本发明涉及用于对牙科对象进行三维测量的方法和相机，该相机包括：至少一个光源，其发出照明光束；至少一个投影构件，其产生投影图案；聚焦光学器件，其在相对于相机界定的焦距处的锐聚焦平面中显示投影图案，对象将投影到对象上的投影图案反射为观察光束并且借助于传感器获取投影图案。在测量对象时以使锐聚焦平面相对于相机的焦距在多个所界定的扫描位置之间产生递增变化的方式控制聚焦光学器件，针对每一扫描位置借助于传感器获取第一和第二图像，传感器或投影构件在观察光束的光束路径的侧向以振荡方式来回移动，在所述传感器的第一传感器位置处获取所述第一图像，并且在所述传感器的第二传感器位置处获取所述第二图像。
1.用于对牙科对象（2）进行三维测量的相机（1），所述相机（1）包括：至少一个光源（4），其发出照明光束（5）；至少一个投影构件（9），其产生投影图案（30、40）；聚焦光学器件（6），其在相对于所述相机（1）界定的焦距（8）处的锐聚焦平面（7）中显示所述投影图案（30、40），其中所述对象（2）将投影到所述对象（2）上的所述投影图案（30、40）反射为观察光束（10），并且借助于传感器（11）获取所述投影图案（30、40），其特征在于，在对所述对象（2）进行测量期间，以一种使得所述锐聚焦平面（7）相对于所述相机（1）的所述焦距（8）在多个所界定的扫描位置（12、13、14、54）之间产生递增变化的方式控制所述聚焦光学器件（6），其中针对每一扫描位置（12、13、14、54）借助于所述传感器（11）获取第一图像（35）和至少一个第二图像（36），其中所述传感器（11）在所述观察光束的光束路径的侧向以振荡方式来回移动，其中在所述传感器（11）的第一传感器位置（18）处获取所述第一图像（35），并且在所述传感器（11）的第二传感器位置（19）处获取所述第二图像（36）。
2.根据权利要求1所述的相机（1），其特征在于，所述投影图案（30）是由深色和浅色方形图案元素（31、32）组成的棋盘状图案。
3.根据权利要求2所述的相机（1），其特征在于，所述投影构件（9）以一种使得所述投影图案（30、40）的每一图案元素（31、32）投影到所述传感器（11）的一个像素（33、34）上的方式设定尺寸和对准，以使得所述图案元素（31、32）在所述传感器（11）的所述平面（7）中的所述所投影图像对应于所述像素（33、34）的尺寸。
4.根据权利要求3所述的相机（1），其特征在于，在所述振荡移动期间，所述传感器（11）在所述第一传感器位置（18）与所述第二传感器位置（19）之间偏移距离（20），所述距离（20）对应于所述传感器（11）的一个像素（33、34）的宽度。
5.根据权利要求4所述的相机（1），其特征在于，所述传感器（11）沿着平行于行的第一传感器轴或沿着平行于列的第二传感器轴移动。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的相机（1），其特征在于，所述相机（1）包括所述观察光束的所述光束路径中在所述传感器（11）的前方的观察掩模（17），所述观察掩模（17）连同所述传感器（11）一起在所述两个传感器位置（18、19）之间移动。
7.根据权利要求6所述的相机（1），其特征在于，所述观察掩模（17）是由具有红色、绿色及蓝色滤光片的棋盘状结构组成的拜耳滤光片，所述红色、绿色及蓝色滤光片中的每一个与所述传感器（11）的一个像素（33、34）相关联，以使得能够对所述牙科对象（2）进行色彩测量。
8.根据权利要求1到5中任一项所述的相机（1），其特征在于，当使用所述第一传感器位置（18）处的所述第一图像（35）和相对于所述第一传感器位置（18）偏移一个像素（33、34）的所述第二传感器位置（19）处的所述第二图像（36）时，对于所述传感器（11）的每一像素（33、
34），能够获得所述第一传感器位置（18）处的第一亮度值（52），并且能够获得所述第二传感器位置（19）处的第二亮度值（53），其中所述第一亮度值（52）与所述第二亮度值（53）之间的差值（60、61、62、63、70）能够借助于所述相机（1）的算术单元（21）通过差形成来获得。
9.根据权利要求8所述的相机（1），其特征在于，借助于所述算术单元（21）并使用随所述焦距（8、20）而变的所述差值（60、61、62、63、70），能够针对每一像素（33、34）而获得所述对象（2）的对象表面（24）的深度信息，使得以这种方式能够测量所述对象（2）的三维表面数据（26）。
