光断層画像取得装置
【課題】本発明は、歯科用などの光断層画像取得装置に関するもので、界面の後方反射光の影響を低減することによって、正確な断層画像を取得することを目的とするものである。
【解決手段】そしてこの目的を達成するために本発明は、プローブ１の光入出部２は、光屈折部材であるプリズム４８、または、光透過性カバー体である保護カバー３８の少なくとも一方を設け、これらのプリズム４８、または、保護カバー３８の光通過面には傾斜面を設けた。
【解決手段】そしてこの目的を達成するために本発明は、プローブ１の光入出部２は、光屈折部材であるプリズム４８、または、光透過性カバー体である保護カバー３８の少なくとも一方を設け、これらのプリズム４８、または、保護カバー３８の光通過面には傾斜面を設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、医療用として活用される光断層画像取得装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療用として活用される光断層画像取得装置の構成は、以下のような構成となっていた。
【０００３】
すなわち、光源と、この光源から出た光を分割する分割部と、この分割された一方の光を、光屈折部材、または、光透過性カバー体を設けた光入出部から測定対象に向けて照射し、その測定対象からの反射光を、前記光入出部から測定光として取り込むブローブと、前記分割部によって分割された他方の光の経路補正を行う参照鏡と、この参照鏡からの経路補正された光と、前記プローブが取り込んだ測定光と、を干渉させて干渉光を生成する干渉部と、この干渉部で生成された干渉光を演算処理して測定対象の断層画像情報を生成する断層画像用演算部と、を備えた構成となっていた（例えば、これに類似する技術は下記特許文献１に記載されている）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００７／０６０９７３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来例における課題は、正確な光断層画像が取得できないことであった。
【０００６】
すなわち、上記従来の光断層画像取得装置では、測定対象の断層画像情報を取得するために、光を測定対象に向けて照射し、その測定対象からの反射光を測定光として取り込んでいたプローブを備えていたが、このプローブを測定対象に対して照射しやすいように光軸を変えるための、プリズム等の光屈折部材や、プローブの衛生面を向上させるための、光透過性のカバー体を光入出部に備えた構成となっていた。
【０００７】
このようにすると、プローブの光の照射方向を変更できるので、プローブの利便性が向上し、また、光透過性のカバー体を光入出部に設けたことで、唾液等がプローブ内に入ってくるのを防止できるので、プローブの衛生面を向上することができるが、測定対象の断層画像が正確に取得できないという現象が発生した。
【０００８】
本発明者は、このような測定対象の断層画像が正確に取得できない原因を鋭意検討する中で、測定対象に対する光の経路に設けられたプリズム等の光屈折部材や、光透過性のカバー体から後方に反射する微量の光が測定光に混入することが、結論として測定対象の断層画像が正確に取得できない原因であるということを見いだした。
【０００９】
そこで本発明は、正確な断層画像を取得することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そして、この目的を達成するために本発明は、光源と、この光源から出た光を、少なくとも一方と他方に分割する分割部と、この分割された一方の光を、光入出部から測定対象に向けて照射し、その測定対象からの反射光を、この光入出部から測定光として取り込むブローブと、前記分割部によって分割された他方の光の経路補正を行う参照鏡と、この参照鏡からの経路補正された光と、前記プローブが取り込んだ測定光と、を干渉させて干渉光を生成する干渉部と、この干渉部で生成された干渉光を演算処理して測定対象の断層画像情報を生成するとともに、表示部への出力をする断層画像用演算部と、を備え、前記プローブの光入出部は、光屈折部材、または、光透過性カバー体の少なくとも一方を設け、これらの光屈折部材、または、光透過性カバー体の光通過面には傾斜面を設け、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明は、光源と、この光源から出た光を、少なくとも一方と他方に分割する分割部と、この分割された一方の光を、光入出部から測定対象に向けて照射し、その測定対象からの反射光を、この光入出部から測定光として取り込むブローブと、前記分割部によって分割された他方の光の経路補正を行う参照鏡と、この参照鏡からの経路補正された光と、前記プローブが取り込んだ測定光と、を干渉させて干渉光を生成する干渉部と、この干渉部で生成された干渉光を演算処理して測定対象の断層画像情報を生成するとともに、表示部への出力をする断層画像用演算部と、を備え、前記プローブの光入出部は、光屈折部材、または、光透過性カバー体の少なくとも一方を設け、これらの光屈折部材、または、光透過性カバー体の光通過面には傾斜面を設けたものであるので、正確な光断層画像を取得することができる。
【００１２】
すなわち、本発明の光断層画像取得装置では、測定対象に光を照射する際に、測定対象に対する前記プローブの光入出部に設けた前記光屈折部材、または、光透過性のカバー体の光通過面の後方反射光の生じる界面に傾斜面を設けたもので、この傾斜面によって、後方反射光の光強度を低減できるので、後方反射光の光断層画像への影響を低減することが可能となるので、正確な光断層画像を取得することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態の使用例を示す斜視図
【図２】その斜視図
【図３】その表示部の正面図
【図４】その分解斜視図
【図５】その分解斜視図
【図６】その主要部の分解斜視図
【図７】その電気的なブロック図
【図８】その主要部の使用時の断面図
【図９】その表示部の正面図
【図１０】その干渉光の周波数スペクトラム図
【図１１】その主要部の配置図
【図１２】その効果を示す図
【図１３】その主要部の分解斜視図
【図１４】その主要部の使用時の断面図
【図１５】その表示部の正面図
【図１６】その干渉光の周波数スペクトラム図
【図１７】その干渉光の周波数スペクトラム図
【図１８】その主要部の配置図
【図１９】その効果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を添付図面を用いて説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における光断層画像取得装置の使用例を示す。
【００１６】
図１において、１はプローブ本体で、このプローブ本体１の前方には、光入出部２が突出した状態で装着されている。
【００１７】
あとで詳細に説明するが、この図１に示すように、本実施形態における光断層画像取得装置は、口腔３内に光入出部２を差し入れ、歯４のＸ軸方向の光断層画像をＹ軸方向に連続的に取得するものである。
【００１８】
さて、プローブ本体１は、図２に示すように片手で保持できるようにピストル形状をしており、後端には、ケーブル５を介して制御ボックス６が接続されている。なお、ケーブル５内には、光入出力用や電気的信号用の配線が収納されている。
【００１９】
また、プローブ本体１内には、図４から図６に示すごとく、測定用の近赤外光（１３１０ナノメートル）を平行光とするコリメータレンズ７を有し、このコリメータレンズ７からの近赤外光は、光走査部８で一軸方向に走査され、続いて、それに直交する方向に移動後、再び一軸方向に走査される、つまり、従来のブラウン管テレビにおける画像形成のための走査状態と同じ状態で走査される。
【００２０】
そして、この走査された光が、波長分離プリズム９、反射ミラー１０を介して図２の歯４に図４、図５のごとく照射される。この照射は、図３に示す表示部１２の画像からも理解されるように、歯１１のＸ軸方向に走査され、そのＸ軸方向の走査時における断層画像は、図３上方の表示部１３に表示される。
【００２１】
図３において、この表示部１３には、下方の表示部１２では、発見されなかった虫歯１４が断層画像で表示されている。たとえば、虫歯１４は、歯１１の表面では、わずかな黒シミにしか見えなかったものが、断層画像を撮れば表示部１３のごとく、下方には大きく開口した状態であることが確認でき、この時には、直ちに虫歯治療を行うことになる。つまり、早期治療が可能になるものである。
