零级衍射可调的激光投影装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种零级衍射可调的激光投影装置，包括：光源，向外发射光束；基底，用于固定所述光源；准直单元，汇聚所述光源发射的光束，并向外投射平行光束；衍射光学元件，接收及扩束所述平行光束，并向外投射图案化光束，所述图案化光束包括零级衍射光束和高阶衍射光束；可调零级抑制单元，用于接收并衰减所述零级衍生光束，并向外投射出强度可调的零级衍射光束。可调的零级抑制单元包括起偏器、半波片装置及检偏器，或者至少一个可旋的起偏器和可旋检偏器。本发明专利技术的零级衍射可调的激光投影装置能够根据需求对激光投影装置的零级衍射进行精确衰减或遮蔽。

A laser projection device with adjustable zero order diffraction

The invention discloses a laser projection device, a kind of zero order diffraction adjustable includes a light source emitting beam; the substrate, which is used for fixing the light source; the light beam collimating unit, converging light source, and a projection of parallel beam; diffractive optical element and the receiving beam parallel beam, and outward the patterned projection beam, the patterned beam including the zero order diffraction beam and high order diffraction beam; adjustable zero suppression unit, for receiving and attenuated by the zero order derivative beam, and projected outward from the zero order diffraction beam intensity adjustable. The adjustable zero level suppression unit consists of a polarizer, a half wave plate device and a bias detector, or at least one rotatable polarizer and a revolving deflector. The zero order diffractive laser projection device of the invention can accurately attenuate or shield the zero order diffraction of the laser projection device according to the requirement.

