CN103309166B - 可动镜片调整装置及应用其的可调式光学系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可动镜片调整装置及应用其的可调式光学系统，用于调整可动镜片相对于镜筒的位置。可动镜片调整装置包括驱动元件、杠杆、第一双球轴承以及第二双球轴承。杠杆包括本体与支撑座，支撑座设置于镜筒，本体可转动地设置于支撑座，且本体具有第一支臂与第二支臂。第一双球轴承连接驱动元件与第一支臂。第二双球轴承连接第二支臂与可动镜片。本发明通过两个双球轴承结构，可避免杠杆在转动过程中，其第一支臂与驱动元件以及第二支臂与可动镜片之间发生滑移现象。

Description

可动镜片调整装置及应用其的可调式光学系统

技术领域

本发明涉及一种光刻机设备，尤其涉及一种可动镜片调整装置及应用其的可调式光学系统。

背景技术

在光刻投影物镜中，由于镜片的制造和装配误差，使得物镜的成像像质变差。为了解决这一问题，一般采用可动镜片以补偿镜片的制造和装配误差。

在公开号为US20080204905的美国专利申请公开文件中，可动镜片由三个均布的柔性块支撑，通过柔性块的弹性变形来实现可动镜片的移动。在申请号为CN200810204974的中国专利申请公开文件中，可动镜片由三个均布的杠杆机构支撑，通过杠杆的转动来实现可动镜片的移动。

然而，上述两种技术在实现上都有一定的局限性。US20080204905通过柔性块的弹性变形实现可动镜片的移动，其可动镜片的行程是有限的，不适用于有大行程移动需求的可动镜片。CN200810204974中，可动镜组由三个均布的杠杆机构支撑，电机驱动杆直接与杠杆的一端接触，杠杆的另一端直接与可动镜片接触。在杠杆的转动过程中，电机驱动杆与杠杆之间会发生径向滑移，且杠杆与可动镜片之间也会发生径向滑移。因此，在可动镜片的移动过程中，会发生窜动现象，导致调整精度不高，因而不适用于调整精度较高的可动镜片。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可动镜片调整装置及应用其的可调式光学系统，以改善现有技术的缺失。

为解决上述技术问题，本发明提供的可动镜片调整装置用于调整可动镜片相对于镜筒的位置。可动镜片调整装置包括驱动元件、杠杆、第一双球轴承以及第二双球轴承。杠杆包括本体与支撑座，支撑座设置于镜筒，本体可转动地设置于支撑座，且本体具有第一支臂与第二支臂。第一双球轴承连接驱动元件与第一支臂。第二双球轴承连接第二支臂与可动镜片。

在本发明的一实施例中，驱动元件为步进电机。

在本发明的一实施例中，杠杆还包括转轴，可转动地设置于支撑座，并连接本体。

在本发明的一实施例中，转轴与本体之间为紧配合。

在本发明的一实施例中，杠杆还包括无油衬套，设置于转轴与支撑座之间。

在本发明的一实施例中，杠杆还包括拉簧，拉簧的两端分别连接本体与镜筒。

本发明还提供一种可调式光学系统，包括镜筒、可动镜片以及至少一个可动镜片调整装置。可动镜片可活动地设置于镜筒。可动镜片调整装置用于调整可动镜片相对于镜筒的位置。可动镜片调整装置包括驱动元件、杠杆、第一双球轴承以及第二双球轴承。杠杆包括本体与支撑座，支撑座设置于镜筒，本体可转动地设置于支撑座，且本体具有第一支臂与第二支臂。第一双球轴承连接驱动元件与第一支臂。第二双球轴承连接第二支臂与可动镜片。

在本发明的一实施例中，可调式光学系统还包括支撑弹片，可动镜片通过支撑弹片设置于镜筒。

在本发明的一实施例中，镜筒为中空状，可动镜片位于镜筒内，支撑弹片环设于镜筒与可动镜片。

在本发明的一实施例中，可调式光学系统还包括预载弹簧，设置于支撑弹片内，预载弹簧的一端抵压可动镜片。

在本发明的一实施例中，可动镜片调整装置的数量为三个，均匀地围绕镜筒设置。

本发明提供的可动镜片调整装置，在杠杆的驱动元件连接端和可动镜片连接端均采用双球轴承结构，避免杠杆在转动过程中，其第一支臂与驱动元件以及第二支臂与可动镜片之间发生滑移现象，进而消除在可动镜片轴向调整过程中发生的窜动现象，提高调整精度。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例的可调式光学系统的示意图；

图2为图1中镜筒的示意图；

图3为图1中可动镜片与支撑弹片的连接示意图；

图4是图1的正面剖示图；

图5是图4中可动镜片调整装置的放大示意图；

图6是本发明一较佳实施例的杠杆原理示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

图1为本发明一较佳实施例的可调式光学系统的示意图。图2为图1中镜筒的示意图。图3为图1中可动镜片与支撑弹片的连接示意图。请参考图1～图3。在本实施例中，可调式光学系统1包括镜筒10、可动镜片11、支撑弹片12、第一固定件13、第二固定件14、预载弹簧15以及可动镜片调整装置16。可动镜片11通过支撑弹片12可活动地设置于镜筒10。第一固定件13与第二固定件14分别将支撑弹片12连接至可动镜片11与镜筒10。预载弹簧15位于支撑弹片12内。可动镜片调整装置16用于调整可动镜片11相对于镜筒10的位置。然而，本发明对此不作任何限制。

