用于补偿射束的不规则性的可调整可变形反射镜的制作方法

文档序号:16703059发布日期:2019-01-22 21:52阅读:269来源:国知局
用于补偿射束的不规则性的可调整可变形反射镜的制作方法

本发明涉及一种用于补偿射束像差的可调整可变形反射镜、并且涉及该反射镜的用途以及使用该反射镜来补偿像差的方法。



背景技术:

在下文中,术语像差应被概括性地理解为是指多种成像误差。这样的一种成像误差例如是像散现象。成像误差(像差)可以作为波前误差被捕捉,波前误差又可以数学地描述。所谓的泽尼克多项式通常被用来数学地展示波前误差。

偶数泽尼克多项式定义为:

并且奇数泽尔尼克多项式定义为:

其中m和n是非负整数,其中n≥m。φ是方位角并且ρ是归一化径向距离。

这些径向多项式被定义为

如果n-m是偶数的话并且如果n-m是奇数的话。

它们经常被归一为

下标n在此描述该多项式的径向阶次。上标m描述了子午频率,即一次旋转中的周期性波前误差的振荡周期的次数(Wesemann,W.,2005:Mathematische Anmerkungen:Welche Beziehung besteht zwischen der normalen-zylindrischen Schreibweise vonund den Zernike-Polynomen?,DOZ,03-2005:40-44)。

现有技术中提出了许多解决方案来校正成像误差,但是以下简单地描述了仅少数的所选解决方案。

DE 525 690披露了一种由多个扇区构成的弹性可变形的金属凹面镜。这个金属凹面镜可能不适合用于现代高品质光学安排中、但是适合于突出属于分段式反射镜的问题。由于这些扇区的连续延伸的反射表面出现中断,所以在这些扇区的重叠边缘处产生局部成像误差,这些重叠边缘位于光学路径中并被入射的电磁辐射束照射。该表面在边缘处遭受突变,而产生衍射并且因此产生杂光。它们不适合作为近场校正元件,因为这些中断会因为图像中的亮度差而变得明显。

例如,如在DE 100 49 296 B4中描述的多种不同解决方案使用了一种反射性涂覆的膜,该膜是通过多个致动元件而在多个点处可变形的。这使得该膜的表面轮廓能够与有待补偿的像差极好地适配,但是局部发生的变形在此还导致中频到高频的波前误差,即n>=8的泽尼克系数具有显著且不希望的高度影响。此外,该膜通常是非常不均匀的,这样它首先需要校正自身。添加制造不均匀性这个未校正部分作为附加误差。

在从US 5 142 132 A已知的可变形反射镜元件中还使用了许多选择性可致动的致动元件来实现电控变形从而设置焦点位置并且校正像差误差。该反射镜元件可以由被稀薄涂覆的玻璃板的独立区域或许多小的反射镜区段构成。然而,这种可变形反射镜同样是与上述的缺点相关联的。

DE 698 01 731 T2描述了一种用于产生集成回路的光学系统。为了矫正色差,使用了带有专门适配的光学特性的组合式光学器件。由于极高的能量辐射,提出了根据能量密度来将由特殊无定形石英玻璃制成的光学元件以及由单晶萤石制成的光学元件安排在射束路径的特定位置处。

EP 2 650 730 A2披露了一种用于补偿像差的设备,在该设备中多个导电体被封闭在反射镜中。通过施加电压以及使电流流过,该反射镜可以在多个区段中升温并且热变形。这样的解决方案是相对于致动及其结构而言相对复杂的并且另外在长期工作过程中是不稳定的。为了补偿像差,它必须处于不断的主动运行中。

来自现有技术的解决方案(例如基于MEMS或压电式操作的反射镜)具有的残留误差是高频的、典型地在>10nm RMS的范围内,其中n>=8;n>=m。

可以使用根据US 2012/0275041 A1的设备来校正光学仪器内的具有已知起点和已知传播的成像误差。为此,将可变形反射镜引入该安排的光学路径中,电磁辐射束沿着该路径传播。借助于适合的致动元件,能够向可变形反射镜的边缘施加力并将这些力引入该反射镜中,由此该反射镜根据其已知的几何形状和外形以及力引入的位置和所引入的力的矢量(大小、方向)而变形。由于如此造成的该反射镜的变形并且由于光程差导致的局部改变的反射行为,就可能校正出现的波前误差。整个反射镜上的力引入在上述US 2012/0275041 A1中被描述为缺点。通过将力以关于引入的大小和部位受控的方式引入该反射镜中,通过单独的侧向引入能够设置反射镜的表面的变形轮廓。通过将对应的力和如此造成的反射镜变形进行叠加,就能够设置相当大量的变形轮廓。虽然这个解决方案能够很大程度上避免仅局部出现小的空间变形,但是在侧向引入力的情况下可设置的变形轮廓的类型十分有限。

