(57)【要約】  本発明は、複数の縞（５）からなる投影パターン（３）を生成する投影格子（２）と、生成された投影パターン（３）を測定すべき対象（１０）上に投影する光学系（４）とを備える、対象歯（１０）を三次元で光学測定する縞投影方法に基づいた、歯科用カメラ（１）を校正するための方法及び校正デバイスに関する。第１のステップで、既知の寸法を有する基準面（７４）が、縞投影方法を使用して歯科用カメラ（１）によって測定される。複数の測定点（１１）の実際の座標（３３、３６）が基準面（７４）上で決定され、決定された実際の座標（３３、３６）は、基準面（７４）上における測定点（１１）の目標座標（３４）と比較される。次の方法ステップで、実際の座標（３３、３６）と目標座標（３４）との間の偏差（３５、３７）に由来して、投影パターン（３）の個々の縞（５）に対して複数の補償値（４０、５０、５１、５２、５３）を算出する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の縞（５）からなる投影パターン（３）を生成する投影格子（２）と、前記生成された投影パターン（３）を測定すべき対象（１０）上に投影する光学系（４）とを備える、対象歯（１０）を三次元で光学測定する縞投影方法に基づいた、歯科用カメラ（１）を校正する方法であって、前記歯科用カメラ（１）を用いて、前記縞投影方法を使用して既知の寸法を有する基準面（７４）が測定され、複数の測定点（１１）の実際の座標（３３、３６）が前記基準面（７４）上で決定され、それによって、前記決定された実際の座標（３３、３６）が既知の寸法を有する前記基準面（７４）上の前記測定点（１１）の既知の目標座標（３４）と比較され、前記実際の座標（３３、３６）と前記目標座標（３４）との間の偏差（３５、３７）に由来して、前記投影パターン（３）の前記個々の縞（５）に対して複数の補償値（４０、５０、５１、５２、５３）を算出し、前記対象歯（１０）の測定中、前記実際の座標（３３、３６）と前記目標座標（３４）との間の前記偏差（３５、３７）を補償するために、前記算出した補償値（４０、５０、５１、５２、５３）が考慮に入れられ、前記基準面（７４）が複数のマーキング（８０）を備えた校正プレート（７３）であり、前記マーキング（８０）が、前記歯科用カメラ（１）に対する前記校正プレート（７３）の精密な位置及びアラインメントを決定するのに使用され、前記実際の座標（３３、３６）と前記校正プレート（７３）との間の前記偏差（３５、３７）が次に、前記校正プレート（７３）に垂直な方向に沿って決定され、校正の結果が補償値（４０、５０、５１、５２、５３）からなるマトリックスであり、前記補償値が補償の方法ステップで使用される一方で、平行な縞（５）からなる前記投影される投影パターン（３）上で前記対象（１０）を測定して前記投影パターン（３）が補正され、次に、縞製造方法を使用することによって、前記補正された投影パターンに基づいて前記対象（１０）の三次元画像を算出することを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記基準面（７４）が平面であり、前記実際の座標（３３、３６）と前記目標座標（３４）との間の前記偏差（３５、３７）が、最小自乗法を用いて、前記実際の座標（３３、３６）を使用して基準面を当てはめることによって決定することができ、次に、前記実際の座標（３３、３６）と前記基準面との間の前記偏差（３５、３７）が、前記基準面に垂直な方向に沿って決定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記実際の座標（３３、３６）と前記目標座標（３４）との間の前記偏差（３５、３７）が、前記歯科用カメラ（１）に対する前記基準面（７４）の異なる距離及びアラインメントに関する複数の画像から決定されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記画像が、前記歯科用カメラ（１）のための第１の保持デバイス（７１）と、前記第１の保持デバイス（７１）に対して複数のステップで特定のやり方で変位させることができる、前記基準面（７４）のための第２の保持デバイス（７２）とを有する校正デバイス（７０）を使用して撮られることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
縞（５）の各縁部に対して１つのみの補償値（４０）を算出し、前記縁部（４１）の前記偏差（３５、３７）を補償する、前記投影格子（２）の面内における前記縁部（４１）の必要な変位を示すことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
