(57)【要約】【解決手段】  有形対象物のデジタル画像が、捕捉されるのと殆ど同時に、当該対象物を見ているオペレーターの視野に表示される。画像は、オペレーターの視野内の方向及び位置に対応する方向、位置、及び尺度で、画面に投影され、対象物に対するオーバーレイとして感知される。画像は、対象物の一次元、二次元、三次元、又は他の多次元表示であってもよく、口腔内画像化装置のような画像化システムによって捕捉することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の表面の少なくとも１部の特性を表しているデータセットを生成するようになされた三次元（３Ｄ）画像化装置と、
当該３Ｄ画像化装置に連結され、該３Ｄ画像化装置からデータセットを受信して、当該物体の表面の視覚的画像を表している信号を生成するプロセッサであって、当該信号は、当該データセットが当該プロセッサに受信される際の該データセットに基づいている、プロセッサと、
前記視覚的画像を表している前記信号を受信し、前記視覚的画像をオペレーターの視野に表示するようになっている表示装置と、を備えている画像化システム。
【請求項２】
前記三次元画像化システムは、三次元画像を捕捉するようになされた口腔内プローブを備えている、請求項１に記載の画像化システム。
【請求項３】
前記表示装置は、オペレーターの身体の最前方部位に連結され、前記データセットが生成されるのと実質的に同時に前記視覚的画像を表示するようになされた、請求項１に記載の画像化システム。
【請求項４】
前記３Ｄ画像化装置は、当該３Ｄ画像化装置の原点に対する位置を表す信号を生成するようになされた追跡センサーを備えている、請求項１に記載の画像化システム。
【請求項５】
前記追跡センサーは、更に、前記口腔内装置の前記原点に対する方向を表す信号を生成するようになされた、請求項４に記載の画像化システム。
【請求項６】
前記追跡センサーは、磁界センサー、音響的追跡センサー、光学的追跡センサー、又はその組み合わせの内の１つである、請求項５に記載の画像化システム。
【請求項７】
前記表示装置は、当該表示装置の原点に対する位置を表す信号を生成するようになされた少なくとも１つの位置センサーを備えている、請求項１に記載の画像化システム。
【請求項８】
前記少なくとも１つの位置センサーは、更に、前記表示装置の前記原点に対する位置を表す信号を生成するようになされた、請求項７に記載の画像化システム。
【請求項９】
前記位置センサーは、磁界センサー、音響的センサー、光学的センサー、又はその組み合わせの内の１つである、請求項８に記載の画像化システム。
【請求項１０】
コンピュータ生成画像をユーザーの視野に表示するようになっているシースルーディスプレイであって、当該コンピュータ生成画像は、物体の少なくとも表面特性を表しており、前記ユーザーの視野内での前記物体の見え方に対応する方向と尺度を有して、該ユーザーの視野に表示される、シースルーディプレイと、
口腔内画像化システムにより生成されたデータセットに基づいて、該コンピュータ生成画像を生成するようになされた着用式のプロセッサと、を備えているヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１１】
前記シースルーディプレイを前記ユーザーの視野内に配置するようになされたヘッドバンドを更に備えている、請求項１０に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１２】
前記コンピュータ生成画像は、前記物体の少なくとも表面特性の三次元表示を含んでいる、請求項１０に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１３】
前記着用式プロセッサは、ヘッドバンドで取り付けられている、請求項１０に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１４】
前記口腔内画像化システムは、歯科アイテムの表面を光で走査し、走査された表面からの反射光の検出に応じて、走査された歯科アイテムの表面特性を表すデータセットを生成するようになされた三次元（３Ｄ）口腔内画像化装置を備えている、請求項１０に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１５】
前記口内画像化システムは、当該口腔内装置の原点に対する位置と方向を表す信号を生成するようになされた少なくとも１つの追跡センサーを更に備え、前記ヘッドマウントディスプレイは、当該ヘッドマウントディスプレイの該原点に対する位置を表す信号を生成するようになされた少なくとも１つの位置センサーを備えており、前記着用式プロセッサは、該口腔内装置の位置を表す該信号と、当該ヘッドマウントディスプレイの位置を表す電気信号とに基づいて、ユーザーの視野に、当該コンピュータ生成画像を生成するようになされた、請求項１４に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの追跡センサーは、磁界センサー、音響的センサー、光学的センサー、又はその組み合わせの内の１つであり、前記位置センサーは、磁界センサー、音響的センサー、光学的センサー、又はその組み合わせの内の１つである、請求項１５に記載の画像化システム。
【請求項１７】
構造光を物体の表面に向けて投射し、
当該物体の表面から反射された当該構造光を検出し、
