CN219454998U - 三维扫描设备 - Google Patents

Abstract

一种三维扫描设备，包括：发光单元，所述发光单元适宜于形成出射光，所述出射光为线偏振光；所述出射光扫描待成像物体形成回波光；检偏单元，所述检偏单元根据所述出射光的偏振方向对所述回波光进行检偏，形成成像光；成像单元，所述成像单元适宜于采集所述成像光。所述检偏单元的检偏是以所述出射光的偏振方向为基础的，所述检偏单元对所述回波光进行检偏的过程中，能够去除所述回波光中，大量的杂散光，特别是扫描所述待成像物体过程中退偏现象所形成的杂散光，通过选择性的过滤反射中的杂散光，能够有效抑制成像光中的噪声，能够有效改善信噪比，有利于亮暗区域反差的提高，有利于图像质量的改善。

Description

三维扫描设备

技术领域

本实用新型涉及三维成像领域，特别涉及一种三维扫描设备。

背景技术

为求成像品质的提高，而且更精确的成像效果，一个三维立体的物体的整体信息或专业相关数据，最好是能以三维扫描的方式获得，得到一清晰的三维图像。

采用三维扫描技术，使得对物体进行照相测量，三维扫描技术的可三维展示性，可展示在社会生活中的方方面面，基于扫描技术的发展，可以运用软件对物体结构进行多方位扫描，从而建立物体的三维数字模型。

但是，现有的三维扫描设备所获得的图像中，亮暗区域的反差不足，图像质量不高。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是如何提高三维扫描设备所获得图像的亮暗区域的反差，提高图像质量。

为解决上述问题，本实用新型提供一种三维扫描设备，包括：

发光单元，所述发光单元适宜于形成出射光，所述出射光为线偏振光；所述出射光扫描待成像物体形成回波光；检偏单元，所述检偏单元根据所述出射光的偏振方向对所述回波光进行检偏，形成成像光；成像单元，所述成像单元适宜于采集所述成像光。

可选的，所述检偏单元的检偏方向与所述出射光的偏振方向平行。

可选的，所述成像光的偏振方向与所述出射光的偏振方向平行。

可选的，所述检偏单元包括：线偏振片。

可选的，所述发光单元中的光源为非偏振光源；所述发光单元还包括：线偏振片。

可选的，所述光源产生的初始光透射线偏振片形成所述出射光；所述回波光透射线偏振片形成所述成像光；所述回波光和所述初始光透射同一线偏振片。

可选的，所述检偏单元包括：线偏振片，所述检偏单元中的线偏振片和所述发光单元中的线偏振片为同一线偏振片。

可选的，还包括：三色灯；所述线偏振片上具有开窗；所述开窗的位置与所述三色灯的位置相对应。

可选的，所述发光单元的光源为发光二极管光源和激光光源中的一种。

可选的，所述发光单元的光源为激光光源，所述出射光为单模激光。

可选的，所述发光单元还包括：聚焦透镜、偏折镜、棱镜、数字微镜元件和透射透镜；所述聚焦透镜、所述偏折镜、所述棱镜、所述数字微镜元件和所述透射透镜依次位于所述光源所产生光线的光路上。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下优点：

本实用新型技术方案中，所述发光单元产生的出射光为偏振光，利用偏振光扫描待成像物体以形成回波光，所述检偏单元基于所述出射光的偏振方向对所述回波光进行检偏形成成像光以进行成像。所述检偏单元的检偏是以所述出射光的偏振方向为基础的，所述检偏单元对所述回波光进行检偏的过程中，能够去除所述回波光中，大量的杂散光，特别是扫描所述待成像物体过程中退偏现象所形成的杂散光，通过选择性的过滤反射中的杂散光，能够有效抑制成像光中的噪声，能够有效改善信噪比，有利于亮暗区域反差的提高，有利于图像质量的改善。

