疊柵正弦條紋投影相移光柵的製作方法

2023-06-08 18:08:26

專利名稱：疊柵正弦條紋投影相移光柵的製作方法
技術領域：
本發明創造屬於光學三維測量技術領域，主要涉及一種正弦條紋投影相移光柵。
背景技術：
目前，影響光學三維測量精度的核心技術就是正弦條紋投影光柵，理想刻劃正弦條紋投影光柵的製作，需要在光學玻璃基底塗層上採取厚度漸變或寬度漸變的刻劃形式實現。目前，國內尚無法刻制這種理想的正弦型透射光柵，一般用矩形光柵代替。但是，由於成像系統調製傳遞函數的限制，這種矩形光柵會產生相位失配，很難使光柵的結構光投影條紋為連續、平滑的正弦光強分布曲線，使光學三維形貌測量產生失真，降低了三維測量系統的測量精度。
發明內容為了克服上述現有矩形光柵結構光投影的不足，實現光柵結構光投影的光強條紋為正弦分布，本發明創造提供一種疊柵正弦條紋投影相移光柵，該光柵可實現光柵投影光強為正弦分布，既降低了光柵刻制的難度，又能保證投影條紋的正弦性，還可使設備成本大大降低。本發明創造的目的是這樣實現的疊柵正弦條紋投影相移光柵由刻有光柵周期各不相同的塗層第一光柵玻璃基片與塗層第二光柵玻璃基片疊合成一體；在塗層第一光柵玻璃基片上依次設有第一十字定標、矩形光柵A、矩形光柵B、矩形光柵C和第一矩形定標，所述的矩形光柵A、矩形光柵B和矩形光柵C的周期不同，其中矩形光柵C周期大於矩形光柵 B周期，矩形光柵B周期大於矩形光柵A周期，相鄰光柵周期按照等差級數遞增，構成第一組光柵；在塗層第二光柵玻璃基片上依次設有第二十字定標、矩形光柵A'、矩形光柵B'、矩形光柵C'和第二矩形定標，所述的矩形光柵C'周期大於矩形光柵B'周期，矩形光柵B' 周期大於矩形光柵A'周期，相鄰光柵周期按照等差級數遞增，構成第二組光柵；第一十字定標與第二十字定標、第一矩形定標與第二矩形定標分別依次對正定位，矩形光柵A與矩形光柵A'、矩形光柵B與矩形光柵B'、矩形光柵C與矩形光柵C'分別依次疊合，且矩形光柵A'周期大於矩形光柵A周期，矩形光柵B'周期大於矩形光柵B周期，矩形光柵C'周期大於矩形光柵C周期；所述全部的矩形光柵A、B、C、A'、B'、C'的光柵條紋方向相互平行；矩形光柵A、B、C、A' B'、C'的光柵周期均在每毫米40線至100線之間。本發明創造的有益效果是疊柵正弦條紋光柵可實現結構光投影光強條紋正弦分布，而且對比度高，條紋對環境光不敏感，保證光學三維測量系統的測量精度和穩定性，具有結構簡單、技術參數確定科學合理、光柵刻制容易、加工成本低廉、測量精度高及工程實用價值顯著、經濟效益好的特點。

