JP6038644B2 - 生体撮像装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば、口腔内や外耳道などの生体における暗所に挿入して、暗所内の撮像対象箇所を撮像する生体撮像装置に関する。

昨今の診療内容の高度化やインフォームド・コンセント（informed consent）の充実の観点から、例えば、齲蝕された齲歯を撮像し、患者に撮像した齲歯の画像を見せながら説明したり、画像を確認しながら診療したりするために、口腔内カメラ等の生体撮像装置が用いられている。例えば、特許文献１で示す生体観察装置もそのひとつである。

このような口腔内カメラなどの生体観察装置の場合、撮像対象である齲歯は口腔内という暗所にあるため、撮像対象箇所を照明で照らしながら撮像する必要がある。例えば、上述の特許文献１で開示する生体観察装置においても、撮像するための窓部、つまり、撮像対象箇所で反射した反射光の入射を許容する光通過端部の側方にＬＥＤ等の照明を備え、当該ＬＥＤで撮像対象箇所を照らして撮像する構成である。

しかしながら、ＬＥＤ等の照明は、撮像対象箇所で反射した反射光の入射を許容する光通過端部の側方に配置しているため、例えば、根管治療のように、狭隘で深さのある根管部分を撮像しようとして、光通過端部を根管の延長上に配置すると、ＬＥＤから照射された照射光は、根管に対して側方向から照射することとなり、撮像したい根管の内部奥側を照らすことができず、十分に満足できる観察画像を撮像することは困難であった。

国際公開第２００５／１０４９２６号パンフレット

この発明は、上述した問題に鑑み、暗所における狭隘で深さのある撮像対象箇所であっても、撮像対象箇所の内部を確実に照らして撮像できる生体撮像装置を提供することを目的とする。

この発明は、生体における暗所に一部を挿入し、撮像対象箇所を撮像する手持ちの生体撮像装置であって、前記撮像対象箇所で反射する反射光の入射を許容する光通過端部を有し、前記暗所に挿入されるヘッド部、前記光通過端部から入射した入射光を導光する導光部、及び該導光部を導光する前記入射光を受光して撮像する撮像部がこの順で配置され、前記ヘッド部に、前記光通過端部から入射した前記入射光を前記導光部に導光するヘッド内レンズ組と、前記光通過端部において、前記導光部を導光し、前記撮像部で撮像される前記入射光の光軸と略平行な光軸の同軸照明光として前記光通過端部より前記撮像対象箇所に向かって照射する同軸照明部と、前記入射光と前記同軸照明光とを同軸上で導光するビームスプリッタとが備えられ、前記ヘッド部内において、前記同軸照明部の光源は、前記ヘッド部の軸方向に対して交差する方向に配置され、該同軸照明部の光源から照射された前記同軸照明光は、他のレンズを介することなく、前記ヘッド内レンズ組を導光し、収束されることを特徴とする。

上述の生体における暗所は、口腔内、外耳道、あるいは鼻腔等の外部から生体撮像装置を挿入できる暗所空間とすることができ、例えば、生体における暗所が口腔である場合、撮像対象箇所は齲蝕した齲歯や、歯周病などが発症した歯肉、あるいは舌下の病変部など当該暗所空間における診療対象箇所とすることができる。

上記同軸照明光は、可視光のみならず、赤外線などの撮像対象箇所に照射するとともに、撮像対象箇所で反射した反射光を撮像部で受光して撮像可能な適宜の光で構成することができる。また、上記同軸照明部は、上述したような適宜の光で構成する同軸照明光を照射するＬＥＤ素子や照明手段とすることができる。なお、同軸照明光は、クリティカル照明とよばれる収束光や、ケーラー照明とよばれる平行光のみならず、拡散する拡散光であってもよい。特に、口腔内の歯科用途のように撮像対象箇所が齲蝕した齲歯における根管の奥である場合には収束光を用いることでより鮮明な撮像が可能となる。

