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    • 专利摘要:
    DieErfindung betrifft eine Halterung für optische Elemente und Verfahrenzur Herstellung eines optischen Systems mit einer solchen Halterung.Sie kann besonders vorteilhaft in Verbindung mit optischen Elementeneingesetzt werden, die fürelektromagnetische Strahlung mit sehr kleinen Wellenlängen eingesetztwerden. Gemäß der gestelltenAufgabe soll eine dauerhafte Justiergenauigkeit mit entsprechendfixierten optischen Elementen erreicht werden können. Bei der erfindungsgemäßen Halterungsind an einem Trägerdrei Halteelemente vorhanden, mit denen das jeweilige optische Elementbefestigt ist. Die drei Halteelemente weisen jeweils zwei Festkörpergelenkeauf, wobei eines der Festkörpergelenke eineBewegung in einem Freiheitsgrad und das jeweils andere Festkörpergelenkauch Bewegungen in weiteren Freiheitsgraden ermöglichen. Die Halteelementesind stoffschlüssigan einer Flächemit dem optischen Element verbunden. Bei der Erfindung können auchweitere optische Elemente an einer solchen Halterung befestigt werden.
    公开号:DE102004024755A1
    申请号:DE200410024755
    申请日:2004-05-12
    公开日:2005-12-08
    发明作者:Henrik Dipl.-Ing. Banse；Christoph Dipl.-Ing. Damm (FH)；Torsten Dr. Feigl；Thomas Dr. Peschel；Uwe Detlef Dr. Zeitner
    申请人:Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV；
    IPC主号:G02B7-18
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft Halterungen füroptische Elemente, bei denen ein optisches Element an einem Träger mitdrei in jeweils gleichen Winkelabständen zueinander angeordnetenHalteelementen befestigt ist sowie ein Verfahren zur Herstellungeines optischen Systems mit einer solchen Halterung. Die Erfindungkann besonders vorteilhaft in Verbindung mit optischen Elementeneingesetzt werden, die für elektromagnetischeStrahlung mit sehr kleinen Wellenlängen, der üblicherweise auch so bezeichneten EUV-Strahlungeingesetzt werden können.Vorteilhafterweise sollten solche optischen Elemente eine hohe Reflektivität für diese elektromagnetischeStrahlung aufweisen.
    [0002] Für die Justierungentsprechender optischer Elemente werden sehr hohe Justiergenauigkeiten gefordert,die auch dauerhaft eingehalten werden müssen. So dürfen insbesondere ein Verzugoder Lageabweichungen auch beim Einsatz von entsprechend gehaltenenoptischen Elementen unter den verschiedensten Einsatzbedingungennicht auftreten. Dies betrifft beispielsweise auch unterschiedlicheTemperaturen, bei denen sich das Wärmeausdehnungsverhalten derverschiedenen Elemente einer Halterung auf die Lage und Winkelausrichtung vonoptischen Elementen auswirken kann.
    [0003] Außerdem sollteeine frei von mechanischen Spannungen wirkende Halterung der optischenElemente realisiert werden, die auch durch eine mechanische Überbestimmungeiner solchen Halterung hervorgerufen werden könnte.
    [0004] Esist daher Aufgabe der Erfindung eine Lösung zur Verfügung zustellen, mit der optische Elemente, die für den Einsatz von elektromagnetischer Strahlungmit sehr kleinen Wellenlängengeeignet sind, mit einer dauerhaft einhaltbaren Justiergenauigkeitfixiert werden können.
    [0005] Erfindungsgemäß wird dieseAufgabe mit einer Halterung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist,gelöst.Ein Verfahren zur Herstellung solcher optischer Systeme mit erfindungsgemäßen Halterungenist mit dem Anspruch 20 definiert.
    [0006] VorteilhafteAusgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung können mitden in den untergeordneten Ansprüchenbezeichneten Merkmalen erreicht werden.
    [0007] Dieerfindungsgemäße Halterungfür optischeElemente ist dabei so ausgebildet, dass ein optisches Element aneinem Trägermit drei, bevorzugt in jeweils gleichen Winkelabständen zueinanderangeordneten Halteelementen befestigt ist.
