JP2021152535A - 光学構成要素マウント、光学構成要素の温度依存性移動を提供するための装置、及び、光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】学要素（１３０）の温度依存性の移動を提供するための装置（１８０）が提供される。【解決手段】光装置は、光学構成要素（１３０）のための移動可能なマウント（１８２）と、移動可能なマウント（１８２）に取り付けられたマウント可動構成要素（１８４−１）と、マウント可動構成要素（１８４−１）に取り付けられ、移動可能なマウント（１８２）の移動をガイドするように構成されたガイド（１８６）とを備える。装置（１８０）は、装置（１８０）の温度の変化に応答して、マウント移動構成要素（１８４−１）とガイド（１８６）との間の熱収縮又は熱膨張の差によって、マウント移動構成要素（１８４−１）がガイド（１８６）に対して移動可能なマウント（１８２）を移動させるように構成される。【選択図】図２

Description

本明細書における例示的な態様は、一般に、光学系の分野に関し、より詳細には、レンズ、ミラー、光検出器等の光学構成要素を実装するためのマウント（取り付け台）に関する。

光学機器は、典型的には、フレームまたは基部上に実装された多数の光学構成要素を備える。例として、分光計は、図１ａに模式的に示されるように、コリメートレンズ１０の焦点面３０に位置する光ファイバまたは他の光導波路２０から受け取るコリメート光に配置されたコリメートレンズ１０、コリメート光を受け取り、光の空間的に分離されたスペクトル成分を含む分散光を提供するように配置された回折格子４０、および分散光を受け取り、集束レンズ５０の焦点面７０に位置する光検出器６０上のスポット上に分散光を集束するように配置された集束レンズ５０を含む。従来の分光計では、これらの光学構成要素は、通常、アルミニウム又は他の金属から作られている、分光計のフレーム上に取り付けられている。光導波路２０の端部をコリメートレンズ１０及び光検出器６０の焦点面内に精密に配置することにより、集束レンズ５０の焦点面内に精密に配置することにより、センサ上のスポットの大きさを最小限に抑え、分光計の性能を向上させることができる。光学機器のこのような正確な配置の必要性は、例えば、見たり又は記録したりするために画像を強調するように光を処理することにおいて、光学機器の性能を最適化するため、又は、光を分析し且つその特徴的な特性（例えば、スペクトル含量又は極性化）の一つ又はそれ以上を決定するために、分光計だけでなく、多くの他の光学機器においても、生じる。

従来の光学機器の温度が変化した場合（例えば、光学機器の周囲温度の変化および／またはその構成要素の操作によって引き起こされる光学機器の加熱または冷却による）、光学機器のフレームは熱膨張または熱収縮を起こし、その結果、機器のフレームに搭載された光学機器間の距離が最適値から逸脱する。これは、光学機器の性能を低下させる可能性がある。例えば、上述した種類の従来の分光計では、光導波路２０の端部とコリメートレンズ１０との間の距離（及び／又は集束レンズ５０と光検出器６０との間の距離）が、温度の変化に伴ってその最適値からずれると、温度の変化に伴ってスポットサイズが増大し、したがって、分光計の性能が劣化する可能性がある。例えば、図１ｂに例示されているように、時間Ｔ1から時間Ｔ2までのフレームの温度の上昇を伴う分光計フレームの熱膨張により、光波ガイド２０とコリメートレンズ１０との距離が距離Ｄ１（Ｔ_１）から距離Ｄ_１（Ｔ_２）まで増大し、一方、集束レンズ５０と光検出器６０との距離が距離Ｄ２（Ｔ_１）から距離Ｄ_２（Ｔ_２）まで増大し、その結果、スポットサイズが増大する。分光計または他の光学機器を断熱化する従来のアプローチは、典型的には、機器のフレームに非常に低い熱膨張係数を有する材料を使用することに依存する。しかしながら、Ｉｎｖａｒ（ＦｅＮｉ３６）などのようなこの特性を有する材料は、典型的には高価であり、このようにして断熱化された光学機器を製造するためにコストがかかる。

光学機器を断熱化させる従来のアプローチの上記の欠点を考慮して、本発明者は、本明細書の実施の形態の少なくともいくつかに従って、光学機器中に光学構成要素をマウントするために使用できる光学構成要素の温度依存的な移動を提供する装置を考案した。装置は、光学機器のフレームに固定され得る機器内の他の光学構成要素の少なくとも一部の熱誘起相対移動を補償する光学構成要素の温度依存性の移動を提供するように調整されてもよく、これにより、光学機器が動作する温度の範囲にわたって、例えば、（上述した従来の分光計の場合には、実質的に一定のスポットサイズを介して）光学機器の性能を保存する。

より詳細には、本明細書の第１の例の態様に従って、光学構成要素の温度依存性の移動を提供するための装置が提供され、装置は、光学構成要素のための移動可能なマウントと、移動可能なマウントに取り付けられたマウント可動構成要素と、マウント可動構成要素に取り付けられ、移動可能なマウントの移動をガイドするように構成されたガイドとを含む。装置は、装置の温度の変化に応じて、マウント移動構成要素とガイドとの間の熱収縮又は熱膨張の差によって、マウント移動構成要素がガイドに対して移動可能なマウントを移動させるように構成される。

また、本明細書の第２の例示の態様によると、複数の光学構成要素が搭載されるフレームを含む光学機器と、上述した第１の例の態様による装置とが提供される。複数の光学構成要素の光学構成要素は、装置の移動可能なマウントに取り付けられ、装置のマウント可動構成要素は、変化する温度に伴う他の光学構成要素の第１の光学構成要素と第２の光学構成要素との間のフレーム上の光路距離の変化を補償するように、光学器具の温度を変化させながら、移動可能なマウント上に取り付けられた光学構成要素を移動させるように構成される。

また、本明細書の第３の例の態様によると、光学構成要素の温度依存性の移動を提供するための装置であって、基部と、光学構成要素のための移動可能なマウントと、移動可能なマウントおよび基部に取り付けられたマウント可動構成要素とを備え、マウント可動構成要素は、マウント可動構成要素の熱膨張または熱収縮によって、装置の温度を変化させながら、基部に対して移動可能なマウントを移動させるように構成されている装置も提供される。

