(57)【要約】【課題】複数のレンズ間に間隔を有する光学系を取り巻く環境（気圧）の変化に対する光学系の性能変化を抑制する。【解決手段】レンズアセンブリ２０中のレンズ素子２５、３５間にある間隙４５が、所定の屈折率を有するガス又は液体で充填されるか真空とされ、シールされる。次に、レンズアセンブリ２０は、適切なレベルの光学性能を確保するために試験又は調整され、その後で実際の現場に配備される。レンズアセンブリ内にある充填された（真空とされた）間隙は、屈折率変化を生じにくい光学特性を有するため、幅広く変化する大気条件下等で安定した性能を得ることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の外周を有する第１のレンズ素子と、
第２の外周を有する第２のレンズ素子と、
を有する光学レンズアセンブリであって、
前記第１のレンズ素子及び前記第２のレンズ素子は、前記第１のレンズ素子及び前記第２のレンズ素子を通して導かれる光ビームをユーザが望むようにコリメートするように、互いに対して空間的に配列及び位置決めされ、
前記第１のレンズ素子と前記第２のレンズ素子との間にある間隙と、
フレームであって、少なくとも１つの内面を有していて、前記第１の外周及び前記第２の外周を囲むように構成されるフレームと、
前記少なくとも１つの内面の少なくとも一部と前記第１の外周及び前記第２の外周との間に配置され、前記間隙内にあるガス、液体、又は真空がそこから漏れるのを防止するように動作する少なくとも１つのシールと
を備えることを特徴とする、光学レンズアセンブリ。
【請求項２】
前記第１のレンズ素子及び前記第２のレンズ素子は、それらに入射して通過する前記光ビームの直径を拡大するように、互いに対して空間的に配列及び位置決めされることを特徴とする、請求項１に記載の光学レンズアセンブリ。
【請求項３】
前記第１のレンズ素子及び前記第２のレンズ素子は、それらに入射して通過する前記光ビームの直径を縮小するように、互いに対して空間的に配列及び位置決めされることを特徴とする、請求項１に記載の光学レンズアセンブリ。
【請求項４】
前記第１のレンズ素子及び前記第２のレンズ素子は、それらに入射して通過する前記光ビームを前記ユーザが望むように集束させるように、互いに対して空間的に配列及び位置決めされることを特徴とする、請求項１に記載の光学レンズアセンブリ。
【請求項５】
前記第１のレンズ素子及び前記第２のレンズ素子の少なくとも一方は、ガラスを含むことを特徴とする、請求項１に記載の光学レンズアセンブリ。
【請求項６】
前記第１のレンズ素子及び前記第２のレンズ素子の少なくとも一方は、複屈折材料を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光学レンズアセンブリ。
【請求項７】
前記第１のレンズ素子及び前記第２のレンズ素子の少なくとも一方は、接着剤によって前記フレームに固定されるとともにシールされることを特徴とする、請求項１に記載の光学レンズアセンブリ。
【請求項８】
前記接着剤は、エポキシ、糊状接着剤、熱硬化性接着剤、熱硬化性エポキシ、及びシアノアクリレート接着剤から成る群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の光学レンズアセンブリ。
【請求項９】
前記第１のレンズ素子及び前記第２のレンズ素子の少なくとも一方は、少なくとも１つの圧縮性シール、圧潰性シール、はんだ、又はろう付けによって前記フレームに固定されるとともにシールされることを特徴とする、請求項１に記載の光学レンズアセンブリ。
【請求項１０】
前記圧縮性シール用の材料には、ゴム、シリコーン、エラストマー材料のいずれかが含まれ、
前記クラッシュフィッティング用の材料には、金属材料、非金属材料、テープ状材料、鉛のいずれかが含まれる
ことを特徴とする、請求項９に記載の光学レンズアセンブリ。
【請求項１１】
前記フレームは、プラスチック、エラストマー化合物、金属、合金、アルミニウム、ステンレス鋼、チタン、ニオビウム、白金、又は上記のいずれかの組み合わせ若しくは合金の少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１に記載の光学レンズアセンブリ。
【請求項１２】
異なる周囲圧力下で問題なく試験又は調整することができるとともに、同じか又はほぼ同じ光学的結果をもたらすことができることを特徴とする、請求項１に記載の光学レンズアセンブリ。
【請求項１３】
シングルパス干渉計として動作するように構成される干渉計アセンブリに組み込まれるものであることを特徴とする、請求項１に記載の光学レンズアセンブリ。
【請求項１４】
デュアルパス干渉計として動作するように構成される干渉計アセンブリに組み込まれるものであることを特徴とする、請求項１に記載の光学レンズアセンブリ。
【請求項１５】
３つ以上の光軸を有する干渉計として動作するように構成される干渉計アセンブリに組み込まれるものであることを特徴とする、請求項１に記載の光学レンズアセンブリ。
【請求項１６】
レーザ源から出射されるレーザを干渉計用に送出するための干渉計用レーザ源／デリバリシステムであって、
レーザビームを生成及び放射するレーザ源であって、第１の直径を有する少なくとも１つのレーザビームを含む第１の出力を供給する、レーザ源と、
前記レーザ源から供給される前記第１の出力に対して直列に配置されるコリメータとを有し、
前記コリメータが、
