[发明专利]聚焦扫描设备

权利要求书

1.一种用于获得和/或测量物体的至少一部分表面的3D几何形状的扫描器，所述扫描器包括：

-容纳感测器元件阵列的至少一个照相机，

-用于产生探测光的装置，

-用于将探测光向物体传输的装置，由此照明物体的至少一部分，

-用于传输从物体返回到照相机的光的装置，

-配置成用于限定焦平面的至少一个聚焦元件，

-用于改变物体上的焦平面的位置的装置，

-用于从所述感测器元件阵列获得至少一个图像的装置，

-用于以下方面的装置：

a)确定下列对象的准确对焦位置：

-对于一系列焦平面位置，多个感测器元件中的每一个，或

-对于一系列焦平面位置，多个感测器元件组中的每个组，和

b)将准确对焦位置数据转换成3D真实世界坐标；

其中扫描器进一步包括配重装置以配衡改变焦平面位置的装置。

2.根据权利要求1所述的扫描器，其中用于改变焦平面的位置的装置包括用于调节和控制聚焦元件的位置的装置。

3.根据权利要求1所述的扫描器，其中配重装置配衡聚焦元件的运动，从而减小或消除来自用于调节和控制聚焦元件的位置的装置的震动和/或晃动。

4.根据权利要求1所述的扫描器，包括用于与聚焦元件的移动相反地平移配重的装置。

5.根据权利要求2所述的扫描器，其中聚焦元件沿扫描器的光轴前后平移。

6.根据权利要求2所述的扫描器，其中用于调节和控制所述位置的装置包括用于调节聚焦元件的位置的平移台。

7.根据权利要求1所述的扫描器，其中配重和聚焦元件相连并且通过相同的平移装置驱动。

8.根据权利要求1所述的扫描器，其中焦平面位置以预定频率周期性地变化。

9.根据权利要求8所述的扫描器，其中所述频率为至少1Hz，例如至少2Hz、3、4、5、6、7、8、9或至少10Hz，例如至少20、40、60、80或至少100Hz。

10.根据权利要求1所述的扫描器，包括光学系统，其中该光学系统形成用于将探测光向物体传输和/或将从物体返回到照相机的光成像的装置，其中该光学系统包括透镜系统。

11.根据权利要求10所述的扫描器，其中该聚焦元件是扫描器的透镜系统的一部分。

12.根据权利要求10所述的扫描器，其中透镜系统对于所有的焦平面位置是焦阑的或接近焦阑的。

13.根据权利要求1所述的扫描器，其中聚焦元件是单个透镜。

14.根据权利要求13所述的扫描器，进一步包括用于在一系列焦平面位置上确定多个感测器元件中的每一个的最大信号值的装置。

15.根据权利要求1所述的扫描器，其中图案是静止线图案或静止棋盘图案。

16.根据权利要求1所述的扫描器，其中所述扫描器包括用于在每个焦平面位置估计至少一个图像像素和加权函数之间的相关度的装置，其中加权函数基于空间图案的构形信息而确定，并且其中通过相关度的分析确定准确对焦位置。

17.一种用于获得和/或测量物体的至少一部分表面的3D几何形状的方法，所述方法包括下列步骤：

-容纳感测器元件阵列，

-产生探测光，

-将探测光向物体传输，由此照明物体的至少一部分，

-传输从物体返回到照相机的光，

-改变物体上的焦平面的位置，

-从所述感测器元件阵列获得至少一个图像，

-确定下列对象的准确对焦位置：

-对于一系列焦平面位置，多个感测器元件中的每一个，或

-对于一系列焦平面位置，多个感测器元件组中的每个组，和

-将准确对焦数据转换成3D真实世界坐标；

其中该方法进一步包括配衡改变焦平面位置的装置。