10.根据权利要求1所述的相机（1），其特征在于，所述投影图案（40）由多个平行的浅色和深色条纹（41）组成。
11.根据权利要求10所述的相机（1），其特征在于，所述投影构件（9）以一种使得所述投影图案（40）的每一条纹（41、42）投影到所述传感器（11）的像素（33、34）列或行上的方式设定尺寸和对准，以使得所述传感器（11）的所述平面（7）中的所投影条纹（41、42）的宽度对应于所述像素（33、34）的宽度。
12.根据权利要求11所述的相机（1），其特征在于，在所述振荡移动期间，所述传感器（11）在所述第一传感器位置（18）与所述第二传感器位置（19）之间偏移距离（20），所述距离（20）对应于所述传感器（11）的一个像素（33、34）的所述宽度，其中所述传感器（11）垂直于所述所投影条纹（41、42）而移动。
13.根据权利要求10到12中任一项所述的相机（1），其特征在于，所述相机（1）包括所述观察光束的所述光束路径中在所述传感器（11）的前方的观察掩模（17），其中所述观察掩模（17）是拜耳滤光片，其包括具有红色、绿色及蓝色滤光片的棋盘状结构，所述红色、绿色及蓝色滤光片中的每一个与所述传感器（11）的一个像素（33、34）相关联，由此使得能够对所述牙科对象（2）进行色彩测量。
14.根据权利要求10到12中任一项所述的相机（1），其特征在于，当使用所述第一传感器位置（18）处的所述第一图像（35）和以垂直于所述条纹（41、42）的方式相对于所述第一传感器位置（18）偏移一个像素（33、34）的所述第二传感器位置（19）处的所述第二图像（36）时，对于所述传感器（11）的每一像素（33、34），能够获得所述第一传感器位置（18）处的第一亮度值（52），并且能够获得所述第二传感器位置（19）处的第二亮度值（53），其中所述第一亮度值（52）与所述第二亮度值（53）之间的差值（60、61、62、63、70）能够借助于所述相机（1）的算术单元（21）通过差形成来获得，其中借助于所述算术单元（21）并使用随所述焦距（8、
20）而变的所述差值（60、61、62、63、70），能够针对每一像素（33、34）而获得所述对象（2）的对象表面的深度信息，使得以这种方式能够测量所述对象（2）的三维表面数据。
15.根据权利要求1到5中任一项所述的相机（1），其特征在于，所述传感器（11）是CMOS传感器或CCD传感器。
16.根据权利要求1到5中任一项所述的相机（1），其特征在于，借助于电动机或借助于频率为至少6,000 Hz的压电元件来进行所述传感器（11）的所述振荡移动。
17.用于借助于相机（1）对牙科对象（2）进行三维测量的方法，所述相机（1）包括：至少一个光源（4），其发出照明光束（5）；至少一个投影构件（9），其产生投影图案（30、40）；聚焦光学器件（6），其在相对于所述相机（1）界定的焦距（8）处的锐聚焦平面（7）中显示所述投影图案（30、40），其中所述对象（2）将投影到所述对象（2）上的所述投影图案（30、40）反射为观察光束，并且借助于传感器（11）获取所述投影图案（30、40），其特征在于，在对所述对象（2）进行测量期间，以一种使得所述锐聚焦平面（7）相对于所述相机（1）的所述焦距（8）在多个所界定的扫描位置（12、13、14、54）之间产生递增变化的方式控制所述聚焦光学器件（6），其中针对每一扫描位置（12、13、14、54）借助于所述传感器（11）获取第一图像（35）和至少一个第二图像（36），所述传感器（11）在所述观察光束的光束路径的侧向以振荡方式来回移动，其中在所述传感器（11）的第一传感器位置（18）处获取所述第一图像（35），并且在所述传感器（11）的第二传感器位置（19）处获取所述第二图像（36）。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，在所述振荡移动期间，所述传感器（11）在所述第一传感器位置（18）与所述第二传感器位置（19）之间沿着平行于所述传感器像素的行的第一传感器轴或沿着平行于所述传感器像素的列的第二传感器轴偏移距离（20），所述距离（20）对应于所述传感器（11）的像素（33、34）的宽度。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述投影构件（9）在所述照明光束（5）的所述光束路径的侧向以振荡方式来回移动，其中在所述投影构件（9）的第一位置处获取所述第一图像（35），并且在所述投影构件（9）的第二位置处获取所述第二图像（36），其中在所述振荡移动期间，所述投影构件（9）偏移距离（20），所述距离（20）以一种使得所述投影图案（30、40）沿着平行于行的第一传感器轴或沿着平行于列的第二传感器轴在所述传感器（11）的所述平面（7）中偏移所述传感器（11）的像素（33、34）的宽度的方式设定尺寸。
