(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、前記ベースに固定された光学素子と、を有する光学ユニットであって、前記光学素子は、上面と、前記上面とは反対側の面である底面と、前記上面と前記底面とをつなぐ側面であって前記底面の長手方向と接する第一の側面および第二の側面と、前記第一の側面から前記第二の側面に貫通する穴と、を有し、
前記光学素子は、前記穴に挿入された保持部材によって、前記穴の内面が前記ベースに向かって押圧されていることを特徴とする光学ユニット。
【請求項２】
前記光学素子の底面または前記ベースには突起状部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の光学ユニット。
【請求項３】
前記突起状部はベッセル点を含む位置に形成されていることを特徴とする請求項２記載の光学ユニット。
【請求項４】
前記穴は２か所に形成され、前記保持部材は、前記穴の内面の一か所あるいは前記穴の内面の二か所を押圧することを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の光学ユニット。
【請求項５】
前記上面には回折格子が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の光学ユニット。
【請求項６】
前記上面には複数のミラー面を有するミラーアレイが形成されていることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の光学ユニット。
【請求項７】
前記光学素子は、低熱膨張インバー材であることを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載の光学ユニット。
【請求項８】
前記光学素子は、アルミニウム合金を含む材料であることを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載の光学ユニット。
【請求項９】
ベースと、前記ベースに固定された光学素子と、を有する光学ユニットであって、前記光学素子は、
前記光学素子の側面に開口する穴を有し、
前記光学素子の底面または前記ベースには突起状部が形成され、
前記ベースおよび前記光学素子の底面から前記突起状部の中心部を通って前記穴まであけられたボルト穴とボルトを嵌合させることによって、
前記光学素子が前記ベースに固定されていることを特徴とする光学ユニット。
【請求項１０】
前記穴を２つ有し、前記ボルト穴を３つ有することを特徴とする請求項９記載の光学ユニット。
【請求項１１】
前記光学素子の上面には回折格子が形成されていることを特徴とする請求項９または１０いずれか１項記載の光学ユニット。
【請求項１２】
前記光学素子の上面には複数のミラー面を有するミラーアレイが形成されていることを特徴とする請求項９または１０記載の光学ユニット。
【請求項１３】
前記光学素子は、低熱膨張インバー材であることを特徴とする請求項９乃至１２いずれか１項記載の光学ユニット。
【請求項１４】
前記光学素子は、アルミニウム合金を含む材料であることを特徴とする請求項９乃至１２いずれか１項記載の光学ユニット。
【請求項１５】
ベースに部材を固定させる光学ユニットの製造方法であって、
上面と、前記上面とは反対側の面である底面と、前記上面と前記底面とをつなぐ側面であって前記底面の長手方向と接する第一の側面および第二の側面と、
前記第一の側面から前記第二の側面に貫通する穴と、を有する部材の、
前記穴に挿入した保持部材によって前記穴の内面を前記ベースに向かって押圧し、前記ベースと前記部材とを固定する工程を有することを特徴とする光学ユニットの製造方法。
【請求項１６】
前記部材の底面または前記ベースには突起状部が形成されていることを特徴とする請求項１５記載の光学ユニットの製造方法。
【請求項１７】
前記突起状部はベッセル点を含む位置に形成されていることを特徴とする請求項１６記載の光学ユニットの製造方法。
【請求項１８】
前記穴は２か所に形成され、前記保持部材は、前記穴の内面の一か所あるいは前記穴の内面の二か所を押圧することを特徴とする請求項１５乃至１７記載の光学ユニットの製造方法。
