本发明专利技术提供了一种包括衍射光学元件和柱状微透镜阵列的光学器件，所述衍射光学元件具有微结构面，所述微结构面上设置有多个微结构图案单元，所述微结构图案单元配置成可将入射到所述衍射光学元件上的光束进行调制，并投射出直线状的点阵；所述柱状微透镜阵列配置成将所述点阵中的点沿点阵的延伸方向展宽以投射出连续直线。本发明专利技术还提供一种包括该光学器件的直线投射装置以及使用该装置投射直线的方法。
【技术实现步骤摘要】
光学器件、包括其的投射装置及直线投射方法
本专利技术大致涉及光学
，尤其涉及一种用于投射直线的光学器件、包括该光学器件的投射装置以及使用该装置投射直线的方法。
技术介绍
激光投线仪被广泛应用于建筑施工行业，其用于投射出激光基准线从而提高施工精度。目前市面上常见的激光投线仪有一字线和十字线，实现的方法是：通常先将激光二极管出射的发散光进行准直，然后通过折射光学元件(ROE)，例如柱状透镜，形成所需光场(基准线)。但现有的利用折射光学元件实现的十字线的激光投线仪，存在两柱状透镜的难以垂直对准的问题，安装难度较大，而且抗冲击能力较差。可替代的方案是通过衍射光学元件(DOE)来整体投射出十字线的方案。然而设计大视场十字线DOE也存在一些技术问题：设计单片DOE来投射大视场的连续十字线时，由于作为投射光源的激光的干涉效应，在连续线上会形成弥散的光斑，影响十字线的美观度。
技术介绍
部分的内容仅仅是公开人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。
技术实现思路
有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本专利技术提供一种用于投射直线的光学器件，包括：衍射光学元件，所述衍射光学元件具有微结构面，所述微结构面上设置有多个微结构图案单元，所述微结构图案单元配置成可将入射到所述衍射光学元件上的光束进行调制，并投射出直线状的点阵；柱状微透镜阵列，配置成将所述点阵中的点沿点阵的延伸方向展宽以投射出连续直线。根据本专利技术的一个方面，所述柱状微透镜阵列设置在所述衍射光学元件的下游。<br>根据本专利技术的一个方面，所述衍射光学元件的微结构面包括第一区域和第二区域，所述第一区域包括多个第一微结构图案单元，所述第二区域包括多个第二微结构图案单元，其中第一微结构图案单元配置成可将入射到所述衍射光学元件上的光束进行调制并投射出第一方向的第一点阵，第二微结构图案单元配置成可将入射到所述衍射光学元件上的光束进行调制并投射出第二方向的第二点阵，其中第一方向垂直于第二方向，所述柱状微透镜阵列包括第三区域和第四区域，所述第三区域包括第一柱状微透镜阵列，所述第四区域包括第二柱状微透镜阵列，其中所述第一区域与所述第三区域相对应，所述第二区域与所述第四区域相对应，所述第一柱状微透镜阵列配置成将所述第一点阵中的点沿第一点阵的延伸方向展宽以形成连续直线，所述第二柱状微透镜阵列配置成将所述第二点阵中的点沿第二点阵的延伸方向展宽以形成连续直线。根据本专利技术的一个方面，所述衍射光学元件具有基底，所述微结构面位于所述基底的一侧上，所述柱状微透镜阵列位于所述基底的与所述微结构面相反的一侧上。根据本专利技术的一个方面，其中所述柱状微透镜阵列配置成将所述点阵中相邻的点展宽为相互邻接但不重合的线段。根据本专利技术的一个方面，其中所述衍射光学元件为针对准直光设计的一维光栅，所述柱状微透镜阵列的展宽方向与所述点阵的延伸方向之间的夹角小于预设值。根据本专利技术的一个方面，其中所述柱状微透镜阵列的视场与所述衍射光学元件的角间距相匹配。本专利技术还提供一种直线投射装置，包括：光源，所述光源配置成可投射出光束；如上所述的用于投射直线的光学器件，所述光学器件位于所述光源的光路下游，并接收所述光源投射出的光束，投射出连续的直线。本专利技术还一种用于投射直线的方法，包括：通过光源发射出光束；通过衍射光学元件，接收所述光束并投射出直线状的点阵；通过柱状微透镜阵列，接收所述点阵并展宽以投射出连续直线。根据本专利技术的另一个方面，所述方法通过如上所述的直线投射装置实施。