(57)【要約】【課題】操作者が被写体を操作する際に、目視観察では見ることのできない部位を観察しながら被写体を操作することを可能とする。【解決手段】被写体Ａを撮影する撮像部５と、操作者の眼Ｂ前に配置され該撮像部５により取得された画像を表示する表示部７とを備え、操作者の頭部または顔面に装着されるフェイスマウント部２と、被写体Ａの形状を観察するための第１の照明光と、被写体Ａの特定部位を際立たせるための第１の照明光とは異なる波長の第２の照明光とを出射する照明部６と、該照明部６からの各照明光を被写体Ａに照射したときの被写体Ａからの戻り光の内、撮像部５に入射させる波長を切替可能な波長選択部９と、該撮像部５により取得された異なる波長の戻り光に基づいて構築された画像を合成する画像合成部２０とを備える観察装置１を提供する。【選択図】図１
2010134382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮影する撮像部と、操作者の眼前に配置され該撮像部により取得された画像を表示する表示部とを備え、操作者の頭部または顔面に装着されるフェイスマウント部と、
被写体の形状を観察するための第１の照明光と、被写体の特定部位を際立たせるための前記第１の照明光とは異なる波長の第２の照明光とを出射する照明部と、
該照明部からの各照明光を被写体に照射したときの被写体からの戻り光の内、前記撮像部に入射させる波長を切替可能な波長選択部と、
該撮像部により取得された異なる波長の戻り光に基づいて構築された画像を合成する画像合成部とを備える観察装置。
【請求項２】
前記第１の照明光が可視光であり、前記第２の照明光が励起光である請求項１に記載の観察装置。
【請求項３】
前記励起光が、７５０ｎｍを含む波長帯域を有する請求項２に記載の観察装置。
【請求項４】
前記可視光が、４１５ｎｍ〜７００ｎｍの波長帯域を有する請求項２または請求項３に記載の観察装置。
【請求項５】
前記第２の照明光が、４１５ｎｍを含む波長帯域を有する請求項１に記載の観察装置。
【請求項６】
前記第２の照明光が、４００ｎｍから４５０ｎｍの範囲に含まれる波長帯域を有する請求項１に記載の観察装置。
【請求項７】
前記第１の照明光が、８２０ｎｍを含む波長帯域を有し、前記第２の照明光が、７５０ｎｍを含む波長帯域を有する請求項１に記載の観察装置。
【請求項８】
前記照明部の出射する照明光の波長の切替に同期して前記波長選択部により波長を切り替える制御部を備える請求項１に記載の観察装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記照明部から出射される照明光を７５０ｎｍを含む波長帯域の照明光に切り替えたときに、７８０ｎｍより短い波長の戻り光を遮断し、７８０ｎｍ以上の波長の戻り光を透過させるよう前記波長選択部を切り替える請求項８に記載の観察装置。
【請求項１０】
前記波長選択部が、液晶フィルタまたは干渉フィルタにより構成されている請求項１から請求項９のいずれかに記載の観察装置。
【請求項１１】
前記照明部が、前記フェイスマウント部に対してその出射位置および出射方向を変更可能な出射端を備える請求項１から請求項１０のいずれかに記載の観察装置。
【請求項１２】
前記出射端が、湾曲した処置具の先端部に設けられている請求項１１に記載の観察装置。
【請求項１３】
前記被写体内部の３次元画像を記憶する画像記憶部を備え、
前記撮像部が、所定の輻輳角をなして配置された２つの撮影手段を備え、
前記画像合成部が、前記撮像部により取得された画像と前記画像記憶部に記憶されている３次元画像とを合成する請求項１から請求項１２のいずれかに記載の観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察装置に関し、特に、歯科医が患者の口腔内の歯牙や軟組織を観察するための観察装置に関るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、歯科医が歯牙の処置を行いながら歯牙の状態を観察するために、カメラと、カメラにより取得された画像を表示する表示部とを備え、歯科医の頭部に装着可能なヘッドマウント型の観察装置がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特許第３５５６８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の観察装置では、装置外に設けられた光源からの照明光の反射光を観察するのみで、外観上明らかなう蝕や病変部を観察することはできるものの、目視観察では見ることのできない隣接面の早期う蝕や口腔内癌や腫瘍などの病変部を観察することができないという不都合がある。