また、本明細書の第４の例の態様によれば、複数の光学構成要素が搭載されたフレームを備える光学機器と、上記第３の例の態様による光学構成要素の温度依存性の移動を提供するための装置であって、該装置は、該装置の基部を介して該フレームに搭載される、装置も提供される。複数の光学構成要素の光学構成要素が装置の移動可能なマウントに搭載されており、装置のマウント移動構成要素は、温度変化に伴う他の光学構成要素の第１の光学構成要素と他の光学構成要素の第２の光学構成要素との間のフレーム上の光経路距離の変化を温度の変化に伴って補償するように、マウント移動構成要素の熱膨張または熱収縮により、光学機器の温度を変化させながらフレームに対して移動可能マウントに搭載された光学構成要素を移動させるように構成されている。

例示の実施の形態は、以下に記載される添付図を参照して、非限定的な例のみにより、今度は詳細に説明されるであろう。図の異なるものに現れる参照番号のように、特に指定がない限り、同一または機能的に類似した要素を示すことができる。

従来の分光計における光学構成要素の配置の概略図である。 図１ａの従来の分光計における光学構成要素の配置が温度上昇に応じてどのように変化するかの概略図である。 本明細書に記載された第１の実施の形態による分光計を例示する。 本明細書に記載された第１の実施の形態による分光計における屈曲マウントの概略図である。 本明細書に記載される第２の実施の形態による、光学構成要素の温度依存性の移動を提供するための装置の断面図である。 本明細書に記載される第３の実施の形態による、光学構成要素の温度依存性の移動を提供するための装置の断面図である。 図５ａの装置を含む、本明細書に記載された実施の形態による分光計の模式図である。

ここでの実施の形態は、添付の図を参照して、より詳細に記述されるであろう。

［第１の実施の形態］

図２は、第１の実施の形態例に従った、分光計１００の形態における光学機器の模式図である。

分光計１００は、分光計フレーム（本体）１１０を備え、その上には、光導波路（図示せず）用のレセプタクル１２０、コリメートレンズ１３０、回折格子１４０、集束レンズ１５０、（任意選択）ミラー１６０および光検出器１７０が取り付けられている。分光計１００は、さらに、コリメートレンズ１３０の温度依存性移動を提供するための装置１８０を備える。より詳細には、コリメートレンズ１３０は、装置１８０の移動可能なマウント上に取り付けられ、その実施の形態は、以下により詳細に説明される。装置１８０のマウント移動構成要素は、温度変化によって生じるフレーム１１０の膨張によるフォーカシングレンズ１５０と光検出器１７０との間の光路長の変化を補償するように、分光計１００の温度変化に応じて、移動可能なマウントおよびコリメートレンズ１３０をその上で移動させるように構成されており、したがって、光検出器１７０上のスポットの大きさ（例えば、光検出器アレイなどの光検出器の光記録面）を、温度から実質的に独立に保つ（すなわち、温度変化に伴うスポットの大きさの変化を補償する、または別の方法で、温度によってスポットの大きさが変化することを防止する）。

しかしながら、実施の形態の装置１８０は、レセプタクル１２０、集束レンズ１５０または光検出器１７０の温度依存性の移動を提供するように、選択肢的に配置されてもよいことに注意すべきである。さらに、分光計１００のこれらの光学構成要素のうち２つ以上を、実施の形態の各装置１８０の移動可能なマウントに取り付けてもよい。分光計１００に含まれる１つまたは複数の装置１８０のそれぞれのマウント移動構成要素は、温度を変化させて、光検出器１７０上のスポットの大きさを温度から実質的に独立に保つように、それぞれの移動可能なマウント上に取り付けられたそれぞれの光学構成要素を移動させるように構成されてもよい。

より一般的には、本明細書の例示の実施の形態による装置は、光学機器の温度の変化に応答して生じる光学機器の任意の他の光学構成要素間の光路距離の変化、およびこの光路距離の変化の結果として劣化する可能性のある光学機器の性能の任意の態様を補償し得る、光学機器の任意の光学構成要素の温度依存の移動を提供するように構成されてもよい。本明細書に記載される光学構成要素の温度依存性移動を提供するための装置の実施の形態の例は、それに応じて、分光計だけでなく、レーザー源、ファイバ結合システム、および光学ビームの視準および／または焦点合わせの正確な制御を必要とする任意の他の装置など、様々な他の光学機器にも使用され得る。

装置１８０は、コリメートレンズ１３０のための移動可能なマウント１８２、第１のロッド１８４−１ａ及び第２のロッド１８４−１ｂを備えるマウント移動構成要素１８４−１、及び移動可能なマウント１８２に、且つマウント移動構成要素１８４−１に取り付けられ、移動可能なマウント１８２の移動をガイドするように構成されたガイド１８６を備える。ガイド１８６は、本実施の形態のように、マウント移動構成要素１８４−１と移動可能なマウント１８２の両方を支持する支持体として働くことができる。装置１８０は、周囲温度の変化に応じて、マウント移動構成要素１８４−１とガイド１８６との間の熱収縮または熱膨張の差によって、マウント移動構成要素１８４−１がガイド１８６に対して移動可能なマウント１８２を移動させるように構成される。言い換えれば、装置１８０の温度変化に応じて、装置１８０自体の加温（または場合によっては冷却）をもたらし、その結果として生じるマウント移動構成要素１８４−１の熱膨張（または場合によっては熱収縮）と、その結果生じるガイド１８６の熱膨張（または場合によっては熱収縮）との差によって、マウント移動構成要素がガイド１８６に対して移動可能なマウント１８２を移動させる。したがって、温度変化の結果として、装置１８０を通る光路の方向におけるマウント移動構成要素１８４−１およびガイド１８６の長さが変化する異なる量によって、移動可能なマウント１８２をガイド１８６に対して移動させる。