【００２２】
つづいて、次の瞬間には、Ｙ軸方向にわずかに移動した状態で、再びＸ軸方向の走査が行われ、この時の画像は、再び表示部１３に表示される。もちろん、このようにＸ軸方向の走査ごとに、直ちに表示部１３にその断層画像を表示させなくても、後で歯科医の手操作により、画像を１枚ずつ送りながら確認することもできる。
【００２３】
さて、このような画像をつくるために、波長分離プリズム９の前方に、図５、図６に示すごとく照明用の発光素子１５が配置され、この発光素子１５からの光は、反射ミラー１０を介して歯１１に照射される。この照射により、歯から反射され、光入出力開口部１０ａから反射ミラー１０に入射した光は、再び反射ミラー１０で反射され、続いて、波長分離プリズム９、内部反射ミラー２８、内部反射ミラー２９を経由して、カメラ１６にて画像として検出され、それが、上述した表示部１２に示す画像となる。
【００２４】
つまり、画像１２は、現在どの歯１１の断層画像を得ようとしているかということを、表示するためのものであって、この表示部１２の画像を見ながら、図４および図５に示す近赤外光の走査が行われる。
【００２５】
このように、図４、図５に示すように、走査された近赤外光は、波長分離プリズム９を直進し、コリメータレンズ７を通過した後、ケーブル５を介して、（図２に示すところの）制御ボックス６にもどり、ここで画像処理され、この処理後の画像が図３の表示部１３に表示されている。つまり、図３は、制御ボックス６の表示部１７を示している。
【００２６】
ここで、制御ボックス６における画像処理について説明する。
【００２７】
図７における光源１８は波長掃引光源で、この光源１８から出た光は分割部１９で分割され、その一部がケーブル５を介して光走査部８に供給され、上述した歯４に対する上述したＸ軸方向とＹ軸方向への走査が行われるものとなる。
【００２８】
また、分割部１９で分割された残りの光は、参照鏡２０で反射され、それが干渉部２１に供給される。干渉部２１では、参照用２０で反射された光と、光走査部８、ケーブル５を介して戻った光とを干渉をさせて干渉光を生成する。この干渉光は、受光部２２で電気信号に変換し、さらにこの電気信号をＡ／Ｄ変換した後に、その結果を断層画像用演算部２３に供給する。
【００２９】
断層画像用演算部２３では、干渉光のＡ／Ｄ変換結果に対してＦＦＴ演算を行い、測定対象である歯４の表面形状と、その断層画像情報を取得する。
【００３０】
制御部２４は、観察画像用演算部２５を制御し、図３に示す表示部１２に観察画像をリアルタイムに表示させる。また、断層画像用演算部２３は、制御部２４で制御され、図３に示す表示部１３の断層画像を表示させる。
【００３１】
ここで、表示部１３に断層画像を表示する際に、この断層画像の表示範囲についての説明をする。
【００３２】
上述した分割部１９から参照鏡２０を経由して干渉部２１までの光学経路長Ｘと、分割部１９からプローブの光入出部２の光学経路の先端、つまり、プローブの光入出口を折り返して、干渉部までの光学経路長Ｙ、との差が干渉光のスペクトラムとして現れることになる。ここで、光学経路Ｘ＝Ｙとなる位置が、表示部１３に表示される断層画像の表示開始位置となる。この表示開始位置については、後述の説明に用いることとする。
【００３３】
本実施形態における光走査部８は、図４、図５、図６に示すガルバノミラー２６により、コリメータレンズ７からの近赤外光を一軸方向（図４、図５のＸ方向）に走査し、前記一軸とは直交する他軸方向（図４、図５のＹ方向）に走査するガルバノスキャナ２６、２７を有する。
【００３４】
図８はプローブ本体１の光入出部２が、口腔内に挿入された場合の断面構造を示した図である。上述したように、プローブ本体１の前方には光入出部２が設けられ、その先端には、光偏向部材である反射ミラー１０が設けられ、さらには光透過性のカバー体である保護カバー３８が光入出部２の内部を前後に分けるようにして設けられている。
【００３５】
上述したように、光プローブ本体１側から入射した光は、保護カバー３８を通過し、光屈折部材である反射ミラー１０によって偏向され、開口部３９を通って測定対象である歯４に照射される。歯４に照射された光は、反射して再び開口部３９から反射ミラー１０を経由して、保護カバー３８を通過し、プローブ本体１側に測定光として返っていくのである。
【００３６】
このプローブの開口部３９と歯４の間には、上述した断層画像の表示開始位置となる点Ｓが設定されており、この表示開始位置の点から歯４の表面および、断層方向の画像を取得することになる。
【００３７】
次に、この断層画像についての課題について説明する。
【００３８】
上述したように、測定対象の歯４に光を照射する際に、この光は、プローブ本体１より保護カバー３８の界面４０を透過してプローブ開口部３９から照射されるが、このときに、全ての光が保護カバー３８の界面４０を透過しないで、いくらかの光が後方反射光４１として測定光に混入してプローブ本体１側に返されてしまう。
【００３９】
この後方反射光４１が混入した測定光は、干渉部２１において参照鏡２０からの参照光と干渉して干渉光が生成されるため、干渉光に後方反射光４１が混入してしまうこととなる。その結果、この干渉光から得られる光断層画像は、結果として、正確な測定対象の断層画像を表示できなくなってしまうのである。
【００４０】
では、後方反射光４１が断層画像にどのような影響を及ぼすかについて具体的に説明をする。
【００４１】
図９に歯の光断層画像を示す。表示画面４２には歯の断層画像４３が表示されているが、この表示画面４２の上方には、上述した保護カバー３８の界面４０による後方反射光４１の影響として、界面線４４ａが表示されている。
【００４２】
図８に示すように、保護カバー３８は、プローブの開口部３９よりも後方側の光入出部２内に配置されているので、この保護カバー３８の界面４０による後方反射光４１は、さらに後方に配置される波長分離プリズム９やコリメータレンズ７の界面と多重反射を起し、干渉部２１において参照光と干渉し、その結果図９に示すように界面線４４ａが発生してしまう。
【００４３】
この図９における表示画面４２のＡラインにおける干渉光の周波数スペクトラムを図１０に示す。
【００４４】
測定対象の歯の光断層画像は、干渉光の周波数スペクトラムを解析することにより得ることができる。干渉光の周波数スペクトラムは、その周波数の低い領域からプローブに近い箇所の情報を得ることができる。歯の表面は、この干渉光の周波数スペクトラムの第２のピーク４５に相当しており、歯の深さ方向に相当するスペクトラムは、第２のピーク４５より高い周波数の領域を解析することで得ることができる。
【００４５】
上述した界面線４４ａ（図９に示す）は、図１０における干渉光の周波数スペクトラムの第１のピーク４６ａに相当する。
【００４６】
この第２のピーク４６ａは、プローブ開口部３９と歯４との位置関係によっては、歯の深さ方向に相当する周波数成分に重畳するので、フィルター等によって容易に分離することが難しい。
【００４７】
以上の説明で本実施形態における、基本的な構成及び課題が理解されたところで、以下、本実施形態における特徴点について説明をする。
【００４８】
図１１に、本実施形態におけるプローブ本体１内と、この前方に配置した光入出部２内の光学系の配置図を示す。
【００４９】
光ファイバ５より照射された光は、コリメートレンズ７、ガルバノスキャナ２６、ガルバノスキャナ２７、レンズ群７ａ、波長分離プリズム９を経由して、光入出部２内に入り、保護カバー３８を透過し、反射ミラー１０で屈折して、測定対象である歯１１に照射される。
【００５０】
ここで、保護カバー３８の界面４０は、照射される光の光軸４７に対して、傾斜面となるように配置されている。
【００５１】
このように、後方反射光の生じる界面である保護カバー３８の界面４０を、光の光軸４７に対して傾斜面となるように配置することにより、後方反射光が光軸４７と同じ経路でプローブ本体１に返る強度が低減するために、後方反射光の影響を低減できることとなり、後方反射光の光断層画像への影響を低減することが可能となるので、正確な光断層画像を取得することができる。
【００５２】
さらには、光入出部２の内面を黒色系被膜等により光の乱反射を防ぐようにコーティングすることにより、後方反射光の影響を更に低減できるものとなる。
【００５３】
