鬼佬大哥大
  • / 7
  • 下載費用:30 金幣  

一種投射多光點圖像的裝置及方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201410153833.1

申請日:

2014.04.17

公開號:

CN103955064A

公開日:

2014.07.30

當前法律狀態:

撤回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的視為撤回IPC(主分類):G02B 27/18申請公布日:20140730|||專利申請權的轉移IPC(主分類):G02B 27/18變更事項:申請人變更前權利人:長沙中科院文化創意與科技產業研究院變更后權利人:長沙中科院文化創意與科技產業研究院變更事項:地址變更前權利人:410114 湖南省長沙市天心區中意二路139號天心兩型產業示范園區變更后權利人:410114 湖南省長沙市天心區中意二路139號天心兩型產業示范園區變更事項:申請人變更后權利人:劉暉登記生效日:20141027|||著錄事項變更IPC(主分類):G02B 27/18變更事項:發明人變更前:劉輝 費璟昊 曹斌變更后:劉暉 費璟昊 曹斌|||實質審查的生效IPC(主分類):G02B 27/18申請日:20140417|||公開
IPC分類號: G02B27/18 主分類號: G02B27/18
申請人: 長沙中科院文化創意與科技產業研究院
發明人: 劉輝; 費璟昊; 曹斌
地址: 410114 湖南省長沙市天心區中意二路139號天心兩型產業示范園區
優先權:
專利代理機構: 長沙星耀專利事務所 43205 代理人: 龍芳;寧星耀
PDF完整版下載: PDF下載
法律狀態
申請(專利)號:

CN201410153833.1

授權公告號:

||||||||||||

法律狀態公告日:

2016.11.09|||2014.11.26|||2014.11.26|||2014.08.27|||2014.07.30

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的視為撤回|||專利申請權、專利權的轉移|||著錄事項變更|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種投射多光點圖像的裝置及方法,包括發光器件,用于產生入射光束;光整形器件,用于整形所述入射光束,以在主光軸上形成虛點光源;衍射分光器件,用于將整形后的光束分離成多個子光束,以在與所述主光軸上的虛點光源共平面處會聚形成多個子虛點光源;和投影器件,用于將所述多個子虛點光源所構成的光學圖像投射至物體表面,在物體表面形成多光點圖像;所述發光器件、光整形器件、衍射分光器件和投影器件依次位于同一主光軸上。本發明所提供的裝置及方法,可以在保證圖像高清晰質量的同時,裝置內部器件間結構更加緊湊,裝置整體更加小巧,并且,可選取測量的物體范圍不受影響,應用領域廣闊,適用性強。

權利要求書

權利要求書
1.   一種投射多光點圖像的裝置,其特征在于,包括:
發光器件,用于產生入射光束;
光整形器件,用于整形所述入射光束,以在主光軸上形成虛點光源;
衍射分光器件,用于將整形后的光束分離成多個子光束,以在與所述主光軸上的虛點光源共平面處會聚形成多個子虛點光源;
和投影器件,用于將所述多個子虛點光源所構成的光學圖像投射至物體表面,在物體表面形成多光點圖像;
所述發光器件、光整形器件、衍射分光器件和投影器件依次位于同一主光軸上。

2.   如權利要求1所述投射多光點圖像的裝置,其特征在于,所述投影器件的工作距滿足下列條件:u<f′,式中:u為發光器件出光面的中心至最近的投影器件光學表面頂點的距離,f′為投影器件的前方焦點至所述最近的投影器件光學表面頂點的距離。

