低應(yīng)力的框架結(jié)構(gòu)組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種框架結(jié)構(gòu)組件，其帶有整體式框架(1)并帶有元件(2)，框架通過框架環(huán)(5)形成，框架環(huán)帶有許多繞其對稱軸線同中心地布置的、至少部分沿軸向方向延伸的帶有自由端部(7.1、7.2)的保持臂(6.1、6.2)。其中三個保持臂(6.1)貼靠在構(gòu)造在元件(2)上的端面(3)上并在軸向上保持元件(2)，而另外的保持臂(6.2)材料鎖合地貼靠在構(gòu)造在元件(2)上的周邊面(4.2)上，并且元件(2)尤其是被固定以防扭轉(zhuǎn)。
【專利說明】
低應(yīng)力的框架結(jié)構(gòu)組件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種框架結(jié)構(gòu)組件，其由框架和在該框架中徑向彈性地鑲嵌的元件構(gòu)成。這樣鑲嵌的元件通常是透鏡?？蚣芡ǔ１环Q為透鏡框架，并且框架結(jié)構(gòu)組件被稱為透鏡支座。
【背景技術(shù)】
[0002]這種透鏡支座按類屬由EP I 094 348 BI公知。
[0003]在研發(fā)紫外和深紫外高功率物鏡時，光學(xué)元件的低應(yīng)力的框架是核心問題。低應(yīng)力的框架應(yīng)該理解為如下，即，光學(xué)元件盡可能不會由于框架本身產(chǎn)生變形，以及動態(tài)負荷和熱負荷不導(dǎo)致光學(xué)元件的張緊或失調(diào)。
[0004]為了解決該問題，由現(xiàn)有技術(shù)公知了許多裝置，其中，光學(xué)元件，例如透鏡借助彈性器件保持在框架中。
[0005]例如，由德國專利申請文件DE28 46 241 Al公知了一種裝置，其中，在其框架中徑向受引導(dǎo)的透鏡通過至少兩個搭接透鏡的邊緣區(qū)域的小板在軸向上擠壓至固定的貼靠件上。小板由彈性材料構(gòu)成，并且形狀鎖合地保持在框架中，從而小板在預(yù)緊的情況下貼靠在透鏡上。
[0006]通過軸向彈性地支承透鏡，透鏡沿軸向方向的熱膨脹可以得到補償。同樣可以減弱動態(tài)負荷。為了在透鏡中不出現(xiàn)會導(dǎo)致光學(xué)圖像嚴重變差的徑向應(yīng)力的情況下也能夠?qū)崿F(xiàn)透鏡的徑向的熱膨脹，必須根據(jù)框架和透鏡的不同的熱膨脹系數(shù)產(chǎn)生足夠的配合間隙。然而在該配合間隙的范圍內(nèi)，在徑向的動態(tài)負荷作用的情況下可能導(dǎo)致失調(diào)。
[0007]在德國實用新型G 86 25 896 Ul中也描述了針對光學(xué)構(gòu)件在框架中的軸向彈性的保持。彈性的保持元件在此構(gòu)造為閉合環(huán)，其一方面貼靠在透鏡的邊緣區(qū)域中并且另一方面貼靠在框架上的在為此設(shè)置的槽中。
[0008]對于該解決方案來說不利的是，通過沿徑向方向剛性的環(huán)，動態(tài)負荷幾乎沒有減弱地傳遞到透鏡上。
[0009]與之前提到的解決方案相同地，用于保持透鏡的彈簧力作用到光學(xué)有效的面上。因為彈簧力的值根據(jù)透鏡的熱膨脹改變，所以導(dǎo)致透鏡中的應(yīng)力狀態(tài)的改變，這尤其是在高功率物鏡的情況下不滿足對圖像質(zhì)量的要求。
