JP2009541592A - 反射光学系及び反射光学系の製作 - Google Patents

Abstract

反射光学系を製作する方法であって、（ａ）少なくとも第１のマンドレル及び第２のマンドレルを用意するステップを有し、マンドレルは各々、伸長軸線を備えると共にその一端に、反射面を負の形状で構成する凹状端面を有し、（ｃ）第１のマンドレルと第２のマンドレルを互いに剛性的に且つ解除可能に取り付け、それによりマンドレル組立体を形成するステップを有し、（ｄ）マンドレル組立体を電鋳浴中に位置決めし、所定期間にわたり電鋳作業を実施し、それにより光学系をマンドレル組立体上に形成するステップを有し、（ｅ）マンドレル組立体を光学系から分離するステップを有し、それにより光学系は、少なくとも第１及び第２の細長い中空部分を有し、各中空部分は、それぞれのマンドレルの伸長軸線に一致した軸線を有し、各中空部分は、それぞれのマンドレルの凹状端面に対応した反射面が設けられた第１の端部及び開口している第２の端部を有し、少なくとも第１及び第２の細長い中空部分の軸線は、光路が反射面のところでの反射によって第２の端部相互間に定められるように差し向けられていることを特徴とする方法。この方法は、第１のマンドレルと第２のマンドレルとの間に設けられた中間マンドレルを用意するステップを有するのが良い。この方法によって得ることができる反射光学系も又、開示され、この反射光学系は、少なくとも第１及び第２の電鋳された細長い中空部分を有し、各中空部分は、開口端部を有すると共に開口端部とは反対側のその端部に反射面を有し、反射面は、光路が開口端部相互間に定められるように配置されると共に差し向けられている。製作された光学系は、アフォーカルリレーとして使用でき又は多くの像形成又はリソグラフィー用途に使用できる。

Description

本発明は、反射（ミラー利用）光学部品、特に光学系及びこれらの製作に関する。

最新のセンサを採用したマルチスペクトラル及びハイパースペクトラル（過分光）画像化システムの出現により、幾通りかの波長で、又幾通りかの周波数帯で且つ幾通りかの周波数帯全体にわたって輻射を透過する光学系に対する需要が創出され、このような周波数帯は、例えば、近紫外線（３８０〜４３５ｎｍ）、可視光（４３５〜６５６ｎｍ）、近赤外線（ＮＩＲ、６５６〜１，５００ｎｍ）、中ＩＲ（ＭＩＲ、３〜５μｍ）、遠ＩＲ（ＦＩＲ、８〜１３μｍ）等及びこれらの組み合わせである。色収差の観点で、ミラー（鏡）システムが好ましい。というのは、屈折（屈折力型）システムとは異なり、このようなミラーシステムは、周波数帯内においても多くの周波数帯内且つこれら全体にわたって色収差を生じさせないからである。

このような技術の応用分野としては、監視（例えば、企業、商業、自治体等）、通信（例えば、インフォテインメント（エデュテインメントとも言う）等を含むデータ伝送のための自由空間オプチックス）、自動車（例えば、衝突防止のための測距、自動車間距離警報等）、消費者用エレクトロニクス（カムコーダ、全自動カメラ、コンパクトカメラ、携帯電話／ＰＤＡ、双眼鏡）及び娯楽（動画、ミュージックビデオ、テレビ番組、コマーシャル広告）が挙げられる。

上述のものを含むシステムに関し、先行技術のシステムは、最新型の反射オプチックス、例えば研磨ガラス、アルミニウム及びベリリウムを含むダイヤモンド旋削金属及び炭化珪素を利用している。反射オプチックスを用いるシステムが可能であるが、このようなシステムは、最高約２５０ｍｍまでのアパーチュアに制限され、これらシステムは、材料の利用可能性、設計上の融通性が限られた僅かな選択及び高いコストによって利用が妨げられている。公知の解決策としては、第１の実質的に反射性の光学ユニットを用いて、像を形成する小さなアパーチュアの第２の実質的に反射系の光学ユニットに、集めた状態のアパーチュアを減少させるか、像を形成する単一の実質的に反射性の光学ユニットを用いるかのいずれかである。

ミラーが利用される大部分の用途では、同一の入射及び出射輻射方向を維持するには２又は３枚以上のミラーが必要である。

公知のシステムに関する問題は、多ミラー構成に関し、これらの組み立て及びアライメントに、多大な追加の時間、労力及びコストが必要であることである。高い性能を達成するためには、組み立て及びアライメント費用が無い状態で好ましい特性を備えた費用効果の良いミラーによる解決策が、非常に望ましい。従来技術に関する別の問題は、施工時間、労力及び費用について関連した量が生じるからである。

電鋳（Ｅ成形（E-formed））ミラーをガルバニック手段により製作することが知られている。しかしながら、製作方法に起因した画像品質劣化、特に、マンドレル又はマスタからのミラーの取り外し後に生じる応力除去による表面変形が生じた状態での表面形状の精度は、許容できない場合がある。

もう１つの問題は、個々のＥ成形ミラーを製造した後に、これらミラーの組み立て及びアライメントと関連したかなり多大な技術的困難及び費用が生じることにある。具体的に言えば、Ｅ成形ミラーを組立体の状態に互いに個々に取り付けると、ミラー表面形状の反り又はゆがみが生じる場合があり、この結果、画像品質が劣化し、しかも、ミラーの正確なアライメントを行うには、費用のこのようなアライメントや試験装置が必要である。また、組み立て及びアライメントが可能であると仮定した場合でも、多くの部品を設計し、別々に作って利用することが必要であり、これは、費用が高くつく場合がある。

