一種透鏡固定裝置和安裝方法
2023-06-01 01:57:11
專利名稱：一種透鏡固定裝置和安裝方法
技術領域：
本發明涉及光學領域，尤其涉及一種透鏡固定裝置和安裝方法。
背景技術：
目前，業界應用在光刻機等光學設備上的透鏡撓性固定裝置，主要是採用
膠接或者使用撓性元件的方式，例如U.S. Patent 4, 929,054中披露了 一種透鏡撓 性安裝技術，如圖l至圖3所示，所述透鏡撓性固定裝置包括鏡筒1、柔性元 件2、透鏡3和粘結劑4，其中，鏡筒1的階梯孔的階梯上開設有三個均勻分布 的凹槽，所述凹槽內開設有螺釘孔5，其用以固定柔性元件2，柔性元件2的一 端懸伸出一薄片作為柔性體6，其上開設有粘結劑凹槽7，粘結劑凹槽7用以填 塗粘結劑4。採用此透鏡撓性固定裝置的安裝過程為先將透鏡3固定在鏡筒1 內，然後調節透鏡3，獲得最佳光學效果後，在柔性元件2的柔性體6的粘結劑 凹槽7內塗上粘結劑4來固定透鏡3。
但是，此撓性固定裝置具有以下缺點柔性元件2上的柔性體6之所以具 有柔性，是因為該部分材料厚度很小，這也使得該區域內材料在沿透鏡軸向的 方向上剛性很差，甚至具有撓性，這也就導致該固定方式使得透鏡3在軸向上 固定不夠牢固，受力情況下可能出現軸向位移；另外，粘結劑4若採用熱固化 膠，由於固定元件的撓性，在安裝和加熱時會發生調焦位置錯動，且固化後透 鏡3位置無法改動，又由於柔性元件2與透鏡3的接觸面積有限，對於超精密 的透鏡裝配，會影響裝配質量和效率；粘結劑4若採用紫外膠，由於紫外膠填 塗在柔性元件2和透鏡3之間，這使得紫外線不能很充分的照射紫外膠，有可 能導致紫外膠不能完全固化，而導致固定不牢靠。
有鑑於此，提供一種結構簡單，安裝方便、快捷，定位精確，固定牢固的 透鏡撓性固定裝置和安裝方法十分必要。
發明內容
本發明的目的在於提供一種透鏡固定裝置和安裝方法，用以解決現有透鏡 固定裝置固定不牢靠，裝配精度不高的問題，且可實現透鏡的撓性裝配。
為了實現上述的目的，本發明提供一種透鏡固定裝置和安裝方法，包括 鏡座；以及多個柔性球；其中，所述鏡座與所述透鏡相匹配，所述鏡座上開設 有多個階梯孔，所述柔性球安裝在所述階梯孔內。
進一步的，所述柔性球為凸球形，其具有一平面以及一凸球面，所述平面 上開設有凹槽，所述凸球面上開設有槽痕。
進一步的，所述凹槽為圓柱形，其具有一底面，所述底面的中心位置開設 有通孔。
進一步的，所述槽痕包括第一槽痕以及第二槽痕，所述第一槽痕垂直於所 述凹槽的所述底面，所述第二槽痕平行於所述凹槽的所述底面。
進一步的，所述第一槽痕的數量為三條，均勻分布在所述凸球面上。 進一步的，所述第二槽痕的數量為三條，均勻分布在所迷凸球面上。 進一步的，所述鏡座包括圓筒形本體以及與所述圓筒形本體連接的定位凸起。
進一步的，所述圓筒形本體具有一內徑，所述透^;具有一外徑，所述圓筒 形本體的內徑大於所述透鏡的外徑。
進一步的，所述階梯孔包括第一圓柱孔以及與所述第一圓柱孔連接的第二 圓柱孔，其數量為六個，均勻分布在所述圓筒形本體的圓周上。
進一步的，所述第一圓柱孔的內徑大於所述第二圓柱孔的內徑，所述柔性 球的直徑等於所述第二圓柱孔的內徑。
進一步的，所述階梯孔與所述柔性球為過盈配合。
本發明還提供了一種透鏡固定裝置的安裝方法，包括如下步驟1)將透鏡 安裝在鏡座上；2)將柔性球安裝到所述鏡座的階梯孔內；3)將紫外膠注入到所 述柔性球內；以及4)利用紫外線使所述紫外膠完全固化。