少なくとも第１のレンズ素子及び第２のレンズ素子を有するレンズアセンブリであって、前記第１のレンズ素子は第１の外周を有し、前記第２のレンズ素子は第２の外周を有し、前記第１のレンズ素子及び前記第２のレンズ素子は、前記第１の直径が拡大又は縮小されて形成された第２の出力を供給するように、互いに対して空間的に配列及び位置決めされる、レンズアセンブリと、
前記第１のレンズ素子と前記第２のレンズ素子との間にある間隙と、
前記第１の外周及び前記第２の外周を囲む少なくとも１つの内面を有するフレームと、
前記少なくとも１つの内面の少なくとも一部と前記第１の外周及び前記第２の外周との間に配置され、且つ前記間隙内にあるガス、液体、又は真空がそこから漏れるのを防止するように動作する、少なくとも１つのシールと
を備える、
ことを特徴とする干渉計用レーザ源／デリバリシステム。
【請求項１７】
前記レーザ源は、ヘリウムネオンレーザ源であることを特徴とする、請求項１６に記載の干渉計用レーザ源／デリバリシステム。
【請求項１８】
前記第１のレンズ素子及び前記第２のレンズ素子は、それらに入射して通過する前記レーザビームの直径を拡大するように、互いに対して空間的に配列及び位置決めされることを特徴とする、請求項１６に記載の干渉計用レーザ源／デリバリシステム。
【請求項１９】
前記第１のレンズ素子及び前記第２のレンズ素子は、それらに入射して通過する前記レーザビームの直径を縮小するように、互いに対して空間的に配列及び位置決めされることを特徴とする、請求項１６に記載の干渉計用レーザ源／デリバリシステム。
【請求項２０】
前記第１のレンズ素子及び前記第２のレンズ素子は、それらに入射して通過する前記レーザビームを前記ユーザが望むように集束させるように、互いに対して空間的に配列及び位置決めされることを特徴とする、請求項１６に記載の干渉計用レーザ源／デリバリシステム。
【請求項２１】
前記第１のレンズ素子及び前記第２のレンズ素子の少なくとも一方は、ガラスを含むことを特徴とする、請求項１６に記載の干渉計用レーザ源／デリバリシステム。
【請求項２２】
前記第１のレンズ素子及び前記第２のレンズ素子の少なくとも一方は、複屈折材料を含むことを特徴とする、請求項１６に記載の干渉計用レーザ源／デリバリシステム。
【請求項２３】
前記第１のレンズ素子及び前記第２のレンズ素子の少なくとも一方は、接着剤によって前記フレームに固定されるとともにシールされることを特徴とする、請求項１６に記載の干渉計用レーザ源／デリバリシステム。
【請求項２４】
前記接着剤は、エポキシ、糊状接着剤、熱硬化性接着剤、熱硬化性エポキシ、及びシアノアクリレート接着剤から成る群から選択されることを特徴とする、請求項１６に記載の干渉計用レーザ源／デリバリシステム。
【請求項２５】
前記第１のレンズ素子及び前記第２のレンズ素子の少なくとも一方は、少なくとも１つの圧縮性シール、圧潰性シール、はんだ、又はろう付けによって前記フレームに固定されるとともにシールされることを特徴とする、請求項１６に記載の干渉計用レーザ源／デリバリシステム。
【請求項２６】
前記圧縮性シール用の材料には、ゴム、シリコーン、エラストマー材料のいずれかが含まれ、
前記クラッシュフィッティング用の材料には、金属材料、非金属材料、テープ状材料、鉛のいずれかが含まれる
ことを特徴とする、請求項１６に記載の干渉計用レーザ源／デリバリシステム。
【請求項２７】
前記フレームは、プラスチック、エラストマー化合物、金属、合金、アルミニウム、ステンレス鋼、チタン、ニオビウム、白金、又は上記のいずれかの組み合わせ若しくは合金の少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１６に記載の干渉計用レーザ源／デリバリシステム。
【請求項２８】
異なる周囲圧力下で問題なく試験又は調整することができるとともに、同じか又はほぼ同じ光学的結果をもたらすことができることを特徴とする、請求項１６に記載の干渉計用レーザ源／デリバリシステム。
【請求項２９】
シングルパス干渉計と協働して動作するように構成されることを特徴とする、請求項１６に記記載の干渉計用レーザ源／デリバリシステム。
【請求項３０】
デュアルパス干渉計と協働して動作するように構成されることを特徴とする、請求項１６に記記載の干渉計用レーザ源／デリバリシステム。
【請求項３１】
３つ以上の光軸を有する干渉計と協働して動作するように構成されることを特徴とする、請求項１６に記記載の干渉計用レーザ源／デリバリシステム。
【請求項３２】
変位測定干渉計システムであって、
レーザビームを生成及び放射するレーザ源であって、第１の直径を有する少なくとも１つのレーザビームを含む第１の出力を供給する、レーザ源と、
前記レーザ源から供給される前記第１の出力に対して直列に配列されるコリメータとを有し、
前記コリメータが、
少なくとも第１のレンズ素子及び第２のレンズ素子を有するレンズアセンブリであって、前記第１のレンズ素子は第１の外周を有し、前記第２のレンズ素子は第２の外周を有し、前記第１のレンズ素子及び前記第２のレンズ素子は、前記第１の直径が拡大又は縮小されて形成された第２の出力を供給するように、互いに対して空間的に配列及び位置決めされる、レンズアセンブリと、
前記第１のレンズ素子と前記第２のレンズ素子との間にある間隙と、
前記第１の外周及び前記第２の外周を囲む少なくとも１つの内面を有するフレームと、
前記少なくとも１つの内面の少なくとも一部と前記第１の外周及び前記第２の外周との間に配置され、且つ前記間隙内にあるガス、液体、又は真空がそこから漏れるのを防止するように動作する、少なくとも１つのシールと
