专利名称：可调光学元件的径向调节装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光刻机曝光设备，尤其涉及一种可调光学元件的径向调节装置。
背景技术：
先进光刻机曝光设备中的投影光学系统需要越来越小的波相差和畸变，同时在这种投影光学系统的曝光设备中，需要实时并容易地对由各种环境及其它因素导致的相差和畸变的变化进行补偿。为了解决这一类问题，一般采用设置一个或几个镜片位置可调的方式进行补偿。曝光设备中可调镜片的实现方式很多，一种现有技术是专利US6574053B1中的弹性元件，该弹性元件虽然结构简单，但弹性特征加工困难；弹性区域刚度大，在调整过程中需要提供的径向力较大，即实际操作困难。另一种现有技术是专利CN1317725A披露的“曝光设备的光学元件保持装置”，该装置中采用压电元件组成的致动器驱动柔性四杆机构，四杆机构将致动器水平向的运动转换成活动透镜的光轴方向。该装置的优点是精度高，发热低，噪音小，但是柔性连杆机构机构复杂，加工制造难度，安装也有较大困难，再者压电元件价格昂贵，经济性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可调光学元件的径向调节装置，结构简单紧凑，加工和安装方便。为了达到上述的目的，本发明提供一种可调光学元件的径向调节装置，包括一可调镜组、至少一径向调节机构、一固定镜座、至少一电机组件、一弹性柱塞和一轴向支撑机构；所述轴向支撑机构，用于支撑所述可调镜组并保证所述可调镜组轴向位移不变；所述可调镜组，通过所述轴向支撑机构设置在所述固定镜座内；所述弹性柱塞固定设置在所述固定镜座内，该弹性柱塞的一端与所述可调镜组弹性连接；所述径向调节机构设置在所述固定镜座内，该径向调节机构与所述可调镜组径向移动连接；所述电机组件与所述径向调节机构连接，所述电机组件驱动所述径向调节机构运动，从而带动所述可调镜组径向移动， 所述弹性柱塞用于保持所述可调镜组在径向上的平衡。上述可调光学元件的径向调节装置，其中，还包括一上固定板和至少一径向位移传感器组件；所述上固定板固定设置在所述固定镜座的上端，所述固定镜座支撑着所述上固定板；所述径向位移传感器组件固定设置在所述上固定板上，该径向位移传感器组件用于检测所述径向调节机构和所述弹性柱塞在径向上的位移。上述可调光学元件的径向调节装置，其中，该装置设有2套径向调节机构，3组径向位移传感器组件和2组电机组件；所述2套径向调节机构在所述固定镜座的圆周方向上间隔120° ；所述弹性柱塞在所述固定镜座的圆周方向上与所述2套径向调节机构分别间隔120° ；所述3组径向位移传感器组件分别设置在与所述2套径向调节机构以及所述弹性柱塞相对的位置，所述3组径向位移传感器分别用于检测所述2套径向调节机构以及弹性柱塞在径向上的位移；所述2组电机组件分别与所述2套径向调节机构连接。上述可调光学元件的径向调节装置，其中，还包括一下固定板，所述下固定板固定设置在所述固定镜座的下端，所述下固定板支撑着所述固定镜座；所述电机组件设置在所述下固定板上。上述可调光学元件的径向调节装置，其中，所述可调镜组包括可调镜座和可调镜片；所述可调镜片固定设置在所述可调镜座内，所述可调镜片保持相对所述可调镜座静止。上述可调光学元件的径向调节装置，其中，所述径向调节机构包括顶杆、弹簧、顶出块、两个弹簧片、保持套和滑轮；所述顶出块的一外侧壁为圆弧面，该圆弧面与所述可调镜座的外侧壁相抵接；所述滑轮设置在所述顶杆的顶端；所述顶杆的底端与所述电机组件连接；所述顶出块设有一通孔，该通孔有一个侧面为斜面，所述斜面与所述滑轮的外表面相抵接；所述保持套套在所述顶杆上，该保持套与所述固定镜座固定连接，使所述顶杆沿所述顶杆的轴线方向移动；所述弹簧设置在所述顶杆和所述固定镜座之间，该弹簧用于顶杆的预紧和复位；所述两个弹簧片的一端分别设置在所述顶出块的通孔的两侧，该两个弹簧片的另一端分别固定在所述保持套的两侧面上，该两个弹簧片用于所述顶出块的复位；所述电机组件驱动所述顶杆沿该顶杆的轴线方向移动，带动所述滑轮沿所述顶杆的轴线方向移动，从而推动所述可调镜座在径向上移动。