[发明专利]零级衍射可调的激光投影装置

说明书

本发明公开了一种零级衍射可调的激光投影装置，包括：光源，向外发射光束；基底，用于固定所述光源；准直单元，汇聚所述光源发射的光束，并向外投射平行光束；衍射光学元件，接收及扩束所述平行光束，并向外投射图案化光束，所述图案化光束包括零级衍射光束和高阶衍射光束；可调零级抑制单元，用于接收并衰减所述零级衍生光束，并向外投射出强度可调的零级衍射光束。可调的零级抑制单元包括起偏器、半波片装置及检偏器，或者至少一个可旋的起偏器和可旋检偏器。本发明的零级衍射可调的激光投影装置能够根据需求对激光投影装置的零级衍射进行精确衰减或遮蔽。

技术领域

本发明涉及光学及电子技术领域，尤其涉及一种零级衍射可调的激光投影装置。

技术背景

激光投影装置被应用于各个领域。例如，基于光学的三维测量领域，激光投影装置可用于向目标空间投射编码或结构化的激光图案，实现对目标空间的标定，为后期三维测量提供准备工作。激光投影装置一般由基底、光源、准直单元、衍射光学元件组成，其中衍射光学元件用于生成并向目标空间投射编码或结构化的激光图案。投射于目标空间的图案化光束，其均匀性和高对比性会直接影响到激光投影装置对目标空间深度标定的精准度和灵敏度。

然而，用于产生激光图案的衍射光学元件往往存在着零级衍射光束。零级衍射光束是指射向衍射光学元件的光束中，存在着一部份光束没有被衍射并且继续穿过衍射光学元件进入目标空间，即没有被衍射光学元件衍射便直接进入目标空间的那一部分光束为零级衍射光束。由于衍射光学元件的零级衍射问题，激光投影装置投射到目标空间的激光图案，其均匀性和对比性都会出现不同程度的下降，导致其无法适用于一些特殊的应用环境。尤其是，在基于激光投影装置的人机交互的一些应用中，激光投影装置的零级衍射光束有可能会引发人眼安全的问题。如果激光投影装置的零级衍射光束的单位横截面能量超过了激光对人眼安全标准的最大允许值，则该激光投影装置不应当用于涉及人机交互的应用环境中。

现有技术中，通过在衍射光学元件前面或后面放置一块表面垂直于光束传输方向的散射片，可以减少零级衍射光束。尽管有了上述现有技术，但是该技术方案提及的散射片并不适用于应用在深度相机的激光投影装置中，因为散射片散射的零级衍射光束会干扰高阶衍射光束的分布，从而导致深度相机的精准度下降，因此该技术手段并不适用于投射编码或结构化光束的激光投影装置。

发明内容

为了解决激光投影装置衍射光学元件中存在强度较大的零级衍射光束的技术问题，本发明提出了一种零级衍射可调的激光投影装置。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下所述：

一种零级衍射可调的激光投影装置，包括：光源，向外发射光束；基底，用于固定所述光源；准直单元，汇聚所述光源发射的光束，并向外投射平行光束；衍射光学元件，接收及扩束所述平行光束，并向外投射图案化光束，所述图案化光束包括零级衍射光束和高阶衍射光束；可调零级抑制单元，用于接收并衰减所述零级衍生光束，并向外投射出强度可调的零级衍射光束。

可调零级抑制单元包括起偏器和检偏器，所述起偏器和/或所述检偏器可以旋转；起偏器的透振方向和所述检偏器的透振方向的夹角为0-90°；起偏器的横截面积和所述检偏器的横截面积均不小于零级衍射光束的光斑横截面积，起偏器和检偏器包括线偏振片。

可调零级抑制单元还包括半波片装置，所述半波片装置位于所述起偏器与所述检偏器之间；半波片装置包括旋转镜架和半波片，所述旋转镜架包括外圈、旋转体和含凹槽的内圈，所述外圈和内圈通过旋转体连接；所述内圈的凹槽用于固定所述半波片；半波片光轴的方位角通过转动所述可旋转镜架实现精确控制。