当該物体の当該走査された面から反射された光の検出に応じて、当該表面を表しているデータセットを生成し、
当該データセットに基づいて当該物体の画像を生成し、
当該画像をオペレーターの視野内のシースルー画面上に表示する方法であって、
当該オペレーターの視野には当該物体が見えており、当該画像は当該オペレーターの視野内の或る位置と方向に表示されている、視覚的画像の表示方法。
【請求項１８】
前記画像を表示する前記行為は、
前記オペレーターの視野の位置の検出と、
前記口腔内画像化装置の位置の検出と、
当該視野の位置の検出と、当該口腔内画像化装置の位置の検出とに基づいて、当該画像の形状と方向を決めることとを更に含んでいる、請求項１７に記載の視覚的画像の表示方法。
【請求項１９】
前記画像内の関心領域を判定し、
前記ディスプレイにより当該関心領域を表示することとを更に含んでいる、請求項１７に記載の視覚的画像の表示方法。
【請求項２０】
前記画像は、前記物体の少なくとも一部の三次元視覚表示を含んでいる、請求項１７に記載の視覚的画像の表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００３年４月３０日出願の同時係属仮特許出願第６０／４６６，５４９号「ヘッドマウントディスプレイ付歯科用デジタル化／画像化システム」に関する恩典を、米国特許法１１９条（ｅ）に基づいて請求し、当該仮出願は参照することによりその全体をここに組み入れられる。
【０００２】
本発明は、対象物の三次元画像化に関する。具体的には、本発明は、歯群、処置された歯群、義歯、印象材などを含む口腔内（生体の）歯科構成物の三次元画像を表示することに関する。
【背景技術】
【０００３】
既存の口腔内画像化システムは、モアレ式画像化技法を使用している。モアレ式画像化では、対象物を白色光で走査することにより、対象物の三次元（「３Ｄ」）画像が生成される。３Ｄ画像は、表示装置又はビデオモニター上で見ることができる。オペレーターは、表示装置を通してしか３Ｄ画像を評価することができないので、対象物から目が逸れることになってしまう。加えて、画像が意図された目的に適しているかどうかについては、殆ど又は全くフィードバックがない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
或る画像化の実施形態では、オペレーターの視野内にコンピュータで生成された視覚的画像が投影又は表示される。本システム、方法、装置、及び技法は、歯科構成物のような対象物をデジタル化する。画像は、オペレーターが見易いコンピュータ生成画像を表示する、ヘッドマウントディスプレイ（「ＨＭＤ」）に表示され、これを通して観察される。画像は、コンピュータモニター、画面、表示装置などに表示することもできる。
【０００５】
コンピュータ生成画像は、現実世界の対象物の像に対応している。画像は、口腔内画像化システムのような画像化装置で取り込むことができる。この口腔内画像化の実施形態では、構造光を口腔内の組織に向けて、光が当該組織から反射されるように投射する。この組織には、歯、複数の歯、処置歯、義歯、又は他の歯の状態が含まれる。この口腔内画像化の実施形態では、反射された白色光を検出し、当該組織の特性に関係するデータセットを生成する。次に、データセットは制御装置により処理され視覚的画像が生成される。制御装置により生成された視覚的画像は、ＨＭＤの画面に表示される。画像は、オペレーターの視野内の組織の位置及び／又は方向に対応する位置及び／又は方向で表示される。この画像化の実施形態では、オペレーターの頭部の動きなどによるオペレーターの視野の変化を感知して、画像の位置及び／又は方向がオペレーターの視野の変化に対応するように調整する。
【０００６】
代表的な口腔内画像化システムは、画像化装置、プロセッサ、及びヘッドマウントディスプレイを含んでいる。画像化装置は、光を対象物の表面に向けて又は当てて、光が対象物から反射されるように投射する。画像化システムは、対象物の表面特性を或る程度又は殆ど表しているデータセットを生成する。画像化システムは、画像化システムのヘッドマウントディスプレイに対する位置を追跡する追跡センサーを含んでもよい。追跡センサーは、画像化システムの向きを検知して、一時的な方向情報を提供することができる。追跡センサーは、更に、画像化装置の位置を検知して、一時的な位置情報も提供することができる。方向情報には、自由空間内の所定の原点に対する画像化システムの様々な角度に関係するデータを含んでもよい。位置情報には、自由空間内の所定の原点に対する画像化装置の距離又は位置測定に関係するデータを含んでもよい。方向情報には、３つの角度のような複数の角度に関するデータを含んでもよく、位置情報には、３軸のような複数の軸に沿う測定値が含まれていてもよい。従って、追跡センサーは、例えば上記の６自由度のような多自由度の情報を提供することができる。画像化システムによって生成されたデータセットは、対象物の表面の二次元又は三次元の表現にも対応することができる。
【０００７】
画像化装置は、モアレ又は画像エンコーディング、レーザー三角測量、共焦点又はコヒーレンス断層撮影、又は波面計測により、白色光の特性を操作することができる。コヒーレンス断層撮影は、視覚的に遮られている可能性もある対象物の表面状態をデジタル化して表現する。例えば、コヒーレンス断層撮影に基づく画像化装置は、下層の歯肉組織、歯石のような他の軟物質、食物のカス、又はその他の物質などの軟組織の背後の歯構造の画像を捕捉する。
