JP2004170491A

JP2004170491A - 光学装置

Info

Publication number: JP2004170491A
Application number: JP2002333373A
Authority: JP
Inventors: Shinji Miura; 紳治三浦; Yoshiaki Tani; 善朗谷
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-11-18
Filing date: 2002-11-18
Publication date: 2004-06-17

Abstract

【課題】力パスによる歪みの影響を除去可能な、光学部材を保持する光学装置の提供。
【解決手段】光学部材４０は、レンズとして機能するレンズ部４０ａと、光学部材４０を支持する支持体１が取り付けられる枠部４０ｂと、枠部４０ｂとレンズ部４０ａとを接続するとともに、枠部４０ｂで生じた歪みがレンズ部４０ａに伝達されるのを阻止するストレスリリーフ４０ｃとを備えている。支持体１を取り付けたときの支持点Ｂを結ぶ力パス４０１〜４０３は、枠部４０ｂ内を通過する。その結果、支持体１を取り付けたときち生じる応力は枠部４０ｂの力パス４０１〜４０３の周囲に集中し、力パスが通過しないレンズ部４０ａに応力が生じるのを防止することができる。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズ等の光学部材を支持部材で支持した光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レンズやミラー等の光学部材を保持する方法としては、例えば、鏡筒内にレンズを装着し、レンズの有効径よりも大きな内径を有するリング状部材を用いて、レンズ外周縁部をレンズ装着部方向に押圧固定する方法が用いられている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
実開平６−４７１８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、リング状部材を用いてレンズ外周縁部を押さえる構造であっても、実際にはレンズ外周縁部の全周が押圧されているわけではなく、基本的には外周縁部の任意の３点が鏡筒側装着部に接触することによってレンズが固定されている。
【０００５】
このとき、押圧力が作用する隣合う接触点同士を結んだ線は力（りき）パスとよばれ、この力パスの通る部分に応力が集中してその部分に歪みが生じやすいという傾向があった。上記のような従来の技術によれば、この力パスがレンズ有効径の内部を通過するため、レンズの性能に大きな影響を与えることになる。例えば、投影露光装置の対物レンズは高精度であることが要求されるため、このような歪みが問題となりやすい。
【０００６】
本発明は、力パスによる歪みの影響を除去可能な、光学部材を保持する光学装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光学機能領域およびその領域外に延在する周辺領域を有する光学部材と、周辺領域の少なくとも３点を支持し、隣り合う支持点同士を結ぶ力パスの全てが周辺領域を通過するように支持する支持部材とを備えたことを特徴とする。
また、光学部材の周辺領域が、支持部材により支持されて前記力パスが通過する枠部と、枠部と光学機能領域とを接続し、枠部で生じた歪みが前記光学機能領域に伝達されるのを阻止するストレスリリーフとを備えるようにしても良い。
さらに、本発明は、光学機能部材と、光学機能部材を保持する保持部と、保持部の少なくとも３点を支持する支持部とを備え、保持部に、（ａ）支持部により支持され、隣合う支持点同士を結ぶ力パスの全てが通過する枠部と、（ｂ）枠部と光学機能部材とを接続し、枠部で生じた歪みが光学機能部材に伝達されるのを阻止するストレスリリーフとを設けたことを特徴とする。
なお、ストレスリリーフを薄板状部材で形成し、光学部材または光学機能部材の重心位置が、ストレスリリーフの厚さ方向中心面内に含まれるようにしても良い。
さらに、光学部材の重心位置または光学機能部材，枠部およびストレスリリーフを合わせた全体の重心位置が、支持部材の支持点により形成される面内に含まれるようにしても良い。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。
−第１の実施の形態−
図１は本発明による光学装置の第１の実施の形態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）はＡ−Ａ断面図である。図１（ａ）〜（ｃ）に示す光学装置は、例えば、投影露光装置の対物レンズ系として使用される。正三角形状をした光学部材２は、その中央部に形成されてレンズとして機能する領域（すなわち光学機能領域）である光学機能部２ａと、その周辺領域を構成する枠部２ｂとを有している。
【０００９】
枠部２ｂの各頂点部分には、支持体１を取り付ける取付面２ｃが形成されている。各支持体１は接着剤５により取付面２ｃに固着される。光学部材２に固着された各支持体１は、ボルト６によって露光装置等の装着面７に固定される。支持体１は一般的に金属で形成され、光学部材２が接着される接着部１ａと、装着面７にボルト固定される固定部１ｂと、それらの間に設けられた弾性部１ｃとから成り、バネ構造になっている。そのため、各支持体１を装着面７に固定した際に生じる応力が、光学部材２側に伝わり難い構造となっている。弾性部１ｃは、接着部１ａの厚さ方向に関してその中央部分に接続するように形成されている。
【００１０】
弾性部１ｃは図１（ｂ）に示すような二股に分かれた２つの支柱からなり、各支柱の中心線１０１、１０２が交わる点Ｂは光学部材２に対する支持点（すなわち作用点）となっている。そして、各支持体１は、３つの支持点Ｂが形成する平面内に光学部材２の重心Ｇが含まれるように光学部材２に固着される。このように構成することにより、装置側に外乱などによる振動が生じた場合でもモーメントが作用し難くなり、光学部材２への外乱の影響を抑制することができる。
【００１１】
図１（ａ）の一点鎖線１０３〜１０５は隣り合う支持点Ｂ同士を結んだ線であり、一般的に力パスと呼ばれるのもである。支持体１で光学部材２を支持すると光学部材２内に応力が生じるが、応力は力パス１０３〜１０５の通過する部分に集中する。そのため、光学部材２は、力パス１０３〜１０５が通っている部分に歪みが生じやすい。
【００１２】
例えば、図２（ａ），（ｂ）の比較例に示すように、レンズ２９をレンズ室３０に装着して押さえ環３１で押さえつける光学装置の場合、実際には押さえ環３１上の特定の３点３３がレンズ２９と当接することになる。そのため、押さえ環３１を締め付けると、当接点３３を結ぶ力パス３２が通っている部分に応力が集中し、そのレンズ部分に歪みが生じることになる。図２（ａ），（ｂ）に示すような構成では、力パス３２はレンズ２９の有効径の内部（すなわち光学機能部）を通過することになり、レンズ性能に大きな影響を与える。なお、図２において（ａ）は光学装置の平面図であり、（ｂ）は断面図である。
【００１３】
