JP2018153364A - 撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ビームを収束させる大がかりな光学系を必要とせず、歯列を一括で撮影することが可能な撮影装置を提供する。
【解決手段】撮影装置（１０１）は、歯列（３０１）の撮影に用いられる。撮影装置（１０１）は、歯列（３０１）の側面に接触または近接した状態で、歯列（３０１）の側面を照明する導光路（１０２）と、歯列（３０１）から散乱された光を受光する受光ヘッド（１０４）を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮影装置に関する。

従来、歯科診断に用いられる撮影方法としては、個別の歯または口腔を開く口角鈎を使って、口角を広げたり、鏡を使って外側から照明したりして、撮影するなどの方法が用いられてきた。昨今、カメラの小型化が進んだことにより、直接口腔内へカメラを挿入して口腔内を撮影することが可能になってきたため、照明方法もこれに適合した方法が必要となってきている。

一方、近赤外線を利用して、カメラによって観察または撮影することで、歯、特に、臼歯などの奥歯の内部を観察できることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。

しかしながら、歯科医療の現場で、患者の歯を診察するために、非特許文献１のような光学系を利用するのは困難である。

本発明は、ビームを収束させる大がかりな光学系を必要とせず、歯列を一括で撮影することが可能な撮影装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、歯列の撮影に用いられる撮影装置であって、前記歯列の側面に接触または近接した状態で、前記歯列の側面を照明する照明手段と、前記歯列から散乱された光を受光する受光手段を有する。

本発明によると、ビームを収束させる大がかりな光学系を必要とせず、歯列を一括で撮影することが可能な撮影装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る撮影装置を示す側面図である。 図１の撮影装置を示す上面図である。 図１の撮影装置の分解した状態を示す上面図である。 図１の撮影装置の歯列の側面と接触する部分を示す断面図である。 図１の導光路の歯列の側面と接触する部分の断面を示す図である。 図１の導光路の歯列の側面と接触する部分に対して垂直な断面を示す図である。 図６（ｃ）の導光路を示す断面図である。 図１の導光路と光源が接続する部分の構造を示す図である。 図１の撮影装置の一部を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る撮影装置の一部を示す斜視図である。 図１０の撮影装置の概略を示す側面図である。 図１０のＬＥＤアレーの駆動回路の一例を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る撮影装置を示す側面図である。 図１３の照明装置の構造を示す断面図である。 図１４（ａ）の照明装置の動作を説明する断面図である。 図１３の照明装置の一部を示す斜視図である。 本発明の第４の実施形態に係る撮影装置の一部を示す斜視図である。 図１３の照明器の駆動回路の一例を示す図である。 図１７のＬＥＤアレーの駆動回路の一例を示す図である。

次に、本発明を実施するための形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１および図２に、本発明の第１の実施形態に係る撮影装置を示す。なお、図１および図２は、導光路（１０２）を歯列（３０１）と、頬または唇（３０４）との間に挟み、受光ヘッド（１０４）を、患者の口を通して下顎口腔内に、歯列（３０１）に対向するように挿入して、下顎側の歯列（３０１）を撮影している状態である。このとき、上顎側の歯列についても、下顎側の歯列（３０１）と同様に、撮影することができる。

なお、本願明細書および特許請求の範囲において、歯列は、歯肉（歯茎）の外部に露出している部分のみではなく、歯肉の内部の部分を含む。

口腔内には、臼歯、切歯、犬歯等からなる歯列（３０１）、歯肉（３０２）および舌（３０３）が存在する。

撮影装置（１０１）は、撮影時、光源（１０９）を内蔵する竿（１０７）が口腔外に配置されており、竿（１０７）は、コントローラに付属している。また、撮影装置（１０１）は、撮影時、歯列（３０１）の側面に接触または近接した状態で、歯列（３０１）の側面を直線状に照明するための導光路（１０２）および歯列（３０１）から散乱された光を受光するための光学系を内蔵する受光ヘッド（１０４）が口腔内に配置されている。このとき、光源（１０９）から発せられた光は、導光路（１０２）へ導かれる。