【請求項１９】
前記部材の上面に回折格子を形成する工程を有することを特徴とする請求項１５乃至１８いずれか１項記載の光学ユニットの製造方法。
【請求項２０】
前記部材の上面に複数のミラー面を有するミラーアレイを形成する工程を有することを特徴とする請求項１５乃至１８いずれか１項記載の光学ユニットの製造方法。
【請求項２１】
前記部材は、低熱膨張インバー材であることを特徴とする請求項１５乃至２０いずれか１項記載の光学ユニットの製造方法。
【請求項２２】
前記部材は、アルミニウム合金を含む材料であることを特徴とする請求項１５乃至２０いずれか１項記載の光学ユニットの製造方法。
【請求項２３】
ベースに部材を固定させる光学ユニットの製造方法であって、
前記部材は側面に開口する穴を有し、
前記ベースおよび前記部材の底面から前記穴まであけられたボルト穴にボルトを挿入することによって、前記部材をベースに固定することを特徴とする光学ユニットの製造方法。
【請求項２４】
前記穴を２つ有し、前記ボルト穴を３つ有することを特徴とする請求項２３記載の光学ユニットの製造方法。
【請求項２５】
前記部材の上面に回折格子を形成する工程を有することを特徴とする請求項２３または２４記載の光学ユニットの製造方法。
【請求項２６】
前記部材の上面に複数のミラー面を有するミラーアレイを形成する工程を有することを特徴とする請求項２３または２４記載の光学ユニットの製造方法。
【請求項２７】
前記部材は、低熱膨張インバー材であることを特徴とする請求項２３乃至２６いずれか１項記載の光学ユニットの製造方法。
【請求項２８】
前記部材は、アルミニウム合金を含む材料であることを特徴とする請求項２３乃至２６いずれか１項記載の光学ユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ユニット、および部品の製造方法に関するものである。特に、反射ミラーや回折格子を有する素子等の光学素子が、保持部材によってベースに取り付けられた光学ユニットおよび部品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
様々な光学特性を有する光学素子が多く開発され、その精度は年々向上している。しかし、光学素子を高精度に作製しても、その光学素子を別部材（本明細書ではベースと称する）に取り付ける際、変形させてしまっては、高精度な光学特性を有効に生かすことができない。そこで、保持変形を最小限に抑えながら、対象物に取り付ける手段として、例えば、反射基準ミラー（移動鏡と称される）の保持方法（特許文献１参照）が知られている。これは、半導体や液晶露光装置などの移動ステージの位置をレーザ光などにより精密に測定し、変形量を与圧ピン等で修正する反射基準ミラー（移動鏡と称される）の保持方法である。。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−０４３４９１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されている保持方法は、側面の変形を抑制できるため、反射基準ミラーのように側面を基準面として使用する光学ユニットであれば有効である。しかしながら、上面に鋸刃状の格子が直線状に等間隔に並んだ回折格子を有するような光学素子では、上面と平行な方向だけでなく、上面と垂直な方向の変形も同時に抑えることが必要となる。
【０００５】
つまり、上面に回折格子を有する光学素子を保持する場合、保持により光学素子が上面と平行な方向に変形すると、隣り合う回折格子の間隔が不均一な部分が発生し、光学性能に悪影響が表れる。また上面と垂直な方向に変形すると、光学素子全域で、各回折格子内で間隔が不均一な部分が発生し、光学性能に悪影響が表れる。
【０００６】
また、部品を保持した状態で、上面に回折格子を加工し、光学素子または光学素子を成形するための金型を製造する場合も同じである。部品（被加工物）が変形した状態で加工装置（ベース）に保持して回折格子を加工する、加工装置（ベース）から取り外した際に変形が戻ることによって、格子間隔が不均一となり、光学性能に影響が表れることとなる。このように、特に回折格子を有する光学素子、あるいは加工するための部材を保持する場合、上面と水平な方向と上面と垂直な方向の２方向の変形を同時に抑制することが必要である。