    [0008] Dabeikönnendie Halteelemente mit dem jeweiligen Träger in unterschiedlichsterForm kraft-, form- und/oderstoffschlüssigverbunden sein.
    [0009] DiestoffschlüssigeVerbindung der Halteelemente sollte an einer planaren, orthogonalzur optischen Achse des optischen Elementes ausgerichteten Fläche vorgesehensein. Die Verbindung der Halteelemente mit dem optischen Elementkann alternativ auch an einer äußeren Mantelfläche erfolgen.
    [0010] Besondersbevorzugt ist es, die stoffschlüssigeVerbindung ohne einen organischen Binder auszubilden, da diese beispielsweiseinfolge Alterung ihre Eigenschaften verändern und auch das Wärmeausdehnungsverhaltensolcher organischen Binder nachteilig ist. Außerdem sind ein Einsatz ineinem erweiterten Temperaturbereich und eine Vakuumkompatibilität ohne einenorganischen Binder erreichbar.
    [0011] Dementsprechendsollte die stoffschlüssige Verbindungzwischen den Halteelementen und dem optischen Element durch einLötverfahrenausgebildet werden, bei dem möglichstniedrige Temperaturen fürdie Herstellung einer solchen stoffschlüssigen Lötverbindung erforderlich sind.So könnenan sich bekannte eutektische Metalllegierungen eingesetzt werden.Besonders bevorzugt sind entsprechende Zinnlegierungen mit Silberoder auch Gold. Bei einer geeigneten Legierungszusammensetzung können solcheLötverbindungenbereits bei Temperaturen unterhalb 300°C auch ohne den Einsatz vonFlussmitteln ausgebildet werden.
    [0012] DesWeiteren sind die fürdie Herstellung der Verbindung zwischen dem Träger und dem optischen Elementeingesetzten Halteelemente jeweils mit zwei Festkörpergelenkenversehen worden. Dabei handelt es sich um unterschiedliche Ausbildungenvon Festkörpergelenkenan einem Halteelement. So ist eines der beiden Festkörpergelenkeso ausgebildet, dass eine Beweglichkeit in lediglich einem Freiheitsgrad unddas jeweils andere Festkörpergelenkso ausgebildet, dass auch eine Beweglichkeit in weiteren Freiheitsgradenmöglichwird. Dabei sind die jeweiligen Bewegungsmöglichkeiten in unterschiedlichenRichtungen und Freiheitsgraden dazu geeignet, dass eine mechanische Überbestimmungder Befestigung vermieden werden kann.
    [0013] DieFestkörpergelenkean den Halteelementen könnendurch entsprechende geometrische Gestaltung an Bereichen von Halteelementenzwischen den eigentlichen Befestigungsflanschen am Träger undder planaren Oberflächedes optischen Elementes in jeweils einem Abstand zueinander angeordnet sein.Es sollte ein Abstand im Bereich 5 bis 30 mm, bevorzugt im Bereich10 bis 20 mm gewähltwerden. Die Festkörpergelenkekönnendabei durch gezielte Formgebung, beispielsweise durch einen Werkstoffabtraghergestellt worden sein.
    [0014] Sokann das Festkörpergelenk,das eine Bewegungsmöglichkeitfür einenFreiheitsgrad vorgeben kann, in Form eines als am Halteelement ausgebildetenverjüngtenLängsstegesausgebildet worden. Ein solcher Längssteg sollte dann bevorzugtin Bezug zu einem Kreisring um die optische Achse des jeweiligenoptischen Elementes tangential ausgerichtet sein.
    [0015] Insbesonderebei rotationssymmetrisch ausgebildeten optischen Elementen sollendie Halteelemente mit dem optischen Element in einem Bereich desjeweiligen optischen Elementes verbunden sein, bei dem insbesondereGravitationskraft bedingte Deformationen vermieden bzw. minimiertwerden können.So könnendie Halteelemente mit dem optischen Element auf einem Kreisumfangbefestigt sein, der im Bereich zwischen dem 0,5–0,7-fachen, bevorzugt zwischendem 0,55–0,65-fachendes Außendurchmessersdes jeweiligen optischen Elementes liegt.
