JP6867399B2 - 歯の色調決定用装置向けの照明装置、前記照明装置を内蔵する色調決定用装置 - Google Patents

Description

本発明は、口腔内を含めた、歯の色調決定用装置向けの照明装置に関する。

本発明は、この照明装置を内蔵する色調決定用装置に関する。

歯科サービス提供の一環として、義歯の製作には技術的問題があるが、これらの問題は現在のところ非常にうまく克服されている。一方、色調の問題はなおも存在しており、しかも、このパラメータは、完全に目に見え、義歯の完璧な同化を可能にするか否かに関わるものであるため、最終的に極めて重要なパラメータである。

歯の色調決定用装置に関する同一出願人名義の特許出願によって、色調決定の質及びその復元、さらには製作ライン内での差異を回避するための製造中の色調検査において、大きな進歩を成し遂げることができた。

この装置は、筐体、グリップ及び測定用ヘッドを含む歯科用色調測定器具において、この測定用ヘッドが、
− 長手方向軸に沿って延在し、近位端部及び長手方向軸との関係において肘形に曲った遠位端部を含み、前記遠位端部が解析すべき歯の表面と接触するための取外し可能なノズルを備えている、中空本体と；
− 近位端部から遠位端部まで前記光源の光を伝達することのできる中空本体と一体化した画像獲得手段及び少なくとも１つの光源と；
を含み、さらに、測定用ヘッドが筐体との関係において異なる角度位置を占めるような形で筐体内に中空本体の近位端部を組付けることを可能にする一組の配向を含む、測定器具を目的としている。

したがって、光は中空本体により伝達される。本発明は、一方では現在の照明用手段に対して改善をもたらすことができ、他方では装置の代用として使用され得るだけでなく全く別の色調決定用装置内に配設することもできる別の照明用手段を目的とする。

目的は、光の誘導時に照明の出力損失をことごとく回避することにある。実際、光の誘導時に、材料はその伝達係数によって出力に影響を及ぼし得る。同様にして、光ビーム内に画像獲得手段が存在することにより、中空本体の出口における発光表面は減少する。

歯に対してうまく適用することによって色調決定を大幅に改善する人間工学を装置に付与するために、肘形に曲げられた遠位端部が想定されており、光の誘導は、屈曲部によってまたは概してあらゆる変形によって影響を受ける可能性がある。

中空本体の上流側にある照明手段は、特にＬＥＤによる照明の場合など、光源全体が使用されていない場合に使用される光源に応じた照明対象の表面上の光の分布の不均衡を導く可能性がある。

補償を行ない、適応された照明を得るための解決法は、光源の出力を増大させることからなるが、その場合、誘発される熱効果、安定性、ＬＥＤの寿命、光電効率及び前記ＬＥＤの保護を管理することができなければならない。

導光体の製造には、選択された屈折率を有する導光板に特異的な材料を使用する必要がある。概して、周囲の２重成形により、優れた接触品質、導光体保護さらには外部照明によるビームの混乱に対処することができる。特に２重成形は、光を誘導できるような形で導波管の屈折率との関係において決定される屈折率を示す。

一般的に使用される材料は、ＰＭＭＡポリメチルメタクリレートであり、その成形は、気泡及び混入物をことごとく回避しながら行なわれなければならず、そのことは、一方では成形作業を困難にし、他方では再現性に大きな影響を及ぼす。

既存の装置が充分に満足のいくものであるにせよ、高品質の工業的製造を目的として改善された性能、燃料消費量の減少及び非常に高い再現性と共に、この装置をより精確でより単純かつ製造コストの低いものにするように改良することが可能である。

概して少なくとも１つのレンズを備えたレンズ系、照明用手段、画像捕捉用手段、前方保護物を伴う支持体を含む、本発明に係る歯科的環境における色調決定用装置に結び付けられるように想定された照明装置は、照明用手段がレンズ系の周囲に配置されていることを特徴としている。

