CN100464287C - 光学输入设备和测量物体与光学输入设备之间相对运动的方法 - Google Patents

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Abstract

一种容纳在外壳中的用于测量例如手指的物体(15)运动的光学输入设备，该外壳配置有透明窗口(12)，该透明窗口(12)用于将来自二极管激光器(3)的测量光束(13)发送给物体(15)并且将物体(15)反射的射线发送给检测器，其中由激光二极管自混合效应引起的激光腔操作的变化表示物体运动的范围和方向。选择入射角(α)和/或透明窗口(12)的折射率nlens使得当物体(15)不与透明窗口(12)接触时，至少大部分测量光束(13)通过透明窗口(12)基本上全内反射。该设备还描述了其中至少一部分测量光束(13)被导向第二透明窗口(36)来提供激光指示功能或允许投影消息或图像。

Description

光学输入设备和测量物体与光学输入设备之间相对运动的方法
本发明涉及一种使用在光学输入设备中的相对运动传感器，用于测量物体(例如，用户的手指)和传感器的相对彼此运动。该传感器包括具有激光腔的至少一个激光器，用于产生测量光束并且照射物体，其中由物体反射的至少一些测量光束射线重新进入激光腔，其中提供测量装置用于测量由重新进入激光腔的反射测量光束射线和位于激光腔中的光波干涉引起的激光腔操作中的变化。
本发明还涉及制造这种传感器以及包括这种传感器的光学输入设备的方法，和测量物体与这种传感器之间彼此相对运动的方法。
具有如定义的相对运动传感器的光学输入从国际专利申请No.02/37410可以得知，其描述了测量输入设备和例如人的手指或其它物体的物体之间相对运动的方法，该方法使用了二极管激光器中所谓的自混合效应。该自混合效应是这样一种现象，由二极管激光器发射和重新进入二极管激光器的腔的射线引起激光器增益变化，因此引起从激光器发射的射线的变化。由二极管激光器发射的射线通过位于外部物体(例如指尖)上的塑料透镜被聚焦。光线散射并且少部分重新进入激光腔。这里，散射的光和腔内的光相干性的混合在一起，这改变了激光器的增益和频率。这种自混合能够被检测和转换从而表示诸如指尖这样的运动物体的方向和速度。
国际专利申请No.02/37410的光学输入设备包括透明的窗口，通过该透明窗口来照射物体(例如指尖)。应当理解，在某些环境中，当透明的窗口和用户视线之间不存在物体时，通过透明窗口的至少一部分激光对于用户是可见的，已知的是激光会伤害人的眼睛。因此，用户至少存在一种感觉，通过窗口的可见激光对于他们的眼睛是有害的。
本发明的一个目的是为了克服上述问题，并且提供一种相对运动传感器，该传感器不会伤害用户或不会使用户感觉到这里所使用的激光对他们有害。
根据本发明的第一个方面，提供一种相对运动传感器，用于测量物体和所述传感器之间彼此相对的运动，该传感器包括透明窗口和至少一个具有激光腔的激光器，用于产生测量光束并且当所述物体接触所述透明窗口的表面时，通过所述透明窗口照射物体，其中由所述物体反射的至少一些测量光束射线重新进入所述激光腔，该装置进一步包括用于测量由重新进入所述激光腔的反射测量光束射线和所述激光腔中的光波干涉引起的所述激光腔操作的变化的测量装置，其中所述透明窗口上的所述测量光束的入射角和/或所述透明窗口的折射率使得在没有与所述透明窗口接触的物体的情况下，入射在所述透明窗口上的至少大部分所述测量光束射线基本上全内反射。
本发明的第一方面还延伸到包括这种传感器的光学输入设备，测量物体和这种传感器之间彼此相对运动的方法，以及制造这种传感器的方法，包括这样的步骤，即选择透明窗口上测量光束的入射角和/或透明窗口的折射率使得在没有与所述透明窗口接触的任何物体的情况下，入射在所述透明窗口内表面上的大部分所述测量光束射线基本上全内反射。
应当理解，在使用聚焦光束作为测量光束的情况中，由于聚焦作用，这种测量光束以一个角度范围(有限的)撞击在窗口的表面上。从而，在这种情况中，测量光束由一个以上的射线组成。
