KR20100105463A

KR20100105463A - 광학 장치

Info

Publication number: KR20100105463A
Application number: KR1020100023687A
Authority: KR
Inventors: 요한네스 리페르트; 울리히 베버; 후베르트 홀데르에르; 아르민 쇠파흐
Original assignee: 칼 짜이스 레이저 옵틱스 게엠베하
Priority date: 2009-03-18
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2010-09-29
Also published as: DE102009014972A1; KR101656883B1

Abstract

광축(18)에 대해 비 회전 대칭이고, 상기 광축(18)에 대해 수직인 적어도 하나의 대칭축(20)을 가지는 광학 소자(12) 및 상기 광학 소자(12)를 위한 상기 광학 소자(12)가 고정되는 적어도 세 개의 베어링들(26,28,30)을 갖는 장착 바디(24)를 갖는 광학 장치로서, 상기 베어링들(26,28,30)은 상기 장착 바디(24)에 대해 이동 가능하고, 상기 베어링들(26,28,30)의 각각은 직선상의 움직임(40,42,44)을 따라서만 각각 이동 가능하고, 상기 베어링들(26,28,30)의 상기 직선상의 움직임(40,42,44)들은 대칭축(20) 상에 놓인 교차점(46)에서 교차하는 것인 광학 장치.

Description

광학 장치{OPTICAL ARRANGEMENT}

본 발명은 광축에 대하여 회전 대칭이 아니고, 광축에 대해 수직인 적어도 하나의 대칭축을 갖는 광학 소자를 가지는 광학 장치에 관한 것이다.

일반론으로 제한함이 없이는, 본 발명에 따르는 광학 장치는 본래의 정방형의 빔 단면으로부터 일차원으로 크게 확장하고, 그것에 수직인 차원에서는 집속되는, 특히 레이저 빔과 같은 높은 광강도의 광선을 사용하여 광학시스템에서 사용된다. 다시 말해서, 이러한 레이저 빔은 매우 가늘고 긴 선상으로 결상된다(선형 집속). 선형 집속의 긴 차원과 짧은 차원에서의 차원 비는 100000:1보다 클 수 있다. 이러한 광학 시스템은, 예를 들어 평판 패널 디스플레이의 레이저 유도 박막 결정화에 사용된다.

선형 집속으로 광선을 결상하는 데 사용되는 이러한 광학 시스템에서는, 비 회전 대칭 광학 소자를 갖는 광학 장치가 필요하게 된다. 종래에는 광학 소자로 원통형 렌즈들이나 또는 원통형 렌즈 배열들을 사용하였다.

이러한 비 회전 대칭 광학 소자들은 광축에 대해 수직인 적어도 하나의 대칭축을 가지고, 이러한 대칭축은, 원통형 렌즈의 경우 렌즈의 상기(부분적으로)원통형 측면의 꼭지점 선(vertex line)에 평행한 축에 의해 형성되고 광축에 대해서는 수직이다.

예를 들어, 광학 장치가 레이저 유도 박막 결정화에 사용되고, 1kW 이상의 범위에 있는 레이저 광 강도를 수반하는 경우, 아주 약간의 흡수에도 광학 소자에 고열이 발생한다. 이러한 열은 광학 소자의 팽창을 초래하여 결상의 수차 및 저하를 초래한다. 이러한 열팽창은 특히 현재의 경우와 같이, 광학 소자가 비 회전 대칭이고, 광축에 대해 수직인 적어도 하나의 대칭축을 가지는 경우에 문제가 된다. 특히, 열팽창은, 예를 들어, 원통형 렌즈의 경우 꼭지점 선인 광축이, 예를 들어 광축에 대해 회전되는 것과 같이 이동되어, 광학 소자가 수차를 일으키는 결과를 가져오는 효과를 가질 수 있다.

이러한 이유로, 주어진 열팽창에도 광학 소자가 정확한 위치에서 유지되도록 광학 소자의 장착부가 요구된다. 통상적으로 금속으로 만들어지는 장착부는 작동 중에 또한 가열되고 그것의 열팽창으로 인하여 광학 소자에 힘을 가하게 되어 광학 소자에 응력을 초래할 수 있고 따라서 광학 소자의 광학 결상 특성을 악화시킨다는 점들이 여기에서 또한 고려된다.