【技术实现步骤摘要】
零级衍射可调的激光投影装置
本专利技术涉及光学及电子
，尤其涉及一种零级衍射可调的激光投影装置。技术背景激光投影装置被应用于各个领域。例如，基于光学的三维测量领域，激光投影装置可用于向目标空间投射编码或结构化的激光图案，实现对目标空间的标定，为后期三维测量提供准备工作。激光投影装置一般由基底、光源、准直单元、衍射光学元件组成，其中衍射光学元件用于生成并向目标空间投射编码或结构化的激光图案。投射于目标空间的图案化光束，其均匀性和高对比性会直接影响到激光投影装置对目标空间深度标定的精准度和灵敏度。然而，用于产生激光图案的衍射光学元件往往存在着零级衍射光束。零级衍射光束是指射向衍射光学元件的光束中，存在着一部份光束没有被衍射并且继续穿过衍射光学元件进入目标空间，即没有被衍射光学元件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。由于衍射光学元件的零级衍射问题，激光投影装置投射到目标空间的激光图案，其均匀性和对比性都会出现不同程度的下降，导致其无法适用于一些特殊的应用环境。尤其是，在基于激光投影装置的人机交互的一些应用中，激光投影装置的零级衍射光束有可能会引发人眼安全的问题。如果激光投影装置的零级衍射光束的单位横截面能量超过了激光对人眼安全标准的最大允许值，则该激光投影装置不应当用于涉及人机交互的应用环境中。现有技术中，通过在衍射光学元件前面或后面放置一块表面垂直于光束传输方向的散射片，可以减少零级衍射光束。尽管有了上述现有技术，但是该技术方案提及的散射片并不适用于应用在深度相机的激光投影装置中，因为散射片散射的零级衍射光束会干扰高阶衍射光束的分布，从而导致深度相机的精准度下降，因此该技术手段并不适用于投射编码或结构化光束的激光投影装置。
技术实现思路
为了解决激光投影装置衍射光学元件中存在强度较大的零级衍射光束的技术问题，本专利技术提出了一种零级衍射可调的激光投影装置。为了解决上述问题，本专利技术采用的技术方案如下所述：一种零级衍射可调的激光投影装置，包括：光源，向外发射光束；基底，用于固定所述光源；准直单元，汇聚所述光源发射的光束，并向外投射平行光束；衍射光学元件，接收及扩束所述平行光束，并向外投射图案化光束，所述图案化光束包括零级衍射光束和高阶衍射光束；可调零级抑制单元，用于接收并衰减所述零级衍生光束，并向外投射出强度可调的零级衍射光束。可调零级抑制单元包括起偏器和检偏器，所述起偏器和/或所述检偏器可以旋转；起偏器的透振方向和所述检偏器的透振方向的夹角为0-90°；起偏器的横截面积和所述检偏器的横截面积均不小于零级衍射光束的光斑横截面积，起偏器和检偏器包括线偏振片。可调零级抑制单元还包括半波片装置，所述半波片装置位于所述起偏器与所述检偏器之间；半波片装置包括旋转镜架和半波片，所述旋转镜架包括外圈、旋转体和含凹槽的内圈，所述外圈和内圈通过旋转体连接；所述内圈的凹槽用于固定所述半波片；半波片光轴的方位角通过转动所述可旋转镜架实现精确控制。一种用于制造零级衍射可调的激光投影装置的方法，包括提供基底与光源，将所述光源固定在基底上；提供准直单元与衍射光学元件，将所述准直单元固定在所述光源与衍射光学元件之间，用于准直或聚焦所述光源发射的光束，并向所述衍射光学元件投射平行光束；所述衍射光学元件，用于接受及扩束所述平行光束，并向目标空间投射图案化光束；提供可调零级衍射抑制单元，所述可调零级衍射抑制单元包括起偏器、检偏器，或者还包括半波片装置，所述可调零级衍射抑制单元设置在所述衍射光学元件射出光束的一侧，用于精确可调地遮蔽或衰减所述图案化光束中的零级衍射光束。本专利技术的有益效果为：光源发射的激光经准直单元汇聚后，以平行光束的方式射向衍射光学元件，随后衍射光学元件将平行光束扩束为第一激光图案，并射向可调零级抑制单元，基于可调零级抑制单元的旋光效应与消光机制，可以有效的针对第一激光图案中的零级衍射光束进行精确的衰减处理，从而在确保激光散斑图案完整性的同时，进一步改善投射于目标空间的激光散斑图案品质；该激光投影装置投射的激光散斑图案具有均匀度更高、对比度更强的特征，并且更符合人眼安全标准。附图说明图1是本专利技术实施例的半波片对线偏振光的旋光作用示意图。图2是本专利技术实施例的旋转镜架的俯视图结构示意图。图3是本专利技术实施例的旋转镜架的剖面图结构示意图。图4是本专利技术一种实施例的零级衍射可调的激光投影装置示意图。图5是本专利技术另一种实施例的零级衍射可调的激光投影装置示意图。其中，1-自然光，2-偏振片，3-线偏振光束，4-半波片，5-出射的偏振光束，6-旋转镜架，61-外圈，62-旋转体，63-内圈，64-光作用物体，10-基底，11-光源，12-准直单元，13-衍射光学元件，100-可调零级抑制单元，101-又一可调零级抑制单元，14-零级衍射光束，141-第二零级衍射光束，142-第三零级衍射光束，143-第四零级衍射光束，144-又一第三零级衍射光束，15-起偏器，151-起偏器的线偏振片，152-起偏器的透明部分，16-半波片装置，161-半波片装置的旋转镜架，162-半波片，17-检偏器，171-检偏器的线偏振片，172-检偏器的透明部分，18-高阶衍射光束，19-目标平面，191-高阶衍射光束投射区域，192-零级衍射光速投射区域，20-可旋检偏器，201-可旋检偏器的线偏振片，201-可旋检偏器的透明部分，203-可旋检偏器的旋转镜架。具体实施方案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是半波片对线偏振光的旋光作用示意图。半波片由一定厚度的双折射晶体加工而成，可致使入射的偏振光，其寻常光与非寻常光分量产生半波长的光程差或者180°相位延迟。此外，半波片可用于旋转线偏振光的偏振方向。垂直于半波片主截面入射的线偏振光束，当其偏振方向与半波片光轴的夹角为α时，出射的线偏振光束，其偏振方向相对于入射光束的偏振方向发生了角度为2α的旋转。如图1所示，光源发射的光束，其偏振态与自然光的偏振态类似，具有对称、均匀分布的特点。自然光1沿z轴方向传输，当自然光1传输至偏振片2时，由于偏振片2的透振方向为y方向，所以只有沿y轴方向偏振的线偏振光束3能顺利通过偏振片2并且继续沿z轴方向传输，而其他偏振方向的光束均被偏振片2遮蔽吸收。偏振光束3入射到半波片4时，由于线偏振光束3的偏振方向与半波片4的光轴41之间的夹角为所以出射的偏振光束5相对于入射的线偏振光束3而言，其偏振方向出现了的旋转。如图2是本专利技术一种实施例的旋转镜架的俯视图结构示意图，图3是本专利技术一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种零级衍射可调的激光投影装置，其特征在于，包括：光源，向外发射光束；基底，用于固定所述光源；准直单元，汇聚所述光源发射的光束，并向外投射平行光束；衍射光学元件，接收及扩束所述平行光束，并向外投射图案化光束，所述图案化光束包括零级衍射光束和高阶衍射光束；可调零级抑制单元，用于接收并衰减所述零级衍生光束，并向外投射出强度可调的零级衍射光束。

【技术特征摘要】
1.一种零级衍射可调的激光投影装置，其特征在于，包括：光源，向外发射光束；基底，用于固定所述光源；准直单元，汇聚所述光源发射的光束，并向外投射平行光束；衍射光学元件，接收及扩束所述平行光束，并向外投射图案化光束，所述图案化光束包括零级衍射光束和高阶衍射光束；可调零级抑制单元，用于接收并衰减所述零级衍生光束，并向外投射出强度可调的零级衍射光束。2.如权利要求1所述的零级衍射可调的激光投影装置，其特征在于，所述可调零级抑制单元包括起偏器和检偏器。3.如权利要求2所述的零级衍射可调的激光投影装置，其特征在于，所述起偏器和/或所述检偏器可以旋转。4.如权利要求3所述的零级衍射可调的激光投影装置，其特征在于，所述起偏器的透振方向和所述检偏器的透振方向的夹角为0-90°。5.如权利要求2所述的零级衍射可调的激光投影装置，其特征在于，所述可调零级抑制单元还包括半波片装置，所述半波片装置位于所述起偏器与所述检偏器之间；所述半波片装置包括旋转镜架和半波片，所述旋转镜架包括外圈、旋转体和含凹槽的内圈，所述外圈和内圈通过旋转体连接；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：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