JP4836787B2 - Methods for labeling dental work and creating dentures - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、X、Y及びZ軸を有し、Z軸及びY軸とその交点(座標系の原点)がモニタの表示面にあり、X軸が表示面に対して垂直である直角座標系に基づいて、歯科技工物を互いに垂直な2つの軸の周りに回転し、対象物のズームのためにX軸に沿って変位させる、デジタル化歯科技工物例えば義歯又は少なくとも1個の歯の型のモニタでの表示方法に関する。また本発明は、義歯を装着する顎区域のデジタル化データに基づく義歯の作成方法に関する。 The present invention has an X, Y, and Z axis, a rectangular coordinate system in which the Z axis and the Y axis and their intersection (the origin of the coordinate system) are on the display surface of the monitor, and the X axis is perpendicular to the display surface Based on the digitized dental work, eg a denture or at least one tooth mold, rotating about two axes perpendicular to each other and displacing along the X axis for object zooming It is related with the display method on the monitor. The present invention also relates to a method for creating a denture based on digitized data of a jaw region on which the denture is mounted.
二次元系でのナビゲーション、即ちおおむねモニタ又はパソコン画面上のマウスの矢印の位置決めのために、標準マウスが開発された。このようなマウスによって2つの並進自由度が制御され、場合によっては補助調整輪によってその他の機能が操作される。 A standard mouse has been developed for navigation in a two-dimensional system, i.e., generally positioning the mouse arrow on a monitor or personal computer screen. Such a mouse controls two translational degrees of freedom, and in some cases, other functions are operated by auxiliary adjustment wheels.
対象物を移動する完全な三次元アライメント又はカメラ又は観察者を移動するナビゲーションでは6つの自由度、即ち並進運動のための3つの自由度と回転のための3つの自由度が必要である。これを実現するために、たいていキーボード入力とマウス運動が併用される。その場合直感的操作は不可能であり、むしろ十分な練習と長い習熟時間が必要である。 A complete three-dimensional alignment for moving an object or navigation for moving a camera or observer requires six degrees of freedom, ie three degrees of freedom for translational movement and three degrees of freedom for rotation. To achieve this, keyboard input and mouse movement are often combined. In that case, intuitive operation is not possible, but rather sufficient practice and a long learning time are required.
そこで三次元空間でのナビゲーション又はアライメントのために、様々な入力装置、例えばジョイスティック又はトラックボール(球)が開発された。正確なナビゲーション又はアライメントは十分な習熟を必要とするが、これらの入力装置で通常6つのすべての自由度を直感的に制御することができる。この場合主要な問題は2つ以上の運動方向の望ましくない重複である。 Various input devices such as joysticks or trackballs have been developed for navigation or alignment in three-dimensional space. Although accurate navigation or alignment requires sufficient proficiency, these input devices can usually intuitively control all six degrees of freedom. The main problem in this case is an undesirable overlap of two or more directions of motion.
歯科領域では、当該の課題又は利用者の関心事に合せて調整された入力装置によって歯科用模型の三次元アライメントを行うことができるシステムは知られていない。むしろ標準マウスを利用するのが普通である。 In the dental field, no system is known that can perform three-dimensional alignment of a dental model with an input device that is tailored to the subject or interest of the user. Rather, it is normal to use a standard mouse.
歯科矯正診断を行うための方法が国際特許公開WO−A1998/53428で明らかである。このためにモニタの表示面にあるY及びZ軸の周りに顎の画像が徐々に回転されるようになっている。またX軸に沿ったズームが可能である。 A method for performing orthodontic diagnosis is apparent in International Patent Publication WO-A 1998/53428. For this reason, the image of the jaw is gradually rotated around the Y and Z axes on the display surface of the monitor. In addition, zooming along the X axis is possible.
対象物をモニタに様々な位置で表示するために、例えばSpace Mouse(登録商標)により対象物のズームと回転又は移動を必要な範囲で行うことができる入力装置が知られている。三次元模型を互いに垂直な2つの軸の周りに回転する方法が米国特許第5,557,714号で明らかである。 In order to display an object at various positions on a monitor, an input device is known that can perform zooming, rotation, and movement of the object within a necessary range by using, for example, Space Mouse (registered trademark). A method for rotating a three-dimensional model around two axes perpendicular to each other is apparent from US Pat. No. 5,557,714.
米国特許第6,287,121号からは、義歯部分の作成方法及び装置が公知である。ここでは、作成すべき義歯をモニター上に表示することが可能である。
対象物を自由度6だけ変位させる入力用キーボードが、例えば欧州特許EP−A1283495又はドイツ特許DE−C4405314により周知である。
From US Pat. No. 6,287,121, a method and apparatus for creating a denture part is known. Here, the dentures to be created can be displayed on the monitor.
An input keyboard for displacing an object by 6 degrees of freedom is known, for example, from European patent EP-A 1 283 495 or German patent DE-C 4405314.
