CN110603006B - 牙科护理单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及牙科护理单元(1)，其包括框架部分(2)、用于支撑与牙科护理(6)相关的仪器的支撑构造(5，7)，以及另一方面，被布置为与牙科护理结合使用的操作灯(8)，该操作灯(8)被布置为在距离操作灯(8)期望距离处产生期望的光图案。相机装置被布置到该操作灯(8)，该相机装置包括彼此相距一定距离的两个光学相机(85)，它们被集成为牙科护理单元(1)的操作灯(8)的结构和功能部分。

Description

牙科护理单元
技术领域
本发明涉及可结合牙科护理单元实现的装置，其中相机已经被布置为与牙科护理单元的操作灯连接。
背景技术
在牙科学领域，术语牙科护理单元(通常简称为“牙科单元”)是指向与牙科护理相关的诊断仪器或与牙科护理操作结合使用的仪器供电并还可能提供控制信号的设备或装置。一种典型的解决方案是将这样的仪器布置在仪器控制台上，该仪器控制台由从牙科护理单元的结构延伸的支撑臂支撑。
在牙科护理单元中，经常还布置有用于牙科护理工作所需的操作灯的臂。对于此类操作灯，存在与照明特别是患者的口腔区域相关的标准，这些标准定义了由操作灯产生的光场的属性，诸如其尺寸、形状、半影区域等。
在现有技术中已知还将光学相机与这种牙科学操作灯相连接布置。除其它之外，在教学环境中已经利用布置为与操作灯相连接的相机来使得能够监视培训牙科学工作的人员的工作，由此不需要监视培训的人员物理上在该特定工作站处存在，而是也可以从其它地方观察该工作。当在一个设施或教学组织中通常使用多于一个培训工作站时，将相机固定在牙科护理单元的操作灯上使得能够甚至在主管人员自己的办公室中监视在几个不同工作站处发生的培训。
当支撑操作灯或其平衡的结构最初没有被设计为也支撑这种附件时，改装至操作灯的相机可能会在将操作灯放置和对准到期望位置时引起问题。此外，当牙科护理单元可能已被布置好以支撑一组各种仪器和附件时，把它带到附近也不是最优的，即，实际上在牙科护理设施中，电缆在空中盘旋或在地板上交叉，从而妨碍工作。
发明内容
本发明的目的是设计一种新型的包括相机装置的牙科护理单元的操作灯，其中相机装置最初已经被设计为操作灯的结构的组成部分，并且其拓宽了操作灯的可能使用的范围。
本发明基于这样一种装置，其中，已经在牙科学操作灯的结构中集成了立体相机，即，两个彼此相距一定距离的相机。这种装置可以结合以下使用：例如，钻牙齿植入物所需的孔，以生成关于钻头相对于为植入物设计的孔的位置和地点的信息。
本发明的基本特性将在所附的独立权利要求中定义。
本发明的一些优选实施例将在所附的从属权利要求中和本发明的以下更详细的描述中给出。
附图说明
在附图中：
图1示出了一种典型的牙科护理单元，
图2示出了根据本发明的一种用于牙科护理单元的操作灯的装置，
图3示出了实现立体相机与牙科学操作灯的集成的一种可能装置的框图。
具体实施方式
图1示出了一种典型的被设计用于与牙科护理结合使用的牙科护理单元1的基本结构。根据图1的牙科护理单元1包括框架结构2和与其连接的患者椅子3。从框架结构2延伸垂直结构4，第一支撑构造5连接到垂直结构4，第一支撑构造5用于支撑与牙科护理6相关的诊断仪器或与牙科护理操作6结合使用的仪器或两者。用于操作灯8的第二支撑结构7和用于显示器10的第三支撑结构9也连接到所述垂直结构4。
图1还示出了仪器控制台11，该仪器控制台11可以被设计为支撑通常由牙科助理使用的仪器和脚控件12，通过脚控件12可以对牙科护理单元1和/或与之相关或连接的设备和结构的操作进行控制。此外，牙科护理单元1被布置为与数据网络或个人计算机13操作连接。