縞（５）の各縁部が複数のセクタ（５４、５５、５６、５７）に分割され、各セクタ（５４、５５、５６、５７）に対して、前記セクタ（５４、５５、５６、５７）の前記偏差（３５、３７）を補償する、前記投影格子（２）の面内における前記セクタ（５４、５５、５６、５７）の必要な変位を示す補償値（５０、５１、５２、５３）を算出することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記実際の座標（３３、３６）と目標座標（３４）との間の前記偏差（３５、３７）が、前記基準面（７４）の複数の三次元画像を前記歯科用カメラ（１）に対して同じ位置及びアラインメントで撮ることによって決定され、雑音信号によって発生する非系統的誤差を低減するために、前記個々の画像からの前記偏差（３５、３７）が平均化されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
対象歯（１０）を三次元で光学測定する縞投影方法に基づいた、複数の縞（５）からなる投影パターン（３）を生成する投影格子（２）と、前記生成された投影パターン（３）を測定すべき前記対象（１０）上に投影する光学系（４）とを備える歯科用カメラ（１）を校正するための校正デバイスであって、前記校正デバイス［（７０）］が、前記歯科用カメラ（１）のための第１の保持デバイス（７１）と、基準面（７４）のための第２の保持デバイス（７２）とを有し、歯科用カメラ（１）と前記基準面（７４）との間で多数の定義する距離及び／又はアライメントを調節することができるように、前記第１の保持デバイス（７１）を前記第２の保持デバイス（７２）に対して変位させることができ、前記第１の保持デバイス（７１）が内ねじ（７５）を有し、前記第２の保持デバイス（７２）が、前記第１の保持デバイス（７１）の前記内ねじ（７５）に係合する外ねじ（７６）を有し、前記第１の保持デバイス（７１）を前記第２の保持デバイス（７２）に対して回転させることによって、前記基準面（７４）に対する前記歯科用カメラ（１）の前記距離及びアラインメントを定義するステップで変更することができることを特徴とする、校正デバイス。
【請求項９】
前記平坦な基準面（７４）が、前記外ねじ（７６）の中央軸（７７）に対して５０°から７０°の間の角度で前記第２の保持デバイス（７２）上に配置されることを特徴とする、請求項８に記載の校正デバイス。
【請求項１０】
前記平坦な基準面（７４）が、互いに対して既知の距離で配置された複数の正方形のマーキング（８０）を有することを特徴とする、請求項８又は９に記載の校正デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の縞からなる投影パターンを生成する投影格子と、生成された投影パターンを測定すべき対象上に投影する光学系とを備える、対象歯を三次元で光学測定する縞投影方法に基づいた、歯科用カメラを校正するための方法及び校正デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術により、三次元で光学測定するための多数の縞投影方法が知られている。これらの方法では、投影パターンが測定すべき対象上に投影される。続いて、三角測量法を使用して、歪んだ投影パターンに基づいて対象の測定点の３Ｄ座標を算出する。測定点のクラウドから、次に対象の３Ｄモデルを算出する。
【０００３】
この方法の不利な点は、投影格子の製造誤差、又は光学系の光学誤差により、生成された３Ｄモデルに対象の実際の寸法と比べて測定誤差が生じる可能性がある点である。投影格子の製造誤差は、例えば、誤った縞幅、又は不正確な縞間距離に結び付く場合がある。光学系の光学誤差は、例えば、投影パターンを歪ませる歪みであり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の目的は、製造誤差又は光学結像誤差によって引き起こされる測定誤差を補償するための、歯科用カメラを校正する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、対照歯を三次元で光学測定する縞投影方法に基づいた、歯科用カメラを校正する方法に関する。歯科用カメラは、複数の縞からなる投影パターンを生成する投影格子と、生成された投影パターンを測定すべき対象上に投影する光学系とを備える。方法の第１のステップでは、既知の寸法を有する基準面が、縞投影方法を使用して歯科用カメラによって測定される。複数の測定点の実際の座標は基準面上で決定される。次に、決定された実際の座標が、既知の寸法を有する基準面上における測定点の既知の目標座標（所望の座標）と比較される。次の方法ステップで、実際の座標と目標座標との間の偏差に由来して、投影パターンの個々の縞に対して複数の補償値を算出する。次に、これらの算出した補償値を、実際の座標と目標座標との間の偏差を補償するために、デジタル対象を測定する際に考慮に入れる。
【０００６】
