| 【発明の名称】 |
撮像装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】近藤 和也
【氏名】嶋田 拓生
【氏名】遊津 隆義
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| 【要約】 |
【課題】本発明は、歯科医院等で口腔内を撮像する口腔内カメラに関するものであり、容易に持ち運びが出来、握り部付きプローブの取り扱い性を向上させた口腔内カメラを提供することを目的とする。
【解決手段】レンズ12、13、CCD撮像素子16、カメラ回路28、白色発光ダイオード19、電源制御手段30を全て口腔内カメラに内蔵しているため容易に持ち運ぶことが出来、光ファイバーと多芯の信号線からなるケーブルが不要または著しく軽量となるので扱い易さが飛躍的に向上する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項1】 レンズと撮像素子とを備えた撮像部と、前記撮像部からの出力を映像信号に変換する信号処理部と、撮像対象を照射する光源と、前記撮像部と前記信号処理部と前記光源とに電源供給を行う電源部とを備え、前記撮像部と前記信号処理部と前記光源と前記電源部のすべてを筐体に内蔵した撮像装置。 【請求項2】 光源は白色発光ダイオード素子からなり、前記光源を筐体の先端付近に配置し撮像対象を直接照射する請求項1記載の撮像装置。 【請求項3】 光源は複数個の白色発光ダイオード素子からなり、前記光源を筐体の先端部以外に配置し、透明樹脂材料からなるライトガイドによって前記筐体の先端部へ前記光源の照射光を導く構成とした請求項1記載の撮像装置。 【請求項4】 電源部は電池からなる請求項1から3のいずれかに記載の撮像装置。 【請求項5】 電源部は蓄電池と、前記蓄電池を充電する充電回路とを備え、前記充電回路は外部に設けられた非接触充電器から電源供給を受ける非接触充電用2次コイルを備えた請求項1から3のいずれかに記載の撮像装置。 【請求項6】 撮像部から出力された映像信号を無線送信する無線送信部を備え、前記無線送信部を筐体内に収納した請求項1から5のいずれかに記載の撮像装置。 【請求項7】 筐体は樹脂からなるとともに、前記筐体の先端部は透明部を有し、前記筐体と前記透明部とを防水構造とした請求項1から6のいずれかに記載の撮像装置。 【請求項8】 レンズは樹脂性非球面レンズからなり、撮像部を筐体の先端部付近に配置してなる請求項1から7のいずれかに記載の撮像装置。 【請求項9】 重心位置が、概ね筐体の握り部付近にくる構成とした請求項1から8のいずれかに記載の撮像装置。 【請求項10】 着脱自在のレンズ付きカバーを設け、前記レンズ付きカバーを筐体の先端部に装着することで視野角または焦点距離を変換する請求項1から9のいずれかに記載の撮像装置。 【請求項11】 筐体は互いに着脱自在な筐体握り部と筐体先端部とからなるとともに、前記筐体先端部として形状の異なる複数の筐体先端部を備え、前記複数の筐体先端部の中から1つを選択して前記筐体握り部に装着することで耳孔、頭皮、瞳孔など口腔以外の被写体に適応させる構成とした請求項1から10のいずれかに記載の撮像装置。 【請求項12】 光を照射する光源と、前記光源からの光を被写体へ導くライトガイドと、前記被写体の画像が結像される撮像部とを備え、前記ライトガイドは、前記光源からの光が入射される入射部と、前記入射部に続く伝達部と、前記光を出射する出射部とが一体成形されるとともに、前記出射部は前記伝達部の軸方向と前記出射部から出射される前記光の方向を異ならせる反射部を備えた撮像装置。 【請求項13】 少なくともライトガイドを収納する筐体を備え、前記ライトガイドの伝達部は前記筐体の軸方向に光を伝達するとともに、出射部は前記筐体の軸方向とは異なる方向に光を出射する請求項12記載の撮像装置。 【請求項14】 反射部を反射鏡状にした請求項12または13記載の撮像装置。 【請求項15】 ライトガイドは板状体であるとともに、前記ライトガイドを複数備え、かつ前記複数のライトガイドのうち少なくとも2つのライトガイドを互いに平行でなく備えた請求項12記載の撮像装置。 【請求項16】 2つのライトガイドを平行に設けるとともに、前記2つのライトガイドとは平行でないライトガイドを前記2つのライトガイドの間に設けた請求項15記載の撮像装置。 【請求項17】 複数のライトガイドを一体化した請求項15または16記載の撮像装置。 【請求項18】 少なくともライトガイドを収納する筐体を備えるとともに、前記筐体に被写体からの光を取り入れる撮像窓を備え、前記ライトガイドの出射部から出射される光は前記撮像部のある側に傾けて出射される請求項12記載の撮像装置。 【請求項19】 ライトガイドが撮像窓に対して略垂直に設けられた板状体であるとともに、光源を前記板状体のライトガイドの厚み方向に傾けて設けた請求項18記載の撮像装置。 【請求項20】 ライトガイドの入射部は板状体の厚みを広げる方向の傾斜面を備えた請求項19記載の撮像装置。 【請求項21】 ライトガイドが撮像窓に対して略垂直に設けられた板状体であるとともに、前記ライトガイドの入射部は板状体の厚みを広げる方向の傾斜面を備え、光源からの最も強い光の光軸が前記傾斜面と交差するよう前記光源を配した請求項18記載の撮像装置。 【請求項22】 ライトガイドの出射部近傍に光拡散部を備えた請求項12記載の撮像装置。 【請求項23】光拡散部はシボ加工もしくは凹凸加工のいずれかにより形成された請求項22記載の撮像装置。 【請求項24】 少なくともライトガイドを収納する筐体を備えるとともに、前記筐体は、被写体からの光を取り入れる撮像窓を覆う透明部と、前記透明部の近傍に存する光拡散部とを備えた請求項22または23記載の撮像装置。 【請求項25】 少なくともライトガイドを収納する筐体を備えるとともに、前記筐体に被写体からの光を取り入れる撮像窓を備え、前記撮像窓に対応する位置に存する透明部と前記透明部の近傍に存する光拡散部とを備えたカバーを前記筐体に装着した請求項22または23記載の撮像装置。 【請求項26】 2つの板状体のライトガイドを互いに平行に設けるとともに、前記互いに平行な2つのライトガイドとは平行でないライトガイドを前記互いに平行な2つのライトガイドの間で、かつ、その出射部が前記互いに平行な2つのライトガイドの出射部よりも入射部側に存するように配し、さらにプリズムを前記互いに平行な2つのライトガイドの出射部間で、かつ、前記互いに平行な2つのライトガイドの間に存するライトガイドの出射部前方に配した請求項12記載の撮像装置。 【請求項27】 少なくともライトガイドを収納する筐体を備えるとともに、前記筐体に被写体からの光を取り入れる撮像窓と、前記撮像窓と前記ライトガイドとの間に設けたプリズムとを備え、前記プリズムは断面が台形状であるとともに、前記台形状の一方の斜辺は上底および下底に対して垂直であり、かつ、前記撮像窓が前記下底側に存する請求項12または26記載の撮像装置。 【請求項28】 光源から照射される光は指向性のある光である請求項12から27のいずれかに記載の撮像装置。
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【発明の詳細な説明】【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、歯科、口腔外科あるいは一般家庭などで使用され、口腔等内を照らす光源とCCD等の撮像部とを内蔵した撮像装置に関するものである。 【0002】 【従来の技術】以下、撮像装置として口腔内カメラを用いて説明する。 【0003】近年、歯科や口腔外科などにおける口腔内の患部の診療に、CCDを用いた口腔内カメラが用いられている。このような装置において、特開平4−176436号公報のように、外部光源からの照明光をライトファイバーにて導光するものがある。また、特開昭62−246347号公報のように、被写体像をイメージファイバを用いて撮像素子に導き、さらに、外部に映像の制御回路を有するものがある。また特開平8−332170号公報のように先端付近に光源を配置するとともに、電池によって撮像信号を無線電波に変換し送信するものがあった。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の口腔内カメラでは、照明光は50W程度の電力を消費するハロゲンランプであり、この照明光や撮像素子へ供給する電源は接地端子付き商用電源から与えられている。そして、これら電源部、照明光源及びカメラ回路は据え置き型金属ケースに収納され、持ち運びが出来ないものであった。またこの据え置き型金属ケースと握り部付きプローブとは、照明光を導く光ファイバーや多芯の信号線で接続されているため重く扱いづらいという問題を有していた。 【0005】また照明光のハロゲンランプは、発熱量が多く電力消費が激しい上、通常数百時間程度ごとに交換の必要があった。また据え置き型金属ケースには多数の放熱穴が設けられ、防水は図られていないため、歯科医院において設置場所が制約される問題も有していた。 【0006】また照明光を導く光ファイバーの長さは数メートル必要となり、非常に高価なものとなっていた。 【0007】また電源はAC100Vなどの商用電源から与えられており、持ち運び出来ない上に、漏電故障時などの安全性確保が困難であるという問題を有していた。 【0008】また電源を乾電池にした場合、頻繁に電池交換せざるを得ず、取り扱い性から歯科医院など業務用での使用には不適であり、また、先端部の発熱が大きいため安全面の課題があった。