WO2005101082A2 - Optisches element und halterung für ein optisches element - Google Patents

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WO2005101082A2
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Thomas Schletterer
Franz Sorg
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    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/022—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses lens and mount having complementary engagement means, e.g. screw/thread
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    • G—PHYSICS
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    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70808—Construction details, e.g. housing, load-lock, seals or windows for passing light in or out of apparatus
    • G03F7/70825—Mounting of individual elements, e.g. mounts, holders or supports

Definitions

  • the present invention relates to an optical element and an optical arrangement comprising such an optical element.
  • the invention can be used in connection with the microlithography used in the manufacture of microelectronic circuits. It therefore further relates to a lens barrel which is particularly suitable for use in a microlithography device, and to a microlithography device comprising such a lens barrel.
  • this design has the disadvantage that a comparatively complex mounting of the respective holding element is required.
  • a comparatively large area of the lens has to be machined with a correspondingly high outlay in order to produce the contact areas in order to ensure sufficient accuracy of the contact areas.
  • a holder for a lens in which three holding elements distributed on the periphery of the lens engage radially in a V-shaped annular groove running around the periphery of the lens.
  • the holding elements bear against the lens with a certain preload and thereby hold the lens both in the direction of the optical axis and in the circumferential direction and in the radial direction.
  • the defined preload is achieved by a resilient design of one of the holding elements in the radial direction.
  • This design also has the disadvantage, on the one hand, that for the circumferential V-shaped annular groove, a comparatively large area of the lens has to be machined with a correspondingly high outlay in order to ensure sufficient accuracy of the contact areas.
  • Another disadvantage of the design lies in the fact that, on the one hand, it is only of limited suitability for thin lenses and, on the other hand, an increased production outlay is required because of the risk of breakouts on the lens.
  • the present invention is therefore based on the object of providing an optical element or an optical arrangement of the type mentioned at the outset which does not have the disadvantages mentioned above, or at least to a lesser extent, and in particular one that is as stress-free as possible, while being easy to manufacture Bracket allows.
  • the present invention achieves this object by means of an optical element with the features of claim 1. It also achieves this object by means of an optical arrangement with the features of claim 14.
  • the present invention is based on the finding that a low-stress mounting of the optical element is possible with simple manufacturability if the processing of the optical element for producing the contact areas with the associated holding device is limited in circumferential view and additionally or alternatively limited in the direction of the optical axis the easy-to-edit circumferential outer edges of the optical element. In this case, only the contact areas actually used for the contact then have to be subjected to correspondingly complex processing, as a result of which the effort for producing the holding area on the optical element is significantly reduced.
  • An object of the present invention is therefore an optical element, in particular a lens, comprising an element body with an optically active first region, which has an optical axis, and an edge region which runs in a circumferential direction of the element body and in which at least one first holding region is arranged.
  • the first holding area has at least one first contact area which is designed to interact with a first holding device for holding the element body.
  • the edge area forms the first contact area in the circumferential direction of the element body, limited only at a first circumferential area limited in the circumferential direction.
  • the edge area forms the first contact area limited in the direction of the optical axis only at two contact surfaces of the element body spaced apart in the direction of the optical axis, which are each arranged in the area of a circumferential outer edge of the element body and at least one of which is partially in Extends direction of the optical axis.
  • the limitation of the first contact area in the circumferential direction means that the first contact area does not have to be produced over the entire circumference of the element body. For example, a corresponding processing of the element body to produce the first contact area does not have to cover its entire circumference respectively. This may significantly reduce the effort required to produce the first contact area.
  • the same is achieved by delimiting the first contact area in the direction of the optical axis and limiting it to two contact areas arranged in the area of a circumferential outer edge of the element body.
  • the extension of at least one of the contact surfaces partially in the direction of the optical axis enables the contact zone between the first holding device and the lens to be designed as a self-adjusting clamping pair, in which a holding force directed primarily in the radial direction is introduced into the lens. Due to the self-adjusting clamping pair z. B. level differences between the first holding devices already compensated for in the contact zone between the first holding device and the lens, so that there is no need for expensive storage of the first holding devices. In other words, this enables a simple, as tension-free mounting of the lens as possible.
  • Another object of the present invention is an optical arrangement with an optical element according to the invention and a first holding device which interacts with a first holding area of the optical element.
  • Another object of the present invention is a lens barrel, in particular a lens barrel for a microlithography device, with at least one optical module, which comprises an optical arrangement according to the invention.
  • the present invention furthermore relates to a microlithography device for transferring a pattern formed on a mask to a substrate with an optical projection system which comprises a lens barrel according to the invention.
  • FIG. 1 is a schematic perspective illustration of a preferred embodiment of the optical arrangement according to the invention with a preferred embodiment of the optical element according to the invention;
  • Figure 2 is a schematic perspective view of the optical element of Figure 1;
  • FIG. 3 is a schematic perspective illustration of a first holding device from FIG. 1;
  • FIG. 4 is a schematic illustration of a preferred embodiment of the microlithography device according to the invention with a lens barrel according to the invention
  • FIG. 5 is a schematic perspective illustration of a further preferred embodiment of the optical element according to the invention.
  • FIG. 6 is a schematic perspective illustration of a further preferred embodiment of the optical element according to the invention.
  • FIG. 7 is a schematic perspective illustration of a further preferred embodiment of the optical element according to the invention.
  • FIG. 8 is a schematic perspective illustration of a further preferred embodiment of the optical element according to the invention.
  • FIG. 9 is a schematic perspective illustration of a further preferred embodiment of the optical arrangement according to the invention with the optical element from FIG. 2;
  • FIG. 10 is a schematic perspective illustration of a further preferred embodiment of the optical arrangement according to the invention with a preferred embodiment of the optical element according to the invention
  • FIG. 11 is a schematic partial section through the optical arrangement from FIG. 10 along line Xl-Xl;
  • FIG. 12 is a schematic perspective illustration of a first holding device from FIG. 10;
  • FIG. 13 is a schematic perspective illustration of a first holding device for a further preferred embodiment of the optical arrangement according to the invention.
  • FIG. 14 is a schematic partial section through a further preferred embodiment of the optical arrangement according to the invention.
  • FIG. 15 is a schematic partial section through a further preferred embodiment of the optical arrangement according to the invention.
  • FIG. 16 is a schematic partial section through a further preferred embodiment of the optical arrangement according to the invention.
  • FIG. 17 is a schematic partial section through a further preferred embodiment of the optical arrangement according to the invention.
  • FIG. 18 is a schematic partial section through a further preferred embodiment of the optical arrangement according to the invention.
  • FIG. 19 is a schematic partial section through a further preferred embodiment of the optical arrangement according to the invention.
  • FIG. 20 is a schematic partial section through a further preferred embodiment of the optical arrangement according to the invention.
  • FIG. 21 is a schematic partial section through a further preferred embodiment of the optical arrangement according to the invention.
  • FIG. 22 is a schematic partial section through a first holding device for a further preferred embodiment of the optical arrangement according to the invention
  • FIG. 23 is a schematic partial section through a first holding device for a further preferred embodiment of the optical arrangement according to the invention.
  • FIG. 24 is a schematic perspective illustration of a first holding device for a further preferred embodiment of the optical arrangement according to the invention.
  • FIG. 25 is a schematic perspective illustration of a first holding device for a further preferred embodiment of the optical arrangement according to the invention.
  • FIG. 26 is a schematic sectional illustration of a further preferred embodiment of the optical arrangement according to the invention with a preferred embodiment of the optical element according to the invention.
  • FIGS. 1 to 3 A preferred embodiment of the optical arrangement 1 according to the invention with a preferred embodiment of the optical element 2 according to the invention is first described below with reference to FIGS. 1 to 3.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective illustration of the optical arrangement 1 with the optical element in the form of a lens 2.
  • the lens 2 is supported on a frame device in the form of a holder 4 by means of three first holding devices 3 evenly distributed over its circumference.
  • the lens 2 has an element body in the form of a lens body 2.1.
  • the lens body 2.1 comprises an optically effective first region 2.2 with an optical axis 2.3.
  • This optically effective region 2.2 which is rotationally symmetrical with respect to the optical axis 2.3, is defined on both sides of the lens 2 by a corresponding optically active surface 2.4 or 2.5 of the lens body 2.1.
  • the lens 2 has an edge region 2.6 which extends radially outward and adjoins the optically active first region 2.2 in the circumferential direction of the lens 2.
  • the circumferential direction of the lens 2 lies in a plane oriented perpendicular to the optical axis 2.3.
  • first holding areas 2.7 are evenly distributed over the circumference of the lens body 2.1.
  • Each holding area 2.7 has a first contact area 2.8, which interacts with the associated first holding device 3 in order to hold the lens 2.
  • the respective first contact region 2.8 is formed on a first projection 2.9 which extends radially away from the optical axis.
  • This first projection 2.9 extends in the circumferential direction of the lens 2 over a limited first circumferential region.
  • This first circumferential area extends over an angular area of approximately 15 °. The first circumferential region thus only extends over approximately 4.2% of the circumference of the lens body 2.1.
  • the first projections 2.9 are produced by removing material of the lens body lying between them in the circumferential direction. This can be done, for example, by milling, grinding or other machining of the lens body 2.1. In this case, a method can advantageously be used which produces surfaces with a lower surface quality than is required for the first contact area.
  • the first projections which could also be referred to as retaining lugs, can thus be produced relatively quickly with little effort.
  • the transition between the cylindrical edge region of the lens and the respective first projection is rounded in order to achieve a favorable stress distribution. It goes without saying, however, that it can also be designed with sharp edges and / or with a multiple offset.
  • the contact area then to be formed on the respective first projection 2.9 does indeed require a higher surface quality.
  • the effort for this is considerably reduced.
  • the first contact region 2.8 has a first contact surface 2.10 and a second contact surface 2.11 on the first projection 2.9.
  • the first contact surface 2.10 continues the first optically active surface 2.4 on the top of the lens 2, while the second contact surface 2.11 continues the second optically active surface 2.5 on the underside of the lens 2. Since both the first optically active surface 2.4 and the second optically active surface 2.5 are curved twice, the first contact surface 2.0 and the second contact surface 2.11 are also curved twice.
  • the first contact surface 2.10 and the second contact surface 2.11 face away from each other.
  • the first holding device 3 has a first holding element 3.1.
  • the first holding element 3.1 has a second contact area 3.2, which cooperates with the first contact area 2.8 on the first projection 2.9 of the lens 2.
  • the second contact area 3.2 is designed as a symmetrical V-shaped groove with a flat third contact surface 3.3, a flat fourth contact surface 3.4 and a rounded groove base 3.5.
  • the third contact surface 3.3 and the fourth contact surface 3.4 face each other. It goes without saying that the groove in other variants of the invention cannot be formed symmetrically due to the consideration of the gravitational force
  • the first holding element 3.1 is resiliently arranged on a first holding body 3.6. It can spring in a direction 3.7 which is at least approximately perpendicular to the optical axis 2.3. In the direction of the optical axis 2.3, the first holding element 3.1 is arranged essentially rigidly on the first holding body 3.6. This is achieved by the central arrangement of the first holding element 3.1 on a bilaterally clamped bending beam 3.8. This bending beam 3.8 is in turn formed by an elongated slot 3.9 in the first holding body 3.6 which extends in the direction of the optical axis 2.3.
  • the respective first holding element 3.1 rests with its second contact area 3.2 with a defined bias in the direction of the optical axis 2.3 against the associated first contact area 2.8 of the lens 2. Due to the resilient design, this preload remains essentially constant even during thermal expansion of the components during operation. In other words, this design achieves thermal decoupling from deformation. Another advantage of this design lies in the compensation of manufacturing tolerances, which is thereby achieved.
  • the rounding radius in the groove bottom 3.5 of the holding element 3.1 is smaller than the radius at the outer end 2.12 of the first projection 2.9 at the transition between the first contact surface 2.10 and the second contact surface 2.11.
  • the first contact surface 2.10 of the lens 2 contacts the third contact surface 3.3 of the first holding element 3.1.
  • an essentially point-shaped contact point results.
  • the second contact surface 2.11 of the lens 2 contacts the fourth contact surface 3.4 of the first holding element 3.1.
  • the double curvature of the second contact surface 2.11 and the planar design of the fourth contact surface 3.4 result in an essentially point-shaped contact point.
  • the term “essentially point-like contact point” is to be understood in such a way that point-like contact would result with ideally rigid contact partners with ideal geometry. In fact, depending on the stiffness of the contact partners and their deviation from the ideal geometry, there is of course a small point-like contact area.
  • This contact surface pairing with two essentially point-shaped contact points per holding device results in a self-adjusting clamping pairing.
  • Level differences between the first holding devices 3 are already compensated for in the contact zone between the first holding device 3 and the lens 2, without any significant introduction of tension into the lens 2. This eliminates the need for complex mounting of the first holding devices 3.
  • the holding devices 3 hold the lens 2 both positively and non-positively in the direction of its optical axis 2.1 and in the radial direction and also frictionally in the circumferential direction of the lens 2.
  • the described design of the contact surfaces and the resilient mounting of the holding elements 3.1 result in a resulting holding force, which is mainly directed in the direction of the optical axis 2.3 and is introduced into the lens 2.
  • the deformations of the lens are essentially limited to the respective protrusion 2.9, and therefore do not significantly influence the optically effective area 2.2.
  • the holding body 3.6 are supported by support elements 5 on a circumferential ring flange 4.1 of the socket 4.
  • the relative position of the holding bodies 3.6 with respect to the flange 4 in the direction of the optical axis 2.3 can be changed via these support elements 5.
  • the lens 2 can be displaced in the direction of the optical axis 2.3.
  • the optical axis 2.3 can also be tilted with respect to the plane of the ring flange 4.1.
  • the holder 4 consists of a material which has at least approximately the same coefficient of thermal expansion as the optical element. Ideal would be B. the pairing quartz-Invar. As a result, there are no thermal expansion differences.
  • the radial spring action of the holding devices then only serves to compensate for the manufacturing tolerances.
  • the level of force required to achieve the force connection within the mount can thus be reduced, which has a positive effect on the deformations of the optical element.
  • the optical element is then largely held in a positive manner in all spatial directions.
  • the respective support element 5 comprises one or more interchangeable spacer elements, so-called spacers, the thickness of which is selected depending on the desired positioning of the lens 2.
  • the respective support element 5 can comprise any passive and / or active actuating devices.
  • the passive actuating devices can be differential screws, etc., for example.
  • the active actuating devices can be, for example, piezo actuators, etc.
  • connection between the holding body 3.6 and the support element 5 can be made in any manner known per se, for example by means of a screw connection, an adhesive connection, a soldered connection, a welded connection, etc.
  • the holding body 3.6 and the support element 5 can be monolithic.
  • the adjustment device can then be integrated in a manner known per se into such a monolithic structure with corresponding solid-state joints.
  • a rotation of the lens 2 about its optical axis 2.3 is possible on the one hand to a certain degree by a corresponding rotation of the lens 2 with respect to the first holding devices 3.
  • the dimension of the projections 2.9 in the circumferential direction of the lens 2 exceeds the dimension of the holding elements in this direction.
  • the first holding devices 3 are monolithic.
  • the material of the respective component can be selected to be function-oriented.
  • the holding element can be made from a material with a high surface hardness in order to ensure permanent absorption of the high contact pressure.
  • the bending beam which ensures the springing of the holding element can then consist of a material with a correspondingly high elasticity, while the material of the holding body is designed for easy coupling to the flange or the supporting element.
  • the individual components can be connected to one another in a manner known per se, for example by means of a screw connection, an adhesive connection, a soldered connection, a welded connection, etc.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a preferred embodiment of the microlithography device 6 according to the invention.
  • the microlithography device 6 comprises an optical projection system 7 with an illumination system 8, a mask 9 and a lens barrel 10.
  • the illumination system 8 illuminates a mask 9.
  • the lens barrel 10 comprises a series of optical modules with optical elements.
  • the optical module 10.1 comprises the optical arrangement 1 from FIG. 1.
  • the support elements 5 comprise active adjusting elements in the form of piezo actuators 5.1.
  • the lens 2 can be displaced with respect to the flange 4 in the direction of the optical axis 7.1 of the projection system 7 via these piezo actuators 5.1 in order to change its distance from the optical elements of the adjacent optical modules.
  • the optical axis of the lens 2 can hereby also with respect to the optical Axis 7.1 can be tilted. Both are controlled by a control device 7.2 connected to the piezo actuators 5.1 and are used in a known manner to influence the imaging properties of the projection system 7.
