一种衍射光学元件检测系统及其检测方法技术方案

本发明专利技术提供一种衍射光学元件检测系统及其检测方法，属于衍射光学技术领域，包括光源，以及沿光源出射方向依次设置的锥光镜和图像采集器，所述锥光镜包括傅里叶变换透镜组，衍射光学元件设置于所述光源和所述锥光镜之间，且位于所述锥光镜的焦点位置；还包括控制器，所述图像采集器采集通过所述衍射光学元件和所述锥光镜后形成的衍射图像并发送给所述控制器，所述控制器对所述衍射图像进行处理分析以得到所述衍射光学元件的光学性能。衍射光学元件检测系统可以有效的消除不同衍射级之间的位置畸变和光斑的变形、拉伸等现象，可有效的提供衍射光学元件性能检测的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种衍射光学元件检测系统及其检测方法
本专利技术涉及衍射光学
，具体而言，涉及一种衍射光学元件检测系统及其检测方法。
技术介绍
衍射光学元件(DiffractiveOpticalElement，简称DOE)是一种发展迅猛的新型光学元件，被广泛应用于结构光深度相机中。由于衍射光学元件的光学性能很大程度上会直接影响结构光深度相机的成像效果，因此准确检测衍射光学元件的光学性能至关重要。应用现有的检测系统检测衍射光学元件时，在空间坐标系中，对于不同的衍射级光斑，不仅光斑在空间坐标系中位置畸变严重，并且光斑大小在不同方向上也会产生拉伸、变形等现象，给衍射光学元件的性能检测带来很大的误差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种衍射光学元件检测系统及其检测方法，能有效解决衍射图像中不同的衍射级光斑位置畸变和光斑变形等问题，减小测量误差，提高检测精度。本专利技术的实施例是这样实现的：本专利技术实施例的一方面提供一种衍射光学元件检测系统，其包括光源，以及沿光源出射方向依次设置的锥光镜和图像采集器，所述锥光镜包括傅里叶变换透镜组，衍射光学元件设置于所述光源和所述锥光镜之间，且位于所述锥光镜的焦点位置；还包括控制器，所述图像采集器采集通过所述衍射光学元件和所述锥光镜后形成的衍射图像并发送给所述控制器，所述控制器对所述衍射图像进行处理分析以得到所述衍射光学元件的光学性能。可选地，所述傅里叶变换透镜组包括沿光源出射方向依次设置第一平凸透镜、第二平凸透镜和第一双凸透镜，其中，所述第一平凸透镜的平面一侧的主光轴的中心处设有弧形凹槽，所述弧形凹槽的弧形凸向出射方向。可选地，所述锥光镜还包括汇聚透镜组，所述汇聚透镜组位于所述傅里叶变换透镜组和所述图像采集器之间，所述汇聚透镜组用于对经所述傅里叶变换透镜组后形成的衍射图像进行倍率缩小后入射所述图像采集器。可选地，所述汇聚透镜组包括沿光源出射方向依次设置的第二双凸透镜、第三平凸透镜、第三双凸透镜和第四平凸透镜，其中，所述第三平凸透镜和所述第四平凸透镜的平面一侧的主光轴的中心处均设有弧形凹槽，所述弧形凹槽的弧形凸向所述光源方向。可选地，所述光源出光侧设有准直镜，用于对所述光源出射的光束进行准直后入射所述衍射光学元件。可选地，所述光源为半导体激光器。本专利技术实施例的一方面提供一种衍射光学元件检测方法，用于检测衍射光学元件的光学性能，所述方法包括接收衍射光学元件的全场衍射图像；其中，所述全场衍射图像为由光源出射并通过所述衍射光学元件的光束经锥光镜后由图像采集器采集的图像，所述衍射光学元件设置于所述锥光镜的焦点位置；对所述全场衍射图像进行处理以得到所述衍射光学元件的光学性能。可选地，所述衍射光学元件的光学性能包括：衍射级数量和位置、衍射效率、零级大小、全局均匀性。可选地，所述对所述全场衍射图像进行处理以得到所述衍射光学元件的光学性能包括：获取所述全场衍射图像中各衍射级光斑，并对所述各衍射级光斑的数量求和，以得到光斑总数量；获取所述各衍射级光斑的位置；将所述光斑总数量和所述各衍射级光斑的位置分别与预设光斑数量和预设光斑位置比对；输出比对结果。可选地，所述对所述全场衍射图像进行处理以得到所述衍射光学元件的光学性能包括：获取所述全场衍射图像中的各像素点的像素值并求和，作为像素总值；对高于预设像素值阈值的所述各像素点的像素值求和；计算高于预设像素值阈值的所述各像素点的像素值之和与所述像素总值之比，以得到衍射效率。可选地，所述对所述全场衍射图像进行处理以得到所述衍射光学元件的光学性能包括：分别获取零级光斑的像素值、一级各光斑的像素值；计算所述零级光斑的像素值与所述一级各光斑的像素值的平均值之比，以得到零级大小。可选地，所述对所述全场衍射图像进行处理以得到所述衍射光学元件的光学性能包括：获取全场衍射图像中各像素点的像素值；分别获取高于像素值阈值的所述各像素点的像素值；分别提取高于所述像素值阈值的各像素值中的最大值和最小值；计算所述最大值和所述最小值之和与所述最大值和所述最小值之差，以得到全局均匀性。本专利技术实施例的有益效果包括：本专利技术实施例提供的衍射光学元件检测系统及其检测方法，沿光源出射方向依次设置的锥光镜和图像采集器，衍射光学元件设置于光源和锥光镜之间，且位于锥光镜的焦点位置，也就是说，衍射光学元件与锥光镜之间的间距等于锥光镜的焦距，锥光镜包括傅里叶变换透镜组，锥光镜具有傅里叶变换功能，光源出射的光依次经过衍射光学元件和锥光镜后，形成衍射图像，图像采集器采集衍射图像并发送给控制器，控制器对衍射图像进行处理分析，得到衍射光学元件的光学性能。通过设置锥光镜，使衍射光学元件与锥光镜之间的间距等于锥光镜的焦距，锥光镜具有傅里叶变换功能，光线在像面处的像高与光的入射角成线性关系，衍射光学元件检测系统可以有效的消除不同衍射级之间的位置畸变和光斑的变形、拉伸等现象，可有效的提供衍射光学元件性能检测的精度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为激光投射模组结构示意图；图2为现有检测系统结构示意图；图3为现有检测系统的衍射图像图；图4为本专利技术实施例提供的衍射光学元件检测系统结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的衍射光学元件检测系统光路图；图6为本专利技术实施例提供的衍射光学元件检测系统衍射图像图之一；图7为本专利技术实施例提供的衍射光学元件检测方法流程图；图8为本专利技术实施例提供的衍射光学元件系统衍射图像图之二。图标：101－光源；102－准直镜；103－衍射光学元件；104－光束；201－光源；202－准直镜；203－衍射光学元件；204－投射屏；205－工业镜头；206－图像传感器；401－光源；402－准直镜；403－衍射光学元件；404－锥光镜；4041－第一平凸透镜；4042－第二平凸透镜；4043－第一双凸透镜；4044－第二双凸透镜；4045－第三平凸透镜；4046－第三双凸透镜；4047－第四平凸透镜；405－图像采集器；M－像面；P－间距；N0－零级光斑；N1－1、N1－2、N1－3、N1－4－一级光斑。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种衍射光学元件检测系统，其特征在于，包括光源，以及沿光源出射方向依次设置的锥光镜和图像采集器，所述锥光镜包括傅里叶变换透镜组，衍射光学元件设置于所述光源和所述锥光镜之间，且位于所述锥光镜的焦点位置；/n还包括控制器，所述图像采集器采集通过所述衍射光学元件和所述锥光镜后形成的衍射图像并发送给所述控制器，所述控制器对所述衍射图像进行处理分析以得到所述衍射光学元件的光学性能。/n