さらに、口腔内カメラは水にふれやすい環境で使用されるのであるが、水に濡れた手で電池交換を行うと内部電子回路の故障を誘発するという問題を有していた。 【0009】また映像信号出力ケーブルは、テレビモニター装置かビデオプリンタに接続されているため、口腔内撮像時にこのケーブルが煩わしいとともに洗浄・掃除が出来ない、またはしにくいという衛生上の問題も有していた。 【0010】また握り部付きプローブは電源接地された金属ケースで覆われており、照明・撮像用の透明窓材との間を防水構造に出来ないという問題を有していた。 【0011】また撮像部は握り部付きプローブの先端部ではなく握り部相当位置に内蔵され、先端部からプリズム、絞り、数枚の組み合せレンズなどを介して結像されるため、多数の光学系部品の位置関係が厳しく限定されたり埃や汚れを排除することが困難であるなど生産性や部品管理面に問題を有していた。 【0012】また据え置き型金属ケースと握り部付きプローブとは太く重いケーブルで接続されており、握り部付きプローブを持った時に後方についたケーブルに引っ張られる構造となっているため、長時間保持すると疲れるという問題を有していた。 【0013】また従来の口腔内カメラでは、撮像視野角や焦点距離が調節できる機構が搭載されているが、この調節機構は防水が図られない上に高価かつ握り部付きプローブの重量が重くなるという問題を有していた。 【0014】また従来の口腔内カメラでは、握り部付きプローブの取り外しやレンズ系の装着ができない構造であり、他用途へ流用できない構造となっていた。 【0015】また、撮像窓の周囲に配置された出射部から出た光が出射部の真下を中心に照明するため近接撮影時に撮像窓の中心が照明できなくなり、撮影像の中心が暗くなるという問題を有していた。 【0016】また、光ファイバーをライトガイドに用いた場合、集光用のレンズなど部品点数が多く、加工工程が多いので製造工程が複雑であるという問題を有していた。 【0017】また、近接撮影時に凹凸がある被写体をとるためにレンズの絞り径を絞って被写体深度を得ていたので、ハロゲンランプなどの強い光の光源が必要となり、外部に光源用のユニットを用意する必要があった。そのため装置が大きく、片手で運搬できなかった。 【0018】本発明は上記それぞれの問題を解決する撮像装置を提供することを目的とする。 【0019】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために本発明の第1の撮像装置は、レンズと撮像素子とを備えた撮像部と、前記撮像部からの出力を映像信号に変換する信号処理部と、撮像対象を照射する光源と、前記撮像部と前記信号処理部と前記光源とに電源供給を行う電源部とを備え、前記撮像部と前記信号処理部と前記光源と前記電源部のすべてを筐体に内蔵したものである。 【0020】また、本発明の第2の撮像装置は、光源は白色発光ダイオード素子からなり、前記光源を筐体の先端付近に配置し撮像対象を直接照射するものである。 【0021】また、本発明の第3の撮像装置は、光源は複数個の白色発光ダイオード素子からなり、前記光源を筐体の先端部以外に配置し、透明樹脂材料からなるライトガイドによって前記筐体の先端部へ前記光源の照射光を導く構成としたものである。 【0022】また、本発明の第4の撮像装置は、電源部は電池からなるものである。また、本発明の第5の撮像装置は、電源部は蓄電池と、前記蓄電池を充電する充電回路とを備え、前記充電回路は外部に設けられた非接触充電器から電源供給を受ける非接触充電用2次コイルを備えたものである。 【0023】また、本発明の第6の撮像装置は、撮像部から出力された映像信号を無線送信する無線送信部を備え、前記無線送信部を筐体内に収納したものである。 【0024】また、本発明の第7の撮像装置は、筐体は樹脂からなるとともに、前記筐体の先端部は透明部を有し、前記筐体と前記透明部とを防水構造としたものである。 【0025】また、本発明の第8の撮像装置は、レンズは樹脂性非球面レンズからなり、撮像部を筐体の先端部付近に配置してなるものである。 【0026】また、本発明の第9の撮像装置は、重心位置が、概ね筐体の握り部付近にくる構成としたものである。 【0027】また、本発明の第10の撮像装置は、着脱自在のレンズ付きカバーを設け、前記レンズ付きカバーを筐体の先端部に装着することで視野角または焦点距離を変換するものである。 【0028】また、本発明の第11の撮像装置は、筐体は互いに着脱自在な筐体握り部と筐体先端部とからなるとともに、前記筐体先端部として形状の異なる複数の筐体先端部を備え、前記複数の筐体先端部の中から1つを選択して前記筐体握り部に装着することで耳孔、頭皮、瞳孔など口腔以外の被写体に適応させる構成としたものである。 【0029】また、本発明の第12の撮像装置は、光を照射する光源と、前記光源の光を被写体へ導くライトガイドと、前記被写体の画像が結像される撮像部とを備え、前記ライトガイドは、前記光源からの光が入射される入射部と、前記入射部に続く伝達部と、前記光を出射する出射部とが一体成形されるとともに、前記出射部は前記伝達部の軸方向と前記出射部から出射される前記光の方向を異ならせる反射部を備えたものである。 【0030】また、本発明の第13の撮像装置は、少なくともライトガイドを収納する筐体を備え、前記ライトガイドの伝達部は前記筐体の軸方向に光を伝達するとともに、出射部は前記筐体の軸方向とは異なる方向に光を出射するものである。 【0031】また、本発明の第14の撮像装置は、反射部を反射鏡状にしたものである。また、本発明の第15の撮像装置は、ライトガイドは板状体であるとともに、前記ライトガイドを複数本備え、かつ前記複数のライトガイドの内少なくとも2つのライトガイドを互いに平行でなく備えたものである。 【0032】また、本発明の第16の撮像装置は、2つのライトガイドを平行に設けるとともに、前記2つのライトガイドとは平行でないライトガイドを前記2つのライトガイドの間に設けたものである。 【0033】また、本発明の第17の撮像装置は、複数のライトガイドを一体化したものである。 【0034】また、本発明の第18の撮像装置は、少なくともライトガイドを収納する筐体を備えるとともに、前記筐体に被写体からの光を取り入れる撮像窓を備え、前記ライトガイドの出射部から出射される光は前記撮像窓のある側に傾けて出射されるものである。 【0035】また、本発明の第19の撮像装置は、ライトガイドが撮像窓に対して略垂直に設けられた板状体であるとともに、光源を前記板状体のライトガイドの厚み方向に傾けて設けたものである。 【0036】また、本発明の第20の撮像装置は、ライトガイドの入射部は板状体の厚みを広げる方向の傾斜面を備えたものである。 【0037】また、本発明の第21の撮像装置は、ライトガイドが撮像窓に対して略垂直に設けられた板状体であるとともに前記ライトガイドの入射部は板状体の厚みを広げる方向の傾斜面を備え、光源からの最も強い光の光軸が前記傾斜面と交差するよう前記光源を配したものである。 【0038】また、本発明の第22の撮像装置は、ライトガイドの出射部近傍に光拡散部を備えたものである。 【0039】また、本発明の第23の撮像装置は光拡散部はシボ加工もしくは凹凸加工のいずれかにより形成されたものである。 【0040】また、本発明の第24の撮像装置は、少なくともライトガイドを収納する筐体を備えるとともに、前記筐体は被写体からの光を取り入れる撮像窓を覆う透明部と、前記透明部の近傍に存する光拡散部とを備えたものである。 【0041】また、本発明の第25の撮像装置は、少なくともライトガイドを収納する筐体を備えるとともに、前記筐体に被写体からの光を取り入れる撮像窓を備え、前記撮像窓に対応する位置に存する透明部と前記透明部の近傍に存する光拡散部とを備えたカバーを前記筐体に装着したものである。 【0042】また、本発明の第26の撮像装置は2つの板状体のライトガイドを互いに平行に設けるとともに、前記互いに平行な2つのライトガイドとは平行でないライトガイドを前記互いに平行な2つのライトガイドの間で、かつ、その出射部が前記互いに平行な2つのライトガイドの出射部よりも入射部側に存するように配し、さらにプリズムを前記互いに平行な2つのライトガイドの出射部間で、かつ、前記互いに平行な2つのライトガイドの間に存するライトガイドの出射部前方に配したものである。 【0043】また、本発明の第27の撮像装置は、少なくともライトガイドを収納する筐体を備えるとともに、前記筐体に被写体からの光を取り入れる撮像窓と前記撮像窓と前記ライトガイドとの間に設けたプリズムとを備え、前記プリズムは断面が台形状であるとともに、前記台形状の一方の斜面は上底及び下底に対して垂直であり、かつ、前記撮像窓が前記下底側に存するものである。 【0044】また、本発明の第28の撮像装置は、光源から照射される光は指向性のある光であるものである。 【0045】 【発明の実施の形態】上記構成により、本発明の第1の撮像装置は、撮像装置の構成要素全て(少なくとも撮像部、信号処理部、光源、電源部)が筐体に内蔵されているため、簡単に持ち運ぶことが出来る。また、光ファイバーと多芯の信号線からなるケーブルが不要または著しく軽量となるので扱い易さが飛躍的に向上する。 【0046】また、本発明の第2の撮像装置は、光源は、光ファイバーを介さず直接白色発光ダイオード素子によって撮像対象を照射するので、発熱量や電力消費を抑えたまま効率向上を図ることが出来る。例えば白色発光ダイオード素子の順方向電流20mA、駆動電圧5Vの白色発光ダイオード素子を2個装着すると仮定すれば、電力消費は0.2Wとなり、温度上昇も保護キャップを1枚設けることで、10℃程度以下に抑えられる。