特許 7484641 口腔内測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-08

(45)【発行日】2024-05-16

(54)【発明の名称】口腔内測定装置

(51)【国際特許分類】

   A61C 19/04 20060101AFI20240509BHJP

   G01B 11/24 20060101ALI20240509BHJP

   G01B 11/25 20060101ALI20240509BHJP

   A61B 1/24 20060101ALI20240509BHJP

   A61B 1/00 20060101ALI20240509BHJP

【ＦＩ】

A61C19/04 Z

G01B11/24 K

G01B11/25 H

A61B1/24

A61B1/00 551

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020169153

(22)【出願日】2020-10-06

(65)【公開番号】P2022061258

(43)【公開日】2022-04-18

【審査請求日】2023-06-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000001270

【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000925

【氏名又は名称】弁理士法人信友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】稲垣 義弘

(72)【発明者】

【氏名】長岡 敦

【審査官】小林 睦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１４８８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００９／１３９１１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】実開昭５８－１０１６０４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００１５４８９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｃ １９／０４

Ｇ０１Ｂ １１／２４

Ｇ０１Ｂ １１／２５

Ａ６１Ｂ １／２４

Ａ６１Ｂ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

投光光を照射する投光系と、
前記投光光を測定対象物で反射させた撮像光を受光する撮像系と、
前記投光系と前記撮像系との間の光路上に配置され、前記投光系から照射された前記投光光を前記測定対象物に導くと共に、前記測定対象物で前記投光光を反射させた前記撮像光を前記撮像系に導くプリズムとを備え、
前記プリズムは、
前記投光光の入射面と前記撮像光の射出面とを同一の光透過面とし、かつ前記投光光の射出面と前記撮像光の入射面とを前記測定対象物に対向して配置される同一の撮像面としており、
前記撮像系の光軸は、前記プリズムにおける前記光透過面の法線および前記撮像面の法線に対して平行であり、
前記投光系は、前記投光光に投影パターンを生成するための表示素子を有し、
前記投光光の光路と前記撮像光の光路とは、共通の対称面に沿って設けられ、
前記表示素子は、前記対称面内において明るさが正弦波的に変化し、前記対称面と垂直方向に明るさが一定な前記投影パターンを生成し、
前記投光系の光軸に沿った前記投光光の中心線と、前記撮像系の光軸に沿った前記撮像光の中心線とは、前記プリズムにおける前記撮像面の外側で交わり、
前記撮像系は、撮像素子を備え、
前記対称面内において、前記投光光の中心線と前記撮像光の中心線とが前記プリズムにおける前記撮像面の外側で交わる点を通って前記撮像面に平行な直線上では、前記投光光において前記投影パターンが生成される範囲の方が、前記撮像光において前記撮像素子での撮像に用いられる範囲よりも広い
口腔内測定装置。

【請求項2】

前記投光系の光軸は、前記プリズムにおける前記光透過面の法線および前記撮像面の法線に対して傾きを有する
請求項１に記載の口腔内測定装置。

【請求項3】

前記投光系、前記プリズム、および前記撮像系を展開系で見た状態において、
前記投光系は前記投光系の光軸を回転対称軸とした軸対称であり、
前記撮像系と前記プリズムとを含む光学系は前記撮像系の光軸を回転対称軸とした軸対称である
請求項２に記載の口腔内測定装置。

【請求項4】

前記光透過面と前記撮像面とを含む前記プリズムの光学面は全て平面である
請求項１～３のうちの何れか１項に記載の口腔内測定装置。

【請求項5】

前記撮像系は、前記プリズム側から順に配置されたアパーチャーと撮像素子とを備え、
前記撮像面から前記プリズムに入射した前記撮像光は、前記撮像面に対して斜めに配置された前記プリズムの反射面において内部反射して前記撮像面に再入射し、少なくとも前記撮像面で全反射した後、前記光透過面から射出され、前記アパーチャーを通過した前記撮像光が前記撮像素子に入射される
請求項１～４のうちの何れか１項に記載の口腔内測定装置。

【請求項6】

前記光透過面から前記プリズムに入射した前記投光光は、少なくとも前記撮像面において全反射した後、前記撮像面に対して斜めに配置された前記プリズムの反射面で反射して前記撮像面に再入射し、前記撮像面から射出される
請求項４に記載の口腔内測定装置。

【請求項7】

前記撮像面に対して斜めに配置された前記プリズムの反射面に対して前記投光光が入射する点と前記撮像面との距離は、前記撮像面に対して斜めに配置された前記プリズムの反射面に対して前記撮像光が入射する点と前記撮像面との距離よりも小さい
請求項５に記載の口腔内測定装置。

【請求項8】

前記表示素子は、正弦波の周期が同一で位相が異なる４種類以上の前記投影パターンを生成する
請求項１に記載の口腔内測定装置。

【請求項9】

前記表示素子は、周期が異なる２種類以上の前記投影パターンを生成する
請求項８に記載の口腔内測定装置。

【請求項10】

前記投影パターンを構成する正弦波の空間周波数は、前記撮像系に設けられた撮像素子の撮像面において前記撮像素子の画素ピッチの逆数の１／４よりも小さい
請求項１～９のうちの何れか１項に記載の口腔内測定装置。

【請求項11】

前記投光系は、前記表示素子と共に偏向ビームスプリッターとを備え、前記投光光を直線偏光として前記プリズムに入射させ、
前記撮像系は、前記プリズム側から順に配置された偏光板と撮像素子とを備え、前記偏光板は前記撮像光のうち前記測定対象物において前記投光光を正反射した光を遮光するように設けられている
請求項１～１０のうちの何れか１項に記載の口腔内測定装置。

【請求項12】

前記投光系および前記撮像系は、前記プリズムとの間に他の光学素子を介することなく設けられたアパーチャーを備えた
請求項１～１１のうちの何れか１項に記載の口腔内測定装置。

【請求項13】

前記投光系のアパーチャーの開口径は、前記撮像系のアパーチャーの開口径よりも大きい
請求項１２に記載の口腔内測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、口腔内測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

歯および歯肉の口腔内形状を測定するための技術として口腔内測定装置がある。このような装置に関する技術として、下記特許文献１に開示の技術がある。この特許文献１には、光源からの光を、集光レンズを通過して、ＬＣＤシャッターなどで構成された縞パターンを生成するためのパターンマスクに照射し、生成した縞パターンを、絞りと対物集光レンズとを介して、被測定物である歯および歯肉に投影する構成が記載されている。また光源からの光束を、投影光経路と観察光経路とに分離する為、ビームスプリッターを設け、縞パターン光を、撮像レンズを介して、最終的にＣＣＤ等のイメージセンサーによって受光させる構成が記載されている。