【０００８】
プロセッサは、画像化装置からデータセットを受け取ることができる。データセットに入っている情報に基づいて、プロセッサは、対象物の表面の視覚的画像を表す信号を生成することができる。プロセッサは、画像化システムによるデータセット生成と実質的に同時に信号を生成することができる。プロセッサは、又、データセットの受信に応じて、又はデータセットが受信されている最中に、信号を生成するようにしてもよい。プロセッサは、リンクを介して画像化システムに接続されてもよく、このリンクには、配線、ケーブル、無線周波数経由、赤外線、マイクロ波通信や、プロセッサと画像化システムの間の物理的な接続を必要としない何か他の技法を含んでもよい。プロセッサは、ポータブル式でもよいし、オペレーターが着用してもよい。
【０００９】
ＨＭＤは、オペレーターの頭部にぴったり合うように作られているか、或いは他のやり方で装着してもよい。ＨＭＤは、プロセッサから信号を受信する。プロセッサから受け取った信号に基づいて、ＨＭＤは、画像をオペレーターの視野内に配置された画面に投影することができる。ＨＭＤは、オペレーターが片目又は両目で見るように画像を投影することができる。ＨＭＤは、単一の画像又は立体画像を投影することができる。
【００１０】
ＨＭＤは、ＨＭＤ位置センサーを含んでもよい。位置センサーは、所定の原点又は基準点に対するＨＭＤの位置を追跡することができる。位置センサーは、更に、ＨＭＤの向きを検知して、ＨＭＤ方向情報を時間の関数として提供することができる。位置センサーは、更に、ＨＭＤの位置を検知して、ＨＭＤの位置情報を時間の関数として提供することができる。方向情報には、所定の原点に対するＨＭＤの様々な角度に関係するデータが含まれてもよい。位置情報には、所定の原点に対するＨＭＤの距離又は位置測定値に関係するデータを含むことができる。方向情報には、１つ又は複数の角度に関するデータを含むことができ、位置情報には、１つ又は複数の軸に沿う測定値を含むことができる。従って、センサーは、少なくとも１自由度以上の自由度に関する情報を提供することができる。ＨＭＤ位置センサーには、光学的追跡、音響的追跡、慣性追跡、加速度計追跡、磁界に基づく追跡及び測定、又は上記追跡法の組み合わせが含まれてもよい。
【００１１】
ＨＭＤは、更に、ビデオ画像又は赤外線エミッタ及びトランスミッタを備えた、角膜縁又は瞳孔を追跡する１つ又は複数の視線追跡センサーを含んでもよい。位置や向き及びオペレーターの瞳孔の位置が、口内プローブに連結されている、例えばコンピュータのような処理システムに、頻繁な周期で送られる。
【００１２】
口腔内プローブは、３Ｄ追跡装置のような多次元追跡装置を含んでもよい。プローブの向きと位置を追跡するために、プローブの３Ｄ位置を制御装置に送信することができる。対象物の３Ｄ視覚化画像は、オペレーターが、デジタル化対象の実際の対象物の少なくとも一部を見ながら画像を見ることができるように、オペレーターに表示されてもよい。オペレーターは、様々な表面パッチを含む対象物表面部分を、漸進的にデジタル化することができる。各部分又はパッチは、口腔内プローブと対象物の間の相対運動の影響を無くすか又は実質的に減らせるだけの短い時間で捕捉することができる。
【００１３】
パッチの間の重複データ並びにパッチの間の３Ｄ位置関係は、追跡センサーとＨＭＤ位置センサーから受信した位置情報に基づいて求められる。加えて、対象物のデジタル画像とオペレーターの目の間の重なりも割り出すことができる。３Ｄ画像の同時又はほぼ瞬時のフィードバックがＨＭＤに送られ、画像をリアルタイムで表示できるようにしている。コンピュータ生成画像は、オペレーターの視野内で、デジタル化対象の実際の対象物と大体同じ位置に局所化して表示されてもよい。生成画像は、デジタル化されている実際の対象物に対応する尺度と向きの係数で表示することができる。重大な特徴と同様に、画像化された面の隙間は、オペレーターに潜在的な問題点を警告するため、強調されてもよい。三角測量法の付影処理及び他の問題は、視覚的及び／又は直感的なやり方でオペレーターに伝えられてもよい。口腔内画像化システムは、画像化対象の対象物に関して、オペレーターに実質的に瞬時且つ直接的なフィードバックを提供することができる。
【００１４】
本発明のこの他のシステム、方法、特徴及び利点は、以下の図面と詳細な説明を検証すれば、当業者には明らかであり、又は明らかになるであろう。そのような追加的システム、方法、特徴及び利点は、この説明の中に含まれ、本発明の範囲内にあり、請求項によって保護されるものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、添付図面と以下の説明を参照すればより良く理解することができる。図中の構成要素は、必ずしも縮尺が合ってはおらず、替わりに、本発明の原理を説明することに重点を置いている。更に、図面では、同様な参照番号は、各図面を通して同一の部分を示している。
【００１６】
図１は、画像化装置１０２、プロセッサ１０４、及びヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）１０６を有する代表的な口内画像化システム１００を示している。ＨＭＤは、口腔内画像化システム１００のオペレーター１１２が着用することができる。口腔内画像化システム１００は、ＨＭＤ１０６にコンピュータ生成画像を表示する。コンピュータ生成画像は、オペレーターの視野にある具体的な対象物を描き出すことができる。対象物１０８には、歯の全体又は一部、複数の歯、処置された歯、義歯、又はその他の歯群、又はそれらの組み合わせのような口腔内組織を含んでもよい。コンピュータ生成画像は、オペレーター１１２の視野に投影することができる。
