TW202332577A - 通過主動對準來接合光學表面的方法和裝置 - Google Patents

Abstract

本文公開了一種用於通過對準兩個或更多個棱鏡元件並沿著兩個或更多個棱鏡元件的接合表面來接合兩個或更多個棱鏡元件來生產具有多個平坦外表面的複合棱鏡的系統，該系統包括：基礎結構，該基礎結構被配置成使第一棱鏡部件和第二棱鏡部件的接合表面緊密接近或接觸；能夠控制的可旋轉機械軸，該能夠控制的可旋轉機械軸被配置成使該第一棱鏡部件的至少一個第一表面和該第二棱鏡部件的至少一個第二表面對準；光源，該光源被配置成將至少一個準直入射光束投射到所述至少一個第一表面和所述至少一個第二表面上；一個或更多個檢測器，所述一個或更多個檢測器被配置成感測從該第一表面和該第二表面反射的光束；計算模組，該計算模組被配置成基於所感測的資料來確定所述至少一個第一表面與所述至少一個第二表面之間的平均實際相對取向，並且如果所述至少一個第一表面與所述至少一個第二表面之間的加權平均實際相對取向與預期相對取向之間的差在準確度閾值以下，則確定該能夠控制的可旋轉機械軸的校正角，其中，所述棱鏡部件中的一個或更多個棱鏡部件是透明的或半透明的。

Description

通過主動對準來接合光學表面的方法和裝置

本發明內容總體上涉及用於接合和對準光學表面的方法和系統。

機械或光學元件可以包含兩個或更多個平坦反射表面，它們之間應具有特定的相對位置或角度取向。製造這樣的元件可能在技術上具有挑戰性並且昂貴，特別是在需要高精度的情況下。在本領域中存在未滿足的對於用於接合和精確地對準光學元件的容易實現的技術的需要。

根據本發明內容的一些實施方式，本發明內容的各方面涉及用於通過使用主動對準來接合兩個或更多個棱鏡而生產複合棱鏡的方法和系統。更具體地但非排他性地，根據本發明內容的一些實施方式，本發明內容的各方面涉及生成在部件之間具有高角度精度的複合棱鏡結構。這對於生產折射複雜波導結構和保證其品質是特別有意義的。

因此，根據一些實施方式的一個方面，提供了一種用於通過對準兩個或更多個棱鏡部件並沿著兩個或更多個棱鏡部件的接合表面來接合兩個或更多個棱鏡部件來生產具有多個平坦外表面的複合棱鏡的系統，該系統包括：基礎結構，該基礎結構被配置成使第一棱鏡部件和第二棱鏡部件的接合表面緊密接近或接觸；能夠控制的可旋轉機械軸，該能夠控制的可旋轉機械軸被配置成使該第一棱鏡部件的至少一個第一表面和該第二棱鏡部件的至少一個第二表面對準；光源，該光源被配置成將至少一個準直入射光束投射到所述至少一個第一表 面和所述至少一個第二表面上；一個或更多個檢測器，所述一個或更多個檢測器被配置成感測從第一表面和第二表面反射的光束；計算模組，該計算模組被配置成基於所感測的資料來確定所述至少一個第一表面與所述至少一個第二表面之間的平均實際相對取向，並且如果所述至少一個第一表面與所述至少一個第二表面之間的加權平均實際相對取向與預期相對取向之間的差在準確度閾值以下，則確定該能夠控制的可旋轉機械軸的校正角，其中，所述棱鏡部件中的一個或更多個棱鏡部件是透明的或半透明的。根據一些實施方式，該計算模組還被配置成向與可旋轉機械軸功能性地相關聯的控制器提供指令，以自動地校正第一表面與第二表面之間的角度。

根據一些實施方式的一個方面，提供了一種通過對準兩個或更多個棱鏡部件並沿著兩個或更多個棱鏡部件的接合表面來接合兩個或更多個棱鏡部件來生產具有多個平坦外表面的複合棱鏡的方法，該方法包括以下階段：使該第一棱鏡部件和該第二棱鏡部件的接合表面緊密接近或接觸；將該第一棱鏡部件的至少一個第一表面與該第二棱鏡部件的至少一個第二表面對準；將至少一個準直入射光束投射到所述至少一個第一表面和所述至少一個第二表面上；感測從所述至少一個第一表面和所述至少一個第二表面反射的光束；基於所感測的資料來確定所述至少一個第一表面與所述至少一個第二表面之間的平均實際相對取向；並且如果所述至少一個第一表面和所述至少一個第二表面之間的加權平均實際相對取向與預期相對取向之間的差在準確度閾值以下，則使用該能夠控制的可旋轉機械軸沿著該第一棱鏡部件和該第二棱鏡部件的接合表面來結合該第一棱鏡部件和該第二棱鏡部件，其中，所述棱鏡部件中的一個或更多個棱鏡部件是透明的或半透明的。

根據一些實施方式，結合步驟可以包括以下中的一個或更多個：接合、固化、施加壓力、加熱以及/或者機械收緊。

根據一些實施方式，該方法還可以包括如果第一表面和第二表面之間的實際相對取向與預期相對取向之間的差在準確度閾值以上，則重新對準第一表面和第二表面。

根據一些實施方式，該方法還可以包括：如果第一表面和第二表 面之間的實際相對取向與預期相對取向之間的差在準確度閾值以上，則重複以下階段：對準第一表面和第二表面；投射至少一個入射光束；以及確定第一表面與第二表面之間的實際相對取向。

根據一些實施方式，在對準第一表面和第二表面的階段之前，可以在接合表面之間施加黏合劑，並且如果第一表面和第二表面之間的實際相對取向與預期相對取向之間的差在準確度閾值以下，則第一棱鏡部件和第二棱鏡部件沿著第一棱鏡部件和第二棱鏡部件的接合表面固化。在對準第一表面和第二表面的階段之前，可以在接合表面之間施加黏合劑，並且如果第一表面和第二表面之間的實際相對取向與預期相對取向之間的差在準確度閾值以下，則第一棱鏡部件和第二棱鏡部件沿著第一棱鏡部件和第二棱鏡部件的接合表面固化。

根據一些實施方式，至少一個入射光束可以包括被引導成分別相對於第一表面和第二表面成第一角度和第二角度的第一入射光束和第二入射光束。至少一個入射光束可以是單色的。根據一些實施方式，至少一個入射光束中的每一個入射光束可以是雷射光束。根據一些實施方式，至少一個入射光束可以是相干的。

根據一些實施方式，從第一表面和第二表面反射的光束被聚焦到光敏表面上，並且其中，第一表面和第二表面之間的實際相對取向與預期相對取向之間的差是從分別由從第一表面和第二表面反射的光在光敏表面上形成的第一斑點和第二斑點的位置得出的。入射光束可以使用自準直儀生成，並且其中，光敏表面是自準直儀的圖像感測器的光敏表面。入射光束可以是相干的，並且第一表面和第二表面之間的實際相對取向與預期相對取向之間的差可以是從所反射的光束的干涉圖案的測量得出的。

根據一些實施方式，第一表面和第二表面旨在是鄰接的。

根據一些實施方式，第一表面和第二表面旨在彼此垂直或基本上垂直地定向。

根據一些實施方式，第一表面與第二表面之間的角度預期為小於約20度。第一表面和第二表面預期為小於約10度。

根據一些實施方式，第一表面和第二表面旨在彼此平行或基本上平行。

根據一些實施方式，第一表面和第二表面是外表面。根據一些實施方式，第一表面和第二表面中的至少一個是內部小面。根據一些實施方式，所述至少一個第二表面可以包括標稱地共平行的多個內部小面，其中，所述至少一個準直入射光束的投射和所述光束的感測在第一表面和內部小面中的每個內部小面上單獨地執行。

根據一些實施方式，第一棱鏡部件和/或第二棱鏡部件可以包括結合的子棱鏡，在子棱鏡之間限定內部小平面，以及/或者第一棱鏡和/或第二棱鏡部件包括嵌入的內部小面。

根據一些實施方式，第一表面和/或第二表面塗覆有反射塗層。

根據一些實施方式，第二表面是嵌入的內部小面，並且其中，該方法還可以包括將複合棱鏡浸入折射率等於第二棱鏡部件的浸沒介質中的初始階段；以及/或者第二棱鏡部件可以包括結合的第一子棱鏡和第二子棱鏡，其中，第二表面是由第一子棱鏡與第二子棱鏡之間的邊界限定的內部小面，並且其中，該方法還可以包括將複合棱鏡浸入折射率等於第一子棱鏡的介質中的初始階段。

根據一些實施方式，所述至少一個入射光束被垂直於浸沒介質的表面投射。

根據一些實施方式，第二棱鏡部件可以包括第一子棱鏡和第二子棱鏡，其中，所述至少一個入射光束包括分別傳播到第一表面和第二表面上的第一入射光束和第二入射光束，並且其中，第二入射光束橫穿第一子棱鏡以到達第二表面。

根據一些實施方式，該方法還可以包括確定第一棱鏡部件相對於第二棱鏡部件的相對位置。

根據一些實施方式，確定第一棱鏡部件相對於第二棱鏡部件的相對位置是使用一個或更多個攝像裝置來執行的。根據一些實施方式，使用一個或更多個攝像裝置來執行第一棱鏡部件相對於第二棱鏡部件的相對位置的確定。

根據一些實施方式，第一棱鏡部件的第一表面和第二棱鏡部件的第二表面旨在不平行，其中，入射光束在基本上垂直於第一棱鏡部件的第一表面的方向上投射，並且其中，利用仲介光學元件將入射光束的一部分引導到第二棱鏡部件的第二表面上，以便基本上垂直於第二棱鏡部件的第二表面入射到第二棱鏡部件的第二表面上。仲介光學元件選自包括以下的組：五棱鏡、直角棱鏡、一組反射鏡和衍射光柵或元件。

