JPH02215457A - 歯の表面をデジタル化するための、とくに歯冠を作成するための装置 - Google Patents

歯の表面をデジタル化するための、とくに歯冠を作成するための装置

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JPH02215457A JP1339926A JP33992689A JPH02215457A JP H02215457 A JPH02215457 A JP H02215457A JP 1339926 A JP1339926 A JP 1339926A JP 33992689 A JP33992689 A JP 33992689A JP H02215457 A JPH02215457 A JP H02215457A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は三次元の面を数字で表示するための装置に関す
る。この発明はとくに歯の表面、例えば歯冠を作成する
ために歯冠をかぶせる歯を数字で表示するのに応用する
ことができ、このことに関連させて以下この発明につい
て説明する。
［従来の技術とその問題点］ 虫歯が悪化してくると、歯冠をかぶせることが必要にな
る。そのためには、その虫歯を削り、それに歯冠な固定
する。一つまたはそれ以上の歯がなかったり、抜かなけ
ればならない場合は、ブリッジを挿入する必要があるが
、そのブリッジはブリッジしようとする二本の歯のそれ
ぞれに被せる歯冠なすでに無くなっている歯のすきまを
埋めるための一つ以上の義歯と一体に形成させたもので
ある。
歯冠またはブリッジを作成するための金属製の基礎構造
物は、従来からの方法では、口腔の各部分の鋳型を作り
、その鋳型を歯冠またはブリッジを構成するのに使用す
ることによって造る。このような方法では非常に時間的
浪費が多く、かつ患者が歯医者に何度も通わなくてはな
らない。さらに、この方法では、使用する装置の精度は
もちろんのこと、鋳型やその鋳型を土台とする歯冠また
はブリッジを作るのに歯医者と技工士両者の技術と経験
とにも大いに依存しなければならない。
歯冠をかぶせようとする歯の外形を数値化することによ
り自動的に歯冠やブリッジを作るためのシステムが数多
くこれまでに提案されてきた。その中には、例えば、ア
メリカ特許筒４．７４２．４６４号４、６６３．７２０
号、　４，６１１．２８．８号、　４，５７５．８０５
号に示されているような光学測定をベースにしたシステ
ムがある。その他、コンタクトタイプの探触子を使って
、歯冠をかぶせようとする歯の表面の上方にもってくる
ようにしたシステムも提案されている。このタイプのシ
ステムの例はアメリカ特許筒４．１８２．３１２号、　
４，４７８．５８０号、　４，４１１，６２６号、４、
３２４．５４６号に示されている。
アメリカ特許筒４．１８２．３１２号はコンタクトタイ
プの歯科用探触子を開示しており、これにはアルミニウ
ム製のトレイな患者の口内に固定させ、歯科医が患者の
歯または歯茎組織に探触子を当てると、患者の口内の唾
液を介してトレイまでに電気回路が形成され、トランス
デユーサが探触子の位置信号を出力することができるよ
うになっている、しかし、デジタル化しようとする表面
に探触子を接触させるには、患者の唾液を介してトレイ
までの電気回路を完成することがベースになっているた
めに、検査結果が唾液のフィルムの厚さによってゆがん
だものとなる恐れがあり、このタイプの歯科用探触子に
必要とされる精度と比較すると、このようなことは重大
である。アメリカ特許筒４、４７８．５８０号は、回転
式ヘッドカッタにストレスセンサを取り付けて、削ろう
とする歯の形状と研磨抵抗とを共に研磨作業を行なって
いる時に感知するようにした歯の処置装置を開示してい
る。
［発明が解決しようとする課題］ われわれが知る限り、久しく必要性を感じ、かつ研究さ
れてきたにも拘らず、自動的に歯冠またはブリッジを作
るために歯の外形をデジタル化するための装置はまだ広
く利用されていない。
本発明の目的は、三次元の面の外形、とくに従来からの
技術によるよりもさらに効率のよい方法で、かつ先述し
たこれまでのオートメ化された技術によるよりもさらに
精度の高い方法で歯冠やブリッジを作ることができるよ
うに歯の表面をデジタル化するための改良された装置を
