JP2010252831A

JP2010252831A - 口腔内スキャナーと、それを用いた口腔内画像測定装置

Info

Publication number: JP2010252831A
Application number: JP2009102604A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Moriguchi; 泰之森口
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-04-21
Filing date: 2009-04-21
Publication date: 2010-11-11

Abstract

【課題】本発明は、口腔内スキャナーと、それを用いた口腔内画像測定装置に関するもので、小型化を図ることを目的とするものである。
【解決手段】そしてこの目的を達成するために本発明は、本体ケース内に設けられた発光素子１と、この発光素子１からの光を歯１１に向けて出射させるプリズム９と、このプリズム９を介して歯１１から戻った反射光を受光する受光素子１５とを備え、前記プリズム９の歯１１側に偏光板１０を配置するとともに、前記プリズム９は、後方に入射面１７および後反射面１８、前方に前反射面１９、下方に出射面２０、上反射面を有し、前記プリズム９を構成する前記３反射面のうち少なくとも１つは選択反射面２１および全反射面２２を有する構成とした。
【選択図】図４

Description

本発明は、口腔内スキャナーと、それを用いた口腔内画像測定装置に関するものである。

従来の口腔内画像測定装置に用いられる口腔内スキャナーの構成は、以下のような構成となっていた。

すなわち、本体ケースと、この本体ケース内に設けられた発光素子と、この発光素子からの光を歯に向けて出射させるプリズムと、このプリズムを介して歯から戻った反射光を受光する受光素子とを備えた構成となっていた（例えば下記特許文献１）。

特開２０００−７４６３５号公報

上記従来例における課題は、口腔内画像の測定時において、患者に過大な負荷をかけてしまうということであった。

すなわち、従来の口腔内スキャナーは、上述のごとく発光素子からの光をプリズムで一回反射させた後に、歯に照射し、そこからの反射光をプリズムで一度反射させた後に受光素子に到達させ、これにより、口腔内の画像測定を行っている。

ここで、課題となるのは、発光素子からの光を歯に向けて出射させるため、および、歯からの反射光を受光素子に向けて反射させるプリズムが大きくなってしまい、これが原因で、口腔内スキャナー自体が大きくなってしまうということであった。

つまり、このような口腔内形状を測定する場合には、口腔内スキャナーを口腔内に長時間挿入することになるので、口腔内スキャナーが大型化していると患者は長い時間大きな口を開け続けなければならず、これが、患者に過大な負荷をかけてしまうことになるのであった。

そこで本発明は、患者に対する負荷を小さくすることができる口腔内スキャナー、およびそれを用いた口腔内画像測定装置を提供することを目的とするものである。

そして、この目的を達成するために本発明の口腔内スキャナーは、本体ケースと、この本体ケース内に設けられた発光素子と、この発光素子からの光を歯に向けて出射させるプリズムと、このプリズムを介して歯から戻った反射光を受光する受光素子とを備え、前記プリズムの歯側に位相板を配置するとともに、前記プリズムは、後方に入射面および後反射面、前方に前反射面、下方に出射面、上方に上反射面を配置する構成とし、前記３反射面のうち少なくとも1面が選択反射面および全反射面を有し、発光素子からの光を入射面から入射させ、つぎに前反射面、後反射面、上反射面で反射させた後に、出射面から出射させる構成とした。このとき、前記プリズムを構成する前記３反射面のうち少なくとも１面は選択反射面をもつものである。

また、本発明の口腔内画像測定装置は、この口腔内スキャナーの受光素子に画像処理装置を接続したものである。

そして、以上の構成により、所期の目的を達成するものである。

以上のように本発明は、本体ケースと、この本体ケース内に設けられた発光素子と、この発光素子からの光を歯に向けて出射させるプリズムと、このプリズムを介して歯から戻った反射光を受光する受光素子とを備え、前記プリズムの歯側に位相板を配置するとともに、前記プリズムは、後方に入射面および後反射面、前方に前反射面、下方に出射面、上方に上反射面を配置する構成とし、前記３反射面のうち少なくとも1面が選択反射面および全反射面を有し、発光素子からの光を入射面から入射させ、つぎに前反射面、後反射面、上反射面で反射させた後に、出射面から出射させる構成としたものであるので、口腔内スキャナーの小型化がはかれ、その結果として、患者への負荷を小さくすることができるものとなる。

