专利名称：透镜校正元件、系统及方法
技术领域：
本发明涉及透镜校正元件、系统及方法。
背景技术：
位移测量干涉仪(“DMI”)是本领域熟知的，其用于以高精度和分辨率水平测量小位移和长度已有数十年。许多种DMI包括这样的光学系统，该光学系统在将激光源所发射的光传送到干涉仪组件之前对其进行适当准直。
在一种典型的DMI应用中，光学“望远镜”或准直器组件置于氦氖激光源所提供的输出与干涉仪组件之间。这样的望远镜或准直器通常包括透镜组件以扩大由光源发射的激光束直径。经过扩大的光束减小了由干涉系统各部分的旋转或平移运动引起的光束离散(walk-off)误差。
DMI有时候用于不寻常的环境中，例如真空中、高海拔处或外层空间中。在这些环境中，光学组件(例如结合到校准为在海平面操作的DMI中的准直器)的性能可能受到不利影响，所述不利影响是由于高程、海拔和/或气压的改变使位于这些组件中透镜之间的气体的折射率改变而引起的。现场气压意外的较大改变还可能使已在实验室环境下校准的透镜组件的光学性能变差。
为了克服上述问题，在用于外层空间之前，经常在实验室中模拟外层空间环境的真空环境下对DMI光学组件进行测试，从而帮助确保在现场环境下的正确性能。但是在真空环境下对结合到DMI中的光学组件进行测试可能需要相当多的费用和时间。此外，在获得完全真空时的意外故障或实验室测试期间所犯的其他错误可能导致在现场的操作不正确，这可能直到光学系统使用之后才能发现，而那时可能已经无法进行校正了。
对于折射率随海拔或环境改变而造成的问题的另一种解决方案可以是设计在具有第一折射率的第一介质(例如海平面的气压和温度)中正常工作的透镜组件并在该组件中结合可拆的透镜。当该组件被运送到具有不同于第一折射率的已知第二折射率的第二介质(例如真空)中或受其影响时，拆下可拆透镜以补偿折射率的改变。但是，这种解决方案需要一旦将透镜组件置于第二介质中就对其进行物理操作，这是一项可能需要相当多的技巧和费用的工作，特别是第二介质正好是外层空间的真空时。
需要一种光学组件，其可以在普通的实验室气压和温度环境下校准或测试，并且以后可以在高海拔或外层空间环境下正确地工作。还需要一种光学组件，其可以在外层空间或高海拔的环境条件下校准或测试，并且以后可以在低海拔压力环境下正确工作。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种具有固定折射率结构的透镜组件。
根据本发明的另一个方面，用期望的具有预定折射率的气体、液体或真空填充透镜组件中的两个透镜或透镜元件之间设置的空隙。一旦用期望的气体、液体或真空填充该空隙，就用多种适当方式中任一种密封该空隙并优选地使其密闭。然后，可以在以后将透镜组件应用到实际现场环境之前对其进行测试或校准以确保适当的光学性能水平。由于设置在透镜组件中的被填充的空隙提供了固定折射率的光学性能，该透镜组件可以成功地用于大范围变化的大气条件下并仍然提供高质量的结果。
制造和使用上述内容的方法也包括在本发明的范围内。
图1示出了DMI系统的框图；图2图示了正在实验室条件下用光纤光源10校准的透镜组件20；图3图示了图2的透镜组件20及其用于外层空间或高海拔处时的操作方式；图4图示了在实验室条件下用激光源10校准的透镜组件20；
