专利名称：用于对对象进行三维测量的方法以及测量装置的制作方法在许多技术领域内提出的任务是，测量物体的三维结构。在此，以牙齿形状的确定为例，该确定是制造假牙所必需的。在此尤其有利的是不需要制造石膏模型的方法。在文献中描述了一系列用于检测物体的三维结构的方法。在光学方法的情况下，尤其是应当提到条纹投影法以及相移法、光学相干层析成像以及全息摄影。可购买用于进行人工牙齿形状检测的系统例如基于相移法。恰好在例如牙齿由于其强烈的体积方差所显示出的协调性差的物体上，所述方法反复失败。在条纹投影法中，该方差例如导致条纹的不清晰并且由此导致减少的分辨率。可替代地，为了对宽带光源的一个或多个焦点进行成像，使用合适的具有强烈依赖于波长的焦距的光学器件。由此根据波长将焦点清晰地成像到与物镜相距的不同距离处。在事后通过物镜将焦点成像到针孔或针孔阵列中以后，针对在该探头距离下被清晰成像的波长而言可探测到强度最大值。通过确定光谱峰值位置，于是可以确定探头在该点处与物镜相距的距离，并且由此最终确定物体的三维结构。该分析要么逐点地通过光谱仪、要么逐线地通过具有相机芯片的线光谱仪进行。恰好优选具有微透镜阵列和经匹配的针孔阵列的多焦装置由于预期小的针对图像记录的时间要求而特别有前景。在DE — A — 10 2006 007 172,WO -A- 2007/090865 和 DE — A — 10 2007 019 267中描述了根据该原理的不同装置。所有这些的共同点是，所有部件都集成在一个设备中。仅在DE — A— 10 2007 019 267中就描述了通过光导对光源的可能输送。恰好在牙齿处测量的情况下——在该情况下一方面可用的(口腔)空间是有限的并且牙医必须手动地引导设备，具有尽可能少部件的、尽可能紧凑和轻便的手工件是值得期望的。所述装置的另一缺点是微透镜和针孔图案在一侧以及测量点分布在探头侧的固定布置，这既是对在探头上尽可能好的测量点分布的折衷，又是对相机芯片上的光谱分布的折衷。从EP — B — 0 321 5 中公知了一种用于测量具有大色差的物镜与对象之间的距离的测量装置。为了探测而使用黑白CCD平面相机，该平面相机之前布置有具有输入缝隙的光谱弥散装置。由此将每点的波长信息转换成位置信息，以便获得对象表面的轮廓图像。EP - B - 0 466 979涉及一种用于同时共焦图像生成的装置。在此通过诸如尼普可夫(Nipkow)圆盘之类的孔光栅光阑生成光点，所述光点被聚焦地成像到对象上。作为探测单元使用CXD阵列相机。从DE — A — 102 42 374中公知了一种具有成像光学器件的共焦距离传感器，该成像光学器件具有色差，该成像光学器件指定用于电子区域中的检查。作为光源可以使用具有多个点光源的光源。作为光接收机使用点探测器，其中分别将一个点探测器与一个点光源分配给彼此，并且彼此共焦地布置。从DE —A— 103 21 885中公知了一种用于对具有色深分裂(chromatische Tiefenaufspaltimg)的对象进行三维测量的共焦测量装置，其中借助于微透镜阵列生成多个焦点并将其成像到对象上。反射光被聚焦回到微透镜焦点的平面内。利用该装置，测量测量对象的二维或三维微轮廓或者二维或三维透明或反射轮廓。
本发明所基于的任务是，改进开头提到类型的测量装置和方法，使得可以利用构造简单的措施高精度地进行测量，其中在探头上的最佳的测量点分布以及探测设备中的最优光谱分布将被实现。还将为了测量、尤其是在人工测量时提供一种实现简单操作的紧凑直O为了解决该任务，规定所提到类型的测量装置，使得光导的对象侧末端被设置为使得在对象侧测量点分布为可成像的，所述测量点分布不依赖于照明侧或探测侧的微透镜或针孔分布。在方法方面，本发明基本上特征在于，生成不同的光导(5 )末端的对象侧布置和光导末端的照明侧或探测侧布置，由此对象侧测量点分布不依赖于照明侧或探测侧的微透镜或针孔分布。通过根据本发明的教导所提供的可能性是，将分析部分与测量部分分开，因为通过根据本发明使用光导提供了基本上不依赖于长度的接口。这意味着，可以通过终止于各个组件中的光导将测量部分和分析部分相连接。此外，根据本发明使用一种测量点分布，其不必一定与微透镜或针孔分布相协调， 从而由此简单的分析是可能的。根据本发明的测量装置的基本元件如下一照明单元，其中合适光源的光输入耦合到光导中； 一用于将照明光路与探测光路分开的元件；一光导束，其具有光导的合适的照明侧和探测侧空间布置以及光导的合适的探头侧布置；一具有强色差的物镜，其用于将光导末端成像到测量对象上并且用于将由测量物体再发射的光成像到光导末端上；一颜色测量单元，其用于确定相应峰值位置并由此确定测量点与物镜相距的距离。