光偏振器相反）。
【附圖說明】
[0049] 現(xiàn)將參考例如附圖，其中：
[0050] 圖1是安裝在坐標(biāo)測量機(jī)(CMM)上的旋轉(zhuǎn)檢測設(shè)備的示意性圖示；
[0051] 圖2是用于圖1中示出的布置中的已知旋轉(zhuǎn)檢測設(shè)備的示意性圖示；
[0052]圖3是用于解釋已知旋轉(zhuǎn)檢測設(shè)備的問題和本發(fā)明的實(shí)施例如何著手解決那些問 題的示意性圖示；
[0053] 圖4是用于例如圖1中示出的布置中的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)檢測設(shè)備的示 意性圖不；
[0054] 圖5是沃拉斯頓偏振器的示意性圖示，其作為用于提供在偏振器的偏振軸和入射 到偏振器的偏振光的偏振方向之間的不同相對定向的布置的實(shí)例；
[0055] 圖6A和6B圖示可以用于本發(fā)明的實(shí)施例的兩種不同信號處理方案；以及
[0056] 圖7是根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)檢測設(shè)備的示意性圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0057]圖1圖示如安裝在坐標(biāo)測量機(jī)(CMM)4上的旋轉(zhuǎn)檢測設(shè)備2。旋轉(zhuǎn)檢測設(shè)備2包括束 源(或發(fā)射單元)6和接收器單元8。束源6經(jīng)由基底單元10安裝在CMM 4的機(jī)器臺12上，使得 它們不能相對于彼此移動。接收器單元8安裝在CMM 4的套管軸18上，使得它們不能相對于 彼此移動。束源6可操作以發(fā)射光束且接收器單元8相對于束源6布置以接收由束源6發(fā)射的 束。旋轉(zhuǎn)檢測設(shè)備2可以用于確定：當(dāng)束源6和接收器單元8沿著軌跡相對于彼此移動時(shí)，束 源6和接收器單元8之間關(guān)于從束源6發(fā)射的束的傳播軸的相對滾動(relative roll)、傾斜 (pitch)和偏航(yaw)中的至少一個。
[0058]安裝在機(jī)器臺12上的束源6和基底單元10具有運(yùn)動支撐件14的互補(bǔ)部分，該運(yùn)動 支撐件使得束源6能夠準(zhǔn)確地沿著CMM的X軸、Y軸以及Z軸中的任一個或沿著任何其它所希 望的方向?qū)?zhǔn)。用于使光學(xué)單元對準(zhǔn)的此類運(yùn)動支撐件是已知的，例如，如在WO 02/04890 中揭示。
[0059] 在使用中，接收器單元8通過套管軸18沿著近似平行于X軸的路徑移動，且旋轉(zhuǎn)檢 測設(shè)備2在此實(shí)例中用于檢測和測量束源6和接收器8之間關(guān)于X軸的滾動。因此，可以確定 在機(jī)器臺12和套管軸18之間關(guān)于X軸的滾動的量且將其用于校準(zhǔn)CMM 4的X軸。隨后可以重 復(fù)此過程以通過相應(yīng)地使束源6和接收器8定向且對應(yīng)地沿著Y軸和Z軸移動套管軸18而校 準(zhǔn)CMM 4的Y軸和Z軸。
[0060] 在圖1中說明的實(shí)例中，旋轉(zhuǎn)檢測設(shè)備2安裝在CMM 4上且用于校準(zhǔn)CMM 4。然而，應(yīng) 了解，旋轉(zhuǎn)檢測設(shè)備2不必一定安裝在CMM上，且可以用于其中希望檢測兩個組件之間的相 對旋轉(zhuǎn)的許多不同應(yīng)用中。
