DE4130238A1

DE4130238A1 - Measuring vol., esp. interior of mouth with upper and lower dentures - projecting light into mouth via deflection device also used to deflect reflected light to evaluation device.

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Publication number: DE4130238A1
Application number: DE19914130238
Authority: DE
Inventors: Heinz Wenz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-09-11
Filing date: 1991-09-11
Publication date: 1993-03-18

Abstract

An optical sensing device (1) is used in which optical signals are converted into electronic form suitable for evaluation by a data processing system. Light beams from a source (2) are simultaneously projected onto the surface and/or translucent interior of the upper and lower interior of the mouth, esp. the translucent denture teeth. Reflected light is evaluated (10). A common deflection device (4) used for both projected and reflected light is a lens denser than air, pref. with a parabolic or elliptical aspherical surface. USE/ADVANTAGE - Copes with complete internal vol. to be measured with lowest possible error including kinematic relationship between upper and lower dentures by simple handling of scanner.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ausmessung eines Raumes, insbesondere eines Mundinnenraumes mit Ober- und Unterkiefergebiß, mittels einer optischen Abtastvorrichtung, in welcher optische Signale in elektronische, mittels einer Datenverarbeitungsanlage auswertbare Signale umgewandelt werden.The invention relates to a method for measurement a room, in particular a mouth interior with upper and Lower jaw, by means of an optical scanning device, in which optical signals in electronic, by means of a Data processing system converted evaluable signals will.

Der Ausmessung von Ober- und Unterkiefergebiß dienen derzeit zahnärztliche mechanische Abdrucklöffel. Solche Abdrucklöffel werden mit einer pastenartigen Abdruckmasse gefüllt und in den Mundinnenraum des Patienten derart eingesetzt, daß die Abdruck masse eines ersten Abdrucklöffels das Oberkiefergebiß, die Abdruckmasse eines zweiten Abdrucklöffels das Untergebiß möglichst gleichmäßig umgibt. Nach Entfernen der Abdruckmasse in noch elastischem Zustand aus dem Mund des Patienten und endgültigem Aushärten der Abdruckmasse läßt sich diese als Form zur Herstellung eines geometrisch-topographischen Ab drucks der Gestalt des Mundinnenraumes im Bereich der Gebiß partien, welcher bspw. zu kieferorthopädischen Zwecken oder bei der Herstellung von Zahnprothesen od. dgl. benötigt wird, nutzen. Nachteilig ist bei dem bekannten Verfahren die umständ liche und zeitaufwendige Herstellung eines Abdrucks, die fehlende Beziehung zwischen dem Ober- und Unterkieferabdruck, das Fehlen einer Messung der Kiefergelenksbewegung, die Unge nauigkeit des Verfahrens durch die vielen Fehlermöglichkeiten sowie die schwierige Auswertung der gewonnenen Ergebnisse.The measurement of the upper and lower jaw are currently used dental mechanical impression trays. Such impression trays are filled with a paste-like impression compound and in the The patient's mouth is inserted in such a way that the impression mass of a first impression tray the maxillary denture, the Impression mass of a second impression tray the lower dentition surrounds as evenly as possible. After removing the impression material in a still elastic state from the patient 's mouth and final curing of the impression compound, this can be as Form for the production of a geometric topographical Ab pressure of the shape of the interior of the mouth in the area of the dentition games, for example for orthodontic purposes or is required in the manufacture of dental prostheses or the like, use. The disadvantage of the known method is the fact Liche and time-consuming production of an impression, the missing relationship between the upper and lower jaw impression, the lack of a measurement of the TMJ movement, the Unge accuracy of the process due to the many error possibilities and the difficult evaluation of the results obtained.

Die DE-OS 38 10 455 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrich tung zur berührungsfreien räumlichen Erfassung eines unregel mäßigen Körpers, insbesondere eines Zahns oder einer Zahn reihe. Die Erfassung sämtlicher Oberflächenbereiche des Kör pers muß mittels getrennter, jeder Teiloberfläche einzeln zugeordneter spaltförmiger Lichtstrahlen und Lichtempfänger ermöglicht werden. Hierzu sind vier Aufnahmeeinheiten erfor derlich, welche den zu untersuchenden Körper von allen Seiten bestrahlen. Zur Signalentkopplung der vier Aufnahmeeinheiten werden für die von den jeweiligen Lichtquellen ausgesandten Lichtstrahlen unterschiedliche Wellenlängen verwendet. Die Koordinatenwerte der einzelnen Teiloberflächen werden im An schluß daran mittels einer Auswerteeinheit zur gesamten Ober fläche des Körpers zusammengefaßt. Die Aufteilung der Signal einrichtung in vier Aufnahmeeinheiten vervielfältigt den Konstruktionsaufwand und erhöht die Fehleranfälligkeit der Abtastvorrichtung. Auch müssen die Koordinatenwerte der ein zelnen Teiloberflächen in einer Auswerteeinheit zusammengefaßt und zueinander in Beziehung gesetzt werden, was einen hohen Anspruch an die anschließende Datenverarbeitung stellt. Nach teilig ist auch die getrennte Erfassung der einzelnen Zahn reihen. Ober- und Unterkiefergebiß müssen einzeln erfaßt und die Ergebnisse mit Hilfe der durch eine zusätzliche Bildauf nahmevorrichtung ermittelten Relativbewegung beider Zahnreihen einander zugeordnet werden. Auch wird die Genauigkeit der Ab bildungen durch die zur Bündelung des Lichtstrahls als Spalt auf der Oberfläche verwendete Fokussiereinheit beeinträchtigt, da die Schärfentiefe einer solchen Fokussierung nur begrenzt ist. Die Oberfläche des abzubildenden Volumeninneren liegt jedoch meist außerhalb des Schärfezentrums, so daß die für die Rekonstruktionen benötigte Genauigkeit der Abbildungen nicht erreicht werden kann. Auch können mit der bekannten Erfassungs einrichtung nicht alle Zähne vermessen werden. Bei dem not wendigen Abstand zwischen den einzelnen Spiegeln ist es auf grund der anatomischen Verhältnisse der Mundhöhle nicht mög lich, den jeweils letzten Backenzahn (Molar 3) auszumessen.DE-OS 38 10 455 describes a method and a device device for non-contact spatial detection of an irregularity moderate body, especially a tooth or a tooth line. The detection of all surface areas of the body pers must by means of separate, each sub-surface individually assigned slit-shaped light beams and light receivers be made possible. Four acquisition units are required for this derlich, which the body to be examined from all sides irradiate. For signal decoupling of the four acquisition units are emitted for the respective light sources Light rays of different wavelengths are used. The Coordinate values of the individual sub-surfaces are shown in the An conclude with an evaluation unit for the entire waiter area of the body summarized. The distribution of the signal installation in four recording units reproduced the Design effort and increases the susceptibility to errors Scanning device. Also the coordinate values of the one individual sub-surfaces are combined in an evaluation unit and related to each other, which is a high Claims for the subsequent data processing. After Partial is also the separate registration of the individual tooth rows. Upper and lower jaws must be recorded individually and the results with the help of an additional image device determined relative movement of both rows of teeth be assigned to each other. Also the accuracy of the Ab formations by the bundling of the light beam as a gap impaired focus unit used on the surface, because the depth of field of such focusing is limited is. The surface of the volume interior to be imaged lies however mostly outside the focus, so that for the Reconstructions did not require the accuracy of the images can be reached. Can also with the known detection not all teeth are measured. If not agile distance between the individual mirrors it is on not possible due to the anatomical conditions of the oral cavity Lich to measure the last molar (Molar 3).

