一種光學(xué)彩色三維圖像成像裝置制造方法及圖紙

一種光學(xué)彩色三維圖像成像裝置，其特征在于：包括主成像模塊和多色光發(fā)生模塊；其中，所述主成像模塊包括：激光發(fā)生器、陣列光轉(zhuǎn)換模塊、第一分光鏡、成像光學(xué)系統(tǒng)、圖像傳感器、控制電路、焦闌模式的共焦光學(xué)系統(tǒng)、第一電機(jī)以及出/入射光口；所述多色光發(fā)生模塊包括：光源、聚光系統(tǒng)、三色序列發(fā)生器、第二電機(jī)以及第二分光鏡；該主成像模塊主要用于對照射物進(jìn)行三維成像，而該多色光發(fā)生模塊則能夠?qū)φ丈湮锊煌孢M(jìn)行不同顏色的拍照，并配合主成像模塊采集的三維圖像進(jìn)行組合，最終實現(xiàn)對照射物三維彩色圖形的形成。通過上述設(shè)計，以使本實用新型專利技術(shù)相比現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)而言，解決了以往成像裝置難以呈現(xiàn)包含顏色信息的三維圖像的問題。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種能夠呈現(xiàn)包含顏色信息的三維圖像的新型成像裝置，具體用于口腔醫(yī)療、農(nóng)業(yè)產(chǎn)品、工業(yè)產(chǎn)品、文物保護(hù)、建筑等需要彩色三維圖像成像的領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
目前，業(yè)界已開發(fā)出許多用于獲取物體表面三維信息的方法，且在各領(lǐng)域均已有大量實際應(yīng)用。以口腔治療領(lǐng)域為例，眾所周知的直接非接觸式光學(xué)測量技術(shù)，就是特別針對直接牙齒光學(xué)測量及其之后的自動假牙制造(所述“直接光學(xué)測量”表示對病人口腔牙齒的測量)。這有利于取得用于假牙制造的計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)或計算機(jī)輔助制造(CAM)的必要結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，而無需制作任何牙齒模型印模。這種系統(tǒng)通常包括一個耦合到光學(xué)采集器或如電荷耦合裝置(CCD)那樣的接收器的光學(xué)探頭，以及一個執(zhí)行相應(yīng)圖像處理技術(shù)的處理器，處理器虛擬設(shè)計和制造所需的產(chǎn)品。這些方法提供了一個本質(zhì)上單色的數(shù)字化三維表面模型，即，在成像過程中沒有獲取顏色信息的數(shù)字化三維表面模型。確定三維物體的相關(guān)顏色信息并不簡單，尤其是通過使用三維掃描方法獲取位置信息，而使用二維掃描方法獲取顏色信息。要將二維顏色信息統(tǒng)一映射到三維表面模型上是很難解決的問題，而且通常顏色與三維采集點都不匹配。從本質(zhì)上來說，在二維彩色探測器獲取顏色信息的位置上，很難準(zhǔn)確地將探測器獲取的顏色信息關(guān)聯(lián)到三維表面模型上正確的點，特別當(dāng)物體和裝置之間發(fā)生相對運(yùn)動時，采集的三維形貌數(shù)據(jù)和二維圖像數(shù)據(jù)。以此，如何解決上 述問題便成為本技術(shù)的研究課題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)提供一種光學(xué)彩色三維圖像成像裝置，其目的在于解決以往成像裝置難以呈現(xiàn)包含顏色信息的三維圖像的問題。為達(dá)到上述目的，本技術(shù)采用的技術(shù)方案是一種光學(xué)彩色三維圖像成像裝置，包括主成像模塊和多色光發(fā)生模塊；其中，所述主成像模塊包括激光發(fā)生器、陣列光轉(zhuǎn)換模塊、第一分光鏡、成像光學(xué)系統(tǒng)、圖像傳感器、控制電路、焦闌模式的共焦光學(xué)系統(tǒng)、第一電機(jī)以及出/入射光口 ；所述激光發(fā)生器的出射端與陣列光轉(zhuǎn)換模塊的入射端連接，該陣列光轉(zhuǎn)換模塊的出射端經(jīng)由所述第一分光鏡連接所述焦闌模式的共焦光學(xué)系統(tǒng)的第一端，該焦闌模式的共焦光學(xué)系統(tǒng)的第二端連接所述出/入射光口 ；所述成像光學(xué)系統(tǒng)的入射端經(jīng)由所述第一分光鏡連接所述焦闌模式的共焦光學(xué)系統(tǒng)的第一端，該成像光學(xué)系統(tǒng)的出射端與所述圖像傳感器的接收端連接；所述控制電路電性連接所述激光發(fā)生器、第一電機(jī)及圖像傳感器；所述多色光發(fā)生模塊包括光源、聚光系統(tǒng)、三色序列發(fā)生器、第二電機(jī)以及第二分光鏡；所述光源的出射端與聚光系統(tǒng)的入射端連接，該聚光系統(tǒng)的出射端連接三色序列發(fā)生器的入射端，所述第二分光鏡設(shè)于主成像模塊中所述焦闌模式的共焦光學(xué)系統(tǒng)和出/入射光口之間，所述三色序列發(fā)生器的出射端經(jīng)由所述第二分光鏡連接所述出/入射光口 ；所述第二電機(jī)電性連接所述三色序列發(fā)生器。