專利名稱：適用于齲齒檢測的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及用于牙科成像的方法和裝置，具體涉及一種采用熒光和散射進(jìn)行齲齒檢測的裝置。
背景技術(shù)：
盡管齲齒的檢測、治療及預(yù)防技術(shù)有所改進(jìn)，但齲齒癥狀仍舊在較大范圍內(nèi)普遍存在，影響著各年齡組的人群。若未得到適當(dāng)和及時的治療，齲齒可能導(dǎo)致牙齒的永久損害甚至導(dǎo)致牙齒的缺損。傳統(tǒng)的齲齒檢測方法包括視覺檢測和觸覺探查，這兩種方法通常會采用一些尖銳的牙科探測器具，且往往以X射線成像術(shù)(X射線)進(jìn)行輔助。利用上述方法的檢測顯得有些主觀，因其檢測正確性會隨著諸多因素而有所變化，這些因素包括從業(yè)醫(yī)生的專業(yè)技術(shù)、感染部位、感染程度、觀察條件、X射線設(shè)備和處理方式，以及其它因素等等。而且常規(guī)的檢測技術(shù)伴有種種傷害的風(fēng)險，包括使脆弱的牙齒受到損害、因觸覺方法而使感染傳播，以及暴露在X射線輻射下的風(fēng)險。待到齲齒在視覺和觸覺檢測之下較為明顯時，該病癥通常已處于晚期階段，需要補(bǔ)牙，如未能及時治療的話，就有可能導(dǎo)致牙齒的缺損。出于改進(jìn)齲齒檢測方法的需要，在不采用X射線的條件下改進(jìn)成像技術(shù)已經(jīng)受到相當(dāng)大的關(guān)注。一種已經(jīng)商業(yè)化的方法是采用熒光，這種熒光是在牙齒采用高強(qiáng)度藍(lán)光照明時所引起。這種技術(shù)被稱為定量光感應(yīng)熒光分析(QLF)，其工作原理是基于在某些波長光的激發(fā)下健全、健康的牙釉質(zhì)所產(chǎn)生的熒光強(qiáng)度高于齲齒感染損害所造成的脫礦釉質(zhì)所產(chǎn)生的熒光強(qiáng)度。于是，釉質(zhì)脫 礦缺失和由藍(lán)光激發(fā)的熒光損耗兩者之間的緊密相關(guān)性可用于識別以及評估牙齒的齲齒區(qū)域。對于紅光激發(fā)則已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了不同的關(guān)系:齲齒區(qū)域中的細(xì)菌和細(xì)菌衍生物所吸收和產(chǎn)生熒光的光譜范圍比健康區(qū)域更為明顯。所提出的齲齒光學(xué)檢測的解決方案包括以下幾種:
美國專利N0.4，290, 433 (Alfano)披露了一種通過對比在兩種波長下所激發(fā)的熒光來檢測齲齒的方法。美國專利N0.4，479，499 (Alfano)描述了一種通過對比在兩種不同波長下光散射的強(qiáng)度來檢測齲齒的方法。美國專利N0.4，515，476 (Ingmar)披露了一種用于提供不同波長所產(chǎn)生熒光的激發(fā)能量來定位齲齒區(qū)域的激光器使用方法。美國專利N0.6，231，338 (de Josselin de Jong等人)披露了一種采用突光檢測來識別齲齒的成像裝置。美國專利申請公報2004/0240716 (de Josselin de Jong等人)披露了一些改進(jìn)熒光組織所獲得圖像的圖像分析方法。
利用熒光行為進(jìn)行牙科成像的商用產(chǎn)品當(dāng)中有來自荷蘭阿姆斯特丹檢測儀研究系統(tǒng)公司(Inspektor Research Systems BV)的 QLF 醫(yī)療系統(tǒng)。來自德國 Biberach 的 KaVo牙科公司的齲齒檢測輔助診斷激光設(shè)備使用不同的方法，該方法通過在紅光照明下監(jiān)測細(xì)菌衍生物的熒光強(qiáng)度來檢測齲齒的活性。美國專利申請公報2005/0003323 (Katsuda等人)描述了一種采用熒光成像技術(shù)的手持成像裝置，它可適用于醫(yī)學(xué)或者牙科學(xué)的應(yīng)用?！?323 Katsuda等人的披露介紹了一種能接受來自不同光照射下來自診斷物的反射光和/或熒光的裝置。所披露的這種裝置相當(dāng)復(fù)雜，比如其探頭內(nèi)需要可轉(zhuǎn)換的濾光片。盡管在Katsuda等人的’ 3323專利申請中所披露的裝置利用了在同一光路徑中來自診斷物的反射光與熒光的組合，但該裝置并沒有消除或最小化鏡面反射。任何多余的鏡面反射都會在反射成像中產(chǎn)生錯誤的結(jié)果。此外，對于所披露的各種照明實施例而言，由于光源非常接近診斷物，所以對牙齒或其它診斷物的照明不均勻。美國專利申請公報N0.2004/0202356 (Stookey等人)描述了一種對熒光的光譜變化進(jìn)行數(shù)學(xué)處理從而以改進(jìn)后的準(zhǔn)確性來檢測不同階段齲齒的方法?！?2356 Stookey等人認(rèn)識到采用光譜熒光測量進(jìn)行早期檢測的困難，所披露的專利討論了用于增強(qiáng)所獲得的光譜數(shù)值并實現(xiàn)適用于獲得熒光圖像的照相機(jī)的光譜響應(yīng)的光譜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的方法。

盡管以上所披露的方法和裝置都顯示出為齲齒的檢測提供非侵入、非離子化成像方法的前景，但仍有改進(jìn)的余地。采用熒光成像的現(xiàn)有技術(shù)其中一個公認(rèn)的不足涉及圖像對比度。諸如QLF這類熒光生成技術(shù)所提供的圖像可能因健康區(qū)域和感染區(qū)域兩者間相對較差的對比度而難以評估。正如’ 2356 Stookey等人披露的那樣，初期齲齒的光譜以及強(qiáng)度變化可能很細(xì)微，因而難以將健康牙齒表面的凹凸不平與初期齲齒相區(qū)分?？傮w而言，普遍認(rèn)為采用熒光技術(shù)所得到的圖像對比度與癥狀的嚴(yán)重程度相對應(yīng)。采用上述技術(shù)對齲齒的正確識別往往需要癥狀處于相對晚期的階段，遠(yuǎn)非初期或早期齲齒，這是因為對于早期階段的齲齒來說齲齒和健全的牙齒結(jié)構(gòu)兩者間的熒光差異很小。這種情況下，采用熒光技術(shù)的檢測準(zhǔn)確度并不能顯示出優(yōu)于常規(guī)方法的顯著改進(jìn)。正是由于這種不足，使得熒光效應(yīng)的使用存在著一些實用性的限制，從而影響初期齲齒的正確診斷。其結(jié)果是，齲齒癥狀可能發(fā)展到更為嚴(yán)重的時候，例如需要補(bǔ)牙的時候，才會被檢測出來。預(yù)防性牙科醫(yī)學(xué)尤其關(guān)注非常早期階段的齲齒檢測。正如先前所說明的那樣，常規(guī)技術(shù)常常難以檢測出處于可逆轉(zhuǎn)階段的齲齒病癥。根據(jù)通常的經(jīng)驗，初期的齲齒是一種尚未實質(zhì)性穿透進(jìn)入到牙釉質(zhì)的病灶。當(dāng)這種齲齒病灶在其威脅到牙齒的牙質(zhì)部位之前被識別出來，往往可實現(xiàn)重新礦化，逆轉(zhuǎn)早期損傷，避免補(bǔ)牙的需要。但相對于晚期的齲齒而言，其治療的難度大大增加，更為頻繁地需要某些類型的補(bǔ)牙或其它類型的介入。為利用非侵入牙科技術(shù)來預(yù)先遏制齲齒的時機(jī)，就必需在初始發(fā)作階段就能檢測出齲齒。在很多情形下，如’2356 Stookey等人披露的專利所意識到的那樣，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種檢測水平難以采用諸如QLF這類現(xiàn)有的熒光成像技術(shù)來實現(xiàn)。因而，早期齲齒可能繼續(xù)檢測不出，故而可能在得到陽性檢測之前喪失了采用低成本的預(yù)防性措施進(jìn)行逆轉(zhuǎn)的時機(jī)。美國專利N0.6，522，407 (Everett等人)披露了將偏振測量原理應(yīng)用于牙科成像。Everett等人在’407中描述的一個系統(tǒng)里提供一個第一偏振器，它被設(shè)置在光照路徑上用于將偏振光引向牙齒。在反射光的路徑上提供了第二偏振器。在一個位置上，偏振器傳輸具有水平偏振的光，然后，偏振器再定向傳輸具有正交偏振的光。接著，比較在這兩種偏振狀態(tài)下的反射光強(qiáng)度，從而計算出牙齒反射的散射光的消偏振程度。其比較的結(jié)果可提供被檢測的齲齒感染的信息。盡管在Everett等人’ 407專利中所討論的方法利用了背向散射光所產(chǎn)生的偏振差異，但所描述的裝置和方法需要用到多個偏振器，一個被用在光照路徑，另一個被用在成像路徑。此外，不知何故，成像路徑上的偏振器還必須能在參照偏振狀態(tài)與正交偏振狀態(tài)之間容易轉(zhuǎn)換。因此，要想減少齲齒檢測光學(xué)器件的封裝尺寸，這種方案有著固有的不足之處。如果我們能提供一種簡單方案來進(jìn)行齲齒成像，將會很有優(yōu)勢。這一解決方案與測量偏振程度不相關(guān)，從而可使用較少數(shù)量的部件并且不要求一個能在兩個方向上的任意方向都能互相轉(zhuǎn)換的偏振器。如同在Everett等人’407的專利中介紹的一種實施例所描述那樣，光學(xué)相干斷層成像術(shù)(OCT)已經(jīng)被提議為對牙齒與牙周成像以及其它醫(yī)學(xué)成像應(yīng)用的一種工具，比如:
