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JP4492879B2 - Biological impression acquisition apparatus, method, and program - Google Patents
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JP4492879B2 - Biological impression acquisition apparatus, method, and program - Google Patents

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Description

本発明は生体印象取得装置、方法及びプログラムに係り、特に、耳の穴等の対象物の印象を取得するための生体印象取得装置、方法及びプログラムに関する。   The present invention relates to a biological impression acquisition apparatus, method, and program, and more particularly, to a biological impression acquisition apparatus, method, and program for acquiring an impression of an object such as an ear hole.

生体の印象を取得する(かたどりをする)ことは、医療の様々な場面で用いられている。例えば、耳鼻咽喉科の関係では、聴力補助装置である補聴器の装着部分のかたどりが行われている。この補聴器用のかたどりは、耳介、外耳孔及び外耳道など耳の形状を正確に測定しかたどりをする(印象を採る)ことが一般的である。また、補聴器用のかたどりは、現在、軟性(ゴム等)のかたどり剤や液体を硬化させて印象を3〜5分の時間を費やし採取しているが、患者が苦痛や不快感を伴う場合がある。また、例えば鼓膜に穿孔がある患者の場合、中耳にかたどり剤等が流れ込む可能性を有しているため、外耳孔に液体を注入することは本来避けなければならない。さらに、補聴器用のかたどりは、技術を要するものであり、熟練者に頼っていた。   Acquiring an impression of a living body is used in various medical scenes. For example, in the context of otolaryngology, modeling of a wearing part of a hearing aid that is a hearing aid device is performed. In general, the shape of the hearing aid is to accurately measure (take an impression) the shape of the ear such as the pinna, the ear canal and the ear canal. In addition, hearing aids are currently collected with 3-5 minutes of impression by curing a soft (rubber, etc.) shaper or liquid, but patients may experience pain and discomfort. is there. Further, for example, in the case of a patient with perforation in the eardrum, since there is a possibility that a shaping agent or the like flows into the middle ear, it is essential to avoid injecting liquid into the outer ear canal. In addition, the hearing aid design is technical and relies on skilled personnel.

この問題を解決するための方法として、耳の形状を3次元形状測定して取得した形状データに基づき、補聴器のかたどりを行うことが提案されている。例えば、特許文献1には外耳孔から3次元形状測定可能なセンサを差込み、外耳道の3次元形状を測定してこの形状データに基づき補聴器のかたどりを行う技術が開示されている。
特開平9−10254号公報
As a method for solving this problem, it has been proposed to shape the hearing aid based on the shape data obtained by measuring the shape of the ear three-dimensionally. For example, Patent Document 1 discloses a technique for inserting a sensor capable of measuring a three-dimensional shape from the ear canal, measuring the three-dimensional shape of the ear canal, and shaping the hearing aid based on the shape data.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-10254

しかしながら、特許文献1の3次元形状測定では外耳道の3次元形状測定はできても、外耳孔周辺の比較的広い部分から外耳道という狭い穴まで形状の異なる部分の複数形状データを連続して採取することができないため、補聴器用のかたどりとして必要なデータすべてを取得することができないという問題がある。このため、現状では、簡便に生体のかたどりを可能にする装置は存在しない。   However, even if the three-dimensional shape measurement of Patent Document 1 can measure the three-dimensional shape of the external auditory canal, a plurality of shape data of portions having different shapes from a relatively wide portion around the ear canal to a narrow hole such as the ear canal are continuously collected. Therefore, there is a problem that it is impossible to obtain all the data necessary for the hearing aid model. For this reason, at present, there is no apparatus that enables simple modeling of a living body.

本発明は上記事実を考慮して成されたもので、簡単な構成や操作で、外耳孔周辺から外耳道まで形状の異なる部分の複数形状データを連続して採取することができ、耳などの生体の形状をかたどりできる生体印象取得装置、方法及びプログラムを得ることが目的である。   The present invention has been made in consideration of the above facts, and with a simple configuration and operation, it is possible to continuously collect a plurality of shape data of parts having different shapes from the periphery of the outer ear canal to the ear canal. It is an object to obtain a living body impression acquisition device, method and program capable of modeling the shape of the body.

上記目的を達成するために、発明に係る生体印象取得装置は、対象物の表面をレーザ光で走査する走査装置と、前記対象物の表面で反射されたレーザ光を受光することで前記対象物の表面のうちレーザ光が照射された個所の3次元位置を検出する検出手段と、前記対象物から前記走査装置及び前記検出手段へ向かう予め定めた方向の基準軸から前記走査装置及び前記検出手段を傾斜させる傾斜手段と、前記対象物から前記走査装置及び前記検出手段へ向かう予め定めた方向を軸として前記走査装置及び前記検出手段を回転させる回転手段と、を備え、前記傾斜手段により前記走査装置及び前記検出手段を傾斜させつつレーザ光で走査させながら前記対象物の表面上の各個所の3次元位置を検出することを繰り返し行わせ、該検出された3次元位置に基づいて耳の穴の軸を求め、求めた軸を中心軸として前記回転手段により前記走査装置及び前記検出手段を回転させつつ対象物の表面を光学的に測定することによって、少なくとも外耳孔を含む耳の穴を対象物として該対象物の表面を光学的に測定し、前記対象物表面の各個所の3次元位置を表す表面形状情報を得る形状計測手段と、前記形状計測手段により取得された表面形状情報に基づいて、前記対象物の3次元形状モデルを作成する作成手段と、前記対象物に挿入する挿入物の前記対象物内の挿入位置を入力する入力手段と、前記作成された3次元形状モデルに、外耳孔の位置を設定すると共に、設定した外耳孔の位置から前記入力した挿入位置までの領域を、型領域と設定する設定手段と、前記3次元形状モデルに基づいて、前記設定された型領域についての3次元形状を表す型モデルを生成すると共に、生成した型モデルのデータを出力する制御手段と、を含んで構成されている。 In order to achieve the above object, a living body impression acquisition device according to the present invention includes a scanning device that scans the surface of an object with a laser beam, and the laser beam reflected by the surface of the object to receive the object. Detection means for detecting a three-dimensional position of the surface of the object irradiated with laser light, and the scanning apparatus and the detection from a reference axis in a predetermined direction from the object to the scanning apparatus and the detection means Tilting means for tilting the means, and rotating means for rotating the scanning device and the detection means about a predetermined direction from the object toward the scanning device and the detection means. While detecting the three-dimensional position of each location on the surface of the object while scanning the scanning device and the detection means with the laser beam while tilting, the detected tertiary Seeking the axis of the hole in the ear based on the position, by measuring the surface of the object optically while rotating the scanning device and the detection means by said rotation means as the center axis an axis which is determined, at least the outer ear hole The shape measuring means for optically measuring the surface of the object with the hole of the ear including the object to obtain surface shape information representing the three-dimensional position of each part of the surface of the object, and obtained by the shape measuring means Based on the obtained surface shape information, a creation means for creating a three-dimensional shape model of the object, an input means for inputting an insertion position of the insert to be inserted into the object, and the created In addition to setting the position of the outer ear canal in the three-dimensional shape model, setting means for setting a region from the set position of the outer ear canal to the input insertion position as a mold region, and the three-dimensional shape model To generate a pattern model representing a three-dimensional shape for the set type region is configured to include a control means for outputting the data of the generated pattern model and.

本発明では、形状計測手段により、少なくとも外耳孔を含む耳の穴を対象物として該対象物の表面を光学的に測定し、対象物表面の各個所の3次元位置を表す表面形状情報を得る。この形状計測手段により取得された表面形状情報に基づいて、作成手段は、対象物の3次元形状モデルを作成する。これによって、少なくとも外耳孔を含む耳の穴の3次元形状モデルが得られる。外耳孔から深部に向かう耳の穴は、屈曲部を複数有しているが、補聴器を作成するときには、その一部のかたどりが行われる。その領域は、外耳孔から深部に向かう距離として標準的な値が定められている。そこで、入力手段によって、対象物に挿入する挿入物の対象物内の挿入位置を入力する。一方、少なくとも外耳孔を含む耳の穴の3次元形状モデルから、外耳孔の位置を設定することができる。例えば、3次元形状モデルとして得られた管状部分がらっぱ状に広がる変曲点近傍を外耳孔の位置に設定することができる。そして、設定手段は、3次元形状モデルに外耳孔の位置を設定すると共に、設定した外耳孔の位置から入力した挿入位置までの領域を、型領域と設定する。この型領域が設定されれば、補聴器を作成するときの挿入部分を特定することができる。そこで、制御手段は、3次元形状モデルから設定された型領域についての3次元形状を表す型モデルを生成すると共に、生成した型モデルのデータを出力する。   In the present invention, the shape measuring means optically measures the surface of the object with at least the ear hole including the outer ear canal as the object, and obtains surface shape information representing the three-dimensional position of each part of the object surface. . Based on the surface shape information acquired by the shape measuring means, the creating means creates a three-dimensional shape model of the object. As a result, a three-dimensional shape model of the ear hole including at least the outer ear canal is obtained. The ear hole that goes from the outer ear hole to the deep part has a plurality of bent parts, but when making a hearing aid, a part of it is shaped. In this region, a standard value is determined as a distance from the outer ear canal toward the deep portion. Then, the insertion position in the target object of the insert to be inserted into the target object is input by the input means. On the other hand, the position of the outer ear canal can be set from a three-dimensional shape model of the ear hole including at least the outer ear canal. For example, the vicinity of the inflection point where the tubular portion obtained as a three-dimensional shape model spreads out can be set as the position of the outer ear canal. Then, the setting means sets the position of the outer ear canal in the three-dimensional shape model, and sets the area from the set position of the outer ear hole to the input insertion position as the mold area. If this mold area is set, it is possible to specify an insertion part when creating a hearing aid. Therefore, the control unit generates a mold model representing the three-dimensional shape for the mold region set from the three-dimensional shape model, and outputs data of the generated mold model.

これによって、例えば外耳孔周辺から外耳道という、生体として耳の補助器具となる補聴器の挿入部分を作成するための領域について、型モデルとしてデータを得ることができる。   As a result, data can be obtained as a type model for an area for creating a hearing aid insertion portion that becomes an ear assisting device as a living body, for example, from the periphery of the outer ear canal to the ear canal.

前記生体印象取得装置において、前記形状計測手段は、前記対象物の表面をレーザ光で走査する走査装置と、前記対象物の表面で反射されたレーザ光を受光することで前記対象物の表面のうちレーザ光が照射された個所の3次元位置を検出する検出手段と、を含んで構成され、前記検出手段による3次元位置の検出を、前記対象物の表面上の各個所をレーザ光で走査しながら繰り返し行うことができる。 In the living body impression acquisition apparatus, the shape measuring unit is configured to scan a surface of the object with a laser beam, and receive a laser beam reflected on the surface of the object to receive the surface of the object. And detecting means for detecting the three-dimensional position of the portion irradiated with the laser light, and scanning the respective positions on the surface of the object with the laser light for detecting the three-dimensional position by the detecting means. Ru can be carried out repeatedly while.