上述可调光学元件的径向调节装置，其中，所述径向调节机构还包括轴承支座和轴承销钉；所述轴承支座与所述顶杆的顶端相连接，所述轴承支座通过所述轴承销钉固定支撑所述滑轮。上述可调光学元件的径向调节装置，其中，所述滑轮分内圈和外圈，所述外圈能相对所述内圈转动，所述内圈与所述轴承销钉紧配合，并保持相对静止，该内圈通过所述轴承销钉固定连接在所述轴承支座上，所述外圈在所述轴承支座上能且仅能绕所述内圈做旋转运动。上述可调光学元件的径向调节装置，其中，所述顶杆的中间段呈圆柱形，该顶杆的底端为一轴肩，所述轴肩的直径略大于所述顶杆的中间段圆柱的直径，该顶杆的顶端设有一连接螺孔；所述轴承支座的底端设有一连接螺钉，该连接螺钉与所述顶杆顶端的连接螺孔相匹配；通过所述顶杆顶端的连接螺孔以及所述轴承支座底端的连接螺钉实现所述顶杆与所述轴承的连接。上述可调光学元件的径向调节装置，其中，所述通孔的斜侧面与竖直方向的夹角 θ越大，所述顶杆带动所述滑轮在轴向上的位移所对应的所述顶出块在径向上的相对位移就越大O上述可调光学元件的径向调节装置，其中，所述保持套包括矩形保护套和设置在矩形保护套上的圆柱形保护套，所述圆柱形保护套的外直径小于所述矩形保护套的上表面的对角线，所述保持套设有一孔，该孔贯通所述矩形保护套和所述圆柱形保护套的中央，所述保持套通过该孔套在所述顶杆上。上述可调光学元件的径向调节装置，其中，电机组件包括电机、电机锁紧螺母、电机固定板和螺钉；所述电机的顶尖与所述径向调节机构的顶杆连接，该电机的顶尖在所述电机的驱动下能伸缩，从而带动所述顶杆沿轴向移动；所述电机锁紧螺母将所述电机锁紧在所述电机固定板上；所述螺钉将所述电机组件固定在所述下固定板上。
上述可调光学元件的径向调节装置，其中，所述径向调节机构包括连杆、保持套、 偏心轴承和锁紧螺钉；所述偏心轴承通过所述锁紧螺钉与所述连杆的上端连接；所述连杆的下端与所述电机组件转动连接；所述保持套套在所述连杆上，该保持套与所述固定镜座固定连接，使所述连杆沿所述连杆的轴线转动；所述电机组件驱动所述连杆沿该连杆的轴线转动，带动所述偏心轴承转动，从而推动所述可调镜座在径向上移动。上述可调光学元件的径向调节装置，其中，所述偏心轴承由偏心轴承内圈和偏心轴承外圈组成；所述偏心轴承内圈相对所述连杆保持静止，所述偏心轴承外圈能相对所述偏心轴承内圈转动。上述可调光学元件的径向调节装置，其中，所述连杆呈圆柱形，该连杆的下端设有一螺纹链接头，该连杆的上端设有一 D形连接头，所述D形连接头设有一连接螺孔；所述连杆的D形连接头的连接螺孔与所述锁紧螺钉相匹配；上述可调光学元件的径向调节装置，其中，电机组件包括电机、电机锁紧螺母、电机固定板和螺钉；所述电机的上端设有螺纹连接孔，该螺纹连接孔与所述连杆下端的螺纹链接头相匹配，通过该螺纹连接孔实现所述电机与所述连杆的连接。所述电机锁紧螺母将所述电机锁紧在所述电机固定板上；所述螺钉将所述电机组件固定在所述下固定板上。上述可调光学元件的径向调节装置，其中，所述径向调节机构还包括压紧垫片，该压紧垫片用于所述锁紧螺钉与所述偏心轴承紧密连接，该压紧垫片锁紧在所述偏心轴承上。上述可调光学元件的径向调节装置，其中，所述轴向支撑机构由3根挠性柱组成； 该挠性柱的一端固定在所述可调镜座上，该挠性柱的另一端固定在所述固定镜座上。本发明可调光学元件的径向调节装置将可调镜组、径向调节机构、弹性柱塞和轴向支撑机构设置在固定镜座上，结构简单紧凑，各元件加工、安装都很方便；径向位移传感器组件实时检测径向调节机构和弹性柱塞在径向方向上的位移，定位精确，稳定可靠；采用电机组件驱动径向调节机构，顶出块的外侧壁与可调镜组的外侧壁相抵接、偏心轴的外侧壁与可调镜组的外侧壁相抵接，使该装置操作方便，运行平稳，在调整过程中具有无摩擦、 无润滑和低滞后性的特点；在调整过程中，保持套保证径向调节机构在径向上不位移，轴向支撑机构保证可调镜组在轴向上的相对位置不变，固定板和下固板与所述固定镜座连接起来之后，它们之间的相对位置保持不变，使该装置重复性和线性度极好；采用电机组件驱动径向调节机构，利用顶出块推动可调镜组径向位移或者利用偏心轴推动可调镜组径向位移，灵敏度高。