本实用新型可选方案中，所述发光单元和所述检偏单元均包括线偏振片，而且所述发光单元中的线偏振片和所述检偏单元中的线偏振片为同一线偏振片。利用同一线偏振片起偏和检偏，能够有效保证出射光和成像光偏振方向的一致性，减少装配误差，降低装配难度，有利于图像对比度效果的提升。

附图说明

图1是本实用新型三维扫描设备一实施例的功能框图；

图2是图1所示三维扫描设备实施例的结构示意图；

图3是图1所示三维扫描设备实施例中所述偏振片沿A方向的结构示意图；

图4是本实用新型三维扫描设备另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，现有技术中，三维扫描设备所获得图像的亮暗区域的反差较弱，图像质量较差。

利用偏振光扫描待成像物体形成回波光的过程中，会出现退偏振现象，即部分光的偏振性质被改变，所述回波光不仅包括用于进行成像的光信号，还包括大量不需要的杂散光信号；杂散光信号的存在，严重影响了所获得图像的亮暗区域反差，影响了图像质量。

为解决所述技术问题，本实用新型提供一种三维扫描设备，所述检偏单元的检偏是以所述出射光的偏振方向为基础的，所述检偏单元对所述回波光进行检偏的过程中，能够去除所述回波光中，大量的杂散光，特别是扫描所述待成像物体过程中退偏现象所形成的杂散光，能够有效抑制成像光中的噪声，能够有效改善信噪比，有利于亮暗区域反差的提高，有利于图像质量的改善。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

参考图1，示出了本实用新型三维扫描设备一实施例的功能框图。

所述三维扫描设备包括：发光单元110，所述发光单元110适宜于形成出射光110a，所述出射光110a为线偏振光；所述出射光110a扫描待成像物体101形成回波光101a；检偏单元120，所述检偏单元120根据所述出射光110a的偏振方向对所述回波光101a进行检偏，形成成像光120a；成像单元130，所述成像单元130适宜于采集所述成像光120a。

下面结合附图详细说明所述三维扫描设备实施例的具体技术方案。

结合参考图2，示出图1所示三维扫描设备实施例的结构示意图。

所述发光单元110适宜于形成出射光110a以进行三维扫描。具体的，所述发光单元110包括光源111以产生初始光110b。

本实用新型一些实施例中，所述发光单元110中的光源111为非偏振光源。非偏振光源所产生的光线为非偏振光，即所述初始光110b为非偏振光。所述发光单元110还包括：线偏振片121。所述线偏振片121适宜于构成起偏器，使光线起偏，形成所述出射光110a。具体如图2所示，所述光源111产生的初始光110b透射线偏振片121形成所述出射光110a。

具体如图2所示实施例中，所述发光单元110的光源111为发光二极管光源，即所述光源111包括至少1个发光二极管。

需要说明的是，本实用新型一些实施例中，所述发光单元110还包括：聚焦透镜112、偏折镜113、棱镜114a、棱镜114b、数字微镜元件115和透射透镜116；所述聚焦透镜112、所述偏折镜113、所述棱镜114a、所述棱镜114b、所述数字微镜元件115和所述透射透镜116依次位于所述光源111所产生光线的光路上。

如图2所示，所述光源111所产生的初始光110b经所述聚焦透镜112传输后，投射至所述偏折镜113；所述偏折镜113将所述初始光110b反射至包括棱镜114a和棱镜114b的棱镜组114；所述初始光110b透射所述棱镜114a和所述棱镜114b后，投射至所述数字微镜元件115上。

所述数字微镜元件115中的微镜片在数字驱动信号的控制下迅速改变角度将入射的初始光110b转化成所需的光线折射出去；折射出去的初始光110b先后透射所述透射透镜116和线偏振片121之后，投射至所述待成像物体101上。

