[发明专利]用于光学测量表面形貌的装置和方法

说明书

描述了一种用于确定三维结构的表面形貌的装置。该装置能够包括探头(90)和被配置为输出多个光束(36)的照明单元(28、32、34、38)。在多个实施例中，该装置包括聚光组件(42、44)。聚光组件能够接收多个光束中的各光束并且将光束聚焦于各自的外部焦点。聚光组件能够被构造成使多个光束在变焦组件(224、234)内重叠，以使外部焦点沿着光束的传播方向移动。该装置能够包括：检测器(60)，其具有配置为测量从亮斑返回的多个光束中的各光束的特性的传感元件；和处理器(24)，其连接到检测器，并且被配置为基于测得的特性生成表示结构的形貌的数据。

本申请是基于2015年6月30日提交的专利申请号为201580047638.3(PCT/IB2015/054910)、名为“用于光学测量表面形貌的装置和方法”的申请(进入中国国家阶段日期：2017年3月3日)的分案申请。

背景技术

已经开发了各种方法用于光学测量表面形貌。例如，已经开发和采用了能够用于光学测量患者的牙齿的表面形貌的光学系统和方法。例如，测量的牙齿的表面形貌能够用于设计和制造假牙、和/或用于确定矫正咬合不正的正畸治疗方案。

一种用于光学测量表面形貌的技术采用了激光三角法，以测量牙齿的表面与插入到患者的口腔内的光距探头之间的距离。然而，由于例如牙齿的表面的次优(sub-optimal)反射率，导致经由激光三角法测量的表面形貌可能不如期望的精确。

在从西门子公司(Siemens GmbH)或西诺德牙科设备公司(Sirona DentalSystems)市售的CEREC-1和CEREC-2系统中实现的其它用于光学测量表面形貌的技术分别采用了光切法和相移法。两种系统均采用了特别设计的手持探头，以测量拟定的牙齿的三维坐标。然而，这两种方法需要将特定的被覆物(即，分别是测量粉末和白色颜料悬浮液)沉积于牙齿上。被覆层的厚度需要满足特定的、难以控制的要求，这导致测量数据的不精确。

在另外一种技术中，基于探头对牙齿表面的物理扫描、并且例如通过光学或其它遥感设备确定探头的位置来进行牙齿表面的测绘。

美国专利No.5,372,502公开了一种用于三维测量的光学探针。将各种图案投射到要测量的一个或多个牙齿上，并且通过光学探头来捕捉相应的多个变形的图案。各个捕捉的图案提供了形貌的细化。

发明内容

提供了用于光学确定三维结构的表面形貌的装置和方法。在许多实施例中，用于光学确定表面形貌的装置包括聚光组件，能够操作该聚光组件来改变入射到被测量的三维结构(例如，患者的齿系)上的光束的焦点深度。本文公开的聚光组件利用最少的移动部或者不利用移动部提供了焦点深度的改变，这提供了更小、更快和更紧凑的光学器件。

在一个方面中，描述了一种用于确定三维结构的表面形貌的装置。在许多实施例中，该装置包括聚光组件。所述聚光组件能够被构造成使所述多个光束在变焦组件内重叠，以使光束的所述外部焦点沿着光束的传播方向移动。能够测量从被测量的结构反射的光的特性。测量出的特性能够用于产生表示结构的形貌的数据。

在另一个方面中，描述了一种用于确定三维结构的表面形貌的装置。在许多实施例中，该装置包括聚光组件。所述聚光组件能够包括汇聚透镜和发散透镜。能够改变所述汇聚透镜与所述发散透镜之间的间隔，以使光束的外部焦点沿着光束的传播方向移位。能够测量从被测量的结构反射的光的特性。测量出的特性能够用于产生表示结构的形貌的数据。

通过阅读说明书、权利要求和附图，本发明的其它目的和特征将变得明显。

通过引用并入

在本说明书中提到的所有出版物、专利和专利申请通过引用并入本文，其程度如同各个出版物、专利或专利申请被具体和单独地指明为通过引用而并入。

附图说明