白色発光ダイオード素子の持つ指向性により反射板が不要となり小型となる。また白色発光ダイオードは数1000時間以上の寿命を持つので、光源交換の手間がなくなる上に、光源が破損する危険性も少なくなる。さらに光源は筐体に内蔵されるので、据え置き型金属ケースや光ファイバーは不要となり、安価に構成できるとともに設置場所に制約されない。 【0047】また、本発明の第3の撮像装置は、ライトガイドにより、筐体の先端部以外に配置した光源からの照射光を細型化して筐体先端部から撮像対象を照射するので、筐体の先端部を細くすることができ奥歯の観察が容易となる。また光源は筐体に内蔵されるので、据え置き型金属ケースや光ファイバーは不要となり、安価に構成できるとともに設置場所に制約されない。 【0048】また、本発明の第4の撮像装置は、電源部は電池からなるので簡単に持ち運び出来る。また、筐体から外部に電源コードを出す必要がないので、電源ショート・断線・漏電などによる危険や故障がなくなる。さらに光源を白色発光ダイオード素子にするなど低消費電力化を図った負荷を用いれば長時間連続使用できるようになり、実用上従来の撮像装置と何ら遜色ない。 【0049】また、本発明の第5の撮像装置は、電源部の蓄電池と充電回路に設けた非接触充電用2次コイルにより、本発明の第4の撮像装置の有する効果に加えて外部に設けられた非接触充電器に設置するだけで充電できるので、頻繁に電池交換する必要がなくなる。また、非接触充電器を撮像装置の置台として使用できる形状とし、非使用時には撮像装置を非接触充電器の上に立てかけることで自動的に充電するようにすれば、使用者に対し頻繁に電池交換をさせる手間がなくなる。また、電池電極は筐体外部に露出しないので、電池電極の腐食や静電気ノイズによる内部回路の故障の発生可能性が激減し、長寿命となる。また筐体、非接触充電器ともに容易に防水構造とすることが可能であり、水で丸洗いできるなど取り扱い性から歯科医院など業務用での用途に適している。 【0050】また、本発明の第6の撮像装置は、映像信号を無線送信する無線送信部を備えることで、使用者は口腔内撮像時に撮像装置についてまわるビデオケーブルの煩わしさから解放される。また、ビデオケーブルの洗浄・掃除が出来ないまたはしづらいという衛生上の課題もなくなる上、ビデオケーブルのショート・断線といった故障の発生可能性も激減する。さらに、ビデオケーブルに手や足を引っかけて、接続機器を落としたり、コネクタ部がはずれ人体に当たるといった事故もなくなる。また、電源部を電池(蓄電池を含む)で構成すれば、完全な無線化が達成されるのでより一層有用である。 【0051】また、本発明の第7の撮像装置は、樹脂性の筐体は、照明・撮像用の透明部との間を超音波融着する等によって容易にかつ安価に防水構造に出来ることとなる。 【0052】また、本発明の第8の撮像装置は、レンズは樹脂性の非球面レンズを用いることで従来4〜6枚程度必要だったものを1〜2枚に抑えることが出来る。また少ない部品点数で筐体の先端部付近にまとめられた光学系部品によって、実装時の寸法バラツキを小さく抑えることができる。また、埃や汚れを嫌う光学系部品の点数が少なくなるので部品管理上でもコスト面でも有利となる。さらに筐体先端から落下した場合の耐衝撃性も向上する。 【0053】また、本発明の第9の撮像装置は、重心位置が、概ね筐体の握り部付近にくる構成としたので、使用者がこの撮像装置を長時間保持しても疲れにくい。 【0054】また、本発明の第10の撮像装置は、レンズ付きカバーを筐体の先端部に装着することで視野角または焦点距離を変換するので、撮像装置そのものの防水を図ったままで、簡単にレンズ付きカバーを装着することで歯全体を写す広角化対応ができる。 【0055】また、本発明の第11の撮像装置は、形状の異なる複数の筐体先端部の中から1つを選択して筐体握り部に装着することによって本体先端部の形状や視野角、焦点距離などを変えることができ、簡単に他用途(例えば、耳孔、頭皮、瞳孔など口腔以外の被写体への適応)へ流用できる。 【0056】また、本発明の第12の撮像装置は、一体成形されたライトガイドを用いることで、構造が簡素化される。 【0057】また、本発明の第13の撮像装置は、ライトガイドの伝達部は前記筐体の軸方向に光を伝達するとともに、出射部は前記筐体の軸方向とは異なる方向に光を出射するので、前記筐体の軸方向とは異なる方向に光を出射することができるという効果を有しながら、筐体の細型化を図ることができる。 【0058】また、本発明の第14の撮像装置は、反射部を反射鏡状にすることにより、反射部での反射効率をあげることができ、ライトガイドの導光効率があがって、照明光の明るさを増すことができる。 【0059】また、本発明の第15の撮像装置は、複数のライトガイドの内いずれか2つのライトガイドを互いに平行でなく備えることにより、各ライトガイドからの照明光に生じる照明むらを重ね合わせることで照明むらを消すことができ、照明むらのない照明をすることができる。 【0060】また、本発明の第16の撮像装置は、平行に設けた2つのライトガイドの照明光で生じる照明むらと、その間に設けた前記2つのライトガイドとは平行でないライトガイドで生じる照明むらとを重ね合わせることにより、照明むらのない照明をすることができる。 【0061】また、本発明の第17の撮像装置は、複数のライトガイドを一体化することにより複数本の導光路を用いる場合に比べて部品点数を減らすことができる。 【0062】また、本発明の第18の撮像装置は、ライトガイドの出射部から出射される光は前記撮像窓のある側に傾けて出射されることにより、撮像窓の前にある被写体を効率よく照明することができ、特に近接撮影時の照明むらの解消に有用である。 【0063】また、本発明の第19の撮像装置は、ライトガイドが撮像窓に対して略垂直に設けられた板状体であるとともに、光源を前記板状体のライトガイドの厚み方向に傾けて設けたものであり、前記ライトガイドの出射部から出射される光は前記撮像窓のある側に傾けて出射されることとなり、撮像窓の前にある被写体を効率よく照明することができ、特に近接撮影時の照明むらの解消に有用である。 【0064】また、本発明の第20の撮像装置は、ライトガイドの入射部は板状の厚みを広げる方向の傾斜面を備えたので、ライトガイドの入射面を広くとることができ、ライトガイドの導光効率をあげることができる。 【0065】また、本発明の第21の撮像装置は、光源からのもっとも強い光の光軸が前記板状体の厚みを広げる方向の傾斜面と交差し、光源からのもっとも強い光が前記傾斜面で反射して、撮像窓のある側に傾けて出射されるので、撮像窓の前にある被写体を効率よく照明することができ、特に近接撮影時の照明むらの解消に有用である。 【0066】また、本発明の第22の撮像装置はライトガイドの出射部近傍に拡散部を備えたものであり、前記ライトガイドの出射部から出射される光を拡散させて照明むらをなくすことができる。 【0067】また、本発明の第23の撮像装置はライトガイドの出射部近傍にシボ加工もしくは凹凸加工のいずれかにより形成された光拡散部を備えたものであり、前記ライトガイドの出射部から出射される光を拡散させて照明むらをなくすことができる。 【0068】また、本発明の第24の撮像装置は、少なくともライトガイドを収納する筐体を備えるとともに、前記筐体は被写体からの光を取り入れる撮像窓を覆う透明部と、前記透明部の近傍に在する光拡散部とを備えたものであり、前記ライトガイドの出射部から出射される光を拡散させて照明むらを解消するとともに、撮像窓から被写体のクリアな映像を取り入れることができる。 【0069】また、本発明の第25の撮像装置は、少なくともライトガイドを収納する筐体を備えるとともに、前記筐体に被写体からの光を取り入れる撮像窓を備え、前記撮像窓に対応する位置に在する透明部と前記透明部の近傍に在する光拡散部とを備えたカバーを前記筐体に装着したものであり、上記第24の撮像装置と同様の効果を有するとともに、カバーの着脱が容易となり洗浄時等に取り扱いが容易となる。 【0070】また、本発明の第26の撮像装置は平行に設けた2つのライトガイドの照明光で生じる照明むらと、その間に設けた前記2つのライトガイドとは平行でないライトガイドで生じる照明むらを重ね合わせることにより、照明むらのない照明をすることができるとともに前記平行に設けた2つのライトガイドとの間にプリズムを配しているので前記平行に設けた2つのライトガイドから照射される光が均等に被写体を照射することとなり、より一層照明むらを防止することができる。 【0071】また、本発明の第27の撮像装置は、プリズムは断面が台形状であるとともに、前記台形状の一方の斜面は上底及び下底に対して垂直であり、かつ、前記撮像窓が前記下底側に存するものであり、プリズム内の反射面と映像の出射する面との間に距離を設けることにより、プリズムと撮像部との距離を短かくして、撮像部の画角を抑制することができ、被写体深度をとることができる。 【0072】また、本発明の第28の撮像装置は、光源から照射される光は指向性のある光であるものであり、ライトガイドに入射する効率が上がるので出射部から出射する光は明るくなる。 【0073】以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。 (実施の形態1)図1(a)は本発明の第1の実施の形態における口腔内カメラの正面図、同(b)は同側面図である。1は筐体先端部、2は筐体握り部であるがそれぞれABS樹脂で成型されている。筐体先端部1と筐体握り部2を合わせた口腔内カメラ本体全長は230mm程度であり、内容物を含めた重量は130g程度となっている。