根據一些實施方式，準直入射光束是偏振光。

根據一些實施方式，該方法還可以包括在第一棱鏡與第二棱鏡的接合表面之間放置兩個附加子棱鏡，並且利用這兩個附加子棱鏡對準第一棱鏡的第一表面和第二棱鏡的第二表面，其中，附加子棱鏡中的每個附加子棱鏡具有限定兩個不同角度的兩個非平行表面，從而允許可控地設置第一棱鏡部件與第二棱鏡部件的接合表面之間的角度。

根據一些實施方式的一個方面，還提供了一種用於測量和/或驗證光學元件的兩個非平行表面之間的取向的系統，該系統包括：基礎結構，該基礎結構被配置成定位光學元件，該光學元件包括第一表面和第二表面，第一表面和第二表面相對於彼此成角度設置；光源，該光源被配置成投射具有第一子束和第二子束的至少一個準直入射光束，使得第一子束基本上垂直地入射在第一表面上，並且第二子束在穿過仲介光學元件之後基本上垂直地入射在第二表面上；一個或更多個檢測器，所述一個或更多個檢測器被配置成感測從第一表面反射的光和在重新穿過該仲介光學元件之後從第二表面反射的光；以及計算模組，該計算模組被配置成基於所感測的資料來確定第一表面與第二表面之間的實際相對取向。

根據一些實施方式的一個方面，提供了一種用於測量和/或驗證光學元件的兩個非平行表面之間的取向的方法，該方法包括：提供光學元件，該光學元件包括第一表面和第二表面，第一表面和第二表面相對於彼此成角度設置；投射包括第一子束和第二子束的至少一個準直光束，使得第一子束基本上垂直地入射在第一表面上，並且第二子束在穿過仲介光學元件之後基本上垂直地入射在第二表面上；感測從第一表面反射的光和在重新穿過該仲介光學元件之後 從第二表面反射的光；以及基於所感測的資料來確定第一表面與第二表面之間的實際相對取向。

根據一些實施方式，第一表面與第二表面之間的角度為約90°。根據一些實施方式，第一表面與第二表面之間的角度在約20°與約90°之間。根據一些實施方式，第一表面與第二表面之間的角度在約30°與約70°之間。

根據一些實施方式，第一表面和第二表面是外表面。

根據一些實施方式，第一表面是外表面，並且第二表面是內表面。

根據一些實施方式，光學元件還可以包括標稱地平行於第一表面的第一多個內表面，並且該方法還可以包括相對於第一多個內表面中的每一個和第二表面應用投射、感測和確定的步驟。

根據一些實施方式，該方法還可以包括第二表面與第一表面和第一多個內表面之間的平均實際相對取向。

根據一些實施方式，光學元件還可以包括標稱地平行於第二表面的第二多個內表面，並且其中，該方法還可以包括相對於第二多個內表面中的每一個和第一表面應用投射、感測和確定的步驟。

根據一些實施方式，該方法還可以包括計算第二表面與第一表面和第一多個內表面之間的平均實際相對取向。

根據一些實施方式的一個方面，還提供了一種用於測量和/或驗證光學元件的兩個標稱地平行或標稱地接***行並且橫向交疊的表面之間的取向的系統，該系統包括：基礎結構，該基礎結構被配置成定位光學元件，該光學元件包括標稱地平行或標稱地接***行並且橫向交疊的第一表面和第二表面，其中，第一表面和第二表面中的一個表面具有比另一個表面顯著更高的反射率；光源，該光源被配置成非同時投射s偏振準直光束和p偏振準直光束，該s偏振準直光束和該p偏振準直光束被引導以相對於具有基本上較高反射率的表面基本上以布魯斯特角入射，從而允許將從第一表面反射的光與從第二表面反射的光區分開；一個或更多個檢測器，所述一個或更多個檢測器被配置成感測從第一表面反射的光和從第二表面反射的光；以及計算模組，該計算模組被配置成基於所 感測的資料來確定第一表面與第二表面之間的實際相對取向。

根據一些實施方式的一個方面，提供了一種用於測量和/或驗證光學元件的兩個標稱地平行或標稱地接***行並且橫向交疊的表面之間的取向的方法，該方法包括：提供光學元件，該光學元件包括標稱地平行或標稱地接***行並且橫向交疊的第一表面和第二表面，其中，第一表面和第二表面中的一個表面具有比另一個表面顯著更高的反射率；非同時投射s偏振準直光束和p偏振準直光束，該s偏振準直光束和該p偏振準直光束被引導以相對於具有基本上較高反射率的表面基本上以布魯斯特角入射，從而允許將從第一表面反射的光和從第二表面反射的光區分開；感測從第一表面反射的光和從第二表面反射的光；以及基於所感測的資料來確定第一表面與第二表面之間的實際相對取向。

根據一些實施方式，第一表面是外表面，並且第二表面是內表面。

根據一些實施方式，光學元件還可以包括標稱地平行於第一表面的第一多個內表面，並且其中，該方法還可以包括相對於第一多個內表面中的每一個和第二表面應用投射、感測和確定的步驟。

根據一些實施方式，該方法還可以包括計算第二表面與第一表面和第一多個內表面之間的平均實際相對取向。

根據一些實施方式，標稱地接***行的角度小於約5弧分。

根據一些實施方式的一個方面，還提供了一種用於測量和/或驗證光學元件的兩個標稱地平行或標稱地接***行並且橫向交疊的表面之間的取向的系統，該系統包括：基礎結構，該基礎結構包括楔形棱鏡和快門元件，該基礎結構被配置成將該楔形棱鏡放置在要檢查的光學元件的外部第一表面上，該光學元件還包括外部或內部第二表面，該外部或內部第二表面標稱地平行於或標稱地接***行於所述第一表面，並且與所述第一表面橫向交疊；光源，該光源被配置成投射射向該光學元件和該楔形棱鏡的準直入射光束；快門元件，該快門元件被配置成至少在第一狀態與第二狀態之間可控地切換，在第一狀態中，該快門元件阻擋光直接入射在該光學元件的第一表面上，並且在第二狀態中，該快門元件阻擋光入射在該楔形棱鏡上；一個或更多個光檢測器，所述一個或更多個光檢 測器被配置成感測從第一表面直接反射的光和在穿過該楔形棱鏡之後從第二表面反射的光；以及計算模組，該計算模組被配置成基於第一感測資料和第二感測資料來確定第一表面之間的實際角度，第一感測資料是當快門元件處於第一狀態時由一個或更多個光檢測器獲得的，並且第二感測資料是當快門元件處於第二狀態時由一個或更多個光檢測器獲得的。

根據一些實施方式的一個方面，提供了一種用於測量和/或驗證光學元件的兩個標稱地平行或標稱地接***行並且橫向交疊的表面之間的取向的方法，該方法包括：提供光學元件，該光學元件包括標稱地平行或標稱地接***行並且橫向交疊的外部第一表面和外部或內部第二表面；將楔形棱鏡放置在第一表面上，其中，該楔形棱鏡具有與該光學元件相同的折射率；將準直入射光束投射到該楔形棱鏡的頂表面上，使得該光學元件的第二表面和該楔形物的頂表面反射光，同時阻擋光從第一表面反射；感測在重新穿過該楔形棱鏡之後從第二表面反射的光；將準直入射光束投射到第一表面上，使得第一表面反射光，同時阻擋從楔形物的頂表面和從第二表面反射光；感測從第一表面反射的光；以及基於所感測的資料，確定第一表面與第二表面之間的實際角度。

根據一些實施方式，折射率匹配液體被放置在楔形棱鏡與光學元件之間。

根據一些實施方式，該方法還可以包括使用快門元件以選擇性地阻擋光直接入射在第一表面上或入射在楔形棱鏡的頂表面上。

根據一些實施方式，第二表面是內表面。

根據一些實施方式，光學元件包括複合棱鏡。根據一些實施方式，光學元件包括波導結構。根據一些實施方式，光學元件包括複合棱鏡和波導結構。

本發明內容的某些實施方式可以包括以上優點中的一些、全部或者不包括上述優點。根據本文所包括的圖式、說明書和請求項，一個或更多個其他技術優點對於本領域技術人員而言可以是明顯的。此外，雖然以上列舉了具體的優點，但是各種實施方式可以包括所列舉的優點中的全部、一些或者不包括所列舉的優點。

除非另有定義，否則本文所用的所有技術和科學術語具有與本發明內容所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。在衝突的情況下，以包括定義的說明書為主。除非上下文另外明確指出，否則如本文所使用的無量詞修飾的項指的是“至少一個”或“一個或更多個”。

除非另外具體說明，否則如從本發明內容中明顯的，應該理解，根據一些實施方式，諸如“處理”、“計算”、“演算”、“確定”、“估計”、“評估”、“測定”等的術語可以指電腦或計算系統或類似電子計算設備的動作和/或過程，其將表示為計算系統的寄存器和/或記憶體內的物理(例如，電子)量的資料操縱和/或變換成類似地表示為計算系統的記憶體、寄存器或其他這樣的資訊存儲、傳輸或顯示裝置內的物理量的其他資料。

本發明內容的實施方式可以包括用於執行本文的操作的裝置。該裝置可以是為期望的目的而專門構造的，或者可以包括由存儲在電腦中的電腦程式選擇性地啟動或重新配置的通用電腦。這樣的電腦程式可以存儲在電腦可讀存儲介質中，例如但不限於任何類型的儲存裝置，包括磁片、光碟、光碟唯讀記憶體(Compact Disc Read-Only Memory,CD-ROM)、磁光碟、唯讀記憶體(Read-Only Memory，ROM)、隨機存取記憶體(Random Access Memory，RAM)、可抹除可程式化唯讀記憶體(Erasable Programmable Read Only Memory,EPROM)、電可擦除可程式設計唯讀記憶體(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory，EEPROM)、磁卡或光卡、或者適合於存儲電子指令並且能夠耦接至電腦系統匯流排的任何其他類型的介質。

