特開 2024-20164 構造化光を用いた色測定

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024020164

(43)【公開日】2024-02-14

(54)【発明の名称】構造化光を用いた色測定

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/01 20060101AFI20240206BHJP

   A61C 19/04 20060101ALI20240206BHJP

   G01N 21/27 20060101ALI20240206BHJP

   G01J 3/46 20060101ALN20240206BHJP

【ＦＩ】

G01N21/01 D

A61C19/04 J

G01N21/27 A

G01J3/46 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023122068

(22)【出願日】2023-07-26

(31)【優先権主張番号】22187237.7

(32)【優先日】2022-07-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(71)【出願人】

【識別番号】596032878

【氏名又は名称】イボクラール ビバデント アクチェンゲゼルシャフト

(74)【代理人】

【識別番号】100064012

【弁理士】

【氏名又は名称】浜田 治雄

(72)【発明者】

【氏名】ラインハルト，ヨナス

(72)【発明者】

【氏名】ニードリヒ，クリスティアン

(57)【要約】      （修正有）

【課題】できるだけ少ない光源で、空間分解された正確な色決定を行うこと。
【解決手段】空間分解色決定のための方法であって、第１の波長の光を有する第１の構造化光パターンを歯科対象物に投影する（Ｓ１０１）ことと、反射されたまたは送られた第１の構造化光パターンに基づいて、第１の空間分解光学パラメータセットを検出する（Ｓ１０２）ことと、第２の波長の光を有する第２の構造化光パターンを歯科対象物に投影する（Ｓ１０３）ことと、反射されたまたは送られた第２の構造化光パターンに基づいて、第２の空間分解光学パラメータセットを検出する（Ｓ１０４）ことと、第１および第２の空間分解光学パラメータセットに基づいて、第３の波長の光で第３の空間分解光学パラメータセットを計算する（Ｓ１０５）ことの各工程を含む方法。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

空間分解色決定のための方法であって、以下の工程、
第１の波長の光を有する第１の構造化光パターン（１０１－１）を歯科対象物（１０３）に投影する（Ｓ１０１）ことと、
反射されたまたは送られた第１の構造化光パターン（１０１－１）に基づいて設定された第１の空間分解光学パラメータを検出する（Ｓ１０２）ことと、
第２の波長の光を有する第２の構造化光パターン（１０１－２）を歯科対象物（１０３）に投影する（Ｓ１０３）ことと、
反射されたまたは送られた第２の構造化光パターン（１０１－２）に基づいて設定された第２の空間分解光学パラメータを検出する（Ｓ１０４）ことと、
第１および第２の空間分解光学パラメータセットに基づいて、第３の波長の光における第３の空間分解光学パラメータセットを計算する（Ｓ１０５）こと
とを含む方法。

【請求項2】

第３の空間分解光学パラメータセットは、第１および第２の空間分解光学パラメータセットから外挿される請求項１に記載の方法。

【請求項3】

第３の空間分解光学パラメータセットは、第１および第２の空間分解光学パラメータセットの間で内挿される請求項１または請求項２に記載の方法。

【請求項4】

第３のパラメータセットは、第１および第２の空間分解光学パラメータセットに基づく適合プロセスによって決定される請求項１～３のいずれかに記載の方法。

【請求項5】

所定のスペクトルコースが、第３の空間分解光学パラメータセットを得るために、第１および第２の空間分解光学パラメータセットにマッチングされる請求項１～４のいずれかに記載の方法。

【請求項6】

所定のスペクトルコースが、光の波長に応じた反射率、吸収係数および／または散乱係数のコースである請求項１～５のいずれかに記載の方法。

【請求項7】

第１および／または第２の空間分解光学パラメータセットが、歯科対象物（１０３）の表面の位置にそれぞれ１つまたはそれ以上の光学パラメータを割り当てる請求項１～６のいずれかに記載の方法。

【請求項8】

第１の構造化光パターン（１０１－１）が第１の光源（１０５－１）を用いて生成され、第２の構造化光パターン（１０１－２）が第２の光源（１０５－２）を用いて生成される請求項１～７のいずれかに記載の方法。

