[发明专利]含有光束监测单元的光学投影装置

说明书

本发明提出一种光学投影装置，包括发射波长为λ₁光束的第一光源以及衍射光学元件组成的投影模组，还包括：第二光源，用于发射波长为λ₂的光束，波长λ₂不等于λ₁；选择性透过薄膜，附于所述衍射光学元件表面，用于透射所述第一光源发射的光束以及反射和/或衍射所述第二光源发射的光束；光束监测单元，用于接收所述选择性透过薄膜反射和/或衍射的光束，并监测其光束的变化。本发明提供的光学投影装置，能够实时监测并判断DOE的完整性，为进一步的安全控制提供可靠的基础，从而确保光学投影装置在使用过程中始终满足激光安全标准。

技术领域

本发明涉及光学、光电子学领域，尤其涉及一种含有光束监测单元的光学投影装置。

技术背景

光学投影装置被广泛应用于物体的三维扫描、空间三维重建、人机交互等领域。光学投影装置通过投射编码或结构化的特殊光图案，对目标物体的空间信息进行标记，为图像采集装置的信息采集以及后期处理器的三维重建提供必不可少的准备工作。

用于投射结构化光图案的光学投影装置一般包括光源、准直透镜以及衍射光学元件(DOE)。其中，准直透镜用于接收、汇聚光源发射的光束，并向外投射平行光束；DOE用于接收准直透镜所投射的平行光束，并将平行光束进行分束、重叠，以获得分布均匀且不相关的特殊图案化光束。DOE是整个光学投影装置的核心光学部件，直接决定着光学投影装置的性能。DOE的性能越好，光学投影装置所投射的光图案，其畸变、像差越小，能量分布越均匀，分辨率越高，随机性越好。光学投影装置投射的高质量的光图案，有利于图像采集装置精准捕捉到投射于物体表面的光图案，以便为处理器提供准确的点云信息。

然而，随着光学投影装置使用时间的增加，DOE的性能难免会出现不同程度的退化。因为DOE密封于光学投影系统中，散热不佳的情况下，DOE非常容易出现老化、变形或者损坏的现象。此外，人为的磕碰、跌撞也有可能加速DOE的变形、损坏。当DOE出现老化、变形或者损坏时，DOE衍射光束的能力会明显下降，甚至伴随着严重的零级衍射光束。所谓零级衍射光束指的是射向DOE的光束中，存在着一部份光束没有被衍射并且继续穿过DOE进入目标空间，即没有被DOE衍射便直接进入目标空间的那一部分光束为零级衍射光束。零级衍射光束的能量往往比高阶衍射光束能量高出几个数量级，处理不当，极有可能诱发人眼安全问题。

实时监测并判断DOE的完整性，确保光学投影装置能够投射出高质量的、满足激光安全标准的图案化光束是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的光学投影装置在使用过程中出现的激光安全问题，提出一种含有光束监测单元的光学投影装置。

一种含有光束监测单元的光学投影装置，包括发射波长为λ₁光束的第一光源以及衍射光学元件(DOE)组成的投影模组，还包括：第二光源，用于发射波长为λ₂的光束，波长λ₂不等于λ₁；选择性透过薄膜，附于所述衍射光学元件表面，用于透射所述第一光源发射的光束以及反射和/或衍射所述第二光源发射的光束；光束监测单元，用于接收所述选择性透过薄膜反射和/或衍射的光束，并监测其光束的变化。

其中，所述光束监测单元包括监控光电二极管或图像传感器；光束的变化包括光束能量的变化和/或光束分布的变化。

在一些实施例中，还包括相关的控制电路，与所述光束监测单元连接，用于根据接收到的光束的变化进行相应的安全控制。其中，安全控制包括关闭所述第一光源或者降低所述第一光源的发光功率。