叠栅正弦条纹投影相移光栅[实用新型专利]

*CN202013440U*

(10)授权公告号 CN 202013440 U(45)授权公告日 2011.10.19

(12)实用新型专利

(21)申请号 201120100040.5(22)申请日 2011.04.08

(73)专利权人黑龙江科技学院

地址150027 黑龙江省哈尔滨市松北区松浦

镇糖厂街1号(72)发明人任常愚 任忠光 姜洪喜(51)Int.Cl.

G02B 5/18(2006.01)G01B 11/25(2006.01)

(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利

权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 1 页

(54)实用新型名称

叠栅正弦条纹投影相移光栅(57)摘要

叠栅正弦条纹投影相移光栅属于光学三维测量技术；在涂层第一光栅玻璃基片上设有第一十字定标、第一矩形定标和周期不同的矩形光栅A、B、C，在涂层第二光栅玻璃基片上设有第二十字定标、第二矩形定标和周期不同的矩形光栅A′、B′、C′，涂层第一光栅玻璃基片与涂层第二玻璃基片叠合成一体，第一与第二十字定标、第一与第二矩形定标对正定位，矩形光栅A、B、C分别与矩形光栅A′、B′、C′叠合，全部矩形光栅的光栅条纹方向相互平行，且光栅周期均在每毫米40线至100线之间；本光栅实现了结构光投影光强条纹正弦分布，具有结构简单、光栅刻制容易、加工成本低廉、对比度高、测量精度和稳定性好的特点。CN 202013440 UCN 202013440 UCN 202013445 U

权 利 要 求 书

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1.一种叠栅正弦条纹投影相移光栅，其特征在于该相移光栅由刻有光栅周期各不相同的涂层第一光栅玻璃基片(1)与涂层第二光栅玻璃基片(7)叠合成一体；在涂层第一光栅玻璃基片(1)上依次设有第一十字定标(2)、矩形光栅A(3)、矩形光栅B(4)、矩形光栅C(5)和第一矩形定标(6)，所述的矩形光栅A(3)、矩形光栅B(4)和矩形光栅C(5)的周期不同，其中矩形光栅C(5)周期大于矩形光栅B(4)周期，矩形光栅B(4)周期大于矩形光栅A(3)周期，相邻光栅周期按照等差级数递增，构成第一组光栅；在涂层第二光栅玻璃基片(7)上依次设有第二十字定标(8)、矩形光栅A′(9)、矩形光栅B′(10)、矩形光栅C′(11)和第二矩形定标(12)，所述的矩形光栅C′(11)周期大于矩形光栅B′(10)周期，矩形光栅B′(10)周期大于矩形光栅A′(9)周期，相邻光栅周期按照等差级数递增，构成第二组光栅；第一十字定标(2)与第二十字定标(8)、第一矩形定标(6)与第二矩形定标(12)分别依次对正定位，矩形光栅A(3)与矩形光栅A′(9)、矩形光栅B(4)与矩形光栅B′(10)、矩形光栅C(5)与矩形光栅C′(11)分别依次叠合，且矩形光栅A′(9)周期大于矩形光栅A(3)周期，矩形光栅B′(10)周期大于矩形光栅B(4)周期，矩形光栅C′(11)周期大于矩形光栅C(5)周期；所述全部的矩形光栅A、B、C、A′、B′、C′(3、4、5、9、10、11)的光栅条纹方向相互平行；矩形光栅A、B、C、A′、B′、C′(3、4、5、9、10、11)的光栅周期均在每毫米40线至100线之间。

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CN 202013440 UCN 202013445 U

说 明 书

叠栅正弦条纹投影相移光栅

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技术领域

[0001]

本发明创造属于光学三维测量技术领域，主要涉及一种正弦条纹投影相移光栅。

背景技术

目前，影响光学三维测量精度的核心技术就是正弦条纹投影光栅，理想刻划正弦条纹投影光栅的制作，需要在光学玻璃基底涂层上采取厚度渐变或宽度渐变的刻划形式实现。目前，国内尚无法刻制这种理想的正弦型透射光栅，一般用矩形光栅代替。但是，由于成像系统调制传递函数的限制，这种矩形光栅会产生相位失配，很难使光栅的结构光投影条纹为连续、平滑的正弦光强分布曲线，使光学三维形貌测量产生失真，降低了三维测量系统的测量精度。

[0002]

发明内容

[0003] 为了克服上述现有矩形光栅结构光投影的不足，实现光栅结构光投影的光强条纹为正弦分布，本发明创造提供一种叠栅正弦条纹投影相移光栅，该光栅可实现光栅投影光强为正弦分布，既降低了光栅刻制的难度，又能保证投影条纹的正弦性，还可使设备成本大大降低。

