CN101178445A

CN101178445A - 纵向干涉条纹图案投影透镜、光学系统及三维图像采集装置

Info

Publication number: CN101178445A
Application number: CNA2007101089718A
Authority: CN
Inventors: 濑古保次
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2006-11-10
Filing date: 2007-06-08
Publication date: 2008-05-14
Anticipated expiration: 2027-06-08
Also published as: CN101178445B; US7830605B2; JP2008122628A; US20080112054A1

Abstract

本发明提供了纵向干涉条纹图案投影透镜、光学系统及三维图像采集装置。该纵向干涉条纹图案投影透镜包括：透镜主体；透镜第一表面，该透镜第一表面构成所述透镜主体的一个表面，并具有沿恒定方向彼此平行地延伸且形状相同的两个凸部或凹部；以及透镜第二表面，该透镜第二表面构成所述透镜主体的另一表面，其中，通过一个凸部或凹部的激光与通过另一凸部或凹部的激光相干涉，从而形成纵向干涉条纹图案。

Description

纵向干涉条纹图案投影透镜、光学系统及三维图像采集装置

技术领域

本发明涉及一种纵向干涉条纹图案投影透镜、光学系统以及三维图像采集装置，具体涉及适于对由光束干涉形成的纵向干涉条纹图案进行投影的纵向干涉条纹图案投影透镜。

背景技术

例如在JP-A-2005-331784(这里所用的术语“JP-A”是指“未审公开的日本专利申请”)中描述了一种通过引起光束干涉而形成同心干涉图案的光学透镜系统，该专利申请未描述纵向干涉条纹图案的形成。迄今，已经利用衍射光栅来形成纵向干涉条纹图案。利用宽度为光的波长等级的狭缝(或开口)作为衍射光栅的构成部件。为了提高光的利用效率，在利用狭缝的衍射光栅中，通常布置多个狭缝以增加通过狭缝并被其衍射的光的量。然而，在光栅中布置有多个狭缝的情况下，传统光栅的缺陷在于尽管对应于零级干涉的光强极高，然而光强随着像第一级、第二级、第三级…的干涉等级的增加而迅速降低。为解决该缺陷，采用了将狭缝数量减小到例如两个的方法。然而，光的利用效率(即光通过狭缝的比率)大大降低。

可选的是，采用利用光学棱镜形成干涉条纹图案的方法。该方法在形成尺寸可与棱镜尺寸相当的干涉条纹图案的情况下是有效的。然而，该方法不适用于干涉条纹图案的广角投影。在使用棱镜对干涉条纹图案进行广角投影的情况下，图案中央部分的光强比图案周边部分的光强大得多。即，与图案中央部分的光强相比，图案周边部分的光强极低。

在使用狭缝(例如，两个狭缝)作为用于干涉条纹图案的广角投影部件的情况下，光强较低。因而不能利用该方法。在利用光学棱镜的情况下，图案中央部分的光强极高。图案周边部分的光强极低。因而，不能实现干涉条纹图案的广角投影。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能够以高光强对纵向干涉条纹图案进行广角投影的纵向干涉条纹图案投影透镜。

(1)根据本发明的第一方面，一种纵向干涉条纹图案投影透镜包括：透镜主体；透镜第一表面，该透镜第一表面构成所述透镜主体的一个表面，并具有沿恒定方向彼此平行地延伸且形状相同的两个凸部或凹部；以及透镜第二表面，该透镜第二表面构成所述透镜主体的另一表面，其中，通过一个凸部或凹部的激光与通过另一凸部或凹部的激光相干涉，从而形成纵向干涉条纹图案。

(2)如第(1)项所述的纵向干涉条纹图案投影透镜，其中，所述两个凸部或凹部在所述透镜第一表面上彼此平行地线性延伸；并且所述透镜第二表面具有平面形状。

(3)如第(1)项所述的纵向干涉条纹图案投影透镜，其中，所述透镜第一表面和所述透镜第二表面位于绕一点形成的同心圆的圆弧上。

(4)如第(1)至第(3)项中任一项所述的纵向干涉条纹图案投影透镜，其中，所述两个凸部或凹部的位于沿所述透镜主体的光轴的平面内的截面形状均由表达为下式(1)的曲线表示：

x＝a*||y|-b|^n (1)