应当指出的是，根据图1的牙科护理单元仅是一个示例。在本发明的范围内，牙科护理单元可以包括比根据图1的结构中所示的更多或更少的用于不同种类的设备的支撑结构。例如，在牙科护理单元中也可以无需具有患者椅子，而是它可以被实现为与牙科护理单元的框架部分完全分开的结构。此外，牙科护理单元的框架结构可以代替图1所示的具有显著的水平和垂直维度的结构，而仅是一个以其维度为基础的支撑结构，从中延伸一个或多个支撑臂，并且该结构也可以被布置为与落地式牙科护理椅的结构集成。但是，牙科护理单元的框架结构通常已经被实现，使得经由该框架结构，被布置为供应与使用仪器和与牙科护理结合使用的设备所需的电力和/或控制信号。因此，从物理上讲，问题在于供应例如以下中的至少一种：水、压缩空气、电、电或其它控制信号。因此，当在本申请中提到牙科护理单元时，它是指一种结构，该结构包括用于向被布置为与牙科护理单元结合的牙科护理仪器或与牙科护理结合使用的其它设备供应以上列出的或等效物中的至少一些的装置。
图2示出了根据本发明的用于牙科护理单元的操作灯的装置。该操作灯8包括框架部分81和盖玻璃82，框架部分81和盖玻璃82在其内部限定了图2中未示出的用于产生适合于牙科学用途的光束的部件所位于的空间。除了一个或多个实际光源之外，这些部件通常还包括光学器件，诸如一个或多个透镜和/或反射表面。因此，牙科学操作灯被设计为在基本上与操作灯相距一定距离处产生具有期望属性的期望光图案，该光图案然后可以被定位在患者的嘴区域中，使得患者的口腔可以被照亮而光不会使患者刺眼。
根据图2的操作灯8还包括经由其将操作灯8连接到牙科护理单元的机械连接结构83，诸如包括在根据图1的牙科护理单元1中的第二支撑结构7。此外，在框架部分81的两个不同侧上布置有手柄84，该手柄84用于定位操作灯8。
在根据图2的操作灯8中还布置有彼此相距一定距离的两个光学相机85。这些相机85在物理上和操作上被实现为操作灯8的组成部分。相机85在操作灯8中被布置为定向为主要拍摄这样的点，在该点处操作灯8被布置为产生期望的光图案。另一方面，相机的光学器件可以被布置为使得能够调节视场(FOV)。相机的拍摄方向也可以可调节地进行布置。
由于操作灯最初已经被设计为还包括两个相机，因此还可以通过考虑由相机增加的额外质量来设计其支撑结构的机构。同样，只要需要为操作灯布置额外的电缆以便使用相机并转发由它们产生的图像信息，就可以在一开始就已经在设计这些结构时考虑通过操作灯的支撑结构来通过这些电缆的需求。
图2示出了一种操作灯，其中盖玻璃保护放置到操作灯的框架部分的组件。在不脱离本发明的构思的情况下，操作灯也可以被实现为不带盖玻璃的结构。重要的是，相机在结构上和操作上都作为牙科护理单元的操作灯的一部分进行集成。即，与相机装置是在操作灯的框架外部改装的组件并且其操作的控制和其信号路由完全独立(即，相对于操作灯和牙科护理单元而言是外部的)相反，对相机的操作及其信号路由的控制是该牙科护理单元的操作灯的一部分。
图3示出了实现立体相机与牙科学操作灯的集成的一种可能装置的框图。根据图3的装置包括两个相机单元801，这两个相机单元801被布置为与相机控制器802操作连接，相机控制器802又进一步与操作灯8的控制系统804操作连接。操作灯8的控制系统804控制发光投光器803并且还可能与其通信。
操作灯的相机单元801可以包括透镜系统和图像检测器，以及它们所需的和可能的外围组件。这些组件的操作可以与例如处理检测到的图像信息或控制透镜系统相关。
