JP2017113389A - プローブ、および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、撮像する範囲を可動させつつ、患者への負担が少ないプローブ、および撮像装置を提供する。【解決手段】本発明は、撮像装置に着脱可能なプローブ１０である。プローブ１０は、筐体と、計測窓と、ミラーとを備えている。筐体は、接続部２０と接続するための開口部を有する。計測窓は、開口部とは反対側の筐体に設けられている。ミラーは、計測窓から取り込んだ光を開口部の方向に反射する。筐体は、筐体の少なくとも一部を外部に押し当てることでミラーの位置を変化させることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置の入光する部分に取付けるプローブ、および当該プローブを取付けた撮像装置、当該プローブが一体化された撮像装置に関する。

歯科分野において、補綴物等をコンピュータ上でデジタル的に設計するために、歯の三次元形状を取得するための撮像装置（口腔内スキャナ）が開発されている（特許文献１）。特許文献１に開示されている口腔内スキャナは、合焦法の技術を使用して観察対象の表面の三次元形状を取得する手持ち式スキャナである。具体的に、当該スキャナでは、線状または市松模様状のパターンを有する光（以下、パターンともいう）を観察対象の表面に投影し、投影したパターンを撮像した画像から焦点の合う距離を求め三次元形状を取得している。

また、当該スキャナでは、口腔内を撮像するためのプローブを有し、このプローブに設けた開口部からパターンを観察対象に投影し、投影したパターンを撮像している。プローブは、口腔内に差込み易い筒状の筐体と、筐体内に設けたミラー（鏡）とを有し、筐体に設けた開口部より投影したパターンを撮像する。

特許第５６５４５８３号公報

しかし、口腔内は奥に進むに従って狭くなっており、プローブを可動させる範囲が制限される。プローブを動かせる範囲が狭くなると撮像することができない死角の部分が生じる。そこで、撮像の死角となる部分を減らすために、例えば、歯の側面を撮像する場合、歯と頬肉との間にプローブを差込み、プローブを大きく動かす必要がある。しかし、歯と頬肉との間に差込まれたプローブを大きく動かすと頬肉が引っ張られ患者に苦痛を与える虞があった。また、例えば、大臼歯の後ろ側を撮像する場合、上下の奥歯の間にプローブを差込み、プローブを大きく動かす必要がある。しかし、上下の奥歯の間に差込まれたプローブを大きく動かすと顎関節に負担がかかり患者に苦痛を与える虞があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、撮像する範囲を可動させつつ、患者への負担が少ないプローブ、および撮像装置を提供することを目的とする。

本発明に係るプローブは、撮像装置に着脱可能なプローブであって、撮像装置の少なくとも一部と接続するための開口部を有する筐体と、開口部とは反対側の筐体に設けられた採光部と、採光部から取り込んだ光を開口部の方向に反射する反射部とを備え、筐体は、筐体の少なくとも一部を外部に押し当てることで反射部の位置を変化させることができる。

好ましくは、反射部、および採光部に設ける光学素子は、レンズ効果を有していない。
好ましくは、筐体は、少なくとも一部を曲げることができる柔軟性を有する材料で構成される。

好ましくは、筐体の少なくとも一部は、筐体の他の部分より硬い。
好ましくは、筐体は、異なる複数の材料を組み合わせることによって、筐体の位置により柔軟性が異なるように構成される。

好ましくは、筐体は、少なくとも一部を曲げることができる構造部で構成される。
好ましくは、筐体は、少なくとも一部が熱可塑性の材料で構成される。

好ましくは、筐体は、筐体の一部と、反射部および採光部のうち少なくとも一箇所とを加熱する加熱部を有する。

好ましくは、加熱部は、ヒータであって、ヒータ、ヒータから延びる配線およびヒータから延びる伝熱材のうち少なくとも一つは、弛みを持たせて筐体の少なくとも一部に固定してある。

好ましくは、筐体は、予め定められた変化量以上の反射部の位置の変化を防止する変化防止部を有する。

好ましくは、筐体は、開口部を形成する筐体の一部を外側に捲ることが可能な柔軟性を有する材料で構成されている。

好ましくは、開口部を形成する筐体の一部に、撮像装置と嵌合させるための嵌合部を有する。

本発明に係る撮像装置は、プローブと、プローブと着脱可能に接続する接続部と、接続部に接続したプローブから取り込んだ光を処理する処理部とを備え、プローブは、前述したいずれかに記載のプローブである。

好ましくは、接続部は、プローブと接続する側の断面の大きさが、少なくとも他の部分の一部の断面の大きさに比べて大きい。

本発明に係る別の構成の撮像装置は、光を取り込むための入光部と、入光部から取り込んだ光を処理する処理部とを備え、入光部は、処理部に入光するための開口部を有する筐体と、開口部とは反対側の筐体に設けられた採光部と、採光部から取り込んだ光を開口部の方向に反射する反射部とを含み、筐体は、筐体の少なくとも一部を外部に押し当てることで反射部の位置を変化させることができる。

好ましくは、反射部の位置の変化により反射部の枠および枠の外側に位置する筐体のうち少なくとも一方と、撮像装置の有効撮像領域とが重なった除外領域を検出する検出部と、検出部で検出した除外領域を撮像装置の撮像画像から除外する除外処理部とをさらに含む。

好ましくは、反射部の枠および枠の外側に位置する筐体のうち少なくとも一方に識別情報を設け、検出部は、撮像装置の撮像画像から識別情報を識別して除外領域を検出する。

好ましくは、筐体に歪みセンサを設け、歪みセンサは、反射部の位置の変化によって筐体に発生する歪みの量に応じた歪み量情報を出力し、検出部は、歪み量情報に基づいて、除外領域を検出する。

本発明に係るプローブは、無理にプローブに力を加えなくても筐体の少なくとも一部を外部に押し当てることで反射部の位置を変化させるので、患者への負担を軽減しつつ、撮像する範囲を可動させることができる。また、本発明に係る撮像装置は、無理にプローブに力を加えなくてもプローブの筐体の少なくとも一部を外部に押し当てることでプローブの反射部の位置を変化させるので、患者への負担を軽減しつつ、撮像する範囲を可動させることができる。

本発明の実施の形態１に係る口腔内スキャナの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係るプローブの構成を説明するための概略図である。 本発明の実施の形態１に係るプローブの口腔内での可動について説明するための概略図である。 本発明の実施の形態１に係る採光部および反射部の変形例の構成を説明するための概略図である。 本発明の実施の形態２に係る筐体の構成を説明するための概略図である。 本発明の実施の形態２に係る構造部を有する筐体の構成を説明するための概略図である。 本発明の実施の形態２に係る複数の材料を組合わせる筐体の構成を説明するための概略図である。 本発明の実施の形態３に係る変化防止部を設けたプローブの構成を説明するための概略図である。 本発明の実施の形態４に係るプローブを光学計測部から着脱する構成について説明するための概略図である。 本発明の実施の形態５に係る加熱手段を有するプローブの構成について説明するための概略図である。 本発明の実施の形態６に係る口腔内スキャナの一部の構成について説明するための概略図である。 本発明の実施の形態７に係る口腔内スキャナにおける犠牲視野を除外する処理を説明するための概略図である。 本発明の実施の形態７に係る制御部での除外処理を説明するためのブロック図である。

以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る撮像装置は、口腔内の歯の三次元形状を取得するための口腔内スキャナである。しかし、本発明に係る撮像装置は、口腔内スキャナに限定されるものではなく、同様の構成を有する撮像装置である三次元スキャナについて適用することができる。例えば、口腔内以外に人の耳の内部を撮像して、外耳内の三次元形状を取得することができる三次元スキャナにも適用できる。

