JP7307369B2 - 回折素子固定装置 - Google Patents

Description

この発明は、光回折素子の固定装置、特に反射型回折素子の固定装置に関する。

フレネルレンズに代表される光回折素子は、光の波動としての性質を利用して、光強度のパターンを変換する光学部品であり、様々な産業領域で用いられている。フレネルレンズは、一定の波長を持つ光について、波長のピッチでの周期性があることを利用して、一般的には肉厚のレンズを薄型化したものである。

現在では、光を集光するフレネルレンズ以外にも、波動光学を活用した光回折素子として、光を反射するミラーの表面に回折パターンを形成して光ビームの形をさまざまに反射・変換する、回折ミラーのような反射型の回折素子が多く開発され、用いられている。

非特許文献１に記載されているように、この技術の応用先の一つは加工用の大出力レーザーであり、レーザー共振器用光学系やレーザービーム伝送用の光学系にも反射型の回折素子が利用されてきた。連続出力の高出力レーザーの代表的なものはガスダイナミックレーザーや化学レーザーであり、いずれも発振波長が赤外域で長波長が特徴である。そのため熱線レーザーとして開発されており、ビーム整形のための回折ミラーの材料は金属で形成された金属反射鏡が多く用いられている。

金属反射鏡は赤外線領域では誘電体多層膜のような高反射率ミラーは実現できず、回折ミラーには２％程度の光エネルギー吸収が存在する。もしレーザー装置の出力がメガワット級なら、２％の光エネルギー吸収であっても回折ミラーには２０キロワット程度の熱入力が定常的に存在することになり、回折ミラーの熱変形や熱的破壊のリスクも深刻になる。

回折ミラーの熱変形をできるだけ避け、熱破壊を防止するためには、回折ミラーの光学基板の材料を考慮するだけでなく、冷却機構も考える必要がある。回折ミラーの冷却機構の一例として、ミラーの背面に水滴を含む空気を衝突させて、水滴の蒸発熱によって冷却するものがある。この方法では、高温に耐える材料でミラーを構成すれば、室温動作に比べて温度が高い分だけ冷却効率を向上させことができる。

上述した例のように効率よくミラーを冷却するには、ミラーに直接冷却用媒質を衝突させる必要がある。しかし、冷媒の流量を増やすほど冷却能力は上昇するが、ミラーにかかる冷却用媒質の圧力が大きくなり、ミラーが変形して曲率が変化してしまう。特に屈折レンズよりも厚みの薄い、金属板で構成された反射型回折素子などの金属反射鏡では、圧力の影響による変形が大きく、そのため、反射型回折素子の曲率は設計時と使用現場では微妙に異なる値となる。この曲率のずれにより回折光の焦点距離が変わるため、光学系の設計が複雑になっている。

植田憲一、高出力レーザー用補償光学系、レーザー研究、第27巻第2号、pp.84-88,1999

上述のように、高出力レーザーの応用では、回折素子に大きな発熱が発生してしまい、多量の冷却用流体を流して冷却を行う必要があった。しかし、この多量の冷却用流体による圧力で回折素子にゆがみが生じてしまい、設計した焦点距離が変わってしまうという問題があった。

本発明はかかる従来の問題に鑑みなされたものであって、冷却用流体の圧力によるゆがみの影響を受けにくく、または変形を抑えることが可能な形状で回折素子を固定し、ハイパワー光での回折素子の使用を実現する固定装置を提供することを目的とする。

本発明の固定装置では、回折素子を断面がアーチなどの変形を抑えることが可能な形状に固定し、圧力による変形に強い構造で固定する固定装置にすることで、冷却のために大きな水圧もしくは気圧を受けても回折素子が大きくは変形せず、仕様通りの焦点距離で使用することができる。