[0061] 圖2圖示適合用于圖1中說明的設(shè)置的已知旋轉(zhuǎn)檢測設(shè)備2。圖2中說明的旋轉(zhuǎn)檢測 設(shè)備2是在WO 2008/122808的圖2中示出的設(shè)備2的簡化版本。旋轉(zhuǎn)檢測設(shè)備2經(jīng)配置以測量 在束源6和接收器單元8之間關(guān)于由束源6發(fā)射的束的傳播軸的相對滾動。束源6包括第一和 第二光源20、22，偏振光束分光器28，保偏光纖30，非偏振光束分光器32，第一偏振器34，控 制檢測器36以及控制單元38。第一和第二光源20、22可以在一起被視為形成光源21。光通過 光耦合元件29耦合到保偏光纖30中或從該保偏光纖解耦。束源6的組件相對于彼此固定。 [0062]第一光源20經(jīng)配置以發(fā)射具有第一線性偏振狀態(tài)的第一光束100,且第二光源22 經(jīng)配置以發(fā)射具有第二線性偏振狀態(tài)的第二光束102。偏振光束分光器28經(jīng)布置以將對應(yīng) 地由第一光源20和第二光源22發(fā)射的第一和第二光束100、102引導(dǎo)到保偏光纖30中。第一 和第二光源20、22經(jīng)布置使得至少當(dāng)其對應(yīng)的光束100、102到達(dá)保偏光纖30時(shí)，所述光束的 偏振狀態(tài)正交于彼此。
[0063]保偏光纖30是具有兩個偏振軸的單模光纖。保偏光纖30經(jīng)布置使得其偏振軸中的 一個與第一光束100的第一偏振狀態(tài)對準(zhǔn)，并且使得其偏振軸中的另一個與第二光束102的 第二偏振狀態(tài)對準(zhǔn)。因此，由第一和第二光源20、22發(fā)射的第一和第二光束100、102的偏振 狀態(tài)在所述光束前進(jìn)通過保偏光纖30且從所述保偏光纖出來時(shí)得到維持(至少在理論上）。 保偏光纖30用于使第一和第二光束100、102的路徑共同對準(zhǔn)，以便產(chǎn)生其間的空間重疊，并 且因此當(dāng)所述光束從束源6出來時(shí)它們至少初始地具有共同傳播軸。
[0064]非偏振光束分光器32經(jīng)配置以將從保偏光纖30出來的光束104分成朝向第一偏振 器34的控制光束106以及朝向接收器單元8的實(shí)質(zhì)上相同的接收器(或測量)光束108。
[0065]第一(或參考)偏振器34經(jīng)布置使得其偏振軸與控制光束106的第一和第二偏振狀 態(tài)兩者成近似45°的角度（即，與保偏光纖30的軸成近似45°的角度）。控制檢測器36經(jīng)配置 以檢測通過第一偏振器34的光的強(qiáng)度且將所檢測到的強(qiáng)度輸出到控制單元38。本文中所使 用的術(shù)語'檢測器'意指光檢測器，也就是說，用于測量入射到檢測器上的光的強(qiáng)度的檢測 器?？刂茊卧?8經(jīng)配置以基于來自控制檢測器36的所檢測到的強(qiáng)度控制第一和第二光源 20、22的功率。這是為了避免來自第一和第二光源20、22的不希望的強(qiáng)度波動和/或偏振，所 述強(qiáng)度波動和/或偏振將另外影響旋轉(zhuǎn)的確定。
[0066] 接收器單元8包括第二（或測量)偏振器42和檢測器單元44,該檢測器單元包括接 收器檢測器46和處理器48。第二偏振器42與第一偏振器34實(shí)質(zhì)上相同，以與第一偏振器34 實(shí)質(zhì)上相同的定向而定向。第二偏振器42安裝在接收器單元8內(nèi)，使得當(dāng)接收器單元8和束 源6對準(zhǔn)（使得在其間不存在滾動、傾斜或偏航)時(shí)，第二偏振器42的偏振軸與接收器光束 108的第一和第二線性偏振狀態(tài)兩者成45°角。
