(57)【要約】【課題】対象物にエネルギーを投入するために、対象物の表面に向けてエネルギーを放出するエネルギー源を備える、特に歯科医療分野において、仮想三次元模型を生成するために、対象物の表面輪郭を把握するためのシステムを提供する。【解決手段】本発明によれば、対象物(2)から出てくるエネルギーの強度を把握するために、センサ(6)が対象物(2)のエネルギー源(1)とは反対の側に設けられている。対象物(2)へのエネルギー入射面(4)に関する高さ情報としての層厚を用いて当該表面輪郭(10)を記述するために、参照ユニット(9)において、対象物(2)の層厚が、エネルギー差モジュール(8)で決定される、対象物で吸収されたエネルギーと関係付けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物へエネルギーを投入するために、該対象物の表面に向けてエネルギーを放出するエネルギー源を備える、特に歯科医療分野において、仮想三次元模型を生成するために、対象物の表面輪郭を把握するためのシステムであって、前記対象物(２)または外輪郭の一致するその対応する型(１３)がエネルギー吸収性材料からなること、前記対象物(２)から出てくるエネルギーの強度を把握するために、センサ(６)が前記対象物(２)の前記エネルギー源(１)とは反対の側に設けられていること、前記対象物(２)に吸収されたエネルギーの把握に用いられるエネルギー差モジュール(８)、および前記対象物(２)または前記型(１３)によって吸収されたエネルギーと前記対象物(２)または前記型(１３)へのエネルギーの入射面(４)に実質上垂直な層厚の間の関数関係がその中で記述される参照ユニット(９)が設けられており、したがって、前記対象物(２)に吸収されるエネルギーが、前記対象物(２)内に取り込まれたエネルギー強度を出発点として、前記対象物(２)から出ていく残存エネルギーに基づいて、前記エネルギー差モジュール(８)で把握されること、および前記対象物(２)または前記型(１３)への前記エネルギー入射面(４)に関する高さ情報としての前記層厚を用いて当該表面輪郭(１０)を記述するために、前記層厚が、前記参照ユニット(９)において前記対象物(２)または前記型(１３)を通過する際のエネルギーの強度低下との相関関係で求められることを特徴とする表面輪郭把握システム。
【請求項２】
前記対象物(２)の表面領域(４)が規定された幾何学的形状を有することを特徴とする請求項１に記載の表面輪郭把握システム。
【請求項３】
前記対象物(２)の前記表面領域における前記規定された幾何学的形状が平面(４)または半円球として形成されていることを特徴とする請求項２に記載の表面輪郭把握システム。
【請求項４】
前記対象物(２)の表面領域(４)における前記規定された幾何学的形状が、前記対象物(２)へのエネルギーの前記入射面に設けられていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の表面輪郭把握システム。
【請求項５】
前記対象物(２)またはその型(１３)が、セグメント(１４,１５)から形成され、セグメントに分解可能であることを特徴とする請求項１に記載の表面輪郭把握システム。
【請求項６】
前記対象物(２)または前記型(１３)の少なくとも１つのセグメント(１４,１５)に、平面(４,２１)または半円球のような規定された幾何学的形状が付与されていることを特徴とする請求項５に記載の表面輪郭把握システム。
【請求項７】
前記エネルギー源(１)が、ある一定の波長領域または所定の波長を放出する電磁放射源であることを特徴とする請求項１に記載の表面輪郭把握システム。
【請求項８】
前記エネルギー源(１)が音源であることを特徴とする請求項１に記載の表面輪郭把握システム。
【請求項９】
材料の組成および構造が一致し、エネルギー入射面の厚さが異なる被験体が、前記対象物(２)またはその型(１３)に関係付けられることを特徴とする請求項１に記載の表面輪郭複製システム。
【請求項１０】
前記システムが、前記対象物(２)またはその型(１３)をエネルギー注入に適した位置に位置決めするための保持装置を有することを特徴とする請求項１に記載の表面輪郭複製システム。
【請求項１１】
前記保持装置が、前記対象物(２)またはその型(１３)から出てくるエネルギーを把握するセンサ(６)に対して規定された位置関係にあることを特徴とする請求項１０に記載の表面輪郭複製システム。
【請求項１２】
