JP5325381B2

JP5325381B2 - 口腔内観察装置

Info

Publication number: JP5325381B2
Application number: JP2006270586A
Authority: JP
Inventors: 光明 ▲高▼田; 良二木南
Original assignee: GC Corp
Current assignee: GC Corp
Priority date: 2006-10-02
Filing date: 2006-10-02
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2026-10-02
Also published as: JP2008086554A

Description

本発明は、口腔内、特に歯牙や歯肉の表面状態を観察する口腔内観察装置に関し、詳しくは、通常の歯牙や歯肉の状態に加え、歯の表面に付着した歯垢や歯石等をも観察することができる口腔内観察装置に関する。

従来、歯の状態を観察するための手段として先端が所定の角度に傾斜した鏡を備えた口腔鏡が用いられてきた。また近年においては、鏡の代わりに小型のカメラが先端に備えられた装置により、モニタ等の表示装置で口腔内を患者とともに観察することも行われている。

一方、歯の表面に付着した歯垢や歯石等は、歯のトラブルの原因となるものであるが、通常の手段では視認することが困難であった。そこで薬品を用いて歯垢や歯石等を着色して視認することがおこなわれていた。さらに近年においては、当該歯垢や歯石等は、紫色照明の照射により該紫色照明の波長より長い波長を有する蛍光線を反射することがわかっていた。

以上のことから、特許文献１には、口腔内の観察装置において、白色光と特定の波長を有する光との両方の光源を有する口腔内の観察装置が開示されている。そして、ここでは２種類の光源を切り替えて照射し、その反射光を１つのカメラによって観察することが可能とされている。これによれば、通常の口腔内観察と、上記歯垢や歯石等に起因する蛍光線観察とを１つの装置でおこなうことができる。
特開２００４−８９２３６号公報

しかし、通常の口腔内観察に用いられる白色光（例えば白色ＬＥＤ）と、歯垢や歯石等に起因する蛍光反射光とは、波長、及び光の強度が著しく異なるので、白色光源と特定の波長を有する光源とを単に配置しただけでは効果的な口腔内の観察は困難であった。このため、特許文献１では、光源として半導体レーザーを用いてより高いエネルギーの反射光を得る旨が開示されている。ところが、レーザー類はその性質上、取り扱いに注意を要する問題があった。また、他の方法として当該光量の差を、光量の小さい方に合わせてカメラの絞りを設定し、絞りを開いたものとすることも考えられるが、これでは焦点深度が浅くなり、広範囲に亘る鮮明な映像を得ることができない問題があった。

そこで、本発明は簡易的な構造で、より明確に歯の表面状態を観察することができる口腔内観察装置を提供することを課題とする。

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

請求項１に記載の発明は、口腔内を照明し、いずれかしか点灯しないように切替可能に設けられたピーク波長の異なる２種類の光源（２３、２４）と、２種類の光源により照射された口腔内からの反射光を受光する受光部（２５）とを備え、２種類の光源はそれぞれ複数設けられ、一方の種類の光源（２３）により照射される光が３８５〜４３０ｎｍ間にピーク波長を有するとともに、他方の種類の光源（２４）により照射される光が白色光とされ、一方の種類の光源の数が他方の種類の光源の数の２倍以上であることにより、２種類の光源の一方（２３）を点灯するために投入されるエネルギーが、他方（２４）を点灯するために投入されるエネルギーに対し２倍以上であり、一方の種類の光源から受光部までの距離が、他方の種類の光源から受光部までの距離よりも短い、口腔内観察装置（１０）を提供することにより前記課題を解決する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の口腔内観察装置（１０）の２種類の光源（２３、２４）がＬＥＤであることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の口腔内観察装置（１０）の受光部（２５）には、４３０〜４６０ｎｍから選択されるいずれかの波長以下の波長の光を遮光する補色フィルタ（２７）が備えられることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の口腔内観察装置（１０）の受光部（２５）には、固定絞り（２８）が備えられることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の口腔内観察装置（１０）の受光部（２５）がＣ−ＭＯＳセンサ（３０）又はＣＣＤ素子を備え、反射光が、該Ｃ−ＭＯＳセンサ又はＣＣＤ素子により電気信号に変換されることを特徴とする。

