JPWO2013121605A1 - 口腔内歯列撮影装置 - Google Patents

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Abstract

例えば、人工歯を製作するときに必要となる、高精度な３次元データを計算するための高精度な画像群を、複数の方向から同時に撮影することが可能な口腔内歯列撮影装置を提供する。口腔内歯列撮影装置は、腔内の歯列を、複数の方向から複数枚数、同時に撮影することが可能な複数の撮影機１２１、及び複数のパターンを投影することが可能な複数の投影機１５１を有する撮影トレー部１０１を具備するように構成する。また、前記撮影トレー部は、歯列の形状に合わせてＵ字型形状に形成し、かつ該トレー部の断面形状を該歯列の先端部に被せることができるような凹み状に構成した。【選択図】図１

Description

本発明は、口腔内の歯列を撮影するために用いられる口腔内歯列撮影装置に関し、さらに詳しくは、例えば、人工歯を製作するときに必要となる、高精度な３次元データを計算するための高精度な画像群を、複数の方向から同時に撮影することが可能な口腔内歯列撮影装置に関する。撮影された画像は、診察のためのモザイク画像を作成するために使用することもできる。
複数の撮影機で撮影した平面画像(２次元画像)から、撮影対象の各点の３次元座標を計算する方法が知られている。これは、「平面画像からの３次元再構成」と呼ばれている。口腔内の歯列を撮影対象とし、複数の撮影機で撮影する装置が開示されている。この装置では、撮影された複数の平面画像から計算により歯列の３次元再構成を行っている（例えば、特許文献１参照）。
３次元再構成に用いる平面画像を得るためには、複数の撮影機（カメラ）を校正（キャリブレーション）時と同じ状態にして撮影する必要がある。すなわち、校正時の状態と異なる状態で撮影された複数の平面画像を用いて３次元再構成をすると、十分な精度を得ることは困難である。以下、校正時の条件を保持している場合を、「校正条件保持状態」と称する。例えば、複数の撮影機の位置関係、基線長（カメラ間の距離）等が校正時と変わると、校正条件保持状態が壊れることになる。
撮影機を移動させながら撮影するとき、複数の撮影機で同時に撮影しないと、位置関係、基線長が変化し校正条件保持状態が壊れた状態で撮影することになる。特許文献１に開示された方法は、このことに格別の対策を講じておらず、撮影機又は撮影者は絶えず小さく移動するため基線長が変化しており、校正条件保持状態を保持することは困難である。この状態で撮影した平面画像から３次元再構成をすると、十分な精度を得ることは困難である。
特開２０１０−０６９３０１
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、例えば、人工歯を製作するときに必要となる、高精度な３次元データを計算するための高精度な平面画像群を、複数の方向から同時に撮影することが可能な口腔内歯列撮影装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明によれば、以下の口腔内歯列撮影装置が提供される。
第１の口腔内歯列撮影装置は、口腔内の歯又は歯列を撮影する撮影トレー部と把持部を有する装置において、前記トレー部は複数の方向から同時に撮影することが可能な複数の撮影機及び複数の照射パターンを投影することが可能な複数の投影機とをトレー部の表面に設けたことを特徴とする。
第２の口腔内歯列撮影装置は、第１の口腔内歯列撮影装置において、前記撮影トレー部は、歯列の形状に合わせてＵ字型形状に形成し、かつ該トレー部の断面形状を該歯列の先端部に被せることができるような凹み状に構成したことを特徴とする。
第３の口腔内歯列撮影装置は、第１又は第２の口腔内歯列撮影装置において、前記撮影機は、撮影時間を制限する電気的シャッタ機構と、前記電気的シャッタ機構を電気的に接続し、同時に撮影動作をさせることが可能な同期撮影機構とを具備したことを特徴とする。
第４の口腔内歯列撮影装置は、第１又は第２の何れかの口腔内歯列撮影装置において、前記撮影機は、無線伝送が可能な信号を発信可能な発信機を具備したことを特徴とする。
第５の口腔内歯列撮影装置は、第１又は第２の何れかの口腔内歯列撮影装置において、前記投影機は前記照射パターンを変更可能としたことを特徴とする。
第６の口腔内歯列撮影装置は、第１又は第２の何れかの口腔内歯列撮影装置において、前記撮影トレー部を２個の腕状部分に２分割し、該腕状部分を蝶番で搖動自在に連結し、該腕状部分の挟角を調節可能にする調節手段を設けたことを特徴とする。
第１の口腔内歯列撮影装置の発明によれば、例えば、人工歯を製作するときに必要となる、高精度な３次元データを計算するための高精度な平面画像群を、複数の方向から同時に撮影することが可能となり、校正条件保持状態の撮影が容易にできると言う効果が得られる。また、診察のためのモザイク画像を作成するために使用することもできるという効果も得られる。また、第２の口腔内歯列撮影装置の発明によれば、口腔内の歯列を適切な位置及び方角から撮影できるという効果が得られる。さらに、第３の口腔内歯列撮影装置の発明によれば、適正なパターン光の投影の下で歯列の正確な撮影ができるという効果が得られる。