本発明の課題は、スキャンデータの可視化及び義歯のCAD採型の枠内で歯科技工物、特に歯又は歯列の仮想模型の直感的かつ簡単なアライメントができるように、冒頭に挙げた種類の方法を改良する課題である。また義歯を装着する顎区域、例えば単数又は複数の残根のデジタル化データに基づいて、モニタに表示された仮想の義歯を簡単に検査し、このデータに基づいて所望の義歯を作成することを可能にすることである。 The object of the present invention is to provide an intuitive and easy alignment of dental data, in particular a virtual model of a tooth or dentition, within the framework of visualization of scan data and CAD molding of dentures. It is a problem to improve the method. In addition, based on the digitized data of the jaw area where the denture is mounted, for example, one or more residual roots, the virtual denture displayed on the monitor is easily inspected, and the desired denture is created based on this data. Is to make it possible.
上記の課題は冒頭に挙げた種類のデジタル化歯科技工物の表示方法において、おおむね次のようにして解決される。即ちX軸とY軸が張る平面にあって座標系の原点を通るT軸に沿って歯科技工物を整列し、最大で自由度5だけ移動し、その際第1の自由度としてZ軸の周りの回転(RotZ)、第2の自由度としてT軸の周りの回転(RotT)、第3の自由度としてT軸に沿った対象物の並進、第4の自由度としてX軸に沿った対象物の並進を選択する。その場合座標系の原点が表示された歯科技工物を常に通るように、歯科技工物を座標系に対して整列する。 The above-described problems are solved in the following manner in the method for displaying digitized dental technicians of the type mentioned at the beginning. That is, the dental technique is aligned along the T axis passing through the origin of the coordinate system on the plane extending from the X axis and the Y axis, and is moved by a maximum of 5 degrees of freedom. Rotation around (Rot Z ), rotation around T-axis as second degree of freedom (Rot T ), translation of object along T-axis as third degree of freedom, X-axis as fourth degree of freedom Select translation of the object along. In that case, the dental technician is aligned with respect to the coordinate system so that the origin of the coordinate system always passes through the displayed dental technician.
本発明の別の実施形態によれば、X軸の周りの回転を第5の自由度として選択することができるが、歯科技工物を最大で第1、第2、第3及び第4の自由度に従って移動することが好ましい。 According to another embodiment of the present invention, rotation about the X axis can be selected as the fifth degree of freedom, but the dental work is at most the first, second, third and fourth degrees of freedom. It is preferable to move according to the degree.
表示された歯科技工物の直感的かつ簡単なアライメントをさらに容易にするために、本発明の別の実施形態はT軸の周りの回転が制限されるように、即ちおおむね揺動運動が行われるように構成されている。その場合対象物をT軸の周りに角α(α<360°、特にα≦180°)だけ回転することができる。 In order to further facilitate the intuitive and simple alignment of the displayed dental work, another embodiment of the present invention is such that rotation about the T-axis is limited, i.e., generally oscillating motion is performed. It is configured as follows. In that case, the object can be rotated about the T axis by an angle α (α <360 °, in particular α ≦ 180 °).
さらにT軸に沿って限られた運動を行うことができ、歯科技工物の表示に関し支障はない。 Furthermore, limited movement can be performed along the T-axis, and there is no problem with the display of the dental work.
本発明をさらに発展させて、歯科技工物の縦軸は歯科技工物の各部分、例えば作成される義歯例えば歯冠の各部分の中心点を結ぶ直線を含む折れ線からなり、T軸に沿った歯科技工物の変位のために、座標系の原点を通る折れ線の1つの直線に沿った運動だけが行われるように構成されている。その場合角β(β≠180°)を挟んで順次続く第1及び第2の直線に沿った歯科技工物の変位のために、第1の直線に沿った変位の終了後、かつ第2の直線に沿った歯科技工物の変位の前に歯科技工物をZ軸の周りに角βだけ回転し、その結果第2の直線の経過の方向はその前の第1の直線の経過と一致するようになる。 Further developing the present invention, the vertical axis of the dental technician consists of a polygonal line including a straight line connecting the center points of each part of the dental technician, for example, each part of the dental prosthesis to be created, for example, along the T axis. Due to the displacement of the dental work, only a movement along one straight line of a polygonal line passing through the origin of the coordinate system is performed. In this case, because of the displacement of the dental work along the first and second straight lines that sequentially follow the angle β (β ≠ 180 °), after the end of the displacement along the first straight line, the second Before the displacement of the dental work along the straight line, the dental work is rotated about the Z axis by an angle β, so that the direction of the course of the second straight line coincides with the course of the previous first straight line. It becomes like this.