在DE 10 2007 010 906A1中提出的设备遵循非常相似的原理。光学元件(反射镜)在其边缘处通过致动装置(以下:致动元件)的动作被接触到并且可以通过该致动元件的相应进给移动而弯曲。甚至在这种解决方案的情况下,与这些可设置的类型的变形轮廓相关的上述缺点也会出现。此外,这种反射镜不适合用于非常高分辨率的光学安排中,因为不能获得足够清晰的成像。

在从DE 601 16 322 T2已知的设备中,同样是借助于将力引到反射镜上来补偿像差。呈现了至少一个主动致动元件和两个所谓的力杆来引入力。这些力杆具有至少两端,该至少两端接合在反射镜的边缘区域的多个点处并且被安排成使得它们被分布在该反射镜的多个区段中。由于反射镜的边缘区域中的点式力引入,这些可设置的类型的变形轮廓如同在上述两种解决方案中一样是有限的。

US 7 229 178 B1披露了一种可变形反射镜,该反射镜的圆形或卵形反射镜板可以经由内部(较小)和外部(较大)环形支持件而抛物线地弯曲。为此,该反射镜被固持在这些环形支持件之间。对此所需的力是经由机械致动元件来引入的。该致动元件直接地或经由这些环形支持件之一上的杠杆间接地起作用。经由平面的且平行的环形支持件的引入始终是以该反射镜的对称轴线为中心的。该反射镜的固持器是由显著大量的具有复杂构造的独立部件构成的,由此必须要预计该固持器的非常高的制造和组装费用。

如以上所描述的,在光学单元内可能出现成像误差、并且在此进行补偿。在由多个光学单元组装光学系统(以下:光学安排)的过程中,出现了具体的情形。即使这些独立光学单元各自满足严格的品质标准,但是在使用多个光学单元的光学安排的情况下,仍可能出现整个光学安排的成像误差。例如,通过将独立光学单元的成像误差(这些误差各自是在可准许公差范围内的)求和,可能出现该光学安排的一个或多个不可容许的成像误差。另外,该光学安排的不可容许的成像误差可以是这些独立光学单元的有限精确调整、以及波动(例如,位于该光学路径中的介质(例如气体或气体混合物)的密度差和/或流量)而造成的。已知的现有技术不能满意地消除所阐明的缺点。因此,在光源的交换过程中出现波长改变、或者由于光学单元的放置位置与其制造和品质检查位置之间的差异而出现温度和压力效应。



技术实现要素:

本发明所基于的目的是提出一种其中减少了现有技术的缺点的、用于补偿像差的可变形反射镜以及用于补偿像差的方法。

这个目的是通过一种用于补偿沿着光学路径传播的电磁辐射束的像差的可调整可变形反射镜(以下:简称反射镜)来实现的,该可调整可变形反射镜具有用于反射该射束的入射线的反射镜元件,用于固持该反射镜元件的主体,以及用于将力引入该反射镜元件中的至少一个致动元件。在根据本发明的反射镜中,该反射镜元件是具有两个互相平行的侧面的平面元件,其中这些侧面之一面朝该主体并且另一个侧面面朝该光学路径。该反射镜元件具有在该平行的侧面之间的至少为一毫米(1mm)的厚度。此外,该致动元件是带有多个杠杆元件的杠杆机构,这些杠杆元件具有第一杠杆臂和第二杠杆臂,其中该第一杠杆臂是沿着第一进给路径可移动的,并且该第二杠杆臂是沿着第二进给路径可移动的,并且其杠杆臂比率被配置成使得该第二进给路径的长度为该第一给路径的长度的最多五分之一、优选地最多十分之一,并且力是可通过该二杠杆臂来传递至该平面元件的。

该致动元件在此被配置成使得所传递的力因此是对称地可引入该平面元件中的。该致动元件被构造成是整体式的并且相对于对称轴线镜像对称。除了该第一和第二杠杆臂之外,该致动元件还具有居中安排的抗扭曲块、用于将力引入该致动元件中的弹性可变形元件、以及用于将该力引入该平面元件中的可弯曲传输元件。该块中存在补偿块。这个补偿块同样是该致动元件的构成部分并且通过多个槽缝与该块几乎完全分开。仅非常窄的连接腹板将该补偿块与该块相连。在该连接腹板的区域中,该补偿块是可围绕第四枢转轴线枢转的。通过这样的构型,在不等于90°的角度下,作用在该致动元件上的力由于该补偿块的具有的补偿作用的旋转移动与该致动元件的上述元件相协作而可以被对称地引入该平面元件中。

