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用于口内共焦成像的探头和设备

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CN106572896A
CN106572896A CN 201580039139 CN201580039139A CN106572896A CN 106572896 A CN106572896 A CN 106572896A CN 201580039139 CN201580039139 CN 201580039139 CN 201580039139 A CN201580039139 A CN 201580039139A CN 106572896 A CN106572896 A CN 106572896A
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CN
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Application number
CN 201580039139
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English (en)
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优素福·阿缇亚
塔勒·维科尔
Original Assignee
阿莱恩技术有限公司
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    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/32Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends

Abstract

一种用于牙科共焦成像的探头,包括用于朝着牙齿部分引导光束的导光部,该导光部具有:入射面,光束通过该入射面而进入导光部;以及出射面,光束通过该出射面而离开导光部,其中,导光部被构造为:在具有彼此垂直的两个偏振分量的线偏振光束的情况下,以所述两个偏振分量中的一个偏振分量相对于所述两个偏振分量中的另一个偏振分量沿着从入射面向出射面的路径被延迟光束的波长的四分之一的奇数倍的方式,改变线偏振光束在其通过导光部的路径上的偏振。

Description

用于口内共焦成像的探头和设备

技术领域

[0001] 本公开涉及一种用于口内共焦成像的探头和包括该探头的设备,特别有助于测绘 牙齿。

背景技术

[0002] 在畸齿矫正学和假牙修复学领域,已知不同的方法来确定患者口中的当前牙齿的 表面结构。上述方法中的一种方法涉及采用患者的齿列的印模。利用该印模制造表示(阳 型)物理牙齿模型的石膏模型。该物理牙齿模型而后可以用于随后的治疗计划。

[0003] 如果要采用CAD (计算机辅助设计)技术和/或CAM (计算机辅助制造)技术,则可以 通过扫描获得与牙齿对应的数字数据集。例如,可以使用X射线、计算机断层成像、磁共振成 像或者激光扫描设备来扫描或成像石膏模形式的(阳型)物理牙齿模型或印模形式的(阴 型)物理牙齿模型。利用如此获得的图像数据,可以建立牙齿或其一部分的计算机模型。然 而,这种方法和设备可能比理想情况耗费时间且更昂贵。

[0004] 作为替代,可以直接对患者口中的牙齿成像。为此目的,已知不同的成像设备。

[0005] 利用具有感应面的探头进行非接触成像的现有设备至少在某些方面不太理想。现 有的探头装置要比理想的大一些,并且可能具有大的口内前端,这可能使得现有装置至少 对于某些情况下的使用不方便。虽然可以使用通过聚焦光学器件的入射光束阵列,但是这 种装置的大于理想探头的头部会导致对患者口腔的测量不理想。并且,依赖于光束以在结 构上生成照明点的现有装置和沿光路传播的返回光线的强度对于使用和维护而言可能有 些麻烦,并且制造成本可能比理想情况稍高。

[0006] 虽然在现有装置中已经使用了四分之一波片(QWPs),但是现有的QWPs在一些情况 下可能提供不够理想的结果。例如,一次性的QWPs可能具有不够理想的质量,并且可能比理 想的更少地使用。虽然已经提出了固定的QWPs,但是固定的QWPs的对准和可靠性可能不够 理想。而且,QWPs的使用可能与不够理想的数值孔径和精度相关,并且可能不够理想地适用 于与远心测量系统组合。而且,QWPs的使用能够提供例如与对污染的不理想控制相关的附 加的光学部件。

[0007] 虽然已经提出了使用三角测量法的三维(3D)数据采集,但是这样的装置可能不如 理想的紧凑,并且可能有些难以放置在患者的口中。并且,这样的装置可能需要对准,并且 至少在一些情况下可能不如理想的精确和可靠。

[0008] 鉴于以上情况,需要用于测量诸如口内腔这样的表面的改进的方法和设备。理想 地,这样的方法和设备将克服现有方法和设备的至少一些缺陷,并且将更精确、可靠、紧凑, 更容易用于患者的口腔,并且比现有装置更便宜。