を備え、
前記第２の出力が、前記コリメータから出力される
ことを特徴とする、変位測定干渉計システム。
【請求項３３】
前記第２の出力の全部又はその一部を受け取り、第１のビーム出力と第２のビーム出力とに分離してそれぞれを出力するための、第１の偏光ビームスプリッタをさらに備えることを特徴とする、請求項３２に記載の変位測定干渉計システム。
【請求項３４】
シングルパス干渉計システムとして動作するように構成されることを特徴とする、請求項３２に記載の変位測定干渉計システム。
【請求項３５】
デュアルパス干渉計システムとして動作するように構成されることを特徴とする、請求項３２に記載の変位測定干渉計システム。
【請求項３６】
３つ以上の光軸を有する干渉計システムとして動作するように構成されることを特徴とする、請求項３２に記載の変位測定干渉計システム。
【請求項３７】
測定ビーム及び基準ビームの少なくとも一方を反射する少なくとも１つのコーナーキューブ（７０）をさらに備えることを特徴とする、請求項３２に記載の変位測定干渉計システム。
【請求項３８】
屈折率変化の生じにくいレンズアセンブリを作製する方法であって、
第１の外周を有する第１のレンズ素子を設けることと、
第２の外周を有する第２のレンズ素子を設けることと、
前記第１のレンズ素子及び前記第２のレンズ素子を通して導かれる光ビームをユーザが望むようにコリメートするように、前記第１のレンズ素子及び前記第２のレンズ素子を互いに対して空間的に配列及び位置決めすることと、
前記第１のレンズ素子と前記第２のレンズ素子との間に間隙を設けることと、
少なくとも１つの内面を有するフレームであって、前記第１の外周及び前記第２の外周を囲むように構成されるフレーム、を設けることと、
前記少なくとも１つの内面の少なくとも一部と前記第１の外周及び前記第２の外周との間に配置されるシールであって、前記間隙内にあるガス、液体、又は真空がそこから漏れるのを防止するように動作する少なくとも１つのシール、を用意することと、
前記第１の外周及び前記第２の外周の周りに前記少なくとも１つのシールを配置することと、
前記少なくとも１つのシールを挟んで前記フレームを前記第１の外周及び前記第２の外周に固定することであって、前記少なくとも１つのシールは、前記間隙内にあるガス、液体、又は真空がそこから漏れるのを防止するように構成される、固定することと
を含むことを特徴とする、屈折率変化の生じにくいレンズアセンブリを作製する方法。
【請求項３９】
前記第１のレンズ素子及び前記第２のレンズ素子は、それらに入射して通過する前記光ビームの直径を拡大するように、互いに対して空間的に配列及び位置決めされることを特徴とする、請求項３８に記載の屈折率変化の生じにくいレンズアセンブリを作製する方法。
【請求項４０】
前記第１のレンズ素子及び前記第２のレンズ素子は、それらに入射して通過する前記光ビームを前記ユーザが望むように集束させるように、互いに対して空間的に配列及び位置決めされることを特徴とする、請求項３８に記載の屈折率変化の生じにくいレンズアセンブリを作製する方法。
【請求項４１】
前記第１のレンズ素子及び前記第２のレンズ素子の少なくとも一方は、ガラスを含むことを特徴とする、請求項３８に記載の屈折率変化の生じにくいレンズアセンブリを作製する方法。
【請求項４２】
前記第１のレンズ素子及び前記第２のレンズ素子の少なくとも一方は、複屈折材料を含むことを特徴とする、請求項３８に記載の屈折率変化の生じにくいレンズアセンブリを作製する方法。
【請求項４３】
前記第１のレンズ素子及び前記第２のレンズ素子の少なくとも一方は、接着剤によって前記フレームに固定されるとともにシールされることを特徴とする、請求項３８に記載の屈折率変化の生じにくいレンズアセンブリを作製する方法。
【請求項４４】
前記接着剤は、エポキシ、糊状接着剤、熱硬化性接着剤、熱硬化性エポキシ、及びシアノアクリレートから成る群から選択されることを特徴とする、請求項４３に記載の屈折率変化の生じにくいレンズアセンブリを作製する方法。
【請求項４５】
前記第１のレンズ素子及び前記第２のレンズ素子の少なくとも一方は、少なくとも１つの圧縮性シール、圧潰性シール、はんだ、又はろう付けによって前記フレームに固定されるとともにシールされることを特徴とする、請求項３８に記載の屈折率変化の生じにくいレンズアセンブリを作製する方法。
【請求項４６】
前記圧縮性シール用の材料には、ゴム、シリコーン、エラストマー材料のいずれかが含まれ、
前記クラッシュフィッティング用の材料には、金属材料、非金属材料、テープ状材料、鉛のいずれかが含まれる
ことを特徴とする請求項４５に記載の屈折率変化の生じにくいレンズアセンブリを作製する方法。
【請求項４７】
前記フレームは、プラスチック、エラストマー化合物、金属、合金、アルミニウム、ステンレス鋼、チタン、ニオビウム、白金、又は上記のいずれかの組み合わせ若しくは合金の少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項３８に記載の屈折率変化の生じにくいレンズアセンブリを作製する方法。
【請求項４８】
異なる周囲圧力下で問題なく試験又は調整することができるとともに、同じか又はほぼ同じ光学的結果をもたらすことができることを特徴とする、請求項３８に記載の屈折率変化の生じにくいレンズアセンブリを作製する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気圧等の変化する環境のものとで変位測定干渉計等に用いて好適な光学レンズアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