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、操作者が被写体を操作する際に、目視観察では見ることのできない部位を観察しながら被写体を操作することを可能とする観察装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、被写体を撮影する撮像部と、操作者の眼前に配置され該撮像部により取得された画像を表示する表示部とを備え、操作者の頭部または顔面に装着されるフェイスマウント部と、被写体の形状を観察するための第１の照明光と、被写体の特定部位を際立たせるための前記第１の照明光とは異なる波長の第２の照明光とを出射する照明部と、該照明部からの各照明光を被写体に照射したときの被写体からの戻り光の内、前記撮像部に入射させる波長を切替可能な波長選択部と、該撮像部により取得された異なる波長の戻り光に基づいて構築された画像を合成する画像合成部とを備える観察装置を提供する。
【０００７】
本発明によれば、フェイスマウント部を操作者の頭部または顔部に装着した状態で、照明部から波長の異なる第１および第２の照明光をそれぞれ被写体に照射すると、各照明光の照射の際に、波長選択部が作動して、被写体から戻って撮像部に入射される戻り光の波長が照明光毎に切り替えられる。これにより、異なる波長の戻り光に基づく画像がそれぞれ取得され、これらの画像が画像合成部により合成されて表示部に表示される。
【０００８】
表示部は、フェイスマウント部を頭部または顔部に装着することにより、操作者の眼前に配置されているので、操作者は、両手で装置を支持する必要がなく、表示部に表示される画像によって被写体を観察しながら両手で被写体を操作することができる。この場合に、照明部から発せられた複数の異なる波長に基づき、被写体の形状を表す画像と、被写体の特定部位を際立たせた画像とが合成されて表示されるので、目視では観察しにくい部位を際立たせた画像を観察しながら操作者が被写体の操作を行うことができる。
【０００９】
上記発明においては、前記第１の照明光が可視光であり、前記第２の照明光が励起光であってもよい。
このようにすることで、可視光を照射することにより被写体において反射して戻る反射光を被写体の外観を観察するための１つの戻り光として撮影する一方、励起光を照射することにより被写体の特定部位において発生した蛍光を特定部位を際立たせるための他の戻り光として撮影し、両者の画像を合成することができる。これにより、目視により観察可能な画像中において、目視では観察しにくい特定部位であっても、蛍光の発生により当該部位を際立たせた合成画像を表示して観察することが可能となる。
【００１０】
また、上記発明においては、前記励起光が、７５０ｎｍを含む波長帯域を有することとしてもよい。
このようにすることで、照明部から被写体に照射される励起光によって、例えば、Hilyte Flour 750のように、近赤外光でう蝕に特異的に結合する蛍光色素を励起することができる。これにより、目視では観察しにくい特定部位であっても、蛍光の発生により当該部位を際立たせた合成画像による被写体を観察することができる。
【００１１】
また、上記発明においては、前記可視光が、４１５ｎｍ〜７００ｎｍの波長帯域を有することとしてもよい。
このようにすることで、被写体における白色光の反射光を撮影して、被写体の外観画像を得ることができ、被写体の特定部位を際立たせた画像と合成することで、操作者が被写体内における特定部位の位置を把握することができる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記第２の照明光が、４１５ｎｍを含む波長帯域を有することとしてもよい。
このようにすることで、毛細血管により吸収されやすい波長帯域を利用して、口腔内の軟組織における病変部のように、毛細血管が集中している部位を際立たせて表示することができる。
【００１３】
また、上記発明においては、前記第２の照明光が、４００ｎｍから４５０ｎｍの範囲に含まれる波長帯域を有することとしてもよい。
このようにすることで、歯牙のエナメル層とデンティン層との境界面から発生した緑色の自家蛍光を観察することが可能となり、その自家蛍光の強度の弱い部分によってう蝕の存在とその進達度を確認することができる。
【００１４】
また、上記発明においては、前記第１の照明光が、８２０ｎｍを含む波長帯域を有し、前記第２の照明光が、７５０ｎｍを含む波長帯域を有することとしてもよい。