图5图示了图4的透镜组件20及其用于外层空间或高海拔处时的操作方式；图6图示了当空隙45包含真空时(光线135)以及当空隙45包含海平面大气压的空气时(光线145)透镜组件20与光纤光源10结合操作的方式；图7图示了当空隙45包含真空时(光线135)以及当空隙45包含海平面大气压的空气时(光线145)透镜组件20与激光源10结合操作的方式；图8图示了当对空隙45抽取真空以准备测试组件20时本发明的透镜组件20的一种实施例；图9图示了在对空隙45抽取完全真空并且激活光源10以测试透镜组件20的光学性能之后，图8的透镜组件20；图10图示了在访问端口135中设有密封件125的图8的透镜组件20，其中空隙45在安装密封件125之后保持完全真空；图11图示了当对真空室175和空隙45抽取真空以准备测试组件20时本发明的透镜组件20的另一实施例；图12图示了在对真空室175和空隙45抽取完全真空并且激活光源10以测试透镜组件20的光学性能之后，图11的透镜组件20；并且图13图示了在访问端口135中设有密封件125的图12的透镜组件20，其中在安装密封件125并从真空室175拆下透镜组件20之后，空隙45保持完全真空。
具体实施例方式
此处的说明书、附图和权利要求中所用的术语“透镜组件10”或“透镜组件”表示在DMI、激光、光学、通讯、摄影、电讯或其他应用中用于光束的准直、减小和/或扩大的透镜组件。此术语不表示限制在DMI应用中，在此使用DMI应用仅仅是为了描述和说明目的。在阅读并理解此处的说明书、附图和权利要求之后，本领域技术人员将理解，本发明的各种实施例可以用于位移测量干涉仪之外的许多应用中。
图1示出DMI系统的框图，并描述了安捷伦10705型线性干涉仪系统的各个部分。望远镜或准直器20包括透镜组件20(图1中未示出)用于将光源10发射的激光束的直径从1mm扩大到9mm。将光源10发射的激光束直径扩大以使由系统各部分的不期望的旋转或平移运动(例如干涉仪50或测量角锥棱镜70的运动)引起的光束离散误差最小。
下面的美国专利中公开了图1所图示的DMI的情况，这些专利的全部内容通过引用而结合于此授权给Bockman的题为“Linear-and-angularmeasuring plane mirror interferometer”的美国专利No.5,064,280；授权给Bockman的题为“Multi-axis interferometer with integrated optical structureand method for manufacturing rhomboid assemblies”的美国专利No.6,542,247；以及授权给Bockman的题为“Method and interferometricapparatus for measuring changes in displacement of an object in a rotatingreference frame”的美国专利5,667,768。
如上所述，有时候DMI用于不寻常的环境中，例如真空室中、山顶上或高空飞行器中的高海拔处、或者用火箭运送到地球大气层外的外层空间的空间载荷中。在这样的环境中，结合于DMI中已经校准为在海平面处操作的光学组件(例如望远镜)的性能可能受到不利影响，其中所述不利影响是由于位于这些组件中透镜之间的气体或液体的折射率随高程或海拔的改变而改变所造成的。在另一种不期望的情景中，在实验室或制造环境中校准的透镜组件在现场受到气压的不期望的较大改变的影响，所述改变也使位于组件透镜之间的气体折射率改变。
为了克服上述问题，在用于外层空间之前，可以在实验室中模拟外层空间环境的真空环境下对DMI光学组件进行测试，从而帮助确保在现场环境下的正确性能。但是在真空环境下对结合到DMI中的光学组件进行测试可能需要相当多的费用和时间。此外，在获得完全真空时的意外故障或实验室测试期间所犯的其他错误可能导致在现场的操作不正确，这可能直到光学系统使用之后才能发现，而那时可能已经无法进行校正了。
对于折射率随海拔或环境变化而造成的问题的另一种解决方案可以是设计在具有第一折射率的第一介质(例如海平面的气压和温度)中正常工作的透镜组件并在该组件中结合可拆的透镜。当该组件被运送到具有不同于第一折射率的已知第二折射率的第二介质(例如真空)中或受其影响时，拆下可拆透镜以补偿折射率变化。但是，这种解决方案需要一旦将透镜组件置于第二介质中就对其进行物理操作，如果第二介质正好是外层空间的真空，这是一项可能需要相当多的技巧和费用的工作。
