JP2002203232A - 歯列画像生成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 歯列全体の外側面画像を高精度に生成するこ
とができる歯列画像生成方法を提供する。 【解決手段】口腔内において歯列咬合面画像を撮影する
歯列咬合面画像読取装置と、口腔内において歯列外側面
画像を撮影する歯列外側面画像読取装置とを用いて、歯
列画像を生成する歯列画像生成方法であって、前記歯列
咬合面画像読取装置を用いて歯列の咬合面画像を撮影す
る咬合面画像読取工程Ｓ１と、歯列外側面画像読取装置
を用いて歯列の外側面画像を撮影する外側面画像読取工
程Ｓ２と、前記咬合面画像読取工程において得られた咬
合面画像の各歯の横幅寸法を基準に、前記外側面画像読
取工程において得られて外側面画像の各歯の幅寸法を修
正する幅寸法補正工程Ｓ３とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、歯列画像生成方法
に関する。詳しくは、歯列を口腔内から撮影した歯列画
像を基に、歯列の外側面画像を生成する歯列画像生成方
法に関する。

【０００２】

【背景技術】歯科医療における画像利用としては、従
来、レントゲン写真が必要不可欠なツールとして広く利
用されてきた。近年では、デジタルカメラや小型ＣＣＤ
カメラが患者への説明用に利用され始めている。たとえ
ば、実公平６−２８８５９号公報では、ハンドホルダ
に、イメージセンサを配置するとともに、そのイメージ
センサを中心に光ファイバをリング状に配置した撮像装
置が提案されている。また、特開平９−１４０６６４号
公報では、ハンドピースの先端ヘッド部に、ライトガイ
ドおよびＣＣＤセンサを設けた歯科用口腔内観察カメラ
が提案されている。しかしながら、これらは、治療の対
象となる歯を部分的に撮影しているのみで、歯列全体を
撮影するものではないため、治療部位の把握や、治療部
位と正常部位との関係を把握できないという問題があっ
た。

【０００３】歯列全体の画像を撮影する方法としては、
特許第２７８４６９０号公報に開示された「口内空間の
測定方法及びこの方法を実施するための装置」、あるい
は、実用新案登録第３０５６０８９号に開示された「歯
列画像読み取り装置」が知られている。前者の「口内空
間の測定方法及びこの方法を実施するための装置」は、
光線源の光線を偏向装置を介して口内空間内の歯へ投射
し、歯からの反射光を偏向装置を介して撮像装置へ供給
する方法である。後者の「歯列画像読み取り装置」は、
口腔内に挿入される透明容器内にイメージセンサおよび
光源装置を収納し、これらを透明容器内で移動させなが
ら、歯列画像を撮影する方法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】歯列全体の画像を撮影
する方法のうち、前者の「口内空間の測定方法及びこの
方法を実施するための装置」は、複雑な形状の偏向装置
が必要なうえ、偏向装置のガラス体を上顎歯列と下顎歯
列との間に挿入し、それを介して光をこれらの歯列に投
射するため、とくに、歯列の外側面画像を正確に得にく
いという課題がある。また、後者の「歯列画像読み取り
装置」は、口腔内に挿入される透明容器内にイメージセ
ンサおよび光源装置を収納した構造であるため、口腔内
に挿入される挿入部分、つまり、透明容器が大型化し、
小児には適用が難しいうえ、歯列の咬合面画像しか得ら
れないという課題がある。

【０００５】本発明の目的は、これらの課題を解決し、
歯列全体の外側面展開画像を高精度に生成できる歯列画
像生成方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の歯列画像生成方法は、次の構成を採用して
いる。請求項１に記載の発明は、口腔内において歯列の
咬合面画像を撮影する歯列咬合面画像読取装置と、口腔
内において歯列の外側面画像を撮影する歯列外側面画像
読取装置とを用いて、歯列画像を生成する歯列画像生成
方法であって、前記歯列咬合面画像読取装置を用いて歯
列の咬合面画像を撮影する咬合面画像読取工程と、前記
歯列外側面画像読取装置を用いて歯列の外側面画像を撮
影する外側面画像読取工程と、前記咬合面画像読取工程
において得られた咬合面画像の各歯の横幅寸法を基準
に、前記外側面画像読取工程において得られた外側面画
像の各歯の幅寸法を修正する幅寸法補正工程と、を備え
ることを特徴とする。

【０００７】この発明によれば、歯列咬合面画像読取装
置を用いて歯列の咬合面画像を撮影するとともに、歯列
外側面画像読取装置を用いて歯列の外側面画像を撮影し
たのち、咬合面画像の各歯の横幅寸法を基準に、外側面
画像の各歯の幅寸法を修正するようにしたから、歯列全
体の外側面画像を高精度に生成できる。とくに、歯列外
側面画像読取装置を口腔内に挿入し、歯列の外側面画像
を直接撮影するようにしたから、歯列外側面全体の画像
を高精度に生成できる。このため、撮影者による個人差
なしに、いつでもどこでも確実な歯列の外側面画像が得
られるから、これらの歯列全体の外側面画像から歯の外
形形状、歯並び、色、寸法の計測が容易になり、治療の
判断のほか、小児の発育過程の記録、歯列矯正要否の判
断、歯列矯正のワイヤリングの判断などを定量的に行う
ことが容易になり、更に、集団検診などにおいても、効
率よく歯列画像を収集できる。

