KR19990023174A - 갈바노 플라스틱 광학 판대 - Google Patents

갈바노 플라스틱 광학 판대 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 광학부 (7) 에 인접하는 - 바람직하게는 다수의 부분으로 이루어진 - 내부 (2) 및 다수의 스프링 게르버보 (11, 12, 1i) 에 의해 연결된 외부 프레임 (3) 을 갖는 광학 부품 (7) 용 광학 판대에 관한 것으로, 상기 스프링 게르버보 (11, 12, 1i) 및 경우에 따라서는 다른 부분들도 갈바노 플라스틱으로 제조된다.

Description

갈바노 플라스틱 광학 판대
본 발명은, 광학부에 인접하는 내부 및 다수의 스프링 게르버보에 의해 연결된 외부 프레임을 갖는 광학 부품용 광학 판대에 관한 것이다. 위성 지지된 시스템용 광학 판대에서는 매우 높은 요구 조건들이 제기된다. 상기 분야에서는 적은 중량, 광학 부품을 정확하게 무응력으로 지지할 때의 높은 기계적 및 열적 부하가 요구된다. DE 296 03 024.4 U 호는 그 출원서에 인용된 선행 기술을 포함하여 상기 사용 분야에서 공지된 해결책에 대한 예를 제공해준다.
매우 높은 요구를 제기하는 다른 분야는 마이크로 리소그래피 분야이다. 투영 노출 시스템은 요구되는 최대의 이미징 질에 도달하기 위해, 열적 영향하에서도 최소의 변형을 포함하여 최대로 좁은 허용 오차를 필요로 한다.
2가지 적용 분야에서는 통상적으로, 아주 보편적으로는 침식, 워어터 제트 절단, 연삭, 레이저 제거 등을 포함하는 금속 제거 처리에 의해 제조되는 금속 판대가 사용된다. 상기 분야의 다수의 변형예에서는 스프링 링크 및 비임이 해체 부재로서 사용된다.
갈바노 플라스틱은 예를 들어 벽이 얇은 고도로 정밀한 부분을 제조하기 위한 미러 광학의 공지된 기술이다. 얇은 층에 의해 도통되도록 만들어진 모울드 코어상에는 대부분 알루미늄 또는 니켈 및 그것의 합금과 같은 전해질 금속이 증착된다. 원하는 두께에 도달된 후에는, 상이한 열팽창을 이용하여 갈바노 플라스틱 부분을 모울드 코어로부터 분리시킨다.
DD 204 320 A 호에는, 렌즈를 중심에 두기 위하여 빠르게 회전하는 포지티브한 링이 갈바니 전기적으로 렌즈에 제공되고, 렌즈가 상기 링의 표면과 함께 판대내에 수용되는 것이 공지되어 있다. 폐쇄된 상기 링은 열적 부하에서는 필연적으로 상이한 열팽창 때문에 렌즈내에서 응력을 갖게 된다.
본 발명의 목적은, 설치된 광학 부품의 응력을 최대로 무효화할 수 있는 고도로 정밀한 판대 및 상기 판대의 바람직한 제조 방법을 제공하는 것이다.
도 1 은 갈바노 플라스틱 (Galvanoplastic) 렌즈 판대의 개략도이다.
도 2 는 갈바닉 장치내의 모울드 코어상에 있는 판대의 개략적인 횡단면도이다.
