CN110068447A - 一体集成式衍射光学元件测试设备 - Google Patents

Abstract

一体集成式衍射光学元件测试设备，被适用于测试至少一衍射光学元件的不同光学参数，包括：至少一标板；以及至少一一体集成式测试设备，其中所述一体集成式测试设备对应所述标板设置；其中所述一体集成式测试设备包括至少一主体装置，至少一测试装置以及至少一底座，其中所述主体装置以及所述测试装置一体集成于所述底座，并彼此间隔紧凑设置，其中该衍射光学元件被设置于所述主体装置，经过该衍射光学元件调制的至少一结构光显示于所述标板为一衍射图像，所述测试装置获取不同区域的衍射图像。

Description

一体集成式衍射光学元件测试设备

技术领域

本发明涉及一测试设备，特别涉及一一体集成式测试设备，其中所述一体集成式测试设备被适用于测试一衍射光学元件的各类光学性能参数。

背景技术

近年来，随着结构光技术取得的巨大进步和飞速发展，结构光设备的应用正在日益普及。结构光，顾名思义就是有特殊结构的光，比如离散光斑、条纹光、编码结构光等等。结构光技术的工作原理就是将具有特定信息的结构光投射到一被测物体(即被测目标)的表面后，被测物体使得结构光发生畸变，以在该被测物体表面形成畸变图像，接着采集该被测物体表面上的畸变图像，最后根据畸变图像的大小畸变，以计算该被测物体的位置和深度等信息，从而复原该被测物体的整个三维图像，也就是说，通过计算和处理以获得该被测物体的深度信息。在结构光技术中，发射结构光的投射器对结构光测试影响重要，换言之，以结构光被实施为一离散光斑为例，散斑结构光投射器在结构光技术中扮演着重要的作用。

散斑结构光投射器主要由一激励源，一准直系统以及一衍射光学元件组成，其中所述激励源被适用于发射至少一光线，所述准直系统用于校准所述光线，以使所述光线校准成近似平行光，所述衍射光学元件用于对所述平行光进行调制，以生成具有特殊结构的光线，也就是说，经所述衍射光学元件调制后生成所述结构光。在散斑结构光投射器的生产和应用过程中，需要对所述散斑结构光投射器的性能进行测试。然而目前关于激励源以及准直系统的测试装置和方法已经很普遍，而还没有一套完整的针对衍射光学元件的测试装置，这给所述散斑结构光投射器的性能测试以及实际应用带来了一定程度的困扰。

具体而言，在所述散斑结构光投射器的测试过程中，需要测试衍射光学元件的信噪比，高/低频均匀性，衍射效率，衍射角度，畸变等等光学参数。然而针对同一衍射光学元件不同的光学参数，在测试过程中需要获取不同的光学数据。比如，当需要测试衍射光学元件的畸变，衍射效率，衍射角度以及信噪比等参数时，需要获取该衍射光学元件一完整的目标窗口光场区域的图像。在测试衍射光学元件的高频均匀性时，需要获取该衍射光学元件的一目标区域内各个区域图像的图像。在获取衍射光学元件的低频均匀性时，需要获取该衍射光学元件整副投射图像的四角区域图像以及投射中心区域的图像。此时，当通过测试衍射光学元件的衍射图像的方式来测试该衍射光学元件的各类光学参数时，需要获取不同的衍射图像，而获取不同的衍射图像时需要不同的图像获取设备以及测试场景，这就使得衍射光学元件的光学数据需要被多次测量，这样不仅会导致衍射光学元件的性能测试效率低，还会影响衍射光学元件的性能测试准确性。

发明内容

本发明的目的在于提供一一体集成式衍射光学元件测试设备，其中，所述一体集成式衍射光学元件测试设备被适用于测试至少一衍射光学元件的不同光学参数，从而提高所述衍射光学元件的各类光学参数的测试效率以及测试准确度。

本发明的目的在于提供一一体集成式衍射光学元件测试设备，其中，所述一体集成式衍射光学元件测试设备一体集成多装置，即所述一体集成式测试设备集一主体装置以及一测试装置为一体，所述衍射光学元件可被适于设置于所述主体装置，以被测试不同的光学参数。

本发明的目的在于提供一一体集成式衍射光学元件测试设备，其中，所述测试装置包括一图像获取单元，所述图像获取单元被实施为一特殊类型，可获取不同焦段的图像，以此方式获取所述图像获取单元可方便地获取该衍射光学元件的不同光学数据。

本发明的目的在于提供一一体集成式衍射光学元件测试设备，其中，所述测试装置可旋转，从而可使得所述图像获取单元可获取关于该衍射光学元件不同角度的光学数据。

本发明的目的在于提供一一体集成式衍射光学元件测试设备，其中，所述测试装置获取关于所述衍射光学元件的不同光学数据，从而使得所述衍射光学元件的不同光学参数的测试都在该一体集成式测试设备中完成。

本发明的目的在于提供一一体集成式衍射光学元件测试设备，其中，所述主体装置被设置以放置所述衍射光学元件以及一发射源，所述一体集成式测试设备可被适用于测试所述衍射光学元件以及所述发射源的装配误差。

本发明的目的在于提供一一体集成式衍射光学元件测试设备，其中，所述主体装置被设置可在一定范围内位置可调，从而可调节所述衍射光学元件以及所述发射源的装配位置，以提高所述衍射光学元件的测试精度。

本发明的目的在于提供一一体集成式衍射光学元件测试设备，其中，所述主体装置以及所述测试装置紧凑排布，从而减小所述一体集成式测试设备的占地面积。

为了实现以上至少一发明目的，本发明提供一一体集成式衍射光学元件测试设备，被适用于测试至少一衍射光学元件的不同光学参数，包括：

至少一标板；以及

至少一一体集成式测试设备，其中所述一体集成式测试设备对应所述标板设置；其中所述一体集成式测试设备包括至少一主体装置，至少一测试装置以及至少一底座，其中所述主体装置以及所述测试装置一体集成于所述底座，并彼此间隔紧凑设置，其中该衍射光学元件被设置于所述主体装置，经过该衍射光学元件调制的至少一结构光显示于所述标板为一衍射图像，所述测试装置获取不同区域的衍射图像。