もう１つの問題は、暗くされていない（unobscured）通常はオフアクシス（軸外し）のミラーシステムで構成される既存のシステムでは、上述の複雑さ及び関連費用は、軸対称ミラーシステムの場合よりも一段と高くなるということにあり、その理由は、入射光軸及び出射光軸が、位置と角度の両方に関して軸合わせできないということにある。しかしながら、これを達成できれば、最適な回折限界性能を得ることができる。

本発明は、上述の課題及び他の課題を解決しようとするものである。

本発明の一態様によれば、反射光学系を製作する方法であって、（ａ）少なくとも第１のマンドレル及び第２のマンドレルを用意するステップを有し、マンドレルは各々、伸長軸線を備えると共にその一端に、反射面を負の形状で構成する凹状端面を有し、（ｃ）第１のマンドレルと第２のマンドレルを互いに剛性的に且つ解除可能に取り付け、それによりマンドレル組立体を形成するステップを有し、（ｄ）マンドレル組立体を電鋳浴中に位置決めし、所定期間にわたり電鋳作業を実施し、それにより光学系をマンドレル組立体上に形成するステップを有し、（ｅ）マンドレル組立体を光学系から分離するステップを有し、それにより光学系は、少なくとも第１及び第２の細長い中空部分を有し、各中空部分は、それぞれのマンドレルの伸長軸線に一致した軸線を有し、各中空部分は、それぞれのマンドレルの凹状端面に対応した反射面が設けられた第１の端部及び開口している第２の端部を有し、少なくとも第１及び第２の細長い中空部分の軸線は、光路が反射面のところでの反射によって第２の端部相互間に定められるように差し向けられていることを特徴とする方法が提供される。

好ましくは、この方法は、ステップ（ａ）の後に、（ｂ）連結部分を用意するステップを有し、連結部分は、少なくとも１つの取付け部材を含み、ステップ（ｃ）は、少なくとも１つの取付け部材を用いるステップを含む。

好ましくは、ステップ（ｂ）は、第１のマンドレルと第２のマンドレルとの間に設けられると共にマンドレルの端部相互間に延び、凹状端面を有する中間マンドレルを用意するステップを含み、製作された光学系は、第１の中空部分と第２の中空部分との間に延びると共に第１の反射面と第２の反射面との間に光路を提供する中間部分を有する。

好ましくは、ステップ（ｄ）は、光学系をマンドレル組立体の外部上に形成するステップから成る。

隣り合うマンドレルの向きは、互いに逆であり、マンドレルの伸長軸線は、少なくとも第１及び第２のマンドレルの凹状端面が実質的に逆向きであるように配置されている。

一実施形態では、隣り合うマンドレルの伸長軸線は、互いに実質的に平行である。

好ましくは、各マンドレルは、円形断面のものである。

一実施形態では、少なくとも第１及び第２のマンドレルの凹状面は、実質的に円錐形である。好ましくは、外面は、約１°〜約５°の円錐角を定めている。

一実施形態では、少なくとも第１及び第２のマンドレルの外面は、実質的に円筒形である。

好ましくは、電鋳浴中の電鋳材料は、マンドレルの熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有する。

中間マンドレルは、折り曲げられて第１及び第２のマンドレルに少なくとも凹状端面を備えたこれらの端部に隣接して取り付けられた１つ又は２つ以上の薄片部分を有するのが良い。好ましくは、１つの薄片部分又は各薄片部分は、金属箔又は金属板、例えばアルミニウム箔又はアルミニウム板で作られた部分から成る。

変形例として、中間マンドレルは、成形されて第１及び第２のマンドレルに少なくとも凹状端面を備えたこれらの端部に隣接して取り付けられた成形可能且つ硬化可能な材料で構成されている。成形可能な材料は、導電性粒子を含有したポリマー又は樹脂材料から成るのが良い。変形例として、本方法は、導電性膜又は層を成形可能な材料に被着させるステップを有するのが良い。

好ましくは、取付け部材は、位置決め部材を含み、ステップ（ｃ）は、位置決め部材を用いて第１及び第２のマンドレルを位置決めするステップを含む。好ましくは、取付け部材は、ロック部材を含み、ステップ（ｃ）は、ロック部材を位置決め部材に解除可能な当接状態で取り付けるステップを含む。

第１のマンドレル及び（又は）第２のマンドレルは、材料が電鋳作業中に電鋳されて付着するマンドレルの表面が実質的に円筒形又は実質的に円錐形であるように形作られるのが良い。

第１のマンドレル及び（又は）第２のマンドレルは、マンドレルの凹状端面がプラノ状端面、球面状端面、円錐形端面、全体として非球面状端面、トロイダル状端面、回折格子、又はフライアイ（fly eye：ハエの眼）ミラーであるように形作られるのが良い。

或る特定の実施形態では、各マンドレルは、開口端部及び開口端部と反対側のその端部のところに、反射面を凹形状で構成する凹状端面を有する。

本発明の別の態様によれば、上述の方法によって得ることができる反射光学系が提供される。

本発明の別の態様によれば、反射光学系であって、少なくとも第１及び第２の電鋳された細長い中空部分を有し、各中空部分は、伸長軸線を有し、各中空部分は、開口端部を有すると共に開口端部とは反対側のその端部に反射面を有し、少なくとも第１及び第２の細長い中空部分の軸線は、光路が反射面のところでの反射によって開口端部相互間に定められるように差し向けられていることを特徴とする光学系が提供される。

