TWI734213B

TWI734213B - 無色差之影像掃描、顯示及照明系統

Info

Publication number: TWI734213B
Application number: TW108136328A
Authority: TW
Inventors: 余業緯; 孫慶成; 楊宗勳; 莊家旻
Original assignee: 勝智會科技顧問股份有限公司; 易學科技股份有限公司
Priority date: 2019-10-08
Filing date: 2019-10-08
Publication date: 2021-07-21
Also published as: US11223755B2; US20210105446A1; US20210105445A1; TW202115467A

Abstract

本發明提供一種無色差之影像掃描、顯示及照明系統，其包括：一影像掃描器，其具有：一光電取像成像系統；複數個第一光源，其具有由複數個峰波長之波段組成白光之一第一發光光譜；及一控制模組，控制使光電取像成像系統依時序分色擷取複數個不同色之單色影像；以及一顯示螢幕，其第二發光光譜並與第一發光光譜具有相同特徵；以及一照明光源，其第三發光光譜並與第二發光光譜具有相同特徵。

Description

無色差之影像掃描、顯示及照明系統

本發明為一種無色差之影像掃描、顯示及照明系統，特別係用於牙齒或其他物件複製過程，電子設備進行影像掃描，又以顯示器進行顯示，且在重製牙齒或其他物件時提供照明之無色差之影像掃描、顯示及照明系統。

資訊化的時代已經來臨，以往以傳統人工運作的方式，將逐漸被資訊化的應用所取代，例如假牙建立模型及後續製作，以往每一個步驟都需要牙醫師及專業牙技師人工完成、又衣服打樣比色及後續製作，也需要人工及經驗累積、再者，鞋子可能在美國設計，亞洲打樣，然後再送回美國確認…等，這些人工的作業，實體樣品的確認，因而產生了距離、時間及效率上的限制。

以假牙製作為例，習知假牙製作，是先由牙醫師在診所以人工進行牙模建模、色卡或齒板的人工對色，然後以物流方式將牙模運送到牙技所，並通知牙技所比色後的色卡或齒板資訊；接著牙技師進行假牙的人工雕塑及上釉色，然後再將製作完成的假牙，再次以物流方式運送到牙醫診所；再這些過程中，物流往返將增加遠距或跨國境運作的難度，牙模建模需要人工、牙模對色需要人工、假牙雕塑及上釉色，也都必須全部依賴專業技師人工，因此難以量產。

習知若以攝影機進行口腔牙齒取像，然後以顯示螢幕呈像後進行牙模對色，會遇到攝影機取像環境光與顯示螢幕，兩者光譜不一致，造成嚴重的色差問題。此外、若要避免牙模或假牙的物流往返，可將牙模影像傳送至牙技所，然後以顯示螢幕呈像以取代實體牙模，接著牙技師依照顯示螢幕上的牙齒資訊，進行雕塑及上釉色，但此時，若假牙工作台的環境光與顯示牙模的顯示螢幕，兩者的光譜不一致，也將再次造成嚴重的色差問題。

由於假牙的製作，除了假牙的立體形狀會影響咬合功能外，假牙的顏色是否與口腔內其他健康牙齒相容，更是必須考慮的美觀因素，因此習知若要使用電子設備進行取像、以顯示螢幕進行呈像、以照明光源輔助假牙工作平台進行假牙加工，如果設備間的色差問題沒有被克服，將使假牙製作的各個階段，都存在著嚴重的顏色失真因素，此乃造成假牙要達成跨遠距、跨國境、資訊化、自動化、及智能化生產最大的難題。

本發明為一種無色差之影像掃描、顯示及照明系統，其主要係要解決同一物件，在以不同電子設備，分別進行取像、成像及物件複製時進行照明比對時，在影像掃描、顯示及/或照明間產生的色差問題。

本發明提供一種無色差之影像掃描、顯示及照明系統，其包括：一影像掃描器，其具有：一光電取像成像系統；複數個第一光源，其具有由複數個峰波長之波段組成白光之一第一發光光譜，又該些第一光源係設置於光電取像成像系統之週邊；及一控制模組，控制使光電取像成像系統依時序分色擷取複數個不同色之單色影像；以及一顯示螢幕，其具有一第二發光光譜並與第一發光光譜具有相同特徵；以及一照明光源，其具有一第三發光光譜並與第二發光光譜具有相同特徵。

