(57)【要約】【課題】歯牙の隣接面のように直視できない場所にあるカリエスを高いコントラストで観察でき、その広がりや深達度を観察する。【解決手段】赤外領域を含む照明光を照射する照射部２と、該照明光の照射により歯牙のカリエス部Ｂから発生する蛍光と、前記照明光の歯牙における散乱光とを別個に検出する検出部３と、該検出部３により検出された蛍光に基づいて蛍光画像を生成し、前記検出部３により検出された散乱光の強度に基づいて散乱特性の異なるエナメル質層と象牙質層との境界を識別可能な散乱光画像を生成し、これら蛍光画像および散乱光画像を合成する画像処理部４とを備える歯科用観察装置１を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外領域を含む照明光を照射する照射部と、
該照明光の照射により歯牙のカリエス部から発生する蛍光と、前記照明光の歯牙における散乱光とを別個に検出する検出部と、
該検出部により検出された蛍光に基づいて蛍光画像を生成し、前記検出部により検出された散乱光の強度に基づいて散乱特性の異なるエナメル質層と象牙質層との境界を識別可能な散乱光画像を生成し、これら蛍光画像および散乱光画像を合成する画像処理部とを備える歯科用観察装置。
【請求項２】
前記照明光が近赤外光である請求項１に記載の歯科用観察装置。
【請求項３】
前記画像処理部が、前記検出部により取得された散乱光の強度を所定の閾値と比較して、エナメル質層と象牙質層との境界を識別可能な散乱光画像を生成する請求項１または請求項２に記載の歯科用観察装置。
【請求項４】
前記照射部が、さらに可視光を照射し、
前記検出部が、さらに可視光の散乱光を検出し、
前記画像処理部が、前記検出部により検出された可視光の強度に基づいて可視散乱光画像を生成するとともに、該可視散乱光画像との対比により、前記エナメル質層と象牙質層との境界を識別可能な散乱光画像を生成する請求項１または請求項２に記載の歯科用観察装置。
【請求項５】
前記画像処理部が、前記蛍光画像のカリエス部、前記散乱光画像のエナメル質層および象牙質層に対応する領域に異なる色を付与して合成する請求項１から請求項４のいずれかに記載の歯科用観察装置。
【請求項６】
前記エナメル質層の表面から前記境界までの距離と、前記カリエス部から前記境界までの距離とを比較して、前記カリエス部の深達度を判定する深達度判定部を備える請求項１から請求項５のいずれかに記載の歯科用観察装置。
【請求項７】
前記照射部が、前記歯牙の側面側から第１の照明光を照射する第１の照射部と、前記歯牙の咬合面側から第２の照明光を照射する第２の照射部とを備え、
前記検出部が、前記歯牙を挟んで前記第１の照射部と対向して配置されている請求項１から請求項６のいずれかに記載の歯科用観察装置。
【請求項８】
前記第１の照射部と前記歯牙との間に配置される第１の偏光部材と、前記歯牙と前記検出部との間に配置され、前記第１の偏光部材とは異なる偏光方向を有する第２の偏光部材とを備える請求項７に記載の歯科用観察装置。
【請求項９】
前記第２の照明光が近赤外光である請求項７または請求項８に記載の歯科用観察装置。
【請求項１０】
前記歯牙と前記検出部との間に配置され、第１の照明光を透過し、第２の照明光を遮断する遮断手段を備える請求項７から請求項９のいずれかに記載の歯科用観察装置。
【請求項１１】
前記第１の照明光と前記第２の照明光とを時分割に切り替える照明光切替手段を備え、
前記検出部が、前記照明光切替手段による照明光の切替タイミングに同期して、前記蛍光または前記散乱光を検出する請求項７から請求項１０のいずれかに記載の歯科用観察装置。
【請求項１２】
口腔内に挿入可能な挿入部を備え、
前記照射部が、前記挿入部の先端部に配置された半導体光源である請求項１から請求項１１のいずれかに記載の歯科用観察装置。
【請求項１３】
前記第１の照明光および第２の照明光が近赤外光であり、
前記第１の照明光と前記第２の照明光とを時分割に切り替える照明光切替手段と、
該照明光切替手段により前記第２の照明光に切り替えられたときに、該第２の照明光の前記検出部への入射を遮断する遮断手段とを備え、
前記検出部が、前記照明光切替手段による照明光の切替タイミングに同期して、前記蛍光または前記散乱光を検出する請求項７から請求項９のいずれかに記載の歯科用観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯科用観察装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、歯牙のカリエスは歯科医師による目視検査やＸ線検査により確認されるのが一般的である。目視検査においては、早期段階での微小なカリエスや歯牙の隣接面のように直視できない場所にあるカリエスの確認が困難であるという不都合がある。また、Ｘ線検査は、Ｘ線の被曝を伴うため、頻繁に実施することができないという不都合がある。
【０００３】