【０００７】
特許文献１では、保持具の製作過程において、対峙するピンに位置ずれが生じてしまったり、与圧ピンと丸孔の径の差によりガタつきが生じてしまい、光学素子に変形を生じさせてしまう可能性があった。また、反射基準ミラーの浮き上がりや、与圧する２点が互い違いの方向にずれてしまうことで反射基準ミラーが捻じれ、変形してしまう可能性もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題に対し、本発明の光学ユニットは、ベースと、前記ベースに固定された光学素子と、を有する光学ユニットであって、
前記光学素子は、上面と、前記上面とは反対側の面である底面と、前記上面と前記底面とをつなぐ側面であって前記底面の長手方向と接する第一の側面および第二の側面と、前記第一の側面から前記第二の側面に貫通する穴と、を有し、前記光学素子は、前記穴に挿入された保持部材によって、前記穴の内面が前記ベースに向かって押圧されていることを特徴とする。
あるいは、ベースと、前記ベースに固定された光学素子と、を有する光学ユニットであって、前記光学素子は、前記光学素子の側面に開口する穴を有し、前記光学素子の底面または前記ベースには突起状部が形成され、前記ベースおよび前記光学素子の底面から前記突起状部の中心部を通って前記穴まであけられたボルト穴とボルトを嵌合させることによって、前記光学素子が前記ベースに固定されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の光学ユニットの製造方法は、ベースに部材を固定させる光学ユニットの製造方法であって、上面と、前記上面とは反対側の面である底面と、前記上面と前記底面とをつなぐ側面であって前記底面の長手方向と接する第一の側面および第二の側面と、前記第一の側面から前記第二の側面に貫通する穴と、を有する部材の、前記穴に挿入した保持部材によって前記穴の内面を前記ベースに向かって押圧し、前記ベースと前記部材とを固定する工程を有することを特徴とする。
あるいは、本発明の光学ユニットの製造方法は、ベースに部材を固定させる光学ユニットの製造方法であって、前記部材は側面に開口する穴を有し、前記ベースおよび前記部材の底面から前記穴まであけられたボルト穴にボルトを挿入することによって、前記部材をベースに固定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
押圧方向以外への不要な方向の分力を極力抑えながら保持することが可能となるため、被保持物の上面と水平な方向と上面と垂直な方向の２方向の変形を抑える効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１の保持装置の構成を示した図
【図２】本発明の実施例１の被保持物の形状を示した図
【図３】本発明の実施例１の押圧部材による押圧方法を示した図
【図４】本発明の突起状部付き被保持物の押圧方法を示した図
【図５】本発明の押圧部材先端部による押圧点の詳細図
【図６】本発明の実施例２の保持装置の構成を示した図
【図７】本発明の実施例２の被保持物の形状を示した図
【図８】本発明の実施例２の押圧部材による引き込み固定方法を示した図
【図９】従来の保持装置を示した図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第一の実施形態）
本発明を実施するための第一の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は本発明の保持部材を有する光学ユニットの構成の一例を示した模式図である。１は、被保持物であり、光学素子であっても、例えば加工前の部材であってもよい。被保持物１は、側面である第一面２と第一面２と反対側の側面である第二面（不図示）、上面である第三面３、底面である第四面（不図示）を有している。上面には、例えば回折格子が形成されていてもよい。また、側面に開口する横穴１０が設けられている。１２は、被保持物１を取り付けるベースであり、本明細書では固定用部材と称する場合がある。