用于补偿射束的不规则性的可调整可变形反射镜制造技术

本发明专利技术涉及一种用于补偿射束的不规则性的可调整可变形反射镜(1)，该反射镜带有用于反射该射束的入射线的反射镜元件、用于固定该反射镜元件的基体以及用于向该反射镜元件施加力(F)的至少一个致动元件(4)，其中该反射镜元件是带有至少1mm厚度(d)的平面元件(2)并且该致动元件(4)是带有多个杠杆元件(5)的杠杆机构。本发明专利技术还涉及一种用于补偿射束(12.1，12.2)的不规则性的方法以及带有根据本发明专利技术的反射镜(1)的光学安排。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于补偿射束像差的可调整可变形反射镜、并且涉及该反射镜的用途以及使用该反射镜来补偿像差的方法。
技术介绍
在下文中，术语像差应被概括性地理解为是指多种成像误差。这样的一种成像误差例如是像散现象。成像误差(像差)可以作为波前误差被捕捉，波前误差又可以数学地描述。所谓的泽尼克多项式通常被用来数学地展示波前误差。偶数泽尼克多项式定义为： Z n m ( ρ · φ ) = R n m ( ρ ) c o s ( m φ ) ]]>并且奇数泽尔尼克多项式定义为： Z n - m ( ρ · φ ) = R n m ( ρ ) sin ( m φ ) , ]]>其中m和n是非负整数，其中n≥m。φ是方位角并且ρ是归一化径向距离。这些径向多项式被定义为如果n-m是偶数的话并且如果n-m是奇数的话。它们经常被归一为下标n在此描述该多项式的径向阶次。上标m描述了子午频率，即一次旋转中的周期性波前误差的振荡周期的次数(Wesemann,W.,2005:Mathematische Anmerkungen:Welche Beziehung besteht zwischen der normalen-zylindrischen Schreibweise vonund den Zernike-Polynomen？,DOZ,03-2005:40-44)。现有技术中提出了许多解决方案来校正成像误差，但是以下简单地描述了仅少数的所选解决方案。DE 525 690披露了一种由多个扇区构成的弹性可变形的金属凹面镜。这个金属凹面镜可能不适合用于现代高品质光学安排中、但是适合于突出属于分段式反射镜的问题。由于这些扇区的连续延伸的反射表面出现中断，所以在这些扇区的重叠边缘处产生局部成像误差，这些重叠边缘位于光学路径中并被入射的电磁辐射束照射。该表面在边缘处遭受突变，而产生衍射并且因此产生杂光。它们不适合作为近场校正元件，因为这些中断会因为图像中的亮度差而变得明显。例如，如在DE 100 49 296 B4中描述的多种不同解决方案使用了一种反射性涂覆的膜，该膜是通过多个致动元件而在多个点处可变形的。这使得该膜的表面轮廓能够与有待补偿的像差极好地适配，但是局部发生的变形在此还导致中频到高频的波前误差，即n>＝8的泽尼克系数具有显著且不希望的高度影响。此外，该膜通常是非常不均匀的，这样它首先需要校正自身。添加制造不均匀性这个未校正部分作为附加误差。在从US 5 142 132 A已知的可变形反射镜元件中还使用了许多选择性可致动的致动元件来实现电控变形从而设置焦点位置并且校正像差误差。该反射镜元件可以由被稀薄涂覆的玻璃板的独立区域或许多小的反射镜区段构成。然而，这种可变形反射镜同样是与上述的缺点相关联的。DE 698 01 731 T2描述了一种用于产生集成回路的光学系统。为了矫正色差，使用了带有专门适配的光学特性的组合式光学器件。由于极高的能量辐射，提出了根据能量密度来将由特殊无定形石英玻璃制成的光学元件以及由单晶萤石制成的光学元件安排在射束路径的特定位置处。