JP2002528905A - 光学デバイスの実時間使用中に、円対称の実現と同時に、光学的欠陥および光学的偏差の影響の低減 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 表示または投影用の光学デバイスの実時間使用中に、光学デバイスの少なくとも１つの光学部品を回転するために、光学回転装置の作動および制御が行われる。回転軸に関して、光学デバイスの光学部品の光軸の位置調整を行うためのステップが含まれる。光学デバイスの実時間使用中に手動位置調整用の手段および機構が提供されるのに対し、光学デバイスの光学部品の回転に作用するための光学回転装置のさらに高度な実施形態では、光学デバイスの光軸の光軸を回転軸ときわめて高精度かつ自動的に位置調整を行うための手段および機構が提供され、それによって、光学デバイスの光学部品に関して高レベルの円対称を実現すると同時に、光学デバイスの少なくとも１つの光学部品における光学的欠陥および光学的偏差を著しく低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野および背景技術】

本発明は、光学系、光学デバイス、光学機器、光学設備および光学構成要素を
有する他のシステムに関し、さらに詳細には、光学デバイスの実時間使用中に、
円対称を実現すると同時に、光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減する方法
と、その方法を実装するための対応する装置およびシステムに関する。

【０００２】 光学表示または投影用デバイスおよびシステムの一般的なレクリエーションや
教育のための使用に比べて、半導体デバイスの製作の分野では、このようなデバ
イスおよびシステムの設計、製作および実装の技術を極度の限界まで推し進める
ことが要求される。ここでは、半導体デバイスは、シリコンウェーハに製作され
、複数の半導体デバイスを含むことができる１枚のウェーハは、１つの層の上に
別の層を次々と重ねた複数の積層で構成される。フォトリソグラフィは、シリコ
ンウェーハに予め蒸着されるフォトレジストとして公知である感光層またはコー
ティングの上にパターン形成されたスライドまたはマスクを光学的に投影するた
めのステッパデバイスの使用を含む１つの層を反復して製作する工程における初
期段階である。次に、露光されたフォトレジスト層は、ウェーハ上のフォトレジ
ストのパターン形成された層を残し、マスクのパターンに整合するように現像さ
れる。各層の完成後に、再びフォトレジストが、別の層などを形成するためにウ
ェーハの上に蒸着されてもよい。

【０００３】 半導体デバイスの複雑さおよび動作速度に関して、連続的に増大する技術的な
必要条件は、ウェーハパターンが、幅わずか１ミクロンの程度のきわめて微細な
特徴を含んでいなければならないことを意味する。ここ１０年の間に、デザイン
ルールまたはウェーハにおける最も微細なパターンの幅は、約１０倍程度著しく
減少してきた。今日の最も高速のデバイスのデザインルールは一般に、０．２５
ミクロンであることを特徴としているが、新たなデバイスは、現在はこのサイズ
の半分を用いて開発されている。言い換えれば、このことは、画像の幾何学的歪
みおよび解像度がそれぞれ、デザインルールより著しく小さくなるような高レベ
ルの光の品質を実現するために、光学系を特徴とするステッパが必要であるとい
うことである。

【０００４】 さらに、現在の半導体技術は、オーバーレイまたはミスアライメント誤差とし
て公知である層の間の位置合せの誤差を最小限に抑えるために、ウェーハの１つ
の層に印刷された特徴部は、前の層の下側に存在する別の特徴部と十分に位置を
合わせる必要があることを示している。オーバーレイバジェットとして周知であ
る最大許容オーバーレイ誤差は、デザインルールの約１／３である。

【０００５】 オーバーレイまたは位置合せ、計測機器は、ステッパによって形成されるパタ
ーンを表示するための顕微鏡を用いることによって、ステッパと共に動作する。
異なる層のパターンを表示するためのオーバーレイ計測機器および画像解析用の
コンピュータを用いることによって、層の間のオーバーレイ誤差を測定すること
ができる。このような測定値は、オーバーレイ誤差を最小限に抑えるために、ス
テッパの較正、試験および調整のために使用される。しかし、オーバーレイ計測
機器は本来、機器自体の誤差がオーバーレイ測定値に影響を及ぼす。このような
誤差には、精度誤差および繰返し精度誤差または再現精度誤差として周知である
２つの成分がある。機器による誤差（ＴＩＳ）とも呼ばれる精度誤差は、オーバ
ーレイ計測機器の光学デバイスにおいて歪みおよび収差を直接生じる。繰返し精
度誤差は複数の因子から生じ、その１つが光学デバイスである。オーバーレイ計
測機器はステッパの監視および制御のために使用されるため、全体の誤差に配さ
れる許容差は著しく厳密である。ステッパはオーバーレイバジェットよりよいオ
ーバーレイまたはオーバーレイバジェットを超えないオーバーレイを製作しなけ
ればならないが、今度は、オーバーレイ計測機器がその約１／１０未満の全体の
誤差となるようにしなければならない。特に、ＴＩＳ成分に関する全体の誤差の
このような厳密な許容範囲は、オーバーレイ計測機器の光品質におけるきわめて
厳格な必要条件であると解釈される。

【０００６】 限界寸法（ＣＤ）計測機器は、ステッパの較正、試験および調整のために使用
される別の計測機器であり、ステッパによって製作される最も微細な線の幅を測
定するために使用される。現在、線幅機器は一般に、従来の光学表示システムで
はなく、電子顕微鏡を特徴とするが、従来の光学表示システムは未だに使用され
ている。光学系を特徴とする他のタイプの計測機器もまた、ウェーハ製作工程の
限界測定を行うために使用されてもよい。

【０００７】 したがって、半導体デバイスの複雑さおよび速度を増大させる一定の駆動は、
ウェーハ製作工程において使用されるステッパおよび計測機器の光学デバイスな
らびに品質の最も厳密な可能な拘束条件および許容差を生じる。このような特性
が、次世代半導体デバイスの実現可能な複雑さおよび速度を決定し、その限界を
設ける。

【０００８】 光学表示デバイスおよびシステムの光学的な品質がきわめて重要である別の分
野は、航空写真または衛星写真である。このような光学機器によって表示される
景色および建物などの特徴や対象物は比較的大きいが、長距離の部分を表示する
と、表示される画像では細部が細かくなり、このことはマイクロリソグラフィに
関連する同様の条件および寸法に対する縮尺と考えることができる。

【０００９】 本発明の解釈に関して、以下の用語および定義がここに与えられ、以下で参照
して使用される。光学系とは、光学デバイスおよびシステムの機能的な動作およ
び協働する動作を実現することができる任意の数の他のデバイス、機構、装置お
よび／または構成要素と共に、少なくとも１つの光学デバイスを含む任意のシス
テムを指す。光学デバイスとは、光学デバイスによって表示または投影すること
ができるようにするための少なくとも１つの光学アセンブリの光路に沿って位置
決めされるか、および／または作用している少なくとも１つの光学アセンブリお
よび少なくとも１つの周辺構造物および／または少なくとも１つの周辺機構を特
徴とする機器、設備または機器の一部などのデバイスを指す。

【００１０】 光学アセンブリは、少なくとも１つの光学素子の方向または配向を保持、移動
または変更するために位置決めされるか、および／または作用される少なくとも
１つの光学素子および少なくとも１つの周辺構造物および／または周辺機構を特
徴とする。光学素子は一般に、屈折、反射、透過、吸収、回折および散乱をはじ
めとする特有の方法で光線に作用するように特別に形成された被覆されていない
ガラスまたはプラスチックまたは被覆されたガラスまたはプラスチックなどの材
料の一部として考えられる。

【００１１】 代表的な光学素子は、レンズ、窓またはフラット、反射体または鏡およびプリ
ズムである。特別に構成された光学素子または光学素子の組合せを特徴とする特
殊なタイプの光学素子としては、放物面鏡、部分鏡およびキューブとして周知で
あるビームスプリッタなどの湾曲した鏡が挙げられる。部分鏡は、一部を反射お
よび透過することができることによって作用する。ビームスプリッタは、ビーム
を分割するために幾何学的に構成された２つのプリズムを特徴とする。少なくと
も１枚のレンズおよび／または少なくとも１枚の鏡を特徴とする光学アセンブリ
は一般に、レンズアセンブリと呼ばれる。一般に粒子ビーム顕微鏡および特に電
子顕微鏡において特徴とされる光学アセンブリは、伝統的な形態ではなく、荷電
粒子の形態において光に作用するためのレンズとして働く電界、磁界または電磁
場などの一般的でない形態であってもよい。

【００１２】 周辺構造物とは、マウント、フレーム、セル、チューブ、カラム、バレル、タ
レット、接眼レンズ、レボルバなどの光学素子の少なくとも一部の方向または配
向を維持、移動および／または変更するために、周辺で位置決めされ、作用する
構造物を指す。周辺機構とは、画像の表示または投影を行うために、光または粒
子ビームなどの電磁放射を供給するための源などの光学素子の少なくとも一部を
動作可能にするために周辺に位置決めされ、作用する機構を指す。オプションの
周辺機構は、たとえば、画像を記録するためのカメラなどの画素強度を検出する
ための検出器などの光学素子の少なくとも一部の追加動作を可能にするために、
位置決めされ、作用される。

【００１３】 顕微鏡は、上述の光学的な構成要素を特徴とし、表示するために使用される光
学デバイスの一例である。図１は、一般的な光学顕微鏡の光学的な構成要素を図
示した概略図である。顕微鏡１０は、集光器１２、対物レンズ１４およびチュー
ブレンズ１６をはじめとする複数の光学アセンブリまたはレンズアセンブリを含
み、各レンズアセンブリはそれぞれ、複数の光学素子またはレンズ１８，２０，
２２を含む。顕微鏡１０はまた、別の光学素子、すなわち鏡２４を含む。光源２
６が代表的な周辺機構であるが、カメラ２８は表示された対象物の画像３０を記
録するために使用される顕微鏡１０の代表的なオプションの周辺機構である。

【００１４】 図２は、一般の顕微鏡対物レンズ３２の部分断面図を示している概略図である
。図示されているように、セメント３４が、周辺構造物、すなわちレンズホルダ
またはレンズセル３８において、光学素子、すなわちガラスレンズ３６を固定す
るために使用される。次に、レンズセルを保持して位置を確定し、対物レンズ３
２を形成するために、任意の数のさまざまなレンズセルが組立てられて、チュー
ブ４０などのある種の周辺構造物となる。チューブ４０の機械軸と一致している
レンズセル３８の機械軸４２が、基準として示されている。

【００１５】

【円対称または回転の不変性の特性および特徴】

一定の光学素子は、光軸を有するという特性を特徴とする。ここでいう光軸は
、光学素子の対称軸を指す。この特徴のため、光学素子と相互に作用するか、ま
たは光学素子を通過する光または放射の光学的な挙動に作用したり変化させたり
することなく、光軸に関して光学素子を自在に回転することができる。この特性
は、円対称または回転不変性と呼ばれ、この特性を特徴とする光学素子は円対称
であるまたは回転不変である。光学素子は、回転対称軸であるその光軸に関して
回転不変である。

【００１６】 光軸を有するため、円対称または回転不変である代表的な光学素子には、レン
ズおよび鏡が挙げられる。窓およびフラットミラーなどの光学素子は、平坦であ
るため、２つ以上の光軸を有する。それによって光学素子の平面に対して垂直を
成す任意の軸に関して、光学素子を回転することができる。光軸を備えていない
ため、回転不変でない代表的な光学素子には、プリズムおよびビームスプリッタ
が挙げられる。光学素子と相互に作用するか、または光学素子を通過する光また
は放射の光学的な挙動に作用したり変化させたりすることなく、このような光学
素子を回転することはできない。

【００１７】 単体レンズは、光学アセンブリにおける光学素子の最も簡素のタイプの１つで
あり、今度は光学デバイスを形成するために使用される。図３は、光学デバイス
で一般に使用される２種類の基本的なレンズ、すなわち凸レンズ４４および凹レ
ンズ４６を示している概略図である。各レンズが完全であると仮定した場合、キ
ズ、不完全または形状誤差などの欠陥はないことになる。単体レンズ４４または
４６を特徴とする光学デバイスは、性能がきわめて限定され、品質が粗末である
。光学デバイスは、球面収差、色収差、糸巻形歪曲または樽形歪曲、像面湾曲を
示すものである。しかし、このような光学デバイスは、光軸４８が存在するため
に円対称を特徴とし、レンズ４４またはレンズ４６のいずれかは、光軸４８を中
心として回転不変である。さらに、いずれかのレンズによって生じる光学収差ま
たは歪曲もまた、円対称である。

【００１８】

【光学デバイスおよび光学系の設計、製作および部品】

平面の視野に表示または投影するために使用される理想的な光学デバイスまた
は光学系は、それぞれの視野または投影の場において各点を同様に扱う。それぞ
れの視野または投影の場におけるすべての点は、同時に結像され、画像を歪ませ
ることなく等しく拡大される。実際には、これは真実ではない。問題である光の
相互作用に関して、たとえ光学デバイスまたは光学系のレンズおよび鏡などのす
べての基本的な構成要素が完全に設計され、製作され、組立てられたとしても、
全体として光学デバイスまたは光学系は、依然として理想的な所望の光学的挙動
から逸脱することを物理学の法則は示唆している。レンズホルダ内のガラスレン
ズを特徴とするレンズアセンブリなどの完全に設計、製作および組立が行われた
光学デバイスと作用したり通過したりするときの光ビームの分散は、このような
逸脱した挙動の一例に過ぎない。

【００１９】 原則として、光学デバイスまたは光学系の設計の複雑さおよび光学素子の数が
増大すると、理想的な所望の光学的な挙動を得るためのアプローチも増大する。
このシナリオは、係数の増大する数に関して多項式関数を用いて、関数の正確な
形を近似する精度を向上する公知の数学的な技術に類似している。ここでは関数
の係数は、光学デバイスの光学素子に類似している。さらに複雑な光学素子の設
計およびさらによい理論的な光学的挙動を実現する目的に関する問題点は、光学
デバイスにおいて特徴付けられる光学素子の数が増大すると、追加的な光学素子
の製作および組立から生じる付加的な光学的欠陥および光学的偏差が光学デバイ
スに生じる可能性が高くなる。

【００２０】 光学デバイスを設計するプロセスの一部である理論的な原理および光学の法則
を除けば、所与の複雑な光学デバイスの製作および組立中に生じる光学的欠陥お
よび光学的偏差の影響を最小限に抑えるために、実際的な技術や技能が、複雑な
光学デバイスおよび光学系の製作および組立に使用される。ガラスレンズおよび
鏡などの光学デバイスの個別の光学素子を製作するのにいかに多くの注意および
費用がかかろうとも、不純物、不完全および／またはキズなどのさまざまな程度
の光学的欠陥が常に発見される。さらに、研磨したガラス面はすべて、形状誤差
として周知である必要な形状からある程度逸脱している。また、個別のレンズは
一般に、付加的な形状誤差およびキズを生じる無反射コーティングなどのコーテ
ィング材料で覆われている。

