JP2004109859A - ミラー固定方法および光学装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光学系を構成するミラーの表面形状を殆ど変形させないようにしてミラー表面の応力歪みを低減可能にするミラー固定方法を提供する。
【解決手段】本発明のミラー固定方法は、一方の面にミラー１Ｂを形成した基板１Ａを有するミラー部１に対し、基板１Ａのミラー形成面に対向する他方の面にボス１Ｃを設け、そのボス１Ｃを除いたミラー部１が第１固定治具２等の他の部材と非接触になるように、ボス１Ｃのみを第１固定治具２によって固定することを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】本発明のミラー固定方法は、一方の面にミラー１Ｂを形成した基板１Ａを有するミラー部１に対し、基板１Ａのミラー形成面に対向する他方の面にボス１Ｃを設け、そのボス１Ｃを除いたミラー部１が第１固定治具２等の他の部材と非接触になるように、ボス１Ｃのみを第１固定治具２によって固定することを特徴とする。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学系を構成するために用いられるミラーを固定するための実装技術に関し、特に、固定に起因するミラー表面の応力歪みを防止するためのミラー固定方法およびその方法を適用した光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、光学系を構成するためには、光源やレンズ、ミラーなどの部材を用いて光路を変えたり、集光させたりする。例えば、図８に示すように光源から出射される光の伝搬方向を９０°変えるためにミラー部１００を用いることがある。このミラー部１００は、例えば図９に示すように、ガラスやプラスティックなどの基板材料の表面に金属等を蒸着して鏡面を形成したミラー１０１を、治具１０２に固定して使用するのが一般的である。この治具１０２へのミラー１０１の固定方法としては、従来、ミラー１０１の裏面に接着剤を塗布して治具１０２の所要の位置に貼り付ける方法が知られている。また、例えば図１０に示すように、治具１０２に対してネジ式の固定リング１０３によりミラー１０１を挟み込む（機械的に押さえる）方法なども適用される。
【０００３】
上記のようにして治具１０２に固定されたミラー１０１は、例えば、本願出願人の先願である特許文献１、２に開示したようなＶＩＰＡ（Ｖｉｒｔｕａｌｌｙ Ｉｍａｇｅｄ Ｐｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙの頭文字による略語で、複数の波長の合成である光信号を波長毎に分岐するものを指す）を用いた可変波長分散補償器（以下、ＶＩＰＡ−ＶＤＣと略記する）などの光学系の一部として利用される。図１１は、上記ＶＩＰＡ−ＶＤＣの外観を示す斜視図である。このＶＩＰＡ−ＶＤＣは、例えば、Ｌ字治具１１１に固定された非球面ミラー１１２を移動ステージ１１３に取り付けたミラーアセンブリ１１０と、光ファイバ１２１、コリメートレンズ１２２，１２３、ＶＩＰＡ１２４およびコリメートレンズ１２５を順に配置したＶＩＰＡアセンブリ１２０とを組み合わせた構成である。上記のＶＩＰＡ−ＶＤＣでは、光ファイバ１２１から出射された光がコリメートレンズ１２２，１２３を介してＶＩＰＡ１２４に入射され、ＶＩＰＡ１２４では入射光が多重反射して異なる波長ごとに分岐されて出射され、その出射光がコリメートレンズ１２５を介してミラーアセンブリ１１０に送られる。ミラーアセンブリ１１０では、ＶＩＰＡアセンブリ１２０で波長ごとに分岐された光が非球面ミラー１１２で反射されてＶＩＰＡアセンブリ１２０に再入射され、ＶＩＰＡアセンブリ１２０内を上記とは逆方向に伝搬した光が光ファイバ１２１に集光される。このような構成のＶＩＰＡ−ＶＤＣでは、分散値に応じて非球面ミラー１１２を移動させることにより波長分散の補償量を変化させることができるという特長があり、非球面ミラー１１２の反射面は所望の補償量が得られるように高精度に作られている。
【０００４】
【特許文献１】
特表２０００−５１１６５５号公報
【特許文献２】
特表２００２−５１４３２３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の技術のように治具１０２に対するミラー１０１の固定を接着剤や機械的な固定によって行うと、それに起因してミラー表面に応力歪みが発生してしまうという問題点がある。
具体的には、例えば図１２に示すように、ミラー１０１を接着剤１０４で治具１０２に固定したときに、温度変化が発生した場合を考えると、治具１０２に用いられる部材とミラー１０１の材料（例えばプラスティック）とでは、熱膨張係数が異なるため、図１２の右側に例示したように、ミラー表面の形状が凹や凸に変形することがある。また、温度変化だけでなく、接着剤の収縮応力によってミラー１０１の表面形状が変形することもある。ミラー１０１の表面に歪みが発生すると、設計値とは異なる曲面形状となるため、前述の図１１に例示したようなＶＩＰＡ−ＶＤＣなどにおいては所望の補償量が得られないことになる。さらに、接着剤を用いた固定方法の欠点として、接着剤が劣化してミラー１０１が治具１０２から剥がれてしまう可能性もある。特に、ＶＩＰＡ−ＶＤＣなどのような光通信システムに用いられる各種デバイスに対しては、例えば２５年間の製品寿命という長期信頼性が要求されることから、接着剤を用いない安定した固定方法の実現が求められている。
【０００６】
また、機械的な固定方法を適用した場合では、例えば図１３に示すように、治具の一部である部材１０２Ａに対してミラー１０１を押さえ付ける部材１０２Ｂとミラー１０１とが接触している部分ｂには押圧力が作用するが、接触していない部分ａは押圧力が作用しないため（図１３下段のＡ−Ａ断面図参照）、温度が上昇すると、ミラー１０１の部分ａが膨張し、部分ｂは比較的膨張しないことになる。よって、ミラー１０１の表面は凸状に歪むことになる。
【０００７】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、光学系を構成するミラーの表面形状を殆ど変形させないようにしてミラー表面の応力歪みを低減可能にするミラー固定方法およびその方法を適用した光学装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため本発明のミラー固定方法は、光学系を構成するミラーを一方の面に形成した基板を有するミラー部に対し、前記基板のミラー形成面に対向する他方の面にボスを設け、該ボスを除いた前記ミラー部が他の部材と非接触になるように、前記ボスのみを固定することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の光学装置は、ミラーを用いて構成される光学系を有する光学装置において、一方の面に前記ミラーを形成した基板および該基板のミラー形成面に対向する他方の面に設けたボスを有するミラー部と、前記ボスを除いた前記ミラー部が他の部材と非接触になるように、前記ボスのみを固定する第１固定治具と、を備えて構成されるものである。
【００１０】
