CN206541078U - 发散光式散斑投射器和三维重建系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一发散光式散斑投射器和三维重建系统，其中所述散斑投射器包括至少一半导体激光器和被设置在所述半导体激光器的光路的至少一衍射光学部件，以在所述半导体激光器产生的激光穿过所述衍射光学部件后形成一具有散斑图案的光线，其中所述散斑投射器不需要设置在所述半导体激光器和所述衍射光绪部件之间的准直镜，以不仅能够提高所述散斑投射器投射的所述具有散斑图案的光线的品质，而且有利于所述散斑投射器的小型化和微型化，尤其是能够降低所述散斑投射器的高度尺寸。

Description

发散光式散斑投射器和三维重建系统

技术领域

本实用新型涉及一散斑投射器，特别涉及一发散光式散斑投射器和三维重建系统。

背景技术

伴随着摄像技术的日渐成熟和摄像行业的持续高速发展，摄像模组的功能也不再仅仅局限于普通拍照，例如摄像模组和投射器配合在一起，在3D测绘、建模和三维重建领域都得到了大规模的应用。例如，该投射器可以向物体或者场景等投射经过编译的光线，然后该摄像模组可以通过获取被物体或者场景等反射的光线的方式，获得与物体或者场景等相关联的深度信息，从而实现对物体或者场景等的3D测绘、建模或者三维重建。通常情况下(并不是全部情况)，该投射器可以被实施为散斑投射器，其能够向物体或者场景等投射具有散斑图案的光线，以便于在后续被该摄像模组接收被物体或者场景等反射的具有散斑图案的光线，从而获得关于物体或者场景等的深度信息。

图1示出了现有技术的该散斑投射器的一个示例，其是基于多片光学镜片准直镜方案。具体地说，该散斑投射器包括一个半导体激光器(Laser Diode，LD) 10P、一个准直镜20P以及一个衍射光学部件(Diffractive Optical Elements，DOE) 30P，其中该准直镜20P被设置在该半导体激光器10P和该衍射光学部件30P之间。该半导体激光器10P发出一束激光后经过该准直镜20P分束和准直处理后其形成平行光，然后再照射到该衍射光学部件30P上，透过该衍射光学部件30P 后便可以形成具有散斑图案的光线。为了保证该半导体激光器10P产生的激光透过该准直镜20P后形成平行光，需要调节该半导体激光器10P到该准直镜20P 的入射面的特定距离。然而，受限于现有技术，该散斑投射器产生的散斑图案的周边会出现形变、且亮度部分不均匀等不良现象，即，该散斑投射器的零级衍射现象比较严重，散斑点阵亮度不均匀，周围畸变较大，影响后续深度信息处理，以至于对后续对物体或者场景等的深度信息的获取造成了较大的影响。

另外，现有技术的该散斑投射器的该半导体激光器10P、该准直镜20P和该衍射光学部件30P的相对位置较为固定，导致整个该散斑投射器的高度尺寸无法缩小，以至于成为了该散斑投射器继续发展的技术瓶颈。因此，如何既能够有效地解决该散斑投射器产生的具有散斑图案的光线的点阵形变和亮度均衡性的问题，又能够缩小该散斑投射器的尺寸，尤其是降低该散斑投射器的高度尺寸，已经成为了该散斑投射器被亟需解决的技术难题。

另外，由于在三维重建技术中，立体视觉法对使用场合没有特别的要求，因此，无论是在视觉导航和虚拟现实领域，还是在航空航天领域都得到了大规模的应用。立体视觉是对几何物体的多幅图像(一般情况下是两幅图像)进行特征点的匹配后，获得该几何物体的三维空间坐标信息，从而完成该几何物体的三维重建的方式。

一个完整的立体视觉系统，通常可以分为图像获取、摄像机标定、特征点提取、立体匹配和三维坐标获取等步骤，其中最为关键的步骤是进行图像特征点的提取及匹配。然而，当该几何物体的特征点不明显时，重建出的三维图像会出现精确度不高等问题，通过向该集合物体人为地投射特征点的方法，可以提高三维重建的精度，在这个过程中，由于该散斑投射器可以定制散斑点阵，且投射出的散斑点阵均匀和在点阵中点与点的关系无重复现象，因此使得该散斑投射器具有非常重要的作用。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一发散光式散斑投射器和三维重建系统，其中所述散斑投射器提供一半导体激光器和被设置于所述半导体激光器的光路的一衍射光学部件，以在所述半导体激光器产生的非平行的激光穿过所述衍射光学部件后形成一具有散斑图案的光线。