发明内容

[0009] 根据实施例,设置了用于牙科共焦成像的探头,该探头包括导光部,导光部用于朝 着牙齿部分引导光束,该导光部具有:入射面,光束通过该入射面而进入导光部;以及出射 面,光束通过该出射面而离开导光部。导光部可以被构造为提供沿着从入射面到出射面的 路径的、偏振分量的包括光束的波长的四分之一的奇数倍的相对延迟。在多个实施例中,具 有彼此垂直的两个偏振分量的线偏振光束以如下方式提供线偏振光束在其通过导光部的 路径上的偏振的改变:沿着从入射面到出射面的路径,两个偏振分量中的一个偏振分量相 对于两个偏振分量中的另一个偏振分量被延迟了光束的波长的四分之一的奇数倍。能够以 多种方式中的一个以上的方式布置且/或构造探头的反射表面,从而提供波长的四分之一 的奇整数倍的相对延迟。在多个实施例中,反射表面的角度被布置为提供延迟。作为替代或 者组合,涂层能够被设置在一个以上的表面上,以提供延迟。在多个实施例中,表面的角度 提供了延迟的第一部分,并且一个以上的涂层提供了延迟的第二部分,并且与第二部分组 合的第一部分提供了包含波长的四分之一的奇整数倍的、入射面与反射面之间的组合后的 总相对延迟。在多个实施例中,当利用由其它表面处的反射所引起的现有的延迟补充时,在 探头的前端部处的反射涂层能够提供全部的1/4波长的延迟。涂层可以包括具有低折射率 层、高折射率层以及中间折射率层的多个层。在多个实施例中,多个层包括多个低折射率 层、多个高折射率层以及多个中间折射率层。包括四分之一波长的奇数倍的延迟具有如下 优势效果:提供了已经相移线偏振光的半个波长以及相应90度的返回光,为了提高测量设 备的能量效率,能够利用偏振光束分束器来使用该线偏振光。

[0010] 通过阅读说明书、权利要求以及附图,本发明的其它目的和特征将变得清晰。

[0011] 援引并入

[0012] 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

[0013] 在所附权利要求中具体阐述本发明的新颖特征。通过参考以下阐述运用了本发明 的原理的说明性实施例的详细描述,将获得对本发明的特征和优势效果的更好理解,并且 所述实施例的附图为:

[00M]图1示出了根据多个实施例的共焦成像设备的示意图;

[0015] 图2示出了根据多个实施例的被示意性地图示的探头的顶视图;

[0016] 图3示出了根据多个实施例的被示意性地图示的探头的入射面的平面图;

[0017] 图4示出了根据多个实施例的通过图2中的线A-A的纵截面图;并且

[0018] 图5示出了根据多个实施例的通过被示意性地图示的探头的纵截面图。

具体实施方式

[0019] 本文公开的方法和设备能够以许多方式中的一种或多种而被组合,并且非常适合 于与表面拓扑结构相关的许多装置组合,诸如组织表面(例如口腔表面)的测量。组织表面 可以包括例如口部的一个以上的牙齿的表面。被测量的表面能够由诸如正牙医生和牙医这 样的卫生保健提供者使用。

[0020] 本文所使用的"和/或"包括替代元件和元件的组合。例如,A和/或B包括单独的A、 单独的B以及A和B的组合。

[0021] 本文所使用的lambda ("λ")表示光束的光的波长。

[0022] 在多个实施例中,线偏振的光束(具有彼此垂直的两个偏振分量)可以沿着其从导 光部的入射面至导光部的出射面的路径经受偏振的变化。QWP也可以改变偏振。由于诸如减 小的尺寸、较少系统元件以及降低的成本这样的额外的原因,利用探头自身提供偏振变化 能够是有益的。例如,波长的四分之一的奇整数倍的延迟可以对应于V2的奇数倍的相移。 [0023]导光部可以被配置为使得光束在入射面处的线偏振被改变为在出射面处的椭圆 偏振或者圆形偏振中的一者以上。

[0024] 在多个实施例中,探头提供了包括四分之一波长的奇数倍的相位延迟,并且能够 通过在系统中使用线偏振光,而以与四分之一波片相似的方式使用该探头。经过探头的线 偏振的相位被延迟了波长的四分之一,并且从而被圆偏振。当从诸如牙齿这样的对象反射 回来并且在相反方向上经过探头时,产生另外的四分之一波长的延迟,并且偏振为线偏振, 并且相对于原始偏振为90度。通过使用偏振分束器,能够充分地提高系统的光功率传输效 率,例如,最大化。

