KR20170125718A - 오브젝트의 3d 구조를 결정하기 위한 디바이스 - Google Patents

오브젝트의 3d 구조를 결정하기 위한 디바이스 Download PDF

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Abstract

오브젝트 (2) 의 3D 구조를 결정하기 위한 디바이스는 제 1 파장을 갖는 레이저 방사를 생성하는 제 1 레이저 이미터 (3), 및 제 2 파장을 갖는 레이저 방사를 생성하는 제 2 레이저 이미터를 포함하며, 제 1 파장은 제 2 파장과 상이하다.
디바이스는 레이저 이미터들 (3, 5) 의 레이저 방사를 기준 방사 (9) 와 조명 방사 (10) 로 스플릿하는 제 1 빔 스플릿터 (8) 를 더 포함하고, 조명 방사 (10) 는 측정되는 오브젝트 (2) 상에 부딪치고, 오브젝트 (2) 에 의해 오브젝트 방사 (24) 로서 반사되며, 기준 방사 (9) 와 간섭한다. 결과적인 간섭 패턴들이 검출기 (14) 에 의해 기록된다.
디바이스는 또한, 미리 정의된 입사각 범위에서 선택 홀로그램 (22) 상에 부딪치는 오브젝트 방사 (24) 를, 오브젝트 방사 (24) 가 그 추가의 경로 상에서 결정 각도 범위 내의 각도에서 검출기 (14) 의 결정 영역 (26) 상에 부딪치는 방식으로, 배타적으로 편향시키도록 설계되는 선택 홀로그램 (22) 을 포함한다. 선택 홀로그램 (22) 은 또한, 입사각 범위 밖에서 선택 홀로그램 (22) 상에 부딪치는 오브젝트 방사 (24) 를 회절되지 않은 상태로 통과시키는 것을 허용하여, 오브젝트 방사가 그 추가의 경로 상에서 검출기 (14) 의 결정 영역 (26) 을 우회하거나 또는 결정 각도 범위 밖의 각도에서 결정 영역 (26) 상에 부딪치도록 설계된다.

Description

오브젝트의 3D 구조를 결정하기 위한 디바이스{DEVICE FOR DETERMINING A 3D STRUCTURE OF AN OBJECT}
본 발명은 오브젝트의 3D 구조를 결정하기 위한 디바이스에 관한 것이고, 이 디바이스는 제 1 파장을 갖는 레이저 방사를 생성하는 제 1 레이저 이미터, 및 제 2 파장을 갖는 레이저 방사를 생성하는 제 2 레이저 이미터를 포함한다. 2 개의 파장들은 서로 상이하다. 디바이스는 또한, 레이저 이미터들의 레이저 방사를 기준 방사와 조명 방사로 분할하는 제 1 빔 스플릿터를 포함하며, 조명 방사는 측정될 오브젝트 상에 부딪치고, 오브젝트 방사로서 오브젝트에 의해 방사되며, 기준 방사와 간섭한다. 검출기는 이들에 기인하는 간섭 패턴들을 검출한다.
이러한 디바이스들은 예를 들어, 개별적인 치아 또는 전체 의치를 스캐닝하기 위한 치과 기술에 이용된다. 예를 들어, 환자의 의치 모델이 생성되어야 한다면, 실제 의치의 스캐닝이 접촉없이도 완전하게 수행될 수도 있다. 따라서, 환자에 대한 직접적인 인상들의 제조가 완전하게 제거된다.
이러한 디바이스는 EP 13 165 409 로부터 공지되어 있다. 이는 디지털 기술의 원리에 따라 작업한다. 적어도 2 개의 레이저 이미터들이 상이한 파장들의 레이저 방사를 방출한다. 이는 빔 스플릿터에 의해 기준 방사와 조명 방사로 분할된다. 기준 방사가 미러 배열체를 통하여 검출기 상에 디렉팅되는 한편, 조명 방사는 검출될 오브젝트 상에 부딪친다. 조명 방사는 오브젝트 방사에 의해 반사되고 또한 검출기로 디렉팅된다. 하나의 파장의 기준 방사와 오브젝트 방사는 서로 간섭한다. 결과적인 간섭 패턴들이 검출기에 의해 기록된다. 예를들어, 치아가 3차원적으로 측정되어야 하면, 검출기에 의해 적어도 부분적으로 들어오는 스페클 스캐터링 광은 조명 방사에 의해 생성되어 치아의 거친 표면 상에 부딪친다. 표면 조면도 및 표면 아래의 스캐터링 거동에 따라, 스캐터링 광의 일부분이 또한 생성되고, 이는 측정 결과들을 스페클 노이즈로서 변조한다.
따라서, 본 발명의 목적은 오브젝트의 3D 구조를 검출하기 위한 디바이스로서, 디바이스들의 측정들은 스캐터링된 광에 그리고 결과적인 스페클 노이즈에 덜 영향을 받는 디바이스들을 제공하기 위한 것이다.
이 목적은 청구항 1 의 특징들을 갖는 청구항 1 에 따른 디바이스에 의해 실현된다.
오브젝트의 3D 구조체를 검출하기 위한 본 발명에 따른 디바이스는 특정 파장 각각의 레이저 방사를 생성하는 적어도 2 개의 레이저 이미터들을 포함한다. 레이저 이미터들의 파장들은 상이하다. 제 1 빔 스플릿터에서, 이미터들의 레이저 방사는 기준 방사와 조명 방사로 각각 분할된다. 조명 방사는 측정될 오브젝트로 디렉팅되고 오브젝트 방사로서 오브젝트로부터 반사된 다음 검출기 상에 부딪친다. 기준 방사는 검출기에 직접 디렉팅되어 여기에서 오브젝트 방사와 간섭한다. 따라서, 간섭 패턴이 형성되고 이는 검출기에 의해 검출된다.
본 발명에 따른 디바이스의 기본 기능은 여기서는 그 전체를 참조로서 포함하는 EP 2 796938 B1 에 설명되어 있다.
본 발명에 따른 디바이스는 미리 결정된 입사각 범위에서 오브젝트 방삭를 적절하게 편향시키도록 설게된 선택 홀로그램을 갖는다. 미리 정의된 입사각에서 선택 홀로그램 상에 부딪친 오브젝트에 의해 반사된 오브젝트 방사만이, 이 방사가 그 추가의 경로 상에서 검출기의 결정 영역 상에 부딪치도록 하는 방식으로 적절하게 편향된다. 입사각 범위 밖에서 선택 홀로그램 상에 부딪치는 오브젝트 방사는 회절됨이 없이 선택 홀로그램을 출사한다 (leave). 이는 검출기의 결정 영역에 도달하지 않는다. 그 후, 이 오브젝트 방사는 그 추가의 경로를 따라 검출기의 결정 영역을 우회하며, 일부 경우들에서는 심지어 검출기 자체를 지나쳐서 우회한다. 따라서, 방사는 결정 영역 밖에서 검출기 상에 부딪치며, 결과적으로 검출기 상에 부딪치지 않고 심지어 종종 검출기 상에도 부딪치지 않는다.
입사각들의 배향을 설명하기 위하여 도면들에 대해, 그리고 도면들에 이용된 종이의 면에 대해 기준이 이루어진다. 따라서, 본 텍스트에서, 용어 "수직"은 "종이의 평면에 수직인 것"으로서 이해되며, "수평"은 "종이의 평면에 있는 것", 즉, 검출기에 평행하거나 결정 영역에 평행한 것으로서 이해된다.