図１２に、保護カバー３８の界面４０の傾斜角度と、断層画像におけるノイズの影響を測定した結果を示す。
【００５４】
保護カバー３８の界面４０の傾斜角度については、界面４０を通過する光軸中心４７ａを中心として前後方向に保護カバー３８を回転させて、界面４０を光軸４７に対して傾斜面となるように構成している。
【００５５】
より具体的にこの傾斜面について説明すると、光軸４７に垂直な面と保護カバー３８の界面４０のなす角度をαとした場合に、保護カバー３８を前方側に傾斜させた場合を正の角度とし、保護カバー３８を後方側に傾斜させた場合を負の角度としている。
【００５６】
このような状態において、傾斜角度αを０．１度刻みに、＋１．０度〜−１．０度の範囲内でノイズの強度を測定した結果を図１２に示す。比較値として、保護カバーなしの場合のノイズ強度としては、０ｄＢの位置となるが、図１２によると、ノイズは＋０．５度〜−０．５度の範囲内で現れており、この範囲を越えて傾斜面の角度を設定した場合には、ノイズ強度は減少している傾向にある。
【００５７】
以上のように、本発明の実施の形態の光断層画像取得装置では、測定対象に光を照射する際に、測定対象に対するプローブの光入出部に設けた、保護カバー３８などの光透過性のカバー体から後方に反射して測定光に混入する後方反射光を、これらの光透過性カバー体の光通過面に傾斜面を設けた構成にし、この結果として、後方反射光を低減できるので、正確な光断層画像を取得することができる。
【００５８】
また、光断層画像取得装置の光透過性のプローブの光入出部に、保護カバーを設けたことで、唾液等がプローブ内に入ってくるのを防止できるため、プローブの衛生面を向上することができるという効果がある。
【００５９】
図１３に保護カバー３８の構成について示す。
【００６０】
保護カバー３８は、防水カバーの機能も備えており、光入出部２の前方側の空間に対して、後方側を防水する構成となっている。
【００６１】
このため、患者の口腔内に挿入時には、光入出部２の前方側は、開口部３９から、患者の唾液等が侵入してくるために、光入出部２の前方側は着脱可能に構成されている。取り外した光入出部２の前方側２ａは、洗浄され、光入出部２の後方側２ｂも、防水カバー付近は洗浄可能であるので、双方を洗浄した後、次の患者に対して使用可能となるのである。
【００６２】
（実施の形態２）
図１４は、本発明の実施の形態２の光断層画像取得装置のプローブ本体１の光入出部２が、口腔内に挿入された場合の断面構造を示した図を示す。
【００６３】
プローブ本体１の前方には光入出部２が設けられ、その先端には、光屈折部材であるプリズム４８が設けられ、さらには光透過性のカバー体であるプリズム保護カバー４９が光入出部２の先端の開口を覆うようにして設けられている。
【００６４】
光プローブ本体１側から入射した光は、光屈折部材であるプリズム４８によって屈折され、光透過性のカバー体であるプリズム保護カバー４９を通って測定対象である歯４に照射される。歯４に照射された光は、反射して再びプリズム保護カバー４９からプリズム４８を経由してプローブ本体１側に測定光として返っていくのである。
【００６５】
この場合に問題となるのが、測定対象の歯４に光を照射する際に、この光がプリズム４８の界面５０、５１、または、プリズム保護カバー４９の界面５２を完全に通過しないで、いくらかの光が後方反射光５３、５４として測定光に混入してプローブ本体１側に返されてしまうことである。
【００６６】
この後方反射光５３が混入した測定光は、干渉部２３において参照鏡２２からの参照光と干渉して干渉光が生成されるため、干渉光に後方反射光５３が混入してしまうこととなる。その結果、この干渉光から得られる光断層画像は、結果として、正確な測定対象の断層画像を表示できなくなってしまうのである。
【００６７】
では、後方反射光５３、５４が断層画像にどのような影響を及ぼすかについて具体的に説明をする。
【００６８】
図１５に歯の光断層画像を示す。表示画面５５には歯の断層画像５６が表示されているが、この表示画面５５の上方には、上述したプリズム４８の界面５０、または、プリズム保護カバー４９の界面５２による後方反射光５３の影響として、界面線５７が表示されている。
【００６９】
さらに、この表示画面５５には横縞のノイズ線５８が重畳して表示されている。
【００７０】
この表示画面５５のＡラインにおける干渉光の周波数スペクトラムを図１７１６に示す。
【００７１】
測定対象の歯の光断層画像は、干渉光の周波数スペクトラムを解析することにより得ることができる。干渉光の周波数スペクトラムは、その周波数の低い領域からプローブに近い箇所の情報を得ることができる。歯の表面は、この干渉光の周波数スペクトラムの第２のピーク５９に相当しており、歯の深さ方向に相当するスペクトラムは、第２のピーク５９より高い周波数の領域を解析することで得ることができる。
【００７２】
上述した界面線５７（図１５に示す）は、干渉光の周波数スペクトラムの第１のピーク６０に相当する。さらには、上述したノイズ線５８（図１５に示す）の周波数スペクトラムは、ある周波数の高調波成分６１として現れることになる。
【００７３】
これらの高調波成分６１は、歯の深さ方向に相当する周波数成分に重畳するので、フィルター等によって容易に分離することが難しい。
【００７４】
では、これら高調波成分６１がどのようにして発生するのかについて説明する。
【００７５】
まず、図１４におけるプリズム４８の界面５０からの後方反射光５３が混入した干渉光は、受光部２２（図７に示す）で電気信号に変換し、さらにこの電気信号をＡ／Ｄ変換して、ＦＦＴで周波数演算を行っているが、この後方反射光５３の信号強度が強いために、受光部２２（図７に示す）内のＡ／Ｄ変換器の入力レンジを越えてしまい、後方反射光５３の電気信号波形が飽和した矩形波となって取り込まれてしまう。
【００７６】
この結果、後方反射光５３が正しい周波数で演算できなくなるので、その演算結果を表示するとノイズ線５７が発生してしまう。
【００７７】
つまり、ノイズ線５８に対応した高調波成分６１が発生する原因は、プリズム４８の界面５０、または、プリズム保護カバー４９の界面５２からの後方反射光５３の信号強度が大きいために発生してしまうのである。
【００７８】
さらに、プリズム４８の界面５０、５１の影響を説明するために、図１７に、プローブ単体での干渉光のスペクトラムを示す。
【００７９】
図１７の干渉光のスペクトラムにおける第１のピーク６０は、プリズム４８の界面５０、あるいは、プリズム保護カバー４９の界面５２からの後方反射光５３によるものであり、複数の高調波６１は、上述したように界面５０、あるいは、プリズム保護カバー４９の界面５２からの後方反射光５３の強度が強すぎることによって発生したものである。
【００８０】
また、プリズム４８の界面５０からの後方反射光５３による影響も現れており、６２の山状の周波数スペクトラムは、界面５１からの後方反射光５４によるものである。この周波数スペクトラム６２は、測定対象の周波数帯に重畳するものであり、高調波成分６１と同様に、フィルター等により分離することが困難なスペクトラムとなっている。
【００８１】
では、この山状の周波数スペクトラム６２がどのようにして発生するのかについて説明する。
【００８２】
まず、界面５１からの後方反射光５４が混入した干渉光は、参照光と測定光の光路差が大きいために、Ａ／Ｄ変換器のナイキスト周波数を超え、エイリアシングが発生する。さらに、光源１８の波長掃引光源の周波数変化が時間軸に対して非線形な特性を有する場合、参照光と測定光の光路差が大きくなるにつれて、干渉光の周波数スペクトル幅が広がる。
【００８３】
この結果、後方反射光５４が山状の周波数スペクトラム６２として発生してしまうのである。
【００８４】
以上の説明で本実施形態における、基本的な構成及び課題が理解されたところで、以下、本実施形態における特徴点について説明をする。
【００８５】
図１８に、本実施形態におけるプローブ本体１内と、この前方に配置した光入出部２内の光学系の配置図を示す。
【００８６】
ガルバノミラー２６より照射された光は、レンズ群７ａ、波長分離ミラー９を経由して、光入出部２内に入り、プリズム４８で屈折して、測定対象である歯１１に照射される。
【００８７】
ここで、プリズム４８の界面５０、５１は、照射される光の光軸４７に対して、傾斜面となるように配置されている。
【００８８】
