[发明专利]一种监测光学元件完整性的装置及方法

说明书

本发明提出一种监测光学元件完整性的装置，包括光源，发射光束；光学元件，接收所述光束；第一光束传感器，接收所述光学元件调制后的光束和第一环境光束，生成第一电信号值；第二光束传感器，接收第二环境光束，生成第二电信号值；控制电路，接收并计算所述第一电信号值与所述第二电信号值以监测所述光学元件的完整性，以及根据完整性执行相关控制操作。本发明还提出一种监测光学元件完整性的方法。本发明监测光学元件完整性的装置及方法，能够有效地避免过强的环境光束对光学元件完整性监测的干扰，并且提高了光学元件的安全性能。

技术领域

本发明涉及光学及光电子学领域，尤其涉及一种监测光学元件完整性的装置及方法。

背景技术

衍射光学元件(DOE)具有高衍射效率且可以实现诸如分束、准直等多种光学功能，另外由于其体积小便于集成，因此被广泛应用于光束整形、光学成像等领域。在3D成像领域，DOE常被用于生成编码或结构化光束，例如，基于激光源、透镜以及DOE组成的投影模组可以生成条纹、二维图案以及斑点等编码或结构图案化光束。

DOE作为投影模组的核心部件，其完整性直接决定着投影模组的工作性能及安全指数。然而，在极端的工作环境、温度下，DOE难免会出现损坏、老化的问题；此外，人为的磕碰、跌撞也是加速DOE的重要因素。损坏的DOE通常会伴随着单束强光或者零级衍射问题，如果不能及时发现、处理，极有可能诱发激光安全问题。

为了避免因DOE老化、损坏而诱发激光安全问题，一般会使用光束传感器监测由DOE纵向端面出射的衍射光束的能量变化，以评价DOE的完整性。这里的衍射光束指的是，光源发射的光束经DOE衍射后，在DOE内部发生多次全反射后从纵向端面出射的高阶衍射光束和/或零级衍射光束。然而，在实际的应用中，能量更强的环境光束可以直接逆向进入DOE内部，并通过多次全反射由DOE的纵向端面射向光束传感器的光束接收面，从而导致能量微弱的衍射光束直接湮灭在能量更强的环境光束中。换而言之，能量过强的环境光束有可能会干扰光束传感器对DOE完整性的判断。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的环境光束干扰光束传感器对光学元件完整性的判断的问题，提出一种监测光学元件完整性的装置及方法。

本发明的监测光学元件完整性的装置，包括：光源，发射光束；光学元件，接收所述光束；第一光束传感器，接收所述光学元件调制后的光束以及第一环境光束，生成第一电信号值并将其传输至控制电路中；第二光束传感器，接收第二环境光束，生成第二电信号值并将其传输至所述控制电路中；所述控制电路，接收并计算所述第一电信号值与所述第二电信号值以监测所述光学元件的完整性，以及根据完整性执行相关控制操作。

在优选的实施方式中，所述控制电路计算所述第一电信号值与所述第二电信号值以监测所述光学元件的完整性包括：所述控制电路预设有参比公式和安全阈值区间，根据所述参比公式、第一电信号值、第二电信号计算出判断值，并通过比较所述判断值与所述安全阈值区间的关系来判断所述光学元件的完整性，当所述判断值超出所述安全阈值区间时，所述控制电路执行相关控制操作。

在优选的实施方式中，所述参比公式，包括A₂/A₁＝kA/B-1或者A₂＝A-B/k 或者A₂/A₁＝k₁A/B或者A₁/A₂＝B/(kA-B)一种或多种组合；其中，A为所述第一电信号值；A₁为所述第一环境光束所对应的电信号值；A₂为所述第一光束传感器接收到的所述光源发射并经所述光学元件调制后的光束所对应的电信号值；B为所述第二电信号值；k或k₁为大于或等于1的常量。