本發明又提供一種無色差之影像掃描及顯示系統，其包括：一影像掃描器，其具有：一光電取像成像系統；複數個第一光源，其具有由複數個峰波長之波段組成白光之一第一發光光譜，又該些第一光源係設置於光電取像成像系統之週邊；及一控制模組，控制使光電取像成像系統依時序分色擷取複數個不同色之單色影像；以及一顯示螢幕，其具有一第二發光光譜並與第一發光光譜具有相同特徵。

本發明又提供一種無色差之顯示及照明系統，其包括：一顯示螢幕，其具有由複數個峰波長之波段組成白光之一第二發光光譜；以及一照明光源，其具有一第三發光光譜並與第二發光光譜具有相同特徵。

藉由本發明之實施，至少可以達成下列之進步功效：一、可以消除影像掃描器與顯示螢幕間的色差問題；，二、可以消除顯示螢幕及製造使用之照明光源間的色差問題；三、可以消除影像掃描器、顯示螢幕及照明光源間的色差問題；四、可克服牙模或樣品，因物流遠距遞送造成的時效、成本等問題；以及五、可藉由上述的功效，完成假牙產業的跨境量產及製作流程智能化。

為了使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易的理解本發明相關之目的及優點，因此將在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點。

100:無色差之影像掃描、顯示及照明系統

200:牙醫診所/醫院

300:牙技所

10:影像掃描器

110:光電取像成像系統

120:第一光源

121:環型第一光源

122:平板型第一光源

123:曲面型第一光源

124:遮罩式光源

125:遮罩

125a:反光面

125b:罩口

126:可塑性元件

126a:結合穿孔

130:控制模組

140:畫素單元

150:分色畫素單元

151:固態光源

152:波長轉換材料

153:彩色濾波片

154:液晶控制單元

20:顯示螢幕

30:照明光源

41:第一發光光譜

42:第二發光光譜

43:第三發光光譜

R:紅色

G:綠色

B:藍色

Y:黃色

C:青色

M:洋紅色

[圖1]為一種牙醫診所及牙技所環境示意圖；[圖2]為一種無色差之影像掃描、顯示及照明系統實施例圖；[圖3A]為三色第一發光光譜、第二發光光譜、及第三發光光譜實施例圖；[圖3B]為四色第一發光光譜、第二發光光譜、及第三發光光譜實施例圖；[圖3C]為六色第一發光光譜、第二發光光譜、及第三發光光譜實施例圖；[圖4A]為影像掃描器立體實施例圖；[圖4B]為影像掃描器電路方塊實施例圖；[圖5]為第一光源之實施例圖；[圖6A]為遮罩式光源之應用實施例圖；[圖6B]為遮罩式光源之立體分解實施例圖；[圖7A]為第一光源基本結構之實施例圖；以及[圖7B]為具有液晶控制單元之第一光源結構之實施例圖。

如圖1及圖2所示，本實施例為一種無色差之影像掃描、顯示及照明系統100，其包括：一影像掃描器10；一顯示螢幕20；以及一照明光源30。

本發明可以應用於：在一端以影像掃描器10進行樣品取色及取樣之取像，然後在取像現場以顯示螢幕20進行呈像以核對顏色及形狀，或者將樣品影像送至遠端之加工處所，以顯示螢幕20呈像作為製作成品的樣板，又工作台提供照明光源30，且以上從影像掃描器10到顯示螢幕20到照明光源30均為無色差之作業流程；也就是使影像掃描器10、顯示螢幕20；以及照明光源30間，以相同的光譜，避免樣板與產品間的色差問題，以使所生產的產品與樣品在顏色表現上，能夠一致。

本發明特別可以應用於例如假牙製作流程、紡織品製作流程、鞋子製作流程…等，用以消除取樣設備、呈像螢幕、及製作環境光源間，因設備或環境差異性的色差，造成生產的產品顏色失真問題。