【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の歯列画像生成方法において、前記幅寸法補正工程は、
前記咬合面画像読取工程において得られた咬合面画像か
ら各歯を外側から見たときの見える範囲の各歯の横幅寸
法を求める横幅寸法算出工程と、前記外側面画像読取工
程において得られた外側面画像から各歯の最大幅寸法を
求める最大幅寸法算出工程と、前記最大幅寸法算出工程
において得られた各歯の最大幅寸法が前記横幅寸法算出
工程で得られた各歯の横幅寸法に一致するように外側面
画像を修正する画像修正工程とを含むことを特徴とす
る。この発明によれば、咬合面画像の各歯の横幅寸法を
基準に、外側面画像の各歯の幅寸法を修正するにあたっ
ては、まず、横幅寸法算出工程において、咬合面画像読
取工程において得られた咬合面画像から各歯を外側から
見たときの見える範囲の各歯の横幅寸法を求め、続い
て、最大幅寸法算出工程において、外側面画像読取工程
において得られた外側面画像から各歯の最大幅寸法を求
めたのち、画像修正工程において、最大幅寸法算出工程
において得られた各歯の最大幅寸法が横幅寸法算出工程
で得られた各歯の横幅寸法に一致するように外側面画像
を修正するようにしたので、外側面画像の寸法誤差を正
確に修正できる。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の歯列画像生成方法において、前記横幅寸法算出工程
は、前記咬合面画像読取工程において得られた咬合面画
像の各歯に外接する歯列基準曲線を決定する工程、各歯
について、歯を外側から見たときの見える範囲の幅方向
両側位置を通る前記歯列基準曲線の法線を求め、この法
線に挟まれた歯列基準曲線上の中点を求め、その中点の
接線を求めたのち、前記両側位置を通る前記接線の法線
を求め、その両法線の間隔を求めて歯の横幅寸法とする
工程とを有することを特徴とする。この発明によれば、
咬合面画像から各歯の横幅寸法を求めるにあたっては、
まず、咬合面画像読取工程において得られた咬合面画像
の各歯に外接する歯列基準曲線を決定したのち、各歯に
ついて、歯を外側から見たときの見える範囲の幅方向両
側位置を通る歯列基準曲線の法線を求め、この法線に挟
まれた歯列基準曲線上の中点を求め、その中点の接線を
求め、前記両側位置を通る接線の法線を求め、その両法
線の間隔を求めて歯の横幅寸法を求めるようにしたの
で、咬合面画像から各歯の横幅寸法を正確に求めること
ができる。

【００１０】請求項４に記載の発明は、請求項１ないし
請求項３のいずれかに記載の歯列画像生成方法におい
て、前記歯列外側面画像読取装置は、頬と歯列との間に
挿入される口腔内挿入部と、撮像光学部とを備え、前記
口腔内挿入部は、前記歯列外側面に沿った部分に光透過
部を有し、かつ、内部に空洞部を備え、前記撮像光学部
は、前記口腔内挿入部の空洞部内に挿入可能で前記光透
過部を透過して歯列外側面に光を照射する光源および歯
列外側面からの光を口腔内挿入部の外部へ反射する反射
ミラーと、この光源および反射ミラーを歯列外側面に沿
って移動させる走査手段と、前記反射ミラーによって反
射された光を受光する撮像光学系とを備え、前記口腔内
挿入部を片側の頬と歯列との間に挿入したのち、前記走
査手段によって光源および反射ミラーを歯列外側面に沿
って移動させながら、反射ミラーからの反射光を撮像光
学系で受光して片側歯列の外側面画像を撮影したのち、
前記口腔内挿入部を他の片方の頬と歯列との間に挿入し
たのち、前記走査手段によって光源および反射ミラーを
歯列外側面に沿って移動させながら、反射ミラーからの
反射光を撮像光学系で受光して残る片側歯列の外側面画
像を撮影する、ことを特徴とする。

【００１１】この発明によれば、口腔内挿入部を片側の
頬と歯列との間に挿入し、この状態において、走査手段
によって光源および反射ミラーを歯列外側面に沿って移
動させながら、反射ミラーからの反射光を撮像光学系で
受光して片側歯列の外側面画像を撮影したのち、今度
は、口腔内挿入部を他の片方の頬と歯列との間に挿入
し、この状態において、走査手段によって光源および反
射ミラーを歯列外側面に沿って移動させながら、反射ミ
ラーからの反射光を撮像光学系で受光して残る片側歯列
の外側面画像を撮影するようにしたから、つまり、歯列
外側面を片側ずつ２回測定するようにしたから、１回の
測定時間を少なくでき、患者への負担を軽減できる。し
かも、このことは、口腔内挿入部も片側の頬と歯列との
間に挿入できる大きさであればよいから、患者に負担か
けることなく、口腔内挿入部を頬とそれに対向する歯列
外側面との間に挿入することがで、更に、口腔内挿入部
を奥歯近傍まで無理なくスムーズに挿入することができ
る。

【００１２】請求項５に記載の発明は、請求項１ないし
請求項４のいずれかに記載の歯列画像生成方法におい
て、前記歯列咬合面画像読取装置は、上顎歯列および下
顎歯列をもつ口腔内に挿入される口腔内挿入部と、撮像
光学部とを備え、前記口腔内挿入部は、表裏側のうちの
少なくとも片側に光透過部を有し、かつ、内部に空洞部
を備え、前記撮像光学部は、前記口腔内挿入部の空洞部
内に挿入され前記光透過部を透過して歯列に光を照射す
る光源および歯列からの光を口腔内挿入部の外部へ反射
する反射ミラーと、この光源および反射ミラーを前記口
腔内挿入部の空洞部内奥行き方向に沿って移動させる走
査手段と、前記反射ミラーによって反射された光を受光
する撮像光学系とを備え、前記口腔内挿入部を口腔内に
挿入したのち、前記走査手段によって光源および反射ミ
ラーを口腔内挿入部の空洞部内奥行き方向に沿って移動
させながら、反射ミラーからの反射光を撮像光学系で受
光して歯列の咬合面画像を撮影する、ことを特徴とす
る。

【００１３】この発明によれば、口腔内挿入部を口腔内
に挿入したのち、走査手段によって光源および反射ミラ
ーを口腔内挿入部の空洞部内の所定位置に位置させる
と、この位置において、光源からの光は、光透過部を透
過して歯列に達し、その歯列によって反射されたのち、
反射ミラーを介して撮像光学系に達する。つまり、光源
および反射ミラーが位置する列の歯列画像データが取り
込まれる。次に、走査手段によって光源および反射ミラ
ーを所定距離移動後に停止させると、この位置での歯列
画像データが取り込まれる。このようにして、光源およ
び反射ミラーを所定距離ずつ移動させながら、その各位
置での歯列画像データを取り込んでいき、最後に、これ
らのデータを合成することにより、歯列全体の咬合面画
像を読み取ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。なお、以下の説明にあたって、同
一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省
略もしくは簡略化する。