한편, 입사각 범위는 바람직하게, 빔 경로의 방향, 즉, 조명 방사의 방향과 수직 방향 사이에서 확장된다. 한편, 입사각 범위는 또한 빔 경로의 방향과 수평 방향 사이에서 확장된다. 예를 들어, 빔 경로의 방향과 수직 방향 사이의 (수직) 입사각 범위는, 빔 경로의 방향과 수평방향 사이의 (수평) 입사각 범위보다 상당히 더 클 수도 있다. 바람직하게, 전체 수직 방향에 걸쳐 오브젝트에 의해 반사되는 오브젝트 방사가 검출기 상에 부딪치도록, 빔의 방향과 수직 방향 사이는 수 100 mrad 이다.
본 발명의 문맥에서, 검출기의 결정 영역은 검출 영역의 부분 영역인 것으로 이해된다. 검출 영역은 검출기가 검출하는 영역이며, 즉, 입사 방사임을 주지하며 이 입사 방사를 추가로 프로세싱할 수 있다. 결정 영역은 바람직하게 검출 영역의 내부 부분 영역이다. 결정 영역 상에 부딪치는 방사는, 간섭 패턴들의 에러없는 검출이 실제적으로 가능하도록, 검출기에 의해 평가될 수 있다. 결정 영역의 밖에 있는 검출기의 검출 영역 상에, 즉 검출 영역의 중요하지 않은 (marginal) 영역 상에 부딪치는 방사는 간섭성 검출을 허용하지 않는다. 또한, 이 방사는, 감지가능한 간섭 가능 신호가 발생할 수 없고 따라서 검출기에 의한 간섭 패턴들의 적어도 전혀 견고하지 않고 에러 없는 검출 어느 것도 가능하지 않도록 하는 각도 조건들 하에서 검출기 상에 부딪친다. 즉, 오브젝트 방사는 검출 영역 상이 아닌 결정 영역 상에 부딪치도록 하기 위하여 미리 결정된 각도범위 (입사각 범위) 에서 검출기의 방향으로 확장되어야 한다. 100 mrad 초과하는 입사각에서 나오는 오브젝트 방사는 이것이 검출기 상에 부딪칠 때 의미있고 에러없는 평가를 허용하지 않는다.
또한, 결정 영역 내의 검출기 상에 부딪치는 방사는, 의미있는 평가가 가능하도록 하는 유용한 간섭 가능 신호를 생성하기 위하여, 특정 각도 범위 내에서 검출기 상에 또는 결정 영역 상에 부딪쳐야 한다. 소위 결정 각도 범위로 지칭되는 각도 범위는 검출기의 결정 영역의 표면 상에 수직인 것에 대항하여 측정된다. 결정 각도 범위는 바람직하게 빔 방향과 수평 방향 사이의 입사각 범위보다 더 작다. 결정 각도 범위는 바람직하게 10° 미만의 각도들을 포함할 수도 있다. 매우 바람직한 각도 범위는 8° 미만이다. 결정 각도 범위 밖에서의 각도에서 결정 영역 상에 부딪치는 방사는 신뢰성있고 견고한 것으로 평가될 수 없다.
바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 디바이스는 결정 영역 상에 부딪치는 방사를 평가하는 평가 유닛을 포함한다. 이 경우에, 바람직하게, 검출기의 결정 영역 상에서 결정 각도 범위 내에 부딪치는 방사만이 평가에 대해 고려된다. 결정 각도 범위 밖에서의 입사각을 갖고 검출기 또는 결정 영역 상에 부딪치는 방사는 평가 동안에 고려되지 않는다. 평가 유닛은 디바이스의 다른 엘리먼트에 포함되거나 또는 별도의 엘리먼트로서 실행되거나 또는 검출기 내에 통합될 수도 있다.
특히 바람직하게, 선택 홀로그램은 볼륨 홀로그램이다. 브래그를 충족하는 오브젝트 방사만이 적절하게 편향되는 방식으로 설계되어, 오브젝트 방사가 그 추가의 경로 상에서 검출기의 결정 영역 상에 부딪치게 된다. 브래그 방정식이 충족되지 않으면, 오브젝트 방사는 회절됨이 없이 볼륨 홀로그램을 통과한다. 그 중에서도, 브래그 방정식은 방사 파장을, 선택 홀로그램의 격자 평면에 대한 그 입사각과 연결시킨다. 따라서, 선택 홀로그램이 오브젝트 방사를 검출기의 결정 영역으로 디렉팅하는 미리 결정된 입사각는 오브젝트 방사의 파장에 의존한다. 즉, 개별적인 입사각 범위는 당해의 오브젝트 방사가 결정 영역의 방향으로 편향되는, 레이저 방사의 각각의 파장에 대하여 정의된다. 바람직하게, 선택 홀로그램에 의해 편향되는 오브젝트 방사는 검출기로부터 멀리 편향된다. 바람직하게 편향각은 5° 내지 30° 이며, 특히 바람직하게는 10° 내지 20° 이며, 특히 더 바람직하게는 약 15° 이다.
유리하게, 디바이스는 검출기와 선택 홀로그램 사이에 배열된 제 2 빔 스플릿터를 갖는다. 선택 홀로그램에 의해 편향된 오브젝트 방사는 빔 스플릿터 상에 부딪치고, 이것이 검출기의 결정 영역 상에 들어오도록 하는 방식으로 검출기의 방향으로 반사된다. 빔 스플릿터의 경사 각도는 바람직하게, 선택 홀로그램의 경사각도로부터 기인하며 가능한 검출기에 직교하는 방향에 방사가 들어오는 사실로부터 기인한다. 바람직하게, 제 2 빔 스플릿터는 최대 45° 의 각도가 제 2 빔 스플릿터의 표면과 검출기 사이에 형성되도록 배열된다. 특히 바람직하게, 각도는 40° 이하이고, 더 바람직하게는 20° 와 40° 사이이다. 바람직한 실시형태에서, 40° 미만의 각도는 실제적인 사용에서 특히 적절한 것으로 입증되었다. 이에 의해, 디바이스에 대한 특히 작은 설치 공간을 실현하는 것을 가능하게 하였다.
유리하게, 제 2 빔 스플릿터는, 선택 홀로그램을 회절됨이 없이 출사하는 오브젝트 방사가 제 2 빔 스플릿터 상에 부딪치지만, 검출기의 결정 영역을 우회하도록 하는 방식으로 통과되도록 배열된다. 스캐터링된 광은 회절됨이 없이 선택 홀로그램을 관통하고 따라서, 검출기의 결정 영역 상에 부딪치지 않는다. 따라서, 측정 결과를 변조할 수 없다.
바람직한 실시형태에서, 레이저 이미터들은 서로 이격된 소정의 거리로 배열된다. 레이저 이미터들 사이의 거리에 대한 개별적인 레이터 이미터들의 파장들 사이의 파장차이의 비는 바람직하게는 1:106 내지 1:103 의 범위이며, 바람직하게는 1:105 내지 1:(5*105) 의 범위이다. 이들 값들은 중앙 파장 λ0 = 900 nm 에 대하여 통상적이며, 다른 파장들에 대하여 벗어날 수 있다.