筐体先端部1の先頭は10mm程度の幅となっている。また筐体先端部1と筐体握り部2とはパッキン3によって防水されている。 【0074】4は電源のON/OFFスイッチ、5は動画のビデオ信号出力を静止させる静止画スイッチ、6は電池充電状態を表示する充電状態表示ランプ、7はNTSCビデオ信号を出力するビデオケーブルであり、テレビモニター装置やビデオプリンタ、あるいはコンピュータ用のビデオキャプチャ装置に接続するだけで容易に映像を得ることができる。8は透明アクリル樹脂からなる照明・撮像窓であり、この照明・撮像窓8を介して光源からの照射光を撮像対象に当て、あるいは撮像対象の画像を入力する。 【0075】同様に図2(a)は本実施の形態の口腔内カメラの充電器設置時の形態を示す正面図、同(b)は同側面図である。口腔内カメラは非接触充電器9に設置するだけで、自動的に充電される構成となっている。つまり非接触充電器9と口腔内カメラ本体(筐体握り部2)にはそれぞれコイルが内蔵されており、この2個のコイルが近接し電磁結合することでエネルギーの授受が行われる構成である。非接触充電器9側には交流100Vなどの商用電源に接続する電源ケーブル10が取り付けられており、この商用電源から非接触充電用の1次コイル発振回路が内蔵されている。なお、非接触充電器9には口腔内カメラの筐体握り部2が挿入される筒状の穴(図示せず)が設けられているが、この穴の周囲の一部分には、口腔内カメラのビデオケーブル7のための切り欠きを設けている。 【0076】図3は本発明の一実施の形態における口腔内カメラの断面図であり、図4はこの口腔内カメラに用いられるライトガイドの斜視図、また図5は使用者がこの口腔内カメラを保持した時の全体図である。図3において図1、図2と同一機能を有する構成要素には同一符号を付与し、説明を省略する。11は対象像を90°曲げるためのプリズム、12、13は樹脂性非球面レンズであり14は絞りである。15は可視波長帯のみを通す光学フィルタである。 【0077】16は1/3インチ25万画素カラーのCCD固体撮像素子であり、フレキシブルケーブル17を介してカメラ回路基板18に接続されている。なお、これらプリズム11、樹脂性非球面レンズ12、13、絞り14、光学フィルタ15、CCD固体撮像素子16は、鏡筒61に取り付けられている。カメラ回路基板18では固体撮像素子16に対し駆動信号を出力するとともに入力信号をNTSCビデオ信号に変換して外部に出力する。19は光源となる白色発光ダイオード、20は白色発光ダイオード19からの照射光を透明樹脂からなる照明・撮像窓8へ導くライトガイドである。なお、説明の便宜上、図3においては照明・撮像窓8にはハッチングを設けていない。 【0078】ライトガイド20は図4に示すように透明のアクリル製樹脂からなり固体撮像素子16等を有する鏡角61を挟むように両側に1本づつ設けられ、長さは50mm〜100mm程度、先端側は横幅1mm程度の薄い厚みを持ち、45°面に反射して撮像対象に出射する構成である。手元側は直径3mmの白色発光ダイオード19が2個づつ計4個接するように配置してあり光源光を入射する。これにより4個の白色発光ダイオード19から照射された広角の光を2本のライトガイド20によって本体先端部に効率よく集光させることができるので、本体先端部の細型化を図ることが出来、奥歯や子供の口腔内でも容易に観察可能となる。ライトガイド20は高価な光ファイバーではなくアクリル製樹脂板なので安価となる上、組み立て性にも優れている。 【0079】21は電源供給基板であり、口腔内カメラ本体を非接触充電器9(図2で説明)に設置することで、リチウムイオン2次電池22へ充電する。電源供給基板21はコネクタ23によってカメラ回路基板18に接続され、またフレキシブルケーブル24によって白色発光ダイオード19に接続されている。つまりこれにより携帯型筐体の中に光源、撮像光学系、カメラ回路、電源回路、電池全てが内蔵されている構成となっている。 【0080】また25は後方蓋であり、ここからリチウムイオン2次電池22の交換ができるようになっている。口腔内カメラ本体使用中に電池切れを起こしてもフル充電された別のリチウムイオン2次電池と取り替えることで、すぐに使用することも出来る。口腔内カメラ本体に内蔵される各部品のうち最も重いのはリチウムイオン2次電池22であり、全部品の1/3程度(約43g)を占めている。次いで重いのはリチウムイオン2次電池22の前方に配置したカメラ回路基板18(約20g)、となっており、全部品搭載時の重心位置は図5に示すようにちょうど電源のON/OFFスイッチ4近傍にくるように配置されている。これにより使用者が自然に口腔内カメラ本体を保持した時、重心位置が支点となる指の付け根と一致するので長時間持っても疲れにくい構造となる。尚26は液晶表示型のテレビモニターであり、9は口腔内カメラ未使用時に立てかけておく非接触充電器である。 【0081】次に図6〜図8を用いて本実施の形態の動作、作用を説明する。図6は本実施の形態の口腔内カメラの全体ブロック図、図7は非接触充電手段31の詳細ブロック図、図8は電源制御手段30の詳細ブロック図である。図6において31は非接触充電手段であり、充電器9内に設けられた1次コイルに近接させ、電磁結合によって非接触で電気エネルギーを得た上で、リチウムイオン2次電池22に対し定電流定電圧充電制御を行っている。6は充電状態表示ランプであり、現在の充電状態が充電中なら赤色点灯、充電完了なら緑色点灯、また温度上昇などによる充電エラー時には赤色点滅、電池未装着や充電器未設置なら未表示する構成になっている。 【0082】30は電源制御手段であり、電源供給基板21に設けられON/OFFスイッチ入力回路27からの操作信号を受けてカメラ回路基板18上に設けられたカメラ回路28及び白色発光ダイオード19への電源供給すなわち電気負荷に対する放電の許可/禁止制御を行っている。5は静止画スイッチであり、この操作により動画/静止画生成回路32ではカメラ回路28から出力されてるビデオ動画信号を静止画に切り換えてビデオケーブル7に出力する。動画/静止画生成回路32では、静止画スイッチ5から再度操作信号を受けると静止画から元の動画入力信号をそのままビデオケーブル7に出力する。 【0083】カメラ回路28には、プリズム11、レンズ12、13、絞り14、鏡筒61などからなる結像光学モジュール33と、固体撮像素子16が接続され、電源制御手段30による通電中には常時2次元カラー画像がカメラ回路28に取り込まれている。カメラ回路28は固体撮像素子16から取り込んだアナログ信号を一旦デジタル化してノイズ除去処理をした後、画質・ゲイン調整及び鏡像を正像に反転している。カメラ回路28は、電源制御手段30から電源供給を受けている間中、固体撮像素子16に対する駆動信号を送出するとともに画像信号を入力し、NTSCビデオ信号に変換して動画/静止画生成回路32に送出している。 【0084】固体撮像素子16を含むカメラ回路28及び動画/静止画生成回路32は5V入力で合わせて200mA程度の電流を消費する負荷である。同様に電源制御手段30による通電中には、白色発光ダイオード19は常時ライトガイド20を介して撮像対象となる口腔内の歯を照射している。白色発光ダイオード19は順方向電流25mAを流せば1個あたり800mcd程度の光度となる光源であり、4個で100mAの電流負荷に相当している。つまり電源制御手段30から5V定電圧電源を供給するとすれば、電源ON時には合計300mAの負荷が接続されていることになる。 【0085】29は電池切れ警告表示部であり、カメラ回路28などの動作中に電池電圧の残量がわずかになった場合、点滅で電池切れを示す。リチウムイオン2次電池22の場合は、概ね電池電圧と電池残量が対応しているので電源制御手段30で検出した電池電圧が例えば3V以下になった時に点滅を開始させるものとする。電池切れ警告表示部29による点滅表示は、ON/OFFスイッチ入力回路27によって放電を停止するか非接触充電手段31によって充電されはじめるまで継続する。また通常動作中(放電中)に口腔内カメラ本体を非接触充電器9に設置すれば充電動作が優先され、放電は自動的に禁止される。なお、この電池切れ警告表示部29は充電状態表示ランプにて代用してもよい。この場合は点滅パターンや色を変えると分かりやすい。 【0086】次に図7を用いて非接触充電手段31の動作、作用を説明する。34は非接触充電用2次コイルであり、外部の非接触充電器9中の1次コイルと電磁結合によって電気エネルギーを蓄積する。非接触充電用2次コイル34と外部の非接触充電器9中の1次コイルとは、ちょうど口腔内カメラ本体を非接触充電器9に設置した時に最接近するように配置されている。非接触充電用2次コイル34に蓄積された電気エネルギーは、整流・定電圧回路35によって5V直流電圧源に変換される。また36は充電器検知部であり、口腔内カメラ本体が物理的に非接触充電器9に設置されているかどうかをリードスイッチで検知し充電判定部37及び電源制御手段30に伝える。 【0087】充電判定部37には、充電電流検知部38、電池電圧検知部39、温度検知部40、充電時間計時部41、スイッチング制御部42及び充電状態表示ランプ6が接続されている。充電判定部37では充電電流検知部38及び電池電圧検知部39からの検知信号に基づいてスイッチング制御部42を駆動して定電圧定電流充電を行っている。すなわちリチウムイオン2次電池22の電圧が4.1V以下の場合は常時300mAを流す定電流充電を行い、4.1Vに達した後は定電圧充電に切り替えて、充電電流を徐々に下げていく構成である。