SE468971B - Optisk sond foer tredimensionell maetning av taender i munhaalan samt foerfarande foer optisk tredimensionell maetning av taender - Google Patents

Description

468 97? _ 2 30 15 28 25 30 40 hjälp av en Laryngoskop-Sond fotografiska multipel- bildupptagningar av tandytan för att efter framkall- ning avsöka och digitalisera dessa med hjälp av en dokumentavsökare och åstadkomma utvärdering i en räknare med de för fotogrammetrin för stereoutvärde- ringen kända metoderna.

Alla de hittills använda optiska munsonderna känneteck- nas av att de konstruktionsbetingat endast förverkligar ett av dessa möjliga förfaranden (lasertriangelmätning eller ljus- snittmätning eller fasskiftmätning eller stereoavstàndsmät- ning). Alla dessa förfaranden har emellertid tagna vart och ett för sig en serie individuella för- och nackdelar: a) laserförfaranden för triangelmätnings- eller fas- skiftmetoden är i hög grad utsatt för den genom det koherenta ljuset astadkomna fläckbildningen. Denna leder till avtonande höjdbilder och därmed till en väsentligt minskad upplösning; b) ljussnitt- och fasskiftmetoder med ett konstant gitter är behäftade med flertydighetsproblem vid stora höjdspràng. Dylika sprang förskjuter ljuslinjen respektive fasläget för sinusgittret med mer än en gitterkonstant. Det är då inte längre möjligt att rekonstruera höjdsprànget.

De hittills kända optiska tredimensionella munsonderna bestämmer konstruktionsbetingat det tredimensionella förfaran- de, som skall användas. De är sá när som pà nägra fà inställ- säsom avsökningsfrekvens, ningsparametrar, fasförskjutning, fokus och förstoring, inte ändringsbara. Det är därför inte möjligt att med samma sond använda flera av de mätningsför- som kompletterar varandra, faranden, såsom triangelmätning, ljussnitt, fasskiftning, stereofotogrammetri, samt en rad ytterligare fràn den industriella mättekniken kända optiska tredimensionella mätvarianter, såsom exempelvis Graycode- -kodade ljusgitter, vid samma föremål för att kombinera för- delarna hos alla förfaranden och undvika deras nackdelar.

Denna uppgift löses enligt uppfinningen därigenom, att en optisk munsond för tredimensionell mätning av tänder inne- häller en högupplösande, tvàdimensionell, punktvis, fritt programmerbar matrisljuskälla, att ett digitaliserat projek- tionsmönster fràn en räknare alstras enligt ett programmerat 18 15 20 30 40 l 468 971 matematiskt eller grafiskt förfarande, placeras i ett bild- minne och via ett digital-analog-gränssnitt hos matrisljuskäl- lan bringas till indikering och med hjälp av en projektionsop- tik projiceras pà den yta, som skall uppmätas.

Enligt uppfinningen används säsom matrisljuskällor videomonitorskärmar, företrädesvis fin-projektionsrör eller rumsliga ljusmodulatorer. Speciellt de senare förekommer i form av prisbilliga LCD-videomonitorskärmar hos miniaturteve- apparater och kan lätt integreras i en dylik munsond såsom elektroniskt styrbara “Diapositiv“.

Uppfinningsidén skall som exempel emellertid inte beskrivas begränsande till exemplet med en munsond med en LCD-ljusmodulator sàsom programmerbar ljuskälla. Vid ett för- farandeexempel skall dessutom visas hur projektionsmönstrets programmerbarhet gör det möjligt att projicera flera olika mönster i snabb följd efter varandra och att bearbeta dessa bilder enligt olika utvärderingsförfaranden för att eliminera de ovan nämnda nackdelarna med fläckning, tvetydighet osv.

Figur 1 visar såsom exempel blockschemat för en dylik munsond.

Figur 2 visar såsom exempel en serie projektionsmönster, vilka kan komma till användning vid utnyttjande av en fas- skiftmetod utan flertydigheter.

Med hjälp av figur 1 skall uppfinningsidén beskrivas i samband med ett utföringsexempel. Med hjälp av en endoskopisk optik projiceras det för projicering avsedda mönstret pà den för mätning avsedda tandytan. En andra optisk stràlstyrning 2 leder en avbildning av den sålunda markerade tandytan till en tvàdimensionell videokamera 3, som lämnar sina data till den utvärderande bildräknaren 4. Det eller de för projicering av- sedda mönstren alstras digitalt av samma bildräknare eller av en andra bildräknare och placeras i projektionsbildminnet 5 samt omvandlas via ett digitalianalog~gränssnitt till en videosignal för styrning av LCD-videomonitormatrisen 7. Denna LCD-skärm genomstràlas med hjälp av en belysningsanordning 8 med likformigt ljus och modulerar punktvis med hög upplösning och ett stort antal möjliga gràsteg det likformiga ljuset. Den modulerade ljusstràlen avbildas via en avbildningsoptik 6 i den endoskopiska optiken och projiceras pà tandytan.

Figur 2 visar sasom exempel en serie projektionsmönster, lfi 15 28 25 38 48 8 94 ' 4 -J vilka inte kan alstras med de vanliga sonderna utan sondbyte.

Vid ett första steg projiceras såsom projektionsmönster “allt vitt", 1. Därigenom kan sondens inriktning, skärpinställning osv. lätt kontrolleras på monitorn hos bildbearbetningssyste- met (10 i figur 1) utan att störande kanter uppträder. Dess- utom kan genom en ren ljusintensitetsutvärdering skuggzoner automatiskt registreras, i vilken den senare tredimensionella mätningen kommer att vara omöjlig eller osäker. Ett andra pro- jektionsmönster 2 kan exempelvis bestå av markeringar, från vars distortion kalibreringsdata (avbildningsförhållande, av- stånd till ett referensplan osv.) kan beräknas. Från distor- tionen för en cirkelmarkering till en ellips kan avbildnings- 'förhållandena, läget i rummet för bakgrunden och liknande data erhållas, vilka är erforderliga för kalibreringen av hela det optiska systemet. Mönstret 3 är exempelvis ett grovt sinus- gitter för att implementera en svag upplösande fasskiftmetod.