任意の対象物を表示し、操作することができる工業用三次元CADシステムと対照的に−これは6つのすべての自由度の物体運動を必要とする−、義歯のCAD採型では本発明に基づき自由度4又は5に簡略化される。仮想の歯冠と手当てされる顎区域を観察すれば十分である。周囲の区域、例えば顎骨、舌又は唇は歯科修復にとって重要でなく、デジタル化もしない。コンピュータ援用歯科修復では、歯肉で覆われた歯根や歯の内部も考慮されない。 In contrast to an industrial three-dimensional CAD system that can display and manipulate any object--this requires all six degrees of freedom of object motion--in denture CAD casting, the present invention Based on this, the degree of freedom is simplified to 4 or 5. It is sufficient to observe the virtual crown and the treated jaw area. Surrounding areas such as the jawbone, tongue or lips are not important for dental restoration and are not digitized. Computer aided dental restoration does not take into account the roots or teeth covered with gums.
換言すれば、本発明はモニタに座標系で表示される対象物、特に歯列のデジタル化した部分を、入力装置を使用して整列するための方法において、対象物を最大で自由度5、とりわけ自由度4で整列するものである。即ち
1.座標の原点を通るZ軸の周りの回転。
2.歯列に沿って座標の原点を通る対象物の縦軸(T軸)の周りの回転。その場合回転はとりわけ制限され、即ち揺動運動が行われる。
3.対象物の縦軸(T軸)に沿った対象物の並進。座標の原点が常に対象物の中にあるという点で限られている。
4.座標の原点から観察者の方へのX軸に沿った並進(ズーム)。
In other words, the present invention provides a method for aligning an object displayed in a coordinate system on a monitor, particularly a digitized portion of a dentition, using an input device, with a maximum of 5 degrees of freedom. In particular, they are aligned with 4 degrees of freedom. That is, 1. Rotation around the Z axis through the origin of coordinates.
2. Rotation about the vertical axis (T-axis) of the object passing through the origin of coordinates along the dentition. In that case, the rotation is particularly limited, i.e. a rocking movement takes place.
3. Translation of the object along the longitudinal axis (T-axis) of the object. Limited in that the origin of coordinates is always within the object.
4). Translation (zoom) along the X-axis from the origin of coordinates to the viewer.
但し座標系の原点は画面の中心又はおおむね中心に留まらねばならない。その場合歯科技工物をT軸の周りに回転しない限り、Z軸は歯科技工物の垂直軸と一致する。 However, the origin of the coordinate system must remain at the center of the screen or roughly at the center. In that case, the Z axis coincides with the vertical axis of the dental technique unless the dental technique is rotated about the T axis.
歯穹の大きな部分を表示する時は、対象物の縦軸(T)は例えば歯冠の中心点を結ぶ直線からなる線分で構成された折れ線によって形成することができる。 When displaying a large portion of a toothpick, the vertical axis (T) of the object can be formed by, for example, a broken line composed of straight lines connecting the center points of the crowns.
特に本発明は、義歯を装着する顎区域、例えば単数又は複数の残根のデジタル化データに基づき義歯例えばブリッジ又は歯冠を作成する方法において、デジタル化データに基づき義歯を計算し、少なくとも義歯をモニタに表示し、義歯をモニタ上で最大で自由度5、特に自由度4だけ移動することによって表示された義歯を検査し、表示された義歯を評価し、場合によっては変更し、続いて表示された、場合によっては変更された義歯に相当するデータに基づいて義歯を作成する方法を特徴とする。 In particular, the present invention relates to a method for creating a denture, for example, a bridge or a crown based on digitized data of a jaw region, for example, one or a plurality of residual roots, to which the denture is to be mounted, and calculates the denture based on the digitized data, Display on the monitor, inspect the denture displayed by moving the denture up to 5 degrees of freedom, especially 4 degrees of freedom on the monitor, evaluate the displayed denture, change if necessary, and then display And a method for creating a denture based on data corresponding to a denture that has been changed in some cases.
その場合、あらかじめデジタル化したデータと、呼び出し可能なパラメータ例えば作成される義歯の肉厚又は義歯と顎区域の取り囲まれる残根との間のセメントギャップとを組み合わせることができる。 In that case, pre-digitized data can be combined with callable parameters such as the thickness of the denture to be created or the cement gap between the denture and the remaining root surrounding the jaw area.
表示された義歯の検査の結果、義歯がイメージ又は基準値と一致しないことが明らかな時は、こうして変更されたデータに基づき義歯を作成するために、電子採型を行うことができる。 When it is clear from the displayed examination of the denture that the denture does not match the image or the reference value, electronic casting can be performed to create a denture based on the data thus changed.
義歯を装着する顎区域のデジタル化及びデジタル化した値に基づく、即ちCAD−CAM法による義歯の作成は、例えば国際特許公開WO−A−99/47065に記載されており、その開示が明確に引用されている。 The creation of dentures based on the digitized values and digitized values of the jaw area to which the dentures are attached, that is, the CAD-CAM method, is described in, for example, International Patent Publication WO-A-99 / 47065, and the disclosure thereof is clearly shown. Quoted.
