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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zahnreihenaufnahme in Mundhöhlen, die zur Aufnahme von Zahnreihen in Mundhöhlen verwendet wird, konkreter betrifft sie eine Vorrichtung zur Zahnreihenaufnahme in Mundhöhlen, die eine hochpräzise Bildgruppe für die Berechnung von hochpräzisen 3D-Daten, die beispielsweise zur Herstellung von künstlichen Zähnen erforderlich sind, aus mehreren Richtungen gleichzeitig aufnehmen kann. Die aufgenommenen Bilder können auch zur Erstellung von Mosaikbildern für ärztliche Untersuchungen verwendet werden.
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Hintergrundtechnologie
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Ein Verfahren zur Berechnung von 3D-Koordinaten der jeweiligen Punkte eines Aufnahmeobjektes aus von mehreren Aufnahmegeräten aufgenommenen Flächenbildern (2D-Bildern) ist bekannt. Es wird „3D-Rekonstruktion aus Flächenbildern” genannt. Eine Vorrichtung, die als Aufnahmeobjekt Zahnreihen einer Mundhöhle durch mehrere Aufnahmegeräte aufnimmt, ist offenbart. Bei dieser Vorrichtung erfolgt eine 3D-Rekonstruktion von Zahnreihen durch eine Berechnung aus mehreren aufgenommenen Flächenbildern (vgl. z. B. Patentliteratur 1).
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Zum Erzielen von Flächenbildern für die 3D-Rekonstruktion, ist es erforderlich, dass die Aufnahme der mehreren Aufnahmegeräte (Kameras) im gleichen Zustand wie bei einer Korrektur (Kalibrierung) erfolgt. D. h., es ist schwierig, eine hinreichende Präzision zu erzielen, wenn eine 3D-Rekonstruktion mittels mehrerer Flächenbilder erfolgt, die in einem anderen Zustand als bei der Korrektur aufgenommen wurden. Im Folgenden wird die Einhaltung der Bedingungen bei der Korrektur als „Korrekturbedingungen-Einhaltungszustand” bezeichnet. Ist beispielsweise die Anordnungsbeziehung, die Grundlinienlänge (der Abstand zwischen den Kameras) usw. der mehreren Aufnahmegeräte anders als bei der Korrektur, wird der Korrekturbedingungen-Einhaltungszustand gestört.
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Werden die Aufnahmegeräte während der Aufnahme bewegt, erfolgt die Aufnahme der mehreren Aufnahmegeräte nicht gleichzeitig, ändern sich die Anordnungsbeziehung und die Grundlinienlänge und es erfolgt eine Aufnahme in einem Zustand, in dem der Korrekturbedingungen-Einhaltungszustand gestört ist. Das in der Patentliteratur 1 offenbarte Verfahren trifft hierzu keine speziellen Gegenmaßnahmen, sodass sich die Grundlinienlänge durch ständige kleine Bewegungen der Aufnahmegeräte oder des Filmenden verändert und eine Einhaltung des Korrekturbedingungen-Einhaltungszustandes schwierig ist. Bei einer 3D-Rekonstruktion aus in diesem Zustand aufgenommenen Flächenbildern ist die Erzielung einer ausreichenden Präzision schwierig.
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Literatur zum Stand der Technik
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Patentliteratur
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- Patentliteratur 1: JP Patentoffenlegung Nr. 2010-069301
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Übersicht der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösende Aufgabe
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Die vorliegende Erfindung berücksichtigt die vorstehende Problematik und beabsichtigt die Bereitstellung einer Vorrichtung zur Zahnreihenaufnahme in Mundhöhlen, die eine hochpräzise Bildgruppe für die Berechnung von hochpräzisen 3D-Daten, die beispielsweise zur Herstellung von künstlichen Zähnen erforderlich sind, aus mehreren Richtungen gleichzeitig aufnehmen kann.
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Mittel zum Lösen der Aufgabe
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Um dieses Ziel zu erreichen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung die folgende Vorrichtung zur Zahnreihenaufnahme in Mundhöhlen bereitgestellt.