其中，a、b和n表示实数，a不等于0，b大于0，n大于0而小于4，||表示绝对值，^表示取幂。

(5)根据本发明的第二方面，一种光学系统包括：前透镜，该前透镜将从光源放射的光束改变成平行光线；纵向干涉条纹图案投影透镜，该纵向干涉条纹图案投影透镜包括透镜主体、透镜第一表面和透镜第二表面，该透镜第一表面构成所述透镜主体的一个表面，并具有沿恒定方向彼此平行地延伸且形状相同的两个凸部或凹部，该透镜第二表面构成所述透镜主体的另一表面，并且所述纵向干涉条纹图案投影透镜使从所述前透镜输出的、通过一个凸部或凹部的光与通过另一凸部或凹部的激光相干涉，从而投影出纵向干涉条纹图案；以及后透镜，该后透镜对从所述纵向干涉条纹图案投影透镜输出的光进行广角投影。

(6)根据本发明的第三方面，一种光学系统包括：前透镜，该前透镜将从光源放射的光束改变成平行光线；纵向干涉条纹图案投影透镜，该纵向干涉条纹图案投影透镜包括透镜主体、透镜第一表面和透镜第二表面，该透镜第一表面构成所述透镜主体的一个表面，并具有形状相同且沿恒定方向延伸的两个凸部或凹部，该透镜第二表面构成所述透镜主体的另一表面，并且所述透镜第一表面和所述透镜第二表面位于绕一点形成的同心圆的圆弧上，其中，所述纵向干涉条纹图案投影透镜使从所述前透镜输出的、通过一个凸部或凹部的光与通过另一凸部或凹部的激光相干涉，从而投影出纵向干涉条纹图案。

(7)如第(5)或(6)项所述的光学系统，该光学系统还包括限制投影范围的窗口，该投影范围即所述纵向干涉条纹图案投影透镜投影出纵向干涉条纹图案的范围，从而使由所述纵向干涉条纹图案投影透镜投影的纵向干涉条纹图案的条纹数为期望值。

(8)如第(5)至第(7)项中任一项所述的光学系统，其中，所述两个凸部或凹部的位于沿所述透镜主体的光轴的平面内的截面形状均由表达为下式(1)的曲线表示：

x＝a*||y|-b|^n (1)

(9)根据本发明的第四方面，一种三维图像采集装置包括：激光光源；根据第(5)至第(8)项中的任一项所述的光学透镜系统，该光学透镜系统使从所述激光光源输出的光束相干涉，从而投影出纵向干涉条纹图案；摄像机，该摄像机拍摄从所述光学透镜系统投影到对象物上的纵向干涉条纹图案的图像；以及计算单元，该计算单元基于从所述摄像机输出的摄像信息得到所述对象物的三维图像。

(10)如第(9)项所述的三维图像采集装置，该三维图像采集装置还包括发光模块，该发光模块通过将所述激光光源和所述光学透镜系统集成在一起而构成，并安装成用于所述摄像机的摄像闪光装置。

(11)如第(9)或第(10)项所述的三维图像采集装置，其中，所述计算单元结合在所述摄像机中。

(12)如第(9)至第(11)项中任一项所述的三维图像采集装置，该三维图像采集装置为投影到所述对象物上的纵向干涉条纹图案顺序指定编号，并根据所指定的编号获得三维图像。

根据本发明，可得到能够以高的光强对纵向干涉条纹图案进行广角投影的纵向干涉条纹图案投影透镜。

附图说明

根据附图详细描述本发明的示例性实施例，其中：

图1A至图1C表示根据本发明的纵向干涉条纹图案投影透镜的实施例，图1A是该实施例的正视图，图1B是沿图1A中所示的线A-A’剖取的剖视图，图1C是该实施例的侧视图；