[0010]由DE196 32 267 Al公知了一種透鏡支座，其中，在透鏡框架上構(gòu)造的卡止凸鼻貼靠在構(gòu)造在透鏡(還有膠合的透鏡組件)上的嵌入槽上，以便通過力鎖合將透鏡保持在框架中。透鏡在框架內(nèi)的方位在徑向方向上通過透鏡框架的內(nèi)部的周邊面與透鏡的靠外的周邊面之間的空隙調(diào)整來確定，并且在軸向方向上通過將透鏡的端面的邊緣區(qū)域擠壓在框架的保持凸起部上確定。
[0011]框架既不是熱穩(wěn)定的也不是機械穩(wěn)定的。在透鏡和透鏡框架由于熱負荷導(dǎo)致的不同的膨脹和收縮的情況下必然導(dǎo)致透鏡相對于框架的相對移動，并且進而導(dǎo)致尤其是保持凸起部在透鏡端面上的貼靠件處的摩擦。通過摩擦形成的粘滑導(dǎo)致的是，移動不確定地進行，并且透鏡沒有回到其初始方位。對于高功率物鏡來說，這種失調(diào)就已經(jīng)會明顯降低圖像質(zhì)量。還不利的是，透鏡在其光學(xué)有效的端面上受擠壓，這可能導(dǎo)致透鏡的變形。
[0012]沿徑向方向彈性的保持件由德國專利申請文件DE35 21 640 Al公知。保持件由至少三個在透鏡的柱形的周邊面上優(yōu)選均勻分布地施加的肋構(gòu)成，肋由高彈性的材料，有利地由硅酮橡膠構(gòu)成。肋在將透鏡安裝到框架中時被壓縮。通過框架與透鏡之間的在透鏡的周邊面上的僅很小的間接的接觸面，框架和透鏡可以沿軸向方向順利地不同地膨脹。
[0013]透鏡在其框架中的定心不依賴于熱負荷和動態(tài)負荷地總是得到保證。也有利的是，作用的力在周邊上且不在光學(xué)有效的面上起作用。
[0014]為了改進方位穩(wěn)定性提出的是，使用同樣設(shè)有彈性肋的擰入環(huán)或待粘貼的插入環(huán)，其附加地沿軸向方向固定透鏡。
[0015]由US7 471 470 B2公知了一種透鏡框架，在透鏡框架中，透鏡在徑向上通過徑向預(yù)緊的、沿透鏡框架的軸向方向延伸的保持臂(在那里是加固銷)保持。在軸向上，透鏡以端面位于環(huán)形的卷邊上，該卷邊構(gòu)造在和保持臂相同的框架部件上。在透鏡與透鏡框架之間的熱膨脹不同的情況下必然導(dǎo)致透鏡與環(huán)形的卷邊之間的相對運動。為了使該相對運動不會不受控地導(dǎo)致透鏡的偏心，經(jīng)由保持臂使通過持續(xù)的預(yù)緊均勻分布的保持透鏡的徑向力產(chǎn)生作用。然而保持力必然也導(dǎo)致透鏡中的張緊，并且進而導(dǎo)致?lián)p害其光學(xué)圖像質(zhì)量，而這在許多應(yīng)用情況下并不是總能夠被容許的。
[0016]由之前提到的EPI 094 348 BI公知了一種透鏡支座，其中，在透鏡的周邊面上構(gòu)造有環(huán)形槽，并且在透鏡框架上構(gòu)造有整體式地徑向彈性的部段，其自由端部徑向嵌入環(huán)形槽中，并且透鏡僅通過該連接徑向和軸向地保持。部段的幾何結(jié)構(gòu)是可變的，并且因此可以與框架的材料常數(shù)、部段的規(guī)格和期望的彈簧剛度相協(xié)調(diào)地匹配于針對透鏡框架的存在的空間比。部段相同地確定尺寸，并且在徑向上均勻分布地嵌入在周邊面上引入的環(huán)形槽中，從而透鏡自身在透鏡框架中定心。各個部段的彈簧剛度以及通過部段作用到透鏡上的預(yù)緊力是相同的。
[0017]透鏡框架和透鏡的不同的熱膨脹在徑向方向上通過部段的彈簧作用補償。通過將透鏡與框架僅通過彈性部段連接，動態(tài)負荷僅減弱地傳遞到透鏡上。
