(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、図面を参照して本発明の装置を実施するための形態(以下「実施形態」という)について詳細に説明する。本発明の実施形態に係るプローブを説明する前に、プローブが使用されるOCT装置1(光干渉断層画像生成装置)について説明する。
【0025】
[OCT装置の構成の概要]
OCT装置1(光干渉断層画像生成装置)の構成の概要について、OCT装置1によって撮影する被写体(サンプルS)を、歯科の患者の診断対象の歯牙(前歯部)である場合を例に挙げて説明する。
図1及び
図2に示すように、OCT装置1は、光学ユニット部10(光学ユニット)と、診断プローブ部30(プローブ)と、制御ユニット部50(制御ユニット)と、を主に備える。
OCT装置1は、光源11から照射されたレーザ光をサンプルS(被写体)に照射する計測光と、参照ミラー21とに照射する参照光にカップラ12(光分割器)で分配し、診断プローブ部30で、前記計測光をサンプルSに照射しサンプルSの内部から散乱して戻って来た散乱光と、参照ミラー21からの反射光と、をカップラ16(光合波器)で合成させた干渉光を解析して、光干渉断層画像を生成する光干渉断層画像生成装置である。
【0026】
≪光学ユニット部≫
光学ユニット部10(光学ユニット)は、一般的な光コヒーレンストモグラフィの各方式が適用可能な光源、光学系、検出部を備えている。
図2に示すように、光学ユニット部10は、サンプルS(被写体)に高帯域な波長のレーザ光を続けて(周期的に)照射する光源11と、レーザ光をサンプルSに照射する計測光と参照ミラー21に照射する参照光に分配するカップラ12(光分割器)と、計測光をサンプルSに照射しこのサンプルSの内部で散乱して戻って来た散乱光を受光する診断プローブ部30(プローブ)と、参照光が参照ミラー21から反射して戻って来た反射光と散乱光とを合成させて干渉光を生成するカップラ16(光合波器)と、その干渉光からサンプルSの内部情報を検出するディテクタ(検出器)23と、光源11とディテクタ23との間の光路中に設けられた光ファイバ19b,60Aやその他光学部品等を備えている。
【0027】
ここで、光学ユニット部10の概略を説明する。
光源11から射出された光は、光分割器であるカップラ12により、計測光と参照光とに分けられる。計測光は、サンプルアーム13のサーキュレータ14から診断プローブ部30に入射する。この計測光は、診断プローブ部30のシャッタ機構31のシャッタ312(
図6参照)が開状態において、コリメータレンズ32、走査手段33(二次元MEMSミラー)を経て集光レンズ34によってサンプルSに集光され、そこで散乱、反射した後に再び集光レンズ34、走査手段33、コリメータレンズ32を経てサンプルアーム13のサーキュレータ14に戻る。戻ってきた計測光の偏光成分は、偏光コントローラ15によってより偏光の少ない状態に戻され、光合波器としてのカップラ16を介してディテクタ23に入力される。
【0028】
一方、光分割器用のカップラ12により分離された参照光は、レファレンスアーム17のサーキュレータ18からコリメータレンズ19、光路長変更手段24を経て参照光集光レンズ20によって参照ミラー21(レファレンスミラー)に集光され、そこで反射した後に再び参照光集光レンズ20、コリメータレンズ19を経てサーキュレータ18に戻る。戻ってきた参照光の偏光成分は、偏光コントローラ22によってより偏光の少ない状態に戻され、光合波器用のカップラ16を介してディテクタ23に入力される。つまり、カップラ16が、サンプルSで散乱、反射して戻ってきた計測光と、参照ミラー21で反射した反射光とを合波するので、合波により干渉した光(干渉光)をディテクタ23がサンプルSの内部情報として検出することができる。
【0029】
<光源>
光源11としては、例えばSS−OCT方式用のレーザ光源を用いることができる。
この場合、光源11は、例えば、中心波長1310nm、掃引波長幅100nm、掃引速度50kHz、可干渉距離(コヒーレント長)が14mmの性能のものが好ましい。
ここで、可干渉距離とは、パワースペクトルの減衰が6dBとなるときの距離に相当する。なお、レーザ光の可干渉距離は10mm以上で、48mm未満の高コヒーレント光が好ましいが、これに限定されるものではない。
【0030】
<参照光のコリメータレンズ>
参照光のコリメータレンズ19(
図2参照)は、カップラ12(光分割器)で分割された参照光を平行光に収束させるレンズであり、
図3に示すように、コリメータレンズユニット19’のコリメータ19dの略円筒状のレンズホルダ19a内に収容されている。
コリメータレンズユニット19’は、コリメータ19dと、コリメータ19dを抱持するコリメータ保持体19eと、コリメータ保持体19eを支持するブロック19fと、ブロック19fを光軸に直交する方向に微調整可能に支持するブラケット19hと、ブラケット19hを保持する支持台191と、支持台191を支持フレーム部材194に係合させるためのガタ防止部材192と、支持台191を支持フレーム部材194に固定するための固定具193と、前記支持フレーム部材194と、を主に備えている。
【0031】
コリメータ19dは、前記コリメータレンズ19と、コリメータレンズ19を内嵌した略円筒状のレンズホルダ19aと、レンズホルダ19aに取り付けられたコネクタ19cと、一端がコネクタ19cに接続され、他端がレンズホルダ19aとサーキュレータ18(
図2参照)とに接続された光ファイバ19bと、を備えている。このように、コリメータレンズ19は、レンズホルダ19aに内設されて、そのレンズホルダ19aに光ファイバ19bの一端を接続したコネクタ19cが装着されているため、コリメータレンズ19の光軸と光ファイバ19bの光軸を合致させて、一定の距離を保った状態に設置されている。
