專利名稱：光學部件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)明涉及分別如權(quán)利要求1、15、16和17的前序部分所述的光學部件，該部件包括用于至少兩個光束的由玻璃、石英或其它無機光學材料制成的一體元件，本發(fā)明還涉及如權(quán)利要求13或14的前序部分所述的測距裝置和測量儀器以及如權(quán)利要求18和19的前序部分所述的光學部件制造方法。
背景技術(shù)：
這種光學部件是很多用于測量物理量或用于記錄、監(jiān)測、調(diào)節(jié)或控制過程的光電裝置的部件。該裝置將適合于相應(yīng)用途的光束發(fā)射到環(huán)境中。該環(huán)境與所發(fā)出的光束相互作用并產(chǎn)生可由該裝置檢測的接收光束。由于已知該相互作用的方式和產(chǎn)生接收光束的方式，所以可以恰當?shù)卦u估所檢測到的信號。
然而，例如由于光學部件的折射或反射的散射作用，如果發(fā)射光束的一部分沒有離開該裝置從而無法直接檢測，則可能產(chǎn)生發(fā)射光束的散射光束與接收光束之間的所謂光串擾。這樣檢測到的信號除了包含實際有用的接收光束信號之外還包含由光串擾引起的或多或少的強干擾信號。由此，由于一方面光串擾的程度常常是不定的，且另一方面例如由于光學部件表面的塵?；蚺K物，該程度隨著時間變化，所以會影響裝置的功能。特別是對于高靈敏度的傳感器或具有高測量分辨率的儀器，對弱有用信號的評估變得很困難或得到錯誤的評估結(jié)果。
通常，發(fā)射和接收光束彼此越接近、在裝置內(nèi)兩個光束的接觸面越大，或兩個光束共同使用的光學部件越多，則在裝置中光串擾的程度越大。
對于測距裝置，光串擾會在各個方面帶來問題。在發(fā)射光束穿過光學元件的光學有效表面時，例如穿過透鏡表面或棱鏡表面時，不可避免地發(fā)射光束的一部分會發(fā)生散射性折射或反射。這種散射光的一部分(即使只是很小的一部分)經(jīng)該光學部件本身、其它部件和/或裝置的側(cè)壁到達裝置的檢測器，且與由測量對象反射的接收光束一起被檢測。這樣，光串擾很容易干擾測距結(jié)果。通常，在物體上反射的接收光束越弱，則干擾影響越大。特別是在測量較遠的物體時或由于粗糙的散射性反射表面會產(chǎn)生這種情況。
在公知的方式中，通過對發(fā)射光束使用或多或少地進行了光學隔離的單獨光學系統(tǒng)可以抑制光串擾。由于對于雙軸測距儀器(發(fā)射和接收光束在內(nèi)部并排布置)可以相對容易地實現(xiàn)這種分離光學系統(tǒng)，因而這種措施被廣泛使用。但是，由于發(fā)射和接收光學系統(tǒng)必要的伸展，在發(fā)射和接收光束的有效軸之間要設(shè)定特定的距離。根據(jù)使用情況，例如對于近角隅立方棱鏡(close corner cube prism)的重合測量，這個距離不能超過規(guī)定的最小值，由此，對于許多使用情況無法實現(xiàn)這種光學系統(tǒng)彼此分離的結(jié)構(gòu)。
為了減小發(fā)射和接收光束的距離，有一種組合的的發(fā)射和接收物鏡，其中在接收物鏡的邊緣區(qū)域設(shè)置針對發(fā)射物鏡的邊緣區(qū)域的切口。在組合兩個物鏡部件之前，在兩個物鏡部件的相鄰邊緣區(qū)域設(shè)置光阻擋層。這種組合物鏡需要昂貴的具有非標準透鏡的光學元件，且需要用于該組合發(fā)射和接收物鏡的復(fù)雜的支架，不過發(fā)射和接收光束的有效光軸之間還是會有間距(即使很小)，這使得不能用于特定的用途。
在實際測量時，目前采用具有集成測距裝置的經(jīng)緯儀，其發(fā)射和接收光束與經(jīng)緯儀的鏡筒的視軸同軸，因此，發(fā)射和接收光束使用共同的鏡筒物鏡。特別是由于使用共同的物鏡，會產(chǎn)生相當程度的光串擾，因此必須采用復(fù)雜的應(yīng)對措施。
DE 27 45 565 C2公開了這種具有集成同軸測距裝置的經(jīng)緯儀，其物鏡具有多個光學和機械元件，以避免由物鏡散射的發(fā)射光束的光串擾。這種物鏡使得該裝置的設(shè)計、制造、組裝和調(diào)節(jié)變得很費力。通常，光學系統(tǒng)的分離部件越多，這些部件彼此的位置穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)維持性就越差，特別是對于精密儀器這會帶來問題。
