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　特願２００６−２３８９２１「波長変換方法およびレーザー発振器」拒絶査定不服審判事件〔平成１９年１１月１５日出願公開、特開２００７−２９８９３４〕について、次のとおり審決する。
【結　論】
　本件審判の請求は、成り立たない。
【理　由】
１．本願発明
　本願は、平成１８年９月４日（パリ条約による優先権主張２００６年５月３日、米国）の出願であって、その請求項に係る発明は、平成２２年１０月７日に補正された本願特許請求の範囲の請求項１ないし３に記載された事項により特定されるものであるところ、請求項１に係る発明（以下「本願発明」という。）は、次のとおりである。
　
「レーザー発振器から発振されたレーザービームを四ホウ酸リチウム単結晶から成る波長変換素子に入射させて高調波を発生させる際に、
　波長変換素子における位相整合方向をＸ軸方向とし、当該Ｘ軸方向とＣ軸方向の両方向に直交する方向をＹ軸方向とした時に、上記レーザービームを、上記Ｘ軸方向のビームサイズが結晶長さとウオークオフ角との積以下であるとともに、断面の楕円率（ｄｘ／ｄｙ）が０．１〜３となるように集光し、かつ１００ＭＷ／ｃｍ2以上の入力パワー密度で上記波長変換素子に入射させることを特徴とする波長変換方法。」
　　
２．引用例
　これに対して、原査定の拒絶理由に引用され、本願の優先日前に頒布された刊行物である特開２００５−２０８５８４号公報（以下「引用例」という。）には、図とともに次の記載がある。
　
「【０００１】
　本発明は、結晶内で生じる２光子吸収による出力損失を抑制して波長変換効率の向上を図った波長変換素子、および波長変換方法に関する。
【０００２】
　従来より、高出力のレーザビームを、ある種の非線形光学結晶に入射すると、高調波に変換されることが知られており、特に、第２高調波（ＳＨＧ）への変換効率は大きく、現在ＳＨＧレーザとして実用化されている。
　…　
【０００６】
　ところが、タイトにフォーカスしたパワー密度の高いビームを入力すると、結晶内部の高調波の発生箇所で高調波の光子密度（出力パワー密度）が著しく高くなり、２光子吸収による出力損失が生じたり、２光子吸収による結晶内部での発熱でビーム品質が劣化して波長変換効率が低下したり、或いは、結晶が損傷する等の問題が発生する。
　一方、波長変換素子を長くする方法では、結晶長に比例して２光子吸収量が増大し、その分、出力損失が増大するという問題がある。
【０００７】
　また、近年、上記非線形光学結晶以外の波長変換結晶として、化学的安定性や耐レーザ損傷性に優れる四ホウ酸リチウム単結晶（ＬＢ４結晶）が注目されてきている。
　この四ホウ酸リチウム単結晶は、他の非線形光学結晶と比較して非線形光学定数が小さいため、波長変換効率が低いという問題を有しているが、ＣＺ法等により良質の大型結晶を育成することが可能であり、且つ、加工性にも優れることから、将来の波長変換素子として有望視されており、今後、波長変換効率を向上する何等かの好適な施策が望まれている。
【０００８】
　本発明は、このような事情に鑑み成されたものであって、非線形光学結晶からなる波長変換素子を用いてレーザビームを波長変換する際、２光子吸収による出力損失を抑制しつつ、長尺結晶の効果を生かして波長変換効率を高めることが可能な波長変換素子と、この波長変換素子を用いた波長変換方法、および、この波長変換方法を採用したレーザ装置を提供することを目的としている。」
　
「【００２３】
　以下、図１に基づいて本発明に係る波長変換素子の一実施形態を説明する。
  図１は本実施形態による波長変換素子の構成を示している。
【００２４】
　図１に示すように、例えば、ＣＺ法等で単結晶成長させた長尺の非線形光学結晶を、長さＬの複数個（４個）の小結晶片１〜４に分割し、これら、複数の結晶片１〜４を、結晶長さＬと結晶の有するウオークオフ角ρとの積、ρＬに略匹敵する分だけ順次位相整合方向（Ｘ軸方向）にずらして階段状に接合することにより、多段接合構造の長尺結晶体を構成したものである。また、この多段接合結晶体（即ち、波長変換素子１０）の入射端面１ａと出射端面４ｂは入力ビームＧＲの入射方向に対してほぼ垂直となるように、それぞれの端面が切り出されている。
【００２５】
　尚、本実施形態では、非線形光学結晶として四ホウ酸リチウム単結晶（ＬＢ４結晶）を用いている。ＬＢ４結晶は、ウオークオフ角が微小であることから、各結晶片の出射端面でのウオークオフによる入力ビームと出射ビームのＸ軸方向のズレは、上記した結晶片の長さＬとウオークオフ角ρとの積ρＬで近似することができる。また、既述したように、ＬＢ４結晶はＣＺ法により良質の大型結晶を育成することが可能であり、且つ、加工性にも優れることから、長さ９０ｍｍ程度の長尺結晶を育成して、複数個の小結晶片に分割するのも比較的容易なことである。
