具有集成弯曲部的整体式光学部件的制作方法
【专利说明】具有集成弯曲部的整体式光学部件
【背景技术】
[0001] 光学表面图形设及实际光学表面形状与理想表面形状的偏差。传统地，在需要与 理想有较小偏差的光学元件的光学系统中，光学元件使用弯曲安装件保持在适当位置。例 如，光学元件可W使用粘合剂粘结至安装件的弯曲部分，其中，弯曲部由诸如殷钢的金属合 金来形成。运种布置是为了减小光学元件中的应力，如果光学元件直接固定至安装件，光学 元件中会出现应力。具体地，弯曲安装装置用于减小由于底层安装结构的热或机械变形导 致的元件光学表面的崎变（例如，平移安装件时）。
[0002] 然而，弯曲安装/合金界面装置仍然可W导致光学元件中的应力，其包括来自弯 曲件和安装件的配合中的缺陷的应力、来自组件中的轻微错误的部件的应力、来自与用于 将光学元件粘结至弯曲安装件的粘结材料（例如，环氧树脂）的固化收缩率/不稳定性相 关联的变形的应力，W及由所用材料的不同热膨胀系数产生的应力。此外，当安装具有紧图 公差和高宽比的光学元件（例如，反射镜）时，安装应力很容易超过可接受的水平，使光学 元件弯出预定系统所需的规格。
【发明内容】
[0003] 本公开设及具有集成弯曲件的整体式光学元件。
[0004] 本公开的各个方面总结如下。 阳〇化]一般情况下，在第一个方面，本公开的主题可W在包括整体式本体部分的光学元 件中实施，整体式本体部分具有内部本体部分、围绕内部本体部分至少部分延伸的外部本 体部分，W及将内部本体部分连接至外部本体部分的正好Ξ个弯曲较链。内部本体部分和 外部本体部分中的一个限定配置成反射、折射，或衍射光的光学活性的部分，而内部本体部 分和外部本体部分中的另一个限定安装部分。
[0006] 光学元件的实施方式可W包括W下特征和/或其它方面的特征中的一个或多个。 例如，在一些情况下，正好Ξ个弯曲较链使安装部分安装到另一部件，而不会降低光学活性 部分的光学性能。
[0007] 在一些实施方式中，内部本体部分是光学活性部分，并且光学活性部分是反射镜。
[0008] 在一些实施方式中，正好Ξ个弯曲较链中的每个相对于整体式本体部分的几何中 屯、基本上沿切线方向延伸。正好=个弯曲较链中的每个可W沿与切向方向约30度内的方 向延伸。
[0009] 在一些实施方式中，内部本体部分具有圆形的形状。在其它实施方式中，内部本体 部分具有非圆形的形状。
[0010] 在一些实施方式中，每个弯曲较链通过内部本体部分与外部本体部分之间的细长 间隙与相邻的弯曲较链分离。弯曲较链中的至少一个和至少一个细长间隙可W是弓形的形 状。细长间隙中的至少一个具有的弧长可W长于弯曲较链中的至少一个的弧长。每个细长 间隙可W从整体式本体部分的第一表面延伸至整体式本体部分的对置第二表面，从而穿过 整体式本体部分的厚度。每个细长间隙可W具有第一端部部分和对置第二端部部分，其中， 第一细长间隙的第一端部部分在径向方向上与相邻细长间隙的第二端部部分重叠。第一弯 曲较链可W位于第一细长间隙的第一端部部分与相邻细长间隙的第二端部部分之间。第一 弯曲较链的厚度可W小于内部本体部分的厚度和/或外部本体部分的厚度。第一弯曲较链 的顶面相对于内部本体部分和外部本体部分的顶面可W是凹进的，和/或第一弯曲较链的 底面相对于内部本体部分和外部本体部分的底面可W是凹进的。外部本体部分可W包括完 整地连接至第一弯曲较链的搁板部分。内部本体部分可W包括整体地连接至第一弯曲较链 的伸出部分。每个细长间隙的第二端部部分可W从细长缝隙的第一端部部分径向地偏移。
[0011] 在一些实施方式中，正好Ξ个弯曲较链中的每个相对于整体式本体部分的几何中 屯、基本上沿径向方向延伸。
[0012] 在一些实施方式中，至少一个弯曲较链具有的厚度小于整体式本体部分的厚度。
[0013] 在一些实施方式中，整体式本体部分的厚度从整体式本体部分的几何中屯、沿径向 方向减少或增加。
[0014] 在一些实施方式中，整体式本体部分由W下组成的组中选择的材料制成：玻璃、金 属、玻璃-陶瓷基质、陶瓷、石英、娃、错，W及被。
[0015] 在一些实施方式中，光学活性部分是透镜或反射镜。
[0016] 在一些实施方式中，光学元件还包括在整体式本体部分上的反射层。该反射层可 W包括多个层。
[0017] 在一些实施方式中，孔桐位于内部本体部分的中屯、处。
[0018] 在一些实施方式中，外部本体部分包括Ξ个分离部件，其中每个部件连接至相应 的弯曲较链。