在一些实施例中，其中，所述测试装置包括至少一图像设备以及至少一旋转支架，其中所述图像设备可旋转地设置于所述旋转支架，所述图像设备可旋转地获取不同区域的衍射图像。

在一些实施例中，其中，所述旋转支架包括至少一旋转元件以及至少一支架体，其中所述旋转元件可旋转地设置于所述支架体，所述图像设备被设置于所述旋转元件。

在一些实施例中，其中，所述光学镜头被实施为一宽焦段以及高光学变倍镜头。

在一些实施例中，其中，所述图像传感器被实施为一近红外增强型以及高量子效率感应型。

在一些实施例中，其中，所述光学镜头的焦段选自5mm-50mm之间的任意值，所述高光学变倍被实施为10倍。

在一些实施例中，其中，所述图像传感器的近红外波段被实施为800nm-850nm，所述图像传感器的量子效率大于50％。

在一些实施例中，其中，所述主体装置包括至少一发射源单元，以及至少一衍射光学元件单元，其中所述发射源单元被适用于放置至少一发射源，所述衍射光学元件被适用于放置该衍射光学元件，所述发射源以及所述衍射光学元件对应设置。

在一些实施例中，其中所述发射源单元包括至少一发射源放置台以及至少一单向调节支架，其中所述发射源放置台可单向调节地设置于所述单向调节支架，其中所述发射源放置台被适用于放置所述发射源。

在一些实施例中，其中，所述衍射光学元件单元包括至少一载物台以及至少一三向调节支架，其中所述载物台可三向调节地设置于所述三向调节支架，其中所所述载物台被适用于放置所述衍射光学元件。

在一些实施例中，其中，单向调节支架包括至少一单向调节位，所述单向调节位联通所述发射源放置台，以控制所述发射源放置台单向活动。

在一些实施例中，其中，所述三向调节支架包括至少一Z轴调节位，至少一Y轴调节位，以及至少一X轴调节位，其中所述Z轴调节位，所述Y轴调节位以及所述X轴调节位联通所述载物台，以控制所述载物台三向活动。

在一些实施例中，其中，当所述衍射光学元件单元以及所述发射源单元一体设置于所述底座时，所述载物台对应于所述发射源放置台，所述载物台置于所述发射源放置台与所述标板之间。

在一些实施例中，其中，所述发射源放置台被所述单向调节支架单向调节位置，所述载物台被所述三向调节支架三向调节支架，以使得放置于所述发射源放置台的中心与所述载物台中心对应。

在一些实施例中，其中，所述载物台被实施为一平板玻璃载玻片。

在一些实施例中，其中，所述图像设备可围绕所述旋转支架360度旋转。

在一些实施例中，其中，所述旋转支架进一步包括至少一旋转元件以及至少一支架体，其中所述旋转元件可选择地设置于所述支架体，所述图像设备被设置于所述旋转元件。

在一些实施例中，其中，所述发射源放置台可单向被调节6mm。

在一些实施例中，其中，所述载物台可三向被分别调节6mm。

在一些实施例中，其中所述发射源放置台以及所述载物台的调节精度为0.01mm。

附图说明

图1是根据本发明的一实施例的结构光投射器的结构示意图。

图2是根据本发明的衍射光学元件的光学性能测试参数。

图3是根据本发明的一实施例的一体集成式衍射光学元件测试设备的结构示意图。

图4是根据本发明的上述实施例的所述一体集成式衍射光学元件测试设备的工作原理示意图。

图5是根据本发明的上述实施例的一图像获取单元的结构示意图。

图6是基于图5的根据本发明的上述实施例的所述图像获取单元的爆炸示意图。

图7是基于图5的根据本发明的上述实施例的一图像获取设备的结构示意图。

图8是根据本发明的上述实施例的一发射源单元的结构示意图。

图9是基于图8的根据本发明的上述实施例的所述发射源单元的另一结构示意图。

图10是根据本发明的上述实施例的一衍射光学元件单元的结构示意图。

图11是基于图10的根据本发明的上述实施例的所述衍射光学元件的结构示意图。

图12到图14是根据本发明的上述实施例的所述一体集成式衍射光学元件测试设备的工作示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

结构光方法(Structured Light)是一种主动式光学测量技术，其基本原理是由一结构光投射器向一目标对象表面投射可控制的光点、光条或光面结构，并由一图像获取单元获得图像，进而一分析单元通过分析系统的几何关系计算得到该目标对象的三维坐标，进而获得该目标对象的三维信息。由于结构光测量设备及方法具有计算简单、体积小、价格低、便于安装和维护的特点，因此结构光设备在实际三维轮廓测量、三维建模、三维场景还原、三维美颜、人脸识别、和/或动作追踪等等领域中被广泛使用。

采用结构光方法制备而成的光学设备被定义为一结构光设备，而根据结构光的类型不同，结构光设备也可被分类为不同类型。当结构光被实施为一离散光斑时，此时该结构光设备被定义为一散斑结构光设备，所述散斑结构光设备向一目标对象发射至少一离散光斑，所述离散光斑遇上不同深度的所述目标对象表面，发生不同程度畸变，并在所述目标对象表面形成一畸变图像，根据所述畸变图像的畸变情况，可计算得到所述目标对象的位置和深度等信息，从而复原所述目标对象的整个三维图像。

本发明将以所述结构光设备被实施为一散斑结构光设备为例进行说明，但熟悉该项技术的人应该明白，所述结构光的类型不受限制，即所述结构光设备的类型并不受限制。

当所述结构光设备被实施为一散斑结构光设备时，所述散斑结构光设备包括一结构光投射器60，一接收模组，一镜头模组以及一图像处理元件，其中所述结构光投射器60用于发射经过特殊调制的一结构光至一目标对象，所述接收模组用于接收由所述目标对象反射回来的反射结构光，并且对所述反射结构光进行处理，以获取所述目标对象的3D信息(即三维信息)，所述镜头模组获取所述目标对象的2D彩色图片，其中所述图像处理元件接收所述接收模组获取的所述3D信息以及收所述2D彩色图片，其中所述图像处理元件集合并处理所述3D信息和所述2D彩色图片，以获得所述目标对象的具有3D信息的彩色图片。

