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Die gegenwärtige Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bildaufnahme mittels Röntgenstrahlen. Die Vorrichtung betrifft die Bildaufnahme im Dentalbereich mittels Röntgenstrahlen, wobei ein Abbildungsmittel für den Röntgenstrahl linear in einer Richtung entlang der Bildaufnahmefläche bewegt wird und projizierte Bilder, die an den jeweiligen Positionen aufgenommen, eingefügt und zusammengeführt werden.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bildaufnahme im Dentalbereich mittels Röntgenstrahlen.
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Herkömmlich enthält eine CT-Bildaufnahmeeinrichtung (CT = Computertomograph) für den Dentalbereich ein Bildfenster, das auf der Größe einer Bildaufnahmefläche und einer mechanischen Geometrie basiert (eine Röntgenstrahlquelle, den Rotationsmittelpunkt und eine geometrische Anordnung der Bildaufnahmefläche).
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Ferner ist eine Technik bekannt, mit der ein großes Bildfenster dadurch erhalten wird, dass projizierte Bilder unter Verwendung von Röntgenstrahl-Leuchtschirm-Bildaufnahmegeräten zusammengefügt werden.
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Je größer jedoch die Bildaufnahmefläche ist, umso teuerer wird ein Abbildungsmittel für Röntgenstrahlung, welches für die CT-Bildaufnahme erforderlich ist, so dass die Kosten steigen, wenn die Bildaufnahmefläche zur Vergrößerung des Bildfensters vergrößert wird. Ebenso wird eine leistungsfähigere Verarbeitungseinheit für die Bilddaten notwendig. Dies führt dazu, dass die gesamte Vorrichtung teuer wird und CT-Bildaufnahmeeinrichtungen mit einem großen Bildfenster in der zahnmedizinischen Behandlung keine weite Anwendung finden.
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Weiterhin ist es erforderlich, dass Vorrichtungen zur Bildaufnahme im Dentalbereich mittels Röntgenstrahlen ein äußerst präzises tomographisches Bild erhalten. So kann sich die Genauigkeit des Zusammenfügens projizierter Bilder beim Versuch, ein großes Bildfenster durch Zusammenfügen der projizierten Bilder zu erhalten, als technisches Problem erweisen. Zum Beispiel ist es beim Verfahren, das in der
JP 2002-263094 A beschrieben ist, schwierig, die Bewegungsgenauigkeit des Abbildungsmittels für die Röntgenstrahlung sicher zu stellen, da das Abbildungsmittel für die Röntgenstrahlung entlang einer bogenförmigen Schiene bewegt und so die Verarbeitung der Daten aufwändig wird.
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EP 1 219 244 B1 offenbart ein Verfahren zur Erstellung von Röntgenaufnahmen in Form mehrerer Transversalschichtaufnahmen von Körperteilen eines Menschen, wobei ein von einer Strahlenquelle erzeugtes und durch eine Blendenöffnung einer Primärblende begrenztes Strahlenbündel nach Durchdringung des Aufnahmeobjekts auf eine Detektoranordnung mit mindestens einem Detektor trifft. Die strahlungsempfindliche Fläche des Detektors beträgt eine Teilfläche der zur Objektaufnahme erforderlichen Detektorfläche (Ages.). Die Bildaufnahme erfolgt in mehreren, zeitlich getrennten Abschnitten, indem nach einer ersten Teilaufnahme die Detektoranordnung in der Folge entlang der Längsachse und/oder Querachse der Detektorfläche verschoben wird und dazu die Blendenöffnung der Primärblende entsprechend angepasst wird. Eine Verschiebung der Detektoranordnung erfolgt erst dann, wenn die Teilaufnahmen einer Detektorposition für alle gewünschten Schichtaufnahmen durchgeführt worden sind.
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DE 103 13 109 A1 offenbart eine röntgenstrahlenempfindliche Kamera, umfassend einen ersten röntgenstrahlenempfindlichen Bildempfänger zur Erstellung einer ersten Schichtaufnahme mit einem ersten Tiefenschärfeverlauf, wobei ein zweiter röntgenstrahlenempfindlichen Bildempfänger zur Erstellung einer zweiten Schichtaufnahme mit einem zweiten Tiefenschärfeverlauf vorgesehen ist.
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Um das beschriebene Problem zu lösen, ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Bildaufnahme im Dentalbereich mittels Röntgenstrahlen bereit zu stellen, die in der Lage ist, äußerst präzise Bilder bei gleichzeitig großem Bildfenster unter Verwendung eines günstigen Abbildungsmittel für Röntgenstrahlung mit kleiner Bildaufnahmefläche zu erhalten.
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Diese Aufgabe wir gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Bildaufnahme im Dentalbereich mittels Röntgenstrahlen bereit zu stellen, mit dem es möglich ist, äußerst präzise Bilder bei gleichzeitig großem Bildfenster unter Verwendung eines günstigen Abbildungsmittel für Röntgenstrahlung mit kleiner Bildaufnahmefläche zu erhalten.
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Die obige Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 10 umfasst.