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Die erste Vorrichtung zur Zahnreihenaufnahme in Mundhöhlen ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der Vorrichtung mit einem Aufnahmeschalenteil zur Aufnahme von Zähnen oder Zahnreihen in Mundhöhlen und einem Halteteil, hinsichtlich des Schalenteils auf der Oberfläche des Schalenteils mehrere Aufnahmegeräte, die aus mehreren Richtungen gleichzeitig aufnehmen können, und mehrere Projektoren, die mehrere Bestrahlungsmuster projizieren können, vorgesehen sind.
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Die zweite Vorrichtung zur Zahnreihenaufnahme in Mundhöhlen ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der ersten Vorrichtung zur Zahnreihenaufnahme in Mundhöhlen das Aufnahmeschalenteil angepasst an die Form der Zahnreihen U-förmig gebildet ist, und die Querschnittsform der Schale ferner muldenförmig gebildet ist, sodass sie über die Spitzen einer Zahnreihe gezogen werden kann.
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Die dritte Vorrichtung zur Zahnreihenaufnahme in Mundhöhlen ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der ersten oder zweiten Vorrichtung zur Zahnreihenaufnahme in Mundhöhlen die Aufnahmegeräte ausgestattet sind mit einer elektrischen Blendenstruktur zur Begrenzung der Aufnahmezeit und einer Synchronaufnahmestruktur, die mit der elektrischen Blendenstruktur verbunden ist und gleichzeitig den Aufnahmebetrieb veranlassen kann.
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Die vierte Vorrichtung zur Zahnreihenaufnahme in Mundhöhlen ist dadurch gekennzeichnet, dass bei einer der ersten oder zweiten Vorrichtung zur Zahnreihenaufnahme in Mundhöhlen, die Aufnahmegeräte mit einem Sendegerät ausgestattet sind, das drahtlos übertragungsfähige Signale aussenden kann.
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Die fünfte Vorrichtung zur Zahnreihenaufnahme in Mundhöhlen ist dadurch gekennzeichnet, dass bei einer der ersten oder zweiten Vorrichtung zur Zahnreihenaufnahme in Mundhöhlen, hinsichtlich der Projektoren das Bestrahlungsmuster veränderbar ist.
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Die sechste Vorrichtung zur Zahnreihenaufnahme in Mundhöhlen ist dadurch gekennzeichnet, dass bei einer der ersten oder zweiten Vorrichtung zur Zahnreihenaufnahme in Mundhöhlen, das Aufnahmeschalenteil in zwei armförmige Abschnitte geteilt ist, die armförmigen Abschnitte durch ein Scharnier frei beweglich gekoppelt sind und ein Regulierungsmittel vorgesehen ist, das den von den armförmigen Abschnitten eingeschlossenen Winkel regulierbar macht.
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Wirkungen der Erfindung
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Gemäß der Erfindung der ersten Vorrichtung zur Zahnreihenaufnahme in Mundhöhlen wird die Wirkung erzielt, dass eine hochpräzise Bildgruppe für die Berechnung von hochpräzisen 3D-Daten, die beispielsweise zur Herstellung von künstlichen Zähnen erforderlich sind, aus mehreren Richtungen gleichzeitig aufgenommen werden kann, und Aufnahmen in einem Korrekturbedingungen-Einhaltungszustand leicht möglich sind. Ferner wird die Wirkung erzielt, dass auch eine Verwendung zur Erstellung von Mosaikbildern für ärztliche Untersuchungen möglich ist. Außerdem wird durch die Erfindung der zweiten Vorrichtung zur Zahnreihenaufnahme in Mundhöhlen die Wirkung erzielt, dass Zahnreihen in Mundhöhlen aus einer geeigneten Position und Richtung aufgenommen werden können. Schließlich wird durch die Erfindung der dritten Vorrichtung zur Zahnreihenaufnahme in Mundhöhlen die Wirkung erzielt, dass unter der Projektion eines geeigneten Musterlichts eine korrekte Aufnahme von Zahnreihen möglich ist.