本発明の口腔内観察装置によれば、目的に応じて切り替えられる２種類の光源において、簡易的に反射光の強度差を小さくすることができ、容易に、かつ、明確な口腔内観察を可能とする口腔内観察装置を提供することができる。これにより一方の光源では白色光による口腔内観察を、他方の光源では紫色光による歯垢や歯石等の検出をおこなうことが可能となる。

また、この際に受光部の絞りを固定絞りとすることができるので、機械的な機構を必要とせず、簡易的な構造とすることができる。さらには、当該固定絞りにおいて、大きく絞ることが可能となり、焦点深度が深く、広い範囲で鮮明な画像を得ることができる。

本発明のこのような作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための最良の形態から明らかにされる。

以下、本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。

図１は、本発明の１つの実施形態にかかる口腔内観察装置１０である。口腔内観察装置１０は、観察器具２０と、信号処理部１２と、コンピュータ接続端子１３と、モニタ接続端子１４と、ビデオ出力端子１５とを備えている。また、観察器具２０と信号処理部１２とは、ケーブル１１で、信号処理部１２と、コンピュータ接続端子１３、モニタ接続端子１４、ビデオ出力端子１５とは、それぞれケーブル１６、１７、１８により電気的に接続されている。以下各々について説明する。

観察器具２０は、棒状に形成された器具で一端からケーブル１１が延在している。図２は観察器具２０の外観斜視図、図３は、観察器具２０の一端側で、カメラユニット２２が備えられた端部の拡大斜視図である。また、図４はカメラユニット２２の構成を模式的に示した図である。図１〜図４を参照しつつ、観察器具２０について説明する。

観察器具２０は、上記のように棒状に形成された器具で、ケーブル１１が備えられる端部とは反対側の端部には、カメラユニット２２が設けられている。ケーブル１１が備えられる端部は、把手部２１である。

カメラユニット２２は、図３に示したように、その先端部に紫色光源である４つの紫色ＬＥＤ２３、２３、２３、２３と、白色光源である２つの白色ＬＥＤ２４、２４と、受光部２５とを備えている。紫色ＬＥＤ２３、２３、２３、２３は３８５〜４３０ｎｍの間にピーク波長を有する光を発光するＬＥＤである。一方、白色ＬＥＤ２４、２４は、その発光光線が光の３原色である青、緑、赤を所定の割合で含有していることにより、白色として認識されるＬＥＤである。受光部２５は、紫色ＬＥＤ２３、２３、２３、２３間、及び白色ＬＥＤ２４、２４の間の略中心位置となるように配置される。このとき、紫色ＬＥＤ２３と受光部２５との距離は、白色ＬＥＤ２４と受光部２５との距離よりも短くなるように配置される。これにより、受光部２５を介して処理すべき２つの映像である、通常光による強い反射光と、蛍光光線による弱い反射光との強度差を小さくすることができる。さらに、紫色ＬＥＤ２３、２３、２３、２３を発光させるためのエネルギー投入量を、白色ＬＥＤ２４、２４を発光させるためのエネルギー投入量に対し２倍以上とする。これによりさらに上記強度差を緩和させることができ、後述するように受光部２５の絞り２７（図４参照）を大きく絞った固定絞りとすることができる。画像処理や光学特性については後で説明する。

本実施形態では、紫色ＬＥＤ２３、２３、２３、２３の数を白色ＬＥＤ２４、２４の数の２倍とし、各ＬＥＤには同じエネルギーを投入することにより、全体として上記２倍のエネルギー量を得た。しかし、当該２倍以上のエネルギーを得るための手段はこれに限定されるものではない。例えば紫色ＬＥＤと白色ＬＥＤとを同じ数配置し、各ＬＥＤに関して、紫色ＬＥＤには白色ＬＥＤの２倍のエネルギーを投入してもよい。または、上記２つの手段を併用してもよい。