しかしながら、本実施の形態では、レンズとして機能する光学機能部２ａの周囲に枠部２ｂを形成し、その枠部２ｂを各支持体１で支持するようにしたので、力パス１０３〜１０５が有効径部２ａ内を通過することがない。光学部材２の場合には力パス１０３〜１０５は全て枠部２ｂを通過しており、枠部２ｂに応力が集中するようになっている。
【００１４】
すなわち、枠部２ｂは光学機能部２ａに対して強度部材として機能しており、これによって応力による光学機能部２ａの変形を防止することができる。そのため、組み立て調整時にボルト６を締め付けた際や、環境の変化によって支持体１や装着面７が変形した場合であっても、それによる応力のほとんどは力パス１０３〜１０５に沿って伝わるため、光学機能部２ａには応力がほとんど伝達されない。
【００１５】
なお、上述した第１の実施の形態では光学部材２を三角形としたが、力パスが光学機能部２ａを通過しない形状であれば三角形に限らず四角形や円形であっても良い。また、支持点Ｂの数すなわち支持体１の数を３より多くして、４点支持以上としても良い。
【００１６】
−第２の実施の形態−
図３は光学装置の第２の実施の形態を示す図であり、図１の場合と同様に（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）はＣ−Ｃ断面図である。図３に示す例では、光学部材４０を除く他の構成については図１の場合と同様であり、以下では光学部材４０を中心に説明する。光学部材４０は光学機能領域を構成するレンズ部４０ａと、その周縁領域に設けられた枠部４０ｂおよびストレスリリーフ４０ｃで構成されており、それらは正三角形状のガラス部材から一体で形成される。
【００１７】
ストレスリリーフ４０ｃはガラス部材を薄板状に形成したものであり、レンズ部４０ａはストレスリリーフ４０ｃを介して枠部４０ｂに保持されている。ストレスリリーフ４０ｃは、その厚さ方向の中心を形成する面とレンズ部４０ａの重心Ｇとが一致するように形成されている。レンズ部４０ａの重心Ｇと光学部材４０全体の重心とは一致しており、第１の実施の形態と同様に重心Ｇが３つの支持点Ｂが形成する平面内に含まれるように、各支持体１が光学部材４０に固着されている。このような構成とすることにより、装置側に外乱などによる振動が生じた場合でもモーメントが作用しにくくなり、光学部材４０への外乱の影響を抑制することができる。
【００１８】
隣り合う支持点Ｂ同士を結ぶ力パス４０１〜４０３は、上述した第１の実施の形態と同様に、全て枠部４０ｂを通過している。枠部４０ｂは強度部材として充分な厚さを有するように構成され、支持点Ｂからの力による応力は力パス４０１〜４０３に沿って生じる。枠部４０ｂに歪みが生じても、薄板状のストレスリリーフ４０ｃが緩衝領域となってレンズ部４０ａに対して影響を及ぼさない。そのため、組み立て調整時にボルト６を締め付けた際や、環境の変化によって支持体１や装着面７が変形した場合であっても、レンズ部４０ａに応力が生じることがなく、レンズ性能の低下を防止することができる。また、レンズ部４０ａの全領域を光学的に有効な領域として利用することができる。
【００１９】
−第３の実施の形態−
図４は光学装置の第３の実施の形態を示す図であり、図１の場合と同様に（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）はＤ−Ｄ断面図である。光学機能部材であるレンズ５０は正三角形状の保持部材５１により保持され、その保持部材５１は支持体５２を介して装置側の装着面７に固定される。保持部材５１は例えば金属で形成され、充分な厚みを有する枠部５１ａと、薄板状のストレスリリーフ５１ｂとで構成されている。ここでは保持部材５１を金属製としたが、金属以外の材料を用いてもかまわない。
【００２０】
各ストレスリリーフ５１ｂの先端部分に形成されたレンズ保持部５１ｃは、レンズ保持部５１ｃの側面に接着剤５を用いて固着されている。その結果、レンズ５０がストレスリリーフ５１ｂを介して保持部材５１により保持される。このとき、レンズ５０の重心Ｇと各ストレスリリーフ５１ｂの厚さ方向の中心面とが一致するように、レンズ５０をレンズ保持部５１ｃに固着する。なお、正三角形状の保持部材５１の重心位置はレンズ５０の重心Ｇと一致しており、レンズ５０と保持部材５１とを合わせた全体の重心も重心Ｇと一致している。このような構成とすることにより、装置側に外乱などによる振動が生じた場合でもモーメントが作用しにくくなり、レンズ５０への外乱の影響を抑制することができる。
【００２１】
支持体５２は、保持部材５１が取り付けられる取付部５２ａと、装置側の装着面にボルト固定される固定部５２ｂと、それらの間に設けられた弾性部５２ｃとから成る。支持体５２と図１に示した支持体１とを比較すると、取付部５２ａの構造が異なっている他は同様の構造となっている。
【００２２】
図４に示す例では、取付部５２ａを保持部材５１にボルト固定することにより、保持部材５１に各支持体５２が取り付けられる。もちろん、第１および第２の実施の形態と同様に接着剤により固定してもよい。保持部材５１は、重心Ｇが各支持体５２の支持点Ｂが形成する平面内に含まれるように取り付けられる。
【００２３】
隣り合う支持点Ｂ同士を結ぶ力パス５０１〜５０３は、保持部材５１の十分な強度を有する枠部５１ａ内を通過している。そのため、組み立て調整時にボルト６，５３を締め付けた際や、環境の変化によって支持体５２や装着面７が変形した場合、そのときの応力は力パス５０１〜５０３に沿って生じ、ほとんど保持部材５１内に集中する。また、保持部材５１に歪みが生じても、レンズ５０はストレスリリーフ５１ｂを介して保持されているため、歪みはストレスリリーフ５１ｂによって吸収され、レンズ５０までその影響が及ぼすことがない。よって、応力によるレンズ５０の性能の低下を防止することができる。
【００２４】
上述した実施の形態では光学機能部としてレンズの場合を例に説明したが、レンズに限らずミラー等にも本発明は適用できる。すなわち、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、支持点を結ぶ力パスが光学機能領域や光学機能部材を通過しないので、光学機能領域や光学機能部材の変形を防止できる。その結果、光学装置の光学精度を高精度に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光学装置の第１の実施の形態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）はＡ−Ａ断面図である。
【図２】比較例を示す図であり、（ａ）はレンズ室３０に納められたレンズ２９の平面図、（ｂ）は断面図である。
【図３】光学装置の第２の実施の形態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）はＣ−Ｃ断面図である。
【図４】光学装置の第３の実施の形態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）はＤ−Ｄ断面図である。
【符号の説明】
１，５２支持体
２，４０光学部材
２ａ光学機能部
２ｂ，４０ｂ，５１ａ枠部
５接着剤
６，５３ボルト
７装着面
３２，１０３〜１０５，４０１〜４０３，５０１〜５０３力パス
４０ｂレンズ部
４０ｃ，５１ｂストレスリリーフ
５０レンズ
５１保持部材
Ｂ支持点
Ｇ重心

