KR20150143661A - 광학 조립체에서의 스택킹 소자 왜곡을 최소화하는 방법 - Google Patents

광학 조립체에서의 스택킹 소자 왜곡을 최소화하는 방법 Download PDF

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Abstract

복합 광학 조립체는 광학 소자를 이격시키고, 정렬시키고 조립체 내에 유지하기 위해 복수의 스택킹 소자로부터 구성된다. 스택킹 소자의 스택킹 면이 측정되고 그리고 저-차 표면 에러가 추출되며, 일차 각도 주파수를 갖는 수학적 근사치에 의해 나타내어진다. 광학 홀더를 포함한 스택킹 소자는 짝맞춤 스택킹 면의 저-차 표면 에러 사이의 상보적 상태를 촉진시키도록 상대적으로 정위된다.

Description

광학 조립체에서의 스택킹 소자 왜곡을 최소화하는 방법{Method of minimizing stacking element distortions in optical assemblies}
본 발명은 35 U.S.C. §119 하에서 2013년 04월 16일에 출원된 미국 가출원번호 제61/812,364호를 우선권 주장하고 있는, 35 U.S.C. §119 하에서 2013년 08월 06일에 출원된 미국 출원번호 제13/959,804호를 우선권 주장하고 있으며, 이러한 특허문헌들의 내용은 참조를 위해서 그 내용 모두가 본 명세서에 통합되어 있다.
본 발명은 광학 조립체에 관한 것이며, 특히 광학 소자를 이격시키고, 정렬시키고, 그리고 유지시키기 위해 함께 체결되는 스택킹 소자의 조립체에 관한 것이다.
많은 광학 조립체, 특히 리쏘그래픽(lithographic) 투사 또는 반도체 검사와 같은 목적에 사용되는 광학 조립체는 고 투과, 저 퓨필(pupil) 불균일성, 저 RMS 파면(wavefront) 에러, 및 저 투과된 파면 불균형과 같은 광학 성능에 대한 엄격한 요구조건을 갖는다. 설계 및 공차 고려는 파면 성능 요구조건을 만족하는데 중요한 역할을 한다. 예를 들면, 설계 형태는 광학 소자의 제조를 동반하는 예측된 타입의 에러에 대한 민감도를 감소시키도록 선택되고, 그리고 광학 소자의 공차는, 제조 변화가 시스템 레벨 성능에 심각하게 영향을 미치지 않도록, 설계 민감도와 관련하여 선택된다. 그럼에도 불구하고, 적당하게 설계되고 제조된 소자의 조립이나 또는 "만들기(build)" 조차도 전반적인 성능을 저하시키는 부가적인 파면 에러를 유도할 수 있다. 예를 들면, 광학 소자를 함께 볼트식결합(bolting), 나사식결합(threading), 또는 그외 여러 결합(otherwise fastening)하는 것과 같은 조립 기술은 광학 조립체의 파면 성능을 저하할 수 있는 광학 소자에서의 기계적 스트레스나 스트레인을 만들 수 있다.
다양한 방법이 광학 소자의 장착을 통해 전달된 스트레스로부터 상기 광학 소자를 격리하도록 사용되고 있다. 예를 들면, 만곡이나 또는 반-운동학적 스타일 장착 방법이 렌즈 홀더(예를 들면, "셀(cells)")에 통합되어 있다. 이들 방법은 일체형 렌즈 조립체를 형성하도록 인접한 렌즈 홀더나 스페이서를 함께 고정시킴으로써 만들어진 스트레스나 스트레인으로부터 렌즈를 격리시킨다. 다른 방법이 렌즈 소자와 홀더 사이에서 고 순응성(highly compliant) 접착제 층을 사용하여, 렌즈 조립체 내에서의 광학 소자 내에서의 상기 광학 소자의 변형을 감소시킨다.
한 방법이 또한 성능 측정에 기초하여 광학 소자를 조정하도록 사용되고 있다. 예를 들면, 렌즈나 렌즈의 그룹이 회전되거나 또는 그렇지 않으면 측정된 성능을 최적화하도록 서로에 대해 조정된다. 다른 또 한 방법은 다른 방법으로 완성된 렌즈 조립체의 측정된 파면 에러를 상쇄하도록 결정되어 제조된 "보정 소자(correction element)"를 사용하는 것이다.
본 명세서에 도시되고 기술된 실시예가 본 발명에서 스택킹 소자로 더욱 일반적으로 의미하고 있는, 적당하게 설계되고, 공차 이내의(toleranced), 그리고 제조된 광학 홀더나 스페이서 사이에서 달리 발생할 수 있는 스트레스나 스트레인을 감소시키거나 또는 달리 제어함으로써 광학 조립체에서의 에러 발생원을 감소시키기 위해 제공된다. 다른 스택킹 소자 면과 짝맞춤하도록 의도된 다양한 스택킹 소자의 면이 조립에 앞서 측정될 수 있고, 그리고 저-차(low-order) 표면 에러가 측정으로부터 추출될 수 있고 그리고 주요 (즉, 최고 진폭) 주파수를 갖는 수학적 근사치로 표현된다. 에러 측정은, 조립에 앞서 스택킹 소자를 사전배치하도록, 또는 조립 동안에 스택킹 소자를 배치하도록, 사용될 수 있다. 조립 동안의 노출된 소자 면의 제 위치에서의 측정은 스택 내에서 광학 홀더에서의 스트레스나 스트레인을 피하고 커지는 스택에서의 누적 에러(cumulative errors)를 감소시키는 목적으로서 조립 이전에 만들어진 스택킹 소자의 개별 면의 에러 측정과 조합하여 사용될 수 있다.
측정된 스택킹 소자는 공통의 또는 조화 주요 주파수(예를 들면 반경방향 또는 각도 주요 주파수)를 갖는 실질적으로 보완적인 저-차 표면 에러를 구비한 짝맞춤 스택킹 면을 병렬하는 상대 각도 정위 및 조합으로 그룹지워질 수 있다. 광학 소자는 스택킹 소자의 조립 동안에 또는 상기 조립 이전에 광학 홀더에 장착될 수 있고, 그리고 상기 스택킹 소자의 조합은 여러 조합체 내에서의 광학 홀더를 달리(otherwise) 왜곡할 수 있는 스트레스나 스트레인의 동반을 최소화하면서 압축 력을 통해 함께 고정될 수 있다. 광학 홀더에서의 스트레스나 스트레인을 감소시킴으로써, 보다 작은 스트레스나 스트레인이 홀더(예를 들면, 렌즈)에 의해 지지된 광학 소자와 광학 홀더 사이에서 전달되어 요구되는 광학 성능을 달성한다.