これによって、対象物表面形状情報を取得することができる。なお、検出手段による3次元位置の検出は、例えば三角測量法を適用して行うことができる。前記形状計測手段を上記構成とすることにより、対象物、例えば外耳孔周辺から外耳道内部の表面上の各個所の3次元位置を非接触で検出できる。   Thereby, the object surface shape information can be acquired. The detection of the three-dimensional position by the detection means can be performed by applying, for example, a triangulation method. By configuring the shape measuring means as described above, the three-dimensional position of each part on the surface inside the ear canal can be detected without contact from the periphery of the object, for example, the ear canal.

前記生体印象取得装置において、前記形状計測手段は、前記走査装置及び前記検出手段を、耳の穴の中心軸を中心として回転する回転手段を含み、前記回転手段により前記走査装置及び前記検出手段を回転させながら対象物の表面を光学的に測定することができる。 In the living body impression acquisition apparatus, the shape measuring unit includes a rotating unit that rotates the scanning unit and the detecting unit about a central axis of an ear hole, and the rotating unit causes the scanning unit and the detecting unit to rotate. while rotating Ru can measure the surface of the object optically.

走査装置で走査しながら外耳孔から耳道深部に向かい直線的に3次元位置を検出する場合、管状である耳道の全ての印象を得ようとすると、走査及び検出の向きを変更する必要がある。そこで、回転手段によって走査装置及び検出手段を耳の穴の中心軸を中心として回転することで、管状である耳道の全ての印象を得ることができる。   When a three-dimensional position is detected linearly from the outer ear canal to the deep part of the ear canal while scanning with a scanning device, it is necessary to change the direction of scanning and detection in order to obtain all impressions of the tubular ear canal. is there. Therefore, all the impressions of the tubular ear canal can be obtained by rotating the scanning device and the detecting means about the central axis of the ear hole by the rotating means.

請求項2の発明は、請求項1記載の生体印象取得装置において、前記形状計測手段は、前記走査装置及び前記検出手段を、耳の穴の中心軸に沿って伸縮する伸縮手段を含み、前記伸縮手段により前記走査装置及び前記検出手段を伸縮させながら対象物の表面を光学的に測定することを特徴とする。 According to a second aspect of the invention, in a biological impression acquisition apparatus according to claim 1, wherein the shape measuring means includes an elastic means for said scanning device and said detection means, expands and contracts along the central axis of the ear hole, the The surface of the object is optically measured while expanding and contracting the scanning device and the detecting unit by an expansion / contraction unit.

形状計測手段は、その走査により形状計測を行うが、耳の穴に沿って計測するには耳の穴に沿う方向に位置変更することが好ましい。そこで、伸縮手段により耳の穴の中心軸に沿って伸縮するようにすれば、容易に耳の穴に沿う方向の計測が可能になる。   The shape measuring means performs shape measurement by scanning, but it is preferable to change the position in the direction along the ear hole in order to measure along the ear hole. Therefore, if the expansion / contraction means is expanded and contracted along the central axis of the ear hole, measurement in the direction along the ear hole can be easily performed.

請求項3の発明は、請求項1または請求項2記載の生体印象取得装置において、前記入力手段は、前記作成された3次元形状モデルを表示する表示手段と、表示された3次元モデル上に前記挿入位置を指示する指示手段とを含むことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the biological impression acquisition apparatus according to the first or second aspect , the input means includes a display means for displaying the created three-dimensional shape model, and a three-dimensional model displayed on the display means. And an instruction means for instructing the insertion position.

耳の穴の3次元形状モデルを用いて、対象物に挿入する挿入物の対象物内の挿入位置を入力する場合、操作者は、目視確認しながら適切な位置設定ができることを望む。そこで、表示手段に3次元形状モデルを表示し、表示された3次元モデル上に指示手段によって挿入位置を指示するようにすれば、確実かつ簡単に挿入位置を入力することができる。   When inputting an insertion position in an object to be inserted into the object using the three-dimensional shape model of the ear hole, the operator desires that an appropriate position can be set while visually confirming. Therefore, if the three-dimensional shape model is displayed on the display means and the insertion position is indicated on the displayed three-dimensional model by the instruction means, the insertion position can be input reliably and easily.

他の発明に係る生体印象取得方法は、本発明の生体印象取得装置と同様に、耳などの生体の形状をかたどりすることを簡易な装置構成で実現できる。詳細には、対象物の表面をレーザ光で走査する走査装置と、前記対象物の表面で反射されたレーザ光を受光することで前記対象物の表面のうちレーザ光が照射された個所の3次元位置を検出する検出手段と、前記対象物から前記走査装置及び前記検出手段へ向かう予め定めた方向の基準軸から前記走査装置及び前記検出手段を傾斜させる傾斜手段と、前記対象物から前記走査装置及び前記検出手段へ向かう予め定めた方向を軸として前記走査装置及び前記検出手段を回転させる回転手段と、を備えた形状計測装置に、前記傾斜手段により前記走査装置及び前記検出手段を傾斜させつつレーザ光で走査させながら前記対象物の表面上の各個所の3次元位置を検出することを繰り返し行わせ、該検出された3次元位置に基づいて耳の穴の軸を求め、求めた軸を中心軸として前記回転手段により前記走査装置及び前記検出手段を回転させつつ対象物の表面を光学的に測定させることによって、少なくとも外耳孔を含む耳の穴を対象物として該対象物の表面を光学的に測定し、前記対象物表面の各個所の3次元位置を表す表面形状情報を取得する工程と、前記取得された表面形状情報に基づいて、前記対象物の3次元形状モデルを作成する工程と、前記対象物に挿入する挿入物の前記対象物内の挿入位置を入力する工程と、前記作成された3次元形状モデルに、外耳孔の位置を設定すると共に、設定した外耳孔の位置から前記入力した挿入位置までの領域を、型領域と設定する工程と、前記3次元形状モデルに基づいて、前記設定された型領域についての3次元形状を表す型モデルを生成すると共に、生成した型モデルのデータを出力する工程と、を含んでいる。 The biometric impression acquisition method according to another invention can realize the shape of a living body such as an ear with a simple apparatus configuration, like the biometric impression acquisition apparatus of the present invention. Specifically, a scanning device that scans the surface of the object with laser light, and 3 of the portions irradiated with the laser light among the surface of the object by receiving the laser light reflected by the surface of the object. Detecting means for detecting a dimensional position; tilting means for tilting the scanning device and the detecting means from a reference axis in a predetermined direction from the object toward the scanning device and the detecting means; and scanning from the object And a tilting means for tilting the scanning device and the detecting means to a shape measuring device comprising: a rotating means for rotating the scanning device and the detecting means about a predetermined direction toward the apparatus and the detecting means. While detecting the three-dimensional position of each part on the surface of the object while scanning with the laser beam, the axis of the ear hole is obtained based on the detected three-dimensional position. By measuring the surface of the object while rotating the scanning device and the detection means optically by said rotation means as the center axis an axis which is determined, the object of the ear canal, including at least the ear hole as an object Optically measuring the surface of the object, obtaining surface shape information representing the three-dimensional position of each part of the object surface, and a three-dimensional shape model of the object based on the obtained surface shape information A step of inputting an insertion position of the insert to be inserted into the object, and a position of the outer ear canal in the created three-dimensional shape model, Based on the step of setting a region from the position of the ear canal to the input insertion position as a mold region, and generating a mold model representing the three-dimensional shape of the set mold region Together, and a step for outputting the data of the generated pattern model and.

また、その他の発明に係る生体印象取得プログラムをコンピュータで実行することにより、コンピュータが本発明の生体印象取得装置として機能することになり、耳などの生体の形状をかたどりすることを簡易な構成で実現できる。詳細には、対象物の表面をレーザ光で走査する走査装置と、前記対象物の表面で反射されたレーザ光を受光することで前記対象物の表面のうちレーザ光が照射された個所の3次元位置を検出する検出手段と、前記対象物から前記走査装置及び前記検出手段へ向かう予め定めた方向の基準軸から前記走査装置及び前記検出手段を傾斜させる傾斜手段と、前記対象物から前記走査装置及び前記検出手段へ向かう予め定めた方向を軸として前記走査装置及び前記検出手段を回転させる回転手段と、を備えた形状計測装置に、前記傾斜手段により前記走査装置及び前記検出手段を傾斜させつつレーザ光で走査させながら前記対象物の表面上の各個所の3次元位置を検出することを繰り返し行わせ、該検出された3次元位置に基づいて耳の穴の軸を求め、求めた軸を中心軸として前記回転手段により前記走査装置及び前記検出手段を回転させつつ対象物の表面を光学的に測定させることによって、少なくとも外耳孔を含む耳の穴を対象物として該対象物の表面を光学的に測定し、前記対象物表面の各個所の3次元位置を表す表面形状情報を取得するステップと、前記取得された表面形状情報に基づいて、前記対象物の3次元形状モデルを作成するステップと、前記対象物に挿入する挿入物の前記対象物内の挿入位置を入力するステップと、前記作成された3次元形状モデルに、外耳孔の位置を設定すると共に、設定した外耳孔の位置から前記入力した挿入位置までの領域を、型領域と設定するステップと、前記3次元形状モデルに基づいて、前記設定された型領域についての3次元形状を表す型モデルを生成すると共に、生成した型モデルのデータを出力するステップと、の各処理をコンピュータで実行させる処理として含んでいる。 In addition, by executing a biological impression acquisition program according to another invention on a computer, the computer functions as the biological impression acquisition device of the present invention, and it is possible to shape the shape of a living body such as an ear with a simple configuration. realizable. Specifically, a scanning device that scans the surface of the object with laser light, and 3 of the portions irradiated with the laser light among the surface of the object by receiving the laser light reflected by the surface of the object. Detecting means for detecting a dimensional position; tilting means for tilting the scanning device and the detecting means from a reference axis in a predetermined direction from the object toward the scanning device and the detecting means; and scanning from the object And a tilting means for tilting the scanning device and the detecting means to a shape measuring device comprising: a rotating means for rotating the scanning device and the detecting means about a predetermined direction toward the apparatus and the detecting means. While detecting the three-dimensional position of each part on the surface of the object while scanning with the laser beam, the axis of the ear hole is obtained based on the detected three-dimensional position. By measuring the surface of the object while rotating the scanning device and the detection means optically by said rotation means as the center axis an axis which is determined, the object of the ear canal, including at least the ear hole as an object Optically measuring the surface of the object, obtaining surface shape information representing a three-dimensional position of each location on the surface of the object, and a three-dimensional shape model of the object based on the obtained surface shape information A step of inputting an insertion position of the insert to be inserted into the object, and a position of the outer ear canal in the created three-dimensional shape model, A step of setting a region from the position of the ear canal to the input insertion position as a mold region, and representing a three-dimensional shape of the set mold region based on the three-dimensional shape model To generate a model, and outputting the data of the generated pattern model includes a process for executing each process in the computer.