本発明の一つの特徴に係るこれらの照明用手段は、レンズ系の周囲に配置されたマイクロ−ＬＥＤを含む。

これらのマイクロＬＥＤは、より詳細には、レンズ系の周囲に来る環部材上に組付けられる。

本発明は、同様に、反射アイソレーション用手段を位置付けすることによって前記マイクロＬＥＤにより発出される光子からレンズ系を保護することを提案している。

マイクロＬＥＤは、規定の散乱角度範囲を伴う規定の数の異なる色を有する。

本発明は、本発明に係る照明装置を含む色調決定用装置を網羅する。

本発明に係る照明装置は、特定の実施形態にしたがって詳述されるが、この実施形態は、単に例示を目的としたものであって、非限定的なものとみなされるべきである。

色調決定用装置に内蔵された照明装置の分解組立斜視図である。 色調決定用装置の機能的横断面図である。 ＬＥＤの放射図に応じた標的上の発光フィールドの推移の一グラフ例である。 ＬＥＤの数に応じた標的上の照度フィールドの推移の一グラフ例である。 標的上の全フィールドの軸上の強度の推移の一グラフ例である。 マイクロＬＥＤの環部材の半径に応じた標的上の全照度場の推移を示す図である。 斜視図で表わした色調決定用装置である。 偏光フィルムが存在する改良の図である。 入射ビーム及び反射ビームに関する入反射ビーム概略図である。 入射ビーム及び反射ビームに関する入反射ビーム概略図である。

本発明に係る装置は、視野を画定し少なくとも１つのレンズを伴うレンズ系１２を収容するための支持体１０、照明用手段１４、画像捕捉用手段１６、前方保護物１８及び反射アイソレーション用手段２０を含む。

支持体１０は有利には、画像捕捉用手段１６を奥に収容し前方にはレンズ１２を収容する盲シリンダ２２である。盲シリンダは、概略的に表現されている。

この実施形態において、レンズ系１２は、照明用手段１４の場所に位置付けされているが、レンズは引込んでいてよく、その場合、関係してくるのはもはやレンズ系ではなく、このレンズ系の視野である。

以下の説明中、「レンズ系」に対する言及があるが、これは前記レンズ系の位置にしたがった「レンズ系」の視野として理解される場合もある。

以下の態様において、レンズ系は照明用手段の場所に設置されている。

あらゆる場合において、目的は、関係する歯の直近にこれらの照明用手段１４を位置付けして、前記照明の質の混乱を制限することにある。「直近」とは、５ｍｍ〜５０ｍｍの距離範囲内に含まれ得る距離のことである。

盲シリンダ２２は、照明用手段１４を収容することができるような形で、その自由縁部上に周囲フランジを担持する。

これらの照明用手段は、レンズ系１２の周囲に配置され、光源自体が、前記レンズ系１２の周囲に設置される。

これらの照明用手段は、採用された好ましい実施形態によると、環部材２４を含み、この環部材上にマイクロＬＥＤ２６−１〜２６−ｎが組付けられている。環部材２４はレンズ系１２の周囲に来るような形でレンズ系の内径にほぼ等しい内径を有する。

これらのマイクロＬＥＤは、制御された形で、盲シリンダ２２の底部の後ろに位置付けされた電源回路２８によって給電されている。有線接続手段３０が、マイクロＬＥＤと電源回路２８とを連結する。

電源回路２８は、必然的に熱量発生器であるが、照明装置の他の構成要素はこれらの発生された熱量による影響を受けないということが指摘される。

マイクロＬＥＤの数は、だいたいの目安として、一色につき２〜８個であり、色数は７であり、各マイクロＬＥＤは、１．３〜１．７ｍｍの直径を有する。

いくつかのマイクロＬＥＤは、採用された発光スペクトル帯の選択を保ちながらさらに外形寸法を制限するように、ＲＧＢ（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ）（赤、緑、青）タイプであり得る。

環部材２４を位置付けしこうして本発明に係る照明装置内の照明の恒常性及び再現性を保証するように、割出し部材を具備することができる。

前方保護物１８の目的は、レンズ系の機械的保護及び防護にある。

フィルタの形をしたこの保護物は、ニュートラルであるかまたは反射を制限するよう偏光タイプのものであり得る。

レンズ系１２、特に画像捕捉用手段１６を混乱させないように、本発明によると、光の進路を考慮してマイクロＬＥＤを担持する環部材２４の下流側、及び前方保護物１８の上流側に位置付けされた状態で、環状反射アイソレーション用スクリーン３２を配置することが想定される。