ここで、紫色ＬＥＤ２３から受光部２５までの距離と、白色ＬＥＤ２４から受光部２５までの距離との比は特に限定されるものではないが、２倍以上であることが好ましい。

また、本実施形態では、光源としてＬＥＤを適用したが、光源として用いることができれば特に限定されるものではない。これには例えば電球、ハロゲンランプ、蛍光灯、放電灯から得られる白色光、及び該白色光に３８５〜４３０ｎｍの波長の光のみを透過させるバンドパスフィルターを用いて紫色光を得ることを挙げることができる。本実施形態では、ＬＥＤの大きさ、光学特性、取り扱い易さ、低発熱性等を考慮して、当該ＬＥＤが好ましいものであるとして説明した。

次に受光部２５について説明する。受光部２５は図４に示したように、観察器具２０の外側から内側に向けて、赤外線カットフィルタ２６と、補色フィルタ２７と、絞り２８と、レンズ２９と、Ｃ−ＭＯＳセンサ３０とを備えている。

赤外線カットフィルタ２６は、赤外線がＣ−ＭＯＳセンサ３０へ照射されないようにするフィルタである。これは、赤外線はＣＣＤ素子やＣ−ＭＯＳセンサ等のセンサに備えられる各色画素（ＲＧＢ）のフィルターに対して全透過性を有している場合がある。かかる場合にはＣＣＤ素子、Ｃ−ＭＯＳセンサ等は当該赤外線を白色光と同じように認識してしまうので、これをカットすることが好ましいからである。特に歯科診療台付近では、太陽光に含まれる赤外線や、診療台に付属する照明灯からの赤外線が口腔内に照射されている可能性があり、かかる状況下では、口腔内の色を適切に再現できなくなる虞がある。当該赤外線カットフィルタ２６には、通常に入手可能なフィルタを用いることができる。

補色フィルタ２７は、該補色フィルタ２７が有する閾値の波長である４３０〜４６０ｎｍから選択されるいずれかの波長を超える光を透過させ、それ以下の波長の光をカットするフィルタである。すなわち、３８５〜４３０ｎｍにピークを有する紫色ＬＥＤ２３、２３、２３、２３の光を適切に遮断することができる。これにより、紫色ＬＥＤ２３、２３、２３、２３により生じた歯垢等に起因する蛍光反射光のみを透過させることが可能となる。詳細は後で説明する。

絞り２８は、光学系において通常に使用される絞りを意味するものである。従って、絞り２８はレンズ２９の光軸上に中心を有する孔により形成されている。本発明の口腔内観察装置１０は、上述したように歯垢等に起因する蛍光線を効果的に処理することができるので、絞り２８を固定とするとともに、小さく絞ることが可能となる。これにより複雑な機構を有することなく焦点深度を深くすることができ、奥行き方向にもピントが合うので、簡易な構造でより明確な撮像をすることができる。

レンズ２９は、いわゆる凸レンズで、効率的に光を制御することができる。これには通常のレンズを用いることができ、適宜設計に応じて選択される。

Ｃ−ＭＯＳセンサ３０は、光を検知してこれを電気信号に変換することが可能なセンサである。これも通常に入手可能なセンサを利用することができる。当該センサは、必ずしもＣ−ＭＯＳセンサである必要はなく、あらゆる光センサを適用することが可能である。これには例えばＣＣＤ素子を挙げることができる。本実施形態では、価格、取り扱い等の観点からＣ−ＭＯＳセンサを好ましいものとして説明した。

観察器具２０の把手部２１は、その外側は、使用者が該観察器具２０を取り扱い易いような形状とされる。また、紫色ＬＥＤ２３、２３、２３、２３と白色ＬＥＤ２４、２４との切替スイッチ３１（図１参照）もここに設けられている。把手部２１の内側には、ケーブル１１と上記カメラユニット２２とを電気的に接続する配線が通されている。

次に信号処理部１２について説明する。図５に概要を示した。信号処理部１２は、映像処理手段４０と、電源回路５０とを備えている。映像処理手段４０は、ＣＰＵ４１と、入力ポート４２と、出力ポート４３と、ＲＡＭ４４と、ＲＯＭ４５とを有している。ＣＰＵ４１では、ＲＯＭ４５に記憶されたプログラムに基づいて、入力ポート４２からの情報を演算し、結果を出力ポート４３に出力する。このとき、ＣＰＵ４１の作業領域としてＲＡＭ４４が機能する。

