具体实施方式

在下面的描述中，参考了附图，这些附图通过说明的方式示出了可以如何实践本发明。

图1示出了根据本公开的实施例的扫描系统。在该示例中，扫描系统1被配置为使用至少红外光对牙齿的至少一部分执行口腔内扫描。

此外，在该示例中，扫描系统1，更具体地说处理器7，被配置为在第二处理模式下操作，该第二处理模式对应于使用其扫描尖端5用至少红外光进行口腔内扫描。

该第二处理模式通过使口腔内尖端5在远端安装具有反射镜来启动，该反射镜覆盖整个光学视场并且将来自扫描仪设备2的光导向要被扫描的对象。口腔内端头5被显示为已安装。该尖端被配置为插入患者的口中。此外，在扫描设备2的一个配置中，选择光以透照要被扫描的对象。

当扫描尖端5安装到扫描仪设备2时，扫描仪设备2读取尖端5的识别号17形式的识别数据17，其存储在扫描尖端5的内部存储器上。识别号被转发到位于外部连接的计算机11上的控制器8。基于扫描仪尖端识别号17，控制器8指示扫描仪设备2上的处理器7处理以对对象的红外光照射而记录的2D图像15的连续序列。为此，扫描仪设备2被配置为用照射到对象中的红外光照射对象，例如照射到牙齿中，以及周围的牙龈中。扫描尖端5被配置为使得红光传播通过牙龈和牙齿材料以从内部照射牙齿。红外光照射由控制器8控制并基于扫描仪尖端识别号17。换言之，当控制器8接收扫描仪尖端识别号17时，控制器8另外指示扫描仪设备2发射红外光。此外，控制器8附加地指示扫描仪设备2发射白光。

以这种方式，利用白光照明记录图像15的规则序列。然而，在特定时间点，白光记录被暂时中断以记录用红外照明的单个图像20。中断基于控制器8和扫描仪设备2之间的扫描数据反馈21，反馈21还基于来自处理器7的数据22。来自处理器7的数据22可以例如是红外图像19的2D图像索引号。可以对于图像15的序列中的每个图像动态确定索引号。

此外，当处于第二处理模式时，处理器7处理白光图像以得出3D几何形状的数据和表面纹理的数据。此外，处理器7处理单个红外光图像以得出对象内部结构的纹理数据。最后，处理器将对象内部结构的纹理数据与3D几何形状的数据相关。

在该示例中，扫描应用将红外图像15与3D模型13上的对应位置相关。

图2示出了根据本公开的实施例的扫描仪尖端5的侧视图。扫描尖端5可以集成在扫描设备中，或者优选地是用于扫描设备的可更换的扫描尖端。扫描尖端5包括由至少两个不同部分组成的外壳，至少两个不同部分下文称为硬部分25和软部分26。软部分26的下倾斜27确保当骨料位于范围内最大的牙齿上方时骨料不与前牙碰撞。尖端这部分的成角度允许尖端以一定角度移入口中，以实现最佳的可操作性和功能性。遮光器突起(在该视图中不可见)也可以遵循相同的倾斜。

软部分的前倾斜28确保该设备可以一直移动到口腔中并检查两个后臼齿之间的邻间区域。

图3示出了根据本公开的实施例的扫描尖端5的外壳的硬部分25的侧视图。

图4示出了根据本公开的实施例的扫描尖端5的外壳的软部分26的视图。外壳的软部分包括突起，这里以蘑菇头30的形状示出，但是可以等效地使用其他形状。

图5示出了根据本公开的实施例的在硬部分25和软部分26已经附接在一起之后的扫描尖端5的外壳的侧视图。两个部分之间的相互作用包含多个特征，以便将它们机械地锁定在一起，并具有允许足够粘合的表面以将它们保持在一起。机械锁定连接是软部分26的前部51与硬部分25重叠。硬部分具有窗口开口29，在其内部设置特征或突起，软部分26机械地卡扣并固定就位到该特征或突起上。小突起或特征与窗口开口的角重叠，以定位和机械地将软部分保持就位。软部分26的后端可包括一个或多个特征，此处示出为形状为围绕竖直中心平面放置在每一侧上的蘑菇头30。尽管此处示出为对称放置的蘑菇头30，但可以等效地使用其他形状和定位。蘑菇头30机械地卡扣入包括在硬部分25中的互补孔或窗口29中。所有上述特征或突起也用作将两个部分粘合在一起的表面。

