JP2007054637A - 歯科技工用の物体の形状を決定する方法およびこの方法を実施する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の技術のタイプの方法および装置を、歯科技工用の物体の形状を無接触で容易に決定することができるように改善することである。
【解決手段】マトリックスカメラ（３２，３４）は、第１の、第２のおよび第３のピクセルを有するカラーマトリックスカメラであり、マトリックスカメラによって、一方の種類のピクセル（第１のピクセル）に実質的に特徴的な波長範囲にある光を検出し、２つの第１の位置座標（Ｙ座標およびＺ座標）を決定するために、他方の種類のピクセル（第２のおよび第３のピクセル）のうちの少なくとも１の値を分析する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、歯科技工用の物体の、例えば雄型模型またはこの雄型模型の一部分の形状を、無接触で３次元で決定する方法に関する。物体の測定される表面点の空間座標を測定するためには、少なくとも２つのマトリックスカメラ（二次元アレイカメラ）によって測定されるストリップ光を物体に放射することによって、座標系の２つの位置座標（Ｚ座標、Ｙ座標）を決定し、回転軸を中心として回転可能な測定テーブルに設けられた物体の位置を決定することによって、第３の空間座標（Ｘ座標）を決定する。更に、本発明は、歯科技工用の物体を受けかつ回転軸を中心として回転可能な測定テーブルと、光発生手段、例えば歯科技工用の物体に光線を写し出すレーザ手段と、前記光線に向けられた２つのマトリックスカメラと、光線の座標を決定するためにマトリックスカメラの信号を分析する分析ユニットとを具備し、歯科技工用の物体の、例えば雄型模型またはこの雄型模型の一部分の形状を無接触で３次元で決定する装置に関する。

明細書の最初の部分に記載されたタイプの方法は、特許文献１から読み取ることができる。ここでは、回転テーブルに設けられた歯科技工用の物体における或る実施の形態では、鋭角を形成する２つのＣＣＤマトリックスカメラを用いて、三角測量原理に基づいて、高さの値（Ｚ軸）が決定される。Ｚ軸に垂直方向に延びているＹ座標の値は、歯科技工用の物体へ放射されたストリップ光によって得られる。第３の空間座標（Ｘ座標）は回転テーブルによって供給される。ストリップ光を発生するためには、ダイオードレーザ、座標光学系および円柱レンズ装置が用いられる。この目的のために、制御信号がピックアップされる。

測定は、歯科技工用の物体あるいはこの物体の一部分に装着されまたは挿入される義歯を製造するために必要なデータが十分に正確でなく、必要な迅速さで見出されないことを示した。このことの特別な理由は、回転テーブルの位置によって事前に設定された空間座標の決定が、十分に正確でなく、かなりの骨折りを伴うことである。

特許文献２からは、歯科技工用の物体を３次元で測定する方法が読み取れる。この目的のためには、物体を、所定の位置で保持手段に締め付け、照射して、反射された放射線を分析する。測定を行なうために、物体を、放射線源に対し並進式にまたは回転式に移動させる。
ドイツ特許公開DE-A-43 01 538号公報 ドイツ特許公開DE-A-101 33 568号公報

本発明の課題は、明細書の最初の部分に記載されたタイプの方法および装置を、歯科技工用の物体の形状を無接触で容易に決定することができるように改善することである。空間座標を決定するための構造上の骨折りは少なく保たれるが、形状の決定は極めて正確にかつ速い速度でなされることが意図される。

上記課題を解決するために、本発明は、マトリックスカメラが、第１の、第２のおよび第３のピクセルを有するカラーマトリックスカメラであること、および、マトリックスカメラによって、一方の種類のピクセル（第１のピクセル）に実質的に特徴的な波長範囲にある光を検出し、２つの第１の位置座標（Ｙ座標およびＺ座標）を決定するために、他方の種類のピクセル（第２のおよび第３のピクセル）のうちの少なくとも１の値を分析することを実質的に提案する。

