置，用于调整镜片和镜座相对于镜筒的位置，镜座通过定心簧片与镜筒柔性连接，多个位移转换机构设置在镜筒与镜座之间，位移转换机构能够调节镜片相对于镜筒的轴向位移以及倾斜角度。定心簧片能够在镜座的位置调整过程中为镜座提供定心功能，定心簧片的低刚度可以实现镜座与镜筒的相对位置的微调，且不会带来其他方向的串扰；位移转换机构能够将其自身的横向位移转换为镜座的轴向位移，从而实现镜片相对于镜筒的轴向位移和倾斜角度的调节；且其设置在镜筒中，解决了密封和污染问题，方便集中制造加工和集中调试，使得该装置的整体尺寸更加紧凑。

附图说明

图1是本实用新型提供的可动光学元件调节定位装置的结构示意图；

图2是本实用新型提供的可动光学元件调节定位装置的另一角度的结构示意图；

图3是本实用新型提供的位移转换机构的结构示意图；

图4是本实用新型提供的变形件的另一结构示意图；

图5是本实用新型提供的定心簧片的结构示意图；

图6是本实用新型提供的可动光学元件调节定位装置未安装定心簧片的结构示意图。

图中：

1-镜筒；2-镜座；3-镜片；4-定心簧片；5-位移转换机构；

11-支撑座；21-第一台阶；22-第二台阶；41-弧形孔；42-内圈；43-外圈；51-变形件；52-驱动元件。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种可动光学元件调节定位装置，包括镜筒1、镜座2、镜片3、定心簧片4和多个位移转换机构5，镜片3安装在镜座2中，镜座2通过定心簧片4与镜筒1柔性连接，定心簧片4能够为镜座2提供定心功能，镜筒1、镜座2以及定心簧片4同心设置，且镜筒1、镜座2分别与定心簧片4的连接点形成的圆也与定心簧片4同心设置。多个位移转换机构5均设置在镜筒1与镜座2之间，位移转换机构5能够将其自身的横向变形转换为自身的轴向变形，以实现镜座2相对于镜筒1的轴向位移和倾斜角度的调节，最终实现镜片3相对于镜筒1的轴向位移和倾斜角度的调节。

本实施例提供的可动光学元件调节定位装置，用于调整镜片3和镜座2相对于镜筒1的位置。定心簧片4能够在镜座2的位置调整过程中为镜座2提供定心功能，定心簧片4的低刚度可以实现镜座2与镜筒1的相对位置的微调，且不会带来其他方向的串扰；位移转换机构5能够将其自身的横向位移转换为镜座2的轴向位移，从而实现镜片3相对于镜筒1的轴向位移和倾斜角度的调节；且其设置在镜筒1中，解决了密封和污染问题，方便集中制造加工和集中调试，使得该装置的整体尺寸更加紧凑。

具体而言，如图2和图3所示，镜筒1的下部设置有支撑座11，位移转换机构5包括驱动元件52和变形件51，变形件51的一端安装在支撑座11上，另一端与镜座2连接，驱动元件52安装在变形件51的内部，驱动元件52能够驱动变形件51发生横向变形，及在镜筒1的轴向产生位移，多个位移转换机构5联合驱动与变形件51相连的镜座2发生相对于镜筒1的轴向位移和倾斜。

更进一步地，如图3所示，变形件51为具有多个柔性铰链的轴对称多边形结构，比如本实施例中为八边形结构，其在俯视方向呈平行四边形结构。变形件51的和底面在初始未变形时平行设置，顶面与镜座2连接，底面与支撑座11连接，顶面和底面之间通过柔性铰链连接，可以降低变形件51在镜筒1径向的刚度。更具体地，在变形件51的周向上，顶面的两侧及底面的两侧均通过球铰可转动连接有柔性铰链。在调节过程中，当镜座2倾斜调整时，会对变形件51产生径向力，而柔性铰链的存在降低了变形件51的径向刚度，受力后柔性铰链与顶面或底面之间发生径向变形，有效吸收径向能量，从而减少对变形件51的破坏。另外，通过柔性铰链的布置还使得变形件51具有在其自身横向和竖向低刚度的特点，使得变形件51更易发生变形，有利于位移转换机构5的工作。变形件51采用轴对称的结构保证了其在镜片3轴向的调节精度。

在本实用新型的另一实施例中，如图4所示，位移转换机构5在正视方向与上述结构一致，但是在变形件51的周向方向，顶面两侧分别设置有H形的柔性铰链，该H形的柔性铰链的横向连接部径向刚度较低、柔韧性较好。当镜座2倾斜调整时，该横向连接部可在径向产生变形，从而避免径向刚度对变形件51产生破坏。

在本实施例中，驱动元件52通过螺钉和螺母横向安装在变形件51的两端，驱动元件52的横向位移能够驱动变形件51发生轴向变形，变形件51的轴向变形最终转换为镜片3相对于镜筒1的轴向位移。位移转换机构5内置在镜筒1之内，且为模块化设计，方便集中制造加工和集中调试，且避免了密封结构的设计，简化了镜筒1的结构。位移转换机构5的尺寸可根据驱动元件52的选择而适当减小尺寸，使得调节定位装置的整体机械结构尺寸紧凑，方便其他功能性设计。