如图1所示，所述结构光投射器60的结构示意图被展示，所述结构光投射器60可以但不限于被实施为包括一发射源61、一准直系统62、以及一衍射光学元件63，其中所述准直系统62和所述衍射光学元件63依次位于所述发射源61的光学路径上，所述发射源61用于发射至少一光束，所述准直系统62用于校准所述光束，以使所述光束被校准成近似平行光，所述衍射光学元件63用于对所述平行光进行调制，以生成具有特殊结构的光线，也就是说，经所述衍射光学元件63调制后生成至少一结构光。当所述结构光设备被实施为一散斑结构光设备时，所述衍射光学元件63结构光线成一离散光斑。

熟悉该项技术的人应该理解，所述发射源61可以是激光器，也可以是LED光源；所述准直系统62在本实施例中被实施为一准直镜头，所述准直系统62可以采用传统的光学镜头制造方法制造，也可以采用晶圆级镜头(WLO)。优选地，所述发射源61被实施为垂直共振腔表面放射激光器(VCSEL)；所述准直系统62被实施为晶圆级镜头(WLO)；所述衍射光学元件63被实施为石英扩散片(DOE)。

值得一提的是，所述衍射光学元件63调制至少一平行光为一特殊结构光，从而使得所述结构光投射器60可发射所述特殊结构光至所述目标对象表面。所述衍射光学元件63的光学参数对所述结构光投射器60而言影响重大，故在所述结构光投射器60的生产和应用过程中，需要测试关于所述衍射光学元件63的不同光学参数。

如图2所示，在所述结构光投射器60的测试过程中，需要测试所述衍射光学元件63的信噪比，高/低频均匀性，衍射效率，衍射角度，畸变等等光学参数。然而针对所述衍射光学元件63不同的光学参数的测试，在测试过程中需要获取所述衍射光学元件63不同的光学数据。

现有技术中并没有一套完整的测试所述衍射光学元件63的测试装置，换言之，在现有技术中，当测试所述衍射光学元件63的不同光学参数时，需要获取所述衍射光学元件63不同的光学数据。比如当需要测试所述衍射光学元件63的畸变，衍射效率，衍射角度以及信噪比等参数时，需要获取该衍射光学元件63一完整的目标窗口光场区域的图像。在测试所述衍射光学元件63的高频均匀性时，需要获取该衍射光学元件63的一目标区域内各个区域图像的图像。在获取所述衍射光学元件63的低频均匀性时，需要获取所述衍射光学元件63的整副投射图像的四角区域图像以及投射中心区域的图像。这样的方式就导致在测试所述衍射光学元件63的不同光学参数时，需要调整不同的测试场景以及测试设备，这样大大的增加了所述衍射光学元件63的测试成本，并降低了测试效率。。

为了可高效高精度地测试所述衍射光学元件63的光学参数，特别是应用于一结构光设备中的所述衍射光学元件63，本发明提供一一体集成式衍射光学元件测试设备，所述一体集成式衍射光学元件测试设备被适用于测试至少一衍射光学元件63的不同光学参数，从而提高所述衍射光学元件63的各类光学参数的测试效率以及测试准确度。值得一提的是，所述衍射光学元件63的不同光学参数可通过所述一体集成式衍射光学元件测试设备被一体测试。

如图3和图4所示，所述一体集成式衍射光学元件测试设备包括至少一一体式测试装置40以及至少一标板50，其中所述一体式测试装置40与所述标板50间隔设置，并且所述标板50被置于所述一体测试装置40的一测试范围内，其中所述衍射光学元件63被设置于所述一体式测试装置40中被测试，由所述衍射光学元件63发射的至少一结构光，以衍射图像的形式被显示于所述标板50，所述一体式测试装置40通过测试显示于所述标板50的所述衍射图像，来测试所述衍射光学元件63的各类光学参数。

具体而言，所述一体式测试装置40包括至少一底座41，至少一主体装置42以及至少一测试装置43，其中所述主体装置42以及所述测试装置43被一体集成设置于所述底座41，换言之，所述主体装置42被设置于所述底座41的一主体区域，所述测试装置43被设置于所述底座41的一测试区域，并且，所述主体装置42以及所述测试装置43彼此靠近，以及紧凑地设置于所述底座41。

所述主体装置42紧凑靠近于所述测试装置43，并且所述主体装置42以及所述测试装置43同时设置于所述底座41。所述衍射光学元件63被设置于所述主体装置42，至少一系列光束经过所述衍射光学元件63调制后形成至少一结构光，所述结构光抵达所述标板50并形成所述衍射图像，所述衍射图像被所述测试装置43获取，所述测试装置43根据所述衍射图像分析测试所述衍射光学元件63的不同光学参数。

所述衍射光学元件63调制至少一光束为所述结构光，故在测试过程中，在所述衍射光学元件63远离所述标板50的一侧设置一发光元件，所述发光元件发射光束至所述衍射光学元件63，所述衍射光学元件63调制所述光束为所述结构光，所述结构光抵达所述标板形成所述衍射图像。

在本发明的实施例中，所述衍射光学元件63被设置于所述结构光投射器60，所述发光元件被实施为所述发光源61，当然，熟悉该项技术的人应该明白，所述衍射光学元件63可与其他多种类的任意发光元件结合使用，本发明在这方面不受限制。

为了可放置所述衍射光学元件63以及所述发光源61，所述主体装置42包括至少一发射源单元10以及至少一衍射光学元件单元20，其中所述发射源单元10以及所述衍射光学元件单元20相邻设置，从而使得当所述发光源61被设置于所述发射源单元10，所述衍射光学元件63被设置于所述衍射光学单元20时，所述发光源61向着所述衍射光学元件63发射至少一光束，所述光束经过所述衍射光学元件63调制后形成衍射图像，所述衍射图像被显示于所述标板50。