【００１５】［歯列画像生成方法の概要］図１に本実施
形態の歯列画像生成方法を示す。この歯列画像生成方法
は、歯列咬合面画像読取装置を用いて歯列の咬合面画像
を撮影する咬合面画像読取工程（Ｓ１）と、歯列外側面
画像読取装置を用いて歯列の外側面画像を撮影する外側
面画像読取工程（Ｓ２）と、咬合面画像読取工程におい
て得られた咬合面画像の各歯の横幅寸法を基準に、外側
面画像読取工程において得られて外側面画像の各歯の幅
寸法を修正する幅寸法補正工程（Ｓ３）とからなる。

【００１６】［咬合面画像読取工程］図２〜図７に、咬
合面画像読取工程（Ｓ１）で用いる歯列咬合面画像読取
装置１および読取方法を示す。 （歯列咬合面画像読取装置１）歯列咬合面画像読取装置
１は、図２に示すように、歯列撮像装置２と、この歯列
撮像装置２に接続ケーブル３を介して接続された電源装
置４とから構成されている。歯列撮像装置２は、上顎歯
列および下顎歯列をもつ口腔内に挿入される口腔内挿入
部１１と、撮像光学部２１とを備えている。電源装置４
には、ＵＳＢケーブル５を介して後述する画像処理部を
構成するパソコン（図示省略）が接続されている。

【００１７】口腔内挿入部１１は、図３に示すように、
横幅および厚さ寸法が口腔内に挿入できる大きさで、か
つ、内部に空洞部１２を有する扁平角筒状の挿入筒部１
３と、この挿入筒部１３の基端部に一体的に形成され前
記撮像光学部２１に取り付けられるフランジ部１４とを
備える。挿入筒部１３の表裏側のうち少なくとも片側、
ここでは、上下面側のうち上面側には光透過部１５が形
成されている。光透過部１５は、挿入筒部１３の上面に
ガラスなどの透光性材料が貼り付けられることによって
形成されている。なお、挿入筒部１３は、口腔内に挿入
されたときに口腔内を傷つけることがないように、角部
が丸みを持った形状に形成され、かつ、材料も違和感を
与えない材料が選択されている。

【００１８】撮像光学部２１は、図４に示すように、前
記口腔内挿入部１１の空洞部１２内に挿入され前記光透
過部１５を透過して歯列に光を照射する光源としての冷
陰極管２２および歯列からの光を口腔内挿入部１１の外
部へ反射する反射ミラー２３と、この冷陰極管２２およ
び反射ミラー２３を前記口腔内挿入部１１の空洞部１２
内奥行き方向に沿って移動させる走査手段３１と、前記
反射ミラー２３によって反射された光を受光する撮像光
学系４１とを備える。

【００１９】前記走査手段３１は、先端側に前記冷陰極
管２２および反射ミラー２３を有し、基端側に前記撮像
光学系４１を有する走査ベース３２と、この走査ベース
３２を前記口腔内挿入部１１の空洞部１２内奥行き方向
に沿って移動可能に案内するガイド手段３３と、前記走
査ベース３２を一定ピッチ毎に移動させる駆動手段３７
とを含んで構成されている。ガイド手段３３は、前記口
腔内挿入部１１の空洞部１２内奥行き方向と平行に設け
られた一対の直線状レール３４と、この各レール３４に
移動可能に設けられ前記走査ベース３２に連結部材３５
を介して連結されたスライダ３６とから構成されてい
る。駆動手段３７は、前記走査ベース３２の移動方向前
後位置に回転可能に支持された一対のプーリ３８と、こ
の一対のプーリ３８間に掛け回されかつ一部が前記走査
ベース３２と連結された駆動ベルト３９と、いずれかの
プーリ３８を回転させる駆動源としてのパルスモータ４
０とから構成されている。

【００２０】前記撮像光学系４１は、図５にも示すよう
に、前記反射ミラー２３で反射された光を前方斜め上方
へ反射させるミラー４２と、このミラー４２からの反射
光を真下に反射させるミラー４３と、このミラー４３か
らの反射光を後方へ反射させるミラー４４と、このミラ
ー４４からの反射光を撮像素子としてのカラーＣＣＤ４
６の受光面に結像させるレンズ４５とを含んで構成され
ている。ミラー４２，４３，４４は、前記走査ベース３
２の両側から起立された一対のミラーホルダ４７によっ
て保持されている。レンズ４５およびカラーＣＣＤ４６
は、筒状のレンズホルダ４８内に収納配置されている。
レンズホルダ４８の上面には、冷陰極管２２からの光が
カラーＣＣＤ４６に直接入射するのを防ぐ遮光部材４９
が配置されている。なお、カラーＣＣＤ４６としては、
カラーラインイメージセンサが用いられている。

【００２１】図６は、撮像光学部２１の制御ブロックを
示している。同図において、前記カラーＣＣＤ４６から
は、一列の画像データが取り出されて受像回路５１によ
りデジタル信号に変換されたのち、ＣＰＵ６２へ入力さ
れる。前記冷陰極管２２は、インバータ回路５２によっ
て駆動されるが、ＣＰＵ６２からの照明強度指令によっ
て電流調整が行われる。前記パルスモータ４０は、ＣＰ
Ｕ６２からの指令によって駆動回路５３を介して１ステ
ップ送りが行われるが、このときの走査ベース３２の移
動量は、たとえば、０．０２ｍｍ／１ステップに設定さ
れている。フォトインタラプタ５４は、走査ベース３２
の原点検出用に用いられ、入力回路５５を経由して原点
信号としてＣＰＵ６２に入力される。前記電源装置４
は、インバータ回路５２や駆動回路５３などに必要な電
源を供給する。画像処理部６１は、ＣＰＵ６２、メモリ
６３、表示装置６４、入力装置６５およびプリンタ６６
を含み、図示省略のパソコン内に構成される。メモリ６
３は、内部メモリや外部記憶装置（フロッピー（登録商
標）ディスク、ＭＯなど）から構成される。表示装置６
４は、ＣＲＴや液晶表示装置などが用いられる。入力装
置６５は、キーボードとマウスのほか、測定開始ボタ
ン、測定中止ボタン、原点復帰ボタン、照明ボタンなど
から構成される。

