JPH0739553A

JPH0739553A - 測定用光源および測定装置

Info

Publication number: JPH0739553A
Application number: JP5060730A
Authority: JP
Inventors: Yuusuke Nonomura; 友佑野々村
Original assignee: Egawa KK
Current assignee: Egawa KK
Priority date: 1993-03-19
Filing date: 1993-03-19
Publication date: 1995-02-10

Abstract

(57)【要約】【目的】高い精度で被測定物の動きの測定を行うこと
のできる測定用光源および測定装置の提供。【構成】歯牙の治療を行うハンドピース（被測定物）
には、三角プレート２ａによって３本の光ファイバー８
〜１０の端が設けられている。この光ファイバー８〜１
０は、一方の端１１〜１３が発光原１４に向けられて発
光源１４の発する光を光ファイバー８〜１０内に導くよ
うに設けられ、他方の端から第１〜第３測定用光源５〜
７として光を発している。この第１〜第３測定用光源５
〜７は、第１、第２ＣＣＤカメラで写され、電気回路で
写された光を解析して、ハンドピースの三次元的な動き
を測定している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被測定物の動きを測定
するために用いられる測定用光源および測定装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、人体や動物、手動によって操作さ
れる操作物、機械の作動部等の動きを検出する技術とし
て、測定対象である被測定物に測定用光源（発光源）を
取り付け、この発光源の動きをカメラやＰＳＤ等で測定
する技術が知られている。そして、従来用いられていた
測定用光源としては、フィラメントを用いたランプや、
発光ダイオードなど、自ら発光する発光源を用いてい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記に示すように、従
来では、測定用光源として自ら発光する発光源を用いて
いたため、測定する光の面積が大きい。従って、カメラ
やＰＳＤなど光源の動きを測定する側で測定される光の
面積も大きくなり、測定誤差も大きくなる。つまり、高
い精度で被測定物の動きの測定を行うことができなかっ
た。

【０００４】

【発明の目的】本発明の目的は、高い精度で被測定物の
動きの測定を行うことのできる測定用光源および測定装
置の提供にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１発明の測定用光源
は、一方の端が光を受ける光ファイバーの他方の端を、
被測定物に取り付け、前記他方の端の発する光が測定対
象となる技術的手段を採用した。第２発明の測定装置
は、一方の端が光を受ける光ファイバーの他方の端を、
被測定物に取り付け、前記他方の端の発する光を測定す
る技術的手段を採用した。なお、光を測定する測定部
は、カメラやＰＳＤ等の光測定手段と、この光測定手段
で測定した光の動きを解析して光ファイバーの他方の端
の発する光の動きを測定する電気回路部とからなる構成
を採用しても良い。

【０００６】

【第１発明および第２発明の作用】光ファイバーは、一
方の端で光を受け、他方の端で光を発する。そして、少
なくとも光ファイバーの他方の端は、被測定物に取り付
けられる。このため、被測定物の動きに伴ない、光ファ
イバーの他方の端も移動する。この光ファイバーの他方
の端の発する光を測定することにより、被測定物の動き
を測定できる。

【０００７】

【第１発明および第２発明の効果】光ファイバーの径
は、大変小さく形成できる。つまり、測定光を発する光
ファイバーの端は、従来の光源に比較して大変小さくで
きる。このため、大きさの小さい測定光を測定するた
め、従来に比較して測定物の動きを正確に測定すること
ができる。

【０００８】

【実施例】次に、本発明の測定用光源および測定装置
を、図に示す一実施例に基づき説明する。〔第１実施例の構成〕図１ないし図４は第１実施例を示
す。本実施例は、本発明の測定用光源および測定装置を
用いて歯牙に切削子で形成される形成欠損部の形状を測
定し、その測定結果を基に歯冠修復用補填物に形成する
もので、図２は歯牙の治療に用いるハンドピースの斜視
図、図３は治療を受ける歯牙の斜視図、図４は歯冠修復
用補填物に接合部を形成する製作装置のブロック図であ
る。歯冠修復用補填物の製作装置１は、ハンドピース２
（本発明の被測定物）の動きを捕らえることによって切
削子３の軌跡を３次元的に測定すると同時に、切削子３
によって切削される歯牙４（本発明の被測定物）の動き
も３次元的に測定し、その差から切削子３が切削した形
状、つまり形成欠損部を測定する。そして、その測定さ
れた形成欠損部の形状に応じた歯冠修復用補填物をＣＡ
Ｍを用いて作成するものである。

