(57)【要約】  単一材料ブロックから形成された光学素子マウントは、外側部材と、ブロックの内部に懸架されかつ外側部材に対して１本の軸線に沿って移動し得る内側部材とを有する。内側部材は、ブロック内に形成されかつ内側部材から外側部材まで半径方向に延びる頂面側の一組の折曲げ撓み部と、ブロック内に形成されかつ内側部材から外側部材まで半径方向に延びる底面側の一組の折曲げ撓み部との双方によって外側部材に結合されている。頂面側の一組の折曲げ撓み部の折り目は軸線に直交する第１平面を画成し、底面側の一組の折曲げ撓み部の折り目は第１平面に平行な第２平面を画成している。軸線方向から見たときに、半径方向に延びる頂面側の一組の折曲げ撓み部は、半径方向に延びる底面側の一組の折曲げ撓み部に整列していない。
2010520500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一材料片から形成された光学素子マウントであって、
１個のブロックを備え、該ブロックは、外側部材と、前記ブロックの内部に懸架されかつ前記外側部材に対して１本の軸線に沿って移動し得る内側部材とを有し、
該内側部材は、前記ブロック内に形成されかつ前記内側部材から前記外側部材まで半径方向に延びる頂面側の一組の折曲げ撓み部と、前記ブロック内に形成されかつ前記内側部材から前記外側部材まで半径方向に延びる底面側の一組の折曲げ撓み部との双方によって前記外側部材に結合され、
前記頂面側の一組の折曲げ撓み部の折り目が、前記軸線に直交する第１平面を画成し、
前記底面側の一組の折曲げ撓み部の折り目が、前記第１平面に平行な第２平面を画成し、かつ、
前記軸線方向から見たときに、半径方向に延びる前記頂面側の一組の折曲げ撓み部が、半径方向に延びる前記底面側の一組の折曲げ撓み部に整列していないことを特徴とする光学素子マウント。
【請求項２】
前記ブロックがほぼシリンダ形状であることを特徴とする請求項１記載の光学素子マウント。
【請求項３】
前記内側部材がほぼシリンダ形状であることを特徴とする請求項１記載の光学素子マウント。
【請求項４】
前記内側部材が１個の開口部を有することを特徴とする請求項１記載の光学素子マウント。
【請求項５】
前記内側部材が、光屈折素子、光反射素子、プリズムおよびフィルムからなる群から選ばれた1個の光学素子を保持していることを特徴とする請求項１記載の光学素子マウント。
【請求項６】
前記内側部材が、前記軸線の周りで対称であることを特徴とする請求項１記載の光学素子マウント。
【請求項７】
光学素子マウントであって、
ａ）１本の軸線と頂面および底面とを有する１個のブロックと、
ｂ）該ブロックの内部に形成されかつ外側部材に対し前記軸線に沿って移動可能なシリンダ形状の内側部材とを備え、
該内側部材は、前記ブロックの内部に形成された通路によって画成され、
前記内側部材は、前記ブロック内に形成されかつ該内側部材から前記外側部材まで半径方向に延びる頂面側の一組の折曲げ撓み部および底面側の一組の折曲げ撓み部との双方によって懸架され、
前記頂面側の一組の折曲げ撓み部の折り目が、前記軸線に直交する第１平面を画成し、
前記底面側の組の折曲げ撓み部の折り目が、前記第１平面に平行な第２平面を画成し、かつ、
前記軸線方向から見たときに、前記頂面側および底面側の一組の折曲げ撓み部の折り目が互いに重なり合っていないことを特徴とする光学素子マウント。
【請求項８】
前記頂面側の一組の折曲げ撓み部の内側折り目が第１の方向に面し、前記底面側の一組の折曲げ撓み部の内側折り目が反対方向に面していることを特徴とする請求項７記載の光学素子マウント。
【請求項９】
単一材料ブロックから１個の光学素子マウントを形成する方法であって、
ａ）前記ブロックの頂面から底面まで延びる開口部を形成し、
ｂ）該開口部の周りに心合され、かつ頂面側の一組の折曲げ撓み部および底面側の一組の折曲げ撓み部によって外側部材の内部に懸架された内側部材を画成する空洞を形成し、
前記底面から内方へ材料を侵蝕加工することによって前記頂面側の一組の折曲げ撓み部の内側表面を形成し、かつ
前記頂面から内方へ材料を侵蝕加工することによって前記底面側の一組の折曲げ撓み部の内側表面を形成する、
ことを含むことを特徴とする、光学素子マウントの形成方法。
【請求項１０】