该颜色测量单元优选地由下列各项构成弥散元件，其用于将每个光导的光沿着线进行光谱扩展；以及相机芯片，经光谱扩展的测量点被成像到该相机芯片上。光导的照明侧和探测侧布置被选择为使得一方面保证从光源的尽可能有效的光输入耦合，并且另一方面保证相机芯片的尽可能有效的空间利用。由于根据本发明的教导所存在的可能性是，使用大量光导，并且由此能够以足够光谱精度测量尽可能多的测量点。光导在手工件中以及由此在测量物体侧上的布置被选择为使得结合下面对单幅图像的叠加获得测量点在测量物体上的尽可能有利的分布。如果采样点的距离大于所要求的分辨率，则可以相应地推移照明图像。这可以要么通过设备中的合适元件来进行，要么通过连续移动测量设备来进行，其中结果得到的单幅图像以合适方式组合成总图像。尤其是规定将光线形地聚焦到光导的照明侧或探测侧的末端上。由此还可以将再发射的光线形地成像到探测设备上，其结果是，不仅简化了分析，而且使分析精确化。线形聚焦尤其是通过柱面透镜进行。作为光源尤其是使用宽带光源，如卤素灯、氙气灯、以及尤其是LED，无论是白光 LED还是R⑶一 LED。在此存在的可能性是，以经调制的、脉冲的或定时的方式照射光导。由此，可以结合与光源同步的探测实现有效的干扰光抑制。另外存在的可能性是，使用多个光源，由此提高总光量。各个光源的空间布置在此可以与光导的空间布置相匹配。优选地，作为探测设备使用彩色相机。根据对测量精度的要求，要么可以使用单芯片彩色相机、三芯片彩色相机，要么使用具有滤光轮技术的彩色相机。根据本发明的建议规定光导在照明侧或探测侧并排布置或布置成线。然后，光导被准扭绞，使得在探头侧进行光导的均勻分布。尽管如此，可以进行正确的测量，其方式是通过校准利用照明侧末端进行各个光导的探头侧位置的分配。此外，本发明的特点尤其是在于，为了减小背景分量，针对单次测量分别将光导的仅一部分、如一半用于本来的测量，将未被照明的另一部分用于背景测量。照明的变型例如可以要么通过LCD调制器、要么通过倾斜玻璃板的变化的射束偏移来进行。一条线的光导在单次测量中要么全部分别用于距离测量、要么用于背景测量。此外，本发明规定测量装置具有照射对象的第二光源。在此，第二光源的光谱范围可以处于用于测量的光源的波长范围以外。由此存在生成实况图像的可能性。为了实况图像的生成，也可以考虑将相机芯片与物镜集成。然后，相应的器件集成在用于测量的测量装置、即通常为手工件的一部分中，该手工件通过光导与分析单元连接。因此，本发明涉及一种用于测量物体的三维形状的装置，尤其是具有
a)光源，其用于生成具有宽带光谱的光；
b)光学器件，其用于将光输入耦合到光导束中；c)光导束；
d)具有大色差的物镜，其用于将光导的输出耦合末端成像到要测量的物体上并且将由物体再发射的光返回成像到光导的输出耦合末端中；
e)颜色测量单元，其用于同时记录每个光导的波长谱；
d)分析单元，其用于确定每个焦点中的光谱峰值位置，从该光谱峰值位置中最终确定相应位置到物镜的距离并且由此确定物体的三维结构。另外，本发明涉及可利用这样的装置来实施的测量方法。
本发明的另外的细节、优点和特征不仅从权利要求、从这些权利要求中得知的特征本身和/或组合、而且还从下面对优选实施例的描述以及尤其是下面补充性的阐述中得
出ο图1示出了光导的照明或探测侧布置的实施方式； 图2示出了光导的布置。
一种用于在使用下列项目的情况下测量对象(8)、尤其是半透明对象的至少一个片段的形状、如牙齿的至少片段的形状的方法用于生成具有优选宽带光谱的光的光源(1)；用于生成多焦照明图案的设备(3)；具有大色差的用于将照明图案的焦点成像到对象上的物镜(6)；用于确定通过物镜共焦地成像到对象上的焦点的波长谱的探测设备(16)，其中从相应的波长谱中确定每个焦点的光谱峰值位置，从该光谱峰值位置中计算出对象在成像射束方向上(z坐标)的延伸，其中通过布置在光源(1)与较大色差的物镜(6)之间的光导(5)形成多焦照明图案，其中物镜(6)将光导的对象侧末端成像到对象上并且将从对象再发射的光成像到光导的对象侧末端上，并且其中通过光导传导和经再发射的光被引导到探测设备(12)上。为了可以实现利用构造简单的措施进行高精度测量，其中实现探头上的尽可能好的测量点分布以及探测设备中的最优的光谱分布，规定物体侧照明图案通过光导(5)来形成，使得物体侧测量点分布不依赖于照明侧或探测侧的微透镜或针孔分布。
用于对对象进行三维测量的方法以及测量装置制作方法
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