上記のようなミラー固定方法および光学装置によれば、固定時の応力がミラーに対して作用することが殆どなくなり、また、ミラーの形成された基板の温度変化等による熱膨張が他の部材によって妨げられることも回避されるため、固定に起因して発生するミラー表面の応力歪みを低減することが可能になる。
さらに、上記の光学装置の具体的な態様として、前記第１固定治具は、前記ボスを差し込み可能な開口部を形成すると共に、該開口部の側壁に対して垂直方向にネジ穴を設けた受板を有し、該受板の開口部に差し込まれる前記ボスを前記ネジ穴を利用して側方からネジで固定するのが好ましい。これにより、ミラー部は第１固定治具によって受板にネジ固定されるようになり、その固定時の応力はボスの側方からのみ作用するようになる。
【００１１】
加えて、上記の光学装置については、移動ステージと、該移動ステージに取り付け可能な第２固定治具とを備え、該第２固定治具および前記第１固定治具を結合してミラーモジュールを構成し、該ミラーモジュールは、前記第２固定治具を介して前記移動ステージに取り付けられるようにしてもよい。これにより、ミラー部、第１固定治具および第２固定治具からなるミラーモジュールが移動ステージ上に取り付けられ、光学系を構成するミラーが移動可能な状態で固定されるようになる。
【００１２】
また、上述した光学装置について、前記ミラー部は、可変波長分散補償器に用いる非球面ミラーが前記基板の一方の面に形成されるようにしてもよい。これにより、可変波長分散補償器の光学系を構成する非球面ミラーの表面形状が固定時の応力によって変化する可能性が著しく低減されるようになるため、波長分散補償を高い精度で安定して行うことができるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るミラー固定方法を適用した光学装置の一実施形態について、各構成要素を分解して示した斜視図である。また、図２は、図１の各構成要素を組み付けた状態の外観を示す斜視図である。
【００１４】
図１および図２に示すように本光学装置は、例えば、ミラー部１、第１固定治具２および第２固定治具３を備えて構成される。
ミラー部１は、例えば、ガラスやプラスティックなどの材料を用いた基板１Ａと、基板１Ａの一方の面（図１では上面）に金属等を蒸着して形成したミラー１Ｂと、ミラー１Ｂの形成面に対向する基板１Ａの他方の面（図１では下面）に形成した突起状のボス１Ｃと、を有する。ミラー１Ｂは、その表面が所望の形状（例えば、平面や球面、非球面など）となるように高い精度で作製されている。ボス１Ｃは、ここでは基板１Ａに一体成型された円柱形状の突起とする。ただし、ボス１Ｃの形状は円柱に限られるものではなく、後述するように第１固定治具２によって固定可能な任意の形状とすることができる。また、基板１Ａとボス１Ｃとは一体成型ではなく個別の部材を固着させたものであってもよい。
【００１５】
第１固定治具２は、ミラー部１を所定の位置に固定する受板２Ａを有し、この受板２Ａには、開口部としてのボス受Ｖ溝部２Ｂおよびネジ穴２Ｃ，２Ｄ，２Ｅがそれぞれ形成されている。ボス受Ｖ溝部２Ｂは、受板２Ａの略中央部分に上面から下面まで貫通する穴を形成したものであって、この穴にミラー部１のボス１Ｃが差し込まれて把持される。また、ボス受Ｖ溝部２Ｂは、ここでは、ミラー部１の位置決め精度を増すために、上記穴の側壁の一部をＶ溝構造としている。ただし、ボス１Ｃを受ける穴（開口部）は上記のようなＶ溝構造に限定されるものではなく、ボス１Ｃの形状に対応した円筒形などとしてもよい。ネジ穴２Ｃ，２Ｄは、受板２Ａの長手方向の両端部分に形成され、受板２Ａの下面に第２固定治具３を受板固定ネジ５Ａ，５Ｂにより固定するための部位である。ネジ穴２Ｅは、ボス受Ｖ溝部２ＢのＶ溝に対向する側壁に対して垂直方向に形成され、後述するようにボス１ＣをＶ溝の所定位置に固定するためのボス固定ネジ４が取り付けられる部位である。
【００１６】
第２固定治具３は、ミラー部１を固定した第１固定治具２をさらに例えば移動ステージ等に取り付けるための受板３Ａを有し、この受板３Ａには、角度調整用ボス３Ｂおよび座ぐり穴３Ｃ，３Ｄがそれぞれ形成されている。角度調整用ボス３Ｂは、第１固定治具２との接続面に対向する受板３Ａの表面（図では下面）に円柱形状の突起を形成したものである。この角度調整用ボス３Ｂによって、後述するように移動ステージ等に対してミラー部１が角度調整可能な状態で取り付けられるようになる。座ぐり穴３Ｃ，３Ｄは、受板３Ａの長手方向の両端部分に形成され、第１固定治具２のネジ穴２Ｃ，２Ｄに取り付けられる受板固定ネジ５Ａ，５Ｂが挿入される部位である。
【００１７】
ここで、本発明に係るミラー固定方法の主な特徴となる、第１固定治具２に対するミラー部１の固定方法を図３の断面図を参照しながら詳しく説明する。なお、図３の断面図は、図２に示す光学装置について、ボス１Ｃの中心を含むＹ−Ｚ平面で切断したときの断面を表すものである。ただし、ここでは図２の左上に示したようなＸ−Ｙ−Ｚの３次元座標、すなわち、ミラー１Ｂが形成される基板１Ａの上面をＸ−Ｙ平面とし、そのＸ−Ｙ平面に直交する方向をＺ軸とする座標系を設定している。
【００１８】
図３に示すように、ミラー部１は、ボス１Ｃが第１固定治具２のボス受Ｖ溝部２Ｂに差し込まれ、そのボス１Ｃがボス固定ネジ４によって側方からネジ止め固定されることで、第１固定治具２に対して所定の位置に固定される。このような固定方法では、ミラー部１は、ボス固定ネジ４からＹ軸方向の力を受けることになるが、Ｚ軸方向の力は受けない。このため、基板１Ａの上面（Ｘ−Ｙ平面）に形成されたミラー１Ｂの表面形状が、上記固定時の力の影響を受けて変化する可能性が極めて低くなる。また、従来の接着剤を用いた固定方法のように接着剤の収縮応力の影響を受けることもないので、ミラー１Ｂの表面形状は安定である。これにより、ミラー１Ｂの表面に歪みを殆ど生じさせることなくミラー部１を所望の位置に固定することが可能になる。
【００１９】
また、ボス１Ｃを除いたミラー部１が第１固定治具２の受板２Ａに対して非接触となるように、すなわち、ミラー部１の基板１Ａ下面と第１固定治具２の受板２Ａ上面との間に所要の隙間Ｇが確保された状態で、ミラー部１が固定される構成としている。上記の隙間Ｇは、ミラー部１の熱膨張を妨げることがないような間隔に予め設定されている。このような隙間Ｇを設けることで、温度変化によってミラー１Ｂの表面形状が変化する可能性を著しく低減することができる。
【００２０】
なお、上記のようなボス１Ｃのネジ止め固定の際には、図３の中央部分に示したように、ボス１Ｃの側面とボス固定ネジ４の先端部分との間に緩衝部材としてのボス板６を介装するのがよい。このようにボス板６を設けることで、例えば、ボス固定ネジ４の先端部分にバリなどがあってもそれがボス１Ｃに食い込むようなことが回避されるため、第１固定治具２に対してミラー部１をより安定に固定することが可能になる。
【００２１】
このように本実施形態では、ミラー１Ｂの表面を殆ど歪ませることなくミラー部１が第１固定治具２の所定位置に安定して固定されるようになる。さらに、ここではミラー部１が固定された第１固定治具２を、例えば上述の図１１に示したＶＩＰＡ−ＶＤＣのミラーアセンブリを構成する光学系として用いるために、第２固定治具３が受板固定ネジ５Ａ，５Ｂによって第１固定治具２にネジ止め固定されて、移動ステージの所要の位置に取り付けられる。