美國專利N0.5321501 (Swanson等人)描述了用于醫(yī)學(xué)成像應(yīng)用中的OCT掃描和測量的原理；
美國專利N0.5570182 (Nathel et al.)描述了 OCT在牙齒和牙齦結(jié)構(gòu)成像中的使用；美國專利N0.6179611 (Everett et al.)介紹了一種牙科探測棒,其結(jié)構(gòu)可提供OCT的掃描圖像；
美國專利申請公告N0.2005/0024646 (Quadling等人)描述了利用時間域和傅立葉域的相干X線斷層攝影術(shù)(OCT)來進(jìn)行牙科成像；以及，
日本專利申請公告N0.JP2004-344260 (Kunitoshi等人)披露一種光學(xué)診斷設(shè)備，其中配備了照相機(jī)，可采用生成表面圖像的可見光來觀察牙齒部分，而OCT裝置可使用另外一種光源來掃描表面圖像中的指示區(qū)域。雖然上述各種OCT方案都可以提供非常詳盡的牙齒表面下結(jié)構(gòu)的圖像，但OCT成像本身還是費時的而且需要復(fù)雜計算的。OCT圖像如果是從感興趣的一個或幾個局部區(qū)域內(nèi)獲得，那么其價值要比從散布的大面積獲得的要大得多。也就是說，一旦牙科專家識別出感興趣的某個特定區(qū)域，就可僅僅只針對該特定區(qū)域進(jìn)行OCT成像。然而，常規(guī)OCT成像并沒有將可見光成像與OCT成像組合在一個成像裝置中。因此，很顯然需要一種非侵入、非離子化的成像方法來進(jìn)行齲齒檢測。這種方法要能提高齲齒(尤其是處于初期階段的齲齒)檢測的正確性，并且能減少光學(xué)部件的數(shù)量，比常規(guī)的解決方案更簡單。

發(fā)明內(nèi)容
簡單來說，根據(jù)本發(fā)明，一種用于牙齒成像的裝置，包括:
(a)至少一個光源，用于提供入射光，此入射光具有第一和第二光譜范圍，第一光譜范圍的入射光用于獲得牙齒的反射圖像，第二光譜范圍的入射光用于激發(fā)產(chǎn)生牙齒的熒光圖像；
(b)偏振分束器，設(shè)置在入射光路徑上，用于將具有第一偏振狀態(tài)的光引向牙齒以及將來自牙齒的具有第二偏振狀態(tài)的光沿著返回路徑引向傳感器，其中第二偏振狀態(tài)與第一偏振狀態(tài)正交；
(C)透鏡，設(shè)置在返回路徑上，用于將來自牙齒的載像光引向傳感器，從而從具有第二偏振狀態(tài)的部分光中獲得圖像數(shù)據(jù)；
(d)長通濾光片，設(shè)置在返回路徑上，用于衰減在第二光譜范圍內(nèi)的光和傳輸在第一光譜范圍內(nèi)的光；以及，
(e )控制邏輯，用于使傳感器能獲得熒光圖像或反射圖像。本發(fā)明其特征在于，將熒光圖像數(shù)據(jù)和反射圖像數(shù)據(jù)兩者用于牙科成像。本發(fā)明其優(yōu)點在于，相對于現(xiàn)有技術(shù)，提供增強(qiáng)的熒光成像技術(shù)，因此有利于于齲齒在其初期階段的檢測。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明具體實施方式
后，就會更清楚地理解本發(fā)明的上述及其它目標(biāo)、特征和優(yōu)點。附圖中闡明本發(fā)明的一個實施例。


雖然說明書所給出的權(quán)利要求書特別指明并且清楚申明本發(fā)明的主題，但相信讀者在結(jié)合所附各圖閱讀下列關(guān)于實施方案的詳述后能更加清晰地理解本發(fā)明。圖1為根據(jù)一個實施例用于齲齒檢測的成像裝置的示意性結(jié)構(gòu) 圖2為根據(jù)一個替代實施例 用于齲齒檢測的成像裝置的示意性結(jié)構(gòu) 圖3為根據(jù)一個替代實施例用于齲齒檢測的成像裝置的示意性結(jié)構(gòu) 圖4A為根據(jù)一個替代實施例用于齲齒檢測的成像裝置使用偏振光的示意性結(jié)構(gòu)圖；圖4B為根據(jù)一個替代實施例用于齲齒檢測的成像裝置使用偏振分束器提供偏振光的示意性結(jié)構(gòu) 圖4C為一個替代實施例使用具有窄帶光源的帶通濾波器的示意性結(jié)構(gòu) 圖5為根據(jù)本發(fā)明用于組合牙科圖像數(shù)據(jù)以生成具有反射增強(qiáng)的熒光圖像的流程示意 圖6為本發(fā)明與常規(guī)的可視熒光方法逐邊比對的對比度改進(jìn)的合成 圖7為根據(jù)一個實施例用于生成增強(qiáng)的閾值圖像的圖像處理步驟的結(jié)構(gòu) 圖8為根據(jù)一個替代實施例用于齲齒檢測的成像裝置使用多重光源的示意性結(jié)構(gòu)圖； 圖9為在本發(fā)明一個實施例中使用偏振光的齲齒檢測成像裝置的示意性結(jié)構(gòu) 圖10為在本發(fā)明的一個替代實施例中使用偏振光的齲齒檢測成像裝置的示意性結(jié)構(gòu)
圖11為在本發(fā)明的一個替代實施例中使用偏振光的齲齒檢測成像裝置的示意性結(jié)構(gòu)
圖12A為在本發(fā)明的一個替代實施例中使用兩個光源的偏振光的齲齒檢測成像裝置的示意性結(jié)構(gòu) 圖12B為在本發(fā)明的一個替代實施例中使用環(huán)形發(fā)光二極管的齲齒檢測成像裝置的示意性結(jié)構(gòu) 圖12C為在本發(fā)明的一個替代實施例中使用環(huán)形發(fā)光光纖的齲齒檢測成像裝置的示意性結(jié)構(gòu) 圖13為在一個實施例中使用偏振光與OCT掃描的齲齒檢測成像裝置的示意性結(jié)構(gòu) 圖14A為在一個實施例中的操作者界面屏幕的平視 圖14B示例顯示OCT掃描結(jié)果；
圖15為在一個實施例中的手持成像裝置的安排結(jié)構(gòu) 圖16為帶有一體化顯示器的成像裝置的立體 圖17為將多種圖像結(jié)合起來以形成一個組合圖像的方框圖 '及 圖18為在一個實施例中的無線牙科成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 圖19A為一個適用于具有兩個傳感器的成像探頭的替代實施例的結(jié)構(gòu) 圖19B為一個采用雙重顯示器的替代實施例的結(jié)構(gòu) 圖20為圖像處理工作流程的邏輯流程 圖21為一個實施例所使用的圖像傳遞配置的結(jié)構(gòu) 圖22為本發(fā)明裝置中發(fā)射光的路徑結(jié)構(gòu) 圖23A與圖23B為采用自動調(diào)焦功能進(jìn)行圖像拍攝的實施例的結(jié)構(gòu) 圖23C為說明調(diào)焦指示器工作方式的圖表；
圖24為本發(fā)明裝置所使用的白光以及長通濾光片的特征曲線 圖25為說明用撥動開關(guān)獲取分 離圖像的操作的圖表；
圖26為一個說明用開關(guān)獲取圖像的示意 圖27為一個使用低通濾光片作為二色性光束合成儀的實施例的示意圖；以及，
圖28A與圖28B為說明一個實施例中的濾光片特征響應(yīng)的曲線。
具體實施例方式本說明具體針對的是依照本發(fā)明的裝置的各組成部分或更為直接合作的部分。應(yīng)該理解，未專門圖示或說明的部分可采取本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的各種形式。如前面背景部分所指出的，眾所周知，利用兩種特性響應(yīng)的其中一種，熒光可用于齲齒檢測:第一種，藍(lán)色光源的激發(fā)使健康的牙組織發(fā)出綠色光譜的熒光。第二種，紅色光源的激發(fā)可使諸如那些指示出齲齒的細(xì)菌衍生物發(fā)出紅色光譜的熒光。 為便于理解如何在本發(fā)明中使用光，重要的是對術(shù)語“反射”和“背向散射”給出更為精準(zhǔn)的定義，因為這些術(shù)語不僅通常在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中被使用，具體來說還在本發(fā)明方法和裝置中被使用。按最寬的光學(xué)用語，反射通常是指鏡面反射和散射反射兩者的總和。(鏡面反射為激發(fā)光中被牙齒表面以與入射角度相同的角度所反射的部分。)但是，在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，如同在本發(fā)明的牙科應(yīng)用中，反射中的鏡面部分并不受關(guān)注，相反，對從樣品得到圖像或測量是不利的。對于本項申請而言，所感興趣的反射光部分僅僅只是來自于背向的散射光。鏡面反射必須被阻斷，或者從成像路徑中被清除。按照這種意見的區(qū)別，本申請中所使用的術(shù)語“背向散射反射”是指反射光中受關(guān)注的部分。“背向散射反射”定義為激發(fā)光中由所照明的牙齒結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的在較寬角度范圍內(nèi)的彈性背向散射的部分。