ここで、魚眼レンズ（または広角レンズ）を有する受光ヘッド（１０４）と、導光路（１０２）は、着脱のための接続部を介して、竿（１０７）と接続されている。

光源（１０９）から発する光としては、例えば、波長が８００ｎｍ〜１０００ｎｍである近赤外線を用いることができる。

光源（１０９）としては、例えば、ＬＥＤを用いることができる。

なお、本願明細書および特許請求の範囲において、歯列の側面に近接した状態は、歯肉と接触した状態を含む。

竿（１０７）の受光ヘッド（１０４）と接続されている側には、歯列（３０１）のうちの、切歯に突き当てするための弾力のある樹脂状の突き当て（１０６）が設置されている。撮影装置（１０１）は、コントローラに付属している竿（１０７）によって、口腔外から、照明や撮影の位置を、手動で設定することができる。

歯肉（３０２）に沿って配置されている導光路（１０２）から、歯列（３０１）の側面、特に、臼歯などの奥歯の側面が照明され、主に歯列（３０１）の噛み合わせ面方向の散乱光が、受光ヘッド（１０４）の魚眼レンズによって受光され、歯列（３０１）が撮影される。

なお、受光ヘッド（１０４）は、電子回路部が防水である。このようにすることで、電気的な安全性を保持し、かつ、衛生的な管理や滅菌処理にも適する。

また、比較的柔軟性がある樹脂などの材質で、導光路（１０２）を作製することで、口腔内の形状の個人差に対応することができる。

なお、口腔内を照明するのに導光路（１０２）を用いる場合は、竿（１０７）に光源（１０９）を配置するが、導光路（１０２）と光源（１０９）を一体化させて、竿（１０７）に電源を配置することができる。

撮影装置（１０１）は、必要に応じて、簡単に分解することができる（図３参照）。

特に、樹脂製の導光路（１０２）が用いられている場合は、ディスポーザブルな部品の廃棄や、再利用するためのオートクレーブや次亜塩素酸による滅菌処理などのために、樹脂製の導光路（１０２）を他の部分と切り離す必要がある。

その他、受光ヘッド（１０４）は、使用後に滅菌処理を実施する必要がある。魚眼レンズに耐薬品性または耐熱性に優れるコーティングが施されている場合は、アルカリ性にやや弱い。このため、次亜塩素酸水溶液を用いる場合には、ｐＨの調整に用いられる炭酸ナトリウムの使用が制限される。一方、次亜塩素酸水溶液を酸性で用いると、塩素が発生してしまうため、僅かな酸性で用いることが推奨される。

突き当て（１０６）も、樹脂製であり、ディスポーザブルな部品であるため、他の部分と切り離す必要がある。

図４に、撮影装置（１０１）の歯列（３０１）の側面と接触する部分を示す。

なお、図４（ａ）は、受光ヘッド（１０４）を、患者の口を通して口腔内に挿入し、導光路（１０２）および突き当て（１０６）が、歯列（３０１）のうちの、切歯の側面に接している様子である。

また、図４（ｂ）は、導光路（１０２）が、歯列（３０１）のうちの、臼歯の側面に接している様子である。歯列（３０１）と、頬または唇（３０４）との間に、導光路（１０２）が挟まることで、受光ヘッド（１０４）の位置が安定し、歯列（３０１）を撮影し易くすることができる。

図５に、導光路（１０２）の歯列（３０１）の側面と接触する部分の断面を示す。

導光路（１０２）は、クラッド（１２１）の一部を連続的に除去して、光を直線状に放射する光放射部（１０３）とされており、光放射部（１０３）の高さが異なる（図５（ａ）〜（ｃ）参照）。導光路（１０２）が十分に薄い場合は、歯列（３０１）と、頬または唇（３０４）との間に挟まっている導光路（１０２）の光放射部（１０３）の高さを、脱脂綿などで詰めものをすることでも調節することができるが、導光量を多くするためには、導光路（１０２）の断面積が大きい方がよい。このため、光放射部（１０３）の高さが異なる導光路（１０２）を用意することで、照明する高さを調節することが容易になる。

