[实用新型]一种新型光学三维图像成像装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及牙科口腔治疗领域，具体涉及一种用于获得牙齿三维表面特征的新型非接触式光学三维成像装置。 

背景技术

在牙齿成像领域和假牙自动化设计领域中，有多种不同的光学三维直接成像的方法和装置，不同于传统使用印模材料取牙模方法的是，这些光学直接成像的方法通常采用数字化计算机辅助设计（CAD）对口腔中的牙齿直接成像，在计算机上得到相应的牙齿模型，之后将数字化牙齿模型传输到假牙制作实验室，通过采用计算机辅助制作（CAM）加工假牙。 

其中，有一种三维光学成像方法是基于激光三角方法来测量牙齿表面和伸入到病人空腔中的光学探测器之间的距离来获取牙齿表面三维特征。存在以下缺点：这种方法假设牙齿表面具有理想的反光特征，如兰伯特反射，然而，实际牙齿的表面并不具备兰伯特反射特性，因此成像往往不够准确。 

而其他的技术，如已经商业化的Siemens GmbH或者Sirona牙科产品CEREC-1和CEREC-2，分别使用光学相干断层技术和光学相位移技术实现对牙齿的三维成像，这两种成像系统利用特别设计的手持式光学探测器来获取牙齿三维表面特征信息，然而不足之处是：这种方法需要在牙齿表面涂抹一层特殊物质（如测量粉末或者一种白色颜料悬浮液），其厚度很难把握在规定标准的范围内，导致成像易产生误差。 

因此，如何解决上述现有技术存在的不足点，便成为本实用新型所要解决的问题。 

发明内容

本实用新型目的是提供一种新型光学三维图像成像装置。 

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种新型光学三维图像成像装置，包括：一主机箱，内设激光发生器、空间光调制器、成像光学系统、图像传感器及控制电路；一扫描手柄，内设阵列光转换模块、分光镜、焦阑模式的共焦光学系统、电机以及出/入射光口；一传光装置，连接所述主机箱与扫描手柄；该传光装置包括发射光传光装置、反射光传光装置以及包覆于该发射光传光装置及反射光传光装置的第一保护套；所述发射光传光装置和反射光传光装置均包括传光部件及包覆于该传光部件的第二保护套，所述传光部件的一端为主机箱接线端，另一端为扫描手柄接线端；其中，所述激光发生器的出射端与空间光调制器的入射端连接，该空间光调制器的出射端与所述发射光传光装置中传光部件的主机箱接线端连接，该发射光传光装置中传光部件的扫描手柄接线端连接所述阵列光转换模块的入射端，所述阵列光转换模块的出射端经由所述分光镜连接所述焦阑模式的共焦光学系统的第一端，该焦阑模式的共焦光学系统的第二端连接所述出/入射光口；所述反射光传光装置中传光部件的扫描手柄接线端经由所述分光镜连接所述焦阑模式的共焦光学系统的第一端，该反射光传光装置中传光部件的主机箱接线端连接所述成像光学系统的入射端，该成像光学系统的出射端与所述图像传感器的接收端连接；所述主机箱的控制电路电连接所述激光发生器、电机及图像传感器。 

上述技术方案中的有关内容解释如下： 

1、上述方案中，所述激光发生器用以产生激光束。

2、上述方案中，所述空间光调制器的作用是将所述激光束变成空间非相干光，因为所述激光发生器产生的激光束本身为相干光，易发生光的干涉（“光的干涉”意为：两列或几列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分布的现象），而光的干涉将降低被照射物的成像效果。 

3、上述方案中，所述成像光学系统的作用是将经过所述反射光传光装置中传光部件的光线进行会聚，具体为单一凸透镜或一系列的透镜组合，并以后者为佳，因为选用一系列的透镜组合相比单一凸透镜能够具有消除噪声及提高成像质量的作用。 

4、上述方案中，所述图像传感器的作用是感受光学图像信息并转换成可输出电信号，即完成“光”到“电”的转换；该图像传感器为CCD或CMOS。 

5、上述方案中，所述控制电路用以控制激光发生器、电机、图像传感器的工作。 

6、上述方案中，所述阵列光转换模块的作用是将源光束转换成多股照射方向一致的光束；该阵列光转换模块具体可为微透镜阵列，或是针孔阵列加透镜组合。 

7、上述方案中，所述分光镜的作用是：一、折射通过所述发射光传光装置中传光部件的光束；二、传递（即被穿透）通过所述焦阑模式的共焦光学系统的光束。 

8、上述方案中，所述焦阑模式（telecentric lens）的共焦光学系统具体由一系列透镜、精密针孔、狭缝组成，可对图像产生正投影视图，即图像的放大倍数同图像到共焦光学系统的距离和位置相独立。