(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状レンズ（５）のための調節可能なレンズマウントであって、支持条片（１）と取付板（２）とを有し、前記支持条片は、支持条片の長辺のうちの一方によって、取り付けられるべき帯状レンズ（５）の光学不活性の長辺（５．１）に接続され、前記取付板は、取付板の端では前記支持条片（１）の端から一定の調節用間隔（ａ）を空けて配置され、ロックねじ（１１）によって前記支持条片に固定され、両端間では、締めねじとして機能する第一の止めねじ（４．１）と、圧力ねじとして機能する第二の止めねじ（４．２）とによって前記支持条片（１）に接続され、前記ねじは一列に交互に配置され、前記支持条片（１）、および前記帯状レンズ（５）はその長さにわたって、その光軸（５．２）に垂直な前記第一と第二の止めねじ（４．１、４．２）の作用方向に変形させることができ、
前記帯状レンズ（５）と前記支持条片（１）が、スペーサ条片（７）を介して間接的に相互接続され、前記スペーサ条片（７）の一方の長辺（７．１）が前記帯状レンズ長辺（５．１）に密着され、前記スペーサ条片の反対の長辺（７．２）が前記支持条片（１）の長辺に固定され、前記スペーサ条片（７）が複数のスリット（１４）を有し、前記スリットが、前記反対の長辺（７．２）に向かって開放し、前記スペーサ条片（７）の全幅（ｂＡ）にわたって、前記止めねじ（４．１、４．２）の作用方向に延び、その結果、前記スペーサ条片（７）の前記曲げ強度の依存性が、その形状によって、すなわち前記スリット（１４）の下に残る前記スリットの基部の残りの残留部厚（ｄＡｒ）によって決まることを特徴とする調節可能なレンズマウント。
【請求項２】
請求項１に記載の調節可能なレンズマウントにおいて、前記支持条片（１）が、一列に配置された貫通穴（３．１）と端から端までねじ山が設けられた穴（３．２）を交互に有し、前記第一の止めねじ（４．１）が前記貫通穴（３．１）を通って、前記取付板（２）の、ねじ山が設けられた貫通穴（８）と係合し、その一方で、前記第二の止めねじ（４．２）がねじ穴（３．２）を通って前記取付板（２）に圧迫された状態で当接することを特徴とする調節可能なレンズマウント。
【請求項３】
請求項１に記載の調節可能なレンズマウントにおいて、前記調節用間隔（ａ）が３点軸受によって決定されることを特徴とする調節可能なレンズマウント。
【請求項４】
請求項１に記載の調節可能なレンズマウントにおいて、前記支持条片（１）と前記取付板（２）とが、その端にて緩みのない軸受と緩みのある軸受によって相互接続されることを特徴とする調節可能なレンズマウント。
【請求項５】
請求項１に記載の調節可能なレンズマウントにおいて、前記取付板（２）を、調節のために、基準面（１０）に少なくとも２自由度で直接取り付けることができることを特徴とする調節可能なレンズマウント。
【請求項６】
請求項１に記載の調節可能なレンズマウントにおいて、前記取付板（２）を、台板（９）を介して基準面（１０）に間接的に取り付けことが可能であり、前記台板（９）を前記基準面（１０）に対して２自由度で調節でき、前記取付板（２）を前記台板（９）に対して別の２自由度で調節できることを特徴とする調節可能なレンズマウント。
【請求項７】
請求項１に記載の調節可能なレンズマウントにおいて、異なる光学装置に使用するために、前記残留部厚（ｄＡｒ）を同一に保ったまま、前記スペーサ条片（７）の、前記止めねじ（４．１、４．２）の作用方向の厚さ（ｄＡ）の寸法、を変えることによって、前記レンズマウントが、前記異なる光学装置の異なる接合部の状態に適合可能であることを特徴とする調節可能なレンズマウント。
【請求項８】
請求項１に記載の調節可能なレンズマウントにおいて、前記スペーサ条片（７）の幅（ｂＡ）が、前記帯状レンズ（５）の高さ（ｈＬ）より小さいことを特徴とする調節可能なレンズマウント。
【請求項９】
請求項１に記載の調節可能なレンズマウントにおいて、前記スペーサ条片（７）の幅（ｂＡ）が前記スリットの基部から減少することを特徴とする調節可能なレンズマウント。
【請求項１０】