如同在本發(fā)明中所使用的術(shù)語，“反射圖像”數(shù)據(jù)是指只是僅僅只由背向散射反射所得到的圖像數(shù)據(jù)，因為鏡面反射受到了阻斷或使之最小化。在科學(xué)文獻(xiàn)中，背向散射反射也可以稱為背向-反射，或簡稱為背向散射。背向散射反射與激發(fā)光處于相同的波長范圍。很顯然，光的散射性質(zhì)在健康的和齲齒的牙齒區(qū)域兩者間有所不同。特別是，對于正常的非齲齒區(qū)域來說，來自照明區(qū)域的光反射可以處于不同的可測量水平。單獨考慮反射的這種變化，在按其本身考慮的時候可能不足以被認(rèn)定具有診斷價值，因為這種效應(yīng)雖可檢測，但很細(xì)微。舉例來說，對于更為晚期階段的齲齒來說，背向散射反射作為指示器的有效性低于較早期階段。在采用諸如QLF技術(shù)的常規(guī)熒光測量中，反射本身是一個被避免而非利用的效應(yīng)。通常采用濾光片來阻斷到達(dá)檢測設(shè)備的所有激發(fā)光。因此，來自激發(fā)光的背向散射反射的細(xì)微但可察覺的變化幾乎沒有受到齲齒診斷的關(guān)注。但發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可結(jié)合熒光效應(yīng)來使用該背向散射反射變化，以便于更加清晰和更準(zhǔn)確地定位齲齒區(qū)域。此外，發(fā)明人觀察到，無論齲齒癥狀存在于何處總可以被檢測至IJ，但光散射活動中的變化在初期的齲齒區(qū)域更為明顯。即便是熒光效應(yīng)極不明顯，該背向散射反射變化在早期階段的齲齒處也較為明顯。本發(fā)明利用所觀察到的初期齲齒的背向散射行為，并結(jié)合背景部分先前說明的熒光效應(yīng)使用這一效應(yīng)，從而提高檢測齲齒的牙科成像能力。下面將本發(fā)明技術(shù)稱為具有反射增強(qiáng)的熒光成像(FIRE)，相對于較為早期的方法，它不僅有助于增加圖像的對比度，還有可能檢測早期齲齒。在早期齲齒階段，預(yù)防性措施有可能在遠(yuǎn)早于需要更為復(fù)雜的康復(fù)措施之前就能夠?qū)崿F(xiàn)重新礦物化、修復(fù)齲齒感染所形成的損傷等。有利的是，與采用只測量熒光的現(xiàn)有熒光方法相比較，F(xiàn)IRE檢測可以更準(zhǔn)確地檢測早期階段的齲齒感染。成像裝置
參照圖1，示出一實施例中采用FIRE方法進(jìn)行齲齒檢測的成像裝置10的基本光學(xué)配置。光源12將在藍(lán)光波長范圍或其它合適波長范圍內(nèi)的入射光，通過一個可選擇的透鏡14或其它光束調(diào)節(jié)部件， 引向牙齒20?？梢栽谄交嫣?如圖所示)或咬合面處(未圖示)照明牙齒20。然后，單色照相機(jī)30通過透鏡22來檢測光的兩部分:具有與入射光相同的波長和可測量的反射系數(shù)的背向散射光分量以及由入射光所激發(fā)的熒光。對于FIRE成像，鏡面反射會導(dǎo)致假陽性且不合需要。為使鏡面反射減至最小，照相機(jī)30可以相對于光源12的合適角度來定位。這就使得背向散射的光可以在不受鏡面反射分量混淆影響的條件下進(jìn)行成像。在圖1所示的實施例中，單色照相機(jī)30具有濾色鏡26和28。在反射成像的過程中使用濾色鏡26和28中的一個；在熒光成像的過程中則使用另一個。處理裝置38獲得和處理反射和熒光圖像數(shù)據(jù)，并形成FIRE圖像60。FIRE圖像60是能夠打印或顯示在顯示器40上的增強(qiáng)型診斷圖像。FIRE圖像60數(shù)據(jù)也可被傳送到存儲器或其它位置的顯示器。參照圖2，示出了在一個替代實施例中采用彩色照相機(jī)32的基本光學(xué)配置。采用這種配置，一般就不再需要輔助的濾光片，因為彩色照相機(jī)32能夠從牙齒20的全彩色圖像的色彩分量中獲得反射圖像和熒光圖像。在一個實施例中，光源12通常集中在藍(lán)光波長附近，如405納米左右的波長。實際上，光源12可發(fā)光的波長范圍可從上位的紫外線延伸到藍(lán)光，大約在300納米和500納米之間。光源12可以是激光或者可以采用一個或多個發(fā)光二極管(LED)來制作。作為替代，可采用寬帶光源，例如，具有輔助濾色鏡使所需波長光通過的氙氣燈。透鏡14或其它光學(xué)元件可用于調(diào)節(jié)入射光，例如，通過控制照明區(qū)域的均勻度和大小來調(diào)節(jié)入射光。例如，擴(kuò)散器13，如圖2中虛線所示，可以用在透鏡14之前或之后，以消除LED光束的熱斑。照明光的路徑可以包括光導(dǎo)或光分布結(jié)構(gòu)，例如，光纖或液體光導(dǎo)(未圖示)。光的強(qiáng)度通常為幾個毫瓦，但根據(jù)所用光的調(diào)整和傳感部件，也可大可小。參照圖3所示的基本光學(xué)配置，照明部件可替代性地通過分束器34轉(zhuǎn)向使得光垂直引入。然后，將照相機(jī)32設(shè)置成能夠獲得通過分束器34所傳輸?shù)膱D像光。用于照明的其它選項包括以一定角度從一側(cè)或多側(cè)入射引向牙齒的多重光源。作為替代，照明可以使用環(huán)孔LED光源或以諸如環(huán)狀陣列圍繞中心分布的LED光源結(jié)構(gòu)，以便均勻地提供來自多角度的光(如圖12A和12B所示)。也可以通過光纖或光纖陣列來提供照明(如圖12C所示)。圖1至圖3中以透鏡22表示的成像光學(xué)器件可包括任何合適配置的光學(xué)部件，其可能的配置范圍從單透鏡部件至多元件透鏡。牙齒表面是不平但可能同時具有平緩和相對凹凸的兩種區(qū)域表面，其清晰成像就需要成像光學(xué)器件具有足夠的景深。更好地，為優(yōu)化分辨率，成像光學(xué)器件提供可充分覆蓋照相機(jī)的傳感器元件的成像尺寸。圖像拍攝可以由單色照相機(jī)30 (圖1)或者彩色照相機(jī)32 (圖2)實現(xiàn)。通常情況下，照相機(jī)30或32采用CMOS或CCD傳感器。單色照相機(jī)通常會采用適合感興趣波長的可回縮的光譜濾光片26、28。對于具有藍(lán)光波長的光源12，用于捕獲反射圖像數(shù)據(jù)的光譜濾光片26主要傳輸藍(lán)光。用于捕獲突光圖像數(shù)據(jù)的光譜濾光片28則傳輸不同波長的光，例如，占主要部分的綠光。更好地，光譜濾光片26和28以非常接近的位置自動相互切換位置，從而允許同時捕獲反射圖像和熒光圖像兩者。從相同位置所獲得的兩者圖像使得圖像數(shù)據(jù)的定位更加準(zhǔn)確。光譜濾光片28采用能在合適波長范圍內(nèi)采集熒光數(shù)據(jù)的通帶進(jìn)行優(yōu)化。從牙齒20所得到的熒光效應(yīng)在可見光范圍內(nèi)具有相對較寬的光譜分布，而所發(fā)出的光的波長在激發(fā)所用的光的波長范圍之外。熒光發(fā)光通常在大約450納米和600納米兩者間，峰值通常在綠光區(qū)域，大約在約為510納米至約為550納米的區(qū)域內(nèi)。于是，綠光濾光片通常能較好地用于光譜濾光片28，從而便于獲得具有其最高能量水平的熒光圖像。對于彩色照相機(jī)來說，綠色圖像數(shù)據(jù)一般也可用于這一相同的原因。正如彩`色圖像攝影領(lǐng)域的專家所熟悉的那樣，該綠色圖像數(shù)據(jù)也可通過綠光濾光片獲得，例如，濾色鏡陣列(CFA)中的綠色濾光片。然而，在其它實施例中，也可以使用其它范圍的可見光譜。通過適當(dāng)調(diào)整照相機(jī)的控制，就能得到各種圖像。例如，捕獲熒光圖像時，需要對增益、快門速度和光圈進(jìn)行相應(yīng)的曝光調(diào)整，這是因為該圖像可能不是很強(qiáng)。用彩色照相機(jī)32 (圖2)時，通過照相機(jī)圖像傳感器上的彩色濾光陣列進(jìn)行色彩濾光。在藍(lán)色平面中捕獲反射圖像，同時在綠色平面中捕獲熒光圖像。也就是說，單次曝光同時捕獲背向散射反射圖像和熒光圖像。處理裝置38通常為一種計算機(jī)工作站，但在其最寬泛意義上的應(yīng)用中，可以是任何類型的控制邏輯處理部件或系統(tǒng)，它能夠獲得來自照相機(jī)30或32的圖像數(shù)據(jù)并對該數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像處理算法，以便于生成FIRE圖像60數(shù)據(jù)。處理裝置38可以為本地裝置或者可以通過網(wǎng)絡(luò)接口連接到圖像傳感部件。參照圖5，以示意方式示出根據(jù)本發(fā)明怎樣形成FIRE圖像60。得到的牙齒20的兩幅圖像為綠色的熒光圖像50和藍(lán)色的反射圖像52。正如前面所說明的那樣，必須強(qiáng)調(diào)反射光用于反射圖像52且其數(shù)據(jù)來自于背向散射的反射，而鏡面反射則是受到阻斷或盡可能保持低水平。在圖5所示的實例中，在圖像50、52及60中的虛線輪廓表示齲齒區(qū)域58，它會導(dǎo)致熒光稍微減少而反射光稍微增加。該齲齒區(qū)域58在分別獲得的熒光圖像50或反射圖像52中可能是無法察覺或幾乎無法察覺的。處理裝置38采用如下面討論的圖像處理算法對圖像50和52中的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行運算，并因此提供FIRE圖像60。齲齒區(qū)域58和健全的牙齒結(jié)構(gòu)兩者間的對比度得到高亮，使得齲齒病癥在FIRE圖像60中具有更高的可視性。圖6以逐邊比對方式示出本發(fā)明相對于可見白光圖像和常規(guī)熒光方法的對比度改進(jìn)。對于非常早期階段的齲齒來說，不論是眼睛的直接覺察還是采用口腔內(nèi)照相機(jī)的拍攝，齲齒區(qū)域58可能看上去與白光圖像54中的周圍健康牙齒結(jié)構(gòu)沒有區(qū)別。在根據(jù)現(xiàn)有熒光方法所拍攝的綠色熒光圖像52中，該齲齒區(qū)域58就會表現(xiàn)為非常微弱、難以注意到的陰影。相比較而言，在本發(fā)明所生成的FIRE圖像60中，該相同齲齒區(qū)域58則表現(xiàn)為較暗、更容易檢出的斑點。很顯然，具有增強(qiáng)對比度的FIRE圖像60提供了更大的診斷價值。圖像處理