【請求項9】

方法が口腔内スキャナによって実行される請求項１～８のいずれかに記載の方法。

【請求項10】

空間分解色決定のための色決定システム（１００）であって、
第１の波長の光の第１の構造化光パターン（１０１－１）を歯科対象物（１０３）に投影するための第１の投影装置（１０７）と、
反射されたまたは送られた第１の構造化光パターン（１０１－１）に基づいて設定された第１の空間分解光学パラメータを検出する（Ｓ１０２）ための第１の検出装置（１０９）と、
第２の波長の光の第２の構造化光パターン（１０１－２）を歯科対象物（１０３）に投影する（Ｓ１０３）ための第２の投影装置（１０７）と、
反射されたまたは送られた第２の構造化光パターン（１０１－２）に基づいて設定された第２の空間分解光学パラメータを検出する（Ｓ１０４）ための第２の検出装置（１０９）と、
第１および第２の空間分解光学パラメータセットに基づいて、第３の波長の光における第３の空間分解光学パラメータセットを計算する（Ｓ１０５）ための計算装置（１１１）と
を備えるシステム。

【請求項11】

色決定システム（１００）は、第１および第２の空間分解光学パラメータセットから第３の空間分解光学パラメータセットを外挿するように、および／または第１および第２の空間分解光学パラメータセットの間で第３の空間分解光学パラメータセットを内挿するように構成されている請求項１０に記載の色決定システム（１００）。

【請求項12】

色決定システム（１００）は、第３の空間分解光学パラメータセットを得るために、第１および第２の空間分解光学パラメータセットに所定のスペクトルコースを調整するように構成されている請求項１０または請求項１１に記載の色決定システム（１００）。

【請求項13】

色決定システム（１００）は、第１の構造化光パターン（１０１－１）を生成するための第１の光源（１０５－１）と、第２の構造化光パターン（１０１－１）を生成するための第２の光源（１０５－１）とを備える請求項１０～１２のいずれかに記載の色決定システム（１００）。

【請求項14】

請求項１０～１３のいずれかに記載の色決定システム（１００）を備えた口腔内スキャナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空間分解色決定のための方法および空間分解色決定のための色決定システムに関する。

【背景技術】

【0002】

口腔内スキャナを用いて歯の色測定を実現しようとする場合、一方では、口腔内スキャナ内の設置空間が限られており、例えば赤色用、緑色用、および青色用の少数の光源しかハウジング内に配置できないという問題がある。将来の光源がより強力でより小さくなっても、これは変わらない。光源の数が少ないほど、口腔内スキャナ内の必要な設置スペースは小さくなる。しかし、他方では、最も正確な色決定は、多くの波長で色測定値を得るために、それぞれが異なる光の波長を有する、できるだけ多くの光源を必要とする。

【0003】

例えば、分光放射計は、放出された光の異なる波長および振幅を測定する分光計である。しかしながら、この測定は、サンプル領域にわたって空間分解されず、装置に入る光全体に対して空間分解される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

したがって、本発明の技術的目的は、できるだけ少ない光源で、空間分解された正確な色決定を行うことである。

【0005】

この技術的目的は、独立請求項に記載の主題によって解決される。技術的に有利な実施形態は、従属請求項、明細書、および図面の主題である。

【0006】

第１の態様によれば、技術的目的は、空間分解色決定のための方法によって解決され、この方法は、第１の波長の光を有する第１の構造化光パターンを歯科対象物に投影することと、反射されたまたは送られた第１の構造化光パターンに基づいて第１の空間分解光学パラメータセットを検出することと、第２の波長の光を有する第２の構造化光パターンを歯科対象物に投影することと、反射されたまたは送られた第２の構造化光パターンに基づいて第２の空間分解光学パラメータセットを検出することと、第１および第２の空間分解光学パラメータセットに基づいて第３の波長の光における第３の空間分解光学パラメータセットを計算することの各工程を含む。本方法は、光の追加の波長における追加の構造化光パターンに基づいて実行されてもよく、第３の空間分解光学パラメータセットを決定する際の精度をさらに改善する。パラメータセットは、表面上の異なる位置における歯科対象物の光学特性を記述する１つ以上のパラメータを含んでもよい。