예를 들어, 레이저 이미터들은 이미터 칩 상에 배열되고 적어도 수평방향으로 서로로부터 이격될 수 있다. 개별적인 레이저 이미터들 및 이에 따른 상이한 파장들을 갖는 레이저 방사는 상이한 입사각들에서 제 1 빔 스플릿터 상에 부딪친다.
디바이스는 바람직하게, 레이저 방사를 콜리메이팅하여 이 레이저 방사를 제 1 빔 스플릿터의 방향으로 디렉팅하는 콜리메이팅 렌즈를 갖는다. 이는 레이저 이미터들과 제 1 빔 스플릿터 사이에 배치된다. 제 1 빔 스플릿터는, 레이저 이미터들의 콜리메이팅된 조명 방사가 중앙 빔에 대해, 0 내지 4 mrad 의 그리고 바람직하게는 0.5 내지 3 mrad 의 최대 각도 스펙트럼 범위로 빔 스플릿터를 출사하도록 하는 방식으로 그 파장에 의존하여 그리고 레이저 이미터들 사이의 거리에 대한 파장 차이의 주어진 비로 입사 레이저 방사를 편향시키는 광학 격자를 포함한다. 선택적으로, 제 1 빔 스플릿터는 빔 스플릿터 큐브로서 설계될 수도 있다.
제 1 빔 스플릿터에 의해, 각도 분산의 협소화 뿐만 아니라 최대 광 강도가 실현된다. 바람직하게, 레이저 방사의, 기준 방사 및 조명 방사로의 분할은 기준 방사의 비율이 조명 방사의 비율보다 상당히 더 작도록 하는 방식으로 발생한다. 기준 방사의 비율은 특히 바람직하게는 40% 미만이며, 매우 바람직하게는 20% 미만이다.
본 발명의 문맥에서, 용어 "중앙 빔" 은 광학 디바이스, 위의 경우에 제 1 빔 스플릿터의 중심으로부터 방출된 레이저 빔인 것으로 이해된다.
유리하게, 디바이스는 레이저 이미터의 조명 방사를 서로 옆에 놓이는 복수의 수직방향으로 배열된 콜리메이팅된 조명 빔들로 스플릿하는 담만 격자 (Dammann grating) 를 갖는다. 도면들을 참조하여 보면, "수직"은 본 텍스트에서 "종이의 평면에 대하여 직교하는 것"이고 "수평"은 "종이의 평면에 있는 것"으로 이해된다. 그 후, 조명빔들은 이들이 라이팅 스트립을 연합하여 형성하도록 서로 옆에 바람직하게 배열되고 조명 스폿들로서 검출되는 오브젝트 상에 부딪친다. 당해 기술 분야의 숙련된 자는 고도의 스캐터링 재료들, 이를 테면, 예를 들어, 치아 상에 부딪치는 조명 방사가 스캐터링된 광을 야기하고 따라서, 스페클 노이즈를 야기함을 알고 있다. 조명 스폿들의 이용 및 이에 따른 조명 스트립의 불완전한 조명은 스페클 노이즈를 상당히 감소시킬 수 있음을 알아냈다.
디바이스가 제 1 빔 스플릿터로부터 하류에 또는 빔의 방향으로 선택적 담만 격자 뒤에 배치된 패닝 홀로그램 (fanning hologram) 을 갖는 경우에 특히 바람직하다. 패닝 홀로그램 팬들은 복수의 조명 스트립들이 오브젝트 상에 부딪치는 방식으로 수평 방향으로 조명 빔들을 패닝한다. 바람직하게 중앙 스트립, 특히 바람직하게는 2 개의 에지 스트립들 및 중앙 스트립이 생성된다. 조명 스트립들은 바람직하게 수평방향으로 서로 옆에 있는 오브젝트 상에 부딪친다. 복수의 조명 스트립들을 이용하는 것에 의해, 오브젝트에 대한 디바이스의 틸트 (tilt) 가 또한 인식될 수 있다.
패닝 홀로그램은 광학 축으로부터 수평방향으로 이격되는 조명 스트립들을 검출하도록 바람직하게 설계된다. 조명 스트립들은 이들이 선택 홀로그램을 만족시키고 광학 축의 방향으로 선택 홀로그램으로부터 회절되도록, 바람직하게는 개별적인 브래그 조건을 바람직하게 충족하도록 하는 방식으로 편향된다. 바람직하게, 선택 홀로그램은 팬 홀로그램에 의해 조명 스트립들의 편향을 보상한다. 추가로, 선택 홀로그램은 또한 중앙 스트립의 조명 방사가 콜리메이팅되도록 중앙 스트립의 각도 분산 (빔 스프레드) 을 수정할 수도 있다.
본 발명의 문맥에서, 조명 방사가 선택 홀로그램 또는 패닝 홀로그램에 부딪치기 전에 조명 방사가 가능한 완벽하게 콜리메이팅되어야 함을 알아냈다. 오직 이러한 방식으로, 방사가 완전하게 팬아웃되고 2 개의 홀로그램에 의해 편향되는 것을 보장할 수 있다. 추가로, 레이저 이미터들과 패닝 또는 선택 홀로그램 사이에 배치된 개별적인 광학 디바이스들이 매칭되고 정확하게 서로 정렬되는 경우에 특히 유리함이 입증되었다. 이는 조명 방사가 2 개의 홀로그램으로 완전하게 커플링되는 것을 보장한다. 그러나, 일부 경우에 필수적인 조정 노력이 상당할 수도 있다.
대안적으로 바람직한 실시형태에서, 디바이스는 제 1 빔 스플릿터를 포함하고 레이저 이미터들의 레이저 방사가 커플링되는 광섬유 칩을 가질 수도 있다. 광학적 웨이브가이드 칩은 어레이형 웨이브가이드 격자를 포함한다. 이는 개별적인 레이저 이미터들의 조명 방사가 광섬유에서 결합되는 방식으로 설계된다. 광학 웨이브가이드 칩의 이용은 웨이브가이드 칩으로 대체되는 광학 컴포넌트들의 조정 작업을 없앤다. 전체적으로, 디바이스의 간략화된 설계는 광학 웨이브가이드 칩으로부터 기인한다. 선택적으로, 광학 웨이브가이드 칩은 개별적인 광 섬유들의 조명 방사를 복수의 조명 스폿들로 스플릿하는 다수의 스플릿터를 포함할 수도 있다. 이 경우에, 담만 그리드가 생략될 수도 있다.
유리하게, 디바이스는 내부 벽을 갖는 캐비티의 3차원 검출에 대한 캐비티 스캐너로서 설계된다. 결과적으로, 본 발명에 따른 디바이스의 적용 범위는 오브젝트의 3 차원 외부 표면들의 인식을 넘어 확장된다.
특히 바람직하게, 디바이스는 하나 이상의 웨이브프론트 로테이터들을 포함한다. 이들은 조명 스트립들을 회전시키도록 설계된다. 조명 스트립들은 이들 조명 스트립이 빔의 방향으로 가로축으로, 특히 광학 축에 방사방향으로 배치되도록 하는 방식으로 회전된다. 바람직하게, 웨이브프론트 로테이터들은 광학 축에 대해 평행하게 위치결정된다. 하나의 웨이브프론트 로테이터는 바람직하게는 각각의 조명 스트립에 대해 이용된다.