[0025] 光束可以包括多色光束(例如,具有一定的波长的范围)或者单色光束(例如,具有 单一波长,例如,如从激光源所获得的)。

[0026] 探头可以被构造为用于口内共焦成像,诸如用于口内共焦成像的探头、和/或用于 阳型和/或阴型物理牙齿模型的共焦成像。

[0027] 导光部可以包括透明本体和/或一体式本体。例如,透明本体可以包括玻璃或者塑 料,并且可以包括固体。在多个实施例中,透明本体包括刚性的本体,诸如刚体。

[0028] 导光部可以被侧壁界定,并且一个以上的侧壁可以包括延迟涂层,使得沿着从入 射面到出射面的路径的两个偏振分量中的一个偏振分量相对于另一个偏振分量的总延迟 是波长的四分之一的奇数倍。以这种方式,能够实现一个偏振分量被相移了 V2的奇数倍, 从而提供本文描述的优势效果。各个侧壁和/或出射面和/或入射面可以是例如平面。

[0029] 导光部可以由侧壁界定,并且导光部可以被构造和/或布置为使得通过入射面而 进入的光束以全内反射的方式在导光部的至少一个侧壁处反射。上述延迟涂层可以导致全 内反射条件的改变或修改,特别是关于两个偏振分量中的一个偏振分量的相移。在多个实 施例中,本文所述的延迟涂层可以设置在侧壁的处或者侧壁的光束以全内反射的方式被反 射的部分处。在多个实施例中,导光部包括被布置为提供全内反射的角度和折射率。

[0030] 作为全内反射的替代或附加,可以利用侧壁的镜面涂层或者侧壁的一部分提供一 个以上的反射。延迟涂层可以提供例如,镜面反射条件关于两个偏振分量中的一个偏振分 量的相移的改变或修改。在多个实施例中,例如,如本文所述的延迟涂层可以设置在侧壁 处,或者设置在侧壁的光束以镜面反射的方式而被反射的部分处。

[0031] 导光部可以包括:上侧壁,其被布置为相对于入射面成锐角;下侧壁,其被布置为 相对于入射面成钝角;以及端侧壁,其被布置为相对于入射面和/或出射面成锐角。例如,上 侧壁可以邻接入射面,下侧壁可以邻接入射面,并且/或者端侧壁可以邻接上侧壁和/或下 侧壁。端侧壁与上侧壁之间的角度可以是钝角。下侧壁可以包括出射面。

[0032] 端侧壁可以包括镜面。例如,端侧壁可以包括镜面涂层。在这样的实施例中,导光 部可以被布置并且/或者构造为使得通过入射面而进入的光束以全内反射的方式在除了端 侧壁之外的所有侧壁处反射。入射面与下侧壁之间的角度可以在90°到125°之间,特别地, 在90°到115°之间。出射面或下侧壁与端侧壁之间的角度可以在20°到45°之间,特别地,在 25°到35°之间。入射面与上侧壁之间的角度可以在90°到65°之间,特别地,在90°到80°之 间。

[0033] 实施例还提供了一种用于牙科共焦成像的设备,所述设备包括:照明模块,其用于 产生光束阵列;光学系统,其用于所述光束阵列的共聚焦;以及如上所述的探头,其中,所述 照明模块、所述光学系统和所述探头被布置为使得来自所述照明模块的所述光束阵列通过 所述光学系统,经由所述入射面而进入所述导光部,并且经由所述出射面而从所述导光部 出射。特别地,导光部可以被布置为使得实现线偏振光束的偏振的上述改变。

[0034] 设备可以被构造为用于口内共焦成像,并且例如可以包括用于口内共焦成像的设 备,和/或用于阳型和/或阴型物理牙齿模型的共焦成像的设备。设备可以包括扫描设备。设 备的聚焦光学器件可以包括例如远心或非远心的光学器件。

[0035]导光部可以被布置为使得光束阵列以相对于入射面的大约90°的角度进入导光 部。在多个实施例中,导光部可以被布置为使得光束阵列以90° ±5°例如,90° ±3°的角度经 由入射面而进入。