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend vorzuschlagen, daß bei einfacher Handhabung und mit geringem Zeitaufwand möglichst fehlerfreie Meßwerte des gesamten zu vermessenden Volumeninneren, insbe sondere bezüglich der Gestalt eines Ober- und Unterkieferge bisses, sowie der kinematischen Beziehung zwischen Ober- und Unterkiefergebiß gewonnen werden können. Ferner soll mit der Erfindung eine Abtastvorrichtung vorgeschlagen werden, mit welcher dieses Verfahren mit einfachen technischen Mitteln ausgeführt werden kann.The object of the invention is a method of the beginning to propose said type in that at simple Handling and as error-free as possible with little time Measured values of the entire volume to be measured, esp especially regarding the shape of an upper and lower jaw bisses, and the kinematic relationship between top and bottom Mandibular dentition can be obtained. Furthermore, with the Invention a scanning device can be proposed with which this procedure with simple technical means can be executed.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst, daß optische Strahlung von einer Strahlungsquelle über eine Umlenkeinrichtung simultan auf die Oberflächen und/oder das transluzente Volumeninnere des auszumessenden oberen und unteren Mundinnenraumes, insbesondere der transluzenten Zähne im Oberkiefer und im Unterkiefer projiziert wird, daß die von den Oberflächen und/oder dem transluzenten Volumeninneren reflektierte Strahlung über eine Umlenkeinrichtung einer Aus werteeinrichtung zugeführt wird, daß ein und dieselbe Umlenk einrichtung für die zu projizierende Strahlung und für die re flektierte Strahlung verwendet wird (gerades Auflicht), und daß für die Umlenkung der optischen Strahlung ein transmittierendes Objektiv aus gegenüber Umgebungsluft optisch dichterem Medium und mit einer Oberfläche 2. Grades, vorzugsweise eine para bolische oder elliptische Oberfläche (asphärische Fläche) verwendet wird.This object is essentially achieved with the invention solved that optical radiation from a radiation source over a deflection device simultaneously on the surfaces and / or the translucent volume interior of the upper and lower mouth, especially the translucent teeth is projected in the upper jaw and lower jaw, that of the surfaces and / or the translucent volume interior reflected radiation via a deflection device of an off value device is supplied that one and the same deflection device for the radiation to be projected and for the right reflected radiation is used (straight incident light), and that for the redirection of the optical radiation a transmitting Objective made of a medium that is optically denser than ambient air and with a 2nd degree surface, preferably a para bolical or elliptical surface (aspherical surface) is used.

Das das transmittierende Objektiv aus einem gegenüber der Um gebungsluft optisch dichterem Medium besteht, wird ohne zu sätzliche Ablenkelemente die von der Strahlungsquelle einge schleuste optische Strahlung durch Brechung in den gesamten Mundinnenraum umgelenkt, durchläuft aber auch teilweise das Objektiv in seiner Längsachse ohne Ablenkung, so daß auch der in Verlängerung des Strahlenganges hinter dem Objektiv liegende Bereich des Mundinnenraumes, insbesondere die Vorderseite der Frontzähne, solange die Umlenkeinrichtung noch nicht in die Mundhöhle eingeführt ist, erfaßt werden kann. Da das trans mittierende Objektiv vorzugsweise eine Außenfläche 2. Grades, bspw. eine parabolische oder elliptische Außenfläche, aufweist, kann ein Raumwinkel von fast 4 π, im einzelnen ein azimutaler Bildwinkel von 360° und ein vertikaler Bildwinkel von bis zu 320°, panoramamäßig erfaßt werden. Somit sind die Ober- und Unterkieferzähne immer simultan in optischer Koordinaten relation vermeßbar, und auch die Frontzähne können bis zum Schlußbiß vermessen werden. Die reflektierte Strahlung wird durch Brechung und von einem gewissen Raumwinkel an teilweise durch Brechung und Reflexion an der Oberfläche des Objektivs zur Auswerteeinrichtung hin umgelenkt. That the transmitting lens from an opposite to the um ambient air optically denser medium, is without additional deflection elements turned on by the radiation source channeled optical radiation through refraction throughout The interior of the mouth is redirected, but also partially runs through it Objective in its longitudinal axis without deflection, so that the in the extension of the beam path behind the lens Area of the mouth, especially the front of the Front teeth, as long as the deflection device is not yet in the Oral cavity is inserted, can be detected. Since the trans centering lens preferably an outer surface of 2nd degree, for example, has a parabolic or elliptical outer surface, can be a solid angle of almost 4 π, specifically an azimuthal Image angle of 360 ° and a vertical image angle of up to 320 °, can be captured by panorama. Thus, the top and Mandibular teeth always in optical coordinates simultaneously Relation avoidable, and the front teeth can also by Final bite to be measured. The reflected radiation is partly through refraction and from a certain solid angle by refraction and reflection on the surface of the lens diverted towards the evaluation device.

Durch die gleichzeitige Abtastung des gesamten zu vermessenden Innenraumes, d. h. gleichzeitig von Oberkiefergebiß und Unter kiefergebiß, mittels einer einzigen einen großen Raumwinkel von bspw. 360° (vertikal) 320° (horizontal) erfassenden Umlenk einrichtung wird die Fehleranfälligkeit reduziert und wegen der nicht mehr notwendigen zusätzlichen Zuordnung der Daten die elektronische Auswertung stark vereinfacht. Die Verwendung eines transmittierenden Objektivs, das die projizierte und reflektierte Strahlung auch im in Strahlungsrichtung hinter dem Objektiv liegenden Bereich durchläßt, ermöglicht auch die Ausmessung der Vorderseite der Frontzähne, wenn die Abtastvor richtung noch nicht in den Mund eingeführt ist.By simultaneously scanning the whole to be measured Interior, d. H. of the upper jaw and lower at the same time jaw, by means of a single one, a large solid angle of e.g. 360 ° (vertical) 320 ° (horizontal) detecting deflection the susceptibility to errors is reduced and because of the no longer necessary additional allocation of the data electronic evaluation greatly simplified. The usage a transmitting lens that projects and reflected radiation also in the radiation direction behind the Lets the area lying through allows the Measure the front of the front teeth when scanning direction is not yet inserted into the mouth.

Die zu projizierende Strahlung wird also durch Brechung an der inneren Oberfläche des transmittierenden Objektivs in Richtung des auszumessenden Mundinnenraumes umgelenkt.The radiation to be projected is therefore refraction at the inner surface of the transmitting lens towards of the interior of the mouth to be measured.

Je nach Auftreffwinkel der von den Oberflächen und/oder dem transluzenten Volumeninneren reflektierten Strahlung erfolgt deren Umlenkung zur Auswerteeinrichtung bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durch Brechung und/oder Reflexion an der inneren und/oder äußeren Oberfläche des transmittie renden Objektivs.Depending on the angle of impact of the surfaces and / or the Translucent volume inside reflected radiation their deflection to the evaluation device in a preferred Embodiment of the invention by refraction and / or reflection on the inner and / or outer surface of the transmittie lens.