【００２１】 光学素子の製作後、それらの光学素子を最終的な光学デバイスに組立てるきわ
めて精巧かつ熟練を必要とする作業がある。たとえ、個別の光学素子がすべて、
さまざまな品質の制御基準に合格したとしても、光学素子の組立中に、光学的偏
差が依然として光学デバイスに生じるおそれがある。

【００２２】 図４は、ガラスレンズなどの光学素子をレンズセルに組立てた後に、レンズセ
ルの対称軸５０に関して、存在するさまざまな一般的な光学的偏差を示している
概略図である。図４Ａでは、基準として、レンズセル５４の機械対称軸５０に関
して、レンズ５２がレンズセル５４に完全に配置されているため、レンズ５２の
光軸５０は機械対称軸５０に正確に位置調整され、機械対称軸５０と一致する。
図４Ｂでは、レンズ５６はレンズセル５８の機械対称軸５０に関して水平方向に
ずれているため、レンズ５６の光軸６０は機械対称軸５０に関してミスアライメ
ントが生じる。図４Ｃでは、レンズ６２はレンズセル６４の機械対称軸５０に関
して角度方向にずれているため、レンズ６２の光軸６６は機械対称軸５０に関し
てミスアライメントが生じる。図４Ｄでは、レンズ６８はダブレットと呼ばれる
複合レンズの第１のレンズであり、ダブレットの第２のレンズ７０およびレンズ
セル７２の機械対称軸５０に関して水平方向および角度方向にずれているため、
レンズ６８の光軸７４はレンズセル７２の機械対称軸５０に関してミスアライメ
ントが生じる。図４において、レンズ５２は回転不変であるのに対し、レンズ５
６，６２，６８は個別のレンズセルのそれぞれに関して回転不変ではない。

【００２３】 図５は、レンズを収容する各レンズセルに関して、複数のレンズセルをチュー
ブまたは同様のマルチプルレンズセルホルダなどの周辺構造物に組立てた後、チ
ューブ７８の共通の機械対称軸７６に関連して存在するさまざまな一般的な光学
的欠陥を示している光学アセンブリ９６の概略図である。基準として、レンズ８
２を収容しているレンズセル８０はチューブ７８の共通の機械対称軸７６と完璧
に位置調整し、一致しているため、レンズ８２の光軸７６もレンズセル８０の機
械対称軸７６およびチューブ７８の共通の機械対称軸７６と正確に位置調整し、
一致している。レンズ８６を収容しているレンズセル８４はチューブ７８の共通
の機械対称軸７６と水平方向にずれているため、たとえ光軸８８がレンズセル８
４の機械対称軸８８との位置調整を行い、一致していたとしても、レンズ８６の
光軸８８はチューブ７８の共通の機械対称軸７６に関してミスアライメントが生
じる。レンズ９２を収容しているレンズセル９０はチューブ７８の共通の機械対
称軸７６と角度方向にずれているため、たとえ光軸９４がレンズセル９０の機械
対称軸９４と位置調整し、一致していたとしても、レンズ９２の光軸９４はチュ
ーブ７８の共通の機械対称軸７６に関してミスアライメントが生じる。

【００２４】 図５において、各レンズ８２，８６，９２はそれぞれ、各機械対称軸７６，８
８，９４に関して回転不変または円対称であるが、レンズ８２のみは、チューブ
７８または光学アセンブリ９６に関して回転不変である。したがって、全体とし
て、光学アセンブリ９６は共通の機械対称軸７６に関して回転不変または円対称
ではない。チューブ７８にセルを配置した後に存在する光学的偏差は、図４に示
されているような個別のレンズをセルに取付けた後にすでに被っている任意の光
学的偏差のほかに、個別のレンズの最終的な位置にさらに光学的偏差を生じる。
図４および図５に記載および図示した光学的偏差の存在は、実時間表示または投
影中に光学デバイスの正確な動作および性能を実現するために、一般に光学デバ
イスで行われる任意のアライメント工程に著しい影響を及ぼす。

【００２５】 完成品の棄却率を最小限に抑えるために、さらに重要なことは、必要とされる
品質レベル、仕様および許容差を満たさないために光学デバイスを排除しなくて
済むようにするために、品質管理工程中、光学デバイスにおけるこのような光学
的欠陥および光学的偏差の影響は、測定および監視されなければならない。光学
デバイスにおいて品質管理検査および試験を行うことは、手がかかり、多くの時
間を必要とする手順を一般に必要とする。精巧な検査機器および装備があっても
、すべての欠陥を検出することは不可能である。仕様を満たさない完成品の棄却
にかかる製作コストおよび時間は、きわめて大きい。あるいは、仕様を満たさな
い完成品を棄却するのではなく、光学デバイスのメーカーが二次品質の構成要素
を使用するか、または製造ラインの連続作業を維持するために、１つ以上の品質
管理仕様の合格範囲を広くするかを決定する状況が生じる可能性がある。

【００２６】 上述の光学的欠陥および光学的偏差は、光学デバイスをその設計された光学的
挙動から逸脱させる原因となるため、光学デバイスの実時間アプリケーションの
中で、コマ収差および非点収差などのさまざまな収差および変動を発生する結果
となる。光学デバイスのメーカーによる常法は、アパーチャ手段を用いてレンズ
を絞ることによって、光学デバイスにおける収差のレベルを低減させることであ
る。しかし、光学解像度は光学デバイスの開口数（ＮＡ）に比例するため、アパ
ーチャの物理的なサイズを減少させることになることから、この操作は光学デバ
イスの光学解像度を劣化させる望ましくない影響を及ぼす。レンズアセンブリを
絞ることは光学デバイスのレクリエーション用途または教育用途ではかなり受け
入れられる可能性があるが、一般に、半導体製作などの最先端の技術用途ではき
わめて望ましくない。

【００２７】 光学デバイスの設計、製作および組立というサイクルの結果生じる光学的欠陥
および光学的偏差が存在することに加えて、光学デバイスの出荷は、さまざまな
ことがうまく行かないもう１つの事柄である。出荷中、光学デバイスは、機械的
な衝撃、空輸によって出荷される場合には激しい圧力変化および激しい温度変化
に曝される恐れがある。多くの場合、光学デバイスの特徴および動作は、最初は
すべてのメーカーの品質管理仕様に適合しているが、エンドユーザーの最終的な
届け先に達するときには仕様から外れる程度まで著しく変化する。したがって、
設計、製作および組立の包括的でコストのかさむ品質管理サイクルの後であって
も、エンドユーザーによって利用時には、光学デバイスは依然として、欠点およ
び／または光学的偏差を特徴とする。

【００２８】 実際には、前述したような光学デバイスは一般に、レンズアセンブリなどの複
数の光学アセンブリを含み、レンズおよび／または鏡などの複数の光学素子を特
徴とする各レンズに関してレンズアセンブリの１つは対物レンズであってもよく
、各素子は図３に示されているように、さまざまな程度の凹面および／または凸
面を備えている。各レンズおよび鏡は、さまざまな程度の光学デバイスの光学収
差、歪曲および像面歪曲を補正および補償するために、曲率半径が異なっていて
もよく、異なるガラスおよび／またはコーティング材料を特徴としてもよい。

【００２９】 図６は、共通の機械軸１１０と完璧に位置調整し、一致する円対称の共通の光
軸１０を有する複数のレンズ１０２，１０４，１０６，１０８の一例を示してい
る光学アセンブリ１００の概略図である。さらに、光学アセンブリ１００全体が
共通の機械軸１１０を中心にして回転される場合には、回転中、光軸１１０は回
転軸１１０と位置調整し、一致する。したがって、光学アセンブリ１００におい
てレンズの示された構成によれば、光学アセンブリ１００全体は共通の機械軸１
１０に関して回転不変または円対称である。

【００３０】 一般的に言えば、光学デバイス、具体的に言えばたとえば図６の対物レンズに
示された光学アセンブリまたはレンズアセンブリのレンズおよび／または鏡のす
べてが、完璧に設計、製作および組立が行われるとすれば、一般的に言えば光学
デバイス、具体的に言えば光学部品またはレンズアセンブリは、円対称の特性を
特徴とし、回転不変であることになる。光学デバイス全体は、光学デバイスと相
互に作用する光または放射の挙動に何ら影響を及ぼすことなく、その光学的対称
軸を中心にして自在に回転してもよい。不幸なことに、完璧に機能する光学デバ
イスを製作するために、一般的に言えば光学デバイス、具体的に言えばレンズお
よび／または鏡などの光学素子を含む光学アセンブリまたはレンズアセンブリの
構成要素は、完璧に製作および組立が行われることはあり得ないため、これは事
実ではない。さらに、光学素子、周辺構造物および周辺機構の数が増大すること
は本来、光学デバイスに追加的な光学的欠陥および光学的偏差の存在をもたらす
ため、光学デバイスの設計における複雑さが増大すると共に、光学的欠陥および
／または理想的な対称からの光学的偏差の存在も増大しやすい。

【００３１】 光学デバイスの円対称または回転不変性の実現を妨害する主要な寄与要因は、
３つある。第１の要因は、光学デバイスの光学素子を製作するために使用される
原材料に関連がある。レンズ、鏡および窓などの円対称を特徴とすることができ
る光学素子が製作されるガラスまたはプラスチックは、常に一定レベルの不純物
およびキズを中に含んでいる。不純物またはキズは原材料全体にわたって、不規
則に分散し、均質なガラスまたはプラスチックの製造を妨げるため、光学素子、
その結果として光学デバイスの円対称の実現を妨げる。

【００３２】 第２の要因は、たとえばレンズ、窓または鏡の先駆物質を研磨した光学素子お
よびレンズ、窓または鏡の先駆物質のオプションのコーティングの製作工程に関
連がある。レンズの製作工程において、最終的に利用可能なレンズに必要な曲面
を形成するために、ガラスの平坦な部品が研磨される。しかし、このように研磨
された面は一般に、凹凸の不規則な位置を特徴とする。さらに、研磨されたレン
ズには、対称および／または非対称の形状誤差をはじめとする形状誤差または形
状の凹凸が常に生じる。無反射コーティングなどのコーティング材料を用いて光
学素子をメッキする常法は、光学素子にさらなるキズおよび形状誤差を生じる。
このような形状誤差および凹凸が存在するために、研磨されたレンズ、その結果
として光学デバイスが高度の円対称を特徴とすることができない。

【００３３】 第３の要因は、正確に組立てられている光学デバイスの一部として光学素子の
位置調整を行うことに関連がある。光学デバイスの組立中、円対称である可能性
があり、円対称であることが好ましい個々の光学素子はすべて、光学デバイスの
共通の対称軸または光軸に関して十分に位置調整されている必要がある。しかし
、図２および図３に記載および図示されているように、水平方向および／または
角度方向の光学的偏差が、組立てられた光学デバイスにある程度組み合わさって
生じることは避けられないことから、個別の光学素子のみならず、光学デバイス
全体が円対称を特徴とする妨げとなる。

【００３４】 光学アセンブリおよび／または光学素子における光学的欠陥および光学的偏差
の存在に加えて、光学デバイスまたは光学系の周辺機構に関連する要因は、光学
デバイスまたは光学系の全体の性能に著しい影響を及ぼす恐れがある。たとえば
、一般的に言えば放射源、具体的に言えば光源などの周辺機構を含む光学デバイ
スまたは光学系は、源によって生じる別の非一様性の影響を受ける恐れがある。
一般に、視野または投影の場全体にわたって一様の強度の放射を形成する源を得
ることが望ましいが、実際には不可能である。

【００３５】 ＣＣＤカメラなどのオプションの周辺機構を含む呼応学表示デバイスおよびシ
ステムは、カメラによって生じる別の光学的偏差の影響を受ける恐れがある。Ｃ
ＣＤカメラは、光学画像検知素子のほか、画像を処理するための電子回路を含み
、いずれも記憶される画像に光学的偏差を生じる恐れがある。

【００３６】

【露光／積分時間の原理】

表示または投影系は、対象物の画像の検出および記録のために１つ以上のデバ
イスを含んでいてもよい。正常動作中、表示または投影系は画像の検出および記
録を行うために必要とされる有限またはゼロではない時間が常に存在する。たと
えば、画像を投影する場合には、画像スライドを通過する電磁放射または粒子ビ
ーム源は、有限時間、作動した状態を維持する。同様に、たとえば、カメラによ
って画像または一連の瞬間に形成された画像を表示する場合には、一連の瞬間に
形成された画像の写真を記録する短い時間の間、カメラのアパーチャを開いてい
る限り、記録される画像が形成される。この時間は一般に、露光時間と呼ばれる
。表示および投影するときに、形成される画像は実際には、路口中に光学機器に
よって表示される瞬間に形成された画像すべての積分である。

【００３７】 電子電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラを用いる場合には、露光時間はまた、積分
時間とも呼ばれる。露光中に生じる積分は一般に、きわめて望ましくないものと
して当業界では考えられている。たとえば、写真を取る場合に、長すぎる露光時
間またはそれに相当する短すぎるアパーチャ速度は、対象物の画像にかすみまた
は汚れを生じる恐れがある。したがって、光学素子における光学的欠陥および光
学的偏差の存在に加えて、積分時間は、画像機器を含む光学デバイスまたは光学
系の光学的偏差および全体の性能に関連する別の要因である。

【００３８】 光学素子を含む光学デバイスおよび光学系における光学的欠陥および光学的偏
差の影響を削減、低減または少なくとも補償するための従来技術の方法、デバイ
スおよびシステムは多種多様である。一般に、これらのそれぞれは、光軸に対し
て光学デバイスのこのような構成要素のすべてを正確に位置調整または中心に位
置を合わせるために、光学素子および／または光学アセンブリの並進移動および
／または回転移動を含み、光学デバイスにおける光学的欠陥および光学的偏差の
影響に対処する。

【００３９】 特に空間フィルタリング以外に回転する光学素子を含む開示、すなわち米国特
許第３，６２０，５９１号には、Ｒｉｇｇｓは、光学的雑音を識別子、復元可能
な情報を強化するために、空間フィルタリングによって、地震データまたは別の
データを光学的に処理するための方法および装置について記載している。地震波
信号に作用する光学素子が、特殊な部品に取付けられ、互いに関して異なる角速
度で回転される。合成露光を行うために一連の部分露光は、選択された時間間隔
で出力情報を形成し、加算される。

【００４０】 Ｒｉｇｇｓの開示では、個別の光学素子が取付けられ、異なる速度で個別に回
転される。このことは、このようなデバイスに実質的に機械的な複雑さをもたら
す。多数の光学素子、特に緊密にパッケージ化される必要がある素子、たとえば
、中で素子が緊密に互いに接触しているダブレットおよびトリプレットを具備す
る光学デバイスの場合、共に接着されていないのであれば、開示された方法は実
装不可能である。したがって、この方法は、Ｒｉｇｇｓによって使用された４個
の光学素子のみを含み、それ自体の光学アセンブリにそれぞれを含むフーリエ変
換空間フィルタ投影系などの数個のみの疎に配置された素子を含むきわめて簡素
な光学デバイスおよび光学系に好適である。さらに、個々の光学素子が個別に処
理される必要があるという事実は、対物レンズなどの証明された廉価かつたやす
く利用可能である大量生産された既製の光学アセンブリを使用することができな
い。このような光学アセンブリは通常、個別の光学素子に対するアプローチを容
易にするためにばらばらにすることができないためである。したがって、この方
法は、全く新しい独特の光学アセンブリの設計、製作および組立に再度、方法の
実用性に実質的に制限を加えざるを得ない。