請求項１に記載の調節可能なレンズマウントにおいて、前記支持条片（１）と前記スペーサ条片（７）が前記光軸（５．２）の方向に対して垂直な一つの平面を形成するように、前記支持条片（１）と前記スペーサ条片（７）が面一に互いにねじ止めされていることを特徴とする調節可能なレンズマウント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、レーザによる材料加工や印刷業界で走査対物レンズに使用されるような、長くて薄い円柱レンズの形態をした帯状レンズ（strip lens）のための調節可能なレンズマウントに関する。
【背景技術】
【０００２】
ここで、これは一般に、光学装置の中の最後の光学的画像形成要素を成し、帯状レンズの上をその長さ方向（スキャン方向）に走査するように通過するレーザビームを、加工対象物が載せられる像面に合焦させる。
【０００３】
被加工物上の焦点により描かれる走査線は、この例では理論上、直線である。しかしながら、実際には、画像形成に関わる構成要素の誤差によって、これは理想的な直線から、スキャン方向に対して垂直な、走査線と被加工物との間の相対的運動の方向（クロススキャン方向）にずれる。このようなずれを常に許容範囲内に抑えるために、帯状レンズを、ある点に力を加えることによってその光軸に垂直なその長さにわたって変形させ、それにより走査線を直線にすることが知られている。
【０００４】
従来の回転対称レンズと比べて円柱レンズがその設計の面で異なるのは、その長さに対して垂直な断面がその全長にわたって変化せず、したがって厚さ（光軸方向への範囲）が一定であるという事実による。それが比較的長くて薄いかぎり、この特性から、焦点によって描かれる走査線を直線にするためにビームによる画像形成を調整するには、標的を絞って局所的にサブマイクロメートルの範囲で変形させることを通じた調節によらざるを得ず、これは長さに沿った各点における同等の長さの移動量で実行できる。
【０００５】
長くて薄い帯状レンズに機械的安定性を与えるために、従来は帯状レンズを、その光学活性面の最終処理の前であっても、支持条片に接合領域に沿って密着させている。すると、支持条片は永久的に帯状レンズに結合されたままとなる。帯状レンズを変形可能にするために、支持条片も相応に、利用可能な調節力または調節経路で変形可能でなければならず、これは、適当なヤング係数を有する材料を選ぶことによってそのために最適化された支持条片の曲げ強度と、それと相互に関係し、その寸法、より詳しくは厚さによって決まる支持条片の幾何学的慣性能率を選択することによって実現される。
【０００６】
先行技術によれば、このような支持条片は、帯状レンズを支持条片に固定するための必要接合領域の幅より広く設計することにより、その接合領域と反対面に、十分な広さの組み付け面が設けられ、その組み付け面に複数の止めねじを、支持条片の長さに沿って係合させることができ、それによって支持条片が剛性の取付板に対して調節可能に固定される。
【０００７】
図１は、先行技術から知られている帯状レンズとレンズマウントを示している。図には、１：２の縮尺の斜視図と、２つの断面図（正確な縮尺ではない）が示されている。
【０００８】
レンズマウントは基本的に、接合領域を有し、その上に帯状レンズ５をその全長にわたって取り付けることのできる長い支持条片１と、支持条片１の、接合領域と反対にある自由面上に設置された剛性の取付板２からなる。取付板２は支持条片１より若干長く、その長さに沿って、交互に一列に配置された、陥没した貫通穴３．１と端から端までねじ山が設けられた穴（end-to-end threaded bores）３．２がある。端では、支持条片１と取付板２が側部ホルダ６において相互に所定の調節用間隔を空けて組み付けられ、側部ホルダ６によってレンズマウントを、たとえば走査対物レンズのハウジングに設置される基準面１０に取り付けることができる。
【０００９】
好ましくはシリンダヘッドねじである第一の止めねじ４．１は、貫通穴３．１に挿入され、支持条片１の自由外面に設けられたねじ山付ドリル穴（以下では、区別しやすくするために、ねじ山付穴８と称する）と係合する。個々の第一の止めねじ４．１の締め方を変えるのは、移動量を変えることによって調整できるが、それにより、局所的に支持条片１を取付板２に向かってより大きく、またはより小さく引くことができる。