マウント移動構成要素１８４−１は、ガイド１８６が形成される第２の（異なる）物質（または２つ以上の物質の異なる組成）よりも熱膨張係数が大きい第１の物質（または２つ以上の物質の組成）で形成されてもよい。一例を挙げると、本実施の形態において、第１の材料はプラスチック（具体的にはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）であるが、別の種類のプラスチックを代替的に使用することができ、第２の材料は金属（具体的には、アルミニウム、ただし別の金属または金属合金（例えば、Ｉｎｖａｒ）を代替的に使用することができる）である。しかし、他の実施の形態において、マウント移動構成要素１８４−１は、ガイド１８６が形成される材料（または２つ以上の材料の組成）よりも熱膨張係数が小さい材料（または２つ以上の材料の組成）で形成されてもよい。

本実施の形態の移動可能なマウント１８２およびガイド１８６は、今回、図３を参照してより詳細に説明する。

移動可能なマウント１８２は、図３の実施の形態によって例示されるように、屈曲マウント２００の第１部分２１０を形成することができる。ガイド１８６は、屈曲マウント２００の第２部分２２０を形成することができ、屈曲マウント２００の第１部分２１０が、屈曲マウント２００の第２部分２２０に、屈曲マウント２００の変形可能部分２３０−１及び２３０−２で結合される。屈曲マウント２００は、本実施の形態のように、アルミニウム片を機械化することによって作られたシングル片品目であってもよい。屈曲マウントは、可移動可能なマウント１８２を遊びまたはヒステリシスがほとんどまたはまったくない状態で移動させることを可能にする利点を提供し、従って、コリメートレンズ１３０を正確かつ一貫して移動させることを可能にする。マウント移動構成要素１８４−１は、装置１８０の周囲温度の所与の変化に対して、ガイド１８６よりも大きな熱収縮または熱膨張を受けるマウント移動構成要素１８４−１によって、屈曲マウント２００の第１の部分２１０を屈曲マウント２００の第２の部分２２０に対して移動させるように構成される。換言すれば、温度の変化に応じて、マウント移動構成要素１８４−１の熱収縮または熱膨張が大きくなると、屈曲マウント２００の変形可能部分の変形が生じ、それによって、屈曲マウント２００の第１の部分２１０が、屈曲マウント２００の第２の部分２２０に対して移動する。本実施の形態のように、第１の材料が第２の材料よりも熱膨張の係数がはるかに大きい実施の形態では、ガイド１８６の熱膨張／収縮は、マウント移動構成要素１８４−１の熱膨張／収縮と比較して無視できる可能性がある。

上述のように、他の実施の形態では、マウント移動構成要素１８４−１は、ガイド１８６が形成される材料（または２つ以上の材料の組成）よりも熱膨張係数が小さい材料（または２つ以上の材料の組成）で形成されてもよい。これらの実施の形態においても、装置１８０の温度の変化に応じて、マウント移動構成要素１８４−１およびガイド１８６の熱収縮または熱膨張の差は、屈曲マウント２００の変形可能部分の変形を引き起こし、それによって、屈曲マウント２００の第１の部分２１０を屈曲マウント２００の第２の部分２２０に対して移動させる。これらの別の実施の形態では、第１の材料は、第２の材料よりもはるかに小さい熱膨張係数を有してもよく、その結果、マウント移動構成要素１８４−１の熱膨張／収縮は、ガイド１８６の熱膨張／収縮と比較して無視することができる。これらの場合、マウント移動構成要素１８４−１は、ガイド１８６を、その端部から（長さの増加のみではなく）内側に少なくとも部分的に熱膨張させ、屈曲マウント２００を圧縮し、したがって、移動可能なマウント１８２をガイド１８６に近づけ、ガイド１８６を、移動可能なマウント１８２の近傍で、分光計１００のフレーム１１０に取り付けて、移動可能なマウント１８２のフレーム１１０に対する移動を最大化してもよい。

屈曲マウント２００は、本実施の形態のように、第２部分２２０に対して第１部分２１０を回転させることなく、屈曲マウント２００の第１部分２１０が、屈曲マウント２００の第２部分２２０に対して移動できるように構成されてもよい。言い換えると、屈曲マウント２００は、屈曲マウント２００の第２部分２２０に対して、屈曲マウント２００の第１部分２１０の並進のみを可能にするように構成されてもよい。本実施の形態では、これは、屈曲マウント２００の第２の部分２２０が、第１のアーム部２２２と第２のアーム部２２４とを有し、第１のアーム部２２２と第２のアーム部２２４のそれぞれが、第２の部分２２０のそれぞれの変形可能部分２４０−１および２４０−２を介して第２の部分２２０の残りの部分に接合され、変形可能部分２４０−１の変形によって第１のアーム部２２２が変形可能部分２４０−１の周りに回転可能であり、変形可能部分２４０−２の変形によって第２のアーム部２２４が変形可能部分２４０−２の周りに回転可能であるように構成されることによって達成される。第１のアーム部２２２および第２のアーム部２２４のそれぞれは、第１のアーム部２２２および第２のアーム部２２４のそれぞれが、第２の変形可能部分２３０−１および２３０−２のそれぞれの１つの変形によって第２の変形可能部分２３０−１および２３０−２のそれぞれの１つの回りにさらに回転可能であるように、第２の部分２２０の第２の変形可能部分２３０−１および２３０−２のそれぞれの１つを介して、屈曲マウント２００の第１の部分２１０に接合される。変形可能部分２４０−１と第２の変形可能部分２３０−１との間の第１のアーム部２２２の長さは、変形可能部分２４０−２と第２の変形可能部分２３０−２との間の第２のアーム部２２４の長さに等しく、これにより、変形可能部分２４０−１および２４０−２、ならびに第２の変形可能部分２３０−１および２３０−２は、屈曲マウント２００の第１の部分２１０が、マウント移動構成要素１８４−１の熱収縮または熱膨張によって、屈曲マウント２００の第２の部分２２０に対して移動するときに、平行四辺形の配置のままである。

しかしながら、本実施の形態の屈曲マウント２００は、コリメートレンズ１３０の光軸に沿って、第２部分２２０に対して第１部分２１０の移動を可能にし、第２部分２２０に対して第１部分２１０を回転させずに行うように構成されているが、他の光学機器の光学的構成要素をマウントするために代替の形態の屈曲マウントを使用することができ、ここで、例えば、機器温度を変化させることで、温度を変化させたときに別の方法で生じる性能劣化を補償するために、回転の１つ以上の軸に沿って光学的構成要素の所定の回転が必要となる場合があることに注意すべきである。

