【手続補正書】
【提出日】平成22年2月18日(2010.2.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学要素を駆動するための光学要素駆動機構において、
第１の方向に延伸する駆動要素と、第１の方向と直交する方向へ変位を方向変換するリンク機構からなる１軸駆動機構を備え、
前記１軸駆動機構は、前記駆動要素と、前記リンク機構が、光軸方向に対して同じ高さに配置され、
かつ光学要素の光軸からみて半径方向に前記リンク機構、駆動要素の順に配置されていることを特徴とする光学要素駆動機構。
【請求項２】
前記光学要素駆動機構は、３個の前記１軸駆動機構を、光軸周りに１２０度間隔に配置し、各前記１軸駆動機構の出力部に前記光学要素、もしくは光学要素支持枠が連結されていることを特徴とする請求項１に記載の光学要素駆動機構。
【請求項３】
前記リンク機構は、弾性ヒンジを回り対偶として用いたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学要素駆動機構。
【請求項４】
前記光学要素もしくは光学要素支持枠の位置を計測する計測手段を複数個備えたことを特徴とする請求項１乃至３の少なくともいずれかに記載の光学要素駆動機構。
【請求項５】
前記第１の方向は前記光学要素の接線方向にあたることを特徴とする請求項１乃至４の少なくともいずれかに記載の光学要素駆動機構。
【請求項６】
前記第１の方向は前記光学要素の半径方向にあたることを特徴とする請求項１乃至４の少なくともいずれかに記載の光学要素駆動機構。
【請求項７】
前記光学要素駆動機構は、２個の前記１軸駆動機構を、光軸周りに１８０度間隔に配置し、各前記１軸駆動機構の出力部に前記光学要素、もしくは光学要素支持枠が連結されており、前記２個の１軸駆動機構とそれぞれ９０度位相のずれた位置で前記光学要素、もしくは光学要素支持枠が固定鏡筒に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の光学要素駆動機構。
【請求項８】
前記１軸駆動機構の幾何学的な拡大倍率は０．７から２の間であることを特徴とする請求項１に記載の光学要素駆動機構。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】光学要素駆動機構
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本願発明の一側面としての光学要素駆動機構は、圧電アクチュエータを代表とするリニアアクチュエータと、弾性ヒンジを用いたリンク機構からなる駆動機構を光学要素の、または前記光学要素の支持枠の円周上に等間隔（略等間隔）に複数個配置するものであって、前記リンク機構と前記アクチュエータは光軸に沿った方向には同じ高さ（略同一の高さ）に配置され、前記光学要素の光軸方向からみて半径方向に、前記リンク機構、前記アクチュエータの順に配置され、かつ前記アクチュエータは、鏡筒の外部に配置されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
図３は本発明の駆動機構（１軸駆動機構）と、該駆動機構を複数個搭載して、レンズを所望の方向に駆動可能な光学要素駆動装置を示した図である。同図（ａ）はレンズ及びレンズ枠を取り除いた平面図、同図（ｂ）はレンズ及びレンズ枠を搭載した平面図、同図（ｃ）はＡ−Ａ断面図である。同図（ａ）及び（ｃ）において、１０１は固定鏡筒で、後述する駆動機構及びレンズ位置検出手段を固定する平坦部と、上下に隣接する他のレンズユニットと結合するための側壁円筒部を有する。１１０は本発明の駆動機構で、同一の駆動機構３組が固定鏡筒１０１の底面平坦部に設置される。１０２は後述するレンズ枠の光軸方向変位及び光軸と直交する半径方向変位を検出するレンズ位置検出手段で、半導体レーザを用いた干渉型測長器、静電容量変位計、リニアエンコーダ、差動トランス変位計、渦電流変位計など要求精度に応じて好適に用いられる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
同図（ｂ）はレンズとレンズ枠を搭載した状態を示した図で、レンズ１０３を収納するレンズ枠１０４には６箇所に切り欠きが設けられ、そのうちの３箇所は、前記駆動機構１１０の変位出力部にレンズ枠取り付けネジ１０５を用いて締結される。なお３箇所の駆動機構の高さを、駆動機構とレンズ枠の間に設けたスペーサ(不図示)によって相対的に同一（光軸方向に対して同じ高さ）にすることで、レンズ枠に、さらにはレンズに不要な変形を伝えないことが可能である。ここで、光軸方向に対して同じ高さとは、略同じ高さを含むものである。また該切り欠きの他の３箇所はレンズ枠変位検出用のターゲットとして利用される。その様子を同図（ｃ）で説明する。同図（ｃ）は、レンズ位置検出手段１０２にレーザ干渉型の変位センサを用いた場合の例である。