图6A示出了根据本公开的实施例的用于将反射镜保持在尖端中的框架33。反射镜的框架可以包括结合在侧壁中的凹槽，以允许PCB翼从PCB加热器元件部分延伸出并在框架的边缘处向下弯曲。

图6B示出了根据本公开的实施例的扫描尖端的柔性印刷电路板(PCB)34。柔性PCB34包括由柔性PCB制成的两个L形臂35。这些臂中的每一个都是对称的并且终止于刚性部分36。刚性部分36可以由例如玻璃增强环氧树脂层压材料例如FR4制成。PCB 34的每个臂包括一个或多个IR LED 37，这里以3个LED 37为例。LED 37水平向内指向中心平面。此外，PCB34可具有沿脊延伸的附加导线，将LED 37连接到扫描尖端和扫描仪设备之间的baronet/pogo引脚连接中的第6引脚。

图7A和7B示出了软部分26可以如何设计成考虑到两种不同的弹性模式。当扫描尖端被安装在扫描仪设备上时，这两种弹性模式同时生效。

图7A中所示的第一弹性模式围绕在窗口开口的每一侧下降的各个翼的中心部分旋转。从本质上讲，与侧面相比，翼的上中心部分保持了更多的材料，以允许这种弹性模式占主导地位，但也允许将柔性PCB固定并在硅胶内部延伸。

具有这种弹性模式可以使中心LED保持就位，因此它最有可能位于牙龈上。当中心LED被最佳地放置时，外围LED不太可能决定中心LED的位置，因此它们都将以最可行的方式定位。

图7B中所示的第二弹性模式是整个翼从窗口开口边缘处的软部分端点弯曲。它可以被认为是悬臂，其中当定位遮光器突起时，整个臂弯曲。弹性在遮光器上方占主导地位，以允许在关注的牙齿大小内LED在牙龈上的最可行定位。

图7A和B进一步示出了根据本公开的实施例的遮光器31。在该实施例中，有一个呈长突起形式的遮光器31放置在扫描尖端每一侧的IR LED上方。遮光器的这种形状允许用户将设备随机定位在所关注的口的部分内。为确保设备始终靠在牙齿底部部分或牙龈顶部，当设备被定位时，它被设计为使得扫描尖端任一侧的两个遮光器之间的距离为小于所关注的口的部分中最窄的牙齿。除了上述遮光器构思之外，IR LED还可以缩回到尖端外壳的软部分中，如凹部32所示。尖端臂在LED上方的突出/悬垂部分还起到了额外的作用以增加光遮挡。LED周围的三个其余侧面可以倾斜，以允许最大的光输出到牙龈中。

图8A-D示出了可用于遮光器的另一种形状。在该实施例中，遮光器呈金字塔形，其直观地引导用户定位设备，使得牙齿之间的邻间区域正好位于窗口开口的中心下方。可以设想金字塔结构的各种确切形状，如图A-D所示。除了上述遮光器构思之外，IR LED还可以缩回到尖端外壳的软部分中。LED上方的尖端臂的突出/悬垂部分还起到增加光遮挡的作用。LED周围的三个其余侧面可以倾斜，以允许最大的光输出到牙龈中。