図２に再び言及すると、マウント移動構成要素１８４−１は、上述のように、第１材料（本実施の形態ではＰＥＥＫ）の第１ロッド１８４−１ａを含み、第１ロッド１８４−１ａの少なくとも一部の第１端が屈曲マウント２２０の第１部分２１０に接続され、第１ロッド１８４−１ａの少なくとも一部の第２端が屈曲マウント２００の第２部分２２０に接続され、第１ロッド１８４−１ａの熱膨張が屈曲マウント２００の第１部分２１０と屈曲マウント２００の第２部分２２０を互いに移動させるようになっている。マウント移動構成要素１８４−１は、本実施の形態では、第１ロッド１８４−１ａと同じ方法で屈曲マウント２００に接続されている第１材料の第２ロッド１８４−１ｂを有し、一般に、１つ以上のそのようなロッドを有する。ロッド１８４−１ａおよび１８４−１ｂは、均一で円形の断面を有するように図２に図示されているが、最初の物質のロッドの断面はロッドの長さに沿って均一である必要はなく、円形である必要はない。ロッドは、さらに、フレーム１１０の熱膨張／収縮によって引き起こされる他の光学構成要素の１つまたは複数の移動と一致するコリメートレンズ１３０の移動を提供するように、少なくとも分光計が作動する温度範囲（例えば、０〜５０℃）にわたって、温度を変化させながら、光検出器１７０上のスポットの大きさの変化を減少させるかまたは好ましくは最小限にするために、第２材料の熱膨張係数とは十分に異なる熱膨張係数を有する任意の材料を含み得る。

図２の例では、マウント移動構成要素１８４−１は、移動機構１８４の一部を形成し、ロッド１８４−１ａおよび１８４−１ｂの少なくとも一部の第１の端部は、第１のコネクタを介して屈曲マウント２２０の第１の部分２１０に接続され、ロッド１８４−１ａおよび１８４−１ｂの少なくとも一部の第２の端部は、ロッド１８４−１ａおよび１８４−１ｂの熱膨張によって、屈曲マウント２００の第１の部分２１０と屈曲マウント２００の第２の部分２２０とが互いに向かって移動するように、第２のコネクタを介して屈曲マウント２００の第２の部分２２０に接続される。第１のコネクタは、本実施の形態のように、第１のカップリング片１８４−５によってロッド１８４−１ａおよび１８４−１ｂに接続され、かつ第２のカップリング片１８４−７の開口部を通過する、低熱膨張係数（例えば、Ｉｎｖａｒ）を有する材料で作られたロッド１８４−３を含むことができる。第２のコネクタは、本実施の形態のように、第２のカップリング片１８４−７、および第３のカップリング片１８４−６を介して第２のカップリング片１８４−７および屈曲マウント２００の第２部分２２０に、図２に示すように、低い熱膨張係数を有するＩｎｖａｒまたは他の材料で作られた２つのさらなるロッド１８４−２および１８４−４を含むことができる。カップリング片１８４−５〜１８４−７の材料は限定されず、例えばアルミニウムまたはスチールを含み得る。

ロッド１８４−２、１８４−３および１８４−４、ならびに図２に示されるカップリング片１８４−５〜１８４−７の配置は、装置１８０の温度の上昇に伴ってロッド１８４−１ａおよび１８４−１ｂの膨張によってもたらされる逆の移動に機能し、その結果、この膨張によって、屈曲マウント２００の第１の部分２１０および第２の部分２２０が互いに向かって移動し、したがって、集束レンズ１５０と光検出器１７０との間の光路距離の増加を少なくとも部分的に補償するために、光導波路のためにコリメートレンズ１３０をレセプタクル１２０に近づけさせる。移動機構１８４は、図２に例示される対称配置が好ましいが、ロッド１８４−１ａおよび１８４−１ｂのうちの１つ、および／またはロッド１８４−２および１８４−４のうちの１つを有するように改変されてもよいことに注意すべきである。また、このような移動を逆転させる機械的配置を採用する必要はなく、熱膨張または収縮が屈曲マウント２００の第１部分および第２部分の相対的な移動を引き起こすことである第１材料のロッドの１つまたは複数が、その末端を屈曲マウント２００のそれぞれの第１部分および第２部分に直接取り付け、その結果、ロッドの熱膨張が、屈曲マウント２００の第１部分２１０を屈曲マウント２００の第２部分２２０から遠ざけるようにすることができることも理解されるであろう。熱膨張または収縮が、当該技術分野で精通されているであろう屈曲マウント２００の第１および第２部分（２１０および２２０）の必要な相対的な移動を達成するように、屈曲マウント２００の第１および第２部分の相対的な移動を引き起こすことである第１材料のロッド（複数）をカップリングするための他のタイプの機構が、他の実施の形態において採用され得る。

［第２の実施の形態］

移動可能なマウント１８２およびガイド１８６は、第１の実施の形態において、屈曲マウント２００の一部として提供されるが、実施の形態による光学構成要素の温度依存性移動を提供するための装置のこれらの構成要素は、他の形態で実装されてもよい。例えば、移動可能なマウントは、マウント移動構成要素によってガイドに対して移動されたときにガイドに対してスライドするようにガイド内で摺動可能に係合されてもよい。このような代替構成の一例として、ガイドは、分光計または他の光学機器のフレーム内の溝の形成で設けられてもよく、移動可能なマウントは、溝の長さに沿って移動可能なマウントの移動をガイドするように、溝と摺動可能に係合するように構成されたガイド部を含んでもよい。

図４は、第２の実施の形態例による光学構成要素の温度依存性移動を提供するための装置２８０の断面の模式図である。本実施の形態では、移動可能なマウント２８２は第１管状部分２８２−１を含み、ガイド２８６は第２管状部分２８６−１を含み、ここで第１管状部分２８２−１は第２管状部分２８６−１の内側に伸びている。第１管状部分２８２−１および第２管状部分２８６−１は、本実施の形態では円筒形であるが、非円形断面を有する管状部分を代替的に使用してもよい。

