基于Zernike多项式的线结构光整形透镜设计

作     者：焦佳庆 程进 李庞跃 刘卫国 Jiao Jiaqing;Cheng Jin;Li Pangyue;Liu Weiguo

作者机构：西安工业大学光电工程学院陕西西安710021 

基　　金：中国博士后科学基金(2022M712493) 陕西省自然科学基础研究计划(2022JQ-676) 

出 版 物：《应用激光》 (Applied Laser)

年 卷 期：2025年第45卷第1期

页      码：184-193页

摘      要：针对目前的线结构光功率低、不易实现远距离检测的问题,设计一种由非球面、自由曲面组成的双锥Zernike透镜。对5 W的激光光源进行光束整形获取线结构光。通过极值光程定律与非球面标准方程确定快轴准直面初始面型参数。根据慢轴发散角、目标面的映射关系,并结合斯涅尔定律推导出自由曲线方程,获得慢轴扩束面的初始结构,进而得到整形透镜初始参数。利用光学软件对其进行仿真,结果表明:光源快轴方向的发散角从49°压缩到0.942 mrad;慢轴方向平顶部分视场角为43.6°、光能利用率为86.4%、光能均匀度为96.9%。在投射距离2000 mm处得到1.9 mm×1600 mm的均匀线结构光,其光能为4.3 W,较现有线结构光(光能为5~400 mW)投射距离增加了3.3~29.4倍,为实现远距离检测提供了一种有效方法。

主 题 词：光学设计 非球面 自由曲面 线结构光 

学科分类：080901[080901] 0809[工学-计算机类] 08[工学] 080401[080401] 0804[工学-材料学] 0803[工学-仪器类] 

D　O　I：10.14128/j.cnki.al.20254501.184

馆 藏 号：203158112...