【0032】
レンズホルダ19aは、光軸上の一端側に光ファイバ19bが取り付けられコネクタ19cを固定し、他端側に参照ミラー21に向けて開口され、参照光と反射光とが出入りする開口部が形成されている。
コリメータ保持体19eは、コリメータ19dを光軸方向へ進退させて微調整可能にねじ止めし、ブロック19f上に固定されている。
ブロック19fは、正面視して略コ字状のブラケット19h内に圧縮コイルばねSPを介在して光軸に直交する方向に微調整可能に支持されている。
ブラケット19hは、支持台191に固定されて一体化されている。
【0033】
支持台191は、この支持台191に固定したコリメータレンズユニット19’を載設して、コリメータレンズユニット19’を支持フレーム部材194に対して光軸方向に位置調整可能に支持する部材である。支持台191は、支持フレーム部材194上に光軸方向に摺動自在に係合された略コ字状の厚板部材であり、支持フレーム部材194の上方を跨ぐようにして連設されている。この支持台191には、ブラケット19hが当接された状態で配置される摺動面191aと、摺動面191aが形成される平板形状部位の両端部から支持フレーム部材194側に突設された左右一対の係合突起191bと、この左右の係合突起191b間に形成されて支持フレーム部材194のレール状部位に当接する凸部191cと、が形成されている。
【0034】
固定具193は、支持台191の一方の係合突起191bに係合されたガタ防止部材192をその係合突起191bに固定するための締結部材からなり、コリメータレンズユニット19’を支持フレーム部材194の所定位置に固定するためのものである。
かかる構成により、前記コリメータ19dは、サンプルS(被写体)光側の光路長と参照光側の光路長が等しくなるように予め設定された光軸上の位置に位置調整して配置することができる。
【0035】
参照光集光レンズ20は、コリメータレンズ19により収束された平行光を参照ミラー21に集光させるレンズであり、例えば、支持フレーム部材194上のコリメータレンズ19と参照ミラー21との間の予め設定された光軸上の位置に配置されている。参照光集光レンズ20は、この参照光集光レンズ20の傾きを調整可能に支持台20aに支持されると共に、その支持台20aが支持フレーム部材194に光軸方向へ移動及び固定可能に締結される固定具20bで支持フレーム部材194の所定位置に固定される。
【0036】
支持フレーム部材194は、光軸方向に延設された板状の部材であり、この支持フレーム部材194上のそれぞれの所定位置に適宜な間隔でコリメータレンズユニット19’、参照光集光レンズ20、及び参照ミラー21が載設されている。支持フレーム部材194には、例えば、端部に参照ミラー21が固定され、この参照ミラー21から適宜な間隔を介して参照光集光レンズ20とコリメータ19dとが順に配置されて、参照光集光レンズ20及びコリメータ19dを移動することによって光路長が変更できるように設けられている。
【0037】
<参照光の光路長変更手段>
図2に示すように、参照光の光路長変更手段24は、コリメータ19dを光軸方向に移動させて、カップラ12(光分割器)から参照ミラー21までの光路長を変更して光軸方向に位置を調整したり、光軸方向の位置を初期設定する際に使用する装置である。参照光の光路長変更手段24は、例えば、コリメータ19dを保持してそのコリメータ19dと共に光軸に沿って手動式に進退可能に配置されたコリメータレンズユニット19’と、前記参照光集光レンズ20と、前記参照ミラー21と、光軸に沿って延設されてコリメータレンズユニット19’、参照光集光レンズ20及び参照ミラー21を支持する支持フレーム部材194と、を備えて構成されている。
【0038】
≪診断プローブ部≫
図2に示すように、診断プローブ部30(プローブ)は、レーザ光を2次元走査する走査手段33(二次元MEMSミラー)を含み、光学ユニット部10からのレーザ光をサンプルSに導くと共に、サンプルS内で散乱して反射した散乱光を受光して光学ユニット部10に導くものである。この診断プローブ部30は、それぞれ後記するケーブル60と、ハウジング3と、フレーム本体300と、シャッタ機構31と、コリメータレンズ32と、走査手段33(二次元MEMSミラー)と、集光レンズ34と、集光点調整機構35と、ノズル37(
図4参照)と、を備えている。
【0039】
<ケーブル>
ケーブル60(
図1参照)は、診断プローブ部30と、光学ユニット部10及び制御ユニット部50とを光学的及び電気的に接続するためのものである。ケーブル60は、光学ユニット部10に接続された光ファイバ60A(
図4参照)と、制御ユニット部50に接続された通信線60Bとを内蔵している。光ファイバ60Aは、計測光及び散乱光を伝送する。
【0040】
撮影中以外のときには、診断プローブ部30のハウジング3を、
図1(a)に示すように、OCT装置1の上部に配置された表示装置54の下部側から水平方向に延伸した単関節アーム70の先端のホルダ71に保持させておく。これにより、収納時には、長いケーブル60であってもケーブル60を捻じったりすることなく収納し、収納スペースを低減することができる。
【0041】
一方、撮影時には、利用者は、診断プローブ部30を単関節アーム70のホルダ71から外して把持し、手振れ防止等のため診断プローブ部30を患者の歯(サンプルS)に対して当接させる。このとき利用者の両手が塞がっていたとしても撮影開始の操作ボタンSW(
図4参照)を操作するために、制御ユニット部50に有線または無線で通信可能に接続されたフットコントローラ80(
図1参照)を用いることもできる。
【0042】