［口腔内スキャナの構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係る口腔内スキャナ１００の構成を示すブロック図である。図１に示す口腔内スキャナ１００は、プローブ１０、接続部２０、光学計測部３０、制御部４０、表示部５０、電源部６０を含んでいる。プローブ１０は、観察対象２００である口腔内に差込み、観察対象２００にパターンを有する光（以下、パターンともいう）を投影し、パターンが投影された観察対象２００からの反射光を光学計測部３０に導いている。また、プローブ１０は、光学計測部３０に対して着脱可能であるので、感染対策として、生体に接触する可能性のあるプローブ１０だけを光学計測部３０から取り外して滅菌処理（例えば高温高湿環境での処理）を施すことが可能である。口腔内スキャナの装置全部を滅菌処理した場合、光学部品や電子部品などが多く含まれるため装置の寿命が短くなる欠点があるが、プローブ１０だけを取り外して滅菌処理した場合当該欠点は生じない。なお、プローブを着脱できない構成の口腔内スキャナでは、感染対策としてプローブに透明の使い捨てカバーを取付ける場合があるが、当該カバーにより撮像する画像の精度が低下する欠点がある。接続部２０は、プローブ１０と嵌合可能な形状をしており、光学計測部３０から突出した部分である。接続部２０は、プローブ１０で採光した光を光学計測部３０へ導くためのリレーレンズ等を有していてもよい。

光学計測部３０は、プローブ１０を介して観察対象２００にパターンを投影し、投影したパターンを撮像する。光学計測部３０は、図示していないが観察対象２００に投影するパターンを生成する光学部品および光源、パターンを観察対象２００の表面に結像するためのレンズ部品、レンズのピントを調整するためのピント調整機構、投影したパターンを撮像する撮像素子などを有している。なお、光学計測部３０は、合焦法の技術を用いて三次元形状を取得する構成として以下説明するが、当該構成に限定されず、共焦点法、三角測量法、白色干渉法、ステレオ法、フォトグラメトリ法、ＳＬＡＭ法（Simultaneous Localization and Mapping）、光干渉断層法（Optical Coherence Tomography: OCT）などの技術を用いて三次元形状を取得する構成でもよい。つまり、光学計測部３０は、光学的な手法を用いて三次元形状を取得する構成であればいずれの原理を用いた構成であっても適用することが可能である。なお、接続部２０と光学計測部３０とで、口腔内を撮像するためのハンドピースを構成している。

制御部４０は、光学計測部３０の動作を制御するとともに、光学計測部３０で撮像した画像を処理して三次元形状を取得する。制御部４０は、制御中枢としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵが動作するためのプログラムや制御データ等を記憶しているＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵのワークエリアとして機能するＲＡＭ（Random Access Memory）、周辺機器との信号の整合性を保つための入出力インターフェイス等が設けられている。また、制御部４０は、取得した三次元形状を表示部５０に出力することが可能であるとともに、光学計測部３０の設定などの情報を図示していない入力装置などで入力可能である。なお、前記画像を処理して三次元形状を取得するための演算の少なくとも一部は、制御部４０のＣＰＵによってソフトウェアとして実現されてもよいし、当該ＣＰＵとは別に処理を行うハードウェアとして実現されてもよい。また、当該ＣＰＵやハードウェアなどの処理部のうち少なくとも一部は、光学計測部３０の内部に組み込まれていてもよい。また、図１では口腔内スキャナ１００の各構成要素（３０、４０、５０、６０）がケーブル（図中の太線）によって配線されているように描かれているが、これらの配線のうち一部または全部が無線通信によって接続されていてもよい。また、制御部４０が片手で持ち上げられるほど十分に小型かつ軽量であれば、制御部４０と光学計測部３０とが一体化され、ひとつのハンドピースとして構成されていてもよい。

表示部５０は、制御部４０で得られた観察対象２００の三次元形状の結果を表示するための表示装置である。また、表示部５０は、光学計測部３０の設定情報や、患者情報、スキャナの起動状態、取扱説明書、ヘルプ画面などの、その他の情報を表示するための表示装置としても利用することができる。電源部６０は、光学計測部３０および制御部４０を駆動するための電力を供給するための装置である。電源部６０は、図１に示すように制御部４０の外部に設けられていても、制御部４０の内部に設けられていてもよい。また、電源部６０は、制御部４０、光学計測部３０、表示部５０に対し、別々に給電できるよう、複数設けられていてもよい。

［プローブの構成］
次に、プローブ１０の構成についてさらに詳しく説明する。図２は、本発明の実施の形態１に係るプローブ１０の構成を説明するための概略図である。まず、図２（ａ）を用いてプローブ１０の構成について説明する。プローブ１０は、接続部２０と接続するための開口部１１を有する筐体１２と、開口部１１とは反対側の筐体１２に設けられた計測窓１３（採光部）と、計測窓１３から取り込んだ光を開口部１１の方向に反射するミラー１４（反射部）とを備えている。開口部１１は、接続部２０を挿入するための挿入部である。図２（ｂ）のように、開口部１１に挿入された接続部２０の外面と筐体１２の内面とが接し、筐体１２と接続部２０とが嵌合する。これにより、筐体１２に外力が加わっても、プローブ１０が接続部２０から容易に外れ難くなる。また、開口部１１を形成してあるプローブ１０の端部は、図２（ｂ）に示すように光学計測部３０と接している。これにより、プローブ１０が光学計測部３０の方向に押し込まれても、プローブ１０がさらに光学計測部３０の方向に移動することはない。

筐体１２は、柔軟性を有するシリコーン樹脂で形成されており、図２（ｃ）に示すように外力を加えることで上下、左右、捩れのいずれの方向に対しても可動する。なお、図２（ｃ）に示すプローブ１０の破線図は、上下方向に可動している様子を示している。筐体１２が可動することで筐体１２の内部に設けたミラー１４の位置も変化させることができる。なお、筐体１２は、接続部２０が挿入されている部分については外力が加わっても可動することはなく、接続部２０が挿入されていない先の部分が可動する。ここで、筐体１２の断面形状は、矩形に限定されるものではなく、円形などの他の形状であってもよい。また、筐体１２の材料はシリコーン樹脂に限定されず、他の柔軟性を有する材料（例えば、ＦＥＰ（フッ化エチレンプロピレン）、ＰＦＡ（過フルオロアルコキシ）など）で構成されてもよい。

次に、筐体１２に外力を加えて可動させる具体的な場面について説明する。図３は、本発明の実施の形態１に係るプローブ１０の口腔内での可動について説明するための概略図である。図３に示すように大臼歯の後ろ側を口腔内スキャナ１００で撮像する場合、大臼歯の一部が死角２０１となり撮像するのが困難であった。しかし、プローブ１０は、柔軟性を有する筐体１２で構成されているので、上下の奥歯の間にプローブ１０を差込むと、当該プローブ１０の上面が上側奥歯に押し当てられ、図中下側に筐体１２が曲げられる。筐体１２が曲げられることで、筐体１２の内部に設けたミラー１４の位置が可動する。ミラー１４の位置を可動することで、死角２０１の位置が、接続部２０および光学計測部３０に設けたレンズ２１，２２および撮像素子２３を通る光路上になり、撮像素子２３で当該大臼歯の死角２０１を撮像することが可能となる。なお、接続部２０および光学計測部３０は、硬質な材料で筐体が構成されているので、外部に押し当てても容易に曲がることはない。そのため、接続部２０および光学計測部３０に設けたレンズ２１，２２および撮像素子２３の位置精度を維持することができる。

図３では、筐体１２のうち接続部２０が挿入されていない部分（柔軟性を有する部分）を、対向する歯に対して矢印Ａの方向に押し当てることでミラー１４の位置を矢印Ｂの方向に変化させている。柔軟性を有する筐体１２が曲がることで、上下の奥歯の間に差込まれたプローブ１０を無理に動かさなくても大臼歯の死角２０１を撮像することができ、顎関節に負担をかけて患者に苦痛を与える虞がない。また、図示していないが歯の側面を撮像する場合にも、同様に柔軟性を有する筐体１２が曲がるので、歯と頬肉との間に差込んだプローブ１０を大きく動かさなくても歯の死角を撮像することができ、頬肉を引っ張って患者に苦痛を与える虞がない。

なお、図３では動作の一例として、筐体１２の上部を押し当てることで、筐体１２が下方向（矢印Ｂの方向）に曲がる様子のみが示されているが、これに限定されず、図２（ｃ）に示されるように、その他の方向に筐体１２を曲げることも可能である。例えば、筐体１２の下面を下側の歯に押し当てることで筐体１２を上方向に曲げられるよう構成してもよいし、筐体１２の紙面手前側の側面を上側の歯の紙面奥側の側面に押し当てることで筐体１２を紙面奥側方向に曲げられるよう構成してもよいし、筐体１２の下面を下側の歯に押し当てながら光学計測部３０を捩ることで筐体１２を捩れ方向に曲げられるよう構成してもよいし、前記各方向の組合せ、あるいは前記全ての方向に曲げられるように構成してもよい。上記により、あらゆる方向に存在する死角部分の撮像が可能となる。