図４に示されるように、移動可能なマウント２８２の第１の管状部分２８２−１は、コリメートレンズ１３０を保持するように構成されるが、代替的に、任意の他の光学構成要素を保持してもよい。コリメートレンズ１３０は、移動可能なマウント２８２の第１の管状部分２８２−１の端部に取り付けられているが、コリメートレンズ１３０は、代替的に、第１の管状部分２８２−１の任意の他の部分内に取り付けられてもよいことが理解されよう。装置２８０は、ネジまたは任意の他の適切な取付手段によって光学機器のフレームに取り付け可能な基部２８７を備え、好ましくは、第１の管状部分２８６−１内に取り付けられたコリメートレンズ１３０と光学機器の１つ以上の他の光学構成要素との適切な位置合わせを可能にするために、フレームに対するガイド２８６の位置決めを調整するための調整機構２８９を備える。

本実施の形態では、マウント移動構成要素は、移動可能なマウント２８２のフランジ部分２８２−２を介して第１の管状部分２８２−１に接続された第１の端部を有する第１の材料（または異なる材料の第１の組合せ）の片２８４と、ガイド２８６のフランジ部分２８６−２を介して第２の管状部分２８６−１に接続された第２の端部とを含む。第１管状部分２８２−１および第２管状部分２８６−１は、いずれも本実施の形態のように第１材料／組み合わせの熱膨張係数よりも低い熱膨張係数を有する可能性がある第２材料（または異なる材料の第２組み合わせ）で形成される。第１の管状部分２８２−１および第２の管状部分２８６−１は、同じ物質で形成される必要がないことに注意が必要である。

一例を挙げると、第１の材料は、本実施の形態のように、ＰＥＥＫのようなプラスチックであってもよく、第２の材料は、第１の材料よりも熱膨張係数が低い任意の材料、好ましくはアルミニウムのような金属、または熱膨張係数が第１の材料よりもはるかに低いＩｎｖａｒのような金属合金であってもよい。本実施の形態における材料の選択は、装置２８０の温度の変化に応じて、第１の管状部分２８２−１および第２の管状部分２８６−１の熱膨張／収縮よりもはるかに大きい片２８４の熱膨張／収縮をもたらす。結局、温度が上昇すると、例えば、第１の材料の熱膨張のために、図４に示す軸に沿った片２８４の長さが増大し、それによって、第１の管状部分２８２−１（したがって、その中に取り付けられたコリメートレンズ１３０）が、第２の管状部分２８６−１、具体的には図４の左側に対して移動する。

第１の実施の形態と同様に、マウント移動成分の熱膨張係数は、ガイドの熱膨張係数よりもはるかに大きくなるか、はるかに小さくなる必要はなく、そして、これら２つの係数の間の任意の差、および／または、移動可能なマウントの移動方向に沿った、マウント移動構成要素とガイドとの長さの差は、結果として、温度が変化したときの上記方法の、マウント移動構成要素とガイドとの間の熱膨張または収縮の差となり、十分である。

片２８４の形状は制限されておらず、片２８４は、例えば、管状（例えば、円筒状）であってよく、第２管状部分２８６−１内で第１管状部分２８２−１を支持するために十分に硬いことが好ましい。

第２の実施の形態の変形例では、一方の管状部分１８２−１および１８６−１と他方の片２８４とに対する材料の選択は、温度の上昇に応じた片２８４の熱膨張が、管状部分１８２−１および１８６−１の熱膨張よりもかなり小さくなるように、反転されてもよい。これは、第２の実施の形態と比較して、装置温度の上昇に応じてコリメートレンズ１３０の移動方向が反転し、温度の上昇に伴って管状部分１８２−１及び１８６−１が膨張し、コリメートレンズ１３０が図４の右側に移動することになる。

要約すると、以上に述べた実施の形態およびその変形例に従って、光学構成要素１３０の温度依存的な移動を提供する装置１８０および２８０、光学構成要素１３０の移動可能なマウント１８２および２８２を備える装置、移動可能なマウントの移動をガイドするように構成されたガイド１８６および２８６、および移動可能なマウント上の第１の取り付け位置１９１および２８３で移動可能なマウントに取り付けられた第１の端部と、ガイド上の第２の取り付け位置１９２および２８５でガイドに取り付けられた第２の端部とを有するマウント移動構成要素１８４−１が記述されている。装置は、装置の温度の変化に応じて、マウント移動構成要素とガイドとの間の熱収縮又は熱膨張の差によって、マウント移動構成要素がガイドに対して移動可能なマウントを移動させるように構成される。さらに、装置の温度の変化に応じた第１の取り付け位置と第２の取り付け位置との間の距離の変化が、装置の温度の変化に応じたガイドの熱収縮または熱膨張とは無関係になるように、マウント移動構成要素はマウント移動可能なマウントに取り付けられる。さらにまたはその代替として、移動可能なマウントに取り付けられた時の光学構成要素と、装置の温度変化に応じたガイドの第２の取り付け位置との間の距離の変化が装置の温度変化に応じたガイドの熱収縮または熱膨張とは無関係であるように、マウント移動構成要素は移動可能なマウントに取り付けられている。

［第３の実施の形態］

上記した第２の実施の形態の変形例の構造は、片２８４および第１の管状部分２８２−１と共に分配し、第２の管状部分２８６−１の反対側の端部にコリメートレンズ１３０を、第２の管状部分２８６−１が光学機器に固定されている第２の管状部分２８６−１の端部に装着することによって、単純化することができる。

本明細書の第３の実施の形態によるこのような簡略化された装置の例は、図５ａにおいて模式的に（断面図において）示される。第３の実施の形態による光学構成要素の温度依存性の移動を提供するための装置３８０は、光学構成要素３３０のための移動可能なマウント３８２と、移動可能なマウント３８２に取り付けられ、光学機器のフレーム３１０に取り付け可能なマウント可動構成要素３８４とを備える。図５ａの実施の形態におけるマウント移動構成要素３８４は、プラスチック（好ましくはＰＥＥＫ）のような材料の形態または円筒状の片をとる。マウント移動構成要素３８４の断面は、環に限定されず、別の形態をとることができる。マウント移動構成要素３８４は、ネジまたは任意の他の適切な取り付け手段によって光学機器のフレーム３１０に取り付け可能な基部３８７によって支持され、基部３８７は、好ましくは、フレーム３１０に対するマウント移動構成要素３８４の位置決めを調整するための調整機構３８９を含み、移動可能なマウント３８２内に取り付けられた光学構成要素３３０の、光学機器の１つ以上の他の光学構成要素との適切な位置合わせを可能にする。マウント移動構成要素３８４は、移動可能なマウント３８２を移動させるだけでなく、装置３８０の温度が変化するにつれて、それを支持し、その移動をガイドするように構成される。