도 3 은 판대 및 렌즈의 연결 부분을 절단한 횡단면도이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
2: 내륜 3: 외륜
4: 모울드 코어 5: 웰
6: 전류원 7: 렌즈
21: 매칭면 22: 공동부
30: 코어 41: 절연층
50: 갈바닉 배쓰 61: 대응 전극
71: 접착제
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 제 1 태양으로서, 광학부에 인접하는 내부 및 다수의 스프링 게르버보에 의해 연결된 외부 프레임을 갖는 광학 부품용 광학 판대에 있어서,
상기 스프링 게르버보가 갈바노 플라스틱으로 제조되는 것을 특징으로 하는 광학 판대가 제공된다. 본 발명에 따른 제 2 태양으로서, 상기 제 1 태양에 있어서, 상기 광학 부품이 광학적으로 이용 가능한 영역 외부에서 내부와 연결되어 있는 회전 대칭 렌즈인 것을 특징으로 하는 광학 판대가 제공된다. 본 발명에 따른 제 3 태양으로서, 상기 제 1 태양 또는 제 2 태양에 있어서, 상기 내부에도 마찬가지로 갈바노 플라스틱으로 제조되고, 바람직하게는 다수의 부분으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 판대가 제공된다. 본 발명에 따른 제 4 태양으로서, 상기 제 1 태양 내지 제 3 태양 중의 어느 한 태양에 있어서, 상기 광학 부품이 얇은층 기술로 제공되는 얇은 도전층을 지지하며, 내부는 갈바노 플라스틱에 의해 상기 층위에 제공되는 것을 특징으로 하는 광학 판대가 제공된다. 본 발명에 따른 제 5 태양으로서, 상기 제 1 태양 내지 제 4 태양 중의 어느 한 태양에 있어서, 상기 외부 프레임이 갈바닉 코팅된 부피가 큰 부분인 것을 특징으로 하는 광학 판대가 제공된다. 그리고 본 발명에 따른 제 6 태양으로서, 스프링 게르버보를 갖는 광학 판대를 제조하기 위한 방법으로서, 갈바노 플라스틱 증착을 이용하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다. 본 발명에 따른 제 7 태양으로서, 상기 제 6 태양에 있어서, 상기 광학 부품에 얇은층 기술로 도전층을 제공하고, 판대를 갈바노 플라스틱으로 상기 층위에 직접 증착하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다. 본 발명에 따른 제 8 태양으로서, 상기 제 6 태양 또는 제 7 태양에 있어서, 규모가 큰 코어 (30) 를 갈바노 플라스틱에 의해 증착된 판대에 통합하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다. 본 발명에 따른 제 9 태양으로서, 상기 제 6 태양 내지 제 8 태양 중의 어느 한 태양에 있어서, 구조화된 도전성 표면을 갖는 모울드 코어를 성형이 종결된 후에 분리되는 갈바노 플라스틱의 베이스로서 사용하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다. 본 발명에 따른 제 10 태양으로서, 상기 제 6 태양 또는 제 9 태양에 있어서, 갈바노 플라스틱에 의한 증착 후에 상기 판대를 마무리 처리하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다. 본 발명에 따른 제 11 태양으로서, 상기 제 10 태양에 있어서, 상기 마무리 처리는 분리, 바람직하게는 레이저 광선 절단 또는 워어터 제트 절단에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다. 본 발명에 따른 제 12 태양으로서, 상기 제 11 태양에 있어서, 내부는 다수의 세그먼트로 나누어지는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다. 본 발명에 따른 제 13 태양으로서, 상기 제 10 태양에 있어서, 적어도 하나의 면은 재료를 제거함으로써, 특히 연삭, 마멸, 회전, 밀링 또는 침식으로 마무리 처리하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다. 본 발명에 따른 제 14 태양으로서, 판대를 광학 부품과 연결하기 위한 상기 제 6 태양 내지 제 13 태양 중의 어느 한 태양에 따른 방법에 있어서, 상기 연결이 분리된 다수의 영역에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.
갈바노 플라스틱을 사용함으로써, 소수의 처리 단계들로 최대로 재생 가능한 정확성을 갖는 매우 정교한 부재들로 이루어진 판대를 제조할 수 있게 되었다.
상기 태양에서 갈바닉 증착은 동시에 접합 기술로도 사용되는데, 상기 제 4 태양에서는 설치된 광학 부품과 접착제 없이 결합시키기 위해 사용되고, 상기 제 5 태양에서는 갈바닉 플라스틱으로는 경제적으로 제조될 수 없는 횡단면을 갖는 규모가 큰 부품을 통합하기 위해 사용된다.
도 1 은 모울드 코어 (맨드릴) 로부터 분리한 후의 갈바노 플라스틱 렌즈 판대의 상태를 보여준다.
외륜 (3) 은 둘러싸고 있는 코어 (30) 때문에 부피가 크고 비스듬하며, 바람직하게는 - 도면에 도시되지 않은 - 예컨대 보어 또는 홈과 같은 고정 보조 부재가 전체 광학 하우징내에 제공된다. 브리지 (11, 12, 1i) 는 얇은 스프링 게르버보를 형성하는데, 상기 게르버보는 내륜 (2) 을 외륜 (3) 의 중앙 위치에 고정시키며, - 예를 들어 다른 부분과의 나사 결합에 의한 - 외륜의 변형은 보호해주고, - 예를 들어 설치된 광학 부품 또는 연결부에 의해 야기되는 - 내륜 (2) 의 변형은 무응력으로 허용한다.