【0007】

本方法では、空間分解光学パラメータセットは、光の任意の波長で取得することができるというさらなる技術的利点を達成する。このようにして、完全な色スペクトルが、歯科対象物の表面上の各位置について計算され得る。空間分解光学パラメータセットを計算することによって、この光の波長での測定を省くことができるので、光源の数を減らすことができる。それにもかかわらず、空間分解色値は、高い精度で決定されることができる。

【0008】

本方法の技術的に有利な実施形態では、第３の空間分解光学パラメータセットは、第１および第２の空間分解光学パラメータセットから外挿される。これは、例えば、第３の空間分解光学パラメータセットが、簡単な方法で、かつ、少ない計算労力で決定され得るという技術的利点を達成する。これは、第３の空間分解光学パラメータセットが、第１および第２の光の波長の間隔の外側の小さい波長間隔で計算される場合に特に有利である。

【0009】

本方法の別の技術的に有利な実施形態では、第３の空間分解光学パラメータセットは、第１の空間分解光学パラメータセットと第２の空間分解光学パラメータセットとの間で内挿される。これは、例えば、第３の空間分解光学パラメータセットが、簡単な方法で、かつ、少ない計算労力で決定され得るという技術的利点を達成する。これは、光の第１の波長と第２の波長との間の間隔が小さい場合に特に有利である。

【0010】

本方法の技術的に有利な別の実施形態では、第３のパラメータセットは、第１および第２の空間分解光学パラメータセットに基づいて、適合プロセスによって決定される。適合プロセスによって、歯科対象物に対して予想される光の波長に依存する光学パラメータの一般的な関数関係が、第１および第２の波長の光における測定された光学パラメータに基づいて適合される。これにより、例えば、色値を高い精度で決定できるという技術的利点が達成される。

【0011】

本方法の別の技術的に有利な実施形態では、所定のスペクトルコースが、第３の空間分解光学パラメータセットを得るために、第１および／または第２の空間分解光学パラメータセットに適合される。例えば、第３の空間分解光学パラメータセットは、第１の空間分解光学パラメータセットおよび／または第２の空間分解光学パラメータセットに基づいて所定のスペクトルコースをシフトすることによって得ることができる。これにより、例えば、経験的に測定されたコースに基づいて歯科対象物の色値を決定し、調整することができるという技術的利点が達成される。

【0012】

本方法のさらに技術的に有利な実施形態では、所定のスペクトルコースは、光の波長に応じた反射率、吸収係数および／または散乱係数のコースである。これにより、例えば、特に適切な光学パラメータが色決定に使用されるという技術的利点が達成される。

【0013】

本方法の別の技術的に有利な実施形態では、第１および／または第２の空間分解光学パラメータセットは、歯科対象物の表面の位置にそれぞれ１つまたはそれ以上の光学パラメータを割り当てる。表面の位置における光学パラメータは、光が歯科対象物に少し浸透するパラメータも含む。これにより、例えば、第１および第２の波長の光における表面の各位置の光学パラメータを知ることができるという技術的利点が達成される。

【0014】

本方法の別の技術的に有利な実施形態では、第１の構造化光パターンは第１の光源で生成され、第２の構造化光パターンは第２の光源で生成される。光源は、発光ダイオードまたはレーザダイオードによって形成することができる。光源の帯域幅が狭いほど、それぞれの光の波長における光学パラメータをより正確に決定することができる。これにより、例えば、光学パラメータの正確な空間分解決定が達成されるという技術的利点が得られる。

【0015】

本方法の技術的に有利な別の実施形態では、本方法は口腔内スキャナによって実施される。これにより、例えば、歯の空間分解色値が高精度で決定することができるという技術的利点が達成される。

【0016】

第２の態様によれば、技術的目的は、空間分解色決定のための色決定システムであって、第１の波長の光を有する第１の構造化光パターンを歯科対象物に投影するための第１の投影装置、反射されたまたは送られた第１の構造化光パターンに基づいて第１の空間分解光学パラメータセットを検出するための第１の検出装置、第２の波長の光の第２の構造化光パターンを歯科対象物に投影するための第２の投影装置、反射されたまたは送られた第２の構造化光パターンに基づいて第２の空間分解光学パラメータセットを検出するための第２の検出装置、第１および第２の空間分解光学パラメータセットに基づいて第３の波長の光で第３の空間分解光学パラメータセットを計算するための計算装置を備える色決定システムによって解決される。第１および第２の投影装置は、単一の投影システム内に実装されてもよい。第１および第２の検出装置は、単一の検出システム内に実装されてもよい。色決定システムは、第１の態様による方法と同様の技術的利点を達成する。