リチウムイオン2次電池22は、通常18650タイプと呼ばれる円筒形状で、1350mAh程度の容量をもつ1セルパッケージとなっており内部には過充電や過放電あるいは充放電時温度に対する保護回路が搭載されている。 【0088】電池電圧検知部39ではリチウムイオン2次電池22の電池電圧を常時検知しておき、充電判定部37では電池電圧が2.8V以下または4.2V以上の場合の充電を禁止する。温度検知部40ではリチウムイオン2次電池22周辺の雰囲気温度を検知し、充電判定部37ではこの温度が0℃以下あるいは45℃以上の時に充電を禁止する。充電時間計時部41では充電開始からの充電継続時間を計時しておきこの充電時間が所定値(例えば5時間)を超えた場合に充電を禁止する。1350mAh容量の電池に対し300mA充電をすれば空の状態からでも4.5時間でフル充電されるはずであり、5時間経過しても充電完了しなければ、何らかの異常が発生している可能性が考えられるためである。 【0089】スイッチング制御部42は整流・定電圧回路35からの電源電圧を100kHz程度のスイッチング周波数によるPWM制御でチョッピングし、リチウムイオン2次電池22に対する所定の充電を行う。スイッチング素子としては低ON抵抗となる表面実装タイプのパワーMOSFETを用いている。充電状態表示ランプ6は、前述のように充電判定部37からの出力で、現在の充電状態が充電中なら赤色点灯、充電完了なら緑色点灯、また温度上昇などによる充電エラー時には赤色点滅、電池未装着や非接触充電器未設置なら未表示する構成になっている。尚これら非接触充電手段31、充電状態表示ランプ6、電源制御手段30の構成要素は全て電源供給基板21上に表面実装タイプの電子部品として搭載されている。 【0090】次に図8を用いて電源制御手段30の動作、作用を説明する。43は放電許可判定部であり、非接触充電手段31、ON/OFFスイッチ入力回路27、電池切れ警告表示部29、電池電圧検知部39、放電時間計時部44及び電源スイッチ回路45に接続されている。 【0091】ON/OFFスイッチ入力回路27に設けられているON/OFFスイッチ4はトグル式プッシュスイッチになっており、1回押すごとにON状態とOFF状態が切り替わる。放電許可判定部43では、電池電圧検知部39における電池電圧が2.8V〜4.1Vの範囲内にあり、非接触充電手段31において充電中あるいは非接触充電器9への設置中でもなく、さらにON/OFFスイッチ入力回路27においてスイッチON状態となっている場合にのみ電源スイッチ回路45におけるゲートを開き放電を許可する構成である。 【0092】46は2A程度の過電流保護ヒューズであり、47は電池電圧を5V一定電圧に昇圧する昇圧回路である。昇圧後の5V、300mA負荷は、平均の電池電圧を3.6V、昇圧回路47における電力変換効率を70%とした場合、電池から見て約595mAの電流負荷に相当する。放電時間計時部44はON状態のままの切り忘れを防止するために設けられており、連続放電が所定時間(例えば10分間)継続すれば、一旦自動的にスイッチOFF状態に戻すタイマーとなっている。これにより実際には使用していないのに、スイッチON状態のままにしたままリチウムイオン2次電池22の残量を空にしてしまうことはなくなる。 【0093】尚、ここでは電源部の電池としてリチウムイオン2次電池22をあげたが、ニッケルカドミウム電池やニッケル水素など他の2次電池あるいは乾電池を備えても差し支えない。ON/OFFスイッチ4や静止画スイッチはプッシュスイッチである必要はない。例えばON/OFFスイッチ4をなくし非接触充電器9から取り出した場合に自動的に電源ONする構成としてもよいし、静止画スイッチ5を口腔内カメラ本体外部に取り出しフットペダル式にしても構わない。 【0094】またビデオプリンタに接続した場合の印刷スイッチやモニター画面を複数分割表示していくような構成を備えても構わない。結像光学モジュール33におけるレンズ12、13、絞り14はここでは固定されているものとしたが、レンズ12、13あるいは固体撮像素子16を移動させる焦点切替機構や絞り径を変化させる絞り調整機構を備えてもよい。また口腔内カメラ本体を構成する筐体先端部1、筐体握り部2はABS樹脂からなるとしたが、他の強化プラスチック材料を用いて先端部の肉厚を薄くしたり耐衝撃性を向上させてもよい。 【0095】(実施の形態2)図9は本発明の第2の実施の形態における口腔内カメラの断面図であり、図10は同実施の形態における口腔内カメラの全体ブロック図である。尚、図9、10において本発明の第1の実施の形態と同一機能を有する構成要素には同一符号を付与し、説明を省略する。図9において51は画像無線送信部、52は送信アンテナである。画像無線送信部51は動画像・静止画生成回路32から出力されたビデオ信号を受け、微弱のUHF帯無線電波信号に変換し、送信アンテナ52を介して空間に送信することで、近傍に設置されたテレビジョン受像機で簡単に口腔内画像を得ることができる。送信アンテナ52は筐体握り部2内に収納されており、使用者に煩わしさを与えることはない。ビデオケーブル7の洗浄・掃除が出来ないまたはしづらいという課題もなく、またビデオケーブル7のショート・断線といった故障の発生可能性も激減する。ビデオケーブル7に手や足を引っかけるなどの事故もなくなる。 【0096】また光源となる白色発光ダイオード19は筐体先端部1の内部(先端)に収納され、第1の実施の形態のライトガイド20をなくした構成である。これにより部品点数を削減することができ安価となる。 【0097】尚、無線信号の種類はこれに限るものではない。信号をデジタル化し、スペクトラム拡散による特定省電力無線通信や赤外線通信を行なってもよい。画像の秘匿化を図るために信号にスクランブルをかけるなど暗号化してもよい。また複数台を近接した位置で使用した時に混信しないようにマルチチャンネル化したり、設置場所の電波伝播状態に応じた回線自動切り替えを行う機能を備えてもよい。 【0098】(実施の形態3)図11は口腔全体を撮像するためのアクリル製樹脂からなる広角対応カバーの断面図である。なお、説明の便宜上、図11においては広角対応カバー53の口腔内カメラへの取付状態を明らかにするため、口腔内カメラの側面図上に広角対応カバーの断面図を組み合わせている。広角対応カバー53は、樹脂性の凹型レンズ54及びプラスチック装着部カバー55とからなり、両者は超音波融着され防水構造となっている。この広角対応カバー53を筐体先端部1に装着することで簡単に歯全体を写す広角化対応ができる。 【0099】(実施の形態4)図12は本発明の第4の実施の形態における口腔内カメラの側面図であり、図13は同実施の形態における筐体先端部の断面図である。図12のように筐体握り部2は本発明の第1の実施の形態そのままの形状でありながら細型化形状の筐体先端部56に交換することができるものである。図13において57は前玉レンズ、11はプリズム、14は絞り、60は後玉レンズである。さらにその後方には光学フィルタ15及び固体撮像素子16があり、絞り14、後玉レンズ60とともに、鏡筒61に取り付けられている。一方光源である白色発光ダイオード19からの出射光は可とう性を有する直径2mm程度の光ファイバからなるライトガイド62を通じて射照される。上記構成においては可とう性のライトガイド62を用いているので先端部の形状を細型化できる。つまり口腔内カメラ本体の先端部光学系を取り替えるだけで、耳鼻科用や皮膚科用など簡単に他用途へ展開ができる。なお、先端には透明キャップ65を設けている(説明の便宜上、ハッチングは省略した)。 【0100】(実施の形態5)図14は本発明の第5の実施の形態における口腔内カメラの側面図であり、図15は同実施の形態における筐体先端部の断面図である。図14のように筐体握り部2は第1の実施の形態そのままの形状でありながら細型化形状の筐体先端部63に交換することができる。第4の実施の形態と異なるのは、プリズム11をなくしたことで固体撮像素子16から見て正面の撮像対象を観察できるようになっている点にある。これにより透過効率が良くまた小型となる。耳鼻科用や皮膚科用など簡単に他用途へ展開ができる。なお、先端には透明キャップ66を設けている(説明の便宜上、ハッチングは省略した)。 【0101】(実施の形態6)図16は本発明の第6の実施の形態における口腔内カメラの先端部に配されるライトガイドと光源との位置関係を示す図である。図において、19は光源である白色発光ダイオード、20はライトガイドである。ライトガイド20は固体一体成形であり、入射部71、伝達部72、反射部73及び出射部74を備えている。また、ライトガイド20は硝子またはアクリルなどの透明な樹脂でできた固体である。白色発光ダイオード素子19の個数は必要な光量、光源である白色発光ダイオード素子19の電源回路の電流容量、または口腔内カメラの中の配置する場所の余裕等により決定される。 【0102】ライトガイド20の全面は鏡面状に仕上げられている。なお、本実施の形態では、入射部71とは図16のライトガイド20の光源(白色発光ダイオード素子19)側に広がっていく部分である。伝達部72はライトガイド20の中央平坦な板状の部分である。反射部73は光源(白色発光ダイオード素子19)とは反対側の先端にある斜面でありライトガイド20の底面に対して45°傾きを持っている。出射部74はライトガイド20の被写体側先端底面の部分である。白色発光ダイオード素子19とライトガイド20の位置関係は基本的には白色発光ダイオード素子19の中心線と伝達部72の中心線を一致させる。また入射部71の入射面に白色発光ダイオード素子19の先端を接するまで近づけて配置するとよい。伝達部72の幅は口腔内カメラの許容される外径寸法により決定される。