CN204832694U - 一种产生宽条纹区域、低发散度栅型结构光的光学装置 - Google Patents
一种产生宽条纹区域、低发散度栅型结构光的光学装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种产生宽条纹区域、低发散度栅型结构光的光学装置，包括沿光路依次设置的激光器、空间滤波器、扩束准直器、矩形光阑和反射式分光棱镜，沿反射式分光棱镜输出的第一光束的光路上依次设置有第一平面反射镜和第一凹透镜，沿反射式分光棱镜输出的第二光束的光路上依次设置有第二平面反射镜和第二凹透镜，第一凹透镜与第二凹透镜的焦距相等，且从第一平面反射镜和第二平面反射镜射出的光束分别对应正入射至第一凹透镜和第二凹透镜。通过本实用新型的光学装置可产生具有宽栅型条纹区域和低发散度特点的栅型结构光。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种产生栅型结构光的光学装置，该装置所产生栅型结构光具有宽栅型条纹区域、条纹对比度好、分辨率高，且光束发散度低的优点。
背景技术
如图1所示，栅型结构光是一种横向光强呈余弦分布，将其应用于条纹投影三维测量可以实现物体三维表面形貌的快速测量，并且在很多相关领域有很好的应用前景：例如机器视觉、生物医学、质量控制、逆向工程等。
目前产生栅型结构光的主要方法：LCD/DMD数字投影仪，衍射光栅，投射光栅，三角形截面棱镜等。数字投影仪产生的栅型结构光分辨率较低，且随测量距离增加光斑条纹发散较大；衍射光栅或者投射光栅产生栅型结构光的对比度较差，且光栅的加工难度、成本较高；三角形截面棱镜产生栅型结构光具有近似无衍射的特性、且对比度好，但是其有效栅型条纹区域小，如图2所示即为底角为r的三角形截面棱镜产生的栅型结构光，图中斜线部分为余弦条纹的分布区域，其长度为Z，最大宽度L等于入射光束尺寸a的一半。
有鉴于此，本发明人针对现有产生栅型结构光技术存在的问题进行了深入研究，本案由此产生。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种产生宽条纹区域、低发散度栅型结构光的光学装置。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种产生宽条纹区域、低发散度栅型结构光的光学装置，包括沿光路依次设置的激光器、空间滤波器、扩束准直器、矩形光阑和反射式分光棱镜，沿反射式分光棱镜输出的第一光束的光路上依次设置有第一平面反射镜和第一凹透镜，沿反射式分光棱镜输出的第二光束的光路上依次设置有第二平面反射镜和第二凹透镜，第一凹透镜与第二凹透镜的焦距相等，且从第一平面反射镜和第二平面反射镜射出的光束分别对应正入射至第一凹透镜和第二凹透镜。
采用上述方案后，本实用新型的一种产生宽条纹区域、低发散度栅型结构光的光学装置，激光器作为系统光源，通过空间滤波器和扩束准直器将激光器产生的高斯光束整形为性能良好的平面光，再通过矩形光阑对此平面光进行整形得到矩形平面光，然后通过反射式分光棱镜将此矩形平面光分成两束相干光，得到第一光束和第二光束，第一、第二平面反射镜分别用于改变第一光束和第二光束的传播方向，使其分别对应正入射第一、第二凹透镜，第一、第二凹透镜分别用于对第一、第二光束进行扩束，并使扩束后的第一、第二光束相干叠加，形成具有宽栅型条纹区域和低发散度特点的栅型结构光(栅型条纹区域如图4中的阴影部分ABCD)。
附图说明
图1为栅型结构光横向光强分布示意图。
图2为三角形截面棱镜产生栅型结构光示意图。
图3为本实用新型中反射式分光棱镜的结构示意图。
图4为本实用新型光学装置的结构示意图。
图5为对图4进行进一步说明的示意图。
具体实施方式
本实用新型的一种产生宽条纹区域、低发散度栅型结构光的光学装置，如图4所示，包括沿光路依次设置的激光器100、空间滤波器200、扩束准直器300、矩形光阑400和反射式分光棱镜500，沿反射式分光棱镜500输出的第一光束的光路上依次设置有第一平面反射镜600和第一凹透镜700，沿反射式分光棱镜500输出的第二光束的光路上依次设置有第二平面反射镜800和第二凹透镜900，第一凹透镜700与第二凹透镜900的焦距相等，且从第一平面反射镜600和第二平面反射镜800射出的光束分别对应正入射至第一凹透镜700和第二凹透镜900(即从第一平面反射镜600和第二平面反射镜800射出的光束与第一凹透镜700和第二凹透镜900的光轴平行)。
本实用新型具体实施时，将激光器100、空间滤波器200、扩束准直器300、矩形光阑400、反射式分光棱镜500、第一平面反射镜600、第一凹透镜700、第二平面反射镜800和第二凹透镜900按照上述位置关系放置于稳定的工作平台。
工作时，如图4所示，激光器100作为系统光源，通过空间滤波器200和扩束准直器300将激光器100产生的高斯光束整形为性能良好的平面光，再通过矩形光阑400对此平面光进行整形得到矩形平面光，然后通过反射式分光棱镜500将此矩形平面光分成两束相干光，得到第一光束和第二光束，第一、第二平面反射镜600、800分别用于改变第一光束和第二光束的传播方向，使其分别对应正入射第一、第二凹透镜700、900，第一、第二凹透镜700、900分别用于对第一、第二光束进行扩束，并使扩束后的第一、第二光束相干叠加，形成具有宽栅型条纹区域和低发散度特点的栅型结构光(栅型条纹区域如图4中的阴影部分ABCD)。
如图5所示，2a为入射反射式分光棱镜500的矩形平面光尺寸，a为经过反射式分光棱镜500得到的第一、第二光束的尺寸，f为第一、第二凹透镜700、900的焦距，r1为第一、第二凹透镜700、900的光轴与Z方向的夹角。为了保证光学装置所产生栅型结构光具有低发散度，本实用新型光学装置对入射反射式分光棱镜500的矩形平面光尺寸，第一、第二凹透镜700、900的焦距，第一、第二凹透镜700、900的光轴与Z方向的夹角之间的限制条件为：通过改变入射反射式分光棱镜500的矩形平面光尺寸、第一凹透镜700和第二凹透镜900的焦距、第一凹透镜700和第二凹透镜900的光轴与Z方向夹角等系统参数可以方便调节栅型结构光的条纹区域宽度、条纹间距、焦深等参数。
Claims (1)
1.一种产生宽条纹区域、低发散度栅型结构光的光学装置，其特征在于：包括沿光路依次设置的激光器、空间滤波器、扩束准直器、矩形光阑和反射式分光棱镜，沿反射式分光棱镜输出的第一光束的光路上依次设置有第一平面反射镜和第一凹透镜，沿反射式分光棱镜输出的第二光束的光路上依次设置有第二平面反射镜和第二凹透镜，第一凹透镜与第二凹透镜的焦距相等，且从第一平面反射镜和第二平面反射镜射出的光束分别对应正入射至第一凹透镜和第二凹透镜。
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| CN201520415284.0U CN204832694U (zh) | 2015-06-16 | 2015-06-16 | 一种产生宽条纹区域、低发散度栅型结构光的光学装置 |
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| CN204832694U true CN204832694U (zh) | 2015-12-02 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108508621A (zh) * | 2018-03-12 | 2018-09-07 | 广东欧珀移动通信有限公司 | 结构光投射模组、图像获取装置及电子设备 |
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2015
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