一種可動鏡片裝置的製作方法

2023-10-10 01:56:14 2

專利名稱：一種可動鏡片裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及用於光學儀器設備的鏡片裝置，具體涉及一種可動的鏡 片裝置。
背景技術：
在光學儀器及光學設備中，特別是光刻機的投影物鏡，由於鏡片的安裝 精度誤差和溫度對鏡片造成的熱效應影響，會使得鏡頭對物體的成像像質變 差。為了解決這一問題， 一般採用一個可動鏡片來補償安裝誤差和熱效應誤
差。可動鏡片的結構一般採用直線導軌或簧片作為導向機構；採用蝸輪蝸杆、
滾珠絲杆、凸輪等作為提升機構。在導向機構方面，直線導軌精度有限，對
安裝也有很高要求；簧片結構簡單，但是對材料加工要求很高，導向精度很
難控制。在提升機構方面，蝸輪蝸杆調節機構工作平穩，結構緊湊，但加工
困難，精度低；滾珠絲槓相對絲母絲杆精度稍高，但成本高，自鎖困難；凸
輪機構加工相對簡單，同樣自鎖困難，定位精度不高。
專利申請號為CN01120775丄名稱為"曝光設備的光學元件保持裝置"
的專利中，該裝置的導向機構採用的是對稱的三個板簧片，由於三個板簧安
裝狀態、材質和尺寸的誤差，使得透鏡和副鏡筒產生徑向位移。如果徑向位
移極微小，則其對成像性能影響的較小，但是如果徑向位移量超過規定值，
就必須通過其他方法補償此位移。而且，板簧和副鏡筒之間容易產生滑動，
使得補償更加困難。該裝置的提升機構採用的是高精度，低放熱，高清潔度
的壓電元件組成的致動器，由於壓電元件沿著與光軸保持平行的方向較長，
鏡筒整體尺寸較大，定位精度高，但是成本高。中國專利申請號為CN2OO-72O0748梓.8的專利'中，導向機構方面採用並列 的二個線形滑軌，安裝方便，但是由於線形滑軌滑塊與導軌之間存在一定的 間隙，使得直線位置精度不高。提升機構方面採用伺服電機帶動凸輪機構， 凸輪對加工的要求較高，可以達到驅動目的，但是此機構不能自鎖，完全由 電機保持力矩，在高速情況下，定位精度不高。

實用新型內容
為了克服由於安裝誤差和熱效應誤差對鏡片造成的影響，本實用新型提 供一種可動鏡片裝置，其使用密植滾珠軸承作為導向機構，使用千分螺母機 構作為提升機構，通過導向機構和提升結構的結合使用，使可動鏡片在單自 由度直線運動上達到微米級別位置精度和定位精度。
本實用新型公開的一種可動鏡片裝置，包括使用密植滾珠軸承作為導向 機構，使用千分螺母機構作為提升機構。
具體地，所述可動鏡片裝置還包括
鏡片；
鏡片固定座；
外殼，是整個可動鏡片結構安裝的基礎，為鏡片(7)提供安裝水平基準；
鏡片固定座，固定在密植滾珠軸承內圈上，用於固定所述鏡片；
固定環，用來在外殼上固定密植滾珠軸承；
若干個預緊彈簧，置於鏡片固定座與提升機構底板之間；
其中，使用千分螺母機構的提升機構具體包括
提升機構外殼；
提升機構底板，其固定在提升機構外殼上；
伺服電機，其通過伺服電機固定座固定在提升機構外殼上；軸7子義蓋；
角接觸球軸承，其通過軸承蓋固定在提升機構外殼上； 聯軸器；
旋轉軸，其通過角接觸球軸承用聯軸器與伺服電機連接；
千分螺母，其固定在旋轉軸上；
滑動塊；
鋼^K，通過鋼珠座和鋼珠蓋固定在滑動塊上； 以及，位於滑動塊兩側的兩個鋼珠滾輪。
所述提升機構是通過鋼珠直接作用於鏡片固定座上，所述導向機構所使 用的密植滾珠軸承，是通過固定環把提升機構外殼和密植滾珠軸承按照順序 壓緊在外殼內的水平安裝面上。