所述测试装置43被实施为一图像获取单元30，所述图像获取单元30邻近所述发光源单元10以及所述衍射光学元件单元20设置，值得注意的是，所述图像获取单元30被设置于一特定的位置，从而使得所述图像获取单元30可获取显示于所述标板50的所述衍射图像。

换言之，所述发射源单元10设置于所述底座41以放置所述发射源61，所述衍射光学元件单元20也设置于所述底座41以放置所述衍射光学元件62，所述图像获取单元30同时被设置于所述底座41以获取至少一衍射图像。

如图5所示，所述图像获取单元30的结构示意图被展示。所述图像获取单元30与所述主体装置42一体集成于所述底座41，此时，所述图像获取单元30以及所述主体装置42被设置于所述标板50的同一侧，所述图像获取单元30通过获取所述标板50上的所述衍射图像，以测试所述衍射光学元件60的光学参数。

所述图像获取单元30进一步包括至少一图像设备31以及至少一旋转支架32，其中所述图像设备31被可旋转地设置于所述旋转支架32，从而使得所述图像设备31可在一定范围内旋转，以获取不同区域的所述衍射图像。在本发明的实施例中，所述图像设备31可围绕所述旋转支架32作360度旋转，但熟悉该项技术的人明白，所述图像设备31的旋转角度并不受限制。

如图5所示，所述旋转支架32包括至少一旋转元件321以及至少一支架体322，其中所述旋转元件321设置于所述支架体322，所述图像设备31被设置于所述旋转元件321上，从而使得当所述旋转元件321以所述支架体322为轴旋转时，设置于所述旋转元件321上的所述图像设备31也随着所述旋转元件321被旋转。

如图6所示，所述旋转元件321进一步包括至少一穿孔3211，至少一控制件3212以及至少一平台3213，其中所述穿孔3111，所述控制件3212以及所述平台3213联动设置，在本发明的一实施例中，所述穿孔3211，所述控制件3212以及所述平台3213一体设置，故当所述控制件3212控制所述旋转元件321转动时，所述穿孔3211以及所述平台3213随之转动。

所述旋转元件321通过所述穿孔3211与所述支架体322相连，其中所述图像设备31被设置于所述平台3213，所述控制件3212联动于所述穿孔3211。值得一提的是，所述穿孔3211的横截面积略大于所述支架体322的横截面积，所述控制件3212控制所述穿孔3211的面积以控制所述旋转元件321的位置。当所述控制件3212控制所述穿孔3211的面积不大于所述支架体322的横截面积时，所述旋转元件321固定于所述支架体322，当所述控制件3212控制所述穿孔3211的面积大于所述支架体322的横截面积时，所述旋转元件321可以所述支架体322为中心旋转。所述图像设备31被设置于所述平台3213，从而使得所述图像设备31可绕着所述支架体322旋转，在本发明的实施例中，所述图像设备31可360度旋转，从而使得所述图像设备31可获取不同区域的衍射图像。当然，所述图像设备31可以其他旋转方式可旋转地设置于所述旋转支架32，本发明在这方面不受限制。

如图7所示，所述图像设备31被设置于所述平台3213，并且所述图像设备31可跟随所述旋转元件321沿着所述支架体322旋转一定角度。所述图像设备31包括至少一图像传感器311以及至少一光学镜头312，其中所述光学镜头312设置于所述图像传感器311的光路，所述光学镜头312朝向所述标板50获取所述衍射图像，所述图像传感器311将所述衍射图像转化为相对应的光路信息。

在本发明的实施例中，为了可以高效地获取所述衍射图像，所述图像传感器311被实施为一近红外增强型，以及具有高量子效率感应型，从而使得所述图像传感器311可高效地接收红外线，并将所述红外线转化为高精度的光路信息。值得一提的是，所述图像传感器311的近红外波段被实施为800nm-850nm，并且所述图像传感器311的量子效率大于50％。

另外，所述光学镜头312被实施为一宽焦段，高光学变倍镜头，从而使得所述光学镜头312可根据不同需要变化焦距，以获取不同角度不同区域的衍射图像。换言之，所述光学镜头312可获取全局的衍射图像，也可获取所述衍射图像的局部图像，从而使得所述光学镜头312可获取所述衍射光学元件63的不同光学数据。值得一提的是，在本发明的实施例中，所述光学镜头312的焦距段选自5mm--50mm，所述光学镜头312的高光学变倍参数被实施为10倍。

综上所述，所述测试装置43被设置于所述底座41，并且所述图像设备31被设置于所述旋转支架32，从而使得所述图像设备31可围绕所述旋转支架32旋转一定的角度，从而获取不同区域的衍射图像。所述图像设备31由所述图像传感器311以及所述光学镜头312组成，所述图像传感器311被实施为一近红外增强型，以及具有高量子效率感应型，所述光学镜头312被实施为一宽焦段，高光学变倍镜头，从而使得所述图像设备31可获取不同区域的衍射图像，以此方式，所述图像设备31可获取所述衍射光学元件63的不同光学数据。

如图8所示，所述发射源单元10被展示，所述发射源61被放置于所述发射源单元10，并向着所述衍射光学元件63发射至少一光束。所述发射源单元10包括至少一发射源放置台11以及至少一单向调节支架12，其中所述发射源放置台11被可单向调节地设置于所述单向调节支架12，从而使得所述单向调节支架12可单向调节所述发射源放置台11，从而调节设置于所述发射源调节台11所述发射源61。

值得一提的是，所述发射源单元10被设置于所述底座11，在本发明的实施例中，定义所述底座11所在平面为一XY轴面，定义垂直于所述底座11的平面为一Z轴面。所述发射源单元10被设置于所述Z轴面，所述单向调节支架12在Z轴方向上调节所述发射源放置台11，从而使得所述发射源61可在Z轴方向上活动。