스택킹 소자의 표면 에러 측정은 스택킹 소자의 점진적인 조립(즉, "만들기") 동안에 만들어진 제 위치에서의 측정과 조합하여 사용될 수 있다. 각각의 스택킹 소자나 또는 상기 스택킹 소자의 그룹이 함께 체결됨으로서, 중간 스택킹 소자(즉, 베이스 장착 부재에 사전에 체결된 스택킹 소자 또는 다른 한 스택킹 소자)의 노출된 스택킹 면이 주요 주파수를 갖는 수학적 근사치로 또한 나타내어질 수 있는, 조립체에서의 누적 저-차 에러를 모니터하도록 제 위치에서 측정될 수 있다. 다음 (인접하는) 스택킹 소자(그 인접한 표면 에러가 사전측정될 수 있음)가 누적 에러를 감소시키도록 중간 스택킹 소자와 관련하여 상대적으로 정위될 수 있으므로, 중간 및 다음 스택킹 소자의 짝맞춤 스택킹 면이 하나 이상의 광학 홀더를 달리 왜곡할 수 있는 스트레스나 스트레인을 최소화하면서, 압축 력을 통해 함께 체결될 수 있다. 스택킹 소자 자체에서 모든 스트레스 및 스트레인을 반드시 최소화하는 것이 목표가 아니지만, 그러나 광학 홀더를 달리 왜곡할 수 있고 이에 따라 광학 조립체의 광학장치로 전달할 수 있는 스트레스나 스트레인을 감소시키는 것이 목표이다.
인접한 스택킹 소자의 면이 사전측정될 수 있고 그리고 조립 동안에 또는 조립 이전에 서로 쌍이 된다. 실제로, 개별 스택킹 소자에 대한 기계적 공차는 짝맞춤 면 중에서 측정된 저-차 에러가 충분하게 보완적이고 그리고 총 이격 및 경동(tilt) 공차가 만족되는 한 완화될 수 있다.
따라서, 투사 렌즈와 같은 복합 광학장치의 조립 이전에 또는 조립 동안에, 스택킹 소자의 조합(선택이 이용가능한 경우) 및 그 상대 정위가 광학장치의 조립체를 동반하는 스트레스나 스트레인을 감소시키거나 또는 달리 제어하기 위해 확인될 수 있다. 조립 이전에, 스택킹 소자의 면이 측정될 수 있고 그리고 주요 주파수를 포함한 저-차 표면 에러가 확인될 수 있다. 인접한 스택킹 소자 및/또는 그 상대 정위는, 짝맞춤 스택킹 면이 공통의 또는 조화 주요 각도 주파수로써 실질적으로 보완적인 저-차 표면 에러를 갖도록, 선택될 수 있다. 고차(Higher order) 에러가 누적 잔류 효과에 대해 고려될 수 있지만, 그러나 주요 주파수는 원치않는 스트레스나 스트레인을 부여하기 위한 가능성과 면의 전체 형상을 가장 잘 특징화한다.
스택킹 소자는 일반적으로 상기 스택킹 소자에 의해 지지된 광학 소자를 통한 광의 투과를 위한 개구를 포함하고, 그리고 주요 각도 주파수가 개구를 우회하는 자취(trace)를 따라 스택킹 면으로부터 돌출하는 로브(lobe)의 수에 대응할 수 있다.
맞춰지거나 또는 많은 정수(integer multiple numbers)의 로브를 갖는 짝맞춤 스택킹 면의 최적의 상대 정위가 로브의 수로써 나뉘어진 π 와 동일한 각도 증분(increment)으로 개구 주위에서 위상의 상대 변위로 결정될 수 있다. 따라서, 보완적인 표면과 짝맞춤 면을 갖는 스택킹 소자 형태는 조립체 내에서의 광학 홀더에서 보다 작은 스트레스나 스트레인을 발생하도록, 특히 상대 정위와 함께 형성(nest)될 수 있다.
보다 작은 정도의 상보적 상태가 표면 사이의 차이, 즉, 잔류 미스매치(residual mismatch)를 최소화하는 상대 각도 정위만큼 상이한 주요 각도 주파수를 갖는 짝맞춤 스택킹 면 사이에서 또한 이용될 수 있다. 이용가능한 해결책이 이상적이지 않을 수 있는 한편으로, 광학 홀더에서의 스트레스 및 스트레인이 스택킹 소자의 짝맞춤 면 사이에서의 잔류 미스매치를 최소화하기 위해 제공되는 상대 정위 및 조합에 의해 계속 감소될 수 있다.
바람직하게는, 스택킹 면이 간섭하게 사전 측정되고, 그리고 간섭 측정이 저-차 표면 에러의 수학적 근사치를 얻도록 여과(filter)된다. 수학적 근사치는 스택킹 소자에서의 데이터 특징부(예를 들면, 기준 마크나 확인된 특징부)에 참조된 각도 주파수 및 반경방향 차수(radial order)를 갖는 정규화된 다항식을 포함할 수 있다. 공통의 또는 조화 각도 주파수를 갖는 것에 더하여, 짝맞춤 스택킹 면의 보완적인 저-차 표면 에러는 바람직하게는 공통의 또는 조화 일차 반경방향 차수의 반대 표시를 갖는다.
상보적 상태에서의 임의의 잔류 벗어남(departures)과 관련된 짝맞춤 스택킹 면 사이의 누적 잔류 저-차 표면 에러가 중간 스택킹 소자의 노출된 면으로부터의 조립 과정 동안에 측정되거나 또는 조립에 앞서 추정될 수 있다. 쌍을 이룬 짝맞춤 스택킹 면은, 하나의 쌍의 상보적 상태에서의 벗어남이 하나 이상의 다른 쌍의 상보적 상태에서의 벗어남과 보완적이어서 스택킹 소자의 조합체 내에서 광학 홀더를 달리 왜곡할 수 있는 쌍들 사이의 스트레스나 스트레인의 축적을 피하도록, 짝맞춤 스택킹 면의 다른 쌍과 관련하여 배치될 수 있다.
도 1은 스택킹 소자의 면의 표면 높이 변화를 측정하기 위한 그레이징(grazing) 입사 간섭계의 다이어그램이다.
도 2는 중앙 광선을, 프리즘 기준 표면으로부터 반사된 기준 광선 및 스택킹 소자 면으로부터 반사된 시험체 광선으로 분리하는 것을 나타낸 확대된 도면이다.
도 3은 간섭계의 확산 스크린에 형성된 간섭 패턴의 평면도이다.
도 4는 스택킹 소자 면의 이미지와 함께 나타나는 간섭 패턴의 그레이-스케일 이미지이다.
도 5a 내지 도 5c는 스택킹 소자 면을 특징화하도록 사용될 수 있는 저-차 표면 에러의 확대된 이미지이다.
도 6a 및 도 6b는 광학 홀더 형태의 개별 스택킹 소자의 사시도로서, 도 6b는 단면을 나타내고 있는 절결도이다.