[0018]然而，透鏡在透鏡框架中的基本上力鎖合的保持具有若干缺點。一方面，由于許多嵌入環(huán)形槽中的部段而過于確定地保持透鏡，這要求高精度地以非常小的公差制造連接部(即環(huán)形槽和部段)，以便避免不確定的預(yù)緊。另一方面，由于存在作用到被保持的元件上的需要的夾緊力，以便即使在機械負荷的情況下也安全地保持透鏡，所以不能避免透鏡中的應(yīng)變。雖然可以嘗試將環(huán)形槽安置到一個平面中(在該平面中，力輸入僅對光學(xué)有效的面產(chǎn)生盡可能小的影響)，但是對圖像質(zhì)量的影響沒有完全被避免。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]本發(fā)明所基于的任務(wù)是改進一種根據(jù)之前提到的EPI 094 348 BI的透鏡支座，從而可以提供對透鏡支座的制造公差的更小的要求，并且無需將用于力鎖合的保持力作用到透鏡上。
[0020]該任務(wù)通過帶有整體式框架以及具有端面和至少一個柱形的周邊面的元件的框架結(jié)構(gòu)組件解決，其中，框架由帶有對稱軸線的框架環(huán)構(gòu)成，在框架環(huán)上構(gòu)造有許多繞對稱軸線同中心地布置的、至少部分沿軸向方向延伸的帶有自由端部的保持臂，并且自由端部貼靠在元件上。在此，其中三個保持臂具有第一長度，并且貼靠在端面上。另外的保持臂具有第二長度，并且材料鎖合地與其中至少一個周邊面連接。第一長度和第二長度是不相同的。
[0021]有利的是，元件具有靠外的周邊面、通過靠外的周邊面限界出的圓環(huán)形的端面以及與圓環(huán)形的端面相鄰的回縮的周邊面。第一長度大于第二長度，并且?guī)в械诙L度的因此較短的保持臂與回縮的周邊面連接，而帶有第一長度的較長的保持臂與圍繞回縮的周邊面的端面連接。在該情況下，保持臂可以除了其長度以外在其幾何結(jié)構(gòu)和尺寸方面相同地實施。
[0022]有利的是，保持元件在周邊面上的材料鎖合的連接借助粘合劑建立。
[0023]為了容納粘合劑，在自由端部上有利地構(gòu)造有用于容納粘合劑的凹陷部。
【附圖說明】
[0024]根據(jù)本發(fā)明的框架結(jié)構(gòu)組件隨后以實施例借助附圖詳細闡述。其中:
[0025]圖1a以俯視圖示出框架結(jié)構(gòu)組件的第一實施例；
[0026]圖1b以立體圖示出根據(jù)圖1a的框架結(jié)構(gòu)組件的框架環(huán)；
[0027]圖1c示出根據(jù)圖1a的沒有被鑲嵌的元件的框架結(jié)構(gòu)組件的截面圖的片段；
[0028]圖1d示出根據(jù)圖1a的帶有被鑲嵌的元件的框架結(jié)構(gòu)組件的截面圖的片段；
[0029]圖1e示出穿過根據(jù)圖1a的框架結(jié)構(gòu)組件的保持臂的簡化的截面圖；
[0030]圖2示出穿過保持臂的第二實施方案的簡化的截面圖；和
[0031]圖3示出穿過保持臂的第三實施方案的簡化的截面圖。
【具體實施方式】
[0032]根據(jù)本發(fā)明的框架結(jié)構(gòu)組件原則上僅由整體式框架1、被鑲嵌的元件2和粘合劑9構(gòu)成。
[0033]整體式框架I是帶有對稱軸線5.0的閉合的框架環(huán)5，其朝著對稱軸線5.0的閉合環(huán)形形狀由于軸向延伸的縫隙而中斷，并且過渡為多個環(huán)形地布置的、分別帶有自由端部7.1、7.2的保持臂6.1、6.2。
[0034]保持臂6.1、6.2由于其幾何結(jié)構(gòu)、其尺寸和框架I的材料在徑向上比較有彈性地實施，而在軸向上堅硬地且防扭轉(zhuǎn)地實施。