【0003】

また口腔内測定装置においては、測定対象物に照射する投影光と、測定対象物から撮像素子に向かう観察光の光路上にプリズムを設け、これらの光をプリズムの内部で反射させることにより、測定対象物に対向させるプリズムの先端部の厚みを小さくする構成のものもある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－１６５５５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、プリズムを用いた構成の装置においては、投影光と観察光とを分離するために、投影光および観察光の少なくとも一方を、プリズムに対して斜め入射させることにより、二つの光学経路に角度差を持たせる必要がある。このため、プリズムへの斜め入射の影響を、収差補正素子を用いて補正しており、装置構成が複雑になる。また収差補正素子の部品精度や設置姿勢のばらつきが誤差要因となり、性能劣化を招く恐れがある。

【0006】

そこで本発明は、プリズムを用いた構成において、より簡便な装置構成でありながらも精度の高い形状測定が可能な口腔内測定装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

このような目的を達成するための本発明は、投光光を照射する投光系と、前記投光光を測定対象物で反射させた撮像光を受光する撮像系と、前記投光系と前記撮像系との間の光路上に配置され、前記投光系から照射された前記投光光を前記測定対象物に導くと共に、前記測定対象物で前記投光光を反射させた前記撮像光を前記撮像系に導くプリズムとを備え、前記プリズムは、前記投光光の入射面と前記撮像光の射出面とを同一の光透過面とし、かつ前記投光光の射出面と前記撮像光の入射面とを前記測定対象物に対向して配置される同一の撮像面としており、前記撮像系の光軸は、前記プリズムにおける前記光透過面の法線および前記撮像面の法線に対して平行な口腔内測定装置である。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、プリズムを用いた構成において、より簡便な装置構成でありながらも精度の高い形状測定が可能な口腔内測定装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態に係る口腔内測定装置の概略構成を示す斜視図である。

【図2】実施形態に係る口腔内測定装置における照明系および投光系の構成を説明するための構成図である。

【図3】実施形態に係る口腔内測定装置で取り扱う光の概略光路を説明する図（その１）である。

【図4】実施形態に係る口腔内測定装置で取り扱う光の概略光路を説明する図（その２）である。

【図5】実施形態に係る口腔内測定装置の構成を説明するための展開系の図である。

【図6】実施形態に係る口腔内測定装置において測定対象物に投影する投影パターンを示す図（その１）である。

【図7】実施形態に係る口腔内測定装置において測定対象物に投影する投影パターンを示す図（その２）である。

【図8】実施形態に係る口腔内測定装置を用いて撮像された撮像パターンを示す図（その１）である。

【図9】実施形態に係る口腔内測定装置を用いて撮像された撮像パターンを示す図（その２）である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明を適用した口腔内測定装置の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。

【0011】

≪口腔内測定装置の構成≫
図１は、実施形態に係る口腔内測定装置１の概略構成を示す斜視図である。図１に示す口腔内測定装置１は、光の光路の順に、照明系１００、投光系２００、プリズム３００、および撮像系４００の各光学要素を配置した構成である。図１においては、例えばプリズム３００の長手方向をｘ方向、ｘ方向と垂直な幅方向をｙ方向、ｘ方向およびｙ方向と垂直な厚み方向をｚ方向として示している。また、図１においては、口腔内測定装置１において取り扱う光Ｈ０，Ｈ１，Ｈ２は、照明系１００、投光系２００、および撮像系４００の光軸に沿った光線を代表的に示している。なお、口腔内測定装置１が有するプリズム３００内の光の図示は省略した。

【0012】

この図に示す口腔内測定装置１は、プリズム３００の形状、および各光学要素の配置状態が特徴的である。以下、これらの光学要素の構成を、光の光路に沿って照明系１００、投光系２００、プリズム３００、および撮像系４００の順に説明する。

【0013】

＜照明系１００＞
図２は、実施形態に係る口腔内測定装置１における照明系１００および投光系２００の構成を説明するための構成図であって、図１のｘ方向とｚ方向の中間方向に向かって照明系１００および投光系２００を見た図である。図２においては、口腔内測定装置１において取り扱う光Ｈ０，Ｈ１を光束として示している。図２および先の図１に示すように、照明系１００は、投光系２００に照明光Ｈ０を供給する。このような照明系１００は、照明光Ｈ０を発生する光源１０１を備え、光源１０１から照射された照明光Ｈ０の光路順に、照明系レンズ１０２およびミラー１０３を備えている。これらは次のようである。

【0014】

［光源１０１］
光源１０１は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）であって、照明系レンズ１０２に向かって照明光Ｈ０を照射する。光源１０１から照射される照明光Ｈ０は、広がりを有して照明系レンズ１０２に照射される（図２参照）。

【0015】

［照明系レンズ１０２およびミラー１０３］
照明系レンズ１０２は、光源１０１から広がりを持って発生した照明光Ｈ０を集光する。ミラー１０３は、照明系レンズ１０２を通過した照明光Ｈ０を、投光系２００に向けて反射する。

【0016】

＜投光系２００＞
投光系２００は、照明系１００から供給された照明光Ｈ０に対して所定の投影パターンを生成して投光光Ｈ１とし、投影パターンを生成した投光光Ｈ１をプリズム３００に照射する。このような投光系２００は、投光光Ｈ１の光路順に、偏光ビームスプリッター２０１、表示素子２０２、投光系レンズ２０３、および投光系アパーチャー２０４を備えている。

【0017】

ここで図３には、実施形態に係る口腔内測定装置１で取り扱う光の概略光路を説明する図（その１）を示す。この図３は、図１のｙ方向に向かって口腔内測定装置１を見た図である。図３においては、ｙ方向において投光系２００に重なる照明系１００の図示は省略し、口腔内測定装置１において取り扱う光Ｈ１，Ｈ２は、投光系２００、および撮像系４００の光軸に沿った光線を代表的に示している。