【００２２】
ここで、ミラー部１、第１固定治具２および第２固定治具３を組み付けた構成（以下、ミラーモジュールと呼ぶことにする）を移動ステージに搭載する具体的な方法について説明する。
図４は、ＶＩＰＡ−ＶＤＣに用いられる移動ステージを拡大して表したものであって、その移動ステージへのミラーモジュールの搭載方法を例示した図である。
【００２３】
図４において、移動ステージ７にはＬ字治具８が取り付けられる。このＬ字治具８には、移動ステージ７への取り付け面に対して垂直な面上に、第２固定治具３の角度調整用ボス３Ｂに対応した形状を有する開口部としての穴８Ａが形成してあり、この穴８Ａに角度調整用ボス３Ｂを差し込むことで、ミラーモジュールが移動ステージ７に取り付けられる。
【００２４】
なお、図４に示した移動ステージ７およびＬ字治具８は、上述の図１１に示した移動ステージ１１３およびＬ字治具１１１に対応するものである。
移動ステージ７に取り付けられたミラーモジュールは、図５の上方（Ｚ軸方向）から見た平面図に示すように、角度調整用ボス３Ｂを中心としてＸ−Ｙ平面内を回転可能な状態となる。このようにミラーモジュールをＸ−Ｙ平面内で回転可能な状態とすることにより、移動ステージ７の走行軸７Ａ（図４参照）に対してミラー１Ｂを最適な角度で配置するための調整を容易に行うことができるようになる。すなわち、ＶＩＰＡ−ＶＤＣの光学系に用いられるミラーは、上述の図１１にも示したように、表面形状が非球面の構造となっており、その非球面ミラー上には設計基準となる中心軸が存在する。ＶＩＰＡ−ＶＤＣでは、その特性上、非球面ミラーの中心軸と移動ステージの走行軸とを平行に配置する必要がある。このため、上記のようにミラーモジュールをＸ−Ｙ平面内で回転可能にしておくことで、移動ステージ７の走行軸７Ａに対してミラー１Ｂの中心軸を容易に平行に調整することができるようになる。
【００２５】
なお、ＶＩＰＡ−ＶＤＣにおける非球面ミラーの中心軸の調整方法に関して、本出願人は、非球面ミラーおよび移動ステージに対してＺ軸方向から平行光を照射して得られる反射光に基づいて、非球面ミラーの中心軸および移動ステージの走行軸の調整を行う具体的な技術を提案しており（例えば、特願２００２−０００４４９号参照）、この先願に開示した技術等を適用して本実施形態におけるミラー中心軸の平行調整を行うことが可能である。
【００２６】
また、本実施形態におけるミラーモジュールについては、ミラー部１のボス１Ｃの中心と、第２固定治具３の角度調整用ボス３Ｂの中心とが、非球面ミラーの中心軸上に配置される構造としている。このような構造を採用することによってＸ軸周りの回転ずれの影響を受け難くなるため、走行軸７Ａに対するミラー中心軸の平行調整をより容易に行うことを可能にしている。
【００２７】
上述したようなミラー１Ｂの中心軸の調整が完了すると、ミラーモジュールはＬ字治具８に溶接等によって固定される。この溶接固定は、例えば、受板３Ａの長手方向の両端に位置する外周部に対して行うことが可能である。この場合には、図６の上方（Ｚ軸方向）から見た平面図に例示するように、受板３Ａ（および受板２Ａ）の長手方向の両端部が、ボス１Ｃを中心として半径Ｒの円周上に位置するような形状とするのが好ましい。このような形状とすることによって、ミラーモジュールをＸ−Ｙ平面内で回転調整しても、受板３Ａの外周部の位置は上記半径Ｒの円周上からずれないため、受板３ＡとＬ字治具８の溶接位置を同一円周上に決めることができる。これにより、Ｌ字治具８に対するミラーモジュールの溶接固定作業を効率的に行うことが可能になる。
【００２８】
上記のようにしてＬ字治具８に溶接固定されたミラーモジュールは、移動ステージ７の走行軸７Ａに沿った所望の位置に移動可能な状態で固定されるようになって、上述の図１１に示したＶＩＰＡ−ＶＤＣのミラーアセンブリ１１０が構成される。そして、このミラーアセンブリ１１０が、従来の場合と同様にしてＶＩＰＡアセンブリ１２０に取り付けられることで、ミラーモジュールの位置に応じて波長分散の補償量が変化するＶＩＰＡ−ＶＤＣが構成される。なお、このようにして構成されたＶＩＰＡ−ＶＤＣにおける波長分散の補償動作は、従来の場合と同様であるためここでの説明を省略する。
【００２９】
上記のようにして本発明のミラー固定方法を適用したＶＩＰＡ−ＶＤＣによれば、温度変化等によってミラーの表面形状が変化する可能性が極めて低いため、波長分散補償を高い精度で安定して行うことが可能である。
なお、上述した実施形態では、本発明のミラー固定方法が公知のＶＩＰＡ−ＶＤＣのミラーアセンブリに適用される一例について説明したが、本発明の適用範囲は上記の一例に限定されるものではなく、ミラーを用いた周知の光学系に広く適用することが可能である。
【００３０】
例えば、図７に示すような表面形状計測器の干渉光学系を構成するミラー部について本発明を適用することも有効である。具体的に、図７の干渉光学系では、検知対象１０の表面形状を計測するために、入力光路１１から出射される光がレンズ１２を介してビームスプリッタ１３で２分岐されて、検知対象１０と本発明を適用して固定されたミラー１Ｂとにそれぞれ照射される。そして、検知対象１０からの反射光とミラー１Ｂからの反射光とがビームスプリッタ１３を通って合成されてレンズ１４を介してＣＣＤカメラ１５に送られ、各反射光の干渉によって生じる干渉縞がＣＣＤカメラ１５で検知されて、その縞の分布から検知対象１０の表面形状が計測される。この場合、ミラー１Ｂは計測の基準となるので、その表面形状は可能な限りうねり等の無い平坦なものが好ましい。本発明による光学装置のミラー１Ｂは、上述したように温度変化による熱膨張の影響を殆ど受けないため、ミラー１Ｂの表面形状を平坦に保つことができ、計測精度の劣化を防止することが可能になる。
【００３１】
以上、本明細書で開示した主な発明について以下にまとめる。
【００３２】
（付記１） 光学系を構成するミラーの固定に起因して発生する当該ミラー表面の応力歪みを低減可能にするミラー固定方法であって、
一方の面に前記ミラーを形成した基板を有するミラー部に対し、前記基板のミラー形成面に対向する他方の面にボスを設け、
該ボスを除いた前記ミラー部が他の部材と非接触になるように、前記ボスのみを固定することを特徴とするミラー固定方法。
【００３３】
（付記２） 付記１に記載のミラー固定方法であって、
前記ボスを差し込み可能な開口部を形成すると共に、該開口部の側壁に対して垂直方向にネジ穴を設けた受板を有する第１固定治具を用い、
前記受板の開口部に差し込んだ前記ボスを前記ネジ穴を利用して側方からネジで固定することを特徴とするミラー固定方法。
【００３４】
（付記３） 付記２に記載のミラー固定方法であって、
前記ボスを円柱形状とし、前記受板のネジ穴に対向する前記開口部の側壁部分をＶ溝構造として、該Ｖ溝に前記ボスの側面を当接させて前記ネジで固定することを特徴とするミラー固定方法。
【００３５】
（付記４） 付記３に記載のミラー固定方法であって、
前記ボスと前記ネジの先端部分との間に緩衝部材を介装して固定することを特徴とするミラー固定方法。
【００３６】
（付記５） 付記１に記載のミラー固定方法であって、
移動ステージに取り付け可能な第２固定治具に前記第１固定治具を結合してミラーモジュールを構成し、