これらの不都合を回避して、歯牙のカリエスの早期発見や観察困難な部位のカリエスを観察するために、歯牙の外部から白色光を照射して歯牙の内部を透過した光を画像化する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６２０１８８０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、歯牙の内部における散乱の影響を受けやすい白色光を使用しているため歯牙の表面から直視できない部位に発生したカリエスを高いコントラストで観察することができないという不都合がある。
【０００６】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、歯牙の隣接面のように直視できない場所にあるカリエスを高いコントラストで観察でき、その広がりや深達度を観察することができる歯科用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】
【０００７】
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、赤外領域を含む照明光を照射する照射部と、該照明光の照射により歯牙のカリエス部から発生する蛍光と、前記照明光の歯牙における散乱光とを別個に検出する検出部と、該検出部により検出された蛍光に基づいて蛍光画像を生成し、前記検出部により検出された散乱光の強度に基づいて散乱特性の異なるエナメル質層と象牙質層との境界を識別可能な散乱光画像を生成し、これら蛍光画像および散乱光画像を合成する画像処理部とを備える歯科用観察装置を提供する。
【０００８】
本発明によれば、照射部から赤外領域を含む照明光が歯牙に照射されると、歯牙に存在するカリエス部から蛍光が発せられる一方、照明光の散乱光が歯牙全体から発生するので、これらを検出部により別個に検出し、蛍光画像と散乱光画像とを合成することにより、歯牙全体とその一部に配されているカリエス部とを高いコントラストで含む合成画像を生成することができる。
【０００９】
蛍光と散乱光とは、時分割に検出し、あるいは、蛍光色素の選択によって波長を異ならせて検出することにより、区別可能に検出できる。したがって、歯牙の隣接面のように直視できない場所にあるカリエス部についても鮮明に検出することができる。
【００１０】
この場合に、歯牙におけるエナメル質層と象牙質層とは散乱特性が異なるので、エナメル質層からの散乱光と象牙質層からの散乱光とではその強度が相違する。したがって、画像処理部においては、散乱光の強度の相違に基づいてエナメル質層と象牙質層との境界を識別可能な散乱光画像を取得することが可能となる。この結果、その境界に対するカリエス部の位置を確認することで、カリエス部の広がりや深達度を容易に観察することが可能となる。
【００１１】
上記発明においては、前記画像処理部が、前記検出部により取得された散乱光の強度を所定の閾値と比較して、エナメル質層と象牙質層との境界を識別可能な散乱光画像を生成することとしてもよい。
上述したように、歯牙におけるエナメル質層と象牙質層とは散乱特性が異なるので、エナメル質層からの散乱光と象牙質層からの散乱光とではその強度が相違する。したがって、適当な閾値を設定することにより、これらの散乱光を区別することが可能となり、それらの境界を識別可能な散乱光画像を容易に生成することが可能となる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記照射部が、さらに可視光を照射し、前記検出部が、さらに可視光の散乱光を検出し、前記画像処理部が、前記検出部により検出された可視光の強度に基づいて可視散乱光画像を生成するとともに、該可視散乱光画像との対比により、前記エナメル質層と象牙質層との境界を識別可能な散乱光画像を生成することとしてもよい。
【００１３】
このようにすることで、照射部から照射された可視光を検出部により検出し、画像処理部により、検出された可視光の強度に基づき生成された可視散乱光画像と、赤外領域の照明光を照射して得られた散乱光画像とが対比される。これにより、歯牙のエナメル質層からの散乱光と象牙質層からの散乱光との区別を明確化することができる。対比としては、例えば、画像間で差分演算または除算を行うことが挙げられる。
【００１４】
また、上記発明においては、前記画像処理部が、前記蛍光画像のカリエス部、前記散乱光画像のエナメル質層および象牙質層に対応する領域に異なる色を付与して合成することとしてもよい。
このようにすることで、カリエス部とエナメル質層と象牙質層とを明確に区別可能に表示することができ、エナメル質層と象牙質層との境界に対するカリエス部の広がりや深達度をより容易に観察することが可能となる。
【００１５】
また、上記発明においては、前記エナメル質層の表面から前記境界までの距離と、前記カリエス部から前記境界までの距離とを比較して、前記カリエス部の深達度を判定する深達度判定部を備えることとしてもよい。