図1(b)に示すOCT装置1Aは、撮影中以外のときには、診断プローブ部30を、OCT装置1Aの上部に配置された表示装置54の上部側から水平方向に延伸した多関節アーム70Aの先端のホルダ71に保持させておくことができるようにした点以外は、
図1(a)に示すOCT装置1と同様なものである。多関節アーム70Aは、単関節アーム70に比べて、基端から先端のホルダ71までの長さが長く、床からより高い位置に配置されている。そのため、ケーブル60の垂れ下がりが低減できる。これにより、操作性を向上させ、垂れ下がったケーブル60を誤って踏んだりすることを防止できる。
【0043】
<ハウジング>
図4〜
図6に示すように、ハウジング3は、フレーム本体300や診断プローブ部30等の構成部品を覆ったり、支持したりするケース体であり、側面視して略逆L字形状(略ピストル形状)に形成されている。このため、持ち易くて操作性がよく、前記ホルダ71にも容易に取り付けることもできる形状をしている。ハウジング3には、それぞれ後記する走査手段収納部3aと、グリップ部3bと、集光レンズ収納部3cと、ノズル設置部3dと、が形成されている。ハウジング3は、水平方向に向けて形成された集光レンズ収納部3c及びノズル設置部3dに対して、グリップ部3b及び走査手段収納部3aが下方向に折れ曲がった状態に形成されている。
【0044】
このハウジング3には、このハウジング3内の略全体にフレーム本体300が配置され、略中央部に走査手段33が収納され、基端部側にケーブル60、コリメータレンズ32及びシャッタ機構31が配置され、先端部側寄りに集光レンズ34、先端に直視撮影用ノズル37A(ノズル37)が着脱して交換可能に配置されている。ハウジング3は、例えば、中央部を縦断面して左右に二分した2つのハウジング半体3e,3fを合致させてなる。ハウジング3において、集光レンズ収納部3c及びノズル設置部3dの外径D1(
図5参照)は、グリップ部3b及び走査手段収納部3aの外径D2よりも小さく形成されている。
【0045】
走査手段収納部3aは、略逆L字形状のハウジング3の略中央部(折曲部)内に配置され、走査手段33を収納する部位である。この走査手段収納部3a内には、走査手段33である四角形のチップ形状の二次元MEMSミラーが、例えば、約45度に傾けて配置されて、この二次元MEMSミラーでコリメータレンズ32からのレーザ光が反射される。
グリップ部3bは、利用者が手で診断プローブ部30を持つ際に握る部位であると共に、ホルダ71(
図1参照)で抱持される部位である。グリップ部3bは、ハウジング3の基端部側に配置されたコリメータレンズ32の配置位置から走査手段33の配置位置までのレーザ光の光軸の方向に延びて形成されて、略円筒状に形成されている。グリップ部3bには、外周面に設置された操作ボタンSWと、ハウジング3の下面から引き出された状態に配線された光ファイバ60Aと、この光ファイバ60Aによって導入された計測光を受光してレーザ光を平行光に収束させるコリメータレンズ32と、そのレーザ光を遮断するシャッタ機構31と、が主に収納される収納空間が内設されている。
【0046】
集光レンズ収納部3cは、走査手段33で走査された走査光を集光する集光レンズ34を内設したレンズ収納筒体352(
図5及び
図6参照)を収納する部位であり、走査手段収納部3aよりも先端部寄りの位置に形成されている。集光レンズ収納部3cは、グリップ部3bに対して直交する方向に延びて形成されると共に、走査手段収納部3aから前方向のノズル設置部3dに亘って略円筒状に形成されている。つまり、集光レンズ収納部3cは、走査手段33で反射された反射光の方向に延びて形成され、グリップ部3bに対して折れ曲がって形成されている。
ノズル設置部3dは、ノズル37が取り付けられる部位であり、この集光レンズ収納部3cよりも先端側のハウジング3の先端に形成されている。
【0047】
<フレーム本体>
図5に示すように、フレーム本体300は、シャッタ機構31、光軸調整機構321、走査手段33及びレンズ収納筒体352を保持する厚板状の部材であり、ハウジング3内にねじ止めされている。フレーム本体300は、ハウジング3の形状に合わせて、側面視して略逆L字形状(略ピストル形状)に形成されている。このフレーム本体300には、中央部に走査手段33が固定されるL字型部300aと、中央部から下側に延びて形成され、シャッタ機構31及び光軸調整機構321が固定される垂直部300bと、中央のL字型部300aから前側に延びて形成されて、レンズ収納筒体352が固定されている水平部300cと、垂直部300bに上下方向に延設された位置調整孔301と、水平部300cに水平方向に延設された位置調整孔302と、が主に形成されている。
【0048】
<計測光の光路長変更手段>
そのフレーム本体300には、コリメータレンズ32をレンズホルダ322a内に内設し、レンズホルダ322aに光軸上の一端側に光ファイバ60Aを取り付けたコネクタ322bをセットにしたコリメータ322の光軸長を可変させて光軸方向の位置を調整できるようにした計測光の光路長変更手段39が設けられている。
計測光の光路長変更手段39は、フレーム本体300に計測光の光軸方向に延びて形成された位置調整孔301と、コリメータ322を保持するコリメータブラケット324と、位置調整孔301に光軸方向に移動可能に挿入されてこのコリメータブラケット324を所定位置に締結するブラケット締結具327と、を備えてなる。
【0049】
位置調整孔301は、垂直部300bに計測光の光軸方向に延びて形成された長孔であり、コリメータブラケット324を光軸方向に移動可能及び傾動可能に支持すると共に、そのコリメータブラケット324を所定の向き及び位置に締結するブラケット締結具327が上下動可能に挿入されている。
位置調整孔302は、集光レンズ34を光軸に沿って進退させる集光点調整機構35を移動自在の設置するための長孔であり、調整ボルト353が移動自在に挿入されている。