また、上述の「前記光通過端部において、前記導光部を導光し、前記撮像部で撮像される前記入射光の光軸と略平行な光軸の同軸照明光」との記載における「前記入射光の光軸と略平行な光軸」とは、完全な平行のみならず、前記入射光の光軸に対して、誤差程度にわずかに傾斜する光軸であることを含む概念である。

上述の前記撮像対象箇所で反射する反射光は、同軸照明光の反射光のみならず、自然光による反射光を一部含んでもよい。
上記撮像部は、動画、静止画あるいは動画を撮像しながら所望のタイミングで静止画を撮像する撮像部とすることができる。また、撮像部はＣＭＯＳセンサやＣＣＤイメージセンサ等を用いたデジタル画像あるいはアナログ画像を撮像する撮像部とすることができる。

この発明により、暗所における狭隘で深さのある撮像対象箇所であっても、撮像対象箇所を確実に照らして撮像することができる。
詳しくは、同軸照明部によって、前記光通過端部における前記入射光の導光路の少なくとも一部に沿って前記入射光の光軸と略平行な光軸の同軸照明光として前記光通過端部より照射することにより、つまり、光通過端部から入射し、導光部を導光した反射光を受光して撮像部で撮像する反射光の光軸と同軸照明光の光軸とが撮像対象箇所に向かって略一致するため、狭隘な深さのある撮像対象箇所であっても、狭隘な箇所の深さのある撮像対象箇所の内部を同軸照明光で照らし、撮像対象箇所で反射した反射光を光通過端部から入射して撮像することができる。

また、前記ヘッド部に、前記光通過端部から入射した前記入射光を前記導光部に導光するヘッド内レンズ組と、前記光通過端部において、前記導光部を導光し、前記撮像部で撮像される前記入射光の光軸と略平行な光軸の同軸照明光として前記光通過端部より前記撮像対象箇所に向かって照射する同軸照明部と、前記入射光と前記同軸照明光とを同軸上で導光するビームスプリッタとが備えられ、前記ヘッド部内において、前記同軸照明部の光源は、前記ヘッド部の軸方向に対して交差する方向に配置され、該同軸照明部の光源から照射された前記同軸照明光は、他のレンズを介することなく、前記ヘッド内レンズ組を導光し、収束されるため、前記ヘッド部に備えたビームスプリッタが、前記同軸照明部の光源から照射された前記同軸照明光を方向変換し、前記同軸照明光と前記入射光とを同軸上で導光するため、コンパクトな生体撮像装置を構成することができる。

この発明の態様として、前記光通過端部に、光の通過を許容する窓部を備え、該窓部を、前記入射光の光軸に直交する面に対して傾斜する向きで配置することができる。
この構成により、内部に不要物が侵入することを防止できるとともに、窓部で反射光や照明光が反射して撮像画像に写り込むフレアの発生を防止することができる。

詳しくは、光の通過を許容する窓部を光通過端部に備えたことにより、装置内部に唾液などの不要物が侵入することを防止できるものの、撮像対象箇所で反射した反射光や照射する照明光は窓部を通過する際に、これらの光の一部が窓部の表面で反射するため、この窓部表面で反射した窓部反射光がフレアとして写り込み、撮像した画像が白っぽくなったり、光がにじんだりして、鮮明な観察画像を撮像できなくなる。これに対し、前記光通過端部に備えた窓部を、前記入射光の光軸に直交する面に対して傾斜する向きで配置することで、窓部表面で反射した窓部反射光と、撮像する入射光とが合わさることなく、つまりフレアが生じることなく、鮮明な観察画像を撮像することができる。

またこの発明の態様として、前記光通過端部が、前記ヘッド部の軸方向に対して交差する方向に配置されるとともに、前記ヘッド部に、前記入射光を前記光通過端部から前記ヘッド部の軸方向に向かって反射させて方向変換する反射手段が備えられることができる。