브리지 (11, 12, 1i) 도 마찬가지로 온도 변동시의 열팽창에 의해 나타나는 내륜 (2) 및 외륜 (3) 의 상대적인 직경 변동을 허용한다. 이를 위해 내륜 (2) 은 바람직하게 모울드 코어 (4) 로부터 분리된 후에 브리지 (11, 12, 1i) 사이에서 레이저 절단과 같은 반작용 없는 방법으로 완전히 분리된다.
내륜 (2) 은 바람직하게 폐쇄링으로서 갈바노 플라스틱으로 형성되는데, 그 이유는 이러한 형성이 열적 수축에 의한 모울드 코어 (4) 로부터의 분리를 도와주는 중요한 역할을 하기 때문이다. 분리된 내륜 (2) 은 그 다음에 제각기 광학 부품 (렌즈, 7) 을 갖는 모든 세그먼트 (2n) 와 연결되어 무응력적으로 내륜의 열적 팽창을 떠맡을 수 있다. 상기 세그먼트 (2n) 는 단순히 스프링 게르버보 (1n) 의 연장부일 수도 있다.
외륜 (3) 의 열팽창은 부피가 큰 통합된 링 (도 2 의 30) 에 의해 결정된다. 브리지 (11, 12, 1i, 스프링 게르버보) 의 열팽창은 갈바닉 증착된 재료에 의해 결정된다. 구조 (브리지의 길이 및 내·외륜 (2, 3) 의 평면에 대한 경사각)를 적합하게 형성함으로써, US 5,162,951 (DE 296 03 024.4 U 에 인용됨) 호에 공지된 방식 또는 바람직한 방식으로 내륜과 외륜의 간격이 변동되지 않게 된다. 도 2에는 갈바닉 장치내의 모울드 코어 (4) 상에 있는 판대 (1, 2, 3) 의 단면이 도시되어 있다.
모울드 코어 (4) 는 예컨대 증발, 분리, PVD, CVD 에 의한 얇은층 기술로 이루어지는 판대의 형태로 된 얇은 도전층으로 코팅된 유리로 이루어질 수 있으며, 상기 유리는 마스크 또는 에칭 제거에 의해 구조화되거나 또는 예를 들어 포토리소그래피 기술로 제조되는 마스크로 남겨진 표면을 커버한 후에 구조화된다.
절연층 (41) 과 함께 판대 (1, 2, 3) 의 관통구, 즉 브리지 (11, 12, 1i, 1n) 사이에 제공되는 금속 모울드 코어 (4) 는 유리 모울드 코어에 사용된 전술한 방식과 동일한 방식으로 정확하게 회전, 연삭 및 마멸된다.
도 2를 통해서, 부피가 큰 외륜 (3) 의 코어 (30) 가 갈바닉 증착된 층에 의해 어떻게 감싸지는지 그리고 - 좌측으로는 하나의 브리지가 보이고, 우측으로는 2 개의 브리지 사이에 공간이 있는 - 브리지 (1n) 와 어떻게 연결되는지를 잘 알 수 있다. 코어 (30) 또는 모울드 코어 (4) 에 있는 피팅 부재 (31, 32) 는 전해 증착시 코어 (30) 가 목표 위치에 있도록 고정시켜 준다.
상기 갈바닉 코팅에 의해 부피가 큰 코어 (30) 가 판대에 기계적으로 통합될 뿐만 아니라 패시베이션 (부동태화) 된다.
코어 (30) 및 모울드 코어 (4) 의 도통부 그리고 대응 전극 (61) 과 연결된 전류원 (6), 웰 (5) 및 갈바닉-배쓰 (50) 로 구성된 갈바닉 장치는 도 2 에서 개략적으로만 도시되었다.
두께가 120㎛ 인 니켈층은, 예를 들어 1 A/dm2에서 10 시간 동안 증착된다.
내륜 (2) 의 관련 세그먼트 (21) 를 갖는 스프링 게르버보는 그 내부에 삽입된 렌즈 (7) 와 함께 도 3 에 단면으로 도시되었다. 판대는 상기 영역에 모울드 코어 (맨드릴) 에 의해 성형된 매칭면 (21) 을 포함하는데, 상기 매칭면은 렌즈 (7) 상에 정확하게 매칭된다. 공동부 (22) 는 렌즈 (7) 와 판대를 결합시키는 접착제 (71) 를 포함한다.