图2图示了正在实验室条件下用光纤光源10校准的透镜组件20。实际上，光纤光源10可以在测试和/或校准之前或者其过程中粘接到透镜组件20以确保光源10与透镜元件25和35之间正确的光学定位和对准。此外，在测试或校准过程中可以变换透镜元件25和35的位置以确保透镜元件25和35与光源10之间正确的光学定位和对准。框架元件55和65可以包括塑料、弹性体化合物、金属、金属合金、铝、不锈钢、钛、铌和铂，或上述物中任意的混合物或合金。
操作者所不知道的是，位于透镜组件20的第一透镜25与第二透镜35之间的空隙45尚未抽成绝对真空。因此在校准透镜组件20时空隙45的折射率大于1。透镜组件20的校准可以包括移动第一透镜25和/或第二透镜35以使从第二透镜35向前的面射出的光线17彼此平行。由于第一透镜25或第二透镜35与框架元件65或框架元件55之间的泄漏，空隙45的折射率可能大于1。由于用来抽真空的设备不能抽成真空或者不正确地指示已经获得了绝对真空，也可能使空隙45的折射率大于1。当然，过程或设备中也可能产生许多其他错误使空隙45的折射率具有不期望或意料之外的值。
图3图示了图2的透镜组件20及其用于外层空间或高海拔处时的操作方式。现在空隙45的折射率等于1(或者无论如何其折射率都小于空隙45在根据图2的校准期间所具有的折射率)。可以看到从透镜35向前的表面射出的光线17是彼此不平行的并且是会聚的。在透镜组件20用于外层空间时，这样的结果就算不是无法补救，也明显是难以补救的。
图4图示了正在实验室条件下用激光源10校准的透镜组件20。与图2中一样，操作者不知道的是，位于透镜组件20的第一透镜25与第二透镜35之间的空隙45尚未抽成绝对真空。因此在校准透镜组件20时空隙45的折射率大于1。透镜组件20的校准可以包括移动第一透镜25和/或第二透镜35以使从第二透镜35向前的面射出的光线17彼此平行。由于第一透镜25或第二透镜35与框架元件65或框架元件55之间的泄漏，空隙45的折射率可能大于1。由于用来抽真空的设备不能抽成真空或者不正确地指示已经获得了绝对真空，也可能使空隙45的折射率大于1。当然，过程或设备中也可能产生许多其他错误使空隙45的折射率具有不期望或意料之外的值。
图5图示了图4的透镜组件20及其用于外层空间或高海拔处时的操作方式。现在空隙45的折射率等于1(或者无论如何其折射率都小于空隙45在根据图4的校准期间所具有的折射率)。可以看到从透镜35向前的表面射出的光线17是彼此不平行的并且是发散的。在透镜组件20用到例如山顶上或外层空间中时，这样的结果就算不是无法补救，也明显是难以补救的。
图6图示了当空隙45包含真空时(光线135)以及当空隙45包含海平面大气压的空气时(光线145)透镜组件20与光纤光源10结合操作的方式。可以看到，从第二透镜35向前的表面射出的光线17由平行光线135和发散光线145构成，其中平行光线135对应于折射率等于1的空隙45(绝对真空)，发散光线145对应于折射率大于1的空隙45(例如海平面大气压)。
图7图示了当空隙45包含真空时(光线135)以及当空隙45包含海平面大气压的空气时(光线145)透镜组件20与激光源20结合操作的方式。可以看到，从第二透镜35向前的表面射出的光线17由平行光线135和会聚光线145构成，其中平行光线135对应于折射率等于1的空隙45(绝对真空)，会聚光线145对应于折射率大于1的空隙45(例如海平面大气压)。