Eine explizite Vermessung über Objektmarkierung läßt sich durch die Verwendung eines feinen Musters, bspw. eines mittels Inter ferenz erzeugten Streifenmusters, erzielen. Die implizite stereovideogrammetrische Vermessung benötigt keine solche Markierung.An explicit measurement via object marking can be carried out the use of a fine pattern, for example an Inter reference generated stripe pattern. The implicit stereovideogrammetric measurement does not need any Mark.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die re flektierte Strahlung mit einer stereovideogrammetrisch oder mit mittels Triangulation projizierter interferometrisch erzeugter Gitter oder nach dem Prinzip eines Stereo-Hologramms bzw. holographischen Interferogramms arbeitenden Auswerteeinrichtung aufgenommen wird, wodurch sich sehr genaue dreidimensionale geometrisch-topographische Messungen durchführen lassen.In an embodiment of the invention it is provided that the right reflected radiation with a stereovideogrammetric or with projected interferometrically generated by triangulation Grid or according to the principle of a stereo hologram or evaluation device working holographic interferogram is recorded, resulting in very accurate three-dimensional Have geometric topographical measurements carried out.

Eine genaue Ausmessung des gesamten Ober- und Unterkieferge bisses wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Abtast vorrichtung mit ihrer Umlenkeinrichtung entlang dem Zahnbogen geführt wird.An exact measurement of the entire upper and lower jaw bisses is achieved according to the invention in that the sampling device with its deflection device along the dental arch to be led.

Man kann bereits mit der Ausmessung beginnen, wenn sich die Abtasteinrichtung mit ihrer Umlenkeinrichtung noch vor dem Mund des Patienten befindet und dann die Abtastvorrichtung - ggf. bei gleichzeitiger Öffnung des Mundes - unter Fortsetzung der Ausmessung in die Mundhöhle hineinbewegt wird. Hierdurch erhält man eine vollständige Aufzeichnung der Bewegung von Ober- und Unterkiefergebiß.You can start with the measurement when the Scanning device with its deflection device before the mouth of the patient and then the scanning device - if necessary with simultaneous opening of the mouth - while continuing the Measurement is moved into the oral cavity. This gives to get a full record of the movement of top and bottom Mandibular dentition.

Durch eine Reihe aufeinanderfolgend aufgenommener Bilder läßt sich in Weiterbildung der Erfindung wie bei einem Film der kinematische Ablauf der Gebißbewegung erfassen.Through a series of pictures taken in succession in further development of the invention like a film Record the kinematic sequence of the bit movement.

Die aufeinanderfolgend aufgenommenen Bilder werden z. B. über vorzugsweise implizite (d. h. in den Bildern enthaltene) Steuer parameter miteinander verkettet.The successively recorded images are e.g. B. about preferably implicit (i.e. included in the pictures) tax parameters linked together.

Um die aufgenommenen Bilder zueinander in Beziehung setzen zu können, erfolgt die Erfassung und Aufzeichnung des kinemati schen Ablaufs der Gebißbewegung erfindungsgemäß vorzugsweise relativ zu dem jeweiligen Bezugspunkt der Abtastvorrichtung, welcher durch ständige, die Bewegung der Abtastvorrichtung be rücksichtigende Koordinatentransformation (implizit) ermittel bar ist. Damit läßt sich aufrund des Laufbildes, der Abbil dungsverhältnisse und der Koordinatentransformation nicht nur eine dreidimensionale, sondern eine stereographische Wiedergabe erreichen.To relate the pictures taken to each other the kinemati is recorded and recorded the course of the bit movement preferably according to the invention relative to the respective reference point of the scanning device, which by constant, the movement of the scanning device be determine the coordinate transformation to be taken into account (implicitly) is cash. With this, based on the moving picture, the fig conditions and coordinate transformation not only a three-dimensional, but a stereographic reproduction to reach.

Die Auswertung der ermittelten Daten läßt sich erfindungsgemäß dadurch erheblich erleichtern, daß die Aufzeichnung der re flektierten Strahlung in Echtzeit erfolgt.The evaluation of the determined data can be done according to the invention thereby significantly facilitate that the recording of the right reflected radiation takes place in real time.

Die Analyse des aufgenommenen Bildes wird erfindungsgemäß da durch erleichtert, daß die reflektierte und in der Umlenkein richtung umgelenkte Strahlung in einem Korrektur-Linsen-System zu einem im wesentlichen konvergenten Lichtbündel zusammenge faßt wird, so daß ein Bild in einer Zwischenbildebene entsteht.The analysis of the captured image is there according to the invention by relieved that the reflected and in the redirect direction deflected radiation in a correction lens system converged into a substantially convergent light beam is grasped so that an image is created in an intermediate image plane.

Die optischen Signale der reflektierten Strahlung werden zweck mäßigerweise mittels eines Projektivs in eine Bildebene proji ziert, wo sie von dem z. B. einen Flächensensor, bspw. einem CCD-Sensor, aufweisenden Aufnahmeeinrichtung der Auswerteein richtung aufgefangen werden können.The optical signals of the reflected radiation are used projected moderately by means of a projector into an image plane graces where it from the z. B. a surface sensor, for example CCD sensor, having a recording device for the evaluation direction can be caught.

Die Erfassung der Objektfarbe wird in Weiterbildung der Er findung dadurch ermöglicht, daß die Ausmessung des Mundinnen raumes mit veränderlicher bzw. sich verändernder Wellenlänge der optischen Strahlung erfolgt.The detection of the object color is a further development of the Er This enables the measurement of the inside of the mouth space with variable or changing wavelength the optical radiation occurs.

Die Farbe des vermessenen Objektes kann erfindungsgemäß auch dadurch ermittelt werden, daß die reflektierte Strahlung mit tels Spektralanalyse ausgewertet wird.The color of the measured object can also be according to the invention can be determined by using the reflected radiation is analyzed by spectral analysis.

Zur Unterstützung der Auswertung der gewonnenen Daten können die elektronischen Signale zu 3D-Bildern verarbeitet und auf einem Bildschirm sichtbar gemacht werden. To support the evaluation of the data obtained you can the electronic signals processed into 3D images and on be made visible on a screen.