【0017】

色決定システムの技術的に有利な実施形態では、色決定システムは、第１の空間分解光学パラメータセットおよび第２の空間分解光学パラメータセットから第３の空間分解光学パラメータセットを外挿するように、および／または、第１の空間分解光学パラメータセットと第２の空間分解光学パラメータセットとの間で第３の空間分解光学パラメータセットを内挿するように構成される。これにより、例えば、線形関係により、第３のパラメータセットを簡単かつ高速に決定できるという技術的利点も達成される。

【0018】

色決定システムの別の技術的に有利な実施形態では、色決定システムは、第３の空間分解光学パラメータセットを得るために、所定のスペクトルコースを第１および第２の空間分解光学パラメータセットに適合させるように構成されている。これにより、例えば、経験的に測定されたコースに基づいて歯科物体の色値を決定し、適合させることができるという技術的利点も達成される。

【0019】

色決定システムの別の技術的に有利な実施形態では、色決定システムは、第１の構造化光パターンを生成するための第１の光源と、第２の構造化光パターンを生成するための第２の光源とを備える。これにより、例えば、正確な空間分解色決定が達成されるという技術的利点も達成される。

【0020】

第３の態様によれば、技術的目的は、第２の態様による色決定システムを備えた口腔内スキャナによって解決される。これにより、歯のような口腔内の色値が空間分解されて正確に決定され得るという技術的利点が達成される。

【0021】

本発明の例示的な実施形態を図面に示し、以下でより詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】歯科対象物の空間分解色決定のための色決定システムの概略図を示す。

【図2】空間分解色決定のための方法のブロック図を示す。

【図3】２つの測定値に基づく吸収係数の一般的なコースの補正の原理を示す。

【発明を実施するための形態】

【0023】

図１は、歯科用物体１０３の空間分解色決定を行う色決定システム１００の概略図である。この色決定システム１００は、空間周波数が異なり、光の波長が異なる構造化光パターン１０１－１、１０１－２を歯科対象物１０３に投影可能な構造化光投影装置としての投影装置１０７を含む。この投影装置１０７は、例えば、マイクロＬＣＤディスプレイ、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）および適切な光学機器を含む。

【0024】

例えば、投影装置１０７は、空間周波数、すなわちストライプの距離が異なる構造化光パターン１０１－１を第１の波長の光で歯科対象物１０３に投影する。続いて、投影装置１０７は、第２の波長の光で異なる空間周波数を有する構造化光パターン１０１－１を歯科対象物１０３に投影する。この場合、第１の波長の光と第２の波長の光は異なる。

【0025】

例えば、構造化光パターン１０１－１、１０１－２を投影するために、色決定システム１００は、それぞれの波長の光を有する２つの光源１０５－１、１０５－２を備えることができる。例えば、光源１０５－１および１０５－２は、所望の波長の光を有する光を放出するのに適した発光ダイオードまたはレーザダイオードによって形成されてもよい。一般に、さらなる波長の光を有するさらなる構造化光パターンを使用することもできる。

【0026】

これらの構造化光パターン１０１－１、１０１－２から、１つには、歯科対象物１０３の空間形状を決定することができる。この目的のために、歯科対象物１０３から反射されたまたは送られた構造化光パターン１０１－１および１０１－２は、ＣＣＤチップを有する電子カメラによって形成され得る検出装置１０９によって検出される。反射されたまたは送られた構造化光パターン１０１－１および１０１－２の検出画像は、適切なアルゴリズムによって評価され、反射されたまたは送られた構造化光パターンのコースから歯科対象物１０３の空間形状を計算することができる。この目的のために、入射と出射の間の角度で三角測量が実行される。

