一种用于光学测量系统的探头，包括探头主体，该探头主体被布置成可调节地安装在用于光学地测量测试物体的测量机中。光学耦合在探头主体内的偏振光纤将具有跨越一系列波长的瞬时或顺序建立的带宽的源光束传输到探头主题，并且还将测量光束从探头主体朝向检测器传输。提供了可调节光束操纵器，用于沿着参考臂角度地重新分布参考光束。地重新分布参考光束。地重新分布参考光束。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过偏振光纤连接到源/检测器的部分相干范围传感器笔
[0001]在光学计量的领域中，坐标测量机的光学探头通常在测试物体上移动，以获取测试物体的逐点高度测量。光学器件通常被划分为探头和机器的另一部分。
技术介绍
[0002]通过测量干涉相位随波数变化的速率，可以在一系列（a range of）这样的光学位移上对相对光路长度位移进行逐点测量。例如，由多个波长组成的空间相干源光束，即低时间相干光束，可以被分束器划分成从测试物体反射的物体光束和从参考反射器反射的参考光束。来自测试物体和参考反射器两者的反射光在分束器处被重新组合成测量光束，并在诸如光谱仪的检测器内重新聚焦，该检测器记录返回的测量光束的不同光谱分量的干涉强度。基于（a）干涉相位中的变化随被称为调制频率的光束频率中的变化的速率，与（b）物体光束和参考光束之间的光路长度差之间的近似线性关系，可以确定不同测量点之间的相对光学位移。
[0003]由于信息是在逐点的基础上收集的，因此单模光纤可以被用来沿着物体和参考臂的部分传送光，以及传送去往和来自光源和检测器的光。然而，在单模光纤中引起应力诱导（induce）双折射的弯曲运动可能产生光路长度变化，这降低了干涉振幅和测量精度。附接到铰接光学探头的光纤光缆易受这样的干扰的影响，尤其是当它们使用分离的传输和接收光纤时。
技术实现思路
[0004]某些实施例提供用于增强光学测量系统中的干涉相位对比度，该光学测量系统具有通过外部偏振光纤连接到光源和检测器两者的干涉仪探头。根据一种方法，具有跨越一系列波长的瞬时或顺序建立的带宽的准直源光束被引导到干涉仪探头内的分束器，在该分束器处，准直源光束被划分成（a）沿着物体臂通过干涉仪探头内的物体物镜被引导到测试物体上的物体焦点的物体光束，和（b）沿着参考臂被引导到干涉仪探头内的参考反射器的参考光束，参考光束沿着参考臂被角度地重新分布。从测试物体反射的物体光束和从参考反射器反射的角度重新分布的参考光束在分束器处被重新组合成测量光束。测量光束朝向具有接收锥的偏振光纤的端部被聚焦，该接收锥限制测量光束的角度分布，该测量光束被接收以用于沿着偏振光纤朝向检测器的进一步传播。参考光束的角度重新分布包括调节参考光束的角度重新分布，以限制聚焦测量光束的参考光束部分，该参考光束部分通过偏振光纤的接收锥被接收，以用于朝向检测器的进一步传播。
[0005]为了进行调节，可以比较测量光束中的反射物体光束和反射参考光束的相应强度，并且可以限制通过偏振光纤的接收锥接收的测量光束的参考光束部分，以更紧密地平衡沿着偏振光纤传播的测量光束的反射物体光束部分和参考光束部分的强度。例如，可以通过测量检测器中不同波长的相位调制之间的对比度来进行比较。被排除的部分可以包括参考光束的连续（contiguous）或不连续部分。
[0006]在分束器处，参考光束可以沿着参考臂通过干涉仪探头内的参考物镜被引导到参考反射器上的参考焦点。参考光束的角度重新分布可以包括使参考光束在反射器上散焦。可以通过沿着公共光轴相对于参考物镜平移参考反射器以及光路长度调节以维持参考臂和物体臂之间的相对光路长度来使参考光束散焦。替代地，可以通过围绕穿过参考焦点的轴枢转参考反射器来使参考光束角度地重新分布。
[0007]优选地，源光束由相同的偏振光纤传输到准直透镜，以用于将准直源光束引导到干涉仪探头内的分束器。因为由于当前技术的优选多波长光源通常发射不可见光，所以第二光源可以被用于发射在测试物体上可以看到的可见光。可见光可以沿着偏振光纤被传输到准直透镜，通过分束器，并且沿着物体臂通过物体物镜去往测试物体上的焦点光斑。因此，为了设置和监视的目的，可以在测试物体上看到物体光束的焦点位置。
[0008]参考物镜也可以被安装在探头主体内，使得参考光束沿着参考臂通过参考物镜传播到接近参考反射器的参考焦点。为了在空间上排除参考光束的可变部分进入偏振光纤，可调节光束操纵器可以被布置用于使参考光束在参考反射器上不同地散焦。例如，可调节光束操纵器可以包括第一线性调节器和第二线性调节器，所述第一线性调节器用于沿着公共光轴相对于参考物镜平移参考反射器，所述第二线性调节器用于相对地调节参考臂和物体臂之间的相对光路长度，以补偿与参考反射器的平移相关联的光路长度中的变化。替代地，可调节光束操纵器可以包括倾斜致动器或其他倾斜调节器，用于围绕穿过参考焦点的轴枢转参考反射器。替代地，调节器可以阻挡参考光束的一部分。
