专利名称：光学元件的柔性固定装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及微电子装备，尤其涉及一种光学元件的柔性固定装置。
背景技术：
石英棒在光学系统中常用作均光器，例如，在光刻机的曝光系统中就使用石英棒来达到均光效果。由于石英棒呈条形状(长宽比通常远大于10 1)，材质脆，热变形大，这给石英棒的机械安装、固定带来了困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光学元件的柔性固定装置，采用端面定位、柔性固定的方式实现条形状光学元件的机械安装和固定。为了达到上述的目的，本发明提供一种光学元件的柔性固定装置，包括压板、弹簧、压盖、3/4圆柱体、1/4圆柱体、弹性柱塞、支撑座和托盘；光学元件被放置在所述3/4圆柱体和所述1/4圆柱体形成的整圆柱体内；所述3/4圆柱体和所述1/4圆柱体设置在所述支撑座内，且所述3/4圆柱体和1/4圆柱体的两端定位在所述支撑座内，所述弹性柱塞的一端穿过所述支撑座和所述1/4圆柱体，与所述光学元件的外侧壁接触；所述托盘与所述支撑座的一端连接，所述光学元件的一端定位在所述托盘上，所述压盖设置在所述光学元件的另一端，所述弹簧套接在所述压盖上，所述压板压紧所述弹簧，且与所述支撑座的另一端连接。上述光学元件的柔性固定装置，其中，所述托盘包括本体以及设置在所述本体一端的环形台阶体，所述本体设有所述环形台阶体的一端与所述支撑座连接；所述环形台阶·体包括圆环体和1/2圆环体，所述圆环体设置在所述本体上，所述1/2圆环体设置在所述圆环体上；所述3/4圆柱体靠近所述托盘的一端设有1/4圆环形凸起，所述1/4圆环形凸起置于所述托盘的圆环体上，与所述圆环体滑动连接。上述光学元件的柔性固定装置，其中，所述托盘的本体内设有孔，所述孔与所述本体设有所述环形台阶体的一端贯通，所述环形台阶体环绕在所述孔的外围，所述光学元件的一端置于所述孔内；所述本体未设环形台阶体的一端设有通光孔，在所述孔与所述通光孔之间设有光阑，所述光阑的中心线与所述光学元件的轴线在同一直线上。上述光学元件的柔性固定装置，其中，所述通光孔的面积大于所述光学元件的横截面的面积，所述光阑的面积小于所述光学元件的横截面的面积。上述光学元件的柔性固定装置，其中，所述托盘的本体内设有孔，所述孔与所述本体设有所述环形台阶体的一端贯通，所述环形台阶体环绕在所述孔的外围，所述光学元件的一端置于所述孔内；所述本体未设环形台阶体的一端设有通光孔，在所述孔与所述通光孔之间设有玻璃片。上述光学元件的柔性固定装置，其中，所述玻璃片的面积大于所述光学元件的横截面的面积，所述通光孔的面积大于所述光学元件的横截面的面积，所述玻璃片的面积大于所述通光孔的面积。上述光学元件的柔性固定装置，其中，所述压板与所述支撑座之间设有修磨垫片。上述光学元件的柔性固定装置，其中，所述光学元件的柔性固定装置还包括压圈，所述压圈置于所述支撑座内，该压圈的一端与所述3/4圆柱体和所述1/4圆柱体连接，该压圈的另一端与所述压板连接；所述支撑座连接所述托盘的一端的内侧壁上设有环形凸台，所述3/4圆柱体和所述1/4圆柱体支撑在所述凸台上。上述光学元件的柔性固定装置，其中，所述支撑座设有调整孔，所述弹性柱塞的一端穿过所述调整孔、所述1/4圆柱体，与所述光学元件的外侧壁接触，所述弹性柱塞的另一端留在所述调整孔内，调整好所述弹性柱塞后，将工艺盖塞进所述调整孔内，由所述工艺盖密封所述弹性柱塞。上述光学元件的柔性固定装置，其中，所述压盖呈帽子状，该压盖包括帽冠以及设置在所述帽冠一端外侧壁上的帽沿；所述帽冠内设有孔，所述孔与所述帽冠设有所述帽沿的一端贯通，所述光学元件的一端置于所述孔内；所述弹簧套在所述帽冠上，且所述弹簧的·一端支撑在所述帽沿上，所述弹簧的另一端与所述压板连接；所述帽冠未设帽沿的一端设有光阑，所述光阑的中心线与所述光学元件的轴线在同一直线上。上述光学元件的柔性固定装置，其中，所述光阑的面积小于所述光学元件的横截面的面积。