(57)【要約】  口腔内カメラ（１０）は、画像処理システム（１２）と、画像センサ（１６）と、液体レンズ（３６）、レンズドライバ要素（３８）、マイクロプロセッサ（３４）および動きセンサ（３２）を備える画像安定化装置（１４）と、を含む。動きセンサ（３２）はカメラの移動を示す動き信号を提供する。調節可能液体レンズ（３６）は、第１の非混和性液体と第２の非混和性液体との間にインターフェースを有し、第１の対の電極における第１の調節信号に応答して第１の軸に対して、および第２の対の電極における第２の調節信号に応じて第２の軸に対して、屈折を変化させるように作動可能である。マイクロプロセッサ（３４）は、動きセンサ（３２）から動き信号を得るために、記憶された命令に応答し、かつ第１および第２の調節信号を調節可能液体レンズ（３６）に提供するために、レンズドライバ要素（３８）と通信する。
2014516609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像センサと、光路に沿って前記画像センサに光を指向する１つ以上の光指向要素と、を備える画像処理システムと、
前記光路に沿って光の方向を調節しカメラの移動を補償するための画像安定化装置であって、
（ａ）カメラの移動を示す動き信号を提供する動きセンサと、
（ｂ）前記光路に沿って配置され、第１の非混和性液体と第２の非混和性液体との間にインターフェースを備える調節可能液体レンズであって、第１の対の電極における第１の調節信号に応じて第１の軸に対して、および第２の対の電極における第２の調節信号に応じて第２の軸に対して、屈折を変化させるように作動可能であって、前記第１および第２の軸は相互に対して直交し、両方とも、前記光路に対して直交する、調節可能液体レンズと、
（ｃ）前記動きセンサからの前記動き信号を得るために、記憶された命令に応答し、前記第１および第２の調節信号を前記調節可能液体レンズに提供するために、複数のレンズドライバ要素と通信する、マイクロプロセッサと、
を備える画像安定化装置と、
を備える口腔内カメラ。
【請求項２】
前記動きセンサはジャイロスコープである、請求項１に記載の口腔内カメラ。
【請求項３】
前記液体レンズは４つを超える電極を備える、請求項１に記載の口腔内カメラ。
【請求項４】
作動距離１〜３００ｍｍを有する、請求項１に記載の口腔内カメラ。
【請求項５】
ある幅および長さを有し、前記長さと幅の比は５〜８である、請求項１に記載の口腔内カメラ。
【請求項６】
前記液体レンズは、前記画像処理システムと前記センサとの間の前記光路に沿って、固定位置に配置される、請求項１に記載の口腔内カメラ。
【請求項７】
前記画像処理システムの各レンズは、前記光路に沿って固定位置に位置する、請求項１に記載の口腔内カメラ。
【請求項８】
前記画像センサは、前記光路に沿って固定位置に位置する、請求項１に記載の口腔内カメラ。
【請求項９】
前記マイクロプロセッサは、前記動きセンサによって検出される移動情報および前記画像センサによって検出される移動情報の両方を分析する、請求項１に記載の口腔内カメラ。
【請求項１０】
画像センサと、光路に沿って前記画像センサに光を指向する１つ以上の光指向要素と、を備える画像処理システムと、
動きセンサと、前記動きセンサと通信するマイクロプロセッサと、２対の電極を有する液体レンズと、調節信号を前記電極に印加し前記液体レンズを駆動させるために前記マイクロプロセッサと通信する４つの液体レンズドライバと、を備える、前記光路に沿って光の方向を調節するための画像安定化システムと、
を備え、
前記液体レンズは、第１の光学指数を有する第１の液体と、前記第１の液体と非混和性であって第２の光学指数を有する第２の液体と、を含む容器を含み、
前記第２の液体は、インターフェースに沿って前記第１の液体と接触し、
前記第１および第２の液体は、実質的に同一の密度であって、前記個別の第１および第２の光学指数は相互に異なり、
前記対の電極における電圧は、前記画像センサ上に形成される画像を安定化させるために、前記光軸に垂直である第１の方向、前記第１の方向および前記光軸に垂直である第２の方向、ならびに前記第１および第２の方向の組み合わせに、光軸の傾斜を調節する、口腔内カメラ。
【請求項１１】
画像センサ上に標的の画像を形成するための画像処理システムと、
動きセンサと、前記動きセンサと通信するマイクロプロセッサと、４つの電極を有する液体レンズと、調節信号を前記４つの電極に印加し前記液体レンズを駆動させるために前記マイクロプロセッサと通信する液体レンズドライバと、を備える画像安定化システムと、
を備え、
前記液体レンズは、第１の光学指数を有する第１の液体と、前記第１の液体と非混和性であって第２の光学指数を有する第２の液体と、を含む容器を含み、
前記第２の液体は、インターフェースに沿って前記第１の液体と接触し、
前記第１および第２の液体は、実質的に同一の密度であって、前記個別の第１および第２の光指数は相互に異なり、
前記動きセンサは前記カメラの移動を検出し、
前記マイクロプロセッサは、前記動きセンサによって検出される移動情報を分析し、前記移動情報を調節信号に変換し、前記調節信号を前記液体レンズドライバに送信し、
