[發明專利]將旋轉臺式激光直寫裝置的轉軸與直寫光軸對準的對準組件和方法

有效

• 申請號: 201510362869.5
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN104972232A
• 公開（公告）日: 2015-10-14
• 發明（設計）人: 孫洪波;于顏豪;陳岐岱;姜俊
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B23K26/70
• 分類號: B23K26/70
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 湯雄軍

1.一種將旋轉臺式激光直寫裝置的轉軸與直寫光軸對準的對準組件，所述旋轉臺式激光直寫裝置包括激光源；激光路徑，依次設置有激光調制器、第一反射鏡、第二反射鏡和顯微物鏡，來自激光源的激光束被激光調制器調制后通過第一反射鏡和第二反射鏡反射而入射到顯微物鏡上；旋轉臺，旋轉臺的臺面垂直于直寫光軸，

其中所述對準組件包括：

平板件，所述平板件的一側設置有金屬薄膜，平板件固定于所述旋轉臺的臺面上，且平板件的設置有金屬薄膜的一側面向所述顯微物鏡；和

數字成像系統，包括照明光源、可見光分光片、圖像傳感器、顯示器，其中來自照明光源的可見光經由可見光分光片反射后透射通過第二反射鏡而通過顯微物鏡入射到平板件的金屬薄膜上，由金屬薄膜反射的可見光通過顯微物鏡、第二反射鏡、可見光分光片而進入圖像傳感器，顯示器顯示來自圖像傳感器的圖像。

2.根據權利要求1所述的對準組件，其中：

所述的金屬薄膜厚度為納米量級，對可見光有部分透過、部分反射的特性。

3.根據權利要求2所述的對準組件，其中：

薄膜厚度滿足透過率約50％。

4.根據權利要求1-3中任一項所述的對準組件，其中：

所述金屬薄膜為鎳膜。

5.根據權利要求4所述的對準組件，其中：

所述平板件為玻璃平板。

6.根據權利要求1所述的對準組件，其中：

顯微物鏡為無限遠式，其成像分辨率記為0.61λ/N.A.，其中λ為光源波長，N.A.為物鏡數值孔徑；且

數字成像系統還包括在照明光的入射方向上位于圖像傳感器前方的透鏡，圖像傳感器為CCD或CMOS器件，透鏡焦距為顯微物鏡所配套顯微鏡系統的筒鏡焦距，CCD或CMOS器件單個像素單元的尺寸至少小于顯微物鏡的成像分辨率與顯微物鏡放大倍數之積的一半，透鏡距離圖像傳感器的距離為鏡頭的焦距。

7.一種利用根據權利要求1-6中任一項所述的用于旋轉臺式激光直寫裝置的對準組件將旋轉臺式激光直寫裝置的轉軸與直寫光軸對準的方法，包括以下步驟：

(1)將激光焦點聚焦于金屬薄膜表面；

(2)轉動旋轉臺，使得激光焦點掃描金屬薄膜，通過數字成像系統觀察掃描軌跡；

(3)將激光焦點位置向掃描環形軌跡的圓心調節，使掃描環形軌跡的半徑逐漸減小，直至最終焦點光斑落于圓環幾何中心處或附近。

8.根據權利要求7所述的方法，其中在上述步驟(1)之前，還包括步驟：

(4)調節入射激光與旋轉臺的臺面垂直；

(5)通過肉眼觀察將激光光束調節為正入射至旋轉臺轉軸處；

(6)裝配顯微物鏡，保證顯微物鏡光軸與激光光束共軸。

9.根據權利要求7所述的方法，其中：

在使得激光焦點掃描金屬薄膜的同時，調節激光功率使激光功率僅滿足能夠在金屬薄膜上掃描出清晰的線條軌跡。

10.根據權利要求8或9所述的方法，其中：

在使得激光焦點掃描金屬薄膜時，選擇激光直寫所用的顯微物鏡或者數值孔徑不低于激光直寫所用顯微物鏡的數值孔徑的顯微物鏡進行線條掃描。

11.根據權利要求7所述的方法，其中：

激光焦點在薄膜表面掃描得到亞微米特征尺寸的掃描線條。

12.根據權利要求7所述的方法，其中：

通過行進方向與轉軸垂直的兩部正交平移臺對轉軸與光軸的空間位置進行對準。

13.根據權利要求7所述的方法，其中：

實現轉軸與激光光軸對準的判據為：激光掃描軌跡所圍成的區域面積最小。

14.根據權利要求7所述的方法，還包括步驟：

根據旋轉臺標稱徑向跳動，從轉軸與激光光軸對準的位置將掃描半徑徑向移動到2倍-5倍于標稱徑向跳動值的位置開始掃描，通過觀察激光掃描軌跡評估轉軸真實的徑向跳動值。

15.根據權利要求7所述的方法，還包括步驟：

根據旋轉臺標稱軸向跳動，以激光準焦的位置作為運動的中心沿轉軸軸向位移2倍-5倍于標稱軸向跳動值的位置，位移過程中記錄在不同位置時光斑的形貌，記錄完成后重新回至準焦位置，旋轉該旋轉臺以通過觀察光斑形貌評估轉軸真實的軸向跳動值。