[发明专利]用于光学测量的系统和方法

权利要求书

1.一种光学测量系统，包括：

激光器(400)，该激光器(400)发出包括第一光束分量和第二光束分量的激光束(403)，第一光束分量具有第一偏振，第二光束分量具有第二偏振，第二偏振正交于第一偏振；

镜面反射至少一部分激光束(403)的目标物(410)；

干涉仪(406)，该干涉仪(406)包括第一偏振分束器(420)、第一四分之一波延迟片(422)、第二四分之一波延迟片(421)、反射器(424)，以及条纹计数器(426)，干涉仪(406)接收激光束(403)；

自准直仪(408)，自准直仪(408)包括第二分束器(430)、第一透镜(432)、以及检测器(434)，检测器(434)具有至少第一检测表面(435)；

激光束(403)入射在第一分束器(420)上，第一分束器(420)反射激光束(403)的第一光束分量的出射目标物部分(407)，使其通过第一四分之一波延迟片(422)和第二分束器(430)，以入射在目标物(410)上，目标物(410)反射第一光束分量的回射目标物部分(409)回到第二分束器(430)，第二分束器(430)反射第一光束分量的回射目标物部分(409)，使其通过第一透镜(432)，第一透镜(432)将第一光束分量的回射目标物部分(409)的自准直仪部分(436)聚焦到第一检测表面(435)的一点上，检测器(434)产生与第一检测表面上的点的位置相应的第一输出信号；

第二分束器(430)、第一四分之一波延迟片(422)、以及第一分束器(420)将第一光束分量的回射目标物部分(409)的干涉仪部分(411)传送到条纹计数器(426)；并且

第一分束器(420)和第二四分之一波延迟片(421)将第二光束分量(405)传送到反射器(424)，反射器(424)反射第二光束分量(405)，使其再次通过第二四分之一波延迟片(421)而入射在第一分束器(420)上，第一分束器(420)将第二光束分量(405)反射到条纹计数器(426)，并且使第二光束分量(405)与第一光束分量的回射目标物部分(409)的干涉仪部分(411)合并，响应于第一光束分量的回射目标物部分(409)的干涉仪部分(411)与第二光束分量(405)之间的干涉，条纹计数器(426)产生第二输出信号。

2.根据权利要求1的光学测量系统，其中进一步包括反向望远透镜组件(428)，反向望远透镜组件(428)夹在第一分束器(420)与条纹计数器(426)之间，反向望远透镜组件(428)减少由目标物(410)的取向变化导致的至少第一光束分量的回射目标物部分(409)的干涉仪部分(411)的角偏离。

3.根据权利要求1的光学测量系统，其中进一步包括计算机(520)和至少一第一数据线(522A)，数据线将至少第一输出信号和第二输出信号传送到计算机(520)，计算机(520)依据第一输出信号计算目标物(504A)的取向变化，以及依据第二输出信号计算目标物(504A)的平移。

4.根据权利要求1的光学测量系统，其中进一步包括偏振保持光纤(402)以及第二透镜(404)，偏振保持光纤(402)将来自激光器(400)的激光束(403)传送到第二透镜(404)，第二透镜(404)将激光束(403)导向第一分束器(420)。

5.一种测量目标物的平移和旋转的方法，包括：

将激光束分束为出射目标物光束(407)和基准光束(405)；

将出射目标物光束(407)导向镜面反射目标物(410)，出射目标物光束(407)被目标物(410)反射而成为回射目标物光束(409)；

将回射目标物光束(409)分束为干涉仪光束(411)和自准直仪光束(436)；

测量自准直仪光束(436)的方向变化；

产生与自准直仪光束(436)的方向变化相应的第一输出信号，将第一输出信号传送到计算机(520)；

叠加基准光束(405)和干涉仪光束(411)，以产生最小和最大干涉；

用条纹计数器(426)检测最小和最大干涉；

产生与条纹计数器(426)所检测的最小和最大干涉相应的第二输出信号，将第二输出信号传送到计算机(520)；以及

依据第一输出信号计算目标物的取向变化，依据第二输出信号计算目标物的平移。