本发明的可调光学元件的径向调节装置由以下的实施例及附图给出。图1是本发明可调光学元件的径向调节装置实施例一的分解视图；图2是本发明可调光学元件的径向调节装置实施例一的俯视图；图3是本发明可调光学元件的径向调节装置实施例一的左视图；图4是沿图2A-A的剖视图；图5是本发明实施例一中径向调节机构的示意图；图6是本发明实施例一中弹簧的示意图7是本发明实施例一中顶出块的示意图；图8是本发明实施例一中保持套的结构示意图；图9是本发明实施例一中电机组件的结构示意图；图10是沿图2B-B的剖视图；图11是本发明可调光学元件的径向调节装置实施例二的分解视图；图12是沿图12A-A的剖视图；图13是本发明实施例二中径向调节机构的分解视图；图14是本发明实施例二中连杆的示意图；图15是本发明实施例二中偏心轴承内圈的俯视图；图16是本发明实施例二中径向调节机构的示意图；图17是本发明实施例二中电机组件的结构示意图。
具体实施例方式以下将结合图1 图17对本发明的可调光学元件的径向调节装置作进一步的详细描述。本发明的可调光学元件的径向调节装置包括一可调镜组、至少一径向调节机构、 一固定镜座、至少一电机组件、一弹性柱塞和一轴向支撑机构；所述轴向支撑机构，用于支撑所述可调镜组并保证所述可调镜组轴向位移不变；所述可调镜组，通过所述轴向支撑机构设置在所述固定镜座内；所述弹性柱塞固定设置在所述固定镜座内，该弹性柱塞的一端与所述可调镜组弹性连接；所述径向调节机构设置在所述固定镜座内，该径向调节机构与所述可调镜组径向移动连接；所述电机组件与所述径向调节机构连接；所述电机组件驱动所述径向调节机构运动，从而带动所述可调镜组径向移动，所述弹性柱塞用于保持所述可调镜组在径向上的平衡。实施例一参见图1，本发明可调光学元件的径向调节装置包括上固定板1、可调镜组2、径向调节机构3、固定镜座4、下固定板5、电机组件6、弹性柱塞7、轴向支撑机构8和径向位移传感器组件9。参见图2和图3，本实施例中，本发明可调光学元件的径向调节装置设有两套径向调节机构3a和北，2组电机固定组件16a和16b，3组径向位移传感器组件9a、9b和9c，其余元件(上固定板1、可调镜组2、固定镜座4、下固定板5、弹性柱塞7和轴向支撑机构8) 各1套。参见图2，所述2套径向调节机构3a和北在圆周方向上间隔120° ；所述弹性柱塞7在圆周方向上与所述2套径向调节机构3a和北分别间隔120° ；所述3组径向位移传感器组件9a、9b和9c沿圆周方向呈120°均勻分布，且该3组径向位移传感器组件9a、 9b和9c分别设置在与所述2套径向调节机构3a、3b以及所述弹性柱塞7相对的位置，即第一组径向位移传感器组件9a与第一套径向调节机构3a间隔180°，第二组径向位移传感器组件9b与第二套径向调节机构北间隔180°，第三组径向位移传感器组件9c与所述弹性柱塞7间隔180°，所述3组径向位移传感器组件9a、9b和9c分别用于检测所述2套径向调节机构3a和北以及弹性柱塞7在径向上的位移。本发明可调光学元件的径向调节装置主要是为了调整所述可调镜组2相对于所述固定镜座4的位置。参见图1，所述上固定板1用于固定径向位移传感器组件9。参见图4，所述可调镜组2包括可调镜座IOa和可调镜片IOb ；所述可调镜片IOb 固定设置在所述可调镜座IOa内，实际调节过程中，所述可调镜座IOa和所述可调镜片IOb 的相对位置保持不变，微量调节所述可调镜片IOb的目的是通过调节所述可调镜座IOa来实现的。所述径向调节机构3是本发明可调光学元件的径向调节装置的主要执行机构，所述可调镜组2的径向调节就是通过该径向调节机构3实现的。