光学投影装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光学投影装置，包括：光源，发射光束；透镜，接收、汇聚所述光源发射的光束，并投射平行光束；衍射光学元件，接收、分束经过所述透镜的所述平行光束，并投射出图案化光束；透明导电薄膜，附于所述透镜和/或所述衍射光学元件的表面，具有电阻属性；控制电路模块，与所述透明导电薄膜和所述光源电连接，用于获取所述透明导电薄膜的电阻以判定所述透镜和/或所述衍射光学元件的完整性，并选定预设的调制函数调节所述光源的发光功率，实现了根据光学元件的状态控制光源的发光功率。

Optical projection device and its control method

The invention discloses an optical projection device, which comprises a light source and a transmitting beam; a lens receives and converges the beam emitted by the light source and projects a parallel beam; the diffractive optical element receives and beams the parallel beams of the lens, and projects the patterned beam; the transparent conductive film is attached to the described. The surface of the lens and / or the diffracted optical element has a resistance property; the control circuit module is electrically connected with the transparent conductive film and the light source to obtain the resistance of the transparent conductive film to determine the integrity of the lens and / or the diffractive optical element, and to select the preset modulation function to adjust the description. The luminous power of the light source controls the luminous power of the light source according to the state of the optical element.

【技术实现步骤摘要】
光学投影装置及其控制方法
本专利技术涉及光学、光电子学领域，特别是涉及一种光学投影装置及其控制方法。
技术介绍
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，为后期图像采集装置的信息采集以及三维重建提供准备工作。用于投射结构化光图案的光学投影装置一般包括光源以及衍射光学元件(DOE)。其中，当光源发射的光束，其发散角较大时，往往还需要用到准直透镜对光束进行汇聚、准直处理，以向外投射平行光束；其中，DOE用于接收准直透镜发射的平行光束，并将平行光束进行分束、重叠处理，以获得分布均匀且不相关的特殊图案化光束。准直透镜与DOE均是整个光学投影装置的重要光学元件，其性能的好坏会直接影响光学投影装置所投射的光图案的质量优劣。当准直透镜与DOE性能越好时，光学投影装置所投射的光图案，其畸变越小、像差越小、分辨率越高、对比度越强。进一步地，光学投影装置投射的高质量光图案，也更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，以便后期处理器对物体三维点云信息的计算。然而，随着光学投影装置使用时间的增加，光学元件难免会出现不同程度的老化、变形或者损坏，尤其是准直透镜与DOE。此外，为了防止尘埃、水汽对光学元件造成不必要的影响，还要求准直透镜与DOE必须密封于光学投影装置中，因此，在散热不佳的情况下，准直透镜与DOE也更容易出现老化、变形或者损坏的现象。当准直透镜出现老化、变形或者损坏时，准直透镜汇聚、准直光束的能力会变差，使得射向DOE的光束平行性变差，甚至还会引入各种像差、畸变等；而DOE的老化、变形或者损坏，则会影响到DOE衍射光束的能力。当DOE衍射光束能力的下降时，激光投影装置所投射的图案化光束，其均匀度和对比度也会出现不同程度的下降，甚至伴随着严重的零级衍射光束。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。为了确保光学投影装置始终符合激光安全标准，根据光学元件的状态控制光源的发光功率是非常有必要的。
技术实现思路
为了解决上述如何根据光学元件的状态控制光源的发光功率的技术问题，本专利技术提出一种光学投影装置及其控制方法。本专利技术提出的光学投影装置，包括：光源，发射光束；透镜，接收、汇聚所述光源发射的光束，并投射平行光束；衍射光学元件，接收、分束所述平行光束，并投射图案化光束；透明导电薄膜，附于所述透镜和/或所述衍射光学元件的表面，具有电阻属性；控制电路模块，与所述透明导电薄膜和所述光源电连接，用于获取所述透明导电薄膜的电阻以判定透镜和/或衍射光学元件的完整性；所述控制电路模块预设有不同的调制函数，并根据所述电阻选定对应的所述调制函数动态调节所述光源的发光功率。其中，在某实施例中，所述控制电路模块预设有界限电阻区间和极限电阻值；根据所述电阻与所述界限电阻区间和所述极限电阻值的比较结果选定对应的所述调制函数。进一步地，在另一实施例中，所述界限电阻区间包括，低电阻区间(0，RL)、安全电阻区间[RL,RH]、高电阻区间(RH,RM)；所述极限电阻值包括0和RM。更进一步地，所述调制函数包括，f1(R)＝1、f2(R)＝0、f3(R)＝((RL-R)/RL)n以及f4(R)＝((R-RH)/(RM-RH))n；其中n大于0。此外，在又一实施例中，所述透明导电薄膜、所述光源串联接入所述控制电路模块中。更进一步的，附在所述光学衍射元件上的第一透明导电薄膜与附在所述透镜上的第二透明导电薄膜并联或串联连接。本专利技术还提出了上述任一光学投影装置的控制方法，包括步骤：控制电路模块获取透明导电薄膜的电阻；根据所述电阻判定透镜和/或衍射光学元件的完整性；并根据所述电阻选定对应的调制函数动态调节光源的发光功率。进一步地，所述控制电路模块将所述电阻与低电阻区间(0，RL)、安全电阻区间[RL,RH]、高电阻区间(RH,RM)、极限电阻值0和RM进行比较。更进一步的，根据比较结果，所述控制电路对所述发光功率的控制可以包括，保持所述光源发光功率、关闭所述光源或者渐变降低所述光源的发光功率。更进一步地，当所述透明导电薄膜的电阻R落于安全电阻区间[RL,RH]时，所述控制电路模块保持所述光源的发光功率P＝P0*f1(R)，并持续采集、对比、分析所述透明导电薄膜电阻的变化；当透明导电薄膜的电阻R等于0、或大于等于极限电阻RM时，所述控制电路模块关闭所述光源P＝P0*f2(R)，结束工作；当透明导电薄膜的电阻R落于低电阻区间(0，RL)时，所述控制电路模块根据调制函数f3(R)降低所述光源的发光功率P＝P0*f3(R)；当透明导电薄膜的电阻R落于高电阻区间(RH,RM)时，所述控制电路模块根据调制函数f4(R)降低所述光源的发光功率P＝P0*f4(R)。本专利技术与现有技术对比的有益效果包括：透明导电薄膜附在透镜和/或衍射光学元件的表面，具有电阻属性，光源发出的光束先后经过透镜及衍射光学元件，控制电路与所述透明导电薄膜和所述光源电连接，获取所述透明导电薄膜的电阻，若透镜和/或衍射光学元件老化或变形或损坏，附在其表面的透明导电薄膜也会相应的发生形变从而导致透明导电薄膜的电阻发生相应的变化。控制电路模块根据获取的电阻就可以判断出所述透镜和/或所述衍射光学元件的完整性，并且根据电阻选定相应的调制函数动态调节所述光源的发光功率，从而实现了根据光学元件的状态控制光源的发光功率。附图说明图1是本专利技术一个实施例的光学投影装置示意图。图2是本专利技术另一个实施例的光学投影装置示意图。图3是本专利技术一个实施例的监测控制流程图。图4是本专利技术一个实施例的导电薄膜电阻与光源发光功率的关系图。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是根据本专利技术一个实施例的光学投影装置示意图。本实施例中，该光学投影装置包括光源10、透镜11、衍射光学元件(DOE)12、透明导电薄膜131与132，以及控制电路模块14。其中，光源10设置在透镜11入射光束的一侧，用于向外发射激光束。光源10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10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光学投影装置中，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，光源10为二维VCSEL芯片，该VCSEL本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学投影装置，其特征在于，包括：光源，发射光束；透镜，接收、汇聚所述光源发射的光束，并投射平行光束；衍射光学元件，接收、分束所述平行光束，并投射图案化光束；透明导电薄膜，附于所述透镜和/或所述衍射光学元件的表面，具有电阻属性；控制电路模块，与所述透明导电薄膜和所述光源电连接，用于获取所述透明导电薄膜的电阻以判定透镜和/或衍射光学元件的完整性；所述控制电路模块预设有不同的调制函数，并根据所述电阻选定对应的所述调制函数动态调节所述光源的发光功率。