도 7a 및 도 7b는 4개의 스택킹 소자의 적어도 부분 조립체의 사시도로서, 도 7b는 조립체의 단면을 나타내고 있는 절결도이다.
도 8a 및 도 8b는 2개의 상이한 상대 회전 위치에서의 짝맞춤 스택킹 소자 면의 저-차 표면 에러의 사시도로서, 도 8b는 에러 표면 사이의 상보적 상태를 촉진하기 위한 바람직한 상대 위치를 나타낸 도면이다.
도 9는 커지는 스택의 노출된 면의 제 위치 측정과 스택킹 소자 면의 사전측정 모두를 사용하는 광학 조립체를 만들기 위한 단계를 나타내는 플로우 차트이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 그레이징 입사 간섭계(10, grazing incidence interferometer)는, 예를 들면, 스택킹 소자(12)의 평탄도로부터의 벗어남과 같은 표면 에러를 측정하기 위해 사용될 수 있는 일례의 기기이다. 레이저 다이오드와 같은 광원(14)은, 촛점맞춤 렌즈(16)가 초기에 수렴하는 경로에 설정되는 일시적으로 간섭 광의 빔(18)을 방출한다.
회전하는 확산기 플레이트(22)를 갖는 간섭 조정장치(20)는 빔(18)의 공간적 간섭성을 감소시키도록 폭이 좁아진 빔(18)의 부분을 차단한다. 회전하는 확산기 플레이트(22)는 빔(18)을 차단하고 그리고 상기 확산기 플레이트(22) 상의 스팟(23)을 조명하는 광을 랜덤으로 산란한다. 스팟(23)으로부터 산란된 광이 확장 광원을 모방(emulate)하고, 이 확장 광원의 크기는 빔(18)의 공간적 간섭성의 정도에 역으로 관련된다. 촛점맞춤 렌즈(16)는 빔(18)의 공간적 간섭성을 조정하기 위한 조명된 스팟(23)의 크기를 변경시키도록, 화살표 24의 방향으로 이동가능하다.
빔(18)의 확장 부분은 화살표 32의 방향으로 각도의 제한된 범위를 통해 상기 반사 표면(28)을 경동(tilt)하기 위한 피벗(30)을 구비한 경동 메카니즘(26)을 통해 전파한다. 비슷한 양의 빔 경동은 피벗 평면 평행한 플레이트로써 빔(18)을 차단시킴으로써 달성될 수 있다. 광은, 전파하는 빔(18)의 수직선으로부터 경사질 때, 확산기 플레이트(22) 상에서의 확장 광원으로부터 오프셋된 명확한 광원으로부터 플레이트를 통해 투과한다.
시준 렌즈(34)의 촛점 길이가 확산기 플레이트(22)로부터 측정되고, 상기 시준 렌즈는 확장 빔(18)을, 수직 입사에 가깝게 삼각형 프리즘(40)의 한 면(36)에 접근하는 명목상 시준된 빔(18)으로 변환한다. 면(36)은 바람직하게는 대략적으로 45-도 각도로 베이스(42)로 경사진 2개의 동일한 길이의 면(36 및 38) 중 하나이다. 비록 확장되었을지라도, 명목상 시준된 빔(18)의 잔류 발산이 상기 빔(18)의 제한된 공간적 간섭성에 의해 약간 증가되고, 그리고 프리즘(20)에 접근하는 시준된 빔(18)의 평균 입사 각도는 상기 빔(18)의 경동에 의해 수직으로부터 약간 벗어날 수 있다.
도 2를 살펴보면, 빔(18)의 중앙 광선(48)이 프리즘(40)을 통해 전파하고 그리고 기준 빔 광선(50)처럼 비-수직 그레이징 각도 "α"를 통해 상기 프리즘(40)의 베이스 면(42)으로부터 부분적으로 반사된다. 그레이징 각도 "α"는 정반사성 반사의 범위 내에서 반사 표면(프리즘(40)의 베이스 면(42))으로부터 경사진 비-수직 각도로 정의된다. 소위 "그레이징 입사"의 각도가 이들 "그레이징 각도"에 보완적이다. 그레이징 입사에서 취해진 측정이 반사도를 증가시켜, 비-정반사성 반사 표면을 포함한 보다 넓은 범위의 표면이 간섭하여 측정될 수 있게 한다.
광선(48)의 다른 한 부분이 시험체 빔 광선(52)처럼 스택킹 소자(12)의 2개의 대향 측 (즉, 상부 및 하부) 면(56 및 58)의 제 1 면(56)으로부터 반사되기 전에 공기 갭(60)을 통해 상기 베이스 면(42)으로부터 굴절된다. 기준 빔 광선(50) 및 시험체 빔 광선(52)이 상대적으로 공유되지만 명목상 서로 평행한 프리즘 면(38)을 통해 프리즘(40)을 빠져나온다. 바람직하게는, 비-수직 그레이징 각도 "α"는 프리즘(40)의 베이스 각도의 여각(complement)에 적어도 대략적으로 동일하므로, 모든 광선(48, 50, 및 52)이 수직 입사에 가깝게 프리즘(40)에 들어가거나 떠난다.
기준 빔 광선(50)은 기준 빔을 형성하도록 프리즘(40)의 베이스 면(42)에 따른 상이한 지점에서의 동일한 그레이징 각도 "α"를 통해 반사된 빔(18)으로부터의 많은 광선 중 하나의 광선이다. 시험체 빔 광선(52)이 시험체 빔을 형성하도록 스택킹 소자 면(56)을 따른 상이한 지점에서 반사된 빔(18)으로부터의 광선의 갯수 중 하나이다. 기준 및 시험체 빔은 연마된 유리나 또는 플라스틱으로 만들어질 수 있는, 확산형 뷰잉 스크린(70)에 간섭 패턴(64)(예를 들면, 도 3 참조)을 집중적으로 형성한다. 간섭 패턴(64)은 스택킹 소자 면(56)의 평탄도에 관한 정보를 갖는다.
확산을 더욱 랜덤화하도록 회전될 수 있거나 디서(dither)될 수 있는 확산형 뷰잉 스크린(70)은, 통상의 줌 렌즈(72)(도 1 참조)가 차지-커플 장치(CCD, charge-coupled device) 카메라와 같은 레코딩 장치(74) 상에 이미지를 투사할 수 있도록, 간섭 패턴(64)의 이미지를 고정한다. 여러 이미지-형성 광학 및 레코딩 장치는 프리즘(40)의 베이스 면(42)에서와 같은 여러 위치에 또는 스크린(70) 상에 나타나는 간섭 패턴(64)으로부터의 유사한 정보를 캡쳐하도록 사용될 수 있다. 프로세서(76)는 강도 변화의 측정을 표면 높이에서의 변화 측정으로 변환하기 위한 레코딩 장치(74)에 의해 캡쳐된 정보를 수신한다.