所述径向调节机构3包括顶杆11a、弹簧12a、顶出块13a、两个弹簧片14al和 14a2、保持套15a、螺钉22、轴承滑轮23a、轴承支座Ma、轴承销钉2 和连接螺钉^a。所述顶杆Ila的中间段呈圆柱形，该顶杆Ila的底端为一轴肩，所述轴肩的直径略大于所述顶杆Ila的中间段圆柱的直径，该顶杆Ila的顶端设有一连接螺孔。 参见图5，所述连接螺钉26a设置在所述轴承支座2 的底端，所述轴承支座2 通过所述连接螺钉26a与所述顶杆Ila相连接，所述轴承支座2 通过所述轴承销钉2 固定支撑所述轴承滑轮23a。所述轴承滑轮23a分内圈和外圈，所述外圈可相对所述内圈转动，所述内圈与所述轴承销钉2 紧配合，并保持相对静止，该内圈通过所述轴承销钉2 固定连接在所述轴承支座2 上，所述外圈在所述轴承支座2 上可且仅可绕所述内圈做旋转运动。参见图6，所述弹簧12a设置在所述顶杆Ila和所述固定镜座4之间，该弹簧1 用于顶杆Ila的预紧和复位。参见图5，所述顶出块13a的一外侧壁设计为圆弧面，该圆弧面与所述可调镜座 IOa的外侧壁相抵接。所述顶出块13a设有一通孔，该通孔近似为一矩形通孔。所述通孔有三个侧面是同时垂直于该通孔的上表面和下表面的，该通孔还有一个侧面为斜面，所述通孔的斜侧面与所述轴承滑轮23a的外表面相抵接，当所述顶杆Ila带动所述轴承滑轮23a在轴向上移动时，该轴承滑轮23a将推动所述顶出块13a沿径向移动。参见图7，所述通孔的斜侧面与竖直方向的夹角θ可根据需要加工，该夹角θ能够影响到所述顶杆Ila带动所述轴承滑轮23a在轴向上的位移与所述顶出块13a在径向上的相对位移的比例，该夹角θ越大，所述顶杆Ila带动所述轴承滑轮23a在轴向上的位移所对应的所述顶出块13a在径向上的相对位移就越大。所述顶出块13a设有两个狭槽，所述两个狭槽分设在所述通孔的两侧，所述两个狭槽用于放置所述两个弹簧片14al和14a2。参见图8，所述保持套1 包括矩形保护套和设置在矩形保护套上的圆柱形保护套，所述圆柱形保护套的外直径小于所述矩形保护套的上表面的对角线，所述保持套1 设有一孔，该孔贯通所述矩形保护套和所述圆柱形保护套的中央，所述保持套1 通过该孔套在所述顶杆Ila上。参见图5，所述保持套15a的矩形保护套通过所述螺钉22固定在所述固定镜座4 上，使所述保持套1 在调整过程中保持与所述固定镜座4相对静止，从而保证了调整过程中所述顶杆Ila仅沿其轴线方向移动，在径向方向上不发生位移。所述两个弹簧片14al和14a2的一端分别设置在所述顶出决13a的两个狭槽内， 所述两个弹簧片14al和14a2的另一端分别固定在所述保持套1 的矩形保护套的两侧面上，该两个弹簧片14al和14a2用于所述顶出块13a的复位。在装配所述径向调节机构3时，所述弹簧片14al与所述保持套1 的圆柱形保护套的外壁之间的间距Bi，以及所述弹簧片14a2与所述保持套15a的圆柱形保护套的外壁之间的间距B2需要合理预留尺寸，以免所述径向调节机构3在调节过程中零件发生相互干扰。参见图4，所述固定镜座4用于连接所述上固定板1和所述下固定板5，所述固定镜座4呈环形，所述可调镜组2通过所述轴向支撑机构8设置在所述固定镜座4的环内，所述径向调节机构3和所述弹性柱塞7均设置在所述固定镜座4内。所述下固定板5用于连接和支撑所述固定镜座4。所述电机组件6设置在所述下固定板5上。参见图9，所述电机组件6包括电机16a、电机锁紧螺母19a、电机固定板20a和四个螺钉Ola、21b、21c、21d)；所述电机组件6是所述径向调节机构3的动力源，动力由所述电机16a提供。所述电机16a的顶尖与所述径向调节机构3的顶杆Ila连接，通过该电机16a的顶尖，所述电机16a将动力传递到所述顶杆Ila ；所述电机16a的顶尖能够在所述电机16a 的驱动下伸缩，带动所述顶杆Ila沿轴向移动，所述电机16a停下来后能够保持该顶尖在所述电机16a的轴向上自锁；所述电机锁紧螺母19a将所述电机16a锁紧在所述电机固定板 20a上；所述四个螺钉(21a、21b、21c、21d)将所述电机组件6固定在所述下固定板5上。