  • FIG. 5 is a schematic perspective illustration of a further preferred embodiment of the optical element according to the invention in the form of a lens 12.
  • the lens 12 has an element body in the form of a lens body 1 .1.
  • the lens body 12.1 comprises an optically active first area 12.2 with an optical axis 12.3.
  • the lens 12 has an edge region 12.6 which runs radially outward and adjoins the optically active first region 12.2 in the circumferential direction of the lens 12.
  • the circumferential direction of the lens 12 lies in a plane oriented perpendicular to the optical axis 12.1.
  • first holding areas 12.7 are arranged distributed uniformly on the circumference of the lens body 12.1.
  • Each holding area 12.7 has a first contact area 12.8, which interacts with an associated first holding device in order to hold the lens 12.
  • the respective first contact area 12.8 is formed on a first projection 12.9 which extends radially away from the optical axis.
  • This first projection 12.9 extends in the circumferential direction of the lens 12 over a limited first circumferential region.
  • This first circumferential area extends over an angular area of approximately 72 °. The first circumferential region thus extends only over approximately 20% of the circumference of the lens body 12.1.
  • the first projections 12.9 are produced by removing material of the lens body lying between them in the circumferential direction.
  • FIG. 6 is a schematic perspective illustration of a further preferred embodiment of the optical element according to the invention in the form of a lens 22 with a lens body 22.1.
  • the lens body 22.1 comprises an optically active first area 22.2 with an optical axis 22.3.
  • the lens 22 has an edge region 22.6 which runs radially outward and adjoins the optically active first region 22.2 in the circumferential direction of the lens 22.
  • first holding areas 22.7 are arranged distributed uniformly on the circumference of the lens body 22.1.
  • Each holding area 22.7 has a first contact area 22.8, which interacts with the associated first holding device in order to hold the lens 22.
  • the respective first contact region 22.8 is formed on a first projection 22.9 which extends radially away from the optical axis 22.3.
  • the first contact area 22.8 on the first projection 22.9 has a first contact area 22.10 and a second contact area 22.11.
  • the first contact surface 22.10 is conical, while the second contact surface 22.11 lying on the underside of the lens 22 and perpendicular to the optical axis 22.3 is flat.
  • the first contact surface 22.10 and the second contact surface 22.11 face away from each other.
  • the first projection 22.9 extends in the circumferential direction of the lens 2 over a limited first circumferential area. This extends over an angular range of approximately 15 °. The first circumferential region thus only extends over approximately 4.2% of the circumference of the lens body 22.1.
  • the dimension of the first projection 22.9 in the direction of the optical axis 22.3 is further approximately one third of the dimension which the element body 22.1 has in the region adjacent to the first projection 22.9 in the direction of the optical axis.
  • the first projections 22.9 are produced by removing material of the lens body 22.1 lying between them in the circumferential direction and material lying above them in the direction of the optical axis 22.3, as has already been described above.
  • the transition between the cylindrical edge region of the lens and the respective first projection is rounded in order to achieve a favorable stress distribution.
  • the lens material can be removed up to close to the optically effective region 22.2, which results in a considerable reduction in the thickness of lenses in particular Mass of the lens 22 results. This mass reduction has a positive effect on the dynamic behavior of an optical arrangement with the lens 22 thanks to the associated increase in the natural frequencies.
  • FIG. 7 is a schematic perspective illustration of a further preferred embodiment of the optical element according to the invention in the form of a lens 32 with a lens body 32.1.
  • the lens body 32.1 comprises an optically active first region 32.2 with an optical axis 32.3.
  • the lens 32 has an edge region 32.6 which extends radially outward and adjoins the optically active first region 32.2 in the circumferential direction of the lens 32.
  • first holding areas 32.7 are arranged distributed uniformly on the circumference of the lens body 32.1.
  • Each holding area 32.7 has a first contact area 32.8, which interacts with the associated first holding device in order to hold the lens 32.
  • the respective first contact region 32.8 is formed on a first projection 32.9 which extends radially away from the optical axis 32.3.
  • the first contact area 32.8 on the first projection 32.9 has a V-shaped groove running in the circumferential direction with a first contact surface 32.10 and a second contact surface 32.11.
  • the first contact surface 32.10 and the second contact surface 32.11 are flat.
  • the first contact surface 32.10 and the second contact surface 32.11 face each other.
  • the first projection 32.9 extends in the circumferential direction of the lens 2 over a limited first circumferential region. This extends over an angular range of approximately 15 °. The first circumferential region thus only extends over approximately 4.2% of the circumference of the lens body 2.1.
  • the dimension of the first projection 32.9 in the direction of the optical axis 32.3 is still approximately 37% of the dimension which the element body 32.1 has in the region adjacent to the first projection 32.9 in the direction of the optical axis.
  • the first projections 32.9 are produced by first producing base elements 32.13 on the circumference of the lens body 22.1 by removing material from the lens body 22.1, as has already been described above. The transition between the cylindrical edge region of the lens and the respective first projection 32.9 is rounded off in order to achieve a favorable stress distribution.
  • a contact block 32.14, which forms the first contact area 32.8, is then placed on the respective base element 32.13.
  • the contact block 32.14 can be fastened in any suitable manner, for example by welding, soldering, gluing, fusion bonding, etc. It can consist of the same material as the lens body 32.1. It is also possible to use a different material. A material is preferably used which has at least approximately the same coefficient of thermal expansion as the material of the lens body 32.1. In the case of a lens body made of quartz, a material such as Invar or the like can be used for the contact block, for example.
  • This design has the advantage that the starting body of the lens 32 can have a relatively small diameter — which, if at all, only exceeds the diameter in the region of the base elements 32, 13 by a small amount. Only a little expensive lens material then has to be removed to produce the holding regions, which reduces the manufacturing outlay.
  • the contact surfaces 32.10 and 32.11 can simply be created in advance on the contact block 32.14.
  • the lens material can be removed close to the optically effective region 32.2, which results in a considerable reduction in the mass of the lenses, in particular with such thick lenses Lens 32 and thus an improvement in the dynamic behavior of an optical arrangement with the lens 32 results.
  • FIG. 8 is a schematic perspective illustration of a further preferred embodiment of the optical element according to the invention in the form of a lens 42 with a lens body 42.1.
  • the lens body 42.1 comprises an optically active first area 42.2 with an optical axis 42.3.
  • the lens 42 has an edge region 42.6 which runs radially outward and adjoins the optically active first region 42.2 in the circumferential direction of the lens 42.
  • three identical first holding areas 42.7 are evenly distributed over the circumference of the lens body 42.1.
  • Each holding area 42.7 has a first contact area 42.8, which cooperates with an associated first holding device in order to hold the lens 42.
  • the respective first contact area 42.8 extends in the circumferential direction of the lens 42 over a limited first circumferential area. This first circumferential region extends over an angular region of approximately 24 ° and thus only over approximately 6.7% of the circumference of the lens body 42.1.
  • the first contact area 42.8 has a first contact area 42.10 and a second contact area 42.11.
  • the first contact surface 42.10 and the second contact surface 42.11 are flat. They each run inclined to the optical axis 42.3, so that they also extend in the direction of the optical axis 42.3. They face away from each other and are spaced apart in the direction of the optical axis 42.3.
  • the first contact surface 42.10 is arranged in the region of a first circumferential outer edge 42.16 of the lens body 42.1.
  • the second contact surface 42.11 is arranged in the region of a second circumferential outer edge 42.17 of the lens body 42.1.
  • the contact surfaces 42.10 and 42.11 are produced particularly simply in a single operation, in which material of the lens body 42.1 is removed
  • FIG. 9 is a schematic perspective illustration of a further preferred embodiment of the optical arrangement 1 'according to the invention with the lens 2 from FIG. 2.
  • the structure and function of the optical arrangement 1' is basically the same as that of the arrangement 1 from FIG. 1, so that here only the differences are dealt with.
  • the same components are provided with the same reference numbers.
  • the support elements 5 with the piezo actuators 5.1 which adjust the holding devices 3 in the direction of the optical axis 2.3 are not arranged and fastened on an annular flange of the mount but on the inner circumference of the annular mount 4 '.
  • the lens 52 has an element body in the form of a lens body 52.1.
  • the lens body 52.1 comprises an optically active first area 52.2 with an optical axis 52.3.
  • This optically active region 52.2 which is rotationally symmetrical with respect to the optical axis 52.3, is defined on both sides of the lens 52 by a corresponding optically active surface 52.4 or 52.5 of the lens body 52.1.
  • the lens 52 has an edge area 52.6 which runs radially outward and adjoins the optically active first area 52.2 in the circumferential direction of the lens 52.
  • the circumferential direction of the lens 52 lies in a plane oriented perpendicular to the optical axis 52.1.
  • a peripheral contact area 52.8 is arranged in the edge area 52.6 on the circumference of the lens body 52.1. This has two peripheral contact surfaces 52.10 and 52.11. The first contact area 52.8 interacts with the three holding devices 13 and 14 evenly distributed on the circumference in order to hold the lens 52.
  • the first contact area 52.8 has a first contact area 52.10 and a second contact area 52.11 spaced apart in the direction of the optical axis.
  • the first contact surface 52.10 is arranged in the region of a first circumferential outer edge 52.16 of the lens body 52.1.
  • the second contact surface 52.11 is arranged in the region of a second circumferential outer edge 52.17 of the lens body 52.1.
  • the first contact surface 52.10 continues the first optically active surface 52.4 on the top of the lens 52, while the second contact surface 52.11 continues the second optically active surface 52.5 on the bottom of the lens 52.
  • the contact surfaces 52.10 and 52.11 are separated by a cylindrical edge section 52.18.
  • the contact surfaces 52.10 and 52.11 represent a rounding of the respective outer edge 52.16 and 52.17, which extends in the section shown in FIG. 11 over a rounding angle of less than 90 °. They are produced particularly simply in a single operation, in which material of the lens body 52.1 is removed. This can be done, for example, by milling, grinding or other material-removing machining of the lens body 52.1. Only the contact surfaces 52.10 and 52.11 have to have a corresponding surface quality, while the cylindrical edge section 52.18 can be produced using a method which produces surfaces with a lower surface quality than is required for the first contact region 52.8. The contact surfaces 52.10 and 52.11 can be equally quickly generate with little effort with conventional manufacturing facilities that can edit a solid angle of 90 °.
  • first contact surface 52.10 and the second contact surface 52.11 are also curved twice.
  • the first contact surface 52.10 and the second contact surface 52.11 face away from each other.
  • the first holding device 13 has a first holding element 13.1.
  • the first holding element 13.1 has a second contact area 13.2, which interacts with the first contact area 52.8 of the lens 52.
  • the second contact area 13.2 is designed as a V-shaped groove with a flat third contact surface 13.3, a flat fourth contact surface 13.4.
  • the third contact surface 13.3 and the fourth contact surface 13.4 face each other.
  • the first holding element 13.1 is resiliently arranged on a first holding body 13.6. It can spring in a direction 13.7 which is at least approximately perpendicular to the optical axis 52.3. In the direction of the optical axis 52.3, the first holding element 13.1 is arranged essentially rigidly on the first holding body 13.6. This is achieved by the central arrangement of the first holding element 13.1 on a bilaterally clamped bending beam 13.8. This bending beam 13.8 is in turn formed by an elongated slot 13.9 in the first holding body 13.6 which is continuous in the direction of the optical axis 52.3.
  • the second holding devices 14 differ from the first holding device 14 only in that their holding element extends over the entire width in the circumferential direction and is not spring-mounted. This increases the natural frequency of the system in an advantageous manner.
  • the first holding element 13.1 lies with its second contact area 13.2 with a defined bias in the direction of the optical axis 52.3 on the associated first contact area 52.8 of the lens 52. Due to the resilient design, this preload remains essentially constant even when the components are thermally expanded. In other words, this design achieves thermal decoupling from deformation. Another advantage of this design lies in the compensation of manufacturing tolerances, which is thereby achieved.
  • the first contact surface 52.10 of the lens 52 contacts the third contact surface 13.3 of the first holding element 13.1.
  • an essentially point-shaped contact point results.
  • the second contact surface 52.11 of the lens 52 contacts the fourth contact surface 13.4 of the first holding element 13.1.
  • the double curvature of the second contact surface 52.11 and the flat design of the fourth contact surface 13.4 result in an essentially point-shaped contact point.
  • This contact surface pairing with two essentially point-shaped contact points per holding device results in a self-adjusting clamping pairing.
  • Level differences between the first holding device 13 and the second holding devices 14 are already compensated for in the respective contact zone between the holding device 13 or 14 and the lens 52 without there being any substantial introduction of tension into the lens 52. This eliminates the need for expensive mounting of the holding devices 13 and 14.
  • the holding devices 13 and 14 hold the lens 52 both positively and non-positively in the direction of its optical axis 52.1 and in the radial direction and also frictionally in the circumferential direction of the lens 52.
  • the holding devices 13 and 14 are supported by support elements 5 "on the socket 4".
  • the relative position of the holding bodies 13.6 with respect to the flange 4 in the direction of the optical axis 52.3 can be changed via these support elements 5 ′′. This allows the lens 52 to be displaced in the direction of the optical axis 52.3.
  • the optical axis 52.3 can also be shifted with respect to the plane the 4 "version.
  • the respective support element 5 ′′ comprises one or more interchangeable spacer elements, so-called spacers, the thickness of which is selected depending on the desired positioning of the lens 52.
  • the respective support element 5 can comprise any passive and / or active actuating devices Actuators can be, for example, differential screws, etc.
  • the active actuators can be, for example, piezo actuators, etc.
  • connection between the holding devices 13 or 14 and the support element 5 can be made in any manner known per se, for example by means of a screw Connection, an adhesive connection, a soldered connection, a welded connection, etc.
  • the holding devices 13 or 14 and the support element 5 can be monolithic.
  • the adjusting device can then be integrated in a manner known per se into such a monolithic structure with corresponding solid-state joints.
  • Rotation of the lens 52 about its optical axis 52.3 is possible on the one hand by a corresponding rotation of the lens 52 with respect to the holding devices 13 and 14. It goes without saying that such a rotation of the lens 52 about its optical axis 52.3 is also possible by a corresponding rotation of the holding devices 13 and 14 with respect to the flange 4 "and, additionally or alternatively, also by a rotation of the flange 4".
  • all of the first holding devices 13 are monolithic.
  • a different number of holding devices may also be provided. In particular, more than three holding devices can be provided.
  • FIG. 13 is a schematic perspective illustration of a first holding device 23 for a further preferred embodiment of the optical arrangement according to the invention.
  • the first holding device 23 differs from the first holding device 3 from FIG. 3 only in that the first holding element 23.1 is resiliently arranged on the first holding body 23.6 by means of a bending beam 23.8 which is only clamped on one side.
  • the bending beam 23.8 is in turn formed by an elongated slot 23.9 in the first holding body 23.6.
  • FIGS. 14 to 21 show, based on schematic partial sections, different possibilities of the contact surface pairing between the optical element 62, 72, 82, 92, 102, 112, 122 and 132 and the respective first holding device 53, 33, 43, 23, 63, 73, 83 and 93 respectively.
  • the contact surface pairings from FIGS. 14 and 15 are the same as the contact surface pairings that can be used with the lens 32 from FIG. 7. They are also suitable for optical elements with the appropriate thickness.
  • the contact surface pairings from FIGS. 17, 18 and 20 are identical to the contact surface pairing for a plane-parallel plate 92, 102 and 112, as can be used with the lens 52 from FIG. 10. They are also particularly suitable for thin optical elements. It goes without saying that in the sense of the present invention, in the case of such plane-parallel plates or the like, the optical axis of the optical element should correspond to the axis of symmetry of the optical element, which is perpendicular to the plane in which the optical element mainly extends.
  • the contact surface pairing from FIG. 21 is similar to the contact surface pairing that can be used with the lens 22 from FIG. 6.
  • FIGS. 16 and 19 show special cases of contact surface pairing, each with a single contact point.
  • an essentially linear contact point can also be provided instead of an essentially point-shaped contact point.
  • a flat contact point can be provided from the outset.
  • the contact points of different types can also be combined with one another as desired within a contact surface pairing.
  • FIGS. 22 to 25 show different variants of holding devices 103, 113, 123 and 24 as they can be used, for example, to hold the lens 32 from FIG. 7.
  • FIG. 22 is a schematic partial section through the first holding device 103, in which the first holding element 103.1 is resiliently arranged on the first holding body 103.6 in the direction 103.7 by means of a cantilever beam 103.8 clamped on one side.