EP 2 650 730 A2披露了一种用于补偿像差的设备，在该设备中多个导电体被封闭在反射镜中。通过施加电压以及使电流流过，该反射镜可以在多个区段中升温并且热变形。这样的解决方案是相对于致动及其结构而言相对复杂的并且另外在长期工作过程中是不稳定的。为了补偿像差，它必须处于不断的主动运行中。来自现有技术的解决方案(例如基于MEMS或压电式操作的反射镜)具有的残留误差是高频的、典型地在>10nm RMS的范围内，其中n>＝8；n>＝m。可以使用根据US 2012/0275041 A1的设备来校正光学仪器内的具有已知起点和已知传播的成像误差。为此，将可变形反射镜引入该安排的光学路径中，电磁辐射束沿着该路径传播。借助于适合的致动元件，能够向可变形反射镜的边缘施加力并将这些力引入该反射镜中，由此该反射镜根据其已知的几何形状和外形以及力引入的位置和所引入的力的矢量(大小、方向)而变形。由于如此造成的该反射镜的变形并且由于光程差导致的局部改变的反射行为，就可能校正出现的波前误差。整个反射镜上的力引入在上述US 2012/0275041 A1中被描述为缺点。通过将力以关于引入的大小和部位受控的方式引入该反射镜中，通过单独的侧向引入能够设置反射镜的表面的变形轮廓。通过将对应的力和如此造成的反射镜变形进行叠加，就能够设置相当大量的变形轮廓。虽然这个解决方案能够很大程度上避免仅局部出现小的空间变形，但是在侧向引入力的情况下可设置的变形轮廓的类型十分有限。在DE 10 2007 010 906A1中提出的设备遵循非常相似的原理。光学元件(反射镜)在其边缘处通过致动装置(以下：致动元件)的动作被接触到并且可以通过该致动元件的相应进给移动而弯曲。甚至在这种解决方案的情况下，与这些可设置的类型的变形轮廓相关的上述缺点也会出现。此外，这种反射镜不适合用于非常高分辨率的光学安排中，因为不能获得足够清晰的成像。在从DE 601 16 322 T2已知的设备中，同样是借助于将力引到反射镜上来补偿像差。呈现了至少一个主动致动元件和两个所谓的力杆来引入力。这些力杆具有至少两端，该至少两端接合在反射镜的边缘区域的多个点处并且被安排成使得它们被分布在该反射镜的多个区段中。由于反射镜的边缘区域中的点式力引入，这些可设置的类型的变形轮廓如同在上述两种解决方案中一样是有限的。US 7 229 178 B1披露了一种可变形反射镜，该反射镜的圆形或卵形反射镜板可以经由内部(较小)和外部(较大)环形支持件而抛物线地弯曲。为此，该反射镜被固持在这些环形支持件之间。对此所需的力是经由机械致动元件来引入的。该致动元件直接地或经由这些环形支持件之一上的杠杆间接地起作用。经由平面的且平行的环形支持件的引入始终是以该反射镜的对称轴线为中心的。该反射镜的固持器是由显著大量的具有复杂构造的独立部件构成的，由此必须要预计该固持器的非常高的制造和组装费用。如以上所描述的，在光学单元内可能出现成像误差、并且在此进行补偿。在由多个光学单元组装光学系统(以下：光学安排)的过程中，出现了具体的情形。即使这些独立光学单元各自满足严格的品质标准，但是在使用多个光学单元的光学安排的情况下，仍可能出现整个光学安排的成像误差。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于补偿沿着光学路径(13)传播的电磁辐射束(12.1，12.2)的像差的可调整可变形反射镜(1)，具有‑用于反射该射束(12.1)的入射线的反射镜元件，‑用于固持该反射镜元件的主体(3)以及‑用于将力(F)引入该反射镜元件中的至少一个致动元件(4)，其中‑该反射镜元件是具有两个互相平行的侧面(2.1，2.2)的平面元件(2)，其中第一侧面(2.1)面朝该光学路径(13)并且第二侧面(2.2)面朝该主体(3)，‑该平面元件(2)在这些