這裡所提出的處理和顯示不是固有地與任何特定的電腦或其他裝置相關。各種通用系統可以與根據這裡的教導的程式一起使用，或者可以證明構造更專用的裝置來執行期望的方法是方便的。從下面的描述中可以看出各種這些系統的期望結構。另外，本發明內容的實施方式不是參考任何特定程式設計語言來描述的。將理解，可以使用各種程式設計語言來實現如本文所述的本發明內容的教導。

本發明內容的各方面可以在諸如程式模組等由電腦執行的電腦可執行指令的一般上下文中描述。通常，程式模組包括常式、程式、物件、部件、 資料結構等，它們執行特定的任務或實現特定的抽象資料類型。所公開的實施方式也可以在分散式運算環境中實踐，其中任務由通過通信網路連結的遠端處理設備執行。在分散式運算環境中，程式模組可以位於包括記憶體存放裝置的本地電腦存儲介質和遠端電腦存儲介質兩者中。

1002,1003,1006,1426,1427,1428,1450,1455,1980,1980',1985,1985:箭頭

1101:裝置

1211:外表面

1220:楔形物

1410,1420,1430:光波導結構

1901:自準直儀

400,400',500,700,800,900,1000,1100,1300,1900:複合棱鏡

410',420',910,920,1200:棱鏡

411,411',412,412',421,421',422,422',431,432,441,442,511,512,521,522,523,721,723,811,813,824,825,826,832,842,901,902,903,911,912,921,922,925,1011,1021,1023,1111,1121,1212,1213,1221,1312,1313,1324,1325,1326,1332,1333,1411,1412,1413,1421,1423,1480,1490,1911,1925,1972,1974,A,B:面

410,420,430,440,510,520,520a,520b,810,820,1010,1020,1110,1120,1310,1320,1330,1910,1920:子棱鏡

600a,600b:光學裝置

602a:準直照明源

602b:準直雷射器

604a,604b,1970:光學元件

608a:透鏡

610a,610b,1150,1155:攝像裝置

612,612a,612b:遮光器

750',1450':p偏振光

750,755,760,765:s偏振光

760',1460,1460',1465:光

770,1470:反射鏡

815:灰色箭頭

830,840,1500:仲介光學元件

850,850',855,855',860,1425:準直光束/鐳射

860',931,931',932',941,942,942',1231,1231',1231",1232,1232',1233,1460,1461,1462,1463:光線

n:法線

s,p:偏振準直光束

v:向量

x,y,z:軸

x-y,y-z,x-z,y-x:平面

本文參考圖式描述了本發明內容的一些實施方式。該描述與圖式一起使得如何實踐一些實施方式對於本領域普通技術人員而言是明顯的。圖式是為了說明性描述的目的，並且不試圖比基本理解本發明內容所必需的更詳細地示出實施方式的結構細節。為了清楚起見，圖中描繪的一些物件沒有按比例繪製。此外，同一圖中的兩個不同物件可以被繪製成不同的比例。特別地，在同一圖中，一些物件的比例與其他物件相比可能被極大地放大。

在圖式中：

圖1A示意性地描繪了根據一些實施方式的示例性複合棱鏡的等距測圖；

圖1B示意性地描繪了根據一些實施方式的圖1A的複合棱鏡的側視圖；

圖1C和圖1D示意性地描繪了根據一些實施方式的通過圖1A的複合棱鏡的主動對準進行的接合；

圖1E示意性地描繪了根據一些實施方式的通過使用兩個仲介棱鏡的複合棱鏡的主動對準的接合；

圖2示意性地描繪了根據一些實施方式的通過具有內部小面的複合棱鏡的主動對準進行的接合；

圖3A和圖3B示意性地描述了用於測量表面之間的角度的現有技術方法；

圖4A和圖4B示意性地描繪了根據一些實施方式的用於通過採用布魯斯特角來測量表面之間的平行度的方法；

圖4C示意性地描繪了根據一些實施方式的用於測量兩個幾乎平行的表面之間的相對角的方法；

圖5A示意性地描繪了根據一些實施方式的示例性複合棱鏡，對於該示例性 複合棱鏡，兩個感興趣表面之間的所需角度接近垂直(約90°)；

圖5B示意性地描繪了根據一些實施方式的示例性複合棱鏡，對於該示例性複合棱鏡，兩個感興趣表面(其中一個表面是內部小面)之間的所需角度接近垂直(約90°)；

圖5C示意性地描繪了根據一些實施方式的用於通過利用仲介光學元件主動對準圖5A和圖5B的複合棱鏡的接近垂直的表面來進行接合的方法；

圖5D示意性地描繪了根據一些實施方式的用於通過利用仲介光學元件主動對準圖5A和圖5B的複合棱鏡的接近垂直的表面來進行接合的方法；

圖5E示意性地描繪了根據一些實施方式的用於通過上升和下降光線測量垂直度的方法；

圖6示意性地描繪了根據一些實施方式的用於通過利用仲介光學元件主動對準複合棱鏡(針對兩個感興趣的表面，在兩個感興趣的表面之間具有任何角度)來進行接合的方法；

圖7A示意性地描繪了根據一些實施方式的示例性複合棱鏡，對於該複合棱鏡，根據棱鏡的外表面來設置兩個子棱鏡之間的相對位置；

圖7B示意性地示出了根據一些實施方式的示例性複合棱鏡，對於該複合棱鏡，根據棱鏡的內部小面來設置兩個子棱鏡之間的相對位置；

圖7C示意性地描繪了根據一些實施方式的示例性複合棱鏡，對於該複合棱鏡，根據棱鏡的內部小面來設置兩個子棱鏡之間的取向和相對位置；

圖8示意性地描繪了根據一些實施方式的利用光學成像測量和校正兩個子棱鏡之間的相對位置的設置的俯視圖；

圖9示意性地描繪了根據一些實施方式的複合棱鏡，對於該複合棱鏡，需要根據複合棱鏡的內表面來設置兩個子棱鏡的相對定位；

圖10A示意性地描繪了根據一些實施方式的具有內部小面的光波導結構，該內部小面應該被驗證為平行於該結構的兩個外表面；

圖10B示意性地描繪了根據一些實施方式的具有內部小面的光波導結構， 利用偏振光，該內部小面應該被驗證為平行於結構的外表面；以及

圖10C示意性地描繪了根據一些實施方式的具有內部小面的光波導結構，該內部小面應該被驗證為垂直於該結構的外表面。

參考所附的描述和圖式，可以更好地理解本文的教導的原理、用途和實現。在細讀了本文呈現的描述和圖式之後，本領域技術人員將能夠在沒有過度努力或實驗的情況下實現本文的教導。在圖式中，相同的圖式標記始終表示相同的部件。

在本發明的說明書和申請專利範圍中，詞語“包括”和“具有”及其形式不限於與該詞語相關聯的列表中的成員。

如本文所使用的，術語“約”可以用於指定數量或參數(例如，元素的長度)的值在給定(所述)值附近的連續值範圍內(並且包括給定(所述)值)。根據一些實施方式，“約”可以指定參數的值在給定值的80%與120%之間。例如，表述“元素的長度等於約1m”等同於表述“元素的長度在0.8m與1.2m之間”。根據一些實施方式，“約”可以指定參數的值在給定值的90%與110%之間。根據一些實施方式，“約”可以指定參數的值在給定值的95%與105%之間。特別地，應該理解，術語“約等於”和“等於約”也涵蓋精確的相等。

如本文所使用的，根據一些實施方式，術語“基本上”和“約”可以是可互換的。

為了便於描述，在一些圖式中，引入了三維笛卡爾坐標系。應注意，坐標系相對於所描繪物件的取向可以從一個圖到另一個圖而變化。此外，符號⊙可以用於表示指向“頁面外”的軸，而符號

可以用於表示指向“頁面內”的軸。

在圖式中，可選元件和可選階段(在流程圖中)由虛線描畫。

在整個說明書中，向量由小寫字母、正體字母以粗體表示(例如，v)。

現在參考圖1A至圖1D，圖1A至圖1D示意性地描繪了根據一些實施方式的示例性複合棱鏡400的不同視圖。圖1A示意性地描繪了根據一些實施方式的示例性複合棱鏡400的等軸視圖。圖1B示意性地描繪了根據一些實施方式的複合棱鏡400的側視圖。圖1C和圖1D示意性地描繪了根據一些實施方式的通過複合棱鏡400的主動對準進行的接合。

通過接合兩個子棱鏡即子棱鏡410和子棱鏡420，來構造複合棱鏡400。根據該示例，期望子棱鏡410的表面411和子棱鏡420的表面421相對於彼此以精確的角度定向。如圖1C所展示，這樣的棱鏡可以通過以高精度接合子棱鏡410的表面412和子棱鏡420的表面422來生產。根據一些實施方式，這樣的高精度接合可以通過以下方式實現：附接兩個表面即表面412和表面422，對準(通過圍繞z軸旋轉一個或兩個子棱鏡)棱鏡410和棱鏡420，以便設置和優化表面411與表面421之間的相對角度取向，然後固定棱鏡410與棱鏡420之間的相對取向。根據一些實施方式，例如，通過在兩個外表面即外表面412與外表面422之間放置一薄層黏合劑物質，對準棱鏡410和棱鏡420以便在表面411與表面421之間實現所需的角度，並且最後例如使用諸如紫外光(Ultraviolet,UV)固化或加熱的方法來固化黏合劑，可以實現該接合。根據另外的或替選的實施方式，可以使用允許機械旋轉(圍繞z軸旋轉一個或兩個子棱鏡)的機械軸，然後機械地緊固兩個子棱鏡，來實現將棱鏡410和棱鏡420接合在一起。

根據一些實施方式，棱鏡410和棱鏡420的對準可以在對表面411與表面421之間的相對取向進行測量和校正的反覆運算過程中執行。根據另外的或替選的實施方式，棱鏡410和棱鏡420的對準可以通過即時測量相對取向同時校正表面411和表面421的相對取向來執行。

