(57)【要約】【課題】狭隘な空間である口腔内における広範囲な計測範囲を正確に三次元計測できる口腔内三次元計測装置、口腔内三次元計測方法及び口腔内三次元計測結果の表示方法を提供することを目的とする。【解決手段】口腔内における所望の計測範囲における広範囲の形状を計測した広範囲三次元計測情報を取得する広範囲三次元計測情報取得工程（ステップｓ１）と、計測範囲において広範囲より狭い狭範囲の三次元形状を計測した複数の狭範囲三次元計測情報を取得する狭範囲三次元計測情報取得工程（ステップｓ２）と、広範囲三次元計測情報及び狭範囲三次元計測情報における共通する計測範囲内位置情報を合成基準として広範囲三次元計測情報に基づいて狭範囲三次元計測情報を配置して、計測範囲の合成三次元情報を作成する合成三次元情報作成工程（ステップｓ３）とを行った。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
口腔内における所望の計測範囲における広範囲の形状を計測した広範囲三次元計測情報を取得する広範囲三次元計測情報取得工程と、
前記計測範囲において前記広範囲より狭い狭範囲の三次元形状を計測した複数の狭範囲三次元計測情報を取得する狭範囲三次元計測情報取得工程と、
前記広範囲三次元計測情報及び前記狭範囲三次元計測情報における共通する計測範囲内位置情報を合成基準として前記広範囲三次元計測情報に基づいて前記狭範囲三次元計測情報を配置して、前記計測範囲の合成三次元情報を作成する合成三次元情報作成工程とを行う
口腔内三次元計測方法。
【請求項２】
前記広範囲三次元計測情報を、前記広範囲の三次元形状を計測して画像化した広範囲三次元画像情報で構成するとともに、
前記狭範囲三次元計測情報を、前記狭範囲の計測結果を画像化した狭範囲三次元画像情報で構成し、
前記合成三次元情報作成工程において、
前記合成三次元情報に基づいて画像化した合成三次元画像情報を作成する
請求項１に記載の口腔内三次元計測方法。
【請求項３】
前記狭範囲三次元計測情報取得工程において、
前記狭範囲三次元計測情報を、前記広範囲三次元計測情報より高解像度で計測する
請求項１または２に記載の口腔内三次元計測方法。
【請求項４】
前記合成三次元情報作成工程において、
前記狭範囲三次元計測情報及び前記広範囲三次元計測情報において共通する特徴箇所情報を前記計測範囲内位置情報として前記合成三次元情報を作成する
請求項１乃至３のうちいずれかひとつに記載の口腔内三次元計測方法。
【請求項５】
前記狭範囲三次元計測情報及び前記広範囲三次元計測情報のそれぞれの位置情報を取得する位置情報取得工程を行い、
前記合成三次元情報作成工程において、
前記位置情報取得工程で取得した前記位置情報に基づいて、前記合成三次元情報を調整する
請求項１乃至４のうちいずれかひとつに記載の口腔内三次元計測方法。
【請求項６】
前記合成三次元情報作成工程において、
前記狭範囲三次元計測情報が配置された前記広範囲三次元計測情報における該当範囲の計測情報を配置した前記狭範囲三次元計測情報で上書き処理する
請求項１乃至５のうちいずれかひとつに記載の口腔内三次元計測方法。
【請求項７】
前記広範囲三次元計測情報を、
前記計測範囲における全体の形状を計測した全体計測情報とした
請求項１乃至６のうちいずれかひとつに記載の口腔内三次元計測方法。
【請求項８】
複数の前記広範囲三次元計測情報を、隣接する前記広範囲三次元計測情報における共通する広範囲位置情報を繋合せ基準として配置して、計測範囲全体の全体繋合せ計測情報を作成する全体繋合せ計測情報作成工程を行う
請求項１乃至６のうちいずれかひとつに記載の口腔内三次元計測方法。
【請求項９】
複数の前記狭範囲三次元計測情報のうち少なくともひとつを、前記広範囲位置情報に該当する範囲の計測情報を含む調整狭範囲三次元計測情報とし、
前記合成三次元情報作成工程で配置された前記調整狭範囲三次元計測情報に基づいて前記全体繋合せ計測情報を調整する全体繋合せ計測情報調整工程を行う
請求項８に記載の口腔内三次元計測方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のうちいずれかひとつに記載の口腔内三次元計測方法で計測して前記広範囲三次元計測情報と前記狭範囲三次元計測情報とを画像化して重畳表示する口腔内三次元計測結果の表示方法。
【請求項１１】
画像化して重畳表示する前記広範囲三次元計測情報と前記狭範囲三次元計測情報を、
明度、色彩、輝度及び表示パターンのうち少なくともひとつが異なるように表示する
請求項１０に記載の口腔内三次元計測結果の表示方法。
【請求項１２】
口腔内における所望の計測範囲における広範囲の形状を計測した広範囲三次元計測情報と、前記広範囲より狭い狭範囲の三次元形状を計測した複数の狭範囲三次元計測情報とを取得する計測情報取得部と、
前記広範囲三次元計測情報及び前記狭範囲三次元計測情報における共通する計測範囲内位置情報を合成基準として前記広範囲三次元計測情報に基づいて前記狭範囲三次元計測情報を配置して、前記計測範囲の合成三次元情報を作成する合成三次元情報作成部とを備えた
口腔内三次元計測装置。
【請求項１３】
前記広範囲三次元計測情報を、前記広範囲の三次元形状を計測して画像化した広範囲三次元画像情報で構成するとともに、
前記狭範囲三次元計測情報を、前記狭範囲の計測結果を画像化した狭範囲三次元画像情報で構成するとともに、
前記合成三次元情報作成部を、前記合成三次元情報に基づいて画像化した合成三次元画像情報を作成する構成とした
請求項１２に記載の口腔内三次元計測装置。
【請求項１４】
前記狭範囲三次元計測情報を、前記広範囲三次元計測情報より高解像度で計測する
請求項１２または１３に記載の口腔内三次元計測装置。
【請求項１５】
前記合成三次元情報作成部を、
前記狭範囲三次元計測情報及び前記広範囲三次元計測情報において共通する特徴箇所情報を前記計測範囲内位置情報として前記合成三次元情報を作成する構成とした
請求項１２乃至１４のうちいずれかひとつに記載の口腔内三次元計測装置。
【請求項１６】
前記狭範囲三次元計測情報及び前記広範囲三次元計測情報のそれぞれの位置情報を取得する位置情報取得部を備え、
前記合成三次元情報作成部を、前記位置情報取得部で取得した前記位置情報に基づいて、前記合成三次元情報を調整する構成とした
請求項１２乃至１５のうちいずれかひとつに記載の口腔内三次元計測装置。
【請求項１７】
前記計測情報取得部を、
被計測物に向けて投影光を照射する光源と、前記投影光が照射された被照射野を撮影する撮像素子と、被計測物からの反射光を前記撮像素子まで導光する導光経路と、前記光源、前記導光経路及び前記撮像素子を内蔵し、把持可能な筐体とを備えた三次元計測機器で構成した
請求項１２乃至１６のうちいずれかひとつに記載の口腔内三次元計測装置。
【請求項１８】
前記導光経路を、
広範囲を計測する広範囲導光経路と、
狭範囲を計測する狭範囲導光経路とで構成するとともに、
前記広範囲導光経路と前記狭範囲導光経路とのうち導光する導光経路を切り替える切替手段を備えた
請求項１７に記載の口腔内三次元計測装置。
【請求項１９】
前記筐体の一部を、少なくとも前記導光経路を含み、脱着交換して前記計測範囲における計測する範囲を変更可能な脱着交換部で構成した
請求項１７または１８に記載の口腔内三次元計測装置。
【請求項２０】
前記筐体に対して脱着可能に構成するとともに、少なくとも前記導光経路を含み、前記筐体に対して脱着して前記計測範囲における計測する範囲を変更するアタッチメントを備えた
請求項１７または１８に記載の口腔内三次元計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
例えば、歯牙などの口腔内の計測対象に向かって照射された光を撮像するとともに、画像解析処理を行って計測対象の三次元形状を計測する口腔内三次元計測装置、口腔内三次元計測方法及び口腔内三次元計測結果の表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、光切断法、合焦法、空間コード法、位相シフト法、ステレオ法、フォトグラメトリ法、ＳＬＡＭ法などの様々な方法で、計測対象の三次元形状を計測する計測装置や計測方法が提案、実施されている。例えば、特許文献１の形状計測装置は、格子模様プレートを通過させた投影用光が格子形状の光となって計測対象に投影され、計測対象に投影した格子形状の投影用光の反射光を撮像した画像に基づいて計測対象の三次元形状を計測することができる装置である。また、近年の歯科治療において、上記形状計測装置を用いて歯列の三次元形状を測定することで、人工歯や補綴物設計等への応用がされている。
【０００３】
しかしながら、例えば、特許文献１のような計測装置Ｚでは、例えば、歯列弓Ｄａ全体など、口腔内という狭隘な空間において広範囲である計測範囲を一度に計測することはできなかった。これは、被写体である歯列が複雑な形状をしており、一度の撮影だけでは多くの死角が発生し、三次元データに欠損が生じてしまうためである。
【０００４】
そのため、例えば、以下のような手順に分けて計測する必要があった。図１１（ａ）に示すように、計測対象の一部である狭範囲Ｒｎを計測するとともに（以下において、狭範囲計測という）、広範囲である計測対象全体が網羅できるように、隣り合う狭範囲計測のそれぞれに重複部分Ｒｒ（以下においてオーバーラップ箇所という）を含むように複数回行う（図１１（ｂ）参照）。そして、図１１（ｃ）に示すように、各狭範囲計測の結果（狭範囲計測結果Ｉｎ’という）におけるオーバーラップ箇所Ｒｒに基づいて隣り合う狭範囲計測結果Ｉｎ’を繋ぎ合わせ、広範囲の計測対象全体の計測結果（全体計測結果Ｉｃ’）を得る。
【０００５】
しかしながら、このように、オーバーラップ箇所Ｒｒに基づいて隣り合う狭範囲計測結果Ｉｎ’を順次繋ぎ合わせて形成した広範囲の全体計測結果Ｉｃ’では、図１１（ｄ）に示すように、隣り合う狭範囲計測結果Ｉｎ’を繋ぎ合わせにおいてわずかながらであっても誤差が生じ、計測対象全体に亘って順次繋ぎ合わせることで誤差が蓄積し、全体計測結果Ｉｃ’として大きな誤差が生じるおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２４２１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、この発明は、狭隘な空間である口腔内における広範囲な計測範囲を正確に三次元計測できる口腔内三次元計測装置、口腔内三次元計測方法及び口腔内三次元計測結果の表示方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、口腔内における所望の計測範囲における広範囲の形状を計測した広範囲三次元計測情報を取得する広範囲三次元計測情報取得工程と、前記計測範囲において前記広範囲より狭い狭範囲の三次元形状を計測した複数の狭範囲三次元計測情報を取得する狭範囲三次元計測情報取得工程と、前記広範囲三次元計測情報及び前記狭範囲三次元計測情報における共通する計測範囲内位置情報を合成基準として前記広範囲三次元計測情報に基づいて前記狭範囲三次元計測情報を配置して、前記計測範囲の合成三次元情報を作成する合成三次元情報作成工程とを行う口腔内三次元計測方法であることを特徴とする。
【０００９】
またこの発明は、口腔内における所望の計測範囲における広範囲の形状を計測した広範囲三次元計測情報と、前記広範囲より狭い狭範囲の三次元形状を計測した複数の狭範囲三次元計測情報とを取得する計測情報取得部と、前記広範囲三次元計測情報及び前記狭範囲三次元計測情報における共通する計測範囲内位置情報を合成基準として前記広範囲三次元計測情報に基づいて前記狭範囲三次元計測情報を配置して、前記計測範囲の合成三次元情報を作成する合成三次元情報作成部とを備えた口腔内三次元計測装置であることを特徴とする。
【００１０】
上述の所望の計測範囲における広範囲は、所望の計測範囲全体であってもよいし、所望の計測範囲における一部であり、上述の狭範囲より広い範囲であってもよく、さらには、所望の計測範囲における一部であり、上述の広範囲に比べて狭く、上述の狭範囲より広い範囲の複数の三次元計測情報を、各三次元計測情報における重複部分で繋ぎ合わせて形成した計測範囲全体としてもよい。
【００１１】
また、計測範囲は、口腔内における歯肉を含む歯列弓全体、歯列弓における所定領域、あるいは無歯顎全体やその一部とすることができる。  
上述の広範囲三次元計測情報、狭範囲三次元計測情報及び合成三次元情報は、空間座標情報、テクスチャの方向ベクトル情報、計測値の信頼度情報などの数値情報や画像情報とすることができる。
【００１２】
この発明により、狭隘な空間である口腔内における広範囲な計測対象を正確に三次元計測することができる。  
詳述すると、上述の方法によると、口腔内における所望の計測範囲における広範囲の形状を計測した広範囲三次元計測情報と、前記計測範囲における前記広範囲より狭い狭範囲の三次元形状を計測した複数の狭範囲三次元計測情報を取得し、前記広範囲三次元計測情報及び前記狭範囲三次元計測情報における共通する計測範囲内位置情報を合成基準として前記広範囲三次元計測情報に基づいて前記狭範囲三次元計測情報を配置して、前記計測範囲の合成三次元情報を作成するため、広範囲三次元計測情報に基づいた狭範囲三次元計測情報で構成された計測範囲の合成三次元情報とすることができ、誤差の蓄積が生じず、計測範囲全体を正確に三次元計測することができる。