[0036]导光部可以被多个侧壁界定,并且导光部可以被布置并且/或者构造为使得通过 入射面而进入导光部的每个光束都在通过出射面而出射之前,在侧壁处反射奇数次。在多 个实施例中,例如,每个光束都可以在通过出射面而出射之前在侧壁处被反射三次或五次。 [0037]例如,所述照明模块可以包括单个光发射器或多个光发射器。一个以上的光发射 器可以发出相干光。在多个实施例中,光发射器可以包括单个激光发射器或者多个激光发 射器。光发射器可以包括单个光发射器,并且照明模块例如可以还包括扩束器元件和/或分 束器元件,分束器元件用于将来自光发射器的光束分成多个光束和/或光束阵列。例如,分 束器元件可以包括衍射光学器件或者折射光学器件以及它们的组合。例如,分束器元件可 以包括光栅或者微透镜阵列。

[0038] 本文描述的任意设备和方法可以包括用于线偏振光束的偏振器,其中,沿着照明 模块与探头之间的光路而布置该偏振器。在多个实施例中,偏振器被布置在照明模块与光 学系统之间。偏振器可以被构造并且/或者布置为使得通过导光部的入射面的光束的偏振 平面不与导光部的对称平面平行(即,偏振平面相对于对称平面倾斜)。对称平面可以被布 置为与光路所在的平面平行。

[0039] 本文所述的任意方法和设备都可以包括分束器,其被布置为沿着照明模块与光学 系统之间的光路,使得来自照明模块的光束阵列通过分束器,并且使得来自光学模块的返 回光束阵列,特别地,朝着检测器被反射。例如,分束器可以包括半透明的镜面。来自照明模 块并通过光学系统的光束可以包括入射光束,例如,通过入射面而进入导光部的入射光束。 在相反方向上通过光学系统的沿着光路的光束可以包括返回光束,例如,通过出射面而进 入导光部的返回光束。返回光束的阵列可以包括被待成像的对象(例如,牙齿部分或区段) 反射的光束阵列。

[0040] 本文描述的方法和设备可以包括用于检测光束阵列的检测器。检测器可以被布置 和/或构造为检测返回光束阵列。检测器可以包括检测器元件的阵列。例如,检测器可以包 括CCD、照相机或者光电二极管阵列。检测器可以包括例如分光光度计。

[0041] 本文描述的设备可以包括焦点移动机构,用于移动光学系统的焦平面。例如,焦点 移动机构可以被构造为沿着光轴移动光学系统的一个以上的透镜。在多个实施例中,焦点 移动检测器可以包括平移机构,用于平移光学系统的一个以上的透镜。

[0042] 本文所述的探头可以包括壳体,其中,例如,导光部和/或光学系统被设置在壳体 中。当设置了焦点移动机构时,焦点移动机构也可以设置在壳体内。

[0043] 例如,探头可以包括手持装置的一部分。光学系统和/或焦点移动机构可以包括手 持装置的一部分。在多个实施例中,手持装置被本文所述的壳体界定。

[0044] 图1示意性地示出根据多个实施例的用于牙齿区段或牙齿部分的牙科共焦成像的 设备的实例。例如,牙齿区段可以包括一个牙齿、多个牙齿、牙齿残粧和/或缺失了一个或多 个牙齿的部分。例如,设备可以用于牙齿的口内成像。作为替代或者附加,也可以采用该设 备而执行阳型或阴型的牙齿模型的成像。

[0045] 图示的设备包括光发射器1作为相干光源。作为实例,光发射器可以是诸如半导体 激光器这样的激光源。

[0046] 如示出的箭头所表示的,发出的光穿过偏光器2,该偏光器2诸如为产生线偏振光 的偏振滤光器。

[0047] 线偏振光通过扩束器3,该扩束器3可以包括准直透镜,从而获得具有期望宽度或 数值孔径的准直光束。

[0048] 扩束器3之后是分束器元件4,该分束器元件4用于将光束分成光束阵列。例如,以 衍射或折射光学器件为形式的分束器元件4可以包括光栅或微透镜阵列。

[0049] 在图示的实例中,光发射器1包括单个的光源,来自该光源并且经由扩束器和分束 器元件而产生了光束阵列。作为替代,光发射器1可以已经包括了以阵列形式布置的多个光 源。在这样的实施例中,直接在光发射器1处产生了光束阵列,从而可以避免使用扩束器和/ 或分束器。作为实例,光源阵列可以被设置成诸如半导体激光器这样的激光源的阵列的形 式。