特に、マトリックスカメラを、第１のピクセルとしての赤色のピクセルに特徴的でありかつ好ましくは約６３５ｎｍの波長範囲にある放射線を有する光に曝すことが提案されている。この場合、マトリックスカメラを、過度露光をもたらす放射照度で曝すほうがよい。これらの措置によって、入射する放射線に対し特に敏感なピクセル（第1のピクセル）のみならず、他のピクセルも、すなわち、曝す放射線の、赤色のピクセルへ定められた波長範囲の場合に、緑色のおよび青色のピクセルも励起し、次には、少なくとも１つの種類のこのようなピクセル、好ましくは、青色に励起されたピクセルを分析する。このことによって、歯科技工用の物体に当たる線、例えばレーザ線従ってまた高い分解能を正確な位置で検出することができる。追加的に、レーザ光中の固有の寄生光を取り除くために、フィルタが設けられていてもよい。

次に、歯科技工用の物体を、測定テーブルすなわち回転テーブル上で、回転軸を中心として回転させる。1°のステップ角度が好ましい。他の角度も同様に可能である。個々の光切断の検出後に、対応の画像を回転軸に変換し、次に、変換された画像をデジタル方式で纏めて、写し出される物体を形成する。

一定の回転速度で、所定のフレーム周波数で物体を撮影することによって、ステップ角度を実現することもできる。この措置は、所定のステップ角度だけの測定テーブルの回転に等しい。
変換を実行するために、知られた寸法の棒またはピンを個々の角度位置で事前に撮影する。回転軸はピンまたは棒の縦軸に一致する。
換言すれば、ピンまたは棒の画像を、歯科技工用の物体の個々の光切断の測定結を回転軸に変換するために、用いる。
光切断の座標を、予めなした校正に基づき、検出する。この校正を以下に説明する。
発明的な提案では、好ましくはＣＭＯＳマトリックスカメラである２つのマトリックスカメラが、測定テーブルの回転軸がある面に対し左右対称に方向づけされており、カメラが、追加的に、この面に設けられておりかつ中心をこの面が通る平坦な校正体に対し、複数のカメラ画像が同じであるように、方向づけされていることが提案されている。

他の発明的な提案では、チップ面のシャイムフルーク角度（Scheimpflugwinkel）、すなわち、光軸に対するカメラのマトリックスの角度を、校正体の面が鮮明に写し出されるように、調整する。

しかし乍ら、マトリックスを斜めにすることによって、ゆがんだ画像が撮影される。次に、ひずみ補正を、適切なソフトウェアによって行なう。例えば、校正体の写し出される面に円があるとき、チップ面には、複数の変形した円が写し出される。これらの円は、この収差を補償するために、ソフトウェアによって円に変換される。かくして、どのピクセルにも、明確な座標が割り当てられている。次に、かようにして得られた校正データは光切断の分析の基礎になる。

光線（例えばレーザ線）を校正するためには、同様に、硬くて平坦な校正体を用いることができる。レーザ線は、プレートに平行におよび、校正体の、カメラに向いた縁部の中央に当たる。レーザ線自体は、縁部ビームが１０°と３０°の間の、好ましくは２０°の角度を形成するように、扇形に広がっているほうがよい。換言すれば、線は回転テーブルすなわち測定テーブルの回転軸を通る。この回転軸は、更に、扇形に広がった測定ビームによって規定されている面に位置している。

かくして、カメラ（好ましくはＣＭＯＳマトリックスカメラ）および線ビーム源からなる測定ヘッドが校正されているとき、測定ヘッドを組み込むことができる。

前記措置によって、結局、カメラ画像のゆがみ補正および回転軸への線の調整を行なう。次に、光切断法で作業を行なう。測定テーブルの回転軸は歯科技工用の物体の測定される領域を通らねばならない。

歯科技工用の物体の空間的に限定された領域、例えば断片のみならず、もっと大きな領域も測定することが意図されるとき、測定テーブルの回転軸を測定される部分領域に通すためには、何度も歯科技工用の物体を回転テーブル上で移す必要がある。歯科技工用の物体の位置に従っての個々の測定を、すなわち、各々位置で測定されるポイント・クラウド同士を接続することができるためには、物体の各々の位置と回転軸との間の関係が知られていなくてはならない。