接下來，以假牙製作流程為實施例，其主要達成：1.消除設置在牙醫診所/醫院200的影像掃描器10及顯示螢幕20間的色差問題；2.消除設置在牙技所300的顯示螢幕20及照明光源30間的色差問題；3.消除設置在牙醫診所/醫院及牙技所300間，所有的影像掃描器10、顯示螢幕20及照明光源30間的色差問題；藉由將上述所有設備都具有相同的標準光譜，以克服假牙製作流程因設備色差，造成假牙顏色失真的問題。

如圖3A至3C所示，因此本實施例的重要技術特徵在於：影像掃描器10、顯示螢幕20、及照明光源30，分別由具有第一發光光譜41、第二發光光譜42、及第三發光光譜43；又第一發光光譜41、第二發光光譜42、及第三發光光譜43均為複數個峰波長之波段組成之白光，且第一發光光譜41、第二發光光譜42、及第三發光光譜43均具有相同特徵或相同特性曲線，因此可以使影像掃描器10、顯示螢幕20、及照明光源30間，具有共同的標準光譜，以達成消除設備本身的色差問體。

上述第一發光光譜41、第二發光光譜42、或第三發光光譜43之峰波長波段，可以均由相同之一紅色(R)、一綠色(G)、及一藍色(B)之分色，所組成之三色光譜。

又上述第一發光光譜41、第二發光光譜42、或第三發光光譜43之峰波長波段，亦可以均由相同之一紅色(R)、一綠色(G)、一藍色(B)及一黃色(Y)之分色，所組成之四色光譜。

又上述第一發光光譜41、第二發光光譜42、或第三發光光譜43之峰波長波段，亦可以均由相同之一紅色(R)、一綠色(G)、一藍色(B)、一青色(C)、一洋紅色(M)及一黃色(Y)之分色，所組成之六色光譜。

如圖4A及圖4B所示，影像掃描器10，其具有：一光電取像成像系統110；複數個第一光源120；及一控制模組130。影像掃描器10，其可以為一可手持之裝置，主要是在以假牙進行口腔治療時，為了使製作後的假牙，與病患口腔內其他健康牙齒，在色彩的呈現上能夠相符合，因此可以使用影像掃描器10對病患口腔內的牙齒，進行影像掃描並完成2D或3D取樣。

光電取像成像系統110，其主要包含了互補性氧化金屬半導體(CMOS)或電荷耦合元件(CCD)作為其光電轉換元件。當光電取像成像系統110對口腔內牙齒進行光學取像後，藉由上述光電轉換元件將光訊號轉換成電訊號，以便進行後續的傳送及影像運算…等；又光電取像成像系統110可包含一成像光學系統，以進行影像成像。

如圖5、圖6A及圖6B所示，第一光源120的設計，可以為一環型第一光源121、一平板型第一光源122、或一曲面型第一光源123。除此之外，第一光源120也可以設計成為遮罩式光源124，其包括：一遮罩125；及一可塑性元件126。

遮罩125，有如一般氧氣罩的型式，其為不透光且內部具有反光面125a之一環狀壁體，又遮罩125的裙部具有一罩口125b，以方便罩設及覆蓋住病患的口腔週邊。

可塑性元件126，可以是一長條柱狀體，可塑性元件126形成於遮罩125之頂部且深入遮罩125之內部，並具有一結合穿孔126a，又該些第一光源120係形成於可塑性元件126之外表面，並且朝向遮罩125內部之反光面125a投射第一發光光譜。

上述的結合穿孔126a，可以用以提供光電取像成像系統110插入，並且當該些第一光源120的第一發光光譜投射在遮罩125內部之反光面125a後，會再次反射並投射至病患的牙齒部位，如此可以使光電取像成像系統110，在第一發光光譜之照明下進行取像。

上述第一光源120的設計，其具有由複數個峰波長之波段組成白光之一第一發光光譜41，又第一光源120係設置於光電取像成像系統110之週邊，並以第一發光光譜41作為標準光譜，藉此除了可以對光電取像成像系統110進行補光，使影像掃描器10取得清晰的影像外，也能在標準光譜下建立標準取像影像。