[0050] 通常,偏光器2可以被可选地布置在扩束器3与分束器元件4之间,或者甚至可以被 布置在分束器元件4之后。为了便于说明而在此处用单线表示的光束阵列穿过以半透明镜 面为形式的分束器5,并且进入光学系统6。分束器元件5可以例如包括偏振光束分束器。

[0051] 在多个实施例中,可以控制偏振的量,使得如本文所述,在被反射的光束朝着分束 器而离开探头时,分量的累积相对延迟是1/2波长。为了提供1/2波长的积累相对延迟,照明 光束的偏振分量可以如本文所述沿着入射面与出射面之间的光路经受四分之一波长的相 对相移,并且返回光束的偏振分量可以沿着返回路径在出射面与入射面之间经受四分之一 波长的相对相移。返回光束的偏振分量的1/2波长的积累相对延迟提供了离开探头的返回 光的线偏振光相对于进入探头的线偏振光的90 °旋转。

[0052] 光学系统6包括远心或非远心方式运行的共焦透镜器件。远心共焦光学器件避免 了距离引起的放大率的改变,并且在沿着光轴的方向上的距离的宽的范围内,维持了相同 的图像放大率。或者在包括远心光学器件的实施例中,可以设置额外的中继光学器件,以维 持光束的期望的数值孔径。

[0053] 来自光发射器1并且朝向待成像样品(例如,牙齿区段)传播的光束被称为入射光 束,而在样本处被反射并沿着入射光束的光路但是在相反的方向上传播的光束被称为返回 光束。

[0054] 在光学系统6之后,入射光束阵列进入探头7。特别地,光束阵列经由或通过导光部 的入射面而耦合到探头的导光部中。在导光部中,每个光束在经由或通过出射面而耦合输 出到待成像的诸如牙齿区段8这样的对象上之前都被反射几次。以该方式,入射光束阵列被 朝着牙齿区段8出射,从而,在牙齿表面上产生光斑阵列。

[0055] 同样如牙齿与探头之间的箭头之一所图示的,反射光经由出射面再次进入探头7, 特别是进入其导光部。以该方式,每个被反射的/返回的光束都在与入射光束行进的方向相 反的方向上沿着光路行进。因此,返回光束也在探头7的导光部内被反射几次,并且在相反 的方向上穿过光学系统6。在半透明镜面5处,返回的光束被朝着成像光学器件9反射,该成 像光学器件9包括一个以上的透镜,其后是针孔阵列10。

[0056] 然后,返回光束阵列撞击在包括检测器元件阵列的检测器11上。例如,检测器11可 以是CCD照相机或光电二极管阵列。每个检测器元件或传感元件都与阵列10中的针孔相对 应。

[0057] 检测器11被连接到处理单元12,在处理单元12处抓取并分析在每个检测器元件中 测量的每个光强度。

[0058] 设备还包括控制单元13,其被连接到光发射器1以及电机14。电机14是用于移动光 学系统6的焦平面的焦点移动机构的实例。特别地,电机14连接到光学系统6以沿着光轴移 动或平移光学系统的一个以上的透镜。以该方式,焦平面位置可以被改变或移动。

[0059] 在接收到焦平面的位置已经改变(或者一个以上的透镜已经被移动)的反馈信号 之后,控制单元13触发光发射器1以产生光脉冲。处理单元12将抓取如下数据:其表示由检 测器11检测到的、与在牙齿区段8处反射的光脉冲相对应的光强度。对于焦平面的多个位置 将重复该步骤。

[0060] 如在WO 00/08415中详细概述的,其全部公开内容通过引用并入本文中,通过针对 特定像素而确定其光强度最大的焦平面位置,来确定成像物体(例如,牙齿区段)的表面拓 扑结构。以该方式,可以获得例如牙齿区段这样的物体的三维表示;其可以被显示,并且/或 者被进一步处理。

[0061] 光束阵列可以包括具有不同波长的光束。为此目的,光发射器1可以包括发射不同 波长的光的不同光源。在具有波长不同的光束的阵列的实施例中,检测器可以包括例如具 有颜色分辨率的分光光度计。分光光度计的实例包括三芯片CCD照相机,或在单色CCD或其 它光传感器上使用拜耳滤色片。