基準面は複数のマーキングを備えた校正プレートであり、マーキングは、歯科用カメラに対する校正プレートの精密な位置及びアラインメントを決定するのに使用される。次に、校正プレートに垂直な方向に沿って、実際の座標と校正プレートとの間の偏差を決定する。
【０００７】
校正の結果は補償値からなるマトリックスであり、それらの値が補償の方法ステップで使用される一方で、平行な縞からなる投影パターン上で対象を測定して投影パターンが補正され、次に、縞投影方法を使用することによって、補正された投影パターンに基づいて対象の三次元画像を算出する。
【０００８】
縞投影方法では、複数の平行な縞からなるパターンが測定すべき対象上に投影され、三角測量法を使用して、縞の歪みに基づいた対象の三次元画像が生成される。
【０００９】
例えば、識別できるように縞を色分けすることが可能である。このために、複数の色付きの縞からなるパターンを対象上に投影する。次に、測定された点に対する深度座標を決定し、対象の３Ｄモデルが生成される。色付きの縞はそれらの色によって明確に識別することができる。例えば、４つの色付きの縞及び／又は３つの有色の移行部を、色付きの縞の色分けに使用することができる。色付きの縞は、例えば、スライドを使用して生成することができる。
【００１０】
かかる縞投影方法の縞幅は、例えば、測定すべき対象の測定された体積内で１５０μｍとすることができる。
【００１１】
光学測定の場合、強度、色、偏光、干渉性、位相、コントラスト、場所、又は伝播時間など、異なる光学的性質を使用して縞をコード化する、異なる縞投影方法も使用することができる。
【００１２】
投影パターンを生成する投影格子は、例えば、光が通過するスライドとすることができ、それを用いて平行な縞が生成される。基準面は、例えば、平面、又は半球体などの任意の三次元表面とすることができる。投影格子の製造誤差又は光学系の結像誤差によって、基準面上の測定点の実際の座標と目標座標との間に偏差が生じる。補償のため、個々の縞に対して補償値を算出する。これらの補償値は、メモリに保存し、補正された投影パターンを使用して三次元画像を算出する前に、校正後の測定中に投影パターンに対して後で使用することができる。これは、実際の座標と目標座標との間の偏差を補償する。
【００１３】
マーキングは、例えば、互いに対して固定の距離で配置される矩形のマーキングとすることができる。これにより、カメラに対する基準面の距離並びにアラインメントを、マーキング間の距離を使用して、コンピュータによって算出することが可能になる。マーキングを使用して位置が既に決定されているので、測定点の実際の座標を使用することによる当てはめは不要である。したがって、実際の座標と校正プレートとの間の偏差を、コンピュータを使用して直接算出することができる。
【００１４】
基準面の位置を決定するため、文献（「Ａ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｃａｍｅｒａ  Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ−Ａｃｃｕｒａｃｙ  ３Ｄ  Ｖｉｓｉｏｎ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ  Ｕｓｉｎｇ  Ｏｆｆ−ｔｈｅ−Ｓｈｅｌｆ  Ｃａｍｅｒａｓ  ａｎｄ  Ｌｅｎｓｅｓ」、１９８７年）に登場するＴｓａｉの既知の校正方法、又はやはり文献に登場するＺｈａｎｇの既知の方法（「Ａ  ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｎｅｗ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｆｏｒ  ｃａｍｅｒａ  ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ」、２０００年）を使用することができる。
【００１５】
この［ｓｉｃ］方法の利点は、製造誤差又は光学系による結像誤差によって発生する偏差が補償され、それによって画質が改善される点である。
【００１６】
かかるマトリックスの補償値は、例えば、それぞれの縞に対する実際の座標と目標座標との間の偏差を補償するために、それぞれの平行な縞の必要な変位を表す変位ベクトルであり得る。三次元画像を算出するときに、補償値からなるマトリックスが最初に投影パターンに対して使用され、その後で初めて、対象上の測定点の３Ｄ座標が、補正された投影パターンを使用して算出される。
【００１７】
有利には、基準面は平面とすることができ、実際の座標と目標座標との間の偏差は、最小自乗法を用いて、実際の座標を使用して基準面を当てはめることによって決定することができ、次に、実際の座標と基準面との間の偏差を、基準面に垂直な方向に沿って決定することができる。
【００１８】
したがって、歯科用カメラに対する基準面の精密な位置は、当てはめによって決定される。したがって、完全な投影格子及び完全な光学系を用いれば、実際の座標が目標座標に対応するようにして、全ての目標座標が基準面の面内にあるであろう。