このように、後方反射光の生じる界面であるプリズム４８の界面５０、５１を、光の光軸４７に対して傾斜面となるように配置することにより、後方反射光が光軸４７と同じ経路でプローブ本体１に返る強度が低減するために、後方反射光の影響を低減できることとなり、後方反射光の光断層画像への影響を低減することが可能となるので、正確な光断層画像を取得することができる。
【００８９】
同様に、光透過性カバー体であるプリズム保護カバー４９についても光の光軸４７に対して傾斜面となるように配置することで、後方反射光の影響を低減できることとなり、後方反射光の光断層画像への影響を低減することが可能となる。
【００９０】
さらには、光入出部２の内面を黒色系被膜等により光の乱反射を防ぐようにコーティングすることにより、後方反射光の影響を更に低減できるものとなる。
【００９１】
図１９に、プリズム４８の界面５０の傾斜角度と、断層画像におけるノイズの影響を測定した結果を示す。
【００９２】
まず、図１８に示す、プリズム４８の界面５０の傾斜角度について説明する。
【００９３】
界面５０を通過する光軸中心４７ａを中心として前後方向にプリズム４８を回転させて、界面５０を光軸４７に対して傾斜面となるように構成している。
【００９４】
より具体的にこの傾斜面について説明すると、光軸４７に垂直な面とプリズム界面５０のなす角度をαとした場合に、プリズム４８を前方側に傾斜させた場合を正の角度とし、プリズム４８を後方側に傾斜させた場合を負の角度としている。
【００９５】
このような状態において、傾斜角度αを０．１度刻みに、＋４．０度〜−４．０度の範囲内でノイズの強度を測定した結果を図１９に示す。比較値として、プリズムなしの場合のノイズ強度は０ｄＢの位置となるが、図１９によると、ノイズは＋２度〜−２度の範囲内で現れており、この範囲を越えて傾斜面の角度を設定した場合には、ノイズ強度は減少している傾向にある。
【００９６】
図１２に示す、実施の形態１においての傾斜面の角度とノイズ強度の関係と比較すると、実施の形態２におけるプリズム４８の後方反射光のノイズの大きさはより大きくなっており、その結果、プリズム４８の傾斜角度をより大きくしなければ、ノイズを低減できなくなっている。この理由としては、プリズム４８が、実施の形態２の保護カバー３８と比較して、被測定対象に近いため、干渉光の感度が高い場所に配置されているので、ノイズ低減のために、より大きく傾斜面の傾斜角度を付ける必要が生じるのである。
【００９７】
また、本発明の実施の形態においては、プリズム４８の配置角度を変更することで、プリズム界面５０を光軸４７に対して傾斜させているが、プリズム４８の配置角度を変更することで、プリズムの反射面６３の光軸４７に対する角度も変わるため、測定対象の光の照射位置、すなわち測定ポイントが変わってしまうのであるが、本発明の実施の形態の光断層画像取得装置は、測定ポイントを目視可能となるようにカメラ内部に配置しており、このカメラの光軸は、測定光の光軸と同軸になるように設計しているので、実際の測定ポイントと、カメラが指し示す測定ポイントがずれることはない。
【００９８】
よってカメラを用いて目視で測定ポイントを確認すれば、測定対象の測定ポイントがずれることはないのである。
【００９９】
プローブ単体での干渉光を測定する方法としては、例えば、図１において制御ボックス６の上面に設けたプローブ設置部６４に置いた状態で、干渉光を測定することにより、プローブ単体での測定が可能となる。
【０１００】
以上のように、本発明の実施の形態の光断層画像取得装置では、測定対象に光を照射する際に、測定対象に対するプローブの光入出部に設けたプリズム４８等の光屈折部材や、プリズム保護カバー４９などの光透過性のカバー体から後方に反射して測定光に混入する後方反射光５０、５１を、これらの光屈折部材、または、光透過性カバー体の光通過面に傾斜面を設けた構成にし、この結果として、後方反射光を低減できるので、正確な光断層画像を取得することができる。
【０１０１】
また、光断層画像取得装置にプリズムや、保護カバーを使用できることにより、プローブの光の照射方向を変更が可能となるため、歯の奥側などをプローブで測定しやすくなるので、プローブの利便性が向上し、また、光透過性の保護カバーをプローブの光入出部に設けたことで、唾液等がプローブ内に入ってくるのを防止できるため、プローブの衛生面を向上することができるという効果がある。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
以上のように本発明は、光源と、この光源から出た光を、少なくとも一方と他方に分割する分割部と、この分割された一方の光を、光入出部から測定対象に向けて照射し、その測定対象からの反射光を、この光入出部から測定光として取り込むブローブと、前記分割部によって分割された他方の光の経路補正を行う参照鏡と、この参照鏡からの経路補正された光と、前記プローブが取り込んだ測定光と、を干渉させて干渉光を生成する干渉部と、この干渉部で生成された干渉光を演算処理して測定対象の断層画像情報を生成するとともに、表示部への出力をする断層画像用演算部と、を備え、前記プローブの光入出部は、光屈折部材、または、光透過性カバー体の少なくとも一方を設け、これらの光屈折部材、または、光透過性カバー体の光通過面には傾斜面を設けたものであるので、正確な光断層画像を取得することができる。
【０１０３】
すなわち、本発明の光断層画像取得装置では、測定対象に光を照射する際に、測定対象に対する前記プローブの光入出部に設けた前記光屈折部材、または、光透過性のカバー体の光通過面の後方反射光の生じる界面に傾斜面を設けたもので、この傾斜面によって、後方反射光の光強度を低減できるので、後方反射光の光断層画像への影響を低減することが可能となるので、正確な光断層画像を取得することができるのである。
【０１０４】
したがって、たとえば、歯科用光断層画像取得装置として、広く活用が期待されるものである。
【符号の説明】
【０１０５】
１ プローブ本体
２ 光入出部
３ 口腔
４ 歯
５ ケーブル
６ 制御ボックス
７ コリメータレンズ
８ 光走査部
９ 波長分離プリズム
１０ 反射ミラー
１１ 歯
１２ 表示部
１３ 表示部
１４ 虫歯
１５ 発光素子
１６ カメラ
１７ 表示部
１８ 光源
１９ 分割部
２０ 参照鏡
２１ 干渉部
２２ 受光部
２３ 断層画像用演算部
２４ 制御部
２５ 観察画像用演算部
２６ ガルバノスキャナ
２７ ガルバノスキャナ
２８ 内部反射ミラー
２９ 内部反射ミラー
３０ 光入出力部マウントスクリュー
３８ 保護カバー
３９ 開口部
４０ 保護カバーの界面
４１ 後方反射光
４２ 表示画面
４３ 歯の断層画像
４４ａ 界面線
４４ｂ ノイズ線
４５ 第２のピーク
４６ａ 第１のピーク
４７ 光軸
４８ プリズム
４９ プリズム保護カバー
５０、５１、５２ 界面
５３、５４ 後方反射光
５５ 表示画面
５６ 歯の断層画像
５７ 界面線
５８ ノイズ線
５９ 第２のピーク
６０ 第１のピーク
６１ 高調波成分
６２ 山状の周波数スペクトラム
６３ プリズムの反射面
６４ プローブ設置部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、医療用として活用される光断層画像取得装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療用として活用される光断層画像取得装置の構成は、以下のような構成となっていた。
【０００３】
すなわち、光源と、この光源から出た光を分割する分割部と、この分割された一方の光を、光屈折部材、または、光透過性カバー体を設けた光入出部から測定対象に向けて照射し、その測定対象からの反射光を、前記光入出部から測定光として取り込むブローブと、前記分割部によって分割された他方の光の経路補正を行う参照鏡と、この参照鏡からの経路補正された光と、前記プローブが取り込んだ測定光と、を干渉させて干渉光を生成する干渉部と、この干渉部で生成された干渉光を演算処理して測定対象の断層画像情報を生成する断層画像用演算部と、を備えた構成となっていた（例えば、これに類似する技術は下記特許文献１に記載されている）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００７／０６０９７３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来例における課題は、正確な光断層画像が取得できないことであった。
【０００６】