本实用新型的一个目的在于提供一发散光式散斑投射器和三维重建系统，其中所述衍射光学部件允许所述半导体激光器产生的非平行的激光穿过后形成所述具有散斑图案的光线，以使所述散斑投射器不需要传统的准直镜，从而能够减少所述散斑投射器的尺寸，尤其是降低所述散斑投射器的高度尺寸，以有利于所述散斑投射器的小型化和微型化。

本实用新型的一个目的在于提供一发散光式散斑投射器和三维重建系统，其中所述衍射光学部件允许所述半导体激光器产生的非平行的激光穿过后形成所述具有散斑图案的光线，以消除传统的散斑投射器的零级衍射的不良现象。

本实用新型的一个目的在于提供一发散光式散斑投射器和三维重建系统，其中所述散斑投射器产生的所述具有散斑图案的光线的散斑点阵亮度均匀、且周围无畸变。

本实用新型的一个目的在于提供一发散光式散斑投射器和三维重建系统，其中所述衍射光学部件为单片式衍射光学部件，即，在所述半导体激光器产生的激光穿过所述衍射光学部件时，不需要将激光进行分束处理，从而消除传统的散斑投射器的零级衍射和亮度不均匀的不良现象，并且使所述散斑投射器产生的所述具有散斑图案的光线无畸变，从而使得所述具有散斑图案的光线的有效利用面积更大。

本实用新型的一个目的在于提供一发散光式散斑投射器和三维重建系统，其中所述散斑投射器不需要准直镜，从而不仅能够降低所述散斑投射器的制造成本，而且还能够提高所述散斑投射器的生产效率和保证所述散斑投射器的产品良率。

依本实用新型的一个方面，本实用新型提供一发散光式散斑投射器，其包括：

至少一半导体激光器；和

至少一衍射光学部件，其中所述衍射光学部件被设置在所述半导体激光器的光路，以在所述半导体激光器产生的激光穿过所述衍射光学部件后，形成一具有散斑图案的光线。

根据本实用新型的一个实施例，所述衍射光学部件是单片式衍射光学部件，以使由所述半导体激光器产生的非平行的激光直接穿过所述衍射光学部件后，形成所述具有散斑图案的光线。

根据本实用新型的一个实施例，所述散斑投射器进一步包括一组装体，所述组装体具有至少一光线通路，其中所述半导体激光器和所述衍射光学部件分别被组装于所述组装体，其中所述半导体激光器产生的激光在所述光线通路中传播时穿过所述衍射光学部件，并且以所述具有散斑图案的光线的形式辐射出所述光线通路。

根据本实用新型的一个实施例，所述组装体具有一激光器安装空间和一光学部件安装空间，所述光线通路的两端分别连通于所述激光器安装空间和所述光学部件安装空间，其中所述半导体激光器被组装于所述激光器安装空间，所述衍射光学部件被安装于所述光学部件安装空间。

依本实用新型的另一个方面，本实用新型进一步提供一三维重建系统，其包括：

至少一摄像模组；

至少一发散光式散斑投射器；以及

至少一处理模块，其中所述摄像模组和所述散斑投射器分别被连接于所述处理模块，并且所述散斑投射器进一步包括：

至少一半导体激光器；和

至少一衍射光学部件，其中所述衍射光学部件被设置在所述半导体激光

器的光路，以在所述半导体激光器产生的激光穿过所述衍射光学部件后，形

成一具有散斑图案的光线；

其中所述散斑投射器通过向一物体或者场景投射所述具有散斑图案的光线的方式将散斑图案投射至所述物体或者场景，所述摄像模组通过拍摄被所述物体或者场景反射的所述具有散斑图案的光线的方式获取被投射至所述物体或者场景的散斑图案的图像，以获得与所述物体或者场景相关联的一深度信息，其中所述处理模块根据所述深度信息获得与所述物体或者场景相关联的一三维图像。

根据本实用新型的一个实施例，所述三维重建系统进一步包括一载体，其中所述摄像模组和所述散斑投射器被相邻地设置于所述载体，所述处理模块被设置于所述载体。

根据本实用新型的一个实施例，所述载体具有一显示器，以供显示所述三维图像。

根据本实用新型的一个实施例，所述三维重建系统进一步包括一显示器，其中所述载体被相邻地设置于所述显示器，或者所述载体被设置于所述显示器，或者所述载体被一体地形成于所述显示器。

