Brevet FR2894667A1 — publié le 20070615

L'invention concerne un système de mesure de la colorimétrie d'un objet. Elle est applicable, par exemple, à la mesure de la couleur d'une dent. Elle concerne également un dispositif de mesure colorimétrie dentaire et plus particulièrement un dispositif en forme de sonde permettant l'analyse par imagerie en couleur d'une ou plusieurs dents. ETAT DE LA TECHNIQUE Les chirurgiens dentistes ont besoin d'évaluer précisément la colorimétrie d'une dent pour effectuer notamment des prothèses fidèles à la couleur de la dent d'origine ou dont la couleur s'accorde aux couleurs des dents voisines pour qu'il n'apparaisse pas de différences d'aspect entre la future prothèse et les autres dents. La répartition colorimétrique sur la surface dentaire n'est pas homogène. Il est ainsi jugé nécessaire par les praticiens de relever la colorimétrie en différents points de la dent. Les colorimètres existant sur le marché ne proposent pas une telle mesure spatiochromatique. Par ailleurs, d'autres systèmes connus utilisent des caméras classiques réalisant des photos des dents. Ces caméras mettent en oeuvre généralement des filtres colorés peu stables en température et dans le temps pour obtenir ces photos en couleurs. Pour atteindre la précision colorimétrique souhaitée, il est alors nécessaire de procéder à des calibrations très fréquentes et délicates. L'invention apporte une solution permettant de résoudre ces problèmes. OBJET DE L'INVENTION L'invention concerne donc un système de mesure la colorimétrie d'au moins un objet comprenant une source d'éclairement destinée à éclairer un ou plusieurs objets dont on veux mesurer la couleur, un dispositif de détection destiné à détecter la lumière réfléchie par une ou plusieurs objets et fournissant des signaux électriques représentant l'image de la ou des objets éclairés. Selon l'invention, la source d'éclairement comporte au moins trois diodes électroluminescentes émettant des faisceaux lumineux de couleurs différentes couvrant l'ensemble du spectre visible. Le système comporte en outre un circuit de commande permettant de commander séquentiellement les différentes diodes électroluminescentes. Une unité centrale de commande et de traitement commande le circuit de commande et reçoit, du dispositif de détection, à chaque éclairement d'un objet par une diode électroluminescente, l'image de la lumière réfléchie et reçue par le dispositif de détection. L'unité centrale de commande et de traitement peut calcule ensuite, à partir d'au moins une séquence de plusieurs images de couleurs différentes et pour certains points ou pour certaines zones prédéterminées de la surface de l'objet, la couleur représentée par des coordonnées colorimétriques.Avantageusement, l'unité centrale de commande et de traitement calcule, pour chaque pixel de l'image, la couleur représentée par des coordonnées colorimétriques restituant notamment une véritable image couleur de toute la surface de l'objet. Par ailleurs, on pourra prévoir que le système comporte un arrangement régulier et annulaire de plusieurs diodes électroluminescentes. Il sera également intéressant de prévoir que la combinaison des spectres des dites diodes électroluminescentes correspond à un spectre d'une lumière blanche. Dans certaines formes de réalisation on prévoira un filtre interférentiel par diode électroluminescente pour améliorer la sélectivité en longueur d'onde des différentes diodes électroluminescentes. Il sera possible de prévoir que l'unité centrale de commande et de traitement compare les résultats colorimétriques obtenus avec une base de teintes de référence pour effectuer une classification de l'objet par rapport à celle-ci. Par ailleurs, selon une variante de réalisation, on prévoira qu'au moins une photodiode est associée aux diodes électroluminescentes et permet à l'unité centrale de commande et de traitement d'effectuer une mesure de réflectivité ou de brillance de l'objet. On peut également prévoir une mire étalon de couleur avec au moins une zone permettant à l'unité centrale de commande et de traitement d'effectuer une calibration manuelle ou automatique du système de mesure. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, l'unité centrale est distante du circuit de commande et lui est couplée par une liaison câblée, une liaison radiofréquences ou une liaison infrarouge. L'invention concerne également un dispositif de mesure colorimétrique dentaire dans lequel lesdits dispositifs de détection, les diodes électroluminescentes, l'objectif et le circuit de commande sont intégrés dans un même boîtier amovible. Le boîtier comporte alors une face émissive par laquelle les diodes électroluminescentes émettent des faisceaux d'éclairement et au centre de laquelle le dispositif de détection reçoit la lumière réfléchie par la ou les dents, ladite face émissive étant munie d'un embout jetable. Il pourra être intéressant de prévoir que la surface émissive soit concave et hémisphérique et soit ajourée au centre pour permettre aux détecteurs de recevoir la lumière. Dans le cas d'un boîtier amovible, celui-ci 15 pourra comporter un bouton de commande pour commander le circuit de commande et déclencher une mesure. Par ailleurs, selon une variante de réalisation, un faisceau de fibres optiques ou tout autre guide de lumière reliant lesdites diodes électroluminescentes 20 et/ou le dispositif de détection à ladite face émissive ce qui donne une souplesse pour aménager les différents composants du système dans le boîtier. Enfin, on peut prévoir que le circuit de commande et de traitement reconstitue une image d'au moins une 25 dent et recale la mesure sur une zone centrale de ladite dent. Selon une variante de réalisation, on peut prévoir que le système comporte deux dispositifs de détection dont les axes optiques de prise de vue par 30 rapport à un objet dont on doit mesurer la colorimétrie sont différents. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les différents objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement dans la description qui va suivre ainsi que dans les figures annexées qui représentent: - la figure 1, un exemple général de réalisation d'un système de mesure colorimétrique selon l'invention, - la figure 2a, un exemple de réalisation d'une sonde intégrant un système de mesure colorimétrique selon l'invention, - la figure 2b, une variante de réalisation de la sonde de la figure 2a, - la figure 3, une forme de réalisation de la sonde des figures 2a et 2b, - la figure 4, un exemple de réalisation de la sonde comportant des fibres optiques reliant les diodes électroluminescentes à la face émissive de la sonde, - la figure 5, une tête de sonde avec contre-angle applicable au système de l'invention. - la figure 6, un diagramme illustrant le traitement réalisé par l'unité centrale de commande et de traitement, - la figure 7, une variante de réalisation permettant de réaliser une photographie en relief d'un 25 objet. DESCRIPTION DETAILLEE En se reportant à la figure 1, on va donc tout d'abord décrire un exemple de réalisation général d'un système de mesure de la colorimétrie d'une dent. Ce système comporte une source lumineuse SO comportant plusieurs diodes électroluminescentes. Par exemple, la source SO comporte au moins trois diodes électroluminescentes DL1, DL2, DL3 émettant des faisceaux de lumières respectivement rouge, verte et bleue. Cependant, selon une forme de réalisation préférée de l'invention, on pourra prévoir quatre diodes électroluminescentes. De préférence les diodes électroluminescentes seront choisies de façon qu'une combinaison des longueurs d'ondes centrales des spectres des lumières émises par ces diodes électroluminescentes correspond à une lumière blanche d'une part et que le spectre global corresponde sensiblement au spectre visible. Eventuellernent on pourra prévoir que les diodes électroluminescentes émettent leur lumière d'éclairement à travers des filtres interférentiels de façon à calibrer les longueurs d'ondes émises par les diodes. Par ailleurs, un circuit de commande CC permet de commander le fonctionnement des diodes électroluminescentes. Selon l'invention, ces diodes sont commandées séquentiellement. Un dispositif de détection ou caméra CA photographie la dent éclairée à travers un objectif OB. A chaque illumination d'une dent par une diode électroluminescente, la caméra CA photographie donc l'image de la dent. Une unité centrale de commande et de traitement UC permet de piloter le circuit de commande CC et la caméra CA. L'unité centrale de commande et de traitement UC est localisée à distance du circuit de commande CC, des diodes électroluminescentes et du dispositif de détection CA. Selon l'exemple de réalisation de la figure 1, l'unité centrale de commande et de traitement UC est reliée au circuit de commande CC par un câble Cl et au dispositif de détection par un câble C2. Cependant, on peut prévoir avantageusement que cette liaison entre l'unité centrale UC et les autres organes du système soit une liaison radiofréquence voire infrarouge. Selon l'exemple de réalisation de la figure 2a, la source SO, le dispositif de détection CA et le circuit de commande CC sont situés dans un boîtier BS. Ce boîtier a, avantageusement la forme d'un porte outil du type, par exemple, porte fraise avec contre-angle utilisé par les chirurgiens dentistes et facilement manipulable. Un tel porte outil a généralement la forme et les dimensions d'un stylo. La source SO, le dispositif de détection CA et le circuit de commande CC sont arrangés dans le boîtier BS de telle façon que la source SO puisse éclairer les dents d'un patient à travers une face émissive FE du boîtier BS et que le dispositif de détection CA puisse recevoir la lumière réfléchie par les dents du patient. Le boîtier peut posséder un embout EM emboîté sur le 30 boîtier autour de la face émissive FE. Cet embout sera avantageusement en matière plastique, aisément démontable pour être remplacé après chaque utilisation.. L'embout EM aura de préférence une forme adaptée pour positionner précisément le système par rapport à la 5 dent dont on doit mesurer la colorimétrie. L'extrémité EX de l'embout pourra avoir une forme adaptée à la forme des dents à analyser. La figure 3 représente une extrémité d'un boîtier dans lequel la face émissive FE a une forme concave 10 hémisphérique. La source lumineuse SO est disposée selon cette surface de façon