    [0016] Dieerfindungsgemäße Halterungkann ganz besonders bevorzugt bei optischen Elementen in der bereitsbeschriebenen Form eingesetzt werden, die eine relativ große Eigenmasseaufweisen und entsprechend groß dimensioniertsind.
    [0017] Sokönnenbevorzugt fürdie jeweilige elektromagnetische Strahlung reflektierende optische Elementein der gewünschtenForm mit hoher Präzisionjustiert gehalten werden.
    [0018] Diereflektierenden Flächensolcher optischen Elemente könnenin entsprechender Form konkav bzw. auch konvex gekrümmt sein.
    [0019] Esbesteht aber auch die Möglichkeitein optisches Element erfindungsgemäß zu befestigen, das im Bereichder optischen Achse eine Durchbrechung aufweist, durch die die jeweiligeelektromagnetische Strahlung auf ein zweites, ebenfalls diese elektromagnetischeStrahlung reflektierendes optisches Element auftreffen kann. Mitzwei solchen reflektierenden optischen Elementen kann dann ein sogenanntes Schwarzschild-Objektivzur Verfügunggestellt werden, bei dem die elektromagnetische Strahlung durchdie Durchbrechung des einen optischen Elementes auf eine konvexgekrümmtereflektierende Oberflächedes zweiten optischen Elementes (Primärspiegel) auftrifft, und vondort auf eine konkav gekrümmtereflektierende Oberflächedes ersten optischen Elementes (Sekundärspiegel) auftrifft und von dieserals aufgeweiteter Strahl rückreflektiertwird.
    [0020] Dabeiunterscheiden sich diese beiden reflektierenden optischen Elementesowohl in ihrer Gestaltung, Dimensionierung und der jeweiligen Eigenmasse.Dementsprechend ist das erste optische Element mit der Durchbrechungdeutlich größer mitseinen äußeren Abmessungensowie in der Eigenmasse.
    [0021] Vorteilhaftist an einem solchen optischen Element zur Reduzierung der Eigenspannungenein überden äußeren Umfangdes jeweiligen optischen Elementes vollständig umlaufender Bund zwischen derplanaren Flächeund der reflektierenden Oberflächevorzusehen, der beispielsweise auch mittels einer umlaufend ausgebildetenRingnut ausgebildet worden sein kann.
    [0022] Miteiner solchen Gestaltung könnenaber nicht nur die Eigenspannungen reduziert werden, sondern einsolcher Bund kann auch in Verbindung mit einem Sicherheitselementein unerwünschtes Herabfalleneines optischen Elementes verhindern. Dies ist insbesondere unterdem Kostenaspekt, der fürdie Herstellung solcher hochpräzisenoptischen Elemente Bedeutung erlangt, wichtig. So kann ein entsprechendesSicherheitselement mit dem Träger verbundensein und formschlüssigin den Bund eingreifen, wobei ein Spiel behafteter formschlüssiger Eingriffeines solchen Sicherheitselementes in den Bund berücksichtigtwerden sollte.
    [0023] Aneiner erfindungsgemäßen Halterung kann,wie bereits angesprochen, auch ein zweites reflektierendes optischesElement vorhanden sein. Dieses sollte vorteilhaft mit jeweils dreiin gleichen Winkelabständenzueinander am zweiten optischen Element angreifenden Hebelarmenan dessen rotationssymmetrischen äußeren Mantelflächen angreifen undes halten. Das Halten dieses zweiten optischen Elementes mittelsder Hebelarme sollte eine Ausrichtung in Bezug zur gemeinsamen optischenAchse der beiden optischen Elemente berücksichtigen bzw. eine entsprechendeJustierung des zweiten optischen Elementes in Bezug zur vorgegebenengemeinsamen optischen Achse mit dem ersten optischen Element ermöglichen.
    [0024] Hierzusollte jeder einzelne der drei Hebelarme lateral in Bezug zu seinereigenen Längsachse bewegtwerden können.