  • FIG. 23 is a schematic partial section through the first holding device 113, in which the first holding element 113.1 is resiliently arranged on the two-part first holding body 113.6 in the direction 113.7 by means of two bending beams 113.8 and 113.10 clamped on both sides.
  • the bending beams 113.8 and 113.10 form a parallelogram of the holding element 113.1.
  • FIG. 24 is a schematic perspective illustration of the first holding device 123, in which two first holding elements 123.1 are each connected by means of two parallel bending beams 113.8 and 113.10, which are connected at both ends, to a bending beam connected on one side to the first holding body 123.6.
  • This will next to the resilient bearing in the direction of 123.7 also achieved a distribution of the contact loads over several contact points.
  • This design is particularly suitable for holding optical elements in which the first holding area extends over a corresponding length in the circumferential direction.
  • the first holding device 123 consists of a material which has the same coefficient of thermal expansion as the optical element. This has the advantage that there is no relative movement between the optical element and the holding device in the event of temperature differences. This means that there are no friction effects associated with stick-slip effects and hysteresis effects at the contact points.
  • This solution is therefore ideally suited for systems in which particularly high demands are placed on the positional stability of the optical element.
  • FIG. 25 is a schematic perspective illustration of the second holding device 24, in which the second holding element 24.1 is rigidly arranged on the second holding body 24.2.
  • This second holding device 24 is suitable for holding the lens 32 from FIG. 7 with only one resilient first holding device, as was basically described in connection with FIG. 10.
  • FIG. 26 Arrangement 1 '.
  • the structure and function of the optical arrangement 1 ′ ′′ is basically the same as that of the arrangement 1 from FIG. 1, so that the differences are mainly dealt with here.
  • the lens 142 has an element body in the form of a lens body 142.1.
  • the lens body 142.1 comprises an optically effective first area with an optical axis 142.3.
  • This optically active region 142.2 which is rotationally symmetrical with respect to the optical axis 142.3, is defined on both sides of the lens 142 by a corresponding optically active surface of the lens body 142.1.
  • the lens 142 has a peripheral area which adjoins the optically active first area and extends in the circumferential direction of the lens 142.
  • the circumferential direction of the lens 142 lies in a plane oriented perpendicular to the optical axis 142.3.
  • three identical first holding areas 142.7 are arranged distributed uniformly on the circumference of the lens body 142.1.
  • Each holding area 142.7 has a first contact area 142.8, which cooperates with the associated first holding device 133 in order to hold the lens 142.
  • the respective first contact area 142.8 is formed on a first projection 142.9 which extends radially away from the optical axis 142.3.
  • This first projection 142.9 which could also be called a retaining lug, extends in the circumferential direction of the lens 142 over a limited first circumferential region.
  • This first circumferential region extends over an angular region of approximately 15 °. The first circumferential region therefore only extends over approximately 4.2% of the circumference of the lens body 142.1.
  • the first contact region 142.8 has a first contact surface 142.10 and a second contact surface 142.11 on the first projection 142.9.
  • the first contact surface 142.10 and the second contact surface 142.11 are each jacket surfaces of a cylinder jacket segment, ie in each case simply curved.
  • the surface axis runs perpendicular to the plane of the drawing, which in turn is parallel to the optical axis 142.3.
  • the first contact surface 142.10 and the second contact surface 142.11 face away from each other.
  • the first holding device 133 has a first holding element 133.1.
  • the first holding element 133.1 has a second contact area 133.2, which cooperates with the first contact area 142.8 on the first projection 142.9 of the lens 142.
  • the second contact area 133.2 is designed as a symmetrical V-shaped groove running essentially in the radial direction with a flat third contact surface 133.3, a flat fourth contact surface 133.4 and a rounded groove base.
  • the third contact area 133.3 and the fourth contact area 133.4 face each other. It goes without saying that the groove in other variants of the invention cannot be formed symmetrically due to the consideration of the gravitational force
  • the first holding element 133.1 is resiliently arranged on a first holding body 133.6. It can spring in a direction 133.7 that extends at least approximately in the circumferential direction of the lens 142. In the direction of the optical axis 142.3, the first holding element 133.1 is arranged essentially rigidly on the first holding body 133.6. This is achieved by the above-described central arrangement of the first holding element 133.1 on a bilaterally clamped bending beam. This bending beam is again through an elongated slot 133.9 formed in the first holding body 133.6 in the direction of the optical axis 142.3.
  • the first holding device 133 also has a second holding element 133.12, which lies opposite the first holding element 133.1 in the circumferential direction of the lens 142 with respect to the first projection 142.9.
  • the second holding element 133.12 is constructed symmetrically to the first holding element 133.1 with respect to the first projection 142.9. It interacts with contact surfaces on the projection 142.9, which are configured symmetrically with respect to the first projection 142.9 to the first contact surface 142.10 or the second contact surface 142.11.
  • the second holding element 133.12 is rigidly arranged on a second holding body 133.13.
  • the respective first holding element 133.1 bears against the associated first contact area 142.8 of the lens 142 with a defined bias in the circumferential direction of the lens 142.
  • the preload accordingly also acts between the second holding element 133.12 and the projection 142.9. In other words, the lens 142 is clamped in the circumferential direction.
  • the contact surfaces between the first holding device 133 and the first projection 142.9 are designed such that there are four essentially point-shaped contact points. However, it goes without saying that they can also be designed in such a way that four essentially linear contact points result.
  • This contact surface pairing with two essentially point-shaped contact points per holding device results in a self-adjusting clamping pairing.
  • This z. B. Differences in level between the first holding devices 133 are already compensated for in the contact zone between the first holding device 133 and the lens 142 without any substantial introduction of tension into the lens 142. This eliminates the need for expensive mounting of the first holding devices 133.
  • the holding devices 133 hold the lens 142 both positively and non-positively in the direction of its optical axis 142.3 and in the circumferential direction as well as frictionally in the radial direction of the lens 142.
  • the described design of the contact surfaces and the resilient mounting of the holding elements 133.1 result in a resulting holding force, which is predominantly directed in the circumferential direction of the lens 142 and is introduced into the lens 142.
  • the deformations of the lens are essentially limited to the respective projection 142.9 and therefore do not significantly influence the optically effective area.
  • the holding bodies 133.6 and 133.13 are each supported on a circumferential ring flange 4.1 '"of the holder 4'" by means of support elements 5 '".
  • the relative position of the holding bodies 133.6 and 133.13 with respect to the flange 4'" in the direction of the optical can be determined by means of these support elements 5 '"
  • Axis 142.3 can be changed in this way, on the one hand, the lens 142 can be displaced in the direction of the optical axis 142.3, but the optical axis 142.3 can also be tilted with respect to the plane of the ring flange 4.1 '".
  • the socket 4 '" is made of a material that has at least approximately the same coefficient of thermal expansion as the optical element.
  • the quartz-Invar pairing would be ideal. This does not result in any thermally dependent differences
  • the tangential spring action of the holding devices then only serves to compensate for the manufacturing tolerances, so that the force level required to achieve the force fit within the mount can be reduced, which has a positive effect on the deformations of the optical element.
  • the optical element is then in all Spatial directions kept largely form-fitting.
  • the respective support element 5 '" comprises one or more interchangeable spacer elements, so-called spacers, the thickness of which is selected depending on the desired positioning of the lens 142.
  • the respective support element 5'" can be any passive and / or active actuating device include.
  • the passive actuating devices can be differential screws, etc., for example.
  • the active actuating devices can be, for example, piezo actuators, etc.
  • connection between the holding body 133.6 and the support element 5 '" can be made in any known manner, for example by means of a screw connection, an adhesive connection, a soldered connection, a welded connection etc.
  • the holding body 133.6 and the support element 5'" can be monolithic be trained.
  • the Ver- The actuating device can then be integrated in a manner known per se into such a monolithic structure with corresponding solid-state joints.
  • the first holding devices 133 are monolithic.
  • the material of the respective component can be selected to be function-oriented.
  • the holding element can be made of a material with a high surface hardness in order to ensure permanent absorption of the high contact pressure.
  • the bending beam which ensures the springing of the holding element can then consist of a material with a correspondingly high elasticity, while the material of the holding body is designed for easy coupling to the flange or the supporting element.
  • the individual components can be connected to one another in a manner known per se, for example by means of a screw connection, an adhesive connection, a soldered connection, a welded connection, etc.
  • any other contact geometries can also be selected.
  • all of the contact geometries disclosed in the above exemplary embodiments, for example the contact geometries from FIGS. 14 to 21, can also be used here.

Abstract

Optisches Element, insbesondere Linse, umfassend einen Elementkörper (2.1) mit einem optisch wirksamen ersten Bereich (2.2), der eine optische Achse (2.3) aufweist, und einem in einer Umfangsrichtung des Elementkörpers (2.1) umlaufenden Randbereich (2.6), in dem wenigstens ein erster Haltebereich (2.7) angeordnet ist, wobei der erste Haltebereich (2.7) wenigstens einen ersten Kontaktbereich (2.8) aufweist, der zum Zusammenwirken mit einer ersten Halteeinrichtung (3) zum Halten des Elementkörpers (2.1) ausgebildet ist, und wobei der Randbereich (2.6) den ersten Kontaktbereich (2.8) in Umfangsrichtung des Elementkör­pers (2.1) begrenzt nur an einem in Umfangsrichtung begrenzten ersten Umfangsbereich ausbildet und/oder wobei der Randbereich (22.6) den ersten Kontaktbereich (22.8) in Rich­tung der optischen Achse (22.3) begrenzt nur an zwei in Richtung der optischen Achse (22.3) beabstandeten Kontaktflächen (22.10, 22.11) des Elementkörpers (22.1) ausbildet, die jeweils im Bereich einer umlaufenden Außenkante (42.16, 42.17) des Elementkörpers (22.1) angeordnet sind und von denen sich zumindest eine teilweise in Richtung der opti­ schen Achse (22.3) erstreckt.

Description

Optisches Element
Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Element sowie eine optische Anordnung, die ein solches optisches Element umfasst. Die Erfindung lässt sich im Zusammenhang mit der bei der Herstellung mikroelektronischer Schaltkreise verwendeten Mikrolithographie einsetzen. Sie betrifft daher weiterhin einen Objektivtubus, der sich insbesondere für die Anwendung in einer Mikrolithographieeinrichtung eignet, sowie eine in solchen Objektivtubus umfassende Mikrolithographieeinrichtung.
Für eine Vielzahl optischer Anwendungen, insbesondere aber im Bereich der oben er- wähnten Mikrolithographie, ist es erforderlich, die verwendeten optischen Elemente, also beispielsweise Linsen oder Planparallelplatten, mit möglichst hoher Präzision im Raum zu positionieren. Vor allem müssen 'dabei in der Regel mehrere solcher optischen Elemente mit entsprechender Genauigkeit relativ zueinander positioniert werden. Infolge der immer weiter fortschreitenden Miniaturisierung der herzustellenden mikroelektronischen Schalt- kreise besteht ein ständiger Bedarf, die Auflösung der bei der Herstellung verwendeten optischen Systeme zu erhöhen.
Mit der erhöhten Auflösung steigen unter anderem auch die Anforderungen an die Genauigkeit der verwendeten optischen Elemente selbst. Diese muss im eingebauten Zustand über die gesamte Betriebsdauer möglichst weit gehend aufrechterhalten werden. Dabei ist es insbesondere erforderlich, das optische Element auch während des Betriebs möglichst spannungsarm zu halten, um durch Verformung des optischen Elements bedingte Abbildungsfehler zu vermeiden. Weiterhin besteht in diesem Zusammenhang der Bedarf, ein möglichst günstiges dynamisches Verhalten des verwendeten optischen Systems mit möglichst hohen Eigenfrequenzen zu erzielen.
Um eine spannungsarme Halterung eines solchen optischen Elements zu erzielen, ist es aus der US 2002/1063741 A1 bekannt, eine Linse über drei an einem ringförmigen Rahmen angeordnete Halteelemente zu halten. Die Halteelemente umgreifen dabei jeweils einen am Umfang der Linse umlaufenden Absatz mit senkrecht zu optischen Achse angeordneten Kontaktflächen. Das jeweilige Halteelement klemmt den Absatz in Richtung der optischen Achse über die Kontaktflächen in zwei in Umfangsrichtung voneinander beab- standeten Bereichen. Um die Einleitung von Verformungen des Rahmens über die beiden beabstandeten Klemmbereiche in die Linse zu vermeiden, ist eine Lagerung des Halteelements am Rahmen vorgesehen, die entsprechende Freiheitsgrade zur Verfügung stellt.
Diese Gestaltung hat zum einen den Nachteil, dass eine vergleichsweise aufwändige Lagerung des jeweilige Halteelements erforderlich ist. Zum anderen muss für die Herstellung der Kontaktflächen ein vergleichsweise großer Bereich der Linse mit entsprechend hohem Aufwand bearbeitet werden, um eine ausreichende Genauigkeit der Kontaktbereiche sicherzustellen.
Aus der DE 101 39 805 C1 ist weiterhin eine Halterung für eine Linse bekannt, bei der drei am Umfang der Linse verteilte Halteelemente radial in eine am Umfang der Linse umlaufende V-förmige Ringnut eingreifen. Die Halteelemente liegen dabei mit einer gewissen Vorspannung an der Linse an und halten diese hierdurch sowohl in Richtung der optischen Achse als auch in Umfangsrichtung und in radialer Richtung. Die definierte Vorspannung wird dabei durch eine in radialer Richtung federnde Gestaltung eines der Halteelemente erzielt. "
Auch diese Gestaltung weist zum einen den Nachteil auf, dass für die umlaufende V- förmige Ringnut ein vergleichsweise großer Bereich der Linse mit entsprechend hohem Aufwand bearbeitet werden muss, um eine ausreichende Genauigkeit der Kontaktbereiche sicherzustellen. Ein weiterer Nachteil der Gestaltung liegt in der Tatsache, dass sie sich zum einen für dünne Linsen nur bedingt eignet und zum anderen wegen der Gefahr von Ausbrüchen an der Linse ein erhöhter Fertigungsaufwand erforderlich ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein optisches Element bzw. eine optische Anordnung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welches bzw. welche die oben genannten Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweist und insbesondere bei einfacher Herstellbarkeit eine möglichst spannungsarme Halterung ermöglicht. Kurze Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch ein optisches Element mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Sie löst diese Aufgabe weiterhin durch eine optische Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 14.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass bei einfacher Herstellbarkeit eine spannungsarme Halterung des optischen Elements möglich ist, wenn die Bearbeitung des optischen Elements zur Herstellung der Kontaktbereiche mit der zugeordneten Halteeinrichtung in Umfangsichtung begrenzt und zusätzlich oder alternativ in Richtung der optischen Achse begrenzt an den einfach zu bearbeitenden umlaufenden Außenkanten des optischen Elements erfolgt. Es müssen hierbei dann nur die tatsächlich für den Kontakt verwendeten Kontaktbereiche einer entsprechend aufwändigen Bearbeitung unterzogen werden, wodurch sich der Aufwand für die Herstellung des Haltebereichs an dem optischen Element deutlich reduziert.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein optisches Element, insbesondere eine Linse, umfassend einen Elementkörper mit einem optisch wirksamen ersten Bereich, der eine optische Achse aufweist, und einem in einer Umfangsrichtung des Elementkörpers umlaufenden Randbereich, in dem wenigstens ein erster Haltebereich angeordnet ist. Der erste Haltebereich weist wenigstens einen ersten Kontaktbereich auf, der zum Zusammenwirken mit einer ersten Halteeinrichtung zum Halten des Elementkörpers ausgebildet ist. Der Randbereich bildet den ersten Kontaktbereich in Umfangsrichtung des Elementkörpers begrenzt nur an einem in Umfangsrichtung begrenzten ersten Umfangsbereich aus. Zusätzlich oder alternativ bildet der Randbereich den ersten Kontaktbereich in Richtung der optischen Achse begrenzt nur an zwei in Richtung der optischen Achse beabstandeten Kontaktflächen des Elementkörpers aus, die jeweils im Bereich einer umlaufenden Außen- kante des Elementkörpers angeordnet sind und von denen sich zumindest eine teilweise in Richtung der optischen Achse erstreckt.
Durch die Begrenzung des ersten Kontaktbereichs in Umfangsrichtung wird erreicht, dass der erste Kontaktbereich nicht über den gesamten Umfang des Elementkörpers hergestellt werden muss. So muss beispielsweise eine entsprechende Bearbeitung des Elementkör- pers zur Herstellung des ersten Kontaktbereichs nicht über seinen den gesamten Umfang erfolgen. Hierdurch verringert sich der Aufwand für die Herstellung des ersten Kontaktbereichs gegebenenfalls erheblich.