所述单向调节支架12进一步包括一单向支架主体124，所述单向支架主体124从所述底座41向着Z轴方向延伸，所述发射源放置台11被设置于所述单向调节支架12，故所述发射源放置台11也被设置与所述底座41的所述Z轴面。

所述单向支架主体124形成一单向调节位121，其中所述单向调节位121设置于所述单向支架主体124，并联通所述发射源放置台11，从而使得所述单向调节位121可单向调节所述发射源放置台11的位置。

具体而言，所述单向调节位121包括一单向调节元件1211以及一单向调节槽1212，其中所述单向调节元件1211设置于所述单向调节槽1212，从而使得所述单向调节元件1211可在所述单向调节槽1212内移动。值得一提的是，所述单向调节元件1211联通于所述发射源放置台11，从而使得当所述单向调节元件1211移动时，所述发射源放置台11随之活动，从而实现所述单向调节元件1211对所述发射源放置台11的控制。

值得一提的是，所述单向调节位121可不仅仅被实施为所述单向调节元件1211以及所述单向调节槽1212的组合，所述单向调节位121调节所述发射源放置台11的位置，但所述单向调节位121的类型不受限制。

在本发明的实施例中，所述单向调节元件1211在所述单向调节槽1212内沿着Z轴方向活动，从而使得所述发射源放置台11也可沿着Z轴方向活动。值得注意的是，在本发明的实施例中，所述单向调节元件1211的Z轴活动行程为6mm，即所述发射源放置台11在Z轴方向上可由6mm的位置变动。

如图10所示，所述衍射光学元件单元20的结构示意图被展示，其中所述衍射光学元件单元20也被设置于所述底座41的所述Z轴面，并且所述衍射光学元件单元20紧凑邻近于所述发射源单元10，从而共同组成所述主体装置42。

所述衍射光学元件单元20进一步包括至少一载物台21以及至少一三向调节支架22，其中所述载物台21被设置于所述三向调节支架22，以放置所述衍射光学元件63。特别值得注意的是，所述载物台21相对于所述发射源放置台11设置，从而使得所述发射源61可对应于所述衍射光学元件63发射光束。另外，所述发射源放置台11，所述载物台21以及所述标板50相对设置，所述载物台21被设置于所述发射源放置台11与所述标板50之间，从而使得从所述发射源放置台11发射出的光束可通过所述载物台21，再抵达所述标板50。

所述三向调节支架22可三向调节所述载物台21，从而使得所述载物台21可在XYZ三轴方向都可移动，其中所述三向调节支架22相对于所述单向调节支架12设置，以调节放置于所述发射源放置台11的发射源61的光心对应于放置于所述载物台21的所述衍射光学元件63。

具体而言，所述三向调节支架22包括一Z轴调节位221，一Y轴调节位222以及至少一X轴调节位223，其中所述Z轴调节位221在Z轴方向上调节所述载物台21，所述Y轴调节位222在Y轴方向上调节所述载物台21，所述X轴调节位223在X轴方向上调节所述载物台21，从而使得所述载物台21可在XYZ轴三个方向都发生平动。

所述Z轴调节位221包括至少一Z轴调节元件2211以及至少一Z轴调节槽2212，其中所述Z轴调节元件2211联动于所述载物台21，故当所述Z轴调节元件2211在Z轴方向上调动时，所述载物台21也随之被调动。所述Z轴调节槽2212设置于所述三向调节支架22，所述Z轴调节元件2211在所述Z轴调节槽2212内沿着Z轴方向移动，从而带动所述载物台21沿着Z轴方向移动。

相类似地，所述Y轴调节位222包括至少一Y轴调节元件2221以及至少一Y轴调节槽2222，其中所述Y轴调节元件2221联动于所述载物台21，故当所述Y轴调节元件2221在Z轴方向上调动时，所述载物台21也随之被调动。所述Y轴调节槽2222设置于所述三向调节支架22，所述Y轴调节元件2221在所述Y轴调节槽2222内沿着Y轴方向移动，从而带动所述载物台21沿着Y轴方向移动。

所述X轴调节位223包括至少一X轴调节元件2231以及至少一X轴调节槽2232，其中所述X轴调节元件2231联动于所述载物台21，故当所述X轴调节元件2231在X轴方向上调动时，所述载物台21也随之被调动。所述X轴调节槽2232设置于所述三向调节支架22，所述X轴调节元件2231在所述X轴调节槽2232内沿着X轴方向移动，从而带动所述载物台21沿着X轴方向移动。

值得一提的是，所述Z轴调节元件2211，所述Y轴调节元件2221以及所述X轴调节元件2231均联动于所述载物台21，以控制所述载物台21在XYZ轴三向移动，另外，熟悉该项技术的人应该明白，本实施例提到的三轴调节位221(222，223)在三轴方向调节所述载物台21的位置，但所述三轴调节位221(222，223)的类型不受限制。

另外，在本发明的实施例中，所述Z轴调节位221，所述Y轴调节位222以及所述X轴调节位223均被设置为6mm的行程，并且所述Z轴调节位221，所述Y轴调节位222以及所述X轴调节位223的微调精度可被实施为0.01mm，故所述载物台21可在XYZ三个轴线上都有6mm的活动空间，并且所述载物台21可被精准调节位置。

所述载物台21被设置于所述三向调节支架22，并且所述载物台21面对所述发射源放置台11被设置，从而使得放置于所述发射源放置台11的所述发射源61发射的光束可抵达所述载物台21，所述光束被设置于所述载物台21上的所述衍射光学元件63调制成需要的结构光，并投射至所述标板50，形成所述衍射图像。

并且，由于所述发射源放置台11可在Z轴方向上活动，所述载物台12可在XYZ轴三向活动，通过调节所述发射源放置台11以及所述载物台12的位置，以使得所述发射源61的光心对准所述衍射光学元件63的光心。

值得一提的是，所述载物台21被实施为一厚度为1mm的平板玻璃载玻片，其中所述平板玻璃载玻片表面平整，从而可使得所述衍射光学元件63可被平整地设置于所述载物台21，以提高所述衍射光学元件63的测试精度。