以上のように、実施の形態１に係る口腔内スキャナ１００では、プローブ１０と、プローブ１０と着脱可能に接続する接続部２０と、接続部２０に接続したプローブ１０から取り込んだ光を処理する光学計測部３０および制御部４０とを備えている。そして、プローブ１０は、接続部２０の少なくとも一部と接続するための開口部１１を有する筐体１２と、開口部１１とは反対側の筐体１２に設けられた計測窓１３と、計測窓１３から取り込んだ光を開口部１１の方向に反射するミラー１４とを備えている。さらに、筐体１２は、筐体１２の少なくとも一部を外部に押し当てることでミラー１４の位置を変化させるので、患者への負担を軽減しつつ、撮像する範囲を可動させることができる。

特に、実施の形態１に係る筐体１２は、少なくとも一部を曲げることができる柔軟性を有する材料（例えば、シリコーン樹脂など）で構成され、当該柔軟性を有する筐体１２の少なくとも一部を外部に押し当てることでミラー１４の位置を変化させることができる。なお、筐体１２は可動するが、接続部２０は可動しない硬い材料で構成されているので、内蔵するレンズなどの光学部品の位置を固定でき、取得する三次元形状の精度を高く維持できる。

［変形例］
なお、図２に示す計測窓１３（採光部）は筐体１２に設けた穴であり、ミラー１４（反射部）は光を反射する一般的な鏡である。しかし、計測窓１３およびミラー１４は例示であって、これに限定されるものではない。図４は、本発明の実施の形態１に係る採光部および反射部の変形例の構成を説明するための概略図である。まず、図４（ａ）では、ミラー１４に代えて、反射部にプリズム１４ａを設けている。プリズム１４ａの一面には、銀などを蒸着した反射膜１４ｂが形成してある。これにより、プリズム１４ａは、反射膜１４ｂで計測窓１３から取り込んだ光を開口部１１の方向に反射することができる。また、図４（ｂ）では、計測窓１３に平板ガラス１４ｄが嵌め込まれ、筐体１２の長手方向に対して直交する位置にも平板ガラス１４ｅが嵌め込まれている。これにより、プローブ１０を口腔内に差し込んだ場合でも唾液などが筐体１２内部に侵入することを防ぐことができる。

なお、図４（ｂ）では、平板ガラス１４ｄ，１４ｅの表面の垂直方向と光路の方向とが一致するように平板ガラス１４ｄ，１４ｅを配置しているが、図４（ｃ）に示すように平板ガラス１４ｄ，１４ｅの表面の垂直方向と光路の方向とが一致しないように平板ガラス１４ｄ，１４ｅの配置を少し傾けてもよい。これにより、口腔内スキャナ１００は、平板ガラス１４ｄ，１４ｅの表面で反射した不要光が、光学計測部３０に入光することがなく、平板ガラス１４ｄ，１４ｅの表面で反射した不要光による計測ノイズを低減することができる。ここで、反射部および採光部に設ける光学素子（１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｄ、１４ｅ）は、計測窓１３から取り込んだ光に対して、集光、発散といったレンズ効果を付与することなく開口部１１の方向に反射する部材であればよく、例えば平面ミラー、プリズム、平板状の回折格子、平板ガラス、透明プラスチック平板、平板状の光学フィルタ（波長選択フィルタや濃淡フィルタなど）、平板状の偏光素子（偏光板、位相差板、偏光スプリッタなど）などの光学素子である。仮に、反射部および採光部に設ける光学素子にレンズや曲面ミラーのようにレンズ効果を有する光学素子を用いた場合、筐体１２を曲げることで当該光学素子も可動することになり、光学素子の光軸がカメラの光軸に対してずれを生じ、収差の度合いなどが大きく変化し、取得する三次元形状の精度が低下する虞がある。そのため、反射部および採光部に設ける光学素子にレンズ効果を有していない光学素子を用いることで、取得する三次元形状の精度を向上させることができる。なお、反射部および採光部に設ける光学素子として、レンズ効果を有する光学素子を用いる場合であっても、当該光学素子の焦点距離が十分に大きい場合には、筐体１２の曲げによって当該光学素子に多少の位置ずれが生じたとしても、収差の度合いが大きく変化せず、取得する三次元形状の精度に大きく影響しないため、問題とならない場合がある。

また、図２および図４に示した反射部は、筐体１２の内面にミラー１４またはプリズム１４ａを直接接触させて固定する構成について説明したが、筐体１２と反射部との間に、別の部材を介して間接的に接触されて構成する構成でもよい。例えば、後述するように筐体１２とミラー１４との間にヒータを介して間接的に接触される構成でもよい。さらに、反射部は、ミラー１４やプリズム１４ａのように筐体１２とは別部材の光学素子である必要はなく、筐体１２の内面に銀などを蒸着したり、筐体１２の内面を鏡面状に研磨したりするなど筐体１２の一部であってもよい。なお、反射部を筐体１２の内面に銀などを蒸着したり、筐体１２の内面を鏡面状に研磨したりするなどして形成する場合でも、レンズや曲面ミラーのようなレンズ効果は奏しない。

（実施の形態２）
実施の形態１に係るプローブ１０では、筐体１２がすべて同じ材料のシリコーン樹脂で形成され、筐体１２のすべてにおいて同じ柔軟性を有する構成について説明した。しかし、実施の形態２に係るプローブでは、筐体の少なくとも一部が、筐体の他の部分より硬い構成について説明する。図５は、本発明の実施の形態２に係る筐体１２の構成を説明するための概略図である。なお、本実施の形態２に係るプローブ１０では、図２に示した実施の形態１に係るプローブ１０と同じ構成について同じ符号を用いて詳しい説明を繰返さない。まず、図５（ａ）では、ミラー１４を設ける筐体１２の先端部分１２ａを筐体１２の他の部分１２ｂより硬くしてある。筐体１２の先端部分１２ａは、ミラー１４を含んでおり、患者が誤って当該先端部分１２ａを噛んだ場合でもミラー１４が破損しないように保護している。

また、筐体１２の先端部分１２ａだけでなく、接続部２０と接続する部分も硬くしてもよい。具体的に、図５（ｂ）では、ミラー１４を設ける筐体１２の先端部分１２ａ、および、接続部２０と接続する筐体１２の接続部分１２ｃを筐体１２の他の部分１２ｂより硬くしてある。接続部分１２ｃは、接続部２０と接続するため柔らかすぎると着脱の作業が煩雑となる可能性があるため、硬くすることで作業効率が向上する。なお、先端部分１２ａの硬さと、接続部分１２ｃの硬さとは同じであっても、異なる硬さでもよい。

次に、先端部分１２ａおよび接続部分１２ｃの硬さを、他の部分１２ｂより硬くするための具体的な構成について説明する。まず、筐体１２を一つの材料で形成する場合、筐体１２に少なくとも一部を曲げることができる構造部を設けることで、筐体１２の先端部分１２ａ以外の他の部分１２ｂを柔らかくすることが考えられる。図６は、本発明の実施の形態２に係る構造部を有する筐体１２の構成を説明するための概略図である。図６（ａ）では、筐体１２の材料の厚みを場所によって変更することで、先端部分１２ａの硬さを、他の部分１２ｂより硬くしてある。つまり、筐体１２は、先端部分１２ａの材料の厚みをｔ_２、他の部分１２ｂの厚みをｔ_１（＜ｔ_２）として、先端部分１２ａを硬くしてある。逆に、図６（ａ）に示す筐体１２では、他の部分１２ｂの厚みを先端部分１２ａの厚みより薄くすることで、当該他の部分１２ｂに曲げることができる構造部１２１を形成したと考えることができる。