前記液体レンズドライバは、複数の調節信号を前記液体レンズの前記４つの電極に印加し、前記第１の液体と第２の液体との間のインターフェースの形状を変化させ、前記画像センサ上に形成される画像を安定化させるために、前記光軸に垂直である第１の方向、前記第１の方向および前記光軸に垂直である第２の方向、または前記第１および第２の方向から形成された任意の組み合わせられた方向に、前記液体レンズの光軸を選択的に傾斜させる、口腔内カメラ。
【請求項１２】
標的の口腔内画像を得るための方法であって、
前記標的から光路に沿って画像センサに向かって光を指向することと、
前記標的に対する前記画像センサの移動を感知することと、
第１および第２の軸の一方または両方に沿って、液体レンズ内の２つの液体のインターフェースの形状を変化させることによって、前記感知された移動に従って、前記光路を調節することであって、前記第１および第２の軸は、相互に直交し、両方とも、前記光路に対して直交することと、
前記調節された光路に沿って受光された光に従って、前記標的の画像データを捕捉することと、
を含む、方法。
【請求項１３】
前記画像センサの移動の感知は、ジャイロスコープからの信号を受信することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記液体レンズ内のインターフェースの形状の変化は、１つ以上の液体レンズドライバから前記レンズに可変電圧信号を印加することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記液体レンズは、第１の液体と、前記第１の液体に接触する第２の液体と、を含む容器を含み、前記第１および第２の液体は、非混和性であって、異なる光指数であって、かつ実質的に同一の密度である、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、医療診断器具の分野に関し、特に、歯科用画像処理のための装置に関する。より具体的には、本発明は、多重電極設計を使用して画像安定化を提供する液体レンズを有する、口腔内カメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
検出、処置、および予防技法は改善されてきているが、齲蝕は、いまだに全ての年齢層の人々を侵す、まん延する病態のままである。適切かつ速やかに処置されない場合、齲蝕は、永久的な歯の損傷、およびさらには歯の喪失につながる可能性がある。故に、口腔内カメラに基づく歯科画像処理は、大きな関心事である。
【０００３】
ＡＣＴＥＯＮ  Ｉｎｃ．  ｏｆ  Ｍｏｕｎｔ  Ｌａｕｒｅｌ，  ＮＪ，  ＵＳＡから入手可能なもの等の、既知の口腔内カメラが存在する。一般に、口腔内カメラは、約１ｍｍ〜約５０ｍｍの間で典型的に変動する、大きい作動距離範囲にわたって動作させられる。それらは、異なる作動距離で異なる、かなり大きな被写界深度（ＤＯＦ）を有し得る。故に、焦点調整は、良好な画質を提供するために使用される。しかしながら、米国特許第６，０１９，７２１号（Ｈｏｌｍｅｓ）に開示されるものを含む、既知の口腔内カメラのほとんどについて、焦点調整は、レンズと画像センサとの間の距離に対するオペレーター調整によって、手動で行われる。従来の口腔内カメラは、自動焦点合わせ能力を有しておらず、焦点が、各画像につき、別個に調整されなければならない。したがって、これらは、使用に便宜的ではない。
【０００４】
従来の口腔内カメラは、他のカメラ同様に、画像捕捉の間の振動のため、画像ぶれに悩まされ得る。画像ぶれを低減させることを目的とした画像安定化方法が、提案されている。例えば、浮動式光学要素を使用する、米国特許第４，９９８，８０９号（Ｔｓｕｊｉ）および第５，０４０，８８１号（Ｔｓｕｊｉ）を参照されたい。
【０００５】
米国公開第２００９／０１４１３５２号（Ｊａｎｎａｒｄ）は、４つの液体レンズセルと、ある方向における画像安定化を提供するための１対の液体レンズセルと、別の方向に画像安定化を提供するための別の対の液体レンズセルとを用いる、レンズシステムを開示している。
【０００６】
画像安定化を提供する従来のカメラは、その特定の用途において、ある程度の成功を達成している場合もあるが、口腔内画像処理の寸法および動作要件を満たしていない。したがって、幅が小さく使用が便利であって、かつ画像安定化を全方向に提供可能である、口腔内カメラの必要性が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６，０１９，７２１号明細書
【特許文献２】米国特許第４，９９８，８０９号明細書
【特許文献３】米国特許第５，０４０，８８１号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００９／０１４１３５２号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、少なくとも２つの直交方向に、画像安定化を提供可能な口腔内カメラを提供することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、多重電極設計を使用して少なくとも２つの直交方向に、画像安定化を提供する液体レンズを備える、口腔内カメラを提供することである。
【００１０】
本発明のさらなる目的は、多重電極設計を使用して少なくとも２つの直交方向に画像安定化を提供する１つのみの液体レンズから成る、口腔内カメラを提供することである。
【００１１】