根據一些實施方式，可以光學地進行兩個表面之間的角度的測量，這將在下文的圖3A和圖3B中進行展示。

圖1C和圖1D示意性地描繪了根據一些實施方式的通過複合棱鏡400的主動對準進行的接合。在此定義坐標軸，使得接合的表面412和表面422位於x-y平面中。應注意，由於兩個子棱鏡即子棱鏡410和子棱鏡420必須緊密附接並且彼此接合，因此表面411與表面421之間的相對取向只能通過圍繞接 合的表面412和表面422的法線(n)旋轉棱鏡來調整。因此，沒有控制子棱鏡410與子棱鏡420之間圍繞x軸或y軸的角度取向，並且僅可以調節x-y平面中棱鏡之間的角度取向(即，僅可以調節x-y平面中的接合的表面412和表面422的法線之間的角度)。兩個表面之間的角度可以分解為其在x-y平面上的投影和其在y-z平面上的投影。在僅在x-y平面中對表面411和表面421的角度取向有高精度要求的情況下，子棱鏡410和子棱鏡420可以以非常寬鬆的公差製成；而當在x-z平面中或y-z平面中同樣對子棱鏡410與子棱鏡420之間的角度取向有高精度要求的情況下，棱鏡410和棱鏡420必須在表面411與表面412之間以及表面421與表面422之間以高精度生產。

替選地，根據一些實施方式，多個子棱鏡(例如，兩個、三個、四個或更多個)可以被放置在兩個子棱鏡的兩個接合表面之間，以促進兩個子棱鏡的兩個相應表面在x-y平面和y-z平面兩者中的主動精確角度對準。現在參考圖1E，圖1E示意性地描繪了根據一些實施方式的通過使用兩個仲介棱鏡的複合棱鏡的主動對準進行的接合的示例。在這個示例中，複合棱鏡400'應被形成為使得表面411'與表面421'之間的角度取向應被精確地控制。根據該實施方式，兩個附加子棱鏡即子棱鏡430和子棱鏡440可以用於實現x-y平面和y-z平面兩者中的精確的角度對準。子棱鏡430和440中的每一個分別具有兩個不平行的表面431和表面432以及表面441和表面442，其中，表面431與表面432之間的角度可以不同於表面441與表面442之間的角度。棱鏡420'通過接合的表面422'和表面431接合到子棱鏡430，並且棱鏡410'通過接合的表面412'和表面441接合到子棱鏡440。子棱鏡430和子棱鏡440可以在固定/定位其取向之前圍繞z軸旋轉，並且棱鏡410'和420'可以分別圍繞表面412'和表面422'的法線旋轉。如果y-z平面中的表面412'與表面422'之間的初始角度接近所需的角度，則子棱鏡430與子棱鏡440相比的小旋轉將足以完全控制y-z平面上中所需的校正。在這種情況下，表面420'圍繞表面420'的法線旋轉將主要控制x-y平面中的角度，而子棱鏡430或子棱鏡440圍繞表面442或表面432的法線的旋轉將分別主要控制y-z平面中的角度。應注意，棱鏡420圍繞其法線的旋轉僅提供一個自由度，因此僅可以控制y-x平面中表面411'與表面421'之間的角度(換句話說，校正表面411' 與表面421'之間的相對角度僅可以在一個維度上執行)。有利地，添加子棱鏡430和子棱鏡440引入了另一個自由度，並且因此允許在兩個維度上控制表面411'與表面421'之間的相對角度，因此也可以在y-z平面中控制角度。

根據一些實施方式，複合棱鏡400'、棱鏡410'、棱鏡420'、表面411'、表面421'、表面412'和表面422'中的每一個可以分別與複合棱鏡400、棱鏡410、棱鏡420、表面411、表面421、表面412和表面422相同(例如，具有相同的特性)。根據替選實施方式，以下元件中的一些或全部可以不同於複合棱鏡400，棱鏡410、棱鏡420、表面411、表面421、表面412和表面422：複合棱鏡400'、棱鏡410'、棱鏡420'、表面411'、表面421'、表面412'和表面422'。

根據一些實施方式，圖1A和圖1E展示了根據外表面的對準。然而，根據其他實施方式，子棱鏡可以由組合在一起的若干較小的子棱鏡組成，以及/或者可以包括一些內部結構，並且期望的對準可以在內表面之間或在內表面與外表面之間進行。這在圖2中展示，圖2示意性地描繪了根據一些實施方式的通過具有內部小面的複合棱鏡500的主動對準進行的接合。通過將兩個子棱鏡即子棱鏡510和子棱鏡520的兩個相應的表面512和表面522附接起來，從而接合這兩個子棱鏡而構成複合棱鏡500。子棱鏡520由兩個較小的子棱鏡520a和子棱鏡520b組成，這兩個子棱鏡接合在一起形成位於其間的內表面。根據該示例，期望子棱鏡510的外表面511和子棱鏡520的內表面523將相對於彼此以精確的角度定向。

根據一些實施方式，子棱鏡520a和子棱鏡520b可以由不同的材料製成，並且內表面523可以塗覆有光學塗層。應注意，由於光在進入介質時被折射並且由於表面521未被測量，因此根據上述針對複合棱鏡400(圖1C和圖1D)的方法，表面523與表面511之間的絕對角度不一定能被精確地測量。根據一些實施方式，如果例如外表面521將會以某種精度平行於內表面523，並且表面511應根據表面521和表面523兩者來對準，則可以使用圖1C和圖1D的配置。

當不一定是這種情況時，根據一些實施方式，複合棱鏡500的子棱鏡520(或其部分)可以被放置成與由折射率與子棱鏡520(或至少具有子棱 鏡520a)的折射率匹配的的介質製成的另一個結構接觸，其中該結構的幾何形狀被製成使得射在表面521的光將以垂直入射(或接近垂直入射)進入折射率匹配的介質。例如，整個複合棱鏡或其部分可以放置在具有折射率匹配的浸沒介質(例如液體)的容器內。在這種情況下，光在表面521進入介質時將不會被折射，並且可以測量表面511與表面523之間的精確的絕對角度。

圖3A和圖3B中展示了用於測量兩個期望表面(例如表面411和表面421)之間角度的光學裝置的兩個示例。

如圖3A中所描繪的，光學裝置600a包括準直照明源602a，該準直照明源602a被配置成照射(例如，利用光學元件604a，例如分束器)在其之間應精確地測量和對準角度的兩個表面A和表面B(例如但不限於子棱鏡410的表面411和子棱鏡420的表面421或子棱鏡510的表面511和子棱鏡520的表面523)。應注意，表面A和表面B未完整示出並且可以表示相同棱鏡或不同子棱鏡的兩個表面或如下所述的仲介光學元件的表面。

準直光束(由箭頭描繪)射在表面A和表面B兩者上，使得光束的一部分由表面A反射並且光束的另一部分由表面B反射。然後從表面A和表面B反射的光聚焦(例如，使用諸如透鏡608a的透鏡)在諸如攝像裝置610a的檢測器上成小點或線，從而將任何角度錯誤取向轉換成來自每個表面的光的空間分離。換句話說，表面A和表面B的不同角度導致攝像裝置610a上的移位的點，並且兩個點的位移指示它們的相對角度取向。根據一些實施方式，光學裝置600a還可以包括遮光器612a和遮光器612b，其被配置成允許可控地阻擋入射光射在表面A或表面B上，以便有助於一次檢測來自一個表面的光。這在表面A和表面B標稱地平行的實施方式中可能特別相關，在這種情況下，如果不使用遮光器612，則兩個點可能不能很好地分辨，並且測量的精度將受到限制。

根據一些實施方式，也可以使用市場上可買到的自準直儀。

替選地，可以使用光學裝置600b(如圖3B所描繪)，利用諸如準直雷射器602b的相干照明源。準直雷射光束照射(如圖3A中，例如利用諸如分束器的光學元件604b)在其之間的角度應被精確地測量和對準的兩個表面即 表面A和表面B(例如但不限於子棱鏡410的表面411和子棱鏡420的表面421)。準直雷射光束射到表面A和表面B兩者上，使得光束的一部分被表面A反射，並且光束的另一部分被表面B反射。從表面A和B兩者反射的準直光可以疊加，以便在檢測器(例如攝像裝置610b)上產生亮點和暗點的干涉圖案。所得干涉圖案的條紋間距指示兩個表面即表面A和表面B的相對角取向。對於高達幾度的角度，這樣的方法可以產生低至約1弧秒的高解析度。

然而，當測量/驗證表面之間的平行度時，通常難以使用諸如圖3A和圖3B中描述的方案來精確地測量小角度(例如大約幾弧秒)。

在待對準的表面(或需要驗證其對準)彼此橫向交疊的情況下(例如，當表面中的一者為外表面並且第二表面為內表面，通常與其平行且位於其下方時)，不可能利用遮光器來阻擋表面中的一者或另一者(如圖3A中)。在這樣的情況下，如果兩個表面之間的相對角度小，則可能無法分辨點，尤其是如果來自一個表面的反射率強於第二表面的反射率。類似地，在圖3B的方法中，如果存在清晰的干涉圖案，即如果當兩個表面橫向交疊時所測量的表面A與B之間的角度不太小，則可以精確地測量相對角度。

根據一些實施方式，其中，兩個表面標稱地平行且橫向交疊，為了克服上一段中討論的挑戰，可以應用以布魯斯特角通過偏振光對樣本的照射(如圖4A和4B所描繪)。由於外表面的布魯斯特角不同於內部結構的布魯斯特角，所以通過用偏振光照射這兩個樣本可以區分這兩個信號。反射信號可以由以適當角度收集光的檢測器檢測，或者通過利用將光反射回光源的諸如反射鏡的光學元件來檢測(例如，當使用自準直儀時)。如果其中一個表面具有明顯較高的反射率，則樣本應以該表面的布魯斯特角的角度取向放置。然後，對於s偏振光，兩個表面都反射，但是一個表面主導檢測信號；而對於p偏振光，僅低反射率表面反射光。