上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容解釋如下1、上述方案中，所述激光發(fā)生器用以產(chǎn)生激光束，且可采用多個波長不一致的激光發(fā)生器并聯(lián)的方式來提高裝置的成像速率。2、上述方案中，所述陣列光轉(zhuǎn)換模塊由光擴(kuò)展器和光柵、針孔陣列加透鏡的組合、微透鏡陣列三者中任一者串接組成，其作用是將源光束轉(zhuǎn)換成多股照射方向一致的陣列點光源；其中，通過設(shè)置所述光擴(kuò)展器，可縮短光路以精簡裝置的體積；所述光柵指的是一張由條狀透鏡組成的薄片。3、上述方案中，所述第一分光鏡的作用是折射通過所述陣列光轉(zhuǎn)換模塊的光束，以及傳遞(即被穿透)通過所述焦闌模式的共焦光學(xué)系統(tǒng)的回射光束；第二分光鏡的作用是折射通過所述三色序列發(fā)生器的光束，以及傳遞(即被穿透)通過所述出/入射光口的回射光束。4、上述方案中，所述成像光學(xué)系統(tǒng)的作用是將經(jīng)過所述分光鏡的光線進(jìn)行會聚，具體為單一凸透鏡或一系列的透鏡組合，并以后者為佳，因為選用一系列的透鏡組合相比單一凸透鏡能夠具有消除噪聲及提高成像質(zhì)量的作用。5、上述方案中，所述圖像傳感器的作用是感受光學(xué)圖像信息并轉(zhuǎn)換成可輸出電信號，即完成“光”到“電”的轉(zhuǎn)換；該圖像傳感器為CXD或CMOS。6、上述方案中，所述控制電路用以控制激光發(fā)生器、電機(jī)、圖像傳感器的工作。7、上述方案中,所述焦闌模式(telecentric lens)的共焦光學(xué)系統(tǒng)具體由一系列透鏡、精密針孔、狹縫組成，可對圖像產(chǎn)生正投影視圖，即圖像的放大倍數(shù)同圖像到共焦光學(xué)系統(tǒng)的距離和位置相獨(dú)立。8、上述方案中,所述第一電機(jī)用以控制所述焦闌模式的共焦光學(xué)系統(tǒng)發(fā)生位移改變其焦點位置，以助其形成三維的圖像，而若無該第一電機(jī)的驅(qū)動，則只能對被照射區(qū)域形成二維甚至一維圖像。9、上述方案中，所述出/入射光口具體為一內(nèi)窺鏡,包括玻璃體及設(shè)置在末端的具全內(nèi)反射功能的一鏡面，其作用是發(fā)出發(fā)射光至牙齒和采集牙齒的反射光。12、上述方案中，所述光源的作用如下可配合所述激光發(fā)生器，使得所述主成像模塊于所述出/入射光口產(chǎn)生至少紅、綠、藍(lán)三色的光。13、上述方案中，所述三色序列可發(fā)生器用于濾光，即在單位時間產(chǎn)生紅/綠/藍(lán)這三色光中任一種，并依次變化上述三種不同色的光；所述第二電機(jī)以驅(qū)動該三色序列可發(fā)生器切換不同色的發(fā)出光。14、上述方案中，還包括一第一偏振器及第二偏振器，該第一、第二偏振器用以對光發(fā)生極化作用，以最終提高成像的效果；所述第一偏振器設(shè)于所述激光發(fā)生器的出射端與陣列光轉(zhuǎn)換模塊的入射端之間；所述第二偏振器設(shè)于分光鏡與成像光學(xué)系統(tǒng)的入射端之間。15、上述方案中，還包括一孔徑光闌，該孔徑光闌設(shè)于所述焦闌模式的共焦光學(xué)系統(tǒng)和第二分光鏡之間，其作用為過濾雜散光，提高光學(xué)系統(tǒng)的成像清晰度。16、上述方案中，還包括一中繼光學(xué)系統(tǒng)，該中繼光學(xué)系統(tǒng)設(shè)于所述焦闌模式的共焦光學(xué)系統(tǒng)及出/入射光口之間，其作用在于將圖像無失真的從共焦光學(xué)系統(tǒng)傳輸至出/入射光口，該作用與所述聚光系統(tǒng)的作用相同。本技術(shù)工作原理及優(yōu)點如下本技術(shù)一種光學(xué)彩色三維圖像成像裝置，包括主成像模塊和多色光發(fā)生模塊；其中，主成像模塊包括激光發(fā)生器、陣列光轉(zhuǎn)換模塊、第一分光鏡、成像光學(xué)系統(tǒng)、圖像傳感器、控制電路、焦闌模式的共焦光學(xué)系統(tǒng)、第一電機(jī)以及出/入射光口 ；多色光發(fā)生模塊包括光源、聚光系統(tǒng)、三色序列發(fā)生器、第二電機(jī)以及第二分光鏡；該主成像模塊主要用于對被照射物(即牙齒)進(jìn)行三維成像，而該多色光發(fā)生模塊則能夠?qū)Ρ徽丈湮锊煌孢M(jìn)行不同顏色的拍照，并配合主成像模塊采集的三維圖像進(jìn)行組合，最終實現(xiàn)被照射物三維彩色圖形的形成。