出于這種原因，目前如DE 196 15 601 A1所公開的具有集成同軸測距裝置的經(jīng)緯儀通常僅具有一個由兩個或多個圓形光學元件構(gòu)成的粘接件。由該粘接件散射的發(fā)射光束的光串擾會導致測量范圍的減小，但目前為了實現(xiàn)物鏡結(jié)構(gòu)的簡化也只能接受這個減小。
如果在裝置中(例如在具有兩個測距裝置和一個自動目標探測裝置的經(jīng)緯儀中)有多束不同的發(fā)射光束和多束不同的接收光束，則由于光串擾帶來的相關(guān)問題更嚴重。
此外，在用于通過會聚光束而進行物體光學成像的設(shè)備的光學部件中，由該部件引起的干擾光束(如傾斜于成像光束射入的太陽光)的散射光而帶來問題。對于具有較大放大比率的測量裝置的鏡筒，例如成像光束的亮度通常較低，由于傾斜射入的太陽光引起的散射光導致灰暗的、對比度差的圖象。即使對于弱照明的物體的成像，傾斜射入的外部光束的散射光也會明顯降低圖像的對比度。
為了抑制在光學部件中由傾斜射入的干擾光束引起的散射光，已經(jīng)有各種解決方案。例如，提出了在熔化或擠壓成型的過程中向玻璃中加入片狀金屬結(jié)構(gòu)。但由這種玻璃制作光學透鏡的技術(shù)目前還不成熟。另外，已知有一種摻離子的特殊玻璃，其中通過紫外線輻照以預(yù)定的方式引入了片狀黑色的分離層。然而，這種特殊玻璃很昂貴且不能用于物鏡的所有玻璃類型，例如火石玻璃。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，并提供一種包含多個部分的光學部件，這多個部分對應(yīng)于多個光束，該部件產(chǎn)生的光串擾很小，且提高了形狀穩(wěn)定性。
本發(fā)明的目的由分別具有權(quán)利要求1、15、16、17或18和19的特征的光學部件和方法實現(xiàn)。本發(fā)明的其它變型或優(yōu)選方案包括在從屬權(quán)利要求的特征中。
一種用于至少兩個光束的光學部件具有至少一個由玻璃、石英或其它無機光學材料制成的一體元件，并具有至少兩個與各個光束相對應(yīng)的部分，其中第一部分大致由至少一個第二部分圍住。根據(jù)本發(fā)明，在第一部分和至少一個第二部分之間設(shè)置有槽。所述槽這樣形成，使得第一部分基本上與至少一個第二部分光學隔離開，并通過第二部分的至少一個材料連接段，相對于第二部分保持位置穩(wěn)定。
根據(jù)本發(fā)明的光學部件的一個實施例具有由玻璃、石英或其它無機光學材料制成的至少一個光學元件，用于發(fā)射第一光束并接收至少一個第二光束的裝置。為通過第一光束，可選地為通過至少一個第二光束提供了第一部分，并為通過所述至少一個第二光束提供了至少一個第二部分。在第一部分和至少一個第二部分之間設(shè)置了至少一個槽，使得在該裝置內(nèi)直接或間接地基本上防止了在光學部件上散射的第一光束的光與至少一個第二光束之間的光串擾。根據(jù)本發(fā)明，所述至少一個第二部分基本上圍住所述第一部分。
在本發(fā)明中，光學部件中的槽應(yīng)該理解為在該部件中形成的任意三維形狀的凹進。根據(jù)本發(fā)明，槽可以相當于盲孔，不貫穿該部件，或部分地穿過該部件，或相當于通孔，即在槽的總體橫截面上貫穿該部件。
根據(jù)本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)，槽在第一部分和至少一個第二部分之間不貫穿，從而在槽的底部與該部件的光學表面之間留有材料連接段。通過該材料連接段，使得第一部分相對于第二部分保持位置穩(wěn)定。該部件形成封閉的緊湊單元。
根據(jù)本發(fā)明的一變型結(jié)構(gòu)，在該部件的第一部分和至少一個第二部分之間貫穿的槽使得在該部件的各個部分之間，多個材料連接段在光束傳播方向上至少部分地延伸。通過該材料連接段，使得第一部分相對于第二部分保持位置穩(wěn)定。通常，可以通過該槽中的通常不透明的填充材料對該部件進行密封。
