专利名称：口腔内扫描器的制作方法
技术领域：
本公开涉及一种口腔内扫描器，具体地涉及被插入患者的口腔来扫描患者的牙齿的口腔内扫描器。
背景技术：
通常，牙科医院等通过印模制取(制备患者牙齿的石膏模型)对患者的患部进行医学治疗和处理。然而，印模制取工序中存在例如消耗材料、交叉感染、可能损坏所制备的模型以及保存困难的问题。作为广泛使用的查看患者口腔状态的常规方法，已有的方法将片状胶片插入患者的口腔，通过使用患者的手或舌头将该胶片固定在患者的患部附近，在口腔的患部投射诸如X射线的放射线，并且使用从该投射获得的胶片。然而，由于常规方法依赖于通过使用放射线照相或者计算机层析成像(CT)的二维人工操作进行测量， 在三维结构的二维平面测量的工序中会有错误。此外，向患者投射大量的放射线。患者会有经济负担。复杂的尝试阶段会造成各种严重问题。因此，需要能够降低导致患者的身体状况出现问题的可能性并且精确地完成患者牙齿的三维建模的口腔内扫描器。
发明内容
本发明解决的问题在例性实施方式中，提供一种口腔内扫描器，该口腔内扫描器以非接触方式插入用户的口腔以扫描用户的牙齿并且生成三维扫描模型。解决问题的方案根据示例性实施方式的示例，提供了一种口腔内扫描器，所述口腔内扫描器包括 光输出单元，所述光输出单元输出输出光；光输出控制单元，所述光输出控制单元沿第一基准轴旋转所述光输出单元，或者在左右方向上移动所述光输出单元，以便控制输出光的出射位置；光学系统，所述光学系统按照由光输出控制单元所控制的出射位置向被扫描的牙齿反射输出光；光学系统驱动单元，所述光学系统驱动单元沿与第一基准轴垂直的第二基准轴旋转光学系统，以便控制输出光的反射角；导轨，所述导轨引导所述光学系统在距离所述光输出单元预设的距离内移动；光感测单元，所述光感测单元感测经所述光学系统反射的在被扫描的牙齿处的光，并且将感测到的光转换为电信号；以及数据发送单元，所述数据发送单元向三维数据生成单元发送所述电信号的信息、光的出射位置的信息和反射角的信息以生成被扫描的牙齿的三维扫描模型。根据示例性实施方式的示例，提供了一种口腔内扫描器，所述口腔内扫描器包括 光输出单兀，所述光输出单兀输出输出光；第一光学系统，所述第一光学系统反射从所述光输出单元输出的输出光；第二光学系统，所述第二光学系统向被扫描的牙齿反射通过第一光学系统反射的输出光；第一光学系统驱动单元，所述第一光学系统驱动单元沿第一基准轴旋转所述第一光学系统，或者在左右方向上移动所述第一光学系统，以便控制所述输出光的出射位置；第二光学系统驱动单元，所述第二光学系统驱动单元沿与第一基准轴垂直的第二基准轴旋转第二光学系统，以便控制输出光的反射角；导轨，所述导轨引导第二光学系统在距离光输出单元预设的距离内移动；光感测单元，所述光感测单元感测经所述第二光学系统反射的在被扫描的牙齿处的光，并且将感测到的光转换为电信号；以及数据发送单元，所述数据发送单元向三维数据生成单元发送所述电信号的信息、光的出射位置的信息以及所述反射角的信息，以生成被扫描的牙齿的三维扫描模型。发明效果 通过上述示例性实施方式的技术方案，口腔内扫描器以非接触方式插入患者的口腔来扫描患者的牙齿。因而，可以精确测量患者的牙齿的三维数据。通过上述示例性实施方式的技术方案，通过使用不负面影响人体的光源实现三维扫描。因而可以扫描患者的牙齿而不影响患者的健康。附图
的简要描述将接合附图描述非限制性和非穷尽性实施方式。应理解的是这些附图仅描绘了根据本公开的几种实施方式，因此不旨在限制其范围，将通过使用附图具体且详细地描述本公开，在附图中图I是根据示例性实施方式的口腔内扫描器的平面图；图2是示出了根据示例性实施方式的口腔内扫描器的构造的框图；图3是根据示例性实施方式的口腔内扫描器的侧面图；图4是根据另一示例性实施方式的口腔内扫描器的平面图；图5是示出了根据另一示例性实施方式的口腔内扫描器的构造的框图；并且图6是根据另一示例性实施方式的口腔内扫描器的侧面图。实现本发明的最佳方式在下文，将参照附图详细描述示例性实施方式，从而本领域技术人员能够容易实现发明性概念。然而，应注意的是，本公开不限于示例性实施方式，并且可以实现为各种其它方式。在附图中，将不与本公开的描述直接相关的特定部件省略以增强附图的清楚程度。 相同的标号将贯穿说明书表示相同的部件。