有利的是,该致动元件可以经由一体形成的多个部分(例如,腹板或立柱)连接至该第二侧面上。该致动元件在此优选地被配置成通过该致动元件的这些元件的协作,使得被施加到该致动元件上的力被对称地(即,大致相等的大小和方向)引导至这些一体形成的多个部分上并且经由这些部分引入该平面元件中。

根据本发明的反射镜具体被提供用于高品质光学安排,例如像US 2013/0235255 A1中所描述的多光谱成像的系统中,并且用于在就低的排气、灰尘排放、以及机械磨损而言具有高到非常高要求的环境(清洁室)中使用。针对天文望远镜以及微光学和纳米光学领域中的反射镜使用所必须的根据本发明的反射镜的尺寸是不能获得的、或者是仅能以显著的费用来获得的。为此原因,并不是面对这样的技术领域中使用的。

根据本发明的反射镜在长期工作过程中是稳定的、确定性的、容易设置的、维持其状态在零电流状态下的并且其突出之处在于低操作和制造成本。

该平面元件(反射镜元件)具有两个侧面并且取决于该平面元件的外形,具有一个或多个端面。例如如果平面元件是圆形或卵形的,则存在一个周向端面。例如,如果该平面元件是矩形的,这该平面元件具有四个端面。

该至少一个致动元件被优选地配置成使得力的引入不经由这些端面进行或者在根据本发明的反射镜的其他实施例中不是仅经由这些端面进行的。为此,该至少一个致动元件优选地安排在背向光学路径的这侧上。力的引入优选地是在背向光学路径的这侧完成的。特别优选的是力是在该侧面的多个位置处或在某个区域上引入的,从而实现该平面元件的大面积拉伸。根据本发明的反射镜中非常有利的是将相对厚的平面元件通过弯曲和扭曲而造成的变形与该平面元件每个部位处的力引入的基本可能性相组合。致动元件优选地具有多个杠杆元件和一个致动器。借助于这些杠杆元件,该致动器的进给移动被平移并引入该平面元件中。

例如,能够安排多个致动元件,例如压电元件或纯机械起作用的致动元件(例如,气缸或压力销)。该多个致动元件中的至少一个优选地连接至控制器上,借助于该控制器,这些致动元件各自是可单独地致动的。控制一个或多个致动元件优选地是通过使用至少一个传感器的测量值来完成的,其中所需的控制信号是由所述传感器的测量值推导出的。

在说明书的含义内,变形轮廓被理解为平面元件的、面向光学路径的这个侧面的表面的形状。变形轮廓可以通过将力引入该平面元件中而产生,其中力能够是正的(加载)或负的(卸载)。例如在已确定像差、其测量值仍在可容许公差范围内的情况下还能够不通过该致动元件或通过多个独立的致动元件来引入力。

致动元件的一个有利实施例是所述致动元件平坦地搁置在背向光学路径的这个侧面上并且机械地连接至其上(例如,一体粘接、压力配合),例如粘性地连接、锡焊、夹紧、或与之处于紧密的空间接触(例如,靠在其上而不产生空隙)。在致动元件变形的情况下,其变形是以特定比率传递至该平面元件的。在一个有利实施例中,主体本身或该主体的多个部件可以被配置成为致动元件。例如,该主体可以是挠性铰链。在挠性铰链中,围绕该本体的用作挠性铰链的多个部件的轴线进行移动(例如弯曲、扭曲、和移位)是可能的。在另外的实施例中,挠性铰链可以是由多个相互作用的(挠性)铰链的运动学构型形成的。

例如,挠性铰链可以是通过腐蚀来简单制造的。例如,该挠性铰链可以由原始材料的一个紧凑本体(以单件式)来产生。这实现了对所使用材料的数目是尽可能小的有利限制。

通过相应的材料选择,该致动元件的热膨胀系数优选地是与平面元件的热膨胀系数相适配的,由此热导致的材料应力被显著减小或完全避免。

在根据本发明的反射镜的另外的实施例中,还能够在背向光学路径的这个侧面上局部地将力引入该平面元件中。由于该平面元件的厚度,甚至在局部引入力的情况下,都没有出现在变形轮廓的不同区域之间存在陡变过渡区的局部有限的变形并且具体而言没有相对于彼此可能存在小距离的边缘(小型肋)。而是,产生了反射镜的、在变形轮廓的不同区域之间存在连续过渡区的变形轮廓。