前記空洞の形成が放電加工を含むことを特徴とする請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本願は、「モノリシックな光学素子マウント」と題して２００７年２月２８日付けで提出された米国仮特許出願第６０／９０４０３３号の優先権を主張した出願である。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、マウント部品に関し、特に、１本の光軸に沿った移動は許容するが、如何なる軸に沿った回転運動も、上記光軸と直角な方向の平行移動も拘束する、光学素子のためのマウントに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
フォトリソグラフィ装置またはマイクロリソグラフィ装置は、マイクロエレクトロニック半導体デバイスおよびその他のマイクロデバイスの製造に広く用いられている。フォトリソグラフィにおいては、光学系が光エネルギーをシリコンウェーハまたは他のサブストレート上に導いて、高解像度および高位置合わせ精度をもってパターンを記録する。微小化分野における絶え間ない進歩は、この機能に用いられる光学系の性能および正確度に対して益々挑戦的な要求を課している。マイクロリソグラフィ光学系は、かなり大きくかつ複雑で、多くの光学素子を備えている。
【０００４】
正しい倍率および焦点を得ることは、デバイスの製造に用いられるフォトリソグラフィ光学系を用いて層間の正確な位置合わせおよび１μｍ未満の解像度を得るために重要である。例えば、倍率および焦点を正しく調整するためには、光学系の特定の構成要素を光軸に沿って特定の位置まで移動させることが必要な場合が多い。この移動の達成においては、その光学系の他の構成要素の不慮の動きを最少にするかまたは排除することが重要である。例えば、焦点調整は一般に、光学素子の光軸に沿った、すなわち通常はｚ軸に沿った、直交するｘ軸またはｙ軸方向への平行移動を伴わない変位によって可能とされている。
【０００５】
従来のカメラ光学においては、合焦は螺溝を備えたマウント機構を用いて達成されることが多い。しかしながら、精密加工をもってしても、螺合によっては、光軸と直角な意図しない部品の移動を阻止するのに必要なレベルの位置的正確性を獲得するのは極めて困難である。一般法則として、この形式の受動的な機械的付属品または摺動部品は、加算的かつ再現性のない許容誤差を示す傾向がある。フォトリソグラフィ光学の相対寸法および複雑性は、この問題をさらに悪化させる。この理由で、高精密半導体マイクロリソグラフィ光学系において焦点調整を行なう場合に、螺合は一般に不適である。これに代わり、例えば「光学素子および積層環状アセンブリのための分離されたマウント」と題する特許文献１に記載されているような積層された環状レンズ・アセンブリ構造が、この形式の光学装置には好ましい。
【０００６】
積層環状構造においてレンズの軸線方向調整が必要な場合、例えばスプリングおよび撓み体を用いて、バランスしたまたは運動学的拘束力を利用する問題解決法は、静的解決法よりも高精密用途が見込まれる。しかしながら、純粋な軸線方向平衡移動調整を行なうこの形式の解決法は、一般に極めて複雑で、多数の相互連結された部品の精密な作製および組立てを必要とすることが多い。「光学素子保持フレームを備えた光学素子マウント」と題する特許文献２に記載された実施の形態における一つの実例のような、二つの構成要素を相互調整するための光学素子マウントが示されている。特許文献２に記載された機構は、この形式の軸線方向平行移動調整を行なうために、撓み体およびヒンジからなるかなり複雑なネットワークを利用している。
【０００７】
半径方向撓み体は、光学用途における正確な軸方向位置決めに用いられて来た。例えば、「精密逆反射体位置決め装置」と題する特許文献３には、半径方向撓み体を備えた構成を用いて干渉計のための逆反射体を取り付けて、このデバイスのための最少の軸線方向偏差を得ることが記載されている。この形式の対応策は固有の機械的な利点があるが、この形式の解決策を用いた場合、部品の数がかなり多くかつ加算的な許容誤差の問題が発生し得る。
【０００８】