[0062] 通过使用同时被聚焦在不同的焦平面上的具有不同波长的光组分或光束,由于能 够同时测量不同的焦平面范围,所以可以减少用于成像的时间。

[0063] 探头7可以包括壳体。例如,光学系统6和导光部二者均可以设置在这样的壳体内。 壳体可以被构造为手持装置,使得导光部和/或光学系统6和/或电机14被包括在该手持装 置中。

[0064] 图2示意性地图示了根据多个实施例的探头7的顶视图。探头7具有导光部,导光部 具有入射面15,图3中图示了入射面15的示意平面图。图4示意性地图示了探头的通过线A-A,B卩,与对称平面平行的截面图,该平面沿着导光部的光轴延伸并且与导光部的下侧壁垂 直。

[0065] 来自光发射器和光学系统的光经由入射面15以大约90°的角度,例如,基本上垂直 于入射面15地进入导光部。入射光能够被线偏振。在图3示意性地图示的实施例中,偏振矢 量20具有分别相对于探头和导光部的对称平面的非零角度。在多个实施例中,例如,偏振矢 量20倾斜大约45°的角度。图3中的截面示出了坐标系,其中,对称平面平行于纵轴。

[0066] 如图4所示意性地图示地,布置导光部,并且以经由入射面15而进入导光部的每个 光束都在侧壁处被反射的方式,使光耦合到导光部中。在图4的图示中,用单线表示仅一条 光束,该光束在经由出射面16离开导光部之前被反射三次。本领域的普通技术人员将得出, 以与图4所示的光束相似的方式,能够沿着导光部传递且接收多条光束。

[0067] 在多个实施例中,第一次反射发生在上侧壁17处,上侧壁17与入射面15邻接并且 被布置为与入射面15成锐角。第二次反射可以发生在下侧壁18处,下侧壁18也与入射面15 邻接,并且被布置为与入射面15成钝角。最后的反射可以发生在端侧壁19处,端侧壁19与上 侧壁和下侧壁二者邻接。出射面16能够是下侧壁18的一部分。端侧壁22可以包括镜面,例 如,该镜面可以通过导光部的相应表面的合适的涂层而获取。出射面16可以对应于端侧壁 19到下侧壁18上的垂直投影。

[0068] 在多个实施例中,导光部包括刚性、例如硬性的一体式本体。例如,导光部可以包 括玻璃本体或透明树脂构成的本体。例如,在上侧壁17和下侧壁18处的第一次和第二次反 射可以由全内反射产生。在多个实施例中,入射角度和折射率可以被布置且构造为使得入 射角度在临界角度以上,使得由于侧壁与能够是空气或其它介质的周围介质的折射率的差 异,而导致产生全反射。全内反射可以包括例如衰减全内反射、受抑全内反射或者全内反射 中的一者以上。

[0069] 导光部被以如下方式构造:经由入射面15而进入导光部的光束的偏振通过导光部 而沿着光路改变。在图4所示的实施例中,在出射面16处离开的光束(在经由入射面15而进 入时具有线偏振)示出了例如椭圆偏振或者圆偏振中的一者以上。

[0070] 基于本文所提供的启示,本领域的技术人员能够将导光部构造成利用导光部的材 料和/或在导光部的如本文所述地发生反射的一个以上的侧壁上的延迟涂层,而提供如本 文所述的偏振的改变,例如,参考图5。

[0071] 在多个实施例中,光束或光线的偏振包括彼此垂直的两个偏振分量。在多个实施 例中,偏振矢量包括彼此垂直的两个矢量分量。偏振能够被分成"P"分量和"s"分量。P分量 是与入射平面平行的分量,其中,例如,入射平面是包含了在表面上入射的光线的传播方向 以及被反射的和可能被透射的光线的传播方向的平面。在多个实施例中,入射平面分别与 探头和导光部的对称平面平行。

[0072] s分量是与入射平面垂直的分量。例如,在一个以上的侧壁上的延迟涂层能够被构 造为使得两个偏振分量中的一个偏振分量(与两个偏振分量中的另一个偏振分量相比)沿 着从入射面到出射面的路径被延迟了波长的四分之一的奇数倍(或者V2或90°的奇数倍)。

[0073] 图5示意性的图示了探头7的截面图,其中,与图4的实施例相似地,截面平面与探 头或导光部的对称平面平行。如图4的实例中,探头7具有导光部,导光部具有入射面15、出 射面16、上侧壁17、下侧壁18以及端侧壁19。