モニタで視覚検査を行うために、義歯だけでなく、義歯をかぶせる顎区域も表示することがもちろん可能である。 Of course, it is possible to display not only the denture but also the jaw area where the denture is to be covered for visual inspection on the monitor.
本発明をさらに発展させて、対象物のアライメントのために使用される入力装置は、対象物のアライメントを当該の自由度だけ互いに別個に行う入力ユニットを有する。その場合入力装置として特に4個の入力ユニットを有する入力装置が使用され、1つの入力ユニットは別の入力ユニットの二重起動のための切換えスイッチである。 Further developing the present invention, an input device used for object alignment has input units that perform object alignment separately from each other by that degree of freedom. In this case, an input device having four input units is used as the input device, and one input unit is a changeover switch for double activation of another input unit.
さらに発展させて、単数又は複数の入力ユニットとして調整輪が設けられる。入力装置として、少なくとも2つの入力ユニットの機能を遂行するトラックボールを使用することもできる。 Further developed, adjustment wheels are provided as single or multiple input units. A trackball that performs the functions of at least two input units can also be used as the input device.
好ましい実施形態によれば、入力装置として、少なくとも1つの軸の周りに回転可能な第1及び第2の入力ユニット並びに第3の入力ユニットとしての押ボタンを具備し、第1の入力ユニットを操作すると対象物が第1の軸(T軸)の周りに、第2の入力ユニットを操作すると対象物が第1の軸に垂直な第2の軸(Z軸)の周りに回転され、第3の入力ユニット及び第1又は第2の入力ユニットを同時に操作すると対象物が上記の軸の1つに沿って移動させられ、第3の操作ユニットと第2又は第1の入力ユニットを操作すれば、対象物の表示が第1及び第2の軸に対して垂直に変位させられる(ズーム)(X軸に沿った変位)入力装置が使
用される。
According to a preferred embodiment, the input device includes first and second input units rotatable around at least one axis and a push button as a third input unit, and operates the first input unit. Then, when the object is operated around the first axis (T axis) and the second input unit is operated, the object is rotated around the second axis (Z axis) perpendicular to the first axis, and the third If the input unit and the first or second input unit are simultaneously operated, the object is moved along one of the above-mentioned axes, and the third operation unit and the second or first input unit are operated. An input device is used in which the display of the object is displaced perpendicular to the first and second axes (zoom) (displacement along the X axis).
入力ユニットの1つとしてトラックボール(球)を使用する時は、トラックボールの相似回転によって対象物を第1及び第2の軸並びにこれらの軸に対して垂直な軸の周りに回転することができる。 When using a trackball (sphere) as one of the input units, the similar rotation of the trackball may cause the object to rotate about the first and second axes and an axis perpendicular to these axes. it can.
代案によれば、入力装置が操作ユニット例えば調整輪を有し、これによって4つの物体運動のそれぞれ1つを個別に遂行することができる。 According to an alternative, the input device has an operating unit, for example an adjustment wheel, so that each one of the four object movements can be performed individually.
直感的に操作できるように、操作ユニットは遂行される運動の方向に配置される。例えば垂直軸の周りの回転は垂直の回転軸を持つ調整輪によって、対象物の縦軸の周りの回転と2つの並進運動は水平又はほぼ水平な回転軸を持つ調整輪によって制御される。 The operation unit is arranged in the direction of the movement to be performed so that it can be operated intuitively. For example, rotation around the vertical axis is controlled by an adjustment wheel with a vertical rotation axis, and rotation around the longitudinal axis of the object and two translational movements are controlled by an adjustment wheel with a horizontal or nearly horizontal rotation axis.
その場合、製作費を減少するために、例えば1つの切換えスイッチで多重起動を行うならば、同様に方向づけられた2つ又は3つの運動、例えば揺動運動とズームのために1個の操作ユニットを使用すればよい。 In that case, to reduce production costs, for example if one activation switch is used for multiple activations, one operating unit for two or three similarly oriented movements, for example rocking movement and zooming Can be used.
別の実施形態では球(トラックボール)を使用することによって、2つの回転が統合される。 In another embodiment, the two rotations are integrated by using a sphere (trackball).
球(トラックボール)を使用することによって、補助操作ユニットなしで第3の軸の周りの回転を組み込むことができる。この場合は物体運動が自由度5に制限される。 By using a sphere (trackball), rotation around the third axis can be incorporated without an auxiliary operating unit. In this case, the object motion is limited to 5 degrees of freedom.
さらにマウス運動、押ボタン操作及び調整輪の運動(スクロール)の組合せによって4つの運動を実現する標準マウスの使用が予定される。但しこの場合はマウスと操作ユニットのすべての運動が対象物の運動に対応するわけでない。 Furthermore, it is planned to use a standard mouse that realizes four movements by a combination of mouse movement, push button operation and adjustment wheel movement (scrolling). However, in this case, not all movements of the mouse and the operation unit correspond to the movements of the object.
