用于牙科护理的操作灯的制作方法

1.本发明涉及可结合牙科操作灯实现的装置。


背景技术：

2.在牙科学领域，术语牙科护理单元(通常简称为“牙科单元”)是指向与牙科护理相关的诊断仪器或与牙科护理操作结合使用的仪器供电并还可能提供控制信号的设备或装置。一种典型的解决方案是将这样的仪器布置在仪器控制台上，该仪器控制台由从牙科护理单元的框架结构延伸的支撑臂支撑。
3.在牙科护理单元中，经常还布置有用于操作灯的臂。对于此类操作灯，存在与照明特别是患者的口腔区域相关的标准，这些标准定义了由操作灯产生的光场的属性，诸如其尺寸、形状、半影区域等。牙科操作灯也被称为独立的产品，或作为独立的物品出售但布置为可连接到牙科护理单元。
4.现有技术的牙科护理单元通常包括呈现与牙科护理工作相关的各种信息的装置。该信息可以包括例如连接到牙科护理单元的仪器的基本设置、与仪器使用期间仪器操作相关的更详细信息，以及另一方面与例如引导牙科护理工作相关的其它类型的信息。已知这种类型的信息被显示在例如牙科护理单元的用户界面上或连接到牙科护理单元的显示器上。用于显示此类信息的一个地点是用于(一个或多个)牙科仪器的支撑结构。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种技术，当在口腔中操作时，该技术能够使与牙科护理工作相关的信息接近牙医的视野。
6.其一，作为本发明的一个方面，作为示例，信息可以与当前正在进行的操作本身或与当前已经从仪器的支撑结构中被拾起以供使用的仪器的使用相关。
7.根据本发明的一个方面，作为示例，可以在牙科操作灯中产生光束投影图形、图片和/或视频，其方向与其中操作灯被布置为距操作灯期望的距离处和在期望的方向产生期望种类的光图案以照亮患者的口腔的方向基本相同。
8.根据本发明的一个方面，作为示例，布置到牙科操作灯的投影仪构造可以被配置为能够在距操作灯期望的距离处在比由所述期望光图案覆盖的区域更大的区域投影图形、图片和/或视频。
9.根据本发明的一个方面，作为示例，布置到操作灯的投影仪包括控制系统，该控制系统可以被配置为默认地或者作为对控制信号的响应，在由期望光图案覆盖的区域外部的区域处在大于由期望光图案覆盖的区域的区域内投影图形、图片和/或视频。
10.根据本发明的一个方面，作为示例，其上布置要在大于由期望光图案覆盖的区域的区域内投影图形、图片和/或视频的区域是在照亮患者的口腔的期望光图案上方或下方的区域，诸如患者的前额或患者躯干的一部分。
11.根据本发明的一个方面，作为示例，其上投影图形、图片和/或视频的区域可以是
患者的护目镜或被布置为与患者的护目镜连接的反射结构。
12.根据本发明的一个方面，作为示例，在特定时间间隔(或对剩余时间倒计时/正计时)的闪光被生成并投影以告知在给定牙科操作期间经过的时间。
13.根据本发明的一个方面，作为示例，当激活仪器导航时，可以生成和投影例如与仪器在手术期间的位置相关的颜色编码图形。
14.根据本发明的一方面，作为示例，可以在仪器导航期间投影关于仪器的实际位置或仪器与目标位置的偏差的信息。
15.根据本发明的一个方面，作为示例，可以投影关于患者的预约时间接近其结束的微妙信息。
16.根据本发明的一个方面，作为示例，与仪器或牙科护理单元的功能相关的基本信息可以被投影，从而增强或替代牙科护理单元的传统用户界面。
17.根据本发明的一个方面，作为示例，手势识别特征可以被包括在投影用户界面中，而手势可以例如通过另外包括在操作灯中的相机装置来观察。手势可以被布置为被识别为与正被投影的牙科护理单元或牙科仪器的特征相关的控制信号，诸如用户界面的特征或用户界面的一部分开始被投影。
18.根据本发明的一个方面，作为示例，牙科护理单元被布置为包括用于图案识别的部件的系统的一部分。被配置为被识别的图案可以包括例如嘴、眼睛、护目镜。
19.根据本发明的一个方面，例如，一种至少在功能上可连接到牙科护理单元的新型操作灯被设计为包括投影仪装置，其中投影仪装置最初已经被设计为操作灯的结构的组成部分。