該ミラーモジュールを前記第２固定治具を介して前記移動ステージに取り付けることを特徴とするミラー固定方法。
【００３７】
（付記６） 付記５に記載のミラー固定方法であって、
前記第２固定治具は、角度調整用ボスを形成した受板を有し、
該受板の角度調整用ボスを差し込み可能な開口部を形成した部材を前記移動ステージに設け、
前記受板の前記角度調整用ボスを前記部材の開口部に差し込むことで前記ミラーモジュールを前記移動ステージに取り付けることを特徴とするミラー固定方法。
【００３８】
（付記７） 付記６に記載のミラー固定方法であって、
前記移動ステージに対して前記角度調整用ボスを中心に回転可能な状態で前記ミラーモジュールを取り付け、前記移動ステージの走行軸に対する前記ミラーモジュールの配置を回転調整した後に、前記第２固定治具の受板を前記移動ステージに対して固定することを特徴とするミラー固定方法。
【００３９】
（付記８） 付記７に記載のミラー固定方法であって、
前記第２固定治具の受板の外周部を、前記角度調整用ボスを中心とした円周上に位置するような形状に加工し、前記ミラーモジュールの回転調整を行ったときに、前記受板の外周部を同一の円周上に位置させることを特徴とするミラー固定方法。
【００４０】
（付記９） 付記１に記載のミラー固定方法であって、
前記ミラー部の基板の一方の面に、可変波長分散補償器に用いる非球面ミラーを形成することを特徴とするミラー固定方法。
【００４１】
（付記１０） 付記９に記載のミラー固定方法であって、
前記ミラー部の基板の他方の面にボスを設けるとき、当該ボスの中心を前記非球面ミラーの中心軸上に配置することを特徴とするミラー固定方法。
【００４２】
（付記１１） ミラーを用いて構成される光学系を有する光学装置において、一方の面に前記ミラーを形成した基板および該基板のミラー形成面に対向する他方の面に設けたボスを有するミラー部と、
前記ボスを除いた前記ミラー部が他の部材と非接触になるように、前記ボスのみを固定する第１固定治具と、
を備えて構成されたことを特徴とする光学装置。
【００４３】
（付記１２） 付記１１に記載の光学装置であって、
前記第１固定治具は、前記ボスを差し込み可能な開口部を形成すると共に、該開口部の側壁に対して垂直方向にネジ穴を設けた受板を有し、該受板の開口部に差し込まれる前記ボスを前記ネジ穴を利用して側方からネジで固定することを特徴とする光学装置。
【００４４】
（付記１３） 付記１２に記載の光学装置であって、
前記ミラー部は、前記ボスが円柱形状であり、
前記第１固定治具は、前記受板のネジ穴に対向する前記開口部の側壁部分にＶ溝構造を有し、該Ｖ溝に前記ボスの側面を当接させて前記ネジで固定することを特徴とする光学装置。
【００４５】
（付記１４） 付記１３に記載の光学装置であって、
前記ボスと前記ネジの先端部分との間に介装される緩衝部材を備えることを特徴とする光学装置。
【００４６】
（付記１５） 付記１１に記載の光学装置であって、
移動ステージと、該移動ステージに取り付け可能な第２固定治具とを備え、該第２固定治具および前記第１固定治具を結合してミラーモジュールを構成し、
該ミラーモジュールは、前記第２固定治具を介して前記移動ステージに取り付けられることを特徴とする光学装置。
【００４７】
（付記１６） 付記１５に記載の光学装置であって、
前記第２固定治具は、角度調整用ボスを形成した受板を有し、
前記移動ステージは、前記受板の角度調整用ボスを差し込み可能な開口部を形成した部材を有し、
前記ミラーモジュールは、前記受板の前記角度調整用ボスを前記部材の開口部に差し込むことで前記移動ステージに取り付けられることを特徴とする光学装置。
【００４８】
（付記１７） 付記１６に記載の光学装置であって、
前記ミラーモジュールは、前記移動ステージに対して前記角度調整用ボスを中心に回転可能な状態で取り付けられ、前記移動ステージの走行軸に対する配置が回転調整された後に、前記第２固定治具の受板が前記移動ステージに対して固定されることを特徴とする光学装置。
【００４９】
（付記１８） 付記１７に記載の光学装置であって、
前記第２固定治具は、前記受板が前記角度調整用ボスを中心とした円周上に位置するの外周部を持ち、前記ミラーモジュールの回転調整を行ったときに、前記受板の外周部が同一の円周上に位置することを特徴とする光学装置。
【００５０】
（付記１９） 付記１１に記載の光学装置であって、
前記ミラー部は、可変波長分散補償器に用いる非球面ミラーが前記基板の一方の面に形成されることを特徴とする光学装置。
【００５１】
（付記２０） 付記１９に記載の光学装置であって、
前記ミラー部は、前記ボスの中心が前記非球面ミラーの中心軸上に配置されることを特徴とする光学装置。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のミラー固定方法および光学装置によれば、固定時の応力がミラーに対して作用することが殆どなくなり、また、ミラーの形成された基板の温度変化等による熱膨張が他の部材によって妨げられることも回避されるため、固定に起因して発生するミラー表面の応力歪みを低減することができる。これにより、ミラーを用いて構成される光学系の長期信頼性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学装置の一実施形態について、各構成要素を分解して示した斜視図である。
【図２】図１の各構成要素を組み付けた状態の外観を示す斜視図である。
【図３】上記実施形態について第１固定治具に対するミラー部の固定方法を説明するための断面図である。
【図４】上記実施形態について移動ステージへのミラーモジュールの搭載方法の一例を示した図である。
【図５】図４の移動ステージに搭載されたミラーモジュールを上方から見た平面図である。
【図６】上記実施形態について第２固定治具の受板の好ましい形状を例示した平面図である。
【図７】上記実施形態に関連して、表面形状計測器の干渉光学系に本発明を適用した場合の一例を示した構成図である。
【図８】一般的なミラーを用いて構成した光学系の一例を示す図である。
【図９】従来の接着剤を用いたミラー固定方法を説明するための図である。
【図１０】従来の機械的な固定によるミラー固定方法を説明するための図である。
【図１１】公知のＶＩＰＡ−ＶＤＣの外観を示す斜視図である。
【図１２】従来の接着剤を用いたミラー固定方法の問題点を説明するための図である。
【図１３】従来の機械的な固定によるミラー固定方法の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
１ ミラー部
１Ａ 基板
１Ｂ ミラー
１Ｃ ボス
２ 第１固定治具
２Ａ，３Ａ 受板
２Ｂ ボス受Ｖ溝部
２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ ネジ穴
３ 第２固定治具
３Ｂ 角度調整用ボス
３Ｃ，３Ｄ 座ぐり穴
４ ボス固定ネジ
５Ａ，５Ｂ 受板固定ネジ
６ ボス板
７ 移動ステージ
７Ａ 走行軸
８ Ｌ字治具