회전 대칭 광학 소자를 가지는 광학 장치의 사례에서, 예를 들어 안정된 위치에서 감소된 응력을 갖도록 회전 대칭 광학 소자를 장착할 목적으로 광학 소자를 유지하기 위한 회전 대칭 장착 바디로서 서로에 대해 120°의 각도에서 세 개의 지지 포인트 상에 광학 소자를 지지하는 회전 대칭 장착 바디의 사용이 DE 10 2006 060 088 A1에서 알려져 있다. 지지 포인트에서는, 장착 바디는 연결 포인트들을 통해 광학 소자의 외주에 대항하여 접선적으로 지탱하고, 방사상의 탄력적인 구성의 망들 또는 판 스프링들을 갖는다. 상기 망들은 광축에서 교차하는 직선상의 움직임을 따라 방사상으로 이동 가능하다.

그러나, 회전 대칭 광학 소자의 경우, 광축에 대한 광학 소자의 뒤틀림이 광학 소자의 결상 특성의 저하를 초래하는 문제점을 가지지 않으며, 이는 광학 소자가 광축에 대하여 회전 대칭이기 때문이다. 따라서, 이러한 광학 소자의 경우에, 광축을 중심으로 광학 소자를 회전시킴은 심지어 열 유도 팽창과 함께하는 회피 운동에서도 허용된다. 이것은 결상 특성들에 대하여 손상을 주는 효과를 갖지 않기 때문이다.

그러나, 광축에 대하여 수직인 대칭축을 갖는 비 회전 대칭 광학 소자의 경우, 광학 소자의 광축을 중심으로 한 회전은 광학 소자의 결상 특성에 대해 손상을 입히게 되고, 따라서 방지되어야 한다.

따라서 본 발명의 목적은 가열되는 광학 소자가 광축을 중심으로 한 뒤틀림에 대항하여 제 위치에서 확고하게 유지되도록 광학 소자가 장착 되는 장치에 관하여, 그것의 광학 소자가 비 회전 대칭이고 광축에 대하여 수직인 대칭축을 갖는 광학 장치를 특정하기 위함이다.

본 발명에 따르면, 이러한 목적은 광축에 대하여 비 회전 대칭이고 광축에 대해 수직인 적어도 하나의 대칭축을 갖는 광학 소자를 구비하고, 상기 광학 소자를 지탱하기 위한 적어도 세 개의 지지 포인트를 가지고 상기 광학 소자가 고정되는 장착 바디를 더 구비하고, 상기 베어링은 장착 바디에 대해 이동 가능하고, 상기 베어링들 각각은 개별적으로 직선상의 움직임을 따라서만 이동 가능하고, 상기 베어링들의 직선상의 움직임은 대칭축 상에 놓인 교차점에서 교차한다.

따라서, 본 발명에 따르는 광학 장치의 장착부는, 예를 들어 원통형의 렌즈의 경우 꼭지점 선에 대해 평행인 축인 대칭축이, 베어링들이 직선 상의 움직임에 따라서만 이동 가능하고 대칭축에 놓인 교차점에서 교차한다는 사실을 이유로, 가열되고 그것에 의해 유도되는 광학 소자의 열팽창에 의해 광축을 중심으로 회전하지 않도록, 광학 소자를 지지할 목적으로 구성되는 장착 바디를 갖는다. 이러한 효과는 광축에 관한 광학 소자에 작용하는 어떠한 토크들도 상호 보상된다는 것이다.

상기 명명된, 베어링들의 직선상의 움직임의 교차점은 바람직하게는 광학 소자의 광축에 놓인다.

이에 더하여 그 결과로서, 광축으로부터의 대칭축의 이동, 다시 말해 광축으로부터 멀어지는 대칭축의 병진 이동이 방지된다.

이와 관련해서, 사각형 외주를 갖는 광학 소자의 경우, 상기 베어링 중 하나는 광학 소자의 제 1 외주 측 상의 거의 중앙에 배치되고, 다른 두 개의 베어링들은 제 1 외주 측과 마주보는 외주 측의 모서리 상에 배치되는 것이 바람직하다.

장착 바디 상의 베어링들의 분포는 첫째로 광학 소자를 장착하기 위해 전체로서 세 개의 베어링만을 필요로 한다는 장점을 가지고, 그 결과로 구성이 특히 단순하게 되고, 반면에 상기 언급한 두 개의 개선사항들은 구성면에서 쉽게 서로 결합가능하며, 특히 베어링들의 직선상의 움직임이 광축 상에서 및 대칭축 상에서 모두 교차하고, 그 결과로 대칭축의 회전 및 대칭축의 병진 이동을 방지하기 위한 최적의 가능한 토크 보상이 획득된다

보다 바람 직한 개선으로는, 각 베어링은 각각의 적어도 하나의 판스프링을 통해 장착 바디에 대해 이동 가능하다.