変位測定干渉計（「ＤＭＩ」）は、当該技術分野において既知であり、わずかな変位及び長さを高レベルの精度及び分解能で測定するために数十年にわたり用いられてきた。多くのタイプのＤＭＩは、レーザ源が発した光を干渉計アセンブリへ送る前に適切にコリメートする光学系を含む。
【０００３】
１つの典型的なＤＭＩ用途では、光学「望遠鏡」又はコリメータアセンブリが、ヘリウムネオンレーザ源によって供給される出力と干渉計アセンブリとの間に配置される。このような望遠鏡又はコリメータは通常、源が発するレーザビームの直径を拡大するレンズアセンブリを含む。ビームが拡大されると、干渉計システム（interferometry system）の各部分の回転移動又は並進移動から生じるビームウォークオフ誤差が減る。
【０００４】
場合によっては、ＤＭＩは、真空、高空又は大気圏外等の特異な環境で用いられる。このような環境では、海面位で動作するように調整されたＤＭＩに組み込まれているコリメータ等の光学アセンブリの性能は、このようなアセンブリのレンズ間に位置するガスの屈折率が、高度、海抜、及び／又は気圧の変化によって変化することにより、悪影響を受ける場合がある。現場での気圧の予想外に大きな変化も、実験室条件下で調整されたレンズアセンブリの光学性能を低下させる場合がある。
【０００５】
上記の問題を克服するために、ＤＭＩ光学アセンブリは、多くの場合、実験室において真空条件下で試験され、これは、大気圏外に配備される前に大気圏外条件を模倣することによって現場条件下で適切な性能を確保するのに役立つ。しかしながら、ＤＭＩに組み込まれている光学アセンブリを真空条件下で試験するには、かなりの費用及び時間が必要であり得る。さらに、意図に反して完全真空を達成できなかったり、実験室での試験中に他の失敗があったりすると、現場での動作が不適切になる可能性があり、こうした不適切な動作は光学系を配備するまで発見できず、このときには補正を行なうことがもはや不可能であろう。
【０００６】
高度又は環境に伴い屈折率が変化することによってもたらされる問題に対する別の解決手段は、第１の屈折率を有する第１の媒体（例えば、海面位での気圧及び温度）で適切に機能するレンズアセンブリを設計し、アセンブリに取り外し可能なレンズを組み込むことであろう。アセンブリが、第１の屈折率とは異なる既知の第２の屈折率を有する第２の媒体（例えば、真空）に運ばれるか又は曝される場合、取り外し可能なレンズを取り外して、屈折率の変化を補償する。しかしながら、このような解決手段は、特に第２の媒体が大気圏外の真空であった場合、レンズアセンブリを第２の媒体に置いてからこれを物理的に操作すること、つまり、かなりの専門知識及び費用を伴い得る作業を必要とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
必要なのは、通常の実験室の気圧及び温度条件下で調整又は試験することができ、且つその後で高空又は大気圏外の条件下で適切に機能する光学アセンブリである。同様に必要なのは、大気圏外又は高空の周囲条件下で調整又は試験することができ、且つその後で低空の圧力条件下で適切に機能する光学アセンブリである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、屈折率変化の生じにくい構造を有するレンズアセンブリが提供される。
【０００９】
本発明の別の態様によれば、レンズアセンブリ中の２つのレンズ即ちレンズ素子間にある間隙が、所定の屈折率を有する所望のガス又は液体で充填されるか真空とされる。間隙は、所望のガス又は液体で充填されるか真空とされると、多数の適当な手段のいずれかによってシールされ、好ましくは漏れ防止される。次に、レンズアセンブリは、適切なレベルの光学性能を確保するために試験又は調整され、その後で実際の現場条件下に配備されることができる。レンズアセンブリ内にある充填された（真空とされた）間隙は、屈折率変化を生じにくい光学性能を提供するため、レンズアセンブリは、幅広く変化する大気条件下で問題なく用いることができるとともに、なおも高いレベルの結果を示すことができる。
【００１０】
上記のものを作製及び使用する方法も、本発明の範囲内に含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の明細書、図面、及び特許請求の範囲で用いられる場合、例えば「レンズアセンブリ１０」又は「レンズアセンブリ」という用語は、ＤＭＩ用途、レーザ用途、光学用途、通信用途、写真用途、電話用途、又は他の用途で、ビームのコリメーション、縮小、及び／又は拡大に用いられるレンズアセンブリを意味する。この用語は、ＤＭＩ用途に限定することは意図されず、ＤＭＩ用途は説明及び例示のためにのみここで用いられる。本発明の明細書、図面、及び特許請求の範囲を読んで理解すれば、本発明の種々の実施形態を距離測定干渉計以外の多くの用途で用いることができることが、当業者には理解されるであろう。
【００１２】