[0067] 接收器檢測器46與控制檢測器36實(shí)質(zhì)上相同且經(jīng)配置以檢測通過第二偏振器42 的光的強(qiáng)度且將所檢測到的強(qiáng)度輸出到處理器48。處理器48經(jīng)配置以分析在一段時(shí)間內(nèi)所 檢測到的強(qiáng)度且提供輸出，該輸出指示束源6和接收器單元8之間關(guān)于X軸的滾動的量。 [00 68] 接收器單元8通過通信鏈路82 (例如無線通信鏈路)連接到計(jì)算機(jī)80。計(jì)算機(jī)80具 有顯示器(未圖示），經(jīng)由所述顯示器可以將指示束源6和接收器單元8之間的滾動的程度的 讀數(shù)提供給用戶。
[0069]在使用中，控制單元38從時(shí)序單元(未圖示)接收時(shí)鐘信號。控制單元38使用時(shí)鐘 信號交替地給第一和第二光源20、22提供動力，使得它們以預(yù)定頻率交替地發(fā)射第一和第 二光束100、102，該第一和第二光束形成入射到接收器檢測器46的接收器光束108的第一和 第二部分。
[0070] 當(dāng)接收器光束108通過第二偏振器42時(shí)，該接收器光束被分解成兩個正交向量分 量，該分量中的一個平行于第二偏振器42的偏振軸（"平行分量"），且該分量中的另一個垂 直于偏振軸。接收器光束108的第一和第二部分中的每一個的平行分量通過第二偏振器42 且通過接收器檢測器46檢測其強(qiáng)度。接收器檢測器46輸出指示所檢測到的強(qiáng)度的信號，該 信號被饋送到處理器48,該處理器48分析所檢測到的強(qiáng)度且輸出指示在束源6和接收器單 元8之間的滾動的程度的信號。
[0071] 所述設(shè)備經(jīng)配置使得當(dāng)束源6和接收器單元8對準(zhǔn)時(shí)，在接收器檢測器46處所接收 的接收器光束108的第一和第二部分中的每一個的平行分量的強(qiáng)度將實(shí)質(zhì)上相同。相反，當(dāng) 束源6和接收器單元8未對準(zhǔn)時(shí)，到達(dá)接收器檢測器46的接收器光束108的第一部分和第二 部分中的一個的平行分量將超過另一個。這是因?yàn)椋?dāng)在束源6和接收器單元8之間存在一 定程度的滾動時(shí)，第二偏振器42的偏振軸將不再與第一和第二部分的偏振狀態(tài)成45° (且第 一偏振器34和第二偏振器42之間的角度將改變）。接收器光束108的具有在其偏振狀態(tài)和偏 振軸之間的較小角度的部分的平行分量將大于所述光束的另一個部分的平行分量。因此， 通過接收器檢測器46檢測的接收器光束的第一部分和第二部分中的一個的所檢測到的強(qiáng) 度將超過另一個。
[0072] 因此，所檢測到的接收器光束108的第一部分的強(qiáng)度和所檢測到的接收器光束108 的第二部分的強(qiáng)度中的差值，與束源6和接收器單元8之間的滾動的程度(至少經(jīng)過較小角 度的滾動)成比例。從而，處理器48有可能基于所述差值確定滾動的程度。
[0073] 此外，當(dāng)束源6和接收器單元8沿著其軌跡移動時(shí)，束源6與接收器單元8之間的任 何旋轉(zhuǎn)都將導(dǎo)致所檢測到的接收器光束108的第一和第二部分的強(qiáng)度中的改變。因此，在沿 著軌跡移動期間，可以通過監(jiān)視所檢測到的強(qiáng)度中的變化有效地確定束源6和接收器單元8 之間的滾動。
[0074]已知旋轉(zhuǎn)檢測設(shè)備的操作和配置的進(jìn)一步細(xì)節(jié)可以在WO 2008/122808中找到，其 內(nèi)容通過引用結(jié)合在此。讀者還可參考WO 92/21933,其內(nèi)容也通過引用結(jié)合在此。
