[发明专利]具有相位和间距调节的基于光栅的扫描仪

权利要求书

1.一种用于确定物体表面（130）上的第一物点（124）的三维坐标的方法，所述方法包括以下步骤：

设置第一光源（210，310A，310B，910，920）、投影仪（160，200，300，900）以及摄像头（140），所述投影仪包括第一衍射光栅（220，330A，330B，930）、物镜（240，350，970）以及第一板（360，400，512，946），所述摄像头包括摄像头透镜（142）和感光阵列（146），所述第一光源产生第一光源光束，所述第一板包括第一透射区域（410）、第二透射区域（412）以及至少一个不透明区域（420，422，424），所述投影仪具有投影仪透视中心，所述摄像头具有摄像头透视中心（144），在所述投影仪透视中心与所述摄像头透视中心之间的线段是基线（164），所述基线具有基线长度；

将所述第一光源光束发送到所述第一衍射光栅；

利用所述第一衍射光栅形成至少第一衍射光束（987）和第二衍射光束（982）；

将所述第一衍射光束和所述第二衍射光束发送到所述物镜；

利用所述物镜形成至少第一光斑（112，270，390，994）和第二光斑（114，270，390，994），所述第一光斑由所述第一衍射光束产生，以及所述第二光斑由所述第二衍射光束产生；

将所述第一板放置在靠近所述第一光斑和所述第二光斑的第一位置处；

使来自所述第一光斑的第一光在所述第一透射区域中穿过玻璃的第一厚度以及使来自所述第二光斑的第二光在所述第二透射区域中穿过玻璃的第二厚度，同时阻止其它光穿过所述第一板，所述第一厚度和所述第二厚度之间的差等于第一厚度差；

组合所述第一光和所述第二光，以在所述物体表面上产生第一条纹图案；

将由所述第一条纹图案照射的所述第一物点成像到感光阵列的阵列点上，以从所述感光阵列获得第一电气数据值；

将所述第一板移动到第二位置；

使来自所述第一光斑的第三光在所述第一透射区域中穿过玻璃的第三厚度以及使来自所述第二光斑的第四光在所述第二透射区域中穿过玻璃的第四厚度，同时阻止其它光穿过所述第一板，所述第三厚度和所述第四厚度之间的差等于第二厚度差，所述第二条纹差不等于所述第一条纹差；

在所述物体表面上组合所述第三光和所述第四光，以在所述物体表面上产生第二条纹图案，所述第一条纹图案和所述第二条纹图案在所述第一物点处具有第一条纹间距；

将由所述第二条纹图案照射的所述第一物点成像到所述阵列点上，以从所述感光阵列获得第二电气数据值；

至少部分地基于所述第一电气数据值、所述第二电气数据值以及所述基线长度计算所述第一物点的三维坐标；以及

存储所述第一物点的三维坐标。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述设置第一光源、投影仪以及摄像头的步骤中，所述第一光源光束选自由可见光、红外光以及紫外光构成的组。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

将所述第一板移动到第三位置；

使来自所述第一光斑的第五光在所述第一透射区域中穿过玻璃的第五厚度以及使来自所述第二光斑的第六光在所述第二透射区域中穿过玻璃的第六厚度，同时阻止其它光穿过所述第一板，所述第五厚度和所述第六厚度之间的差等于第三厚度差，所述第三条纹差不等于所述第一条纹差或所述第二条纹差；

在所述物体表面上组合所述第五光和所述第六光，以在所述物体表面上产生第三条纹图案，所述第三条纹图案在所述第一物点处具有第一条纹间距；

将由所述第三条纹图案照射的所述第一物点成像到所述阵列点上，以从所述感光阵列获得第三电气数据值；以及

还基于所述第三电气数据值计算所述第一物点的三维坐标。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括如下步骤：在发送所述第一衍射光束使其通过所述物镜之前，发送所述第一衍射光束使其通过具有第一楔角的第一透明楔形物，以改变所述第一衍射光束的传播方向，所述第一透明楔形物被配置为在所述第一物点处产生第一间距。