그 자체로는 회전 대칭 광학 소자를 장착하기 위해 알려진 이러한 수단은 또한 비 회전 대칭 광학 소자의 장착의 경우에도 유용하게 사용될 수 있으며, 특히 이러한 수단에 의해 또한 후자에서 적절한 재료의 절개부나 절단부의 제공에 의해 장착 바디와 베어링을 일체로 구성하는 것도 가능하게 된다.

나아가, 이와 관련하여 각 베어링이 적어도 두 개의 판스프링들 각각을 통해 장착 바디에 대하여 이동 가능하고, 적어도 하나의 제 1 판스프링은 관련된 베어링의 직선상의 움직임의 방향으로, 광축과 마주하는 베어링 측 상에 배치되고, 적어도 하나의 제 2 판스프링은 광축으로부터 떨어져 마주하는 베어링 측 상에 배치되는 것이 바람직하다.

광학 소자의 지지 포인트의 양측에서 상기 베어링이 장착 바디로부터 항력과 관련하여 분리되어, 그 결과로 예를 들어, 장착 바디를 통해 베어링으로 가해지는 기계적인 충격 하중은 또한 적어도 감소 된다는 점에서 유리하다.

나아가, 이러한 경우 제 1 판스프링이 제 2 판스프링보다 더 단단한 것이 바람직하다.

충격 하중이 발생한 경우, 광학 소자가 베어링과 접촉하는 지지 포인트로 어떠한 토크도 가해지지 않도록 유리하게, 관련된 베어링의 직선상의 움직임의 방향으로 광축과 마주하는 베어링 측 상에서 배치된 제 1 판스프링은 제 2 판스프링보다 더 단단한 구성의 것이다. 그렇게 함으로써 지지 포인트 상에서 광학 소자의 활주 운동은 그 발생이 방지되고, 광학 소자는 이동하는 것이 방지된다.

적어도 하나의 판스프링의 바람직한 개선에 있어서, 후자는 장착 바디의 적어도 두 개의 재료 절개부 또는 적어도 하나의 재료 절단부에 의해, 관련된 베어링의 직선상의 움직임의 방향에 대해 수직으로 형성된다.

이러한 수단으로 인해, 적어도 두 개의 재료 절개부에 의하여 적어도 하나의 판스프링을 구성하는 경우에 있어서, 광학 소자가 안정적인 방식으로 유지되도록 두 개의 재료 절개부들의 간격을 둠으로써 판스프링의 강도의 치수화 하는 것이 가능하며, 그리고 한편으로는, 광학 소자의 주어진 열팽창에 있어서, 지지 포인트 상에서 활주함없이 광학 소자가 팽창할 수 있을 정도로 판스프링은 충분히 유연하다. 마찬가지로 장착 바디 내의 적어도 하나의 물질 절단부에 의해 적어도 하나의 판스프링을 형성하는 경우에, 판스프링의 강도를 치수화 하는 재료 절개부로부터 남아있는 물질 망의 두께가 유지된다.

보다 바람직한 개선에 있어서, 각 베어링은 광학 소자의 전체 면적과 대비하여 작은 접촉면을 갖거나 또는 적어도 하나의 접촉 포인트를 갖고, 광학 소자는 상기 접촉면 또는 접촉 포인트와 그것의 엣지에서 또는 그것의 엣지와 가까이에서 접촉한다.

이 수단은 광학 장치의 작동 중에 역시 가열되는 장착 바디로부터 광학 소자로의 열전달은, 광학 소자 내에서 불균일한 열분포가, 베어링들의 영역에서 광학 소자로의 열전달로 인해 경미하게 유지되거나 또는 방지될 수 있도록, 가능한 한 경미하게 유지된다.

역으로, 이러한 불균일한 열분포는, 약간의 열만이 접촉면들 및/또는 접촉 포인트들을 통해 광학 소자로부터 장착 바디로 제거된다는 사실 덕분에, 또한 방지될 수있고, 따라서 광학 소자 내에서 균일한 열분포를 설정하는 것이 가능하다.

보다 바람직한 개선에 있어서, 각 베어링은 베어링 상에 광학 소자를 고정 하는 클램핑 장치를 갖는다.

예를 들어, 본딩과 대비하여, 기계적인 클램핑은 광학소자가 장착 바디 상에 내구성있게 고정되는 반면, 특히 고 광강도의 시스템 내의 광학 장치의 사용의 경우, 접착물, 더욱이 누출 가스와 같은 누출물들이 광학 소자에 침전되어 광학 소자의 광학 특성을 저하시킬 수 있다는 점에서 장점이 있다.

