具有受支撑的挠曲接头的光学装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于承载光学元件(2)的装置(1)，该装置包括：用于承载所述光学元件(2)的可枢转的第一承载件(10)，第一承载件(10)通过第一轴承(100)安装，使得第一承载件(10)围绕第一轴线(A)可枢转，其中第一轴承(100)包括弹性结构(30)和被配置成支撑第一承载件(10)的支撑件(41，42)，其中支撑件(41，42)被配置成限制第一承载件(10)在至少第一方向(D1)上的平移。平移。平移。

【技术实现步骤摘要】
具有受支撑的挠曲接头的光学装置


[0001]本专利技术涉及一种用于承载光学元件的装置，特别是常平架。

技术介绍

[0002]在光学应用中，通常需要能够在一维或二维(即，围绕一个轴线或两个独立轴线)中枢转光学元件。
[0003]在现有技术中，已知常平架在每个轴上包括一个或两个静态(传统)轴承。这具有在旋转方向上没有恢复力(零刚度)以及在所有其它方向上没有刚度的益处。此外，枢转运动/旋转方面的大角度是可能的。然而，通常，在这种机构中存在游隙(如果不是预负载的)，游隙将限制精度。此外，需要通过致动器力克服在预负载的情况下甚至更高并且难以控制粘滑的静摩擦。此外，在这种设计中通常涉及许多部件，并且在部件和组件上都必须有非常严格的公差。此外，由于缺少刚度，传统的轴承通常不适于快速(共振)运动。
[0004]此外，基于扭转梁和类似挠曲件的轴承中的可枢转接头(例如，每个旋转轴线一个或两个扭转梁)在扭杆中经历弹性变形，并且通常包括由旋转轴线限定的平面结构。这种配置的好处是简单且成本有效的设计，仅需要小的设计空间。此外，由于不存在静摩擦，所以不存在滞后/后冲。此外，在扭转梁的运动中也不存在游隙，并且通过力控制可以进行开环控制。特别地，共振中的快速操作是可能的。然而，这种设计原理的较大刚度需要一定的力来保持旋转部分的位置，并且尤其在对于大行程和低共振频率更关键的活塞模式(面外模式)中可能遇到寄生模式。此外，难以实现大的位移/角度，并且在弹性元件中引起大的应力，尤其是在大偏转(＞5
°
)时。通常，由于较长的梁以降低应力，这种设计还将需要较大的设计空间。