従って、本発明の他の発明的な提案は、測定テーブルの上方には、測定テーブルの回転軸に沿って方向づけされる光軸を有する他のカメラ（基準カメラ）を設けること、および、測定テーブル、あるいは物体を受けかつ測定テーブルに設けられた保持手段に、測定テーブル上で異なった複数の位置に設けられた歯科技工用の物体の画像を関連づけ、従って正確な位置で結合する基準となる手段を付することを提案する。

このカメラを、歯科技工用の物体、あるいは物体の測定される部分を回転軸に方向づけするために、用いることができるのは、カメラによって撮影された画像に、回転軸のマーキングを重ね合わせる場合である。マーキングが十字の形状を有することができることは好ましい。

歯科技工用の物体を十分に方向づけすることができるためには、基準カメラの対物レンズが、好ましくはダイオードからなる発光リングによって、囲繞されており、発光リングによって、物体が必要な範囲で照射されることが提案されている。

従って、基準となる手段および基準カメラを利用するのは、測定テーブルの回転軸に対する従ってまたマトリックスカメラに対する歯科技工用の物体の相対位置を、従ってその時々に検出された測定点の空間座標を容易に決定するためである。この目的のために、測定される歯科技工用の物体が直接に出ている元である要素に、好ましくは、回転テーブルに取着可能な保持手段に設けられている基準となる手段を用いる。回転テーブルが回転するとき、基準となる手段は円形状に、回転軸の中心点の周りで動く。基準カメラに対する基準となる手段の相対移動および回転を検出することによって、歯科技工用の物体の各々の位置の極めて正確な測定が可能である。それ故に、続いて、測定値、従ってポイント・クラウドを、歯科技工用の物体の視覚的表示に容易に結び付けることができる。

次に、回転テーブルの角度の位置と、基準カメラによって検出された基準となる手段と、回転軸に対するマトリックスカメラの位置とからは、各々の測定点の空間座標を決定することができる。

保持手段自体は、特に、回転可能、傾動可能および好ましくは高さ調整可能であり、基準カメラに対する選択された方向づけでロック可能である。物体の、義歯を有する測定される部分に、回転軸が通るように、位置決めを行なう。

製造される義歯の挿入方向または除去方向が回転軸に従ってまた基準カメラの光軸に平行にまたはほぼ平行に延びているように、義歯を有する測定される歯科技工用の物体を、回転軸に対し方向づけすることが、特に提案されている。

高い解像度、従って、測定線、例えばレーザ線の座標の正確な測定を伴う特に良好な測定結果が生じるのは、歯科技工用の物体に光が照射され、あるいは、マトリックスカメラによって、或る波長範囲にある、赤色のピクセルを励起する光が検出されるときである。この場合、赤色のピクセルに対し過度露光すなわち露出過度がなされるが、これによって、他のピクセルも励起され、このようなピクセルによって好ましくは緑色のピクセルが測定線の座標の決定のために分析されるように、照射強度が定められる。

明細書の最初の部分に記載のタイプの装置は、マトリックスカメラがカラーカメラであり、このマトリックスカメラが、一方の種類のピクセルに特徴的な波長範囲の光に曝されていること、および、ピクセルのうちの、第１の種類のピクセルと異なる第２の種類のピクセルの電荷値が、光線の分析のために分析可能であることを特徴とする。

このこととは別に、２つのマトリックスカメラの使用によって、反射されたレーザ線が２つのカメラの１うちの１に対し可視でないところの部分を検出する可能性が開ける。高められた測定精度は、２つのマトリックスカメラによって同時に観察される部分に生じる。

本発明の強調すべき実施の形態では、測定テーブルの上方に、測定テーブル上にあるいはこの測定テーブルに設けられた保持手段に位置している基準となる手段を検出するための基準カメラが設けられていることが提案されている。この場合、特に、歯科技工用の物体が保持手段に設けられているのは、測定テーブルの回転軸に対し容易に移動するためである。この場合、保持手段は、回転可能、傾動可能および高さ調整可能に形成されていることが可能である。