提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、使用者が把持できるハンドルと、対象
物に対してハンドルを取り付けるための取り付け手段と
、そのハンドルに接続支持され、かつ前記三次元表面上
の見本点と接触するように３つのそれぞれの軸に沿って
ハンドルと共に移動自在の探触子と、　３つの軸に沿っ
たハンドルの位置を感知し、かつその位置に対応する位
置の値を出力するための位置感知手段とからなり、探触
子はハンドルによって三次元の表面に沿って移動してい
る時に３つの軸のうちの第一および第二の軸に沿って偏
向自在のアームをそなえており、さらに第一、第二探触
子に沿ってそれぞれアームの偏向を感知し、かつその偏
向に対応する偏向値を出力するための第一および第二偏
向感知手段と、これら偏向感知器の一つが各アームの偏
向値が所定の閾値より上にあることを感知した場合にだ
け、位置の値を処理するための手段と、ハンドルによっ
て探触子を移動させている時に、三次元の表面上の点の
位置を示すデジタル表面位置値を出力するように偏向値
によって位置値を修正するための手段とを含んだデジタ
ル処理装置とからなる対象物の三次元的表面の外形をデ
ジタル化するための装置を提供する。
［作用］ 従って、偏向感知器が（１）いつ探触子が外形をとろう
とする三次元的表面と接触したかを決定する機能と、（
２）探触子の偏向による測定値を補正する機能との二重
機能を果たすことは分かるであろう。このようにして、
本装置は三次元的表面を自動的かつ高精度の方法でデジ
タル化できるのである。第三軸用の偏向感知器を設けて
もよいが、これは上記の目的には必須のものではない。
上記装置はと（に患者の歯の表面をデジタル化するのに
有効であり、この場合前記の取り付け手段には患者の上
下の歯の間に取り付けるための噛付部材がそなλである
。
本発明の他の特徴や利点は以下の説明から明らかになる
であろう。
［実施例］ 本発明を添付の図面と関連させながら実施例を挙げて説
明することにする。
第１と第２図は、歯冠なかぶせようとする歯の表面の外
形をデジタル化するのに使用するために本発明に従って
構成された探触子組立体を示している。歯医者が必要に
応じて歯を削った後、この探触子組立体を第８図で示し
たデータ処理システムと併用して、歯の地表面の外形を
デジタル化し、その外形に応じた歯冠な自動的に作るの
に使用するためのデジタルデータを作成する。
第１図と第２図で示した探触子組立体は患者の上下の歯
の間に固定する（さび形の取り付け部材２をそな＾てい
る。取り付け部材２はその一方の端部が連接ジヨイント
６によって第２アーム８の一方の端部と結合されている
。アーム８のもう一方の端部によって連接ジヨイントＩ
Ｏは支持されており、これにベース部材１４を取り付け
た第２相対的移動可能部分１２ｂを有するスライド１２
の一方の部分１２ａが取り付けられている。ベース部材
１４はスライド１２の部分１２ｂの移動方向に対して直
角に移動自在の第２相対的移動可能部分１６ｂを有する
もう一つのスライド１６の一方の部分１６ａに取り付け
られている。スライド部分１２ｂは、両スライド部分１
２ｂと１６ｂの移動方向に直角に移動自在の第２相対的
移動可能部分１８ｂを有する第３スライド１８の一方の
部分１８ａに取り付けられている。スライド部分１８ｂ
は歯医者が掴み易いように一方の端部にきざみを付けた
ハンドル２０に取り付けられている。
図示の探触子組立体は、さらに歯の外表面を探触子て調
べる時に歯医者が触れやすいようにしたデジタイザスイ
ッチＳＷをそなえている。
第５図に詳細に示されているように、探触子ヘッド２４
はそれの従属アーム２８の先端に探触子２６を支持して
いる。アーム２８はＸＹの両軸に沿って偏向自在である
。Ｘ軸に沿って互いに心が合っているアーム２８の相対
する２つの側部に一対の偏向センサＤＳｘが固定され、
Ｙ軸に沿って互いに心が合っているアーム２８の残りの
相対する２つの側部に第２の対になった偏向センサＤＳ
ｙが固定されている、探触子ヘッド２４は別のアームに
よってハンドル２０の端部に取り付けられているが、こ
のアームはＺ軸に沿って偏向自在のものであってもよい
し、またこれに２軸に沿って互いに心が合っているその
相対する側部に固定された一対の第３偏向センサＤＳｚ
が設けてあってもよい。偏向センサＤＳｘ、　ＤＳｙ、
ＤＳｚはアナログ出力をする抵抗型ひずみゲージであっ