【０００９】ハンドピース２の移動軌跡を測定するため
に、本発明の測定用光源が用いられている。本実施例で
は、ハンドピース２の３次元的な動きを測定するため
に、３つの第１〜第３測定用光源５〜７が用いられてい
る。ハンドピース２には、３つの第１〜第３測定用光源
５〜７を取り付けるために、三角プレート２ａが取り付
けられ、この三角プレート２ａの各端部に、大きさが大
変小さく、かつ高い強度の光を発する３つの第１〜第３
測定用光源５〜７が設けられている。この第１〜第３測
定用光源５〜７は、図１の概略図に示すように、３本の
光ファイバー８〜１０の端部で、各光ファイバー８〜１
０の一方の端１１〜１３は、フィラメントを用いたラン
プや、発光ダイオードなど通電により光を発する発光源
１４に向けられ、発光源１４の光を各光ファイバー８〜
１０内に導いている。そして、各光ファイバー８〜１０
の他方の端部がこの三角プレート２ａの各端部に取り付
けられ、各光ファイバー８〜１０内に導かれた光を発し
て、第１〜第３測定用光源５〜７としている。なお、発
光源１４は歯牙を切削する医療機の本体に取り付けられ
ており、３本の光ファイバー８〜１０は、医療機の本体
からハンドピース２に回転動力を送るケーブルやケーブ
ルの支持ロッド等（図示しない）の内部、あるいは表面
に沿わされてハンドピース２の三角プレート２ａに導か
れている。また、このハンドピース２に設けられた第１
〜第３測定用光源５〜７が移動する範囲を写し得る位置
に、２台の第１、第２ＣＣＤカメラ１５、１６が設置さ
れている。

【００１０】一方、切削子３によって切削される歯牙４
も、ハンドピース２と同様、３次元的な動きを測定する
ために、３つの第４〜第６測定用光源１７〜１９が設け
られている。歯牙４には、３つの第４〜第６測定用光源
１７〜１９を取り付けるために、歯牙装着部材４ａを介
して三角プレート４ｂが取り付けられ、この三角プレー
ト４ｂの各端部に、大きさが大変小さく、かつ高い強度
の光を発する３つの第４〜第６測定用光源１７〜１９が
設けられている。この第４〜第６測定用光源１７〜１９
も、３本の光ファイバーの端部で、各光ファイバーの一
方の端は、フィラメントを用いたランプや、発光ダイオ
ードなど通電により光を発する発光源に向けられ、発光
源の光を光ファイバー内に導いている。そして、光ファ
イバーの他方の端部がこの三角プレート４ｂの各端部に
取り付けられ、光ファイバー内に導かれた光を発して、
第４〜第６測定用光源１７〜１９としている（第４〜第
６測定用光源１７〜１９は、上記第１〜第３測定用光源
５〜７と基本的な構成が同じなため、図面は省略す
る）。なお、発光源は口内（例えば歯牙装着部材４ａに
取り付ける）や口外（例えば人体や、人体から離れた治
療用イス等）に取り付けられ、３本の光ファイバーは、
その発光源から三角プレート４ｂに導かれている。ま
た、歯牙装着部材４ａに設けられた第４〜第６測定用光
源１７〜１９が移動する範囲を写し得る位置に、第３、
第４ＣＣＤカメラ２０、２１が設置されている。

【００１１】第１ＣＣＤカメラ１５、第２ＣＣＤカメラ
１６、第３ＣＣＤカメラ２０、および第４ＣＣＤカメラ
２１がそれぞれ捕らえる第１〜第３測定用光源５〜７、
および第４〜第６測定用光源１７〜１９の動きは、コン
ピュータを用いた電気回路２３で解析される。電気回路
２３のコンピュータには、各カメラの写す各測定用光源
をそれぞれ追跡する光点追跡機能２４が設けられてい
る。また、電気回路２３のコンピュータには、第１〜第
３測定用光源５〜７の各軌跡から、切削子３の３次元的
な動きを算出する切削子軌跡算出手段２５、および第４
〜第６測定用光源１７〜１９の各軌跡から、歯牙４の３
次元的な動きを測定する歯牙軌跡算出手段２６を備え
る。さらに、電気回路２３のコンピュータには、切削子
軌跡算出手段２５が算出した切削子３の３次元的な動き
と、歯牙軌跡算出手段２６が算出した歯牙４の３次元的
な動きとの差から、切削子３によって切削される形状
（形成欠損部の形状）を算出する切削形状算出手段２７
を備える。そして、その測定結果は内部記憶装置に記憶
される。