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Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, stellt die gegenwärtige Erfindung eine Vorrichtung zur Bildaufnahme im Dentalbereich mittels Röntgenstrahlen bereit, die eine Röntgenstrahlquelle, die einen Röntgenstrahl auf ein Objekt richtet, ein Abbildungsmittel zur Detektion des von der Röntgenstrahlquelle ausgehenden und durch das Objekt hindurchtretenden Röntgenstrahls, ein Tragmittel zum Haltern der Röntgenstrahlquelle und der Abbildungsmittel für den Röntgenstrahl, ein Schwenkmittel zum Schwenken der Tragmittel um eine vertikale Achse, um somit die Röntgenstrahlquelle und die Abbildungsmittel für den Röntgenstrahl um das Objekt in einer horizontalen Richtung zu schwenken, einen Schlitten, um das Abbildungsmittel für den Röntgenstrahl linear in einer Richtung entlang der Bildaufnahmefläche zu bewegen, ein Kontrollmittel, das die Betätigung der Schwenkmittel und des Schlittens überwacht, ein Bildverarbeitungsmittel zum Verarbeiten eines von dem Abbildungsmittel für den Röntgenstrahl erhaltenem Projektionsbild, wobei das Kontrollmittel einen ersten Verschiebeschritt ausführt, um das Abbildungsmittel für den Röntgenstrahl an eine erste Detektionsposition zu verschieben, so dass der Röntgenstrahl durch einen ersten Bereich des zu detektierenden Objekts tritt, wobei es ein erster Abbildungsschritt dem Abbildungsmittel für den Röntgenstrahl ermöglicht, einen ersten Satz projizierter Bildern zu erhalten, die durch den ersten Bereich gehen, während die Röntgenstrahlquelle und die Abbildungsmittel für den Röntgenstrahl aufgrund der Schwenkmittel schwenken, einen zweiten Verschiebeschritt ausführen, um die Abbildungsmittel für den Röntgenstrahl mit dem Schlitten an eine zweite Detektionsposition zu bewegen, an der der Röntgenstrahl durch einen zweiten Bereich des zu detektierenden Objekts tritt und ein zweiter Abbildungsschritt es dem Abbildungsmittel für den Röntgenstrahl ermöglicht, einen zweiten Satz projizierter Bildern zu erhalten, die durch den zweiten Bereich gehen, während die Röntgenstrahlquelle und die Abbildungsmittel für den Röntgenstrahl aufgrund der Schwenkmittel schwenken, umfasst. Das Bildverarbeitungsmittel führt einen Einfügungs- und Zusammenführungsschritt aus, um die projizierten Bilder aus dem ersten Satz bzw. dem zweiten Satz einzufügen und zusammenzuführen, die den gleichen Phasenwinkel haben wie das Tragmittel. Der Schlitten hat ein Detektionsmittel für eine Ursprungsposition des Abbildungsmittels für den Röntgenstrahl, und die Abbildungsmittel für den Röntgenstrahl sind linear von einer vorbestimmten Ursprungsposition zu einer ersten Detektionsposition bzw. zu einer zweiten Detektionsposition in einem ersten Verschiebeschritt und einem zweiten Verschiebeschritt bewegbar. Das Detektionsmittel für die Ursprungsposition umfasst eine Abschirmplatte für Licht, die zusammen mit dem Abbildungsmittel für den Röntgenstrahl mittels des Schlittens linear bewegbar ist und einen optischen Sensor, der eine Endposition der Abschirmplatte für Licht detektiert. Ein Zeitpunkt, an dem das Ende der Abschirmplatte für Licht den optischen Sensor in der Vorwärtsrichtung passiert, ist als Ausgangsposition detektierbar.
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Der „Phasenwinkel“ des Tragmittels in dieser Beschreibung ist ein Rotationszustand des Tragmittels aus Sicht eines Objekts, das durch einen von einer willkürlichen Referenzposition aus gemessenen Rotationswinkel bestimmt wird.
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Dadurch, dass die Abbildungsmittel für den Röntgenstrahl durch den Schlitten linear in einer Richtung entlang der Bildaufnahmefläche bewegt werden, ist es möglich, eine äußerst hohe Bewegungsgenauigkeit der Abbildungsmittel für den Röntgenstrahl im ersten und im zweiten Verschiebeschritt sicherzustellen.
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Die Datenverarbeitung kann dadurch erfolgen, dass das Abbildungsmittel für den Röntgenstrahl mit der linear zurückgelegten Strecke des Abbildungsmittels für den Röntgenstrahl verrechnet wird. Somit ist es möglich, einen ersten Satz projizierter Bilder, die an einer ersten Detektionsposition erhalten werden, mit einem zweiten Satz projizierter Bilder, die an einer zweiten Detektionsposition erhalten werden, äußerst präzise zusammenzufügen.
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Durch Rekonfigurieren des äußerst präzisen projizierten Bilds, das durch Zusammenfügen des ersten Satzes projizierter Bilder mit dem zweiten Satz projizierter Bilder erhalten wird, ist es möglich, ein großes Bildfenster, das durch die erste und die zweite Detektionsposition des Abbildungsmittels für den Röntgenstrahl aufgespannt ist, zu erhalten.
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Auf diese Weise stellt die gegenwärtige Erfindung eine Vorrichtung zur Bildaufnahme im Dentalbereich mittels Röntgenstrahlen bereit, die in der Lage ist, äußerst präzise Bilder bei gleichzeitig großem Bildfenster unter Verwendung eines günstigen Abbildungsmittel für den Röntgenstrahl mit kleiner Bildaufnahmefläche zu erhalten.
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Durch Bewegen des Abbildungsmittels für den Röntgenstrahl von der vorbestimmten Ursprungsposition zur ersten bzw. zur zweiten Detektionsposition, bezogen auf die Ursprungsposition, wird eine Strecke von der Ursprungsposition zur ersten Detektionsposition und eine Strecke von der Ursprungsposition zur zweiten Detektionsposition geregelt, wodurch die Positionsgenauigkeit der Detektionsposition verbessert wird.
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Es ist erstrebenswert, dass die Schwenkrichtung der Abbildungsmittel für den Röntgenstrahl bei dem zweiten Abbildungsschritt entgegengesetzt zu der Schwenkrichtung der Abbildungsmittel für den Röntgenstrahl im ersten Abbildungsschritt ist.
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Dadurch, dass die Schwenkrichtung im ersten Abbildungsschritt entgegensetzt zu der Schwenkrichtung im zweiten Abbildungsschritt ist, ist es möglich, die Betriebszeit des Schwenkmittels für eine hin- und hergehende Bildaufnahme zu reduzieren.
