CN108169764A - 高速激光3d成像装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高速激光3D成像装置及方法，该装置包括激光发射器、偏振器、四分之一波片、声光偏转器和光电探测器，所述激光发射器、偏振器、四分之一波片和声光偏转器依次沿着光轴设置，所述光电探测器设于偏振器的反射方向，用于接收由偏振器偏转的光，所述四分之一波片位于偏振器和声光偏转器之间，用于使透过偏振器的线偏振光转成圆偏振光以及使声光偏转器反馈的光转成线偏转光，所述声光偏转器用于接收圆偏振光并产生衍射扫描物体，所述偏振器构造成将激光发射器发射激光转成线偏转光以及将由四分之一波片反馈的线偏转光偏转到光电探测器。该成像装置及方法能够快速高效的进行3D成像，且无机械部件、全固态部件，光损失少。
Description
技术领域
本发明涉及激光成像技术领域，具体涉及一种高速激光3D成像装置及方法。
背景技术
目前，三维成像方法有多种，例如多目摄像头检测法、红外成像方法、高速激光雷达扫描法等，但是这些类型的三维成像仪普遍价格昂贵且结构复杂。三维成像仪器分为接触式和非接触式两种，接触式三维成像仪器受具体安装条件的影响，具有很大的局限性，且仪器安装过程复杂，不便于实际操作。非接触式光学三维成像方法得到了广泛应用，但是现有的大部分激光三维扫描成像仪器，为获被测对象的3D图像，通常都是采用激光扫描成像。例如，旋转式扫描采用旋转扫描方式，扫描成像是基于运转，因此成像时需要有个旋转运转周期，成像不够快速。而且，这种基于激光雷达扫描法的成像装置，必然要用到机械部分，例如旋转机构等。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种快速高效、无机械部件的高速激光3D成像装置及方法。
一种高速激光3D成像装置，包括激光发射器、偏振器、四分之一波片、声光偏转器和光电探测器，所述激光发射器、偏振器、四分之一波片和声光偏转器依次沿着光轴设置，所述光电探测器设于偏振器的反射方向，用于接收由偏振器偏转的光，所述四分之一波片位于偏振器和声光偏转器之间，用于使透过偏振器的线偏振光转成圆偏振光以及使声光偏转器反馈的光转成线偏转光，所述声光偏转器用于接收圆偏振光并产生衍射扫描物体，所述偏振器构造成将激光发射器发射激光转成线偏转光以及将由四分之一波片反馈的线偏转光偏转到光电探测器。
进一步地，所述激光发射器的发射前端设置有第一透镜，所述第一透镜与偏振器之间设有分光镜，用于将第一透镜产生的单束光分成多束光。
进一步地，所述偏振器包括旋转偏振器或两个正交偏振器。
进一步地，所述偏振器与光电探测器之间设置有第二透镜。
进一步地，所述偏振器与第二透镜之间设置有前四分之一波片，以及在第二透镜与光电探测器之间设置有后四分之一波片。
进一步地，所述偏振器进一步构造成将由四分之一波片反馈的线偏振光旋转90度，以反馈到光电探测器。
进一步地，所述声光偏转器通过声场产生变化光栅，对物体进行衍射扫描。
进一步地，所述偏振器包括正交的两个偏振器，两个偏振器与分别激光发射器的发射光成45°和135°。
进一步地，所述光电探测器包括波长为600纳米的红外光电管。
以及，一种高速激光3D成像方法，其采用上述的高速激光3D成像装置进行成像，该方法包括如下步骤：
通过激光发射器发射激光，激光进入偏振器；
通过偏振器将发射光分成线偏振光，通过四分之一波片将线偏振光转成圆偏振光，圆偏振光进入声光偏转器；
通过声光偏转器偏转产生变化光栅，使激光对被测对象进行衍射扫描；
扫描的激光由被测对象反射，经过声光偏转器偏转，再经过四分之一波片后，变成线偏振光，通过偏振器偏振90度并反馈到光电探测器；
通过光电探测器得出被测对象光数据信息，经过分析处理后，形成相应的物体图像。
上述高速激光3D成像装置及成像方法中，全部采用光学元器件，先通过偏振器将发射光分成线偏振光，一部分经过偏振器到达四分之一波片，另一部分反射到光电探测器，经过四分之一波片后，线偏振光再转成圆偏振光，圆偏振光经声光偏转器偏转产生变化光栅，进行衍射扫描被测对象，激光由被测对象反射回，经过声光偏转器偏转，圆偏振光经过四分之一波片后，变成线偏振光，通过偏振器偏振90度并反馈到光电探测器，通过光电探测器得出被测对象光数据信息，经过分析处理后，形成相应的物体图像。整个成像装置及成像过程中，基本没有用到电机等机械部件，做到全固态部件，基本无光损失，而且，正因为是全固态器件，激光衍射扫描成像，整个过程运速特快，能高效时成像。另外，整个成像过程将发射光和接收光分离，得到图像更加准确可靠。
附图说明
图1是本发明实施例的高速激光3D成像装置的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例和附图对本发明进行详细说明。
