【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有弯曲的焦面、或目标基准元件和场补偿器的共焦成像设备相关申请本申请根据美国法典第35条119款要求享有2014年8月15日提交的美国临时申请No.62/037,778的权利和利益。
本专利技术的实施例涉及成像领域,并且特别地,涉及一种用于进行三维表面的共焦成像的系统和方法。
技术介绍
已经开发了各种各样的方法和系统用于牙齿的直接光学测量以及后续的义齿的自动制造。术语“直接光学测量”意味着测量患者口腔中的牙齿。这有助于获得牙齿置换的计算机辅助设计(CAD)或者计算机辅助制造(CAM)所需的数字构造数据,而不必对牙齿进行任何铸型印模。这样的系统通常包括:光学探头,其连接到诸如电荷耦合装置(CCD)或者互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器这样的光学拾取器或者接收器;以及处理器,其实现适当的图像处理技术,以设计和实际制造期望的产品。进行口内扫描的一种系统是使用共焦成像来对三维表面成像的系统。使用共焦成像的这样的系统通常包括场透镜,以使成像场平坦化并且能够实现发射光束的平坦的焦平面。这样平坦的焦平面确保了被扫描的三维表面的表面形貌是精确的。然而,场透镜是将光束的光线打开的发散透镜。这导致了共焦成像设备的光学器件被放大。另外,场透镜应当被对齐以确保精度。这样的对齐可能是耗时并且复杂的处理。附图说明在附图中的图形中通过实例而不受限地图示了本专利技术。图1A图示了根据一个实施例的共焦成像设备的功能框图。图1B图示了连接至根据一个实施例的共焦成像设备的计算装置的框图。图2A图示了根据一个实施例的缺少场透镜的共焦成像设备的光学器件。图2B图示了根据另一个实施例的缺少场透镜 ...
【技术保护点】
一种共焦成像设备,包括:照明模块,该照明模块产生光束阵列;聚焦光学器件,该聚焦光学器件包括沿着所述光束阵列的光路设置的多个透镜,所述聚焦光学器件将所述光束阵列共焦聚焦到非平坦焦面上,并且将所述光束阵列引导至待成像的三维对象;平移机构,该平移机构调整所述多个透镜中的至少一个透镜的位置,以使所述非平坦焦面沿着由所述光路定义的成像轴移位;以及检测器,该检测器测量返回光束阵列的强度,该返回光束阵列从所述三维对象反射,并且通过所述聚焦光学器件被导回,其中,针对所述至少一个透镜的多个位置测量所述返回光束阵列的强度,以确定所述三维对象的多个点在所述成像轴上的位置,其中,所述多个点中的一个以上点的检测到的位置待被调整,以补偿所述非平坦焦面。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.15 US 62/037,778;2015.08.13 US 14/825,1731.一种共焦成像设备,包括:照明模块,该照明模块产生光束阵列;聚焦光学器件,该聚焦光学器件包括沿着所述光束阵列的光路设置的多个透镜,所述聚焦光学器件将所述光束阵列共焦聚焦到非平坦焦面上,并且将所述光束阵列引导至待成像的三维对象;平移机构,该平移机构调整所述多个透镜中的至少一个透镜的位置,以使所述非平坦焦面沿着由所述光路定义的成像轴移位;以及检测器,该检测器测量返回光束阵列的强度,该返回光束阵列从所述三维对象反射,并且通过所述聚焦光学器件被导回,其中,针对所述至少一个透镜的多个位置测量所述返回光束阵列的强度,以确定所述三维对象的多个点在所述成像轴上的位置,其中,所述多个点中的一个以上点的检测到的位置待被调整,以补偿所述非平坦焦面。2.根据权利要求1所述的共焦成像设备,其中,所述非平坦焦面包括弯曲的焦平面,并且所述多个点中的一个以上点的所述检测到的位置待被调整,以补偿所述弯曲的焦平面的曲率。3.