JPH0616799B2 - 口腔内の歯の三次元測量用光プローブ - Google Patents

口腔内の歯の三次元測量用光プローブ

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JPH0616799B2 JP1227298A JP22729889A JPH0616799B2 JP H0616799 B2 JPH0616799 B2 JP H0616799B2 JP 1227298 A JP1227298 A JP 1227298A JP 22729889 A JP22729889 A JP 22729889A JP H0616799 B2 JPH0616799 B2 JP H0616799B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は患者の口腔内の歯の三次元測定又は測定用光プ
ローブ及び同プローブを用いた光学的三次元測量法に関
する。
［従来の技術］ 患者の口腔内の歯を光学的に直接に三次元測定又は測定
することにより、歯のデジタル構成データが容易に得ら
れるので、型を取らずにコンピュータ制御の下で義歯を
製造することができるようになる。半自動又は全自動数
値研磨技術では、このような装置として現在のところ以
下に述べる３種類の装置が知られている。
(a)医師Duret博士が開発し、フランスのHennson Int.社
が採用しているもので、患者の口腔内に光プローブを挿
入し、光プローブと歯の表面との間の距離を点毎に測定
するレーザー三角測量法を用いた装置。この種の距離測
量プローブは工業的測量技術にも広く応用されている。
レーザーを用いて点毎に測量又は測定するか、線に沿っ
て走査し、走査線に沿った走査対象の相対的高さの座標
を決定する。光学的撮像装置（ピックアップ又はレシー
バー）として通常はＣＣＤ走査線センサーが用いられて
いるので、２５６ないし４，０９６個の画点の撮像点ラ
スターがある。
(b)工業的測量技術として広く知られている光切断法に
基づいて作動するもので、スイスのBRAINS,Brandistini
Instruments社が採用している作図CEREC という装置。
複数本の光線で構成された平行格子又は一本の光線を表
面に投影し、視差を有する二次元カメラでこれを観察
し、光切断線の曲率から相対的高さを計算する。
この方法を改善した方法がいわゆる移相法として知られ
ている。この方法は、バイナリ光切断法とは対照的にシ
ヌソイド的に明るさを調整した干渉計的に生成された光
格子を用いている。この格子の位相が位置する複数箇所
で対象の撮像又は記録が行われるので、高さ値が高密度
になる。また、反射の局部的揺らぎにより背景の明るさ
が不安定になったり、コントラストが線状に揺らいだり
するという悪影響を数学的に除去することができるよう
になる。
(c)物理学者Dianne Recow博士によりミネソタ大学で開
発されたもので、喉頭鏡プローブを利用して歯の表面を
写真撮影し、現像後にドキュメントスキャナを用いて写
真の走査及びデジタル化を行い、写真測量法として知ら
れている方法を立体評価に応用してコンピューターで評
価する方法。
現在用いられている口腔用光プローブは、その構造から
以上の方法（レーザー三角測量法、光切断法、移相法、
立体距離測量法）の中のいずれかを用いなければならな
い。しかしながら、これらの方法にはそれぞれに長所及
び短所がある。
(a)レーザー三角測量法やレーザー移相法では干渉性の
光により斑点が生じてしまうので、高さの像がぼやけて
しまい、分解能が非常に悪化する。
(b)固定格子を有する光切断法又は移相法には大きな飛
びにより高さが不明瞭になるという問題がある。大きな
飛びが生じると、光の線が大きく偏倚してしまい、シヌ
ソイダル格子の位相の位置が格子一個分以上偏倚してし
まう。このため、高さの飛びを再構成することができな
い。
以上の通り、現在知られている光三次元口腔プローブで
は、使用可能な三次元法は構造によりひとりでに決まっ
てしまい、走査周波数、位相の移動、焦点合せ、拡大な
どの幾つかの調整やパラメーター以外は変更することが
できない。従って、同一のプローブを用いて、三角測量
法、光切断法、移相法、立体写真測量法、工業的測量技