以上説明したように本発明は、形状計測により、少なくとも外耳孔を含む耳の穴の表面形状情報を得ることができるので、表面形状情報から3次元形状モデルを作成し、かたどりのための型領域についての3次元形状を表す型モデルのデータを出力して、例えば生体として耳の補助器具となる補聴器の挿入部分を作成するための領域のデータを得ることができる、という優れた効果を有する。   As described above, since the present invention can obtain surface shape information of at least the ear hole including the outer ear canal by shape measurement, a three-dimensional shape model is created from the surface shape information, and a mold region for modeling The model model data representing the three-dimensional shape is output, and for example, the region data for creating the insertion part of the hearing aid that becomes an ear assisting device as a living body can be obtained.

以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。なお、以下では本発明を、生体としての患者の耳の印象取得に適用した場合を例に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Hereinafter, a case where the present invention is applied to acquisition of an impression of a patient's ear as a living body will be described as an example, but the present invention is not limited to this.

図1には本実施形態に係る生体印象取得装置10が示されている。生体印象取得装置10はパーソナル・コンピュータ(PC)等から成るコンピュータ12を備えている。コンピュータ12はCPU12A、ROM12B、RAM12C及び入出力ポート12Dを備えており、これらはバス12Eを介して互いに接続されている。また、入出力ポート12Dには、操作者が任意の情報を入力したり各種の指示を与えるためのキーボード14及びマウス16、LCD又はCRTから成り任意の情報を表示可能なディスプレイ18、ハードディスクドライブ(HDD)20及びCD−ROMドライブ22が各々接続されている。なお、ディスプレイ18は本発明に係る表示手段に対応している。また、生体印象取得装置10は、請求項1の生体印象取得装置に対応している。   FIG. 1 shows a biological impression acquisition apparatus 10 according to the present embodiment. The biometric impression acquisition apparatus 10 includes a computer 12 including a personal computer (PC). The computer 12 includes a CPU 12A, a ROM 12B, a RAM 12C, and an input / output port 12D, which are connected to each other via a bus 12E. The input / output port 12D has a keyboard 14 and mouse 16 for allowing an operator to input arbitrary information and give various instructions, a display 18 including an LCD or CRT, an arbitrary information display 18, a hard disk drive ( HDD) 20 and a CD-ROM drive 22 are connected to each other. The display 18 corresponds to display means according to the present invention. The biometric impression acquisition device 10 corresponds to the biometric impression acquisition device of claim 1.

コンピュータ12のHDD20には、後述する3次元形状モデルや型モデルの生成を行うための3次元モデル生成プログラムを含む生体印象取得プログラムが予めインストールされている。本実施形態において、コンピュータ12は請求項8に記載のコンピュータに、生体印象取得プログラムは請求項8記載の発明に係る生体印象取得プログラムに対応しており、コンピュータ12は生体印象取得プログラムを実行することで、請求項1に記載の生体印象取得装置として機能することが可能となる。   The HDD 20 of the computer 12 is preinstalled with a biological impression acquisition program including a three-dimensional model generation program for generating a three-dimensional shape model and a model model, which will be described later. In this embodiment, the computer 12 corresponds to the computer described in claim 8, the biometric impression acquisition program corresponds to the biometric impression acquisition program according to the invention described in claim 8, and the computer 12 executes the biometric impression acquisition program. Thus, it is possible to function as the biological impression acquisition device according to claim 1.

生体印象取得プログラムをコンピュータ12にインストール(移入)するには幾つかの方法があるが、例えば生体印象取得プログラムをセットアッププログラムと共にCD−ROMに記録しておき、このCD−ROMをコンピュータ12のCD−ROMドライブ22にセットし、CPU12Aに対してセットアッププログラムの実行を指示すれば、CD−ROMから生体印象取得プログラムが読み出されてHDD20に順に書き込まれ、必要に応じて各種の設定が行われることで、生体印象取得プログラムのインストールが行われる。   There are several methods for installing (transferring) the biological impression acquisition program to the computer 12. For example, the biological impression acquisition program is recorded on a CD-ROM together with the setup program, and this CD-ROM is stored in the CD of the computer 12. -When set in the ROM drive 22 and instructs the CPU 12A to execute the setup program, the biometric impression acquisition program is read from the CD-ROM and written in the HDD 20 in order, and various settings are performed as necessary. Thus, the biometric impression acquisition program is installed.

また、コンピュータ12の入出力ポート12Dには、成形装置24、及び3次元形状測定装置30が各々接続されている。3次元形状測定装置30は患者の外耳孔から孔の形状測定を行うものである。成形装置24は、生成される型モデルの3次元データから耳への装着部分を成形する装置である。なお、成形装置24は、本発明に必須の構成ではなく、省略可能である。つまり、詳細は後述するように3次元形状モデルや型モデルの生成がなされていれば、再利用可能な形式でデータを取得できるので、この取得したデータを利用可能に格納すればよい。   Further, a molding device 24 and a three-dimensional shape measuring device 30 are connected to the input / output port 12D of the computer 12, respectively. The three-dimensional shape measuring apparatus 30 measures the shape of the hole from the patient's outer ear hole. The forming device 24 is a device for forming a mounting portion on the ear from the generated three-dimensional data of the mold model. In addition, the shaping | molding apparatus 24 is not a structure essential to this invention, and can be abbreviate | omitted. That is, as will be described in detail later, if a three-dimensional shape model or a model model has been generated, data can be acquired in a reusable format, and the acquired data may be stored so as to be usable.

図2(A)に示すように、3次元形状測定装置30は、患者の両耳を覆うように装着可能とするもので(所謂、ヘッドフォン形状)、右耳装着部30R,左耳装着部30L、及びこれらを連結するアーム30Aから構成されている。図2(B)に示すように、右耳装着部30Rの右耳接近側には、3次元形状測定装置30の基本部分である走査計測ユニット48が設けられている。走査計測ユニット48は筐体が箱型とされ、走査計測ユニット48の筐体の底面に矩形状の開口が設けられ、この開口は光透過性のカバー50によって閉止されており、3次元形状測定装置30は、測定/撮像ユニット48の筐体内部のカバー50(開口)に対応する位置に取付けられている。   As shown in FIG. 2A, the three-dimensional shape measuring apparatus 30 can be worn so as to cover both ears of a patient (so-called headphone shape), and the right ear wearing part 30R and the left ear wearing part 30L. , And an arm 30A connecting them. As shown in FIG. 2B, a scanning measurement unit 48, which is a basic part of the three-dimensional shape measuring apparatus 30, is provided on the right ear approaching side of the right ear mounting portion 30R. The scanning measurement unit 48 has a box shape, and a rectangular opening is provided on the bottom surface of the scanning measurement unit 48. The opening is closed by a light-transmitting cover 50, and the three-dimensional shape measurement is performed. The device 30 is attached at a position corresponding to the cover 50 (opening) inside the housing of the measurement / imaging unit 48.

図2(C)に示すように、右耳装着部30Rは、断面円形状の外装部32にイヤーパッド33が取り付けられている。外装部32には外装部32の中心を中心軸CLとする円形状のベース板34が固定されており、ベース板34の耳装着側でかつ中心軸CLから等間隔の3カ所に軸傾斜駆動部36の一端が取り付けられている。軸傾斜駆動部36の他端は、ベアリング44が外周に取り付けられた円形ベース板38に取り付けられる。この円形ベース板38の初期状態は、円形ベース板38の中心が上記中心軸CLと一致するように取り付けられる。軸傾斜駆動部36は、軸の向きを調整する軸方向調整機構として機能するもので、図示しないコントローラからの信号により各々長さが調整される。これら3つの軸傾斜駆動部36について長さを調整することにより、ベース板34に対して円形ベース板38が傾斜され、ベース板34の法線方向に対して円形ベース板38の法線方向を調整することができる。中心軸CLに対して回転ベース板46の法線方向を調整することができる。   As shown in FIG. 2C, the right ear mounting part 30R has an ear pad 33 attached to an exterior part 32 having a circular cross section. A circular base plate 34 having a center axis CL as the center of the exterior portion 32 is fixed to the exterior portion 32, and is tilted at three positions on the ear mounting side of the base plate 34 and at equal intervals from the central axis CL. One end of the portion 36 is attached. The other end of the shaft tilt drive unit 36 is attached to a circular base plate 38 having a bearing 44 attached to the outer periphery. The initial state of the circular base plate 38 is attached so that the center of the circular base plate 38 coincides with the central axis CL. The shaft tilt drive unit 36 functions as an axial direction adjustment mechanism that adjusts the direction of the shaft, and the length is adjusted by a signal from a controller (not shown). By adjusting the lengths of these three shaft inclination driving portions 36, the circular base plate 38 is inclined with respect to the base plate 34, and the normal direction of the circular base plate 38 is set to the normal direction of the base plate 34. Can be adjusted. The normal direction of the rotation base plate 46 can be adjusted with respect to the central axis CL.

ベアリング44の内側には円形ベース板38が取り付けられるが、ベアリング44の外側には、回転ベース板46が取り付けられる。この回転ベース板46の初期状態は、回転ベース板46の中心が上記中心軸CLと一致するように取り付けられる。円形ベース板38の軸傾斜駆動部36の取り付け側には、回転軸41を円形ベース板38の半径方向の外周に向けてモータ40が取り付けられる。回転軸41の先端にはプーリ42が取り付けられる。このプーリ42の外周は、回転ベース板46に固定されるベアリング44の外輪側に接触される。これにより、モータ40の回転軸41が回転することで、プーリ42が回転され、接触され連結された回転ベース板46が回転される。回転ベース板46の耳装着側には、走査計測ユニット48が取り付けられる。走査計測ユニット48は、初期状態として後述する走査範囲の中心に上記中心軸CLが位置するように取り付けられる。   A circular base plate 38 is attached to the inside of the bearing 44, while a rotating base plate 46 is attached to the outside of the bearing 44. The rotation base plate 46 is attached so that the center of the rotation base plate 46 coincides with the central axis CL. A motor 40 is mounted on the side of the circular base plate 38 where the shaft tilt drive unit 36 is mounted with the rotary shaft 41 facing the outer periphery in the radial direction of the circular base plate 38. A pulley 42 is attached to the tip of the rotating shaft 41. The outer periphery of the pulley 42 is in contact with the outer ring side of the bearing 44 fixed to the rotating base plate 46. Thereby, when the rotating shaft 41 of the motor 40 rotates, the pulley 42 is rotated, and the rotation base plate 46 which is contacted and connected is rotated. A scanning measurement unit 48 is attached to the ear mounting side of the rotary base plate 46. The scanning measurement unit 48 is attached so that the central axis CL is positioned at the center of a scanning range described later as an initial state.