    [0025] DieHebelarme sollten möglichstso ausgebildet sein, dass an ihnen Bereiche in Form von Zapfen ausgebildetsind, die an die äußere Mantelfläche deszweiten optischen Elementes, diese kontaktierend angreifen, unddabei in entsprechend komplementärausgebildete Vertiefungen an der äußeren Mantelfläche deszweiten optischen Elementes eingreifen, so dass eine Selbstzentrierung,bei der lediglich die Selbsthemmung beim Überwinden des Einführens derZapfen in die Vertiefungen auftritt, erreichbar ist. Die komplementär ausgebildetenVertiefungen könnenin Form von Kalotten, aber auch als v-förmige Nuten ausgebildet sein.
    [0026] Dabeisollte überdie Hebelarme auf die äußere Mantelfläche desso gehaltenen zweiten optischen Elementes eine geringe Druckkraft,die < als 5 N,bevorzugt bei < als1 N liegt, wirken.
    [0027] Inbesonders bevorzugter Form könnendie Hebelarme mittels jeweils eines Parallelogramms an einem äußeren Gehäuseteilgehalten sein, wobei jeweils an einem Parallelogramm vier Festkörpergelenkevorhanden sind. Ein solches Parallelogramm mit den entsprechendenvier Festkörpergelenken kanndurch eine spanende Bearbeitung, aber auch durch eine Erodierunghergestellt worden sein. Mittels eines solchen Parallelogramms,an dem jeweils ein lineares Stellelement für die laterale Bewegung desjeweiligen Hebelarmes angreifen kann, kann die gewünschte Bewegungsmöglichkeitder einzelnen Hebelarme entlang ihrer Längsachse in hochgenauer Form,unter Vermeidung einer Verkantung bzw. Verkippung vorgenommen werden.Dabei sollte ein solcher linearer Stellantrieb am jeweiligen Parallelogrammmöglichstauf der gemeinsamen Achse mit der Längsachse des jeweiligen Hebelarmesangreifen.
    [0028] Darelativ kleine Verstellwege und diese aber mit hoher Präzision erforderlichsind, könnenbevorzugt Piezoantriebe, als geeignete lineare Stellantriebe, diean dem entsprechenden äußeren Gehäuseteilbefestigt sind, eingesetzt werden.
    [0029] Mitden Parallelogrammen und linearen Stellelementen kann durch eineentsprechend gezielte Beeinflussung der Bewegung der einzelnen Hebelarmedurch deren tangentiale Bewegung in Bezug zum äußeren Umfang des optischenElementes, dieses in seiner Zentrierebene, in senkrecht zur optischen Achseliegt, verschoben und so die gewünschteAusrichtung des optischen Elementes realisiert werden.
    [0030] Aneiner erfindungsgemäßen Halterungkönnenaber auch weitere Gehäuseteileeingesetzt worden sein, wobei ein Gehäuseteil dann mit dem Träger, andem die Halteelemente befestigt worden sind, verbunden worden ist.Die Gehäuseteileund Träger können lösbar miteinanderverbunden werden. So könnengeeignete Schraubverbindungen eingesetzt werden, an denen jeweilskomplementäreKalotten an den entsprechenden Punkten von Gehäuseteilen und Träger ausgebildetsein sollte, so dass eine entsprechende Justierung von Gehäuseteilenund Trägernerreicht werden kann.
    [0031] DieTeile der erfindungsgemäßen Halterung solltenaus einem metallischen Werkstoff mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten < 5 × 10–6K–1,bevorzugt im Bereich zwischen 0,5 bis 1,5 × 10–6K–1 hergestelltworden sein. Eine entsprechend geeignete Legierung ist unter derHandelsbezeichnung „Invar" erhältlich.
    [0032] Dieoptischen Elemente, zumindest die Substrate, aus denen die optischenElemente im Wesentlichen hergestellt sind, sollten aus einer Glas-Kermaikmit extrem kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten,wie sie beispielsweise unter der Handelsbezeichnung „ULE" von der Firma Corningerhältlichist, hergestellt sein. Dabei kann nachträglich auf optisch wirksamenOberflächeneine die elektromagnetische Strahlung mit einem hohen Anteil reflektierendeBeschichtung, bestehend aus einer Einzelschicht oder einem geeignetenSchichtsysteme ausgebildet sein.