20.根据本发明的一个方面，例如，设计了一种在功能上可连接到牙科护理单元的新型操作灯，其还包括相机装置，其中相机装置最初已经被设计为操作灯的结构的组成部分。根据本发明的一个方面，例如，相机装置包括立体相机，即，两个彼此相距一定距离的相机。这种装置可以结合例如钻牙齿植入物所需的孔来使用，以生成关于钻头相对于为植入物设计的孔的位置和地点的信息。
21.本发明的基本特性将在所附的独立权利要求中定义。
22.本发明的一些优选实施例将在所附的从属权利要求中和本发明的以下更详细的描述中给出。
附图说明
23.在附图中：
24.图1示出了典型的牙科护理单元的示例。
25.图2示出了实现将投影仪集成到牙科操作灯的一种可能装置的框图。
26.图3示出了实现将投影仪和立体相机集成到牙科操作灯的一种可能装置的框图。
27.图4示出了将投影仪和立体相机集成到牙科操作灯的另一种可能装置的框图。
28.图5示出了根据牙科操作灯的一部分的发明的一种装置的(部分)示意性示例，
29.图6示出了根据牙科操作灯的一部分的发明的装置的另一个示例。
30.图7a和7b示出了可以如何将第二区域配置为位于与第一区域相关的示例，其中图形、图片和/或视频可以由操作灯的投影仪投影到该第二区域，第一区域是在距操作灯期望
距离处且在期望方向上产生期望种类的光图案以照亮患者口腔的区域。
具体实施方式
31.图1示出了一种典型的牙科护理单元1的基本结构，该牙科护理单元1被设计用于与牙科护理结合使用，并且因此是适用于实现本发明的牙科护理单元的示例。但是，图1仅示出了这样的牙科护理单元的示例，并且根据本发明的牙科护理单元中不需要包括一些组件。
32.根据图1的牙科护理单元1包括框架结构2和与其连接的患者椅3。从框架结构2延伸出垂直结构4，用于支撑牙科仪器6的第一支撑结构5连接到该垂直结构4，牙科仪器6可以是例如与牙科护理相关的诊断仪器和/或与牙科护理操作结合使用的仪器。所述垂直结构4还连接用于操作灯8的第二支撑结构7和用于显示器10的第三支撑结构9。
33.图1还示出了可以被设计为支撑牙科助理通常使用的仪器的仪器控制台11和足部控件12，牙科护理单元1和/或与其相关或连接的设备和结构的操作可以通过该足部控件12被控制。图1中未示出，牙科护理单元1还可以包括另一种用户界面，诸如触摸屏，作为其控制系统的一部分。此外，图1的牙科护理单元1被布置为与数据网络或个人计算机13操作连接。
34.如所述，应该注意的是，根据图1的牙科护理单元只是示例。在本发明的范围内，与根据图1的结构中所示的相比，牙科护理单元可以包括更多或更少的用于不同种类的组件和设备的支撑结构。也不需要例如在牙科护理单元本身中具有患者椅，因为它可以被实现为与牙科护理单元的框架分开的结构。此外，牙科护理单元的框架结构可以不是图1所示的具有显著水平和垂直维度的结构，而是仅具有其基本维度的支撑结构，并且从该支撑结构延伸出一个或多个支撑臂。框架还可以被布置为与固定在地板上的患者椅的结构集成在一起。
35.但是，牙科护理单元的框架结构通常被实现为使得经由它被布置为被提供使用与牙科护理结合使用的仪器和设备所需的电力和/或控制信号。在物理上，这意味着提供例如以下至少一种：水、压缩空气、电、电或其它控制信号。因此，当在本技术中提及牙科护理单元时，它是指一种结构，该结构包括用于向布置为和与牙科护理结合使用的牙科护理单元或其它设备连接的牙科护理仪器提供上面列出的或等效物中的至少一些的装置。
36.图2示出了将投影仪集成到牙科操作灯的一种可能装置的框图。根据图2的装置包括被布置为与投影仪控制器802操作连接的投影仪单元801。还如图所示，投影仪控制器802可以被布置为与操作灯8的控制系统804操作连接。操作灯8的控制系统804控制操作灯的发光器803并且也可以被布置为与其通信。
37.在根据图3的本发明的实施例中，操作灯8还包括立体相机，即两个相机单元805和相机控制器806。在根据图4的本发明的实施例中，投影仪单元801和立体相机805的资源(如控制器802)被集成到单个控制器802中，而根据本发明的一个方面，资源只是部分被集成。