ベース（固定用部材）１２の上面は、被保持物１の底面（第四面）と接触する固定基準平面１３となっている。この固定基準平面１３上に被保持物１を置き、保持部材１１を横穴１０より挿入し、横穴１０の内面を、固定基準平面１３に押し付ける方向へ押圧する。固定基準平面１３に押し付ける方向とは、固定基準平面１３と交わる方向であり、好ましくは、固定基準平面１３の法線方向（垂直方向）である。横穴１０の内面を、固定基準平面１３に押し付ける力を加えることで、被保持物に伝達される回転モーメントを抑えながら保持することが可能となるため、水平方向の反り変形を大幅に抑制することができる。また浮き上がりや捻じれのような側面方向から加わる力に起因する変形も抑制することができる。
【００１４】
横穴１０の内面を、固定基準平面１３に押し付ける方向へ押圧する方法は、広く知られている方法を用いることができる。本実施形態の押圧方法は、ボルトで締め付ける方法を用いている。これについての具体的な内容については後述する。
【００１５】
図２は本発明を実施する被保持物１の形状の一例を示している。図２（ａ）は、被保持物１の側面の概略図であり、図２（ｂ）は、底面の概略図である。被保持物１の底面には、突起状部１６が設けられている。突起状部１６により固定用部材１２の固定基準平面１３に対する被保持部１の接触面積を小さくすることができる。これにより、被保持物１を固定用部材１２に載置する際、接触する固定基準平面１３の粗さや平面度に影響されることなく、被加工物１を安定して取り付けることが可能となる。また、突起状部１６を設ける位置は、被保持物１の長手方向全長をＬ、長手方向端面から突起状部までの距離をｌとしたときに、ベッセル点の条件である、
ｌ＝０．２２０５Ｌ          （１）
の式で求めることができる位置の近傍に突起状部１６を配置することが望ましい。これにより、被保持物１の自重による変形も同時に抑制することができる。
【００１６】
突起状部１６の３点のそれぞれの配置は、図２（ｂ）に示すように片側を１点、他方を２点とするように配置することが望ましい。
【００１７】
図３は、固定用部材（ベース）に光学素子等の被保持物を固定する方法の一例を説明する図である。図３（ａ）は、図１のＡ−Ａ’の断面を長手方向から見た図である。図３（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ’の断面を矢印Ｎの方向から見た図である。
【００１８】
図３（ａ）は側面に開口する穴１０の内面を１カ所で押圧する場合の例を示し、図３（ｂ）は側面に開口する穴１０の内面を２カ所で押圧する場合の例を示している。本明細書においては、側面に開口する穴を横穴と称する場合もある。図３（ａ）、図３（ｂ）において、１は、被保持物である。１１は、保持部材であり、保持部材１１の面から突出する押圧部１４を有している。１２は、固定用部材（ベース）であり、１３は固定基準平面である。１０は、側面に開口する穴（横穴）であり、１０１は、側面に開口する穴の内面である。
【００１９】
被保持物１の側面に開口した穴（横穴）１０に、Ｌ字状の保持部材１１の端部を挿入する。もう一方の端部は、固定用部材（ベース）に固定する。そして、穴に挿入された保持部材１１に隣接する、穴に挿入されていない部分の保持部材１１に穴をあけ、その穴にボルト２０を挿入する。そして、固定用部材（ベース）にあけたねじ穴にボルト２０を挿入し締め付けることによって、保持部材１１の押圧部１４を、固定用部材１２に向かって、横穴１０の内面１０１に押し付ける。これにより保持部材１１が側面に開口した穴（横穴）１０の内面１０１を固定基準平面１３と交わる方向から押圧し、被保持物１を固定用部材１２に固定する。固定基準平面１３と交わる方向は、固定基準平面１３の法線方向（垂直方向）が好ましいが、交わる方向であれば本発明の効果は発揮される。本実施形態では、ボルトによる固定方法を記載したがこれに限るものではなく、固定することができればどのような方法でも用いることができる。また、本実施形態においては、加工のしやすさから、横穴１０が、一方の側面（第一面）から他方の側面（第二面）まで貫通している例を示したが、もちろん貫通している必要はない。
【００２０】