【0018】

図３に示すように、投光系２００は、次に説明するプリズム３００に対して、投光光Ｈ１の入射角度が斜入射となるように設置されていることとする。ただし、投光系２００の光軸は、例えばｘｚ平面に対して平行であることが好ましい。なお、プリズム３００において投光光Ｈ１が入射する入射面（以降に説明する第１面３０１）の法線３０１ｆと、投光系２００の光軸との傾斜角度θ１は、以降に説明する投光光Ｈ１および撮像光Ｈ２の光路を実現可能な角度であって、例えば１０度程度であることとする。以下、投光系２００を構成する偏光ビームスプリッター２０１、表示素子２０２、投光系レンズ２０３、および投光系アパーチャー２０４を、この順に説明する。

【0019】

［偏光ビームスプリッター２０１］
図１～図３を参照し、偏光ビームスプリッター２０１は、二つの三角柱を貼り合わせて立方体にしたもので、貼り合わせ面２０１ａ（図２参照）に誘電体多層膜が施され、誘電体多層膜に照射された光のうちＰ偏光を透過しＳ偏光を反射する構成のものである。このような偏光ビームスプリッター２０１は、照明系１００から入射した照明光Ｈ０のうちのＳ偏光を、表示素子２０２に向かって反射するように設置されている。

【0020】

［表示素子２０２］
表示素子２０２は、二次元に画素を配列した二次元表示素子であり、例えばＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）のような反射型液晶素子である。図面においては、表示素子２０２の表示面のみを示している。このような表示素子２０２は、照明系１００の偏光ビームスプリッター２０１から入射した照明光Ｈ０を、偏光ビームスプリッター２０１に向けて反射するように配置されている。

【0021】

表示素子２０２は、オンとした画素において反射させた照明光Ｈ０（Ｓ偏光）の偏光方向を回転させ、Ｐ偏光として偏光ビームスプリッター２０１の貼り合わせ面２０１ａに入射させ、偏光ビームスプリッター２０１を透過させる。一方、表示素子２０２は、オフとした画素において反射させた照明光Ｈ０（Ｓ偏光）の偏光方向は回転させず、Ｓ偏光としたまま偏光ビームスプリッター２０１の貼り合わせ面２０１ａに入射させ、偏光ビームスプリッター２０１で反射させる。

【0022】

これにより、表示素子２０２は、画素のオン・オフを制御することにより、偏光ビームスプリッター２０１に再入射した照明光Ｈ０に投影パターンを生成して投光光Ｈ１とする。このような表示素子２０２を用いることにより、物理的な駆動機構を設けることなく、様々な投影パターンが生成された投光光Ｈ１を得ることが可能であり、口腔内測定装置１の小型化および装置構成の簡略化を図ることができる。

【0023】

［投光系レンズ２０３］
投光系レンズ２０３は、偏光ビームスプリッター２０１を透過した投光光Ｈ１を集光する。投光系レンズ２０３は、投光系２００の光軸を回転対称軸とした軸対称であることとする。

【0024】

［投光系アパーチャー２０４］
投光系アパーチャー２０４は、投光光Ｈ１を通過させる開口窓２０４ａ（図２参照）を備え、投光系レンズ２０３で集光した投光光Ｈ１の通過を規制する。なお、投光系２００の光軸は、投光系アパーチャー２０４の開口窓２０４ａの中心を通る。また、開口窓２０４ａの開口形状は、投光系２００の光軸を回転対称軸とした軸対称であることとする。図１および図３においては、この投光系アパーチャー２０４の開口窓２０４ａの中心を通る投光系２００の光軸に沿った投光光Ｈ１を光線として示している。また図２においては、この投光系アパーチャー２０４の開口窓２０４ａを通過する投光光Ｈ１および撮像光Ｈ２の光束を示している。

【0025】

このような投光系アパーチャー２０４は、プリズム３００との間に他の光学素子を介在させることなく配置されていることとする。投光系アパーチャー２０４とプリズム３００との間隔は、以降に説明する撮像系アパーチャー４０１とプリズム３００との間隔と同程度であって、例えば３ｍｍ程度であることとする。投光系アパーチャー２０４の開口窓２０４ａの開口径は、１．５ｍｍ程度であって、以降に説明する撮像系アパーチャー４０１の開口窓の開口径よりも大きいことする。投光系アパーチャー２０４の配置状態については、以降に詳細に説明する。

【0026】

＜プリズム３００＞
図１および図３に示すように、プリズム３００は、長尺形状を有し、長尺形状の先端側が口腔内に挿入されるものである。またプリズム３００は、長尺形状の先端側と逆の基端側に投光系２００および撮像系４００が配置される。このようなプリズム３００は、基端側の投光系２００から供給された投光光Ｈ１を、内部で複数回反射させて先端側に導いて測定対象物２に照射する。またプリズム３００は、測定対象物２において投光光Ｈ１を反射させた撮像光Ｈ２を、内部で複数回反射させて撮像系４００に導く。このようなプリズム３００は、光学面が全て平面で構成されたものである。光学面は、光透過面と光反射面とである。

【0027】

ここでプリズム３００は、一例として２つの底面が同一形状の角柱であり、角柱の側周壁がｘｚ平面に対して垂直、ｙ方向に対して平行に配置されることとするが、底面は互いに平行でなくてもよい。このようなプリズム３００においては、ｘｚ平面に対して垂直に配置された側周壁を光学面としている。光学面は、例えば、投光光Ｈ１の到達順に、第１面３０１、第２面３０２、第３面３０３、および第４面３０４である。以下、このようなプリズム３００の光学面の構成を、投光光Ｈ１の到達順に説明する。なお、これらの光学面は、撮像光Ｈ２の到達順が逆になる。

【0028】

［第１面３０１（光透過面）］
第１面３０１は、プリズム３００の基端側に配置された面であって、この第１面３０１に対向して、照明系１００、投光系２００、および撮像系４００が配置されている。この第１面３０１は、光透過面であって、投光系２００からプリズム３００に照射された投光光Ｈ１の入射面であり、かつプリズム３００から撮像系４００への撮像光Ｈ２の射出面でもある。つまり、プリズム３００は、投光光Ｈ１の入射面と撮像光Ｈ２の射出面とを、同一の第１面３０１としている。

【0029】

このような第１面３０１は、投光系２００の光軸に対して、第１面３０１の法線３０１ｆを斜めに傾けた状態で配置されている。これにより、投光系２００は、プリズム３００に対して斜め入射となっている。プリズム３００における第１面３０１の法線３０１ｆと、投光系２００の光軸との傾斜角度θ１は、先にも述べたように、以降に説明する投光光Ｈ１および撮像光Ｈ２の光路を実現可能な角度であって、例えば１０度程度である。