【００１０】
好ましくはボールターミナルを有する止めねじである第二の止めねじ４．２は、端から端までねじ山が設けられた穴３．２に挿入され、これらは支持条片１の自由外面に当接する。個々の第二の止めねじ４．２の締め方を変えることによって、局所的に支持条片１を取付板２と反対方向により大きく、またはより小さく押すことができる。
【００１１】
第一と第二の止めねじ４．１、４．２を、標的を絞って調整することによって、支持条片１、およびしたがって支持条片１に接続され、固定された帯状レンズ５を、クロススキャン方向（ＣＳＲ）にサブマイクロメータの範囲で波状に変形させることができる。
【００１２】
上記のレンズマウントの欠点は、このために必要な設置空間が帯状レンズ５に直接隣接している点である。断面図Ａ−Ａでは、支持条片１がクロススキャン方向（ＣＳＲ）と同じ光軸方向に、帯状レンズ５の厚さを明らかに超えていることが明瞭にわかる。その結果、この領域に別の光学的または機械的構成要素を配置することができない。
【００１３】
円柱レンズの焦点距離が通常は非常に短いことから、しばしば、帯状レンズ５として実施される円柱レンズの付近に別の光学および機械的構成要素を配置する必要があり、これが、帯状レンズ５に直接隣接する、レンズマウントに必要な設置空間が帯状レンズ５の厚さを超えると不利となる理由である。
【００１４】
さらに、支持条片１は光路を不必要に制限しうる。
【００１５】
レンズマウントを光学装置の中に設置した後に確実に帯状レンズ５を調節できるようにするために、取付板２と基準面１０の間の機械的接続は、留めねじ４．１、４．２に手が届くように、側部ホルダ６を介して行うしかない。このような取付により、取付板２の曲げ強度が特に高くなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、保持する帯状レンズに直接隣接する設置空間が少なくて済む、帯状レンズのための改良型レンズマウントを考案するという目的に基づく。レンズマウントの取付板に関する需要は、有利には、少なくするべきであり、それによって、これをより少ない材料で製造することが可能となり、それが軽量化につながり、あるいは、より費用対効果の高い材料で製造することもできる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的は、帯状レンズ５のための調節可能なレンズマウントによって達成され、これは、支持条片１であってその長辺のうちの一方によって、取り付けられるべき帯状レンズ５の光学不活性の長辺５．１に接続される支持条片１と、取付板２であってその端では支持条片１の端から一定の調節用間隔を空けて配置され、両端間では、締めねじとして機能する第一の止めねじ４．１と、圧力ねじとして機能する第二の止めねじ４．２によって支持条片１に接続される取付板２と、を有し、ねじは一列に交互に配置され、支持条片１、およびしたがって帯状レンズ５はその長さにわたって、以下の特徴により、その光軸５．２に垂直な、第一と第二の止めねじ４．１と４．２の作用方向に向けて変形させることができる。
【００１８】
帯状レンズ５と支持条片１は、直接的ではなく、スペーサ条片７を介して間接的に相互接続されており、スペーサ条片７の一方の長辺７．１は帯状レンズの長辺５．１に密着され、前記スペーサ条片の反対の長辺７．２は支持条片１の長辺に固定される。このスペーサ条片７の機能は、レンズマウントの構成要素に必要な設置空間を、帯状レンズ５から反対方向に移動させることである。止めねじ４．１と４．２を調節するために必要な力を最小限にするために、スペーサ条片７は、できるだけ低い曲げ強度を有するが、できるだけ高い圧縮強さを有する。圧力抵抗材料からなるスペーサ条片７が低い曲げ強度しか持たないようにするために、反対の長辺７．２に向かって開放する複数のスリット１４がそこに取り入れられている。これらのスリットは、スペーサ条片７の全幅ｂＡにわたって、止めねじ４．１、４．２の作用方向に延び、その結果、スペーサ条片７の曲げ強度の依存性は、その形状、すなわちスリット１４の下に残るスリット基部の残りの残留部厚ｄＡｒによって決まる。