進一步的，所述步驟l)中，使用圓環套筒將所迷透鏡安裝在所述鏡座上。 進一步的，所述步驟2)中，所述柔性球沿所述階梯孔的軸向移動。進一步的，所述步驟2)具體包括將所述柔性球安裝到導杆上；以及使用 所述導杆將所述柔性球安裝到所述鏡座的所述階梯孔內。
進一步的，所述柔性球為凸球形，其具有一平面以及一凸球面，所述平面 上開設有凹槽，所述凸球面上開設有槽痕。
進一步的，所述步驟3)中，使用針管將所述所述紫外膠注入到所述柔性球 的所述凹槽內。
進一步的，所述柔性球具有凹槽的一端承靠所述透鏡。
進一步的，所述凹槽為圓柱形，其具有一底面，所述底面的中心位置開設 有通孑L。
進一步的，所述導杆包括第一圓柱部以及與所述第一圓柱部連接的第二圓 柱部，所述第一圓柱部的直徑與所述柔性球通孔的直徑相同，所述第一圓柱部 的長度等於或者小於所述柔性^求通孔的孔深。
進一步的，所述第二圓柱部的直徑大於所述第一圓柱部的直徑。
與現有技術相比，本發明具有以下優點
1、 有效消除透鏡在工作過程中產生的熱應力和機械安裝應力，能夠實現透 鏡的撓性裝配。
2、 結構簡單，安裝方便、快捷，定位精確，固定牢靠，可達到較高的裝配 精度。
圖1為現有技術的透鏡撓性固定裝置的B-B剖面示意圖2為圖1中柔性元件的放大示意圖3為現有技術的透鏡撓性固定裝置的A-A剖面示意圖4為本發明一實施例所提供的透鏡固定裝置的A-A剖面示意圖5為本發明一實施例所提供的透鏡固定裝置的B-B剖面示意圖6為圖5中的柔性^>的剖面示意圖7為圖5中的柔性球的立體圖8本發明一實施例所提供的透鏡固定裝置的安裝方法所使用的導杆的示 意圖；圖9為使用圖8所述導杆安裝所述柔性球的示意圖。
具體實施例方式
以下結合附圖和具體實施方案對本發明提出的透鏡固定裝置和安裝方法作進一步詳細說明。
具體請參考圖4至圖7，所述透鏡固定裝置用以固定透鏡IO,其具體包括鏡座20以及多個柔性球30，其中，鏡座20與透鏡10相匹配，詳細的，鏡座20包括圓筒形本體21以及與圓筒形本體21連接的定位凸起22,圓筒形本體21具有一內徑，透鏡10具有一外徑，所述圓筒形本體21的內徑大於透鏡10的外徑，透鏡10與鏡座20為間隙配合。定位凸起22與透鏡10的曲面相切，保證透鏡10為接觸安裝，確保其在安裝過程中不受損傷，所述透鏡固定裝置結構簡單。
進一步的，鏡座20的圓筒形本體21的圓周上開設有多個階梯孔23，柔性球30安裝在階梯孔23內，階梯孔23包括第一圓柱孔24以及與第一圓柱孔24連接的第二圓柱孔25，階梯孔23的數量為六個，均勻分布在所述圓筒形本體21的圓周上。第一圓柱孔24的內徑大於第二圓柱孔25的內徑，柔性球30的直徑等於第二圓柱孔25的內徑，階梯孔23與柔性球30為過盈配合，過盈量根據透鏡10的大小特徵及材料屬性而確定，保證柔性球30與階梯孔23產生的摩擦力小於或者等於透鏡10產生的內應力，柔性球30是通過紫外膠40粘接在鏡座20上的。
請具體參考圖6至圖7，其中圖6為柔性球的剖面示意圖，圖7為柔性球的立體圖，柔性球30為凸球形，由高精度的標準球製成，柔性球30的精度根據透鏡10的安裝要求而定。柔性球30具有一平面以及一凸球面，所述平面上開設有凹槽31，凹槽31為圓柱形，其具有一底面，所述底面的中心位置開設有通孔32。所述凸球面上開設有槽痕，所述槽痕包括第一槽痕33以及第二槽痕34，第一槽痕33垂直於凹槽31的所述底面，第二槽痕34平行於凹槽31的所述底面。其中，第一槽痕33的數量為三條，均勻分布在所述凸球面上，第二槽痕34的數量為三條，均勻分布在所述凸球面上。所迷槽痕的寬度及深度根據工作條件以及實際安裝情況而定。請繼續參考圖8至圖9，並結合圖4至圖7，本發明一實施例所提供的透鏡固定裝置的安裝方法包括如下步驟使用圓環套筒將透鏡10安裝在鏡座20上；將柔性球30安裝到導杆50上；使用導杆50將柔性球30安裝到鏡座20的階梯孑L23內；使用針管將紫外膠40注入到柔性球30的凹槽31內；以及利用紫外線使紫外膠40完全固化。