위상 시프팅(phase shifting)이나 또는 여러 알려진 기술이 간섭 패턴(64)으로부터 기록된 강도 데이터를 면(56)을 가로지른 높이 변화의 측정으로 변환하도록 사용될 수 있다. 기준 및 시험체 빔에 의해 횡단된 상대 광학 경로 길이는 각각의 사이클의 보강 및 상쇄 간섭을 통한 간섭 패턴(64)에서의 사이클 개별 지점으로 변경될 수 있어서, 레코딩 장치(74)에 의해 캡쳐된 개별 픽셀의 강도가 간섭 사이클 내에서 위상 값으로 비율에 따라 정해질 수 있다(scale). 예를 들면, 경동 메카니즘(26)은 기준 빔과 시험체 빔 사이의 경로 길이 차이를 변경하도록 그레이징 각도(α)를 약간 변경시키기 위하여 프로세서(76)에 의해 제어될 수 있다.
위상 언랩핑(unwrapping) 기술은 상이한 간섭 사이클에서 유사하게 나타나는 위상 사이의 앰비규이티(ambiguity)를 해상(resolve)하도록 사용될 수 있고, 이에 따라 다수의 사이클의 간섭을 변환하는 면(56)을 가로지른 위상에서의 누적 변화가 측정될 수 있다. 측정 빔(18)의 파장의 단편(fraction)처럼 위상 변화 사이의 알려진 관계에 기초하여, 면(56)을 가로지른 표면 높이에서의 변화가 계산될 수 있다.
스택킹 소자(12)의 대향 측 면(58)은 다른 스택킹 소자의 대향 측 면 뿐만 아니라 유사하게 측정될 수 있다. 다른 타입의 간섭계가 또한 피제우(Fizeau) 그레이징 입사 간섭계, 샥-하르트만(Shack-Hartmann) 파면 분석기, 및 백색 광 간섭계를 포함한 기계적, 비-정반사성 반사 표면을 구비하고 있는, 스택킹 소자의 면을 측정하기 위해 배치될 수 있다. 복합 간섭계는 스택킹 소자(12)의 두께 변화에 관한 정보를 얻도록 동시에 대향 측 면을 측정하도록 사용될 수 있다.
스택킹 소자(12)의 면(56 및 58)을 가로지른 높이 변화는 요구되는 평탄도(또는 다른 의도된 형상)로부터의 편차로서 처리될 수 있고 그리고 고차 변화를 제거하도록 여과될 수 있어, 저-차 표면 에러의 측정을 정지한다(leave). 예를 들면, 푸리에 또는 제니케 여과/분해는 높이 변화를, 표면 형상에서의 전반적인 변화를 기술하는 하나 이상의 다항식으로 변환하도록 사용될 수 있다. 제니케 다항식(Zernike polynomial)은 측정된 표면을 접근시키기(approximate) 위한 차수의 범위를 통한 반경방향 항(term) 및 방위가 항의 조합으로서 공식화될 수 있다. 반경방향 차수는 스택킹 소자(12)의 중심 축선에 대해 대칭이다. 방위각 차수(azimuthal order)는 중심 축선 주위의 각도 주파수에 대응한다.
종래의 제니케 다항식 세트는 채워진 원형 영역을 위해 직교하지만, 그러나 설명된 스택킹 소자(12)의 면(56 및 58)처럼, 반드시 환형이 아니다. 그러나, 비-직교성의 양은, 환형이 일반적으로 스택킹 소자로부터 스택킹 소자까지의 동일한 크기이므로 진폭(amplitude)이 동일하게 왜곡되고 위상 관계가 유지되기 때문에 문제가 된다고 여겨지지 않는다. 당업자는 필요하다면, 수정된 직교의 제니케-형 세트 다항식 세트가 스택킹 소자 면의 형상에 따라 발생될 수 있다는 것을 용이하게 알 수 있을 것이다.
여과/분해 변환은 사전결정된 다항식 항의 범위를 그 개별 상관관계를 가중함으로써 데이터로 고정되어, 상대적으로 가중된 다항식 항의 합이 표면 높이 변화와 가깝게 근접한다. 항 사이에서, 높이 측정과 매우 근접하게 상관하여 가중된 방위는 차수가 측정된 표면의 일차 각도 주파수로 여겨질 수 있다.
도 4는 면(82)의 높이 측정값의 측정을 나타내도록 그레이 스케일로 칼라 코드화된 스택킹 소자를 나타내고 있다. 도 5a 내지 도 5c는 평탄도로부터의 벗어남처럼 분해된 표면 형태를 강조하도록 크게 확대된, 면(82)과 같은, 3개의 실시예의 측정된 표면의 푸리에 변환이나 제니케 변환의 분해된 다항식 형상을 나타내고 있다. 특히, 도 5a는 두 개의 각도 주파수를 갖는 2차 방위각 항에 의해 수학적으로 정의된 바와 같은, 환형의 두 개의-로브 에러 표면을 나타내고 있다. 도 5b는 3개의 각도 주파수를 갖는 3차 방위각 항에 의해 수학적으로 정의된 바와 같이, 환형의 3개의-로브 에러 표면을 나타내고 있다. 따라서, 일차 각도 주파수는 개구를 우회하는 자취를 따라서 스택킹 면으로부터 돌출하는 로브의 수에 대응한다. 도 5c는 테이퍼의 방향을 나타내는 표시를 갖는 차수 반경방향 항에 의해서도 정의된 바와 같은 반경방향 테이퍼를 갖는 환형 표면을 나타내고 있다. 스택킹 소자의 조립과 관련된 상대 정위 가능성과 제한된 그룹 가능성을 이용하기 위하여, 상기 스택킹 소자(예를 들면, 80)의 면(예를 들면, 82)은 그 주요 방위각 및 반경방향 차수 항, 즉, 분해된 방위각 및 반경방향 차수 항 중에서 최고로 가중하는 방위각 및 반경방향 차수로써 측정시 특징지워진다. 주요 각도 주파수를 의미하는 주요 방위각 차수 항은 확대된 에러 표면에서의 로브의 수만큼 시각화될 수 있다. 그 근본적인 방위각 차수 항과 같은 주요 각도 주파수는 스택킹 소자(80)에서의 기준 마크(84)에 대해 참조될 수 있는, 스택킹 소자의 측정된 정위와 관련된 위상을 포함한다. 따라서, 측정은 스택킹 소자의 축선에 대한 로브의 수뿐만 아니라 기준 마크와 관련하여 축선 주위의 로브의 위치를 또한 결정한다.