유리하게 회전된 조명 스트립들은 균일하게 분산되어, 각각의 경우에 2 개의 인접하는 조명 스트립들 사이의 각도들이 동일하게 된다. 바람직하게, 3 개의 조명 스트립들이 이용되고, 이는 서로에 대해 120° 의 각도에서 배열된다. 4 개의 조명 스트립들이 이용될 때, 이들은 서로에 대해 90° 의 각도 차이에서 배열된다. 본 발명의 문맥에서, 캐비티가 검출될 때 주연방향으로의 조명 스트립들의 균일한 분포는 보다 더 빠르고 보다 더 신뢰성있는 캐비티 검출을 야기함을 알아냈다.
특히 바람직하게, 프리즘, 특히 트리플 프리즘이 빔의 방향으로 웨이브프론트 로테이터들로부터 하류에 배치된다. 트리플 프리즘은, 조명 스트립들 각각이 광학 축에 평행하게 나아가도록 90° 만큼 프리즘에 대응하는 3 개의 조명 스트립들을 디렉팅한다.
바람직하게, 프리즘 또는 트리플 프리즘에 의해 편향되는 조명 스트립들은 그 세로 축에 평행하게 캐비터의 내부벽 상에 부딪친다. 이는 캐비티가 실린더형으로 또는 대략 실린더형으로 구조화되고, 이에 따라 세로 축에 대하여 회전방향으로 대칭적으로 구조화되는 경우이다. 예를 들어, 균일한 각도 간격을 갖는 3 개의 조명 스트립들이 이용되면, 캐비티의 내부 벽은 120° 만큼 디바이스를 회전시키는 것에 의해 조명 스트립의 거리만큼 완전하게 커버될 수 있다. 디바이스가 세로축을 따라 동시에 이동되면, 전체 내부 벽은 나선형으로 스캐닝될 수 있다. 실린더형 캐비티가 검출되고 있을 때 주연 방향으로 균일하게 배치된 조명 스트립들의 이점은, 캐비티의 세로축 밖에 디바이스가 위치결정되는 경우에도, 이는 실제적으로 주목할만한 열악한 결과를 야기하지 않는다는 것이다. 복수의 조명 스트립들을 이용하는 것에 의해, 디바이스의 편심 위치가 계산될 수 있고 측정의 결과들이 이에 따라 수정될 수 있다.
본 발명은 도면들에 도시된 바람직한 실시형태들을 참조하여 아래 설명된다. 본원에 제시된 특수한 특징들은 본 발명의 바람직한 실시형태들을 이루기 위해 개별적으로 또는 조합하여 이용될 수 있다. 상술한 실시형태들은 청구항들에서 정의된 청구물의 일반화의 제약을 구성하지 않는다.
도 1 은 제 1 실시형태에 따른 본 발명에 따른 디바이스의 다이어그램 표현을 나타낸다.
도 2 는 본 발명에 따른 디바이스의 제 2 의 대안의 실시형태의 일 섹션을 나타낸다.
도 3 은 본 발명에 따른 디바이스의 제 3 의 대안의 실시형태의 일 단면을 나타낸다.
도 4a 는 도 3 의 디바이스의 선택 홀로그램에 따른 조명 스트립들의 프로젝션을 나타낸다.
도 4b 는 도 3 의 디바이스의 웨이브프론트 로테이터들의 조명 스트립들의 프로젝션을 나타낸다.
도 1 은 오브젝트 (2) 의 3D 구조에 대한 디바이스 (1) 를 나타낸다. 디바이스 (1) 에 대한 기본 기능은 본원에서 그 전체를 참조로서 포함하는 EP 2 796 938 B1 에 설명되어 있다.
본 발명에 따른 디바이스 (1) 의 간략한 설명을 위하여, 도 1 에 예시되고 X, Y 및 Z 축들을 갖는 좌표 시스템이 정의될 것이다. X 축은 수직축 (종이의 평면에 직교하는 것) 이고 Y 축은 수평 축 (종이의 평면에 있는 것) 이며, Z 축은 빔 전파 방향을 가르킨다, 즉, 도 1 에서 오브젝트 (2) 의 방향으로 좌측에서 우측으로의 빔 전파 방향을 가리킨다.
디바이스 (1) 는 제 1 파장을 갖는 레이저 방사 (4) 를 생성하는 제 1 레이저 이미터 (3), 및 제 2 파장 (도시 생략) 에서 레이저 방사를 생성하는 제 2 레이저 이미터 (5) 를 포함한다. 2 개의 레이저 이미터들 (3, 5) 은 이미지 칩 (6) 상에서 배열되고 상이한 파장들의 레이저 방사를 방출한다. 이들은 Y 축을 따라 이격되어 있다. 레이저 이미터들 (3, 5) 사이의 거리에 대한 개별적인 레이터 이미터들 (3, 5) 의 파장들 사이의 파장 차이의 비는 바람직하게는 1:10-6 내지 1:10-3 의 범위이다. 특히, 비는 바람직하게 1x10-5 내지 5x10- 5 의 범위에 있다.
레이저 방사 (4) 의 중앙 빔 (4a) 및 2 개의 에지 빔들 (4b) 은 도 1 에 도시되어 있다. 레이저 방사 (4) 는 콜리메이팅 렌즈를 관통하고, 이 렌즈는 제 1 렌즈 (7) 로서 표기되며, 레이저 방사를 콜리메이팅한다, 즉 레이저 방사를 평행하게 한다. Y 축을 따르는 레이저 이미터들 (3, 5) 사이의 거리들에 따라, 레이저 이미터들 (3, 5) 의 콜리메이팅된 레이저 방사는 제 1 렌즈 (7) 를 관통한 후, Z 축에 대하여 상이한 각도들을 갖는다. 간략한 표현을 위하여, 제 1 레이저 이미터 (3) 의 레이저 방사 (4) 만이 도 1 에 도시된다. 이는 제 1 렌즈 (7) 로부터 하류에 Z-축에 평행하게 나아간다.
레이저 이미터들 (3, 5) 의 레이저 방사 (4) 를 기준 방사 (9) 와 조명 방사 (10) 로 스플릿하는 제 1 빔 스플릿터 (8) 는 제 1 렌즈 (7)(콜리메이팅 렌즈) 로부터 하류에 빔의 방향 (Z축) 으로 배치된다. 바람직하게, 분할 비는 1 : 9 이다. 레이저 방사 (4) 의 10 % 는 기준 방사 (9) 로 되고; 레이저 방사 (4)의 90 % 는 정의된 각도에서 조명 방사 (10) 로서 편향된다. 기준 방사 (9) 는 따라서, 레이저 방사 (4) 의 10% 로 감쇠된다.
거의 편향 없이 빔 스플릿터를 관통하는 기준 방사 (9) 는 제 2 렌즈 (11) 에 의해 제 2 빔 스플릿터 (12) 로 디렉팅되고, 제 2 빔 스필릿터는 중공형 미러 (13) 를 통하여 검출기 (14) 로 기준 방사를 디렉팅한다. 이미터 칩 (6) 상의 레이저 이미터들 (3, 5) 사이의 거리들에 따라, 개별적인 레이저 이미터들 (3, 5) 의 기준 방사 (9) 는 상이한 입사각들에서 검출기 (14) 상에 부딪친다. 제 2 빔 스플릿터 (12) 는 반투명 미러로서 설계될 수 있다.
