JP2010134382A - 観察装置 - Google Patents
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Abstract
【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
【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
Description
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。
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。)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
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)
Claims (13)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008312628A JP2010134382A (ja) | 2008-12-08 | 2008-12-08 | 観察装置 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013534449A (ja) * | 2010-07-12 | 2013-09-05 | 3シェイプ アー/エス | テクスチャ的特徴を用いる物体の3dモデル化方法 |
JP2018519550A (ja) * | 2015-07-01 | 2018-07-19 | 上海睿▲玉▼生物科技有限公司Shanghai Ruiyu Biotech Co., Ltd. | 蛍光顕微鏡撮像の方法および装置 |
-
2008
- 2008-12-08 JP JP2008312628A patent/JP2010134382A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
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JP2013534449A (ja) * | 2010-07-12 | 2013-09-05 | 3シェイプ アー/エス | テクスチャ的特徴を用いる物体の3dモデル化方法 |
JP2018086283A (ja) * | 2010-07-12 | 2018-06-07 | 3シェイプ アー/エス | テクスチャ的特徴を用いる物体の3dモデル化方法 |
US10776533B2 (en) | 2010-07-12 | 2020-09-15 | 3Shape A/S | 3D modeling of a dental restoration using textural features |
JP2018519550A (ja) * | 2015-07-01 | 2018-07-19 | 上海睿▲玉▼生物科技有限公司Shanghai Ruiyu Biotech Co., Ltd. | 蛍光顕微鏡撮像の方法および装置 |
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