CN107427231B - 用于光学测量物件的方法和测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于光学测量物件（2）的测量系统（1），其包含牙科照相机（5）和光学附接件（6）。在这种情况下，所述光学附接件（6）包含至少一个透镜（7、8），所述至少一个透镜以使得所述光学附接件（6）具有负焦距的方式成形和安排，以便所述牙科照相机（5）的测量视场或测量体积（9）利用所述光学附接件（6）增大。

Description

用于光学测量物件的方法和测量系统

技术领域

本发明涉及用于光学测量物件的方法和测量系统，其包含牙科照相机和光学附接件。

背景技术

从现有技术已知用于光学测量牙科物件的多种方法和测量装置。

DE 102013223894 B3公开一种用于光学测量牙科物件的测量系统，其包含牙科照相机，所述牙科照相机具有光源、成像单元和光学组件，所述光学组件用于将点图案投影到待检查的物件上以及用于将所反射的光束传送到成像单元上。

EP 0438353 A1公开一种丑陋的仪器，其包含口内照相机和激光，其中照相透镜安排在用于成像整个口腔的成像单元的上游。

公开的文献DE 100 43 749 A1公开用于图像获取的牙科手持件和用于将激发辐射引导到待检查的牙齿组织区域的构件，其中在这种情况下，照相机被设计成由传感器头部和照相机模块组成的两部分。通过使用具有不同光学特性的不同透镜筒，照相机可具备不同成像特性，且因此可适于相应的应用。为了在附接件内部传送图像，使用呈棱镜形式的偏转装置。

这种牙科照相机的缺点在于所述牙科照相机仅可用于测量牙齿。

因此，本发明的目的是为了提供一种测量系统，其用于光学测量，且不仅可产生牙齿的图像，而且可产生较大物件的图像。

发明内容

本发明涉及用于光学测量物件的测量系统，其包含牙科照相机和光学附接件。在这种情况下，光学附接件包含至少一个透镜，其以使得光学附接件具有负焦距的方式成形和安排，以便牙科照相机的测量视场或测量体积利用光学附接件增大。

牙科照相机可为任何手持式牙科照相机，其基于二维或甚至基于三维测量方法。

所述物件可为患者的牙齿或患者的脸。光学附接件可具备固定构件以便固定到常规牙科照相机上。固定构件可能例如对应于已知的镜套的固定构件。

固定构件可包含例如弹簧锁（snap-lock）机构和片弹簧，以便当附接件安装在牙科照相机上时，其扣住且在如此操作时固定在其相对于牙科照相机的位置上。

因此，光学附接件可包含单透镜或甚至由多个光学透镜组成的透镜系统，其以使得光学附接件具有负焦距且扩增测量体积的方式相对于彼此安排和成形。光学附接件可能例如由平凸透镜和凸平透镜或凹凸透镜和凸凹透镜组成。测量视场为牙科照相机测量物件的区域。在三维光学牙科照相机的情况下，对物件的测量体积进行测量。在二维照相机的情况下，这一测量视场或在三维照相机的情况下测量体积借助于光学附接件显著增大，以便可测量较大物件。

所述测量系统的一个优点在于，借助于光学附接件，常规牙科照相机不仅可用于测量牙齿，而且可用于测量较大物件，如患者的脸或脸的一部分。

有利的是，牙科照相机可基于二维测量方法或三维测量方法。

因此，光学附接件可用于二维牙科照相机和三维牙科照相机两者。

有利的是，牙科照相机可基于二维视频成像方法、三维三角测量方法、三维共聚焦测量方法或白光干涉测量方法。

三维三角测量方法可能是（例如）熟知的条纹投影方法，其中淡条纹和深条纹的图案投影在待测量的物件上。接着，借助于牙科照相机以与投影的已知视角获取投影的条纹图案。使用所谓的相移方法，测定会反映图案中条纹位置的投影坐标。在照明光束与观察光束之间的已知三角测量角度下，可测定物件的相应测量点的3D空间坐标。以此方式，测定物件的各测量点的空间坐标，且计算物件表面的三维图像。