【００１９】
支持条片１は、有利には、一列に交互に配置された貫通穴３．１と端から端までねじ山が設けられた穴３．２を有し、第一の止めねじ４．１は貫通穴３．１を通って、取付板２の、ねじ山が設けられた穴８と係合し、その一方で、第二の止めねじ４．２はねじ穴３．２を通って取付板２に圧迫された状態で当接する。
【００２０】
必要な調節用間隔ａは、有利には、３点軸受によって決定される。
【００２１】
支持条片１と取付板２は、有利には、その端において緩みのない軸受（fixed bearing）と緩みのある軸受（loose bearing）によって相互接続される。
【００２２】
取付板２が曲がる可能性を確実に排除するために、取付板２は、調節を目的として、基準面１０に少なくとも２自由度で直接取り付けることができる。その結果、側部ホルダ６によって基準面１０と接続する場合と比較して、より薄い設計とすることができる。
【００２３】
取付板２を、台板９を介して基準面１０に間接的に取り付けることが可能であるため、取付板２を基準面１０に対して調節でき、これは、台板９が、有利には、基準面１０に対して２自由度で調節されるように実施され、また取付板２が台板９に対して別の２自由度で調節されるように実施されていることによる。
【００２４】
レンズマウントを、特に基準面１０が帯状レンズ５から異なる距離に設置される異なる光学装置での設置に合わせて調整するために、残留部厚ｄＡｒが変化しない場合のスペーサ条片の厚さｄＡは、有利には、そこにもたらされるそれぞれ異なる接合部の状態に合わせることができる。
【００２５】
他の光学的または機械的構成要素のため使用できる、帯状レンズ５の付近の設置空間をできるだけ大きくするために、スペーサ条片の幅ｂＡは、有利には、帯状レンズの高さｈＬより小さい。
【００２６】
この設置空間は、スペーサ条片の幅ｂＡがスリットの基部から減少する場合、および／または支持条片１とスペーサ条片７が片面で同じ高さになるようにねじ止めされる場合、さらに拡張される。
【００２７】
本発明の中核となる概念は、変形可能な支持条片と帯状レンズの間にスペーサ条片を設置し、このスペーサ条片の曲げ強度をできるだけ低くする、というものからなる。このスペーサ条片の機能は、帯状レンズと支持条片をしっかりと相互接続することによって、支持条片の変形を帯状レンズに伝えることである。スペーサ条片の厚さに応じて、レンズマウントに必要な設置空間はできるだけ光軸から遠ざけられ、それによって、他の取り付けられる光学的構成要素を配置するための空間がここにできる。
【００２８】
以下の説明文において、レンズマウントを、図面に基づいて例示的により詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】先行技術によるレンズマウントを示す。
【図２ａ】本発明によるレンズマウントの好ましい実施形態を示す。
【図２ｂ】本発明によるレンズマウントの好ましい実施形態を示す。
【図２ｃ】本発明によるレンズマウントの好ましい実施形態を示す。
【図２ｄ】本発明によるレンズマウントの好ましい実施形態を示す。
【図３】図２の実施形態による、帯状レンズが取り付けられたスペーサ条片を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１に示されるレンズマウントは、先行技術から知られており、すでに先行技術の説明の中で詳しく説明したレンズマウントに関する。
【００３１】
図２は、本発明によるレンズマウントの好ましい実施形態を正面図で示しており、上面図と２つの断面図で一部が拡大されている。正面図と上面図は、「長くて薄い」帯状レンズという語句の概念を表すように、１．５：１の縮尺により、正しい縮尺で描かれている。
【００３２】