すなわち、本発明の口腔内スキャナーおよび口腔内画像処理装置は、前記プリズムの歯側に位相板を配置するとともに、前記プリズムは、後方に入射面および後反射面、前方に前反射面、下方に出射面、上方に上反射面を配置する構成とし、前記３反射面のうち少なくとも１面は選択反射面および全反射面を有し、発光素子からの光を入射面から入射させ、つぎに前反射面、後反射面、選択反射面で反射させた後に、出射面から出射させる構成としたものであるので、つまり、反射を複数回行わせることで、発光素子からの光を出射面に反射させたり、歯からの反射光を受光素子側に反射させたりするので、このプリズム自体の大きさを小さくでき、その結果として、口腔内スキャナーの小型化をはかり、患者への負荷を小さくすることができるものである。

本発明の一実施形態のブロック図その主要部の平面図そのプリズムの斜視図そのプリズムの側面図その光路のブロック図

以下、本発明の一実施形態を添付図面を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る口腔内画像測定装置を示し、１はＬＥＤなどの発光素子で、この発光素子１から出射された光は、コリメートレンズ２、偏光板３、ＬＣＤ（ＬＣＯＳも含む）の位相パターンなどの測定用パターンを発生させる測定用パターン発生装置４、偏光板５、結像レンズ６、偏光ビームスプリッタ７、絞り８、プリズム９、位相板１０を介して、患者の歯１１に照射される。

歯１１からの反射光は、位相板１０、プリズム９、絞り８、偏光ビームスプリッタ７、反射板１２、集光レンズ１３、結像レンズ１４を介して、受光素子１５で受光され、画像処理装置１６にて口腔内画像測定が行われる構成となっている。

この図１では、図示していないが、発光素子１、コリメートレンズ２、偏光板３、測定用パターン発生装置４、偏光板５、結像レンズ６、偏光ビームスプリッタ７、絞り８、プリズム９、位相板１０、反射板１２、集光レンズ１３、結像レンズ１４、受光素子１５は、口腔内スキャナーの本体ケース（図示せず）に収納されている。

また、この本体ケース内の受光素子１５と画像処理装置１６とは、ケーブルを介して電気的に接続された状態となっている。

さて、本実施形態において最も特徴的なプリズム９は、図２から図５に示す構成となっている。

すなわち、前記プリズム９は、図４に示すごとく、後方の上方に絞り８、その前方に入射面１７、その下方に後反射面１８、前方に前反射面１９、下方に出射面２０、上方に、プリズム９内方側の選択反射面２１プリズム９外方側の全反射面２２を有し、図２の発光素子１からの光を入射面１７から入射させ、つぎに前反射面１９、後反射面１８、選択反射面２１で反射させた後に、出射面２０から、位相板１０を介して歯１１に出射させる構成となっている。

なお、本実施形態では、選択反射面２１と全反射面２２とにより、上反射面を構成している。

また、歯１１から戻った反射光は、位相板１０を介して出射面２０からプリズム９内に入射され、次に全反射面２２、後反射面１８、前反射面１９で反射された後に入射面１７から、図１に示すごとく偏光ビームスプリッタ７で反射され、反射板１２、集光レンズ１３、結像レンズ１４を介して受光素子１５に出射される構成となっている。

本実施形態では、図４に示すごとく、発光素子１の光をプリズム９で反射させて、歯１１に照射させ、また、歯１１からの反射光をプリズム９で反射させて受光素子１５に受光させるものであって、いずれの場合も、プリズム９で複数回反射させることが最も大きな特徴点となっている。

つまり、本実施形態においては、歯１１への光の照射時も、歯１１からの光の反射時にも、プリズム９内で、それぞれ３度の反射をさせている。

このため、発光素子１と歯１１の間に、ほぼ９０度の角度があったとしても、その９０度を３度の反射で補完することで、プリズム９自体の大きさ、特に、その全反射面２２と出射面２０間の厚みを薄くすることができる。また、受光素子１５が１つで測定できるので、これらの結果として、上記本体ケース（図示せず）自体も小型化でき、このことが患者の負荷を小さくする事ができるのである。

なお、本実施形態においては、出射時の選択反射面２１と受光時の全反射面２２を分けることで、周知の三角測量法により歯１１の立体的画像データを、画像処理装置１６を用いて得るようにしている。

以上の説明で、概略的な構成及び作用が理解された所で、以下、発光素子１から歯１１までの光路および歯１１から受光素子１５までの光路およびプリズム９のさらなる詳細な構成について説明する。