圖4A和圖4B示意性地描繪了根據一些實施方式的通過採用布魯斯特角測量/驗證複合棱鏡700的兩個表面即外表面721與內部小面723之間的平行度的方法。假設其中一個表面具有比另一個表面顯著更高的反射率(在這種情況下，內部小面723具有比表面721更高的反射率，但是如果表面721的反 射率大於小面723的反射率，則也可以應用該方法)，以該表面(在這種情況下，小面723)的布魯斯特角的角度取向放置樣本。然後，s偏振光(由750和755指示)分別被引導朝向表面721和表面723(圖4A)。對於s偏振光，來自表面721和表面723兩者的光被反射(由760和765指示)，但是一個表面(表面723)支配所檢測的信號。然而，當p偏振光750'被引導朝向表面721和表面723(圖4B)時，僅低反射率表面721反射光(光760')。反射光可以由以適當角度收集光的檢測器或者通過利用諸如反射鏡770的光學元件來檢測。如果反射鏡770垂直於表面721，則它將充當一維後向反射器，並且將光反射回光源(例如，當使用自動準直儀時，未示出)。

在另一個實施方式中，如圖4C所示，可以測量兩個幾乎平行的表面之間的相對角度。如上所述，難以測量/驗證兩個幾乎平行的表面之間的相對角度。例如，當使用其中通過用準直光束照射表面來確定每個表面的角度的自動準直儀裝置時，從每個表面反射的每個光束被聚焦到檢測器(例如，攝像裝置)的平面上的小斑點。以這種方式，表面的角度位移轉化為信號的橫向位移。光學上，每個斑點具有一定的寬度，並且通過考慮點的中心部分可以提高測量的解析度。然而，當測量來自兩個幾乎平行的表面的反射時，來自兩個表面的點將部分交疊，並且測量的精度將降低。因此，需要分離從兩個表面中的每一個獲得的信號。根據一些實施方式，這可以通過以下方式來解決：將楔形棱鏡放置在光學元件的頂表面上並且阻擋未通過楔形棱鏡的光，使得僅光學元件的底(或內)表面和楔形棱鏡的頂表面將反射光，並且沒有光將從光學元件的頂表面反射(如果折射率匹配的液體被放置在楔形棱鏡與光學元件之間)。由於楔形棱鏡的頂表面與光學元件的底面不平行，因此它們的反射光信號將是可區分的，從而可以精確地計算光學元件的底表面的反射角。接著，通過阻擋來自楔形棱鏡的光並且僅考慮從光學元件的頂表面反射的光，可以獲得光學元件的頂表面的測量結果。

如圖4C所示，考慮具有外表面1211和外表面1213以及內部部分反射表面1212的棱鏡1200，其中期望測量內表面1212與外表面1211之間的相對角度。這是通過將具有楔形物(楔形物的角度可以小到約弧分)的楔形物1220放置在具有折射率匹配液體的表面1211的頂部上來實現的。以此方式，由光線 1231表示的準直光束/雷射光束可以被引導以入射棱鏡1200。光線1231的一部分入射在表面1211上並被反射成光線1231'，並且光線1231的一部分入射在楔形物1220的表面1221上並且被反射為光線1231"。光線1231'與光線1231"之間的相對角度指示表面1221與外表面1211之間的相對角度。部分光線1231通過表面1221透射成成光線1232，然後由內表面1212反射成光線1232'，然後通過表面1221透射成光線1233。最後，如上所述，可以根據光線1233與光線1231'之間的相對角度的測量結果以及楔形物1220的角度的測量結果來計算表面1212與表面1211之間的相對角度。

應注意，根據一些實施方式，光線1231'和光線1231"可以通過物理地阻擋光束的一部分而在檢測時被區分。因此，如果來自表面1212的反射與來自表面1221的反射相比較弱，則可以分別進行光線1231'與光線1233之間的相對角度的測量以及光線1231'與光線1231"之間的相對角度的測量。如果需要(即，如果外表面1211和表面1213幾乎平行)，可以通過在表面1213上放置折射率匹配的液體來抑制來自表面1213的反射，所述液體將漫射反射光，或者替選地，將其反射到其他不相關的方向。

根據一些實施方式，例如但不限於，在兩個感興趣表面之間的角度相對大，即約90°的情況下，可以優選地使用仲介光學元件測量角度。這樣的情況的示例在圖5A至圖5D中展示。

圖5A示意性地描繪了根據一些實施方式的示例性複合棱鏡800，對於該複合棱鏡，兩個感興趣表面之間的所需角度是接近垂直的(約90°)。在這種情況下，兩個外表面，即子棱鏡810的表面811和子棱鏡820的表面825，應該以它們之間的相對角度接近90°來定位。類似地，圖5B示意性地描繪了根據一些實施方式的示例性複合棱鏡800，對於該複合棱鏡800，兩個感興趣表面(其中一個表面是內部小面)之間的所需角度接近垂直(約90°)。在這種情況下，子棱鏡810的外表面811和子棱鏡820的內表面824應該以它們之間的相對角度接近90°來定位。可以使用光學系統(例如圖3A和圖3B中所示的那些)，來測量來自兩個表面的反射光。

現在參照圖5C，圖5C示意性地描繪了根據一些實施方式的用於 通過複合棱鏡800的主動對準子棱鏡810和子棱鏡820根據接近垂直的外表面即子棱鏡810的表面811和子棱鏡820的表面825進行接合的方法/裝置，其中所述接近垂直的外表面即子棱鏡810的表面811和子棱鏡820的表面825應被定位成它們之間的相對角度接近90°。利用放置在表面825前面的仲介光學元件(例如仲介光學元件(光折疊元件)830)來實現這樣的對準和接合。根據一些實施方式，仲介光學元件可以是如圖5C所展示的五棱鏡，或者是精確地折疊光的任何其他元件，包括但不限於直角棱鏡、一組反射鏡、衍射光柵或元件等。仲介光學元件應該以高精度生產，或者至少其幾何誤差應仔細和精確地測量並且從每次測量結果中減去。類似地，根據一些實施方式，仲介光學元件也可以用於兩個感興趣表面之間的相對角度小但不為零的情況。

根據一些實施方式，仲介光學元件830折疊光的角度等於表面825(仲介光學元件830附接到其上)與表面811之間的標稱角度(如下文在關於圖6的討論中更詳細地指示的)。

準直光束/鐳射的第一部分(由箭頭850描繪)垂直地入射在表面811處的樣本(複合棱鏡800)上，並且被反射回來以由檢測器檢測(光束由箭頭850'表示)。準直光束/鐳射的第二部分(由箭頭855描繪)垂直地入射在仲介光學元件830的表面832上，該仲介光學元件被放置成使得表面832平行於表面811。準直光束/鐳射855的第二部分透射通過表面832，在仲介光學元件830內經歷內反射，離開仲介光學元件830以便標稱地法向地入射在表面825上，並且通過仲介光學元件830傳播回以由檢測器檢測(光束由箭頭855'描繪)。表面811與表面825之間的相對角度可以根據上述方法(例如，如圖3A和圖3B中所述)通過光測量。

根據一些實施方式，在樣本具有兩個平行的反射表面的情況下，例如，當子棱鏡810的表面811和表面813平行並且表面825與其標稱地垂直時，可以通過在樣本翻轉使得表面811代替表面813並且表面832保持在其位置(平行於表面813)的情況下執行附加測量來增加測量精度。最後，仲介光學元件的相對角度可以被計算為這兩個測量結果的絕對值的平均值。

有時，仲介光學元件的一個(或多個)表面可以將光反射到測量系 統中，並且使記錄的圖像受到有害反射的污染。為了克服這種影響，根據一些實施方式，可以通過在不期望的反射表面上應用吸光材料(例如，用吸光塗料塗覆表面)、研磨表面或用散射光的折射率匹配材料(例如，油脂或蠟)覆蓋表面來抑制有害反射。根據另外的或替選的實施方式，通過用光譜敏感的光學塗層塗覆表面，可以將有害反射與所需反射區分開。以這種方式，兩個表面將反射不同的光譜。

現在參考圖5D，圖5D示意性地描繪了根據一些附加或替選實施方式的用於通過主動對準進行接合或者用於測量複合棱鏡(例如利用仲介光學元件840的複合棱鏡800)的接近垂直表面(子棱鏡810的外表面813和子棱鏡820的外表面826)的方法。該方法基於兩個垂直表面有效地形成回射效應的事實。為了解釋的目的並且不限制於任何理論，如果第一表面813具有範數

並且第二表面826具有範數

，並且如果

⊥

，則在方向

+

上傳播的光將以相同的角度取向(但是相反的符號)被反射回來。為了克服在入口處的分散和避免入射光的全內反射(Total Internal Reflection，TIR)(即，在

+

超過臨界角的情況下)，調節仲介光學元件840，在這種情況下，其是耦合輸入棱鏡。更具體地，準直光束/鐳射(由箭頭860描繪)入射在仲介光學元件840的表面842上，並且從外表面826和813通過仲介光學元件840的表面842反射回(如由箭頭描繪)光線860'。

注意，存在兩個可能的光學路徑：一個是入射光860首先被表面813反射，然後被表面826反射(由灰色箭頭815描繪)，並且另一個是入射光860首先被表面825反射，然後僅被表面813反射(由灰色箭頭815描繪)。如果表面813和表面826不完全垂直，光線860和光線860'將不平行，並且源自第一光學路徑的光線860'將不同於源自第二光學路徑的光線。每個路徑將在相反方向上傾斜，並且這兩個光峰之間的角距離將指示表面的相對取向。

