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作者：焦佳庆;程进;李庞跃;刘卫国;
单位：西安工业大学光电工程学院;
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2 000 mm处得到1.9 mm×1 600 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。
关键词：光学设计;;非球面;;自由曲面;;线结构光
基金资助：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)