【００１３】
この発明の態様として、前記広範囲三次元計測情報を、前記広範囲の三次元形状を計測して画像化した広範囲三次元画像情報で構成するとともに、前記狭範囲三次元計測情報を、前記狭範囲の計測結果を画像化した狭範囲三次元画像情報で構成し、前記合成三次元情報作成工程において、前記合成三次元情報に基づいて画像化した合成三次元画像情報を作成することができる。
【００１４】
あるいは、前記合成三次元情報作成部を、前記合成三次元情報に基づいて画像化した合成三次元画像情報を作成する構成とすることができる。  
この発明により、計測情報を画像化して表示することができるため、使用者は視覚で計測状況を確認しながら操作することができるようになり、操作性が向上する。
【００１５】
またこの発明の態様として、前記狭範囲三次元計測情報取得工程において、前記狭範囲三次元計測情報を、前記広範囲三次元計測情報より高解像度で計測することができる。  
この発明により、誤差の蓄積が生じない広範囲三次元計測情報に基づいた高解像度な狭範囲三次元計測情報で構成された計測範囲の合成三次元情報とすることができ、計測範囲全体を高精度かつ高解像度に三次元計測することができる。
【００１６】
またこの発明の態様として、前記合成三次元情報作成工程において、前記狭範囲三次元計測情報及び前記広範囲三次元計測情報において共通する特徴箇所情報を前記計測範囲内位置情報として前記合成三次元情報を作成することができる。
【００１７】
あるいは、前記合成三次元情報作成部を、前記狭範囲三次元計測情報及び前記広範囲三次元計測情報において共通する特徴箇所情報を前記計測範囲内位置情報として前記合成三次元情報を作成する構成とすることができる。  
この発明により、特徴箇所情報を介して、広範囲三次元計測情報に基づいて複数の狭範囲三次元計測情報を正確に合成した合成三次元情報を作成することができる。
【００１８】
またこの発明の態様として、前記狭範囲三次元計測情報及び前記広範囲三次元計測情報のそれぞれの位置情報を取得する位置情報取得工程を行い、前記合成三次元情報作成工程において、前記位置情報取得工程で取得した前記位置情報に基づいて、前記合成三次元情報を調整することができる。
【００１９】
あるいは、前記狭範囲三次元計測情報及び前記広範囲三次元計測情報のそれぞれの位置情報を取得する位置情報取得部を備え、前記合成三次元情報作成部を、前記位置情報取得部で取得した前記位置情報に基づいて、前記合成三次元情報を調整する構成とすることができる。
【００２０】
上述の位置情報は、ＧＰＳのように三次元計測時における全体位置に基づく位置情報、あるいは、例えば、口腔に対する相対位置に基づく位置情報とすることができる。したがって、上記位置情報取得部は、ＧＰＳのような全体位置を計測できる計測装置、あるいは位置センサなどの相対位置を計測できる計測装置とすることができる。さらには、加速度センサ、速度センサ、ジャイロセンサ、方位センサ、姿勢センサ、あるいは上記各種センサの組合せなどを用いて位置情報を取得してもよい。
【００２１】
この発明により、前記狭範囲三次元計測情報及び前記広範囲三次元計測情報のそれぞれの位置情報に基づいて、合成三次元情報を調整するため、より高精度で正確な合成三次元情報を作成することができる。
【００２２】
またこの発明の態様として、前記合成三次元情報作成工程において、前記狭範囲三次元計測情報が配置された前記広範囲三次元計測情報における該当範囲の計測情報を配置した前記狭範囲三次元計測情報で上書き処理することができる。  
この発明により、合成三次元情報の情報量を低減することができる。
【００２３】
またこの発明の態様として、前記広範囲三次元計測情報を、前記計測範囲における全体の形状を計測した全体計測情報とすることができる。  
この発明により、広範囲に比べて狭く、上述の狭範囲より広い範囲の複数の三次元計測情報を、各三次元計測情報における重複部分で繋ぎ合わせて形成した計測範囲全体の広範囲三次元計測情報とした場合に比べて誤差の蓄積が生じず、より正確な合成三次元情報を作成することができる。
【００２４】
またこの発明の態様として、複数の前記広範囲三次元計測情報を、隣接する前記広範囲三次元計測情報における共通する広範囲位置情報を繋合せ基準として配置して、計測範囲全体の全体繋合せ計測情報を作成する全体繋合せ計測情報作成工程を行うことができる。
【００２５】
この発明により、複数の前記広範囲三次元計測情報を、隣接する前記広範囲三次元計測情報における共通する広範囲位置情報を繋合せ基準として配置して、計測範囲全体の全体繋合せ計測情報を作成するため、より広い計測範囲であっても正確な合成計測情報を作成することができる。
【００２６】
またこの発明の態様として、複数の前記狭範囲三次元計測情報のうち少なくともひとつを、前記広範囲位置情報に該当する範囲の計測情報を含む調整狭範囲三次元計測情報とし、前記合成三次元情報作成工程で配置された前記調整狭範囲三次元計測情報に基づいて前記全体繋合せ計測情報を調整する全体繋合せ計測情報調整工程を行うことができる。
【００２７】
この発明により、隣接する前記広範囲三次元計測情報における共通する広範囲位置情報を繋合せ基準として複数の前記広範囲三次元計測情報を配置して作成した計測範囲全体の全体繋合せ計測情報を、調整狭範囲三次元計測情報によって調整するため、より明瞭な特徴箇所情報を基に全体繋合せ計測情報が調整されるため、より広い計測範囲であってもさらに正確な合成計測情報を作成することができる。
【００２８】
またこの発明の態様として、上述の口腔内三次元計測方法で計測した前記広範囲三次元計測情報と前記狭範囲三次元計測情報とを画像化して重畳表示する口腔内三次元計測結果の表示方法であることを特徴とする。
【００２９】
この発明により、画像化された狭範囲三次元計測情報を、画像化された広範囲三次元計測情報に重畳表示しながら合成できるため、使用者は狭範囲三次元計測情報の合成状況を視覚で確認しながら操作でき、より確実に合成三次元情報を作成することができる。
【００３０】
またこの発明の態様として、画像化して重畳表示する前記広範囲三次元計測情報と前記狭範囲三次元計測情報とを、明度、色彩、輝度及び表示パターンのうち少なくともひとつが異なるように表示することができる。  
この発明により、使用者は前記広範囲三次元計測情報に重畳表示する前記狭範囲三次元計測情報を明確に認識できるため、より正確に合成三次元情報を作成することができる。
【００３１】
またこの発明の態様として、前記計測情報取得部を、被計測物に投影光を照射する光源と、前記投影光が照射された被照射野を撮影する撮像素子と、被計測物からの反射光を前記撮像素子まで導光する導光経路と、前記光源、前記導光経路及び前記撮像素子を内蔵し、把持可能な筐体とを備えた三次元計測機器で構成することができる。
【００３２】
上記光源は、発光部分の形状が面状である面状光源、点状である点状光源、帯状である帯状光源など様々な光源を含み、単一の光源、あるいは複数の光源を配置したアレー状の光源を含む。また上記光源は、レンズ、光ファイバを通じた光や、拡散板、マスクなどを用いて整形された光を含む。また上記光源は、一様な投影光を照射する一様光光源であってもよいし、正弦波状や市松格子状といった構造化された投影光を照射する構造光光源であってもよいし、前記一様光光源と構造光光源の両方を備えていてもよい。また前記構造化光光源は、構造化された投影光のパターンを動的に変化させる機構を備えていてもよい。また前記投影光は、前記導光経路を経由してもよいし、経由せずに直接、被計測物に対して光照射を行うように光源が配置されていてもよい。
【００３３】
上記撮像素子は、例えば、三次元計測方式が多眼カメラによるステレオ法によるものである場合には、複数の撮像素子から構成されていてよく、あるいはステレオ法以外の三次元計測方式によるものであれば、単一の撮像素子であってもよい。また、上記撮像素子は、フォトダイオード（Photodiode）を用いるCCDイメージセンサ（Charge Coupled Device image sensor）やCMOSイメージセンサ（Complementary MOS image sensor）などを含むものとする。  
この発明により、狭隘な口腔内の計測範囲を高精度で三次元計測することができる。
【００３４】
またこの発明の態様として、前記導光経路を、広範囲を計測する広範囲導光経路と、狭範囲を計測する狭範囲導光経路とで構成するとともに、前記広範囲導光経路と前記狭範囲導光経路とのうち導光する導光経路を切り替える切替手段を備えることができる。
【００３５】
この発明により、簡易な構造で、広範囲な計測範囲と狭範囲な計測範囲とを切り替えるだけで、ひとつの三次元計測機器を用いて計測範囲全体を高精度に三次元計測することができる。
【００３６】
またこの発明の態様として、前記筐体の一部を、少なくとも前記導光経路を含み、脱着交換して前記計測範囲における計測する範囲を変更可能な脱着交換部で構成することができる。  
この発明により、脱着交換するだけで、広範囲な計測範囲と狭範囲な計測範囲とを切り替えて、ひとつの三次元計測機器を用いて計測範囲全体を高精度に三次元計測することができる。  
なお、脱着交換部の脱着誤差を検出する脱着誤差検出部と、脱着誤差に基づいて計測結果を補正する計測結果補正部とをさらに備えると好ましい。
【００３７】
またこの発明の態様として、前記筐体に対して脱着可能に構成するとともに、少なくとも前記導光経路を含み、前記筐体に対して脱着して前記計測範囲における計測する範囲を変更するアタッチメントを備えることができる。  
この発明により、アタッチメントを脱着するだけで、広範囲な計測範囲と狭範囲な計測範囲とを切り替えて、ひとつの三次元計測機器を用いて計測範囲全体を高精度に三次元計測することができる。  
なお、アタッチメントの脱着誤差を検出する脱着誤差検出部と、脱着誤差に基づいて計測結果を補正する補正手段とをさらに備えると好ましい。
【発明の効果】
【００３８】
この発明により、この発明は、狭隘な空間である口腔内における広範囲な計測範囲を正確に三次元計測できる口腔内三次元計測装置、口腔内三次元計測方法及び口腔内三次元計測結果の表示方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】口腔内三次元計測装置の概略構成図。
【図２】ハンディスキャナの概略構成図。
【図３】口腔内三次元計測方法のフロー図。
【図４】口腔内三次元計測方法についての説明図。
【図５】別の実施形態のハンディスキャナの概略構成図。
【図６】別の実施形態のハンディスキャナの概略構成図。
【図７】別の実施形態のハンディスキャナの概略構成図。
【図８】別の実施形態の口腔内三次元計測方法のフロー図。
【図９】別の実施形態の口腔内三次元計測方法のフロー図。
【図１０】口腔内三次元計測結果の表示方法の概略図。
【図１１】従来の口腔内三次元計測方法についての説明図。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明による口腔内三次元計測装置１について、図１乃至図４とともに説明する。  
図１は口腔内三次元計測装置１の概略図を示し、図２はハンディスキャナ１０（三次元計測機器に対応）の概略構成図を示し、図３は口腔内三次元計測方法のフロー図を示し、図４は口腔内三次元計測方法についての説明図を示している。
【００４１】
詳しくは、図４（ａ）は広範囲三次元計測状況の斜視図を示し、図４（ｂ）は狭範囲三次元計測状況の斜視図を示し、図４（ｃ）は広範囲三次元画像Ｉｗ（広範囲三次元画像情報に対応）を示し、図４（ｄ）は広範囲三次元画像Ｉｗに対して狭範囲三次元画像Ｉｎ（狭範囲三次元画像情報に対応）を重合せ処理する状態を示し、図４（ｅ）は合成三次元画像Ｉｃ（合成三次元画像情報に対応）を示している。
【００４２】
口腔内三次元計測装置１は、図１に示すように、口腔内の歯列弓Ｄａの三次元形状を計測する装置であり、ハンディスキャナ１０と、制御ユニット２０と、モニタ３０とで構成し、ハンディスキャナ１０とモニタ３０とは制御ユニット２０に接続されている。
【００４３】
ハンディスキャナ１０は、把持可能な筐体１１０と、筐体１１０に対して脱着交換可能な脱着交換部に対応する先端ユニット１２０（１２０ａ，１２０ｂ）とで構成している。  
筐体１１０には、光源１１１と、光源１１１から被計測物である歯牙Ｔに向かって照射された投影光Ｌｔを、所望のパターンを有する構造化光に変換するパターン生成部１１２と、投影光が照射された被照射野を撮影する撮像素子に対応する撮像部１１３とを内蔵している。そして、後述する制御ユニット２０に接続され、光源１１１、パターン生成部１１２及び撮像部１１３は、制御ユニット２０の制御・演算装置２１によって制御されている。
【００４４】
ここでは、パターン生成部１１２として、例えば、光透過部と遮光部とが周期的に繰り返されるスリット状のマスクを用いることで、光源１１１で照射された光を正弦波状のパターンを有する投影光として照射するように構成している。なお、光源１１１とパターン生成部１１２を組合せることで、構造化光光源とみなすことができる。
【００４５】
光源１１１は、発光部分の形状が面状である面状光源、点状である点状光源、帯状である帯状光源など様々な光源を含み、単一の光源、あるいは複数の光源を配置したアレー状の光源を含む。また、上記光源は、レンズ、光ファイバ、拡散板、マスクなどを用いて整形された光を含む。