Darüberhinaus können die verarbeiteten elektronischen Signale nach deren Parametrisierung und theorienabhängiger Rekon struktion auch direkt einem computergesteuerten Fertigungs system zur Herstellung von Zahnersatzteilen zugeführt werden, so daß eine vollautomatische Fertigung möglich wird.In addition, the processed electronic signals after their parameterization and theory-dependent recon structure also directly to a computer-controlled manufacturing system for the production of dental prostheses, so that a fully automatic production is possible.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Abtastvorrichtung zur Durchführung des zuvor erläuterten Verfahrens, bei der eine Strahlungsquelle optische Strahlung aussendet und eine Pro jektionseinrichtung, die optische Strahlung über eine Umlenk einrichtung simultan auf die Oberflächen und/oder das trans luzente Volumeninnere des oberen und unteren Mundinnenraumes, insbesondere das transluzente Volumen der Zähne im Ober- wie im Unterkiefergebiß, projiziert, bei der eine Umlenkeinrich tung, die von den Oberflächen und/oder dem transluzenten Volumeninneren reflektierte Strahlung in Richtung einer Aus werteeinrichtung führt, bei der ein und dieselbe Umlenkein richtung der Projektion der optischen Strahlung in Richtung des auszumessenden Innenraumes und der reflektierten Strahlung in Richtung der Auswerteeinrichtung dient und wobei der die Umlenkeinrichtung ein transmittierendes Objektiv aus gegenüber Umgebungsluft optisch dichterem Medium und mit einer Ober fläche 2. Grades, vorzugsweise einer parabolischen oder el liptischen Oberfläche, also asphärischen Oberfläche, aufweist.The invention also relates to a scanning device for Implementation of the previously explained method in which a Radiation source emits optical radiation and a pro ejection device, the optical radiation via a deflection furnishing simultaneously on the surfaces and / or the trans lucent volume inside the upper and lower mouth, especially the translucent volume of the teeth in the upper like in the lower jaw, projected, with a deflecting device tion by the surfaces and / or the translucent Radiation inside reflected radiation towards an off leads value device, in which one and the same deflection direction of the projection of the optical radiation in the direction of the interior to be measured and the reflected radiation serves in the direction of the evaluation device and wherein the Deflector opposite a transmitting lens Ambient air optically denser medium and with an upper area of the 2nd degree, preferably a parabolic or el liptic surface, i.e. aspherical surface.

Bei einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung projiziert eine Projektionseinrichtung ein optisches Strei fenmuster auf die Oberflächen und/oder das transluzente Vo lumeninnere des Mundinnenraums, insbesondere der transluzenten Zähne, welches die Grundlage für die geometrisch-topographi sche Erfassung des Mundinnenraumes mittels Triangulation bildet. In one embodiment of the device according to the invention a projection device projects an optical streak pattern on the surfaces and / or the translucent Vo lumen interior of the mouth, especially the translucent Teeth, which are the basis for the geometric topographi The mouth is recorded using triangulation forms.

Ein genau definiertes Streifenmuster läßt sich, wie bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, mit einem Interferometer erzeugen. Besonders geeignet ist bspw. ein Twyman-Green-Interferometer oder ein optisches Gitter mit Kollimationslinse.A precisely defined stripe pattern can be created, as with a advantageous development of the invention provided with a Generate interferometer. A, for example, is particularly suitable Twyman Green interferometer or an optical grating with Collimation lens.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Projektionseinrichtung eine Strahlungsquelle aufweist, die ein dem Sonnenlicht ähnliches Licht (sogenanntes Weißlicht) ausstrahlt, wodurch auch die Farbe der Zähne bestimmt werden kann. Da die Zähne transluzent sind und das Licht verschiedener Wellenlängen unterschiedlich tief in die Zähne eindringt und von dort unterschiedlich stark reflektiert wird, ist zu einer zuverlässigen Farbermittlung, d. h. zur genauen Erfassung der Pigmentanordnung im dreidimensionalen transluzenten Raum, eine solche dreidimensionale Erfassung der Koordinaten der Farborte erforderlich. Zur Durchführung eines Fluoreszenztests kann auch UV-Licht eingesetzt werden, während ein Metamerie-Test am besten mit Wolfram-Licht erfolgt.In a further embodiment of the invention, that the projection device has a radiation source, a light similar to sunlight (so-called white light) radiates, which also determines the color of the teeth can. Because the teeth are translucent and the light is different Wavelengths penetrate into the teeth at different depths reflected from there to different degrees is one reliable color detection, d. H. for exact recording of the Pigment arrangement in three-dimensional translucent space, one such three-dimensional detection of the coordinates of the color locations required. You can also perform a fluorescence test UV light can be used during a metamerism test on best done with tungsten light.

Besonders geeignet als Strahlungsquelle ist ein Laser, der entweder monochromatisches Licht einer bestimmten Wellenlänge ausstrahlt, wie bspw. ein Helium-Neon-Laser, oder durchstimm bar, d. h. auf verschiedene Wellenlängen einstellbar ausgelegt ist, wie z. B. ein Alexandrit-Laser, wobei das ausgestrahlte Licht vorzugsweise polarisiert ist, d. h. lediglich in einer einzigen Schwingungsebene schwingt, um ein scharfen, gut aus wertbares Streifenmuster zu erzeugen. Neben dem Laser für die Erfassung der räumlichen Verhältnisse mittels Streifen und Triangulation kann zusätzlich eine Lichtquelle vorgesehen sein, welche der Koordinaten- und (alternativen) Farbbestimmung der Zähne mittels Stereovideogrammetrie dient. Statt des Lasers mit kohärentem Licht kann auch eine Lichtquelle mit einem Monochro mator vorgesehen sein. Ein Laser kann auch zur Erzeugung eines Hologramms eingesetzt werden. A laser is particularly suitable as a radiation source either monochromatic light of a certain wavelength emits, such as a helium-neon laser, or tune cash, d. H. designed to be adjustable for different wavelengths is how B. an alexandrite laser, the emitted Light is preferably polarized, i. H. only in one single vibration level swings to a sharp, good looking to produce a valuable stripe pattern. In addition to the laser for the Detection of the spatial conditions using strips and Triangulation, a light source can also be provided, which of the coordinates and (alternative) color determination of the Teeth using stereovideogrammetry. Instead of using the laser Coherent light can also be a light source with a monochrome Mator may be provided. A laser can also be used to generate a Hologram can be used.

Zur gleichmäßigen Ausleuchtung des Mundinnenraums kann bei einer Weiterbildung der Erfindung die Projektionseinrichtung eine besondere Beleuchtungsoptik aufweisen. Durch eine solche gleichmäßige Ausleuchtung des Mundinnenraums läßt sich die Genauigkeit der gewonnenen Bilder erhöhen.To evenly illuminate the interior of the mouth, a development of the invention, the projection device have special lighting optics. By such uniform illumination of the interior of the mouth Increase the accuracy of the images obtained.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Durchmesser des transmittierenden Objektivs in der Größenordnung von kleiner als oder gleich 10 mm liegt. Durch Verwendung eines derart kleinen, kompakt gebauten Objektiv, läßt sich die Umlenkeinrichtung problemlos in die Mundhöhle des Patienten einführen und entlang dem Zahnbogen im Mundinnenraum bewegen, ohne daß dieser unzumutbar belästigt wird. Durch die kompakte Ausführung des Objektivs ohne zusätzliche bewegliche Teile wird zudem die Beschädigung der Umlenkeinrichtung durch plötzliche unvorhersehbare Gebißbewegungen verringert.In a further advantageous embodiment, that the diameter of the transmitting lens in the Order of magnitude of less than or equal to 10 mm. By Using such a small, compact lens, the deflector can be easily in the oral cavity of the Introduce patient and along the dental arch inside the mouth move without this being unduly bothered. Through the compact design of the lens without additional movable Parts will also be damaged by the deflection sudden unpredictable bit movements are reduced.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist eine vor zugsweise durch die Position des transmittierenden Objektivs angesteuerte Triggereinrichtung vorgesehen, mit der bspw. die Blitzfolge der Lampe des Lasers derart getriggert wird, daß während der Bewegung der Umlenkeinrichtung scharfe Bilder ent stehen. Auf diese Weise können Bewegungsverwischungen vermieden werden. Die Triggerfrequenz kann dabei in der Größenordnung von 10 000 Hz liegen, so daß bei einer Auflösung von 10 000 Bildern eine Aufnahmezeit von einer Sekunde erreichbar ist.In a further advantageous embodiment, one is provided preferably by the position of the transmitting lens controlled trigger device provided with which, for example Flash sequence of the lamp of the laser is triggered such that ent sharp images during the movement of the deflection stand. In this way, motion blurring can be avoided will. The trigger frequency can be of the order of magnitude 10,000 Hz, so that with a resolution of 10,000 images a recording time of one second can be reached.

Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung weist eine Digitalisiereinrichtung auf, welche die optischen Signale der Aufnahmeeinrichtung in elektronische Signale um wandelt. Diese Digitalisiereinrichtung entfaltet die Haupt vorteile der Erfindung dadurch, daß sie eine schnelle, um fassende und genaue Verarbeitung und Auswertung der gewonnenen Signale ermöglicht. Another particularly advantageous embodiment of the invention has a digitizing device, which the optical Signals of the recording device in electronic signals changes. This digitizing device unfolds the main advantages of the invention in that it is a quick to comprehensive and precise processing and evaluation of the obtained Signals enabled.

Als Digitalisiereinrichtung bietet sich die Verwendung einer herkömmlichen Videokamera mit einem Flächensensor an, die vergleichsweise kostengünstig ist und über eine ausreichende Auflösung verfügt. In Zukunft kommen hierfür auch HDTV bzw. lagekontrollierte Microscanner in Frage.As a digitizing device, the use of a conventional video camera with an area sensor, the is comparatively inexpensive and sufficient Resolution. In the future, HDTV or position-controlled microscanners in question.

Um die Möglichkeiten eines solchen Flächensensors voll aus nützen zu können, ist es zweckmäßig, zwischen Umlenkeinrichtung und Digitalisiereinrichtung ein Korrektur-Linsen-System vorzu sehen, das ein Zwischenbild der umgelenkten reflektierten Strahlung in einer Bildebene aufweist.To the full potential of such an area sensor To be able to use, it is appropriate between the deflection device and digitizing device a correction lens system see that an intermediate image of the redirected reflected Has radiation in an image plane.

Unter bestimmten Bedingungen ist es zweckmäßig, wenn das von dem Korrektur-Linsen-System erzeugte Zwischenbild mittels eines Projektivs in eine Bildebene projiziert wird, wo es mit dem Flächensensor, insbesondere einem CCD-Sensor, ungehindert erfaßt und abgetastet wird.Under certain conditions, it is useful if that of the intermediate lens system generated by means of a Projective is projected into an image plane, where it with the Area sensor, especially a CCD sensor, unhindered is detected and scanned.

Bei der Farbbestimmung des zu messenden Mundinnenraumes ist die Wellenlänge des ausgestrahlten und des reflektierten Lichtes für die Auswertung der optischen Signale von Bedeutung. Die Auswerteeinrichtung weist deshalb bei einer bevorzugten Aus gestaltung der Erfindung einen Fühler zur Erfassung der Wellen länge des ausgestrahlten sowie des durch das Objekt trans formierten und reflektierten Lichts auf, was insbesondere bei Verwendung eines durchstimmbaren Monochromators oder Lasers, z. B. eines Alexandrit-Lasers, von Bedeutung ist. Es kann jedoch auch ein (einfacher) Rot-Grün-Blau-Farbsensor (Breitbandfilter) mit Weißabgleich verwendet werden. Für die Rekonstruktion von Zähnen sind RBB-Filter zu ungenau; das Energiesprektrum muß mit vielen Wellenlängen ausgemessen werden (Metamerie), z. B. durch Spektralanalyse bzw. durch spektral definierte Lichterzeugung. When determining the color of the interior of the mouth to be measured Wavelength of the emitted and the reflected light important for the evaluation of the optical signals. The In a preferred embodiment, the evaluation device therefore points design of the invention a sensor for detecting the waves length of the emitted as well as of the trans formed and reflected light on what in particular Use of a tunable monochromator or laser, e.g. B. an alexandrite laser, is important. However, it can also a (simple) red-green-blue color sensor (broadband filter) with white balance. For the reconstruction of RBB teeth teeth are too imprecise; the energy spectrum must be included many wavelengths are measured (metamerism), e.g. B. by Spectral analysis or by spectrally defined light generation.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Auswerteeinrichtung eine Einrichtung zur Spektral analyse des von der Projektionseinrichtung ausgestrahlten und/oder des empfangenen, durch das Objekt transformierten und reflektierten Lichts auf. Durch eine solche Analyse läßt sich die Farbe des aufgenommenen Raumes zuverlässig bestimmen.In a further advantageous embodiment of the invention the evaluation device has a spectral device analysis of the radiation emitted by the projection device and / or the received, transformed by the object and reflected light. Such an analysis can reliably determine the color of the recorded space.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens weist die Auswerte einrichtung einen Fühler zur Erfassung des Streifenabstandes und Triangulationswinkels des von dem Interferometer erzeugten Streifenmusters auf.In a further development of the inventive concept, the evaluations device a sensor for detecting the strip spacing and triangulation angle of that generated by the interferometer Stripe pattern.

Weitere Ziele, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vor liegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be schreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestell ten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombi nation den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unab hängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.Further goals, advantages and possible uses of the lying invention emerge from the following Be Description of an embodiment with reference to the drawing. All described and / or illustrated characteristics for themselves or in any meaningful combination nation the subject of the present invention, also independent depending on their summary in the claims or theirs Relationship.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 schematisch eine Prinzipskizze einer erfindungsge mäßen Abtastvorrichtung, und Fig. 1 shows schematically a schematic diagram of a scanning device according to the invention, and

Fig. 2 schematisch eine Prinzipskizze einer erfindungsge mäßen Umlenkeinrichtung. Fig. 2 shows schematically a schematic diagram of a deflection device according to the invention.