【００４１】 Ｒｉｇｇｓの開示に明らかな付加的な制限は、この方法が時間および回転間隔
で一連の個別の露光を用いることにより、光学的変動の影響をさらに「損ない」
、減少させる１回の長い露光と比較してその影響が制限されることと、個々のレ
ンズマウントの機械的な回転軸を回転されるレンズの光軸と位置調整を行うため
の手段を設けられないことである。

【００４２】 他の従来技術の方法の一般的な大きな制限は、たとえば、エンドユーザに対し
て光学デバイスの使用許可を与える前にまたはエンドユーザが光学デバイスを使
用する前に、光学素子および／または光学アセンブリを接合するなどの永久に固
定した直後に、光学デバイスの光学素子および／または光学アセンブリを最適な
構成および性能レベルまで並進移動、回転および位置調整を行うことによって、
光学デバイスの製作、組立および／または設定時の光学的欠陥および光学的偏差
の影響に対処することである。本質的には、光学アセンブリまたは光学素子のな
いこのようなデバイスおよび方法のすべては、光学デバイスの規則的な実時間で
の使用中、回転される。

【００４３】 特に、光学デバイスの製作および組立のある種の作業は、１つ以上のレンズセ
ル８４または９０を共通の機械的対称軸７６を中心にして回転するなどの処置に
よって、図５に示されるようなレンズセルにおけるレンズの配向光学的偏差の影
響を最小限に抑えようとするためであると同時に、マイクロマニュピュレータに
よって、初めは軸７６に関してミスアライメントが生じているレンズセルが保持
しているレンズの配向をわずかに調整し、各レンズの対称軸、すなわち光軸８８
，９４がそれぞれ、レンズアセンブリ９６の共通の機械的対称軸７６と位置調整
し、一致するようになる。この処置は一般に、光学アセンブリのすべてのレンズ
に関して個別に実装される。このような光学デバイスアセンブリの高等な処置に
もかかわらず、レンズセルのレンズの配向光学的偏差は最小限に抑えることがで
きるが、完全に削減することはできない。

【００４４】 光学デバイスの製作および組立の別の作業は、図５に示されたレンズアセンブ
リなどの最終的に組立てられた光学デバイスにおいてレンズの光学的偏差の影響
を最小限に抑えようとするためである。このような処置は、レンズアセンブリが
組立てられた後、調整ねじの力によって生じるなどのわずかに移動する可能性が
残っているため、レンズアセンブリにおける１つ以上のレンズを指定することを
含む。レンズアセンブリの別の光学素子に関して移動可能であるこのようなレン
ズをわずかに回転および／または並進移動させることによって、光学アセンブリ
全体または光学デバイス全体の光学的な変動の程度を低減しようとする。１つの
光学素子の簡単な移動では通常、同光学デバイスの別の光学素子から発生する複
雑な変動を補償することはできないため、このような処置はきわめて限定される
。

【００４５】 米国特許第５，８５２，５１８号において、Ｈａｔａｓａｗａらは、マスクに
パターンを投影するための投影光学デバイスと、投影光学系全体の特徴である非
対称収差を補正するために、予め故意に「非点収差面処理」を施した少なくとも
２つの光学素子またはレンズの相当の回転を含む投影デバイスの画像形成を調整
するための方法とについて記載している。具体的に記載されていないが、組立中
または出荷、開封および取付けを行った後、投影デバイスで規則的な実時間使用
を開始する前に、１度の設定処置中のみレンズの回転が行われることは、当業者
には示唆および理解されるであろう。デバイスの全体の挙動を最適化する経験上
の配向に応じて、レンズは回転された後、適切な位置に固定されたままになる。
追加的な回転は、投影デバイスの性能を低下させるであろう。投影デバイスの実
際の実時間使用中には、回転は一切行われない。

【００４６】 Ｈａｔａｓａｗａらの開示では、デバイスの非対称性を緩和するのではなく、
さらなる非対称変動を導入することによって、非対称変動を補償しようとする。
逆の歪曲を印加することに補正されることができるある種の体系的かつ十分に作
用する歪曲が存在する場合には、この方法のみ利点がある。すでに説明したよう
に、事実上、主に不規則である光学系における一般的な変動の発生に関して、こ
のことが事実でないことは明白である。さまざまなタイプの光学的変動を補正す
るための手段を提供しないため、この方法は限定されており、新たな体系的な変
動を導入する結果にもなり得る。さらに、この方法は、歪曲を有する素子を設計
、製作および組立に組み込むために、実際の投影デバイスのメーカーによって施
されるだけであってもよい。これは、特定のデバイスの設計に関する詳細な知識
を必要とし、そのデバイスに対して特別の仕様に応じた変更が行われる。

【００４７】 以下の開示のそれぞれには、特定の光学デバイスの品質を向上させるために、
光学デバイスの実際の実時間使用の前に、１つ以上の光学素子または光学アｓ根
雨ｂリの回転が、製作中、組立中または試験状態下で専ら行われる。米国特許第
５，８３５，２０８号では、Ｈｏｌｌｍａｎｎらは、試験下で、レンズホルダが
軸を中心にして回転されることができるようにするために、軸を有する空気軸受
に回転可能であるように固定されるレンズホルダを含む光学素子におけるくさび
およびアライメント誤差を非接触測定するためのデバイスおよび方法を開示して
いる。米国特許第３，７８２，８２９号では、Ｈｅｒｒｉｏｔｔは、レンズを永
久に固定または研磨した後に、調整がなされるまで選択した回転軸を中心とした
レンズホルダの回転を含むレンズ調整デバイスおよび方法について記載している
。米国特許第３，７６２，８２１号では、Ｂｒｕｎｉｎｇらは、リニアアクチュ
エータの組合せを用いることによって、軸を中心にしてレンズ素子を傾斜する手
段を含み、所定の軸に沿ってレンズ素子を中央に配置し、位置調整を行うための
レンズアセンブリデバイスおよび方法を開示している。米国特許第３，５４４，
７９６号では、Ｂａｋｅｒは、検査対象のレンズが永久に取付けられる回転可能
なレンズホルダを含むレンズセンタリングデバイスを開示している。

【００４８】 米国特許第２，３５２，１７９号では、Ｂｏｓｌｅｙは、支持物の回転軸と位
置調整を行うときに回転支持物にレンズの位置調整を行うためのデバイスについ
て記載している。さらに、光学的な品質を向上させるために、光学デバイスを実
際に使用する前の組立中、レンズ支持物およびレンズの回転が行われる。また、
回転軸に対して単体レンズの光軸を調整するための処置が公知であり、使用され
ていることもここには記載されている。この処置はレンズ素子に関し、レンズ素
子の組立中に使用されるだけである。デバイスが完全に組立てられると、すべて
のものが適切な位置に接着または固定され、回転も移動も一切行われないことが
望まれる。

【００４９】 以下の追加的な参照文献は、専ら光学デバイス、光学アセンブリおよび光学素
子の位置調整を行うために使用されるデバイスおよび方法に関する。米国特許第
５，４００，１３３号では、Ｈｉｎｔｏｎらは、走査ビームの光学的な中心線を
調整および位置調整を行うための機構を含むラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）シス
テムを開示している。レンズバレルは、その外周に沿って取付けられ、回転時に
は、平行ビーム出力の中心線を変更するようにレンズバレルの移動に影響を及ぼ
す偏心リングを有する。米国特許第５，２３３，１９７号では、Ｂｏｗｍａｎら
は、標本画像経路に配置される検流計の回転可能な鏡を含む蛍光放射画像顕微鏡
について記載し、適正な位置調整を実現するために微妙な移動を指示するための
自動対物レンズ圧電並進器を含んでいる。この開示では、鏡は集光するために回
転され、光学的欠陥および／または光学的偏差を補正するためではない。米国特
許第３，５３３，７００号では、Ａｌｅｘａｎｄｅｒは、光学的位置調整方法を
含む少なくとも２つのレーザビームの座標配向を伴うレーザ投影デバイスについ
て開示している。Ｈｏｊｏが発表した米国特許第５，４５３，６０６号では、レ
ンズアセンブリの組立工程中、レンズフレームにレンズを固定した後、レンズの
自動的な２次元調整を含む光学系の光軸を調整するためのデバイスが、開示され
ている。

【００５０】 上述したように、光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減するためのデバイ
スおよび方法を適用した後であっても、エンドユーザが用途に光学デバイスをを
含むときまで、依然として光学デバイスの光学的欠陥および光学的偏差が残る可
能性は高い。さらに、はじめに最適に構成かつ作動する光学デバイスの反復また
は変更された用途の後に、光学的欠陥および光学的偏差が出現すると思われるこ
とから、光学デバイスのさらなる用途が制限される。

【００５１】 したがって、当業者にとって、光学デバイスの実時間使用中に、円対称を実現
すると同時に、光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減するための方法ならび
にこの方法を実装するための対応するデバイスおよびシステムが必要とされ、こ
のような方法を有することはきわめて有利であると思われる。

【００５２】

【発明の開示】

本発明は、光学デバイスの実時間使用中に、円対称を実現すると同時に、光学
的欠陥および光学的偏差の影響を低減するための方法ならびにこの方法を実装す
るための対応するデバイスおよびシステムに関する。

【００５３】 したがって、本発明の目的は、光学デバイスによる表示および投影を行う実時
間中に、円対称を実現すると同時に、光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減
するための方法を提供することにある。

【００５４】 本発明の別の目的は、光学デバイスによる表示および投影を行う実時間中に、
円対称を実現すると同時に、光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減するため
の方法を実装するための対応するデバイスを提供することにある。

【００５５】 したがって、本発明によれば、光学デバイスの実時間使用中に、光学的欠陥お
よび光学的偏差の影響を低減するための方法であって、（ａ）光学デバイスの実
時間使用中に光学デバイスの少なくとも１つの光学部品を回転するための光学回
転装置を設けるステップと、（ｂ）光学回転装置の作動および制御によって、光
学デバイスの実時間使用中に回転軸を中心にして光学デバイスの少なくとも１つ
の光学部品を回転し、それによって光学デバイスの少なくとも１つの光学部品に
存在する光学的欠陥および光学的偏差を、回転軸を中心にして拡散し、ぼやけさ
せるステップと、を含む方法が提供される。

【００５６】 本発明の別の態様によれば、光学デバイスの実時間使用中に、円対称を実現す
ると同時に、光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減するための方法であって
、（ａ）光学デバイスの実時間使用中に光学デバイスの少なくとも１つの光学部
品を回転するための光学回転装置を設けるステップと、（ｂ）光学デバイスの少
なくとも１つの光学部品の光軸を光学デバイスの少なくとも１つの光学部品の回
転軸と位置調整し、光学デバイスの少なくとも１つの光学部品を回転軸に関して
円対称であるようにするステップと、（ｃ）光学回転装置の作動および制御によ
って、光学デバイスの実時間使用中に回転軸を中心にして光学デバイスの少なく
とも１つの光学部品を回転し、それによって光学デバイスの少なくとも１つの光
学部品に存在する光学的欠陥および光学的偏差を、回転軸を中心にして円対称に
拡散し、ぼやけさせるステップと、を含む方法が提供される。

【００５７】 本発明の別の態様によれば、光学デバイスの少なくとも１つの光学部品を回転
するために使用される光学回転装置の回転軸と光学デバイスの少なくとも１つの
光学部品の光軸との位置調整を行うための方法であって、（ａ）少なくとも１つ
の光学部品の周辺構造物によって、少なくとも１つの光学部品を周辺構造物に沿
った２箇所以上の点で保持するステップであって、２箇所以上の点の光軸にある
投影点が光軸に沿って対応する距離だけ隔てられるようになっているステップと
、（ｂ）２箇所以上の点で保持される周辺構造物を移動し、光軸上にある投影点
のそれぞれが回転軸に向かって移動され、光学デバイスの少なくとも１つの光学
部品の光軸が光学回転装置の回転軸と位置調整し、一致するようになっているス
テップと、を含む方法が提供される。

【００５８】 本発明の別の態様によれば、光学デバイスの実時間使用中に、光学的欠陥およ
び光学的偏差の影響を低減するための方法であって、光学デバイスが光源を含み
、（ａ）光学デバイスにおける少なくとも１つの回転可変の光学素子を含み、光
源が少なくとも１つの回転可変の光学素子を通過する光線を生成するようになっ
ているステップと、（ｂ）光学デバイスの実時間使用中、少なくとも１つの回転
可変の光学素子を回転するための光学回転装置を設けるステップと、（ｃ）光学
回転装置の作動および制御によって、光学デバイスの実時間使用中、回転軸を中
心にして少なくとも１つの回転可変の光学素子を回転し、それによって少なくと
も１つの回転可変の光学素子を通過する光源の光線に存在する光学的欠陥および
光学的偏差を、回転軸を中心にして拡散し、ぼやけさせるステップと、を含む方
法が提供される。

【００５９】 本発明の別の態様によれば、光学デバイスの実時間使用中に、光学的欠陥およ
び光学的偏差の影響を低減するための方法であって、光学デバイスがカメラを含
み、（ａ）光学デバイスにおける少なくとも１つの追加のカメラを含むステップ
と、（ｂ）カメラおよび少なくとも１つの追加のカメラのそれぞれの位置調整を
行い、カメラおよび少なくとも１つの追加のカメラのそれぞれが等間隔の角度間
隔で隔てられた異なる方向に面するようになっているステップと、（ｃ）少なく
とも１つの追加のカメラのそれぞれに対応する光学デバイスにおける回転可変の
光学素子を含み、回転可変の光学素子が部分鏡及びビームスプリッタからなる群
から選択されるステップと、（ｄ）それぞれの対応する少なくとも１つの追加の
カメラに向かって画像を転じるために、各回転可能な光学素子の位置調整を行う
ステップと、を含む方法が提供される。

【００６０】 本発明の別の態様によれば、光学デバイスの実時間使用中に、円対称を実現す
ると同時に、光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減するための光学回転装置
であって、（ａ）光学デバイスの少なくとも１つの光学部品を収容するためのカ
ラムと、（ｂ）カラムを収容するためのマウントとして作用するスリーブと、（
ｃ）スリーブを回転可能にするための回転機構と、（ｄ）回転機構を収容するた
めの回転機構ハウジングと、（ｅ）スリーブの回転を作動するためのモータと、
（ｆ）モータをスリーブの回転に作用することができるようにするためのトラン
スミッションと、（ｇ）スリーブに対するカラムの位置を調整するための調整機
構と、を含む光学回転装置が提供される。