图9示出了根据本公开的实施例的扫描尖端5的视图。示出了凹陷的IR LED 37和遮光器突起31。还示出了扫描尖端的外壳的软部分26和硬部分25。

图10示出了根据本公开的实施例的扫描尖端的组装方法的程式化视图。

图11示出了根据本公开的实施例的扫描尖端和扫描仪设备之间的多个连接器，这里示出为引脚。多个连接器位于扫描尖端的近端处。

在图12A所示的另一方面，口腔内扫描仪系统包括口腔内扫描仪2和适于装配在扫描仪的远端上并且将来自扫描仪的探测光导向要被扫描对象的可更换的扫描尖端5。出于卫生目的，可以更换尖端，因为通常的做法是在治疗之间移除尖端并在下一次治疗之前对其进行清洁和消毒。扫描仪系统通常会为终端用户提供2个或更多个尖端，因此用户可以在患者身上使用干净的尖端，而其他尖端正在清洁。这可以在整个典型工作日内实现不间断的工作流。

扫描尖端5可以设计为需要电力和数据交换的有源单元。物理触点需要通过扫描仪机身外壳伸出导体以传输电能。在突起周围引入的空腔易于生物物质和细菌进入，这使得确保对所述空腔进行正确的清洁和消毒成为挑战。

在这些实施例中，扫描仪系统被设计成使得其提供与磁感应接口38交换电触点的可能性，该磁感应接口38能够在扫描仪和有源尖端之间提供电力和/或数据交换。它通过磁耦合线圈以能够减少数据传输和电力传输之间的干扰的布置来这样做。

该方案至少具有以下三大优势；

1)无需电触点，使得可以气密密封扫描仪和尖端。这大大减少了清洁和消毒的挑战。

2)提高可靠性——消除对电触点的需要将降低机械磨损的风险。电触点是产品中最有可能发生故障的一些点。由于机械磨损，触点性能最终会降低到产品无法正常工作的程度。在现有技术系统中，仔细的机械设计将这一点考虑在内，通过尝试确保功能无法正产运转被推迟到产品使用寿命到期之后的某个点。尽管如此，开发过程中的设计容差和不正确的测试方法，再加上意外的用户动作或不可预见的操作环境条件，都会带来过早故障的风险。

3)降低复杂性和大小，因为机械触点需要移动部分并且要求更高的机械复杂性。降低机械复杂性允许更紧凑的设计。

该解决方案包括电力耦合机制和/或通信耦合机制。

该解决方案可以基于近场磁感应并且可以以不同方式实现。

电力传输和通信可以在一种或另一种机制的排他性时间段内同时或单独执行。

图12B示出了一种配置，示出了扫描仪系统的前部部分，尖端5安装在扫描仪2的远端。

电力传输基于相邻导体线圈之间的磁感应耦合的物理特性。在一个线圈(以下称为TX线圈39)中供应的交流电在第二线圈(以下称为RX线圈40)中感应电流，这是由于所述线圈之间的磁耦合。耦合k取决于线圈的相对定位以及所述线圈的几何形状。各种线圈配置的非穷尽列表如下所述：

-一组圆形、椭圆形或圆边矩形平面或非平面线圈，它们相互平行或相对于彼此以一定角度放置，其几何中心对齐或靠近(如图12B所示)。

-一组圆形、椭圆形或圆边矩形平面或非平面线圈，被形成为符合圆形形状，例如管，其几何中心对齐或靠近。

-一组不同直径的同心螺旋线圈，放置成其几何中心其对齐或靠近。

-所有配置都可以带有或不带有用于引导磁场的铁氧体片背衬。

线圈对通过向TX线圈施加交流电压或电流来操作，产生交变磁场，其在RX线圈中感应电流。感应电流可以在附件中进一步调节，以提供稳定的直流电压供应。

在电力传输方面的系统效率部分取决于附件中电压调节电路的损耗。附件接收的电压电平与调节电路的电压输出之间的差会产生与附件中包含的电子器件的负载电流成比例的损耗。因此，能够调整RX线圈中感应电流的幅度以匹配即时负载条件是切实可行的。附件可以能够将关于即时电压幅度的信息反馈给设备，并且设备可以通过调整施加到TX线圈的AC信号的幅度或频率来相应地调整电力。