【0027】

このアルゴリズムはデジタルプロセッサ１１１上で実行される。歯科対象物１０３の空間形状について得られたデータは、デジタルメモリに保存することができる。

【0028】

一方、それぞれの構造化光パターン１０１－１、１０１－２の光に使用される光の波長において、歯科対象物１０３の表面の各位置で光学パラメータを決定することもできる。このことから、その波長の光における歯科対象物１０３の表面の各位置の光学特性を示す空間分解光学パラメータセットを得ることができる。

【0029】

送られたおよび反射された強度の振幅および位相変位の定量的かつ空間的に分解された測定によって、反射率、実効散乱係数および吸収係数のような、放射伝達理論を解くことによって、光の伝搬に関連するモデルベースの量を決定することができる。

【0030】

一般に、構造化光を用いた色測定の考え方は、材料の光学特性を空間分解して、すなわち照明された材料の表面にわたって計算され得るという事実に基づいている。この場合、ストライプパターンが材料に投影され、放出された光がカメラで測定される。その後、例えば放射伝達方程式を解くことに基づくモデル計算によって、材料の光学パラメータを計算することができる。

【0031】

例えば、光学パラメータは、歯科対象物１０３のある位置では、歯科対象物１０３の別の位置よりも高い。この光学パラメータは、例えば、構造化光パターン１０１－１および１０１－２の反射されたまたは送られたストライプの強度から、空間分解された方法で決定することができる。次に、光学パラメータセットは、例えば、空間分解された反射率、吸収係数および／または散乱係数を含む。

【0032】

第１の波長の光における第１の空間分解光学パラメータセットおよび第２の波長の光における第２の空間分解光学パラメータセットが既知である場合、第３の波長の光に対する第３の空間分解パラメータセットは、これらから計算することができる。この場合、さらなる光源１０５による測定を省略することができる。これにより、色決定
システム１００内の光源１０５の数を減らすことができる。

【0033】

さらに、光源１０５の数を制限するために、測定される材料が既知である場合、すなわち例えば天然歯である場合、使用される光の波長を巧みに選択することができる。例えば、４５０ｎｍおよび６００ｎｍの光の波長を有する２つの構造化光パターン１０１－１および１０１－２をまず使用して、４５０ｎｍおよび６００ｎｍにおける空間分解されたパラメータセットのそれぞれの点間の第１の勾配を決定することができる。次に、光の波長が５２０ｎｍと６５０ｎｍのさらに２つの構造化光パターンを用いて、反射率曲線の特徴的な最小値を測定することができる。この場合、それぞれの構造化光パターン１０１を投影するために４つの光源１０５が使用される。

【0034】

適切な波長の光を有する光源１０５の正確な選択は、様々な方法で行うことができる。例えば、多数の修復材料または歯科材料の光学的特性を調べて、波長スペクトルの違いが予想される特徴的な光の波長を見つけることができる。次に、構造化光パターン１０１－１および１０１－２を、その見つかった波長の光で投影する。特徴的な光の波長は、検査された各修復材料または歯科材料についてデータベースに保存することができる。そして、使用する光源１０５の選択は、データベースと合理的なサポート点波長に基づいて行うことができる。

【0035】

また、できるだけ多くの人の生体内で反射スペクトルとして測定された光学データを評価し、特徴的な光の波長を見つけることができる。人が住んでいる地域によって、反射スペクトルの特徴的な光の波長、つまり平均的な歯の色は異なる。この場合、光源１０５の光の波長をそれぞれの地域に合わせることができる。

【0036】

このようにして、空間分解された光学パラメータセットから歯科対象物１０３の表面上の各位置について可能な限り連続的なスペクトルを計算するのに十分なスペクトル分解能、すなわち構造化光投影に使用される色についてのスペクトル点の数を有するので、空間分解された精密な色測定を達成することができる。次に、表面上の各位置に対するこの連続スペクトルをＬ＊ａ＊ｂ＊値に変換することができる。Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間（ＣＩＥＬＡＢ、ＣＩＥＬ＊ａ＊ｂ＊、Ｌａｂ色）は、すべての知覚可能な色を記述する。これは、明度値Ｌ＊が色平面（ａ＊、ｂ＊）に垂直な３次元色空間を使用する。