図５に示すごとく、発光素子１から出射された光は、偏光板３にて、任意の直線振動成分、例えばＰ偏光成分を取り出し、つぎに測定用パターン発生装置４で振動面を回転させてＳ偏光波とし、つぎに偏光板５でＳ偏光波のみを取り出す。このＳ偏光波は、偏光ビームスプリッタ７の偏光分離膜７ａを通過し、入射面１７からプリズム９内に進入し、選択反射面２１で反射して出射面２０から出射する。

このように出射面２０から出射した光は、位相板（λ／４）１０で、たとえば右回りの円偏光に変換されて歯１１に照射され、歯１１で反射された光は、位相板（λ／４）１０で、直線偏光であるＰ偏光波となる。このＰ偏光波は、プリズム９内の選択反射面２１を通過し、全反射面２２で反射し、入射面１７から偏光ビームスプリッタ７に向けて出射される。

偏光ビームスプリッタ７に戻った光は、Ｐ偏光波であるので偏光分離膜７ａで反射され、これが反射板１２で反射された後に、受光素子１５に到達するようになっている。

つぎに、プリズム９について、さらに詳細に説明する。

このプリズム９で特に特徴的なのは、上述のごとく、発光素子１から入った光を前反射面１９、後反射面１８、選択反射面２１で３度反射させた後に歯１１に照射させ、また、歯１１から反射した光を全反射面２２、後反射面１８、前反射面１９で３度反射させた後に受光素子１５に供給することであるが、この場合に、上側の面に選択反射面２１と全反射面２２を設けていることも特徴点としてあげられる。

すなわち、歯１１への出射も反射もプリズム９の後反射面１８と前反射面１９を同じように利用しながら三角測量法が行えるようにするために、歯１１に光を照射する場合と、歯１１から反射した光を受光素子１５に供給する場合で、反射する面をこのように選択反射面２１と全反射面２２に分離しているのである。

また、前反射面１９、後反射面１８、選択反射面２１、全反射面２２の形状およびその配置は、回転対称面（平面を含む）と回転非対称面を偏心（光軸と各面の中心軸が一致しない）配置することとなっているのである。いわゆる自由曲面プリズムの形状である。なお、本実施形態では回転対称面を入射面１７、出射面２０（平面）、回転非対称面を前反射面１９、後反射面１８、上反射面（選択反射面２１、全反射面２２）とした。

この場合、選択反射面２１も全反射面２２も、成膜加工で形成することができ、光学特性の向上のため選択反射面２１、全反射面２２への入射光線の角度に対応した傾斜膜厚蒸着も効果的である。

なお、本実施形態においては、選択反射面２１と全反射面２２とを、上反射面に設けたものを例として説明したが、上反射面、前反射面１９、後反射面１８の３反射面のうち少なくとも１面が選択反射面および全反射面を有すると、本実施形態の説明と同じ効果が得られるものとなる。

また、選択反射面２１は偏光分離特性あるいは、任意の波長帯域の分光特性をもった面であり、そして、選択反射面２１に任意の波長帯域の分光特性をもつ面を使用した場合は、図1の偏光ビームスプリッタ７の偏光分離膜７ａは任意の波長帯域の分光特性をもったダイクロイック膜とする。すなわち、この時、偏光ビームスプリッタ７は、ダイクロイックビームスプリッタに置換される。ただし、この場合、位相板１０は使用せず、歯１１や歯１１の表面の塗布物により入射光線が特定の波長帯域に遷移した反射光線をプリズム９の出射面２０より入射させ、上反射面、後反射面１８、前反射面１９で反射させ、受光素子１５に導くものである。

以上のように本発明は、本体ケースと、この本体ケース内に設けられた発光素子と、この発光素子からの光を歯に向けて出射させるプリズムと、このプリズムを介して歯から戻った反射光を受光する受光素子とを備え、前記プリズムの歯側に位相板を配置するとともに、前記プリズムは、後方に入射面および後反射面、前方に前反射面、下方に出射面、上方に上反射面を配置する構成とし、前記３反射面のうち少なくとも１面が選択反射面および全反射面を有し、発光素子からの光を入射面から入射させ、つぎに前記選択反射面を含む前反射面、後反射面、上反射面で反射させた後に、出射面から出射させる構成としたものであるので、口腔内スキャナーの小型化がはかれ、その結果として、患者への負荷を小さくすることができるものとなる。