この発明により、装置本体における光通過端部等の配置について自由度が向上し、例えば診療内容に応じた所望の形状の生体撮像装置を構成することができる。また、光通過端部に備えた窓部による上述のようなフレアの写り込みを防止して、鮮明な観察画像を撮像することができる。

またこの発明の態様として、前記入射光の光軸に対して交差する方向に偏心させた偏心位置より斜照明光として前記光通過端部より照射する斜照明部を備えることができる。
上記斜照明光は、拡散光のみならず、平行光で構成してもよい。また、偏心位置より照射する斜照明光は、光通過端部から照射される同軸照明光の光軸と平行に照射した光のうち拡散された光を斜照明光としてもよいし、偏心位置より撮像対象箇所に向けて照射方向自体を傾けて照射して斜照明光としてもよい。
この発明により、狭隘で深さのある撮像対象箇所の内部に同軸照明光を照射するとともに、撮像対象箇所の周辺に斜照明光を照射して、より鮮明な観察画像を撮像することができる。

またこの発明の態様として、前記斜照明部を、白色照明光を照射する白色照明部と、青色照明光を照射する青色照明部とで構成することができる。
この発明により、白色照明光のみの照射、青色照明光のみの照射、あるいは白色照明光及び青色照明光を同時照射する、いわゆるカクテル光としての照射など、用途に応じた照明光を照射することができる。具体的には、青色照明光を励起光として照射すると、歯牙の齲蝕部、歯石、歯垢等から可視領域の蛍光が放射されるため、齲蝕部、歯石、歯垢等を容易に目視観測することができる。逆に、白色照明光を照射すると明るい画像を撮像することができる。このように、白色照明光と青色照明光のそれぞれの特徴を活かした観察画像を撮像することができる。

またこの発明の態様として、前記斜照明部及び前記同軸照明部における光源を共通の光源とすることができる。
この発明により、コンパクトな生体撮像装置を構成することができる。また、前記斜照明部及び前記同軸照明部における光源を共通化することで、部品点数が少なくなり、生体撮像装置の組み立て性を向上するとともに、材料コストを低減することができる。

またこの発明の態様として、前記同軸照明部及び前記斜照明部における照明光の照射を制御する制御部を備えることができる。
上述の「前記同軸照明部及び前記斜照明部における照明光の照射を制御する」とは、前記同軸照明部及び前記斜照明部の同時照射、一方の照射、あるいは同時照射であっても照射光量の調整など、さまざまな照射状況を制御することを意味している。

この発明により、所望の照明状態における観察画像を撮像することができる。具体的には、狭隘で深さのある撮像対象箇所のみに同軸照明光を照射したり、その周辺のみに斜照明光を照射したり、狭隘で深さのある撮像対象箇所の観察画像におけるコントラストを際立たせるために、同軸照明光と斜照明光の光量バランスを調整したりすることで、診療に適した観察画像を撮像するための様々な所望の照明状況を作ることができる。

またこの発明の態様として、前記装置本体に、前記撮像装置で撮像する撮像対象箇所に対する焦点調整部を備えることができる。
この発明により、狭隘で深さのある撮像対象箇所に同軸照明光を照射するとともに、当該撮像対象箇所の内部に焦点が調整された鮮明な観測画像を撮像することができる。

またこの発明の態様として、前記生体における暗所を口腔とすることができる。
この発明により、口腔内における歯牙の齲蝕状況、欠損部、病変部や、歯石或いは歯垢の付着状況、根管部、歯肉、頬、舌の病変部の観察画像を撮像し、撮像した口腔内の観察画像を確認しながら診療したり、インフォームド・コンセントを行ったりすることができる。