【0037】

まず、反射スペクトルからＸ、Ｙ、Ｚ値を計算し、そこから次に、Ｌ＊ａ＊ｂ＊を計算する。

【0038】

【数1】

ストライプパターン１０１－１および１０１－２をそれぞれ特定の光波長で使用すると、正確にこの波長の光について空間分解された光学パラメータセットが得られる。他の波長の光で十分に多くの計算を行うと、可視スペクトル全体にわたってさらに空間分解光学パラメータセットを得ることができる。こうして、それぞれの場所について、光学パラメータの特定の連続的なコースを得ることができる。

【0039】

このようにして、反射スペクトルが測定されたときにＬ＊ａ＊ｂ＊色値が得られ、白色（理想散乱体）および黒色（最小反射率）基準との直接比較においてさらに補正される。吸収係数と散乱係数が既知である場合、反射スペクトルを最初に算出し、次いで、それからＬ＊ａ＊ｂ＊色値を生成することは、絶対的に必要ではない。

【0040】

図２は、空間分解色決定方法のブロック図を示す。工程Ｓ１０１において、第１の波長の光を有する１つまたはそれ以上の第１の構造化光パターン１０１－１が歯科対象物１０３に投影される。ここで、構造化光パターン１０１－１の光の波長が変化しない限り、構造化光パターン１０１－１の異なるおよび変化する空間周波数を使用してもよい。歯科対象物１０３によって反射された第１の構造化光パターン１０１－１から、歯科対象物１０３の空間形状を決定することができる。この目的のために、アルゴリズムが、反射されたまたは送られた構造化光パターン１０１－１におけるストライプのコースを評価する。

【0041】

しかしながら、３次元形状は、浸透深度を最小限に抑えるために、可能な限り短い波長（青色光）で決定することもできる。さらに、例えば、非周期的なパターンを使用して、ストライプマッピングをより良好に行うことができる。

【0042】

工程Ｓ１０２において、歯科対象物１０３から反射されたまたは送られた第１の構造化光パターン１０１－１に基づいて、第１の空間分解光学パラメータセットがさらに決定される。第１の空間分解光学パラメータセットは、例えば、第１の波長の光における反射率、吸収係数、および／または散乱係数の空間分解値からなる。したがって、構造化光法は、歯科対象物１０３の空間形状を決定するだけでなく、第１の波長の光における歯科対象物１０３の表面上の光学パラメータの分布も決定する。歯科対象物１０３の表面上の各位置に少なくとも１つの光学パラメータを割り当てることができる。それぞれの位置に対するこれらの光学パラメータの全体は、第１の空間分解された光学パラメータセットに含まれる。

【0043】

工程Ｓ１０３において、１つまたはそれ以上の第２の構造化光パターン１０１－２も、第２の波長の光を用いて歯科対象物１０３に投影される。ここで、ストライプパターン１０１－２の光の波長が変化しない限り、構造化光パターン１０１－２の異なるおよび変化する空間周波数を使用することもできる。この場合、測定は、第１の波長の光とは異なる波長の光で行われる。歯科用物体１０３から反射されたまたは送られた第２の構造化光パターン１０１－２から、歯科対象物１０３の空間形状も決定することができる。

【0044】

工程Ｓ１０４において、歯科対象物１０３から反射されたまたは送られた第２の構造化光パターン１０１－２に基づいて、第２の空間分解光学パラメータセットが決定される。この空間分解光学パラメータセットから、第２の波長の光における歯科対象物１０３の表面上の光学特性のさらなる分布が得られる。第２の空間分解光学パラメータセットは、例えば、第１の空間分解光学パラメータセットに対応するように、第２の波長の光における反射率、吸収係数、および／または散乱係数の空間分解値を含む。それぞれの位置に対するこれらの光学パラメータの全体は、第２の空間分解光学パラメータセットに含まれる。

【0045】

工程Ｓ１０５において、第１および第２の空間分解光学パラメータセットに基づいて、第３の波長の光における第３の空間分解光学パラメータセットが計算される。第３の空間分解光学パラメータセットは、第３の波長の光で測定されたかのような光学パラメータを示す。しかし、これは計算されるので、この目的のための光源１０５の使用を省略することができる。第３の空間分解光学パラメータセットの計算方法は、計算装置１１１によって実行される。