【００６１】 本発明の別の態様によれば、光学デバイスの実時間使用中に、円対称を実現す
ると同時に、光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減するための光学回転装置
であって、（ａ）光学デバイスの少なくとも１つの光学部品を収容するためのカ
ラムと、（ｂ）カラムを収容するためのマウントとして作用するスリーブと、（
ｃ）カラムをスリーブと位置調整を行うために必要なわずかな自由度の移動を実
現するためのリングと、（ｄ）スリーブの回転を可能にするための主回転機構と
、（ｅ）主回転機構を収容するための主回転機構ハウジングと、（ｆ）スリーブ
の回転を作動するためのモータと、（ｇ）モータをスリーブの回転に作用するこ
とができるようにするためのトランスミッションと、（ｈ）主回転機構の両側に
配置される２つの自動調心回転機構と、（ｉ）２つの自動調心回転機構の取付け
、保持および移動を行うためのプリロード屈曲部と、（ｊ）プリロード屈曲部を
作動するための２組のアクチュエータと、を含む光学回転装置が提供される。

【００６２】 本発明の別の態様によれば、光学デバイスによる表示の実時間中に、円対称を
実現すると同時に、光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減するためのシステ
ムであって、（ａ）上述の光学回転装置と、（ｂ）アクチュエータ機構を作動す
るための電子制御装置であって、それによってアクチュエータの位置を変更し、
アクチュエータ機構が圧電変換器を含むことと、（ｃ）光学デバイスによって表
示される画像を記録するためのカメラと、（ｄ）カメラの電子画像を捕捉するた
めのディジタルフレームグラッバと、（ｅ）電子制御装置を制御するためのコン
ピュータと、を含むシステムが提供される。

【００６３】 本発明の別の態様によれば、光学デバイスによる表示の実時間中に、円対称を
実現すると同時に、光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減するためのシステ
ムであって、（ａ）上述の光学回転装置と、（ｂ）アクチュエータ機構を作動す
るための電子制御装置であって、それによってアクチュエータの位置を変更し、
アクチュエータ機構が圧電変換器を含むことと、（ｃ）光学デバイスによって投
影される光学素子の前に配置されるビームスプリッタと、（ｄ）光学デバイスに
よって投影される画像を表示するためのカメラと、（ｅ）カメラの電子画像を捕
捉するためのディジタルフレームグラッバと、（ｆ）電子制御装置を制御するた
めのコンピュータと、を含むシステムが提供される。

【００６４】 本発明によれば、光学デバイスの実時間使用中に、円対称を実現すると同時に
、光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減するための方法ならびにその方法を
実装するための対応するデバイスおよびシステムは、以下の利点があり、光学デ
バイスおよび光学系を用いる実時間に関して利益を与える。コマ収差などの非対
称収差の削減、歪曲および非点収差の削減およびキズならびに不純物の影響の削
減によって、光学デバイスまたは光学系の品質を向上させる。これにより、さら
にすぐれた性能およびさらに厳密な仕様を実現することができ、デバイスまたは
システムの価値を高める。光学デバイスまたは光学系の光学的欠陥および光学的
偏差の上記の影響を低減または削減するために、光学デバイスまたは光学系は、
さらに予測可能となるようにし、さらに費用効率の高い光学的な解決法を設計す
ることができるようにするために、その理論的設計モデルにさらに厳密に対処す
る。光学デバイスまたは光学系の光学素子の開口数を増大可能にし、光学解像度
およびさらに精密なパターンの表示または投影性能を向上することにより、光学
デバイスまたは光学系の使用および価値をさらに向上させる。精度を向上し、上
にある計測機器などの光学測定システムにおける機器による誤差（ＴＩＳ）を削
減する。光学デバイスおよび光学系の長期安定性および信頼性を向上させる。

【００６５】 さらに、光学デバイスおよび光学系の製作に関して、本発明は、光学デバイス
または光学系の厳密な設計仕様を実現するために必要な製作時間および労力を削
減することにより、製作コストを下げ、納期を短縮することを実現する。他の点
では、検査工程中に棄却されると思われる光学デバイスまたは光学系の構成要素
および素子を合格させることにより、製作にかかる費用および時間を削減する。
出荷および／または環境条件の影響による光学デバイスまたは光学系の故障危険
度を排除する。

【００６６】 本発明の方法は、手動、自動またはそれらの組合せから選択された作業または
ステップを実現または実行することを含むことを実現する。さらに、光学デバイ
スまたは光学系の所与の好ましい実施形態の実際の設備および機器によれば、本
発明の複数の選択されたステップは、ハードウェアまたは任意のファームウェア
の任意のオペレーティングシステムにおけるソフトウェアあるいはそれらの組合
せによって実装されてもよい。たとえば、ハードウェアとして、本発明の選択さ
れたステップはチップまたは回路として実装されてもよい。ソフトウェアとして
、本発明の選択されたステップは、適切なオペレーティングシステムを用いたコ
ンピュータによって実装される複数のソフトウェア命令として実装されてもよい
。いずれの場合においても、本発明の方法の選択されたステップは、複数の命令
を実装するためのコンピューティングプラットフォームなどのデータ処理デバイ
スによって実装されるものとして、説明されてもよい。

【００６７】

【好ましい実施形態の詳細】

本発明は、光学デバイスの実時間使用中に、円対称を実現すると同時に、光学
的欠陥および光学的偏差の影響を低減するための独特の方法およびその方法を実
装するための対応するデバイスおよびシステムを導入する。本方法は、光学デバ
イスの実時間使用中に、光学デバイス全体を回転すること、または光学部品また
は光学素子などの光学デバイス全体の少なくとも１つの光学部品を回転すること
を特徴とする。

【００６８】 本発明によれば、光学デバイスの実時間使用中に、円対称を実現すると同時に
、光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減するための方法のステップ、構成要
素、動作および実装と、その方法を実装するための対応するデバイスおよびシス
テムは、図面および添付の詳細を参照すれば、さらによく理解されるであろう。
本発明は、以下の詳細および図面に記載された構成要素の構成、配置および構造
の詳細にその用途を限定するものではないことを理解されたい。本発明は、さま
ざまな方法で実現または実行される他の実施形態であってもよい。また、本願明
細書で使用される言い回しおよび用語は、説明のためであり、限定するものと考
えるべきではないことを理解されたい。

【００６９】 上述したように、本発明の理解のために、光学系とは、光学デバイスおよびシ
ステムの機能的な動作および協働する動作を実現することができる任意の数の他
のデバイス、機構、装置および／または構成要素と共に、少なくとも１つの光学
デバイスを含む任意のシステムを指す。光学デバイスとは、光学デバイスによっ
て表示または投影することができるようにするための少なくとも１つの光学アセ
ンブリの光路に沿って位置決めされるか、および／または作用している少なくと
も１つの光学アセンブリおよび少なくとも１つの周辺構造物および／または少な
くとも１つの周辺機構を特徴とする機器、設備または機器の一部などのデバイス
を指す。

【００７０】 光学アセンブリは、少なくとも１つの光学素子の方向または配向を保持、移動
または変更するために位置決めされるか、および／または作用される少なくとも
１つの光学素子および少なくとも１つの周辺構造物および／または周辺機構を特
徴とする。光学素子は一般に、屈折、反射、透過、吸収、回折および散乱をはじ
めとする特有の方法で光線に作用するように特別に形成された被覆されていない
ガラスまたはプラスチックまたは被覆されたガラスまたはプラスチックなどの材
料の一部として考えられる。

【００７１】 周辺構造物とは、マウント、フレーム、セル、チューブ、カラム、バレル、タ
レット、接眼レンズ、レボルバなどの光学デバイスおよびまたは光学アセンブリ
の少なくとも一部の方向または配向を維持、移動および／または変更するために
、周辺で位置決めされ、作用する構造物を指す。周辺機構とは、画像の表示また
は投影を行うために、光または粒子ビームなどの電磁放射を供給するための源な
どの光学デバイスおよび／または光学アセンブリの動作を可能にするために周辺
に位置決めされ、作用する機構を指す。オプションの周辺機構は、たとえば、画
像を記録するためのカメラなどの画素強度を検出するための検出器などの光学デ
バイスおよび／または光学アセンブリのオプションの動作を可能にするために、
位置決めされ、作用される。

【００７２】 この用語に基づき、最も簡素な光学デバイスは、唯一の光学アセンブリと、唯
一の周辺構造物および／または周辺機構と、を特徴とするように構成されること
ができる。ここで、唯一の光学アセンブリは、唯一の光学素子と、唯一の周辺構
造物または機構と、を特徴とする。光学デバイスの光学部品は、少なくとも１つ
の光学素子である光学デバイスまたは少なくとも１つの光学素子を含む光学デバ
イスの一部または程度であると考えられる。したがって、光学デバイスは、少な
くとも１つの周辺構造物および／または周辺機構と共に、少なくとも１つの光学
部品を特徴とする。周辺構造物および／または周辺機構は、単独で光学デバイス
の光学部品とみなせないが、光学デバイスの光学部品に含まれていてもよい。し
たがって、最も簡素な光学デバイスの最も基本的な光学部品は、単独の光学部品
であり、単独の光学素子を特徴とする単独の光学部品の場合には、光学デバイス
の最も基本的な光学部品は、単独の光学素子である。

【００７３】 ある種の光学素子は、光軸を有する特性を特徴とする。ここでは、光軸は、光
学素子の対称軸を指し、それによって光学素子と相互に作用するか、または光学
素子を通過する光または放射の光学的な挙動に作用したり変化させたりすること
なく、光軸に関して光学素子を自在に回転することができる。この特性は、円対
称または回転不変性と呼ばれ、この特性を特徴とする光学素子は円対称であるま
たは回転不変である。

【００７４】 光学素子は、回転対称軸であるその光軸に関して回転不変である。このことは
、素子が回転している場合に、外部に誘導される回転軸が存在し、光軸が回転軸
と一致することをもたらす回転不変性があることを示唆している。この状態を満
たしているものが、図６に示されており、ここでは、回転軸１１０と完璧に位置
調整され、一致している共通の光軸１１０によって、光学アセンブリ１００全体
が、共通の機械軸１１０に関して回転不変または円対称である。回転中、この状
態が満たされていない場合には、通過する画像がわずかに変化するなどの光学素
子の光学性能にある程度の変動があり、画像を記録するためのカメラを用いる場
合には、露光中、光軸と回転軸との間に存在する偏差に応じて、記録される画像
がわずかにぼやけることになる。実際には、画像がわずかだけぼやけている場合
には、画像のわずかなぼやけより勝る可能性がある光学的欠陥の低減される影響
のために、光学アセンブリまたは光学素子の回転時には、依然として利点がある
可能性がある。

【００７５】 本発明の方法の２つの好ましい実施形態が、本願明細書に記載されている。第
２の好ましい実施形態は、光学デバイスの少なくとも１つの光学部品の円対称を
実現すると同時に、光学デバイスの少なくとも１つの光学部品の光軸を回転軸と
位置調整を行うことによって、光学デバイスによる実時間表示または投影中に、
少なくとも１つの光学部品の光軸が、光学回転装置による回転中に回転軸と位置
調整されるためのステップを含むことによって、本発明の第１の好ましい実施形
態と異なる。

【００７６】 本発明の第１の好ましい実施形態は、本発明の光学デバイスによる実時間表示
または投影中に、光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減するためであり、本
願明細書に記載される。ステップ１において、光学デバイスによる実時間表示ま
たは投影中に、光学デバイスの少なくとも１つの光学部品を回転するための光学
回転装置を提供している。具体的に言えば、光学デバイスによる実時間表示また
は投影中に、光学デバイス全体を回転するため、または光学デバイスの少なくと
も１つの光学アセンブリを回転するため、または光学デバイスの少なくとも１つ
の光学素子を回転するために、光学回転装置が設けられている。

【００７７】 ステップ２において、示された光学回転装置の作動および制御によって、光学
デバイスによる実時間表示または投影中に、光学デバイスの少なくとも１つの光
学部品を回転することにより、光学デバイスの少なくとも１つの光学部品に存在
する光学的欠陥および光学的偏差を、回転軸を中心にして拡散し、ぼやけさせる
。具体的に言えば、示された光学回転装置の作動および操作によって、光学デバ
イスによる実時間表示または投影中に、光学デバイス全体を回転するか、または
光学デバイスの少なくとも１つの光学アセンブリを回転するか、または光学デバ
イスの少なくとも１つの光学素子を回転する。

【００７８】 本発明のこの第１の実施形態において、光学デバイスの少なくとも１つの光学
部品を回転するステップ２は、光学デバイスの少なくとも１つの光学部品に存在
する光学的欠陥および光学的偏差を、光学デバイスの少なくとも１つの光学部品
の回転軸を中心にして拡散し、ぼやけさせる。これは、光学デバイスによる表示
されるか、または投影される画像が依然として完全である間に、光学デバイスの
少なくとも１つの光学部品を回転することによって、実時間表示または投影中に
、光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減することになる。

【００７９】 図５で前述および図示したように、レンズアセンブリなどの光学デバイスは、
レンズアセンブリのチューブの共通の機械軸と完璧に位置調整され、一致してい
るその光軸を有する少なくとも１つの光学素子を特徴とすることができると同時
に、レンズアセンブリのチューブの共通の機械軸とミスアライメントが生じるそ
の光軸を有する少なくとも１つの光学素子を特徴とする。光学デバイス全体の構
成に関して、光学デバイスの共通の機械軸とミスアライメントが生じるその光軸
を有する少なくとも１つの光学素子は、光学デバイス全体を、決して完全または
完璧に位置調整しないようにする。したがって、ミスアライメントが生じた光学
素子は、光学デバイスのチューブなどの周辺構造物の共通の機械対称軸から一定
の範囲でミスアライメントが生じたか、逸脱している光軸を有する光学デバイス
の少なくとも１つの光学部品によって特徴付けられる。

【００８０】 光学デバイスの機械軸に関して光学デバイスの少なくとも１つの光学部品のミ
スアライメントに加えて、光学デバイスの少なくとも１つの光学部品を回転する
ため医に使用される回転機構の機械軸受などの回転を可能にする機械構成要素は
、回転機構の回転軸と共通の機械軸との間に「振れ」として周知であるある程度
の偏差が常にある。たとえば、振れ誤差は、回転機構の機械軸受などの１つ以上
の機械構成要素の非対称性によって生じ得る。この状況が、図７に示されており
、光学アセンブリ１１４における４枚のレンズすべての「有効」光軸１１２が、
チューブ１１８の共通の機械軸１１６から位置がずれ、機械軸受１２２の回転軸
１２０に関してミスアライメントが生じている。光学アセンブリ１１４において
、有効光軸１１２が存在するため、４枚のレンズのそれぞれがそれ自体のレンズ
セルに関して位置調整していないが、他の３枚のレンズに関して位置調整してい
ることは、注目に値する。

【００８１】 上記の方法による光学デバイスの少なくとも１つの光学部品を回転することに
よって、実時間表示または投影中に、円対称を実現すると同時に、光学的欠陥お
よび光学的偏差の影響を低減するためには、回転中に、光学デバイスの少なくと
も１つの光学部品の光軸が回転軸とできる限り最適な状態で位置調整され、一致
されるようにするために、光学デバイスの少なくとも１つの光学部品を回転機構
の適切な構成要素と位置調整を行うステップが必要である。

