[发明专利]一种自由结构光点阵产生装置、方法及系统

说明书

本发明公开了一种自由结构光点阵产生装置、方法及系统，该装置由光源、阵列单元以及目标图案成像单元组成，不仅可产生自由分布的照明模式，而且还结构紧凑，体积小，重量轻。该方法包括首先建立虚拟的自由结构光点阵产生装置，导入需要的目标面光场图案，并设置光源参数；其次初始化阵列单元并运行，得到目标面光场分布；然后计算目标面光场分布与目标面光场图案的误差，并判断误差是否小于预设的期望误差，若是则根据获取目标面光场分布时对应的参数设置自由结构光点阵产生装置，获取所需要的目标面光场图案，若否则调整阵列单元的周期和倾斜角，并再次运行调整参数后的虚拟装置，直至满足条件结束，解决了装置设计过程较为繁琐的问题。

技术领域

本发明涉及结构光深度提取领域以及光刻机自由照明领域，特别涉及一种自由结构光点阵产生装置、方法及系统。

背景技术

传统的自由照明模式产生方法往往会用到复杂的折反射透镜，该方法的器件不仅体积大，重量大，而且只能产生简单的图案，对于使用了自由曲面的器件加工复杂，工艺要求高。例如在结构光深度提取领域，先专利：Projectors of structured light.UnitedStates patentUS US20130038881A1.2013Feb 14。它使用了两片衍射光学元件(DOE)，其中一片为8台阶DOE加工较为困难，成本较高，封装工艺也较为复杂。一种可实现像素化光瞳的极紫外光刻自由曲面照明系统(105892234A)。所述的一种反射式用于光刻自由照明领域的照明系统，该方法使用了三个反射器件，需要较大体积，使用了两个复眼自由曲面反射镜，其加工极为复杂。其目标像素的光从一个反射器件到另一个反射器件是最终到目标像素位置，都是一一对应的关系，复眼反射镜个数与目标像素个数相同，因此像素个数不高，产生的图案自由度不高。一种基于微反射镜阵列实现可变自由照明光瞳的方法(104111592B)，使用了DMD反射器件，但是其设计方法使用了蚁群搜索，速度较慢，而且在设计前，需要测量DMD上每个微反射镜对应的光斑的位置，设计过程较为繁琐。

发明内容

基于背景技术所提出的缺陷，本发明的目的是提供一种自由结构光点阵产生装置、方法及系统，不仅可产生自由分布的照明模式，结构紧凑，体积小，重量轻，还解决了装置设计过程较为繁琐的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种自由结构光点阵产生装置，所述自由结构光点阵产生装置包括光源、阵列单元以及目标图案成像单元；所述阵列单元包括透射式元件单元和反射式元件单元；

当所述阵列单元为所述透射式元件单元时，所述光源发出的光透过所述透射式元件单元后在所述目标图案成像单元上成像；

当所述阵列单元为所述反射式元件单元时，所述光源发出的光经过所述反射式元件单元反射后在所述目标图案成像单元上成像。

可选的，所述光源为VCSEL、LD或者LED。

可选的，所述光源的波段为紫外光波段、可见光波段或者红外光波段。

可选的，所述阵列单元的厚度为0.5-2mm。

可选的，所述光源到所述阵列单元的距离为1-5mm。

可选的，所述透射式元件单元由棱镜或者透射光栅组成；所述反射式元件单元由微反射镜或者反射式光栅组成。

一种自由结构光点阵产生方法，所述自由结构光点阵产生方法包括：

建立虚拟的自由结构光点阵产生装置；所述虚拟的自由结构光点阵产生装置包括光源、阵列单元以及目标图案成像单元；

导入需要的目标面光场图案，并设置光源参数；所述光源参数包括波段、发散角、以及光源到阵列单元的距离；

初始化所述阵列单元；