特に歯科技工物の自由度4の運動を可能にする入力装置が設けられる。この入力装置は、それぞれ操作者の手とほぼ平行な軸を有する3つの第1の調整輪及びこれにほぼ垂直な軸を有する第4の調整輪を具備する。その場合2つの第1の調整輪は一致する軸又は互いに平行な軸の周りで、残りの第1の調整輪はこの軸に対して垂直な軸の周りで回転することができる。互いに平行に配置された2つの第1の調整輪と、これに垂直な残りの第1の調整輪との間に、第4の調整輪が配置される。 In particular, an input device is provided which allows the dental technique to move with a degree of freedom of 4 degrees. The input device includes three first adjustment wheels each having an axis substantially parallel to the operator's hand, and a fourth adjustment wheel having an axis substantially perpendicular thereto. In that case, the two first adjustment wheels can rotate about a coincident axis or an axis parallel to each other, and the remaining first adjustment wheels can rotate about an axis perpendicular to this axis. A fourth adjustment wheel is arranged between two first adjustment wheels arranged in parallel to each other and the remaining first adjustment wheel perpendicular thereto.
これに関連して入力装置を形成することによって、所望の範囲で歯科技工物をモニタに表示し、観察者に対するそのアライメントを変更することができる、問題のない片手操作が可能である。 By forming an input device in this connection, a one-handed operation without problems is possible, in which the dental work can be displayed on the monitor in the desired range and its alignment with the observer can be changed.
本発明に基づくアライメント方式を用途に即して自由度4に、あるいは自由度5に制限するかに関係なく、特に対象物の縦軸(T軸)に沿った並進運動に関して限られた物体運動と、場合によってはこの軸の周りの限られた回転(揺動運動)がさらに行われる。しかし完全な回転は、少なくともT軸と直交する垂直なZ軸の周りで可能である。 Regardless of whether the alignment method according to the present invention is limited to 4 degrees of freedom or 5 degrees of freedom according to the application, limited object motion, particularly with respect to translational motion along the longitudinal axis (T axis) of the object In some cases, limited rotation (oscillation movement) is further performed around this axis. However, full rotation is possible at least about the vertical Z axis perpendicular to the T axis.
工業用CADシステムと異なり、本発明に基づき自由度を制限し、個々の運動を分離することによって、対象物のアライメントを簡素化することができる。こうして僅かな又は平均的なパソコン経験しかない人が、本発明の学説を利用することができる。従って費用のかかる、又は高価な訓練コース又は長い練習段階は必要でない。簡単な直感的操作が可能である。 Unlike industrial CAD systems, object alignment can be simplified by limiting the degrees of freedom and separating individual motions based on the present invention. Thus, those who have little or average personal computer experience can use the theory of the present invention. Thus, expensive or expensive training courses or long practice steps are not necessary. Simple intuitive operation is possible.
本発明のその他の細部、利点及び特徴は特許請求の範囲及び特許請求の範囲に見られる特徴−単独で及び/又は組合せとして−だけでなく、図面に見られる好ましい実施例の下記の説明からも明らかである。 Other details, advantages and features of the present invention are not only from the claims and the features found in the claims-alone and / or in combination-but also from the following description of the preferred embodiments found in the drawings. it is obvious.
