(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンフォーカル画像化のための装置であり、
ライトビームのアレイを生成するための照射モジュールと、
フォーカル平面内における及び表面におけるスポットのアレイへの前記ライトビームのアレイのコンフォーカルフォーカスのための光学システムと、
前記フォーカル平面をシフトするためのフォーカスシフトメカニズムと、
入射面及び出射面を有するライトガイドパーツを有するプローブヘッドと、を備え、
前記照射モジュール、前記光学システム、及び前記プローブヘッドは、前記照射モジュールからの前記ライトビームのアレイが前記光学システムを介して通過し、前記入射面を介して前記ライトガイドパーツに入り、及び前記出射面を介して前記ライトガイドパーツを出るように、設けられており、
前記光学システムは、前記光学システムを介して通過した後であって前記プローブヘッドに入射する際に、前記光学システムの光軸に関する前記ライトビームのアレイの最外主光線が、前記光軸に対して発散し、前記光学システムの前記光軸に関する最外ライトビームの最外縁光線が、前記光軸に対して平行又は発散し、前記光軸に対して発散する前記最外主光線と前記光軸に対して平行又は発散する前記最外縁光線との組み合わせは、測定の正確さの向上を提供するように、構成されている、
装置。
【請求項２】
前記ライトガイドパーツは、透光ボディを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ライトガイドパーツは、前記ライトビームのアレイが前記入射面に関して略９０°の角度で前記ライトガイドパーツに入るように設けられている、
請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記ライトガイドパーツは側壁によって包まれており、及び、前記ライトガイドパーツは、前記入射面を介して前記ライトガイドパーツに入る各ライトビームが、前記出射面を介して出る前に、奇数回、特に、３又は５回、前記側壁にて反射されるように、設けられる、
請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ライトガイドパーツは、前記入射面を介して入る各ライトビームが、内部反射経由で前記ライトガイドパーツの側壁の少なくとも１つで反射されるように、設けられ及び／又は構成される、
請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ライトガイドパーツは、１部品ボディを構成する、
請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記ライトガイドパーツは、前記入射面に隣接しており、前記入射面に関して鋭角で設けられているような上側側壁、前記入射面に隣接しており、前記入射面に関して鈍角で設けられているような下側側壁、及び、前記上側側壁及び／又は前記下側側壁に隣接しており前記入射面及び／又は前記出射面に関して鋭角で設けられているような末端側壁を備える、
請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記末端側壁は、ミラーを備える、
請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記入射面と前記下側側壁との間の前記角は、９０°及び１２５°の間にある、
請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記出射面は、透光カバープレートによってカバーされている、
請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記照射モジュールは、レーザーエミッタのような、単一又は複数のライトエミッタを備える、
請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記照射モジュールからの前記ライトビームのアレイがビームスプリッタを介して通過し、前記照射モジュールからのライトビームの戻りアレイが反射されるように、前記照射モジュール及び前記光学システムの間の光路に沿って設けられている前記ビームスプリッタ、を更に備える、
請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
ライトビームの戻りアレイを検出するための検出器、を更に備える、
請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記フォーカスシフトメカニズムは、前記光軸に沿って前記光学システムの１つ以上のレンズをシフトするように構成されている、
請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
コンフォーカル画像化のための装置であり、
ライトビームのアレイを生成するための照射モジュールと、
フォーカル平面内における及び表面におけるスポットのアレイへの前記ライトビームのアレイのコンフォーカルフォーカスのための光学システムと、
前記フォーカル平面をシフトするためのフォーカスシフトメカニズムと、
入射面及び出射面を有するライトガイドパーツを有するプローブヘッドと、を備え、
前記照射モジュール、前記光学システム、及び前記プローブヘッドは、前記光学システムを介して通過した後であって前記プローブヘッドに入射する際に、前記光学システムの光軸に関する最外ライトビームの最外縁光線が、前記光軸に対して平行又は発散し、前記ライトビームのアレイの主光線が相互に発散するように、設けられており、
