一種產(chǎn)生寬條紋區(qū)域、低發(fā)散度柵型結(jié)構(gòu)光的光學(xué)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種產(chǎn)生柵型結(jié)構(gòu)光的光學(xué)裝置，該裝置所產(chǎn)生柵型結(jié)構(gòu)光具有 寬柵型條紋區(qū)域、條紋對比度好、分辨率高，且光束發(fā)散度低的優(yōu)點(diǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002] 如圖1所示，柵型結(jié)構(gòu)光是一種橫向光強(qiáng)呈余弦分布，將其應(yīng)用于條紋投影三維 測量可以實(shí)現(xiàn)物體三維表面形貌的快速測量，并且在很多相關(guān)領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景：例 如機(jī)器視覺、生物醫(yī)學(xué)、質(zhì)量控制、逆向工程等。
[0003] 目前產(chǎn)生柵型結(jié)構(gòu)光的主要方法：IXD/DMD數(shù)字投影儀，衍射光柵，投射光柵，三 角形截面棱鏡等。數(shù)字投影儀產(chǎn)生的柵型結(jié)構(gòu)光分辨率較低，且隨測量距離增加光斑條紋 發(fā)散較大；衍射光柵或者投射光柵產(chǎn)生柵型結(jié)構(gòu)光的對比度較差，且光柵的加工難度、成本 較高；三角形截面棱鏡產(chǎn)生柵型結(jié)構(gòu)光具有近似無衍射的特性、且對比度好，但是其有效柵 型條紋區(qū)域小，如圖2所示即為底角為r的三角形截面棱鏡產(chǎn)生的柵型結(jié)構(gòu)光，圖中斜線部 分為余弦條紋的分布區(qū)域，其長度為Z，最大寬度L等于入射光束尺寸a的一半。
[0004] 有鑒于此，本發(fā)明人針對現(xiàn)有產(chǎn)生柵型結(jié)構(gòu)光技術(shù)存在的問題進(jìn)行了深入研究， 本案由此產(chǎn)生。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型的目的是提供一種產(chǎn)生寬條紋區(qū)域、低發(fā)散度柵型結(jié)構(gòu)光的光學(xué)裝 置。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種產(chǎn)生寬條紋區(qū)域、低發(fā)散度柵型結(jié)構(gòu)光的光學(xué)裝置，包括沿光路依次設(shè)置的 激光器、空間濾波器、擴(kuò)束準(zhǔn)直器、矩形光闌和反射式分光棱鏡，沿反射式分光棱鏡輸出的 第一光束的光路上依次設(shè)置有第一平面反射鏡和第一凹透鏡，沿反射式分光棱鏡輸出的第 二光束的光路上依次設(shè)置有第二平面反射鏡和第二凹透鏡，第一凹透鏡與第二凹透鏡的焦 距相等，且從第一平面反射鏡和第二平面反射鏡射出的光束分別對應(yīng)正入射至第一凹透鏡 和第二凹透鏡。
[0008] 采用上述方案后，本實(shí)用新型的一種產(chǎn)生寬條紋區(qū)域、低發(fā)散度柵型結(jié)構(gòu)光的光 學(xué)裝置，激光器作為系統(tǒng)光源，通過空間濾波器和擴(kuò)束準(zhǔn)直器將激光器產(chǎn)生的高斯光束整 形為性能良好的平面光，再通過矩形光闌對此平面光進(jìn)行整形得到矩形平面光，然后通過 反射式分光棱鏡將此矩形平面光分成兩束相干光，得到第一光束和第二光束，第一、第二平 面反射鏡分別用于改變第一光束和第二光束的傳播方向，使其分別對應(yīng)正入射第一、第二 凹透鏡，第一、第二凹透鏡分別用于對第一、第二光束進(jìn)行擴(kuò)束，并使擴(kuò)束后的第一、第二光 束相干疊加，形成具有寬柵型條紋區(qū)域和低發(fā)散度特點(diǎn)的柵型結(jié)構(gòu)光（柵型條紋區(qū)域如圖 4中的陰影部分AB⑶）。
【附圖說明】
[0009] 圖1為柵型結(jié)構(gòu)光橫向光強(qiáng)分布不意圖。
[0010] 圖2為三角形截面棱鏡產(chǎn)生柵型結(jié)構(gòu)光示意圖。
[0011] 圖3為本實(shí)用新型中反射式分光棱鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012] 圖4為本實(shí)用新型光學(xué)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013] 圖5為對圖4進(jìn)彳丁進(jìn)一步說明的不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 本實(shí)用新型的一種產(chǎn)生寬條紋區(qū)域、低發(fā)散度柵型結(jié)構(gòu)光的光學(xué)裝置，如圖4所 示，包括沿光路依次設(shè)置的激光器100、空間濾波器200、擴(kuò)束準(zhǔn)直器300、矩形光闌400和反 射式分光棱鏡500,沿反射式分光棱鏡500輸出的第一光束的光路上依次設(shè)置有第一平面 反射鏡600和第一凹透鏡700,沿反射式分光棱鏡500輸出的第二光束的光路上依次設(shè)置 有第二平面反射鏡800和第二凹透鏡900,第一凹透鏡700與第二凹透鏡900的焦距相等， 且從第一平面反射鏡600和第二平面反射鏡800射出的光束分別對應(yīng)正入射至第一凹透鏡 700和第二凹透鏡900 (即從第一平面反射鏡600和第二平面反射鏡800射出的光束與第一 凹透鏡700和第二凹透鏡900的光軸平行）。