【技术特征摘要】
1.一种光学投影装置，其特征在于，包括：光源，发射光束；透镜，接收、汇聚所述光源发射的光束，并投射平行光束；衍射光学元件，接收、分束所述平行光束，并投射图案化光束；透明导电薄膜，附于所述透镜和/或所述衍射光学元件的表面，具有电阻属性；控制电路模块，与所述透明导电薄膜和所述光源电连接，用于获取所述透明导电薄膜的电阻以判定透镜和/或衍射光学元件的完整性；所述控制电路模块预设有不同的调制函数，并根据所述电阻选定对应的所述调制函数动态调节所述光源的发光功率。2.如权利要求1所述的光学投影装置，其特征在于，所述控制电路模块预设有界限电阻区间和极限电阻值；根据所述电阻与所述界限电阻区间和所述极限电阻值的比较结果选定对应的所述调制函数。3.如权利要求2所述的光学投影装置，其特征在于，所述界限电阻区间包括，低电阻区间(0，RL)、安全电阻区间[RL,RH]、高电阻区间(RH,RM)；所述极限电阻值包括0和RM。4.如权利要求3所述的光学投影装置，其特征在于，所述调制函数包括，f1(R)＝1、f2(R)＝0、f3(R)＝((RL-R)/RL)n以及f4(R)＝((R-RH)/(RM-RH))n；其中n大于0。5.如权利要求1所述的光学投影装置，其特征在于，所述透明导电薄膜、所述光源串联接入所述控制电路模块中。6.如权利要求5所述的光学投影装置，其特征在于，附在所述光学衍射元件上的第一透明导电薄膜与附在所述透镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：王献冠，张丁军，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