20.根据权利要求17到19中任一项所述的方法，其特征在于，所述投影图案（30）是具有深色和浅色方形图案元素（31、32）的棋盘状图案。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述投影构件（9）以一种使得所述投影图案（30）的每一图案元素（31、32）投影到所述传感器（11）的一个像素（33、34）上的方式设定尺寸和对准，以使得所述图案元素（31、32）在所述传感器（11）的所述平面（7）中的所述所投影图像对应于所述像素（33、34）的尺寸。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述相机（1）包括所述观察光束的所述光束路径中在所述传感器（11）的前方的观察掩模（17），以使得所述投影图案（30）的图案元素（31、32）在所述观察掩模（17）的所述平面（7）中的图像的尺寸对应于观察掩模元件的尺寸。
23.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述投影图案（40）由多个平行条纹（41、
24.根据权利要求18到19中任一项所述的方法，其特征在于，所述投影图案（40）由多个平行条纹（41、42）组成。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述投影构件（9）以一种使得所述投影图案（30、40）的每一条纹（41、42）投影到所述传感器（11）的像素（33、34）的一个列或一个行上的方式设定尺寸和对准，以使得所述传感器（11）的所述平面（7）中的所投影条纹（41、42）的宽度对应于所述像素（33、34）的所述宽度，其中所述传感器（11）或所述投影构件（9）垂直于所述所投影条纹（41、42）而移动。
26.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，当使用所述第一传感器位置（18）或所述投影构件（9）的所述第一位置处的所述第一图像（35）和相对于所述第一传感器位置（18）偏移一个像素（33、34）的所述第二传感器位置（19）或所述投影构件（9）的所述第二位置处的所述第二图像（36）时，对于所述传感器（11）的每一像素（33、34），获得所述第一传感器位置（18）或所述投影构件（9）的所述第一位置处的第一亮度值（52），并且获得所述第二传感器位置（19）或所述投影构件（9）的所述第二位置处的第二亮度值（53），其中所述第一亮度值（52）与所述第二亮度值（53）之间的差值（60、61、62、63、70）借助于所述相机（1）的算术单元（21）通过差形成来获得。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，借助于所述算术单元（21）并使用随所述焦距（8）而变的所述差值（60、61、62、63、70），针对每一像素（33、34）而获得所述对象（2）的对象表面（24）的深度信息，使得以这种方式产生所述对象（2）的三维表面数据（26）。
28.根据权利要求17到19中任一项所述的方法，其特征在于，所述相机（1）包括所述观察光束的所述光束路径中在所述传感器（11）的前方的观察掩模（17），其中所述观察掩模（17）是由具有红色、绿色及蓝色滤光片的棋盘状结构组成的拜耳滤光片，所述红色、绿色及蓝色滤光片中的每一个与所述传感器（11）的一个像素（33、34）相关联以使得能够对所述牙科对象（2）进行色彩测量。
29.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，借助于电动机或借助于频率为至少6,
000 Hz的压电元件来进行所述传感器（11）或所述投影构件（9）的所述振荡移动（15）。
用于对牙科对象进行三维测量的方法和相机
技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于对牙科对象进行三维测量的方法和相机，所述相机包括：至少一个光源，其发出照明光束；至少一个投影构件，其产生投影图案；聚焦光学器件，其在相对于牙科相机界定的焦距处的锐聚焦平面中显示投影图案，其中所述对象将投影到所述对象上的投影图案反射为观察光束，并且借助于传感器获取所述投影图案。
背景技术
[0002] 目前先进技术已知用于对牙科对象进行三维测量的多种方法和相机。
[0003] WO 2012/083967 A1公开一种使用光学共焦测量方法对对象进行光学3D测量的装置，其中，除了第一光源之外，还使用至少一个第二光源，使用光导将所述第二光源的光耦合到所述装置的光束路径中。此外，它公开例如彩色LED或LED等光源可与彩色滤光片组合使用，从而以交替方式接通光源以确保均匀照明。
[0004] WO 2010/145669 A1公开一种用于使用光学共焦测量方法对对象进行光学3D测量的装置。在此情况中，将随时间改变的图案投影到对象上。所述改变的图案是借助于呈轮形式的马达驱动式机械构件所产生。
[0005] 这些方法的一个缺点是，随时间改变的投影图案是使用例如马达驱动式轮形投影光栅的可移动投影构件在照明光束路径中所产生。对机械驱动式投影光栅的不正确控制或不正确致动可能致使定位错误，其结果是会获得对象的不正确三维图像数据。
[0006] 另一缺点是，机械驱动式投影光栅需要安装空间，从而导致相机的整体规模增加。
[0007] 因此，本发明的任务是提供具有紧凑设计并且能够对牙科对象进行无错误测量的相机。
发明内容
[0008] 本发明涉及一种用于对牙科对象进行三维测量的相机，所述相机包括：至少一个光源，其发出照明光束；至少一个投影构件，其产生投影图案；聚焦光学器件，其在相对于牙科相机界定的焦距处的锐聚焦平面中显示投影图案，其中所述对象将投影到所述对象上的投影图案反射为观察光束，并且借助于传感器获取所述投影图案。在对对象进行测量期间，以一种使得锐聚焦平面相对于相机的焦距在多个所界定的扫描位置之间产生递增变化的方式控制聚焦光学器件，其中针对每一扫描位置借助于传感器获取第一图像和至少一个第二图像。在这样做时，传感器在观察光束的光束路径的侧向以振荡方式来回移动，其中在传感器的第一传感器位置处获取第一图像，并且在传感器的第二传感器位置处获取第二图像。
[0009] 相机可以手持件形式集成到常规外壳中。光源可为例如发出具有宽光谱的照明光束的单个LED或LED群组。因此，光源可为白色LED或多个彩色LED的组合。光源还可为激光LED或激光二极管，其发出单色照明光束。投影构件可为产生投影图案的投影光栅或投影掩模。投影构件还可为由液晶元件（liquid-crystal element，LCD）制成的数字光线投影仪，其按需要进行控制并且产生投影图案。聚焦光学器件是可调整的并且将投影图案聚焦到形成的锐聚焦平面上，从而使锐聚焦平面产生递增变化以便扫描整个对象。扫描位置彼此之间可具有例如0.1 mm的距离。此距离因此界定了沿着扫描方向的分辨率。可对聚焦光学器件连续执行调整，从而仅在所界定的扫描位置处离散地读取图像的图像数据。
[0010] 针对每一扫描位置产生第一图像和至少第二图像，借此传感器以振荡方式来回移动。因此，根据此方法，可针对传感器的每一像素记录亮度和亮度改变。因此，可确定第一图像与第二图像的亮度值之间的差，并且由此可确定这两个图像的对比度或清晰度。接着，基于对比度值或清晰度，可确定待测量对象的表面相对于锐聚焦平面的焦距。原因在于，如果待测量的对象表面从锐聚焦平面偏离，那么在图像中对象将会显得模糊。如果锐聚焦平面的焦距或聚焦光学器件的焦距是已知的，那么可以计算出对象表面相对于相机的距离。
[0011] 所谓的离焦深度测量方法（depth-from-defocus，DfD）例如可用于确定对象的三维图像数据。在不同聚焦位置处获取的图像与彼此合并以确定对象的三维图像数据。对于每一像素，例如，绘制随帧号而变并因此随时间和焦点位置而变的亮度轮廓。如果对象不在焦点位置，那么对比度降低。如果对象在焦点位置，那么对比度处于其最大值。因此，在相机的焦点位置处获取具有最大对比度的图像。以此方式，确定对象相对于相机的距离。
[0012] 此相机的一个优势是，相比于照明光束路径中的机械投影构件，传感器的移动使得相机有可能设计得更紧凑。
[0013] 此相机的另一优势是，可极精确地控制传感器在两个传感器位置之间的调整，这使得有可能对对象进行无错误测量。
[0014] 投影图案可有利地为棋盘状图案，并且由深色和浅色方形图案元素组成。
[0015] 棋盘状图案使得有可能仅通过使传感器移位一个图案元素就可快速地在深色与浅色图案元素之间改变。
[0016] 投影构件可有利地以一种使得投影图案的每一图案元素投影到传感器的一个像素上的方式设定尺寸和对准，以使得图案元素在传感器的平面中的所投影图像对应于像素的尺寸。
[0017] 因此，一个单独的图案元素被投影到一个单独的像素上，以使得在传感器的振荡移动期间，深色和浅色图案元素交替地投影到每一像素上。因此，针对每一像素，可易于确定第一图像和第二图像的两个亮度值之间的差。如果待成像的对象的表面在锐聚焦平面中，那么此图案的图像将是清晰的，以使得亮度值的差处于其最大值，并且因此对比度也处于其最大值。因此，可测量对象的单独点，并且此信息可用于产生对象的三维图像数据。
[0018] 在振荡移动期间，传感器可有利地在第一传感器位置与第二传感器位置之间移动某一距离，所述距离对应于传感器的像素的宽度。
[0019] 因此，传感器在第一传感器位置与第二传感器位置之间的移动为最小，并且可例如借助于压电元件实现。侧向移动的距离还可替代地对应于像素宽度的倍数。
[0020] 有利的是，传感器可沿着平行于行的第一传感器轴或沿着平行于列的第二传感器轴移动。
[0021] 因此，可易于执行传感器沿着行或沿着列的调整。
[0022] 相机可有利地包括观察光束的光束路径中在传感器的前方的观察掩模，所述观察掩模连同传感器一起在所述两个传感器位置之间移动。
[0023] 观察掩模还可包括棋盘状结构，例如，投影图案。
[0024] 观察掩模可有利地为拜耳滤光片，其包括由红色、绿色及蓝色滤光片组成的棋盘状结构，所述红色、绿色及蓝色滤光片中的每一个与传感器的一个像素相关联，以使得有可能对牙科对象进行色彩测量。
[0025] 因此，将特定的彩色滤光片放置在每一像素的前方，以使得当评估像素的单独的亮度值时可确定对象的色彩。因此，可利用联合深度扫描（joint depth scan）来同时进行三维测量和色彩测量。
[0026] 不同的彩色滤光片还可具有适于执行色彩测量的其它色彩。彩色滤光片还可与传感器的像素群组相关联，例如2x2或4x4像素群组。
[0027] 使用第一传感器位置处的第一图像和相对于第一传感器位置偏移一个像素的第二传感器位置处的第二图像，第一传感器位置的第一亮度值和第二传感器位置的第二亮度值可有利地针对传感器的每一像素来确定，其中第一亮度值与第二亮度值之间的差值可通过借助于相机的算术单元计算差来确定。
[0028] 由此确定这两个亮度值之间的差值，其对应于对比度值。可因此确定在个别扫描位置之间调整的过程中的差值的改变，其中此差值的最大值对应于对象表面的深度位置。
[0029] 借助于算术单元并使用随焦距而变的差值，对象的对象表面的深度信息可有利地针对每一像素而获得，由此产生对象的三维表面数据。
[0030] 由此确定对象表面的多个测量点的深度信息，以使得可根据此信息产生对象的三维表面数据。
[0031] 投影图案可有利地由多个平行的浅色和深色条纹组成。
[0032] 因此，使用由平行条纹组成的常规投影图案。
[0033] 投影构件可有利地以一种使得投影图案的每一条纹投影到传感器的像素的一个列或一个行上的方式设定尺寸和对准，以使得传感器的平面中的所投影条纹的宽度对应于像素的宽度。
[0034] 因此，投影图案的每一条纹被投影到传感器的一列或一行上。
[0035] 在振荡移动期间，传感器可有利地在第一传感器位置与第二传感器位置之间移动某一距离，所述距离对应于传感器的一个像素的宽度，其中传感器垂直于所投影条纹而移动。
[0036] 因此，传感器的振荡移动仅将传感器移动一个像素的宽度，从而使投影图案的浅色条纹或深色条纹交替地投影到每一像素上。
[0037] 对于具有平行条纹的投影图案，相机可有利地包括观察光束的光束路径中在传感器的前方的观察掩模，所述观察掩模连同传感器一起移动，其中观察掩模是由具有红色、绿色及蓝色滤光片的棋盘状结构组成的拜耳滤光片，所述红色、绿色及蓝色滤光片中的每一个与传感器的一个像素相关联，以使得有可能对牙科对象进行色彩测量。
[0038] 因此，除了对对象进行三维测量之外，使用拜耳滤光片还使得有可能进行色彩测量。
[0039] 使用第一传感器位置处的第一图像和以垂直于条纹的方式相对于第一传感器位置偏移一个像素的第二传感器位置处的第二图像，第一传感器位置的第一亮度值和第二传感器位置的第二亮度值可有利地针对传感器的每一像素而获得，其中第一亮度值与第二亮度值之间的差值可通过借助于相机的算术单元计算差来获得，其中借助于算术单元并使用随焦距而变的差值，对象的对象表面的深度信息可针对每一像素而获得，由此使得有可能测量对象的三维表面数据。
[0040] 因此，有可能以一种简单的方式将所述差值确定为对比度改变的量度。因此，当差值改变处于其最大值时，锐聚焦平面处于对象表面内。
[0041] 传感器可有利地为CMOS传感器或CCD传感器。
[0042] 可因此使用常规传感器类型。CMOS传感器的优势在于可更快速地读取单独的图像。
[0043] 可借助于电动机或借助于频率为至少3,000 Hz的压电元件来有利地进行传感器的振荡移动。
[0044] 例如，在每一深度扫描包括300个扫描位置的相机中获得6,000 Hz的频率，其中在每一扫描位置中的两个传感器位置处获取两个图像，其中所述图像的成像时间为100 ms。对于较小数目个扫描位置并对于较长成像时间，频率还可低得多；例如低到100 Hz。
[0045] 压电元件尤其适于使得两个扫描位置之间的极快且精确的调整有可能。
[0046] 本发明进一步涉及一种用于借助于相机对牙科对象进行三维测量的方法，所述相机包括：至少一个光源，其发出照明光束；至少一个投影构件，其产生投影图案；聚焦光学器件，其在相对于牙科相机界定的焦距处的锐聚焦平面中显示投影图案，其中所述对象将投影到所述对象上的投影图案反射为观察光束，并且借助于传感器获取所述投影图案。在对对象进行测量期间，以一种使得锐聚焦平面相对于相机的焦距在多个所界定的扫描位置之间产生递增变化的方式控制聚焦光学器件，其中针对每一扫描位置借助于传感器获取第一图像和至少一个第二图像。
[0047] 因此，针对每一扫描位置产生至少两个图像以确定对比度。
[0048] 此方法的一个优势是，通过比较这两个图像可易于确定这两个图像的对比度或清晰度。接着，此信息可用于确定对象与相机之间的距离，并因此确定对象的三维图像数据。
[0049] 传感器可有利地在观察光束的光束路径的侧向以振荡方式来回移动，其中在传感器的第一传感器位置处获取第一图像，并且在传感器的第二传感器位置处获取第二图像，其中在振荡移动期间，传感器在第一传感器位置与第二传感器位置之间沿着平行于传感器像素行的第一传感器轴或沿着平行于传感器像素列的第二传感器轴移动某一距离，所述距离对应于传感器的像素的宽度。
[0050] 由于传感器移动，所以每一像素交替地用投影图案的浅色图案元素或深色图案元素来照明。可由此通过每一像素的亮度的时间依赖性确定差值，并根据差值确定对比度。
[0051] 投影构件可有利地在照明光束的光束路径的侧向以振荡方式来回移动，其中在投影构件的第一位置处获取第一图像，并且在投影构件的第二位置处获取第二图像，其中在振荡移动期间，投影构件沿着平行于行的第一传感器轴或沿着平行于列的第二传感器轴移动某一距离，所述距离以一种使得投影图案在传感器的平面中移动传感器的像素的宽度的方式设定尺寸。
[0052] 由此通过投影构件的振荡移动产生投影图案的改变。
[0053] 投影图案可有利地为棋盘状图案，并且由深色和浅色方形图案元素组成。
[0054] 因此，当投影图案移动一个像素时，浅色或深色图案元素交替地投影到传感器的每一像素上。
[0055] 投影构件可有利地以一种使得投影图案的每一图案元素投影到传感器的一个像素上的方式设定尺寸和对准，以使得图案元素在传感器的平面中的所投影图像对应于像素的尺寸。
[0056] 因此，投影构件的移动最小，并且可借助于例如压电元件的紧凑和精确驱动来确保。
[0057] 相机可有利地包括观察光束的光束路径中在传感器的前方的观察掩模，所述观察掩模连同传感器一起移动，以使得投影图案的图案元素在观察掩模的平面中的图像的尺寸对应于观察掩模元件的尺寸。
[0058] 在它的结构方面，观察掩模由此对应于投影图案。
[0059] 投影图案可有利地由多个平行条纹组成。
[0060] 具有平行条纹的常规投影光栅例如可因此用于产生投影图案。
[0061] 投影构件可有利地以一种使得投影图案的每一条纹投影到传感器的像素的一个列或一个行上的方式设定尺寸和对准，以使得传感器的平面中的所投影条纹的宽度对应于像素的宽度，从而传感器或投影构件垂直于所投影条纹而移动。
[0062] 通过将投影图案移动一个像素宽度，浅色或深色条纹由此交替地投影到传感器的每一像素上。
[0063] 有利的是，当使用第一传感器位置或投影构件的第一位置处的第一图像和相对于第一传感器位置偏移一个像素的第二传感器位置或投影构件的第二位置处的第二图像时，对于传感器的每一像素，可获得第一传感器位置或投影构件的第一位置处的第一亮度值，并且可获得第二传感器位置或投影构件的第二位置处的第二亮度值，其中第一亮度值与第二亮度值之间的差值通过借助于相机的算术单元计算差来获得。
[0064] 可由此通过移位条纹图案易于确定作为对比度的量度的差值。
[0065] 借助于算术单元并使用随焦距而变的差值，对象的对象表面的深度信息可有利地针对每一像素而获得，由此产生对象的三维表面数据。
[0066] 由此针对每一像素获得随焦距而变的差值，其中差值的最大值对应于对象表面的位置。
[0067] 相机可有利地包括观察光束的光束路径中在传感器的前方的观察掩模，所述观察掩模连同传感器一起移动，其中观察掩模是由具有红色、绿色及蓝色滤光片的棋盘状结构组成的拜耳滤光片，所述红色、绿色及蓝色滤光片中的每一个与传感器的一个像素相关联，以使得有可能对牙科对象进行色彩测量。
[0068] 除了对对象进行三维测量之外，由此还可能对对象进行色彩测量。例如，具有四个彩色滤光片的方形群组可由两个蓝色、一个绿色和一个红色滤光片组成。
[0069] 可借助于电动机或借助于频率为至少6,000 Hz的压电元件来有利地进行传感器或投影构件的振荡移动。
附图说明
[0070] 参考图式阐释本发明。所述图式示出：
[0071] 图1用于三维测量的相机的简图，
[0072] 图2棋盘状投影图案的简图，
[0073] 图3由深色条纹和浅色条纹组成的投影图案的简图，
[0074] 图4随时间而变的亮度值的图，
[0075] 图5随时间而变的差值的图，
[0076] 图6随焦距而变的差值的图。
具体实施方式
[0077] 图1示出了用于对牙科对象2，例如所描绘的患者的牙齿，进行三维测量的相机1的简图，其中相机1以手持件形式集成在外壳3中。相机包括发出照明光束5的光源4、用于将照明光束5聚焦到在相对于相机1界定的焦距8处的锐聚焦平面7上的聚焦光学器件。相机1进一步包括用于产生投影图案的投影构件9，例如投影光栅或LCD光线投影仪。投影图案可例如包括棋盘状形式，或由若干个平行条纹组成。由此将投影图案投影到对象2上，所述对象2将所述投影图案反射为观察光束10，并且借助于传感器11获取所述投影图案。当测量对象2时，以一种使得锐聚焦平面7相对于相机2的焦距8在多个所界定的扫描位置12、13和14之间进行递增调整的方式控制可例如由多个透镜组成的聚焦光学器件6。针对每一扫描位置7、12、13或14产生第一图像和至少一个第二图像，其中传感器11借助于例如马达或压电元件的驱动构件16而在观察光束10的光束路径的侧向移动，如由箭头15指示。由于传感器11的振荡移动，所述在每一扫描位置12、13和14处，传感器11的每一像素用投影图案的浅色或深色图案元素以交替方式照明。扫描位置7、12、13和14可例如安置在距彼此0.1 mm的距离处。
因此，通过扫描位置之间的此距离界定在平行于观察光束10的Z方向上的分辨率。相机额外包括观察掩模17，例如，所述观察掩模17可设计为由多个彩色滤光片组成的拜耳滤光片的形式。除了对对象2进行三维测量之外，此类拜耳滤光片17还允许对对象2进行色彩测量。在传感器11的移动15的过程中，传感器11在第一传感器位置18与第二传感器位置19之间移位距离20，所述移位示出为点虚线。例如，此距离20可对应于传感器11的像素的宽度。因此，对于传感器11的每一像素，在第一传感器位置18处确定第一亮度值，并且在第二传感器位置
19处确定第二亮度值，其中第一亮度值与第二亮度值之间的差值通过借助于算术单元21计算差来获得。例如，观察掩模17可连同传感器11一起在这两个传感器位置18与19之间移动。
[0078] 例如，算术单元21可为集成在相机1中的微型计算机或芯片。差值的确定可替代地借助于计算机22执行，其中传感器11的图像数据借助于电缆连接23或以无线方式传输到计算机。因此，以此方式，针对每一像素并针对每一扫描位置7、12、13或14，确定差值，其中当锐层7与对象2的表面24一致时差值处于最大值。否则，投影图案在对象2的表面24上将是模糊的。因此，在每一图像之后读取传感器11的图像数据，如箭头25所说明，并将其传输到计算机。在对对象2的测量完成之后，测量对象2的表面24上的测量点的单独坐标用于计算对象2的三维图像数据26，其可借助于例如显示器的显示装置27显现。作为移动传感器11的替代方案，投影构件9可使用例如电动机或压电元件的第二驱动构件9.1来致动。接着，以一种使得投影图案在传感器11的平面中移位一个像素的宽度的方式来执行对投影构件9的控制，如由箭头指示。在另一个替代方案中，传感器11和投影构件9可同步移动以产生投影图案相对于传感器11的所要移动。相机1包括光束偏光器28，例如反射镜，其将照明光束5偏转到对象2。相机1此外包括光束分光器29，其将观察光束10偏转到传感器11。用照明光束5和观察光束10两者照射聚焦光学器件6。
[0079] 图2示出了在第一传感器位置18处传感器11上的棋盘状投影图案30的简图。关于它们的尺寸，投影图案30的深色图案元素31和投影图案30的浅色图案元素32对应于传感器11的单独的像素33。由于侧向移动15对应于一个像素33的宽度的距离20，所以用浅色图案元素32照明例如左上角的像素34。以此方式，传感器11的每一像素交替地用浅色图案元素
32或深色图案元素31来照明。来自传感器位置18的第一图像35的亮度值和来自第二传感器位置19的第二图像36的亮度值的差值可因此针对每一像素而获得。如果锐层与对象的对象表面24一致，那么传感器11上的投影图案30的图像处于锐聚焦，以使得单独的差值处于最大值。
[0080] 图3示出了由深色条纹41和浅色条纹42组成的投影图案40的简图。如在图2中，投影图案在第一传感器位置18与第二传感器位置19之间移位距离20，所述距离20对应于一个像素宽度。由于传感器11的此移动，传感器11的每一像素同样交替地用浅色条纹42或深色条纹41来照明。
[0081] 图4示出了y轴上的亮度值50随x轴上的时间51而变的图。在第一扫描位置12，从第一传感器位置18处的第一图像35获得标度在0与1之间的第一亮度值52，并且从第二传感器位置19处的第二图像36获得第二亮度值53。以相同方式获得第二扫描位置13、第三扫描位置14和第五扫描位置54的亮度值。
[0082] 图5示出了用于说明本方法的图，其中第一扫描位置12的第一差值60、第二扫描位置13的第二差值61、第三扫描位置14的第三差值62和第四扫描位置54的第四差值63根据亮度值52和53并通过计算差来获得。绘制随时间51而变的差值。在第四扫描位置54处，差值63处于最大值，以使得在此扫描位置54处，锐聚焦平面7与对象的表面24一致。对象的表面24上的对应的测量点的深度信息可由此针对每一像素而获得。
[0083] 图6示出了针对传感器11的一个单独像素的随焦距8而变的差值70。当差值处于最大值71时，对比度也处于最大值，这是因为图2的投影图案30的图像处于锐聚焦。
[0084] 参考符号
[0085] 1 相机
[0086] 2 对象
[0087] 3 外壳
[0088] 4 光源
[0089] 5 照明光束
[0090] 6 聚焦光学器件
[0091] 7 锐聚焦平面
[0092] 8 焦距
[0093] 9 投影构件
[0094] 9.1 驱动构件
[0095] 10 观察光束
[0096] 11 传感器
[0097] 12 扫描位置
[0098] 13 扫描位置
[0099] 14 扫描位置
[0100] 15 箭头
[0101] 16 驱动构件
[0102] 17 观察掩模/拜耳滤光片
[0103] 18 传感器位置
[0104] 19 传感器位置
[0105] 20 距离
[0106] 21 算术单元
[0107] 22 计算机
[0108] 23 电缆连接
[0109] 24 表面
[0110] 25 箭头
[0111] 26 图像数据
[0112] 27 显示装置
[0113] 28 反射镜
[0114] 29 光束分光器
[0115] 30 投影图案
[0116] 31 图案元素
[0117] 32 图案元素
[0118] 33 像素
[0119] 34 像素
[0120] 35 第一图像
[0121] 36 第二图像
[0122] 40 投影图案
[0123] 41 深色条纹
[0124] 42 浅色条纹
[0125] 50 亮度值
[0126] 51 时间
[0127] 52 亮度值
[0128] 53 亮度值
[0129] 54 扫描位置
[0130] 60 第一差值
[0131] 61 第二差值
[0132] 62 第三差值
[0133] 63 第四差值
[0134] 70 差值
[0135] 71 最大值。