该通信另外基于相邻导体线圈之间的磁感应耦合的物理特性。在一个线圈中供应的交流电流在第二线圈中感应电流，这是由于所述线圈之间的磁耦合。

扫描仪设备侧的通信线圈将被称为MST线圈41，而尖端侧的线圈将被称为SLV线圈42。线圈对的操作模式是通过设备将频率、相位或调幅的交流电压或电流施加到MST线圈39或由尖端施加到SLV线圈40。施加的信号产生交变磁场，其在接收线圈中感应电信号电流，根据通信方向(扫描设备到扫描尖端或扫描尖端到扫描设备)，接收线圈可以是MST或SLV线圈。根据接收者所采用的调制方案对感应信号进行解调。

通信机制可以是上述方法之一或两者的组合。

感应通信机制可以基于专用通信线圈或基于电力传输机制采用的相同线圈组。因此，该解决方案可以包括：

4个线圈，其中TX和RX用于电力，而MST和SLV用于通信或

2个线圈，其中TX与MST相同，且RX与SLV相同，反之亦然。

4个线圈的设计如图13a所示，用于扫描仪侧的接口。在这种情况下，来自TX和RX线圈的磁场可在MST和SLV线圈上造成明显的噪声信号。一种消除来自相邻交变磁力传输场干扰的方法，可以使用特殊的通信线圈几何形状，如图14b所示(仅显示感应接口的一侧)。该几何形状使得通信线圈41和42(未示出)围绕对称中心扭曲180度，形成两半，导致形状为8。在这样的配置中，将通信线圈39放置在均匀的交变场中，例如电力传输场41中，导致通信线圈中的感应信号由于局部于两个扭曲线圈的每一半的感应电流的相反极性而抵消。

通过在MST和SLV线圈上采用相同的扭曲几何形状，由于两个线圈的每一半的相同局部极性，所施加的通信信号不会抵消。这种通信布置在图13c中示出。

在仅2个线圈的情况下，通信信道可以通过频率、相位或幅度调制信号来实现，该信号被置于与电力传输AC信号不同的另一个频带中。

还可以通过调制供应的电力传输AC信号的频率(由设备)和来自接收侧的负载调制来实现通信。

线圈可以放置在扫描系统的不同位置。在图12B的图像中，示出了一组彼此平行放置的圆形平面线圈的可能放置。图示基于4线圈解决方案。

另一种实施方式包括同心螺旋线圈，其中线圈是两个螺线管。一个螺线管是尖端的一部分，而另一个螺线管在第一螺线管内部延伸并且是前管组件的一部分。

对于任何选择的解决方案，电力传输线圈可以串联或并联或以其组合连接到一个或多个电容器，构成下文将被称为线圈组件的东西。电容以及线圈的电感确定了线圈组件的谐振频率。

电力传输线圈可在高于或低于线圈组件的谐振频率的频率下由半桥或全桥驱动。随着施加的交流信号的频率接近线圈对的谐振频率，线圈组件之间的电力传输增加。因此，可以通过修改操作频率来调整电力传输以匹配接收设备的要求。

另一种调整电力传输的方法是通过改变供应给TX线圈的AC信号的幅度。

在电力传输的接收侧，感应电流可以通过二极管桥被动整流或通过晶体管全桥主动整流。电压调节可以通过开关模式功率转换器或LDO来完成。

LDO解决方案因其较小的解决方案尺寸而优选，并且我们将通过使用通信机制的电力传输管理来处理E x I损耗。为了减少电压开销，Qi和3S微分(derivative)之间的关键区别因此是添加了用于功率仲裁的专用通信物理层。发射器线圈激励电路的框图如图14a所示。

通信可以基于UART。标准UART实现包括专用的RX和TX线，但可以在环回模式下实现，只需要单个共享物理介质。将协议限制为环回要求传输者忽略立即环回的回声，并且实现将具有专用的主设备来发起所有通信以避免冲突。