另外，所述载物台21的设置方便所述衍射光学元件63的取放，从而使得所述一体式测试装置40可被适用于测试多组所述衍射光学元件63的光学参数，而提高所述一体式测试装置40的利用效率。

综上所述，所述主体装置42被设置于所述底座41，并且所述衍射光学元件单元20可在三轴方向发生平动，所述发射源单元10可在单向发生平动，从而使得设置于所述发射源单元10的所述发射源61以及设置于所述衍射光学元件单元20的所述衍射光学元件63的光心对准。所述测试装置43也被设置于所述底座41以获取所述衍射光学元件63的不同光学数据。值得一提的是，在本发明的实施例中，所述底座41的平整度被实施为20um，并且，所述底座41被实施为长250mm，宽200mm，以进一步保证所述主体装置42和所述测试装置43的装配平整度。

特别值得一提的是，所述主体装置42以及所述测试装置43一体集成地设置于所述底座41，其中所述主体装置42被适用于放置所述激励源61以及所述衍射光学元件63，从而模拟一结构光设备，其中所述测试装置63设置于所述主体装置42的一侧以测试衍射光学元件63的光学参数。

在本发明的实施例中，所述三向调节支架22的右端面重合于所述单向调节支架12的左端面，在此定义所述主体装置42设置于所述测试装置43的左侧，所述主体装置42设置于所述底座41的顶侧。所述载物台21在所述三向调节支架22向右延伸，所述发射源放置台11在所述单向调节支架12向顶侧延伸，故当所述三向调节支架22的右端面重合于所述单向调节支架12的左端面时，所述载物台21可对应于所述发射源放置台11，并且所述三向调节支架22可三向调节，所述单向调节支架12可单向调节，从而使得所述载物台21的位置精准对应于所述发射源放置台11的位置。此时，所述测试装置42设置于所述三向调节支架22的右侧，在本发明的实施例中，所述测试装置42距离所述三向调节支架22的右侧114.94mm。

相类似地，所述载物台21被设置于所述发射源放置台11与所述标板50之间，并且所述载物台21与所述发射源放置台11之间设置一定的距离，以模拟所述结构光透射器60的所述准直系统62。在本发明的实施例中，所述发射源放置台11距离所述载物台21的距离被实施为18.8mm。

另外，当所述发射源61设置于所述发射源放置台11时，所述发射源61向着所述载物台21的方向延伸，所述衍射光学元件63设置于所述载物台21，所述发射源61以及所述衍射光学元件63之间形成一间距，在本发明的实施例中，所述激励源61距离所述衍射光学元件63的距离被实施为10mm。另外，所述测试装置43被设置于所述主体装置42的一侧，其中，所述测试装置43距离所述三向调节支架22距离被实施为74.77mm。

以此方式，所述一体式测试设备40被适用于测试所述衍射光学元件63的各类光学参数，由于所述测试装置43以及所述主体装置42一体集成于所述底座41，并且所述测试装置43可获取所述标板50的图像以获取不同的光学数据，从而测试所述衍射光学元件43的不同光学性能。

具体而言，所述衍射光学元件63被组装于所述载物台21，并且所述发射源61被组装于所述发射源放置台11，其中所述发射源61以及所述衍射光学元件63通过所述主体装置42被微调至光心对准，所述发射源61发射的光束可经过所述衍射光学元件63被调制形成所述结构光，所述结构光落在所述标板50上形成所述衍射图像。然而针对所述衍射光学元件63的不同光学参数，需要获取不同角度或不同区域的衍射图像，而所述衍射光学元件63的光学参数通过本发明提供的所述一体集成式衍射光学元件测试设备40可被方便测试。

如图12所示，当需要测试所述衍射光学元件63的畸变，衍射效率，信噪比，衍射角度等光学参数时，需要获取一有效区域的衍射图像，此时所述测试装置43只需要截取所述标板50的有效区域衍射图像。此时，所述图像传感器311被实施为一近红外增强型，高量子效率感应型，所述光学镜头312被实施为一宽光学变倍的镜头，当所述图像设备31被适用于获取所述有效区域的衍射图像时，调节所述光学镜头312的焦距为一短焦段，以获取所述有效区域的全局衍射图像。

以测试所述衍射光学元件63的衍射效率为例进行说明，所述图像设备31获取该衍射光学元件63的至少一目标区域衍射图像，其中所述衍射光学元件63的一系列目标区衍射次级显示为所述目标区域衍射图像，所述图像设备31联通于一分析软件，所述分析设备分析所述目标区域衍射图像，获取至少一第一灰度和，其中所述第一灰度和被实施为所述目标区衍射次级对应的灰度值；所述分析软件设置一阈值，根据所述阈值区隔所述目标区衍射次级，获取至少一第二灰度和，其中所述第二灰度和与所述第一灰度和的比值被实施为一有效效率，以此方式可进一步计算所述衍射光学元件63的所述衍射效率。

如图13所示，当需要测试所述衍射光学元件63的高频均匀性时，需要获取所述衍射图像中各个区域的有效衍射次级光强的均匀性，此时所述测试装置43需要截取所述衍射图像的特定区域，其中所述特定区域被实施为角度小于2度的窗口，所述测试装置43获取这些特定区域的图像后，进而分析该特定区域的有效衍射次级的光强均匀性。

此时，所述图像传感器311被实施为一近红外增强型，高量子效率感应型，所述光学镜头312被实施为一宽光学变倍的镜头，当所述图像设备31被适用于获取所述特定区域的衍射图像时，调节所述光学镜头的焦距为一长焦段，以获取所述特定区域的衍射图像。并且，所述图像设备31可围绕所述旋转支架32旋转，或者具体而言，所述图像设备31可左右上下旋转，以获取所述衍射图像中多个所述特定区域的图像，以此方式，大大地提高了所述衍射光学元件63的测试效率。

