JP2023531377A - 手持ち式口腔内歯科用３ｄカメラ - Google Patents

Abstract

本発明は、手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラ（１）であって、手持ち式ハウジング（２）を備え、手持ち式ハウジングが、光を生成するための照明手段（４）と、前記照明手段（４）によって生成された前記光を患者の歯の表面の領域上に投影するための投影手段（５）と、を備える光学ユニット（３）と、この領域によって反射された投影光の画像を感知するための感知ユニット（６）と、を含む、手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラ（１）において、照明手段（４）が、光を生成するための半導体レーザ（７）を備え、投影手段（５）が、半導体レーザ（７）によって生成された光を受光するように配置された蛍光体（８）を備え、ここにおいて、投影手段（５）は、蛍光体（８）からの蛍光を患者の歯の表面の領域上に投影するように更に適合されることを特徴とする、手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラ（１）。
【選択図】図３

Description

本発明は、手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラに関する。本発明はまた、患者の歯の表面の画像を生成するための手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラを使用する３Ｄ撮像システムに関する。

手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラは、歯科治療において一般的に使用されている。手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラは、患者の歯の表面の領域によって反射された投影光の画像を感知するための画像感知ユニットを有する。手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラは、通常、３Ｄ撮像システムに接続され、これは、感知された画像に基づいて患者の歯の表面の少なくとも一部の３Ｄ画像を生成するための３Ｄ画像処理ユニットを有する。一般に知られている方法では、投影光は、３Ｄ画像の生成を可能にするパターンを含む。代替の技法もまた、当業者に一般に知られている。生成された３Ｄ画像は、ユーザに対してディスプレイ上に表示され、修復物／歯列矯正器具（appliances）等を製造するために、ＣＡＤ／ＣＡＭソフトウェアによって使用され得る。手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラの光学ユニットは、一般に、光を生成するための照明手段と、照明手段によって生成された光を患者の歯の表面の領域上に投影するための投影手段と、を有する。先行技術では、ＬＥＤが、光の生成のための照明手段において使用されている。例えば、米国特許出願公開第２０１９／０３７６７８４ Ａ１号は、ＬＥＤのアレイを有する手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラを開示している。ＬＥＤは、現在利用可能な技術によって、それらの輝度が制限されている。利用可能な高出力ＬＥＤチップのサイズは、通常、１ｍｍ^２であり、放出された光の一部のみが使用され得る。放出される光束を増大させるために、光源を拡大することは、エタンデュ（etendue）により、追加の光が撮像光学系を通過することができないので、効果的ではない。したがって、光源に供給される電力は、電力損失となり、手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラの加熱をもたらすだけである。

本発明の目的は、先行技術の問題を克服し、高照度を達成し得る手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラを提供することである。

この目的は、請求項１に記載の手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラによって達成されている。従属請求項は、更なる実施形態及び発展形態に関する。

本発明は、手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラであって、手持ち式ハウジングを備え、手持ち式ハウジングは、光を生成するための照明手段と、照明手段によって生成された光を患者の歯の表面の領域上に投影するための投影手段と、を備える光学ユニットと、この領域によって反射された投影光の画像を感知するための感知ユニットと、を含む、手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラを提供する。照明手段は、光を生成するための半導体レーザを備え、投影手段は、蛍光体を備え、これは、半導体レーザから遠隔の位置に位置し、半導体レーザによって生成された光を受光するように配置されている。投影手段は、半導体レーザの光を蛍光体上に集光することと、蛍光体からの蛍光性の光を患者の歯の表面の領域上に投影することと、を行うように更に適合される。蛍光体は、半導体レーザから遠隔に位置する。

