本发明实施例公开了一种投影装置及三维测量系统。其中投影装置包括光源、图像显示芯片、投影镜头以及屏幕；光源用于为图像显示芯片提供照明光束；图像显示芯片用于提供待投影画面；图像显示芯片所在平面、投影镜头光轴的中垂面以及屏幕所在的平面相交于一条直线。本发明实施例的技术方案，通过设置图像显示芯片所在平面、投影镜头光轴的中垂面以及屏幕所在的平面相交于一条直线，以使图像显示芯片、投影镜头和屏幕满足沙姆定律，实现整个屏幕投影的图像清晰，扩大投影景深，提高3D重建的重建精度。