【0050】
<シャッタ機構>
図5〜
図7に示すように、シャッタ機構31は、サーキュレータ14(
図2参照)から送られて来た計測光と、サンプルSに計測光が当たって反射した散乱光とが診断プローブ部30を通過するのを遮断する装置であり、例えば、グリップ部3b内のコリメータレンズ32と走査手段収納部3a内の走査手段33との間に介在されている。このシャッタ機構31は、例えば、シャッタ基体311と、シャッタ312と、シャッタ駆動手段313と、シャッタ基体締結具314と、を備えている。シャッタ機構31は、シャッタ312によってサンプルSからの反射光を遮断して、表示画面上に写るノイズ(像)をソフト的に除去するゼロ点補正を行うためのものである。
【0051】
シャッタ基体311は、シャッタ312及びシャッタ駆動手段313が取り付けられる部材であり、シャッタ基体締結具314によってフレーム本体300に上下動可能な状態に固定されている。シャッタ基体311には、計測光及び散乱光が通過する透孔311aが上下方向に向けて光軸上に形成されている。シャッタ基体311は、シャッタ基体締結具314の締結を緩めることによって、シャッタ基体締結具314を中心として矢印a方向に回動可能となっている。
シャッタ312は、透孔311aを通過する計測光及び散乱光の光路を遮断する部材であり、シャッタ駆動手段313の駆動軸(図示省略)を中心に回動して、透孔311aを開閉するように配置された板部材からなる。
【0052】
シャッタ駆動手段313は、シャッタ312を光軸上に移動させたり、光軸上から退避させたりして開閉駆動させて、透孔311aを開閉させるアクチュエータである。シャッタ駆動手段313は、例えば、シャッタ312を回動させて透孔311aを開閉させるモータ、または、シャッタ312を進退移動させて透孔311aを開閉させるソレノイド等からなる。
シャッタ基体締結具314は、シャッタ基体311をフレーム本体300に上下方向に移動可能に固定するためのボルトである。このシャッタ基体締結具314は、フレーム本体300の位置調整孔301に挿入してシャッタ基体311に螺着される。
なお、シャッタ機構31は、手動でシャッタ312が動かすものであっても構わない。
【0053】
<コリメータレンズ>
図5〜
図7に示すように、コリメータレンズ32は、コリメータレンズ32をレンズホルダ322a内に内設し、レンズホルダ322aに光軸上の一端側に光ファイバ60Aを取り付けたコネクタ322bをセットしたコリメータ322のレンズである。コリメータレンズ32は、カップラ12(
図2参照)からサーキュレータ14を介して送られた計測光を受光してレーザ光を平行光に収束させる。コリメータレンズ32は、略円筒状のコリメータ322に内設されて、コリメータホルダ323及びコリメータブラケット324を介在してフレーム本体300の下部に回動可能に取り付けられている。
【0054】
<光軸調整機構>
図5〜
図7に示すように、光軸調整機構321は、コリメータレンズ32を内設したコリメータ322を光軸に対して傾けたり、進退してコリメータ322の向きと位置とを調整する装置である。光軸調整機構321は、それぞれ後記するコリメータ322と、コリメータホルダ323と、コリメータブラケット324と、ユニット締結具325と、ホルダ締結具326と、ブラケット締結具(図示省略)と、を備えて構成されている。
【0055】
コリメータ322は、コリメータレンズ32を内設した略筒状の部材あり、光軸に沿って上下方向に向けて配置されている。
コリメータホルダ323は、コリメータ322を光軸を中心として矢印b方向に回動自在に保持する部材であり、コリメータ322が挿入される貫通孔323aと、貫通孔323aに切欠成形された切欠部323bと、ユニット締結具325及びホルダ締結具326が螺合されるねじ穴(図示省略)と、を有している。
【0056】
コリメータブラケット324は、コリメータホルダ323をホルダ締結具326(
図5参照)を中心として矢印c方向に回動自在に保持されて、ハウジング3内のフレーム本体300に対して位置調整可能に取り付けられる部材であり、平面視して略L字状の厚板材からなる。コリメータブラケット324には、ホルダ締結具326が挿入される孔(図示省略)と、ブラケット締結具(図示省略)が螺合されるねじ穴(図示省略)と、が形成されている。
ユニット締結具325は、コリメータホルダ323に回動自在に挿入されたコリメータ322の締め付けを緩めることにより矢印b方向に回動可能にしたり、締め付けてコリメータ322をコリメータホルダ323に固定したりするための締結具である。ユニット締結具325は、コリメータホルダ323の切欠部323bに直交するように形成されたねじ穴(図示省略)に螺入される。
【0057】
図5に示すように、ホルダ締結具326は、コリメータブラケット324に回動自在に内嵌されたコリメータホルダ323の締め付けを緩めることにより矢印c方向に回動可能にしたり、締め付けてコリメータ322の前後方向の傾きを固定したりするための締結具である。ホルダ締結具326は、先端部がコリメータブラケット324を挿通してコリメータホルダ323に螺着される。
不図示のブラケット締結具は、コリメータブラケット324を上下動及び回動自在にするためにフレーム本体300に上下方向に長く形成された位置調整孔301に取り付けるための締結具であり、位置調整孔301を挿通してコリメータブラケット324に形成されたねじ穴(図示省略)に螺合される。このブラケット締結具は、コリメータブラケット324の締め付けを緩めることにより矢印d方向に回動可能にして、コリメータブラケット324及びコリメータ322の光軸の傾きを調整することができる。
【0058】
<走査手段>