根据本实用新型的一个实施例，所述显示器被相邻地设置于所述显示器的上部、下部或者两侧部，或者所述载体被设置于所述显示器的上部、下部或者两侧部，或者所述载体被一体地形成于所述显示器的上部、下部或者两侧部。

根据本实用新型的一个实施例，所述衍射光学部件是单片式衍射光学部件，以使由所述半导体激光器产生的非平行的激光直接穿过所述衍射光学部件后，形成所述具有散斑图案的光线。

根据本实用新型的一个实施例，所述散斑投射器包括一组装体，所述组装体具有至少一光线通路，其中所述半导体激光器和所述衍射光学部件分别被组装于所述组装体，其中所述半导体激光器产生的激光在所述光线通路中传播时穿过所述衍射光学部件，并且以所述具有散斑图案的光线的形式辐射出所述光线通路。

附图说明

图1是现有技术的散斑投射器的剖视示意图。

图2是依本实用新型的一较佳实施例的一发散光式散斑投射器的剖视示意图。

图3是依本实用新型的一较佳实施例的所述发散光式散斑投射器的投影清晰度的评价方法的流程示意图。

图4是依本实用新型的一较佳实施例的所述发散光式散斑投射器的调焦流程示意图。

图5A是依本实用新型的一较佳实施例的一三维重建系统的主视示意图。

图5B是依本实用新型的上述较佳实施例的所述三维重建系统的立体示意图。

图6是依本实用新型的上述较佳实施例的所述三维重建系统的第一个实施方式的示意图。

图7A是依本实用新型的上述较佳实施例的所述三维重建系统的第二个实施方式的示意图。

图7B是依本实用新型的上述较佳实施例的所述三维重建系统的第三个实施方式的示意图。

图7C是依本实用新型的上述较佳实施例的所述三维重建系统的第四个实施方式的示意图。

图8是依本实用新型的上述较佳实施例的所述三维重建系统的一个使用场景的概念图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

参考本实用新型的说明书附图之图2，依本实用新型的一较佳实施例的一发散光式散斑投射器10在接下来的描述中被阐明，其中所述散斑投射器10包括至少一半导体激光器11和至少一衍射光学部件12。值得一提的是，在接下来的描述中，将所述发散光式散斑投射器10简称为所述散斑投射器10，以便于阅读，可以理解的是，将所述发散光式散斑投射器10简称为所述散斑投射器10并不限制本实用新型的所述发散光式散斑投射器10的内容和范围。

值得一提的是，尽管在附图2中示出了所述散斑投射器10仅包括一个所述半导体激光器11和一个所述衍射光学部件12的实施方式，本领域的技术人员可以理解的是，在所述散斑投射器10的其他示例中，所述散斑投射器10也可以包括两个或者两个以上的所述半导体激光器11和两个或者两个以上的所述衍射光学部件12，因此，附图2中示出的仅包括一个所述半导体激光器11和一个所述衍射光学部件12以形成所述散斑投射器10的实施方式，仅作为示例性的说明以帮助理解本实用新型的所述散斑投射器10的特征和优势，其并不构成对本实用新型的所述散斑投射器10的内容和范围的限制。

所述衍射光学部件12被设置在所述半导体激光器11的光路。优选地，在本实用新型的所述散斑投射器10中，所述衍射光学部件12被直接设置在所述半导体激光器11的光路，而并不需要像传统的散斑投射器那样在二者之间设置一个准直镜，从而使得本实用新型的所述散斑投射器10的尺寸更小，尤其是能够大幅度地降低所述散斑投射器10的高度尺寸，以有利于所述散斑投射器10的小型化和微型化。

另外，本实用新型的所述散斑投射器10省去了准直镜，从而不仅能够降低所述散斑投射器10的制造成本，而且还能够因减少所述散斑投射器10的封装工序而提高所述散斑投射器10的生产效率和通过提高所述散斑投射器10的可靠性来进一步提高所述散斑投射器10的产品良率。

所述半导体激光器11能够产生激光，且使激光穿过被设置在所述半导体激光器11的光路的所述衍射光学部件12。当所述半导体激光器11产生的激光穿过所述衍射光学部件12时，所述衍射光学部件12能够调制所述半导体激光器 11产生的激光，以形成一具有散斑图案的光线。也就是说，所述散斑投射器10 投射的所述具有散斑图案的光线是经过调制的激光。