作为优选，位移转换机构5均布安装在镜筒1上。位移转换机构5的数量可根据镜座2的具体形式来确定。在本实施例中，根据倾斜调整的自由度为两个，设置三个位移转换机构5。当需要调节镜片3的轴向位移时，多个位移转换机构5同时同步工作，以保证镜片3仅在轴向产生位移；当需要调节镜片3的倾斜角度时，选择性的启动某一个或者某几个位移转换机构5工作，以实现镜片3倾斜角度的调整。

驱动元件52可以为电机或微调螺杆。选择电机可实现在线实时调整，选择微调螺杆可实现手动调节，减少成本。因此，驱动元件52的选择可根据实际情况而定。

在本实施例中，如图5所示，定心簧片4呈平板圆环状，定心簧片4上通过线切割或其他工艺加工有至少两个预设弧长的弧形孔41，弧形孔41均与定心簧片4同心且沿定心簧片4的圆心呈圆周均布设置。弧形孔41的弧长决定了定心簧片4的刚度，可通过设置不同弧长的弧形孔41来设计设计不同刚度需求的定心簧片4，以满足使用要求。本实施例中的定心簧片4上设置有三个弧形孔41，与驱动元件52的数量相匹配。

弧形孔41将定心簧片4分为内圈42和外圈43，内圈42与镜座2连接，连接位置位于弧形孔41弧长的中间位置，使定心簧片4受力更加均衡。外圈43与镜筒1连接，内圈42与外圈43能够在轴向产生相对位移，从而实现镜座2与镜筒1的相对位移。当位移转换机构5进行调节时，定心簧片4对镜座2提供定心功能，保证镜座2和镜片3始终不偏离轴心，从而保证了位置精度和尺寸稳定性。且由于弧形孔41的结构及形状设置，还能保证镜座2在发生轴向位移时，不会因定心簧片4的变形带来其他方向的串扰。

如图6所示，镜座2的安装臂设置有三个，安装臂上设置有台阶面，台阶面的第一台阶21装有与位移转换机构5的变形件51连接的螺钉，第二台阶22与定心簧片4连接，三个安装臂圆周均布设置，在每一个安装臂上，镜座2与变形件51的连接位置和镜座2与定心簧片4的连接位置均位于同一径向上，避免了安装位置的相互干渉，使该调节定位装置的结构更近紧凑。上述定心簧片4与镜座2及镜筒1的连接，以及镜座2与变形件51的连接，均通过螺钉实现。当然，在其他实施例中，可以根据实际结构选择其他的连接方式。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可动光学元件调节定位装置，包括镜筒(1)和镜座(2)，所述镜座(2)中安装镜片(3)，其特征在于，还包括：

定心簧片(4)，所述镜座(2)通过所述定心簧片(4)与所述镜筒(1)柔性连接，所述定心簧片(4)能够为所述镜座(2)提供定心功能；

多个位移转换机构(5)，设置在所述镜筒(1)和所述镜座(2)之间，所述位移转换机构(5)能将其自身的横向位移转换为所述镜座(2)的轴向位移，以调节所述镜片(3)相对于所述镜筒(1)的轴向位移或倾斜角度。

2.根据权利要求1所述的可动光学元件调节定位装置，其特征在于，所述位移转换机构(5)包括变形件(51)和驱动元件(52)，所述镜筒(1)的下部设置有支撑座(11)，所述变形件(51)的一端安装在所述支撑座(11)上，另一端与所述镜座(2)连接，所述驱动元件(52)安装在所述变形件(51)的内部，所述驱动元件(52)能够驱动所述变形件(51)发生横向变形，及在所述镜筒(1)的轴向产生位移。

3.根据权利要求2所述的可动光学元件调节定位装置，其特征在于，所述变形件(51)为具有多个柔性铰链的多边形结构。

4.根据权利要求3所述的可动光学元件调节定位装置，其特征在于，所述变形件(51)的顶面和底面平行设置，所述顶面与所述镜座(2)连接，所述底面与所述支撑座(11)连接，所述顶面和所述底面之间通过所述柔性铰链连接。

5.根据权利要求3所述的可动光学元件调节定位装置，其特征在于，所述驱动元件(52)横向安装在所述变形件(51)的两端，所述驱动元件(52)的横向位移带动所述变形件(51)的轴向变形，进而带动所述镜片(3)相对于所述镜筒(1)产生轴向位移或改变倾斜角度。

6.根据权利要求3所述的可动光学元件调节定位装置，其特征在于，所述变形件(51)呈轴对称结构。

7.根据权利要求1所述的可动光学元件调节定位装置，其特征在于，所述位移转换机构(5)均布设置在所述镜筒(1)和所述镜座(2)之间。

8.根据权利要求2所述的可动光学元件调节定位装置，其特征在于，所述驱动元件(52)为电机或微调螺杆。

9.根据权利要求1所述的可动光学元件调节定位装置，其特征在于，所述定心簧片(4)呈平板圆环状，所述定心簧片(4)上设置有至少两个预设弧长的弧形孔(41)，所述弧形孔(41)将所述定心簧片(4)分为内圈(42)和外圈(43)，所述内圈(42)与所述镜座(2)连接，所述外圈(43)与所述镜筒(1)连接，所述内圈(42)与所述外圈(43)能够在轴向产生相对位移。

10.根据权利要求9所述的可动光学元件调节定位装置，其特征在于，所述弧形孔(41)沿所述定心簧片(4)的圆心呈圆周均布设置。