【００１２】そして、電気回路２３は、内部記憶装置に
記憶された形成欠損部の形状反転出力する反転出力手段
２８を備え、この反転出力手段２８によって３次元切削
機２９を操作することによって、歯牙４の形成欠損部の
形状に一致する歯冠修復用補填物が製作できる。なお、
電気回路２３は、ハンドピース２（切削子３）の動きと
実際切削される切削形状との誤差を考慮するとともに、
歯牙４と歯冠修復用補填物とを接合する接着剤の厚さを
考慮して歯冠修復用補填物の形成欠損部に接合される形
状を決定するように設けられている。一方、歯冠修復用
補填物のうち、噛合面など形成欠損部に接合されない部
分（口内に露出する部分）の形状は、印象によって作成
した患者の歯牙４の形成欠損部に、上記によって作成さ
れた歯冠修復用補填物を仮接合し、手動による切削、研
磨加工等によって作成しても良いが、患者の各咬合位
（中心咬合位、偏心咬合位）のデータや、一般的なモデ
ルデータ、および操作を行う使用者の過去の経験に基づ
くノウハウ等に基づき口内に露出する部分の形状を電気
回路２３にインプットし、そのインプットされたデータ
に基づき３次元切削機２９などの加工機で作成しても良
い。

【００１３】〔実施例の効果〕本実施例では、ハンドピ
ース２の３次元的な動きの測定を、光ファイバー８〜１
０の端（第１〜第３測定用光源５〜７）の発する光を用
いて測定し、歯牙４の３次元的な動きの測定を、図示し
ない光ファイバーの端（第４〜第６測定用光源１７〜１
９）の発する光を用いて測定したため、測定光源自体が
従来の技術に比較し、発光部分の面積が大変小さくな
る。このため、ハンドピース２の３次元的な動きの測
定、および歯牙４の３次元的な動きの測定を正確に行う
ことができる。これによって、高い精度が要求される歯
牙４の形成欠損部の形状を、正確に測定でき、歯冠修復
用補填物が歯牙４の形成欠損部の形状に正確に一致す
る。また、第１〜第３測定用光源５〜７が発光源１４と
異なった部位に設けられるため、発光源１４の重みが被
測定物であるハンドピース２に加わらず、ハンドピース
２の操作に悪影響を与えない。また、これにより、発光
源１４の大きさを大きくしても、被測定部（ハンドピー
ス２や歯牙４など）の動きに影響を与えない。さらに、
光ファイバーの端は、小さい発光面積ではあるが、比較
的大きな強度の光を発することが可能であるため、測定
光を測定する側で測定光の光を追跡するのが容易になる
とともに、測定誤差が小さくなる。そしてさらに、測定
光源自体を発光させる従来の技術であれば、被測定部
（ハンドピース２や歯牙４など）に電力を供給するため
に、被測定部の周囲に電磁誘導など電気的なノイズが発
生する。しかるに、本発明を適用して、被測定部と発光
源（ランプ等）との距離を離すことにより、被測定部の
周辺に電気的なノイズの発生がない。これによって、磁
気センサや磁気共鳴などを用いた機器などを、測定用光
源の影響を受けることなく用いることができる。

【００１４】〔第２実施例〕図５は第２実施例を示すも
ので、咬合器の動きや顎運動を測定する測定部の概略斜
視図である。本実施例は、上顎３０（被測定物）の３次
元的な動きと、下顎３１（被測定物）の３次元的な動き
を測定するために、上方の歯牙（図示しない）の一部お
よび下方の歯牙（図示しない）の一部に、それぞれに歯
牙装着部材（図示しない）を介して三角プレート３２、
３３を取り付ける。各三角プレート３２、３３の各隅部
には、光を発する光ファイバーの端よりなる測定用光源
３４〜３６、３７〜３９が設けられる。そして、測定用
光源３４〜３９の発する光を、図示しない２台のステレ
オカメラで追跡する。そして、ステレオカメラで追跡さ
れた各光の軌跡は、電気回路２３で処理され、上顎３０
の動き、下顎３１の動き、および上顎３０と下顎３１の
動きの差を測定する。また、上顎３０と下顎３１の動き
から、各咬合位や咬合面、あるいは顎運動等を測定する
ことができる。