てもよい。
従って、第３図に詳細に示されているように、３つのス
ライド組立体１２．１６．１８によってハンドル２０と
探触子２６が取り付け部材２に対して３つの直交軸に沿
って移動できることが分かるであろう。従って、スライ
ド組立体１２はＸ軸に沿って、スライド組立体１６はＹ
軸に沿って、スライド組立体１８はＺ軸に沿ってそれぞ
れ移動自在である。
スライド組立体１２の構造は第４図に詳細に示されてお
り、スライド組立体１６と１８は似たような構造である
ことが分かる。従って、スライド組立体１２のスライド
部材１２ａはジヨイント１０に固定され、かつ共通のベ
ース部材１４に固定されたスライド部材１２ｂのばち形
溝１２ｂ゛に挿入されたばち形リブ１２ａ゛をそなえて
いる（第２図）。複数の、例えば筒状タイプのころ軸受
１２ｃはリプ１２ａと溝１２ｂ゛との間に介在している
。このようなスライド組立体は公知であり、そのスライ
ド部材（１２ｂ、　１６ｂ、１８ｂ）のうちの１つがそ
の直交軸に沿って他のスライド部材（１２ａ、　１６ａ
、　１８ａｌ　に対して正確に移動できるようにしてい
る。
第２図に示した探触子組立体には、さらにＸ軸に沿って
スライド部材１２ｂの移動量に対応した電気信号を出力
するスライド組立体１２のスライド部材１２ｂに結合さ
れた線形エンコーダＥｘが含まれている。同じように、
スライド組立体１６と１８の可動スライド部材１６ｂと
　１８ｂとはそれぞれＸ軸とＹ軸に沿ってこれら２つの
スライド部材が移動した量に対応する電気信号を出力す
る線形エンコーダＥｙ、　Ｅｚ　（第８図）に結合され
ている。線形エンコーダはアナログ電気信号を出力する
電位差計であってもよい。
第６図には歯冠をかぶせようとする歯ＧＴの表面を探触
するための探触子組立体の使用方法を示している。探触
作業では、歯科医がハンドル２０を掴んで、その治療歯
の外表面に探触子２６を接触させながらその表面に沿っ
て移動させる。探触子２６が歯と接触すると、アーム２
８がＸ軸そして／またはＹ軸に沿って、そして／または
アーム３０（もし設けられている場合）が２軸に沿って
偏向するが、これはアーム２８では偏向感知器ＤＳｘ、
　ＤＳｙ、アーム３０では偏向感知器ＤＳｚのそれぞれ
によって感知される。これらの偏向は、いつ探触子２６
が歯ＧＴと接触したかを決定することと、ハンドル２０
の瞬間位置を示すエンコーダＥｘ、　Ｅｙ、　Ｅｚが出
力する位置データを修正して、アーム２８と３０に生じ
た偏向による位置データを補正することの両方に利用さ
れる第７図には多対の偏向感知器に使用できるブリッジ
回路が示されている。この第７図のブリッジ回路はＸ軸
に沿ってアーム２８が偏向するのを検出するための一対
の偏向感知器ＤＳｘ　＋、ＤＳＸ２が示されているが、
Ｙ軸とＺ軸のそれぞれに沿ってアーム２８が偏向するの
を検出するための他の２対のセンサのそれぞれに同じよ
うなブリッジ回路を設けてもよいことは分かるであろう
。
従って、第７図の回路には４つのアームを有するホイー
トストンブリッジ（抵抗測定器）が含まれている。すな
わち、　２つのアームは抵抗器Ｒ１、Ｒ２により占めら
れ、残りの２つのアームは２つの偏向感知器ＤＳｘ　＋
、ＤＳＸ２によって占められている。
アーム２８がＸ軸に沿っていずれかの方向に偏向すると
、　２つの偏向感知器ＤＳｘ＋、ＤＳＸ２の出力が累積
されるので、感知器の感度は増加するが、２つの感知器
の出力に及ぼす温度の影響は均等かつ正反対であること
からブリッジ回路には温度効果を打ち消す傾向があると
いったような構成になっている。
第８図には第１図と第２図の探触子組立体に使用される
データ処理システムの主構成部品が示されている。この
データ処理システムはハンドル２０の瞬間位置を示す３
つの線形エンコータＥｘ、　Ｅｙ、Ｅｚからの位置デー
タを入力し、また３対の偏向感知器ＤＳｘ、　ＤＳｙ、
　ＤＳｚからの偏向データをも入力する。偏向データは
探触子２６がいつ歯ＧＴと接触したかを決定することと
、探触しようとする歯ＧＴの表面の外形を決定する探触
子２６の正確な瞬間位置を出力するために２つのアーム
２８．３０の偏向によって位置データを補正することに
利用される。
第８図に示されているように、　３つのエンコーダＥｘ
、　Ｅｙ、　Ｅｚから出力された位置データはアナログ
−デジタル変換器４２に送られ、そこでアナログデータ
なデジタルデータに変換して、そのデータはセントラル