この光学系は、好ましくは、第１の反射面と第２の反射面との間の光路を提供する中間部分を有する。

好ましくは、少なくとも第１及び第２の中空部分は、互いに一体的に電鋳されている。

好ましくは、中間部分は、少なくとも第１及び第２の中空部分のうちの１つ又は２つ以上と一体的に電鋳されている。

一実施形態では、中空部分の向きは、互いに逆であり、中空部分の伸長軸線は、少なくとも第１及び第２の中空部分の反射面が実質的に逆向きであるように配置されている。

一実施形態では、中空部分の伸長軸線は、互いに実質的に平行である。

好ましくは、中空部分は、各々、円形断面のものである。第１の中空部分及び（又は）第２の中空部分は、実質的に円筒形又は実質的に円錐形であるのが良い。

一実施形態では、第１の中空部分及び（又は）第２の中空部分は、実質的に円錐形であるのが良い。好ましくは、第１の中空部分及び（又は）第２の中空部分は、約１°〜約５°の円錐角を有する。

第１の中空部分の反射面及び（又は）第２の中空部分の反射面は、プラノ状端面、球面状端面、円錐形端面、全体として非球面状端面、トロイダル状端面、又は回折格子であるのが良い。

変形例として、第１の中空部分及び（又は）第２の中空部分の反射面は、多数の反射部分を備えたフライアイ（fly eye：ハエの眼）構造を有するのが良い。反射部分は、領域によってはサイズが等しく又は等しくない場合があり、同一の方向又は異なる方向に向く場合がある。上述の多数の反射部分の表面プロフィールは、同一であっても良く、又、プラノ、球面、円錐、全体として非球面、トロイダル又は回折格子であるのが良い。変形例として、反射部分は、同一ではない表面プロフィールを有しても良い。

本発明の別の態様によれば、反射光学系を製作する方法であって、（ａ）少なくとも第１のマンドレル及び第２のマンドレルを用意するステップを有し、マンドレルは各々、伸長軸線を備えると共にその一端に、反射面を負の形状で構成する凹状端面を有し、（ｃ）第１のマンドレルと第２のマンドレルを互いに剛性的に且つ解除可能に取り付け、それによりマンドレル組立体を形成するステップを有し、（ｄ）マンドレル組立体を電鋳浴中に位置決めし、所定期間にわたり電鋳作業を実施し、それにより光学系をマンドレル組立体上に形成するステップを有し、（ｅ）マンドレル組立体を光学系から分離するステップを有し、それにより光学系は、少なくとも第１及び第２の細長い中空部分を有し、各中空部分は、それぞれのマンドレルの伸長軸線に一致した軸線を有し、各中空部分は、それぞれのマンドレルの凹状端面に対応した反射面が設けられた第１の端部及び開口している第２の端部を有し、少なくとも第１及び第２の細長い中空部分の軸線は、光路が反射面のところでの反射によって第２の端部相互間に定められるように差し向けられていることを特徴とする方法が提供される。

本発明の別の態様によれば、反射光学系であって、少なくとも第１及び第２の電鋳された細長い中空部分を有し、各中空部分は、伸長軸線を有し、各中空部分は、開口端部を有すると共に開口端部とは反対側のその端部に反射面を有し、少なくとも第１及び第２の細長い中空部分の軸線は、光路が反射面のところでの反射によって開口端部相互間に定められるように差し向けられていることを特徴とする光学系が提供される。

本発明の実施形態によれば、少なくとも２つのＥ成形ミラーを一体形のコンポーネント形成状態で用いる光学系が製作され、それ自体電鋳可能なミラー及びこれらの連結構造体は、好ましくは、１種類の材料で形成される（ただし、各ミラー及びその連結構造体を別々の材料で形成しても良い）。本発明の最も基本的な構成では、適当な手段、例えば追加の連結構造体（しかしながら、必ずしもそうである必要はない）により互いに連結された２つのマンドレルが用いられる（２つのミラーを製作するために）。本発明は、例えば、像形成（結像）用途のためのデュアルミラーシステムに関して特に有利である。

本発明の一利点は、本発明により、実質的にＥ成形ミラープロセスを利用した高性能であり費用効果が良い多ミラー画像化又はアフォーカル非画像化システムが解決策として提供されるということにある。

本発明の利点及び特徴としては、従来型のガラス研磨、ダイヤモンド旋削金属、炭化珪素及び従来型Ｅ成形ミラー基板と比較して、費用効果が著しく良くしかも高性能の多ミラー画像化手段の提供が挙げられる。本発明により得られる大幅なコスト節減及び高性能は、組み立て及びアライメント作業の実質的な減少及び場合によっては無くすことに起因して生じる。

本発明の他の利点としては、以下が挙げられる。
総部品数が実質的に減少し、これと関連して設計、施工及び製作に要する費用が減少すること。
暗くされていないオフアクシスミラー構成において回折限界性能及び高い透過率が得られること。
高い剛性を備えると共に振動敏感性が低い一体形構造が得られること。
受動的にアサーマルな設計構成が得られること。
多くの別々の視野及びズームオプチックス輻射スループットに対する適合性が増大すること。
システム密封のための前窓を容易に取り付けることができること。
ベイリンググレア及びスプリアス光スループットを減少させる組み込み型バッフルを提供できること。
暗くされていないオフアクシスミラー構成において、ＩＲ周波数帯における熱的分解能を減少させると共に非ＩＲ周波数帯におけるコントラストを減少させる望ましくない「クモ型」支持構造体が無くなること。
全ての輻射入力及び出力構成、例えばアフォーカル構成、対物構成、リレー構成等について実施可能であること。
全体的な構造的寸法に対して薄い材料構造の採用により軽量化が得られること。

