技术领域
[0001] 本
发明是有关于一种轮廓扫描器，且特别是有关于一种三维轮廓扫描器。
背景技术
[0002] 传统的
口腔扫描器发出一投射光至口腔内的
牙齿，然后分析自牙齿反射的成像光，藉此获得牙齿的表面轮廓。然而，投射光不会完全自牙齿反射，有一些投射光会折射进牙齿内部，然后再射出牙齿外。此折射光会影响所获得的牙齿表面轮廓的精准度。
[0003] 因此，如何改善折射光所导致的负面影响是本技术领域技术人员努
力的方向之一。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种三维轮廓扫描器，以改善上述问题。
[0005] 为了达到上述目的，第一方面，本发明提供一种三维轮廓扫描器，包括影像感测元件、
光源及单个极性元件；光源用以发出投射光，该投射光经由投射光路至待扫描物，该投射光自该待扫描物反射后成为成像光，该成像光经由成像光路至该影像感测元件；单个极性元件配置在投射光路及成像光路上。
[0006] 较佳的，另包括：反射元件，位于该投射光路及该成像光路上。
[0007] 较佳的，该投射光路包含第一子投射光路以及第二子投射光路，该投射光经由该第一子投射光路至该反射元件并自该反射元件反射后经由该第二子投射光路至该待扫描物；该成像光路包含第一子成像光路以及第二子成像光路，该成像光自该待扫描物反射后经由该第一子成像光路至该反射元件，并自该反射元件反射后经由该第二子成像光路至该影像感测元件；
[0008] 其中，该单个极性元件位于该第一子投射光路及该第二子成像光路上。
[0009] 较佳的，该投射光路包含第一子投射光路以及第二子投射光路，该投射光经由该第一子投射光路至该反射元件并自该反射元件反射后经由该第二子投射光路至该待扫描物；该成像光路包含第一子成像光路以及第二子成像光路，该成像光自该待扫描物反射后经由该第一子成像光路至该反射元件，并自该反射元件反射后经由该第二子成像光路至该影像感测元件；
[0010] 其中，该单个极性元件位于该第二子投射光路及该第一子成像光路上。
[0011] 较佳的，该投射光路包含第一子投射光路以及第二子投射光路，该投射光经由该第一子投射光路至该反射元件并自该反射元件反射后经由该第二子投射光路至该待扫描物；该成像光路包含第一子成像光路以及第二子成像光路，该成像光自该待扫描物反射后经由该第一子成像光路至该反射元件，并自该反射元件反射后经由该第二子成像光路至该影像感测元件；
[0012] 其中，该单个极性元件位于该第一子投射光路、该第二子投射光路、该第一子成像光路及该第二子成像光路上。
[0013] 较佳的，该投射光路包含第一子投射光路以及第二子投射光路，该投射光经由该第一子投射光路至该反射元件并自该反射元件反射后经由该第二子投射光路至该待扫描物；该成像光路包含第一子成像光路以及第二子成像光路，该成像光自该待扫描物反射后经由该第一子成像光路至该反射元件，并自该反射元件反射后经由该第二子成像光路至该影像感测元件；
[0014] 其中，该第一子投射光路与该第二子成像光路之间的夹
角小于15度。
[0015] 较佳的，另包括：
[0016] 主机；
[0017] 突出管，可拆卸地连接于该主机且具有第一开口；以及
[0018] 反射元件，配置于该突出管的一端部且与该突出管的轴心呈45度配置；
[0019] 其中，该投射光及该成像光经由该第一开口进出该主机。
[0020] 较佳的，该单个极性元件与该反射元件呈平行配置。
[0021] 较佳的，该单个极性元件与该反射元件彼此贴合。
[0022] 较佳的，该第一开口位于该突出管的该端部，且该单个极性元件配置于该第一开口。
[0023] 较佳的，另包括：
[0024] 套筒，固定地连接于该主机且具有第二开口；
[0025] 其中，该单个极性元件配置于该套筒的该第二开口。
[0026] 较佳的，另包括：套筒，固定地连接于该主机且具有第二开口；
[0027] 其中，该单个极性元件与该反射元件呈45度配置，且该单个极性元件位于该反射元件与该第二开口之间。
