Aparato para determinar la topología de la superficie de una parte de los dientes.

Aparato (150) para determinar la topología de la superficie de una parte de los dientes (164),

que comprende:

un elemento de exploración con una superficie de detección;

una unidad de iluminación (154A, 154B, 154C, 156) para proporcionar un conjunto de rayos de luz incidente (158) transmitidos hacia la parte de los dientes (164) a lo largo de una trayectoria óptica a través del citado elemento de exploración para generar puntos iluminados (170A, 170B, 170C) sobre dicha parte de los dientes (26, 164), en el que el conjunto de rayos de luz incidente (158) se produce dividiendo un rayo de luz principal (152), estando compuesto el rayo de luz principal (152) de diferentes componentes de luz (A, B, C) generadas por distintos emisores de luz (154A, 154B, 154C), diferenciándose entre sí las diferentes componentes de luz (A, B, C) por su longitud de onda;

una óptica de enfoque de luz (162) que define más de un plano focal (PA, PB, PC) delante de dicha superficie de detección en una posición variable mediante dicha óptica (162), presentando cada rayo de luz (158A, 158B, 158C) su foco en uno de dicho más de un plano focal (PA, PB, PC), presentando dichas componentes (A, B, C) de cada rayo de luz un plano focal diferente; un mecanismo de desplazamiento acoplado a dicha óptica de enfoque (162) para desplazar dicho más de un plano focal (PA, PB, PC) respecto a la parte de los dientes (164) a lo largo de un eje definido por la propagación de los rayos de luz incidente (158A, 158B, 158C);

un detector (176) que tiene un conjunto de espectrofotómetros para medir la intensidad de cada uno de una pluralidad de rayos de luz devueltos (172) que vuelven desde dichos puntos (170A, 170B, 170C) propagándose a través de una trayectoria óptica opuesta a la de los rayos de luz incidente (158A, 158B, 158C);

un procesador conectado a dicho detector (176) para determinar, para cada rayo de luz (158A, 158B, 158C), una posición específica del punto, siendo la posición del plano focal respectivo de dicho más de un plano focal (PA, PB, PC) la que da la máxima intensidad medida de por lo menos un componente del rayo de luz devuelto (158A, 158B, 25 158C) y, en base a las posiciones específicas del punto determinadas, generar datos representativos de la topología de la parte de los dientes (164).

Aparato para determinar la topología de la superficie de una parte de los dientes

Esta invención pertenece al campo de las técnicas de formación de imágenes y se refiere a un aparato para la 5 formación de imágenes, sin contacto, de estructuras tridimensionales, particularmente útil para la topografía directa de los dientes.

Se ha desarrollado una gran variedad de procedimientos y sistemas para la medición óptica directa de los dientes y la posterior fabricación automática de dentaduras postizas. El término "medición óptica directa" se refiere a la 10 topografía de los dientes en la cavidad oral de un paciente. Esto facilita la obtención de los datos digitales de construcción necesarios para el diseño asistido por ordenador (CAD) o la fabricación asistida por ordenador (CAM) de sustituciones de dientes sin tener que hacer ninguna impresión del molde de los dientes. Dichos sistemas típicamente incluyen una sonda óptica conectada a una unidad o receptor óptico tal como un dispositivo de transferencia de carga (CCD) y un procesador que implementa una técnica de procesamiento de imágenes 15 adecuada para diseñar y fabricar prácticamente el producto deseado.

Una técnica convencional del tipo especificado se basa en un procedimiento de triangulación por láser para la medición de la distancia entre la superficie del diente y la sonda de distancia óptica, que está insertada en la cavidad oral del paciente. El principal inconveniente de esta técnica consiste en lo siguiente. Se supone que la superficie del 20 diente refleja de manera óptima, por ejemplo, Reflexión de Lambert. Desafortunadamente, en la práctica, éste no es el caso y, a menudo, los datos que se obtienen no son exactos.