【００４６】
撮像部１１３は、三次元計測方式が多眼カメラによるステレオ法に基づくものである場合、複数の撮像部１１３を備え、あるいは三次元計測方式がステレオ法以外に基づくものである場合、単一の撮像部１１３で構成する。ここでは例として、位相シフト法に基づく三次元計測方式を用いているため、単一の撮像部１１３を有する装置として図示している。
【００４７】
なお、撮像部１１３として、フォトダイオード（Photodiode）を用いるCCDイメージセンサ（Charge Coupled Device image sensor）やCMOSイメージセンサ（Complementary MOS image sensor）などで構成することができる。また、ここでは入出射口１２１が先端側下面となるように描かれているが、任意の方向に備わっていてもよい。
【００４８】
先端ユニット１２０は、筐体１１０の先端側に対して脱着可能に構成され、光源１１１から照射された投影光Ｌｔを被計測物である歯牙Ｔ等に導くとともに、反射光Ｌｒを導光する導光経路１３０を内蔵し、投影光Ｌｔを歯牙Ｔに向かって出射するとともに、歯牙Ｔで反射した反射光Ｌｒが入射する入出射口１２１を先端側下面に備えている。
【００４９】
なお、導光経路１３０は、投影光Ｌｔを導光する投影光経路１３１と、反射光Ｌｒを導光する反射光経路１３２とで構成している。  
また、先端ユニット１２０は、計測可能領域が広範囲である広範囲用先端ユニット１２０ａと、計測可能領域が上記広範囲より狭い狭範囲である狭範囲用先端ユニット１２０ｂとがあり、筐体１１０に対して交換可能に構成している。
【００５０】
広範囲計測用の広範囲用先端ユニット１２０ａと、狭範囲計測用の狭範囲用先端ユニット１２０ｂとは内蔵する導光経路１３０が異なり、広範囲用先端ユニット１２０ａは計測可能領域が広範囲となる広範囲用導光経路１３０ａを内蔵し、狭範囲用先端ユニット１２０ｂは計測可能領域が狭範囲である狭範囲用導光経路１３０ｂを内蔵している。
【００５１】
もちろん、広範囲用導光経路１３０ａは、広範囲用投影光経路１３１ａと広範囲用反射光経路１３２ａとで構成し、狭範囲用導光経路１３０ｂは、狭範囲用投影光経路１３１ｂと狭範囲用反射光経路１３２ｂとで構成している。上記計測可能範囲の変更は、各先端ユニット内の導光経路に内蔵されるレンズなどの光学素子の配置、焦点距離、枚数などを適切に設計することで実現できる。
【００５２】
ハンディスキャナ１０及びモニタ３０が接続された制御ユニット２０は、制御・演算装置２１、及び記憶部２２とで構成している。  
制御・演算装置２１は、光源１１１での発光や投影される構造化光のパターンの動的な変化（例えば、位相シフト法における構造化光の位相のシフトや、合焦法における構造化光のピント位置変化）、あるいは撮像部１１３の撮像を制御するとともに、撮像部１１３で撮像した結果に基づいて三次元形状を演算し、三次元計測画像を生成する。記憶部２２は、制御・演算装置２１、及び制御・演算装置２１に接続され、各種データや接続機器を制御する制御プログラム等を記憶する。
【００５３】
モニタ３０は、液晶などで構成された表示装置であり、制御ユニット２０に接続され、制御ユニット２０から制御によって三次元計測画像Ｉなどを表示する構成である。  
なお、図１では制御ユニット２０とハンディスキャナ１０とが別々の筐体を有するように描かれているが、制御ユニット２０の全体または一部が十分に小型である場合には、ハンディスキャナ１０の筐体１１０の内部に組み込まれていてもよい。
【００５４】
このように構成された口腔内三次元計測装置１を用いて、狭隘な口腔内において広範囲な計測範囲を正確に三次元計測する口腔内三次元計測方法について、図３、４を参照しながら以下で説明する。  
なお、以下の説明では、狭隘な口腔内における広範囲な計測範囲として、歯列弓Ｄａの全体を対象に三次元計測する場合について説明する。
【００５５】
まず、図４（ａ）に示すように、広範囲用導光経路１３０ａが内蔵された広範囲用先端ユニット１２０ａを筐体１１０に装着したハンディスキャナ１０で歯列弓Ｄａの全体が収まる広範囲Ｒｗを三次元計測して広範囲三次元計測情報を取得し（ステップｓ１，図３参照）、取得した広範囲三次元計測情報に基づき、制御・演算装置２１で広範囲三次元画像Ｉｗを作成し、モニタ３０に表示する（図４（ｃ）参照）。
【００５６】
このとき計測された広範囲三次元計測情報は、広範囲用導光経路１３０ａを内蔵する広範囲用先端ユニット１２０ａを装着したハンディスキャナ１０で取得した広範囲Ｒｗ全体の情報であるため、低解像度の情報となり、その情報に基づく広範囲三次元画像Ｉｗも低解像度となる。また、広範囲三次元画像Ｉｗには死角部分の三次情報が欠損することが多く、不完全な三次元画像である。なお、図４（ｃ），（ｄ），（ｅ）において、低解像度である画像を点線で図示し、後述するように、高解像度の画像を実線で図示している。
【００５７】
次に、図４（ｂ）に示すように、狭範囲用導光経路１３０ｂが内蔵された狭範囲用先端ユニット１２０ｂを、広範囲用先端ユニット１２０ａと交換して筐体１１０に装着したハンディスキャナ１０で歯列弓Ｄａのうち少数乃至複数本の歯牙Ｔが収まる狭範囲Ｒｎを三次元計測して狭範囲三次元計測情報を取得し（ステップｓ２）、取得した狭範囲三次元計測情報に基づき、制御・演算装置２１で狭範囲三次元画像Ｉｎを作成する。
【００５８】
このとき計測された狭範囲三次元計測情報は、狭範囲用導光経路１３０ｂを内蔵する狭範囲用先端ユニット１２０ｂを装着したハンディスキャナ１０で取得した狭範囲Ｒｎの情報であるため、広範囲Ｒｗより狭い範囲についての高解像度の情報となり、その情報に基づく狭範囲三次元画像Ｉｎも高解像度となる。
【００５９】
そして、制御・演算装置２１で作成した狭範囲三次元画像Ｉｎを、広範囲三次元画像Ｉｗとともにモニタ３０に表示し、図４（ｄ）に示すように、低解像度の広範囲三次元画像Ｉｗに対して高解像度の狭範囲三次元画像Ｉｎを重ね合わせて合成三次元画像Ｉｃを作成する重合せ処理を行う（ステップｓ３）。
【００６０】
詳述すると、重合せ処理では、狭範囲三次元画像Ｉｎとして表示された狭範囲三次元計測情報と、広範囲三次元画像Ｉｗとして表示された広範囲三次元計測情報とのそれぞれに含まれる特徴箇所の情報（以下において特徴箇所情報という）を比較し、共通する特徴箇所情報（計測範囲内位置情報に対応）を抽出し、共通する特徴箇所情報を介して、低解像度の広範囲三次元計測情報（広範囲三次元画像Ｉｗ）に高解像度の狭範囲三次元計測情報（狭範囲三次元画像Ｉｎ）を重ね合わせる処理を行う。
【００６１】
このようにして、低解像度の広範囲三次元画像Ｉｗに対して高解像度の狭範囲三次元画像Ｉｎを重ね合わせて合成三次元画像Ｉｃを作成する重合せ処理（ステップｓ３）を、歯列弓Ｄａ全体に亘って複数回繰り返す（ステップｓ４：Ｎｏ）。  
なお、図４（ｄ）では、歯列弓Ｄａ全体の広範囲三次元画像Ｉｗに対して右奥の複数の狭範囲三次元画像Ｉｎを重合せる重合せ処理を行った状態を図示している。
【００６２】
広範囲三次元画像Ｉｗに対する狭範囲三次元画像Ｉｎの重合せ処理を所定回数行った、つまり、複数の狭範囲三次元画像Ｉｎを広範囲三次元画像Ｉｗ全体に亘って重ね合わせすると（ステップｓ４：Ｙｅｓ）、広範囲三次元画像Ｉｗに対して重ね合わせした狭範囲三次元画像Ｉｎで広範囲三次元画像Ｉｗの該当箇所の情報を上書きし、合成三次元画像Ｉｃを完成させる（ステップｓ５）。
【００６３】
なお、計測する三次元計測情報（広範囲三次元計測情報、狭範囲三次元計測情報）の位置情報を所得するＧＰＳ等の位置情報取得部４０をハンディスキャナ１０に設け、取得した位置情報に基づいて（位置情報取得工程）、広範囲三次元計測情報（広範囲三次元画像Ｉｗ）に対して、狭範囲三次元計測情報（狭範囲三次元画像Ｉｎ）を重ね合せ処理する際の位置を調整する合計三次元情報（合成三次元画像Ｉｃ）を作成してもよい。
【００６４】
また、上述の説明において、筐体１１０に対して、広範囲用先端ユニット１２０ａと狭範囲用先端ユニット１２０ｂとを脱着して交換するように構成したが、交換した際の先端ユニット１２０と筐体１１０との脱着誤差ｄ（図２参照）を検出する脱着誤差検出部５０（図１参照）と、脱着誤差検出部５０で検出した脱着誤差ｄに応じて三次元計測結果を補正する計測結果補正部２３（図１参照）を備えてもよい。
【００６５】
また、上述の説明では、筐体１１０に対して、広範囲用先端ユニット１２０ａと狭範囲用先端ユニット１２０ｂとを脱着して交換するように構成したが、図５に示すように、狭範囲用先端ユニット１２０ｂの代わりに、広範囲用先端ユニット１２０ａに対して、追加導光経路１３０ｃを内蔵するアタッチメント１２０ｃを装着して、広範囲用先端ユニット１２０ａとアタッチメント１２０ｃとを組み合わせて狭範囲用先端ユニット１２０ｂに対応させてもよい。
【００６６】
なお、アタッチメント１２０ｃは先端ユニット１２０と同様に入出射口１２１を先端側下面に備えているように描かれているが、任意の方向に備わっていてもよい。追加導光経路１３０ｃは、広範囲用導光経路１３０ａと同様に、追加投影光経路１３１ｃと追加反射光経路１３２ｃとで構成している。
【００６７】
また、図５では、元々備わっていた広範囲用先端ユニットに対してアタッチメントを組み合わせることで狭範囲用先端ユニットとして機能するように描かれているが、反対に、元々備わっていた狭範囲用先端ユニットに対してアタッチメントを組み合わせることで広範囲用先端ユニットとして機能するように構成することももちろん可能である。上記計測範囲の変更は、先端ユニットおよびアタッチメント内の導光経路に内蔵されるレンズなどの光学素子の配置、焦点距離、枚数などを適切に設計することで実現できる。
【００６８】
また、アタッチメント１２０ｃにも、広範囲用先端ユニット１２０ａに対するアタッチメント１２０ｃの脱着誤差ｄ’（図５参照）を検出する脱着誤差検出部５０と、脱着誤差検出部で検出した脱着誤差ｄに応じて三次元計測結果を補正する計測結果補正部２３を備えてもよい。
【００６９】
さらにまた、図６に示すように、広範囲用導光経路１３０ａと狭範囲用導光経路１３０ｂとともに、光路を切り替えるミラー等の光路切替部６０を内蔵する先端ユニット１２０ｄを筐体１１０に装着するとともに、制御ユニット２０に光路切替部６０を切替制御する切替制御部２４（図１参照）を備えてもよい。
【００７０】
なお、図６では、先端ユニット１２０ｄにおいて広範囲用導光経路１３０ａと狭範囲用導光経路１３０ｂとを並列配置して、光路切替部６０で光路を切り替えたが、先端ユニット１２０ｄにおいて、広範囲用導光経路１３０ａと、アタッチメント１２０ｃに内蔵する追加導光経路１３０ｃを直列配置するとともに、追加導光経路１３０ｃを導光するか否かを光路切替部６０で切り替えるように構成してもよい。上記計測範囲の変更は、切替によって各導光経路に内蔵されるレンズなどの光学素子の配置、焦点距離、枚数などを適切に選択できるよう設計することで実現できる。
【００７１】
また、図７に示すように、液体レンズをはじめとする可変焦点レンズ、空間光変調器、デフォーマブルミラーといった焦点距離を調整できる光学素子を組み込んだり、導光路を構成するレンズ等を機械的に移動させることなどによって、計測可能領域を広範囲から狭範囲まで調整できる範囲調整導光経路１３０ｅ（１３１ｅ，１３２ｅ）を内蔵させた先端ユニット１２０ｅを用いてもよい。
【００７２】
また、上述の説明では、すべての狭範囲三次元画像Ｉｎを重ね合わせた後（ステップｓ４：Ｙｅｓ）、広範囲三次元画像Ｉｗの該当箇所の情報を狭範囲三次元画像Ｉｎの情報で上書き処理（ステップｓ５）したが、各狭範囲三次元画像Ｉｎの重ね合わせた後（ステップｓ３）に、広範囲三次元画像Ｉｗの該当箇所の情報を狭範囲三次元画像Ｉｎの情報で上書きするように処理してもよい。
【００７３】
さらには、上述の説明では、広範囲三次元画像Ｉｗを構成する広範囲三次元計測情報として、歯列弓Ｄａ全体を広範囲Ｒｗとして三次元計測したが、歯列弓Ｄａを複数の広範囲Ｒｗに分けて三次元計測してもよい。
【００７４】
この場合、図８に示すように、広範囲用導光経路１３０ａが内蔵された広範囲用先端ユニット１２０ａを筐体１１０に装着したハンディスキャナ１０で、歯列弓Ｄａの一部に設定した広範囲Ｒｗを三次元計測して広範囲三次元計測情報を取得する（ステップｔ１）。
【００７５】
これを複数回繰り返し（ステップｔ２：Ｎｏ）、歯列弓Ｄａ全体の広範囲三次元計測情報を取得する（ステップｔ２：Ｙｅｓ）。このとき、複数の広範囲Ｒｗが歯列弓Ｄａ全体を網羅し、かつ広範囲Ｒｗ同士がそれぞれ重複するオーバーラップ箇所Ｒｒを有するように範囲設定する。
【００７６】
また、広範囲Ｒｗは歯列弓Ｄａの一部であるものの、狭範囲Ｒｎより広い範囲である。そのため、広範囲Ｒｗを複数回計測して歯列弓Ｄａ全体を計測するための広範囲三次元計測の回数は、狭範囲Ｒｎを複数回計測して歯列弓Ｄａ全体を計測するための狭範囲三次元計測の回数より少なくなる。
【００７７】
そして、取得した複数の広範囲三次元計測情報を、オーバーラップ箇所Ｒｒの三次元計測情報を繋ぎ合せ基準として繋ぎ合わせる処理を行って（ステップｔ３）、歯列弓Ｄａ全体の全体繋合せ計測情報を作成する。
【００７８】
この全体繋合せ計測情報に基づいて制御・演算装置２１で作成した広範囲三次元画像Ｉｗに対して、狭範囲Ｒｎを三次元計測した狭範囲三次元計測情報に基づいて制御・演算装置２１で作成した狭範囲三次元画像Ｉｎ（ステップｔ４）を重ね合わせて合成三次元画像Ｉｃを作成する重合せ処理を行い（ステップｔ５）、歯列弓Ｄａ全体となるまで複数回繰り返す（ステップｔ６：Ｎｏ）。