光学的設計および精密機構の分野においては、或る種の拘束パターンを画成するために、二つの物体の連結に撓み体を用いることができることが知られており、これにより、他は抑制または禁止しながら、二つの物体の間においていくらかの所望の自由度（ＤＯＦ）を許容している。直線運動の単一ＤＯＦを許容する一つのパターンは、二組の３個の拘束体の配置であり、各組の拘束体は同一平面上上にあり、核組によって画成される平面は平行であり、かつこれらの平面はいくらかの間隔で隔てられている。複数の拘束体からなるこのようなパターンは、拘束体のなす平面と直角な１本の線に沿った平行移動の自由度を与える。このことは、純粋な動きを得るための手段として周知であり、各組の３個の拘束体は三辺対称パターンに、すなわち各拘束体は一つの円に対する接線をなすように配置されなければならない。これらの拘束体によって画成される二つの円の中心を通る直線は、上記二つの平面に対して直角でなければならない。
【０００９】
図１Ａを参照すると、フレーム１２内の内側部材であるレンズホルダ１０が、基準となるｓｙｚ軸とともに示されている。ｚ軸は光軸Ｏに対応する。この適用に関しては、ｚ軸方向にのみ平行移動が望まれる。ｘ−ｙ平面上の移動、あるいはｘ軸またはｙ軸周りの回転（θｘ、θｙ回転）は阻止しなければならない。球面光学に関しては、ｚ軸回りの回転は一般に拒否されないが、ｘ軸またはｙ軸周りの回転はあってはならない。レンズホルダ１０をフレーム１２に連結するマウント機構は、光軸Ｏ方向、すなわちｚ軸方向へのみの平行移動を許容するものでなければならない。
【００１０】
撓み体が用いられて、レンズの用途に必要な機械的拘束力を提供する。例えば、図１Ｂは、唯一の自由度である、光軸Ｏに沿ったｚ軸方向の平行移動を提供するレンズマウント２０を示す。レンズホルダ１０は、二つの平行なシート状撓み体１４ａおよび１４ｂを用いてフレーム１２から懸架されている。平行なシート状撓み体１４ａおよび１４ｂは、二つの平行な平面ＰｔおよびＰｂ上にある。シート撓み体１４ａは頂部平面Ｐｔ上にあり、下方のシート撓み体１４ｂは底部平面Ｐｂ上にある。各シート状撓み体１４ａ、１４ｂは、フレーム１２からレンズホルダ１０まで延びるスポーク１６を備えて直線的な拘束力を提供している。これらの対称的なスポーク１６と平行な平面上のシート撓み体との組合せは、光軸Ｏに沿った唯一の平行移動自由度を提供する。
【００１１】
図１Ｃは、図１Ｂに示されたものと同じ拘束パターンを提供するが、この応用例との関連で折曲げ撓み体１８と呼ばれる折り曲げられたシート状撓み体を用いているレンズマウント２０の別の構成を示す。この場合も、レンズホルダ１０は３対の折曲げ撓み体１８によってフレーム１２から懸架されている。各折曲げ撓み体１８は、その折り目３２に沿った単一の拘束力を提供する。この応用例との関連で折り目に言及すると、撓み体の内側面の連接部に形成されている内側折り目に関して考慮が払われる。
【００１２】
図１Ｄに示されているように、頂面側の一組の内側折り目３２ｔは頂面Ｐｔ面上にあり、底面側の一組の内側折り目３２ｂは底面Ｐｂ上にあり、この場合も平面ＰｔおよびＰｂは互いに平行である。この関係は、光軸Ｏに沿った平行移動のみを許容するために重要である。運動学的に考えると、もし平面ＰｔおよびＰｂが平行でなかったならば、ｘ−ｙ軸に関する動きに自由度が生じるであろう。
【００１３】
従来の構造を用いると、頂面側および底面側の折曲げ撓み体１８は、光軸Ｏの方向に見た場合に、半径方向に整列すなわち重なった状態で対をなしている。すなわち、図１Ｅに示されているように、光軸Ｏの方向から見た場合に、上下の折曲げ撓み体１８が光軸Ｏから半径方向外方に同じ角度で延びている。図１Ｅの特定の実例においては、上下一対の折曲げ撓み体１８が、共通の基準線に対して双方が角度Φをもって半径方向に整列すなわち重なり合っている。それらの折り目は平行線に沿っており、かつ重なり合って、すなわち整列しているので、本図に関しては重なり合った複数対の折り目が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第５,４２８,４８２号明細書
【特許文献２】米国特許第６,５３８,８２９号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００６／０００１８８６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