其中，圓環套筒的外徑略小於鏡座20的圓筒形本體21的內徑，利用圓環套筒將透鏡10裝入到鏡座？0內，對透鏡10進行初定位，需要說明的是，此步驟不用於精確定位，鏡座20與透鏡10為間隙配合。
具體請參考圖8，導杆50包括第一圓柱部51以及與第一圓柱部51連接的第二圓柱部52，第一圓柱部51的直徑與柔性球30的通孔32的直徑相同，第一圓柱部51的長度可以等於或者小於柔性球30的通孔32的孔深，在本發明一實施例中，第一圓柱部51的長度小於通孔32的孔深，第二圓柱部52的直徑大於第一圓柱部51的直徑。將柔性球30安裝到導杆50上，利用導杆50將柔性球30安裝到鏡座20的圓筒形本體21的階梯孔23內。其中，第二圓柱部52的直徑大於第一圓柱部51的直徑，在安裝過程中可起到導向作用。安裝過程中保證柔性球30具有凹槽的一端承靠透鏡10。
利用針管將紫外膠40注入到柔性球30的凹槽31內，這樣紫外膠40就填塗在柔性球30和透鏡10之間的間隙內，將透鏡10調整至最佳光學位置，用紫外線順著鏡座20均勻分布的階梯孔23和柔性^求30的通孔32照射紫外線，同時從鏡座20兩端透過透鏡10,向注入到柔性球30和透鏡10之間的紫外膠40照射紫外線。此時，紫外膠40完全固化，透鏡10被固定在鏡座20內，定位精確，固定牢固可靠。
柔性球30與鏡座20上均勻分布的階梯孔23雖屬過盈配合，但是在受力情況下，柔性球30的直徑很容易發生變化，如果此時沿均勻分布的階梯孔23的軸向上受力，柔性球30就會沿階梯孔23的軸向移動。當透鏡10在工作過程中產生熱應力或機械應力時，其直徑或面形發生微量變化時，牢牢粘附在其外徑上的柔性球30將受到推力或擠壓，此時柔性球30就會沿均勻分布的階梯孔23向外或向內移動，有效的消除了透鏡10在工作過程中產生的熱應力和機械安裝應力，能夠實現透鏡10的撓性裝配，且所述透鏡固定裝置結構筒單，安裝過程方便、快捷。
由於階梯孔23的數量為六個，均勻分布在圓筒形本體21的圓周上，即六個柔性球均勻固定在鏡座上，使得透鏡10受力均勻，因此可保證透鏡10的光軸位置不變，可達到較高的裝配精度。
綜上所述，本發明提供一種透鏡固定裝置和安裝方法，所述透鏡固定裝置包括鏡座；以及多個柔性球；其中，所述鏡座與所述透鏡相匹配，所述鏡座上開設有多個階梯孔，所述柔性球安裝在所述階梯孔內，本發明有效的消除了透鏡在工作過程中產生的熱應力和機械安裝應力，能夠實現透鏡的撓性裝配，且所述透鏡固定裝置結構簡單，安裝方便、快捷，固定牢固可靠，可達到較高的裝配精度。
顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包括這些改動和變型在內。
權利要求
1、一種透鏡固定裝置，用以固定透鏡，其特徵在於，包括鏡座；以及多個柔性球；其中，所述鏡座與所述透鏡相匹配，所述鏡座上開設有多個階梯孔，所述柔性球安裝在所述階梯孔內。
2、 如權利要求1所述的透鏡固定裝置，其特徵在於，所述柔性球為凸球形， 其具有一平面以及一凸球面，所述平面上開設有凹槽，所述凸球面上開設有槽痕。
3、 如權利要求2所述的透鏡固定裝置，其特徵在於，所述凹槽為圓柱形， 其具有一底面，所述底面的中心位置開設有通孔。