在本实用新型的所述散斑投射器10中，在所述半导体激光器11产生激光后且在激光进入所述衍射光学部件12之前，激光不需要穿过准直镜，而是直接进入所述衍射光学部件12，通过这样的方式，能够使所述散斑投射器10投射的所述具有散斑图案的光线形成无零级衍射的散斑点阵图案，且散斑点阵的亮度均匀，周围无畸变。

另外，在本实用新型的所述散斑投射器10中，在所述半导体激光器11产生激光后且在激光进入所述衍射光学部件12之前，激光不需要被进行分束处理，从而使得所述散斑投射器10投射的所述具有散斑图案的光线的散斑点阵的有效面积大、没有畸变，以提高所述散斑投射器10的可靠性和稳定性。

优选地，在本实用新型的所述散斑投射器10中，所述衍射光学部件12是单片式衍射光学部件，这样，即便是所述半导体激光器11产生的非平行的激光在穿过所述衍射光学部件12后形成的所述具有散斑图案的光线，也具有良好的稳定性和可靠性。

进一步参考附图2，所述散斑投射器10包括一组装体13，其中所述组装体 13具有至少一光线通路131，所述半导体激光器11和所述衍射光学部件12均被组装于所述组装体13，以藉由所述组装体13使所述衍射光学部件12被保持在所述半导体激光器11的光路。所述半导体激光器11产生的激光在所述光线通路131内传播并在所述光线通路131内穿过所述衍射光学部件12，以形成所述具有散斑图案的光线，这样，能够避免外界光线干扰所述半导体激光器11产生的激光。也就是说，所述组装体13不仅被用于组装和保持所述半导体激光器11和所述衍射光学部件12的位置，而且所述组装体13还能够避免外界环境的光线影响所述半导体激光器11产生的激光。

优选地，所述组装体13具有一激光器安装空间132和一光学部件安装空间 133，其中所述激光器安装空间132和所述光学部件安装空间133分别形成在所述组装体13的两端或者两侧，并且所述激光器安装空间132和所述光学部件安装空间133分别连通于所述光线通路131的两端，其中所述半导体激光器11被组装于所述激光器安装空间132，所述衍射光学部件12被组装于所述光学部件安装空间133，通过这样的方式，使所述衍射光学部件12被保持在所述半导体激光器11的光路。

换言之，所述组装体13的所述光线通路131形成了所述激光器安装空间132 和所述光学部件安装空间133，以使所述半导体激光器11和所述衍射光学部件 12分别被保持在所述组装体13的所述光线通路131的两端。可以理解的是，尽管在附图2中示出了所述半导体激光器11和所述衍射光学部件12分别被保持在所述组装体13的所述光线通路131的两个端部，在其他的示例中，所述半导体激光器11和所述衍射光学部件12中的至少一个也可以被保持在所述组装体13 的所述光线通路131的中部，其根据所述半导体激光器11和所述衍射光学部件 12的相对位置被确定。因此，本领域的技术人员可以理解的是，所述半导体激光器11和所述衍射光学部件12被保持在所述组装体13中的具体的位置并不应被视为对本实用新型的所述散斑投射器10的内容和范围的限制。

值得一提的是，所述组装体13的材质不受限制。通常情况下(而非全部)，所述组装体13是一个模塑件或者注塑件，其由塑料或者类似的材料或者多种材料的组合通过模塑或者注塑的方式形成。

另外，所述散斑投射器10可以在所述组装体13形成之后，分别将所述半导体激光器11组装于所述激光器安装空间132和将所述衍射光学部件12组装于所述光学部件安装空间133后，形成所述散斑投射器10。或者所述散斑投射器10 可以在所述半导体激光器11和所述衍射光学部件12的位置被调整后形成于所述半导体激光器11和所述衍射光学部件12一体结合的所述组装体13。本领域的技术人员可以理解的是，所述散斑投射器10的组装方式在本实用新型中不受限制。

尽管所述散斑投射器10的组装方式在本实用新型中不受限制，但是本领域的技术人员可以理解的是，在所述散斑投射器10中，所述半导体激光器11和所述衍射光学部件12的相对位置会影响本实用新型的所述散斑投射器10投射的所述具有散斑图案的光线的投影清晰度，因此，在对所述半导体激光器11和所述衍射光学部件12进行封装之前，通过评价所述散斑投射器10投射的所述具有散斑图案的光线的投影清晰度，能够进一步提高所述散斑投射器10的产品良率。