도 6a 및 도 6b는 광학 조립체의 여러 스택킹 소자와 함께 스택킹 소자(86)를 조립하기 위한, 대향 측 면(90 및 92)을 포함하고 있는, 렌즈(87)를 유지하기 위해 렌즈 홀더 형태의 스택킹 소자(86)를 나타내고 있다. 스택킹 소자(86)는 렌즈(87)의 주변부를 지지하기 위한 중앙 개구를 둘러싸는 착좌 링(94)을 포함한다. 접착제는 렌즈(87)를 착좌 링(94)에 체결하기 위해 사용될 수 있다. 많은 관통 구멍(96)은 여러 스택킹 소자와 함께 스택킹 소자(86)를 볼트결합하기 위해 제공되고 다른 구멍(98)은 핀 등과 상기 스택킹 소자의 임시 정렬을 위해 제공된다. 스택킹 소자(86)의 여러 특징부나 또는 구멍(95 또는 98) 중 어느 한 구멍이 측정된 저-차 표면 에러의 면(90 및 92)을 참조하기 위한 기준 마크로서 사용될 수 있다.
스택킹 소자(102, 104, 및 106)와 함께 스택킹 소자(86)를 포함한 광학 조립체(100)가 도 7a 및 도 7b에 도시되어 있다. 광학 조립체(100)는 부가적인 스택킹 소자를 포함하도록 의도된 보다 큰 광학 조립체의 서브 조립체나 전체 광학 조립체를 나타낼 수 있다. 스택킹 소자(102)가 스페이서이고, 그리고 스택킹 소자(86, 104, 및 106)는 각각의 렌즈(87, 105, 및 107)를 지지하기 위한 렌즈 홀더이다. 스택킹 소자(86, 102, 104, 및 106)는 공통의 광학 축선을 따라서 렌즈(87, 105, 및 107)를 이격시키고 정렬시키도록 제공된다.
스택킹 소자(102, 104, 및 106)의 대향 측 면과 함께, 스택킹 소자(86)의 대향 측 면(90 및 92)을 측정함으로써 얻어진 정보는 조립(또는 "만들기") 동안에 광학 조립체(100)에서 스트레스나 스트레인을 감소시키도록 사용될 수 있다. 측정은 광학 조립체(100)를 완성하도록 의도된 스택킹 소자(86, 102, 104, 및 106)의 하나 또는 두 개의 면(예를 들면, 90 및 92)으로 행해질 수 있을 뿐만 아니라, 조립체(100)로 대체될 수 있는 부가적인 스택킹 소자의 하나 또는 두 개의 면으로 행해질 수 있다. 스택킹 소자(86, 102, 104, 및 106) 단독의 예를 들면 양 면(90 및 92)의 측정이 조립에 앞서, 상기 스택킹 소자(86, 102, 104, 및 106)의 요구되는 배치를 결정함으로써 조립체(100)의 만들기를 최적화하도록 사용될 수 있다. 선택적으로, 조립 동안에 행해진 제 위치(in situ) 측정은 스택킹 소자(86, 102, 104, 및 106)의 요구되는 배치를 결정하도록, 상기 개별 스택킹 소자(86, 102, 104 및 106)로 만들어진 측정과 결합될 수 있다.
예를 들면, 사전결정된 광학 조립체(100)에 의도된 스택킹 소자(86, 102, 104 및 106)의 예를 들면, 대향 측 면(90 및 92)이 개별적으로 측정될 수 있고 그리고 저-차 표면 에러가 각각의 면(예를 들면, 90 및 92)의 표시된 반경방향 차수 및 주요 각도 주파수를 결정하기 위해 추출될 수 있다. 사전결정된 광학 조립체(100)에 요구되는 하나 이상의 스택킹 소자(86, 102, 104 및 106)의 가능한 대체재로서 부가적인 스택킹 소자가 유사하게 측정될 수 있다.
스택킹 소자(86, 102, 104, 및 106)는 광학 조립체(100)에 대해 사전 기술된 바와 같이 정렬되고 그리고 인접한 스택킹 소자의 짝맞춤 면의 저-차 에러가 비교된다. 스택킹 소자(86, 102, 104, 및 106)는 특히 광학 홀더로서 기능하는 스택킹 소자(86, 104, 및 106)와 관련하여, 저-차 에러의 축적을 최소화하도록 서로에 대해 상대적으로 회전된다. 예를 들면, 짝맞춤 스택킹 면의 주요 각도 주파수가 매치되거나 또는 조화롭게 관련되는 경우, 인접한 스택킹 소자는 바람직하게는 실질적으로 보완적인 방식으로 저-차 표면 에러를 병렬하도록 상대적으로 정위된다. 즉, 짝맞춤 스택킹 면 사이의 저-차 표면 에러의 제곱 평균(root mean square)이 짝맞춤 스택킹 면 중 어느 하나의 면 단독의 저-차 표면 에러의 제곱 평균보다 더 작다.
도 8a 및 도 8b는 공통의 축선(130) 주위의 2개의 주요 각도 주파수를 갖는 저-차 표면 에러의 2개의 가능한 상대 정위를 나타내고 있다. 양 도면에서의 상부 표면(110)은 상부 스택킹 소자의 짝맞춤 바닥 면의 저-차 표면 에러를 나타내고, 그리고 양 도면에서의 하부 표면(120)은 하부 스택킹 소자의 짝맞춤 상부 면의 저-차 표면을 나타낸다. 상부 표면(110)의 로브(112 및 114)는 하향으로 돌출하고 그리고 상기 상부 표면(110)의 트로프(trough, 116 및 118)는 상향으로 돌출하며, 이들은 상부 스택킹 소자의 바닥 면과 관련하여 참조된다. 반대로, 하부 표면(120)의 로브(122 및 124)는 상향으로 돌출하고 그리고 상기 하부 표면(120)의 트로프(126 및 128)는 하향으로 돌출하며, 이들은 하부 스택킹 소자의 상부 면과 관련하여 참조된다. 도 8a에 있어서, 상부 표면(110)의 로브(112 및 114)가 하부 표면(120)의 로브(122 및 124)와 회전방향으로 정렬되고, 그리고 이러한 배치는 상부 스택킹 소자 및 하부 스택킹 소자를 상대적으로 왜곡시키는 경향이 있을 수 있는 로브 쌍(112, 122)과 로브 쌍(114, 124) 사이에 접촉 스트레스를 만들 수 있다. 이에 반하여, 도 8b에서 상부 표면(110)의 로브(112 및 114)가 하부 표면(120)의 트로프(126 및 128)와 정렬되고, 그리고 도 8b에서의 상부 표면(110)의 트로프(116 및 118)가 하부 표면(120)의 로브(122 및 124)와 정렬된다. 따라서, 도 8a와 관련하여, 상부 표면(110)의 로브(112 및 114)는 하부 표면의 로브(122 및 124)와 관련하여 축선(130) 주위에서 각각의 표면(110 및 120)에서의 로브의 수로써 나뉘어진 양(π)만큼(본 경우에서는 90 도와 동등함) 상대적으로 회전된다. 도 8b에서의 상부 및 하부 스택킹 소자의 요구되는 상대 정위는 상기 상부 및 하부 스택킹 소자가 최소의 스트레스를 부여하면서 함께 체결될 수 있게 한다.