除了该致动元件之外,还可以提供单独的主体来固持该平面元件。该主体可以是例如将该平面元件固持在其上的构架。

根据本发明的反射镜的非常适宜的技术效果是通过准许光学安排的单一设置来补偿至少一个成像误差来实现的。该光学安排的这个单一设置也可以被称为(准)静态设置或称为(准)静态像差补偿、并且可以是手动地实现的。

在另外的实施例中,可能是通过连续地或以特定间隔地捕捉并评估测量值来实现动态像差补偿的,并且该至少一个致动元件对背向光学路径的侧面的可能对应进给、或者远离该侧面的进给是受控制器影响的。

该致动元件优选地是手动操作的。由此可以省掉高成本驱动器(例如马达)。此外,另外的元件(例如马达、传动等)需要额外的结构费用,尤其如果该反射镜要在清洁条件下使用的话。在这样的情况下,应尽可能多的限制例如由于磨损或所谓的VOC(挥发性有机化合物)造成的负面影响。

该平面元件或反射镜的面朝光学路径的这个侧面优选地具有小于6nm RMS的不规则性(ISO 11010-5,ISO 14999:2007,3.3;ISO 10110-5:2008-12;ISO 10110-5:2007;ISO 10100-14-2007)。该平面元件在生产之后在起始状态下展现这个不规则性(表面形状偏差)。该平面元件因此是具有非常高品质的光学部件。接着可以通过使得安装在该反射镜上的平面元件变形来补偿大于6nm,例如上至20nm RMS的像差。

该平面元件可以由仅一个层构成。

在另外的实施例中,该平坦元件可以配备有具有反射作用的一个或多个层。另外,滤波器功能可能通过一个或多个层来获得。

平面元件的材料是,例如石英玻璃、玻璃-陶瓷材料(例如)、钛硅酸盐玻璃(例如玻璃)、氟化钙(CaF2)、硼硅玻璃(例如像具有来自OHARA GmbH公司的名为S-BSL7的玻璃)、或冠玻璃(例如像来自肖特股份有限公司的硼硅冠玻璃N-二)。

如果根据本发明的反射镜是由尽可能少的独立元件组成的,则这是非常有利的。例如,如果该平面元件是由仅一个层构成的并且该主体还充当致动元件并且被配置成为挠性铰链,就减少了元件的数量。通过减少独立元件的数量,根据本发明的反射镜例如可用于清洁室中。

如果有待引入的力能够非常精确地设置并且精确地维持从几天到几个月的长时间段,就尤其有利于静态实现的像差补偿。在根据本发明的反射镜的一个有利实施例中,该致动元件为此具有多个杠杆元件,这些杠杆具有杠杆臂,其中一个杠杆臂是沿着第一进给路径可移动的并且其中的第二杠杆臂是沿着第二进给路径可移动的,并且其杠杆臂比率为使得该第二进给路径的长度最多为该第一进给路径的长度的一半、但是优选地最多为十分之一,并且通过该第二杠杆臂能够将力传递到该反射镜元件上。在杠杆原理的含义内,该第一杠杆臂和该第二杠杆臂一起起作用。

根据本发明的反射镜有利地可利用来补偿小于410nm的波长范围内、具体在DUV辐射的波长范围内的电磁辐射束的像差。

根据本发明的反射镜在此可以非常适宜地用于补偿具体在光轴上的像散现象。由于该可设置且连续变形轮廓,根据本发明的反射镜很好地适合用于补偿像差,这可以通过具有变量m和n的泽尼克多项式来描述。在此优选地是针对上至|m|<4并且|n|≤4或其线性组合的像差来执行该补偿的。因此,根据本发明使用反射镜(该反射镜也是根据本发明的)导致该变形轮廓发生变化(变形),通过这些变化,能够补偿低频像差。如果使用偏差多项式或其他基础函数(例如傅立叶级数、拉格朗日、厄米、贝塞尔函数或其他函数系统),则结果是相似的。

通过使用根据本发明的反射镜,就可能补偿像差,其中所有残留误差是低频的(|m|<4并且|n|≤4)并且比根据现有技术解决方案获得的残留误差(典型地高频)小了至少6倍。

通过使用根据本发明的反射镜,实现了自由度减小到可能的最小数字。由于光学安排的光学系统的焦点通常可以从外部设置,所以下一个较大大小的误差是像散现象。这是通过根据本发明的反射镜非常精确地(例如1nm RMS)、精准地且可再现地(例如,2nm RMS波前误差)可设置的。

