一种带有MEMS振镜反馈的结构光生成装置的制作方法

本实用新型属于3D成像领域，具体涉及一种带有MEMS振镜反馈的结构光生成装置。

背景技术：

MEMS振镜以其体积小，成本低，响应速度快及集成度高的优势，目前已成为光学MEMS技术发展的方向，但是器件在工艺生产或材料特性中存在缺陷，如结构偏差、薄膜厚度偏差、零漂现象、材料的老化、机械蠕变以及相应曲线的非线性等，会给使用带来许多问题，如光开关的切换延时、偏差与插入损耗的增加、OCT系统扫描光栅畸变引起的图像失真、微镜运动非线性导致的光谱分析偏差等应用问题。因此，需要引入闭环反馈电路来解决这问题。

静电式MEMS微振镜在工作过程中，由于外部和内部温度的影响使得MEMS振镜的起振时间出现延迟的现象，导致整个模组生成的激光光栅出现相位差，使得激光光栅出现模糊的现象。

技术实现要素：

为解决上述已有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种带有MEMS振镜反馈的结构光生成装置。

本实用新型的发明思路表现为：通过FPGA模块控制LD激光器产生固定宽度的激光条纹，该激光条纹扫描通过光电探测器，产生一定的电流，通过共射极放大电路的放大处理，传递给ARM模块来实时检测MEMS微振镜的起振位置，实时监控并采集激光光栅的相位差，通过闭环反馈调节FPGA模块控制MEMS振镜的偏转，补偿激光光栅的相位差，得到清晰的激光光栅。

本实用新型的技术方案为，一种带有MEMS振镜反馈的结构光生成装置，包括光学模组及硬件控制电路，所述光学模组包括依次连接的LD激光器、双面透镜及MEMS振镜；所述硬件控制电路包括FPGA模块，及与FPGA模块连接的ARM模块、MEMS振镜驱动模块、激光器驱动模块，所述MEMS振镜驱动模块与MEMS振镜连接构成控制回路，所述激光器驱动模块与所述LD激光器连接构成控制回路，所述光学模组内还设置有光电探测器，所述光电探测器连接共射极放大电路的输入端，所述共射极放大电路的输出端连接所述ARM模块；光电探测器位于MEMS振镜的光束出射方向。

优选为，所述光电探测器粘贴于光学模组的内侧，正对所述MEMS振镜的出射面的中间。

由三极管构成的共射放大电路，将通过光电探测器的电流进行放大处理，通过检测光电探测器的低电平信号持续时间，来采集监测激光光栅的相位差，以便于ARM模块对于电压信号的监测、采集和处理；

光学模组中，采用高功率的LD激光器出射出激光光斑，双面透镜的一面聚焦，另一面准直，激光光斑成为激光光束，在MEMS振镜的偏转过程中散射成均匀的激光线条；LD激光器为高功率的半导体激光器。

通过FPGA模块控制一根固定宽度亮线的激光条纹，检测该激光条纹打到光电探测器上的时间，也就是光电探测器两端电压高低的持续时间的长短来判断MEMS振镜是否产生起振延迟；如果这个持续时间不在预设的范围内，就需要进行相位补偿，尽可能的减弱MEMS起振延迟的时间。

ARM模块认为光电探测器检测出的信号限制在一定的宽度范围内，并将处理得到的相位差值传递给FPGA模块，FPGA模块将这些原始的相位数据进行相位补偿得到一系列调整后的相位取值。将这些取值存储为一个实时的表格，FPGA模块通过实时从表格中取出相位数据来控制MEMS振镜来得到清晰的激光光栅。

共射极放大电路与所述ARM模块的DAC通道连接，所述ARM模块通过I I C接口将的数据传递给所述FPGA模块。

优选为，所述双面透镜的入射面为聚焦面，出射面为准直面。

优选为，所述MEMS振镜为静电式MEMS振镜，所述振镜驱动模块通过高压驱动所述MEMS振镜，所述LD激光器出射的激光光束经双面透镜调制后由所述MEMS振镜散射为均与的激光线条。

通过试验，本实用新型的有益效果是，结构简单，设计合理，能够实时监控MEMS微振镜，并能够调制，使得得到亮度均匀清晰的激光光栅，在结构光扫描和3D建模过程中有良好的应用。

附图说明

图1为本实用新型实施例的原理框图。

图2为本实用新型实施例的实现流程图。

图3为本实用新型实施例的ARM芯片电路图。

图4为本实用新型实施例的FPGA和ARM之间的数据阐述接口电路图。

图5为本实用新型实施例的ARM芯片的供电电路图。

图6为本实用新型实施例的共射极放大电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。当然，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

参见图1与图6，本实用新型是一种带有MEMS振镜反馈的结构光生成装置，包括光学模组及硬件控制电路，光学模组包括依次连接的LD激光器、双面透镜及MEMS振镜；硬件控制电路包括FPGA模块，及与FPGA模块连接的ARM模块、MEMS振镜驱动模块、激光器驱动模块，MEMS振镜驱动模块与MEMS振镜连接构成控制回路，激光器驱动模块与LD激光器连接构成控制回路，光学模组内还设置有光电探测器，光电探测器连接共射极放大电路的输入端，共射极放大电路的输出端连接ARM模块；光电探测器粘贴于光学模组的内侧，正对于MEMS振镜的出射面的中间。

由三极管构成的共射放大电路，将通过光电探测器的电流进行放大处理，通过检测光电探测器的低电平信号持续时间，来采集监测激光光栅的相位差，以便于ARM模块对于电压信号的监测、采集和处理；

光学模组中，采用高功率的LD激光器出射出激光光斑，双面透镜的一面聚焦，另一面准直，激光光斑成为激光光束，在MEMS振镜的偏转过程中散射成均匀的激光线条；LD激光器为高功率的半导体激光器。

通过FPGA模块控制一根固定宽度亮线的激光条纹，检测该激光条纹打到光电探测器上的时间，也就是光电探测器两端电压高低的持续时间的长短来判断MEMS振镜是否产生起振延迟；如果这个持续时间不在预设的范围内，就需要进行相位补偿，尽可能的减弱MEMS起振延迟的时间。

ARM模块认为光电探测器检测出的信号限制在一定的宽度范围内，并将处理得到的相位差值传递给FPGA模块，FPGA模块将这些原始的相位数据进行相位补偿得到一系列调整后的相位取值。将这些取值存储为一个实时的表格，FPGA模块通过实时从表格中取出相位数据来控制MEMS振镜来得到清晰的激光光栅。

共射极放大电路与ARM模块的DAC通道连接，ARM模块通过IIC接口将的数据传递给FPGA模块。

双面透镜的入射面为聚焦面，出射面为准直面。

MEMS振镜为静电式MEMS振镜，振镜驱动模块通过高压驱动MEMS振镜，LD激光器出射的激光光束经双面透镜调制后由MEMS振镜散射为均与的激光线条。

本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。