[0028] 较佳的，另包括：反射元件，与该单个极性元件之间的夹角为45度。
[0029] 较佳的，另包括：反射元件，与该单个极性元件平行配置。
[0030] 较佳的，另包括：影像产生元件，位于该投射光路上且用以改变该投射光的投射图案。
[0031] 第二方面，本发明提供一种三维轮廓扫描器，包括：主机、影像感测元件、光源、突出管、反射元件及单个极性元件；影像感测元件配置于主机内；光源配置于主机内；突出管可拆卸地连接于主机且具有第一开口及第三开口；反射元件配置在突出管内；单个极性元件配置在突出管内；反射元件沿着第一投影区域投影至第三开口，反射元件沿着第二投影区域投影至第一开口，单个极性元件位于位第一投影区域与第二投影区域的至少一者内。
[0032] 与
现有技术相比，本发明提供的三维轮廓扫描器设置单个极性元件，且单个极性元件位于投射光的光路及成像光的光路上，可降低成本及/或简化光路复杂度，此外，由于成像光经过极性元件，因此可获得更精准的待扫描物的表面外观轮廓。
附图说明
[0033] 图1绘示依照本发明一
实施例的三维轮廓扫描器的示意图。
[0034] 图2绘示依照本发明另一实施例的三维轮廓扫描器的示意图。
[0035] 图3绘示依照本发明另一实施例的三维轮廓扫描器的示意图。
[0036] 图4绘示依照本发明另一实施例的三维轮廓扫描器的示意图。
具体实施方式
[0037] 为使对本发明的目的、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。
[0038] 图1绘示依照本发明一实施例的三维轮廓扫描器100的示意图。三维轮廓扫描器100例如是口腔扫描器，其可扫描口腔内牙齿的轮廓。然本发明实施例的三维轮廓扫描器
100不以口腔扫描器为限。
[0039] 三维轮廓扫描器100包括光源110、影像感测元件115、影像产生元件120、极性元件125、套筒130、投影成像模组135、取像光学模组140、反射元件145、突出管150及主机155。
[0040] 光源110例如是发光
二极管或激光光源。光源110用以发出投射光L1(以粗实线绘制)，投射光L1经由投射光路P1至一待扫描物10，待扫描物10例如是牙齿或其它具有三维立体轮廓的待扫描物。投射光L1自待扫描物10反射后成为成像光L2(以粗虚线绘制)并经由成像光路P2至影像感测元件115。在一实施例中，影像感测元件115例如是互补式金属
氧化物
半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,CMOS)。
[0041] 影像产生元件120位于投射光路P1上，其用以改变投射光L1的投射图案。自待扫描物10反射的投射图案会扭曲
变形，影像感测元件115或与影像感测元件115电性连接的分析器(未绘示)可分析此扭曲变形的投射图案而可获得待扫描物10的三维立体轮廓。在一实施例中，影像产生元件120例如是数字微型反射镜元件(Digital Micromirror Device,DMD)或显示器，如
液晶显示器(liquid crystal display，LCD)。
[0042] 在本实施例中，单个极性元件125配置在投射光路P1及成像光路P2上，使投射光L1经过极性元件125后转变成第一线偏振光，此第一线偏振光自待扫描物反射后，再经过同一个极性元件125并转变成第二线偏振光。由于投射光L1及成像光L2是经过同一个极性元件125，因此第一线偏振光及第二线偏振光具有相同的偏振方向。此外，相较于使用多个极性元件125，由于本发明实施例的三维轮廓扫描器100采用单个极性元件125，因此可降低成本及/或简化光路复杂度。在一实施例中，极性元件125例如是偏振片(Polarizer)。