有益的，选择测量光束或至少大部分由这种光束组成的射线的入射角度，和/或透明窗口的折射率使得入射在透明窗口上的射线的至少50％，优选为90％被反射回来。在一个优选实施例中，在没有与所述透明窗口接触的物体的情况下，入射在透明窗口上的测量光束基本上全内反射。本领域的技术人员应当理解，例如，如果选择位于透明窗口上的测量光束的入射角度，和/或透明窗口的折射率使得入射在透明窗口上的90％或更多的射线被反射，从而实际上只有少于10％的入射射线允许通过，这可以获得基本上相同的优越性。在这种情况下，其中该测量光束是由一个角度范围的多条射线组成，这些角度中除了一个或者两个角度(例如)之外几乎所有的角度都基本上通过透明窗口影响各个射线的全内反射，于是只有上述一条或两条射线中一些预定百分比的射线允许通过透明窗口，其余部分被反射回来。在该方式中选择透明窗口的入射角和/或折射率来获得期望的结果对本领域技术人员来说是显而易见的。
在优选实施例中，透明窗口上的测量光束的入射角α使得sin(α)>1/nlens，其中nlens是透明窗口的折射率。
透明窗口上的测量光束(或组成测量光束的大部分射线)的入射角通过定位激光器相对于透明窗口的位置和/或发射激光的激光器区域来至少部分地设置。透明窗口上的测量光束的入射角至少部分由一个或多个反射元件来控制，例如定位在测量光束射线路径中的反射镜；定位在测量光束射线路径中的一个或多个折射元件；定位在测量光束射线路径中的一个或多个衍射元件，例如衍射光栅，和/或定位在测量光束射线路径中的一个或多个波导元件，例如聚焦光栅耦合器。
该传感器进一步包括用于将测量光束(或其组成射线的大部分)会聚在作用平面中的光学装置，其中透明窗口的上表面在透明窗口顶部上的作用平面中两个相互垂直方向的至少一个方向上凸起。这种结构的优点在于，如果窗口在至少一个方向中具有凸面形状，则该窗口能够保持清洁，尤其是测量光束通过窗口的中心部分。另外，该窗口可触摸使得即使在黑暗中用户也能够很容易地找到。
本发明的另一个目的是利用实现另一个目的的相对运动传感器中采用的激光，特别是在便携式光学设备的情况下，其中重要的是减小整个单元的尺寸来促进其便携性。
因此，根据本发明的第二个方面，提供一个便携式光学设备，该便携式光学设备包括用于测量物体和传感器彼此相对运动的相对运动传感器，该传感器包括第一透明窗口和至少一个具有激光腔的激光器，用于产生测量光束并且通过所述透明窗口照射物体，其中由所述物体反射的至少一些测量光束射线重新进入所述激光腔，该传感器进一步包括用于测量由重新进入所述激光腔的反射测量光束射线和所述激光腔中的光波干涉引起的所述激光腔操作的变化的测量装置，该设备进一步包括第二透明窗口，和使至少一部分所述测量光束通过所述第二透明窗口从所述设备输出的装置。
通过第二透明窗口输出的光线可以，例如，提供一种激光指示功能，或能够通过使用光束中的衍射图案从所述设备投影消息或图像。
该设备可以包括用于使一些测量光束导向第一透明窗口以及一些测量光束导向第二透明窗口的光束分离装置。
可选的，至少一部分由第一透明窗口反射的测量光束导向第二透明窗口，以通过第二透明窗口将其输出。所述第一透明窗口上的所述测量光束的入射角和/或所述第一透明窗口的折射率使得在没有与所述第一透明窗口接触的物体的情况下，入射在所述第一透明窗口上的所述测量光束射线基本上全内反射，在全内反射之后，所述测量光束被导向所述第二透明窗口。至少一部分所述测量光束通过所述第一透明窗口反射之后经由校准装置被导向所述第二透明窗口。在一个实施例中，所述第一透明窗口上的所述测量光束的入射角(α)有利的使得sin(α)>1/nlens，其中nlens是所述第一透明窗口的折射率，从而通过第一透明窗口影响上述测量光束的全内反射。
该测量光束包括红外线激光，或例如，可以包括蓝色或绿色激光从而增强激光指示功能的视觉效果。
参考这里描述的实施例的说明可以理解本发明的这些和其它方面。
现在参考附图，仅通过举例的方式来说明本发明的实施例，其中：
图1a是国际专利申请No.02/37410中描述类型的光学输入设备示意图，用于说明根据本发明示例实施例的光学输入设备的操作原理；