Gleiches wird durch die Begrenzung des ersten Kontaktbereichs in Richtung der optischen Achse und seine Beschränkung auf zwei im Bereich einer umlaufenden Außenkante des Elementkörpers angeordnete Kontaktflächen erreicht. Die Erstreckung zumindest einer der Kontaktflächen teilweise in Richtung der optischen Achse ermöglicht dabei eine Gestaltung der Kontaktzone zwischen der ersten Halteeinrichtung und der Linse als sich selbst einstellende Klemmpaarung, bei der eine vorwiegend in radialer Richtung gerichtete Haltekraft in die Linse eingeleitet wird. Durch die sich selbst einstellende Klemmpaarung werden z. B. Niveauunterschiede zwischen den ersten Halteeinrichtungen schon in der Kontaktzone zwischen der ersten Halteeinrichtung und der Linse ausgeglichen, sodass sich eine aufwändige Lagerung der ersten Halteeinrichtungen erübrigt. Hierdurch wird mit anderen Worten insgesamt eine einfache, möglichst verspannungsfreie Halterung der Linse ermöglicht.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine optische Anordnung mit einem erfindungsgemäßen optischen Element und einer ersten Halteeinrichtung, die mit einem ersten Haltebereich des optischen Elements zusammenwirkt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Objektivtubus, insbesondere ein Objektivtubus für eine Mikrolithographieeinrichtung, mit wenigstens einem optischen Modul, das eine erfindungsgemäße optische Anordnung umfasst.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist schließlich eine Mikrolithographieeinrichtung zum Transferieren eines auf einer Maske gebildeten Musters auf ein Substrat mit einem optischen Projektionssystem, das einen erfindungsgemäßen Objektivtubus umfasst.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen bzw. der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, welche auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Anordnung mit einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Elements;
Figur 2 ist eine schematische perspektivische Darstellung des optischen Elements aus Figur 1;
Figur 3 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer ersten Halteeinrichtung aus Figur 1 ;
Figur 4 ist eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der er- findungsgemäßen Mikrolithographieeinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Objektivtubus;
Figur 5 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Elements;
Figur 6 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Elements;
Figur 7 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Elements;
Figur 8 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Elements;
Figur 9 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Anordnung mit dem optischen Element aus Figur 2;
Figur 10 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Anordnung mit einer be- vorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Elements; Figur 11 ist ein schematischer Teilschnitt durch die optische Anordnung aus Figur 10 entlang Linie Xl-Xl;
Figur 12 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer ersten Halteeinrichtung aus Figur 10;
Figur 13 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer ersten Halteeinrichtung für eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Anordnung;
Figur 14 ist ein schematischer Teilschnitt durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Anordnung;
Figur 15 ist ein schematischer Teilschnitt durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Anordnung;
Figur 16 ist ein schematischer Teilschnitt durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Anordnung;
Figur 17 ist ein schematischer Teilschnitt durch eine weitere bevorzugte Ausführungs- form der erfindungsgemäßen optischen Anordnung;
Figur 18 ist ein schematischer Teilschnitt durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Anordnung;
Figur 19 ist ein schematischer Teilschnitt durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Anordnung;
Figur 20 ist ein schematischer Teilschnitt durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Anordnung;
Figur 21 ist ein schematischer Teilschnitt durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Anordnung;
Figur 22 ist ein schematischer Teilschnitt durch eine erste Halteeinrichtung für eine wei- tere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Anordnung; Figur 23 ist ein schematischer Teilschnitt durch eine erste Halteeinrichtung für eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Anordnung;
Figur 24 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer ersten Halteeinrichtung für eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Anordnung;
Figur 25 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer ersten Halteeinrichtung für eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Anordnung;
Figur 26 ist eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Anordnung mit einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Elements.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 zunächst eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Anordnung 1 mit einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Elements 2 beschrieben.
Figur 1 zeigt dabei eine schematische perspektivische Darstellung der optischen Anordnung 1 mit dem optischen Element in Form einer Linse 2. Die Linse 2 wird über drei gleichmäßig an ihrem Umfang verteilte erste Halteeinrichtungen 3 an einer Rahmenein- richtung in Form einer Fassung 4 abgestützt.
Die Linse 2 weist einen Elementkörper in Form eines Linsenkörpers 2.1 auf. Der Linsenkörper 2.1 umfasst einen optisch wirksamen ersten Bereich 2.2 mit einer optischen Achse 2.3. Dieser bezüglich der optischen Achse 2.3 rotationssymmetrische optisch wirksame Bereich 2.2 wird zu beiden Seiten der Linse 2 jeweils durch eine entsprechende optisch wirksame Fläche 2.4 bzw. 2.5 des Linsenkörpers 2.1 definiert.
Die Linse 2 weist einen radial nach außen an den optisch wirksamen ersten Bereich 2.2 anschließenden in Umfangsrichtung der Linse 2 umlaufenden Randbereich 2.6 auf. Die Umfangsrichtung der Linse 2 liegt dabei in einer senkrecht zu der optischen Achse 2.3 ausgerichteten Ebene.
In dem Randbereich 2.6 sind drei identische erste Haltebereiche 2.7 gleichmäßig am Umfang des Linsenkörpers 2.1 verteilt angeordnet. Jeder Haltebereich 2.7 weist einen ersten Kontaktbereich 2.8 auf, der mit der zugeordneten ersten Halteeinrichtung 3 zusammenwirkt, um die Linse 2 zu halten. Der jeweilige erste Kontaktbereich 2.8 ist an einem sich radial von der optischen Achse weg erstreckenden ersten Vorsprung 2.9 ausgebildet. Dieser erste Vorsprung 2.9 erstreckt sich in Umfangsrichtung der Linse 2 über einen begrenzten ersten Umfangsbereich. Dieser erste Umfangsbereich erstreckt sich über einen Win- kelbereich von etwa 15°. Der erste Umfangsbereich erstreckt sich somit nur über etwa 4,2% des Umfangs des Linsenkörpers 2.1.
Die ersten Vorsprünge 2.9 werden hergestellt, indem in Umfangsrichtung zwischen ihnen liegendes Material des Linsenkörpers entfernt wurde. Dies kann beispielsweise durch Fräsen, Schleifen oder eine andere Material abtragende Bearbeitung des Linsenkörpers 2.1 erfolgen. Hierbei kann in vorteilhafter Weise ein Verfahren verwendet werden, welches Oberflächen mit einer geringeren Oberflächengüte erzeugt als sie für den ersten Kontaktbereich erforderlich ist. Die ersten Vorsprünge, die man auch als Haltenasen bezeichnen könnte, lassen sich somit vergleichsweise schnell mit geringem Aufwand erzeugen. Der Übergang zwischen dem zylindrischen Randbereich der Linse und dem jeweiligen ersten Vorsprung ist abgerundet, um eine günstige Spannungsverteilung zu erzielen. Es versteht sich jedoch, dass er gegebenenfalls auch scharfkantig und/oder mehrfach abgesetzt ausgebildet sein kann.
Der dann an dem jeweiligen ersten Vorsprung 2.9 auszubildende Kontaktbereich erfordert zwar eine höhere Oberflächengüte. Durch die vergleichsweise kleine hierfür zu bearbeiten- de Oberfläche des Linsenkörpers 2.1 an dem jeweiligen Vorsprung 2.9 verringert sich der Aufwand hierfür jedoch erheblich.
Ein weiterer Vorteil dieser Lösung liegt in der durch das Entfernen des Linsenmaterials verringerten Masse der Linse 2. So kann das Linsenmaterial bis nahe an den optisch wirksamen Bereich 2.2 heran entfernt werden, wodurch sich eine erhebliche Reduktion der Masse der Linse 2 ergibt. Diese Massenreduktion wirkt sich dank der damit einhergehenden Erhöhung der Eigenfrequenzen der optischen Anordnung 1 positiv auf das dynamische Verhalten der optischen Anordnung 1 aus. Wie Figur 2 zu entnehmen ist, weist der erste Kontaktbereich 2.8 an dem ersten Vorsprung 2.9 eine erste Kontaktfläche 2.10 und eine zweite Kontaktfläche 2.11 auf. Die erste Kontaktfläche 2.10 führt die erste optisch wirksame Fläche 2.4 auf der Oberseite der Linse 2 fort, während die zweite Kontaktfläche 2.11 die zweite optisch wirksame Fläche 2.5 auf der Unterseite der Linse 2 fortführt. Da sowohl die erste optisch wirksame Fläche 2.4 als auch die zweite optisch wirksame Fläche 2.5 zweifach gekrümmt ist, ist auch die erste Kontaktfläche 2. 0 und die zweite Kontaktfläche 2.11 jeweils zweifach gekrümmt. Die erste Kontaktfläche 2.10 und die zweite Kontaktfläche 2.11 sind einander abgewandt.
Wie Figur 1 und insbesondere Figur 3 im Detail zu entnehmen ist, weist die erste Halteein- richtung 3 ein erstes Halteelement 3.1 auf. Das erste Halteelement 3.1 weist einen zweiten Kontaktbereich 3.2 auf, der mit dem ersten Kontaktbereich 2.8 an dem ersten Vorsprung 2.9 der Linse 2 zusammenwirkt. Der zweite Kontaktbereich 3.2 ist als symmetrische V- förmige Nut mit einer ebenen dritten Kontaktfläche 3.3, einer ebenen vierten Kontaktfläche 3.4 und einem verrundeten Nutgrund 3.5 ausgebildet. Die dritte Kontaktfläche 3.3 und die vierte Kontaktfläche 3.4 sind einander zugewandt. Es versteht sich hierbei, dass die Nut bei anderen Varianten der Erfindung aufgrund der Berücksichtigung der Gravitationskraft auch nicht symmetrisch ausgebildet sein kann
Das erste Halteelement 3.1 ist federnd an einem ersten Haltekörper 3.6 angeordnet. Dabei kann es in einer Richtung 3.7 federn, die zumindest annähernd senkrecht zur optischen Achse 2.3 verläuft. In Richtung der optischen Achse 2.3 ist das erste Halteelement 3.1 im Wesentlichen starr an dem ersten Haltekörper 3.6 angeordnet. Dies wird durch die mittige Anordnung des ersten Halteelements 3.1 an einem zweiseitig eingespannten Biegebalken 3.8 erreicht. Dieser Biegebalken 3.8 ist wiederum durch einen in Richtung der optischen Achse 2.3 durchgehenden langgestreckten Schlitz 3.9 im ersten Haltekörper 3.6 ausgebil- det.
Das jeweilige erste Halteelement 3.1 liegt mit seinem zweiten Kontaktbereich 3.2 jeweils mit einer definierten Vorspannung in Richtung der optischen Achse 2.3 an dem zugehörigen ersten Kontaktbereich 2.8 der Linse 2 an. Aufgrund der federnden Gestaltung bleibt diese Vorspannung auch bei thermischer Ausdehnung der Bauteile im Betrieb im Wesentli- chen konstant. Mit anderen Worten wird durch diese Gestaltung eine thermische Deformationsentkopplung erzielt. Ein weiterer Vorteil dieser Gestaltung liegt in dem Ausgleich von Fertigungstoleranzen, der hierdurch erzielt wird. Der Verrundungsradius im Nutgrund 3.5 des Halteelements 3.1 ist kleiner als der Radius am äußeren Ende 2.12 des ersten Vorsprungs 2.9 am Übergang zwischen der ersten Kontaktfläche 2.10 und der zweiten Kontaktfläche 2.11. Die erste Kontaktfiäche 2.10 der Linse 2 kontaktiert die dritte Kontaktfläche 3.3 des ersten Halteelements 3.1. Infolge der zweifachen Krümmung der ersten Kontaktfläche 2.10 und der ebenen Gestaltung der dritten Kontaktfläche 3.3 ergibt sich eine im Wesentlichen punktförmige Kontaktstelle. Die zweite Kontaktfläche 2.11 der Linse 2 kontaktiert die vierte Kontaktfläche 3.4 des ersten Halteelements 3.1. Auch hier ergibt sich infolge der zweifachen Krümmung der zweiten Kontaktfläche 2.11 und der ebenen Gestaltung der vierten Kontaktfläche 3.4 eine im We- sentlichen punktförmige Kontaktstelle. Im Sinne der vorliegenden Erfindung soll dabei der Begriff "im Wesentlichen punktförmige Kontaktstelle " so verstanden werden, dass sich bei ideal steifen Kontaktpartnern mit idealer Geometrie ein punktförmiger Kontakt ergeben würde. Tatsächlich ergibt sich natürlich je nach Steifigkeit der Kontaktpartner und deren Abweichung von der Idealgeometrie eine kleine punktartige Kontaktfläche.
Durch diese Kontaktflächenpaarung mit zwei im Wesentlichen punktförmigen Kontaktstellen je Halteeinrichtung ergibt sich eine sich selbst einstellende Klemmpaarung. Hierdurch werden z. B. Niveauunterschiede zwischen den ersten Halteeinrichtungen 3 schon in der Kontaktzone zwischen der ersten Halteeinrichtung 3 und der Linse 2 ausgeglichen, ohne dass es zu einer wesentlichen Einleitung von Verspannungen in die Linse 2 kommt. Da- durch erübrigt sich eine aufwändige Lagerung der ersten Halteeinrichtungen 3. Die Halteeinrichtungen 3 halten die Linse 2 dabei sowohl formschlüssig und kraftschlüssig in Richtung ihrer optischen Achse 2.1 sowie in radialer Richtung als auch reibschlüssig in Umfangsrichtung der Linse 2.
Durch die beschriebene Gestaltung der Kontaktflächen und die federnde Lagerung der Halteelemente 3.1 ergibt sich der eine vorwiegend in Richtung der optischen Achse 2.3 gerichtete resultierende Haltekraft, die in die Linse 2 eingeleitet wird. Die Deformationen der Linse beschränken sich dabei im Wesentlichen auf den jeweiligen Vorsprung 2.9, und beeinflussen den optisch wirksamen Bereich 2.2 daher nicht nennenswert.
Die Haltekörper 3.6 sind über Stützelemente 5 auf einem umlaufenden Ringflansch 4.1 der Fassung 4 abgestützt. Über diese Stützelemente 5 kann die Relativposition der Haltekörper 3.6 bezüglich des Flansches 4 in Richtung der optischen Achse 2.3 verändert werden. Hierdurch kann die Linse 2 zum einen in Richtung der optischen Achse 2.3 verschoben werden. Die optische Achse 2.3 kann aber auch bezüglich der Ebene des Ringflansches 4.1 verkippt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Fassung 4 aus einem Werkstoff besteht, der zumindest annähernd den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie das optische Element hat. Ideal wäre z. B. die Paarung Quarz-Invar. Dadurch kommt es zu keinen thermisch bedingten unterschiedlichen Ausdehnungen. Die radiale Federwirkung der Halteeinrichtungen dient dann nur noch zum Ausgleich der Fertigungstoleranzen. Damit kann das für die Erzielung des Kraftschiusses erforderliche Kraftniveau innerhalb der Fassung reduziert werden, was sich positiv auf die Deformationen des optischen Elements auswirkt. Das optische Element wird dann in allen Raumrichtungen weitestgehend formschlüssig gehalten.
Im einfachsten Fall umfasst das jeweilige Stützelement 5 ein oder mehrere austauschbare Distanzelemente, so genannte Spacer, deren Dicke je nach der gewünschten Positionierung der Linse 2 gewählt wird. Ebenso kann das jeweilige Stützelement 5 beliebige passive und/oder aktive Stelleinrichtungen umfassen. Bei den passiven Stelleinrichtungen kann es sich beispielsweise um Differentialschrauben etc. handeln. Bei den aktiven Stelleinrichtungen kann es sich beispielsweise um Piezoaktuatoren etc. handeln.
Die Verbindung zwischen dem Haltekörper 3.6 und dem Stützelement 5 kann in beliebiger an sich bekannter Weise erfolgen, beispielsweise mittels einer Schraubverbindung, einer Klebeverbindung, einer Lötverbindung, einer Schweißverbindung etc. Ebenso können der Haltekörper 3.6 und das Stützelement 5 monolithisch ausgebildet sein. Die Verstelleinrich- tung kann dann in an sich bekannter Weise in eine solche monolithische Struktur mit ent- sprechenden Festkörpergelenken integriert sein.