本発明の別の用途は、極紫外線周波数帯（ＥＵＶ：１３．５ｎｍ）で動作するリソグラフィー光学系における用途である。この場合、像が形成される照明されたシリコンウェーハ標的を横切ってほぼ一定の輻射エネルギー密度を提供するための性能上の要件が存在する。本発明の実施形態は、この要件に合うよう全体的に又は部分的に光学系を形成するのに適した方法を提供する。具体的に言えば、所望の性能を最適化するために、反射面のうちの少なくとも１つは、好ましくは、フライアイ（fly eye）構造と通称されている多数のミラー部分を有し、これらミラー部分は、輻射の向きを所定の仕方で変える。理想的には、これら多数の反射部分の各々は、反射された輻射が最適な方向に向くよう別々に差し向けられた表面を有する。

本明細書を参照すると、少なくとも第１及び第２のマンドレルは、当業者には知られているように光学マンドレルから成り、即ち、これらマンドレルは、結果的に得られた光学系の反射面に相当するよう形作られると共に条件づけられた少なくとも１つの表面を有し、これに対し、中間マンドレルは、このような表面を必ずしも備えておらず、非光学タイプの単純なマンドレルから成っても良い。

さらに、本明細書において「凹状面」という用語は、別段の指定がなければ、負の形態の表面を意味し、これらに呼応して、正の形態の表面が存在する。したがって、「凹状面」という表現は、表面の光学的パワーになんら関係するものではなく、表面は、結果的に得られる光学系の光学設計に応じて、適宜、正（凸）であっても良く、負（凹）であっても良く、ゼロ（プラノ）であっても良い。

次に、添付の図面を参照して本発明の実施形態を例示として詳細に説明する。

本発明の第１の実施形態としての光学系製作方法で用いられるマンドレル組立体を分解状態で示す正面側斜視図である。 本発明の第１の実施形態としての光学系製作方法で用いられるマンドレル組立体を分解状態で示す側面図である。 図１のマンドレル組立体の側面図である。 図１のマンドレル組立体の正面側斜視図である。 図１のマンドレル組立体を用いて製作された光学系の正面側斜視図である。 図１のマンドレル組立体を用いて製作された光学系の正面図である。 本発明の第２の実施形態としての光学系の製作方法で用いられるマンドレル組立体を分解状態で示す断面図である。 図４のマンドレル組立体を分解状態で示す別の図である。 組み立て状態の図４のマンドレル組立体の別の図である。 第２の実施形態としての光学系製作方法の実施中、電鋳後の図４のマンドレル組立体を示す図である。 図４のマンドレル組立体の分解及び製作された光学系の取り出しを順番に示す種々の部分図（ａ）〜（ｈ）から成る図である。 図８の製作された光学系の別の詳細図である。 本発明の別の実施形態に従って隣り合うマンドレルを互いに解除可能に取り付ける一手段を示す図である。 本発明の別の実施形態に従って隣り合うマンドレルを互いに解除可能に取り付ける別の手段を示す図である。 本発明の別の実施形態に従って隣り合うマンドレルを互いに解除可能に取り付ける別の手段を示す図である。 ２マンドレルシステムに関するマンドレル軸線の相対的配置状態を示す図である。 ３マンドレルシステムに関するマンドレル軸線の相対的配置状態を示す図である。 ３マンドレルシステムに関するマンドレル軸線の相対的配置状態を示す図である。 ３マンドレルシステムに関するマンドレル軸線の相対的配置状態を示す図である。 ３マンドレルシステムに関するマンドレル軸線の相対的配置状態を示す図である。 ３マンドレルシステムに関するマンドレル軸線の相対的配置状態を示す図である。 ３マンドレルシステムに関するマンドレル軸線の相対的配置状態を示す図である。

本明細書及び図面において、同一の参照符号は、同一の要素を示すために用いられている。別段の指定がなければ、個々の設計上の特徴及びコンポーネントを本明細書において開示した任意他の設計上の特徴及びコンポーネントと組み合わせて用いることができる。

図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態としての光学系製作方法で用いられるマンドレル組立体を分解状態で示す正面側斜視図、図１（ｂ）は、本発明の第１の実施形態としての光学系製作方法で用いられるマンドレル組立体を分解状態で示す側面図である。マンドレル組立体１００は、第１のマンドレル１０２及び第２のマンドレル１０４を有している。この場合、第１のマンドレル１０２は、第２のマンドレル１０４よりも大径であるが、これらマンドレルは、同一サイズ又は実質的に同一サイズのものであって良い。この実施形態では、外径は、数センチメートルであるが、外径は、特定の用途に合うよう任意適当なサイズのものであって良い。適切には、マンドレル１０２，１０４は、適当な熱膨張係数（以下に説明する）を有するアルミニウム又は任意他の材料で作られる。マンドレル１０２，１０４は、機械加工、研削及び研磨又は当業者には周知である他の技術の任意適当な組み合わせを用いて形作られる。この実施形態では、マンドレル１０２，１０４の外面は、形状が円錐形であり、小さな円錐角（例えば、１°〜５°の円錐角）を有している。しかしながら、円筒形を含む他の形状を用いても良い。

