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1、10申请公布号CN104081243A43申请公布日20141001CN104081243A21申请号201380007010122申请日20130118102012100784520120131DEG02B7/00200601G02B7/0220060171申请人业纳光学系统有限公司地址德国耶拿市07745高茨维策大街25号72发明人卢茨赖克曼斯特凡弗兰兹马克伯恩沙伊恩马蒂亚斯贝宁74专利代理机构上海智信专利代理有限公司31002代理人邓琪54发明名称用于两个光学部件的独立可调的底座组件57摘要本发明涉及一种带有两个单件式底座的底座组件，在这些底座中安装有光学部件13，23，这些光学部件可以。
2、相对彼此平移和旋转式地进行调节。这些调节运动可以不互相影响地进行，其中一个底座形成为旋转底座1并且另一个形成为平移底座2，这些底座在所设置的调节区域之内基本上仅允许平移式运动或仅允许旋转式运动。30优先权数据85PCT国际申请进入国家阶段日2014072886PCT国际申请的申请数据PCT/DE2013/1000172013011887PCT国际申请的公布数据WO2013/113309DE2013080851INTCL权利要求书2页说明书7页附图4页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书7页附图4页10申请公布号CN104081243ACN104081243A1/。
3、2页21用于将两个光学部件相对彼此进行调节的独立可调的底座组件，该底座组件带有一个旋转底座1和一个平移底座2，其中A该旋转底座1和该平移底座2分别由一个外部的底座框架11，21和一个内部的底座框架12，22组成，这些框架分别单件式地通过设置在一个垂直于一条旋转轴线4的平面中的可操纵的固体接头14，24和至少两个强制导向的固体接头15，25而彼此相连，为了操纵该可操纵的固体接头14，15存在多个致动元件3并且在这些内部的底座框架12，22中分别固定有一个光学部件13，23，B该旋转底座1具有这些可操纵的固体接头中的正好一个固体接头14，这些致动元件3之一作用在这个可操纵的固体接头上，该旋转底座的。
4、这些强制导向的固体接头15在朝向该旋转底座1的中心的方向上实施为刚性的并且该旋转底座的这个可操纵的固体接头14和这些强制导向的固体接头15相对彼此设置为，使得在通过这个致动元件3引入一个致动行程时，进行了其内部的底座框架12相对于其外部的底座框架11围绕该旋转轴线4转过一个调节角度的旋转，C该平移底座2具有这些可操纵的固体接头中的正好两个接头24，这些致动元件3之一相应地作用在这两个可操纵的固体接头上，该平移底座的这些强制导向的固体接头25在与朝向该平移底座2的中心的方向垂直的方向上实施为刚性的并且该平移底座的这两个可操纵的固体接头24和这些强制导向的固体接头25相对彼此设置为，使得在通过其两。
5、个致动元件3中的一个第一致动元件向其可操纵的固体接头24中的一个接头上引入一个致动行程时，进行了其内部的底座框架22相对于其外部的底座框架21在X方向上经过一个调节行程的平移，并且在通过其两个致动元件3中的一个第二致动元件向其可操纵的固体接头24中的另一个接头上引入一个致动行程时，进行了其内部的底座框架22相对于其外部的底座框架21在Y方向上经过一个调节行程的平移，并且该X方向和Y方向彼此正交并且正交于光轴4并且D该旋转底座的外部的底座框架12和该平移底座的外部的底座框架21处于相对彼此可调节的且可固定的相互关系中。2根据权利要求1所述的底座组件，其特征在于，这些可操纵的固体接头14，24形成。