[0004] 本发明创造的目的是这样实现的：叠栅正弦条纹投影相移光栅由刻有光栅周期各不相同的涂层第一光栅玻璃基片与涂层第二光栅玻璃基片叠合成一体；在涂层第一光栅玻璃基片上依次设有第一十字定标、矩形光栅A、矩形光栅B、矩形光栅C和第一矩形定标，所述的矩形光栅A、矩形光栅B和矩形光栅C的周期不同，其中矩形光栅C周期大于矩形光栅B周期，矩形光栅B周期大于矩形光栅A周期，相邻光栅周期按照等差级数递增，构成第一组光栅；在涂层第二光栅玻璃基片上依次设有第二十字定标、矩形光栅A′、矩形光栅B′、矩形光栅C′和第二矩形定标，所述的矩形光栅C′周期大于矩形光栅B′周期，矩形光栅B′周期大于矩形光栅A′周期，相邻光栅周期按照等差级数递增，构成第二组光栅；第一十字定标与第二十字定标、第一矩形定标与第二矩形定标分别依次对正定位，矩形光栅A与矩形光栅A′、矩形光栅B与矩形光栅B′、矩形光栅C与矩形光栅C′分别依次叠合，且矩形光栅A′周期大于矩形光栅A周期，矩形光栅B′周期大于矩形光栅B周期，矩形光栅C′周期大于矩形光栅C周期；所述全部的矩形光栅A、B、C、A′、B′、C′的光栅条纹方向相互平行；矩形光栅A、B、C、A′B′、C′的光栅周期均在每毫米40线至100线之间。

[0005] 本发明创造的有益效果是叠栅正弦条纹光栅可实现结构光投影光强条纹正弦分布，而且对比度高，条纹对环境光不敏感，保证光学三维测量系统的测量精度和稳定性，具有结构简单、技术参数确定科学合理、光栅刻制容易、加工成本低廉、测量精度高及工程实用价值显著、经济效益好的特点。附图说明

[0006]

图1是叠栅正弦条纹投影相移光栅总体装配结构示意图；

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说 明 书

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图2是第一组光栅结构示意图；[0008] 图3是第二组光栅结构示意图。[0009] 图中件号说明：[0010] 1、涂层第一光栅玻璃基片、2、第一十字定标、3、矩形光栅A、4、矩形光栅B、5、矩形光栅C、6、第一矩形定标、7、涂层第二光栅玻璃基片、8、第二十字定标、9、矩形光栅A′、10、矩形光栅B′、11、矩形光栅C′、12、第二矩形定标。具体实施方式

[0011] 下面结合附图对本发明创造实施方案进行详细描述。叠栅正弦条纹投影相移光栅，该相移光栅由刻有光栅周期各不相同的涂层第一光栅玻璃基片1与涂层第二光栅玻璃基片7叠合成一体；在涂层第一光栅玻璃基片1上依次设有第一十字定标2、矩形光栅A3、矩形光栅B4、矩形光栅C5和第一矩形定标6，所述的矩形光栅A3、矩形光栅B4和矩形光栅C5的周期不同，其中矩形光栅C5周期大于矩形光栅B4周期，矩形光栅B4周期大于矩形光栅A3周期，相邻光栅周期按照等差级数递增，构成第一组光栅；在涂层第二光栅玻璃基片7上依次设有第二十字定标8、矩形光栅A′9、矩形光栅B′10、矩形光栅C′11和第二矩形定标12，所述的矩形光栅C′11周期大于矩形光栅B′10周期，矩形光栅B′10周期大于矩形光栅A′9周期，相邻光栅周期按照等差级数递增，构成第二组光栅；第一十字定标2与第二十字定标8、第一矩形定标6与第二矩形定标12分别依次对正定位，矩形光栅A3与矩形光栅A′9、矩形光栅B4与矩形光栅B′10、矩形光栅C5与矩形光栅C′11分别依次叠合，且矩形光栅A′9周期大于矩形光栅A3周期，矩形光栅B′10周期大于矩形光栅B4周期，矩形光栅C′11周期大于矩形光栅C5周期；所述全部的矩形光栅A、B、C、A′、B′、C′3、4、5、9、10、11的光栅条纹方向相互平行；矩形光栅A、B、C、A′、B′、C′3、4、5、9、10、11的光栅周期均在每毫米40线至100线之间。[0012] 实例一：当确定矩形光栅A、B、C3、4、5的光栅周期依次分别为40、55、70时，矩形光栅A′、B′、C′9、10、11的光栅周期分别可选择为47、63、79或48、64、80或49、65、81，依此类推。

[0013] 实例二：当确定矩形光栅A、B、C3、4、5的光栅周期依次分别为58、73、88时，矩形光栅A′、B′、C′9、10、11的光栅周期分别可选择为65、81、97或66、82、98，依此类推。[0014] 使用时，由于叠合的各矩形光栅的透光部份逐渐错开，结构光照射后形成透光强度正弦条纹。

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说 明 书 附 图

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图1

图2

图3

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