如果根据本发明的反射镜被安排在光学安排的多个光学单元之间,则高度适宜地使用了该反射镜。在此,优选地补偿了上述像差、尤其是像散现象。

光学单元例如是独立式光学模块(例如像提供电磁辐射束的辐射源)以及成像光学器件(例如用于使多个电磁辐射束集中的安排或具有滤波器以及例如传感器的安排)。光学单元是由至少两个光学元件(例如像光学透镜、反射体、准直仪等)构成的。

在此仅是针对补偿像差还以及可能的补偿射束偏转来提供的根据本发明的反射镜。它可以安排在带有折叠是光学路径的光学安排中来代替一个或多个偏转元件,例如偏转反射镜。

该主题是另外通过用于补偿沿着光学路径的电磁辐射束的像差的方法来实现的。该方法具有以下步骤:

a)提供至少两个光学单元或至少两个光学元件,

b)提供根据本发明的反射镜,

c)将该反射镜沿着该光学路径安排在这些光学单元之间或这些光学元件之间,

d)将该射束的像差捕获为空间分辨测量值,

e)计算该反射镜的、补偿这些像差所必须的空间分辨变形量,

f)计算实现所计算的空间分辨变形量所必须的第一和第二进给路径,

g)控制该至少一个致动元件并且实现所计算的第一和第二进给路径。

此外有可能根据(整合的)测量值而不根据空间分辨测量值来设置根据本发明的反射镜。这个设置可以手动地完成并且例如可以针对例如选定参数的测量值的最大值。在此,根据本发明的方法的步骤d)至g)可以省略。测量值的最大值也可以被理解为最佳值。选定参数例如可以是强度。该测量值可以例如由强度信号来给出。

是使用基于计算出的第一和第二进给路径而生成的控制信号来完成步骤g)中的控制的。这些控制信号例如经由直接数据链接(例如通过单一连线、通过无线电无线地或通过光学数据传输)传递至该一个或多个致动元件。在本发明的其他实施例中,数据传输还可以使用总线系统来完成。

在步骤d)中捕捉像差可以是通过已知的方法,例如通过根据哈特曼-夏克原理的测量值或使用干涉仪来实现的。为此,可以使用一个或多个适合的传感器(例如,像哈特曼-夏克传感器)。

沿着光学路径捕捉到相关测量值的测量位置是通过对这些测量值进行空间分辨捕捉而已知的。另外,已知所捕捉的测量值在射束截面上的空间分布。可以通过适合的坐标系(例如,借助于极坐标系)来描述所捕捉的测量值的分布。

步骤f)中的计算是至少考虑了所捕捉的测量值来完成的。在此,所捕捉的测量值可以例如用作用于选择特定计算模式的标准;但是它们不能作用该计算式中的变量。在该方法的另外实施例中,该计算可以是使用所捕捉的测量值来完成的,这些测量值则直接用作计算式中的变量。

在执行根据本发明的方法时,在该方法的另外实施例中,有可能在步骤d)与e)之间执行额外步骤d2),在额外步骤中,将这些捕捉到的测量值与可容许公差极限进行比较并且只要这些测量值超过这些可容许公差极限就执行步骤e)至g)、或者替代地如果这些测量值低于这些可容许公差极限则终止该方法。

如果根据本发明的方法是根据第一替代方案(即,只要这些测量值超过这些可容许公差极限就执行步骤e)至g))执行的,则适宜的是在实现该第一和第二进给路径之后,再次捕捉该射束的像差来作为测量值。以此方式,提供了对完整进给以及力引入效果的成功监测。

在本发明的另外的实施例中,已经捕捉到的测量值能够再次被用来将计算算法与特定的操作条件(例如,压力和温度、光学安排和平面元件的特殊特性(例如,独立的热膨胀特性、独立的表面误差、独立的弯曲(变形)特性))相适配。

根据本发明的方法通过其实施例优选地被执行来补偿像差并且具体用来补偿像散现象。

该主题是进一步通过其中安排了根据本发明的反射镜的光学安排来实现的。通过根据本发明的方法和根据本发明的反射镜,提出了一个简单选项来在沿着光学路径安装在光学安排内并且在此旨在协作的多个独立式光学单元的情况下补偿成像误差。即使这些独立光学单元在安装在该光学安排内之前各自已经成功地通过相应的品质检查,也可能出现这样的成像误差。可以执行这种补偿而无需拆分这些光学单元或者改变其内部设置和调整。利用根据本发明的反射镜还能够改进现有的光学安排。