脉冲持续时间(t_os)设置为载波周期的1.25倍，因此在其脉冲持续时间到期之前，载波会连续重新触发单发(oneshot)。在被触发时，单发输出指示逻辑1。只有当载波在脉冲持续时间时段内没有重新触发单发时，单发输出才会稳定为指示逻辑0。逻辑输出状态也可能是与载波的存在相反。

图14b示出了设备侧的实施方式，其中扫描仪主板上的处理器生成逻辑信令。在接收侧，独立的u控制器提供了这个功能。除此之外，解决方案共享相同的特征。

通信可以基于开关键控载波。解调需要包络跟踪电路来从开关键控载波解码逻辑电平。为此，可以使用单发可再触发单稳态多谐振荡器，例如SN74LVC1G123。脉冲持续时间意味着从载波消失直到数据线变低会有延迟(t_delay)。使用对应周期为1μs的1MHz载波，单发的输出上的最坏情况延迟为1.25μs。UART准确度要求为1.5％，强加了最小载波突发长度持续时间为1,25e-6/0.015＝83μs，对应于12kHz的波特率。

在这个实施方式中，可以使用接收侧的u控制器的使用。

另一选项是使用NFC标签(RFID)和读取器解决方案以充当透明I2C桥，用于扫描仪和尖端之间的通信。在这种情况下，通信将是例如13.56MHz幅移键控，这是NFC的标准。设备将托管读取器，而附件将托管标签。对于此解决方案，正在考虑NXP NTAG5系列标签。附加侧的面积消耗不大，但在设备侧很大。这将意味着数据传输速率p在10-100kbit/s范围内。

该选项基于1-wire协议，其中设备充当主机，并且MSP430放置在接收侧。MSP430可以充当本(TIDUAL9A–2016年6月–2016年7月修订提交文档反馈版权所有2016，德州仪器公司存储器仿真使用1-通信协议)应用说明中所述的1-wire从设备。MSP430将通过下游I2C从设备处理与尖端中的任何其他硬件的进一步通信，并且还提供GPIO用于复用潜在的LED，因此将无需为此目的专用芯片。该解决方案在开发过程中有点费力，但一旦实施，体积很小。替代地，接收侧可以托管1-Wire-to-I2C主桥，例如Maxim DS28E17。这种解决方案在附件侧的适应性较差，并且可能难以维持1-Wire时序。DS2482X-100+T是替代品。

替代地，也可以通过调制从设备到尖端、尖端到设备或两者的IR、UV或可见光来实现通信。物理实现是通过发射侧的LED和接收侧的光学传感器。取决于所实现的通信模式，设备和附件然后可以包括用于通信的LED、光学传感器或两者。也可以使用蓝牙片上系统，例如Dialog半导体的DA14531。然后可以实现天线，如图13c所示。这种解决方案的优点是高数据速率，这将能够在尖端中使用外部相机和其他高数据速率特征。

在图15中示出的另一个示例中，示出了具有扫描设备2的扫描系统1，该扫描设备2被配置有制造商可移除的扫描尖端43，以这样的方式安装到扫描仪主体，即使得在扫描仪的正常操作期间，制造商可移除的扫描尖端实际上是静止的，位于扫描仪的远端部分上，因此将扫描仪主体延伸到包含基本光学元件的前部组件中。术语制造商可移除在本公开中与术语半可更换同义使用。这导致半集成扫描头，其向扫描设备提供特定功能。扫描头可以由技术人员从主体2脱离，并按照特定的操作过程更换为另一扫描头。然而，在日常操作期间，扫描仪头43被认为在扫描仪的操作期间被永久固定和密封。扫描头被配置为与至少围绕扫描头紧密配合以形成微生物屏障的卫生护套44耦合，使得在不同患者之间仅卫生护套44需要被消毒或更换。这样的配置使扫描可以只需要用适当的擦拭物进行中等程度的清洁。