图1b是图1a设备的平面图；
图2是根据本发明第一示例实施例的相对运动传感器的示意图；
图3是根据本发明第二示例实施例的相对运动传感器的示意图；
图4是根据本发明第三示例实施例的相对运动传感器的示意图；
图5是根据本发明第四示例实施例的相对运动传感器的示意图；
图5a是附图5所示实施例使用的平面波导聚焦光栅耦合器的操作原理的示意透视图；
图6是根据本发明第二方面的第一示例实施例的便携式光学设备的示意图；和
图7是根据本发明第二方面的第二示例实施例的便携式光学设备的示意图。
图1是光学输入设备的示意图，该设备包括位于其底部的底板1，该底板是二极管激光器的载体，该二极管激光器可以是垂直腔面发射激光器(VCSEL)类型；和检测器，例如，光电二极管。在图1a中只有一个二极管激光器3和其相关的光电二极管是可见的，通常在底板1上还提供至少一个第二二极管激光器5和相关的检测器6，如附图1b所示。二极管激光器3，5分别发射激光，或测量光束13和17。在设备上部，该设备提供有一个透明窗口(例如，塑料透镜)12，外部物体15例如要移动的人指尖穿过透明窗口。透镜10，例如，平凸透镜被配置在二极管激光器和窗口之间。透镜将激光束13，17聚焦在或靠近透明窗口的上部。如果物体15存在于这个位置，它将散射光束13，17。光束13，17的一部分射线在照射光束13，17的方向中被散射并且这部分通过二极管激光器3，5的发射表面上的透镜10被会聚并且重新进入激光器的腔。该重新进入激光器的腔的射线引起激光增益的变化，并且因此引起由激光器发射的射线的变化。在这里这种现象也被称作二极管激光器中的自混合效应。
手指和输入设备彼此相对运动使得运动方向在激光束方向中具有分量。当手指和输入设备运动时，由于多普勒效应，由物体散射的射线获得不同于照射该物体的射线频率的频率。部分散射光通过将照射光线聚焦在手指上的同一透镜被聚焦在二极管激光器上。由于一些散射射线通过激光反射镜进入激光腔中，因此在激光器中发生光干涉。这使得激光和所发射射线的特性发生根本变化。由于自耦合效应，而发生改变的参数是功率、频率和激光射线的线宽以及激光阈值增益。激光腔中干涉的结果是具有等于两个射线频率差的频率的这些参数值发生波动。这种差和指尖的速度成比例。从而，通过在时间上积分，指尖的速度和指尖的位移能够通过测量上述参数之一的值来确定。
由于指尖和输入设备之间的相对运动而导致二极管激光器发射的激光射线强度的变化能够通过光电二极管4，6来检测，光电二极管4，6将射线变化转换成电信号，并且提供电子电路18，19用于处理这种电信号。
本发明采用的相对运动传感器的原理和测量相对运动的方法在国际专利申请No.02/37410中详细描述了，这里就不再详细说明了。
采用国际专利申请No.02/37410中描述的光学输入设备作为移动电话、个人数字助手(PDA)等等中的小型、基于激光的滚动设备或集成光学微型鼠标，而无需机械运动元件。然而，在当前设计中，聚焦的相干激光束射线从设备外壳射出(通过透明窗口)，并且这种射线根据激光能量(相对于一种已知设备，激光能量通常大约1mW)对人的眼睛产生真实的潜在危险或对眼睛产生与事实不符的“假设”(由用户和/或相关授权者)的危险。
如上所示，本发明的第一方面涉及一种相对运动传感器，其中透明窗口上的测量光束的入射角和/或透明窗口的折射率使得在没有与透明窗口接触的物体的情况下，入射在所述透明窗口上的测量光束全内反射。
根据本发明的这个示例实施例，这可以通过增加被聚焦在透明窗口上的光线的角度到超出临界角度α的值来实现，如附图2中所示意的。在这样高的入射角度，基本上全内反射(TIR)会发生在透明窗口12(例如塑料)之间的界面，当窗口12不和指尖15或其他物体接触时，这会阻止光线传播到外壳外。当指尖15或其他物体接触窗口12时，由于皮肤组织的折射率相对接近于窗口(n约等于1.4)的折射率，该全内反射会停止。换句话说，引入接触透明窗口的指尖或其他物体，会产生所谓被破坏的TIR，这是由于窗口/指尖界面上的折射率变化(和窗口/空气界面的情况相比)引起的，从而当指尖接触窗口时，光线仍然散射，并且仍然产生可检测的信号并且操作原理保持不变，而不存在从设备外壳发射激光的潜在危险。