スキャンデータの可視化又は義歯のCAD採型の枠内で、義歯、例えばキャップ44の仮想模型又は顎部分の型18、46のアライメントを可能にするための、入力装置1、2、3の4つの実施形態が図1ないし3に示されている。
The four
個々の入力ユニット10、11、12、13、14、15、16、32、34、36を操作し、又はこれらの利用を組み合わせることによって、入力装置1、2、3が結合されたパソコンに接続するモニタに、対象物、例えば顎部分又は義歯44の型を、用途に即してとりわけ自由度4、場合によっては自由度5に制限された運動でナビゲーションすることが可能である。
Connect to a personal computer with
顎部分の型18、46又は義歯44をX、Y及びZ軸を有する直角座標系でナビゲーションすることができる。座標系で、参照符号20を付したT軸はZ軸22に対して直角であり、直角座標系のX軸24とY軸25が張る平面にあり、図で明らかなように、Z軸22の周りの対象物18、26、44の回転に応じてT軸20及びY軸25は一致するか又は互いに角を描く。これとは別に、X軸24、Y軸25、T軸20及びZ軸22は、とりわけモニタの中心を通る交点、すなわち座標の原点28から出ている。
The
T軸20はデジタル化した細長い対象物18即ち型部分の中心軸と一致する。T軸20は対象物の境界で終わるが、それを超えて表示される。入力装置1、2、3の3つのすべての変型を利用する場合、対象物18をT軸20に沿って移動、すなわち座標の原点28の見掛けの移動(TransT)するために、調整輪12が回転される。T軸20の周りに例えば約180°の限られた回転ないし揺動運動(RotT)を可能にするために、入力装置1では調整輪11が、入力装置2では調整輪14が回転される。入力装置3ではデジタル化した対象物の中心軸(T)と平行な水平軸の周りに、球(トラックボール)16が回転される。
The T-
Z軸22の周りの完全な回転(RotZ)を行うために、入力装置1及び2では調整輪0が操作され、入力装置3では球16がその垂直軸(Z)の周りに回転される。最後に、ズームを可能にするために、即ち座標の原点28を通り、軸22、25に垂直な軸24に沿って並進運動を行うために、入力装置1及び3では調整輪13が利用され、入力装置2では押ボタン15を押したままで、さらに調整輪14が回転される。その場合座標の原点28はモニタの中心に留まるから、型部分18が「見えなくなる」ことはない。
In order to make a complete rotation (Rot Z ) around the
入力装置3はさらに垂直軸(Z軸)及びY軸と直交するX軸24の周りの回転を可能にする。そのために球16が調整輪12の回転軸と平行な水平軸の周りに回転される。
The input device 3 further allows rotation about the vertical axis (Z axis) and the
入力装置1、2又は3によって、用途に即して自由度4に制限された運動、即ち垂直軸又はZ軸22の周りの全回転、T軸20沿いの限られた並進運動ないしズーム(TransT)及び場合によってはT軸20の周りの限られた回転(揺動運動)によるアライメント方式が可能である。別の限定的な簡略化条件は、座標の原点28が原則としてモニタの中心にあることである。こうして、表示される対象物18、26、44がズームの際に画面のカットから逸脱することはない。自由度4に制限されたこの運動は、前述のように入力装置1、2及び3によって実現される。Z軸22の周りの全回転は調整リング10又は球16の操作によって、T軸20に沿った限られた並進運動は調整リング12によって、T軸20の周りの限られた回転(揺動運動)は調整輪11又は調整輪14又は球16によって、モニタ面に対して垂直な平面に沿った並進運動(ズーム)は押ボタン15を押さえて調整輪13または14によって実現される。
Depending on the
入力装置1の特に強調すべき実施態様が図1Aで明らかである。そのユニット又は数及び機能は図1の入力装置1に相当するから、同じユニットには同じ参照符号を使用する。
A particularly emphasized embodiment of the
調整輪11、12及び13の回転軸は操作者の手に沿って延びており、一方、調整輪10の回転軸はこれらの回転軸に対して垂直である。また2つの調整輪−本例では調整輪11および13−は互いに平行に、かつ並列して配置され、従っていわば1つの共通の軸又は互いに平行な軸の周りに回転することができる。同じく操作者の手に沿って延びる回転軸を有する調整輪12は、その軸が調整輪11及び13の軸に対して垂直であるから、これらの軸は全体としてほぼ直角を挟む。並列して配置された調整輪11及び13と、これに対して軸を90°回転した調整輪12との間に調整輪10が配置されている。なお調整輪10の軸は、調整輪12が張る中心面と、調整輪11及び13の間を通る平面との交点を通るから、操作者の片手、とりわけ左手によって調整輪10、11、12、13がよく捉えられる。調整輪12によりT軸に沿った歯科技工物の運動を行うことができる。そのためにとりわけ親指が使用される。人差指で操作できる調整輪11によって、T軸の周りの回転を行うことができる。やはり親指で動かすことができる中央の調整輪10によって、Z軸の周りの回転が行われる。最後に、X軸沿いの対象物の移動、即ち所望のズームを行うために、とりわけ中指で調整輪13が操作される。
The rotating shafts of the adjusting
用途に即して自由度5に制限された運動を行おうとする時は、1個のトラックボール(球)と2個の調整輪からなる入力装置を利用することができる。適当な入力ユニットを単独で又は組合せとして利用することによって、T軸の周りの回転、Z軸の周りの回転、モニタ面及びZ軸に対して垂直なX軸の周りの回転、T軸に沿った、即ちナビゲーションする対象物の長手に沿った限られた並進運動及びモニタ面に直交するX軸に沿った並進運動(ズーム)を行うことが可能である。これは下記のように入力ユニットを利用することにより行うことができる。
−トラックボールの相似回転による水平軸(T軸)の周りの回転
−トラックボールの相似回転による垂直軸(Z軸)の周りの回転
−トラックボールの相似回転による水平及び垂直に対して垂直な軸の周りの回転
−第1の調整リングによる対象物の縦軸即ちT軸に沿った限られた並進運動
−第2の調整リングによるモニタ面に垂直な軸に沿ったズーム(並進運動)
When trying to perform an exercise limited to 5 degrees of freedom according to the application, an input device comprising one trackball (sphere) and two adjustment wheels can be used. By using appropriate input units alone or in combination, rotation around the T axis, rotation around the Z axis, rotation around the X axis perpendicular to the monitor plane and the Z axis, along the T axis In other words, it is possible to perform limited translational movement along the length of the object to be navigated and translational movement (zoom) along the X axis perpendicular to the monitor plane. This can be done by using an input unit as described below.