6、为，使其在传动技术的角度看，相应地形成一个在该外部的底座框架11，21中可旋转地支撑的杠杆，该杠杆具有一个第一自由端和一个第二端，该致动元件3作用在该第一自由端处，该第二端与一个偶联器的一个末端相连接，该偶联器的另一个末端与该内部的底座框架12，22相连。3根据权利要求2所述的底座组件，其特征在于，该旋转底座1具有至少两个强制导向的固体接头15，这些强制导向的固体接头实施为直的偶联器并且相对彼此设置为，使得其假想的延长线在该旋转底座1的中心相交。4根据权利要求2所述的底座组件，其特征在于，该旋转底座的可操纵的固体接头14将该外部的底座框架11与该内部的底座框架12相连接，从而使其偶联器被设置在。
7、一个与旋转中心相切的方向中。5根据权利要求2所述的底座组件，其特征在于，该平移底座的这些可操纵的固体接头24相对彼此被设置为，使得其偶联器的延长权利要求书CN104081243A2/2页3线以90的角度相交。6根据权利要求2所述的底座组件，其特征在于，该平移底座的这些强制导向的固体接头25实施为成角度的偶联器。7根据权利要求6所述的底座组件，其特征在于，这些偶联器具有相同长度的杠杆臂，这些杠杆臂彼此围成一个直角。8根据权利要求7所述的底座组件，其特征在于，该平移底座的每个可操纵的固体接头24对应一个强制导向的固体接头25，从而使得该可操纵的固体接头24的这些偶联器的延长线分别作为对称线延伸通过。
8、这些成角度的偶联器。权利要求书CN104081243A1/7页4用于两个光学部件的独立可调的底座组件技术领域0001本发明涉及一种可调的底座组件FASSUNGSBAUGRUPPE，其中两个光学部件可以相对彼此非常精确地、在一个垂直于一条旋转轴线的XY平面中平移式地并且围绕所述旋转轴线旋转式地进行调节，该旋转轴线有利地是这两个光学部件的共用的光轴。这样一个底座可以尤其用于安装所谓的空间滤波器，其中彼此前后设置的一个微透镜阵列和一个孔径光阑阵列必须被定向以便相对彼此进行调节。背景技术0002US6,876,494B2披露了一种装置，通过该装置以预定的结构图案将光投射到一个晶片上，其方式为将该光经由。
9、微光学部件在空间上进行调制。为了保证调制质量，除其他之外，属于该装置的微透镜阵列相对于与之对应地一个孔径光阑阵列在该微透镜阵列的光轴的方向上安排在该微透镜阵列之后的高度准确的调节是重要的。微透镜阵列的光轴被理解为是来自该微透镜阵列的各透镜的各光轴的一个中心轴线。0003在US6,876,494B2中披露的装置是基于在JP200121830中描述的现有技术，根据该现有技术，在一个同类的装置中将，一个孔径光阑阵列被相对于一个微透镜阵列来定位。所阐述的是，用于JP200121830的微透镜阵列包括具有小数值孔径和5MM焦距的多个微透镜，因此在光轴方向上的准确定位并非这些构思的主题。然而，如果使用具有。
10、大数值孔径和大约250300M焦距的微透镜，那么孔径光阑阵列在光轴方向上相对于微透镜阵列的高度准确的定位是必需的，以便使得被这些微透镜聚焦的光的各分量聚焦在这些孔径光阑中。0004为了将微透镜阵列和孔径光阑阵列定位在相对于彼此准确预定的距离处，根据US6,876,484B2提出在微透镜阵列上或在孔径光阑阵列上形成至少一个朝向另一个阵列的突出部，该突出部在光轴的方向上具有一个预定的高度并且用于确定这些阵列之间的距离。因此，这些阵列的在光轴方向上相对于彼此的相对位置可以准确地进行设定。0005作为该至少一个突出部的替代，还可以在微透镜阵列与孔径光阑阵列之间插入一个具有预定厚度的分隔件。0006此外。
11、，垂直于光轴准确定位下文的在一个平面中的调节的必要性，从US6,876,494B2无法得到详细说明。0007在一个平面中的调节是必需的，以便使微透镜阵列的各透镜的各光轴与孔径光阑阵列的这些孔径的这些对称轴重合。为了实现在一个平面中调节的目的，具有在一个垂直于该光轴的XY平面中的平移分量行程和围绕该光轴的旋转分量角度两者的相对运动是必需的，这些行程和角度都是很小的。0008这两个阵列相对于彼此的此类调节运动在通过所形成的突出部或分隔件间接接触的情况下产生摩擦并且由此产生粘滑STICKSLIPP，这使得在005M的数量级中如本申请人所预期的精确的、决定性的调节是非常困难的。0009用于光学部件的可。