    [0033] Mitder Erfindung kann eine beugungsbegrenzte Abbildung auch bei elektromagnetischer Strahlungim Wellenlängenbereichum ca. 13 nm erreicht werden.
    [0034] Mittelssphärischerreflektierender Oberflächenvon optischen Elementen kann eine langwellige Abweichung von derSphärizität < als 1 nm erreicht werden.
    [0035] Justierfehlerauch beim Einsatz einer erfindungsgemäßen Halterung mit optischenSystemen infolge von unterschiedlichen Wärmeausdehnungen können genausoweitestgehend vermieden werden, wie eine Verformung optischer Elementeinfolge wirkender Kräfteund Momente sowie Eigenspannungen.
    [0036] WeitereFehlerquellen könnendurch ein entsprechendes Vorgehen bei Montage und Herstellung optischerSysteme mit erfindungsgemäßen Halterungenreduziert werden, wobei dann bevorzugt so vorgegangen werden sollte,dass eine Montage von Trägerund Gehäuseteilenmit bereits mindestens einem befestigten optischen Element vorgenommenwird. Im Anschluss daran wird dann eine Oberflächennachbearbeitung an mindestenseiner optisch wirksamen Oberflächedes jeweiligen optischen Elementes durch Ionenätzen vorgenommen, wodurch eine weitereerhebliche Glättungder jeweiligen optisch wirksamen Oberfläche erfolgen und auch gegebenenfallsSphärizitätsfehlerausgeglichen werden können.
    [0037] Aufeine so nachbearbeitete Oberfläche kanndann die entsprechende Beschichtung in hochpräziser Form aufgebracht werden,wobei hierfürdie einschlägigenBeschichtungstechniken, bevorzugt im Vakuum, in Frage kommen.
    [0038] Nachfolgendsoll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.
    [0039] Dabeizeigen:
    [0040] 1 einBeispiel einer erfindungsgemäßen Halte rungfür optischeElemente in einer Schnittdarstellung;
    [0041] 2 einenTrägermit daran befestigten optischen Element nach 1, in perspektivischerDarstellung und
    [0042] 3 eineperspektivische Darstellung eines Gehäuseteiles mit einer justierbarenFixierung fürein weiteres optisches Element.
    [0043] In 1 istein Beispiel einer erfindungsgemäßen Halterungin einer Längsschnittdarstellung gezeigt.
    [0044] Dabeisind zwei ein so genanntes Schwarzschildobjektiv, als ein Beispielfür einoptisches System, bildende optische Elemente 1 und 4 dargestellt.
    [0045] Einerstes optisches Element 1, bei dem im Bereich der optischenAchse eine durch dieses optische Element 1 hindurchführende Durchbrechung 1.2 ausgebildetist, ist mit jeweils in gleichen Winkelabständen zueinander angeordnetenHalteelementen 3 mit einem Träger 2 verbunden.
    [0046] Dievertikal nach unten weisende optisch wirksame Oberfläche desoptischen Elementes 1 ist konkav gekrümmt und für elektromagnetische Strahlungim Wellenlängenbereichvon 13 nm reflektierend ausgebildet. Das optische Element 1 hateinen Außendurchmesservon ca. 74 mm und wird mit den drei Halteelementen hängend amTräger 2 gehalten.
    [0047] Wiebesonders mit 2 deutlich wird, sind an jedemder drei Halteelemente 3 zwei Festkörpergelenke 3.1 und 3.2 ausgebildet.Die Festkörpergelenke 3.1 und 3.2 sindzwischen zwei äußeren Befestigungsflanscheneines jeweiligen Halteelementes 3 angeordnet, und durchinre Gestaltung ermöglichen sieBewegungen in unterschiedlichen Freiheitsgraden. So sind die hiervertikal oben angeordneten Festkörpergelenke 3.1 inForm von verjüngten Längsstegenausgebildet, die entlang ihrer Längsachseeine deutlich größere Länge in dieserRichtung aufweisen, als dies bei den hier vertikal unten angeordnetenweiteren Festkörpergelenken 3.2 derFall ist. Die Festkörpergelenke 3.1 verhinderndementsprechend eine Bewegung entlang ihrer eigenen Längsachseund eine Verschwenkung um eine dazu orthogonal ausgerichtete Achse.
