Design and prototype of a dentistry viewer for augmented reality

The thesis describes the design, prototyping and experimental validation of Falko, a wearable dental headset equipped with augmented reality and an integrated multispectral lighting system called Falkoled. The main objective of this device is to improve intraoral visibility, ergonomics for the operator and diagnostic performance through the use of selective light bands. The design involved both the optical-mechanical components and the electronic components of the integrated lighting module, consisting of LEDs in the following colours: white, green, orange and ultraviolet. The experimental validation of the prototype included photometric tests in the laboratory and tests on dental manikin and on patient, analyzing in particular the coaxial alignment between the field of view and the light spot, the uniformity of lighting on the operating field and the visual comfort for the operator. The experimental results show a good alignment between the observed and illuminated area, a significant improvement in the visibility of clinical details thanks to the colored light sources and the maintenance of uniform illumination. In addition, the system reduces visual glare and offers good ergonomics of use. Overall, these results confirm the validity of Falko and the Falkoled multispectral system in optimizing intraoral visualization and improving the clinical experience of the dental practitioner.

La tesi descrive la progettazione, la prototipazione e la validazione sperimentale di Falko, un visore odontoiatrico indossabile dotato di realtà aumentata e di un sistema di illuminazione multispettrale integrato denominato Falkoled. L’obiettivo principale di questo dispositivo è migliorare la visibilità intraorale, l’ergonomia per l’operatore e la resa diagnostica attraverso l’impiego di bande luminose selettive. La progettazione ha riguardato sia la componentistica ottico-meccanica sia quella elettronica del modulo di illuminazione integrato, composto da led nei colori: bianco, verde, arancione e ultravioletto. La validazione sperimentale del prototipo ha incluso test fotometrici in laboratorio e prove su manichino odontoiatrico e su paziente, analizzando in particolare l’allineamento coassiale tra il campo visivo e lo spot luminoso, l’uniformità dell’illuminazione sul campo operatorio e il comfort visivo per l’operatore. I risultati sperimentali evidenziano un buon allineamento tra l’area osservata e quella illuminata, un significativo miglioramento della visibilità di dettagli clinici grazie alle sorgenti luminose colorate e il mantenimento di un’illuminazione uniforme. Inoltre, il sistema riduce l’abbagliamento visivo e offre una buona ergonomia d’uso. Complessivamente, questi risultati confermano la validità di Falko e del sistema multispettrale Falkoled nell’ottimizzare la visualizzazione intraorale e nel migliorare l’esperienza clinica dell’operatore odontoiatrico.