[发明专利]扫描投影机及用于3D映射的图像捕获模块

权利要求书

1.一种用于映射的设备，包括：

照射模块，其包括：

辐射源，其配置成发射辐射光束；

扫描仪，其配置成在选定角范围内接收并扫描所述光束；以及

照射光学器件，其配置成投影所扫描光束以便形成在所关注区域内延伸的光斑的图案；

成像模块，其配置成捕获投影至所述所关注区域中的物体上的图案的图像；以及

处理器，其配置成处理所述图像以便构建所述物体的三维（3D）图。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述光斑的所述图案在由所述设备映射的深度范围内不相关。

3.如权利要求1所述的设备，其中所述辐射源被控制以便在所述扫描仪扫描所述光束时调制所述光束的强度，由此在所述所关注区域上产生所述光斑的所述图案。

4.如权利要求3所述的设备，其中所述照射模块配置成响应于由所述成像模块所捕获的所述图像而修改所述图案。

5.如权利要求4所述的设备，其中所述照射模块配置成控制所述辐射源及所述扫描仪中的至少一个，以便修改所述所关注区域的选定部分内的阵列中的所述光斑的角密度。

6.如权利要求4所述的设备，其中所述照射模块配置成控制所述辐射源及所述扫描仪中的至少一个，以便修改所述所关注区域的选定区中的所述光斑的亮度。

7.如权利要求3所述的设备，其中所述扫描仪配置成在第一角范围内扫描所述光束，以及

其中所述光学器件包括光束分离器，所述光束分离器配置成产生在大于所述第一角范围的第二角范围内共同延伸的所述所扫描光束的多个有角度地间隔开的复制物。

8.如权利要求7所述的设备，其中所述扫描仪及所述光束分离器配置成用由所述所扫描光束的所述多个有角度地间隔开的复制物产生的所述图案来拼贴所述所关注区域。

9.如权利要求1-8中的任一项所述的设备，其中所述光学器件包括图案化元件，所述图案化元件配置成在由所述光束照射时在第一角范围内产生所述图案，以及

其中所述扫描仪配置成引导所述光束连续地以多个不同角度射到所述图案化元件以便产生在大于所述第一角范围的第二角范围内共同延伸的所述图案的多个有角度地间隔开的复制物。

10.如权利要求9所述的设备，其中所述扫描仪及所述图案化元件配置成用所述图案的所述多个有角度地间隔开的复制物来拼贴所述所关注区域。

11.如权利要求1-8中的任一项所述的设备，其中所述扫描仪配置成在第一角范围内扫描所述光束，以及

其中所述光学器件包括扫描扩展元件，所述扫描扩展元件配置成分配所述所扫描光束，以便以空间图案覆盖大于所述第一角范围的第二角范围。

12.如权利要求11所述的设备，其中所述扫描扩展元件选自由凸面反射器与衍射光学元件组成的元件组。

13.如权利要求1-8中的任一项所述的设备，其中所述照射模块包括至少一个光束传感器，所述至少一个光束传感器位于由所述扫描仪扫描的角范围内的选定角度处，以便周期性地接收所述所扫描光束并由此验证所述扫描仪正在操作。

14.如权利要求13所述的设备，其中所述照射模块配置成在所述传感器未能周期性地接收到所述所扫描光束时抑制来自所述辐射源的所述光束的发射。

15.如权利要求1-8中的任一项所述的设备，其中所述辐射源包括：

第一辐射源，其发射红外光束，所述红外光束被调制以产生所述光斑的所述图案；以及

第二辐射源，其发射可见光光束，所述可见光光束被调制以将可见图像投影至所述所关注区域上，

其中所述扫描仪及所述光学器件配置成同时将所述红外光束及所述可见光光束投影至所述所关注区域上。

16.如权利要求15所述的设备，其中所述第二辐射源被控制以便响应于所述3D图而将所述可见图像投影至所述物体上。

17.如权利要求1-8中的任一项所述的设备，其中所述处理器布置成通过找到所述所捕获图像的区中的光斑与属于所述图案的参考图像的对应参考光斑位置之间的相应的偏移来得到所述3D图，其中所述相应的偏移指示所述区与图像捕获组件之间的相应的距离。