第１のマンドレル１０２は、隆起部分１０６及び大断面部分を有し、この大断面部分の表面１０８上には金属が製作プロセス中、電鋳により被着され、これについては以下において説明する。同様に、第２のマンドレル１０４は、隆起部分１１０及び大断面部分を有し、この大断面部分の表面１１２上には金属が製作プロセス中、電鋳により被着されるが、これについては以下において説明する。

第１のマンドレル１０２は、一端に端部アパーチュア１１４を有すると共にその他端部に凹状の（負の）表面１１６（第１の反射面又はミラー要素を負の状態で形成する）を有する。同様に、第２のマンドレル１０４は、一端に端部アパーチュア１１８を有すると共にその他端部に凹状の（負の）表面１２０（第２の反射面又はミラー要素を負の形態で形成する）を有する。（ただし、「端部アパーチュア」１１４，１１８と言う場合、このようなアパーチュアは、周囲環境に対して開口しても良く、或いは開口していなくても良く、即ち、アパーチュアは、輻射を受け入れるのに十分光学的に開いており、従って、周囲環境に対しては開口しており又は光学的に透明な要素、例えばガラス、パースペックス（Perspex）、硫化亜鉛又はプレート又はフィルタ要素の他の形態で密封されても良く、光学的に透明な要素は、用途に応じて、あらゆるＥＭ輻射又は任意の周波数帯又は複数波数帯のこのような輻射を通過させることができる。）

さらに、凹状面１１６，１２０は、適切には球面であるが、これら表面は（要件に応じて）、他の適当な形状を有しても良い。変形例として、適当な処理（即ち、機械加工、研削）により、凹状面１１６，１２０は、多数の反射部分を有するフライアイ（fly eye）ミラー構成のネガ型であっても良い。

マンドレル組立体１００を組み立てるために、金属スペーサ１２２及びボルト１２４が用いられる。スペーサ１２２は、適当な金属、例えばステンレス鋼で作られており、マンドレル１０２，１０４のそれぞれの表面１０８，１１２を受け入れてこれに当接するよう精密に形作られた凹部１２６を有するよう機械加工されている。ボルト１２４は、マンドレル１０２の内部から機械加工された穴１２８を通り、スペーサ１２２を通り、そしてマンドレル１０４に設けられた別のボルト穴１２９を通り、次にマンドレル１０４内のナット又はねじ山（図示せず）によって固定される。

オプションとして、例えば鋼で作られ、剛性構造を提供するのに十分な厚さの機械的フレーム（図示せず）、例えばＵ字形又はＪ字形フレームを代替的に又は追加的にマンドレル１０２，１０４に取り付けてこれらを互いに固定する。フレームは、マンドレルの大量生産及び高精度のアライメントの際の再使用に適している。これについては、以下に説明する図１０（ａ）〜図１０（ｃ）を参照されたい。

図２（ａ）は、図１のマンドレル組立体の側面図、図２（ｂ）は、図１のマンドレル組立体の正面側斜視図である。これは、中間マンドレル２０２をマンドレル組立体１００に形成するステップを示しており、これにより、電鋳作業中、内側中空通路又は光路（図示せず）を構成する連結部分が結果的に得られる光学系中に形成され、これについては後で説明する。

中間マンドレル２０２は、適切には、導電性箔又は薄板（例えば、アルミニウム又は他のこれに類似した適当な材料）を２つの互いに取り付けられたマンドレル１０２，１０４に固定する（例えば、接着剤を用いて）ことによって形成される。変形例として、中間マンドレル２０２を適切には、成形可能な材料、例えば樹脂、ポリマー又は接着剤を塗布して初期の形状を形成することにより形成しても良く、しかる後、材料を金属塗料、箔又は他の導電性被膜で被覆し、次に金属を電鋳することができる導電性の表面を形成する。

マンドレル組立体１００は、いったん組み立てられると、光学系を製作するために用いられる。厚さが１００ｎｍの反射層、例えば金層を、当業者には知られている技術を用いてマンドレルの凹状面１１６，１２０の各々上に形成する。しかしながら、１０ｎｍという薄い厚さ又は１０〜２００ｎｍ、より詳細には１０〜１００ｎｍの厚さを用途に応じて用いるのが良く、即ち、可視光については１００ｎｍ、ｘ線については２００ｎｍを用いるのが良い。

次に、マンドレル組立体１００を電鋳浴（図示せず）中に配置し、当業者には知られている電鋳技術を用いて電鋳を実施する。この実施形態では、電鋳材料は、ニッケルであり、電鋳は、約５０℃で行われる。しかしながら、他の材料（及びマンドレルと電鋳材料の組み合わせ）を用いても良く、材料（組み合わせ）は、電鋳後の分離（以下を参照されたい）を容易にするよう互いに異なる、好ましくは著しく異なる熱膨張係数を有するようなものである。

図３（ａ）は、図１のマンドレル組立体を用いて製作された光学系の正面側斜視図、図３（ｂ）は、図１のマンドレル組立体を用いて製作された光学系の正面図である。光学系３００は、第１の（大径）部分３０２、第２の部分３０４及び中間部分３０６を有し、中間部分は、内側ミラー又は反射面３１０，３１２相互間の内側光路３０８（図３（ｂ））を包囲している。

この実施形態では、光学系３００をマンドレル組立体１００から分離するには、適当な手段、例えば水冷又は空冷により全体を冷却する。熱膨張係数の差は、作用効果上、アルミニウム製マンドレルが光学系に対して縮み、それにより部品を分離することができるということを意味している。ボルト１２４を弛め、スペーサ１２２を外し、中間マンドレル２０２の分離を可能にし、これらの各々は、単純に落下して光学系３００から外れることができる。