38.图5作为示意性示例示出了根据本发明的用于牙科护理单元的牙科操作灯的一种装置(未示出支撑臂结构)。图2的操作灯8包括框架部分81和覆盖玻璃82，在图2中仅部分地示出以使得能够看到操作灯8的一些内部组件。在图2的示例中，被设计为在在距操作灯期望距离处且期望方向上产生期望种类的光图案的结构包括被设计为反射由发光部件85产
生的光的反射结构83，其在图2中不可见而开始位于支撑结构84下面。投影仪86布置在支撑件84上，在图5中在操作灯8的中间。图5还示出了靠近操作灯8侧面布置的两个光学相机87。
39.在图6中，与在图5中一样呈现了操作灯8的一些相同的基本组件，但在那里，投影仪86的地点被布置为不同。而且，同样在这个实施例中，投影仪86的控制和其它功能可以以与上面讨论的，例如，在讨论图2
‑
4的上下文中，和在下面进一步讨论的方式相同的方式布置。
40.图7a和7b示出了可以如何将第二区域配置为位于与第一区域相关的示例，其中图形、图片和/或视频可以由操作灯的投影仪86投影到该第二区域，第一区域是在在距操作灯期望距离处且期望方向上产生期望种类的光图案以照亮患者口腔的区域。
41.图7a中示出了其中投影仪投影或投影仪控制器802被配置为能够投影图形、图片和/或视频，使得在上述期望距离附近处，第二区域大于第一区域的实施例。
42.在图7a的实施例中，第二区域不仅由此比第一区域大，而且它还包围第一区域。
43.在图7b的实施例中，投影仪投影或投影仪控制器86被配置为能够可选地默认地或作为对控制信号的响应在第二区域处投影图形、图片和/或视频，其中在期望距离附近处，第二区域在第一区域外部，但非常接近第一区域。
44.根据本发明的另一方面，可以在结构上集成到操作灯8中的投影仪投影或投影仪控制器802被配置为在如上所述的第二区域内的第一部分处投影图形、图片和/或视频，同时不在第二区域内的第二部分上投影任何内容。
45.根据本发明的另一方面，如上所述，操作灯包括用于不在第二区域内的第二部分上投影任何内容的除投影仪控制器802以外的其它部件。
46.一般而言，本发明因此可以被表征为牙科护理单元，包括：
47.‑
框架结构2；
48.‑
支撑构造5，用于支撑至少一个牙科仪器6、与牙科护理相关的诊断仪器和/或与牙科护理操作结合使用的至少一个仪器；
49.‑
控制系统；
50.‑
用户界面12；
51.‑
装置，经由该装置可以向所述至少一个仪器6输送其操作所需的电力或控制信号或两者；
52.‑
被布置用于与牙科护理结合使用的操作灯8，包括照明系统83、85，其被布置为在距操作灯8的期望距离处并且在期望方向上产生期望种类的光图案，以照亮第一区域；
53.‑
操作灯的支撑结构7；
54.并且其中投影仪构造86被配置为在与所述期望方向基本相同的方向上将图形、图片和/或视频投影在表面上，所述表面包括图形、图片和/或视频被投影到的第二区域，投影仪构造86在结构上和操作上都集成到操作灯8中以成为操作灯8的一部分。
55.根据本发明的又一方面，投影仪控制器86被配置为接收与要从牙科仪器投影的投影图形、图片和/或视频相关的信息，该仪器可以是与牙科护理相关的或结合牙科护理操作使用的，来自仪器本身的控制系统，或在控制牙科仪器的操作时来自牙科护理单元的仪器。
56.根据本发明的又一方面，图形、图片和/或视频包括牙科护理单元的用户界面或其一部分。
57.根据本发明的又一方面，布置有至少一个相机87的操作灯被配置为至少部分地拍摄上述第二区域。
58.根据本发明的又一方面，操作灯包括被配置为识别布置到操作灯的相机87的视野内的手势的部件或与该部件功能连接。
59.根据本发明的又一方面，牙科护理单元的控制系统被配置为当所述图形、图片和/或视频由所述投影仪投影并且包括牙科护理单元的用户界面(12)的给定特征时当做出所述手势时将由所述至少一个相机拍摄的手势识别为控制信号。
60.根据本发明的又一方面，具有操作灯和投影仪86的牙科护理单元是系统的一部分，该系统包括布置到操作灯的立体相机、用于图案识别的部件，和在由被配置为被所述用于图案识别的部件识别的给定图案覆盖或包括该给定图案的区域处投影所述图形、图片和/或视频的部件，和/或将所述图形、图片和/或视频投影到由被配置为被所述用于图案识别的部件识别的给定图案覆盖或包括该给定图案的区域之外的区域的部件。