このようにすることで、７５０ｎｍを含む波長帯域の照明光によって、例えば、Hilyte Flour 750のように、近赤外光でう蝕に特異的に結合する蛍光色素を励起して蛍光画像を得ることができ、８２０ｎｍを含む波長帯域の照明光によって、歯牙の内部を散乱してきた近赤外光によるエナメル層とデンティン層との境界面の画像を得ることができる。したがって、これらを合成することで蛍光画像によって表されるう蝕の歯牙における進達度を確認することができる。
【００１５】
また、上記発明においては、前記照明部の出射する照明光の波長の切替に同期して前記波長選択部により波長を切り替える制御部を備えていてもよい。
このようにすることで、照明部の出射する照明光の波長に適した波長の戻り光を波長選択部により選択して撮像部に撮影させることができ、鮮明な合成画像に基づいて適正な観察を行うことができる。
【００１６】
また、上記発明においては、前記制御部は、前記照明部から出射される照明光を７５０ｎｍを含む波長帯域の照明光に切り替えたときに、７８０ｎｍより短い波長の戻り光を遮断し、７８０ｎｍ以上の波長の戻り光を透過させるよう前記波長選択部を切り替えてもよい。
このようにすることで、７５０ｎｍを含む波長帯域の照明光を照射した結果、被写体において反射する７８０ｎｍより短い波長の照明光を遮断し、被写体の特定部位において発生する７８０ｎｍ以上の波長の蛍光のみを選択的に撮影することができる。
【００１７】
また、上記発明においては、前記波長選択部が、液晶フィルタまたは干渉フィルタにより構成されていてもよい。
このようにすることで、簡易に所望の波長帯域の戻り光を選択的に撮影することができる。
【００１８】
また、上記発明においては、前記照明部が、前記フェイスマウント部に対してその出射位置および出射方向を変更可能な出射端を備えていてもよい。
このようにすることで、観察態様に合わせて出射端を観察に適した位置および方向に設定することができる。例えば、蛍光観察の場合には、蛍光が微弱であるため、高い強度の励起光を照射する必要がある。このような場合、出射端を被写体の特定部位に近接させて配置して高強度の励起光を照射することで、明るい蛍光を得ることができる。また、歯牙におけるう蝕の進達度を観察する場合には、観察方向とは異なる方向から照明光を入射させ、歯牙内において散乱されて歯牙外に出射される戻り光を観察することが有効である。その場合には、出射端を移動させて所望の方向から照明光を入射させ、効果的な観察を行うことができる。
【００１９】
また、上記発明においては、前記出射端が、湾曲した処置具の先端部に設けられていてもよい。
このようにすることで、処置具の先端部を口腔内に挿入したときの出射端の位置および方向を自由に設定することができる。
【００２０】
また、上記発明においては、前記被写体内部の３次元画像を記憶する画像記憶部を備え、前記撮像部が、所定の輻輳角をなして配置された２つの撮影手段を備え、前記画像合成部が、前記撮像部により取得された画像と前記画像記憶部に記憶されている３次元画像とを合成することとしてもよい。
このようにすることで、所定の輻輳角をなした２つの撮像手段によって被写体の３次元的な外観画像および特定部位の画像を取得することができ、画像記憶部に記憶されている被写体内部の３次元画像とともに合成することで、外観画像および特定部位の画像を、被写体内部の３次元画像に関連づけて観察することができる。被写体内部の３次元画像としては、ＣＴ画像を挙げることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、操作者が被写体を操作する際に、目視観察では見ることのできない部位を観察しながら被写体を操作することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態に係る観察装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る観察装置１は、歯科医等の操作者が歯牙Ａに対する処置を行いながら歯牙Ａの状態を観察するための装置であって、図１に示されるように歯科医等の操作者の頭部または顔部に装着されるフェイスマウント部２と、操作者が把持して該フェイスマウント部２に対して位置および姿勢を自由に移動させることができるハンドヘルド部３と、これらを駆動するコントローラ４とを備えている。
【００２３】
フェイスマウント部２は、被写体である歯牙Ａを撮影する撮像部５と、歯牙Ａに対して照明光を照射する第１の照明部６と、撮像部５により取得された画像を表示する表示部７とを備えている。
撮像部５は、操作者の視線と略同一方向に光軸が調節されて、歯牙Ａからの光を集光する撮像レンズ８と、該撮像レンズ８により集光された光の内、所定の波長帯域の光を透過させる液晶フィルタ（波長選択部）９と、該液晶フィルタ９を透過した光を撮影するカラーＣＣＤカメラ１０とを備えている。
【００２４】