従って、軸傾斜駆動部36を調整することで、中心軸CLに対して回転ベース板46の法線方向を調整、すなわち走査計測ユニット48の光軸の方向を調整できる。また、モータ40の回転により、回転ベース板46が回転、すなわち走査計測ユニット48の走査方向を回転できる(詳細は後述。図3参照)。   Therefore, by adjusting the axis tilt drive unit 36, the normal direction of the rotation base plate 46 can be adjusted with respect to the central axis CL, that is, the direction of the optical axis of the scanning measurement unit 48 can be adjusted. Also, the rotation base plate 46 can be rotated by the rotation of the motor 40, that is, the scanning direction of the scanning measurement unit 48 can be rotated (details will be described later, see FIG. 3).

なお、以下の説明では、回転ベース板46の法線方向を中心軸Lとして説明する。また、左耳装着部30Lの構成は、右耳装着部30Rの構成と同様のため、詳細な説明を省略する。また、ここでは、右耳装着部30R,左耳装着部30Lの各々に走査計測ユニット48等を備えた3次元形状測定装置30を想定するが、本発明はこれに限定されるものではなく、右耳装着部30R及び左耳装着部30Lの少なくとも一方に走査計測ユニット48等を備えるようにしてもよい。   In the following description, the normal direction of the rotation base plate 46 is described as the central axis L. Further, the configuration of the left ear mounting portion 30L is the same as the configuration of the right ear mounting portion 30R, and thus detailed description thereof is omitted. In addition, here, it is assumed that the three-dimensional shape measuring apparatus 30 includes the scanning measurement unit 48 and the like in each of the right ear mounting portion 30R and the left ear mounting portion 30L, but the present invention is not limited to this. You may make it equip at least one of the right ear mounting part 30R and the left ear mounting part 30L with the scanning measurement unit 48 grade | etc.,.

図3には、3次元形状測定装置30において調整される中心軸及び走査方向を説明するための概念図を示した。図3(A)に示すように、図2の構成により、3次元形状測定装置30は、走査計測ユニット48、走査計測ユニット48を回転するモータ40等からなる回転駆動部、走査計測ユニット48と回転駆動部からなる回転ユニット39、回転ユニット39の軸を傾斜(中心軸Lを傾斜)する軸傾斜駆動部36を含む。モータ40等からなる回転駆動部により中心軸Lを中心として走査計測ユニット48は一方(図3では矢印R方向)に回転可能である。また、軸傾斜駆動部36により、ベース板34に対して中心軸Lの向きを所定方向(図3では矢印u方向及び矢印v方向)に傾斜可能である。また、中心軸Lは、外耳孔80の中央付近に位置するように設定される。図3(B)に示すように、走査計測ユニット48によって、走査範囲52は、外耳孔80を網羅するように設定される。そして、中心軸Lを中心として走査計測ユニット48が回転(図3では角度θ)されることにより、走査方向が変更される。この回転を360度行うことにより、耳の穴の内面(表面)を計測することができる。   FIG. 3 shows a conceptual diagram for explaining the central axis and the scanning direction adjusted in the three-dimensional shape measuring apparatus 30. As shown in FIG. 3A, the three-dimensional shape measuring apparatus 30 has a scanning measurement unit 48, a rotation drive unit including a motor 40 that rotates the scanning measurement unit 48, and the like. A rotation unit 39 including a rotation drive unit and an axis inclination drive unit 36 that inclines the axis of the rotation unit 39 (inclination of the central axis L) are included. The scanning measurement unit 48 can rotate in one direction (in the direction of arrow R in FIG. 3) about the central axis L by a rotary drive unit including a motor 40 and the like. Further, the direction of the central axis L with respect to the base plate 34 can be tilted in a predetermined direction (the direction of the arrow u and the direction of the arrow v in FIG. 3) by the shaft tilt drive unit 36. The central axis L is set so as to be located near the center of the outer ear hole 80. As shown in FIG. 3B, the scanning measurement unit 48 sets the scanning range 52 so as to cover the outer ear hole 80. Then, the scanning measurement unit 48 is rotated about the central axis L (the angle θ in FIG. 3), whereby the scanning direction is changed. By performing this rotation 360 degrees, the inner surface (surface) of the ear hole can be measured.

図4に示すように、3次元形状測定装置30に含まれる走査計測ユニット48は、一対のレール54の間に掛け渡された可動ベース56を備えている。可動ベース56は、レール54と平行に延設されモータ58によって回転されるボールネジ60が螺合しており、ボールネジ60の回転に伴いレール54に沿って摺動移動される。また、可動ベース56にはレーザ光源を含んで構成された発光部62が取付けられており、発光部62のレーザ光(送出レーザ光)射出側には、可動ベース56に取付けられたミラー64、モータ72の回転軸に取付けられモータ72の駆動に伴って向きが変更されるガルバノメータミラー66が順に配置されている。発光部62から射出された送出レーザ光は、ミラー64、ガルバノメータミラー66で反射されることで、カバー50を透過して走査計測ユニット48の筐体外へ射出される。   As shown in FIG. 4, the scanning measurement unit 48 included in the three-dimensional shape measurement apparatus 30 includes a movable base 56 that is spanned between a pair of rails 54. A ball screw 60 that extends in parallel with the rail 54 and is rotated by a motor 58 is screwed into the movable base 56, and is slid along the rail 54 as the ball screw 60 rotates. The movable base 56 is provided with a light emitting unit 62 configured to include a laser light source. On the laser light (transmitting laser light) emission side of the light emitting unit 62, a mirror 64 attached to the movable base 56, A galvanometer mirror 66 which is attached to the rotating shaft of the motor 72 and whose direction is changed as the motor 72 is driven is arranged in order. The outgoing laser light emitted from the light emitting unit 62 is reflected by the mirror 64 and the galvanometer mirror 66, passes through the cover 50, and is emitted outside the housing of the scanning measurement unit 48.

また、走査計測ユニット48の筐体外へ射出された送出レーザ光は、被照射体(例えば外耳孔周辺)で反射され、戻りレーザ光として、カバー50を透過してミラー67に入射される。ミラー67は、ガルバノメータミラー66と同一の向きでモータ72の回転軸に取付けられ、モータ72の駆動に伴って向きが変更されるように構成されている。ミラー67の戻りレーザ光射出側にはミラー68、レンズ69、多数個の光電変換素子が一列に配列されて成るラインセンサ70が順に配置されており、ミラー67に入射された戻りレーザ光はミラー67、68で反射され、レンズ69を透過することで、ラインセンサ70で受光される。ラインセンサ70からの出力信号は増幅器やA/D変換器を介して3次元形状測定装置30のコントローラに入力される(何れも図示省略)。またコントローラには、可動ベース56の位置を検出する位置センサと、ガルバノメータミラー66(及びミラー67)の向きを検出する角度センサも接続されている。   In addition, the outgoing laser light emitted outside the housing of the scanning measurement unit 48 is reflected by the irradiated object (for example, around the outer ear hole), passes through the cover 50 and is incident on the mirror 67 as return laser light. The mirror 67 is attached to the rotating shaft of the motor 72 in the same direction as the galvanometer mirror 66, and is configured to change the direction as the motor 72 is driven. On the return laser beam emission side of the mirror 67, a mirror 68, a lens 69, and a line sensor 70 in which a large number of photoelectric conversion elements are arranged in a line are arranged in order. The return laser beam incident on the mirror 67 is mirrored. Reflected by 67 and 68 and transmitted through the lens 69, the line sensor 70 receives the light. An output signal from the line sensor 70 is input to the controller of the three-dimensional shape measuring apparatus 30 via an amplifier or an A / D converter (both not shown). In addition, a position sensor that detects the position of the movable base 56 and an angle sensor that detects the orientation of the galvanometer mirror 66 (and the mirror 67) are also connected to the controller.

コントローラは、ラインセンサ70から増幅器・A/D変換器を経て入力された受光データに基づいて、ラインセンサ70の何れの光電変換素子でレーザ光が受光されたかを判断し、ラインセンサ70上でのレーザ光を受光した光電変換素子の位置と、センサによって検出された可動ベース56の位置及びガルバノメータミラー66の向きに基づいて、被照射体上のレーザ光照射位置の3次元座標(詳しくは、走査計測ユニット48の筐体の位置を基準として設定された3次元座標系(筐体座標系と称する)における3次元座標)を三角測量法により検出(演算)する。また、コントローラにはモータ72、58が各々接続されており、モータ72を駆動してガルバノメータミラー66(及びミラー67)の向きを変化させることで、被照射体上のレーザ光照射位置をモータ72の回転軸の軸線と直交する方向に沿って移動させる(主走査)と共に、モータ58を駆動して可動ベース56を移動させることで、被照射体上のレーザ光照射位置をレール54と平行な方向に沿って移動させる(副走査)。   Based on the light reception data input from the line sensor 70 via the amplifier / A / D converter, the controller determines which photoelectric conversion element of the line sensor 70 has received the laser light. Based on the position of the photoelectric conversion element that has received the laser light, the position of the movable base 56 detected by the sensor, and the orientation of the galvanometer mirror 66, the three-dimensional coordinates of the laser light irradiation position on the irradiated object (in detail, A three-dimensional coordinate system (three-dimensional coordinates in a three-dimensional coordinate system (referred to as a housing coordinate system) set with the position of the casing of the scanning measurement unit 48 as a reference) is detected (calculated) by the triangulation method. Motors 72 and 58 are respectively connected to the controller, and the motor 72 is driven to change the direction of the galvanometer mirror 66 (and the mirror 67), so that the laser beam irradiation position on the irradiated object is changed to the motor 72. In addition to moving along the direction orthogonal to the axis of the rotation axis (main scanning), the motor 58 is driven to move the movable base 56, so that the laser beam irradiation position on the irradiated object is parallel to the rail 54. Move along the direction (sub-scan).

これにより、被照射体の表面形状(被照射体の表面の各個所の3次元座標)が、その全面に亘り、3次元形状測定装置30によって測定されることになる。3次元形状測定装置30はコンピュータ12から指示されると被照射体の表面形状の測定を行い、測定によって得られた被照射体の表面の各個所の3次元座標を表すデータ(以下、このデータを表面測定データと称する)をコンピュータ12へ出力する。   As a result, the surface shape of the irradiated object (three-dimensional coordinates of each part of the surface of the irradiated object) is measured by the three-dimensional shape measuring apparatus 30 over the entire surface. When instructed by the computer 12, the three-dimensional shape measuring apparatus 30 measures the surface shape of the irradiated object, and data representing the three-dimensional coordinates of each part of the surface of the irradiated object obtained by the measurement (hereinafter referred to as this data). (Referred to as surface measurement data).