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Es ist erstrebenswert, dass die gegenwärtige Erfindung einen Satz von Visieren umfasst, der eine Überprüfung des Grades des gegenseitigen Überlapps des Satzes von Visieren ermöglicht und welcher eine Differenz im Phasenwinkel zwischen der Schwenkrichtung der Abbildungsmittel für den Röntgenstrahl im zweiten Abbildungsschritt und der Schwenkrichtung der Abbildungsmittel für den Röntgenstrahl im ersten Abbildungsschritt detektiert.
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Gemäß dieser Anordnung ist es durch visuelles Überprüfen des Grades des gegenseitigen Überlapps möglich, die Differenz im Phasenwinkel der Bildaufnahme durch die Tragmittel in der Vor- und Rückwärtsrichtung zu detektieren und einzustellen.
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Es ist erstrebenswert, dass die gegenwärtige Erfindung ein Bildaufnahmeelement aufweist, das visuell das Maß des Überlapps prüft.
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Gemäß dieser Anordnung mit dem Bildaufnahmeelement ist es möglich, die Differenz im Phasenwinkel objektiv zu detektieren und die Positionsgenauigkeit zu verbessern, so dass eine Korrektur sicher durchgeführt wird.
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Die Vorrichtung zur Bildaufnahme im Dentalbereich mittels Röntgenstrahlen der gegenwärtigen Erfindung ist in der Lage, äußerst präzise Bilder bei gleichzeitig großem Bildfenster unter Verwendung eines günstigen Abbildungsmittel für den Röntgenstrahl mit kleiner Bildaufnahmefläche bereitzustellen.
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1 zeigt eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Bildaufnahme im Dentalbereich mittels Röntgenstrahlen gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung.
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2(a) und 2(b) zeigen jeweils eine Anordnung eines Schlitten gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung, wobei 2(a) eine Vorderansicht und 2(b) eine Seitenansicht darstellt;
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3A zeigt den Betrieb, bei dem ein erster und ein zweiter Abbildungsschritt in die gleiche Richtung ausgeführt werden. Bereich (a) und Bereich (b) zeigen Draufsichten, die die Beziehung zwischen einem Objekt und einem Arm darstellen. Bereich (c) zeigt eine schematische Darstellung eines Satzes von projizierten Bildern;
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3B zeigt eine zweite Grafik analog zu 3A, die Bereiche (a) und (b) zeigen jeweils eine Draufsicht;
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3C zeigt eine dritte Grafik analog zu 3A, die Bereiche (a) und (b) zeigen jeweils eine Draufsicht und Bereich (c) zeigt eine schematische Darstellung;
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3D ist eine vierte Grafik analog zu 3A und zeigt eine schematische Darstellung eines Einfügungs- und Zusammenführungsvorgangs;
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4A zeigt den Betrieb, bei dem ein erster und ein zweiter Abbildungsschritt in die gegenseitig entgegengesetzte Richtung ausgeführt werden. Bereich (a) und Bereich (b) zeigen Draufsichten, die die Beziehung zwischen einem Objekt und einem Arm aufzeigen. Bereich (c) zeigt eine schematische Darstellung eines Satzes von projizierten Bildern;
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4B zeigt eine zweite Grafik analog zu 4A, die Bereiche (a) und (b) zeigen jeweils eine Draufsicht;
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4C zeigt eine dritte Grafik analog zu 4A; Bereich (a) ist eine Draufsicht, Bereich (b) zeigt einen Satz projizierter Bilder und Bereich (c) ist eine schematische Darstellung eines Satzes von projizierten Bildern mit umgekehrter Abfolge der Bildaufnahmen;
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4D ist eine vierte Grafik analog zu 4A und zeigt eine schematische Darstellung eines Einfügungs- und Zusammenführungsvorgangs;
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5A und 5B zeigen jeweils eine Befestigung einer Einheit zur Korrektur eines Winkelversatzes für den Betrieb, bei dem ein erster und ein zweiter Abbildungsschritt in die gleiche Richtung ausgeführt werden, 5A zeigt eine Seitenansicht und 5B einen vergrößert Grafik der Einheit zur Korrektur eines Winkelversatzes;
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6(a) bis 6(e) zeigen erklärende Grafiken eines Verfahrens zur Korrektur eines Winkelversatzes für den Betrieb, bei dem ein erster und ein zweiter Abbildungsschritt in die entgegengesetzte Richtung ausgeführt werden, die 6(a), 6(b) und 6(d) sind Draufsichten und die 6(c) und 6(e) sind Vorderansichten der Einheit zur Korrektur eines Winkelversatzes aus der Perspektive einer Kamera;
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Unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen wird eine Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung genauer beschrieben.
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Eine Vorrichtung 1 zur Bildaufnahme im Dentalbereich mittels Röntgenstrahlen gemäß einer Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung umfasst, wie in 1 dargestellt, eine Säule 10 und einen Hauptkörper 20, der frei beweglich an der Säule 10 angebracht ist, wobei der Hauptkörper 20 mit einem Arm 2, der um die vertikale Achse C1 schwenkbar ist, versehen ist.
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In der Vorrichtung 1 zur Bildaufnahme im Dentalbereich mittels Röntgenstrahlen befindet sich ein Objekt K, welches ein nicht dargestellter betroffener Teil eines Patienten/einer Patientin ist. Der Kopf des Patienten/der Patientin ist innerhalb des Arms 2 fixiert. Durch Rotieren des Arms 2 um das Objekt K wird eine Röntgenbildaufnahme durchgeführt, wobei das Objekt K fixiert ist.
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Obwohl zur Beschreibung der Erfindung in dieser Ausführungsform der Erhalt eines computertomographischen Bildes mittels eines Abbildungmittels 12 für Röntgenstrahl erfolgt, kann die gegenwärtige Erfindung auch bei radiographischen Vorrichtungen für den Schädelbereich und Panorama-Bildaufnahmegeräten angewendet werden. Um der Positionierung bezüglich des Objekts K und den verschiedenen Möglichkeiten der Bildaufnahme gerecht zu werden, kann der Arm 2 innerhalb einer zweidimensionalen Ebene frei beweglich in der Rückwärts- und Vorwärtsbewegung und in der horizontalen Richtung mittels eines beweglichen Tisches oder Ähnlichem angeordnet werden.