【0046】

これは、例えば、波長範囲内において、第１の空間分解光学パラメータセットと第２の空間分解光学パラメータセットとの間で、第３の波長の光について内挿または外挿することにより、簡単な方法で行うことができる。例えば、内挿または外挿することにより、各波長値について対応する光学特性を計算することが可能である。内挿または外挿は、歯科対象物１０３の表面上の任意の位置に対して行うことができる。したがって、歯科対象物１０３の表面上の各位置について連続スペクトルを得ることができる。

【0047】

例えば、光の波長λ１における位置ｘ１，ｙ１，およびｚ１での吸収係数α_{ｘ１，ｙ１，ｚ１，λ１}と、光の波長λ２における同じ位置ｘ１，ｙ１，およびｚ１での吸収係数α_{ｘ１，ｙ１，ｚ１λ２}の一般的なコースは、位置ｘ１，ｙ１，およびｚ１における光の波長の関数として決定することができる。

【0048】

最も単純な場合、これは２つの測定された吸収係数α_{ｘ１，ｙ１，ｚ１，λ１}とα_{ｘ１，ｙ１，ｚ１，λ２}の間を内挿するか、または２つの測定された吸収係数α_{ｘ１，ｙ１，ｚ１，λ１}とα_{ｘ１，ｙ１，ｚ１，λ２}を外挿することを含む。これにより、位置ｘ１，ｙ１，およびｚ１における光の波長の関数としての一般的な線形関係α_{ｘ１，ｙ１，ｚ１}（λ）が確立される。

【0049】

この手順を歯科用物体１０３の表面上の全ての位置ｘ，ｙ，ｚについて行えば、第１および第２の空間分解光学パラメータセットから、所望の第３の波長の光それぞれにおける第３の空間分解光学パラメータセットが得られる。そして、この波長の光の光源１０５を省くことができ、それに応じて設置スペースが縮小される。

【0050】

図３は、光波長λ１におけるｘ１、ｙ１、およびｚ１の位置での吸収係数α_{ｘ１、ｙ１、ｚ１、λ１}と、光波長λ２における同じ位置ｘ１、ｙ１、およびｚ１での吸収係数α_{ｘ１、ｙ１、ｚ１、λ２}の２つの測定値に基づいて、吸収係数の一般的なコースを補正する原理を示している。この方法により、歯科対象物１０３の表面の対応する位置について行った場合と同様に、任意の第３の光波長λ３において設定された第３の空間分解光学パラメータを得ることができる。

【0051】

この目的のために、吸収係数α_ｇｅｎ（λ）の一般的な一般コースを、例えば、測定された２つの吸収係数α_{ｘ１，ｙ１，ｚ１，λ１}およびα_{ｘ１，ｙ１，ｚ１，λ２}に対して、例えば、測定された吸収係数α_{ｘ１，ｙ１，ｚ１，λ１}およびα_{ｘ１，ｙ１，ｚ１，λ２}から差を差し引くことによって、または適合プロセスによって適合される、歯に対して規定することができる。適合プロセスは、光学パラメータと光の波長との間の予想される関数関係に基づくことができる。適合プロセスにより、測定された吸収係数α_{ｘ１，ｙ１，ｚ１，λ１}およびα_{ｘ１，ｙ１，ｚ１，λ２}が適合関数にできるだけ近くなるように、関数関係の適合パラメータが変更される。

【0052】

例えば、所定のコースはまた、類似の歯科対象物１０３の以前に測定された経験的スペクトルに基づいてもよいし、歯科対象物１０３の表面の全ての位置において類似の形態でそのクラスの歯科対象物１０３について観察された主要な機能的コースに基づいてもよい。

【0053】

吸収係数α_ｇｅｎ（λ）の一般的な経過から、任意の他の光の波長λ３における任意の吸収係数α_{ｘ１，ｙ１，ｚ１，λ３}を計算することができる。この目的のために、例えば、吸収係数α_ｇｅｎ（λ）の一般的なコースは、補正されたコースα_ｃｏｒｒ（λ）が得られるように、以前に測定された２つの吸収係数α_{ｘ１，ｙ１，ｚ１，λ１}およびα_{ｘ１，ｙ１，ｚ１，λ２}に調整される。例えば、吸収係数α_ｇｅｎ（λ）の一般的なコースは、２つの測定された吸収係数α_{ｘ１，ｙ１，ｚ１，λ１}およびα_{ｘ１，ｙ１，ｚ１，λ２}に基づいて、シフト、シアー、圧縮、回転、または他の方法で補正することができる。