また、図６（ｂ）では、筐体１２の一部に削る部分を設けることで、筐体１２の先端部分１２ａ以外の他の部分１２ｂを柔らかくし、筐体１２の先端部分１２ａを硬くしてある。つまり、筐体１２は、硬い材料を使用し、他の部分１２ｂに複数の貫通孔を設けて筐体１２の一部を削り、先端部分１２ａより他の部分１２ｂを柔らかくしてある。逆に、図６（ｂ）に示す筐体１２では、他の部分１２ｂに複数の貫通孔を設けることで、当該他の部分１２ｂに曲げることができる構造部１２２を形成したと考えることもできる。なお、筐体１２の一部を削ることで形成される構造部は、貫通孔である必要はなく凹み穴や空洞でもよい。構造部１２２に形成する貫通孔の大きさ、個数、配列密度は、筐体１２に用いる材料の硬さ、筐体１２の曲げ量などを考慮して決定する。

さらに、図６（ｃ）では、筐体１２の先端部分１２ａをリブ構造やハニカム構造にすることで、先端部分１２ａの硬さを、他の部分１２ｂより硬くしてある。つまり、筐体１２に柔軟性のある材料を使用し、先端部分１２ａのみにリブ構造１２３を形成して、先端部分１２ａを硬くしてある。逆に、図６（ｃ）に示す筐体１２では、他の部分１２ｂにリブ構造１２３を形成しないことで当該他の部分１２ｂに曲げることができる構造部を形成したと考えることもできる。

また、図６（ｄ）では、筐体１２の一部に蛇腹部分を設けることで、筐体１２の先端部分１２ａ以外の他の部分１２ｂを柔らかくし、筐体１２の先端部分１２ａを硬くしてある。逆に、図６（ｄ）に示す筐体１２では、他の部分１２ｂに蛇腹部分を設けることで、当該他の部分１２ｂに曲げることができる構造部１２４を形成したと考えることもできる。なお、筐体１２の一部に設けた蛇腹部分に代え、バネ状の部分などを設けてもよい。また、筐体１２の一部に蛇腹部分を設けた場合、外部に押し当てて筐体１２を曲げたときの形状を記憶させることができる。つまり、筐体１２の一部に蛇腹部分を設けた場合、外力を取除いても自然状態では元の形状に戻ることがないので、常に筐体１２を外部に押し当てて曲げた形状を維持させる必要がなく、術者の腕を疲れさせないなどのメリットがある。なお、構造部１２４として蛇腹部分を設ける場合であっても、筐体１２の材料の硬度や厚みを調整することにより、曲げた形状を記憶させない、すなわち自然状態で元の形状に戻るよう構成することも可能である。

さらに、図６（ｅ）では、筐体１２の一部に関節部分を設けることで、筐体１２の先端部分１２ａ以外の他の部分１２ｂを柔らかくし、筐体１２の先端部分１２ａを硬くしてある。逆に、図６（ｅ）に示す筐体１２では、他の部分１２ｂに関節部分を設けることで、当該他の部分１２ｂに曲げることができる構造部１２５を形成したと考えることもできる。

次に、筐体１２を一つの材料で形成する場合に、熱可塑性の材料（例えば、ＴＰＥ（熱可塑性エラストマー）など）で構成することが考えられる。筐体１２を熱可塑性の材料で形成した場合、図５（ａ）に示す先端部分１２ａを加熱せずに他の部分１２ｂを加熱することで、先端部分１２ａの硬さに対して、他の部分１２ｂを柔らかくすることができる。つまり、加熱することで他の部分１２ｂに柔軟性を与えて、筐体１２の少なくとも一部を外部に押し当てることで筐体１２を曲げることが可能となる。なお、筐体１２を加熱する加熱手段については後述する。

次に、筐体１２を複数の材料を組合わせて構成することで他の部分１２ｂに対して先端部分１２ａを硬くすることが考えられる。図７は、本発明の実施の形態２に係る複数の材料を組合わせる筐体１２の構成を説明するための概略図である。図７（ａ）では、外力を加えても容易に曲がらない硬さの材料（例えば、ＰＳＦ（ポリサルフォン）、金属など）を先端部分１２ａに用いて、外力を加えることで容易に曲がる柔軟性を有する材料（例えば、シリコーン樹脂、ＦＥＰ、ＰＦＡなど）を他の部分１２ｂに用いることで、先端部分１２ａの硬さを、他の部分１２ｂより硬くしてある。つまり、筐体１２は、硬さの異なる二つの材料を図７（ａ）の破線部分で接合して組合わせて、先端部分１２ａを硬くしてある。なお、柔軟性を有する材料と硬い材料とを組合わせる場合、材料を組合わせる位置により筐体１２の柔軟性を有する位置を異ならせることができる。

また、上記接合を伴わなくとも、複数の材料を組合わせて筐体１２の先端部分１２ａを、他の部分１２ｂに対して硬くすることも可能である。例えば、筐体１２を光硬化性樹脂で構成し、光を照射して筐体１２を成形する際に、先端部分１２ａと他の部分１２ｂとで、光の照射条件（照射光強度や照射時間など）を徐々に異なるように設定すれば、硬化後に、先端部分１２ａと他の部分１２ｂとで、分子重合度がそれぞれ異なる樹脂として成形され、柔軟性が異なりかつ接合部の無い構成とすることが可能である。

同様に、例えば筐体１２を二液混合により硬化する樹脂で構成し、２種の原液を混合した際の化学反応によって筐体１２を成形する際に、先端部分１２ａと他の部分１２ｂとで、反応条件（原液の混合比率など）を徐々に異なるように設定すれば、硬化後に、先端部分１２ａと他の部分１２ｂとで、分子重合度がそれぞれ異なる樹脂として成形され、柔軟性が異なりかつ接合部の無い構成とすることが可能である。

また、図７（ｂ）では、筐体１２の材料として柔軟性を有する材料（例えば、シリコーン樹脂、ＦＥＰ、ＰＦＡなど）を使用しつつ、外力を加えても容易に曲がらない硬さの材料（例えばＰＳＦ、金属など）を内蔵プレート１２８として先端部分１２ａに設けることで先端部分１２ａの硬さを、他の部分１２ｂより硬くしてある。つまり、先端部分１２ａは、筐体１２の材料と内蔵プレート１２８との２層構造にして硬くしてある。図７（ｂ）に示す筐体１２では、内蔵プレート１２８を先端部分１２ａに設けることによって、筐体１２の位置により柔軟性が異なるように構成される。なお、先端部分１２ａの硬さは、内蔵プレート１２８の有無、内蔵プレート１２８の厚さや形状などによって調整してもよい。また、図７（ｂ）では、外力を加えても容易に曲がらない硬さの内蔵プレート１２８が、柔軟性を有する筐体１２よりも内側に配置されている例を示したが、反対に、外力を加えても容易に曲がらない硬さの外装プレートが柔軟性を有する筐体１２よりも外側に配置されるよう構成されていてもよい（図示せず）。

さらに、図７（ｃ）では、筐体１２の材料として柔軟性を有する材料（例えば、シリコーン樹脂、ＦＥＰ、ＰＦＡなど）を使用しつつ、外力を加えても容易に曲がらない硬さの棒状の材料（例えば、ＰＳＦ、金属など）を内蔵ワイヤ１２９として先端部分１２ａに内蔵することで先端部分１２ａの硬さを、他の部分１２ｂより硬くしてある。図７（ｃ）に示す筐体１２では、内蔵ワイヤ１２９を先端部分１２ａに設けることによって、筐体１２の位置により柔軟性が異なるように構成される。なお、先端部分１２ａの硬さは、内蔵ワイヤ１２９の有無、内蔵ワイヤ１２９の太さや配置密度などによって調整してもよい。

なお、実施の形態２に係るプローブ１０の筐体１２は、前述した構成（例えば、図６、図７で説明した構成）を組合わせてもよい。例えば、筐体１２の材料に熱可塑性の材料を使用しつつ、先端部分１２ａに内蔵プレート１２８を設け、他の部分１２ｂに蛇腹部分（構造部１２４）を設けてもよい。

以上のように、実施の形態２に係るプローブ１０の筐体１２は、少なくとも一部を曲げることができる構造部で構成され、当該構造部を有する筐体１２の少なくとも一部を外部に押し当てることでミラー１４の位置を変化させることができる。また、実施の形態２に係るプローブ１０の筐体１２は、少なくとも一部が熱可塑性の材料で構成され、当該熱可塑性の筐体１２の部分を加熱し、筐体１２の少なくとも一部を外部に押し当てることでミラー１４の位置を変化させることができる。さらに、実施の形態２に係るプローブ１０の筐体１２は、異なる複数の材料を組み合わせることによって、筐体１２の位置により柔軟性が異なるように構成される。そのため、実施の形態２に係るプローブ１０を用いた口腔内スキャナ１００は、患者への負担を軽減しつつ、撮像する範囲を可動させることができる。