透镜系统可以包括具有固定或可调焦距的透镜，该透镜在检测器上形成图像。从相机单元801以数字形式将图像信息转发到相机控制器802。可以在图像信息被转发之前在相机单元801中例如通过补偿检测器的缺陷像素、通过消除由透镜引起的伪影或通过调整曝光量、灵敏度或色彩平衡来使图像信息被预处理。
相机控制器802可以包括组件，该组件的操作除了从相机单元801接收信号和图像信息以及另一方面它们的转发之外，还涉及处理和存储图像信息。
相机控制器802还可以被布置为从外部数据系统接收信息和信号。
因此，可以部分地或全部地仅在相机控制器802中执行在相机单元801中可能实现的上述处理。处理中使用的组件例如可以被实现为基于ASIC或FPGA的解决方案。在转发数据以及接收数据时，可以使用例如WLAN或ETHERNET连接作为电缆的替代。
在根据图3的装置中，相机控制器802被布置为与操作灯804的控制系统操作连接，相机控制器802可与操作灯804的控制系统通信并且它可以被布置为从相机控制器802接收电力。如果需要，可以为相机控制器802实现将供应给它的电力转换成合适的电压以供相机控制器802的内部使用以及也用于相机单元801的装置。
此外，操作灯的控制系统804与操作灯的投光器803操作连接。操作灯的投光器803可以包括现有技术中已知的装置，该装置产生旨在结合牙科护理使用的操作灯必须根据该领域的标准产生的光束。投光器803可以包括实际的发光组件，例如，LED装置和其它光学组件，诸如一个或多个透镜和/或反射表面。
相机控制器802因此从相机单元801接收数字形式的图像信息，并且相机控制器802和相机单元801都可以被布置为处理接收到的信息。相机控制器802还可以包括大容量存储器，其中可以存储由装置检测到和处理的图像信息。特别是在本发明的不经由电缆从操作灯转发信息的实施例中，优选地，图像信息可以在转发之前被压缩成易于传输和存储的格式。
对于本领域技术人员清晰的是，根据图3的装置仅仅是实现根据本发明的操作灯的一种方式。例如，不必将相机控制器802实现为与相机单元801分离的独立装置。
在本发明的一个实施例中，相机单元801已被布置为产生图像信息作为可以在相机系统内被分析和处理的连续信息流。这种处理可以基于系统外部的控制或基于系统本身中所执行的分析。信息处理可以是例如在转发信息之前，删除与其预期用途无关的信息。
图像数据的分析可以包括例如识别图像的不同部分中的空间频率分量及其强度、识别被预定义为要检测的图案以及识别其二维位置，或计算连续图像之间的变化。
图像信息的处理可以再次包括例如将图像处理为以下形式：其中图像的空间频率分量的一部分以比其它部分更低的数值准确度呈现、其中从图像信息中删除区域，或者其中图像信息由分析的结果部分或全部替换。
在本发明的一个实施例中，上面提到的信息流是指以高频拍摄的个体图像(“帧”)。根据本发明的一个优选实施例，相机控制器802被布置为使得能够控制产生这些个体图像的这种相机单元801，使得这种相机单元801可以产生基本上同时拍摄的一对图像。然后，可以生成由相机单元801产生的图像信息的高质量立体图像。
在本发明的一个实施例中，使相机和操作灯的操作的控制同步，使得为了防止图像过度曝光，光在拍摄图像时被关闭。因此，可以产生实况图像，使得光以适当的频率闪烁，该频率被布置为基本上对应于图像拍摄频率。