カラーＣＣＤカメラ１０は、図３に示されるように、３つの波長帯域に分けて画像を取得するようになっている。第１の波長帯域は４００〜５００ｎｍの青色の波長帯域に対応している。第２の波長帯域は５００〜６００ｎｍの緑色の波長帯域に対応している。第３の波長帯域は６００〜９００ｎｍの赤色から近赤外の波長帯域に対応している。
【００２５】
第１の照明部６は、撮像部５を挟んで設けられた２カ所の発光部１１と、該発光部１１から発せられた光を撮像レンズ８の焦点位置近傍に照射するように配置された照明レンズ１２と、発光部１１と照明レンズ１２との間に挿脱可能に設けられた赤外カットフィルタ１３とを備えている。発光部１１は、それぞれ、中心波長が４１５ｎｍ、４５０ｎｍ、５４０ｎｍ、６５０ｎｍ、７５０ｎｍの波長帯域の光を発光する複数のＬＥＤ（図示略）を備えている。
【００２６】
表示部７は、フェイスマウント部２が操作者の頭部または顔部に装着されたときに、操作者の両眼Ｂの眼前に配置される２つの小型カラーＬＣＤ１４と、図示しない接眼光学系とを備えている。
【００２７】
ハンドヘルド部３は、中心波長が４１５ｎｍ、７５０ｎｍ、８２０ｎｍの波長帯域の光を発光する複数のＬＥＤ（図示略）を備える発光部１５と、該発光部１５から発せられる光を導光して先端の出射端１６ａから出射させる光ファイバプローブ１６とからなる第２の照明部１７を備えている。
【００２８】
図２に各ＬＥＤ、赤外カットフィルタ１３および液晶フィルタ９の波長特性を示す。
第１ＬＥＤは、発光部１１に設けられ、青色の照明に適した波長帯域を有する光を発生する。例えば、中心波長が４５０ｎｍで、半値幅が約３０ｎｍに設定されている。
第２ＬＥＤは、発光部１１に設けられ、緑色の照明に適した波長帯域を有する光を発生する。例えば、中心波長が５４０ｎｍで、半値幅が約３０ｎｍに設定されている。
第３ＬＥＤは、発光部１１に設けられ、赤色の照明に適した波長帯域を有する光を発生する。例えば、中心波長が６５０ｎｍで、半値幅が約３０ｎｍに設定されている。
【００２９】
第４、第５ＬＥＤは、近赤外領域において、う蝕に特異的に結合する蛍光色素を励起するのに適した波長帯域を有する光を発生する。例えば、HiLyte Flour 750を励起する場合には、中心波長が７５０ｎｍで、半値幅が約３０ｎｍに設定される。ここで、第４ＬＥＤは、発光部１１に設けられ、第５ＬＥＤは、発光部１５に設けられている。
HiLyte Flour 750の励起、蛍光特性を図４に示す。HiLyte Flour 750はう蝕に特異的に付着する性質を有している。図４に示されるように、HiLyte Flour 750は波長７５０ｎｍの近赤外光に対して最も吸収特性が高くなり、７８２ｎｍをピーク波長とする蛍光を発生するようになっている。
【００３０】
第６ＬＥＤは、発光部１５に設けられ、中心波長８２０ｎｍで約３０ｎｍの半値幅を有する近赤外光で、歯牙Ａの透過性が高い波長帯域を有する光を発生する。
第７ＬＥＤは、発光部１１に設けられ、中心波長４１５ｎｍで約１５ｎｍの半値幅を有する光であって、毛細血管によって吸収されやすい波長帯域を有する光を発生する。
第８ＬＥＤは、発光部１５に設けられ、４００ｎｍから４５０ｎｍの範囲に含まれる波長帯域を有する光を発生する。具体的には、毛細血管の多く存在する病変を観察する場合は、中心波長が４１５ｎｍで、半値幅が約１５ｎｍに設定される。また、歯牙Ａの内部から自家蛍光を発生させて観察する場合は、中心波長と半値幅は、波長帯域が上記範囲内に含まれていれば特に制限されない。
【００３１】
このような各ＬＥＤのうち、第１、第２、第３、第６ＬＥＤから発生する光は、歯牙Ａ等の被写体の形状を観察するための第１の照明光に相当する。また、第４、第５、第７、第８ＬＥＤから発生する光は、歯牙Ａ等の被写体の特定部位を際立たせるための第２の照明光に相当する。
【００３２】
赤外カットフィルタ１３は、発光部１１と照明レンズ１２との間に挿入されたときには、各ＬＥＤの光から波長７８０ｎｍ以上の赤外光を遮断するようになっている。
液晶フィルタ９は、電圧の供給によって波長特性が変化し、電圧供給（ＯＮ）時には７８０ｎｍ以上の近赤外光を透過し、電圧停止（ＯＦＦ）時には可視から近赤外の光を透過するようになっている。
【００３３】
コントローラ４は、カラーＣＣＤカメラ１０を駆動するとともに該カラーＣＣＤカメラ１０により取得された信号をビデオ信号に変換するＣＣＵ（Camera Control Unit）１８と、第１の照明部６のＬＥＤ、第２の照明部１７のＬＥＤおよび液晶フィルタ９を制御する駆動部１９と、ＣＣＵ１８からのビデオ信号を画像処理する画像処理部２０と、該画像処理部２０により画像処理されたビデオ信号を小型カラーＬＣＤ１４に表示するイメージプロセッサ２１と、観察モードを入力するための入力部２２と、該入力部２２により入力された観察モードに合わせて画像処理部２０および駆動部１９を制御する制御部２３とを備えている。