本発明の利点は、本発明のカメラが、その幅が小さく、その長さと幅の比が大きく、使用が便利であって、かつ患者の口内での画像捕捉の間、画像ぶれを低減させることが可能であることである。
【００１２】
これらの目的は、例証的な例としてのみ与えられ、かかる目的は、本発明の１つ以上の実施形態を例示するものであり得る。開示される発明によって本質的に達成される他の望ましい目的および利点が、当業者に想到されるか、または明らかとなり得る。本発明は、添付の特許請求の範囲によって規定される。
【００１３】
本発明の一態様によると、画像センサと、光路に沿って画像センサに光を指向する１つ以上の光指向要素と、を備える画像処理システムと、光路に沿って光の方向を調節しカメラの移動を補償するための画像安定化装置であって、（ｉ）カメラの移動を示す動き信号を提供する動きセンサと、（ｉｉ）光路に沿って配置され、第１の非混和性液体と第２の非混和性液体との間にインターフェースを備え、調節可能液体レンズは、第１の対の電極における第１の調節信号に応じて第１の軸に対して、および第２の対の電極における第２の調節信号に応じて第２の軸に対して、屈折を変化させるように作動可能であって、第１および第２の軸は相互に対して直交し、両方とも、光路に対して直交する、調節可能液体レンズと、（ｉｉｉ）動きセンサからの動き信号を得るために、記憶された命令に応答し、第１および第２の調節信号を調節可能液体レンズに提供するために、複数のレンズドライバ要素と通信する、マイクロプロセッサとを備える、画像安定化装置とを備える、口腔内カメラが提供される。
【００１４】
本発明の別の態様によると、画像センサと、光路に沿って画像センサに光を指向する１つ以上の光指向要素と、を備える画像処理システムと、動きセンサと、動きセンサと通信するマイクロプロセッサと、２つの対の電極を有する液体レンズと、調節信号を電極に印加し液体レンズを駆動させるためにマイクロプロセッサと通信する４つの液体レンズドライバと、を備える、光路に沿って光の方向を調節するための画像安定化システムと、を備え、液体レンズは、第１の光学指数を有する第１の液体と、第１の液体と非混和性であって第２の光学指数を有する第２の液体と、によって充填された容器を含み、第２の液体は、インターフェースに沿って第１の液体と接触し、第１および第２の液体は、実質的に同一の密度であって、個別の第１および第２の光学指数は、相互に異なり、対の電極における電圧は、画像センサ上に形成される画像を安定化させるために、光軸に垂直である第１の方向、第１の方向および光軸に垂直である第２の方向、ならびに第１および第２の方向の組み合わせに、光軸の傾斜を調節する、口腔内カメラが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本発明の前述のおよび他の目的、特徴、および利点は、添付の図面において例証される、本発明の実施形態の次のより特定の説明から明らかとなるであろう。図面の要素は、相互に対して必ずしも一定の縮尺ではない。
【図１】本発明の口腔内カメラの斜視図を示す。
【図２Ａ】２つの電極を有する液体レンズを使用する、比較自動焦点合わせシステムを示す。
【図２Ｂ】本発明による画像安定化システムを示す。
【図３Ａ】電圧がゼロであるときの２つの電極を有する液体レンズを示す。
【図３Ｂ】電圧がゼロではないときに使用される２電極液体レンズを示す。
【図３Ｃ】２電極液体レンズの作動原理を示す。
【図４Ａ】本発明において使用される４つの電極を有する液体レンズの正面図を示す。
【図４Ｂ】液体レンズの光軸が画像処理システムの光軸の方向にあるときのｘ−ｚ平面内の４電極液体レンズの側面図を示す。
【図４Ｃ】液体レンズの光軸がｘ−ｚ平面内で傾斜されるときの４電極液体レンズの側面図を示す。
【図４Ｄ】液体レンズの光軸が画像処理システムの光軸の方向にあるときのｙ−ｚ平面内の４電極液体レンズの側面図を示す。
【図４Ｅ】液体レンズの光軸がｙ−ｚ平面内で傾斜されるときの４電極液体レンズの側面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下は、本発明の好ましい実施形態の詳細な説明であり、同じ参照番号が、複数の図の各々における構造の同じ要素を特定する、図面への参照がなされる。
【００１７】
図１は、一実施形態による、本発明の口腔内カメラ１０を示す。口腔内カメラ１０は、照明システム１１（図示せず）、画像処理システム１２、画像安定化装置１４、および画像センサ１６を備える。口腔内カメラ１０は、幅Ｗおよび長さＬを有し、幅および長さは、それぞれ、軸方向２２に垂直かつ平行である。画像安定化システム１４は、複数の電極を有する液体レンズ３６、液体レンズドライバ３８、マイクロプロセッサ３４、および動きセンサ３２を含む。
【００１８】
口腔内カメラ１０は、患者の口内にある標的１を画像処理するために、それを便宜的かつ正確に行うことが意図される。標的１は、例えば、歯であり得る。
【００１９】
画像処理システム１２は、光路Ｏに沿って光を指向し大きい被写界深度（ＤＯＦ）を提供する光指向要素として、レンズまたはレンズ群を備える。そのようなレンズシステムの設計は、光学設計技術分野の当業者によく知られている。一実施形態では、画像処理システム１２は、光指向要素として、３つのレンズ群を備える。一実施形態では、画像処理システム１２内の各レンズは、光路Ｏに沿って、固定位置に位置する。動作時、画像処理システム１２は、固定画像処理平面に位置する、画像センサ１６上に標的１を画像処理する。