그러나 광학 소자는 본딩 , 납땜 또는 기타 같은 종류의 것들에 의해 각 베어링 상에 또한 체결될 수 있다. 접착에 의한 결합의 경우, 접착층은 바람직하게는 예를 들어, 자외선을 차단하는 물질인 접착 보호물에 의해 빛에 포함될 수 있는 자외선으로부터 보호될 수 있다.

예를 들어, 광학 소자를 각 베어링에 나사로 고정시키는 것과 대비하여, 상기 명명된 수단은 기생력(parasitic force)이 적어도 예를 들어, 광학 소자 내의 보어(bore)가 장착 바디와 완전히 나란하지 않은 경우, 광학 소자와 장착 바디의 나사의 이(screw thread)의 맞물림으로부터 발생할 수 있을 정도로까지 광학 소자에 가해지지 않는다는 장점이 있다.

클램핑 장치에 대해 다양한 배치가 고려될 수 있다.

고정함으로 인해 광학 소자 내의 응력을 방지하거나 또는 적어도 감소시키기 위해, 클램핑 장치들은 각각 광학 소자를 광축에 실질적으로 평행한 힘으로 고정하는 것이 바람직하다.

여기서, 장점은 고정 힘(clamping force)의 방향이 베어링의 이동성에 대해 수직으로 조정되고, 그로써 베어링의 이동성은 광학 소자의 고정으로부터 분리된다는 것이다. 그 결과로, 보다 작은 기생력들이 고정에 의해 광학 소자에 가해진다.

상기 언급된 형식의 클램핑 장치들의 바람직한 개선에 있어서, 클램핑 장치들은 스프링 힘에 의해 편향되고, 관련된 베어링의 지지 포인트에 대항하여 광학 소자에 압력을 가하는 적어도 하나의 압축판을 가진다.

상기 개선의 장점은 특히 광학 소자의 응력이 없는 축을 이루는 고정에 있다. 이러한 경우, 스프링 힘은 광학 소자의 열 팽창의 경우에 있어서 광학 소자가 관련된 지지 포인트 상에서 활주하는 것을 방지할 수 있도록 정밀하게 크기를 갖는다.

이와 관련하여, 첫 번째 바람직한 개선의 변형으로서, 각각의 클램핑 장치는 광학 소자 및 지지 포인트를 통하여 광축의 방향으로 연장하고, 스프링 힘이 가해지고, 지지 포인트에 대항하여 광학 소자에 압력을 가하는 타이 로드(tie rod)를 갖는 것이 제공된다.

이러한 개선은 클램핑 장치가 광축에 대하여 가로놓인 방향으로 작은 설치 공간만을 필요로 한다는 장점을 가진다.

또 다른 변형된 개선에 있어서, 각각의 클램핑 장치는 이중 아암 레버(two-armed lever)의 하나의 레버 아암 상에 배치되고, 그것의 다른 레버 아암에는 스프링 힘이 가해지고, 상기 압축판은 지지 포인트에 대항하여 광학 소자에 압력을 가한다.

이 변형된 개선의 장점은 이전에 언급된 변형된 개선의 경우들처럼 광학 소자에 보어를 넣을 필요가 없다는 점에 있다.

더 바람직한 개선에 있어서, 광학 소자는 원통형 렌즈이다.

또 다른 장점들과 특징들은 아래의 명세서 및 첨부된 도면으로부터 드러난다.

상기 명명되고 아래에서 여전히 설명될 특징들은 각각의 명시된 결합에서 뿐 아니라 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 그 특징들 자신 또는 다른 결합들에서 사용될 수 있다는 것은 말할 나위도 없다.

본 발명의 본보기가 되는 실시예들은 도면에서 보여지고, 그것을 참조하여 이하에서 좀더 상세하게 설명될 것이다.

도 1은 광학 소자를 갖는 광학 장치의 평면도로서 도식적인 도해를 도시하며, 상기 광학 소자의 광축은 도면의 평면에 대해 수직인 방향이다.
도 2는 첫 번째 본보기가 되는 실시예에 부합하는 클램핑 장치와 함께, 도 1에서의 선 Ⅱ-Ⅱ를 따르는 단면으로, 도 1의 일부를 도시한다.
도 3은 또 다른 변형된 개선에 부합되는 클램핑 장치와 함께 도 2와 유사한 도해로서 도 1에서의 광학 장치의 일부의 도해를 도시한다.