なお、走査計測ユニット48がモータ40により回転されると、3次元座標系(筐体座標系)の座標軸の原点と座標軸の向きが変わるので、各回転角度で測定された表面測定データは、定められた回転角度における3次元座標系(筐体座標系)のデータに座標変換する必要がある。この座標変換を行うための座標変換係数は、各々の回転角度毎に予めコンピュータ12内に記憶されている。この座標変換係数を求める方法を説明する。   When the scanning measurement unit 48 is rotated by the motor 40, the origin of the coordinate axes of the three-dimensional coordinate system (housing coordinate system) and the direction of the coordinate axes change, so the surface measurement data measured at each rotation angle is determined. It is necessary to perform coordinate conversion into data of a three-dimensional coordinate system (housing coordinate system) at the specified rotation angle. A coordinate conversion coefficient for performing this coordinate conversion is stored in the computer 12 in advance for each rotation angle. A method for obtaining the coordinate conversion coefficient will be described.

図8に示すように、走査計測ユニット48からのレーザー光照射により3次元形状測定が可能な領域内に、基準測定子51としてそれぞれ反射率の異なる3つの球体51A,51B,51Cを設置し、それぞれの回転角度で3次元形状測定を行う。この場合、球体51A,51B,51Cの位置関係及び球体から走査計測ユニット48までの距離関係が既知であることが好ましい。3つの球体の表面データは反射光量により区別することができるため、それぞれの球体の表面データから最小2乗法により、球体中心座標を計算する。ある座標系による座標を別の座標系による座標に変換するための座標変換式は次の(1)式である。   As shown in FIG. 8, three spheres 51A, 51B, and 51C having different reflectivities are installed as reference measuring elements 51 in an area where three-dimensional shape measurement is possible by laser light irradiation from the scanning measurement unit 48, Three-dimensional shape measurement is performed at each rotation angle. In this case, it is preferable that the positional relationship between the spheres 51A, 51B, 51C and the distance relationship from the sphere to the scanning measurement unit 48 are known. Since the surface data of the three spheres can be distinguished by the amount of reflected light, the sphere center coordinates are calculated from the surface data of each sphere by the least square method. A coordinate conversion formula for converting a coordinate in one coordinate system into a coordinate in another coordinate system is the following equation (1).

Figure 0004492879
Figure 0004492879

上記(1)式に定められた回転角度と各々の回転角度における3つの球体中心座標と、3つの球体中心座標が含まれる平面の法線ベクトルの単位成分とをこの座標変換式の(X1,Y1,Z1)と(X2,Y2,Z2)に代入すると4つ式がある3組の連立方程式が形成される。この3組の連立方程式を解くことで、座標変換式の行列式の値g11〜g33およびベクトル成分a,b,cを求めることができる。各々の回転角度における行列式の値g11〜g33およびベクトル成分a,b,cが各々の回転角度における座標変換係数としてコンピュータ12内に記憶される。   The rotation angle defined in the above equation (1), the three spherical center coordinates at each rotation angle, and the unit component of the normal vector of the plane including the three spherical center coordinates are represented by (X1, Substituting into (Y1, Z1) and (X2, Y2, Z2) forms three sets of simultaneous equations with four equations. By solving these three sets of simultaneous equations, values g11 to g33 and vector components a, b, and c of the coordinate conversion equation can be obtained. Determinant values g11 to g33 and vector components a, b, and c at each rotation angle are stored in the computer 12 as coordinate transformation coefficients at each rotation angle.

なお、表面測定データは本発明に係る表面形状情報に対応しており、レール54、可動ベース56、モータ58、ボールネジ60、発光部62、ミラー64、ガルバノメータミラー66及びモータ72は請求項2に記載の走査装置に、ミラー67、68、レンズ69、ラインセンサ70及びモータ72は請求項2に記載の検出手段に各々対応している。   The surface measurement data corresponds to the surface shape information according to the present invention. The rail 54, the movable base 56, the motor 58, the ball screw 60, the light emitting unit 62, the mirror 64, the galvanometer mirror 66, and the motor 72 are defined in claim 2. In the scanning device described above, the mirrors 67 and 68, the lens 69, the line sensor 70, and the motor 72 correspond to the detection means described in claim 2, respectively.

次に本実施形態の作用を説明する。本実施形態では、患者の耳の印象取得を実行し、補聴器の装着部分を作成するための(かたどり後の)データ出力をする場合を説明する。まず、電源投入されたコンピュータ12に対して生体印象取得プログラムの起動が指示されることで、3次元形状モデルや型モデルの生成を含む生体印象取得処理(図5)が実行される。この生体印象取得処理について、図5のフローチャートを参照して説明する。   Next, the operation of this embodiment will be described. In this embodiment, a case will be described in which impression acquisition of a patient's ear is executed and data output (after patterning) for creating a wearing part of a hearing aid is performed. First, when the computer 12 that has been turned on is instructed to start the biometric impression acquisition program, a biometric impression acquisition process (FIG. 5) including generation of a three-dimensional shape model and a model model is executed. This biological impression acquisition process will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、患者の頭部(より詳しくは、耳を覆うよう)に、3次元形状測定装置30を固定する。なお、後述するように、外耳孔近傍から外耳道の3次元形状を測定するが、測定精度向上のために、患者のあご、前額、側頭部を軽く押さえる台に顔面を固定することが好ましい。固定が完了した後には、印象取得処理に移行することを表す情報がキーボード14を介して操作者によって入力されると、ステップ100で肯定される。ステップ100はキーボード14により生体印象取得プログラムの起動が指示(印象取得処理に移行することを表す情報が入力)されるまで否定判定を繰り返し、肯定によりステップ102へ進む。ステップ102では、外耳孔近傍に初期位置(焦点)を設定する。ここでは、外耳孔の中心位置が3次元形状測定装置30の走査計測ユニット48の移動範囲の中心位置に対応したものとして、その中心位置(中心軸CL)を初期値に設定する(図2)。なお、この設定は、外耳孔の中心位置を目視しながら手動にて行っても良い。   First, the three-dimensional shape measuring apparatus 30 is fixed to the patient's head (more specifically, to cover the ear). As will be described later, the three-dimensional shape of the external auditory canal is measured from the vicinity of the ear canal. In order to improve measurement accuracy, it is preferable to fix the face to a table that gently presses the patient's chin, forehead, and temporal region. . After the fixing is completed, when information indicating that the process proceeds to the impression acquisition process is input by the operator via the keyboard 14, an affirmative determination is made in step 100. In step 100, the negative determination is repeated until the activation of the biometric impression acquisition program is instructed by the keyboard 14 (information indicating that the process shifts to the impression acquisition process is input). In step 102, an initial position (focal point) is set near the outer ear canal. Here, assuming that the center position of the outer ear hole corresponds to the center position of the moving range of the scanning measurement unit 48 of the three-dimensional shape measuring apparatus 30, the center position (center axis CL) is set to an initial value (FIG. 2). . This setting may be performed manually while visually observing the center position of the outer ear hole.

次のステップ104では、外耳道の中心軸Lを導出(光軸を傾斜)する。この中心軸Lとは、外耳道の表面に接触することなく貫通することが可能な軸線であり、その軸線が外耳孔から最も長い距離の深さを得ることができるものを導出する。具体的には、軸傾斜駆動部36の初期角度について、患者の耳内部(外耳道)へ向けてレーザ光を射出し、患者の耳内部(外耳道)で反射された戻りレーザ光のラインセンサ70上での受光位置に基づいてレーザ光の照射位置の最深部の3次元座標を検出(演算)することを、ガルバノメータミラー66(及びミラー67)の向きを変化させると共に可動ベース56を移動させながら繰り返すことで、患者の耳内部(外耳道)の表面形状のうちの最深部測定を行う。これにより、外耳道の中心軸に対しての走査方向X(図3)について最深部を測定できる。   In the next step 104, the central axis L of the ear canal is derived (the optical axis is inclined). The central axis L is an axis that can penetrate without contacting the surface of the ear canal, and the axis that can obtain the longest depth from the ear canal is derived. Specifically, with respect to the initial angle of the axis tilt drive unit 36, the laser beam is emitted toward the patient's ear (the ear canal), and the return laser beam reflected on the patient's ear (the ear canal) is reflected on the line sensor 70. The detection (calculation) of the three-dimensional coordinates of the deepest portion of the laser light irradiation position based on the light receiving position at is repeated while changing the direction of the galvanometer mirror 66 (and the mirror 67) and moving the movable base 56. Thus, the deepest portion of the surface shape inside the patient's ear (the ear canal) is measured. Thereby, the deepest part can be measured in the scanning direction X (FIG. 3) with respect to the central axis of the ear canal.

ところが、外耳道は走査計測ユニット48の法線方向である中心軸CLに直交するとは限らず、傾斜していることが一般的であり、最深部でのレーザ光の反射光が得られない場合がある。そこで、走査計測ユニット48を角度θ(図3)で回転させて再度、最深部測定を行う。この処理を所定角度づつ回転させて各々行い、一回転について処理することで、現在設定されている中心軸Lにおいての最深部を測定できる。以上の処理を、初期角度から矢印u、矢印v(図3)に所定角度づつ傾斜させた状態について、各々処理し、計算結果が最も最深となる外耳道の中心軸Li=(ui,vi)を導出する。なおiは、任意の自然数である。また、矢印u、矢印vの傾斜は、軸傾斜駆動部36により実行することができる。   However, the external auditory canal is not necessarily orthogonal to the central axis CL, which is the normal direction of the scanning measurement unit 48, and is generally inclined, and the reflected light of the laser beam at the deepest portion may not be obtained. is there. Therefore, the scanning measurement unit 48 is rotated at an angle θ (FIG. 3) and the deepest portion measurement is performed again. By performing this process by rotating each predetermined angle, and processing for one rotation, the deepest portion of the currently set central axis L can be measured. The above processing is performed for each state in which the initial angle is inclined to the arrows u and v (FIG. 3) by a predetermined angle, and the central axis Li = (ui, vi) of the ear canal where the calculation result is the deepest is obtained. To derive. Note that i is an arbitrary natural number. Further, the inclination of the arrow u and the arrow v can be executed by the shaft inclination driving unit 36.

なお、ステップ104の処理は、外耳道の中心軸Lの自己導出の処理であるため、詳細な3次元座標の導出は不要であり、また表面全てについて求める必要もない。このため、計算量は削減することが容易である。なお、外耳道の中心軸Lの導出は、上記では、外耳道の最深部まで接触することなく貫通する軸線を設定したが、これに限定されるものではない。例えば、最深部を位置や距離で設定するようにしてもよい。図6には、導出された外耳道の中心軸Lのイメージを示した。図6では、中心軸Lとして外耳道の最深部までを達成した中心軸L1と、外耳孔近傍の外耳道にのみ着目した中心軸L2とを示している。   Note that since the process of step 104 is a process of self-derivation of the central axis L of the ear canal, it is not necessary to derive detailed three-dimensional coordinates and it is not necessary to obtain all the surfaces. For this reason, it is easy to reduce the amount of calculation. In the above description, the central axis L of the ear canal is derived by setting an axis that penetrates without contacting the deepest part of the ear canal. However, the present invention is not limited to this. For example, the deepest part may be set by position or distance. FIG. 6 shows an image of the derived central axis L of the ear canal. FIG. 6 shows a central axis L1 that achieves the deepest part of the ear canal as the central axis L, and a central axis L2 that focuses only on the ear canal near the ear canal.