    [0048] Dievertikal unten angeordneten Festkörpergelenke 3.2 ermöglichenaber auch Bewegungen in weiteren möglichen Freiheitsgraden, dasie an den Halteelementen 3 in Form einer Einschnürung mit deutlichreduziertem Querschnitt und einem dahingehend ebenfalls reduziertenFlächenwiderstandsmomentausgebildet sind.
    [0049] In 2 wirdaußerdemauch deutlich, dass die vertikal oberen Flansche der Halteelemente 3 mit demTräger 2 beidiesem Beispiel mittels einer Schraubverbindung befestigt wordensein können.
    [0050] Diesich an die vertikal unteren Festkörpergelenke 3.2 anschließenden Befestigungsflansche derHalteelemente 3 sind stoffschlüssig durch eine Lötverbindungmit einer planaren, orthogonal zur optischen Achse des optischenElementes 1 ausgerichteten Fläche verbunden worden.
    [0051] DieverjüngtenLängsstege,die die eigentlichen Festkörpergelenke 3.1 bilden,sind tangential in Bezug zu einer um die optische Achse ausgebildeten Kreisbahn ausgerichtet.
    [0052] DesWeiteren ist in 2 ein mit dem Träger 2 verbundendesSicherheitselement 9 dargestellt, an dessen vertikal unterenRand eine eingestochene Ringnut ausgebildet ist, mit der ein formschlüssiger Eingriffin einen Bund 1.1, der am optischen Element 1 ausgebildetist, erreichbar ist. Dabei sollte der Eingriff mit einem Spiel behafteterfolgen, so dass mindestens ein solches Sicherheitselement 9 einunerwünschtesHerabfallen eines optischen Elementes 1 verhindern kann.
    [0053] Mit 1 wirddann wieder deutlich, dass der Träger 2, an dem mitden Halteelementen 3 das optische Element 1 vertikalnach unten hängt,mit dem Gehäuseteil 8 durchSchraubverbindungen befestigt werden kann.
    [0054] Andiesem Gehäuseteil 8 kannwiederum durch eine angeflanschte Schraubverbindung ein weiteres äußeres Gehäuseteil 7 befestigtwerden, mit dem das zweite optische Element 4 gehaltenund wie nachfolgend noch weiter erläutert wird, auch justiert werdenkann.
    [0055] Daszweite optische Element 4, mit einem Außendurchmesser von ca. 12 mmweist eine vertikal oben angeordnete konvexe reflektierende Oberfläche auf,auf die durch die Durchbrechung 1.2 elektromagnetischeStrahlung im Wellenlängenbereichdes extremen UV-Lichtesauftrifft, von dort auf die konkave reflektierende Oberfläche desersten optischen Elements 1 auftrifft und von dort vertikalnach unten reflektiert wird.
    [0056] AnsämtlichenSchraubverbindungsstellen zwischen Trä ger 2 und den Gehäuseteilen 8 und 7 sindentsprechende komplementäreKalotten vorhanden, die andeutungsweise auch dargestellt sind, so dassbei der Montage von Trägerund den Gehäuseteilen 7 und 8 eineAusrichtung dieser Teile zueinander und dementsprechend auch imGroben zumindest eine Ausrichtung der optischen Elemente 1 und 4 undeine mechanische Entkopplung der miteinander zu verbindenden Teiledurchgeführtbzw. erreicht werden können.
    [0057] In 3 istein äußeres Gehäuseteil 7,mit dem das zweite optische Element 4 gehalten und insbesonderein Bezug zur optischen Achse des optischen Elementes 1 justiertwerden kann, gezeigt.