変形例として（材料に応じて）、光学系３００をマンドレル組立体１００から分離するには、適当な手段、例えばオーブンにより全体を加熱する。

図４は、本発明の第２の実施形態としての光学系の製作方法で用いられるマンドレル組立体を分解状態で示す断面図である。これは、以下に説明することを除き、第１の実施形態の場合と同一である。図５は、図４のマンドレル組立体を分解状態で示す別の図である。図６は、組み立て状態の図４のマンドレル組立体の別の図である。

図４〜図６を参照すると、この実施形態では、組み立ての際、マンドレル１０２′内にＡの方向に、次に矢印Ｂの方向に挿入し、マンドレル１０２′の位置合わせ穴４０４，４０６中に通す。この場合、中間マンドレル２０２′は、貫通穴４０８，４１０を有し、位置合わせツール４０２の枝部４１２，４１４がこれら貫通穴を通過し、ついには、これら枝部が最終的に、第２のマンドレル１０４′に設けられた受入れ穴４１６，４１８を通過する。ロック部材４２０を第２の（上側の）マンドレル１０４′中に通す。枝部４１２，４１４がいったん矢印Ｂの方向にいっぱいまで動くと、ロック部材を定位置に動かして位置合わせ部材を固定し、この場合、肩４２２，４２４がヘッド４２６，４２８の下側側部に枝部４１２，４１４の端部のところで係合してこれに当接する。このように、マンドレル１０２′，１０４′は、アライメントの際、位置合わせ部材４０２及びロック部材４２０によって互いにしっかりと取り付けられる。

図７は、第２の実施形態としての光学系製作方法の実施中、電鋳後の図４のマンドレル組立体を示す図である。図８は、図４のマンドレル組立体の分解及び製作された光学系の取り出しを順番に示す種々の部分図（ａ）〜（ｈ）から成る図である。マンドレル組立体１００′を電鋳後に光学系７００から分離することは、第１の実施形態の場合と本質的に同一であり、マンドレル組立体１００′の組み立ての逆の手順から成る。図９は、図８の製作された光学系の別の詳細図である。

図７〜図９を参照すると、製作された光学系７００は、第１の（中空の）部分７０２及び第２の（中空の）部分７０４を有している。第１の部分７０２は、第１の（内側の）反射面７１０を備えた第１の端壁７０８を有し、第２の部分７０４は、第２の（内側の）反射面７１４を備えた第２の端壁７１２を有している。中間連結部分７０６が、第１の反射面７１０と第２の反射面７１４との間に内部光路をもたらす。

製作された光学系７００は、デュアルミラー光学系を構成しており、入口アパーチュア７１６に入った（矢印Ｃ）輻射は、第１の反射面７１０のところで反射され、第２の反射面７１４に向かって進む（全体として、矢印Ｄの方向に）。次に、これら輻射は、反射されて出口アパーチュア７１０から出る（全体として矢印Ｅの方向で）。光学系７００の作用効果は、アフォーカルリレーを提供することにある（即ち、コリメートされた輻射が入り、コリメートされた輻射が出る）。一実施形態では、例えば、３００ｍｍのビームサイズを１５０ｍｍのビームサイズに変換することができる。

出てきた輻射を必要ならば別のオプチックス、例えば２次（屈折）光学系（図示せず）を介して適当なレシーバ又はセンサ（例えば、ＣＣＤアレイ、ＴＶ／ビデオカメラ）で受け取ることができる。

Ｅ成形法（賛否両論あり）に関する追加の要点を以下に記載する。
システムは、システムを通る輻射経路を制限し又は制御するのに重要な物理的停止部又は１つ若しくは複数の瞳又は中間像を有し、このシステムは、検出器が反射表面アパーチュア内に入る輻射しか検出すべきではない８〜１３μｍの周波数帯では特に重要であり、最も大きな分解可能な最小温度差（ＭＲＴＤ）が提供され、即ち、このシステムは、物空間場面では僅かな温度差に最も敏感である。
散乱により引き起こされるベイリンググレア及び主としてシステム内のスプリアス反射光を減少させる光学バッフルを次の技術、即ち、
ａ）光沢のある表面のサンドブラスチング、
ｂ）光沢のある表面が既にモノリシックコンポーネント内に存在していることを念頭に置いて、光沢のある表面のつや消し黒化塗装又は処理、
ｃ）表面のライリング（rilling）、次にａ）及び（又は）ｂ）の実施のうちの１つ又は２つ以上を用いて本発明の範囲内で提供できる。

図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、本発明の別の実施形態に従って隣り合うマンドレルを互いに解除可能に取り付ける種々の手段を示す図である。これは、以下に説明することを除き、先の実施形態と同一である。

この場合、金属スペーサ１２２及びボルト１２４は、省かれている。その代わり、主バー１００２及び脚部１００４，１００６を有するフレーム１０００が用いられている。フレーム１０００は、適当な金属、例えばステンレス鋼で作られ、取付け部材１００８，１０１０を受け入れるよう精密に形作られたチャネルを有するよう機械加工されている。

一実施形態（図１０（ａ））では、マンドレル１０２，１０４は、一体のボルト状ねじ山付き突出部１０１２，１０１４を備えた中実の物品である。これら突出部により、マンドレル１０２，１０４をナット１０１６，１０１８の使用によりフレーム１０００に剛性的に且つ解除可能に取り付けることができる。しかしながら、変形例では、マンドレル１０２，１０４は、雌ねじ（図示せず）を備えた凹部（チャネル）を備えても良く、それにより、取付け部材１００８，１０１０は、チャネルのねじ山に対応したねじ山を有するボルトを有し、それにより、フレーム１０００への取付けが可能である。

