[发明专利]一种彩色结构光投影装置

说明书

本发明公开了一种彩色结构光投影装置，属于投影显示领域，包括：第一单色光源经第一匀光片匀光后，在第一光栅上形成均匀的照度分布；第二单色光源经第二匀光片匀光后，在第二光栅上形成均匀的照度分布；第三单色光源经第三匀光片匀光后，在第三光栅上形成均匀的照度分布；第一光栅、第二光栅和第三光栅位于合光棱镜的三个侧面，均为机械式透射光栅，各光栅与合光棱镜对应侧面的距离相等，投影镜头将第一光栅、第二光栅和第三光栅的像同时投影至待测三维物体上。本发明采用的机械式透射光栅相对位置可调配，可完全消除频闪效应，同时各单色光源可采用不同的颜色组合形成不同的彩色结构光，因此，本发明公开的彩色结构光投影装置的应用需求更广。

技术领域

本发明属于投影显示领域，更具体地，涉及一种彩色结构光投影装置。

背景技术

众所周知，彩色图像相对于单色灰度图像能够提供更多的信息。在非接触式三维轮廓测量领域中，使用经过相位解调的彩色结构光投影至三维物体表面，可以通过一帧彩色图像分离出多幅灰度信息的图像，实现对三维物体轮廓的快速测量。目前，实现彩色结构光投影的主要手段是使用数字投影技术，包括DLP(Digital Light Procession)投影、LCOS(Liquid Crystal on Silicon)投影以及LCD(Liquid Crystal Display)投影等，常见的投影设备就是商用型投影仪。由于数字投影仪体积较大，并不适用于移动式、手持式三维测量设备，如手持式口腔扫描仪等。

此外，目前采用数字投影技术的实现彩色结构光投影的三维测量设备(不包括采用3DMD-Digital Micromirror Device技术、3LCD以及3LCOS技术)，需要对彩色进行空间上的强度调制，形成一组带有调制信号的序列彩色。这种投影方式产生的序列之间具有时间差，即频闪效应，不仅限制了三维测量速度，同时也并不适用于对动态目标的三维测量。

即使使用3DMD技术、3LCD技术以及3LCOS技术的投影仪，可以消除之间的时间差，但是会伴随着投影光机体积的增大，十分不适用于移动式、手持式三维测量设备。其次，数字式彩色结构光投影设备，硬件成本较高，并不利于工业领域的广泛应用。

基于上述缺陷和不足，本领域亟需对现有彩色结构光投影装置做出进一步的改进设计，减小投影装置的体积、降低功耗和硬件成本、消除频闪效应。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种彩色结构光投影装置，旨在解决现有的彩色结构光投影装置存在的频闪效应问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种彩色结构光投影装置，包括：第一单色光源、第二单色光源、第三单色光源、第一匀光片、第二匀光片、第三匀光片、第一光栅、第二光栅、第三光栅、合光棱镜和投影镜头；

合光棱镜的前方依次放置第一光栅、第一匀光片和第一单色光源；合光棱镜的前侧面、第一光栅和第一匀光片相互平行；第一单色光源的出射光方向与第一匀光片垂直；

合光棱镜的右方依次放置第二光栅、第二匀光片和第二单色光源；合光棱镜的右侧面、第二光栅和第二匀光片相互平行；第二单色光源的出射光方向与第二匀光片垂直；

合光棱镜的后方依次放置第三光栅、第三匀光片和第三单色光源；合光棱镜的后侧面、第三光栅和第三匀光片相互平行；第三单色光源的出射光方向与第三匀光片垂直；

合光棱镜的前侧面与第一光栅的距离、合光棱镜的右侧面与第二光栅的距离以及合光棱镜的后侧面与第三光栅的距离三者相等；

投影镜头放置于合光棱镜的左方，与合光棱镜的左侧面平行；

第一单色光源、第二单色光源和第三单色光源的颜色互不相同；

第一光栅、第二光栅和第三光栅均为机械式透射光栅；