如圖7A及圖7B所示，控制模組130，其主要控制使光電取像成像系統110，依時序分色擷取複數個不同色之單色影像；也就是說，控制模組130依時序在不同的時間點，一次只擷取不同顏色之單一顏色的影像；例如對假牙可依時序擷取一紅色(R)、一綠色(G)、及一藍色(B)的單色影像；或者依時序擷取一紅色(R)、一綠色(G)、一藍色(B)及一黃色(Y)的單色影像；或者依時序擷取一紅色(R)、一綠色(G)、一藍色(B)、一青色(C)、一洋紅色(M)及一黃色(Y)的單色影像。

第一光源120係由複數個畫素單元(pixel)140所組成，又每一畫素單元140又由複數個分色畫素單元(sub-pixel)150所組成，且每一個分色畫素單元150係由固態光源151、螢光粉或量子點…等波長轉換材料152、然後再與上述三色分色、四色分色、或六色分色之彩色濾波片153所形成，因而使第一光源120能發射產生三色光譜、四色光譜、或六色光譜。

為了有效依時序進行單色取像，控制模組130可以依時序分色點亮該些第一光源120之固態光源151，也就是每一時間只點亮一分色彩色濾波片153對應的固態光源151，如此就可以使光電取像成像系統110，依時序分色擷取複數個不同色之單色影像。

或者，可以在每一分色之彩色濾光片153與其對應之固態光源151間，進一步設有一液晶控制單元154，此時，所有固態光源151被點亮，但控制模組130依時序分色控制液晶控制單元154的開啟或關閉，就可以使光電取像成像系統110，能依時序分色擷取複數個不同色之單色影像。

顯示螢幕20，其主要用以將影像掃描器10取得的牙齒影像再次呈現在顯示螢幕20上，藉由顯示螢幕20的呈像，病患及牙醫師就可以一起在假牙製作前，對假牙的顏色、輝度…等先進行溝通及調整。

又為了使顯示螢幕20呈像與影像掃描器10取像間沒有設備色差的問題，因此顯示螢幕20的發光就非常重要，因此本實施例有關顯示螢幕20的設計，係使顯示螢幕20呈像時具有一第二發光光譜42。

第二發光光譜42也是由複數個峰波長之波段組成白光之第二發光光譜42，並且第二發光光譜42與第一發光光譜41具有相同特徵，如此可以使顯示螢幕20與影像掃描器10間，在同一個標準光譜條件下，消除設備色差的問題。

照明光源30，當牙技師要製作假牙時，必須先掌握病患口腔內牙齒的影像作為範本，然後才能有所本的進行假牙製造，又一般牙技師製造假牙的場所與牙醫師的牙醫診所，並非在同一個地點。

在無法面對面或親眼看到病患的請況下，此時牙技師可將牙醫師處影像掃描器10取得的影像，呈現在牙技所300的顯示螢幕20上，作為其製作假牙的範本，而牙技所300的顯示螢幕20與牙醫師處的顯示螢幕20係為相同，同樣具有相同的第二發光光譜42。

製作假牙時，通常需要一邊臨摹顯示螢幕20呈像的牙齒影像範本，一邊在假牙工作平台上製作假牙；若顯示螢幕20與假牙工作平台的照明光源30，兩者間存在設備色差，將會使牙技師誤判顏色，如此假牙的顏色也會跟著失真。

因此假牙工作平台的照明光源30，在設計時使照明光源30具有第三發光光譜43，又第三發光光譜43也是由複數個峰波長之波段組成白光之第三發光光譜43，並且第三發光光譜43與第二發光光譜42具有相同特徵，如此可以使顯示螢幕20與照明光源30間，在同一個標準光譜條件下，消除設備色差的問題。

惟上述各實施例係用以說明本發明之特點，其目的在使熟習該技術者能瞭解本發明之內容並據以實施，而非限定本創作之專利範圍，故凡其他未脫離本發明所揭示之精神而完成之等效修飾或修改，仍應包含在以下所述之申請專利範圍中。