제 1 빔 스플릿터 (8) 는 레이저 빔 (4) 의 파장들에 의존하여 그리고 이미터 칩 (6) 상의 레이저 이미터들 사이의 거리에 대한 파장 차이의 비에 의존하여, 조명 방사 (10) 로서 입사 레이저 방사 (4) 의 부분들을 편향시키는 광학 격자 (15) 를 포함한다. 조명 방사 (10) 는 중앙 빔 (10a) 에 의해 도 1 에 의해 표현된다. 에지 빔들은 간략화를 위하여 생략되었다.
레이저 이미터 (3) 의 편향된 중앙 빔 (10a) 은 90° 만큼 편향되어 Y 축을 따라 나아간다. 광학 격자 (15) 는, 나머지 레이저 이미터들 (5) 의 콜리메이팅된 조명 빔들이 0 내지 4 mrad, 바람직하게는 0.5 내지 3 mrad, 특히 바람직하게는 1 내지 2 mrad 의 중앙 빔 (10a) 에 대한 최대 각도 스펙트럼 범위로 제 1 빔 스플릿터 (8) 를 출사하도록 하는 방식으로 나머지 레이저 이미터들 (5) 의 레이저 방사 (4) 를 편향시킨다.
조명 방사 (10) 는 편향 미러 (16) 를 통하여 담만 격자 (17) 상에 디렉팅된다. 담만 격자 (17) 는 레이저 이미터 (3, 5) 의 조명 방사 (10) 를 복수의 콜리메이팅된 조명 빔들 (18) 로 분할하며, 복수의 콜리메이팅된 조명 빔들은 (X 축을 따라) 수직방향으로 나란히 놓이며, 조명 스폿들로서 오브젝트 (2) 와 충돌한다. 조명 스폿들은 이들이 함께 조명 스트립을 형성하도록 하는 방식으로 나란히 배열된다.
디바이스는 복수의 조명 스트립들 (도시 생략), 즉, 중앙 스트립과 2 개의 에지 스트립들이 오브젝트 (2) 상에 부딪치도록 하는 방식으로 수평 방향 (Y 방향) 으로 조명 빔들 (18) 을 패닝하는 패닝 홀로그램 (18) 을 더 포함한다. 패닝된 조명 빔들 (18) 은 도 1 에서 중앙 스트립 빔 (20) 과 2 개의 에지 스트립 빔들 (21) 로서 단순하게 도시된다. 이들은 조명 스트립들이 선택 홀로그램 (22) 상에 부딪치도록 하는 방식으로 패닝 홀로그램 (19) 에 의해 광학 축 (수평 축) 으로부터 멀리 수평방향으로 편향된다. 선택 홀로그램 (22) 은 광학 축을 향하여 즉, Z 축의 방향으로 조명 스트립들을 편향시킨다.
도 1 에서 알 수 있는 바와 같이, 중앙 스트립 빔 (20) 은 중앙 스트립 빔이 Z 축을 따라 그리고 이에 따라 선택 홀로그램 (22) 의 광학 축을 따라 오브젝트 (2) 의 방향으로 확장하도록 하는 방식으로 선택 홀로그램 (22) 에 의해 편향된다. 선택 홀로그램 (22) 은 패닝 홀로그램 (19) 에 의해 중앙 스트립 빔 (20) 의 편향을 완전하게 보상할 수 있다. 2 개의 에지 스트립 빔들 (21) 에 관하여, 패닝 홀로그램 (19) 에 의한 편향은 선택 홀로그램 (22) 에 의해 완전하게 보상될 수 있는 것은 아니다. 그러나, Y 방향으로의 이들 최소 변위들은 실제적으로 역할을 하지 않으며, 설계가 적절하면 대부분 무시될 수 있다.
중앙 스트립 빔 (20) 및 2 개의 에지 스트립 빔들 (21) 이 광학 축에 평행하고 즉, Z 축에 평행하고 서로 평행하게 연장되고 바람직하게 대부분 측정 범위에 콜리메이팅되도록 중앙 스트립 빔 (20) 및 2 개의 에지 스트립 빔들 (21) 을 매우 약하게 바람직하게 포커싱하는 제 3 렌즈 (23) 는, 빔 방향에서 선택 홀로그램 (22) 으로부터 하류에 위치된다. 빔들은 제 3 렌즈 (23) 에 의해 바람직하게 약간 포커싱되고 이러한 결과로서 이 빔들은 바람직하게 약 50 μm 내지 300 μm 의 빔 웨이스트를 갖고 바람직하게 테이퍼링된다. 그 후, 조명 방사 (10) 는 중앙 스트립 및 2 개의 에지 스트립들에서 오브젝트 (2) 상에 부딪친다.
본 발명의 문맥에서, 선택 홀로그램 (22) 에 대한 2 개의 렌즈들 (7, 11) 및 제 3 렌즈 (23) 의 동축 (정렬된) 배열체가 특히 유리함을 알아냈다. 이러한 식으로, 설치 공간이 절약될 수 있다. 이 배열체에서, 선택 홀로그램 (22) 을 통과한 후, 레이저 방사 (4) 의 중앙 빔 (4a) 및 중앙 스트립 빔 (20) 은 동축으로 나아가며 서로 정렬된다. 이는 편향 미러 (16) 에서의 편향 후에, 중앙 빔 (4a) 에 대해 또한 동축으로 조명 방사를 정렬시키는 2 개의 홀로그램들 (19, 22) 에 의해 가능하게 이루어진다.
바람직하게, 디바이스는 검출기 (14) 및 중공형 미러 (13) 의 영역에서 최대 40 mm 의 직경을 갖는다. 더욱 바람직하게, 제 3 렌즈 (23) 의 영역에서 디바이스 (1) 의 직경은 최대 15 mm 이고 디바이스 (1) 의 오브젝트 측 단부의 영역에서의 직경은 최대 12 mm 이다. 제 3 렌즈 (23) 와, 디바이스 (1) 의 오브젝트 측 단부 사이의 Z 방향에서의 거리는 바람직하게 약 80 mm 내지 120 mm 이며, 특히 바람직하게는 약 90 mm 이다. 다른 치수들도 가능하다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 조명 방사 (10) 는 오브젝트 (2) 에서 오브젝트 방사 (24) 로서 반사된다. 도 1 에서, 오브젝트 방사 (24) 는 오브젝트 (2) 의 오브젝트 포인트 (25) 로부터 시작하는 것 (점선) 으로서 예로 들어 도시되어 있다. 오브젝트 포인트 (25) 는 포인트 광원으로서 단순하게 보여질 수 있다. 오브젝트 방사 (24) 는 제 3 렌즈 (23) 의 방향으로 오브젝트 포인트 (25) 로부터 연장되어 제 3 렌즈에 의해 콜리메이팅되고 선택 홀로그램 (22) 상에 부딪친다.