本発明の一の実施の形態に係る口腔内歯列撮影装置の、撮影トレー部の表側（撮影対象の歯列側）から見た構成を模式的に示す説明図である。 図１に示された口腔内歯列撮影装置における撮影トレー部の構造を示し、図２（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ部の一部拡大図である。 本発明の実施の形態に係る口腔内歯列撮影装置の変形例（撮影トレー部の腕間の挟角を調節可能に構成した図）を模式的に示す平面図である。
以下、本発明の口腔内歯列撮影装置の実施の形態を、図１〜図３を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る口腔内歯列撮影装置に関し、撮影トレー部の表側から見た構成を模式的に示す説明図である。図１に示すように、本発明の第１実施形態の口腔内歯列撮影装置１００は、口腔内の歯列を、複数の方向から、同時に撮影することが可能な複数の撮影機（カメラ）１２１及び複数の照射パターンを投影することが可能な複数の投影機１５１を有する撮影トレー部１０１を具備した概略構成である。
図１に示すように、本実施の形態に係る口腔内歯列撮影装置１００は、さらに、ケーブル１０２、同期撮影機構（図示せず）、計算機１０３、モニタ１０４を具備している。
なお、撮影機１２１は、上述のように、口腔内の歯列を、複数の方向から同時に撮影することが可能であるが、それに限らず、口腔内の歯列を、複数の方向から経時的に撮影することも可能である。なお、本発明における同時撮影の「同時」を広く解釈し、同じ校正条件保持状態を維持して継時的に撮影する場合も含めて解釈するものと定める。
また、図１、並びに後述する図２及び図３における、Ｘ，Ｙ及びＺは、それぞれ３次元座標の座標軸を示す。また、図２における横軸Ａは、図１で示したＡ−Ａ線を座標軸Ａとして示したものである。
図１において、本実施の形態に係る口腔内歯列撮影装置１００は、歯科印象用トレー状の形状を有する撮影トレー部１０１の表側（図２における上側）から見た図を示す。図１に示すように、複数の撮影機１２１と投影機１５１は撮影対象を少なくとも２方向から撮影できるように配置されている。投影機１５１は、複数の画像の対応点を検出するためのパターン光を照射する。撮影機１２１によって撮影された画像データは、ケーブル１０２を経て計算機１０３に送られ、モニタ１０４に表示されるように構成されている。なお、図１の撮影トレー部１０１の右側に把持部（参照番号なし）を示す。
図２（ａ）は、図１に示された口腔内歯列撮影装置１００における撮影トレー部１０１の構造を示し、図１のＡ−Ａ線における断面図を示す。図２（ａ）に示すように、撮影機１２１と投影機１５１とが交互に撮影トレー部１０１の内側底部に配置される。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ部の一部拡大図で、撮影機１２１は、撮像素子１２２及びレンズ１２３から構成される。投影機１５１は、光源１５２、パターン生成器１５４、投影レンズ１５５から構成される。
撮像素子１２２としては、例えば、平面状に構成されたＣＣＤ又はＣＭＯＳを挙げることができる。また、レンズ１２３としては、球面又は非球面に成型されたガラス又はプラスチックを、１枚又は複数枚組合せたレンズを挙げることができる。光源１５２としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）又は白熱球を挙げることができる。パターン発生器１５４としては、例えば、フィルム又は液晶を挙げることができる。また、投影レンズ１５５としては、球面又は非球面に成型されたガラス又はプラスチックを、１枚又は複数枚組合せたレンズを挙げることができる。
また、撮影機１２１は、それぞれ撮影時間を制限する図示しない電気的シャッタ機構を有する。電気的シャッタ機構は、電子回路で電気信号を変化(オンオフ)させるものであり、機械的構造を有しない。複数の撮影機１２１に設けられたそれぞれの電気的シャッタ機構は、相互に、電気的に連結され、図示しない同期撮影機構により同時に撮影動作を行うように構成されている。なお、同期撮影機構は、電気的シャッタ機構の撮影動作を経時的に行うようにすることもできる。
電気的シャッタ機構は電気信号により動作するものであり、撮影機１２１は、電気信号が印加されている間、撮影対象の明るさに応じた電荷を蓄積する。撮影トレー部１０１の揺れがあっても画像がぼけない程度の十分短い時間、例えば、０．１ｍｓ〜１０．０ｍｓの間電気的シャッタ機構を開き、撮影することが好ましい。
以上の構成により、歯の両側面を含め複数の方向からの画像を、複数の撮影機１２１で同期撮影する。撮影した複数の画像を計算機１０３に送り、処理を行う。
複数の撮影機１２１の３次元再構成のための校正は、例えば、３次元計測済み歯列模型（図示せず）又は３次元計測済み標準物体（図示せず）に対し、撮影トレー部１０１を、通常の撮影と同様に被せ、撮影して行うことができる。校正は、撮影の前後の何時行ってもよい。モザイク画像の作成であれば校正しなくてもよい。
図３は、本発明の実施の形態に係る口腔内歯列撮影装置の変形例（撮影トレー部１０１の腕の挟角を調節可能に構成にした）を模式的に示す平面図である。大人と小児のように顎の大小により、歯列の配置も変わる場合、歯列及びレンズの間の距離を適切に保持するため、図３に示すように、撮影トレー部１０１の２本の腕１１０、１１１を、蝶番３１１を支点として搖動可能に構成し、調節手段設けて、調節可能にしてもよい。図３の破線で示した部分はそれぞれを内側に回転させて調節した後の状態を示す。調節手段(図示省略)としては、例えば、２本の腕１１０、１１１に相互に逆ネジを切ったナット等を固定し、螺合するネジ棒で調節可能にしてもよい。