如前面參照圖5和圖6所討論的那樣，圖像數(shù)據(jù)的處理使用反射圖像數(shù)據(jù)和熒光圖像數(shù)據(jù)兩者來生成可用于識別牙齒的齲齒區(qū)域的最終圖像?？捎卸喾N可替代處理方法用于將反射圖像數(shù)據(jù)和熒光圖像數(shù)據(jù)組合以形成診斷用的FIRE圖像60。前面引用的一同待審查的美國專利申請N0.11/262，869介紹了一種采用比例倍增器以及通過區(qū)別倍增反射數(shù)和熒光數(shù)據(jù)來組合熒光圖像數(shù)據(jù)與反射圖像數(shù)據(jù)的方法。在對熒光值和反射值進(jìn)行初次組合之后，進(jìn)行其它圖像處理也是有益的。利用成像領(lǐng)域中技術(shù)人員所熟悉的圖像處理技術(shù)執(zhí)行的閾值運算，或者對FIRE圖像60所用的組合圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行某些其它合適的調(diào)整，都可以用于進(jìn)一步增強(qiáng)齲齒區(qū)域和健全牙齒結(jié)構(gòu)兩者間的對比度。參照圖7，其中以結(jié)構(gòu)圖形式示出根據(jù)一個實施例用于生成增強(qiáng)閾值的FIRE圖像64的圖像處理步驟。正如前面所說明的那樣，首先將熒光圖像50和反射圖像52組合形成FIRE圖像60。接著，再進(jìn)行閾值運算，提供能夠更加清晰地定義所關(guān)注區(qū)域，即齲齒區(qū)域58的閾值圖像62。隨后，通過閾值圖像62與原先FIRE圖像60的組合，來生成增強(qiáng)閾值的FIRE圖像64。同樣，閾值檢測的結(jié)果也可以疊加到白光圖像54 (見圖6)上，以便給出齲齒感染部位的明確輪廓。令人高興的是任何復(fù)雜圖像處理算法都可以替代地用于組合反射和熒光圖像數(shù)據(jù)，以便獲得能夠更清晰地識別齲齒區(qū)域的增強(qiáng)圖像。將一些不同的成像算法應(yīng)用于成像數(shù)據(jù)有利于得到更為有用的結(jié)果。在一個實施例中，操作者可以選擇使用一組不同圖像處理算法中的任意一種算法來調(diào)整所獲得的熒光和反射數(shù)據(jù)。這就允許操作者可采用多種不同的方式來校對正在處理的圖像數(shù)據(jù)，也可能有助于最優(yōu)化有不同相關(guān)形狀的特性或者發(fā)生在牙齒表面不同區(qū)域的齲齒病灶的檢測。值得強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明中所獲得的圖像對比度的增強(qiáng)，因為其采用了反射和熒光的兩種數(shù)據(jù)，因而優(yōu)于僅使用熒光圖像數(shù)據(jù)的常規(guī)方法。以往，在僅得到熒光數(shù)據(jù)的情況下，采用圖像處理來優(yōu)化數(shù)據(jù)，例如，根據(jù)照相機(jī)或照相機(jī)濾光片的光譜響應(yīng)等合適的特性進(jìn)行熒光數(shù)據(jù)變換。舉例來說，之前引用的’ 2356 Stookey等人介紹的方法進(jìn)行了這種優(yōu)化，它是根據(jù)照相機(jī)響應(yīng)來進(jìn) 行熒光圖像數(shù)據(jù)變換的。然而，上述常規(guī)方法忽略背向散射反射數(shù)據(jù)所得到的其它圖像信息的附加優(yōu)勢。替代實施例本發(fā)明的方法采納了若干替代實施例。舉例來說，可以通過使用偏振元件來改善反射圖像和熒光圖像其中一種或兩者的對比度。人們已經(jīng)注意到，具有高度結(jié)構(gòu)成分的牙釉質(zhì)對入射光的偏振較為敏感。例如在Fried等人發(fā)表的“利用偏振敏感的光學(xué)相干層析X射線攝影法的齲齒病灶及病灶癥狀成像”(見J.Biomed Opt.2002 Oct ;7 (4): 618-27)—文中，已經(jīng)使用偏振光來提高牙科成像技術(shù)的靈敏度。鏡面反射往往保留入射光的偏振狀態(tài)。舉例來說，在入射光呈S偏振的情況下，則經(jīng)過鏡面反射的光也同樣呈S偏振。另一方面,背向散射則往往趨向于使得入射光去偏振或使其偏振隨機(jī)。在入射光呈S偏振的情況下，背向散射的光具有S和P偏振分量。通過使用偏振器和分析器，這種偏振處理的差異可用于幫助消除反射圖像中所不需要的鏡面反射，以便僅得到背向散射反射。參照圖4A，示出成像裝置10的一個實施例，這是圖1-3所示的基礎(chǔ)模型的拓展，它在入射照射光的路徑中采用偏振器42以及其它光學(xué)部件。偏振器42傳輸線偏振的入射光。在來自牙齒20的載像光的路徑中也可以提供可選擇的分析器44，作為用以減小鏡面反射分量的措施。利用這種偏振器42/分析器44組合作為偏振元件，在返回路徑中并被照相機(jī)30或32所檢測到的反射光主要是背向散射的光，這是根據(jù)本發(fā)明希望與熒光圖像數(shù)據(jù)相組合的那部分反射光。在從牙齒返回光路徑上的長通濾光片15用于削弱紫外線與波長較短的可見光(例如，位于藍(lán)色光譜范圍之上且集中在405+/-40納米附近的光)和通過較長波長的光。這種配置減小了可能被用于激發(fā)熒光的藍(lán)光(通常集中在光譜范圍的綠色部分，波長大概為550納米)的效應(yīng)，通過削弱這種較短波長的光，從而允許使用如光源12的白光來得到反射圖像。圖24的兩條曲線顯示了白光曲線98 (虛線表示)與長通濾光片曲線96之間的光譜響應(yīng)的總體關(guān)系。圖4C示出一個使用多重光源12的替代實施例，其中各光源12可具有不同的光譜范圍。其中，一個光源12是白色的，用于獲得反射圖像。白色光源的典型光譜范圍包括從大約450納米到大約700納米的波長。另一個光源是外二極管(UV LED)或其它能激發(fā)熒光的較短波長的光。例如，它的光譜范圍最好是在300-500納米之間。帶通濾光器17可用來縮小從該第二光源 到熒光成像的光譜帶寬并減少其光學(xué)色亮度串?dāng)_。在多重光源的條件下，各個單獨的光源12都可以撥動開啟和關(guān)閉，以便于隨時獲得相對應(yīng)的反射或熒光成像。對于參考圖4C所討論的實施例而言，例如，為了使用照相機(jī)32或者其它傳感器獲得反射圖像(或者白光圖像)，可以開啟白色光源12，而此時UV LED是關(guān)閉著的。然后，當(dāng)白色光源關(guān)閉和打開UV LED時，就能夠獲得熒光圖像。圖25示出一個帶有成像探頭104的實施例，該探頭具有一個撥動開關(guān)83和對應(yīng)于開關(guān)83兩個位置的顯示84。如圖25的上半部分所示，撥動開關(guān)83在一個位置上能獲得熒光圖像120。如圖25的下半部分所示，撥動開關(guān)83在另一個位置上能獲得反射圖像122。在一種替代實施例中，這種形式的撥動可以自動實現(xiàn)，例如，由與成像裝置10中的照相機(jī)32或者傳感器通訊中的控制邏輯電路來實現(xiàn)。這種結(jié)構(gòu)允許單個照相機(jī)32或者其它傳感器能夠獲得不同類型的圖像。圖4B所示的替代實施例采用偏振分束器18 (有時稱為偏振光分束器)作為偏振元件。該配置中，偏振分束器18較為有利地實現(xiàn)用于載像光的偏振器和分析器的兩種功能，從而提供更為緊湊的技術(shù)方案。對照明光和成像光路徑的尋跡顯示了偏振分束器18如何實現(xiàn)上述功能的具體細(xì)節(jié)。來自光源12的照射光基本上是無偏振的。偏振分束器18傳輸P偏振，如圖4B中虛線箭頭所示，并反射S偏振，將該光引向牙齒20。在牙齒20上，背向散射使該光去偏振。偏振光分束器18以同樣的方式處理背向散射光,傳輸P偏振和反射S偏振。于是，最終產(chǎn)生的P偏振光在長通濾光片處被濾光并被照相機(jī)30 (如參照圖1所說明的那樣具有合適的濾光片)或彩色照相機(jī)32檢測。