別の実施形態（図１０（ｂ））では、マンドレル１０２，１０４は、中実又は部分的に中空の物品であって良い。この場合、フレーム１０００′は、主バー１００２′及び脚部１００４′，１００６′を有している。フレーム１０００′は、適当な金属、例えばステンレス鋼で作られ、脚部１００４′，１００６′を収容するよう精密に形作られたチャネルを有するよう機械加工されている。各脚部１００４′，１００６′は、ねじ山付き端部を有し、それにより、脚部をナット１０１６′，１０１８′の使用により主バー１００２′に取り付けることができると共にボルト１０２０，１０２２の使用によりマンドレル１０２，１０４の端部１０６′，１１０′に取り付けることができる。

さらに別の実施形態（図１０（ｃ））では、フレーム１０００″は、ベース１００３及び直立部１００５，１００７を有している。第１のマンドレル１０２は、中実であっても良く、中空であっても良く又は小さな凹部を備えた中実であっても良く、この第１のマンドレル１０２は、ねじ山付き端部１０１４″を備えた第１の突出部１０２４を有している。このように、第１のマンドレル１０２は、定位置に固定的に且つ解除自在に設けられると共にナット１０１８″により直立部１００７に取り付けられている。第２のマンドレル１０４は、中実であっても良く、中空であっても良く又は小さな凹部を備えた中実であっても良く、この第２のマンドレル１０４は、ねじ山付き端部１０１２″を備えた第２の突出部１０２６を有している。このように、第２のマンドレル１０４は、定位置に固定的に且つ解除自在に設けられると共にナット１０１６″により直立部１００５に取り付けられている。

図１１は、２マンドレルシステムに関するマンドレル軸線の相対的配置状態を示している。或る特定の実施形態では、第２のマンドレル１０４の軸線ａ１は、第１のマンドレルの軸線ａ２に実質的に平行であるのが良く、このことは、軸線ａ１，ａ２のなす角度θが、小さな角度であり又はゼロであることを意味している。小さな角度は、例えば、５°未満、より好ましくは２°未満、更により好ましくは１°未満であるのが良い。

用途に応じて、角度θは、光学設計に合うように任意適当な値を有しても良いが、適切には、９０°よりもかなり小さく、代表的には４５°よりも小さい。

図１２（ａ）〜図１２（ｆ）は、３マンドレルシステムに関するマンドレル軸線の相対的配置状態を示す図である。図１２（ａ）は、第３のマンドレル１０３が設けられていること及びマンドレルの対応の軸線ａ１，ａ２，ａ３を示しており、図１２（ｂ）で理解されるように、この場合、軸線ａ１，ａ２，ａ３は、互いに実質的に平行である。しかしながら、図１２（ｃ）〜図１２（ｆ）で理解されるように、軸線の配置及びこれら軸線相互間の角度（θ，α，β）について多くの組み合わせが考えられる。同様な検討事項は、より多くのマンドレル（軸線）が用いられた場合に当てはまる。

Claims (34)