선택 홀로그램 (22) 은 볼륨 홀로그램이다. 이는 배타적으로 오브젝트 방사 (24) 를 디렉팅하며, 이 오브젝트 방사는 미리 결정된 입사각 범위에서 선택 홀로그램 (22) 상에 부딪치며, 오브젝트 방사 (24) 가 그 추가의 경로 상에서 검출기 (14) 의 결정 영역 (26) 상에 들어오도록 하는 방식으로 브래그 방정식을 충족시킨다. 오브젝트 방사 (24) 는 미리 정의된 결정 각도 범위보다 더 작은 입사각에서 검출기 (14) 의 결정 영역 (26) 상에 바람직하게 부딪친다. 이러한 식으로 입사한 방사는 평가 유닛 (도시 생략) 에 의해 평가될 수 있다. 제 2 빔 스플릿터 (12) 는, 도 1 에서 선택 홀로그램 (22) 에 의해 하류에 편향된 오브젝트 방사 (24) 가 제 2 빔 스플릿터 (12) 상에 부딪치고, 검출기 (14) 의 결정 영역 (26) 의 방향으로 편향되도록 하는 방식으로 배열될 수 있다. 바람직하게, 제 2 빔 스플릿터와 Z 축 사이의 각도는 선택 홀로그램의 경사각도로부터 기인하며 그리고 콜리메이팅 광이 검출기 상에 가능한 수직하게 들어와야 된다는 사실에 기인한다. 특히 바람직하게, 제 2 빔 스플릿터는 40° 미만의 각도만큼 Z 축에 대하여 틸트되어 배열될 수 있다.
오브젝트 (2) 로부터 편향된 다른 오브젝트 방사 (24), 이를 테면, 입사각 영역의 밖에서 선택 홀로그램 (22) 상에 부딪치고 이에 따라 브래그 방정식을 충족하지 않는 스캐터링된 광은 회절됨이 없이 선택 홀로그램 (22) 을 관통한다. 제 2 빔 스플릿터 (12) 는, 회절되지 않은 오브젝트 방사 (24) 가 제 2 빔 스플릿터 (12) 상에 부딪치고 그리고 편향 각도 범위 보다 더 큰 각도에서 검출기 (14) 의 결정 영역 (26) 상에 방사가 부딪치거나 또는 검출기 (14) 의 결정 영역 (26) 을 우회하도록 하는 방식으로 반사되도록 하는 방식으로 배열된다. 이는 결정 영역 (26) 의 전적으로 밖에서 검출기 (14) 상에서, 예를 들어, 검출기 (14) 의 검출 영역에서 여전히 부딪칠 수 있거나 또는 검출기 (14) 를 지나서 편향될 수도 있다.
입사각 레인지의 범위는 브래그 방정식의 파라미터들, 즉, 그중에서도 오브젝트 방사의 파장과, 선택 홀로그램 (22) 에서의 2 개의 평행한 격자 평면들 사이의 거리에 의존한다. 결과적으로, 상이한 레이저 이미터들 (3, 5) 의 상이한 오브젝트 방사 (24) 에 대한 상이한 입사각 범위들이 존재한다. 입사각 범위들은 Z 축과 Y 축 사이에서 그리고 X 축과 Z 축 사이에서 정의된다. X 축과 Z 축 사이의 입사각 범위들은 Z 축과 Y 축 사이의 범위들 보다 더 크다. X 축과 Z 축 사이의 입사각 범위들은 수 100 mrad 에 이르기 때문에, 오브젝트 방사 (24) 는 검출기 (14) 상에 개별적인 조명 스트립들의 전체 길이에 걸쳐 통과된다. 그 후, 검출기 (14) 의 결정 영역 (26) 상에 디렉팅되는 오브젝트 방사 (24) 는 동일한 파장의 기준 방사 (9) 와 간섭한다. 결과적인 간섭 패턴들은 검출기 (14) 에 의해 기록되고 오브젝트 (2) 의 3차원 구조에 대한 스테이트먼트를 가능하게 한다.
브래그 방정식은 선택 홀로그램 (22) 에 의해 제 2 빔 스플릿터 (12) 상에 디렉팅되기 위하여 오브젝트 방사 (24) 에 의해서만 충족될 필요는 없다. 패닝 홀로그램 (19) 상에 부딪치거나 패닝 홀로그램 (19) 에 의해 선택 홀로그램 (22) 상에 편향되는 조명 방사 (10) 는 각각 브래그 방정식을 또한 충족해야 한다. 오직 이 경우에만, 팬 홀로그램 (19) 및 선택 홀로그램 (22) 은 위에 설명된 바와 같이 조명 방사를 편향한다. 패닝 홀로그램 (19) 으로부터 상류에 빔 전파 업스트림의 방향으로의 개벌적인 광학 디바이스들은 서로에 대해 정밀하게 정렬되어 조정되어야 한다. 레이저 이미터 (3, 5) 의 조명 방사 (10) 는 중앙 빔 (10a) 에 대하여 최소의 가능한 각도 스펙트럼 범위에서, 바람직하게는 0.5 내지 3 mrad 범위의 각도 스펙트럼에서 나아가야 한다. 이는 (중앙 이미터 (3) 의 중앙 빔에 대응하는) 중앙 빔 (10a) 으로부터 개별적인 이미터들의 중앙 빔들의 편향을 의미한다.
도 2 는 본 발명에 따른 디바이스 (1)(도 1) 의 제 2 실시형태의 단면을 나타낸다. 디바이스 (1') 는 예를 들어, 총 4 개의 레이저 이미터들 (도시 생략) 을 갖는 이미터 칩 (6) 으로서 설계되는 레이저 모듈, 및 레이저 이미터들의 레이저 방사 (4) 가 커플링되는 웨이브가이드 칩 (27) 을 포함한다. 웨이브가이드 칩 (27) 은 4중 빔 스플릿터로서 설계되고 빔 스플릿터 각각의 레이저 이미터의 레이저 방사 (4) 를 기준 방사 (9) 및 조명 방사 (10) 로 분할하는 제 1 빔 스플릿터 (8)(도 1) 를 포함한다. 기준 방사 (9) 는 웨이브가이드 칩 (27) 을 미변경상태로 통과한다. 이미터 칩 (6)(레이저 모듈) 은 상이한 수의 이미터들을 포함하고, 웨이브가이드 칩 (27) 및 빔 가이드 (8) 는 대응적으로 변경되어 이미터 칩 (6) 에 대응한다.
웨이브가이드 칩 (27) 은 광섬유 (29) 에 개별적인 레이저 이미터들의 조명 방사 (10) 를 결합하는 어레이형 웨이브가이드 격자 (28) 를 또한 포함한다. 웨이브가이드 칩 (27) 으로부터 방출한 후, 조명 방사 (10) 는 렌즈 (30) 상에 부딪치고 렌즈는 도 1 의 담만 격자 (17) 상에 그 방사를 통과시킨다.
레이저 이미터들로부터 시작한 기준 방사 (9) 에 대하여, 도 2 에 도시된 디바이스 (1') 의 컴포넌트들은 제 2 렌즈 (11)(비교 도 1) 까지 멀리 빔 경로의 방향으로 모든 광학 컴포넌트들을 대체한다. 레이저 이미터들로부터 시작하는 조명 방사 (10) 에 대하여, 담만 격자 (17) 까지 먼 빔 경로의 방향으로의 모든 광학 컴포넌트들이 대체된다. 본 발명에 따른 디바이스 (1) 의 나머지 컴포넌트들은 디바이스 (1') 의 것들과 일치한다.