[0075] 如上文參考圖2所描述，在WO 2008/122808中所揭示的旋轉(zhuǎn)檢測設(shè)備中，兩個光源 20、22在束源6中組合且耦合到保偏光纖30,所述保偏光纖30具有第一和第二正交偏振軸。 理想地，第一源20具有完全地耦合到保偏光纖30的第一軸的線性偏振，且第二源22具有完 全地耦合到保偏光纖30的第二(正交)軸的線性偏振。
[0076]實(shí)際上，從保偏光纖30出來的光束104的第一部分（即，源于第一源20)將具有沿著 保偏光纖30的第一軸的主要分量和沿著第二軸的較小分量。同樣地，從保偏光纖30出來的 光束104的第二部分（即，源于第二源22)將具有沿著保偏光纖30的第二軸的主要分量和沿 著第一軸的較小分量?？梢哉J(rèn)為，存在從保偏光纖30的一個軸到另一個的'損耗'。而且，'損 耗'分量可能不具有與主要分量相同的相位，因此從保偏光纖30出來的光的偏振一般將是 橢圓形。保偏光纖30的兩個軸之間的此略微耦合或'損耗'通常被稱作'偏振模耦合'。
[0077]不僅是保偏光纖30的偏振模耦合將造成非理想特性。束源6中的所有光學(xué)組件都 可能帶來非理想特性。其它實(shí)例是光源20、22的有限消光比、組合光學(xué)器件的非理想特性 (例如偏振光束分光器28的有限消光比）以及保偏光纖30的對準(zhǔn)容限（tolerance)。
[0078]另外，束源6中的非偏振光束分光器32實(shí)際上不理想。例如，反射和透射之間的分 光比對于不同的偏振將在某一程度上不同，且將在某一程度上取決于源的波長和光學(xué)器件 的溫度。相移還將被引入在非偏振光束分光器32的' s '和' p '分量之間，所述相移對于反射 和透射將在某一程度上不同且還將在某一程度上取決于波長。第一和第二偏振器34、42還 將在其透射特性上不相同。
[0079] 另外，光源20、22的溫度將隨時(shí)間而改變，例如當(dāng)它們升溫或由于環(huán)境條件的總體 變化導(dǎo)致，這將導(dǎo)致兩個源20、22的波長的變化。保偏光纖30的溫度也可能改變，這將導(dǎo)致 在兩個偏振分量之間的通過保偏光纖30引入的相移的變化。
[0080] 本申請人已經(jīng)了解，所有上述非理想特性（以及可能地其它特性)導(dǎo)致來自檢測器 單元44的滾動信號展示為隨時(shí)間的變化(即使束源6(發(fā)射單元)和接收器單元8是靜止的）。 這被稱作旋轉(zhuǎn)(或滾動)漂移，且本申請人已經(jīng)了解希望提供考慮此問題的旋轉(zhuǎn)檢測設(shè)備的 愿望。
[0081 ] 在本文中提出對WO 2008/122808的旋轉(zhuǎn)檢測設(shè)備的兩個主要改變以解決由本申 請人發(fā)現(xiàn)的上述問題。為了理解所提出的變化的性質(zhì)以及它們?nèi)绾斡行Ы鉀Q上述問題，首 先將給出WO 2008/122808的旋轉(zhuǎn)檢測設(shè)備的基礎(chǔ)理論的更詳細(xì)解釋，以獲得對為何發(fā)生所 不希望的飄移的理解，接著將解釋本發(fā)明的實(shí)施例如何試圖消除或至少減少飄移的影響。 此解釋應(yīng)被理解為由本申請人作出的發(fā)明性貢獻(xiàn)的部分。
[0082]暫時(shí)僅考慮從束源6出來且經(jīng)由第二偏振器42入射到接收器檢測器46的接收器光 束108的第一部分(即，源于第一源20的所述部分）。如圖3中示意性地說明，第一部分具有沿 著軸' a '的主要偏振（電場)分量Ea和沿著正交軸' b '的次要(較小)偏振（電場)分量Eb。主要 和次要偏振分量可以被視為是接收器光束108的偏振光的第一和第二獨(dú)立偏振分量。
[0083]軸'a'和'b'由在束源6中沿著光學(xué)路徑的組件的組合界定，且不必與任何單一組 件的物理軸相對應(yīng)，例如保偏光纖30的偏振軸。實(shí)際上，因?yàn)楣獾?