本实用新型专利技术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。通过本实用新型专利技术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。
【技术实现步骤摘要】
本技术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。
技术介绍
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：IXD/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，本专利技术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。
技术实现思路
本技术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，本技术采用如下技术方案： -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，本技术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AB⑶）。【附图说明】 图1为栅型结构光横向光强分布不意图。 图2为三角形截面棱镜产生栅型结构光示意图。 图3为本技术中反射式分光棱镜的结构示意图。 图4为本技术光学装置的结构示意图。 图5为对图4进彳丁进一步说明的不意图。【具体实施方式】 本技术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）。 本技术具体实施时，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)〇 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，Γι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，本技术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 /-J: 件为：Q 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 i 〇 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。【主权项】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。【专利摘要】本技术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。通过本技术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。【IPC分类】G02B27/46【公开号】CN204832694【申请号】CN201520415284【专利技术人】吴志伟, 杨惠山 【申请人】泉州师范学院【公开日】2015年12月2日【申请日】2015年6月16日本文档来自技高网...
【技术保护点】
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。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴志伟，杨惠山，
申请(专利权)人：泉州师范学院，
类型：新型
国别省市：福建;35
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