que la lumière qu'elle émet soit au maximum perpendiculaire au plan de la dent. Sur les figures 1 et 2, le dispositif de détection CA est représenté, de façon schématique, aligné avec la 15 source SO selon l'axe du boîtier. En fait, la source SO possède une ouverture de préférence centrale dans laquelle est placée le dispositif de détection CA. Celui-ci peut alors affleurer la face émissive FE. Selon une variante de réalisation de l'invention les 20 diodes électroluminescentes de la source SO sont reliées à la face émissive FE par des fibres optiques telles que FOI et FO2, ou un guide de lumière moulé. Cela permet de réduire éventuellement la surface de la face émissive FE du boîtier. Cela permet également de faciliter 25 l'intégration des composants notamment lorsque le boîtier possède une tête TA avec un contre-angle (voir figure 5) pour permettre une meilleure prise de vue des dents situées dans le fond de la bouche telles que les molaires. 30 Par ailleurs, comme cela est représenté sur la figure 2, le boîtier BS peut comporter un bouton BN permettant de déclencher électriquement le fonctionnement du circuit de commande CC et permettre au chirurgien dentiste de déclencher des prises de vue tout en manipulant le boîtier BS. Dans le cas d'un boîtier qui n'est pas relié à l'unité centrale de commande et de traitement par une liaison câblée, on prévoira que le boîtier comporte une alimentation électrique autonome telle qu'une batterie BA et un interface radiofréquence RF (voir figure 2). La batterie BA assurera l'alimentation électrique du circuit de commande CC, de la source SO et du dispositif de détection CA. Cette batterie pourra être chargée par induction pour éviter toute connectique extérieure. Comme on l'a vu précédemment, les diodes électroluminescentes telles que DL1, DL2 et DL3 sont commandées successivement. A chaque illumination d'une dent par une diode électroluminescente, le dispositif de détection CA effectue une prise de vue de la surface d'au moins une dent éclairée. Chaque photographie est transmise à l'unité centrale de commande et de traitement UC. Celle-ci dispose ainsi des informations sur différentes images d'une dent éclairée à différentes longueurs d'onde. Les informations de chaque image sont traitées de façon à obtenir l'information de couleur en chaque point de l'image. Ce traitement est réalisé pour chaque prise de vue d'une dent. On obtient, pour chaque point de l'image, des niveaux de couleur correspondant aux images prises aux différentes longueurs d'ondes d'émission des diodes électroluminescentes. A partir de ces niveaux de couleur, l'unité centrale de commande et de traitement calcule pour chaque point les coordonnées io colorimétriques dans un diagramme de couleurs (RVB, L*ab ou XY). L'image en couleur ainsi reconstituée ou seulement les couleurs en quelques points privilégiés de la dent sont ainsi enregistrés en mémoire dans l'unité centrale UC. Le système peut prévoir qu'à partir de ces différentes informations calorimétriques,, une image couleur est reconstituée et affichée sur un moniteur de visualisation à l'intention de l'opérateur. Selon une variante de réalisation de l'invention, on peut prévoir que l'unité centrale de commande et de traitement calcule, pour les différentes images, des valeurs moyennes de niveaux de couleurs. A partir de ces valeurs moyennes, des coordonnées colorimétriques moyennes sont calculées et caractérisent ainsi une couleur moyenne de la dent comparée à une base de référence (teintier). Par ailleurs, le système selon l'invention prévoit que l'unité centrale UC détermine dans chaque image une zone centrale de la dent et n'effectue les traitements précédents uniquement que pour cette zone ainsi déterminée. Cette disposition permet d'éliminer de ce traitement les zones de la bouche du patient qui entourent la dent dont on veut déterminer la couleur. Elle permet aussi d'isoler une dent parmi plusieurs dents et de s'affranchir des aléas de positionnement par rapport à la dent analysée. La figure 6 illustre de façon schématique le traitement réalisé par l'unité centrale de commande et de 30 traitement UC. I1 A chaque illumination d'une dent par une diode électroluminescente, le dispositif de détection CA capte une image de la dent ainsi éclairée. Les diodes électroluminescentes étant commandées successivement, le dispositif de détection CA transmet plusieurs images successives à l'unité centrale de commande et de traitement UC. Par exemple, dans le cas où le système comporte trois diodes électroluminescentes émettant respectivement de la lumière rouge, verte et bleue, le dispositif de détection transmet à l'unité centrale UC trois images R, V et B. A partir de chacune de ces images, l'unité centrale calcule des niveaux de couleurs en tenant compte de la réponse du capteur CA à ces différentes couleurs. Une opération de calibration est réalisée à l'aide de mires de couleur étalons lors de l'étalonnage du système et aussi souvent que nécessaire. L'unité centrale calcule des coordonnées calorimétriques à partir de ces niveaux de couleurs. Selon une variante de réalisation représentée en figure 7, deux dispositifs de détection (ou caméras) CA1 et CA2 permettant de