本发明专利技术公开了一种高精度线条纹扫描投影装置和方法，属于投影显示领域。所述的高精度线条纹扫描投影装置包括单波长光源、准直透镜、反射镜、数字微镜器件、投射透镜和壳体；所述的数字微镜器件可控制反射缝的尺寸、位置坐标、缝数和缝距；扫描模式下，可按时序周期步进平移反射缝，实现投影条纹在投影目标上的扫描。本发明专利技术提供的高精度线条纹扫描投影方法可通过控制峰宽和缝距来确定投影条纹距和条纹亮度，通过控制缝数来确定投影条纹线宽，提高了线条纹精度和质量。了线条纹精度和质量。了线条纹精度和质量。
【技术实现步骤摘要】
一种高精度线条纹扫描投影装置和方法
[0001]本专利技术涉及一种高精度线条纹扫描投影装置和方法，属于投影显示领域。
技术介绍
[0002]线结构光的质量直接决定三维测量精度，故研究高精度线条纹光具有重要意义。目前广泛采用方法是数字投影，利用投影成像系统将条纹图案直接透射到被测表面。但这种方法的条纹精度取决于图像元尺寸、投影成像放大倍率和投影范围。投影范围增大时，投影条纹精度会等比下降。这就限制了三维测量的绝对精度，跨尺寸测量时尤为明显。
技术实现思路
[0003]针对上述现有技术，本专利技术提供一种高精度线条纹扫描投影装置和方法，用以解决上述存在的问题。
[0004]本专利技术一种高精度线条纹扫描投影装置予以实现的技术方案是：该装置包括单波长光源、准直透镜、反射镜、数字微镜器件、投射透镜和壳体；所述的单波长光源发射频率相同、振动方向一致的光波；所述的准直透镜将单波长光源发出的光波准直成平面波；所述的反射镜将平面波反射到数字微镜器件；所述的数字微镜器件由基面和二维微镜元阵列组成；所述的微镜元有on和off两个翻转状态，当为on状态时微镜元偏转+12
°
，发生衍射现象，光线被数字微镜器件反射到投射透镜，当为off状态时微镜元偏转
‑
12
°
，光线被数字微镜器件反射出装置；控制数字微镜器件的微镜元阵列，呈现多条on状态的平行反射缝，经其反射发生多缝夫琅和费衍射；所述的投射透镜将相同角度光线会聚到投影目标上，形成投影条纹；所述的壳体用于固定光学元件，并对光路进行密封以避免外界干扰光进入。
[0005]所述的数字微镜器件可控制反射缝的尺寸、位置坐标、缝数和缝距；扫描模式下，可按时序周期步进平移反射缝，实现投影条纹在投影目标上的扫描。
[0006]本专利技术提出的一种高精度线条纹扫描投影，是利用上述高精度线条纹扫描投影装置，并按照以下步骤：
[0007]步骤一、给所述的单波长光源通电，经过光电转换发射单波长为λ的光波。
[0008]步骤二、给数字微镜器件的微镜元阵列初始翻转状态，其中有N条on状态的平行反射缝，缝宽为a，缝距为d＞＞a，投影透镜焦距f＞＞x，则投影条纹分布为：
[0009]x＝mλf/d
ꢀꢀ
(1)
[0010]其中，m＝0,
±
1,
±
2,
…
时，x处条纹主极大，即亮条纹；其它情况为暗条纹。
[0011]步骤三、下一时刻，步进平移反射缝，平移量为b，则此刻条纹分布为：
[0012]x＝mλf/d+b
ꢀꢀ
(2)
[0013]步骤四、依此按时序周期步进平移反射缝，周期为T，则在时刻t的条纹分布为：
[0014][0015]可见，经过步骤一、二、三、四，能够实现高精度线条纹扫描投影。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0017]本专利技术提供的高精度线条纹扫描投影装置和方法，运用多缝干涉原理，利用数字微镜器件按时序周期步进平移反射缝，实现投影条纹在投影目标上的扫描。与现有技术相比，本专利技术提供的高精度线条纹扫描投影装置可依据需求控制反射缝的尺寸、位置坐标、缝数和缝距。本专利技术提供的高精度线条纹扫描投影方法可通过控制峰宽和缝距来确定投影条纹距和条纹亮度，通过控制缝数来确定投影条纹线宽，提高了线条纹精度和质量。
附图说明
[0018]图1为本专利技术提供的高精度线条纹扫描投影装置结构图；
[0019]图2为本专利技术时序周期步进平移反射缝示意图。
[0020]图中：1
‑
单波长光源，2
‑
准直透镜，3
‑
反射镜，4
‑
数字微镜器件，5
‑
投影透镜，6
‑
壳体，7
‑
投影目标。
具体实施方式