このようにすることで、エナメル質層の表面から象牙質層との境界までの距離に対してカリエス部から境界までの距離が所定の割合以上に短い場合に、深達度判定部が、カリエス部の深達度が高いと判定することができる。これにより、歯牙の治療にあたって、その治療法の選択を容易にすることができる。
【００１６】
また、上記発明においては、前記照射部が、前記歯牙の側面側から第１の照明光を照射する第１の照射部と、前記歯牙の咬合面側から第２の照明光を照射する第２の照射部とを備え、前記検出部が、前記歯牙を挟んで前記第１の照射部と対向して配置されていてもよい。
【００１７】
このようにすることで、歯牙の側面側から照射された第１の照明光の歯牙における透過光を検出部により検出することによって、歯牙における散乱光の強度の相違に基づいてエナメル質層と象牙質層との境界を識別可能な散乱光画像を取得することが可能となる。また、歯牙の咬合面側から照射された第２の照明光が、歯牙に存在するカリエス部に修正機している蛍光物質を励起して蛍光が発せられる。この場合において、咬合面側から第２の照明光を入射させて発生した蛍光を、側面側に対向している検出部により検出するので、入射させた第２の照明光が検出部に検出されにくく、コントラストの高い蛍光画像を取得することができる。したがって、歯牙の隣接面のように直視できない場所にあるカリエス部についても鮮明に検出することができる。
【００１８】
また、上記発明においては、前記第１の照射部と前記歯牙との間に配置される第１の偏光部材と、前記歯牙と前記検出部との間に配置され、前記第１の偏光部材とは異なる偏光方向を有する第２の偏光部材とを備えていてもよい。
第１，第２の偏光部材によって歯牙の隙間を透過する第１の照明光や、該第１の照明光の歯牙における直接反射光等が検出部に入射することを防止して、コントラストの高い散乱光画像を取得することができる。
【００１９】
また、上記発明においては、前記第２の照明光が近赤外光であることが好ましい。
近赤外光を用いることにより、自家蛍光を抑えて、薬剤蛍光によるコントラストの高い蛍光画像を取得することができる。
【００２０】
また、上記発明においては、前記歯牙と前記検出部との間に配置され、第１の照明光を透過し、第２の照明光を遮断する遮断手段を備えていてもよい。
このようにすることで、第１の照明光を照射するときには、歯牙において散乱した第１の照明光が遮断手段を透過して検出部により検出され、散乱光画像を得ることができる。一方、第２の照明光を照射するときには、歯牙において反射等した第２の照明光が遮断手段により遮断されて検出部への入射を禁止される。これにより、コントラストの高い蛍光画像を取得することができる。
【００２１】
また、上記発明においては、前記第１の照明光と前記第２の照明光とを時分割に切り替える照明光切替手段を備え、前記検出部が、前記照明光切替手段による照明光の切替タイミングに同期して、前記蛍光または前記散乱光を検出することとしてもよい。
このようにすることで、照明光切替手段により時分割に切り替えられた第１の照明光および第２の照明光がそれぞれ照射されるときに検出部が蛍光または散乱光を検出することにより、単一の検出部によって相互に影響を与えることなく蛍光画像と散乱光画像とを取得することができる。
【００２２】
また、上記発明においては、口腔内に挿入可能な挿入部を備え、前記照射部が、前記挿入部の先端部に配置された半導体光源であってもよい。
このようにすることで、歯科用観察装置をコンパクトに構成することができる。
【００２３】
また、上記発明においては、前記第１の照明光および第２の照明光が近赤外光であり、前記第１の照明光と前記第２の照明光とを時分割に切り替える照明光切替手段と、該照明光切替手段により前記第２の照明光に切り替えられたときに、該第２の照明光の前記検出部への入射を遮断する遮断手段とを備え、前記検出部が、前記照明光切替手段による照明光の切替タイミングに同期して、前記蛍光または前記散乱光を検出することとしてもよい。
【００２４】
このようにすることで、第１，第２の照明光として同等の波長帯域を有する近赤外光を使用しても、単一の検出部によって相互に影響を与えることなく蛍光画像と散乱光画像とを取得することができる。遮断手段としては、光路に挿脱されるフィルタあるいは切替可能な液晶フィルタを採用することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、歯牙の隣接面のように直視できない場所にあるカリエスを高いコントラストで観察でき、その広がりや深達度を観察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】
【００２６】
本発明の第１の実施形態に係る歯科用観察装置１について、図１〜図７を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る歯科用観察装置１は、図１に示されるように、赤外領域を含む照明光を歯牙Ａに対して照射する照射部２と、該照射部２からの照明光の照射により歯牙Ａのカリエス部Ｂから発生する光を検出する検出部３と、該検出部３により検出された光の強度に基づいて画像を生成する画像処理部４と、該画像処理部４により生成された画像を表示する表示部５とを備えている。