図中、符号２４は、歯牙Ａを挟んで光ファイバプローブ１６の出射端１６ａとは反対側に配置されたミラーである。
【００３４】
制御部２３は、駆動部１９を制御することで、第１の照明部６のＬＥＤおよび第２の照明部１７のＬＥＤが、観察モードに応じて、第１の照明光と第２の照明光を、交互に（順次）発光するか、同時に発光するか、一方のみ発光するかの制御を選択的に行う。また、制御部２３は、観察モードに応じて、ハンドヘルド部３の第２の照明部１７からの発光を、ＯＮ／ＯＦＦ制御する。
【００３５】
ここで、入力部２２から入力する各観察モードについて説明する。
（１）通常観察モード
従来の目視と同様に、歯牙Ａの外観のカラー画像を取得する観察モードである。
図５に示されるように、フェイスマウント部２に設けられた第１〜第３ＬＥＤを同時点灯させ、液晶フィルタ９をＯＦＦ状態として可視から近赤外までの波長帯域の光を透過させるようになっている。すなわち、第１〜第３ＬＥＤから発せられた光を歯牙Ａに照射し、その全ての反射光Ｌ１（図７参照。）をカラーＣＣＤカメラ１０で撮影するようになっている。
【００３６】
（２）う蝕スクリーニングモード
咬合面や隣接面に存在する早期う蝕（カリエス）を発見するのに適した観察モードである。
このモードにおいては、図６に示されるように、通常観察モードにおける照明および撮影と、う蝕を観察するのに適した照明および撮影を行うう蝕観察モードとを１フレーム毎に交互に繰り返す。
【００３７】
う蝕観察モードは、図７に示されるように、フェイスマウント部２に設けられた第４ＬＥＤと、歯牙Ａの側部に出射端１６ａを配したハンドヘルド部３の第５ＬＥＤとを同時に点灯させ、液晶フィルタ９をＯＮ状態にする。これにより、う蝕Ｃに特異的に付着するHiLyte Flour 750が励起されて、う蝕Ｃから発生した７８２ｎｍをピーク波長とする蛍光Ｌ２のみが液晶フィルタ９を透過して、カラーＣＣＤカメラ１０によって蛍光画像として取得される。そして、取得された蛍光画像における蛍光Ｌ２の有無を調べることにより、歯牙Ａにおけるう蝕Ｃの存在及び大きさを知ることができる。
【００３８】
画像処理部２０は、通常観察モードで撮影された画像と、う蝕観察モードで撮影された画像とを合成する。これにより、図７に示されるように、通常観察モードで撮影された歯牙Ａの外観の画像と、う蝕Ｃが存在する場合にはその蛍光画像とが合成されて表示部７に表示されるので、操作者は、表示部７の画像を観察しながら、う蝕Ｃの治療を行うことができる。図８は、歯牙Ａの咬合面の画像、図９はミラー２４に映し出された歯牙Ａの側面の画像である。
【００３９】
なお、う蝕Ｃから発生する蛍光Ｌ２は通常観察モードにおいて撮影される反射光Ｌ１と比較して十分に低い輝度を有しているので、そのまま合成したのでは鮮明な合成画像を得ることができない。そこで、通常観察モードにおけるカラーＣＣＤカメラ１０の感度を低く設定し、う蝕観察モードにおけるカラーＣＣＤカメラ１０の感度を高く設定しておくことにより、各画像の輝度のバランスを図ることにしてもよい。
【００４０】
また、フェイスマウント部２に設けられた第４ＬＥＤと比較して、ハンドヘルド部３に設けられた第５ＬＥＤは、その出射端１６ａを歯牙Ａに十分に近接させられるので、高い強度の照明光を照射することができる。したがって、第４ＬＥＤおよび第５ＬＥＤをＰＷＭ変調して光強度を適正にバランスさせることにより、咬合面および隣接面におけるう蝕Ｃを同時に画像化することができる。
【００４１】
（３）咬合面う蝕進達度観察モード
咬合面に存在する早期う蝕Ｃの進達度を画像化するのに適した観察モードである。
このモードにおいては、図１０に示されるように、咬合面のう蝕Ｃに付着しているHiLyte Flour 750を励起して発生される蛍光Ｌ２を画像化するためのう蝕観察モードと、歯牙Ａの内部構造を画像化するための内部構造観察モードとを１フレーム毎に交互に繰り返す。
【００４２】
う蝕観察モードでは、フェイスマウント部２の第４ＬＥＤを点灯させ、液晶フィルタ９をＯＮにするとともに、カラーＣＣＤカメラ１０の感度を高く設定しておく。
内部構造観察モードでは、図１１に示されるように、ハンドヘルド部３の第６ＬＥＤを点灯して歯牙Ａの側面から照明し、液晶フィルタ９をＯＮにして歯牙Ａを透過してきた近赤外光Ｌ３を撮影する。この場合においてもカラーＣＣＤカメラ１０の感度を高く設定しておく。
【００４３】
