[發明專利]用于確定對象的材料特性的方法

有效

• 申請號: 201180016233.5
• 申請日: 2011-03-28
• 公開（公告）號: CN102939531A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: T.埃特爾
• 申請（專利權）人: 德固薩有限責任公司
• 主分類號: G01N21/49
• 分類號: G01N21/49;G01B11/25;G02B21/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張濤;盧江

技術領域

本發明涉及一種用于確定對象的材料特性，尤其是優選半透明對象如牙齒或下顎區域的光學特性的方法。

背景技術

在對三維對象進行光學測量時，出于多種原因可能重要的是了解待測量區域的材料特性，尤其是光學特性。這既涉及表面的數據又涉及在半透明對象情況下關于體積中材料特性的信息。

例如，對于由不同的材料組成的對象可能重要的是也以3D數據組不同地顯示這些材料，或者應用與材料有關的濾光算法。同樣，當已知分隔線的分布時，可以將專用的濾光器（或用于處理數據的算法）選擇性地應用于待掃描對象內的材料邊界。

此外，對于嵌入在具有變化的幾何形狀的環境中的幾何形狀不變的對象可能重要的是借助對象的不同光學特性來分隔這些對象，只要這樣的光學特性存在。

除了使用材料特性來用于3D再現之外，還可以將對材料特性的確定例如用于顯示材料隔間或者在牙齒區域中用于識別齲齒、發炎或合成填充物的狀態（顏色，聚合度）。

由DE-A-10?2007?019?267已知借助色散共聚技術對尤其是半透明對象進行3D測量。但是，所測量的光譜數據被用于確定多個測量點的z坐標。因此，z坐標的確定是與材料無關的。同樣已知不同材料的光譜漫反射數據和光學特性（WO-A-2005/068953）。

US-A-2010/0033719涉及用于確定組織的光學特性的方法和裝置。為此借助共焦光譜儀逐點地從該組織的不同區域確定光譜照片，以從而達到關于該組織的反射和吸收特性的結論。

DE-A-10?2006?007?172的主題是用于快速地、位置分辨地、平面地、光譜學地分析對象的方法和裝置。在此使用針孔的光柵化的平面陣列。

發明內容

本發明所基于的任務是提供一種用于確定對象的材料特性、尤其是光學特性的方法，優選在牙齒區域中的光學特性，而不需要費事的測量方法。還可以用結構簡單的測量設備工作，所述測量設備使得可以進行簡單的操作。

為了解決該任務，本發明主要規定，為了確定材料特性利用參照物體的光譜分辨的數據計算用共焦3D測量系統確定的對象的測量數據的光譜分辨的數據，其中對測量點確定在測量系統至這些測量點（即所述對象）的距離相互不同時的多個光譜分辨的數據。

在此，共焦3D測量系統尤其是共焦的色散3D測量系統，如在DE-A-10?2007?019?267中可得出的，其公開內容明確地以及全部地包含于此。

作為參照物體尤其是使用由高漫散射的材料如二氧化鈦或漫反射板（Spektralon）制成的參照物體。

根據本發明，人們使用每個測量點的通過3D掃描儀的光學原理光譜分辨的數據，以利用對材料特性和材料差異的知識，只要這些材料在其光學特性如折射率、各向異性因子、散射系數和吸收系數方面相互不同或還通過熒光相互不同。

為此根據DE-A-10?2007?019?267使用至少一個光源，尤其是具有連續光譜的光源、用于產生多焦點照射圖案的裝置、具有大色差的用于將照射圖案的焦點成像在對象上的物鏡、用于確定成像在對象的物鏡上的焦點的波長光譜的檢測裝置，其中從相應的波長光譜中確定每個焦點的光譜的峰值位置，從該峰值位置中計算對象在成像射線方向（Z坐標）上的延伸。在此在共焦地經由物鏡成像的焦點的平面中設置具有第一孔的第一孔圖案，所述第一孔的幾何布置與多焦點照射圖案的幾何布置相關。

通過第一孔的位置預先給定在垂直于成像射線分布的平面中（X，Y坐標）焦點在對象上的位置，其中在這些孔中成像的焦點的波長光譜由檢測裝置獲取。在此，每個在孔中成像的焦點的波長光譜通過后置的散射裝置橫向展開。此外，孔圖案的第一孔與第二孔對應，其中第二孔的布置與多焦點照射圖案的布置不同。由此散射的反射信號落在第二孔上；因為焦點經由物鏡沒有成像在第二孔中。由此作為測量方法既可以使用測量點中的直接返回反射（在包含菲涅爾分量的匹配的角度時），在半透明對象的情況下與來自測量點的附近環境的散射的反射信號在測量孔境內疊加，也可以使用返回散射信號高達在例如5μm至3mm的范圍內、優選10μm至200μm的小距離的空間移位的觀察，或者使用這兩個信號的組合。

通過直接返回反射，也就是所成像的焦點之一的漫反射的輻射，尤其是可以推斷粗糙度，也就是材料的漫散射特性；因為強烈的菲涅爾反射只在存在很小的粗糙度的地方才被獲取到。從而根據由未被照射的點所確定的光譜可以得出關于體積散射的結論。