（実施の形態３）
実施の形態１に係るプローブ１０では、柔軟性を有する筐体１２に外力を加えることで筐体１２を曲げることが可能であることについて説明した。実施の形態３に係るプローブ１０では、過度に筐体１２が曲げられることを防止することについて説明する。図８は、本発明の実施の形態３に係る変化防止部を設けたプローブ１０の構成を説明するための概略図である。図８に示すプローブ１０は、プローブ１０の下面に過度の変化を防止するための変化防止部１５を設けている。なお、本実施の形態３に係るプローブ１０では、図２に示した実施の形態１に係るプローブ１０と同じ構成について同じ符号を用いて詳しい説明を繰返さない。

変化防止部１５は、プローブ１０の先端側に設けられた可動部１５ａと、接続部側に設けられた固定部１５ｂとを有している。外力が加わり筐体１２が図中下方向に曲げられると可動部１５ａが固定部１５ｂの方向に移動し、可動部１５ａと固定部１５ｂとが接触する。可動部１５ａと固定部１５ｂとが接触することで、筐体１２がそれ以上曲がらない。つまり、変化防止部１５は、可動部１５ａの移動を固定部１５ｂで止めることで、予め定められた位置以上に筐体１２が変化することを防止している。

仮に、プローブ１０に変化防止部１５を設けない場合、プローブ１０が過度に曲がるような外力が筐体１２に加わると、筐体１２に塑性変形や疲労破壊などが生じ、プローブ１０の寿命が縮む欠点を生じさせることがある。変化防止部１５をプローブ１０に設けることで当該欠点を回避することができる。また、同様に、プローブ１０に変化防止部１５を設けない場合、プローブ１０を過度に曲げると、ミラー１４で反射した光が接続部２０および光学計測部３０に至る光路をプローブ１０の内面で完全に遮ってしまう欠点を生じさせることがある。変化防止部１５をプローブ１０に設けることで当該欠点を回避することができる。さらに、同様に、プローブ１０に変化防止部１５を設けない場合、口腔内にプローブ１０を差込むスペースを確保するために、筐体１２の少なくとも一部を外部に押し当てて当該スペースを拡げる場合、プローブ１０が過度に曲がってしまうと当該ペースを確保できない欠点を生じさせることがある。例えば、歯の側面を計測する際に、プローブ１０を使って患者の頬肉を押し広げ、歯と頬肉の間にプローブを差し込むためのスペースを確保しようとした場合、プローブ１０がどこまでも曲がってしまうと、頬肉を押し広げるために必要な力が入らず、操作性が低下する、といった欠点である。変化防止部１５をプローブ１０に設けることで当該欠点を回避することができる。

以上のように、実施の形態３に係るプローブ１０では、予め定められた変化量以上のミラー１４の位置変化を生じさせないように、筐体１２に変化防止部１５設けるので、プローブ１０が過度に曲がることを防止することができる。なお、変化防止部１５は、プローブ１０が過度に曲がることを防止したい方向にそれぞれ設ける必要がある。例えば、図８に示すプローブ１０が図中上方向に過度に曲がることを防止したいのであれば、プローブ１０の上面に過度の変化を防止するための変化防止部１５を設ける必要がある。また、図８に示すプローブ１０では、筐体１２の外面に変化防止部１５を設ける例を説明したが、変化防止部を筐体１２の内面や筐体１２に内蔵してもよい。

（実施の形態４）
実施の形態１に係るプローブ１０では、開口部１１に接続部２０を抜差しすることで光学計測部３０に対して着脱可能な構成であると説明した。実施の形態４に係るプローブ１０では、開口部１１に接続部２０を抜差しするのではなく、筐体１２の柔軟性を利用して接続部２０と接している筐体１２の一部を外側に捲ることで光学計測部３０に対して着脱可能な構成を実現している。図９は、本発明の実施の形態４に係るプローブを光学計測部３０から着脱する構成について説明するための概略図である。なお、本実施の形態４に係るプローブ１０では、図２に示した実施の形態１に係るプローブ１０と同じ構成について同じ符号を用いて詳しい説明を繰返さない。

まず、図９（ａ）では、筐体１２の柔軟性を利用して筐体１２の一部１２ｄを外側に捲り、捲った筐体１２の開口部に接続部２０を当てて捲った筐体１２の一部１２ｄを元に戻すことで接続部２０にプローブ１０を装着する。逆に、接続部２０からプローブ１０を外す場合、筐体１２の一部１２ｄを外側に捲り、接続部２０を露出させてプローブ１０を取外す。これにより、筐体１２に柔軟性のある材料を用いたプローブ１０であっても、当該プローブ１０を光学計測部３０に対して容易に着脱することが可能となる。特に、摩擦が大きく抜差しによる脱着が難しいゴム材などの材料を筐体１２の材料に使用した場合に有効な方法となる。

さらに、接続部２０に装着するプローブ１０の位置決めのために、図９（ｂ）のように接続部２０にガイド突起２５を設け、プローブ１０の内面にガイド溝１２ｅを設けてもよい。接続部２０にガイド突起２５、プローブ１０の内面にガイド溝１２ｅをそれぞれ設けることで、接続部２０とプローブ１０とを接続したときにガイド突起２５とガイド溝１２ｅとが嵌合する位置で必ず接続部２０にプローブ１０装着することができる。そのため、接続部２０に装着するプローブ１０の位置を一定に保つことができ、ミラー１４の位置が安定して、口腔内スキャナ１００は精度の高い三次元形状を取得することができる。

また、接続部２０にガイド突起２５、プローブ１０の内面にガイド溝１２ｅをそれぞれ設けることで、プローブ１０を接続部２０から引抜く方向に力が加わった場合でも、ガイド突起２５にガイド溝１２ｅが引っ掛かりプローブ１０が接続部２０から抜けることがない。なお、図９（ｂ）では、接続部２０にガイド突起２５を設け、プローブ１０の内面にガイド溝１２ｅを設けているが、反対に接続部２０にガイド溝を設け、プローブ１０の内面にガイド突起を設けてもよい。また、ガイド突起２５およびガイド溝１２ｅは、プローブ１０の長辺方向に長い矩形状であるが、円形状、横長状などの他の形状でもよく、個数も一個に限られず複数設けてもよい。さらに、ガイド突起２５は、接続部２０の上面に設ける場合に限られず他の面に設けてもよい。同様に、ガイド溝１２ｅもプローブ１０の上側の内面に設ける場合に限られず他の面に設けてもよい。

また、図９（ａ）に示す接続部２０の形状は角柱形状で、プローブ１０側から光学計測部３０側に至るまでの断面形状は同じ断面形状である。しかし、図９（ｃ）に示す接続部２０ａでは、プローブ１０を装着した際に採光部に近い部分（プローブ１０側の部分）を太く、光学計測部３０側に至る部分を細くしている。つまり、接続部２０ａは、プローブ１０側の断面形状が光学計測部３０側の断面形状より大きい。一定の太さの接続部２０を口腔内に差込む場合に比べ、一部が細くなっている接続部２０ａを口腔内に差込む場合の方が、プローブ１０を口腔内で動かす際の自由度が高く患者の負担が少ない。ただ、柔軟性のない硬い材料を使用して接続部２０ａの形状に沿うように形成したプローブは、接続部２０ａに挿入することができない。仮に、接続部２０ａに挿入できるように、接続部２０ａの太い部分に合わせてプローブを形成したのでは、細くなった接続部２０ａの部分も当該プローブを装着することで太くなり患者の負担を軽減できない。

