[發明專利]具有彎曲焦面或目標基準元件和場補償器的共焦成像設備

有效

• 申請號: 201580056255.2
• 申請日: 2015-08-17
• 公開（公告）號: CN107076985B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 塔勒·維科爾;阿迪·萊文;奧弗·薩菲爾;馬妍·摩西
• 申請（專利權）人: 阿萊恩技術有限公司
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G01B11/24;G02B23/24;G02B23/26;A61C9/00
• 代理公司: 北京奉思知識產權代理有限公司 11464
• 代理人: 吳立;鄒軼鮫

一種共焦成像設備，包括產生光束陣列的照明模塊。聚焦光學器件將光束陣列共焦聚焦到非平坦焦面上，并且將光束陣列導向待成像的三維對象。平移機構調整至少一個透鏡的位置，以使非平坦焦面沿著成像軸移位。檢測器測量返回光束陣列的強度，該返回光束從三維對象反射，并且通過聚焦光學器件被導回。對于至少一個透鏡的位置測量返回光束陣列的強度，用以確定三維對象的點在成像軸上的位置。調整一個以上的點的檢測到的位置以補償非平坦焦面。

相關申請

本申請根據美國法典第35條119款要求享有2014年8月15日提交的美國臨時申請No.62/037,778的權利和利益。

技術領域

本發明的實施例涉及成像領域，并且特別地，涉及一種用于進行三維表面的共焦成像的系統和方法。

背景技術

已經開發了各種各樣的方法和系統用于牙齒的直接光學測量以及后續的義齒的自動制造。術語“直接光學測量”意味著測量患者口腔中的牙齒。這有助于獲得牙齒置換的計算機輔助設計(CAD)或者計算機輔助制造(CAM)所需的數字構造數據，而不必對牙齒進行任何鑄型印模。這樣的系統通常包括：光學探頭，其連接到諸如電荷耦合裝置(CCD)或者互補金屬氧化物半導體(CMOS)傳感器這樣的光學拾取器或者接收器；以及處理器，其實現適當的圖像處理技術，以設計和實際制造期望的產品。

進行口內掃描的一種系統是使用共焦成像來對三維表面成像的系統。使用共焦成像的這樣的系統通常包括場透鏡，以使成像場平坦化并且能夠實現發射光束的平坦的焦平面。這樣平坦的焦平面確保了被掃描的三維表面的表面形貌是精確的。然而，場透鏡是將光束的光線打開的發散透鏡。這導致了共焦成像設備的光學器件被放大。另外，場透鏡應當被對齊以確保精度。這樣的對齊可能是耗時并且復雜的處理。

發明內容

本文描述了具有非平坦焦面的共焦成像設備。可以由缺少場透鏡的共焦成像設備的光學器件而產生不平坦的焦面。如下文將進一步詳細論述的，共焦成像設備中的場透鏡的缺少引起了挑戰，但同時也提供了諸多優勢效果。例如，不具有場透鏡的共焦成像設備比具有場透鏡的共焦成像設備更小、更輕并且更易于制造。本文討論的實施例將示出如何克服設計和使用缺少場透鏡的共焦成像設備時的挑戰。

而且，本文描述的是具有聚焦光學器件的大區域的共焦成像設備，該聚焦光學器件利用聚焦設置的改變而改變焦面的放大率。如下文將更加具體論述的，放大率的改變引起了實施例中被克服的挑戰。

在一個實施例中，共焦成像設備包括照明模塊，該照明模塊產生光束陣列。共焦成像設備的聚焦光學器件進行光束陣列到非平坦焦面上的共焦聚焦，并且將光束陣列朝向待成像的三維對象引導。共焦成像設備的平移機構調整至少一個透鏡的位置，以使非平坦焦面沿著成像軸移位。共焦成像設備的檢測器測量返回光束陣列的強度，該返回光束從三維對象反射，并且通過聚焦光學器件引導回來。針對至少一個透鏡的位置測量返回光束陣列的強度，用以確定三維對象的點在成像軸上的位置。調整一個以上的點的檢測到的位置以補償非平坦焦面。從而，可以精確地成像對象，而與共焦成像設備的非平坦焦面無關。

附圖說明

在附圖中的圖形中通過實例而不受限地圖示了本發明。

圖1A圖示了根據一個實施例的共焦成像設備的功能框圖。

圖1B圖示了連接至根據一個實施例的共焦成像設備的計算裝置的框圖。

圖2A圖示了根據一個實施例的缺少場透鏡的共焦成像設備的光學器件。

圖2B圖示了根據另一個實施例的缺少場透鏡的共焦成像設備的光學器件。

圖2C圖示了根據另一個實施例的具有場透鏡的共焦成像設備的光學器件，對于該場透鏡，聚焦設置的改變導致了放大率的改變。

圖3A是根據本發明的實施例的包括棱鏡的共焦成像設備的探測部件的頂視圖。