Claims

光学機能領域およびその領域外に延在する周辺領域を有する光学部材と、
前記周辺領域の少なくとも３点を支持し、隣り合う支持点同士を結ぶ力パスの全てが前記周辺領域を通過するように支持する支持部材とを備えたことを特徴とする光学装置。
請求項１に記載の光学装置において、
前記光学部材の周辺領域は、
前記支持部材により支持されて前記力パスが通過する枠部と、
前記枠部と前記光学機能領域とを接続し、前記枠部で生じた歪みが前記光学機能領域に伝達されるのを阻止するストレスリリーフとを備えることを特徴とする光学装置。
光学機能部材と、
前記光学機能部材を保持する保持部と、
前記保持部の少なくとも３点を支持する支持部とを備え、
前記保持部に、（ａ）前記支持部により支持され、隣合う支持点同士を結ぶ力パスの全てが通過する枠部と、（ｂ）前記枠部と前記光学機能部材とを接続し、前記枠部で生じた歪みが前記光学機能部材に伝達されるのを阻止するストレスリリーフとを設けたことを特徴とする光学装置。
請求項２または３に記載の光学装置において、
前記ストレスリリーフを薄板状部材で形成し、
前記光学部材または前記光学機能部材の重心位置が、前記ストレスリリーフの厚さ方向中心面内に含まれるようにしたことを特徴とする光学装置。
請求項１〜４のいずれかに記載の光学装置において、
前記光学部材の重心位置または前記光学機能部材，枠部およびストレスリリーフを合わせた全体の重心位置が、前記支持部材の支持点により形成される面内に含まれるようにしたことを特徴とする光学装置。