本實用新型提供的可動鏡片裝置中，伺服電機旋轉通過聯軸器使旋轉軸 發生旋轉，旋轉軸帶動千分螺母旋轉，千分螺母旋轉後發生長度變化，從而 進一步帶動滑動塊升降，滑動塊升降後帶動固定在滑動塊上的鋼珠升降，鋼 珠直接作用於鏡片固定座，從而實現對鏡片的提升作用；鏡片固定座5進一 步通過密植滾珠軸承，實現對鏡片的導向作用；最終實現鏡片7降升直線運 動。
由以上公開的技術方案可知，本發明所提供的可動鏡片中，其提升機構 採用千分螺母機構，其具有定位精度高、能夠自鎖、安裝和拆卸方便、互換 性強的優點；導向機構採用密植滾珠軸承，從而使鏡片運動的直線度和傾斜 度全部由加工保證，導向的誤差可以達到納米級別，並且密植滾珠軸承的成 本力。工難度適中。通過導向機構和提升結構的結合使用，使可動鏡片在單自 由度直線運動上達到微米級位置精度和定位精度。另外通過裝置中的預緊彈 簧，可以消千分螺母自身的間隙，進一步提高裝置的精度。

圖1為本實用新型提供的一種可動鏡片裝置的一種實施例的立體分解
圖2為本實用新型提供的一種可動鏡片裝置的一種實施例的結構剖視圖。
符號說明1外殼；2固定環；3密植滾^M由承；4預緊彈簧;5鏡片 固定座；6千分螺母機構；601鋼珠；602提升機構外殼；603鋼珠蓋；604 鋼玉朱座；605滑動塊；606鋼珠滾輪；607千分螺母；608旋轉軸；609提 升機構底板；610角接觸球軸承；611軸承蓋；612聯軸器；613伺服電機 固定座；614伺服電機；7鏡片。
具體實施方式
為更好的理解本實用新型，下面將參照附圖說明本發明的一個實施例。 圖1所示為本實用新型的可動鏡片裝置的一個實施例的立體分解圖，圖2 所示為本實用新型提供的可動鏡片裝置的一個實施例的結構剖視圖。結合圖1 和圖2所示，該可動鏡片裝置包括外殼l、固定環2、密植滾珠軸承3、預 緊彈簧4、鏡片固定座5、千分螺母機構6、鏡片7。外殼1是整個可動鏡片 裝置安裝的基礎，為鏡片7提供安裝水平基準；固定環2把提升機構外殼602 和密植滾珠軸承3按照順序壓緊在外殼1內的水平安裝面上；密植滾珠軸承3 用作鏡片7的導向機構，是為了使鏡片做垂向直線運動，並且保證直線運動 的傾斜和直線精度；千分螺母機構6用作提升機構，為鏡片7垂向直線運動 提供驅動；鏡片固定座5固定在密植滾珠軸承3的內圏上，用來固定鏡片7; 六個預緊彈簧4分布於鏡片固定座5與提升機構底板609之間，主要起預緊的作用，防止在運動過程中產生間隙，提高調節精度。其中，用作提升機構
的千分螺母^4勾6包括鋼J朱601、糹是升^L構外殼602、鋼珠蓋603、鋼珠座 604、滑動塊6Q5、鋼珠滾輪6Q6、千分螺母607、旋轉軸608、 l是升機構底板 609、角接觸球軸承610、軸承蓋611、耳關軸器612、伺服電機固定座613、伺 服電機614。伺服電機固定座613把伺服電機614固定在提升機構外殼602上， 提升機構底板609固定在提升機構外殼602上，軸承蓋611把角接觸球軸承 610固定在提升機構外殼602上，旋轉軸608通過角接觸球軸承610用聯軸器 612與伺服電機614聯接，千分螺母607固定在旋轉軸608上，滑動塊605固 定在千分螺母607上，滑動塊605兩側有兩個用作導向的鋼珠滾4侖606，鋼玉朱 601通過鋼^^座604和鋼珠蓋603固定在滑動塊605上。