可以理解的是，在评价本实用新型的所述散斑投射器10投射的所述具有散斑图案的光线的投影清晰度同时，需要对所述散斑投射器10进行调焦。参考附图3，其公开了所述散斑投射器10的一调焦流程300，其中所述调焦流程300包括如下阶段：阶段310，点亮所述散斑投射器10，使所述散斑投射器10投射出所述具有散斑图案的光线至所述物体或者场景等，例如所述物体或者场景可以是一个中性灰的灰色背景上，优选地，所述灰色背景的灰度范围为：5％至50％，例如所述灰色背景的灰度范围可以是18％。也就是说，在阶段410中，可以将所述散斑投射器10投射的所述具有散斑图案的光线投射至灰度为18％的所述灰色背景上。

阶段320，通过一摄像模组20拍摄被所述物体或者场景等反射的所述具有散斑图案的光线，以获得被投射至所述物体或者场景的散斑图案的图像。

阶段330，根据被所述摄像模组20拍摄的散斑图案的图像，评价所述散斑投射器10投射的所述具有散斑图案的光线的投射清晰度。

阶段340，判断所述散斑投射器10投射的所述具有散斑图案的光线在将散斑图案投射至所述物体或者场景等是否清晰。

阶段350，如果所述散斑投射器10投射的所述具有散斑图案的光线在将散斑图案投射至所述物体或者场景等清晰，则封装所述散斑投射器10的所述半导体激光器11和衍射光学部件12。

阶段360，如果所述散斑投射器10投射的所述具有散斑图案的光线在将散斑图案投射至所述物体或者场景等不清晰，则调整所述散斑投射器10的所述半导体激光器11和所述衍射光学部件12的相对位置，并重新执行阶段310。

参考附图4，依本实用新型的另一个方面，本实用新型进一步提供了一散斑投射器10的调焦方法400，其中所述调焦方法400包括如下步骤：

步骤410，(A)评价所述散斑投射器10的投影清晰度；和

步骤420，(B)在评价所述散斑投射器10的投影清晰度的同时，调整所述散斑投射器10的一半导体激光器11和被设置在所述半导体激光器11的光路的一衍射光学部件12的相对位置，以对所述散斑投射器10进行调焦。

在本实用新型的所述调焦方法400中，能够在评价所述散斑投射器10的投影清晰度的同时，对所述散斑投射器10进行调焦操作，本实用新型提供的这种调焦方法能够大幅度地提高对所述散斑投射器10进行调焦的效率和良率。优选地，在所述步骤(B)中，可以先对所述半导体激光器11和所述衍射光学部件 12的相对位置进行大行程的调整，然后在对所述半导体激光器11和所述衍射光学部件12的相对位置进行微调，从而实现对所述散斑投射器10的调焦操作。

例如在本实用新型的一个示例中，在大行程调整阶段，评价人员可以在对所述散斑投射器10的投影清晰度进行评价的同时手动调节，然后在微调阶段，采用自动化的方式对所述散斑投射器10进行调焦操作。在本实用新型的另一个示例中，无论是在大行程调整阶段还是在微调阶段，都可以采用自动化的方式对所述散斑投射器10进行调焦操作，以保证所述散斑投射器10的精度。

可以理解的是，在对所述散斑投射器10执行完调焦以完成所述半导体激光器11和所述衍射光学部件12的相对位置的调整之后，分别将所述半导体激光器 11和所述衍射光学部件12封装在所述组装体13，以形成所述散斑投射器10。

尽管如此，本领域的技术人员可以理解的是，在一个示例中，可以先将所述半导体激光器11封装于所述组装体13，然后通过调整所述衍射光学部件12的位置调整所述衍射光学部件12和所述半导体激光器11的相对位置，并在调整后将所述衍射光学部件12封装于所述组装体13，以形成所述散斑投射器10。在另一个示例中，也可也先将所述衍射光学部件12封装于所述组装体13，然后通过调整所述半导体激光器11的位置调整所述半导体激光器11和所述衍射光学部件 12的相对位置，并在调整后将所述半导体激光器11封装于所述组装体13，以形成所述散斑投射器10。或者在另一个示例中，在所述半导体激光器11和所述衍射光学部件12的相对位置被调整后，再形成所述组装体13以用于组装所述半导体激光器11和所述衍射光学部件12，从而使所述半导体激光器11和所述衍射光学部件12保持在调整后的位置而形成所述散斑投射器10。