図９（ｃ）に示すように、筐体１２の一部１２ｄを外側に捲ることができる柔軟性を有するプローブ１０を用いることで、筐体１２が接続部２０ａの形状に沿うようにプローブ１０を接続部２０ａに装着することができる。接続部２０ａはプローブ１０と接続する側の断面形状の大きさが、少なくとも他の部分の一部の断面形状の大きさに比べて大きいので、当該接続部２０ａの形状に沿ってプローブ１０を装着することができれば、接続部２０ａからのプローブ１０の抜けを防止することができる。なお、接続部の形状は、図９（ｃ）に示す接続部２０ａのように、プローブ１０と接続する側の断面形状が大きく、光学計測部３０側の断面形状が小さい場合に限られず、プローブ１０と接続する側の断面形状と、光学計測部３０側の断面形状が大きく、その間の断面形状が小さい場合でもよい。

以上のように、実施の形態４に係るプローブ１０では、筐体１２が、開口部を形成する筐体１２の一部１２ｄを外側に捲ることが可能な柔軟性を有する材料で構成されているのでプローブ１０を光学計測部３０に対して容易に着脱できる。

（実施の形態５）
実施の形態２に係るプローブ１０では、筐体１２を熱可塑性の材料で構成することを説明した。実施の形態５に係るプローブ１０では、熱可塑性の筐体１２を加熱する加熱手段について説明する。図１０は、本発明の実施の形態５に係る加熱手段を有するプローブ１０の構成について説明するための概略図である。なお、本実施の形態５に係るプローブ１０では、図２に示した実施の形態１に係るプローブ１０と同じ構成について同じ符号を用いて詳しい説明を繰返さない。図１０（ａ）では、ミラー１４と筐体１２との間にヒータ１６を設けている。このヒータ１６は、口腔内でプローブ１０を使用した際にミラー１４が曇るのを防止するための曇り止め用ヒータとして設けられているだけでなく、筐体１２を熱可塑性の材料で構成する場合に筐体自体を温め筐体１２の柔軟性を確保するためのヒータとして設けられている。

また、プローブ１０は外力を加えることで曲げられることが前提であるため、ヒータ１６から接続部２０に至る配線１６ａもプローブ１０の内面にすべて固定されていない。つまり、図１０（ａ）に示すように、ヒータ１６からの配線１６ａは、プローブ１０の内面に固定されていない部分を設け、配線１６ａの一部に弛みを持たせている。そのため、プローブ１０は外力を加えることで曲げられても、配線１６ａが断線する可能性を低減している。なお、筐体１２が断熱材であれば、ヒータ１６で発生する熱を効率よくミラー１４に伝えることができるため曇り止め用ヒータとしての効果が大きくなる。

さらに、熱可塑性の材料の筐体１２を効率よく加熱するには、図１０（ｂ）に示すようにヒータ１６をミラー１４と筐体１２との間だけでなく、筐体１２の内面まで延ばして設けてもよい。これにより、ヒータ１６は、筐体１２を直接加熱することができるようになり、筐体１２を外部に押し当てて曲げることができる柔軟性を得ることができるまで、筐体１２を加熱することが容易になる。なお、ヒータ１６を内面まで延ばした場合、プローブ１０の内面にすべて固定されていない。つまり、図１０（ｂ）に示すように、ヒータ１６は、プローブ１０の内面に固定されていない部分を設け、一部に弛みを持たせている。そのため、プローブ１０は外力を加えることで曲げられても、ヒータ１６が破損する可能性を低減している。

また、プローブ１０に設ける加熱手段は、ヒータのように直接加熱する熱源である必要はなく、図１０（ｃ）に示すようにヒータで加熱される伝熱材１７でもよい。伝熱材１７には、アルミ、銅などの金属材料が用いられる。伝熱材１７を設けたプローブ１０を接続部２０に接続した場合、接続部２０に設けてあるヒータ２６で伝熱材１７が加熱される。伝熱材１７を加熱した熱は、図中の矢印が示すように筐体１２およびミラー１４に伝わり筐体１２およびミラー１４を加熱する。なお、接続部２０に設けてあるヒータ２６と伝熱材１７とは、直接接触していても接触していなくてもよく、少なくともヒータ２６で伝熱材１７を加熱することができればよい。

伝熱材１７を設けたプローブ１０は、ヒータ１６を設けていない分だけコストを低減することができるとともに、滅菌処理で劣化する可能性のあるヒータ１６を設けていない分だけ寿命を延ばすことができる。なお、接続部２０に設けてあるヒータ２６に代えて、ＣＰＵ、光源、レンズのピント調整機構などからの廃熱を利用した加熱手段でもよい。また、伝熱材１７は、プローブ１０の内面にすべて固定されていない。つまり、図１０（ｃ）に示すように、伝熱材１７は、プローブ１０の内面に固定されていない部分を設け、一部に弛みを持たせている。そのため、プローブ１０は外力を加えることで曲げられても、伝熱材１７が破損する可能性を低減している。

図１０（ｄ）に示すように複数のヒータを使用し、ミラー１４と筐体１２との間に設けられるヒータ１６ｂと、筐体１２の内面に設けられるヒータ１６ｃとを設け、各ヒータ同士が配線１６ａで電気的に接続されるよう構成されてもよい。ヒータ１６ｂは、主にミラー１４の曇り止め用で、ヒータ１６ｃは、主に筐体１２の加熱用である。複数のヒータを加熱が必要な部分にのみ配置することができるので、１つの大面積なヒータのみでプローブ全体を加熱する構成に比べて効率良く加熱することができ、消費電力を削減することができる。

なお、曇り止めに用いるヒータ１６ｂと、柔軟性を確保するために用いるヒータ１６ｃとで、発熱量が異なるよう構成されていてもよい。また、ヒータ１６ｂの加熱の対象は、ミラー１４ではなく、図４（ｂ）（ｃ）に記載されている平板ガラス１４ｄを曇り止めするために加熱するよう構成されていてもよい。

また、図示していないが、ヒータ１６ｂおよびヒータ１６ｃの代わりに、伝熱材を使用し、ミラー１４と筐体１２との間に設けられる伝熱材と、筐体１２の内面に設けられる伝熱材とを設け、各伝熱材同士を、別の伝熱材を用いて熱的に接続し、加熱が必要な箇所のみを効率的に加熱できるよう構成されてもよい。

以上のように、実施の形態５に係るプローブ１０は、筐体１２の一部を加熱するヒータ１６または伝熱材１７を有するので、ミラー１４の曇り止め、および筐体１２の加熱のうち少なくとも１つが可能になる。ヒータの加熱によって曇り止めを行うことができる対象は、ミラー１４に限定されず、筐体１２の内面に銀などを蒸着したり、筐体１２の内面を鏡面状に研磨したりするなど筐体１２の一部であっても、計測窓１３（採光部）に設けた平板ガラス１４ｄ，１４ｅなどであってもよい。また、ヒータ１６、ヒータ１６から延びる配線１６ａおよびヒータ１６から延びる伝熱材１７のうち少なくとも一つは、弛みを持たせて筐体１２の少なくとも一部に固定してあるので、外力を加えることでプローブ１０が曲げられても、ヒータ１６、ヒータ１６から延びる配線１６ａおよびヒータ１６から延びる伝熱材１７が破損する可能性を低減することができる。

（実施の形態６）
実施の形態１に係る口腔内スキャナ１００では、プローブ１０を接続部２０に抜差しすることで光学計測部３０に対して着脱可能な構成であると説明した。実施の形態６に係る口腔内スキャナでは、プローブを接続部に抜差しするのではなく、光学計測部の一部として一体化してある。図１１は、本発明の実施の形態６に係る口腔内スキャナの一部の構成について説明するための概略図である。

図１１に示す口腔内スキャナ３００は、図１に示す口腔内スキャナ１００のプローブ１０、接続部２０および光学計測部３０の一部に対応した部分が図示されている。口腔内スキャナ３００の制御部、表示部および電源部は、口腔内スキャナ１００の制御部４０、表示部５０および電源部６０と同じ構成であるため詳しい説明を繰り返さない。

口腔内スキャナ３００では、一体化されたプローブ８０が光学計測部７０（処理部）の入光部として設けられている。プローブ８０は、光学計測部７０に入光するための開口部６１を有する筐体６２と、開口部６１とは反対側の筐体６２に設けられた計測窓６３（採光部）と、計測窓６３から取り込んだ光を開口部６１の方向に反射するミラー６４（反射部）とを備えている。