3.   如權利要求2所述投射多光點圖像的裝置,其特征在于,所述投影器件的焦距滿足下列條件:f<f′,式中:f為所述投影器件的前方焦距。

4.   如權利要求3所述投射多光點圖像的裝置,其特征在于,所述投影器件由沿入射光方向依次設有的凸透鏡和凹透鏡構成。

5.   如權利要求2所述投射多光點圖像的裝置,其特征在于,所述投影器件的焦距滿足下列條件:f > f′,式中:f為所述投影器件的前方焦距。

6.   如權利要求5所述投射多光點圖像的裝置,其特征在于,所述投影器件由沿入射光方向依次設有的凹透鏡和凸透鏡構成。

7.   如權利要求1~6任一項所述投射多光點圖像的裝置,其特征在于,所述發光器件為激光二極管,所述光整形器件為凸透鏡。

8.   如權利要求1所述投射多光點圖像的裝置,其特征在于,所述衍射分光器件緊靠投影器件,以使投影器件的入射光束經過投影器件的近軸處射入。

9.   如權利要求1~8任一項所述投射多光點圖像的裝置,其特征在于,所述衍射分光器件為二維矩形達曼光柵。

10.   一種投射多光點圖像的方法,其特征在于,通過調整依次位于同一主光軸上的發光器件、光整形器件、衍射分光器件、投影器件四者之間的距離,使得投影器件將由發光器件、光整形器件和衍射分光器件共同作用產生的虛點型光源所構成的圖像,投射至物體表面,在物體表面形成多光點圖像。

11.  如權利要求10所述投射多光點圖像的方法,其特征在于,所述形成多光點圖像的步驟依次包括:
(1)通過發光器件產生入射光束;
(2)通過光整形器件對所述入射光束進行整形,以在所述主光軸上形成虛點光源;
(3)通過衍射分光器件將整形后的光束分離成多個子光束,以在與所述主光軸上的虛點光源共平面處會聚形成多個子虛點光源;
(4)通過投影器件將所述多個子虛點光源所構成的圖像投射至物體表面,在物體表面形成多光點圖像。

12.   如權利要求11所述投射多光點圖像的方法,其特征在于,所述第(4)步驟中,包括將所述投影器件的工作距調整至滿足下列條件:u<f′的步驟,式中:u為發光器件出光面的中心至最近的投影器件光學表面頂點的距離,f′為投影器件的前方焦點至所述最近的投影器件光學表面頂點的距離。