[0043] 由于成像光L2经过极性元件125，因此可获得更精确的待扫描物10的表面外观轮廓。详言之，自待扫描物10内部折射出来的成像光L2(偏振方向会改变)会被极性元件125全部或部分被滤除，只有自待扫描物10表面反射的成像光L2(偏振方向不变)才能通过极性元件125。因此，即使仍有自待扫描物10的内部折射的成像光L2发生，在本发明实施例的滤除自待扫描物10内部折射的成像光L2下，仍可获得相对精准的待扫描物10的表面外观轮廓。
[0044] 此外，前述光源110、影像感测元件115及影像产生元件120可配置于主机155内。
[0045] 套筒130配置于突出管150内。套筒130固定地连接于主机155且具有第二开口130a。在本实施例中，极性元件125可配置于套筒130的第二开口130a，使极性元件125通过套筒130固定于主机155，然此非用以限制本发明实施例。
[0046] 投影成像模组135可包括至少一个透镜，以将投射光L1成功地投射至反射元件145。类似地，取像光学模组140可包括至少一个透镜，以让成像光L2成功地投射至影像感测元件115。此外，投影成像模组135及取像光学模组140可配置于套筒130内，然亦可配置于主机155内。
[0047] 如图1所示，反射元件145配置于突出管150的端部151，且与突出管150的轴心X1呈45度配置。反射元件145也位于投射光路P1及成像光路P2上，以将投射光L1反射至待扫描物
10，并可将自待扫描物10反射的成像光L2反射至影像感测元件115。突出管150具有第一开口150a1，其位于突出管150的端部151。投射光L1及成像光L2经由第一开口150a1进出突出管150。
[0048] 如图1所示，投射光路P1包括第一子投射光路P11及第二子投射光路P12。成像光路P2包括第一子成像光路P21及第二子成像光路P22。投射光L1经由第一子投射光路P11至反射元件145并自反射元件145反射后经由第二子投射光路P12至待扫描物10。投射光L1自待扫描物10反射后成为成像光L2。成像光L2自待扫描物10反射后经由第一子成像光路P21至反射元件145，并自反射元件145反射后经由第二子成像光路P22至影像感测元件115。在本实施例中，单个极性元件125位于第一子投射光路P11及第二子成像光路P22上，可让投射光L1及成像光L2经过极性元件125。
[0049] 如图1所示，突出管150具有第三开口150a3。反射元件145沿着第一投影区域投影至第三开口150a3。在本实施例中，单个极性元件125位于第一投影区域内。前述的第一投影区域指反射元件145投影至第三开口150a3的投影路径范围。此外，反射元件145与极性元件125之间的夹角A1较佳为45度，然只要极性元件125位于第一投影区域内即可，本发明实施例不限制反射元件145与极性元件125之间的夹角A1。
[0050] 如图1所示，第一子投射光路P11与第二子成像光路P22之间的夹角A2小于15度。如此，可缩小突出管150的外径。详言之，若夹角A2愈大，表示所需要的突出管150的外径D1愈大；若夹角A21愈小，表示所需要的突出管150的外径D1愈小。由于夹角A2小于15度，使突出管150具有适以进入口腔的外径D1。例如，突出管150的剖面形状是圆形，其外径D1可大于0但小于45毫米；或者，突出管150的剖面形状为非圆形，如矩形，其长边长度或对角线长度可大于0但小于45毫米。
[0051] 突出管150可拆卸地连接于主机155。极性元件125及反射元件145可配置于突出管150内，并随突出管150自主机155上拆卸或连接于主机155，使突出管150成为可抛弃式元件。由于突出管150是可抛弃式元件，因此当要扫描不同病患的待扫描物10(如牙齿)时，可更换新的突出管150，以符合各种不同的医疗要求，如不同口腔大小、病患性别及/或病况。
[0052] 图2绘示依照本发明另一实施例的三维轮廓扫描器200的示意图。
[0053] 三维轮廓扫描器200包括光源110、影像感测元件115、影像产生元件120、极性元件125、投影成像模组135、取像光学模组140、反射元件145、套筒130、突出管150及主机155。