[0035]元件2例如可以是單個平板、單個楔形件、單個透鏡或由所提到的各個部件組成的膠合組件。重要的是，元件2具有柱形的周邊面和與之正交的端面3，通過周邊面，元件可以徑向地鑲嵌在框架I中，通過端面，元件可以軸向地保持。
[0036]當單個部件具有不同的外直徑時或當在單個部件上環(huán)繞地制造有圓環(huán)形的凸肩時，柱形的周邊面可以是靠外的周邊面4.1或也可以是相對于靠外的周邊面回縮的周邊面4.2，回縮的周邊面例如在膠合組件的情況下得到。
[0037]元件2的端面3應(yīng)該理解為與周邊面4.1、4.2正交相鄰的平坦面。其例如可以已經(jīng)在平板、平凸透鏡或平凹透鏡的情況下得到，或者作為圓環(huán)形的凸肩或三個圓弧形的留空部加工在元件2上。
[0038]像在優(yōu)選的實施例中闡述的那樣，圓環(huán)形的凸肩的構(gòu)造對于框架環(huán)5的制造以及元件2在框架I中的低應(yīng)力的保持來說具有若干優(yōu)點。
[0039]存在兩組保持臂6.1,6.2。它們具有不同的功能，由此針對其強制性地得到不同的長度ll、l2。
[0040]第一組保持臂6.1具有第一長度I1。第一組保持臂包括剛好三個保持臂6.1，它們優(yōu)選彼此錯開120°地布置，并且用于軸向保持元件2。第一組保持臂優(yōu)選直接以其自由端部7.1貼靠在元件2上的端面3上。在理論上理想的是確實的三點式貼靠，然而這在實踐中基于僅由元件2的重力而過高地產(chǎn)生的面壓力就已經(jīng)是不可能的，因此，在自由端部7.1上有利地設(shè)置有緊密鄰接的平坦面。對端面3的平坦性則不必有很高的要求。通過形成的近似的三點式貼靠來限定元件2在框架I內(nèi)的軸向方位。基于三個保持臂6.1的徑向的彈性，保持臂在元件2徑向膨脹的情況下移行，S卩，在保持臂6.1與端面3之間形成的接觸部位隨著膨脹一起移動。在保持臂6.1與端面3之間沒有發(fā)生相對運動。為此，元件2的重力或沿軸向方向使元件2靠置到三個保持臂6.1上的保持力和保持臂6.1的徑向彈性相互協(xié)調(diào)，從而在接觸部位中形成的摩擦力大于保持臂6.1的復(fù)位力。因此沒有導(dǎo)致三個保持臂6.1與端面3之間的滑移或粘滑效應(yīng)。除了必要時能忽略的復(fù)位力以外(復(fù)位力僅在沿徑向方向的由于貼靠在元件2的周邊上的保持臂6.2產(chǎn)生熱補償?shù)那闆r下產(chǎn)生)，元件2沒有力地保持住。與同類屬的框架結(jié)構(gòu)組件(其中，光學(xué)元件在堅硬的支架上軸向保持住，在支架上，光學(xué)元件在熱變化時滑移，因此徑向的保持力是必需的，以便對抗不明確的滑移)相比，在此不需要徑向的保持力。元件2可以通過附加的器件在軸向上力鎖合地或材料鎖合地通過間接的貼靠，優(yōu)選經(jīng)由粘合劑9固定。然而使用粘合劑9是非常不利的，這是因為保持臂6.1沿軸向方向與徑向方向相比是堅硬的，并且粘合劑9在硬化時的收縮沒有通過彈性撓度補償。
[0041]第二組保持臂6.2具有第二長度12。第二組保持臂包括第一組的保持臂6.1的優(yōu)選至少三倍的不確定的數(shù)量，并且用于徑向鑲嵌元件2。
[0042]第一長度1工長度更大還是第二長度I2長度更大依賴于如下，即，用于徑向鑲嵌的周邊面是否包圍用于軸向鑲嵌的端面3，還是被其所包圍。
[0043]例如在沒有凸肩的平板中，僅存在一個周邊面(S卩，靠外的周邊面4.1)用于徑向鑲嵌，該周邊面強制性地包圍端面3。第二長度I2必須相應(yīng)地大于第一長度U。
[0044]然而這具有如下缺點，即，帶有第一長度1:的保持臂6.1必須與帶有第二長度I2的保持臂6.2在幾何結(jié)構(gòu)上不同地實施，這是因為它們無法僅由其長度的差異來滿足其不同的功能。