13.   如權利要求12所述投射多光點圖像的方法,其特征在于,所述投影器件的前方焦點所處平面與所述多個子虛點光源所處平面重合。

說明書

說明書一種投射多光點圖像的裝置及方法
技術領域
本發明涉及光學三維測量技術領域,尤其涉及一種投射多光點圖像的裝置及方法。
背景技術
光學三維測量技術就是利用光學技術和圖形圖像處理分析方法,運用計算機圖形圖像學的理論來數字化再現物體的三維形態,具體來說,就是通過向被測物體投射光學圖像,以獲取被測物體三維信息,并在計算機中構建被測物體三維模型的技術,其廣泛應用于工業設計與制造、地形測量與勘探、影視特效等領域,測量裝置的便攜式設計是該技術研發重點關注方向之一,其中,產生光學圖像部分裝置的設計自然也就成為了研發重點關注對象。
現實中,光學圖像常見的有由多光點形態構成的,產生該多光點圖像的裝置通常包括發光源,如激光二極管,光整形透鏡,如凸、凹透鏡,光柵和投影鏡頭,如何在保證高清晰質量圖像的同時,將這些器件組合的更加緊湊,或者說組合成的裝置體積更加小巧,以達到便攜式設計需求,是本發明所關注的。
發明內容
為了解決上述問題,本發明提供一種投射多光點圖像的裝置及方法,其可以在保證圖像高清晰質量的同時,內部器件間結構更加緊湊,裝置整體更加小巧,并且,可選取測量的物體范圍不受影響,應用領域廣闊,適用性強。
本發明所提供的裝置的具體技術方案如下:
一種投射多光點圖像的裝置,包括發光器件,用于產生入射光束;光整形器件,用于整形所述入射光束,以在主光軸上形成虛點光源;衍射分光器件,用于將整形后的光束分離成多個子光束,以在與所述主光軸上的虛點光源共平面處會聚形成多個子虛點光源;和投影器件,用于將所述多個子虛點光源所構成的光學圖像投射至物體表面,在物體表面形成多光點圖像;所述發光器件、光整形器件、衍射分光器件和投影器件依次位于同一主光軸上。
所述投影器件的工作距優選滿足下列條件:u<f′,式中:u為發光器件出光面的中心至最近的投影器件光學表面頂點的距離,f′為投影器件的前方焦點至所述最近的投影器件光學表面頂點的距離。
在滿足上述工作距條件的前提下,所述投射多光點圖像的裝置可以根據被測物體范圍大小,選用各種投影器件,包括各種小口徑型的,只要是:
當投影器件出射光角度需要大于入射光角度,以滿足被測物體范圍大小時,所述投影器件的焦距滿足下列條件:f<f′,式中:f為所述投影器件的前方焦距,即可,優選的,所述投影器件由沿入射光方向依次設有的凸透鏡和凹透鏡構成。
又或者,當投影器件出射光角度需要小于入射光角度,以滿足被測物體范圍大小時,所述投影器件的焦距滿足下列條件:f > f′,式中:f為所述投影器件的前方焦距,即可,優選的,所述投影器件由沿入射光方向依次設有的凹透鏡和凸透鏡構成。 
所述發光器件可以選用產生相干光的光學器件,如激光二極管、氦氖激光器等,當所述發光器件選用為激光二極管時,所述光整形器件優選為凸透鏡,當所述發光器件選用為氦氖激光器時,所述光整形器件優選為凹透鏡,所述發光器件和光整形器件優選激光二級管和凸透鏡的配合使用組合。
所述衍射分光器件優選緊靠投影器件,以使投影器件的入射光束經過投影器件的近軸處射入。
所述衍射分光器件可以為衍射光柵,優選為二維矩形達曼光柵。
本發明所提供的一種投射多光點圖像的方法為:通過調整依次位于同一主光軸上的發光器件、光整形器件、衍射分光器件、投影器件四者之間的距離,使得投影器件將由發光器件、光整形器件和衍射分光器件共同作用產生的虛點型光源所構成的圖像,投射至物體表面,在物體表面形成多光點圖像。
其中,所述形成多光點圖像的步驟依次包括:
(1)通過發光器件產生入射光束;
(2)通過光整形器件對所述入射光束進行整形,以在所述主光軸上形成虛點光源;
(3)通過衍射分光器件將整形后的光束分離成多個子光束,以在與所述主光軸上的虛點光源共平面處會聚形成多個子虛點光源;
(4)通過投影器件將所述多個子虛點光源所構成的圖像投射至物體表面,在物體表面形成多光點圖像。
所述第(4)步驟中,還包括將所述投影器件的工作距調整至滿足下列條件:u<f′的步驟,式中:u為發光器件出光面的中心至最近的投影器件光學表面頂點的距離,f′為投影器件的前方焦點至所述最近的投影器件光學表面頂點的距離。
所述投影器件的前方焦點所處平面優選與所述多個子虛點光源所處平面重合。
本發明的有益效果為:
1、可以在保證投影圖像高清晰質量的同時,裝置內器件結構更加緊湊,有利于整個裝置的便攜式設計;
2、可以根據被測物體范圍的大小,選擇各種適用的小口徑型投影器件,實現整個裝置體積的小型化;