【００１７】
画像化装置１０２は、対象物１０８の画像を捕捉することができる。画像化装置１０２は、２００４年３月１９日出願の共同所有出願第      号、代理人整理番号第１２０７５／３７号、に開示されている歯科用レーザーデジタイザーシステムのような口腔内画像化装置であり、前記出願の内容は引用することによりここに組み込まれているものとする。画像化装置１０２は、２００３年１２月３０日出願の共同所有出願第１０／７４９，５７９号に開示されている歯科用レーザーデジタイザーシステムのような口腔内画像化装置でもよく、前記出願の内容も又、引用することによりここに組み込まれているものとする。画像化装置１０２は、構造光を対象物１０８に向けて、光がそこから反射されるように投射する。画像化装置１０２は、構造光の反射光を検出することができるように、構造光で対象物の表面を走査する。画像化装置１０２は、対象物１０８からの反射光を検出する。検出した光に基づいて、画像化装置１０２は、対象物の表面特性に関係するデータセットを生成する。画像化装置は、データセットを生成するプロセッサとメモリ装置を含んでもよい。データセットは、対象物１０８の二次元画像、対象物の被走査面、又はその１つ以上の部分に関係してもよい。データセットは、対象物の三次元画像、対象物の走査面、又はその１つ以上の部分に関係してもよい。
【００１８】
画像化装置１０２は、モアレ又はレーザー三角測量法のような数多くの白色光投射技法に基づいてデータセットを生成することができる。画像化装置１０２は、光の輝度又は波長のエンコーディングのような画像エンコーディングに基づいてデータセットを生成することができる。画像化装置１０２は、レーザー三角測量、共焦点又はコヒーレンス断層撮影法、波面感知、又はその他の技法に基づいて、データセットを生成してもよい。
【００１９】
コヒーレンス断層撮影法に基づく実施形態では、画像化装置１０２により生成されるデータセットには、他の表面又は要素の背後に視覚的に隠れている対象物の表面に関係するデータが含まれる。例えば、コヒーレンス断層撮影法に基づく画像化装置１０２は、下層の歯肉組織、歯石のような他の軟物質、食物のカスや、その他の物質のような軟組織の背後にある歯構造の表面に関係する情報を含むデータセットを生成することができる。
【００２０】
画像化装置１０２は、追跡センサー１１０を含んでもよい。追跡センサー１１０は、画像化装置の位置を感知する。追跡センサー１１０は、自由空間、例えば３自由度の空間内での、画像化システムの位置を感知する。追跡センサー１１０は、磁界センサー、音響的追跡センサー、写真測量センサーのような光学的追跡センサー、アクティブＩＲマーカー、又はパッシブＩＲマーカー、又はその他の追跡センサーであってもよい。追跡センサー１１０は、画像化装置１０２上に配置された１つ以上のセンサーを含んでもよい。追跡センサー１１０の例として、バーモント州コルチェスターのPolhemus社によるリバティ電磁追跡システム（Liberty Electromagnetic tracking system）があり、このシステムは毎秒少なくとも１００の更新データから成るデータストリームを作成し、それぞれの更新データには、画像化号装置１０２上に配置された複数のセンサーそれぞれの多次元空間内位置に関する情報が含まれている。画像化装置１０２上に配置された各センサーの位置座標を追跡することにより、画像化装置１０２は６自由度で感知される。６自由度により、各更新期間毎の画像化装置１０２の位置と方向を特定することができる。
【００２１】
プロセッサ１０４は、画像化装置１０２に連結されていてもよい。プロセッサ１０４は、画像化装置１０２の一構成要素でも、一体の部分であってもよい。プロセッサ１０４と画像化装置１０２は、配線、ケーブル、無線周波数、赤外線、マイクロ波通信、又は他の無線リンクを含むデータリンクを通して接続することができる。プロセッサは、更に、双方向データ通信用の無線ＴＣＰ／ＩＰのような無線通信プロトコルを提供する通信装置を含んでいてもよい。プロセッサ１０４は、携帯型でもよく、オペレーターが体のどこかの部分の周りに着用しても、オペレーターが携行していてもよい。
【００２２】
プロセッサ１０４は、画像化装置１０２からデータセットを受け取ることができる。データセットに基づいて、プロセッサ１０４は、画像信号を生成することができる。画像信号は、デジタル又は論理信号、或いは、アナログ信号として特徴付けることができる。プロセッサ１０４は、画像化装置１０２からの捕捉された画像に基づいて画像信号を生成する。画像信号は、対象物１０８の捕捉された画像、即ち対象物１０８又はその一部の表面の画像、のコンピュータ生成画像、即ち視覚的表現である。
【００２３】
或る実施形態では、プロセッサ１０４は、画像化システム１０２によるデータセットの生成に応じて、又はこれと実質的に同時に画像信号を生成することができる。プロセッサ１０４は、又、データセット受信時に画像信号を生成してもよい。
【００２４】
プロセッサ１０４は、更に、追跡センサー１１０から追跡情報を受信する。追跡センサー１１０から受信した情報に基づいて、プロセッサ１０４は、対象物の投影画像を、対象物１０８の捕捉された画像と整列させ、又はキャリブレートすることができる。プロセッサ１０４は、オープンなネットワーク、又は私的なネットワーク、或いは遠隔式のコンピュータ又は端末に対する無線接続のために、無線送信器及びアンテナ２８を含んでいてもよい。