在本实施例中，镜筒10是整个结构安装的基础，为可动镜片11提供安装基准。在此，镜筒10可为中空状，例如为中空圆柱体，且其圆周侧面上可形成对应的容置空间100，以容纳可动镜片调整装置16的部分结构。另外，在镜筒10的上表面还可形成多个第一固定孔101。然而，本发明对镜筒10的具体形态不作任何限制。

在本实施例中，可动镜片11可设置于镜筒10的中空部。具体而言，可动镜片11可包括环状固定部110与镜片本体111。镜片本体111可绕着环状固定部110的内环面镶嵌于其内。另外，环状固定部110的上表面可形成多个第二固定孔1100与多个导向柱1101。然而，本发明对此不作任何限制。

在本实施例中，支撑弹片12也可为环状，环设于镜筒10与可动镜片11。具体而言，支撑弹片12的上表面可分别形成多个第三固定孔120与多个第四固定孔121。第三固定孔120对应可动镜片11的第二固定孔1100，第四固定孔121对应镜筒10的第一固定孔101。第一固定件13可依次穿设于第三固定孔120与第二固定孔1100内，以连接支撑弹片12与可动镜片11。第二固定件14可依次穿设于第一固定孔101与第四固定孔121，以固定支撑弹片12与镜筒10。在此，第一固定孔101与第四固定孔121内可分别具有螺纹，第二固定件14可为螺丝，以固定支撑弹片12与镜筒10。然而，本发明对此不作任何限制。在其它实施例中，支撑弹片12与镜筒10之间也可通过卡合方式固定。

另外，在本实施例中，第三固定孔120内也可具有螺纹，而第二固定孔1100可仅为普通通孔，第一固定件13对应地可为底部具有螺纹的螺柱。预载弹簧15套设于第一固定件13，以使得可动镜片11可相对支撑弹片12做上下微小位移。具体而言，预载弹簧15在预设状态下即处于压缩状态，其上端可位于螺柱上部的台阶面处，下端可直接抵压可动镜片11，以确保可动镜片11在轴向(即，上下方向)运动时的稳定性。在此，预紧力的大小则取决于预载弹簧15的压缩距离与预载弹簧15的刚度，本发明对此不作任何限制。

在本实施例中，支撑弹片12也可设置导向孔122，对应可动镜片11的导向柱1101，以在可动镜片11沿轴向运动时，对可动镜片11形成一个导向作用。然而，本发明对此不作任何限制。

在本实施例中，可动镜片调整装置16的数目可为三个，均匀地围绕镜筒10设置，以对可动镜片11形成三个支撑点。在此，可动镜片调整装置16可分别对应镜筒10侧面上的容置空间100设置。另外，三个可动镜片调整装置16可对可动镜片11的位置作同步调整，以实现可动镜片11在轴向位置的调整，也可独立地调整可动镜片11的位置，以实现可动镜片11水平向的倾斜调整。本发明对可动镜片调整装置16的数目不作任何限制。

以下将对可动镜片调整装置16的具体结构与调整原理作具体描述。请参考图4～图6。图4是图1的正面剖示图。图5是图4中可动镜片调整装置的放大示意图。图6是本发明一较佳实施例的杠杆原理示意图。

在本实施例中，可动镜片调整装置16包括驱动元件160、杠杆161、第一双球轴承162以及第二双球轴承163。

在本实施例中，驱动元件160可为步进电机，为可动镜片11的移动提供动力来源。然而，本发明对此不作任何限制。在其它实施例中，驱动元件160也可为汽缸。

在本实施例中，杠杆161可包括本体1610、支撑座1611、转轴1612、无油衬套1613以及拉簧1614。支撑座1611可设置于镜筒10，转轴1612可转动地设置于支撑座1611，并连接本体1610，以使得本体1610相对支撑座1611为可转动。在此，转轴1612与本体1610之间为紧配合，即无间隙，另外，转轴1612与支撑座1611之间可设置无油衬套1613。由于无油衬套1613具有低摩擦、无需润滑、无间隙、高重复性、低滞后性等优点，因此，可确保转轴1612做无间隙转动。然而，本发明对此不作任何限制。

在本实施例中，拉簧1614的两端可分别连接杠杆161的本体1610与镜筒10，以始终给杠杆161一个预紧力，提高整个可动镜片调整装置16的稳定性。具体而言，在实际操作中，拉簧1614的两端可分别连接一个固定连接座1615，而一端的固定连接座1615固定于杠杆161的本体1610，另一端的固定连接座1615则固定于一个连接板1616，此连接板1616固定于镜筒10的侧壁。然而，本发明对此不作任何限制。在其它实施例中，拉簧1614的两端可直接连接杠杆161的本体1610与镜筒10。