【００１９】
有利には、実際の座標と目標座標との間の偏差は、歯科用カメラに対する基準面の異なる距離及びアラインメントに関する多数の画像から決定することができる。
【００２０】
光学誤差によって生じる歪みは深度依存性であり得るので、実際の座標と目標座標との間の偏差は、歯科用カメラに対する基準面の距離に応じて変化し得る。異なる距離に対する補償値を決定することによって、深度依存性の光学画像誤差も補償することができる。
【００２１】
有利には、歯科用カメラのための第１の保持デバイスと、第１の保持デバイスに対して複数のステップで特定のやり方で調節することができる、基準面のための第２の保持デバイスとを有する校正デバイスを使用して、画像を撮ることができる。
【００２２】
かかる校正デバイスによって、基準面に対して段階的にカメラの距離及びアラインメントを変更することが可能になる。したがって、基準面と歯科用カメラとの間の異なる距離及び角度に対して画像を撮ることができ、次に、画像それぞれに関して個々の縞の補償値を決定することができる。第１の保持デバイス及び第２の保持デバイスは、例えば、ねじ込み継手を用いて接続することができる。
【００２３】
有利には、縞の各縁部に対して、この縁部の偏差を補償する、投影格子の面内におけるこの縁部の必要な変位を示す目的で、１つのみの補償値を算出してもよい。
【００２４】
縞投影方法では、各縞の２つの縁部が評価されて、これらの縁部に沿った測定点の３Ｄ座標を算出する。縁部の補償値は、例えば、それぞれの縁部の全ての測定点に関して実際の座標と目標座標との間の偏差を決定し、次にこれらの偏差の平均を形成（算出）することによって、算出することができる。次に、偏差のこの平均値を使用して、対応する補償値を算出する。
【００２５】
有利には、縞の各縁部は複数のセクタに分割することができ、それによって、投影格子の面内におけるこのセクタの必要な変位を示す補償値を各セクタに対して算出して、このセクタの偏差を補償する。
【００２６】
このように、補償［機能］を改善するため、各縁部は複数のセクタに分割される。縁部が波形である場合、縁部全体を変位するのでは不十分である。その代わりに、それぞれのセクタに関して誤差を補償するために、セクタそれぞれに対して独立した補償値を算出する。
【００２７】
有利には、実際の座標と目標座標との間の偏差は、基準面の複数の三次元画像を歯科用カメラに対して同じ位置及びアラインメントで撮ることによって決定することができ、雑音信号によって発生する非系統的誤差を低減するために、個々の画像からの偏差が平均化される。
【００２８】
雑音信号によって生じる誤差はそれによって平均化されるので、例えば、投影格子の製造誤差によって、又は光学系の結像誤差によって引き起こされる、系統的誤差のみが残る。
【００２９】
本発明の追加の目的は、対象歯を三次元で光学測定する縞投影方法に基づいた、歯科用カメラを校正するための校正デバイスであり、歯科用カメラは、複数の縞からなる投影パターンを生成する投影格子と、生成された投影パターンを測定すべき対象上に投影する光学系とを備える。校正デバイスは、歯科用カメラのための第１の保持デバイスと、基準面のための第２の保持デバイスとを有し、歯科用カメラと基準面との間で多数の定義する距離及び／又はアラインメントをもたらすことができるように、第１の保持デバイスを第２の保持デバイスに対して調節することができる。
【００３０】
記載した校正デバイスを使用して、歯科用カメラの校正を行うのに上述の方法を用いることができる。この校正デバイスを用いて、歯科用カメラと基準面との間の異なる距離及び／又はアラインメントに関して多数の画像を撮ることができる。次に、投影パターンを補正するのに使用される、補償値からなるマトリックスを各画像に対して算出することができる。欠陥のある光学系によって引き起こされる距離依存性の結像誤差を、このように補償することができる。
【００３１】
有利には、第１の保持デバイスは内ねじを有することができ、第２の保持デバイスは、第１の保持デバイスの内ねじに係合する外ねじを有することができる。第１の保持デバイスを第２の保持デバイスに対して回転させることによって、したがって、基準面に対する歯科用カメラの距離及びアラインメントを定義するステップで変更することができる。
【００３２】
かかるねじ接続を用いて、カメラに対する基準面の距離及びアラインメントを、回転によって段階的に簡単に変更することができる。
【００３３】
有利には、平坦な基準面を、第２の保持デバイス内で、外ねじの中央軸に対して５０°〜７０°の角度で配置することができる。
【００３４】
角度は特に６５°とすることができる。
【００３５】