【００８２】 図８は、回転軸に関して、光学デバイスの少なくとも一部の光軸の３次元位置
調整を示している概略図である。回転軸１２４は、ｚ軸と一致する。光軸１２６
は、回転軸１２４に関してミスアライメントが生じる。光軸１２６を回転軸１２
４と位置調整を行うために、光軸１２６は、回転軸１２４の原点１３２に関して
対向する側にある少なくとも２箇所１２８，１３０によって保持される。これら
の保持点は、少なくとも２つの個別のベクトル１３４，１３６によって空間の中
で移動される。ベクトル１３４，１３６は、個別のｘ軸成分およびｙ軸成分によ
って示される。要するに、４度の自由度に相当する４つの制御が一般に、位置調
整を実行するために必要とされ、ｘ軸用の制御が２つ、ｙ軸用の制御が２つであ
る。実際には、ｘ軸ベクトル成分およびｙ軸ベクトル成分の大きさは、ミクロン
程度である。光学素子の製作の現在の技術がこの程度の精度であるためである。
しかし、光学デバイスの少なくとも１つの光学部品の長さに相当する２箇所１２
８，１３０の間のｚ軸の間隔は一般に、少なくともセンチメートル程度である。
事実上、このことは、点１２８，１３０が回転軸であるｚ軸１２４に沿って移動
される必要がないことを意味している。

【００８３】 したがって、本発明の方法に関して、光学デバイスの少なくとも１つの光学部
品の光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減すると同時に、光学デバイスの少
なくとも１つの光学部品の円対称を実現するために、光学デバイスの少なくとも
１つの光学部品の光軸を光学回転装置の回転軸と位置調整を行うための追加的な
ステップが含まれる。したがって、本発明の第２の好ましい実施形態は、本発明
の光学デバイスによる実時間表示または投影中に、円対称を実現すると同時に、
光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減するためであり、本願明細書に記載さ
れる。

【００８４】 ステップ１において、光学デバイスによる実時間表示または投影中に、光学デ
バイスの少なくとも１つの光学部品の光軸を中心にして、光学デバイスの少なく
とも１つの光学部品を回転するための光学回転装置を提供している。具体的に言
えば、光学デバイスによる実時間表示または投影中に、光学デバイスの光軸を中
心にして光学デバイス全体を回転するため、または少なくとも１つの光学アセン
ブリの光軸を中心にして光学デバイスの少なくとも１つの光学アセンブリを回転
するため、または少なくとも１つの光学素子の光軸を中心にして光学デバイスの
少なくとも１つの光学素子を回転するために、光学回転装置が設けられている。

【００８５】 ステップ２において、光学デバイスによる実時間表示または投影中に、光学デ
バイスの少なくとも１つの光学部品の光軸を光学回転装置の回転軸と位置調整さ
せることにより、光学デバイスの少なくとも１つの光学部品を回転軸に関して円
対称であるようにする。具体的に言えば、光学デバイスによる実時間表示または
投影中に、光学デバイス全体の光軸を光学回転装置の回転軸と位置調整を行うか
、または少なくとも１つの光学アセンブリの光軸を光学回転装置の回転軸と位置
調整を行うか、または少なくとも１つの光学素子の光軸を光学回転装置の回転軸
と位置調整を行う。

【００８６】 ステップ３において、光学デバイスによる実時間表示または投影中に、示され
た光学回転装置の作動および制御によって、光学デバイスの少なくとも１つの光
学部品を回転することにより、回転軸を中心にして、光学デバイスの少なくとも
１つの光学部品に存在する光学的欠陥および光学的偏差を円対称に拡散し、ぼや
けさせる。具体的に言えば、示された光学回転装置の作動および制御によって、
光学デバイスによる実時間表示または投影中に、光学デバイス全体を回転するか
、または光学デバイスの少なくとも１つの光学アセンブリを回転するか、または
光学デバイスの少なくとも１つの光学素子を回転する。

【００８７】 図８に記載および図示された位置調整処置によれば、本発明のこのような第２
の実施形態において、光学デバイスの少なくとも１つの光学部品の光軸の位置調
整を行うステップ２は、光学デバイスの少なくとも１つの光学部品の円対称を実
現する。光学デバイスの少なくとも１つの光学部品を回転するステップ３との組
合せることにより、光学デバイスの少なくとも１つの光学部品に存在する光学的
欠陥および光学的偏差を、回転軸を中心にして円対称に拡散し、ぼやけさせる。
これは、光学デバイスの少なくとも１つの光学部品の位置調整を行うことなく回
転する場合と比較して、実時間表示または投影中に、光学デバイスによって表示
または投影される画像が完全である間に、光学デバイスの少なくとも１つの光学
部品に存在する光学的欠陥および光学的偏差の影響を追加的に低減することにな
る。

【００８８】 本発明の第２の実施形態において、光学デバイスによる実時間表示または投影
中に、円対称を実現するために、光学デバイスの少なくとも１つの光学部品の光
軸を光学回転装置の回転軸と位置調整を行うステップ２は、光学回転装置による
光学デバイスの少なくとも１つの光学部品の回転前および回転中のいずれか、あ
るいは回転前および回転中の両方で実現されることができる。回転中に光軸と回
転軸の位置調整を行うことは、検出されるようなアライメント誤差の実時間動的
補正を行うことができるという利点をもたらすが、回転前に光軸と回転軸の位置
調整を行うことは、光学デバイスの光学部品の回転中に生じ得るアライメント誤
差を補正する能力に制限がある。

【００８９】 本方法の各実施形態において、光学回転装置による回転ステップに影響を及ぼ
す２つの主要回転変数がある。第１の主要回転変数は、光学デバイスによる実時
間表示または投影中に、光学回転装置によって光学デバイスの少なくとも１つの
光学部品を不連続回転するか、または連続回転するかの回転モードである。第２
の主要回転変数は、光学デバイスによる実時間表示または投影中に、光学回転装
置によって光学デバイスの少なくとも１つの光学部品を回転する回転速度または
回転周波数である。

【００９０】 光学デバイスによる実時間表示または投影中に、円対称を実現すると同時に、
光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減する実際の範囲または程度は、特に不
連続または連続回転モードおよび回転速度という回転変数に基づく所与の光学回
転装置の作動および制御に関して、本発明の方法を実装する特定の方法に左右さ
れる。さらに、光学デバイスの少なくとも１つの光学部品の回転および位置調整
のために使用される機械的ならびに電気的な機構および構成要素の複雑さの程度
および費用もまた、表示または投影中に、円対称の実現と、光学的欠陥および光
学的偏差の影響の低減効果の最終的な結果に影響を及ぼす。

【００９１】 連続回転モードによる少なくとも１つの光学部品の回転に関する一般的なステ
ップは、唯一の合成した表示または投影画像解析結果を生成するために、（ｉ）
すべてのストップで、新たな画像が表示または投影される場合には、一周または
３６０°にわたって、等しくない角度間隔または等角度間隔のストップの２以上
の自然数Ｎに関して、光学デバイスの少なくとも１つの光学部品を回転すること
と、（ｉｉ）Ｎ個の表示または投影された画像のそれぞれに関して、画像解析を
行うことによって、Ｎ個の独立な画像解析結果を生成することと、（ｉｉｉ）平
均化などのアルゴリズムによるＮ個の独立な画像解析結果の数値処理を行うこと
が含まれる。述べたように、不連続回転モードは、表示および投影光学デバイス
の両方に適用することができる。

【００９２】 好ましくは０°および１８０°に２つのストップを有することによって、光学
デバイスの回転される光学部品は、順次２つの対向する方向に面することによっ
て、光学部品の欠点および偏差も対向する方向に面するようにすることができる
。停止処置は、２つの独立した測定および解析を行った画像に逆の影響を与える
ため、十分な近似に対する解析画像の平均化は、光学デバイスの回転される光学
部品に存在する光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減する。回転円を通じて
９０°ごとに順次停止するなど、回転ストップの数Ｎが増大する場合には、さら
に多くの独立に測定および解析された画像を平均化する精度が向上する。ストッ
プの実際の数は一般に、停止される回転に作用するために用いられる特定の光学
回転装置に関する実際の考慮事項によって設定され、画像測定、解析および所与
の画像解析データの数値処理のシーケンスが完成するために必要とされる時間だ
け行われる。

【００９３】 表示または投影中、光学デバイスの少なくとも１つの光学部品を回転する不連
続モードにおいて、少なくとも１つの光学部品の円対称を実現するために、回転
軸に対して光学デバイスの少なくとも１つの光学部品の光軸を完璧に位置調整を
行う条件を緩和することができる。表示または投影される画像は、わずかなミス
アライメントのために、測定と測定との間で視野または投影の場の中でわずかに
移動してもよい。しかし、各測定は異なる画像を含むため、動作のこのモードで
はこのことは特に重要ではない。光学デバイスは、各画像を表示または投影する
前に中断し、露光時間中の積分のためにかすませないようにする。この場合の光
学的および回転のアライメントの精度のレベルは、結像される対象物が光学部品
の回転中にカメラの視野に残っているようにしなければならない。

【００９４】 不連続回転モードを用いて本発明の第１の実施形態を実装することは、完全な
円対称の利点のすべてを提供することはないが、さらに簡素である点でいくつか
の利点を提供する。したがって、光軸および回転軸を完全に位置調整を行うため
に必要条件はない。画像を記録するためのカメラを含む表示または投影光学デバ
イスの場合には、回転される少なくとも１つの光学部品の回転速度とカメラの露
光時間とを同期させる必要はない。また、光学デバイスの少なくとも１つの光学
部品または光学回転装置の安定性を保証する際に、さらに注意をする必要はない
。本発明の装置およびシステムの異なる好ましい実施形態に関して以下で記載お
よび図示するために、本方法を実装するこれらの緩い条件によって、さらに簡素
な機械的および電気的構造物および機構を利用することになる。

【００９５】 本発明の方法を実装するために、不連続回転モードを用いた実際の一例は、上
述したように、２つのパターン沿うの間のオーバーレイまたはミスレジストレー
ション、誤差の大きさおよび方向を測定することによって、パターンを表示する
ためのオーバーレイ計測機器を用いた場合である。このような測定は、オーバー
レイ誤差を最小に抑えるために、ステッパの構成、検査および調整のために使用
される。しかし、オーバーレイ計測機器は本来、画像歪曲の原因となるオーバー
レイ計測機器の光学素子における歪曲および収差から直接生じるそれ自体の誤差
を、オーバーレイ測定、精度誤差または機器による誤差（ＴＩＳ）に生じる。オ
ーバーレイ計測機器は、ステッパの監視および制御を行うために使用されるため
、オーバーレイ計測機器の総誤差はステッパの誤差よりはるかに小さくなければ
ならない。特にＴＩＳ構成要素の誤差のこのように厳密な限界は、オーバーレイ
計測機器の光学的品質にきわめて厳格な必要条件と解釈することができるため、
オーバーレイ計測機器による表示中に、光学的欠陥および光学的偏差の影響を低
減する必要性が高い。

【００９６】 ミスレジストレーションは、ｘ成分およびｙ性分を有する平面ベクトルである
。第１次近似では、第１のミスレジストレーション測定を記録した後、たとえば
、オーバーレイ計測機器の少なくとも１つの光学部品が１８０°ごとに不連続に
回転されている場合には、第２のミスレジストレーション測定を記録した後、誤
差ベクトルは逆方向を指す。２つのミスレジストレーション測定の平均は誤差を
相殺するため、真のミスレジストレーションまたはオーバーレイ値が求まる。

【００９７】 真のミスレジストレーション値のよりよい近似は、一度に９０°だけオーバー
レイ計測機器の少なくとも１つの光学部品を不連続に回転することによって実現
されるため、ミスレジストレーション値の単独の合成結果を得るために、４回の
独立した測定が行われ、４つの独立した測定値が解析され、４つの独立した解析
結果の平均化などの数値処理が行われる。

【００９８】 速度または周波数の回転変数に関して言えば、原則として、光学デバイスの少
なくとも１つの光学部品を回転する一定の速度が、不連続または連続回転のいず
れかである回転モードに関して設定される。上述したように、連続回転では、回
転中に、光学デバイスの光学部品の回転を複数回停止し、その数の独立した画像
を記録することを含むのは、回転速度が重要ではなく、回転速度が小さい値であ
ることが好ましく、それによって、回転に作用するための光学回転装置の電気機
械的な必要条件を最小に抑えるためである。しかし、連続回転によって本発明の
方法のいずれの実施形態を実装する場合ト比べて、適切な回転速度の設定は、円
対称の実現および光学デバイスの少なくとも１つの光学部品に光学的欠陥および
光学的偏差の影響の低減の結果を最適にすることにきわめて密接に関連する可能
性がある。

【００９９】 たとえば、表示のために使用される光学デバイスは一般に、画像の画素強度を
検出するための検出器および画像強度を有する表示画像または投影画像を記録す
るためのカメラなどのオプションの周辺機構を含む。一投影用に使用される光学
デバイスは一般に、他の対象物に画像を投影することができるための放射または
光源などの周辺機構を含む。連続回転モードの場合に、適切な回転速度の設定に
関連するこのような光学デバイスの重要な操作変数は、画像を表示するために使
用されるカメラの露光時間または画像を投影するために使用される光源の露光時
間、電子ＣＣＤカメラを用いる場合にはＣＣＤの積分時間などの露光時間である
。一般に、光学デバイスの少なくとも１つの光学部品の回転速度は、適切な表示
または投影機構の露光時間と非同期であるか、または同期している。光学デバイ
スの少なくとも１つの光学部品が連続モードによって、非同期または同期して回
転している場合には、光学デバイスの少なくとも１つの光学部品、光学デバイス
および光学回転装置を含む回転する構成要素を安定するために作用するジャイロ
効果が存在することは、注目に値する。

【０１００】 表示または投影機構の露光時間とは非同期である回転速度の場合には、露光時
間中、複数回回転する。回転数は、単独回転分の１、すなわち単独回転対複数回
の回転に対応することができ、複数回の回転は、自然数でなくてもよい。光学デ
バイスの回転される少なくとも１つの光学部品に存在する光学的欠陥および光学
的偏差を比較的規則正しく拡散し、ぼやけさせるために、露光または積分時間中
、光学回転装置が多数の回転に作用することが好ましい。

【０１０１】 たとえば、自然数ではない複数の回転が実現される場合には、一例として１０
．５回転が光学デバイスの光学部品によって実行される。初めの１０回転は、３
６０°一周にわたって光学的欠陥および光学的偏差を拡散し、ぼやけさせるため
、問題はない。最後の０．５回転は、一周にわたって光学的欠陥を拡散し、ぼや
けさせることはできない。しかし、最後の０．５回転の継続時間は、全積分時間
の０．５／１０．５でしかないため、その負の影響は対した問題ではない。この
結果、単独の０．５回転が積分時間の１００％の間、実行される場合とは著しく
異なる。この分析によって、露光または積分時間中に行われる回転が多ければ多
いほど、正確な回転速度を厳密に制御する必要性が減少する。したがって、露光
または積分時間当り１００．５回転程度までの非同期回転は、露光または積分時
間当り１０．５回転に比べて、はるかに優れている。