外耳道の中心軸Lの導出が終了すると、ステップ106へ進み、印象取得を開始する。印象取得では、3次元形状測定装置30に対して表面形状の測定を指示する。これにより、3次元形状測定装置30では、患者の外耳孔を含む患者の外耳道へ向けてレーザ光を射出し、患者の表面で反射された戻りレーザ光のラインセンサ70上での受光位置に基づいてレーザ光の照射位置の3次元座標を検出(演算)することを、ガルバノメータミラー66(及びミラー67)の向きを変化させると共に可動ベース56を移動させながら繰り返すことで、患者の外耳道の表面形状(各個所の3次元座標)の測定を行う。この3次元形状測定装置30による表面形状の測定結果として出力される表面測定データは筐体座標系における3次元座標値である。   When the derivation of the central axis L of the ear canal ends, the process proceeds to step 106, and impression acquisition is started. In the impression acquisition, the three-dimensional shape measuring apparatus 30 is instructed to measure the surface shape. As a result, the three-dimensional shape measuring apparatus 30 emits laser light toward the patient's ear canal including the patient's ear canal, and is based on the light receiving position on the line sensor 70 of the return laser light reflected by the patient's surface. Then, detecting (calculating) the three-dimensional coordinates of the irradiation position of the laser beam is repeated while changing the direction of the galvanometer mirror 66 (and the mirror 67) and moving the movable base 56, so that the surface shape of the patient's ear canal Measure (three-dimensional coordinates of each part). The surface measurement data output as the measurement result of the surface shape by the three-dimensional shape measuring apparatus 30 is a three-dimensional coordinate value in the housing coordinate system.

ステップ106の印象取得は、外耳道の孔の帯形状測定である。すなわち、3次元形状測定装置30による測定は、外耳孔近傍から外耳道の3次元形状を、レーザー光の反射により三角測量法の原理で測定・記録する。従って、外耳道内面の全てを測定できない。そこで、3次元形状測定装置30による1回の測定では、外耳道内面について所定幅の帯状の領域を測定するものとする(図3(B)の範囲k)。   Acquiring an impression in step 106 is measuring the band shape of the ear canal hole. That is, the measurement by the three-dimensional shape measuring apparatus 30 measures and records the three-dimensional shape of the ear canal from the vicinity of the outer ear canal by the principle of triangulation by reflection of laser light. Therefore, it is impossible to measure all the inner surfaces of the ear canal. Therefore, in a single measurement by the three-dimensional shape measuring apparatus 30, a band-like region having a predetermined width is measured on the inner surface of the ear canal (range k in FIG. 3B).

次のステップ108では、走査計測ユニット48の回転が、360度(一回転)を終了したか否かを判断し、肯定されると、ステップ112へ進む。一方、否定されると、ステップ110で予め定めた所定角度θだけ走査計測ユニット48を回転させた後にステップ106へ戻る。従って、走査計測ユニット48が所定角度θづつ回転しながら、範囲kの帯状の外耳道内面形状が測定される。なお、角度θは、範囲kの一部が重複するように定められている。   In the next step 108, it is determined whether or not the rotation of the scanning measurement unit 48 has finished 360 degrees (one rotation). On the other hand, when the result is negative, the scan measurement unit 48 is rotated by a predetermined angle θ predetermined in step 110 and then the process returns to step 106. Accordingly, while the scanning measurement unit 48 rotates by a predetermined angle θ, the band-shaped outer ear canal inner shape in the range k is measured. Note that the angle θ is determined so that a part of the range k overlaps.

以上の処理により範囲kづつ帯状の外耳道内面形状の測定データ(3次元座標値)が得られると、ステップ112において、帯状の外耳道内面形状の測定データを各々の角度θにおける座標変換係数により座標変換して定められた角度θにおける筐体座標系のデータにすることにより外耳道の3次元形状を構築する。ここでは、外耳道の3次元形状構築により、筐体座標系による3次元形状モデルを生成する。その結果、図6に示すように、耳として外部に露出した部分と、内部に隠れた外耳道の表面形状として3次元形状モデルが生成される。この3次元形状モデル84についてのデジタルデータをコンピュータ(のハードディスクドライブ20)に保存する。   When the measurement data (three-dimensional coordinate values) of the inner surface shape of the outer ear canal in the range k is obtained by the above processing, in step 112, the measurement data of the inner surface shape of the outer ear canal region is subjected to coordinate conversion by the coordinate conversion coefficient at each angle θ. The three-dimensional shape of the external auditory canal is constructed by using the data of the housing coordinate system at the angle θ determined as described above. Here, a three-dimensional shape model based on a housing coordinate system is generated by constructing a three-dimensional shape of the ear canal. As a result, as shown in FIG. 6, a three-dimensional shape model is generated as a surface shape of the part exposed to the outside as an ear and the external auditory canal hidden inside. Digital data regarding the three-dimensional shape model 84 is stored in the computer (the hard disk drive 20 thereof).

なお、上記では、帯状測定(範囲kづつ走査)し、順次走査計測ユニット48を回転させる処理を繰り返す場合を説明したが、外耳道断面の中心に測定器の中心を置き、レーザーは出力部と受光部(リネアフォトダイドードアレイ)を180度の角度で対角に配置し、それを回転させながら手前に移動させ(ラセンに回転させ)、外耳道の奥から手前の外耳孔まで走査するようにしてもよい。以上の処理により、外耳道の奥から手前の外耳孔周辺までの形状を一つの装置で測定できる。   In the above description, the case where the band-like measurement (scanning by the range k) and the process of sequentially rotating the scanning measurement unit 48 is repeated has been described. However, the center of the measuring device is placed at the center of the cross section of the ear canal, and the laser The part (Linear Photodiode Array) is placed diagonally at an angle of 180 degrees, moved forward (rotated to a spiral), and scanned from the back of the ear canal to the ear canal in front. Also good. With the above process, the shape from the back of the ear canal to the vicinity of the outer ear canal can be measured with a single device.

ここで、補聴器の装着部分は、外耳道の直線的な領域であることが想定される。一方、外耳道は、頭部内部に進むに従い幾つかの屈曲部を有している。外耳道は、耳として外部に露出した部分までとするが、その領域を外耳孔80という。従って、外耳孔80から外耳道の内部に進む第1番目の屈曲部までを、補聴器の装着検討部分に設定すれば充分な補聴器の装着部分を確保できる。そこで、ステップ114では、外耳道の内部に進む第1番目の屈曲部を、第1カーブ82として決定する。次のステップ116では、外耳孔を決定する。この外耳孔80の決定は、外耳道の屈曲部の内、屈曲度合いが最大の位置を自動的に検出することにより行われる。なお、3次元形状モデルで外部に露出する部分を操作者により設定し、最初の屈曲部を外耳孔80と設定してもよい。また、上記ステップ112で記憶したデジタルデータを、ディスプレイ18に表示したり、デジタルデータから3次元形状モデル84を再構築したモデルイメージをディスプレイ18に表示して、マウス16やキーボード14により入力された数値や位置によって決定してもよい。   Here, the wearing part of the hearing aid is assumed to be a linear region of the ear canal. On the other hand, the ear canal has several bent portions as it goes into the head. The external auditory canal extends to the part exposed to the outside as an ear, and this region is referred to as an external ear hole 80. Therefore, if a portion from the outer ear hole 80 to the first bent portion that proceeds to the inside of the ear canal is set as a hearing aid wearing examination portion, a sufficient hearing aid wearing portion can be secured. Therefore, in step 114, the first bent portion that goes into the ear canal is determined as the first curve 82. In the next step 116, the ear canal is determined. The determination of the outer ear hole 80 is performed by automatically detecting the position of the bending portion of the ear canal that has the maximum bending degree. It should be noted that the portion exposed to the outside in the three-dimensional shape model may be set by the operator, and the first bent portion may be set as the outer ear hole 80. In addition, the digital data stored in step 112 is displayed on the display 18, or a model image obtained by reconstructing the three-dimensional shape model 84 from the digital data is displayed on the display 18, and input by the mouse 16 or the keyboard 14. You may decide by a numerical value or a position.

次のステップ118では、外耳孔80から第1カーブ82までの間を型領域として決定し、補聴器の装着部分の深さを設定する。この型領域は、補聴器の装着部分に対応する領域であり、補聴器を作成するときに検討するものである。そこで、本実施の形態では、上記ステップ112で記憶したデジタルデータから3次元形状モデル84を再構築したモデルイメージをディスプレイ18に表示して、マウス16やキーボード14により型領域を入力設定することによって決定する。なお、この設定は、外耳孔80から予め定めた距離(例えば10mm)の深さまでの領域を補聴器の装着部分として設定してもよい。   In the next step 118, the area from the outer ear hole 80 to the first curve 82 is determined as a mold area, and the depth of the wearing part of the hearing aid is set. This mold region is a region corresponding to the wearing part of the hearing aid, and is considered when the hearing aid is created. Therefore, in the present embodiment, a model image obtained by reconstructing the three-dimensional shape model 84 from the digital data stored in step 112 is displayed on the display 18, and the mold area is input and set using the mouse 16 or the keyboard 14. decide. In this setting, an area from the outer ear hole 80 to a predetermined depth (for example, 10 mm) may be set as a wearing part of the hearing aid.

図6に示すように、3次元形状モデル84をディスプレイ18に表示し、外耳孔80から予め定めた距離(例えば10mm)の深さS(中心軸L1の場合の距離S1、及び中心軸L2の場合の距離S2)までの領域を補聴器の装着部分の検討領域として提示する。操作者は、ディスプレイ18を目視しながら、どこからどこまでの形状を必要とするかを入力(本実施形態ではマウス16でトレース)する。この入力結果から、型領域を決定し、その外面形状の型モデル86を得る。   As shown in FIG. 6, a three-dimensional shape model 84 is displayed on the display 18, and a depth S (distance S1 in the case of the central axis L1 and the central axis L2) of a predetermined distance (for example, 10 mm) from the outer ear hole 80 is displayed. The area up to the distance S2) is presented as the examination area of the hearing aid wearing part. While viewing the display 18, the operator inputs where (from what to where) the shape is required (in this embodiment, tracing with the mouse 16). From this input result, a mold region is determined, and a mold model 86 having an outer shape is obtained.