【技术特征摘要】
1.一种衍射光学元件检测系统，其特征在于，包括光源，以及沿光源出射方向依次设置的锥光镜和图像采集器，所述锥光镜包括傅里叶变换透镜组，衍射光学元件设置于所述光源和所述锥光镜之间，且位于所述锥光镜的焦点位置；
还包括控制器，所述图像采集器采集通过所述衍射光学元件和所述锥光镜后形成的衍射图像并发送给所述控制器，所述控制器对所述衍射图像进行处理分析以得到所述衍射光学元件的光学性能。


2.根据权利要求1所述的衍射光学元件检测系统，其特征在于，所述傅里叶变换透镜组包括沿光源出射方向依次设置第一平凸透镜、第二平凸透镜和第一双凸透镜，其中，所述第一平凸透镜的平面一侧的主光轴的中心处设有弧形凹槽，所述弧形凹槽的弧形凸向出射方向。


3.根据权利要求1或2所述的衍射光学元件检测系统，其特征在于，所述锥光镜还包括汇聚透镜组，所述汇聚透镜组位于所述傅里叶变换透镜组和所述图像采集器之间，所述汇聚透镜组用于对经所述傅里叶变换透镜组后形成的衍射图像进行倍率缩小后入射所述图像采集器。


4.根据权利要求3所述的衍射光学元件检测系统，其特征在于，所述汇聚透镜组包括沿光源出射方向依次设置的第二双凸透镜、第三平凸透镜、第三双凸透镜和第四平凸透镜，其中，所述第三平凸透镜和所述第四平凸透镜的平面一侧的主光轴的中心处均设有弧形凹槽，所述弧形凹槽的弧形凸向所述光源方向。


5.根据权利要求1所述的衍射光学元件检测系统，其特征在于，所述光源出光侧设有准直镜，用于对所述光源出射的光束进行准直后入射所述衍射光学元件。


6.根据权利要求1所述的衍射光学元件检测系统，其特征在于，所述光源为半导体激光器。


7.一种衍射光学元件检测方法，用于检测衍射光学元件的光学性能，其特征在于，所述方法包括：
接收衍射光学元件的全场衍射图像；其中，所述全场衍射图像为由光源出射并通过所述衍射光学元件的光束经锥光镜后由图像采集器采集的图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈展耀，戴书麟，刘风雷，
申请(专利权)人：浙江水晶光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33