图2是表示纵向干涉条纹图案投影透镜的截面与光轴之间的关系的视图；

图3A和图3B表示利用图1A至图1C中所示透镜的光学透镜系统的示例；

图4是表示形成在投影面上的纵向干涉条纹图案的条纹间距的说明图；

图5A至图5C表示根据本发明的纵向干涉条纹图案投影透镜的另一实施例，图5A是该实施例的正视图，图5B是沿图5A中所示的线A-A’剖取的剖视图，图5C是该实施例的侧视图；

图6A和图6B表示利用图5A至图5C中所示透镜的光学透镜系统的示例；

图7是表示利用根据本发明的纵向干涉条纹图案投影透镜的三维图像采集装置的实施例的视图；

图8是表示投影出的纵向干涉条纹图案的光量分布仿真结果示例的曲线图；以及

图9A至图9C表示根据本发明的纵向干涉条纹图案投影透镜的另一实施例，图9A是该实施例的正视图，图9B是沿图9A中所示的线A-A’剖取的剖视图，图9C是该实施例的侧视图。

具体实施方式

以下参照附图描述本发明的实施例。

(第一实施例)

图1A至图1C表示根据本发明第一实施例的纵向干涉条纹图案投影透镜的实施例。图1A是该实施例的正视图。图1B是沿图1A中所示的线A-A’剖取的剖视图。图1C是该实施例的侧视图。在本实施例的以下描述中，对通过使激光(波长为800nm)通过特定结构的透镜而投影出纵向干涉条纹图案的示例描述如下。

如图1A中所示，纵向干涉条纹图案投影透镜包括透镜主体1a和透镜第一表面2，该透镜第一表面2构成透镜主体1a的一个表面并具有形状相同且沿恒定方向彼此平行地延伸的两个凸部3和4，并且该纵向干涉条纹图案投影透镜还包括透镜第二表面5，其构成透镜主体1a的另一表面。当激光从透镜第一表面2入射时，通过凸部3的光与通过凸部4的光相干涉，因而从透镜第二表面5输出的光可在对象物上形成纵向干涉条纹图案。在本实施例中，如图1A和图1C所示，形成在透镜第一表面2上的两个凸部3和4均具有使这两个凸部3和4彼此平行地线性延伸的形状。此外，透镜第二表面5形成平坦表面。

图2是表示纵向干涉条纹图案投影透镜的截面与光轴之间的关系的视图。即，透镜1朝着光轴两侧的区域对通过由光轴划分单一平面(即，(x-y)平面)而成的其中一个半平面的光进行广角投影。透镜1还朝着光轴两侧的区域对通过另一半平面的光进行广角投影。透镜1包括具有形状相同的两个凸部3和4的透镜第一表面2。透镜1的截面成形为双半圆。在本实施例中，如图2所示，x轴定位在两个凸部3和4之间。凸部4的顶部定位在沿垂直于x轴的y轴方向的坐标为y＝b的位置处。凸部3和4的截面形状由下式(1)表示：

x＝a*||y|-b|^n (1)

其中，a、b和n表示实数，a不等于0，b大于0，n大于0而小于4，||表示绝对值，^表示取幂。更具体地说，在式1中，例如a＝2，b＝0.25，n＝2.1。透镜1沿y方向的宽度为1mm，沿z方向的宽度为1mm，沿x方向的厚度为2mm。使用塑料透镜作为透镜1。透镜1的折射率为1.48。

图3A和图3B表示使用图1所示透镜的光学透镜系统的示例。如这些图中所示，该光学透镜系统包括：准直透镜32，该准直透镜32作为适于将从半导体激光(LD)光源31放射的光束改变成平行光线的前透镜；图1中示出的纵向干涉条纹图案投影透镜33；以及凹透镜34，该凹透镜34作为适于对从纵向干涉条纹图案投影透镜33输出的光进行广角投影的后透镜。即，在该示例中，从激光光源31放射的光束首先由准直透镜32改变成平行光束。接着，平行光束入射在具有双半柱状形状的透镜(即双半柱状透镜)上，即纵向干涉条纹图案投影透镜33上。对通过由光轴35划分的双半柱状透镜的一个凸部的光进行广角投影，如图3A所示。来自由光轴35划分(x-y)平面而成的两个区域的光束在对象物36上叠加，从而形成纵向干涉条纹图案37。