除了防止任何激光从设备逃逸，增加测量光束的入射角度具有使设计变得相当紧密的其他优点。
在优选实施例中，撞击透明窗口12的测量光束的入射角
Figure C200580013637D0011160226QIETU
被设置使得sin(
Figure C200580013637D0011160226QIETU
)>1/nlens，其中nlens是透明窗口12的折射率。在附图2所示的本发明的示例实施例中，这是通过在测量光束13的射线路径中提供反射镜20和折射透镜22来实现的。然而，对于本领域技术人员来讲显而易见的是，实现所期望效果的许多不同设计都是可行的，这些设计可以通过使用例如用于使光学设备的价值功能最优化的已知软件来实现，例如ZEMAX(RTM)等等。
例如，在附图3所示的示例设备中，替换了反射镜20和折射透镜22，只需要具有透镜表面24a和24b的折射透镜24来产生测量光束13，该测量光束13具有位于透明窗口12上的入射角度
Figure C200580013637D0011160226QIETU
，使得sin(α)>1/nlens。
在附图4所示的本发明示例实施例中，衍射光栅或菲涅耳结构被适当地放置来获得所期望的入射角度，并且在附图5所示的本发明示例实施例中，使用被适当放置的具有聚焦光栅耦合器28a，28b的平面波导形式的波导/衍射元件来获得所期望的入射角度。具有聚焦光栅耦合器28a，28b的波导的操作在附图5提供的详细图表中清楚描述了。
在上述所有例子中，所使用的激光二极管是边缘发射二极管，这相当有益于提供紧密设计。然而，使用边缘发射激光器不是本发明的本质所在，为了提供所需要的测量光束入射角度所使用的光学装置根据所采用的射线源的类型被调整。
在所有例子中，使透明窗口12的上表面在两个相互垂直方向的至少一个方向中凹陷是有益的。在假设透明窗口是平坦的例子中，灰尘和杂质颗粒可能聚集在窗口上并且特别是在测量光束通过的其中心部分。灰尘和杂质对测量光束有影响，从而会影响测量结果，这显然是不期望的。另外，小部分的灰尘、杂质或油脂会使测量光束散射，从而破坏全内反射，并且允许少量光线通过窗口。如果该窗口在至少一个方向中具有凸面形状，则它能够保持清洁，尤其是在测量光束通过的中心部分，如国际专利申请No.WO02/37411中详细说明的。
如上所示的，本发明的第二方面涉及一种便携式光学设备，该设备包括上述类型的相对运动传感器，该设备进一步包括第二透明窗口，和用于使至少一部分测量光束通过第二透明窗口从设备输出从而提供激光指示功能的装置。
采用国际专利申请No.02/37410中描述的光学输入设备作为移动电话、PDA等等中的小型、基于激光的滚动设备或集成光学微型鼠标而没有机械运动元件。本发明的第二方面建议使用光学输入设备的激光二极管，不仅仅作为输入设备的光源，而且使得从那里发射的至少一部分激光能够被用来提供设备中的激光指示功能，而(几乎)无需额外的制造成本。
这可以通过准直(部分)非散射光和塑料弯曲光学表面来实现，该塑料弯曲光学表面被集成在光学输入设备透镜的侧面。于是准直激光束从例如移动电话等的各个窗口射出，以作为激光指示功能或通过使用光束中的衍射图案来投影消息或图像。
参考附图6，本发明第二方面的第一示例实施例中，直接来自激光二极管3的光线通过光束分离装置30被分离成两个光束：用于光学输入设备的测量光束13，和被校准(在34)并且从第二透明窗口36中输出的另一个光束32。
参考图7，在本发明第二方面的可选示例实施例中，在与第一透明窗口接触的物体不存在的情况下，这种测量光束的入射角度可以使得所述测量光束通过第一透明窗口基本上全内反射，如上述本发明的第一方面的例子详细描述的。本领域的技术人员应当理解，图2，3，4或5所描述的任何一种设计或任何其他可选设计可用于获得这种效果。于是反射的测量光束被导向(例如，通过反射元件38)第二透明窗口36，以从第二透明窗口36输出。