なお、図示していないが、筐体はライトガイド20の長手方向に設けており、ライトガイド20の反射面73の前方に、筐体の先端がくるようになっている。 【0103】次に図17(a)(b)、図18(a)(b)を用いてライトガイド20内の光の伝達について説明する。図17(a)は本発明の第6の実施の形態における口腔内カメラに用いるライトガイド内の光の伝達についての第1の上面からの説明図、同(b)は同側面からの説明図、図18(a)は同第2の上面からの説明図、同(b)は同側面からの説明図である。なお、図において、ライトガイド内の折れ線79a、79bは、代表的な光の光路である。まず、ライトガイド20に入射する光の板厚方向の成分について説明する。図17(a)(b)において白色発光ダイオード素子19から入射した光のうち伝達部72に達するまでに伝達部72の幅より広がってしまう光は入射部71の側面で数回反射して伝達部72に到達する。このとき入射部71の側面で反射する光線の入射部71側面へ入射する角度は大きくなっていき、その角度が空気とライトガイド20を構成する樹脂の屈折率で決まる臨界角θrを超えてしまうと光線は屈折して入射部71の外へ出ていってしまう。 【0104】そこで、入射部71は伝達部72まで導光しようとする光の内、入射部71の入射面に入射する角度がもっとも大きいものの角度をθmaxとし、かつ、その光が入射部71の側面をn回反射して伝達部72に到達するとした場合、入射部71の広がり角θwideは【0105】 【数1】
となる条件式をみたさねばならない。この条件を満たすように入射部71の広がり角をとってやれば、ライトガイドの導光効率を上げることができる。伝達部72では、側面に臨界角以下で反射する光は理論上反射効率100%で反射し続けるので、側面に臨界角以下で入射する光はライトガイド20の透過率のみによって減衰する。反射部73の45°の傾きを持った斜面ではその面に入射する光のうち入射角が臨界角以下のものは下方に反射し、臨界角以上のものは前方に屈折して出ていく。 【0106】反射部73まで到達した光のうち反射面に臨界角以下で入射するものは全反射し出射部74より下方へ出射され、反射面に臨界角以上で入射するものは屈折してライトガイド20前方へ出射する。 【0107】次に、ライトガイド20に入射する光の板厚方向に垂直な方向(図18(b)の下向き)の成分について説明する。図18(a)(b)においてライトガイド20は板厚方向に垂直な方向には入射部71でも側面が平行になっているので伝達部72同様臨界角以下で入射した光は理論上反射効率100%で反射を繰り返し反射部73へ導かれる。反射部73では到達した光のうち反射面に臨界角以下で入射するものは全反射し出射部74より下方へ出射され、反射面に臨界角以上で入射するものは屈折してライトガイド20前方へ出射する。 【0108】なお、一体成形されたライトガイド20を用いることで、構造が簡素化される。 【0109】また、撮像装置筐体とライトガイド20を平行でないように配置したり、反射部73の反射面を45°以外にしてもよい。 【0110】また、反射部73の反射面にアルミ蒸着などによって、鏡状の膜を形成する。こうするとライトガイド20内を伝わってきた光が反射部73の反射面に入射するとき、その入射角が臨界角よりも広くても鏡状の膜で反射する。これにより、ライトガイド20前方に屈折して出射する光がなくなり、ライトガイド20の効率が上がる。ここで、反射部73の反射面にのみに鏡状の膜を形成する理由は、鏡状の膜を伝達部72に形成すると、臨界角で理論上100%の反射をしていた光が鏡状の膜ではおよそ90%程度になってしまい、伝達部72では側面の面の間で数十回もの反射を繰り返すので出射部74まで光が伝達する前に光は減衰してしまうためである。 【0111】(実施の形態7)図19は本発明の第7の実施の形態の口腔内カメラの先端部に配されるライトガイドと光源との位置関係を示す図である。図19に示すように撮像部77の下に横方向に平らなライトガイド76、両側に縦方向に平らなライトガイド75を2本配置する。横方向に平らなライトガイド76の入射部71と伝達部72はちょうど縦方向に平らなライトガイドの縦と横を入れ替えた構造をしており反射部73が横長の反射面をもっている。横方向に平らなライトガイド76の先端は撮像部のプリズム100の後方から始まっている。ここで光源には白色発光ダイオード素子19素子を各ライトガイド75、76の後ろに2個ずつ配置している。縦方向に平らなライトガイド75から出射される照明光は伝達部側面での反射回数が多いために生じる横縞状の照明むらを生じており、また横方向に平らなライトガイド20から出射される照明光は縦縞状の照明むらをしている。この縦横2種類の縞状の照明光を重ね合わせることにより照明むらをなくすことができる。これにより口腔内カメラでは照明むらのない鮮明な映像が撮影できる。 【0112】なお、横方向に平らなライトガイド76の反射部73の反射面に臨界角で入射せずに横方向に平らなライトガイド76の前方に出射した光も被写体が近接した場所にあるときは照明光として被写体を照らすことができる。 【0113】また、図20(a)(b)(c)(d)縦横のライトガイドを一体化したライトガイドを示す図であるが、このようなライトガイド101を用いることでも照明光の縞模様を消して照明にむらが現れないようにすることができる。これにより口腔内カメラで、照明むらのない鮮明な映像が撮影できるとともに口腔内カメラの構成がさらに簡略化される。 【0114】また、ライトガイドの構成としては図21(a)(b)(c)のような構成もある。 【0115】撮像部78を囲み込むように配置したライトガイド20をライトガイド20どうしのなす角が5°〜90°になるようにすると、各ライトガイド20から出射される照明光が重なりあわさって照明むらのない鮮明な映像が撮影できる。 【0116】(実施の形態8)図22(a)〜(d)は本発明の第8の実施の形態の口腔内カメラの先端部の透明樹脂を示す図である。透明樹脂カバー81は透明部82以外の表面が凹凸状の光拡散部83となっている。透明樹脂カバー81で上記他の実施の形態で示した光源と撮像部と、固体一体成形のライトガイドからなる撮像装置先端部を覆う。なお、透明部82はプリズム100に対応する位置にあり、光拡散部83は少なくともライトガイドの出射部に対応する位置(出射部近傍)に位置するように配置する。透明部82とはプリズム100の直下の部分で撮影像が凹凸でゆがんだりしないように、透明になっている。なお、透明樹脂カバー81の光拡散部83の凹凸の形状は曇り硝子状であったり、シボ加工であったり、回折格子状の模様であってもよい。光拡散部83の存する透明樹脂カバー81で光源と撮像部と、固体一体成形のライトガイドからなる撮像装置先端部を覆うことで、ライトガイドから出射される縞状の照明光を透明樹脂カバーの表面の光拡散部83で拡散させて均質な照明光にする。これにより口腔内カメラでは照明むらのない鮮明な映像が撮影できる。また、ライトガイドの反射部(例えば73)から屈折して出射した光や入射部(例えば71)、伝達部(例えば72)の面の臨界角以上で入射したために洩れた光を拡散させて周囲を照らすことができる。これにより撮像される被写体の撮像される一部分ではなく、もっと広い領域を照らすことができる。 【0117】また、透明樹脂カバー81の透明部82とその近傍の光拡散部83だけを口腔内カメラの筐体に組み込んでも、均質な照明光がえられる。これにより口腔内カメラでは照明むらのない鮮明な映像が撮影できる。 【0118】(実施の形態9)図23(a)〜(c)は本発明の第9の実施の形態の口腔内カメラのライトガイドと光源との位置関係および光の伝達を説明する図である。図23に示すように、光源9の位置をライトガイド20の伝達部72の中心からずらして配置する。なお、ライトガイド20内の折れ線79は光強度のもっとも強い光の光路である。ここでは指向性のある光源として白色発光ダイオード素子19を用いているが先端にレンズがついた電球でもよい。白色発光ダイオード素子19の光強度のもっとも強い光は白色発光ダイオード素子19の中心から出ている。その中心から出ている光線が図23に示すようにライトガイド20の入射部71の側面に入射して、反射し伝達部72に対して空気とライトガイド20の材質で決まる臨界角を超えない角度で反射をしていき、出射部74から斜め下方に出射されるように光源19を配置する。 【0119】以上のような配置関係を図19に示す縦方向に平らなライトガイド75に代えて用いることにより口腔内カメラの撮像窓(透明部83に対応する部分)の下方に向けて効率的に照明することができる。また、特に近接撮影時に照明光が2つに分かれて撮影画像の中心が暗くなるのを防ぐこともできる。さらにまた、ライトガイド20から出射される光の内、被写体に当たる光量が増えるので、照明の効率が上がり、撮影像が鮮明になるもしくは、光源に対して供給する電力を押さえることができる。 【0120】(実施の形態10)図24(a)〜(c)は本発明の第10の実施の形態の口腔内カメラのライトガイドと光源との位置関係および光の伝達を説明する図である。なお、ライトガイド20内の折れ線79dは、光強度のもっとも強い光の光路である。図24に示すように、指向性のある光源の位置を図のようにずらして、ライトガイド20の伝達部72の中心線からおよそ1°〜5°程度傾けて配置する。ライトガイド20の入射部71は光の入射面が白色発光ダイオード素子19の中心線に垂直になるようにし、入射部71の広がり角は白色発光ダイオード素子19の中心線を中心に広がっており、その片側の側面は、伝達部72の側面と一致している。