Detta mönster upptas i tre olika faslägen 3a, b, c för att möjliggöra framställning av en grov höjdbild av tanden. Pa grund av den stora gitterkonstanten uppträder inte nagra tve- tydigheter. Mönstret 4a, b, c består av ett mycket finare sinusgitter och möjliggör en hög upplösande höjdmätning, dock med uppträdande flertydligheter. Dessa kan elimineras med resultaten av grovmätningen 3. Slutligen är det exempelvis möjligt att hämta en serie digitalt lagrade tandprofiler från ett bidbibliotek för projektion på tanden för att bedöma kvaliten på överensstämmelsen rent visuellt pá den anslutna indikeringsmonitorn (10 i figur 1) och eventuellt utvälja en redan förekommande tandmodell. Detaljerna med avseende pà fas- skiftförfarandena behöver här inte upprepas, eftersom de mot- svarar känd teknik och är publicerade i tillräcklig grad.

Likaså förklaras icke ytterligare de andra tredimensionella mätningsförfarandena, såsom triangelmätförfarandet, program- metri, kodat projektionsmönster och liknande, eftersom de är publicerade såsom känd teknik.

En ytterligare uppfinningsidé är att påprojicera en referensbild, såsom exempelvis den lagrade bilden av den mitt- emot belägna tandens ocklutionsyta, för att avge utlåtande om ocklutionsproblemet. Vid användning av färg-LCD-videoskärmar, vilka redan är tillgängliga kommersiellt, kan förutom den tre- dimensionella mätningen av den för lagning avsedda tanden sam- 468 971 tidigt också ocklutionsproblematiken bedömas visuellt av den behandlande läkaren.

Detta angivna exempel visar den mångfald av nya möjlig- heter, som en optisk tredimensionsmätsond med ett fritt pro- grammerbart projektionsmönster öppnar i jämförelse med de stela och begränsade möjligheter, som de för närvarande kända optiska sonderna erbjuder.

Claims (1)

1. UI 10 15 20 40 O'\ CO \O -..S Patentkrav 1. Optisk tredimensionsmätsond för mätning av den tre- dimensionella geometrin hos tänder i munhàlan, k ä n n e- d A t e c k n a därav, att sonden innehåller en högupplösande tvadimensionell, punktvis, fritt programmerbar matrisljus- källa, att ett digitaliserat projektionsmönster är lagrat i ett bildminne och via ett videogränssnitt styr matrisljuskäl- lan samt att denna bild via en avbildningsoptik projiceras pà den för mätning avsedda tandytan. - Q 2. Anordning enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n d därav, att matrisljuskällan bildas av en videomonitor. 3. Anordning enligt kraven 1 och 2, k ä n n e- 't e c k n a d därav, att videomonitorn innehåller ett videoprojektionsrör. L Q 4. Anordning enligt kraven 1 och 2, k n n e- t e c k n a d därav, att matrisljuskällan består av en rumslig ljusmodulator (spatial light modulator}. Anordning enligt kraven 1 och 4, k ä n n e- d 5. a t e c k n a därav, att såsom ljusmodulator används en vätskekristalltevemonitor_ 8. Anordning enligt kravet 5, k ä n n e t e c k- n a d därav, att vätskekristallmonitorn är en svart-vit- -monitor. 7. Anordning enligt kravet 5, k ä n n e t e c k- n a d därav, att vätskekristallmonitorn är en färgmonitor. 8. Anordning enligt kravet 1, k ä n n e t e c k- n a d därav, att matrisljuskällan är bildad av en XY-av- sökare med optisk ljusmodulator. 9. tänder i munhàlan med en optisk sond, Förfarande för optisk tredimensionell mätning av vilken innehåller en programmerbar matrisljuskälla enligt något av kraven 1-8, t -s k ä n n e t e c k n a därav, att successiva kalibrerings- markeringar och/eller mätmönster projiceras. 10. Förfarande enligt kravet 9, k ä n n e t e c k- n a t därav, att för visuell betraktning samt för automa- tisk registrering av skuggzoner projiceras ett mönsterfritt likformigt ljus. 11. Förfarande enligt kravet 9, k ä n n e t e c k- n a t därav, att successiva gittermönster med olika lokal- frekvens projiceras och att härav utförs en flertydighetsfri 18 15 W 468 971 grov- och finmätning. 12. Förfarande enligt kravet 9, k ä n n e t e c k- n a t därav, att kodade ljusmönster successivt projiceras och utvärderas. 13. Förfarande enligt kravet 9, k ä n n e t e c k- n a t därav, att lagrade referensbilder och -mönster pro- jiceras pà den för mätning avsedda tandytan. 14. Förfarande enligt kravet 9, k ä n n e t e c k- n a t därav, att bilder av den mittemot liggande ocklu- sionsytan projiceras pà den för mätning avsedda tandytan. 15. Förfarande enligt kravet 9, k ä n n e t e c k- n a t därav, att genom punktvis projektion av enskilda bildpunkter lokala höjdmätningar utförs enligt triangelmätför- farandet. 18. Förfarande enligt kravet 7, k ä n n e t e c k- n a t därav, att med färg-matrisljuskällan projiceras så- dana färger, som optimerar kontrasten mellan tandyta och tand- kött.