JPH11153734A - 電鋳光学系マウント部 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装着後の光学系要素の応力解放を最適の状態
に可能にする、非常に精密なマウント部及びそのような
マウント部の好都合な製造方法を提供する。 【解決手段】 光学系要素（７）に当接し、好ましくは
複数の部分から構成される内側部分（２）と、複数のば
ね継手支え部分（１１，１２，１ｉ）により結合されて
いる外側フレーム（３）とを有し、ばね継手支え部分
（１１，１２，１ｉ）と、場合によっては他の部分は電
鋳により製造されている光学系要素（７）のマウント
部。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【従来の技術】衛星支援システムの光学系マウント部に
は特に厳しい必要条件が課される。その場合、軽量であ
り、光学系要素を精密に応力を加えることなく支承しつ
つ、大きな機械的負荷及び熱負荷に耐えることが要求さ
れている。この適用分野における周知の解決方法の例と
しては、ドイツ特許第２９６０３０２４．４Ｕ号とその
中に記載されている従来技術がある。課される条件が特
に厳しいもう１つの領域はマイクロリソグラフィであ
る。投影露光装置では、必要とされるきわめて高い結像
品質を実現するために、熱の影響を受けたときにもひず
みを最小にすることを含めて非常に厳しい許容差が要求
される。

【０００２】それら２つの適用分野においては、従来、
きわめて一般的には浸食，水流切断，研削，レーザーア
ブレーションなどを含む切削加工により製造される金属
マウント部を使用する。その場合、多くの構造で、ばね
継手やウェブを応力解放要素として使用する。

【０００３】電鋳は肉薄の精密部材、たとえば、ミラー
光学系を製造するための周知の技術である。薄い層によ
って導電性にした型の上に、多くの場合にアルミニウム
又はニッケル、もしくはそれらの合金である金属を電着
させる。所望の厚さに達したならば、熱膨張率の差を利
用して型から電鋳部材を分離する。ＤＤ第２０４３２０
Ａ号からは、レンズの中心位置合わせのために回される
嵌合リングを電気的にレンズに形成し、リングの面を利
用してレンズをマウント部に装着することが知られてい
る。リングを閉じると、熱負荷を受けたときに、熱膨張
率に差があるためにレンズに応力が発生してしまう。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、装着
後の光学系要素の応力解放を最適の状態に可能にする、
非常に精密なマウント部及びそのようなマウント部の好
都合な製造方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、請求項１
記載の光学系マウント部及び請求項６記載の方法により
達成される。すなわち、光学系要素に当接する内側部分
と、複数のばね継手支え部分により結合された外側フレ
ームとを有する光学系要素の光学系マウント部の、ばね
継手支え部分が電鋳により製造されていることを特徴と
する。ばね継手支え部分を有する光学系マウント部を製
造するにあたって、電鋳被覆を適用することを特徴とす
る。

【０００６】電鋳を利用することにより、最大限の再現
可能精度を有し、非常に精密な部材から成るマウント部
を少ない加工工程で製造することが可能になる。請求項
２から５はマウント部の有利な実施形態を提示してい
る。ここで、電解被覆は同時に接合技法としても使用さ
れ、請求項４では装着後の光学系要素との接着剤を使用
しない接続のために使用されており、また、請求項５で
は、電鋳によって製造するにはコスト面で不利になると
考えられるような横断面を有する中実部材の一体化のた
めに使用されている。請求項６記載の方法に関して、請
求項７から１４は有利な実施形態を提示している。添付
の図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は型（マンドレル）から分離
された状態の電鋳レンズマウント部を示す。外側リング
３の心３０はカバーで被覆されていて中実であり、剛体
である。図示されてはいないが、外側リング３には、た
とえば、孔又は溝のように光学系ハウジング全体に固定
するための補助手段が既に設けられているのが好まし
い。ウェブ１１，１２，１ｉは、内側リング２を外側リ
ング３に対して中心位置合わせして所定位置に保持する
が、たとえば、別の部材との螺合によって外側リングの
変形を防止すると共に、たとえば、装着された光学要素
又はそれへの接合により引き起こされる内側リング２の
変形を応力なしの状態で許容する薄いばね継手支え部を
形成する。