術により公知の一連の更に別の測量法、例えば、グレイ
コード符号化光格子などの複数個の相補的測量法を同一
対象に用いてこれらの方法の長所を組み合わせてそれぞ
れの欠点を除去することはできない。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その課
題は複数庫の相補的測量法を同一対象に用いてそれぞれ
の方法の長所を組み合わせることにより、それぞれの方
法の欠点を除去することを可能とした三次元測量用光プ
ローブを提供することである。
［課題を解決するための手段、作用、及び発明の効果］ 上記課題は、点毎に二次元的に自由にプログラム可能
に、プログラムされた数学的又は図的方法に従ってコン
ピューターからデジタル化された投影パターンを発生
し、このパターンを投影像記憶装置に蓄積し、デジタル
アナログ変換装置を通じて照明装置に一体に或いは近接
して設けられたマトリックスＬＣＤスクリーンに表示
し、焦点合せ用光学素子の助けにより測量すべき表面に
投影する高分解能マトリックス光源を備え、歯の三次元
測量に用いられる口腔プローブにより達成される。光源
として、繊細な走査線投影管、或いは、２次元光変調器
であるマトリックスＬＣＤスクリーンが近接して設けら
れている照明装置が用いられる。２次元光変調器として
は、小型テレビ受像器用の安価なＬＣＤ表示装置が入手
可能であり、電子的に制御可能な「透明陽画」としての
口腔プローブに簡単に一体化することができる。
以下ではプログラム可能な光源としてＬＣＤ２次元光変
調器を備えて口腔プローブを例に挙げて図面を参照しな
がら本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるも
のではないことを予め断っておく。ここに示した例で
は、投影パターンのプログラム化可能性に従って複数個
の異なるパターンを矢継ぎ早に投影して、これらの像を
異なる評価法に従って処理して、斑点、分解能の低下、
その他の前記欠点を除去している。
［実施例］ 第１図に示した一実施例を参照して、本発明の口腔プロ
ーブの基本概念を説明する。内視鏡のような光学装置１
を利用して、測定又は測量すべき歯の表面にパターンを
投影する。このようにしてマークの付けられた歯の表面
が第２光線ガイド２により２次元ビデオカメラ３に伝送
される。２次元ビデオカメラ３はデータを画像評価コン
ピュータ４に伝送する。歯が表面に投影されるパターン
は、コンピュータ４か別のコンピュータによりデジタル
的に生成されて、投影像記憶装置５に蓄えられ、デジタ
ルアナログ変換器及びＸＹ変換装置９によりマトリック
スＬＣＤスクリーン７を制御するビデオ信号に変換され
る。マトリックスＬＣＤスクリーンは照明装置８により
一定の光が照射される。この一定の光は高分解能及び多
数のグレー段により点毎に調整される。調整された光
は、像光学素子６を透過して内視鏡のような光学装置に
入射され、歯の表面に投影される。
第２図は、通常のプローブを用いた場合にはプローブを
交換しなければ得ることのできない一連の投影パターン
の例である。先ず初めに、投影パターンとして「オール
ホワイト」１が投影されて、プローブの定位、鮮明さの
設定、その他が、画像処理装置１０（第１図参照）の画
面上で煩わしい線に出くわすこともなく容易に制御され
る。ここで、純粋に明るさを評価することにより後に行
われる３次元測量のできない影の領域が自動的に認識さ
れる。第２投影パターン２が、例えば、マークから構成
される。マークの歪みから較正データ（画像状態、基準
面までの距離、その他）が計算される。円形のマークが
歪んで楕円になることにより、画像関係、背景の空間の
位置など、光学装置全体の較正に必要なデータが得られ
る。例えば、パターン３は分解能の弱い移相法を実施す
るための粗い正弦格子である。このパターンは３種類の
異なる位相位置３ａ、ｂ、ｃで撮像又は受信され、歯の
高さに関する大まかな画像が形成される。格子定数が大
きいので分解能の低下は生じない。パターン４ａ、ｂ、
ｃはより細かい正弦格子を有しているので、分解能の高
い状態で高さを測量することができるようになるが、不
明瞭になる。この曖昧さは、粗い測量３により除去する
ことができる。最後に、デジタル的に記憶した一連の歯