photographier sous des angles différents la dent (ou les dents) dont on doit mesurer la colorimétrie. Cela permet de faire une photo en relief de la dent. Chaque dispositif de détection peut avoir son objectif OBI et OB2 respectivement, ou bien on peut avoir un objectif commun aux deux dispositifs de détection associé à un diviseur optique.30 REVENDICATIONS 1. Système de mesure de la colorimétrie d'au moins un objet (DA) comprenant une source d'éclairement (SO) destinée à éclairer l'objet (DA), un dispositif de détection (CA) destiné à détecter la lumière réfléchie par l'objet (DA) et fournissant des signaux électriques représentant l'image de l'objet éclairé, caractérisé en ce que la source d'éclairement comporte au moins trois diodes électroluminescentes (DL1 à DL3) émettant des faisceaux lumineux de couleurs différentes, le système comportant en outre un circuit de commande (CC) permettant de commander séquentiellement les différentes diodes électroluminescentes, une unité centrale de commande et de traitement (UC) commandant le circuit de commande (CC) et recevant, du dispositif de détection (CA), à chaque éclairement de l'objet par une diode électroluminescente, l'image de la lumière réfléchie et reçue par le dispositif de détection, l'unité de traitement calculant, à partir d'au moins une séquence de plusieurs images de couleurs différentes, pour certains points ou pour certaines zones prédéterminées de la surface de l'objet, la couleur représentée par des coordonnées colorimétriques. 2. Système de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité centrale de commande et de traitement calcule, pour chaque pixel de l'image, la couleur représentée par descoordonnées colorimétriques restituant notamment une véritable image couleur de toute la surface de l'objet. 3. Système de mesure selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un arrangement de diodes électroluminescentes permettant d'illuminer l'objet de façon homogène et symétrique. 4. Système de mesure selon la revendication 3, caractérisé en ce que la combinaison des spectres de lumière émise par les dites diodes électroluminescentes correspond au spectre d'une lumière blanche. 5. Système de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un filtre interférentiel associé à l'une des diodes électroluminescentes. 6. Système de mesure selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'unité centrale de commande et de traitement compare les résultats colorimétriques obtenus avec une base de teintes de référence pour effectuer une classification de l'objet par rapport à celle-ci. 7. Système de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'au moins une photodiode est associée aux diodes électroluminescentes permettant à l'unité centrale de commande et de traitement d'effectuer une mesure de réflectivité ou de brillance de l'objet. 8. Système de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'ilcomporte une mire étalon de couleur avec au moins une zone permettant à l'unité centrale de commande et de traitement d'effectuer une calibration manuelle ou automatique du système de mesure. 9. Système de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité centrale est distante du circuit de commande (CC) et lui est couplée par une liaison câblée (Cl, C2), une liaison radiofréquences ou liaison infrarouge. 10. Dispositif de mesure de colorimétrie dentaire appliquant le système de mesure selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits dispositifs de détection, les diodes électroluminescentes, l'objectif et le circuit de commande (CC) sont intégrés dans un même boîtier amovible et compact. 11. Dispositif de mesure de colorimétrie dentaire selon la revendication 10, caractérisé en ce que le boîtier comporte une face émissive par laquelle les diodes électroluminescentes émettent des faisceaux d'éclairement et par laquelle le dispositif de détection reçoit la lumière réfléchie par ledit objet, ladite face émissive étant munie d'un embout jetable. 12. Dispositif de mesure de colorimétrie dentaire selon la revendication 11, caractérisé en ce que la surface émissive est concave et hémisphérique et est ajourée au centre pour permettre aux détecteurs de recevoir la lumière.. Dispositif de mesure de colorimétrie dentaire selon la revendication 10, caractérisé en ce que le boîtier comporte un bouton de commande pour commander le circuit de commande (CC) et déclencher une mesure. 14. Dispositif de mesure de colorimétrie dentaire selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte un faisceau de fibres optiques ou un guide de lumière reliant lesdites diodes électroluminescentes et/ou le dispositif de détection (CA) à ladite face émissive. 15. Dispositif de mesure de colorimétrie dentaire selon la revendication 10, caractérisé en ce que le circuit de commande et de traitement (UC) reconstitue une image d'au moins une dent et recale la mesure sur une zone centrale de ladite dent. 16 Dispositif de mesure de colorimétrie dentaire selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte deux dispositifs de détection (CA1, CA2) dont les axes optiques de prise de vue par rapport à un objet dont on doit mesurer la colorimétrie sont différents.25