图3B是沿与图3A所示的平面垂直且光轴所通过的平面剖取的剖视图。如图3B所示，从激光光源31输出的光束由准直透镜32改变成平行光束。接着，光束以直线通过邻近的纵向干涉条纹图案投影透镜33。随后，后凹透镜34对光束进行广角投影。因而，在图3B所示的平面中，激光束彼此不干涉。相反，激光束被简单地投影。

对由上述光学透镜系统在对象物36上的投影面上形成的纵向干涉条纹图案进行观察。图4示出了在投影面置于距透镜1m距离处的情况下，纵向干涉条纹图案的条纹间距。这样，纵向干涉条纹图案的条纹间距约为3mm。如以上所述，可使用图1所示的透镜形成纵向干涉条纹图案。因此，可使用半导体激光器和相对简单的光学透镜系统对纵向干涉条纹图案进行广角投影。

(第二实施例)

图5A至图5C表示根据本发明的纵向干涉条纹图案投影透镜的第二实施例。图5A是该实施例的正视图。图5B是沿图5A中所示的线A-A’剖取的剖视图。图5C是该实施例的侧视图。在第二实施例的以下描述中，对通过使从半导体激光光源输出的激光(其波长为800nm)通过特定结构的透镜而对纵向干涉条纹图案进行投影的示例描述如下。

如图5A所示，纵向干涉条纹图案投影透镜51包括透镜第一表面52，该透镜第一表面52具有形状相同且沿彼此平行的方向延伸的两个凸部53和54，并且该纵向干涉条纹图案投影透镜还包括透镜第二表面55。当激光从透镜第一表面52入射时，通过凸部53的光与通过凸部54的光相干涉，因而从透镜第二表面55输出的光可在对象物上形成纵向干涉条纹图案。在本实施例中，如图5A和图5C所示，形成在透镜第一表面52上的两个凸部53和54均具有弯曲形状。此外，透镜第二表面55形成与透镜第一表面的形状类似的曲面。

在本实施例中，更具体地说，透镜第一表面52和透镜第二表面55形成为使得透镜第一表面52和透镜第二表面55的截面分别位于绕特定点形成的同心圆弧上。该特定点例如是激光光源的发光点。因此，透镜51成形为使得从激光光源放射的光可直线传播而不会折射经过透镜51。

图6A和图6B表示使用图5所示透镜的光学透镜系统的示例。如这些图中所示，该光学透镜系统包括：前透镜62，该前透镜62适于将从半导体激光(LD)光源61放射的光束改变成在特定平面上的平行光线；以及纵向干涉条纹图案投影透镜63，该纵向干涉条纹图案投影透镜63具有透镜第一表面和透镜第二表面，所述透镜第一表面具有形状相同且沿彼此平行的方向延伸的两个凸部或两个凹部，使得透镜第一表面和透镜第二表面的截面位于绕激光光源形成的同心圆弧上，并且从前透镜通过凸部或凹部中的一个的光与从前透镜通过凸部或凹部中的另一个的光相干涉，从而形成纵向干涉条纹图案。

图6A示出了光学透镜系统在通过光轴的水平面上的剖视图。从激光光源61输出的光束由前透镜62改变成平行光束。随后，通过双半柱状透镜而分别通过光轴64的左侧区域以及光轴64的右侧区域(在图6A中进行观察)的光束在对象物65上叠加从而形成纵向干涉条纹图案。图6B表示光学透镜系统在通过光轴的垂直平面上的剖视图。各个透镜构造成使得在该平面中，从激光光源61放射的光直线传播而不会被各个透镜表面折射。因此，从激光光源61放射的光在保持扩散角的同时而投影。显然，光束在投影面上不叠加，从而不形成干涉条纹图案。因此，通过该透镜构造，可朝对象物65对纵向干涉条纹图案进行广角投影。根据本实施例，与第一实施例相比，可减少光学系统的透镜数量。因此，可通过更简单的光学透镜系统形成纵向干涉条纹图案。