特別地，適合于采用超聲加工在光學部件上形成基本為縫隙狀的槽。該部件的由玻璃、石英或其它無機光學材料制成的光學元件由于其材料特性屬于脆性，適合于通過超聲加工而去除。通過這種方法，可以低成本地加工各種形狀(特別是非旋轉(zhuǎn)對稱的形狀)的槽，即使是在已經(jīng)拋光的、經(jīng)過光學涂層并已經(jīng)安裝的光學件中，而且基本上不會產(chǎn)生永久應(yīng)力。另外，在形成槽的光學表面上不會有剝落或貝殼狀裂紋。
雖然“Mechatronik F&M 104(1996)1-2；Carl Hanser出版慕尼黑”中公開了用于玻璃加工的超聲加工方法，但由于其所能達到的精度和去除效率較低，其不適于作為玻璃加工的精加工方法，且還處于試驗階段。
同樣可以想到借助于大功率激光(其波長至少可部分地被光學材料吸收)在光學部件上形成縫隙狀槽。
下面借助附圖僅以示例的方式進一步描述本發(fā)明。在不同實施例中具有相同功能的部件采用相同附圖標記。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的作為測量儀器中的物鏡的光學部件第一實施例的縱向剖視圖；圖2示出了圖1所示實施例的橫截面圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的作為圖1所示測量儀器的物鏡的光學部件的第二實施例的縱向剖視圖；圖4示出了圖3所示實施例的橫截面圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的作為圖1所示測量儀器的物鏡的光學部件的第三實施例的橫截面圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的作為圖1所示測量儀器的物鏡的光學部件第四實施例的橫截面圖；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的作為圖1所示測量儀器的物鏡的光學部件第五實施例的縱向剖視圖；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的作為另一測量儀器的物鏡的光學部件第六
具體實施例方式
圖1示出了經(jīng)緯儀的鏡筒的縱向剖視圖。在鏡筒中集成有一個測距裝置，它的發(fā)射光束和接收光束與視準線同軸。根據(jù)本發(fā)明的光學部件的第一實施例是同時用于鏡筒的視準線、測距裝置的發(fā)射和接收光束的公共物鏡10a。
在公知技術(shù)中，具有這種裝置的鏡筒還具有發(fā)射器13、接收器14、中間反射元件15、波長選擇反射元件16和目鏡。作為發(fā)射光束的第一光束4在此由例如激光二極管產(chǎn)生，其橫截面為六角形，其從發(fā)射器13發(fā)出，經(jīng)中間反射元件15達到圖1中未示出的目標物上。在此，通過圖1未示出的保持件將中間反射元件15定位在物鏡10a的光軸上。由于光學反射，目標物使作為接收光束的第二光束5與第一光束4對應(yīng)。第二光束5經(jīng)波長選擇反射元件16和中間反射元件15傳播到接收器14并在此被檢測。
在此，根據(jù)本發(fā)明的作為物鏡10a的光學部件是由第一和第二光學元件1和2構(gòu)成的粘接件，第一和第二光學元件又分別是具有兩個拋光和涂層光學表面11的球面透鏡。在這里，兩個光學元件1和2是由一塊光學玻璃制成的。但也可以想到，可以由石英或其它無機光學材料制成該光學元件。該光學部件具有第一部分6和圍繞所述第一部分的第二部分7，在各種情況下第一光束4或第二光束5通過所述第二部分7。在此，通過在超聲波范圍內(nèi)振蕩的成形加工工具，在第一和第二部分6和7之間，在已經(jīng)粘接在一起的光學部件中形成穿透第一部分1并深入第二部分2的縫隙狀槽8a。該縫隙狀槽穿透4個光學表面11中的3個，并一直延伸到物體側(cè)光學表面11的附近，從而呈一體的光學元件2的剩余材料可靠地保持住光學元件的第一部分6，結(jié)果可以基本上保持光學元件的機械穩(wěn)定性和幾何形狀不變。另外，由于所保留的材料，盡管存在縫隙狀槽，仍然形成了閉合的緊湊部件。
在圖1和2中示意示出的縫隙狀槽8a的縫隙深度大致平行于第一光束4的傳播方向延伸，其深度例如為7毫米。該光學部件的光學表面11與縫隙狀槽8a的底部之間保留的材料厚度例如為1毫米。由彼此平行的壁確定的縫隙寬度例如為0.5毫米。