【０１０２】 表示または投影機構の露光時間と同時する回転の場合には、厳密な自然数回の
回転が画像を記録する露光時間中に終了するようにするために、一定の各回転速
度が用いられる。露光時間と回転速度との同期は、光学デバイスの少なくとも１
つの光学部品の光学的欠陥および光学的偏差を３６０°一周にわたって、完璧に
拡散し、ぼやけさせることによって、実時間表示または投影中に、光学デバイス
の少なくとも１つの光学部品の光学的欠陥および光学的偏差に関して、円対称を
実現する。好ましくは、露光時間中に、光学回転装置が任意の自然数回の回転を
終了することができることであるが、各画像を記録する露光時間中に、１回の正
確な回転が終了し、それによって、光学デバイスおよび光学回転装置の回転され
る光学デバイスの少なくとも１つの光学部品の安定を得るために、できる限り速
度を制限する。

【０１０３】 本発明の方法は、特定の回転可変光学素子に、回転不変を示す少なくとも１つ
の光学部品が存在する場合には、回転不変光学素子のほか、回転可変光学素子に
も適用することができる。光学デバイスの少なくとも１つの回転不変の光学部品
を含むことは、本発明を光学的折畳み式光学デバイスに適用することと関連があ
る。実時間表示または投影のために使用される光学デバイスは、１回以上折畳ま
れていてもよい。ここでは、折畳みとは、光路の方向を変更することを指すため
、光軸の方向も変更する。光学デバイスの折畳みは一般に、鏡、プリズムおよび
／またはビームスプリッタの複数の組み合わせを用いることによって実現される
。

【０１０４】 折畳み式光学デバイスの一例は、実際には折畳み式地上望遠鏡である望遠潜望
鏡である。図９を参照すると、（Ａ）には、地上望遠鏡１４０は、光学デバイス
全体が光軸１４８に関して回転不変であるような構成において、カラムなどの周
辺構造物に積み重ねられる複数のレンズアセンブリ１４２，１４４，１４６を特
徴とする。（Ｂ）には、望遠潜望鏡１５０は、光軸１５６を折畳む２個のプリズ
ム１５２，１５４を含むことによって、望遠鏡１４０の１つのカラム構成を分断
している。しかし、回転可変プリズム１５２，１５４が存在する結果、望遠潜望
鏡１５０は、回転可変であり、全体として、光軸１５６を中心にして対称に回転
することができない。それにもかかわらず、望遠潜望鏡のように、回転可変特徴
を有する光学デバイスに存在する可能性がある光学的欠陥および光学的偏差を低
減するための本発明の方法を実装するために、適切な回転軸を中心にして回転不
変性を特徴とする光学デバイスの少なくとも１つの光学部品を回転することがで
きる。望遠潜望鏡１５０の場合には、光学回転装置によって少なくとも１つの光
学部品１５８，１６０，１６２を回転することができる。

【０１０５】 光学アセンブリおよび／または光学素子における光学的欠陥および光学的偏差
の存在に加えて、光学デバイスまたは光学系の周辺機構に関連する要因は、光学
デバイスまたは光学系の全体の性能に著しく影響を及ぼし得る。たとえば、光源
などの放射源を利用している光学デバイスまたは光学系は、源によって生じるさ
らなる非一様性の影響を被る可能性がある。一般に、視野または投影の場全体に
わたって、一様な強度の放射を形成する源を得ることが望ましいが、実際には不
可能である。

【０１０６】 図１０は、光源によって形成される光線に存在する非一様性を平均することに
よって低減するために、光源を回転することなく光源の光線を回転するための具
体的な光学デバイス、すなわち金属顕微鏡におけるドーブプリズムなどの回転可
変光学素子の回転を示している概略図である。

【０１０７】 図１０の（Ａ）に概略的に示される光学デバイス１７０の場合には、光源１７
２から来る光線は、アパーチャ１７４および集光器１７６を通過し、部分鏡また
はビームスプリッタ１７８によって下方に折畳まれ、光線は対物レンズ１８０を
通過し、表示される対象物１８２を照射する。（Ｂ）では、回転可変ドーブプリ
ズム１８４が、照射経路に配置される。ドーブプリズム１８４を回転することに
よって、光源１７２を回転しなくても光線を回転することができる。

【０１０８】 回転可変光学素子の回転に基づくこのような方法は、光学デバイスの部品とし
ての光源を回転する必要性にとって代わる。一般に、光学デバイスの光源は、か
さばる恐れがあり、回転するのに都合がよいわけではない。したがって、本発明
の方法の別の実施形態が、本願明細書に記載される。この方法は、光学デバイス
が光源を含む場合に、光学デバイスの実時間使用中に、光学的欠陥および光学的
偏差の影響を低減するためである。

【０１０９】 ステップ１において、光学デバイスには少なくとも１つの回転可変光学素子が
含まれ、光源が少なくとも１つの回転可変光学素子を通過する光線を生成するよ
うになっている。

【０１１０】 ステップ２において、光学デバイスの実時間使用中に、少なくとも１つの回転
可変光学素子を回転するための光学回転装置が設けられる。

【０１１１】 ステップ３において、光学回転装置の作動および制御によって、光学デバイス
の実時間使用中に、回転軸を中心にして、少なくとも１つの回転可変光学素子を
回転することによって、回転軸を中心にして、少なくとも１つの回転可変光学素
子を通過する光源の光線に存在する任意の光学的欠陥および光学的偏差を拡散し
、ぼやけさせる。

【０１１２】 具体的に言えば、少なくとも１つの回転可変光学素子はプリズムであり、好ま
しくはドーブプリズムである。さらに、光学デバイスの少なくとも１つの回転可
変光学素子を回転するステップ３は、上述したのと同様の２つの回転変数、すな
わち回転モードおよび回転速度によって作用される。ここで、回転モードは、連
続回転モードであっても不連続回転モードであってもよい。

【０１１３】 さらによい結果を得るために、本方法は、光源の光線の中に高レベルの一様性
を実現することによって、少なくとも１つの回転可変光学素子を通過する光源の
光線に存在する光学的欠陥および光学的偏差を低減するために、少なくとも１つ
の回転可変光学素子の少なくとも１つの位置を回転軸と位置調整するためのステ
ップをさらに含んでもよい。具体的に言えば、少なくとも１つの回転可変光学素
子のそれぞれの位置を回転軸と位置調整するステップは、少なくとも１つの回転
可変光学素子の回転前、回転中、あるいは回転前および回転中に一時的に実行さ
れる。

【０１１４】 ＣＣＤカメラなどのオプションの周辺機構を含む光学表示装置およびシステム
は、カメラによって生じるさらなる偏差を受ける可能性がある。ＣＣＤカメラは
、光学画像検知素子のほか、画像処理用の電子回路を含み、いずれも記録される
画像にある種の偏差を生じる可能性がある。

【０１１５】 カメラは、光学デバイスの回転可変周辺機構であり、自在に回転されることは
できない。画像を記録している間、画像のかすみを抑制し、対象物の画像を完全
な形で維持するために、実際には、カメラは一般に、表示される対象物と可能な
限り厳密なアライメントに維持されなければならない。実時間表示に使用される
光学デバイスに、カメラによって生じる光学的偏差の影響を低減するために使用
されることができる方法は、図１１Ａ〜図１１Ｂに記される。

【０１１６】 図１１Ａにおいて、光学デバイス１９０には、第１のカメラ１９２のほかに、
少なくとも１つの追加のカメラ１９４が含まれ、少なくとも１つの追加のカメラ
のそれぞれが、異なる方向に面し、好ましくは等角度間隔で隔てられるように配
置される。一例として、１つの追加のカメラ１９４が光学デバイス１９０に含ま
れるとき、追加のカメラ１９４が第１のカメラ１９２に関して逆さまの画像を記
録するようにするために、追加のカメラ１９４は、第１のカメラ１９２に対して
対向する方向、すなわち１８０°に配置されることが好ましい。２つの追加カメ
ラが使用される場合には、それぞれは第１のカメラに対して１２０°間隔で配置
されることが好ましい。対応する数の追加の部分鏡またはビームスプリッタ１９
６が、個別のカメラのそれぞれに向かって画像を転じるために、光学デバイス１
９０に含まれる。追加のカメラを使用してもよく、追加のカメラのそれぞれは追
加の部分鏡またはビームスプリッタを必要とする。

【０１１７】 今度は、図１１Ｂを参照すると、オーバーレイまたはミスレジストレーション
測定値と類似である実際の対象物１９８の大きさおよび角度、またはｘベクトル
成分およびｙベクトル成分を測定することが望まれると仮定する。光学デバイス
に１つの追加のカメラ１９４が含まれる場合には、対象物１９８は２つの同一の
カメラ１９２，１９４によって対向する配向に関して表示される。第１のカメラ
１９２は画像Ｉを記録し、第２のカメラ１９４は画像Ｋを記録する。２つの画像
は誤差ベクトル２０４だけ等しく歪曲される。しかし、たとえば、ベクトルＫを
否定することによって、すなわちそのｘ成分およびｙ成分を否定し、その結果を
平均化することによって、結果は、ＩおよびＫの逆数の平均、すなわち（Ｉ，−
Ｋ）に等しい。技術的に言えば、この処置は、ｘ成分およびｙ成分を個別に平均
化することと同様であり、それによって誤差は相殺され、元の配向および大きさ
が復元される。

【０１１８】 光学デバイスによる実時間表示または投影中に、円対称を実現すると同時に、
光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減するための方法の上述の実施形態を実
装するために使用される光学回転装置の２つの好ましい実施形態が、本願明細書
に記される。本発明の光学回転装置の第１の実施形態は、回転軸に関して、光学
デバイスの少なくとも１つの光学部品の光軸の位置調整を行うための手動調整を
必要とするのに対し、光学回転装置の第２の実施形態は、回転軸に関して、光学
デバイスの少なくとも１つの光学部品の光軸の位置調整を自動かつ高精度に行う
ための複数の機構を含む。光学デバイスの少なくとも１つの光学部品の回転中に
実際的または作業レベルの円対称に対処することができる第１の実施形態に比べ
て、光学回転装置の第２の実施形態は、回転中に、光学デバイスの少なくとも１
つの光学部品のきわめて高いレベルの円対称を実現することができる。光学回転
装置のいずれの実施形態も、表示または投影のための光学デバイスの実時間使用
中に、光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減するのに有用である。

【０１１９】 図１２は、本発明の光学回転装置の第１の好ましい実施形態を示している概略
図である。図１２において、光学回転装置２１０は、（ａ）光学デバイスの少な
くとも１つの光学部品を収容するためのカラムまたはケーシング２１２と、（ｂ
）軸受または他の回転機構の内部にカラムまたはケーシング２１２を収容するた
めのマウントとして作用するスリーブ２１４と、（ｃ）スリーブ２１４、カラム
２１２および光学デバイスの少なくとも１つの光学部品を回転可能にするための
軸受または他の回転機構２１６と、（ｄ）軸受または他の回転機構ハウジング２
１８と、（ｅ）トランスミッションによってスリーブ２１４の回転を作動するた
めに、電気式であれば好ましいが、電気機械式または電池駆動モータのいずれの
タイプであってもよいモータ２２０と、（ｆ）モータ２２０にスリーブ２１４の
回転を起こさせるトランスミッション２２２と、（ｇ）スリーブ２１４に対して
カラム２１２の位置を調整するための２組の調整ねじ２２４，２２６と、を含む
。

【０１２０】 各組の調整ねじ２２４，２２６は、スリーブ２１４に対してカラム２１２の位
置を調整するための４つのねじを含む。２つのねじはｘ軸に沿ってカラム２１２
を調整するためであり、２つのねじ（図示せず）はｙ軸に沿ってカラム２１２を
調整するためである。各組の調整ねじ２２４，２２６に関して、３つ以上、好ま
しくは４つのねじが、スリーブ２１４に対してカラム２１２の位置を調整するた
めに使用されてもよい。さらに、調整の他の手段および機構が、調整ねじ２２４
，２２６の代わりに使用されてもよく、また加えられてもよい。光学回転装置２
１０の回転軸は、回転機構２１６の内部に取付けられるスリーブ２１４の相互構
成によって確立され、今度は回転機構ハウジング２１８によって収容される。

【０１２１】 図１３は、光学デバイスによる実時間表示または投影中に、円対称を実現する
と同時に、光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減するための方法を実装する
ために使用される光学回転装置の第２の好ましい実施形態を示している概略図で
ある。図１３において、光学回転装置２３０は、（ａ）光学デバイスの少なくと
も１つの光学部品を収容するためのカラムまたはケーシング２３２と、（ｂ）カ
ラムまたはケーシング２３２を収容するためのマウントとして作用するスリーブ
２３４と、を含み、（ｃ）屈曲弾性材料のリング２３６またはスリーブ２３４に
関してカラム２３２の位置調整を行うために必要とされるわずかな自由度の移動
を実現することができる金属屈曲部および弾性材料のリング２３６または任意の
他の手段によって接続される。スリーブ２３４は、（ｄ）主軸受または回転機構
２３８に取付けられ、（ｅ）主軸受または主回転機構ハウジング２４０と共に示
され、光学回転装置２３０の回転軸を形成する。

【０１２２】 スリーブ２３４は、（ｇ）モータ２４２にスリーブ２３４の回転を起こさせる
ことができるためのトランスミッション２４４によって（ｆ）スリーブ２３４の
回転を作動するために、電気式であれば好ましいが、電気機械式または電池駆動
モータのいずれのタイプであってもよいモータ２４２によって回転される。油圧
式または気圧式作動などの光学デバイスの少なくとも１つの光学部品の回転を作
動する別の方法は、光学回転装置２３０に含まれていてもよい。カラム２３２は
また、（ｈ）主軸受または主回転機構２３８の両側で、２つの自己調心軸受また
は回転機構２４６，２４８に接着される。回転機構２４６，２４８は、（ｉ）い
ずれもｘ方向およびｙ方向に移動することができるプリロード屈曲部２５０，２
５２に取付けられる。屈曲部２５０，２５２は、（ｊ）２組のアクチュエータ２
５４，２５６によって作動される。ここではアクチュエータは圧電変換器である
ことが好ましいが、屈曲部２５０，２５２を作動するための正確なアクチュエー
タまたは変換器機構の他のタイプのいずれであってもよい。各組のアクチュエー
タ２５４，２５６は、好ましくは変換器である２つのアクチュエータ機構を特徴
とする。多一方の組のアクチュエータ機構はｘ軸用であり、他方の組のアクチュ
エータ機構はｙ軸用である（図示せず）。各組のアクチュエータは、３つ以上の
アクチュエータ機構を特徴とすることができる。

【０１２３】 圧電変換器は、それらに印加される電圧に関して、その長さを変更する装置で
ある。このような装置は、きわめて精密な１ミクロン未満の解像度で、光軸を移
動することができる。これは、任意の製品の設定許容差の実現することができる
ものよりはるかに精密である。同様に、本発明の光学回転装置のこのような第２
の実施形態は、図１２に記載および示された光学回転装置の第１の好ましい実施
形態を用いることによって実現可能であるものよりかなり高い精度を提供する。