類似地，根據一些實施方式，圖5E的配置也可以用於測量複合棱鏡900的兩個表面即表面903和表面901的垂直度。在這種情況下，上升和下降光線可以用於觀察首先入射一個表面的光或入射另一個表面的光之間的分離。準直平行的光線931和光線941入射在棱鏡910的表面911上(如果表面901 和表面902彼此平行，則光線將被捕獲在由這些表面構成的平板波導中)。光線931將被表面901反射(通過菲涅耳反射，或者更優選地，通過全內反射)成光線931'。光線931'然後被表面903反射成光線932'，該光線然後被棱鏡920的表面921透射。棱鏡910和920的表面912和表面922可以分別放置在表面902之上，或者可以用折射率匹配的黏合劑接合(這在光全內反射到表面902的情況下是需要的)。類似地，光線941被表面902反射至光線942，然後被表面901反射至光線942'。光線942'被棱鏡920的表面921透射。應注意，光線931首先被表面901反射，然後被表面903反射，而光線941首先被表面903反射，然後被表面901反射。因此，如果兩個表面即表面903和表面901不完全彼此垂直，則光線932'和光線942'將彼此不平行，並且它們之間的角間距(由諸如圖3A和圖3B中的那些光學系統測量)指示表面901與表面903之間的相對角度。

根據一些實施方式，上文公開的圖式通常(不是必須)涉及兩個表面(待測量/驗證或對準)之間的所需角度較小(例如小於約10度)或較大(例如大於約80度)的情況。根據一些實施方式，在兩個表面之間的所需角度為中間(例如，在約10度與約80度之間)的情況下，相對角度可以通過定制的仲介光學元件來計算(例如圖6中所示)。

圖6根據一些實施方式示意性地描繪了一種用於在複合棱鏡中利用仲介光學元件通過主動對準來接合或者用於測量/驗證其間具有任何傾斜角的兩個感興趣表面的取向的方法。如所展示，複合棱鏡1900的子棱鏡1910的表面1911和子棱鏡1920的表面1925應該基於它們之間的預定所需角度對準，和/或這兩個表面之間的標稱角度應該根據預定所需角度測量/驗證。

來自自準直儀1901的光被引導以垂直入射在光學元件1970的平行於子棱鏡1910的表面1911定位的表面1972上，使得通過表面1974的透射光線入射表面1911(光束由箭頭1980描繪)，以及入射在子棱鏡1920的表面1925(光束由箭頭1985描繪)上。從子棱鏡1920的表面925反射回的光(光束由箭頭1985'描繪)由檢測器檢測。透射到光學元件1970中的光從其離開，從而標稱地垂直地入射在子棱鏡1910的表面1911上，並且通過光學元件1970傳播回來以由檢測器檢測(光束由箭頭1980'描繪)。在檢測器上獲得的兩個光峰之間 的距離將因此指示表面1911與1925之間的相對取向。

應注意，光學元件1970在本文中被示為棱鏡，但可以是被配置成以期望的預定角度折疊光的任何其他光學元件。

根據一些附加的或替選的實施方式，通常需要控制和/或驗證在複合棱鏡結構中子棱鏡相對於其他(一個或更多個)子棱鏡的相對定位。除了控制、調整和/或驗證然後將被接合在一起的兩個或更多個棱鏡(或其表面)之間的角度取向之外，或者代替控制、調整和/或驗證然後將被接合在一起的兩個或更多個棱鏡(或其表面)之間的角度取向，這可能是需要的。根據一些實施方式，在圖7A至圖7C中，描述了這樣的情況的示例。

根據一些實施方式，提供了一種用於根據複合棱鏡的外表面控制兩個或更多個子棱鏡之間的相對位置的方法和系統，如圖7A所示，圖7A示意性地描繪了示例性的複合棱鏡1000，對於該複合棱鏡1000，應該根據子棱鏡1010和子棱鏡1020各自的外表面1011和外表面1021來設置和/或驗證它們之間的相對位置。可以通過沿著y軸(如箭頭1002所描繪)、x軸(如箭頭1003所描繪)或這兩者相對於另一個子棱鏡移動一個子棱鏡來執行調整子棱鏡1010與子棱鏡1020之間的相對位置。根據一些實施方式，對於y軸位置，攝像裝置應該被定位成使得其指向x軸。對於x軸位置，攝像裝置應該被定位成使得攝像裝置指向-y軸。例如，如果相應的子棱鏡1010和子棱鏡1020的表面1011和表面1021打算對準使得表面1021的左邊緣與表面1011的右邊緣彼此重合，則圖7A中未示出此情況並且需要調整。

根據一些實施方式，提供了一種根據複合棱鏡的外表面和內部小面來控制兩個或更多個子棱鏡之間的相對位置的方法和系統，例如如圖7B所示，圖7B示意性地描繪了示例性複合棱鏡1000，對於示例性複合棱鏡1000，子棱鏡1010與子棱鏡1020之間的相對位置應該根據(子棱鏡1010的)外表面1011和內部小面1021(子棱鏡1020)來設置和/或驗證。可以通過沿著y軸(如箭頭1002所描繪)、x軸(如箭頭1003所描繪)或這兩者相對於另一個子棱鏡移動一個子棱鏡來調整子棱鏡1010與子棱鏡1020之間的相對位置。根據一些實施方式，對於y軸位置，攝像裝置應該被定位成使得其指向x軸。對於x軸位置，攝 像裝置應該被定位成使得攝像裝置指向-y軸。

根據一些實施方式，提供了一種用於控制兩個或更多個子棱鏡的相對位置和取向(通常但不限於同時)的方法和系統。兩個或更多子棱鏡之間的相對位置可以根據複合棱鏡的外表面來設置，例如，如圖7C所示，圖7C示意性地描繪了示例性複合棱鏡1000，對於該示例性複合棱鏡1000，子棱鏡1010與子棱鏡1020之間的相對位置應該根據(子棱鏡1010的)外表面1011和內部小面1023(和/或子棱鏡1020的外表面1021)來設置和/或驗證。可以通過沿著y軸(如箭頭1002所描繪)、x軸(如箭頭1003所描繪)或這兩者使子棱鏡1010和1020之一相對於另一個子棱鏡移動來調整子棱鏡1010與子棱鏡1020之間的相對位置。根據一些實施方式，對於x軸位置，攝像裝置應該從上方放置，沿著y軸指向(換句話說，攝像裝置的表面的法線將平行於y軸)。可以通過使子棱鏡1010和子棱鏡1020之一相對於另一個子棱鏡圍繞z軸旋轉(如箭頭1006所描繪)來執行調整子棱鏡1010與子棱鏡1020之間的相對取向。

根據一些實施方式，如在控制子棱鏡的角度取向的情況下，控制棱鏡之間的相對位置可以利用相對位置的測量和校正的反覆運算過程來進行；或者根據替選實施方式，通過在校正相對位置的同時即時測量相對位置。

根據一些實施方式，位置測量可以光學地執行，例如通過使用具有光學成像系統的兩個攝像裝置，使得可以沿著棱鏡的相對側跟隨定位，使得每個攝像裝置具有可見性以允許確定沿著x軸和y軸兩者的位移。應注意，在一些情況下，單個攝像裝置也可以用於此目的。現在參考圖8，其示意性地描繪了根據一些實施方式的用於驗證和/或測量和校正兩個子棱鏡(子棱鏡1110和子棱鏡1120)之間的相對位置的裝置1101的俯視圖，該裝置在複合棱鏡1100的兩側上利用兩個攝像裝置(攝像裝置1150和攝像裝置1155，可選地具有透鏡元件)以便捕獲接合兩個子棱鏡(子棱鏡1110和子棱鏡1120)的兩個表面之間的連接。

根據替選實施方式，可以使用一個攝像裝置，連同對子棱鏡1110與子棱鏡1120之間(例如，如上文所討論的，子棱鏡1110的表面1111與子棱鏡1120的表面1121之間)的相對角度取向的精確測量。

根據一些實施方式，圖9示意性地描繪了更複雜的場景的示例，其中複合棱鏡1300由三個子棱鏡即子棱鏡1310、子棱鏡1320和子棱鏡1330組成，使得子棱鏡1310被設置在子棱鏡1320與子棱鏡1330之間。子棱鏡1310包括兩個內部小面即內部小面1312和內部小面1313。子棱鏡1320包括三個內部小面即內部小面1324、內部小面1325和內部小面1326。子棱鏡1330包括兩個內部小面即內部小面1332和內部小面1333。在該特定非限制性示例中，需要根據這些棱鏡(子棱鏡1330的)的內部小面1332和內部小面1333以及(子棱鏡1310的)內部小面1312和內部小面1313來設置兩個子棱鏡即子棱鏡1310和子棱鏡1330的相對定位，並且需要根據(子棱鏡1310的)內部小面1312和內部小面1313以及(子棱鏡1320的)內部小面1324和內部小面1326來對準兩個子棱鏡1310和1320以及可選地還有子棱鏡1330的相對角度取向。子棱鏡1310、子棱鏡1320或子棱鏡1330還可以包括內部結構，例如衍射光柵或部分反射表面。

如上所述，根據一些實施方式，本文公開的方法和系統不僅適用於棱鏡和子棱鏡的主動對準，而且適用於內部和/或外部表面的取向和位置的(被動)測量，特別是在單個光波導結構的品質分析的背景下。下面的圖10A至圖10C提供了光導光學元件(Light-guide Optical Element，LOE)的品質保證測量的示例。

現在參考圖10A，圖10A示意性地描繪根據一些實施方式的具有內部小面1412的光波導結構1410，內部小面1412應該被驗證為平行於兩個外表面1411和外表面1413。準直光束/鐳射1425被引導以垂直地入射在光波導結構1410的外表面1411上，並且通過光波導結構1410透射以標稱地垂直地入射在內部小面1412和表面1413上。從表面1411反射的光由箭頭1426描繪，從表面1412反射的光由箭頭1427描繪，並且從表面1413反射的光由箭頭1428描繪。這些表面之間的相對角度(和/或它們之間的平行度的檢驗)可以根據上述方法(例如如圖3A和圖3B中所述)來測量。根據一些實施方式，也可以使用圖4C中呈現的方法來執行這些表面的測量。