マトリックスカメラは、特に、ＣＭＯＳカラーマトリックスカメラである。緑色のピクセルから生じる信号を分析することは好ましい。

２つのマトリックスカメラの光軸は、６０°ないし９０°の角度γで、特に、８０°の角度γで互いに延びており、各々のマトリックスカメラの光軸は、垂直線に対し、角度α_１，α_２を形成するほうがよく、但し、３０°≦α_１，α_２≦６０°である。特にα_１＝α_２が成り立つ。

ストリップ光に関して、すなわち、物体に放射される光線、例えばレーザ線に関して、この目的のために用いられるユニットが、少なくとも１つのレーザ、例えばダイオードレーザおよび光学系を有するほうがよい。扇形に広げられたビームが角度βを形成するほうがよい。但し、１０°≦β≦３０°である。この場合、光線の中心光線は、特に、 ＣＭＯＳカメラの光軸の２等分線に沿って、すなわち、光軸によって規定される面に延びている。垂直線に対し、中心光線は、α_１またはα_２に等しい角度δを形成する。

本発明の更なる詳細、利点および特徴は、請求項からのみならず、請求項から読み取れる特徴（単独でおよび／または組合せで）から、図面から見て取れる好ましい実施の形態の以下の記述からも明らかである。

複数の図面からは、歯科技工用の物体の形状を無接触で決定するための装置の原理図が、種々の図および斜視図で、部分的には省略して見て取れる。同一の要素には同一の参照符号が付されているが、複数の要素が図で互いに異なっていても、これらの要素は同一の技術的な情報内容を含む。図から読み取れる実施の形態では、歯科技術的な物体は雄型模型１０である。このことによって、本発明が限定されることはない。

雄型模型１０は、保持手段１２上に設けられている。この保持手段１２は、測定テーブルすなわち回転テーブル１８に対して、矢印１４および１６に従って調整可能および傾動可能かつ高さ調整可能である。回転テーブル１８自体は，矢印２２により示すように、軸線２０を中心として回転自在である。回転テーブル１８の上方には、基準カメラ２４が設けられている。この基準カメラによって、回転テーブル１８、あるいは、雄型模型１０が保持手段１２によって回転テーブル１８上で所望の位置および方向づけでロックされてなる領域が検出可能である。

更に、基準となる手段を形成する複数のマーキング２６が保持手段１２から延びている。これらのマーキングによって、回転軸すなわち軸線２０に対する保持手段１２の従ってまた雄型模型すなわち石膏模型１０の位置が確定可能である。マーキング２６が、保持手段１２の表面に設けられた３つの点状の、円形の、ディスク状の又は線状の表示部であることは好ましい。

基準カメラ２４の光軸３０は、図示のように、回転テーブル１８の回転軸２０と一致する。回転テーブル１８は、ステップ方式で、好ましくは順次１°の角度で回転される。このことによって、測定される歯科技工用の物体１０の座標（Ｘ座標）が事前設定されている。順次検出される測定点の残りのＹおよびＺ座標が、２つのＣＭＯＳマトリックスカラーカメラ（以下、ＣＭＯＳカメラ、マトリックスカメラまたはカメラともいう）３２，３４によって検出される。ＣＭＯＳマトリックスカラーカメラは雄型模型１０に照射される光ビームを測定する。この光ビームは好ましくはレーザユニット３６により射出される。このレーザユニットは、コリメータ光学系および円柱レンズ装置を有するダイオードレーザを具備することが可能である。しかし、この点では、光切断法のために用いられる装置から知られている構造的な解決策を参照されたい。レーザ光としては、ＣＭＯＳマトリックスカラーカメラ３２，３４の赤色のピクセルの励起に特徴的な波長範囲に集中されている放射線を有するレーザ光を用いることは好ましい。６３５ｎｍの範囲で強くなっている放射線を用いるほうが好ましい。

ＣＭＯＳマトリックスカラーカメラ３２，３４の光軸３８，４０は、互いに角度γをなすことが可能であり、好ましくはγは約８０°である。各々の光軸３８，４０は、図で基準カメラ２４の光軸３０に一致する垂直線に対し、夫々角度α_１またはα_２を形成するほうがよい。但し、３０°≦α_１，α_２≦６０°である。特に、ＣＭＯＳマトリックスカラーカメラ３２，３４は、軸線すなわち光軸３０に対し左右対称に設けられている。