図１Ｃに示された折曲げ撓み体１８の配置は、レンズの動きを制御する利点を有するが、高精密フォトリソグラフィの用途に用いるのを阻害する課題がなおも存在する。構造上のごく僅かな寄生作用または非対称性があっても、高解像度フォトリソグラフィにおけるレンズ調整に要求される純粋な動きを危うくする可能性がある。折曲げ撓み体１８およびそれらの固定に用いられる材料は、熱膨張係数の差による熱的作用を最少にするために注意深く特定されなければならない。レンズホルダ１０およびフレーム１２の双方に折曲げ撓み体１８を取り付けるために、精密な加工および組立て技術が必要である。これらの問題に鑑みて、従来の製作および組立て技術に固有の加算的な許容誤差を考慮すると、高精密フォトリソグラフィの用途に関しては、図１Ｃの解決策は実際的でないことが判明している。
【００１６】
総体的に見れば、従来のレンズをマウントする方法は、拘束過剰であり、かつフォトリソグラフィの用途に対する有用性を制限する原因となっているように思われる。光軸方向の位置決めに関して種々の解決策が提案されて来ているが、最少限の数の部品を用い、かつマイクロリソグラフィのための光学的アセンブリおよびその他の精密な光学用および位置決め用の光学アセンブリに用いるのに必要なレベルの性能を提供する、光軸に沿った光学素子の調整は許容するが、光軸以外の軸に沿ったまたは軸の周りの移動は禁止する光学アセンブリマウントに対する要求が残っている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の目的は、レンズの取付けおよび調整を進歩させることにある。この目的を達成するために、本発明は、
外側部材の内部に懸架されかつこの外側部材に対して１本の軸線に沿って移動し得る内側部材を備え、
上記内側部材から上記外側部材まで半径方向に延びる第１組の折曲げ撓み部を備え、この第１組の折曲げ撓み部のそれぞれは、上記軸線に直交する第１平面上にある一つの折り目を有し、
上記内側部材から上記外側部材まで半径方向に延びる第２組の折曲げ撓み部を備え、この第２組の折曲げ撓み部のそれぞれは、上記第１平面に平行な第２平面上にある一つの折り目を有しており、
軸線方向から見たときに、上記第１組の折曲げ撓み部に関する折り目が、上記第２組の折曲げ撓み部に関する折り目に整列していない。
【００１８】
本発明の特徴は、折曲げ撓み部を用いてモノリシックに構成された光学素子マウントを提供することにある。
【発明の効果】
【００１９】
光軸に沿った平行移動のみが許容されるように平行移動を拘束する光学素子マウント装置を提供することが本発明の利点である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】標準座標軸に対する理想的レンズマウントの総合的機能を示す斜視図である。
【図１Ｂ】シート状撓み体を用いて軸線方向の平行移動を提供するレンズマウントの斜視図である。
【図１Ｃ】複数対の折曲げ撓み体を用いて軸線方向移動を提供するレンズマウントの斜視図である。
【図１Ｄ】頂面側の折り目および底面側の折り目を含む平行平面を示す斜視図である。
【図１Ｅ】図１Ｃのレンズマウントを光軸の方向から見た図である。
【図２Ａ】モノリシックな光学素子マウントの一実施の形態の斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示された光学素子マウントの断面図である。
【図３Ａ】モノリシックな光学素子マウントの別の実施の形態の斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示された光学素子マウントの一部が切除された斜視図である。
【図３Ｃ】図３Ａに示された光学素子マウントの断面図である。
【図３Ｄ】二組の折曲げ撓み体の折り目によって平行平面上に形成された接線を示す斜視図である。
【図４】モノリシックな光学素子マウントの別の実施の形態の斜視図である。
【図５】図４のモノリシックな光学素子マウントの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本明細書において、「頂面」および「底面」は相対的であって、如何なる表面の必須の方向を示すものではなく、単に構成要素または材料ブロックに関する対向表面を参照しかつ区別するために用いられているに過ぎない。
【００２２】
ここに示されかつ説明されている図面は、本発明によるレンズマウントデバイスに関する動作および製作のキーポイントとなる原理を示すために提供されているものであって、実際の大きさまたは倍率を示す意図で描かれているものではない。基本的な構造関係または動作原理を強調するためにはいくらかの誇張が必要であろう。
【００２３】