图2到7图示了当位于望远镜或准直器20的两个透镜之间的空隙没有在适当条件下校准或者具有到周围环境或大气的泄漏路径时可能得到的不期望的结果。需要一种组件20，其可以在普通的实验室气压和温度环境下校准或测试，并且以后可以在高海拔或外层空间环境下正确地工作。还需要一种组件20，其可以在外层空间或高海拔的环境条件下校准或测试，并且以后可以在低海拔的温度或压力环境下正确工作。
图8到10图示了本发明的组件20的一种实施例以及本发明的一种方法。在图8到10所图示的本发明的实施例中，透镜组件20准备随后用于空间中。本领域技术人员应当明白，组件20(特别是空隙45以及密封件75、85、95和105可以用于其他类型的条件下，例如在山顶上、在飓风眼中(那里气压非常低)、在预期到气压在时间方面和/或基本上大小方面而言变化很快的地方以及其他条件下。
在图8中，第一透镜25通过密封件75和85固定到框架元件55和65，第二透镜35通过密封件95和105固定到框架元件55和65。在本发明的一种实施例中，密封件75、85、95和105包括粘合剂，例如适当选择的工业级环氧树脂、胶、热固性胶、热固性环氧树脂、氰基丙烯酸酯(强力胶)或能够经受环境条件的任何其他适合的粘合剂，透镜组件20将以保持透镜与框架之间密封件完整的方式暴露于所述环境条件。
在本发明的其他实施例中，密封件75、85、95和105可以是压缩密封件，包括橡胶、硅酮、弹性体材料、含金属或其他材料的挤压装配件、适用胶带、铅、焊接件或铜焊件(brazing)。电池、电容器和/或可植入的医学器件中用于进行铜焊并密封导通孔(feedthrough)所采用的技术可以用于本发明中，以将第一和第二透镜元件25和35固定并密封到框架元件55和65。
在本发明的另一实施例中，密封件75、85、95和105可以由框架元件55和65形成，所述框架元件55和65至少在第一和第二透镜25和35与框架元件55和65接合的区域包括(多种)可压缩材料。也可以采用能够经受透镜组件20将要暴露的环境条件的其他类型密封件，以便可以维持透镜元件与框架之间的(多个)密封件的完整性。
接着参考图8并根据本发明的设备、系统和方法的一种实施例，通过在空隙45中造成真空以将透镜组件20准备用于测试、校准以及后续使用。经过空隙访问端口135和密封固定到空隙访问端口135的真空配件115，用合适的实验室真空泵(附图中未示出)从第一透镜25与第二透镜35之间的空隙45抽出位于空隙45中的大气。从空隙45中抽取此气体一直持续到空隙45中获得完全或绝对真空的时候为止。
如图9所示，接下来用适当的光源(例如光纤光源10)测试和/或校准透镜组件20。从第二透镜35向前的表面射出的光线17彼此平行，表明透镜20的设计参数被正确执行，并且在空隙45中获得了完全真空(即空隙45的折射率等于1)。当确认了透镜组件20的正确光学性能时，从空隙访问端口135拆下真空配件115保留空隙45内部的真空。
如图10所示，密封件125密封地设置在空隙访问端口135中以使空隙45中持久地(或直到拆下密封件125的时候)存在真空。空隙45对透镜组件20外部部分的密封度也可以用例如氦密封度测试的已知技术来测试。
在本发明的另一实施例中，透镜组件20的整体被置于真空室中，因此在测试和校准期间处于真空下。在提高真空度以及测试和/或校准完成之前，密封件125被密封装配到空隙访问端口45。图11图示了本发明的这种实施例，其中本发明的透镜组件20设置在真空室175(用虚线标记)中，并且对真空室175以及空隙45抽取真空以准备测试组件20。注意真空访问端口135是打开的。
图12图示了在对真空室175和空隙45抽取完全真空并且激活光源10以测试透镜组件20的光学性能之后，图11的透镜组件20。如果抽取到完全的真空，则密封件125可以在测试之前、之中或之后密封设置在空隙访问端口135中。还要注意在测试和校准之前、之中或之后可以调整透镜元件25和35的轴向或其他位置以提供最佳的光学性能。