冒頭で説明した先行技術から知られているレンズマウントと同様に、本発明によるレンズマウントは、そこに取り付けられ、長さ方向（これはスキャン方向（ＳＲ）と同じである）にレーザビームにより走査され、したがって走査線を描く帯状レンズを、走査線を直線にするために、スキャン方向ＳＲに垂直（クロススキャン方向ＣＳＲ）に局所的に変形できるように設計される。
【００３３】
帯状レンズ５が取り付けられるレンズマウントは実質的に、帯状レンズ５と、スペーサ条片７と、支持条片１と、取付板２と、台板９のほか、支持条片１、およびしたがってスペーサ条片７と帯状レンズ５を取付板２に対して変形できるようにする止めねじ４．１と４．２と、を含む。
【００３４】
図２は、本発明にとって重要な構成要素であるスペーサ条片７をより詳しく示している。
【００３５】
その光学不活性の長辺のうちの一方５．１によって、帯状レンズ５はスペーサ条片の長辺７．１に密着され、より詳しくは接着剤で接合される。
【００３６】
スペーサ条片７の長さは、帯状レンズの長さＩＬと少なくとも略同じであり、それによって前記スペーサ条片は、それに対して作用する曲げ力を帯状レンズ５の全長ＩＬに伝えることができる。厚さｄＡは変化させることが可能であり、帯状レンズの光軸５．２が、レンズマウントが光学装置の中に組み込まれた時に組み付けられる基準面１０に対して延びるべき距離または、帯状レンズ５の付近に、その横に配置される構成要素のための空間がどれだけ必要かに応じて選択できる。
【００３７】
これに対して、この距離は、前述の先行技術の側部ホルダ６の長さによって変更でき、この側方ホルダによって、レンズマウントを基準面１０に組み付けることができる。その結果、ここに示されるレンズマウントについて有利に実現できることとは異なり、先行技術によるレンズマウントは、台板９の上で基準面１０に直接、または他の実施形態では取付板２の上に直接、組み付けることができず、これは取付板２の、および任意選択で台板９の寸法を決める上で重要である。この点を以下に説明する。
【００３８】
スペーサ条片７の幅ｂＡは好ましくは、帯状レンズの高さｈＬより小さく、帯状レンズ５をスペーサ条片７に安定に、機械的に固定された状態で接続するためには、十分に広い接合領域を設けなければならない。好ましくは、接合領域のすぐ背後からスペーサ条片７の幅ｂＡは減少し始める。スペーサ条片７の寸法を最適化し、厚さｄＡを最小限にし、幅ｂＡを減少させ、最終的に厚さｄＡをより大きくすることにより、帯状レンズ５の付近の領域に、隣接する構成要素を配置できる自由空間が設けられるという所望の効果が得られる。
【００３９】
作用する曲げ力が、大きな抵抗を受けずに帯状レンズ５に伝わるようにするために、スペーサ条片７の曲げ強度はできるだけ低いが、その圧縮強さは高い。具体的には、低い曲げ強度は、スペーサ条片７を、スリットを有する設計とすることによって達成される。スリット１４は、スペーサ条片７の略全長にわたって分散され、好ましくは、支持条片１と接続するための、ねじ山が設けられた穴８が設けられる箇所のみ比較的大きな距離で離間されている。スリット１４は、長辺７．１と反対の長辺７．２に向かって開放しており、その全幅ｂＡにわたっている。スリット１４の下に残る材料は、スリット基部下側と呼ばれ、一定の残留部厚ｄＡｒを有し、これはできるだけ小さくなるように選択される。
【００４０】
曲げ強度の寸法への依存性は実質的に、作用する曲げ力の方向への厚さによって生じるため、スペーサ条片７の曲げ強度を決定するのは、スペーサ条片の厚さｄＡではなく、残留部厚ｄＡｒである。残留部厚ｄＡｒが小さいほど、その曲げ強度が低くなる。その結果、残留部厚ｄＡｒを保ちながらスペーサ条片の厚さｄＡを変化させることができ、これによってスペーサ条片７の曲げ強度は変わらない。
【００４１】
スペーサ条片７は、先行技術から知られているレンズマウントによる支持条片１の機能の一部を担い、すなわち、帯状レンズ５をレンズマウント内に、それ以前の製造中にもすでに保持し、安定化させる。
【００４２】
支持条片１はスペーサ条片１に、好ましくは、固定ねじ１３を使って複数のねじ結合によって組み付けられる。
【００４３】
先行技術による前述のレンズマウントと同様に、支持条片１は、材料の選択とその寸法、具体的にはその厚さの決定の結果として、止めねじ４．１、４．２を調節することによって変形が可能な曲げ強度を有するように設計される。