【００２７】
照射部２は、広帯域の波長の光を発生する光源６と、該光源６から出射された光から、図２に示されるように、赤外領域の異なる２種類の波長帯域（例えば、７５０〜８００ｎｍおよび８２０〜８７０ｎｍ）の照明光を選択する２種類のフィルタ７ａ，７ｂを備えたロータリフィルタ７と、該ロータリフィルタ７により選択された照明光を集光する集光レンズ８と、該集光レンズ８により集光された照明光を導光して出射端から歯牙Ａに照射する光ファイバ９とを備えている。
【００２８】
光源６は、例えば、ＬＥＤ、ＳＬＤ、ハロゲンランプ、キセノンランプまたはレーザ光源のいずれかでよい。
検出部３は、歯牙Ａを挟んで照射部２とは反対側に配置され、歯牙Ａから入射される所定の波長帯域（例えば、８２０ｎｍ以下）の光を遮断する受光フィルタ１０と、該受光フィルタ１０を透過した光を検出する光検出器１１とを備えている。光検出器１１は、例えば、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳのような撮像素子である。
【００２９】
画像処理部４は、照射部２から、第１の波長帯域（７５０〜８００ｎｍ）の照明光が歯牙Ａに対して照射されたときに、検出部３により検出された蛍光の強度に基づく蛍光画像を生成し、照射部２から、第２の波長帯域（８２０〜８７０ｎｍ）の照明光が歯牙Ａに対して照射されたときに、検出部３により検出された散乱光の強度に基づく散乱光画像を生成するようになっている。すなわち、ロータリフィルタ７の回転に同期して蛍光画像および散乱光画像を生成するようになっている。
【００３０】
また、画像処理部４は、生成された散乱光画像を予め定められた所定の閾値に基づいて２値化した散乱光画像を生成するようになっている。
さらに、画像処理部４は、生成された蛍光画像と散乱光画像とを合成して表示部５に出力するようになっている。
【００３１】
このように構成された本実施形態に係る歯科用観察装置１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る歯科用観察装置１を用いて歯牙Ａの観察を行うには、歯牙Ａに対して、適当な蛍光薬剤（例えば、ＩＣＧ）を投与した後、光ファイバ９の出射端９ａを歯牙Ａに対向配置し、歯牙Ａを挟んで光ファイバ９とは反対側に検出部３を配置して、光源６から光を出射させる。
【００３２】
そして、ロータリフィルタ７を回転させることにより、一方のフィルタ７ａが光路上に配置されたときには、第１の波長帯域（７５０〜８００ｎｍ）の照明光が、集光レンズ８により集光され、光ファイバ９によって導光されて歯牙Ａの表面に照射される。この波長帯域の照明光が照射されると、カリエス部Ｂに集積した蛍光薬剤が励起されて蛍光が発生する。
【００３３】
発生した蛍光は、全方向に発せられ、歯牙Ａに対向配置されている受光フィルタ１０を透過して光検出器１１により検出される。光検出器１１により検出された２次元的な蛍光の強度信号は、画像処理部４に送られることにより、蛍光画像Ｇ１として生成される。受光フィルタ１０は、この第１の波長帯域の照明光を遮断するように設定されているので、照明光自体は受光フィルタ１０を透過することなく蛍光のみが光検出器１１により検出される。すなわち、この時点で、図３に示されるように、カリエス部Ｂのみに輝度を有する蛍光画像Ｇ１が生成される。
【００３４】
一方、ロータリフィルタ７の他方のフィルタ７ｂが光路上に配置されたときには、第２の波長帯域（８２０〜８７０ｎｍ）の照明光が、集光レンズ８により集光され、光ファイバ９によって導光されて歯牙Ａの表面に照射される。この第２の波長帯域の照明光は、第１の波長帯域の照明光とは異なり、蛍光薬剤を励起しないので蛍光は発生しない。しかしながら、照明光は歯牙Ａ内部の各部において散乱させられて、散乱光となって歯牙Ａの外部に放出される。
【００３５】
放出された散乱光は、歯牙Ａに対向配置されている受光フィルタ１０を透過可能な波長帯域を有しているので、受光フィルタ１０を透過して光検出器１１により検出される。
この場合において、歯牙Ａは、一般に、表面のエナメル層Ａ１と内側の象牙質層Ａ２とから構成されており、これらエナメル層Ａ１の散乱特性と象牙質層Ａ２の散乱特性は図４に示されるように相違している。この散乱特性の相違は、赤外領域において特に顕著となっている。
【００３６】
したがって、エナメル層Ａ１を透過して検出部３により受光された散乱光と、象牙質層Ａ２を透過して検出部３により受光された散乱光とではその強度が相違し、図５に示されるように、象牙質層Ａ２が暗く、エナメル層Ａ１が明るい散乱光画像Ｇ２が取得される。
画像処理部４では、取得された散乱光画像Ｇ２を所定の閾値で２値化することにより、図６に示されるように、エナメル質層Ａ１と象牙質層Ａ２との境界Ａ３を明確にした散乱光画像Ｇ３を生成することができる。
【００３７】
