立体扫描设备制造技术

本发明专利技术提供一种立体扫描设备，用来检测物件的表面轮廓。该立体扫描设备包含有照明光源、第一椭圆开口部、参考图案产生件、第二椭圆开口部以及光接收器。该照明光源用来输出照明光。该参考图案产生件利用该照明光生成参考图案，并将该参考图案经由该第一椭圆开口部投射到该物件。该光接收器经由该第二椭圆开口部接收来自该物件的侦测图案，以利用该参考图案与该侦测图案的差异取得该表面轮廓。该侦测图案的差异取得该表面轮廓。该侦测图案的差异取得该表面轮廓。

【技术实现步骤摘要】
立体扫描设备


[0001]本专利技术涉及一种立体扫描设备，尤指一种可兼顾扫描景深与影像亮度的立体扫描设备。

技术介绍

[0002]随着科技的进步，光学扫描技术已广泛应用到各种领域，例如口腔扫描仪。传统的光学口腔扫描仪由光源将照明光投射到光栅，光栅反射生成的光栅图案经由第一光圈投射到目标物件上，目标物件再将光栅图案反射以通过第二光圈为影像撷取器所接收。然而，传统光学口腔扫描仪的第一光圈与第二光圈的其中一个为非椭圆针孔，此设计会影响影像撷取器的可收光量，造成取像品质低落。故如何设计一种可以应用在低照明环境、并能兼顾扫描景深与影像亮度的光学扫描系统，即为相关光学设计产业的重点发展目标。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种可兼顾扫描景深与影像亮度的立体扫描设备，以解决上述问题。
[0004]基于上述目的，本专利技术提出一种立体扫描设备，用来检测物件的表面轮廓，该立体扫描设备包含有：照明光源，用来输出照明光；第一椭圆开口部；参考图案产生件，利用该照明光生成参考图案，并将该参考图案经由该第一椭圆开口部投射到该物件；第二椭圆开口部；以及光接收器，经由该第二椭圆开口部接收来自该物件的侦测图案，以利用该参考图案与该侦测图案的差异取得该表面轮廓。
[0005]较佳的，该第一椭圆开口部的长轴与短轴的第一比例和该第二椭圆开口部的长轴与短轴的第二比例的差异小于预定门槛值。
[0006]较佳的，该第一椭圆开口部的长轴和/或短轴相对于该参考图案的第一夹角相同或相近于该第二椭圆开口部的长轴和/或短轴相对于该参考图案的第二夹角。
[0007]较佳的，该参考图案具有相邻排列的多个条纹，该第一椭圆开口部的长轴轴向相交于该多个条纹的排列方向。
[0008]较佳的，该参考图案具有相邻排列的多个条纹，该第二椭圆开口部的长轴轴向相交于该多个条纹的排列方向。
[0009]较佳的，该长轴轴向与该排列方向的夹角为九十度、或是该长轴轴向实质上垂直该排列方向且具有容许角度误差。
[0010]较佳的，该第一椭圆开口部与该第二椭圆开口部分别属于固定孔径开口部或可变孔径开口部。
[0011]较佳的，该参考图案具有相邻排列的多个条纹，该第一椭圆开口部的长轴和该第二椭圆开口部的长轴的至少其中之一沿着该多个条纹的条纹方向延长，以维持该立体扫描设备的扫描景深且增加该侦测图案的亮度。
[0012]较佳的，该参考图案具有相邻排列的多个条纹，该第一椭圆开口部的短轴和该第
二椭圆开口部的短轴的至少其中之一沿着该多个条纹的排列方向缩短，从而维持该侦测图案的亮度且增加该立体扫描设备的扫描景深。
[0013]较佳的，该参考图案产生件为数字微型反射镜组合，该参考图案则为该数字微型反射镜组合产生的预定光栅图案。
[0014]本专利技术的立体扫描设备主要设计为牙科使用的光学取模设备。患者口腔内无法放置光源，医疗人员以外部光源照射口腔的效果亦有限，需改良光学取模设备的光学系统来提高侦测准确度，故本专利技术提出的立体扫描设备藉由调整光圈单元开口部的形状、比例和/或尺寸，在保持扫描应用所需景深的同时，也能维持建模影像的应有亮度，从而确保可取得精准且清晰的物件表面轮廓。
附图说明
[0015]图1为本专利技术实施例的立体扫描设备的示意图。
[0016]图2为本专利技术实施例的第一椭圆开口部与第二椭圆开口部的示意图。
[0017]图3为本专利技术实施例的参考图案、第一椭圆开口部与第二椭圆开口部的示意图。
[0018]图4本专利技术另一实施例的第一椭圆开口部的示意图。
具体实施方式
[0019]为使对本专利技术的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