【００２５】
ＨＭＤ１０６は、プロセッサ１０４が生成した画像信号を受信するため、プロセッサ１０４に連結されている。ＨＭＤ１０６は、配線、ケーブル、無線周波数、赤外線、マイクロ波通信、又は他の無線リンクを含むデータリンクを通して、プロセッサに接続されてもよい。プロセッサ１０４は、ＨＭＤ１０６の一体構造の一部であってもよい。
【００２６】
ＨＭＤ１０６は、プロセッサ１０４から画像信号を受信する。画像信号に基づいて、ＨＭＤ１０６は、制御装置が生成した画像をオペレーター１１２に表示することができる。ＨＭＤ１０２は、オペレーター１１２の視線上に配置された画像表示システムを使用してもよい。代わりに、表示システムは、制御装置が生成した画像をオペレーター１１２の視野内に投影してもよい。そのような画像表示の一例として、ワシントン州ボセルのMicrovision社から市販されているNomad表示装置がある。画像は、対象物１０８又はその一部の視覚化を含め、画像捕捉過程についての詳しい情報を含むことができる。この情報には、データセットの分析も含むことができる。
【００２７】
図２は、オペレーター１１２が着用しているＨＭＤ１０６の一例を示している。ＨＭＤ１０６は、制御装置が生成した画像を表示することのできる画面１１６を含んでいる。画面１１６は、制御装置が生成した画像をオペレーター１１２に向けて反射又は方向決めする透明又は半透明の材料を含んでもよい。ＨＭＤ１０６は、オペレーター１１２が画面１１６上に表示された画像を見ることができるように配置されてもよい。画像は、オペレーター１１２の視野内の画面１１６上に投影されてもよい。画像は、オペレーター１１２の視野内の対象物１０８に重なる位置と方向で画面上１１６上に投影することができる。画像を画面１１６上に投影することにより、オペレーターの視界を拡大又は強化することができる。画像は、グラフィック、データ、及びテキスト情報を含んでいてもよい。
【００２８】
第２の実施形態では、ヘッドバンド１１４を使用してＨＭＤ１０６をオペレーターの頭部に配置し、画面１１６がオペレーター１１２の視野に入るようにしている。画面は、オペレーターの少なくとも一方の眼の直前又は面前に配置されてもよい。プロセッサ１０４は、ヘッドバンド１１４に取り付けてもよい。プロセッサ１０４がヘッドバンド１１４に連結されている実施形態では、ヘッドバンド１１４は、プロセッサ１１４とＨＭＤ１０６の間の配線を通すための通路となることができる。
【００２９】
第３の実施形態では、口腔内画像化システム１００は、視線追跡センサー１１８を含んでいる。図３は、視線追跡センサー１１８を備えた、オペレーター１１２が着用しているＨＭＤ１０６の側面図を示している。視線追跡センサー１１８は、ＨＭＤ１０６に取り付けてもよい。視線追跡センサー１１８は、ＨＭＤ１０６に連結してもよく、又はＨＭＤ１０６の一体構造の一部であってもよい。
【００３０】
視線追跡センサー１１８は、オペレーターの眼１２２の動き、位置、及び向きを追跡又は検知することができる。オペレーターの眼１２２を追跡することにより、視線追跡センサーは、オペレーターの視線にフィードバックを提供することができる。視線追跡センサー１１８は、オペレーターの視線を、対象物１０８に関連付けて又はオペレーターの環境に関連付けて検知することもできる。視線追跡センサー１１８は、オペレーターの視線に対応する信号をプロセッサ１０４に提供する。プロセッサ１０４は、視線追跡センサー１１８から信号を受信して、画面１１６上に表示される画像に対する眼１１２の位置と視界を記憶することができる。プロセッサは、更に、実際の場面に対する眼１１２の位置と視界も記憶することができる。代わりに、視線追跡センサー１１８は、オペレーターの視線を画面１１６に関連付けて登録してもよい。
【００３１】
視線追跡センサー１１８は、例えば角膜縁、角膜、網膜、瞳孔、強膜、眼窩、水晶体、虹彩、又は眼１２２のその他の部分など、眼１２２の様々な領域を追跡することができる。一実施形態では、視線追跡センサー１１８は、眼１２２を追跡するためにビデオカメラを採用している。別の実施形態では、視線追跡センサーは、眼１２２を追跡するために赤外線エミッタとトランスミッタを使うことができる。プロセッサ１０４に実質的にリアルタイムのフィードバックを掛けるために、プロセッサ１０４には所定の頻度で位置と方向のパラメータが与えられる。眼の動きを実質的にリアルタイム且つ注視点データとして測定する視線及び頭部追跡システムの一例としては、バーモント州コルチェスターのPolhemus社から市販されているVisionTrakヘッドマウント式視線追跡システムがある。
【００３２】
ＨＭＤは、１つ以上の位置センサー１２０を含んでもよい。位置センサー１２０は、オペレーターの頭部の姿勢、位置及び方向に関係する位置信号をプロセッサ１０４に提供することができる。位置センサー１２０は、多自由度の位置情報を作成することができる。位置センサー１２０が提供する信号により、投影画像と捕捉画像を正確に整列させることができる。位置センサーは、磁界追跡センサー、音響追跡センサー、又は写真測量法のような光学追跡センサー、或いはアクティブ及びパッシブＩＲマーカーであってもよい。
【００３３】