【００２０】
口腔内使用のために、口腔内カメラ１０の幅Ｗは、好ましくは、約３５ｍｍ未満、より好ましくは、約３０ｍｍ未満、および最も好ましくは、約２５ｍｍ未満である。Ｌ／Ｗとして定義される、長さと幅の比は、３〜１２、およびより好ましくは、５〜８である。加えて、口腔内カメラ１０の作動距離は、約１〜３００ｍｍである。長さと幅の比、狭幅、および具体的作動距離に対するこれらの要件は、患者の口内に快適にカメラを適合させるために必要とされる。本発明の実施形態では、これらの要件は、４つ以上の電極を有する調節可能液体レンズを使用することによって満たされる。使用される液体レンズは、光路に沿って配置され受信した調節信号に応答して２つの直交軸のそれぞれに対して屈折を変化させるように作動可能である調節可能レンズ要素を提供する。このタイプの調節可能レンズの使用は、本発明の口腔内カメラ１０と、従来の口腔内カメラおよび他の使用のために意図される多くの他のタイプの従来のカメラを区別する。
【００２１】
図２Ａは、２つの電極を有する、液体レンズ３６ａを使用する、比較自動焦点合わせシステム５０を示す。自動焦点合わせシステム５０は、画像センサ１６ａ、マイクロプロセッサ３４ａ、液体レンズドライバ３８ａ、および液体レンズ３６ａを備える。本システムでは、画像センサ１６ａは、画像信号をマイクロプロセッサ３４ａに伝送し、次いで、画像信号を分析し、電圧信号を生成し、電圧信号を液体レンズドライバ３８ａに送信する。液体レンズドライバ３８ａは、次いで、適切なレベルの電圧を液体レンズ３６ａに印加する。
【００２２】
図２Ｂは、動きセンサ３２、マイクロプロセッサ３４、液体レンズ３６、および液体レンズドライバ３８を備える、画像安定化システム１４を示す。液体レンズ３６は、画像処理システム１２と画像センサ１６との間に位置する。液体レンズ３６は、Ｖａｒｉｏｐｔｉｃ（Ｌｙｏｎ，  Ｆｒａｎｃｅ）から利用可能な液体レンズ等の電気湿潤（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｗｅｔｔｉｎｇ）タイプである。
【００２３】
動きセンサ３２は、一実施例では、ジャイロスコープである。ジャイロスコープは、角運動量の保存の原理に基づいて、方位を測定または維持する。動きセンサ３２は、車軸が任意の角度方位を自由にとる、回転ホイールまたは回転盤を使用することができる。角運動量の保存によって、この角度方位は、ジャイロスコープの高速回転と関連付けられた大きな角運動量を伴わない場合より、所与の外部トルクに応答した変化は非常に少ない。ジャイロスコープは、ジンバル内に搭載され、外部トルクを最小限にする。その結果、ジャイロスコープの方位は、それが搭載されるプラットフォームのいかなる動きにもかかわらず、ほぼ固定されたままである。したがって、ジャイロスコープは、口腔内カメラ１０の移動を検出し、移動情報をマイクロプロセッサ３４に送信するための動き検出器として使用するために有利である。
【００２４】
随意に、画像センサ１６もまた、画像鮮鋭度等の画質特性もまた、口腔内カメラ１０の振動を反映するため、移動情報をマイクロプロセッサ３４に提供してもよい。しかしながら、一般に、画像センサ１６単独からの移動情報は、画像安定化のために適正ではない場合がある。しかしながら、動きセンサ３２によって提供される移動情報と組み合わせられると、画像センサ１６からの移動情報もまた、有用となり得る。
【００２５】
動きセンサ３２は、カメラの移動を示す動き信号を提供する。マイクロプロセッサ３４は、動きセンサからの動き信号を得るために、記憶された命令に応答し、第１および第２の調節信号を調節可能液体レンズ要素に提供するために、複数のレンズドライバ要素と通信する。マイクロプロセッサ３４は、この動き信号からの移動情報を分析し、それを４つ以上の複数の電圧に対応する電圧信号に変換し、これらの電圧を個別の液体レンズドライバ要素３８を通して液体レンズ３６に最良に印加するための場所を判定する。特殊な場合、印加される電圧のうちの２つ以上は、等しくてもよい。マイクロプロセッサ３４はまた、電圧信号を液体レンズドライバ要素３８に伝送する。一実施例では、マイクロプロセッサ３４は、電圧信号を４つの液体レンズドライバ（液体レンズドライバ１−液体レンズドライバ４）に伝送し、次いで、４つの調節信号、電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、およびＶ４を液体レンズ３６に印加する。液体レンズドライバが、調節信号として、液体レンズ３６に電圧を印加すると、液体レンズ３６内の第１の液体と第２の液体との間の液体インターフェースの形状が、変化する。液体レンズ３６における液体インターフェースのこの形状変化はまた、口腔内カメラ１０が移動または振動されるとき、標的１が良好な焦点を伴って画像センサ１６上で画像処理されるように、光路に対して画像処理システム１２内の他のレンズの移動を補償するのに役立つ。
【００２６】
代替として、４つの液体レンズドライバは、調節信号として４つの独立電圧を提供し得る単一の特殊液体レンズドライバと置換することができる。
【００２７】