Eine Verdrehung der Linse 2 um ihre optische Achse 2.3 ist zum einen bis zu einem bestimmten Grad durch eine entsprechende Verdrehung der Linse 2 bezüglich der ersten Halteeinrichtungen 3 möglich. Um hierbei einen zuverlässigen Kontakt sicherzustellen, übersteigt die Abmessung der Vorsprünge 2.9 in Umfangsrichtung der Linse 2 die Abmes- sung der Halteelemente in dieser Richtung.
Es versteht sich, dass eine solche Verdrehung der Linse 2 um ihre optische Achse 2.3 im Übrigen auch durch eine entsprechende Verdrehung der ersten Halteeinrichtungen 3 bezüglich des Flansches 4 und, zusätzlich oder alternativ, auch durch eine Verdrehung des Flansches 4 möglich ist. Über den Flansch 4 ist gegebenenfalls auch eine translatorische Verstellung senkrecht zur optischen Achse 2.3 möglich, beispielsweise zur Zentrierung der Linse 2. Im vorliegenden Beispiel sind sämtliche erste Halteelemente 3.1 federnd gelagert. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der vorliegenden Erfindung auch nicht alle Halteelemente entsprechend federnd gelagert sein müssen. Vielmehr kann es ausreichen, dass ein einziges Halteelement derart federnd gelagert ist, um die beschriebene Wirkung zu erzielen.
Weiterhin sind im vorliegenden Beispiel sämtliche erste Halteeinrichtungen 3 monolithisch ausgebildet. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der vorliegenden Erfindung auch vorgesehen sein kann, die ersten Halteeinrichtungen mehrteilig zu gestalten. Dabei kann insbesondere das Material der jeweiligen Komponente funktionsorientiert ge- wählt sein. So kann beispielsweise das Halteelement aus einem Material hoher Oberflächenhärte gefertigt sein, um eine Dauerhafte Aufnahme des hohen Kontaktdruckes sicherzustellen. Der die Federung des Halteelements sicherstellende Biegebalken kann dann aus einem Material mit entsprechend hoher Elastizität bestehen, während das Material des Haltekörper auf eine gute Ankoppelbarkeit an den Flansch bzw. das Stützelementausgelegt ist. Die einzelnen Komponenten können dabei in an sich bekannter Weise, beispielsweise mittels einer Schraubverbindung, einer Klebeverbindung, einer Lötverbindung, einer Schweißverbindung etc., miteinander verbunden sein.
Schließlich versteht es sich, dass bei anderen Varianten der vorliegenden Erfindung gegebenenfalls auch eine andere Anzahl von Halteeinrichtungen vorgesehen sein kann. Insbe- sondere können mehr als drei Halteeinrichtungen vorgesehen sein.
Figur 4 zeigt eine ist eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikrolithographieeinrichtung 6. Die Mikrolithographieeinrichtung 6 umfasst ein optisches Projektionssystem 7 mit einem Beleuchtungssystem 8, einer Maske 9 und einem Objektivtubus 10. Das Beleuchtungssystem 8 beleuchtet eine Maske 9. Auf der Maske 9 befindet sich ein Muster, welches über den Objektivtubus 10 auf ein Substrat 11, beispielsweise einen Wafer, projiziert wird.
Der Objektivtubus 10 umfasst eine Serie von optischen Modulen mit optischen Elementen. Das optischen Modul 10.1 umfasst die optische Anordnung 1 aus Figur 1. Die Stützelemente 5 umfassen dabei aktive Stellelemente in Form von Piezoaktuatoren 5.1. Über diese Piezoaktuatoren 5.1 kann die Linse 2, wie bereits erläutert, bezüglich des Flansches 4 in Richtung der optischen Achse 7.1 des Projektionssystems 7 verschoben werden, um ihren Abstand zu den optischen Elementen der benachbarten optischen Module zu verändern. Ebenso kann die optische Achse der Linse 2 hierdurch aber auch bezüglich der optischen Achse 7.1 verkippt werden. Beides wird durch eine mit den Piezoaktuatoren 5.1 verbundene Steuereinrichtung 7.2 gesteuert und dient in bekannter Weise zur Beeinflussung der Abbildungseigenschaften des Projektionssystems 7.
Figur 5 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Elements in Form einer Linse 12. Die Linse 12 weist einen Elementkörper in Form eines Linsenkörpers 1 .1 auf. Der Linsenkörper 12.1 umfasst einen optisch wirksamen ersten Bereich 12.2 mit einer optischen Achse 12.3.
Die Linse 12 weist einen radial nach außen an den optisch wirksamen ersten Bereich 12.2 anschließenden in Umfangsrichtung der Linse 12 umlaufenden Randbereich 12.6 auf. Die Umfangsrichtung der Linse 12 liegt dabei in einer senkrecht zu der optischen Achse 12.1 ausgerichteten Ebene.
In dem Randbereich 12.6 sind drei identische erste Haltebereiche 12.7 gleichmäßig am Umfang des Linsenkörpers 12.1 verteilt angeordnet. Jeder Haltebereich 12.7 weist einen ersten Kontaktbereich 12.8 auf, der mit einer zugeordneten ersten Halteeinrichtung zusammenwirkt, um die Linse 12 zu halten. Der jeweilige erste Kontaktbereich 12.8 ist an einem sich radial von der optischen Achse weg erstreckenden ersten Vorsprung 12.9 ausgebildet. Dieser erste Vorsprung 12.9 erstreckt sich in Umfangsrichtung der Linse 12 über eine begrenzten ersten Umfangsbereich. Dieser erste Umfangsbereich erstreckt sich über einen Winkelbereich von etwa 72°. Der erste Umfangsbereich erstreckt sich somit nur über etwa 20% des Umfangs des Linsenkörpers 12.1.
Die ersten Vorsprünge 12.9 werden hergestellt, indem in Umfangsrichtung zwischen ihnen liegendes Material des Linsenkörpers entfernt wurde. Dabei wurde jeweils in einem Arbeitsgang einfach eine ebene, zur optischen Achse 12.3 parallele Randfläche 12.12 am Linsenkörper 12.1 erzeugt.
Neben der besonders einfachen Bearbeitung liegt auch hier ein Vorteil in der durch das Entfernen des Linsenmaterials verringerten Masse der Linse 12. So kann das Linsenmaterial bis nahe an den optisch wirksamen Bereich 12.2 heran entfernt werden, wodurch sich eine erhebliche Reduktion der Masse der Linse 12 ergibt. Diese Massenreduktion wirkt sich dank der damit einhergehenden Erhöhung der Eigenfrequenzen positiv auf das dynamische Verhalten einer optischen Anordnung mit der Linse 12 aus. Figur 6 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Elements in Form einer Linse 22 mit einem Linsenkörper 22.1 auf. Der Linsenkörper 22.1 umfasst einen optisch wirksamen ersten Bereich 22.2 mit einer optischen Achse 22.3. Die Linse 22 weist einen radial nach au- ßen an den optisch wirksamen ersten Bereich 22.2 anschließenden in Umfangsrichtung der Linse 22 umlaufenden Randbereich 22.6 auf.
In dem Randbereich 22.6 sind drei identische erste Haltebereiche 22.7 gleichmäßig am Umfang des Linsenkörpers 22.1 verteilt angeordnet. Jeder Haltebereich 22.7 weist einen ersten Kontaktbereich 22.8 auf, der mit der zugeordneten ersten Halteeinrichtung zusam- menwirkt, um die Linse 22 zu halten. Der jeweilige erste Kontaktbereich 22.8 ist an einem sich radial von der optischen Achse 22.3 weg erstreckenden ersten Vorsprung 22.9 ausgebildet.
Der erste Kontaktbereich 22.8 an dem ersten Vorsprung 22.9 weist eine erste Kontaktfläche 22.10 und eine zweite Kontaktfläche 22.11 auf. Die erste Kontaktfläche 22.10 ist ko- nisch ausgebildet, während die auf der Unterseite der Linse 22 liegende zur optischen Achse 22.3 senkrecht verlaufende zweite Kontaktfläche 22.11 eben ist. Die erste Kontaktfläche 22.10 und die zweite Kontaktfläche 22.11 sind einander abgewandt.
Der erste Vorsprung 22.9 erstreckt sich in Umfangsrichtung der Linse 2 über einen begrenzten ersten Umfangsbereich. Dieser erstreckt sich über einen Winkelbereich von etwa 15°. Der erste Umfangsbereich erstreckt sich somit nur über etwa 4,2% des Umfangs des Linsenkörpers 22.1.
Die Abmessung des ersten Vorsprungs 22.9 in Richtung der optischen Achse 22.3 beträgt weiterhin etwa ein Drittel der Abmessung, die der Elementkörper 22.1 in dem an den ersten Vorsprung 22.9 angrenzenden Bereich in Richtung der optischen Achse aufweist. Mit sol- chen Vorsprüngen, die in Richtung der optischen Achse etwa dieselbe Abmessung aufweisen, ist es möglich, Linsen unterschiedlichster Abmessungen mit denselben Halteeinrichtungen zu halten.
Die ersten Vorsprünge 22.9 werden hergestellt, indem in Umfangsrichtung zwischen ihnen liegendes Material des Linsenkörpers 22.1 und in Richtung der optischen Achse 22.3 über ihnen liegendes Material entfernt wurde, wie dies oben bereits beschrieben wurde. Der Übergang zwischen dem zylindrischen Randbereich der Linse und dem jeweiligen ersten Vorsprung ist abgerundet, um eine günstige Spannungsverteilung zu erzielen. Neben der besonders einfachen Bearbeitung liegt auch hier ein Vorteil in der durch das Entfernen des Linsenmaterials verringerten Masse der Linse 22. So kann das Linsenmaterial bis nahe an den optisch wirksamen Bereich 22.2 heran entfernt werden, wodurch sich gerade bei derart dicken Linsen eine erhebliche Reduktion der Masse der Linse 22 ergibt. Diese Massen red uktion wirkt sich dank der damit einhergehenden Erhöhung der Eigenfrequenzen positiv auf das dynamische Verhalten einer optischen Anordnung mit der Linse 22 aus.
Figur 7 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Elements in Form einer Linse 32 mit einem Linsenkörper 32.1 auf. Der Linsenkörper 32.1 umfasst einen optisch wirksamen ersten Bereich 32.2 mit einer optischen Achse 32.3. Die Linse 32 weist einen radial nach außen an den optisch wirksamen ersten Bereich 32.2 anschließenden in Umfangsrichtung der Linse 32 umlaufenden Randbereich 32.6 auf.
In dem Randbereich 32.6 sind drei identische erste Haltebereiche 32.7 gleichmäßig am Umfang des Linsenkörpers 32.1 verteilt angeordnet. Jeder Haltebereich 32.7 weist einen ersten Kontaktbereich 32.8 auf, der mit der zugeordneten ersten Halteeinrichtung zusammenwirkt, um die Linse 32 zu halten. Der jeweilige erste Kontaktbereich 32.8 ist an einem sich radial von der optischen Achse 32.3 weg erstreckenden ersten Vorsprung 32.9 ausgebildet.
Der erste Kontaktbereich 32.8 an dem ersten Vorsprung 32.9 weist eine in Umfangsrichtung verlaufende V-förmige Nut mit einer ersten Kontaktfläche 32.10 und einer zweiten Kontaktfläche 32.11 auf. Die erste Kontaktfläche 32.10 und die zweite Kontaktfläche 32.11 sind eben ausgebildet. Die erste Kontaktfläche 32.10 und die zweite Kontaktfläche 32.11 sind einander zugewandt.
Der erste Vorsprung 32.9 erstreckt sich in Umfangsrichtung der Linse 2 über einen begrenzten ersten Umfangsbereich. Dieser erstreckt sich über einen Winkelbereich von etwa 15°. Der erste Umfangsbereich erstreckt sich somit nur über etwa 4,2% des Umfangs des Linsenkörpers 2.1. Die Abmessung des ersten Vorsprungs 32.9 in Richtung der optischen Achse 32.3 beträgt weiterhin etwa 37% der Abmessung, die der Elementkörper 32.1 in dem an den ersten Vorsprung 32.9 angrenzenden Bereich in Richtung der optischen Achse aufweist. Die ersten Vorsprünge 32.9 werden hergestellt, indem in am Umfang des Linsenkörpers 22.1 zunächst durch Entfernen von Material des Linsenkörpers 22.1 Sockelelemente 32.13 hergestellt werden, wie dies oben bereits beschrieben wurde. Der Übergang zwischen dem zylindrischen Randbereich der Linse und dem jeweiligen ersten Vorsprung 32.9 ist abge- rundet, um eine günstige Spannungsverteilung zu erzielen. Auf das jeweilige Sockelelement 32.13 wird dann ein Kontaktblock 32.14 aufgesetzt, der den ersten Kontaktbereich 32.8 ausbildet.
Der Kontaktblock 32.14 kann in beliebiger geeigneter Weise befestigt werden, beispielsweise durch Schweißen, Löten, Kleben, Fusionbonding etc. Er kann aus demselben Mate- rial wie der Linsenkörper 32.1 bestehen. Ebenso ist es möglich, ein anderes Material zu verwenden. Vorzugsweise wird ein Material verwendet, welches zumindest annähernd denselben thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie das Material des Linsenkörpers 32.1 aufweist. Bei einem Linsenkörper aus Quarz kann für den Kontaktblock beispielsweise ein Material wie Invar oder dergleichen verwendet werden.
Diese Gestaltung weist den Vorteil auf, dass der Ausgangskörper der Linse 32 einen relativ kleinen Durchmesser aufweisen -kann, der den Durchmesser im Bereich der Sockelelemente 32.13, wenn überhaupt, nur um ein geringes Maß übersteigt. Zur Herstellung der Haltebereiche muss dann nur wenig teueres Linsenmaterial entfernt werden, wodurch sich der Herstellungsaufwand reduziert. Die Kontaktflächen 32.10 und 32.11 können einfach vorab an dem Kontaktblock 32.14 erzeugt werden.
Neben der besonders einfachen Bearbeitung liegt auch hier ein Vorteil in der auf ein Minimum reduzierten Masse der Linse 32. So kann das Linsenmaterial bis nahe an den optisch wirksamen Bereich 32.2 heran entfernt sein, wodurch sich gerade bei derart dicken Linsen eine erhebliche Reduktion der Masse der Linse 32 und damit eine Verbesserung des dy- namischen Verhaltens einer optischen Anordnung mit der Linse 32 ergibt.
Figur 8 ist eine schematische perspektivische Darstellung einerweiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Elements in Form einer Linse 42 mit einem Linsenkörper 42.1. Der Linsenkörper 42.1 umfasst einen optisch wirksamen ersten Bereich 42.2 mit einer optischen Achse 42.3. Die Linse 42 weist einen radial nach außen an den optisch wirksamen ersten Bereich 42.2 anschließenden in Umfangsrichtung der Linse 42 umlaufenden Randbereich 42.6 auf. In dem Randbereich 42.6 sind drei identische erste Haltebereiche 42.7 gleichmäßig am Umfang des Linsenkörpers 42.1 verteilt angeordnet. Jeder Haltebereich 42.7 weist einen ersten Kontaktbereich 42.8 auf, der mit einer zugeordneten ersten Halteeinrichtung zusammenwirkt, um die Linse 42 zu halten. Der jeweilige erste Kontaktbereich 42.8 erstreckt sich in Umfangsrichtung der Linse 42 über eine begrenzten ersten Umfangsbereich. Dieser erste Umfangsbereich erstreckt sich über einen Winkelbereich von etwa 24° und somit nur über etwa 6,7% des Umfangs des Linsenkörpers 42.1.
Der erste Kontaktbereich 42.8 weist eine erste Kontaktfläche 42.10 und eine zweite Kontaktfläche 42.11 auf. Die erste Kontaktfläche 42.10 und die zweite Kontaktfläche 42.11 sind eben ausgebildet. Sie verlaufen jeweils zur optischen Achse 42.3 geneigt, sodass sie sich auch in Richtung der optischen Achse 42.3 erstrecken. Sie sind einander abgewandt und in Richtung der optischen Achse 42.3 voneinander beabstandet. Die erste Kontaktfläche 42.10 ist im Bereich einer ersten umlaufenden Außenkante 42.16 des Linsenkörpers 42.1 angeordnet. Die zweite Kontaktfläche 42.11 ist im Bereich einer zweiten umlaufenden Au- ßenkante 42.17 des Linsenkörpers 42.1 angeordnet. Die Kontaktflächen 42.10 und 42.11 werden besonders einfach in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt, in dem Material des Linsenkörpers 42.1 entfernt wird
Figur 9 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Anordnung 1' mit der Linse 2 aus Fi- gur 2. Die optische Anordnung 1 ' gleicht in ihrem Aufbau und ihrer Funktion prinzipiell der Anordnung 1 aus Figur 1 , sodass hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird. Gleiche Bauteile sind dabei mit gleichen Bezugsziffern versehen.