[0015] 本實(shí)用新型具體實(shí)施時(shí)，將激光器100、空間濾波器200、擴(kuò)束準(zhǔn)直器300、矩形光 闌400、反射式分光棱鏡500、第一平面反射鏡600、第一凹透鏡700、第二平面反射鏡800和 第二凹透鏡900按照上述位置關(guān)系放置于穩(wěn)定的工作平臺(tái)。
[0016] 工作時(shí)，如圖4所示，激光器100作為系統(tǒng)光源，通過空間濾波器200和擴(kuò)束準(zhǔn)直 器300將激光器100產(chǎn)生的高斯光束整形為性能良好的平面光，再通過矩形光闌400對此 平面光進(jìn)行整形得到矩形平面光，然后通過反射式分光棱鏡500將此矩形平面光分成兩束 相干光，得到第一光束和第二光束，第一、第二平面反射鏡600、800分別用于改變第一光束 和第二光束的傳播方向，使其分別對應(yīng)正入射第一、第二凹透鏡700、900,第一、第二凹透鏡 700、900分別用于對第一、第二光束進(jìn)行擴(kuò)束，并使擴(kuò)束后的第一、第二光束相干疊加，形成 具有寬柵型條紋區(qū)域和低發(fā)散度特點(diǎn)的柵型結(jié)構(gòu)光（柵型條紋區(qū)域如圖4中的陰影部分 ABCD)〇
[0017] 如圖5所示，2a為入射反射式分光棱鏡500的矩形平面光尺寸，a為經(jīng)過反射式 分光棱鏡500得到的第一、第二光束的尺寸，f為第一、第二凹透鏡700、900的焦距，Γι為第 一、第二凹透鏡700、900的光軸與Z方向的夾角。為了保證光學(xué)裝置所產(chǎn)生柵型結(jié)構(gòu)光具 有低發(fā)散度，本實(shí)用新型光學(xué)裝置對入射反射式分光棱鏡500的矩形平面光尺寸，第一、第 二凹透鏡700、900的焦距，第一、第二凹透鏡700、900的光軸與Z方向的夾角之間的限制條 /-J: 件為：Q 通過改變?nèi)肷浞瓷涫椒止饫忡R500的矩形平面光尺寸、第一凹 i 〇 透鏡700和第二凹透鏡900的焦距、第一凹透鏡700和第二凹透鏡900的光軸與Z方向夾 角等系統(tǒng)參數(shù)可以方便調(diào)節(jié)柵型結(jié)構(gòu)光的條紋區(qū)域?qū)挾?、條紋間距、焦深等參數(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種產(chǎn)生寬條紋區(qū)域、低發(fā)散度柵型結(jié)構(gòu)光的光學(xué)裝置，其特征在于：包括沿光路 依次設(shè)置的激光器、空間濾波器、擴(kuò)束準(zhǔn)直器、矩形光闌和反射式分光棱鏡，沿反射式分光 棱鏡輸出的第一光束的光路上依次設(shè)置有第一平面反射鏡和第一凹透鏡，沿反射式分光棱 鏡輸出的第二光束的光路上依次設(shè)置有第二平面反射鏡和第二凹透鏡，第一凹透鏡與第二 凹透鏡的焦距相等，且從第一平面反射鏡和第二平面反射鏡射出的光束分別對應(yīng)正入射至 第一凹透鏡和第二凹透鏡。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種產(chǎn)生寬條紋區(qū)域、低發(fā)散度柵型結(jié)構(gòu)光的光學(xué)裝置，包括沿光路依次設(shè)置的激光器、空間濾波器、擴(kuò)束準(zhǔn)直器、矩形光闌和反射式分光棱鏡，沿反射式分光棱鏡輸出的第一光束的光路上依次設(shè)置有第一平面反射鏡和第一凹透鏡，沿反射式分光棱鏡輸出的第二光束的光路上依次設(shè)置有第二平面反射鏡和第二凹透鏡，第一凹透鏡與第二凹透鏡的焦距相等，且從第一平面反射鏡和第二平面反射鏡射出的光束分別對應(yīng)正入射至第一凹透鏡和第二凹透鏡。通過本實(shí)用新型的光學(xué)裝置可產(chǎn)生具有寬柵型條紋區(qū)域和低發(fā)散度特點(diǎn)的柵型結(jié)構(gòu)光。
【IPC分類】G02B27/46
【公開號(hào)】CN204832694
【申請?zhí)枴緾N201520415284
【發(fā)明人】吳志偉, 楊惠山
【申請人】泉州師范學(xué)院
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年6月16日