【０００８】また、ウェブ１１，１２，１ｉは、温度変
化時の熱膨張によって起こるような内側リング２と外側
リング３との相対的直径変化をも可能にする。さらに、
内側リング２は、型４から分離された後に、好ましくは
レーザー切断などの反作用のない方法で分割されるのが
好ましい。内側リング２を電鋳により閉じたリングとし
て形成すると、熱収縮による型４の分離を相当に助ける
ことになるので、そのような構造にするのが好ましい。
分割構造の内側リング２の各セグメント２ｎは個別に光
学系要素（レンズ７）と接合され、従って、応力を発生
することなく熱膨張を受容できる。セグメント２ｎはば
ね継手支え部１ｎの単純な延長部分であっても良い。

【０００９】外側リング３の熱膨張は一体の中実リング
（図２の３０）により決まる。ウェブ１１，１２，１ｉ
（ばね継手支え部）の熱膨張は、電鍍被覆された材料に
よって決まる。適切な形状（ウェブの長さ及びリング
２，３の平面に対する傾斜角）をとることにより、米国
特許第５，１６２，９５１号（先に挙げたドイツ特許第
２９６０３０２４．４Ｕ号の中で引用されている）から
知られている方法で、内側リングと外側リングとの間隔
が変化しないように保証できるが、別の所望の方法をと
っても良い。図２は、電鋳装置の中で型４に装着された
マウント部（１，２，３）を示す断面図である。

【００１０】型４は、たとえば、蒸着，分解，ＰＶＤ，
ＣＶＤなどの方法で、マスクを通してパターニングする
か、あるいは、残る面をフォトリソグラフィ等で形成さ
れたマスクにより被覆した後にエッチング等を行うこと
によって、薄膜技術を使用してマウント部の形態の薄い
導電層で被覆されたガラスから形成されても良い。ここ
では、金属を精密丸削りし、研削し且つ研摩することに
より形成した型４を示す。型４には、先にガラス製型に
ついて説明した方法に対応する方法で、マウント部
（１，２，３）の割れ目部分、すなわち、ウェブ１１，
１２，１ｉ，１ｎの間に絶縁層４１が形成されている。

【００１１】図２から明確にわかるように、外側リング
３の中実の心３０は電鍍被覆層で覆われており、また、
ウェブ１ｎ（左側に１つのウェブが示され、右側にはウ
ェブとウェブの間の間隔が示されている）と結合されて
いる。心３０又は型４にある装着用部分３１，３２は、
電着時に心３０を目標位置に確実に保持する。しかし、
電鍍被覆によって中実の心３０はマウント部に機械的に
一体化されるばかりでなく、不動態にもされる。図２に
はごく概略的にしか示唆されていないが、電鍍装置は槽
５と、電鍍浴５０と、心３０及び型４の導電部分への接
続線を含む電源６と、対向電極６１とを有する。たとえ
ば、１Ａ／ｄｍ² で１０時間被覆を行うと、ニッケル層
の厚さは１２０μｍである。図３は、ばね継手支え部１
ｎと、それに付随する内側リング２のセグメント２１及
びそのセグメントに差し込まれたレンズ７とを示す断面
図である。この領域では、型（マンドレル）４により成
形された装着面２１を有し、装着面２１はレンズ７に厳
密に適合する形状である。空洞部分２２には、レンズ７
とマウント部を一体に保持する接着剤７１が入ってい
る。レンズ７の他にも、プリズム、偏光光学要素、回折
要素又はミラーなどの他の光学部材を非回転対称形でそ
のようにはめ込むこともできる。接着剤を使用したくな
いときには、マウント部を電鍍により光学要素と直接に
接合することが可能である。ところが、その場合には、
ばね継手支え部及び外側リングの領域で、型を熱収縮に
よって分離することができない。この場合、型への導電
層の付着力を離型手段により低減しなければならない。
たとえば、金属型に薄いグラファイト層を塗布しておく
ことができる。