[0020]请参阅图1，图1为本专利技术实施例的立体扫描设备10的示意图。立体扫描设备10利用光学技术扫描且检测物件Ot的表面轮廓。在本专利技术实施例中，物件Ot可为牙齿，立体扫描设备10则可为牙科使用的光学取模设备，然实际应用不限于此。立体扫描设备10可包含照明光源12、第一光学模组14、第二光学模组16、参考图案产生件18以及光接收器20。照明光源12输出的照明光B经由参考图案产生件18生成参考图案Pr。参考图案Pr经由第一光学模组14与反射片22投射到物件Ot，反射生成的侦测图案Pd再经由第二光学模组16，为光接收器20所接收以转换出物件Ot的表面轮廓。
[0021]照明光源12可包含三个发光单元24、26和28，分别可为红光发光二极管、蓝光发光二极管与绿光发光二极管；其应用端视设计需求而定，故此不再详加定义。照明光源12还可进一步包含多个光学元件，可能是光反射片、滤光片、光扩散片和分光片等；其数量、光学特性、摆放位置及角度搭配发光单元24、26和28的发光特性而定。照明光源12输出的照明光B可选择性地利用反射片30而传递到参考图案产生件18。
[0022]本专利技术实施例中，参考图案产生件18可为数字微型反射镜组合(Digital Micromirror Device，简称DMD)，其具有阵列排列的多个微型反射镜。该多个微型反射镜依据控制指令生成预定光栅图案作为参考图案Pr。举例来说，数字微型反射镜组合可指示奇数行或列的微型反射镜、或是偶数行或列的微型反射镜、或是特定位置(不限于行或列)的微型反射镜提供反射功能，其它微型反射镜则转向不反射照明光B，以此产生预定光栅图案。参考图案产生件18也可能是其它光学或非光学元件组合，其变化端视设计需求而定。
[0023]第一光学模组14与第二光学模组16可各自包含多个光学元件与光圈单元；光学元件可能是各种类型的凸透镜和/或凹透镜，光圈单元则是具有椭圆开口部的结构件。换言
之，第一光学模组14可至少具有第一椭圆开口部32，第二光学模组16可至少具有第二椭圆开口部34，各自位于其光学模组的光圈单元上。第一椭圆开口部32和第二椭圆开口部34用于过滤掉非焦距面的照明光B，以产生更为清晰的参考图案Pr与侦测图案Pd。光接收器20则为常见的影像撷取元件，例如电荷耦合元件(Charge
‑
coupled Device，简称CCD)或互补式金属氧化半导体(Complementary Metal
‑
Oxide Semiconductor，简称CMOS)，然实际应用不限于此。
[0024]请参阅图2，图2为本专利技术实施例的第一椭圆开口部32与第二椭圆开口部34的示意图。第一椭圆开口部32可具有第一长轴Ax1与第一短轴Ay1，第二椭圆开口部34则具有第二长轴Ax2与第二短轴Ay2，且第一长轴Ax1和第一短轴Ay1的第一比例、与第二长轴Ax2和第二短轴Ay2的第二比例的差异可小于预定门槛值。预定门槛值的容许区间可能为百分之一至百分之十，然实际数值不限于此。本专利技术限定第一比例和第二比例的差异范围，据此定义第一椭圆开口部32与第二椭圆开口部34应属于形状及长短轴比例相同或相似的两个椭圆透光孔。
[0025]请参阅图3，图3为本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种立体扫描设备，用来检测物件的表面轮廓，其特征在于，该立体扫描设备包含有：照明光源，用来输出照明光；第一椭圆开口部；参考图案产生件，利用该照明光生成参考图案，并将该参考图案经由该第一椭圆开口部投射到该物件；第二椭圆开口部；以及光接收器，经由该第二椭圆开口部接收来自该物件的侦测图案，以利用该参考图案与该侦测图案的差异取得该表面轮廓。2.如权利要求1所述的立体扫描设备，其特征在于，该第一椭圆开口部的长轴与短轴的第一比例和该第二椭圆开口部的长轴与短轴的第二比例的差异小于预定门槛值。3.如权利要求1所述的立体扫描设备，其特征在于，该第一椭圆开口部的长轴和/或短轴相对于该参考图案的第一夹角相同或相近于该第二椭圆开口部的长轴和/或短轴相对于该参考图案的第二夹角。4.如权利要求1所述的立体扫描设备，其特征在于，该参考图案具有相邻排列的多个条纹，该第一椭圆开口部的长轴轴向相交于该多个条纹的排列方向。5.如权利要求1所述的立体扫描设备，其特征在于，该参考图案具有相邻排列的多个条纹，该第二椭圆开口部的长轴轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：王静慧，吴宗训，胡志铭，
申请(专利权)人：佳世达科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：