回転を用いて、外ねじの中央軸（ｚ軸）、又は［（即ち）］カメラの光学軸の方向で、高さを調節する。３６０°回転した後、基準面はカメラに対して同じ角度に戻るが、異なる高さ位置（異なるｚ位置）にある。それに加えて、９０°、１８０°、及び２７０°の中間位置で画像を生成することが有利である。基準面の角度を成す位置、及び光学軸を中心にした回転を所与として、目標は、カメラのｘ軸及びｙ軸を中心にした［（即ち、その上の）］正及び負の角度位置を交互に取る。
【００３６】
これにより、広い角度範囲内での回転中、カメラに対する基準面の角度を変更することが可能になり、それによって複数の中間位置を測定することができる。
【００３７】
有利には、平坦な基準面は、互いに対して既知の距離で配置された複数の正方形のマーキングを有することができる。
【００３８】
マーキングを使用して、したがって、カメラに対する基準面の精密な位置を決定することができる。このために既知の校正方法を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
図面を参照して本発明について説明する。図中、
【図１】縞投影方法に基づいた歯科用カメラの略図である。
【図２】図１による歪んだ投影格子の略図である。
【図３】歪んだ投影パターンの略図である。
【図４】図１による歯科用カメラのカメラモデルの略図である。
【図５】補償の方法ステップを例証する略図である。
【図６】補償の方法ステップの別の実施形態を例証する略図である。
【図７】校正デバイスの略図である。
【図８】マーキングを有する校正プレートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１は、三次元光学測定のための縞投影方法を伴う歯科用カメラ１の略図を示す。歯科用カメラ１は、複数の平行な縞からなる投影パターン３を生成する投影格子２と、生成された投影パターン３を測定すべき対象（図示なし）上に投影する光学系４とを備える。投影格子は、例えば、複数の平行な縞５を有するスライドであり得る。照明ビーム６は、ＬＥＤなどの光源７によって生成され、投影格子２を通過し、偏向プリズム８によって偏向され、次に光学系４及び偏向ミラー９を用いて、測定すべき対象１０上に投影される。対象１０は、例えば歯の表面であり得る。照明ビーム６は、十字として示される測定点１１によって、観察ビーム１２として反射される。次に、観察ビーム１２は、偏向ミラー９によって、光学系４によって、また第２の偏向プリズム１３によって、画像検出器１４へと偏向される。画像検出器１４は、例えば、ＣＣＤ検出器又はＣＭＯＳ検出器であり得る。縞投影方法を使用することによって、照明ビーム６と観察ビーム１２との間の三角測量角度１５を使用して、また光源７及び画像検出器１４の既知の位置を使用して、歯科用カメラ１に対する測定点１１の３Ｄ座標を決定する。このようにして、測定すべき対象１０が、投影された投影パターン３の測定範囲１６内で完全に測定される。投影パターン３の個々の縞５を識別するため、強度、色、偏光、干渉性、位相、コントラスト、場所、又は伝播時間など、異なる光学的性質を使用して、個々の縞を符号化することができる。
【００４１】
色分けを用いて、隣接する縞を参照して所与の縞を一意に識別することができ、その際、例えば、４つの隣接する色付きの縞又は３つの有色の移行部の配列を一意にコード化することができる。
【００４２】
位相を使用したコード化によって、個々の縞は、縞５の進路に対して長手方向の正弦パターンを有してもよく、その際、個々の縞５に対する正弦パターンの位相はわずかにシフトされる。それぞれの縞は、位相シフトを使用して一意に識別することができる。
【００４３】
かかる縞投影方法の縞幅は、例えば、測定すべき対象１０の測定範囲１６内で１５０μｍであることができる。
【００４４】
投影格子２の製造誤差及び光学系４の結像誤差によって、投影パターン３が歪んだ形で撮像される場合がある。このことは、測定される対象１０の表面上における測定点の３Ｄ座標を決定する際の測定誤差に結び付く。これらの測定誤差を補償するため、本発明の方法が実行される。
【００４５】
図２は、明るさにばらつきがある平行な縞５を有する、図１による投影格子２の略図を示す。暗い縞は平行線のシェーディングで描かれている。縞５は製造誤差によって歪んでいるので、個々の縞５の実際の縞幅２０は目標の縞幅（所望の縞幅）２１と異なる。例えば、目標の縞縁部２２は、左から三本目の縞に破線で描かれている。実際の縞幅２０と目標の縞幅２１との間のこの偏差は、生成される三次元画像における測定誤差に結び付く。
【００４６】
図３は、図１による対象１０上に縞５が投影されている投影パターン３を示し、製造誤差によって歪んだ図２による縞が、図１による光学系４の結像誤差によって更に歪んでいる。いわゆる光学歪みは任意の形態であり得る。本例では、歪みは、投影パターン３の角が引き離された枕状である。歪みはまた、投影パターンの角が中央に向かって歪んだ、回転対称の樽状の歪みである場合がある。したがって、これらの光学歪みも、対象１０の三次元画像の測定誤差に結び付く。