4、 如權利要求3所述的透鏡固定裝置，其特徵在於，所述槽痕包括第一槽 痕以及第二槽痕，所述第一槽痕垂直於所述凹槽的所述底面，所述第二槽痕平 行於所述凹槽的所述底面。
5、 如權利要求4所述的透鏡固定裝置，其特徵在於，所述第一槽痕的數量 為三條，均勻分布在所述凸球面上。
6、 如權利要求4所述的透鏡固定裝置，其特徵在於，所述第二槽痕的數量 為三條，均勻分布在所述凸球面上。
7、 如權利要求l所述的透鏡固定裝置，其特徵在於，所述鏡座包括圓筒形 本體以及與所述圓筒形本體連接的定位凸起。
8、 如權利要求7所述的透鏡固定裝置，其特徵在於，所述圓筒形本體具有 一內徑，所述透鏡具有一外徑，所述圓筒形本體的內徑大於所述透4fc的外徑。
9、 如權利要求7所述的透鏡固定裝置，其特徵在於，所述階梯孔包括第一 圓柱孔以及與所述第一圓柱孔連接的第二圓柱孔，其數量為六個，均勻分布在 所述圓筒形本體的圓周上。
10、 如權利要求9所述的透鏡固定裝置，其特徵在於，所述第一圓柱孔的 內徑大於所述第二圓柱孔的內徑，所述柔性球的直徑等於所迷第二圓柱孔的內 徑。
11、 如權利要求10所述的透鏡固定裝置，其特徵在於，所述階梯孔與所述柔性球為過盈配合。
12、 一種透鏡固定裝置的安裝方法，其特徵在於，包括如下步驟1) 將透鏡安裝在鏡座上；2) 將柔性球安裝到所述鏡座的階梯孔內；3) 將紫外膠注入到所述柔性球內；以及4) 利用紫外線使所述紫外膠完全固化。
13、 如權利要求12所述的安裝方法，其特徵在於，所述步驟l)中，使用 圓環套筒將所述透鏡安裝在所述鏡座上。
14、 如權利要求12所述的安裝方法，其特徵在於，所述步驟2)中，所述 柔性球沿所述階梯孔的軸向移動。
15、 如權利要求12所述的安裝方法，其特徵在於，所述步驟2)具體包括 將所述柔性球安裝到導杆上；以及使用所述導杆將所述柔性球安裝到所述4竟座的所述階梯孔內。
16、 如權利要求15所述的安裝方法，其特徵在於，所述柔性球為凸球形， 其具有一平面以及一凸球面，所述平面上開設有凹槽，所迷凸球面上開設有槽 痕。
17、 如權利要求16所述的安裝方法，其特徵在於，所述步驟3)中，使用 針管將所述所述紫外膠注入到所述柔性球的所述凹槽內。
18、 如權利要求16所述的安裝方法，其特徵在於，所述柔性球具有凹槽的 一端承靠所述透鏡。
19、 如權利要求16所述的安裝方法，其特徵在於，所述凹槽為圓柱形，其 具有一底面，所述底面的中心位置開設有通孔。
20、 如權利要求19所述的安裝方法，其特徵在於，所迷導杆包括第一圓柱 部以及與所述第一圓柱部連接的第二圓柱部，所述第一圓柱部的直徑與所述柔 性球通孔的直徑相同，所述第一圓柱部的長度等於或者小於所述柔性球通孔的 孔深。
21、 如權利要求20所述的安裝方法，其特徵在於，所述第二圓柱部的直徑 大於所述第一圓柱部的直徑。
全文摘要
本發明提供一種透鏡固定裝置和安裝方法，所述透鏡固定裝置用以固定透鏡，其包括鏡座；以及多個柔性球；其中，所述鏡座與所述透鏡相匹配，所述鏡座上開設有多個階梯孔，所述柔性球安裝在所述階梯孔內。本發明有效的消除了透鏡在工作過程中產生的熱應力和機械安裝應力，能夠實現透鏡的撓性裝配，且所述透鏡固定裝置結構簡單，安裝方便、快捷，固定牢靠，可達到較高的裝配精度。
文檔編號G02B7/02GK101482641SQ20091004648
公開日2009年7月15日 申請日期2009年2月23日 優先權日2009年2月23日
發明者崔建波, 王洪尊 申請人:上海微電子裝備有限公司