すなわち、上記従来の光断層画像取得装置では、測定対象の断層画像情報を取得するために、光を測定対象に向けて照射し、その測定対象からの反射光を測定光として取り込んでいたプローブを備えていたが、このプローブを測定対象に対して照射しやすいように光軸を変えるための、プリズム等の光屈折部材や、プローブの衛生面を向上させるための、光透過性のカバー体を光入出部に備えた構成となっていた。
【０００７】
このようにすると、プローブの光の照射方向を変更できるので、プローブの利便性が向上し、また、光透過性のカバー体を光入出部に設けたことで、唾液等がプローブ内に入ってくるのを防止できるので、プローブの衛生面を向上することができるが、測定対象の断層画像が正確に取得できないという現象が発生した。
【０００８】
本発明者は、このような測定対象の断層画像が正確に取得できない原因を鋭意検討する中で、測定対象に対する光の経路に設けられたプリズム等の光屈折部材や、光透過性のカバー体から後方に反射する微量の光が測定光に混入することが、結論として測定対象の断層画像が正確に取得できない原因であるということを見いだした。
【０００９】
そこで本発明は、正確な断層画像を取得することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そして、この目的を達成するために本発明は、光源と、この光源から出た光を、少なくとも一方と他方に分割する分割部と、この分割された一方の光を、光入出部から測定対象に向けて照射し、その測定対象からの反射光を、この光入出部から測定光として取り込むブローブと、前記分割部によって分割された他方の光の経路補正を行う参照鏡と、この参照鏡からの経路補正された光と、前記プローブが取り込んだ測定光と、を干渉させて干渉光を生成する干渉部と、この干渉部で生成された干渉光を演算処理して測定対象の断層画像情報を生成するとともに、表示部への出力をする断層画像用演算部と、を備え、前記プローブの光入出部は、光屈折部材、または、光透過性カバー体の少なくとも一方を設け、これらの光屈折部材、または、光透過性カバー体の光通過面には傾斜面を設け、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明は、光源と、この光源から出た光を、少なくとも一方と他方に分割する分割部と、この分割された一方の光を、光入出部から測定対象に向けて照射し、その測定対象からの反射光を、この光入出部から測定光として取り込むブローブと、前記分割部によって分割された他方の光の経路補正を行う参照鏡と、この参照鏡からの経路補正された光と、前記プローブが取り込んだ測定光と、を干渉させて干渉光を生成する干渉部と、この干渉部で生成された干渉光を演算処理して測定対象の断層画像情報を生成するとともに、表示部への出力をする断層画像用演算部と、を備え、前記プローブの光入出部は、光屈折部材、または、光透過性カバー体の少なくとも一方を設け、これらの光屈折部材、または、光透過性カバー体の光通過面には傾斜面を設けたものであるので、正確な光断層画像を取得することができる。
【００１２】
すなわち、本発明の光断層画像取得装置では、測定対象に光を照射する際に、測定対象に対する前記プローブの光入出部に設けた前記光屈折部材、または、光透過性のカバー体の光通過面の後方反射光の生じる界面に傾斜面を設けたもので、この傾斜面によって、後方反射光の光強度を低減できるので、後方反射光の光断層画像への影響を低減することが可能となるので、正確な光断層画像を取得することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態の使用例を示す斜視図
【図２】その斜視図
【図３】その表示部の正面図
【図４】その分解斜視図
【図５】その分解斜視図
【図６】その主要部の分解斜視図
【図７】その電気的なブロック図
【図８】その主要部の使用時の断面図
【図９】その表示部の正面図
【図１０】その干渉光の周波数スペクトラム図
【図１１】その主要部の配置図
【図１２】その効果を示す図
【図１３】その主要部の分解斜視図
【図１４】その主要部の使用時の断面図
【図１５】その表示部の正面図
【図１６】その干渉光の周波数スペクトラム図
【図１７】その干渉光の周波数スペクトラム図
【図１８】その主要部の配置図
【図１９】その効果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を添付図面を用いて説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における光断層画像取得装置の使用例を示す。
【００１６】
図１において、１はプローブ本体で、このプローブ本体１の前方には、光入出部２が突出した状態で装着されている。
【００１７】
あとで詳細に説明するが、この図１に示すように、本実施形態における光断層画像取得装置は、口腔３内に光入出部２を差し入れ、歯４のＸ軸方向の光断層画像をＹ軸方向に連続的に取得するものである。
【００１８】
さて、プローブ本体１は、図２に示すように片手で保持できるようにピストル形状をしており、後端には、ケーブル５を介して制御ボックス６が接続されている。なお、ケーブル５内には、光入出力用や電気的信号用の配線が収納されている。
【００１９】
また、プローブ本体１内には、図４から図６に示すごとく、測定用の近赤外光（１３１０ナノメートル）を平行光とするコリメータレンズ７を有し、このコリメータレンズ７からの近赤外光は、光走査部８で一軸方向に走査され、続いて、それに直交する方向に移動後、再び一軸方向に走査される、つまり、従来のブラウン管テレビにおける画像形成のための走査状態と同じ状態で走査される。
【００２０】
そして、この走査された光が、波長分離プリズム９、反射ミラー１０を介して図２の歯４に図４、図５のごとく照射される。この照射は、図３に示す表示部１２の画像からも理解されるように、歯１１のＸ軸方向に走査され、そのＸ軸方向の走査時における断層画像は、図３上方の表示部１３に表示される。
【００２１】
図３において、この表示部１３には、下方の表示部１２では、発見されなかった虫歯１４が断層画像で表示されている。たとえば、虫歯１４は、歯１１の表面では、わずかな黒シミにしか見えなかったものが、断層画像を撮れば表示部１３のごとく、下方には大きく開口した状態であることが確認でき、この時には、直ちに虫歯治療を行うことになる。つまり、早期治療が可能になるものである。
【００２２】
つづいて、次の瞬間には、Ｙ軸方向にわずかに移動した状態で、再びＸ軸方向の走査が行われ、この時の画像は、再び表示部１３に表示される。もちろん、このようにＸ軸方向の走査ごとに、直ちに表示部１３にその断層画像を表示させなくても、後で歯科医の手操作により、画像を１枚ずつ送りながら確認することもできる。
【００２３】
さて、このような画像をつくるために、波長分離プリズム９の前方に、図５、図６に示すごとく照明用の発光素子１５が配置され、この発光素子１５からの光は、反射ミラー１０を介して歯１１に照射される。この照射により、歯から反射され、光入出力開口部１０ａから反射ミラー１０に入射した光は、再び反射ミラー１０で反射され、続いて、波長分離プリズム９、内部反射ミラー２８、内部反射ミラー２９を経由して、カメラ１６にて画像として検出され、それが、上述した表示部１２に示す画像となる。
【００２４】
つまり、画像１２は、現在どの歯１１の断層画像を得ようとしているかということを、表示するためのものであって、この表示部１２の画像を見ながら、図４および図５に示す近赤外光の走査が行われる。
【００２５】
このように、図４、図５に示すように、走査された近赤外光は、波長分離プリズム９を直進し、コリメータレンズ７を通過した後、ケーブル５を介して、（図２に示すところの）制御ボックス６にもどり、ここで画像処理され、この処理後の画像が図３の表示部１３に表示されている。つまり、図３は、制御ボックス６の表示部１７を示している。
【００２６】
ここで、制御ボックス６における画像処理について説明する。
【００２７】
図７における光源１８は波長掃引光源で、この光源１８から出た光は分割部１９で分割され、その一部がケーブル５を介して光走査部８に供給され、上述した歯４に対する上述したＸ軸方向とＹ軸方向への走査が行われるものとなる。
【００２８】
また、分割部１９で分割された残りの光は、参照鏡２０で反射され、それが干渉部２１に供給される。干渉部２１では、参照用２０で反射された光と、光走査部８、ケーブル５を介して戻った光とを干渉をさせて干渉光を生成する。この干渉光は、受光部２２で電気信号に変換し、さらにこの電気信号をＡ／Ｄ変換した後に、その結果を断層画像用演算部２３に供給する。