通過上述設(shè)計，以使本技術(shù)相比現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)而言，解決了以往成像裝置難以呈現(xiàn)包含顏色信息的三維圖像的問題。附圖說明附圖1為本技術(shù)最佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本技術(shù)最佳實施例的外接設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。以上附圖中1、第一分光鏡；2、第二分光鏡；3、牙齒。具體實施方式以下結(jié)合附圖及實施例對本技術(shù)作進(jìn)一步描述實施例如圖1所示，一種光學(xué)彩色三維圖像成像裝置，包括主成像模塊和多色光發(fā)生模塊；其中，所述主成像模塊包括激光發(fā)生器、第一偏振器、陣列光轉(zhuǎn)換模塊、第一分光鏡1、成像光學(xué)系統(tǒng)、第二偏振器、圖像傳感器、控制電路、焦闌模式的共焦光學(xué)系統(tǒng)、第一電機(jī)、孔徑光闌、中繼光學(xué)系統(tǒng)以及出/入射光口 ；所述激光發(fā)生器的出射端與第一偏振器的入射端連接，該第一偏振器的出射端與陣列光轉(zhuǎn)換模塊的入射端連接，該陣列光轉(zhuǎn)換模塊的出射端經(jīng)由所述第一分光鏡I連接所本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種光學(xué)彩色三維圖像成像裝置，其特征在于：包括：主成像模塊和多色光發(fā)生模塊；其中，所述主成像模塊包括：激光發(fā)生器、陣列光轉(zhuǎn)換模塊、第一分光鏡、成像光學(xué)系統(tǒng)、圖像傳感器、控制電路、焦闌模式的共焦光學(xué)系統(tǒng)、第一電機(jī)以及出/入射光口；所述激光發(fā)生器的出射端與陣列光轉(zhuǎn)換模塊的入射端連接，該陣列光轉(zhuǎn)換模塊的出射端經(jīng)由所述第一分光鏡連接所述焦闌模式的共焦光學(xué)系統(tǒng)的第一端，該焦闌模式的共焦光學(xué)系統(tǒng)的第二端連接所述出/入射光口；所述成像光學(xué)系統(tǒng)的入射端經(jīng)由所述第一分光鏡連接所述焦闌模式的共焦光學(xué)系統(tǒng)的第一端，該成像光學(xué)系統(tǒng)的出射端與所述圖像傳感器的接收端連接；所述控制電路電性連接所述激光發(fā)生器、第一電機(jī)及圖像傳感器；所述多色光發(fā)生模塊包括：光源、聚光系統(tǒng)、三色序列發(fā)生器、第二電機(jī)以及第二分光鏡；所述光源的出射端與聚光系統(tǒng)的入射端連接，該聚光系統(tǒng)的出射端連接三色序列發(fā)生器的入射端，所述第二分光鏡設(shè)于主成像模塊中所述焦闌模式的共焦光學(xué)系統(tǒng)和出/入射光口之間，所述三色序列發(fā)生器的出射端經(jīng)由所述第二分光鏡連接所述出/入射光口；所述第二電機(jī)電性連接所述三色序列發(fā)生器。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種光學(xué)彩色三維圖像成像裝置，其特征在于包括主成像模塊和多色光發(fā)生模塊；其中，所述主成像模塊包括激光發(fā)生器、陣列光轉(zhuǎn)換模塊、第一分光鏡、成像光學(xué)系統(tǒng)、圖像傳感器、控制電路、焦闌模式的共焦光學(xué)系統(tǒng)、第一電機(jī)以及出/入射光口 ；所述激光發(fā)生器的出射端與陣列光轉(zhuǎn)換模塊的入射端連接，該陣列光轉(zhuǎn)換模塊的出射端經(jīng)由所述第一分光鏡連接所述焦闌模式的共焦光學(xué)系統(tǒng)的第一端，該焦闌模式的共焦光學(xué)系統(tǒng)的第二端連接所述出/入射光口 ；所述成像光學(xué)系統(tǒng)的入射端經(jīng)由所述第一分光鏡連接所述焦闌模式的共焦光學(xué)系統(tǒng)的第一端，該成像光學(xué)系統(tǒng)的出射端與所述圖像傳感器的接收端連接；所述控制電路電性連接所述激光發(fā)生器、第一電機(jī)及圖像傳感器；所述多色光發(fā)生模塊包括光源、聚光系統(tǒng)、三色序列發(fā)生器、第二電機(jī)以及第二分光鏡；所述光源的出射端與聚光系統(tǒng)的入射端連接，該聚光系統(tǒng)的出射端連接三色序列發(fā)生器的入射端...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王音特，陶博，曹彬，周立文，
申請(專利權(quán))人：艾博萊特蘇州科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：