【００４７】
図４は、本方法を例証する略図を示し、図１による歯科用カメラのカメラモデルが示される。光源７は照明ビーム６を放射する。投影格子２は、短い長点によって示される複数の平行な縞５を有する。投影パターンは測定対象１０の表面上に投影される。照明ビーム６は測定点１１で反射され、また観察ビーム１２として反射されて画像検出器１４に戻ることが、概略的に示される。次に、歯科用カメラ１に対する測定点１１の３Ｄ座標を、三角測量角度１５と、光源７及び画像検出器１４の位置とを使用して算出する。図２及び３によって生じる投影パターン３の歪みにより、所望の目標の縞縁部３０は、実際の誤った縞縁部３１に対してシフトされる。そのプロセスにおいて、照明ビーム６も、変更された照明ビーム３２（破線）へとシフトされる。シフトされた誤った照明ビーム３２は、測定点１１の実際の座標３３で観察ビーム１２と交差する。この実際の座標３３は、測定点１１の目標座標３４から大幅に偏差している。校正を行うため、記録すべき対象１０は平坦な基準対象である。校正のため、測定点１１の実際の座標３３と目標座標３４との間の偏差３５が決定される。偏差３５は、例えば、基準面１０に対して垂直に決定することができる。このように、実際の座標３６と、基準面１０上における他の測定点からの偏差３７とが決定される。歯科用カメラ１に対する基準面１０の精密な位置を決定するため、基準面は、互いから既知の距離のマーキングを有することができる。マーキングを使用して、歯科用カメラ１に対して、その後偏差３５、３７に対して、基準面１０の精密な位置を決定することができる。
【００４８】
あるいは、基準面は、決定された実際の座標３３、３６によって当てはめることができ、次に、実際の座標３３、３６と基準面との間の偏差を決定することができる。偏差３５、３７に基づいて、次に、これらの偏差を補償する補償値が個々の縞５に対して決定される。
【００４９】
図５は、方法の補償ステップを例証する略図を示す。偏差３５、３７から始まって、実際の縞縁部４１の偏差３５、３７を補償するために、所望の目標の縞縁部２２に対する実際の縞縁部４１の必要なシフトを示す、補償値４０を算出する。このように、図３による他の縞５全てに対して補償が行われる。
【００５０】
図６は、方法の補償ステップの第２の実施形態の略図を示す。図５と比べると、実際の縞縁部４１について、１つの補償値のみではなく複数の補償値５０、５１、５２、及び５３を、４つのセクタ５４、５５、５６、及び５７に対して決定する。実際の縞縁部の個々のセクタ５４、５５、５６、及び５７に対する平均値５８、５９、６０、及び６１を決定し、次に、目標の縞２２からの偏差５０、５１、５２、及び５３を決定する。このように、補償値を、異なるセクタ５４、５５、５６、及び５７に対して、並びに、第２の実際の縞縁部６２を参照して例証されるような他の縞５に対して決定する。したがって、補償の方法ステップで投影パターン３に対して使用される補償値のマトリックスを算出する一方で、対象１０を測定して投影パターン３を補正する。次に、補正された投影パターンを使用して、対象１０の三次元画像を算出する。
【００５１】
図７は、図１による歯科用カメラ１のための第１の保持デバイス７１と、基準面７４を有する校正プレート７３のための第２の保持デバイス７２とを有する、校正デバイス７０の略図を示す。第１の保持デバイス７１は内ねじ７５を有し、第２の保持デバイス７２は外ねじ７６を有し、これら２つのねじ山は相互係合する。矢印７８によって示されるように、回転軸７７を中心にして、第１の保持デバイス７１に対して第２の保持デバイス７２を回転させることにより、歯科用カメラ１と基準面７４との間の位置及び向きがそれによって、矢印７９で示されるような定義する形で変更される。内ねじ７５及び外ねじ７６は、定義するステップで回転７８を提供するため、キャッチ手段を備えた係合デバイスを有することができる。これによって、基準面７４の複数の画像を特定の間隔で、また歯科用カメラ１と基準面７４との間の定義する角度で繰り返し撮ることが可能になる。したがって、図６による補償値５０、５１、５２、及び５３からなるマトリックスが決定されるように、異なる距離及び角度に対して校正方法を行うことができる。光学歪みによって生じる深度依存性の測定誤差を、このように補償することができる。
【００５２】
図８は、図７による基準面７４を備えた校正プレート７３を示し、ここで、基準面７４は、互いに対して特定の距離８１、８２にあるマーキング８０を備えている。マーキングはまた、異なる明るさのものであり得る。明るいマーキングからなる特性パターン８３を用いて、基準面７４上におけるそれぞれの画像の精密な位置を決定することができる。したがって、歯科用カメラ１に対する基準面の調節された位置及びアラインメントを確認することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１        歯科用カメラ