電源回路５０は、供給された電源を適切に分配する回路である。具体的には、映像処理手段４０、紫色ＬＥＤ２３、２３、２３、２３、及び白色ＬＥＤ２４、２４に電源を供給する。

図１に戻り、本発明の口腔内観察装置１０の他の構成について説明する。口腔内観察装置１０は、コンピュータ接続端子１３と、モニタ接続端子１４と、ビデオ出力端子１５とを備えている。これにより各表示手段での画像表示が可能となる。これら接続端子の種類は特に限定されるものではなく、上記のうちいずれか１つだけであっても良い。また、他の接続端子が設けられても本発明の口腔内観察装置１０とすることができる。

そして上記した観察器具２０、信号処理部１２、コンピュータ接続端子１３、モニタ接続端子１４、及びビデオ出力端子１５は、それぞれケーブル１１、１６、１７、１８により電気的に接続されている。

以上のような本発明の口腔内観察装置１０の構成により、簡易的な構造で、口腔内の通常の表面状態、及び歯石、歯垢等を観察することができる。

次に、上記口腔内観察装置１０を使用するときの態様やそのときにおける該口腔内観察装置１０の動作の一例を説明する。図６は動作時の概要を説明するための図である。また、図７には波長と光源の相対光強度、及び波長と補色フィルタの透過特性との関係を示した。

始めに、使用者は口腔内観察装置１０を各接続端子１３、１４、１５等により不図示の表示装置やコンピュータに電気的に接続する。このとき電源回路５０には電源が供給される。次に使用者は、観察器具２０の把手部２１を持ち、観察器具２０のカメラユニット２２側端部を患者の口腔内に入れる。そして、把手部２１に設けられた切替スイッチ３１を操作して白色ＬＥＤ２４、２４を点灯させる。このとき白色ＬＥＤ２４、２４は、図７に一点鎖線Ｆで示した光学特性を有する。すなわち白色ＬＥＤ２４、２４は、光の３原色である青、緑、赤のそれぞれの波長４７０ｎｍ、５５０ｎｍ、６３０ｎｍに所定の光強度を有しているので、白色として認識される。また、図７からわかるように白色ＬＥＤ２４、２４が発光する光は、特に青（４７０ｎｍ近傍）における強度が大きいので、やや青味を帯びている。

このように白色ＬＥＤ２４、２４からの投射光による口腔内から反射光は、受光部２５に入り、補色フィルタ２７、レンズ２９を介してＣ−ＭＯＳセンサ３０へ照射される。このとき補色フィルタ２７は、図７にＨで示したように４６０ｎｍ以下の光を透過しないので、白色ＬＥＤ２４、２４のうち青の一部がカットされる。これにより、Ｃ−ＭＯＳセンサ３０に受光される白色ＬＥＤ２４、２４からの光は、図７に実線Ｅで示したように青味が若干カットされ、青、緑、赤のバランスの良いものとなる。

受光したＣ−ＭＯＳセンサ３０は、光を電気信号に変換し、図６に矢印Ａで示したように映像処理手段４０の入力ポート４２に該電気信号を送る。ＣＰＵ４１はこの信号をＲＯＭ４５に記憶されたプログラムに基づいて演算し、その結果を出力ポート４３へ伝達する。出力ポート４３からは、得られた結果に基づいて、例えば図６に矢印Ｃで示したようにＣ−ＭＯＳセンサ３０に信号を戻し、ゲインの調整等が行われる。また、一部の信号は矢印Ｄのように画像表示装置へ伝達され、適切に口腔内の表示をおこなう。

次に、使用者は切替スイッチ３１を操作して白色ＬＥＤ２４、２４に代えて、紫色ＬＥＤ２３、２３、２３、２３を点灯させる。このとき紫色ＬＥＤ２３、２３、２３、２３は、図７に破線Ｇで示した光学特性を有する。すなわち紫色ＬＥＤ２３、２３、２３、２３は、波長４００ｎｍ付近にピークを有し、所定の波長幅を有するものの他の波長はほとんど含まないので、紫色として認識される。