【0054】

したがって、第１および第２の空間分解光学パラメータセットから、任意の数の第３の空間分解光学パラメータセットを任意の光の波長λ３において計算することができる。このようにして、歯の表面上の各点ｘ，ｙ，およびｚについて、吸収係数αの完全な準連続スペクトルコースが得られ、表面上の各点について完全なスペクトル情報を得ることができる。この方法は、吸収係数αだけでなく、他の光学パラメータに対しても有効である。原理的には、光学パラメータのおおよそのコースが予め判っている対象物であれば、この方法により正確な色測定が可能になる。

【0055】

さらに、構造化光パターンの異なる空間周波数を使用する場合、歯科対象物１０３の異なる深度からの光学情報を得ることができる。この情報を用いて、反射率、吸収係数および／または散乱係数の決定をさらに改善することができる。

【0056】

この方法では、色特性の点測定が行われるだけでなく、例えば１０×１０ｍｍの領域内の多数の点について、２次元の色測定が行われる。つまり、これらの各点の光学パラメータは、どの波長の光でも計算できる。このようにして、表面の各点について完全で連続的なカラースペクトルが得られ、その光学パラメータを任意の小さなスペクトル分解能で求めることができる。不完全な反射スペクトルの使用は必要ない。

【0057】

歯科用物体１０３としての歯の場合、エナメル質の半透明性は、吸収と散乱という固有の光学特性の１つの現れでしかないため、自動的に共同決定される。エナメル質の吸収と散乱の特性は、異なる空間周波数での深度分解測定に隠されている。そのため、半透明性とも呼ばれる透明性は、本質的に共に知られている。Ｌ＊ａ＊ｂ＊値に加え、半透明性も自然な歯科補綴物を実現するために使用することができる。

【0058】

もう１つの技術的な利点は、この方法では角度に依存した測定が可能なことである。人間の歯と歯肉では環境が異なるため、角度によって色の測定値が変化する。これを歯科対象物１０３の３次元データと組み合わせることで、空間データと色データの各対ごとに角度を決定することができる。このことから、歯の正確なデジタル空間画像が、色測定と関連して得られる。歯科対象物１０３の３次元トポグラフィを測定することにより、計算をさらに改善することができる。

【0059】

空間分解色決定の方法では、歯の光学的パラメータを口腔内で決定することができるだけでなく、ベニア、クラウン、ブリッジ、インレーまたはオンレーなどの歯科修復物の光学的パラメータを口腔外で決定することもできる。修復物や材料の認識は、データベースからの値との比較によっても行うことができる。

【0060】

空間分解色決定方法は、口腔内スキャナの交換可能なアタッチメントで行うことができる。光およびストライプパターンの生成は、口腔内スキャナの交換可能なアタッチメント内で行うこともできる。ストライプパターンの生成は、口腔内スキャナのアタッチメント内でマイクロＬＣＤディスプレイを用いて行うことができる。反射されたまたは送られた構造化光パターンの画像のキャプチャは、口腔内スキャナのメインハウジング内のカメラチップによって行うことができる。

【0061】

本発明の個々の実施形態に関連して説明し示した全ての特徴は、それらの有益な効果を同時に実現するために、本発明の主題において異なる組み合わせで提供されてもよい。

【0062】

全ての方法工程は、それぞれの方法工程を実行するのに適した装置によって実施することができる。主題の特徴によって実行されるすべての機能は、方法の方法工程であり得る。

【0063】

本発明の保護範囲は特許請求の範囲によって与えられ、本明細書で説明され、または図面に示された特徴によって限定されるものではない。

【符号の説明】

【0064】

１００ 色決定システム
１０１ 構造化光パターン
１０３ 歯科対象物
１０５ 光源
１０７ 投影装置
１０９ 検出装置
１１１ 計算装置

【図1】

【図2】

【図3】

【外国語明細書】