さらに、画像処理部４において、上記のように生成された蛍光画像Ｇ１と散乱光画像Ｇ３とを合成することにより、図７に示されるように、エナメル質層Ａ１と象牙質層Ａ２との境界Ａ３を明確にした歯牙Ａの全体的な画像中に、カリエス部Ｂを明確に示す合成画像Ｇ４を生成することができる。
【００３８】
このように、本実施形態に係る歯科用観察装置１によれば、散乱し難い赤外領域の照明光を利用して、歯牙Ａの隣接面のように直視できない場所にあるカリエス部Ｂに集積した蛍光薬剤をも励起して、その蛍光像を高いコントラストで有する蛍光画像Ｇ１と、散乱特性の相違を利用してエナメル質層Ａ１と象牙質層Ａ２との境界Ａ３を明確にした歯牙Ａの全体的な散乱光画像Ｇ３とを合成するので、歯牙Ａにおけるカリエス部Ｂの広がりや深達度をより鮮明に観察することができるという利点がある。
【００３９】
なお、本実施形態においては、照射する照明光の波長帯域を例示したが、これに限定されるものではなく、赤外領域を含む任意の照明光を利用することができる。また、蛍光薬剤についても、適宜選択することができる。例えば、赤外領域のみの光に代えて、可視光領域および赤外領域の両方を有する照明光を利用することができる。ここで、可視光領域の光は、カリエス部Ｂに集積した蛍光薬剤を励起して蛍光を発生させるのに用いられる。一方、赤外領域の光は、歯牙Ａ内部の各部において散乱させられて、散乱光として光検出器１１により検出される。この場合、蛍光薬剤としては、可視光領域の光により励起されて蛍光を発生する薬剤を用いることとすればよい。また、ロータリフィルタ７には、可視光領域の照明光と赤外領域の照明光とを選択する２種類のフィルタを備えることとすればよい。
【００４０】
また、本実施形態においては、歯牙Ａを挟んで照射部２と検出部３とを対向させることにより歯牙Ａを透過した散乱光を検出する方式を採用したが、これに代えて、図８に示されるように、歯牙Ａに対して照明光を照射した側と同一の側に反射する散乱光を検出する方式を採用してもよい。
この場合には、光検出部１１により取得される散乱光画像Ｇ２としては、上記とは輝度分布が反転したものとなる。また、図８においては、歯牙Ａに正対する検出部３の片側から照明光を照射することとしたが、これに代えて、検出部３の両側から照明光を照射することにしてもよい。
【００４１】
また、本実施形態においては、予め設定した所定の閾値により、散乱光画像Ｇ２を２値化してエナメル質層Ａ１と象牙質層Ａ２との境界Ａ３を明確にした散乱光画像Ｇ３を生成することとしたが、これに代えて、可視光を照射して得られた可視光の散乱光画像（図示略）との差分または比を演算することにより、エナメル質層Ａ１と象牙質層Ａ２との境界Ａ３を明確にすることとしてもよい。この場合、可視光を照射するために、ロータリフィルタ７に可視光を透過させる第３のフィルタを配置すればよい。
【００４２】
そして、取得された２つの散乱光画像のレベルを一致させた後に、両画像の差分演算を行うことにより、エナメル質層Ａ１と象牙質層Ａ２との散乱特性の相違に基づく強度分布の差を顕在化させて、さらに精度よく境界Ａ３を明確にした歯牙Ａの全体画像を生成することができる。
また、得られたカリエス部Ｂの蛍光画像Ｇ１、エナメル質層Ａ１および象牙質層Ａ２の散乱光画像Ｇ３のそれぞれの領域に異なる色を付与してそれらの領域を色分け表示することにしてもよい。
【００４３】
また、ロータリフィルタ７によって２種類の照明光を発生させることとしたが、図９に示されるように、異なる波長帯域の照明光を発生する２以上の光源６をミラー１２およびダイクロイックミラー１３によって同一光路に入射させることにしてもよい。
また、図１０に示されるように、ロータリフィルタ７をなくし、波長可変レーザ光源６′によって２種類の照明光を発生させることにしてもよい。
また、図１１に示されるように、ロータリフィルタ７に代えて、液晶フィルタ１４あるいは櫛形フィルタを採用してもよい。
【００４４】
また、図１２に示されるように、ロータリフィルタ７に代えて固定の照射フィルタ１５を配置し、受光フィルタ１０に代えてロータリフィルタ１６を配置することとしてもよい。この場合、例えば、図１３に示されるように、照射フィルタ１５は７５０〜８００ｎｍの波長帯域の光を透過し、検出部３側のロータリフィルタ１６には、８００ｎｍ以下の波長帯域の光を透過する散乱光観察用のフィルタ１６ａと、８２０ｎｍ以上の波長帯域の光を透過する蛍光観察用のフィルタ１６ｂとを備えることとすればよい。
【００４５】
また、図１４に示されるように、照射部２および検出部３のそれぞれに、同期して回転させられるロータリフィルタ７，１６を配置することにしてもよい。
この場合、例えば、図１５に示されるように、照射部２のロータリフィルタ７としては、６００〜７００ｎｍの波長帯域の光を透過する散乱光観察用のフィルタ７ａと、７５０〜８００ｎｍの波長帯域の光を透過する蛍光観察用のフィルタ７ｂとを備えることとすればよい。また、検出部３のロータリフィルタ１６としては、７００ｎｍ以下の波長帯域の光を透過する散乱光観察用のフィルタ１６ａと、８２０ｎｍ以上の波長帯域の光を透過する蛍光観察用のフィルタ１６ｂとを備えることとすればよい。