参见图10，所述弹性柱塞7的一端可收缩或顶出，该端顶紧所述可调镜组2的可调镜座10a，在调整所述可调镜组2的过程中，所述弹性柱塞7保持可调镜组2在径向上的平参见图1和图4，所述轴向支撑机构8由3根挠性柱8a组成；该挠性柱8a的一端固定在所述可调镜座IOa上，该挠性柱8a的另一端固定在所述固定镜座4上；所述轴向支撑机构8用来支撑所述可调镜组2，该轴向支撑机构8属于挠性机构，可以保证所述可调镜组2在径向调节过程中轴向位移不变。参见图4，所述径向位移传感器组件9包括传感器固定板17a、径向位移传感器18a 和固定螺钉。所述传感器固定板17a用于固定所述径向位移传感器18a，所述固定螺钉将所述径向位移传感器组件9固定在所述上固定板1上。所述径向位移传感器组件9用于调整所述可调镜组2径向移动的过程中探测该可调镜组2的径向位移。本发明可调光学元件的径向调节装置结构简单紧凑，各元件加工都很方便。本实施例可调光学元件的径向调节装置的安装方法如下通过所述轴向支撑机构 8将所述可调镜组2安装到所述固定镜座4 ；安装所述径向调节机构3时，先安装所述顶出块13a，使所述顶出块13a的圆弧面与所述可调镜座IOa的外侧壁相抵接，再将所述顶杆Ila连同所述轴承滑轮23a和所述弹簧1 一起装到所述固定镜座4的孔中；然后，将所述弹性柱塞7插入所述固定镜座4内；接下来将所述电机组件6安装固定在所述下固定板5 上，之后，将所述上固定板1和所述固定镜座4固定连接起来，安装所述上固板1和所述固定镜座4时，所述电机16a的顶尖顶在所述顶杆Ila的底端，最后，将安装有所述径向位移传感器组件9的上固板1与所述固定镜座4固定连接起来。本发明可调光学元件的径向调节装置安装起来非常方便。本实施例可调光学元件的径向调节装置的工作原理是该可调光学元件的径向调节装置处于初始状态时，所述两个弹簧片14al和1461 处于自然状态(没有产生形变，即不弯曲)，驱动所述电机16a，所述电机16a的顶尖向上运动，所述顶杆Ila在所述电机16a的作用下压缩所述弹簧12a向上运动，由于所述保持套 15a是在所述固定镜座4上固定着的，所述顶杆1 Ia就在所述保持套1 的约束下沿所述顶杆Ila的轴线向上运动，运动过程中所述顶杆Ila带动所述轴承滑轮23a沿与所述轴承滑轮23a相抵接的所述顶出块13a的斜面滚动，这样所述顶出块13a就带动所述弹簧片14al 和14a2 —起沿径向方向移动，结果就使得所述可调镜组2在所述顶出块13a的作用力下沿径向移动。当所述驱动电机16a使所述驱动电机16a的顶尖向上运动时，所述可调镜组2沿径向向偏离所述顶出块13a的方向移动，此时，所述弹性柱塞7的顶尖受压迫收缩；反之，当所述驱动电机16a使所述驱动电机16a的顶尖向下运动时，所述顶出块13a在弹簧片14al 和14a2的弹性回复力下回弹，所述可调镜组2在所述弹性柱塞7的回弹作用下沿径向向靠近所述顶出块13a的方向上移动，此时，所述弹性柱塞7的顶尖伸出，等所述顶出块13a再次回到其斜面与所述轴承滑轮2 相抵接时，所述可调镜组2再次在径向上恢复平衡。本发明可调光学元件的径向调节装置操作方便，运行平稳，具有无摩擦、无润滑和低滞后性的特点。在调整过程中，所述径向调节机构3a只有其顶出块13a可以在所述轴承滑轮23a 的推动下沿径向移动，所述弹性柱塞7只有其顶尖可以沿径向自由伸缩，所述上固定板1和所述下固板5与所述固定镜座4连接起来之后，它们之间的相对位置是保持不变的，所述轴向支撑机构8能够保证所述可调镜组2在轴向上的相对位置不变。在调整过程中，所述3组径向位移传感器组件9a、9b和9c，分别用来检测所述径向调节机构3a和北以及所述弹性柱塞7在径向方向上的位移，这样可以对所述可调镜组 2在径向上的位置进行实时检测。