[发明专利]彩色共焦系统

说明书

提供了一种用于确定三维结构的表面形貌的系统。该系统能够包括照明单元，该照明单元被配置为输出分别包括多个波长的光束的二维阵列。光学组件能够将各光束的多个波长聚焦到多个焦距，从而遍及二维视野地同时照明该结构。检测器和处理器用于基于测得的从所述结构反射的光的特性而生成表示所述三维结构的表面形貌的数据。

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，已经开发并且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，能够使用测量到的牙齿的表面形貌以设计和制造义齿并且/或者确定正畸治疗方案来矫正咬合不正。

一种用于光学测量表面形貌的技术采用了激光三角测量法，以测量牙齿的表面与插入到患者的口腔中的光程探头之间的距离。然而，经由激光三角测量法所测量的表面形貌可能由于，例如从牙齿表面的次优的反射率而不如期望的精确。

在西门子股份有限公司(Siemens GmbH)或西诺德牙科设备有限公司(SironaDental Systems)市售的CEREC-1和CEREC-2系统中实施的用于光学测量表面形貌的其他技术分别使用了光切法和移相法。这两个系统都采用了专门设计的手持探头，以测量拟定的牙齿的三维坐标。然而这两种方法均要求将特定的被覆物(即，分别为测量粉末和白色颜料悬浊液)沉积在牙齿上。被覆层的厚度应当满足特定的、难以控制的要求，这导致测量数据不精确。

在另一种技术中，基于探头对牙齿表面的物理扫描、并且例如通过光学或其他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.5372502公开了一种用于三维测绘的光学探头。各种图案均被投射到要测量的一个或多个牙齿上，并且利用光学探头捕获到对应的多个扭曲的图案。各被捕获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系统和方法。在多个实施例中，用于光学确定表面形貌的系统包括光学组件，该光学组件被配置为将分别包括多个波长的二维阵列光束相对于光学系统聚焦至多个焦距。本文描述的系统和方法提供了无需使用轴向扫描机构(例如，用于在入射光的主光线的传播方向上扫描的机构)的情况下的三维结构的彩色共焦扫描，从而能够获得更小且更快的扫描光学器件。本文描述的系统和方法还能够用于提供在不使用横向扫描机构的情况下的三维结构的彩色共焦扫描，从而能够进一步获得更小且更快的扫描光学器件。此外，本文描述的实施例允许利用被聚焦到连续频谱的焦距的二维阵列光束进行扫描，从而提供了改进的测量精度、分辨率和深度。

从而，在一个方面中提供了用于确定三维结构的表面形貌的系统。该系统能够包括照明单元、光学组件、检测器和处理器。照明单元能够被配置为输出二维阵列光束，每个光束都包括多个波长。光学组件能够被配置为使得各光束的所述多个波长相对于所述光学组件而聚焦到多个焦距，从而遍及二维视野地同时照明所述结构。检测器能够被配置为对于遍及视野地二维分布的多个位置的各位置测量从所述结构反射的光的特性。处理器能够可操作地与检测器结合，并且被配置为基于测得的从所述结构反射的光的特性，生成表示所述结构的表面形貌的数据。

在另一个方面中，提供了用于确定三维结构的表面形貌的方法。该方法包括生成二维阵列光束，每个所述光束均包括多个波长。使得各光束的所述多个波长能够相对于所述结构而聚焦至多个焦距，从而遍及二维视野地同时照明所述结构。对于遍及视野地二维分布的多个位置的各位置，测量从所述结构反射的光的特性。基于测得的从所述结构反射的光的特性，生成表示所述结构的表面形貌的数据。

通过阅读说明书、权利要求和附图，本发明的其他目的和特征角变得清晰。

本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请通过引用并入本文，其程度如同每个单独的出版物、专利或专利申请被具体地和单独地指明为通过引用而并入。

附图说明