本发明提供一种结构光发射模组和三维成像装置，属于三维成像技术领域，包括以及沿主光轴依次设置的准直透镜和光束整形器，所述光源包括非相干的点阵光源或非相干的面光源，所述准直透镜的数值孔径大于0.5，以在所述光束整形器的出光侧形成具有光束叠加的图案。光源和准直透镜形成骨架斑点，准直透镜可以准直大角度斜入射的发散光束，光束整形器对骨架斑点进行复制或均匀化，以增加骨架斑点的密度，达到接近面光源的效果，形成光束叠加的图案。这样一来，依靠准直透镜形成大角度偏折光束的效果，不需额外对光束整形器提出高的限制要求，降低了对光束整形器的要求，提升了容差能力，易于模组集成。