根据权利要求1所述的共焦成像设备,还包括:分束器,该分束器沿着被所述照明模块与所述聚焦光学器件之间的所述光路设置,其中,所述分束器将所述光束阵列从所述照明模块引导至所述聚焦光学器件,并且将所述返回光束阵列从所述聚焦光学器件引导至所述检测器;其中,所述共焦成像设备的特征在于,在所述分束器与所述照明模块之间不具有场透镜。4.根据权利要求3所述的共焦成像设备,其中,所述共焦成像设备的特征还在于,在所述分束器与所述检测器之间不具有场透镜。5.根据权利要求1所述的共焦成像设备,还包括:折叠棱镜,该折叠棱镜沿着所述光束阵列的所述光路在所述聚焦光学器件之后,其中,所述折叠棱镜将所述光束阵列引导至待成像的所述三维对象上;其中,所述多个透镜包括:第一透镜组,该第一透镜组被设置为最接近所述照明模块;第二透镜组,该第二透镜组被设置为最接近所述折叠棱镜,所述第二透镜组具有相对于所述第一透镜组的固定位置;以及第三透镜组,该第三透镜组设置在所述第一透镜组与所述第二透镜组之间,所述第三透镜组具有利用所述平移机构可调整的可变位置。6.根据权利要求3所述的共焦成像设备,其中,所述分束器与所述照明模块分开小于5毫米的距离。7.根据权利要求1所述的共焦成像设备,其中,所述多个透镜中的最大透镜的半径小于13毫米。8.根据权利要求1所述的共焦成像设备,还包括处理器,该处理器用于:对于所述返回光束阵列中的每个返回光束,确定产生最大测量强度的至少一个透镜的位置;对于所述返回光束阵列中的每个返回光束,确定与所述至少一个透镜的确定位置相对应的、由所述返回光束照射的所述三维对象的点在所述成像轴上的位置;以及基于将所述至少一个透镜的所述确定位置应用到场曲率模型,调整所述三维对象的至少一个点在所述成像轴上的位置,所述场曲率模型针对所述共焦成像设备被校准,以补偿所述非平坦焦面。9.根据权利要求8所述的共焦成像设备,其中,所述场曲率模型包括三维多项式函数。10.根据权利要求8所述的共焦成像设备,其中,所述非平坦焦面的形状随着所述至少一个透镜的位置的改变而改变。11.根据权利要求8所述的共焦成像设备,还包括:靠近所述光路或者沿着所述光路的一个以上的元件,所述一个以上的元件具有与所述多个透镜中的至少一个透镜相距的固定距离,其中,所述固定距离随着温度的改变而改变,其中,所述处理器还用于:确定所述一个以上的元件与所述至少一个透镜之间的当前距离;以及基于所述当前距离,将调整因子应用到所述场曲率模型。12.根据权利要求8所述的共焦成像设备,其中,由所述照明模块产生的所述光束阵列是远心光束阵列。13.一种系统,包括:计算装置,该计算装置包括存储器和处理器,该存储器存储针对共焦成像设备而被校准的场曲率模型,该处理器连接到所述存储器,并且所述处理器用于:接收由所述共焦成像设备的检测器的多个像素所产生的测量强度,其中,所述多个像素中的每个像素均提供已经从成像的三维表面反射的返回光束阵列中的相关返回光束的测量强度,并且其中,所述返回光束阵列的每个返回光束均与所述三维对象的点相关联;对于所述多个像素中的每个像素,确定提供最大测量强度的所述共焦成像设备的聚焦设置;对于所述多个像素中的每个像素,确定与对应于被确定的所述聚焦设置的像素相关联的所述三维对象的点的深度;基于将与至少一点相关联的像素的所述被确定的聚焦设置应用到所述场曲率模型,调整所述三维对象的所述至少一点的深度,以补偿所述共焦成像设备的非平坦焦面;并且至少部分地基于被调整的所述深度,确定所述三维对象的形状。14.根据权利要求13所述的系统,还包括:所述共焦成像设备,所述共焦成像设备包括:照明模块,该照明模块产生光束阵列;聚焦光学器件,该聚焦光学器件包括沿着所述光束阵列的光路设置的多个透镜,所述聚焦光学器件用于将所述光束阵列共焦聚焦到所述非平坦焦面上,并且将所...
【专利技术属性】
技术研发人员:塔勒·维科尔,阿迪·莱文,奥弗·萨菲尔,马妍·摩西,
申请(专利权)人:阿莱恩技术有限公司,
类型:发明
国别省市:美国,US
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