扫描头和扫描仪主体2之间的可重复使用的机械密封件45通过消除对扫描仪前管的任何消毒的需要，确保在更换扫描头之后可以成功地重新建立微生物屏障。

扫描设备的尖端接口被配置有服务连接器接口46和接近传感器(例如霍尔传感器)47，以在安装扫描尖端时能够检测在扫描仪上使用哪种护套类型。服务连接器接口被配置为与位于扫描头内部的印刷电路板(PCB)48上的连接器耦合。

扫描头包括光学元件49，以将来自扫描仪主体的探测光引导向要被扫描的物体，以及光学透明窗口50或棱镜元件，用于密封扫描头的内部，使其不与外部环境接触，同时不影响扫描仪的探测光。这可以防止扫描头内部和主扫描仪主体的前部部分受到任何污染。

在图15所示的一种配置中，扫描头43被配置有反射镜49；透明窗口(例如蓝宝石玻璃和四分之一波片)50，其被配置为从扫描仪传输探测光和将探测光传输到扫描仪；和柔性PCB 48，其具有专用加热元件，用于加热(ITO、电阻加热器或感应加热器)扫描头中的窗口。另外，IR光源37可以附接到PCB。PCB还可以包含用于单独IR led控制的复用器。这些IRLED37可以位于3个IR LED的两个阵列中，这两个阵列位于扫描头43的每一侧。

扫描头43被配置为与多用途卫生护套44耦合用于标准扫描，然而，在识别出附加的IR适配器51(其被配置为在扫描头上装配在卫生护套外部)时，扫描仪识别存在IR适配器并指示处理器启用专用的IR扫描模式。这样的识别可以通过识别扫描仪FOW中的IR适配器的部分，从而指示处理器启动专用扫描模式。

在一些实施例中，图15中所示的IR适配器51被构造成被动地将来自扫描头43的IR光引导到牙齿和/或牙龈中以提供对患者牙齿的IR透照检查。IR适配器被配置为引导来自LED的光通过结构。这意味着将存在从扫描头43到无源IR适配器51部分的光耦合。这种耦合可以通过卫生护套44发生。这种解决方案的一些设计考虑包括但不限于：

光的损失应尽可能小，因为损失意味着LED必须发射更多的光功率，从而使用更多的电功率。在一些实施例中，扫描设备可以是无线的，因此由一个或多个电池供电。在这种情况下，在必须再充电或更换电池之前节省电力使用以延长可用扫描时间尤为重要。

扫描仪可以使用的总电力是有限的。LED也会散发热量，出于安全规定和患者舒适度的考虑，尖端的外表面不应达到41℃以上的温度。

光从IR适配器设备射出，以便很好地照射扫描仪的整个视场。IR适配器应被制造成使其能够承受频繁的消毒循环，例如使用之间的高压灭菌或高等级消毒。

IR适配器的外表面最好是光滑的，并且外侧没有空腔。IR适配器应由生物相容性材料制成。

IR适配器51的外壳可以由一个机加工或模制部分组成。替代地，IR适配器可以由具有不同柔软度的两个或更多个注塑模具或机加工部分组装或制造。所使用的较软材料的硬度计肖氏硬度值可以是A40-A80。当在扫描期间将IR适配器放入患者的口中时，这会使材料变得光滑且让患者感到舒服。IR适配器51还可以包括一个或多个额外的刚性部分，例如用于稳定结构、引导光并且被配置为卡扣到外壳以进行附接的框架。

至于LED 37的选择，应该考虑以下标准：电到光功率转换的效率、几何发射分布以及它允许耦合到光导的程度、大小和热形成。

IR适配器51可以包括两个柔性翼，允许设备适合各种口腔和牙齿大小。

IR适配器51耦合到扫描头的部分可以在外壳的侧面包含凹槽和相互作用表面，以机械引导并确保IR适配器51与尖端组件的其余部分(即扫描头43和卫生护套44)之间的正确连接。