由于是通過超聲加工形成的，槽8a具有粗糙的光學表面，例如涂有黑色的涂層并在很大的程度上吸收光。但是，例如槽8a也可以用墨水涂黑或填充不能透過相應(yīng)光的填充材料，如瀝青或不透明的粘接劑。這樣，可以根據(jù)槽的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)100光分貝和更大的隔光值。
如果第一光束4穿過第一部分6，則不可避免地會在4個光學表面11中的每一個上產(chǎn)生由折射或反射導致的散射光9。這些散射光9的大部分在產(chǎn)生之后立即被槽8a的光學粗糙表面吸收掉，所述槽沿著第一部分6的大部分圍繞著它形成在物鏡10a中，所述光學粗糙表面例如被涂黑。由于被吸收的散射光9不再通過鏡筒內(nèi)的反射到達接收器14，由此，可以避免大部分的光串擾。
槽8a的長度越長并越接近物體側(cè)光學表面11，則由槽8a吸收的散射光9越多。槽8a緊貼著第一光束4有利于槽的長寬比。由于借助超聲加工形成槽相對于通常采用金剛石刀具進行鉆或銑所產(chǎn)生的加工力要小，一方面，成形加工工具的壁薄且長，另一方面，在槽8a區(qū)域保留的部件材料厚度可以很小。保留材料的厚度一般由光學部件所需要的機械穩(wěn)定性確定。
在公知的方式中，中間反射元件15部分地阻止了由目標物反射的第一光束4進入到接收器14。這樣在測量很近的目標物時可能會產(chǎn)生接收問題。這里由目標物反射的另一部分光也被槽8a吸收，該問題更加嚴重。槽8a的縫隙越寬，問題越嚴重。相對于通常的銑加工，借助超聲加工可以獲得非常小的縫隙寬度，這對于光學部件的穩(wěn)定性和和測量近處目標物都是有利的。
另外，由于超聲加工的加工力很小，在進行加工時，基本上不會對部件產(chǎn)生機械應(yīng)力。由此，避免了光學部件中的永久應(yīng)力，且由此避免了與其相關(guān)的圍繞槽區(qū)域的光學圖象質(zhì)量變差。此外，在成形工具進入部件時基本上不會發(fā)生材料破碎。因此，可以在已經(jīng)粘接甚至已經(jīng)機械安裝的光學部件中形成槽8a。這種光學部件加工過程的靈活性的優(yōu)點是顯而易見的。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的光學部件第一實施例的橫截面圖，該光學部件是用于圖1所示鏡筒的物鏡10a。該截面穿過圖1所示光學元件1的中心。在該實施例中，第一部分6位于第二部分7的中心并被縫隙狀槽8a連續(xù)地環(huán)繞。
槽8a越接近圖1的第一光束4，由槽8a吸收的第一光束4的散射光越多。如果發(fā)射的第一光束4如在第一實施例中那樣具有六角形橫截面，則槽8a的橫截面最好是相應(yīng)的直線六角形狀。由于槽8a既不用于圖1的第一光束4的發(fā)射又不用于第二光束5的接收，所以根據(jù)本發(fā)明的光學部件的通路面積可用部分越大，可選擇的槽8a縫隙橫截面積越小。由此，通過超聲加工實現(xiàn)的很小的縫隙寬度值也有利于光學部件的通路面積的最大利用。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的光學部件的第二實施例，它作為圖1所示物鏡10a的替代，是用于經(jīng)緯儀鏡筒的具有集成反射棱鏡15′的另一物鏡10b。與圖1的中間反射元件15不同，物鏡10b是由兩個光學元件1和2以及粘接在第一光學元件1上的棱鏡15′構(gòu)成的粘接件。反射棱鏡15′具有兩側(cè)反射面17，在一側(cè)反射圖1所示的第一光束4，在另一側(cè)反射第二光束5。
與圖1的槽8a不同，在粘接到反射棱鏡15′上之前，通過在超聲波范圍內(nèi)振蕩且具有臺階的加工工具在物鏡10b中形成穿透兩個光學元件1和2的階梯槽8b。它們在反射棱鏡15′的粘接區(qū)域中具有臺階18。該臺階作為粘接反射棱鏡15′所需的粘接劑的粘接劑緩沖區(qū)。從而無需去除剩余的粘接劑并進行清洗，這樣簡化了物鏡10b的制造過程。除了臺階狀，槽8b的縫隙例如也可以為楔形。
這里，可以更大程度地吸收由物體側(cè)光學表面11散射性反射的光，階梯槽8b穿透光學元件1和2的所有四個光學表面11。