図１は、ＤＭＩシステムのブロック図を示し、Ａｇｉｌｅｎｔ社のモデル番号１０７０５リニア干渉計システムの各部分を示している。望遠鏡又はコリメータ２０は、光源１０が発するレーザビームの直径を１ｍｍから９ｍｍに拡大するレンズアセンブリを含む。光源１０が発するレーザビームの直径は、干渉計５０や測定コーナーキューブ７０の移動等、システムの一部の望ましくない回転移動又は並進移動から生じるビームウォークオフ誤差を最小にするように拡大される。
【００１３】
図１に示すＤＭＩの態様は、それぞれの全体が参照により本願明細書に援用される以下の米国特許、「Linear-and-angular measuring plane mirror interferometer」と題するボックマン（Bockman）による米国特許第５，０６４，２８９号、「Multi-axis interferometer with integrated optical structure and method for manufacturing rhomboid assemblies」と題するボックマンによる米国特許第６，５４２，２４７号、及び「Method and interferometric apparatus for measuring changes in displacement of an object in a rotating reference frame」と題するボックマンによる米国特許第５，６７７，７６８号に開示されている。
【００１４】
上述のように、場合によっては、ＤＭＩは、真空室、山頂又は飛行中の航空機における高空、又は地球の大気を越えて大気圏外へ打ち上げられる宇宙船搭載物（space loads）等、特異な環境で用いられる。このような環境では、海面位で動作するように調整されたＤＭＩに組み込まれている望遠鏡等の光学アセンブリの性能は、このようなアセンブリのレンズ間に位置するガス又は液体の屈折率が高度（上空高度）や標高の変化に伴って変化することによって、悪影響を受ける場合がある。別の望ましくない状況では、実験室条件下又は製造条件下で調整されたレンズアセンブリが、現場において気圧の予想外に大きな変化を受け、こうした気圧の予想外に大きな変化は、アセンブリのレンズ間に位置するガスの屈折率の変化も誘発する。
【００１５】
上記の問題を克服するために、ＤＭＩ光学アセンブリは、実験室において真空条件下で試験され、これは、大気圏外に配備される前に大気圏外条件を模倣することによって現場条件下で適切な性能を確保するのに役立つ。しかしながら、ＤＭＩに組み込まれている光学アセンブリを真空条件下で試験するには、かなりの費用及び時間が必要であり得る。さらに、意図に反して完全真空を達成できなかったり、実験室での試験中に他の過失があったりすると、現場での動作が不適切になる可能性があり、こうした不適切な動作は光学系を配備するまで（使用する環境にもって行くまで）発見できず、このときには補正を行なうことがもはや不可能であろう。
【００１６】
高度又は環境に伴い屈折率が変化することによってもたらされる問題に対する別の解決手段は、第１の屈折率を有する第１の媒体（例えば、海面位での気圧及び温度）で適切に機能するレンズアセンブリを設計し、アセンブリに取り外し可能なレンズを組み込むことであろう。アセンブリが、第１の屈折率とは異なる既知の第２の屈折率を有する第２の媒体（例えば、真空）に運ばれるか又は曝される場合、取り外し可能なレンズを取り外して、屈折率の変化を補償する。しかしながら、このような解決手段は、特に第２の媒体が大気圏外の真空であった場合、レンズアセンブリを第２の媒体に置いてからこれを物理的に操作すること、つまり、かなりの専門知識及び費用を伴い得る作業を必要とする。
【００１７】
図２は、ファイバ光源１０の場合の実験室条件下で調整されるレンズアセンブリ２０を示す。実際には、ファイバ光源１０を、試験及び／又は調整の前またはその間にレンズアセンブリ２０に接合（接着固定）することで、光源１０とレンズ素子２５及び３５との間の適切な位置合わせ及び整列を確保することができる。さらに、レンズ素子２５及び３５の位置を、試験又は調整中にずらすことで、レンズ素子２５及び３５と光源１０との間の適切な光学的位置合わせ及び整列を確保することができる。フレーム部材５５及び６５は、プラスチック、エラストマー化合物、金属、合金、アルミニウム、ステンレス鋼、チタン、ニオビウム、及び白金、又は上記のいずれかの混合物若しくは合金から成り得る。
【００１８】
オペレータには分からないが、レンズアセンブリ２０の第１のレンズ２５と第２のレンズ３５との間にある間隙４５は完全真空引きされていない。したがって、間隙４５の屈折率は、レンズアセンブリ２０が調整さている間は１よりも大きい。レンズアセンブリ２０の調整は、第２のレンズ３５の前面から射出する光線１７が互いに平行となるように、第１のレンズ２５及び／又は第２のレンズ３５を動かすことを伴い得る。間隙４５の屈折率が１よりも大きくなり得るのは、第１のレンズ２５又は第２のレンズ３５とフレーム部材６５又はフレーム部材５５との間で漏れが生じるからである。又は、間隙４５の屈折率が１よりも大きくなり得るのは、真空引きのために用いられる装置が真空引きを行なうことができないか、又は完全真空が得られたと誤って示すからである。当然ながら、手順又は装置における他の多くの誤りにより、間隙４５の屈折率が望ましくないか又は予期しない値を有することになる。
【００１９】
図３は、図２のレンズアセンブリ２０と、大気圏外又は高空に配備されてからのその動作の様子とを示す。この場合、間隙４５は、１に等しい（又は、いずれにしても図２での調整中に間隙４５が有する屈折率よりも小さい）屈折率を有する。レンズ３５の前面から出る光線１７は、互いに非平行であり、且つ収束することが分かる。このような結果は、レンズアセンブリ２０が大気圏外に配備されてから修正することは不可能ではないにしても明らかに困難であろう。