【００２６】
　各結晶片１〜４の界面、即ち、入力ビームＧＲに対する結晶片１の出射端面１ｂと結晶片２の入射端面２ａ、および結晶片２の出射端面２ｂと結晶片３の入射端面３ａ、および結晶片３の出射端面３ｂと結晶片４の入射端面４ａは、それぞれ拡散接合により接合されることが好ましい。拡散接合では、各結晶片１〜４の各端面が構成原子の拡散によって塑性変形を伴うことなく接合されるため、各結晶片の界面でのビーム反射を回避して、入射された入力ビームをロスなく次段の結晶片へと伝搬させることができる。
【００２７】
　図示のように、上記構成の波長変換素子１０の入射端面１ａに入力ビームＧＲ（グリーンレーザ）を入射することにより、各結晶内で発生した高調波を各結晶片１〜４より順次取り出すことができる。
　すなわち、各結晶片１〜４内において、入力ビームＧＲの光路と波長変換ビームの光路がウオークオフ効果によって角度ρだけ分離することになり、各結晶片内にて分離したＵＶレーザＵＶ１〜ＵＶ４は各々結晶端面１ｂ〜３ｂより直角方向に出射される。尚、これらのＸ軸方向に広がったＵＶレーザＵＶ１〜ＵＶ４は、図示しないシリンドリカルレンズ等による集光光学系によって集光されて、高パワーのＵＶレーザとして出力される。
【００２８】
　このように、本実施形態の波長変換素子１０は、各結晶片で発生した変換ビームを逐次外部へ取り出すことができため、結晶片内における２光子吸収を極力回避して出力損失を抑制できると共に、２光子吸収時の発熱によるビーム品質の低下を回避して波長変換効率を向上することができ、且つ、結晶片の損傷も回避できる。
【００２９】
　加えて、複数個の結晶片１〜４を接合して得られた長尺結晶の効果により、波長変換効率をより一層向上させることができる。また、このような多段接合結晶構造であれば、結晶片を４個用いた波長変換素子構造に限定されず、所望数の結晶片を接合して波長変換素子を構成できるので、本実施形態のように、波長変換効率が低いＬＢ４結晶を用いても、上記した２光子吸収の抑制効果と長尺結晶の効果を有効に生かした効率的な波長変換素子１０を構成することが可能となる。
【００３０】
　また、本実施形態では、波長変換素子１０への入力ビームＧＲとして、Ｘ軸方向のビームサイズを結晶片の長さＬとウオークオフ角ρの積ρＬ以下になるようにタイトにフォーカスされた円形ビームを用いるようにしている。
　タイトにフォーカスされたビームを用いることにより、図１に示すように、ウオークオフ効果によって分離された入力ビームと波長変換ビームの両光路は相互に重ならなくなるため、入力ビームが２光子吸収時の発熱の影響を受け難くなり、波長変換効率の更なる向上が図れる。」　
　
　ここで、結晶片１についてみれば、【００２４】〜【００２５】の記載より、結晶片１は、非線形光学結晶としての四ホウ酸リチウム単結晶（ＬＢ４結晶）であり、入射端面１ａに入力ビームＧＲが入射されるものであることが理解される。
　また、【００２７】の記載によれば、この結晶片１の結晶端面１ｂからは、入力ビームＧＲ（グリーンレーザ）の光路と角度ρだけ分離した方向に波長変換ビームであるＵＶレーザＵＶ１が出射されることが理解される。
　また、【００２４】〜【００２５】の記載より、上記の角度ρだけ分離した方向は、位相整合方向（Ｘ軸方向）であることが理解される。
　さらに、【００３０】によれば、上記入力ビームＧＲとして、Ｘ軸方向のビームサイズが結晶片１の長さＬとウオークオフ角ρの積ρＬ以下になるようにタイトにフォーカスされた円形ビームを用いるようにしていることが理解される。
　
　以上のことから、引用例には
「四ホウ酸リチウム単結晶（ＬＢ４結晶）である結晶片１の入射端面１ａに入力ビームＧＲ（グリーンレーザ）を入射し、
　結晶片１の結晶端面１ｂから、入力ビームＧＲ（グリーンレーザ）の光路と位相整合方向（Ｘ軸方向）に角度ρだけ分離した方向に波長変換ビームであるＵＶレーザＵＶ１を出射する波長変換方法であって、
　前記入力ビームＧＲ（グリーンレーザ）として、Ｘ軸方向のビームサイズが結晶片１の長さＬとウオークオフ角ρの積ρＬ以下になるようにタイトにフォーカスされた円形ビームを用いるようにした波長変換方法。」の発明（以下「引用発明」という。）が記載されているものと認められる。
　
３．対比
　本願発明と引用発明を対比する。
