JP2011529567A - 光学式三次元測定および色測定の装置および方法 - Google Patents
光学式三次元測定および色測定の装置および方法 Download PDFInfo
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Abstract
【選択図】図8
Description
2 本体
3 ハンドピース
4 光ファイバ
5 光源
6 ビーム・スプリッタ
7 開口部
8 カラーセンサ
9 軸
10 偏向ミラー
11 回転ミラー
12 レンズ
13 偏向ミラー
14 照明光線
15 第1の平面
16 測定対象物表面
17 測定対象物
18 観測光線
19 集束点
20 短波長のスペクトル領域の集束点
21 長波長のスペクトル領域の集束点
22 スキャン動作
23 測定フィールド
24 揺動運動
25 軸
30 第2の平面
31 不鮮明な円
40 第1のレンズ
41 第2のレンズ
42 揺動機構
43 軸
44 揺動運動
45 回転ボタン
46 シャフト
50 固定手段
60 カバー
70 第2のハンドピース
71 集束点
14.1、14.2、14.3 部分光線
5.1、5.2、5.3 部分光源
12.1、12.2、12.3 部分レンズ
19.1、19.2、19.3 集束点
21.1、21.2、21.3 集束点
14.1’、14.2’、14.3’ 部分光線
31.1、31.2、31.3 不鮮明な円
14’、14’’、14’’’ 照明光線のスペクトル領域
18’、18’’、18’’’ 観測光線のスペクトル領域
f 焦点距離
ΔZ 測定範囲
Claims (41)
- レンズ(12,40,41)を含む光学式三次元測定のための装置(1)であって、該装置は、多色共焦点測定方式、三角測量測定方式または他の測定方式による光学式三次元測定のための第1のモードと、色測定のための第2のモードとの間で調整可能であり、レンズ(12,40,41)により第1のモードにおいて広帯域の照明光線(14)を測定対象物表面(16)の第1の平面(15)に集束させることができ、第2のモードにおいて広帯域の照明光線(14)を、レンズ(12,40,41)により測定対象物の表面(16)から一定の間隔dをおいて第1の平面(15)の外部にある第2の平面(30)に集束させることができることを特徴とする装置(1)。
- 開口部(7)が、第1のモードにおいて多色共焦点測定方式を使用する場合、測定対象物表面(16)に対して焦点を共有して観測光線(18)の光線経路内へ揺動可能であり、第2のモードにおいて観測光線(18)の光線経路外へ揺動可能であることを特徴とする、請求項1に記載の装置(1)。
- 照明光線(14)は、少なくとも400nmから800nmの可視スペクトル領域の範囲において、光スペクトルに類似のスペクトルを有することを特徴とする、請求項1または2に記載の装置(1)。
- 切替可能な光源(5)によって、第1のモードにおいて広帯域のスペクトルを有する照明光線(14)が、また第2のモードにおいて日光に類似するスペクトルを有する照明光線(14)が生成可能であることを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の装置(1)。
- 揺動機構(42)によって、第1のレンズ(40)が第1のモードにおける作動のために、また第2のレンズ(41)が第2のモードにおける作動のために照明光線(14)の光線経路内に揺動可能であることを特徴とする、請求項1から4のいずれか1項に記載の装置(1)。
- 第1のモードにおける作動のために第1のレンズ(40)が、また第2のモードにおける作動のために第2のレンズ(41)が使用者により照明光線(14)の光線経路に適用可能であることを特徴とする、請求項1から5のいずれか1項に記載の装置(1)。
- 請求項1から6のいずれか1項に記載の装置(1)であって、該装置(1)は光ファイバ(4)により互いに接続されている本体(2)およびハンドピース(3)から構成され、本体(2)は光源(5)、ビーム・スプリッタ(6)およびカラーセンサ(8)を含み、ハンドピース(3)はレンズ(12,40,41)を含むことを特徴とする装置(1)。
- 第1のモードにおける作動のために第1のレンズ(40)を有する第1のハンドピース(3)が、また第2のモードにおける作動のために第2のレンズ(41)を有する第2のハンドピース(3)が、使用者によって本体(2)と接続可能であることを特徴とする、請求項1から7のいずれか1項に記載の装置(1)。
- 光源(5)、ビーム・スプリッタ、カラーセンサ(8)および(12,40,41)を含む一体型の装置(1)がカバー(60)で覆われていることを特徴とする、請求項1から8のいずれか1項に記載の装置(1)。