100................ 無色差之影像掃描、顯示及照明系統 200................ 牙醫診所/醫院 300................ 牙技所 10................. 影像掃描器 110................ 光電取像成像系統 120................ 第一光源 130................ 控制模組 20................. 顯示螢幕 30................. 照明光源 41................. 第一發光光譜 42................. 第二發光光譜 43................. 第三發光光譜

Claims

一種無色差之影像掃描、顯示及照明系統，其包括：一影像掃描器，其具有：一光電取像成像系統；複數個第一光源，其具有由複數個峰波長之波段組成白光之一第一發光光譜，又該些第一光源係設置於該光電取像成像系統之週邊；及一控制模組，控制使該光電取像成像系統依時序分色擷取複數個不同色之單色影像；一顯示螢幕，其具有一第二發光光譜並與該第一發光光譜具有相同特徵；以及一照明光源，其具有一第三發光光譜並與該第二發光光譜具有相同特徵。
一種無色差之影像掃描及顯示系統，其包括：一影像掃描器，其具有：一光電取像成像系統；複數個第一光源，其具有由複數個峰波長之波段組成白光之一第一發光光譜，又該些第一光源係設置於該光電取像成像系統之週邊；及一控制模組，控制使該光電取像成像系統依時序分色擷取複數個不同色之單色影像；以及一顯示螢幕，其具有一第二發光光譜並與該第一發光光譜具有相同特徵。
如申請專利範圍第1項或第2項所述之影像掃描及顯示系統，其中該影像掃描器為一可手持之裝置。
如申請專利範圍第1項或第2項所述之影像掃描及顯示系統，其中該光電取像成像系統包含一成像光學系統。
如申請專利範圍第1項或第2項所述之影像掃描及顯示系統，其中該光電取像成像系統包含一互補性氧化金屬半導體(CMOS)或一電荷耦合元件(CCD)作為其光電轉換元件。
如申請專利範圍第1項或第2項所述之影像掃描及顯示系統，其中該第一光源可以為一環型、或一平板型、或一曲面型。
如申請專利範圍第1項或第2項所述之影像掃描及顯示系統，其中該第一光源為一遮罩式光源，其包括：一遮罩，其為不透光且內部具有反光面之一環狀壁體，又裙部具有一罩口；及一可塑性元件，形成於該遮罩之頂部且深入該遮罩之內部，並具有一結合穿孔，又該些第一光源形成於該可塑性元件之外表面，且朝向該反光面投射該第一發光光譜；其中該結合穿孔用以提供該光電取像成像系統插入，並在該第一發光光譜之照明下進行取像。
如申請專利範圍第1項或第2項所述之影像掃描及顯示系統，其中該第一發光光譜及該第二發光光譜之峰波長波段均由相同之一紅色(R)、一綠色(G)、及一藍色(B)之分色，所組成之三色光譜。
如申請專利範圍第1項或第2項所述之影像掃描及顯示系統，其中該第一發光光譜及該第二發光光譜之峰波長波段均由相同之一紅色(R)、一綠色(G)、一藍色(B)及一黃色(Y)之分色，所組成之四色光譜。
如申請專利範圍第1項或第2項所述之影像掃描及顯示系統，其中該第一發光光譜及該第二發光光譜之峰波長波段均由相同之一紅色(R)、一綠色(G)、一藍色(B)、一青色(C)、一洋紅色(M) 及一黃色(Y)之分色，所組成之六色光譜。
如申請專利範圍第8項至第10項其中之一項所述之影像掃描及顯示系統，其中該三色光譜、該四色光譜、或該六色光譜，係由固態光源、螢光粉或量子點之波長轉換材料、以及該些分色之彩色濾波片所組成之該些第一光源所發射產生。
如申請專利範圍第11項所述之影像掃描及顯示系統，其該控制模組依時序分色點亮該些第一光源之該些固態光源，以使該光電取像成像系統，能依時序分色擷取複數個不同色之單色影像。
如申請專利範圍第11項所述之影像掃描及顯示系統，其中每一該分色之該濾光片與其對應之該些固態光源間進一步設有一液晶控制單元，又該控制模組依時序分色控制該些液晶控制單元，以使該光電取像成像系統，能依時序分色擷取複數個不同色之單色影像。