[0045]此外，框架I可以在不同的實施例中通過保持臂6.1、6.2的原則上不同的幾何構(gòu)造區(qū)分開，其可以與元件2的所描述的實施方案不同地組合。在圖le、2和3中示出了保持臂6.1,6.2的不同的適當?shù)膶嵤┓桨傅暮喕牟糠纸孛鎴D。
[0046]在每個情況下，保持臂6.1、6.2是徑向彈性的，S卩，其在軸向方向上比在徑向方向上更堅硬。
[0047]保持臂也是比較抗扭轉(zhuǎn)的。保持臂通過其沿徑向方向的彈性不僅補償元件2與框架環(huán)5之間的熱膨脹差異，而且還補償粘合劑9在硬化時的可能的收縮。因為盡管選擇了用于描述本發(fā)明的名稱，但保持臂6.1、6.2沿徑向方向不具有沿徑向方向的保持功能，而是僅固定元件2以防扭轉(zhuǎn)，所以保持臂不隨著元件2的引入而預(yù)緊。針對該目的，元件2和框架環(huán)5以如下方式確定尺寸，即，在兩者之間存在填充有粘合劑9的間隙。該間隙在預(yù)定的溫度范圍內(nèi)總是存在，在該溫度范圍內(nèi)，框架結(jié)構(gòu)組件得到熱補償。為了能始終彌合該間隙，粘合劑9必須具有相應(yīng)的彈性，并且以相應(yīng)的量引入。保持臂6.1、6.2與元件2之間沿徑向方向的連接是近似純粹的材料鎖合的連接。有利地，徑向的貼靠面與軸向的貼靠面之間的間距也選擇得盡可能小。
[0048]圖1a至Ie示出了框架結(jié)構(gòu)組件的優(yōu)選的實施例。
[0049]元件2在此具有圓環(huán)形的凸肩，因此，提供了圍繞回縮的周邊面4.2的端面3。于是除了其長度以外，保持元件6.1、6.2可以相同地實施。即，僅靠置到端面3上的保持元件6.1的第一長度I1大于靠置到被圍繞的、回縮的周邊面4.2上的保持元件6.2的第二長度12。然而該差異足夠使帶有第一長度I1的保持元件6.1 (基于沒有填充粘合劑9的粘貼間隙而沒有觸碰回縮的周邊面4.2地)可以直接貼靠端面3上，并且使帶有第二長度I2的保持元件6.2可以間接地經(jīng)由粘合劑9貼靠到回縮的周邊面4.2上。因此，在制造框架I時必須在保持臂6.1、
6.2從框架環(huán)5中加工出來的最后的工作步驟中才區(qū)分出保持臂6.1、6.2。甚至在引入用于粘合劑9的凹陷部的情況下也不必區(qū)分開;只是不允許粘合劑9進入到制造在帶有第一長度I1的三個保持臂6.1中的凹陷部中，其設(shè)置用于軸向嵌接。有利地可以以如下方式制造凹陷部，即，將環(huán)繞的槽8引入到所有保持元件6.1、6.2中，槽僅通過保持臂6.1、6.2之間的縫隙中斷。保持臂6.1、6.2在元件2上的軸向和徑向的貼靠面可以有利地非常靠近地布置。
[0050]附圖標記列表[0051 ] I 框架
[0052]2 元件
[0053]3 端面
[0054]4.1靠外的周邊面
[0055]4.2回縮的周邊面
[0056]5框架環(huán)
[0057]6框架環(huán)5的對稱軸線
[0058]6.1帶有第一長度1!的保持臂
[0059]6.2帶有第一長度I2的保持臂
[0060]7.1帶有第一長度1!的保持臂6.1的自由端部[0061 ] 7.2帶有第一長度I2的保持臂6.2的自由端部
[0062]8 槽
[0063]9粘合劑
【主權(quán)項】