バス４４に転送される。同じように、３対の偏向感知器
ＤＳｘ、　ＤＳｙ、　ＤＳｚからの偏向データ出力は、
ホイートストンブリッジ４０ｘ、４０ｙ、４０Ｚにより
処理された後、アナログ−デジタル変換器４６でデジタ
ルデータに変換されて、セントラルバス４４に転送され
る。
第８図に示したデータ処理システムには、また人力／出
力装置を介してセントラルバス４４に接続された操作盤
４８が含まれている。セントラルバス４４はキーボード
および表示装置５２と、ＲＡｌｉｌ　（ランダムアクセ
スメモ１月５４と、中間データを格納するためのハード
ディスク５６と、データ処理システムの作動全部を制御
するＣＰＵ　（中央処理装置）５８とに接続されている
。歯冠なかぶせようとする歯の表面の外形上の測定され
た見本点を表示する、システムにより出力されたデジタ
ルデータは一つまたはそれ以上のディスケット（フロッ
ピィディスク）５９に出力されるが、その時のデータは
システムによりデジタル化された外形に従って歯冠を研
削するための研削機で使用できるような形になっている
。
３つのエンコーダＥｘ、　Ｅｙ、　Ｅｚにより検出され
た位置データは３対の偏向感知器ＤＳｘ、　ＤＳｙ、　
ＤＳｚにより感知された２つのアーム２８．３０に生じ
た偏向により修正される。これらの修正はデジタル処理
システムの記憶装置５４に記憶されているルックアツプ
表により行なわれる。このルックアツプ表は探触子組立
体が偏向感知器のそれぞれの読み取りに対応する偏向を
示せるように予備較正されている。第９図はこの予備較
正されるルックアツプ表を作成するのに使用できる構成
を示している。
第９図に示すように、正確に測定可能の偏向素子６２を
有する予備較正装置６０を用いて３つのそれぞれの直交
軸に沿って探触子組立体のアーム２８を偏向させる。偏
向素子６２のデジタル位置は偏向感知器の出力と同時に
コンピュτタロ４に記録されて、偏向素子６２によって
生じ、かつ測定された偏向を偏向感知器ＤＳｘ、　ＤＳ
ｙ、　ＤＳｚの出力に関係づける表を作成する。
偏向をＸ軸偏向感知器ＤＳｘの出力に関係づけるために
は、予備較正装置６０は、その偏向素子６２をＸ軸に沿
った正確に測定された距離に突出させるようになってい
るが、偏向感知器ＤＳｘの読み取り値は偏向素子６２の
瞬間位置とともに同時に記録される。この工程は連続的
に行われるが、定期的に、例えば２千分の１秒毎に偏向
素子６２の瞬間位置とその各偏向感知器ＤＳｘの読み取
り値とをサンブノングする。同じ工程がＹ軸と２軸とに
対しても続いて行なわれる。従って、この方法で作成さ
れたルックアツプ表によって偏向感知器ＤＳｘ、　ＤＳ
ｙ、ＤＳｚ全部の出力を３つの直交軸に沿った実際の偏
向に関係づける予備較正データが提供されることになる
。
歯の外形をデジタル化するのに使用する前に、先ず装置
を設置して、第９図と関連させて上記したように予備較
正してルックアツプ表な作成する。このルックアツプ表
は第８図に示したデジタル処理装置の記憶装置５４に記
憶される。
この装置を患者の歯ＧＴの外形（第６図）をデジタル化
するために使用しようとする時には、探触子組立体を患
者の口にあてがって、患者に取り付け装置２を自分の上
下の歯の間にしっかりと固定させ（第２図）、探触子ハ
ンドル２０を患者の口の外の方に出して、探触子ヘッド
を患者の口内に入れ、探触しようとする歯の全面積に位
置せしめる、これを行うためには、第２図に示した探触
子組立体の連接されたジヨイント　６とｌＯによって探
触用ハンドル２０と探触ヘッド２４を操作することがで
きる。
ハンドル２０の端部２２を掴んだまま、歯医者はデジタ
イザのスイッチＳＷを入れ、探触子２６を移動させて歯
ＧＴの表面と接触させ（第６図）、これに沿って歯のほ
ぼ全外表面をカバーするように移動させる。この探触動
作の際、　３つのスライド１２．１６．１８（第２図）
により支持されている３つのエンコーダＥｘ、　Ｅｙ、
　Ｅｚは探触用ハンドル２０の瞬間位置を示す位置デー
タを出力する。これに対して、　３対の偏向感知器ＤＳ
ｘ、　ＤＳｙ、　ＤＳｚはＸ軸とＹ軸とのまわりの探触
子のアーム３０の偏向と、Ｚ軸のまわりの探触子のアー
ム３０の偏向とを示す偏向データを出力する。上記の位
置データと偏向データとはＡ／Ｄ変換器４２．４６によ
りデジタルの形に変換されて（第８図）、データ処理シ
ステムの提供バス４４に転送される。