【００２９】
断層画像用演算部２３では、干渉光のＡ／Ｄ変換結果に対してＦＦＴ演算を行い、測定対象である歯４の表面形状と、その断層画像情報を取得する。
【００３０】
制御部２４は、観察画像用演算部２５を制御し、図３に示す表示部１２に観察画像をリアルタイムに表示させる。また、断層画像用演算部２３は、制御部２４で制御され、図３に示す表示部１３の断層画像を表示させる。
【００３１】
ここで、表示部１３に断層画像を表示する際に、この断層画像の表示範囲についての説明をする。
【００３２】
上述した分割部１９から参照鏡２０を経由して干渉部２１までの光学経路長Ｘと、分割部１９からプローブの光入出部２の光学経路の先端、つまり、プローブの光入出口を折り返して、干渉部までの光学経路長Ｙ、との差が干渉光のスペクトラムとして現れることになる。ここで、光学経路Ｘ＝Ｙとなる位置が、表示部１３に表示される断層画像の表示開始位置となる。この表示開始位置については、後述の説明に用いることとする。
【００３３】
本実施形態における光走査部８は、図４、図５、図６に示すガルバノミラー２６により、コリメータレンズ７からの近赤外光を一軸方向（図４、図５のＸ方向）に走査し、前記一軸とは直交する他軸方向（図４、図５のＹ方向）に走査するガルバノスキャナ２６、２７を有する。
【００３４】
図８はプローブ本体１の光入出部２が、口腔内に挿入された場合の断面構造を示した図である。上述したように、プローブ本体１の前方には光入出部２が設けられ、その先端には、光偏向部材である反射ミラー１０が設けられ、さらには光透過性のカバー体である保護カバー３８が光入出部２の内部を前後に分けるようにして設けられている。
【００３５】
上述したように、光プローブ本体１側から入射した光は、保護カバー３８を通過し、光屈折部材である反射ミラー１０によって偏向され、開口部３９を通って測定対象である歯４に照射される。歯４に照射された光は、反射して再び開口部３９から反射ミラー１０を経由して、保護カバー３８を通過し、プローブ本体１側に測定光として返っていくのである。
【００３６】
このプローブの開口部３９と歯４の間には、上述した断層画像の表示開始位置となる点Ｓが設定されており、この表示開始位置の点から歯４の表面および、断層方向の画像を取得することになる。
【００３７】
次に、この断層画像についての課題について説明する。
【００３８】
上述したように、測定対象の歯４に光を照射する際に、この光は、プローブ本体１より保護カバー３８の界面４０を透過してプローブ開口部３９から照射されるが、このときに、全ての光が保護カバー３８の界面４０を透過しないで、いくらかの光が後方反射光４１として測定光に混入してプローブ本体１側に返されてしまう。
【００３９】
この後方反射光４１が混入した測定光は、干渉部２１において参照鏡２０からの参照光と干渉して干渉光が生成されるため、干渉光に後方反射光４１が混入してしまうこととなる。その結果、この干渉光から得られる光断層画像は、結果として、正確な測定対象の断層画像を表示できなくなってしまうのである。
【００４０】
では、後方反射光４１が断層画像にどのような影響を及ぼすかについて具体的に説明をする。
【００４１】
図９に歯の光断層画像を示す。表示画面４２には歯の断層画像４３が表示されているが、この表示画面４２の上方には、上述した保護カバー３８の界面４０による後方反射光４１の影響として、界面線４４ａが表示されている。
【００４２】
図８に示すように、保護カバー３８は、プローブの開口部３９よりも後方側の光入出部２内に配置されているので、この保護カバー３８の界面４０による後方反射光４１は、さらに後方に配置される波長分離プリズム９やコリメータレンズ７の界面と多重反射を起し、干渉部２１において参照光と干渉し、その結果図９に示すように界面線４４ａが発生してしまう。
【００４３】
この図９における表示画面４２のＡラインにおける干渉光の周波数スペクトラムを図１０に示す。
【００４４】
測定対象の歯の光断層画像は、干渉光の周波数スペクトラムを解析することにより得ることができる。干渉光の周波数スペクトラムは、その周波数の低い領域からプローブに近い箇所の情報を得ることができる。歯の表面は、この干渉光の周波数スペクトラムの第２のピーク４５に相当しており、歯の深さ方向に相当するスペクトラムは、第２のピーク４５より高い周波数の領域を解析することで得ることができる。
【００４５】
上述した界面線４４ａ（図９に示す）は、図１０における干渉光の周波数スペクトラムの第１のピーク４６ａに相当する。
【００４６】
この第２のピーク４６ａは、プローブ開口部３９と歯４との位置関係によっては、歯の深さ方向に相当する周波数成分に重畳するので、フィルター等によって容易に分離することが難しい。
【００４７】
以上の説明で本実施形態における、基本的な構成及び課題が理解されたところで、以下、本実施形態における特徴点について説明をする。
【００４８】
図１１に、本実施形態におけるプローブ本体１内と、この前方に配置した光入出部２内の光学系の配置図を示す。
【００４９】
光ファイバ５より照射された光は、コリメートレンズ７、ガルバノスキャナ２６、ガルバノスキャナ２７、レンズ群７ａ、波長分離プリズム９を経由して、光入出部２内に入り、保護カバー３８を透過し、反射ミラー１０で屈折して、測定対象である歯１１に照射される。
【００５０】
ここで、保護カバー３８の界面４０は、照射される光の光軸４７に対して、傾斜面となるように配置されている。
【００５１】
このように、後方反射光の生じる界面である保護カバー３８の界面４０を、光の光軸４７に対して傾斜面となるように配置することにより、後方反射光が光軸４７と同じ経路でプローブ本体１に返る強度が低減するために、後方反射光の影響を低減できることとなり、後方反射光の光断層画像への影響を低減することが可能となるので、正確な光断層画像を取得することができる。
【００５２】
さらには、光入出部２の内面を黒色系被膜等により光の乱反射を防ぐようにコーティングすることにより、後方反射光の影響を更に低減できるものとなる。
【００５３】
図１２に、保護カバー３８の界面４０の傾斜角度と、断層画像におけるノイズの影響を測定した結果を示す。
【００５４】
保護カバー３８の界面４０の傾斜角度については、界面４０を通過する光軸中心４７ａを中心として前後方向に保護カバー３８を回転させて、界面４０を光軸４７に対して傾斜面となるように構成している。
【００５５】
より具体的にこの傾斜面について説明すると、光軸４７に垂直な面と保護カバー３８の界面４０のなす角度をαとした場合に、保護カバー３８を前方側に傾斜させた場合を正の角度とし、保護カバー３８を後方側に傾斜させた場合を負の角度としている。
【００５６】
このような状態において、傾斜角度αを０．１度刻みに、＋１．０度〜−１．０度の範囲内でノイズの強度を測定した結果を図１２に示す。比較値として、保護カバーなしの場合のノイズ強度としては、０ｄＢの位置となるが、図１２によると、ノイズは＋０．５度〜−０．５度の範囲内で現れており、この範囲を越えて傾斜面の角度を設定した場合には、ノイズ強度は減少している傾向にある。
【００５７】
以上のように、本発明の実施の形態の光断層画像取得装置では、測定対象に光を照射する際に、測定対象に対するプローブの光入出部に設けた、保護カバー３８などの光透過性のカバー体から後方に反射して測定光に混入する後方反射光を、これらの光透過性カバー体の光通過面に傾斜面を設けた構成にし、この結果として、後方反射光を低減できるので、正確な光断層画像を取得することができる。
【００５８】
また、光断層画像取得装置の光透過性のプローブの光入出部に、保護カバーを設けたことで、唾液等がプローブ内に入ってくるのを防止できるため、プローブの衛生面を向上することができるという効果がある。
【００５９】
図１３に保護カバー３８の構成について示す。
【００６０】
保護カバー３８は、防水カバーの機能も備えており、光入出部２の前方側の空間に対して、後方側を防水する構成となっている。
【００６１】
このため、患者の口腔内に挿入時には、光入出部２の前方側は、開口部３９から、患者の唾液等が侵入してくるために、光入出部２の前方側は着脱可能に構成されている。取り外した光入出部２の前方側２ａは、洗浄され、光入出部２の後方側２ｂも、防水カバー付近は洗浄可能であるので、双方を洗浄した後、次の患者に対して使用可能となるのである。