在三维共聚焦测量方法的情况下，对牙科物件表面逐渐取样，且逐渐偏移焦平面。借助于针孔尽可能地阻挡焦平面外部的光。不同焦平面的个别步骤的所测量图像数据可用于计算待测量物件的三维图像。

二维视频成像方法是一种已知的测量方法，其中产生物件的一系列二维图像。

在白光干涉测量的情况下，使用低相干长度的光，使得当参考光束或物件光束的路径长度几乎相等时，结果是彩色干涉。当路径长度改变时，干扰图案改变，使得可基于干扰图案测定距物件表面的距离。

牙科照相机也可基于作为二维视频成像方法和三维三角测量方法的组合的测量方法。在这种情况下，来自三角测量方法的三维图像与彩色二维视频图像叠加，以便产生三维彩色图像。

有利的是，光学附接件可以借助于连接构件可拆卸地连接于牙科照相机。

这一方面允许使用者借助于没有附接件的照相机测量较小物件（如牙齿）以及借助于具有附接件的照相机测量较大物件（如脸的部分）。照相机上的光学附接件的固定构件以一种方式设计，所述方式使得光学附接件相对于照相机以预定义的位置和定向安排。连接构件可能是（例如）螺纹接头。

有利的是，牙科照相机的测量视场或测量体积可借助于光学附接件增大到不低于5的放大因数。

因此，呈立方体形式且边缘长度在15 mm与20 mm之间的牙科照相机的典型测量体积可扩增到例如边缘长度不低于30 mm的增大的测量体积。所述体积还可具有大得多的边缘长度，如不低于100 mm。测量体积的边缘长度应以一种方式选择，所述方式使得可对齐脸的相关部分，如口、鼻和/或眼睛。

有利的是，光学附接件还可包含光束偏转器，其使牙科照相机的照明光束和观察光束偏转到物件上。

光束偏转器可能是（例如）镜子或棱镜；且以此方式图像的测量方向可垂直于照相机的纵向方向延伸。这种特征是有利的，尤其当测量牙齿时。

有利的是，光学附接件可包含多个透镜，所述多个透镜以使得光学附接件具有负焦距的方式成形和相对于彼此安排。

因此，其结果是多个光学透镜用于产生负焦距。

有利的是，呈立方体形式且边缘长度在10 mm与20 mm之间的三维牙科照相机的测量体积可借助于光学附接件增大到边缘长度不低于30 mm的增大的测量体积。

因此，脸的一部分可借助于具有附接件的照相机测量。

此外，本发明涉及一种借助于具有可拆卸的光学附接件的牙科照相机测量物件的方法。在这种情况下，光学附接件具有负焦距，以便牙科照相机的测量视场或测量体积借助于光学附接件增大。

因此，本发明方法使得有可能借助于具有新颖光学附接件的常规牙科照相机测量较大测量视场。

有利的是，牙科照相机可基于二维测量方法或基于三维测量方法。

这一方面允许本发明也应用于二维或三维牙科照相机。

有利的是，牙科照相机可基于二维视频成像方法、三维三角测量方法、三维共聚焦测量方法或白光干涉测量方法。

因此，所述方法可用于基于上述测量方法的牙科照相机。

有利的是，牙科照相机的测量视场或测量体积可借助于光学附接件增大到不低于5的放大因数。

因此，测量视场显著增大。

有利的是，在第一步中，患者的牙齿可借助于没有光学附接件的牙科照相机测量，且产生牙齿的第一图像。接着在第二步骤中，患者脸的至少一部分借助于具有增大的测量视场或测量体积的具有光学附接件的牙科照相机测量，且产生脸的第二图像。接着，对齐牙齿的第一图像和脸的第二图像以形成合成图像。

以此方式，没有附接件的牙科照相机可用于测量牙齿的情况，而具有附接件的照相机可用于测量脸的至少一部分。在此情形下，脸的被测量部分可包括（例如）特征性区域，如鼻孔、下巴的形状以及同时牙齿，尤其尖牙的尖顶。

成像的牙齿可在对齐期间被借助于没有附接件的照相机形成的牙齿的更精确图像代替。包括脸的一部分和牙齿两者的此类图像允许牙科技师或牙科医生制订出治疗策略，所述治疗策略考虑了脸的形状、鼻孔的宽度或下巴的形状。因此，这种信息可用于设计假牙。举例来说，假牙可以一种方式设计，所述方式使得两个尖牙的尖顶之间的距离匹配鼻孔的宽度，以便模拟天然牙齿的美观视觉印象。

附图说明

本发明参考图式阐述。在图式中：

图1展示包含牙科照相机和光学附接件的测量系统；

图2展示用以示出没有光学附接件的牙科照相机的观察光束的光束路径的草图；

图3展示用以示出具有光学附接件的牙科照相机的观察光束的光束路径的草图；

图4展示借助于具有光学附接件的照相机的脸的一部分和牙齿的图像。

具体实施方式

图1展示用于光学测量物件2的测量系统1，所述物件可为患者的脸3和/或患者的牙齿4。测量系统1包含常规牙科照相机5和光学附接件6，所述光学附接件具有第一平凸透镜7和第二凸平透镜8。两个透镜7和8以使得光学附接件6具有负焦距的方式成形且相对于照相机5安排。小型物件（如牙齿4）借助于没有光学附接件6的照相机5测量，其中在这种情况下牙科照相机5的测量体积9相对较小，且当如立方体成形时可具有例如在10 mm与20 mm之间的边缘长度10。这一测量体积9借助于光学附接件6增大到边缘长度12不低于100 mm的增大的测量体积11。没有光学附接件6的牙科照相机5的第一照明光束13利用虚线指示。具有光学附接件6的牙科照相机5的第二照明光束14界定增大的测量体积11的界限。

因此，测量系统1可用于这样的方法：其中在第一步骤中，牙齿4借助于没有光学附接件6的照相机5测量，且接着在第二步骤中患者的脸3的一部分借助于具有光学附接件6的同一照相机5测量。接着，可随后使两个图像相对于彼此对齐。牙科照相机5可基于三维三角测量方法或基于共聚焦测量方法。

图2展示用以示出没有光学附接件6的牙科照相机5的照明光束14的光束长度的草图。牙科照相机5的设计可以任何方式配置。举例来说，牙科照相机5可具有镜套，其在图1中示出且其使照明光束14偏转垂直于牙科照相机5的纵向轴线。然而，牙科照相机5也可在没有镜套的情况下使用，如图2所示。在这种情况下，照明光束14在牙科照相机5的纵向轴线20的方向上发射。在图2中，小测量体积9利用虚线展示，且这一测量体积测量仅牙齿的一部分。

图3展示具有光学附接件6的来自图2的照相机5的草图，所述光学附接件包含第一透镜7和第二透镜8。因此，除了牙科照相机5的物镜30（所述物镜由第一透镜31和第二透镜32组成）之外，光学附接件6安排在扩增的测量视场11的照明光束14的光束路径中。因此，这种安排允许牙科照相机5的测量体积9增大直到达到扩增的测量体积11，其中在这种情况下不仅边缘长度10增大，而且深度测量范围33增大 在三角测量方法中，深度测量范围的放大基于三角测量角度因较长焦而相应减小的事实。在共聚焦测量方法中，较长焦也引起深度测量范围的增大。图3以示意性形式展示其中照明光束14增宽且因此焦点34与图1中相比相隔也更远的方式。

图4展示借助于来自图1的具有光学附接件6的照相机5获取的脸3的一部分和牙齿4的图像40。为了改进准确性，借助于没有附接件6的照相机5获取的牙齿的更精确图像可与脸3的图像对齐。因为借助于没有附接件6的照相机5获取的牙齿4的图像具有更高分辨率。脸3的图像40允许牙科技师或牙科医生制订出治疗策略，所述治疗策略考虑了脸的形状41、鼻孔的宽度42、下巴的形状43和/或距尖牙的尖顶45的距离44。在图4中展示的情况下，鼻孔的宽度42与距离44一致。这对应于大部分人的天然状态。因此，当设计假牙时，也考虑鼻孔的宽度42以便模拟天然牙齿。