技术实现思路

[0005]基于上述内容，本专利技术要解决的问题是提供一种具有简单设计的上述类型的装置，该装置允许在减小游隙的同时实现相对大的偏转以及理想的大共振频率。
[0006]该问题通过具有权利要求1的特征的装置来解决。
[0007]本专利技术的这些方面的优选实施例在相应的从属权利要求中陈述并在下面描述。
[0008]根据权利要求1，公开了一种用于承载光学元件的装置，该装置包括：
[0009]‑
可枢转的第一承载件，用以承载该光学元件，
[0010]‑
第一承载件通过第一轴承安装到第二承载件或支座，使得第一承载件相对于第二承载件或支座绕第一轴线可枢转，
[0011]其中
[0012]‑
第一轴承包括弹性结构和被配置成支撑第一承载件的支撑件，其中支撑件被配置成限制第一承载件在至少第一方向上的平移，以及
[0013]‑
弹性结构与支撑件分别连接到第一承载件与第二承载件，或弹性结构与支撑件分别连接到第一承载件与支座。
[0014]可枢转的第一承载件被布置成具有附接于其上的光学元件，如反射镜、棱镜、透镜、漫射器或光栅。因此，第一承载件的运动被传递到光学元件。特别地，第一承载件和光学元件可以整体地形成。
[0015]第一轴承将第一承载件附接到第二承载件或附接到支座。第一轴承确定第一承载件相对于第二承载件或相对于支座的相对运动。特别地，第一轴线沿着第一承载件的主延伸平面延伸。优选地，第一轴线沿着第一承载件和/或光学元件的对称轴线延伸，如在俯视图中所见。
[0016]弹性结构被布置成一旦第一承载件围绕第一轴线枢转，就使第一承载件返回到其非偏转位置。因此，第一承载件的旋转运动的共振频率取决于弹性结构的刚度。第一方向在垂直于第一承载件和/或光学元件的主延伸方向的方向上延伸。特别地，第一方向垂直于第一轴线延伸。
[0017]弹性结构与支撑件分别连接到第一承载件。此外，弹性结构与支撑件分别连接到第二承载件，或弹性结构与支撑件分别连接到支座。因此，弹性结构和支撑件提供了相同元件之间的连接。特别地，第一承载件的移动不是通过弹性结构或支撑件驱动的。优选地，第一轴承被布置成单独地引导第一承载件的运动。特别地，第一承载件的偏转通过作用于第一承载件上的电磁力直接驱动。
[0018]这里和下文中，除非另有说明，否则第一方向在倾斜于，特别是垂直于第一方向的方向上延伸。特别地，有利地，这种设计允许以高精度，特别地好于1mrad的精度，特别地好于10μrad的分辨率，以及大的枢转(旋转)角度(例如，+/
‑
30
°
，+/
‑
15
°
)围绕至少一个(第一)轴线，但也围绕两个轴线(2D)倾斜，高频率在10Hz至1000Hz的范围内，通常为10Hz至250Hz，其中特别地，在除期望的旋转/枢转方向之外的任何其他方向上仅允许小的运动，该期望的旋转/枢转方向包括在平移或其他旋转轴中的不期望的振动模式。优选地，该装置还可以以共振(中等刚度)或静态模式(非常低的刚度)操作。
[0019]特别地，在一个实施例中，弹性结构被配置成消除第一承载件在第二承载件上的支撑的游隙。
[0020]此外，根据一个实施例，弹性结构被配置成提供用于第一承载件的预期运动方向的刚度。
[0021]根据另一实施例，弹性结构被配置成以无游隙的方式在若干方向上引导第一承载件。
[0022]此外，弹性结构被配置成分布应力。
[0023]根据本专利技术的另一优选实施例，弹性结构包括多个弹簧构件，每个弹簧构件将第一承载件连接到第二承载件，或者将第一承载件连接到支座，或者将第二承载件连接到支座。
[0024]根据一个实施例，相应的弹簧构件是平板构件，特别是从合适材料的板，特别是金属板上切割下来的。
[0025]此外，根据优选实施例，相应的弹簧构件包括曲折形状。
[0026]根据另一优选实施例，弹簧构件沿着共同的延伸平面延伸，其中，由于面内刚度特别地比扭转模式中的弹性结构的刚度大至少十倍，所以弹簧结构/弹簧构件防止了第一承载件沿着所述延伸平面的特别的面内运动。
[0027]根据又一实施例，弹簧构件一体地连接到彼此，并且特别地形成单个板构件。优选地，弹簧构件/所述板构件被切割(例如激光切割或冲压)形成单个板。
[0028]根据本专利技术的另一实施例，该装置包括用于预加载弹性结构的磁体。
[0029]根据另一实施例，第一承载件包括第一部分，第一承载件经由第一部分由支撑件支撑在第二承载件或支座上。第一承载件可以包括第二部分，第一承载件经由第二部分由支撑件支撑在第二承载件或支座上。第一和第二部分从第一承载件的相对侧突出，并且第一和第二部分特别地彼此对准并且与第一轴线对准。特别地，两个部分中的每一个可以形成为细长梁。
[0030]根据一优选实施例，弹簧结构包括布置在第一部分的任一侧上的两个弹簧构件和布置在第二部分的任一侧上的两个弹簧构件。
[0031]根据另一实施例，第一部分经由支撑件的第一部分支撑在第二承载件上。此外，第二部分可以经由支撑件的单独的第二部分支撑在第二承载件上。
[0032]优选地，支撑件的相应部分(即，第一部分和第二部分)可以各自是以下中的一个：
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于承载光学元件(2)的装置(1)，所述装置包括：
‑
可枢转的第一承载件(10)，用以承载所述光学元件(2)，
‑
所述第一承载件(10)通过第一轴承(100)安装到第二承载件(20)或支座(60)，使得所述第一承载件(10)相对于所述第二承载件(20)或所述支座(60)围绕第一轴线(A)可枢转，其中
‑
第一轴承(100)包括弹性结构(30)和被配置成支撑第一承载件(10)的支撑件(41，42)，其中所述支撑件(41，42)被配置成限制所述第一承载件(10)在至少第一方向(D1)上的平移，以及
‑
所述弹性结构(30)和所述支撑件(41，42)分别连接到所述第一承载件(10)和所述第二承载件(20)，或者所述弹性结构(30)和所述支撑件(41，42)分别连接到所述第一承载件(10)和所述支座(60)。2.根据权利要求1所述的装置，其中，关于所述第一承载件(10)围绕所述第一轴线(A)的枢转运动的共振频率取决于所述弹性结构(30)的刚度以及所述第一承载件(10)和其上的所述光学元件(2)的惯性。3.根据权利要求1或2所述的光学装置，其中，所述装置(1)包括第二承载件(20)和/或支座(60)，其中，所述弹性结构(30)包括多个弹簧构件(31)，每个弹簧构件(31)将所述第一承载件(10)连接到所述第二承载件(20)或所述支座(60)。4.根据权利要求3所述的装置，其中，相应的所述弹簧构件(31)是平板构件。5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述弹簧构件(31)彼此一体地连接。6.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述装置(1)包括被配置成预加载所述弹性结构(30)的磁体(400，401)。7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述第一承载件(10)包括第一部分(11)，所述第一承载件(10)经由所述第一部分(11)由所述支撑件(41，42)支撑在所述第二承载件(20)或所述支座(60)上，和/或其中，所述第一承载件(10)包括第二部分(12)，所述第一承载件(10)经由所述第二部分(12)由所述支撑件(41,42)支撑在所述第二承载件(20)或所述支座(60)上，所述第一部分和所述第二部分(11,12)从所述第一承载件(10)的相对侧突出。8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述第一部分(11)经由所述支撑件(41)的第一部分支撑，和/或其中，所述第二部分(12)经由所述支撑件(42)的第二部分支撑。9.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述相应部分(41，42)是以下其中之一：
‑
球体；
‑
半球体；
‑
结构，所述结构包括面向所述第一承载件(10)的相应部分(11，12)的边缘，所述相应部分(11，2)被支撑在所述边...

【专利技术属性】
技术研发人员：沃尔夫冈，
申请(专利权)人：奥普托图尼股份公司，
类型：发明
国别省市：