3、可以通過選擇各種適用的投影器件,測量各種范圍體積大小的物體,應用領域廣闊,適用性強。
附圖說明
圖1為本發明裝置一優選實施例的光路結構原理圖;
圖2為圖1裝置用于角度放大時,一實施例的角度放大原理圖;
圖3為圖1裝置用于角度縮小時,一實施例的角度縮小原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。
如圖1所示,本發明所提供的一種投射多光點圖像的裝置,包括激光二極管1、凸透鏡2、達曼光柵3和投影鏡頭4,所述激光二極管1、凸透鏡2、達曼光柵3和投影鏡頭4依次位于同一主光軸上,所述達曼光柵3為二維矩形達曼光柵(該光柵形態為公知技術,在此省略其圖示)。所述激光二極管1位于凸透鏡2的一倍焦距以內。所述投影鏡頭4緊靠所述達曼光柵3,且其前方焦點所處平面,又稱前焦平面4a,位于所述激光二極管1的前側。 
所述激光二極管1發出的光束,經凸透鏡2整形其光傳播方向后,再通過達曼光柵3分束成多個子光束, 所述多個子光束反向會聚形成多個虛點光源301,所述多個虛點光源301位于同一平面上,構成二維虛點陣列圖像(圖中未示出),所述投影鏡頭4將視為由所述多個虛點光源301所發出的光束投射到物體(圖中未示出)表面,以在物體表面形成多光點圖像。所述多個虛點光源301所發出的光束是通過達曼光柵3同一近軸區域射入所述投影鏡頭4的。
為了在物體表面得到高清晰質量的多光點圖像,可以通過調整投影鏡頭4的焦距,使得所述前焦平面4a與所述虛點光源301所處平面重合。
同時,將所述投影鏡頭4緊靠所述達曼光柵3,可使得入射所述投影鏡頭4的光束由投影鏡頭4近軸處射入,從而減少各種像差,亦有助于在物體表面得到高清晰質量的多光點圖像。
上述裝置可以根據投射物體范圍大小,選用各種投影鏡頭4,且由于所述多個虛點光源301所發出的光束是通過達曼光柵3同一近軸區域射入所述投影鏡頭4,故選用的投影鏡頭4可以為小口徑型的,具體示例如下:
當需投射的物體范圍較大,即投影鏡頭4出射光角度需要大于入射光角度,才能滿足被投射物體范圍大小時,結合圖2所示,所述投影鏡頭4采用遠距型鏡頭,由前后依次設有的凸透鏡41和凹透鏡42構成,其前焦平面4a與所述多個虛點光源301所處平面重合,且其前方焦點所對應的前主平面4a’位于達曼光柵3的前側,使得由所述虛點光源301所發出的、射向達曼光柵3的光束角度θ小于其射向所述前主平面4a’的角度φ,最終,投影鏡頭4出射光以角度φ射出,實現角度放大的效果。所述角度θ亦為投影鏡頭4入射光角度。
又當需投射的物體范圍較小,即投影鏡頭4出射光角度需要小于入射光角度,才能滿足被投射物體范圍大小時,結合圖3所示,所述投影鏡頭4采用反遠距型鏡頭,由前后依次設有的凹透鏡42和凸透鏡41構成,其前焦平面4a與所述多個虛點光源301所處平面重合,且其前方焦點所對應的前主平面4a’位于投影鏡頭4的后側,使得由所述虛點光源301所發出的、射向達曼光柵3的光束角度θ大于其射向所述前主平面4a’的角度φ,最終,投影鏡頭4出射光以角度φ射出,實現角度縮小的效果。
由此可見,基于本發明方法所設計的裝置可以通過選用合適的投影鏡頭,測量各種范圍大小的物體,應用領域廣闊,適用性強,而且,可以不限于只在物體的三維測量技術領域使用。
以上所述僅為本發明的優選實施例,并不用于限制本發明,顯然,本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動、變型而不脫離本發明的精神和范圍。倘若對本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內,均屬于本發明的保護范圍。

關 鍵 詞:
一種 投射 多光點 圖像 裝置 方法
  專利查詢網所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網友學習交流,未經上傳用戶書面授權,請勿作他用。
關于本文
本文標題:一種投射多光點圖像的裝置及方法.pdf
鏈接地址:http://www.wwszu.club/p-6140643.html
關于我們 - 網站聲明 - 網站地圖 - 資源地圖 - 友情鏈接 - 網站客服客服 - 聯系我們

[email protected] 2017-2018 zhuanlichaxun.net網站版權所有
經營許可證編號:粵ICP備17046363號-1 
 


收起
展開
鬼佬大哥大