在本实施例中，杠杆161的本体1610具有第一支臂1617与第二支臂1618。在此，第一支臂1617可为杠杆161的长臂，而第二支臂1618可为杠杆161的短臂。然而，本发明对此不作任何限制。在实际操作时，使用者可根据需求自行定义。

在本实施例中，第一双球轴承162连接驱动元件160与第一支臂1617，第二双球轴承163连接第二支臂1618与可动镜片11。具体而言，第一双球轴承162可包括两个第一球轴承本体1620与第一连接杆1621。第一连接杆1621穿设于两个第一球轴承本体1620的内壁面，且连接驱动元件160的驱动轴，以在驱动元件160的驱动下作轴向移动。在此，第一双球轴承162的轴承座，即第一球轴承本体1620的外壁面则连接于第一支臂1617。

类似地，在本实施例中，第二双球轴承163包括两个第二球轴承本体1630与第二连接杆1631。由于第二双球轴承163与第一双球轴承162具有相同的结构，故在此不再赘述。

在本实施例中，当驱动元件160驱动杠杆161的第一支臂1617沿轴向移动时，杠杆161的第二支臂1618即带动可动镜片11随之作轴向移动，以实现可动镜片11位置的调整。在此，通过第一双球轴承162与第二双球轴承163的旋转，可避免杠杆161在转动过程中，其第一支臂1617与驱动元件160以及第二支臂1618与可动镜片11之间发生径向滑移，从而提高调整精度。

综上所述，本发明较佳实施例提供的可动镜片调整装置，在杠杆的驱动元件连接端和可动镜片连接端均采用双球轴承结构，避免杠杆在转动过程中，其第一支臂与驱动元件以及第二支臂与可动镜片之间发生滑移现象，进而消除在可动镜片轴向调整过程中发生的窜动现象，提高调整精度。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (16)

1.一种可动镜片调整装置，用于调整可动镜片相对于镜筒的位置，所述可动镜片调整装置包括：

驱动元件；

杠杆，包括本体与支撑座，所述支撑座设置于所述镜筒，所述本体可转动地设置于所述支撑座，所述本体具有第一支臂与第二支臂；

其特征在于，

第一双球轴承，连接所述驱动元件与所述第一支臂；以及

第二双球轴承，连接所述第二支臂与所述可动镜片。

2.根据权利要求1所述的可动镜片调整装置，其特征在于，所述驱动元件为步进电机。

3.根据权利要求1所述的可动镜片调整装置，其特征在于，所述杠杆还包括转轴，可转动地设置于所述支撑座，并连接所述本体。

4.根据权利要求3所述的可动镜片调整装置，其特征在于，所述转轴与所述本体之间为紧配合。

5.根据权利要求3所述的可动镜片调整装置，其特征在于，所述杠杆还包括无油衬套，设置于所述转轴与所述支撑座之间。

6.根据权利要求1所述的可动镜片调整装置，其特征在于，所述杠杆还包括拉簧，所述拉簧的两端分别连接所述本体与所述镜筒。

7.一种可调式光学系统，包括：

镜筒；

可动镜片，可活动地设置于所述镜筒；以及

至少一个可动镜片调整装置，用于调整所述可动镜片相对于所述镜筒的位置，所述可动镜片调整装置包括：

驱动元件；

杠杆，包括本体与支撑座，所述支撑座设置于所述镜筒，所述本体可转动地设置于所述支撑座，所述本体具有第一支臂与第二支臂；

其特征在于，

第一双球轴承，连接所述驱动元件与所述第一支臂；以及

第二双球轴承，连接所述第二支臂与所述可动镜片。

8.根据权利要求7所述的可调式光学系统，其特征在于，所述可调式光学系统还包括支撑弹片，所述可动镜片通过所述支撑弹片设置于所述镜筒。

9.根据权利要求8所述的可调式光学系统，其特征在于，所述镜筒为中空状，所述可动镜片位于所述镜筒内，所述支撑弹片环设于镜筒与所述可动镜片。

10.根据权利要求8所述的可调式光学系统，其特征在于，所述可调式光学系统还包括预载弹簧，设置于所述支撑弹片内，所述预载弹簧的一端抵压所述可动镜片。

11.根据权利要求7所述的可调式光学系统，其特征在于，所述可动镜片调整装置的数量为三个，均匀地围绕所述镜筒设置。

12.根据权利要求7所述的可调式光学系统，其特征在于，所述驱动元件为步进电机。

13.根据权利要求7所述的可调式光学系统，其特征在于，所述杠杆还包括转轴，可转动地设置于所述支撑座，并连接所述本体。

14.根据权利要求13所述的可调式光学系统，其特征在于，所述转轴与所述本体之间为紧配合。

15.根据权利要求13所述的可调式光学系统，其特征在于，所述杠杆还包括无油衬套，设置于所述转轴与所述支撑座之间。

16.根据权利要求7所述的可调式光学系统，其特征在于，所述杠杆还包括拉簧，所述拉簧的两端分别连接所述本体与所述镜筒。