この発明により、暗所における狭隘で深さのある撮像対象箇所であっても、撮像対象箇所の内部を確実に照らして撮像できる生体撮像装置を提供することができる。

口腔内カメラの説明図。 口腔内カメラの内部機構の説明図。 口腔内カメラの内部機構の斜視図。 口腔内カメラの使用状態の概略図。 観察画像写真の説明図。

この発明の本実施形態を以下図面とともに説明する。
図１は口腔内カメラＣの説明図を示している。詳しくは、図１（ａ）は口腔内カメラＣの平面図を示し、図１（ｂ）は口腔内カメラＣの側面図を示し、図１（ｃ）は口腔内カメラＣの底面図を示している。
なお、図１（ｂ），（ｃ）には口腔内カメラＣの内部に配置するカメラ内部機構１０について破線で示している。

図２は口腔内カメラＣの内部機構１０の説明図を示し、詳しくは、図２（ａ）は口腔内カメラＣの縦断面図を示し、図２（ｂ）は外装２を透過状態で図示した口腔内カメラＣの側面図を示している。さらに、図２（ｃ）は図２（ａ）におけるａ部の拡大図を示している。

図３は正面左下方からのカメラ内部機構１０の斜視図を示し、図４は口腔内カメラＣの使用状態についての概略図を示し、図５は撮像対象箇所Ｔである根管について撮像した観察画像写真ｉ（ｉ１，ｉ２，ｉ３）についての説明図を示している。詳しくは、図５（ａ）は斜照明光Ｌ２のみを照射した状態の観察画像写真ｉ１であり、図５（ｂ）は同軸照明光Ｌ１のみを照射した状態の観察画像写真ｉ２であり、図５（ｃ）は同軸照明光Ｌ１と斜照明光Ｌ２とを照射した状態の観察画像写真ｉ３である。

口腔内カメラＣは、図１に示すように、太径のペン型であり、先端側（図１において左側）から後方（図１において右側）に向かって順に、挿入部Ｃ１、スイッチ部Ｃ２、及び把持部Ｃ３で構成する外装２の内部にカメラ内部機構１０を配置して構成している。

挿入部Ｃ１は、撮像対象箇所Ｔがある口腔Ｋに挿入する部分であり、わずかに先端側に向かって細径となるような横向きの略錐台形状であり、先端側上面を傾斜させるとともに、底面をフラットに構成した先端側外装２ａを備え、先端側外装２ａの先端側底面に、後述する照明光Ｌの通過を許容する、底面視略矩形のカバーガラス２７を備えている。

スイッチ部Ｃ２は、後述するスイッチＳを備えた部分であり、先端側が先端側外装２ａの後端側と略同一形状となるように、わずかに先端側に向かって細径となる横向きの略錐台形状である中間外装２ｂを備えるとともに、中間外装２ｂの上面に、複数のスイッチＳを配置している。詳しくは、中間外装２ｂの上面に配置したスイッチＳは、先端側から順に、メインスイッチＳ１、照明切替スイッチＳ２、斜照明光源切替スイッチＳ３及び画像切替スイッチＳ４の４つのスイッチで構成している。

メインスイッチＳ１は、口腔内カメラＣの電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるとともに、動画の撮像中に、静止画を撮像するシャッタースイッチとして機能するスイッチである。

照明切替スイッチＳ２は、同軸照明光Ｌ１及び斜照明光Ｌ２で構成する照明光Ｌについて、後述するように、同軸照明光Ｌ１を照射する同軸照明ＬＥＤ２５と斜照明光Ｌ２を照射する斜照明用ＬＥＤ２６を切り替えるスイッチである。

斜照明光源切替スイッチＳ３は、後述するカメラ内部機構１０に備え、斜照明光Ｌ２を構成する青色ＬＥＤ２６ａと白色ＬＥＤ２６ｂとによる照射を切り替えるスイッチである。
画像切替スイッチＳ４は、口腔内カメラＣで撮像し、モニタＭに表示する観察画像を、動画と静止画とに切り替える、あるいは、複数の静止画の中からモニタＭに表示する静止画を選択して表示させるスイッチである。