【００６２】
（実施の形態２）
図１４は、本発明の実施の形態２の光断層画像取得装置のプローブ本体１の光入出部２が、口腔内に挿入された場合の断面構造を示した図を示す。
【００６３】
プローブ本体１の前方には光入出部２が設けられ、その先端には、光屈折部材であるプリズム４８が設けられ、さらには光透過性のカバー体であるプリズム保護カバー４９が光入出部２の先端の開口を覆うようにして設けられている。
【００６４】
光プローブ本体１側から入射した光は、光屈折部材であるプリズム４８によって屈折され、光透過性のカバー体であるプリズム保護カバー４９を通って測定対象である歯４に照射される。歯４に照射された光は、反射して再びプリズム保護カバー４９からプリズム４８を経由してプローブ本体１側に測定光として返っていくのである。
【００６５】
この場合に問題となるのが、測定対象の歯４に光を照射する際に、この光がプリズム４８の界面５０、５１、または、プリズム保護カバー４９の界面５２を完全に通過しないで、いくらかの光が後方反射光５３、５４として測定光に混入してプローブ本体１側に返されてしまうことである。
【００６６】
この後方反射光５３が混入した測定光は、干渉部２３において参照鏡２２からの参照光と干渉して干渉光が生成されるため、干渉光に後方反射光５３が混入してしまうこととなる。その結果、この干渉光から得られる光断層画像は、結果として、正確な測定対象の断層画像を表示できなくなってしまうのである。
【００６７】
では、後方反射光５３、５４が断層画像にどのような影響を及ぼすかについて具体的に説明をする。
【００６８】
図１５に歯の光断層画像を示す。表示画面５５には歯の断層画像５６が表示されているが、この表示画面５５の上方には、上述したプリズム４８の界面５０、または、プリズム保護カバー４９の界面５２による後方反射光５３の影響として、界面線５７が表示されている。
【００６９】
さらに、この表示画面５５には横縞のノイズ線５８が重畳して表示されている。
【００７０】
この表示画面５５のＡラインにおける干渉光の周波数スペクトラムを図１７１６に示す。
【００７１】
測定対象の歯の光断層画像は、干渉光の周波数スペクトラムを解析することにより得ることができる。干渉光の周波数スペクトラムは、その周波数の低い領域からプローブに近い箇所の情報を得ることができる。歯の表面は、この干渉光の周波数スペクトラムの第２のピーク５９に相当しており、歯の深さ方向に相当するスペクトラムは、第２のピーク５９より高い周波数の領域を解析することで得ることができる。
【００７２】
上述した界面線５７（図１５に示す）は、干渉光の周波数スペクトラムの第１のピーク６０に相当する。さらには、上述したノイズ線５８（図１５に示す）の周波数スペクトラムは、ある周波数の高調波成分６１として現れることになる。
【００７３】
これらの高調波成分６１は、歯の深さ方向に相当する周波数成分に重畳するので、フィルター等によって容易に分離することが難しい。
【００７４】
では、これら高調波成分６１がどのようにして発生するのかについて説明する。
【００７５】
まず、図１４におけるプリズム４８の界面５０からの後方反射光５３が混入した干渉光は、受光部２２（図７に示す）で電気信号に変換し、さらにこの電気信号をＡ／Ｄ変換して、ＦＦＴで周波数演算を行っているが、この後方反射光５３の信号強度が強いために、受光部２２（図７に示す）内のＡ／Ｄ変換器の入力レンジを越えてしまい、後方反射光５３の電気信号波形が飽和した矩形波となって取り込まれてしまう。
【００７６】
この結果、後方反射光５３が正しい周波数で演算できなくなるので、その演算結果を表示するとノイズ線５７が発生してしまう。
【００７７】
つまり、ノイズ線５８に対応した高調波成分６１が発生する原因は、プリズム４８の界面５０、または、プリズム保護カバー４９の界面５２からの後方反射光５３の信号強度が大きいために発生してしまうのである。
【００７８】
さらに、プリズム４８の界面５０、５１の影響を説明するために、図１７に、プローブ単体での干渉光のスペクトラムを示す。
【００７９】
図１７の干渉光のスペクトラムにおける第１のピーク６０は、プリズム４８の界面５０、あるいは、プリズム保護カバー４９の界面５２からの後方反射光５３によるものであり、複数の高調波６１は、上述したように界面５０、あるいは、プリズム保護カバー４９の界面５２からの後方反射光５３の強度が強すぎることによって発生したものである。
【００８０】
また、プリズム４８の界面５０からの後方反射光５３による影響も現れており、６２の山状の周波数スペクトラムは、界面５１からの後方反射光５４によるものである。この周波数スペクトラム６２は、測定対象の周波数帯に重畳するものであり、高調波成分６１と同様に、フィルター等により分離することが困難なスペクトラムとなっている。
【００８１】
では、この山状の周波数スペクトラム６２がどのようにして発生するのかについて説明する。
【００８２】
まず、界面５１からの後方反射光５４が混入した干渉光は、参照光と測定光の光路差が大きいために、Ａ／Ｄ変換器のナイキスト周波数を超え、エイリアシングが発生する。さらに、光源１８の波長掃引光源の周波数変化が時間軸に対して非線形な特性を有する場合、参照光と測定光の光路差が大きくなるにつれて、干渉光の周波数スペクトル幅が広がる。
【００８３】
この結果、後方反射光５４が山状の周波数スペクトラム６２として発生してしまうのである。
【００８４】
以上の説明で本実施形態における、基本的な構成及び課題が理解されたところで、以下、本実施形態における特徴点について説明をする。
【００８５】
図１８に、本実施形態におけるプローブ本体１内と、この前方に配置した光入出部２内の光学系の配置図を示す。
【００８６】
ガルバノミラー２６より照射された光は、レンズ群７ａ、波長分離ミラー９を経由して、光入出部２内に入り、プリズム４８で屈折して、測定対象である歯１１に照射される。
【００８７】
ここで、プリズム４８の界面５０、５１は、照射される光の光軸４７に対して、傾斜面となるように配置されている。
【００８８】
このように、後方反射光の生じる界面であるプリズム４８の界面５０、５１を、光の光軸４７に対して傾斜面となるように配置することにより、後方反射光が光軸４７と同じ経路でプローブ本体１に返る強度が低減するために、後方反射光の影響を低減できることとなり、後方反射光の光断層画像への影響を低減することが可能となるので、正確な光断層画像を取得することができる。
【００８９】
同様に、光透過性カバー体であるプリズム保護カバー４９についても光の光軸４７に対して傾斜面となるように配置することで、後方反射光の影響を低減できることとなり、後方反射光の光断層画像への影響を低減することが可能となる。
【００９０】
さらには、光入出部２の内面を黒色系被膜等により光の乱反射を防ぐようにコーティングすることにより、後方反射光の影響を更に低減できるものとなる。
【００９１】
図１９に、プリズム４８の界面５０の傾斜角度と、断層画像におけるノイズの影響を測定した結果を示す。
【００９２】
まず、図１８に示す、プリズム４８の界面５０の傾斜角度について説明する。
【００９３】
界面５０を通過する光軸中心４７ａを中心として前後方向にプリズム４８を回転させて、界面５０を光軸４７に対して傾斜面となるように構成している。
【００９４】
より具体的にこの傾斜面について説明すると、光軸４７に垂直な面とプリズム界面５０のなす角度をαとした場合に、プリズム４８を前方側に傾斜させた場合を正の角度とし、プリズム４８を後方側に傾斜させた場合を負の角度としている。
【００９５】
このような状態において、傾斜角度αを０．１度刻みに、＋４．０度〜−４．０度の範囲内でノイズの強度を測定した結果を図１９に示す。比較値として、プリズムなしの場合のノイズ強度は０ｄＢの位置となるが、図１９によると、ノイズは＋２度〜−２度の範囲内で現れており、この範囲を越えて傾斜面の角度を設定した場合には、ノイズ強度は減少している傾向にある。
【００９６】
図１２に示す、実施の形態１においての傾斜面の角度とノイズ強度の関係と比較すると、実施の形態２におけるプリズム４８の後方反射光のノイズの大きさはより大きくなっており、その結果、プリズム４８の傾斜角度をより大きくしなければ、ノイズを低減できなくなっている。この理由としては、プリズム４８が、実施の形態２の保護カバー３８と比較して、被測定対象に近いため、干渉光の感度が高い場所に配置されているので、ノイズ低減のために、より大きく傾斜面の傾斜角度を付ける必要が生じるのである。