(第三实施例)

图7是表示使用根据本发明的纵向干涉条纹图案投影透镜的三维图像采集装置的实施例的视图。如图7所示，本实施例包括：激光光源71；光学透镜系统72，该光学透镜系统72构成为通过使由激光光源71放射的光束彼此干涉而投影出纵向干涉条纹图案；摄像机75，该摄像机75适于对投影到对象物73上的纵向干涉条纹图案74进行成像；以及计算单元76，该计算单元76基于从摄像机75输出的成像信息来采集对象物73的三维图像。采用第一和第二实施例中所用的光学系统作为光学透镜系统72。而且，可通过将激光光源71和光学透镜系统72集成在一起而获得发光模块77。发光模块77与摄像机75分开设置，如图7所示。然而，发光模块77可作为摄像闪光装置而安装在摄像机75中。而且，计算单元76连接至摄像机75的外部，如图7所示。然而，计算单元76可结合在摄像机75中。

而且，可在发光模块77中或其外部设置矩形窗口78，该矩形窗口78适于限制纵向干涉条纹图案投影的投影范围，从而使从发光模块77的纵向干涉条纹图案投影透镜投影出的纵向干涉条纹图案的条纹数量具有预定值。即，设置适于限制纵向干涉条纹图案的投影的投影范围的矩形窗口78。因而，如图7所示，投影的干涉条纹图案的条纹数量受到限制。

在本实施例中，如在图7中所见，纵向干涉条纹图案74由从左侧开始交替布置的亮纹和暗纹构成。投影范围限制窗口78设定成使纵向干涉条纹图案74包括九个亮纹，并在纵向干涉条纹图案74的右端布置亮纹，如在图7中所见。通过设置在发光模块77侧的摄像机75对供纵向干涉条纹图案74投影的对象物73进行成像。纵向干涉条纹图案74被摄像机75成像成根据对象物73形状的不规则性而变形的图像。

采集距离图像的方法如下进行。首先，从成像的纵向干涉条纹图案74检测该纵向干涉条纹图案74中的第一到第九个亮条纹。当获悉检测到的亮条纹的数量时，与所检测到的亮条纹对应的平面由下式2表示。

ax+by+cz+1＝0 (式2)

其中a、b、c为已知系数。

接下来，从图像检测摄像机75的成像元件(CCD)79处的高亮度点，其对应于投影到对象物上的单个纵向干涉条纹图案。然后，从摄像机75中的CCD像素位置和角度计算出高亮度点的位置坐标(x₁，y₁，z₁)。假设摄像机透镜的主点的位置为(x_p，y_p，z_p)，则由高亮度点的像素位置确定的直线由下式表示。

[\begin{matrix} x \\ y \\ z \end{matrix}] = [\begin{matrix} x_{1} \\ y_{1} \\ z_{1} \end{matrix}] + m [\begin{matrix} x_{p} - x_{1} \\ y_{p} - y_{1} \\ z_{p} - z_{1} \end{matrix}]

(式3)

其中，仅“m”为未知数。通过将由式3表示的三个直线式代入由式2表示的平面式而得出未知数“m”。因此，得到对象物的三维坐标(x，y，z)。因而，顺序检测与纵向干涉条纹图案的亮条纹图案相对应的高亮度点。得出由一个条纹线确定的对象物的三维坐标。对每一纵向干涉条纹图案进行类似处理，从而得到整个对象物的三维坐标。

根据本实施例，仅通过借助简单且可小型化的投影装置将纵向干涉条纹图案投影到对象物上并借助普通数码相机对投影到对象物上的纵向干涉条纹图案进行成像，就可采集到对象物的三维图像。在将用于投影纵向干涉条纹图案的装置安装成摄像机的闪光装置的情况下，可使该三维图像采集装置更紧凑从而使其可为便携式。因此，该三维图像采集装置可容易地采集对象物的三维图像。