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Wie in 1 dargestellt, umfasst die Vorrichtung 1 zur Bildaufnahme im Dentalbereich mittels Röntgenstrahlen eine Röntgenstrahlquelle 11, die das Objekt K mit Röntgenstrahl L beaufschlagt. Das Abbildungsmittel 12 für den Röntgenstrahl detektiert den Röntgenstrahl L, der durch das Objekt K hindurchtritt. Ferner umfasst die Vorrichtung 1 zur Bildaufnahme im Dentalbereich mittels Röntgenstrahlen einen Arm 2, der ein Tragmittel für die Röntgenstrahlquelle 11 und das Abbildungsmittel 12 für den Röntgenstrahl ist, ein Schwenkmittel 3 zum Schwenken des Arms 2 um eine Mittelachse C1 des Arms, einen Schlitten 4 zur linearen Bewegung des Abbildungsmittels 12 für den Röntgenstrahl in einer Richtung entlang der Bildaufnahmefläche 12a, ein Kontrollmittel 8, das den Betrieb des Schwenkmittel 3 und des Schlitten 4 kontrolliert und ein Bildverarbeitungsmittel 81 zum Verarbeiten eines projizierten Bildes, das durch Abbildungsmittel 12 für den Röntgenstrahl L aufgenommen wurde.
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Die Röntgenstrahlquelle 11 und das Abbildungsmittel 12 für den Röntgenstrahl L sind an dem Arm 2 so angeordnet, dass sie sich gegenüberstehen und das Objekt K sich dazwischen befindet. Der Arm 2 wird durch das Schwenkmittel 3, zum Beispiel ein Servo-Motor, geschwenkt. Die Röntgenstrahlquelle 11 und das Abbildungsmittel 12 für den Röntgenstrahl L werden um das Objekt K geschwenkt, und der Röntgenstrahl L, der von der Röntgenstrahlquelle 11 ausgeht und durch das Objekt K hindurchtritt, wird von dem Abbildungsmittel 12 für den Röntgenstrahl L detektiert.
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Wie in 2(a) dargestellt, ist das Abbildungsmittel 12 für den Röntgenstrahl ein ebener Sensor mit einer rechteckigen Bildaufnahmefläche 12a, der zum Beispiel als CMOS-Sensor, CCD-Sensor, CdTE-Sensor oder als anderer Bildsensor ausgebildet sein kann.
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Wie in 2 dargestellt, umfasst der Schlitten 4 eine Kugelumlaufspindel 41, einen Antriebsmotor 42, der die Kugelumlaufspindel 41 antreibt, eine Mutter 43, die über ein Gewinde mit der Kugelumlaufspindel 41 verbunden ist, einen Halter 44, der an der Mutter 43 befestigt ist, wobei das Abbildungsmittel 12 für den Röntgenstrahl an dem Halter 44 befestigt ist, und eine Linearführung 45, die das Abbildungsmittel 12 für den Röntgenstrahl so abstützt, dass es entlang der Richtung der Bildaufnahmefläche 12a und einer Ursprungsposition P0 (siehe 3A(a)) des Abbildungsmittels 12 für den Röntgenstrahl (Bildaufnahmefläche 12a) hin- und herbewegbar ist.
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Wie in 2 dargestellt, umfasst das Detektionsmittel 5 für die Ursprungsposition eine Abschirmplatte 51 für Licht, die auf der Mutter 43 befestigt ist, und einen optischen Sensor 52, der die Position eines Endes 51a der Abschirmplatte 51 für Licht detektiert. Für den Fall, dass sich die Mutter 43 in der Vorwärtsrichtung A bewegt, detektiert das Detektionsmittel 5 zum Zeitpunkt, an dem das Ende 51a der Abschirmplatte 51 für Licht den optischen Sensor 52 in der Vorwärtsrichtung A passiert,
die Ursprungsposition als eine Ursprungsposition P0 (siehe 3A(a)) der Bildaufnahmefläche 12a des Abbildungsmittels 12 für den Röntgenstrahl L.
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Das Kontrollmittel 8 (siehe 1) bewegt das Abbildungsmittel 12 für den Röntgenstrahl in horizontaler Richtung innerhalb des Arms 2 mittels des Schlitten 4, bis die Bildaufnahmefläche 12a eine erste Detektionsposition P1 (siehe 3A(a)), ausgehend von der Ursprungsposition P0 (siehe 3A(a)), und eine zweite Detektionsposition P2 (siehe 3B(b)), ausgehend von der Ursprungsposition P0, erreicht.
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Gemäß dieser Anordnung ist es möglich, ein großes Bildfenster zu erhalten, das von einem Bildfenster, das von der Bildaufnahmefläche 12a an der ersten Detektionsposition P1, und einem Bildfenster, das von der Bildaufnahmefläche 12a an der zweiten Detektionsposition P2 erhalten wird, aufgespannt wird.
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Bezogen auf eine Vorrichtung zur Bildaufnahme im Dentalbereich mittels Röntgenstrahlen 1, die die oben beschriebene Anordnung verwendet, werden eine erste Ausführungsform (sie 3A–3D) und eine zweite Ausführungsform (siehe 4A–4D) beschrieben. Zum leichteren Verständnis der Beschreibung ist in 3 und 4 eine schematische Darstellung der Bildaufnahmefläche 12a des Abbildungsmittels 12 für den Röntgenstrahl wiedergegeben.
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In der ersten Ausführungsform (siehe 3A–3D) werden ein erster und ein zweiter Abbildungsschritt ausgeführt, während der Arm 2 in der gleichen Richtung schwenkt. Die zweite Ausführungsform (siehe 4A–4D) unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dahingehend, dass die Schwenkrichtung des Arms 2 der Richtung des Abbildungsschritts im ersten und im zweiten Abbildungsschritt entgegengesetzt ist.