図２および４から明らかなように、レーザユニット３６は、ＣＭＯＳマトリックスカラーカメラ３２，３４によって規定される面で延びている。従って、レーザユニット３６の中心光線４２は、基準カメラ２４の光軸すなわち軸線３０によって事前設定される垂直線に対し、α_１またはα_２に対応する角度γを形成する。更に、レーザユニット３６は、カメラの光軸３８，４０に対し、以下のように、すなわち、２等分線がマトリックスカラーカメラ３２，３４の光軸３８と４０の間に延びてなる面に、扇形に広がったビームが延びているように、方向づけられている。

レーザユニット３６の光ビームが、角度βで扇形に広がっていることは好ましい。但し、１０°≦β≦３０°、好ましくはβは、約２０°である。

測定の際に、測定テーブル１８を、軸線２０を中心として、好ましくはその時々に順次１°ずつ、都合３６０°回転させることは好ましい。この目的は、石膏模型１０の測定される部分の各々の測定点のＹ座標およびＺ座標を決定するべく、各々の位置においてマトリックスカメラ３２，３４によってストリップ光を測定するためである。３６０°のような事前設定された全角度に亘る測定は合計で１スキャンである。この場合、石膏模型１０を、回転軸線２０従ってまた基準カメラ２４の光軸３０に対し、光軸３０が石膏模型の測定される部分の測定点を通るように、方向づけすることは好ましい。

基準となる手段（マーキング２６）が測定のために必要であるかぎりは、基準となる手段は明瞭に認識可能でなければならない。この目的のために、基準カメラ２４の対物レンズは、好ましくはダイオードからなる発光リング４４によって、同軸に囲繞されていてもよい。発光リングによって、保持手段１２が照射される。

全く原理的な実施の形態で図１および２または３および４から見て取れる、これらの図に対応する装置によって、雄型模型１０をあるいは義歯が入れられる領域または部分を測定するためには、以下のステップを踏まねばならない。

まず、患者の口の状態に対応する測定される石膏模型１０が、保持手段（以下、模型ホルダともいう）１２に方向づけおよび取着される。方向づけは、構成される義歯の挿入方向が回転テーブル１８の回転軸２０に平行に従ってまた基準カメラ２４の光軸３０に平行に延びているように、なされる。従って、回転軸２０従ってまた基準カメラ２４の光軸３０が、石膏模型すなわち雄型模型１０の測定される領域または部分の中心点を通るほうがよい。

必要な場合には、影を作らないようにするために、測定される領域の隣接区域を剥き出しにしてもよい。

模型の測定される位置の中心点が回転軸２０と一致するまで、模型ホルダ１２を移動する。次に、模型ホルダ１２を回転テーブル１８にロックする。

方向づけを容易にするために、基準カメラ２４によって撮影された画像を、重ね合わされた座標系と共に、モニタに表示する。モニタの中心点を回転軸２０が通過する。

次に、操作者がスキャン工程を開始する。この目的のためには、まず、回転テーブル１８を自動的に回転して開始位置へもたらす。たとえ、回転テーブルすなわち測定テーブル１８のどの位置も開始位置として選択することができても、である。回転テーブル１８を（その時々に（順次）好ましくは１°ずつ）ステップ方式で回転させるためには、歯のまたは隙間の測定される位置を、レーザ手段またはレーザユニット３６によって投射された光線またはレーザ線の下で回転し、２つのマトリックスカラーカメラ３２，３４を用いて、反射された光線の同期画像を得る。

次に、これらの画像と、例えばステップ・モータによって規定される各々の回転角度とからは、１回のラン（好ましくは３６０°、すなわち１回のスキャンまたは個別のスキャン）後に、歯のまたは隙間の位置の表面のＹ座標およびＺ座標を、光切断法によって決定する。存在しないＸ座標は測定テーブル１８にその時々の位置から生じる。