本発明の実施形態の一例は、このような目的を達成するために、以下のような構成を備えることを特徴とする。
（構成１）
回折素子を上面に設置する素子設置部と、
前記素子設置部に設置された前記回折素子の縁部を挟んで固定する素子固定部とを有する回折素子の固定装置において、
前記素子設置部の内壁面には前記回折素子を変形させて支持する素子設置面が形成され、
前記素子設置面は、前記素子設置部の内部を流れる冷却用流体の圧力による前記回折素子の変形を抑える形状となるように前記回折素子を曲げて設置する段差構造を持つ面形状に形成される
ことを特徴とする回折素子の固定装置。
（構成２）
構成１に記載の回折素子の固定装置において、
前記素子設置部の対向する内壁面に形成された２つの前記素子設置面の面形状は、長手方向の中央がアーチ状に盛り上がるまたは逆に凹む同一の曲面形状に形成され、
前記素子固定部の前記素子設置面に対応する部分には、前記素子設置面の曲面形状に応じた逆の曲面形状を有する素子固定面が形成される
ことを特徴とする回折素子の固定装置。
（構成３）
構成２に記載の回折素子の固定装置において、
前記素子設置部の前記素子設置面のない対向する２つの内壁面には、前記素子設置部の底面からの高さが等しく底面に平行な溝が１または複数組形成され、
前記溝の対応する１組に前記回折素子の両端面を入れて固定する
ことを特徴とする回折素子の固定装置。
（構成４）
構成１から３のいずれか１項に記載の回折素子の固定装置において、
前記素子設置部の前記素子設置面のない内壁面の一方を前記素子設置面の実効的な長さを変える長さ調整部で構成し、
前記長さ調整部を調整して前記素子設置面の実効的な長さを変えることで前記回折素子と前記素子設置部の隙間を埋める、
ことを特徴とする回折素子の固定装置。
（構成５）
構成４に記載の回折素子の固定装置において、
前記素子設置部と前記長さ調整部の間に緩衝部を配置して隙間を埋める、
ことを特徴とする回折素子の固定装置。
（構成６）
構成１または２に記載の回折素子の固定装置において、
前記素子設置部の各内壁面に前記素子設置面を形成する設置面形成部を設け、
各前記設置面形成部の配置の高さを各々調整する高さ調整部を更に設けた、
ことを特徴とする回折素子の固定装置。
（構成７）
構成１または２または６に記載の回折素子の固定装置において、
前記冷却用流体の漏洩を防ぐために、前記素子設置部または前記素子固定部と前記回折素子の間に、緩衝材または充填剤を配置した
ことを特徴とする回折素子の固定装置。

以上記載した回折素子の固定装置によれば、回折素子を断面がアーチなどの変形を抑えることが可能な形状となるように固定し、曲げに強い構造で固定する固定装置にすることで、冷却のために大きな水圧もしくは気圧を受けても回折素子が大きくは変形せず、ほぼ仕様通りの焦点距離で使用することが可能となる。

本発明の反射型回折素子の固定装置の、実施形態１の使用状態の全体構成を示す側面から見た断面図である。 実施形態１の固定装置の、素子設置部と素子固定部の側面の断面図（ａ）および（ｂ）である。 実施形態１の固定装置の、素子設置部と素子固定部の上面図（ａ）および（ｂ）である。 実施形態１の固定装置の、素子設置部の斜視図である。 実施形態１の固定装置の、素子固定部の裏面側から見た斜視図である。 実施形態１の固定装置の別例の、素子設置部と素子固定部の側面の断面図（ａ）および（ｂ）である。 実施形態２の固定装置の、素子設置部の側面の断面図（ａ）および素子固定部の上面図（ｂ）である。 実施形態３の固定装置の、素子設置部と素子固定部の側面の断面図（ａ）および素子設置部の上面図（ｂ）である。 実施形態４の固定装置の、素子設置部と素子固定部の側面の断面図（ａ）および素子設置部の上面図（ｂ）である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。以下では実施形態として、反射型の回折素子を用いたレーザー装置の固定装置として説明を行っているが、本発明は多くの異なる形態で実施が可能であり、以下の記載内容に限定して解釈すべきではない。

実施形態１

（使用状態における全体構成）
図１は、本発明の実施形態１の反射型回折素子の固定装置の、使用状態における全体構成を示す断面図である。実施形態１の固定装置１００は、概略長方形の金属板などで構成された回折ミラーのような、反射型の回折素子１を固定対象として固定する固定装置である。

図１では、側面から見てアーチ状の断面が見えている回折素子１は、例えば表面（図１の右側の面）に動作時の面形状を考慮して設計された回折パターンが形成された長方形の金属板で構成され、図１の右側から入射するレーザ光を回折反射してビーム成形する。