通過把反射棱鏡15′粘接到物鏡10b的第一光學元件1上，可以形成準整體的光學部件，由于無機光學材料通常具有高的強度和小的熱膨脹系數(shù)，該光學部件具有與這種材料制成的整體件相比基本相同的形狀穩(wěn)定性。這種部件的各光學元件和各個部分彼此相對具有高的位置穩(wěn)定性，即高的定位和定向穩(wěn)定性。同時，由于臺階形的槽8b，進一步避免了第一部分6相對于第二部分7的光學阻擋和圖1所示的在光學部件上散射的第一光束4的光與接收器14上的第二光束5的之間的光串擾。
與第一實施例不同，在槽中插入薄壁黑色塑料件19，以間接地防止光串擾。除了第一和第二光束4和5的入口和出口之外，它另外圍住反射棱鏡15′，以進一步防止光串擾。
對于用于其它用途的光學部件，可以取代反射棱鏡15′而在形成相應(yīng)槽后把另一個光學元件，例如小的圓透鏡粘接在它上面。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的圖3所示光學部件的第二實施例的橫截面圖，其中與圖3不同的是未示出插入的塑料件19。該截面穿過圖3所示第二光學元件2的中間。第一部分6也位于第二部分7的中心。與第一實施例不同的是，在第二實施例中，除了兩個斷縫之外，籠形階梯槽8b圍住第一部分6。兩個斷縫的每一個作為第一和第二部分6和7之間的網(wǎng)狀材料連接段。通過該材料連接段，可以牢靠地固定第一部分6，并使其相對于第二部分7保持穩(wěn)定的位置。
在具有材料連接段時，最好在物鏡10b中形成窄的孔形槽8b′，以防止由第一部分6散射的第一光束的光通過兩個材料連接段直接傳播。例如可以通過相同的加工工具與階梯槽8b一起在部件中形成孔形槽8b′。但也可以想到，可以利用第二個加工工具，在與階梯槽8b相反的方向上穿過圖3所示物體側(cè)光學表面11在物鏡10b中形成兩個孔形槽8b′。
當然，可以在如圖1所示的沒有貫穿光學部件的槽中提供這種網(wǎng)狀材料連接段。由此，進一步提高了這種部件的穩(wěn)定性，使得第一部分6盡管有反射棱鏡粘接在其上也可以承受很大的振動和沖擊載荷并具有穩(wěn)定的位置。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的光學部件的第三實施例的橫截面圖，它是用于具有集成測距裝置的鏡筒的另一物鏡10c。與圖1所示的裝置不同，第一光束由發(fā)光二極管產(chǎn)生，且在通過另一物鏡10c的通路上光束的橫截面較大。物鏡10c具有第一部分6，其橫截面比圖2的物鏡10a的要大。針對包括由目標物反射的光的兩個第二光束，設(shè)置了兩個第二部分7，它們在第一部分6的兩側(cè)圍繞其設(shè)置。兩個圓弧形槽8c在裝置內(nèi)部防止由第一部分6散射的第一光束的光與兩個第二光束的光之間的光串擾。
也可以想到，不僅可以將一個第二部分7，也可以將單獨的接收器與兩個第二光束聯(lián)系起來。
另外，兩個第二光束，甚至是由兩個光源產(chǎn)生的發(fā)射光束和第一光束也可能包含由目標物反射的光。由此，裝置內(nèi)的兩個圓弧形槽8c可以防止由第二部分7散射的兩個第二光束的光與第一光束的光之間的光串擾。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的光學部件的第四實施例的橫截面圖，它作為用于具有集成測距裝置的鏡筒的另一物鏡10d。與圖1裝置不同，第一光束相對于第二光束偏置。
第一部分6相應(yīng)偏心地設(shè)置在第二部分7內(nèi)并具有呈長橢圓的橫截面，與由激光二極管產(chǎn)生的第一光束的橫截面對應(yīng)?？p隙形的偏心設(shè)置的槽8d連續(xù)地環(huán)繞第一部分6。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的光學部件的第五實施例的縱向剖視圖，它是用于具有集成測距裝置的鏡筒的另一物鏡10e。與圖1所示的裝置不同，第一光束4不經(jīng)中間反射元件達到未示出的目標物。
物鏡10e是由兩個光學元件1和2構(gòu)成的粘接件，并除了具有圓柱形槽8e外還具有連續(xù)的中間凹進20?？梢岳猛粋€加工工具，在一個加工步驟中，在該部件中與圓柱形槽8e一起形成中間凹進20。這里，在中間凹進20的一端直接插入產(chǎn)生第一光束4的激光二極管21，而在另一端直接插入準直透鏡22。