【0030】

また第１面３０１は、撮像系４００の光軸に対して、法線３０１ｆを平行にして配置される。これにより、プリズムから射出して撮像系４００に入射する撮像光Ｈ２は、プリズム３００に対する射出角度が垂直射出となっている。またプリズム３００から射出される撮像光Ｈ２は、プリズム３００に入射する投光光Ｈ１に対して、例えば１０度程度の傾きを有することとなる。

【0031】

［第２面３０２］
第２面３０２は、プリズム３００の基端側から先端側に向かってｘ方向に延設された長尺状の面であって、第１面３０１との間の内角が鋭角を成すｘｙ平面である。このような第２面３０２は、第１面３０１を透過してプリズム３００内に入射した投光光Ｈ１を、プリズム３００内に反射する面であって、投光光Ｈ１を全反射させて第３面３０３に入射させる。また第２面３０２は、測定対象物２で反射してプリズム３００に再入射した撮像光Ｈ２を全反射させ、プリズム３００の内部から第１面３０１に撮像光Ｈ２を入射させる。

【0032】

［第３面３０３（撮像面）］
第３面３０３は、第２面３０２に対向して配置された面であって、第２面３０２に対して平行に配置された面であってよい。すなわち第３面３０３は、プリズム３００の基端側から先端側に向かってｘ方向に延設された長尺状の面であって、第１面３０１との間の内角が鈍角を成すｘｙ平面である。また第３面３０３は、先端側が測定対象物２に対向して配置される撮像面でもある。

【0033】

このような第３面３０３は、第２面３０２から入射した投光光Ｈ１を、第４面３０４に向かって全反射する。また第３面３０３には、第４面３０４で反射した投光光Ｈ１が再入射する。第３面３０３への投光光Ｈ１の再入射の角度は、全反射角度よりも小さい。このため、第３面３０３は、再入射した投光光Ｈ１をプリズム３００の外に射出する。したがって、第３面３０３は、投光光Ｈ１の射出面でもある。第３面３０３から射出された投光光Ｈ１は、第３面３０３に対向して配置された測定対象物２に照射される。

【0034】

また第３面３０３は、測定対象物２において投光光Ｈ１が拡散反射した撮像光Ｈ２を透過する。このため、第３面３０３は、撮像光Ｈ２の入射面ともなる。ここで、撮像系４００の光軸は、第３面３０３の法線３０３ｆに対して平行であることとし、プリズム３００に対して撮像光Ｈ２は、垂直入射であることとする。

【0035】

以上のように、第３面３０３は、光透過面であり、光反射面でもある。また第３面３０３は、プリズム３００から測定対象物２への投光光Ｈ１の射出面であり、測定対象物２からプリズム３００への撮像光Ｈ２の入射面でもある。つまり、プリズム３００は、投光光Ｈ１の射出面と撮像光Ｈ２の入射面とを、同一の第３面３０３であって、測定対象物２側に向いて配置される撮像面としている。

【0036】

なお、本実施形態においいては、第２面３０２と第３面３０３との間での投光光Ｈ１および撮像光Ｈ２の全反射の回数を１回ずつとしたが、プリズム３００をさらにｘ方向に延設させることにより、全反射の回数を増加させた構成であってもよい。

【0037】

［第４面３０４］
第４面３０４は、プリズム３００の先端側において第２面３０２と第３面３０３との間に配置された面であって、第２面３０２に対して鈍角をなし、第３面３０３に対して鋭角をなして配置されている。この第４面３０４は、第２面３０２と第３面３０３との間で全反射した投光光Ｈ１を、撮像面としての第３面３０３に向けて反射する。また、第４面３０４は、第３面３０３を透過してプリズム３００内に再入射した光（すなわち撮像光Ｈ２）を、第３面３０３に向けて反射する。

【0038】

以上のような第４面３０４は、第１面３０１よりもｘ方向に大きい構成である。プリズム３００は、このような第４面３０４で反射させた撮像光Ｈ２を、第３面３０３と第２面３０２との間で全反射させて、第１面３０１から撮像系４００に向かって射出する構成としている。またプリズム３００は、第３面３０３と第２面３０２との間で全反射させた投光光Ｈ１を、このような第４面３０４で反射させて撮像面である第３面３０３から射出させる構成となっている。これにより、プリズム３００は、第４面３０４が配置された先端側を、より薄い構造とすることができる。この結果、口腔内にプリズム３００の先端側を挿入し易く、口腔内に口腔内測定装置１が挿入される患者の負担を軽減することが可能になる。

【0039】

なお、本実施形態においいては、投光光Ｈ１の射出面および撮像光Ｈ２の入射面である撮像面を第３面３０３としたが、撮像面は第２面３０２であってもよい。この場合、第４面３０４は、第２面３０２に対して鋭角をなし、第３面３０３に対して鈍角をなして配置されることとする。

【0040】

＜撮像系４００＞
撮像系４００は、プリズム３００から射出された撮像光Ｈ２を撮像するための光学系である。このような撮像系４００は、プリズム３００から射出された撮像光Ｈ２の光路順に、撮像系アパーチャー４０１、偏光板４０２、２枚の撮像系レンズ４０３，４０４、および撮像素子４０５を備えている。

【0041】

また撮像系４００は、プリズム３００の第１面３０１から垂直射出される撮像光Ｈ２の光束の中心線に対して光軸を一致させ、プリズム３００の第１面３０１に対して光軸が垂直となるように設置されていることとする。すなわち、プリズム３００において撮像光Ｈ２を射出する第１面３０１の法線３０１ｆと撮像系４００の光軸とは平行である。また撮像系４００の光軸は、ｘｚ平面に対して平行である。一方、先にも説明したように、撮像系４００の光軸は、投光系２００の光軸に対して斜めに傾いていることとする。これにより、投光系２００は、撮像系４００に対して物理的に干渉することなく配置される。以下、撮像系４００を構成する各要素を、撮像系アパーチャー４０１、偏光板４０２、２枚の撮像系レンズ４０３，４０４、および撮像素子４０５の順に説明する。

【0042】

［撮像系アパーチャー４０１］
撮像系アパーチャー４０１は、撮像光Ｈ２を通過させる開口窓を備え、プリズム３００の第１面３０１から射出された撮像光Ｈ２を規制する。なお、撮像系４００の光軸は、撮像系アパーチャー４０１の開口窓の中心を通り、開口窓の開口形状は、撮像系４００の光軸を回転対称軸とした軸対称であることとする。図１、図３においては、この撮像系アパーチャー４０１の中心を通る撮像光Ｈ２のみを示している。