第４ＬＥＤから励起光を照射して、う蝕Ｃから発生した蛍光Ｌ２を画像化することにより、歯牙Ａにおけるう蝕Ｃの存在及び大きさを知ることができる。また、第６ＬＥＤからの照明光は、歯牙Ａに対して高い透過性を有しているとともに、エナメル層Ｄとデンティン層Ｅとでその透過係数および散乱係数が異なるので、第６ＬＥＤからの照明光の照射により、エナメル層Ｄとデンティン層Ｅとの境界面Ｆを含む歯牙Ａの内部形状を表す画像を取得することができる。そして、この画像に、第４ＬＥＤからの照明光の照射により取得された咬合面のう蝕Ｃからの蛍光Ｌ２の画像を合成することにより、図１２および図１３に示されるように、う蝕Ｃが境界面Ｆに対してどの程度の位置まで進達しているのかを観察することができる。図１２は、咬合面の画像、図１３はミラー２４に映し出された歯牙Ａの側面の画像である。
【００４４】
（４）隣接面う蝕進達度観察モード
隣接面に存在する早期う蝕Ｃの進達度を画像化するのに適した観察モードである。
このモードにおいては、図１４に示されるように、隣接面のう蝕Ｃに付着しているHiLyte Flour 750を励起して発生される蛍光Ｌ２を画像化するためのう蝕観察モードと、歯牙Ａの内部構造を画像化するための内部構造観察モードとを１フレーム毎に交互に繰り返す。
【００４５】
う蝕観察モードでは、図１５に示されるように、ハンドヘルド部３の第５ＬＥＤを点灯させ、液晶フィルタ９をＯＮにするとともに、カラーＣＣＤカメラ１０の感度を高く設定しておく。
内部構造観察モードでは、図１５に示されるように、ハンドヘルド部３の第６ＬＥＤを点灯して歯牙Ａの側面から照明し、液晶フィルタ９をＯＮにして歯牙Ａを透過してきた近赤外光Ｌ３を撮影する。この場合においてもカラーＣＣＤカメラ１０の感度を高く設定しておく。
【００４６】
第５ＬＥＤから励起光を照射して、う蝕Ｃから発生した蛍光Ｌ２を画像化することにより、歯牙Ａにおけるう蝕Ｃの存在及び大きさを知ることができる。また、第６ＬＥＤからの照明光の照射により、エナメル層Ｄとデンティン層Ｅとの境界面Ｆを含む歯牙Ａの内部形状を表す画像を取得することができる。そして、この画像に、第５ＬＥＤからの照明光の照射により取得された隣接面のう蝕Ｃからの蛍光Ｌ２の画像を合成することにより、図１６および図１７に示されるように、う蝕Ｃが境界面Ｆに対してどの程度の位置まで進達しているのかを観察することができる。図１６は、咬合面の画像、図１７はミラー２４に映し出された歯牙Ａの側面の画像である。
【００４７】
（５）咬合面う蝕観察モード
咬合面に存在する早期う蝕Ｃを検出するのに適した観察モードである。
このモードにおいては、図１８に示されるように、第１ＬＥＤおよび第８ＬＥＤを同時に点灯させ、液晶フィルタ９をＯＦＦ状態とする。第８ＬＥＤからの照明光は、図１９に示されるように、ハンドヘルド部３の射出端１６ａの位置および方向を調節して、歯牙Ａの注目部位に照射する。これらの波長帯域の照明光によれば、歯牙Ａのエナメル層Ｄとデンティン層Ｅとの境界面Ｆから緑色の自家蛍光Ｌ４が発生するので、この自家蛍光をカラーＣＣＤカメラ１０の緑色の画像として取得する。これにより、図２０に示されるように、歯牙Ａ全体から発生する緑色の自家蛍光Ｌ４によって歯牙Ａの外観を画像化し、自家蛍光Ｌ４の暗い部分にう蝕Ｃ，Ｃ’が存在していると判断することができる。
【００４８】
また、図１９において、う蝕Ｃはデンティン層Ｅに達していて、自家蛍光Ｌ４が発生する境界面Ｆが喪失しているので、う蝕Ｃが存在する箇所から発生する自家蛍光Ｌ４の光量は、非常に小さくなる。これに対して、う蝕Ｃ’はエナメル層Ｄにとどまっているため、境界面Ｆは存在しているが、境界面Ｆからの自家蛍光Ｌ４はう蝕Ｃ’により散乱、吸収されるので、う蝕Ｃ’が存在する箇所からの自家蛍光Ｌ４の光量は、歯牙Ａの正常部よりはやや小さく、う蝕Ｃからの自家蛍光よりは大きくなる。このように、自家蛍光Ｌ４の光量を測定することにより、う蝕の進達度を推定することもできる。
【００４９】
（６）ＮＢＩ観察モード
歯肉や口腔内の軟組織Ｇの病変Ｈを観察するのに適した観察モードである。
このモードにおいては、図２１に示されるように、第２ＬＥＤ、第７，第８ＬＥＤを同時に点灯させ、液晶フィルタ９をＯＦＦ状態とする。この観察モードでは、第８ＬＥＤから発生する光が、第７ＬＥＤからの光と同様に、中心波長４１５ｎｍで約１５ｎｍの半値幅を有するように設定される。第７，第８ＬＥＤからの光は、軟組織Ｇの表面に存在する毛細血管によって吸収されやすいので、毛細血管の多い部分において輝度が低くなる画像として取得することができる。さらに、第２ＬＥＤの緑色の照明光を照射することで、軟組織Ｇの外観の画像を取得し、そこに、毛細血管の多く存在する病変Ｈの画像を合成することができる。これにより、図２２に示されるように、軟組織Ｇの表面に存在する病変Ｈを際立たせて表示することができ、歯周病や口腔内癌あるいは腫瘍の診断を簡易に行うことができる。
【００５０】