圖1是疊柵正弦條紋投影相移光柵總體裝配結構示意圖；[0007]圖2是第一組光柵結構示意圖；圖3是第二組光柵結構示意圖。圖中件號說明1、塗層第一光柵玻璃基片、2、第一十字定標、3、矩形光柵A、4、矩形光柵B、5、矩形光柵C、6、第一矩形定標、7、塗層第二光柵玻璃基片、8、第二十字定標、9、矩形光柵A'、10、 矩形光柵B'、11、矩形光柵C'、12、第二矩形定標。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明創造實施方案進行詳細描述。疊柵正弦條紋投影相移光柵，該相移光柵由刻有光柵周期各不相同的塗層第一光柵玻璃基片1與塗層第二光柵玻璃基片7疊合成一體；在塗層第一光柵玻璃基片1上依次設有第一十字定標2、矩形光柵A3、 矩形光柵B4、矩形光柵C5和第一矩形定標6，所述的矩形光柵A3、矩形光柵B4和矩形光柵 C5的周期不同，其中矩形光柵C5周期大於矩形光柵B4周期，矩形光柵B4周期大於矩形光柵A3周期，相鄰光柵周期按照等差級數遞增，構成第一組光柵；在塗層第二光柵玻璃基片7 上依次設有第二十字定標8、矩形光柵A' 9、矩形光柵B' 10、矩形光柵C' 11和第二矩形定標12，所述的矩形光柵C' 11周期大於矩形光柵B' 10周期，矩形光柵B' 10周期大於矩形光柵A' 9周期，相鄰光柵周期按照等差級數遞增，構成第二組光柵；第一十字定標2 與第二十字定標8、第一矩形定標6與第二矩形定標12分別依次對正定位，矩形光柵A3與矩形光柵A' 9、矩形光柵B4與矩形光柵B' 10、矩形光柵C5與矩形光柵C' 11分別依次疊合，且矩形光柵A' 9周期大於矩形光柵A3周期，矩形光柵B' 10周期大於矩形光柵B4 周期，矩形光柵C' 11周期大於矩形光柵C5周期；所述全部的矩形光柵A、B、C、A'、B'、 C' 3、4、5、9、10、11的光柵條紋方向相互平行；矩形光柵A、B、C、A'、B'、C' 3、4、5、9、10、 11的光柵周期均在每毫米40線至100線之間。實例一當確定矩形光柵A、B、C3、4、5的光柵周期依次分別為40、55、70時，矩形光柵A'、B'、C' 9、10、11的光柵周期分別可選擇為47、63、79或48、64、80或49、65、81，
依此類推。實例二 當確定矩形光柵A、B、C3、4、5的光柵周期依次分別為58、73、88時，矩形光柵A' ,B'、C' 9、10、11的光柵周期分別可選擇為65、81、97或66、82、98，依此類推。使用時，由於疊合的各矩形光柵的透光部份逐漸錯開，結構光照射後形成透光強度正弦條紋。
權利要求1. 一種疊柵正弦條紋投影相移光柵，其特徵在於該相移光柵由刻有光柵周期各不相同的塗層第一光柵玻璃基片(1)與塗層第二光柵玻璃基片(7)疊合成一體；在塗層第一光柵玻璃基片(1)上依次設有第一十字定標O)、矩形光柵A (3)、矩形光柵B 0)、矩形光柵C (5) 和第一矩形定標(6)，所述的矩形光柵A(3)、矩形光柵B(4)和矩形光柵C 的周期不同， 其中矩形光柵C 周期大於矩形光柵B(4)周期，矩形光柵B(4)周期大於矩形光柵A(3) 周期，相鄰光柵周期按照等差級數遞增，構成第一組光柵；在塗層第二光柵玻璃基片(7)上依次設有第二十字定標(8)、矩形光柵A' (9)、矩形光柵B' (10)、矩形光柵C' (11)和第二矩形定標(12)，所述的矩形光柵C' (11)周期大於矩形光柵B' (10)周期，矩形光柵 B' (10)周期大於矩形光柵A' (9)周期，相鄰光柵周期按照等差級數遞增，構成第二組光柵；第一十字定標( 與第二十字定標(8)、第一矩形定標(6)與第二矩形定標(1 分別依次對正定位，矩形光柵A(3)與矩形光柵A' (9)、矩形光柵B(4)與矩形光柵B' (10)、矩形光柵C(5)與矩形光柵C' (11)分別依次疊合，且矩形光柵A' (9)周期大於矩形光柵A(3) 周期，矩形光柵B' (10)周期大於矩形光柵B(4)周期，矩形光柵C' (11)周期大於矩形光柵C(5)周期；所述全部的矩形光柵A、B、C、A'、B'、C' (3、4、5、9、10、11)的光柵條紋方向相互平行；矩形光柵A、B、C、A'、B'、C' (3、4、5、9、10、11)的光柵周期均在每毫米40 線至100線之間。
專利摘要疊柵正弦條紋投影相移光柵屬於光學三維測量技術；在塗層第一光柵玻璃基片上設有第一十字定標、第一矩形定標和周期不同的矩形光柵A、B、C，在塗層第二光柵玻璃基片上設有第二十字定標、第二矩形定標和周期不同的矩形光柵A′、B′、C′，塗層第一光柵玻璃基片與塗層第二玻璃基片疊合成一體，第一與第二十字定標、第一與第二矩形定標對正定位，矩形光柵A、B、C分別與矩形光柵A′、B′、C′疊合，全部矩形光柵的光柵條紋方向相互平行，且光柵周期均在每毫米40線至100線之間；本光柵實現了結構光投影光強條紋正弦分布，具有結構簡單、光柵刻制容易、加工成本低廉、對比度高、測量精度和穩定性好的特點。
文檔編號G02B5/18GK202013440SQ201120100040
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月8日 優先權日2011年4月8日
發明者任常愚, 任忠光, 姜洪喜 申請人:黑龍江科技學院