WO2013121605A1 - 口腔内歯列撮影装置 - Google Patents

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辻啓延
鈴木一史
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    • A61C9/0053Optical means or methods, e.g. scanning the teeth by a laser or light beam
    • A61C9/006Optical means or methods, e.g. scanning the teeth by a laser or light beam projecting one or more stripes or patterns on the teeth
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Definitions

  • the present invention relates to an intraoral dentition photographing apparatus used to photograph a dentition in an oral cavity, and more specifically, for example, to calculate high-precision three-dimensional data required when manufacturing artificial teeth.
  • the present invention relates to an intraoral dentition photographing apparatus capable of simultaneously photographing a group of high-precision images from a plurality of directions.
  • the captured image can also be used to create a mosaic image for examination.
  • the calibration condition holding state For example, if the positional relationship between a plurality of imaging devices, the baseline length (distance between cameras), etc. changes from that at the time of calibration, the calibration condition holding state will be broken.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and, for example, a plurality of high-accuracy flat image groups for calculating high-accuracy three-dimensional data, which are required when manufacturing artificial teeth,
  • An object of the present invention is to provide an intraoral dentition photographing apparatus capable of simultaneously photographing from a direction.
  • the following intraoral dentition imaging apparatus is provided.
  • the first intraoral dental row imaging apparatus is an apparatus having an imaging tray unit for imaging a tooth or a row of teeth in an oral cavity and a grip unit, wherein the tray unit is capable of imaging a plurality of images simultaneously from multiple directions.
  • a machine and a plurality of projectors capable of projecting a plurality of irradiation patterns are provided on the surface of the tray unit.
  • the second intraoral dentition imaging apparatus is the first intraoral dentition imaging apparatus, wherein the imaging tray unit is formed in a U-shaped shape in accordance with the shape of the dentition, and the cross-sectional shape of the tray unit It is characterized in that it is formed in a concave shape that can be put on the tip of the dentition.
  • the third intraoral dentition photographing apparatus is the first or second intraoral dentition photographing apparatus, wherein the photographing device electrically connects the electric shutter mechanism for limiting the photographing time and the electric shutter mechanism. It is characterized in that it comprises a synchronous imaging mechanism capable of connecting and simultaneously performing an imaging operation.
  • a fourth intraoral dentition photographing apparatus according to any one of the first and second intraoral dentition photographing apparatuses, wherein the photographing device includes a transmitter capable of transmitting a signal capable of wireless transmission. It features.
  • a fifth intraoral dentition photographing apparatus is characterized in that, in the first or second intraoral dentition photographing apparatus, the projector is capable of changing the irradiation pattern.
  • a sixth intraoral dentition photographing apparatus is the first or second intraoral dentition photographing apparatus, wherein the photographing tray unit is divided into two arm parts and the arm parts are hinged. , And an adjusting means for adjusting the angle between the arm-like portions.
  • the invention of the first intraoral dentition photographing apparatus for example, a plurality of high-precision plane image groups for calculating high-accuracy three-dimensional data, which are required when manufacturing artificial teeth, in a plurality of directions Can be taken simultaneously, and an effect of easily taking pictures of the state of holding the calibration condition can be obtained. It also has the advantage that it can also be used to create a mosaic image for examination. Further, according to the invention of the second intraoral dentition photographing apparatus, an effect that the dentition in the oral cavity can be photographed from an appropriate position and direction can be obtained. Furthermore, according to the invention of the third intraoral dentition photographing apparatus, it is possible to obtain an effect that accurate photographing of the dentition can be performed under appropriate pattern light projection.
  • FIG. 2 (a) is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIG. 2 (b) is B of FIG. 2 (a). It is a partially enlarged view of a part. It is a top view which shows typically the modification (figure which comprised the adjustable angle between the arms of the imaging
  • FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a configuration of an intraoral dental row photographing apparatus according to a first embodiment of the present invention as viewed from the front side of a photographing tray unit.
  • the intraoral dentition photographing apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention is capable of simultaneously photographing a dentition in the oral cavity from a plurality of directions (cameras).
  • This is a schematic configuration including the imaging tray unit 101 having a plurality of projectors 151 capable of projecting 121 and a plurality of irradiation patterns.
  • the intraoral dental row imaging apparatus 100 further includes a cable 102, a synchronous imaging mechanism (not shown), a computer 103, and a monitor 104.
  • the photographing machine 121 can simultaneously photograph the dentition in the oral cavity from a plurality of directions, but the invention is not limited thereto, and the dentition in the oral cavity can be temporally viewed from a plurality of directions. It is also possible to take pictures.
  • “simultaneous” of simultaneous photographing is broadly interpreted, and it is determined that interpretation is also included including the case of photographing continuously while maintaining the same calibration condition holding state.