すなわち、本発明の口腔内スキャナーおよび口腔内画像処理装置は、前記プリズムの歯側に位相板を配置するとともに、前記プリズムは、後方に入射面および後反射面、前方に前反射面、下方に出射面、上方に上反射面を配置する構成とし、前記３反射面のうち少なくとも１面が選択反射面および全反射面を有し、発光素子からの光を入射面から入射させ、つぎに前記選択反射面を含む前反射面、後反射面、上反射面で反射させた後に、出射面から出射させる構成としたものであるので、つまり、反射を複数回行わせることで、発光素子からの光を出射面に反射させたり、歯からの反射光を受光素子側に反射させたりするので、このプリズム自体の大きさを小さくでき、その結果として、口腔内スキャナーの小型化をはかり、患者への負荷を小さくすることができるものである。

したがって、口腔内のケア、たとえば、歯科用補綴物の作成のための印象採得や、その他の病気治療に広く活用が期待されるものである。

１発光素子
２コリメートレンズ
３偏光板
４測定用パターン発生装置
５偏光板
６結像レンズ
７偏光ビームスプリッタ
７ａ偏光分離膜
８絞り
９プリズム
１０位相板
１１歯
１２反射板
１３集光レンズ
１４結像レンズ
１５受光素子
１６画像処理装置
１７入射面
１８後反射面
１９前反射面
２０出射面
２１選択反射面
２２全反射面

Claims

本体ケースと、この本体ケース内に設けられた発光素子と、この発光素子からの光を歯に向けて出射させるプリズムと、このプリズムを介して歯から戻った反射光を受光する受光素子とを備え、
前記プリズムの歯側に位相板を配置するとともに、前記プリズムは、後方に入射面および後反射面、前方に前反射面、下方に出射面、上方に上反射面を有し、前記プリズムを構成する前記３反射面のうち少なくとも１つは選択反射面および全反射面を有し、発光素子からの光を入射面から入射させ、つぎに前反射面、後反射面、上反射面で反射させた後に、出射面から出射させる構成とした口腔内スキャナー。
プリズムを構成する前記反射面のうち少なくとも1つに、前記プリズムの内側から外側に向けて選択反射面と全反射面を設けた請求項１に記載の口腔内スキャナー。
発光素子とプリズム間、あるいは、受光素子とプリズム間に、偏光ビームスプリッタを介在させた請求項１または２に記載の口腔内スキャナー。
発光素子からプリズムの入射面に入射された光は、前反射面、後反射面、上反射面、出射面、位相板を介して歯に出射させる構成とし、前記３反射面のうち少なくとも１つが選択反射面を有する面である請求項１から３のいずれか一つに記載の口腔内スキャナー。
歯から位相板を介して戻った反射光は、出射面からプリズム内に入射させ、次に上反射面、後反射面、前反射面で反射させた後に入射面から出射させる構成とし、前記３反射面のうち少なくとも１つが全反射面を有する請求項４に記載の口腔内スキャナー。
選択反射面が偏光分離特性をもつ請求項1に記載の口腔内スキャナー。
本体ケースと、この本体ケース内に設けられた発光素子と、この発光素子からの光を歯に向けて出射させるプリズムと、このプリズムを介して歯から戻った反射光を受光する受光素子とを備え、
前記プリズムは、後方に入射面および後反射面、前方に前反射面、下方に出射面、上方に上反射面を有し、前記プリズムを構成する前記３反射面のうち少なくとも１つは選択反射面および全反射面を有し、発光素子からの光を入射面から入射させ、つぎに前反射面、後反射面、上反射面で反射させた後に、出射面から出射させる構成とし、前記選択反射面は任意の波長帯域の分光特性をもつ口腔内スキャナー。
プリズムを構成する前記反射面のうち少なくとも1つに、前記プリズムの内側から外側に向けて選択反射面と全反射面を設けた請求項７に記載の口腔内スキャナー。
発光素子とプリズム間、あるいは、受光素子とプリズム間に、ダイクロイックビームスプリッタを介在させた請求項７または８に記載の口腔内スキャナー。
歯または歯の表面塗布物上への入射光が特定の波長帯域に遷移した後、前記物体からの反射光を出射面からプリズム内に入射させ、次に上反射面、後反射面、前反射面で反射させた後に入射面から出射させる構成とし、前記３反射面のうち少なくとも１つが全反射面を有する面である請求項９に記載の口腔内スキャナー。
請求項１から１０のいずれか一つに記載の口腔内スキャナーの受光素子に画像処理装置を接続した口腔内画像測定装置。