Eine erfindungsgemäße Abtastvorrichtung 1 besteht im wesent lichen aus einer Projektionseinrichtung, einer Aufnahmeein richtung und einer Auswerteeinrichtung, wobei im dargestellten Fall Projektionseinrichtung und Aufnahmeeinrichtung im wesent lichen von gleichen Elementen gebildet werden. Die Projektions einrichtung weist eine bspw. als Laser ausgebildete Strahlungs quelle 2 auf, deren Licht mittels eines Teilerspiegels, Inter ferometers oder optischen Gitters 3 und einer Umlenkeinrich tung 4 in Richtung des Mundes bzw. der Mundhöhle und nach der Einführung in letztere auf die Oberflächen des Mundinnenraumes im Ober- und Unterkieferbereich projiziert wird. Bei Verwen dung eines Teilerspiegels 3 kann zur Farbmessung der Zähne optische Strahlung einer Strahlungsquelle 2 eingesetzt werden, die ein dem Sonnenlicht ähnliches Licht oder UV-Licht oder Wolfram-Licht, etc. ausstrahlt. Die Farbmessung selbst erfolgt mit einem RGB-Sensor oder über spektralanalytische Auswertung der reflektierten Strahlen. Bei dem Interferometer 3 handelt es sich vorzugsweise um ein Twyman-Green-Interferometer oder ein optisches Gitter mit Kollimationslinse, über das das Licht parallel in die Umlenkeinrichtung 4 eingeleitet wird.A scanning device 1 according to the invention consists essentially of a projection device, a recording device and an evaluation device, in the case shown the projection device and recording device are essentially formed by the same elements. The projection device has, for example, a laser-formed radiation source 2 , the light of which by means of a splitter mirror, interferometer or optical grating 3 and a deflecting device 4 in the direction of the mouth or the oral cavity and after introduction into the latter onto the surfaces of the Mouth is projected in the upper and lower jaw area. When using a splitter mirror 3 , optical radiation from a radiation source 2 can be used for measuring the color of the teeth, which radiation emits a light similar to sunlight or UV light or tungsten light, etc. The color measurement itself is carried out with an RGB sensor or via spectral analysis of the reflected rays. The interferometer 3 is preferably a Twyman Green interferometer or an optical grating with a collimation lens, via which the light is introduced in parallel into the deflection device 4 .

Die Umlenkeinrichtung 4 weist ein transmittierendes Objektiv 5 aus gegenüber der Umgebungsluft dichterem optischem Medium mit einer Oberfläche 6 2. Grades auf. Die Aufnahmeeinrichtung besteht u. a. ebenfalls aus der Umlenkeinrichtung 4 und einem KorrekturLinsen-System 7, das die von der Umlenkeinrichtung 4 eingefangene reflektierte Strahlung R in ein konvergentes Lichtbündel umwandelt, so daß ein ebenes Zwischenbild in der Ebene ZB2 entsteht. Mittels eines Projektivs 8 wird das Zwi schenbild in die Bildebene B projiziert. An die Aufnahmeein richtung schließt sich eine Digitalisiereinrichtung 9 einer Auswerteeinrichtung 10 an, die eine Kamera 11 mit einem Flä chensensor 12, bspw. einem CCD-Sensor, einschließt. Als Kamera kann eine herkömmliche Videokamera verwendet werden, die über eine ausreichend hohe Auflösung verfügt. Die Signale der Digi talisiereinrichtung 9 werden an eine nicht dargestellte Daten verarbeitungsanlage der Auswerteeinrichtung 10 weitergeleitet, welche auch einen Bildschirm zur sichtbaren Darstellung der aufgenommenen Reflexionsbilder aufweisen kann.The deflection device 4 has a transmitting lens 5 made of optical medium which is denser than the ambient air and has a surface 6 of the 2nd degree. The recording device also consists, among other things, of the deflection device 4 and a correction lens system 7 , which converts the reflected radiation R captured by the deflection device 4 into a convergent light beam, so that a flat intermediate image is created in the plane ZB 2 . By means of a projective 8 , the inter mediate image is projected into the image plane B. A digitizer 9 of an evaluation device 10 , which includes a camera 11 with a surface sensor 12 , for example a CCD sensor, is connected to the recording device. A conventional video camera with a sufficiently high resolution can be used as the camera. The signals of the Digi talisiereinrichtung 9 are forwarded to a data processing system, not shown, of the evaluation device 10 , which may also have a screen for visible representation of the reflection images recorded.

Die Vermessung des Ober- und Unterkiefergebisses beginnt be reits vor dem Mund des Patienten. Steht die Abtastvorrichtung 1 vor dem Mund des Patienten, so werden die durch das trans mittierende Objektiv 5 hindurchgelenkten Strahlen von den Vorderkanten der Zähne 13 reflektiert und von der Umlenkein richtung 4 zur Auswerteeinrichtung 10 umgelenkt. Durch Ver fahren des Objektivs 5 vor und entlang dem Zahnbogen können die Frontzähne in Interkuspitations-Stellung bis zum Frontzahn- Kontakt-Punkt vermessen werden. Öffnet sich der Mund langsam, so kann durch die simultane Erfassung von Ober- und Unterkiefer mit der Abtastvorrichtung 1 die "Scharnierachsen-Bewegung" des Unterkiefers gemessen werden, wobei der kinematishe Gesamtab lauf in einem Datenspeicher gespeichert wird. Somit läßt sich bspw. der gesamten Bewegungsablauf beim Kauen funktional er fassen. Man kann dann mit dem Objektiv 5 in den Mundinnenraum hineinfahren und alle Zähne mit ihren Okklusalflächen, Kronen rand und Marginalsaum auch über den Zahnäquator hinaus aus messen. Auch dabei erfolgt immer eine gleichzeitige Ausmessung des Oberkiefer- und Unterkiefergebisses, so daß die Daten der einzelnen Gebißreihen problemlos zueinander in Beziehung ge setzt werden können, aufgrund dessen die Rekonstruktion der Okklusionsflächen genau und funktional erfolgen kann.The measurement of the upper and lower jaw begins already in front of the patient's mouth. If the scanning device 1 is in front of the patient's mouth, the rays directed through the transmitting lens 5 are reflected by the front edges of the teeth 13 and deflected by the deflecting device 4 to the evaluation device 10 . By moving the lens 5 in front of and along the dental arch, the front teeth can be measured in the intercuspitation position up to the front tooth contact point. If the mouth opens slowly, the "hinge axis movement" of the lower jaw can be measured by the simultaneous detection of the upper and lower jaw with the scanning device 1, the total kinematic sequence being stored in a data memory. Thus, for example, the entire movement sequence when chewing can be grasped functionally. You can then move the lens 5 into the interior of the mouth and measure all teeth with their occlusal surfaces, crown margin and marginal margin also beyond the tooth equator. Here, too, there is always a simultaneous measurement of the upper and lower jaw, so that the data of the individual rows of teeth can be related to one another without any problems, on the basis of which the reconstruction of the occlusal surfaces can be carried out precisely and functionally.