図7に示すように、走査手段33は、光ファイバ60Aによって診断プローブ部30内に導入され、コリメータレンズ32を通過したレーザ光の照射方向を変化させるためのミラーであり、コリメータレンズ32を透過した計測光の光軸を変換する二次元MEMSミラーからなる。
二次元MEMSミラーの素子は、例えば、ミラーや平面コイル等の可動構造体が形成されたシリコン層と、セラミック台座と、永久磁石との三層構造になっている。シリコン層は、中央に配置されて光を全反射するミラーと、このミラーを支える十字形状の梁と、X及びYフレームと、ミラーの周囲及び各フレームに配置され電磁力を発生する電磁駆動用の二層平面コイルと、から構成されている。そして、X及びYフレーム上に形成されたコイルへの通電により、電流の大きさに比例してX軸方向及びY軸方向に静的、動的傾斜する制御が可能になっている。
ミラーの動作角度は、例えば、デバイス平面に対してX軸方向が±10.6度、Y軸方向が±5.2度である。二次元MEMSミラーのデバイスの大きさは、例えば、10mm×10mm×0.5mm程度である。そのデバイスの中央にあるミラーは、直径が約1mm程度となっている。
【0059】
光源11から照射されたレーザ光は、二次元MEMSミラーを介してサンプルS(
図2参照)に照射され、診断プローブ部30のノズル先端が正対するサンプルSの表面から内部に進む深さ方向(A方向)の内部情報をディテクタ23が取得する。後記するように1回のスキャンで1152ポイントからなるA方向のデータ(以下、Aラインデータという)を取得し、その後の周波数解析の画像処理を取得する。
ここで、X方向及びY方向とは、診断プローブ部30のノズル先端が正対するサンプルSの表面において横方向及び縦方向(Y軸方向)に対応する。
【0060】
<集光レンズ>
図5〜
図7に示すように、集光レンズ34は、走査手段33による走査光を集光すると共に、計測光をサンプルSに集光させて照射するレンズであり、レンズ収納筒体352に内設されている。レンズ収納筒体352は、ハウジング3の集光レンズ収納部3c内に収納され、フレーム本体300に固定されている。この場合、レンズ収納筒体352は、フレーム本体300に形成された位置調整孔302に沿って進退自在に配置されている。このレンズ収納筒体352の下面部には、利用者の指が遊嵌するリング状の操作ノブ351が一体形成されている。
【0061】
<集光点調整機構>
図5に示すように、集光点調整機構35は、集光レンズ34とノズル37に当接されたサンプルS(被写体)との間の距離を調整して集光点を調整する装置であり、ハウジング3の集光レンズ収納部3cに操作ノブ351を露出した状態で内設されている。集光点調整機構35は、フレーム本体300の水平部300cに水平方向に向けて延設された位置調整孔302と、この位置調整孔302に挿入されてレンズ収納筒体352を光軸に沿って形成された位置調整孔302の適宜な位置に固定する調整ボルト353と、レンズ収納筒体352に一体に形成されて集光レンズ34を位置調整孔302の適宜な位置に移動操作するための前記操作ノブ351と、ノズル支持体36を介在して直視撮影用ノズル37A(ノズル37)をフレーム本体300に固定するための連結用筒体354と、を備えて構成されている。
集光点調整機構35は、操作ノブ351を操作して移動させることによって、操作ノブ351と共に集光レンズ34が光軸方向に進退して、集光点の位置を調整できるようになっている。
【0062】
つまり、レンズ収納筒体352は、集光レンズ34とノズル37に当接されたサンプルS(被写体)との間の距離を調整して集光点を調整する集光点調整機構を介在してハウジング3の集光レンズ収納部3cに内設してもよい。その場合は、例えば、集光点調整機構の操作ノブ(図示省略)を操作して移動させることによって、操作ノブと共に集光レンズ34が光軸方向に進退して、集光点を調整できるようになる。
【0063】
<ノズル>
図8に示すように、ノズル37(直視撮影用ノズル37A(前歯用ノズル))は、集光レンズ34の前方に配置され計測光をサンプルSに照射して散乱光を回収する開口部37Aeを有する筒状の部材である。直視撮影用ノズル37A(前歯用ノズル)は、ハウジング3の先端部の集光レンズ収納部3cに、連結用筒体354、ノズル支持体36、スプリングSP、球体SB及び外環部材38を介在して着脱自在(交換可能)、かつ、回動自在に装着されている。
直視撮影用ノズル37Aは、診断プローブ部30で前歯部(サンプルS)の唇側面側を撮影する際に(
図5参照)、円筒状の直視撮影用ノズル37Aの開口部37AeをサンプルSに当接させて、その間隔を保持しながら計測光をサンプルSに照射して、反射された散乱光を回収するための部材である。なお、直視撮影用ノズル37Aは、前歯部(サンプルS)以外に、口腔内組織の撮影にも用いることができる。
【0064】
図7及び
図8に示すように、直視撮影用ノズル37Aには、基端部側に当該直視撮影用ノズル37Aをノズル支持体36に内嵌させるための係合筒部37Aaと、この係合筒部37Aaの外球面に形成され球体SBが係合する環状溝37Abと、係合筒部37Aaの先端に係止されたフランジ部37Acと、このフランジ部37Acから先端側に延設された円筒部37Adと、走査手段33からの計測光をサンプルSに照射して散乱光を回収する開口部37Aeと、が形成されている。
【0065】
図8に示すように、ノズル支持体36は、連結用筒体354と直視撮影用ノズル37Aとの間に介在されて外環部材38に内嵌される略円筒状の部材である。ノズル支持体36は、基端部側に連結用筒体354に内嵌される係合部36aと、外環部材38に内嵌されると共に、円筒コイルばねからなるスプリングSPの基端側を支持するばね受部36bと、そのスプリングSPが外嵌されるプリング外装部36cと、球体SBが移動自在に内嵌される球体挿入孔36dと、が形成されている。