好ましくは、歯医者は先ず探触しようとする歯に探触子
に触れると自然に除去される着色物質を塗布するのがよ
い、このようにすれば、歯医者は歯の全表面を探触した
かどうかを知ることができる。いづれの場合でも、以下
説明するコンピュータも歯の外形を再現するために十分
な見本点を探触したかどうか示すようになっている。
第１Ｏ図−第１２ｃ図にはオンラインですべての動作を
可能とする高出力のコンピュータが使用できる場合の１
動作モードが示されている。しかし、低出力のコンピュ
ータ、例えばパーソナルつンビュータしか入手できない
場合は、第１３ａ図に示したデジタル化動作をオンライ
ンで行ってもよいが、第１３ｂ図で示した処理動作はオ
フラインで行ってもよい。
すべての動作がオンラインで行える高出力のコンピュー
タが入手できる時は、システムは第１０図−第１２ｃ図
で示したような動作をする。
動作開始時点においては、フラッグビット（ＩＳＩがオ
フ、すなわちｌ５＝Ｏ（ブロック７０）となっており、
これはデジタルスイッチＤＳがまだ作動されていないこ
とを示す。この間、歯医者は患者の口内で探触子組立体
を調節できる。探触子組立体を適当に調節したら、歯医
者はデジタルスイッチＳｌ＃を作動させる。するとＩＳ
フラッグがオンになる、すなわちｌ５＝１　（ブロック
７４）。
歯医者が探触子を治療しようとする歯の上方を移動させ
ると、　３つのエンコーダＥｘ、　Ｅｙ、　Ｅｚからの
位置データと３対の偏向感知器ＤＳｘ、　ＤＳｙ、　Ｄ
Ｓｚからの偏向データが提供パス５４（ブロック７８）
において２千分の１秒毎に集められ、探触子２６が探触
・しようとする歯ＧＴと適切に接触したことを示す所定
の閾値（Ｎ）を越す偏向を偏向データが示しているかど
うかが決定される（ブロック８０）。もし３つの軸全部
における偏向データが所定の閾値（Ｎ）以下であると、
探触子が歯に適切に接触していないことであり、従って
、集められた位置データも偏向データも記憶されない。
しかし、もし３つの軸のうちのいずれかの軸に沿った偏
向データが閾値（Ｎｌ　より大きい場合、つまり探触子
の先端が歯と適切に接触した場合は、集められた位置デ
ータや偏向データは記憶装置５４に記憶される。位置デ
ータと偏向データが記憶装置５４に記憶されることは第
１Ｏ図の流れ図のルーチンＡ（ブロック８２）で行われ
る。このことは第１１図ではもっと具体的に示されてい
る。第１１図に示すように、ハンドル２０の瞬間位置を
示す収集された位置データをその位置データが発せられ
る時にアーム２８と３０の偏向を示す収集された偏向デ
ータにより修正して、このような偏向に対して位置デー
タを補正する。上記し、かつ第９図で示したように、偏
向感知器の各種の出力に対応する実際の偏向を示すべく
予備較正されている、探触子組立体のためにデジタル処
理装置に記憶されたルックアツプ表を使用することによ
ってこの補正（第１１図のブロック８２ａ）はなされる
。このように補正されたデータは、従って、歯の表面に
接触した時の探触子の瞬間位置を示すことになり、これ
によってデジタル表面位置値は歯表面上の表面見本点を
示しているわけである上記の探触工程は手で行われるた
めに、そのようにして生じたデータは論理配列になって
いないであろう。このようなデータは必要とされる分解
能にとっても不十分かも知れないし、この分解能ははじ
めにキーボード５２を介してシステムに入力しておいて
もよい。従って、データ処理システムはデジタル化した
外形を示すデータを発生する時に使用する論理配列にデ
ジタル化した入力データを配置させる。さらに、システ
ムは入力データをチエツクして、製作しようとする歯冠
に必要な分解能に合った見本点が十分数れたかを確かめ
る。
ルーチンＡにおいて行われる上記の動作は第１１図のブ
ロック８２ｂ−８２ｆと、第１２ａ図−第１２ｃ図のダ
イアグラムとにより詳細に示されている。
第１２ａ図−第１２ｃ図で詳細に示されているように、
デジタル化部分は半球体によって示されており、この半
球体は縦方向に延びた中間線ＭＬと横方向に延びた経線
ＬＬとにより複数のセグメントに幾何学的に分割されて
いる。このデジタル化部分には極表示という特徴がある
。すなわち、（１）半球体の中心”　ｏ　”から歯の基
部に対して直角の平面内の各セグメントまでの角度゛°
β°°（第１２ｃ図）とにより各セグメントが形成され
ている。これらのセグメントは”ＥｏｏとＪ゛°で示さ