なお、クラッド（１２１）の一部を断続的に除去して、光を点線状に放射する光放射部としてもよい。

図６に、導光路（１０２）の歯列（３０１）の側面と接触する部分に対して垂直な断面を示す。

導光路（１０２）は、一般に、周囲を囲むごく薄いクラッド（１２１）として、導光するコア（１２２）より屈折率が低い樹脂または金属を用いる。クラッド（１２１）として、金属を用いる場合は、近赤外線領域の光の反射率が銀の場合でも大凡９５％程度であるため、導光路（１０２）の端部までの距離によっては、光の損失がやや大きくなる。

導光路（１０２）は、クラッド（１２１）の一部を除去して、光放射部（１０３）とすることができる（図６（ａ）参照）。このとき、光の放射角を幾分でも小さくするために、光放射部（１０３）を凸レンズ状にしてもよい（図６（ｂ）参照）。

また、導光路（１０２）として、クラッド（１２１）により周囲が囲まれているコア（１２２）である、汎用のマルチモード光ファイバを用いることができる（図６（ｃ）参照）。この場合、歯列（３０１）と、頬または唇（３０４）との間に、安定に挟まれるように、導光路（１０２）を遮光材料（１０２ａ）に埋め込む。

このとき、コア（１２２）の断面が大きいと、光源（１０９）から発せられた光を取り入れやすく、光放射部（１０３）を大きく設定し易い。このため、図６（ｃ）の導光路（１０２）は、口腔内の奥まで光を行き渡らせるために、光放射部（１０３）を、図６（ａ）（ｂ）の導光路（１０２）に比べ、小さくしなければならない。

図７に、図６（ｃ）の導光路（１０２）を示す。なお、図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれクラッド（１２１）の一部を除去して、光放射部（１０３）を形成した場合、クラッド（１２１）により周囲が囲まれているコア（１２２）の一部を切り欠いて、光放射部（１０３）を形成した場合である。

たとえば、図７（ａ）の構成では、クラッド（１２１）とコア（１２２）の溶剤に対する溶解性の違いを利用してエッチングすることにより、クラッド（１２１）の一部を除去することができる。

また、図７（ｂ）の構成では、カミソリ状の刃物で切り込みを入れることにより、クラッド（１２１）により周囲が囲まれているコア（１２２）の一部に切り欠きを形成することができる。

図８に、導光路（１０２）と光源（１０９）が接続する部分の構造を示す。

図８（ａ）に示すように、光源（１０９）から発せられた光を、図中、左右に直接分配することは、極めて困難である。ここで、コア（１２２）の断面が大きい場合、僅かな光量を直接分配することは可能である。しかしながら、クラッド（１２１）を構成する材料が、コア（１２２）より屈折率が低い樹脂である場合、光源（１０９）から発せられた光がクラッド（１２１）を透過して直接口腔内に照射されないように、光が入射される導光路（１０２）の正面に、別途遮光のための工夫が必要となる。さらに、導光路（１０２）の光放射部（１０３Ｌ、１０３Ｒ）は、光が入射される導光路（１０２）の正面を大きく避けなければならないため、光の損失が大きくなる。

図８（ｂ）では、光の損失を避けるために、左右二系統であり、概ね左右対称に配置されている導光路（１０２Ｌ、１０２Ｒ）としての、マルチモード光ファイバは、許容される曲率以下で、それぞれ、図中、左右に曲げられている。しかも、光源（１０９）の代わりに、２個の光源（１０９Ｌ、１０９Ｒ）が用いられている。しかしながら、導光路（１０２Ｌ、１０２Ｒ）の曲げられている部分に、光放射部（１０３）が形成されていると、歯列（３０１）と接触または近接することができないことに加え、光放射部（１０３）から光が漏洩してしまう。これを避けるためには、歯列（３０１）の側面に接触または近接することができない領域（１２４）に光放射部（１０３）を形成しない、または、歯列（３０１）の側面に接触または近接することができない領域（１２４）を遮光する必要がある。したがって、図８（ｂ）の構造は、切歯付近を照明しにくくなる。

図８（ｃ）では、導光路（１０２Ｌ、１０２Ｒ）は、対称面付近で交差させて、図中、左右に曲げられている。このようにすることで、導光路（１０２Ｌ、１０２Ｒ）の曲率を上げることなく、歯列（３０１）の側面に接触または近接することができない領域（１２４）を最小限とすることが可能になる。