【００２２】（咬合面画像読取方法）まず、原点復帰が
指令されると、パルスモータ４０によって、走査ベース
３２は、撮像開始位置（走査ベース３２が最も引っ込ん
だ位置＝原点位置）に位置決めされる。次に、測定が開
始されると、パルスモータ４０が１ステップ駆動され、
停止後、カラーＣＣＤ４６から一列分のカラー画像デー
タが出力され、受像回路５１およびＣＰＵ６２を経てメ
モリ６３に記憶される。次に、パルスモータ４０が再度
１ステップ駆動され、停止後、カラーＣＣＤ４６から一
列分のカラー画像データが出力され、受像回路５１およ
びＣＰＵ６２を経てメモリ６３内の別の領域に記憶され
る。この動作を順次繰り返し、走査ベース３２が撮像終
了位置（走査ベース３２が最も突出した位置）に達する
と、撮像は終了し、走査ベース３２は原点へ復帰され
る。

【００２３】メモリ６３に記憶された各列のカラー画像
データは合成されて歯列全体の画像とされ、その結果
は、表示装置６４に表示され、あるいは、プリンタ６６
からプリントアウトされる。たとえば、図７に示すよう
に、歯列全体の咬合面画像が表示、あるいは、プリント
アウトされる。この図では、上顎歯列咬合面および下顎
歯列咬合面の両方の画像を表しているが、通常、１回の
走査では、これらのうちのいずれか１つの画像が得られ
るのみである。従って、１回目の走査で上顎歯列咬合面
画像を得たのち、２回目の走査において、歯列撮像装置
２を上下逆にして同様な走査を行えば、下顎歯列咬合面
画像を得ることができる。なお、これらの画像は、必要
に応じて、メモリ６３の別の領域、あるいは、外部記憶
装置に記憶される。また、有線または無線の通信線を介
して他の解析機器へデータを送出することもできる。

【００２４】［外側面画像読取工程］図８〜図１３に、
外側面画像読取工程（Ｓ２）で用いる歯列外側面画像読
取装置１０１および読取方法を示す。 （歯列外側面画像読取装置１０１）歯列外側面画像読取
装置１０１は、図８に示すように、歯列撮像装置１０２
と、この歯列撮像装置１０２に接続ケーブル３を介して
接続された電源装置４とから構成されている。歯列撮像
装置１０２は、頬と歯列（上顎歯列および下顎歯列）と
の間に挿入される口腔内挿入部１１１と、撮像光学部１
２１とを備えている。電源装置４には、ＵＳＢケーブル
５を介して後述する画像処理部を構成するパソコン（図
示省略）が接続されている。

【００２５】口腔内挿入部１１１は、図９にも示すよう
に、歯列外側面（上顎歯列および下顎歯列外側面）と対
向する部分が一方の奥歯から前歯までの歯列外側面形状
と略近似した曲面形状に形成されているとともに、これ
と対向する反対側部分が口腔内の奥行き方向に沿った略
直線状に形成され、かつ、内部に先端へ向かうに従って
次第に幅狭に形成された空洞部１１２を有するくちばし
形状の挿入筒部１１３を備えている。挿入筒部１１３の
歯列外側面に沿った曲面形状部分には光透過部１１５が
設けられている。光透過部１１５は、挿入筒部１１３の
曲面形状部分にガラスなどの透光性材料が貼り付けられ
ることによって形成されている。なお、挿入筒部１１３
は、口腔内に挿入されたときに口腔内を傷つけることが
ないように、角部が丸みを持った形状に形成され、か
つ、材料も違和感を与えない材料が選択されている。

【００２６】撮像光学部１２１は、図９に示すように、
前記口腔内挿入部１１１を取り付けたケース１２０と、
口腔内挿入部１１１の空洞部１１２内に挿入可能で光透
過部１１５を透過して歯列外側面に光を照射する光源と
しての冷陰極管１２２および歯列外側面からの光を口腔
内挿入部１１１の外部へ反射する反射ミラー１２３と、
これら冷陰極管１２２および反射ミラー１２３を歯列外
側面に沿って移動させる走査手段１３１と、反射ミラー
１２３によって反射された光を受光する撮像光学系１４
１とを備える。

【００２７】走査手段１３１は、図９および図１０に示
すように、口腔内挿入部１１１の空洞部１１２内に挿入
される先端側に冷陰極管１２２および反射ミラー１２３
を有し、基端側に撮像光学系１４１を有する走査ベース
１３２と、上顎歯列および下顎歯列の咬合面を含む平面
内において互いに直交する２方向（ＸＹ方向）のうちの
一方向（Ｘ方向）へ第１移動部材１３３Ｃを移動させる
第１移動走査部１３３と、この第１移動走査部１３３の
第１移動部材１３３Ｃに対して前記平面内において一方
向と直交する他方向（Ｙ方向）へ第２移動部材１３４Ｂ
を移動させる第２移動走査部１３４と、この第２移動走
査部１３４の第２移動部材１３４Ｂに対して走査ベース
１３２を前記２方向に対して直交する軸（Ｚ軸）を中心
として回動させる回動走査部１３５とを含んで構成され
ている。

【００２８】第１移動走査部１３３は、Ｘ方向に沿って
互いに平行に配置された２本がガイドレール１３３Ａ
と、この２本がガイドレール１３３Ａにリニアガイド１
３３Ｂを介してＸ方向へ移動可能に設けられた第１移動
部材１３３Ｃと、この第１移動部材１３３ＣをＸ方向へ
移動させる駆動源（図示省略）から構成されている。第
２移動走査部１３４は、第１移動部材１３３Ｃにリニア
ガイド１３４Ａを介してＹ方向へ移動可能に設けられた
第２移動部材１３４Ｂと、この第２移動部材１３４Ｂを
Ｙ方向へ移動させる駆動源（図示省略）から構成されて
いる。回動走査部１３５は、第２移動部材１３４Ｂの先
端に設けられ前記走査ベース１３２をＺ軸を中心として
回動させるパルスモータなどの駆動源１３５Ａによって
構成されている。