この環状スクリーン３２は、特に金属材料またはプラスチック材料製の座金の形をとることができ、その外径はレンズ系の外径に対応し、その内径は、前記レンズ系のレンズ以上である。この座金は、機械的強度についてのニーズを有しておらず、単なるスクリーンである。

前記マイクロＬＥＤの各々によって発出される光ビームは、レンズ系を通した直接的入射においてセンサ１６を混乱させず、環状反射アイソレーション用スクリーン３２はマスクの機能を果たす。同様にして、このスクリーンは前方保護物１８により反射された光に由来する反射放射も回避する。

同様に、マイクロＬＥＤにより発出された光は、前方保護物１８を横断して伝播し、本質的に、この場合歯の表面である照射された表面により反射された光はセンサ１６により受光される。

一例を挙げると、実施形態において、異なる機構の寸法は以下の通りである；
− 前方保護物の直径＝１８ｍｍ
− 環状スクリーン３２の内径＝７．５ｍｍ
− 環状スクリーン３２の外径＝１０ｍｍ
− レンズ系１２の外径＝１０ｍｍ
− マイクロＬＥＤの支持環部材２４の外径＝１８ｍｍ
− 画像捕捉用手段１６の直径＝１．２×１．２ｍｍ

本発明に係る環部材２４は、規則的に角度分布した１．３〜１．７ｍｍの寸法の４つのマイクロＬＥＤセットを含み、各マイクロＬＥＤセットは、以下のものを含む：
− ＲＧＢ（赤／緑／青）の４７０ｎｍ、５２５ｎｍ、６２５ｎｍのマイクロＬＥＤ、１個
− 白色ＬＥＤ、１個
− ４４７ｎｍのＬＥＤ、１個
− ５９０ｎｍのＬＥＤ１個
− ６５５ｎｍのＬＥＤ１個

これらの選択は、例として採用された実施形態に関するものであるが、特にレンズ系、画像捕捉用手段、画像処理ソフトウェアに関連する多くのパラメータに応じて変動し得る。本発明に係る装置は、マイクロＬＥＤの特性及び結果を最適化するようにこれらのマイクロＬＥＤの数を決定する必要がある。

図２上には、異なる発光コーンを有するマイクロＬＥＤで得られた結果が表現されており、ここでこれらの発光テーパ角は６０〜１４０度である。

実施形態によると、マイクロＬＥＤの数は２０個、つまり上述の５個のマイクロＬＥＤのセット４つに定められて、１４ｍｍの距離で白色標的を照明するようになっている。

最大の発出角度で最大の均質性が得られるということが確認される。

しかしながら、１つのパラメータ、つまり関係するマイクロＬＥＤの存在及び／または利用可能性も同様に、考慮されなければならない。この場合、最低１２０°の度数及び最大１４０°を有するコーンは、歯科の利用分野及び工業的製造と相容れる価格でそのようなマイクロＬＥＤが入手可能であることから、適合性の非常に高い最良の妥協案である。

コーンの照射角度の選択がひとたび行なわれたならば、必要なマイクロＬＥＤの数の影響を分析することが必要である。

その上、マイクロＬＥＤは単色であることから、７色が採用される。白色は、写真撮影を可能にする。色調決定サイクルを確立するためには他のマイクロＬＥＤも逐次的に必要とされる。発光スペクトル帯は、純色を入手するべく、厳密に選択されるということが指摘される。

問題は、まさに数を制限するためにＲＧＢマイクロＬＥＤを想定することが可能であることが分かった上で、１４、２８、４２または５６に等しい環部材上のマイクロＬＥＤの合計数を導くことになると考えられる、各色について２、４、６または８個のマイクロＬＥＤを有する必要があるか否か、を決定することにある。

図３のグラフでは、マイクロＬＥＤの数を増加させても照明の均質性の実質的な変動は導かれないということが確認される。この例において１２０°で保持されたマイクロＬＥＤの照明コーンの重ね合せは、非常に優れた均質性を導く。