【００２０】
図４は、レーザ源１０を用いる場合の実験室条件下で調整されるレンズアセンブリ２０を示す。図２におけるように、オペレータには分からないが、レンズアセンブリ２０の第１のレンズ２５と第２のレンズ３５との間にある間隙４５は完全真空引きされていない。したがって、間隙４５の屈折率は、レンズアセンブリ２０が調整されている間は１よりも大きい。レンズアセンブリ２０の調整は、第２のレンズ３５の前面から出る光線１７が互いに平行となるように、第１のレンズ２５及び／又は第２のレンズ３５を動かすことを伴い得る。間隙４５の屈折率が１よりも大きくなり得るのは、第１のレンズ２５又は第２のレンズ３５とフレーム部材６５又はフレーム部材５５との間で漏れが生じるからである。又は、間隙４５の屈折率は１よりも大きくなり得るのは、真空引きのために用いられる装置が真空引きを行なうことができないか、又は完全真空が得られたと誤って示すからである。当然ながら、手順又は装置における他の多くの誤りにより、間隙４５の屈折率が望ましくないか又は予期しない値を有することになる。
【００２１】
図５は、図４のレンズアセンブリ２０と、大気圏外又は高空に配備されてからのその動作の様子とを示す。この場合、間隙４５は、１に等しい（又は、いずれにしても図４での調整中に間隙４５が有する屈折率よりも小さい）屈折率を有する。レンズ３５の前面から出る光線１７は、互いに非平行であり、且つ発散することが分かる。このような結果は、レンズアセンブリ２０が例えば山頂又は大気圏外に配備されてから修正することは不可能ではないにしても明らかに困難であろう。
【００２２】
図６は、間隙４５が真空を含む場合（光線１３５）及び間隙４５が海面気圧の空気を含む場合（光線１４５）の、ファイバ光源１０と協働するレンズアセンブリ２０の動作の様子を示す。見て分かるように、第２のレンズ３５の前面から出る光線１７は、１に等しい屈折率を有する間隙４５に対応する平行光線１３５（完全真空）、及び１よりも大きい屈折率を有する間隙４５に対応する発散光線１４５（例えば、海面気圧）から成る。
【００２３】
図７は、間隙４５が真空を含む場合（光線１３５）及び間隙４５が海面気圧の空気を含む場合（光線１４５）の、レーザ源１０と協働するレンズアセンブリ２０の動作の様子を示す。見て分かるように、第２のレンズ３５の前面から出る光線１７は、１に等しい屈折率を有する間隙４５に対応する平行光線１３５（完全真空）、及び１よりも大きい屈折率を有する間隙４５に対応する収束光線１４５（例えば、海面気圧）から成る。
【００２４】
図２〜図７は、望遠鏡又はコリメータ２０の２つのレンズ間にある間隙が適切な条件下で調整されていないか、又は周囲環境又は周囲大気への漏出経路が存在する場合に得られる可能性がある、望ましくない結果を示している。必要なのは、通常の実験室の気圧及び温度条件下で調整又は試験することができ、且つその後で高空又は大気圏外の条件下で適切に機能するレンズアセンブリ２０である。同様に必要なのは、大気圏外又は高空の周囲条件下で調整又は試験することができ、且つその後で低空の圧力条件下で適切に機能するレンズアセンブリ２０である。
【００２５】
図８〜図１０は、本発明のレンズアセンブリ２０の一実施の形態及び本発明の一方法を示す。図８〜図１０に示す本発明の実施の形態では、レンズアセンブリ２０は、後で宇宙に配備されるように準備されている。レンズアセンブリ２０、特に間隙４５及びシール７５、８５、９５、及び１０５は、山頂、（気圧が非常に低い）ハリケーンの目の中、気圧が急に変化及び／又は大きく変化すると予測される場所、及び他の条件等、他のタイプの条件下で用いられるようになっていてもよいことは、当業者には理解されるであろう。
【００２６】
図８では、第１のレンズ２５はシール７５及び８５によってフレーム部材５５及び６５に固定され、第２のレンズ３５はシール９５及び１０５によってフレーム部材５５及び６５に固定される。本発明の一実施形態では、シール７５、８５、９５、及び１０５は、適宜選択された工業用エポキシ、糊状接着剤、熱硬化性接着剤、熱硬化性エポキシ、シアノアクリレート（高性能接着剤）等の接着剤、又はレンズとフレームとの間のシールの完全性が維持されるようにレンズアセンブリ２０が曝される周囲条件に耐えることができる任意の他の適当な接着剤を含む。
【００２７】
本発明の他の実施形態では、シール７５、８５、９５、及び１０５は、圧縮シール、クラッシュフィット（組み込み時に相手部材を圧潰して密着嵌合を得る）、あるいは「はんだ」やろう付けによって実施することが可能である。圧縮シールには、ゴム、シリコーン、エラストマー材料などを用いることが含まれる。クラッシュフィットには、金属や他の材料（非金属材料）、適宜のテープ状材料、鉛などを用いることができる。バッテリー、コンデンサ、及び埋め込み可能な医療デバイスのための、ろう付けやシールによって漏れを防ぐために用いられる技法が、第１のレンズ２５及び第２のレンズ３５をフレーム部材５５及び６５に固定してシールするために本発明において用いられるようになっていてもよい。
【００２８】