本発明の装置および方法は、単一材料ブロック内に空洞を配置することによって引き算的に形成された、あるいは、材料を一つのパターンに堆積させて単一部品を形成する多くの技術の何れかによって足し算的に形成された一体的構造によって従来のレンズマウント構造に勝る、レンズまたは他の光学素子のための運動学的マウントを提供するものである。この単一部品アセンブリは、外側部材すなわちフレームから、内側部材すなわちレンズホルダを懸架する撓み体構造を提供するものである。単一部品構造は、熱膨張係数の差異、固定部材の製作および組立てによって生じる種々の問題を排除する利点を有する。総合的に、単一部品に加工されたレンズマウント・アセンブリは、他の形式のレンズマウントよりも機械的応力が少ない筈である。単一部品は、より簡易な取扱い、組立て、および光学アセンブリを構成するための取付けを可能にする。一体的に形成された光学素子マウントは作り付け整列構造を有する。
【００２４】
本適用例においては単に折曲げ撓み部と呼んでいる折曲げシート状撓み部は、その折り目の線に沿った単一の拘束を与える。本発明は、光軸に沿った平行移動を許容し、かつ光軸に直角な軸に沿った望ましくない平行移動および光軸に直角な軸周りの望ましくない回転は拘束するように配向された折り目を有する折曲げ撓み部による拘束構造を採用している。
【００２５】
図２Ａは、単一部品すなわちモノリシック構造を有するレンズマウント３０の一実施の形態を示す。レンズホルダ１０は、同一材料から形成され、図１Ｃ，１Ｄおよび１Ｅに示されたパターンで半径方向に延びる頂面側および底面側折曲げ撓み部２８ｔおよび２８ｂによってフレーム１２から懸架されている。レンズ、ミラー、プリズム、フィルムまたは他の光学素子４２は、レンズホルダ１０内またはレンズホルダ１０上に収容されている。
【００２６】
二つの平行平面上に横たわる頂面側および底面側折曲げ撓み部は、図１Ｄに示されているようなパターンを採用しているので、図２Ａの実施の形態は、所望の単一自由度、すなわちｚ軸方向の平行移動を許容する効果的なレンズマウント構造を提供する。しかしながら、図２Ａに示された構造および図２Ｂに示された断面を採用した、単一ブロック材料からのレンズマウント３０の加工の仕事は、やり甲斐のある仕事であることが評価されるべきである。頂面側および底面側折曲げ撓み部２８ｔおよび２８ｂは半径方向に整列して、すなわち光軸Ｏから同一角度で外方へ延出している。光軸Ｏの方法から見た場合に、頂面側および底面側の折曲げ撓み部も位置が合っている。プランジとワイヤを組み合わせた放電加工法（ＥＤＭ）は、頂面側および底面側から必要な切除を行なって、半径方向に整列した頂面側および底面側の各一対の折曲げ撓み部２８ｔおよび２８ｂを形成することは可能であるが、必要な加工はかなり複雑である。さらに、図２Ａおよび図２Ｂに示された折曲げ撓み部２８ｔおよび２８ｂの整列配置を備えたレンズマウント３０は、他の形式の侵蝕加工法を用いて作製することは不可能である。従来の技術では、頂面側の折曲げ撓み部２８ｔと底面側の折曲げ撓み部２８ｂとの間にある材料を除去して、図２Ｂの断面図におけるレンズホルダ１０の右方に示されているような内側表面３８を形成することは不可能であろう。成形も同様の理由で困難であろう。
【００２７】
図２Ａに示されているようなレンズマウント３０の作製上の固有の困難を緩和するために、本発明は、主としてｚ軸（光軸Ｏ）に平行な方向に加工する場合に材料の切除が最も容易なプランジ研削および他の侵蝕技術を用いて作製することができる、半径方向に延びる折曲げ撓み部２８ｔおよび２８ｂの有利な配置を有する実施の形態を提供するものである。より容易に機械加工することができるレンズマウントの構造の必要性に応答して、図３Ａ〜図３Ｄの実施の形態は、頂面３４および底面３６を有し、かつ空洞４４によって画成された半径方向に延びる折曲げ撓み部の配置を採用する光学素子マウント４０を提供する。この構成においては、内側部材、すなわちレンズホルダ１０を光学素子マウント４０の頂面に沿ってフレーム１２に懸架している頂面側の折曲げ撓み部２８ｔは、光学素子マウント４０の底面に沿ってレンズホルダ１０とフレーム１２の間に延びる底面側の折曲げ撓み部２８ｂと整列してはいない。一部が切除された図３Ｂおよび断面図３Ｃは、各折曲げ撓み部２８ｔおよび２８ｂを形成するための頂面３４および底面３６からのアクセスがこの配置に妨害されることなく、より直線的な機械加工または他の侵蝕的作製技法を可能にし、かつ採用される如何なる形式の成形作業も容易にすることを示している。