結合圖1和圖2所示，該裝置的鏡片7固定在鏡片固定座5上，其鏡片 固定座可以通過密植滾珠軸承3導向作垂直運動，使鏡片7具有可動性，從 而可以克服安裝誤差和熱效應誤差，保證鏡片7對物體的成像質量。本實用 新型實施例的可動鏡片的具體使用方法在於伺服電機614旋轉通過聯軸器 612使旋轉軸608發生旋轉，旋轉軸6Q8帶動千分螺母607旋轉，千分螺母 607旋轉後發生長度變化，千分螺母607帶動滑動塊605升降，滑動塊605提 升後帶動固定在滑動塊605上的鋼珠601升降，鋼珠601直接作用於鏡片固 定座5,鏡片固定座5通過密植滾珠軸承3導向，帶動鏡片7升降；同時，為 了消除千分螺母607本身的間隙，在鏡片固定座5與提升機構底板609之間 用6根預緊彈簧4拉緊，提高裝置的精度。
在不偏離本實用新型的精神和範圍的情況下還可以構成許多有很大差
別的實施例。應當理解，除了如所附的權利要求所限定的，本實用新型不限 於在說明書中所述的具體實施例。
權利要求1. 一種可動鏡片裝置，其特徵在於，該裝置包括使用千分螺母機構(6)的提升機構和使用密植滾珠軸承(3)的導向機構。
2. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括鏡片(7);外殼(l),是整個可動鏡片結構安裝的基礎，為鏡片(7)提供安裝水 平基準；鏡片固定座(5)，其固定在密植滾珠軸承(3)上，用於固定所述鏡片 (7);固定環(2),用來在外殼(1)上固定密植滾珠軸承(3); 若干個預緊彈簧(4 ),其置於鏡片固定座(5 )與提升機構底板(609 ) 之間。
3. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述使用千分螺母機構(6) 的提升機構包括提升機構外殼(602 );提升機構底板(609 )，其固定在提升機構外殼(602 )上； 伺服電機(614)，其通過伺服電機固定座(613)固定在提升機構外殼 (602 )上；軸承蓋(611);角接觸球軸承(610 ),其通過軸承蓋(611 )固定在提升機構外殼(602 )上；聯軸器(612);旋轉軸(608)，其通過角接觸球軸承(610)用聯軸器(612)與伺服 電機(614)連接；千分螺母(607 )，其固定在旋轉軸(608 )上， 滑動塊(605 );鋼珠(601),通過鋼珠座(604 )和鋼珠蓋(603 )固定在滑動塊(605 )上；位於滑動塊(605 )兩側的兩個鋼珠滾輪(606 )。
4. 根據權利要求2或3所述的裝置，其特徵在於，所述提升機構通過鋼珠 (601)直接作用於鏡片固定座(5)上
5. 根據權利要求l所述的裝置，其特徵在於，所述導向機構所使用的密植滾 珠軸承(3 )，通過固定環(2 )把提升機構外殼(602 )和密植滾珠軸承(610 ) 按照順序壓緊在外殼(1)內的水平安裝面上。
專利摘要本實用新型涉及一種可動鏡片裝置，所述裝置包括使用千分螺母機構的提升機構、使用密植滾珠軸承的導向機構。使用千分螺母機構的提升機構為鏡片垂向直線運動提供驅動，並具有調節定位精度高、能夠自鎖、安裝和拆卸方便、互換性強等特點；使用密植滾珠軸承的導向機構能夠使鏡片做垂向直線運動，並且保證直線運動的傾斜和直線精度。本實用新型可以實現鏡片的可動性，並使鏡片在單自由度直線運動上達到微米級位置精度和定位精度。
文檔編號G03F7/20GK201237662SQ20082015059
公開日2009年5月13日 申請日期2008年7月8日 優先權日2008年7月8日
發明者朱嶽彬, 巍 魏 申請人:上海微電子裝備有限公司