なお、図８（ｂ）および（ｃ）では、導光路（１０２Ｌ、１０２Ｒ）の光源（１０９Ｌ、１０９Ｒ）と接続する部分を、図中、上下方向としているが、より曲率を下げるために、斜め方向としてもよい。

（第２の実施形態）
撮影装置（１０１）は、導光路（１０２）および光放射部（１０３）を有するのに対し（図９参照）、撮影装置（１０１Ａ）は、ｎ個のＬＥＤが一列に配列されているＬＥＤアレー（１０３Ａ）を光源として利用する（図１０、図１１参照）。

ＬＥＤアレー（１０３Ａ）は、歯列（３０１）の側面を点線状に照明するが、導光路（１０２）が歯列（３０１）の側面を直線状に照明するのと、実質的に同等な効果を得ることができる。

なお、撮影装置（１０１）でも説明したが、光源（１０９）と電源の関係から、撮影装置（１０１）においては、コネクタ（１０５）は、光コネクタの場合と電気コネクタの場合がある。コネクタ（１０５）が光コネクタである場合は、導光路（１０２）に、光源（１０９）から発せられた光を接続させる。また、コネクタ（１０５）が電気コネクタである場合は、竿（１０７）に電源が配置され、導光路（１０２）と光源（１０９）が一体化されることになる。

一方、撮影装置（１０１Ａ）においては、光源として、ＬＥＤアレー（１０３Ａ）が用いられているため、コネクタ（１０５Ａ）は、電気コネクタのみとなり、光源（１０９）の代わりに、電源（１０９Ａ）を配置する。このとき、竿（１０７）に電源（１０９Ａ）を配置する位置は、特に限定されない。

一般に、導光路（１０２）に、光源（１０９）から発せられた光を接続させるのは難しく、電気コネクタで接続するのは容易である。電気コネクタは、口腔付近に配置すると、違和感の原因となりやすいが、口腔から十分な距離を隔てて配置すればよい。

工場で、ＬＥＤアレー（１０３Ａ）を製造するところで、コネクタ（１０５Ａ）を製造する方が容易であるが、ディスポーザブルとする場合、ＬＥＤアレー（１０３Ａ）のコストが入ることになる。導光路（１０２）（図３参照）のように、コネクタ（１０５Ａ）の着脱が容易であることで、衛生上の管理、オートクレーブや滅菌処理、あるいはディスポーザブルへの対応がし易くなる。

ＬＥＤアレー（１０３Ａ）は、ｎ個のＬＥＤが一列に配列されているため、ＬＥＤアレー（１０３Ａ）の駆動回路（図１２参照）を用いて、ｎ個のＬＥＤを点灯させればよい。このとき、ＬＥＤアレー（１０３Ａ）の駆動回路は、配線の量を減らすために、すべて並列接続とする。

ＬＥＤアレー（１０３Ａ）は、防水状態で実装しなければならない。このため、ＬＥＤアレー（１０３Ａ）の実装基板を柔軟性のある樹脂で固めることになるが、歯列（３０１）と接触または近接する部分を透明な樹脂で固め、歯列（３０１）と接触または近接しない側を遮光性の樹脂で固めるのが望ましい。

（第３の実施形態）
図１３に、本発明の第３の実施形態に係る撮影装置を示す。

撮影装置（１０１Ｂ）は、ｎ個（ただし、ｎは２以上の整数である。）の導光路（１０２−ｉ）を独立に選択的に点灯させる機能を有する照明器（１０２Ｂ）を有する以外は、撮影装置（１０１Ａ）と同様の構成である。このとき、撮影装置（１０１Ｂ）は、ｎ個の導光路（１０２−ｉ）に対応する２ｎ個の光源（１０９Ｌ−ｉ、１０９Ｒ−ｉ）（図８（ｃ）参照）を有する。