本発明の口腔内カメラの特徴の１つは、液体レンズ３６が多重電極設計を使用することであって、液体レンズ３６が４つ以上の電極を有し、したがって、受信した調節信号に応答して、２つの直交軸に沿って画像を安定化させるように作動可能であることを意味する。比較として、従来の液体レンズは多くても２つの電極を使用し、受信した調節信号に応答して、単一軸に沿ってのみ、画像を安定化させるように作動可能である。
【００２８】
本発明の実施形態が、どのように従来の液体レンズを使用するカメラ実施形態より優れているかをより理解するために、液体レンズがどのように動作するのかを検討し、２つの電極、すなわち、単一対の電極を使用する液体レンズと、４つの電極、すなわち、２つの対の電極を使用するレンズとの間の差異を理解することが有用である。国際公開第２０１０／０５７３３６号（Ｌｉｕ）の図１および図２に対応する、図３Ａ−３Ｃを参照すると、２つの電極を有する従来の液体レンズ３６ａもまた、一般に、等しい密度の２つの種類の液体を含む。液体は、円錐形容器内の２つの透明窓１０７間に狭入される。一実施形態では、一方の液体は、伝導性水１０３であって、他方は、光軸１０５に対して安定性の手段を提供するための油１０１である。液体レンズ３６ａはさらに、油１０１から隔離されるが、水１０３と電気接触する、電極１０９および１１３を含み、可変電圧が、調節信号として、電極に選択的に印加されることができる。絶縁体１１１が、電極１０９と１１３との間に堆積され、それらを分離する。油１０１と水１０３との間のインターフェース１１５は、円錐形構造にわたって印加される電圧に応じて、その形状を変化させるであろう。図３Ａに示されるように、ゼロボルトが印加されると、インターフェース１１５は、若干、湾曲し、油１０１の表面は、凹状になる。電圧が、約４０ボルトまで増加されると、油１０１の表面は、図３Ｂに示されるように、非常に凸状となる。このように、液体レンズ３６ａは、電極に印加される電圧を変化させる手段によって、所望の屈折力を達成することができる。
【００２９】
図３Ｃは、２つの電極を有する、液体レンズ３６ａの作動原理を示す。液体レンズ３６ａは、後述の電気湿潤（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｗｅｔｔｉｎｇ）現象に基づいて作動する：一滴の水１０３が、薄い絶縁層によって被覆された金属製の基質上に堆積される。基質に印加される電圧は、静電圧を生成して、液体液滴の接触角を修正するようにその形状を変更することを液体に強いる。２つの等密度液体が、液体レンズにおいて用いられ、一方は、油１０１等の絶縁体である一方で、他方は、水１０３等の導電体である。電圧の変形は、液体−液体インターフェース１１５の曲率の変更につながり、それが今度は、レンズの屈折力または屈折の変更につながる。
【００３０】
４つの電極（２つの対の電極）を有する液体レンズ３６と、２つの電極を有する従来の液体レンズ３６ａとの間のいくつかの類似性にもかかわらず、その動作および能力は、有意に異なる。第１に、２つの電極を有する液体レンズ３６ａの光軸は、図３Ａ−３Ｃに示されるように、電極が２つの液体のインターフェース全体にわたって対称的に配列されるため、その法線方向から傾斜できない。したがって、単一の２電極液体レンズは、画像安定化を提供するために使用することができない。
【００３１】
液体レンズ３６ａ内の２つの電極のうちの一方が、２つの部分に分離され、調節信号を提供する電圧信号が、２つの液体のインターフェースの２点に印加されるとき（Ｊａｎｎａｒｄの米国公開第２００９／０１４１３５２号参照）、液体レンズ３６ａの光軸は、単一軸に対してのみ、変化することができる。したがって、このように修正された液体レンズは、一方向のみに、カメラの振動または他の移動を補償することができる。２つの直交方向において振動を補償するために、それぞれ２つの電極を有する２つの別個の液体レンズが、第‘１３５２号のＪａｎｎａｒｄの出願に説明されるように、使用されなければならない。対照的に、４つの分離された電極を有する１つの液体レンズ３６は、本発明の実施形態を参照して説明されるように、画像処理システムの光軸に垂直である、２つの直交方向に画像安定化を提供するために十分である。
【００３２】
従来の液体レンズと２つの対の電極を有する液体レンズとの間の能力および使用の第２の差異は、ドライバ構成要素に関する。液体レンズドライバ３８が、液体レンズ３６の光軸における２次元傾斜に対応する４つの異なる電圧を提供しなければならない一方、液体レンズドライバ３８ａは、液体レンズにわたって単一電圧のみを提供するため、４電極液体レンズ３６を駆動するための液体レンズドライバ３８は、２電極液体レンズ３６ａを駆動するための液体レンズドライバ３８ａと異なる。
【００３３】
さらに別の差異として、４電極液体レンズ３６を駆動するために、電圧信号を液体レンズドライバ３８に送信するためのマイクロプロセッサ３４ロジックは、２電極液体レンズ３６ａを駆動するために、電圧信号を液体レンズドライバ３８ａに送信するためのマイクロプロセッサ３４ａロジックと異なる。これは、４電極の場合、マイクロプロセッサ３４が、液体レンズ３６の光軸における２次元傾斜に対応する４つの異なる電圧信号を生成しなければならないためである。したがって、マイクロプロセッサ３４は、マイクロプロセッサ３４ａにおけるものと異なるアルゴリズムを使用する。
【００３４】