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学系を構成するために用いられるミラーを固定するための実装技術に関し、特に、固定に起因するミラー表面の応力歪みを防止するためのミラー固定方法およびその方法を適用した光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、光学系を構成するためには、光源やレンズ、ミラーなどの部材を用いて光路を変えたり、集光させたりする。例えば、図８に示すように光源から出射される光の伝搬方向を９０°変えるためにミラー部１００を用いることがある。このミラー部１００は、例えば図９に示すように、ガラスやプラスティックなどの基板材料の表面に金属等を蒸着して鏡面を形成したミラー１０１を、治具１０２に固定して使用するのが一般的である。この治具１０２へのミラー１０１の固定方法としては、従来、ミラー１０１の裏面に接着剤を塗布して治具１０２の所要の位置に貼り付ける方法が知られている。また、例えば図１０に示すように、治具１０２に対してネジ式の固定リング１０３によりミラー１０１を挟み込む（機械的に押さえる）方法なども適用される。
【０００３】
上記のようにして治具１０２に固定されたミラー１０１は、例えば、本願出願人の先願である特許文献１、２に開示したようなＶＩＰＡ（Ｖｉｒｔｕａｌｌｙ Ｉｍａｇｅｄ Ｐｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙの頭文字による略語で、複数の波長の合成である光信号を波長毎に分岐するものを指す）を用いた可変波長分散補償器（以下、ＶＩＰＡ−ＶＤＣと略記する）などの光学系の一部として利用される。図１１は、上記ＶＩＰＡ−ＶＤＣの外観を示す斜視図である。このＶＩＰＡ−ＶＤＣは、例えば、Ｌ字治具１１１に固定された非球面ミラー１１２を移動ステージ１１３に取り付けたミラーアセンブリ１１０と、光ファイバ１２１、コリメートレンズ１２２，１２３、ＶＩＰＡ１２４およびコリメートレンズ１２５を順に配置したＶＩＰＡアセンブリ１２０とを組み合わせた構成である。上記のＶＩＰＡ−ＶＤＣでは、光ファイバ１２１から出射された光がコリメートレンズ１２２，１２３を介してＶＩＰＡ１２４に入射され、ＶＩＰＡ１２４では入射光が多重反射して異なる波長ごとに分岐されて出射され、その出射光がコリメートレンズ１２５を介してミラーアセンブリ１１０に送られる。ミラーアセンブリ１１０では、ＶＩＰＡアセンブリ１２０で波長ごとに分岐された光が非球面ミラー１１２で反射されてＶＩＰＡアセンブリ１２０に再入射され、ＶＩＰＡアセンブリ１２０内を上記とは逆方向に伝搬した光が光ファイバ１２１に集光される。このような構成のＶＩＰＡ−ＶＤＣでは、分散値に応じて非球面ミラー１１２を移動させることにより波長分散の補償量を変化させることができるという特長があり、非球面ミラー１１２の反射面は所望の補償量が得られるように高精度に作られている。
【０００４】
【特許文献１】
特表２０００−５１１６５５号公報
【特許文献２】
特表２００２−５１４３２３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の技術のように治具１０２に対するミラー１０１の固定を接着剤や機械的な固定によって行うと、それに起因してミラー表面に応力歪みが発生してしまうという問題点がある。
具体的には、例えば図１２に示すように、ミラー１０１を接着剤１０４で治具１０２に固定したときに、温度変化が発生した場合を考えると、治具１０２に用いられる部材とミラー１０１の材料（例えばプラスティック）とでは、熱膨張係数が異なるため、図１２の右側に例示したように、ミラー表面の形状が凹や凸に変形することがある。また、温度変化だけでなく、接着剤の収縮応力によってミラー１０１の表面形状が変形することもある。ミラー１０１の表面に歪みが発生すると、設計値とは異なる曲面形状となるため、前述の図１１に例示したようなＶＩＰＡ−ＶＤＣなどにおいては所望の補償量が得られないことになる。さらに、接着剤を用いた固定方法の欠点として、接着剤が劣化してミラー１０１が治具１０２から剥がれてしまう可能性もある。特に、ＶＩＰＡ−ＶＤＣなどのような光通信システムに用いられる各種デバイスに対しては、例えば２５年間の製品寿命という長期信頼性が要求されることから、接着剤を用いない安定した固定方法の実現が求められている。
【０００６】
また、機械的な固定方法を適用した場合では、例えば図１３に示すように、治具の一部である部材１０２Ａに対してミラー１０１を押さえ付ける部材１０２Ｂとミラー１０１とが接触している部分ｂには押圧力が作用するが、接触していない部分ａは押圧力が作用しないため（図１３下段のＡ−Ａ断面図参照）、温度が上昇すると、ミラー１０１の部分ａが膨張し、部分ｂは比較的膨張しないことになる。よって、ミラー１０１の表面は凸状に歪むことになる。
【０００７】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、光学系を構成するミラーの表面形状を殆ど変形させないようにしてミラー表面の応力歪みを低減可能にするミラー固定方法およびその方法を適用した光学装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため本発明のミラー固定方法は、光学系を構成するミラーを一方の面に形成した基板を有するミラー部に対し、前記基板のミラー形成面に対向する他方の面にボスを設け、該ボスを除いた前記ミラー部が他の部材と非接触になるように、前記ボスのみを固定することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の光学装置は、ミラーを用いて構成される光学系を有する光学装置において、一方の面に前記ミラーを形成した基板および該基板のミラー形成面に対向する他方の面に設けたボスを有するミラー部と、前記ボスを除いた前記ミラー部が他の部材と非接触になるように、前記ボスのみを固定する第１固定治具と、を備えて構成されるものである。
【００１０】
上記のようなミラー固定方法および光学装置によれば、固定時の応力がミラーに対して作用することが殆どなくなり、また、ミラーの形成された基板の温度変化等による熱膨張が他の部材によって妨げられることも回避されるため、固定に起因して発生するミラー表面の応力歪みを低減することが可能になる。
さらに、上記の光学装置の具体的な態様として、前記第１固定治具は、前記ボスを差し込み可能な開口部を形成すると共に、該開口部の側壁に対して垂直方向にネジ穴を設けた受板を有し、該受板の開口部に差し込まれる前記ボスを前記ネジ穴を利用して側方からネジで固定するのが好ましい。これにより、ミラー部は第１固定治具によって受板にネジ固定されるようになり、その固定時の応力はボスの側方からのみ作用するようになる。
【００１１】
加えて、上記の光学装置については、移動ステージと、該移動ステージに取り付け可能な第２固定治具とを備え、該第２固定治具および前記第１固定治具を結合してミラーモジュールを構成し、該ミラーモジュールは、前記第２固定治具を介して前記移動ステージに取り付けられるようにしてもよい。これにより、ミラー部、第１固定治具および第２固定治具からなるミラーモジュールが移動ステージ上に取り付けられ、光学系を構成するミラーが移動可能な状態で固定されるようになる。
【００１２】