装置３８０は、上述のように光学機器を断熱化するために、多くの種類の光学機器における光学構成要素の温度依存性の移動を提供するために使用されてもよい。一例として、分光計３００内への装置３８０の設置が、図５ｂに概略的に示されている。分光計３８０は、図１ａの従来の分光計と同様の光学構成要素の配置を有し、分光計フレーム（本体）３１０を備え、その上には、光導波路（図示せず）用のレセプタクル３２０、コリメートレンズ３３０、回折格子３４０、集束レンズ３５０、および光検出器３７０が取り付けられている。分光計３００は、図５ａを参照して上記したように、コリメートレンズ３３０の温度依存性移動を提供するための装置３８０をさらに備える。装置３８０のマウント移動構成要素３８４は、分光計３００の温度の変化に応じて、移動可能なマウント３８２およびコリメートレンズ３３０を移動させるように構成されており、温度変化によって生じるフレーム３１０の拡大によって、集束レンズ３５０と光検出器３７０との間の光路長の変化を補償し、したがって、光検出器３７０上のスポットの大きさ（例えば、光検出器アレイなどの光検出器の光記録面）を、温度から実質的に独立に保つ（すなわち、温度変化に伴うスポットの大きさの変化を補償するか、または別の方法で、温度と共にスポットの大きさが変化することを防止する）。

しかしながら、第３の実施の形態の装置３８０は、レセプタクル３２０、集束レンズ３５０または光検出器３７０の温度依存性の移動を提供するように、選択肢的に配置されてもよいことに注意すべきである。さらに、分光計３００のこれらの光学構成要素のうち２つ以上を、それぞれの装置３８０の移動可能なマウント３８２に搭載することができる。分光計３００に含まれる１つまたは複数の装置３８０のそれぞれのマウント移動構成要素３８４は、温度を変化させて、光検出器３７０上のスポットの大きさを温度から実質的に独立に保つように、それぞれの移動可能なマウント３８２上に取り付けられたそれぞれの光学構成要素を移動させるように構成されてもよい。

要約すると、第３の実施の形態による光学構成要素（例えば３３０）の温度依存性移動を提供する装置３８０は、基部３８７、光学構成要素用の移動可能なマウント３８２、および移動可能なマウント３８２と基部３８７に取り付けられたマウント移動構成要素３８４を含み、マウント移動構成要素３８４は、マウント移動構成要素３８４の熱膨張または熱収縮によって装置３８０の温度を変化させて、基部３８７に対して移動可能なマウント３８２を移動させるように構成されている。

光学機器３００は、概して、複数の光学構成要素が実装されたフレーム３１０と、上述したように少なくとも１つの装置３８０とを備える。光学機器３００では、装置３８０の移動可能なマウント３８２に複数の光学構成要素の光学構成要素が搭載されており、装置３８０のマウント移動構成要素３８４は、温度の変化に伴って第１の光学構成要素と他の光学構成要素の第２の光学構成要素との間のフレーム３１０上の光学経路距離の変化を補償するように、光学機器３００の温度を変化させながら、マウント移動構成要素３８４の熱膨張または熱収縮によって、フレーム３１０に対して移動可能なマウント３８２に搭載の光学構成要素３３０を移動させるように構成されている。

上述の説明では、実施の形態のいくつかの実施の形態を参照して例示的な側面を記述する。したがって、明細書は、限定的なものではなく、例証的なものとみなすべきである。同様に、実施の形態の機能性および利点を強調する、図面に図示された図は、例えば目的のみを提示する。実施の形態の構造は、十分に柔軟で構成可能であり、そのため、添付の図に示された方法以外の方法で利用されることがある。

本発明の様々な実施の形態例は上記に記載されているが、それらが例によって提示されており、限定されていないことが理解されるべきである。形態および詳細における様々な変化がその中でなされ得ることは、関連技術の熟練者に明らかであろう。従って、本発明は、上記実施の形態のいずれかによって限定されるべきではなく、以下の主張及びそれらの同等物に従ってのみ定義されるべきである。

さらに、要約書の目的は、特許庁及び一般の人々、特に特許用語又は法用語又は表現法に精通していない当該技術分野の科学者、技術者及び実務者が、出願の技術的開示の性質及び本質を、カーソル検査から迅速に決定することを可能にすることである。要約書は、ここに示された実施の形態の範囲に関して、いかなる方法においても限定されることを意図しているわけではない。また、請求項に記載されたいずれの手順も、提示された順序で実施する必要はないことが理解されること。

この明細書は多くの具体的な実施の形態の詳細を含むが、これらは、いかなる発明の範囲またはクレームされるかもしれないものの制限として解釈されるべきではなく、むしろ、本明細書に記載される特定の実施の形態に特異的な特徴の記述として解釈されるべきである。別個の実施の形態との関連でこの明細書に記載されている特定の特徴もまた、単一の実施の形態において組み合わせて実装することができる。逆に、単一の実施の形態との関連で記載されている様々な特徴は、複数の実施の形態においても、別々に、または任意の適切なサブ組み合わせにおいて実装することも可能である。さらに、特徴は、上記のように、ある組合せで作用し、当初主張されていたとしても、クレームされた組合せからの１以上の特徴は、ある場合には組合せから切り出すことができ、クレームされた組合せは、サブ組合せまたはサブ組合せのバリエーションに向けることができる。