    [0058] Dasoptische Element 4 ist dabei mit jeweils drei in jeweilsgleichen Winkelabständenzueinander angeordneten Hebelarmen 5 gehalten, die einegeringfügigeDruckkraft auf die äußere, rotationssymmetrischausgebildete Mantelflächedes optischen Elementes 4, die kleiner als 1 N ist, ausüben. Improximalen Teil der Hebelarme 5 sind zapfenförmige Elementeausgebildet, die die Oberflächedes optischen Elementes 4 kontaktieren. Diese Zapfen greifenin, in 3 nicht deutlich erkennbare kalottenförmige Vertiefungen,die auf der äußeren Mantelfläche desoptischen Elementes 4, wiederum in jeweils gleichen Winkelabständen angeordnetsind.
    [0059] Diedrei Hebelarme 5 sind jeweils über ein Parallelogramm 6 mitdem äußeren Gehäuseteil 7 verbunden.An jedem der drei Parallelogramme 6 sind vier Festkörpergelenkeausgebildet. Auf diese Parallelogramme 6 können radialvon außenjeweils ein linearer Stellantrieb 10 wirken, von denenin 3 lediglich zwei dargestellt sind. Mittels derlinearen Stellantriebe 10 kann dann über die Parallelogramme 6 eineBewegung der Hebelarme 5 entlang deren Längsachse,also auch tangential zum äußeren Umfangdes optischen Elementes 4 erreicht werden. Durch eine Einzelansteuerungder jeweiligen linearen Stellantriebe 10 können unterschiedliche Wegein den einzelnen Hebelarmen 5 realisiert werden, um einehochpräziseAusrichtung des optischen Elementes 4 mit seiner eigenen,in Bezug zur optischen Achse des optischen Elementes 1 erreicht werden.
    [0060] Sokönnenbeispielsweise mit Piezo-Antrieben, als ein Beispiel für besondersgeeignete lineare Stellantriebe 10, Justierwege der einzelnenHebelarme 5 deutlich unterhalb 1 μm realisiert werden.
    [0061] Innicht dargestellter Form ist es zu bevorzugen, dass die Parallelogramme 6 miteiner entsprechenden Federkraft vorgespannt sind, die gegen den linearenStellantrieb 10, also radial nach außen wirkt.
    权利要求:
    Claims (25)
    [1] Halterung füroptische Elemente, bei der ein optisches Element an einem Träger mitdrei Halteelementen befestigt ist, dadurch gekennzeichnet,dass an den drei Halteelementen (3) jeweils zwei Festkörpergelenke(3.1) und (3.2) ausgebildet sind, wobei einesder Festkörpergelenke(3.1) eine Bewegung in einem Freiheitsgrad und das jeweilsandere Festkörpergelenk(3.2) eines Halteelementes (3) eine Bewegung auchin weiteren mit dem ersten Freiheitsgrad nicht identischen Richtungenermöglichen und dieHalteelemente (3) an einer Fläche mit dem optischen Element(1) stoffschlüssigverbunden sind.
    [2] Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Festkörpergelenke(3.1) der Halteelemente (3), die eine Bewegungin einem Freiheitsgrad ermöglichen,in Form eines verjüngtenLängsstegesan den Halteelementen (3) ausgebildet und die Längsstegetangential in Bezug zu einer Kreisbahn um die optische Achse desoptischen Elementes (1) ausgerichtet sind.
    [3] Halterung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass die stoffschlüssigeVerbindung mittels einer eutektischen Silber-Zinn- oder Gold-Zinn-Legierung gebildetist.
    [4] Halterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Halteelemente (3) in jeweils gleichenWinkelabständenzueinander angeordnet sind.
    [5] Halterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Halteelemente (3) auf einer planaren,orthogonal zur optischen Achse des optischen Elements (1)ausgerichteten Flächemit dem optischen Element (1) stoffschlüssig verbunden sind.
    [6] Halterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Halteelemente (3) bei einem rotationssymmetrischenoptischen Element (1) an diesem auf einem Kreisumfang amoptischen Element (1) befestigt sind, der im Bereich zwischendem 0,5- und 0,7-fachen des Außendurchmessersdes jeweiligen optischen Elementes (1) liegt.
    [7] Halterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass das optische Element (1) ein reflektierendesElement mit konkav gekrümmterOberflächeist.