Da das Objektiv 5 eine Oberfläche 6 zweiten Grades, bspw. eine asphärische, parabolische oder elliptische Außenfläche 6 aufweist, so kann ein Raumwinkel von beinahe 4 π, im ein zelnen ein azimutaler Bildwinkel von 360° und ein vertikaler Bildwinkel von bis zu 320° panoramamäßig erfaßt werden. Da das Objektiv 5 aus einem gegenüber der Umgebungsluft optisch dichteren Medium besteht, wird die von der Strahlungsquelle 2 ausgesandte optische Strahlung an der Oberfläche 6 des Ob jektivs 5 zumindest teilweise gebrochen und simultan auf die Oberflächen und/oder das transluzente Volumeninnere des zu vermessenden oberen und unteren Mundinnenraumes, insbesondere der transluzenten Zähne im Ober- wie im Unterkiefergebiß projiziert. Ein Teil der projizierten Strahlung P in oder nahe dem Scheitel des Objektivs 5 durchtritt das Objektiv 5 prak tisch ohne Brechung, so daß auch in Strahlungsrichtung hinter dem Objektiv 5 in oder nahe der Objektivachse A liegende Bereiche des Mundinnenraumes, bzw. wenn die Abtastvorrichtung 1 noch vor dem Mund des Patienten steht, auch die Vorderseite der Frontzähne 13, erfaßbar sind. Die von den Oberflächen und/oder dem transluzenten Volumeninneren reflektierte Strah lung wird durch Brechung und von einem gewissen Raumwinkel an teilweise durch Brechung und Reflexion in die erste Zwischen bildebene ZB1 umgelenkt. Durch das Korrektur-Linsen-System 7 wird die divergente Strahlung der Zwischenbildebene ZB1 zu einem konvergenten Lichtbündel und ebenen Zwischenbild in der zweiten Zwischenbildebene ZB2 zusammengefaßt. Das ebene Zwi schenbild wird aus der Zwischenbildebene ZB2 mittels des Projektivs 8 in die Bildebene B übertragen, wo es von einem Flächensensor 12 bspw. einer Videokamera 11 leicht erfaßt und abgetastet werden kann. Der Flächensensor 12 ist bspw. ein CCD-Sensor. Die Videokamera 11 verarbeitet die empfangenen optischen Signale in elektronische Signale und speist diese in eine nicht dargestellte Datenverarbeitungsanlage ein. Dort können die elektronischen Signale unter Berücksichtigung zahl reicher Parameter, wie Wellenlänge des projizierten und des aufgenommenen Lichts, theoretischer Streifenabstand des Strei fenmusters, Form der Oberfläche 6 des Objektivs 5, Brechungs index des Objektivs 5, etc. mittels komplexer Rechenverfahren so ausgewertet werden, daß die geometrisch-topographische Ge stalt des Mundinnenraums und die Pigmentanordnung im drei dimensionalen transluzenten Raum insbesondere im Volumeninneren der Zähne exakt bestimmbar ist. Die Oberflächentopographie des Mundinnenraums und die Farbanordnung im Inneren der trans luzenten Zähne kann auf einem Bildschirm dreidimensional dar gestellt werden.Since the objective 5 has a surface 6 of a second degree, for example an aspherical, parabolic or elliptical outer surface 6 , a solid angle of almost 4 π, in particular an azimuthal angle of view of 360 ° and a vertical angle of view of up to 320 ° can be panoramic be recorded. Since the objective 5 consists of a medium that is optically denser than the ambient air, the optical radiation emitted by the radiation source 2 is at least partially broken on the surface 6 of the objective 5 and simultaneously on the surfaces and / or the translucent volume interior of the upper and projected in the lower mouth, especially the translucent teeth in the upper and lower dentition. Part of the projected radiation P in or near the apex of the lens 5 passes through the lens 5 practically without refraction, so that in the radiation direction behind the lens 5 in or near the lens axis A areas of the interior of the mouth, or when the scanning device 1 still is in front of the patient's mouth, including the front of the front teeth 13 , can be detected. The radiation reflected from the surfaces and / or the translucent volume interior is deflected by refraction and from a certain solid angle in part by refraction and reflection into the first intermediate image plane ZB 1 . By means of the correction lens system 7 , the divergent radiation of the intermediate image plane ZB 1 is combined to form a convergent light beam and a flat intermediate image in the second intermediate image plane ZB 2 . The flat inter mediate image is transferred from the intermediate image plane ZB 2 by means of the projective 8 into the image plane B, where it can be easily detected and scanned by a surface sensor 12, for example a video camera 11 . The area sensor 12 is, for example, a CCD sensor. The video camera 11 processes the received optical signals into electronic signals and feeds them into a data processing system, not shown. There, the electronic signals, taking into account numerous rich parameters, such as the wavelength of the projected and the recorded light, theoretical strip spacing of the strip pattern, shape of the surface 6 of the lens 5 , refractive index of the lens 5 , etc. can be evaluated by means of complex computing methods so that the geometrical-topographical shape of the interior of the mouth and the pigment arrangement in the three-dimensional translucent space, in particular in the volume interior of the teeth, can be precisely determined. The surface topography of the interior of the mouth and the color arrangement inside the translucent teeth can be displayed in three dimensions on a screen.

Die Erfassung des kinematischen Ablaufs der Gebißbewegung und deren Aufzeichnung erfolgt unter Berücksichtigung des Bezugs punktes (Standortes) der Abtasteinrichtung 1 , da durch ständige Koordinatentransformation alle aufgenommenen Bilder auf den Bezugspunkt zurückbezogen werden. Damit wird nicht nur eine dreidimensionale, sondern eine stereographische Wiedergabe ermöglicht.The detection of the kinematic sequence of the bit movement and its recording takes place taking into account the reference point (location) of the scanning device 1 , since all recorded images are referred back to the reference point by constant coordinate transformation. This enables not only three-dimensional, but stereographic reproduction.

Für die Auswertung der Meßdaten ist die reproduzierbare Lage des Objektivs 5 relativ zu den verschiedenen Bezugspunkten von Bedeutung. Außerdem erfolgt eine optische Vermessung der Lippen, der Gesichtsasymmetrie, der Augenstellungen, der Kau bewegungen sowie der 3D-Röntgen-Korrelationspunkte im Schädel koordinaten-System. Diese definierten Fixpunkte, bspw. ein Nasenpunkt und zwei Augenpunkte, werden auch bei Röntgenauf nahmen des Schädels berücksichtigt, so daß eine genaue Ko ordinaten-Koinzidenz der optischen Bilder zu Röntgenbildern hergestellt werden kann.The reproducible position of the objective 5 relative to the various reference points is important for the evaluation of the measurement data. In addition, there is an optical measurement of the lips, facial asymmetry, eye positions, chewing movements and the 3D X-ray correlation points in the skull coordinate system. These defined fixed points, for example a nose point and two eye points, are also taken into account in the case of X-ray recordings of the skull, so that an exact coordinate coincidence of the optical images with X-ray images can be produced.

Statt der besonders geeigneten optischen Strahlung können zur Vermessung der geometrisch-topographischen Gestalt des Mund innenraums auch Röntgenstrahlen, Radarstrahlen oder Ultraschall eingesetzt werden. Der Objektivkörper 5 braucht dabei bezüglich seines Materials und/oder seiner Außenkontur lediglich der je weils verwendeten Strahlung angepaßt zu werden. Instead of the particularly suitable optical radiation, X-rays, radar beams or ultrasound can also be used to measure the geometrical-topographical shape of the interior of the mouth. The lens body 5 only needs to be adapted with regard to its material and / or its outer contour to the radiation used in each case.