12、调节的底座能够在垂直于一个光学系统的光轴的一个平面说明书CN104081243A2/7页5中进行调节一般由一个外部的底座部分和一个内部的底座部分组成，该外部的底座部分与该光学系统的壳体固定相连或者是该壳体的组成部分，该内部的底座部分承载该光学部件并且能够借助于致动元件在该平面中朝向该外部的底座部分移动和旋转。0010已知的可调底座包括两种底座部分是单独零件并且这些单独零件在调节之后必须相对彼此固定的底座，以及底座是单件式制造的并且这些底座零件是自锁定地保持在调节后的位置中的底座不需要将它们固定。0011一般来说，前一种底座用于较大的致动行程STELLWEGE和较小的灵敏度，并且后一种底座用于较。
13、小的致动行程和较高的灵敏度。0012由DE4400869C1已知一种可调底座称为用于侧向调节一个大功率物镜内部的透镜的装置，其中这些底座部分是单独的零件。该底座由一个内部的底座部分称为透镜座和一个外部的底座部分称为第一底座组成，这些底座部分通过一个可释放的、力配合的轴向作用的夹紧装置彼此连接。0013该内部底座部分透镜保持在其中通过仅仅平行于该物镜的光轴作用的压力保持在该外部的底座部分可以被装配到一个物镜壳体中中，当在一个垂直于该光轴的平面中进行调节的过程中，通过由设置在该内部的底座部分中的压电平移器产生的反作用力进行部分地补偿，从而使得该内部的底座部分能够在该外部的底座部分之内以较小的径向力。
14、作用进行推移。0014该外部的底座部分具有一个内部的平坦面，该内部的底座部分通过压力装置设置在该面上。有利地，所使用的压力装置是一个与该外部的底座部分牢固连接的接触环、一个弹簧圈以及安置在该内部的底座处的调节环。该压力装置的压力通过该调节环的尺寸来确定以及该弹簧圈的弹簧力，被确定大小为，使得该内部的底座部分即使在机械负载下例如在运输中也可靠地保持其位置。通过在固定该底座环时仅仅有轴向力的作用，避免在固定时其可能的错位。0015在调节过程中作用的通过压电平移器产生的反作用力小于压力，使得该内部的底座部分总是通过轴向力来安置在该内部的平坦面处并且不能以未确定的方式在该外部的底座部分中滑动。只有通过。
15、径向作用的致动元件在径向力作用下才能进行推移。使用何种致动元件对调节的可重现性、其灵敏度、可能的致动行程和对操作者的友好性具有实质性的影响。0016四个致动元件相对彼此错开90的设置是有利的。因为这些致动元件在根据DE4400869C1的装置中不具有任何支撑功能并且在调节过程中需要克服的轴向压力较小，已经证明使用压电平移器作为致动元件是特别有利的。0017由DE102008029161B3已知一种单件式的用于透镜的底座。它由一个环形的圆盘组成，该圆盘通过槽缝分成内部的和外部的底座部分，这些底座部分优选在三个位置保持彼此相连。剩余的连接其几何形状和大小理论上可以通过这些槽缝的位置和形式来不同地实。
16、施对于该调节的可能的致动行程和灵敏度是决定性的。根据DE102008029161B3，这些连接通过曲杆来构成，该曲杆由两个构件组成，这些构件通过一个固体接头以一个末端彼此相连，并且彼此围成一个大于90且小于180的角，并且它们的另一端通过固体接头与该外部的或内部的底座部分相连。这些固体接头是由这些槽缝的形状和安排而构成的锥形部分。说明书CN104081243A3/7页60018通过对这些连接还有操纵器单元的力作用，该内部的底座部分可以相对于该外部的底座部分在一个平面之内推移并旋转。具有另外实施的操纵器单元的单件式底座是例如由EP1577693A2和DE102007030579A1已知的。操纵器。
17、单元的几何特征形状和尺寸对于可能的致动行程和调节的灵敏度是决定性的。0019根据DE102008029161B3的装置不适合将构成组件的两个光学部件相对于彼此和将该组件相对于一个参考基准例如一个光学系统的光轴进行调节。0020在来自本发明人的专利申请DE1020100352233尚未公开中描述了一个可调底座，其中构成光学组件的两个光学部件能够在一个较大的调节范围内非常精确地进行调节并且该组件能够相对于参考基准进行调节。0021其权利要求的底座组件包括一个外部的底座部分和一个内部的底座部分，这些底座部分共同构成一个第一可调的底座。该外部的和内部的底座部分分别由一个外部的和一个内部的底座框架组成，。