前記ライトビームのアレイの外側ビームの軸外れの主光線は、前記光学システムの前記光軸に関する発散角度で発散し、外側ライトビームの外側縁光線は、画像化されるオブジェクトにおいて光線フットプリントを減少させるように、前記軸外れの主光線に関する角度であって前記発散角度を補足する角度で集束する、
装置。
【請求項１６】
コンフォーカル画像化のための装置の作動方法であり、
前記装置は、
ライトビームのアレイを生成するための照射モジュールと、
フォーカル平面内における及び表面におけるスポットのアレイへの前記ライトビームのアレイのコンフォーカルフォーカスのための光学システムと、
前記フォーカル平面をシフトするためのフォーカスシフトメカニズムと、
入射面及び出射面を有するライトガイドパーツを有するプローブヘッドと、を備え、
前記光学システムは、前記光学システムを介して通過した後であって前記プローブヘッドに入射する前に、前記光学システムの光軸に関する前記ライトビームのアレイの最外主光線が、前記光軸に対して発散し、前記光軸に関する最外ライトビームの最外縁光線が、前記プローブヘッド及び前記ライトビームのフォーカルポイントの間の前記光軸に関して平行又は発散するように、構成されており、
前記方法は、
前記光学システムを介して通過した後であって前記プローブヘッドに入射する際に、前記光学システムの前記光軸に関する前記ライトビームのアレイの前記最外主光線が、前記光軸に対して発散し、前記光軸に関する最外ライトビームの最外縁光線が、前記プローブヘッド及び前記ライトビームのフォーカルポイントの間の前記光軸に関して平行又は発散するように、前記照射モジュールを作動させて前記ライトビームのアレイを生成させるステップを含む、
方法。
【請求項１７】
画像化のための装置であり、
ライトビームのアレイを生成するための照射モジュールと、
フォーカル平面内における及び表面におけるアレイへの前記ライトビームのアレイのフォーカスのための光学システムと、
前記フォーカル平面をシフトするためのフォーカスシフトメカニズムと、
入射面及び出射面を有するライトガイドパーツを有するプローブヘッドと、を備え、
前記照射モジュール、前記光学システム、及び前記プローブヘッドは、前記照射モジュールからの前記ライトビームのアレイが前記光学システムを介して通過し、前記入射面を介して前記ライトガイドパーツに入り、及び前記出射面を介して前記ライトガイドパーツを出るように、設けられており、
前記光学システムは、前記光学システムを介して通過した後であって前記プローブヘッドに入射する際に、前記光学システムの光軸に関する前記ライトビームのアレイの最外主光線が、前記光軸に対して発散し、前記光学システムの前記光軸に関する最外ライトビームの最外縁光線が、前記光軸に対して平行又は発散するように、構成されている、
装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
参照による引用
本明細書において言及される全ての発行物、特許、及び特許出願は、個々の発行物、特許、又は特許出願のそれぞれが、参照によって組み込まれるものとして具体的かつ個別に示されているのと同程度に、参照によって全内容が本明細書に組み込まれている。
【０００２】
発明の技術分野
本発明の実施形態は、例えば歯の表面トポロジーを測定するためのような、歯科コンフォーカル画像化のための方法及び装置に向けられている。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景技術
歯科矯正学及び歯科補綴学の分野においては、異なる方法が、患者の口の現在の歯のトポロジーを決定するために知られている。方法の１つは、患者の歯列の印象をとることを含む。この印象を用いるとき、石膏模型が生成され、（ポジティブ）物理的歯モデルを表している。この物理的歯モデルは、この後、後に続く治療計画のために用いられ得る。
【０００４】
ＣＡＤ（コンピュータ自動設計）及び／又はＣＡＭ（コンピュータ支援製造）テクノロジーが採用される場合、歯に対応する歯科的データセットは、スキャンすることによって獲得され得る。例えば、石膏模型のフォームにおける（ポジティブ）物理的歯モデル、又は、印象のフォームにおける（ネガティブ）物理的歯モデルは、Ｘ線、コンピュータ断層撮影法、磁気共鳴画像化法、あるいは、レーザースキャン装置を用いて、スキャン又は画像化され得る。このように獲得された画像データで、歯又は歯の一部のコンピュータモデルは、確立され得る。しかしながら、このような方法及び装置は、多少時間を消費することであり得、及び、理想的なものより多少高価であり得る。
【０００５】
代替として、患者の口における歯は、直接的に画像化され得る。この目的のために、異なる画像化装置が知られている。
【０００６】
センシング面を有するプローブを有する非接触画像化のための従来の装置は、少なくともいくつかの点において、理想には達していなかった。従来のプローブ装置は、理想的なものよりも多少大きく、及び、少なくともいくつかの例において用いるために従来の装置を多少扱い難くする大きな口腔内フロントチップを備え得る。集束光学部品を介して通過する入射ライトビームのアレイが用いられ得るが、このような装置の理想的なプローブヘッドよりもより大きいことは、患者の口腔キャビティの理想的な装置よりもより少ないことを提供し得る。また、構造に照射されるスポットを生成するためのビーム、及び、光路に沿って伝搬する戻り光線の強度を頼りにする従来の装置は、使用及び保全のために多少扱い難くなり得るものであり、及び、理想的なものよりも製造のために多少より費用が嵩み得る。