形を画像又は写真ライブラリーから取り出して、これを
歯に投影して画像処理装置と画面（第１図の１０）を観
察することにより歯と質を目で確認することができる。
場合によっては、既に入手可能な歯のモデルを選択す
る。移相法は従来技術に相当するものであり、移相法に
ついては様々な刊行物が出版されているので、移相法の
詳細をここに繰り返す必要はない。同様に、三角法、写
真測量法、符号化された投影パターンなどの３次元測量
法は、いずれも従来技術として既に刊行されているの
で、ここでは述べない。
更に別の発明的着想は、例えば、対向して配置された歯
の交合面の記憶画像などの基準画像を投影して、交合問
題を確認することにある。商業的に入手可能なカラーマ
トリックスＬＣＤスクリーンを用いることにより、治療
すべき歯の三次元測量の他に交合問題に関する情報を視
覚的に歯医者に伝えることができるようになる。
新しい可能性を提供する上述の実施例は、性能が固定さ
れ制限されている従来の光プローブとは異なり自由にプ
ログラムすることのできる投影パターンを有する三次元
光プローブにより達成されたものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の口腔プローブのブロック回路図であ
り、第２図は移相法に用いられた曖昧なところのない一
連の投影パターンの使用説明図である。 １……光学装置、２……第２光線ガイド、３……２次元
ビデオカメラ、５……投影像記憶装置、６……像光学素
子、７……マトリックスＬＣＤスクリーン、８……照明
装置、９……ＸＹ変換装置、１０……画像処理装置。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】光源と、この光源からの光を、歯の形状を
    測量するために利用されるパターンを投影するために二
    次元的に自由にプログラム可能なマトリックススクリー
    ンとが、一体に或いは近接して組立てられたマトリック
    ス光源と、 上記マトリックススクリーンを介して投影されるさまざ
    まなパターンを収容している投影像記録装置と、 上記マトリックス光源から投影されたパターンが測量対
    象としての歯から反射された反射パターンを受光するイ
    メージセンサと、 このイメージセンサからの出力信号を処理するととも
    に、上記投影像記録装置から上記マトリックススクリー
    ンに供給されるパターンを変化させる画像処理制御装置
    と、を含む口腔内の歯の三次元測量のための光学式三次
    元測量用プローブ。
  2. 【請求項２】前記マトリックス光源は、走査線投影管で
    あることを特徴とする請求項１に記載の口腔内の歯の三
    次元測量用プローブ。
  3. 【請求項３】上記走査線投影管は、画像を映写できる陰
    極線管であることを特徴とする請求項２に記載の口腔内
    の歯の三次元測量用プローブ。
  4. 【請求項４】前記マトリックス光源のマトリックススク
    リーンは、２次元光変調器であることを特徴とする請求
    項１に記載の口腔内の歯の三次元測量用プローブ。
  5. 【請求項５】上記２次元光変調器は、液晶パネルである
    ことを特徴とする請求項４に記載の口腔内の歯の三次元
    測量用プローブ。
  6. 【請求項６】前記マトリックス光源は、液晶パネルと光
    源とが、一体に或いは近接して配置された液晶表示装置
    であることを特徴とする請求項１に記載の口腔内の歯の
    三次元測量用プローブ。
  7. 【請求項７】上記液晶パネルは、マトリックスＬＣＤで
    あることを特徴とする請求項６に記載の口腔内の歯の三
    次元測量用プローブ。
  8. 【請求項８】前記マトリックス光源のマトリックススク
    リーンは、光変調器付ＸＹ変換装置であることを特徴と
    する請求項１に記載の口腔内の歯の三次元測量用プロー
    ブ。
JP1227298A 1988-09-02 1989-09-01 口腔内の歯の三次元測量用光プローブ Expired - Lifetime JPH0616799B2 (ja)

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