図１に示す第１実施形態においては、撮影機１２１によって撮影された画像は、撮影機１２１からケーブル１０２を経て計算機１０３に送られ、モニタ１０４に表示されるように構成されていたが、他の変形例として、複数の撮影機１２１に、赤外線信号又は電磁波信号等の無線信号を発信する発信機を接続して、この無線信号を計算機１０３に伝送してもよい。このように構成することによって、図１のケーブル１０２を省略することができ、構成を簡略化することができる。
また、他の変形例として、図２に示す投影機１５１を、パターンを生成する液晶（パターン発生器）１５４のオンオフする位置を変更し、撮影機１２１が複数枚の異なる平面画像を撮影することが可能なように構成することによって、対応点検出精度を向上することができる。３次元再構成計算をするには、複数の平面画像の対応点を検出する必要があり、一般的にデータが多いほど精度が向上する。具体的には、投影パターンを変更しては画像を撮影して対応点を検出することを複数回繰返して、検出した複数の対応点の全てを使い、又は、複数の対応点の中央値、平均値等を使うことにより精度の向上を図ることができる。撮影の都度、撮影トレー部１０１を多少移動することによっても、精度の向上を図ることができる。
８８ 口腔内歯列
１００ 口腔内歯列撮影装置
１０１ 撮影トレー部
１０２ ケーブル
１０３ 計算機
１０４ モニタ
１１０ 腕
１１１ 腕
１２１ 撮影機
１２２ 撮像素子
１２３ レンズ
１５１ 投影機
１５２ 光源
１５４ パターン発生器
１５５ 投影レンズ
３１１ 蝶番
【０００２】
先行技術文献
特許文献
［０００５］
特許文献１：特開２０１０−０６９３０１
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［０００６］
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、例えば、人口歯を製作するときに必要となる。高精度な３次元データを計算するために高精度な平面画像群を、複数の方向から同時に撮影することが可能な口腔内歯列撮影装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
［０００７］
上記目的を達成するため、本発明によれば、以下の口腔内歯列撮影装置が提供される。
［０００８］
第１の口腔内歯列撮影装置は、口腔内の歯又は歯列を撮影する撮影トレー部と把持部を有する口腔内歯列撮影装置において、前記トレー部は複数の異なる方向から同時に撮影することができる複数の撮影機及び照射光を照射することができる複数の異なる照射機を前記トレー部の表面に設け、前記照射機は単一又は複数のオン・オフする発光体で構成し、前記発光体のオン・オフする位置を変更して複数の照射パターンを生成し、複数枚の平面画像を撮影することができるように構成したことを特徴とする。
［０００９］
第２の口腔内歯列撮影装置は、第１の口腔内歯列撮影装置において、 前記照射機は、１又は複数の点状又は線状発光体を前記照射機の照射方向に前記発光体の発光方向を一致させて配置し、前記発光体のオン・オフを独立に制御可能としたことを特徴とする。
［００１０］
第３の口腔内歯列撮影装置は、第１又は第２の口腔内歯列撮影装置において、
前記撮影機は、撮影時間を制限する電気的シャッター機構と、前記電気的シャッター機構を電気的に接続し、同時に撮影動作をすることが可能な同期撮影機構とを具備したことを特徴とする。
［００１１］
第４の口腔内歯列撮影装置は、第１又は第２の口腔内歯列撮影装置において、前記撮影機は、無線伝送が可能な信号を発信可能な発信機を具備したことを特徴とする。
【０００３】
［００１２］
［００１３］
第６の口腔内歯列撮影装置は、第１又は第２の口腔内歯列撮影装置において、前記撮影トレー部は、２個の腕上部分に２分割し、該腕上部分を蝶番で搖動自在に連結し、該腕上部分の挟角を調節する調節手段を設けたことを特徴とする。
発明の効果
［００１４］
第１の口腔内歯列撮影装置の発明によれば、例えば、人口歯を製作するときに必要となる、高精度の３次元データを計算するための高精度な平面画像群を、複数の方向から同時に撮影することが可能となり、校正条件保持状態の撮影が容易にできるという効果が得られる。
図面の簡単な説明
［００１５］
［図１］本発明の一実施形態に係る口腔内歯列撮影装置の、撮影トレー部の表面側から見た構成を模式的に示した図である。
［図２］図１に示した口腔内歯列撮影装置の、撮影トレー部の構造を示し、図２（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図を示し、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ部の部分拡大図である。
［図３］本発明の実施形態に係る口腔内歯列撮影装置の変形例（撮影トレー部の腕間の夾角を調節可能にした図）を模式的に示す平面図である。
発明を実施するための形態
［００１６］
以下、本発明の口腔内歯列撮影装置の実施形態を、図１〜図３を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る口腔内撮影装