【０００７】
三角法を用いている３次元（３Ｄ）データ獲得が提案されてきたが、このような装置は、理想的なものよりもコンパクトでなく、及び、患者の口において設けることが多少困難になり得る。また、このような装置は、アライメントを要求し得、及び、少なくともいくつかの例において、理想的なものよりも正確でなくなり得るものであり、及び、信頼されなくなり得る。
【０００８】
上述のライトにおいて、例えば口腔内キャビティのような、表面を測定するための改善された方法及び装置が必要とされる。理想的には、このような方法及び装置は、従来の方法及び装置の欠陥の少なくともいくつかを克服し、従来の装置よりも、正確であり、信頼性があり、コンパクトであり、患者の口での使用が容易であり、及びコストが嵩まないであろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、背景技術の課題を解決するためのものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態にしたがって、コンフォーカル画像化のための装置が提供され、これは、ライトビームのアレイを生成するための照射モジュールと、ライトビームのアレイのコンフォーカルフォーカスのための光学システムと、入射面及び出射面を有するライトガイドパーツを有するプローブヘッドとを備え得る。照射モジュール、光学システム、及びプローブヘッドは、照射モジュールからのライトビームのアレイが光学システムを介して通過し、入射面を介してライトガイドパーツに入り、及び出射面を介してライトガイドパーツを出るように、設けられ得る。本明細書に記載の実施形態は、患者の口腔キャビティのような従来の装置では到達するのが困難であり得る表面の測定を促進し得る減少したサイズを有するプローブを提供する。本明細書に記載の実施形態は、また、減少した製造コストでの改善された正確さ及び信頼性を提供する利点を有する。多数の実施形態において、複数のビームは、複数のビームの各々がフォーカルポイントに広がり主光線を含む測定表面に対して向けられる。複数のビームの主光線は、プローブのサイズを減少させて最外縁光線の広がりを抑制するために、プローブ及びフォーカルポイントの間で相互から発散し得る。多数の実施形態において、コンフォーカル画像化システムは、実質的に減少したプローブの断面サイズが提供され得るように、プローブを出るライトビームの軸外れの主光線が、プローブに入る縁光線の角に関して逆向を有するように、非テレセントリック構成を備える。多数の実施形態において、横方向の光軸の何れかの側の外側ビーム各々の最外縁光線は、光軸に対して実質的な平行な光路に沿って及び光軸に対して実質的に平行に、あるいは、光軸から発散して広がる。多数の実施形態において、ビームのアレイの横方向の広がりは、個別ビーム各々がフォーカルポイントに向かうにつれて抑制され、この広がりは、フォーカルポイントがシフトされるときに、抑制され得る。
【００１１】
第１の側面において、実施形態は、ライトビームのアレイを生成するための照射モジュールと、ライトビームのアレイのコンフォーカルフォーカスのための光学システムと、入射面及び出射面を有するライトガイドパーツを有するプローブヘッドとを備えるコンフォーカル画像化のための装置を提供する。照射モジュール、光学システム、及びプローブヘッドは、照射モジュールからのライトビームのアレイが光学システムを介して通過し、入射面を介してライトガイドパーツに入り、及び出射面を介してライトガイドパーツを出るように、設けられている。光学システムは、光学システムを介して通過した後に、光学システムの光軸に関する最外ライトビームの最外縁光線が、光軸に対して平行又は発散するように、構成されている。
【００１２】
他の側面において、実施形態は、ライトビームのアレイを生成するための照射モジュールと、ライトビームのアレイのコンフォーカルフォーカスのための光学システムと、入射面及び出射面を有するライトガイドパーツを有するプローブヘッドと、を備えるコンフォーカル画像化のための装置を提供する。照射モジュール、光学システム、及びプローブヘッドは、ライトビームのアレイの主光線が相互に発散するように、設けられている。
【００１３】
他の側面において、実施形態は、コンフォーカル画像化のための装置を提供する。照射モジュールは、ライトビームのアレイを生成するために提供される。光学システムは、ライトビームのアレイのコンフォーカルフォーカス、及び、光軸と入射面と出射面とを有しているライトガイドパーツを有するプローブヘッドのために提供される。光学システムは、光学システムを介して通過した後に、光軸に関する最外ライトビームの最外縁光線が、プローブヘッド及びライトビームのフォーカルポイントの間の光軸に関して平行又は発散するように、構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に従う、コンフォーカル画像化装置の概要図である。
【図２Ａ】実施形態に従う、近軸設計におけるコンフォーカル画像化装置の光学システムにおける光路の概要図である。
【図２Ｂ】実施形態に従う、厚いレンズ設計におけるコンフォーカル画像化装置の光学システムにおける光路の概要図である。
【図３】実施形態に従う、プローブヘッドを概略的に示している平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線を介する縦の断面図である。