投射至所述待成像物体101的出射光110a经所述待成像物体101反射，形成回波光101a。

光信号在反射的过程中，会有一定几率出现退偏现象，即偏振光在反射的过程中偏振方向会发生变化，因此由线偏振光经反射形成的所述回波光101a，包含有相当部分杂散光，所述杂散光的偏振方向与所述出射光110a的偏振方向不同。

继续参考图1，所述检偏单元120适宜于对所述回波光101a进行检偏，以去除所述回波光101中的杂散光，形成成像光120a。

所述出射光110a为线偏振光，本实用新型一些实施例中，所述检偏单元120的检偏方向与所述出射光110a的偏振方向平行。具体的，所述回波光101a经检偏后形成所述成像光120a，因此所述成像光120a的偏振方向与所述出射光110a的偏振方向平行。

本实用新型一些实施例中，所述检偏单元120包括：线偏振片121。具体如图2所示，反射所形成的回波光101a透射所述线偏振片121，形成所述回波光120a。

本实用新型一些实施例中，所述发光单元110也包括线偏振片121；所述检偏单元120中的线偏振片121和所述发光单元110中的线偏振片121为同一线偏振片。

具体如图2所示，所述回波光101a和所述初始光110透射同一线偏振片121。所述线偏振片121具有朝向所述待成像物体101的外表面和背向所述待成像物体101的内表面。沿指向所述待成像物体101的方向，所述初始光110b自所述内表面入射至所述线偏振片121，所述出射光110a自所述外表面出射所述线偏振片121；沿背向所述待成像物体101的方向，所述回波光101a自所述外表面入射所述线偏振片121，所述成像光120a自所述内表面出射所述线偏振片121。

利用同一线偏振片121起偏和检偏，能够有效保证出射光110a和成像光120a偏振方向的一致性，减少装配误差，降低装配难度，有利于图像对比度效果的提升。

继续参考图1，所述成像单元130根据所述成像光120a进行成像。

具体的，如图2所示，所述成像光120a经所述接收透镜118传输后，投射至所述成像单元130中的传感器131上，所述传感器1311上的像素单元接收所述成像光120a，对所述成像光120进行光电转换，将光信号转换为电信号。所述成像单元130还将所获得的电信号传输至芯片，由所述芯片根据所述电信号，形成图像，并通过软件算法对图像进行计算，获得所述待成像物体的三维建模。

需要说明的是，如图2所示的一些具体实施例中，所述三维扫描设备还包括：三色灯117；所述线偏振片121上具有开窗122；所述开窗122的位置与所述三色灯117的位置相对应。

所述线偏振片121在起偏和检偏的过程中，都会大幅降低光信号强度的大幅降低，光线亮度下降，通过局部冲切，在所述偏振片121上设置开窗122，能够避免所述线偏振片121遮挡所述三色灯117，避免所述三色灯117所产生光线的亮度受所述偏振片121的影响。

具体的，如图3所示，所述开窗122的位置与所述三色灯117的位置相对应是指，所述三色灯117在所述偏振片121表面的投影位于所述开窗122的范围内。

此外，所述偏振片121一侧表面上还设置有保护玻璃，即所述偏振片121的内表面或外表面与保护玻璃贴合。

参考图4，示出本实用新型另一实施例的结构示意图。

与前述实施例不同之处在于，图4所示的一些实施例中，所述发光单元210的光源211为偏振光源，即所述光源210所产生的光线即为线偏振光。具体的，所述光源210为激光光源。

激光器内受激辐射形成激光时，一个模式的激光中的所有光子，与外来光子具有相同的相位、相同的传播方向和相同的偏振状态，因此同一模式的激光光子具有相同的相位、相同的传播方向和相同的偏振状态。所以，图4所示的一些实施例中，所述出射光210a为单一纵模激光。