Der Unterschied besteht darin, dass die Stützelemente 5 mit den die Halteeinrichtungen 3 in Richtung der optischen Achse 2.3 verstellenden Piezoaktuatoren 5.1 nicht an einem Ringflansch der Fassung sondern am Innenumfang der ringförmigen Fassung 4' angeordnet und befestigt sind.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 10 bis 12 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Anordnung 1 " mit einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Elements in Form einer Linse 52 be- schrieben. Die optische Anordnung 1" gleicht in ihrem Aufbau und ihrer Funktion prinzipiell der Anordnung 1 aus Figur 1 , sodass hier hauptsächlich auf die Unterschiede eingegangen wird. Die Linse 52 weist einen Elementkörper in Form eines Linsenkörpers 52.1 auf. Der Linsenkörper 52.1 umfasst einen optisch wirksamen ersten Bereich 52.2 mit einer optischen Achse 52.3. Dieser bezüglich der optischen Achse 52.3 rotationssymmetrische optisch wirksame Bereich 52.2 wird zu beiden Seiten der Linse 52 jeweils durch eine entsprechende op- tisch wirksame Fläche 52.4 bzw. 52.5 des Linsenkörpers 52.1 definiert.
Die Linse 52 weist einen radial nach außen an den optisch wirksamen ersten Bereich 52.2 anschließenden in Umfangsrichtung der Linse 52 umlaufenden Randbereich 52.6 auf. Die Umfangsrichtung der Linse 52 liegt dabei in einer senkrecht zu der optischen Achse 52.1 ausgerichteten Ebene.
In dem Randbereich 52.6 ist ein am Umfang des Linsenkörpers 52.1 umlaufender erster Kontakt bereich 52.8 angeordnet. Dieser weist zwei umlaufende Kontaktflächen 52.10 und 52.11 auf. Der erste Kontaktbereich 52.8 wirkt mit den drei gleichmäßig am Umfang verteilten Halteeinrichtungen 13 und 14 zusammen, um die Linse 52 zu halten.
Wie insbesondere Figur 11 zu entnehmen ist, weist der erste Kontaktbereich 52.8 eine er- ste Kontaktfläche 52.10 und eine in Richtung der optischen Achse beabstandete zweite Kontaktfläche 52.11 auf. Die erste Kontaktfläche 52.10 ist im Bereich einer ersten umlaufenden Außenkante 52.16 des Linsenkörpers 52.1 angeordnet. Die zweite Kontaktfläche 52.11 ist im Bereich einer zweiten umlaufenden Außenkante 52.17 des Linsenkörpers 52.1 angeordnet. Die erste Kontaktfläche 52.10 führt die erste optisch wirksame Fläche 52.4 auf der Oberseite der Linse 52 fort, während die zweite Kontaktfläche 52.11 die zweite optisch wirksame Fläche 52.5 auf der Unterseite der Linse 52 fortführt. Die Kontaktflächen 52.10 und 52.11 sind durch einen zylindrischen Randabschnitt 52.18 getrennt.
Die Kontaktflächen 52.10 und 52.11 stellen im in Figur 11 gezeigten Schnitt eine Abrun- dung der jeweiligen Außenkante 52.16 bzw. 52.17 dar, die sich in dem in Figur 11 gezeig- ten Schnitt über einen Rundungswinkel von weniger als 90° erstreckt. Sie werden besonders einfach in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt, in dem Material des Linsenkörpers 52.1 entfernt wird. Dies kann beispielsweise durch Fräsen, Schleifen oder eine andere Material abtragende Bearbeitung des Linsenkörpers 52.1 erfolgen. Dabei müssen nur die Kontaktflächen 52.10 und 52.11 eine entsprechende Oberflächengüte aufweisen, während der zylindrische Randabschnitt 52.18 mit einem Verfahren hergestellt werden kann, welches Oberflächen mit einer geringeren Oberflächengüte erzeugt als sie für den ersten Kontaktbereich 52.8 erforderlich ist. Die Kontaktflächen 52.10 und 52.11 lassen sich ver- gleichsweise schnell mit geringem Aufwand mit herkömmlichen Herstellungseinrichtungen erzeugen, die einen Raumwinkel von 90° bearbeiten können.
Da sowohl die erste optisch wirksame Fläche 52.4 als auch die zweite optisch wirksame Fläche 52.5 zweifach gekrümmt ist, ist auch die erste Kontaktfläche 52.10 und die zweite Kontaktfläche 52.11 jeweils zweifach gekrümmt. Die erste Kontaktfläche 52.10 und die zweite Kontaktfläche 52.11 sind einander abgewandt.
Wie Figur 11 und Figur 12 im Detail zu entnehmen ist, weist die erste Halteeinrichtung 13 ein erstes Halteelement 13.1 auf. Das erste Halteelement 13.1 weist einen zweiten Kontaktbereich 13.2 auf, der mit dem ersten Kontaktbereich 52.8 der Linse 52 zusammenwirkt. Der zweite Kontaktbereich 13.2 ist als V-förmige Nut mit einer ebenen dritten Kontaktfläche 13.3, einer ebenen vierten Kontaktfläche 13.4 ausgebildet. Die dritte Kontaktfläche 13.3 und die vierte Kontaktfläche 13.4 sind einander zugewandt.
Das erste Halteelement 13.1 ist federnd an einem ersten Haltekörper 13.6 angeordnet. Dabei kann es in einer Richtung 13.7 federn, die zumindest annähernd senkrecht zur opti- sehen Achse 52.3 verläuft. In Richtung der optischen Achse 52.3 ist das erste Halteelement 13.1 im Wesentlichen starr an dem ersten Haltekörper 13.6 angeordnet. Dies wird durch die mittige Anordnung des ersten Halteelements 13.1 an einem zweiseitig eingespannten Biegebalken 13.8 erreicht. Dieser Biegebalken 13.8 ist wiederum durch einen in Richtung der optischen Achse 52.3 durchgehenden langgestreckten Schlitz 13.9 im ersten Haltekör- per 13.6 ausgebildet.
Die zweiten Halteeinrichtungen 14 unterscheiden sich von der ersten Halteeinrichtung 14 lediglich dadurch, dass ihr Halteelement sich über die ganze Breite in Umfangsrichtung erstreckt und nicht federnd gelagert ist. Hierdurch erhöht sich in vorteilhafter Weise die Eigenfrequenz des Systems.
Das erste Halteelement 13.1 liegt mit seinem zweiten Kontaktbereich 13.2 mit einer definierten Vorspannung in Richtung der optischen Achse 52.3 an dem zugehörigen ersten Kontaktbereich 52.8 der Linse 52 an. Aufgrund der federnden Gestaltung bleibt diese Vorspannung auch bei thermischer Ausdehnung der Bauteile im Betrieb im Wesentlichen konstant. Mit anderen Worten wird durch diese Gestaltung eine thermische Deformationsent- kopplung erzielt. Ein weiterer Vorteil dieser Gestaltung liegt in dem Ausgleich von Fertigungstoleranzen, der hierdurch erzielt wird. Die erste Kontaktfläche 52.10 der Linse 52 kontaktiert die dritte Kontaktfläche 13.3 des ersten Halteelements 13.1. Infolge der zweifachen Krümmung der ersten Kontaktfläche 52.10 und der ebenen Gestaltung der dritten Kontaktfläche 13.3 ergibt sich eine im Wesentlichen punktförmige Kontaktstelle. Die zweite Kontaktfläche 52.11 der Linse 52 kontak- tiert die vierte Koπtaktfläche 13.4 des ersten Halteelements 13.1. Auch hier ergibt sich infolge der zweifachen Krümmung der zweiten Kontaktfläche 52.11 und der ebenen Gestaltung der vierten Kontaktfläche 13.4 eine im Wesentlichen punktförmige Kontaktstelle.
Durch diese Kontaktflächenpaarung mit zwei im Wesentlichen punktförmigen Kontaktstellen je Halteeinrichtung ergibt sich eine sich selbst einstellende Klemmpaarung. Hierdurch werden z. B. Niveauunterschiede zwischen der ersten Halteeinrichtung 13 und den zweiten Halteeinrichtungen 14 schon in der jeweiligen Kontaktzone zwischen der Halteeinrichtung 13 bzw. 14 und der Linse 52 ausgeglichen, ohne dass es zu einer wesentlichen Einleitung von Verspannungen in die Linse 52 kommt. Dadurch erübrigt sich eine aufwändige Lagerung der Halteeinrichtungen 13 und 14. Die Halteeinrichtungen 13 und 14 halten die Linse 52 dabei sowohl formschlüssig und kraftschlüssig in Richtung ihrer optischen Achse 52.1 sowie in radialer Richtung als auch reibschlüssig in Umfangsrichtung der Linse 52.
Durch die beschriebene Gestaltung der Kontaktflächen und die federnde Lagerung des Halteelements 13.1 ergibt sich der eine vorwiegend in radialer Richtung gerichtete resultierende Haltekraft, die in die Linse 52 eingeleitet wird.
Die Halteeinrichtungen 13 und 14 sind über Stützelemente 5" auf der Fassung 4" abgestützt. Über diese Stützelemente 5" kann die Relativposition der Haltekörper 13.6 bezüglich des Flansches 4 in Richtung der optischen Achse 52.3 verändert werden. Hierdurch kann die Linse 52 zum einen in Richtung der optischen Achse 52.3 verschoben werden. Die optische Achse 52.3 kann aber auch bezüglich der Ebene der Fassung 4" verkippt werden.
Im einfachsten Fall umfasst das jeweilige Stützelement 5" ein oder mehrere austauschbare Distanzelemente, so genannte Spacer, deren Dicke je nach der gewünschten Positionierung der Linse 52 gewählt wird. Ebenso kann das jeweilige Stützelement 5 beliebige passive und/oder aktive Stelleinrichtungen umfassen. Bei den passiven Stelleinrichtungen kann es sich beispielsweise um Differentialschrauben etc. handeln. Bei den aktiven Stelleinrich- tungen kann es sich beispielsweise um Piezoaktuatoren etc. handeln.
Die Verbindung zwischen der Halteeinrichtungen 13 bzw. 14 und dem Stützelement 5" kann in beliebiger an sich bekannter Weise erfolgen, beispielsweise mittels einer Schraub- Verbindung, einer Klebeverbindung, einer Lötverbindung, einer Schweißverbindung etc. Ebenso können die Halteeinrichtungen 13 bzw. 14 und das Stützelement 5" monolithisch ausgebildet sein. Die VerStelleinrichtung kann dann in an sich bekannter Weise in eine solche monolithische Struktur mit entsprechenden Festkörpergelenken integriert sein.
Eine Verdrehung der Linse 52 um ihre optische Achse 52.3 ist zum einen durch eine entsprechende Verdrehung der Linse 52 bezüglich der Halteeinrichtungen 13 bzw. 14 möglich. Es versteht sich, dass eine solche Verdrehung der Linse 52 um ihre optische Achse 52.3 im Übrigen auch durch eine entsprechende Verdrehung der Halteeinrichtungen 13 und 14 bezüglich des Flansches 4" und, zusätzlich oder alternativ, auch durch eine Verdrehung des Flansches 4" möglich ist.
Weiterhin sind im vorliegenden Beispiel sämtliche erste Halteeinrichtungen 13 monolithisch ausgebildet. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der vorliegenden Erfindung auch vorgesehen sein kann, die ersten Halteeinrichtungen mehrteilig zu gestalten, wie dies oben bereits beschrieben wurde. Schließlich versteht es sich, dass bei anderen Varianten der vorliegenden Erfindung gegebenenfalls auch eine andere Anzahl von Halteeinrichtungen vorgesehen sein kann. Insbesondere können mehr als drei Halteeinrichtungen vorgesehen sein.
Figur 13 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer ersten Halteeinrichtung 23 für eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Anord- nung. Die erste Halteeinrichtung 23 unterscheidet sich von der ersten Halteeinrichtung 3 aus Figur 3 lediglich dadurch, dass das erste Halteelement 23.1 mittels eines nur einseitig eingespannten Biegebalkens 23.8 federnd an dem ersten Haltekörper 23.6 angeordnet ist. Der Biegebalken 23.8 ist wiederum durch einen langgestreckten Schlitz 23.9 im ersten Haltekörper 23.6 ausgebildet.
Die Figuren 14 bis 21 zeigen anhand schematischer Teilschnitte unterschiedliche Möglichkeiten der Kontaktflächenpaarung zwischen dem optischen Element 62, 72, 82, 92, 102, 112, 122 bzw. 132 und der jeweiligen ersten Halteeinrichtung 53, 33, 43, 23, 63, 73, 83 bzw. 93.
Die Kontaktflächenpaarungen aus Figur 14 und 15 gleichen dabei der Kontaktflächenpaa- rung, wie sie bei der Linse 32 aus Figur 7 zur Anwendung kommen kann. Sie eignen sich in Übrigen auch bei optischen Elementen mit entsprechender Dicke. Die Kontaktflächenpaarungen aus Figur 17, 18 und 20 gleichen für eine planparallele Platte 92, 102 bzw. 112 der Kontaktflächenpaarung, wie sie bei der Linse 52 aus Figur 10 zur Anwendung kommen kann. Sie eignen sich in Übrigen auch besonders für dünne optische Elemente. Hierbei versteht es sich, dass im Sinne der vorliegenden Erfindung bei solchen planparallelen Platten oder dergleichen die optische Achse des optischen Elements der Symmetrieachse des optischen Elements entsprechen soll, die senkrecht auf der Ebene steht, in der sich das optische Element hauptsächlich erstreckt.
Die Kontaktflächenpaarung aus Figur 21 gleicht der Kontaktflächenpaarung, wie sie bei der Linse 22 aus Figur 6 zur Anwendung kommen kann. Die Figuren 16 und 19 zeigen Son- derfälle der Kontaktflächenpaarung mit jeweils einer einzigen Kontaktstelle.
In allen Fällen versteht es sich, dass durch entsprechende Anpassung der jeweiligen Krümmungen der Kontaktflächen an Stelle einer im Wesentlichen punktförmigen Kontaktstelle auch eine im Wesentlichen linienförmige Kontaktstelle vorgesehen sein kann. Ebenso kann auch eine von vornherein flächige Kontaktstelle vorgesehen sein. Die Kontaktstellen unterschiedlicher Art können dabei auch innerhalb einer Kontaktflächenpaarung beliebig miteinander kombiniert werden. '
Die Figuren 22 bis 25 zeigen unterschiedliche Varianten von Halteeinrichtungen 103, 113, 123 bzw. 24 wie sie beispielsweise zum Halten der Linse 32 aus Figur 7 zur Anwendung kommen können.
Figur 22 ist ein schematischer Teilschnitt durch die erste Halteeinrichtung 103, bei der das erste Halteelement 103.1 mittels eines einseitig eingespannten Biegebalkens 103.8 in der Richtung 103.7 federnd an dem ersten Haltekörper 103.6 angeordnet ist.
Figur 23 ist ein schematischer Teilschnitt durch die erste Halteeinrichtung 113, bei der das erste Halteelement 113.1 mittels zweier beidseitig eingespannter Biegebalken 113.8 und 113.10 in der Richtung 113.7 federnd an dem zweiteiligen ersten Haltekörper 113.6 angeordnet ist. Die Biegebalken 113.8 und 113.10 bilden dabei eine Parallelogrammführung des Halteelements 113.1.
Figur 24 ist eine schematische perspektivische Darstellung der ersten Halteeinrichtung 123, bei der zwei erste Halteelemente 123.1 jeweils mittels zweier parallel angeordneter, beid- endig miteinander verbundener Biegebalken 113.8 und 113.10 an einem einseitig mit dem ersten Haltekörper 123.6 verbundenen Biegebalken verbunden sind. Hierdurch wird neben der in der Richtung 123.7 federnden Lagerung auch eine Verteilung der Kontaktlasten auf mehrere Kontaktstelle erzielt. Diese Gestaltung eignet sich vor allem für die Halterung optischer Elemente, bei denen sich der erste Haltebereich über eine entsprechende Länge in Umfangsrichtung erstreckt. In einer besonders vorteilhaften Ausführung besteht die erste Halteeinrichtung 123 aus einem Material, welches den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie das optische Element hat. Das hat den Vorteil, dass es bei Temperaturdifferenzen zu keiner Relativbewegung zwischen dem optischen Element und der Halteeinrichtung kommt. Somit treten auch keine mit stick-slip-Effekten und Hystereseeffekten verbundene Reibeffekte an den Kontaktstellen auf. Damit ist diese Lösung hervorragend geeignet für Systeme, bei denen besonders hohe Anforderungen an die Lagestabilität des optischen Elements gestellt sind.