【0043】

また撮像系アパーチャー４０１は、プリズム３００との間に他の光学素子を介在させることなく配置されていることとする。撮像系アパーチャー４０１とプリズム３００との間隔は、先に説明した投光系アパーチャー２０４とプリズム３００との間隔と同程度であって、例えば３ｍｍ程度であることとする。撮像系アパーチャー４０１の開口窓の開口径は、１．０ｍｍ程度であって、投光系アパーチャー２０４の開口窓の開口径よりも小さいことする。撮像系アパーチャー４０１の配置状態については、以降に詳細に説明する。

【0044】

［偏光板４０２］
偏光板４０２は、測定対象物２で拡散反射した撮像光Ｈ２のうち、測定対象物２において投光光Ｈ１を正反射した光を透過させない姿勢を保って、撮像系アパーチャー４０１と、撮像系レンズ４０３との間に配置されている。すなわち、投光系２００からプリズム３００に入射する投光光Ｈ１は、先に述べた通り直線偏光である。このため、偏光板４０２を所定状態で配置することにより、測定対象物２において投光光Ｈ１が反射した撮像光Ｈ２のうち、測定対象物２において正反射した光の通過を阻止し、測定対象物２においての散乱光のみを透過させることができるのである。

【0045】

これにより、特に光の強度が強い正反射光をカットし、安定した光強度の散乱光のみで構成された撮像光Ｈ２を、以降に説明する撮像素子４０５に入射させることができるため、撮像素子４０５で得られた画像の解析が容易である。

【0046】

ここで、測定対象物２で反射した撮像光Ｈ２の中には、散乱光と正反射光とが混在している。正反射光が撮像素子４０５に向かうのは、反射面における局所的な法線が、その点を通る投光光Ｈ１と撮像光Ｈ２の二等分線と一致した場合のみであり、視野の中ではごく限られた部分のみである。また、光量は、測定対象物２の表面状態に依存するが、特に濡れている場合などは、散乱光と比較して正反射光の光量が格段に多くなる。そこで、精度の高い撮像画を得るためには、正反射光をカットして、散乱光のみを撮像素子４０５に入射させることが望ましいのである。

【0047】

［撮像系レンズ４０３，４０４］
撮像系レンズ４０３，４０４は、偏光板４０２を通過した撮像光Ｈ２の光路に順に配置され、偏光板４０２を通過した撮像光Ｈ２を撮像素子４０５に入射させる。これらの撮像系レンズ４０３，４０４は、撮像系４００の光軸を回転対称軸とした軸対称であることとする。

【0048】

［撮像素子４０５］
撮像素子４０５は、二次元に受光素子を配列したものであればよく、図面においては受光面のみを図示している。

【0049】

≪投光光Ｈ１および撮像光Ｈ２の光路≫
次に、図１、図３、および他の図を用いて、実施形態に係る口腔内測定装置１において取り扱う光の光路を説明し、また口腔内測定装置１のさらに詳細な構成を説明する。

【0050】

＜投光光Ｈ１の光路＞
図１および先の図３に示すように、投光系２００からプリズム３００に照射された投光光Ｈ１は、ｘｚ平面に沿って、プリズム３００の第１面３０１に対して斜め方向からプリズム３００に入射される。プリズム３００に入射した投光光Ｈ１は、プリズム３００の第２面３０２で全反射し、さらに第２面３０２と平行に設けられた第３面３０３に入射して全反射し、第４面３０４に入射する。第４面３０４は、第３面３０３に対して鋭角に配置された面であって、第４面３０４に入射した投光光Ｈ１は、第３面３０３に対して全反射する臨界角を下回る角度で再入射し、第３面３０３を透過し、測定対象物２に照射される。

【0051】

これにより、測定対象物２に照射される投光光Ｈ１は、プリズム３００において測定対象物２に対向して配置されたる撮像面としての第３面３０３から射出される前に、第３面３０３に対して鋭角に配置された第４面３０４で反射しており、さらにその前には、第３面３０３で全反射していることになる。

【0052】

以上のような投光光Ｈ１の経路は、プリズム３００の内部も含めてｘｚ平面に沿った経路となる。

【0053】

＜撮像光Ｈ２の光路＞
測定対象物２に照射された投光光Ｈ１は、測定対象物２で拡散反射し、撮像光Ｈ２として第３面３０３に入射する。第３面３０３に入射した撮像光Ｈ２は、第３面３０３を透過してプリズム３００内に入射し、さらに第４面３０４に入射する。そして、第４面３０４で反射して第３面３０３に再入射した撮像光Ｈ２のうち、第３面３０３で全反射した撮像光Ｈ２が、第２面３０２に入射して第２面３０２で全反射し、第１面３０１に入射する。第２面３０２で全反射して第１面３０１に入射した撮像光Ｈ２は、第１面３０１を透過してプリズム３００から射出され、撮像系４００に入射する

【0054】

以上のように測定対象物Ａで拡散反射し、プリズム３００における撮像面としての第３面３０３を透過した撮像光Ｈ２は、第３面３０３に対して鋭角に配置された第４面３０４で反射した後、再び第３面３０３に入射して全反射し、その後さらに複数回の反射を経てプリズム３００から射出され、そのうちの撮像系アパーチャー４０１を透過した撮像光Ｈ２が撮像素子４０５に入射することになる。

【0055】

以上のような撮像光Ｈ２の経路は、プリズム３００の内部も含めてｘｚ平面に沿った光路となる。そして、撮像系４００の光軸と投光系２００の光軸とは、同一のｘｚ平面に沿った経路となり、そのｘｚ平面は、投光系２００、プリズム３００、および撮像系４００に共通の対称面であって、投光光Ｈ１および撮像光Ｈ２に共通の対称面となる。このような対称面を有する構成とすることにより、例えば測定対象物２の形状計算を行う場合の三角測量の計算に際し、表示素子２０２にどのような投影パターンを生成させるべきかを明確にすることができる。この場合、表示素子２０２が生成する投影パターンは、例えば測定対象物２の形状計算を行うための縞パターンであることとする。このような投影パターンの構成は、以降に詳細に説明する。