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In der ersten und in der zweiten Ausführungsform wird gleichermaßen ein Satz von projizierten Bildern aufgenommen, während das Abbildungsmittel 12 für den Röntgenstrahl sich an der ersten Detektionsposition P1 beziehungsweise der zweiten Detektionsposition P2 befindet. Das bedeutet also, dass der Bildaufnahmebereich des Objekts K konzeptuell in zwei Bereiche aufgeteilt ist und der Satz projizierter Bilder dadurch erhalten wird, dass sich das Abbildungsmittel 12 für den Röntgenstrahl auf einer zum jeweiligen Bereich gehörigen Position befindet und der Satz projizierter Bilder entsprechend zusammengesetzt wird, um eine CT-Rekonstruktion durchzuführen.
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In der ersten Ausführungsform führt das Kontrollmittel 8 zunächst einen ersten Verschiebeschritt und einen ersten Abbildungsschritt aus.
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Im ersten Verschiebeschritt (siehe 3A(a)) wird das Abbildungsmittel 12 für den Röntgenstrahl von der Ursprungsposition (P0) zur ersten Detektionsposition (P1) bewegt. Bei einem ersten Abbildungsschritt (siehe 3A(b)–3A(c)) wird ein erster Satz projizierter Bilder R1–R190 aufgenommen, die sich über den ersten Bereich des Objekts K erstrecken. Dies erfolgt dadurch, dass das Schwenkmittel 3 dazu veranlasst wird, den Arm 2 um 190° im Gegenuhrzeigersinn zu schwenken. Weiter führt das Kontrollmittel 8 einen Schritt (siehe 3B(a)) aus, bei dem der Arm 2 im Uhrzeigersinn geschwenkt wird, während das Abbildungsmittel 12 für den Röntgenstrahl von der ersten Detektionsposition (P1) durch den Schlitten 4 zur Ursprungsposition (P0) bewegt wird, um das Abbildungsmittel 12 für den Röntgenstrahl und die Röntgenstrahlquelle 11 zu einer Ursprungsposition (eine Bildaufnahme-Startposition im ersten Abbildungsschritt, eine Referenzposition), die in 3B(a) dargestellt wird, zurückzubewegen.
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Das Kontrollmittel 8 führt einen ersten Verschiebeschritt (siehe 3B(b)) aus, bei dem das Abbildungsmittel 12 für den Röntgenstrahl von der Ursprungsposition (P0) zur zweiten Detektionsposition (P2) bewegt wird.
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Ferner führt das Kontrollmittel 8 einen zweiten Abbildungsschritt (siehe 3A(a)–3A(c)) aus, bei dem das Schwenkmittel 3 dazu veranlasst wird, den Arm 2 im Gegenuhrzeigersinn um 190° zu schwenken und einen zweiten Satz von projizierten Bildern L1–L190, die sich über den zweiten Bereich des Objekts erstrecken, aufzunehmen.
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Anschließend führt das Bildverarbeitungsmittel 81 einen Einfügungs- und Zusammenführungsschritt aus, bei dem jedes der Bilder des ersten Satzes von projizierten Bildern R1–R190 und jedes der Bilder des zweiten Satzes von projizierten Bildern L1–L190 eingefügt und zusammengeführt werden, wobei bei jedem Satz der gleiche Phasenwinkel des Arms 2 vorliegt.
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Wie in 3A(a) dargestellt, wird beim ersten Verschiebungsschritt die Bildaufnahmefläche 12a des Abbildungsmittels 12 für den Röntgenstrahl mittels des Schlitten 4 (siehe 2) von der Ursprungsposition (P0) zur ersten Detektionsposition (P1) bewegt.
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Es ist nicht notwendig, den Arm 2 beim ersten Verschiebeschritt zu schwenken. Jedoch ist es möglich, die Bildaufnahmefläche zu verschieben, während der Arm 2 geschwenkt wird, weil das Schwenken des Arms 2 den Verschiebeschritt nicht beeinflusst.
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Wie in 3A(c) dargestellt, ist der erste Satz von projizierten Bilder R1–R190 ein Satz aus 190 projizierten Bildern, die in Intervallen von einem Grad in der Schwenkbewegung des Arms 2 um 190° von der Referenzposition (Ursprung) (3A(a)) aus aufgenommen werden.
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In dieser Ausführungsform ist der Schwenkwinkel des Arms 2 auf 190° festgelegt. Dies entspricht oder ist größer als 180° unter der Berücksichtigung eines Einfallswinkels der Röntgenstrahlen von 180° im Falle einer halben Rekonstruktion. Muss der Einfallswinkel der Röntgenstrahlen nicht berücksichtigt werden, kann der Schwenkwinkel des Arms 2 180° betragen und im Falle einer vollen Rekonstruktion analog 360° oder mehr.
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Der erste Bereich des Objekts K ist ein Bereich des Objekts K, der zu einem Bereich gehört, indem der Röntgenstrahl L sich von der Stellung in 3A(a) zur Stellung in 3A(b) bewegt. In diesem ersten Bereich des Objekts K befindet sich die Bildaufnahmefläche 12a des Abbildungsmittels 12 für den Röntgenstrahl auf der ersten Detektionsposition P1.
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Der Bereich des Objekts K stellt einen Bereich des Objekts K dar, durch den der Röntgenstrahl L, der von der Röntgenstrahlquelle 11 ausgeht, schwenkend hindurchtritt. Es handelt sich hierbei jedoch um einen lediglich konzeptuellen Bereich und bezieht sich nicht auf einen bestimmten Bereich des Objekts K.
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Beim Zurückbewegen des Abbildungsmittels 12 für den Röntgenstrahl L und der Röntgenstrahlquelle 11 zur Ursprungsposition (Referenzposition) in 3A(a), während das Abbildungsmittel 12 für den Röntgenstrahl L zur Ursprungsposition P0 zurückbewegt wird, arbeiten der Schlitten 4 und der Arm 2 gleichzeitig. Die gegenwärtige Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anordnung beschränkt. Das Verschieben des Schlittens 4 und das Schwenken des Arms 2 können also auch einzeln erfolgen.