在根据本发明方法、根据本发明反射镜、或根据本发明光学安排的另外的实施例中,如果射束分成多个分射束并且沿着该光学路径或沿着不同的光学路径引导,则所描述的技术特征、方法步骤和效果也相应地适用。

附图说明

以下将参考示例性实施例和附图对本发明进行更详细地说明,在附图中:

图1示出了根据本发明的可调整可变形反射镜的第一示例性实施例,

图2示出了根据本发明的可调整可变形反射镜的第一示例性实施例的截面视图,

图3示出了根据本发明的可调整可变形反射镜的第二示例性实施例,

图4示出了根据本发明的可调整可变形反射镜的第三示例性实施例,并且

图5示出了具有根据本发明的反射镜的光学安排的第一示例性实施例。

具体实施方式

在根据本发明的反射镜1的第一示例性实施例中,图1示出了作为基本元件的反射镜元件(处于平面元件2的形式)和致动元件4。

平面元件2具有第一侧面2.1和第二侧面2.2,这两个侧面是相对于彼此平行延伸的。第一侧面2.1背向主体3,而第二侧面2.2面向主体3。平面元件2具有矩形形状、带有四个端面2.3(示出了其中两个端面)。平面元件2固定至主体3上并且由其固持。主体3被配置成与第二侧面2.2直接接触的挠性铰链,与此同时因此致动元件4是由主体3形成的。该挠性铰链是由具有多个协作(挠性)铰链的运动学构型形成的。

为了对图2的第一实施例的截面视图中示出的致动元件4进行说明,指示了具有x轴、y轴和z轴的卡笛儿坐标系。在坐标系和致动元件4相对于彼此的另一个相对取向中,将相应地理解以下描述。上述情况也适用于以下使用的术语“顶/上”和“底/下”。在此,“顶/上”被理解为是指在所示坐标系的z轴上逐渐增大的正数值的方向。

致动元件4具有多个杠杆元件5。两个第一杠杆臂5.1侧向地安排在致动元件4上,这两个杠杆臂在z轴方向上从底向上延伸并且是围绕y轴沿着第一进给路径6.1可枢转的。平面元件2的第一和第二侧面2.1、2.2平行于由x轴和y轴限定的平面延伸。

在图2顶部处示出的第一杠杆臂5.1的末端铰接至弹性可变形元件16上,该弹性可变形元进而连接至致动器14上,通过其进给移动使第一杠杆臂5.1可围绕y轴枢转。在此示出了弹性可变形元件16的实施例,该弹性可变形元件的截面部分地减小以准许弹性可变形元件16弯曲并且导致弹性可变形元件16的长度改变。

第一杠杆臂5.1是围绕第一旋转轴线A1、围绕y轴可枢转的。第一旋转轴线A1位于第一平面E1中。弹性可变形元件16具有在第二平面E2中的第二旋转轴线A2以及在第三平面E3中的第三旋转轴线A3,这些旋转轴线是通过弹性可变形元件16的截面(铰链)减小而获得的并且位于这两个平面E2和E3中,这两个平面在z轴的方向上相对于彼此偏置。平面E2和E3以及这两个平面E2、E3相对于平面E1的偏离幅度决定性地确定致动元件4的分辨率和致动范围。中央腹板15.1是围绕位于第一平面E4中的第六旋转轴线A6可枢转的。第四平面E4在中央腹板15.1的纵向方向(在z轴的方向上)沿着对称线延伸。旋转轴线A1、A2和A3以及平面E1、E2和E3是相对于平面E4镜像对称的。弹性可变形元件16被配置成是相对于平面E4镜像对称的。

以下所描述的移动、移位和旋转将被理解为相对移动。

在各自情况下,位于第一杠杆臂5.1的末端处、在图2底部示出的是第二杠杆臂5.2,该第二杠杆臂同样是围绕y轴沿着第二进给路径6.2可枢转的。第一杠杆臂5.1的指向下的末端被配置成为腹板5.11,这些腹板在反射镜1的起始状态下停靠在第二侧面2.2上并且与之相连。此外,腹板5.11在x轴方向上是可移位的。通过在x轴方向上延伸的可弯曲传输元件15,这两个腹板5.11机械地彼此相联接。中央腹板15.1位于传输元件15的中心并且因此在这两个腹板5.11之间的中间,该中央腹板从传输元件15沿着z轴方向朝向底部伸出并且同样连接至第二侧面2.2上。在起始状态(除了必要的固持力之外,没有力F被引入平面元件2中)下,这些腹板5.11和该中央腹板15.1向下伸出了相同距离。第二侧面2.2停靠在腹板5.11上,而所述侧面以一体粘接的方式通过粘性粘接或锡焊而连接至中央腹板15.1上。