【0056】

また以上のような構成において、プリズム３００の第４面３０４に対しての、投光光Ｈ１の入射点Ｐｔ１は、撮像光Ｈ２の入射点Ｐｔ２よりも、プリズム３００の先端側であることが好ましい。すなわち、第４面３０４に対する投光光Ｈ１の入射点Ｐｔ１と第３面３０３との距離は、第４面３０４に対する撮像光Ｈ２の入射点Ｐｔ２と第３面３０３との距離よりも小さい。これにより、プリズム３００の第４面３０４に対する投光光Ｈ１の入射位置に対し、比較的プリズム３００の厚みがあって形状精度を保ち易い位置に、撮像光Ｈ２の入射点Ｐｔ２をずらすことで、撮像光Ｈ２の精度を高く保つことができる。

【0057】

また、プリズム３００から射出される投光光Ｈ１と、プリズム３００に入射する撮像光Ｈ２との交点Ｐｔｘは、プリズム３００の外側であることが好ましい。これにより、投光光Ｈ１および撮像光Ｈ２の両方ともが、投光系２００の光軸および撮像系４００の光軸に沿った中心線に近くレンズ中心に近い範囲を、測定対象物２の撮像に対して有効に活用することができる。

【0058】

そして、プリズム３００における第１面３０１、第２面３０２、第３面３０３、第４面３０４の相互の間隔および配置角度、さらにはプリズム３００に対する投光系２００および撮像系４００の相互の配置関係は、以上のような光路となるように調整されていることとする。

【0059】

＜投光光Ｈ１および撮像光Ｈ２の照射範囲＞
図４は、実施形態に係る口腔内測定装置で取り扱う光の概略光路を説明する図（その２）であって、図１のｙ方向に口腔内測定装置１を見た図である。図４においては、口腔内測定装置１において取り扱う投光光Ｈ１および撮像光Ｈ２を光束として示している。投光光Ｈ１および撮像光Ｈ２は、それぞれ撮像に使用する範囲の両端及び中央の３点について、投光系アパーチャー２０４および撮像系アパーチャー４０１の中央、および図面上の上下端を通る光線を図示した。また図４は、投光系２００および撮像系４００の光軸に沿ったｘｚ平面であって、投光系２００、プリズム３００、および撮像系４００に共通の対称面（ｘｚ平面）における投光光Ｈ１および撮像光Ｈ２の光路を示す図となっている。

【0060】

図４に示すように、この対称面（ｘｚ平面）内において、投光系２００の光軸に沿った投光光Ｈ１の中心線と、撮像系４００の光軸に沿った撮像光Ｈ２の中心線との交点Ｐｔｘを通り、第３面３０３に平行な直線Ｌ１上においては、投光光Ｈ１の範囲Ｒ１の方が、撮像光Ｈ２の範囲Ｒ２よりも広い。投光光Ｈ１の範囲Ｒ１とは、投光光Ｈ１において、以降に説明する投影パターンが生成される範囲である。また撮像光Ｈ２の範囲とは、撮像光Ｈ２において撮像素子４０５での撮像に用いられる範囲である。

【0061】

ここで、測定対象物２側の空間では、投光光Ｈ１の範囲と、撮像光Ｈ２の範囲とが重なった領域Ａ１が、撮像可能な領域となる。投光光Ｈ１が、以降に説明するような投影パターンを測定対象物２に投影していても、撮像光Ｈ２の範囲の外は撮像素子４０５での撮像は不可能である。また撮像光Ｈ２の範囲内であっても、投光光Ｈ１が照射されなければ撮像は不可能である。

【0062】

そこで、光学系の要求精度が低く、照射角度の範囲を広げても性能上の悪影響を受けづらい投光光Ｈ１の範囲Ｒ１をより広めにする。これにより、投光光Ｈ１の中心線と撮像光Ｈ２の中心線とが交わる点Ｐｔｘから、ｚ方向に測定対象物２がずれた場合であっても、投光光Ｈ１の範囲内に撮像光Ｈ２の範囲が含まれるようになり、撮像光Ｈ２の視野の範囲を最大限に活用することが可能になる。

【0063】

図５は、実施形態に係る口腔内測定装置の構成を説明するための展開系の図である。ここで展開系の図とは、反射面を省略して光が直進するように書き換えた図である。図５は、図４に対応する展開系の図であり、プリズム３００内において投光光Ｈ１および撮像光Ｈ２が直進するように書き換えた図である。

【0064】

本実施例においては、プリズム３００内においての投光光Ｈ１および撮像光Ｈ２の反射回数が奇数回であり（図４参照）、展開系において奇数回の反射後は鏡像になる。このため図５において、プリズム３００の基端側であって投光系２００および撮像系４００が設けられた側の空間は、図４と一致させており、回転と移動で重なる状態としている。一方で、図４と図５は、プリズム３００の先端側であって測定対象物２が設けられる側の空間は鏡像になっており、何れか一方を裏返しにすることで重なる状態としている。ただし、図５は、図４に対して距離や角度の絶対値は一致させ、測定対象物２側の光線の長さは変えて描画しておいる。また図４では、想定している撮像領域Ａ１のうち、プリズム３００から最も遠いところまで光線を伸ばして図示しているのに対し、図５では想定している撮像領域Ａ１の中心までを図示している。

【0065】

図５の展開系で見ると、プリズム３００の二つの透過面、すなわち第１面３０１と第３面３０３が平行であることがわかる。また、撮像系４００はプリズム３００の透過面（第１面３０１および第３面３０３）に対して傾いていないことと、投光系２００はプリズム３００の透過面に対して傾いていることがわかる。投光系２００はプリズム３００以外については軸対称であり、その回転対称軸はプリズム３００の透過面（第１面３０１および第３面３０３）の法線に対して１０度傾いている。撮像系４００は展開系で見ればプリズム３００の透過面（第１面３０１および第３面３０３）を含めて軸対称である。

【0066】

＜投光系アパーチャー２０４および撮像系アパーチャー４０１の配置状態＞
図５に示すように、投光光Ｈ１と撮像光Ｈ２とは、測定対象物２側の空間で重なっており、プリズム３００に対して角度差がある。このため、投光光Ｈ１と撮像光Ｈ２とは、測定対象物２から遠ざかって投光系２００および撮像系４００側に近づくにつれて、間隔が開いていく。

【0067】

このような状態において、プリズム３００との間に他の光学素子（主としてレンズ）を介在させることなく投光系アパーチャー２０４および撮像系アパーチャー４０１を配置することにより、投光系アパーチャー２０４および撮像系アパーチャー４０１とプリズム３００との距離を小さくできる。この結果、プリズム３００の第１面３０１における投光光Ｈ１の通過範囲と、撮像光Ｈ２の通過範囲をそれぞれ小さくすることができる。したがって、投光光Ｈ１と撮像光Ｈ２の通過範囲の間隔が大きくなったとしても、プリズム３００における第１面３０１を小さく保つことができ、プリズム３００の小型化、すなわち口腔内測定装置１の小型化を図ることができる。