現在いくつかの例示的な実施の形態および実施の形態を記載しているならば、前記は例示的であり、例によって提示されているが、限定的ではないことが明らかである。

本明細書に記載される装置は、その特徴から逸脱することなく、他の特定の形態で具体化され得る。上述の実施の形態は、記載されたシステムおよび方法の限定ではなく例示的である。本明細書に記載された装置の範囲は、このようにして、上述の記載ではなく、特許請求範囲によって示され、クレームの同等性の意味および範囲内にもたらされる変化がその中に包含される。

Claims (15)

1. 光学構成要素（１３０）の温度依存性移動を提供するための装置（１８０、２８０）であって、
   前記光学構成要素（１３０）用の移動可能なマウント（１８２、２８２）と、
   前記移動可能なマウント（１８２、２８２）に取り付けられたマウント移動構成要素（１８４−１）と、
   前記マウント移動構成要素（１８４−１）に取り付けられ且つ前記移動可能なマウント（１８２、２８２）の移動をガイドするように構成されたガイド（１８６、２８６）と、
   を備え、
   前記装置（１８０、２８０）は、前記装置（１８０、２８０）の温度の変化に応じて、前記マウント移動構成要素（１８４−１）と前記ガイド（１８６、２８６）との間の熱収縮又は熱膨張の差が、前記マウント移動構成要素（１８４−１）が、前記移動可能なマウント（１８２、２８２）を前記ガイド（１８６、２８６）に対して移動させるように構成される、
   装置。
2. 前記移動可能なマウント（１８２）が屈曲マウント（２００）の第１部分（２１０）を形成し、
   前記ガイド（１８６）が前記屈曲マウント（２００）の第２部分（２２０）を形成し、
   前記装置（１８０）の温度変化に応じて、前記マウント移動構成要素（１８４−１）と前記ガイド（１８６、２８６）との間の熱収縮または熱膨張の差により、前記マウント移動構成要素（１８４−１）が、前記屈曲マウント（２００）の前記第２部分（２２０）に対して前記屈曲マウント（２００）の前記第１部分（２１０）を移動させるように、前記装置（１８０）が構成される、請求項１に記載の装置。
3. 前記屈曲マウント（２００）が、前記屈曲マウント（２００）の前記第２部分（２２０）に対して、前記屈曲マウント（２００）の前記第１部分（２１０）を回転させることなく、前記屈曲マウント（２００）の前記第１部分（２１０）が前記屈曲マウント（２００）の前記第２部分（２２０）に対して移動できる、ように構成されている、請求項２に記載の装置。
4. 前記屈曲マウント（２００）の第２の部分（２２０）は、第１のアーム部（２２２）と第２のアーム部（２２４）を備え、前記第１のアーム部（２２２）及び前記第２のアーム部（２２４）の各々は、前記第１のアーム部（２２２）及び前記第２のアーム部（２２４）の各々が、変形可能部分（２４０−１、２４０―２）の各々の変形によって前記変形可能部分（２４０−１、２４０−２）の各々に対して回転可能であるように、前記第２の部分（２２０）の前記変形可能部分（２４０−１、２４０―２）の各々を介して前記第２の部分（２２０）の残りの部分に接合され、
   前記第１のアーム部（２２２）及び前記第２のアーム部（２２４）の各々は、前記第１のアーム部（２２２）及び前記第２のアーム部（２２４）が第２の変形可能部分（２３０−１、２３０−２）の各々の変形によって、前記第２の変形可能部分（２３０−１、２３０−２）の各々に対して更に回転可能であるように、前記第２の部分（２２０）の前記第２の変形可能部分（２３０−１、２３０−２）の各々を介して前記屈曲マウント（２００）の第１の部分（２１０）に接合され、
   前記屈曲マウント（２００）の前記第１の部分（２１０）が前記屈曲マウント（２００）の前記第２の部分（２２０）に対して移動する際に前記変形可能部分（２４０−１、２４０−２、２３０−１、２３０−２）が平行四辺形の配置のままであるように、各変形可能部分（２４０−１）と前記第２の変形可能部分（２３０−1）との間の前記第１のアーム部（２２２）の長さが、前記変形可能部分（２４０−２）と前記第２の変形可能部分（２３０−２）との間の前記第２のアーム部（２２４）の長さと等しい、
   請求項３に記載の装置。
5. 前記マウント移動構成要素（１８４−１）は、第１のロッド（１８４−１a、１８４−１b）を備え、
   前記第１のロッド（１８４−１a、１８４−１b）の熱膨張により、前記屈曲マウント（２００）の第１の部分（２１０）と前記屈曲マウント（２００）の第２の部分（２２０）が互いに遠ざかり又は近づくように、前記第１のロッド（１８４−１a、１８４−１ｂ）の少なくとも一部分の第１の端が前記屈曲マウント（２００）の前記第１の部分（２１０）に接続され、且つ、前記第１のロッド（１８４−１a、１８４−１ｂ）の前記少なくとも一部分の第２の端が前記屈曲マウント（２００）の前記第２の部分（２２０）に接続されている、
   請求項２〜請求項４の何れか１項に記載の装置。
6. 前記第１のロッド（１８４−１a、１８４−１ｂ）の熱膨張により前記屈曲マウント（２００）の前記第１の部分（２１０）と前記屈曲マウント（２００）の前記第２の部分（２２０）が互いに近づくように、前記第１のロッド（１８４−１a、１８４−１b）の前記少なくとも一部分の前記第１の端が第１のコネクタ（１８４−３、１８４−５）を介して前記屈曲マウント（２００）の前記第１の部分（２１０）に接合され且つ前記第１のロッド（１８４−１a、１８４−１ｂ）の前記少なくとも一部分の前記第２の端が第２のコネクタ（１８４−２、１８４−４、１８８−７、１８８−６）を介して前記屈曲マウント（２００）の前記第２の部分（２２０）に接合されている、請求項５に記載の装置。
7. 前記ガイド（２８６）は第１の筒状部分（２８６−１）を備え、前記移動可能なマウント（２８２）は、前記第１の筒状部分（２８６−１）の中で伸びる第２の筒状部分（２８２−１）を備え、
   材料（１８４）の片と、前記第１の筒状部分（２８６−１）及び前記第２の筒状部分（２８２−１）の少なくとも１つとの間の熱収縮または熱膨張での差が、温度の変化に応じて、前記材料（１８４）の前記片が前記第１の筒状部分（２８６−１）を通って前記第２の筒状部分（２８２−１）を動かすように、前記マウント移動構成要素は、前記第１の筒状部分（２８６−１）に接続された第１の端と前記第２の筒状部分（２８２−１）に接続された第２の端とを有する前記材料（２８４）の前記片を備える、
