基于柔度矩阵法的整体式XY光学微调整机构研究

作者：张德福; 赵磊

来源：仪器仪表学报, 2014, 35(02): 269-275.

DOI：10.19650/j.cnki.cjsi.2014.02.005

• 光刻投影物镜
• 微调整机构
• 光机结构
• 波像差

研究一种用于光刻投影物镜光学元件XY微调整的整体式柔性冗余并联机构。首先,给出了机构组成和工作原理。然后,根据圆弧形单轴柔性铰链参数介绍了柔度矩阵法。接着,基于该方法推导了机构各个调整臂支链的柔度、机构的输出柔度、输入柔度和位移输入输出比。最后,对机构进行了有限元分析、理论计算和实验验证。实验结果证明:和有限元法相比,理论计算得到的机构输出柔度、输入柔度、输入输出比偏差分别为16.272%、28.326%、31.126%。和测量实验结果相比,理论计算得到的输入输出比偏差为15.212%。偏差主要由柔度矩阵法中的柔度系数并非绝对精确,并且忽略了铰链之间连杆的柔度导致的。在±50 N的驱动力范围内,机构满足调整行程±50μm的要求,镜框上的最大应力小于材料的屈服极限,调节引入的Tip/Tilt耦合误差小于0.5″。该柔性XY调整机构满足光刻投影物镜光学元件偏心补偿要求。

• 单位
  中国科学院长春光学精密机械与物理研究所; 应用光学国家重点实验室