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Europäisches Patentamt

Intraoraler parallelkonfokaler Oberflächenscanner mit Störlichtsubtraktion | Intraoral parallel confocal surface scanner with extraneous light subtraction

Patentnummer:DE102018107710B4
IPC Hauptklasse:G01B001124
Anmelder:
Erfinder:
Anmeldung:29.03.18
Offenlegung:29.03.18
Patenterteilung:14.01.21

Abstract / Hauptanspruch
Vorrichtung (10) zum dreidimensionalen Erfassen einer Oberflächenstruktur (20), insbesondere zum Erfassen von Zahnoberflächen, mit
a) einer chromatisch-konfokalen Optik (14), die eine optische Achse (43) hat,
b) einer Beleuchtungseinrichtung (12), die ein Raster von zueinander lateral zur optischen Achse (43) beabstandeten Einzellichtpunkten (34) aufweist, welche jeweils Licht abgeben, dessen Spektrum zeitlich zwischen mindestens zwei Wellenlängenverteilungen variiert,
c) wobei die Optik (14) die Einzellichtpunkte (34) derart auf die Oberflächenstruktur (20) abbildet, dass dort ein Raster von Messpunkten erzeugt wird, die voneinander lateral beabstandet sind,
d) und mit einer Sensoreinheit (16), die optisch konjugiert zu den Einzellichtpunkten (34) angeordnet ist, um das Raster von Messpunkten zu erfassen,
dadurch gekennzeichnet, dass
e) die Optik (14) ein elektrisch verstellbares, optisches Element (56) aufweist, mit dessen Hilfe die Brennweite der Optik (14) durchgestimmt werden kann,
f) die Sensoreinheit (16) einen Lock-In-Sensor (62) aufweist, der dazu eingerichtet ist, ein Triggersignal (TR) entgegenzunehmen, um für einen Pixel, in welchem im Wesentlichen das von einem zugehörigen Messpunkt kommende Licht erfasst wird, zwischen zwei unterschiedlichen Erfassungsmodi der Lichtintensität umzuschalten, und dass
g) eine Steuer- und Auswerteeinheit (18) vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist,
- die Beleuchtungseinrichtung (12) derart anzusteuern, dass das Spektrum des Lichts an einem Einzellichtpunkt (34) mit einem Wechseltakt (L1, L2) zwischen den mindestens zwei Wellenlängenverteilungen wechselt,
- das Triggersignal (TR) für den Lock-In-Sensor (62) mit dem gleichen Wechseltakt (L1, L2) zu erzeugen,
- die Brennweite der Optik (14) nach und nach durchzustimmen und den Lock-In-Sensor (62) dabei von Zeit zu Zeit auszulesen, um für einen jeweiligen Messpunkt ein Messsignal (82) in Abhängigkeit der durchgestimmten Brennweite zu erzeugen, und
- eine Tiefeninformation für den jeweiligen Messpunkt aus dem Signalverlauf des jeweiligen Messsignals (82) zu bestimmen.

Device (10) for three-dimensional recording of a surface structure (20), in particular for recording tooth surfaces, with
a) a chromatic-confocal optic (14) which has an optical axis (43),
b) a lighting device (12) which has a grid of individual light points (34) spaced laterally to the optical axis (43), each of which emits light whose spectrum varies over time between at least two wavelength distributions,
c) wherein the optics (14) images the individual light points (34) onto the surface structure (20) in such a way that a grid of measurement points is generated there, which are laterally spaced from one another,
d) and with a sensor unit (16) which is arranged optically conjugate to the individual light points (34) in order to detect the grid of measuring points,
characterized in that
e) the optics (14) has an electrically adjustable, optical element (56) with the aid of which the focal length of the optics (14) can be tuned,
f) the sensor unit (16) has a lock-in sensor (62) which is set up to receive a trigger signal (TR) in order for a pixel in which the light coming from an associated measuring point to be detected between to switch between two different detection modes of the light intensity, and that
g) a control and evaluation unit (18) is provided which is set up to
- to control the lighting device (12) in such a way that the spectrum of the light at an individual light point (34) changes with an alternating cycle (L1, L2) between the at least two wavelength distributions,
- to generate the trigger signal (TR) for the lock-in sensor (62) with the same alternating cycle (L1, L2),
- gradually tuning the focal length of the optics (14) and reading the lock-in sensor (62) from time to time in order to generate a measurement signal (82) for a respective measuring point as a function of the tuned focal length, and
- to determine depth information for the respective measuring point from the signal curve of the respective measuring signal (82).

DE102018107710B4


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