次のステップ120では、上記ステップ118で決定した型領域の形状を抽出する。この型領域の形状抽出は、型モデル86の3次元座標群を抽出する処理である。そして、次のステップ122では、この型モデル86についてのデジタルデータ(3次元座標群)をコンピュータに保存すると共に、成形装置24へデジタルデータ(3次元座標群)を出力する。これによって、成形装置24では、入力されたデジタルデータ(3次元座標群)を基にして型モデルと一致する耳への装着部分を成形することができる。なお、ステップ122では、成形装置24へのデジタルデータ(3次元座標群)の出力は必須ではない。すなわち、デジタルデータ(3次元座標群)をハードディスクドライブ20に保存するのみでよい。   In the next step 120, the shape of the mold area determined in step 118 is extracted. The shape extraction of the mold area is a process for extracting a three-dimensional coordinate group of the mold model 86. In the next step 122, the digital data (three-dimensional coordinate group) for the mold model 86 is stored in the computer, and the digital data (three-dimensional coordinate group) is output to the molding device 24. As a result, the molding device 24 can mold the mounting portion on the ear that matches the mold model based on the input digital data (three-dimensional coordinate group). In step 122, output of digital data (three-dimensional coordinate group) to the molding apparatus 24 is not essential. That is, it is only necessary to store the digital data (three-dimensional coordinate group) in the hard disk drive 20.

次のステップ124では、操作者によるディスプレイ18の目視確認を完了したことを示す確認完了の指示がキーボード14やマウス16で、なされたか否かを判断する。否定されるとステップ102へ戻り、上記処理を繰り返す。一方、肯定されると、本処理ルーチンを終了する。   In the next step 124, it is determined whether or not a confirmation completion instruction indicating that the visual confirmation of the display 18 by the operator has been completed has been made with the keyboard 14 or the mouse 16. If negative, the process returns to step 102 and the above process is repeated. On the other hand, if the determination is affirmative, this processing routine is terminated.

なお、上記では、外耳道の表面形状を走査計測ユニット48(3次元形状測定装置30)により測定できるものとしたが、外耳道には、うぶ毛等の反射光を阻害する物体が存在する場合がある。この場合、走査計測ユニット48はSNが低下するが、走査計測ユニット48の精度により、そのうぶ毛までも測定することができる。そこで、上記ステップ118において、操作者が、ディスプレイ18を目視しながら、外耳道表面の毛など、実際に不要な形状は、どこからどこまでの形状を必要とするかを入力(マウスでトレース)する段階で切り捨てられるようにすることが好ましい。   In the above description, the surface shape of the external auditory canal can be measured by the scanning measurement unit 48 (three-dimensional shape measuring device 30). However, there may be an object in the external auditory canal that inhibits reflected light such as vellus hair. . In this case, the SN of the scanning measurement unit 48 decreases, but even the vellus hair can be measured by the accuracy of the scanning measurement unit 48. Therefore, in step 118, the operator inputs (traces with a mouse) what part of the outer ear canal, such as hair on the surface of the ear canal, is necessary while observing the display 18. It is preferable to be truncated.

以上説明したように、本実施形態の生体印象取得装置10では、3次元形状測定装置30によって対象物(本実施形態では外耳道の形状)の表面が光学的に測定されることで得られた表面形状データを容易に取得することができる。例えば、耳の形状の合わせた補聴器を作成する場合には、外耳孔から外耳道の形状を計測する必要がある。現在は、外耳孔周辺から外耳道までの形状を連続的に計測する装置がないため、鋳型を採取するごとく、接触させる方法でかたどりをしている。健常な耳のかたどりはこれで問題ないが、病的状態(炎症・感染などの危険性がある)では、非接触でのかたどりが必要である。また、接触させる方法に伴う不快感を解消するためにも非接触が望ましい。従って、本実施の形態の生体印象取得装置10により、簡便な装置・操作で、患者に苦痛を与えることなく、非接触で外耳孔周辺から外耳道までの形状をかたどりすることができる。また、採取したデータをデジタル化して扱えることにより、保存が容易になり、直接加工に使用する装置(成形装置24)を駆動することを容易に実行することができる。これにより、予期せぬ効果として、まず試着するための(補聴器としての機能のない)器械を試作し、形状の適合を試してから、その結果に基づいて実際の補聴器を作成できるなど利点がある。   As described above, in the living body impression acquisition apparatus 10 of the present embodiment, the surface obtained by optically measuring the surface of the object (the shape of the ear canal in the present embodiment) by the three-dimensional shape measurement apparatus 30. Shape data can be easily acquired. For example, when creating a hearing aid that matches the shape of the ear, it is necessary to measure the shape of the ear canal from the ear canal. At present, there is no device for continuously measuring the shape from the periphery of the outer ear canal to the ear canal. This is not a problem with healthy ear modeling, but in pathological conditions (risk of inflammation, infection, etc.), contactless modeling is required. Further, non-contact is desirable in order to eliminate discomfort associated with the contact method. Therefore, the living body impression acquisition device 10 of the present embodiment can shape the shape from the periphery of the ear canal to the ear canal in a non-contact manner without causing pain to the patient with a simple device and operation. Further, since the collected data can be handled in a digitized manner, the data can be easily stored, and it is possible to easily execute the apparatus (molding apparatus 24) used for direct processing. In this way, as an unexpected effect, there is an advantage that an instrument for first try-on (without function as a hearing aid) can be made as a prototype, and after fitting the shape, an actual hearing aid can be created based on the result. .

なお、本実施の形態の生体印象取得装置10は、補聴器の装着部を作成する場合を一例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、非接触によりかたどりが要求される他の生体部分についても容易に適用することが可能である。また、本実施形態に係る生体印象取得装置10は、3次元形状測定装置30、生体印象取得プログラムをインストールしたコンピュータ12のみで実現できるので、かたどりに熟練を必要とすることはない。   Note that the living body impression acquisition device 10 of the present embodiment has been described by taking as an example the case where a hearing aid wearing part is created, but the present invention is not limited to this, and the shape is requested in a non-contact manner. It can be easily applied to the living body part. Moreover, since the living body impression acquisition apparatus 10 according to the present embodiment can be realized only by the three-dimensional shape measuring apparatus 30 and the computer 12 in which the living body impression acquisition program is installed, no skill is required for the shape.

上記実施形態の3次元形状測定装置30では、患者の外耳孔を含む患者の外耳道へ向けてレーザ光を射出し、表面で反射された戻りレーザ光のラインセンサ70上での受光位置に基づいてレーザ光の照射位置の3次元座標を検出(演算)することを、ガルバノメータミラー66(及びミラー67)の向きを変化させると共に可動ベース56を移動させながら繰り返すことで、患者の外耳道の表面形状(各個所の3次元座標)の測定を行う場合を説明した。この3次元形状測定装置30と同様の効果を得ることができる表面形状の測定の他例を図7を参照して説明する。   In the three-dimensional shape measuring apparatus 30 of the above embodiment, laser light is emitted toward the patient's ear canal including the patient's ear canal, and the return laser light reflected by the surface is received on the line sensor 70 based on the light receiving position. The detection (calculation) of the three-dimensional coordinates of the irradiation position of the laser light is repeated while changing the direction of the galvanometer mirror 66 (and the mirror 67) and moving the movable base 56, so that the surface shape of the patient's ear canal ( The case where the measurement of the three-dimensional coordinates of each part is performed has been described. Another example of the surface shape measurement that can obtain the same effect as the three-dimensional shape measuring apparatus 30 will be described with reference to FIG.

図7に示すように、他例の3次元形状測定装置31は、投受光部30A、伸縮回転部30B、及び固定部30Cを備えている。投受光部30Aは、図4に示す発光部62に相当する投光部とラインセンサ70に相当する受光部を備えたものである。伸縮回転部30Bは、図3に示すモータ40に相当する投受光部30Aを中心軸Lを軸として(矢印R方向に)回転する回転駆動部と、投受光部30Aを中心軸Lを軸として(矢印G方向に)伸縮棒37Bを伸縮する伸縮駆動部37Cとを備えている。固定部30Cは、中心軸Lの向きを調整するために、投受光部30Aに連結された伸縮回転部30Bに取り付けられており、図示しない外部筐体に固定される。   As shown in FIG. 7, another example of the three-dimensional shape measuring apparatus 31 includes a light projecting / receiving unit 30A, a telescopic rotation unit 30B, and a fixed unit 30C. The light projecting / receiving unit 30 </ b> A includes a light projecting unit corresponding to the light emitting unit 62 shown in FIG. 4 and a light receiving unit corresponding to the line sensor 70. The telescopic rotation unit 30B includes a rotation driving unit that rotates the light projecting / receiving unit 30A corresponding to the motor 40 shown in FIG. 3 about the central axis L (in the direction of arrow R), and the light projecting / receiving unit 30A about the central axis L. An expansion / contraction drive part 37C that expands / contracts the expansion / contraction bar 37B (in the direction of arrow G) is provided. In order to adjust the direction of the central axis L, the fixing portion 30C is attached to the telescopic rotation portion 30B connected to the light projecting / receiving portion 30A, and is fixed to an external housing (not shown).

外耳道の中心軸Lは、固定部30Cによる調整により決定される。そして、図7の3次元形状測定装置31では、患者の外耳道内に投受光部30Aを挿入し、中心軸Lを軸として回転することにより、外耳道表面形状を得るために、外耳道表面へ向けてレーザ光を射出し、表面で反射された戻りレーザ光のラインセンサ70上での受光位置に基づいてレーザ光の照射位置の3次元座標を検出(演算)することを、回転駆動部による回転と、伸縮駆動部37Cの駆動による投受光部30Aの位置を変化させることを繰り返すことで、患者の外耳道表面形状(各個所の3次元座標)を測定できる。   The central axis L of the ear canal is determined by adjustment by the fixing portion 30C. In the three-dimensional shape measuring apparatus 31 shown in FIG. 7, the light projecting / receiving unit 30A is inserted into the patient's external auditory canal and rotated about the central axis L to obtain the external auditory canal surface shape. The rotation by the rotation drive unit is to detect (calculate) the three-dimensional coordinates of the irradiation position of the laser beam based on the light receiving position on the line sensor 70 of the return laser beam that is emitted by the laser beam and reflected by the surface. By repeating the change of the position of the light projecting / receiving unit 30A by driving the expansion / contraction driving unit 37C, it is possible to measure the external ear canal surface shape (three-dimensional coordinates of each part) of the patient.