【００４４】
これは、スペーサ条片７より若干短い設計とすることができ、それにより、取付板２を基準面１０に取り付けるための組み付け自由度が与えられる。
【００４５】
支持条片１と取付板２はその端において、固定ねじ１１により、緩みのない軸受と緩みのある軸受を介して調節用間隔を空けて相互に接続される。調節用間隔ａは好ましくは３点軸受によって確保され、これは、たとえばボール１２によって結ぶことができる。２つの軸受間のその長さにわたり、支持条片１は、交互に一列に配置された、陥没した貫通穴３．１と端から端までねじ山が設けられた穴３．２を有する。好ましくはシリンダヘッドねじである第一の止めねじ４．１は貫通穴３．１に挿入され、取付板２の外面に設けられたねじ山付ドリル穴（以下では、区別しやすいように、ねじ山が設けられた穴８という）と係合する。個々の第一の止めねじ４．１の締め方を変えることによって、局所的に支持条片１を取付板２に向かって大きく、または小さく引くことができる。
【００４６】
好ましくはボールターミナルを有する止めねじである第二の止めねじ４．２は、ねじ穴３．２に挿入され、同じ外面に当接する。これらの第二の止めねじ４．２を締めたり緩めたりすることによって、支持条片１が取付板２とは反対方向に大きく、または小さく押される。
【００４７】
第一と第二の止めねじ４．１、４．２を、標的を絞って調整することにより、支持条片１、およびしたがって、スペーサ条片７を介して支持条片１に固定された帯状レンズ５をサブマイクロメートルの範囲で変形させることができる。
【００４８】
取付板２は非常に剛性であるため、止めねじ４．１、４．２の移動量はそのまま支持条片１の変形量となる。
【００４９】
取付板２を基準面１０に対して所定の位置に移動させることによって、取付板２を先行技術からも知られているように、２つの側部ホルダ６によって基準面１０に組み付けることが可能となる。しかしながら、取付板２を基準面１０に直接固定すれば、機械的により安定し、取付板２と基準面１０との間の荷鎖が短くなる。
【００５０】
しかしながら、取付板２を、取付板２と基準面１０の間に配置された台板９によって間接的に取り付けるほうがはるかに有利である。その利点は、この場合、取付板２の基準面１０に関する調節が、取付板２を移動させ、傾けることによってのみ行われるのではなく、この調節を取付板２と台板９とに分けられる点である。すると、台板９は、組み付け中に２自由度、すなわち２つの軸方向、すなわち光軸５．２の方向とそれに対して垂直な方向に調節できるような方法で基準面１０に組み付けることができる。台板９を調節後の位置に固定すると、取付板２もそこで、それに対して垂直な軸方向と光軸５．２に垂直な軸方向の周囲への２自由度で調節される。この調節の結果、帯状レンズ５は、その位置の点で、光学装置のその他の光学的構成要素に対して位置付けられる。
【符号の説明】
【００５１】
１  支持条片
２  取付板
３．１  貫通穴
３．２  端から端までねじ山が設けられた穴
４．１  第一の止めねじ
４．２  第二の止めねじ
５  帯状レンズ
５．１  帯状レンズの１つの長辺
５．２  帯状レンズの光軸
６  側部ホルダ
７  スペーサ条片
７．１  スペーサ条片の１つの長辺
７．２  スペーサ条片の反対の長辺
８  ねじ山が設けられた穴
９  台板
１０  基準面
１１  ロックねじ
１２  ３点軸受のボール
１３  固定ねじ
１４  スリット
ａ  調節用間隔
ｄＡ  スペーサ条片の厚さ
ｄＡｒ  スペーサ条片の残留部厚
ｂＡ  スペーサ条片の幅
ｈＬ  帯状レンズの高さ
ＩＬ  帯状レンズの長さ
ＳＲ  スキャン方向
ＣＳＲ  クロススキャン方向
【図１】
0005941929.tif 000002
【図２ａ】
0005941929.tif 000003
【図２ｂ】
0005941929.tif 000004
【図２ｃ】
0005941929.tif 000005
【図２ｄ】
0005941929.tif 000006
【図３】
0005941929.tif 000007