图13图示了在访问端口135中设有密封件125的图12的透镜组件20，其中在安装密封件125并从真空室175拆下透镜组件20之后，空隙45保持完全真空。
在此说明书、附图和权利要求中使用的术语“透镜”可以与术语“透镜元件”互换。因此，继续参考图8到13，光学透镜组件20包括第一透镜元件25和第二透镜元件35。注意第一透镜元件具有与密封件75和85密封接合的第一外周27，同时第二透镜元件具有与密封件95和105密封接合的第二外周。注意密封件75和85(和/或密封件95和105)可以包括物理上连续或连绵不断的单片或大量材料，例如压缩的o型环或连续的大量粘合剂。
注意框架元件55和65可以是连续的并形成单独的一件框架。还要注意框架元件55和65以及外周27和37可以是圆形、正方形、矩形或任何其他合适的形状。此外，上述由框架元件55和65的内表面57和67形成的可能外边界在其与空隙45之间设置了中间材料，例如金属、金属合金、塑料、粘合剂、弹性体化合物或前述这些的混合物。此外，框架或框架元件55和65不一定通过粘合剂、可压缩或可挤压的密封件等直接固定到第一和第二透镜元件25和35的第一或第二外周27和37，而是例如可以安装到第一和第二透镜元件25和35的部分向前或向后的面。
如图8到13所示，第一和第二透镜元件25和35在空间上彼此相关地布置和定位，以便对沿光轴19穿过其的光束15以用户期望的方式进行准直，在图9的情况中是输出平行光束17。本领域技术人员可以理解，在本发明的透镜组件设计中可能期望并采用除了与光轴19平行的其他光束方向。
接着参考图8到13，空隙45设置在第一透镜元件25与第二透镜元件35之间，并且在本发明的一种实施例中由框架元件55和65进一步限制，框架元件55和65分别具有内表面57和67。框架元件55和65构造成至少部分包住第一和第二外周27和37。至少部分框架内表面57和67与至少部分密封件75、85、95和105密封接合，这些密封件接着与透镜元件的外周27和37密封接合。如图8到10所示，框架元件55和65可以构造成使至少部分内表面57和67勾画出空隙45的外径、边界或边缘。密封件75、85、95和105用于防止位于空隙中的气体、液体或真空从其泄漏。这样就提供了固定折射率的透镜组件20。
注意可能期望空隙45中存在压力而不是真空，并且可以在空隙45中设置气体甚至合适的液体而不是空气，这些都取决于人们可能期望用具有给定设计参数的透镜组件20所获得的光学或其他结果。
尽管已确定Schott BK-7玻璃是已知的特别适用于此处所述类型透镜组件的玻璃，但可以使用除了玻璃之外的光学合适材料来构成本发明的透镜组件。本发明可以用于单通或双通干涉仪以及具有三个或更多光轴的干涉仪。本发明的各种实施例中也可以采用除氦氖光源之外的激光源。此外，此处所公开的各种结构、构造、系统、组件、子组件、元件和概念可以用于除了与DMI相关的之外的装置和方法，例如激光器、光学器件、通讯系统、摄影设备和方法、电话系统以及许多其他应用。
因此，此处提出的某些权利要求意在限于本发明的DMI实施例，而其他权利要求不限于此处附图中明确示出或说明书中明确讨论的本发明的各种实施例。
权利要求
1.一种光学透镜组件，包括具有第一外周的第一透镜元件；具有第二外周的第二透镜元件；所述第一透镜元件和所述第二透镜元件在空间上彼此相对排列和定位，以便对以用户期望的方式导向穿过其的光束进行准直；设置在所述第一透镜元件与所述第二透镜元件之间的空隙；框架，所述框架具有至少一个内表面并构造成包住所述第一外周和所述第二外周；至少一个密封件，所述至少一个密封件设置在至少部分的所述至少一个内表面与所述第一外周和所述第二外周之间，所述至少一个密封件用于防止所述空隙中的气体、液体或真空从其泄漏。