本发明可调光学元件的径向调节装置可以在光学元件的工作过程中，根据需要实时对光学元件进行期望的微量径向调节，也就能够对由各种环境及其它因素造成的相差和畸变进行及时有效地补偿。本发明可调光学元件的径向调节装置定位精度高，稳定可靠，运动精度可达 0. 1 μ m以下，调节行程可达0. 05mm。本发明可调光学元件的径向调节装置灵敏性高，重复性和线性度极好。实施例二参见图11，实施例二与实施例一的区别在于，径向调节机构103的结构和电机组件106的结构。参见图12和图13，所述径向调节机构包括连杆111a、保持套15a、螺钉22、偏心轴承内圈127a、偏心轴承外圈U8a、压紧垫片129a和锁紧螺钉130a。所述连杆Illa呈圆柱形，该连杆Illa的下端设有一螺纹连接头，该连杆Illa的上端设有一 D形连接头，所述D形连接头设有一连接螺孔，如图14所示。偏心轴承由所述偏心轴承内圈127a和所述偏心轴承外圈128a组成，所述偏心轴承外圈128a可相对所述偏心轴承内圈127a转动，所述偏心轴承内圈127a设有一 D形孔，如图15所示，该D形孔与所述连杆Illa的D形接头配合连接，用来传递转矩，所述连杆Illa 转动时，所述偏心轴承内圈127a相对所述连杆Illa静止。所述偏心轴承外圈128a为一圆环形，所述偏心轴承内圈127a嵌在该偏心轴承外圈128a的环内，所述偏心轴承外圈128a 可相对所述偏心轴承内圈127a转动。所述锁紧螺钉130a与所述连杆Illa的D形连接头的连接螺孔相匹配，所述锁紧螺钉130a穿过所述压紧垫片129a和所述偏心轴承内圈127a的D形孔，实现所述偏心轴承与所述连杆Illa的连接。实施例二中的保持套的结构与实施例一中的保持套的结构相同，在此不再赘述。 所述保持套1 套在所述连杆Illa上。参见图16，所述保持套1 的矩形保护套通过所述螺钉22固定在所述固定镜座4 上，使所述保持套1 在调整过程中保持与所述固定镜座4相对静止，从而保证了调整过程中所述所述连杆Illa仅沿所述连接杆Illa的轴线转动，在径向方向上不发生位移。参见图17，所述电机组件包括电机116a、电机锁紧螺母19a、电机固定板20a和四个螺钉 21 (21a,21b,21c,21d)。所述电机116a的上端设有螺纹连接孔，该螺纹连接孔与所述连杆Illa下端的螺纹链接头相匹配，通过该螺纹连接孔实现所述电机116a与所述连杆Illa的连接。与实施例一不同的是，所述电机116a带动所述连接杆Illa沿所述连接杆Illa的轴线转动(实施例一中，电机带动顶杆沿顶杆的轴线移动)，所述电机116a停下来后能够保持旋转方向上的自锁；所述电机锁紧螺母19a将所述电机116a锁紧在所述电机固定板20a 上；所述四个螺钉(21a、21b、21c、21d)将所述电机组件固定在所述下固定板5上。本实施例可调光学元件的径向调节装置的安装方法如下通过所述轴向支撑机构 8将所述可调镜组2安装到所述固定镜座4 ；安装所述径向调节机构时，所述偏心轴承外圈 128a的外侧壁与所述可调镜座IOa的外侧壁相抵接；然后，将所述弹性柱塞7插入所述固定镜座4内；接下来将所述电机组件安装固定在所述下固板5上，之后，将所述上固板1和所述固定镜座4固定连接起来，安装所述上固板1和所述固定镜座4时，所述电机116a的螺纹连接孔与所述连接杆Illa下端的螺纹链接头连接，最后，将安装有所述径向位移传感器组件9的上固板1与所述固定镜座4固定连接起来。本实施例可调光学元件的径向调节装置的工作原理是驱动所述电机116a，所述电机116a带动所述连杆11 Ia转动，所述连杆Illa带动所述偏心轴承内圈12 旋转，所述偏心轴承内圈12 在所述偏心轴承外圈12 内转动的同时，所述偏心轴承外圈12 在径向上也有位移变化，当所述偏心轴承内圈12 远离转轴的一半转向所述可调镜组2 —边时，所述偏心轴承外圈12 就在所述偏心轴承内圈12 的带动下在径向上向所述可调镜组2 —边运动，同时，所述偏心轴承外圈12 的外侧壁在所述可调镜组2的外侧壁上滚动，结果使得所述可调镜组2在径向上向远离所述偏心轴承的方向移动。