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Erläuterung der Zeichnungen
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1 ist eine erläuternde Darstellung, die schematisch den Aufbau der Vorrichtung zur Zahnreihenaufnahme in Mundhöhlen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von der Vorderseite des Aufnahmeschalenteils aus gesehen darstellt.
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2 zeigt den Aufbau eines Teils des Aufnahmeschalenteils bei der in 1 dargestellten Vorrichtung zur Zahnreihenaufnahme in Mundhöhlen. 2(a) ist eine Darstellung der Schnittlinie A-A von 1 und 2(b) ist eine vergrößerte Darstellung eines Teils von B in 2(a).
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3 ist eine Planfigur, die schematisch ein abgewandeltes Beispiel der Vorrichtung zur Zahnreihenaufnahme in Mundhöhlen gemäß einer Auführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt (Figur, bei der der zwischen den Armen des Aufnahmeschalenteils eingeschlossene Winkel regulierbar gebildet ist).
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Ausführungsformen der Erfindung
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Im Folgenden werden Ausführungsform der Vorrichtung zur Zahnreihenaufnahme in Mundhöhlen gemäß der vorliegenden Erfindung anhand von 1 bis 3 konkret erläutert. 1 betrifft eine Vorrichtung zur Zahnreihenaufnahme in Mundhöhlen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ist eine erläuternde Darstellung, die schematisch den Aufbau aus Sicht der Vorderseite des Aufnahmeschalenteils darstellt. Wie in 1 dargestellt, ist die Vorrichtung zur Zahnreihenaufnahme in Mundhöhlen 100 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine schematische Konfiguration, die mit einem Aufnahmeschalenteil 101 ausgestattet ist, das mehrere Aufnahmegeräte (Kameras) 121, die Zahnreihen in Mundhöhlen aus mehreren Richtungen gleichzeitig aufnehmen können, und mehrere Projektoren 151, die mehrere Bestrahlungsmuster projizieren können, aufweist.
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Wie in 1 dargestellt, ist die Vorrichtung zur Zahnreihenaufnahme in Mundhöhlen 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ferner mit einem Kabel 102, einer Synchronaufnahmestruktur (nicht dargestellt), einem Rechner 103 und einem Monitor 104 ausgestattet.
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Wie vorstehend ausgeführt, können die Aufnahmegeräte 121 Zahnreihen in Mundhöhlen aus mehreren Richtungen gleichzeitig aufnehmen. Es besteht jedoch keine Beschränkung hierauf. Sie können Zahnreihen in Mundhöhlen auch aus mehreren Richtungen chronologisch aufnehmen. Dabei ist „gleichzeitig” hinsichtlich der gleichzeitigen Aufnahme bei der vorliegenden Erfindung im weiteren Sinne zu verstehen und umfasst auch die suksessive Aufnahme unter Aufrechterhaltung des gleichen Korrekturbedingungen-Einhaltungszustandes.
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In 1, 2 und 3 sind X, Y und Z die jeweiligen Koordinatenachsen der 3D-Koordinaten. Die Querachse A in 2 ist ferner die in 1 als Koordinatenachse A dargestellte Linie A-A.
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In 1 wird die Vorrichtung zur Zahnreihenaufnahme in Mundhöhlen 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform aus Sicht der Vorderseite (obere Seite in 2) des Aufnahmeschalenteils 101 mit der Form einer Schalenform für zahnmedizinische Abdrücke dargestellt. Wie in 1 dargestellt, sind mehrere Aufnahmegeräte 121 und Projektoren 151 so angeordnet, dass das Aufnahmeobjekt aus mindestens zwei Richtungen aufgenommen werden kann. Die Projektoren 151 strahlen ein Musterlicht zur Detektierung von Entsprechungspunkten der mehreren Bilder aus. Es handelt sich um einen Aufbau, gemäß dem die durch die Aufnahmegeräte 121 aufgenommenen Bilddaten über das Kabel 102 zum Rechner 103 gesendet werden und auf dem Monitor 104 angezeigt werden können. Auf der rechten Seite des Aufnahmeschalenteils 101 von 1 ist ein Halteteil (ohne Referenzzeichen) dargestellt.