図１の実施形態１の固定装置１００は、冷却対象であり固定対象でもある回折素子１を設置する素子設置部２と、素子設置部２に設置された回折素子１の縁部分を図の右から挟んで固定する素子固定部３とで構成されている。素子設置部２は、設置された回折素子１の形状を任意の形に曲げて保持可能な曲面形状に形成された素子設置面を有しており、冷却用流体４の圧力Ｐによる回折素子１の変形の影響を抑えるよう、素子設置面の曲面形状を例えばアーチ状に形成することができる。

本実施形態１では、固定装置の中に外部から圧力をかけて冷却用流体４を流すことで、回折素子１を裏面から冷却している。そのため回折素子１は冷却用流体４から固定装置の外向きに圧力Ｐを受けている。

図１で冷却用流体４は、図示しないチラーやファン等の外部機器により素子設置部２の内部に送り込まれる冷媒であり、その媒質は液体、気体もしくは固体のいずれか一つもしくは複数で構成される。例えば比熱のある固体微粒子を気体または液体中に懸濁した、ゾル（sol）状の流体であってもよい。

冷却用流体４は、図示しない外部機器から循環経路を通り、図１上方の流入口５ａを経由して固定装置の内部に圧入され、回折素子１の背面（裏面）から直接熱を受け取ったのち、図１下方の流出口５ｂを介して循環経路へ流出して外部機器へと循環し、放熱する。

素子設置部２は、回折素子１を設置するために用いられる治具であり、その形状、材質、設置角度、大きさ、重さ、固定方法等はこの実施形態に限定されるものではない。

例えば素子設置部２の例として、長方形板状の回折素子１を設置するため、回折素子１の外形よりも一回り小さく上面が開口した、概略直方体の箱型の容器の形状の治具を挙げることができる。箱型の容器の上面の蓋となる長方形板状の回折素子１の四辺の周辺部（縁部）を、蓋の枠となる素子固定部３と素子設置部２の内壁面上端との間に挟んで固定してもよい。

図１のように、素子設置部２の直方体の上下の対向する内壁面に流入口５ａ、流出口５ｂを設けて、回折素子１で蓋をされた素子設置部２の内部に冷却用流体４を流入・流出させ、循環経路を形成する。この構成では、回折素子１の裏面に直接冷却用流体４をあてるので、効率の良い冷却が可能となる。

素子固定部３は、長方形板状の回折素子１を固定するため、素子設置部２の内壁面上端に取り付けて用いられるもう一方の治具であり、素子設置部２の上面の蓋となる回折素子１の枠を構成するが、その形状、材質、角度、大きさ、重さ、固定方法等は実施例に限定されるものではない。上記の例のように、回折素子１の縁部を挟んで素子設置部２に取り付け、回折素子１が動かないように固定できる治具であればよい。回折素子１を曲げて固定可能とすることで、冷却用流体４の圧力Ｐによる回折素子１の変形、変位を抑えることができる。
（素子設置部と素子固定部の構成）

図２には、実施形態１の固定装置１００の、素子設置部２と素子固定部３それぞれの側面から見た断面図（ａ），（ｂ）を示す。図３には、実施形態１の固定装置１００の、素子設置部２と素子固定部３それぞれの上面図（ａ），（ｂ）を示す。

また、図４には素子設置部２の斜視図を、図５には素子固定部３の裏面側から見た斜視図を示す。ただし、図４では、素子設置部２の流入口５ａ、流出口５ｂの管継ぎ手部分は省略している。また、図５の素子固定部３の裏面側から見た斜視図では、素子固定部３は四角形の枠型の形状であるので、中央の部分はヌキの空洞（開口）となっていることに留意されたい。

図２（ａ）の素子設置部２の側面から見た断面図は、流入口５ａと流出口５ｂの穴の中心を結ぶ直線を含み、素子設置部２の底面（図２（ａ）の左端の面）と垂直な断面で示した断面図である。図２（ｂ）にはまた、素子設置部２と素子固定部３の間の位置に、挟まれて固定される前の状態の回折素子１を、点線の断面で示している。