图8是表示投影出的纵向干涉条纹图案的光量分布仿真结果示例的曲线图。在该示例中，使用在第一实施例的描述中所述的纵向干涉条纹图案投影方法将纵向干涉条纹图案投影到对象物上。将对象物放置在距透镜600mm的距离处。在第三实施例中也使用第一实施例中所用的透镜。图8中所示的曲线图表示仅通过分别设置在光轴两侧的其中一个部分的光的光投影强度。从图8可明白，与透镜的周边部分相比，光强在透镜的中央部分达到峰值。通过使各个光强值乘以图4所示的干涉条纹的相位周期而得到实际投影的干涉条纹中的光强分布。比如指定为右1、右2、右3的编号的干涉条纹的光强衰减，如图8所示。因此，投影到对象物上的纵向干涉条纹图案被成像。在图像中，采用光强最高的条纹作为基准。可为纵向干涉条纹指定比如第右N(N为自然数)或第左N的编号。可根据该编号确定式2那样的平面式。得到由平面式确定的平面与由式3表示的、由最高亮度点的像素位置确定的直线的交点，从而可得到三维图像。

因此，根据本发明，可通过为投影到对象物上的纵向干涉条纹图案顺序指定编号而根据编号信息采集三维图像。可利用与中央高光强的纵向条纹对应的平面作为基准平面。因而，可为条纹指定编号，从而可不用投影范围限制窗口而简单地得到三维图像。

(第四实施例)

图9A至图9C表示根据本发明的纵向干涉条纹图案投影透镜的另一实施例。图9A是该实施例的正视图。图9B是沿图9A中所示的线A-A’剖取的剖视图。图9C是该实施例的侧视图。尽管根据第一和第二实施例的透镜适用于透镜第一表面具有两个凸部，但是第四实施例的透镜第一表面具有两个凹部。第四实施例的其余部分与第一和第二实施例的对应部分相似。因此，与第一和第二实施例相似，可投影出纵向干涉条纹图案。以下对第四实施例进行详细描述。

根据本实施例，如图9A所示，纵向干涉条纹图案投影透镜91包括透镜第一表面92，该透镜第一表面92具有形状相同且沿彼此平行的方向延伸的两个凹部93和94，并且该纵向干涉条纹图案投影透镜91还包括透镜第二表面95。当激光从透镜第一表面92入射时，通过凹部93的光与通过凹部94的光相干涉，从而从透镜第二表面95输出的光可在对象物上形成纵向干涉条纹图案。在本实施例中，如图9A和图9C所示，形成在透镜第一表面92上的两个凹部93和94的形状均由式1表示。透镜第一表面的两个凹部可成形为彼此平行地线性延伸，并且透镜第二表面可成形为平面。然而，根据本实施例，透镜第一表面的两个凹部93和94的截面成形为弯曲形状。此外，透镜第二表面95形成为与透镜第一表面的形状类似的曲面。

在本实施例中，更具体地说，透镜第一表面92和透镜第二表面95形成为使得透镜第一表面92和透镜第二表面95的截面分别位于绕特定点形成的同心圆弧上。该特定点例如是激光光源的发光点。因此，透镜91成形为使得从激光光源放射的光可直线传播而不会折射过透镜91。根据本实施例，与第一和第二实施例类似，可通过简单的光学透镜系统形成纵向干涉条纹图案。

为了说明和描述之目的而提供了本发明实施例的以上描述。不旨在穷尽或将本发明局限于所公开的确切形式。显然，本领域的技术人员将清楚多种修改和变型。所述实施例是为了最佳解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员理解本发明的各种实施例并理解适用于所构想的实际应用的各种修改而选出并描述的。本发明的范围理应由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种纵向干涉条纹图案投影透镜，该纵向干涉条纹图案投影透镜包括：