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Wie in 3B(b) dargestellt, wird beim zweiten Verschiebeschritt die Bildaufnahmefläche 12a des Abbildungsmittels 12 für den Röntgenstrahls von der Ursprungsposition P0 zur zweiten Detektionsposition P2 mittels des Schlitten 4 (siehe 2) bewegt.
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In dieser Ausführungsform wird der zweite Verschiebeschritt nach dem Zurückbewegen zur Ursprungsposition ausgeführt. Jedoch kann der zweite Verschiebeschritt auch während dem Zurückbewegen zur Ursprungsposition ausgeführt werden. Das Zurückbewegen zur Ursprungsposition kann auch nach dem zweiten Verschiebeschritt ausgeführt werden.
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Kurz gesagt ist es zweckmäßig, dass das Zurückbewegen zur Ursprungsposition und der zweite Verschiebeschritt abgeschlossen sind, bevor der zweite Abbildungsschritt ausgeführt wird.
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Wie in den 3C(a)–3C(c) dargestellt, wird im zweiten Abbildungsschritt, während sich das Abbildungsmittel des Röntgenstrahls 12 auf der zweiten Detektionsposition P2 befindet, der Arm 2 durch das Schwenkmittel 3 im Gegenuhrzeigersinn um 190° wie im ersten Abbildungsschritt geschwenkt und der zweite Satz von projizierten Bildern L1–L190, die sich über den zweiten Bereich des Objekts K erstreckt, wird aufgenommen.
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Der zweite Bereich des Objekts K ist ein Bereich des Objekts K, der zu einem Bereich gehört, in dem der Röntgenstrahl L sich von der Stellung in 3C(a) zur Stellung in 3C(b) bewegt. In diesem zweiten Bereich des Objekts K befindet sich die Bildaufnahmefläche 12a des Abbildungsmittels 12 für den Röntgenstrahl L auf der zweiten Detektionsposition P2 (siehe 3C(a)).
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Im Einfügungs- und Zusammenführungsschritt haben die projizierten Bilder R1 und L1 den gleichen Phasenwinkel, weil der erste Satz projizierter Bilder R1–R190 und der zweite Satz projizierter Bilder L1–L190 Sätze projizierter Bilder sind, die jeweils durch Schwenken des Arms 2 in der gleichen Richtung um 190° im Gegenuhrzeigersinn von der gleichen Ursprungsposition aus aufgenommen werden. Entsprechend bleiben die Phasenwinkel bis zu den projizierten Bildern R190 und L190 in der Reihenfolge der Bildaufnahme gleich.
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Somit werden die projizierten Bilder von R1 und L1 bis R190 und L190, die den gleichen Phasenwinkel haben, entsprechend nach einem vorbestimmten Betrag versetzt, übereinandergelegt und zusammengeführt.
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Anschließend werden äußerst präzise projizierte Bilder, die durch Einfügen des ersten Satzes projizierter Bilder R1–R190 mit dem zweiten Satz projizierter Bilder L1–L190 erhalten werden, einer CT-Rekonstruktion unterzogen, so dass ein computertomographisches Bild mit einem großen Bildfenster, das von der ersten Detektionsposition P1 des Abbildungsmittels 12 für den Röntgenstrahl und der zweiten Detektionsposition P2 des Abbildungsmittels 12 für den Röntgenstrahl aufgespannt wird, aufgenommen wird.
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Folgend wird eine zweite Ausführungsform (siehe 4A–4D) beschrieben, bei der die Schwenkrichtung des Arms 2 der Richtung des Abbildungsschritts im ersten und im zweiten Abbildungsschritt entgegengesetzt ist.
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In der zweiten Ausführungsform führt das Kontrollmittel 8 zunächst einen ersten Verschiebeschritt und einen ersten Abbildungsschritt aus.
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Im ersten Verschiebeschritt (siehe 4A(a)) wird das Abbildungsmittel 12 für den Röntgenstrahl von der Ursprungsposition (P0) zur ersten Detektionsposition (P1) bewegt. Bei einem ersten Abbildungsschritt (siehe 4A(b)–4A(c)) wird ein erster Satz projizierter Bilder R1–R190 erhalten, die sich über den ersten Bereich des Objekts K erstrecken. Dies erfolgt dadurch, dass das Schwenkmittel 3 dazu veranlasst wird, den Arm 2 um 190° im Gegenuhrzeigersinn zu schwenken. Weiter führt das Kontrollmittel 8 einen Schritt (siehe 4B(a)) aus, bei dem das Abbildungsmittel 12 für den Röntgenstrahl zur ersten Detektionsposition (P1) mittels des Schlittens 4 zur Ursprungsposition (P0) zurückbewegt wird. Das Kontrollmittel 8 führt einen zweiten Verschiebeschritt (siehe 4B(b)) aus, bei dem das Abbildungsmittel 12 für den Röntgenstrahl von der Ursprungsposition (P0) zur zweiten Detektionsposition (P2) bewegt wird.
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Ferner führt das Kontrollmittel 8 einen zweiten Abbildungsschritt (siehe 4C(c)) aus, bei dem das Schwenkmittel 3 dazu veranlasst wird, den Arm 2 im Uhrzeigersinn um 190° zu schwenken und einen zweiten Satz von projizierten Bildern L1–L190, die sich über den zweiten Bereich des Objekts erstrecken, aufzunehmen.
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Wie in 4A dargestellt, wird bei der zweiten Ausführungsform der gleiche erste Verschiebeschritt (siehe 4A(a)) und der gleich erste Abbildungsschritt (siehe 4A(b) und 4A(c)) wie in der ersten Ausführungsform ausgeführt. Aus diesem Grunde wird eine wiederholte Beschreibung weggelassen.
