【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开总体上涉及紧凑型口内3d扫描仪。更具体地，本公开涉及满足紧凑型口内3d扫描仪的条件—特别是使得口内3d扫描被最优地执行—的领域。本公开还涉及一种优化紧凑型口内3d扫描仪的方法。
技术介绍
1、3d扫描在各个工业领域都很成熟，其中各种3d扫描技术已经应用了几十年。一些3d扫描技术与三角测量相关，而另一些则与共焦、对焦测距或散焦测距相关。
2、三角测量基于从与光投射方向不同的一个、两个或更多个不同方向观察场景。
3、共焦扫描可以是机械扫描或彩色扫描。在机械共焦扫描中，光学元件(例如透镜)机械地前后移动以扫描体积，同时投射光在探测器平面中进行空间过滤。在彩色共焦扫描中，通过照射光穿过高彩色材料并改变扫描波长来扫描体积，同时投射光在探测器平面中进行空间过滤。
4、在对焦测距扫描中，光学元件(例如透镜)也前后移动以扫描体积，并且根据焦点测量来估计深度，而不需要空间过滤。在散焦测距中，诸如光圈的光学属性在两个图像的捕获之间改变，由此通过确定两个图像之间的散焦程度来估计深度。
5、机械共焦扫描和对焦测距扫描都具有前后移动以扫描体积的光学元件。因此，从这一点来看，它们互相提醒，但对焦测距相比于机械共焦扫描具有许多优势。
6、例如，由于在对焦测距扫描仪中不像机械共焦扫描仪那样对光进行空间过滤，因此对焦测距扫描仪中的光通量比机械共焦扫描仪中高得多。因此，诸如发光二极管(led)之类的低功率光源可以用在对焦测距扫描仪中，而不是通常在机械共焦扫描仪中使用的高功率激光器。这意味着另外的更多
7、这些优点和事实中的一些已在zamofing等人的文章“应用多焦点3d显微镜检查(applied multifocus 3d microscopy)”(spie vol.5265-19，2023年)中进行了一般性描述。本文比较了不同的扫描技术：对焦测距(多焦点3d显微镜检查)、彩色共焦扫描(色差)、机械共焦扫描(共焦显微镜检查)和白光干涉测量。
8、在牙科领域，3d扫描也很成熟，且扫描仪既可以使用3d实验室扫描仪用于进行印模扫描，也可以使用3d口内扫描仪用于进行口内扫描。至少在过去的四十年中，如上所述的各种扫描技术已经在口内扫描领域中得到应用和发展。
9、3d口内扫描仪以多种尺寸开发，具体取决于许多因素，其中包括所实施的扫描技术。期望提供一种紧凑且轻质的口内3d扫描仪。首先，紧凑且轻质的扫描仪使操作员可以在扫描过程中轻松操作口内3d扫描仪。口内3d扫描仪轻且紧凑是有利的，因为这可以确保扫描仪可以在口腔中平滑地四处移动，同时获得信息，并且在某些情况下无需调整扫描仪上的手柄。其次，紧凑型扫描仪让患者感到舒适，因为口内3d扫描仪被插入口中。紧凑型扫描仪还可确保能够到达口腔内空间有限的部分。当今大多数口内扫描仪都相对较大，因此需要提供紧凑型口内扫描仪。
10、us2018/0192877中描述了一种紧凑型3d口内扫描仪。
11、尽管us2018/0192877描述了紧凑型口内3d扫描仪，但是us2018/0192877没有公开如何提供最优的口内3d扫描仪。
12、因此，期望提供一种紧凑且轻质的口内3d扫描仪，并且还提供一种如何优化紧凑且轻质的口内3d扫描仪的方法。
技术实现思路
1、本公开提供了一种紧凑型口内3d扫描仪。
2、本公开提供了一种紧凑型口内3d扫描仪，包括：
3、-探测器，由水平传感器尺寸hsensor限定，
4、其中，hsensor小于10mm，并且
5、其中，探测器包括像素阵列，每个像素由像素宽度dpixel限定；
6、限定视场hfov的一个或多个光学元件，该视场与传感器尺寸相关，关系为hfov＝mhsensor，
7、其中m为大于m＝1.5的放大率；
8、-光源，用于发射至少由主波长λ限定的光，由此扫描仪被构造为用光照射口内物体；
9、-与光源、一个或多个光学元件以及探测器进行光学通信的分束器；
10、其中，该一个或多个光学元件是光学聚焦元件，其被配置用于在口内物体处移动光的焦平面，该焦平面由该一个或多个透镜的物空间数值孔径naobject限定，
11、其特征在于：
12、ο像素宽度dpixel小于10微米；和
13、ο口内3d扫描仪满足条件：0.20≤ξ≤0.6，其中：
14、ξ＝(λ((1+1/m))/(mdpixel naobj)。
15、本公开还提供了一种用于优化口内3d扫描仪的方法。
16、该方法包括以下步骤：
17、-提供用于口内3d扫描仪的光学系统，该口内3d扫描仪包括：
18、ο探测器，由水平传感器尺寸hsensor限定，
19、其中，hsensor小于10mm，并且