【0066】
外環部材38は、ノズル支持体36及びスプリングSPを覆うようにその外側に配置される略筒状の部材であり、その内面に、圧縮された状態のスプリングSPの先端部を支持するばね受け凸部38aが形成されている。
【0067】
≪制御ユニット部≫
制御ユニット部50(制御ユニット)は、
図2に示すように、AD変換回路51と、DA変換回路52と、二次元MEMSミラー制御回路53と、表示装置54と、OCT制御装置100とを備える。
【0068】
AD変換回路51は、ディテクタ23(検出器)のアナログ出力信号をデジタル信号に変換するものである。本実施形態では、AD変換回路51は、光源11であるレーザ出力装置から出力されるトリガ(trigger)に同期して信号の収得を開始し、同じくレーザ出力装置から出力されるクロック信号ckのタイミングに合わせて、ディテクタ(検出器)23のアナログ出力信号を収得し、デジタル信号に変換する。このデジタル信号は、OCT制御装置100に入力する。
【0069】
DA変換回路52は、OCT制御装置100のデジタル出力信号をアナログ信号に変換するものである。本実施形態では、DA変換回路52は、光源11であるレーザ出力装置から出力されるトリガ(trigger)に同期して、OCT制御装置100のデジタル信号をアナログ信号に変換する。このアナログ信号は、二次元MEMSミラー制御回路53に入力する。
【0070】
二次元MEMSミラー制御回路53は、診断プローブ部30の走査手段33を制御するドライバである。二次元MEMSミラー制御回路53は、OCT制御装置100のアナログ出力信号に基づいて、光源11から出照されるレーザ光の出力周期に同期して、二次元MEMSミラーのミラーを水平方向と垂直方向に駆動させる駆動信号を出力する。
二次元MEMSミラー制御回路53は、ミラーの軸を回転させて水平方向にミラー面の角度を変更する処理と、ミラーの軸を回転させて垂直方向にミラー面の角度を変更する処理と、を異なるタイミングで行う。
【0071】
表示装置54は、OCT制御装置100によって生成される光干渉断層画像(以下、OCT画像という)を表示するものである。表示装置54は、例えば、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)、EL(Electronic Luminescence)、CRT(Cathode Ray Tube)、PDP(Plasma Display Panel)等から構成される。
【0072】
OCT制御装置100は、OCT装置1の制御装置であって、レーザ光に同期して走査手段33を制御することで撮影を行うと共に、ディテクタ23の検出信号を変換したデータからサンプルSのOCT画像を生成する制御を行うものである。OCT制御装置100は、不図示の入出力手段と、記憶手段と、演算手段と、を備えたコンピュータと、このコンピュータにインストールされたプログラムとから構成される。
【0073】
[作用]
次に、OCT装置1(光干渉断層画像生成装置)を使用してサンプルS(前歯部)を撮影する場合を説明する。
サンプルSを撮影する場合は、まず、不図示の電源スイッチをONした後、診断プローブ部30のスイッチの操作ボタンSWを操作して、
図6に示すシャッタ機構31のシャッタ駆動手段313を駆動させてシャッタ312を開放状態にする。
また、光軸が傾いている場合には、
図6に示すホルダ締結具326を緩めて、V方向の傾きを調整すると共に、ブラケット締結具(図示省略)を緩めてA方向の傾きを調整する。
【0074】
診断プローブ部30は、撮影する際に、集光レンズ34と、ノズル37の先端に当接させたサンプルSとの間の距離(集光点)を集光点調整機構(図示省略)で調整することにより、撮影する断層画像をサンプルSの基準面から深さ方向に位置調整して、深さ方向に広い範囲に亘って断層画像を得ることができる。
【0075】
また、
図2に示すように、OCT装置1は、コリメータ19dを光軸方向に移動させて、カップラ12(光分割器)から参照ミラー21までの光路長を変更する光路長変更手段24と、前記集光レンズ34とサンプルSとの距離を調整して集光点を調整する集光点調整機構(図示省略)と、を有し、両者を作動させて互いの光路長を一致させることによって、所望の可干渉距離内の鮮明な断層画像を得ることができる。
【0076】
撮影するときは、
図5に示す診断プローブ部30のグリップ部3bを手で握って、ノズル37の先端を開口部37AeをサンプルS(前歯部)に当接させた状態で撮影する。
この場合、診断プローブ部30が、前記した構成からなるため、以下に示すように、従来よりも快適に撮影することができる。
すなわち、ハウジング3は、このハウジング3の略中央部に走査手段33を収納し、基端部側にコリメータ322及び光ファイバ60Aを配置し、先端部にノズル37が配置された配置構造になっていることによって、略中央部から先端部に亘ってレンズ収納筒体352が設置されているだけのスリムでシンプルな構造になっている。走査手段33は、二次元MEMSミラーからなることによって、ガルバノミラー等の他の走査手段を備えたプローブと比較して、モータ等の構成部品が少なくて小さいので、それらの部品の設置スペースも不要となるため、小型軽量化することができる。
【0077】
これに伴い、ハウジング3は、集光レンズ収納部3c及びノズル設置部3dの外径D1が、グリップ部3b及び走査手段収納部3aの外径D2よりも小さく形成することが可能となり、先端側(ノズル側)の外径D1を細い形状に形成ことができると共に、直視撮影用ノズル37A(ノズル37)の外径も小さくすることができる。
その結果、患者が口を大きく開かなくても、直視撮影用ノズル37A(ノズル37)を口腔内に挿入することができる。また、診断プローブ部30は、全体が小型軽量化されて、利用者が撮影する際に、長時間に亘って診断プローブ部30を手で持って撮影しても苦痛にならない重量にすることができる。