前記対象物(２)またはその型(１３)が、規定されたエネルギー注入、および前記対象物(２)またはその型(１３)における再現性あるエネルギー吸収性を制御するために、規定された透過パラメータをもつ媒質(３)で取り囲まれていることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の表面輪郭複製システム。
【請求項１３】
前記システムが歯科医療分野で使用されることを特徴とする請求項１に記載の表面輪郭複製システム。
【請求項１４】
前記システムが、顎または歯の模型、顎または歯の型、咬合記録、咬合関係記録、顎関係記録および／または歯の標本の把握、表現、文書化、保存および／または分析に使用されることを特徴とする請求項１３に記載の表面輪郭複製システム。
【請求項１５】
前記対象物(２)の前記型取りが、少なくとも１つの平坦領域(１８,１９)を有する型取り機構(１７)で行われることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の表面輪郭複製システム。
【請求項１６】
前記型取り機構が、型取りスプーン(１７)または型取りプレートとして形成されることを特徴とする請求項１５に記載の表面輪郭複製システム。
【請求項１７】
前記平坦領域(１８,１９)が透明材料からなることを特徴とする請求項１５に記載の表面輪郭複製システム。
【請求項１８】
前記型取り機構(１７)が、規定された位置で相互に接し、分離可能に接合された複数の部分(１８,１９)からなることを特徴とする請求項１５に記載の表面輪郭複製システム。
【請求項１９】
前記型取り機構(１７)の部分(１８,１９)に、前記型(１３)のセグメント(１４,１５,２２)が関係付けられていることを特徴とする請求項１８に記載の表面輪郭複製システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に記載された、特に歯科医療分野における対象物の表面輪郭を把握するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
表面輪郭の把握は、とりわけ、材料の表面ラフネスの決定に、または材料プロファイリングの彫刻深度および形状の決定に用いられる。多くの場合、対象の輪郭が相互に整列していることも重要な意味があり、歯科医療の分野では上顎および下顎に並ぶ歯の位置関係がそうである。
【０００３】
特許文献１から、付属光学系を搭載した、平床式スキャナによる立体対象物のカラー画像把握のためのシステムが公知である。この付属光学系により、対象物との距離が拡大されるので、立体対象物をスキャナから十分な距離を置いて旋回可能な対象物支持台上に配置することができる。旋回可能な対象物支持台により、対象物はさまざまな視点でデジタル式に把握される。それに続き、適切なソフトウェアが対象物表面の三次元データ記録を生成する。
【０００４】
そのような解決法はカラー立体対象物の把握には適しているが、しかし対象物を光学的に把握する際のさまざまな旋回角度を正確に決定するのは容易ではなく、したがって個々の画像を十分な精度で全体画像に合成するのは少なくとも困難になる。
【０００５】
さらに特許文献２には、光学スキャナによる対象の三次元像を生成するための機構、および対象物の三次元把握方法が記載されている。そのような方法では、対象は時系列的に順次かつ／または同時に２つまたはそれ以上の撮影モードで把握され、その後把握データが記憶され、コンピュータにより立体模型に加工される。
【０００６】
そのような解決法は、対象物と光学走査機構の相対的位置を正確に決定する必要があるため、実現に高コストを要し、当該対象物を走査機構で時間をずらせてさまざまな位置で把握しなければならない場合は特にそうである。
【特許文献１】独国特許出願公開第197 09 050号明細書(DE 197 09 050 A1)
【特許文献２】独国特許出願公開第198 19 992号明細書(DE 198 19 992 