因此，在本发明中，重要的是，根据图3的相机单元或等同物被布置为操作灯本身的结构的一部分，并且其控制所需的组件被布置为牙科护理单元的操作灯的一部分，或者可能部分或全部作为牙科护理单元的结构的一部分。在本发明的一个优选实施例中，相机单元的图像检测器和光学组件位于该结构中，使得它们的视场从操作灯的同一结构中、从操作灯的光场也从其发射的同一表面的方向，以及从操作灯的盖内部打开。
可以使用根据本发明的例如用于监视牙科护理仪器(诸如钻头)的操作灯。在这种装置中，在仪器中有或在仪器中的已知点处添加有相机被布置为与操作灯图像相关联的特征、标记。与操作灯操作连接的计算机软件被布置为从图像信息中检测标记本身以及其在由操作灯产生的图像中的位置和朝向。
这种检测功能可以被布置为已经在操作灯中进行。如果仅转发关于标记的位置和朝向的信息而不是检测到的图像信息，则可以减少从操作灯转发的信息量。
为了使得能够控制钻孔，除了检测仪器的位置和朝向之外，还需要关于被布置为与仪器结合的标记相对于作为牙科护理操作目标的解剖结构如何被定位的信息。可以例如通过在解剖结构的已知点处布置一些不同的标记来获得该信息；但是，也可以使用示出由相机成像的口腔内解剖结构的表面模型作为参考，该表面模型是生成的并且可以根据布置在操作灯中的相机对产生的图像信息进行更新。
如果上述类型的方法应用于例如为了在颚骨中为牙科植入物钻孔，则可以将以上述方式获得的仪器的位置和朝向的信息与存储在该装置中的作为操作目标的解剖结构的模型进行比较，该模型也已被建模有针对植入物设计的孔。当所有这些信息都存在时，有多种可能的布置供其使用。例如可以在某个显示器上视觉地指示仪器应位于的地点，以及另一方面，当前它所位于的地点，并且这种系统可以被实现为指示仪器何时(在一定误差边际内)处于与钻孔计划对应的点和朝向，或者何时它不处于与钻孔计划对应的点和朝向。该信息甚至可以用于控制执行钻孔的机器人。
综上所述，可以说本发明由牙科护理单元组成，该牙科护理单元包括框架结构、用于支撑与牙科护理相关的诊断仪器或与牙科护理操作结合使用的仪器或两者的支撑构造、控制系统、经由其可以向与牙科护理操作结合使用的仪器的至少一部分传送它们操作所需的电力或控制信号或两者的装置，以及要与牙科护理结合使用的用于操作灯的支撑结构，该灯被布置为在距灯期望距离处产生期望种类的光图案。基本上，两个光学相机彼此相距一定距离地被布置到该操作灯。
这种相机装置的相机可以被定向为主要拍摄这样的点，在该点处操作灯被布置为产生期望类型的光图案。可以将操作灯和其操作所需的相机两者的电子器件的至少一部分布置为操作灯的结构的物理部分。
可以布置与操作灯结合的部件以预处理由相机产生的图像信息，使得从灯转发的图像信息的量显著小于由相机产生的图像信息的量。用于预处理图像信息的部件可以被配置为使得能够仅转发相机拍摄的区域的一部分的图像信息。另外，可以用计算机来布置功能连接，该计算机被配置为向相机传送关于相机正在拍摄的区域或该区域的哪个类型的局部区域的信息，要限制被转发的信息。另一方面，该装置的控制电子器件可以被配置为从由相机拍摄的信息中识别预定义的信息，并且仅转发该信息，或者替代地或附加地，转发图像信息中识别所述信息处的那个位置的坐标。

Claims (15)

1.一种牙科护理单元，包括：
-框架结构(2)；
-第一支撑构造(5)，用于支撑与牙科护理相关的诊断仪器(6)或与牙科护理操作结合使用的仪器(6)或两者；
-控制系统；
-装置，经由所述装置，能够向所述仪器(6)的至少一部分输送其操作所需的电力或控制信号或两者，其中向所述仪器(6)的至少一部分的所述输送包括输送水或压缩空气；
-以操作灯(8)的支撑结构的形式的第二支撑构造，操作灯(8)被布置为与牙科护理结合使用并且被布置为在距操作灯(8)期望的距离处产生期望种类的光图案；