짝맞춤 스택킹 면 사이의 유사한 상대 정위가 국부 접촉 스트레스를 피하도록 짝맞춤 표면의 측정된 로브를 회전방향으로 상대적으로 오프셋시킴으로써 비슷한 또는 조화 주요 주파수를 갖는 짝맞춤 스택킹 표면에 대해 달성될 수 있다. 짝맞춤 스택킹 표면이 비슷한 또는 조화 주요 주파수를 가지지 않을지라도, 인접한 스택킹 소자 사이의 상대 회전은 접촉 스트레스를 감소하도록 알려질 수 있다. 가능한 경우, 여러 측정된 스택킹 소자가 보다 보완적인 방식으로 정위될 수 있는 짝맞춤 표면을 제공하도록 조립체로 대체(substitute)될 수 있다. 각각의 스택킹 소자가 제한된 많은 상이한 상대 회전 위치를 갖는 경우에, 예를 들면, 사전드릴가공된 볼트 구멍을 통한 체결 때문에, 최상의 선택이 접촉 스트레스를 최소화하기 위한 상이한 상대 회전 위치 사이에 만들어진다.
고 접촉 스트레스가 일반적으로 피해지면서, 광학 홀더로서 기능하는 스택킹 소자를 왜곡할 수 있는 접촉 스트레스를 피하도록 선택된다. 이와 관련하여, 조립체에서의 누적 에러가 또한 고려될 수 있다. 예를 들면, 짝맞춤 스택킹 표면 사이의 상보적 상태로부터의 임의의 벗어남이 의도된 조립체를 통한 누적 에러를 추적(track)하도록 함께 부가될 수 있는 차이 표면으로서 계산될 수 있다. 모든 짝맞춤 스택킹 표면의 에러 표면 사이의 상보적 상태를 최적화하는 대신에, 상보적 상태로부터의 여러 계획적인 벗어남이 조립체 내에서 광학 홀더를 달리 왜곡할 수 있는 누적 에러를 상쇄하도록 부여될 수 있다.
차이 표면 자체는 저-차 에러에 의해 유사하게 특징지워질 수 있다. 예를 들면, 대응하는 점의 표준화된 높이 측정이 짝맞춤 표면 사이에서 비교될 수 있고 그리고 각각의 짝맞춤 표면의 저-차 에러나 또는 저-차 에러로 여과된/분해된 차이 측정이 차이 표면을 형성하도록 직접적으로 비교될 수 있다. 적어도 누적 차이 표면이 바람직하게는 여러 짝맞춤 표면의 누적 미스매치를 감소시키도록 의도된 짝맞춤 표면의 주요 각도 주파수와 비교하여 그 주요 각도 주파수에 의해 특징지워진다.
스택킹 면을 특징화하는 저-차 에러의 주요 각도 주파수를 설명하는 것에 더하여, 표시된 반경방향 차수의 저-차 에러가 또한 고려될 수 있다. 상이한 반경방향 차수 에러가 여러 라인의 스트레스를 발생시킬 수 있는 동안에, 공통의 반경방향 차수의 동일한 표시가 보다 고 라인(higher lines)의 스트레스 조차도 만들 수 있거나 또는 방위각 차수 에러와 결합된 점의 스트레스를 두드러지게 할 수 있다. 예를 들면, 동일한 표시의 2개의 반경방향 테이퍼가 테이퍼의 크기의 두 배로 차이 표면을 발생시키는 경향이 있을 수 있다. 그러나, 반대 표시의 2개의 반경방향 테이퍼는 임의의 차이를 상쇄시키는 경향이 있을 수 있다. 따라서, 가능한 경우, 스택킹 소자는, 저-차 에러 표면의 반경방향 차수가 반대 표시를 갖도록, 선택되거나 배치된다. 반경방향 차수 에러의 누적 영향이 또한 광학 홀더에 과도한 스트레스가 가해지는 것을 피하기 위해 스택킹 소자를 선택하거나 배치할 때 고려될 수 있다.
따라서, 사전측정된 스택킹 면의 저-차 표면 에러가 광학 조립체를 형성하도록 함께 체결될 수 있는 스택킹 소자를 사전배치하도록 사용될 수 있다. 선택된 스택킹 소자의 요구되는 회전 정위가 마크될 수 있고, 광학 홀더 내에 장착된 광학장치, 그리고 스택킹 소자는 상기 스택킹 소자의 마크된 회전 정위에 따라 광학 조립체로 만들어진다.
선택적으로, 개별 스택킹 소자의 적어도 하나의 면이 서로의 상부에 장착되기 위한 각각의 스택킹 소자의 바닥 면처럼, 측정될 수 있고, 그리고 제 위치 측정이 커지는 조립체의 노출된 면과 같은 각각의 스택킹 소자의 상부 면으로 만들어질 수 있다. 조립 동안에, 베이스 스택킹 소자의 노출된 상부 면이 광학적 또는 기계적 프로브를 구비하거나 또는 단일의 표면 측정을 위한 간섭계 조차도 구비한 좌표 측정 기기(coordinate measuring machine)와 같은 측정 기기를 사용하여 제 위치에서 측정될 수 있다. 바람직하게는, 노출된 스택킹 면에서 명확한 저-차 표면 에러의 적어도 주요 각도 주파수가 베이스 스택킹 소자의 회전 보증(rotational fiduciary)과 관련하여 결정된다. 주요 각도 주파수가 또한 결정되고 기준으로 참조되기 위한 제 1의 인접하는 스택킹 소자의 바닥 면의 사전-측정에 기초하여, 상기 제 1의 인접하는 스택킹 소자가 베이스 스택킹 소자와 관련하여 상대적으로 정위될 수 있고, 이에 따라 저-차 표면 에러의 짝맞춤 면은 상대 정위용 옵션과 에러의 특성에 의해 인정될 수 있으므로 실질적으로 보완적이다. 제 위치에 체결된 제 1의 인접하는 스택킹 소자 및 베이스로써, 상기 제 1의 인접하는 스택킹 소자의 노출된 상부 면이 제 위치에서 유사하게 측정될 수 있고, 그리고 제 2의 인접하는 스택킹 소자의 사전측정된 바닥면이 동일한 기준에 따라 상대적으로 배치될 수 있다. 부가적인 스택킹 소자가 대체재로서 이용가능한 경우, 인접하는 스택킹 소자는 저-차 표면 에러의 노출된 스택킹 면을 최상으로 보완하도록 이용가능한 대체재 중으로부터 선택될 수 있다. 일반적으로, 광학장치는 스택킹 소자를 함께 체결하기 전에 상기 스택킹 소자에 장착된다.