白色発光ダイオード素子19の光強度のもっとも強い光は白色発光ダイオード素子19の中心から出ている。その中心から出ている光線が図24(a)に示すようにライトガイド20の入射部71の側面に入射して、反射し伝達部72に対して空気とライトガイド20の材質で決まる臨界角を超えない角度で反射をしていき、出射部74から斜め下方の被写体側に出射される。 【0121】このようにライトガイド20の長さや白色発光ダイオード素子19の配置を決定し、これを図19に示す縦方向に平らなライトガイド75に代えて用いることにより口腔内カメラの撮像窓の下方の被写体に向けて効率的に照明することができる。また特に近接撮影時に照明光が2つに分かれて撮影画像の中心が暗くなるのを防ぐことができる。さらにまた、反射回数が減少することから実際上の光の減衰を抑えることができライトガイド20から出射される光の内、被写体に当たる光量が増えるので、照明の効率が上がり、撮影像が鮮明になるもしくは、光源に対して供給する電力を押さえることができる。 【0122】(実施の形態11)図25は本発明の第11の実施の形態の口腔内カメラの先端部分の側面からの説明図である。ここで、図に向かって手前側のライトガイドは、省略されている。撮像部(レンズ85、撮像素子16)の先端にあるプリズムは台形状であり、断面が4:3になっている。プリズム84を図25のように台形状にすることによりプリズム84の被写体側の面でけられる画角θを低減し、組み合せレンズ85側にプリズム84をのばすことで組み合せレンズ85側面での屈折をレンズ側に近づけて組み合せレンズ85とプリズム84との間で画角が広がるのを低減する。これにより、画角を押さえながら、組み合せレンズ85と被写体間の距離をのばすことができる。また被写体距離が長くなるので被写体深度が深くなる。さらに組み合せレンズ85の絞り径を小さくする必要がないため、ハロゲンランプなどの強い光源を必要としなくてすむ。そのため、光源を内蔵できて口腔内カメラを小型化することができる。 【0123】なお、上記各実施の形態では口腔内カメラを用いて説明したが、口腔内カメラ以外の撮像装置についても同様に適用できることは言うまでもない。 【0124】以上のように本発明の各実施の形態によれば次のような効果を有する。 (1)口腔内カメラの構成要素全てがカメラ筐体(筐体先端部1、56、63、筐体握り部2)に内蔵されているため、簡単に持ち運ぶことが出来、扱い易さが飛躍的に向上する。 【0125】(2)白色発光ダイオード19によって撮像対象を照射するので、発熱量や電力消費を抑えたまま効率向上を図ることが出来る。また筐体先端部1に光源(白色発光ダイオード19)を直接配置しても火傷を起こす危険性はない。また白色発光ダイオード19の持つ指向性により反射板が不要となり小型安価となり設置場所に制約を受けない。さらに光源交換の手間がなくなる上に、落下等により光源が破損することもなくなる。 【0126】(3)ライトガイド20、62、64によって筐体先端部1、56、63を細くすることができ奥歯の観察が容易となる。 【0127】(4)電源部は電池(リチウムイオン2次電池22等)からなるので、口腔内カメラから外部に電源コードを出す必要がなく電源ショート・断線・漏電などによる危険や故障がなくなる。 【0128】(5)外部に設けられた非接触充電器9に設置するだけで充電できるリチウムイオン2次電池22を搭載したので、電池交換する必要がなくなる。電池電極は口腔内カメラの外部に露出しないので、電池電極の腐食や静電気ノイズによる内部回路の故障の発生可能性が激減し、長寿命となる。また口腔内カメラ、非接触充電器9ともに容易に防水構造とすることが可能であり、水洗いできる。 【0129】(6)画像無線送信部51および送信アンテナ52を備えることで完全な無線化が達成されるので、ビデオケーブルの煩わしさから解放される。ビデオケーブルの洗浄・掃除が出来ない、またはしづらいという課題もなく、またビデオケーブルのショート・断線といった故障の発生可能性も激減する。さらに、ビデオケーブルに手や足を引っかけるなどの事故もなくなる。 【0130】(7)樹脂性の筐体により安価に防水構造に出来ることになる。 (8)少ない部品点数で筐体先端部1、56、63付近にまとめられた光学系部品によって、実装時の寸法バラツキを小さく抑えることができる。また部品点数が減るので部品管理上でもコスト面でも有利となる。さらに筐体先端部1、56、63側から落下した場合の耐衝撃性も向上する。 【0131】(9)口腔内カメラの重心位置が、概ね筐体握り部2付近にくるので、長時間保持しても疲れにくい。 【0132】(10)口腔内カメラそのものの防水を図ったままで、広角対応カバー53を装着することで歯全体を写す広角化対応ができる。 【0133】(11)複数の筐体先端部1、56、63の中から1つの選択することによって筐体先端部の形状や視野角、焦点距離などを変えることができ、簡単に他用途へ流用できる。 【0134】(12)反射部73によって、伝達部72と出射部74から出射される光の方向を変化させることができる。 【0135】(13)反射部73によって、筐体の軸方向と出射部74から出射される光の方向を変化させることができる。 【0136】(14)反射部72を反射鏡状にし反射部72での反射効率をあげたものであり、ライトガイド20の導光効率があがって、照明光の明るさが増す。それによって、より明るい画像を得ることができる。 【0137】(15)平行でない複数のライトガイド75、76を備えることにより、照明むらのない照明をすることができる。それによって、照明むらのないきれいな画像が得られる。 【0138】(16)平行な2つのライトガイド75の間に平行でないライトガイド76を設けることにより、照明むらのない照明をすることができる。それによって、照明むらのないきれいな画像が得られる。 【0139】(17)平行でない複数のライトガイド75、76を一体成形することにより、部品点数を減らすことができる。 【0140】(18)出射部74から出射される光を撮像窓のある側に傾けることにより、被写体を効率的に照明して、近接撮影時の照明むらをなくすことができる。それによって、近接撮影時でも、照明むらのないきれいな画像が得られる。 【0141】(19)光源19をライトガイド20の厚み方向に傾けて設けることで、出射部74から出射される光を撮像窓のある側に傾けることにより、被写体を選択的に照明して、近接撮影時の照明むらをなくすことができる。 【0142】(20)ライトガイドの入射部71は板状の厚みを広げる方向の傾斜面を備えたもので、ライトガイドの入射面を広くとることができ、ライトガイドの導光効率をあげることができる。 【0143】(21)光源からのもっとも強い光の光軸が入射部71の傾斜面と交差し、その傾斜面で反射して、撮像窓のある側に傾けて出射されるように光源を配したものであり、被写体を効率的に照明して、近接撮影時の照明むらをなくすことができる。 【0144】(22)ライトガイド20の出射部74近傍に光拡散部83を備え、ライトガイド20の出射部から出射される光を拡散させて照明むらをなくすことができる。 【0145】(23)ライトガイド20の出射部74近傍にシボ加工もしくは凹凸加工のいずれかにより形成された光拡散部83を備え、ライトガイドの出射部74から出射される光を拡散させて照明むらをなくすことができる。 【0146】(24)被写体からの光を取り入れる撮像窓を覆う透明部82と、透明部82の近傍に在する光拡散部83とを備えることにより、ライトガイド20の出射部から出射される光を拡散させて照明むらをなくすことができる。 【0147】(25)被写体からの光を取り入れる撮像窓を覆う透明部82と、透明部82の近傍に在する光拡散部83とを備えたカバー81を撮像装置の先端にかぶせることにより、ライトガイドの出射部から出射される光を拡散させて照明むらをなくすことができる。 【0148】(26)プリズム100と撮像部77とを囲み込むように、平行に設けた2つのライトガイド75とその間に平行でないライトガイド76を備えることで、照明むらのない照明をすることができる。また、平行に設けた2つのライトガイド75の間に配したプリズム100で被写体からの光を反射して撮影部で照明むらのない画像を撮像することができる。 【0149】(27)プリズムとしてレンズ85側にのばした台形状のプリズム84を用いることにより、レンズ85の絞りを絞ることなしに被写体深度をとることができる。そのため、強い光源が必要なくなり、撮像装置が大幅に小型化できる。 【0150】(28)光源を白色発光ダイオード素子19または先端にレンズがついた電球などの指向性のある物にすることにより、ライトガイド20に入射する効率が上がるので出射部74から出射する光は明るくなる。それによって、より明るい画像を得ることができる。 【0151】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明の第1の撮像装置は、撮像装置の構成要素全て(少なくとも撮像部、信号処理部、光源、電源部)が筐体に内蔵されているため、簡単に持ち運ぶことが出来る。また、光ファイバーと多芯の信号線からなるケーブルが不要または著しく軽量となるので扱い易さが飛躍的に向上する。 【0152】また、本発明の第2の撮像装置は、光源は、光ファイバーを介さず直接白色発光ダイオード素子によって撮像対象を照射するので、発熱量や電力消費を抑えたまま効率向上を図ることが出来る。 【0153】また、本発明の第3の撮像装置は、ライトガイドにより、筐体の先端部以外に配置した光源からの照射光を細型化して筐体先端部から撮像対象を照射するので、筐体の先端部を細くすることができ奥歯の観察が容易となる。