【００２９】前記撮像光学系１４１は、図９に示すよう
に、反射ミラー１２３で反射された光を直角に反射させ
るミラー１４２と、このミラー１４２からの反射光を直
角にかつ反射ミラー１２３からの反射光と同方向へ反射
させるミラー１４３と、このミラー１４３からの反射光
を直角にかつミラー１４２からの反射光に対して逆方向
へ反射させるミラー１４４と、このミラー１４４からの
反射光を撮像素子としてのカラーＣＣＤ１４６の受光面
に結像させるレンズ１４５とを含んで構成されている。
レンズ１４５およびカラーＣＣＤ１４６は、筒状のレン
ズホルダ１４８内に収納配置されている。なお、カラー
ＣＣＤ１４６としては、カラーラインイメージセンサが
用いられている。

【００３０】図１１は、撮像光学部１２１の制御ブロッ
クを示している。同図において、前記カラーＣＣＤ１４
６からは、一列の画像データが取り出されて受像回路１
５１によりデジタル信号に変換されたのち、ＣＰＵ６２
へ入力される。前記冷陰極管１２２は、インバータ回路
１５２によって駆動されるが、ＣＰＵ６２からの照明強
度指令によって電流調整が行われる。走査手段１３１を
構成する各走査部１３３，１３４，１３５の駆動源は、
ＣＰＵ６２からの指令によって駆動回路１５３を介して
制御される。つまり、走査ベース１３２の先端側に配置
された冷陰極管１２２および反射ミラー１２３が歯列外
側面に沿って移動するように、しかも、各移動位置にお
いて、冷陰極管１２２および反射ミラー１２３が歯列外
側面に対して常に同じ向きになるように、同時制御され
る。フォトインタラプタ１５４は、走査ベース１３２の
原点検出用に用いられ、入力回路１５５を経由して原点
信号としてＣＰＵ６２に入力される。電源装置４は、イ
ンバータ回路１５２や駆動回路１５３などに必要な電源
を供給する。画像処理部６１は、ＣＰＵ６２、メモリ６
３、表示装置６４、入力装置６５およびプリンタ６６を
含み、図示省略のパソコン内に構成される。メモリ６３
は、内部メモリや外部記憶装置（フロッピーディスク、
ＭＯなど）から構成される。表示装置６４は、ＣＲＴや
液晶表示装置などが用いられる。入力装置６５は、キー
ボードとマウスのほか、測定開始ボタン、測定中止ボタ
ン、原点復帰ボタン、照明ボタンなどから構成される。

【００３１】（外側面画像読取方法）まず、原点復帰が
指令されると、走査手段１３１の各走査部１３３，１３
４，１３５の駆動源によって、走査ベース１３２は、撮
像開始位置（走査ベース１３２の先端が空洞部１１２内
の最深部位置＝原点位置）に位置決めされる。この状態
において、口腔内挿入部１１１を、頬と歯列との間、た
とえば、右側歯列（右側上顎歯列および右側下顎歯列）
との間に挿入する。次に、測定が開始されると、各走査
部１３３，１３４，１３５の駆動源が所定量駆動され、
停止後、カラーＣＣＤ１４６から一列分のカラー画像デ
ータが出力され、受像回路１５１およびＣＰＵ６２を経
てメモリ６３に記憶される。次に、各走査部１３３，１
３４，１３５の駆動源が再度所定量駆動され、停止後、
カラーＣＣＤ１４６から一列分のカラー画像データが出
力され、受像回路１５１およびＣＰＵ６２を経てメモリ
６３内の別の領域に記憶される。この動作を順次繰り返
し、走査ベース１３２が撮像終了位置（走査ベース１３
２が空洞部１１２内から出た位置）に達すると、撮像は
終了し、走査ベース１３２は原点へ復帰される。

【００３２】次に、口腔内挿入部１１１を、頬と右側歯
列との間から抜き出し、上下を反転したのち、頬と左側
歯列（左側上顎歯列および左側下顎歯列）との間にセッ
トする。その後、再び測定の開始を指示して、左側歯列
の撮影を行う。この撮影によって取り込まれた各列のデ
ータは、メモリ６３に記憶されたのち、合成されて歯列
全体の外側面画像とされる。ここで、歯列外側面画像デ
ータは、歯列の右半分と左半分が別々に２回に分けて撮
影され、しかも、撮像光学部１２１を上下反転して撮影
しているため、左側の画像データは右側の画像データに
対して、上下さかさまに撮影されている。従って、左側
歯列外側面画像データを上下反転してから、両方の画像
データを合成する必要がある。画像データの合成手順
は、図１２に示す通りである。

【００３３】（Ａ）右側歯列外側面画像（あるいは左側
歯列外側面画像）を歯列最前部の切歯部分を含めて撮影
する（ＳＴ２０）。 （Ｂ）他方側の歯列外側面画像を歯列最前部の切歯部分
を含めて撮影する（ＳＴ３０） （Ｃ）左側歯列外側面画像（あるいは右側歯列外側面画
像）を上下反転させる（Ｓ４０） （Ｄ）左右の歯列外側面画像データ中の歯列最前部の切
歯部分が一致するように重ね合わせを行って、両画像デ
ータを合成して、１つの歯列外側面展開画像データとす
る。 このようにして合成された歯列外側面画像データは、表
示装置６４に表示され、あるいは、プリンタ６６からプ
リントアウトされる。たとえば、図１３に示すように、
歯列外側面展開画像が表示、あるいは、プリントアウト
される。なお、これらの画像は、必要に応じて、メモリ
６３の別の領域、あるいは、外部記憶装置に記憶され
る。また、有線または無線の通信線を介して他の解析機
器へデータを送出することもできる。