【図５】実施形態に従う、概略的示されたプローブヘッドを介する縦の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本願発明の新規な特徴は、添付の請求において特に明らかにされる。本願発明の特徴及び有利な点のよりよい理解は、本願発明の原理が利用されている、これの例示の実施形態を明らかにする以下の詳細の記述、及びこれの添付の図面を参照することにより獲得されるであろう。
【００１６】
本明細書に記載の方法及び装置は、多数の手法の１つ以上にて組み合わされ得、及び、口腔キャビティの表面の如き組織表面の測定のような表面トポロジーに関連する多数の装置との組み合わせによく適している。例えば、組織表面は、口の歯の１つ以上の表面を備え得る。測定される表面は、歯科矯正医及び歯科医のようなヘルスケアプロバイダーによって用いられ得る。
【００１７】
多数の実施形態において、光学システムは、光学システムを介して通過した後、光学システムの光軸に関する最外ライトビームの最外縁光線が、光軸に平行又は発散するように、構成され得る。多数の実施形態においては、複数のライトビームは、発散角でプローブヘッドを出る。複数のライトビーム各々は、光学システムの光軸からの主光線発散を含む。
【００１８】
多数の実施形態において、装置は、最外ライトビームの最外縁光線が、光学システムを出た後に、集束光学部品のフォーカル平面をシフトするときでさえ、ビームの横の広がりを避けるために、光軸に向かって集束しない。多数の実施形態において、用語「最外（ｏｕｔｅｒｍｏｓｔ）」は、例えば光軸に垂直のような、光軸を横断する距離を参照する。多数の実施形態において、最外ライトビーム又は最も軸はずれのライトビームは、光軸に垂直な方向において、光軸に最も大きな距離を有するビームを含む。
【００１９】
装置は、口腔内コンフォーカル画像化のための装置のような、口腔内コンフォーカル画像化のために構成され得るもので、ポジティブ及び／又はネガティブ物理的歯モデルのコンフォーカル画像化のために用いられ得る。装置は、スキャニング装置を備え得る。装置の集束光学部品は、プローブヘッド入射面の減少された光線フットプリントが提供され得るように、非テレセントリック光学部品を備え得る。
【００２０】
多数の実施形態において、最外ライトビームの最外縁光線が、光学システムを介して通過した後に、光軸に関して発散し、及び、最外縁光線と光軸との間の発散角度が、多くて１０°、いくつかの実施形態においては多くて８°、及び特定の実施形態では多くて５°であり得る。
【００２１】
多数の実施形態において、ライトガイドパーツは、透光ボディを備える。透光ボディは、１つ以上のガラス又はプラスチックを備え得るもので、及び、リジッドボディのような、硬い、固体ボディを備え得る。
【００２２】
ライトガイドパーツは、ライトビームのアレイが、入射面に関して略９０°の角度でライトガイドパーツに入るように、設けられ得る。いくつかの実施形態においては、ライトガイドパーツは、ライトビームのアレイが９０°±８°、及びより特定には９０°±５°のような、９０°±１０°の角度で入射面を介して入るように、設けられ得る。
【００２３】
ライトガイドパーツは、側壁によって包まれ得るもので、ライトガイドパーツの側壁及び入射面は、入射面を介してライトガイドパーツに入る各ライトビームが、出射面を介して出る前に、奇数回数側壁で反射される。多数の実施形態において、各ライトビームは、出射面を介して出る前に、３又は５回側壁で反射され得る。側壁及び／又は出射面及び／又は入射面の各々は、平面状であり得る。
【００２４】
ライトガイドパーツは、入射面を介して入射する各ライトビームが、内部反射を経由してライトガイドパーツの側壁の少なくとも１つから反射されるように、入射面及び側壁の屈折角及び配置を有して構成され得る。多数の実施形態において、側壁での反射の少なくともいくつかは、合計内部反射、減衰された合計内部反射、又はフラストレートした合計内部反射の１つ以上のような、内部反射に起因する。代替的に又は追加的に、少なくともいくつかの反射は、側壁又は側壁の一部におけるミラーコーティングで提供され得る。
【００２５】
多数の実施形態において、ライトガイドパーツは、１部品ボディを備える。
【００２６】
多数の実施形態において、ライトガイドパーツは、入射面に関して鋭角で設けられている上側側壁、入射角に関して鈍角で設けられている下側側壁、及び入射面及び／又は出射面に関して鋭角で設けられている末端側壁を備える。上側側壁は入射面に隣接し得るもので、下側側壁は入射面に隣接し得るもので、及び／又は末端側壁は上側側壁及び／又は下側側壁に隣接し得る。末端側壁及び上側側壁の間の角度は、鈍角であり得る。下側側壁は、出射面を備え得る。
【００２７】
多数の実施形態において、末端側壁は、ミラーを備え得る。例えば、末端側壁は、ミラーコーティングを備え得る。このような実施形態において、ライトガイドパーツは、入射面を介して入射する各ライトビームが、内部反射を経由して、末端側壁を除く全ての（残っている）側壁で反射されるように、設けられ及び／又は構成されてよい。
【００２８】
入射面と下側側壁との間の角度は、９０°及び１２５°の間、特に、９０°及び１１５°の間にあってよい。出射面又は下側側壁と末端側壁との間の角度は、２０°及び４５°の間、特に、２５°及び３５°の間にあってよい。入射面及び上側側壁の間の角度は、９０°及び６５°の間、特に、９０°及び８０°の間にあってよい。
【００２９】
