一种调焦装置的制作方法

1.本发明涉及一种调焦装置，尤其是一种应用于激光直写领域的调焦装置。


背景技术：

2.现有激光直写成像曝光系统，采用一组或多组镜头在基底上曝光，为保证多组镜头曝光线条或图像具有高的解析度和一致性，需要手动调整每一个镜头焦面，使得一组或者多组镜头均处于最佳的焦面位置。这种操作方式繁琐且焦面精度较难保证，直接限制了曝光系统的解析度。尤其是对于高精度光刻镜头，其焦深较小，基底的平整度无法满足高精度光刻的条件，需要通过对镜头调焦实现焦面的校准。
3.现有的镜头调焦方式是在镜头下方设置调焦装置，采用上下两个楔形棱镜构成平行平板，通过移动其中一个楔形棱镜相对另一个楔形棱镜左右移动，改变平行平板上下方向（z方向）的距离，或者两个楔形棱镜均左右移动的方式，改变平行平板上下方向（z方向）的距离。中国专利cn103488062b公开了一种可双向滑动楔形棱镜聚焦装置，包括棱镜、动力机构，所述棱镜包括楔形上棱镜和楔形下棱镜，所述上棱镜的倾斜面与所述下棱镜的倾斜面相接触，所述动力机构与所述上棱镜和所述下棱镜相连接，带动所述上棱镜和所述下棱镜沿倾斜面方向上同步相对滑动，所述动力机构包括步进电机、左右旋丝杠，步进电机通过联轴器与左右旋丝杠连接，左右旋丝杠通过丝杠固定端与丝杠支撑端固定于丝杠安装底板上；上棱镜通过上棱镜安装架与上棱镜安装板下端固定连接，所述下棱镜通过下棱镜安装架与下棱镜安装板下端固定连接，上棱镜安装板上端与上棱镜交叉滚柱滑轨滑动连接，所述下棱镜安装板上端与下棱镜交叉滚柱滑轨滑动连接；所述左右旋丝杠上设有丝杠螺母，所述上棱镜安装板、下棱镜安装板分别与所述丝杠螺母固接。上述方式通过联轴器连接丝杠进行传动，精度受限，并且，上棱镜安装板上端与上棱镜交叉滚柱滑轨滑动连接，所述下棱镜安装板上端与下棱镜交叉滚柱滑轨滑动连接；所述左右旋丝杠上设有丝杠螺母，所述上棱镜安装板、下棱镜安装板分别与所述丝杠螺母固接，上棱镜交叉滚柱滑轨、下棱镜交叉滚柱滑轨和丝杠的倾斜角度需要分别调节，降低了聚焦装置的安装精度。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种高精度的调焦装置。
5.为了解决上述问题，本实用新型提供一种调焦装置，其包括第一棱镜、第二棱镜、第一棱镜支撑座和第二棱镜支撑座，所述第一棱镜安装于所述第一棱镜支撑座，所述第二棱镜安装于所述第二棱镜支撑座，所述第一棱镜和第二棱镜为楔形棱镜，所述第一棱镜支撑座和所述第二棱镜支撑座均包括支架、与支架连接的固定件及与所述固定件连接的棱镜安装件，所述固定件安装有调节件，所述调节件抵靠所述棱镜安装件，调节所述调节件的高度调整所述棱镜安装件的位置和/或角度，所述第一棱镜支撑座和/或第二棱镜支撑座包括驱动机构，所述支架连接所述驱动结构。
6.进一步的，所述固定件为l型，包括连接所述支架的竖直板和垂直于竖直板的水平
板，所述棱镜安装件安装于所述固定件的内侧。
7.进一步的，所述棱镜安装件包括安装座，所述安装座与所述固定件相同为l型，置于所述固定件内侧，所述安装座包括与所述竖直板抵靠固定的背靠板，与所述水平板抵靠固定的顶靠板，所述背靠板和所述顶靠板彼此垂直。
8.进一步的，所述调节件设置于所述水平板，所述调节件抵靠所述顶靠板。
9.进一步的，所述调节件的数量为两个，通过等距离或者不等距离的调整两个调节件，调整所述棱镜安装件的位置和角度。
10.进一步的，所述调节件设置于所述竖直板，所述调节件抵靠所述背靠板。
11.进一步的，所述调节件的数量为四个，所述四个调节件的连线构成矩形，水平方向处于一条直线的两个调节件构成一个调节件组，四个调节件构成两个水平方向调节件组，竖直方向处于一条直线的两个调节件构成一个调节件组，四个调节件构成两个竖直方向调节件组，所述调节件组内的两个调节件等距离调整高度，水平方向或者竖直方向的调节件组分别等距离或者不等距离的调整高度，调整所述棱镜安装件的位置和角度。
12.进一步的，所述第一棱镜支撑座和/或第二棱镜支撑座包括支撑台，所述支撑台包括倾斜台面，所述驱动机构通过调节螺栓固定于所述倾斜台面，所述调节螺栓位于所述倾斜台面的相对四角。
13.进一步的，所述第一棱镜支撑座和所述第二棱镜支撑座通过调节螺栓安装于底板，所述底板安装于镜头基座。
14.进一步的，所述调节件为调整螺丝。
15.与现有技术相比，本实用新型的技术方案利用所述棱镜安装座，在安装过程中能够在多个维度对所述棱镜进行调整，便于调整所述第一棱镜的上平面和所述第二棱镜的下平面及底板相互平行。实现整个加工幅面在同一焦面位置，安装精度高，避免焦面不一致影响曝光质量。自动聚焦系统调整完成后，一致性好，便于后期快速与不同镜头匹配调试。