물론 프리즘, 편광 광학 부품, 회절성 소자 또는 미러와 같은 다른 광학 부품들도 렌즈 (7) 외부에서 비회전대칭 형태로 설치될 수 있다.
접착제를 피하고자 한다면, 판대는 광학 소자와 직접 갈바닉 결합될 수 있다. 그러나 그렇게 되면, 열적 수축에 의해서는 더 이상 스프링 게르버보 및 외륜 영역용 모울드 코어를 분리할 수 없게 된다. 이 경우에는 모울드 코어상의 도전층의 접착력을 분리제에 의해서 감소시켜야만 한다. 예를 들면, 하나의 금속 모울드 코어상에 하나의 얇은 흑연층을 제공할 수 있다.
판대는 또한 다수의 스프링 게르버보-시스템으로 구성될 수도 있는데, 한 예를 들면 뒤에 배치된 헥사포드-시스템 및 다른 외륜을 갖춘 도 1 에 따른 시스템이다. 전체적으로 또는 부분적으로 갈바노 플라스틱으로 형성된 다수의 부품들도 판대에 사용될 수 있다.
도 1 의 태양에서 외륜 코어 (30) 의 치수는 외부 (200㎜) * 내부 (160㎜) * 두께 (20㎜) 이고, 브리지의 두께는 200㎛ 이며, 폭은 10㎜ 이고, 길이는 15㎜ 이며, 외륜 평면에 대한 브리지의 각은 약 10°이다. 외경이 155㎜ 인 석영 유리로 이루어진 렌즈가 설치되며, 갈바노 플라스틱의 제작 재료는 니켈이고, 코어의 제작 재료는 강이다. 온도가 + 20℃ 에서 + 22℃ 로 변동되는 경우에는 렌즈의 중심 위치가 외륜 (3) 의 지지면 위치에 비해 1㎛ 이하만큼 이동된다.
본 발명에 의해, 설치된 광학 부품의 응력을 최대로 무효화할 수 있는 고도로 정밀한 판대 및 상기 판대의 바람직한 제조 방법이 얻어졌다.

Claims (14)

  1. 광학부 (7) 에 인접하는 내부 (2) 및 다수의 스프링 게르버보 (11, 12, 1i) 에 의해 연결된 외부 프레임 (3) 을 갖는 광학 부품 (7) 용 광학 판대에 있어서,
    상기 스프링 게르버보 (11, 12, 1i) 는 갈바노 플라스틱으로 제조되는 것을 특징으로 하는 광학 판대.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 부품 (7) 은 광학적으로 이용 가능한 영역 외부에서 내부 (2) 와 연결되어 있는 회전 대칭 렌즈인 것을 특징으로 하는 광학 판대.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 내부 (2) 도 마찬가지로 갈바노 플라스틱으로 제조되고, 바람직하게는 다수의 부분으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 판대.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광학 부품 (7) 은 얇은층 기술로 제공되는 얇은 도전층을 지지하며, 내부 (2) 는 갈바노 플라스틱에 의해 상기 층위에 제공되는 것을 특징으로 하는 광학 판대.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 외부 프레임 (3) 은 갈바닉 코팅된 부피가 큰 부분 (30) 인 것을 특징으로 하는 광학 판대.
  6. 스프링 게르버보 (11, 12, 1i) 를 갖는 광학 판대를 제조하기 위한 방법에 있어서, 갈바노 플라스틱 증착을 이용하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 광학 부품 (7) 에 얇은층 기술로 도전층을 제공하고, 판대 (1i, 2, 3) 를 갈바노 플라스틱으로 상기 층위에 직접 증착하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 규모가 큰 코어 (30) 를 갈바노 플라스틱에 의해 증착된 판대에 통합하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 구조화된 도전성 표면을 갖는 모울드 코어 (4) 를 성형이 종결된 후에 분리되는 갈바노 플라스틱의 베이스로서 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 갈바노 플라스틱에 의한 증착 후에 상기 판대를 마무리 처리하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 마무리 처리는 분리, 바람직하게는 레이저 광선 절단 또는 워어터 제트 절단에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 내부 (2) 는 다수의 세그먼트 (2n) 로 나누어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 10 항에 있어서, 적어도 하나의 면은 재료를 제거함으로써, 특히 연삭, 마멸, 회전, 밀링 또는 침식으로 마무리 처리하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 판대를 광학 부품 (7) 과 연결하기 위한 제 6 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 있어서, 상기 연결은 분리된 다수의 영역에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
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