れている。例λば、“°Ｅ°°は角度αの各分割部分の
番号であり、”　Ｊ　”は角度βの各分割部分の番号で
ある。
したがって、セグメント’５−６”は角度αに対する５
番目のセグメントであり、角度βに対する６番目のセグ
メントである。
デジタル化動作の結果各見本点がメモリに記憶されてい
る場合、データ処理システムは半球状デジタル化部分の
上記セグメントに対してこれらの記憶されている見本点
を変形させるために、第１１図にブロック８２ｂで示さ
れているようにボラリックへの変形を実行する。従って
、この変形工程では、歯の中心点゛°０°゛のまわりの
デカルト座標（Ｘ、Ｙ、　２１　において、記憶データ
を極座標に変形させる。但し各点は長さ°゛Ｒ°“と、
点°゛０°゛のまわりの角度αとβとにより形成されて
いる。従って、各セグメント番号（ＲＥＪＩ毎に距離”
Ｒ”が各点を示している。このような変形は公知であり
、従って変形をさせる方法についてここでは詳細に説明
することはしない。
第１１図に示したルーチンＡでも見本点をそれぞれのセ
グメントＥ、Ｊに分類する（ブロック８２ｃ）。
各見本をそれぞれのセグメントに分類している時に、そ
れぞれのセグメントが見本点を受けたかどうか確認する
ようチエツクする（ブロック８２ｄ）。
もし受けていない場合は、その見本点を”Ｒ１１として
そこに記憶しておく　（ブロック８２ｅ）、　Ｌかし、
各セグメントが前に見本点を受は取っている場合は、各
ＩＩ　Ｒ１１を各セグメントに対して前に記録している
°°Ｒ゛°で平均する（ブロック８２ｆ）。これで第１
１図のルーチンＡが完了する。
第１０図の流れ図に戻ると、すべての見本点を各セグメ
ントに分類した後、見本点の割り当てを受けていないセ
グメントが多くありすぎないかどうかすべてのセグメン
トをチエツクする（ブロック８４）が、これによってデ
ータが所要の分解能どおりに十分であることが分かるの
である０例えば、はじめにキーボード５２を介してデー
タ処理システムに入力された所要の分解能なら隣接する
空のセグメントが２つしかないはずであることを明確に
示すことができる。もしデータが十分に入力されていな
いことをシステムが決定すると、システムは歯医者にも
っと点をサンプリングするように信号を送る（ブロック
８６）、信号を受けると、歯医者は「もっとサンプリン
グせよ」という表示が消えるまで、見本点データを追加
するために探触子て歯の走査を続行する。
「もっとサンプリングせよ」を示す表示が消えると（つ
まり十分な点がサンプリングされたことを示す）、歯医
者はデジタイザスイッチＳＷを切る、これによりフラッ
グ°°工Ｓ“がオフする。すなわち、　ＩＳ・０（ブロ
ック８８）。次にシステムは見本点のない隣接するセグ
メントの値を補間して空のセグメントを埋める動作をす
る（ブロック９０）。
この工程は、歯冠をかぶせる歯の表面のデジタル化され
た外形を示すＣＮＣファイルを例えばデスケラト５９（
第８図）に出力することにより完了する（ブロック９２
）。このデジタルファイルはフライス盤を制御してデジ
タル化された外形に従って歯冠をカットするのに使用す
ることができる。このようにして作られたＣＮＣファイ
ルはデジタル化された外形をカットするためのフライス
盤の工具通過点を決定するか、あるいはフライス盤自体
においてフライス盤の工具通過点に変換できる式のもの
であってもよい。
フライス盤を上記のシステムに含めることができるので
、歯表面をデジタル化した後直ちに歯冠のカットをする
ことができるために、患者に歯冠を直ぐに取り付けるこ
とが可能である。あるいは、フライス盤を別の場所、例
えば供給されたＣＮＣファイルに従って歯冠なカットす
るための集中処理作業室に設けてもよい。この場合は、
患者は後日歯医者へ行って歯冠を取り付けられることに
なろう。
第１３ａ図、第１３ｂ図は低出力コンピュータ、例えば
パーソナルコンピュータによって計算ができるように利
用できる流れ図を示しており、ここではデジタル化動作
（第１３ａ図に示されている）はオンラインで行うが、
（第１３ｂ図で示されている）処理動作はオフラインで
行う。
デジタル化動作を示している第１３ａ図について説明す
ると、探触およびデータ収集の各工程は第１Ｏ図で示し
た流れ図のと同じであり、従って各工程は同じ参照番号
７０−８０で示している。しかし、第１Ｏ図では探触子
が歯と十分接触したことを確認した後で動作ルーチンＡ
