[发明专利]投影物镜系统中光学元件重力变形气压差补偿装置及方法

权利要求书

1.投影物镜系统中光学元件重力变形气压差补偿装置，其特征是，它包括第一镜筒单元组件(1)、第二镜筒单元组件(2)、隔圈(3)、第一气体压力传感器(7)、第二气体压力传感器(8)和第三气体压力传感器(9)；所述第一镜筒单元组件(1)与第二镜筒单元组件(2)之间设置隔圈(3)；

所述第一镜筒单元组件(1)包括第一镜筒单元(1-1)、第一镜框单元(1-2)、第二镜框单元(1-3)、第一光学元件(1-4)和第二光学元件(1-5)；所述第一镜筒单元(1-1)为环形结构；第一镜框单元(1-2)和第二镜框单元(1-3)依次安装在第一镜筒单元(1-1)内；所述第一光学元件(1-4)和第二光学元件(1-5)分别设置在第一镜框单元(1-2)和第二镜框单元(1-3)内；

第二镜筒单元组件(2)包括第二镜筒单元(2-1)、第三镜框单元(2-2)、第四镜框单元(2-3)、第三光学元件(2-4)和第四光学元件(2-5)；所述第三镜框单元(2-2)和第四镜框单元(2-3)依次安装在第二镜筒单元(2-1)内；第三光学元件(2-4)和第四光学元件(2-5)分别设置在第三镜框单元(2-2)和第四镜框单元(2-3)内；

所述第一光学元件(1-4)和第二光学元件(1-5)之间形成第一密封腔(4)；所述第一密封腔(4)内设置第一气体压力传感器(7)；第二光学元件(1-5)与第三光学元件(2-4)之间形成第二密封腔(5)；第三光学元件(2-4)与第四光学元件(2-5)之间形成第三密封腔(6)；所述第三密封腔(6)内设置第三气体压力传感器(9)；所述第二光学元件(1-5)与第三光学元件(2-4)之间形成的第二密封腔(5)由隔圈(3)形成；所述隔圈(3)上设置第二气体压力传感器(8)；

所述第一密封腔(4)的右侧设置第一进气管道(10)，第一密封腔的左侧设置第一排气管道(11)；所述第二密封腔(5)的右侧设置第二进气管道(12)，第二密封腔的左侧设置第二排气管道(13)；所述第三密封腔(6)的右侧设置第三进气管道(14)，第三密封腔的左侧设置第三排气管道(15)。

2.根据权利要求1所述的投影物镜系统中光学元件重力变形气压差补偿装置，其特征在于，所述的每个密封腔内设置气体浓度传感器。

3.根据权利要求1所述的投影物镜系统中光学元件重力变形气压差补偿装置，其特征在于，所述的每个镜筒单元的阶梯环形面边缘分别设置凹槽，所述凹槽中涂有密封剂。

4.根据权利要求1所述的投影物镜系统中光学元件重力变形气压差补偿装置，其特征在于，所述第一光学元件(1-4)、第二光学元件(1-5)、第三光学元件(2-4)和第四光学元件(2-5)的直径在100mm-300mm之间，所述每个光学元件的重量小于6kg，所述光学元件的材料为熔石英或者氟化钙。

5.根据权利要求1所述的投影物镜系统中光学元件重力变形气压差补偿装置，其特征在于，所述镜框单元为圆环形，所述镜框单元的内侧均匀设置三个凸台；所述三个凸台上均匀涂有低应力胶。

6.根据权利要求1所述的投影物镜系统中光学元件重力变形气压差补偿装置，其特征在于，所述镜框单元的材料选用铟钢36或黄铜C360。

7.根据权利要求1所述的投影物镜系统中光学元件重力变形气压差补偿装置，其特征在于，所述的镜筒单元组件为多个，相邻的镜筒单元组件之间设置隔圈；每个镜筒单元组件内包括多个镜框组件，每个镜框组件包括一个光学元件。

8.投影物镜系统中光学元件重力变形气压差补偿的方法，其特征是，该方法的具体步骤为：

步骤一、第一气体压力传感器(7)、第二气体压力传感器(8)和第三气体压力传感器(9)分别测量第一密封腔(4)、第二密封腔(5)和第三密封腔(6)内的气压，将获得三个密封腔内的气压值经数据采集卡输入到主控制器；

步骤二、主控制器根据步骤一获得气压值与预定气压值比较；如果所述的气体压力传感器检测密封腔内的气体压力值未达到或大于预定的气压值，则调整供气管道和排气管道工作状态，返回步骤一；如果所述的每个气体压力传感器检测密封腔内的气体压力值与预定的气体压力值相等，则实现光学元件的重力补偿。

9.根据权利要求8所述的投影物镜系统中光学元件重力变形气压差补偿的方法，其特征在于，步骤二所述的预定气压值计算方法为：

根据光学元件在物镜系统光轴方向上受力平衡的关系，可得公式：

P₂·π(d/2)²-P₁·π(d/2)²＝G+F，

式中G为光学元件的重力，d为光学元件直径，P₁和P₂分别为两个密封腔内的气体压强，F为每个镜框单元与对应光学元件间的轴向力；根据设定的F值得到密封腔内的预定气压值P₁与P₂。