   請求項１に記載の装置。
8. 前記マウント移動構成要素（１８４）は、第１の熱膨張係数を有する第１の材料により形成され、前記ガイド（１８６、２８６）は、前記第１の熱膨張係数より小さい第２の熱膨張係数を有する第２の材料により形成される、請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の装置。
9. 前記第１の材料は、プラスチックであり、前記第２の材料は、金属及び金属合金のうちの１つである、請求項８に記載の装置。
10. 前記第１の材料はポリエステルエーテルケトンである、請求項９に記載の装置。
11. 複数の光学構成要素と請求項１〜請求項１０の何れか１項の装置（１８０、２８０）が取り付けられたフレーム（１１０）を備える光学機器であって、
    前記複数の光学構成要素の光学構成要素は、前記装置（１８０、２８０）の前記移動可能なマウント（１８２、２８２）に取り付けられ、
    温度変化に伴って他の光学構成要素の第１の光学構成要素と、第２の光学構成要素との間の前記フレームの光路距離の変化を補償するように、前記装置（１８０、２８０）の前記マウント移動構成要素（１８４―１、２８４）は、前記光学機器の温度が変化することに伴って前記移動可能なマウント（１８２、２８２）に取り付けられた前記光学構成要素を移動するように構成されている、
    光学機器。
12. 前記光学機器は、複数の光学構成要素が取り付けられた分光計フレーム（１１０）を備える分光計（１００）であり、
    前記複数の光学構成要素は、
    光導波路のためのレセプタクル（１２０）、
    コリメートレンズ（１３０）、
    回折格子（１４０）、
    集束レンズ（１５０）、及び
    光検出器（１７０）、
    であり、
    前記レセプタクル（１２０）、前記コリメートレンズ（１３０）、前記集束レンズ（１５０）、及び前記光検出器（１７０）の１つである光学構成要素は、前記装置（１８０、２８０）の前記移動可能なマウント（１８２）に取り付けられ、
    前記分光計の利用では、前記コリメートレンズ（１３０）は、前記光導波路からの光をコリメートするように配置され、前記回折格子（１４０）は、前記コリメートされた光を受け取り且つ空間的に分離された前記光のスペクトル成分を備える分散光を提供するように配置され、前記集束レンズ（１５０）は、前記分散光を受け取り且つ前記受け取った分散光を、前記光検出器（１７０）のスポットに収束させるように配置され、
    前記装置（１８０、２８０）の前記マウント移動構成要素（１８４―１、２８４）は、前記温度とは実質的に独立して前記スポットのサイズを維持するように、前記温度の変化に伴って前記移動可能なマウント（１８２、２８２）に取り付けられた前記光学構成要素が移動するように構成されている、
    請求項１１に記載の光学機器。
13. 光学構成要素（３３０）の温度依存移動を提供するための装置（３８０）であって、
    基部（３８７）、
    前記光学構成要素（３３０）のための移動可能なマウント（３８２）、
    前記移動可能なマウント（３８２）と前記基部（３８７）に取り付けられたマウント移動構成要素（３８４）と、
    を備え、
    前記マウント移動構成要素（３８４）は、前記マウント移動構成要素（３８４）の熱膨張または熱収縮により前記装置（３８０）の温度の変化に伴って前記基部（３８７）に対して前記移動可能なマウント（３８２）を移動させるように構成されている、
    装置。
14. フレーム（３１０）を備える光学機器（３００）であって、前記フレームには、
    複数の光学構成要素（３２０、３３０、３４０、３５０、３７０）と、請求項１３の光学構成要素（３３０）の温度依存移動を提供するための装置（３８０）と、
    が取り付けられ、
    前記装置（３８０）は、前記基部（３８７）を介して前記フレーム（３１０）に取り付けられ、前記複数の光学構成要素（３２０、３３０、３４０、３５０、３７０）の光学構成要素（３３０）は、前記装置（３８０）の前記移動可能なマウント（３８２）に取り付けられ、
    前記温度の変化に伴って他の光学構成要素の第１の光学構成要素と第２の光学構成要素との間の前記フレーム（３１０）の光路距離の変化を補償するように前記装置（３８０）の前記マウント移動構成要素（３８４）は、前記光学機器（３００）の温度の変化に伴って、前記フレーム（３１０）に対して前記移動可能なマウント（３８２）に取り付けられた前記光学構成要素（３３０）を移動させるように構成されている、
    光学機器。
15. 前記光学機器は、複数の光学構成要素が取り付けられた分光計フレーム（３１０）を備える分光計（３００）であり、
    前記複数の光学構成要素は、
    光導波路のためのレセプタクル（３２０）、
    コリメートレンズ（３３０）、
    回折格子（３４０）、
    集束レンズ（３５０）、及び
    光検出器（３７０）、
    であり、
    前記レセプタクル（３２０）、前記コリメートレンズ（３３０）、前記集束レンズ（３５０）、及び前記光検出器（３７０）の１つである光学構成要素は、前記装置（３８０）の前記移動可能なマウント（３８２）に取り付けられ、
    前記分光計の利用では、前記コリメートレンズ（３３０）は、前記光導波路からの光をコリメートするように配置され、前記回折格子（３４０）は、前記コリメートされた光を受け取り且つ空間的に分離された前記光のスペクトル成分を備える分散光を提供するように配置され、前記集束レンズ（３５０）は、前記分散光を受け取り且つ前記受け取った分散光を、前記光検出器（３７０）のスポットに収束させるように配置され、
    前記装置（３８０）の前記マウント移動構成要素（３８４）は、前記温度とは実質的に独立して前記スポットのサイズを維持するように、前記温度の変化に伴って前記移動可能なマウント（１８２、２８２）に取り付けられた前記光学構成要素が移動するように構成されている、
    請求項１４に記載の光学機器。

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