[0054] 与前述实施例的三维轮廓扫描器100不同的是，本实施例的三维轮廓扫描器200的单个极性元件125位于第二子投射光路P12及第一子成像光路P21上。由于单个极性元件125位于第二子投射光路P12及第一子成像光路P21，使投射光L1及成像光L2是经过同一个极性元件125，此有助于提高待扫描物10的三维立体轮廓的准确度。此外，相较于使用多个极性元件125，由于本发明实施例采用单个极性元件125，因此可降低成本及/或简化光路复杂度。
[0055] 详细而言，突出管150具有第一开口150a1，第一开口150a1位于突出管150的端部151。投射光L1穿透第一开口150a1射向待扫描物10。极性元件125配置于第一开口150a1内，或
覆盖第一开口150a1，使投射光L1也穿透极性元件125射向待扫描物10。此外，如图2所示，反射元件145沿着第二投影区域投影至第一开口150a1。在本实施例中，单个极性元件125位于位第二投影区域内。前述的第二投影区域指反射元件145投影至第一开口150a1的投影路径范围。此外，反射元件145与极性元件125之间的夹角A3较佳为45度，然只要极性元件125位于第二投影区域内即可，本发明实施例不限制反射元件145与极性元件125之间的夹角A3。
[0056] 图3绘示依照本发明另一实施例的三维轮廓扫描器300的示意图。
[0057] 三维轮廓扫描器300包括光源110、影像感测元件115、影像产生元件120、极性元件125、套筒130、投影成像模组135、取像光学模组140、反射元件145、突出管150及主机155。
[0058] 与前述实施例的三维轮廓扫描器100不同的是，本实施例的三维轮廓扫描器100的单个极性元件125位于第一子投射光路P11、第二子投射光路P12、第一子成像光路P21及第二子成像光路P22上。由于单个极性元件125位于第一子投射光路P11、第二子投射光路P12、第一子成像光路P21及第二子成像光路P22上，使投射光L1及成像光L2是经过同一个极性元件125，此有助于提高待扫描物10的三维立体轮廓的准确度。此外，相较于使用多个极性元件125，由于本发明实施例采用单个极性元件125，因此可降低成本及/或简化光路复杂度。
[0059] 详细来说，反射元件145及极性元件125配置于突出管150，且反射元件145与极性元件125实质上平行且邻近配置。反射元件145与极性元件125可彼此贴合，或邻近但不贴合。然只要极性元件125位于第一投影区域与第二投影区域内即可，本发明实施例不限制反射元件145与极性元件125需要平行配置或邻近配置。
[0060] 图4绘示依照本发明另一实施例的三维轮廓扫描器400的示意图。三维轮廓扫描器400包括光源110、影像感测元件115、影像产生元件120、极性元件125、套筒130、投影成像模组135、取像光学模组140、反射元件145、突出管150及主机155。本实施例的三维轮廓扫描器
400具有与前述三维轮廓扫描器100类似的特征，然不同的是，本实施例的三维轮廓扫描器
400的极性元件125非配置于套筒130的第二开口130a，而是配置于突出管150的内壁上，且位于套筒130的第二开口130a与反射元件145之间。
[0061] 综上，本发明实施例的三维轮廓扫描器的单个极性元件位于投射光的光路及成像光的光路上，可降低成本及/或简化光路复杂度。此外，由于成像光经过极性元件，因此可获得更精准的待扫描物的表面外观轮廓。在一实施例中，单个极性元件可配置突出管内，其中突出管可拆卸地连接于主机，使极性元件随突出管自主机上拆卸。在另一实施例中，单个极性元件也可配置于主机内或通过另一元件配置于主机(如单个极性元件通过套筒配置于主机)。
[0062] 本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的
专利保护范围。