所述出射光210a为单一纵模激光。因此所述光源210中的激光器所产生的光线经聚焦透镜212、偏折镜213、包括棱镜214a和棱镜214b的棱镜214、数字微镜元件215和透射透镜216传输后出射，形成所述出射光210a；所述出射光210a被所述待成像物体201反射后形成回波光201a；所述回波光201a透射所述检偏单元220的线偏振片221，形成成像光220a；所述成像光220a经所述接收透镜218传输后，投射至所述成像单元230中的传感器231上，以进行三维成像。

所述光源210中的激光器可以直接产生线偏光，因此图4所示的一些具体实施例中，所述发光单元210也可以不包括起偏器，即所述光源210中的激光器所产生的光线，无需起偏，直接出射，形成出射光210a。

需要说明的是，图4所示的一些具体实施例中，所述检偏单元220的线偏振片221的偏振方向和所述出射光210a的偏振方向一致，即相互平行，所述成像光220a光强，保证信号强度。

综上，所述发光单元产生的出射光为偏振光，利用偏振光扫描待成像物体以形成回波光，所述检偏单元基于所述出射光的偏振方向对所述回波光进行检偏形成成像光以进行成像。所述检偏单元的检偏是以所述出射光的偏振方向为基础的，所述检偏单元对所述回波光进行检偏的过程中，能够去除所述回波光中，大量的杂散光，特别是扫描所述待成像物体过程中退偏现象所形成的杂散光，通过选择性的过滤反射中的杂散光，能够有效抑制成像光中的噪声，能够有效改善信噪比，有利于亮暗区域反差的提高，有利于图像质量的改善。

而且，所述发光单元和所述检偏单元均包括线偏振片，而且所述发光单元中的线偏振片和所述检偏单元中的线偏振片为同一线偏振片。利用同一线偏振片起偏和检偏，能够有效保证出射光和成像光偏振方向的一致性，减少装配误差，降低装配难度，有利于图像对比度效果的提升。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (11)

1.一种三维扫描设备，其特征在于，包括：

发光单元，所述发光单元适宜于形成出射光，所述出射光为线偏振光；

所述出射光扫描待成像物体形成回波光；

检偏单元，所述检偏单元根据所述出射光的偏振方向对所述回波光进行检偏，形成成像光；

成像单元，所述成像单元适宜于采集所述成像光。

2.如权利要求1所述的三维扫描设备，其特征在于，所述检偏单元的检偏方向与所述出射光的偏振方向平行。

3.如权利要求1所述的三维扫描设备，其特征在于，所述成像光的偏振方向与所述出射光的偏振方向平行。

4.如权利要求1～3中任一项所述的三维扫描设备，其特征在于，所述检偏单元包括：线偏振片。

5.如权利要求1所述的三维扫描设备，其特征在于，所述发光单元中的光源为非偏振光源；

所述发光单元还包括：线偏振片。

6.如权利要求5所述的三维扫描设备，其特征在于，所述光源产生的初始光透射线偏振片形成所述出射光；

所述回波光透射线偏振片形成所述成像光；

所述初始光和所述回波光透射同一线偏振片。

7.如权利要求5所述的三维扫描设备，其特征在于，所述检偏单元包括：线偏振片，所述发光单元中的线偏振片和所述检偏单元中的线偏振片为同一线偏振片。

8.如权利要求6或7所述的三维扫描设备，其特征在于，还包括：三色灯；所述线偏振片上具有开窗；所述开窗的位置与所述三色灯的位置相对应。

9.如权利要求1所述的三维扫描设备，其特征在于，所述发光单元的光源为发光二极管光源和激光光源中的一种。

10.如权利要求9所述的三维扫描设备，其特征在于，所述发光单元的光源为激光光源，所述出射光为单一纵模激光。

11.如权利要求2所述的三维扫描设备，其特征在于，所述发光单元还包括：聚焦透镜、偏折镜、棱镜、数字微镜元件和透射透镜；

所述聚焦透镜、所述偏折镜、所述棱镜、所述数字微镜元件和所述透射透镜依次位于所述发光单元的光源所产生光线的光路上。