出射面は、透光カバープレートによってカバーされ得る。透光カバープレートは、ガラス又はプラスチックのプレートであり得る。カバープレートは、出射面から少し離れて設けられ得る。
【００３０】
多数の実施形態において、照射モジュールは、単一のライトエミッタ又は複数のライトエミッタを備える。１つ以上のライトエミッタは、コヒーレント光を出射し得る。ライトエミッタは、１つ又は複数のレーザーエミッタを備え得る。単一のライトエミッタを備えている実施形態においては、照射モジュールは、ビームエクスパンダエレメント及び／又はライトエミッタからのライトビームを複数のライトビーム及び／又はライトビームのアレイに分けるためのビームスプリッタエレメントを更に備える。ビームスプリッタエレメントは、グレーチング又はマイクロレンズアレイのような、回折光学部品又は屈折光学部品を備え得る。
【００３１】
上述の装置のいくつかは、ライトビームをリニアに偏光させるポラライザを備え得るもので、ポラライザは、照射モジュール及びプローブヘッドの間、特に、照射モジュール及び光学システムの間の光路に沿って設けられる。
【００３２】
上述の装置のいくつかは、ビームスプリッタを介する照射モジュールからのライトビームのアレイと、光学モジュールからの戻りライトビームのアレイが、特に、検出器に向かって反射されるように、照射モジュール及び光学システムの間の光路に沿って設けられているビームスプリッタを備え得る。ビームスプリッタは、半透光ミラーを備え得る。光学システムを介して通過する照射モジュールからのライトビームは、入射ライトビームを含み得、及び、光学システムを介して反対方向に光路に従っているライトビームは、戻りライトビームを含み得る。戻りライトビームのアレイは、例えば、歯の一部のような、画像化されるためのオブジェクトによって反射されてきたライトビームのアレイを含み得る。
【００３３】
上述の装置は、戻りライトビームのアレイを検出するための検出器を更に備えてよい。検出器は、検出器エレメントのアレイを備えてよい。検出器エレメントは、ＣＣＤカメラ又はフォトダイオードアレイを備えてよい。検出器は、分光光度計を備え得る。
【００３４】
上述の装置は、光学装置のフォーカル平面をシフトするフォーカスシフトメカニズムを備え得る。例えば、フォーカスシフトメカニズムは、光学システムの１つ以上のレンズを光軸に沿ってシフトするように構成され得る。多数の実施形態において、フォーカスシフトメカニズムは、光学システムの１つ以上のレンズを移すためのトランスレーションメカニズムを備え得る。
【００３５】
多数の実施形態において、プローブヘッドはハウジングを備え、ライトガイドパーツ及び／又は光学システムはハウジングの内部に提供される。フォーカスシフトメカニズムが提供される実施形態において、フォーカスシフトメカニズムは、また、ハウジングの内部に提供され得る。
【００３６】
多数の実施形態において、プローブヘッドは、ハンドヘルド装置のパーツを備える。例えば、光学システム及び／又はフォーカスシフトメカニズムは、ハンドヘルド装置のパーツを備え得る。特に、ハンドヘルド装置は、上述のハウジングによって画定され得る。
【００３７】
更なる特徴は、実施形態に従って、添付図面を参照することによって記述されるであろう。
【００３８】
本明細書で用いられているように、主光線は、ライトのビームの中央光線を包囲する。多数の実施形態において、複数のビームは、複数のビーム各々が主光線を含んでおり、測定されるための表面に向けられる。
【００３９】
図１は、多数の実施形態に従っている、歯のセグメント又は歯の一部の歯科コンフォーカル画像化のための装置の例を概略的に示している。歯のセグメントは、１つの歯、複数の歯、残根、及び／又は１つ以上の歯がなくなっている部分を含み得る。装置は、例えば、歯の口腔内画像化のために用いられ得る。代替的に、ポジティブ又はネガティブ歯モデルの画像化は、よく働き得る。
【００４０】
図示されている装置は、コヒーレント光のソースとしてのライトエミッタ１を備える。例ととして、ライトエミッタは、半導体レーザーのようなレーザソースであってよい。
【００４１】
矢印の表示によって示されているように、出射されたライトは、所望の幅又は開口数を有するコリメーションライトビームを獲得するために、コリメートレンズを備え得る、ビームエクスパンダ２を介して通過する。
【００４２】
ライトエミッタ１及びビームエクスパンダ２の間の光路に沿って、任意で、偏光フィルタのようなポラライザが提供され得る。
【００４３】
ビームエクスパンダ２には、ビームをライトビームのアレイに分けるスポットアレイジェネレータエレメント３が続く。例えば、回折又は屈折光学部品のフォームにおけるスポットアレイジェネレータエレメント３は、グレーチング又はマイクロレンズアレイを備え得る。
【００４４】
図示された例において、ライトエミッタは、ライトビームアレイがビームエクスパンダ及びビームスプリッタエレメントを介して生成される、単一のライトソースを備える。代替として、ライトエミッタ１は、アレイのフォームにおいて設けられている複数のライトソースを既に備え得る。このケースにおいて、ライトビームのアレイは、ビームエクスパンダ及び／又はビームスプリッタが避けられ得るように、ライトエミッタ１にて直接生成される。例として、ライトソースのアレイは、半導体レーザーのような、レーザソースのアレイのフォームにおいて提供され得る。
【００４５】
この例において、ライトエミッタ１、ビームエクスパンダ２、及びスポットアレイジェネレータエレメント３は、ライトビームのアレイを生成している照射モジュールを画定する。
【００４６】