追跡センサー１１０、視線追跡センサー１１８及び位置センサー１２０から受信した信号に基づいて、プロセッサ１０４は、対象物１０８とオペレーターの眼１２２と画像化装置１０２の間の空間関係を求めることができる。対象物１０８の走査情報は、オペレーターの視線内のどこか或る位置に表示することができる。画像は、対象物１０８に対するオーバーレイとしてオペレーター１１２に感知される。
【００３４】
画像化システム１００は、上顎及び／又は下顎の動きを追跡するための別の追跡装置を含んでいてもよい。このような追跡装置は、ＨＭＤ１０６と対象物１０８の間の付加的な情報を提供することができる。これらの追跡センサーは、又、磁界追跡技術、アクティブ又はパッシブ赤外線追跡技術、音響的追跡技術、又は光学的技術、即ち写真測量技術、又はそれら技術を組み合わせた技術を利用してもよい。
【００３５】
以上、本発明の実施形態について詳しく説明してきたが、これらには、特許請求の範囲に記述する本発明の精神及び範囲から逸脱すること無く、様々な修正、置換え、変更を加えることができる。上記口腔内画像化システムの例には、レーザー源のコヒーレンスを小さくしてスペックルを減らす目的で高周波数の、光源からの変調レーザー光を送る、三次元画像化装置が含まれてもよい。口腔内画像化システムは、対象物の一部を画像化するために対象物の或る領域に集光してもよい。ＨＭＤは、上にコンピュータ生成画像が投影又は表示される矯正レンズを含んでいてもよく、その場合、矯正レンズはオペレーターの視力を矯正する。ＨＭＤは、モノクロ表示であってもカラー表示であってもよい。
【００３６】
以上、本発明の様々な実施形態について説明してきたが、当業者には自明のように、本発明の範囲内でもっと多くの実施形態及び実施策が考えられる。従って、本発明は、特許請求の範囲の内容並びにその等価物を踏まえる以外には制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】口腔内デジタル化の実施形態の一例を示している。
【図２】ヘッドマウントディプレイを着用しているオペレーターを示している。
【図３】ヘッドマウントディプレイを着用しているオペレーターの側面図を示している。
【図１】
2007528743.tif 000003
【図２】
2007528743.tif 000004
【図３】
2007528743.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成18年10月23日(2006.10.23)
【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】
口腔内対象物の表面の部分の形状特性を表しているデータセットを生成するようになされた三次元（３Ｄ）画像化装置と、
該データセットを受信するために該３Ｄ画像化装置に作用的に連結されているプロセッサであって、該口腔内対象物に対するオペレーターの視点を求めて、該データセットが該プロセッサにより受信され且つ該視点が求められると、該データセットと該オペレーターの該求められた視点に基づいて、該対象物の表面の該部分の可視画像を表す信号を生成するプロセッサと、
該オペレーターの視線上に配置され、該記可視画像を表す該信号を受信し、該可視画像を該オペレーターの視線上に表示するようになされた表示装置であって、該可視画像は該口腔内対象物に対する該オペレーターの視点に基づく方向と尺度を有するように表示される表示装置と、を備えている画像化システム。
【請求項２】
前記三次元画像化システムは、三次元画像を捕捉するようになされた口腔内プローブを備えている、請求項１に記載の画像化システム。
【請求項３】
前記表示装置は、オペレーターの身体の最前方部位に連結され、前記データセットが生成されるのと実質的に同時に前記可視画像を表示するようになされた、請求項１に記載の画像化システム。
【請求項４】
前記３Ｄ画像化装置は、該３Ｄ画像化装置の原点に対する位置を表す信号を生成するようになされた追跡センサーを備えている、請求項１に記載の画像化システム。
【請求項５】
前記追跡センサーは、更に、前記口腔内装置の前記原点に対する方向を表す信号を生成するようになされた、請求項４に記載の画像化システム。
【請求項６】
前記追跡センサーは、磁界センサー、音響的追跡センサー、光学的追跡センサー、又はそれらセンサーの組み合わせの内の１つである、請求項５に記載の画像化システム。
【請求項７】
前記表示装置は、該表示装置の原点に対する位置を表す信号を生成するようになされた少なくとも１つの位置センサーを備えている、請求項１に記載の画像化システム。
【請求項８】
前記少なくとも１つの位置センサーは、更に、前記表示装置の前記原点に対する位置を表す信号を生成するようになされた、請求項７に記載の画像化システム。
【請求項９】
前記位置センサーは、磁界センサー、音響的センサー、光学的センサー、又はそれらの組み合わせの内の１つである、請求項８に記載の画像化システム。
【請求項１０】
コンピュータ生成画像をユーザーの視野に表示するようになされたシースルーディスプレイであって、該コンピュータ生成画像は、対象物の少なくとも表面特性を表しており、前記ユーザーの視野内での前記対象物に対応する方向と尺度を有して、該ユーザーの視野に表示される、シースルーディプレイと、