これに対して、図４のグラフを見れば分かるように、マイクロＬＥＤの数の変動は、ほぼ正比例する形での照度出力の推移を導く。採用された実施形態について、コスト妥協点を理由として、採用された数は、一色につき４個のマイクロＬＥＤ、つまり環部材上に配置された２８個のマイクロＬＥＤである。最良の実施形態においては、１つのＲＧＢマイクロＬＥＤ中に３色がまとめられ、したがってマイクロＬＥＤの数は、上述の４つのマイクロＬＥＤセットが想定されている場合、２８個から２０個まで減少する。

事実、別の１つのパラメータが、利用すべきマイクロＬＥＤの数を裁定し得る。

実際には、照射される場に対してマイクロＬＥＤを担持する環部材の半径が及ぼす影響を測定することができる。

６〜１０ｍｍの半径を有する環部材上にマイクロＬＥＤを分布させた場合、変動は無視できるものであることが確認される。

以下で説明するように小型化が追及されていることから、６〜１０ｍｍというこれらの半径値が採用される。

その上、有意な変動に到達するためには、１５ｍｍまたは２０ｍｍをはるかに上回る直径を有する必要がある。このとき、この場合歯である標的の中央における光出力が減少させられるということが指摘される。

それでも、この減少は特に１０ｍｍの半径を超えると変動する。

追求されるコンパクトさを保つため、採用された環部材の半径は７ｍｍである。半径は、マイクロＬＥＤの全ての中心が配置される装置の中心からの距離である。この半径は、マイクロＬＥＤの中心が配置される半径である。

こうして、本発明に係る色調決定用装置は、長手方向軸に沿って延在するネック５４により延長されるグリップ５２を備えた本発明に係る照明装置の支持体５０を含み、ここで前記ネック５４は、近位端部５４−１と、好ましくは長手方向軸との関係において肘形に曲げられた遠位端部５４−２とを含み、前記遠位端部５４−２には本発明に係る照明装置が備わっている。

レンズ系１２、照明用手段１４、画像捕捉用手段１６、前方保護物１８及び反射アイソレーション用手段２０を伴う支持体１０は、こうして、ネック５４内で、その遠位端部に後付けされ、ここでネック５４は有利には少なくともその長さの一部分にわたり、中空である。

端部には、歯に接触しこうして特に照射すべき表面との関係における照明装置の恒常な位置付け距離を確保するための位置付け用ノズル５６が具備されている。

盲シリンダ２２内の照明装置の異なる要素の配設は、特にマイクロＬＥＤの支持体の環部材を適応した形で位置付けするため、必要な場合、割出し部材を内蔵した容易な組付けを可能にする。

前記盲シリンダ２２を保持するため、特にネジ式、バイオネットリングなどのあらゆる組付け用手段を企図することができる。

レンズ系に関しては、発明を実施するための形態の序文において記載されているように、レンズ系は、照明用環部材において表現されていたが、視野が前記環部材による混乱なく環部材を横断して通ることを条件として、引込めて位置付けされる可能性もある。

この場合、反射アイソレーション用手段２０はもはや必要でない。

本発明の別の改良によると、偏光用手段５８の付加が想定される。

これらの偏光用手段は、採用された実施形態において、偏光用フィルム６０を含む。

偏光用フィルム６０は、同心的で互いに９０°ずらして配向された第１の部分６０−１と第２の部分６０−２を含む。前記２つの部分が完全に交差した配向を有するようにカット部６２を割出し部材とすることが可能である。

有利には、偏光フィルムは、保護用レンズ１８上に位置付けされる。

第１の部分６０−１は、保護用レンズ１８の周囲に位置付けされている。すなわちフィルムのこの部分は、照明用手段１４によって発出される入射ビームの行程上に位置する。

第２の部分６０−２は、歯Ｄにより反射される光ビームの行程上で、中央部分に配置されている。

図９Ａに表現されているように、照明用手段１４により発出された光は、例えば０°で偏光用フィルムの第１の部分６０−１によって偏光され、歯Ｄにより同じく０°で直接反射された光は、９０°で偏光フィルムの第２の部分６０−２によって遮断される。画像捕捉用手段１６により受信された光の強度Ｉはゼロである。

図９Ｂに示されているように、歯により後方散乱させられた光の偏光は修正されており、この後方散乱光は、偏光フィルムの第２の部分６０−２を横断して通り、レンズ系を通過して捕捉用手段１６まで伝播する。