[0074] 作为替代或者组合,如图5所示,能够设置透明盖板21,该透明盖板被布置在离出 射面16-定距离处。该盖板21可以包括板,并且由于卫生原因而可以是可更换的,并且还可 以例如根据本文描述的实施例,例如参考图4而设置。

[0075] 在图5所示的实施例中,探头7的导光部能够比图4的实施例中的长,例如,导致光 束在经由出射面16离开之前被反射五次。能够根据本文公开的实施例而设置任意奇数次的 反射。

[0076] 在例如本文参考图5而描述的多个实施例中,导光部由玻璃制成,并且例如,从以 N-BK7为商品名称的Schott AG获得。为了实现偏振的期望的改变,例如,下侧壁18能够被涂 覆有延迟涂层,并且例如,上侧壁17能够保持未被涂覆。

[0077] 在一些实施例中,涂层包括以下材料的多个交互层:氧化钛(Ti3O5、简称为"H",高 折射率)、二氧化硅(Si〇2、简称为"L",低折射率)、以及氧化钽(Ta2〇5、简称为"M",中间折射 率)。多层可以包括低折射率层、高折射率层以及中间折射率层。低折射率层可以包括多个 不相邻的低折射率层;高折射率层可以包括多个不相邻的高折射率层;并且中间折射率层 可以包括多个不相邻的中间折射率层。这些层能够以以下顺序而沉积在玻璃上:空气-LHLHLMLM-玻璃,例如。涂层的总厚度能够为例如大约450nm。

[0078] 在多个实施例中,端侧壁19包括诸如金属层(例如,镀银层)这样的镜面涂层。例 如,当利用其它表面中的由TIR引起的现有的延迟补充时,前端上的镜面能够被涂覆适当的 薄膜,如本文所述,以提供完整的1 /4波长延迟。

[0079] 表1不出了对于具有680nm的波长的光线的具体入射角度(AOI)的P分量与S分量之 间的相位延迟。在上侧壁和下侧壁处发生全内反射,而由于镜面涂层而在端侧壁处产生反 射。由于在下侧壁处的上述涂层,导致以通过导光部的相位延迟总和为450°的方式,影响在 下侧壁处的全反射。

[0080] 表1:作为AOI的函数的相位延迟

[0082] 如可见的,当光束穿过入射面并且穿过出射面时,不存在相位延迟或者偏振的改 变。在金属镜面处反射时不发生或几乎不发生相位延迟。

[0083] 在上侧壁和下侧壁处的第一次的四个反射点处的p分量和s分量之间的相位延迟 总和为450°或5V2, 即,V2的奇数倍,或者波长的四分之一 (λ/4)的奇数倍。结果,对于通过 入射面15而进入导光部时被线偏振的光束(其中,偏振矢量相对于探头或者导光部的对称 平面倾斜),在通过出射面而离开时,可以实现椭圆偏振。

[0084] 也可以使用其它涂层,以获得期望的相位延迟。此外,可以不同地设定在不同的反 射点或反射区域处的相位延迟。例如,代替使用金属镜面涂层,可以使用介电镜面涂层(例 如,包括多个介电层),其能够在侧壁处提供端非零相位延迟。

[0085] 作为根据本文描述的实施例的另一个实例,通过采用适当的涂层设计,涂层能够 被沉积在上侧壁和下侧壁这两者上。在多个实施例中,在导光部之中的沿着光路的所有反 射的累积相位延迟总和为与波长的四分之一的奇数倍相对应的V2的奇数倍。

[0086]虽然本文已经示出并且描述了本发明的优选实施例,但是对于本领域的技术人员 明显的是,这样的实施例仅以实例的方式提供。在不背离本发明的情况下,本领域的技术人 员将会进行各种改变、修改和替代。应当理解为,在实践本发明时可以采用本文描述的本发 明的实施例的各种替代例。以下权利要求意在限定本发明的范围,并且在这些权利要求极 其等同物的范围内的方法和结构从而被包含在内。

Claims (19)