　引用発明の「入力ビームＧＲ（グリーンレーザ）」が「レーザー発振器から発振されたレーザービーム」であることは明らかである。
　引用発明は、「四ホウ酸リチウム単結晶（ＬＢ４結晶）である結晶片１の入射端面１ａに入力ビームＧＲ（グリーンレーザ）を入射し、結晶片１の結晶端面１ｂから、波長変換ビームであるＵＶレーザＵＶ１を出射する」ものであるから、引用発明の「結晶片１」が本願発明の「波長変換素子」に相当するところであり、引用発明が本願発明と同様に「レーザー発振器から発振されたレーザービームを四ホウ酸リチウム単結晶から成る波長変換素子に入射させて高調波を発生させる」ものであることは明らかである。
　引用発明の「波長変換ビームであるＵＶレーザＵＶ１」は、「入力ビームＧＲ（グリーンレーザ）の光路と位相整合方向（Ｘ軸方向）に角度ρだけ分離した方向」に出射するものであるところ、その「入力ビームＧＲ（グリーンレーザ）」は、「Ｘ軸方向のビームサイズが結晶片１の長さＬとウオークオフ角ρの積ρＬ以下になるようにタイトにフォーカスされた円形ビーム」である。
　してみると、引用発明の「結晶片１」において「位相整合方向をＸ軸方向とし、当該Ｘ軸方向とＣ軸方向の両方向に直交する方向をＹ軸方向とした時」に、引用発明の「入力ビームＧＲ（グリーンレーザ）」は、「Ｘ軸方向のビームサイズが結晶片１の長さＬとウオークオフ角ρの積ρＬ以下になるように」されているから、本願発明と同様に「Ｘ軸方向のビームサイズが結晶長さとウオークオフ角との積以下である」「レーザビーム」といえ、また、引用発明の「入力ビームＧＲ（グリーンレーザ）」は、「タイトにフォーカスされた円形ビームである」から、本願発明と同様に「断面の楕円率（ｄｘ／ｄｙ）が０．１〜３となるように集光」したものといえる。
　
　以上のことから、両者は、
「レーザー発振器から発振されたレーザービームを四ホウ酸リチウム単結晶から成る波長変換素子に入射させて高調波を発生させる際に、
　波長変換素子における位相整合方向をＸ軸方向とし、当該Ｘ軸方向とＣ軸方向の両方向に直交する方向をＹ軸方向とした時に、上記レーザービームを、上記Ｘ軸方向のビームサイズが結晶長さとウオークオフ角との積以下であるとともに、断面の楕円率（ｄｘ／ｄｙ）が０．１〜３となるように集光し、上記波長変換素子に入射させる波長変換方法。」の点で一致し、次の点で相違する。　
　
　本願発明は、波長変換素子に入射させるレーザービームが１００ＭＷ／ｃｍ2以上の入力パワー密度であるのに対し、引用発明における「入力ビームＧＲ（グリーンレーザ）」のパワー密度が不明な点。　
　
４．相違点についての検討
　上記相違点について検討する。
　本願の優先日前に頒布された特開平９−２８１５３５号公報の【００３６】には、四ほう酸リチウム単結晶から成る波長変換素子の耐レーザ損傷について数十ＧＷ／ｃｍ2 〜１００ＧＷ／ｃｍ2 であると記載され、また、本願の優先日前に頒布された特開２００２−３５０９１３号公報の第１図には、単結晶四ほう酸リチウムを用いた光波長変換方法における入力光のピークパワー密度として１００ＭＷ／ｃｍ2 以上の例が示されていることに照らせば（なお、特開２００２−３５０９１２号公報の第１図及び特開２００３−５０４１２号公報の第１図にも同様のピークパワー密度が示されている。）、引用発明における「入力ビームＧＲ（グリーンレーザ）」のピークパワー密度として１００ＭＷ／ｃｍ2以上を採用して、上記相違点に係る本願発明の発明特定事項とすることは（なお、本願発明においては単に「入力パワー密度」とされているが、本願明細書【００２８】、【００３８】及び本願図面【図２】には、「入力グリーンレーザーのピークパワー密度」と記載されているところである。）、当業者が容易に想到し得たものと認められる。
　
　なお、請求人は、審判請求書において、参考資料として「分光研究第４５巻１号(1996)」を提出して、引用例【０００６】における「パワー密度の高いレーザビーム」が１ＭＷ／ｃｍ2程度のパワー密度のレーザビームを指すものであることは当業者における技術常識であり、本願発明のように１００ＭＷ／ｃｍ2以上のパワー密度とすることは当業者が容易になし得るものでない旨の主張をしているが、引用発明における「入力ビームＧＲ（グリーンレーザ）」のパワー密度として１００ＭＷ／ｃｍ2以上を採用することが当業者に想到容易であることは上記したとおりであり、請求人の主張は採用できない。　
　
５．むすび
　したがって、本願発明は、引用発明に基づいて当業者が容易に発明できたものと認められ、特許法第２９条第２項の規定により特許を受けることができない。
　よって、結論のとおり審決する。