（ブロック８２、第１１図では詳細に示されている）に
入ったが、第１３ａ図に示した流れ図ではこの確認に続
いてデータはメモリに記憶される（ブロック１００）。
メモリが一杯であると、ブロック１０で示された動作が
行われる。すなわち、「オフ」のライトがつき、ブザー
がなる、そして「オン」のライトがつき、それに続いて
コンピュータがデジタル化工程のスタートに戻るこれは
デジタル化スイッチＳＷを手で切るまで続行する。スイ
ッチを切ると、フラッグＩＳは０になり（ブロック１０
６）、その時、メモリに残っているすべてのデータはハ
ードディスクへ転送される（ブロック１０８）、これで
オンラインで実施されているデジタル化動作は完了する
。
この後いつでも、第１３ｂ図の流れ図で示されているよ
うに、収集されたデータはオフラインで処理してもよい
。先ず、ハードディスク（ブロック１１Ｏ）から位置デ
ータと偏向データとを読み取り、次に上記のように、ま
た第１１図で詳細に図示されているように、コンピュー
タがルーチンＡの補正、変形、分類の各動作を行う（ブ
ロック８２）。ルーチンＡが完了した後、コンピュータ
は第１０図と関連させた上で説明したのと同じ方法で見
本点のまわりのセグメントの値を補間しくブロック１１
２）、データをＣＮＣファイルの形にしてハードディス
クに出力する（ブロック１１４）。
このようにしてデータをハードディスクに集め終わると
（ブロック１１６）、第１Ｏ図のブロック８４に関連さ
せた上で説明した同じ要領で、データが十分あるかどう
かの決定が行われ（ブロック１１８）るが、この場合専
用の表示器が付勢する。これでオフライン工程が終了す
る。もし十分なデータがあると決定された場合は、歯医
者は得られたデータを完成するために患者を再び診察す
る必要があるだろう。
上記の装置において多くの変形態様を実施することがで
きる。従って、　Ｚ軸センサＤＳｚを除いてもよい、な
ぜなら他の２つのセンサＤＳｘ、　ＤＳｙが偏向を感知
するのに十分だからである。また、センサは各軸に対し
て対ではなく　１つであってもよい。この場合は、ＤＳ
Ｘ２　（第７図）は可変抵抗器であってもよい。第８図
の４２と４６で示されているように、　２つのアナログ
−デジタル変換器を使用する代わりに、２つの回路の間
に１つの変換器を用いて、切り替えるようにしてもよい
。さらに、十分な点がサンプリングされたかどうか決定
するように分解能値を入力する代わりに、サンプリング
された点を関係のある歯を再生する際に表示してもよい
。また、十分な点をサンプリングして必要な面をカバー
したかどうか決定するのは歯医者に任せてもよい、さら
に、噛み歯（第１．２図の２）をセメントで所定の位置
に固定させてもよい。本装置は他の表面又は外形をデジ
タル化するのに用いてもよい。この場合は、各軸に対し
て２つ以上のガイドを設けてもよい。本発明は他にいろ
いろ変形したり、手を加えたり、応用したりする面があ
ることは明らかである。
４、図の簡単な説明 第１図は患者の歯の外形をデジタル化するために本発明
に従って構成された探触子組立体の１形態を示す図、 第２図は探触子組立体の構成をさらに詳細に示した斜視
図、 第３図は探触子組立体のハンドルと探触子取付部をさら
に詳細に示した斜視図、 第４図は探触子組立体の各直交軸用に設けられたスライ
ドの１つの構造を示した図、 第５図は３つの直交軸における偏向を感知するための、
第１図および第２図の探触子組立体の偏向感知器を示し
た図、 第６図は歯の外形をデジタル化するために探触子組立体
を使用する方法を示した図、 第７図は探触子組立体の３対の偏向感知器のそれぞれに
設けられたブリッジ回路を示した図、第８図は探触子組
立体用のデータ処理システムの１形態を示したブロック
図、 第９図は各探触子組立体用の探索表を作り、かつ記憶す
ることにより探触子組立体を予備較正するためのセット
アツプを示した図、 第１Ｏ図はデジタル化および処理の両作業がオンライン
で行われている第１−９図のシステムの動作を示した流
れ図、 第１１図は第１０図の流れ図のＡが示す補正、変換、分
類動作をさらに詳細に示した流れ図、第１２ａ図は複数
の緯線と複数の経線とで歯冠をかぶせる歯の表面の外形
を決めるのに使われる複数のセグメントに幾何学的に分
割された半球を示した図、 第１２ｂ図は第１２ａ図の半球のＸ−Ｙ平面と、とくに
歯ベースの平面内の経線角度αを測定する方法とを示し