在一些实施例中，使IR适配器51引导来自LED的光通过结构。

如图16a所示，在一些实施例中，光导、或光管、或光纤、或波导52可以基于全内反射原理并且具有芯53和包层材料54，其中芯的折射率高于包层的折射率。两种材料对于LED37发射的相应波长至少应该是光学透明的，通常是850nm的IR光，但750nm至950nm的波长也是可能的，并且如果需要甚至可以使用更长的波长。

在如图16b所示的其他实施例中，光导可以基于反射来自反射表面的光的反射镜55，例如金属反射镜(例如金)、基于全内反射的反射镜或由介电材料薄层制成的介电反射镜。在这方面的主要性能标准是高反射。

由于弯曲/反射镜处的损耗，只有一个弯曲的解决方案可能是有益的。对于弯曲的光导，光导损耗可能很高，尤其是在包层和芯之间的折射率对比很小且弯曲半径很大的情况下。因此，反射镜通替代地常用于反射光。这样的反射镜可以基于上述原理，其中如果角度大且折射率对比低，则基于全内反射的反射镜效率不太高。

在图15所示的扫描仪配置中，光必须从LED耦合到光导。如果柔性部分未与扫描尖端分离，则只需一次耦合。但是，如果部分被分开，例如通过卫生屏障，则需要第二耦合。在这种情况下，可以将LED和光导之间的部分分开。在这种情况下，可以在光导和LED之间引入窗口56，如图16c所示。在这种情况下，如果距离和厚度小，并且如果折射率差小，以便将由于来自窗口表面的反射造成的损失最小化，则耦合通常会更高效。后者可以通过用透明材料57填充气隙来实现。

窗口56也可以形成为透镜以使耦合更高效。这种窗口/透镜可以由聚合物或玻璃制成。尖端部分和接触患者的部分之间也可以分开，使得光从LED 37耦合到第一光导，然后从第一光导耦合到外部部分中的第二光导。在这样的第二耦合中，两个导之间的间隙至关重要：间隙越小，耦合效率越高。两个光导在垂直方向上的对齐对于耦合损失也非常关键。此外，可以通过具有与第一光导不同形状的第二光导来提高耦合效率。

图17A-D说明了不同的改进光耦合设计。如果第二芯更大，则可以获得更好的耦合效率，图17A。此外，第二光导的形状可以是锥形的，如图17b所示。这种形状可能是有益的，因为光将在光导内扩展以实现在一个方向(即使用多个LED的情况下)上更大体积的照明。

通过引入聚焦元件，例如透镜，可以提高两个光导之间的耦合效率。这种透镜可以在窗口旁边单独形成，或作为两个光导之间的窗口，图17c，或作为光导的外形，图17d。从LED 37到光导52的耦合通常LED越靠近光导放置越高效。横向对齐至关重要，与LED的大小相比，可以通过更大的光导芯来改善。此外，锥形光导可用于提高耦合效率并改变光导的形状和大小。

波导可以构建为从单个LED投射光的单个结构，但是它们也可以共同构建，将光从承载光的一个或多个LED传输到单个出射点。

图18A中示出了扫描系统的另一个实施例，其中扫描头43包括在远端的IR光源37并且连接到扫描仪2。IR光源由窗口56保护。该系统被配置以与多用途卫生屏障护套44耦合。卫生护套44另外包括允许IR光透射通过护套的耦合窗口区域56。此外，IR适配器51被配置为当安装在扫描仪上时安装在卫生护套上，以便将来自扫描头的IR光耦合到光导52中，将照明传输到IR光离开结构的翼区域。

可能的耦合布置的细节可以在图18B中看到。

将光源放置在扫描仪头43的后部的解决方案可能是有益的，因为它允许将远端的机械尺寸保持得更小，这在口腔内部扫描时是有利的。此外，扫描头43的后部可以允许为光源使用更多空间和例如更大和/或更高功率的LED或激光器。