画像捕捉用手段１６が受信した光の強度Ｉは、非ゼロである。

直接的反射により生み出される混乱は除去され、さらに高い画質を導く。

提示された組付けにおいて、画像捕捉用手段１６は、照明装置の直ぐ近位に配置されているが、画像を構成する反射波を導くため導波管を用いてあらゆる場所に位置付けすることができる。

照明のための導波管に関係する偶発的な制約は除去されること、色調決定用装置全体の製造は単純化されること、導波管の偶発的な欠陥は無効であること、そして再現性は完全に保証されること、が確認される。

Claims (7)

1. 口腔内を含めた歯の色調決定用装置向けの照明装置において、
   少なくとも１つのレンズ及び画定された視野を備えたレンズ系（１２）を伴う支持体（１０）、
   レンズ系（１２）の視野の周囲で、歯の直近に配置されている照明用手段（１４）を含む装置であって、
   レンズ系（１２）の視野の周囲に配置されたマイクロＬＥＤ（２６−１〜２６−ｎ）、及び
   環部材（２４）であって、前記環部材（２４）上に前記マイクロＬＥＤが組付けられており、前記環部材（２４）が、レンズ系（１２）の視野の周囲に来るような形で前記環部材（２４）においてレンズ系（１２）の外径とほぼ等しい内径を有する環部材（２４）
   を含む照明用手段（１４）、
   画像捕捉手段（１６）、
   前方保護物（１８）、及び
   前記レンズ系（１２）が環部材（２４）に配置されている場合に、マイクロＬＥＤとの関係におけるレンズ系（１２）の反射アイソレーション用手段（２０）であって、光の進路を考慮してマイクロＬＥＤを担持する環部材（２４）の下流側及び前方保護物の保護物（１８）の上流側に位置付けされた反射アイソレーション用環状スクリーン（３２）を含み、このスクリーンが照明用環部材（１４）の内径に対応する外径及び前記レンズ系のレンズの直径以上の内径を有する反射アイソレーション用手段（２０）
   を含むこと、を特徴とする照明装置。
2. 異なる７色の４つのマイクロＬＥＤを含み、これらのマイクロＬＥＤが環部材の中心から半径７ｍｍの円周上に分布し、これらのマイクロＬＥＤが１２０°超の散乱角度を有すること、を特徴とする請求項１に記載の歯の色調決定用装置向けの照明装置。
3. 照明用手段（１４）を収容できるような形でその自由縁部上に周囲フランジを担持し、画像捕捉用手段（１６）を奥に収容し、前方にはレンズ（１２）を収容する盲シリンダ（２２）と、マイクロＬＥＤと電源回路（２８）を連結する接続用有線手段（３０）を伴う盲シリンダ（２２）の底部の後方に位置付けされた電源回路（２８）とを含むこと、を特徴とする請求項１または２に記載の歯の色調決定用装置向けの照明装置。
4. 長手方向軸に沿って延在するネック（５４）によって延長されたグリップ（５２）を備えた支持体（５０）を含み、前記ネック（５４）が近位端部（５４−１）、好ましくは長手方向軸との関係において肘型に曲がった遠位端部（５４−２）を含み、前記遠位端部（５４−２）が前記照明装置を収容すること、を特徴とする請求項１に記載の照明装置を内蔵する色調決定用装置。
5. 前記遠位端部（５４−２）が長手方向軸に対して曲げられていること、を特徴とする請求項４に記載の照明装置を内蔵する色調決定用装置。
6. ０°で偏光する照明用手段（１４）により発出される入射ビームの行程上に位置付けされた第１の部分（６０−１）と、歯Ｄにより反射され後方散乱させられた光のビームの行程上で中央部分に配置された９０°で偏光する第２の部分（６０−２）とを伴う偏光用手段（５８、６０）を含むこと、を特徴とする請求項１に記載の照明装置を内蔵する色調決定用装置。
7. 偏光用手段（５８）がフィルム（６０）で構成され、このフィルム内で、互いに９０°を成して配向された同心の２つの部分（６０−１、６０−２）がカットされ、このカット部（６２）が割出し部材を形成すること、を特徴とする請求項６に記載の照明装置を内蔵する色調決定用装置。

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