    [8] Halterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass im Bereich der optischen Achse des optischenElementes (1) eine Durchbrechung (1.2) ausgebildetist.
    [9] Halterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass am äußeren Um fangdes optischen Elements (1) zwischen der planaren Fläche undder reflektierenden Oberfläche einumlaufender Bund (1.1) ausgebildet ist.
    [10] Halterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den beiden Festkörpergelenken(3.1) und (3.2) eines Halteelementes (3)im Bereich zwischen 5 bis 30 mm liegt.
    [11] Halterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass ein zweites reflektierendes optisches Element(4) mittels drei an einer rotationssymmetrischen äußeren Mantelfläche deszweiten optischen Elementes (4) in jeweils gleichen Winkelabständen zueinanderangreifenden Hebelarmen (5) gehalten und in Bezug zur gemeinsamenoptischen Achse der optischen Elemente (1) und (4)ausgerichtet ist.
    [12] Halterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die beiden optischen Elemente (1),(4) ein Schwarzschildobjektiv für elektromagnetische Strahlungmit Wellenlängen < 30 nm bilden.
    [13] Halterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Hebelarme (5) jeweils einzelnlateral in Bezug zu ihrer Längsachsebewegbar sind.
    [14] Halterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die die äußere Mantelfläche deszweiten optischen Elementes (4) kontaktierenden Bereicheder Hebelarme (5) in Form von Zapfen ausgebildet sind,die in komplementärausgebildete Vertiefungen der äußeren Mantelfläche deszweiten optischen Elementes (4) eingreifen, wobei die Hebelarme(5) auf das zweite optische Element (4) eine Druckkraft < 5 N ausüben.
    [15] Halterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Hebelarme (5) jeweils mittelseines Parallelogramms (6) mit jeweils vier Festkörpergelenkenan einem äußeren Gehäuseteil(7) gehalten sind.
    [16] Halterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass an die Parallelogramme (6) jeweilsein lineares Stellelement fürdie laterale Bewegung des jeweiligen Hebelarms (5) angreift.
    [17] Halterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass Gehäuseteile(7, 8) und der Träger (2) lösbar miteinander verbundensind.
    [18] Halterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass Gehäuseteile(7, 8) und der Träger (2) durch Schraubverbindungen,an denen jeweils komplementäreKalotten ausgebildet sind, miteinander verbunden sind.
    [19] Halterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass am Träger(2) mindestens ein formschlüssig in den Bund (1.1)des optischen Elementes (1) eingreifendes Sicherheitselement(9) befestigt ist.
    [20] Halterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass alle Teile der Halterung, bis auf die optischenElemente (1) oder (4) aus einem metallischen Werkstoffmit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten < 5 × 10–6K–1 gebildetsind.
    [21] Halterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass das optische Element (1) vertikalunterhalb des Trägers(2) angeordnet und gehalten ist.
    [22] Verfahren zur Herstellung eines optischen Systemsmit einer Halterung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet,dass ein optisches Element (1) mittels der drei Halteelemente(3) stoffschlüssigmit einem Träger(2) an einer planaren Fläche (2.1) des Trägers (2)verbunden wird, anschließendeine optisch wirksame Oberflächedes optischen Elementes (1) einer Nachbearbeitung durchIonenätzenunterzogen wird.
    [23] Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,dass die stoffschlüssigeVerbindung zwischen den Halteelementen (3) und dem Träger (2) durchNiedertemperaturlötenbei Temperaturen < 300C° ausgebildetwird.
    [24] Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet,dass das Ionenätzennach erfolgter Montage des optischen Elementes (1) mitGehäuseteilen(7, 8) und dem Träger (2) durchgeführt wird.
    [25] Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet,dass im Anschluss an die Nachbearbeitung durch Ionenätzen aufder optisch wirksamen Oberflächedes optischen Elementes (1) eine reflektierende Beschichtungaufgebracht wird.
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    同族专利:
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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    PCT/DE2005/000891| WO2005111687A1|2004-05-12|2005-05-10|Halterung für optische elemente und verfahren zur herstellung eines optischen systems mit einer solchen halterung|
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