权利要求
1.一种可调光学元件的径向调节装置，其特征在于，包括一可调镜组、至少一径向调节机构、一固定镜座、至少一电机组件、一弹性柱塞和一轴向支撑机构；所述轴向支撑机构，用于支撑所述可调镜组并保证所述可调镜组轴向位移不变； 所述可调镜组，通过所述轴向支撑机构设置在所述固定镜座内； 所述弹性柱塞固定设置在所述固定镜座内，该弹性柱塞的一端与所述可调镜组弹性连接；所述径向调节机构设置在所述固定镜座内，该径向调节机构与所述可调镜组径向移动连接；所述电机组件与所述径向调节机构连接，所述电机组件驱动所述径向调节机构运动， 从而带动所述可调镜组径向移动，所述弹性柱塞用于保持所述可调镜组在径向上的平衡。
2.如权利要求1所述的可调光学元件的径向调节装置，其特征在于，还包括一上固定板和至少一径向位移传感器组件；所述上固定板固定设置在所述固定镜座的上端，所述固定镜座支撑着所述上固定板；所述径向位移传感器组件固定设置在所述上固定板上，该径向位移传感器组件用于检测所述径向调节机构和所述弹性柱塞在径向上的位移。
3.如权利要求2所述的可调光学元件的径向调节装置，其特征在于，设有2套径向调节机构，3组径向位移传感器组件和2组电机组件；所述2套径向调节机构在所述固定镜座的圆周方向上间隔120° ； 所述弹性柱塞在所述固定镜座的圆周方向上与所述2套径向调节机构分别间隔 120° ；所述3组径向位移传感器组件分别设置在与所述2套径向调节机构以及所述弹性柱塞相对的位置，所述3组径向位移传感器分别用于检测所述2套径向调节机构以及弹性柱塞在径向上的位移；所述2组电机组件分别与所述2套径向调节机构连接。
4.如权利要求1、2或3所述的可调光学元件的径向调节装置，其特征在于，还包括一下固定板，所述下固定板固定设置在所述固定镜座的下端，所述下固定板支撑着所述固定镜座；所述电机组件设置在所述下固定板上。
5.如权利要求1、2或3所述的可调光学元件的径向调节装置，其特征在于，所述可调镜组包括可调镜座和可调镜片；所述可调镜片固定设置在所述可调镜座内，所述可调镜片保持相对所述可调镜座静止。
6.如权利要求1、2或3所述的可调光学元件的径向调节装置，其特征在于，所述径向调节机构包括顶杆、弹簧、顶出块、两个弹簧片、保持套和滑轮；所述顶出块的一外侧壁为圆弧面，该圆弧面与所述可调镜座的外侧壁相抵接； 所述滑轮设置在所述顶杆的顶端； 所述顶杆的底端与所述电机组件连接；所述顶出块设有一通孔，该通孔有一个侧面为斜面，所述斜面与所述滑轮的外表面相抵接；所述保持套套在所述顶杆上，该保持套与所述固定镜座固定连接，使所述顶杆沿所述顶杆的轴线方向移动；所述弹簧设置在所述顶杆和所述固定镜座之间，该弹簧用于顶杆的预紧和复位；所述两个弹簧片的一端分别设置在所述顶出块的通孔的两侧，该两个弹簧片的另一端分别固定在所述保持套的两侧面上，该两个弹簧片用于所述顶出块的复位；所述电机组件驱动所述顶杆沿该顶杆的轴线方向移动，带动所述滑轮沿所述顶杆的轴线方向移动，从而推动所述可调镜座在径向上移动。
7.如权利要求6所述的可调光学元件的径向调节装置，其特征在于，所述径向调节机构还包括轴承支座和轴承销钉；所述轴承支座与所述顶杆的顶端相连接，所述轴承支座通过所述轴承销钉固定支撑所述滑轮。
8.如权利要求7所述的可调光学元件的径向调节装置，其特征在于，所述滑轮分内圈和外圈，所述外圈能相对所述内圈转动，所述内圈与所述轴承销钉紧配合，并保持相对静止，该内圈通过所述轴承销钉固定连接在所述轴承支座上，所述外圈在所述轴承支座上能且仅能绕所述内圈做旋转运动。
9.如权利要求6所述的可调光学元件的径向调节装置，其特征在于，所述顶杆的中间段呈圆柱形，该顶杆的底端为一轴肩，所述轴肩的直径略大于所述顶杆的中间段圆柱的直径，该顶杆的顶端设有一连接螺孔；所述轴承支座的底端设有一连接螺钉，该连接螺钉与所述顶杆顶端的连接螺孔相匹配；通过所述顶杆顶端的连接螺孔以及所述轴承支座底端的连接螺钉实现所述顶杆与所述轴承的连接。