[0009]优选地，在探头主体内光学地耦合的偏振光纤是单根光纤，其提供用于既将源光束传输到探头主体并且又从探头主体传输测量光束。参考光束的被排除部分可以包括参考光束的不连续部分。例如，在基于测试物体的预期反射率的测量机的初始校准期间，在为了相同或其他目的的测量机的之后的重新校准期间，在测试物体的测量之间，包括在具有不同预期反射率的测试物体之间，或者在各个测试物体的测量期间，测量光束的参考光束部分的相对强度可以相对于测量光束的物体光束部分的强度来调节，以在检测器内维持期望的干涉对比度的水平。
附图说明
[0010]图1是具有垂直可移位滑动机构的多轴测量机的示意性侧视图。
[0011]图2是用于图1的测量机的光学测量系统的图，其中干涉仪的物体和参考臂被安装在探头中，并通过外部偏振光纤连接到光源和检测器两者，其中参考光束操纵器与参考臂相关联，用于更紧密地平衡引导到检测器的物体和参考光束的强度。
[0012]图3A和3B图形地描绘了干涉仪的两个不同测量输出，其中强度作为波数的函数在与物体相对于参考光束的不同光路长度相关联的不同调制频率下变化。
[0013]图4图形地描绘了用于基于检测器的输出来标识调制频率的处理器的计算输出。
[0014]图5描绘了根据图2的布置的光束操纵器的效果，其中参考光束的一部分被扩展到偏振光纤的接收锥外部。
[0015]图6是替代探头的放大图，其中参考臂被折叠，并且不同类型的光束操纵器的特征在于（is featured for）更紧密地平衡引导到检测器的物体和参考光束的强度。
[0016]图7描绘了根据图6的布置的光束操纵器的效果，其中参考光束的一部分从偏振光
纤的接收锥被排除。
[0017]图8是包含另一种不同类型的光束操纵器的替代参考臂的放大图。
[0018]图9描绘了根据图8的布置的光束操纵器的效果，其中参考光束的一部分被拦截（intercept）和衍射，以免到达偏振光纤的接收锥。
[0019]图10是简化以与图8的光束操纵器一起使用的替代参考臂的放大图。
[0020]图11是类似的光学测量系统的图，其中可见光源被结合到系统中以用于照亮测试物体上的焦点光斑。
[0021]图12图形地描绘了用于利用“偏振保持”单模光纤标识调制频率的处理器的计算输出。
[0022]图13图形地描绘了当物体光束被阻挡并且无法返回到检测器时图12的调制频率，从而图示了返回参考光束和两个固定延迟。
具体实施方式
[0023]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在光学测量系统中增强干涉对比度的方法，所述光学测量系统具有通过外部偏振光纤连接到光源和检测器两者的干涉仪探头，所述方法包括：将具有跨越一系列波长的瞬时或顺序建立的带宽的准直源光束引导到干涉仪探头内的分束器；在分束器处将准直源光束划分成：物体光束，其沿着物体臂通过干涉仪探头内的物体物镜被引导到接近测试物体的物体焦点，以及参考光束，其沿着参考臂被引导到干涉仪探头内的参考反射器；沿着参考臂角度地重新分布参考光束；在分束器处将从测试物体反射的物体光束与从参考反射器反射的角度地重新分布的参考光束组合成测量光束；以及将测量光束朝向具有接收锥的偏振光纤的端部聚焦，所述接收锥限制了测量光束的角度分布，所述测量光束被接收以用于沿着偏振光纤朝向检测器的进一步传播；其中，参考光束的角度重新分布包括调节参考光束的角度重新分布，以限制聚焦测量光束的参考光束部分，所述参考光束部分通过偏振光纤的接收锥被接收，以用于朝向检测器的进一步传播。2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：比较测量光束内的反射物体光束和反射参考光束的相应强度；以及限制通过偏振光纤的接收锥接收的测量光束的参考光束部分，以更紧密地平衡沿着偏振光纤传播的测量光束的反射物体光束部分和参考光束部分的强度。3.如权利要求2所述的方法，其中，被排除的部分包括参考光束的不连续部分。4.如权利要求1所述的方法，其中，所述划分包括将参考光束沿着参考臂通过干涉仪探头内的参考物镜引导到接近参考反射器的参考焦点。5.如权利要求4所述的方法，其中，参考光束的角度重新分布包括使参考光束在参考反射器上散焦。6.如权利要求5所述的方法，其中，通过沿着公共光轴相对于参考物镜平移参考反射器以及光路长度调节以维持参考臂和物体臂之间的相对光路长度来使参考光束散焦。7.如权利要求6所述的方法，其中，光路长度调节受相对于分束器相对平移物体物镜的影响。8.如权利要求4所述的方法，其中，参考光束的角度重新分布包括围绕穿过参考焦点的轴枢转参考反射器。9.如权利要求2所述的方法，其中，所述比较包括测量检测器中不同波长的相位调制之间的对比度。10.如权利要求1所述的方法，进一步包括将来自光源的源光束沿着偏振光纤传输到准直透镜，以用于将准直的源光束引导到干涉仪探头内的分束器。11.如权利要求10所述的方法，其中，光源是用于发射不可见光的第一光源，并且进一步包括：将来自第二光源的可见光沿着偏振光纤通过准直透镜传输到分束器；以及将来...
【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：优质视觉技术国际公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。