本発明の主な有利な効果は、半導体レーザのおかげで、手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラの光学ユニットの照度並びに投影光の明るさ（brightness）が、光学ユニットのサイズの増大を必要とせずに、且つより多くの廃熱又は被写界深度の損失を引き起こすことなく、増大され得ることである。本発明の別の主な有利な効果は、蛍光体のおかげで、ノイズ、特に、半導体レーザのコヒーレント光によって引き起こされるスペックルが、可能な限り完全に抑制又は低減され得ることである。本発明の別の主な有利な効果は、改善された明るさ及び低減されたノイズにより、より高い撮像精度が、３Ｄ画像において達成され得ることである。本発明の別の主な有利な効果は、より高密度の３Ｄ画像データが、改善された明るさにより、問題のあるエリア、例えば、急傾斜の歯面においてさえも、取得され得ることである。本発明の別の主な有利な効果は、より高いフレームレートが達成され得、それによって、改善された明るさにより、引き裂き抵抗（tear resistance）が改善され得ることである。本発明の別の主な有利な効果は、半導体レーザのおかげで、廃熱が低減され得、それによって、電池寿命が改善され得、小型軽量化され得ることである。

一実施形態では、手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラには、好ましくは、蛍光体を冷却するためのヒートシンクとして冷却板が設けられている。蛍光体は、好ましくは、冷却板と熱接触している反射部上に配置されている。蛍光体は、集光された光のサイズに一致する、好ましくは、実質的に０．１ｍｍ～１ｍｍの範囲にある直径を有する、比較的小さいエリア内に集中している。

一実施形態では、半導体レーザは、３５０ｎｍ～４７０ｎｍの範囲内の光を放出する。半導体レーザは、好ましくは、青色光を放出する。代替として、ＵＶ光を放出する半導体が使用され得る。

一実施形態では、投影手段は、半導体レーザと蛍光体との間の光路に沿って所定の順序で配置された、少なくとも第１のレンズと、ダイクロイックミラーと、第２のレンズと、を含む。

本発明によれば、３Ｄ画像生成は、好ましくは、パターンを使用することによって達成される。代替の技法も使用され得る。したがって、一実施形態では、投影手段は、蛍光体によって放出された蛍光を用いてパターンを生成し、生成されたパターンを患者の歯の表面の領域上に投影する。

本発明はまた、手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラと接続可能な３Ｄ撮像システムを提供する。３Ｄ撮像システムは、感知された画像に基づいて患者の歯の表面の少なくとも一部の３Ｄ画像を生成するための３Ｄ画像処理ユニットと、３Ｄ画像をユーザに対して表示するためのディスプレイと、を有する。３Ｄ撮像システムは、好ましくは、ＣＡＤ／ＣＡＭソフトウェアが実行され得るＣＡＤ／ＣＡＭモジュールを有する。ＣＡＤ／ＣＡＭソフトウェアは、生成された３Ｄ画像を、歯科治療のために使用し、特に、修復物、歯列矯正器具、インプラント等の構築のために使用する。ＣＡＤ／ＣＡＭモジュールは、歯科用フライス盤等のような周辺装置に接続可能である。

以下の説明では、本発明の更なる態様及び有利な効果が、例示的な実施形態を使用することによって、及び図面への参照によって、より詳細に説明される。

図１は、本発明の一実施形態による、手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラに接続された３Ｄ撮像システムの概略部分図である。 図２は、本発明の一実施形態による、図１の手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラの光学ユニットの概略部分図である。 図３は、本発明の代替の実施形態による、図１の手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラの光学ユニットの概略部分図である。

図面に示される参照番号は、下記に列挙される要素を示し、例示的な実施形態の以下の説明において参照される：
１． 手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラ
２． 手持ち式ハウジング
３． 光学ユニット
４． 照明手段
５． 投影手段
６． 感知ユニット
７． 半導体レーザ
８． 蛍光体
９． 冷却板
１０． 反射部
１１． 第１のレンズ
１２． ダイクロイックミラー
１２ａ． ダイクロイックミラー
１２ｂ． ダイクロイックミラー
１３． 第２のレンズ
１４． ３Ｄ撮像システム
１５． ３Ｄ画像処理ユニット
１６． ディスプレイ
１７． データ記憶装置
１８． 前処理ユニット
１９． ビームスプリッタ
２０． 撮像ユニット（レンズ）
２１． ミラー
２２． 入力手段（キーボード＆マウス）