【００７９】
広範囲三次元画像Ｉｗに対する狭範囲三次元画像Ｉｎの重合せ処理を所定回数行った、つまり、複数の狭範囲三次元画像Ｉｎを広範囲三次元画像Ｉｗ全体に亘って重ね合わせすると（ステップｔ６：Ｙｅｓ）、広範囲三次元画像Ｉｗに対して重ね合わせした狭範囲三次元画像Ｉｎで広範囲三次元画像Ｉｗの該当箇所の情報を上書きし、合成三次元画像Ｉｃを完成させる（ステップｔ７）。
【００８０】
さらに、複数の広範囲三次元計測情報を繋ぎ合せて全体繋合せ計測情報を作成し、全体繋合せ計測情報に基づいて広範囲三次元画像Ｉｗを作成する場合において、複数の広範囲三次元計測情報を繋ぎ合せた全体繋合せ計測情報を、繋ぎ合せ基準となるオーバーラップ箇所Ｒｒに対応する箇所の情報を含む狭範囲三次元計測情報に基づいて調整してもよい。
【００８１】
この場合、図９に示すように、まず上述のステップｔ１からステップｔ３に対応するステップｕ１乃至ステップｕ３を行って、歯列弓Ｄａ全体の全体繋合せ計測情報を作成する。
【００８２】
次に、狭範囲用導光経路１３０ｂが内蔵された狭範囲用先端ユニット１２０ｂを筐体１１０に装着したハンディスキャナ１０で歯列弓Ｄａのうち少数乃至複数本の歯牙Ｔが収まる狭範囲Ｒｎを三次元計測して狭範囲三次元計測情報を取得するが（ステップｕ４）、取得した狭範囲三次元計測情報に、繋ぎ合せ基準となるオーバーラップ箇所Ｒｒに対応する箇所の計測情報が含まれる場合において（ステップｕ５：Ｙｅｓ）、繋ぎ合せ基準となるオーバーラップ箇所Ｒｒに対応する箇所の計測情報を含む狭範囲三次元計測情報（調整狭範囲三次元計測情報に対応）に基づいて、該当する広範囲三次元計測情報の繋ぎ合せを調整するか否かを判定し、調整する場合（ステップｕ６：Ｙｅｓ）は、調整された全体繋合せ計測情報（ステップｕ７）に対して狭範囲三次元計測情報を重ね合せ処理し、合成三次元情報を作成する（ステップｕ８）。
【００８３】
取得した狭範囲三次元計測情報に、繋ぎ合せ基準となるオーバーラップ箇所Ｒｒに対応する箇所の計測情報が含まれない場合（ステップｕ５：Ｎｏ）や、繋ぎ合せ基準となるオーバーラップ箇所Ｒｒに対応する箇所の計測情報を含む狭範囲三次元計測情報に基づいて、該当する広範囲三次元計測情報の繋ぎ合せを調整しない場合（ステップｕ６：Ｎｏ）は、そのまま、全体繋合せ計測情報に対して狭範囲三次元計測情報を重ね合せ処理する（ステップｕ８）。そして、これを複数回繰り返して（ステップｕ９：Ｎｏ）、全体繋合せ計測情報全体に狭範囲三次元計測情報を重ね合わせた後（ステップｕ９：Ｙｅｓ）、全体繋合せ計測情報に対して重ね合わせた狭範囲三次元計測情報を上書き処理して合成三次元画像Ｉｃを完成させる（ステップｕ１０）。
【００８４】
なお、上述の説明において、ステップｓ４、ｔ２、ｔ６、ｕ２、ｕ９の繰り返しの途中で、繰り返しを終了するための所定条件に達していなかったとしても、使用者が中断用のスイッチなどを押すことで計測を中断して、不完全ではあるが三次元画像Ｉｃ、Ｉｗを完成させ、繰り返しを終了する動作モードがあってもよい。  
また、上記中断の後に、使用者が再開用のスイッチなどを押すことによって、繰り返しステップｓ４、ｔ２、ｔ６、ｕ２、ｕ９の途中から計測を再開する動作モードがあってもよい。
【００８５】
また、上述の説明では、低解像度の広範囲三次元画像Ｉｗに対して高解像度の狭範囲三次元画像Ｉｎを重ね合わせて表示したが、図１０に示すように、例えば、低解像度の広範囲三次元画像Ｉｗを低明度で表示し、高解像度の狭範囲三次元画像Ｉｎを高明度で表示したり、広範囲三次元画像Ｉｗと狭範囲三次元画像Ｉｎの色彩、輝度あるいは表示パターン（例えば、連続点灯、点滅など）を変えて表示してもよい。もちろん、明度、色彩、輝度あるいは表示パターン、さらにはその他の異なる表示方法などを組み合わせて表示してもよい。  
また、上述の説明において、計測対象を歯列弓Ｄａ全体としていたが、計測対象は歯列弓Ｄａの一部分などであってもよい。
【００８６】
このように口腔内三次元計測装置１を用いて、口腔内における所望の計測範囲である歯列弓Ｄａを含む広範囲Ｒｗの形状を計測した広範囲三次元計測情報を取得する広範囲三次元計測情報取得工程（ステップｓ１，ｔ１，ｕ１）と、広範囲Ｒｗより狭い狭範囲Ｒｎの三次元形状を計測した複数の狭範囲三次元計測情報を取得する狭範囲三次元計測情報取得工程（ステップｓ２，ｔ４，ｕ４）と、広範囲三次元計測情報及び狭範囲三次元計測情報における共通する計測範囲内位置情報（特徴箇所情報）を合成基準として広範囲三次元計測情報に基づいて狭範囲三次元計測情報を配置して、計測範囲の合成三次元情報を作成する合成三次元情報作成工程（ステップｓ３，ｔ５，ｕ８）とを行うことにより、広範囲三次元計測情報に基づいた狭範囲三次元計測情報で構成された計測範囲の合成三次元情報とすることができ、従来の計測装置Ｚにおいて問題となっていた誤差の蓄積が生じなくなり、狭隘な空間である口腔内における広範囲な歯列弓Ｄａを正確に三次元計測することができる。
【００８７】
また、広範囲三次元計測情報を、広範囲Ｒｗの三次元形状を計測して画像化した広範囲三次元画像Ｉｗで構成するとともに、狭範囲三次元計測情報を、狭範囲Ｒｎの計測結果を画像化した狭範囲三次元画像Ｉｎで構成し、合成三次元情報作成工程（ステップｓ３，ｔ５，ｕ８）において、合成三次元情報に基づいて画像化した合成三次元画像Ｉｃを作成することにより、計測範囲全体の計測情報を画像化して表示することができるため、使用者は視覚で計測結果を確認しながら操作することができるようになり、操作性が向上する。
【００８８】
また、狭範囲三次元計測情報取得工程（ステップｓ２，ｔ４，ｕ４）において、狭範囲三次元計測情報を、広範囲三次元計測情報より高解像度で計測するため、誤差の蓄積の生じない広範囲三次元計測情報に基づいた高解像度な狭範囲三次元計測情報で構成された計測範囲の合成三次元情報（合成三次元画像Ｉｃ）を作成でき、計測範囲全体を高精度に三次元計測することができる。
【００８９】
また、狭範囲三次元計測情報（狭範囲三次元画像Ｉｎ）が配置された広範囲三次元計測情報（広範囲三次元画像Ｉｗ）における当範囲の計測情報を配置した狭範囲三次元計測情報（狭範囲三次元画像Ｉｎ）で上書き処理（ステップｓ５，ｔ７，ｕ１０）することにより、合成三次元情報の情報量を低減することができる。
【００９０】
また、広範囲三次元計測情報を、歯列弓Ｄａ全体の形状を計測することにより、広範囲Ｒｗに比べて狭く、上述の狭範囲Ｒｎより広い範囲の複数の情報を、各情報における重複部分で繋ぎ合わせて形成した計測範囲全体の広範囲三次元計測情報とした場合に比べて、より正確な合成三次元情報を作成することができる。
【００９１】
また、上述の口腔内三次元計測方法で計測した広範囲三次元画像Ｉｗ（広範囲三次元計測情報）と狭範囲三次元画像Ｉｎ（狭範囲三次元計測情報）とをモニタ３０で重畳表示することにより、狭範囲三次元画像Ｉｎを、広範囲三次元画像Ｉｗに重畳表示しながら合成できるため、狭範囲三次元画像Ｉｎの合成状況を視覚で確認しながら操作でき、より確実に合成三次元情報を作成することができる。
【００９２】
また、ハンディスキャナ１０が、光源１１１と、光源１１１から被計測物である歯牙Ｔに向かって照射された投影光Ｌｔを、所望のパターンを有する構造化光に変換するパターン生成部１１２と、光源１１１から照射された投影光Ｌｔを歯列弓Ｄａに導くとともに、歯列弓Ｄａからの反射光Ｌｒを導光する導光経路１３０（１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ，１３０ｅ）と、投影光が照射された被照射野を撮影する撮像部１１３と、光源１１１、パターン生成部１１２、及び撮像部１１３を内蔵し、把持可能な筐体１１０とを備えているため、狭隘な口腔内の計測範囲を高精度で三次元計測することができる。
【００９３】
また、筐体１１０に対して、脱着交換して計測範囲における計測する範囲を変更可能な先端ユニット１２０（１２０ａ，１２０ｂ）を用いたハンディスキャナ１０の場合、先端ユニット１２０を脱着交換するだけで、広範囲な計測範囲と狭範囲な計測範囲とを切り替えて、ひとつのハンディスキャナを用いて計測範囲全体を高精度に三次元計測することができる。  
なお、先端ユニット１２０（１２０ａ，１２０ｂ）の脱着誤差ｄを検出する脱着誤差検出部５０と、脱着誤差ｄに基づいて計測結果を補正する計測結果補正部２３とをさらに備えると好ましい。
【００９４】
また、図５に示すように、追加導光経路１３０ｃを内蔵するとともに、筐体１１０に装着した広範囲用先端ユニット１２０ａに対して脱着して計測範囲における計測する範囲を変更するアタッチメント１２０ｃを備えたハンディスキャナ１０を用いることにより、アタッチメント１２０ｃを脱着するだけで、広範囲な計測範囲と狭範囲な計測範囲とを切り替えて、ひとつのハンディスキャナを用いて計測範囲全体を高精度に三次元計測することができる。  
なお、アタッチメント１２０ｃの脱着誤差ｄ’を検出する脱着誤差検出部５０と、脱着誤差ｄ’に基づいて計測結果を補正する計測結果補正部２３とをさらに備えると好ましい。
【００９５】
また、図６に示すように、広範囲を計測する広範囲用導光経路１３０ａと、狭範囲を計測する狭範囲用導光経路１３０ｂとのうち、導光する導光経路を切り替える光路切替部６０を備えた先端ユニット１２０ｄを装着したハンディスキャナ１０の場合、簡易な構造で、広範囲な計測範囲と狭範囲な計測範囲とを切り替えるだけで、ひとつのハンディスキャナを用いて計測範囲全体を高精度に三次元計測することができる。
【００９６】
また、ハンディスキャナ１０に位置情報取得部４０を備えるとともに狭範囲三次元計測情報及び広範囲三次元計測情報のそれぞれの位置情報を取得する位置情報取得工程を行い、合成三次元情報作成工程（ステップｓ３，ｔ５，ｕ８）において、位置情報取得工程で取得した位置情報に基づいて、合成三次元情報を調整することにより、より高精度で正確な合成三次元情報を作成することができる。
【００９７】
また、図８に示すように、複数の広範囲三次元計測情報を、隣接する広範囲三次元計測情報における共通する広範囲位置情報を繋合せ基準として配置して、計測範囲全体の全体繋合せ計測情報を作成する全体繋合せ計測情報作成工程（ステップｔ３，ｕ３）を行うことにより、より広い計測範囲であっても正確な合成三次元情報を作成することができる。
【００９８】
さらにまた、図９に示すように、複数の狭範囲三次元計測情報のうち少なくともひとつを、上記繋ぎ合わせ基準となるオーバーラップ箇所Ｒｒに対応する箇所の情報を含む狭範囲三次元計測情報（調整狭範囲三次元計測情報）とし、合成三次元情報作成工程（ステップｓ３，ｔ５，ｕ８）で狭範囲三次元計測情報（調整狭範囲三次元計測情報）に基づいて全体繋合せ計測情報を調整する全体繋合せ計測情報調整工程（ステップｕ７）を行うことにより、より明瞭な特徴箇所情報を基に全体繋合せ計測情報が調整されるため、より広い計測範囲であってもさらに正確な合成三次元情報を作成することができる。
【００９９】
また、図１０に示すようにモニタ３０において重畳表示する広範囲三次元画像Ｉｗと狭範囲三次元画像Ｉｎとを、明度、色彩、輝度及び表示パターンのうち少なくともひとつが異なるように表示することにより、広範囲三次元画像Ｉｗに重畳表示する狭範囲三次元画像Ｉｎを明確に認識できるため、より正確に合成三次元情報を作成することができる。
【０１００】
この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の広範囲三次元計測情報取得工程は、ステップｓ１，ｔ１，ｕ１に対応し、
以下同様に、
狭範囲三次元計測情報取得工程は、ステップｓ２，ｔ４，ｕ４に対応し、
合成三次元情報作成工程は、ステップｓ３，ｔ５，ｕ８に対応し、
広範囲三次元画像情報は、広範囲三次元画像Ｉｗに対応し、
狭範囲三次元画像情報は、狭範囲三次元画像Ｉｎに対応し、
合成三次元画像情報は、合成三次元画像Ｉｃに対応し、
上書き処理は、ステップｓ５，ｔ７，ｕ１０に対応し、
全体繋合せ計測情報作成工程は、ステップｔ３，ｕ３に対応し、
調整狭範囲三次元計測情報は、オーバーラップ箇所Ｒｒに対応する箇所の情報を含む狭範囲三次元計測情報に対応し、
全体繋合せ計測情報調整工程は、ステップｕ７に対応し、
計測情報取得部及び三次元計測機器は、ハンディスキャナ１０に対応し、
合成三次元情報作成部は、制御・演算装置２１に対応し、
位置情報取得部は、位置情報取得部４０に対応し、
被計測物は、歯列弓Ｄａに対応し、
導光経路は、導光経路１３０，広範囲用導光経路１３０ａ，狭範囲用導光経路１３０ｂ，追加導光経路１３０ｃ，範囲調整導光経路１３０ｅに対応し、
撮像素子は、撮像部１１３に対応し、
広範囲導光経路は、広範囲用導光経路１３０ａに対応し、
狭範囲導光経路は、狭範囲用導光経路１３０ｂに対応し、
切替手段は、光路切替部６０に対応し、
脱着交換部は、先端ユニット１２０（１２０ａ，１２０ｂ）に対応するが、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を取得できる。  
例えば、上述の説明では、所望の計測範囲として歯列弓Ｄａ全体としたが、歯列弓Ｄａにおける一部、あるいは無歯顎全体やその一部であってもよい。
【０１０１】