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2(a) zeigt den Aufbau des Aufnahmeschalenteils 101 bei der in 1 dargestellten Vorrichtung zur Zahnreihenaufnahme in Mundhöhlen 100 und ist eine Schnittzeichnung an der Linie A-A von 1. Wie in 2(a) dargestellt, sind die Aufnahmegeräte 121 und die Projektoren 151 abwechselnd auf dem innenseitigen Bodenteil des Aufnahmeschalenteils 101 angeordnet. 2(b) ist eine vergrößerte Darstellung eines Teils von B in 2(a). Das Aufnahmegerät 121 besteht aus einem Aufnahmeelement 122 und einer Linse 123. Der Projektor 151 besteht aus einer Lichtquelle 152, einem Mustergenerator 154 und einer Projektionslinse 155.
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Als Aufnahmeelement 122 kann zum Beispiel ein flach gebildeter CCD oder CMOS angeführt werden. Als Linse 123 kann ferner eine Linse aus einem oder mehreren kombinierten Glas/Gläsern oder Plastik, das/die sphärisch oder asphärisch geformt ist/sind, angeführt werden. Als Lichtquelle 152 kann zum Beispiel eine lichtemittierende Diode (LED) oder eine Glühlampe angeführt werden. Als Mustergenerator 154 kann zum Beispiel ein Film oder ein Flüssigkristall angeführt werden. Außerdem kann als Projektionslinse 155 eine Linse aus einem oder mehreren kombinierten Glas/Gläsern oder Plastik, das/die sphärisch oder asphärisch geformt ist/sind, angeführt werden.
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Das Aufnahmegerät 121 weist ferner eine nicht dargestellte elektrische Blendenstruktur auf, um die jeweilige Aufnahmezeit zu begrenzen. Die elektrische Blendenstruktur ändert über einen elektrischen Schaltkreis ein elektrisches Signal (An/Aus) und weist keine mechanische Struktur auf. Die an den mehreren Aufnahmegeräten 121 vorgesehenen jeweiligen elektrischen Blendenstrukturen sind miteinander elektrisch gekoppelt und so aufgebaut, dass sie durch eine nicht dargestellte Synchronaufnahmestruktur gleichzeitig den Aufnahmebetrieb durchführen. Die Synchronaufnahmestruktur kann auch dafür sorgen, dass der Aufnahmebetrieb der elektischen Blendenstrukturen chronologisch durchgeführt wird.
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Die elektrische Blendenstruktur arbeitet mittels eines elektrischen Signals. Während das elektrische Signal angelegt wird, speichert das Aufnahmegerät 121 entsprechend der Helligkeit des Aufnahmeobjekts elektrische Ladung. Erfreulich ist dabei, dass selbst dann, wenn das Aufnahmeschalenteil 101 instabil ist, für eine kurze Zeit, die ausreicht, damit das Bild nicht verschwimmt, z. B. 0,1 ms bis 10,0 ms, die elektrische Blendenstruktur geöffnet wird und Aufnahmen gemacht werden.
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Durch den vorstehenden Aufbau können Bilder aus mehreren Richtungen einschließlich der beiden Seitenflächen der Zähne von mehreren Aufnahmegeräten 121 synchron aufgenommen werden. Die aufgenommenen, mehreren Bilder werden an den Rechner 103 gesendet und verarbeitet.
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Die Korrektur der mehreren Aufnahmegeräte 121 für die 3D-Rekonstruktion, z. B. für einen 3D-vermessenen Zahnreihenabdruck (nicht dargestellt) oder ein 3D-vermessenes Standardobjekt (nicht dargestellt), kann das Aufnahmeschalenteil 101 wie bei einer gewöhnlichen Aufnahme übergezogen und die Aufnahmen durchgeführt werden. Eine Korrektur kann stets vor oder nach Aufnahmen durchgeführt werden. Handelt es sich um die Erstellung eines Mosaikbildes, ist eine Korrektur nicht erforderlich.
