含有光束监测单元的光学投影装置制造方法及图纸

技术编号:17441479 阅读:39 留言:0更新日期:2018-03-10 14:01
本发明专利技术提出一种光学投影装置,包括发射波长为λ1光束的第一光源以及衍射光学元件组成的投影模组,还包括:第二光源,用于发射波长为λ2的光束,波长λ2不等于λ1;选择性透过薄膜,附于所述衍射光学元件表面,用于透射所述第一光源发射的光束以及反射和/或衍射所述第二光源发射的光束;光束监测单元,用于接收所述选择性透过薄膜反射和/或衍射的光束,并监测其光束的变化。本发明专利技术提供的光学投影装置,能够实时监测并判断DOE的完整性,为进一步的安全控制提供可靠的基础,从而确保光学投影装置在使用过程中始终满足激光安全标准。

【技术实现步骤摘要】
含有光束监测单元的光学投影装置
本专利技术涉及光学、光电子学领域,尤其涉及一种含有光束监测单元的光学投影装置。技术背景光学投影装置被广泛应用于物体的三维扫描、空间三维重建、人机交互等领域。光学投影装置通过投射编码或结构化的特殊光图案,对目标物体的空间信息进行标记,为图像采集装置的信息采集以及后期处理器的三维重建提供必不可少的准备工作。用于投射结构化光图案的光学投影装置一般包括光源、准直透镜以及衍射光学元件(DOE)。其中,准直透镜用于接收、汇聚光源发射的光束,并向外投射平行光束;DOE用于接收准直透镜所投射的平行光束,并将平行光束进行分束、重叠,以获得分布均匀且不相关的特殊图案化光束。DOE是整个光学投影装置的核心光学部件,直接决定着光学投影装置的性能。DOE的性能越好,光学投影装置所投射的光图案,其畸变、像差越小,能量分布越均匀,分辨率越高,随机性越好。光学投影装置投射的高质量的光图案,有利于图像采集装置精准捕捉到投射于物体表面的光图案,以便为处理器提供准确的点云信息。然而,随着光学投影装置使用时间的增加,DOE的性能难免会出现不同程度的退化。因为DOE密封于光学投影系统中,散热不佳的情况下,DOE非常容易出现老化、变形或者损坏的现象。此外,人为的磕碰、跌撞也有可能加速DOE的变形、损坏。当DOE出现老化、变形或者损坏时,DOE衍射光束的能力会明显下降,甚至伴随着严重的零级衍射光束。所谓零级衍射光束指的是射向DOE的光束中,存在着一部份光束没有被衍射并且继续穿过DOE进入目标空间,即没有被DOE衍射便直接进入目标空间的那一部分光束为零级衍射光束。零级衍射光束的能量往往比高阶衍射光束能量高出几个数量级,处理不当,极有可能诱发人眼安全问题。实时监测并判断DOE的完整性,确保光学投影装置能够投射出高质量的、满足激光安全标准的图案化光束是非常有必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中的光学投影装置在使用过程中出现的激光安全问题,提出一种含有光束监测单元的光学投影装置。一种含有光束监测单元的光学投影装置,包括发射波长为λ1光束的第一光源以及衍射光学元件(DOE)组成的投影模组,还包括:第二光源,用于发射波长为λ2的光束,波长λ2不等于λ1;选择性透过薄膜,附于所述衍射光学元件表面,用于透射所述第一光源发射的光束以及反射和/或衍射所述第二光源发射的光束;光束监测单元,用于接收所述选择性透过薄膜反射和/或衍射的光束,并监测其光束的变化。其中,所述光束监测单元包括监控光电二极管或图像传感器;光束的变化包括光束能量的变化和/或光束分布的变化。在一些实施例中,还包括相关的控制电路,与所述光束监测单元连接,用于根据接收到的光束的变化进行相应的安全控制。其中,安全控制包括关闭所述第一光源或者降低所述第一光源的发光功率。在一些实施例中,所述选择性透过薄膜附于所述衍射光学元件入光一侧的衍射光栅表面。其中,第一光源、所述第二光源与所述光束监测单元设置在所述衍射光学元件的入光一侧,并固定在同一水平基线的不同位置上;或者所述第一光源设置在所述衍射光学元件的入光一侧;所述第二光源设置在所述衍射光学元件的纵向端面一侧,并从端面向所述衍射光学元件发射波长为λ2的光束;所述光束监测单元设置在与所述第一光源同一水平基线的不同位置上,和/或所述光束监测单元设置在所述衍射光学元件的纵向端面另一侧,相对于所述第二光源。在一些实施例中,所述选择性透过薄膜附于所述衍射光学元件出光一侧的光滑表面。其中,所述第一光源与所述第二光源设置在衍射光学元件的入光一侧,并固定于同一水平基线的不同位置上;所述光束监测单元设置在与所述第一光源、第二光源同一水平基线的不同位置上,和/或所述光束监测单元设置在衍射光学元件的纵向端面一侧。与现有技术相比,本专利技术的有益效果有:本专利技术的光学投影装置,通过光束监测单元实时监测选择性透过薄膜反射和/或衍射的第二光源发射的光束信息,实现对所述衍射光学元件完整性的实时评估,为进一步的安全控制提供可靠的基础,从而确保光学投影装置在使用过程中的始终满足激光安全标准。附图说明图1是根据本专利技术的一种光学投影装置示意图。图2是根据本专利技术的另一种光学投影装置示意图。图3是根据本专利技术的又一种光学投影装置示意图。具体实施方式下面结合附图通过具体实施例对本专利技术进行详细的介绍,以使更好的理解本专利技术,但下述实施例并不限制本专利技术范围。另外,需要说明的是,下述实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构思,附图中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的形状、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局形态也可能更为复杂。需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本专利技术实施例和简化描述,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,因此不能理解为对本专利技术的限制。图1是根据本专利技术的一种含有光束监测单元的光学投影装置示意图。本实施例中,该光学投影装置包括基底10、第一光源11、第二光源12、光束监测单元13、镜筒14、准直透镜(准直透镜组)15、DOE16以及选择性透过薄膜17。其中,基底10为刚性散热的导电底板,用于固定、安置第一光源11、第二光源12、光束监测单元13以及承载镜筒14。具体地,基底10可以由导电陶瓷或其他合适材料加工而成。优选地,基底10为刚性的印制电路板(PCB电路板)。一种实施方式中,第一光源11、第二光源12、光束监测单元13以及镜筒14安置在基底10的同一侧。其中,第一光源11可以是垂直共振腔表面发射的激光器,也可以是平行共振腔表面的边发射激光器,用于向外发射波长为λ1的光束,通常包括红外、紫外等合适波长的光束。光源可以为单个光源,也可以为多个光源。其中,VCSEL由于体积小、发散角小、稳定性等优点更宜于被应用于投影装置中,在一些实施例中,为了增加投影强度,选择VCSEL阵列作为光源更佳。在本实施例中,第一光源11为二维VCSEL芯片,该VCSEL芯片包括至少一个VCSEL光源,能够向外投射830nm或者950nm的红外光束。VCSEL阵列光源可以通过分组控制来使每一个VCSEL的独立发射,分组控制可以为任何形式,比如独立控制其中几个子光源或者所有的光源同时打开,从而实现形状不同、大小不同或密度不同的图案。此外,第一光源11可以设置在基底10一侧的任意位置上,具体根据需求做出相应调整。优选地,第一光源11设置在基底10的中心位置上。其中,第二光源12可以是LED光源,也可以是垂直共振腔面发射或者平行共振腔面发射的激光器,用于向外发射波长为λ2的光束。应当理解的是,为了避免第一光源11与第二光源12所发射的光束之间发生相互干涉,出现相互干扰的现象,应当要求第一光源11与第二光源12所发射的光束,其波长满足λ2>>λ1或λ2<<λ1的关系。此外,第二光源12可以设置在与第一光源11不重合的任意位置上。优选地,第二光源12设置在基底10一侧的“右端”边沿位置上,远离第一光源11本文档来自技高网
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含有光束监测单元的光学投影装置

