[实用新型]一种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：第一，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；第二，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，而且涂抹的物质亦会对患者带来不适。

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：一种光学三维图像成像装置，包括：激光发生器、阵列光转换模块、分光镜、成像光学系统、图像传感器、控制电路、焦阑模式的共焦光学系统、电机以及出/入射光口；

其中，所述激光发生器的出射端与阵列光转换模块的入射端连接，该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；

所述成像光学系统的入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，且可采用多个波长不一致的激光发生器并联的方式来提高装置的成像速率。

2、上述方案中，所述阵列光转换模块由光扩展器和光栅、针孔阵列加透镜的组合、微透镜阵列三者中任一者串接组成，其作用是将源光束转换成多股照射方向一致的阵列点光源；其中，通过设置所述光扩展器，可缩短光路以精简装置的体积；所述光栅指的是一张由条状透镜组成的薄片。

3、上述方案中，所述分光镜的作用是：一、折射通过所述阵列光转换模块的光束；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。

4、上述方案中，所述成像光学系统的作用是将经过所述分光镜的光线进行会聚，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。

5、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。

6、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。

7、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。

8、上述方案中，所述电机用以控制所述焦阑模式的共焦光学系统发生位移改变其焦点位置，以助其形成三维的图像，而若无电机的驱动，则只能对被照射区域形成二维甚至一维图像。

9、上述方案中，所述出/入射光口具体为一内窥镜，包括玻璃体及设置在末端的具全内反射功能的一镜面，其作用是发出发射光至牙齿和采集牙齿的反射光。

11、上述方案中，还包括一第一偏振器及第二偏振器，该第一、第二偏振器用以对光发生极化作用，以最终提高成像的效果；所述第一偏振器设于所述激光发生器的出射端与阵列光转换模块的入射端之间；所述第二偏振器设于分光镜与成像光学系统的入射端之间。

13、上述方案中，还包括一中继光学系统，该中继光学系统设于所述焦阑模式的共焦光学系统及出/入射光口之间，其作用在于将图像无失真的从共焦光学系统传输至出/入射光口。

本实用新型的工作原理及优点如下：