【００３４】［幅寸法補正工程］上述のようにして得ら
れた歯列全体の外側面展開画像は、そのままでも外側面
展開画像として使用可能であるが、前述のように、歯列
曲面（弓形パターン）に沿って１ライン毎に撮影してい
ることから、寸法誤差が生じている。そこで、咬合面画
像データを使用して、外側面展開画像データの寸法補正
を、図１４に示す手順で行う。この例では、上顎歯列の
最前列切歯中央部の境目を基準線として、撮影を行い、
上顎咬合面画像データから、外側面画像データの寸法補
正を行う例について、図１５および図１６を参照しなが
ら説明する。また、弓形パターンについては、歯列外側
面画像読取装置１０１の理論上の焦点位置の移動パター
ンと定義する。

【００３５】（１）上顎右側歯列咬合面画像データの各
歯に外接するように、測定に使用した弓形パターン（歯
列基準曲線）ＢＰを決める。このとき、最前列切歯群中
央部の基準線ＲＬ上に弓形パターンＢＰの一端が一致す
るようにする（Ｓ１１０）。 （２）上顎右側歯列咬合面画像データの第１歯Ｔ１につ
いて、その歯の幅方向の両側位置Ｐ１，Ｐ２を通る弓形
パターンＢＰの法線Ｌ１，Ｌ２を求める。このとき、両
側位置Ｐ１，Ｐ２は、外側（＝弓形パターン側）から見
て、両側の別の歯に隠れず、かつ、最も外側で接する位
置とする（Ｓ１２０）。 （３）法線Ｌ１，Ｌ２に挟まれた弓形パターンＢＰ上の
中点Ｐ３（弓形パターン上の距離が等しい点）を決定す
る（Ｓ１３０）。 （４）中点Ｐ３の接線Ｌ３を求める（Ｓ１４０）。 （５）両側位置Ｐ１，Ｐ２を通る接線Ｌ３の法線Ｌ４，
Ｌ５を求める（Ｓ１５０）。 （６）法線Ｌ４，Ｌ５間の寸法Ｗ１を求める。この寸法
Ｗ１は、弓形パターンＢＰ側から見た場合の、見える範
囲の最大幅の真値（歯の横幅寸法）を意味する（Ｓ１６
０）。

【００３６】（７）上記手順（２）〜（６）を残りの他
の歯および反対側（左側歯列）についても実施し、各々
の歯の横幅寸法Ｗ２，Ｗ３…を求める。このとき、歯列
の空隙部がある場合は、隙間の幅を同様にして求める
（Ｓ１７０，Ｓ１８０） （８）歯列外側面画像データについて、基準歯列（基準
線ＰＬを決定した歯列＝この例でえ上顎歯列）のそれぞ
れの歯の走査軸方向の最大幅（弓形パターン側から見た
場合の、見える範囲の最大幅）Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３…を求
める（Ｓ１９０）。 （９）歯列外側歯列画像データについて、それぞれの最
大幅Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３…が横幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３…に一
致するように走査軸方向に対して、寸法補正を行う。こ
のとき、外側面画像データは、弓形パターンに沿って撮
影されているため、実際の横幅よりも広めになる。従っ
て、この寸法補正は、一般的には外側面画像データを走
査軸方向に圧縮する補正となる（Ｓ２００）。

【００３７】ここに、Ｓ１１０〜Ｓ１８０までの処理
が、咬合面画像読取工程において得られた咬合面画像か
ら各歯の横幅寸法を求める横幅寸法算出工程に相当し、
Ｓ１９０の処理が、外側面画像読取工程において得られ
た外側面画像から各歯の最大幅寸法を求める最大幅寸法
算出工程に相当し、Ｓ２００の処理が、最大幅寸法算出
工程において得られた各歯の最大幅寸法が前記横幅寸法
算出工程で得られた各歯の横幅に一致するように外側面
画像を修正する画像修正工程に相当する。上述した例で
は、上顎歯列を基準として寸法補正を行っているが、こ
の補正によって、下顎歯列の外側面画像についても同時
に補正が行われることになる。また、下顎歯列を基準と
して同様な補正を行ってもよい。

【００３８】本実施形態によれば、歯列咬合面画像読取
装置１を用いて歯列の咬合面画像を撮影するとともに、
歯列外側面画像読取装置１０１を用いて歯列の外側面画
像を撮影したのち、咬合面画像の各歯の横幅寸法を基準
に、外側面画像の各歯の幅寸法を修正するようにしたか
ら、歯列外側面全体の画像を高精度に生成できる。この
ため、撮影者による個人差なしに、いつでもどこでも確
実な歯列外側面画像が得られるから、これらの歯列全体
の外側面画像から歯の外形形状、歯並び、色、寸法の計
測が容易になり、治療の判断のほか、小児の発育過程の
記録、歯列矯正要否の判断、歯列矯正のワイヤリングの
判断などを定量的に行うことが容易になり、更に、集団
検診などにおいても、効率よく歯列画像を収集できる。

【００３９】また、咬合面画像の各歯の横幅寸法を基準
に、外側面画像の各歯の幅寸法を修正するにあたって
は、まず、横幅寸法算出工程において、咬合面画像読取
工程において得られた咬合面画像から各歯を外側から見
たときの見える歯の各歯の横幅寸法Ｗ１，Ｗ２…を求
め、続いて、最大幅寸法算出工程において、外側面画像
読取工程において得られた外側面画像から各歯の最大幅
寸法Ｆ１，Ｆ２…を求めたのち、画像修正工程におい
て、最大幅寸法算出工程において得られた各歯の最大幅
寸法Ｆ１，Ｆ２…が横幅寸法算出工程で得られた各歯の
横幅Ｗ１，Ｗ２…に一致するように外側面画像を修正す
るようにしたので、外側面画像の寸法誤差を正確に修正
できる。