図４Ａは、４つの個別の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、およびＶ４が、調節信号として印加される４つの電極を有する、液体レンズ３６の正面図を示す。一方の対の電極に対して、電圧Ｖ１およびＶ３は、ｘ−方向に液体インターフェースの形状を制御するために使用される一方、他方の対の電極における電圧Ｖ２およびＶ４は、ｙ−方向に形状を制御する。
【００３５】
図４Ｂおよび図４Ｃは、それぞれ、Ｖ１およびＶ３が等しいときと、Ｖ１およびＶ３が等しくないときのｘ−ｚ平面内の液体レンズ３６の側面図を示す。液体レンズ３６は、２つの基質４２ａ、４２ｂおよび２つの液体−液体Ａおよび液体Ｂを備える。画像処理システム１２の光軸４０は、ｘ−ｙ平面に垂直であるｚ−方向に平行である。
【００３６】
一般に、液体Ａおよび液体Ｂは、非混和性であり、異なる光指数を有する。これらの液体は、実質的に等しい密度、すなわち、好ましくは、相互の＋／−１２％以内の密度を有する。一方は、一般に、例えば、第１の屈折率を伴う油または油性物質を含む絶縁液体であって、他方は、典型的には、例えば、第２の屈折率を有する水溶液を含む伝導性液体である。これらの液体は、円錐形容器内の２つの透明基質４２ａ、４２ｂ間に挟入される。一実施形態では、例えば、液体Ａは、伝導性である水１０３である一方、封入液体Ｂである油１０１は、蓋として作用する。これは、固定体積の水が含有されることを可能にし、液体レンズ３６の光軸４０の安定性のための手段を提供する。液体間のインターフェースの相対的形状は、レンズの屈折特性を決定する。２つの液体の屈折の相対指数は、調整可能な屈折を提供するために、相互に幾らか異ならなければならない。
【００３７】
図４Ｂに示されるように、調節信号Ｖ１＝Ｖ３であるとき、液体レンズ３６は、ｘ−ｚ平面内の標準レンズとして作用し、ｘ−ｚ平面内のその光軸４０ａは、画像処理システム１２の光軸４０に沿っている。この場合、液体レンズ３６は、ｘ−ｚ平面内においてのみ、焦点調節機能を提供する。
【００３８】
図４Ｃは、調節信号Ｖ１およびＶ３が等しくないとき、液体レンズ３６の光軸４０ｂが、画像処理システム１２の光軸４０から、ｘ−ｚ平面内で傾斜されることを示す。ｘ−ｚ平面内のこの傾斜はまた、光軸４０ｂの傾斜がｘ−方向において、口腔内カメラ１０の振動または他の移動を補償することができるため、ｘ方向における傾斜とも称される。
【００３９】
同様に、図４Ｄは、調節信号Ｖ２およびＶ４が等しいときのｙ−ｚ平面内の液体レンズ３６の側面図を示す。液体レンズ３６は標準レンズとして作用し、その光軸４０ｃは、画像処理システム１２の光軸４０に沿っている。この場合、液体レンズ３６は、ｙ−ｚ平面内においてのみ、焦点調節機能を提供する。
【００４０】
図４Ｃと同様に、図４Ｅは、調節信号Ｖ２およびＶ４が等しくないとき、液体レンズ３６の光軸４０ｄが、画像処理システム１２の光軸４０から、ｙ−ｚ平面内で傾斜されることを示す。ｙ−ｚ平面内のこの傾斜はまた、光軸４０ｄの傾斜が、ｙ−方向において、口腔内カメラ１０の振動または他の移動を補償することができるため、ｙ方向における傾斜とも称される。
【００４１】
要するに、本発明で使用される液体レンズ３６は、４つの異なる電圧がレンズの特定の領域に印加され得る４つの電極を有するため、液体レンズ内の２つの液体のインターフェースの形状は、第１の方向（ｘ−ｚ平面内）に、または第２の方向（ｙ−ｚ平面内）に、または両方向に同時に、選択的に傾斜されることができる。その結果、液体レンズ３６の光軸は、選択的に、ｘ−ｚおよびｙ−ｚ平面内で独立して傾斜されることができる。これは、本質的に、液体レンズ３６に、その光軸を傾斜させ、ｘ−ｚおよびｙ−ｚ平面内の組み合わせられた傾斜を通して、任意の方向に、カメラの振動または他の移動を補償する能力を与える。したがって、液体レンズ３６は、任意の構成要素の機械的移動に依存せず、光学画像安定化を提供することができる。
【００４２】
照明システム１１は、画像センサ１６における改良された画像処理のために、標的１を照射するために、光源から光を指向するように構成される。光源は、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）または任意の他の既知の光源であり得る。照明システム１１は、口腔内カメラ１０パッケージ内に統合されることができる、または別個のデバイスから提供されることができる。光ファイバまたは他の光誘導が、外部光源から標的１に向かって、照明を指向するために提供され得る。
【００４３】
画像センサ１６は、固定位置で標的１の歯の画像を記録する。画像センサ１６は、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）デバイス、電荷結合素子（ＣＣＤ）、または任意の他の既知のセンサアレイタイプであり得る。
【００４４】
本発明の口腔内カメラ１０は、口腔内標的を画像処理するために設計されるが、本デバイスは、特に、内視鏡用途のため等の、カメラ幅の要件がかなり制約される場合の、他の好適な用途において使用されてもよい。
【００４５】
本発明は、特に、現在好ましい実施形態を参照して、詳細に説明されたが、変形例および修正が、本発明の精神および範囲内でもたらされ得ることを理解されるであろう。本開示実施形態は、したがって、あらゆる観点において、制限ではなく、例証として見なされる。本発明の範囲は、添付の請求項によって示され、その均等物の意味および範囲内にある全ての変更が、その中に包含されるものと意図される。