口腔内対象物の表面の部分の形状特性を表しているデータセットを生成するようになっている口腔内画像化システムにより生成されたデータセットに基づいて、該コンピュータ生成画像を生成するために、該シースルーディスプレイに作用的に連結された着用式のプロセッサであって、該口腔内対象物に対するオペレーターの視点を求めて、該データセットが該プロセッサにより受信され且つ該視点が求められると、該データセットと該オペレーターの該求められた視点に基づいて、該対象物の表面の該部分の可視画像を表している信号を生成する着用式のプロセッサと、を備えているヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１１】
前記シースルーディプレイを前記ユーザーの視野内に配置するようになされたヘッドバンドを更に備えている、請求項１０に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１２】
前記コンピュータ生成画像は、前記対象物の少なくとも表面特性の三次元表示を含んでいる、請求項１０に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１３】
前記着用式プロセッサは、ヘッドバンドで取り付けられている、請求項１０に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１４】
前記口腔内画像化システムは、歯科アイテムの表面を光で走査して、走査された表面からの反射光の検出に応じて、走査された歯科アイテムの表面特性を表すデータセットを生成するようになされた三次元（３Ｄ）口腔内画像化装置を備えている、請求項１０に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１５】
前記口内画像化システムは、該口腔内装置の原点に対する位置と方向を表す信号を生成するようになされた少なくとも１つの追跡センサーを更に備えており、前記ヘッドマウントディスプレイは、該ヘッドマウントディスプレイの該原点に対する位置を表す信号を生成するようになされた少なくとも１つの位置センサーを備えており、該着用式プロセッサは、該口腔内装置の位置を表す該信号と、該ヘッドマウントディスプレイの位置を表す電気信号とに基づいて、ユーザーの視野に、該コンピュータ生成画像を生成するようになされた、請求項１４に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの追跡センサーは、磁界センサー、音響的センサー、光学的センサー、又はそれらの組み合わせの内の１つであり、前記位置センサーは、磁界センサー、音響的センサー、光学的センサー、又はそれらの組み合わせの内の１つである、請求項１５に記載の画像化システム。
【請求項１７】
可視画像の表示方法であって、
構造光を口腔内対象物の表面に向けて投射し、
該口腔内対象物の表面から反射された該構造光を検出し、
該口腔内対象物の前記走査された面から反射された光の検出に応じて、該表面を表しているデータセットを生成し、
該口腔内対象物に対する該オペレーターの視点を求め、該対象物の表面の該部分の可視画像を表す信号を生成し、
該視点が求められると、該データセットと、該オペレーターの求められた視点とに基づいて該口腔内対象物の画像を生成し、
該口腔内対象物が見える該オペレーターの視野内のシースルー画面上において、該視野内の位置と方向に該画像を表示する、可視画像の表示方法。
【請求項１８】
前記画像を表示する前記行為は、
前記オペレーターの視野の位置の検出と、
前記口腔内画像化装置の位置の検出と、
該視野の位置の検出と、該口腔内画像化装置の位置の検出とに基づいて、該画像の形状と方向を決めることとを更に含んでいる、請求項１７に記載の可視画像の表示方法。
【請求項１９】
前記画像内の関心領域を判定し、
前記ディスプレイにより該関心領域を表示することとを更に含んでいる、請求項１７に記載の可視画像の表示方法。
【請求項２０】
前記画像は、前記対象物の少なくとも一部の三次元視覚表示を含んでいる、請求項１７に記載の可視画像の表示方法。
【手続補正書】
【提出日】平成19年5月1日(2007.5.1)
【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】
口腔内対象物の表面の部分の形状特性を表しているデータセットを生成するようになされた三次元（３Ｄ）画像化装置と、
該データセットを受信するために該３Ｄ画像化装置に機能的に連結されているプロセッサであって、該口腔内対象物に対するオペレーターの視点を求めて、該データセットが該プロセッサにより受信され且つ該視点が求められると、該データセットと該オペレーターの該求められた視点に基づいて、該対象物の表面の該部分の可視画像を表す信号を生成するプロセッサと、
該オペレーターの視線上に配置され、該可視画像を表す該信号を受信し、該可視画像を該オペレーターの視線上に表示するようになされた表示装置であって、該可視画像は該口腔内対象物に対する該オペレーターの視点に基づく方向と尺度を有するように表示される表示装置と、を備えている画像化システム。
【請求項２】
該三次元画像化システムは、三次元画像を捕捉するようになされた口腔内プローブを備えている、請求項１に記載の画像化システム。
【請求項３】
該表示装置は、オペレーターの身体の最前方部位に連結され、該データセットが生成されるのと実質的に同時に該可視画像を表示するようになされた、請求項１に記載の画像化システム。
【請求項４】
該３Ｄ画像化装置は、該３Ｄ画像化装置の原点に対する位置を表す信号を生成するようになされた追跡センサーを備えている、請求項１に記載の画像化システム。