附图说明
16.图1是安装于镜头基座的调焦装置的示意图。
17.图2是调焦装置的立体示意图。
18.图3是调焦装置的平面示意图。
19.图4是拆分的固定件、安装座、底挡件示意图。
20.图5是棱镜安装件拆分示意图。
21.图6是安装座示意图。
22.图7是棱镜支撑座部分截取示意图。
23.图8是支撑台和驱动机构的平面示意图。
24.图9是调焦装置的光电传感器的示意图。
具体实施方式
25.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。
26.如图1-9所示，调焦装置1整体安装于镜头基座2，包括底板10、第一棱镜11、第二棱
镜12、第一棱镜支撑座13和第二棱镜支撑座14。所述第一棱镜支撑座13和所述第二棱镜支撑座14安装于所述底板10，所述第一棱镜11安装于所述第一棱镜支撑座13，所述第二棱镜12安装于所述第二棱镜支撑座14，所述第一棱镜11和第二棱镜12为楔形棱镜，具有一斜面110，所述第一棱镜11和第二棱镜12的斜面平行相对并具有间隙，所述第一棱镜11和第二棱镜12的其余平面均相对平行。
27.所述第一棱镜支撑座13包括连接所述底板10的第一支架130、与第一支架130连接的第一固定件131、与所述第一固定件131连接的第一棱镜安装件132。所述第一固定件131为l型，包括连接所述第一支架130的竖直板1310和垂直于竖直板1310的水平板1311， 所述竖直板1310垂直于所述底板10，所述水平板1311平行于所述底板10。
28.所述第二棱镜支撑座14包括支撑台140、驱动机构141、第二支架142、第二固定件143和第二棱镜安装件144，所述支撑台140一端连接底板10，另一端连接所述驱动机构141，所述第二支架142连接所述驱动结构141和所述第二固定件143，所述第二固定件143连接所述第二棱镜安装件144。与所述第一固定件131相同，所述第二固定件143也为l型，包括连接所述第二支架142的竖直板1420和垂直于竖直板1420连接的水平板1421， 所述竖直板1310垂直于所述底板10，所述水平板平行于所述底板10。
29.所述第一棱镜安装件132和所述第二棱镜安装件144具有相同的结构，包括安装座200、侧挡件201、底挡件202，所述安装座200与所述第一固定件131和所述第二固定件143相同同为l型，置于所述第一固定件131或者所述第二固定件143内侧，包括与所述竖直板（1310、1420）抵靠固定的背靠板2000，与所述水平板（1311、1421）抵靠固定的顶靠板2001，所述背靠板2000和所述顶靠板2001彼此垂直，所述安装座200可以一体成型。所述背靠板2000的远离顶靠板2001的下侧具有凹槽2002，所述底挡件202安装于所述凹槽2002，与所述顶靠板2001和所述底挡件202在上下方向（z方向）固定所述棱镜。所述背靠板2000的两侧安装所述侧挡件201，所述侧挡件201用于在左右两侧固定所述棱镜，左右方向为y方向；较佳的，所述背靠板2000具有凹口2003，所述侧挡件201安装于所述凹口2003，所述侧挡件和201和所述顶靠板2001在上下方向（z方向）上固定所述棱镜。所述背靠板2000和所述顶靠板2001均具有多个沟槽2004，通过所述沟槽2004加入光学胶，光学胶在所述沟槽2004内流动，通过所述光学胶进一步固定所述棱镜。
30.所述水平板（1311、1421）安装有抵接所述顶靠板2001的调整件，较佳的，所述调整件的数量为两个，分别为第一调整件300和第二调整件301，所述第一调整件300和所述第二调整件301的高度是可调的，通过调整所述第一调整件300和所述第二调整件301的高度，改变所述顶靠板2001的位置和角度，进而调整所述棱镜的位置和角度。所述第一调整件300和所述第二调整件301等距离进行上下高度调整时，调整所述棱镜的z向位移，所述第一调整件300和所述第二调整件301非等距离进行上下高度调整时，调整所述棱镜实现绕x轴旋转。
31.所述竖直板（1310、1420）安装有抵接所述背靠板2000的调整件，较佳的，所述调整件的数量为四个，分别为第三调整件302、第四调整件303、第五调整件304和第六调整件305，通过调整四个抵接所述背靠板2000的调整件，调整所述背靠板200的位置和角度，进而调整所述棱镜的位置和角度。所述第三调整件302、第四调整件303、第五调整件304和第六调整件305进行等距离的前后高度调整时，调整所述棱镜的x方向位移。所述第三调整件302、第四调整件303为一个调整件组，所述第五调整件304和所述第六调整件305为另一个