２        投影格子
３        投影パターン
４        光学系
５        平行な縞
６        照明ビーム
７        光源
８        偏向プリズム
９        偏向ミラー
１０      測定される対象
１１      測定点
１２      観察ビーム
１３      偏向プリズム
１４      画像検出器
１５      三角測量角度
１６      測定範囲
２０      実際の縞幅
２１      目標の縞幅（所望の縞幅）
３０      目標の縞縁部（所望の縞縁部）
３１      実際の縞縁部
３２      照明ビーム
３３      実際の座標
３４      目標座標（所望の座標）
３５      偏差
３６      実際の座標
３７      偏差
４０      補償値
４１      実際の縞縁部
５０      補償値
５１      補償値
５２      補償値
５３      補償値
５４      第１のセクタ
５５      第２のセクタ
５６      第３のセクタ
５７      第４のセクタ
５８      第１の平均値
５９      第２の平均値
６０      第３の平均値
６１      第４の平均値
７０      校正デバイス
７１      第１の保持デバイス
７２      第２の保持デバイス
７３      校正プレート
７４      基準面
７５      内ねじ
７６      外ねじ
７７      回転軸
７８      回転運動
７９      調節
８０      マーキング
８１      第１の距離
８２      第２の距離
８３      明るいマーキングのパターン
【図１】
2016500546.tif 000003
【図２】
2016500546.tif 000004
【図３】
2016500546.tif 000005
【図４】
2016500546.tif 000006
【図５】
2016500546.tif 000007
【図６】
2016500546.tif 000008
【図７】
2016500546.tif 000009
【図８】
2016500546.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成27年6月12日(2015.6.12)
【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】
複数の縞（５）からなる投影パターン（３）を生成する投影格子（２）と、前記生成された投影パターン（３）を測定すべき対象（１０）上に投影する光学系（４）とを備える、対象歯（１０）を三次元で光学測定する縞投影方法に基づいた、歯科用カメラ（１）を校正する方法であって、前記歯科用カメラ（１）を用いて、前記縞投影方法を使用して既知の寸法を有する基準面（７４）が測定され、複数の測定点（１１）の実際の座標（３３、３６）が前記基準面（７４）上で決定され、前記決定された実際の座標（３３、３６）が既知の寸法を有する前記基準面（７４）上の測定点（１１）の既知の目標座標（３４）と比較され、前記実際の座標（３３、３６）と前記目標座標（３４）との間の偏差（３５、３７）に由来して、前記投影パターン（３）の個々の縞（５）に対して複数の補償値（４０、５０、５１、５２、５３）が計算され、前記対象歯（１０）の測定中、前記実際の座標（３３、３６）と前記目標座標（３４）との間の偏差（３５、３７）を補償するために、前記計算された補償値（４０、５０、５１、５２、５３）が考慮に入れられ、前記校正が、前記歯科用カメラ（１）のための第１の保持デバイス（７１）と、前記基準面（７４）のための第２の保持デバイス（７２）とを有する校正デバイスによって行われ、歯科用カメラ（１）と前記基準面（７４）との間の多数の定義する距離及び／又はアラインメントを調節できるように、前記第１の保持デバイス（７１）が前記第２の保持デバイス（７２）に対して変位可能であり、ねじ山（７６）を用いて前記第１の保持デバイス（７１）を前記第２の保持デバイス（７２）に対して回転させることによって、前記基準面（７４）に対する前記歯科用カメラ（１）の距離及びアラインメントを定義するステップに変更することができ、前記平坦な基準面（７４）が、前記ねじ山（７６）の中央軸（７７）に対して５０°と７０°との間の角度で、前記第２の保持デバイス（７２）上に配置されることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記基準面（７４）が平面であり、前記実際の座標（３３、３６）と前記目標座標（３４）との間の偏差（３５、３７）が、最小自乗法を用いて、前記実際の座標（３