図２（ｂ）の素子固定部３の断面図には、素子設置部２の素子設置面６の面形状（凸）に対応した、逆の面形状（凹）の素子固定面７が示されている。図３（ｂ）の上面図に示されるように、素子固定部３は概略、回折素子１の外形よりもやや小さな開口を有する額縁のような枠型の板材であり、図５の裏面斜視図に示すように、裏面の開口の内縁の周上に素子固定面７を形成する素子固定構造を有する。

図２（ａ）の断面図および図４に示すように、素子設置部２の内壁面の上端部には、内壁面の上端面側で壁の厚みが薄く形成され、壁の上端から回折素子１の厚みより下がった位置より下において壁の厚みが厚く形成された、段差のある段差構造が形成されている。

図３（ａ）に図示のように、この内壁面に垂直な段差の面（蹴上面）は素子設置部２の上面側から見て、素子設置部２の内壁に沿った長方形の四辺が幅を有する面形状であり、この段差の面が回折素子１と素子設置部２とが接する面となって回折素子１を支えている。実施例では、この段差の面の長方形の対向する２辺（図３では縦の長辺）が、同一曲面形状の素子設置面６を形成しているが、素子設置面は縦の長辺側に限る必要はなく、横の短辺側の対向する２辺であってもよい。

図４の素子設置部２の斜視図に示すように、素子設置面６は長手方向の中央で緩やかに盛り上がる、湾曲した凸のアーチ状の曲面形状に形成されている。図４では影となり図示のない、対となるもう一つの素子設置面６も、同一の凸のアーチ状の曲面形状に形成されている。この曲面形状により、この上に設置される回折素子１を、例えば緩やかなアーチ形の円筒面に曲げて固定することができ、冷却用流体４からの圧力に強い形に固定することができる。

冷却用流体４の漏洩を防ぐために、この段差の面、素子設置面６ないし素子固定面７、周囲の素子設置部２の内壁面と回折素子１の間の隙間に、ゴムや合成樹脂等の水に強く、弾性力のある緩衝材（パッキン）、または充填剤（シーリング材、コーキング材）を配置してもよい。

この構造により、回折素子１を素子設置部２の素子設置面６を含む段差の面で支持し、上面側の素子固定部３の素子固定面７との間に挟んで固定することができ、固定状態で冷却用流体４を回折素子１の裏面に当てることができる構造となっている。

素子設置面６の形状、材質、角度、大きさは図に限定されるものではないが、図４の斜視図のように、素子設置面６の長辺側を固定装置の外部に凸に弧を描くようなアーチ形状に形成することで、回折素子１全体も固定装置の外向きに弧を描く形（凸のアーチ形状）で湾曲した形状で固定される。

そして、図５の斜視図に示すように、素子固定部３の裏面となる側（図５では上側）には、素子固定部３の開口の内壁として四角形に繋がった壁状の構造が、素子固定構造として形成されている。この素子固定構造の上端には、素子設置面６の凸のアーチ形状に対応する逆の形状（凹のアーチ形状）の素子固定面７が形成されている。この素子固定部３の素子固定面７を形成する素子固定構造の全体は、素子設置部２に素子設置面６を形成する段差構造に嵌合する形状と大きさであるのが望ましい。
（アーチ形状によるたわみ量の評価）

このように面を形成する場合、固定装置の内部を流れる冷却用流体４から回折素子１が受ける圧力Ｐが同じでも、圧力を受けた時の回折素子１のたわみ量は、平板状に平坦に固定した場合よりもアーチ状に予め曲げて固定した場合の方が小さくなる。

例えば、回折素子１の材質をSiC、寸法を100×50×1(mm)とする。この回折素子１を平坦に固定したとき、冷却用流体から垂直方向にかかる等分布荷重をq（N/mm）、ヤング率（N/mm²）をE、回折素子１の長さ(mm) をL、断面二次モーメント(mm⁴) をIとすると、回折素子１の中央部におけるたわみδ（mm）は、

で求められる。

素子設置面６を平坦に形成した場合は、I=4.2(mm⁴)、E=4.3×10⁵(N/mm²)、L=100(mm)、となるので、等分布荷重q=1（N/mm）の時、たわみ量はδ=0.73(mm)となる。