本专利技术的优选实施例提供了一种包括衍射光学元件和柱状微透镜阵列的光学器件，衍射光学元件可将入射光调制成直线状的点阵，柱状微透镜阵列可将直线状的点阵展宽成为连续的直线，通过设置衍射光学元件上的多个微结构图案单元，可投射出清晰、美观的大视场十字线，便于工程应用，克服了两柱状透镜的难以垂直对准、安装难度大、抗冲击能力较差的问题。本专利技术还提供一种包括该光学器件的直线投射装置及使用该装置投射直线的方法。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1示出了单个微结构图案单元投射出的十字线及其局部放大图；图2示意性地示出了根据本专利技术的一个优选实施例的光学器件；图3A示出了衍射光学元件调制后投射出的点阵；图3B示出了柱状微透镜阵列展宽后形成的连续直线；图4示意性地示出了根据本专利技术的一个优选实施例衍射光学元件的多个微结构图案单元、柱状微透镜阵列的排布；图5示意性地示出了根据本专利技术的一个优选实施例的光学器件；图6A示意性地示出了理想状态下的投射线线宽；图6B示意性地示出了柱状微透镜阵列与衍射光学元件的对准误差所造成的投射线线宽的变化；图7示出了对准误差容忍度随柱状微透镜阵列视场角的变化图；图8示出了5°视场角的柱状微透镜阵列示例；图9示意性地示出了根据本专利技术的一个优选实施例的光学器件投射的大视场十字线；图10示意性地示出了根据本专利技术的一个优选实施例的直线投射装置；图11示出了根据本专利技术的一个优选实施例的投射直线的方法。具体实施方式在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本专利技术的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本专利技术的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于投射直线的光学器件，其特征在于，包括：/n衍射光学元件，所述衍射光学元件具有微结构面，所述微结构面上设置有多个微结构图案单元，所述微结构图案单元配置成可将入射到所述衍射光学元件上的光束进行调制，并投射出直线状的点阵；/n柱状微透镜阵列，配置成将所述点阵中的点沿点阵的延伸方向展宽以投射出连续直线。/n
【技术特征摘要】
1.一种用于投射直线的光学器件，其特征在于，包括：
衍射光学元件，所述衍射光学元件具有微结构面，所述微结构面上设置有多个微结构图案单元，所述微结构图案单元配置成可将入射到所述衍射光学元件上的光束进行调制，并投射出直线状的点阵；
柱状微透镜阵列，配置成将所述点阵中的点沿点阵的延伸方向展宽以投射出连续直线。
2.如权利要求1所述的光学器件，其中所述柱状微透镜阵列设置在所述衍射光学元件的下游。
3.如权利要求1所述的光学器件，其中所述衍射光学元件的微结构面包括第一区域和第二区域，所述第一区域包括多个第一微结构图案单元，所述第二区域包括多个第二微结构图案单元，其中所述第一微结构图案单元配置成可将入射到所述衍射光学元件上的光束进行调制并投射出第一方向的第一点阵，所述第二微结构图案单元配置成可将入射到所述衍射光学元件上的光束进行调制并投射出第二方向的第二点阵，其中所述第一方向垂直于所述第二方向，
所述柱状微透镜阵列包括第三区域和第四区域，所述第三区域包括第一柱状微透镜阵列，所述第四区域包括第二柱状微透镜阵列，其中所述第一区域与所述第三区域相对应，所述第二区域与所述第四区域相对应，所述第一柱状微透镜阵列配置成将所述第一点阵中的点沿第一点阵的延伸方向展宽以形成连续直线，所述第二柱状微透镜阵列配置成将所述第二点阵中的点沿第二点阵的延伸方向展宽以形成连续直线。
【专利技术属性】
技术研发人员：王燚言，陈鹏，
申请(专利权)人：杭州驭光光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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