照明器（１０２Ｂ）には、歯列（３０１）の高さ方向にｎ個の導光路（１０２−ｉ）が平行に配置されており、歯列（３０１）の側面を高さを変えて直線状に照明することを可能にしている。このようにすることで、口腔外からの電気的な操作によって、高さを変えて照明することを制御できるようになる。その結果、図５のように、歯列（３０１）の側面を高さを変えて直線状に照明するために、導光路（１０２）の構造を変えたり、使用者が導光路（１０２）の高さを調節したりする必要がなくなる。

図１４に、照明器（１０２Ｂ）の構造を示す。

図１４（ａ）、（ｂ）の照明器（１０２Ｂ）は、導光路（１０２−ｉ）を埋め込む材料として、遮光材料（１０２ａ）が用いられており、導光路（１０２−ｉ）の歯列（３０１）と接触または近接する部分のみを露出させ、光放射部（１０３−ｉ）としている。

図１４（ｃ）の照明器（１０２Ｂ）は、導光路（１０２−ｉ）を埋め込む材料として、透明材料（１０２ｂ）が用いられている。この場合、歯列（３０１）で反射した反射光が頬または唇（３０４）の側へ漏れることになるが、照明器（１０２Ｂ）を製造する際には都合がよい。

図１４（ｄ）の照明器（１０２Ｂ）は、歯列（３０１）と接触または近接する部分を構成する材料のみを透明材料（１０２ｂ）にする以外は、図１４（ａ）の照明器（１０２Ｂ）と同様である。

図１４（ｅ）の照明器（１０２Ｂ）は、各導光路（１０２−ｉ）の周囲が透明材料（１０２ｂ）で覆われた状態で、遮光材料（１０２ａ）に埋め込まれている以外は、図１４（ａ）の照明器（１０２Ｂ）と同様である。これにより、隣接する導光路（１０２−ｉ）の光放射部（１０３−ｉ）から放射された光が干渉せず、各導光路（１０２−ｉ）から放射された光の分離を高めることができる。

ここで、各導光路（１０２−ｉ）から放射された光の分離を高めるためには、光放射部（１０２−ｉ）を歯列（３０１）に完全に密着させることが望ましい。

図１５を用いて、図１４（ａ）の照明器（１０２Ｂ）の動作を説明する。

図１５（ａ）は、最下部の導光路（１０２−１）を、歯肉（３０２）に接触した（歯列（３０１）の側面に近接した状態）で点灯させて、歯肉（３０２）を照明することにより、歯肉（３０２）の内部の歯列（３０１）を撮影している状態である。

図１５（ｂ）は、中央付近の導光路（１０２−３）を、歯列（３０１）の側面に接触した状態で点灯させて、歯列（３０１）の側面を照明することにより、歯列（３０１）の内部にある病変（１０８）付近を撮影している状態である。

図１５（ｃ）は、最上部の導光路（１０２−５）を、歯列（３０１）の側面に接触した状態で点灯させて、歯列（３０１）の噛み合わせ面の付近を照明することにより、歯列（３０１）の噛み合わせ面の付近を撮影している状態である。

以上のように、歯列（３０１）の高さの異なる部分を連続的に撮影することで、歯列（３０１）の噛み合わせ面からの深さ方向の情報を得ることが可能になる。

（第４の実施形態）
撮影装置（１０１Ｂ）は、導光路（１０２−ｉ）の光放射部（１０３−ｉ）を有するのに対し（図１６参照）、撮影装置（１０１Ｃ）は、ｍ個のＬＥＤがｎ列（ただし、ｎは２以上の整数である。）配置されているＬＥＤアレー（１０３Ｃ）を光源として利用する（図１７参照）。

撮影装置（１０１Ｃ）は、撮影装置（１０１Ｂ）において、高さ方向に配置されている複数の導光路（１０２−ｉ）を用いるのと同様に、ＬＥＤが二次元的に配置されているＬＥＤアレー（１０３Ｃ）を用いる。このため、ＬＥＤの高さを変えずに、歯列（３０１）方向の高さが異なる点線状の照明を実現することができる。また、口腔外のコントローラによって、ＬＥＤの点灯を制御し、歯列（３０１）の噛み合わせ面からの深さ方向の情報を得ることが可能になる。