【図１】
2014516609.tif 000003
【図２Ａ】
2014516609.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年3月3日(2014.3.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像センサと、光路に沿って前記画像センサに光を指向する１つ以上の光指向要素と、を備える画像処理システムと、
前記光路に沿って光の方向を調節しカメラの移動を補償するための画像安定化装置であって、
（ａ）カメラの移動を示す動き信号を提供する動きセンサと、
（ｂ）前記光路に沿って配置され、第１の非混和性液体と第２の非混和性液体との間にインターフェースを備える調節可能液体レンズであって、第１の対の電極における第１の調節信号に応じて第１の軸に対して、および第２の対の電極における第２の調節信号に応じて第２の軸に対して、屈折を変化させるように作動可能であって、前記第１および第２の軸は相互に対して直交し、両方とも、前記光路に対して直交する、調節可能液体レンズと、
（ｃ）前記動きセンサからの前記動き信号を得るために、記憶された命令に応答し、前記第１および第２の調節信号を前記調節可能液体レンズに提供するために、複数のレンズドライバ要素と通信する、マイクロプロセッサと、
を備える画像安定化装置と、
を備える口腔内カメラ。
【請求項２】
画像センサと、光路に沿って前記画像センサに光を指向する１つ以上の光指向要素と、を備える画像処理システムと、
動きセンサと、前記動きセンサと通信するマイクロプロセッサと、２対の電極を有する液体レンズと、調節信号を前記電極に印加し前記液体レンズを駆動させるために前記マイクロプロセッサと通信する４つの液体レンズドライバと、を備える、前記光路に沿って光の方向を調節するための画像安定化システムと、
を備え、
前記液体レンズは、第１の光学指数を有する第１の液体と、前記第１の液体と非混和性であって第２の光学指数を有する第２の液体と、を含む容器を含み、
前記第２の液体は、インターフェースに沿って前記第１の液体と接触し、
前記第１および第２の液体は、実質的に同一の密度であって、前記個別の第１および第２の光学指数は相互に異なり、
前記対の電極における電圧は、前記画像センサ上に形成される画像を安定化させるために、前記光軸に垂直である第１の方向、前記第１の方向および前記光軸に垂直である第２の方向、ならびに前記第１および第２の方向の組み合わせに、光軸の傾斜を調節する、口腔内カメラ。
【請求項３】
画像センサ上に標的の画像を形成するための画像処理システムと、
動きセンサと、前記動きセンサと通信するマイクロプロセッサと、４つの電極を有する液体レンズと、調節信号を前記４つの電極に印加し前記液体レンズを駆動させるために前記マイクロプロセッサと通信する液体レンズドライバと、を備える画像安定化システムと、
を備え、
前記液体レンズは、第１の光学指数を有する第１の液体と、前記第１の液体と非混和性であって第２の光学指数を有する第２の液体と、を含む容器を含み、
前記第２の液体は、インターフェースに沿って前記第１の液体と接触し、
前記第１および第２の液体は、実質的に同一の密度であって、前記個別の第１および第２の光指数は相互に異なり、
前記動きセンサは前記カメラの移動を検出し、
前記マイクロプロセッサは、前記動きセンサによって検出される移動情報を分析し、前記移動情報を調節信号に変換し、前記調節信号を前記液体レンズドライバに送信し、
前記液体レンズドライバは、複数の調節信号を前記液体レンズの前記４つの電極に印加し、前記第１の液体と第２の液体との間のインターフェースの形状を変化させ、前記画像センサ上に形成される画像を安定化させるために、前記光軸に垂直である第１の方向、前記第１の方向および前記光軸に垂直である第２の方向、または前記第１および第２の方向から形成された任意の組み合わせられた方向に、前記液体レンズの光軸を選択的に傾斜させる、口腔内カメラ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
本発明は、特に、現在好ましい実施形態を参照して、詳細に説明されたが、変形例および修正が、本発明の精神および範囲内でもたらされ得ることを理解されるであろう。本開示実施形態は、したがって、あらゆる観点において、制限ではなく、例証として見なされる。本発明の範囲は、添付の請求項によって示され、その均等物の意味および範囲内にある全ての変更が、その中に包含されるものと意図される。なお、以下に、付記として本発明の構成の一例を示す。
（付記１）
画像センサと、光路に沿って前記画像センサに光を指向する１つ以上の光指向要素と、を備える画像処理システムと、
前記光路に沿って光の方向を調節しカメラの移動を補償するための画像安定化装置であって、
（ａ）カメラの移動を示す動き信号を提供する動きセンサと、
（ｂ）前記光路に沿って配置され、第１の非混和性液体と第２の非混和性液体との間にインターフェースを備える調節可能液体レンズであって、第１の対の電極における第１の調節信号に応じて第１の軸に対して、および第２の対の電極における第２の調節信号に応じて第２の軸に対して、屈折を変化させるように作動可能であって、前記第１および第２の軸は相互に対して直交し、両方とも、前記光路に対して直交する、調節可能液体レンズと、