2.根据权利要求1所述的透镜组件，其中，所述第一透镜元件和所述第二透镜元件在空间上彼此相对排列和定位，以便使入射到其上并从其穿过的光束的直径扩大。
3.根据权利要求1所述的透镜组件，其中，所述第一透镜元件和所述第二透镜元件在空间上彼此相对排列和定位，以便使入射到其上并从其穿过的光束的直径减小。
4.根据权利要求1所述的透镜组件，其中，所述第一透镜元件和所述第二透镜元件在空间上彼此相对排列和定位，以便以所述用户期望的方式使入射到其上并从其穿过的光束聚焦。
5.根据权利要求1所述的透镜组件，其中，所述第一透镜元件与所述第二透镜元件中的至少一个包括玻璃。
6.根据权利要求1所述的透镜组件，其中，所述第一透镜元件与所述第二透镜元件中的至少一个包括双折射材料。
7.根据权利要求1所述的透镜组件，其中，所述第一透镜元件与所述第二透镜元件中的至少一个用粘合剂固定并密封到所述框架。
8.根据权利要求7所述的透镜组件，其中，所述粘合剂是从由环氧树脂、胶、热固性胶、热固性环氧树脂和氰基丙烯酸酯所构成的组中选择的。
9.根据权利要求1所述的透镜组件，其中，所述第一透镜元件与所述第二透镜元件中的至少一个用至少一个可压缩或可挤压的密封件固定并密封到所述框架。
10.根据权利要求9所述的透镜组件，其中，所述至少一个可压缩或可挤压的密封件包括橡胶、硅酮、弹性体材料、含金属或其他材料的挤压装配件、适用胶带、铅、焊接件或铜焊件。
11.根据权利要求1所述的透镜组件，其中，所述框架包括下列至少之一塑料、弹性体化合物、金属、金属合金、铝、不锈钢、钛、铌、铂或者以上任何的混合物或合金。
12.根据权利要求1所述的透镜组件，其中，所述透镜组件可以在不同的环境压力下成功地进行测试或校准并产生相同或基本相同的光学结果。
13.根据权利要求1所述的透镜组件，其中，所述透镜组件结合到干涉仪组件中，所述干涉仪组件配置为用作单通干涉仪。
14.根据权利要求1所述的透镜组件，其中，所述透镜组件结合到干涉仪组件中，所述干涉仪组件配置为用作双通干涉仪。
15.根据权利要求1所述的透镜组件，其中，所述透镜组件结合到干涉仪组件中，所述干涉仪组件配置为用作具有三个或更多光轴的干涉仪。
16.一种干涉测量激光源和传输系统，包括用于产生和发射激光束的激光源，所述激光源提供包括至少一个激光束的第一输出，所述至少一个激光束具有第一直径；与所述激光源提供的所述第一输出相连的准直器，所述准直器包括透镜组件，所述透镜组件具有至少第一透镜元件和第二透镜元件、空隙、框架、至少一个密封件，所述第一透镜元件具有第一外周且所述第二透镜元件具有第二外周，所述第一透镜元件和所述第二透镜元件在空间上彼此相对排列和定位以便从其提供所述第一直径被扩大或减小的第二输出，所述空隙设置在所述第一透镜元件与所述第二透镜元件之间，所述框架具有包住所述第一外周和所述第二外周的至少一个内表面，所述至少一个密封件设置在至少部分的所述至少一个内表面与所述第一外周和所述第二外周之间，所述至少一个密封件用于防止所述空隙中的气体、液体或真空从其泄漏。
17.根据权利要求16所述的干涉测量激光源和传输系统，其中，所述激光源是氦氖激光源。
18.根据权利要求16所述的干涉测量激光源和传输系统，其中，所述第一透镜元件和所述第二透镜元件在空间上彼此相对排列和定位，以便使入射到其上并从其穿过的光束的直径扩大。
19.根据权利要求16所述的干涉测量激光源和传输系统，其中，所述第一透镜元件和所述第二透镜元件在空间上彼此相对排列和定位，以便使入射到其上并从其穿过的光束的直径减小。
20.根据权利要求16所述的干涉测量激光源和传输系统，其中，所述第一透镜元件和所述第二透镜元件在空间上彼此相对排列和定位，以便以所述用户期望的方式使入射到其上并从其穿过的光束聚焦。