図１は、手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラ（１）に接続された３Ｄ撮像システム（１４）の一実施形態を示す。３Ｄ撮像システム（１４）は、手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラ（１）によって感知された画像に基づいて患者の歯の表面の少なくとも一部の３Ｄ画像を構築するための３Ｄ画像処理ユニット（１５）を有する。３Ｄ撮像システム（１４）は、３Ｄ画像をユーザに対して表示するためのディスプレイ（１６）を有する。３Ｄ撮像システム（１４）は、感知された画像を記憶するためのデータ記憶装置と、ユーザ入力のためのキーボード（２２）と、を有する。

図１に示されるように、手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラ（１）は、手持ち式ハウジング（２）を有し、手持ち式ハウジング（２）は、光を生成するための照明手段（４）と、照明手段（４）によって生成された光を患者の歯の表面の領域上に投影するための投影手段（５）と、を備える光学ユニット（３）と、この領域によって反射された投影光の画像を感知するための感知ユニット（６）と、を含む。感知された画像は、前処理ユニット（１８）によって前処理され、前処理ユニット（１８）は、前処理された画像を３Ｄ撮像システム（１４）に送信する。

図２及び図３は、図１に示される光学ユニット（３）の代替の実施形態である。図２及び図３に示されるように、照明手段（４）は、光を生成するための半導体レーザ（７）を備える。投影手段（５）は、半導体レーザ（７）によって生成された光を受光するように遠隔配置された蛍光体（８）を備える。投影手段（５）は、半導体レーザ（７）の光を蛍光体（８）上に集光することと、蛍光体（８）からの蛍光性の光を患者の歯の表面の領域上に投影することと、を行うように更に適合される。投影手段（５）については、後により詳細に説明される図１に示されるように、投影手段（５）の投影光は、ビームスプリッタ（１９）、撮像レンズ（２０）、ミラー（２１）に向けられ、そこから患者の歯の表面の領域に向けられる。この領域によって反射された投影光は、ミラー（２１）によって反射されて、撮像レンズ（２０）、ビームスプリッタ（１９）、そして感知ユニット（６）へと至る。

図２及び図３に示されるように、投影手段（５）は、ヒートシンクとして機能する冷却板（９）を備える。冷却板（９）は、反射部（１０）を有する。蛍光体（８）は、冷却板（９）と熱接触している反射部（１０）において配置されている。冷却板（９）及び反射部（１０）は、金属製である。蛍光体（８）は、反射部（１０）内のスポット状のエリア内に集中している。スポット状のエリアの直径は、好ましくは、０．１～１ミリメートルの範囲にあり、集光された光の幾何学的形状に一致する。半導体レーザ（７）から放出されるレーザビームの直径もまた、蛍光体（８）のスポット状のエリアに一致するように、好ましくは、０．１～１ミリメートルの範囲にある。蛍光体（８）から得られる蛍光は、非常に高い輝度を有する。蛍光体（８）のスポット状のエリアの直径が小さいことにより、蛍光は、効果的に集光され、そしてまた、大きいｆストップ（小さい開口数（ＮＡ）に対応する）を有する光学ユニット（３）を通って導かれ得る。半導体レーザ（７）は、好ましくは、３５０ｎｍ～４７０ｎｍの範囲内の光を放出する。半導体レーザ（７）は、好ましくは、青色光を放出する。代替として、半導体レーザ（７）は、ＵＶ光を放出するように適合され得る。

図２は、光学ユニット（３）の第１の代替の実施形態を示す。投影手段（５）は、半導体レーザ（７）から蛍光体（８）までの光路に沿って所定の順序で配置された、少なくとも第１のレンズ（１１）と、ダイクロイックミラー（１２ａ）と、第２のレンズ（１３）と、を備える。第１のレンズ（１１）は、半導体レーザ（７）からの発散光を集光し、それを、半導体レーザ（７）からの光を第２のレンズ（１３）に向けて透過させるように適合されたダイクロイックミラー（１２ａ）に向けて平行化する（collimates）。第２のレンズ（１３）は、光を蛍光体（８）上に集束させる。蛍光体（８）によって放出された蛍光は、第２のレンズ（１３）によって集光され、平行化された蛍光をビームスプリッタ（１９）に向けて反射するように適合されたダイクロイックミラー（１２ａ）に向けて平行化される。