その代わりに、回転テーブル１８を、一定の周速度で回転して、石膏模型１０を、所定のフレーム周波数で撮影することができる。

歯のまたは隙間の例えば複数の位置を有する模型部分を測定するためには、通常、複数の対応のスキャン工程（個別スキャン工程）を実行せねばならない。

より大きな模型部分または模型全体の表面全体を、１つの一様な座標系で示すことができるためには、次に、個別スキャン、すなわち個々の測定のポイント・クラウドを接続する。この目的のために、模型ホルダ１２にあってもよい基準となるマーキング２６が重要である。何故ならば、このことによって、石膏模型１０の個々の位置の、測定テーブル１８の回転軸２０への幾何学的な割り当てが可能となるからである。というのは、どのスキャンの場合でも、模型ホルダ１２にあるマーキング２６が、回転軸２０を中心として、基準カメラ２４によって撮影される円軌道を描くからである。その時々の測定の際の、円の位置つまり円の中心点または円の直径の変化は、複数の測定の間になされる移動の尺度である。従って、すべての個別スキャンの、すなわち、１回のランで得られた数値のデータを、共通の座標系へ変換することが可能である。数値の座標セットは、模型ホルダ１２のその時々の方向づけに依存する。

マトリックスカメラ３２，３４の、複数のピクセルの種類の１のみが励起されてなる放射線への暴露、および、次に、他方の種類のピクセルの分析（但し、放射照度は、過度露光または露出過度がなされるほど高く選択される）は、反射されたレーザ線の中心および縁部領域を認識するための大きな利用可能な動的領域をもたらす。すなわち、レーザ線は極めて正確に検出される。

高い解像度を達成するためには、赤色のピクセルの励起に特徴的な波長範囲を有する放射線をマトリックスに暴露するならば、ＣＭＯＳマトリックスカラーカメラ３２，３４のピクセルのうち、緑色の成分のみが分析されることが提案されている。緑色のピクセルの代わりに、青色のピクセルも分析することができる。

更に、複数のサブピクセル同士の配置（例えば、バイエル・パターン）が考慮されるとき、すなわち、赤色の、緑色のまたは青色の画像の分析の際に、サブピクセルの相応の幾何学的な食い違いが補償されるとき、座標の決定の精度が更に高められる。

マトリックスカメラ３２，３４を校正するために、校正体４６へ方向づけする。校正体は、平坦な、好ましくは矩形を有する本体（図６）である。この本体の、複数の面のうちのその時々に１つが、２つのマトリックスカメラ３２，３４のうちの１によって検出される。この場合、各々のマトリックスカメラ３２，３４の焦点深度よりも短い厚さの校正体を用いる。

次に、校正体の各々の面の画像が同じであるように、マトリックスカメラ３２，３４を方向づけする。

マトリックスの傾斜によって、すなわち、各面の垂直線に対する、９０°とは異なるマトリックスのシャイムフルーク角度によって、校正体の複数の面にあるマーキングの、例えば円のひずみが生じる。このひずみをソフトウェアによって修正する。次に、マトリックスの各々のピクセルに、座標を割り当てることができる。

回転テーブル１８の各々の角度で撮影された画像を回転テーブル１８の回転軸に変換するために、更に、マトリックスカメラ３２，３４によって、校正棒または校正ピンすなわち基準体４７（図５）の画像を撮影する。校正棒または校正ピンは、回転軸２０従ってまた基準カメラ２４の光軸３０に沿って延びており、校正棒または校正ピンには軸線２０および３０が通る。校正棒または校正ピン４７のこのような画像を、測定結果の、すなわち石膏模型に写し出されたレーザ線の、回転軸１８への変換のために、用いる。この場合、校正棒４７の直径も考慮する必要がある。

次に、適切な分析ユニットを用いて、ＣＭＯＳマトリックスカラーカメラ３２，３４の測定結果から、上記の変換並びに回転テーブル１８の位置、あるいは、測定される歯科技工用の物体１０の、マーキング２６によって検出可能な位置を考慮して、デジタル値を計算する。デジタル値に基づいて、通常の方法で、ＣＡＤ・ＣＡＭ法を用いて、所望の義歯を製造する。この点に関して、欧州特許EP-B-0 913 130号公報または国際公開第WO-A-99/47065号公報から読み取れる実施可能性を参照されたい。