上述光学元件的柔性固定装置，其中，所述光学元件的外侧壁与所述弹性柱塞之间设有薄垫片。本发明光学元件的柔性固定装置采用3/4圆柱体和1/4圆柱体来定位光学元件在X轴、Y轴、Rx和Ry方向上的位置，采用压盖和托盘来定位光学元件在Z轴和Rz方向上的位置，采用弹性柱塞来固定光学元件在X轴、Y轴、Rx和Ry方向上的位置，采用弹簧来固定光学元件在Z轴和Rz方向上的位置，实现了条形状光学元件的机械安装和固定，且光学元件与3/4圆柱体、1/4圆柱体、压盖及托盘均为面接触，使得光学元件定位精准且稳定；本发明光学元件的柔性固定装置采用调整孔来调整弹性柱塞的预紧力，采用修磨垫片来控制弹簧的压缩距离(即控制弹簧的预紧力)，使得弹性柱塞和弹簧的预紧力可控；本发明光学元件的柔性固定装置在光学元件与弹性柱塞之间设有薄垫片，薄垫片可缓冲弹性柱塞对光学元件的外侧壁的应力，使发明光学元件的柔性固定装置能满足一定振动环境的要求；本实施例光学元件的柔性固定装置既可实现条形状光学元件的横向放置，也可实现条形状光学元件的竖向放置；本实施例光学元件的柔性固定装置结构简单，拆卸方便。
本发明的光学元件的柔性固定装置由以下的实施例及附图给出。图I是本发明光学元件的柔性固定装置的爆炸视图。图2是本发明光学元件的柔性固定装置实施例一的剖视图。图3是图2的A-A视图。图4是本发明光学元件的柔性固定装置实施例一中压盖的剖视图。
图5是本发明光学元件的柔性固定装置实施例一中托盘的剖视图。图6是图2的B-B视图。图7是本发明光学元件的柔性固定装置实施例二的剖视图。
具体实施例方式以下将结合图I 图7对本发明的光学元件的柔性固定装置作进一步的详细描述。实施例一图I所示为本实施例光学元件的柔性固定装置的爆炸视图，图2所示为本实施例光学元件的柔性固定装置的剖视图，图3所示为图2的A-A视图； 本实施例光学元件的柔性固定装置用于机械安装、固定条形状的光学元件，以条形状的光学元件的轴线方向(即沿光学元件的长度方向)为Z轴方向建立三维坐标系，如图2所示，将右手拇指指向Z轴正方向，其余四指握拳，其余四指握拳的方向定义为Rz方向，同理定义Rx、Ry方向；参见图1，本实施例光学元件的柔性固定装置包括压板101、弹簧102、压盖104、3/4圆柱体201、1/4圆柱体202、弹性柱塞205、支撑座301和托盘302 ；如图3所示，光学元件204放置在所述3/4圆柱体201和所述1/4圆柱体202形成的整圆柱体内，所述光学元件204与所述3/4圆柱体201及所述1/4圆柱体202均为面接触，采用端面来定位有利于提高定位的精准度及稳定性；如图2所示，所述3/4圆柱体201和所述1/4圆柱体202设置在所述支撑座301内，且所述3/4圆柱体201和1/4圆柱体202的两端定位在所述支撑座301内，所述弹性柱塞205的一端穿过所述支撑座301和所述1/4圆柱体202，与所述光学元件204的外侧壁接触，柔性固定所述支撑座301、1/4圆柱体202、3/4圆柱体201以及光学元件204之间的相对位置，采用弹性柱塞来固定支撑座、1/4圆柱、3/4圆柱以及光学元件之间的相对位置，可以很容易控制力的大小；所述3/4圆柱体201、1/4圆柱体202、支撑座301和弹性柱塞205实现了所述光学元件204在X轴、Y轴、Rx和Ry方向上的定位和固定；如图2所示，所述托盘302与所述支撑座301的一端连接，所述光学元件204的一端定位在所述托盘302上，所述压盖104设置在所述光学元件204的另一端，所述弹簧102套接在所述压盖104上，所述压板101压紧所述弹簧102，且与所述支撑座301的另一端连接；所述光学元件204的两端分别定位在所述托盘302和所述压盖104上，且与所述托盘302及所述压盖104均为面接触，采用端面来定位有利于提高定位的精准度及稳定性，所述压板101通过所述弹簧102柔性固定所述光学元件204在Z轴方向上的位置，即所述压板101、弹簧102、压盖104和托盘302实现了所述光学元件204在Z轴和Rz方向上的定位和固定。