本発明のさらに他の実施形態では、シール７５、８５、９５、及び１０５は、少なくとも第１のレンズ２５及び第２のレンズ３５がフレーム部材５５及び６５と係合する領域に、圧縮性材料（複数可）を含むフレーム部材５５及び６５によって形成されてもよい。レンズとフレームとの間のシール（複数可）の完全性を維持することができるように、レンズアセンブリ２０が曝される周囲条件に耐えることができる他のタイプのシールも用いることができる。
【００２９】
図８を引き続き参照すると、本発明のデバイス、システム、及び方法の一実施形態によれば、レンズアセンブリ２０は、間隙４５内で真空を形成することによって、試験、調整、及びその後の配備に備えられる。第１のレンズ２５と第２のレンズ３５との間の間隙４５内にある大気ガスは、間隙アクセス口１３５及び間隙アクセス口１３５に密閉固定された真空フィッティング１１５を通して、適当な実験室真空ポンプ（図示せず）によって間隙４５から引き出される。間隙４５からのこのようなガスの引き出しは、間隙４５内で完全真空又は絶対真空が達成される状態まで続く。
【００３０】
図９に示すように、レンズアセンブリ２０は、次に、ファイバ光源１０等の適当な光源を用いて試験及び／又は調整される。第２のレンズ３５の前面から出る光線１７は互いに平行であり、これは、レンズアセンブリ２０の設計パラメータが適切に実行されたこと、及び間隙４５で完全真空が達成された（すなわち、間隙４５が１に等しい屈折率を有する）ことを示す。レンズアセンブリ２０の適切な光学性能が確認されると、真空フィッティング１１５は、間隙４５内の真空が保たれた状態で間隙アクセス口１３５から取り外される。
【００３１】
図１０に示すように、間隙アクセス口１３５にはシール１２５が密閉配置されて、間隙４５内の真空を恒久的なものとする（又はシール１２５が取り外されるようなときまで維持する）。レンズアセンブリ２０の外側部分に対する間隙４５の漏れ耐性も、ヘリウムリーク耐性試験等の既知の技法を用いて試験することができる。
【００３２】
本発明の別の実施形態では、レンズアセンブリ２０の全体が真空チャンバ内に入れられ、次に、試験及び調整中に真空にされる。真空が解除されて試験及び／又は調整が終了する前に、シール１２５が間隙アクセス口１３５に密閉嵌合される。図１１は、本発明のこのような実施形態を示し、この場合、本発明のレンズアセンブリ２０が真空チャンバ１７５（破線で示す）内に入れられ、レンズアセンブリ２０の試験に備えて、真空チャンバ１７５及び間隙４５が真空引きされる。このとき間隙アクセス口１３５は開いていることに留意されたい。
【００３３】
図１２は、真空チャンバ１７５及び間隙４５が完全真空引きされ、光源１０がレンズアセンブリ２０の光学性能を試験するために作動された後の、図１１のレンズアセンブリ２０を示す。完全真空引きされているとすると、試験前、試験中、又は試験後に、シール１２５を間隙アクセス口１３５に密閉配置することができる。レンズ２５及び３５の軸方向位置又は他の位置を、試験及び調整前、試験及び調整中、又は試験及び調整後に、最適な光学性能を与えるように調整することができることにさらに留意されたい。
【００３４】
図１３は、シール１２５が間隙アクセス口１３５に配置され、シール１２５が装着されてレンズアセンブリ２０が真空チャンバ１７５から取り外された後で間隙４５が完全真空を保っている、図１２のレンズアセンブリ２０を示す。
【００３５】
本発明の明細書、図面、及び特許請求の範囲で用いられる「レンズ」という用語は、「レンズ素子」という用語と交換可能である。したがって、図８〜図１３を引き続き参照すると、光学レンズアセンブリ２０は、第１のレンズ素子２５及び第２のレンズ素子３５を備える。第１のレンズ素子は、シール７５及び８５と密閉係合する第１の外周２７を有し、第２のレンズ素子は、シール９５及び１０５と密閉嵌合する第２の外周３７を有する。シール７５及び８５（及び／又はシール９５及び１０５）は、圧縮Ｏリング又は一続きの接着剤塊等、物理的に連続的又は一続きである一片又は一塊の材料から成っていてもよいことに留意されたい。
【００３６】
フレーム部材５５及び６５は、一続きであり単一の部品又はフレームを形成してもよいことに留意されたい。フレーム部材５５及び６５、並びに外周２７及び３７は、円形、正方形、矩形、又は任意の他の適当な形状であり得ることにさらに留意されたい。さらに、フレーム部材５５及び６５の内面５７及び６７によって形成される上述の外部ポテンシャル境界（外側の境界となりうる部分）と間隙４５との間には、金属、合金、プラスチック、接着剤、エラストマー化合物、又はこれらの物を組み合わせた物等の介在材料が配置されている。さらに、フレーム又はフレーム部材５５及び６５は、接着剤、圧縮性シール又は圧潰性シール（クラッシュフィットによるシール構造）等によって、第１のレンズ素子２５の第１の外周２７及び第２のレンズ素子３５の第２の外周３７に直接固定される必要はなく、例えば、その代わりに第１のレンズ素子２５及び第２のレンズ素子３５の前面又は後面に取り付けられてもよい。
【００３７】
図８〜図１３に示すように、第１のレンズ素子２５及び第２のレンズ素子３５は、光軸１９に沿ってそれらを通して導かれる光ビーム１５をユーザが望むよう（図９の場合には出力平行光ビーム１７である）にコリメートするために、互いに対して空間的に配列及び位置決めされる。光軸１９と平行な向き以外のビームの向きが、本発明のレンズアセンブリ設計において望まれ用いられる場合があることが、当業者には理解されるであろう。
【００３８】