把持部Ｃ３は、施術者が口腔内カメラＣを把持する部分であり、後端側が有底となる略円筒状の後端側外装２ｃと、後端側外装２ｃの先端側において、周方向に外嵌する焦点調整リング３を備えている。また、後端側外装２ｃの後端には、図４に示すように、一端がモニタＭに接続されたケーブル４が接続されている。

上述のように構成した外装２の内部に配置するカメラ内部機構１０は、先端側から順に、ヘッド部２０、導光部３０、焦点調整部４０、及び撮像部５０で構成している。
なお、ヘッド部２０は外装２における先端側外装２ａに配置し、導光部３０は中間外装２ｂの先端側に配置し、焦点調整部４０は中間外装２ｂの後方及び後端側外装２ｃの先端側を跨いで配置し、撮像部５０は後端側外装２ｃの後方に配置している。

ヘッド部２０は、先端側の底面に配置した斜照明配置盤２１、斜照明配置盤２１の上方に配置した反射ミラー２２、反射ミラー２２の後方に配置した対物レンズ系を構成するヘッド内レンズ組２３、ヘッド内レンズ組２３の後方に配置したビームスプリッタ２４、ビームスプリッタ２４の上方に配置した同軸照明ＬＥＤ２５で構成している。

斜照明配置盤２１は、底面視略矩形の基盤であり、底面中央に、同軸照明光Ｌ１及び反射光Ｌｒの通過を許容する通過孔２１ａを備え、通過孔２１ａの側方に、斜照明光Ｌ２を照射する斜照明用ＬＥＤ２６を配置している。

なお、斜照明用ＬＥＤ２６は、青色照明光Ｌｂを下方に向かって照射する２つの青色ＬＥＤ２６ａと、白色照明光Ｌｗを下方に向かって照射する２つの白色ＬＥＤ２６ｂとで構成するとともに、通過孔２１ａの両側方において、青色ＬＥＤ２６ａ同士及び白色ＬＥＤ２６ｂ同士のそれぞれが通過孔２１ａの中心に対して点対称となるように配置している。

この青色ＬＥＤ２６ａが照射する青色照明光Ｌｂと、白色ＬＥＤ２６ｂが照射する白色照明光Ｌｗにより斜照明光Ｌ２を構成しているが、青色照明光Ｌｂ及び白色照明光Ｌｗのうち一方のみの照射、あるいは両方の照射は、撮像対象箇所Ｔの診療内容や観察内容に応じて、斜照明光源切替スイッチＳ３の押下により切り替えるよう構成している。

このように、通過孔２１ａの側方に配置した斜照明用ＬＥＤ２６（２６ａ，２６ｂ）から照射される斜照明光Ｌ２は、図３に示すように、通過孔２１ａを通過して照射される同軸照明光Ｌ１及び、通過孔２１ａを通過して入射される反射光Ｌｒの光軸Ａより、側方に偏位した位置において下方に拡散する拡散光として、撮像対象箇所Ｔの周囲の歯牙ｔｏに照射する。

反射ミラー２２は、斜照明配置盤２１の上方に配置され、後述する同軸照明ＬＥＤ２５から照射され、ヘッド内レンズ組２３の光軸方向Ｘ（以下において、単に軸方向Ｘと称する場合がある）に導光した同軸照明光Ｌ１を、斜照明配置盤２１の通過孔２１ａに向かって照射方向に、反射させて方向変換するとともに、通過孔２１ａを通過して入射される反射光Ｌｒを、軸後方向Ｘ２に方向変換するためのミラーである。

なお、軸方向Ｘは、図２（ａ）に示すように、口腔内カメラＣの長手方向と一致する方向であり、照射方向は図２の紙面上において軸方向Ｘに対して下向きに略直交する方向である。また、上記軸方向Ｘのうち、後方から先端側に向かう方向を軸先端側方向Ｘ１とし、その逆方向となる先端側から後方に向かう方向を軸後方向Ｘ２としている。