일반적인 참조 번호 10을 갖는 광학 장치는 도 1에서 보여지고, 광학 장치 (10)의 작동 중의 빛의 진행 방향은 도면의 평면에 대해 수직이다.

광학 장치(10)의 세부사항은 도 2 및 도 3에서 두 개의 변형된 개선들에서 보여진다.

도 1에 따라, 광학 장치(10)는 광학 소자(12)를 갖고, 상기 광학 소자(12)는 광학적으로 유용한 영역(14) 및 광학적으로 유용한 영역(14) 외측의 장착영역(16)을 갖는다.

도 1의 도면의 평면에 대해 수직인 광축(18)에 대하여, 광학 소자는 비 회전 대칭이고, 광축(18)에 대해 수직인 대칭축(20)을 갖는다.

특히, 광학 소자(12)는 원통형 렌즈이고, 대칭축(20)은 원통형 렌즈의 꼭지점 선에 대해 평행이고, 광축을 수직으로 통과한다. 이러한 경우 대칭축(20)은 원통형 렌즈의 원통형 축이다.

광학 소자(12)는 전체로 사각형의 외주(22)를 갖는다.

광학 소자(12)의 경우, 장착영역(16) 및 광학적으로 유용한 영역(14)은 서로 함께 일체로, 그리고 예를 들어, 석영 유리와 같은 동일한 재료로 생산된다. 도 2에 따르면, 광학적으로 유용한 영역(14)은 광축(18)의 방향으로 장착영역(16)과 비교하여 더 큰 두께를 갖는다.

광학 장치는 예를 들어, 금속으로 제조되는 장착 바디(24)를 더 갖는다. 광축에 대해 가로지르는 방향에서, 장착 바디(24)는 장착 바디(24)가 광학 시스템의 홀더(도시 되지 않음)상에 체결되도록 광학 소자(12)의 외측으로 돌출된다. 광학 소자(12)의 영역에서, 보다 정밀하게는 광학 소자(12)의 광학적으로 유용한 영역(14)에서, 장착 바디(24)는 광학 소자(12)의 광학적으로 유용한 영역(14)의 크기에 대응하는 광축에 가로놓이는 크기를 갖는 개구(25)를 갖는다.

장착 바디(24)는 광학 소자(12)가 각각 고정되는 세 개의 베어링(26,28 및 30)을 갖는다.

상기 베어링(26,28 및 30)의 각각은 접촉면과 접촉 소자를 갖고, 특히, 베어링(26)은 접촉 소자(32)를, 베어링(28)은 접촉 소자(34)를, 베어링(30)은 접촉 소자(36)를 갖는다.

접촉 소자(32,34 및 36)는 도 2에서 접촉 소자(32)에 대해 도시되는 각각 접촉면(38)을 갖고, 접촉면은 광학 소자(12)의 전체 면적에 비해 작다. 광학 소자(12)는 접촉면을 통해 접촉 소자(32,34 및 36)에 대항하여 지지한다. 접촉면 대신에, 접촉 소자(32,34 및 36)는 또한 접촉 소자(32,34 및 36)와 광학 소자(12)의 접촉을 통해 접촉 포인트만을 가질 수도 있다.

본보기가 되는 실시예에서 보여지는 바와 같이, 광학 소자(12)는 접촉 소자(32,34 및 36)와 그것의 엣지 가까이에서, 특히 광학 소자(12)의 장착영역(16)의 영역 내에서만 접촉한다.

도 1 및 도 2 또는 도 1 및 도 3에 따르는 본보기가 되는 실시예에 있어서, 베어링(26,28 및 30)은 축 베어링으로 구성되고, 다시 말해 광학 소자(12)가 광축(18)의 방향에서 접촉 소자(32,34 및 36) 각각에 의지한다.

도 1 및 도 2 또는 도 1 및 도 3에 따르는 본보기가 되는 실시예에 있어서, 접촉 소자(32,34 및 36)는 장착 바디(24)와 일체로 구성되고, 특히 장착 바디(24)의 나머지 영역으로부터 돌출되는 재료에 의해 구성된다. 광학 소자(12)를 베어링들(26,28 및 30) 상에, 또는 좀더 정확하게는 접촉 소자(32,34 및 36) 상에 고정시키는 방식은 다음에 충분히 서술될 것이다.

