结构光模式的投射系统.pdf

结构光光模式投射系统 讲解人： 时 间：2012.6.28 主要内容： 1. 激光投射系统 2. 光学投影系统 1. 激光投射系统 透 镜 半导体激光器 点 激光器 线 光模式 He—Ne激光器 光学系统 多线 光模式结构示意图 He—Ne 激光器 半导体激光器 光 线：平行性 球面镜：较小的激光光斑 柱面镜：一个方向发散 光切面 体 积：小得多 发散角：约   ，椭圆形分布 光 斑：高斯分布 35 11 扩展方向：边缘下降快， 光带不均匀 两种激光器的简单比较 LD线结构光投射器 LD线结构光投射器原理简述： 将LD发光面元放在柱面镜额焦点上，使其在 一个方向进行垂直，而在另一个方向让他自由发 散，即在空间形成光平面。与He-Ne形成的光平面 类似。其截面也称高斯分布，但在扩展方向靠近忠 言的一段光带还是较为令人满意的。 用衍射法产生的光条投射器 采用激光衍射法投影器原理： 为了改善投射器输出与相应的光带质量，采用激光衍射法。有 半导体激光器出射的光经准直透镜1后得到一椭圆形光斑，经过衍 射光栅G和柱面镜L发散后形成光带，光栅衍射方向和柱面镜的轴相 互垂直。L和G可互换，效果一样。衍射光栅的作用是让入射光束 衍射形成空间列项分布的衍射斑，柱面镜的作用是让这些光斑在 Y方向做适当的拉伸，然后交叠成线，形成光平面。 2. 光学投影系统 由照明系统和投影物镜组成，原理与幻灯机光学系统相似 2.1 照明系统 照度的大小：光源的发光强度、光源的尺寸、聚光系统的光学特性 分类： 结构形式：透射、反射、折反 照明方式：临界照明、柯勒照明 临界照明示意图 光源的像成在物平面上。临界照明的聚光镜的出射光瞳和像方视场分别 与物镜的入射光瞳和物方视场重合。一般物镜的入射光瞳在无限远，所 以聚光镜的可变光阑放在其前焦平面上。 光源表面亮度的不均匀性会影响物平面的照射效果。 柯勒照明示意图 柯勒照明原理： 柯勒镜把光源放大成像在聚光镜后组的前焦平面上，照明系统的孔径 光阑就位于该平面，聚光镜后组又把孔径光阑成像在无限远处，即与物镜 的入射光瞳重合。照明系统的视场光阑紧贴在柯勒镜后，被聚光镜成像在 物平面上。照明系统的孔径光阑确定了照明系统的孔径角，也决定了分辨 率和对比度，而柯勒镜后的视场光阑决定了被照明的物平面的大小。 聚光镜：  照明透镜，多个正透镜组成，具有较大的球差和色差。孔径角越大，垂 轴放大倍率越大，结构型式越复杂。照明系统提供的光想要全部进入投影物 镜，且有均匀的照明视场，照明系统与投影物镜必须有很好的衔接。 衔接条件：一是照明系统的拉赫不变量 要大于投影物镜系统的拉赫不变量 J 1 J 2 ，二是保证两个系