【０１２４】 円対称の復元に加えて、この実施形態は、従来の光学デバイスよリ優れた別の
利点を有する。上述したように、任意の光学デバイスは、その性能に故意にでは
ない影響を及ぼす時間全体にわたるドリフト出荷中の変動を受けやすい。従来の
工場において密封されるシステムでは、このような変化を制御することは不可能
であると思われる。光学回転装置のこの実施形態は、このような調整を必要とす
る場合には一でも光学デバイスの較正および調整を行うことができる。

【０１２５】 光学デバイスによる実時間表示または投影中に、円対称を実現すると同時に、
光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減するために、本方法および光学回転装
置の上述の実施形態を実装するためのシステムの２つの好ましい実施形態が、本
願明細書に記載される。第１の実施形態は表示用に使用される光学デバイスに適
用することができるシステムであり、第２の実施形態は投影用に使用される光学
デバイスに適用することができるシステムである。

【０１２６】 圧電装置と光軸の精密な位置調整を実行するために、特殊なコンピュータ制御
システムが必要とされる。図１４は、光学デバイスによる実時間表示中に、円対
称を実現すると同時に、光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減するための方
法および装置を実装するために使用される本発明のシステムの好ましい実施形態
を示している概略図である。

【０１２７】 図１４において、システム２６０は、電子制御装置２６２を含む。圧電変換器
は、電子制御装置２６２によって作動される。光学デバイスは、ある種のパター
ン２６４に結像するように配置される。電子カメラ２６６は、光学デバイスに取
付けられる。カメラの電子画像は、ディジタルフレームグラッバ２６８によって
捕捉される。フレームグラッバ２６８は、コンピュータ２７０に接続される。コ
ンピュータで実行するソフトウェアプログラムが、鮮鋭度に関してディジタル画
像の解析を行う。同一のコンピュータおよびソフトウェアはまた、圧電変換器を
作動する電子制御装置２６２も制御するため、閉ループ制御システムを形成する
。最も鮮明な画像が得られるまで、制御装置２６２は、圧電変換器の位置を変更
する。同様の判断基準はまた、圧電変換器の位置を変更するために使用されても
よい。コンピュータ２７０はまた、電子モータ制御装置２７２によって、モータ
の速度を制御する。モータの速度は、カメラ２６６の露光時間と同期化される。

【０１２８】 光学デバイスが表示用に用いられる場合には、光学デバイスはすでに、自動表
示を行うことができるカメラおよびフレームグラッバを有する。一方、光学デバ
イスが投影用に用いられる場合には、主要な光学素子以外には、カメラおよびフ
レームグラッバを用いなくてもよく、カメラおよびフレームグラッバを用いても
よい。この場合には、設計者は、このような構成要素を追加することを選んでも
よく、較正およびアライメントのためだけに、表示用の光学デバイスとして、光
学デバイスを用いてもよい。別のオプションは、投影される画像を表示するため
に、カメラおよびフレームグラッバを配置することである。

【０１２９】 このような解法は、図１５に示され、光学デバイスによる実時間投影中に、円
対称を実現すると同時に、光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減するための
方法および装置を実装するために使用されるシステムの別の好ましい実施形態を
示している概略図である。図１５のシステム２８０では、投影される画像２８４
もカメラ２８６によって表示されるようにするために、ビームスプリッタ２８２
が、光学素子の前に配置される。

【０１３０】 本発明は、その特定の実施形態と共に説明してきたが、多くの代替物、変更お
よび変形が当業者には明らかであることは明白である。したがって、本発明は、
添付の図面の精神および幅広い範囲を逸脱しないこのような代替物、変更および
変形をすべて包含するものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一般的な光学顕微鏡の光学構成要素を示している概略図である。

【図２】 顕微鏡対物レンズの部分断面図を示している概略図である。

【図３】 光学デバイスで使用される２種類の基本的なレンズを示している
概略図である。

【図４】 ガラスレンズなどの光学素子をレンズセルに組立てた後に存在す
るさまざまな一般的な光学的偏差を示している概略図である。

【図５】 複数のレンズセルをチューブに組立てた後に存在するさまざまな
一般的な光学的欠陥を示している光学部品の概略図である。

【図６】 回転軸と完璧に位置調整し、一致している円対称の共通の光軸を
有する複数のレンズの一例を示している光学部品の概略図である。

【図７】 回転軸に関して、マルチレンズ光学部品などの光学デバイスの有
効光軸のミスアライメントを示している概略図である。

【図８】 回転軸に関して、光学デバイスの少なくとも一部の光軸の３次元
アライメントを示している概略図である。

【図９Ａ】 折畳まれた光軸を有する光学デバイスに対する本発明の方法の
適用を示している概略図である。

【図９Ｂ】 折畳まれた光軸を有する光学デバイスに対する本発明の方法の
適用を示している概略図である。

【図１０Ａ】 具体的な光学デバイス、すなわち金属顕微鏡におけるドーブ
プリズムなどの回転可変光学素子の回転を示している概略図である。

【図１０Ｂ】 具体的な光学デバイス、すなわち金属顕微鏡におけるドーブ
プリズムなどの回転可変光学素子の回転を示している概略図である。

【図１１Ａ】 実時間表示に使用される光学デバイスにカメラによって生じ
る光学的偏差の影響を低減するための方法を示している概略図である。

【図１１Ｂ】 実時間表示に使用される光学デバイスにカメラによって生じ
る光学的偏差の影響を低減するための方法を示している概略図である。

【図１２】 光学デバイスによる実時間表示または投影中に、円対称を実現
すると同時に、光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減するための方法を実装
するために使用される光学回転装置の第１の好ましい実施形態を示している概略
図である。

【図１３】 光学デバイスによる実時間表示または投影中に、円対称を実現
すると同時に、光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減するための方法を実装
するために使用される光学回転装置の第２の好ましい実施形態を示している概略
図である。

【図１４】 光学デバイスによる実時間表示中に、円対称を実現すると同時
に、光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減するための方法および装置を実装
するために使用されるシステムの好ましい実施形態を示している概略図である。