透镜主体；

透镜第一表面，该透镜第一表面构成所述透镜主体的一个表面，并具有沿恒定方向彼此平行地延伸且形状相同的两个凸部或凹部；以及

透镜第二表面，该透镜第二表面构成所述透镜主体的另一表面；

其中，通过一个凸部或凹部的激光与通过另一凸部或凹部的激光相干涉，从而形成纵向干涉条纹图案。

2.根据权利要求1所述的纵向干涉条纹图案投影透镜，其中，

所述两个凸部或凹部在所述透镜第一表面上彼此平行地线性延伸；并且

所述第二透镜表面具有平面形状。

3.根据权利要求1所述的纵向干涉条纹图案投影透镜，其中，所述透镜第一表面和所述透镜第二表面位于绕一点形成的同心圆的圆弧上。

4.根据权利要求1所述的纵向干涉条纹图案投影透镜，其中，

所述两个凸部或凹部的位于沿所述透镜主体的光轴的平面内的截面形状均由表达为下式(1)的曲线表示：

x＝a*||y|-b|^n (1)

5.一种光学系统，该光学系统包括：

前透镜，该前透镜将从光源放射的光束改变成平行光线；

纵向干涉条纹图案投影透镜，该纵向干涉条纹图案投影透镜包括：

透镜主体；

透镜第二表面，该透镜第二表面构成所述透镜主体的另一表面，并且所述纵向干涉条纹图案投影透镜使从所述前透镜输出的、通过一个凸部或凹部的光与通过另一凸部或凹部的激光相干涉，从而投影出纵向干涉条纹图案；以及

后透镜，该后透镜对从所述纵向干涉条纹图案投影透镜输出的光进行广角投影。

6.根据权利要求5所述的光学系统，该光学系统还包括限制投影范围的窗口，该投影范围即所述纵向干涉条纹图案投影透镜投影出纵向干涉条纹图案的范围，从而使由所述纵向干涉条纹图案投影透镜投影出的纵向干涉条纹图案的条纹数量具有期望值。

7.根据权利要求5所述的光学系统，其中，

x＝a*||y|-b|^n (1)

8.一种光学系统，该光学系统包括：

前透镜，该前透镜将从光源放射的光束改变成平行光线；

透镜主体；

透镜第一表面，该透镜第一表面构成所述透镜主体的一个表面，并具有沿恒定方向延伸且形状相同的两个凸部或凹部；以及

透镜第二表面，该透镜第二表面构成所述透镜主体的另一表面，并且所述透镜第一表面和所述透镜第二表面位于绕一点形成的同心圆的圆弧上；

其中：

所述纵向干涉条纹图案投影透镜使从所述前透镜输出的、通过一个凸部或凹部的光与通过另一凸部或凹部的激光相干涉，从而投影出纵向干涉条纹图案。

9.根据权利要求8所述的光学系统，该光学系统还包括限制投影范围的窗口，该投影范围即所述纵向干涉条纹图案投影透镜投影出纵向干涉条纹图案的范围，从而使由所述纵向干涉条纹图案投影透镜投影出的纵向干涉条纹图案的条纹数量具有期望值。

10.根据权利要求8所述的光学系统，其中，

x＝a*||y|-b|^n (1)

11.一种三维图像采集装置，该三维图像采集装置包括：

激光光源；

根据权利要求5所述的光学透镜系统，该光学透镜系统使从所述激光光源输出的光束相干涉，并投影出纵向干涉条纹图案；

摄像机，该摄像机拍摄从所述光学透镜系统投影到对象物上的纵向干涉条纹图案的图像；以及

计算单元，该计算单元基于从所述摄像机输出的摄像信息得到所述对象物的三维图像。

12.根据权利要求11所述的三维图像采集装置，该三维图像采集装置还包括发光模块，该发光模块通过将所述激光光源和所述光学透镜系统集成在一起而构成，并安装成用于所述摄像机的摄像闪光装置。

13.根据权利要求11所述的三维图像采集装置，其中，所述计算单元结合在所述摄像机中。

14.根据权利要求11所述的三维图像采集装置，其中，该三维图像采集装置为投影到所述对象物上的纵向干涉条纹图案顺序指定编号，并根据所指定的编号获得三维图像。