来自光源的光可以耦合到锥形光导。在这些实施例中，护套窗口57被放置为卫生屏障护套44的一部分或作为单独的单元，然后允许将一次性使用的透明护套放置在顶部。光导52被弯曲以将光向下引导到尖端的底端，在那里光离开尖端。由于耦合损失和反射，窗口处的损失可能很高。可以通过精确控制两个光导相对于彼此的位置来最小化耦合损失。窗口可以形成为透镜并且光导的端部可以形成为透镜。具有两个透镜元件可能是有益的：一个用于准直光，另一个用于聚焦光。

在图19所示的另一种配置中，扫描头43配置有反射镜49；透明窗口(蓝宝石玻璃和四分之一波片)50，其被配置为从扫描仪传输探测光和将探测光传输到扫描仪；和柔性PCB48，其具有专用加热元件，用于加热(ITO、电阻加热器或感应加热器)扫描头中的窗口。另外，感应接口38被放置在扫描头上的光学元件49的后面并且也在IR适配器51内部。IR适配器51可以包含一个或多个红外光源，例如位于每侧上的三个IR LED 37的两个阵列。扫描头43还可包含用于单独IR LED控制的复用器。这些IR LED 37可以位于每个翼中的三个IRLED 37的两个阵列中。感应接口38被配置为传输用于为IR LED 37供电的电力和用于控制照明的数据传输。IR适配器51被配置为在放置卫生护套44时装配在扫描头的远端上。在图19中，所示的卫生护套是一次性使用的护套，但也可以采用多次使用的护套或套筒。

制造商可拆卸的扫描头43可以提供优于容易的即时可拆卸的扫描尖端5的几个优点。它被设计用于简单的卫生屏障护套。这降低了需要在患者之间进行消毒的扫描仪的部分(即屏障护套)的复杂性。所有光学元件以及PCB加热元件和电连接器都整合在微生物屏障后面，这确保它们不必设计用于手动清洁/高等级消毒解决方案或在高压灭菌器中消毒。

用于将探测光导向对象的光学元件在扫描头43内部受到保护的事实导致光学元件更长的寿命和更少的衰减，从而在依赖于尖端5中附接的反射镜的操作或颜色校正时不太需要执行频繁的重新校准调整。适用于扫描头43解决方案系统的扫描系统可以轻松升级以适应新的功能和需求，只需更换扫描头即可。在扫描仪在操作过程中意外跌落的情况下，扫描仪的前部部分往往容易损坏，导致扫描仪设备无法正常工作。这种类型的损坏通常需要在专门的技术设施进行全面修复。所公开的扫描头解决方案提供了一种吸收这种冲击能量并且之后容易地更换的方式。这使得扫描仪的维修更快，用户的不便更少，因为它可以由技术人员在用户的位置进行。

由于用于将探测光导向待扫描对象的光学元件被限制在扫描头43中而不是在尖端护套5中，因此与包含光学元件的开放尖端相比，不需要频繁的颜色校准。

在列举若干装置的设备权利要求中，这些装置中的若干可以由一个且相同的硬件项目体现。某些措施在相互不同的从属权利要求中陈述或在不同实施例中描述的仅仅事实并不表示这些措施的组合不能有利地使用。

尽管已经详细描述和示出了一些实施例，但本发明不限于它们，而是还可以在所附权利要求限定的主题的范围内以其他方式实施。特别地，应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行结构和功能修改。

权利要求可以指任何前述权利要求，并且“任何”被理解为表示前述权利要求中的“任何一个或多个”。

本说明书中使用的术语“获得”可以指使用医学成像设备物理地获取例如医学图像，但它也可以指例如将先前获取的图像或数字表示加载到计算机中。

应该强调的是，在本说明书中使用的术语“包括/包含”用于指定所述特征、整数、步骤或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤的存在或添加、组件或其组。

上述和以下描述的方法的特征可以在软件中实现并且在由计算机可执行指令的执行引起的数据处理系统或其他处理装置上执行。指令可以是从存储介质或经由计算机网络从另一计算机加载到诸如RAM的存储器中的程序代码装置。替代地，所描述的特征可以由硬连线电路代替软件或与软件结合来实现。