Otras técnicas, que se incorporan en los sistemas CEREC-1 y CEREC-2 disponibles en el mercado de Siemens GmbH o Sirona Dental Systems, utilizan el procedimiento de sección óptica y el procedimiento de cambio de fase, 25 respectivamente. Ambos sistemas emplean una sonda de mano especialmente diseñada para medir las coordenadas tridimensionales de un diente preparado. Sin embargo, los procedimientos requieren depositar en el diente un recubrimiento específico (es decir, una suspensión de polvo de medición y pigmentos blancos, respectivamente) . El grosor de la capa de revestimiento debe cumplir unos requisitos específicos, difíciles de controlar, lo que da lugar a inexactitudes en los datos de medición. 30

JP 7 229 720 describe un dispositivo para la medición de una forma tridimensional. El dispositivo está provisto de una fuente de rayos láser de dos longitudes de onda, un objetivo de aberración cromática para converger este rayo láser de dos longitudes de onda sobre una muestra, una unidad de escaneo óptico para desviar el rayo láser de dos longitudes de onda, y una lente convergente acromática para converger el rayo láser de dos longitudes de onda 35 separado por un semiespejo. Un pequeño orificio se encuentra situado en el punto focal de esta lente convergente acromática. Un sensor espectroscópico detecta el rayo que atraviesa este pequeño orificio en cada componente de longitud de onda, y un circuito de detección de altura mide la altura de la muestra en la dirección del eje óptico a partir de la intensidad óptica de cada área de la longitud de onda emitida por este sensor espectroscópico.

US 5 737 084 describe un aparato para la medición de una forma tridimensional que tiene un sistema perfeccionado de formación de imágenes confocales desplegadas que tiene unos medios para variar la distancia en la dirección Z entre el objeto y la posición en foco del objeto, en lugar de una etapa de objeto desplazada en la dirección Z. Estos medios desplazan la posición en foco del objeto en la dirección Z por refracción.

DE 40 35 799 describe un microscopio de barrido confocal que tiene una fuente de luz y unos elementos ópticos confocales que proporcionan una imagen del plano de iluminación focal que contiene el objeto que se observa. Una trama de iluminación está contenida en el plano de iluminación, correspondiente a la trama del área fotosensible del sensor CCD situado en un plano de detención que recibe una imagen del plano focal. La trama de iluminación está provista de orificios en una capa opaca iluminada por la fuente de luz. 50

Todavía mediante otra técnica, la representación de la superficie de los dientes se basa en una exploración física de la superficie mediante una sonda y la superficie puede ser representada determinando la posición de la sonda, por ejemplo por medios ópticos u otros medios sensores remotos.

La patente estadounidense nº 5.372.502 describe una sonda óptica para topografía tridimensional. El funcionamiento de la sonda se basa en lo siguiente. Sobre el diente o dientes que se han de medir se proyectan varios patrones y mediante la sonda se captura una pluralidad correspondiente de patrones distorsionados. Cada interacción proporciona un refinamiento de la topografía.

La presente invención va dirigida a la formación de imágenes de una topología tridimensional de un segmento de dientes, en particular donde falta uno o más dientes. Esto puede permitir la generación de datos para su uso posterior en el diseño y la fabricación de, por ejemplo, prótesis de uno o más dientes para la incorporación en dicho segmento de dientes. Ejemplos particulares son la fabricación de coronas o puentes.

La invención presenta un aparato para la determinación de la topología superficial de una parte de los dientes, que comprende: 5

un elemento de exploración con una superficie de detección;

una unidad de iluminación para proporcionar un conjunto de rayos de luz incidente transmitidos hacia la parte de los dientes a lo largo de una trayectoria óptica a través del citado elemento de exploración para generar puntos iluminados sobre dicha parte de los dientes, en el que el conjunto de rayos de luz incidente se produce dividiendo un 10 rayo de luz principal, estando compuesto el rayo de luz principal de diferentes componentes de luz generados por distintos emisores de luz, diferenciándose entre sí las diferentes componentes de luz por su longitud de onda;

una óptica de enfoque de luz que define más de un plano focal delante de dicha superficie de detección en una posición variable mediante dicha óptica, presentando cada rayo de luz su foco en uno de dicho más de un plano focal, presentando dichas componentes de cada rayo de luz un plano focal diferente; 15

un mecanismo de desplazamiento acoplado a dicha óptica de enfoque para desplazar dicho más de un plano focal respecto a la parte de los dientes a lo largo de un eje definido por la propagación de los rayos de luz incidente;

un detector que tiene un conjunto de espectrofotómetros para medir la intensidad de cada uno de una pluralidad de rayos de luz devueltos que vuelven desde dichos puntos propagándose a través de una trayectoria óptica opuesta a la de los rayos de luz incidente; 20

un procesador conectado a dicho detector para determinar, para cada rayo de luz, una posición específica del punto, siendo la posición del plano focal respectivo de dicho más de un plano focal la que da la máxima intensidad medida de por lo menos una componente del rayo de luz devuelto, y en base a las posiciones específicas del punto determinadas, generar datos representativos de la topología de la parte de los dientes.