BezugszeichenlisteReference list

1 Abtastvorrichtung
2 Strahlungsquelle
3 Teilerspiegel/Interferometer/optisches Gitter
4 Umlenkeinrichtung
5 Objektiv
6 Oberfläche
7 Korrektur-Linsen-System
8 Projektiv
9 Digitalisiereinrichtung
10 Auswerteeinrichtung
11 Videokamera
12 Flächensensor
13 Zähne
14 Innenfläche
A Objektivachse
B Bildebene
ZB1 erste Zwischenbildebene
ZB2 zweite Zwischenbildebene
P projizierte Strahlung
R reflektierte Strahlung 1 scanner
2 radiation source
3 splitter mirrors / interferometer / optical grating
4 deflection device
5 lens
6 surface
7 correction lens system
8 projective
9 digitizing device
10 evaluation device
11 video camera
12 area sensor
13 teeth
14 inner surface
A lens axis
B image plane
Eg 1 first intermediate image level
Eg 2 second intermediate image level
P projected radiation
R reflected radiation

Claims

1. A method for measuring a space, in particular an interior of the mouth, with an upper and lower jaw, by means of an optical scanning device ( 1 ) in which optical signals are converted into electronic signals which can be evaluated by means of a data processing system, characterized in that optical radiation from one Radiation source ( 2 ) via a deflection device ( 4 ) is simultaneously projected onto the surfaces and / or the translucent volume interior of the upper and lower interior of the mouth to be measured, in particular the translucent teeth in the upper jaw and in the lower jaw, such that the surfaces and / or the translucent volume interior reflected radiation via a deflection device ( 4 ) is fed to an evaluation device ( 10 ), that one and the same deflection device ( 4 ) is used for the radiation to be projected and for the reflected radiation, and that for the deflection of the optical radiation a transmit of the objective ( 5 ) from medium which is optically denser than ambient air and with a surface of the second degree, preferably a para-bolical or elliptical surface (aspherical surface).

2. The method according to claim 1, characterized in that the radiation to be projected is deflected by refraction on the inner upper surface ( 14 ) of the transmitting lens ( 5 ) in the direction of the mouth interior to be measured.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the radiation reflected by the surfaces and / or the translucent volume inner by refraction and / or reflection on the inner and / or outer surface ( 14 ) of the transmitting lens ( 5 ) is deflected to the evaluation device ( 10 ).

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the optical radiation in the form of a z. B. stripe pattern generated by interference on the upper surfaces and / or the translucent volume interior of the room send inside the mouth, especially the translucent teeth, is projected.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the reflected radiation with a stereogrammetric or with by means of projected interferometrically generated grating triangulation or on the principle of a stereo hologram or holographic interferograms recording device of the evaluation device ( 10 ) becomes.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the scanning device ( 1 ) with its deflection device ( 4 ) is guided along the dental arch.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the measurement is started when the scanning device ( 1 ) with its deflection device ( 4 ) is still in front of the - closed or open - mouth of the patient, and then - If necessary with simultaneous opening of the mouth - the scanning device ( 1 ) with its deflection device ( 4 ) is moved into the oral cavity while continuing the measurement.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized ge indicates that the kinematic sequence of the bit movement through a series of sequentially captured images is detected.

9. The method according to claim 8, characterized in that the sequentially captured images over preferably implicit control parameters are chained.

10. The method according to claim 8 or 9, characterized in that the detection and recording of the kinematic sequence of the bit movement relative to the respective reference point of the scanning device ( 1 ) takes place, which can be determined by constant, the movement of the scanning device taking into account coordinate transformation.

11. Method according to one of claims 1 to 10, characterized ge features that record the reflected radiation done in real time.

12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the reflected and deflected in the deflecting device ( 4 ) radiation in a correction lens system ( 7 ) is summarized to form a substantially convergent light beam.

13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the optical signals of the reflected radiation by means of a projector ( 8 ) are projected into an image plane (B), where they from the z. B. a surface sensor ( 12 ), for example a CCD sensor, having a receiving device of the evaluation device ( 10 ).

14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized ge indicates that the measurement of the interior of the mouth with ver changing or changing wavelength of the optical Radiation occurs.

15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized ge indicates that the reflected radiation by means of spectral analysis is evaluated.

16. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized ge indicates that the electronic signals ver to pictures works and visualized them on a screen will.

17. The method according to any one of claims 1 to 16, characterized characterized in that preferably by means of automatic CAD modeling processed electronic signals one CAM manufacturing system for the production of dental prosthetic items are fed.

18. Scanning device for performing a method according to one of claims 1 to 17, characterized by a radiation source ( 2 ) of optical radiation, a deflection device ( 4 ) for projecting the optical radiation from the radiation source ( 2 ) simultaneously onto the surfaces and / or the translucent Volume interior of the upper and lower interior of the mouth, in particular the translucent volume of the teeth in the upper jaw and lower jaw, a deflection device ( 4 ) for the radiation reflected by the surfaces and / or the translucent volume interior in the direction of an evaluation device ( 10 ), a and the same deflection device ( 4 ) is used to project the optical radiation in the direction of the interior to be measured and the reflected radiation in the direction of the evaluation device ( 10 ), and the deflection device ( 4 ) is a transmitting animal lens ( 5 ) made from a medium that is optically denser to ambient air and with a surface of 2nd degree, vo Has a parabolic or elliptical surface (as a spherical surface).

19. The apparatus according to claim 18, characterized in that by means of a radiation source ( 2 ) and the Umlenkeinrich device ( 4 ) having a projection device projected an optical stripe pattern on the surface of the interior of the mouth.

20. The apparatus according to claim 18 or 19, characterized in that the projection device a dividing mirror, an interferometer ( 3 ), for example. A Twyman Green interferometer or an optical grating with a collimation lens ( 3 ) for the incident preferably from the side has optical radiation from the radiation source ( 2 ).

21st Device according to one of claims 18 to 20, characterized in that the radiation source ( 2 ) emits light similar to sunlight (so-called white light) or UV light or tungsten light.

22. Device according to one of claims 18 to 21, characterized in that the radiation source ( 2 ) has a preferably tunable laser or monochromator for preferably polarized light.

23. The device according to any one of claims 18 to 22, characterized characterized in that the projection device is a lens or a lighting system having a lens system at the same time moderate illumination of the interior of the mouth.

24. Device according to one of claims 18 to 23, characterized in that the diameter of the transmitting lens ( 5 ) is of the order of magnitude of less than or equal to 10 mm.

25. Device according to one of claims 18 to 24, characterized by a trigger device preferably controlled by the position of the objective ( 5 ).

26. Device according to one of claims 18 to 25, characterized by a correction lens system ( 7 ) for converting the deflected reflected radiation into a substantially convergent light beam.

27. The apparatus according to claim 26, characterized in that the intermediate image generated by the correction lens system ( 7 ) is projected by means of a projective ( 8 ) into an image plane (B) in the evaluation device ( 10 ).

28. Device according to one of claims 18 to 27, characterized in that the evaluation device ( 10 ) has a digitizing device ( 9 ) for the optical signals of the reflected radiation.

29. Device according to one of claims 18 to 28, characterized in that the evaluation device ( 10 ) has a surface sensor (CCD sensor) ( 12 ) for the optical signals of the reflected radiation.

30. Device according to one of claims 18 to 29, characterized in that the evaluation device ( 10 ) comprises a video camera (CCD camera) ( 11 ) or the like. Recording system.

31. Device according to one of claims 18 to 30, characterized in that the evaluation device ( 10 ) has a sensor for detecting the wavelength of the projected and the reflected radiation, in particular laser radiation.

32. Device according to one of claims 18 to 31, characterized in that the evaluation unit ( 10 ) has a device for spectral analysis of the projected and the reflected radiation.

33. Device according to one of claims 18 to 32, characterized in that the evaluation device ( 10 ) has a sensor for detecting the strip spacing and / or the triangulation angle of the strip pattern generated by the interferometer ( 3 ).