[发明专利]一种结构光投影模组及三维扫描装置

说明书

本公开涉及一种结构光投影模组及三维扫描装置，包括红外光源、光束整形器、掩膜结构和投影镜头，光束整形器位于红外光源和掩膜结构之间，掩膜结构位于光束整形器和投影镜头之间；光束整形器用于将红外光源发出的发散光整形并照射至掩膜结构；掩膜结构上设置有预设图案并用于对整形后光束进行调制以产生对应预设图案的结构光；投影镜头用于将所述结构光投射至待扫描物体表面以对所述待扫描物体进行三维扫描。通过本公开的技术方案，解决了扫描黑色物体时结构光消失和扫描人体时易出现身体不适的问题，减小了结构光投影模组的体积，提高了结构光投影模组的能量利用率并且实现结构简单。

技术领域

本公开涉及三维扫描技术领域，尤其涉及一种结构光投影模组及三维扫描装置。

背景技术

三维扫描仪是一种科学仪器，用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状与外观数据，搜集到的数据常被用来进行三维重建计算，在虚拟世界中创建实际物体的数字模型。这些模型具有相当广泛的用途，工业设计、瑕疵检测、逆向工程、机器人导引、地貌测量、医学信息等领域都可见其应用。

现有技术中三维扫描技术一般采用纯色光源或者白光产生结构光，但其产生的结构光无法扫描黑色物体且扫描人体时光源强度过高易引起不适。同时，现有技术中所采用的结构光模组整体结构较为复杂，体积较大且能量利用率低。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种结构光投影模组及三维扫描装置，解决了扫描黑色物体时结构光消失和扫描人体时易出现身体不适的问题，减小了结构光投影模组的体积，提高了结构光投影模组的能量利用率并且实现结构简单。

第一方面，本公开提供了结构光投影模组，该模组包括：

红外光源、光束整形器、掩膜结构和投影镜头，所述光束整形器位于所述红外光源和所述掩膜结构之间，所述掩膜结构位于所述光束整形器和所述投影镜头之间；

所述光束整形器用于将所述红外光源发出的发散光整形并照射至所述掩膜结构；

所述掩膜结构上设置有预设图案并用于对整形后光束进行调制以产生对应所述预设图案的结构光；

所述投影镜头用于将所述结构光投射至待扫描物体表面以对所述待扫描物体进行三维扫描。

可选地，所述红外光源为垂直腔面发射激光器。

可选地，所述光束整形器包括匀光透镜组，所述匀光透镜组包括多个并列排放的透镜，所述匀光透镜组用于将所述红外光源发出的发散光整形。

可选地，所述光束整形器还包括复眼透镜，所述复眼透镜用于将单光束分割为多个子光束并通过所述多个子光束混叠以消除干涉波纹。

可选地，所述复眼透镜位于所述匀光透镜组的一侧或者位于相邻的所述透镜之间。

可选地，结构光投影模组还包括：

照明镜筒，所述光束整形器与所述掩膜结构定位于所述照明镜筒的内腔中，所述投影镜头与所述照明镜筒的一端相对固定设置，所述红外光源固定设置于所述照明镜筒远离所述投影镜头的一端。

可选地，所述掩膜结构通过设定机械结构固定于所述照明镜筒的内腔中，所述光束整形器设置于所述掩膜结构与所述照明镜筒的内壁所形成的腔体中。

可选地，结构光投影模组还包括：散热结构，所述散热结构临近所述红外光源设置，所述散热结构用于对所述红外光源进行散热处理。

可选地，所述红外光源采用脉冲宽度调制技术控制其开关状态；

对应所述红外光源开启的脉冲段内，控制所述红外光源交替开关。

第二方面，本公开实施例还提供了一种三维扫描装置，该三维扫描装置包括如上述第一方面所述的结构光投影模组。