【請求項５】
該追跡センサーは、更に、該口腔内装置の該原点に対する方向を表す信号を生成するようになされた、請求項４に記載の画像化システム。
【請求項６】
該追跡センサーは、磁界センサー、音響的追跡センサー、光学的追跡センサー、又はそれらセンサーの組み合わせの内の１つである、請求項５に記載の画像化システム。
【請求項７】
該表示装置は、該表示装置の原点に対する位置を表す信号を生成するようになされた少なくとも１つの位置センサーを備えている、請求項１に記載の画像化システム。
【請求項８】
該少なくとも１つの位置センサーは、更に、該表示装置の該原点に対する位置を表す信号を生成するようになされた、請求項７に記載の画像化システム。
【請求項９】
該位置センサーは、磁界センサー、音響的センサー、光学的センサー、又はそれらの組み合わせの内の１つである、請求項８に記載の画像化システム。
【請求項１０】
コンピュータ生成画像をユーザーの視野に表示するようになされたシースルーディスプレイであって、該コンピュータ生成画像は、対象物の少なくとも表面特性を表しており、該ユーザーの視野内での該対象物に対応する方向と尺度を有して、該ユーザーの視野に表示される、シースルーディプレイと、
口腔内対象物の表面の部分の形状特性を表しているデータセットを生成するようになっている口腔内画像化システムにより生成されたデータセットに基づいて、該コンピュータ生成画像を生成するために、該シースルーディスプレイに機能的に連結された着用式のプロセッサであって、該口腔内対象物に対するオペレーターの視点を求めて、該データセットが該プロセッサにより受信され且つ該視点が求められると、該データセットと該オペレーターの該求められた視点に基づいて、該対象物の表面の該部分の可視画像を表している信号を生成する着用式のプロセッサと、を備えているヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１１】
該シースルーディプレイを該ユーザーの視野内に配置するようになされたヘッドバンドを更に備えている、請求項１０に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１２】
該コンピュータ生成画像は、該対象物の少なくとも表面特性の三次元表示を含んでいる、請求項１０に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１３】
該着用式プロセッサは、ヘッドバンドで取り付けられている、請求項１０に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１４】
該口腔内画像化システムは、歯科アイテムの表面を光で走査して、走査された表面からの反射光の検出に応じて、走査された歯科アイテムの表面特性を表すデータセットを生成するようになされた三次元（３Ｄ）口腔内画像化装置を備えている、請求項１０に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１５】
該口内画像化システムは、該口腔内装置の原点に対する位置と方向を表す信号を生成するようになされた少なくとも１つの追跡センサーを更に備えており、該ヘッドマウントディスプレイは、該ヘッドマウントディスプレイの該原点に対する位置を表す信号を生成するようになされた少なくとも１つの位置センサーを備えており、該着用式プロセッサは、該口腔内装置の位置を表す該信号と、該ヘッドマウントディスプレイの位置を表す電気信号とに基づいて、ユーザーの視野に、該コンピュータ生成画像を生成するようになされた、請求項１４に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１６】
該少なくとも１つの追跡センサーは、磁界センサー、音響的センサー、光学的センサー、又はそれらの組み合わせの内の１つであり、該位置センサーは、磁界センサー、音響的センサー、光学的センサー、又はそれらの組み合わせの内の１つである、請求項１５に記載の画像化システム。
【請求項１７】
可視画像の表示方法であって、
構造光を口腔内対象物の表面に向けて投射し、
該口腔内対象物の表面から反射された該構造光を検出し、
該口腔内対象物の該走査された面から反射された光の該検出に応じて、該表面を表しているデータセットを生成し、
該口腔内対象物に対する該オペレーターの視点を求め、該対象物の表面の該部分の可視画像を表す信号を生成し、
該視点が求められると、該データセットと、該オペレーターの該求められた視点とに基づいて該口腔内対象物の画像を生成し、
該口腔内対象物が見える該オペレーターの視野内のシースルー画面上において、該視野内の位置と方向に該画像を表示する、可視画像の表示方法。
【請求項１８】
該画像を表示する該行為は、
該オペレーターの視野の位置の検出と、
該口腔内画像化装置の位置の検出と、
該視野の位置の検出と、該口腔内画像化装置の位置の検出とに基づいて、該画像の形状と方向を決めることとを更に含んでいる、請求項１７に記載の可視画像の表示方法。
【請求項１９】
該画像内の関心領域を判定し、
該ディスプレイにより該関心領域を表示することとを更に含んでいる、請求項１７に記載の可視画像の表示方法。
【請求項２０】
該画像は、該対象物の少なくとも一部の三次元視覚表示を含んでいる、請求項１７に記載の可視画像の表示方法。
【国際調査報告】
2007528743.tif 000006