Figur 25 ist schließlich eine schematische perspektivische Darstellung der zweiten Halteeinrichtung 24, bei der das zweite Halteelement 24.1 starr an dem zweiten Haltekörper 24.2 angeordnet ist. Diese zweiten Halteeinrichtung 24 eignet sich für eine Halterung der Linse 32 aus Figur 7 mit nur einer federnden ersten Halteeinrichtung, wie sie grundsätzlich im Zusammenhang mit Figur 10 beschrieben wurde.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf Figur 26 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Anordnung 1'" mit einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Elements in Form einer Linse 142 beschrie- ben. Figur 26 ist dabei ein zur Umfangsrichtung der Linse 42 tangentialer Teilschnitt durch die Anordnung 1'". Die optische Anordnung 1'" gleicht in ihrem Aufbau und ihrer Funktion prinzipiell der Anordnung 1 aus Figur 1, sodass hier hauptsächlich auf die Unterschiede eingegangen wird.
Die Linse 142 weist einen Elementkörper in Form eines Linsenkörpers 142.1 auf. Der Lin- senkörper 142.1 umfasst einen optisch wirksamen ersten Bereich mit einer optischen Achse 142.3. Dieser bezüglich der optischen Achse 142.3 rotationssymmetrische optisch wirksame Bereich 142.2 wird zu beiden Seiten der Linse 142 jeweils durch eine entsprechende optisch wirksame Fläche des Linsenkörpers 142.1 definiert.
Die Linse 142 weist einen radial nach außen an den optisch wirksamen ersten Bereich an- schließenden in Umfangsrichtung der Linse 142 umlaufenden Randbereich auf. Die Umfangsrichtung der Linse 142 liegt dabei in einer senkrecht zu der optischen Achse 142.3 ausgerichteten Ebene. In dem Randbereich sind drei identische erste Haltebereiche 142.7 gleichmäßig am Umfang des Linsenkörpers 142.1 verteilt angeordnet. Jeder Haltebereich 142.7 weist einen ersten Kontaktbereich 142.8 auf, der mit der zugeordneten ersten Halteeinrichtung 133 zusammenwirkt, um die Linse 142 zu halten. Der jeweilige erste Kontaktbereich 142.8 ist an einem sich radial von der optischen Achse 142.3 weg erstreckenden ersten Vorsprung 142.9 ausgebildet. Dieser erste Vorsprung 142.9, den man auch als Haltenase bezeichnen könnte, erstreckt sich in Umfangsrichtung der Linse 142 über einen begrenzten ersten Umfangsbereich. Dieser erste Umfangsbereich erstreckt sich über einen Winkelbereich von etwa 15°. Der erste Umfangsbereich erstreckt sich somit nur über etwa 4,2% des Umfangs des Linsenkörpers 142.1.
Wie Figur 26 zu entnehmen ist, weist der erste Kontaktbereich 142.8 an dem ersten Vorsprung 142.9 eine erste Kontaktfläche 142.10 und eine zweite Kontaktfläche 142.11 auf. Die erste Kontaktfläche 142.10 und die zweite Kontaktfläche 142.11 sind jeweils Mantelflächen eines Zylindermantelsegments, d.h. jeweils einfach gekrümmt. Die Mantelachse ver- läuft dabei jeweils senkrecht zur Zeichnungsebene, die wiederum parallel zur optischen Achse 142.3 ist. Die erste Kontaktfläche 142.10 und die zweite Kontaktfläche 142.11 sind einander abgewandt. v
Wie Figur 26 zu entnehmen ist, weist die erste Halteeinrichtung 133 ein erstes Halteelement 133.1 auf. Das erste Halteelement 133.1 weist einen zweiten Kontaktbereich 133.2 auf, der mit dem ersten Kontaktbereich 142.8 an dem ersten Vorsprung 142.9 der Linse 142 zusammenwirkt. Der zweite Kontaktbereich 133.2 ist als symmetrische im Wesentlichen in Radialrichtung verlaufende V-förmige Nut mit einer ebenen dritten Kontaktfläche 133.3, einer ebenen vierten Kontaktfläche 133.4 und einem verrundeten Nutgrund ausgebildet. Die dritte Kontaktfläche 133.3 und die vierte Kontaktfläche 133.4 sind einander zu- gewandt. Es versteht sich hierbei, dass die Nut bei anderen Varianten der Erfindung aufgrund der Berücksichtigung der Gravitationskraft auch nicht symmetrisch ausgebildet sein kann
Das erste Halteelement 133.1 ist federnd an einem ersten Haltekörper 133.6 angeordnet. Dabei kann es in einer Richtung 133.7 federn, die zumindest annähernd in Umfangsrich- tung der Linse 142 verläuft. In Richtung der optischen Achse 142.3 ist das erste Halteelement 133.1 im Wesentlichen starr an dem ersten Haltekörper 133.6 angeordnet. Dies wird durch die oben beschriebene mittige Anordnung des ersten Halteelements 133.1 an einem zweiseitig eingespannten Biegebalken erreicht. Dieser Biegebalken ist wiederum durch einen in Richtung der optischen Achse 142.3 durchgehenden langgestreckten Schlitz 133.9 im ersten Haltekörper 133.6 ausgebildet.
Die erste Halteeinrichtung 133 weist weiterhin ein zweites Halteelement 133.12 auf, das dem ersten Halteelement 133.1 in Umfangsrichtung der Linse 142 bezüglich des ersten Vorsprungs 142.9 gegenüberliegt. Das zweites Halteelement 133.12 ist bezüglich des ersten Vorsprungs 142.9 symmetrisch zum ersten Halteelement 133.1 aufgebaut. Es wirkt mit Kontaktflächen am Vorsprung 142.9 zusammen, die bezüglich des ersten Vorsprungs 142.9 symmetrisch zur ersten Kontaktfläche 142.10 bzw. zweiten Kontaktfläche 142.11 gestaltet sind. Anders als das erste Halteelement 133.1 ist das zweite Halteelement 133.12 allerdings starr an einem zweiten Haltekörper 133.13 angeordnet.
Das jeweilige erste Halteelement 133.1 liegt mit seinem zweiten Kontaktbereich 133.2 jeweils mit einer definierten Vorspannung in Umfangsrichtung der Linse 142 an dem zugehörigen ersten Kontaktbereich 142.8 der Linse 142 an. Die Vorspannung wirkt demgemäß auch zwischen dem zweite Halteelement 133.12 und dem Vorsprung 142.9. Dadurch wird die Linse 142 mit anderen Worten in Umfangsrichtung geklemmt.
Aufgrund der federnden Gestaltung der Anbindung des ersten Halteelements 133.1 am ersten Haltekörper 133.6 bleibt diese Vorspannung auch bei thermischer Ausdehnung der Bauteile im Betrieb im Wesentlichen konstant. Mit anderen Worten wird durch diese Gestaltung eine thermische Deformationsentkopplung erzielt. Ein weiterer Vorteil dieser Ge- staltung liegt in dem Ausgleich von Fertigungstoleranzen, der hierdurch erzielt wird.
Die Kontaktflächen zwischen der ersten Halteeinrichtung 133 und dem ersten Vorsprung 142.9 sind so ausgebildet, dass sich vier im Wesentlichen punktförmige Kontaktstellen ergeben. Es versteht sich jedoch, dass sie auch so ausgebildet sein können, dass sich vier im Wesentlichen linienförmige Kontaktstellen ergeben.
Durch diese Kontaktflächenpaarung mit zwei im Wesentlichen punktförmigen Kontaktstellen je Halteeinrichtung ergibt sich eine sich selbst einstellende Klemmpaarung. Hierdurch werden z. B. Niveauunterschiede zwischen den ersten Halteeinrichtungen 133 schon in der Kontaktzone zwischen der ersten Halteeinrichtung 133 und der Linse 142 ausgeglichen, ohne dass es zu einer wesentlichen Einleitung von Verspannungen in die Linse 142 kommt. Dadurch erübrigt sich eine aufwändige Lagerung der ersten Halteeinrichtungen 133. Die Halteeinrichtungen 133 halten die Linse 142 dabei sowohl formschlüssig und kraftschlüssig in Richtung ihrer optischen Achse 142.3 sowie in Umfangsrichtung als auch reibschlüssig in radialer Richtung der Linse 142.
Durch die beschriebene Gestaltung der Kontaktflächen und die federnde Lagerung der Halteelemente 133.1 ergibt sich der eine vorwiegend in Umfangsrichtung der Linse 142 gerichtete resultierende Haltekraft, die in die Linse 142 eingeleitet wird. Die Deformationen der Linse beschränken sich dabei im Wesentlichen auf den jeweiligen Vorsprung 142.9, und beeinflussen den optisch wirksamen Bereich daher nicht nennenswert.
Die Haltekörper 133.6 und 133.13 sind jeweils über Stützelemente 5'" auf einem umlaufenden Ringflansch 4.1'" der Fassung 4'" abgestützt. Über diese Stützelemente 5'" kann die Relativposition der Haltekörper 133.6 und 133.13 bezüglich des Flansches 4'" in Richtung der optischen Achse 142.3 verändert werden. Hierdurch kann die Linse 142 zum einen in Richtung der optischen Achse 142.3 verschoben werden. Die optische Achse 142.3 kann aber auch bezüglich der Ebene des Ringflansches 4.1'" verkippt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Fassung 4'" aus einem Werkstoff besteht, der zu- mindest annähernd den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie das optische Element hat. Ideal wäre z. B. die Paarung Quarz-Invar. Dadurch kommt es zu keinen thermisch bedingten unterschiedlichen Ausdehnungen. Die tangentiale Federwirkung der Halteeinrichtungen dient dann nur noch zum Ausgleich der Fertigungstoleranzen. Damit kann das für die Erzielung des Kraftschlusses erforderliche Kraftniveau innerhalb der Fassung reduziert werden, was sich positiv auf die Deformationen des optischen Elements auswirkt. Das optische Element wird dann in allen Raumrichtungen weitestgehend formschlüssig gehalten.
Im einfachsten Fall umfasst das jeweilige Stützelement 5'" ein oder mehrere austauschbare Distanzelemente, so genannte Spacer, deren Dicke je nach der gewünschten Positionie- rung der Linse 142 gewählt wird. Ebenso kann das jeweilige Stützelement 5'" beliebige passive und/oder aktive Stelleinrichtungen umfassen. Bei den passiven Stelleinrichtungen kann es sich beispielsweise um Differentialschrauben etc. handeln. Bei den aktiven Stelleinrichtungen kann es sich beispielsweise um Piezoaktuatoren etc. handeln.
Die Verbindung zwischen dem Haltekörper 133.6 und dem Stützelement 5'" kann in belie- biger an sich bekannter Weise erfolgen, beispielsweise mittels einer Schraubverbindung, einer Klebeverbindung, einer Lötverbindung, einer Schweißverbindung etc. Ebenso können der Haltekörper 133.6 und das Stützelement 5'" monolithisch ausgebildet sein. Die Ver- Stelleinrichtung kann dann in an sich bekannter Weise in eine solche monolithische Struktur mit entsprechenden Festkörpergelenken integriert sein.
Es versteht sich, dass eine solche Verdrehung der Linse 2 um ihre optische Achse 2.3 im durch eine entsprechende Verdrehung der ersten Halteeinrichtungen 133 bezüglich des Flansches 4'" und, zusätzlich oder alternativ, auch durch eine Verdrehung des Flansches 4'" möglich ist. Über den Flansch 4'" ist gegebenenfalls auch eine translatorische Verstellung senkrecht zur optischen Achse 142.3 möglich, beispielsweise zur Zentrierung der Linse 142.
Weiterhin sind im vorliegenden Beispiel sämtliche erste Halteeinrichtungen 133 mono- lithisch ausgebildet. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der vorliegenden Erfindung auch vorgesehen sein kann, die ersten Halteeinrichtungen mehrteilig zu gestalten. Dabei kann insbesondere das Material der jeweiligen Komponente funktionsorientiert gewählt sein. So kann beispielsweise das Halteelement aus einem Material hoher Oberflächenhärte gefertigt sein, um eine Dauerhafte Aufnahme des hohen Kontaktdruckes sicher- zustellen. Der die Federung des Halteelements sicherstellende Biegebalken kann dann aus einem Material mit entsprechend hoher Elastizität bestehen, während das Material des Haltekörper auf eine gute Ankoppelbarkeit an den Flansch bzw. das Stützelementausgelegt ist. Die einzelnen Komponenten können dabei in an sich bekannter Weise, beispielsweise mittels einer Schraubverbindung, einer Klebeverbindung, einer Lötverbindung, einer Schweißverbindung etc., miteinander verbunden sein.
Schließlich versteht es sich, dass bei anderen Varianten der vorliegenden Erfindung gegebenenfalls auch eine andere Anzahl von Halteeinrichtungen vorgesehen sein kann. Insbesondere können mehr als drei Halteeinrichtungen vorgesehen sein.
Hinsichtlich der Gestaltung, insbesondere der Geometrie, der Kontaktflächen zwischen der ersten Halteeinrichtung 133 und dem ersten Vorsprung 142.9 versteht es sich, dass auch beliebige andere Kontaktgeometrien gewählt sein können. Insbesondere können auch hier sämtliche in den vorstehenden Ausführungsbeispielen offenbarten Kontaktgeometrien , beispielsweise die Kontaktgeometrien aus den Figuren 14 bis 21, Anwendung finden.
Alle vorstehend beschriebenen Varianten der vorliegenden Erfindung weisen neben den bereits erläuterten Vorteilen den Vorteil auf, dass das jeweilige optische Element beliebig oft ein- und ausgebaut werden kann. Weiterhin können in eingebauten Zustand thermische Bearbeitungen des optischen Elements vorgenommen werden, da keine Werkstoffe eingesetzt werden müssen, die hierdurch beeinträchtigt würden.
Es versteht sich, dass die Maße der Nuten, Fasen und Radien der vorangehenden Ausführungen unter anderem abhängig von der Größe des zu haltenden optischen Elements, den auftretenden mechanischen Belastungen und der Einbaulage der optischen Anordnung in einer übergeordneten Struktur sind.
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Claims

Patentansprüche
1. Optisches Element, insbesondere Linse, umfassend einen Elementkörper (2.1 ; 12.1 ; 22.1 ; 32.1 ; 42.1 ; 52.1 ) mit einem optisch wirksamen ersten Bereich (2.2; 12.2; 22.2; 32.2; 42.2; 52.2), der eine optische Achse (2.3; 12.3; 22.3; 32.3; 42.3; 52.3) aufweist, und einem in einer Umfangsrichtung des Elementkörpers (2.1 ; 12.1 ; 22.1 ; 32.1 ; 42.1 ; 52.1 ) umlaufenden Randbereich (2.6; 12.6; 22.6; 32.6; 42.6; 52.6), in dem wenigstens ein erster Haltebereich (2.7; 12.7; 22.7; 32.7; 42.7; 52.7) angeordnet ist, wobei der erste Haltebereich (2.7; 12.7; 22.7; 32.7; 42.7; 52.7) wenigstens einen ersten Kontaktbereich (2.8; 12.8; 22.8; 32.8; 42.8; 52.8) aufweist, der zum Zusammenwir- ken mit einer ersten Halteeinrichtung (3; 13; 23) zum Halten des Elementkörpers (2.1 ; 12.1 ; 22.1 ; 32.1 ; 42.1 ; 52.1 ) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass - der Randbereich (2.6; 12.6; 22.6; 32.6; 42.6) den ersten Kontaktbereich (2.8; 12.8; 22.8; 32.8; 42.8) in Umtangsrichtung des Elementkörpers (2.1 ; 12.1 ; 22.1 ; 32.1 ; 42.1 ) begrenzt nur an einem in Umfangsrichtung begrenzten ersten Umfangsbereich ausbildet und/oder dass - der Randbereich (22.6; 32.6; 42.6; 52.6) den ersten Kontaktbereich (22.8; 32.8; 42.8; 52.8) in Richtung der optischen Achse (22.3; 32.3; 42.3; 52.3) begrenzt nur an zwei in Richtung der optischen Achse (22.3; 32.3; 42.3; 52.3) beabstandeten Kontaktflächen (22.10, 22.11 ; 32.10, 32.11 ; 42.10, 42.11 ; 52.10, 52.11 ) des Elementkörpers (22.1 ; 32.1 ; 42.1 ; 52.1 ) ausbildet, die jeweils im Bereich einer umlaufenden Außenkante (42.16, 42.17; 52.16, 52.17) des Elementkörpers (22.1 ; 32.1 ; 42.1 ; 52.1 ) angeordnet sind und von denen sich zumindest eine teilweise in Richtung der optischen Achse (22.3; 32.3; 42.3; 52.3) erstreckt.