図８〜図１３を引き続き参照すると、間隙４５は、第１のレンズ素子２５と第２のレンズ素子３５との間にあり、本発明の一実施形態では、内面５７及び６７をそれぞれ有するフレーム部材５５及び６５によってさらに境界される。フレーム部材５５及び６５は、第１の外周２７及び第２の外周３７の少なくとも一部を囲むように構成される。フレームの内面５７及び６７の少なくとも一部は、シール７５、８５、９５、及び１０５の少なくとも一部と密封係合し、シール７５、８５、９５、及び１０５はさらに、レンズ素子の外周２７及び３７と密閉係合する。図８〜図１０に示すように、フレーム部材５５及び６５は、内面５７及び６７の少なくとも一部が間隙４５の外径、境界、又は外縁を画定するように構成され得る。シール７５、８５、９５、及び１０５は、間隙内にあるガス、液体、又は真空がそこから漏れるのを防止するように動作する。このようにして、屈折率変化の生じにくいレンズアセンブリ２０が提供される。
【００３９】
真空以外の圧力が間隙４５内で望まれる場合があり、所与の設計パラメータを有するレンズアセンブリ２０を用いて得ることが望まれるであろう光学的結果又は他の結果に全て応じて、空気以外のガス、さらには適当な液体が間隙４５内に入れられる場合があることに留意されたい。
【００４０】
Ｓｃｈｏｔｔ社のＢＫ−７ガラスが、本明細書に記載するタイプのレンズアセンブリに特によく適したガラスであることが判明しているが、ガラス以外の光学的に適切な材料を用いて、本発明のレンズアセンブリを作製してもよい。また、複屈折材料を用いることも可能である。本発明は、シングルパス干渉計又はデュアルパス干渉計で、また３つ以上の光軸を有する干渉計で用いることができる。ヘリウムネオン源以外のレーザ源を、本発明の種々の実施形態で用いることもできる。さらに、本明細書に開示される種々の構造、構成、システム、アセンブリ、サブアセンブリ、部品、及び概念は、レーザ用途、光学系用途、通信システム用途、写真デバイス及び方法用途、電話システム用途、並びに多くの他の用途等、ＤＭＩに関するもの以外の装置及び方法で用いることができる。
【００４１】
したがって、本明細書に示す特許請求項には、本発明のＤＭＩ実施形態に限定することを意図されるものもあり、図面に明示されるとともに本発明の明細書で明確に説明される本発明の種々の実施形態に限定することを意図されないものもある。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】ＤＭＩシステムのブロック図を示す。
【図２】ファイバ光源１０の場合の実験室条件下で調整されるレンズアセンブリ２０を示す。
【図３】図２のレンズアセンブリ２０と、大気圏外又は高空に配備されてからのその動作の様子とを示す。
【図４】レーザ源１０を用いる場合の実験室条件下で調整されるレンズアセンブリ２０を示す。
【図５】図４のレンズアセンブリ２０と、大気圏外又は高空に配備されてからのその動作の様子とを示す。
【図６】間隙４５が真空を含む場合（光線１３５）及び間隙４５が海面レベル気圧の空気を含む場合（光線１４５）の、ファイバ光源１０と協働するレンズアセンブリ２０の動作の様子を示す。
【図７】間隙４５が真空を含む場合（光線１３５）及び間隙４５が海面レベル気圧の空気を含む場合（光線１４５）の、レーザ源１０と協働するレンズアセンブリ２０の動作の様子を示す。
【図８】レンズアセンブリ２０の試験に備えて間隙４５が真空引きされている、本発明のレンズアセンブリ２０の一実施形態を示す。
【図９】間隙４５が完全真空引きされ、源１０がレンズアセンブリ２０の光学性能を試験するために作動された後の、図８のレンズアセンブリ２０を示す。
【図１０】シール１２５が間隙アクセス口１３５に配置され、シール１２５が装着された後で間隙４５が完全真空を保っている、図８のレンズアセンブリ２０を示す。
【図１１】レンズアセンブリ２０の試験に備えて真空室１７５及び間隙４５が真空引きされている、本発明のレンズアセンブリ２０の別の実施形態である。
【図１２】真空室１７５及び間隙４５が完全真空引きされ、源１０がレンズアセンブリ２０の光学性能を試験するために作動された後の、図１１のレンズアセンブリ２０を示す。
【図１３】シール１２５が間隙アクセス口１３５に配置され、シール１２５が装着されてレンズアセンブリ２０が真空チャンバ１７５から取り外された後も間隙４５が完全真空を保つことの可能な、図１２のレンズアセンブリ２０を示す。
【符号の説明】
【００４３】
１０    光源
１５、１７    光線
２０    レンズアセンブリ
２５、３５    レンズ素子
２７、３７    外周
４５    間隔
５５、６５    フレーム素材
５７、６７    内面
７５、８５、９５、１０５    シール
１１５    真空フィッティング
１２５    シール
１３５    間隙アクセス口
１７５    真空チャンバ
【図１】
2006308591.tif 000003
【図２】
2006308591.tif 000004
【図３】
2006308591.tif 000005
【図４】
2006308591.tif 000006
【図５】
2006308591.tif 000007
【図６】
2006308591.tif 000008
【図７】
2006308591.tif 000009
【図８】
2006308591.tif 000010
【図９】
2006308591.tif 000011
【図１０】
2006308591.tif 000012
【図１１】
2006308591.tif 000013
【図１２】
2006308591.tif 000014
【図１３】
2006308591.tif 000015