また光源は筐体に内蔵されるので、据え置き型金属ケースや光ファイバーは不要となり、安価に構成できるとともに設置場所に制約されない。 【0154】また、本発明の第4の撮像装置は、電源部は電池からなるので簡単に持ち運び出来る。また、筐体から外部に電源コードを出す必要がないので、電源ショート・断線・漏電などによる危険や故障がなくなる。さらに光源を白色発光ダイオード素子にするなど低消費電力化を図った負荷を用いれば長時間連続使用できるようになり、実用上従来の撮像装置と何ら遜色ない。 【0155】また、本発明の第5の撮像装置は、電源部の蓄電池と充電回路に設けた非接触充電用2次コイルにより、本発明の第4の撮像装置の有する効果に加えて外部に設けられた非接触充電器に設置するだけで充電できるので、頻繁に電池交換する必要がなくなる。また、非接触充電器を撮像装置の置台として使用できる形状とし、非使用時には撮像装置を非接触充電器の上に立てかけることで自動的に充電するようにすれば、使用者に対し頻繁に電池交換をさせる手間がなくなる。また、電池電極は筐体外部に露出しないので、電池電極の腐食や静電気ノイズによる内部回路の故障の発生可能性が激減し、長寿命となる。また筐体、非接触充電器ともに容易に防水構造とすることが可能であり、水で丸洗いできるなど取り扱い性から歯科医院など業務用での用途に適している。 【0156】また、本発明の第6の撮像装置は、映像信号を無線送信する無線送信部を備えることで、使用者は口腔内撮像時に撮像装置についてまわるビデオケーブルの煩わしさから解放される。また、ビデオケーブルの洗浄・掃除が出来ないまたはしづらいという衛生上の課題もなくなる上、ビデオケーブルのショート・断線といった故障の発生可能性も激減する。さらに、ビデオケーブルに手や足を引っかけて、接続機器を落としたり、コネクタ部がはずれ人体に当たるといった事故もなくなる。また、電源部を電池(蓄電池を含む)で構成すれば、完全な無線化が達成されるのでより一層有用である。 【0157】また、本発明の第7の撮像装置は、樹脂性の筐体は、照明・撮像用の透明部との間を超音波融着する等によって容易にかつ安価に防水構造に出来ることとなる。 【0158】また、本発明の第8の撮像装置は、レンズは樹脂性の非球面レンズを用いることで従来4〜6枚程度必要だったものを1〜2枚に抑えることが出来る。また少ない部品点数で筐体の先端部付近にまとめられた光学系部品によって、実装時の寸法バラツキを小さく抑えることができる。また、埃や汚れを嫌う光学系部品の点数が少なくなるので部品管理上でもコスト面でも有利となる。さらに筐体先端から落下した場合の耐衝撃性も向上する。 【0159】また、本発明の第9の撮像装置は、重心位置が、概ね筐体の握り部付近にくる構成としたので、使用者がこの撮像装置を長時間保持しても疲れにくい。 【0160】また、本発明の第10の撮像装置は、レンズ付きカバーを筐体の先端部に装着することで視野角または焦点距離を変換するので、撮像装置そのものの防水を図ったままで、簡単にレンズ付きカバーを装着することで歯全体を写す広角化対応ができる。 【0161】また、本発明の第11の撮像装置は、形状の異なる複数の筐体先端部の中から1つを選択して筐体握り部に装着することによって本体先端部の形状や視野角、焦点距離などを変えることができ、簡単に他用途(例えば、耳孔、頭皮、瞳孔など口腔以外の被写体への適応)へ流用できる。 【0162】また、本発明の第12の撮像装置は、一体成形されたライトガイドを用いることで、構造が簡素化される。 【0163】また、本発明の第13の撮像装置は、ライトガイドの伝達部は前記筐体の軸方向に光を伝達するとともに、出射部は前記筐体の軸方向とは異なる方向に光を出射するので、前記筐体の軸方向とは異なる方向に光を出射することができるという効果を有しながら、筐体の細型化を図ることができる。 【0164】また、本発明の第14の撮像装置は、反射部を反射鏡状にすることにより、反射部での反射効率をあげることができ、ライトガイドの導光効率があがって、照明光の明るさを増すことができる。 【0165】また、本発明の第15の撮像装置は、複数のライトガイドの内いずれか2つのライトガイドを互いに平行でなく備えることにより、各ライトガイドからの照明光に生じる照明むらを重ね合わせることで照明むらを消すことができ、照明むらのない照明をすることができる。 【0166】また、本発明の第16の撮像装置は、平行に設けた2つのライトガイドの照明光で生じる照明むらと、その間に設けた前記2つのライトガイドとは平行でないライトガイドで生じる照明むらとを重ね合わせることにより、照明むらのない照明をすることができる。 【0167】また、本発明の第17の撮像装置は、複数のライトガイドを一体化することにより複数本の導光路を用いる場合に比べて部品点数を減らすことができる。 【0168】また、本発明の第18の撮像装置は、ライトガイドの出射部から出射される光は前記撮像窓のある側に傾けて出射されることにより、撮像窓の前にある被写体を効率よく照明することができ、特に近接撮影時の照明むらの解消に有用である。 【0169】また、本発明の第19の撮像装置は、ライトガイドが撮像窓に対して略垂直に設けられた板状体であるとともに、光源を前記板状体のライトガイドの厚み方向に傾けて設けたものであり、前記ライトガイドの出射部から出射される光は前記撮像窓のある側に傾けて出射されることとなり、撮像窓の前にある被写体を効率よく照明することができ、特に近接撮影時の照明むらの解消に有用である。 【0170】また、本発明の第20の撮像装置は、ライトガイドの入射部は板状の厚みを広げる方向の傾斜面を備えたので、ライトガイドの入射面を広くとることができ、ライトガイドの導光効率をあげることができる。 【0171】また、本発明の第21の撮像装置は、光源からのもっとも強い光の光軸が前記板状体の厚みを広げる方向の傾斜面と交差し、光源からのもっとも強い光が前記傾斜面で反射して、撮像窓のある側に傾けて出射されるので、撮像窓の前にある被写体を効率よく照明することができ、特に近接撮影時の照明むらの解消に有用である。 【0172】また、本発明の第22の撮像装置はライトガイドの出射部近傍に拡散部を備えたものであり、前記ライトガイドの出射部から出射される光を拡散させて照明むらをなくすことができる。 【0173】また、本発明の第23の撮像装置はライトガイドの出射部近傍にシボ加工もしくは凹凸加工のいずれかにより形成された光拡散部を備えたものであり、前記ライトガイドの出射部から出射される光を拡散させて照明むらをなくすことができる。 【0174】また、本発明の第24の撮像装置は、少なくともライトガイドを収納する筐体を備えるとともに、前記筐体は被写体からの光を取り入れる撮像窓を覆う透明部と、前記透明部の近傍に在する光拡散部とを備えたものであり、前記ライトガイドの出射部から出射される光を拡散させて照明むらを解消するとともに、撮像窓から被写体のクリアな映像を取り入れることができる。 【0175】また、本発明の第25の撮像装置は、少なくともライトガイドを収納する筐体を備えるとともに、前記筐体に被写体からの光を取り入れる撮像窓を備え、前記撮像窓に対応する位置に在する透明部を前記透明部の近傍に在する光拡散部とを備えたカバーを前記筐体に装着したものであり、上記第24の撮像装置と同様の効果を有するとともに、カバーの着脱が容易となり洗浄時等に取り扱いが容易となる。 【0176】また、本発明の第26の撮像装置は平行に設けた2つのライトガイドの照明光で生じる照明むらと、その間に設けた前記2つのライトガイドとは平行でないライトガイドで生じる照明むらを重ね合わせることにより、照明むらのない照明をすることができるとともに、前記平行に設けた2つのライトガイドの間にプリズムを配しているので前記平行に設けた2つのライトガイドから照射される光が、均等に被写体を照射することとなり、より一層照明むらを防止することができる。 【0177】また、本発明の第27の撮像装置は、プリズムは断面が台形状であるとともに、前記台形状の一方の斜面は上底及び下底に対して垂直であり、かつ、前記撮像窓が前記下底側に存するものであり、プリズム内の反射面と映像の出射する面との間に距離を設けることにより、プリズムと撮像部との距離を短かくして、撮像部の画角を抑制することができ、被写体深度をとることができる。 【0178】また、本発明の第28の撮像装置は、光源から照射される光は指向性のある光であるものであり、ライトガイドに入射する効率が上がるので出射部から出射する光は明るくなる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】000005821 【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
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| 【出願日】 |
平成9年(1997)7月11日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】 【氏名又は名称】滝本 智之 (外1名)
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| 【公開番号】 |
特開平11−56774 |
| 【公開日】 |
平成11年(1999)3月2日 |
| 【出願番号】 |
特願平9−186327 |
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