現在參考圖10B，圖10B示意性地描繪了根據一些實施方式的具 有內部小面1423的光波導結構1420，利用偏振光，內部小面1423應該被驗證為平行於結構的外表面1421。更具體地說，假設內部小面1423具有比表面1421明顯更高的反射，則樣本以小面1423的布魯斯特角的角度取向放置。然後，s偏振光(由1450和1455指示)分別被引導朝向表面1421和1423。對於s偏振光，光被表面1421和1423兩者反射(由光1460和光1465指示)，但是一個表面(表面1423)支配所檢測的信號。然而，當p偏振光1450'被引導朝向表面1421和表面1423時，僅低反射率表面1421反射光(光1460')。反射光可以通過以適當角度收集光的檢測器或者通過利用將光反射回光源(例如，當使用未示出的自準直儀時)的光學元件(例如，反射鏡1470)來檢測。因此，在一些實施方式中，該方法可用於驗證兩個(或更多個)表面之間的平行度。應注意，儘管在這種情況下內部小面1423被證明具有比表面1421更高的反射，但是該方法可以適於也應用於表面1421的反射率大於小面1423的反射率的情況。還應注意，該方法可以用於任何兩個(或更多個)內部小面和/或外表面之間的平行度的驗證測量。

現在參考圖10C，圖10C示意性地描繪了根據一些實施方式的具有內表面1480的光波導結構1430，內表面1480應該被驗證為垂直於該結構的外表面1490。由光線1460表示的準直光束(經由仲介光學元件1500，根據一些實施方式，該仲介光學元件可以類似於圖5D的仲介光學元件840)入射在表面1480和表面1490上，並且分別被反射到光線1461和光線1462。光線1461和光線1462然後分別由表面1490和表面1480，分別反射到光線1463和光線1462。如果內表面1480完全垂直於外表面1490，則光線1462和光線1463將完全平行。然而，如果內表面1480與外表面1490之間的相對角度不垂直，則光線1462和光線1463將不平行，並且光線1462與光線1463之間的相對角度將指示表面1480和表面1490的相對取向。

在整個說明書中，三維元件的內表面(例如三維元件的兩個部分之間的平坦邊界或結合到三維元件中的材料的內部平坦層)被稱為“內部小面”。

如本文所使用的，根據一些實施方式，術語“小面”、“內部小面”和“內表面”可互換使用。如本文所使用的，根據一些實施方式，術語“小面”、“內 部小面”、“內表面”、“外表面”和“表面”是指平坦的“小面”、“內部小面”、“內表面”、“外表面”和“表面”。

如本文所使用的，根據一些實施方式，術語“測量”和“感測”可互換使用。類似地，術語“感測的資料”和“測量資料”(或“測量的資料”)可互換使用。

如本文所使用的，根據一些實施方式，關於諸如棱鏡或波導結構的光學元件的術語“複合的”和“複合”可互換使用，並且可以包括由兩個或更多個子光學元件組成的光學元件和/或可以包括一個或更多個內部小面(例如，約10至20、10至50、50至100或更多)。一個或更多個內部小面可以是共平行的。

根據一些實施方式，如本文所使用的術語“接合的”或“接合”應該理解為是指用光學膠或膠水或任何其他合適的接合劑附接的或附接。

如本文所使用的，根據一些實施方式，術語“光波導結構”、“波導結構”、“折射複雜波導結構”和“光導光學元件(LOE)”可互換使用。

如本文所使用的，當物件旨在通過設計和製造而具有例如樣本(例如光學元件)的平坦表面之間的角度的性質，但實際上由於製造公差，實際上可能未完全具有該性質時，可以說物件“標稱地”具有(即，表徵)該性質。

如本文所使用的，根據一些實施方式，關於兩個表面的術語“橫向地交疊”或“橫向交疊”可以指完全或部分水準交疊，其中，應理解，兩個表面垂直分離。

如本文所使用的，術語“測量”和“感測”可互換使用。類似地，術語“感測的資料”和“測量的資料”可互換使用。

應當理解，為了清楚起見在單獨的實施方式的上下文中描述的本發明內容的某些特徵也可以在單個實施方式中組合提供。相反地，為了簡潔起見在單個實施方式的上下文中描述的本發明內容的各種特徵也可以單獨地或以任何合適的子組合或如在本發明內容的任何其他描述的實施方式中合適地提供。在實施方式的上下文中描述的特徵不應被認為是該實施方式的必要特徵，除非明確地這樣指定。

儘管可以以特定順序描述根據一些實施方式的方法的階段，但是本發明內容的方法可以包括以不同循序執行和/或進行所描述的階段中的一些或全部。本發明內容的方法可以包括所描述的幾個階段或所描述的所有階段。在所公開的方法中沒有特定的階段被認為是該方法的基本階段，除非明確地這樣規定。

儘管結合本發明內容的具體實施方式描述了本發明內容，但是顯然，可以存在對於本領域技術人員明顯的許多替選、修改和變化。因此，本發明內容包含落入所附請求項的範圍內的所有這樣的替選、修改和變化。應當理解，本發明內容在其應用中不一定限於本文闡述的部件和/或方法的構造和佈置的細節。可以實踐其他實施方式，並且可以以各種方式來實現實施方式。

這裡使用的措辭和術語是為了描述的目的，並且不應被認為是限制性的。本發明中任何參考文獻的引用或標識不應被解釋為承認這樣的參考文獻可作為本發明內容的現有技術。本文使用章節標題以便於理解說明書，並且不應被解釋為必然限制。

1300:複合棱鏡

1310,1320,1330:子棱鏡

1312,1313,1324,1325,1326,1332,1333:面

x,y,z:軸

Claims (39)

1. 一種用於通過對準兩個或更多個棱鏡部件並沿著所述兩個或更多個棱鏡部件的接合表面來接合所述兩個或更多個棱鏡部件來生產具有多個平坦外表面的複合棱鏡的方法，所述方法包括以下階段：

   使第一棱鏡部件和第二棱鏡部件的接合表面緊密接近或接觸；

   將所述第一棱鏡部件的至少一個第一表面與所述第二棱鏡部件的至少一個第二表面對準；

   將至少一個準直入射光束投射到所述至少一個第一表面和所述至少一個第二表面上；

   感測從所述至少一個第一表面和所述至少一個第二表面反射的光束；

   基於所感測的資料來確定所述至少一個第一表面與所述至少一個第二表面之間的平均實際相對取向；以及

   如果所述至少一個第一表面和所述至少一個第二表面之間的加權平均實際相對取向與預期相對取向之間的差在準確度閾值以下，則使用能夠控制的可旋轉機械軸沿著所述第一棱鏡部件和所述第二棱鏡部件的接合表面來結合所述第一棱鏡部件和第二棱鏡部件，

   其中，所述棱鏡部件中的一個或更多個棱鏡部件是透明的或半透明的。
2. 如請求項1所述的方法，其中，所述結合包括以下中的一個或更多個：接合、固化、施加壓力、加熱以及/或者機械收緊。
3. 如請求項1所述的方法，其中，所述方法還包括：如果所述第一表面和所述第二表面之間的所述實際相對取向與所述預期相對取向之間的差在所述準確度閾值以上，則重新對準所述第一表面和所述第二表面。
4. 如請求項1所述的方法，其中，所述方法還包括：如果所述第一表面和所述第二表面之間的所述實際相對取向與所述預期相對取向之間的差在所述準確度閾值以上，則重複以下階段：對準所述第一表面和所述第二表面；投射所述至少一個入射光束；以及確定所述第一表面與所述第二表面之間的所 述實際相對取向。
5. 如請求項1所述的方法，其中，在對準所述第一表面和所述第二表面的階段之前，在所述接合表面之間施加黏合劑，並且其中，如果所述第一表面和所述第二表面之間的所述實際相對取向與預期相對取向之間的差在所述準確度閾值以下，則沿著所述第一棱鏡部件和所述第二棱鏡部件的接合表面固化所述第一棱鏡部件和所述第二棱鏡部件。
6. 如請求項1所述的方法，其中，所述至少一個入射光束包括被引導成分別相對於所述第一表面和所述第二表面成第一角度和第二角度的第一入射光束和第二入射光束。
7. 如請求項1所述的方法，其中，所述至少一個入射光束是單色的。
8. 如請求項7所述的方法，其中，所述至少一個入射光束中的每一個入射光束是雷射光束。
9. 如請求項1所述的方法，其中，所述至少一個入射光束是相干的。
10. 如請求項1所述的方法，其中，從所述第一表面和所述第二表面反射的所述光束聚焦到光敏表面上，並且其中，所述第一表面和所述第二表面之間的所述實際相對取向與所述預期相對取向之間的差是從分別由從所述第一表面和所述第二表面反射的光在所述光敏表面上形成的第一斑點和第二斑點的位置得出的。
11. 如請求項10所述的方法，其中，所述入射光束是使用自準直儀生成的，並且其中，所述光敏表面是所述自準直儀的圖像感測器的光敏表面。
12. 如請求項1所述的方法，其中，所述入射光束是相干的，並且其中，所述第一表面和所述第二表面之間的所述實際相對取向與所述預期相對取向之間的差是從對所反射的光束的干涉圖案的測量得出的。
13. 如請求項1所述的方法，其中，所述第一表面和所述第二表面旨在是鄰接的。
14. 如請求項1所述的方法，其中，所述第一表面和所述第二表面旨在彼此垂直或基本上垂直地定向。
15. 如請求項1所述的方法，其中，所述第一表面與所述第二表面之間的角度預期為小於約20度。
16. 如請求項1所述的方法，其中，所述第一表面與所述第二表面之間的角度預期為小於約10度。
17. 如請求項1所述的方法，其中，所述第一表面和所述第二表面預期為彼此平行或基本上平行。
18. 如請求項1所述的方法，其中，所述第一表面和所述第二表面是外表面。
19. 如請求項1所述的方法，其中，所述第一表面和所述第二表面中的至少一個是內部小面。
20. 如請求項1所述的方法，其中，所述至少一個第二表面包括標稱地共平行的多個內部小面，其中，所述至少一個準直入射光束的投射和所述光束的感測在所述第一表面和所述內部小面中的每一個內部小面上單獨地執行。
21. 如請求項1所述的方法，其中，所述第一棱鏡部件和/或所述第二棱鏡部件包括結合的子棱鏡，在所述子棱鏡之間限定內部小面，以及/或者其中，所述第一棱鏡部件和/或所述第二棱鏡部件包括嵌入的內部小面。
22. 如請求項1所述的方法，其中，所述第一表面和/或所述第二表面塗覆有反射塗層。
23. 如請求項1所述的方法，其中，所述第二表面是嵌入的內部小面，並且其中，所述方法還包括將所述複合棱鏡浸入折射率等於所述第二棱鏡部件的折射率的浸沒介質中的初始階段；以及/或者