平行侧面(2.1，2.2)之间具有至少1mm的厚度(d)，‑该致动元件(4)具有带有多个杠杆元件(5)的杠杆机构，这些杠杆元件具有第一杠杆臂(5.1)和第二杠杆臂(5.2)，其中该第一杠杆臂(5.1)是沿着第一进给路径(6.1)可移动的，并且该第二杠杆臂(5.2)是沿着第二进给路径(6.2)可移动的，并且其杠杆臂比率被配置成使得该第二进给路径(6.2)的长度最多为该第一给路径(6.1)的长度的五分之一，并且力(F)是可通过该二杠杆臂(5.2)来传递至该平面元件(2)的，其特征在于，该致动元件(4)是挠性铰链，该挠性铰链是单件式地且相对于该致动元件(4)的对称轴线镜面对称地构成的并且除了该第一和第二杠杆臂(5.1，5.2)之外还具有居中安排的抗扭曲块(17)、用于将该力(F)引入该致动元件(4)中的弹性可变形元件(16)、以及用于将该力(F)引入该平面元件(2)中的可弯曲传输元件(15)，并且在该块(17)中存在补偿块(21)，该补偿块是通过多个槽缝与该块(17)几乎完全分开的并且仅经由窄的连接腹板连接至该块(17)上，由此该补偿块(21)是在该连接腹板的区域中围绕第四旋转轴线(A4)可枢转的。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.10 DE 102014103157.11.一种用于补偿沿着光学路径(13)传播的电磁辐射束(12.1，12.2)的像差的可调整可变形反射镜(1)，具有-用于反射该射束(12.1)的入射线的反射镜元件，-用于固持该反射镜元件的主体(3)以及-用于将力(F)引入该反射镜元件中的至少一个致动元件(4)，其中-该反射镜元件是具有两个互相平行的侧面(2.1，2.2)的平面元件(2)，其中第一侧面(2.1)面朝该光学路径(13)并且第二侧面(2.2)面朝该主体(3)，-该平面元件(2)在这些平行侧面(2.1，2.2)之间具有至少1mm的厚度(d)，-该致动元件(4)具有带有多个杠杆元件(5)的杠杆机构，这些杠杆元件具有第一杠杆臂(5.1)和第二杠杆臂(5.2)，其中该第一杠杆臂(5.1)是沿着第一进给路径(6.1)可移动的，并且该第二杠杆臂(5.2)是沿着第二进给路径(6.2)可移动的，并且其杠杆臂比率被配置成使得该第二进给路径(6.2)的长度最多为该第一给路径(6.1)的长度的五分之一，并且力(F)是可通过该二杠杆臂(5.2)来传递至该平面元件(2)的，其特征在于，该致动元件(4)是挠性铰链，该挠性铰链是单件式地且相对于该致动元件(4)的对称轴线镜面对称地构成的并且除了该第一和第二杠杆臂(5.1，5.2)之外还具有居中安排的抗扭曲块(17)、用于将该力(F)引入该致动元件(4)中的弹性可变形元件(16)、以及用于将该力(F)引入该平面元件(2)中的可弯曲传输元件(15)，并且在该块(17)中存在补偿块(21)，该补偿块是通过多个槽缝与该块(17)几乎完全分开的并且仅经由窄的连接腹板连接至该块(17)上，由此该补偿块(21)是在该连接腹板的区域中围绕第四旋转轴线(A4)可枢转的。2.如权利要求1所述的反射镜(1)，其特征在于，该致动元件(4)是经由多个腹板(5.11，15.1)连接至该第二侧面(2.2)上的。3.如权利要求1或2所述的反射镜(1)，其特征在于，面朝该光学路径(13)的该第一侧面(2.1)在该平面元件(2)的起始状态下具有小于6nm RMS的表面品质。4.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：托尔斯滕·艾尔博，简·威尔斯施尼克，
申请(专利权)人：业纳光学系统有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE