(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射ビーム（４）を放射する少なくとも１つの光源（３）、投射パターンを生成する少なくとも１つの投射マスク（５）、歯科用カメラ（１）に対して定められた焦点距離（８）で鮮鋭な焦点の面（７）で投射パターンを表示する合焦オプティクス（６）から構成され、オブジェクト（２）の上に投射される投射パターンが観察ビーム（９）としてオブジェクト（２）によって反射されおよびセンサ（１０）を用いて取得され、オブジェクト（２）の測定の間、前記合焦オプティクス（６）が前記カメラ（１）に対する鮮鋭な焦点の面（７）の焦点距離（８）が多数の定められた走査位置の間で漸進的に調整され得るように制御され、観察マスク（１２）が前記センサ（１０）の前で前記観察ビーム（９）のビーム経路に配置され、前記観察マスク（１２）は固定的に前記投射マスク（５）に対して配置され、前記投射マスク（５）は多様な色フィルタ（１３、２０、２１、２２、２３）を含む複数の投射パターン要素から構成され、前記観察マスク（１２）が同様に多様な色フィルタ（１４、３０、３１、３２、３３）を含む複数の観察マスク要素から構成され、
観察マスク（１２）の面（７）における投射パターンの特定の投射マスク要素の画像の寸法が、対応する観察マスク要素の寸法に対応し、投射マスク要素における色フィルタ（１３、２０、２１、２２、２３）および対応する観察マスク要素における色フィルタ（１４、３０、３１、３２、３３）が少なくとも部分的に一致するスペクトル域が通過することを可能とすることで特徴づけられる、歯科オブジェクト（２）の３Ｄ測定のためのカメラ（１）。
【請求項２】
前記光源（３）が白色ＬＥＤ、または広範な色スペクトルを放射する多数の有色ＬＥＤの組合せであることで特徴づけられる、請求項１に記載のカメラ（１）。
【請求項３】
前記投射マスク（５）および／または前記観察マスク（１２）が複数の光学色フィルタ（１３、１４、２０、２１、２２、２３、３０、３１、３２、３３）から構成される、または液晶素子（ＬＣＤ）により構成される有色デジタル投光機であり、前記投射パターンの個別の有色投射マスク要素を生成することで特徴づけられる、請求項１または２に記載のカメラ（１）。
【請求項４】
前記投射マスク（５）および／または前記観察マスク（１２）がチェッカーボードのようなパターンから成り、正方形の投射マスク要素および／または正方形の観察マスク要素が隙間なく互いに隣接して配置されることで特徴づけられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載のカメラ（１）。
【請求項５】
前記投射マスク（５）および／または前記観察マスク（１２）が青色、緑色、黄色、および赤色フィルタ（１３、１４、２０、２１、２２、２３、３０、３１、３２、３３）から構成され、４つの正方形グループが青色フィルタ（２１）、緑色フィルタ（２０）、黄色フィルタ（２２）、および赤色フィルタ（２３）から成り、そのため全ての色フィルタ（２０、２１、２２、２３、３０、３１、３２、３３）は同じ色の隣接する色フィルタを持たないことで特徴づけられる、請求項４に記載のカメラ（１）。
【請求項６】
前記投射マスク（５）および／または前記観察マスク（１２）が前記投射パターンのすべての投射マスク要素および／またはすべての対応する観察マスク要素が前記センサ（１０）の１つのピクセル上に投射されるように寸法を取りおよび並べられ、そのため前記センサ（１０）の面（７）における前記パターン要素の前記投射された画像が前記ピクセルの寸法に対応することで特徴づけられる、請求項１〜５のいずれか１項に記載のカメラ。
【請求項７】
前記投射マスク（５）および／または前記観察マスク（１２）が、前記投射パターンのすべての投射マスク要素および／またはすべての対応する観察マスク要素が前記センサ（１０）の４つのピクセルから構成される１つの正方形ピクセルグループ上に投射されるように寸法付けられおよび並べられ、そのため前記投射マスク要素の前記投射された画像および／または前記観察マスク要素が前記ピクセルグループの寸法に対応することで特徴づけられる、請求項１〜５のいずれか１項に記載のカメラ（１）。
【請求項８】
前記オブジェクト（２）の測定の間、すべての走査位置（１１）において画像が撮影され、この画像を用いて輝度値（５０、６０、６１、６２、６３）がすべての投射マスク要素および／またはすべての対応する観察マスク要素について定められることで特徴づけられる、請求項１〜７のいずれか１項に記載のカメラ（１）。
【請求項９】
演算装置（１７）を用いておよび前記焦点距離（８）の関数としての前記輝度値（５０、６０、６１、６２、６３）を用いて、前記オブジェクト（２）のオブジェクト表面（１６）の深度情報がすべての投射マスク要素および／またはすべての対応する観察マスク要素について定められ、よって前記オブジェクト（２）の３Ｄ表面データ（１８）を測定することが可能となることで特徴づけられる、請求項８に記載のカメラ（１）。
【請求項１０】
前記演算装置（１７）を用いておよび少なくとも４つの隣接した投射マスク要素の前記輝度値（６０、６１、６２、６３）を用いて、色価が生成され、前記歯科オブジェクト（２）の色測定が取得されることで特徴づけられる、請求項１〜９のいずれか１項に記載のカメラ（１）。
【請求項１１】
カメラ（１）を用いることによる歯科オブジェクト（２）の前記３Ｄ測定のための方法であり、照射ビーム（４）を放射する少なくとも１つの光源（３）と、投射パターンを生成する少なくとも１つの投射マスク（５）、前記歯科用カメラ（１）に対して定められた焦点距離（８）での鮮鋭な焦点面（７）において前記投射パターンを表示する合焦オプティクスから構成され、前記オブジェクト（２）上に投射された前記投射パターンが観察ビーム（９）として前記オブジェクト（２）によって反射され、およびセンサ（１０）を用いて取得され、前記オブジェクト（２）の測定の間、前記合焦オプティクス（６）は、前記カメラ（１）に対して前記鮮鋭な焦点面（７）の前記焦点距離（８）が多数の定められた走査位置（１１）の間で漸進的に調整されるように制御され、観察マスク（１２）は前記センサ（１０）の前の前記観察ビーム（９）の前記ビーム経路に配置され、前記観察マスク（１２）は固定的に前記投射マスク（５）に対して配置され、前記投射マスク（５）が多様な色フィルタ（１３、２０、２１、２２、２３）を含む複数の投射パターン要素から成り、前記観察マスク（１２）が同様に多様な色フィルタ（１４、３０、３１、３２、３３）を含む複数の観察マスク要素から成り、前記オブジェクト（２）によって反射された前記投射パターンが前記観察マスク（１２）の前記色フィルタ（１４、３０、３１、３２、３３）を通過し、
前記観察マスク（１２）の前記面（７）における前記投射パターンの特定の投射マスク要素の画像の前記寸法が対応する観察マスク要素の寸法に対応し、前記投射マスク要素および前記対応する観察マスク要素における前記色フィルタ（１３、１４、２０、２１、２２、２３、３０、３１、３２、３３）が少なくとも部分的には、一致するスペクトル域が通過すること可能とすることで特徴づけられる、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、前記光源（３）が白色ＬＥＤまたは広範な色スペクトルを放射する多数の有色ＬＥＤの組合せであることで特徴づけられる、方法。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の方法であって、前記投射マスク（５）および／または前記観察マスク（１２）がチェッカーボードのようなパターンから成り、前記正方形の投射マスク要素および／または前記正方形の観察マスク要素が隙間なく互いに隣接して配置されることで特徴づけられる、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照射ビームを放射する少なくとも１つの光源、投射パターンを生成する少なくとも１つの投射マスク、歯科用カメラに対し定められた焦点距離で鮮鋭な焦点面において投射パターンを表示する合焦オプティクスを有し、オブジェクト上に投射された投射パターンが観察ビームとしてオブジェクトによって反射され、およびセンサを用いて取得される、歯科オブジェクトの３Ｄ測定のためのカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
歯科オブジェクトの３Ｄ測定のための多くの方法が現状技術から公知である。
【０００３】
ＷＯ２０１４／１２５０３７Ａ１は、オブジェクトの表面および表面色の測定のための測定デバイスを開示し、そこではマルチカラー光源、色センサならびにデータプロセスシステムを用いて、複数の２Ｄ画像からオブジェクトの３Ｄモデルが計算される。
【０００４】
ＷＯ２０１４／２０２４４２Ａ１はカラーコード三角測量のための測定デバイスを開示し、そこではパターンがオブジェクト上に投射され、センサを用いて複数のスペクトル域で測定される。個々のスペクトル域のための複数の色フィルタがセンサの前に配置される。
【０００５】
ＷＯ２０１２／０８３９６７Ａ１は、第一の光源に加え、少なくとも１つの第二の光源が用いられ、その光が光ガイドを用いてデバイスのビーム経路に連結される、光学共焦点測定方法を用いたオブジェクトの光学３Ｄ測定のためのデバイスについて開示する。有色ＬＥＤやＬＥＤのような光源が色フィルタとの組合せで使用され得、均質な照射を確実にするために光源が交互にＯＮに切り替えられることがさらに開示される。
【０００６】
ＷＯ２０１０／１４５６６９Ａ１は、光学共焦測定方法を用いたオブジェクトの光学３Ｄ測定のためのデバイスを開示する。この場合、時間的に変化するパターンがオブジェクト上に投射される。変化するパターンは、ホイール形状でモーター駆動の機械的方法を用いて生成される。
【０００７】
これらの方法の１つの不都合は、時間的に変化する投射パターンが、投射ビーム経路において可動投射方法、例えばモーター駆動の、ホイール形状の投射グレーティングのような、を用いて生成されることである。機械的に駆動された投射グレーティングの誤制御または誤作動は位置エラーを引き起こし得、結果としてオブジェクトの不正確な３Ｄ画像データが得られることとなる。
【０００８】
他の不都合は、上記の方法がオブジェクトの３Ｄ測定を可能とするのみで、色測定が不可であることである。
【０００９】
本発明の課題は、したがって、コンパクト設計で、歯科オブジェクトの誤りのない測定と色測定を可能とするカメラを提供することである。
【発明の概要】
【００１０】
本発明は、照射ビームを放射する少なくとも１つの光源、投射パターンを生成する少なくとも１つの投射マスク、歯科用カメラに対し定められた焦点距離で鮮鋭な焦点面において投射パターンを表示する合焦オプティクスを有し、オブジェクト上に投射された投射パターンが観察ビームとしてオブジェクトによって反射され、およびセンサを用いて取得される、歯科オブジェクトの３Ｄ測定のためのカメラに関する。オブジェクトの測定の間、合焦オプティクスは、カメラに対して鮮鋭な焦点面の焦点距離が多数の定められた走査位置の間で漸進的に調整されるように制御される。観察マスクはセンサの前の観察ビームのビーム経路に配置され、そこでは観察マスクが投射マスクに対して固定的に配置される。投射マスクは多様な色フィルタを含む複数の投射パターン要素から構成される。観察マスクは同様に多様な色フィルタを含む複数の観察マスク要素から構成される。
【００１１】
合焦オプティクスの調節は、継続的に実行され得、画像の画像データのみが、定められた走査位置において個別に読み取られる。
【００１２】
カメラは、ハンドピースの形状で従来のハウジングに組み込まれることができる。光源は白色ＬＥＤ、または例えば、広範なスペクトルの照射ビームを放射する有色ＬＥＤのグループであり得る。投射手段はまた、複数の色フィルタから構成されるグレーティング、または適切に制御されおよび投射パターンを生成する、液晶素子（ＬＣＤ）で作られる有色デジタル投光機であることができる。合焦オプティクスは調節可能であり、確立された鮮鋭な焦点面上で投射パターンに焦点を合わせ、鮮鋭な焦点面は漸進的に変化するためすべてのオブジェクトが走査され得る。走査位置は、例えば、互いに０．１ミリメートルの距離であり得る。
【００１３】
本カメラは深度走査共焦点３Ｄ測定方法およびカラーマトリックスの組合せに相当する手法によって動作する。色フィルタの配置に関して、投射マスクは観察マスクと調和し得、そこでは投射マスク要素または対応する照射マスク要素がセンサの１つの単ピクセル、または、例えば、センサの４つのピクセルの２ｘ２グループ、または９つのピクセルの３ｘ３のグループなどに対応し得る。投射パターンが鮮鋭な焦点で表示され、および鮮鋭な層の位置がオブジェクトのオブジェクト表面と一致すると、特定のピクセルの輝度値がその最大値に達し、周囲の観察マスク要素は上記のピクセルに対して異なる色を呈示する。投射パターンがぼやけてオブジェクト表面の位置が鮮鋭な層の位置と一致しない場合、オブジェクトは画像においてぼやけて見える。輝度値は次いで全ての観察マスク要素について減少し、周囲の観察マスク要素の色フィルタが異なる色を呈示するため、観察マスクの境界域から漏れる観察ビームがブロックされる。
【００１４】
この結果として、共焦点輝度プロファイルに似た１つのピクセルにおける輝度プロファイル、すなわち、焦点位置の関数としての１つのピクセルの輝度は、オブジェクト位置が焦点位置に対応するとき、その最大値に達する。
【００１５】
代替的に、ピクセルの局部的空間コントラストはデプス・フロム・フォーカス法のアプローチと似た方法で定められ得る。これは隣接するピクセルの輝度に対してピクセルの輝度を評価することにより達成され得る。したがって、オブジェクトが焦点位置に配置されると、局部的コントラストはその最大値に達する。
【００１６】
結果として、焦点距離の関数としての輝度値の信号曲線の局部的コントラスト、およびひいては信号最大値と信号背景の間の比率が改善される
【００１７】
このカメラの他の利点は、オブジェクト表面の色測定が個別の観察マスク要素の輝度値の評価により可能となることである。
【００１８】
観察マスクの面における投射パターンの特定の投射マスク要素の画像の寸法は、有利には対応する観察マスク要素の寸法に対応し得、投射マスク要素の色フィルタおよび対応する観察マスク要素における色フィルタは少なくとも部分的に、一致するスペクトル域が通過することを可能とする。
【００１９】
したがって、対応する観察要素内に配置される投射パターンの観察ビームのみがセンサに到達し、周囲の観察マスク要素は異なる色を呈し、よって異なるスペクトル域のみ通過可能なため、観察マスク要素の境界域を漏れる観察ビームがブロックされる。
【００２０】
光源は有利には白色ＬＥＤ、または広範な色スペクトルを放射する多数の有色ＬＥＤでもあり得る。
【００２１】
結果として、光源は、例えば、日光と似たスペクトルなどの広範なスペクトルの照射ビームを放射し得る。
【００２２】
投射マスクおよび／または観察マスクは有利には複数の光学色フィルタ、または投射パターンの個別の有色投影マスク要素を生成する液晶素子（ＬＣＤ）有色デジタル投光機から構成され得る。
【００２３】
有色パターン要素の所望の配置による投射パターンのあらゆる形はこのように投射マスクおよび／または観察マスクの手段により生成され得る。
【００２４】
投射マスクおよび／または観察マスクは有利にはチェッカーボードの様なパターンから成り、そこでは正方形の投射マスク要素および／または正方形の観察マスク要素が隙間なく互いに隣り合って配置される。
【００２５】
結果として、センサの画像面におけるすべての投射マスク要素またはすべての観察マスク要素は、単一のピクセルの寸法、または正方形の４つまたは９つのピクセルグループの寸法に対応する。その結果、特定の観察マスク要素に関連する輝度値は各ピクセルについて表示される。
【００２６】
投射マスクおよび／または観察マスクは有利には、青色、緑色、黄色、および赤色フィルタにより構成され、４つの正方形グループが青色フィルタ、緑色フィルタ、黄色フィルタ、および赤色フィルタにより構成され、そのため各色フィルタは同じ色の隣接する色フィルタを有さない。
【００２７】
結果として、個々の色フィルタの色スペクトルは重なることがなく、そのため４つの色チャネルは別々に評価され得る。上記の原色における個別の観察マスク要素の輝度値に基づいて、対応するオブジェクト表面の個々の領域の色も同様に定められ得る。
【００２８】
投射マスクおよび／または観察マスクは有利には、投射パターンのすべての投射マスク要素および／または全ての対応する観察マスク要素がセンサの１つのピクセル上に投射されるような寸法とされおよび並べられるため、センサの面におけるパターン要素の投射画像はピクセルの寸法に対応する。
【００２９】
その結果として、輝度値の評価と決定が簡略化される。この理由は、この設計におけるすべてのピクセルが観察マスク要素に割り振られるからである。
【００３０】
投射マスクおよび／または観察マスクは有利には投射パターンのすべての投射マスク要素および／または対応する観察マスク要素がセンサの４つのピクセルから構成される１つの正方形のピクセルグループの上に投射されるように寸法を取りならびに並べられるため、投射マスク要素の投射画像および／または観察マスク要素が上記ピクセルグループの寸法に対応する。
【００３１】
これにより前述の代替と比較して、解像度を低下させる。しかしながら、光感度が改善されると、その結果としてその照射時間が短縮される
【００３２】
オブジェクトの測定の間、有利には画像はあらゆる走査位置で撮影され、そこでは輝度値が、この画像を用いて、全ての投射マスク要素および／または全ての対応する観察マスク要素について定められる。
【００３３】
輝度値はこうして個別のピクセルを読み取ることにより直接的に定められる。センサはＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサであり得る。
【００３４】
演算装置を用いて、および焦点距離の関数としての輝度値を用いて、オブジェクトのオブジェクト表面の深度情報は有利にはすべての投射マスク要素および／またはすべての対応する観察マスク要素について定め、こうしてオブジェクトの３Ｄ表面データの測定を可能とする。
【００３５】
輝度値はこうしてすべての観察マスク要素について焦点距離の関数として定められる。それぞれの観察マスク要素についてのオブジェクト表面の焦点距離に対応する、輝度値の最大値での焦点距離は、次いで演算装置を用いて得られる。このように、完全な３Ｄ表面データが生成される。
【００３６】
少なくとも４つの隣接した投射マスク要素の輝度値を用いて、明度は有利には演算装置を用いて取得されるため、歯科オブジェクトの色測定が得られる。
【００３７】
オブジェクトの色測定はこうして個別の異なる色フィルタの輝度値を用いることで可能となる。上記のカメラを用いた３Ｄ測定はこうしてこの方法によって実施される。
【００３８】
この方法の１つの利点は３Ｄ測定が、機械的な可動コンポネンツの必要なく、互いに対して並び合う、投射マスクと観察マスクを用いることにより実施されることである。
【００３９】
さらなる利点は、３Ｄ測定に加え、オブジェクトの色測定も同様に可能となることである。
【００４０】
本発明はさらに、照射ビームを放射する少なくとも１つの光源、投射パターンを生成する少なくとも１つの投射マスク、歯科用カメラに対して定められた焦点距離で鮮鋭な焦点面において投射パターンを表示する合焦オプティクスを有し、オブジェクト上に投射された投射パターンが観察ビームとしてオブジェクトによって反射され、センサを用いて得られる、カメラを用いたオブジェクトの３Ｄ測定のための方法に関連する、オブジェクトの測定の間、合焦オプティクスは、カメラに対して鮮鋭な焦点面の焦点距離が多数の定められた走査位置の間で漸進的に調整されるように制御される。観察マスクはセンサの前の観察ビームのビーム経路に配置され、そこでは観察マスクが投射マスクに対して固定的に配置される。投射マスクは多様な色フィルタを含む複数の投射パターン要素から構成される。観察マスクは同様に多様な色フィルタを含む複数の観察マスク要素から構成される。オブジェクトにより反射された投射パターンはかくしてセンサを用いて取得される前に観察マスクの色フィルタを通過する。
【００４１】
この方法は、したがって、上記のカメラを用いることで歯科オブジェクトの測定を可能とする。
【００４２】
この方法の１つの利点は、したがって、稼動パーツなしにオブジェクトの３Ｄ測定が可能となることである。これによりシステムのエラー感知度が改善される。
【００４３】
この方法のさらなる利点は、３Ｄ測定に加え、オブジェクトの色測定が可能となることである。
【００４４】
観察マスクの面における投射パターンの特定の投射マスク要素の画像の寸法は、有利には対応する観察マスク要素の寸法と対応する。投射マスク要素および対応する観察マスク要素における色フィルタは、よって少なくとも部分的に、一致するスペクトル域が通過することを可能とする。
【００４５】
観察マスク要素内の観察ビームはしたがってセンサのそれぞれのピクセルに向かって通過することを可能とされ、そこでぼやけた画像の結果である観察マスク要素の境界域を脱するこの観察マスク要素についての観察ビームがブロックされるが、それは周囲の色フィルタが異なる色を呈するからである。
【００４６】
光源は有利には白色ＬＥＤ、または広範な色スペクトルを放射する多数の有色ＬＥＤでもあり得る。
【００４７】
結果として、光源は、すなわち、日光に似たスペクトルなど、広範なスペクトルを放射し得る。
【００４８】
投射マスクおよび／または観察マスクは有利にはチェッカーボードの様なパターンから成り、そこでは正方形の投射マスク要素および／または正方形の観察マスク要素が隙間なく互いに隣り合って配置される。
【００４９】
碁盤目状の投射マスクおよび／または観察マスクはセンサ上のピクセルの配置と一致する。
【００５０】
投射マスクおよび／または観察マスクは有利には、青色、緑色、黄色、および赤色フィルタにより構成され、４つの正方形グループが青色フィルタ、緑色フィルタ、黄色フィルタ、および赤色フィルタにより構成され、そのため各色フィルタは同じ色の隣接する色フィルタを有さない
【００５１】
原色による有色チャネルは、よって互いに独立して評価され、そこでは全ての色フィルタは同じ色の隣接する色フィルタを有さない。結果として、上記の色フィルタ外の観察ビームはブロックされる。
【００５２】
投射マスクおよび／または観察マスクは有利には、投射パターンのすべての投射マスク要素および／または全ての対応する観察マスク要素がセンサの１つのピクセル上に投射されるような寸法とされおよび並べられるため、センサの面におけるパターン要素の投射画像はピクセルの寸法に対応する。
【００５３】
読み取られたピクセルの輝度値は、したがって、単一の観察マスク要素に対応する。オブジェクトの深度情報の評価および決定はこうして簡略化される。
【００５４】
オブジェクトの測定の間、有利には画像はあらゆる走査位置で撮影され、そこでは輝度値が、この画像を用いて、全ての投射マスク要素および／または全ての対応する観察マスク要素について定められる。
【００５５】
演算装置を用いて、および焦点距離の関数として輝度値を使って、オブジェクトのオブジェクト表面の深度情報が、有利には、すべての投射マスク要素および／または全ての対応する観察マスク要素について得られるが、こうしてオブジェクトの３Ｄ表面データの測定が可能になる。
【００５６】
輝度値の最大値における焦点距離はこうして決定され、ここでは上記の焦点距離が上記の観察マスク要素の領域におけるオブジェクト表面の深度情報に対応する。
【００５７】
少なくとも４つの隣接した投射マスク要素の輝度値を用いて、明度は有利には演算装置を用いて取得されるため、歯科オブジェクトの色測定が得られる。
【００５８】
よって３Ｄ測定に加えて色測定が速く簡単に可能となる。明度はそれぞれのオブジェクト表面の領域における明度に対応し、したがって隣接する色フィルタの原色の比率に基づいて計算され得る。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
本発明を図表の参照により説明する。図面は以下を示す。
【図１】歯科オブジェクトの３Ｄ測定のためのカメラの略図を示す。
【図２】複数の色フィルタによる投射マスクの略図を示す。
【図３】複数の色フィルタから成る観察マスクの構造を説明する略図を示す。
【図４】投射マスクの側面の略図を示す。
【図５】特定の観察マスク要素の輝度値を示す。
【図６】観察マスクの４つの色フィルタのグループの輝度値の略図を示す。
【実施例】
【００６０】
図１は、歯などの歯科オブジェクト２の３Ｄ測定のためのカメラ１の略図を示し、カメラは少なくとも照射ビーム４を放射する少なくとも１つの光源３から構成される。光源３は、例えば、白色ＬＥＤまたは広範な色スペクトルを放射する多数の有色ＬＥＤの組合せであり得る。
【００６１】
カメラはさらに投射パターンを生成する投射マスク５を含む。合焦オプティクス６は、歯科用カメラ１に対する定められた焦点距離８での鮮鋭な焦点の面７において焦点が鮮鋭に合った形で照射ビーム４を表示する。投射された投射パターンは観察ビーム９としてオブジェクト２によって反射され、観察ビーム９はＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサなどのセンサ１０を用いて取得される。オブジェクトの測定の間、すなわち走査過程の間、合焦オプティクス６は、カメラ１に対する鮮鋭な焦点７の面の焦点距離８が、平行線で表される多数の定められた走査位置１１の間で漸進的に調整されるように制御される。観察マスク１２はセンサ１０の前の観察ビーム９のビーム経路に配置され、観察マスク１２は固定的に投射マスク５に対して配置される。投射マスク５は異なる色の複数の色フィルタ１３から構築される。観察マスクは同様に異なる色の複数の色フィルタ１４から構築される。照射ビーム４はビームスプリッタ１５を用いてオブジェクト２の方向へ偏向される。色フィルタ１３および投射マスク５の配置は、観察マスクにおける色フィルタ１４の配置に対応するため、焦点が鮮鋭に合った形で投射パターンが表示されおよび鮮鋭な焦点７の位置がオブジェクト２の表面１６と一致する場合、観察マスク１２の周囲の色フィルタ１４が異なる色を呈するため、対応するピクセルの輝度値またはセンサ１０上のピクセルグループの輝度値がその最大値に達する。投射パターンがぼやけておよびオブジェクト２の表面１６の位置が鮮鋭な層７の位置と一致しない場合、オブジェクトは画像の中でぼやけて見え、その結果として輝度値が低下する。
【００６２】
これは、観察マスク要素の境界域を脱する観察ビームが異なる色の隣接する色フィルタ１４によりブロックされることによる。すべてのピクセルについての輝度値はかくして焦点距離の関数として測定され、オブジェクトの表面１６の深度情報が全てのピクセルについて取得され得る。コンピュータなどの演算装置１７を用いて、オブジェクト２全体の３Ｄモデル１８がこうしてセンサ１０の画像データに基づいて計算される。３Ｄ測定に加え、個別の色フィルタの輝度値の評価によってオブジェクト２の表面１６の色測定が同様に可能となる。
【００６３】
図２は、複数の色フィルタ１３から構成される推定構造を含む投射マスク５の略図を示す。色フィルタは、Ｇと表記された緑色フィルタ２０、Ｂと表記された青色フィルタ２１、Ｙと表記された黄色フィルタ２２、およびＲと表記された赤色フィルタ２３から成る４つの正方形グループで配置される。
【００６４】
結果として、すべての色フィルタ１３は同じ色の隣接する色フィルタを有さない。
【００６５】
観察ビーム９は合焦オプティクス６を通過して、ビームスプリッタ１９を用いてセンサ１０の方へ偏向される。
【００６６】
図３は、複数の色フィルタ１４から成る図１の投射マスク１２の構造を説明する略図を示すが、ここでは緑色フィルタ３０、青色フィルタ３１、黄色フィルタ３２、および赤色フィルタ３３が図２の投射マスク５の配置と合致する。
【００６７】
図４は、本手法の機能的原理を説明するために、色フィルタ１３を含む投射マスク５および色フィルタ１４を含む観察マスク１２の側面の略図を示す。広帯域スペクトルを含む照射ビーム４は投射マスクに突き当たり、青色スペクトルの強度分布４０が模式的に示される。ここでは、鮮鋭な層は図１のオブジェクト２の表面１６と一致せず、点線で示される第一部分４１のみが観察マスク１２の青色フィルタ３１に到達するため、投射パターンはぼやけた形で表示される。青色光の輝度の第二部分４２は隣接した緑色フィルタ３０によりブロックされるため、焦点が鮮鋭に合った形で投射パターンが表示される場合、青色チャネルの輝度が最大値に達し、画像がぼやければ低下する。輝度値はしたがって各チャネル、すなわち緑色、青色、黄色、および赤色フィルタについての焦点距離８の関数として定められる。
【００６８】
図５は、焦点距離８の関数として観察マスク１２の、緑色、青色、黄色、赤色フィルタなどの特定の観察マスク要素の輝度値５０を示し、輝度値のプロファイルは最大値５１を呈すが、鮮鋭な層の中に存在し、およびしたがってオブジェクト２の表面１６上のそれぞれの測定ポイントについての深度情報を意味する。オブジェクト２のすべての測定ポイントについての個々の深度情報はこのようにして取得され、および図１の３Ｄモデル１８が計算される。
【００６９】
図６は、図３の観察マスク１２の４つの色フィルタ３０、３１、３２、３３のグループの輝度値の略図を示す。特定の測定ポイントでのオブジェクト２の表面１６の色は次に、緑色フィルタ３０の第一の輝度値６０、青色フィルタ６１の第二の輝度値３１、黄色フィルタ３２の第三の輝度値６２、および赤色フィルタ３３の第四の輝度値６３から定められ得る。オブジェクト２の完全な色測定はこのようにして実行され得る。
【符号の説明】
【００７０】
１  カメラ
２  オブジェクト
３  光源
４  照射ビーム
５  投射マスク
６  合焦オプティクス
７  鮮鋭な焦点の面
８  焦点距離
９  観察ビーム
１０  センサ
１１  クランプ位置
１２  観察マスク
１３  色フィルタ
１４  色フィルタ
１５  ビームスプリッタ
１６  表面
１７  演算装置
１８  ビームスプリッタ
２０  緑色フィルタ
２１  青色フィルタ
２２  黄色フィルタ
２３  赤色フィルタ
３０  緑色フィルタ
３１  青色フィルタ
３２  黄色フィルタ
３３  赤色フィルタ
４０  強度分布
４１  第一部分
４２  第二部分
５０  輝度値
５１  輝度値の最大値
６０  第一の輝度値
６１  第二の輝度値
６２  第三の輝度値
６３  第四の輝度値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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