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In der zweiten Ausführungsform wird, weil die Schwenkrichtung (im Uhrzeigersinn) des Abbildungsmittels 12 für den Röntgenstrahl im zweiten Abbildungsschritt entgegengesetzt zu der Schwenkrichtung im ersten Abbildungsschritt ist, der zweite Satz projizierter Bilder L1–L190, der sich über den zweiten Bereich des Objekts K erstreckt, aufgenommen, während der Arm 2 die gleiche Bahn abfährt und zur Ursprungsposition in 4C(a) nach Ausführung des ersten Abbildungsschritts zurückbewegt wird.
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Der erste Satz projizierter Bilder R1–R190 wird aufgenommen, während der Arm um 190° im Gegenuhrzeigersinn von der Ursprungsposition (dargestellt in 4A(a)) aus geschwenkt wird. Der zweite Satz projizierter Bilder L1–L190 besteht aus Bildern, die aufgenommen werden, während der Arm in der entgegensetzten Richtung im Uhrzeigersinn von einem Zustand aus, wie etwa einem Startpunkt, in welchen der Arm um 190° im Gegenuhrzeigersinn von der Ursprungsposition aus, die in 4A(a) dargestellt ist, zur Referenzposition, die in 4C(a) dargestellt ist, geschwenkt wurde. Somit hat der zweite Satz projizierter Bilder L1–L190 den gleichen Phasenwinkel wie der erste Satz projizierter Bilder R1–R190, wenn der zweite Satz der projizierten Bilder in einer umgekehrten Abfolge der Bildaufnahme von L190–L1 neu angeordnet wird.
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Im Einfügungs- und Zusammenführungsschritt gemäß der zweiten Ausführungsform, dargestellt in 4D, werden die projizierten Bilder, die die gleichen Phasenwinkel zwischen den projizierten Bilder R1–L190 und den projizierten Bilder R190–L1 haben, entsprechend der oben beschriebenen Neuanordnung jeweils zusammengeführt.
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Nachfolgend wird eine Einheit 6 zur Korrektur eines Winkelversatzes für den Fall, dass ein erster und ein zweiter Abbildungsschritt in die entgegengesetzte Richtung, wie in 5 und 6 dargestellt, ausgeführt wird. Ausgenommen der Einheit zur Korrektur eines Winkelversatzes entsprechen die Anordnungen der der oben beschriebenen Ausführungsform. Aus diesem Grunde werden die gleichen Bezugszeichen für bereits benannte Bauteile verwendet und eine wiederholte Beschreibung weggelassen.
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Wie in 5 dargestellt, umfasst eine Einheit 6 zur Korrektur eines Winkelversatzes eine Einstelleinheit 61 zur visuellen Erkennung des Grades des gegenseitigen Überlapps von projizierten Bildern und zum Detektieren einer Differenz im Phasenwinkel zwischen der Schwenkrichtung des Abbildungsmittels 12 für den Röntgenstrahl im zweiten Abbildungsschritt und der Schwenkrichtung des Abbildungsmittels 12 für den Röntgenstrahl im ersten Abbildungsschritt.
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Die Einstelleinheit 61 umfasst eine zylindrische Nadel 61a und ein pyramidenförmiges oder konisch konvexes Element 61b, das die visuelle Erkennung des Überlapps mit der Nadel 61a ermöglicht, die aus einem Satz von Visieren, die im Rotationsmittelpunkt des Arms 2 angeordnet sind, und einer Basis 61c, die die Nadel 61a und das konisch konvexe Element 61b mit einer Biss-Sperre 20a verbinden, besteht. Die Einstelleinheit 61 ist mit der Biss-Sperre 20a am Hauptkörper 20 lösbar angebracht.
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Gemäß dieser Anordnung veranlasst die Einheit zur Korrektur eines Winkelversatzes 6 die Röntgenstrahlquelle 11 Röntgenstrahlen auszusenden und ermöglicht einem Benutzer projizierte Bilder mit dem gleichen Phasenwinkel, zum Beispiel das 95te projizierte Bild in der Vorwärtsrichtung und das 95te projizierte Bild der Rückwärtsrichtung visuell zu überprüfen und so eine Fehlstellung des Arms 2 in Vorwärts-Schwenkrichtung (siehe 6B) und in der umgekehrten Schwenkrichtung (siehe 6D) zu korrigieren.
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In dieser Ausführungsform werden die Nadel 61a und ein konisch konvexes Element 61b als Satz von Visieren verwendet. Die gegenwärtige Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anordnung beschränkt und ein konkaves Element oder eine flache Platte, die mit einem Zeichnungsmuster als Markierung etc. versehen ist, kann verwendet werden, insoweit dadurch eine visuelle Erkennung des gegenseitigen Überlapps ermöglicht wird.
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Wie in 5 dargestellt, verwendet ein zweites Beispiel eine Anordnung, die zusätzlich zur Anordnung des ersten Beispiels eine Kamera 62 (siehe 6A) umfasst, die ein Bildaufnahmegerät zur visuellen Überprüfung des Grades des Überlapps der zylindrischen Nadel 61a und dem pyramidenförmigen oder konisch konvexen Element 61b ist.
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Die Kamera 62 ist in einem vorbestimmten Bereich des Arms 2 (hinter dem Abbildungsmittel 12 für den Röntgenstrahl) angeordnet. Werden jedoch 190 projizierte Bilder aufgenommen, sollte die Kamera bevorzugt an einer Position angeordnet werden, an der die Bilder den gleichen Phasenwinkel aufweisen. Zum Beispiel wird das 95te projizierte Bild, das sich in der Mitte des Satzes projizierter Bilder befindet, visuell überprüft.
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Gemäß dieser Anordnung veranlasst die Einheit zur Korrektur eines Winkelversatzes 6 die Kamera 62 zur visuellen Überprüfung des Grades des Überlapps der Nadel 61a und dem konvexen Element 61b (Fehlstellung δ, siehe 6E) an der gleichen Position (eine Position an der die Nadel 61a und die konvexe Einheit 61b überlappen) in den entgegengesetzten Schwenkrichtungen, nämlich der Vorwärtsrichtung (siehe 6D) und der Rückwärtsrichtung (siehe 6D). Dadurch wird die Fehlstellung des Arms 2 in der Vorwärts-Schwenkrichtung und in der umgekehrten Schwenkrichtung detektiert und erfasst.