本实施例光学元件的柔性固定装置采用端面定位光学元件，采用弹性柱塞和弹簧柔性固定光学元件，可实现条形状光学元件的机械安装和固定。如图3所示,本实施例中所述光学元件204的横截面为矩形,所述3/4圆柱体201设有两个相互垂直的内侧壁2011和2012，所述两个内侧壁2011和2012均为平面，所述1/4圆柱体202亦设有两个相互垂直的内侧壁2021和2022，所述两个内侧壁2021和2022均为平面，所述3/4圆柱体201的两个内侧壁2011和2012以及所述1/4圆柱体202的两个内侧壁2021和2022夹住所述光学元件204，以确定所述光学元件204在X轴、Y轴、Rx和Ry方向上的位置；若所述光学元件204的横截面为其他形状，则所述3/4圆柱体201的内侧壁以及所述1/4 圆柱体202的内侧壁可设计成与所述光学元件204的横截面相匹配的形状，对本技术领域的技术人员而言，这是容易想到和做到的。如图I、图2和图3所示，本实施例中所述弹性柱塞205有四个，其中，两个所述弹性柱塞205从垂直于所述内侧壁2021的方向上柔性固定所述光学元件204，另外两个所述弹性柱塞205从垂直于所述内侧壁2022的方向上柔性固定所述光学元件204 ;所述支撑座301设有调整孔3011，所述弹性柱塞205的一端穿过所述调整孔3011、所述1/4圆柱体202，与所述光学元件204的外侧壁连接，所述弹性柱塞205的另一端留在所述调整孔3011内，所述调整孔3011可用来调整所述弹性柱塞205的预紧力，调整好所述弹性柱塞205后，将工艺盖206塞进所述调整孔3011内，利用所述工艺盖206密封所述弹性柱塞205，所述工艺盖206可以避开外界因素对所述弹性柱塞205的影响，即避开外界因素对所述弹性柱塞205施力大小的影响；所述弹性柱塞205用于固定所述光学元件204在X轴、Y轴、Rx和Ry方向上的位置，且所述弹性柱塞205的施力大小可以控制。如图I和图2所示，本实施例光学元件的柔性固定装置还包括压圈203，所述压圈203置于所述支撑座301内，该压圈203的一端与所述3/4圆柱体201和所述1/4圆柱体202连接，该压圈203的另一端与所述压板101连接，所述压圈203由弹性材料制成(例如橡胶)，所述压板101在通过所述弹簧102、所述压盖104压住所述光学元件204 —端的同时，通过所述压圈203压住所述3/4圆柱体201和所述1/4圆柱体202的一端；所述支撑座301连接所述托盘302的一端的内侧壁上设有环形凸台3021，所述3/4圆柱体201和所述1/4圆柱体202的另一端支撑在所述凸台3021上，所述3/4圆柱体201和所述1/4圆柱体202通过所述压圈203和所述凸台3021定位在所述支撑座301内；由于所述3/4圆柱体201和所述1/4圆柱体202与所述压圈203及所述凸台3021均为面接触，因此，本实施例光学元件的柔性固定装置是采用端面定位方式来定位所述3/4圆柱体201和所述1/4圆柱体202的，采用端面来定位有利于提高定位的精准度及稳定性。参见图4，所述压盖104呈帽子状，该压盖104包括帽冠1041以及设置在所述帽冠1041 —端外侧壁上的帽沿1042 ;所述帽冠1041内设有孔1043，所述孔1043与所述帽冠1041设有所述帽沿1042的一端贯通，所述光学元件204的一端置于所述孔1043内，所述孔1043为长方体状的孔；所述弹簧102套在所述帽冠1041上，且所述弹簧102的一端支撑在所述帽沿1042上，所述弹簧102的另一端与所述压板101连接；所述帽冠1041未设帽沿的一端设有光阑1044,例如圆形光阑,所述光阑的中心线O1O2与所述光学兀件204的轴线在同一直线上，所述光阑1044的面积小于所述光学元件204的横截面的面积。