このように、本実施形態に係る観察装置１によれば、複数の異なる波長の照明光を照射して、歯牙Ａや軟組織Ｇの形状を表す画像と、歯牙Ａのう蝕Ｃや病変Ｈを際立たせた画像とが合成された画像を取得し、フェイスマウント部２に設けられた表示部７に表示するので、操作者が、口腔内の処置を行う際に、目視では観察しにくい部位を際立たせた画像を観察しながら処置することができるという利点がある。
【００５１】
また、本実施形態に係る観察装置１がハンドヘルド部３を備える場合には、観察態様に合わせてその射出端１６ａを観察に適した位置および方向に設定することができる。これにより、例えば、蛍光観察において高い強度の励起光を照射する必要がある場合には、ハンドヘルド部３の射出端１６ａを歯牙Ａの特定部位に近接させて配置することにより、高強度の励起光を照射して、明るい蛍光を得ることができる。また、歯牙におけるう蝕の進達度を観察する場合には、歯牙Ａ内において散乱されて歯牙Ａ外に出射される戻り光を観察するのに最適な位置に、ハンドヘルド部３の射出端１６ａを移動させることにより、効果的な観察を行うことができる。なお、このように観察装置１がハンドヘルド部３を備える場合においても、操作者の片手は自由であるので、目視では観察しにくい部位を際立たせた画像を観察しながら処置することができる。
【００５２】
なお、本実施形態においては、フェイスマウント部２に対して自由に位置および姿勢を変更可能なハンドへルド部３を備える場合について例示したが、これに代えて、ハンドヘルド部３を備えないこととしてもよい。この場合には、う蝕スクリーニングモードのう蝕観察モードにおいては、フェイスマウント部２に設けられた第４ＬＥＤを点灯し、液晶フィルタ９をＯＮ状態にすることとすればよい。
このような構成は、外部からの光が直接照射されやすい病変部を観察、処置等する場合、例えば、脳手術、心臓手術、骨の関節の手術などを行う場合に有用である。
【００５３】
また、本実施形態においては、ハンドヘルド部３として、図２３に示されるように、先端が湾曲した処置具の先端面に出射端１６ａを有するものを採用してもよい。これにより、口腔内の狭い空間においても所望の方向に比較的自由に出射端１６ａを配置することができる。
【００５４】
また、本実施形態においては、カラーＣＣＤカメラ１０により取得される２次元的な画像を表示部７に表示して観察することとしたが、これに代えて、図２４に示されるように、３次元的な画像により観察する観察装置３０を採用してもよい。
図２４に示す例では、上記実施形態に係る観察装置１とは撮像部５と照明部６との配置を入れ替えて、撮像部５が相互に所定の輻輳角をなして配置された２つの撮像手段３１，３２を備え、各撮像手段３１，３２により取得された信号をビデオ信号に変換する２つのＣＣＵ３３，３４を備えることとしている。
【００５５】
また、この観察装置３０は、被写体である歯牙Ａの位置および姿勢、フェイスマウント部２の位置および姿勢をそれぞれ検出する位置姿勢センサ３５，３６を有するとともに、予め取得しておいた歯牙Ａの３次元的な内部構造を示すＣＴ画像を記憶するデータ記憶部３７を備えている。そして、位置姿勢センサ３５，３６からの出力に基づいて、データ記憶部３７に記憶されているＣＴ画像の角度および大きさを、取得している歯牙Ａの画像および大きさに合わせるように、３Ｄ画像処理部３８において調整される。
【００５６】
角度および大きさが調節されたＣＴ画像は、画像処理部２０において、ＣＣＵ３３，３４によって変換されたビデオ信号と対応づけて合成されることで、ＣＴ画像によって表される歯牙Ａの内部構造と対応づけられたう蝕Ｃの３次元的な観察を行いながら、より高度な歯牙Ａの処置を行うことができるという利点がある。
【００５７】
また、上記実施形態においては、被写体として歯牙Ａおよび口腔内の軟組織Ｇを例示したが、これに代えて、他の任意の部位を被写体として採用してもよい。例えば、脳、心臓等の臓器、骨などが挙げられる。
また、う蝕に特異的に結合する蛍光色素としては、ＩＣＧ（Indocyanine Green）を用いることとしてもよい。この場合には、第４、第５ＬＥＤについては、例えば、中心波長が７８０ｎｍで半値幅が約３０ｎｍに設定される。また、赤外カットフィルタ１３は、波長８００ｎｍ以上の赤外光を遮断するように設定され、液晶フィルタ９は、波長８００ｎｍ以上の近赤外の光を透過するように設定される。
また、液晶フィルタ９に代えて、干渉フィルタを採用してもよい。
また、発光部１１，１５が、ＬＥＤに代えて、ＬＤ（Laser Diode）、ＳＬＤ（Super Luminescence Diode）等を備えることとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施形態に係る観察装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の観察装置に備えられたＬＥＤ、液晶フィルタおよび赤外カットフィルタの波長特性を示すグラフである。