  • X, Y and Z respectively indicate coordinate axes of three-dimensional coordinates.
  • the horizontal axis A in FIG. 2 indicates the line AA shown in FIG. 1 as a coordinate axis A.
  • the intraoral dental row imaging apparatus 100 which concerns on this Embodiment shows the figure seen from the front side (upper side in FIG. 2) of the imaging tray part 101 which has a tray-like shape for dental impression.
  • the plurality of photographing devices 121 and projectors 151 are arranged so as to be able to photograph an object to be photographed from at least two directions.
  • the projector 151 emits pattern light for detecting corresponding points of a plurality of images.
  • Image data captured by the imaging device 121 is sent to the computer 103 via the cable 102 and displayed on the monitor 104.
  • a grip (without reference numeral) is shown on the right side of the imaging tray unit 101 in FIG.
  • FIG. 2A shows the structure of the imaging tray unit 101 in the intraoral dentition imaging apparatus 100 shown in FIG. 1, and shows a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • the photographing device 121 and the projector 151 are alternately disposed at the inner bottom of the photographing tray unit 101.
  • FIG. 2B is a partially enlarged view of a portion B of FIG. 2A.
  • the imaging device 121 includes an imaging element 122 and a lens 123.
  • the projector 151 includes a light source 152, a pattern generator 154, and a projection lens 155.
  • the imaging element 122 for example, a CCD or CMOS configured in a planar shape can be mentioned.
  • the lens 123 a lens obtained by combining one or more sheets of glass or plastic molded into a spherical surface or an aspheric surface can be mentioned.
  • the light source 152 can include, for example, a light emitting diode (LED) or an incandescent bulb.
  • the pattern generator 154 can include, for example, a film or a liquid crystal.
  • the projection lens 155 a lens obtained by combining one or more sheets of glass or plastic molded into a spherical surface or an aspheric surface can be mentioned.
  • the photographing device 121 has an electric shutter mechanism (not shown) for limiting the photographing time.
  • the electrical shutter mechanism is an electronic circuit that changes (turns on and off) an electrical signal and has no mechanical structure.
  • the respective electrical shutter mechanisms provided in the plurality of photographing devices 121 are electrically connected to each other, and are configured to simultaneously perform photographing operations by a synchronous photographing mechanism (not shown).
  • the synchronous imaging mechanism can also perform the imaging operation of the electrical shutter mechanism over time.
  • the electrical shutter mechanism is operated by an electrical signal, and the imaging device 121 accumulates a charge according to the brightness of the imaging target while the electrical signal is applied. It is preferable to open the electrical shutter mechanism for a sufficiently short time that the image does not blur even if the imaging tray unit 101 shakes, for example, 0.1 ms to 10.0 ms, for imaging.
  • images from a plurality of directions, including both side surfaces of the teeth are synchronously shot by a plurality of photographing devices 121.
  • a plurality of photographed images are sent to the computer 103 for processing.
  • the calibration for three-dimensional reconstruction of the plurality of photographing machines 121 can be performed, for example, by using the photographing tray unit 101 with respect to a three-dimensional measured dentition model (not shown) or a three-dimensional measured standard object (not shown). It can be covered and shot as in normal shooting. Calibration may be performed any time before or after shooting. If it is creation of a mosaic image, it is not necessary to calibrate.
  • FIG. 3 is a plan view schematically showing a modification of the intraoral dentition photographing apparatus according to the embodiment of the present invention (having a configuration in which the included angle of the arm of the photographing tray unit 101 is adjustable).
  • 110, 111 may be configured to be able to swing around hinge 311 as a fulcrum and be provided with adjustment means so as to be adjustable.
  • the portions shown by the broken lines in FIG. 3 show the state after adjusting them by rotating them inward.
  • an adjustment means for example, a nut or the like with oppositely threaded screws may be fixed to the two arms 110 and 111, and adjustment may be made with a screw rod engaged with each other.
  • the image captured by the imaging device 121 is sent from the imaging device 121 to the computer 103 via the cable 102 and displayed on the monitor 104,
  • a transmitter for transmitting a wireless signal such as an infrared signal or an electromagnetic wave signal may be connected to the plurality of photographing devices 121, and the wireless signal may be transmitted to the computer 103.
  • the cable 102 in FIG. 1 can be omitted, and the configuration can be simplified.
  • the projector 151 shown in FIG. 2 changes the on / off position of the liquid crystal (pattern generator) 154 that generates a pattern, and the imaging device 121 captures a plurality of different planar images.
  • the corresponding point detection accuracy can be improved.
  • changing the projection pattern, repeating capturing an image and detecting corresponding points multiple times, using all of the detected multiple corresponding points, or the median value of multiple corresponding points Accuracy can be improved by using an average value or the like.
  • the accuracy can also be improved by slightly moving the imaging tray unit 101 each time imaging is performed.
  • intraoral teeth 100 intraoral dentition imaging apparatus 101 imaging tray unit 102 cable 103 computer 104 monitor 110 arm 111 arm 121 imaging device 122 imaging device 123 lens 151 projector 152 light source 154 pattern generator 155 projection lens 311 hinge

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。

Description

口腔内歯列撮影装置
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
 

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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