1. 一种用于牙科共焦成像的探头,所述探头包括: 导光部,该导光部朝着牙齿部分引导具有波长的光束,所述导光部具有接收光的入射 面和出射光的出射面,光路从所述入射面和所述出射面延伸,其中,所述导光部被构造为: 沿着从所述入射面向所述出射面延伸的所述光路,使第一偏振分量相对于第二偏振分量延 迟所述波长的四分之一的奇数倍。
2. 根据权利要求1所述的探头,其中,所述导光部包括透明本体,并且其中,所述光束包 括线偏振光束,所述线偏振光束包括所述第一偏振分量和所述第二偏振分量,其中,所述第 一偏振分量与所述第二偏振分量彼此垂直。
3. 根据权利要求1所述的探头,其中,所述导光部包括一体式本体。
4. 根据权利要求1所述的探头,其中,所述导光部包括多个侧壁,并且所述侧壁中的一 个以上的侧壁包括延迟涂层,使得沿着从所述入射面向所述出射面延伸的所述光路,所述 第一偏振分量相对于所述第二偏振分量的总延迟包括所述波长的四分之一的奇数倍。
5. 根据权利要求1所述的探头,其中,所述导光部由所述侧壁界定,并且所述导光部被 构造为使得通过所述入射面而进入的光束以全内反射的方式由所述导光部的至少一个所 述侧壁反射。
6. 根据权利要求1所述的探头,其中,所述导光部包括上侧壁、下侧壁和端侧壁,所述上 侧壁与所述入射面邻接,所述上侧壁被布置为与所述入射面成锐角,所述下侧壁与所述入 射面邻接,所述下侧壁被布置为与所述入射面成钝角,所述端侧壁与所述上侧壁和/或所述 下侧壁邻接,所述端侧壁被布置为与所述入射面和/或所述出射面成锐角。
7. 根据权利要求6所述的探头,其中,所述端侧壁包括镜面。
8. 根据权利要求6所述的探头,其中,在所述入射面与所述下侧壁之间延伸的角度在 90°和125°之间的范围内。
9. 一种用于牙科共焦成像的设备,所述设备包括: 照明模块,该照明模块用于产生光束阵列; 光学系统,该光学系统用于所述光束阵列的共焦聚焦;以及 根据权利要求1所述的探头, 其中,所述照明模块、所述光学系统和所述探头被布置为使得来自所述照明模块的所 述光束阵列穿过所述光学系统、经由所述入射面而进入所述导光部、并且经由所述出射面 而从所述导光部出射。
10. 根据权利要求9所述的设备,其中,所述导光部由所述侧壁界定,并且所述导光部被 布置为使得通过所述入射面而进入所述导光部的每个光束都在通过所述出射面而出射之 前,在所述侧壁处反射奇数次,所述奇数次包括三次或五次。
11. 根据权利要求9所述的设备,其中,所述照明模块包括单个的光发射器。
12. 根据权利要求9所述的设备,其中,所述照明模块包括多个光发射器。
13. 根据权利要求9所述的设备,还包括用于使光束线偏振的偏振器,其中,沿着所述照 明模块与所述探头之间以及所述照明模块与所述光学系统之间的光路,布置所述偏振器。
14. 根据权利要求9所述的设备,还包括分束器,该分束器沿着所述照明模块与所述光 学系统之间的光路布置,使得来自所述照明模块的光束阵列穿过所述分束器,并且从所述 光学模块返回的光束阵列被反射。
15. 根据权利要求9所述的设备,还包括用于检测光束阵列的检测器。
16. 根据权利要求9所述的设备,还包括用于移动所述光学系统的焦平面的焦点移动机 构。
17. 根据权利要求16所述的设备,其中,所述焦点移动机构被构造为沿着光轴而移动所 述光学系统的一个以上的透镜。
18. 根据权利要求1所述的设备,其中,所述导光部的表面的角度被布置为提供所述延 迟的第一部分,并且一个以上的所述表面的一个以上的涂层包括被构造为提供所述延迟的 第二部分的多个层,其中,与所述第二部分组合的所述第一部分提供了所述入射面与所述 出射面之间的组合后的总相对延迟,该组合后的总相对延迟包括所述波长的四分之一的奇 整数倍。
19. 根据权利要求18所述的设备,其中,第一分量包括所述波长的四分之一的第一非整 数倍,并且第二分量包括所述波长的四分之一的第二非整数倍,并且其中,一个以上的涂层 包括多个层,该多个层包括低折射率层、高折射率层以及中间折射率层。
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