61.要识别的图案可以是例如眼睛或护目镜，或者被设计为在牙科护理操作期间保持在患者胸部上的给定形状的反射表面。
62.根据本发明的又一方面，包括牙科护理单元的系统可以包括布置到操作灯的立体相机、用于图案识别的部件和在所述第二区域投影包括将在解剖结构中钻的孔的地点和朝向的钻孔计划连同由所述立体相机拍摄的图像或图像的一部分的部件，由所述立体相机拍摄的图像或图像的一部分包括由用于图案识别的部件识别的给定图案，其中所述给定图案是布置到牙钻仪器上的图案。
63.根据本发明的又一方面，操作灯8本身和投影仪86两者的操作所需的电子器件的至少一部分被布置为操作灯8的结构的物理部分。
64.回到图5，其示出了操作灯8，其中覆盖玻璃82保护放置到操作灯的框架部分81的组件。在不脱离本发明的思想的情况下，操作灯也可以被实现为没有盖板玻璃的结构。重要的是，投影仪86在结构上和操作上都集成为操作灯的一部分。即，投影机的操作的控制件是操作灯的一部分。
65.以及可选地，布置到操作灯及其信号路径的立体相机87的操作的控制件可以被布置为操作灯的一部分。
66.相机87优选地布置在操作灯8中，其被引导以主要在布置操作灯8的区域处进行拍摄以产生上面讨论的期望类型的光图案。另一方面，相机的光学器件可以布置为能够调整它们的视野(fov)。相机拍摄的方向也可以被布置为可调整。
67.由于根据本发明的操作灯最初已经被设计为包括投影仪87，并且在本发明的各种实施例中还有两个相机，其支撑结构的机构的设计基于考虑由传统操作灯的附加组件增加的额外质量。
68.同样，只要需要为投影仪的操作灯以及可选的相机布置附加的电缆，在设计操作灯时也可以考虑将这些电缆穿过操作灯的支撑结构的要求。
69.至于相机单元805，它们可以包括例如透镜系统和图像检测器以及它们所需的和可能的外围组件。这些组件的操作可以与例如处理检测到的图像信息或控制透镜系统相关。
70.透镜系统可以包括具有固定或可调节焦距的透镜，该透镜在检测器上形成图像。
从相机单元805，可以以数字形式将图像信息转发到相机控制器806。可以在转发之前在相机单元805中例如通过补偿检测器的缺陷像素、通过消除由透镜引起的伪影或者通过调整曝光、灵敏度或色彩平衡对图像信息进行预处理。
71.相机控制器806可以包括组件，该组件的操作除了从相机单元805接收信号和图像信息以及另一方面它们的转发之外，还涉及处理和存储图像信息。
72.相机控制器806以及投影仪控制器802可以被布置为从外部数据系统接收信息和信号。
73.因此，可以部分地或全部地仅在相机控制器806中执行在相机单元805中可能实现的上述图像处理。处理中使用的组件例如可以被实现为基于asic或fpga的解决方案。在转发数据以及接收数据时，可以使用例如wlan或ethernet连接作为电缆的替代。
74.在根据图2
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4的装置中，投影仪控制器802被布置为与它可以与之通信的操作灯的控制系统804操作连接，特别地，它可以被布置为从该控制系统接收电力。如果需要，可以向投影仪控制器802布置将提供给它的电力转换成合适的电压以供投影仪控制器802内部使用并且还用于投影仪单元801的装置。
75.这同样适用于相机单元805和相机控制器806。
76.操作灯的控制系统804可以与投影单元801和操作灯803的光发射器操作连接。操作灯8的光发射器803可以包括作为实际的发光组件，例如，led装置和另外的光学组件，诸如一个或多个透镜和/或反射表面。
77.此外或替代地，一般而言并且适用于在本发明的上下文中使用的操作灯可以包括不止一个光源和/或其它种类的光学器件，诸如一个或多个透镜和/或其它种类的反射表面，用于距操作灯期望距离处和在期望方向产生期望种类的光图案。一般而言，基本上在距操作灯一定距离处具有期望特性的期望种类的光图案由牙科操作灯产生，然后该光图案可以被定位在患者口腔的区域中，使得患者的口腔可以被照亮，而光线不会使患者刺眼。
