JPH02119858A - 口腔内の歯の三次元測量用光プローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は患者の口腔内の歯の三次元測定又は測量用光プ
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量
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Ｈｅｎ
ｎ５ｏｎ　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量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−）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４．０９
６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ＣＥＲＰＣという装置。複数本の光線
で構成された平行格子又は−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。

（ｅ）物理学者Ｄｉａｎｎｅ　Ｒｅｅｏｗ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。しがしながら、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−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、現在知られている先玉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
どの幾っが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
題は複数個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、 及び発明の効果コ 上記課題は、点毎に二次元的に自由にプログラム可能で
、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
ログ交差位置を通じてマトリックス光源に表示し、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。マトリックス
光源として、繊細な走査線投影管又は空間的光調整器で
あることが好ましいビデオモニタースクリーンが用いら
れる。空間的光調整器としては、小型テレビ受像器用の
安価なＬＣＤビデオモニタースクリーンが入手可能であ
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ＬＣＤ光調整器を
備えた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
、曖昧さ、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。歯の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
ルアナログ変換器によりＬＣＤビデオマトリックス７を
制御するビデオ信号に変換される。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）のモ
ニター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３ａＳｂＳｃ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
ので曖昧さは生じない。

パターン４ａＳｂＳｃ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１す ることができるようになるが、曖昧になる。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ビデオモニ
ター（第１図の１０）を観察することにより歯の質を目
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Ｌ
ＣＤビデオ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かできるようになる。

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・・・ＬＣＤビデオマトリックス、８
・・・照明装置、１０・・・画像処理装置。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、患者の口腔内の歯の三次元形状を測量する三次元測
   量用光プローブであり、点毎に二次元的に自由にプログ
   ラム可能な高分解能マトリックス光源と、投影像記憶装
   置に蓄積されてビデオ交差位置を通じてマトリックス光
   源を制御し、像光学素子を介して測量すべき歯の表面に
   投影されるデジタル化された投影パターンとを有するこ
   とを特徴とする口腔内の歯の三次元測量用光プローブ。 ２、マトリックス光源はビデオモニターを有しているこ
   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
   量用光プローブ。 ３、ビデオモニターはビデオ映写陰極線管を有している
   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
   測量用光プローブ。 ４、マトリックス光源は空間的光変調器により構成され
   ていることを特徴とする請求項１に記載の口腔内の歯の
   三次元測量用光プローブ。 ５、空間的光変調器は液晶テレビモニターを有している
   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
   測量用光プローブ。 ６、液晶テレビモニターは白黒モニターを有しているこ
   とを特徴とする請求項５に記載の口腔内の歯の三次元測
   量用光プローブ。 ７、液晶テレビモニターはカラーモニターを有している
   ことを特徴とする請求項５に記載の口腔内の歯の三次元
   測量用光プローブ。 ８、マトリックス光源は光学的光変調器付 ＸＹスキャナを有してい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光プローブ。 ９、プログラム可能なマトリックス光源を有する請求項
   １の光プローブを用いて較正マーク及び測量パターンを
   次々に投影することにより患者の口腔内の歯を光学的に
   三次元測量する光学的三次元測量法。 １０、非パターン化固定光を目視用及び影領域の自動認
   識用に照射することを特徴とする請求項９に記載の光学
   的三次元測量法。 １１、大きさの異なる格子パターンを次々に投影して、
   荒い測量及び細かい測量を実施することを特徴とする請
   求項９に記載の光学的三次元測量法。 １２、符号化された光パターンを次々に投影して評価を
   行うことを特徴とする請求項９に記載の光学的三次元測
   量法。 １３、記憶された投影像及びパターンを測量すべき歯の
   表面に投影することを特徴とする請求項９に記載の光学
   的三次元測量法。 １４、対向して位置する交合面の像を測量すべき歯の表
   面に投影することを特徴とする請求項９に記載の光学的
   三次元測量法。 １５、点毎に投影することにより三角測量法に従って局
   地的高さを測量するための個々の像点を得ることを特徴
   とする請求項９に記載の光学的三次元測量法。 １６、色付けされたマトリックス光源により色を投影し
   て歯の表面と歯肉との間のコントラストを最適化するこ
   とを特徴とする請求項９に記載の光学的三次元測量法。