1.一種框架結(jié)構(gòu)組件，其帶有整體式框架(I)并且?guī)в性?2)，所述元件具有端面(3)和至少一個柱形的周邊面(4.1、4.2)，其中，所述框架(I)由帶有對稱軸線(5.0)的框架環(huán)(5)構(gòu)成，在所述框架環(huán)上構(gòu)造有多個繞所述對稱軸線(5.0)同中心地布置的、至少部分地沿軸向方向延伸的、帶有徑向彈性的保持臂(6.1、6.2)，所述保持臂具有自由端部(7.1、7.2)，并且所述自由端部(7.1、7.2)貼靠在所述元件(2)上，其特征在于， 其中三個保持臂(6.1)具有第一長度I1并且貼靠在所述端面(3)上，其中，所述元件(2)的熱膨脹通過所述三個保持臂(6.1)的徑向彈性來吸收，從而不發(fā)生所述三個保持臂(6.1)與所述元件(2)之間的相對運動，并且另外的保持臂(6.2)具有第二長度I2并且通過粘合劑(9)材料鎖合地與至少一個周邊面(4.1、4.2)中的一個連接，其中，所述第一長度I1和所述第二長度I2是不相同的。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的框架結(jié)構(gòu)組件，其特征在于， 所述周邊面(4.1、4.2)是靠外的周邊面(4.1)和回縮的周邊面(4.2)，并且所述端面(3)圓形地構(gòu)造在所述靠外的周邊面和所述回縮的周邊面之間， 并且所述第一長度I1大于所述第二長度12，并且?guī)в兴龅诙L度I2的保持臂(6.2)與所述回縮的周邊面(4.2)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的框架結(jié)構(gòu)組件，其特征在于，所有保持臂(6.1、6.2)除了其長度l1、l2以外在其幾何結(jié)構(gòu)和尺寸方面是相同的。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的框架結(jié)構(gòu)組件，其特征在于，引入有粘合劑(9)用于材料鎖合的連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的框架結(jié)構(gòu)組件，其特征在于，在所述自由端部(7.1、7.2)上構(gòu)造有用于容納所述粘合劑(9)的凹陷部。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的框架結(jié)構(gòu)組件，其特征在于，所述凹陷部通過相對于所述對稱軸線(5.0)同中心地延伸的中斷的槽(8)形成。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的框架結(jié)構(gòu)組件，其特征在于，帶有所述第一長度I1的三個保持臂(6.1)彼此錯開120°地布置。
【文檔編號】G02B7/02GK106062604SQ201580011102
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年2月26日 公開號201580011102.6, CN 106062604 A, CN 106062604A, CN 201580011102, CN-A-106062604, CN106062604 A, CN106062604A, CN201580011102, CN201580011102.6, PCT/2015/100078, PCT/DE/15/100078, PCT/DE/2015/100078, PCT/DE15/100078, PCT/DE15100078, PCT/DE2015/100078, PCT/DE2015100078
【發(fā)明人】托爾斯滕·埃貝, 揚·韋施尼克
【申請人】業(yè)納光學(xué)系統(tǒng)有限公司