筐体６２は、例えばシリコーン樹脂のように柔軟性を有する材料で形成されており、図１１の破線図に示すように外力を加えることで上下に対しても可動する。もちろん、筐体６２は、図示していないが左右、捩れのいずれの方向に対しても可動する。筐体６２が可動することで筐体６２の内部に設けたミラー６４の位置も変化させることができる。

プローブ８０は、プローブ８０の上面を外部（例えば、歯）に押し当てて、筐体６２の内部に設けたミラー６４の位置を可動させる。ミラー６４の位置を可動することで、観察対象の死角の位置が、光学計測部７０に設けたレンズ７１，７２および撮像素子７３を通る光路上になり、撮像素子７３で当該死角を撮像することが可能となる。

以上のように、実施の形態６に係る口腔内スキャナ３００では、光を取り込むためのプローブ８０と、プローブ８０から取り込んだ光を処理する光学計測部７０および制御部とを備えている。つまり、プローブ８０が口腔内スキャナ３００に一体化されている。当該プローブ８０は、光学計測部７０に入光するための開口部６１を有する筐体６２と、開口部６１とは反対側の筐体６２に設けられた計測窓６３と、計測窓６３から取り込んだ光を開口部６１の方向に反射するミラー６４とを備えている。さらに、筐体６２は、筐体６２の少なくとも一部を外部に押し当てることでミラー６４の位置を変化させるので、患者への負担を軽減しつつ、撮像する範囲を可動させることができる。

（実施の形態７）
実施の形態１に係る口腔内スキャナ１００では、筐体１２の少なくとも一部を外部に押し当てることでミラー１４の位置を変化させ、撮像する範囲を可動させる構成について説明した。実施の形態７に係る口腔内スキャナでは、筐体を外部に押し当てて筐体を曲げることで撮像素子の視野の一部をミラー１４の枠部分や筐体の内面が遮った場合に処理について説明する。図１２は、本発明の実施の形態７に係る口腔内スキャナにおける犠牲視野を除外する処理を説明するための概略図である。図１３は、本発明の実施の形態７に係る制御部での除外処理を説明するためのブロック図である。なお、本実施の形態７に係る口腔内スキャナは、図１および図２に示した実施の形態１に係る口腔内スキャナ１００と同じ構成を用いるため、同じ符号を用いて詳しい説明を繰返さない。

図１２（ａ）には、観察対象２００の死角２０１を撮像するために、筐体１２を外部に押し当てて破線の位置の筐体１２が実線の位置の筐体１２に曲げられた様子が図示されている。筐体１２が破線の位置にある場合、ミラー１４と撮像素子２３の視野（有効撮像領域）２３ａとの関係は図１２（ｂ）に示す関係となる。つまり、ミラー１４の枠１４ｆの内側にある反射面１４ｇの範囲内に撮像素子２３の視野２３ａが収まっている。そのため、視野２３ａの範囲の画像をすべて三次元形状の演算に使用することができる。一方、筐体１２が曲げられ、実線の位置にある場合、ミラー１４と撮像素子２３の視野２３ａとの関係は図１２（ｃ）に示す関係となる。つまり、撮像素子２３の視野の一部を枠１４ｆや筐体１２の内面が遮るので、ミラー１４の反射面１４ｇの範囲内に撮像素子２３の視野２３ａが収まらず、視野２３ａの一部と枠１４ｆとが重なる。そのため、枠１４ｆと重なった視野２３ａの一部は観察対象２００の画像を得られない犠牲視野（除外領域）２３ｂとなる。この犠牲視野２３ｂは、三次元形状を演算する際のノイズとなり、取得する三次元形状の精度が低下する虞がある。

そこで、図１３に示す制御部４０では、撮像素子２３で撮像した画像から犠牲視野２３ｂの画像を除外して三次元形状を演算する。制御部４０では、撮像素子２３で撮像した画像から犠牲視野２３ｂを検出する検出部４１と、犠牲視野２３ｂを撮像素子２３で撮像した画像から除外する除外処理部４２と、犠牲視野２３ｂを除外した画像から三次元形状を演算する三次元形状処理部４３とを備えている。なお、検出部４１、除外処理部４２および三次元形状処理部４３は、制御部４０のＣＰＵによって処理されるソフトウェアとして実現しても、当該ＣＰＵとは別に処理を行うハードウェアとして実現してもよい。また、当該ＣＰＵやハードウェアなどの三次元形状処理部４３のうち少なくとも一部が、制御部４０の内部に設けてあってもよいし、光学計測部３０の内部に設けてあってもよい。

検出部４１は、光学計測部３０で得られた撮像画像から枠１４ｆより外側の領域と重なった範囲を除外画像（除外領域）として検出する。検出部４１が除外画像を検出する方法としては、例えば枠１４ｆに画像処理で識別できる識別情報を予め付与しておき、撮像画像に当該識別情報が写り込んでいる範囲を除外画像として検出する。識別情報としては、例えば枠１４ｆに塗る色、蛍光材、枠１４ｆに貼付けるバーコード、口腔内に通常存在しないような模様を有するテクスチャや凹凸による刻印パターンなどである。具体的に、枠１４ｆに色を塗り識別情報とする場合、観察対象２００である歯および歯肉は白色か赤色であることが多いので、枠１４ｆを青色や緑色で塗り識別情報とするのが有利である。検出部４１は、青色や緑色が塗られた枠１４ｆが写り込んだ撮像画像から青色や緑色の画像を除外画像として検出する。

なお、識別情報は、枠１４ｆに設ける場合に限定されず、枠１４ｆの外側に位置する筐体１２に設けてもよい。枠１４ｆの外側に位置する筐体１２に識別情報を設けることで、筐体１２の一部が撮像画像に写り込んでも除外画像として検出することができる。また、枠１４ｆに識別情報を設けずに、枠１４ｆの外側に位置する筐体１２にのみ識別情報を設ける場合でもよい。また、検出部４１は、識別情報で除外画像を検出する以外に、枠１４ｆの部分に焦点が合うように調整された別のセンサを設けて、撮像画像に写り込んだ枠１４ｆの位置を特定し除外画像を検出してもよい。さらに、口腔内スキャナが合焦法の技術を用いて三次元形状を取得する撮像装置であれば、枠１４ｆの外には焦点が合わないように設計することができ、検出部４１は、撮像画像に枠１４ｆが写り込んでも焦点が合わないので、ピント調整機構により調整されるすべてのピント範囲にわたって一度も合焦しない画素を検出するだけで、除外画像を検出することができる。なお、この場合、枠１４ｆに画像処理で識別できる識別情報を予め付与しておく必要がない。

次に、除外処理部４２は、検出部４１で検出した除外画像を、撮像画像から除外した処理画像に加工する。三次元形状処理部４３は、除外処理部４２で加工された処理画像に対して三次元形状を演算する。なお、三次元形状処理部４３で演算する処理画像のサイズを一定にするために、除外処理部４２は、撮像画像から除外した除外画像の部分に演算に影響を与えない画像を付加してもよい。三次元形状処理部４３で演算された結果は表示部５０に出力され、表示部５０に観察対象２００の三次元形状が表示される。

なお、ここでは、先に検出部４１と除外処理部４２によって処理画像を加工し、その後処理画像を用いて三次元形状処理部４３にて三次元形状を演算する手順について説明したが、これとは異なる手順で処理を行ってもよい。すなわち、先に未加工の撮像画像を用いて三次元形状を取得し、その後、検出部４１と除外処理部４２によって除外画像を求め、先に求めておいた三次元形状データから、除外画像に対応する座標点（ノイズ）を除外する、という手順で処理してもよい。