【００４６】
また、図１６に示されるように、検出部３に輻輳角を形成するように２つの光検出器１１を配置し、奥行きを有する３次元的な観察を行えるようにしてもよい。
このようにすることで、カリエス部Ｂの広がりや深達度を３次元的に観察して、より正確な診断を行うことが可能となる。
【００４７】
また、図１７に示されるように、光源としてパルスレーザ光源６″を使用し、パルスレーザ光をカリエス部Ｂに集光することで、カリエス部Ｂにおいて第２、第３次高調波を発生させ、これによって蛍光を発生させることとしてもよい。
このようにすることで、図１８に示されるように、蛍光薬剤の励起波長よりも十分に長い波長の照明光を使用でき、歯牙Ａの内部の透過性の高い照明光によって蛍光薬剤を励起するので、精度よくカリエス部Ｂを観察することができるという利点がある。
【００４８】
また、図１９に示されるように、光源としてパルスレーザ光源６″を使用し、散乱光を検出する第１の位相と、蛍光を検出する第２の位相とを切り替える位相調整装置１７を用いることとしてもよい。図中符号１８は周波数発振器である。これにより、蛍光の寿命を利用して、散乱光と蛍光とを簡易に時間的に分離して観察することができる。
【００４９】
また、上記各実施形態においては、画像処理部４に深達度判定部（図示略）を備えることとしてもよい。
上述したように、画像処理部４においては、エナメル質層Ａ１と象牙質層Ａ２との境界Ａ３が明確に抽出されるので、図２０に示されるように、カリエス部Ｂの大きさａと、カリエス部Ｂが発生している部位におけるエナメル質層Ａ１の厚さ寸法ｂとに基づいて、深達度判定部が、カリエス部Ｂの深達度を判定することにしてもよい。このようにすることで、ａ＞ｂの場合、カリエス部Ｂが象牙質層Ａ２まで進行していると判定でき、ａ＜ｂの場合、カリエス部Ｂがエナメル質層Ａ１内に留まっていると判定できる。したがって、判定結果に基づいて、より適切な治療方法を迅速に選択することができるという利点がある。
【００５０】
次に、本発明の第２の実施形態に係る歯科用観察装置２０について、図２１〜図２９を参照して以下に説明する。
なお、本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る歯科用観察装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【００５１】
本実施形態に係る歯科用観察装置２０は、図２１および図２２に示されるように、異なる波長帯域の第１、第２の照明光Ｌ１，Ｌ２を発生する２つの光源２１，２２と、各光源２１，２２からの照明光Ｌ１，Ｌ２をそれぞれ導光する光ファイバ（導光部材）２３，２４と、光ファイバ２３，２４の先端面２３ａ，２４ａと歯牙Ａとの間に配置された第１の偏光板２５と、受光フィルタ１０と光検出器１１との間に配置され第１の偏光板２５とは異なる偏光面を有する第２の偏光板２６とを備えている。また、２つの光源２１，２２および画像処理部４には、制御部２７が接続されている。
【００５２】
２つの光源２１，２２は、図２３に示されるように、第１の照明光Ｌ１，Ｌ２として８２０〜８７０ｎｍの波長帯域の光、第２の照明光Ｌ２として７５０〜８００ｎｍの波長帯域の近赤外光をそれぞれ出射するようになっている。
第１の照明光Ｌ１を導光する光ファイバ２３の先端面２３ａは、２本の歯牙Ａの隣接面近傍の側面に対向する方向に向けて配置されている。第２の照明光Ｌ２を導光する光ファイバ２４は２本に分岐され、２つの先端面２４ａは、図２１および図２２に示されるように、それぞれ上記２本の歯牙Ａの咬合面に対向する方向に向けて配置されている。
【００５３】
第１の偏光板２５および第２の偏光板２６は、それぞれ異なる偏光面を有し、いわゆるクロスニコル配置されている。これにより、第１の照明光Ｌ１を導光する光ファイバ２３の先端面２３ａから歯牙Ａの側面に向けて出射された第１の照明光Ｌ１の直接光または反射光が、光検出器１１に入射することを防止することができるようになっている。
受光フィルタ１０は，８２０ｎｍ以下の光を遮断するようになっている。
【００５４】
制御部２７は、図２４に示されるように、２つの光源２１，２２を制御して時分割に交互に、第１，第２の照明光Ｌ１，Ｌ２を射出させるとともに、照明光Ｌ１，Ｌ２の切替タイミングに同期して、第１の照明光Ｌ１が射出されているときに光検出器１１により検出された散乱光の強度に基づいて散乱光画像を画像処理部４に生成させ、第２の照明光Ｌ２が射出されているときに光検出器１１により検出された蛍光の強度に基づいて蛍光画像を画像処理部４に生成させるようになっている。
透過光と蛍光とを比較すると透過光の強度が十分に高いので、図２４に示す例では、微弱な蛍光の露光時間を十分に確保するために、第２の照明光Ｌ２の照射時間を第１の照明光Ｌ１の照射時間よりも長く設定している。
【００５５】