其特征在于，相机装置被布置到操作灯(8)，该相机装置包括两个光学相机(85)，两个光学相机(85)彼此相距一定距离布置并且在结构上和操作上都集成为牙科护理单元(1)的操作灯(8)的一部分，其中
牙科护理单元(1)被布置为与计算机(13)功能连接，并且所述计算机(13)被配置为向所述相机(85)传送关于相机(85)正在拍摄的区域或该区域的哪个种类的局部区域的信息，要限制被转发的信息。
2.根据权利要求1所述的牙科护理单元，其特征在于，所述两个相机(85)被定向为主要在这样的点处拍摄，在该点处操作灯(8)被布置为产生期望种类的光图案。
3.根据权利要求1或2所述的牙科护理单元，其特征在于，操作灯(8)和所述相机(85)两者操作所需的操作灯(8)和所述相机(85)两者的电子器件的至少一部分被布置为操作灯(8)的结构的物理部分。
4.根据权利要求1或2所述的牙科护理单元，其特征在于，所述操作灯(8)的支撑结构包括使得能够调节操作灯(8)的位置和方向的机构，通过考虑所述两个相机(85)增加到操作灯(8)的额外质量来实现所述机构的平衡。
5.根据权利要求1或2所述的牙科护理单元，其特征在于，对相机的操作及其信号路由的控制是牙科护理单元(1)的操作灯(8)的一部分。
6.根据权利要求1或2所述的牙科护理单元，其特征在于，所述相机装置包括两个相机单元(801)，所述两个相机单元(801)包括图像检测器和至少一个光学组件、相机单元(802)的相机控制器和操作灯(804)的控制系统，该控制系统已被布置为与相机单元(802)的相机控制器功能连接。
7.根据权利要求6所述的牙科护理单元，其特征在于，所述相机单元(801)包括至少一个组件，所述至少一个组件被配置为预处理由所述图像检测器检测到的图像信息。
8.根据权利要求6所述的牙科护理单元，其特征在于，所述相机单元(801)被布置为产生图像信息作为连续的信息流。
9.根据权利要求6所述的牙科护理单元，其特征在于，所述相机单元(801)的所述图像检测器和所述光学组件被放置在所述结构中，使得它们的视场从操作灯(8)的同一结构中、从操作灯(8)的光场也从其发射的同一表面的方向、从操作灯(8)的盖内部打开。
10.根据权利要求1或2所述的牙科护理单元，其特征在于，所述相机(85)被布置为拍摄单个图片，并且它们的控制被实现为使得能够同时拍摄单个图片。
11.根据权利要求1或2所述的牙科护理单元，其特征在于，所述相机(85)和操作灯(8)的操作控制是同步的，使得为了防止图片的过度曝光，操作灯(8)在拍摄图片时被关闭。
12.根据权利要求1或2所述的牙科护理单元，其特征在于，数据传输通信被布置到操作灯(8)，用于转发由相机(85)生成的图像信息。
13.根据权利要求1或2所述的牙科护理单元，其特征在于，与操作灯(8)结合布置的部件预处理由相机(85)生成的图像信息，使得从灯(8)转发的图像信息的量显著小于由相机(85)生成的图像信息的量。
14.根据权利要求13所述的牙科护理单元，其特征在于，用于预处理图像信息的所述部件被配置为使得能够转发相机(85)拍摄的区域的仅一部分的图像信息。
15.根据权利要求1或2所述的牙科护理单元，其特征在于，所述相机(85)包括控制电子器件，所述控制电子器件被配置为从由相机(85)拍摄的信息中识别预定义的信息并且仅转发该预定义的信息，或者替代地或附加地，转发图像信息中识别所述信息处的那个位置的坐标。
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