18、这些框架分别通过至少三个操纵器单元由固体接头和致动元件例如致动螺丝组成单件式地彼此相连。它们分别形成一个第二和一个第三可调底座。在这两个内部的底座部分中分别固定一个光学部件，这些光学部件在该底座组件之内相对彼此并且总体上相对一个参考基准即该外部的底座部分的外部的底座框架通过这些操纵器的操控而是可调节的，这些操控器作用于这些固体接头处。作为安装的光学部件的实例，在此给出一个微透镜阵列和一个空间滤波器阵列。0022为了能够进行这种调节，一方面将该内部的底座部分在该外部的底座部分中借助于致动螺丝可推移且可固定地设置在一个垂直于光轴的平面中。另一方面该外部的底座部分的内部的底座框架与该内部的底座部分的。
19、外部的底座框架通过一个可释放的力配合地轴向作用的夹紧装置而彼此连接。由此，在释放该夹紧装置并且固定也就是说牢固地拧紧该致动螺丝的情况下可以通过操纵该外部的底座部分和该内部的底座部分或者还仅通过操纵这两个底座部分之一，来相对彼此调节这两个光学部件。0023在把将该内部的底座部分与该外部的底座部分夹紧的夹紧装置固定也就是说力配合地轴向作用并且释放该致动螺丝时，有可能通过操纵该内部的底座部分对这两个光学部件进行另一种精确的调节，并且有可能通过操纵该外部的底座部分对这两个光学部件相对于该参考基准进行调节。0024这种底座组件的缺点是，在调节时，所引入的运动既包括平移分量也包括转动分量，这必然造成了更长。
20、的试错发明内容0025本发明的目的是提供一种底座组件，该底座组件中安装的两个光学部件可以相对彼此简单且快速地进行调节。通过具有权利要求1所述特征的底座组件实现了这个目的。在各从属权利要求中描述了有利的实施方式。附图说明0026本发明将在下文中借助于实施例和附图更详细阐述。附图示出0027图1是一个底座组件的立体图；0028图2A是一个第一底座部分的俯视图；说明书CN104081243A4/7页70029图2B示出根据图2A的第一底座部分的传动机制；0030图3A是一个第二底座部分的俯视图；0031图3B示出根据图2A的第二底座部分的传动机制，其中所示的平移推移在Y方向中；0032图3C示出根据。
21、图2A的第二底座部分的传动机制，其中所示的平移推移在X方向中。具体实施方式0033一个本发明的底座组件包括两个底座，即一个旋转底座1和一个平移底座2，这些底座分别通过一个单件式的板构成，该板通过槽缝分成一个外部的底座框架11、21，一个内部的底座框架12、22，和将它们彼此相连的固体接头14、15、24、25。这些内部的底座框架12、22是相对彼此在XY平面中可平移地推移的并且是围绕一条垂直于该平面的旋转轴线可旋转的。0034通过一种所选的实施方式，固体接头14、15、24、25的组合和设置可以通过其分别相对于外部的底座框架11、21操纵内部的底座框架12、22来有针对性地按照一个确定的、预先。
22、给出的运动轨道来移动。0035旋转底座1被设计为，在通过一个作用在固体接头14之一处的致动元件3引入一个致动行程时，实现该内部的底座框架12相对于该外部的底座框架11转过一个调节角度的一种几乎纯粹的旋转运动。0036旋转底座1为此目的而具有一个可操纵的固体接头14，致动元件3作用在该固体接头处；以及至少两个、或优选三个，在朝向旋转底座1的中心的方向上刚性的、强制导向的ZWANGSGELENKTE固体接头15。0037为了将该致动行程转化为旋转运动，旋转底座的固体接头14、15被实施成且相对彼此设置为，使其根据在图2B中所示的传动机制共同作用。0038平移底座2被设计为，在通过两个分别作用在固体。