En las reivindicaciones dependientes se dan otros aspectos.

El elemento de exploración, la unidad de iluminación y la óptica de enfoque y el mecanismo de desplazamiento están incluidos juntos preferiblemente en un único dispositivo, típicamente un dispositivo portátil. El dispositivo incluye preferiblemente también el detector. 30

La determinación de las posiciones específicas del punto corresponde, de hecho, a la determinación de la distancia de enfoque. La determinación de la posición específica del punto puede ser mediante la medición de la intensidad en sí, o se realiza típicamente midiendo la derivada (dI/dS) del desplazamiento (S) de la curva de intensidad (I) y determinando la posición relativa en la que esta función derivada indica una intensidad máxima. El término "posición 35 específica del punto (SSP) " se utilizará para indicar la posición de enfoque relativa, independientemente de la manera en que se determine. Debe entenderse que la SSP siempre es una posición relativa ya que la posición absoluta depende de la posición de la superficie de detección. Sin embargo la generación de la topología de la superficie no requiere el conocimiento de la posición absoluta, dado que todas las dimensiones en el campo de visión cúbico son absolutas. 40

La SSP... [Seguir leyendo]

1. Aparato (150) para determinar la topología de la superficie de una parte de los dientes (164) , que comprende:

un elemento de exploración con una superficie de detección; 5

una unidad de iluminación (154A, 154B, 154C, 156) para proporcionar un conjunto de rayos de luz incidente (158) transmitidos hacia la parte de los dientes (164) a lo largo de una trayectoria óptica a través del citado elemento de exploración para generar puntos iluminados (170A, 170B, 170C) sobre dicha parte de los dientes (26, 164) , en el que el conjunto de rayos de luz incidente (158) se produce dividiendo un rayo de luz principal (152) , estando compuesto el rayo de luz principal (152) de diferentes componentes de luz (A, B, C) generadas por distintos 10 emisores de luz (154A, 154B, 154C) , diferenciándose entre sí las diferentes componentes de luz (A, B, C) por su longitud de onda;

una óptica de enfoque de luz (162) que define más de un plano focal (PA, PB, PC) delante de dicha superficie de detección en una posición variable mediante dicha óptica (162) , presentando cada rayo de luz (158A, 158B, 158C) su foco en uno de dicho más de un plano focal (PA, PB, PC) , presentando dichas componentes (A, B, C) de cada rayo 15 de luz un plano focal diferente;

un mecanismo de desplazamiento acoplado a dicha óptica de enfoque (162) para desplazar dicho más de un plano focal (PA, PB, PC) respecto a la parte de los dientes (164) a lo largo de un eje definido por la propagación de los rayos de luz incidente (158A, 158B, 158C) ;

un detector (176) que tiene un conjunto de espectrofotómetros para medir la intensidad de cada uno de una 20 pluralidad de rayos de luz devueltos (172) que vuelven desde dichos puntos (170A, 170B, 170C) propagándose a través de una trayectoria óptica opuesta a la de los rayos de luz incidente (158A, 158B, 158C) ;

un procesador conectado a dicho detector (176) para determinar, para cada rayo de luz (158A, 158B, 158C) , una posición específica del punto, siendo la posición del plano focal respectivo de dicho más de un plano focal (PA, PB, PC) la que da la máxima intensidad medida de por lo menos un componente del rayo de luz devuelto (158A, 158B, 25 158C) y, en base a las posiciones específicas del punto determinadas, generar datos representativos de la topología de la parte de los dientes (164) .

2. Aparato según la reivindicación 1, en el que dicha unidad de iluminación comprende una rejilla o una matriz de micro-objetivos (38) . 30

3. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, que comprende un polarizador (32) para polarizar dichos rayos de luz incidente.

4. Aparato según la reivindicación 3, que comprende un filtro de polarización (62) para filtrar, a partir de dichos rayos 35 de luz devueltos (54) , componentes de luz que tienen la polarización de los rayos de luz incidente (36) .

5. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que dicha óptica de enfoque funciona en un modo confocal telecéntrico.

6. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicho conjunto de espectrofotómetros (176) es una cámara CCD de tres chips.

7. Aparato según la reivindicación 6, en el que dicha unidad de detección comprende un conjunto de pequeños orificios (66) , correspondiendo cada pequeño orificio a uno de los CCDs del conjunto de CCDs. 45

8. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende una unidad (88) para generar datos para la transmisión a un dispositivo CAD/CAM.

9. Aparato según la reivindicación 8, que comprende un puerto de comunicación (88) de un medio de comunicación. 50