相类似地，需要测试所述衍射光学元件63的低频均匀性时，需要获取所述衍射图像中边角区域的光强均值和衍射图像中心区域的光强，此时所述测试装置43需要截取所述衍射图像的边角区域和中心区域，其中所述边角区域的长宽被实施为所述衍射图像的1/10，所述中心区域的长宽也被实施为所述衍射图像的1/10，所述测试装置43获取这些特定区域的图像后，进而分析该特定区域的有效衍射次级的光强。

此时，所述图像传感器311被实施为一近红外增强型，高量子效率感应型，所述光学镜头312被实施为一宽光学变倍的镜头，当所述图像设备31被适用于获取所述特定区域的衍射图像时，调节所述光学镜头的焦距为一长焦，以获取所述特定区域的衍射图像。并且，所述图像设备31可围绕所述旋转支架32旋转，或者具体而言，所述图像设备31可左右上下旋转，以获取所述衍射图像中所述中心区域以及所述边角区域的图像，以此方式，大大地提高了所述衍射光学元件63的测试效率。

综上所述，所述一体集成即衍射光学元件测试设备包括所述一体式测试设备40以及所述标板50，通过所述一体式测试设备40，所述衍射光学元件63的多类光学参数可被测试，而无需更换其他测试仪器，以提高所述衍射光学元件63的测试效率。

值得一提的是，所述发射源61以及所述衍射光学元件63被分别设置于所述发射源单元10以及所述衍射光学元件单元20，所述发射源61以及所述衍射光学元件63可通过所述主体装置42被微调位置，通过获取不同位置的衍射图像可获取不同衍射图像，从而分析所述发射源61与所述衍射光学元件63的装配误差。

根据本发明的另一方面，本发明提供一一体集成式衍射光学元件测试设备的组装方法，包括以下步骤：组装一主体装置42于一底座41的特定区域，其中所述主体装置42被适用于放置至少一发射源61以及至少一衍射光学元件63；测试一测试装置43于所述底座41的另一区域，其中所述测试装置43以及所述主体装置42一体集成于所述底座41；以及设置一标板50于所述测试装置43以及所述主体装置42的一侧，其中所述标板50面向所述测试装置43。

值得一提的是，所述主体装置42紧凑靠近于所述测试装置43，并且所述主体装置42以及所述测试装置43同时设置于所述底座41。所述衍射光学元件63被设置于所述主体装置42，并且至少一系列光束经过所述衍射光学元件63调制后形成至少一结构光，所述结构光抵达所述标板50并形成所述衍射图像，所述衍射图像被所述测试装置43获取，所述测试装置43根据所述衍射图像分析测试所述衍射光学元件63的不同光学参数。

所述主体装置42包括至少一发射源单元10以及至少一衍射光学元件单元20，其中所述发射源单元10以及所述衍射光学元件单元20相邻设置，从而使得所述发光源61被设置于所述发射源单元10，所述衍射光学元件63被设置于所述衍射光学单元20时，所述发光源61向着所述衍射光学元件63发射至少一光束，所述光束经过所述衍射光学元件63调制后形成衍射图像，所述衍射图像被显示于所述标板50。

并且值得一提的是，所述发射源61可在一Z轴方向上平动，所述衍射光学元件63可在XYZ轴方向平动，从而调节所述发射源单元10以及所述衍射光学单元20，可使得所述发射源61与所述衍射光学元件63的光心对准。

所述测试装置43包括一图像设备31以及一旋转支架32，其中所述图像设备32可旋转地设置于所述旋转支架31，其中所述图像设备31包括至少一图像传感器311以及至少一光学镜头312，其中所述光学镜头312设置于所述图像传感器311的光路，所述光学镜头312朝向所述标板50获取所述结构光，所述图像传感器311将所述结构光转化为相对应的光路信息。

在本发明的实施例中，为了可以高效地获取所述衍射图像，所述图像传感器311被实施为一近红外增强型，以及具有高量子效率感应型，从而使得所述图像传感器311可高效地接收红外线，并将所述红外线转化为高精度的光路信息。另外，所述光学镜头312被实施为一宽焦段，高光学变倍镜头，从而使得所述光学镜头312可根据不同需要变化焦距，以获取所述标板50不同角度不同区域的图像。换言之，所述光学镜头312可获取所述标板的全局图像，也可获取所述标板的局部图像，从而使得所述光学镜头312可获取所述衍射光学元件63的不同光学数据。

根据本发明的另一方面，本发明提供一一体集成式衍射光学元件测试设备的使用方法，其中所述使用方法包括以下步骤：组装一发射源61于一发射源单元10，组装一衍射光学元件63于一衍射光学元件单元20，其中所述发射源单元10以及所述衍射光学元件20一体集成于一底座41；微调所述发射源61以及所述衍射光学元件63的位置，以使得所述发射源61以及所述衍射光学元件63光心对准，此时所述发射源61朝向所述衍射光学元件62发射至少一光束，所述光束被调制为一结构光，所述结构光显示于一标板50；一图像获取单元30获取所述标板30的图像。

值得一提的是，所述图像获取单元30也设置于所述底座41，故所述发射源单元10，所述衍射光学元件单元20以及所述图像获取单元30一体集成于所述底座41，以形成一一体集成式测试设备40。

所述图像获取设备30包括一图像设备31以及一旋转支架32，其中所述图像设备32可旋转地设置于所述旋转支架31，其中所述图像设备31包括至少一图像传感器311以及至少一光学镜头312，其中所述光学镜头312设置于所述图像传感器311的光路，所述光学镜头312朝向所述标板50获取所述结构光，所述图像传感器311将所述结构光转化为相对应的光路信息。

在本发明的实施例中，为了可以高效地获取所述衍射图像，所述图像传感器311被实施为一近红外增强型，以及具有高量子效率感应型，从而使得所述图像传感器311可高效地接收红外线，并将所述红外线转化为高精度的光路信息。另外，所述光学镜头312被实施为一宽焦段，高光学变倍镜头，从而使得所述光学镜头312可根据不同需要变化焦距，以获取所述标板50不同角度不同区域的图像。换言之，所述光学镜头312可获取所述标板的全局图像，也可获取所述标板的局部图像，从而使得所述光学镜头312可获取所述衍射光学元件63的不同光学数据。