単線によって、図示されているケースのために、ここに示されたライトビームのアレイは、半透光ミラーの形式におけるビームスプリッタ４を介して通過し、光学システム５に入射する。光学システム５は、以下でより詳細に記載されるであろう、非テレセントリック、コンフォーカルレンズ構成を備える。
【００４７】
ライトエミッタ１から来ており及び画像化されるサンプル（例えば、歯のセグメント）に向かって伝播しているライトビームは、入射ライトビームと称され、サンプルにて反射され及び入射ライトビームの光路に沿って伝播するライトビームであるが反対方向のものは、戻りライトビームと称される。
【００４８】
光学システム５の後、ライトビームの入射アレイは、プローブヘッド６に入射する。特に、ライトビームのアレイは、ライトガイドパーツの入射面を介して、プローブヘッドのライトガイドパーツに結合される。ライトガイドパーツの内部で、各ビームは、歯のセグメント７のような画像化されるオブジェクトにおける出射面を介して結合される前に、数回反射される。この手法において、ライトビームの入射アレイは、歯のセグメント７に向かって出射され、従って、ライトのアレイが歯の表面を照らすことになる。
【００４９】
また、歯とプローブヘッドとの間で矢印の１つによって図示されたように、反射されたライトは、プローブヘッド６、特に出射面を介してこれのライトガイドパーツに再度入射する。この手法において、各反射又は戻りライトビームは、入射ライトビームによって進まれたのと反対方向において光路に沿って進む。従って、戻りライトビームは、また、プローブヘッド６のライトガイドパーツの内部で数回反射され、逆方向に光学システム５を介して通過する。半透光ミラー４にて、戻りライトビームは、１つ以上のレンズを備えている画像化光学部品８に向かって反射され、その後にピンホールアレイ９に至る。
【００５０】
この後、戻りライトビームのアレイは、検出器エレメントのアレイを備えている、検出器１０に衝突する。例えば、検出器１０は、ＣＣＤカメラ又はフォトダイオードアレイであり得る。各検出器エレメント又はセンシングエレメントは、アレイ９におけるピンホールに一致する。
【００５１】
検出器１０はプロセッシングユニット１１に接続され、検出器エレメントの各々において測定された各ライトの強度は、取得及び解析される。
【００５２】
装置は、モーター１３と共にライトエミッタ１に接続されている制御ユニット１２を更に備える。モーター１３は、光学システム５のフォーカル平面をシフトするためのフォーカスシフトメカニズムの例である。特に、モーター１３は、光軸に沿って光学システムの１つ以上のレンズをシフト又は移すために、光学システム５と結合される。この手法において、フォーカル平面の位置は、変更又はシフトされ得る。
【００５３】
フォーカル平面の位置が変化した（または、１つ以上のレンズがシフトされた）フィードバック信号の受信の後に、制御ユニット１２は、ライトパルスを生成するためにライトエミッタ１をトリガする。プロセッシングユニット１１は、歯の一部７にて反射されたライトパルスに対応している検出器１０によって検出されたときの、ライト強度を表しているデータを取得するであろう。この手順は、フォーカル平面のための複数の位置の間繰り返されるであろう。
【００５４】
ＷＯ００／０８４１５にて詳細に説明されているように、これの開示全体は、参照によって本明細書に組み込まれ、例えば、画像オブジェクト（例えば、歯のセグメント）の表面トポロジーは、特定のピクセルのためにライト強度が最大限になるフォーカル平面を決定することによって決定される。この手法において、オブジェクト、例えば、歯のセグメントの３次元表現は、取得され得る。これは表示され得るもので、及び／又は、更にプロセスされ得る。
【００５５】
ライトビームのアレイは、異なる波長を有しているライトビームを含み得る。この目的のために、ライトエミッタ１は、異なる波長のライトを出射する異なるライトソースを備え得る。異なる波長のビームでのアレイのケースにおいて、検出器は、カラー解像を有する分光光度計であり得る。分光光度計のための例は、３つのチップのＣＣＤカメラ又は白黒のＣＣＤに対するベイヤーマスク（Ｂａｙｅｒ  ｍａｓｋ）の使用、あるいは、他のライトセンサである。
【００５６】
異なるフォーカル平面に同時に各々フォーカスされる、ライトコンポーネント又は異なる波長を有するライトビームを用いることにより、画像化のための時間は、異なるフォーカル平面の範囲が同時に測定され得るにつれて、減少され得る。
【００５７】
プローブヘッド６は、ハウジングを備え得る。例えば、光学システム５及びライトガイドパーツの両方は、このようなハウジングの内部で提供され得る。ハウジングは、ライトガイドパーツ及び／又は光学システム５及び／又はモーター１３がハンドヘルド装置において含まれるように、ハンドヘルド装置として構成されてよい。
【００５８】
図２Ａは、多数の実施形態に従っている、第１のオーダの画像化する構成を示している、光学システムの近軸設計例を概略的に示している。この概略図において、プローブ６は、単一のブロックとして図示されている。この例において、中央ビーム１４及び（光軸に対して垂直方向において）最外ビーム１５は、ソース平面１６から出射される。例を介して、参照番号１５’及び１５’’は縁光線を示しており、参照番号１４’’’は中央ビーム１４の主光線を示す。従って、「縁光線」は、ビームの周囲又はエンベロープを画定している、（特定のライトビームの）光線を示している従来の観念において用いられ；「主光線」は、ビームの中央光線に対応している。
【００５９】
