[发明专利]用于确定对象的材料特性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定对象的材料特性，尤其是优选半透明对象如牙齿或下颚区域的光学特性的方法。

背景技术

在对三维对象进行光学测量时，出于多种原因可能重要的是了解待测量区域的材料特性，尤其是光学特性。这既涉及表面的数据又涉及在半透明对象情况下关于体积中材料特性的信息。

例如，对于由不同的材料组成的对象可能重要的是也以3D数据组不同地显示这些材料，或者应用与材料有关的滤光算法。同样，当已知分隔线的分布时，可以将专用的滤光器（或用于处理数据的算法）选择性地应用于待扫描对象内的材料边界。

此外，对于嵌入在具有变化的几何形状的环境中的几何形状不变的对象可能重要的是借助对象的不同光学特性来分隔这些对象，只要这样的光学特性存在。

除了使用材料特性来用于3D再现之外，还可以将对材料特性的确定例如用于显示材料隔间或者在牙齿区域中用于识别龋齿、发炎或合成填充物的状态（颜色，聚合度）。

由DE-A-10 2007 019 267已知借助色散共聚技术对尤其是半透明对象进行3D测量。但是，所测量的光谱数据被用于确定多个测量点的z坐标。因此，z坐标的确定是与材料无关的。同样已知不同材料的光谱漫反射数据和光学特性（WO-A-2005/068953）。

US-A-2010/0033719涉及用于确定组织的光学特性的方法和装置。为此借助共焦光谱仪逐点地从该组织的不同区域确定光谱照片，以从而达到关于该组织的反射和吸收特性的结论。

DE-A-10 2006 007 172的主题是用于快速地、位置分辨地、平面地、光谱学地分析对象的方法和装置。在此使用针孔的光栅化的平面阵列。

发明内容

本发明所基于的任务是提供一种用于确定对象的材料特性、尤其是光学特性的方法，优选在牙齿区域中的光学特性，而不需要费事的测量方法。还可以用结构简单的测量设备工作，所述测量设备使得可以进行简单的操作。

为了解决该任务，本发明主要规定，为了确定材料特性利用参照物体的光谱分辨的数据计算用共焦3D测量系统确定的对象的测量数据的光谱分辨的数据，其中对测量点确定在测量系统至这些测量点（即所述对象）的距离相互不同时的多个光谱分辨的数据。

在此，共焦3D测量系统尤其是共焦的色散3D测量系统，如在DE-A-10 2007 019 267中可得出的，其公开内容明确地以及全部地包含于此。

作为参照物体尤其是使用由高漫散射的材料如二氧化钛或漫反射板（Spektralon）制成的参照物体。

根据本发明，人们使用每个测量点的通过3D扫描仪的光学原理光谱分辨的数据，以利用对材料特性和材料差异的知识，只要这些材料在其光学特性如折射率、各向异性因子、散射系数和吸收系数方面相互不同或还通过荧光相互不同。

为此根据DE-A-10 2007 019 267使用至少一个光源，尤其是具有连续光谱的光源、用于产生多焦点照射图案的装置、具有大色差的用于将照射图案的焦点成像在对象上的物镜、用于确定成像在对象的物镜上的焦点的波长光谱的检测装置，其中从相应的波长光谱中确定每个焦点的光谱的峰值位置，从该峰值位置中计算对象在成像射线方向（Z坐标）上的延伸。在此在共焦地经由物镜成像的焦点的平面中设置具有第一孔的第一孔图案，所述第一孔的几何布置与多焦点照射图案的几何布置相关。

通过第一孔的位置预先给定在垂直于成像射线分布的平面中（X，Y坐标）焦点在对象上的位置，其中在这些孔中成像的焦点的波长光谱由检测装置获取。在此，每个在孔中成像的焦点的波长光谱通过后置的散射装置横向展开。此外，孔图案的第一孔与第二孔对应，其中第二孔的布置与多焦点照射图案的布置不同。由此散射的反射信号落在第二孔上；因为焦点经由物镜没有成像在第二孔中。由此作为测量方法既可以使用测量点中的直接返回反射（在包含菲涅尔分量的匹配的角度时），在半透明对象的情况下与来自测量点的附近环境的散射的反射信号在测量孔境内叠加，也可以使用返回散射信号高达在例如5μm至3mm的范围内、优选10μm至200μm的小距离的空间移位的观察，或者使用这两个信号的组合。

通过直接返回反射，也就是所成像的焦点之一的漫反射的辐射，尤其是可以推断粗糙度，也就是材料的漫散射特性；因为强烈的菲涅尔反射只在存在很小的粗糙度的地方才被获取到。从而根据由未被照射的点所确定的光谱可以得出关于体积散射的结论。