（ｃ）前記動きセンサからの前記動き信号を得るために、記憶された命令に応答し、前記第１および第２の調節信号を前記調節可能液体レンズに提供するために、複数のレンズドライバ要素と通信する、マイクロプロセッサと、
を備える画像安定化装置と、
を備える口腔内カメラ。
（付記２）
前記動きセンサはジャイロスコープである、付記１に記載の口腔内カメラ。
（付記３）
前記液体レンズは４つを超える電極を備える、付記１に記載の口腔内カメラ。
（付記４）
作動距離１〜３００ｍｍを有する、付記１に記載の口腔内カメラ。
（付記５）
ある幅および長さを有し、前記長さと幅の比は５〜８である、付記１に記載の口腔内カメラ。
（付記６）
前記液体レンズは、前記画像処理システムと前記センサとの間の前記光路に沿って、固定位置に配置される、付記１に記載の口腔内カメラ。
（付記７）
前記画像処理システムの各レンズは、前記光路に沿って固定位置に位置する、付記１に記載の口腔内カメラ。
（付記８）
前記画像センサは、前記光路に沿って固定位置に位置する、付記１に記載の口腔内カメラ。
（付記９）
前記マイクロプロセッサは、前記動きセンサによって検出される移動情報および前記画像センサによって検出される移動情報の両方を分析する、付記１に記載の口腔内カメラ。
（付記１０）
画像センサと、光路に沿って前記画像センサに光を指向する１つ以上の光指向要素と、を備える画像処理システムと、
動きセンサと、前記動きセンサと通信するマイクロプロセッサと、２対の電極を有する液体レンズと、調節信号を前記電極に印加し前記液体レンズを駆動させるために前記マイクロプロセッサと通信する４つの液体レンズドライバと、を備える、前記光路に沿って光の方向を調節するための画像安定化システムと、
を備え、
前記液体レンズは、第１の光学指数を有する第１の液体と、前記第１の液体と非混和性であって第２の光学指数を有する第２の液体と、を含む容器を含み、
前記第２の液体は、インターフェースに沿って前記第１の液体と接触し、
前記第１および第２の液体は、実質的に同一の密度であって、前記個別の第１および第２の光学指数は相互に異なり、
前記対の電極における電圧は、前記画像センサ上に形成される画像を安定化させるために、前記光軸に垂直である第１の方向、前記第１の方向および前記光軸に垂直である第２の方向、ならびに前記第１および第２の方向の組み合わせに、光軸の傾斜を調節する、口腔内カメラ。
（付記１１）
画像センサ上に標的の画像を形成するための画像処理システムと、
動きセンサと、前記動きセンサと通信するマイクロプロセッサと、４つの電極を有する液体レンズと、調節信号を前記４つの電極に印加し前記液体レンズを駆動させるために前記マイクロプロセッサと通信する液体レンズドライバと、を備える画像安定化システムと、
を備え、
前記液体レンズは、第１の光学指数を有する第１の液体と、前記第１の液体と非混和性であって第２の光学指数を有する第２の液体と、を含む容器を含み、
前記第２の液体は、インターフェースに沿って前記第１の液体と接触し、
前記第１および第２の液体は、実質的に同一の密度であって、前記個別の第１および第２の光指数は相互に異なり、
前記動きセンサは前記カメラの移動を検出し、
前記マイクロプロセッサは、前記動きセンサによって検出される移動情報を分析し、前記移動情報を調節信号に変換し、前記調節信号を前記液体レンズドライバに送信し、
前記液体レンズドライバは、複数の調節信号を前記液体レンズの前記４つの電極に印加し、前記第１の液体と第２の液体との間のインターフェースの形状を変化させ、前記画像センサ上に形成される画像を安定化させるために、前記光軸に垂直である第１の方向、前記第１の方向および前記光軸に垂直である第２の方向、または前記第１および第２の方向から形成された任意の組み合わせられた方向に、前記液体レンズの光軸を選択的に傾斜させる、口腔内カメラ。
（付記１２）
標的の口腔内画像を得るための方法であって、
前記標的から光路に沿って画像センサに向かって光を指向することと、
前記標的に対する前記画像センサの移動を感知することと、
第１および第２の軸の一方または両方に沿って、液体レンズ内の２つの液体のインターフェースの形状を変化させることによって、前記感知された移動に従って、前記光路を調節することであって、前記第１および第２の軸は、相互に直交し、両方とも、前記光路に対して直交することと、
前記調節された光路に沿って受光された光に従って、前記標的の画像データを捕捉することと、
を含む、方法。
（付記１３）
前記画像センサの移動の感知は、ジャイロスコープからの信号を受信することを含む、付記１２に記載の方法。
（付記１４）
前記液体レンズ内のインターフェースの形状の変化は、１つ以上の液体レンズドライバから前記レンズに可変電圧信号を印加することを含む、付記１２に記載の方法。
（付記１５）
前記液体レンズは、第１の液体と、前記第１の液体に接触する第２の液体と、を含む容器を含み、前記第１および第２の液体は、非混和性であって、異なる光指数であって、かつ実質的に同一の密度である、付記１２に記載の方法。
【国際調査報告】
2014516609.tif 000014
2014516609.tif 000015
2014516609.tif 000016