因為鏡面反射光為S偏振，所以偏振分束器18能夠從抵達(dá)照相機(jī)30、32的光當(dāng)中有效地消除該鏡面反射分量。偏振的照明對圖像對比度形成進(jìn)一步的改善，但只是在光量水平上，正如圖4A和圖4B所說明的那樣。因此，當(dāng)按此方法使用偏振光時，就可能需要采用較高強(qiáng)度的光源12。偏振照明的使用對于獲得反射圖像數(shù)據(jù)特別有利，也有利于獲得熒光圖像，增加圖像的對比度和減少鏡面反射的效應(yīng)。如圖4A所示的一種偏振器42特別有利于在成像裝置10中使用，這是一種線柵偏振器，諸如可由猶他州Orem的Moxtek Inc.所提供和美國專利N0.6, 122, 103 (Perkins等人)所說明的那些偏振器。線柵偏振器呈現(xiàn)出較好的角度和彩色響應(yīng)的特性，在藍(lán)光光譜范圍內(nèi)具有相對較好的傳輸性。圖4A配置中的偏振器42和分析器44其中之一或兩者可以為線柵偏振器。在圖4B所示的配置中，線柵偏振分束器也同樣有效和可以采用。本發(fā)明方法利用牙齒組織對足夠強(qiáng)度的入射光的響應(yīng)方式，使用熒光和光反射的組合來提高指示牙齒的齲齒區(qū)域的正確度和清晰度。按此方式，本發(fā)明對現(xiàn)有非侵入的齲齒熒光檢測技術(shù)作出了改進(jìn)。正如上面給出的背景部分所說明的那樣，僅使用熒光所獲得的圖像會因較低的對比度而無法清晰地示出齲齒。本發(fā)明方法提高了圖像的對比度，因此對于用于識別齲齒的診斷醫(yī)師來說具有更多的潛在益處。另外，不同于單獨采用熒光的先前方法，本發(fā)明方法還提供能夠用于檢測非常早期的初期階段齲齒的各種圖像。因為非常早期的齲齒病灶具有可察覺到的背向散射效應(yīng)，從而使得上述附加功能有可能擴(kuò)展熒光技術(shù)的應(yīng)用，并有助于在其可逆轉(zhuǎn)階段進(jìn)行齲齒檢測，因而有可能不再需要補(bǔ)牙或其它修復(fù)性策略。參考圖9，該圖顯示了利用來自偏振分束器18的偏振光與遠(yuǎn)焦物鏡24的成像裝置10的實施例。光源12通常在藍(lán)光波長范圍內(nèi)的光源，用于激發(fā)牙齒發(fā)出的最大量熒光，該光源通過透鏡提供照明并照射到偏振分束器18上。其中，一種偏振狀態(tài)是傳輸，而另一種偏振狀態(tài)是反射。在一個典型的實施例中，p-偏振光通過偏振分束器18傳輸,并因此而被丟棄。S-偏振光透過物鏡24、可選的轉(zhuǎn)向鏡46或其它反射面的引導(dǎo)而反射到牙齒20上。從牙齒20返回的光包括鏡面反射分量和背向散射反射分量。鏡面反射不會改變偏振光的狀態(tài)。于是，對于S-偏振光，也就是對于多余的鏡面反射分量，反射光被引導(dǎo)回光源12。正如所觀察到的，背向散射的反射經(jīng)過一定程度的去偏振。因此，一部分背向散射的反射光具有P-偏振并通過偏振分束器18傳輸。此光還可能采用可選的分析器44作進(jìn)一步調(diào)整，并由成像透鏡66引向，最后通過濾色鏡56到傳感器68上(如照相機(jī))。在來自牙齒20返回光的路徑上也可采用長通濾光片(圖9中未顯示)。在這個配置中，濾色鏡56用于阻擋來自用來激發(fā)熒光的光源的光，由于內(nèi)置在傳感器的彩色濾光陣列(CFA)的響應(yīng)敏捷度通常都不是十分敏銳不足以阻擋這個區(qū)域中來自光源的光。 通過這樣的方式，引向傳感器68的返回光僅僅只是熒光。
圖9所示實施例中使用遠(yuǎn)焦物鏡24是有益的。遠(yuǎn)焦光學(xué)器件提供景深范圍內(nèi)的恒定放大倍率，這對于像牙齒這樣短距離成像的高度輪廓的結(jié)構(gòu)體特別有用，可降低透視失真。遠(yuǎn)焦物鏡24可能是一個多元件透鏡，在圖9中，以一個單獨透鏡符號來表示。光源12可以是任意合適的顏色，例如，包括白色、藍(lán)色、綠色、紅色或近紅外線等。圖10示出成像裝置10的一個替代實施例，在該實施例中沒有使用轉(zhuǎn)向鏡。相反，在位于物鏡24與牙齒20的成像路徑中配置了偏振分束器18。作為替代，如果不使用物鏡的話，則應(yīng)將偏振分束器18正好設(shè)置在牙齒20前面的成像路徑上。光源12定位成通過偏振分束器18引導(dǎo)照明，這樣即便是有物鏡24，照射也可以有效地繞過。籍助于偏振分束器18和分析器44，使得鏡面反射光再次被丟棄。圖11所示的結(jié)構(gòu)圖顯示了成像裝置10的一個替代實施例，它使用兩個單獨的光源12a與12b。光源12a與12b可以同時照射出相同或不同波長的光，并且可以同時照射牙齒20或分別單獨照射。偏振分束器18設(shè)置在物鏡24與牙齒20的成像路徑中，因此提供轉(zhuǎn)向與偏振的功能。圖12A示出另一個替代實施例，與圖11所示實施例相似，其中各個光源12a與12b都各自具有相應(yīng)的偏振器42a與42b。在該實施例中,轉(zhuǎn)向鏡面代替偏振分束器18 ;但用于兩個偏振的照明，正如由光源12a、12b及相應(yīng)的偏振器組合所提供的那樣，偏振分束器18能夠有助于提高圖像的質(zhì)量。圖12B是另一個實施例，它采用附加LED的方式來提高照射牙齒或其它物體上的光亮水平。正如以上所討論的那樣，LED可以是白光LED和/或藍(lán)光LED。為獲得均勻照射的效果，LED對應(yīng)于牙齒或其它物體的布局應(yīng)該是對稱的。圖12C是另一個替代實施例，它是采用其它照明方式來實現(xiàn)的。此例中，使用光纖束將來自LED或其它光源的光引向照射到牙齒或其它物體上。在圖12C中，使用49a-49d四個光纖束。光纖束49a與49b用于將白光傳輸?shù)轿矬w上。在光纖束49b、49d的表面輸出口的前面放置兩個偏振器42a與42b,用于產(chǎn)生線性的偏振照明。光纖束49c與49d將來自藍(lán)光或者紫外線LED或其它光源的光相耦合，以便于激發(fā)來自物體的熒光。圖19A是一個替代實施例，適用于裝有兩個傳感器68a與68b的成像探頭。在此例中，分光鏡48作為光譜分離器使用，用于將處于不同光譜帶的反射光分別引向兩個不同的傳感器。例如，在一個實施例中，分光鏡48傳輸可見光(440納米到650納米)范圍內(nèi)的光，反射UV (〈400納米)和NIR (>700nm)。采用該實施例，成像探頭也可以用于其它應(yīng)用，例如，牙齒色彩陰影匹配和軟組織成像。作為替代，如圖19B所示，傳感器68a和68b都可以用于將圖像傳輸?shù)絾为毜娘@示器142上。在一個實施例中，如圖25所示，裝置以實時視頻圖像的方式顯示熒光圖像120，而不是白光圖像或反射圖像122。這就使得操作者可以采用熒光成像技術(shù)放映牙齒來檢測齲齒，也可以在其它應(yīng)用中采用白光圖像評估牙齒的狀況。探頭104上需要開關(guān)83或者直接在用戶界面提供這樣的開關(guān)，便 于使用者根據(jù)具體應(yīng)用來選擇實時視頻圖像模式。在探頭104中的開關(guān)83可以是兩階的按鈕開關(guān)。在沒有按動按鈕開關(guān)時，實時視頻圖像是白光圖像。當(dāng)按鈕按動到按鈕開關(guān)行程的一半位置時，熒光圖像就變成實時視頻圖像。當(dāng)按鈕開關(guān)按動到按鈕開關(guān)的全部行程位置時，就能采集到熒光和白光圖像并以靜態(tài)圖像保存。作為替代，開關(guān)83可以是多位置開關(guān)，例如，有5位置的操縱桿開關(guān)?？刂七壿嬏幚砥?40可以作相應(yīng)的編程，從而為各個開關(guān)位置分配不同的功能。例如，開關(guān)位置I可以用于在實時白光圖像模式與實時熒光圖像模式間的轉(zhuǎn)換。開關(guān)位置2可以用來采集靜態(tài)圖像。開關(guān)位置3和4實現(xiàn)在牙齒圖像中單個牙齒兩個方向上的導(dǎo)航功能。開關(guān)位置5可用于選擇感興趣的牙齒表面部位(口腔面，咬合面，舌唇面)。這就提供了更為簡單的牙齒/表面的選擇性界面。圖26顯示了將開關(guān)83集成作為成像裝置10 —部分的示意圖。出于解說的目的，圖中示出一個3位置的開關(guān)。當(dāng)開關(guān)83處于位置a上時，控制邏輯處理器140就開啟白光和獲取白光圖像，并以實時圖像方式顯示在顯示器142上。在位置b上，控制邏輯處理器140就開啟藍(lán)光和獲取熒光圖像，并以實時圖像方式顯示在顯示器142上。當(dāng)開關(guān)83在位置c上時，控制邏輯處理器就拍攝反射圖像和熒光圖像，作為靜止圖像的圖像。正如圖26所示，可以提供一個或多個顯示器142。另外，也正如圖25所示，顯示器40可以為每幅圖像提供獨立的顯示窗口。也可以提供多個傳感器，如圖19A和19B所示。作為替代，單個傳感器68可以是多路復(fù)用的，以便于提供兩種不同類型的圖像。當(dāng)成像裝置10裝備高速電子器件時，采用多路復(fù)用技術(shù)可以利用單個傳感器68來實現(xiàn)白光圖像和熒光圖像的高速采集和顯示。可以通過適當(dāng)光源12使能以及傳感器68采集其對應(yīng)圖像的時序來獲得各張圖像。