【００１５】〔第３実施例〕図６は第３実施例を示すも
ので、咬合器の動きや顎運動を測定する測定部の概略斜
視図である。下顎３１（被測定物）の３次元的な動きを
測定するために、下方の歯牙の一部には、歯牙装着部材
（図示しない）を介して三角プレート４２を取り付け
る。三角プレート４２の各隅部には、光を発する光ファ
イバーの端よりなる測定用光源４３〜４５が設けられ
る。また、上方の歯牙の一部には、三角プレート４２の
各測定用光源４３〜４５を写す２台のステレオカメラ４
６、４７が歯牙装着部材（図示しない）を介して取り付
けられる。そして、上顎３０の動きに一致する２台のス
テレオカメラ４６、４７は、三角プレート４２の各測定
用光源４３〜４５を追跡する。２台のステレオカメラ４
６、４７で追跡された各光の軌跡は、電気回路２３で処
理され、上顎３０の動きおよび下顎３１の動きの差を測
定し、各咬合位や咬合面、あるいは顎運動等を測定す
る。

【００１６】〔第４実施例〕複数の測定用光源を測定す
る場合、ＣＣＤカメラの各ドット中の光強度から複数の
測定用光源を測定すると、例えば２つの測定用光源が各
測定用光源を追うエリア内で交差する場合、交差後の測
定用光源が交差前の測定用光源と区別が付かなくなる。
そこで、複数の測定用光源を測定する場合、各測定用光
源の発する波長を変え、カメラ側で各波長をプリズムや
フィルタ等で分割して波長毎の測定用光源を測定する。
これにより、各測定用光源が区別でき、測定用光源が交
差しても、交差後の測定用光源を確実に測定できる。一
例を示すと、例えば上記実施例のように、３つ測定用光
源をカメラで測定する場合、３つの測定用光源の発する
光を、赤、緑、青の三色に分ける。具体的には、３本の
光ファイバーのそれぞれに、異なった発色の発光源を用
いるか、カラーフィルタ等を用いて３つの測定用光源の
発する光を赤、緑、青とする。そして、各測定用光源を
追うカメラに、３ＣＣＤカメラを用いて各測定用光源を
測定する。この３ＣＣＤカメラは、測定する複数の測定
用光源をプリズムを用いて各色の測定用光源毎に分割
し、分割された各測定用光源をそれぞれ独立したカメラ
で測定するものである。これによって、各測定用光源が
区別でき、測定用光源が交差しても、交差後の測定用光
源を確実に測定できる。

【００１７】この第４実施例では各測定用光源の波長を
変え、測定側で波長毎に測定用光源を分割して測定する
例を示したが、例えば、光源と各光ファイバーとの間
に、各光ファイバーの端を連続的に切り換えて光らせる
チョッパ（例えばファン等）を設け、順次発光する各測
定用光源を識別して測定することにより、各測定用光源
を区別して測定することができる。

【００１８】〔変形例〕上記の実施例では、本発明を歯
科医療の分野で適用した例を示したが、他の医療の分野
はもちろん、被測定物の動きを測定する全ての装置に適
用可能なものである。その一例としては、腕、足、頭
部、腹部など人体や動物の動き、手動によって操作され
る操作物の動き、加工機械や搬送機械など機械の可動部
の動きなどの移動軌跡測定や移動速度測定などに種々適
用可能なものである。光ファイバーに光を与える光源と
して、通電により発光する発光源を例に示したが、光フ
ァイバーは長く設けても光強度がほとんど低下しないた
め、太陽光など自然光を用いても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】測定用光源の概略説明図である（第１実施
例）。

【図２】歯牙の治療に用いるハンドピースの斜視図であ
る（第１実施例）。

【図３】歯牙の斜視図である（第１実施例）。

【図４】歯冠修復用補填物の製作装置の概略ブロック図
である（第１実施例）。

【図５】上顎と下顎の概略斜視図である（第２実施
例）。

【図６】上顎と下顎の概略斜視図である（第３実施
例）。

【符号の説明】

２ハンドピース（被測定物）４歯牙（被測定物）５〜７第１〜第３測定用光源（他方の端）８〜１０光ファイバー１１〜１３一方の端

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方の端が光を受ける光ファイバーの他方
の端を、被測定物に取り付け、前記他方の端の発する光
が測定対象となる測定用光源。
【請求項２】一方の端が光を受ける光ファイバーの他方
の端を、被測定物に取り付け、前記他方の端の発する光
を測定する測定装置。