[0019] 某些实施方式可W具有特定的优势。例如，光学元件的连接部分可W抑制源于外 部本体部分（由于安装光学元件）的应力行进至内部本体部分，其中，光被反射、折射，或衍 射。而且，由于整体式本体部分由特定的材料均匀地组成，因此在光学元件的内部本体部分 中引起的应力由于不同材料的不同的热膨胀系数之间的失配可W最小化。通过限制行进至 内部本体部分的应力，使光学元件的表面偏离理想距离的内部本体部分的变形和/或运动 可W减小。此外，由于整体式本体部分作为单一的连续部件，因此不需要组装本体部分。
[0020] 在所附附图W及下面的说明中详细的阐述了一个或多个实施方式。从说明、附图 W及权利要求中，其它特征和优点将是显而易见的。
【附图说明】
[0021] 图1A是示出具有集成的弯曲较链的应力减小光学元件的一示例的平面图的示意 图。
[0022] 图1B是示出在图1A中所示的光学元件的弯曲较链中的一个的顶面的特写图的示 意图。
[0023] 图1C是示出在图1A中所示的光学元件的剖面图的示意图。
[0024] 图2A是示出用于安装光学元件的安装基板的一示例的平面图的示意图。
[00巧]图2B是示出安装至安装基板的光学元件的平面图的示意图。
[0026] 图3是示出定向为径向配置的弯曲较链的轮廓的示意图。
[0027] 图4是示出布置为切向配置的弯曲较链的取向的示意图。
[0028] 图5A是示出具有集成的弯曲较链的应力减小光学元件的一示例的平面图的示意 图。
[0029] 图5B是示出在图5A中所示的光学元件的弯曲较链的特写图的示意图。
[0030] 图5C是示出图5A的截面A-A的透视图的示意图。
[0031] 图抓是示出图5A的光学元件的截面B-B的透视图的示意图。
[0032] 图6是示出具有集成的弯曲较链的应力减小光学元件的一示例的平面图的示意 图。
[0033] 图7是示出具有集成的弯曲较链的应力减小光学元件的平面图的示意图。
[0034] 图8是示出具有集成的弯曲较链的应力减小光学元件的平面图的示意图。
[0035] 图9是示出具有集成的弯曲较链的应力减小光学元件的平面图的示意图。
[0036] 图10是示出具有集成的弯曲较链的应力减小光学元件的平面图的示意图。
[0037] 图11是示出具有集成的弯曲较链的应力减小光学元件的平面图的示意图。
【具体实施方式】 阳03引图1A是示出具有集成弯曲件的应力减小光学元件100的一示例的平面图的示意 图。参照向叶面内和外延伸的Z方向示出笛卡尔坐标系统。Z方向还平行于元件100的光 轴延伸。光学元件100可W包括光学部件，例如，透镜（例如，高精度透镜）、反射镜、分束 器、光束组合器、偏光器、滤光器，或棱镜等。光学元件100包括本体部分102,其包括外部本 体部分104和内部本体部分106。通常，内部体部分106包括光学元件的光学活性部分。也 就是说，内部本体部分的全部或部分配置成在光学元件上折射、反射，或衍射入射光。举例 来说，在一些情况下，内部本体部分106是配置成反射入射光的镜面。在一些实施方式中， 内部主体部分106是透镜W折射入射光。内部本体部分106还可W包括孔桐120或者允许 入射光束穿过光学元件100的其它开口，在某些实施方式中，外部本体部分104限定用于将 光学元件100安装到诸如安装基板的单独部件的安装部分。
[0039] 如图1A所示，外部本体部分104包围内部本体部分106并且通过Ξ个连接部分/ 应力减小结构110联接到内部本体部分106。应力减少结构110直接集成在形成光学元件 100的本体的材料中。例如，构成光学元件100的本体部分102的材料可W被造型（例如， 通过机加工），W形成应力减小结构110,使得本体部分1〇2(包括外部本体部分104,内部本 体部分106,和应力减小结构110)是单一的连续部件，即，本体部分102是整体式的。例如， 本体部分102可W由诸如玻璃（例如，来自SchootAG的Zerodur'k'或者来自Corning的 ULE?玻璃）、陶瓷、金属、玻璃-陶瓷基质（例如，来自化ara公司的CLEA反CERAM? )、石英、娃、错、被等材料，或者适于用作光学元件的任何其它材料均匀地构成。
[0040]Ξ个应力减少结构110用于将内部本体部分106从源于外部本体部分104的应力 中分开。例如，当外部本体部分104固定至安装结构时，由于安装，源于外部本体部分104的 应力不会传递至内部本体部分106。可替代地，传递至内部本体部分106的应力被最小化。 因此，即使当安装时外部本体部分104变形，在内部本体部分106上的超过可接受水平的应 力可W被避免。因此，光学元件100可W直接固定至安装结构而不会使用于与入射光（诸 如用于反射、透射，或过滤）相互作用的元件100的部件变形。运对于具有差的高宽比的光 学元件，即，具有宽度或长度远大于厚度（例如，宽度或长度大约是厚度的5倍）的光学元 件是特别有用的。
[0041] 在一些实施例中，应力减少结构110被称为"弯曲件"或"弯曲较链。"为