通過激光二極管21與物鏡10e的粘接件直接組合形成光電系統(tǒng)，它使得第一光束4相對于粘接件具有非常高的方向穩(wěn)定性。
通過插入準直透鏡22，可以在物鏡10e的中間區(qū)域容納完整的發(fā)射光學單元，該單元還通過圓柱形槽8e與裝置的其它部分有效地隔絕開。由此，實際上完全防止了由準直透鏡22散射的第一光束4的光與僅在圖1中示出的接收器上的第二光束5之間的光串擾。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的光學部件的第六實施例的側(cè)視圖。它是用于多功能裝置的準整體終端元件10f，例如通過三個第一光束和四個第二光束自動探測、測量和記錄目標物。
在此，準整體終端元件10f包括第三光學玻璃元件，這是凸載體透鏡(carrier lens)3，并具有中間的第一部分6和四個外圍的第二部分7′至7″″。在此，第一部分6對應(yīng)于三個第一光束，而四個第二部分7′至7″″分別對應(yīng)于四個第二光束中的一束。四個第二部分7′至7″″中的每一個分別具有不同的焦距且分別用于不同的目的。為了防止裝置內(nèi)的光串擾，在第一部分6和第二部分7′至7″″之間設(shè)置了終端元件10f上的圓柱形槽8e。如圖所示，另外分別通過徑向槽8f對四個第二部分7′至7″″進行了光學隔離。
第一部分6包括載體透鏡3的中間區(qū)域和例如與其粘接的玻璃平凹透鏡。第一第二部分7′由載體透鏡3的外圍四分之一構(gòu)成。第二第二部分7″由載體透鏡3的另一四分之一構(gòu)成，它具有由凝膠或塑料制成的薄膜，借助模壓技術(shù)在其上形成例如可以進行非球面修正的結(jié)構(gòu)。第三第二部分7由衍射透鏡的外圍四分之一構(gòu)成。第四第二部分7″″由凸凹透鏡的外圍四分之一構(gòu)成。
圖9示出了具有照明裝置的光記錄裝置的縱向剖視圖，它包括圖象檢測裝置25、光源和本發(fā)明第七實施例的部件，該部件為該光記錄裝置的一體型物鏡10g。
該一體型物鏡10g包括與照射未示出的物體的第一光束4相對應(yīng)的具有略微無光澤光學表面24的第一部分6，和用于物體光學記錄的第二光束5的第二部分7。通過第二部分7的兩面拋光的透鏡表面，把待記錄的目標記錄在檢測裝置25上。物體側(cè)的第一部分6的略微無光澤光學表面24對第一光束4進行散射和折射，由此，目標由均勻亮度的散射光照射。
在第一和第二部分6和7之間，在一體型物鏡10g中形成了圓柱形槽8e。由此，可以在圖象檢測裝置25上在較大范圍內(nèi)減小由光學表面11折射散射和由無光澤表面24反射散射的第一光束4的光9與第二光束5的光串擾。槽和無光澤光學表面24的表面結(jié)構(gòu)可以通過同一個工具形成。這樣，可以簡化具有同軸集成照明裝置和緊湊結(jié)構(gòu)的裝置的制造。
圖10示出了用于一裝置的本發(fā)明部件第八實施例的縱向剖視圖，它是用于兩個光束4和5的分光塊10h。它由兩彼此粘接的平光學棱鏡組成，具有只反射第二光束5的波長選擇層6。
分光塊10h具有用于圓柱形第一光束4的圓柱形第一部分6和用于第二光束5的有角度的第二部分7。第一部分6與第二部分7不同，是兩個棱鏡的一部件。在分光塊10h中，與第一部分6同軸并繞其形成有穿過波長選擇層26的圓柱形槽8e。由此，在后光學表面11上折射散射和在波長選擇層26上折射或反射散射的第一光束4的光由圓柱形槽8e吸收，這樣不會引起與第二光束5的光串擾。
圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的部件的一實施例的縱向剖視圖，它是用于發(fā)射或接收第一和第二光束4和5的裝置的另一物鏡10i。由點光源產(chǎn)生的第一光束4的光學有效軸線和物鏡10i的光軸彼此同軸。與上述實施例不同，物鏡10i包括兩個互補的半圓形部分6和7。對應(yīng)于第一光束4的第一部分6與對應(yīng)于第二光束5的第二部分7相對設(shè)置。這樣，例如，在通過物鏡10i時第一光束4可以具有較大的半圓形光束橫截面。
實際上第一光束4在物鏡10i的光學表面11上散射的和在其內(nèi)部反射的所有光可以被適合的沿光軸方向的軸向槽8g吸收并因而不會與通過第二部分7的第二光束4形成光串擾。軸向槽8g是直徑很小(例如為半毫米)的盲孔，并延伸到物體側(cè)光學表面11的附近。
圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的用于會聚第一光束的部件的一個實施例的縱向剖視圖，它是雙筒望遠鏡的物鏡10j。由雙筒望遠鏡會聚的觀察光束形成了第一光束4。相對于第一光束4傾斜射入物鏡10j的太陽光或其它外光源的光形成了第二光束5。
傾斜射入物鏡10j的第二光束5的第一部分投射到物鏡10j的周邊表面27的區(qū)域。在沒有適合的措施情況下，由周邊表面27散射的光例如會在望遠鏡使用者的眼睛(即成像系統(tǒng)的接收器)中與待會聚的第一光束4形成光串擾。這種光串擾會顯著降低圖象對比度。
根據(jù)本發(fā)明，在周邊表面27中形成至少一個環(huán)形槽8h。一方面，所述槽吸收由物體側(cè)的這部分邊緣表面27散射反射的第二光束5的光，由此不會與第一光束4形成光串擾。另一方面，由環(huán)形槽8h直接阻擋了第二光束5的光(相當于光闌)，由此，它不會到達接收側(cè)的邊緣表面27，并不會由于在其上散射的光而形成光串擾。通過集成在該部件上的作為光阱和光闌的環(huán)形槽8h，可以減少散射的外部光，由此可以提高圖象的對比度。在接收面上圖像對比度不會降低。
可以通過相應(yīng)的超聲加工工具或借助例如金剛石刀具在該光學部件中形成該至少一個環(huán)形槽8h。
權(quán)利要求
1.一種用于發(fā)射第一光束(4)和接收至少一個第二光束(5)的裝置的光學部件(10a，…，10h)，該部件具有由玻璃、石英或其它無機光學材料制成的一體元件(1，2，3)，它包括折射第一光束的第一部分(6)和至少折射一個第二光束的至少一個第二部分(7，7′，…，7″″)，所述第一部分基本上由所述至少一個第二部分圍住，其特征在于，具有基本上圍住所述第一部分(6)的槽(8a，…，8e)，其這樣形成在所述裝置內(nèi)直接或間接地基本上防止由所述部件散射的第一光束(4)的光(9)與所述至少一個第二光束(5)的光串擾。
2.如權(quán)利要求1所述的光學部件(10a，…，10h)，其特征在于所述槽(8a，…，8e)為縫隙的形式，所述槽的縫隙的深度大致平行于第一光束(4)的傳播方向而延伸。
3.如權(quán)利要求2所述的光學部件(10b)，其特征在于所述槽(8a、8b′)至少部分地穿過所述部件。
4.如權(quán)利要求2所述的光學部件(10a，10c，…，10h)，其特征在于所述槽(8a，8c，…，8e)不貫穿所述部件，且在所述槽的區(qū)域中，所述部件具有小于所述縫隙深度的四分之一，或者小于十分之一的保留材料厚度。
5.如權(quán)利要求4所述的光學部件(10a，10c，…，10h)，其特征在于所述縫隙的深度至少是所述縫隙的寬度的3倍、優(yōu)選至少為10倍，必要時為20倍。
6.如權(quán)利要求4所述的光學部件(10a，10c，…，10h)，其特征在于，所述縫隙的寬度小于1.5毫米，優(yōu)選小于1毫米，必要時小于0.5毫米。
7.如權(quán)利要求4所述的光學部件(10a，10d，…，10h)，其特征在于具有單個連續(xù)的、必要時具有不同曲率的槽(8a，8d，…，8e)，它連續(xù)地圍住所述第一部分(6)。
8.如權(quán)利要求1所述的光學部件(10b，10c)，其特征在于具有多個、必要時不同形狀的槽(8b，8b′，8c)。
9.如權(quán)利要求1所述的光學部件，其特征在于所述槽的表面具有涂層、顏料或墨，或具有金屬或絕緣反射膜。
10.如權(quán)利要求1所述的光學部件(10a，…，10j)，其特征在于為了間接地防止光串擾，在所述槽中設(shè)置有不透光的固體(17)或填充材料，如瀝青或粘接劑。
11.如權(quán)利要求1-10中任意一項所述的光學部件(10a，…，10j)，其特征在于所述一體元件是圓形光學元件(1，2，3)或平面光學元件。
12.如權(quán)利要求1-11中任意一項所述的光學部件，其特征在于所述部件是通過權(quán)利要求18-22中任意一項所述的方法制造的。