在兩個傳感器的實施例中，如圖19A與19B所示，可以較容易地提供兩種不同類型圖像的連續(xù)成像，但此實施例需要多個傳感器和一些輔助部件。此外，具備能進(jìn)行高速運算的電子器件，就有可能使用本發(fā)明以持續(xù)更新的形式來提供和顯示FIRE圖像。采用高速的電子硬件和軟件，就可以在顯示器中將兩種實時視頻圖像顯示給使用者。單傳感器和雙傳感器兩種配置都可以用來顯示兩種實時視頻圖像。為了獲得兩種實時視頻圖像且避免色亮度串?dāng)_，就需要不同波長的LED在開啟與關(guān)閉間交替切換。顯示兩種實時影像圖的一個優(yōu)勢是 使用者能比較熒光圖像和白光圖像并診斷這些圖像中的可疑區(qū)域。當(dāng)交替獲得熒光圖像與白色圖像時，使用下面描述的圖像處理軟件，能夠自動高亮圖像中的可疑區(qū)域。使用常規(guī)的腔內(nèi)照相機(jī)和齲齒檢測成像設(shè)備的一個共同困難是實時視頻圖像是以探頭移動的相反方向運動的。這是由于成像透鏡的屬性所致，即當(dāng)僅用一個成像透鏡時圖像被翻轉(zhuǎn)。一些光學(xué)方法都可以用于產(chǎn)生圖像。其中一個方法是使用圖像中繼技術(shù)，如圖21所示。成像透鏡222形成物體，即牙齒20的中間圖像224。中間圖像224的取向是與物體220相反的。隨后，使用另一個成像透鏡226來形成中間圖像224的最終圖像228。圖像228的取向是與牙齒29的方向相一致的。使用這個實施例，最終圖像228的移動方向?qū)c探頭的移動方向相一致。另外，也可以根據(jù)需要采用折疊鏡面來改變圖像的方向。即使沒有任何額外的光學(xué)部件來改變圖像的方向，也可以采用軟件來校正顯示給使用者的圖像方向。使用單個傳感器68的一個困難涉及到需要將諸如長通濾光片56這樣的濾光片切換到另一種圖像類型的位置上。例如，在使用單個傳感器時，熒光成像就需要長通濾光片56，而在反射成像中又得必需將其移出光束路徑。可移動部件的使用會增加系統(tǒng)的復(fù)雜性，對于手持設(shè)備來說尤為不佳。本發(fā)明的一個實施例通過適當(dāng)?shù)剡x擇長通濾光片56和調(diào)整傳感器中的顏色平衡來解決這個問題。如圖28B所示，用于獲得反射圖像的白光有較寬的光譜范圍98。曲線232示出一個用作光源12b來激發(fā)熒光的紫外線LED的大致光譜范圍。如濾光片曲線96所示，長通濾光片56可適當(dāng)選擇使其截止波長接近于藍(lán)光光譜的中央。在這個實施例中，長通濾光片56所具有的截止波長在460納米處，并且是放置在傳感器68前面的固定元件。在熒光成像過程中，來自UV的激發(fā)光被充分地阻擋，而熒光(集中在550納米)信號可以通過。當(dāng)白光(用于反射成像與白光成像)開啟時，衰減波長小于460納米的藍(lán)光能量。然而，藍(lán)色光譜(>460)的大部分仍然通過。在最終的白光圖像中的藍(lán)光通道會有略微的微弱，但是能通過少量彩色處理的校正來增強(qiáng)藍(lán)光通道的分量。采用這種方式，不需要任何可移動的濾光裝置就能得到高質(zhì)量的熒光圖像和白光圖像。現(xiàn)在參考圖28A，用來激發(fā)熒光的UV LED的大部分能量波長集中在405納米附近。但是，在光譜曲線232 0460納米)的長波末尾處可能存在著一些非零的能量，且會穿過長通過濾器58，從而引起熒光信號的色亮度串?dāng)_。為消除這種串?dāng)_,可在光源12b (未圖示)之后提供一個具有光譜響應(yīng)曲線234的附加短通濾光片。在一個替代實施例中，如圖27所
，短通濾光片被用作一個二色光束合成儀230。其中，來自光源12a的光受光束合成儀230的反射，被引向牙齒20。對于來自光源12b的光，在一個實施例中，激發(fā)熒光的UV LED可具有大約405納米的額定峰值，光束合成儀230起到了一個低通濾光片的作用，它的響應(yīng)曲線234如圖28A所示。聚焦與自動聚焦
圖像23A與23B是兩個適用于具有自動聚焦功能的圖像采集實施例。簡單起見，在圖23A和23B中并沒有顯示白光LED和用于熒光成像的LED。光源250a和250b是具有集成透鏡的LED。在光源250a與250b里的準(zhǔn)直透鏡分別在物體面和光軸的交叉點256上分別形成圖像252a和252b。如圖23A所示，當(dāng)探頭沒有對準(zhǔn)位置(指示聚焦)時，圖像252a與252b不會重疊。圖23C示出在一個實施例中是如何實現(xiàn)的，它是通過讓牙齒20處于相對于交叉點256的不同位置上來實現(xiàn)的。在圖像的左邊，牙齒20在交叉點256以外，因此難以聚焦。在右邊，牙齒20在交叉點256以內(nèi)，也難以聚焦。在該圖的中間位置上，牙齒正好在聚焦范圍內(nèi)。為將使用此配置對準(zhǔn)焦距，操作者可以簡單地通過移動探頭，使得圖像252a與252b相互重疊。當(dāng)圖像252a與252b相互重疊時，使用者就能發(fā)出指令使系統(tǒng)拍攝圖像。作為一個替代實施例，可以提供自動聚焦。利用成像領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟悉的光檢測技術(shù)，與控制電路110 —起工作或在其之內(nèi)的軟件可以檢測并追蹤圖像252a和252b的位置。隨后，一旦圖像252a與252b發(fā)生相互重疊，軟件就可以觸發(fā)傳感器68或者照相機(jī)來拍攝圖像。圖23B是圖23A的一個簡易版本。在該結(jié)構(gòu)中，僅僅只使用了一個LED和透鏡250a。在監(jiān)視器上顯示十字交叉點254或者其它目標(biāo)記號，以便于指示圖像的中央和光軸。當(dāng)圖像252a對準(zhǔn)十字交叉點254時，就表明探頭已經(jīng)對好焦距。如果使用應(yīng)用軟件來追蹤圖像252a的位置，那么就不再需要使用十字交叉點254或類似特性。使用光學(xué)相干X線斷層攝影術(shù)(OCT)的實施例
光學(xué)相干X線斷層攝影術(shù)(OCT)是一種采用干涉測量原理來得到牙齒及其它組織結(jié)構(gòu)圖像的非侵入成像技術(shù)。這些結(jié)構(gòu)圖像不能通過常規(guī)的成像技術(shù)獲得。在圖13所示的OCT系統(tǒng)中，可以使用來自諸如LED或其它光源的低相干光源160的光。該光可以分別引入兩個不同的光學(xué)路徑:一條是已知光學(xué)路徑長度的參考分支164和另一條是引向牙齒的取樣分支。隨后，由參考分支和取樣分支返回的反射光在干涉計162中被重新結(jié)合，并且利用干涉效應(yīng)來確定樣本的隱性特性。再參考圖13，該圖顯示了成像裝置10的一個實施例，該實施例采用了 FIRE成像和OCT成像兩種方法。光源12，偏振分束器18，物鏡24，轉(zhuǎn)向鏡82，成像透鏡66和傳感器68沿著一個光路提供FIRE成像，正如以上所討論的那樣。OCT成像器70將用于OCT掃描的光引入與FIRE成像部件共享的光學(xué)路徑。來自O(shè)CT系統(tǒng)80的光通過采樣分支76和通過準(zhǔn)直透鏡74引向掃描元件72，例如，測流計。分光鏡78透射可見光并且反射近紅外線(NIR)和較長波長的光。隨后，將采樣分支的光線從分光鏡78通過包含掃描透鏡84和物鏡22的光學(xué)系統(tǒng)引向牙齒20。對于非遠(yuǎn)焦的OCT掃描而言，不需要物鏡22。從牙齒20返回的光線穿過同樣的光路并與來自干涉計參考分支的光重新組合。掃描在碰撞光束平面上是二維的。利用數(shù)據(jù)獲取，電子處理器166和計算機(jī)168，圖像形成邏輯與相鄰的連續(xù)二維掃描線相結(jié)合，從而形成包括表面以下牙齒狀況的多維樣本(牙齒)結(jié)構(gòu)圖像。對于OCT成像器70而言，所提供的光是一種連續(xù)波低相干或者寬帶的光，它可以來自諸如高亮度發(fā)光二極管，二極管泵的固態(tài)晶體源或二極管泵的稀土摻雜光纖源等光源。在一個實施例中，使用了近遠(yuǎn)紅外(NIR)光，例如，具有大約1310納米波長的光。

盡管OCT掃描對于幫助顯示表面以下的牙齒狀況是一種特別有效的工具，但應(yīng)該意識到的是:不是每個牙齒或者沿著牙齒的每一個點都需要這類詳細(xì)信息的。相反，它有利于識別所感興趣的特定區(qū)域并將OCT成像應(yīng)用于這些區(qū)域。參考圖14A，該圖展示牙齒20的顯示。診斷醫(yī)生能夠為OCT掃描來識別感興趣區(qū)域90。比如，采用在處理裝置38和顯示器40 (圖1-3)上的操作者界面工具，操作者就能夠在顯示器40上勾畫出感興趣的區(qū)域90。該操作可以用電腦鼠標(biāo)或者諸如指示器之類的其它類型的電子筆來完成。然后，當(dāng)成像裝置10中的探頭或其它部件接近感興趣區(qū)域90時，就可以進(jìn)行OCT掃描。參考圖14B，該圖顯示了一幅在一個實施例中由OCT數(shù)據(jù)92所產(chǎn)生的典型圖像。探頭實施例