【0078】
また、ハウジング3が、略中央部を中心としてL字状に折れ曲がったピストル形状に形成されていることによって、利用者が診断プローブ部30を手で持って撮影するときに、握り易いので、手で持って撮影し易く、また、診断プローブ部30を把持するブラケットにも容易に取り付けることができる。
診断プローブ部30は、ノズル37がハウジング3に着脱して交換可能に設けられていることによって、撮影するサンプルC(例えば、前歯部)の形状や配置状態に応じた形状のノズル37に交換することができるので、診断プローブ部30の操作性を向上させて撮影作業を行い易くすることができる。また、一つの診断プローブ部30であっても、ノズル37を利用用途に合ったものに交換することにより、患者の前歯部、臼歯部等の全ての歯を撮影することができる。
【0079】
≪第1変形例≫
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造及び変更が可能であり、本発明はこれら改造及び変更された発明にも及ぶことは勿論である。なお、既に説明した構成は同じ符号を付してその説明を省略する。
図9は、本発明の実施形態に係るプローブの第1変形例を示す要部分解斜視図である。
図10は、本発明の実施形態に係るプローブの第1変形例を示す図であり、ノズルの着脱状態を示す要部分解斜視図である。
図11は、本発明の実施形態に係るプローブの第1変形例を示す中央部縦断面図である。
図12は、本発明の実施形態に係るプローブの第1変形例を示す図であり、ノズルの着脱状態を示す要部分解斜視図である。
【0080】
前記実施形態では、OCT装置1の一例として、前歯部(切歯)をサンプルSとし、
図4〜
図8に示す円筒状タイプの直視撮影用ノズル37A(前歯用ノズル)を備えた診断プローブ部30を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。
図9〜
図12に示すように、診断プローブ部30Bは、サンプルSを臼歯部としてアングルタイプの側視撮影用ノズル37B(臼歯用ノズル)に交換して使用しても構わない。
【0081】
この場合、側視撮影用ノズル37B(臼歯用ノズル)は、集光レンズ34の光軸を直交する方向に変換する斜鏡37Baを筒部37Bbの先端部内壁37Bcに有すると共に、集光レンズ34の光軸に対して直交する方向に開口部37Bdが形成されて、側視撮影用ノズル37Bの長手方向に対して直交する方向にあるサンプルSに照射して散乱光を回収するようになっている。側視撮影用ノズル37Bは、直視撮影用ノズル37Aと同様にハウジング3に対して着脱自在(交換可能)、かつ、回動自在に装着されている。
【0082】
側視撮影用ノズル37Bは、診断プローブ部30Bで臼歯部を撮影する際に、側視撮影用ノズル37Bの開口部37BdをサンプルS(臼歯部)に当接させてその間隔を保持しながら計測光をサンプルSに照射して、反射された散乱光を回収する。
図12に示すように、側視撮影用ノズル37Bには、基端部側に当該側視撮影用ノズル37Bをノズル支持体36に内嵌させるための中空状の係合筒部37Beと、この係合筒部37Beの外側表面に形成され球体SBが係合する環状溝37Bfと、係合筒部37Beの先端側に形成されたフランジ部37Bgと、このフランジ部37Bgから先端側に向けて延設された係合筒部37Beと、斜鏡37Baが斜めに配置される先端部内壁37Bcと、先端部内壁37Bcの下側に開口された開口部37Bdと、が一体形成されている。
【0083】
このように、側視撮影用ノズル37Bは、光軸を90度変換する斜鏡37Baと、筒部37Bbの先端の90度直交する方向に開口された開口部37Bdと、を有して、筒部37Bbを回動させれば、開口部37Bdの向き(撮影する方向)を自由に変えられるため、口腔内の奥にある臼歯部を容易に撮影することができる。
さらに、この側視撮影用ノズル37Bは、口腔内組織撮影や、前記した直視撮影用ノズル37Aで撮影困難な部位、例えば、臼歯部の咬合面、舌側面、頬側面の撮影、その他、前歯部の舌側面側を撮影するのにも適している。
なお、直視撮影用ノズル37A、及び側視撮影用ノズル37Bは、歯牙に当接させて使用するので、汚染されることが考えられるが、ノズル37のみをハウジング3から容易に着脱可能にすることで、ノズル37を滅菌することが容易になる。例えば、ノズル37を滅菌対応可能な材質を使用して構成することで、ノズル37はオートクレーブ等の滅菌器にかけることが可能となる。
【0084】
≪第2変形例≫
図13は、本発明の実施形態に係るプローブの第2変形例を示す斜視図である。
図14は、本発明の実施形態に係るプローブの第2変形例を示す分解斜視図である。
図15は、本発明の実施形態に係るプローブの第2変形例を示す図であり、ハウジング半体を外したときの状態を示す側面図である。
図16は、本発明の実施形態に係るプローブの第2変形例を示す図であり、ハウジング半体を取り除いたプローブの要部斜視図である。
【0085】
また、前記実施形態の診断プローブ部30は、
図13〜
図16に示すように、ストレート型のハウジング3Cを備えたものであっても構わない。この場合、ハウジング3Cは、このハウジング3Cの中央部に走査手段収納部3Caが配置され、基端部にグリップ部3Cbが配置され、中央部の先端側寄りの位置に集光レンズ収納部3Ccが配置され、先端にノズル設置部3Cdが配置されて、ハウジング3C全体が真っ直ぐに配置されたストレートタイプの形状に形成されている。そのハウジング3Cは、長さ方向に中央部を縦断面して左右に二分した2つのハウジング半体3Ce,3Cfを合致させてなる。