附图标记

1 测量系统

2 物件

3 患者/患者的脸

4 牙齿

5 牙科照相机

6 光学附接件

7 第一透镜

8 第二透镜

9 测量体积

10 边缘长度

11 增大的测量体积

12 边缘长度

13 第一照明光束

14 第二观察光束

20 纵向轴线

30 物镜

31 第一透镜

32 第二透镜

33 深度测量范围

34 焦点

40 图像

41 脸的形状

42 鼻孔的宽度

43 下巴

44 距离

45 尖顶。

Claims (12)

1.一种用于光学测量物件（2）的测量系统（1），其包含牙科照相机（5）和光学附接件（6），其特征在于

所述光学附接件（6）包含至少一个透镜（7、8），所述至少一个透镜以使得所述光学附接件（6）具有负焦距的方式成形和安排，以便所述牙科照相机（5）的测量视场或测量体积（9）利用所述光学附接件（6）增大，以及

所述测量系统（1）被构造使得：

借助于没有所述光学附接件（6）的牙科照相机（5）测量患者的牙齿（4），且产生所述牙齿的第一图像，

借助于具有增大的测量视场或测量体积（11）的具有所述光学附接件（6）的牙科照相机（5）测量所述患者的脸（3）的至少一个部分，且产生所述脸的第二图像，以及

随后对齐所述牙齿（4）的所述第一图像和所述脸（3）的所述第二图像以形成合成图像。

2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于所述牙科照相机（5）基于二维测量方法或基于三维测量方法。

3.根据权利要求2所述的测量系统，其特征在于所述牙科照相机（5）是基于二维视频成像方法、三维三角测量方法、三维共聚焦测量方法或白光干涉测量方法。

4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的测量系统，其特征在于所述光学附接件（6）借助于连接构件可拆卸地连接于所述牙科照相机（5）。

5.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的测量系统，其特征在于所述牙科照相机（5）的所述测量视场或所述测量体积（9）借助于所述光学附接件（6）增大到不低于5的放大因数。

6.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的测量系统，其特征在于所述光学附接件（6）另外包含光束偏转器，所述光束偏转器使所述牙科照相机（5）的照明光束（13、14）和观察光束偏转到所述物件（3、4）上。

7.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的测量系统，其特征在于所述光学附接件（6）包含多个透镜（7、8），所述多个透镜以使得所述光学附接件（6）具有负焦距的方式成形和相对于彼此安排。

8.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的测量系统，其特征在于呈立方体形式的边缘长度在10 mm与20 mm之间的所述牙科照相机（5）的所述测量体积（9）借助于所述光学附接件（6）增大到边缘长度不低于30 mm的增大的测量体积（11）。

9.一种借助于具有可拆卸的光学附接件（6）的牙科照相机（5）测量物件（3、4）的方法，其特征在于

所述光学附接件（6）具有负焦距，以便所述牙科照相机的测量视场或测量体积（9）利用所述光学附接件（6）增大，

借助于没有所述光学附接件（6）的牙科照相机（5）测量患者的牙齿（4），且产生所述牙齿的第一图像，

借助于具有增大的测量视场或测量体积（11）的具有所述光学附接件（6）的牙科照相机（5）测量所述患者的脸（3）的至少一个部分，且产生所述脸的第二图像，以及

随后对齐所述牙齿（4）的所述第一图像和所述脸（3）的所述第二图像以形成合成图像。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述牙科照相机（5）是基于二维测量方法或基于三维测量方法。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于所述牙科照相机（5）是基于二维视频成像方法、三维三角测量方法、三维共聚焦测量方法或白光干涉测量方法。

12.根据权利要求9到11中任一权利要求所述的方法，其特征在于借助于所述光学附接件（6），所述牙科照相机（5）的所述测量视场或所述测量体积（9）增大到不低于5的放大因数。

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