図３は、光学ユニット（３）の第２の代替の実施形態を示す。投影手段（５）は、半導体レーザ（７）から蛍光体（８）までの光路に沿って所定の順序で配置された、少なくとも第１のレンズ（１１）と、ダイクロイックミラー（１２ｂ）と、第２のレンズ（１３）と、を備える。第１のレンズ（１１）は、半導体レーザ（７）からの発散光を集光し、それを、半導体レーザ（７）からの光を第２のレンズ（１３）に向けて反射させるように適合されたダイクロイックミラー（１２ｂ）に向けて平行化する。第２のレンズ（１３）は、光を蛍光体（８）上に集束させる。蛍光体（８）によって放出された蛍光は、第２のレンズ（１３）によって集光され、平行化された蛍光をビームスプリッタ（１９）に向けて透過させるように適合されたダイクロイックミラー（１２ａ）に向けて平行化される。

投影手段（５）は、蛍光体（８）の平行化された蛍光を使用することによってパターンを生成し、生成されたパターンを患者の歯の表面の領域上に投影するように更に適合される。パターンは、好ましくは、ダイクロイックミラー（１２ａ；１２ｂ）とビームスプリッタ（１９）との間に配置されたマスクを介して生成される。

図３に示されるように、冷却板（９）は、手持ち式ハウジング（２）の後方部分において、即ち、ビームスプリッタ（１９）、撮像ユニット（２０）、及びミラー（２１）から最も遠くに配置されている。それによって、撮像プロセスへの廃熱のいかなる悪影響も、可能な限り低減され得る。

Claims (7)

1. 手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラ（１）であって、
   手持ち式ハウジング（２）を備え、前記手持ち式ハウジングが、
   光を生成するための照明手段（４）と、前記照明手段（４）によって生成された光を患者の歯の表面の領域上に投影するための投影手段（５）と、を備える光学ユニット（３）と、
   前記領域によって反射された投影光の画像を感知するための感知ユニット（６）と、を含む、手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラ（１）において、
   前記照明手段（４）が、前記光を生成するための半導体レーザ（７）を備え、
   前記投影手段（５）が、前記半導体レーザ（７）によって生成された光を受光するように遠隔配置された蛍光体（８）を備え、ここにおいて、前記投影手段（５）は、前記半導体レーザ（７）の光を前記蛍光体（８）上に集光することと、前記蛍光体（８）からの蛍光を前記患者の歯の表面の領域上に投影することと、を行うように更に適合されていることを特徴とする、手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラ（１）。
2. 前記投影手段（５）が、反射部（１０）を有する冷却板（９）を備え、ここにおいて、前記蛍光体（８）は、前記冷却板（９）と熱接触している前記反射部（１０）上に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラ（１）。
3. 前記集光された光を受光するように配置された前記蛍光体（８）が、実質的に０．１ｍｍ～１ｍｍの範囲にある直径を有するエリア内に集中していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラ（１）。
4. 前記半導体レーザが、３５０ｎｍ～４７０ｎｍの範囲内の青色光又はＵＶ光を放出することを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラ（１）。
5. 前記投影手段（５）が、前記半導体レーザ（７）と前記蛍光体（８）との間の光路に沿って所定の順序で配置された、少なくとも第１のレンズ（１１）と、ダイクロイックミラー（１２ａ；１２ｂ）と、第２のレンズ（１３）と、を備えることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラ（１）。
6. 前記投影手段（５）が、前記蛍光体（８）の蛍光を用いてパターンを生成し、生成された前記パターンを前記患者の歯の表面の領域上に投影するように更に適合されていることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラ（１）。
7. 請求項１～６のいずれか一項に記載の手持ち式口腔内歯科用３Ｄカメラ（１）と、
   感知された画像に基づいて前記患者の歯の表面の少なくとも一部の３Ｄ画像を生成するための３Ｄ画像処理ユニット（１５）と、
   前記３Ｄ画像をユーザに対して表示するためのディスプレイ（１６）と、
   を備えることによって特徴付けられる３Ｄ撮像システム（１４）。

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