10.如权利要求6所述的可调光学元件的径向调节装置，其特征在于，所述通孔的斜侧面与竖直方向的夹角θ越大，所述顶杆带动所述滑轮在轴向上的位移所对应的所述顶出块在径向上的相对位移就越大。
11.如权利要求6所述的可调光学元件的径向调节装置，其特征在于，所述保持套包括矩形保护套和设置在矩形保护套上的圆柱形保护套，所述圆柱形保护套的外直径小于所述矩形保护套的上表面的对角线，所述保持套设有一孔，该孔贯通所述矩形保护套和所述圆柱形保护套的中央，所述保持套通过该孔套在所述顶杆上。
12.如权利要求6所述的可调光学元件的径向调节装置，其特征在于，电机组件包括电机、电机锁紧螺母、电机固定板和螺钉；所述电机的顶尖与所述径向调节机构的顶杆连接，该电机的顶尖在所述电机的驱动下能伸缩，从而带动所述顶杆沿轴向移动；所述电机锁紧螺母将所述电机锁紧在所述电机固定板上；所述螺钉将所述电机组件固定在所述下固定板上。
13.如权利要求1、2或3所述的可调光学元件的径向调节装置，其特征在于，所述径向调节机构包括连杆、保持套、偏心轴承和锁紧螺钉；所述偏心轴承通过所述锁紧螺钉与所述连杆的上端连接；所述连杆的下端与所述电机组件转动连接；所述保持套套在所述连杆上，该保持套与所述固定镜座固定连接，使所述连杆沿所述连杆的轴线转动；所述电机组件驱动所述连杆沿该连杆的轴线转动，带动所述偏心轴承转动，从而推动所述可调镜座在径向上移动。
14.如权利要求13所述的可调光学元件的径向调节装置，其特征在于，所述偏心轴承由偏心轴承内圈和偏心轴承外圈组成；所述偏心轴承内圈相对所述连杆保持静止，所述偏心轴承外圈能相对所述偏心轴承内圈转动。
15.如权利要求13所述的可调光学元件的径向调节装置，其特征在于，所述连杆呈圆柱形，该连杆的下端设有一螺纹链接头，该连杆的上端设有一 D形连接头，所述D形连接头设有一连接螺孔；所述连杆的D形连接头的连接螺孔与所述锁紧螺钉相匹配。
16.如权利要求15所述的可调光学元件的径向调节装置，其特征在于，电机组件包括电机、电机锁紧螺母、电机固定板和螺钉；所述电机的上端设有螺纹连接孔，该螺纹连接孔与所述连杆下端的螺纹链接头相匹配，通过该螺纹连接孔实现所述电机与所述连杆的连接；所述电机锁紧螺母将所述电机锁紧在所述电机固定板上；所述螺钉将所述电机组件固定在所述下固定板上。
17.如权利要求13所述的可调光学元件的径向调节装置，其特征在于，所述径向调节机构还包括压紧垫片，该压紧垫片用于所述锁紧螺钉与所述偏心轴承紧密连接，该压紧垫片锁紧在所述偏心轴承上。
18.如权利要求1所述的可调光学元件的径向调节装置，其特征在于，所述轴向支撑机构由1、2或3根挠性柱组成；该挠性柱的一端固定在所述可调镜座上，该挠性柱的另一端固定在所述固定镜座上。
全文摘要
本发明的可调光学元件的径向调节装置包括一可调镜组、至少一径向调节机构、一固定镜座、至少一电机组件、一弹性柱塞和一轴向支撑机构；所述可调镜组通过所述轴向支撑机构设置在所述固定镜座内，所述轴向支撑机构用于支撑所述可调镜组并保证所述可调镜组轴向位移不变；所述弹性柱塞固定设置在所述固定镜座内，该弹性柱塞的一端与所述可调镜组弹性连接；所述径向调节机构设置在所述固定镜座内，该径向调节机构与所述可调镜组径向移动连接；所述电机组件与所述径向调节机构连接；所述电机组件驱动所述径向调节机构运动，从而带动所述可调镜组径向移动，所述弹性柱塞用于保持所述可调镜组在径向上的平衡。
文档编号G02B7/02GK102375200SQ20101025622
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月18日 优先权日2010年8月18日
发明者崔建波, 王洪尊, 谭长永 申请人:上海微电子装备有限公司