도 3 은 디바이스의 제 3 실시형태의 일 단면을 나타낸다. 디바이스 (1") 는 내부 벽 (32) 을 갖는 캐비티 (31) 의 3차원 검출에 대한 캐비티 스캐너이다. 디바이스 (1") 는 웨이브프론트 로테이터들 (33) 에 의해 도 1 에서의 것과는 상이하다. 이들은 스트립들이 광학 축에 대하여 방사 방향으로 배열되도록 조명 스트립들을 회전시킨다. 웨이브프론트 로테이터 (33) 는 선택 홀로그램 (22) 으로부터 하류에 그리고 제 3 렌즈 (23) 로부터 하류에 빔경로의 방향으로 배치된다. 간략화된 설명을 위하여, 2 개의 에지 스트립 빔들 (21) 의 조명을 회전시키는 2 개만의 웨이브프론트 로테이터들 (33) 이 도 3 에 도시된다.
도 4a 는 선택 홀로그램 (22) 으로부터 하류에 빔 경로의 방향으로 문자 S1 으로 도 3 에 마킹된 위치에서 빔 경로를 관통하는 단면을 나타낸다. 도 4a 에서 알 수 있는 바와 같이, 조명 방사 (10) 는 담만 격자 (17) 및 패닝 홀로그램 (19) 에 의해 서로에 대하여 평행하게 배열되는 3 개의 조명 스트립들 (34) 로 팬아웃되었다. 조명 스트립들 (34) 중 2 개의 조명 스트립들은 서로 옆에 배열된다. 제 3 조명 스트립 (34) 은 다른 2 개의 조명 스트립들 (34) 위에서 중앙에 위치된다.
도 4b 는 조명 방사 (10) 가 웨이브프론트 로테이터들 (33) 을 통과한 후에 도 3 에 예시된 포인트 (S2) 에서 빔 경로를 통하는 일 단면을 나타낸다. 도 4b 에서 알 수 있는 바와 같이, 2 개의 인접하는 조명 스트립들 사이의 각도들이 각각 동일하도록, 회전된 조명 스트립들이 바람직하게 균일하게 분산되어 있다. 바람직하게, 3 개의 모든 조명 스트립들이 서로에 대해 120° 의 각도에서 배치된다.
3 개의 조명 스트립들 (34) 을 90° 만큼 편향시키는 트리플 프리즘 (35) 은 빔 전파 방향에서 웨이브프론트 로테이터들 (33) 로부터 하류에 배치된다. 그 후, 조명 스트립들 (34) 은 각각 캐비티 (31) 의 세로축에 평행하게 연장되고 캐비티의 내부벽 (32) 에 만난다. 디바이스 (1") 를 120° 로 회전시키는 것에 의해, 내부 벽은 Z 방향으로 연장되는 조명 스트립들 (34) 의 세그먼트를 통하여 그 전체 주연부 상에서 검출될 수 있다. 디바이스 (1") 가 세로 축 (36) 을 따라 캐비티 (31) 내에 동시에 이동되면, 캐비티 (31) 의 전체 내부 벽 (32) 은 나선형 방식으로 스캔될 수 있다.
대안으로서, 3 개보다 많은 조명 스트립들 (34), 예를 들어, 서로로부터 90° 의 각도 차이를 갖는 4 개의 조명 스트립들 (34) 을 이용하는 것도 또한 가능하다.

Claims (25)

  1. 오브젝트 (2) 의 3D 구조를 결정하기 위한 디바이스로서,
    제 1 파장을 갖는 레이저 방사를 생성하는 제 1 레이저 이미터 (3),
    제 2 파장을 갖는 레이저 방사를 생성하는 제 2 레이저 이미터 (5) 로서, 상기 제 1 파장은 상기 제 2 파장과 상이한, 상기 제 2 레이저 이미터 (5),
    상기 레이저 이미터들 (3, 5) 의 레이저 방사를 기준 방사 (9) 와 조명 방사 (10) 로 각각 스플릿하는 제 1 빔 스플릿터 (8) 로서, 상기 조명 방사 (10) 는 측정되는 상기 오브젝트 (2) 상에 부딪치고, 상기 오브젝트 (2) 에 의해 오브젝트 방사 (24) 로서 반사되며, 상기 기준 방사 (9) 와 간섭하는, 상기 제 1 빔 스플릿터 (8), 및
    발생된 간섭 패턴들을 수신하는 검출기 (14) 를 포함하며,
    선택 홀로그램 (22) 은, 미리 정의된 입사각 범위에서 선택 홀로그램 (22) 상에 부딪치는 오브젝트 방사 (24) 를, 상기 오브젝트 방사 (24) 가 그 추가의 경로 상에서 결정 각도 범위 내의 각도에서 상기 검출기 (14) 의 결정 영역 (26) 상에 부딪치는 방식으로, 배타적으로 편향시키도록 설계되며,
    상기 선택 홀로그램 (22) 은 또한, 입사각 범위 밖에서 상기 선택 홀로그램 (22) 상에 부딪치는 오브젝트 방사 (24) 를 회절되지 않은 상태로 통과시키는 것을 허용하여, 상기 오브젝트 방사가 그 추가의 경로 상에서 상기 검출기 (14) 의 상기 결정 영역 (26) 을 우회하거나 또는 결정 각도 범위 밖의 각도에서 상기 결정 영역 (26) 상에 부딪치도록 설계되는 것을 특징으로 하는 오브젝트 (2) 의 3D 구조를 결정하기 위한 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택 홀로그램 (22) 은 오브젝트 방사가 그 추가의 경로 상에서 상기 검출기 (14) 상에 부딪치는 방식으로 브래그 방정식을 충족하는 오브젝트 방사 (24) 를 배타적으로 편향시키도록 설계되는 볼륨 홀로그램이고, 상기 오브젝트 방사 (24) 는 상기 브래그 방정식이 충족되지 않으면 회절되지 않은 상태로 상기 볼륨 홀로그램을 관통하는 것을 특징으로 하는 오브젝트 (2) 의 3D 구조를 결정하기 위한 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정 각도 범위 내의 각도에서 상기 결정 영역 (26) 에 부딪치는 이러한 오브젝트 방사 (24) 만이 평가 유닛에 의해 평가되는 것을 특징으로 하는 오브젝트 (2) 의 3D 구조를 결정하기 위한 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택 홀로그램 (22) 에 의해 편향된 상기 오브젝트 방사 (24) 에 의해 타격된 제 2 빔 스플릿터 (12) 로서, 상기 오브젝트 방사 (24) 는 오브젝트 방사가 상기 검출기 (14) 의 상기 결정 영역 상에 부딪치는 방식으로 상기 검출기 (14) 의 방향으로 편향되는, 상기 제 2 빔 스플릿터 (12) 를 특징으로 하는 오브젝트 (2) 의 3D 구조를 결정하기 위한 디바이스.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 빔 스플릿터 (12) 는 상기 선택 홀로그램 (22) 을 회절됨이 없이 출사하는 상기 오브젝트 방사 (24) 가 상기 제 2 빔 스플릿터 (12) 상에 부딪치고 반사되어 상기 검출기 (14) 의 상기 결정 영역 (26) 을 우회하는 방식으로 배열되는 것을 특징으로 하는 오브젝트 (2) 의 3D 구조를 결정하기 위한 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 이미터들 (3, 5) 은 서로로부터 소정 거리에 배열되고, 상기 레이저 이미터들 (3, 5) 사이의 거리에 대한 개별적인 상기 레이저 이미터들 (3, 5) 의 파장들 사이의 차이에 대한 비가 10-6 내지 10-3 범위에 있는 것을 특징으로 하는 오브젝트 (2) 의 3D 구조를 결정하기 위한 디바이스.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 레이저 이미터들 (3, 5) 사이의 거리에 대한 상기 개별적인 레이저 이미터들 (3, 5) 의 파장들 사이의 차이의 상기 비는 10- 5 인 것을 특징으로 하는 오브젝트 (2) 의 3D 구조를 결정하기 위한 디바이스.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 레이저 방사 (4) 를 콜리메이팅하고 레이저 방사를 상기 제 1 빔 스플릿터 (8) 의 방향으로 디렉팅하는 렌즈 (7) 로서, 상기 제 1 빔 스플릿터 (8) 는 상기 레이저 이미터들 (3, 5) 의 콜리메이팅된 조명 빔들 (10, 10a) 이 0 내지 4 mrad 범위에 있는 중앙 빔 (10a) 에 대한 최대 각도 스펙트럼 범위를 갖고 상기 빔 스플릿터 (8) 를 출사하는 방식으로 이들 파장들에 의존하여 그리고 상기 레이저 이미터들 (3, 5) 사이의 거리에 대한 파장 차이의 주어진 비에서 입사 레이저 방사 (4) 의 부분들을 조명 방사 (10) 로서 편향시키는 광학 격자 (15) 를 포함하는, 상기 렌즈 (7) 를 특징으로 하는 오브젝트 (2) 의 3D 구조를 결정하기 위한 디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 레이저 이미터들 (3, 5) 의 상기 콜리메이팅된 조명 빔들 (10, 10a) 이 0.5 내지 3 mrad 범위에 있는 중앙 빔 (10a) 에 대한 최대 각도 스펙트럼 범위를 갖고 상기 빔 스플릿터 (8) 를 출사하는 것을 특징으로 하는 오브젝트 (2) 의 3D 구조를 결정하기 위한 디바이스.