対して、素子設置面６をアーチ状に形成し回折素子１をアーチ状（例として半円状）に固定した場合、断面二次モーメントI=48.6 (mm⁴)、L=50(mm)となり、たわみ量はδ=0.039(mm)となり、平坦に形成した場合よりも小さくなる。したがって、素子設置面６をアーチ状に形成することで、回折素子１のたわみ量を抑えることができる。
（実施形態１の別例）

また、図６の実施形態１の固定装置の別例に示すように、素子設置部２の素子設置面６のアーチの向きを図２とは逆向き（凹面）に曲げて固定してもよい。この場合、対応する素子固定部３の裏面にある素子固定面７は凸面となる。

このように素子設置面６が内向きの弧（凹面）を描く形の場合、回折素子１にかかる等分布荷重q（N/mm）は回折素子１の圧縮力とつりあうこととなる。つまり回折素子１の平板の板面に平行な方向に荷重を受けたとみなすことができる。そのため荷重による変形量ΔLは、回折素子のひずみをε、回折素子の高さをh(mm)、回折素子の幅をb(mm)とすると、

と表すことができる。

L=100(mm)、h=50(mm)、b=1(mm)であるため、ひずみε=4.7×10^-6、ΔL=4.7×10^-4(mm)となる。回折素子をアーチ状（例として半円状）にした場合、荷重により弧長がΔL減少した場合の矢高の減少量とたわみ量が等しくなるので、たわみ量δ=2.3×10^-4(mm)となる。つまり、図２のように外向きへ弧を描いた形（素子設置面６が凸）よりも、図６のように内向きへ弧を描いた形（素子設置面６が凹）のほうが、変形量が少なくなる。

以上のことから実施形態１だけでなく以降の実施形態においても、アーチの向きは内向き（凹面）外向き（凸面）に限定されることなく、どちらの形状でも実施することができる。

実施形態２

図７には、実施形態２の固定装置の構成例を示す。実施形態２の固定装置の素子設置部２と素子固定部３の側面の断面図が図７（ａ）、素子設置部２の上面図が図７（ｂ）である。

図７の実施形態２の固定装置は、実施形態１の変形例であり、実施形態２では、回折素子１の短辺側の端面を固定できるように、素子設置部２の素子設置面６の設けられていない内壁面に複数の溝８を形成している。

この複数の溝８は、素子設置部２の素子設置面６のない対向する２つの内部壁面に、素子設置部２の底面（図７（ａ）の左端の面）に平行に、底面から同じ距離で対応する組として形成されており、回折素子１を溝８に沿って通せるように、素子設置面６の一部を外部に開けた構造を有している。

図７の実施形態２の固定装置では、この溝８を設けた構成により、素子固定部３だけでなく素子設置部２も利用して回折素子１を固定することができるため、回折素子１をより確実に隙間なく固定する能力が上がる。

また、複数組の溝８を配置することで、回折素子１を入れる溝の位置の選択によって回折素子１の曲率を変えることができる。回折素子１の曲率を変えることで、回折光の焦点を調整することができる。

回折素子１を固定する溝８の位置を選択して調整可能とする場合には、素子設置面６は溝８の充分手前で途切れていて、長さが実施例１よりも短く形成されているか、または素子設置面６のアーチの曲率を大きめに形成することが望ましい。あるいは、素子設置面６を高さの低い円柱面の形状とすることもできる。図７（ａ）において、素子設置面６の反対側の形状は任意であるので、省略されている。

図７に図示はないが、素子固定部３の裏面にある素子固定面７は、回折素子１を固定する溝が一番底面から離れた高いものである場合に対応して固定可能な緩いアーチ状の形状とするか、複数の溝の位置に対応した形状のものをあらかじめ用意しておき、そこから選択して使用してもよい。

選択された溝の位置により、冷却用流体４の漏洩が懸念されるような隙間が生じる場合は、回折素子１の周囲に緩衝材（パッキン）や充填剤（シーリング材、コーキング材）を配置してもよい。

例えば、素子設置部２の短辺側の内壁に1mmの溝８が1mm間隔で５組平行に掘られており、長辺側の内壁には素子設置面６の一部が固定配置されているとする。この場合、回折素子1の曲率は、回折素子1を通す短辺側の溝の位置により５パターン選択できる。曲率が大きくなるにつれて焦点距離は短くなるため、回折素子１を入れる溝を変更することで焦点距離を調整することができる。当然、溝の寸法、配置間隔、配置数はこの例に限定されるものではなく、素子設置面の形状や配置もこの例に限定されるものではない。