    其中，所述第二棱鏡部件包括結合的第一子棱鏡和第二子棱鏡，其中，所述第二表面是由所述第一子棱鏡與所述第二子棱鏡之間的邊界限定的內部小面，並且其中，所述方法還包括將所述複合棱鏡浸入折射率等於所述第一子棱鏡的折射率的介質中的初始階段。
24. 如請求項23所述的方法，其中，所述至少一個入射光束被垂直於所述浸沒介質的表面投射。
25. 如請求項24所述的方法，其中，所述第二棱鏡部件包括所述 第一子棱鏡和所述第二子棱鏡，其中，所述至少一個入射光束包括分別傳播到所述第一表面和所述第二表面上的第一入射光束和第二入射光束，並且其中，所述第二入射光束橫穿所述第一子棱鏡以到達所述第二表面。
26. 如請求項1所述的方法，還包括確定所述第一棱鏡部件相對於所述第二棱鏡部件的相對位置。
27. 如請求項1所述的方法，其中，確定所述第一棱鏡部件相對於所述第二棱鏡部件的相對位置是使用一個或更多個攝像裝置來執行的。
28. 如請求項1所述的方法，其中，所述第一棱鏡部件的所述第一表面和所述第二棱鏡部件的所述第二表面預期為不平行，其中，所述入射光束在基本上垂直於所述第一棱鏡部件的所述第一表面的方向上投射，並且其中，利用仲介光學元件來將所述入射光束的一部分引導到所述第二棱鏡部件的所述第二表面上，以便基本上垂直於所述第二棱鏡部件的所述第二表面入射在所述第二棱鏡部件的所述第二表面上。
29. 如請求項28所述的方法，其中，所述仲介光學元件選自包括以下的組：五棱鏡、直角棱鏡、一組反射鏡以及衍射光柵或元件。
30. 如請求項1所述的方法，其中，所述準直入射光束是偏振光。
31. 如請求項1所述的方法，還包括在所述第一棱鏡與所述第二棱鏡的所述接合表面之間放置兩個附加子棱鏡，並且利用所述兩個附加子棱鏡對準所述第一棱鏡的所述第一表面和所述第二棱鏡的所述第二表面，其中，所述附加子棱鏡中的每個附加子棱鏡具有限定兩個不同角度的兩個非平行表面，從而允許可控地設置所述第一棱鏡部件與所述第二棱鏡部件的所述接合表面之間的角度。
32. 一種用於測量和/或驗證光學元件的兩個非平行表面之間的取向的方法，所述方法包括：

    提供光學元件，所述光學元件包括第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面相對於彼此成角度設置；

    投射包括第一子束和第二子束的至少一個準直光束，使得所述第一子束基本上垂直地入射在所述第一表面上，並且所述第二子束在穿過仲介光學元件之 後基本上垂直地入射在所述第二表面上；

    感測從所述第一表面反射的光和在重新穿過所述仲介光學元件之後從所述第二表面反射的光；以及

    基於所感測的資料，確定所述第一表面與所述第二表面之間的實際相對取向。
33. 一種用於測量和/或驗證光學元件的兩個標稱地平行或標稱地接***行並且橫向交疊的表面之間的取向的方法，所述方法包括：

    提供光學元件，所述光學元件包括第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面標稱地平行或標稱地接***行並且橫向交疊，其中，所述第一表面和所述第二表面中的一個表面具有比另一個表面顯著更高的反射率；

    非同時投射s偏振準直光束和p偏振準直光束，所述s偏振準直光束和所述p偏振準直光束被引導成相對於具有顯著高反射率的所述表面基本上以布魯斯特角入射，從而允許將從所述第一表面反射的光與從所述第二表面反射的光區分開；

    感測從所述第一表面反射的光和從所述第二表面反射的光；以及

    基於所感測的資料，確定所述第一表面與所述第二表面之間的實際相對取向。
34. 一種用於測量和/或驗證光學元件的兩個標稱地平行或標稱地接***行並且橫向交疊的表面之間的取向的方法，所述方法包括：

    提供光學元件，所述光學元件包括外部第一表面以及外部或內部第二表面，所述第一表面與所述外部或內部第二表面標稱地平行或標稱地接***行並且橫向交疊；

    將楔形棱鏡放置在所述第一表面上，其中，所述楔形棱鏡具有與所述光學元件相同的折射率；

    將準直入射光束投射到所述楔形棱鏡的頂表面上，使得所述光學元件的所述第二表面和所述楔形棱鏡的所述頂表面反射光，同時阻擋光從所述第一表面 反射；

    感測在重新穿過所述楔形棱鏡之後從所述第二表面反射的光；

    將所述準直入射光束投射到所述第一表面上，使得第一表面反射光，同時阻擋光從所述楔形物的頂表面和從所述第二表面反射；

    感測從所述第一表面反射的光；以及

    基於所感測的資料，確定所述第一表面與所述第二表面之間的實際角度。
35. 一種用於對準兩個或更多個棱鏡部件並通過沿著所述兩個或更多個棱鏡部件的接合表面接合所述兩個或更多個棱鏡部件來生產具有多個平坦外表面的複合棱鏡的系統，所述系統包括：

    基礎結構，被配置成使第一棱鏡部件和第二棱鏡部件的接合表面緊密接近或接觸；

    能夠控制的可旋轉機械軸，被配置成使所述第一棱鏡部件的至少一個第一表面和所述第二棱鏡部件的至少一個第二表面對準；

    光源，被配置成將至少一個準直入射光束投射到所述至少一個第一表面和所述至少一個第二表面上；

    一個或更多個檢測器，被配置成感測從所述第一表面和所述第二表面反射的光束；以及

    計算模組，被配置成基於所感測的資料來確定所述至少一個第一表面與所述至少一個第二表面之間的平均實際相對取向，並且如果所述至少一個第一表面與所述至少一個第二表面之間的加權平均實際相對取向與預期相對取向之間的差在準確度閾值以下，則確定用於所述能夠控制的可旋轉機械軸的校正角，其中，所述棱鏡部件中的一個或更多個棱鏡部件是透明的或半透明的。
36. 如請求項35所述的系統，其中，所述計算模組還被配置成向與所述可旋轉機械軸功能上相關聯的控制器提供指令以自動校正所述第一表面與所述第二表面之間的所述角度。
37. 一種用於測量和/或驗證光學元件的兩個非平行表面之間的 取向的系統，所述系統包括：

    基礎結構，被配置成定位光學元件，所述光學元件包括第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面相對於彼此成角度設置；

    光源，被配置成投射具有第一子束和第二子束的至少一個準直入射光束，使得所述第一子束基本上垂直地入射在所述第一表面上，並且所述第二子束在穿過仲介光學元件之後基本上垂直地入射在所述第二表面上；

    一個或更多個檢測器，被配置成感測從所述第一表面反射的光和在重新穿過所述仲介光學元件之後從所述第二表面反射的光；以及

    計算模組，被配置成基於所感測的資料來確定所述第一表面與所述第二表面之間的實際相對取向。
38. 一種用於測量和/或驗證光學元件的兩個標稱地平行或標稱地接***行並且橫向交疊的表面之間的取向的系統，所述系統包括：

    基礎結構，被配置成定位光學元件，所述光學元件包括第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面標稱地平行或標稱地接***行並且橫向交疊，其中，所述第一表面和所述第二表面中的一個表面具有比另一個表面顯著更高的反射率；

    光源，被配置成非同時投射s偏振準直光束和p偏振準直光束，所述s偏振準直光束和所述p偏振準直光束被引導成相對於具有顯著更高反射率的表面基本上以布魯斯特角入射，從而允許將從所述第一表面反射的光與從所述第二表面反射的光區分開；

    一個或更多個檢測器，被配置成感測從所述第一表面反射的光和從所述第二表面反射的光；以及

    計算模組，被配置成基於所感測的資料來確定所述第一表面與所述第二表面之間的實際相對取向。
39. 一種用於測量和/或驗證光學元件的兩個標稱地平行或標稱地接***行並且橫向交疊的表面之間的取向的系統，所述系統包括：

    基礎結構，所述基礎結構包括楔形棱鏡和快門組件，

    所述基礎結構被配置成將所述楔形棱鏡放置在要檢查的光學元件的外部第一表面上，所述光學元件還包括外部或內部第二表面，所述外部或內部第二表面標稱地平行於或標稱地接***行於所述第一表面，並且與所述第一表面橫向交疊；

    光源，被配置成投射射向所述光學元件和所述楔形棱鏡的準直入射光束；

    快門元件，所述快門元件被配置成至少在第一狀態與第二狀態之間可控地切換，在所述第一狀態中，所述快門元件阻擋光直接入射在所述光學元件的所述第一表面上，並且在所述第二狀態中，所述快門元件阻擋光入射在所述楔形棱鏡上；

    一個或更多個光檢測器，被配置成感測從所述第一表面直接反射的光和在穿過所述楔形棱鏡之後從所述第二表面反射的光；以及

    計算模組，被配置成基於第一感測資料和第二感測資料來確定所述第一表面與所述第二表面之間的實際角度，所述第一感測資料是在所述快門元件處於第一狀態時由所述一個或更多個光檢測器獲得的，並且所述第二感測資料是在所述快門元件處於第二狀態時由所述一個或更多個光檢測器獲得的。

Images