参见图I和图5，所述托盘302包括本体3021以及设置在所述本体3021 —端的环形台阶体3022，所述本体3021设有所述环形台阶体3022的一端与所述支撑座301连接；所述环形台阶体3022包括圆环体3023和1/2圆环体3024，所述圆环体3023设置在所述本体3021上，所述1/2圆环体3024设置在所述圆环体3023上；所述本体3021内设有孔3025，所述孔3025与所述本体3021设有所述环形台阶体3022的一端贯通，所述环形台阶体3022环绕在所述孔3025的外围，所述光学元件204的一端置于所述孔3025内；所述本体3021未设环形台阶体的一端设有通光孔3027，所述通光孔3027用于通光，所述通光孔3027的面积大于所述光学元件204的横截面的面积，在所述孔3025与所述通光孔3027之间设有光阑3026，所述光阑的中心线P1P2与所述光学元件204的轴线在同一直线上，所述光阑3026的面积小于所述光学元件204的横截面的面积。参见图2和图6，所述3/4圆柱体201靠近所述托盘302的一端设有1/4圆环形凸起2011，所述1/4圆环形凸起2011置于所述托盘302的圆环体3023上，所述1/4圆环形凸起2011可以在所述圆环体3023上沿所述圆环体3023滑动，滑动范围在所述圆环体3023的半圆周内，因为所述圆环体3023的另一半圆周上设有所述1/2圆环体3024，本实施例光学元件的柔性固定装置通过所述3/4圆柱体201的1/4圆环形凸起2011以及所述托盘302的环形台阶体3022来定位所述光学元件204在Rz方向上的位置，保证所述光学元件204与所述光阑3026之间的旋转精度要求。·参见图I和图2，所述压板101与所述支撑座301之间设有修磨垫片103，所述修磨垫片103用来调整所述弹簧102的压缩距离，以控制所述压板101对所述光学元件204的压紧力。所述光学元件204的一端置于所述压盖104的孔1043内，所述光学元件204的另一端置于所述托盘302的孔3025内，以确定所述光学元件204在Z轴方向上的位置，所述光学元件204与所述压盖104及所述托盘302均为面接触，有利于提高定位的精准度及稳定性；所述3/4圆柱体201与所述托盘302通过台阶面接触，以此确定所述光学元件204在Rz方向上的位置；所述压板101通过所述弹簧102对所述压盖104施加力的作用用于固定所述光学元件204在Z轴、Rz方向上的位置，该力的大小可通过所述修磨垫片103来控制。本实施例光学元件的柔性固定装置既可实现条形状光学元件的横向放置，也可实现条形状光学元件的竖向放置；本实施例光学元件的柔性固定装置结构简单，拆卸方便。实施例二 参见图7，实施例二与实施例的区别在于，所述光学元件204的外侧壁与所述弹性柱塞205之间设有薄垫片207，所述薄垫片207可采用弹性材料制成，所述薄垫片207用于减小所述弹性柱塞205对所述光学元件204的外侧壁的应力，使本实施例光学元件的柔性固定装置能满足一定振动环境的要求；对于石英棒这类材质比较脆的光学元件，所述薄垫片207可起到保护光学元件的作用，避免所述弹性柱塞205施加的力过大，压坏光学元件。实施例二中的托盘303的结构与实施例一中的托盘302的结构略有区别，实施例二中，所述托盘303未设光阑，而是在孔3031 (用于放置光学元件)与通光孔3032之间设置一玻璃片304，所述玻璃片304的面积大于所述通光孔3032的面积，所述玻璃片304的面积大于所述光学元件204的横截面的面积，所述通光孔3032的面积大于所述光学元件204的横截面的面积，可增大通光所述光学元件204的光线的数量。
权利要求
1.一种光学元件的柔性固定装置，其特征在于，包括压板、弹簧、压盖、3/4圆柱体、1/4 圆柱体、弹性柱塞、支撑座和托盘；光学元件被放置在所述3/4圆柱体和所述1/4圆柱体形成的整圆柱体内；所述3/4圆柱体和所述1/4圆柱体设置在所述支撑座内，且所述3/4圆柱体和1/4圆柱体的两端定位在所述支撑座内，所述弹性柱塞的一端穿过所述支撑座和所述1/4圆柱体， 与所述光学元件的外侧壁接触；所述托盘与所述支撑座的一端连接，所述光学元件的一端定位在所述托盘上，所述压盖设置在所述光学元件的另一端，所述弹簧套接在所述压盖上，所述压板压紧所述弹簧，且与所述支撑座的另一端连接。