このように紫色ＬＥＤ２３、２３、２３、２３からの投射光による口腔内からの反射光は、紫色の成分を主要に有している。加えて、上述したように、歯垢や歯石等は、当該紫色の照射に対して蛍光反射光を生じる。この波長は約４７０ｎｍである。そして、紫色の反射光、及び蛍光反射光は、受光部２５に入り、補色フィルタ２７、レンズ２９を介してＣ−ＭＯＳセンサ３０へ照射される。このとき図７に破線Ｈで示したように補色フィルタ２７は、４６０ｎｍ以下の光をほとんど透過しないので、紫色の成分はカットされ、蛍光反射光のみが透過する。これにより歯垢や歯石等を適切に表示することができる。また、当該蛍光反射光は、その強度が弱いものであるが、本発明の上記構成により、高い強度を得ることができ、鮮明な画像を得ることが可能となっている。

受光したＣ−ＭＯＳセンサ３０は、白色ＬＥＤ２４、２４の場合と同じように、これを電気信号に変換し、図６に矢印Ａで示したように映像処理手段４０の入力ポート４２へ信号を送る。ＣＰＵ４１はこの信号をＲＯＭ４４に記憶されたプログラムに基づいて演算し、その結果を出力ポート４３へ伝達する。出力ポート４３からは、得られた結果に基づいて、例えば図６に矢印Ｃで示したようにＣ−ＭＯＳセンサ３０に信号を戻し、ゲインの調整等が行われる。また、一部の信号は矢印Ｄのように画像表示装置へ伝達され、適切に口腔内の表示をおこなう。

以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、又は思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う口腔内観察装置もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

本発明の１つの実施形態である口腔内観察装置を示した外観図である。観察器具の外観斜視図である。カメラユニットの外観斜視図である。カメラユニットの構成を模式的に示した図である。信号処理部を説明するための模式図である。本発明の口腔内観察装置の動作を説明するための図である。光学特性を示すグラフである。

符号の説明

１０口腔内観察装置
１１ケーブル
１２信号処理部
１３コンピュータ接続端子
１４モニタ接続端子
１５ビデオ出力端子
１６ケーブル
１７ケーブル
１８ケーブル
２０観察器具
２１把手部
２２カメラユニット
２３紫色ＬＥＤ（光源）
２４白色ＬＥＤ（光源）
２５受光部
２６赤外線カットフィルタ
２７補色フィルタ
２８絞り
２９レンズ
３０Ｃ−ＭＯＳセンサ
３１切替スイッチ
４０映像処理手段
５０電源回路

Claims

口腔内を照明し、いずれかしか点灯しないように切替可能に設けられたピーク波長の異なる２種類の光源と、
前記２種類の光源により照射された口腔内からの反射光を受光する受光部と、を備え、
前記２種類の光源はそれぞれ複数設けられ、一方の種類の光源により照射される光が３８５〜４３０ｎｍ間にピーク波長を有するとともに、他方の種類の光源により照射される光が白色光とされ、
前記一方の種類の光源の数が前記他方の種類の光源の数の２倍以上であることにより、前記２種類の光源の前記一方を点灯するために投入されるエネルギーが、前記他方を点灯するために投入されるエネルギーに対し２倍以上であり、
前記一方の種類の光源から前記受光部までの距離が、前記他方の種類の光源から前記受光部までの距離よりも短い、口腔内観察装置。
前記２種類の光源がＬＥＤであることを特徴とする請求項１に記載の口腔内観察装置。
前記受光部には、４３０〜４６０ｎｍから選択されるいずれかの波長以下の波長の光を遮光する補色フィルターが備えられることを特徴とする請求項１又は２に記載の口腔内観察装置。
前記受光部には、固定絞りが備えられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の口腔内観察装置。
前記受光部がＣ−ＭＯＳセンサ又はＣＣＤ素子を備え、前記反射光が、該Ｃ−ＭＯＳセンサ又はＣＣＤ素子により電気信号に変換されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の口腔内観察装置。