21.根据权利要求16所述的干涉测量激光源和传输系统，其中，所述第一透镜元件与所述第二透镜元件中的至少一个包括玻璃。
22.根据权利要求16所述的干涉测量激光源和传输系统，其中，所述第一透镜元件与所述第二透镜元件中的至少一个包括双折射材料。
23.根据权利要求16所述的干涉测量激光源和传输系统，其中，所述第一透镜元件与所述第二透镜元件中的至少一个用粘合剂固定并密封到所述框架。
24.根据权利要求23所述的干涉测量激光源和传输系统，其中，所述粘合剂是从由环氧树脂、胶、热固性胶、热固性环氧树脂和氰基丙烯酸酯所构成的组中选择的。
25.根据权利要求16所述的干涉测量激光源和传输系统，其中，所述第一透镜元件与所述第二透镜元件中的至少一个用至少一个可压缩或可挤压的密封件固定并密封到所述框架。
26.根据权利要求25所述的透镜组件，其中，所述至少一个可压缩或可挤压的密封件包括橡胶、硅酮、弹性体材料、含金属或其他材料的挤压装配件、适用胶带、铅、焊接件或铜焊件。
27.根据权利要求16所述的干涉测量激光源和传输系统，其中，所述框架包括下列至少之一塑料、弹性体化合物、金属、金属合金、铝、不锈钢、钛、铌、铂或者以上任何的混合物或合金。
28.根据权利要求16所述的干涉测量激光源和传输系统，其中，所述透镜组件可以在不同的环境压力下成功地进行测试或校准并产生相同或基本相同的光学结果。
29.根据权利要求16所述的干涉测量激光源和传输系统，其中，所述系统配置为与单通干涉仪结合使用。
30.根据权利要求16所述的干涉测量激光源和传输系统，其中，所述系统配置为与双通干涉仪结合使用。
31.根据权利要求16所述的干涉测量激光源和传输系统，其中，所述系统配置为与具有三个或更多光轴的干涉仪结合使用。
32.一种位移测量干涉仪系统，包括用于产生和发射激光束的激光源，所述激光源提供包括至少一个激光束的第一输出，所述至少一个激光束具有第一直径，以及与所述激光源提供的所述第一输出相连的准直器，所述准直器包括透镜组件，所述透镜组件具有至少第一透镜元件和第二透镜元件、空隙、框架、至少一个密封件，所述第一透镜元件具有第一外周且所述第二透镜元件具有第二外周，所述第一透镜元件和所述第二透镜元件在空间上彼此相对排列和定位以便从其提供所述第一直径被扩大或减小的第二输出，所述空隙设置在所述第一透镜元件与所述第二透镜元件之间，所述框架具有包住所述第一外周和所述第二外周的至少一个内表面，所述至少一个密封件设置在至少部分的所述至少一个内表面与所述第一外周和所述第二外周之间，所述至少一个密封件用于防止所述空隙中的气体、液体或真空从其泄漏，所述准直器提供第二输出。
33.根据权利要求32所述的位移测量干涉仪系统，还包括第一偏振分束器用于接收所述第二输出或所述第二输出的一部分，所述偏振分束器将第一光束与第二光束分开并提供分开的第一光束输出和第二光束输出。
34.根据权利要求33所述的位移测量干涉仪系统，至少还包括第二偏振分束器。
35.根据权利要求32所述的位移测量干涉仪系统，还包括干涉仪组件，所述干涉仪组件包括至少一个输入菱形子组件。
36.根据权利要求32所述的位移测量干涉仪系统，其中，所述系统配置为作为单通干涉仪系统工作。
37.根据权利要求32所述的位移测量干涉仪系统，其中，所述系统配置为作为双通干涉仪系统工作。
38.根据权利要求32所述的位移测量干涉仪系统，其中，所述系统配置为作为具有三个或更多光轴的干涉仪系统工作。
39.根据权利要求32所述的位移测量干涉仪系统，其中，所述系统还包括至少一个角锥棱镜用于反射测量光束与参考光束中至少之一。
40.根据权利要求32所述的位移测量干涉仪系统，其中，形成所述系统一部分的干涉仪是整体式的。