렌즈 홀더에 영향을 미치는 누적 에러를 더욱 감소시키기 위하여, 차이 표면은, 커지는 조립체에서의 스택킹 소자의 노출된 상부 면의 제 위치서 측정된 저-차 표면 에러와, 상보적 상태(차이 표면의 전반적인 크기의 감소로 명백함)를 촉진하도록 상대 회전됨에 따른 인접하는 스택킹 소자의 바닥면의 사전측정된 저-차 표면 에러 사이에서 계산될 수 있다. 인접하는 스택킹 소자의 회전 정위에 의해 최소화될지라도, 차이 표면은 누적 에러의 측정으로서 함께 부가될 수 있다. 조립체를 커지게 하는 스택킹 소자의 상부 면과 바닥 면 사이의 상보적 상태의 결과를 고려하는 것에 더하여, 광학 조립체를 통한 스트레스나 스트레인을 달리 투과할 수 있는 측정된 누적 에러를 감소시키도록 짝맞춤 면 사이의 보다 더한 상보적 상태를 받아들이도록 만들어져 제공될 수 있다. 예를 들면, 하나의 쌍의 짝맞춤 스택킹 면의 상보적 상태에서의 벗어남이 쌍 사이의 스트레스나 스트레인의 축적을 피하기 위하여, 다른 하나의 쌍의 짝맞춤 스택킹 면의 상보적 상태에서의 벗어남에 적어도 부분적으로 보완적이게 만들어질 수 있다.
도 9에 있어서, 플로우 차트는 커지는 조립체의 제 위치 측정과 스택킹 소자의 사전-측정 모두를 사용하는 광학 조립체 및 상기 사전-측정과 상기 제 위치 측정을 만드는 기본적인 단계를 나타내고 있다. 단계 140은 복수의 스택킹 소자의 면을 사전측정한다. 측정은 여과되고 그리고 스택킹 면의 전체 형상을 특징화하는 저-차 표면 에러로 분해된다. 단계 142는 광학 조립체의 요구조건을 만족시키도록 이용가능한 스택킹 소자 중에서 선택한다. 단계 142에 있어서, 선택은 대응하는 스택킹 소자 중에서 랜덤으로 여겨지지만, 그러나 스택킹 소자의 최적의 조합은 스택킹 소자의 대향 측 면의 저-차 표면 에러의 사전측정에 기초한 이용가능한 스택킹 소자 중으로부터 선택될 수 있다. 단계 144는 스택킹 소자의 광학 홀더 내에 광학장치를 장착한다. 단계 146은 제 위치 측정이 스택킹 소자의 서브조립체(즉, 커지는 조립체) 내에서 상기 스택킹 소자의 노출된 면으로 만들어지는 사이클을 개시한다. 제 위치 측정은 유사하게 여과되고 그리고 노출된 스택킹 면의 전체 형상을 특징화하는 저-차 표면 에러로 분해된다. 단계 148은 다음 인접하는 스택킹 소자의 짝맞춤 면의 사전-측정 결과를 검색한다(retrieve). 단계 150은 짝맞춤 면의 저-차 표면 에러가 상보적 상태에 접근하는 인접하는 스택킹 소자의 상대 정위를 이용가능한 선택으로부터 결정한다. 그러나, 커지는 조립체에서 누적 에러를 피하기 위해 여러 조립된 쌍의 짝맞춤 스택킹 표면 사이의 상보적 상태에서 잔류 벗어남이 또한 만들어질 수 있게 허용된다. 단계 152는 다음 인접하는 스택킹 소자를 결정된 바와 같이 장착하고 그리고 요구되는 광학 조립체를 완성하도록 부가적인 인접하는 스택킹 소자를 장착하고 정위시키기 위한 단계 146로의 절차로 복귀한다.
본 발명은 광학 조립체에서 스트레스나 스트레인을 감소시키도록, 스택킹 소자에서의 저-차 표면 에러의 측정을 사용하기 위한 본 발명의 전반적인 가르침에 따라 다양한 여러 방식으로 실행될 수 있다.

Claims (20)

  1. 광학 소자를 이격시키고, 정렬시키고, 그리고 유지시키기 위한 복수의 스택킹 소자를 포함한 복합 광학장치를 조립하는 방법으로서,
    광학 홀더를 포함한 복수의 스택킹 소자의 스택킹 면을 측정하는 단계,
    상기 스택킹 면의 측정으로부터 일차 각도 주파수를 갖는 수학적 근사치에 의해 나타내어질 수 있는 저-차 표면 에러를 상기 측정으로부터 추출하는 단계,
    짝맞춤 스택킹 면의 저-차 표면 에러 사이의 상보적 상태를 향상시키는 상대 정위로 광학 홀더를 포함한 스택킹 소자를 상대적으로 위치결정하는 단계, 및
    다른 상대 정위로 상기 광학 홀더를 달리 왜곡할 수 있는 스트레스나 스트레인을 함께 제어하도록 상대적으로 정위된 스택킹 소자의 조합체를 체결하는 단계를 포함하는, 복합 광학장치를 조립하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    스택킹 소자는 개구를 포함하고, 그리고 상기 일차 각도 주파수는 상기 개구를 우회하는 자취를 따라서 상기 스택킹 면으로부터 돌출하는 로브의 수에 대응하는, 복합 광학장치를 조립하는 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 짝맞춤 스택킹 면은 상기 로브의 수에 의해 나뉘어진 대략적으로 π 만큼의 개구 주위에서 상대적으로 상 변위되는 짝맞춰지는 수의 로브를 갖는, 복합 광학장치를 조립하는 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    수학적 근사치에 의해 나타내어질 수 있는 상기 저-차 표면 에러가 일차 반경방향 차수를 갖고, 그리고 상기 짝맞춤 스택킹 면의 보완적인 저-차 표면 에러는 공통의 일차 반경방향 차수의 반대 표시를 갖는, 복합 광학장치를 조립하는 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상보적 상태에서 임의의 잔류 벗어남과 관련된 짝맞춤 스택킹 면 사이의 잔류 저-차 표면 에러를 결정하는 단계를 포함하는, 복합 광학장치를 조립하는 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    하나의 쌍의 상보적인 상태에서의 벗어남이 스택킹 소자의 조합체 내의 상기 광학 홀더를 달리 왜곡할 수 있는 쌍들 사이에서 스트레스나 스트레인의 축적을 피하도록 다른 하나의 쌍의 상보적 상태에서의 벗어남에 보완적이도록, 다른 쌍을 이룬 짝맞춤 스택킹 면과 관련하여 쌍을 이룬 짝맞춤 스택킹 면을 배치시키는 단계를 포함하는, 복합 광학장치를 조립하는 방법,
  7. 청구항 1에 있어서,