上述の位置情報は、ＧＰＳのような位置情報取得部４０のみならず、口腔に対する相対位置を計測する位置センサなどで構成してもよい。あるいは、加速度センサ、速度センサ、ジャイロセンサ、方位センサ、姿勢センサ、あるいは上記各種センサの組合せなどを用いて位置情報を取得してもよい。  
さらには、ハンディスキャナ１０において、光源１１１以外に照明用の光源を備えてもよい。
【０１０２】
また、上述の説明では、狭範囲三次元計測情報（狭範囲三次元画像Ｉｎ）が配置された広範囲三次元計測情報（広範囲三次元画像Ｉｗ）における当範囲の計測情報を配置した狭範囲三次元計測情報（狭範囲三次元画像Ｉｎ）で上書き処理（ステップｓ５，ｔ７，ｕ１０）したが、重ね合せ処理だけを行って、上書き処理しなくてもよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１…口腔内三次元計測装置
１０…ハンディスキャナ
２１…制御・演算装置
４０…位置情報取得部
６０…光路切替部
１１０…筐体
１１１…光源
１１２…パターン生成部
１１３…撮像部
１２０，１２０ｄ，１２０ｅ…先端ユニット
１２０ａ…広範囲用先端ユニット
１２０ｂ…狭範囲用先端ユニット
１２０ｃ…アタッチメント
１３０…導光経路
１３０ａ…広範囲用導光経路
１３０ｂ…狭範囲用導光経路
１３０ｃ…追加導光経路
１３０ｅ…範囲調整導光経路
Ｄａ…歯列弓
Ｉｃ…合成三次元画像
Ｉｎ…狭範囲三次元画像
Ｉｗ…広範囲三次元画像
Ｌｒ…反射光
Ｌｔ…投影光
【図１】
2018196733.tif 000003
【図２】
2018196733.tif 000004
【図３】
2018196733.tif 000005
【図４】
2018196733.tif 000006
【図５】
2018196733.tif 000007
【図６】
2018196733.tif 000008
【図７】
2018196733.tif 000009
【図８】
2018196733.tif 000010
【図９】
2018196733.tif 000011
【図１０】
2018196733.tif 000012
【図１１】
2018196733.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月1日(2018.8.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
口腔内の歯列弓及び無歯顎のうち何れかにおける広範囲の三次元形状を計測した広範囲三次元計測情報と、前記歯列弓及び前記無歯顎のうち何れかにおける複数の狭範囲のそれぞれの三次元形状を計測した複数の狭範囲三次元計測情報とを取得する三次元計測情報取得工程と、
前記広範囲三次元計測情報と、複数の前記狭範囲三次元計測情報とに基づいて、前記広範囲の三次元形状に関する情報を作成する三次元情報作成工程とを行う
口腔内三次元計測方法。
【請求項２】
前記三次元情報作成工程は、
前記広範囲三次元計測情報に含まれる三次元形状と前記狭範囲三次元計測情報に含まれる三次元形状における共通する共通位置情報を合成基準として、前記広範囲三次元計測情報に基づいて前記狭範囲三次元計測情報をそれぞれ配置する
請求項１に記載の口腔内三次元計測方法。
【請求項３】
前記三次元計測情報取得工程で取得した前記広範囲三次元計測情報に含まれる前記広範囲の三次元形状は死角を有している
請求項１または２に記載の口腔内三次元計測方法。
【請求項４】
前記広範囲三次元計測情報および前記狭範囲三次元計測情報は、前記口腔内へ挿入して三次元計測する三次元計測機器によって計測されて取得された情報である
請求項１ないし３の何れかに記載の口腔内三次元計測方法。
【請求項５】
前記三次元計測機器は合焦法を用いて対象物を三次元計測する
請求項４に記載の口腔内三次元計測方法。
【請求項６】
口腔内の歯列弓及び無歯顎のうち何れかにおける広範囲の三次元形状を計測した広範囲三次元計測情報と、前記歯列弓及び前記無歯顎のうち何れかにおける複数の狭範囲のそれぞれの三次元形状を計測した複数の狭範囲三次元計測情報とを記憶する記憶部と、
前記広範囲三次元計測情報と、複数の前記狭範囲三次元計測情報とに基づいて、前記広範囲の三次元形状に関する情報を作成する三次元情報作成部とが備えられた
口腔内三次元計測装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
例えば、歯牙などの口腔内の計測対象に向かって照射された光を撮像するとともに、画像解析処理を行って計測対象の三次元形状を計測する口腔内三次元計測装置、口腔内三次元計測方法及び口腔内三次元計測結果の表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、光切断法、合焦法、空間コード法、位相シフト法、ステレオ法、フォトグラメトリ法、ＳＬＡＭ法などの様々な方法で、計測対象の三次元形状を計測する計測装置や計測方法が提案、実施されている。例えば、特許文献１の形状計測装置は、格子模様プレートを通過させた投影用光が格子形状の光となって計測対象に投影され、計測対象に投影した格子形状の投影用光の反射光を撮像した画像に基づいて計測対象の三次元形状を計測することができる装置である。また、近年の歯科治療において、上記形状計測装置を用いて歯列の三次元形状を測定することで、人工歯や補綴物設計等への応用がされている。
【０００３】
しかしながら、例えば、特許文献１のような計測装置Ｚでは、例えば、歯列弓Ｄａ全体など、口腔内という狭隘な空間において広範囲である計測範囲を一度に計測することはできなかった。これは、被写体である歯列が複雑な形状をしており、一度の撮影だけでは多くの死角が発生し、三次元データに欠損が生じてしまうためである。
【０００４】
そのため、例えば、以下のような手順に分けて計測する必要があった。図１１（ａ）に示すように、計測対象の一部である狭範囲Ｒｎを計測するとともに（以下において、狭範囲計測という）、広範囲である計測対象全体が網羅できるように、隣り合う狭範囲計測のそれぞれに重複部分Ｒｒ（以下においてオーバーラップ箇所という）を含むように複数回行う（図１１（ｂ）参照）。そして、図１１（ｃ）に示すように、各狭範囲計測の結果（狭範囲計測結果Ｉｎ’という）におけるオーバーラップ箇所Ｒｒに基づいて隣り合う狭範囲計測結果Ｉｎ’を繋ぎ合わせ、広範囲の計測対象全体の計測結果（全体計測結果Ｉｃ’）を得る。
【０００５】
しかしながら、このように、オーバーラップ箇所Ｒｒに基づいて隣り合う狭範囲計測結果Ｉｎ’を順次繋ぎ合わせて形成した広範囲の全体計測結果Ｉｃ’では、図１１（ｄ）に示すように、隣り合う狭範囲計測結果Ｉｎ’を繋ぎ合わせにおいてわずかながらであっても誤差が生じ、計測対象全体に亘って順次繋ぎ合わせることで誤差が蓄積し、全体計測結果Ｉｃ’として大きな誤差が生じるおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２４２１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、この発明は、狭隘な空間である口腔内における広範囲な計測範囲を正確に三次元計測できる口腔内三次元計測装置、口腔内三次元計測方法及び口腔内三次元計測結果の表示方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、口腔内の歯列弓及び無歯顎のうち何れかにおける広範囲の三次元形状を計測した広範囲三次元計測情報と、前記歯列弓及び前記無歯顎のうち何れかにおける複数の狭範囲のそれぞれの三次元形状を計測した複数の狭範囲三次元計測情報とを取得する三次元計測情報取得工程と、前記広範囲三次元計測情報と、複数の前記狭範囲三次元計測情報とに基づいて、前記広範囲の三次元形状に関する情報を作成する三次元情報作成工程とを行う口腔内三次元計測方法であることを特徴とする。
【０００９】
この発明の態様として、前記三次元情報作成工程は、前記広範囲三次元計測情報に含まれる三次元形状と前記狭範囲三次元計測情報に含まれる三次元形状における共通する共通位置情報を合成基準として、前記広範囲三次元計測情報に基づいて前記狭範囲三次元計測情報をそれぞれ配置してもよい。
【００１０】
またこの発明の態様として、前記三次元計測情報取得工程で取得した前記広範囲三次元計測情報に含まれる前記広範囲の三次元形状は死角を有していてもよい。 
またこの発明の態様として、前記広範囲三次元計測情報および前記狭範囲三次元計測情報は、前記口腔内へ挿入して三次元計測する三次元計測機器によって計測されて取得された情報であってもよい。 
またこの発明の態様として、前記三次元計測機器は合焦法を用いて対象物を三次元計測してもよい。
【００１１】
またこの発明は、口腔内の歯列弓及び無歯顎のうち何れかにおける広範囲の三次元形状を計測した広範囲三次元計測情報と、前記歯列弓及び前記無歯顎のうち何れかにおける複数の狭範囲のそれぞれの三次元形状を計測した複数の狭範囲三次元計測情報とを記憶する記憶部と、前記広範囲三次元計測情報と、複数の前記狭範囲三次元計測情報とに基づいて、前記広範囲の三次元形状に関する情報を作成する三次元情報作成部とが備えられた口腔内三次元計測装置であることを特徴とする。
【００１２】
この発明は、口腔内における所望の計測範囲における広範囲の形状を計測した広範囲三次元計測情報を取得する広範囲三次元計測情報取得工程と、前記計測範囲において前記広範囲より狭い狭範囲の三次元形状を計測した複数の狭範囲三次元計測情報を取得する狭範囲三次元計測情報取得工程と、前記広範囲三次元計測情報及び前記狭範囲三次元計測情報における共通する計測範囲内位置情報を合成基準として前記広範囲三次元計測情報に基づいて前記狭範囲三次元計測情報を配置して、前記計測範囲の合成三次元情報を作成する合成三次元情報作成工程とを行う口腔内三次元計測方法であることを特徴とする。
【００１３】
またこの発明は、口腔内における所望の計測範囲における広範囲の形状を計測した広範囲三次元計測情報と、前記広範囲より狭い狭範囲の三次元形状を計測した複数の狭範囲三次元計測情報とを取得する計測情報取得部と、前記広範囲三次元計測情報及び前記狭範囲三次元計測情報における共通する計測範囲内位置情報を合成基準として前記広範囲三次元計測情報に基づいて前記狭範囲三次元計測情報を配置して、前記計測範囲の合成三次元情報を作成する合成三次元情報作成部とを備えた口腔内三次元計測装置であることを特徴とする。
【００１４】
上述の所望の計測範囲における広範囲は、所望の計測範囲全体であってもよいし、所望の計測範囲における一部であり、上述の狭範囲より広い範囲であってもよく、さらには、所望の計測範囲における一部であり、上述の広範囲に比べて狭く、上述の狭範囲より広い範囲の複数の三次元計測情報を、各三次元計測情報における重複部分で繋ぎ合わせて形成した計測範囲全体としてもよい。
【００１５】
また、計測範囲は、口腔内における歯肉を含む歯列弓全体、歯列弓における所定領域、あるいは無歯顎全体やその一部とすることができる。  
上述の広範囲三次元計測情報、狭範囲三次元計測情報及び合成三次元情報は、空間座標情報、テクスチャの方向ベクトル情報、計測値の信頼度情報などの数値情報や画像情報とすることができる。
【００１６】
この発明により、狭隘な空間である口腔内における広範囲な計測対象を正確に三次元計測することができる。  
詳述すると、上述の方法によると、口腔内における所望の計測範囲における広範囲の形状を計測した広範囲三次元計測情報と、前記計測範囲における前記広範囲より狭い狭範囲の三次元形状を計測した複数の狭範囲三次元計測情報を取得し、前記広範囲三次元計測情報及び前記狭範囲三次元計測情報における共通する計測範囲内位置情報を合成基準として前記広範囲三次元計測情報に基づいて前記狭範囲三次元計測情報を配置して、前記計測範囲の合成三次元情報を作成するため、広範囲三次元計測情報に基づいた狭範囲三次元計測情報で構成された計測範囲の合成三次元情報とすることができ、誤差の蓄積が生じず、計測範囲全体を正確に三次元計測することができる。
【００１７】
この発明の態様として、前記広範囲三次元計測情報を、前記広範囲の三次元形状を計測して画像化した広範囲三次元画像情報で構成するとともに、前記狭範囲三次元計測情報を、前記狭範囲の計測結果を画像化した狭範囲三次元画像情報で構成し、前記合成三次元情報作成工程において、前記合成三次元情報に基づいて画像化した合成三次元画像情報を作成することができる。
【００１８】
あるいは、前記合成三次元情報作成部を、前記合成三次元情報に基づいて画像化した合成三次元画像情報を作成する構成とすることができる。  
この発明により、計測情報を画像化して表示することができるため、使用者は視覚で計測状況を確認しながら操作することができるようになり、操作性が向上する。
【００１９】
またこの発明の態様として、前記狭範囲三次元計測情報取得工程において、前記狭範囲三次元計測情報を、前記広範囲三次元計測情報より高解像度で計測することができる。  
この発明により、誤差の蓄積が生じない広範囲三次元計測情報に基づいた高解像度な狭範囲三次元計測情報で構成された計測範囲の合成三次元情報とすることができ、計測範囲全体を高精度かつ高解像度に三次元計測することができる。
【００２０】
またこの発明の態様として、前記合成三次元情報作成工程において、前記狭範囲三次元計測情報及び前記広範囲三次元計測情報において共通する特徴箇所情報を前記計測範囲内位置情報として前記合成三次元情報を作成することができる。