実施形態３

図８には、実施形態３の固定装置の構成例を示す。実施形態３の固定装置の素子設置部２と素子固定部３の側面図が図８（ａ）、素子設置部２の上面図が図８（ｂ）である。実施形態３の固定装置は、実施形態１，２の変形例である。

図８の実施形態３では、素子設置面６の実効的な長さ、寸法を変更することができる長さ調整部９と、長さ調整部９と素子設置部２の間に配置された緩衝部１０とを有してなる。

図８にあるように、実施形態３の長さ調整部９は、素子設置部２の素子設置面６の設けられていない内壁面の一つ（図８（ａ）では流入口５ａのある上の側面）が、緩衝部１０を介して側面の上下左右の四隅に設けられたねじ構造により、素子設置部２の本体および素子固定部３に取り付けられる構造で構成されている。

４本のねじは、長さ調整部９と緩衝部１０を貫通して素子設置部２の壁面内部または素子固定部３の内部にねじ込まれて貫入しており、素子設置部２または素子固定部３に４本のねじに対応して形成されたねじ穴の内面には、ねじに螺合するねじ溝が形成されている。長さ調整部９は、４つのねじのねじ込みの深さに応じて、素子設置面６の実効的な長さを緩衝部１０の伸縮の範囲で調整可能とされている。

図８の実施形態３の長さ調整部９は、素子設置面６の長さ（実効的な寸法）を変えることで、アーチ状に固定された回折素子１の寸法に合うように素子設置面６を調整し、固定することができる。これにより、回折素子１が様々な曲率をとっても強固に固定することができる。図８では、長さ調整部９の両端に設けられた４本のねじにより長さ調整を行う方法を例示しているが、長さ調整の方法は、手動、自動に限定されず、使用器具もねじ、シリンダ、クランク等に限定されない。

図８の緩衝部１０は長さ調整部９と素子設置部２の間に配置され、長さ調整部９と素子設置部２の隙間から冷却用流体４が漏れないようにする効果がある。そのため、緩衝部１０の材質はゴムや合成樹脂等の水に強く、弾性力のあるものが望ましい。その形状、大きさ、配置はこの例に縛られるものではない。実施形態１，２と同様に、他の部分でも冷却用流体４の漏洩が懸念されるような隙間が生じる場合は、緩衝材（パッキン、シーリング材、コーキング材）を配置してもよい。

実施形態４

図９には、実施形態４の固定装置の構成例を示す。実施形態４の固定装置の素子設置部２と素子固定部３の側面図が図９（ａ）、素子設置部２の上面図が図９（ｂ）である。実施形態４の固定装置は、実施形態１から３の変形例である。

図９の実施形態４では、素子設置部２の内側の４つの壁面にそれぞれ、回折素子1を支持する素子設置面を形成する設置面形成部１１と、各設置面形成部１１の配置（底面からの高さ）を調整する高さ調整部１２とを設けたことを特徴とする。

設置面形成部１１は、１つまたは複数の部品で構成され、素子設置部２の内側の各壁面に回折素子1を設置する基準面を複数配置することで、各々の壁面に独立に任意の形状、傾き、高さの素子設置面６を形成することができる。設置面形成部１１を構成するそれぞれの部品の形状は、部品ごとに異なっていてもよく、例えば短辺側の部品は直方体に、長辺側は円柱にするといった形を取ってもよい。図７（ａ）の素子設置面６のように曲がっている形状、もしくは半円形の部品であってもよい。

また、配置位置も部品ごとに異なってもいい。例えば短辺側を長辺側より下部（底面側）に配置することで設置面をアーチ状にすることができる。当然、部品の形状、配置、大きさ、材質、数等は縛られるものではなく、部品ごとの同異も縛られない。

