[发明专利]用于测量牙齿几何形状的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学测量装置，尤其是涉及一种用于测量牙齿几何形状的装置。

背景技术

目前出现了许多用于患者口腔内牙齿的光学测量装置，如从德国西门子公司分离出来的Sirona公司制造的CEREC(Chair-side Economic Reconstruction of Esthetic Ceramic，数字化临床修复系统)装置，该装置采用普遍使用的图形投影工业测量技术，将明暗相间的线性条纹的平行网格投射在牙齿的表面上，并以视差角度成像在二维的CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)照相机上，从线性条纹的曲率可以得到牙齿的相对高度或相对深度，牙齿的数字影像数据采用利用正弦光栅的相移或相位解析技术进行处理；其中，线性条纹的相位通过压电位移方法或其他方法移动0°、90°、180°、或270°获得，从而得到平行网络上的每一点的相对相位；并通过滤波或平滑技术降低或消除了线性条纹的背景噪音及强度扰动。这种装置能够较好地为牙齿再造提供给CAD/CAM(Computer Aided Design，计算机辅助设计/Computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造)处理必须使用的数字影像数据而无需做牙齿模型，但这种装置存在明显的缺点：a)由于光的相干性，利用正弦光栅的相移解析技术严重受制于散斑点情形，由此造成牙齿的数字影像的高度模糊；b)该装置通过滤波或平滑技术降低或消除了线性条纹的背景噪音及强度扰动，但同时极大地降低牙齿的数字影像的分辨率；c)相移解析技术应用于固定的平行网格中，当牙齿的高度发生突变时(大于2π相差)会造成线性条纹移位大于网距，需要更多的投影或变化网距来补偿这个缺陷，从而使得该装置的结构更为复杂，同时造成了数字影像数据的不确定性。

除了上述缺点外，包括上述CEREC装置在内的光学测量装置存在共同的缺陷，由于视差角度是一个非常重要的参数，视差角度越大，则测量的灵敏度就越高，但同时阴影问题就越严重，为了尽可能地消除阴影，光学测量装置通常选择小于10°，甚至更小的视差角度，但这样极大地降低了牙齿的测量精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构紧凑、成本低、功耗小、使用寿命长，且能够提高网状几何图形影像分辨率、测量灵敏度和精度，有效避免网状几何图形影像出现阴影的用于测量牙齿几何形状的装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于测量牙齿几何形状的装置，该装置包括手柄和与所述的手柄连接的探头，所述的探头内设置有镜面对称的两个光源、镜面对称的两个投影头以及设置在两个投影头之间的成像单元，所述的投影头上设置有网状几何图形影像，所述的手柄内设置有与所述的光源连接的供电电路和与所述的成像单元连接的图像处理电路；所述的光源发出入射光照射到所述的投影头上，所述的投影头以对称三角形的角度将形状相同的网状几何图形影像交替投射到牙齿表面上形成各自不同的扭曲的网状几何图形影像，通过牙齿表面将两幅不同的扭曲的网状几何图形影像反射到所述的成像单元中，所述的成像单元将所述的两幅不同的扭曲的网状几何图形影像传输给外部计算机，由所述的外部计算机根据公知的相位拆卸算法或透视算法算出牙齿轮廓，所述的投影头投射到牙齿表面的投影光线与从牙齿表面反射到所述的成像单元的成像光线之间的透视角范围为±10°～±30°。

所述的投影头包括梯度投影透镜和棱镜，所述的梯度投影透镜上设置有网状几何图形影像，所述的成像单元包括摄像头和成像透镜，所述的摄像头和所述的成像透镜位于所述的棱镜之间，所述的光源与所述的梯度投影透镜之间设置有聚光镜；所述的光源发出的入射光通过所述的聚光镜照射到所述的梯度投影透镜上，设置在所述的梯度投影透镜上的网状几何图形影像通过所述的棱镜折射，并以对称三角形的角度交替投射到牙齿表面上形成扭曲的网状几何图形影像，从牙齿表面反射的光线通过所述的成像透镜成像于所述的摄像头中。

所述的投影头包括梯度投影透镜，所述的梯度投影透镜上设置有网状几何图形影像，所述的成像单元包括摄像头和成像透镜，所述的摄像头和所述的成像透镜位于所述的梯度投影透镜之间；所述的光源发出的入射光照射到所述的探头的内反射表面上，所述的入射光经所述的探头的内反射表面反射后照射到所述的梯度投影透镜上，所述的梯度投影透镜将网状几何图形影像以对称三角形的角度交替投射到牙齿表面上形成扭曲的网状几何图形影像，从牙齿表面反射的光线通过所述的成像透镜成像于所述的摄像头中。

所述的摄像头周边设置有一组用于增强成像照明的呈环状分布的照明灯。