在根据本发明的反射镜1的另外的实施例中,还可以实施压配合和/或形状配合。

第二杠杆臂5.2经由抗弯曲且抗扭曲块17而彼此相连的。块17确保,第二杠杆臂5.2在x轴方向上的移动不导致致动元件4的部分弯曲,但是块17取决于第二杠杆臂5.2是朝向彼此还是背离彼此移动而在z轴方向上被提升或降低。中央腹板15.1在z轴方向上是机械地固定且刚性地连接至块17上的,使得拉伸力或压缩力可以通过中央腹板15.1经由第二侧面2.2被引入平面元件2中。

一旦激活致动器14并且由于其动作,则根据第一杠杆臂5.1与第二杠杆臂5.2之间的杠杆比率,第一杠杆臂5.1沿着第一进给路径6.1移动并且第二杠杆臂5.2沿着第二进给路径6.2移动。由于沿着第二进给路径6.2的移动以及围绕y轴的相关联枢转移动,腹板5.11沿x轴方向移动。由于在该过程中前行的小距离,这可以被简称为沿x轴方向的移位。根据致动器14的进给移动的方向,腹板5.11朝向彼此或背离彼此来移位。

如果腹板5.11朝向彼此移位,则块17沿z轴方向向上提升。由此,中央腹板15.1也被提升并且由此力F以拉伸力的形式被引入平面元件2中,该力的方向和示例性大小由箭头方向和箭头长度示意性地展示。与此同时,腹板5.11朝向彼此移动,其结果是指向x轴方向的力F以压缩力的形式被引入平面元件2中。由此,平面元件2变形。如此获得的变形轮廓可以以简化的方式被描述为凹形第一侧面2.1。

然而,如果腹板5.11背离彼此移位,块17沿z轴方向向下降低。由此,中央腹板15.1还被降低并且力F因此以压缩力的形式被引入平面元件2中。与此同时,腹板5.11背离彼此移动,其结果是指向x轴方向的力F以拉伸力的形式被引入平面元件2中。因此,平面元件2变形。如此获得的变形轮廓可以以简化的方式被描述为凸形第一侧面2.1。

致动元件4和杠杆元件5实施了一种串联地前后相连的杠杆机构。致动元件4被配置成使得有待引入的力F是相对于中央腹板15.1对称地分布至这两个可移位腹板5.11上的。

在该第一示例性实施例中,平面元件2具有1.5mm的厚度并且是由硼硅酸盐玻璃层支撑的。根据ISO 11010-5,该第一侧面2.1的表面具有6.5nm RMS的表面品质。

在根据图3的第二示例性实施例中,示出了反射镜1,该反射镜在原理上与该第一示例性实施例相对应。为清晰起见,仅在反射镜1的一侧上示出了几个对称元件。致动元件4的块17是经由螺钉连接(未示出)机械地固定且刚性地连接至支承结构22上的。带有第一臂18.1和第二臂18.2的成角度杠杆18位于致动器14处,该成角度杠杆是围绕第五旋转轴线A5可旋转地安装的。第一调整单元19位于杠杆18的第一臂18.1处,通过该第一调整单元,杠杆18相对于支承结构22的相对位置是可设置的。杠杆18的第二臂18.2连接至弹性可变性元件16上。第二调整单元20位于杠杆18的第二臂18.2处。该第二调整单元具有弹簧安装螺钉20.1,该螺钉机械地连接至补偿块21上。补偿块21是块17的一部分并且是通过多个槽缝与之几乎完全分开的。补偿块21仅在窄的连接腹板处连接至块17上。该窄的链接腹板形成了位于第四平面E4中的第四旋转轴线A4。在从螺钉20.1引入力F时,其中关闭力延伸穿过主体3或穿过致动元件4,第四旋转轴线A用来将该力F对称地分布在致动元件4和腹板5.11的两侧上。

如果杠杆18围绕第五旋转轴线A5枢转,则弹性可变形元件16沿z轴方向偏转,如以上所解释的。通过围绕第五旋转轴线A5旋转,第二臂18.2在其长度上朝向弹性可变形元件16进给不同距离。这些虽然特别小的距离和距离差再次通过第二调整单元20和补偿块21的协作而被补偿。补偿块21是围绕第一旋转轴线A4可枢转跨过这些槽缝的宽度,其结果是可以获得关于围绕第五旋转轴线A5进行的旋转移动的补偿移动。所以,弹性可变形元件16的致动移动以及被传递至腹板5.11和中央腹板15.1的力F是对称地分布的。

