一种反射镜定位装置的制作方法

本发明涉及光学器件领域，具体涉及一种反射镜定位装置。

背景技术：

随着光刻技术的发展，光刻机的空间布局日益紧凑，因此要求其测量和检测系统占用空间尽可能地小，在非接触式的光电检测系统设计过程中，常常因空间结构受限而出现设计光路转折的情况，这就需要采用反射镜来实现光束的转折，以达到正确照射待测物和实现最终的测量目的。然而反射镜为光路系统中的敏感元件，在对其安装过程中，需要满足以下几点：一、实现三个自由度调整，由于反射镜的安装位置往往很难检测和定位，因此要求反射镜结构为三自由度可调组件，包括两个自由度的倾斜调整和反射面的法向移动，以补偿自身组件或其它组件的定位误差；二、实现反射镜无应力安装，以避免装配过程中由于受到应力而造成反射镜面型变化；三、对反射镜的固定必须稳定可靠。

为了达到上述目的，目前普遍采用的一种反射镜的定位和调整装置，如图1所示，采用两层板结构，首先将反射镜1’固定在一个镜座2’上，然后将镜座2’安装在一块调整板3’上，为了实现三个自由度的调整，采用顶丝4’加弹簧5’的结构，通过弹簧5’提供回复力，调整完成后通过螺钉6’锁紧，然而采用两层板结构和弹簧结构不仅增加了反射镜1’的安装空间，而且存在调整过程中反射镜1’在垂直于法线的平面内不易定位和夹紧的问题，此外，为了使反射镜1’的安装更加紧凑，在调整完成后，需要通过螺钉的锁紧，导致调整板发生变形，从而影响反射镜1’的面型和反射效果。

针对该不足，现有技术中提出了采用球形垫和座配合定位的方法，但是采用球形垫和座配合定位存在定位装置结构复杂，占用空间大的问题；此外，现有技术中还提出一种在镜座下面设置多个柔性块对镜面进行调整的方案，然而该方案仅适用于空间较大，镜片尺寸大的场合，存在很大的局限性；且上述两个方案采用胶接或者弹片压紧的方式，胶接方式存在失效的风险，降低了定位的可靠性和稳定性，而采用弹片压紧方式存在接触面小，应力集成的问题，因此均不能很好地满足实际要求。

技术实现要素：

本发明为了克服以上不足，提供了一种不仅实现反射镜三个自由度可调以及无应力安装，而且有效提高定位可靠性和稳定性的反射镜定位装置。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种反射镜定位装置，包括反射镜座、压圈和固定件，所述反射镜座包括调整块和设于所述调整块上方的圆形凸台；所述调整块、圆形凸台以及压圈中部均设有通孔；其中，所述调整块内设有与所述反射镜相适配的环形台阶，所述调整块水平向设有若干贯穿所述调整块前后两侧面的狭缝，包括第一狭缝、第二狭缝和第三狭缝，所述第一狭缝和第二狭缝位于同一水平线上，两者之间设有间隙，并关于所述调整块中心对称，且所述第一狭缝和第二狭缝的一端分别与所述调整块左、右侧面齐平，所述第三狭缝位于所述调整块内，并关于所述调整块中心对称；所述压圈底部的外径与所述圆形凸台的顶部内径相适配，反射镜限位于圆形凸台与压圈之间，所述固定件设于所述调整块两侧，并贯穿所述调整块。