进一步参考附图5A和图5B，依本实用新型的另一个方面，本实用新型提供一三维重建系统，其中所述三维重建系统包括至少一散斑投射器10、至少一摄像模组20和一处理模块30，所述散斑投射器10和所述摄像模组20分别被连接于所述处理模块30，其中所述散斑投射器10通过投射所述具有散斑图案的光线的方式将散斑图案投射至所述物体或者场景等，所述摄像模组20通过拍摄被所述物体或者场景等反射的所述具有散斑图案的光线的方式获取被投射至所述物体或者场景等的散斑图案的图像，以获得与所述物体或者场景等相关联的一深度信息，其中所述处理模块30接收所述深度信息，并且所述处理模块30根据所述深度信息获得与所述物体或者场景等相关联的一三维图像。

所述处理模块30的类型在本实用新型中不受限制，其能够控制所述散斑投射器10和所述摄像模组20以及根据所述摄像模组20获取的所述深度信息获得与所述物体或者场景等相关联的所述三维图像即可。

进一步地，所述三维重建系统包括一载体40，其中所述散斑投射器10和所述摄像模组20分别被设置于所述载体40，以藉由所述载体40承载所述散斑投射器10和所述摄像模组20，并且藉由所述载体40使所述散斑投射器10和所述摄像模组20被保持在相邻的状态。所述处理模块30也可以被设置于所述载体 40，例如在附图5A和图5B示出的这个示例中，所述处理模块40可以被隐藏于所述载体40的内部。

值得一提的是，尽管在附图5A和图5B中示出了被实施为长方体的所述载体40，在所述三维重建系统的其他示例中，所述载体40也可以被实施为其他的形状，或者所述载体40也可以具有其他的功能。例如在附图6示出的所述三维重建系统的这个具体示例中，所述载体40可以被实施为一显示器50，即，所述散斑投射器10和所述摄像模组20分别被设置于所述显示器50，优选地，所述散斑投射器10和所述摄像模组20被相邻地设置于所述显示器50上部。

另外，所述载体40可以被相邻地设置于所述显示器50，或者所述载体40 被设置于所述显示器50，或者所述载体40和所述显示器50一体地形成，例如在附图7A示出的这个示例中，所述载体40可以通过一个承载件被相邻地设置于所述显示器50的上部，在附图7B示出的这个示例中，所述载体40可以被设置于所述显示器50的上部，在附图7C示出的这个示例中，所述载体40可以一体地形成于所述显示器50的上部。尽管在附图6至图7C中示出了所述载体40 和所述显示器50的多种不同的实施方式，本领域的技术人员可以理解的是，在附图6至图7C中示出的这些示例仅为举例性的说明，其并不构成对本实用新型的内容和范围的限制。

图8示出了所述三维重建系统的一个使用状态以阐述本实用新型的所述三维重建系统的特征和优势，其中所述三维重建系统能够被应用于体感游戏。具体地说，游戏参与者60a可以位于所述显示器50的前部，以能够观察到所述显示器50显示的内容，例如所述显示器50显示的画面。在游戏的过程中，所述三维重建系统的所述散斑投射器10通过向所述游戏参与者60a投射所述具有散斑图案的光线的方式将散斑图案投射至所述游戏参与者60a。所述摄像模组20通过拍摄被所述游戏参与者60a反射的所述具有散斑图案的光线的方式获取被投射至所述游戏参与者60a的散斑图案的图像，以获得与所述游戏参与者60a相关联的所述深度信息。所述深度信息被发送至所述处理模块30，并且所述处理模块 30能够根据所述深度信息获得与所述游戏参与者60a相关联的所述三维图像 60b，并显示在所述显示器50上，以使所述游戏参与者60a能够通过所述三维重建系统进行体感游戏。

本领域的技术人员可以理解的是，在附图8中示出的所述三维重建系统被应用于体感游戏的示例仅为举例，其还可以被应用于逆向工程、航空航天、医学等诸多的领域。

本领域技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。

本实用新型的目的已经完整并有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (12)