【００４０】また、咬合面画像から各歯の横幅寸法を求
めるにあたっては、まず、咬合面画像読取工程において
得られた咬合面画像の各歯に外接する弓形パターンＢＰ
を決定したのち、各歯について、歯を外側から見たとき
の見える範囲の歯の幅方向両側位置を通る弓形パターン
ＢＰの法線Ｌ１，Ｌ２を求め、この法線Ｌ１，Ｌ２に挟
まれた弓形パターンＢＰ上の中点Ｐ３を求め、その中点
Ｐ３の接線Ｌ３を求め、前記両側位置Ｐ１，Ｐ２を通る
接線Ｌ３の法線Ｌ４，Ｌ５を求め、その両法線Ｌ４，Ｌ
５の間隔を求めて歯の横幅寸法Ｗ１，Ｗ２…を求めるよ
うにしたので、咬合面画像から実際に見える各歯の横幅
寸法Ｗ１，Ｗ２…を正確に求めることができる。

【００４１】また、歯列外側面画像読取装置１０１の口
腔内挿入部１１１を片側の頬と歯列との間に挿入した、
この状態において、走査手段１３１によって冷陰極管１
２２および反射ミラー１２３を歯列外側面に沿って移動
させながら、反射ミラー１２３からの反射光を撮像光学
系１４１で受光して片側歯列の外側面画像を撮影したの
ち、今度は、口腔内挿入部１１１を他の片方の頬と歯列
との間に挿入し、この状態において、走査手段１３１に
よって冷陰極管１２２および反射ミラー１２３を歯列外
側面に沿って移動させながら、反射ミラー１２３からの
反射光を撮像光学系１４１で受光して残る片側歯列の外
側面画像を撮影するようにしたから、つまり、歯列外側
面が片側ずつ２回測定するようにしたから、１回の測定
時間を少なくでき、患者への負担を軽減できる。しか
も、このことは、口腔内挿入部１１１も片側の頬と歯列
との間に挿入できる大きさであればよいから、患者に負
担かけることなく、口腔内挿入部１１１を頬とそれに対
向する歯列外側面との間に挿入することがで、更に、口
腔内挿入部１１１を奥歯近傍まで無理なくスムーズに挿
入することができる。

【００４２】また、歯列咬合面画像読取装置１の口腔内
挿入部１１を口腔内に挿入したのち、走査手段３１によ
って冷陰極管２２および反射ミラー２３を口腔内挿入部
１１の空洞部１２内の所定位置に位置させると、この位
置において、冷陰極管２２からの光は、光透過部１５を
透過して歯列に達し、その歯列によって反射されたの
ち、反射ミラー２３を介して撮像光学系４１に達する。
つまり、冷陰極管２２および反射ミラー２３が位置する
列の歯列画像データが取り込まれる。次に、走査手段３
１によって冷陰極管２２および反射ミラー２３を所定距
離移動後に停止させると、この位置での歯列画像データ
が取り込まれる。このようにして、冷陰極管２２および
反射ミラー２３を所定距離ずつ移動させながら、その各
位置での歯列画像データを取り込んでいき、最後に、こ
れらのデータを合成することにより、歯列全体の咬合面
画像を読み取ることができる。

【００４３】なお、本発明は、上述した実施形態の他
に、次のような変形・応用が可能である。たとえば、冷
陰極管２２からの照明光が、直接カラーＣＣＤ４６へ入
射するのを防ぐために、上記実施形態では、反射光路中
に遮光板を設けたが、冷陰極管２２の前後に遮光板を設
け、冷陰極管２２から反射ミラー２３で反射する光や、
その他の迷光の発生を防止してもよい。

【００４４】また、上述した実施形態では、歯列咬合面
画像読取装置１において、走査ベース３２の駆動にパル
スモータ４０を用い、このパルスモータ４０の駆動とカ
ラーＣＣＤ４６からの撮像とを交互に行っているが、他
のタイプのモータ（たとえば、直流モータ）を用い、走
査ベース３２を撮像開始位置から撮像終了位置まで連続
的に移動させ、リニヤスケール出力を監視して、一定距
離（たとえば、０．０２ｍｍ）毎にラインイメージセン
サからなるカラーＣＣＤ４６の出力を得るようにしても
よい。この場合、リニヤスケールとしてアブソリュート
タイプのスケールを使用すれば、原点スイッチを省略す
ることができる。なお、歯列外側面画像読取装置１０１
についても、同様な構成にできる。

【００４５】また、歯列咬合面画像読取装置１におい
て、撮像開始位置と撮像終了位置とについては、撮像開
始位置を走査ベース３２が最も突出した位置（口腔内最
奥部）とし、撮像終了位置を走査ベース３２が最も引っ
込んだ位置としてもよい。なお、歯列外側面画像読取装
置１０１についても、撮像開始位置と撮像終了位置とは
任意に設定してもよい。

【００４６】また、光源としては、冷陰極管２２，１２
２に限らず、白色などのＬＥＤやハロゲンランプなどを
使用してもよく、この場合、インバータ回路に代えて調
光回路を使用することが望ましい。このようにすれば、
回路構成を簡単化することができる。また、パソコンと
電源装置４との間は、ＵＳＢケーブルに限らず、ＳＣＳ
ＩインターフェイスやＧＰＩＢインターフェイスなどを
使用してもよく、パソコン接続に最適なインターフェイ
スケーブルが使用できる。

【００４７】

【発明の効果】本発明の歯列画像生成方法によれば、歯
列全体の外側面展開画像を高精度に生成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示すフローチャートであ
る。