ここまでは、除外画像を検出する手法として識別情報を利用する手法について説明したが、別の手法として、歪みセンサを用いる手法でもよい。筐体１２のうち筐体１２が曲がった際に歪みを生じる部分には歪みセンサ（図示せず）が設けられ、当該歪みセンサは、筐体１２の曲げによって発生する歪みの量に応じた歪み量情報を出力する。検出部４１は、歪み量情報に基づいて、除外領域を検出する。例えば、あらかじめ歪みセンサから出力される歪み量情報と、筐体１２の曲げによって除外領域が発生する条件とを対応付けておけば、口腔内スキャナ１００を使用中に、歪みセンサから出力される歪み量情報が所定条件を満たした場合に、除外処理部４２が動作するよう設定し、除外処理部４２は撮像画像から所定の除外画像を除外し、処理画像を加工するような手順で処理することが可能である。その後は同様に、三次元形状処理部４３は処理画像を用いて三次元形状を演算し、表示部５０にて三次元形状を表示すればよい。歪みセンサとして、例えば歪みゲージや、光ファイバ式歪みセンサなどが利用できる。上記歪みセンサはシート状または細線状であるため、筐体１２の内部に組み込んだり、ヒータ１６の回路上や伝熱材１７の上にレイアウトしたりすることが可能である。歪みセンサは、上下、左右、捩れなどの各方向の歪み量を検知できるよう、筐体１２の内部に複数設置されていてもよい。歪みセンサを用いる手法は、識別情報を用いる手法に比べ、部品数は増えるものの、複雑な画像処理のための演算が不要であるため、演算負荷が低く、撮像の高速化に有利となる。

以上のように、本発明の実施の形態７に係る口腔内スキャナでは、ミラー１４の位置の変化により、ミラー１４の枠および枠１４ｆの外側に位置する筐体１２のうち少なくとも一方と、撮像素子２３の視野２３ａとが重なった除外画像を検出する検出部４１と、検出部４１で検出した除外画像を撮像素子２３の撮像画像から除外する除外処理部４２とを備えるので、取得する三次元形状の精度を向上させることができる。なお、撮像画像を表示部５０に表示させて使用者が操作を行なう場合、除外処理部４２で撮像画像から除外画像を除外して表示部５０に表示することで、画面内にミラー枠や筐体内面などの不要なものが写らず、使用者は観察対象２００のみに集中して観察することができ、操作性が向上する。

また、本発明の実施の形態７に係る口腔内スキャナでは、枠１４ｆおよび枠１４ｆの外側に位置する筐体１２のうち少なくとも一方に識別情報を設け、検出部４１が、撮像画像から識別情報を識別して除外画像を検出するので、容易に除外画像を検出することができる。あるいは、筐体１２に歪みセンサを設け、当該歪みセンサが、ミラー１４の位置の変化によって筐体１２に発生する歪みの量に応じた歪み量情報を出力し、検出部４１が歪みセンサから出力される歪み量情報に基づいて除外画像を検出する場合、検出部４１の演算処理を低負荷にでき、高速で除外画像を検出することが可能となる。

（変形例）
本発明の実施の形態１〜７に係るプローブおよび撮像装置は口腔内スキャナに用いると説明したが、これに限定されるものではない。例えば、口腔内カメラ、光干渉断層診断装置（Optical Coherence Tomography: OCT）、紫外・赤外・テラヘルツイメージング装置、蛍光イメージング装置などの撮像装置に対して、本発明の実施の形態１〜７に係るプローブおよび撮像装置を用いてもよい。

また、本発明の実施の形態１〜７に係る撮像装置の撮像の対象は、口腔内の歯や歯肉に限ったものではなく、外耳道などの生体組織や、建築物の壁の隙間、配管の内部や、空洞を有する工業製品などであっても良く、本発明は、狭隘で死角の生じやすい空間内を計測／観察する用途に対し広く適用可能である。

また、本発明の実施の形態１〜７に係るプローブでは、プローブの筐体を外部に押し当てることで当該筐体を曲げて、ミラーの位置を変化させることを説明したが、これに限定されるものではない。例えば、プローブの筐体を外部に押し当てても当該筐体自体は曲がらないが、プローブの筐体を外部に押し当てることで当該筐体から露出するミラーの一部（例えばミラーの裏面に当接する棒状物）も一緒に押され、ミラーの位置のみが変化する構成でもよい。なお、ミラーは、裏面の一部が弾性体によって筐体に保持されているので、裏面を押すことでミラーの位置を変化させることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０，８０ プローブ、１１，６１ 開口部、１２，６２ 筐体、１３，６３ 計測窓、１４，６４ ミラー、１５ 変化防止部、１６，１６ｂ，１６ｃ，２６ ヒータ、２０，２０ａ 接続部、２１，２２，７１，７２ レンズ、２３，７３ 撮像素子、３０，７０ 光学計測部、４０ 制御部、４１ 検出部、４２ 除外処理部、４３ 三次元形状処理部、５０ 表示部、６０ 電源部、１００，３００ 口腔内スキャナ。

Claims (18)

1. 撮像装置に着脱可能なプローブであって、
   前記撮像装置の少なくとも一部と接続するための開口部を有する筐体と、
   前記開口部とは反対側の前記筐体に設けられた採光部と、
   前記採光部から取り込んだ光を前記開口部の方向に反射する反射部とを備え、
   前記筐体は、前記筐体の少なくとも一部を外部に押し当てることで前記反射部の位置を変化させることができる、プローブ。
2. 前記反射部に設ける光学素子および前記採光部に設ける光学素子は、レンズ効果を有していない、請求項１に記載のプローブ。
3. 前記筐体は、少なくとも一部を曲げることができる柔軟性を有する材料で構成される、請求項１または請求項２に記載のプローブ。
4. 前記筐体の少なくとも一部は、前記筐体の他の部分より硬い、請求項３に記載のプローブ。
5. 前記筐体は、異なる複数の材料を組み合わせることによって、前記筐体の位置により柔軟性が異なるように構成される、請求項３または請求項４に記載のプローブ。
6. 前記筐体は、少なくとも一部を曲げることができる構造部で構成される、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のプローブ。
7. 前記筐体は、少なくとも一部が熱可塑性の材料で構成される、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のプローブ。
8. 前記筐体は、前記筐体の一部と、前記反射部および前記採光部のうち少なくとも一箇所とを加熱する加熱部を有する、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のプローブ。
9. 前記加熱部は、ヒータであって、
   前記ヒータ、前記ヒータから延びる配線および前記ヒータから延びる伝熱材のうち少なくとも一つは、弛みを持たせて前記筐体の少なくとも一部に固定してある、請求項８に記載のプローブ。
10. 前記筐体は、予め定められた変化量以上の前記反射部の位置の変化を防止する変化防止部を有する、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載のプローブ。
11. 前記筐体は、前記開口部を形成する前記筐体の一部を外側に捲ることが可能な柔軟性を有する材料で構成されている、請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載のプローブ。
12. 前記開口部を形成する前記筐体の一部に、前記撮像装置と嵌合させるための嵌合部を有する、請求項１１に記載のプローブ。
13. プローブと、
    前記プローブと着脱可能に接続する接続部と、
    前記接続部に接続した前記プローブから取り込んだ光を処理する処理部とを備え、
    前記プローブは、請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載のプローブである、撮像装置。
14. 前記接続部は、前記プローブと接続する側の断面の大きさが、少なくとも他の部分の一部の断面の大きさに比べて大きい、請求項１３に記載の撮像装置。
15. 光を取り込むための入光部と、
    前記入光部から取り込んだ光を処理する処理部とを備え、
    前記入光部は、
    前記処理部に入光するための開口部を有する筐体と、
    前記開口部とは反対側の前記筐体に設けられた採光部と、
    前記採光部から取り込んだ光を前記開口部の方向に反射する反射部とを含み、
    前記筐体は、前記筐体の少なくとも一部を外部に押し当てることで前記反射部の位置を変化させることができる、撮像装置。
16. 前記反射部の位置の変化により、前記反射部の枠および前記枠の外側に位置する前記筐体のうち少なくとも一方と、前記撮像装置の有効撮像領域とが重なった除外領域を検出する検出部と、
    前記検出部で検出した前記除外領域を前記撮像装置の撮像画像から除外する除外処理部とをさらに含む請求項１３〜請求項１５のいずれか１項に記載の撮像装置。
17. 前記反射部の前記枠および前記枠の外側に位置する前記筐体のうち少なくとも一方に識別情報を設け、
    前記検出部は、前記撮像装置の撮像画像から前記識別情報を識別して前記除外領域を検出する、請求項１６に記載の撮像装置。
18. 前記筐体に歪みセンサを設け、
    前記歪みセンサは、前記反射部の位置の変化によって前記筐体に発生する歪みの量に応じた歪み量情報を出力し、
    前記検出部は、前記歪み量情報に基づいて、前記除外領域を検出する、請求項１６に記載の撮像装置。

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