３、３６）を使用して基準面を当てはめることによって決定され、次に、前記実際の座標（３３、３６）と前記基準面との間の偏差（３５、３７）が、前記基準面に垂直な方向に沿って決定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記実際の座標（３３、３６）と前記目標座標（３４）との間の偏差（３５、３７）が、前記歯科用カメラ（１）に対する前記基準面（７４）の異なる距離及びアラインメントに関する複数の画像から決定されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記画像が、前記歯科用カメラ（１）のための第１の保持デバイス（７１）と、前記第１の保持デバイス（７１）に対して多数のステップで特定のやり方で調節することができる、前記基準面（７４）のための第２の保持デバイス（７２）とを有する校正デバイス（７０）を使用して撮られることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
縞（５）の各縁部に対して１つのみの補償値（４０）が計算され、前記縁部（４１）の偏差（３５、３７）を補償する、前記投影格子（２）の面内における前記縁部（４１）の必要な変位を示すことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
縞（５）の各縁部が複数のセクタ（５４、５５、５６、５７）に分割され、各セクタ（５４、５５、５６、５７）に対して、前記セクタ（５４、５５、５６、５７）の偏差（３５、３７）を補償する、前記投影格子（２）の面内における前記セクタ（５４、５５、５６、５７）の必要な変位をその値が示す補償値（５０、５１、５２、５３）が計算されることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記実際の座標（３３、３６）と前記目標座標（３４）との間の偏差（３５、３７）を、前記基準面（７４）の複数の三次元画像を前記歯科用カメラ（１）に対して同じ位置及びアラインメントで撮ることによって決定することができ、雑音信号によって発生する非系統的誤差を低減するために、前記個々の画像からの偏差（３５、３７）が平均化されることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
対象歯（１０）を三次元で光学測定する縞投影方法に基づいた、複数の縞（５）からなる投影パターン（３）を生成する投影格子（２）と、前記生成された投影パターン（３）を測定すべき前記対象（１０）上に投影する光学系（４）とを備える歯科用カメラ（１）を校正するための校正デバイスであって、前記校正デバイスが、前記歯科用カメラ（１）のための第１の保持デバイス（７１）と、前記基準面（７４）のための第２の保持デバイス（７２）とを有し、前記歯科用カメラ（１）と前記基準面（７４）との間で多数の定義する距離及び／又はアライメントを調節することができるように、前記第１の保持デバイス（７１）を前記第２の保持デバイス（７２）に対して調節することができ、前記第１の保持デバイス（７１）が内ねじ（７５）を有し、前記第２の保持デバイス（７２）が、前記第１の保持デバイス（７１）の内ねじ（７５）に係合する外ねじ（７６）を有し、前記第１の保持デバイス（７１）を前記第２の保持デバイス（７２）に対して回転させることによって、前記基準面（７４）に対する前記歯科用カメラ（１）の距離及びアラインメントを定義するステップで変更することができ、前記平坦な基準面（７４）が、前記外ねじ（７６）の中央軸（７７）に対して５０°と７０°との間の角度で、前記第２の保持デバイス（７２）上に配置されることを特徴とする、校正デバイス。
【請求項９】
前記平坦な基準面（７４）が、互いに対して既知の距離で配置された複数の正方形のマーキング（８０）を有することを特徴とする、請求項８に記載の校正デバイス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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】
2016500546.tif 000015
【図６】
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【図７】
2016500546.tif 000017
【図８】
2016500546.tif 000018
【国際調査報告】
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2016500546.tif 000020
2016500546.tif 000021
2016500546.tif 000022
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