A1)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、対象物の表面輪郭を比較的簡単な手段で当該対象物に対して相対的に把握し評価できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、この課題は、請求項１のプレアンブルに記載された対象物の表面輪郭を把握するためのシステムにおいては、対象物または外部輪郭の一致するその型がエネルギー吸収性材料からなること、対象物から出てくるエネルギーの強度を把握するために、対象物のエネルギー源とは反対の側にセンサが設けられていること、対象物に吸収されたエネルギーの把握に用いられるエネルギー差モジュール、および対象物または型によって吸収されるエネルギーと対象物または型へのエネルギーの入射面に実質上垂直な層厚の間の関数関係がその中で記述される参照ユニットが設けられており、したがって、対象物に吸収されるエネルギーが、対象物内に取り込まれたエネルギー強度を出発点として、対象物から出てくる残存エネルギーに基づいて、エネルギー差モジュールで把握されること、および対象物または型へのエネルギー入射面に関する高さ情報としての層厚を用いて当該表面輪郭を記述するために、層厚が、参照ユニットにおいて対象物または型を通過する際のエネルギーの強度低下との相関関係で求められることによって解決される。
【０００９】
本発明により、対象物、対象物の模型あるいは対象物または模型の型におけるエネルギー吸収に基づいて、対象物の表面輪郭を効率的にかつ高精度で把握することが可能になる。
【００１０】
本発明の好ましい一実施形態では、対象物の表面領域が規定された幾何学的形状を有し、この形状は平面または半円球として形成することができ、好ましくは対象物へのエネルギー入射側に設けられている。
【００１１】
対象物またはその型はセグメントから形成することができ、セグメントに分解可能であり、その際、対象物または型の少なくとも１つのセグメントに、平面または半円球のような規定された幾何学的形状が付与されているのが目的に適っている。
【００１２】
本発明の一実施形態では、エネルギー源は、ある一定の波長領域または所定の波長を放出する電磁放射源である。エネルギー源は音源であってもよい。
【００１３】
参照値を用意するには、材料の組成および構造が一致し、エネルギー入射面の厚さが異なる被験体を、対象物またはその型に関係付けるのが目的に適っている。
【００１４】
さらに、このシステムは、対象物またはその型をエネルギー注入に適した位置に位置決めするための保持装置を備えることができる。その際、保持装置は、対象物またはその型から出てくるエネルギーを把握するセンサに対して規定された位置関係にあることが好ましい。
【００１５】
さらに、規定されたエネルギー注入、および対象物または型における再現性あるエネルギー吸収挙動を制御するために、規定された透過パラメータを持つ媒質で対象物またはその型を取り囲むことも可能である。
【００１６】
このシステムは、歯科医療の分野で優先的に使用される。特に、顎または歯の模型、顎または歯の型、咬合記録、咬合関係記録、顎関係記録および／または歯の標本の把握、表現、文書化、保存および／または分析に使用される。
【００１７】
本発明の別の実施形態では、対象物の型取りは、少なくとも１つの平坦な、好ましくは透明材料からなる領域を有し、型取りスプーンまたは型取りプレートとして形成することのできる型取り機構で行われる。
【００１８】
型取り機構は、規定された位置で相互に接し、分離可能に接合された複数の部分からなるのが目的に適っている。
【００１９】
型取り機構の各部分に型のセグメントを関係付けることができる。したがって、一方では、対象物の表面輪郭を、型に複製された負輪郭として、単一または複数の型セグメントにおけるエネルギー吸収を介して把握することが可能である。
【００２０】
他方では、エネルギーを、型取り機構の少なくとも１つの部分に、好ましくは型取り機構の当該部分と結合している型の対応セグメントに注入し、総エネルギー吸収を把握することによって、型の負輪郭を把握することもできる。
【００２１】
その際、型取り機構および型に使用される材料は、そのエネルギー透過挙動の点で互いに調和しているのが目的に適っている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、本発明を例示的実施形態および添付図面に基づき、より詳しく説明する。
【００２３】
図１である概略図は、ある一定の波長の光を、エネルギー吸収性の半透明材料からなる歯模型２の方向に放射するエネルギー源１を示している。
【００２４】
歯模型２は、たとえば屈折率のような光入射パラメータを歯模型２の選択した材料および光学特性に適合させるために、媒質３、たとえばゲルまたはシリコーン油で覆われており、エネルギー源１の方に向いた側に平坦な光入射面４を有する。
【００２５】
エネルギー源１から出た光線は、矢印５で示されるように、歯模型２の光入射面４に実質的に垂直に衝突し、歯模型中を、エネルギーを失いながら通り抜け、歯模型２のエネルギー源１とは反対の側にあるセンサ６で把握される。