베어링들(26,28 및 30)은 그들이 장착 바디(24)에 대하여 이동 가능하도록 구성된다. 이러한 경우, 베어링들(26,28 및 30)은 대칭축(20) 상에 놓여있는 교차점에서 교차하는 직선상의 움직임을 따라서만 이동 가능하며, 특히 베어링(26)은 직선상의 운동(40)을 따라, 베어링(28)은 직선상의 운동(42)을 따라 베어링(30)은 직선상의 운동(44)을 따라서만 이동 가능하다.

나아가, 본보기가 되는 실시예에서 보여지는 바와 같이, 교차점(46)은 또한 광축(18) 상에 놓인다.

광학 소자(12) 그 자체는 광학 소자(12)가 베어링(26,28 및 30)에 대해 상대 운동을 할 수 없도록 베어링(26,28 및 30) 상에 고정된다.

베어링(26,26 및 30)은 각각 두 개의 판스프링들을 갖고, 특히 베어링(26)은 두 개의 판스프링(48 및 50)을, 베어링(28)은 두 개의 판스프링(52 및 54), 그리고 베어링(30)은 두 개의 판스프링(56 및 58)을 갖는다.

판스프링들(48,50;52,54;56,58)은 여기서 장착 바디(24) 내의 재료 절개부들에 의해 형성되고, 상기 재료 절개부들은 도 1에서, 판스프링(48 및 50)에 대한 예로서 각각 사각형의 C의 형태를 갖고, 그것들의 "열린" 측에서 서로 마주보는, 하나가 다른 쪽의 내측으로 끼워 넣어진 두 개의 절개선(60 및 62)에 의해 나타난다. 이러한 방식으로, 판스프링들 각각은 짝을 지어 평행사변형을 형성하고, 다시 말해 판스프링(48)은 판스프링(50)과 평행사변형을 형성하고, 판스프링(52)는 판스프링(54)와 평행사변형을 형성하고, 판스프링(56)은 판스프링(58)과 평행사변형을 형성한다.

장착 바디(24)의 판스프링들(48 및 50, 52 및 54 또는 56 및 58)을 형성하는 재료 절개부들은 각각 관련된 직선상의 운동(40,42 또는 44)에 대해 수직으로 진행한다. 이러한 방식에서, 베어링(26,28 및 30)은 관련된 직선상의 운동(40,42 또는 44)의 방향에서만 장착 바디(24)에 대해 운동할 수 있다.

도 1에 따르면, 베어링(26)은 광학 소자(12)의 사각형 외주(22)의 외주변(64) 상의 대략 중간에 배치되며, 베어링들(28 및 30)은 광학 소자의 외주변(64)의 다른 편에 있는 외주변(66)의 모서리에 각각 설치된다.

베어링들(26,28 및 30)의 그것의 이동성이 직선상의 운동(40,42 및 44)을 따라 오로지 진행하는 이러한 배치는, 광학 소자(12)가 열에 의해 팽창하는 경우에 광학 소자(12)가 광축(18)에 대해 회전할 수 없고, 또한 대칭축(20)은 그것에 가로지르는 방향으로 이동할 수 없도록 보장한다. 광학 소자(12)의 팽창은 직선상의 운동(40,42 및 44)의 방향으로 판스프링(48,50,52,54,56 및 58)의 변형만을 일으킨다.

도 1 및 도 2 또는 도 1 및 도 3에서 드러나듯, 판스프링 쌍들(48,50; 52,54 및 56,58)은 관련된 베어링(26,28 및 30)의 측 상에, 정확하게는 광축(18)에서 떨어져 마주하는 각각의 할당된 접촉 소자(32,34 및 36) 상에 위치한다.

나아가, 도 1 및 도 3과 마찬가지로, 도 1 및 도 2에서 드러나듯, 각각의 내부 판스프링(50,54 및 58)은 각각의 외부 판스프링(48,50 및 56)보다 더 큰 강도를 가진다. 이것의 결과로, 충격 하중의 경우에, 접촉 소자(32,34 및 36) 상의 접촉 포인트들에 대해 토크가 가해지지 않아, 광학 소자(12)가 접촉 소자(32,34 및 36) 상에서 활주하는 것을 방지하고, 광학 소자(12)가 바람직하지 못하게 그 위치를 바꾸는 것을 방지한다.

전체로서, 각 판스프링 쌍들(48,50;52,54 및 56,58)의 각각의 판스프링의 강도는 상기 판스프링들이 광학 소자(12)를 안정하게 유지하고, 열팽창의 경우에 있어서, 광학 소자(12)가 접촉 소자(32,34 및 36) 상에서 활주함 없이 팽창할 수 있도록, 충분히 유연하도록 크기를 갖는다.

광학 소자(12)가 어떻게 각각의 베어링(26,28 및 30) 상에 고정되는지 이하에서 설명한다.