请参照图1，示出本实施例的一种高速激光3D成像装置100，包括激光发射器10、偏振器20、四分之一波片30、声光偏转器40和光电探测器50。所述激光发射器10、偏振器20、四分之一波片30和声光偏转器40依次沿着光轴设置，并且每个器件的中心都在光轴线上。所述光电探测器50设于偏振器20的反射方向，用于接收由偏振器20偏转的光，所述四分之一波片30位于偏振器20和声光偏转器40之间，用于使透过偏振器20的线偏振光转成圆偏振光以及使声光偏转器40反馈的光转成线偏转光，所述声光偏转器40用于接收圆偏振光并产生衍射扫描物体，所述偏振器20构造成将激光发射器10发射激光转成线偏转光以及将由四分之一波片30反馈的线偏转光偏转到光电探测器50。
具体地，在所述激光发射器10的发射前端设置有第一透镜11，所述第一透镜11与偏振器20之间设有分光镜12，用于将第一透镜11产生的单束光分成多束光，初步对激光光束进行发散，为后面衍射扫描宽度产生基础。
所述偏振器20包括旋转偏振器20或两个正交偏振器20，图示中采用两个正交偏振器20。两个偏振器20与分别激光发射器10的发射光成45°和135°。进一步地，所述偏振器20与光电探测器50之间设置有第二透镜22。
进一步地，所述偏振器20与第二透镜22之间设置有前四分之一波片31，以及在第二透镜22与光电探测器50之间设置有后四分之一波片32，使得光电探测器50接收到圆偏振光。更进一步地，所述偏振器20进一步构造成将由四分之一波片30反馈的线偏振光旋转90度，以反馈到光电探测器50。
进一步地，所述声光偏转器40通过声场产生变化光栅，对物体进行衍射扫描，这种衍射扫描快速高效。优选地，所述光电探测器50包括波长为600纳米的红外光电管。
本实施例的另一方面，提供一种高速激光3D成像方法，其通过上述高速激光3D成像装置进行成像，该方法包括如下步骤：
通过激光发射器10发射激光，激光进入偏振器20；
通过偏振器20将发射光分成线偏振光，通过四分之一波片30将线偏振光转成圆偏振光，圆偏振光进入声光偏转器40；
通过声光偏转器偏转40产生变化光栅，使激光对被测对象60进行衍射扫描；
扫描的激光由被测对象60反射，经过声光偏转器40偏转，再经过四分之一波片30后，变成线偏振光，通过偏振器偏振90度并反馈到光电探测器50；
通过光电探测器50得出被测对象60光数据信息，经过分析处理后，形成相应的物体图像。
由此可知，上述高速激光3D成像装置及成像方法中，全部采用光学元器件，先通过偏振器20将发射光分成线偏振光，一部分经过偏振器20到达四分之一波片30，另一部分反射到光电探测器50，经过四分之一波片30后，线偏振光再转成圆偏振光，圆偏振光经声光偏转器40偏转产生变化光栅，进行衍射扫描被测对象，激光由被测对象60反射回，经过声光偏转器40偏转，圆偏振光经过四分之一波片30后，变成线偏振光，通过偏振器20偏振90度并反馈到光电探测器50，通过光电探测器50得出被测对象60光数据信息，经过分析处理后，形成相应的物体图像。整个成像装置及成像过程中，基本没有用到电机等机械部件，做到全固态部件，基本无光损失，而且，正因为是全固态器件，激光衍射扫描成像，整个过程运速特快，能高效时成像。另外，整个成像过程将发射光和接收光分离，得到图像更加准确可靠。
需要说明的是，本发明并不局限于上述实施方式，根据本发明的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本发明的创造精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种高速激光3D成像装置，其特征在于，包括激光发射器、偏振器、四分之一波片、声光偏转器和光电探测器，所述激光发射器、偏振器、四分之一波片和声光偏转器依次沿着光轴设置，所述光电探测器设于偏振器的反射方向，用于接收由偏振器偏转的光，所述四分之一波片位于偏振器和声光偏转器之间，用于使透过偏振器的线偏振光转成圆偏振光以及使声光偏转器反馈的光转成线偏转光，所述声光偏转器用于接收圆偏振光并产生衍射扫描物体，所述偏振器构造成将激光发射器发射激光转成线偏转光以及将由四分之一波片反馈的线偏转光偏转到光电探测器。
2.如权利要求1所述的高速激光3D成像装置，其特征在于，所述激光发射器的发射前端设置有第一透镜，所述第一透镜与偏振器之间设有分光镜，用于将第一透镜产生的单束光分成多束光。
3.如权利要求1所述的高速激光3D成像装置，其特征在于，所述偏振器包括旋转偏振器或两个正交偏振器。
4.如权利要求4所述的高速激光3D成像装置，其特征在于，所述偏振器与光电探测器之间设置有第二透镜。
5.如权利要求5所述的高速激光3D成像装置，其特征在于，所述偏振器与第二透镜之间设置有前四分之一波片，以及在第二透镜与光电探测器之间设置有后四分之一波片。
6.如权利要求1所述的高速激光3D成像装置，其特征在于，所述偏振器进一步构造成将由四分之一波片反馈的线偏振光旋转90度，以反馈到光电探测器。
7.如权利要求1所述的高速激光3D成像装置，其特征在于，所述声光偏转器通过声场产生变化光栅，对物体进行衍射扫描。
8.如权利要求1所述的高速激光3D成像装置，其特征在于，所述偏振器包括正交的两个偏振器，两个偏振器与分别激光发射器的发射光成45°和135°。