また、上述した光学装置について、前記ミラー部は、可変波長分散補償器に用いる非球面ミラーが前記基板の一方の面に形成されるようにしてもよい。これにより、可変波長分散補償器の光学系を構成する非球面ミラーの表面形状が固定時の応力によって変化する可能性が著しく低減されるようになるため、波長分散補償を高い精度で安定して行うことができるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るミラー固定方法を適用した光学装置の一実施形態について、各構成要素を分解して示した斜視図である。また、図２は、図１の各構成要素を組み付けた状態の外観を示す斜視図である。
【００１４】
図１および図２に示すように本光学装置は、例えば、ミラー部１、第１固定治具２および第２固定治具３を備えて構成される。
ミラー部１は、例えば、ガラスやプラスティックなどの材料を用いた基板１Ａと、基板１Ａの一方の面（図１では上面）に金属等を蒸着して形成したミラー１Ｂと、ミラー１Ｂの形成面に対向する基板１Ａの他方の面（図１では下面）に形成した突起状のボス１Ｃと、を有する。ミラー１Ｂは、その表面が所望の形状（例えば、平面や球面、非球面など）となるように高い精度で作製されている。ボス１Ｃは、ここでは基板１Ａに一体成型された円柱形状の突起とする。ただし、ボス１Ｃの形状は円柱に限られるものではなく、後述するように第１固定治具２によって固定可能な任意の形状とすることができる。また、基板１Ａとボス１Ｃとは一体成型ではなく個別の部材を固着させたものであってもよい。
【００１５】
第１固定治具２は、ミラー部１を所定の位置に固定する受板２Ａを有し、この受板２Ａには、開口部としてのボス受Ｖ溝部２Ｂおよびネジ穴２Ｃ，２Ｄ，２Ｅがそれぞれ形成されている。ボス受Ｖ溝部２Ｂは、受板２Ａの略中央部分に上面から下面まで貫通する穴を形成したものであって、この穴にミラー部１のボス１Ｃが差し込まれて把持される。また、ボス受Ｖ溝部２Ｂは、ここでは、ミラー部１の位置決め精度を増すために、上記穴の側壁の一部をＶ溝構造としている。ただし、ボス１Ｃを受ける穴（開口部）は上記のようなＶ溝構造に限定されるものではなく、ボス１Ｃの形状に対応した円筒形などとしてもよい。ネジ穴２Ｃ，２Ｄは、受板２Ａの長手方向の両端部分に形成され、受板２Ａの下面に第２固定治具３を受板固定ネジ５Ａ，５Ｂにより固定するための部位である。ネジ穴２Ｅは、ボス受Ｖ溝部２ＢのＶ溝に対向する側壁に対して垂直方向に形成され、後述するようにボス１ＣをＶ溝の所定位置に固定するためのボス固定ネジ４が取り付けられる部位である。
【００１６】
第２固定治具３は、ミラー部１を固定した第１固定治具２をさらに例えば移動ステージ等に取り付けるための受板３Ａを有し、この受板３Ａには、角度調整用ボス３Ｂおよび座ぐり穴３Ｃ，３Ｄがそれぞれ形成されている。角度調整用ボス３Ｂは、第１固定治具２との接続面に対向する受板３Ａの表面（図では下面）に円柱形状の突起を形成したものである。この角度調整用ボス３Ｂによって、後述するように移動ステージ等に対してミラー部１が角度調整可能な状態で取り付けられるようになる。座ぐり穴３Ｃ，３Ｄは、受板３Ａの長手方向の両端部分に形成され、第１固定治具２のネジ穴２Ｃ，２Ｄに取り付けられる受板固定ネジ５Ａ，５Ｂが挿入される部位である。
【００１７】
ここで、本発明に係るミラー固定方法の主な特徴となる、第１固定治具２に対するミラー部１の固定方法を図３の断面図を参照しながら詳しく説明する。なお、図３の断面図は、図２に示す光学装置について、ボス１Ｃの中心を含むＹ−Ｚ平面で切断したときの断面を表すものである。ただし、ここでは図２の左上に示したようなＸ−Ｙ−Ｚの３次元座標、すなわち、ミラー１Ｂが形成される基板１Ａの上面をＸ−Ｙ平面とし、そのＸ−Ｙ平面に直交する方向をＺ軸とする座標系を設定している。
【００１８】
図３に示すように、ミラー部１は、ボス１Ｃが第１固定治具２のボス受Ｖ溝部２Ｂに差し込まれ、そのボス１Ｃがボス固定ネジ４によって側方からネジ止め固定されることで、第１固定治具２に対して所定の位置に固定される。このような固定方法では、ミラー部１は、ボス固定ネジ４からＹ軸方向の力を受けることになるが、Ｚ軸方向の力は受けない。このため、基板１Ａの上面（Ｘ−Ｙ平面）に形成されたミラー１Ｂの表面形状が、上記固定時の力の影響を受けて変化する可能性が極めて低くなる。また、従来の接着剤を用いた固定方法のように接着剤の収縮応力の影響を受けることもないので、ミラー１Ｂの表面形状は安定である。これにより、ミラー１Ｂの表面に歪みを殆ど生じさせることなくミラー部１を所望の位置に固定することが可能になる。
【００１９】
また、ボス１Ｃを除いたミラー部１が第１固定治具２の受板２Ａに対して非接触となるように、すなわち、ミラー部１の基板１Ａ下面と第１固定治具２の受板２Ａ上面との間に所要の隙間Ｇが確保された状態で、ミラー部１が固定される構成としている。上記の隙間Ｇは、ミラー部１の熱膨張を妨げることがないような間隔に予め設定されている。このような隙間Ｇを設けることで、温度変化によってミラー１Ｂの表面形状が変化する可能性を著しく低減することができる。
【００２０】
なお、上記のようなボス１Ｃのネジ止め固定の際には、図３の中央部分に示したように、ボス１Ｃの側面とボス固定ネジ４の先端部分との間に緩衝部材としてのボス板６を介装するのがよい。このようにボス板６を設けることで、例えば、ボス固定ネジ４の先端部分にバリなどがあってもそれがボス１Ｃに食い込むようなことが回避されるため、第１固定治具２に対してミラー部１をより安定に固定することが可能になる。
【００２１】
このように本実施形態では、ミラー１Ｂの表面を殆ど歪ませることなくミラー部１が第１固定治具２の所定位置に安定して固定されるようになる。さらに、ここではミラー部１が固定された第１固定治具２を、例えば上述の図１１に示したＶＩＰＡ−ＶＤＣのミラーアセンブリを構成する光学系として用いるために、第２固定治具３が受板固定ネジ５Ａ，５Ｂによって第１固定治具２にネジ止め固定されて、移動ステージの所要の位置に取り付けられる。
【００２２】
ここで、ミラー部１、第１固定治具２および第２固定治具３を組み付けた構成（以下、ミラーモジュールと呼ぶことにする）を移動ステージに搭載する具体的な方法について説明する。
図４は、ＶＩＰＡ−ＶＤＣに用いられる移動ステージを拡大して表したものであって、その移動ステージへのミラーモジュールの搭載方法を例示した図である。
【００２３】
図４において、移動ステージ７にはＬ字治具８が取り付けられる。このＬ字治具８には、移動ステージ７への取り付け面に対して垂直な面上に、第２固定治具３の角度調整用ボス３Ｂに対応した形状を有する開口部としての穴８Ａが形成してあり、この穴８Ａに角度調整用ボス３Ｂを差し込むことで、ミラーモジュールが移動ステージ７に取り付けられる。
【００２４】
なお、図４に示した移動ステージ７およびＬ字治具８は、上述の図１１に示した移動ステージ１１３およびＬ字治具１１１に対応するものである。
移動ステージ７に取り付けられたミラーモジュールは、図５の上方（Ｚ軸方向）から見た平面図に示すように、角度調整用ボス３Ｂを中心としてＸ−Ｙ平面内を回転可能な状態となる。このようにミラーモジュールをＸ−Ｙ平面内で回転可能な状態とすることにより、移動ステージ７の走行軸７Ａ（図４参照）に対してミラー１Ｂを最適な角度で配置するための調整を容易に行うことができるようになる。すなわち、ＶＩＰＡ−ＶＤＣの光学系に用いられるミラーは、上述の図１１にも示したように、表面形状が非球面の構造となっており、その非球面ミラー上には設計基準となる中心軸が存在する。ＶＩＰＡ−ＶＤＣでは、その特性上、非球面ミラーの中心軸と移動ステージの走行軸とを平行に配置する必要がある。このため、上記のようにミラーモジュールをＸ−Ｙ平面内で回転可能にしておくことで、移動ステージ７の走行軸７Ａに対してミラー１Ｂの中心軸を容易に平行に調整することができるようになる。