本發(fā)明的成像裝置10的部件可以采用多種方式進(jìn)行封裝，包括設(shè)計成便于檢測牙醫(yī)或技術(shù)人員所手持使用的緊湊結(jié)構(gòu)。參考圖15，顯示了根據(jù)本發(fā)明的手持牙科成像裝置100的一個實施例。虛線輪廓顯示了一個手柄102，其中安裝了光源12、傳感器68以及它們的輔助照明和成像路徑部件。探頭104粘結(jié)在手柄102上并且只是起到作為一個蓋子的作用，或者在其它實施例中，它在適當(dāng)?shù)奈恢蒙现沃哥R24和轉(zhuǎn)向鏡46，以便于牙齒成像?？刂齐娐?10可以包括開關(guān)、存儲器和用于調(diào)節(jié)設(shè)備操作的控制邏輯。在一個實施例中，控制電路110能簡單地包括一個或多個用于控制部件的開關(guān)，例如，用于光源12的開啟/關(guān)閉開關(guān)。控制電路110可以是一個微處理器，它可安裝在探頭里或者外置連接、并且配置控制探頭功能和獲得成像數(shù)據(jù)的編程邏輯。可選的是，控制電路110的功能可以由處理裝置38(見圖1 一 3)來實現(xiàn)。在其它實施例中，控制電路110可以包括檢測、存儲和更復(fù)雜的控制邏輯部件，用于管理手持成像裝置100的操作?？刂齐娐?10能夠連接到無線接口 136，用于聯(lián)系通訊設(shè)備，比如計算機(jī)工作站或服務(wù)器。圖18示出一種使用無線傳輸?shù)某上裣到y(tǒng)150。手持成像裝置100根據(jù)操作者的指令，例如按下控制器按鈕這樣的操作，來獲得圖像。隨后，將圖像發(fā)送到控制邏輯處理器140，例如，計算機(jī)工作站、服務(wù)器或者基于專用微處理器的系統(tǒng)。隨后，顯示器142用于顯示所獲得的圖像。手持成像裝置100的無線連接有利于使得處理裝置38在不需要硬線連接的條件下獲得成像數(shù)據(jù)。可以使用任何一種無線接口協(xié)議，例如藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議就可作為一個實例。牙科成像裝置100針對不同的病人進(jìn)行不同的配置，如成人型和兒童型。在一個實施例中，提供不同大小的可移動探頭104，以達(dá)到上述目的。另外，探頭104本身也可以根據(jù)牙齒類型或者使用角度進(jìn)行不同的配置。探頭104可以是一次性使用的或者帶有消毒接觸部件。探頭104也可以適用于不同類型的成像。在一個實施例中，改變探頭104使之允許使用不同的光學(xué)部件，使得廣角成像探頭可以用于某些類型的成像以及小區(qū)域成像探頭可以用于單個牙齒的齲齒檢測。一個或多個外部透鏡也可能添加或粘結(jié)在探頭104上，用于特定的成像類型。探頭104也可以作為一個干燥牙齒20的設(shè)備來使用，以便于改進(jìn)成像。在實踐中，干燥的牙齒表面有益于熒光成像。在一個實施例中，如圖15所示,管道106作為探頭104的一部分，提供引導(dǎo)高壓空氣或其它干燥氣體在牙齒20上形成正壓氣體源的導(dǎo)管81。探頭104可以作為正壓空氣的空氣隧道或者通道，可選的是，采用單獨的管道來達(dá)到此目的。圖16示出配有顯示器112的手持成像裝置100的一個實施例。顯示器可以是諸如液晶(LC)或有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)之類的顯示器，它連接著所示的手柄102。所顯示的圖像108可用于輔助牙科醫(yī)生或者技術(shù)人員將探頭104調(diào)整到對應(yīng)于牙齒20的合適位置上。使用這種配置，白色光源用于提供顯示在顯示器112上的圖像，并除了進(jìn)行FIRE成像時仍舊保持著開啟狀態(tài)。在操作者輸入命令時，例如按動手持成像裝置100上的開關(guān)或者按動鍵盤的按鍵時，就會進(jìn)行白光成像。然后，關(guān)閉白光，開啟熒光成像光源，例如，藍(lán)色LED。一旦獲得熒光圖像和白光圖 像之后，就重新開啟白光。當(dāng)使用顯示器112或者常規(guī)的視頻監(jiān)視器時，白光圖像可起到輔助導(dǎo)航的作用。使用顯示監(jiān)視器時，白光圖像的使用允許為病人顯示各個單獨的區(qū)域。為了獲得圖像，探頭104可利用牙齒表面作為成像的位置參考來幫助定位在牙齒的適當(dāng)位置上。這就提供了穩(wěn)定的成像配置和固定的光學(xué)工作距離。這種結(jié)構(gòu)能夠提高圖像的質(zhì)量和一致性。諸如以上所討論的那樣，將探頭直接放置在牙齒之上特別有利于OCT成像，因為這種OCT成像技術(shù)是在一個較小距離內(nèi)沿著光軸進(jìn)行操作的。為對牙齒不同的表面進(jìn)行成像，通常需要一個位于探頭內(nèi)的折疊鏡，如圖22所示的折疊鏡面19。涉及到此折疊鏡的一個問題是鏡表面經(jīng)常形成不需要的霧氣。一些方法可用于解決腔內(nèi)照相機(jī)的霧氣問題。例如，在一個實施例中，加熱鏡面使其溫度接近于口腔內(nèi)的溫度。這種方法的一個缺點是它需要附加的加熱元件及其用于加熱元件的電源。在本發(fā)明的另一個實施例中，涂敷防霧涂層作為對鏡子表面的處理。采用這種配置，就不再需要任何附加部件。另外一個實施例是在鏡面上粘上防霧薄膜。圖11和圖12A-12C所示的實施例使用LED作為光源12a、12b來直接照明牙齒20而沒有利用任何調(diào)整光的光學(xué)元件。由于來自LED光的發(fā)散角很大，相當(dāng)一部分的光直接照射到探頭的內(nèi)表面，如圖22所示。在圖22中的這些大角度光線240a，240b和240c照射在探頭的內(nèi)表面上。如果將探頭內(nèi)表面設(shè)計成是可吸光的，那么照射到內(nèi)部表面的光就會被吸收而不會照到牙齒20。在一個實施例中，其探頭內(nèi)表面是反射的，則入射在該表面上的光被反射且最終到達(dá)牙齒。這種設(shè)計有兩種好處，一個優(yōu)點是提高了效率，因為除部分吸收損耗之外絕大多數(shù)光到達(dá)牙齒20。另一優(yōu)點涉及在牙齒20上的光照均勻性。采用平滑和可反射的內(nèi)表面，使得探頭如同一個光導(dǎo)管那樣工作。這樣從多角度多維度集成光，并且為牙齒提供均勻的照明。但是，如果可反射探頭的內(nèi)表面彎曲或存在部分彎曲，那么照明可能會有熱點。在另一個實施例中，探頭的內(nèi)表面被設(shè)計成散射性，這種探頭設(shè)計可避免照明中的熱點，即使是完全彎曲的探頭內(nèi)表面亦如此，但其仍然保留提高效率的優(yōu)點。這種反射或散射性的探頭內(nèi)表面可以通過在內(nèi)表面涂敷適當(dāng)涂層或者采用本領(lǐng)域內(nèi)其它所熟知的方法來形成。成像軟件
一種用于減少假陽性讀片或者相類似的假陰性讀片的方法是關(guān)聯(lián)多個來源所獲得的圖像。例如，單獨用X射線儀器得到的圖像可以與采用本發(fā)明的成像裝置10得到的圖像相組合。處理裝置38 (見圖1-3)所提供的成像軟件使得來自不同源的牙齒20圖像具有相關(guān)性，無論是單獨使用成像裝置10所獲得的還是由包括成像裝置10與其它設(shè)備相結(jié)合所獲得的。參考圖17，該圖以方框圖形式示出了使用來自多個源的圖像的處理方案。如前所述，成像裝置10可以獲得熒光圖像120，反射圖像122和白光圖像124。單獨的X射線裝置可以獲得X射線圖像130。圖像相關(guān)軟件132從上述圖像中取出兩張或多張圖像且對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行對應(yīng)的相關(guān)，以便于從這些多種圖像類型中產(chǎn)生合成圖像134。隨后，顯示該合成圖像或者由自動診斷軟件使用，從而識別特定牙齒上的感興趣區(qū)域。在一個實施例中，根據(jù)操作者的要求來提供圖像。操作者通過數(shù)字指定牙齒，并且選擇性地指示所需要的圖像類型或組合圖像的源。然后，在處理裝置38中的軟件就產(chǎn)生和顯示最終的圖像。作為說明采用合成圖像價值的例子，白光圖像124對于識別牙齒的褪色區(qū)域，含汞量和其它牙齒狀況以及其它可能難以指示齲牙狀況的治療特別有用。但是，如前所述，使用白光照明往往不能滿足齲牙的準(zhǔn)確診斷，尤其是在它的早期階段。將白光圖像與一些包括一種或多種的熒光和X射線圖像的合成圖像相組合有助于提供有關(guān)牙齒狀況的有用信息。同樣地，圖17所示的4種圖像類型中的任何兩種或多種圖像都可能應(yīng)用圖像相關(guān)軟件來組合，從而提供一個更加正確的診斷圖像。