この例においてみられ得るように、最外ライトビーム１５の最外縁光線１５’’は、光学システム５を介して通過した後であり、プローブヘッド６に入射する前に、光軸２４に平行であり、及び、縁光線１５’は、光軸２４上である中央ビームの主光線１４’’’に平行である。
【００６０】
ライトビームの完全なアレイのケースにおいて、光学システムを介して通過した後でありプローブヘッドに入射する前の、（光軸の何れかのサイドにおける）アレイの外側ビームの最外縁光線は、光軸に全て平行である。この構成の結果として、アレイのフォーカル平面１７をシフトするときでさえも、ビームのアレイの横の広がりは、少しも又は全く存在しない。
【００６１】
複数のライトビーム各々は、主光線を含み得る。例えば、外側ビーム１５は、ソース平面１６における外側開口からフォーカル平面１７における焦点に延びている主光線１５’”を含み得る。
【００６２】
最外ビームの最外縁光線と中央ビームの主光線との上述の平行性に代えて、あるいは、組み合わせて、光学システムは、光学システムの光軸に関する最外ライトビームの最外縁光線が、光軸に対して発散するように構成され得る。多数の実施形態において、光学システムを介して通過した後に、最外ビームの最外縁光線は、光軸に関して開いている角度を示し得る。光軸に関する発散角度又は開いている角度は、多くて１０°であり得るもので、好ましくは８°であり得る。
【００６３】
多数の実施形態において、光システムのコンフォーカルフォーカスシステムは、非テレセントリック光学システムを備える。光学システムは、最外ビームの縁光線によって画定される角度が光軸に関して極端に軸外れの主光線によって画定される角度を補足するように、構成され得る。このような実施形態においては、画像化されるオブジェクト、例えば、歯のセグメントにおいて、減少された光線フットプリントが提供される。
【００６４】
図２Ｂは、図２Ａの実施形態に対応している厚いレンズ設計の例を概略的に示している。また、図２Ｂにおいて、実施形態に従って、照射モジュールによって生成されたビームのアレイからの、１つのみの中央ビーム１４及び１つのみの最外ビーム１５が、単純化のために破線で示されている。
【００６５】
図３及び４は、多数の実施形態に従っている、プローブヘッドの平面図及び（Ａ−Ａ線を介する）断面図を各々図示する。プローブヘッド６は、入射面１８及び出射面１９を有するライトガイドパーツ有する。ライトエミッタ及び光学システムからくるライトは、約９０°の角度で、すなわち、入射面に実質的に標準で、入射面１８を介してライトガイドパーツに入射する。入射角度は、例えば、９０°±１０°であり得るもので、好ましくは９０°±８°であり得る。これは、特に、最外ライトビームの最外縁光線が、光学システムを介して通過した後に、光軸に関して発散する実施形態に適用する。
【００６６】
図４において概略的に示されているように、ライトガイドパーツが設けられ、及びは、各ライトが入射面１８を介してライトガイドパーツに入射するこのような手法にて、ライトはライトガイドパーツの内部で結合される。図４に従っている実施形態においては、ライトビームが出射面１９を介してライトガイドパーツを出る前に、３回の反射が発生する。第１の反射は、入射面１８に隣接しており及び入射面１８に関して鋭角にて設けられている上側側壁２０にて発生する。第２の反射は、また入射面１８に隣接しており及びこれに関して鈍角にて設けられている下側側壁２１にて発生する。最後の反射は、上側及び下側側壁の両方に隣接している末端側壁２２にて発生する。出射面１９は、下側側壁２１の一部である。
【００６７】
末端側壁２２は、ライトガイドパーツの対応している面の適切なコーティングによって獲得され得るミラーを備える。全体としてライトガイドパーツは、これらの実施形態においては、例えばガラスボディ又は透光樹脂で構成されたボディを備えている１部品ボディを備え得る。上側側壁２０及び下側側壁２１での第１及び第２の反射は、内部反射に起因し得る。
【００６８】
これらの実施形態の観点において、１部品フォームに従っているプローブヘッドのライトガイドパーツは、シンプルで経済的な手法にて製造され得る。
【００６９】
上述の光学システムの特定の構成は、小さい厚さを維持している間、長いライトガイドパーツおよびプローブが、改善された口腔内の使用に帰することを考慮にいれる。
【００７０】
多数の実施形態において、及び図５に示されているように、出射面１９は、出射面１９からいくらかの距離にて設けられている透光カバープレート２３によってカバーされ得る。このカバープレート２３は、衛生面の理由により交換可能であり得るもので、及び単一使用コンポーネントを構成し得る。
【００７１】
図５にて示されている実施形態は、ライトビームが出射面１９を介して出る前に沿って５回反射される、より長いライトガイドパーツを提供する。
【００７２】
多数の実施形態において、複数のライトビームの各々の主光線は、例えば、光軸に関して発散角を有している出射面１９を出る。ライトビームの主光線各々のこの発散は、改善された測定を提供し、及び、例えば、口腔キャビティにおける画像化されるスポットの重複を減少させ得る。本明細書に記述のライトビームの縁光線の広がりの減少は、例えば、本明細書に記載のように測定の正確さの向上を提供するために、ライトビーム各々の主光線の発散と組み合わされ得る。
【００７３】