グリップ部3Cbは、コリメータレンズ32から反射鏡Mまでのレーザ光の光軸の方向に延びて形成されている。走査手段収納部3Ca内では、反射鏡Mで走査手段33に向けて反射され、さらに、走査手段33で反射されたレーザ光の光軸が、グリップ部Bb内の光軸に対して平行線上に反射されるように配置されている。集光レンズ収納部3Ccは、その平行線の方向に延びて形成されている。このため、ハウジング3Cは、グリップ部Cbから走査手段収納部3Ca及び集光レンズ収納部3Ccを介して直視撮影用ノズル37Aまでストレートに形成されている。
【0086】
走査手段収納部3Ca内には、走査手段33(二次元MEMSミラー)と反射鏡Mとが、鏡面を、例えば、約45度傾斜させた状態で空間を介して対向して配置されている。
図15に示すように、反射鏡Mは、光ファイバ60Aから診断プローブ部30C内に入ったレーザ光が、コリメータ322、シャッタ機構31を通ってその反射鏡Mで、走査手段33の中央にあるミラーに向けて反射するように、ハウジング3Cの長さ方向に対してグリップ部3Cb側へ傾けた状態に配置されている。
走査手段33は、二次元MEMSミラーのデバイスからなるので、ハウジング3C内における占有スペースが狭く、反射鏡Mの鏡面にミラー面が平行になるように、ハウジング3Cの長さ方向に対して直視撮影用ノズル37A側へ傾けた状態に配置されている。
【0087】
グリップ部3Cbは、撮影の際の利用者が診断プローブ部30Cを持つ握り部分であり、ハウジング3Cの長手方向に沿った形状になっている。このグリップ部3Cbは、ハウジング3Cにおいて最大径の走査手段収納部3Caからグリップ部3Cbの基端部に向かって徐々に細くなるようにテーパ状に形成されている。グリップ部3Cb内には、基端部側にケーブル60、コリメータ332、シャッタ機構31等が主に収納されている。グリップ部3Cbの側面の集光レンズ収納部3Cc寄りの位置には、複数の操作ボタンSW(
図13参照)が設けられている。
【0088】
集光レンズ収納部3Ccは、集光レンズ34を内設したレンズ収納筒体352を収納する部位であり、走査手段収納部3aの先端部寄りの位置に円筒状に形成されている。
図16に示すように、ノズル設置部3Cdは、外環部材38を介在してノズル37が着脱自在の取り付けられる部位であり、使用用途に応じて直視撮影用ノズル37A、側視撮影用ノズル37B、あるいは、ノズル伸縮機構39Cを備えたノズル37C(ノズル37)が適宜に取り付けられる。ノズル設置部3Cdは、集光レンズ収納部3Ccの先端側からハウジング3の先端に亘って形成されている。
【0089】
図13に示すように、ハウジング3Cにおいて、集光レンズ収納部3Cc及びノズル設置部3Cdの外径D3は、走査手段収納部3Caの外径D4及びグリップ部3Cbの外径D5よりも小さく形成されている。
そのノズル設置部3Cdの先端に設置される直視撮影用ノズル37A等のノズル37は、その内部に部品等が一切配置されていない空洞状であるので、ノズル37の外径D6を、集光レンズ34の外径とほぼ同じ程度の細い円筒状に形成することができる。
【0090】
また、
図13に示す診断プローブ部30Cは、直視撮影用ノズル37Aを前側にした際に、ハウジング3Cの右側側面に操作ボタンSWを配置した左利き用のハンドピースの一例を示す。左利きの利用者がその操作ボタンSWを操作する場合は、グリップ部3Aeを左手で握り、左手の親指で操作ボタンSWを押圧操作する。
このため、診断プローブ部30Cを右効き用とする場合は、操作ボタンSWを
図13に示すハウジング3Cの右側側面とは反対の左側側面に配置する。つまり、操作ボタンSWは、使用する利用者の効き手に合わせて側に配置することが望ましい。
【0091】
また、ノズル37Cは、
図16に示すように、ノズル37Cを進退、または、ノズル長を可変して、集光レンズ34とサンプルSとの距離を調整するノズル伸縮機構39Cを備えたものであっても構わない。
ノズル伸縮機構39Cは、ノズル37Cをハウジング3に対して進退させて、集光レンズ34とサンプルSとの距離を調整する集光点調整機構を形成する。
【0092】
この場合、診断プローブ部30C(プローブ)のノズル37Cは、ノズル支持体36(
図8参照)の先端部に着脱自在に内嵌されるノズル基体37C1と、このノズル基体37C1に対して伸縮した状態に取り付けられるノズル伸縮体37C2と、を備えて構成されている。
ノズル基体37C1は、先端部の開口部内に雌ねじ部(図示省略)が形成されている。
ノズル伸縮体37C2は、基端側の外周面に、雌ねじ部(図示省略)に螺合する雄ねじ部37Cbが形成され、このノズル伸縮体37C2を正転・反転させることによって、ノズル長を所望の長さに調整して、集光レンズ34とサンプルSとの距離も調整できるようになっている。
【0093】
診断プローブ部30Cで撮影する断層画像は、ノズル37Cを伸縮させると、断層画像の反転が起きる。これを防ぐために、参照光側のコリメータ19d(
図2、
図3参照)を動かす。参照光側のコリメータ19dと同じことが診断プローブ部30C内でも起きる。しかし、診断プローブ部30C内は、スペースが限られているので参照光側で行うことが望ましい。
このように、診断プローブ部30Cは、ノズル37Cの長さを変えることができるので、それに伴って光路の長さ集光レンズ34の焦点も変えられるため、撮影する範囲もサンプルSの深さ方向に広範囲に探せるようになると共に、断層画像の鮮明度も調整できるようになる。
なお、診断プローブ部30C内は、コリメータ322がハウジング3内に設けられて設置スペースが限られているので、参照光側のコリメータ19d(
図2、
図3参照)で調整を行うことが望ましい。ノズル37Cを短くする場合は、参照光側のコリメータ19dの調整を行う。このため、参照光側のコリメータ19dの調整は、ノズル37Cの長さに合わせて、自動的に制御させて調整することが望ましい。