  10. 제 1 항에 있어서,
    서로 옆에 수직방향으로 배치되고 조명 스폿들로서 스캐닝되는 상기 오브젝트 (2) 상에 부딪치는 수개의 콜리메이팅된 조명 빔들 (18) 로 레이저 이미터 (3, 5) 의 상기 조명 방사 (10) 를 스플릿하는 담만 격자 (17) 를 특징으로 하는 오브젝트 (2) 의 3D 구조를 결정하기 위한 디바이스.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 조명 스폿들은 조명 스폿들이 함께 조명 스트립을 형성하도록 서로 옆에 배치되는 것을 특징으로 하는 오브젝트 (2) 의 3D 구조를 결정하기 위한 디바이스.
  12. 제 10 항에 있어서,
    수개의 조명 스트립들이 상기 오브젝트 (2) 상에 부딪치도록 수평 방향으로 상기 조명 빔들 (18) 을 패닝하는 패닝 홀로그램 (19) 으로서, 상기 조명 스트립들은 바람직하게 중앙 스트립을 포함하고 특히 바람직하게 2 개의 에지 스트립들 및 중앙 스트립을 포함하는, 상기 패닝 홀로그램 (19) 을 특징으로 하는 오브젝트 (2) 의 3D 구조를 결정하기 위한 디바이스.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 조명 스트립들은 중앙 스트립을 포함하는 것을 특징으로 하는 오브젝트 (2) 의 3D 구조를 결정하기 위한 디바이스.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 조명 스트립들은 2 개의 에지 스트립들 및 중앙 스트립을 포함하는 것을 특징으로 하는 오브젝트 (2) 의 3D 구조를 결정하기 위한 디바이스.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 패닝 홀로그램 (19) 은 상기 조명 스트립들이 상기 선택 홀로그램 (22) 상에 부딪치고 광학 축을 향하여 상기 선택 홀로그램 (22) 에 의해 회절되는 방식으로 상기 조명 스트립들을 상기 광학 축으로부터 멀리 수평방향으로 편향시키도록 설계되는 것을 특징으로 하는 오브젝트 (2) 의 3D 구조를 결정하기 위한 디바이스.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 조명 스트립들은 브래그 조건을 충족하는 상기 광학 축을 향하여 상기 선택 홀로그램 (22) 에 의해 회절되는 것을 특징으로 하는 오브젝트 (2) 의 3D 구조를 결정하기 위한 디바이스.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 빔 스플릿터 (8) 를 포함하고 상기 레이저 이미터들 (3, 5) 의 상기 레이저 방사 (4) 가 커플링되는 광학 웨이브가이드 칩 (27) 을 특징으로 하는 오브젝트 (2) 의 3D 구조를 결정하기 위한 디바이스.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 광학 웨이브가이드 칩 (27) 은 개별적인 상기 레이저 이미터들 (3, 5) 의 상기 조명 방사 (10) 를 광섬유 (29) 에 결합하도록 설계되는 어레이형 웨이브가이드 격자 (28) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 오브젝트 (2) 의 3D 구조를 결정하기 위한 디바이스.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 디바이스 (1) 는 내부 벽 (32) 을 갖는 캐비티 (31) 의 3 차원 검출을 위한 캐비티 스캐너로서 설계되는 것을 특징으로 하는 오브젝트 (2) 의 3D 구조를 결정하기 위한 디바이스.
  20. 제 1 항에 있어서,
    조명 스트립들이 빔 전파 방향으로 가로방향으로 배치되는 방식으로 상기 조명 스트립들 (34) 을 회전시키도록 설계되는 웨이브프론트 로테이터들 (33) 을 특징으로 하는 오브젝트 (2) 의 3D 구조를 결정하기 위한 디바이스.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 조명 스트립들 (34) 은 광학 축에 대해 방사 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 오브젝트 (2) 의 3D 구조를 결정하기 위한 디바이스.
  22. 제 20 항에 있어서,
    회전하는 상기 조명 스트립들 (34) 은 임의의 2 개의 인접하는 조명 스트립들 (34) 사이의 각도들이 동일하도록 균일하게 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 오브젝트 (2) 의 3D 구조를 결정하기 위한 디바이스.
  23. 제 22 항에 있어서,
    서로에 대해 120°의 각도로 배치되어 있는 3 개의 조명 스트립들 (34) 이 이용되는 것을 특징으로 하는 오브젝트 (2) 의 3D 구조를 결정하기 위한 디바이스.
  24. 제 20 항 또는 제 22 항에 있어서,
    트리플 프리즘 (35) 이 빔 경로의 방향으로 상기 웨이브프론트 로테이터들 (33) 로부터 하류에 배열되고, 상기 트리플 프리즘은 상기 조명 스트립들 (34) 각각이 광학 축에 평행하게 연장되는 방식으로, 상기 트리플 프리즘 (35) 에 대응하는 3 개의 조명 스트립들 (34) 을 90°만큼 편향시키는 것을 특징으로 하는 오브젝트 (2) 의 3D 구조를 결정하기 위한 디바이스.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 트리플 프리즘 (35) 에 의해 편향된 상기 조명 스트립들 (34) 은 캐비티의 세로축에 평행하게 상기 캐비티 (31) 의 내부 벽 (32) 상에 부딪치는 것을 특징으로 하는 오브젝트 (2) 의 3D 구조를 결정하기 위한 디바이스.
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