【００２１】
あるいは、前記合成三次元情報作成部を、前記狭範囲三次元計測情報及び前記広範囲三次元計測情報において共通する特徴箇所情報を前記計測範囲内位置情報として前記合成三次元情報を作成する構成とすることができる。  
この発明により、特徴箇所情報を介して、広範囲三次元計測情報に基づいて複数の狭範囲三次元計測情報を正確に合成した合成三次元情報を作成することができる。
【００２２】
またこの発明の態様として、前記狭範囲三次元計測情報及び前記広範囲三次元計測情報のそれぞれの位置情報を取得する位置情報取得工程を行い、前記合成三次元情報作成工程において、前記位置情報取得工程で取得した前記位置情報に基づいて、前記合成三次元情報を調整することができる。
【００２３】
あるいは、前記狭範囲三次元計測情報及び前記広範囲三次元計測情報のそれぞれの位置情報を取得する位置情報取得部を備え、前記合成三次元情報作成部を、前記位置情報取得部で取得した前記位置情報に基づいて、前記合成三次元情報を調整する構成とすることができる。
【００２４】
上述の位置情報は、ＧＰＳのように三次元計測時における全体位置に基づく位置情報、あるいは、例えば、口腔に対する相対位置に基づく位置情報とすることができる。したがって、上記位置情報取得部は、ＧＰＳのような全体位置を計測できる計測装置、あるいは位置センサなどの相対位置を計測できる計測装置とすることができる。さらには、加速度センサ、速度センサ、ジャイロセンサ、方位センサ、姿勢センサ、あるいは上記各種センサの組合せなどを用いて位置情報を取得してもよい。
【００２５】
この発明により、前記狭範囲三次元計測情報及び前記広範囲三次元計測情報のそれぞれの位置情報に基づいて、合成三次元情報を調整するため、より高精度で正確な合成三次元情報を作成することができる。
【００２６】
またこの発明の態様として、前記合成三次元情報作成工程において、前記狭範囲三次元計測情報が配置された前記広範囲三次元計測情報における該当範囲の計測情報を配置した前記狭範囲三次元計測情報で上書き処理することができる。  
この発明により、合成三次元情報の情報量を低減することができる。
【００２７】
またこの発明の態様として、前記広範囲三次元計測情報を、前記計測範囲における全体の形状を計測した全体計測情報とすることができる。  
この発明により、広範囲に比べて狭く、上述の狭範囲より広い範囲の複数の三次元計測情報を、各三次元計測情報における重複部分で繋ぎ合わせて形成した計測範囲全体の広範囲三次元計測情報とした場合に比べて誤差の蓄積が生じず、より正確な合成三次元情報を作成することができる。
【００２８】
またこの発明の態様として、複数の前記広範囲三次元計測情報を、隣接する前記広範囲三次元計測情報における共通する広範囲位置情報を繋合せ基準として配置して、計測範囲全体の全体繋合せ計測情報を作成する全体繋合せ計測情報作成工程を行うことができる。
【００２９】
この発明により、複数の前記広範囲三次元計測情報を、隣接する前記広範囲三次元計測情報における共通する広範囲位置情報を繋合せ基準として配置して、計測範囲全体の全体繋合せ計測情報を作成するため、より広い計測範囲であっても正確な合成計測情報を作成することができる。
【００３０】
またこの発明の態様として、複数の前記狭範囲三次元計測情報のうち少なくともひとつを、前記広範囲位置情報に該当する範囲の計測情報を含む調整狭範囲三次元計測情報とし、前記合成三次元情報作成工程で配置された前記調整狭範囲三次元計測情報に基づいて前記全体繋合せ計測情報を調整する全体繋合せ計測情報調整工程を行うことができる。
【００３１】
この発明により、隣接する前記広範囲三次元計測情報における共通する広範囲位置情報を繋合せ基準として複数の前記広範囲三次元計測情報を配置して作成した計測範囲全体の全体繋合せ計測情報を、調整狭範囲三次元計測情報によって調整するため、より明瞭な特徴箇所情報を基に全体繋合せ計測情報が調整されるため、より広い計測範囲であってもさらに正確な合成計測情報を作成することができる。
【００３２】
またこの発明の態様として、上述の口腔内三次元計測方法で計測した前記広範囲三次元計測情報と前記狭範囲三次元計測情報とを画像化して重畳表示する口腔内三次元計測結果の表示方法であることを特徴とする。
【００３３】
この発明により、画像化された狭範囲三次元計測情報を、画像化された広範囲三次元計測情報に重畳表示しながら合成できるため、使用者は狭範囲三次元計測情報の合成状況を視覚で確認しながら操作でき、より確実に合成三次元情報を作成することができる。
【００３４】
またこの発明の態様として、画像化して重畳表示する前記広範囲三次元計測情報と前記狭範囲三次元計測情報とを、明度、色彩、輝度及び表示パターンのうち少なくともひとつが異なるように表示することができる。  
この発明により、使用者は前記広範囲三次元計測情報に重畳表示する前記狭範囲三次元計測情報を明確に認識できるため、より正確に合成三次元情報を作成することができる。
【００３５】
またこの発明の態様として、前記計測情報取得部を、被計測物に投影光を照射する光源と、前記投影光が照射された被照射野を撮影する撮像素子と、被計測物からの反射光を前記撮像素子まで導光する導光経路と、前記光源、前記導光経路及び前記撮像素子を内蔵し、把持可能な筐体とを備えた三次元計測機器で構成することができる。
【００３６】
上記光源は、発光部分の形状が面状である面状光源、点状である点状光源、帯状である帯状光源など様々な光源を含み、単一の光源、あるいは複数の光源を配置したアレー状の光源を含む。また上記光源は、レンズ、光ファイバを通じた光や、拡散板、マスクなどを用いて整形された光を含む。また上記光源は、一様な投影光を照射する一様光光源であってもよいし、正弦波状や市松格子状といった構造化された投影光を照射する構造光光源であってもよいし、前記一様光光源と構造光光源の両方を備えていてもよい。また前記構造化光光源は、構造化された投影光のパターンを動的に変化させる機構を備えていてもよい。また前記投影光は、前記導光経路を経由してもよいし、経由せずに直接、被計測物に対して光照射を行うように光源が配置されていてもよい。
【００３７】
上記撮像素子は、例えば、三次元計測方式が多眼カメラによるステレオ法によるものである場合には、複数の撮像素子から構成されていてよく、あるいはステレオ法以外の三次元計測方式によるものであれば、単一の撮像素子であってもよい。また、上記撮像素子は、フォトダイオード（Photodiode）を用いるCCDイメージセンサ（Charge Coupled Device image sensor）やCMOSイメージセンサ（Complementary MOS image sensor）などを含むものとする。  
この発明により、狭隘な口腔内の計測範囲を高精度で三次元計測することができる。
【００３８】
またこの発明の態様として、前記導光経路を、広範囲を計測する広範囲導光経路と、狭範囲を計測する狭範囲導光経路とで構成するとともに、前記広範囲導光経路と前記狭範囲導光経路とのうち導光する導光経路を切り替える切替手段を備えることができる。
【００３９】
この発明により、簡易な構造で、広範囲な計測範囲と狭範囲な計測範囲とを切り替えるだけで、ひとつの三次元計測機器を用いて計測範囲全体を高精度に三次元計測することができる。
【００４０】
またこの発明の態様として、前記筐体の一部を、少なくとも前記導光経路を含み、脱着交換して前記計測範囲における計測する範囲を変更可能な脱着交換部で構成することができる。  
この発明により、脱着交換するだけで、広範囲な計測範囲と狭範囲な計測範囲とを切り替えて、ひとつの三次元計測機器を用いて計測範囲全体を高精度に三次元計測することができる。  
なお、脱着交換部の脱着誤差を検出する脱着誤差検出部と、脱着誤差に基づいて計測結果を補正する計測結果補正部とをさらに備えると好ましい。
【００４１】
またこの発明の態様として、前記筐体に対して脱着可能に構成するとともに、少なくとも前記導光経路を含み、前記筐体に対して脱着して前記計測範囲における計測する範囲を変更するアタッチメントを備えることができる。  
この発明により、アタッチメントを脱着するだけで、広範囲な計測範囲と狭範囲な計測範囲とを切り替えて、ひとつの三次元計測機器を用いて計測範囲全体を高精度に三次元計測することができる。  
なお、アタッチメントの脱着誤差を検出する脱着誤差検出部と、脱着誤差に基づいて計測結果を補正する補正手段とをさらに備えると好ましい。
【発明の効果】
【００４２】
この発明により、この発明は、狭隘な空間である口腔内における広範囲な計測範囲を正確に三次元計測できる口腔内三次元計測装置、口腔内三次元計測方法及び口腔内三次元計測結果の表示方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】口腔内三次元計測装置の概略構成図。
【図２】ハンディスキャナの概略構成図。
【図３】口腔内三次元計測方法のフロー図。
【図４】口腔内三次元計測方法についての説明図。
【図５】別の実施形態のハンディスキャナの概略構成図。
【図６】別の実施形態のハンディスキャナの概略構成図。
【図７】別の実施形態のハンディスキャナの概略構成図。
【図８】別の実施形態の口腔内三次元計測方法のフロー図。
【図９】別の実施形態の口腔内三次元計測方法のフロー図。
【図１０】口腔内三次元計測結果の表示方法の概略図。
【図１１】従来の口腔内三次元計測方法についての説明図。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本発明による口腔内三次元計測装置１について、図１乃至図４とともに説明する。  
図１は口腔内三次元計測装置１の概略図を示し、図２はハンディスキャナ１０（三次元計測機器に対応）の概略構成図を示し、図３は口腔内三次元計測方法のフロー図を示し、図４は口腔内三次元計測方法についての説明図を示している。
【００４５】
詳しくは、図４（ａ）は広範囲三次元計測状況の斜視図を示し、図４（ｂ）は狭範囲三次元計測状況の斜視図を示し、図４（ｃ）は広範囲三次元画像Ｉｗ（広範囲三次元画像情報に対応）を示し、図４（ｄ）は広範囲三次元画像Ｉｗに対して狭範囲三次元画像Ｉｎ（狭範囲三次元画像情報に対応）を重合せ処理する状態を示し、図４（ｅ）は合成三次元画像Ｉｃ（合成三次元画像情報に対応）を示している。
【００４６】
口腔内三次元計測装置１は、図１に示すように、口腔内の歯列弓Ｄａの三次元形状を計測する装置であり、ハンディスキャナ１０と、制御ユニット２０と、モニタ３０とで構成し、ハンディスキャナ１０とモニタ３０とは制御ユニット２０に接続されている。
【００４７】
ハンディスキャナ１０は、把持可能な筐体１１０と、筐体１１０に対して脱着交換可能な脱着交換部に対応する先端ユニット１２０（１２０ａ，１２０ｂ）とで構成している。
筐体１１０には、光源１１１と、光源１１１から被計測物である歯牙Ｔに向かって照射された投影光Ｌｔを、所望のパターンを有する構造化光に変換するパターン生成部１１２と、投影光が照射された被照射野を撮影する撮像素子に対応する撮像部１１３とを内蔵している。そして、後述する制御ユニット２０に接続され、光源１１１、パターン生成部１１２及び撮像部１１３は、制御ユニット２０の制御・演算装置２１によって制御されている。
【００４８】
ここでは、パターン生成部１１２として、例えば、光透過部と遮光部とが周期的に繰り返されるスリット状のマスクを用いることで、光源１１１で照射された光を正弦波状のパターンを有する投影光として照射するように構成している。なお、光源１１１とパターン生成部１１２を組合せることで、構造化光光源とみなすことができる。
【００４９】
光源１１１は、発光部分の形状が面状である面状光源、点状である点状光源、帯状である帯状光源など様々な光源を含み、単一の光源、あるいは複数の光源を配置したアレー状の光源を含む。また、上記光源は、レンズ、光ファイバ、拡散板、マスクなどを用いて整形された光を含む。
【００５０】
撮像部１１３は、三次元計測方式が多眼カメラによるステレオ法に基づくものである場合、複数の撮像部１１３を備え、あるいは三次元計測方式がステレオ法以外に基づくものである場合、単一の撮像部１１３で構成する。ここでは例として、位相シフト法に基づく三次元計測方式を用いているため、単一の撮像部１１３を有する装置として図示している。
【００５１】
なお、撮像部１１３として、フォトダイオード（Photodiode）を用いるCCDイメージセンサ（Charge Coupled Device image sensor）やCMOSイメージセンサ（Complementary MOS image sensor）などで構成することができる。また、ここでは入出射口１２１が先端側下面となるように描かれているが、任意の方向に備わっていてもよい。
【００５２】
先端ユニット１２０は、筐体１１０の先端側に対して脱着可能に構成され、光源１１１から照射された投影光Ｌｔを被計測物である歯牙Ｔ等に導くとともに、反射光Ｌｒを導光する導光経路１３０を内蔵し、投影光Ｌｔを歯牙Ｔに向かって出射するとともに、歯牙Ｔで反射した反射光Ｌｒが入射する入出射口１２１を先端側下面に備えている。
【００５３】
なお、導光経路１３０は、投影光Ｌｔを導光する投影光経路１３１と、反射光Ｌｒを導光する反射光経路１３２とで構成している。  
