一种用于共焦测量对象的测量设备包括：光源（１）、成像光学系统（４）和图像检测器（１０）。布置装置（１１），用于改变光阑装置（３）与对象（６）之间的光路中的光学路径长度，其中能以预定的方式改变像平面的光学距离；以及设置有装置，以便使由所述光源（１）发射到所述对象（６）上的光（５）和／或由所述对象（６）反射的且射到所述传感器（１０）上的光（７）在曝光的曝光周期（ｔ↓［Ｂ１］）期间在至少一个特性（强度、频率、光谱）方面受到影响，其中，在所述曝光周期（Ｔ↓［Ｂ１］）期间给出被预定为简档的、光（５，７）的特性与像平面距所述成像光学系统（４）的光学距离之间的关系；并且设置有装置，该装置为曝光周期（ｔ↓［Ｂ１］）提供与观察光路（７）的光特性相关的测量值，其中根据曝光周期（ｔ↓［Ｂ１］）的测量值和比较值能重建对象（６）的高度坐标（ｚ↓［ｓ］）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的按照共焦显微 术的基本原理的测量设备以及一种根据权利要求14的前序部分所述的 相应方法。这种测量设备被用于测量对象并且在此不仅允许测量沿着轴的点 (二维测量)而且允许测量环绕轴布置的面(三维测量)。因此，这 种设备适于点传感器也适于面传感器。本专利技术尤其是涉及以高精度在口腔内徒手对未涂层的牙齿进行测量。
技术介绍
共焦3D测量的基本原理是公知的。根据现有技术，目标点的高度 的确定通过以下方式实现，即为光阑装置的试验板的每个点确定，在 对象相对于成像光学系统或相对于整个测量装置的哪个位置出现从后 面穿过试验板的最大光量。为此，在对象相对于成像光学系统运动(或 者光学元件在测量设备中运动)期间，为每个高度分辨级记录单个图 像并且为每个像点从图序中确定其中强度最大的图像。由单个图像在图序内的位置的知识能确定对象的高度简档 (Profil)。但是，在此必须记录由数十幅至数百幅图像构成的典型 的图序，以致测量过程在使用常用的曝光(Aufnahme)技术的情况下 必须持续数秒或者还持续更长。将整个曝光缩短到为完成口腔内的牙 科显<象(Dentalaufnahme)而被视为可接受的约0. 2s的周期要求使 用极为复杂的视频技术和数据分析或者要求放弃三维中的至少一维的 精度。此外，也对用于产生对象与成像光学系统之间的相对运动的力 学提出高要求。W0 00/08415 Al公开了一种方法和一种设备，其中通过成像光学 系统将点图案投影到 一个或者多个能移动的焦平面上。通过使用不同 的光分量能实现测量过程的加速。在现有技术中公知，通过嵌入由具有另一光学密度的介质构成的 元件产生对象与膝光光学系统之间的距离的快速变化，该曝光光学系 统具有变化的厚度并且运动，以致有效的厚度在时间过程中变化。此 处，玻璃例如可以考虑作为介质。此外，公知了将3D测量技术用在测量牙齿的口腔内窺镜 (Intraoralkamera )中，该口腔内窺镜才艮据相移三角测量法(Phase -Shift-Triangulation)的原理工作。此处不利的是，为了改进被 散射回的辐射必需对牙齿进行涂层。此外，对于常用的3D测量方法，采用点传感器或者线传感器是公 知的，其中为了测量3D对象而使对象相对于传感器移动，这经常被称 为扫描。此外还公知三角测量方法，该三角测量方法利用闪光灯执行唯一 的啄光。可是，根据这种方法进行测量的测量精度低，因为必须一次 曝光整个深度范围。因此，本专利技术的任务是说明一种方法和一种测量设备，该方法能 够实现快速且还精确地在口腔内进行测量。
技术实现思路
通过调制光的特性，例如通过调制照明的强度或者颜色来代替每 个高度分辨级 一 个图像的图像检测，该调制导致图像检测器 (Bildempfaenger )上的相应被调制的信号并且因此导致测量值。用于共焦测量对象的测量设备包括光源、用于将由光源发射的光 聚焦到要测量的对象上的成像光学系统，此外还包括对于将在对象上 被散射回且穿过同样的成像光学系统的、目标点的光的图像检测器。 此外还设置有用于改变光阑装置与对象之间的光路中的光学路程长度 的装置，其中像平面的光学距离能以预定的方式变化；并且此外设置 装置，以便在曝光的曝光周期期间使由光源发射到对象上的光和/或由 对象反射的并且射到传感器上的光在至少一个特性方面受到影响，其 中在啄光周期期间给出被预定为简档的、光特性与像平面距成像光学 系统的光学距离之间的相互关系；并且此外还设置装置，该装置针对 曝光周期提供与观察光路的光特性相关的测量值，其中根据曝光周期 的测量值和预定的比较值能重建对象的高度坐标。不必要对牙齿进行涂层，因为基于焦点的分析即使在复杂的几何 形状的情况下也能充分分析强度值。有利地，从光强和波长或光谱中选出受影响的光特性。利用CCD 传感器或者利用CMOS传感器能亳不困难地检测到这些特性。有利地，为了影响发射到对象上的光的光强而设置有光源调节 器。