このように構成された本実施形態に係る歯科用観察装置２０によれば、第１の照明光Ｌ１を歯牙Ａの側面側から照射して光検出器１１により検出された散乱光の強度に基づいて画像処理部４により生成された散乱光画像は、第１の照明光Ｌ１の直接光および反射光がクロスニコル配置された第１，第２の偏光板２５，２６によって遮断されるので、歯牙Ａの内部において散乱した散乱光を多く含むコントラストの高い散乱光画像とすることができる。
【００５６】
また、第２の照明光Ｌ２を歯牙Ａの咬合面側から照射して光検出器１１により検出された蛍光の強度に基づいて画像処理部４により生成された蛍光画像は、第２の照明光Ｌ２の入射方向と蛍光の検出方向とが異なるので、第２の照明光Ｌ２が光検出器１１によって検出され難くすることができるとともに、受光フィルタ１０によって第２の照明光Ｌ２の光検出器１１への入射が遮断されるので、コントラストの高い蛍光画像とすることができる。
【００５７】
図２５に、波長１０００ｎｍおける輝度で規格化した光の波長毎の歯牙Ａの透過性の変化を示す。
具体的には、歯牙Ａの画像のエナメル質の一部の関心領域に、波長を４８８ｎｍ〜１０００ｎｍまで変化させながら光を照射して、照射された関心領域の輝度の平均値を測定している。そして、この平均値を露光時間、照射光量、照射波長幅で規格化し、波長１０００ｎｍの規格化した輝度の平均値を基準に、各波長における透過性を１０×ｌｏｇ（輝度／１０００ｎｍにおける輝度）で算出している。
【００５８】
また、図２６に、励起波長７４０ｎｍで検出される波長７９０ｎｍの自家蛍光の輝度で規格化した励起波長毎の自家蛍光の変化を示す。
具体的には、歯牙Ａの画像のエナメル質と象牙質の境界部の一部の関心領域に励起光を照射し、そのとき発生した自家蛍光の輝度の平均値を測定している。そして、この平均値を露光時間、照射光量、照射波長幅、検出波長幅で規格化し、波長７４０ｎｍで励起したときの波長７９０ｎｍの自家蛍光強度を基準に他の自家蛍光強度を１０×ｌｏｇ（自家蛍光強度／７４０ｎｍ励起、７９０ｎｍ検出における自家蛍光強度）で算出している。
【００５９】
これらの図２５，２６によれば、本実施形態の第１の照明光Ｌ１の波長帯域８２０〜８７０ｎｍにおいては透過性は低いものの、自家蛍光がほとんど発生しないので、コントラストの高い散乱光画像を取得することができることがわかる。また、第２の照明光Ｌ２の波長帯域７５０〜８００ｎｍにおいても同様に自家蛍光が少なく、コントラストの高い蛍光画像を取得することができることがわかる。
【００６０】
また、図２７によれば、励起波長７４０ｎｍの照明光Ｌ２で、蛍光薬剤Ｈｉｌｙｔｅ  Ｆｌｕｏｒを導入した歯牙Ａを照明した場合に、カリエス部Ｂに特異的に集積した蛍光薬剤Ｈｉｌｙｔｅ  Ｆｌｕｏｒが励起されて、（ａ）表面、（ｂ）裏面のいずれにおいても７９０ｎｍの波長を有する明るい蛍光が検出されることがわかる。図２７は、厚さ１ｍｍに切断した臼歯切片であって、一表面にカリエス部Ｂが露出している試料に対し、波長可変キセノン光源によって照明光を照射したときのカリエス部Ｂの蛍光画像である。
【００６１】
さらに、咬合面側から第２の照明光Ｌ２を照射して取得された蛍光画像を図２８に示す。これによれば、第２の照明光Ｌ２の直接光または反射光の入射がなく、鮮明な蛍光画像を得ることができることがわかる。
【００６２】
また、第１の照明光Ｌ１の照射による散乱光画像の取得と、第２の照明光Ｌ２の照射による蛍光画像の取得とを時分割に行うので、第１，第２の照明光Ｌ１，Ｌ２が他の画像取得に影響を与えることがなく、各画像におけるノイズの発生をさらに低減することができる。
【００６３】
本実施形態に係る歯科用観察装置２０は、図２９に示されるように、口腔内に挿入される挿入部２８の先端に、３本の光ファイバ２３，２４の先端面２３ａ，２４ａを配置し、最先端に配置した光ファイバ２３の先端面２３ａに間隔をあけて対向する位置に光検出器１１を配置することが好ましい。図中、偏光板および受光フィルタの図示は省略している。挿入部２８を口腔内に挿入し、歯牙Ａを乗り越えて光ファイバ２３，２４の先端面２３ａ，２４ａを歯牙Ａの裏側面および咬合面に対向させて配置することで、上記観察を行うことができる。
【００６４】
本実施形態においては、第１，第２の照射部として、光ファイバ２３，２４を例示したが、図３０に示されるように、光ファイバ２３，２４の先端面２３ａ，２４ａの位置にＬＥＤ、ＬＤまたはＳＬＤ等の半導体光源２９を配置することにしてもよい。これにより装置を簡略かつコンパクトに構成することができる。
【００６５】
また、本実施形態においては、第１の照明光Ｌ１と第２の照明光Ｌ２とを異ならせることとしたが、これに代えて、図３１に示されるように、第１の照明光Ｌ１を７００〜８００ｎｍ、第２の照明光Ｌ２を７５０〜８００ｎｍのように重複させることにしてもよい。この場合には、受光フィルタ１０としては、フィルタターレットあるいは液晶フィルタのように、透過率特性を切替可能なものを用いる。
【００６６】