78.至于包括相机的本发明的实施例，相机控制器806可以被布置为从相机单元805接收数字形式的图像信息，并且相机控制器806和相机单元805都可以被布置为处理它们接收的信息。相机控制器806还可以包括大容量存储器，其中可以存储检测和处理的图像信息。特别地，在信息不是经由电缆从操作灯转发的实施例中，优选地，图像信息可以在转发之前被压缩成易于传输和存储的格式。
79.相机单元805可以被布置为产生作为可以在相机系统内进行分析和处理的连续信息流的图像信息。这种处理可以基于系统外部的控制或基于相机系统本身中执行的分析。信息处理可以是例如在转发信息之前，删除与其预期用途无关的信息。
80.图像数据的分析可以包括例如识别图像的不同部分中的空间频率分量及其强度、识别被预定义为要检测的图案以及识别其二维位置，或计算连续图像之间的变化。
81.图像信息的处理还可以包括例如将图像处理为以下形式：其中图像的空间频率分量的一部分以比其它部分更低的数值准确度呈现、其中从图像信息中删除区域，或者其中图像信息由分析的结果部分或全部替换。
82.在一个实施例中，上面提到的信息流是指以高频拍摄的个体图像(“帧”)。根据本发明的一个优选实施例，相机控制器806被布置为使得能够控制产生这些个体图像的这种相机单元805，使得这些个体图像可以产生基本上同时拍摄的一对图像。然后，可以生成由
相机单元805产生的图像信息的高质量立体图像。
83.在一个实施例中，使相机和操作灯的操作的控制同步，使得为了防止图像过度曝光，光在拍摄图像时被关闭。因此，可以产生实况图像，使得操作灯以适当的频率闪烁，该频率被布置为基本上对应于图像拍摄频率。
84.在一个优选实施例中，相机单元的图像检测器和光学组件位于操作灯结构中，使得它们的视场从操作灯的同一结构中、从操作灯的光场也从其发射的同一表面的方向，以及从操作灯的盖内部打开。
85.例如，可以使用包括用于监视牙科护理仪器(诸如钻头)的相机构造的操作灯。在这样的布置中，在仪器中或在仪器中的已知点处添加有相机被布置为与操作灯图像结合的特征、标记。与操作灯操作连接的计算机软件被布置为从图像信息中检测标记本身以及其在由操作灯产生的图像中的位置和朝向。
86.这种检测功能可以被布置为已经在操作灯中进行。如果仅转发关于标记的位置和朝向的信息而不是检测到的图像信息，则可以减少从操作灯转发的信息量。
87.为了能够控制钻孔，除了检测仪器的位置和朝向之外，还需要关于如何相对于作为操作目标的解剖结构定位与仪器相关联布置的标记的信息。例如，可以通过在解剖结构的已知点处布置不同的标记来获得该信息，同时利用显示由相机成像的口腔内解剖结构的表面模型作为参考也是合理的，该表面模型是生成的并且可以由布置在操作灯中的相机对产生的图像信息进行更新。
88.如果将上述类型的方法应用于例如在颚骨中为牙齿植入物钻孔，那么可以将通过上述方式获得的仪器的位置和朝向的信息与作为操作目标的解剖结构的模型进行比较，该模型也已被建模有针对植入物设计的孔。当所有这些信息都存在时，有各种可能的装置来使用它。例如，可以通过使用布置到操作灯的投影仪在视觉上指示仪器应该在的点，另一方面，当前时刻它在的点。可以实现这种系统以指示仪器何时处于与钻孔计划对应的点和朝向，和/或何时不在。该信息甚至可以用于控制执行钻孔的机器人。
89.由于牙科操作灯也与实际牙科护理单元分开制造和销售，因此根据本发明的一方面，本发明的一个实施例包括：照明系统83、85，其布置为在距牙科操作灯的期望距离处并且在期望方向上产生期望种类的光图案以照亮第一区域；以及铰接且平衡的支撑臂结构7，用于在臂结构7的操作范围内支撑具有这种照明系统的操作灯，并且还包括投影仪构造86，其被配置为在与期望方向基本相同的方向上将图形、图片和/或视频投影在表面上，该表面包括图形、图片和/或视频被投影到的第二区域，投影仪构造86在结构上和操作上都集成到牙科操作灯8中以成为牙科操作灯8的一部分，并且其中牙科操作灯8至少包括机械连接构造或与牙科护理单元的对应部件兼容的信令部件。
90.即使没有物理连接到牙科护理单元，这种操作灯也可以包括本发明的上述任何特征。