レンズ１０３の光軸方向に検出用レーザビームを投射し、その反射光の干渉情報から、レンズ枠１０４の３箇所の光軸方向（Z方向）の変位を検出する。以上の構成において、３組の駆動機構１１０を等量だけ駆動するとレンズ１０３を光軸方向、すなわち同図（ｃ）に示したＺ軸方向に並進駆動することができる。また３組の駆動量に所定の差を設けることで、同図（ｂ）に示したθx及びθy方向のチルト駆動が可能である。この際、前記レンズ位置検出手段１０２の光軸方向の出力をフィードバックすることで、レンズ１０３の並進及びチルト駆動量を正確に制御できる。また、前記レンズ位置検出手段１０２の半径方向の出力をモニタすることで、レンズ１０３の光軸に直交した平面内での平行偏心に伴う像のシフト量を計算する。そして該計算結果を、図２に示したウェハステージの駆動量に加味することで、レンズ偏心に伴うレチクル像のアライメント誤差を解消する。なお、本実施例の光学要素駆動機構では、光学要素としてレンズを用いて説明したが、凹面ミラーや平面ミラーなど他の光学要素を用いることもできる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
以上の図において、１０１は図３に示した固定鏡筒の平坦部を表わす。１１１は駆動機構本体で、単一の金属ブロックから、ワイヤ放電加工及び切削加工にて形成されたリンク機構をなしている。１１２は積層型ピエゾアクチュエータ（駆動要素）で、電歪素子と電極が交互に積層された駆動源が伸縮可能な密閉型円筒容器内に封入され、Ｘ軸方向（第１の方向）の全長が印加電圧に略比例して増加する。１１３はアクチュエータ１１２の寸法誤差を補正し、かつ与圧を与えるためのピエゾ調整ネジで、前記駆動機構本体１１１と前記アクチュエータ１１２の間に介在される。この調整ネジはナットにより固定することができる。１１４は駆動機構取り付けネジで、前記固定鏡筒１０１に対して駆動機構本体１１１にネジ締結される。図１に示すように、方向変換部材１１５は、その下面の３箇所１１５Ｗで固定鏡筒１０１に取り付けられている。これはアクチュエータによる駆動力が固定鏡筒に伝わり、鏡筒が僅かに変形し、レンズ位置検出手段１０２の取り付け面の変形が生じ、その結果、位置検出の誤差が発生するのを軽減するためである。固定鏡筒１０１の平坦部が厚いなど剛性が十分高い場合には、位置検出手段への影響が小さくなるため、方向変換部材１１５の下面全面で接するようにして固定鏡筒に締め付けてもよい。駆動機構本体１１１と鏡筒との結合については後述する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
ピエゾアクチュエータ１１２に設けられた２本の電極端子（不図示）に所定電圧を印加すると、ピエゾアクチュエータ１１２の全長ＬはＸ軸方向にｄＬだけ伸張する。すると、図６の上図に示したように、一方のピエゾ受けリンク１１１ｑは左方にｄＸ１＝ｄＬ／２だけ、他方のピエゾ受けリンク１１１ｒは右方にｄＸ２＝ｄＬ／２だけ変位する。すると、弾性ヒンジＨ１０２及びＨ１０５を中心に回動可能（回り対偶）に構成され、Ｙ軸方向に延伸した変位取り出しリンク１１１ａ及び１１１ｂは、Ｚ軸まわりに所定の微小角度だけ回動する。よって、連結リンク１１１ｅはｄＸ３だけ変位し、連結リンク１１１ｆはｄＸ４だけ変位する。ここで、リンク１１１ａと１１１ｂの長さを図６（ａ）のように定義する。この場合、連結リンク１１１ｅ及び１１１ｆのＸ軸方向変位量はピエゾアクチュエータ１１２によりピエゾ受けリンク１１１ｑ及び１１１ｒに与えられる変位量ｄｘ１、ｄｘ２のそれぞれおよそｂ／ａ倍に拡大されることになる。ここでこの倍率を、駆動機構本体１１１の幾何倍率（幾何学的な拡大倍率）と呼び、αと定義する。また変位取り出しリンク１１１ａ及び１１１ｂの撓み変形や弾性ヒンジの伸びなどにより幾何倍率αが低下し、駆動ロスにつながるため、リンクの形状設計には十分注意する必要がある。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
前記実施例１では、ピエゾアクチュエータ１１２はその駆動方向が固定鏡筒１０１に対して接線方向に配置してあったが、以下に示す実施例２ではピエゾアクチュエータをレンズ１０３に対して半径方向（Ｙ軸方向）に配置している。なお、本発明において接線方向とは略接線方向を含むものであり、半径方向とは略半径方向を含むものである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１８】
図２１では駆動機構１１０は光軸回り１８０度（略１８０度）等間隔に２個、固定鏡筒１０１に取り付けられている。レンズ１０３を支持するレンズ枠１０４は、駆動機構１１０と光軸周りに９０度回転した位置において、固定鏡筒１０１と光学要素支持枠固定ネジ１２１によって締結固定されている（図２１（ｃ）参照）。二つの駆動機構１１０の出力部が略光軸に沿った方向に同じ量だけ変位すると、レンズ１０３は、Y軸を中心に折れ曲がるように変形する。この結果、2θ成分の収差補正が可能となる。