【0068】

また、このような構成を採った場合、測定対象物２がプリズム３００に近づくほど大きく見えることになり、撮像素子４０５で撮像された画像に基づいて測定対象物２の形状計算を行う場合には、計算上の補正が必要になる。このとき、プリズム３００において投光系２００および撮像系４００が設けられた側の第１面３０１と、投光系アパーチャー２０４および撮像系アパーチャー４０１との距離を等しくしておくことにより、計算上の補正が不要となる。これは、第１面３０１と投光系アパーチャー２０４および撮像系アパーチャー４０１との距離を等しくしておくことにより、測定対象物２がプリズム３００の第３面３０３に近づくほど、測定対象物２に照射される投光光Ｈ１に生成された投影パターンが小さくなることと、撮像光Ｈ２が拡大されることとがちょうどつり合うためである。撮像素子４０５で得たデプスデータから三次元の点群に変換する際に光線の傾き分を反映させることは必要であり、かつ実際の口腔内測定装置１には個体毎の製造誤差があるため、個体ごとにキャリブレーションすることが必須であるが、このような構成により、補正に伴う副作用が生じにくく有利である。

【0069】

また、投光系アパーチャー２０４および撮像系アパーチャー４０１の開口径は、広げるほど投光光Ｈ１および撮像光Ｈ２の光量的には有利であるが、測定対象物２までの距離が変化したときの結像状態の変化が大きくなる、というトレードオフの関係がある。そこで、以降に説明するように空間周波数の低い縞パターンしか投影しない投光系２００の投光系アパーチャー２０４の開口径（例えば１．５ｍｍ）に対して、撮像系４００の撮像系アパーチャー４０１の開口径を小さめ（例えば１．０ｍｍ）とすることで、焦点深度を保つことが好ましい。

【0070】

投光系２００と撮像系４００とを合わせて考えれば、第１面３０１の法線３０１ｆに対するこれらの光軸の傾きの差が空気中で１０度であれば、プリズム３００中では６．５度程度になる。これにともない、測定可能範囲の中心から遠ざかるほど二つの光学系の中心が離れてゆくことによって、面の幅をどれだけ使うかが決まっている状態となっている。例えばテレセントリックな光学系を使うと、それぞれの光学系が使う範囲はほぼ変わらないので、中心がずれた分、合わせた範囲が広がっていくことになる。これに対して、実施形態で説明した光学系では、投光系２００と撮像系４００とが使う範囲がアパーチャー２０４，４０１に近づくほど狭くなる効果が、中心が離れている影響よりも上回っており、測定可能範囲の中心から遠ざかるほど二つの光学系を合わせた範囲が狭くなっていく様子が見て取れる。

【0071】

このように、アパーチャー２０４，４０１をプリズム３００の直後に置くことで、装置のサイズ面では有利になるが、その一方で問題になるのは、撮像面である第３面３０３からの距離に応じて、測定対象物２の大きさが変わって見えることである。テレセントリックな光学系であれば撮像面からの距離に関わらず同じ大きさに見えるが、今回の光学系では、測定対象物２が撮像面である第３面３０３に近いほど大きく、遠いほど小さく見える。また、投光光Ｈ１に発生させる投影パターンの縞の周期も、撮像面である第３面３０３と測定対象物２との距離に応じて変化し、距離が近いほど縞の周期が短くなる。そこで、本実施例では、プリズム３００からアパーチャー２０４，４０１までの距離をほぼ等しくすることで、撮像系４００で見た測定対象物２の大小の変化と、投光系２００で生じる投影パターンの縞の周期の変化とがちょうど打ち消しあうようにしている。このため、以降に説明するように、投影パターンの縞の位相から、測定対象物２の高さへの変換の際に、距離による見かけ上の周期変化分を考慮しなくても良い。高さの２次元分布から３次元の点群に換算する際には、撮像光Ｈ２の光線が斜めに飛ぶ前提で計算する必要があるが、撮像素子４０５の画素ごとに決まった傾きで換算すればよいので、特に問題にはならない。なお、前述のように、プリズム３００からアパーチャー２０４，４０１までの光軸に沿った距離がどちらも３ｍｍで、投光系２００の光軸が第１面３０１の法線３０１ｆに対して１０度傾いている。このため、プリズム３００の第１面３０１と投光系アパーチャー２０４との法線３０１ｆ方向の距離は２．９５ｍｍとなるが、この程度の差はアパーチャー２０４，４０１から測定対象物２までの距離に比べて十分小さく問題にならない。

【0072】

≪投影パターン≫
次に、以上説明した口腔内測定装置１において測定対象物２に投影する投影パターンを説明する。ここで説明する投影パターンは、投光系２００の表示素子２０２を構成する複数の画素のオン／オフによって投光光Ｈ１に生成されるパターンであって、測定対象物２の形状計算を行うためのパターンであることとする。

【0073】

図６は、実施形態に係る口腔内測定装置において測定対象物に投影する投影パターンを示す図（その１）である。図６に示すように、測定対象物に投影する投影パターン［Ｐ１－１］、［Ｐ１－２］、…は、正弦波によって構成された縞模様のパターンである。口腔内測定装置１は、このような投影パターン［Ｐ１－１］、［Ｐ１－２］、…を、位相をずらして順次に生成して測定対象物に投影する。

【0074】

位相の変更数は４以上が望ましいく、図示した例においては、正弦波の位相を９０度ずつ変えた４つの投影パターン［Ｐ１－１］、［Ｐ１－２］、…を示した。このように位相の変更数を４以上とすることにより、位相シフト法を適用した測定対象物の形状計算が可能となる。

【0075】

図７は、実施形態に係る口腔内測定装置において測定対象物に投影する投影パターンを示す図（その２）であって、図６に示した投影パターンよりも周期が大きいパターンである。口腔内測定装置１は、図６および図７に示す様に、周期が異なる投影パターン［Ｐ１－１］、［Ｐ１－２］、…、および投影パターン［Ｐ２－１］、［Ｐ２－２］、…を、それぞれ位相をずらして順次に生成して測定対象物に投影することが好ましい。