【００９７】
また、本発明の実施の形態においては、プリズム４８の配置角度を変更することで、プリズム界面５０を光軸４７に対して傾斜させているが、プリズム４８の配置角度を変更することで、プリズムの反射面６３の光軸４７に対する角度も変わるため、測定対象の光の照射位置、すなわち測定ポイントが変わってしまうのであるが、本発明の実施の形態の光断層画像取得装置は、測定ポイントを目視可能となるようにカメラ内部に配置しており、このカメラの光軸は、測定光の光軸と同軸になるように設計しているので、実際の測定ポイントと、カメラが指し示す測定ポイントがずれることはない。
【００９８】
よってカメラを用いて目視で測定ポイントを確認すれば、測定対象の測定ポイントがずれることはないのである。
【００９９】
プローブ単体での干渉光を測定する方法としては、例えば、図１において制御ボックス６の上面に設けたプローブ設置部６４に置いた状態で、干渉光を測定することにより、プローブ単体での測定が可能となる。
【０１００】
以上のように、本発明の実施の形態の光断層画像取得装置では、測定対象に光を照射する際に、測定対象に対するプローブの光入出部に設けたプリズム４８等の光屈折部材や、プリズム保護カバー４９などの光透過性のカバー体から後方に反射して測定光に混入する後方反射光５０、５１を、これらの光屈折部材、または、光透過性カバー体の光通過面に傾斜面を設けた構成にし、この結果として、後方反射光を低減できるので、正確な光断層画像を取得することができる。
【０１０１】
また、光断層画像取得装置にプリズムや、保護カバーを使用できることにより、プローブの光の照射方向を変更が可能となるため、歯の奥側などをプローブで測定しやすくなるので、プローブの利便性が向上し、また、光透過性の保護カバーをプローブの光入出部に設けたことで、唾液等がプローブ内に入ってくるのを防止できるため、プローブの衛生面を向上することができるという効果がある。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
以上のように本発明は、光源と、この光源から出た光を、少なくとも一方と他方に分割する分割部と、この分割された一方の光を、光入出部から測定対象に向けて照射し、その測定対象からの反射光を、この光入出部から測定光として取り込むブローブと、前記分割部によって分割された他方の光の経路補正を行う参照鏡と、この参照鏡からの経路補正された光と、前記プローブが取り込んだ測定光と、を干渉させて干渉光を生成する干渉部と、この干渉部で生成された干渉光を演算処理して測定対象の断層画像情報を生成するとともに、表示部への出力をする断層画像用演算部と、を備え、前記プローブの光入出部は、光屈折部材、または、光透過性カバー体の少なくとも一方を設け、これらの光屈折部材、または、光透過性カバー体の光通過面には傾斜面を設けたものであるので、正確な光断層画像を取得することができる。
【０１０３】
すなわち、本発明の光断層画像取得装置では、測定対象に光を照射する際に、測定対象に対する前記プローブの光入出部に設けた前記光屈折部材、または、光透過性のカバー体の光通過面の後方反射光の生じる界面に傾斜面を設けたもので、この傾斜面によって、後方反射光の光強度を低減できるので、後方反射光の光断層画像への影響を低減することが可能となるので、正確な光断層画像を取得することができるのである。
【０１０４】
したがって、たとえば、歯科用光断層画像取得装置として、広く活用が期待されるものである。
【符号の説明】
【０１０５】
１ プローブ本体
２ 光入出部
３ 口腔
４ 歯
５ ケーブル
６ 制御ボックス
７ コリメータレンズ
８ 光走査部
９ 波長分離プリズム
１０ 反射ミラー
１１ 歯
１２ 表示部
１３ 表示部
１４ 虫歯
１５ 発光素子
１６ カメラ
１７ 表示部
１８ 光源
１９ 分割部
２０ 参照鏡
２１ 干渉部
２２ 受光部
２３ 断層画像用演算部
２４ 制御部
２５ 観察画像用演算部
２６ ガルバノスキャナ
２７ ガルバノスキャナ
２８ 内部反射ミラー
２９ 内部反射ミラー
３０ 光入出力部マウントスクリュー
３８ 保護カバー
３９ 開口部
４０ 保護カバーの界面
４１ 後方反射光
４２ 表示画面
４３ 歯の断層画像
４４ａ 界面線
４４ｂ ノイズ線
４５ 第２のピーク
４６ａ 第１のピーク
４７ 光軸
４８ プリズム
４９ プリズム保護カバー
５０、５１、５２ 界面
５３、５４ 後方反射光
５５ 表示画面
５６ 歯の断層画像
５７ 界面線
５８ ノイズ線
５９ 第２のピーク
６０ 第１のピーク
６１ 高調波成分
６２ 山状の周波数スペクトラム
６３ プリズムの反射面
６４ プローブ設置部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、この光源から出た光を、少なくとも一方と他方に分割する分割部と、この分割された一方の光を、光入出部から測定対象に向けて照射し、その測定対象からの反射光を、この光入出部から測定光として取り込むブローブと、前記分割部によって分割された他方の光の経路補正を行う参照鏡と、この参照鏡からの経路補正された光と、前記プローブが取り込んだ測定光と、を干渉させて干渉光を生成する干渉部と、この干渉部で生成された干渉光を演算処理して測定対象の断層画像情報を生成するとともに、表示部への出力をする断層画像用演算部と、を備え、
前記プローブの光入出部は、光屈折部材、または、光透過性カバー体の少なくとも一方を設け、これらの光屈折部材、または、光透過性カバー体の光通過面には傾斜面を設けた光断層画像取得装置。
【請求項２】
前記断層画像用演算部が断層画像情報を出力する表示部を備えた請求項１に記載の光断層画像取得装置。
【請求項３】
前記光屈折部材、または、光透過性カバー体の光通過面に設けた傾斜面の、前記光源からの光軸に垂直な面とのなす角度を、実質的に±０．５度とした請求項１または２に記載の光断層画像取得装置。
【請求項４】
前記光屈折部材は、プリズムとした請求項１から３のいずれか一つに記載の光断層画像取得装置。
【請求項５】
前記光透過性カバー体は、保護カバーとした請求項１から４のいずれか一つに記載の光断層画像取得装置。
【請求項１】
光源と、この光源から出た光を、少なくとも一方と他方に分割する分割部と、この分割された一方の光を、光入出部から測定対象に向けて照射し、その測定対象からの反射光を、この光入出部から測定光として取り込むブローブと、前記分割部によって分割された他方の光の経路補正を行う参照鏡と、この参照鏡からの経路補正された光と、前記プローブが取り込んだ測定光と、を干渉させて干渉光を生成する干渉部と、この干渉部で生成された干渉光を演算処理して測定対象の断層画像情報を生成するとともに、表示部への出力をする断層画像用演算部と、を備え、
前記プローブの光入出部は、光屈折部材、または、光透過性カバー体の少なくとも一方を設け、これらの光屈折部材、または、光透過性カバー体の光通過面には傾斜面を設けた光断層画像取得装置。
【請求項２】
前記断層画像用演算部が断層画像情報を出力する表示部を備えた請求項１に記載の光断層画像取得装置。
【請求項３】
前記光屈折部材、または、光透過性カバー体の光通過面に設けた傾斜面の、前記光源からの光軸に垂直な面とのなす角度を、実質的に±０．５度とした請求項１または２に記載の光断層画像取得装置。
【請求項４】
前記光屈折部材は、プリズムとした請求項１から３のいずれか一つに記載の光断層画像取得装置。
【請求項５】
前記光透過性カバー体は、保護カバーとした請求項１から４のいずれか一つに記載の光断層画像取得装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−２４５５１（Ｐ２０１２−２４５５１Ａ）
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７２１９６（Ｐ２０１０−２７２１９６）
【出願日】平成２２年１２月７日（２０１０．１２．７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月７日（２０１０．１２．７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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