图I是根据示例性实施方式的口腔内扫描器的平面图。图2是示出了根据示例性实施方式的口腔内扫描器的构造的框图。图3是根据示例性实施方式的口腔内扫描器的侧面图。如图I和图3所示，根据示例性实施方式的口腔内扫描器100包括插入体10、机身20、导轨30、光学系统40、光学系统驱动构件50、光输出装置60、光感测装置70、控制模块80和数据处理模块90。插入体10的框架具有从机身20伸出的插入管形状，以便插入到用户的口腔中。框架可以具有五个表面，包括一个顶表面、两个侧表面、一个前表面和一个底表面。插入体10的底表面包括光透射窗，其使扫描光源(例如，示例性实施方式中的“激光”)投射到牙齿上。插入体10的顶表面与插入体10被插入口腔的方向平行。底表面相对顶表面具有特定的角度。相应地，这两个表面可以被形成为随着接近机身20而变大。此构造旨在通过将通过插入体10的内部向光学系统40输出的光源的行进路径和通过光学系统40从牙齿反射并入射到光感测装置70的光源进行固定来保护光源。在插入体10的内部，光学系统40通过光学系统驱动构件50连接到导轨30，从而光学系统40反射从光输出装置60输出的光源(在下文中称为“输出光”)以投射到牙齿，并且将从牙齿反射的入射光源(在下文中称为“入射光”)反射至光感测装置70。在这种情况下，导轨30支撑光学系统40以连接到插入体10的内部。导轨30根据来自控制模块80的命令控制连接到马达(未示出)的滚动构件(未示出)等，以在插入体 10被插入的水平方向上来回移动光学系统40。光学系统驱动构件50根据来自控制模块80 的命令使光学系统40沿着第一基准轴旋转，以改变输出光的出射角。第一基准轴与图I所例示的A轴一致。机身20的内部设置有光输出装置60、光感测装置70、控制模块80和数据处理模块90。光输出装置向光学系统40输出光源。光感测装置70接收从光学系统40反射的光源。控制模块80控制光学系统40和光输出装置60各自的驱动并且处理光感测装置70的输出数据。数据处理模块90通过使用经由控制模块80处理的数据生成三维数据。根据不例性实施方式的光输出装置60基于第二基准轴进行旋转以改变输出光的出射角。第二基准轴垂直于第一基准轴并且与图I所例示的C轴一致。光输出装置60以滑动方式在左右方向上移动(即，图I中的A轴)，以改变输出光的出射位置。
在示例性实施方式中，将激光二极管描述为光输出装置60的示例。为了限制大小，可以使用尽可能小的光输出装置。光感测装置70可以是诸如电荷耦合器件(CCD)或者位置灵敏器件(PSD)的光接收装置。在示例性实施方式中，PSD被描述为光感测装置70的示例。下面将参照图2和图3描述通过根据示例性实施方式的口腔内扫描器100进行三维扫描的牙齿建模方法。对于图I和图3中根据示例性实施方式的口腔内扫描器100的构造，图2例示了基于要处理的数据的数据测量单元210、数据测量控制单元220和数据处理单元230的框图。根据图2的示例性实施方式的配置单元是指软件配置单元或者诸如现场可编程门阵列(FPGA)或者专用集成电路(ASIC)的硬件配置单元，并且执行它们的特定功能。然而，“配置单元”不限于软件或者硬件。各配置单元可以被配置在可寻址的存储介质中，或者被配置为用作一个或者更多个处理器。例如，配置单元可以包括诸如软件配置单元、面向对象的软件配置单元、类配置单元和任务配置单元、处理、函数、属性、过程、子例行程序、程序代码片段、驱动器、固件、微代码、电路、数据、数据库、数据结构、表、阵列和变量这样的配置单元。可以将配置单元和在相应的配置单元中提供的功能组合为数目更少的配置单元或者进一步划分为附加的配置单元。在这种情况下，数据测量单元210的光学系统211和光学系统驱动单元212在概念上与图I和图3所例不的光学系统40和光学系统驱动构件50相同。驱动控制单兀213 包括在图I和图3中所例示的控制模块80的部分配置或者全部配置。数据测量控制单元220的光输出单元221和光感测单元223在概念上与在图I和图3中所例示的光输出装置60和光感测装置70相同。光输出控制单元222包括在图I和图3所例示的控制模块80的部分配置或者全部配置。数据测量控制单元220的数据发送单元224在概念上与在图I和图3中所例示的数据处理模块90相同。