在一个实施例中，可以使用红外激光器。然而，根据需要，可选的，红、绿、蓝或其他颜色的激光二极管可以被用来增强视觉效果。
根据需要，优选地提供用于选择地阻止射线从第二透明窗口输出的装置(未示出)。在其最简化的形式中，这种装置可能包括阻止来自第二透明窗口的射线路径的遮光器或类似的机械装置。在另一个实施例中，可以使用变焦透镜或“电润湿”(electrowetted)透镜(例如国际专利申请No.2003/069380所描述的)，从而该透镜选择地聚焦影响光学输入设备功能的激光或使其朝着准直透镜聚焦，通过第二透明窗口输出，从而提供例如激光指示功能或通过使用光束中的衍射图案来投影消息或图像。
应当指出上述实施例是示例的而不是限制本发明，本领域的技术人员能够在不脱离由所附权利要求定义的本发明范围的情况下设计出各种可选实施例。在权利要求中，放置在圆括号内的任何参考标记不应当解释为限制权利要求。词语“具有”和“包括”等等除了任何权利要求或作为整体的说明书中列出的那些元件或步骤以外并不排除其它元件或步骤的存在。单数形式的元件不排除这种元件的复数形式，反之亦然。本发明还可以通过包括各种截然不同元件的硬件方式和适当编程的计算机的方式来实现。在列举各种装置的设备权利要求中，多种这些装置可以通过一个和相同项的硬件来体现。事实上在彼此不同的从属权利要求中描述的特定测量并不表示这些测量的组合不会带来优势。

Claims (23)

1.一种相对运动传感器，用于测量物体(15)和所述传感器之间彼此相对的运动，该传感器包括透明窗口(12)和至少一个具有激光腔的激光器(3)，用于产生测量光束(13)并且当所述物体接触所述透明窗口(12)的表面时，通过所述透明窗口(12)照射物体(15)，其中由所述物体(15)反射的至少一些测量光束射线重新进入所述激光腔，该装置进一步包括用于测量由重新进入所述激光腔的反射测量光束射线和所述激光腔中的光波干涉引起的所述激光腔操作的变化的测量装置(4)，其中所述透明窗口(12)上的所述测量光束(13)的入射角α和/或所述透明窗口(12)的折射率使得在没有与所述透明窗口(12)接触的物体(15)的情况下，入射在所述透明窗口(12)上的至少大部分所述测量光束射线全内反射。
2.根据权利要求1的传感器，其中在没有与所述透明窗口(12)接触的物体的情况下，入射在所述透明窗口(12)上的所述测量光束射线的至少50％全内反射。
3.根据权利要求1的传感器，其中在没有与所述透明窗口(12)接触的物体的情况下，入射在所述透明窗口(12)上的所述测量光束射线的至少90％全内反射。
4.根据权利要求1至3之一的传感器，其中所述透明窗口(12)上的所述测量光束(13)的所述入射角(α)使得sin(α>1/nlens，其中nlens是透明窗口(12)的折射率。
5.根据权利要求1至3之一的传感器，其中透明窗口(12)上的测量光束(13)的入射角α至少部分通过定位所述激光器(3)相对于所述透明窗口(12)的位置而被设置。
6.根据权利要求1至3之一的传感器，其中透明窗口(12)上的测量光束(13)的入射角α至少部分由定位在所述测量光束(13)的射线路径中的一个或多个反射元件(20)来控制。
7.根据权利要求6的传感器，其中所述一个或多个反射元件包括至少一个反射镜(20)。
8.根据权利要求1至3之一的传感器，其中透明窗口(12)上的测量光束(13)的入射角α至少部分由定位在所述测量光束(13)的射线路径中的一个或多个折射元件(22，24a，24b)来控制。
9.根据权利要求1至3之一的传感器，其中透明窗口(12)上的测量光束(13)的入射角α至少部分由定位在所述测量光束(13)的射线路径中的一个或多个衍射元件(26a，26b)来控制。
10.根据权利要求9的传感器，其中所述一个或多个衍射元件包括至少一个衍射光栅(26a，26b)。
11.根据权利要求1至3之一的传感器，其中透明窗口(12)上的测量光束(13)的入射角α至少部分由定位在所述测量光束的射线路径中的一个或多个波导元件(28a，28b)来控制。