클램핑 장치는 광학 소자(12)를 각 베어링(26,28 및 30)에 고정시키기 위한 목적으로 제공되며, 명확성을 이유로 도 1에서 나타나지 않고, 도 2 및 도 3의 단면 도해에서 나타난다.

도 2는 광학 소자(12)를 베어링(26) 상에 고정시키는데 사용되는 클램핑 장치(70)의 첫 번째 본보기가 되는 실시예를 도시한다. 상응하는 클램핑 장치는 두 개의 남아있는 베어링들(28 및 30)에 제공된다.

클램핑 장치(70)은 광학 소자(12)를 베어링(26) 상에, 정확하게는, 접촉 소자(32) 상에 광축(18)의 방향으로 작용하는 고정 힘으로 고정한다.

클램핑 장치(70)는 광학 소자(12)의 장착영역(16)의 보어(76)을 통해, 그리고 장착 바디(24)의 보어(78)을 통해 맞물리는 샤프트(74)를 갖고 접촉 소자(32)를 통하여 통과하는 타이 로드(72)를 갖는다. 보어(76 및 78)는 기생력이 광축(18)에 대해 가로질러 발생하는 것을 막아 응력이 광학 소자(12)에서, 특히 광학 소자(12)의 광학적으로 유용한 영역(14)에서 발생 되는 것을 막기 위해 샤프트(74)의 단면보다 큰 크기를 갖는다. 따라서 고정 동작은 여기서는 단지 축방향이다. 타이 로드(72)는 일 단에서는 압축판(80)을 갖고, 그것의 타 단에서는 지지판(82)를 가지며, 지지판(82)은 샤프트(74)에 나사 고정되는 것이 가능하다. 압축판(80)은 광학 소자(12)의 장착영역(16) 상에 의지하고, 반면에 압축 스프링(84)은 타이 로드(72)에 스프링 힘을 가하기 위하여 지지판(82)과 장착 바디(24) 사이에서 지지된다. 압축 스프링(84)은, 압축판(80)이 접촉 소자(32)에 대항하여 장착영역(16)에 압력을 가하는 결과에 의해 압축판(80) 상의 견인력에 영향을 준다. 이러한 경우 압력은 광학 소자(12)가 접촉 소자(32) 상에서 활주하지 않도록 하는 크기를 갖는다.

도 2의 클램핑 장치의 개선의 경우에서, 보어(76)을 방지하기 위해, 타이 로드(72)는, 압축판의 반대 측면 상에 압축판(80)에 더하여 추가적인 압축판을 갖는 U 형태의 소자로 교체될 수 있으며, 이 경우 압축 스프링(84)은 축으로 이동 가능하게 조정되는 추가된 압축판과 지지판(82) 사이에서 위치한다.

도 3은 축 상으로, 다시 말해 광축(18)의 방향으로 작용하는 고정 힘에 의해 광학 소자(12)를 또한 장착 바디(24)의 베어링(26) 상에 고정하는 것에 의한 클램핑 장치(90)의 대안적인 개선을 보여주고 있다.

이러한 목적을 위해, 클램핑 장치(90)는 광학 소자(12)의 장착영역(16) 상에 축 상으로 의지하는 압축판(92)을 갖는다. 압축판(92)은 , 구체적으로는 장착 바디(24)의 베어링(26) 상의 판스프링(48) 내부로 더 지지되는 압축스프링(100)의 도움에 의해 이중 아암 레버(96)의 제 1 레버 아암(94)에 연결되고, 반면에 스프링힘은 제 2 레버 아암(98)에 가해진다.

이중 아암 레버(96)은 판스프링(102)를 통해 장착 바디(24)의 베어링(26)에 또한 연결되고, 베어링(26)상에서 이중 아암 레버(96)를 지지하는 풋(104)에 연결된다. 이중 아암 레버는 판스프링(102)과, 로커와 유사한 배치를 형성하고 압축 스프링(100)은 광학 소자(12)의 장착영역(16)에 대항하여 압축판(92)을 상응하게 압력을 가하여, 접촉 소자(32)에 대해 후자에 압력을 가한다. 클램핑 장치(90)의 이러한 개선의 경우에서, 도 2에서의 보어(76)와 같은 보어를 광학 소자(12)의 장착영역(16)내에서 생략하는 것이 가능하다.