[0021]下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细地描述。
[0022]如图1所示，本专利技术一种高精度线条纹扫描投影装置，包括单波长光源1、准直透镜2、反射镜3、数字微镜器件4、投射透镜5和壳体6；所述的单波长光源1发射频率相同、振动方向一致的光波；所述的准直透镜2将单波长光源发出的光波准直成平面波；所述的反射镜3将平面波反射到数字微镜器件4；所述的数字微镜器件4由基面和二维微镜元阵列组成；所述的微镜元有on和off两个翻转状态，当为on状态时微镜元偏转+12
°
，发生衍射现象，光线被数字微镜器件4反射到投射透镜5，当为off状态时微镜元偏转
‑
12
°
，光线被数字微镜器件4反射出装置；控制数字微镜器件4的微镜元阵列，呈现多条on状态的平行反射缝，经其反射发生多缝夫琅和费衍射；所述的投射透镜5将相同角度光线会聚到投影目标7上，形成投影条纹；所述的壳体6用于固定光学元件，并对光路进行密封以避免外界干扰光进入。
[0023]如图2所示，所述的数字微镜器件4可控制反射缝的尺寸、位置坐标、缝数和缝距；扫描模式下，可按时序周期步进平移反射缝，实现投影条纹在投影目标上的扫描。
[0024]本专利技术提出的一种高精度线条纹扫描投影方法，是利用上述高精度线条纹扫描投影装置，并按照以下步骤：
[0025]步骤一、给所述的单波长光源1通电，经过光电转换发射单波长为λ的光波。
[0026]步骤二、给数字微镜器件4的微镜元阵列初始翻转状态，其中有N条on状态的平行反射缝，缝宽为a，缝距为d＞＞a，投影透镜5焦距f＞＞x，则投影条纹分布为：
[0027]x＝mλf/d
ꢀꢀ
(1)
[0028]其中，m＝0,
±
1,
±
2,
…
时，x处条纹主极大，即亮条纹；其它情况为暗条纹。
[0029]步骤三、下一时刻，步进平移反射缝，平移量为b，则此刻条纹分布为：
[0030]x＝mλf/d+b
ꢀꢀ
(2)
[0031]步骤四、依此按时序周期步进平移反射缝，周期为T，则在时刻t的条纹分布为：
[0032][0033]可见，经过步骤一、二、三、四，能够实现高精度线条纹扫描投影。
[0034]实施例：
[0035]下面举例进一步对本专利技术做详细说明：
[0036]选取单波长光源1，波长λ＝640nm；缝宽a＝7.6um，缝距d＝760um，缝数N＝100；投影透镜5焦距f＝760mm；步进平移量为b＝6.4um。
[0037]初始时刻在投影目标上的投影条纹分布为：x＝0.64m，单位mm，m＝0,
±
1,
±
2,
…
。
[0038]依此按时序周期步进平移反射缝，在投影目标7上的投影条纹分布为：x＝0.64m+0.0064i，单位mm，i＝0,1,2,
…
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高精度线条纹扫描投影装置，其特征在于，包括单波长光源(1)、准直透镜(2)、反射镜(3)、数字微镜器件(4)、投射透镜(5)和壳体(6)；所述的单波长光源(1)发射频率相同、振动方向一致的光波；所述的准直透镜(2)将单波长光源发出的光波准直成平面波；所述的反射镜(3)将平面波反射到数字微镜器件(4)；所述的数字微镜器件(4)由基面和二维微镜元阵列组成；所述的微镜元有on和off两个翻转状态，当为on状态时微镜元偏转+12
°
，发生衍射现象，光线被数字微镜器件(4)反射到投射透镜(5)，当为off状态时微镜元偏转
‑
12
°
，光线被数字微镜器件(4)反射出装置；控制数字微镜器件(4)的微镜元阵列，呈现多条on状态的平行反射缝，经其反射发生多缝夫琅和费衍射；所述的投射透镜(5)将相同角度光线会聚到投影目标(7)上，形成投影条纹；所述的壳体(6)用于固定光学元件，并对光路进行密封以避免外界干扰光进入；所述的数字微镜器件(4)可控制反...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵首博，杨玉强，祝振敏，
申请(专利权)人：广东海洋大学，
类型：发明
国别省市：
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