在图2中所例示的数据处理单元230通过使用从数据发送单元224输出的数据生成被扫描的牙齿的三维扫描模型。数据处理单元230可以被包括在根据示例性实施方式的口腔内扫描器100内，或者作为单独的设备通过线缆等连接到口腔内扫描器100。为了限制根据示例性实施方式的口腔内扫描器100的大小，图I和图3例示了将数据处理单元230 设置在外部。在根据不例性实施方式的口腔内扫描器100中，光输出单兀221对应于根据光输出控制单元222的控制所设定的出射角或者出射位置，向光学系统211输出输出光(S卩，激光光源)。基于由光输出控制单元222所控制的出射角或者出射位置的值，可以计算向被扫描的牙齿所投射的输出光的A轴坐标值。在这种情况下，光学系统211处于旋转到基于根据光学系统驱动单元212的驱动所设定的出射角的状态。具体地，驱动控制单元213根据被扫描的牙齿的位置在水平方向上前后移动光学系统211，并且根据与被扫描的部分相对应地设定的旋转角通过驱动光学系统驱动单元212来旋转光学系统211。在这种情况下，基于由驱动控制单元213所控制的旋转角的值，可以计算投射到被扫描的牙齿的输出光的B轴坐标值。之后，通过光学系统211所反射的输出光从被扫描的牙齿反射，并再次入射到光学系统211。该入射光通过光学系统211反射并入射到光感测单元223。 如图3所不,在光学系统40上反射从光输出装置60输出的输出光,并且投射到被扫描的牙齿。再次在光学系统40上反射从被扫描的牙齿反射的光，并且入射在光感测装置 70上。在这种情况下，根据示例性实施方式的光感测装置70是PSD装置，并且根据入射光的输入位置生成电信号。也就是说，光感测单元223生成与所产生的电信号相对应的位置信息。位置信息是被扫描的各牙齿部分的高度。在这种情况下，可以基于由光感测单元 223感测到的高度值计算投射到所扫描的牙齿的输出光的C轴坐标值。包括在根据示例性实施方式的光感测单元223中的PSD传感器是光电传感器，并且具有这样的结构，即，当在表面上形成光斑时，在入射斑处生成与光能量成比例的光电流并且流向两端的电极。根据示例性实施方式的光感测单元223可以根据使用光学三角法的电位测量法计算C轴坐标值。光学三角法是使用基于几何光学的二维三角法的电位测量方法。在光学三角法中，光学系统存在于一个平面中并且基于以角Θ彼此交叉的两个光轴进行配置。两个光轴中的一个光轴是在被测物的表面上形成光斑的会聚光轴。两个光轴中的另一个光轴是向光接收装置传送光斑的图像的图像光轴。此处，随着被测物的相对位置的改变，形成在被测物的表面上的光斑在会聚光轴上以直线移动。在这种情况下，移动范围表示物体轨迹。随着光斑的移动，光接收装置上的图像粘性(image viscosity)也移动。图像斑的移动范围表示图像轨迹。图像轨迹相对于图像光轴的垂直方向具有角·在这种情况下，可以通过下面的数学公式I计算在物体轨迹上的光斑移动距离P 和相对应的图像斑移动距离q。
[数学公式I]
权利要求
1.一种口腔内扫描器，所述口腔内扫描器包括 光输出单兀，所述光输出单兀被配置用以输出输出光； 光输出控制单元，所述光输出控制单元被配置用以沿第一基准轴旋转所述光输出单元或者在左右方向上移动所述光输出单元，以便控制所述输出光的出射位置； 光学系统，所述光学系统被配置用以按照由所述光输出控制单元控制的出射位置向被扫描的牙齿反射所述输出光； 光学系统驱动单元，所述光学系统驱动单元被配置用以沿与所述第一基准轴垂直的第二基准轴旋转所述光学系统，以便控制所述输出光的反射角； 导轨，所述导轨被配置用以引导所述光学系统在距离所述光输出单元预设的距离内移动； 光感测单元，所述光感测单元被配置用以感测经所述光学系统反射的在被扫描的牙齿处的光，并且将感测到的光转换为电信号；以及 数据发送单元，所述数据发送单元被配置用以向三维数据生成单元发送所述电信号的信息、光的出射位置的信息和反射角的信息以生成被扫描的牙齿的三维扫描模型。
2.根据权利要求I所述的口腔内扫描器， 其中，所述数据发送单元发送根据所述反射角确定的B轴坐标、根据所述出射位置确定的A轴坐标以及根据按照所述电信号确定的被扫描的牙齿的高度所确定的C轴坐标。
3.根据权利要求I所述的口腔内扫描器， 其中，所述光感测单元根据由所述光学系统反射的在被扫描的牙齿处的光在光感测装置处的入射位置确定所述电信号的值，并且根据被扫描的牙齿的高度值生成C轴坐标值。