【００２８】
図３Ｄの斜視図および図３Ｅの平面図は、本発明の光学素子マウント４０の実施の形態に適用される幾何学的配置を示す。光学素子マウント４０は、二組の折曲げ撓み部、すなわち、各折り目３２が第１平面、すなわち図３Ｄにおける軸Ｏに直交する頂面Ｐｔ上にある第１の円Ｃ１上の接線Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５上にある第１組と、各折り目３２が第２平面、すなわち図３Ｄにおける頂面と平行な底面Ｐｂ上にある第２の円Ｃ２上の接線Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６上にある第２組とを有する。図３Ｅは、軸Ｏの方向から見た図を示す。図示のように、接線Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５に対応する第１組に関する折り目は、接線Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６に対応する第２組に関する折り目と整列していない。図を明瞭にするために、図３Ｅは、二組の接線を画成する円Ｃ１およびＣ２が異なる直径を有しているが、円Ｃ１およびＣ２は同一径である。
【００２９】
図３Ａ〜図３Ｅの構成を採用すると、頂面側の一組の折曲げ撓み部２８ｔの内側表面３８は、底面３６から内方への材料の侵蝕加工によって形成することができる。同様に、底面側の一組の折曲げ撓み部２８ｂの内側表面３８は、頂面３４から内方への材料の侵蝕加工によって形成することができる。
【００３０】
図２Ａおよび図３Ａの実施の形態においては、ほぼ直角な内側折り目３２，３２ｔおよび３２ｂを有する折曲げ撓み部２８ｔおよび２８ｂが示されている。しかしながら、別の折り目構造を用いることができる。図４の斜視図は、別の実施の形態における光学素子マウント４０を示し、折曲げ撓み部２８ｂおよび２８ｔはほぼＶ字状に形成されており、頂面３４に向かって上方を向いた底面側の折曲げ撓み部２８ｂの内表面によってＶ字が形成され、底面３６に向かって下方を向いた頂面側の折曲げ撓み部２８ｔの内表面によってＶ字が形成されている。これらも図３Ａ〜図３Ｃの実施の形態において示されたものと同じ基本パターンで追従することが観測され、頂面側の折曲げ撓み部２８ｔおよび底面側の折曲げ撓み部２８ｂが反対方向へ面するすなわち「開いている」内側表面３８を備えている。反対方向に面する折り目を備えることは随意的であるが、加工に関しては、特に、レンズホルダ１０とフレーム１２との間にある空洞４４が狭い場合には効果的であろう。
【００３１】
図３Ａ〜図３Ｃおよび図４に示された実施の形態に関し、図５は、中心孔すなわち開口部４６を有しかつ軸線Ｏの周りで半径方向に交互の順で延びるが半径方向には整列しないように配列された頂面側の折曲げ撓み部２８ｔおよび底面側の折曲げ撓み部２８ｂを示している。すなわち、図３Ｄおよび図３Ｅに示されているのと同じ基本的関係が、図４および図５の実施の形態にも適用されている。折曲げ撓み部は、上方に開いている、すなわち面しているものと（折曲げ撓み部２８ｂ）、下方に開いている、すなわち面しているもの（折曲げ撓み部２８ｔ）との二組である。各組に関しては、平行な平面上の各円に対する接線上に折り目があり、軸線の方向から見たときに、図３Ｅを参照して先に説明したのと同じ態様で、一方の組の折り目が他方の組の折り目に整列していない。別の実施の形態においては、頂面側の一組の折曲げ撓み部の折り目と底面側の一組の折曲げ撓み部の折り目とがすべて同一方向を向いていてもよい。
【００３２】
光軸Ｏの方向に見た図である図５の特定の実施の形態において、光軸Ｏから一定の角度をもって延びる各折曲げ撓み部２８ｔまたは２８ｂは、隣接する折曲げ撓み部に対して±θ１の角度間隔を有している。各折曲げ撓み部２８ｔまたは２８ｂの間の角度θ１は等しくなければならず、この角度が等しくなければ、不純な動きが生じる。隣接する折曲げ撓み部２８ｔおよび２８ｂは、互いに平行ではないが、図３Ｄに関して先に言及したように平行な平面上にそれぞれ位置する。頂面側の一組の折曲げ撓み部の折り目３２ｔと底面側の一組の折曲げ撓み部の折り目３２ｂとは相互に折り重なってはいない。図５の平面図においては、頂面側の折曲げ撓み部２８ｔが破線で示された折り目３２ｔを有し、底面側の折曲げ撓み部２８ｂの折り目３２ｂが実線で示された折り目３２ｂを有する。