进一步的，所述调整块与圆形凸台一体成型。

进一步的，所述第三狭缝设于所述第一、第二狭缝上方或下方，第三狭缝与第一、第二狭缝之间形成四条柔性支撑臂。

进一步的，所述压圈下部外侧和所述通孔相应位置设有一对螺纹结构。

进一步的，所述压圈下侧沿竖直方向依次设有第四狭缝和第五狭缝。

进一步的，所述固定件包括若干调整螺钉组件和若干锁紧螺钉组件。

进一步的，所述调整螺钉组件和锁紧螺钉组件的数量均为3个，三个调整螺钉组件之间以及三个锁紧螺钉组件之间错位分布于所述圆形凸台的左右两侧。

进一步的，所述调整螺钉组件包括若干顶丝和与所述顶丝相适配的螺母，位置与所述圆形凸台的外周相对应。

进一步的，所述锁紧螺钉组件包括若干锁紧螺钉，位置与所述圆形凸台的外周相对应。

进一步的，所述狭缝均采用线切割加工而成。

本发明提供的反射镜定位装置，通过设置第一、第二、第三狭缝，三者之间形成四条柔性支撑臂，使安装过程中受到的应力主要集中在柔性支撑臂处，保证反射镜在调整过程中不受应力或受较小的应力，避免反射面发生变形，从而影响反射效果；通过设置压圈，压圈底部的外径与圆形凸台的顶部内径相适配，反射镜限位于圆形凸台与压圈之间，压圈底部与反射镜上表面进行充分接触，对其进行有效锁紧，减少了定位过程中对反射镜镜片的接触应力。本发明结构简单、占用空间小、装配方便，不仅实现了反射镜三个自由度可调以及镜片的无应力安装，而且有效提高了定位的可靠性和稳定性。

附图说明

图1是现有技术反射镜的定位和调整装置的结构示意图；

图2是本发明反射镜定位装置的结构示意图；

图3是本发明反射镜定位装置的剖面图；

图4是本发明反射镜定位装置反射镜座的结构示意图；

图5是本发明反射镜定位装置压圈的结构示意图；

图6是本发明反射镜定位装置的安装完整图。

图1中所示：1’、反射镜；2’、镜座；3’、调整板；4’、顶丝；5’、弹簧；6’、螺钉。

图2-6中所示：1、反射镜；2、反射镜座；21、调整块；22、圆形凸台；3、压圈；4、固定件；41、调整螺钉组件；411、顶丝；412、螺母；42、锁紧螺钉组件；421、锁紧螺钉；5、通孔；51、环形台阶；6、狭缝；61～65、第一～第五狭缝；7、柔性支撑臂；71～72；第一～第二柔性支撑臂。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细描述：

如图2所示，本发明提供了一种反射镜定位装置，包括反射镜座2、压圈3和固定件4。

如图2、3所示，反射镜座2用于安装和固定反射镜1，其包括调整块21和设于调整块21上方的圆形凸台22，优选的，调整块21与圆形凸台22一体而成，调整块21、圆形凸台22以及压圈3中部均设有与反射镜1相适配的通孔5，其中，与调整块21对应的通孔5处水平设有与反射镜1相适配的环形台阶51，安装时，将反射镜1置于环形台阶51上，对其进行定位，所述调整块21水平向设有若干贯穿所述调整块21前后两侧面的狭缝，包括第一狭缝61、第二狭缝62和第三狭缝63，所述第一狭缝61和第二狭缝62位于同一水平线上，两者之间设有间隙，并关于所述调整块21中心对称，且所述第一狭缝61和第二狭缝62的一端分别与所述调整块21的左、右侧面齐平，所述第三狭缝63位于所述调整块21内，并关于所述调整块21中心对称；所述压圈3底部的外径与所述圆形凸台22的顶部内径相适配，反射镜1限位于圆形凸台22与压圈3之间，所述固定件4设于所述调整块21的两侧，并贯穿所述调整块21。

请重点参照图2，固定件4设于所述调整块21上表面，包括若干调整螺钉组件41和若干锁紧螺钉组件42。如图4所示，其中，调整螺钉组件41用于实现反射镜座2的柔性变形，达到对反射镜1沿Z轴以及绕X、Y轴方向进行调整的目的，调整螺钉组件41包括若干顶丝411和与顶丝411相适配的螺母412，位置与圆形凸台22的外周相对应；锁紧螺钉组件42用于调整螺钉组件41调整完成之后对反射镜座2以及整个装置进行锁紧固定，即对反射镜1进行固定，锁紧螺钉组件42包括若干锁紧螺钉421，位置与圆形凸台22的外周相对应，优选的，调整螺钉组件41和锁紧螺钉组件42的数量均为三个，且三个调整螺钉组件41之间以及三个锁紧螺钉组件42之间均错位分布于圆形凸台22的左右两侧，本实施例中，调整螺钉组件41和锁紧螺钉组件42沿圆形凸台22外周间隔分布。