在根据本发明的反射镜1的第三示例性实施例中,平面元件2是被主体3固持的(图4)。另外,呈现了致动元件4,通过该致动元件可以将力F引入平面元件2中。

图5中以非常示意性的方式示出了具有根据本发明的反射镜1的光学安排11的第一示例性实施例。反射镜1被安排在第一光学单元9.1与第二光学单元9.2之间,使得来自第一光学单元9.1并且沿着光学路径13传播的电磁辐射入射束12.1入射在第一侧面2.1(例如参见图2)上。入射束12.1被第一侧面2.1反射并且进一步作为反射束12.2沿着光学路径13传播至第二光学单元9.2。

在另外的示例性实施例中,代替第一光学单元9.1和第二光学单元9.2,是光学透镜作为光学元件(总体上称为10)安排在该光学安排中。

在光学路径13的、入射束12.1沿其传播的这个区段中,安排了用于捕捉波前误差的传感器8。利用所述传感器,将一个或多个入射束12.1的波前误差捕捉为空间分辨测量值。将所捕捉的测量值传递至控制器7,该控制器被配置成使得由此控制信号是可由这些捕捉到的测量值推导出的。在此,计算反射镜1的、用于补偿所确定像差所需的空间分辨变形量。一旦计算出这些空间分辨变形量,就计算出用于获得所计算的空间分辨变形量所需的多条进给路径6(例如参见图2)、具体为第一和第二进给路径6.1、6.2(例如参见图2)。在此,在该计算过程中考虑了平面元件2的当前变形轮廓。随后,生成控制信号,通过这些控制信号杠杆元件5(参见图2)可以沿着计算出的进给路径6以正确的方向和大小进行移动。将这些信号传给反射镜1的致动元件4。由于这些控制信号,杠杆元件5被激活并且沿着计算出的进给路径6移动。

如果反射镜1中存在多个致动器14,则针对所述致动器14各自执行计算,其中在这些计算过程中考虑了依赖于平面元件2的材料特性及其当前变形轮廓的致动移动和力引入的相互作用。相应地具体针对这些致动器14生成了控制信号并且将这些控制信号以有目标的方式传给这些致动器。

由于致动器14和致动元件4的致动移动,力F被引入平面元件2中。该平面元件根据力F的大小和方向并且根据引入平面元件2中的相应部位而变形。平面元件2的、由于变形导致的变形轮廓致使入射束12.1的光线根据其在第一侧面2.1上的入射部位以相应的反射角α(alpha)被反射(仅通过举例示出)。相应的反射角α被设置成使得有待在反射束12.2中补偿的像差减小或完全消除。

在反射束12.2沿着光学路径13传播的这个区段中,安排了用于空间分辨捕捉波前误差的另外的传感器8。利用这个另外的传感器8,以空间分辨的方式被捕捉到测量值并且传给控制器7。在此,将被另外的传感器8捕捉到的测量值与可容许公差范围进行比较。如果测量值显示反射束12.2中的像差在可容许公差范围之外,则通过控制器7完成新的计算并且对应的控制信号生成并且传递给一个或多个致动器14,以便重新调整该变形轮廓来使得反射束12.2中的所捕捉的测量值落入公差范围内。

在本发明的另外的实施例中,提供的是使得在反射束12.2中捕捉到的测量值被用来将控制器7的计算算法与平面元件2的特定操作条件和特定特性相适配。

参考号清单

1 反射镜

2 平面元件

2.1 第一侧面

2.2 第二侧面

2.3 端面

3 主体

4 致动元件

5 杠杆元件

5.1 第一杠杆臂

5.11 腹板

5.2 第二杠杆臂

6 进给路径

6.1 第一进给路径

6.2 第二进给路径

7 控制器

8 传感器

9 光学单元

9.1 第一光学单元

9.2 第二光学单元

10 光学元件

11 光学安排

12.1 (电磁辐射)入射束

12.2 (电磁辐射)反射束

13 光学路径

14 致动器

15 传输元件

15.1 中央腹板

16 弹性可变形元件

17 块

18 杠杆

18.1 第一臂

18.2 第二臂

19 第一调整单元

20 第二调整单元

20.1 螺钉

21 补偿块

22 支承结构

d 厚度

F 力

A1 第一旋转轴线

A2 第二旋转轴线

A3 第三旋转轴线

A4 第四旋转轴线

A5 第五旋转轴线

A6 第六旋转轴线

E1 第一平面

E2 第二平面

E3 第三平面

E4 第四平面

α 反射角

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