Claims (6)

  1. 口腔内の歯又は歯列を撮影する撮影トレー部と把持部を有する装置において、前記トレー部は複数の方向から同時に撮影することが可能な複数の撮影機及び複数の照射パターンを投影することが可能な複数の投影機とをトレー部の表面に設けたことを特徴とする口腔内歯列撮影装置。
  2. 前記撮影トレー部は、歯列の形状に合わせてＵ字型形状に形成し、かつ該トレー部の断面形状を該歯列の先端部に被せることができるような凹み状に構成したことを特徴とする、請求の範囲１に記載の口腔内歯列撮影装置。
  3. 前記撮影機は、撮影時間を制限する電気的シャッタ機構と、前記電気的シャッタ機構を電気的に接続し、同時に撮影動作をさせることが可能な同期撮影機構とを具備したことを特徴とする、請求の範囲１又は２に記載の口腔内歯列撮影装置。
  4. 請求項４
    前記撮影機は、無線伝送が可能な信号を発信可能な発信機を具備したことを特徴とする、請求の範囲１又は２に記載の口腔内歯列撮影装置。
  5. 前記投影機は前記照射パターンを変更可能としたことを特徴とする、請求の範囲１又は２に記載の口腔内歯列撮影装置。
  6. 前記撮影トレー部は、２個の腕状部分に２分割し、該腕状部分を蝶番で搖動自在に連結し、該腕状部分の挟角を調節可能する調節手段を設けたことを特徴とする、請求の範囲１又は２に記載の口腔内歯列撮影装置。

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