4.根据权利要求I所述的口腔内扫描器， 其中，所述第一基准轴与所述三维扫描模型的C轴相同，所述第二基准轴与所述三维扫描模型的A轴相同，并且A轴和C轴彼此垂直。
5.根据权利要求I所述的口腔内扫描器， 其中，所述口腔内扫描器包括从所述口腔内扫描器的机身伸出的插入体，以便插入口腔，并且 所述插入体包括与将其插入口腔的方向平行的顶表面以及与所述顶表面具有预定的角度的底表面，以固定输出光和经所述光学系统反射的光的行进路径。
6.根据权利要求5所述的口腔内扫描器， 其中，所述插入体包括光学透射窗口，所述光学透射窗口使经所述光学系统反射的输出光向被扫描的牙齿行进，并且使在被扫描的牙齿处的反射光向所述光学系统行进。
7.根据权利要求5所述的口腔内扫描器， 其中，所述光学系统被设置在所述插入体内部，并且被设计成能够与插入方向平行地前后移动。
8.—种口腔内扫描器,所述口腔内扫描器包括 光输出单兀，所述光输出单兀被配置用以输出输出光； 第一光学系统，所述第一光学系统被配置用以反射从所述光输出单元输出的所述输出光; 第二光学系统，所述第二光学系统被配置用以向被扫描的牙齿反射通过所述第一光学系统反射的所述输出光； 第一光学系统驱动单元，所述第一光学系统驱动单元被配置用以沿第一基准轴旋转所述第一光学系统或者在左右方向上移动所述第一光学系统，以便控制所述输出光的出射位置； 第二光学系统驱动单元，所述第二光学系统驱动单元被配置用以沿与所述第一基准轴垂直的第二基准轴旋转所述第二光学系统，以便控制所述输出光的反射角； 导轨，所述导轨被配置用以引导所述第二光学系统在距离所述光输出单元预设的距离内移动； 光感测单元，所述光感测单元被配置用以感测经所述第二光学系统反射的在被扫描的牙齿处的光，并且将感测到的光转换为电信号；以及 数据发送单元，所述数据发送单元被配置用以向三维数据生成单元发送所述电信号的信息、光的出射位置的信息以及所述反射角的信息，以生成被扫描的牙齿的三维扫描模型。
9.根据权利要求8所述的口腔内扫描器， 其中，所述数据发送单元发送根据所述反射角确定的B轴坐标、根据所述出射位置确定的A轴坐标以及根据按照所述电信号确定的被扫描的牙齿的高度所确定的C轴坐标。
10.根据权利要求8所述的口腔内扫描器， 其中，所述光感测单元根据由所述第二光学系统反射的光在光感测装置处的入射位置确定所述电信号的值，并且生成与所述电信号的值相对应的C轴坐标值。
11.根据权利要求8所述的口腔内扫描器， 其中，所述第一基准轴与所述三维扫描模型的C轴相同，所述第二基准轴与所述三维扫描模型的A轴相同，并且A轴和C轴彼此垂直。
12.根据权利要求8所述的口腔内扫描器， 其中，所述口腔内扫描器包括从所述口腔内扫描器的机身伸出的插入体，以便插入口腔，并且 所述插入体包括与将其插入口腔的方向平行的顶表面以及与所述顶表面具有预定的角度的底表面，以固定输出光和经所述光学系统反射的光的行进路径。
13.根据权利要求12所述的口腔内扫描器， 其中，所述插入体包括光学透射窗口，所述光学透射窗口使经所述第二光学系统反射的输出光行进到被扫描的牙齿，并且在被扫描的牙齿处反射的光行进到所述光学系统。
14.根据权利要求12所述的口腔内扫描器， 其中，所述第二光学系统被设置在所述插入体内部，并且被设计成能够与插入方向平行地前后移动。
全文摘要
一种口腔内扫描器，所述口腔内扫描器包括光输出单元；光输出控制单元，所述光输出控制单元被配置用以沿第一基准轴旋转所述光输出单元，或者移动所述光输出单元，以便控制输出光的出射位置；光学系统，所述光学系统被配置用以按照由光输出控制单元控制的出射位置向被扫描的牙齿反射输出光；光学系统驱动单元，所述光学系统驱动单元被配置用以沿第二基准轴旋转光学系统，以便控制输出光的反射角；导轨；光感测单元，所述光感测单元被配置用以感测经所述光学系统反射的光，并且将感测到的光转换为电信号；以及数据发送单元，所述数据发送单元被配置用以向三维数据生成单元发送信息，以生成被扫描的牙齿的三维扫描模型。
文档编号A61B1/24GK102711623SQ201080061297
公开日2012年10月3日 申请日期2010年12月15日 优先权日2009年12月15日
发明者金晋焕 申请人:德奥牙科株式会社