41.根据权利要求32所述的位移测量干涉仪系统，其中，所述系统还包括反馈控制系统用于使来自所述激光源的输出保持恒定。
42.根据权利要求32所述的位移测量干涉仪系统，其中，所述系统还包括设置在第一偏振分束器与干涉仪组件之间的隔离器，所述隔离器设置为至少部分地将第一光束从空间上和光学上与第二光束隔离开。
43.根据权利要求42所述的位移测量干涉仪系统，其中，所述隔离器包括第一光纤光学装置和第二光纤光学装置用于隔离所述第一光束和所述第二光束。
44.一种制造固定折射率的透镜组件的方法，包括提供具有第一外周的第一透镜元件；提供具有第二外周的第二透镜元件；将所述第一透镜元件和所述第二透镜元件在空间上彼此相对排列和定位以便对以用户期望的方式导向穿过其的光束进行准直；在所述第一透镜元件与所述第二透镜元件之间设置空隙；提供框架，所述框架具有至少一个内表面并构造成包住所述第一外周与所述第二外周；提供至少一个密封件，所述密封件适于设置在至少部分的所述至少一个内表面与所述第一外周和所述第二外周之间，所述至少一个密封件用于防止所述空隙中的气体、液体或真空从其泄漏；围绕所述第一外周和所述第二外周设置所述至少一个密封件；通过设置在其间的所述至少一个密封件而将所述框架固定到所述第一外周和所述第二外周，所述至少一个密封件用于防止所述空隙中的气体、液体或真空从其泄漏。
45.根据权利要求44所述的方法，其中，所述第一透镜元件和所述第二透镜元件在空间上彼此相对排列和定位，以便使入射到其上并从其穿过的光束的直径扩大。
46.根据权利要求44所述的方法，其中，所述第一透镜元件和所述第二透镜元件在空间上彼此相对排列和定位，以便以所述用户期望的方式使入射到其上并从其穿过的光束聚焦。
47.根据权利要求44所述的方法，其中，所述第一透镜元件与所述第二透镜元件中的至少一个包括玻璃。
48.根据权利要求44所述的方法，其中，所述第一透镜元件与所述第二透镜元件中的至少一个包括双折射材料。
49.根据权利要求44所述的方法，其中，所述第一透镜元件与所述第二透镜元件中的至少一个用粘合剂固定并密封到所述框架。
50.根据权利要求49所述的方法，其中，所述粘合剂是从由环氧树脂、胶、热固性胶、热固性环氧树脂和氰基丙烯酸酯所构成的组中选择的。
51.根据权利要求44所述的方法，其中，所述第一透镜元件与所述第二透镜元件中的至少一个用至少一个可压缩或可挤压的密封件固定并密封到所述框架。
52.根据权利要求51所述的方法，其中，所述至少一个可压缩的或可挤压的密封件包括橡胶、硅酮、弹性体材料、含金属或其他材料的挤压装配件、适用胶带、铅、焊接件或铜焊件。
53.根据权利要求44所述的方法，其中，所述框架包括下列至少之一塑料、弹性体化合物、金属、金属合金、铝、不锈钢、钛、铌、铂或者以上任何的混合物或合金。
54.根据权利要求44所述的方法，其中，所述透镜组件可以在不同的环境压力下成功地进行测试或校准并产生相同或基本相同的光学结果。
全文摘要
本发明提供了一种具有固定折射率结构的透镜组件。在一种实施例中，用期望的具有预定折射率的气体、液体或真空填充透镜组件中的两个透镜或透镜元件之间的空隙。一旦用期望的气体、液体填充该空隙或将该空隙抽取到完全真空，就用多种适当方式中任一种密封该空隙使之密闭。然后，可以在以后将透镜组件应用到实际现场环境下之前对其进行测试或校准以确保适当的光学性能水平。由于设置在透镜组件中的真空或被填充的空隙提供了固定折射率的光学性能，该透镜组件可以成功地用于大范围变化的大气条件下并仍然提供同样的高质量结果。
文档编号G02B3/00GK1854805SQ200610066388
公开日2006年11月1日 申请日期2006年4月5日 优先权日2005年4月29日
发明者大卫·M·乔治, 威廉·克莱·施卢赫特尔, 罗伯特·托德·贝特 申请人:安捷伦科技有限公司