此处能考虑调节能量供应，例如通过改变电压和/或电流强度来调 节能量供应。能亳不困难地且高精度地利用数字图像传感器来测量和 分析光强。有利地，存在用于检测发射到对象上的光的特性的传感器。因此， 能确定所发射的光的质量并且补偿如由磨损、温度波动、电流波动或 者电压波动引起的偏差。传感器尤其是光源的组成部分，并且借助传感器的输出信号能根 据预定的光特性的简档实现对光源的电流和/或电源电压的控制和/或 调节。虽然在用于保持功率恒定的作为监控二极管的激光二极管中原 则上公知这种传感器，可是这种传感器此处被用于新的目的。有利地，对象所反射的光通过用于影响光特性的装置在射到传感 器上之前被改变。这能够实现以均匀的高光强来照明对象，这提供了 良好的信噪比。有利地，用于影响光特性的装置具有可变的透明度。由此能以简 单的方式改变射到传感器上的光强。特别有利地，改进方案是作为LCD屏的、具有可变的透明度的装 置。在LCD屏中，通过施加各种电压能简单地控制透明度。这种LCD 屏在现有技术中是公知的，例如在US 4, 837, 732中公知。可替换地，具有可变的透明度的装置可被构造成两个彼此能移动 的偏振滤光镜的形式。这种偏振滤光镜能廉价地制造，并且透明度的 控制是容易的，因为偏振滤光镜彼此的位置与由此得到的透明度之间 的相互关系是固定的。另一有利的替换方案涉及以下装置，该装置改变由光源发射到对 象上的光的色谱或者由对象反射且射到传感器上的光的色谱。因此能 保持照明强度恒定，由此实现更大的信号高度并且由此实现更好的信 噪比。在测量设备的有利的改进方案中，设置有用于分析所曝光的图像 数据并用于产生测量数据的分析装置，而且此外设置有存储装置，该 存储装置存储图像数据和/或测量数据。因此能立刻分析和存档测量结果。如果检验数据被存储在存储装置中并且如果分析装置具有比较装 置，则这是特别有利的，以便借助检验数据产生和存储校正数据并且 将存放在存储装置中的校正数据应用于测量数据。这用于校准光特性 和校准光学系统。为了进行校准，能测量具有精确限定的特性的试样 并且从这样获得的检验数据导出并且存储校正数据。这提高了测量精 确度，并且由老化引起的变化能补偿光特性的变化和/或图像传感器的 灵敏度。有利地，对象对图像的影响通过比较值来消除，该比较值通过曝 光参考图像来获得并且将该比较值与测量值进行比较。为此，存在用 于按照具有第二曝光时间和针对光特性与距离之间的关系的第二简档 的第二曝光确定比较值的装置。参考图像对对象的单独特性进行成像，这些特性例如表面的不同 反射性或者通过由对象上的突出部而部分遮盖照明构成阴影或者半阴 影，这些特性与测量数据叠加。有利的是，产生具有保持恒定的光特 性的参考图像，其中为了进行如在测量曝光中那样的曝光而改变像平 面的光学距离。这样扩展的像平面那样的共焦测量具有以下优点，即对于整个深 度范围不再必须为每个高度分辨级完成曝光，而是只须产生两个曝 光，由这两个曝光能完成高度坐标并且因此能完成高度图像。如果用于改变光学路程长度的装置对于第一和第二曝光能穿过不 同的方向，则这是特别有利的。第一曝光与第二爆光之间的延迟以这 种方式被最小化。本专利技术的另 一主题本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于共焦测量对象（６）的测量设备（２７），其包括：光源（１）、用于将由所述光源（１）发射的光（５）聚焦到要测量的对象（６）上的成像光学系统（４），此外还包括针对在所述对象（６）上散射回且穿过同样的成像光学系统（４）的、目标点（６′）的光（７）的图像检测器（１０），其特征在于， －布置用于改变光阑装置（３）与所述对象（６）之间的光路中的光学路径长度的装置（１１），其中，能以预定的方式改变像平面的光学距离，以及 －设置有装置（１２，１３），以便在曝光的曝光周期（ｔ↓［ｂ１］）期间使由所述光源发射到所述对象（６）上的光（５）和／或由所述对象（６）反射且射到传感器上的光（７）在至少一个特性方面受到影响，其中，在所述曝光周期（ｔ↓［ｂ１］）期间给出被预定为简档的、光（５，７）的特性与像平面距所述成像光学系统（４）的光学距离之间的相互关系，以及 －设置有装置（１０），所述装置（１０）针对曝光周期（ｔ↓［Ｂ１］）提供与观察光路（７）的光特性相关的测量值，其中，根据曝光周期（ｔ↓［Ｂ１］）的测量值和比较值能重建对象（６）的高度坐标（ｚ↓［ｓ］）。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：A施沃特泽，
申请(专利权)人：塞隆纳牙科系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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