【図３】図１の観察装置に備えられたカラーＣＣＤカメラの感度の波長特性を示すグラフである。
【図４】図１の観察装置を用いた蛍光観察に用いられる蛍光色素の励起・蛍光特性を示すグラフである。
【図５】図１の観察装置による通常観察モードにおける照明部および液晶フィルタの動作を説明する図である。
【図６】図１の観察装置によるう蝕スクリーニングモードにおける照明部、液晶フィルタおよびカラーＣＣＤカメラの動作を説明する図である。
【図７】図６のう蝕スクリーニングモードにおける照明の方向および歯牙からの戻り光を説明する模式図である。
【図８】図６のう蝕スクリーニングモードにより撮影された歯牙の咬合面の画像例を示す図である。
【図９】図６のう蝕スクリーニングモードにより撮影された歯牙の側面の画像例を示す図である。
【図１０】図１の観察装置による咬合面う蝕進達度観察モードにおける照明部、液晶フィルタおよびカラーＣＣＤカメラの動作を説明する図である。
【図１１】図１０の観察モードにおける照明の方向および歯牙からの戻り光を説明する模式図である。
【図１２】図１０の観察モードにより撮影された歯牙の咬合面の画像例を示す図である。
【図１３】図１０の観察モードにより撮影された歯牙の側面の画像例を示す図である。
【図１４】図１の観察装置による隣接面う蝕進達度観察モードにおける照明部、液晶フィルタおよびカラーＣＣＤカメラの動作を説明する図である。
【図１５】図１４の観察モードにおける照明の方向および歯牙からの戻り光を説明する模式図である。
【図１６】図１４の観察モードにより撮影された歯牙の咬合面の画像例を示す図である。
【図１７】図１４の観察モードにより撮影された歯牙の側面の画像例を示す図である。
【図１８】図１の観察装置による咬合面う蝕観察モードにおける照明部および液晶フィルタの動作を説明する図である。
【図１９】図１８の観察モードにおける照明の方向および歯牙からの戻り光を説明する模式図である。
【図２０】図１８の観察モードにより撮影された歯牙の咬合面の画像例を示す図である。
【図２１】図１の観察装置によるＮＢＩ観察モードにおける照明の方向および歯牙からの戻り光を説明する模式図である。
【図２２】図２１の観察モードにより撮影された軟組織と病変の画像例を示す図である。
【図２３】図１の観察装置のハンドヘルド部の変形例を示す図である。
【図２４】図１の観察装置の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
Ａ  歯牙（被写体）
Ｂ  眼
Ｇ  軟組織（被写体）
Ｌ１  反射光（戻り光）
Ｌ２  蛍光（戻り光）
Ｌ３  近赤外光（戻り光）
１，３０  観察装置
２  フェイスマウント部
３  ハンドヘルド部（照明部）
６  照明部
７  表示部
８  撮像部
９  液晶フィルタ（波長選択部）
１６ａ  出射端
２０  画像処理部（画像合成部）
２３  制御部
３１，３２  撮影手段
３７  データ記憶部（画像記憶部）
【図１】
2010134382.tif 000003
【図２】
2010134382.tif 000004
【図３】
2010134382.tif 000005
【図４】
2010134382.tif 000006
【図５】
2010134382.tif 000007
【図６】
2010134382.tif 000008
【図７】
2010134382.tif 000009
【図８】
2010134382.tif 000010
【図９】
2010134382.tif 000011
【図１０】
2010134382.tif 000012
【図１１】
2010134382.tif 000013
【図１２】
2010134382.tif 000014
【図１３】
2010134382.tif 000015
【図１４】
2010134382.tif 000016
【図１５】
2010134382.tif 000017
【図１６】
2010134382.tif 000018
【図１７】
2010134382.tif 000019
【図１８】
2010134382.tif 000020
【図１９】
2010134382.tif 000021
【図２０】
2010134382.tif 000022
【図２１】
2010134382.tif 000023
【図２２】
2010134382.tif 000024
【図２３】
2010134382.tif 000025
【図２４】
2010134382.tif 000026