また、先端ユニット１２０は、計測可能領域が広範囲である広範囲用先端ユニット１２０ａと、計測可能領域が上記広範囲より狭い狭範囲である狭範囲用先端ユニット１２０ｂとがあり、筐体１１０に対して交換可能に構成している。
【００５４】
広範囲計測用の広範囲用先端ユニット１２０ａと、狭範囲計測用の狭範囲用先端ユニット１２０ｂとは内蔵する導光経路１３０が異なり、広範囲用先端ユニット１２０ａは計測可能領域が広範囲となる広範囲用導光経路１３０ａを内蔵し、狭範囲用先端ユニット１２０ｂは計測可能領域が狭範囲である狭範囲用導光経路１３０ｂを内蔵している。
【００５５】
もちろん、広範囲用導光経路１３０ａは、広範囲用投影光経路１３１ａと広範囲用反射光経路１３２ａとで構成し、狭範囲用導光経路１３０ｂは、狭範囲用投影光経路１３１ｂと狭範囲用反射光経路１３２ｂとで構成している。上記計測可能範囲の変更は、各先端ユニット内の導光経路に内蔵されるレンズなどの光学素子の配置、焦点距離、枚数などを適切に設計することで実現できる。
【００５６】
ハンディスキャナ１０及びモニタ３０が接続された制御ユニット２０は、制御・演算装置２１、及び記憶部２２とで構成している。  
制御・演算装置２１は、光源１１１での発光や投影される構造化光のパターンの動的な変化（例えば、位相シフト法における構造化光の位相のシフトや、合焦法における構造化光のピント位置変化）、あるいは撮像部１１３の撮像を制御するとともに、撮像部１１３で撮像した結果に基づいて三次元形状を演算し、三次元計測画像を生成する。記憶部２２は、制御・演算装置２１、及び制御・演算装置２１に接続され、各種データや接続機器を制御する制御プログラム等を記憶する。
【００５７】
モニタ３０は、液晶などで構成された表示装置であり、制御ユニット２０に接続され、制御ユニット２０から制御によって三次元計測画像Ｉなどを表示する構成である。  
なお、図１では制御ユニット２０とハンディスキャナ１０とが別々の筐体を有するように描かれているが、制御ユニット２０の全体または一部が十分に小型である場合には、ハンディスキャナ１０の筐体１１０の内部に組み込まれていてもよい。
【００５８】
このように構成された口腔内三次元計測装置１を用いて、狭隘な口腔内において広範囲な計測範囲を正確に三次元計測する口腔内三次元計測方法について、図３、４を参照しながら以下で説明する。  
なお、以下の説明では、狭隘な口腔内における広範囲な計測範囲として、歯列弓Ｄａの全体を対象に三次元計測する場合について説明する。
【００５９】
まず、図４（ａ）に示すように、広範囲用導光経路１３０ａが内蔵された広範囲用先端ユニット１２０ａを筐体１１０に装着したハンディスキャナ１０で歯列弓Ｄａの全体が収まる広範囲Ｒｗを三次元計測して広範囲三次元計測情報を取得し（ステップｓ１，図３参照）、取得した広範囲三次元計測情報に基づき、制御・演算装置２１で広範囲三次元画像Ｉｗを作成し、モニタ３０に表示する（図４（ｃ）参照）。
【００６０】
このとき計測された広範囲三次元計測情報は、広範囲用導光経路１３０ａを内蔵する広範囲用先端ユニット１２０ａを装着したハンディスキャナ１０で取得した広範囲Ｒｗ全体の情報であるため、低解像度の情報となり、その情報に基づく広範囲三次元画像Ｉｗも低解像度となる。また、広範囲三次元画像Ｉｗには死角部分の三次情報が欠損することが多く、不完全な三次元画像である。なお、図４（ｃ），（ｄ），（ｅ）において、低解像度である画像を点線で図示し、後述するように、高解像度の画像を実線で図示している。
【００６１】
次に、図４（ｂ）に示すように、狭範囲用導光経路１３０ｂが内蔵された狭範囲用先端ユニット１２０ｂを、広範囲用先端ユニット１２０ａと交換して筐体１１０に装着したハンディスキャナ１０で歯列弓Ｄａのうち少数乃至複数本の歯牙Ｔが収まる狭範囲Ｒｎを三次元計測して狭範囲三次元計測情報を取得し（ステップｓ２）、取得した狭範囲三次元計測情報に基づき、制御・演算装置２１で狭範囲三次元画像Ｉｎを作成する。
【００６２】
このとき計測された狭範囲三次元計測情報は、狭範囲用導光経路１３０ｂを内蔵する狭範囲用先端ユニット１２０ｂを装着したハンディスキャナ１０で取得した狭範囲Ｒｎの情報であるため、広範囲Ｒｗより狭い範囲についての高解像度の情報となり、その情報に基づく狭範囲三次元画像Ｉｎも高解像度となる。
【００６３】
そして、制御・演算装置２１で作成した狭範囲三次元画像Ｉｎを、広範囲三次元画像Ｉｗとともにモニタ３０に表示し、図４（ｄ）に示すように、低解像度の広範囲三次元画像Ｉｗに対して高解像度の狭範囲三次元画像Ｉｎを重ね合わせて合成三次元画像Ｉｃを作成する重合せ処理を行う（ステップｓ３）。
【００６４】
詳述すると、重合せ処理では、狭範囲三次元画像Ｉｎとして表示された狭範囲三次元計測情報と、広範囲三次元画像Ｉｗとして表示された広範囲三次元計測情報とのそれぞれに含まれる特徴箇所の情報（以下において特徴箇所情報という）を比較し、共通する特徴箇所情報（計測範囲内位置情報に対応）を抽出し、共通する特徴箇所情報を介して、低解像度の広範囲三次元計測情報（広範囲三次元画像Ｉｗ）に高解像度の狭範囲三次元計測情報（狭範囲三次元画像Ｉｎ）を重ね合わせる処理を行う。
【００６５】
このようにして、低解像度の広範囲三次元画像Ｉｗに対して高解像度の狭範囲三次元画像Ｉｎを重ね合わせて合成三次元画像Ｉｃを作成する重合せ処理（ステップｓ３）を、歯列弓Ｄａ全体に亘って複数回繰り返す（ステップｓ４：Ｎｏ）。  
なお、図４（ｄ）では、歯列弓Ｄａ全体の広範囲三次元画像Ｉｗに対して右奥の複数の狭範囲三次元画像Ｉｎを重合せる重合せ処理を行った状態を図示している。
【００６６】
広範囲三次元画像Ｉｗに対する狭範囲三次元画像Ｉｎの重合せ処理を所定回数行った、つまり、複数の狭範囲三次元画像Ｉｎを広範囲三次元画像Ｉｗ全体に亘って重ね合わせすると（ステップｓ４：Ｙｅｓ）、広範囲三次元画像Ｉｗに対して重ね合わせした狭範囲三次元画像Ｉｎで広範囲三次元画像Ｉｗの該当箇所の情報を上書きし、合成三次元画像Ｉｃを完成させる（ステップｓ５）。
【００６７】
なお、計測する三次元計測情報（広範囲三次元計測情報、狭範囲三次元計測情報）の位置情報を所得するＧＰＳ等の位置情報取得部４０をハンディスキャナ１０に設け、取得した位置情報に基づいて（位置情報取得工程）、広範囲三次元計測情報（広範囲三次元画像Ｉｗ）に対して、狭範囲三次元計測情報（狭範囲三次元画像Ｉｎ）を重ね合せ処理する際の位置を調整する合計三次元情報（合成三次元画像Ｉｃ）を作成してもよい。
【００６８】
また、上述の説明において、筐体１１０に対して、広範囲用先端ユニット１２０ａと狭範囲用先端ユニット１２０ｂとを脱着して交換するように構成したが、交換した際の先端ユニット１２０と筐体１１０との脱着誤差ｄ（図２参照）を検出する脱着誤差検出部５０（図１参照）と、脱着誤差検出部５０で検出した脱着誤差ｄに応じて三次元計測結果を補正する計測結果補正部２３（図１参照）を備えてもよい。
【００６９】
また、上述の説明では、筐体１１０に対して、広範囲用先端ユニット１２０ａと狭範囲用先端ユニット１２０ｂとを脱着して交換するように構成したが、図５に示すように、狭範囲用先端ユニット１２０ｂの代わりに、広範囲用先端ユニット１２０ａに対して、追加導光経路１３０ｃを内蔵するアタッチメント１２０ｃを装着して、広範囲用先端ユニット１２０ａとアタッチメント１２０ｃとを組み合わせて狭範囲用先端ユニット１２０ｂに対応させてもよい。
【００７０】
なお、アタッチメント１２０ｃは先端ユニット１２０と同様に入出射口１２１を先端側下面に備えているように描かれているが、任意の方向に備わっていてもよい。追加導光経路１３０ｃは、広範囲用導光経路１３０ａと同様に、追加投影光経路１３１ｃと追加反射光経路１３２ｃとで構成している。
【００７１】
また、図５では、元々備わっていた広範囲用先端ユニットに対してアタッチメントを組み合わせることで狭範囲用先端ユニットとして機能するように描かれているが、反対に、元々備わっていた狭範囲用先端ユニットに対してアタッチメントを組み合わせることで広範囲用先端ユニットとして機能するように構成することももちろん可能である。上記計測範囲の変更は、先端ユニットおよびアタッチメント内の導光経路に内蔵されるレンズなどの光学素子の配置、焦点距離、枚数などを適切に設計することで実現できる。
【００７２】
また、アタッチメント１２０ｃにも、広範囲用先端ユニット１２０ａに対するアタッチメント１２０ｃの脱着誤差ｄ’（図５参照）を検出する脱着誤差検出部５０と、脱着誤差検出部で検出した脱着誤差ｄに応じて三次元計測結果を補正する計測結果補正部２３を備えてもよい。
【００７３】
さらにまた、図６に示すように、広範囲用導光経路１３０ａと狭範囲用導光経路１３０ｂとともに、光路を切り替えるミラー等の光路切替部６０を内蔵する先端ユニット１２０ｄを筐体１１０に装着するとともに、制御ユニット２０に光路切替部６０を切替制御する切替制御部２４（図１参照）を備えてもよい。
【００７４】
なお、図６では、先端ユニット１２０ｄにおいて広範囲用導光経路１３０ａと狭範囲用導光経路１３０ｂとを並列配置して、光路切替部６０で光路を切り替えたが、先端ユニット１２０ｄにおいて、広範囲用導光経路１３０ａと、アタッチメント１２０ｃに内蔵する追加導光経路１３０ｃを直列配置するとともに、追加導光経路１３０ｃを導光するか否かを光路切替部６０で切り替えるように構成してもよい。上記計測範囲の変更は、切替によって各導光経路に内蔵されるレンズなどの光学素子の配置、焦点距離、枚数などを適切に選択できるよう設計することで実現できる。
【００７５】
また、図７に示すように、液体レンズをはじめとする可変焦点レンズ、空間光変調器、デフォーマブルミラーといった焦点距離を調整できる光学素子を組み込んだり、導光路を構成するレンズ等を機械的に移動させることなどによって、計測可能領域を広範囲から狭範囲まで調整できる範囲調整導光経路１３０ｅ（１３１ｅ，１３２ｅ）を内蔵させた先端ユニット１２０ｅを用いてもよい。
【００７６】
また、上述の説明では、すべての狭範囲三次元画像Ｉｎを重ね合わせた後（ステップｓ４：Ｙｅｓ）、広範囲三次元画像Ｉｗの該当箇所の情報を狭範囲三次元画像Ｉｎの情報で上書き処理（ステップｓ５）したが、各狭範囲三次元画像Ｉｎの重ね合わせた後（ステップｓ３）に、広範囲三次元画像Ｉｗの該当箇所の情報を狭範囲三次元画像Ｉｎの情報で上書きするように処理してもよい。
【００７７】
さらには、上述の説明では、広範囲三次元画像Ｉｗを構成する広範囲三次元計測情報として、歯列弓Ｄａ全体を広範囲Ｒｗとして三次元計測したが、歯列弓Ｄａを複数の広範囲Ｒｗに分けて三次元計測してもよい。
【００７８】
この場合、図８に示すように、広範囲用導光経路１３０ａが内蔵された広範囲用先端ユニット１２０ａを筐体１１０に装着したハンディスキャナ１０で、歯列弓Ｄａの一部に設定した広範囲Ｒｗを三次元計測して広範囲三次元計測情報を取得する（ステップｔ１）。
【００７９】
これを複数回繰り返し（ステップｔ２：Ｎｏ）、歯列弓Ｄａ全体の広範囲三次元計測情報を取得する（ステップｔ２：Ｙｅｓ）。このとき、複数の広範囲Ｒｗが歯列弓Ｄａ全体を網羅し、かつ広範囲Ｒｗ同士がそれぞれ重複するオーバーラップ箇所Ｒｒを有するように範囲設定する。
【００８０】
また、広範囲Ｒｗは歯列弓Ｄａの一部であるものの、狭範囲Ｒｎより広い範囲である。そのため、広範囲Ｒｗを複数回計測して歯列弓Ｄａ全体を計測するための広範囲三次元計測の回数は、狭範囲Ｒｎを複数回計測して歯列弓Ｄａ全体を計測するための狭範囲三次元計測の回数より少なくなる。
【００８１】
そして、取得した複数の広範囲三次元計測情報を、オーバーラップ箇所Ｒｒの三次元計測情報を繋ぎ合せ基準として繋ぎ合わせる処理を行って（ステップｔ３）、歯列弓Ｄａ全体の全体繋合せ計測情報を作成する。
【００８２】
この全体繋合せ計測情報に基づいて制御・演算装置２１で作成した広範囲三次元画像Ｉｗに対して、狭範囲Ｒｎを三次元計測した狭範囲三次元計測情報に基づいて制御・演算装置２１で作成した狭範囲三次元画像Ｉｎ（ステップｔ４）を重ね合わせて合成三次元画像Ｉｃを作成する重合せ処理を行い（ステップｔ５）、歯列弓Ｄａ全体となるまで複数回繰り返す（ステップｔ６：Ｎｏ）。
【００８３】
広範囲三次元画像Ｉｗに対する狭範囲三次元画像Ｉｎの重合せ処理を所定回数行った、つまり、複数の狭範囲三次元画像Ｉｎを広範囲三次元画像Ｉｗ全体に亘って重ね合わせすると（ステップｔ６：Ｙｅｓ）、広範囲三次元画像Ｉｗに対して重ね合わせした狭範囲三次元画像Ｉｎで広範囲三次元画像Ｉｗの該当箇所の情報を上書きし、合成三次元画像Ｉｃを完成させる（ステップｔ７）。
【００８４】
さらに、複数の広範囲三次元計測情報を繋ぎ合せて全体繋合せ計測情報を作成し、全体繋合せ計測情報に基づいて広範囲三次元画像Ｉｗを作成する場合において、複数の広範囲三次元計測情報を繋ぎ合せた全体繋合せ計測情報を、繋ぎ合せ基準となるオーバーラップ箇所Ｒｒに対応する箇所の情報を含む狭範囲三次元計測情報に基づいて調整してもよい。
【００８５】
この場合、図９に示すように、まず上述のステップｔ１からステップｔ３に対応するステップｕ１乃至ステップｕ３を行って、歯列弓Ｄａ全体の全体繋合せ計測情報を作成する。
【００８６】