-Rotation around the horizontal axis (T-axis) due to similar rotation of the trackball-rotation around the vertical axis (Z-axis) due to similar rotation of the trackball-axis perpendicular to horizontal and vertical due to similar rotation of the trackball Rotation around the object-limited translational movement of the object along the longitudinal or T-axis by the first adjustment ring-zooming (translational movement) along the axis perpendicular to the monitor surface by the second adjustment ring
スキャンデータの可視化又は義歯のCAD採型の枠内で歯又は歯列の仮想模型のナビゲーションを可能にする、入力装置30の別の実施形態を図4に示す。マウス30は第1の操作ユニットとしてのダイヤル又は調整リング「ジョグダイヤル」32及びこれによって取り囲まれた第2の操作ユニットとしての回転輪(「スクロール」)34又はトラックボール及び第3の操作ユニットとしての押ボタン36を具備する。
Another embodiment of an
個々の入力ユニットを操作するか又はこれらを併用することによって、マウスと結合されたパソコンに接続するモニタ上で対象物、例えば型部分18、26を用途に即して自由度4又は5に制限された運動でナビゲーションすることが可能である。
Operate individual input units or use them together to limit objects, eg
対象物18、26をT軸20に沿って移動、すなわち座標の原点の見掛けの移動(TransT)するために、入力装置30を利用する場合は、押ボタン36とダイヤル又は調整リング32を使用する。T軸20の周りに約180°の限られた回転ないし揺動運動(RotT)を可能にするために、ダイヤル又は調整リング34を利用する。
When the
Z軸22の周りの全回転(RotZ)を行うために、回転輪又は調整輪32が操作される。最後に、ズームを可能にするために、即ち座標の原点28を通ってZ軸22に垂直な軸24(X軸)に沿った並進運動を行うために、押ボタン36と回転又は調整輪34が同時に使用される。その場合座標の原点28がモニタの中心点に留まるから、対象物18が「見えなくなる」ことはない。
In order to perform a full rotation (Rot Z ) about the
歯科技工物を最大で自由度5、好ましくは自由度4だけ移動させて歯科技工物をモニタ上でナビゲーションするための本発明を、図7ないし11に基づいて詳しく説明しよう。その場合、歯科技工物の義歯の例としてキャップ44を考察する。
The invention for navigating a dental technician on a monitor by moving the dental technician up to 5 degrees of freedom, preferably 4 degrees of freedom, will be described in detail with reference to FIGS. In that case, the
図7ではキャップ44が初期状態にある。即ち座標系の原点28はキャップ44のほぼ中心にある。キャップ44の垂直軸と一致するZ軸は−前述のように−参照符号22で、Y軸は参照符号25で表示する。原点28を通るX軸24は、Y軸25及びZ軸22に対して、即ちモニタの表示面が張る平面に対して垂直である。キャップ44の初期位置でY軸25は、キャップ44の縦軸に沿って延びるT軸20と一致する。キャップ44を第1の自由度(Rot(Z))としてZ軸22の周りに回転すれば、図8の図示で明らかなように、それに対応してT軸20が共に移動される。
In FIG. 7, the
図9では第2の自由度として、T軸20の周りの揺動運動(Rot(T))が行われる。第3の自由度としてのT軸20に沿ったキャップ44の変位が図11で明らかである。その場合T軸20は表示面にあり、従ってY軸25と一致する。しかしこれは不可欠の特徴ではない。最後に、第4の自由度としてZoom(X)で示したX軸24に沿ったキャップ44の変位が図10で明らかである。Y軸25とT軸20は一致しないでもよい。
In FIG. 9, as the second degree of freedom, a swinging motion (Rot (T)) around the T-
また図11が伝えるところによれば、原則として原点28が必ずキャップ44又は別に図示する歯科技工物と交わるように、キャップ44を原点28に対して位置決めするために、T軸20に沿ったキャップ44の運動が限られた範囲で行われる。
FIG. 11 also reports that, in principle, a cap along the T-
図5及び7ないし11に、多要素模型部分18又はキャップ44が示されている。その各縦軸は、T軸20が整列された直線に沿って延びている。しかし図6で分かるように、本発明は義歯又は型部分、即ちその縦軸が円弧に沿って延びる歯科技工物でも実現することができる。この図に個々の要素48、50、52、54、56、58、60からなる多要素模型部分46が示されている。折れ線62は、要素48、50、52、54、56、58、60が配置された円弧に整合する。一方、折れ線62は図6で明らかなように直線64、66、68、70、72...からなる。なお直線64、66、68、70、72は多要素模型部分46の要素48、50、52、54、56、58、60の中心点74、76、78、80、82、84、86の間に通っている。
5 and 7 to 11, the
多要素模型部分46を第2の自由度としてT軸の周りに回転又は揺動するか、又は第3の自由度としてT軸に沿って移動するには、必ず折れ線62の1つの直線が座標系の原点28を通らなければならない。その際当該の直線−本例では直線66−が現在有効なT軸(本例ではT2軸)を指定し、これに沿って多要素模型部分46を移動し、又はその周りに回転又は揺動することができる。なお折れ線に沿って模型部分46を移動する時は、必ず直線62、64、66、68、70、72が原点28を通らなければならない。ある直線から別の直線に移行する時に、模型部分46を回転する必要はない。むしろ第2及び第3の自由度を規定する現在有効な当該のT軸が、折れ線62の経過に従って変化する。換言すれば、現在有効な当該のT軸をその前又はその後のT軸に合せて整列する必要はない。