1.一发散光式散斑投射器，其用于一三维重建系统，其中所述三维重建系统包括至少一摄像模组，其特征在于，所述散斑投射器包括：

至少一半导体激光器；和

至少一衍射光学部件，其中所述衍射光学部件被设置在所述半导体激光器的光路，以在所述半导体激光器产生的激光穿过所述衍射光学部件后，形成一具有散斑图案的光线；其中所述散斑投射器通过向一物体或者场景投射所述具有散斑图像的光线的方式将散斑图案投射至所述物体或者场景，所述摄像模组通过拍摄被所述物体或者场景反射的所述具有散斑图像的光线的方式获取被投射至所述物体或者场景的散斑图像的图像，以在后续，用于重建与所述物体或者场景相关联的一三维图像。

2.根据权利要求1所述的散斑投射器，其中所述衍射光学部件是单片式衍射光学部件，以使由所述半导体激光器产生的非平行的激光直接穿过所述衍射光学部件后，形成所述具有散斑图案的光线。

3.根据权利要求1或2所述的散斑投射器，进一步包括一组装体，所述组装体具有至少一光线通路，其中所述半导体激光器和所述衍射光学部件分别被组装于所述组装体，其中所述半导体激光器产生的激光在所述光线通路中传播时穿过所述衍射光学部件，并且以所述具有散斑图案的光线的形式辐射出所述光线通路。

4.根据权利要求3所述的散斑投射器，其中所述组装体具有一激光器安装空间和一光学部件安装空间，所述光线通路的两端分别连通于所述激光器安装空间和所述光学部件安装空间，其中所述半导体激光器被组装于所述激光器安装空间，所述衍射光学部件被安装于所述光学部件安装空间。

5.一三维重建系统，其特征在于，包括：

至少一摄像模组；

至少一发散光式散斑投射器；以及

至少一处理模块，其中所述摄像模组和所述散斑投射器分别被连接于所述处理模块，并且所述散斑投射器进一步包括：

至少一半导体激光器；和

至少一衍射光学部件，其中所述衍射光学部件被设置在所述半导体激光器的光路，以在所述半导体激光器产生的激光穿过所述衍射光学部件后，形成一具有散斑图案的光线；

其中所述散斑投射器通过向一物体或者场景投射所述具有散斑图案的光线的方式将散斑图案投射至所述物体或者场景，所述摄像模组通过拍摄被所述物体或者场景反射的所述具有散斑图案的光线的方式获取被投射至所述物体或者场景的散斑图案的图像，以获得与所述物体或者场景相关联的一深度信息，其中所述处理模块根据所述深度信息获得与所述物体或者场景相关联的一三维图像。

6.根据权利要求5所述的三维重建系统，进一步包括一载体，其中所述摄像模组和所述散斑投射器被相邻地设置于所述载体，所述处理模块被设置于所述载体。

7.根据权利要求6所述的三维重建系统，其中所述载体具有一显示器，以供显示所述三维图像。

8.根据权利要求6所述的三维重建系统，进一步包括一显示器，其中所述载体被相邻地设置于所述显示器，或者所述载体被设置于所述显示器，或者所述载体被一体地形成于所述显示器。

9.根据权利要求8所述的三维重建系统，其中所述显示器被相邻地设置于所述显示器的上部、下部或者两侧部，或者所述载体被设置于所述显示器的上部、下部或者两侧部，或者所述载体被一体地形成于所述显示器的上部、下部或者两侧部。

10.根据权利要求5至9中任一所述的三维重建系统，其中所述衍射光学部件是单片式衍射光学部件，以使由所述半导体激光器产生的非平行的激光直接穿过所述衍射光学部件后，形成所述具有散斑图案的光线。

11.根据权利要求5至9中任一所述的三维重建系统，其中所述散斑投射器包括一组装体，所述组装体具有至少一光线通路，其中所述半导体激光器和所述衍射光学部件分别被组装于所述组装体，其中所述半导体激光器产生的激光在所述光线通路中传播时穿过所述衍射光学部件，并且以所述具有散斑图案的光线的形式辐射出所述光线通路。

12.根据权利要求10所述的三维重建系统，其中所述散斑投射器包括一组装体，所述组装体具有至少一光线通路，其中所述半导体激光器和所述衍射光学部件分别被组装于所述组装体，其中所述半导体激光器产生的激光在所述光线通路中传播时穿过所述衍射光学部件，并且以所述具有散斑图案的光线的形式辐射出所述光线通路。