优选的，第三狭缝63设于第一、第二狭缝61、62的上方或下方，如图4所示，第三狭缝63设于第一、第二狭缝61、62的上方，第三狭缝63与第一、第二狭缝61、62之间形成四条柔性支撑臂7，需要说明的是，设第一、第二狭缝61、62的高度为t1，若反射镜1沿镜面法向方向需要最大变形量为ΔZ，则t1必须满足：t1>ΔZ,第三狭缝63设于调整块21前后两个侧面中间，具体实施中，第三狭缝63与第一、第二狭缝61、62之间垂向间距t2，第一、第二柔性支撑臂71、72的长度H，以及通孔5的半径R需要根据反射镜2的尺寸和材质刚性进行设定。由于t2、H和R的值决定了四条柔性支撑臂7的厚度和宽度，此外四条柔性支撑臂7分为前面(第一、第二柔性支撑臂71、72)和后面(图中未标出)两组，每组柔性支撑臂7可以看成形变截面的悬臂梁，因此根据固定件4的预紧力的大小，可以计算悬臂梁的形变量，从而设定t2、H和R的值。此外，也可通过有限元仿真，来设计t2、H和R的值。优选的，第一、第二、第三狭缝61、62、63均采用线切割加工而成，其中，第三狭缝63的高度为t3可以根据线切割工艺中钼丝的直径选取合适的值，为了方便加工第三狭缝63，首先在第三狭缝63的中点或任意位置打孔穿丝，接着对其它位置依次进行加工。

请继续参照图3，压圈3底部的外径与圆形凸台51的顶部内径相适配，反射镜1限位于圆形凸台51与压圈3之间，优选的，压圈3下部外侧和通孔5相应位置设有一对螺纹结构(图中未标出)，与通孔5内的环形台阶51相结合，将反射镜1固定并锁紧在通孔5内。优选的，压圈3下侧沿竖直方向依次设有第四狭缝64和第五狭缝65，采用线切割加工而成，用于压紧反射镜1时提供预紧力，当固定件4加工出现误差时，第四狭缝64和第五狭缝65通过柔性变形，使得压圈3和反射镜1充分接触，提高了固定可靠的可靠性，同时通过柔性压紧相比刚性锁紧减少对反射镜1镜片的接触应力，相比胶合固定和机械锁紧的固定方式可靠性更高，提高了稳定性和可靠性。

本发明提供的反射镜定位装置对反射镜1进行定位的过程如下：首先将反射镜1置于通孔5内的环形台阶51上；接着将压圈3由上而下旋入通孔5内，与反射镜1的上表面进行充分接触，达到锁紧的目的；然后分别调节三个顶丝411，实现反射镜座2的柔性变形，并通过相应的三个螺母412进行锁紧固定，完成反射镜1沿Z轴以及绕X、Y轴方向的调整过程；最后，采用锁紧螺钉421对反射镜座2以及整个装置进行锁紧固定，完成对反射镜1的定位过程，如图6所示，为装置定位完成图。

综上所述，本发明提供的反射镜定位装置，通过设置第一、第二、第三狭缝61、62、63，三者之间形成四条柔性支撑臂7，使安装过程中受到的应力主要集中在柔性支撑臂7和反射镜座2的左右两边缘处，保证反射镜1在调整过程中不受应力或受较小的应力，避免反射面发生变形，从而影响反射效果；通过设置压圈3，压圈3底部的外径与圆形凸台51的顶部内径相适配，反射镜1限位于圆形凸台51与压圈3之间，压圈3底部与反射镜1上表面进行充分接触，对其进行有效锁紧，减少了定位过程中对反射镜1镜片的接触应力。本发明结构简单、占用空间小、装配方便，不仅实现了反射镜1的三个自由度可调以及镜片的无应力安装，而且有效提高了定位的可靠性和稳定性。

虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。