9.如权利要求1所述的高速激光3D成像装置，其特征在于，所述光电探测器包括波长为600纳米的红外光电管。
10.一种高速激光3D成像方法，其特征在于，采用如权利要求1－9任一项所述的高速激光3D成像装置进行成像，该方法包括如下步骤：
通过激光发射器发射激光，激光进入偏振器；
通过偏振器将发射光分成线偏振光，通过四分之一波片将线偏振光转成圆偏振光，圆偏振光进入声光偏转器；
通过声光偏转器偏转产生变化光栅，使激光对被测对象进行衍射扫描；
扫描的激光由被测对象反射，经过声光偏转器偏转，再经过四分之一波片后，变成线偏振光，通过偏振器偏振90度并反馈到光电探测器；
通过光电探测器得出被测对象光数据信息，经过分析处理后，形成相应的物体图像。
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| CN201810230856.6A CN108169764A (zh) | 2018-03-20 | 2018-03-20 | 高速激光3d成像装置及方法 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021012847A1 (zh) * | 2019-07-23 | 2021-01-28 | 吉林大学 | 一种声光调控的光学相控阵激光雷达 |
| CN112394364A (zh) * | 2019-08-14 | 2021-02-23 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 使用固定光学元件进行图像扫描 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6098031A (en) * | 1998-03-05 | 2000-08-01 | Gsi Lumonics, Inc. | Versatile method and system for high speed, 3D imaging of microscopic targets |
| CN101738815A (zh) * | 2009-12-03 | 2010-06-16 | 深圳先进技术研究院 | 激光三维扫描装置和激光三维扫描方法 |
| CN102780153A (zh) * | 2012-07-17 | 2012-11-14 | 清华大学 | 一种基于声光偏转器的声光扫频激光器 |
| CN105675615A (zh) * | 2016-02-26 | 2016-06-15 | 苏州塞罗尔医学影像科技有限公司 | 一种高速大范围高分辨率成像系统 |
| CN106767400A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-05-31 | 哈尔滨工业大学 | 基于空间光调制器的结构探测共焦显微成像方法及装置 |
-
2018
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6098031A (en) * | 1998-03-05 | 2000-08-01 | Gsi Lumonics, Inc. | Versatile method and system for high speed, 3D imaging of microscopic targets |
| CN101738815A (zh) * | 2009-12-03 | 2010-06-16 | 深圳先进技术研究院 | 激光三维扫描装置和激光三维扫描方法 |
| CN102780153A (zh) * | 2012-07-17 | 2012-11-14 | 清华大学 | 一种基于声光偏转器的声光扫频激光器 |
| CN105675615A (zh) * | 2016-02-26 | 2016-06-15 | 苏州塞罗尔医学影像科技有限公司 | 一种高速大范围高分辨率成像系统 |
| CN106767400A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-05-31 | 哈尔滨工业大学 | 基于空间光调制器的结构探测共焦显微成像方法及装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021012847A1 (zh) * | 2019-07-23 | 2021-01-28 | 吉林大学 | 一种声光调控的光学相控阵激光雷达 |
| CN112394364A (zh) * | 2019-08-14 | 2021-02-23 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 使用固定光学元件进行图像扫描 |
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