成像軟件也可以用于減少或消除鏡面反射效應(yīng)。即便偏振光部件可以提供一些避免鏡面反射的措施，但使用圖像處理來消除剩余的鏡面反射仍然是十分有利的?？梢允褂脭?shù)據(jù)過濾來校正在數(shù)據(jù)中所不需要的鏡面反射。來自其它成像類型的信息也可以使用，如圖17所示。另一種修正鏡面反射的方法是以不同光強(qiáng)度等級來獲得同一牙齒的連續(xù)圖像，因為所檢測到的鏡面光的相對量會由于其它效應(yīng)以來自光的不同比例而增加。圖像處理軟件的另外一個關(guān)鍵特性是增強(qiáng)所獲得的圖像和自動高亮可疑的區(qū)域，比如白點。圖20顯示了圖像處理工作流程的流程圖。作為第一步驟202，軟件讀取白光和熒光圖像，然后，在步驟204中分析在白光和熒光圖像中的不同顏色版面上的內(nèi)容。在步驟206和208中，使用從以白光和熒光圖像中所獲得到的信息，應(yīng)用諸如色彩重現(xiàn)，對比度增強(qiáng)和分割等不同的圖像處理算法來增強(qiáng)圖像。涉及到圖像處理的一些算法之前已被經(jīng)討論過。同樣，在增強(qiáng)步驟210中，基于各個彩色版面中的色彩信息，可以應(yīng)用圖像處理算法來識別各個區(qū)域的屬性并且自動高亮各個區(qū)域。在最終步驟212中，提取如牙齒可疑區(qū)域的大小，形狀，狀態(tài)等之類的信息并顯示給牙科專家。本發(fā)明已經(jīng)通過具體參照其中一些優(yōu)選實施例作了詳細(xì)討論，但是應(yīng)該理解的是:本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明精神的范圍下、在上述說明書及其所附權(quán)利要求書的精神范圍內(nèi)所作的各種變形和修改都是有效的。。舉例來說，采用照相機(jī)或其它類型的圖像傳感器的不同實施例使用各種類型的光源12。雖可使用單個光源12用于熒光激發(fā)，但應(yīng)用多重入射光源12的光有益于獲得多重圖像。參照圖8的替代實施例，光源12可以是一個更為復(fù)雜的組件，它包括一個具有合適的能量和波長可用于提供激發(fā)熒光發(fā)光的光源16a和另一個用于提供不同時間照明的光源16b。附加的光源16b可提供最適合于背向散射反射成像的波長和能量的光。或者，可提供白光照明或者其它多色照明，以便拍攝白光圖像或多色圖像，當(dāng)以FIRE圖像逐邊顯示時，這些圖像有助于識別出諸如污潰或者鈣化之類可能會混淆齲齒檢測的特征。白光圖像自身也能夠提供背向散射反射數(shù)據(jù)，利用熒光數(shù)據(jù)可生成FIRE圖像。用于照明和載像光路徑的輔助光學(xué)器件可采用多種形式。各種輔助部件都可由要拍攝圖像的牙科醫(yī)生或者牙科技術(shù)人員安裝到牙齒周圍并使用。例如，像這樣的部件都可以在成像過程中用于調(diào)整光源或檢測元件的位置或者減輕病人的不適。因此，本發(fā)明提供了利用背向散射反射和熒光的組合效應(yīng)進(jìn)行早期和晚期齲齒檢測的裝置和方法。部件清單 10 成像裝置
12光源 12a光源 12b光源
13擴(kuò)散器
14透鏡
15濾光片 16a光源 16b光源
17濾光片
18偏振分束器
19折疊鏡
20牙齒 22 透鏡 24 物鏡 26 濾光片 28 濾光片 30 照相機(jī) 32 照相機(jī) 34 分束器 38 處理裝置 40 顯示器 42 偏振器
權(quán)利要求
1.一種用于牙齒成像的裝置，包括: (a)至少一個光源，用于提供入射光，所述入射光具有第一和第二光譜范圍，第一光譜范圍用于獲得牙齒上的反射圖像，第二光譜范圍用于激發(fā)牙齒的熒光圖像； (b)至少一個傳感器，用于檢測來自牙齒的反射光和發(fā)送光； (c)至少一個偏振器，位于來自所述至少一個光源的光的路徑上以將光引向牙齒； (d)分析器，設(shè)置為沿返回路徑并且位于所述至少一個光源前方，用于將來自牙齒的載像光引向所述至少一個傳感器； (e)透鏡，設(shè)置在返回路徑上以將來自牙齒的載像光引向所述至少一個傳感器，用于從具有第二偏振狀態(tài)的部分光中獲得圖像數(shù)據(jù)； (f)長通濾光片，設(shè)置在返回路徑上以衰減在第二光譜范圍內(nèi)的光和傳輸在第一光譜范圍內(nèi)的光；以及 (g)控制邏輯，用于使所述傳感器能獲得熒光圖像或反射圖像，其中熒光或反射圖像是實時視頻或靜止圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括二色光束合成儀，用于反射第一光譜范圍內(nèi)的光和使第二光譜范圍內(nèi)的光作為入射光而透射過。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括開關(guān)，其中開關(guān)位置指令控制邏輯。
4.如 權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述傳感器交替獲得與在第一光譜范圍內(nèi)的光有關(guān)的反射圖像和與在第二光譜范圍內(nèi)的光有關(guān)的熒光圖像。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述反射和熒光圖像同時顯示在不同的顯示器上。
6.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述反射和熒光圖像同時顯示在同一顯示器上的不同窗口內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括短通濾光片，用于調(diào)節(jié)在第二光譜范圍內(nèi)的光。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述短通濾光片具有二分光束合成儀的功倉泛。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述長通濾光片在藍(lán)色光譜中間附近具有截止波長。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括顯示器，用于顯示由傳感器獲得的白光圖像。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述白光圖像的藍(lán)色光譜分量相對于所獲得的圖像數(shù)據(jù)而增加。
12.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一和第二光譜范圍的至少一個范圍內(nèi)的光被弓I導(dǎo)通過光纖束。
13.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述開關(guān)為多位置開關(guān)。
14.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述開關(guān)為操縱桿開關(guān)。
15.一種用于牙齒成像的裝置，包括: (a)手柄部分，用于供操作者手持和定位；(b)探頭部分，可與手柄部分相分離，以便放置于牙齒附近； (c)光學(xué)子系統(tǒng)，安裝在手柄和探頭部分內(nèi)，包括: (i)第一光源，提供具有第一光譜范圍的入射光，用于獲得來自牙齒的反射圖像； (ii)第二光源，提供具有第二光譜范圍的入射光，用于激發(fā)來自牙齒的熒光圖像； (iii)至少一個偏振器，位于來自所述至少一個光源的光的路徑上以將光引向牙齒； (iv)分析器，設(shè)置為沿返回路徑并且位于所述至少一個光源前方，用于將來自牙齒的載像光引向所述至少一個傳感器； (V)透鏡，設(shè)置在返回路徑上以將通過所述偏振分束器的牙齒的圖像形成在所述傳感器上，用于獲得來自具有第二偏振狀態(tài)的光的重引導(dǎo)部分的圖像數(shù)據(jù)； (vi)長通濾光片，設(shè)置在返回路徑上以衰減在第二光譜范圍內(nèi)的光；以及 (vii)控制邏輯，用于使所述傳感器能獲得熒光圖像或反射圖像，其中熒光或反射圖像是實時視頻或靜止圖像。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述探頭部分包括反射的內(nèi)表面。
17.如權(quán)利要求15所 述的裝置，其特征在于，所述探頭部分包括散射的內(nèi)表面。
全文摘要
一種采用具有第一光譜范圍和第二光譜范圍的光源進(jìn)行牙齒成像的牙齒成像裝置。偏振分束器(18)使得具有第一偏振狀態(tài)的光照著牙齒，而具有第二偏振狀態(tài)的光從牙齒沿著返回路徑引向傳感器(68)，其中第一偏振狀態(tài)與第二偏振狀態(tài)正交。第一透鏡(22)設(shè)置在返回路徑上，并通過偏振分束器，將來自牙齒的成像光引向傳感器，并且從具有第二偏振狀態(tài)的光的重定向部分獲得到圖像數(shù)據(jù)。長通濾光片(15)設(shè)置在返回路徑上，用于衰減在第二光譜范圍內(nèi)的光?？刂七壿嬍沟脗鞲衅骺梢缘玫椒瓷鋱D像或者熒光圖像。
文檔編號G01N21/64GK103142325SQ201210506620
公開日2013年6月12日 申請日期2007年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月13日
發(fā)明者R.梁, V.C.王, M.E.布里奇斯, M.A.馬庫斯, D.L.帕頓, P.D.伯恩斯, P.O.麥克勞克林 申請人:卡爾斯特里姆保健公司