衍射光學元件DOE在結(jié)構(gòu)光照明方向的應(yīng)用

隨著自動駕駛、機器視覺等前沿技術(shù)的發(fā)展，結(jié)構(gòu)光照明成為這些創(chuàng)新領(lǐng)域的研發(fā)和應(yīng)用的有機組成部分。結(jié)構(gòu)光照明通過將已知光強分布圖樣的光照射到目標或場景上，測量變形（由于樣品表面的幾何構(gòu)型造成的變性）的返回圖樣，經(jīng)過計算分析得到目標的距離、表面形貌、運動及其他參數(shù)。DOE可以構(gòu)建非常復雜的訂制光強圖樣，這些圖樣的形狀，紋路，角度等都可以根據(jù)用戶的應(yīng)用靈活編程。

激光雷達
激光雷達（Laser Detection and Ranging, LIDAR）是利用激光測量距離等參數(shù)的技術(shù)。常規(guī)的激光雷達采用激光照明遠程的目標，通過傳感器測量返回的激光脈沖。利用回波時間和波長的輕微變化可得知目標的3D形貌和速度。
另外一種技術(shù)途徑是三角測距。激光測量系統(tǒng)、探測器（相機或光電傳感器）、目標構(gòu)成一個三角形。當探測器和激光之間的距離已知、激光和目標之間的距離測知時，可通過三角關(guān)系計算三角的另外一邊（探測器和目標）的距離。
LIDAR具有無止境的應(yīng)用領(lǐng)域，從機器視覺、自動駕駛到航空、航天器地表掃描成像。緊湊型LIDAR可裝配于無人機上用于獨立的低成本勘測。在很多LIDAR系統(tǒng)中，同時采用多態(tài)激光器掃描監(jiān)控區(qū)域。DOE可以將單個激光束高效變換成多束、多線結(jié)構(gòu)，并可根據(jù)實際應(yīng)用訂制各種照明構(gòu)型。

圖5.1 空中激光雷達（左）和地表高度掃描激光雷達（右）

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3D 感測
很多3D感測技術(shù)需將具備特定圖樣的光斑或線分布投影到目標（如臉部、人體等）表面。DOE可用于產(chǎn)生所需要的圖樣，既可以將單束激光分束，也可以將VCSEL光束陣列“裁縫”成大面積的結(jié)構(gòu)光。特別是在VCSEL光源的使用中，由于其多點、陣列發(fā)射的特征，準確可靠的“裁縫”操作尤為重要。豐富的建模、設(shè)計能力確保為客戶特定的VCSEL專門制造高性能的DOE，可實現(xiàn)圖樣無縫隙、無重疊、零級小化；更重要地，確保您的產(chǎn)品滿足人眼安全規(guī)范。

圖5.2 VCSEL構(gòu)建的不良（左，有縫隙）的結(jié)構(gòu)光與正確的結(jié)構(gòu)光（右）

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投影標識
在很多應(yīng)用中，需要采用可變的投影標識來代替固定標識。投影標識可以瞬時改變或關(guān)閉，而無需接觸標識目標；例如可變車道的導向標識、倉庫內(nèi)隨倉儲物體類型調(diào)整的標識等。在很多醫(yī)學治療中，投影標識是必須的，例如在放療中用于高精度的指示需要治療的目標靶位。DOE能夠創(chuàng)建幾乎任意形狀的定制投影標識。

圖5.3 訂制的投影標識圖樣

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表面檢測
將結(jié)構(gòu)光用于檢測表面檢測是一種評估較大面積內(nèi)裂縫及缺陷的高效方法。采用二維結(jié)構(gòu)光照明目標表面，反射光進行成像并采用三角法則計算和分析。表面缺陷處將不能正常反射，通過其位置與變形程度可評估缺陷的位置及程度。
訂制的結(jié)構(gòu)光DOE可根據(jù)測量的需求產(chǎn)生所要求的照明結(jié)構(gòu)、發(fā)散角等參數(shù)。

圖5.4 網(wǎng)格照明（左）及表面起伏檢測（右）

?相關(guān)DOE產(chǎn)品：多點分束器；多線分束器；結(jié)構(gòu)光DOE；訂制網(wǎng)格發(fā)生器
圓筒/ 管道掃描
結(jié)構(gòu)光具備多種重要的功能，例如探測氣體管道的泄露，識別隧道的早期裂縫以避免代價高昂的后期結(jié)構(gòu)維修，內(nèi)窺鏡及結(jié)腸鏡診斷，以及窄小或?qū)挻髨A筒結(jié)構(gòu)測量。特別地，共心多環(huán)結(jié)構(gòu)光可用于管道內(nèi)壁的3D成像；這種光斑圖樣近被證實為此類應(yīng)用適合的照明。共心多環(huán)圖樣的主要參數(shù)是全角和圓環(huán)數(shù)目，均可在設(shè)計時根據(jù)應(yīng)用特性確定。

圖5.5 多環(huán)照明（左）；環(huán)形照明用于管道檢測（右）

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