図７からは、歯科技工用の物体１０の形状を無接触で３次元で決定するための複数の要素の接続を明示するための、ブロック回路図に対応する図が見て取れる。かくして、回転テーブル１８、マトリックスカメラ３２，３４、基準カメラ２４およびレーザユニット３６は、制御・分析ユニット４５に接続されている。その目的は、一方では、測定テーブル１８に設けられておりかつ測定テーブルの回転軸２０を中心として回転可能な歯科技工用の物体を、マトリックスカメラ３２，３４によって測定するためである。歯科技工用の物体１０を受ける保持手段１２の位置を、基準カメラ２４によって検出することができる。レーザユニット３６によって、歯科技工用の物体１０をストリップ光に暴露する。次に、前記校正を考慮して個々の測定値を、制御・分析ユニット４５によって接続し、歯科技工用の物体１０の座標をデジタル方式で利用する。デジタル方式に基づいて、ＣＡＤ・ＣＡＭ法を用いて、義歯を製造することができる。

測定装置の原理図を正面図で示す。 図１に示す測定装置を９０°回転した側面図を示す。 図１に係る測定装置の斜視図を示す。 図３に示した装置を９０°回転した図を示す。 校正棒を有する図３の省略概略図を示す。 校正体を有する、図３に示した装置の、その省略図を示す。 ブロック回路図を示す。

符号の説明

１０ 雄型模型
１８ 測定テーブル
２０ 回転軸
３２ マトリックスカメラ
３４ マトリックスカメラ

Claims (23)