13.一種測距裝置，具有權(quán)利要求1-10中任意一項所述的光學部件(10a，…，10f，10h)和與發(fā)射光束同軸的接收光束，其特征在于所述發(fā)射光束和接收光束分別形成第一光束和至少一個第二光束(4和5)。
14.一種具有權(quán)利要求11所述的測距裝置的測量儀器，包括瞄準器，并可以包括通過照明光束和目標探測光束自動進行目標探測的裝置，其特征在于所述光學部件作為該光學瞄準器的物鏡，并且所述照明光束和目標探測光束可以分別形成另外的第一光束和另外的第二光束。
15.一種裝置的光學部件(10i)，該裝置用于發(fā)射與該部件的光軸同軸并由點光源產(chǎn)生的第一光束(4)并用于接收第二光束(5)，所述部件包括由玻璃、石英或其它無機光學材料制成的一體元件，且具有用于通過第一光束且可選地通過第二光束的第一部分(6)，以及用于通過第二光束的第二部分(7)，所述第一部分與所述第二部分相對設(shè)置，其特征在于沿著所述部件的光軸形成有孔形式的槽(8g)，所述槽使得在該裝置內(nèi)基本上防止了由所述部件散射的第一光束(4)的光(9)與第二光束(5)的光串擾。
16.一種用于會聚第一光束(4)的光學部件，其中相對于第一光束傾斜的第二光束(5)射入到所述光學部件中，該部件具有由玻璃、石英或其它無機光學材料制成的一體圓光學元件(10j)和用于通過第一光束的部分(6)，其特征在于所述圓光學元件(10j)具有一外部環(huán)形槽(8h)，該槽大致垂直于所述第一光束的傳播方向延伸到所述圓光學元件內(nèi)。
17.一種用于至少兩個光束(4，5)的光學部件(10a，…，10h)，包括由玻璃、石英或其它無機光學材料制成的一體元件(1，2，3)，并包括與各個光束對應(yīng)的至少兩個部分(6、7)，其中第一部分(6)基本上由至少一個第二部分(7)圍住，其特征在于在第一和至少一個第二部分之間設(shè)置有槽(8a，…，8e)，所述槽使得除了所述一體元件中的至少一個材料連接段之外，所述第一部分與所述至少一個第二部分光學隔離開，并且所述第一部分通過所述至少一個材料連接段而相對于所述至少一個第二部分保持穩(wěn)定的位置。
18.一種用于至少兩個光束(4，5)的光學部件(10a，…，10j)的制造方法，該光學部件包括由玻璃、石英或其它無機光學材料制成的一體元件(1，2，3)，具有經(jīng)過拋光并可以具有涂層的光學表面(11)，其特征在于通過在超聲波范圍內(nèi)振蕩的成形加工工具在所述部件上形成用于吸收由所述部件散射的其中一個光束的光(9)的至少一個槽(8，…，8h)。
19.一種用于至少兩個光束(4，5)的光學部件(10a，…，10j)的制造方法，該光學部件包括由玻璃、石英或其它無機光學材料制成的一體元件(1，2，3)，并具有經(jīng)過拋光并可以具有涂層的光學表面(11)，其特征在于通過至少部分地由所述部件吸收的激光束在所述部件中形成用于所述至少兩個光束中的一個光束的至少一個槽(8，…，8h)。
20.如權(quán)利要求18或19所述的方法，其特征在于所述槽(8a，…，8g)穿過一個光學表面(11)深入所述部件。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于所述一體元件(1，2，3)是圓光學元件或平面光學元件。
22.如權(quán)利要求20或21所述的方法，其特征在于在形成所述槽(8b)后，把另一光學元件(15′)粘接到光學表面(11)上。
全文摘要
一種用于至少兩個光束(4，5)的光學部件(10a)，該部件具有由玻璃、石英或其它無機光學材料制成的一體元件(1、2)，以及與各個光束對應(yīng)的至少兩個部分(6、7)，其中第一部分(6)基本上由至少一個第二部分(7)圍住。根據(jù)本發(fā)明，在第一部分和至少一個第二部分(6和7)之間設(shè)置了槽(8a)。該槽使得第一部分(6)基本與至少一個第二部分(7)光學隔離開，并通過至少一材料連接段與第二部分保持穩(wěn)定的位置。
文檔編號G01B11/00GK1611962SQ200410085898
公開日2005年5月4日 申請日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月29日
發(fā)明者海茵茨·伯恩哈德, 馬塞爾·比爾基, 于爾格·欣德林 申請人:萊卡地球系統(tǒng)公開股份有限公司