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Wird der Arm 2 von der Referenzposition, die in 6(a) dargestellt ist, im Uhrzeigersinn (Vorwärtsrichtung) um 190° geschwenkt, wird die Kamera 62 von einer Position 62A in 6B über eine Position 62B zur visuellen Überprüfung des Grades des Überlapps (Fehlstellung δ) der Nadel 61a mit dem konvexen Element 61b zu einer Position 62C bewegt.
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Entsprechend passiert die Kamera 62, wenn der Arm 2 im Gegenuhrzeigersinn (Rückwärtsrichtung) um 190° von der Position 62C geschwenkt wird, eine Position 62D zur visuellen Überprüfung des Grades des Überlapps (Fehlstellung δ) der Nadel 61a mit dem konvexen Element 61b und wird zu einer Position 62C bewegt. Dadurch wird es möglich, die Differenz im Phasenwinkel des Arms 2 in der Vorwärtsbewegung und in der Rückwärtsbewegung zu detektieren und zu korrigieren.
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Weil in dieser Ausführung die visuell einfach erkennbare Nadel 61a und das konvexe Element 61b verwendet werden, ist es möglich, den Winkelversatz mittels Durchführung einer Bilderkennung bei den aufgenommenen Bildern zu korrigieren. Zum Beispiel werden die horizontalen Positionen der Nadel 61a und des konvexen Elements 61b durch Musterausrichtung erkannt und korrigiert.
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Obwohl Ausführungsformen der gegenwärtigen Erfindung oben beschrieben wurden, ist die gegenwärtige Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann bei Bedarf geändert und modifiziert werden.
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Zum Beispiel wird der Schlitten 4 gemäß der beschriebenen Ausführungsformen in horizontaler Richtung bewegt. Wird der Schlitten 4 jedoch in vertikaler Richtung bewegt, kann das Bildfenster des Abbildungsmittels 12 für den Röntgenstrahl in vertikaler Richtung vergrößert werden. Der Bereich des Objekts K ist in den beschriebenen Ausführungsformen ist in zwei Bereiche aufgeteilt und das Abbildungsmittel 12 für den Röntgenstrahl wird von der ersten Detektionsposition P1 und entsprechend von der zweiten Detektionsposition P2 zu diesen zwei Bereichen bewegt. Jedoch kann der Bereich des Objekts K in drei oder mehr Bereiche aufgeteilt werden und das Abbildungsmittel 12 für den Röntgenstrahl kann entsprechend in die jeweiligen Bereiche bewegt werden.
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In den oben beschriebenen Ausführungsformen kann jedes projizierte Bild des ersten Satzes projizierter Bilder R1–R190 und jedes Bild des zweiten Satzes projizierter Bilder L1–L190 übereinandergelegt und zusammengeführt werden, aber ein zusammengeführtes Bild kann durch ledigliches Anordnen der projizierten Bilder erzeugt werden, so dass die jeweiligen Enden der projizierten Bilder aneinandergefügt und nicht übereinandergelegt werden, solange die Bewegungsgenauigkeit der Abbildungsmittel 12 für den Röntgenstrahl in einem Mittel zur Linearbewegung sichergestellt ist.
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In den beschriebenen Ausführungsformen wird, unter Berücksichtigung der Bewegungszeit, die erste Detektionsposition P1 als weiter von der Ursprungsposition P0 entfernt festgelegt als die zweite Detektionsposition P2. Jedoch ist es möglich, die erste Detektionsposition P1 als weniger weit von der Ursprungsposition P0 entfernt festzulegen als die zweite Detektionsposition P2.
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Ferner werden im Abbildungsschritt der oben beschriebenen ersten Ausführungsform die Bilder aufgenommen, während der Arm 2 im Gegenuhrzeigersinn geschwenkt wird. Die Bilder können aber in der gleichen Bewegungsrichtung auch im Uhrzeigersinn aufgenommen werden. In der zweiten Ausführungsform kann die Vorwärtsrichtung und die Rückwärtsrichtung umgekehrt werden und die Bilder können aufgenommen werden, während der Arm 2 in der Vorwärtsrichtung im Uhrzeigersinn und in der umgekehrten Richtung im Gegenuhrzeigersinn geschwenkt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung zur Bildaufnahme im Dentalbereich mittels Röntgenstrahlen
- 2
- Arm (Tragmittel)
- 3
- Schwenkmittel
- 4
- Schlitten
- 5
- Detektionsmittel für die Ursprungsposition
- 6
- Einheit zur Korrektur eines Winkelversatzes
- 8
- Kontrollmittel
- 10
- Säule
- 11
- Röntgenstrahlquelle
- 12
- Abbildungsmittel für den Röntgenstrahl
- 12a
- Bildaufnahmefläche
- 20
- Hauptkörper
- 41
- Kugelumlaufspindel
- 42
- Antriebsmotor
- 43
- Mutter
- 44
- Halter
- 45
- Linearführung
- 51
- Abschirmplatte für Licht
- 51a
- Ende der Abschirmplatte für Licht
- 52
- optischer Sensor
- 61
- Einstelleinheit
- 61a
- Nadel (Visier)
- 61b
- Konvexes Element (Visier)
- 61c
- Basis
- 62
- Kamera (Bildaufnahmeelement)
- 81
- Bildverarbeitungsmittel
- K
- Objekt
- L
- Röntgenstrahl
- C1
- vertikale Achse
- P0
- Ursprungsposition
- P1
- Erste Detektionsposition
- P2
- Zweite Detektionsposition
- R1–R190
- Satz projizierter Bilder
- L1–L190
- Satz projizierter Bilder