【図１５】 光学デバイスによる実時間投影中に、円対称を実現すると同時
に、光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減するための方法および装置を実装
するために使用されるシステムの好ましい実施形態を示している概略図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年５月８日（２０００．５．８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (51)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学デバイスの実時間使用中に、光学的欠陥および光学的偏
   差の影響を低減するための方法であって、 （ａ）前記光学デバイスの実時間使用中に、前記光学デバイスの少なくとも１
   つの光学部品を回転するための光学回転装置を設けるステップと、 （ｂ）前記光学回転装置の作動および制御によって、前記光学デバイスの実時
   間使用中に、回転軸を中心にして前記光学デバイスの前記少なくとも１つの光学
   部品を回転し、それによって前記光学デバイスの前記少なくとも１つの光学部品
   に存在する光学的欠陥および光学的偏差を、回転軸を中心にして拡散し、ぼやけ
   させるステップと、を含む方法。
2. 【請求項２】 前記光学デバイスの前記少なくとも１つの光学部品は、前記
   光学デバイス全体、前記光学デバイスの前記少なくとも１つの光学アセンブリお
   よび前記光学デバイスの少なくとも１つの光学素子からなる群から選択される請
   求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 前記光学デバイスの前記少なくとも１つの光学部品は、回転
   不変および回転可変からなる群から選択される特性を呈する請求項１に記載の方
   法。
4. 【請求項４】 前記光学素子は、窓、レンズ、鏡およびプリズムからなる群
   から選択されることと、前記レンズは、凸レンズおよび凹レンズを含むことと、
   前記鏡は、平面鏡、部分鏡および放物面鏡を含むことと、前記プリズムは、ビー
   ムスプリッタおよびドーブプリズムを含むことと、を特徴とする請求項２に記載
   の方法。
5. 【請求項５】 前記光学デバイスの前記少なくとも１つの光学部品を回転す
   るステップは、２つの回転変数によって影響されることと、前記２つの回転変数
   は、回転モードおよび回転速度であることと、前記回転モードは、不連続回転お
   よび連続回転からなる群から選択されることと、を特徴とする請求項１に記載の
   方法。
6. 【請求項６】 前記不連続回転モードは、 （ｉ）等しくない間隔および等間隔からなる群から選択される角度間隔で、２
   つおよび３つ以上からなる群から選択されるストップの自然数を用いて、３６０
   °の正円にわたって、前記光学デバイスの前記少なくとも１つの光学部品を不連
   続に回転することによって、前記ストップのそれぞれで、新たな画像が形成され
   るステップと、 （ｉｉ）前記新たな画像のそれぞれについて画像解析を行うことによって、一
   連の解析画像を形成するステップと、 （ｉｉｉ）アルゴリズムによる前記一連の解析画像の数値処理を行うステップ
   であって、前記アルゴリズムが平均化を含み、単独の合成画像解析結果を形成す
   るステップと、を含む請求項５に記載の方法。
7. 【請求項７】 前記連続回転モードは、前記光学デバイスの周辺機構の露光
   時間に関して、非同期回転および同期回転からなる群から選択されることと、前
   記周辺機構は、表示機構および投影機構からなる群から選択されることと、前記
   表示機構は、カメラを含むことと、前記投影機構は、放射源を含むことと、を特
   徴とする請求項５に記載の方法。
8. 【請求項８】 前記周辺機構の前記露光時間に関する前記非同期回転は、前
   記露光時間中に、前記光学デバイスの前記少なくとも１つの光学部品を、複数回
   回転するステップを特徴とすることと、前記回転数は、単独回転、前記単独回転
   分の１および複数の前記単独回転からなる群から選択されることと、それによっ
   て、円の少なくとも一部にわたって、前記光学デバイスの前記少なくとも１つの
   光学部品の光学的欠陥および光学的偏差を拡散し、ぼやけさせる請求項７に記載
   の方法。
9. 【請求項９】 前記周辺機構の前記露光時間に関する前記同期回転は、一定
   の角回転速度で、前記光学デバイスの前記少なくとも１つの光学部品を回転する
   ステップを特徴とし、厳密な自然数回の回転が、前記周辺機構の前記露光時間中
   に終了するようになっていることによって、３６０度の正円にわたって、前記光
   学デバイスの前記少なくとも１つの光学部品の光学的欠陥および光学的偏差を円
   対称に拡散し、ぼやけさせることによって、前記光学デバイスの実時間使用中に
   、前記光学デバイスの前記少なくとも１つの光学部品の光学的欠陥および光学的
   偏差に関して、円対称を実現する請求項７に記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記厳密な自然数は１であり、前記厳密な１回転が、前記
    光学デバイスの前記周辺機構の前記露光時間中に終了されるようになっている請
    求項９に記載の方法。
11. 【請求項１１】 前記光学デバイスが、表示用の折畳み式光学デバイスおよ
    び投影用の折畳み式光学デバイスからなる群から選択される折畳み式光学デバイ
    スである請求項１に記載の方法。
12. 【請求項１２】 前記光学回転装置は、 （ｉ）前記光学デバイスの前記少なくとも１つの光学部品を収容するためのカ
    ラムと、 （ｉｉ）前記カラムを収容するためのマウントとして作用するスリーブと、 （ｉｉｉ）前記スリーブを回転可能にするための回転機構と、 （ｉｖ）前記回転機構を収容するための回転機構ハウジングと、 （ｖ）前記スリーブの回転を作動するためのモータと、 （ｖｉ）前記モータを前記スリーブの回転に作用することができるようにする
    ためのトランスミッションと、 （ｖｉｉ）前記スリーブに対する前記カラムの位置を調整するための調整機構
    と、を具備する請求項１に記載の方法。
13. 【請求項１３】 前記光学回転装置において、前記調整機構が、ｘ軸方向お
    よびｙ軸方向に沿って、前記カラムの前記位置を水平に調整するための少なくと
    も２つのねじからなる２組を特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 【請求項１４】 前記光学回転装置は、 （ｉ）前記光学デバイスの前記少なくとも１つの光学部品を収容するためのカ
    ラムと、 （ｉｉ）前記カラムを収容するためのマウントとして作用するスリーブと、 （ｉｉｉ）前記スリーブに関して、前記カラムの位置調整を行うために必要な
    わずかな自由度の移動を実現するためのリングと、 （ｉｖ）前記スリーブの回転を可能にするための主回転機構と、 （ｖ）前記主回転機構を収容するための主回転機構ハウジングと、 （ｖｉ）前記スリーブの回転を作動するためのモータと、 （ｖｉｉ）前記モータを前記スリーブの回転に作用することができるようにす
    るためのトランスミッションと、 （ｖｉｉｉ）前記主回転機構の両側に配置される２つの自動調心回転機構と、 （ｉｘ）前記２つの自動調心回転機構の取付け、保持および移動を行うための
    プリロード屈曲部と、 （ｘ）前記プリロード屈曲部を作動するための２組のアクチュエータと、を具
    備する請求項１に記載の方法。
15. 【請求項１５】 前記リングは、金属屈曲部および弾性材料からなる群から
    選択される請求項１に記載の光学回転装置。
16. 【請求項１６】 前記アクチュエータは、圧電変換器である請求項１に記載
    の光学回転装置。
17. 【請求項１７】 光学デバイスの実時間使用中に、円対称を実現すると同時
    に、光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減するための方法であって、 （ａ）前記光学デバイスの実時間使用中に、前記光学デバイスの前記少なくと
    も１つの光学部品を回転するための光学回転装置を設けるステップと、 （ｂ）前記光学デバイスの前記少なくとも１つの光学部品の光軸を前記光学デ
    バイスの前記少なくとも１つの光学部品の回転軸との位置調整を行い、前記光学
    デバイスの前記少なくとも１つの光学部品を、前記回転軸に関して円対称である
    ようにするステップと、 （ｃ）前記光学回転装置の作動および制御によって、前記光学デバイスの実時
    間使用中に、前記回転軸を中心にして前記光学デバイスの前記少なくとも１つの
    光学部品を回転することによって、前記光学デバイスの前記少なくとも１つの光
    学部品に存在する光学的欠陥および光学的偏差を、前記回転軸を中心にして円対
    称に拡散し、ぼやけさせるステップと、を含む方法。
18. 【請求項１８】 前記光学デバイスの前記少なくとも１つの光学部品は、前
    記光学デバイス全体、前記光学デバイスの少なくとも１つの光学アセンブリおよ
    び前記光学デバイスの少なくとも１つの光学素子からなる群から選択される請求
    項１７に記載の方法。
19. 【請求項１９】 前記光学デバイスの前記少なくとも１つの光学部品は、回
    転不変および回転可変からなる群から選択される特性を呈する請求項１７に記載
    の方法。
20. 【請求項２０】 前記光学素子は、窓、レンズ、鏡およびプリズムからなる
    群から選択されることと、前記レンズは、凸レンズおよび凹レンズを含むことと
    、前記鏡は、平面鏡、部分鏡および放物面鏡を含むことと、前記プリズムは、ビ
    ームスプリッタおよびドーブプリズムを含むことと、を特徴とする請求項１８に
    記載の方法。
21. 【請求項２１】 前記回転軸と前記光学デバイスの前記少なくとも１つの光
    学部品の前記光軸の位置調整を行うステップは、前記光学デバイスの前記少なく
    とも１つの光学部品の前記回転前、前記回転中および前記回転前ならびに前記回
    転中からなる群から選択されて一時的に実行される請求項１７に記載の方法。
22. 【請求項２２】 前記光学回転装置の前記回転軸と前記少なくとも１つの光
    学部品の前記光軸との位置調整を行うためのステップは、 （ａ）前記少なくとも１つの光学部品の周辺構造物によって、前記少なくとも
    １つの光学部品を、前記周辺構造物に沿った２箇所以上の点で保持するステップ
    であって、前記２箇所以上の点の前記光軸にある投影点が前記光軸に沿って対応
    する距離だけ隔てられるようになっているステップと、 （ｂ）前記２箇所以上の点で保持される前記周辺構造物を移動し、前記光軸に
    ある前記投影点のそれぞれが前記回転軸に向かって移動され、前記光学デバイス
    の前記少なくとも１つの光学部品の前記光軸が前記光学回転装置の前記回転軸と
    位置調整され、一致するようになっているステップと、をさらに含む請求項１７
    に記載の方法。
23. 【請求項２３】 前記光学デバイスの前記少なくとも１つの光学部品を回転
    するステップは、２つの回転変数によって影響されることと、前記２つの回転変
    数は、回転モードおよび回転速度であることと、前記回転モードは、不連続回転
    および連続回転からなる群から選択されることと、を特徴とする請求項１７に記
    載の方法。
24. 【請求項２４】 前記不連続回転モードは、 （ｉ）等しくない間隔および等間隔からなる群から選択される角度間隔で、２
    つおよび３つ以上からなる群から選択されるストップの自然数を用いて、３６０
    °の正円にわたって、前記光学デバイスの前記少なくとも１つの光学部品を不連
    続に回転することによって、前記ストップのそれぞれで、新たな画像が形成され
    るステップと、 （ｉｉ）前記新たな画像のそれぞれについて画像解析を行うことによって、一
    連の解析画像を形成するステップと、 （ｉｉｉ）アルゴリズムによる前記一連の解析画像の数値処理を行うステップ
    であって、前記アルゴリズムが平均化を含み、単独の合成画像解析結果を形成す
    るステップと、を含む請求項２３に記載の方法。
25. 【請求項２５】 前記連続回転モードは、前記光学デバイスの周辺機構の露
    光時間に関して、非同期回転および同期回転からなる群から選択されることと、
    前記周辺機構は、表示機構および投影機構からなる群から選択されることと、前
    記表示機構は、カメラを含むことと、前記投影機構は、放射源を含むことと、を
    特徴とする請求項２３に記載の方法。
26. 【請求項２６】 前記周辺機構の前記露光時間に関する前記非同期回転は、
    前記露光時間中に、前記光学デバイスの前記少なくとも１つの光学部品を、複数
    回回転するステップを特徴とすることと、前記回転数は、単独回転、前記単独回
    転分の１および複数の前記単独回転からなる群から選択されることと、それによ
    って、円の少なくとも一部にわたって、前記光学デバイスの前記少なくとも１つ
    の光学部品の光学的欠陥および光学的偏差を拡散し、ぼやけさせる請求項２５に
    記載の方法。
27. 【請求項２７】 前記周辺機構の前記露光時間に関する前記同期回転は、一
    定の角回転速度で、前記光学デバイスの前記少なくとも１つの光学部品を回転す
    るステップを特徴とし、厳密な自然数回の回転が、前記周辺機構の前記露光時間
    中に終了するようになっていることによって、３６０度の正円にわたって、前記
    光学デバイスの前記少なくとも１つの光学部品の光学的欠陥および光学的偏差を
    円対称に拡散し、ぼやけさせることによって、前記光学デバイスの実時間使用中
    に、前記光学デバイスの前記少なくとも１つの光学部品の光学的欠陥および光学
    的偏差に関して、円対称を実現する請求項２５に記載の方法。
28. 【請求項２８】 前記厳密な自然数は１であり、前記厳密な１回転が、前記
    光学デバイスの前記周辺機構の前記露光時間中に終了するようになっている請求
    項２７に記載の方法。
29. 【請求項２９】 前記光学デバイスが、表示用の折畳み式光学デバイスおよ
    び投影用の折畳み式光学デバイスからなる群から選択される折畳み式光学デバイ
    スである請求項１７に記載の方法。
30. 【請求項３０】 前記光学回転装置は、 （ｉ）前記光学デバイスの前記少なくとも１つの光学部品を収容するためのカ
    ラムと、 （ｉｉ）前記カラムを収容するためのマウントとして作用するスリーブと、 （ｉｉｉ）前記スリーブを回転可能にするための回転機構と、 （ｉｖ）前記回転機構を収容するための回転機構ハウジングと、 （ｖ）前記スリーブの回転を作動するためのモータと、 （ｖｉ）前記モータを前記スリーブの回転に作用することができるようにする
    ためのトランスミッションと、 （ｖｉｉ）前記スリーブに対する前記カラムの位置を調整するための調整機構
    と、を具備する請求項１７に記載の方法。
31. 【請求項３１】 前記光学回転装置において、前記調整機構が、ｘ軸方向お
    よびｙ軸方向に沿って、前記カラムの前記位置を水平に調整するための少なくと
    も２つのねじからなる２組を特徴とする請求項３０に記載の方法。
32. 【請求項３２】 前記光学回転装置は、 （ｉ）前記光学デバイスの前記少なくとも１つの光学部品を収容するためのカ
    ラムと、 （ｉｉ）前記カラムを収容するためのマウントとして作用するスリーブと、 （ｉｉｉ）前記スリーブに関して、前記カラムの位置調整を行うために必要な
    わずかな自由度の移動を実現するためのリングと、 （ｉｖ）前記スリーブの回転を可能にするための主回転機構と、 （ｖ）前記主回転機構を収容するための主回転機構ハウジングと、 （ｖｉ）前記スリーブの回転を作動するためのモータと、 （ｖｉｉ）前記モータを前記スリーブの回転に作用することができるようにす
    るためのトランスミッションと、 （ｖｉｉｉ）前記主回転機構の両側に配置される２つの自動調心回転機構と、 （ｉｘ）前記２つの自動調心回転機構の取付け、保持および移動を行うための
    プリロード屈曲部と、 （ｘ）前記プリロード屈曲部を作動するための２組のアクチュエータと、を具
    備する請求項１７に記載の方法。
33. 【請求項３３】 前記リングは、金属屈曲部および弾性材料からなる群から
    選択される請求項３２に記載の光学回転装置。
34. 【請求項３４】 前記アクチュエータは、圧電変換器である請求項３２に記
    載の光学回転装置。
35. 【請求項３５】 光学デバイスの少なくとも１つの光学部品を回転するため
    に使用される光学回転装置の回転軸と光学デバイスの少なくとも１つの光学部品
    の光軸との位置調整を行うための方法であって、 （ａ）前記少なくとも１つの光学部品の周辺構造物によって、前記少なくとも
    １つの光学部品を、前記周辺構造物に沿った２箇所以上の点で保持するステップ
    であって、前記２箇所以上の点の前記光軸にある投影点が前記光軸に沿って対応
    する距離だけ隔てられるようになっているステップと、 （ｂ）前記２箇所以上の点で保持される前記周辺構造物を移動し、前記光軸に
    ある投影点のそれぞれが前記回転軸に向かって移動され、前記光学デバイスの前
    記少なくとも１つの光学部品の光軸が前記光学回転装置の回転軸との位置調整を
    行い、一致するようになっているステップと、を含む方法。
36. 【請求項３６】 前記光学デバイスが、表示用の折畳み式光学デバイスおよ
    び投影用の折畳み式光学デバイスからなる群から選択される折畳み式光学デバイ
    スである請求項３５に記載の方法。
37. 【請求項３７】 光学デバイスの実時間使用中に、光学的欠陥および光学的
    偏差の影響を低減するための方法であって、前記光学デバイスが光源を含み、 （ａ）前記光学デバイスにおける少なくとも１つの回転可変の光学素子を含み
    、前記光源が前記少なくとも１つの回転可変の光学素子を通過する光線を生成す
    るようになっているステップと、 （ｂ）前記光学デバイスの実時間使用中に、前記少なくとも１つの回転可変の
    光学素子を回転するための光学回転装置を設けるステップと、 （ｃ）前記光学回転装置の作動および制御によって、前記光学デバイスの実時
    間使用中に、回転軸を中心にして前記少なくとも１つの回転可変の光学素子を回
    転することによって、前記少なくとも１つの回転可変の光学素子を通過する光源
    の光線に存在する光学的欠陥および光学的偏差を、前記回転軸を中心にして拡散
    し、ぼやけさせるステップと、を具備する方法。
38. 【請求項３８】 前記少なくとも１つの回転可変光学素子はプリズムであり
    、前記プリズムはドーブプリズムを含む請求項３７に記載の方法。
39. 【請求項３９】 前記光学デバイスの前記少なくとも１つの光学部品を回転
    するステップは、２つの回転変数によって影響されることと、前記２つの回転変
    数は、回転モードおよび回転速度であることと、前記回転モードは、不連続回転
    および連続回転からなる群から選択されることと、を特徴とする請求項３７に記
    載の方法。
40. 【請求項４０】 （ｃ）前記回転軸に関して、前記少なくとも１つの回転可
    変光学素子の少なくとも１つの位置を調整し、光源の前記光線の中に高レベルの
    一様性を実現することによって、前記少なくとも１つの回転可変光学素子を通過
    する前記光源の前記光線に存在する光学的欠陥および光学的偏差を低減するステ
    ップをさらに含む請求項３７に記載の方法。
41. 【請求項４１】 前記回転軸と前記少なくとも１つの回転可変光学素子のそ
    れぞれの前記位置を調整するステップは、前記少なくとも１つの回転可変光学素
    子の前記回転前、前記回転中および前記回転前ならびに前記回転中からなる群か
    ら選択されて一時的に実行される請求項４０に記載の方法。
42. 【請求項４２】 前記光学デバイスが、表示用の折畳み式光学デバイスおよ
    び投影用の折畳み式光学デバイスからなる群から選択される折畳み式光学デバイ
    スである請求項３７に記載の方法。
43. 【請求項４３】 前記光学デバイスの実時間使用中に、光学的欠陥および光
    学的偏差の影響を低減するための方法であって、前記光学デバイスがカメラを含
    み、 （ａ）前記光学デバイスにおいて少なくとも１つの追加のカメラを含むステッ
    プと、 （ｂ）前記カメラおよび前記少なくとも１つの追加のカメラのそれぞれの位置
    調整を行い、前記カメラおよび前記少なくとも１つの追加のカメラのそれぞれが
    等間隔の角度間隔で隔てられた異なる方向に面するようになっているステップと
    、 （ｃ）前記少なくとも１つの追加のカメラのそれぞれに対応する前記光学デバ
    イスにおいて回転可変の光学素子を含み、前記回転可変の光学素子は部分鏡及び
    ビームスプリッタからなる群から選択されるステップと、 （ｄ）それぞれの対応する前記少なくとも１つの追加のカメラに向かって画像
    を転じるために、前記回転可能な光学素子のそれぞれの位置調整を行うステップ
    と、を含む方法。
44. 【請求項４４】 前記光学デバイスが、表示用の折畳み式光学デバイスおよ
    び投影用の折畳み式光学デバイスからなる群から選択される折畳み式光学デバイ
    スである請求項４３に記載の方法。
45. 【請求項４５】 光学デバイスの実時間使用中に、円対称を実現すると同時
    に、光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減するための光学回転装置であって
    、 （ａ）前記光学デバイスの少なくとも１つの光学部品を収容するためのカラム
    と、 （ｂ）前記カラムを収容するためのマウントとして作用するスリーブと、 （ｃ）前記スリーブを回転可能にするための回転機構と、 （ｄ）前記回転機構を収容するための回転機構ハウジングと、 （ｅ）前記スリーブの回転を作動するためのモータと、 （ｆ）前記モータを前記スリーブの回転に作用することができるようにするた
    めのトランスミッションと、 （ｇ）前記スリーブに対する前記カラムの位置を調整するための調整機構と、
    を具備する光学回転装置。
46. 【請求項４６】 前記調整機構は、ｘ軸方向およびｙ軸方向に沿って、前記
    カラムの前記位置を水平に調整するための少なくとも２つのねじからなる２組を
    特徴とする請求項４５に記載の光学回転装置。
47. 【請求項４７】 光学デバイスの実時間使用中に、円対称を実現すると同時
    に、光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減するための光学回転装置であって
    、 （ａ）前記光学デバイスの前記少なくとも１つの光学部品を収容するためのカ
    ラムと、 （ｂ）前記カラムを収容するためのマウントとして作用するスリーブと、 （ｃ）前記カラムを前記スリーブとの位置調整を行うために必要なわずかな自
    由度の移動を実現するためのリングと、 （ｄ）前記スリーブの回転を可能にするための主回転機構と、 （ｅ）前記主回転機構を収容するための主回転機構ハウジングと、 （ｆ）前記スリーブの回転を作動するためのモータと、 （ｇ）前記モータを前記スリーブの回転に作用することができるようにするた
    めのトランスミッションと、 （ｈ）前記主回転機構の両側に配置される２つの自動調心回転機構と、 （ｉ）前記２つの自動調心回転機構の取付け、保持および移動を行うためのプ
    リロード屈曲部と、 （ｊ）前記プリロード屈曲部を作動するための２組のアクチュエータと、を含
    む光学回転装置。
48. 【請求項４８】 前記リングは、金属屈曲部および弾性材料からなる群から
    選択される請求項４７に記載の光学回転装置。
49. 【請求項４９】 前記アクチュエータは、圧電変換器である請求項４７に記
    載の光学回転装置。
50. 【請求項５０】 光学デバイスによる表示の実時間中に、円対称を実現する
    と同時に、光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減するためのシステムであっ
    て、 （ａ）請求項４７に記載の前記光学回転装置と、 （ｂ）アクチュエータ機構を作動するための電子制御装置によって、前記アク
    チュエータの位置を変更し、前記アクチュエータ機構が圧電変換器を含む電子制
    御装置と、 （ｃ）前記光学デバイスによって表示される画像を記録するためのカメラと、 （ｄ）前記カメラの電子画像を捕捉するためのディジタルフレームグラッバと
    、 （ｅ）前記電子制御装置を制御するためのコンピュータと、を具備するシステ
    ム。
51. 【請求項５１】 光学デバイスによる実時間投影中に、円対称を実現すると
    同時に、光学的欠陥および光学的偏差の影響を低減するためのシステムであって
    、 （ａ）請求項４７に記載の前記光学回転装置と、 （ｂ）アクチュエータ機構を作動するための電子制御装置によって、前記アク
    チュエータの位置を変更し、前記アクチュエータ機構が圧電変換器を含む電子制
    御装置と、 （ｃ）前記投影光学装置の光学素子の前に配置されるビームスプリッタと、 （ｄ）前記光学デバイスによって投影される画像を表示するためのカメラと、 （ｅ）前記カメラの電子画像を捕捉するためのディジタルフレームグラッバと
    、 （ｆ）前記電子制御装置を制御するためのコンピュータと、を具備するシステ
    ム。