図４は、保持部材１１の押圧部を説明する図であり、図４（ａ）は、図１におけるＢ−Ｂ’断面の一部を拡大した概略図である。図４（ｂ）は、図３（ａ）におけるＣ−Ｃ’断面の一部を拡大した概略図である。
【００２１】
押圧部１４を被保持物１の穴の内面に押圧する位置は、被保持物１の底面に形成された突起状部１６の上方であることが望ましい。上方とは、突起状部１６の中心部における固定基準平面１３の法線方向（垂直方向）に引いた仮線上（Ｌ１，Ｌ２）であることが好ましい。突起状部１６の上方に横穴１０を開口させる。そして、押圧部１４の先端と、被保持物の内面に押圧部１４の先端が当接される部分である受け部１５とが、突起状部１６が当接する固定用部材１２の固定基準平面１３の法線方向の（垂直方向）に引いた仮線上（Ｌ１，Ｌ２）になるように配置することが好ましい。これにより、突起状部１６の裏面から、固定用部材１１に加える押圧力を、固定用部材１１の固定基準平面１３に対して垂直方向から加えて、被保持物１を固定用部材１１に保持し固定する。押圧部の先端を介して横穴内面を押圧することで、水平方向の力を与えることなく垂直方向の力を加えることが可能となるため、被保持物１の水平方向の変形を抑える効果を得ることができる。また、横穴により、垂直方向の力も被保持物１の上面には伝わりづらくなり、被保持物１の上面と垂直な方向の変形を抑える効果を得ることができる。
【００２２】
図５は、押圧部１４を示したものであり、押圧部１４の先端が曲面あるいは錐形状をしている。好ましくは、押圧部１４の少なくとも先端は、球形状の一部である。これにより押圧部を受け部に点接触に近い状態で接触させることが可能となる。点接触に近い状態で接触させることによって、押圧力を加える側と加えられる側の形状、粗さに影響されることが少なく、本発明の効果を安定して得ることができる。保持部材１１は押圧部１４の先端部を介して、横穴１０の内面の受け部１５を固定基準平面１３の法線方向から押圧する。このとき、押圧部１４先端部と被保持部材１とは、押圧方向に交差する方向に対して拘束されていない。そのため、横穴１０の内面が傾いている場合、押圧部１４先端部によって加えた押圧力が押圧方向と交差する方向に分力が働いてしまう。よって、少なくとも受け部１５の押圧部１４の先端と当接する部分を含んだ周辺部の横穴１０の内面は、固定基準平面１３と平行であることが望ましい。
【００２３】
（第二の実施形態）
本発明を実施するための第二の実施形態を、図面を参照して説明する。
図６は本発明の保持部材を有する光学ユニットの構成の一例を示した模式図である。図１と同様の機能を有する部材には同じ符号を付し、説明を省略する。
【００２４】
第一の実施形態では被保持物の底面（裏面）に突起状部１６を設け、様々な固定基準面１３に対して接触させる例を示した。それに対し、本実施形態では、被保持物１にアルミ合金等の剛性の弱い部材を用いる場合に適する形態について説明する。被保持物１が剛性の弱い部材である場合、被保持物１の底面に保持基準とする突起状部を設けようとすると、剛性の低さや研磨性の低さから、安定した突起状部を作り出せない場合がある。更には硬さも低いため、衝撃により突起状部１６を損傷してしまう危険性もある。その為、このような場合には固定用部材１２側に突起状部１６を設ける。そして、この場合、突起状部１６は、固定基準面１３の機能を兼ねた形状とする。また、被保持物１の底面を突起状部１６に加える押圧力を、固定用部材１１の裏面から、突起状部１６の中心を通るボルトによって、被保持物１を固定用部材１１の突起状部１６に引き込んで固定する方法を採用することが好ましい。この方法によれば、被保持物１により大きな切削力がかかる場合や、輸送・使用環境において大きな重力加速度Ｇがかかる場合であっても、より強固に保持することができる。
【００２５】
本実施形態においては、被保持物１の上面に、凹の球面ベース面が形成され、そのベース面上に複数のミラー面が形成されたミラーアレイとする例を示した。ミラーアレイの各面は個々に座標系を定義し、被保持物の端面や固定用部材に定義した全体の基本とする座標系に対しての相対位置がそれぞれ定義されている。
【００２６】