次に、狭範囲用導光経路１３０ｂが内蔵された狭範囲用先端ユニット１２０ｂを筐体１１０に装着したハンディスキャナ１０で歯列弓Ｄａのうち少数乃至複数本の歯牙Ｔが収まる狭範囲Ｒｎを三次元計測して狭範囲三次元計測情報を取得するが（ステップｕ４）、取得した狭範囲三次元計測情報に、繋ぎ合せ基準となるオーバーラップ箇所Ｒｒに対応する箇所の計測情報が含まれる場合において（ステップｕ５：Ｙｅｓ）、繋ぎ合せ基準となるオーバーラップ箇所Ｒｒに対応する箇所の計測情報を含む狭範囲三次元計測情報（調整狭範囲三次元計測情報に対応）に基づいて、該当する広範囲三次元計測情報の繋ぎ合せを調整するか否かを判定し、調整する場合（ステップｕ６：Ｙｅｓ）は、調整された全体繋合せ計測情報（ステップｕ７）に対して狭範囲三次元計測情報を重ね合せ処理し、合成三次元情報を作成する（ステップｕ８）。
【００８７】
取得した狭範囲三次元計測情報に、繋ぎ合せ基準となるオーバーラップ箇所Ｒｒに対応する箇所の計測情報が含まれない場合（ステップｕ５：Ｎｏ）や、繋ぎ合せ基準となるオーバーラップ箇所Ｒｒに対応する箇所の計測情報を含む狭範囲三次元計測情報に基づいて、該当する広範囲三次元計測情報の繋ぎ合せを調整しない場合（ステップｕ６：Ｎｏ）は、そのまま、全体繋合せ計測情報に対して狭範囲三次元計測情報を重ね合せ処理する（ステップｕ８）。そして、これを複数回繰り返して（ステップｕ９：Ｎｏ）、全体繋合せ計測情報全体に狭範囲三次元計測情報を重ね合わせた後（ステップｕ９：Ｙｅｓ）、全体繋合せ計測情報に対して重ね合わせた狭範囲三次元計測情報を上書き処理して合成三次元画像Ｉｃを完成させる（ステップｕ１０）。
【００８８】
なお、上述の説明において、ステップｓ４、ｔ２、ｔ６、ｕ２、ｕ９の繰り返しの途中で、繰り返しを終了するための所定条件に達していなかったとしても、使用者が中断用のスイッチなどを押すことで計測を中断して、不完全ではあるが三次元画像Ｉｃ、Ｉｗを完成させ、繰り返しを終了する動作モードがあってもよい。  
また、上記中断の後に、使用者が再開用のスイッチなどを押すことによって、繰り返しステップｓ４、ｔ２、ｔ６、ｕ２、ｕ９の途中から計測を再開する動作モードがあってもよい。
【００８９】
また、上述の説明では、低解像度の広範囲三次元画像Ｉｗに対して高解像度の狭範囲三次元画像Ｉｎを重ね合わせて表示したが、図１０に示すように、例えば、低解像度の広範囲三次元画像Ｉｗを低明度で表示し、高解像度の狭範囲三次元画像Ｉｎを高明度で表示したり、広範囲三次元画像Ｉｗと狭範囲三次元画像Ｉｎの色彩、輝度あるいは表示パターン（例えば、連続点灯、点滅など）を変えて表示してもよい。もちろん、明度、色彩、輝度あるいは表示パターン、さらにはその他の異なる表示方法などを組み合わせて表示してもよい。  
また、上述の説明において、計測対象を歯列弓Ｄａ全体としていたが、計測対象は歯列弓Ｄａの一部分などであってもよい。
【００９０】
このように口腔内三次元計測装置１を用いて、口腔内における所望の計測範囲である歯列弓Ｄａを含む広範囲Ｒｗの形状を計測した広範囲三次元計測情報を取得する広範囲三次元計測情報取得工程（ステップｓ１，ｔ１，ｕ１）と、広範囲Ｒｗより狭い狭範囲Ｒｎの三次元形状を計測した複数の狭範囲三次元計測情報を取得する狭範囲三次元計測情報取得工程（ステップｓ２，ｔ４，ｕ４）と、広範囲三次元計測情報及び狭範囲三次元計測情報における共通する計測範囲内位置情報（特徴箇所情報）を合成基準として広範囲三次元計測情報に基づいて狭範囲三次元計測情報を配置して、計測範囲の合成三次元情報を作成する合成三次元情報作成工程（ステップｓ３，ｔ５，ｕ８）とを行うことにより、広範囲三次元計測情報に基づいた狭範囲三次元計測情報で構成された計測範囲の合成三次元情報とすることができ、従来の計測装置Ｚにおいて問題となっていた誤差の蓄積が生じなくなり、狭隘な空間である口腔内における広範囲な歯列弓Ｄａを正確に三次元計測することができる。
【００９１】
また、広範囲三次元計測情報を、広範囲Ｒｗの三次元形状を計測して画像化した広範囲三次元画像Ｉｗで構成するとともに、狭範囲三次元計測情報を、狭範囲Ｒｎの計測結果を画像化した狭範囲三次元画像Ｉｎで構成し、合成三次元情報作成工程（ステップｓ３，ｔ５，ｕ８）において、合成三次元情報に基づいて画像化した合成三次元画像Ｉｃを作成することにより、計測範囲全体の計測情報を画像化して表示することができるため、使用者は視覚で計測結果を確認しながら操作することができるようになり、操作性が向上する。
【００９２】
また、狭範囲三次元計測情報取得工程（ステップｓ２，ｔ４，ｕ４）において、狭範囲三次元計測情報を、広範囲三次元計測情報より高解像度で計測するため、誤差の蓄積の生じない広範囲三次元計測情報に基づいた高解像度な狭範囲三次元計測情報で構成された計測範囲の合成三次元情報（合成三次元画像Ｉｃ）を作成でき、計測範囲全体を高精度に三次元計測することができる。
【００９３】
また、狭範囲三次元計測情報（狭範囲三次元画像Ｉｎ）が配置された広範囲三次元計測情報（広範囲三次元画像Ｉｗ）における当範囲の計測情報を配置した狭範囲三次元計測情報（狭範囲三次元画像Ｉｎ）で上書き処理（ステップｓ５，ｔ７，ｕ１０）することにより、合成三次元情報の情報量を低減することができる。
【００９４】
また、広範囲三次元計測情報を、歯列弓Ｄａ全体の形状を計測することにより、広範囲Ｒｗに比べて狭く、上述の狭範囲Ｒｎより広い範囲の複数の情報を、各情報における重複部分で繋ぎ合わせて形成した計測範囲全体の広範囲三次元計測情報とした場合に比べて、より正確な合成三次元情報を作成することができる。
【００９５】
また、上述の口腔内三次元計測方法で計測した広範囲三次元画像Ｉｗ（広範囲三次元計測情報）と狭範囲三次元画像Ｉｎ（狭範囲三次元計測情報）とをモニタ３０で重畳表示することにより、狭範囲三次元画像Ｉｎを、広範囲三次元画像Ｉｗに重畳表示しながら合成できるため、狭範囲三次元画像Ｉｎの合成状況を視覚で確認しながら操作でき、より確実に合成三次元情報を作成することができる。
【００９６】
また、ハンディスキャナ１０が、光源１１１と、光源１１１から被計測物である歯牙Ｔに向かって照射された投影光Ｌｔを、所望のパターンを有する構造化光に変換するパターン生成部１１２と、光源１１１から照射された投影光Ｌｔを歯列弓Ｄａに導くとともに、歯列弓Ｄａからの反射光Ｌｒを導光する導光経路１３０（１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ，１３０ｅ）と、投影光が照射された被照射野を撮影する撮像部１１３と、光源１１１、パターン生成部１１２、及び撮像部１１３を内蔵し、把持可能な筐体１１０とを備えているため、狭隘な口腔内の計測範囲を高精度で三次元計測することができる。
【００９７】
また、筐体１１０に対して、脱着交換して計測範囲における計測する範囲を変更可能な先端ユニット１２０（１２０ａ，１２０ｂ）を用いたハンディスキャナ１０の場合、先端ユニット１２０を脱着交換するだけで、広範囲な計測範囲と狭範囲な計測範囲とを切り替えて、ひとつのハンディスキャナを用いて計測範囲全体を高精度に三次元計測することができる。  
なお、先端ユニット１２０（１２０ａ，１２０ｂ）の脱着誤差ｄを検出する脱着誤差検出部５０と、脱着誤差ｄに基づいて計測結果を補正する計測結果補正部２３とをさらに備えると好ましい。
【００９８】
また、図５に示すように、追加導光経路１３０ｃを内蔵するとともに、筐体１１０に装着した広範囲用先端ユニット１２０ａに対して脱着して計測範囲における計測する範囲を変更するアタッチメント１２０ｃを備えたハンディスキャナ１０を用いることにより、アタッチメント１２０ｃを脱着するだけで、広範囲な計測範囲と狭範囲な計測範囲とを切り替えて、ひとつのハンディスキャナを用いて計測範囲全体を高精度に三次元計測することができる。  
なお、アタッチメント１２０ｃの脱着誤差ｄ’を検出する脱着誤差検出部５０と、脱着誤差ｄ’に基づいて計測結果を補正する計測結果補正部２３とをさらに備えると好ましい。
【００９９】
また、図６に示すように、広範囲を計測する広範囲用導光経路１３０ａと、狭範囲を計測する狭範囲用導光経路１３０ｂとのうち、導光する導光経路を切り替える光路切替部６０を備えた先端ユニット１２０ｄを装着したハンディスキャナ１０の場合、簡易な構造で、広範囲な計測範囲と狭範囲な計測範囲とを切り替えるだけで、ひとつのハンディスキャナを用いて計測範囲全体を高精度に三次元計測することができる。
【０１００】
また、ハンディスキャナ１０に位置情報取得部４０を備えるとともに狭範囲三次元計測情報及び広範囲三次元計測情報のそれぞれの位置情報を取得する位置情報取得工程を行い、合成三次元情報作成工程（ステップｓ３，ｔ５，ｕ８）において、位置情報取得工程で取得した位置情報に基づいて、合成三次元情報を調整することにより、より高精度で正確な合成三次元情報を作成することができる。
【０１０１】
また、図８に示すように、複数の広範囲三次元計測情報を、隣接する広範囲三次元計測情報における共通する広範囲位置情報を繋合せ基準として配置して、計測範囲全体の全体繋合せ計測情報を作成する全体繋合せ計測情報作成工程（ステップｔ３，ｕ３）を行うことにより、より広い計測範囲であっても正確な合成三次元情報を作成することができる。
【０１０２】
さらにまた、図９に示すように、複数の狭範囲三次元計測情報のうち少なくともひとつを、上記繋ぎ合わせ基準となるオーバーラップ箇所Ｒｒに対応する箇所の情報を含む狭範囲三次元計測情報（調整狭範囲三次元計測情報）とし、合成三次元情報作成工程（ステップｓ３，ｔ５，ｕ８）で狭範囲三次元計測情報（調整狭範囲三次元計測情報）に基づいて全体繋合せ計測情報を調整する全体繋合せ計測情報調整工程（ステップｕ７）を行うことにより、より明瞭な特徴箇所情報を基に全体繋合せ計測情報が調整されるため、より広い計測範囲であってもさらに正確な合成三次元情報を作成することができる。
【０１０３】
また、図１０に示すようにモニタ３０において重畳表示する広範囲三次元画像Ｉｗと狭範囲三次元画像Ｉｎとを、明度、色彩、輝度及び表示パターンのうち少なくともひとつが異なるように表示することにより、広範囲三次元画像Ｉｗに重畳表示する狭範囲三次元画像Ｉｎを明確に認識できるため、より正確に合成三次元情報を作成することができる。
【０１０４】
この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の広範囲三次元計測情報取得工程は、ステップｓ１，ｔ１，ｕ１に対応し、
以下同様に、
狭範囲三次元計測情報取得工程は、ステップｓ２，ｔ４，ｕ４に対応し、
合成三次元情報作成工程は、ステップｓ３，ｔ５，ｕ８に対応し、
広範囲三次元画像情報は、広範囲三次元画像Ｉｗに対応し、
狭範囲三次元画像情報は、狭範囲三次元画像Ｉｎに対応し、
合成三次元画像情報は、合成三次元画像Ｉｃに対応し、
上書き処理は、ステップｓ５，ｔ７，ｕ１０に対応し、
全体繋合せ計測情報作成工程は、ステップｔ３，ｕ３に対応し、
調整狭範囲三次元計測情報は、オーバーラップ箇所Ｒｒに対応する箇所の情報を含む狭範囲三次元計測情報に対応し、
全体繋合せ計測情報調整工程は、ステップｕ７に対応し、
計測情報取得部及び三次元計測機器は、ハンディスキャナ１０に対応し、
合成三次元情報作成部は、制御・演算装置２１に対応し、
位置情報取得部は、位置情報取得部４０に対応し、
被計測物は、歯列弓Ｄａに対応し、
導光経路は、導光経路１３０，広範囲用導光経路１３０ａ，狭範囲用導光経路１３０ｂ，追加導光経路１３０ｃ，範囲調整導光経路１３０ｅに対応し、
撮像素子は、撮像部１１３に対応し、
広範囲導光経路は、広範囲用導光経路１３０ａに対応し、
狭範囲導光経路は、狭範囲用導光経路１３０ｂに対応し、
切替手段は、光路切替部６０に対応し、
脱着交換部は、先端ユニット１２０（１２０ａ，１２０ｂ）に対応するが、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を取得できる。  
例えば、上述の説明では、所望の計測範囲として歯列弓Ｄａ全体としたが、歯列弓Ｄａにおける一部、あるいは無歯顎全体やその一部であってもよい。
【０１０５】
上述の位置情報は、ＧＰＳのような位置情報取得部４０のみならず、口腔に対する相対位置を計測する位置センサなどで構成してもよい。あるいは、加速度センサ、速度センサ、ジャイロセンサ、方位センサ、姿勢センサ、あるいは上記各種センサの組合せなどを用いて位置情報を取得してもよい。  
さらには、ハンディスキャナ１０において、光源１１１以外に照明用の光源を備えてもよい。
【０１０６】
また、上述の説明では、狭範囲三次元計測情報（狭範囲三次元画像Ｉｎ）が配置された広範囲三次元計測情報（広範囲三次元画像Ｉｗ）における当範囲の計測情報を配置した狭範囲三次元計測情報（狭範囲三次元画像Ｉｎ）で上書き処理（ステップｓ５，ｔ７，ｕ１０）したが、重ね合せ処理だけを行って、上書き処理しなくてもよい。
【符号の説明】
【０１０７】
１…口腔内三次元計測装置
１０…ハンディスキャナ
２１…制御・演算装置
４０…位置情報取得部
６０…光路切替部
１１０…筐体
１１１…光源
１１２…パターン生成部
１１３…撮像部
１２０，１２０ｄ，１２０ｅ…先端ユニット
１２０ａ…広範囲用先端ユニット
１２０ｂ…狭範囲用先端ユニット
１２０ｃ…アタッチメント
１３０…導光経路
１３０ａ…広範囲用導光経路
１３０ｂ…狭範囲用導光経路
１３０ｃ…追加導光経路
１３０ｅ…範囲調整導光経路
Ｄａ…歯列弓
Ｉｃ…合成三次元画像
Ｉｎ…狭範囲三次元画像
Ｉｗ…広範囲三次元画像
Ｌｒ…反射光
Ｌｔ…投影光