23、元件24之一处的致动元件3中的至少一个致动元件引入一个致动行程时，实现该内部的底座框架22相对于该外部的底座框架21在两个彼此垂直的方向上经过调节行程JUSTIERWEGEA、B的一种几乎纯粹的平移，这两个方向下文称为X和Y方向。平移底座2为此目的而具有两个可操纵的固体接头24，这两个致动元件3之一分别作用在该固体接头处；以及至少两个、或者优选三个，与朝向该平移底座2的中心的方向垂直的刚性的强制导向的固体接头25。为了将该致动行程转化为平移运动，平移底座的固体接头24、25被实施成且相对彼此设置为，使其根据在图3B和3C中所示的传动机制共同作用。0039实际上，该平移运动和该旋转运动都不是纯粹。
24、的平移或旋转运动。然而，在少量调节的情况下，如应当与该底座组件一起完成的情况下，相应的另一个分量是可以忽略的。有利地，该底座组件可以被用于相对彼此调节例如安装在该旋转底座中的微透镜阵列形式的光学部件13和一个然后对应地安装在该平移底座中的孔径光阑阵列形式的光学部件23。0040完成调节的调节角度范围和调节行程范围的数量级应当借助于后续给出的这两个阵列的示例性的尺度而变得清楚。孔径光阑阵列的孔径具有4M的直径，并且微阵列的说明书CN104081243A5/7页8单独透镜具有180M的焦距。各透镜的各光轴的间距以及这些孔径的对称轴相对彼此的间距在一个正交格栅中为40M。各轴线对于这些对称轴的位置偏。
25、差的容差在100NM的范围内。0041一种本发明的底座组件具有在约30M的调节行程上的平移调节范围和在约35的调节角度上的旋转调节范围。对于调节的灵敏度是约50NM或2“。0042为了能够在这些调节范围内使这两个光学部件处于一个调节后的状态，在相对彼此可调节和可固定的外部的底座框架11、21相对彼此固定之前，旋转底座1和平移底座2相对彼此进行了预调节。为此设置了适合的器件，这些器件不是本申请的主题。同样不是本申请主题的还有使得这两个底座1、2在光轴方向上相对于彼此的间距能够进行设定以便将这些单独透镜的焦点以例如10M的容差置于孔径中心内的器件。0043如已经详述的，该底座组件的固体接头14、1。
26、5、24、25划分成可操纵的固体接头14、24和强制导向的固体接头15、25。0044可操纵的固体接头14、24分别与一个致动元件3相连接，该致动元件例如是一个压电致动元件或一个致动螺丝。一个通过该致动元件3引入的致动行程以一个通过该可操纵的固体接头14、24确定的传动比作为一个变换后的致动运动传递到该内部的底座框架12、22上。0045在对于一个底座组件的实施例中，该底座组件带有一个在图2A中所示的旋转底座1和一个在图3A中所示的平移底座2，这些可操纵的固体接头14、24应当形成为，使其在传动技术上看，分别形成一个在该外部的底座框架11、21中可旋转地支撑的杠杆，该杠杆具有一个第一自由端和一。
27、个第二端，该致动元件3作用在该自由端处，该第二端与一个偶联器的一端相连，该偶联器的另一端与该内部的底座框架12、22相连。0046一个通过该致动元件3引入的致动行程导致该内部的底座框架12、22一方面的平移调节和另一方面的旋转调节，这实质上是通过这些强制导向的固体接头15、25及其相对变换后的调节运动的作用方向来实现的。0047旋转底座1具有至少两个在朝向该旋转底座1的中心的方向上刚性的强制导向的固体接头15，这些固体接头实施为直的偶联器并且相对彼此安排为，使得它们的假想的延长线在该旋转底座1的中心相交并因此在安装于该旋转底座中的光学部件的中心相交。该底座组件的旋转中心位于如此形成的交点处。相。
28、对于在直的偶联器方向中的推移，这些强制导向的固体接头15是坚固的。因此，与其围绕旋转中心的旋转相比，通过实质上更高的刚度来防止该内部的底座框架12的侧向偏离。为了提高该内部的底座框架12与该外部的底座框架11的连接的刚度，可以设置更多的固体接头15，这些固体接头总体上被定向为，使其假想的延长线延伸穿过该旋转中心。因此，该内部的底座框架12相对于外部的底座框架11的所有自由度，除了围绕该旋转中心的旋转之外，都是用足够的刚度来限制的。0048旋转底座的可操纵的固体接头14将外部的底座框架11与内部的底座框架12相连接，使其偶联器安排在一个与该旋转中心相切的方向中并且以此同样将该内部的底座框架12相。