被保持物１は、図７に示すように、横穴１０を設け、その横穴１０と交差するように、固定用部材１２の裏面から、突起状部１６の中心を通り、被保持物１の底面（裏面）からのびる固定用ボルト穴２７があけられている。固定用ボルト穴２７は、ベッセル点間隔となる位置に設けることが好ましい。固定用ボルト穴２７の２点ある側の間隔に制約は無く、安定した３点支持となる幅であればよい。この固定用ボルト穴２７にボルトが挿入され、嵌合されて締め込むことによって、被保持物１が固定用部材１２に引き込まれて固定される。本明細書において、固定用ボルト穴２７は単にボルト穴と称する場合がある。
【００２７】
また、被保持物１の固定方法は図８に示すように、固定用部材１２の上面に、固定用ボルト穴２７より大きい突起状部が形成され、突起状部の中心部に、固定用ボルトが通過する穴が形成されている。その突起状部の上面は、固定基準平面１３とするため、機械研磨加工で表面が研磨され、例えば平面度０．５μｍ以下の鏡面になっている。この固定用部材１２の上に被保持物１を置き、被保持物１の裏面より固定用ボルトを挿入し、締め込むことにより被保持物１を固定用部材１２の突起状部１６に引き込み固定する。固定用ボルト２７による引き込み力はすべてが被保持物１の保持力となる。このため、本実施形態の保持力は第一の実施形態と比較すると、２倍の力で保持していることになる。
【００２８】
固定用ボルト穴２７は、固定基準平面１３の法線方向（垂直方向）に沿ってあけられていることが好ましい。固定基準平面１３の法線方向（垂直方向）から被保持物１を引き込むことで、被保持物１に伝達される回転モーメントを極力抑えながら保持することが可能となるため、水平方向の反り変形を大幅に抑制することができる。また被保持物１を固定用部材１２に載置した時から固定用部材に向かって垂直方向の力を加えることができるため、浮き上がりや捻じれのような側面方向から加わる力に起因する変形も抑制することができる。つまり、被保持物１の上面と水平方向の変形を抑える効果を得ることができる。また、横穴１０により、垂直方向の力も被保持物１の上面には伝わりづらくなり、被保持物１の上面と垂直な方向の変形を抑える効果を得ることができる。
【実施例】
【００２９】
次に実施例について説明する。
【００３０】
（実施例１）
本発明を実施した一例である実施例１について、図１、図２を参照して説明する。
【００３１】
本実施例１で使用した被保持物は、低熱膨張インバー材による部材であり、第一の実施形態の固定方法を用いて、部品を製造した。ここでは部品として光学素子成形用金型を製造した。外形形状は４０×４０×２５０（ｍｍ）とした。部材の底面（裏面）には、式（１）に記したベッセル点位置の近傍である、長手両端面から５７ｍｍの位置に突起状部１６を設けた。突起状部１６の２点ある側の間隔に制約は無く、安定した３点支持となる幅であればよいが、実施例１では端面より５ｍｍの位置とした。突起状部１６は、部材の底面（裏面）が固定基準平面１３と接触しないよう十分な寸法として、φ５ｍｍ高さ１ｍｍの円柱形状とした。この突起状部１６の上方に、側面に開口する横穴１０を２カ所設けた。横穴は、幅２０ｍｍ高さ１２ｍｍの矩形形状とした。また、突起状部１６と保持用基準面１３との接触が不安定とならないように、突起状部１６の裏面をラッピングフィルムなどにより研磨し、不要な粗さを除去した。
【００３２】
図１に示す、金型を取り付ける面となる固定用部材１２の固定基準平面１３は、機械研磨加工で表面を研磨し、平面度０．３μｍ程度の鏡面に仕上げた。この固定基準平面１３と突起状部１６が接触するように金型を置き、Ｌ字型をした保持部材１１を横穴１０より挿入した。押圧部の詳細は図４、図５に示すように、保持部材１１の先端部分の側面に、押圧部１４先端部を埋設し、被保持物１の横穴１０の内面とは点接触となるようにした。
【００３３】
そして、図３に示すように、保持部材１１に通したボルト２０を締め込むことによって、保持部材１１が被保持物１の横穴１０の内面を押圧する。そしてこれにより、被保持物の突起状部１６が、固定基準平面１３の法線方向から固定用部材１２を押圧することにより、被保持物を固定用部材に固定することができる。このとき、保持部材１１を締めこむボルトの締め付けトルクは５Ｎ・ｍとし、３箇所の押圧部材１１のボルトを順に締め込み固定した。ここでボルトによる締め込み力は、保持部材１１の押圧部１４先端部と、固定用部材１２との接触点と均等となるような保持部材１１の長さとしたため、実際の押圧力は締め付けトルクの半分となる。