20、其中，探测器包括像素阵列，每个像素由像素宽度dpixel限定；
21、ο限定了视场hfov的一个或多个光学元件，视场hfov与传感器尺寸相关，关系为hfov＝mhsensor，其中,m是大于m＝1.5的放大率；
22、ο用于发射至少由主波长λ限定的光的光源，由此口内3d扫描仪被构造为用光照射口内物体；
23、ο与该光源、该一个或多个光学元件以及该探测器进行光学通信的分束器，
24、其中，该一个或多个光学元件被构造为，当所述可移动透镜平移某一对焦距离时，移动口内物体处的光的焦平面，该焦平面由该一个或多个透镜的物空间数值孔径naobject限定，
25、-为口内3d扫描仪选择物空间数值孔径，其关于景深(dofobject)、通过naobj2＝λ/dofobject限定；
26、其特征在于
27、-通过将成像传感器的像素宽度dpixel选择为如下来优化紧凑型口内3d扫描仪：dpixel＝λ(1+1/m)/(mξnaobj)，其中，ξ为0.20≤ξ≤0.6，从而像素宽度dpixel小于10微米。
28、为了更详细地理解当前公开的紧凑型口内3d扫描仪和用于优化紧凑型口内3d扫描仪的方法，描述了等式的推导以及导致本专利技术的专利技术人的见解。
29、导致做出本专利技术的理论和见解
30、横向放大率，由图像高度除以物体高度得出：
31、mt＝himage/hobject。 (1)
32、横向放大率也称为侧向放大率、或线性放大率、或近轴放大率。
33、在机器视觉中，所谓的主放大率m限定为...
【技术保护点】
1.一种紧凑型口内3D扫描仪，包括：
2.根据权利要求1所述的口内3D扫描仪，其中，0.30≤ξ≤0.55。
3.根据权利要求1所述的口内3D扫描仪，其中，0.30≤ξ≤0.50。
4.根据权利要求1所述的口内3D扫描仪，其中，0.30≤ξ≤0.45。
5.根据权利要求1所述的口内3D扫描仪，其中，所述放大系数大于2.0且小于3.0。
6.根据权利要求1所述的口内3D扫描仪，其中，所述放大系数大于2.3且小于2.5。
7.根据前述权利要求中任一项所述的口内扫描仪，其中，所述光学聚焦元件是质量小于5克的光学透镜。
8.根据前述权利要求中任一项所述的口内扫描仪，其中，所述光学聚焦元件被构造为通过平移台以扫描频率来回平移，其中，所述平移台被构造为以10Hz与12.5Hz之间的扫描频率进行扫描。
9.根据前述权利要求中任一项所述的口内扫描仪，其中，所述分光镜具有大于1.8的折射率，以减小光线照射到所述传感器上的光线角度，使得所述紧凑型口内扫描仪被进一步减小。
10.根据前述权利要求
11.根据权利要求10所述的口内扫描仪，其中，每个所述透镜组仅包括球面透镜。
12.根据权利要求10-11中任一项所述的口内扫描仪，其中，每个所述透镜组仅包括单体或双体。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的口内扫描仪，其中，所述第二透镜组和所述第三透镜组各自包括双体。
14.一种用于优化紧凑型口内3D扫描仪的方法，包括以下步骤：
15.根据权利要求13所述的方法，其中,所述景深DOFobject被选择为大约35和55微米。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种紧凑型口内3d扫描仪，包括：
2.根据权利要求1所述的口内3d扫描仪，其中，0.30≤ξ≤0.55。
3.根据权利要求1所述的口内3d扫描仪，其中，0.30≤ξ≤0.50。
4.根据权利要求1所述的口内3d扫描仪，其中，0.30≤ξ≤0.45。
5.根据权利要求1所述的口内3d扫描仪，其中，所述放大系数大于2.0且小于3.0。
6.根据权利要求1所述的口内3d扫描仪，其中，所述放大系数大于2.3且小于2.5。
7.根据前述权利要求中任一项所述的口内扫描仪，其中，所述光学聚焦元件是质量小于5克的光学透镜。
8.根据前述权利要求中任一项所述的口内扫描仪，其中，所述光学聚焦元件被构造为通过平移台以扫描频率来回平移，其中，所述平移台被构造为以10hz与12.5hz之间的扫描频率进行扫描。
9.根据前述权利要求中任一项所述的口内扫描仪，其中，所述分光镜具...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·B·克里斯蒂安森，C·瓦娜梅，
申请(专利权)人：三形状股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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