2.如权利要求I所述的光学元件的柔性固定装置，其特征在于，所述托盘包括本体以及设置在所述本体一端的环形台阶体，所述本体设有所述环形台阶体的一端与所述支撑座连接；所述环形台阶体包括圆环体和1/2圆环体，所述圆环体设置在所述本体上，所述1/2 圆环体设置在所述圆环体上；所述3/4圆柱体靠近所述托盘的一端设有1/4圆环形凸起，所述1/4圆环形凸起置于所述托盘的圆环体上，与所述圆环体滑动连接。
3.如权利要求2所述的光学元件的柔性固定装置，其特征在于，所述托盘的本体内设有孔，所述孔与所述本体设有所述环形台阶体的一端贯通，所述环形台阶体环绕在所述孔的外围，所述光学元件的一端置于所述孔内；所述本体未设环形台阶体的一端设有通光孔， 在所述孔与所述通光孔之间设有光阑，所述光阑的中心线与所述光学元件的轴线在同一直线上。
4.如权利要求3所述的光学元件的柔性固定装置，其特征在于，所述通光孔的面积大于所述光学元件的横截面的面积，所述光阑的面积小于所述光学元件的横截面的面积。
5.如权利要求2所述的光学元件的柔性固定装置，其特征在于，所述托盘的本体内设有孔，所述孔与所述本体设有所述环形台阶体的一端贯通，所述环形台阶体环绕在所述孔的外围，所述光学元件的一端置于所述孔内；所述本体未设环形台阶体的一端设有通光孔， 在所述孔与所述通光孔之间设有玻璃片。
6.如权利要求5所述的光学元件的柔性固定装置，其特征在于，所述玻璃片的面积大于所述光学元件的横截面的面积，所述通光孔的面积大于所述光学元件的横截面的面积， 所述玻璃片的面积大于所述通光孔的面积。
7.如权利要求I所述的光学元件的柔性固定装置，其特征在于，所述压板与所述支撑座之间设有修磨垫片。
8.如权利要求I所述的光学元件的柔性固定装置，其特征在于，所述光学元件的柔性固定装置还包括压圈，所述压圈置于所述支撑座内，该压圈的一端与所述3/4圆柱体和所述1/4圆柱体连接，该压圈的另一端与所述压板连接；所述支撑座连接所述托盘的一端的内侧壁上设有环形凸台，所述3/4圆柱体和所述1/4圆柱体支撑在所述凸台上。
9.如权利要求I所述的光学元件的柔性固定装置，其特征在于，所述支撑座设有调整孔，所述弹性柱塞的一端穿过所述调整孔、所述1/4圆柱体，与所述光学元件的外侧壁接触，所述弹性柱塞的另一端留在所述调整孔内，调整好所述弹性柱塞后，将工艺盖塞进所述调整孔内，由所述工艺盖密封所述弹性柱塞。
10.如权利要求I所述的光学元件的柔性固定装置，其特征在于，所述压盖呈帽子状，该压盖包括帽冠以及设置在所述帽冠一端外侧壁上的帽沿；所述帽冠内设有孔，所述孔与所述帽冠设有所述帽沿的一端贯通，所述光学元件的一端置于所述孔内；所述弹簧套在所述帽冠上，且所述弹簧的一端支撑在所述帽沿上，所述弹簧的另一端与所述压板连接；所述帽冠未设帽沿的一端设有光阑，所述光阑的中心线与所述光学元件的轴线在同一直线上。
11.如权利要求10所述的光学元件的柔性固定装置，其特征在于，所述光阑的面积小于所述光学元件的横截面的面积。
12.如权利要求I所述的光学元件的柔性固定装置，其特征在于，所述光学元件的外侧壁与所述弹性柱塞之间设有薄垫片。
全文摘要
本发明的光学元件的柔性固定装置包括压板、弹簧、压盖、3/4圆柱体、1/4圆柱体、弹性柱塞、支撑座和托盘；光学元件被夹在所述3/4圆柱体和所述1/4圆柱体形成的整圆柱体内；所述3/4圆柱体和所述1/4圆柱体设置在所述支撑座内，且所述3/4圆柱体和1/4圆柱体的两端定位在所述支撑座内，所述弹性柱塞的一端穿过所述支撑座和所述1/4圆柱体顶在所述光学元件的外侧壁上；所述托盘设置在所述支撑座的一端，所述光学元件的一端定位在所述托盘上，所述压盖设置在所述光学元件的另一端，所述弹簧套在所述压盖上，所述压板压紧所述弹簧，且与所述支撑座的另一端连接。
文档编号G02B7/00GK102928939SQ20111022490
公开日2013年2月13日 申请日期2011年8月8日 优先权日2011年8月8日
发明者苏海业 申请人:上海微电子装备有限公司