【００３４】
本発明の実施例１の固定方法による変形量の測定には、レーザ干渉計を用いてボルト締め込み前後の上面、側面、それぞれの平面度を測定し、測定形状の差分を変形量として評価した。また、被保持物の浮き上がり量の測定は、上面の複数の箇所において被保持物の高さを非接触静電容量変位計により測定し、ボルト締め込み前後の変位を浮き上がり量として評価した。
【００３５】
変形量の測定結果は、上面の変形量が２０ｎｍ、側面の変形量が２５ｎｍであった。また、浮き上がり量については、面内の相対変位を評価しても上面の変形に起因する変位は認められたものの、浮き上がり量や捻じれ量として、認められる結果を得ることはできない程度であった。
【００３６】
（実施例２）
本発明を実施した一例である実施例２ついて、図６を参照して説明する。実施例２では、軽量化を目的として被保持物にはアルミニウム合金を含む材料を使用し、第二の実施形態の固定方法を用いて光学ユニットを製作した。アルミニウム合金のヤング率は一般的に約７０ＧＰａ程度である。ここで、ステンレス系鋼材のヤング率は一般的に約２００ＧＰａであり、実施例１で使用した低熱膨張インバー材でもヤング率は一般的に約１４０ＧＰａである。実施例２で使用した被保持物は外力による変形に対して、より弱い材料である。また、実施例１では被保持物の底面（裏面）に突起状部１６を設け、様々な固定基準面１３に対して対応することを目的としていた。しかし、実施例２では被保持物にアルミ合金を使用するため、被保持物の底面に保持基準とする突起状部を設けようとすると、剛性の低さや研磨性の低さから、安定した面を作り出せない場合もあり得る。更には硬さも低いため、衝撃により突起状部１６を損傷してしまう危険性もある。その為、このような場合には固定用部材１２側に突起状部１６を設け、固定基準面の機能を兼ねた形状を備えても良い。また、被保持物に対して直接保持力をかける方法として裏面からボルトで引っ張り固定する固定方法を採用した。これは被保持物１により大きな切削力がかかる場合や、輸送・使用環境において大きな重力加速度Ｇがかかる場合を想定し、より強固に保持する必要がある場合に採用する。実施例２は保持変形に対してより困難な状況とした一例でもある。
【００３７】
実施例２の被保持物１の外形形状は、８０×１６０×４０（ｍｍ）とした。上面には凹の球面ベース面が形成され、そのベース面上におよそ１０×２０（ｍｍ）のミラー面を複数形成したミラーアレイとした。ミラーアレイの各面は個々に座標系を定義し、被保持物の端面や固定用部材に定義した全体の基本とする座標系に対しての相対位置をそれぞれ定義した。
【００３８】
被保持物１の横穴１０は図７に示すように、外形形状１６０ｍｍに対しておよそベッセル点間隔となる端面から３５ｍｍの位置にφ１０ｍｍの穴を設け、その横穴１０と交差するように裏面から固定用ボルト穴２７を設けた。固定用ボルト穴はＭ６を形成した。また、固定用ボルト穴２７の２点ある側の間隔に制約は無く、安定した３点支持となる幅であればよいが、実施例２では端面より１０ｍｍの位置とした。
【００３９】
また、被保持物１の固定方法は図８に示すように、固定用部材１２の上面に形成した、固定用ボルト穴２７より大きいφ１０ｍｍの突起状部を形成し、固定用ボルトが通過するφ７ｍｍの穴を形成した。その突起状部の上面を固定基準平面１３とするため、機械研磨加工で表面を研磨し、平面度０．３μｍ程度の鏡面に仕上げた。この固定用部材１２の上にミラーアレイの被保持物１を置き、裏面より固定用ボルトを挿入し、締め込むことにより被保持物１を引っ張り固定した。この時の締めつけトルク５Ｎ・ｍとし、固定用ボルト２７による引き込み力はすべてが被保持物１の保持力となる。このため、実施例２の保持力は実施例１と比較すると、２倍の力で保持したこととなる。
【００４０】