【技术保护点】
一种含有光束监测单元的光学投影装置,包括发射波长为λ1光束的第一光源以及衍射光学元件组成的投影模组,其特征在于,还包括:第二光源,用于发射波长为λ2的光束,波长λ2不等于λ1;选择性透过薄膜,附于所述衍射光学元件表面,用于透射所述第一光源发射的光束以及反射和/或衍射所述第二光源发射的光束;光束监测单元,用于接收所述选择性透过薄膜反射和/或衍射的光束,并监测其光束的变化。

【技术特征摘要】
1.一种含有光束监测单元的光学投影装置,包括发射波长为λ1光束的第一光源以及衍射光学元件组成的投影模组,其特征在于,还包括:第二光源,用于发射波长为λ2的光束,波长λ2不等于λ1;选择性透过薄膜,附于所述衍射光学元件表面,用于透射所述第一光源发射的光束以及反射和/或衍射所述第二光源发射的光束;光束监测单元,用于接收所述选择性透过薄膜反射和/或衍射的光束,并监测其光束的变化。2.如权利要求1所述的光学投影装置,其特征在于,所述光束监测单元包括监控光电二极管或图像传感器。3.如权利要求1所述的光学投影装置,其特征在于,所述光束的变化包括所述光束能量的变化和/或光束分布的变化。4.如权利要求1所述的光学投影装置,其特征在于,还包括控制电路,所述控制电路与所述光束监测单元连接,并根据所述光束的变化进行安全控制。5.如权利要求4所述的光学投影装置,其特征在于,所述安全控制包括关闭所述第一光源或者降低所述第一光源的发光功率。6.如权利要求1所述的光学投影装置,其特征在于,所述选择性透过薄膜附于所述衍射...

【专利技术属性】
技术研发人员:江隆业邓想全
申请(专利权)人:深圳奥比中光科技有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

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