结构光三维测量技术,作为一种新型的三维测量技术,以其结构简单、精度高、量程大、实时性好等优点在三维测量领域处于十分重要的地位,并广泛地运用到工业设计和生产之中。本论文基于夫琅禾费远场衍射理论,结合Dammann光栅工作原理和设计方法、激光光束整形原理及相关算法,分别设计可产生3×3、5×5、7×7和9×9四种类型点阵结构光的衍射结构,并利用液晶空间光调制器（LCSLM）进行了实验验证。数值模拟及光学实验结果证明了激光经过加载到液晶空间光调制器上的衍射结构后,可以在衍射场清晰地再现点阵结构光,且结构光点与点之间的间距在一定范围内保持不变。与传统的结构光实现方式相比,本文通过优化衍射元件的相位结构,实现较高的光能利用率,系统结构简单,调整方便灵活。本文主要工作如下:1.针对三维测量在一定范围内结构光间距不变的应用需求,利用夫琅禾费远场衍射理论设计了一系列的相位型分束光栅。以Dammann光栅结构为初始结构,采用模拟退火算法（Simulated Annealing Algorithm,SA算法）优化结构参数,根据预期的光能利用率、点光强不均匀性和均方根误差对光栅一个周期内的相位分布值进行优化。设计了可形成3×3、5×5、7×7和9×9四种类型点阵结构光的相位结构。2.根据光束整形衍射元件的工作原理,采用Adaptive-Additive算法（AA算法）设计了生成二维点阵结构光的衍射微结构。在输出面和输入面之间对光场分布进行正、逆衍射变换反解相位结构,不断优化迭代,直到达到预期的光能利用率、点光强不均匀性和均方根误差的要求为止。设计了可形成3×3、5×5、7×7和9×9四种类型点阵结构光的相位结构。比较两种设计方法的结果,分析各自的利弊。并对优化计算后得到的光栅相位结构进行了四台阶量化计算。3.搭建了结构光再现实验系统,利用液晶空间光调制器对前面优化设计的光栅衍射结构进行结构光再现实验。波长为650nm的光,从激光器出射经过设计的相位结构后,在衍射场分别生成3×3、5×5、7×7和9×9的点阵。光学实验结果表明,点阵结构的周期在衍射距离30cm～50cm范围内保持不变,达到了预期结果。