提出一种产生近似无衍射栅型结构光的新型光学系统,该系统由若干块三角棱镜组合而成.解决了现有技术产生近似无衍射栅型结构光的栅型条纹区域小,无法应用于全场测量的问题.采用干涉理论详细分析了产生近似无衍射栅型结构光的物理过程,给出了光束相关参数的计算公式.应用光学分析软件Zemax 模拟了新型光学系统后不同位置处的光强分布,模拟结果与干涉理论分析的结果基本一致;进而对几种系统误差对输出光束的影响进行分析.研究结果表明：平面波通过新型光学系统能够产生一种具有宽测量区域、参数调节灵活等特点,同时抗干扰性能较好的近似无衍射栅型结构光.

为了改善三角棱镜系统产生近似无衍射线结构光的能量均匀分布在若干条光斑上，不适合直接应用于三维表面测量且中心光斑对能量利用率较低的问题，提出了一种新型光学元件.该元件在三角棱镜的基础上，通过在其底部胶合一个与原三角棱镜底面大小相等，横截面为等腰梯形的凸台制成.采用几何光学的理论对新型光学元件的光束变换特性进行分析，结果表明其可以等效为两个不同底角三角棱镜的组合，平面光束通过新型光学元件后将产生中心光斑较强的近似无衍射线结构光.由衍射积分理论分析和模拟了新型光学元件后的空间光强分布特性.仿真的结果表明，衍射积分分析的结果与几何光学分析的结果是一致的：新型光学元件可以产生一种性能更好的近似无衍射线结构光.并且通过改变棱镜的结构参量，能够方便地调节光束的中心光斑尺寸、近似无衍射范围等参量.

提出一种可产生无衍射线结构光的新型光学元件——组合三角棱镜，由正、负等腰三角棱镜胶合在一起设计而成，其变换光束特性与单个正等腰三角棱镜相同，等效底角由正、负等腰三角棱镜底角之差决定，因此可通过较大底角的正、负等腰三角棱镜组合得到更小角度的底角，以获得更大焦深的无衍射线结构光，解决了单个正等腰三角棱镜小角度加工困难的技术问题。采用几何光学理论分析产生无衍射线结构光的原理，计算无衍射线结构光的相关参数，由衍射积分理论分析和模拟光束经过新型光学元件后的光强分布特性。实验结果表明：平面波正面入射新型光学元件可以产生具有大焦深的无衍射线结构光。

提出一种可产生大焦深无衍射线结构光的新型光学元件变折射率组合三角棱镜，由正、负等腰三角棱镜胶合在一起设计而成，其变换光束特性与单个正等腰三角棱镜相同，等效折射率由正、负等腰三角棱镜折射率之差决定，因此可通过两个折射率接近的正、负等腰三角棱镜组合得到一个更加接近1的等效折射率，以获得更大焦深的无衍射线结构光，解决了单个正等腰三角棱镜小角度加工困难的技术问题。采用几何光学理论分析了产生无衍射线结构光的原理，计算了无衍射线结构光的相关参数。由衍射积分理论分析和模拟了新型光学元件后的光强分布特性。研究表明，平面波正面入射新型光学元件可以产生具有大焦深的无衍射线结构光。

提出一种可产生中心光斑较强的无衍射线结构光的新型光学元件——变折射率三角棱镜。变折射率三角棱镜的折射率分布呈阶跃式变化，可以用于解决折射率均匀三角棱镜产生的无衍射线结构光能量均匀分布、中心光斑能量利用率较低的问题。采用几何光学理论分析了产生中心光斑较强的无衍射线结构光的原理，计算了中心光斑较强的无衍射线结构光的相关参数。由衍射积分理论分析和模拟了新型光学元件后的光强分布特性。研究表明，平面波正面入射新型光学元件可以产生中心光斑较强的无衍射线结构光。