고정 수단에 의한 광학 소자의 체결을 대신하여, 상기 광학 소자는 또한 본딩, 납땜 또는 그와 유사한 방식으로 베어링(26,28,30)상에 체결될 수 있다. 본딩의 경우에서, 접착제 보호물에 의해, 시간에 따라 접착제를 분해할 수 있는 자외선으로부터 접착제는 보호된다.

Claims

광축(18)에 대해 비 회전 대칭이고, 광축(18)에 대해 수직인 적어도 하나의 대칭축(20)을 갖는 광학 소자;를 구비하고,
광학 소자(12)를 위한, 광학 소자(12)가 고정되는 적어도 세 개의 베어링들(26,28,30)을 갖는 장착 바디(24);를 더 구비하는 광학 장치로서,
상기 베어링들(26,28,30)은 장착 바디(24)에 대해 이동 가능하고, 상기 베어링(26,28,30)들의 각각은 직선상의 움직임(40,42,44)을 따라서만 각각 이동 가능하고, 상기 베어링들(26,28,30)의 직선상의 움직임(40,42,44)은 대칭축(20)에 놓이는 교차점(46)에서 교차하는 것인 광학 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 교차점(46)은 상기 광축(18)에 놓인 것인 광학 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 광학 소자(12)는 사각형의 외주(22)를 갖고, 상기 베어링들 중 하나(26)는 광학 소자(12)의 제 1 외주변(64) 상의 대략 중간에 배치되고, 다른 두 개의 베어링들(28,30)은 상기 제 1 외주변(64)의 반대쪽의 외주변(66)의 모서리에 배치된 것인 광학 장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
각 베어링(26,28,30)은 각각 적어도 하나의 판스프링(48,50,52,54,56,58) 을 통해 상기 장착 바디(24)에 대해 이동 가능한 것인 광학 장치.
청구항 4에 있어서,
각 베어링(26,28,30)은 각각의 적어도 두 개의 판스프링들(48,50,52,54,56,58)을 통해 상기 장착 바디(24)에 대해 이동 가능하고, 적어도 하나의 제 1 판스프링(50,54,58)은 광축(18)과 마주하는 베어링(26,28,30)편에서 관련된 베어링(26,28,30)의 직선상의 움직임(40,42,44)의 방향으로 배치되고, 적어도 하나의 제 2 판스프링(48,52,56)은 광축(18)으로부터 떨어져 마주하는 베어링(26,28,30)의 편에서 배치되는 것인 광학 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 제 1 판스프링(50,54,58)은 상기 제 2 판스프링(48,52,56)보다 강성이 큰 것인 광학 장치.
청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 판스프링(48,50,52,54,56,58)은 적어도 두 개의 재료 절개부들(60,62)에 의해 형성되거나 또는 상기 관련된 베어링(26,28,30)의 직선상의 움직임(40,42,44)의 방향에 수직인, 상기 장착 바디의 적어도 하나의 재료 절단부에 의해 형성되는 것인 광학 장치.
정구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
각 베어링(26,28,30)은 광학 소자(12)의 전체 면적에 비해 작은 접촉면(38)을 갖거나 또는 적어도 하나의 접촉 포인트를 갖고, 상기 광학 소자(12)는 그것의 엣지 또는 그것의 엣지 가까이에서 상기 접촉면 또는 접촉 포인트와 접촉하는 것인 광학 장치.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
각 베어링(26,28,30)은 상기 광학 소자(12)를 상기 베어링(26,28,30) 상에 고정하는 클램핑 장치(70)를 갖는 것인 광학 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 클램핑 장치(70)는 상기 광축(18)에 실질적으로 평행한 힘으로 광학 소자(12)를 각각 고정하는 것인 광학 장치.
청구항 10에 있어서,
클램핑 장치(70)는, 스프링힘에 의해 편향되고 상기 관련된 베어링(26,28,30)의 지지 포인트에 대항하여 광학 소자(12)에 압력을 가하는 적어도 하나의 압축판(80;92)을 갖는 것인 광학 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 압축판(80)은, 상기 광학 소자(12) 및 상기 지지 포인트를 통해 광축(18)의 방향으로 연장하고 스프링힘이 가해지는 타이 로드(72) 상에 배치되는 것인 광학 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 압축판(92)은 이중 아암 레버(96)의 하나의 레버 아암(94) 상에 배치되고, 다른 레버 아암(98)에 스프링힘이 가해지는 것인 광학 장치.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학 소자(12)는 본딩, 납땜 또는 그 밖의 유사한 것들에 의해 베어링들(26,28,30) 중 적어도 하나 상에 체결되는 것인 광학 장치.
청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학 소자(12)는 원통형 렌즈인 것인 광학 장치.