【００１２】マウント部に複数のばね継手支えシステム
を構成することも可能であり、たとえば、図１に示すシ
ステムに六脚システムと、別の外側リングを設けること
もできる。また、全体又は一部が電鋳成形された複数の
部材を１つのマウント部に接合することもできる。図１
の実施形態においては、外側リングの心３０の外寸は２
００mm、内寸は１６０mm、厚さは２０mmであり、ウェブ
の厚さは２００μｍ、幅は１０mm、長さは１５mmであ
り、外側リング平面に対する角度は約１０°である。外
径が１５５mmである石英ガラスから成るレンズを装着し
ており、電鋳の材料はニッケル、型は鋼である。この場
合、温度が＋２０℃から＋２２℃に変化したときの外側
リング３の当接面の位置に対するレンズ重心の位置のず
れは、１μｍ未満である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 電鋳レンズマウント部の概観を示す概略図。

【図２】 電鍍装置の中で型にかぶせられたマウント部
の概略横断面図。

【図３】 マウント部及びレンズの接合箇所の部分横断
面図。

【符号の説明】

１ｉ，１１，１２…ウェブ、２…内側リング、２ｎ…セ
グメント、３…外側リング、４…型、７…光学系要素
（レンズ）、３０…外側リングの心。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フリッツ・ゼルニケ アメリカ合衆国・06426・コネチカット 州・エセックス・エバンス レーン・８

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学系要素（７）に当接する内側部分
   （２）と、複数のばね継手支え部分（１１，１２，１
   ｉ）により結合された外側フレーム（３）とを有する光
   学系要素（７）の光学系マウント部の、ばね継手支え部
   分（１１，１２，１ｉ）が電鋳により製造されているこ
   とを特徴とする光学系マウント部。
2. 【請求項２】 光学系要素（７）は、その光学的に有効
   な領域の外側で内側部分（２）と接合される回転対称形
   レンズであることを特徴とする請求項１記載の光学系マ
   ウント部。
3. 【請求項３】 内側部分（２）も同様に電鋳により製造
   され、好ましくは複数の部分から構成されていることを
   特徴とする請求項１又は２記載の光学系マウント部。
4. 【請求項４】 光学系要素（７）は、薄膜技術で塗布さ
   れる導電層を上面に有し、内側部分（２）がその上に電
   鋳により装着されていることを特徴とする請求項１から
   ３の少なくとも１項に記載の光学系マウント部。
5. 【請求項５】 外側フレーム（３）は電鋳により積層さ
   れる中実の部分（３０）であることを特徴とする請求項
   １から４の少なくとも１項に記載の光学系マウント部。
6. 【請求項６】 ばね継手支え部分（１１，１２，１ｉ）
   を有する光学系マウント部を製造する方法において、電
   鋳被覆を適用することを特徴とする方法。
7. 【請求項７】 光学系要素（７）に薄膜技術により導電
   層を形成し、マウント部（１ｉ，２，３）をその上に電
   鋳被覆することを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 【請求項８】 中実の心（３０）を電鋳被覆されたマウ
   ント部に一体化することを特徴とする請求項６又は７記
   載の方法。
9. 【請求項９】 表面が導電性である構造の型（４）を成
   形の終了後には分離される電鋳の土台として使用するこ
   とを特徴とする請求項６から８の少なくとも１項に記載
   の方法。
10. 【請求項１０】 電鋳被覆の後にマウント部を後処理す
    ることを特徴とする請求項６から９の少なくとも１項に
    記載の方法。
11. 【請求項１１】 後処理は切断、好ましくはレーザービ
    ーム切断又は水流切断によって実行されることを特徴と
    する請求項１０記載の方法。
12. 【請求項１２】 内側部分（２）は複数のセグメント
    （２ｎ）に分割されることを特徴とする請求項１１記載
    の方法。
13. 【請求項１３】 少なくとも１つの面を材料を研摩する
    ように、特に研削，研摩，旋削，フライス削り又は浸食
    により後処理することを特徴とする請求項１０記載の方
    法。
14. 【請求項１４】 請求項６から１３の少なくとも１項に
    記載のマウント部を光学系要素（７）と接合する方法に
    おいて、接合は複数の離れた領域で行われることを特徴
    とする方法。