【００２５】
なお、ＶＩＰＡ−ＶＤＣにおける非球面ミラーの中心軸の調整方法に関して、本出願人は、非球面ミラーおよび移動ステージに対してＺ軸方向から平行光を照射して得られる反射光に基づいて、非球面ミラーの中心軸および移動ステージの走行軸の調整を行う具体的な技術を提案しており（例えば、特願２００２−０００４４９号参照）、この先願に開示した技術等を適用して本実施形態におけるミラー中心軸の平行調整を行うことが可能である。
【００２６】
また、本実施形態におけるミラーモジュールについては、ミラー部１のボス１Ｃの中心と、第２固定治具３の角度調整用ボス３Ｂの中心とが、非球面ミラーの中心軸上に配置される構造としている。このような構造を採用することによってＸ軸周りの回転ずれの影響を受け難くなるため、走行軸７Ａに対するミラー中心軸の平行調整をより容易に行うことを可能にしている。
【００２７】
上述したようなミラー１Ｂの中心軸の調整が完了すると、ミラーモジュールはＬ字治具８に溶接等によって固定される。この溶接固定は、例えば、受板３Ａの長手方向の両端に位置する外周部に対して行うことが可能である。この場合には、図６の上方（Ｚ軸方向）から見た平面図に例示するように、受板３Ａ（および受板２Ａ）の長手方向の両端部が、ボス１Ｃを中心として半径Ｒの円周上に位置するような形状とするのが好ましい。このような形状とすることによって、ミラーモジュールをＸ−Ｙ平面内で回転調整しても、受板３Ａの外周部の位置は上記半径Ｒの円周上からずれないため、受板３ＡとＬ字治具８の溶接位置を同一円周上に決めることができる。これにより、Ｌ字治具８に対するミラーモジュールの溶接固定作業を効率的に行うことが可能になる。
【００２８】
上記のようにしてＬ字治具８に溶接固定されたミラーモジュールは、移動ステージ７の走行軸７Ａに沿った所望の位置に移動可能な状態で固定されるようになって、上述の図１１に示したＶＩＰＡ−ＶＤＣのミラーアセンブリ１１０が構成される。そして、このミラーアセンブリ１１０が、従来の場合と同様にしてＶＩＰＡアセンブリ１２０に取り付けられることで、ミラーモジュールの位置に応じて波長分散の補償量が変化するＶＩＰＡ−ＶＤＣが構成される。なお、このようにして構成されたＶＩＰＡ−ＶＤＣにおける波長分散の補償動作は、従来の場合と同様であるためここでの説明を省略する。
【００２９】
上記のようにして本発明のミラー固定方法を適用したＶＩＰＡ−ＶＤＣによれば、温度変化等によってミラーの表面形状が変化する可能性が極めて低いため、波長分散補償を高い精度で安定して行うことが可能である。
なお、上述した実施形態では、本発明のミラー固定方法が公知のＶＩＰＡ−ＶＤＣのミラーアセンブリに適用される一例について説明したが、本発明の適用範囲は上記の一例に限定されるものではなく、ミラーを用いた周知の光学系に広く適用することが可能である。
【００３０】
例えば、図７に示すような表面形状計測器の干渉光学系を構成するミラー部について本発明を適用することも有効である。具体的に、図７の干渉光学系では、検知対象１０の表面形状を計測するために、入力光路１１から出射される光がレンズ１２を介してビームスプリッタ１３で２分岐されて、検知対象１０と本発明を適用して固定されたミラー１Ｂとにそれぞれ照射される。そして、検知対象１０からの反射光とミラー１Ｂからの反射光とがビームスプリッタ１３を通って合成されてレンズ１４を介してＣＣＤカメラ１５に送られ、各反射光の干渉によって生じる干渉縞がＣＣＤカメラ１５で検知されて、その縞の分布から検知対象１０の表面形状が計測される。この場合、ミラー１Ｂは計測の基準となるので、その表面形状は可能な限りうねり等の無い平坦なものが好ましい。本発明による光学装置のミラー１Ｂは、上述したように温度変化による熱膨張の影響を殆ど受けないため、ミラー１Ｂの表面形状を平坦に保つことができ、計測精度の劣化を防止することが可能になる。
【００３１】
以上、本明細書で開示した主な発明について以下にまとめる。
【００３２】
（付記１） 光学系を構成するミラーの固定に起因して発生する当該ミラー表面の応力歪みを低減可能にするミラー固定方法であって、
一方の面に前記ミラーを形成した基板を有するミラー部に対し、前記基板のミラー形成面に対向する他方の面にボスを設け、
該ボスを除いた前記ミラー部が他の部材と非接触になるように、前記ボスのみを固定することを特徴とするミラー固定方法。
【００３３】
（付記２） 付記１に記載のミラー固定方法であって、
前記ボスを差し込み可能な開口部を形成すると共に、該開口部の側壁に対して垂直方向にネジ穴を設けた受板を有する第１固定治具を用い、
前記受板の開口部に差し込んだ前記ボスを前記ネジ穴を利用して側方からネジで固定することを特徴とするミラー固定方法。
【００３４】
（付記３） 付記２に記載のミラー固定方法であって、
前記ボスを円柱形状とし、前記受板のネジ穴に対向する前記開口部の側壁部分をＶ溝構造として、該Ｖ溝に前記ボスの側面を当接させて前記ネジで固定することを特徴とするミラー固定方法。
【００３５】
（付記４） 付記３に記載のミラー固定方法であって、
前記ボスと前記ネジの先端部分との間に緩衝部材を介装して固定することを特徴とするミラー固定方法。
【００３６】
（付記５） 付記１に記載のミラー固定方法であって、
移動ステージに取り付け可能な第２固定治具に前記第１固定治具を結合してミラーモジュールを構成し、
該ミラーモジュールを前記第２固定治具を介して前記移動ステージに取り付けることを特徴とするミラー固定方法。
【００３７】
（付記６） 付記５に記載のミラー固定方法であって、
前記第２固定治具は、角度調整用ボスを形成した受板を有し、
該受板の角度調整用ボスを差し込み可能な開口部を形成した部材を前記移動ステージに設け、
前記受板の前記角度調整用ボスを前記部材の開口部に差し込むことで前記ミラーモジュールを前記移動ステージに取り付けることを特徴とするミラー固定方法。
【００３８】
（付記７） 付記６に記載のミラー固定方法であって、
前記移動ステージに対して前記角度調整用ボスを中心に回転可能な状態で前記ミラーモジュールを取り付け、前記移動ステージの走行軸に対する前記ミラーモジュールの配置を回転調整した後に、前記第２固定治具の受板を前記移動ステージに対して固定することを特徴とするミラー固定方法。
【００３９】
（付記８） 付記７に記載のミラー固定方法であって、
前記第２固定治具の受板の外周部を、前記角度調整用ボスを中心とした円周上に位置するような形状に加工し、前記ミラーモジュールの回転調整を行ったときに、前記受板の外周部を同一の円周上に位置させることを特徴とするミラー固定方法。
【００４０】
（付記９） 付記１に記載のミラー固定方法であって、
前記ミラー部の基板の一方の面に、可変波長分散補償器に用いる非球面ミラーを形成することを特徴とするミラー固定方法。
【００４１】