本発明の実施例２の固定方法による変形量の測定には、被保持物の端面や固定用部材に定義した全体の基本とする座標系に対して、ミラーアレイ各面を形状プロファイラーにより算出した。そして、ミラーアレイ各面における測定算出した個々の座標系のＺ軸方向の角度のずれ量を評価した。角度ずれ量は、図６に示すＹ軸回りのＸＺ面内でのねじれとし、固定用ボルトにより固定した状態と、解放した状態とで比較を行った。
【００４１】
変形量を角度で測定した結果、固定状態と解放状態とで、測定はばらつきの範囲内であり、大きくてもＹ軸回りの角度ずれ量は１秒以下であった。明確に変形であることが読み取れる傾向は示さなかった。また線形変形解析によれば、ミラーアレイ面の変形量は、数１０ｎｍ程度であった。
【００４２】
（比較例）
本発明の効果を確認するため、比較例として特許文献１に開示されている方法と類似の固定方法によって固定された部材の変形量を測定した。本比較例では実施例１と同じく被保持物を低熱膨張インバー材による部材であり、本実施例の固定方法を用いて、部品を製造した。ここでは、部品として光学素子成形用金型を製造した。外形形状は４０×４０×２５０（ｍｍ）であった。比較例では図９に示すように、被保持物の両側側面から押圧ピン３１で挟み込むように保持するため、本発明の実施例１のような被保持物の横穴１０は不要である。
【００４３】
比較例で用いた保持装置の固定用部材１２と被保持物との接触点は、ベッセル点近傍となる位置に、幅５ｍｍ程度の帯状の接触面となる帯状基準面３２を残し、削り取ることで被保持物との接触位置とした。また、押圧力を加える押圧ピン３１と、押圧ピンを支持する基準ブロック３３の穴径は、押圧ピンに対して一品一様で製作し、さらに押圧ピン径に対して勘合する穴の長さを２倍以上設け、押圧ピンのガタつきを極力抑制する構造にした。また押圧ピンを支持する基準ブロック３３の対向する位置合わせには、押圧ピン支持する穴に押圧ピンを切り出した同一ピンから位置基準用ピンを製作し、対向する双方の基準ブロック３３に挿入した状態で、固定用部材１２に取り付けた。また、押圧力は押し込みボルト３４の締め込むことにより力を加える方法とした。
【００４４】
押圧力はボルトの締め込みにより加える方法とし、締め込むボルトと押圧ピンとの間に圧力センサを内蔵させ、押圧力が１００Ｎとなるように精密に管理した。締めつけトルクではおよそ０．１２Ｎ・ｍ程度の非常に弱い力であった。
【００４５】
比較例の保持方法においても実施例の評価方法と同様に、レーザ干渉計と非接触静電容量変位計により、保持前後の上面・側面それぞれの変形量と、被保持物の浮き上がり量を測定した。
【００４６】
変形量の測定結果は、上面の変形量は１００ｎｍ、側面の変形量も１００ｎｍであった。また、保持した際の被保持物１の浮き上がりは１５０ｎｍ〜２００ｎｍ、捻じれ量は６０ｎｍ生じていた。
【００４７】
以上より、本発明の実施例によれば、比較例に対して被保持物の変形量としては４分の１以下、浮き上がりや捻じれが発生すること無く保持する効果を確認することができ、機械的な保持方法としては、変形を飛躍的に抑制させることができた。
【００４８】
これまで、本発明の説明において、被保持物の横穴は図中では貫通穴として表記されているが、押圧部材が押圧点まで挿入することができれば、必ずしも貫通穴である必要はない。また、突起状部はベッセル点間隔としているが、突起状部は点ではなく、実際には幅があるため、突起状部はベッセル点近傍にあれば良く、十分効果を発揮する。
【００４９】
また、押圧部を横穴内面の受け部に点接触に近い状態で接触させることができる方法として、押圧する先端の一部のみが略球形をしている押圧部先端部を記載したが、押圧部先端部には単に球を用い、保持部材に埋設しても、挟み込んでも良い。また、押圧部先端部を埋設する場合は、被保持物の横穴の内面に押圧部先端部を埋め込んでも良く、その場合は押圧部先端部と保持部材受け部の位置関係は逆転することとなる。
【符号の説明】
【００５０】
１  被保持物
２  側面
３  上面
１０  横穴
１１  保持部材
１２  固定用部材
１３  固定基準平面
１４  押圧部
１５  受け部
１６  突起状部
２０  ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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