In order to rotate or swing the
代案として、見掛けの縦軸を定める折れ線62に沿って模型部分46を移動する時に、原点28を現在通るT軸が座標系のX軸又はY軸との間にそれぞれ同じ角を挟むように、現在原点28を通るT軸を整列することが可能である。従って模型部分46をまず直線66に沿って移動する時は、直線64又は68を限定する折れ点88又は90に到達したならば、直線64又は68によって決まる軸T1又はT3が先行する軸T2と一致するように、模型部分46をZ軸22の周りに回転する。
As an alternative, when moving the
換言すれば、模型部分46をZ軸22の周りに、直線64、66又は66、68が挟む角に相当する角だけ回転するのである。同様に模型部分を逐次原点28へ変位させ、かつ回転する。
In other words, the
本発明に基づき、スキャンデータの可視化及び義歯のCAD採型の枠内で仮想の型又は仮想の義歯の直感的かつ簡単なアライメントが可能になる。 Based on the present invention, it is possible to intuitively and simply align a virtual mold or virtual denture within a frame of visualization of scan data and CAD molding of a denture.
Claims (21)
前記X軸及びY軸によって規定された面内にあるとともに該座標系の原点を通るT軸に沿って該歯科技工物を整列し、最大で自由度5だけ移動し、
第1の自由度としてZ軸の周りの回転(RotZ)、第2の自由度としてT軸の周りの回転(RotT)、第3の自由度としてT軸に沿った該歯科技工物の並進運動、第4の自由度としてX軸に沿った該歯科技工物の並進運動を選択し、
該歯科技工物の縦軸を、隣接する2つの直線が角β(但しβ≠180°)をなすとともに各直線が該歯科技工物の各部分を結ぶ連続する複数の直線よりなる折れ線により形成し、
該歯科技工物を該T軸に沿って変位させるために、該歯科技工物を、前記折れ線を形成する連続する複数の直線の内、前記原点を通る第1の直線に沿って変位させ、
該第1の直線に沿う前記の変位の後、該第1の直線に隣接する第2の直線に沿った変位の前に、該歯科技工物を、前記第1及び第2の直線がなす角βだけ該Z軸のまわりに回転させ、
次いで、前記原点を通る該第2の直線に沿って該歯科技工物を変位させること、
を特徴とする方法。A rectangular coordinate system having X, Y, and Z axes, the intersection of the Z and Y axes with these axes, or the origin of the coordinate system is on the display surface of the monitor, and the X axis is perpendicular to the display surface A digitized dental work, for example a denture or at least one tooth, rotating the dental work around two axes perpendicular to each other and displacing along the X axis for zooming of the dental work Or in the display method on the monitor of the mold of the jaw area where the denture is to be worn
Aligning the dental work along a T-axis that lies in the plane defined by the X-axis and Y-axis and passes through the origin of the coordinate system, and moves up to 5 degrees of freedom;
Rotation around the Z-axis (Rot Z ) as the first degree of freedom, Rotation around the T-axis (Rot T ) as the second degree of freedom, and the dental craft along the T-axis as the third degree of freedom. Select the translational motion, the translational motion of the dental craft along the X axis as the fourth degree of freedom,
The vertical axis of the dental technique is formed by a broken line composed of a plurality of continuous straight lines connecting two parts of the dental technique, with two adjacent straight lines forming an angle β (where β ≠ 180 °). ,
In order to displace the dental technician along the T-axis, the dental technician is displaced along a first straight line passing through the origin among a plurality of continuous straight lines forming the polygonal line,
After the displacement along the first straight line, before the displacement along the second straight line adjacent to the first straight line, the angle formed by the first and second straight lines is the dental work. rotate around the Z axis by β,
Then displacing the dental work along the second straight line passing through the origin ;
A method characterized by.
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