1. 反射光学系を製作する方法であって、
   （ａ）少なくとも第１のマンドレル及び第２のマンドレルを用意するステップを有し、前記マンドレルは各々、伸長軸線を備えると共にその一端に、反射面を負の形態で構成する凹状端面を有し、
   （ｃ）前記第１のマンドレルと前記第２のマンドレルを互いに剛性的に且つ解除可能に取り付け、それによりマンドレル組立体を形成するステップを有し、
   （ｄ）前記マンドレル組立体を電鋳浴中に位置決めし、所定期間にわたり電鋳作業を実施し、それにより光学系を前記マンドレル組立体上に形成するステップを有し、
   （ｅ）前記マンドレル組立体を前記光学系から分離するステップを有し、それにより前記光学系は、少なくとも第１及び第２の細長い中空部分を有し、
   各前記中空部分は、それぞれの前記マンドレルの前記伸長軸線に一致した軸線を有し、
   各前記中空部分は、それぞれの前記マンドレルの前記凹状端面に対応した反射面が設けられた第１の端部及び開口している第２の端部を有し、
   前記少なくとも第１及び第２の細長い中空部分の前記軸線は、光路が前記反射面のところでの反射によって前記第２の端部相互間に定められるように差し向けられている、
   ことを特徴とする方法。
2. ステップ（ａ）の後に、
   （ｂ）連結部分を用意するステップを有し、前記連結部分は、少なくとも１つの取付け部材を含み、
   前記ステップ（ｃ）は、前記少なくとも１つの取付け部材を用いるステップを含む、
   請求項１記載の方法。
3. ステップ（ｂ）は、前記第１のマンドレルと前記第２のマンドレルとの間に設けられると共に前記マンドレルの端部相互間に延び、前記凹状端面を有する中間マンドレルを用意するステップを含み、前記製作された光学系は、前記第１の中空部分と前記第２の中空部分との間に延びると共に前記第１の反射面と前記第２の反射面との間に光路を提供する中間部分を有する、
   請求項１又は２記載の方法。
4. ステップ（ｄ）は、前記光学系を前記マンドレル組立体の外部上に形成するステップから成る、
   請求項１、２又は３記載の方法。
5. 隣り合う前記マンドレルの向きは、互いに逆であり、前記マンドレルの前記伸長軸線は、前記少なくとも第１及び第２のマンドレルの前記凹状端面が実質的に逆向きであるように配置されている、
   請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
6. 隣り合う前記マンドレルの前記伸長軸線は、互いに実質的に平行である、
   請求項５記載の方法。
7. 各前記マンドレルは、円形断面のものである、
   請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記少なくとも第１及び第２のマンドレルの外面は、実質的に円錐形である、
   請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記外面は、約１°〜約５°の円錐角を定めている、
   請求項８記載の方法。
10. 前記少なくとも第１及び第２のマンドレルの前記外面は、実質的に円筒形である、
    請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記電鋳浴中の電鋳材料は、前記マンドレルの熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有する、
    請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記中間マンドレルは、折り曲げられて前記第１及び第２のマンドレルに少なくとも前記凹状端面を備えたこれらの端部に隣接して取り付けられた１つ又は２つ以上の薄片部分を有する、
    請求項３又は請求項３に従属した請求項に記載の方法。
13. １つの前記薄片部分又は各前記薄片部分は、金属箔又は金属板、例えばアルミニウム箔又はアルミニウム板で作られた部分から成る、
    請求項１２記載の方法。
14. 前記中間マンドレルは、成形されて前記第１及び第２のマンドレルに少なくとも前記凹状端面を備えたこれらの端部に隣接して取り付けられた成形可能且つ硬化可能な材料で構成されている、
    請求項３又は請求項３に従属した請求項に記載の方法。
15. 前記成形可能な材料は、導電性粒子を含有したポリマー又は樹脂材料から成る、
    請求項１４記載の方法。
16. 導電性膜又は層を前記成形可能な材料に被着させるステップを有する、
    請求項１４記載の方法。
17. 前記取付け部材は、位置決め部材を含み、前記ステップ（ｃ）は、前記位置決め部材を用いて前記第１及び前記第２のマンドレルを位置決めするステップを含む、
    請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の方法。
18. 前記取付け部材は、ロック部材を含み、ステップ（ｃ）は、前記ロック部材を前記位置決め部材に解除可能な当接状態で取り付けるステップを含む、
    請求項１７記載の方法。
19. 前記第１のマンドレル及び（又は）前記第２のマンドレルは、材料が前記電鋳作業中に電鋳されて被着される前記マンドレルの表面が実質的に円筒形又は実質的に円錐形であるように形作られている、
    請求項１ないし１８のいずれか１項に記載の方法。
20. 前記第１のマンドレル及び（又は）前記第２のマンドレルは、前記マンドレルの前記凹状端面がプラノ状端面、球面状端面、円錐形端面、全体として非球面状端面、トロイダル状端面、回折格子、又はフライアイ（fly eye：ハエの眼）ミラーであるように形作られている、
    請求項１ないし１９のいずれか１項に記載の方法。
21. 各前記マンドレルは、開口端部及び前記開口端部と反対側のその端部のところに、反射面を凹形状で構成する凹状端面を有する、
    請求項１ないし２０のいずれか１項に記載の方法。
22. 請求項１ないし２１のいずれか１項に記載の方法によって得ることができる反射光学系。
23. 反射光学系であって、
    少なくとも第１及び第２の電鋳された細長い中空部分を有し、各前記中空部分は、伸長軸線を有し、各前記中空部分は、開口端部を有すると共に前記開口端部とは反対側のその端部に反射面を有し、
    前記少なくとも第１及び第２の細長い中空部分の前記軸線は、光路が前記反射面のところでの反射によって前記開口端部相互間に定められるように差し向けられている、
    ことを特徴とする光学系。
24. 前記第１の反射面と前記第２の反射面との間の前記光路を提供する中間部分を更に有する、
    請求項２３記載の光学系。
25. 前記少なくとも第１及び第２の中空部分は、互いに一体的に電鋳されている、
    請求項２３又は２４記載の光学系。
26. 前記中間部分は、前記少なくとも第１及び第２の中空部分のうちの１つ又は２つ以上と一体的に電鋳されている、
    請求項２４又は２５記載の光学系。
27. 前記中空部分の向きは、互いに逆であり、前記中空部分の前記伸長軸線は、前記少なくとも第１及び第２の中空部分の前記反射面が実質的に逆向きであるように配置されている、
    請求項２３ないし２６のいずれか１項に記載の光学系。
28. 前記中空部分の前記伸長軸線は、互いに実質的に平行である、
    請求項２７記載の光学系。
29. 前記中空部分は、各々、円形断面のものである、
    請求項２５ないし２８のいずれか１項に記載の光学系。
30. 前記第１の中空部分及び（又は）第２の中空部分は、実質的に円錐形である、
    請求項２９記載の光学系。
31. 前記第１の中空部分及び（又は）第２の中空部分は、約１°〜約５°の円錐角を有する、
    請求項３０記載の光学系。
32. 前記第１の中空部分及び（又は）第２の中空部分は、実質的に円筒形である、
    請求項２９記載の光学系。
33. 前記第１の中空部分の前記反射面及び（又は）前記第２の中空部分の前記反射面は、プラノ状端面、球面状端面、円錐形端面、全体として非球面状端面、トロイダル状端面、又は回折格子である、
    請求項２３ないし３２のいずれか１項に記載の光学系。
34. 前記反射面のうちの少なくとも１つは、多数の反射部分を備えたフライアイ（fly eye：ハエの眼）構造を有する、
    請求項２３ないし３２のいずれか１項に記載の光学系。

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