本願発明の好ましい実施形態が示され及び本明細書に記載されたが、このような実施形態は、例示のみの手法によって提供されることについて、当業者は明白であろう。多数のバリエーション、変更、及び代用は、本発明から逸脱することなく、当業者にてここで発生するであろう。本明細書に記載の発明の実施形態に対する様々な代替が発明の実施において採用され得ることについて理解されたい。以下の請求は本発明の範囲を画定しており、これらの請求の範囲内の方法及び構造及びこれらの等価物がこれらによってカバーされていることについて、示唆される。
〔付記１〕
コンフォーカル画像化のための装置であり、
ライトビームのアレイを生成するための照射モジュールと、
ライトビームの前記アレイのコンフォーカルフォーカスのための光学システムと、
入射面及び出射面を有するライトガイドパーツを有するプローブヘッドと、を備え、
前記照射モジュール、前記光学システム、及び前記プローブヘッドは、前記照射モジュールからのライトビームの前記アレイが前記光学システムを介して通過し、前記入射面を介して前記ライトガイドパーツに入り、及び前記出射面を介して前記ライトガイドパーツを出るように、設けられており、
前記光学システムは、前記光学システムを介して通過した後に、前記光学システムの光軸に関する前記最外ライトビームの前記最外縁光線が、前記光軸に対して平行又は発散するように、構成されている、
装置。
〔付記２〕
前記ライトガイドパーツは、透光ボディを備える、請求項１に記載の装置。
〔付記３〕
前記ライトガイドパーツは、ライトビームの前記アレイが前記入射面に関して略９０°の角度で前記ライトガイドパーツに入るように設けられている、
請求項１に記載の装置。
〔付記４〕
前記ライトガイドパーツは側壁によって包まれており、及び、前記ライトガイドパーツは、前記入射面を介して前記ライトガイドパーツに入る各ライトビームが、前記出射面を介して出る前に、奇数回、特に、３又は５回、前記側壁にて反射されるように、設けられる、
請求項１に記載の装置。
〔付記５〕
請求項１に記載の装置であり、前記ライトガイドパーツは、前記入射面を介して入る各ライトビームが、内部反射経由で前記ライトガイドパーツの前記側壁の少なくとも１つで反射されるように、設けられ及び／又は構成される、
請求項１に記載の装置。
〔付記６〕
前記ライトガイドパーツは、１部品ボディを構成する、
請求項１に記載の装置。
〔付記７〕
前記ライトガイドパーツは、前記入射面に隣接しており、前記入射面に関して鋭角で設けられているような上側側壁、前記入射面に隣接しており、前記入射面に関して鈍角で設けられているような下側側壁、及び、前記上側側壁及び／又は前記下側側壁に隣接しており前記入射面及び／又は前記出射面に関して鋭角で設けられているような末端側壁を備える、
請求項１に記載の装置。
〔付記８〕
前記末端側壁は、ミラーを備える、
請求項７に記載の装置。
〔付記９〕
前記入射面と前記下側側壁との間の前記角は、９０°及び１２５°の間にある、
請求項７に記載の装置。
〔付記１０〕
前記出射面は、透光カバープレートによってカバーされている、
請求項１に記載の装置。
〔付記１１〕
前記照射モジュールは、レーザーエミッタのような、単一又は複数のライトエミッタを備える、
請求項１に記載の装置。
〔付記１２〕
前記照射モジュールからのライトビームの前記アレイがビームスプリッタを介して通過し、前記光学モジュールからのライトビームの戻りアレイが反射されるように、前記照射モジュール及び前記光学システムの間の前記光路に沿って設けられている前記ビームスプリッタ、を更に備える、
請求項１に記載の装置。
〔付記１３〕
ライトビームの戻りアレイを検出するための検出器、を更に備える、
請求項１に記載の装置。
〔付記１４〕
前記光学システムのフォーカル平面をシフトするためのフォーカスシフトメカニズム、を更に備える、
請求項１に記載の装置。
〔付記１５〕
前記フォーカスシフトメカニズムは、前記光軸に沿って前記光学システムの１つ以上のレンズをシフトするように構成されている、
請求項１４に記載の装置。
〔付記１６〕
コンフォーカル画像化のための装置であり、
ライトビームのアレイを生成するための照射モジュールと、
ライトビームの前記アレイのコンフォーカルフォーカスのための光学システムと、
入射面及び出射面を有するライトガイドパーツを有するプローブヘッドと、を備え、
前記照射モジュール、前記光学システム、及び前記プローブヘッドは、ライトビームの前記アレイの主光線が相互に発散するように、設けられている、
装置。
〔付記１７〕
前記アレイの各ビームは各主光線及び各縁光線を画定しており、前記照射モジュール、当該各縁光線は、当該各主光線に関して集束角を有しており、前記光学システム及び前記プローブヘッドは、ビームの当該アレイの外側ビームの主光線が、前記プローブヘッドの光軸に関する発散角を有しており、当該発散角が当該集束角を補足するように設けられる、
請求項１６に記載の装置。
〔付記１８〕
コンフォーカル画像化のための方法であり、
ライトビームのアレイを生成するための照射モジュールを提供するステップと、
ライトビームの前記アレイのコンフォーカルフォーカスのための光学システム、及び、光軸と入射面と出射面とを有するライトガイドパーツを有するプローブヘッドを提供するステップと、を含み、
前記光学システムは、前記光学システムを介して通過した後に、前記光軸に関する最外ライトビームの最外縁光線が、前記プローブヘッド及び前記ライトビームのフォーカルポイントの間の前記光軸に関して平行又は発散するように、構成されている、
方法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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