（第３の実施形態と第４の実施形態の駆動回路）
照明器（１０２Ｂ）は、歯列（３０１）の高さ方向にｎ個の導光路（１０２−ｉ）を有するため、照明器（１０２Ｂ）の駆動回路（図１８参照）を用いて、対応する高さの２個の光源（１０９Ｌ−ｉ、１０９Ｒ−ｉ）を点灯させて、導光路（１０２−ｉ）へ導けばよい。光源（１０９Ｌ−ｉ、１０９Ｒ−ｉ）は、竿（１０７）に内蔵されているが、照明器（１０２Ｂ）に内蔵させてもよい。すなわち、コネクタ（１０５Ｂ）は、前者の場合、光コネクタであり、後者の場合、電気コネクタである。

これに対し、ＬＥＤアレー（１０３Ｃ）は、ｍ個のＬＥＤがｎ列配置されているため、ＬＥＤアレー（１０３Ｃ）の駆動回路（図１９参照）を用いて、対応する高さのｎ個のＬＥＤを点灯させればよい。ＬＥＤアレー（１０３Ｃ）の駆動回路は、配線の量を減らすために、対応する高さのｎ個のＬＥＤを並列接続する。このとき、歯列（３０１）の高さ方向（ｊ＝１，２，・・・，ｎ）に対応して、スイッチをＯＮ／ＯＦＦすることで、対応する高さのｎ個のＬＥＤを口腔外から制御して点灯させる。

もちろん、ディスプレーと同様なアクティブマトリクス状の光源を用いて、任意のＬＥＤを外部から制御して点灯させることも配線次第で可能であるが、ディスプレーを用いて、走査するのは、照明としてはあまり好ましくない。また、ＬＥＤを独立に制御するのは、配線がやや難しくなる。

従って、口腔内の制約の範囲で、歯列（３０１）の深さ方向毎に、ＬＥＤを点灯する場合のような、歯列（３０１）の深さ方向の情報を得るような場合であれば、比較的少ない配線で多数のＬＥＤの点灯を制御することができる。

もちろん、やや配線量が増えることを許容するなら、歯列（３０１）の深さ方向毎に、一つ置きのＬＥＤを交互に点灯できるようにするなどの応用ができる。ＬＥＤを用いる場合、歯列（３０１）方向の高さが同じＬＥＤでも、光の当て方を口腔外から容易に制御することができるのであれば、歯列（３０１）の内部にある病変を見つけるのに役立てることができる。

１０１、１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ 撮影装置
１０２ 導光路
１０２Ｂ 照明器
１０２ａ 遮光材料
１０２ｂ 透明材料
１０３、１０３−ｉ 光放射部
１０３Ａ、１０３Ｃ ＬＥＤアレー
１０４ 受光ヘッド
１０５、１０５Ａ コネクタ
１０６ 突き当て
１０７ 竿
１０８ 病変
１０９、１０９Ｌ、１０９Ｒ、１０９Ｌ−ｉ、１０９Ｒ−ｉ 光源
１０９Ａ 電源
１２１ クラッド
１２２ コア
１２４ 歯列に接触または近接することができない領域
３０１ 歯列
３０２ 歯肉
３０３ 舌
３０４ 頬または唇

Christopher M. Buhler, etc., "Imaging of occlusal dental caries (decay) with near-IR light at 1310-nm", Vol.13, No.2, Optics Exp., OSA, 24 Jan. 2005

Claims (5)

1. 歯列の撮影に用いられる撮影装置であって、
   前記歯列の側面に接触または近接した状態で、前記歯列の側面を照明する照明手段と、
   前記歯列から散乱された光を受光する受光手段を有することを特徴とする撮影装置。
2. 前記照明手段は、前記歯列と、頬または唇との間に挟むことが可能であることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
3. 光源をさらに有し、
   前記照明手段は、前記光源から発せられた光を導光し、前記歯列に接触または近接した状態で、前記歯列の側面を直線状または点線状に照明することが可能な導光路を有することを特徴とする請求項１または２に記載の撮影装置。
4. 前記導光路は、二系統であり、概ね左右対称に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の撮影装置。
5. 前記照明手段は、前記歯列の側面を点線状に照明することが可能なＬＥＤアレーであることを特徴とする請求項１または２に記載の撮影装置。