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3 ist ein Ebenenbild, das schematisch ein abgewandeltes Beispiel der Vorrichtung zur Zahnreihenaufnahme in Mundhöhlen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt (der Einschließwinkel der Arme des Aufnahmeschalenteils 101 ist regulierbar gebildet). Für den Fall, dass sich, je nachdem, ob das Kinn groß oder klein ist, wie bei Erwachsenen und Kindern, auch die Anordnung der Zahnreihen ändert, sind zur geeigneten Haltung des Abstandes zwischen Zahnreihe und Linse, wie in 3 dargestellt, die beiden Arme 110, 111 des Aufnahmeschaltenteils 101 mit einem Scharnier 311 als Drehpunkt beweglich gebildet, und können durch die Vorsehung eines Regulierungsmittels auch regulierbar gemacht werden. Der mit einer gestrichelten Linie dargestellte Teil von 3 zeigt den Zustand jeweils nach Drehung zur Innenseite und Regulierung. Als Regulierungsmittel (Illustration ausgelassen) kann auch z. B. eine gegenseitig zu den beiden Armen 110, 111 auf eine Gegenschraube aufgeschraubte Mutter befestigt werden und durch einen Schraubenstift zum Festschrauben regulierbar gemacht werden.
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Die in 1 dargestellte Ausführungsform ist so aufgebaut, dass die durch die Aufnahmegeräte 121 aufgenommenen Bilder von den Aufnahmegeräten 121 über das Kabel 102 zum Rechner 103 gesendet und auf dem Monitor 104 angezeigt werden. Als weiteres abgewandeltes Beispiel können jedoch die mehreren Aufnahmegeräte 121 mit einem Sender verbunden werden, der ein Funksignal, z. B. ein Infrarotsignal oder ein Elektromagnetwellensignal aussendet, und dieses Funksignal auf den Rechner 103 übertragen werden. Durch einen solchen Aufbau kann das Kabel 102 in 1 weggelassen und der Aufbau vereinfacht werden.
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Als weiteres abgewandeltes Beispiel kann die Detektionspräzision des Übereinstimmungspunktes verbessert werden durch einen Aufbau, bei dem die in 2 dargestellten Projektoren 151 die Ein/Aus-Position eines ein Muster generierenden Flüssigkristalls (Muster-Generator) 154 ändern, sodass die Aufnahmegeräte 121 mehrere verschiedene Flächenbilder aufnehmen können. Für die Berechnung einer 3D-Rekonstruktion ist es erforderlich, den Übereinstimmungspunkt der mehreren Flächenbilder zu detektieren, wobei sich im Allgemeinen die Präzision verbessert, je mehr Daten es gibt. Konkret kann eine Verbesserung der Präzision angestrebt werden, indem mehrfach das Projektionsmuster gewechselt, Bilder aufgenommen und der Übereinstimmungspunkt detektiert und sämtliche detektierten Übereinstimmungspunkte verwendet werden, oder der Mittelwert/Durchschnittswert der mehreren Übereinstimmungspunkte verwendet wird. Auch dadurch, dass bei jeder Aufnahme das Aufnahmeschalenteil 101 etwas bewegt wird, kann eine Verbesserung der Präzision angestrebt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 88
- Zahnreihe
- 100
- Vorrichtung zur Zahnreihenaufnahme in Mundhöhlen
- 101
- Aufnahmeschalenteil
- 102
- Kabel
- 103
- Rechner
- 104
- Monitor
- 110
- Arm
- 111
- Arm
- 121
- Aufnahmegerät
- 122
- Aufnahmeelement
- 123
- Linse
- 151
- Projektor
- 152
- Lichtquelle
- 154
- Mustergenerator
- 155
- Projektionslinse
- 311
- Scharnier
