一种结构光投影模组及三维扫描装置制造方法及图纸

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。结构简单。结构简单。

【技术实现步骤摘要】
一种结构光投影模组及三维扫描装置


[0001]本公开涉及三维扫描
，尤其涉及一种结构光投影模组及三维扫描装置。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。

技术实现思路

[0004]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。
[0005]第一方面，本公开提供了结构光投影模组，该模组包括：
[0006]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；
[0007]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；
[0008]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；
[0009]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。
[0010]可选地，所述红外光源为垂直腔面发射激光器。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]可选地，结构光投影模组还包括：
[0015]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。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]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；
[0019]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。
[0020]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。
[0021]本公开实施例公开的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；投影镜头用于将结构光投射至待扫描物体表面以对待扫描物体进行三维扫描。由此，本公开实施例利用红外光源解决了扫描黑色物体时结构光消失和扫描人体时人体易出现不适的问题，扩大了结构光投影模组的应用场景，同时利用掩膜结构实现三维扫描，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。
附图说明
[0022]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
[0023]为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1是本公开实施例提供的一种结构光投影模组的简化结构示意图；
[0025]图2是本公开实施例提供的一种结构光投影模组的爆炸机械结构示意图；
[0026]图3是本公开实施例提供的一种掩膜结构预设图案的示意图；
[0027]图4是本公开实施例提供的一种结构光投影模组的组合机械结构示意图；
[0028]图5是本公开实施例提供的一种针对红外光源的脉冲宽度调制技术的波形示意图；
[0029]图6是本公开实施例提供的一种脉冲宽度调制技术控制红外光源开关的示意图。
具体实施方式
[0030]为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0031]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0032]图1是本公开实施例提供的一种结构光投影模组的简化结构示意图，图2是本公开
实施例提供的一种结构光投影模组的爆炸机械结构示意图。结合图1和图2，结构光投影模组包括红外光源1、光束整形器2、掩膜结构3和投影镜头4，光束整形器2位于红外光源1和掩膜结构3之间，掩膜结构3位于光束整形器2和投影镜头4之间，光束整形器2用于将红外光源1发出的发散光整形并照射至掩膜结构3；掩膜结构3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4用于将结构光投射至待扫描物体表面以对待扫描物体进行三维扫描。
[0033]具体地，结合图1和图2，将光束整形器2设置在红外光源1和掩膜结构3之间，红外光源1发出发散的红外光，发散的红外光经光束整形器2整形，优选地，可以设置发散的红外光经光束整形器2整形成平行红外光并照射至掩膜结构3，以优化掩膜结构3的照度均匀性。掩膜结构3被平行红外光均匀照射后，通过其预设图案对平行红外光进行调制产生对应预设图案的结构光。投影镜头4将对应预设图案的结构光投射至待扫描物体表面，进行物体三维扫描，获取物体三维数据。
[0034]示例性地，投影镜头4可以为CS接口镜头，即镜头接口螺纹尺寸为25.4毫米*0.8毫米，图像传感器到镜头之间的距离为12.526毫米的镜头，也可以为C接口镜头，即镜头接口螺纹尺寸为25.4毫米*0.8毫米，图像传感器到镜头之间的距离为17.526毫米的镜头，也可以为M12接口镜头，即镜头接口螺纹尺寸为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种结构光投影模组，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的结构光投影模组，其特征在于，所述红外光源为垂直腔面发射激光器。3.根据权利要求1所述的结构光投影模组，其特征在于，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。4.根据权利要求3所述的结构光投影模组，其特征在于，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。5.根据权利要求4所述的结构光投影模组，其特征在于，所述复...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱伟，
申请(专利权)人：先临三维科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：