（付記１０） 付記９に記載のミラー固定方法であって、
前記ミラー部の基板の他方の面にボスを設けるとき、当該ボスの中心を前記非球面ミラーの中心軸上に配置することを特徴とするミラー固定方法。
【００４２】
（付記１１） ミラーを用いて構成される光学系を有する光学装置において、一方の面に前記ミラーを形成した基板および該基板のミラー形成面に対向する他方の面に設けたボスを有するミラー部と、
前記ボスを除いた前記ミラー部が他の部材と非接触になるように、前記ボスのみを固定する第１固定治具と、
を備えて構成されたことを特徴とする光学装置。
【００４３】
（付記１２） 付記１１に記載の光学装置であって、
前記第１固定治具は、前記ボスを差し込み可能な開口部を形成すると共に、該開口部の側壁に対して垂直方向にネジ穴を設けた受板を有し、該受板の開口部に差し込まれる前記ボスを前記ネジ穴を利用して側方からネジで固定することを特徴とする光学装置。
【００４４】
（付記１３） 付記１２に記載の光学装置であって、
前記ミラー部は、前記ボスが円柱形状であり、
前記第１固定治具は、前記受板のネジ穴に対向する前記開口部の側壁部分にＶ溝構造を有し、該Ｖ溝に前記ボスの側面を当接させて前記ネジで固定することを特徴とする光学装置。
【００４５】
（付記１４） 付記１３に記載の光学装置であって、
前記ボスと前記ネジの先端部分との間に介装される緩衝部材を備えることを特徴とする光学装置。
【００４６】
（付記１５） 付記１１に記載の光学装置であって、
移動ステージと、該移動ステージに取り付け可能な第２固定治具とを備え、該第２固定治具および前記第１固定治具を結合してミラーモジュールを構成し、
該ミラーモジュールは、前記第２固定治具を介して前記移動ステージに取り付けられることを特徴とする光学装置。
【００４７】
（付記１６） 付記１５に記載の光学装置であって、
前記第２固定治具は、角度調整用ボスを形成した受板を有し、
前記移動ステージは、前記受板の角度調整用ボスを差し込み可能な開口部を形成した部材を有し、
前記ミラーモジュールは、前記受板の前記角度調整用ボスを前記部材の開口部に差し込むことで前記移動ステージに取り付けられることを特徴とする光学装置。
【００４８】
（付記１７） 付記１６に記載の光学装置であって、
前記ミラーモジュールは、前記移動ステージに対して前記角度調整用ボスを中心に回転可能な状態で取り付けられ、前記移動ステージの走行軸に対する配置が回転調整された後に、前記第２固定治具の受板が前記移動ステージに対して固定されることを特徴とする光学装置。
【００４９】
（付記１８） 付記１７に記載の光学装置であって、
前記第２固定治具は、前記受板が前記角度調整用ボスを中心とした円周上に位置するの外周部を持ち、前記ミラーモジュールの回転調整を行ったときに、前記受板の外周部が同一の円周上に位置することを特徴とする光学装置。
【００５０】
（付記１９） 付記１１に記載の光学装置であって、
前記ミラー部は、可変波長分散補償器に用いる非球面ミラーが前記基板の一方の面に形成されることを特徴とする光学装置。
【００５１】
（付記２０） 付記１９に記載の光学装置であって、
前記ミラー部は、前記ボスの中心が前記非球面ミラーの中心軸上に配置されることを特徴とする光学装置。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のミラー固定方法および光学装置によれば、固定時の応力がミラーに対して作用することが殆どなくなり、また、ミラーの形成された基板の温度変化等による熱膨張が他の部材によって妨げられることも回避されるため、固定に起因して発生するミラー表面の応力歪みを低減することができる。これにより、ミラーを用いて構成される光学系の長期信頼性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学装置の一実施形態について、各構成要素を分解して示した斜視図である。
【図２】図１の各構成要素を組み付けた状態の外観を示す斜視図である。
【図３】上記実施形態について第１固定治具に対するミラー部の固定方法を説明するための断面図である。
【図４】上記実施形態について移動ステージへのミラーモジュールの搭載方法の一例を示した図である。
【図５】図４の移動ステージに搭載されたミラーモジュールを上方から見た平面図である。
【図６】上記実施形態について第２固定治具の受板の好ましい形状を例示した平面図である。
【図７】上記実施形態に関連して、表面形状計測器の干渉光学系に本発明を適用した場合の一例を示した構成図である。
【図８】一般的なミラーを用いて構成した光学系の一例を示す図である。
【図９】従来の接着剤を用いたミラー固定方法を説明するための図である。
【図１０】従来の機械的な固定によるミラー固定方法を説明するための図である。
【図１１】公知のＶＩＰＡ−ＶＤＣの外観を示す斜視図である。
【図１２】従来の接着剤を用いたミラー固定方法の問題点を説明するための図である。
【図１３】従来の機械的な固定によるミラー固定方法の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
１ ミラー部
１Ａ 基板
１Ｂ ミラー
１Ｃ ボス
２ 第１固定治具
２Ａ，３Ａ 受板
２Ｂ ボス受Ｖ溝部
２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ ネジ穴
３ 第２固定治具
３Ｂ 角度調整用ボス
３Ｃ，３Ｄ 座ぐり穴
４ ボス固定ネジ
５Ａ，５Ｂ 受板固定ネジ
６ ボス板
７ 移動ステージ
７Ａ 走行軸
８ Ｌ字治具
Claims (5)
- 光学系を構成するミラーの固定に起因して発生する当該ミラー表面の応力歪みを低減可能にするミラー固定方法であって、
一方の面に前記ミラーを形成した基板を有するミラー部に対し、前記基板のミラー形成面に対向する他方の面にボスを設け、
該ボスを除いた前記ミラー部が他の部材と非接触になるように、前記ボスのみを固定することを特徴とするミラー固定方法。 - ミラーを用いて構成される光学系を有する光学装置において、
一方の面に前記ミラーを形成した基板および該基板のミラー形成面に対向する他方の面に設けたボスを有するミラー部と、
前記ボスを除いた前記ミラー部が他の部材と非接触になるように、前記ボスのみを固定する第１固定治具と、
を備えて構成されたことを特徴とする光学装置。 - 請求項２に記載の光学装置であって、
前記第１固定治具は、前記ボスを差し込み可能な開口部を形成すると共に、該開口部の側壁に対して垂直方向にネジ穴を設けた受板を有し、該受板の開口部に差し込まれる前記ボスを前記ネジ穴を利用して側方からネジで固定することを特徴とする光学装置。 - 請求項２に記載の光学装置であって、
移動ステージと、該移動ステージに取り付け可能な第２固定治具とを備え、該第２固定治具および前記第１固定治具を結合してミラーモジュールを構成し、
該ミラーモジュールは、前記第２固定治具を介して前記移動ステージに取り付けられることを特徴とする光学装置。 - 請求項２に記載の光学装置であって、
前記ミラー部は、可変波長分散補償器に用いる非球面ミラーが前記基板の一方の面に形成されることを特徴とする光学装置。
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