[发明专利]具有抑制零级衍射的激光投影装置

说明书

本发明公开了一种激光投影装置，基底，用于固定光源，所述光源用于发射光束；衍射光学元件，用于接收及扩束所述光束，并向目标空间投射图案化光束；零级衍射抑制单元，包括起偏器和检偏器,位于所述衍射光学元件射出光束的一侧，用于遮蔽或衰减所述图案化光束中的零级衍射光束。本发明提出的激光投影装置能够消除或减弱零级衍射光束。

技术领域

本发明涉及光学及电子技术领域，尤其涉及一种激光投影装置。

背景技术

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、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化光束。投射于目标空间的激光图案化光束，其均匀性和高对比度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。由于衍射光学元件存在强度较大的零级衍射光束，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通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。

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，本发明提出了一种激光投影装置。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：本发明提出的激光投影装置包括基底，用于固定光源，所述光源用于发射光束；衍射光学元件，用于接收及扩束光束，并向目标空间投射图案化光束；零级衍射抑制单元，包括起偏器和检偏器，位于所述衍射光学元件射出光束的一侧，用于遮蔽或衰减所述图案化光束中的零级衍射光束。在一实施例中，还包括准直单元，位于所述光源与所述衍射光学元件之间，用于准直或聚焦所述光源发射的光束。在某些实施例中，所述起偏器和所述检偏器的横截面积不小于所述零级衍射光束的光斑面积。在又一实施例中，所述零级衍射抑制单元还包括非光学作用的透明部分，所述起偏器与所述检偏器安装在所述透明部分内，经过所述零级衍射抑制单元的高阶衍射光束能从所述透明部分透射出来。在其他实施例中，所述起偏器和所述检偏器可以为透振方向互不平行的线偏振片；所述起偏器和所述检偏器的透振方向的夹角可以为60-90度。

在上述激光投影装置中，所述光源包括边发射激光器及其阵列或垂直腔面发射激光器及其阵列。另外，所述零级衍射抑制单元优选固定在衍射光学元件射出光束的侧壁上。此外，所述激光散斑图案由均匀分布但不相关的随机光斑构成。

本发明还提出了一种用于制造激光投影装置的方法，包括提供基底与光源，将所述光源固定在基底上；提供准直单元与衍射光学元件，将所述准直单元固定在所述光源与衍射光学元件之间，用于准直或聚焦所述光源发射的光束；所述衍射光学元件，用于接受或扩束所述平行光束，并向目标空间投射图案化光束；提供零级衍射抑制单元，所述零级衍射抑制单元包括起偏器和检偏器，固定在所述衍射光学元件射出光束的一侧，用于遮蔽或衰减所述图案化光束中的零级衍射光束。

本发明与现有技术对比的有益效果包括：固定在基底的光源发射的光束射向衍射光学元件，随后衍射光学元件将光束扩束为图案化光束，并射向零级衍射抑制单元，图案化光束中的零级衍射光束经过零级衍射抑制单元的起偏器和检偏器之后被遮蔽或衰减，从而消除或减弱了所述零级衍射光束。

附图说明

图1是一种线偏振片的结构示意图。