1. 歯科技工用の物体の、例えば雄型模型（１０）またはこの雄型模型の一部分の形状を、無接触で３次元で決定する方法であって、前記物体の複数の表面点の空間座標を決定するために、少なくとも２つのマトリックスカメラ（３２，３４）によって測定されるストリップ光を前記物体に投影させることによって、座標系の２つの位置座標（Ｚ座標、Ｙ座標）を決定し、回転軸（２０）を中心として回転可能な測定テーブル（１８）に設けられた前記物体の位置を検出することによって、第３の空間座標（Ｘ座標）を決定する方法において、
   前記マトリックスカメラ（３２，３４）の各々は、第１の、第２のおよび第３のピクセルを有するカラーマトリックスカメラであること、および、前記マトリックスカメラによって、一方の種類のピクセル（第１のピクセル）に実質的に特徴的な波長範囲にある光を検出し、前記少なくとも２つの位置座標（Ｙ座標およびＺ座標）を決定するために、他方の種類のピクセル（第２のおよび第３のピクセル）のうちの少なくとも１の値を分析することを特徴とする方法。
2. 前記マトリックスカメラ（３２，３４）を、第１のピクセルとしての赤色のピクセルに特徴的な波長範囲、好ましくは約６３５ｎｍの波長範囲にある放射線に曝すことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記マトリックスカメラ（３２，３４）を、前記第１の種類のピクセルの過度の露光をもたらす放射照度に曝すことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記物体を、前記第１のピクセルに特徴的な波長範囲にある放射線に曝すことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記他方の種類のピクセルとして、緑色のピクセルを分析することを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. カメラ（３２，３４）として、ＣＭＯＳカメラを用いることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記マトリックスカメラ（３２，３４）および／またはこのマトリックスカメラのマトリックス（チップ面）を、前記測定テーブル（１８）の前記回転軸（２０）が位置している面に対し左右対称に方向づけすること、および、前記マトリックスカメラまたはマトリックスを、前記面に設けられておりかつ中心を前記面が通る平面状の校正体（４６）に対し、複数の画像が同じであるように、方向づけすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記マトリックスカメラ（３２，３４）の前記マトリックス（チップ面）を、前記マトリックスカメラのうちの１によって測定されるその時々に１つの面を有し、かつ矩形を有する平坦な校正体（４６）に対し、個々のカメラの、前記夫々の面から撮影された個別画像が纏められて、個別画像の重なり合いなしに矩形を有する全体画像が形成されるように、方向づけすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 前記物体（１０）の、前記マトリックスカメラ（３２，３４）によって撮影された画像を、前記座標系（Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標）に変換するために、前記画像を、前記回転軸（２０）が通る基準体（４７）の画像と比較することを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 基準体（４７）としては、前記測定テーブル（１８）の前記回転軸（２０）と一致する縦軸を有する、円形のまたは多角形の、例えば正方形の横断面を有するピンまたは棒を用いることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記測定テーブル（１８）の上方には、前記測定テーブル（１８）の前記回転軸（２０）に沿って方向づけられる前記光軸（３０）を有する基準カメラ（２４）を設けること、および、前記測定テーブル、あるいは前記物体（１０）を受けかつ前記測定テーブルに設けられた保持手段（１２）に、前記物体が前記測定テーブルに設けられてなる位置同士を互いに関連づける基準となる手段（２６）を付することを特徴とする請求項１に記載の方法。
12. 前記複数のマトリックスカメラ（３２，３４）を、これらのマトリックスカメラの光軸（３８，４０）が角度γで交差するように、互いに方向づけし、但し、６０°≦γ≦９０°であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. 前記基準となる手段（２６）を有しかつ前記歯科技工用の物体（１０）を保持する前記保持手段（１２）を、前記測定テーブル（１８）に取着すること、および、前記第３の座標を前記測定テーブルの回転位置から決定することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
14. 歯科技工用の物体を受けかつ回転軸（２０）を中心として回転可能な測定テーブル（１８）と、前記光発生手段（３６）、例えば前記歯科技工用の物体に光線を写し出すレーザ手段と、前記光線に向けられた２つのマトリックスカメラ（３２，３４）と、前記光線の座標を決定するように前記マトリックスカメラの信号を分析する分析ユニット（４５）とを具備し、歯科技工用の物体（１０）の、例えば雄型模型またはこの雄型模型の一部分の形状を無接触で３次元で決定する装置において、
    前記マトリックスカメラ（３２，３４）の各々は、カラーカメラであり、このマトリックスカメラは、一方の種類のピクセルに特徴的な波長範囲の光に曝されていること、および、前記ピクセルのうちの、前記第１の種類のピクセルと異なる第２の種類のピクセルの電荷値が、光線の分析のために分析可能であることを特徴とする装置。
15. 前記測定テーブル（１８）の上方には、前記測定テーブル上における前記歯科技工用の物体（１０）の位置に割り当てられておりかつ少なくとも１つの基準となる手段（２６）を検出するための基準カメラ（２４）が設けられていることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
16. 前記歯科技工用の物体（１０）は、前記測定テーブル（１８）に設置可能な保持手段（１２）上に、前記基準カメラ（２４）によって検出される前記基準となる手段（２６）で位置決めされていることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
17. 前記保持手段（１２）は、前記測定テーブル（１８）に対し調整可能および／または傾動可能に形成されていることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
18. 前記マトリックスカメラ（３２，３４）の各々は、ＣＭＯＳカラーマトリックスカメラであることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
19. 前記２つのマトリックスカメラ（３２，３４）の各々の前記光軸（３８，４０）は角度γで交差し、但し、６０°≦γ≦９０°であることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
20. 前記マトリックスカメラ（３２，３４）の前記光軸（３８，４０）は、夫々垂直線に対し、角度α_１，α_２を形成し、但し、３０°≦α_１，α_２≦６０°であることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
21. 前記光発生手段（３６）の開口角βは、１０°≦β≦３０°の範囲にあり、特にβは、約２０°であることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
22. 前記基準カメラ（２４）は、この基準カメラの光学系を同軸に囲繞しかつ前記測定テーブル（１８）に方向づけられた発光リング（４４）を有することを特徴とする請求項１５に記載の装置。
23. 前記マトリックス（チップ面）は、自らのシャイムフルーク角度に対し、平坦な校正体（４６）のその時々に１つの面から撮影された各々の画像が、均一に鮮明に写し出されているように、方向づけられており、前記校正体は、前記測定テーブル（１８）の回転軸（２０）に対し、前記回転軸が前記校正体内に延びているように、方向づけられており、前記校正体は、各々のマトリックスカメラ（３２，３４）の焦点深度と同一であるか焦点深度より小さい厚さを有することを特徴とする請求項１４に記載の装置。

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