- 照明光線(14)が測定対象物の表面(16)の第1の平面(15)外の第2の平面(30)に集束し、照明光線(14)が不鮮明な円の形状の均一な明度を有する測定フィールドとして測定対象物の表面(16)に不鮮明に投影されるように、第2のモードにおける色測定のためにレンズ(12,41)の焦点距離が選択されることを特徴とする、請求項1から9のいずれか1項に記載の装置(1)。
- 照明光線(14)は、平面上で互いに平行に延びる複数の部分光線(14.1,14.2,14.3)から構成されることを特徴とする、請求項1から10のいずれか1項に記載の装置(1)。
- 複数の部分レンズ(12.1,12.2,12.3)を含むレンズ(12)によって、個々の部分光線(14.1,14.2,14.3)が、第1のモードにおいて測定対象物の表面(16)の第1の平面(15)に一列に配置されている集束点(19.1,19.2,19.3)に集束し、第2のモードにおいて第1の平面(15)外の第2の平面(30)に一列に配置されている集束点(21.1,21.2,21.3)に集束するため、部分光線(12.1,12.2,12.3)が不鮮明な円(31.1,31.2,31.3)の形状で測定対象物の表面(16)に不鮮明に投影され、互いに重なって測定フィールドを形成することを特徴とする、請求項11に記載の装置(1)。
- 装置(1)は照明光線(14)を測定対象物に偏向させる偏向ミラーを有することを特徴とする、請求項1から12のいずれか1項に記載の装置(1)。
- 多色共焦点測定方式を使用する場合、装置(1)はレンズ(12)とカラーセンサ(8)との間に開口部(7)を有し、このため対象物(17)から反射した観測光線(18)のスペクトル部分だけが、測定対象物表面(16)の第1の平面(15)に集束しているカラーセンサ(8)を通過することを特徴とする、請求項1から13のいずれか1項に記載の装置(1)。
- 多色共焦点測定方式による三次元測定のための第1のモードにおける開口部の直径(7)が、色測定のための第2のモードにおける開口部の直径(7)よりも大きく、このため第1のモードにおける焦点深度が第2のモードにおける焦点深度より浅いことを特徴とする、請求項1から14のいずれか1項に記載の装置(1)。
- 開口部(7)は制御可能であり、開口部の直径(7)は調整可能であることを特徴とする、請求項14または15に記載の装置(1)。
- 第1のモードにおけるより大きい直径の開口部(7)を、第2のモードにおけるより小さい直径の開口部と交換可能であることを特徴とする、請求項14または15に記載の装置(1)。
- 第1のモードにおける装置(1)の焦点深度が0.1mmから1mmであり、第2のモードにおける装置(1)の焦点深度が5mmから30mmであることを特徴とする、請求項14から17のいずれか1項に記載の装置(1)。
- 第2のモードにおいて開口部の小さい直径(7)に基づく光量の低下が光源(5)の明度の増加により補償可能であり、このため色測定が可能になるように、光源(5)の明度が調整可能であることを特徴とする、請求項14から18のいずれか1項に記載の装置(1)。
- レンズ(12,40)と測定対象物(17)との間に多色レンズ(33)が配置され、多色レンズ(33)が、第1のモードにおいて光学式三次元測定のために多色共焦点測定方式によって照明光線(14)の光線経路に適用され、第2のモードにおいて色測定のために照明光線(14)の光線経路から外側に揺動されることを特徴とする、請求項14から19のいずれか1項に記載の装置(1)。
- 多色レンズ(33)はレンズ(14,40)の構成要素であることを特徴とする、請求項14から20のいずれか1項に記載の装置(1)。
- 多色レンズ(33)は揺動軸(34)の周りで観測光線(14)の光線経路から外側に揺動可能であることを特徴とする、請求項14から21のいずれか1項に記載の装置(1)。
- 請求項1から14のいずれか1項に記載の装置(1)であって、該装置(1)はスリムかつ弓状に形成され、このため患者の口腔内の歯の三次元測定および歯の表面の色測定が可能になることを特徴とする装置。
- 装置(1)が、多色共焦点測定方式、三角測量測定方式または他の測定方式による光学式三次元測定のための第1のモードと、色測定のための第2のモードとの間で調整され、この際第1のモードにおいて広帯域の照明光線(14)が測定対象物の表面(16)の第1の平面(15)に集束し、第2のモードにおいて広帯域の照明光線(14)が、第1の平面(15)外の第2の平面(30)上に測定対象物の表面(16)から一定の間隔dをおいて集束することを特徴とする、光学式三次元測定および色測定のための方法。
- 開口部(7)は、第1のモードにおいて多色共焦点測定を使用する場合、測定対象物の表面(16)と焦点を共有して観測光線(18)の光線経路内に揺動され、第2のモードにおいて観測光線(18)の光線経路外へ揺動されることを特徴とする、請求項24に記載の方法。