【００３３】
モノリシック構造の作製
この移動可能な内側部材とその基準である固定フレームとの組合せは、モノリシックに、すなわち単一材料ブロックから構成することができる利点がある。単一部品構造、すなわちモノリシック構造は、熱膨張係数の差、および取付け手段ならびに組立てに起因する諸々の問題を排除する効果がある。総合的に、単一部品に加工されたレンズマウントは本質的に、他の形式のレンズマウントよりも機械的応力が低いであろう。単一部品は、光学組立て体を構築するための取扱い、組立ておよび取付けをより簡単にすることができる。モノリシックに形成された光学素子マウントはビルトイン構造である。外側部材の内部に懸架された内側部材の作製によって、単一材料ブロックから光学素子を形成することは、構造上の利点を有し、かつ融通性のある設計を可能にする。外側部材は、光学アセンブリを内部に取り付けるために適当な寸法を有することができるが、内側部材は、光軸に沿った位置に光学部品を保持するために適した構造を有することができる。
【００３４】
前述のように、本発明の光学素子マウントは、単一材料ブロック内に空洞構造を形成することによって、引き算的に作製することが可能である。図３Ａ〜図３Ｃおよび図４に示されている折曲げ撓み部の再配列は、図１Ｄに示された平面の関係を用いて要約された、図２Ａの実施の形態に採用されているものと類似の拘束回路を提供する。この場合も、頂面側の内側折り目３２ｔは一方の平面Ｐｔ内にあり、底面側の内側折り目３２ｂは他方の平面Ｐｂ上にあり、平面ＰｔおよびＰｂは平行である。しかしながら、図３Ａおよび図４の実施の形態における折曲げ撓み部２８ｔおよび２８ｂは、図２Ａにおけるように半径方向に整列してはいないので、図３Ａおよび図４の実施の形態は、例えばプランジ研削を用いて、より直線方向に加工することが可能である。光学素子マウント４０の頂面３４および底面３６の双方から行なわれるこれらのプランジ研削は、光軸Ｏ（ｚ軸）と平行でかつ深さを変えることができる。この構造は、図２Ａの半径方向に整列した実施の形態には適していない、例えばレーザー加工等の侵蝕加工とは別の形式の加工を可能にする。
【００３５】
コンピュータ化された数値制御（ＣＮＣ）によって可能になる加工技術を用いると、単一部品構造を提供するための極めて正確かつ再現性のある加工を行なうことができる。ＥＤＭ（放電加工）は、金属およびその他の硬い導電性材料からの複雑な部品の精密な製作に用いることができるＣＮＣ加工の一つの特別な形態である。簡単に説明すると、ＥＤＭは、電極と除去されるべき材料との間のギャップにおける放電を利用して、導電性材料からなる被加工品から材料を選択的に侵蝕する方法である。電極の周りのギャップ領域には誘電性流体が絶え間なく流れ、除去された材料を洗い流す。ワイヤＥＤＭは、絶え間なく動くワイヤをその電極として利用するＥＤＭの一形態である。モノリシックな部品の製作に適したその他の技法は、通常の機械加工、レーザー加工、種々のエッチング技法、ウォータージェット、ならびに、密実なブロックから材料を除去して規定された寸法の空洞を形成かつ整形し、それらの全体の輪郭および深さを制御する一般的な加工技術をも含む。
【００３６】
モノリシックな光学素子マウント４０に用いられる材料は、ステンレス鋼、アルミニウムまたは他の金属、あるいはプラスチック等の種々の形式のポリマー、セラミック、またはその他の必要な撓み度を備えた材料を含む、用途および作製形式に適した如何なる材料も可能である。ＥＤＭ用に関しては導電性材料が要求される。材料ブロック内には最初に、例えばより安価な加工技術を用いて開口部４６が形成される。
【００３７】
材料によっては、光学素子マウント４０は、成形部品として、または例えば材料堆積を含む足し算的方法によって形成することができる。モノリシック構造を提供するためには、多くの急速試作品製作技術の何れをも利用することができる。光学素子マウント４０の製作に利用することが可能な急速試作品製作技術の実例は、選択的レーザー焼結（ＳＬＣ），ステレオリソグラフィ、および密実構造を足し算的に作製するその他の多数の技法を含む。これらの技法は、フレーム１２からなる外側部材の内部に単一材料を、レンズホルダ１０からなる内側部材を形成する一つのパターンに堆積させ、かつそれら間に延長された頂面側の一組の折曲げ撓み部２８ｔおよび底面側の一組の折曲げ撓み部２８ｂを形成するものである。
