[发明专利]三维扫描系统

说明书

本发明提供一种三维扫描系统包含投影装置、影像撷取模组及成像装置。投影装置包含照明模组及图案产生器。照明模组提供光束，而图案产生器接收光束且投射预定图案。成像装置将预定图案成像于待测物体，并将包含预定图案及待测物体的投影图像成像于影像撷取模组以使影像撷取模组撷取对应影像。成像装置成像预定图案的最佳成像焦平面与成像装置撷取投影图像的最佳取像焦平面为两相异平面。借此，能够扩增三维扫描系统实际所能够扫描的有效景深范围。

技术领域

本发明是有关于一种三维扫描系统，特别是指一种能够增加有效扫描景深的一种三维扫描系统。

背景技术

扫描装置可用来建立物体三维模型，并可被应用在许多不同的范畴当中。例如动画师可利用扫描装置建立物体的三维模型，以减少手动绘图的时间，又例如齿模师可利用扫描装置取得病患牙齿的三维模型，以制作适合病患的假牙。在先前技术当中，扫描装置可通过发射具有固定图案的光至待扫描的物体，并根据经物体反射后的光所呈现的图案来建立物体的三维模型。由于物体的表面可能具有花纹或凹凸等特征，因此经过待扫描物体反射后的光所呈现的图案会与原本的固定图案有所差异，而扫描装置即可根据两者的差异取得待扫描物体的特征以建立其三维模型。

然而，受限于其内部元件的物理特性，扫描装置对于在特定景深范围内的物体虽能解析并取得有效的深度资讯，然而对于在特定景深范围外的物体则只能取得误差较大的深度资讯，而无法有效地使用在后续的应用。在先前技术中，倘若使用者欲增加有效的扫描景深范围，则必须在扫描装置中采用对应规格的物理元件，因此不仅所需的硬件成本较高，在制造的流程上也缺乏弹性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维扫描系统以解决上述扫描景深范围局限的问题。

为达到上述目的，本发明提供一种三维扫描系统，该三维扫描系统包含：投影装置、影像撷取模组以及成像装置；该投影装置包含照明模组及图案产生器，该照明模组用以提供光束，该图案产生器用以接收该光束且投射预定图案；该影像撷取模组用以撷取影像；该成像装置用以将该预定图案成像于待测物体，该成像装置将包含该待测物体及该预定图案的投影图像成像于该影像撷取模组；其中该成像装置成像该预定图案的最佳成像焦平面与该成像装置撷取该投影图像的最佳取像焦平面为两相异平面。

较佳的，该最佳成像焦平面与该三维扫描系统的预设扫描中心点的距离大于该最佳取像焦平面与该预设扫描中心点的距离。

较佳的，该预设扫描中心点位于该最佳取像焦平面。

较佳的，该投影装置及该成像装置成像该预定图案的焦比大于或等于该影像撷取模组及该成像装置撷取该投影图像的焦比。

较佳的，该投影装置及该成像装置的成像解析度小于或等于该成像装置及该影像撷取模组的取像解析度。

较佳的，该成像装置包含：投影成像模组，用以将该预定图案成像于该待测物体；及取像成像模组，用以将该投影图像成像于该影像撷取模组；其中该投影成像模组及该取像成像模组具有相异的光轴。

较佳的，该三维扫描系统还包含调整机构，其中该图案产生器承靠于该调整机构，而该调整机构用以调整该图案产生器与该投影成像模组之间的距离以调整该最佳成像焦平面的位置。

较佳的，该调整机构包含定位承靠件及至少一垫片。

较佳的，该调整机构包含可旋动螺丝。

较佳的，该成像装置包含：分光模组，用以使该预定图案投影至该待测物体的投影路径与该投影图像投射至该影像撷取模组的投影路径分离；及镜头模组，用以传递该预定图案及该投影图像。

较佳的，该三维扫描系统还包含调整机构，其中该图案产生器承靠于该调整机构，而该调整机构用以调整该图案产生器与该镜头模组之间的距离以调整该最佳成像焦平面的位置。

较佳的，该调整机构包含定位承靠件及至少一垫片。