- 切替可能な光源(5)により、第1のモードにおいて照明光線(14)を広帯域のスペクトルによって生成し、第2のモードにおいて照明光線(14)を日光に類似するスペクトルによって生成することを特徴とする、請求項24または25に記載の方法。
- 第1のモードから第2のモードへの装置(1)の調整において、揺動機構により第1のレンズが照明光線(14)の光線経路外へ揺動され、第2のレンズが照明光線(14)の光線経路内へ揺動されることを特徴とする、請求項24から26のいずれか1項に記載の方法。
- 第1のモードから第2のモードへの装置(1)の調整において、揺動機構により第2のレンズが照明光線(14)の光線経路外へ揺動され、第1のレンズが照明光線(14)の光線経路内へ揺動されることを特徴とする、請求項24から27のいずれか1項に記載の方法。
- 第1のモードから第2のモードへの装置(1)の調整において、使用者により第1のレンズ(40)が照明光線(14)の光線経路から取り出され、第2のレンズが照明光線(14)の光線経路に適用されることを特徴とする、請求項24から28のいずれか1項に記載の方法。
- 第2のモードから第1のモードへの装置(1)の調整において、第2のレンズ(41)が照明光線(14)の光線経路から取り出され、第1のレンズ(40)が照明光線(14)の光線経路に適用されることを特徴とする、請求項24から29のいずれか1項に記載の方法。
- 装置(1)が本体(2)とハンドピース(3)とから構成される場合、第1のモードにおいて第1のレンズを有する第1のハンドピース(3)が、また第2のモードにおける作動のために第2のレンズを有する第2のハンドピース(3)が使用者により本体(2)と接続されることを特徴とする、請求項24から30のいずれか1項に記載の方法。
- 色測定のための第2のモードにおいて、照明光線(14)が測定対象物の表面(16)の第1の平面外の第2の平面(30)に集束し、このため照明光線(14)が、均一な明度および日光に類似するスペクトルを有する不鮮明な円の形状を有する測定フィールドとして測定対象物の表面(16)に集束することを特徴とする、請求項24から31のいずれか1項に記載の方法。
- 照明光線(14)が複数の部分光線から構成される場合、個々の部分光線が、第1のモードにおいて測定対象物表面(16)の第1の平面に一列に配置されている集束点に集束し、第2のモードにおいて測定対象物表面(16)の第1の平面外の第2の平面(30)に集束し、このため部分光線が測定対象物の表面(16)に不鮮明に投影され、互いに重なってほぼ均一な明度を有する測定フィールドとなることを特徴とする、請求項24から32のいずれか1項に記載の方法。
- 多色共焦点測定方式を使用する場合、レンズ(12)とカラーセンサ(8)との間の開口部(7)により、対象物(17)から反射した観測光線(18)のスペクトル部分のみが測定対象物表面(16)の第1の平面(15)に集束するカラーセンサ(8)を通過することを特徴とする、請求項24から33のいずれか1項に記載の方法。
- 第1のモードにおける多色共焦点測定方式による三次元測定のための開口部の直径(7)が、開口部手段によって第2のモードにおける色測定のための開口部の直径(7)よりも大きく設定され、このため第1のモードにおける焦点深度が第2のモードにおける焦点深度より浅くなることを特徴とする、請求項34に記載の方法。
- 開口部(7)が電気的に制御され、開口部の直径(7)が調整されることを特徴とする、請求項34または35に記載の方法。
- 第1のモードにおいてより大きい直径を有する開口部(7)が、第2のモードにおいてより小さい直径を有する開口部と交換されることを特徴とする、請求項34または35に記載の方法。
- 第1のモードにおける焦点深度が0.1mmから1mmの範囲に設定され、また第2のモードにおける焦点深度が5mmから30mmの範囲に設定されることを特徴とする、請求項34から37のいずれか1項に記載の方法。
- 第2のモードにおいて小さい開口部の直径(7)に基づく光量の低下が光源(5)の明度の増加により補償され、これにより色測定が可能になるように光源(5)の明度が調整されることを特徴とする、請求項34から38のいずれか1項に記載の方法。
- レンズ(12、40)と測定対象物(17)との間に多色レンズ(33)が配置され、該多色レンズ(33)は、第1のモードにおいて光学式三次元測定のために多色共焦点測定方式によって照明光線(14)の光線経路に適用され、第2のモードにおいて色測定のために照明光線(14)の光線経路の外側へ揺動されることを特徴とする、請求項34から39のいずれか1項に記載の方法。
- 多色レンズ(33)が第2のモードにおいて照明光線(14)の光線経路外へ揺動されることを特徴とする、請求項14から21のいずれか1項に記載の方法。
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