高さ調整部１２は、設置面形成部１１を素子設置部２の内部壁面の任意の高さの位置に設置するための機構である。高さ調整部１２は、クリップや係止爪、ボタン等の設置面形成部１１を固定することが可能な機構と、これに対応するレールや係合溝、バンド等の設置位置を変えることができる機構の一部もしくは複数で構成されている。これにより、設置面形成部１１の配置（高さ）を変えることができる。当然、設置位置を変える方法は上記の例に限らず、設置面形成部１１を取り付ける溝を複数掘る、設置面形成部を接着できる材質にする、等の、設置面形成部１１を任意の複数の位置に取り付けることのできる方法ならばよく、上記の例に縛られるものではない。

図９には実施例として、設置面形成部１１を固定するためのクリップまたは係止爪と、位置調整用のレールまたは一連の係合溝で構成された高さ調整部１２を、素子設置部２の内部壁面に配置し、クリップで設置面形成部１１を固定する例を示す。クリップまたは係止爪の位置を、レールまたは一連の係合溝上で動かすことで、設置面形成部１１を希望の高さの位置に固定することができ、回折素子１を任意の形状で設置する素子設置面を形成することができる。

図９の実施形態４の素子固定部３には、素子設置部２に対応した調整部は設けられていないが、素子設置部２に形成された素子設置面に対応した異なる形状の素子固定面７を有する複数の素子固定部３を予め用意しておき、最適な形状のものを選択して使用してもよい。

以上のように、本発明の回折素子の固定装置によれば、冷却のために大きな水圧もしくは気圧を受けても回折素子が大きくは変形せず、ほぼ仕様通りの焦点距離で使用すること
が実現可能となった。

１ 回折素子
２ 素子設置部
３ 素子固定部
４ 冷却用流体
５ａ 流入口
５ｂ 流出口
６ 素子設置面
７ 素子固定面
８ 溝
９ 長さ調整部
１０ 緩衝部
１１ 設置面形成部
１２ 高さ調整部
１００ 固定装置

Claims (7)

1. 回折素子を上面に設置する素子設置部と、
   前記素子設置部に設置された前記回折素子の縁部を挟んで固定する素子固定部とを有する回折素子の固定装置において、
   前記素子設置部の内壁面には前記回折素子を変形させて支持する素子設置面が形成され、
   前記素子設置面は、前記素子設置部の内部を流れる冷却用流体の圧力による前記回折素子の変形を抑える形状となるように前記回折素子を曲げて設置する段差構造を持つ面形状に形成される
   ことを特徴とする回折素子の固定装置。
2. 請求項１に記載の回折素子の固定装置において、
   前記素子設置部の対向する内壁面に形成された２つの前記素子設置面の面形状は、長手方向の中央がアーチ状に盛り上がるまたは逆に凹む同一の曲面形状に形成され、
   前記素子固定部の前記素子設置面に対応する部分には、前記素子設置面の曲面形状に応じた逆の曲面形状を有する素子固定面が形成される
   ことを特徴とする回折素子の固定装置。
3. 請求項２に記載の回折素子の固定装置において、
   前記素子設置部の前記素子設置面のない対向する２つの内壁面には、前記素子設置部の底面からの高さが等しく底面に平行な溝が１または複数組形成され、
   前記溝の対応する１組に前記回折素子の両端面を入れて固定する
   ことを特徴とする回折素子の固定装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の回折素子の固定装置において、
   前記素子設置部の前記素子設置面のない内壁面の一方を前記素子設置面の実効的な長さを変える長さ調整部で構成し、
   前記長さ調整部を調整して前記素子設置面の実効的な長さを変えることで前記回折素子と前記素子設置部の隙間を埋める、
   ことを特徴とする回折素子の固定装置。
5. 請求項４に記載の回折素子の固定装置において、
   前記素子設置部と前記長さ調整部の間に緩衝部を配置して隙間を埋める、
   ことを特徴とする回折素子の固定装置。
6. 請求項１または２に記載の回折素子の固定装置において、
   前記素子設置部の各内壁面に前記素子設置面を形成する設置面形成部を設け、
   各前記設置面形成部の配置の高さを各々調整する高さ調整部を更に設けた、
   ことを特徴とする回折素子の固定装置。
7. 請求項１または２または６に記載の回折素子の固定装置において、
   前記冷却用流体の漏洩を防ぐために、前記素子設置部または前記素子固定部と前記回折素子の間に、緩衝材または充填剤を配置した
   ことを特徴とする回折素子の固定装置。

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