【図２】同上実施形態で用いる歯列咬合面画像読取装置
を示す外観斜視図である。

【図３】同上実施形態で用いる歯列咬合面画像読取装置
の口腔内挿入部を示す断面図である。

【図４】同上実施形態で用いる歯列咬合面画像読取装置
の内部を示す斜視図である。

【図５】同上実施形態で用いる歯列咬合面画像読取装置
の撮像光学系を示す図である。

【図６】同上実施形態で用いる歯列咬合面画像読取装置
の制御ブロックを示す図である。

【図７】同上実施形態において撮像された歯列の画像を
示す図である。

【図８】同上実施形態で用いる歯列外側面画像読取装置
を示す外観斜視図である。

【図９】同上実施形態で用いる歯列外側面画像読取装置
の口腔内挿入部および歯列撮像装置の内部を示す断面図
である。

【図１０】同上実施形態で用いる歯列外側面画像読取装
置の側面図である。

【図１１】同上実施形態で用いる歯列外側面画像読取装
置の制御ブロックを示す図である。

【図１２】同上実施形態において撮像された歯列の合成
方法を示すフローチャートである。

【図１３】同上実施形態において撮像された歯列外側面
画像を示す図である。

【図１４】同上実施形態において撮像された歯列外側面
画像の修正処理を示すフローチャートである。

【図１５】同上実施形態において撮像された歯列外側面
画像の修正時の内容を説明するための図である。

【図１６】同上実施形態において撮像された歯列外側面
画像の修正時の内容を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 歯列咬合面画像読取装置 １１ 口腔内挿入部 １２ 空洞部 １５ 光透過部 ２１ 撮像光学部 ２２ 冷陰極管（光源） ２３ 反射ミラー ３１ 走査手段 ４１ 撮像光学系 １０１ 歯列外側面画像読取装置 １１１ 口腔内挿入部 １１２ 空洞部 １１５ 光透過部 １２１ 撮像光学部 １２２ 冷陰極管（光源） １２３ 反射ミラー １３１ 走査手段 １４１ 撮像光学系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ａ６１Ｃ 19/04 Ｚ Ｆターム(参考） 4C052 AA15 AA16 LL07 NN01 NN15 NN16 5B047 AA17 AB04 BB02 BC05 BC09 5B057 AA07 BA02 CA01 CA12 CA16 CB01 CB12 CB16 CD12 5C022 AA08 AB15 AB40 AC42 AC69 AC74 AC75 AC78 CA02

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 口腔内において歯列の咬合面画像を撮影
   する歯列咬合面画像読取装置と、口腔内において歯列の
   外側面画像を撮影する歯列外側面画像読取装置とを用い
   て、歯列画像を生成する歯列画像生成方法であって、 前記歯列咬合面画像読取装置を用いて歯列の咬合面画像
   を撮影する咬合面画像読取工程と、 前記歯列外側面画像読取装置を用いて歯列の外側面画像
   を撮影する外側面画像読取工程と、 前記咬合面画像読取工程において得られた咬合面画像の
   各歯の横幅寸法を基準に、前記外側面画像読取工程にお
   いて得られた外側面画像の各歯の幅寸法を修正する幅寸
   法補正工程と、 を備えることを特徴とする歯列画像生成方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の歯列画像生成方法にお
   いて、 前記幅寸法補正工程は、前記咬合面画像読取工程におい
   て得られた咬合面画像から各歯を外側から見たときの見
   える範囲の各歯の横幅寸法を求める横幅寸法算出工程
   と、前記外側面画像読取工程において得られた外側面画
   像から各歯の最大幅寸法を求める最大幅寸法算出工程
   と、前記最大幅寸法算出工程において得られた各歯の最
   大幅寸法が前記横幅寸法算出工程で得られた各歯の横幅
   寸法に一致するように外側面画像を修正する画像修正工
   程とを含むことを特徴とする歯列画像生成方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の歯列画像生成方法にお
   いて、 前記横幅寸法算出工程は、前記咬合面画像読取工程にお
   いて得られた咬合面画像の各歯に外接する歯列基準曲線
   を決定する工程、各歯について、歯を外側から見たとき
   の見える範囲の幅方向両側位置を通る前記歯列基準曲線
   の法線を求め、この法線に挟まれた歯列基準曲線上の中
   点を求め、その中点の接線を求めたのち、前記両側位置
   を通る前記接線の法線を求め、その両法線の間隔を求め
   て歯の横幅寸法とする工程とを有することを特徴とする
   歯列画像生成方法。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれかに記
   載の歯列画像生成方法において、 前記歯列外側面画像読取装置は、頬と歯列との間に挿入
   される口腔内挿入部と、撮像光学部とを備え、前記口腔
   内挿入部は、前記歯列外側面に沿った部分に光透過部を
   有し、かつ、内部に空洞部を備え、前記撮像光学部は、
   前記口腔内挿入部の空洞部内に挿入可能で前記光透過部
   を透過して歯列外側面に光を照射する光源および歯列外
   側面からの光を口腔内挿入部の外部へ反射する反射ミラ
   ーと、この光源および反射ミラーを歯列外側面に沿って
   移動させる走査手段と、前記反射ミラーによって反射さ
   れた光を受光する撮像光学系とを備え、 前記口腔内挿入部を片側の頬と歯列との間に挿入したの
   ち、前記走査手段によって光源および反射ミラーを歯列
   外側面に沿って移動させながら、反射ミラーからの反射
   光を撮像光学系で受光して片側歯列の外側面画像を撮影
   したのち、 前記口腔内挿入部を他の片方の頬と歯列との間に挿入し
   たのち、前記走査手段によって光源および反射ミラーを
   歯列外側面に沿って移動させながら、反射ミラーからの
   反射光を撮像光学系で受光して残る片側歯列の外側面画
   像を撮影する、ことを特徴とする歯列画像生成方法。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれかに記
   載の歯列画像生成方法において、 前記歯列咬合面画像読取装置は、上顎歯列および下顎歯
   列をもつ口腔内に挿入される口腔内挿入部と、撮像光学
   部とを備え、前記口腔内挿入部は、表裏側のうちの少な
   くとも片側に光透過部を有し、かつ、内部に空洞部を備
   え、前記撮像光学部は、前記口腔内挿入部の空洞部内に
   挿入され前記光透過部を透過して歯列に光を照射する光
   源および歯列からの光を口腔内挿入部の外部へ反射する
   反射ミラーと、この光源および反射ミラーを前記口腔内
   挿入部の空洞部内奥行き方向に沿って移動させる走査手
   段と、前記反射ミラーによって反射された光を受光する
   撮像光学系とを備え、 前記口腔内挿入部を口腔内に挿入したのち、前記走査手
   段によって光源および反射ミラーを口腔内挿入部の空洞
   部内奥行き方向に沿って移動させながら、反射ミラーか
   らの反射光を撮像光学系で受光して歯列の咬合面画像を
   撮影する、 ことを特徴とする歯列画像生成方法。