【００３８】
光学素子マウント４０はまた、フォトリソグラフィ以外の用途において拘束構造を提供する利点を有する。それがモノリシック構造として形成されることが可能なために、本発明の運動学的マウント機構は、精密に作成することができ、従来のレンズマウントデバイスに必要な多大の組付けおよび調整を排除し、かつ望ましくない熱的作用をも最小化する。アクチュエータ、レバー、またはその他の機構は、レンズホルダ１０に力を加えて、光軸に直交する如何なる軸に沿った望ましくない平行移動または上記直交する軸周りの回転運動を誘発することなしに、純粋に光軸方向のみの動きを与えるのに用いられる。
【００３９】
以上、いくつかの好ましい実施の形態を参照して本発明が詳細に説明されて来たが、上述のようなかつ添付の請求項に言及されているような本発明の範囲内での変形、変更は、本発明から離れることなしに、通常の当業者によって実施されることが可能であることを理解すべきである。例えば、本発明の装置は、フォトリソグラフィの用途に好適であるが、このマウントは、ｚ軸方向の移動のみが許容され得る多くの他の用途の何れにも利用することができる。一つの実施の形態においては、レンズホルダ１０の開口部４６内の光学素子４２が球面レンズである。しかしながら、光屈折素子、光反射素子、プリズム、フィルムまたはその他の光学部品の如何なる形式のものにも適している。他の選択肢として、ここではレンズホルダ１０として説明されている内側部材が、例えば反射被膜を施されることによって光学素子として機能することができる。レンズホルダ１０およびフレーム１２は、レンズホルダ１０が光軸Ｏに関して対称であれば、如何なる形状を有していてもよい。しかしながら、光軸周りの対称性は必ずしも必要ではない。
【００４０】
シリンダの数学的定義は、なじみ深い正円形シリンダのみでなく、固定の直線に平行な直線を移動させることによって外表面が画成され得るその他の多くの形状をも含み、その場合に移動する直線は、固定された平らな閉曲線と交差することに注目すべきである。図２Ａ以降の実施の形態には、レンズホルダ１０およびフレーム１２に関してシリンダ形状が示されているが、これらの部品の一方および双方が非シリンダ形状であってもよい。
【００４１】
折曲げ撓み部２８ｔおよび２８ｂは、それらの折り目が図１Ｄおよび図３Ｄを参照して言及されたように平行な平面上に位置している限り、前述のように直角およびＶ字状等の種々の構成を有し得る。図示の実施の形態は、一組３個の頂面側の折曲げ撓み部２８ｔおよび一組３個の底面側の折曲げ撓み部２８ｂを用いているが、これら二組の折曲げ撓み部には、各組について２個以上を備えた別の構成を用いることができる。モノリシック構造であるために、拘束し過ぎの懸念は最小限に抑えられる。
【００４２】
このようにして、光軸に沿った移動は許容するが、光軸に直交する方向の平行移動および何れの軸腺の周りの回転運動は拘束する、光学素子のためのモノリシックに構成されたマウントが提供される。
【符号の説明】
【００４３】
１０  レンズホルダ
１２  フレーム
２８ｔ、２８ｂ  折曲げ撓み部
３０  レンズマウント
３２；３２ｔ、３２ｂ  折り目
３４  頂面
３６  底面
４０  光学素子マウント
４２  光学素子
４４  空洞
４６  開口部
【図１Ａ】
2010520500.tif 000003
【図１Ｂ】
2010520500.tif 000004
【図１Ｃ】
2010520500.tif 000005
【図１Ｄ】
2010520500.tif 000006
【図１Ｅ】
2010520500.tif 000007
【図２Ａ】
2010520500.tif 000008
【図２Ｂ】
2010520500.tif 000009
【図３Ａ】
2010520500.tif 000010
【図３Ｂ】
2010520500.tif 000011
【図３Ｃ】
2010520500.tif 000012
【図３Ｄ】
2010520500.tif 000013
【図３Ｅ】
2010520500.tif 000014
【図４】
2010520500.tif 000015
【図５】
2010520500.tif 000016
【国際調査報告】
2010520500.tif 000017
2010520500.tif 000018