12.根据权利要求11的传感器，其中一个或多个波导元件包括至少一个聚焦光栅耦合器(28a，28b)。
13.根据权利要求1至3之一的传感器，进一步包括用于将所述测量光束(13)会聚在作用平面中的光学装置(10)，其中透明窗口(12)的上表面在透明窗口(12)顶部上的作用平面中两个相互垂直方向的至少一个方向上凸起。
14.一种包括根据前述任何一个权利要求的传感器的光学输入设备。
15.一种测量物体(15)和传感器之间相对运动的方法，该传感器包括透明窗口(12)和至少一个具有激光腔的激光器(3)，用于产生测量光束(13)并且当所述物体(15)接触所述透明窗口(12)的表面时，通过所述透明窗口(12)照射物体(15)，其中由所述物体(15)反射的至少一些测量光束射线重新进入所述激光腔，该方法包括用于测量由重新进入所述激光腔的反射测量光束射线和所述激光腔中的光波干涉引起的所述激光腔操作的变化的装置(4)，其中所述透明窗口(12)上的所述测量光束(13)的入射角α和/或所述透明窗口(12)的折射率使得在没有与所述透明窗口(12)接触的物体(15)的情况下，入射在所述透明窗口(12)上的至少大部分所述测量光束射线全内反射。
16.一种制造根据权利要求1至13之一的传感器的方法，包括相对于透明窗口(12)的内表面配置具有激光腔的激光器(3)，以便当物体(15)接触所述透明窗口(12)的上表面时，产生通过所述透明窗口(12)照射物体(15)的测量光束(13)，其中由所述物体(15)反射的至少一些测量光束射线重新进入所述激光腔，该方法进一步包括提供用于测量由重新进入所述激光腔的反射测量光束射线和所述激光腔中的光波干涉引起的所述激光腔操作的变化的测量装置(4)，并且选择所述透明窗口(12)上的所述测量光束(13)的入射角α和/或所述透明窗口(12)的折射率使得在没有与所述透明窗口(12)接触的物体(15)的情况下，入射在所述透明窗口(12)的所述内表面上的至少大部分所述测量光束射线全内反射。
17.一种便携式光学设备，包括用于测量物体(15)和传感器彼此相对运动的相对运动传感器，该传感器包括第一透明窗口(12)和至少一个具有激光腔的激光器(3)，用于产生测量光束(13)并且通过所述第一透明窗口(12)照射物体(15)，其中由所述物体(15)反射的至少一些测量光束射线重新进入所述激光腔，该传感器进一步包括用于测量由重新进入所述激光腔的反射测量光束射线和所述激光腔中的光波干涉引起的所述激光腔操作的变化的测量装置(4)，该设备进一步包括第二透明窗口(36)，和使至少一部分所述测量光束通过所述第二透明窗口(36)从所述设备输出的装置。
18.根据权利要求17的设备，进一步包括用于使一些所述测量光束(13)导向所述第一透明窗口(12)以及一些所述测量光束(13)导向所述第二透明窗口(36)的光束分离装置(30)。
19.根据权利要求17的设备，其中从所述第一透明窗口(12)反射的、从所述激光器(3)发射的至少一部分射线导向所述第二透明窗口(36)，以通过所述第二透明窗口(36)将其输出。
20.根据权利要求19的设备，其中所述第一透明窗口(12)上的所述测量光束(13)的入射角α和/或所述第一透明窗口(12)的折射率使得在没有与所述第一透明窗口(12)接触的物体(15)的情况下，入射在所述第一透明窗口(12)上的所述测量光束射线全内反射，在全内反射之后，所述测量光束被导向所述第二透明窗口(36)。
21.根据权利要求19或权利要求20的设备，其中所述至少一部分所述测量光束通过所述第一透明窗口(12)反射之后经由校准装置(34)被导向所述第二透明窗口(36)。
22.根据权利要求19或20的设备，其中所述第一透明窗口(12)上的所述测量光束(13)的所述入射角α使得sin(α)>1/nlens，其中nlens是所述第一透明窗口(12)的折射率。
23.根据权利要求17至20任何一个的设备，其中所述测量光束(13)包括红外线、蓝色或绿色激光。
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