生体印象取得装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of a biometric impression acquisition apparatus. 3次元形状測定装置の構成を示す概念図であり、(A)は外観図、(B)は走査計測ユニットに対する目視図、(C)は(B)の断面図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of a three-dimensional shape measuring apparatus, (A) is an external view, (B) is a visual view with respect to a scanning measurement unit, (C) is sectional drawing of (B). 3次元形状測定装置で調整される中心軸及び走査方向の説明図であり、(A)はブロック図、(B)は走査範囲の図である。It is explanatory drawing of the center axis | shaft adjusted with a three-dimensional shape measuring apparatus and a scanning direction, (A) is a block diagram, (B) is a figure of a scanning range. 走査計測ユニットの内部構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the internal structure of a scanning measurement unit. 生体印象取得処理の内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the content of the biometric impression acquisition process. 3次元形状モデルから型モデルが生成されるまでの説明図である。It is explanatory drawing until a type | mold model is produced | generated from a three-dimensional shape model. 3次元形状測定装置の他の構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the other structure of a three-dimensional shape measuring apparatus. 3次元形状測定装置のの走査計測ユニットを回転したときの座標変換係数を求める過程の説明図である。It is explanatory drawing of the process of calculating | requiring a coordinate conversion coefficient when rotating the scanning measurement unit of a three-dimensional shape measuring apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

10 生体印象取得装置
12 コンピュータ
18 ディスプレイ
22 ドライブ
30 3次元形状測定装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Living body impression acquisition apparatus 12 Computer 18 Display 22 Drive 30 3D shape measuring apparatus

Claims (5)

対象物の表面をレーザ光で走査する走査装置と、前記対象物の表面で反射されたレーザ光を受光することで前記対象物の表面のうちレーザ光が照射された個所の3次元位置を検出する検出手段と、前記対象物から前記走査装置及び前記検出手段へ向かう予め定めた方向の基準軸から前記走査装置及び前記検出手段を傾斜させる傾斜手段と、前記対象物から前記走査装置及び前記検出手段へ向かう予め定めた方向を軸として前記走査装置及び前記検出手段を回転させる回転手段と、を備え、前記傾斜手段により前記走査装置及び前記検出手段を傾斜させつつレーザ光で走査させながら前記対象物の表面上の各個所の3次元位置を検出することを繰り返し行わせ、該検出された3次元位置に基づいて耳の穴の軸を求め、求めた軸を中心軸として前記回転手段により前記走査装置及び前記検出手段を回転させつつ対象物の表面を光学的に測定することによって、少なくとも外耳孔を含む耳の穴を対象物として該対象物の表面を光学的に測定し、前記対象物表面の各個所の3次元位置を表す表面形状情報を得る形状計測手段と、
前記形状計測手段により取得された表面形状情報に基づいて、前記対象物の3次元形状モデルを作成する作成手段と、
前記対象物に挿入する挿入物の前記対象物内の挿入位置を入力する入力手段と、
前記作成された3次元形状モデルに、外耳孔の位置を設定すると共に、設定した外耳孔の位置から前記入力した挿入位置までの領域を、型領域と設定する設定手段と、
前記3次元形状モデルに基づいて、前記設定された型領域についての3次元形状を表す型モデルを生成すると共に、生成した型モデルのデータを出力する制御手段と、
を含む生体印象取得装置。
A scanning device that scans the surface of the object with laser light, and detecting the three-dimensional position of the surface of the object irradiated with the laser light by receiving the laser light reflected by the surface of the object Detecting means for inclining, inclining means for inclining the scanning apparatus and the detecting means from a reference axis in a predetermined direction from the object toward the scanning apparatus and the detecting means, and the scanning apparatus and the detection from the object Rotation means for rotating the scanning device and the detection means about a predetermined direction toward the means, and the object is scanned by laser light while the scanning device and the detection means are tilted by the tilting means. Detecting the three-dimensional position of each part on the surface of the object repeatedly, obtaining the axis of the ear hole based on the detected three-dimensional position, and using the obtained axis as the central axis By measuring the surface of the object while rotating the scanning device and the detection means optically by rotating means, the surface of the object optically measured ear hole including at least the ear hole as an object , Shape measuring means for obtaining surface shape information representing the three-dimensional position of each part of the object surface;
Creating means for creating a three-dimensional shape model of the object based on the surface shape information acquired by the shape measuring means;
Input means for inputting an insertion position in the object of an insert to be inserted into the object;
Setting means for setting the position of the outer ear canal in the created three-dimensional shape model, and setting a region from the set position of the outer ear canal to the input insertion position as a mold region;
Based on the three-dimensional shape model, a control unit that generates a type model representing the three-dimensional shape of the set type region and outputs data of the generated type model;
A biometric impression acquisition device including:
前記形状計測手段は、前記走査装置及び前記検出手段を、耳の穴の中心軸に沿って伸縮する伸縮手段を含み、前記伸縮手段により前記走査装置及び前記検出手段を伸縮させながら対象物の表面を光学的に測定することを特徴とする請求項1に記載の生体印象取得装置。 The shape measuring means includes expansion / contraction means that expands / contracts the scanning device and the detection means along the central axis of the ear hole, and the surface of the object while expanding / contracting the scanning device and the detection means by the expansion / contraction means. The living body impression acquisition apparatus according to claim 1 , wherein the living body impression is measured optically. 前記入力手段は、前記作成された3次元形状モデルを表示する表示手段と、表示された3次元モデル上に前記挿入位置を指示する指示手段とを含むことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の生体印象取得装置。 It said input means, according to claim 1 or claim characterized in that it comprises display means for displaying the 3-dimensional shape model created in the above, and an instruction means for instructing the insertion position on the displayed three-dimensional model 2. The biological impression acquisition device according to 2. 対象物の表面をレーザ光で走査する走査装置と、前記対象物の表面で反射されたレーザ光を受光することで前記対象物の表面のうちレーザ光が照射された個所の3次元位置を検出する検出手段と、前記対象物から前記走査装置及び前記検出手段へ向かう予め定めた方向の基準軸から前記走査装置及び前記検出手段を傾斜させる傾斜手段と、前記対象物から前記走査装置及び前記検出手段へ向かう予め定めた方向を軸として前記走査装置及び前記検出手段を回転させる回転手段と、を備えた形状計測装置に、前記傾斜手段により前記走査装置及び前記検出手段を傾斜させつつレーザ光で走査させながら前記対象物の表面上の各個所の3次元位置を検出することを繰り返し行わせ、該検出された3次元位置に基づいて耳の穴の軸を求め、求めた軸を中心軸として前記回転手段により前記走査装置及び前記検出手段を回転させつつ対象物の表面を光学的に測定させることによって、少なくとも外耳孔を含む耳の穴を対象物として該対象物の表面を光学的に測定し、前記対象物表面の各個所の3次元位置を表す表面形状情報を取得する工程と、
前記取得された表面形状情報に基づいて、前記対象物の3次元形状モデルを作成する工程と、
前記対象物に挿入する挿入物の前記対象物内の挿入位置を入力する工程と、
前記作成された3次元形状モデルに、外耳孔の位置を設定すると共に、設定した外耳孔の位置から前記入力した挿入位置までの領域を、型領域と設定する工程と、
前記3次元形状モデルに基づいて、前記設定された型領域についての3次元形状を表す型モデルを生成すると共に、生成した型モデルのデータを出力する工程と、
を含む生体印象取得方法。
A scanning device that scans the surface of the object with laser light, and detecting the three-dimensional position of the surface of the object irradiated with the laser light by receiving the laser light reflected by the surface of the object Detecting means for inclining, inclining means for inclining the scanning apparatus and the detecting means from a reference axis in a predetermined direction from the object toward the scanning apparatus and the detecting means, and the scanning apparatus and the detection from the object A shape measuring device comprising: a rotation unit that rotates the scanning device and the detection unit about a predetermined direction toward the unit; and a laser beam while tilting the scanning device and the detection unit by the tilting unit. While repeatedly scanning, detecting the three-dimensional position of each part on the surface of the object, obtaining the axis of the ear hole based on the detected three-dimensional position, By measuring the surface of the scanning device and the object while rotating the detection means optically by said rotation means as the center axis, an optical surface of the object to the ear canal, including at least the ear hole as an object And measuring surface shape information representing the three-dimensional position of each location on the surface of the object,
Creating a three-dimensional shape model of the object based on the acquired surface shape information;
Inputting an insertion position in the object of an insert to be inserted into the object;
In the created three-dimensional shape model, setting the position of the outer ear canal and setting the area from the set position of the outer ear canal to the input insertion position as a mold area;
Generating a model model representing a three-dimensional shape of the set mold region based on the three-dimensional shape model, and outputting data of the generated model model;
A method for acquiring a living body impression.
対象物の表面をレーザ光で走査する走査装置と、前記対象物の表面で反射されたレーザ光を受光することで前記対象物の表面のうちレーザ光が照射された個所の3次元位置を検出する検出手段と、前記対象物から前記走査装置及び前記検出手段へ向かう予め定めた方向の基準軸から前記走査装置及び前記検出手段を傾斜させる傾斜手段と、前記対象物から前記走査装置及び前記検出手段へ向かう予め定めた方向を軸として前記走査装置及び前記検出手段を回転させる回転手段と、を備えた形状計測装置に、前記傾斜手段により前記走査装置及び前記検出手段を傾斜させつつレーザ光で走査させながら前記対象物の表面上の各個所の3次元位置を検出することを繰り返し行わせ、該検出された3次元位置に基づいて耳の穴の軸を求め、求めた軸を中心軸として前記回転手段により前記走査装置及び前記検出手段を回転させつつ対象物の表面を光学的に測定させることによって、少なくとも外耳孔を含む耳の穴を対象物として該対象物の表面を光学的に測定し、前記対象物表面の各個所の3次元位置を表す表面形状情報を取得するステップと、
前記取得された表面形状情報に基づいて、前記対象物の3次元形状モデルを作成するステップと、
前記対象物に挿入する挿入物の前記対象物内の挿入位置を入力するステップと、
前記作成された3次元形状モデルに、外耳孔の位置を設定すると共に、設定した外耳孔の位置から前記入力した挿入位置までの領域を、型領域と設定するステップと、
前記3次元形状モデルに基づいて、前記設定された型領域についての3次元形状を表す型モデルを生成すると共に、生成した型モデルのデータを出力するステップと、
の各処理をコンピュータで実行させる処理として含む生体印象取得プログラム。
A scanning device that scans the surface of the object with laser light, and detecting the three-dimensional position of the surface of the object irradiated with the laser light by receiving the laser light reflected by the surface of the object Detecting means for inclining, inclining means for inclining the scanning apparatus and the detecting means from a reference axis in a predetermined direction from the object toward the scanning apparatus and the detecting means, and the scanning apparatus and the detection from the object A shape measuring device comprising: a rotation unit that rotates the scanning device and the detection unit about a predetermined direction toward the unit; and a laser beam while tilting the scanning device and the detection unit by the tilting unit. While repeatedly scanning, detecting the three-dimensional position of each part on the surface of the object, obtaining the axis of the ear hole based on the detected three-dimensional position, By measuring the surface of the scanning device and the object while rotating the detection means optically by said rotation means as the center axis, an optical surface of the object to the ear canal, including at least the ear hole as an object Obtaining surface shape information representing a three-dimensional position of each location on the surface of the object,
Creating a three-dimensional shape model of the object based on the acquired surface shape information;
Inputting an insertion position in the object of an insert to be inserted into the object;
Setting the position of the outer ear canal in the created three-dimensional shape model, and setting a region from the set position of the outer ear canal to the input insertion position as a mold region;
Generating a model model representing the three-dimensional shape of the set mold region based on the three-dimensional shape model, and outputting data of the generated model model;
A biological impression acquisition program that includes the processes described above as processes that are executed by a computer.
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