[發(fā)明專利]用于形成可以成像為小散斑線的均勻照射線的系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910049286.5
• 申請日: 2019-01-18
• 公開（公告）號: CN110057318B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A·帕雷特;J·F·菲爾哈貝爾;A·古德勒;L·貝朗格;R·齊默爾曼
• 申請（專利權(quán)）人: 康耐視股份有限公司
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 北京律盟知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11287
• 代理人: 劉鋒

揭示一種用于形成可以成像為小散斑線的均勻照射線的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包含：激光器，其經(jīng)配置以發(fā)射準(zhǔn)直激光束；以及照射扇生成器，其包含一或多個線性漫射器。所述照射扇生成器經(jīng)布置且經(jīng)配置以：(i)接收所述準(zhǔn)直激光束，(ii)輸出漫射光平面扇，使得所述平面扇從在所述一或多個線性漫射器中的最遠側(cè)線性漫射器上形成的光線發(fā)散，以及(iii)使得在所述平面扇和物體相交處形成照射線。

技術(shù)領(lǐng)域

描述用于產(chǎn)生照射物體的平面激光片的技術(shù)，使得在平面片與物體相交處形成的照射線是均勻的，且可以成像為去散斑線。

背景技術(shù)

從光源以片或扇的形式將激光投射到物體，激光和物體的相交形成照射線。在許多應(yīng)用中，使用相機使照射線成像，以確定物體的表面相對于參考平面的水平或物體的輪廓。亮點或散斑會對照射線的圖像的保真度產(chǎn)生不利影響。亮點是由激光從物體的刻面表面發(fā)生寄生反射造成的。散斑是由相干激光的干擾造成的，所述相干激光具有由相干光從物體的光學(xué)粗糙表面發(fā)生的反射引起的不同相位。這些影響在以下位置形成不均勻且局部失真的照射線的圖像：(i)獲取照射線的圖像的相機，或(ii)觀察照射線的觀察者。因而，這些影響可能會降低對物體進行的基于激光的測量的精確度。

發(fā)明內(nèi)容

本文中所描述的技術(shù)使用扇形光束生成器和線性漫射器，所述扇形光束生成器和線性漫射器安置在光源和物體之間，使得扇形光束生成器和線性擴散器中的每一個沿著預(yù)定方向擴散從中穿過透射的光。扇形光束生成器自身可為線性漫射器，或者可以是鮑威爾(Powell)透鏡或柱面透鏡中的一個。另外，扇形光束生成器和線性漫射器可以沿著預(yù)定方向相對于彼此移動。在這些情況中的任一種情況中，透射穿過扇形光束生成器和線性漫射器的激光以片或扇的形式投射到物體，其中物體和所述片或扇的相交形成照射線，所述照射線(i)沿著預(yù)定方向是均勻的，且(ii)具有垂直于預(yù)定方向的高斯輪廓(或與由源發(fā)射的激光相關(guān)聯(lián)的另一輪廓)，不管物體在照射線的跨度上的高度如何變化都是如此。在扇形光束生成器和線性漫射器相對于彼此移動的情況下，在片或扇與物體相交處形成的均勻照射線可以成像(和/或被觀察)為去散斑線。

根據(jù)所揭示的技術(shù)的一方面，一種系統(tǒng)包含：激光，其經(jīng)配置以發(fā)射準(zhǔn)直激光束；以及照射扇生成器，其包含一或多個線性漫射器。照射扇生成器經(jīng)布置且經(jīng)配置以(i)接收準(zhǔn)直激光束，(ii)輸出漫射光平面扇，使得平面扇從在一或多個線性漫射器中的最遠側(cè)線性漫射器上形成的光線發(fā)散，以及(iii)使得在平面扇和物體相交處形成照射線。

以上和其它實施例可各自任選地單獨或組合地包含以下特征中的一或多個。在一些實施方案中，線性漫射器包括偽隨機柱面陣列或全息光學(xué)元件中的一個。

在一些實施方案中，照射扇生成器可包含扇形光束生成器和具有一漫射方向的線性漫射器。在本文中，扇形光束生成器經(jīng)布置且經(jīng)配置以接收準(zhǔn)直激光束并形成扇形光束，所述扇形光束沿著平行于漫射方向的光線與線性漫射器相交。另外，線性漫射器透射對應(yīng)于光線的光以形成平面扇。在一些情況下，扇形光束生成器可包含線性漫射器。在一些情況下，扇形光束生成器可包含柱面透鏡或鮑威爾透鏡中的一個。在一些實施方案中，由扇形光束生成器形成的扇形光束的發(fā)散角大于目標(biāo)發(fā)散角。另外，扇形光束生成器和線性漫射器之間的間隔“d”大于預(yù)定間隔，以確保由扇形光束在線性漫射器上形成的光線的長度大于目標(biāo)長度“L_X”。在本文中，預(yù)定間隔與目標(biāo)發(fā)散角和目標(biāo)長度成正比。

在一些實施方案中，系統(tǒng)可包含驅(qū)動器，所述驅(qū)動器經(jīng)配置以使線性漫射器相對于扇形光束生成器進行循環(huán)運動。在本文中，循環(huán)運動是沿著線性漫射器的漫射方向。另外，系統(tǒng)可包含圖像采集裝置，所述圖像采集裝置安置成使得它的光軸相對于漫射光平面扇形成銳角，且經(jīng)配置以將照射線的圖像形成為去散斑圖像。在本文中，去散斑圖像包含在曝光時間間隔期間形成的照射線的個例的一系列圖像的平均值。此外，驅(qū)動器經(jīng)配置以在循環(huán)運動的速度低于預(yù)定速度時停用激光，且預(yù)定速度與曝光間隔成反比。