【００２６】
センサ６は、図平面に垂直に平面状に広がっていて、二次元格子状に多数のセンサ要素７を備えており、それぞれの平面領域は実質的に平行に延びる歯模型２の光入射面４の対応部分に関係付けられている。歯模型２から出た後の光の残存エネルギーはそれぞれ、このように光入射面４に関係付けられたセンサ要素７によって把握される。
【００２７】
エネルギー差モジュール８では、エネルギー源１から出て歯模型２に投入されるエネルギーおよび歯模型２から出てセンサ要素７に把握される残存エネルギーに基づいて、歯模型２に吸収されたエネルギーの決定が行われる。
【００２８】
参照ユニット９に記憶されている、歯模型２で吸収されたエネルギーと歯模型２の厚さの間の関数関係に基づき、それぞれのセンサ要素７に関する高さ情報が生成される。センサ要素７を光入射面４の対応する平面領域に公知のとおり割り当てるのとあいまって、歯模型２の表面輪郭１０の仮想的把握が行われる。
【００２９】
放射に対して適切な光入射面４が想定されていない場合、あるいは複製すべき輪郭に関して光入射面が提供できない場合には、図２に描かれているように、歯模型２を平坦な、またはその他の特定形状の側面１２を有する直方体または立方体形の中空体１１中に配置することが可能である。歯模型２と中空体１１の側面１２の間の中間空間が型材で充填され、その結果、形成される型１３は、歯模型２の表面だけでなく、中空体１１の内壁をも複製する。したがって、中空体１１の内壁の形態によって、型１３の光入射面４が決まる。
【００３０】
歯模型２の表面輪郭１０を把握するために、型１３はセグメント１４と１５に分離され、その際、分離面は中間層１６またはフォイルウェブによって実現するのが目的に適っている。
【００３１】
型１３のセグメント１４および１５から、ここで説明している表面輪郭を把握するためのシステムを用いて、歯模型２の負輪郭が求められる。
【００３２】
その後、公知のソフトウェアを利用して、適用事例に関連するセグメントの負輪郭から、歯模型２の表面輪郭１０を決定することができる。
【００３３】
複数の歯および顎領域の表面輪郭１０を把握するには、中空体類似の型取り機構として型取りスプーン１７が使用される。図３によれば、上顎を型取りするための型取りスプーン１７は、平坦なスプーン底部１８と、その縁部２０が解剖学的条件に基づいて形成されている平坦な壁要素１９とからなる。スプーン底部１８および壁要素１９は透明材料からなり、互に分離可能に結合されるので、スプーン底部１８にも壁要素１９にもそれぞれ別々に、負型製作のための型取り材料が付与され、歯科医療対象物の把握すべき表面輪郭１０に関して互いに独立に評価することができる。
【００３４】
さらに、図４は図３に基づく型取りスプーン１７で作製された上顎歯の型１３を示している。型１３は、スプーン底部１８にまで及ぶ分離断面２１によってセグメント化されており、その際、分離断面２１は、歯の型１３領域でも径方向外側の領域でも、生成されたセグメント２２がそれぞれ別々に、あるいは所望の組合せで、表面負輪郭の決定に利用できるように整列されている。
【００３５】
型取りスプーン１７は複数部分から形成されているので、型取り塊１３のセグメント２２をそれぞれ壁要素１９で分離し、当該部分型の表面負輪郭を把握することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】歯科医療分野における対象物の表面輪郭を把握するためのシステムの概略図である。
【図２】型取り塊中に埋め込まれた歯科医療対象物を示す図である。
【図３】上顎の型取りのための型取り機構を示す図である。
【図４】図３の型取り機構により製作された、複数のセグメントからなる上顎型を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  エネルギー源
２  歯模型
３  媒質
４  光入射面
６  センサ
７  センサ要素
８  エネルギー差モジュール
９  参照ユニット
１０  表面輪郭
１１  中空体
１２  側面
１３  型
１４,１５  セグメント
１７  型取りスプーン
１８  スプーン底部
１９  壁要素
２０  縁部
２１  分離断面
２２  セグメント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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