29、对于该外部的底座框架11的旋转的剩余自由度围绕该旋转中心来进行固定。如果该可操纵的固体接头14被致动，那么其偶联器在切向方向上推移，由此该内部的底座框架12围绕旋转中心14、15、24、25旋转。理想情况下，这两个部件的共用的光轴延伸穿过该旋转中心。在任何情况下，延伸穿过该旋转中心的旋转轴线围绕该轴线进行说明书CN104081243A6/7页9旋转是一条与共用光轴平行的轴线。这两个部件只有在平移调节完成之后才具有一条共用的光轴。0049平移底座2具有两个可操纵的固体接头24A，B，这些固体接头设置在一个与旋转轴线4垂直的平面中并且其相应的作用方向A，B位于这个平面中且彼此垂直，对此参见图3A3。
30、C。至少两个强制导向的固体接头25额外地将外部的底座框架21与内部的底座框架22相连。这些强制导向的固体接头25在一个与朝向该平移底座2中心的方向垂直的方向上是刚性的。它们被实施为，在其共同作用下使其在这两个可操纵的固体接头24的作用方向A、B上具有大致相同的刚度并因此具有优选方向VORZUGSRICHTUNGEN。这在构造上是如下实现的，其方式为将这些强制导向的固体接头25实施为成角度的偶联器，优选具有相同长度的臂并彼此围成直角。0050优选地，平移底座24的每个可操纵的固体接头25被设置为，使得这些可操纵的固体接头24的直的偶联器的延长线分别作为对称线延伸穿过这些成角度的偶联器。0051如。
31、果例如该可操纵的固体接头24A见图3C被致动，那么该内部的底座框架22在该可操纵的固体接头24A的连接点处沿作用方向A被推移。此时，未被致动的可操纵的固体接头24B像一个强制导向的固体接接头25一样起作用并且将内部的底座框架22导向于作用方向A中，而它阻挡了共同作用的强制导向的固体接头25的与被致动的作用方向垂直的优选方向，也就是说作用方向B。因为这些强制导向的固体接头25在其共同作用中仅具有沿被致动的可操纵的固体接头的作用方向的一个剩余的优选方向，所以这在与该未被致动的固体接头例如24B的共同作用的情况下实施了该被致动的可操纵的固体接头24A沿作用方向A的几乎排他的平移运动。在致动该可操纵的。
32、固体接头24B时，同样的内容关于作用方向B以类似的方式适用。0052通过可操纵的固体接头24在一个平面中以90的角度设置，也就是说其偶联器的延长线在未转向的状态下以90的角度在该平移底座2的中心相交，提供了两个平移的运动方向，X和Y，这些方向可以在所采取的操纵的幅度量级上被看做是彼此正交的。0053应当明确提出的是，上面对固体接头相对彼此设置的说明是关于一个未转向的底座组件的，也就是说该旋转底座1和该平移底座2分别处于未夹紧的状态。对本发明而言，本发明的底座组件的一个重要优点在于，在一个平面内的调节运动被分解为平移和旋转运动，其中它们可以彼此不影响地实行。由此该调节可以更简单且更快速地实行。0。
33、054参考符号清单00551旋转底座005611旋转底座的外部底座框架005712旋转底座的内部底座框架005813安装在旋转底座中的光学部件005914旋转底座的可操纵的固体接头006015旋转底座的强制导向的固体接头00612平移底座006221平移底座的外部底座框架006322平移底座的内部底座框架006423安装在平移底座中的光学部件说明书CN104081243A7/7页10006524平移底座的可操纵的固体接头006625平移底座的强制导向的固体接头00673致动元件00684旋转轴线0069A，B平移式调节行程的作用方向。说明书CN104081243A101/4页11图1说明书附图CN104081243A112/4页12图2A说明书附图CN104081243A123/4页13图2B说明书附图CN104081243A134/4页14说明书附图CN104081243A14。