【0076】

上述した位相シフト法では、測定対象物に照射した縞の位相がどれだけずれたかを高さに換算する。その際、投影パターンにおける縞が一本分ずれてしまうと、位相のずれは０となってしまい、高さを正しく計算することができない。それを防ぐためには、想定される高さの範囲での縞のずれが１本分に満たないように、縞を粗くすればよいが、一方で、縞の周期が大きいと、明るさの誤差による高さの測定誤差が大きくなってしまう。そこで図６および図７に示したように、周期が異なる複数種類の投影パターンを生成し、細かい縞と粗い縞を組み合わせることにより、高い精度と広い測定可能範囲とを両立することが可能となる。

【0077】

図８および図９は、実施形態に係る口腔内測定装置を用いて撮像された撮像パターンを示す図（その１）および（その２）である。これらの図に示す撮像パターン［Ｐ１’］、［Ｐ２’］は、正弦波パターンを口腔内の歯に投影した場合に得られる画像であって、３Ｄモデルを使ったシミュレーションによって作成した画像である。これらの図に見られるように、正弦波パターンを測定対象物で反射させて得られた画像は、測定対象物がプリズムに置に近いほど大きく見える効果を反映しているが、光学系のボケは反映していない。

【0078】

図８に示した周期が小さい縞の撮像パターン［Ｐ１’］は、５ｍｍの高さの差があると１周期分位相がずれる。つまり、高さの差が５ｍｍの場合、高さが同じ場合と見分けがつかない。高さの差が５ｍｍよりずっと小さければ正しく測れるが、５ｍｍに近くなると正しく測れない。

【0079】

図９に示した周期が大きい縞の撮像パターン［Ｐ２’］は、周期が小さい縞の１０倍の周期となっており、測定可能範囲が広がった一方で、細かい差を測るには向かないので、この２種類を組み合わせて計算することで、十分な測定範囲と精度を両立することが可能になる。

【0080】

なお、撮像素子４０５（図４参照）の上で見た場合、撮像素子４０５に到達した投影パターンの縞模様の周期が、撮像素子４０５の画素ピッチに対して縞が細かすぎると位相を測ることが難しくなる。空間的に縞を測定する場合、最低でも画素ピッチの２倍の周期でないと縞を測れないが、２倍ちょうどでは位相を測ることはできない。位相シフト法では時間的に縞の位相を変化させるため、２倍であっても位相を計算することは可能だが、開口部の面積に起因するコントラストの低下が大きい。

【0081】

このため、以上のような投影パターンを構成する正弦波は、撮像素子４０５の撮像面においての空間周波数が、撮像素子４０５の画素ピッチの逆数の１／４より小さいことが好ましい。つまり、撮像素子４０５に到達した投影パターンの縞模様の周期は、撮像素子４０５の画素ピッチの４倍よりも大きいことが好ましく、これにより、コントラストの低下は抑えられ、位相を測ることが可能になる。一例として、縞状の投影パターンの周期の下限を、撮像素子４０５の画素ピッチの３０倍程度とすることで、問題なく位相を計算でき、これにより、撮像素子４０５において、投影パターンの縞模様の位相を高精度に撮像することが可能となる。

【0082】

また表示素子２０２は、投光系２００、プリズム３００、および撮像系４００に共通の対称面内において明るさを変化させ、また共通の対称面に垂直な方向には明るさが一様となるように、以上のような投影パターンを生成することが好ましい。ここで、共通の対称面は、図３および図５に示すｘｚ平面であって、投光系２００および撮像系４００の光軸に沿った面である。

【0083】

表示素子２０２が生成する投影パターンを、このような正弦波をとすることにより、投光系２００の光学系の性能が低い場合であっても、安定した投影パターンの照射を行うことができる。

【0084】

なお、図６および図７においては、各投影パターン［Ｐ１－１］、［Ｐ１－２］、…および投影パターン［Ｐ２－１］、［Ｐ２－２］、…の上下に黒い部分があるが、この部分は測定対象物２の形状計算には使用しない部分である。

【0085】

また図６および図７においては、各投影パターン［Ｐ１－１］、［Ｐ１－２］、…の照射形状を、プリズム３００に対して投光光Ｈ１が斜め入射する方向に幅を広げた長方形としている。長方形の幅をどれだけ広げるかは、投光系２００が、プリズム３００の第１面３０１に対してどれだけ傾いているかと、想定する測定範囲の高さ(プリズム３００の撮像面である第３面３０３との距離の範囲）とに依存する。一例として、各投影パターン［Ｐ１－１］、［Ｐ１－２］、…の照射形状の長方形は、およそ６：５であり、表示素子２０２の表示領域の長方形は１６：９である場合、表示素子２０２の長手側が余ることになる。

【0086】

≪実施形態の効果≫
以上説明した実施形態の口腔内測定装置１は、プリズム３００を用いて投光光Ｈ１を測定対象物２にまで導く構成において、撮像系４００の光軸が、プリズム３００における撮像光Ｈ２の入射面（第１面３０１）の法線３０１ｆおよび射出面（第３面３０３）の法線３０３ｆに対して平行としている。これにより、プリズム３００を用いた構成でありながらも、撮像系４００においては、収差補正のための複雑な構成を簡略化し、より簡便な装置構成でありながらも、精度の高い形状測定が可能である。

【実施例】

【0087】

以下、上記実施形態において説明した口腔内測定装置１の具体的な実施例を下記表１に示す。表１は本発明の実施例を数値的に示したものである。

【0088】

【表1】

【符号の説明】

【0089】

１…口腔内測定装置
２…測定対象物
２００…投光系
２０１…偏向ビームスプリッター
２０２…表示素子
２０４…投光系アパーチャー
３００…プリズム
３０１…第１面（光透過面）
３０２…第３面（撮像面）
３０１ｆ…第１面の法線
３０３ｆ…撮像面の法線
３０４…第４面（撮像面に対して斜めに配置された前記プリズムの反射面）
４００…撮像系
４０１…撮像系アパーチャー
４０２…偏光板
４０５…撮像素子
Ｈ１…投光光
Ｈ２…撮像光
Ｌ１…撮像面に平行な直線
Ｐｔ１…投光光が入射する点
Ｐｔ２…撮像光が入射する点
Ｒ１…投影パターンが生成された範囲
Ｒ２…撮像に用いられる範囲
［Ｐ１－１］、［Ｐ１－２］、…［Ｐ２－１］、［Ｐ２－２］、…投影パターン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】