例えば、第１の照明光Ｌ１が照射されるときには、受光フィルタ１０として第１の照明光Ｌ１を透過可能な透過率特性を有するものが選択され、第２の照明光Ｌ２が照射されるときには、受光フィルタ１０としては第２の照明光Ｌ２を遮断し、８００〜１０００ｎｍの波長帯域の蛍光を透過させる透過率特性を有するものが選択される。これにより、上記と同様にして、コントラストが高い散乱光画像および蛍光画像を取得して、カリエス部Ｂの広がりや深達度を観察することができる。
【００６７】
また、図３２に示されるように、第１の照明光Ｌ１を６００〜７５０ｎｍ、第２の照明光Ｌ２を７５０〜８００ｎｍのように異ならせることにしてもよい。この場合には、受光フィルタ１０としては、第１の照明光Ｌ１が照射されるときには、第１の照明光Ｌ１を透過可能な透過率特性を有するものが選択され、第２の照明光Ｌ２が照射されるときには、第２の照明光Ｌ２を遮断し、８００〜１０００ｎｍの波長帯域の蛍光を透過させる透過率特性を有するものが選択される。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る歯科用観察装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の歯科用観察装置の各フィルタの透過率特性を示すグラフである。
【図３】図１の歯科用観察装置により取得された蛍光画像の一例を示す図である。
【図４】一般的な歯牙の散乱特性を示すグラフである。
【図５】図１の歯科用観察装置により取得された散乱光画像の一例を示す図である。
【図６】図５の散乱光画像を処理してエナメル質層と象牙質層との境界を明確化した散乱光画像の一例を示す図である。
【図７】図３の蛍光画像と図６の散乱光画像とを合成した合成画像の一例を示す図である。
【図８】図１の歯科用観察装置の第１の変形例を示す全体構成図である。
【図９】図１の歯科用観察装置の第２の変形例を示す全体構成図である。
【図１０】図１の歯科用観察装置の第３の変形例を示す全体構成図である。
【図１１】図１の歯科用観察装置の第４の変形例を示す全体構成図である。
【図１２】図１の歯科用観察装置の第５の変形例を示す全体構成図である。
【図１３】図１２の歯科用観察装置の各フィルタの透過率特性を示すグラフである。
【図１４】図１の歯科用観察装置の第６の変形例を示す全体構成図である。
【図１５】図１４の歯科用観察装置の各フィルタの透過率特性を示すグラフである。
【図１６】図１の歯科用観察装置の第７の変形例を示す全体構成図である。
【図１７】図１の歯科用観察装置の第８の変形例を示す全体構成図である。
【図１８】図１７の歯科用観察装置の各フィルタの透過率特性を示すグラフである。
【図１９】図１の歯科用観察装置の第９の変形例を示す全体構成図である。
【図２０】図１の歯科用観察装置によるカリエス部の深達度の判定の一例を示す図である。
【図２１】本発明の第２の実施形態に係る歯科用観察装置を示す全体構成図である。
【図２２】図２１の歯科用観察装置における第１，第２の照射部の配置を示す側面図である。
【図２３】図２１の歯科用観察装置における第１，第２の照明光の波長範囲と、受光フィルタの透過率特性を示す図である。
【図２４】図２１の歯科用観察装置における第１，第２の照明光の切替タイミングを示すタイミングチャートである。
【図２５】照明光の波長と透過性との関係を示すグラフである。
【図２６】照明光の波長と自家蛍光強度との関係を示すグラフである。
【図２７】臼歯切片の（ａ）表面および（ｂ）裏面のカリエス部の薬剤蛍光画像を示す写真である。
【図２８】咬合面から第２の照明光を入射させた場合の薬剤蛍光画像を示す写真である。
【図２９】口腔内に挿入する挿入部における光ファイバの配置例を説明する斜視図である。
【図３０】口腔内に挿入する挿入部における半導体光源の配置例を説明する斜視図である。
【図３１】図２１の歯科用観察装置における第１，第２の照明光の波長範囲と、受光フィルタの透過率特性の変形例を示す図である。
【図３２】図２１の歯科用観察装置における第１，第２の照明光の波長範囲と、受光フィルタの透過率特性の他の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
Ａ  歯牙
Ａ１  エナメル質層
Ａ２  象牙質層
Ａ３  境界
Ｂ  カリエス部
Ｇ１  蛍光画像
Ｇ２，Ｇ３  散乱光画像
Ｌ１  第１の照明光
Ｌ２  第２の照明光
１，２０  歯科用観察装置
２  照射部
３  検出部
４  画像処理部
１０  受光フィルタ（遮断手段）
２３ａ  先端面（第１の照射部）
２４ａ  先端面（第２の照射部）
２５  第１の偏光板（第１の偏光部材）
２６  第２の偏光板（第２の偏光部材）
２７  制御部（照明光切替手段）
２８  挿入部
２９  半導体光源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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