在测试所述衍射光学元件63的不同光学参数时，所述图像设备31被设置为不同的状态来获取所述衍射图像。具体而言，当需要测试所述衍射光学元件63的畸变，衍射效率，信噪比，衍射角度等光学参数时，所述图像获取设备30只需要截取所述标板50的有效区域衍射图像。换言之，在测试所述衍射光学元件63的不同光学参数时，只需要调节所述图像获取设备30的不同位置以及参数即可。

另外，本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (23)

1.一体集成式衍射光学元件测试设备，被适用于测试至少一衍射光学元件的不同光学参数，其特征在于，包括：

至少一标板；以及

至少一一体集成式测试设备，其中所述一体集成式测试设备对应所述标板设置；其中所述一体集成式测试设备包括至少一主体装置，至少一测试装置以及至少一底座，其中所述主体装置以及所述测试装置一体集成于所述底座，并彼此间隔紧凑设置，其中该衍射光学元件被设置于所述主体装置，经过该衍射光学元件调制的至少一结构光显示于所述标板为一衍射图像，所述测试装置获取不同区域的衍射图像。

2.根据权利要求1所述的一体集成式衍射光学元件测试设备，其中，所述测试装置包括至少一图像设备以及至少一旋转支架，其中所述图像设备可旋转地设置于所述旋转支架，所述图像设备可旋转地获取不同区域的衍射图像。

3.根据权利要求2所述的一体集成式衍射光学元件测试设备，其中，所述旋转支架包括至少一旋转元件以及至少一支架体，其中所述旋转元件可旋转地设置于所述支架体，所述图像设备被设置于所述旋转元件。

4.根据权利要求2所述的一体集成式衍射光学元件测试设备，其中，所述光学镜头被实施为一宽焦段以及高光学变倍镜头。

5.根据权利要求4所述的一体集成式衍射光学元件测试设备，其中，所述图像传感器被实施为一近红外增强型以及高量子效率感应型。

6.根据权利要求4所述的一体集成式衍射光学元件测试设备，其中，所述光学镜头的焦段选自5mm-50mm之间的任意值，所述高光学变倍被实施为10倍。

7.根据权利要求5所述的一体集成式衍射光学元件测试设备，其中，所述图像传感器的近红外波段被实施为800nm-850nm，所述图像传感器的量子效率大于50％。

8.根据权利要求1到7所述的任一所述的一体集成式衍射光学元件测试设备，其中，所述主体装置包括至少一发射源单元，以及至少一衍射光学元件单元，其中所述发射源单元被适用于放置至少一发射源，所述衍射光学元件被适用于放置该衍射光学元件，所述发射源以及所述衍射光学元件对应设置。

9.根据权利要求8所述的一体集成式衍射光学元件测试设备，其中所述发射源单元包括至少一发射源放置台以及至少一单向调节支架，其中所述发射源放置台可单向调节地设置于所述单向调节支架，其中所述发射源放置台被适用于放置所述发射源。

10.根据权利要求9所述的一体集成式衍射光学元件测试设备，其中，所述衍射光学元件单元包括至少一载物台以及至少一三向调节支架，其中所述载物台可三向调节地设置于所述三向调节支架，其中所所述载物台被适用于放置所述衍射光学元件。

11.根据权利要求10所述的一体集成式衍射光学元件测试设备，其中，单向调节支架包括至少一单向调节位，所述单向调节位联通所述发射源放置台，以控制所述发射源放置台单向活动。

12.根据权利要求11所述的一体集成式衍射光学元件测试设备，其中，所述三向调节支架包括至少一Z轴调节位，至少一Y轴调节位，以及至少一X轴调节位，其中所述Z轴调节位，所述Y轴调节位以及所述X轴调节位联通所述载物台，以控制所述载物台三向活动。

13.根据权利要求12所述的一体集成式衍射光学元件测试设备，其中，当所述衍射光学元件单元以及所述发射源单元一体设置于所述底座时，所述载物台对应于所述发射源放置台，所述载物台置于所述发射源放置台与所述标板之间。

14.根据权利要求13所述的一体集成式衍射光学元件测试设备，其中，所述发射源放置台被所述单向调节支架单向调节位置，所述载物台被所述三向调节支架三向调节支架，以使得放置于所述发射源放置台的中心与所述载物台中心对应。

15.根据权利要求10所述的一体集成式衍射光学元件测试设备，其中，当所述衍射光学元件单元以及所述发射源单元一体设置于所述底座时，所述载物台对应于所述发射源放置台，所述载物台置于所述发射源放置台与所述标板之间。

16.根据权利要求15所述的一体集成式衍射光学元件测试设备，其中，所述发射源放置台被所述单向调节支架单向调节位置，所述载物台被所述三向调节支架三向调节支架，以使得放置于所述发射源放置台的中心与所述载物台中心对应。

17.根据权利要求14所述的一体集成式衍射光学元件测试设备，其中，所述载物台被实施为一平板玻璃载玻片。

18.根据权利要求16所述的一体集成式衍射光学元件测试设备，其中，所述载物台被实施为一平板玻璃载玻片。

19.根据权利要求1到7任一所述的一体集成式衍射光学元件测试设备，其中，所述图像设备可围绕所述旋转支架360度旋转。

20.根据权利要求3所述的一体集成式衍射光学元件测试设备，其中，所述旋转支架进一步包括至少一旋转元件以及至少一支架体，其中所述旋转元件可选择地设置于所述支架体，所述图像设备被设置于所述旋转元件。

21.根据权利要求11所述的一体集成式衍射光学元件测试设备，其中，所述发射源放置台可单向被调节6mm。

22.根据权利要求12所述的一体集成式衍射光学元件测试设备，其中，所述载物台可三向被分别调节6mm。

23.根据权利要求21或22任一所述的一体集成式衍射光学元件测试设备，其中所述发射源放置台以及所述载物台的调节精度为0.01mm。