调整件组，组成调整件组的调整件进行等距离的前后高度调整，不同调整件组进行非等距离的前后高度调整，调整所述棱镜实现绕y轴旋转。调整所述棱镜绕z轴旋转时，所述第三调整件302和第五调整件304为一个调整件组，所述第四调整件303和第六调整件305为另一个调整件组，组成调整件组的调整件进行等距离的前后高度调整，不同调整件组进行非等距离的前后高度调整。所述调整件可以采用调整螺丝。
32.多维度的调整完成后，所述棱镜安装件和所述固定件进行固定操作，可以采用紧固螺丝进行固定。所述
33.所述棱镜安装座，在安装过程中能够在多个维度对所述棱镜进行调整，便于调整所述第一棱镜11的上平面120和所述第二棱镜12的下平面130及底板相互平行。实际操作时可以先多维调整其中一个棱镜，再调整另一个棱镜，如先调整第一棱镜11，使得所述第一棱镜11的上表面120与底板平行，然后基于第一棱镜11的调整，对第二棱镜12进行调整，使得第二棱镜12的下表面130与第一棱镜11的上表面120平行，实现整个加工幅面在同一焦面位置，避免焦面不一致影响曝光质量。自动聚焦系统调整完成后，一致性好，便于后期快速与不同镜头匹配调试。
34.所述支撑台140包括倾斜台面1400，所述倾斜台面1400通过第一调节螺栓1401连接所述驱动机构141，通过所述第一调节螺栓1401调节所述驱动机构141相对于所述底板10的角度，使得所述驱动机构141与所述第二棱镜斜面的倾斜角度保持一致。较佳的，所述第一调节螺栓1401位于所述倾斜台面的相对四角。所述支撑台140与所述底板10通过第二调节螺栓1402连接，通过所述第二调节螺栓1402调整所述第一棱镜11和所述第二棱镜12斜面之间的间隙距离。所述第一调节螺栓1401和第二调节螺栓1402可以选择螺栓或者顶丝，较佳的，选择光学螺栓，调节精度高。所述第一调节螺栓和第二调节螺栓可以选择相同类型的元件，也可以选择不同类型的元件。
35.所述驱动机构141较佳的选择直线驱动模组，包括滑动部1410和驱动部1411，所述驱动部1411驱动所述滑动部1410直线运动，所述滑动部1410连接所述第二支架141，所述驱动部1411连接所述倾斜台面1400。
36.所述支撑台140的倾斜台面1400整体固定驱动机构141，便于整体调节驱动机构141的角度，提高安装精度，并且驱动机构和所述第二棱镜通过第二支架142、第二固定件143、第二棱镜安装件144连接，调整所述驱动机构141的安装角度，即可调整所述第二棱镜12的倾斜角度，使得第一棱镜11和第二棱镜12的斜面平行，驱动机构带动楔形棱镜运动的方向平行于楔形棱镜的斜面。通过第一调节螺栓1401将驱动机构141整体固定于所述支撑台的倾斜台面，利用第一调节螺栓调节所述驱动机构的安装角度，更便于精确的调节驱动机构141的安装角度与楔形棱镜倾斜角度一致。通过第二调节螺栓1402便利的调节所述第一棱镜11和第二棱镜12的距离。受限于机械加工的精度，通过所述调焦装置的整体设计，调节各部件之间的关系，使得第一棱镜、第二棱镜之间达到规定的间隔，第二棱镜的移动方向平行于所述第一棱镜和第二棱镜斜面。且安装完成后，在使用过程中，如果各部件之间发生移位，也便于调节。
37.如图9所示，所述调焦装置还包括光电传感器15，所述光电传感器15安装于所述底板10。所述光电传感器也可以直接安装于所述镜头的基座，所述光电传感器15检测光刻面的高度信息，并传输至所述驱动机构141，所述驱动机构141根据所述高度信息，带动所述第
二棱镜12沿着斜面方向前进或者后退，改变所述第一棱镜11下表面和所述第二棱镜12上表面之间的距离，对镜头焦面进行补偿。
38.上述实施例中，仅在第二棱镜侧设置了驱动机构，驱动第二棱镜移动。第一棱镜也可以采用相同的方式设置驱动机构，利用所述驱动机构带动所述第一棱镜沿所述第二棱镜的斜面方向运动。
39.所述第一棱镜11、第二棱镜12、第一棱镜支撑座13和第二棱镜支撑座14在所述底板10组装并调试完成后，再组装至镜头基座2，便于调试所述调焦装置的各部件，所述底板10通过第三调节螺栓整体安装于镜头基座，便于整体调整所述调焦装置，所述第三调节螺栓与第一调节螺栓、第二调节螺栓选择相同类型的元件，或者也可以选择不同类型的元件。