2. Optisches Element nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kontaktbereich (2.8; 12.8; 22.8; 32.8; 42.8; 52.8) derart ausgebildet ist, dass die mit ihm zusammenwirkende erste Halteeinrichtung (3; 13; 23) den Elementkörper (2.1 ; 12.1 ; 22.1 ; 32.1 ; 42.1 ; 52.1 ), insbesondere in Richtung der optischen Achse (2.3; 12.3; 22.3; 32.3; 42.3; 52.3), durch Formschluss und, insbesondere in Umfangsrichtung, durch Reibschluss hält.
3. Optisches Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste Umfangsbereich über weniger als 30%, vorzugsweise weniger als 15%, weiter vorzugsweise weniger als 5%, des Umfangs des Elementkörpers (2.1 ; 12.1 ; 22.1 ; 32.1; 42.1) erstreckt.
4. Optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der in Umfangsrichtung begrenzte erste Umfangsbereich mit dem ersten Kontaktbereich (2.8; 12.8; 22.8; 32.8) durch einen sich von der optischen Achse weg erstreckenden ersten Vorsprung (2.9; 12.9; 22.9; 32.9) am Elementkörper (2.1 ; 12.1 ; 22.1 ; 32.1 ) ausgebildet ist.
5. Optisches Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessung des ersten Vorsprungs (22.9; 32.9) in Richtung der optischen Achse (22.3; 32.3) nur einen Teil der Abmessung beträgt, die der Elementkörper (22.1; 32.1) in dem an den ersten Vorsprung (22.9; 32.9) angrenzenden Bereich in Richtung der optischen Achse (22.3; 32.3) aufweist.
6. Optisches Element nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Vorsprung (2.9; 12.9; 22.9; 32.9) zumindest teilweise durch Entfernen von Material vom Elementkörper (2.1; 12.1 ; 22.1 ; 32.1) ausgebildet ist.
7. Optisches Element nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Vorsprung (32.9) zumindest teilweise durch einen am Elementkörper (32.1) befestigten ersten Kontaktkörper (32.14) ausgebildet ist.
8. Optisches Element nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kontaktkörper (32.14) aus einem Material besteht, welches, insbesondere hinsichtlich des thermischen Ausdehnungskoeffizienten, an das Material des Elementkörpers (32.1) angepasst ist, wobei der Kontaktkörper (32.14) insbesondere mit dem Ele- mentkörper (32.1) materialgleich ist.
9. Optisches Element nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kontaktbereich (32.8) eine in Umfangsrichtung verlaufende, insbesondere V-förmig ausgebildete, Nut umfasst oder der erste Kontaktbereich (32.8) eine in Radialrichtung verlaufende, insbesondere V-förmig ausgebildete, Nut umfasst.
10. Optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Kontaktflächen (2.10, 2.11; 12.10, 12.11; 32.10, 32.11 ; 42.10, 42.11 ; 52.10, 52.11) zumindest abschnittsweise eben und/oder zumindest abschnittsweise in einer die optische Achse (2.3; 12.3; 22.3; 32.3; 42.3; 52.3) enthaltenden Ebene oder einer tangential zur Umfangsrichtung verlaufenden Ebene gekrümmt ausgebildet ist.
11. Optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elementkörper (2.1; 12.1; 22.1; 32.1; 42.1; 52.1) in dem ersten Kontaktbereich (2.8; 12.8; 22.8; 32.8; 42.8; 52.8), insbesondere an den ersten Kon- taktflächen (2.10, 2.11 ; 12.10, 12.11; 32.10, 32.11; 42.10, 42.11; 52.10, 52.11), eine Oberfläche aufweist, die von der Oberfläche der in Umfangsrichtung und/oder in Richtung der optischen Achse (2.3; 12.3; 22.3; 32.3; 42.3; 52.3) angrenzenden Bereichen abweicht.
12. Optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass mehrere erste Haltebereiche (2.7; 12.7; 22.7; 32.7; 42.7; 52.7; 142.7), insbesondere drei erste Haltebereiche (2.7; 12.7; 22.7; 32.7; 42.7; 52.7; 142.7), vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung verteilt, insbesondere gleichmäßig verteilt, am Elementkörper (2.1 ; 12.1 ; 22.1 ; 32.1 ; 42.1 ; 52.1 ) angeordnet sind.
13. Optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der optisch wirksame Bereich (2.2; 12.2; 22.2; 32.2; 42.2; 52.2) nach Art einer Linse oder einer planparallelen Platte ausgebildet ist.
14. Optische Anordnung mit einem optischen Element (2; 12; 22; 32; 42; 52) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer ersten Halteeinrichtung (3; 13; 23), die mit einem ersten Haltebereich (2.7; 12.7; 22.7; 32.7; 42.7; 52.7) des optischen Elements (2; 12; 22; 32; 42; 52) zusammenwirkt.
15. Optische Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Halteeinrichtung (3; 13; 23) zum Ausüben einer zumindest hauptsächlich in radialer Richtung des optischen Elements (2; 12; 22; 32; 42; 52) gerichteten Klemmkraft als Haltekraft ausgebildet ist. oder - die erste Halteeinrichtung (133) zum Ausüben einer zumindest hauptsächlich in Umfangsrichtung des optischen Elements (142) gerichteten Klemmkraft als Haltekraft ausgebildet ist.
16. Optische Anordnung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Halteeinrichtung (3; 13; 133) ein erstes Halteelement (3.1 ; 13.1 ; 133.1) mit einem zum Zusammenwirken mit dem ersten Kontaktbereich (2.8; 12.8; 22.8; 32.8; 42.8; 52.8; 142.8) ausgebildeten zweiten Kontaktbereich (3.2; 13.2; 133.2) aufweist.
17. Optische Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kontaktbereich (2.8; 12.8; 22.8; 32.8; 42.8; 52.8; 142.8) und der zweite Kontaktbe- reich (3.2; 13.2; 133.2) derart ausgebildet sind, dass sich an einer Kontaktstelle zwischen dem Elementkörper (2.1 ; 12.1 ; 22.1 ; 32.1 ; 42.1 ; 52.1 ; 142.1 ) und dem ersten Halteelement (3.1 ; 13.1 ; 133.1 ) ein im Wesentlichen punktförmiger Kontakt oder ein im Wesentlichen linienförmiger Kontakt zwischen dem Elementkörper (2.1 ; 12.1; 22.1 ; 32.1 ; 42.1 ; 52.1) und dem ersten Halteelement (3.1 ; 13.1) vorliegt.
18. Optische Anordnung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kontaktbereich (2.8; 12.8; 22.8; 32.8; 42.8; 52.8) und der zweite Kontaktbereich (3.2; 13.2) derart ausgebildet sind, dass die erste Halteeinrichtung (3; 13) den Elementkörper (2.1; 12.1; 22.1; 32.1; 42.1; 52.1), insbesondere in Richtung der optischen Achse (2.3; 12.3; 22.3; 32.3; 42.3; 52.3), durch Formschluss und, insbesonde- re in Umfangsrichtung, durch Reibschluss hält.
19. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kontaktbereich (2.8; 12.8; 22.8; 32.8; 42.8; 52.8) eine erste Kontaktfläche (2.10; 12.10; 32.10; 42.10; 52.10) und eine zweite Kontaktfläche (2.11 ; 12.11 ; 32.11 ; 42.11 ; 52.11 ) aufweist sowie der zweite Kontaktbereich (3.2; 13.2) eine mit der ersten Kontaktfläche (2.10; 12.10; 32.10; 42.10; 52.10) zusammenwirkende dritte Kontaktfläche (3.3; 13.3) und eine mit der zweiten Kontaktfläche (2.11 ; 12.11 ; 32.11 ; 42.11 ; 52.11) zusammenwirkende vierte Kontaktfläche (3.4; 13.4) aufweist,
- wobei die erste Kontaktfläche (32.10) und die zweite Kontaktfläche (32.11) einander zugewandt sind sowie die dritte Kontaktfläche und die vierte Kontaktfläche einander abgewandt sind oder - wobei die erste Kontaktfläche (2.10; 12.10; 42.10; 52.10) und die zweite Kontaktfläche (2.11 ; 12.1 ; 42.11 ; 52.11) einander abgewandt sind sowie die dritte Kon- taktfiäche (3.3; 13.3) und die vierte Kontaktfläche (3.4; 13.4) einander zugewandt sind.
20. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (3; 13) einen ersten Haltekörper (3.6; 13.6) umfasst, an dem das erste Halteelement (3.1 ; 13.1) federnd, insbesondere in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur optischen Achse (2.3; 12.3; 22.3; 32.3; 42.3; 52.3) federnd oder in Umfangsrichtung federnd, angeordnet ist.
21. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der ersten Halteeinrichtung (3; 13) verbundene Rahmeneinrichtung (4; 4'; 4") sowie eine mit der ersten Halteeinrichtung und der Rahmeneinrichtung verbundene Stelleinrichtung (5.1 ') vorgesehen ist, wobei die Stelleinrichtung zum Verstellen der Position der ersten Halteeinrichtung (3; 13) bezüglich der Rahmenein- richtung (4; 4'; 4") in Richtung der optischen Achse (2.3; 12.3; 22.3; 32.3; 42.3; 52.3) ausgebildet ist.
22. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere erste Halteeinrichtungen (3; 13), insbesondere drei erste Halteeinrichtungen (3; 13), vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung des optischen Elements (2; 12; 22; 32; 42; 52) verteilt, insbesondere gleichmäßig verteilt, angeordnet sind.
23. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element einen Elementkörper (2.1 ; 12.1 ; 22.1 ; 32.1 ; 42.1 ; 52.1) mit einem optisch wirksamen ersten Bereich (2.2; 12.2; 22.2; 32.2; 42.2; 52.2), der eine optische Achse (2.3; 12.3; 22.3; 32.3; 42.3; 52.3) aufweist, und einem in einer Umfangsrichtung des Elementkörpers (2.1; 12.1 ; 22.1 ; 32.1 ; 42.1 ; 52.1) umlaufenden Randbereich (2.6; 12.6; 22.6; 32.6; 42.6; 52.6) umfasst, in dem wenigstens ein erster Haltebereich (2.7; 12.7; 22.7; 32.7; 42.7; 52.7) angeordnet ist, wobei
- der erste Haltebereich (2.7; 12.7; 22.7; 32.7; 42.7; 52.7) wenigstens einen ersten Kontaktbereich (2.8; 12.8; 22.8; 32.8; 42.8; 52.8) aufweist, der zum Zusammen- wirken mit einer ersten Halteeinrichtung (3; 13; 23) zum Halten des Elementkörpers (2.1; 12.1; 22.1; 32.1 ; 42.1 ; 52.1) ausgebildet ist, - der Randbereich (2.6; 12.6; 22.6; 32.6; 42.6) den ersten Kontaktbereich (2.8; 12.8; 22.8; 32.8; 42.8) in Umfangsrichtung des Elementkörpers (2.1 ; 12.1 ; 22.1 ; 32.1 ; 42.1 ) begrenzt nur an einem in Umfangsrichtung begrenzten ersten Umfangsbereich ausbildet und/oder
- der Randbereich (22.6; 32.6; 42.6; 52.6) den ersten Kontaktbereich (22.8; 32.8; 42.8; 52.8) in Richtung der optischen Achse (22.3; 32.3; 42.3; 52.3) begrenzt nur an zwei in Richtung der optischen Achse (22.3; 32.3; 42.3; 52.3) beabstandeten Kontaktflächen (22.10, 22.11 ; 32.10, 32.11 ; 42.10, 42.11 ; 52.10, 52.1 1) des Ele- mentkörpers (22.1 ; 32.1; 42.1 ; 52.1 ) ausbildet, die jeweils im Bereich einer umlaufenden Außenkante (42.16, 42.17; 52.16, 52.17) des Elementkörpers (22.1 ; 32.1; 42.1 ; 52.1) angeordnet sind und von denen sich zumindest eine teilweise in Richtung der optischen Achse (22.3; 32.3; 42.3; 52.3) erstreckt.
24. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste Umfangsbereich über weniger als 30%, vorzugsweise weniger als 15%, weiter vorzugsweise weniger als 5%, des Umfangs des Elementkörpers (2.1; 12.1 ; 22.1 ; 32.1 ; 42.1) erstreckt.
25. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der in Umfangsrichtung begrenzte erste Umfangsbereich mit dem ersten Kon- taktbereich (2.8; 12.8; 22.8; 32.8) durch einen sich von der optischen Achse weg erstreckenden ersten Vorsprung (2.9; 12.9; 22.9; 32.9) am Elementkörper (2.1 ; 12.1 ; 22.1 ; 32.1 ) ausgebildet ist.
26. Optische Anordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessung des ersten Vorsprungs (22.9; 32.9) in Richtung der optischen Achse (22.3; 32.3) nur einen Teil der Abmessung beträgt, die der Elementkörper (22.1 ; 32.1) in dem an den ersten Vorsprung (22.9; 32.9) angrenzenden Bereich in Richtung der optischen Achse (22.3; 32.3) aufweist.
27. Optische Anordnung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Vorsprung (2.9; 12.9; 22.9; 32.9) zumindest teilweise durch Entfernen von Ma- terial vom Elementkörper (2.1 ; 12.1 ; 22.1 ; 32.1 ) ausgebildet ist.
28. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Vorsprung (32.9) zumindest teilweise durch einen am Elementkörper (32.1) befestigten ersten Kontaktkörper (32.14) ausgebildet ist.
29. Optische Anordnung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kontaktkörper (32.14) aus einem Material besteht, welches, insbesondere hinsichtlich des thermischen Ausdehnungskoeffizienten, an das Material des Elementkörpers (32.1) angepasst ist, wobei der Kontaktkörper (32.14) insbesondere mit dem Elementkörper (32.1 ) materialgleich ist.
30. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kontaktbereich (32.8) eine in Umfangsrichtung verlaufende, insbesondere V-förmig ausgebildete, Nut umfasst oder der erste Kontaktbereich eine in Radialrichtung verlaufende, insbesondere V-förmig ausgebildete, Nut umfasst.
31. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Kontaktflächen (2.10, 2.11 ; 12.10, 12.11 ; 32.10, 32.11 ; 42.10, 42.11 ; 52.10, 52.11 ) zumindest abschnittsweise eben und/oder zumindest abschnittsweise in einer die optische Achse (2.3; 12.3; 22.3; 32.3; 42.3; 52.3) enthaltenden Ebene oder einer tangential zur Umfangsrichtung verlaufenden Ebene gekrümmt ausgebildet ist.
32. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass der Elementkörper (2.1 ; 12.1 ; 22.1; 32.1; 42.1; 52.1) in dem ersten Kontaktbereich (2.8; 12.8; 22.8; 32.8; 42.8; 52.8), insbesondere an den ersten Kontaktflächen (2.10, 2.11 ; 12.10, 12.11 ; 32.10, 32.11; 42.10, 42.11; 52.10, 52.11), eine Oberfläche aufweist, die von der Oberfläche der in Umfangsrichtung und/oder in Richtung der optischen Achse (2.3; 12.3; 22.3; 32.3; 42.3; 52.3) angrenzenden Bereichen ab- weicht.
33. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere erste Haltebereiche (2.7; 12.7; 22.7; 32.7; 42.7; 52.7), insbesondere drei erste Haltebereiche (2.7; 12.7; 22.7; 32.7; 42.7; 52.7), vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung verteilt, insbesondere gleichmäßig verteilt, am Elementkörper (2.1 ; 12.1 ; 22.1 ; 32.1 ; 42.1; 52.1) angeordnet sind.
34. Erste Halteeinrichtung (3; 13) für eine optische Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 33.
35. Objektivtubus, insbesondere für eine Mikrolithographieeinrichtung, mit wenigstens einem optischen Modul (10.1), das eine optische Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 34 umfasst.
36. Mikrolithographieeinrichtung zum Transferieren eines auf einer Maske (9) gebildeten Musters auf ein Substrat (11) mit einem optischen Projektionssystem (7), das einen Objektivtubus (10) nach Anspruch 35 umfasst.
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