    일차 각도 주파수를 갖는 수학적 근사치로써 나타내어질 수 있는 누적 저-차 에러를 측정하도록 다른 스택킹 소자에 체결된 중간 스택킹 소자의 노출된 스택킹 면을 측정하는 단계를 포함하는, 복합 광학장치를 조립하는 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    부가적인 및 중간 스택킹 소자의 짝맞춤 스택킹 면이 공통의 일차 각도 주파수를 갖는 실질적으로 보완적인 저-차 표면 에러를 갖기 위하여, 다른 스택킹 소자에 체결된 중간 스택킹 소자와 관련하여 부가적인 스택킹 소자를 상대적으로 정위시키는 단계를 포함하는, 복합 광학장치를 조립하는 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 측정하는 단계는 상기 스택킹 면을 측정하는 단계를 포함하고, 그리고 상기 추출하는 단계는 일차 각도 주파수를 갖는 수학적 근사치로 나타내어질 수 있는 저-차 표면 에러의 측정을 얻도록 측정값을 여과하는 단계를 포함하는, 복합 광학장치를 조립하는 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 수학적 근사치는 상기 스택킹 소자의 데이터 특징부에 참조된 각도 주파수 및 반경방향 차수를 갖는 정규 다항식을 포함하는, 복합 광학장치를 조립하는 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 짝맞춤 스택킹 면의 실질적으로 보완적인 저-차 표면 에러는 공통의 일차 반경방향 차수의 반대 표시 및 공통의 각도 주파수를 갖고, 그리고 짝맞춤 스택킹 면은 상기 각도 주파수에 의해 대략적으로 π 만큼 나뉘어진 상기 스택킹 소자의 개구 주위에서 상대적으로 상 변위되는, 복합 광학장치를 조립하는 방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    수학적 근사치에 의해 나타내어진 상기 저-차 표면 에러가 파워, 비점수차, 콤마, 트레포일(trefoil) 및 구면 수차를 포함하는, 복합 광학장치를 조립하는 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 짝맞춤 스택킹 면 사이의 상기 저-차 표면 에러의 제곱 평균은 상기 짝맞춤 스택킹 면 중 어느 하나의 면의 저-차 표면 에러의 제곱 평균보다 더 작은, 복합 광학장치를 조립하는 방법.
  14. 광학 소자를 이격시키고, 정렬시키고, 그리고 유지시키기 위한 복수의 스택킹 소자를 포함한 복합 광학장치를 조립하는 방법으로서,
    노출된 스택킹 면에서의 누적 저-차 에러를 측정하도록 서브조립체의 다른 스택킹 소자에 체결된 중간 스택킹 소자의 상기 노출된 스택킹 면을 측정하는 단계,
    측 면에서의 저-차 에러를 측정하도록 인접하는 스택킹 소자의 측 면을 측정하는 단계,
    상기 중간 스택킹 소자 및 인접하는 스택킹 소자의 짝맞춤 노출된 측 면이 실질적으로 보완적인 저-차 표면 에러를 갖도록, 상기 서브조립체의 상기 중간 스택킹 소자와 관련하여 인접하는 스택킹 소자를 상대 정위시키는 단계, 및
    상기 서브조립체의 상기 중간 스택킹 소자에 상대적으로 정위된 인접하는 스택킹 소자를 체결하는 단계를 포함하는, 복합 광학장치를 조립하는 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 인접하는 스택킹 소자는 주어진 수의 상이한 각도 위치에서 상기 서브조립체에 체결될 수 있고, 상기 인접하는 스택킹 소자는 광학 홀더이고, 그리고 상기 인접하는 스택킹 소자를 상대 정위시키는 단계는 상기 짝맞춤 노출된 및 측 면의 저-차 표면 에러가 가장 보완적인 상이한 각도 위치를 선택하는 단계를 포함하는, 복합 광학장치를 조립하는 방법.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 인접하는 스택킹 소자의 측면을 측정하는 단계는, 상기 인접하는 스택킹 소자를 상기 서브조립체에 체결하기 전에, 상기 인접하는 스택킹 소자의 제 1 측 면 및 제 2 측 면에서의 누적 저-차 에러를 측정하도록, 상기 인접하는 스택킹 소자의 대향하는 제 1 측 면 및 제 2 측 면을 측정하는 단계를 포함하는, 복합 광학장치를 조립하는 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    노출된 제 2 측 면에서 누적 저-차 에러를 측정하기 위해 상기 서브조립체에 체결된 인접하는 스택킹 소자의 상기 노출된 제 2 측 면을 측정하는 단계, 및
    체결된 인접하는 스택킹 소자에서의 왜곡의 양을 측정하도록, 상기 인접하는 스택킹 소자를 체결하기 전에, 상기 제 2 측 면의 누적 저 차 에러와 상기 노출된 제 2 측 면에서의 누적 저 차 에러를 비교하는 단계를 포함하는, 복합 광학장치를 조립하는 방법.
  18. 광학 소자를 이격시키고, 정렬시키고 그리고 유지시키기 위해 복수의 스택킹 소자를 포함한 복합 광학장치의 조립 방법으로서,
    광학 홀더를 포함한 복수의 스택킹 소자의 대향 측 스택킹 면을 측정하는 단계,
    각각의 상기 스택킹 면의 측정으로부터 일차 각도 주파수를 갖는 수학적 근사치에 의해 나타내어질 수 있는 저-차 표면 에러를 측정으로부터 추출하는 단계,
    실질적으로 보완적인 저-차 표면 에러를 갖는 짝맞춤 스택킹 면을 병렬하는 상대 위치와 조합으로 광학 홀더를 포함한 스택킹 소자를 그룹지우는 단계, 및
    다른 조합으로 상기 광학 홀더를 달리 왜곡할 수 있는 스트레스나 스트레인을 최소화하도록 그룹을 이룸에 따라 광학 조립체로 상대적으로 정위된 스택킹 소자의 조합체를 함께 체결하는 단계를 포함하는 복합 광학장치의 조립 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 측정하는 단계는 상기 광학 조립체를 조립하는데 필요한 것보다 더 많은 스택킹 소자를 측정하는 단계를 포함하고, 그리고 상기 그룹을 이루는 단계는 상기 스택킹 소자의 짝맞춤 면이 더욱 보완적인 조합을 제공하도록 상기 광학 조립체 내에서의 함유물용 상기 스택킹 소자 중에서 선택하는 단계를 포함하는, 복합 광학장치의 조립 방법.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 저-차 표면 에러는 일차 반경방향 차수를 갖는 수학적 근사치로써 나타내어질 수 있고, 그리고 상기 그룹 지우는 단계는 공통의 일차 반경방향 차수의 반대 표시를 갖는 짝맞춤 스택킹 면을 병렬시키는 단계를 포함하는, 복합 광학장치의 조립 방법.
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