た図、 第１２ｃ図ば第１２ａ図の半球のｘ−Ｙ平面と、とくに
歯ベースに対して直角の平面内の緯線角度βを測定する
方法とを示した図、 第１３ａ図および第１３ｂ図は、デジタル化動作をオン
ラインで行い（第１３ａ図）、また処理動作をオフライ
ンで行う（第１３ｂ図）のに低パワー（例えばパーソナ
ル）コンピュータを使用した場合における第１−９図の
別の動作を示した流れ図。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、使用者が掴むことのできるハンドルと、対象物に対
    してハンドルを取り付けるための取り付け手段と、 ハンドルと連結し、これに支持され、かつハンドルによ
    り３つの独立した軸に沿って移動して３次元の表面上の
    見本点と接触することのできる探触子と、 ３つの軸に沿ってハンドルの位置を感知し、かつその位
    置に対応する位置値を出力するための位置センサ手段と
    からなり、 前記探触子は、ハンドルによって３次元の表面に沿って
    探触子を移動させている際に前記３つの軸の内の第１お
    よび第２軸に沿って偏向できるアームをそなえ、さらに 前記第１および第２軸にそれぞれ沿って前記アームの偏
    向を感知し、かつその偏向に対応する偏向値を出力する
    ための第１および第２偏向センサ手段と、 前記偏向センサの内の１つが、アームが所定の閾値を上
    回る偏向をしたことを感知した時に限り、前記位置値を
    処理するための手段と、前記偏向値により前記位置値を
    修正して、前記ハンドルによって前記３次元面に沿って
    探触子を移動させながら、３次元面上の見本点の位置を
    表示するデジタル表面一位置値を出力するための手段と
    をそなえたデジタル処理装置とからなる、対象物の３次
    元の表面の外形をデジタル化するための装置。 ２、前記偏向センサ手段のそれぞれは対応する軸と心の
    合った前記偏向アームの一方の側に固定された応力セン
    サをそなえている請求項１記載の装置。 ３、前記偏向値により前記位置値を修正するための手段
    は前記デジタル処理装置に格納され、かつ探触子に対し
    て予備較正された前記偏向センサ手段のいろいろな出力
    に対応する偏向を示すルックアップ表をそなえている請
    求項１または２記載の装置。 ４、前記対象物に対してハンドルを取り付けるための前
    記取り付け手段は３つのスライドからなり、１つのスラ
    イドは３つの軸の各軸に対するものであり、各スライド
    はその軸に沿ってハンドルが変位できるようにころ軸受
    をそなえている請求項１から３のいずれかに記載の装置
    。 ５、前記位置感知手段は３つの線形エンコーダからなり
    、１つのエンコーダは前記３の軸に対するものであり、
    各軸のスライドに連結している請求項４記載の装置。 ６、前記取り付け部材は、さらに前記３つのスライドと
    、３つのエンコーダと、ハンドルと、探触子に取り付け
    られている前記共通のベース部材をそなえている請求項
    ５記載の装置。 ７、前記取り付け手段は、さらに前記共通のベース部材
    を調節自在に支持し、３つのスライドと、３つのエンコ
    ーダと、ハンドルと、ハンドルに取り付けられた探触子
    とを含む一対の連接されたアームをそなえた請求項６記
    載の装置。 ８、装置は対象物の歯の表面をデジタル化するのに使用
    され、前記取り付け手段は対象物の上下の歯と間に固定
    するようになっている取り付け部材をそなえている請求
    項１から７のいずれかに記載の装置。 ９、探触子は第３の独立した軸に沿って偏向自在のアー
    ムに取り付けられている請求項１から８のいずれかに記
    載の装置。 １０、前記探触子のアームはその両側に第１の一対の偏
    向センサと残る両側に第２の一対の偏向センサとをそな
    えている請求項１から９までのいずれかに記載の装置。
JP33992689A 1988-12-30 1989-12-26 歯の表面をデジタル化するための、とくに歯冠を作成するための装置 Expired - Lifetime JP2933658B2 (ja)

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