このように、ヘッド内レンズ組２３を軸先端側方向Ｘ１に導光した同軸照明光Ｌ１を、斜照明配置盤２１の通過孔２１ａに向かって照射方向に、反射させて方向変換するためには軸方向Ｘや、軸方向Ｘに平行なカバーガラス２７に対して反射ミラー２２を４５度の角度で設置するが、反射ミラー２２によって方向変換した同軸照明光Ｌ１の進行方向が、カバーガラス２７に対して直交方向Ｙとならないように、反射ミラー２２を４５度よりも先端側に傾斜させて設置している。なお、先端側に傾斜させる傾斜角度は、反射ミラー２２とカバーガラス２７との距離によっても相違するが、５乃至１５度程度傾斜させればよく、本実施形態ではおよそ１０度に設定して、カバーガラス２７で反射した同軸照明光が直接撮像部５０へ向かうことを防止している。

ヘッド内レンズ組２３は、反射ミラー２２より後方に配置し、軸方向Ｘに沿って先端側から後方に向かって第１レンズ２３ａ、第２レンズ２３ｂ、第３レンズ２３ｃを組み付けた光学ユニットであり、対物レンズ系として機能するヘッド内レンズ組２３は、撮影対象箇所Ｔ（歯根）に同軸照明光（ＬＥＤ２５）を収束させる機能と、撮影対象箇所Ｔそのものをビームスプリッタ−２４の撮像部本体５２側（図２中右側）に結像させる機能を有している。

そして、ヘッド内レンズ組２３で構成する対物レンズ系で結像された実像は、後述するリレーレンズ系（焦点調整レンズ組４３と撮像部レンズ組５１）により撮像部５０のＣＭＯＳセンサ５２ａ上で結像される。

ヘッド内レンズ組２３を構成する各要素について詳しく説明すると、第１レンズ２３ａは後方に凸状となる凸状な平凸レンズで構成し、第２レンズ２３ｂは第１レンズ２３ａの後方において、先端側に凸状となる凹メニスカスレンズで構成し、第３レンズ２３ｃは第２レンズ２３ｂの後方に配置する両凸レンズで構成している。

なお、第３レンズ２３ｃにおける先端側凸部は第２レンズ２３ｂの後方側凹部に沿う凸状に形成し、第２レンズ２３ｂの後方側凹部と第３レンズ２３ｃの先端側凸部とが密着するように第３レンズ２３ｃを配置している。

ビームスプリッタ２４は、後述する同軸照明ＬＥＤ２５から照射された同軸照明光Ｌ１を軸先端側方向Ｘ１に方向変換して導光するとともに、反射光Ｌｒを軸後方向Ｘ２に導光する偏光ビームスプリッタで構成している。
なお、ビームスプリッタ２４を構成する偏光ビームスプリッタ自体は公知であるため、詳細な説明を省略する。

同軸照明ＬＥＤ２５は、ビームスプリッタ２４の上方に備えた白色照明光Ｌｗを照射する白色ＬＥＤで構成し、ビームスプリッタ２４に向かって上方より下向き、つまり照射方向に白色照明光Ｌｗを照射する。

なお、同軸照明ＬＥＤ２５とビームスプリッタ２４との間には、偏光板２９を配置している。偏光板２９は、ＬＥＤ２５の近傍に配置することや、口腔内カメラであるという点を考慮し、薄型で耐熱性に優れたワイヤグリッド構造を備えたフィルム形状のものを使用している。この種の偏光板としては、例えば、旭化成イーマテリアル株式会社より販売されているＡｓａｈｉ Ｋａｓｅｉ ＷＧＦ（登録商標）を利用することができる。

このように構成したヘッド部２０において、同軸照明ＬＥＤ２５から照射された同軸照明光Ｌ１が、偏光板２９を介してビームスプリッタ２４に入射する。そして、ビームスプリッタ２４における斜面２４ａで軸先端側方向Ｘ１に方向変換し、ヘッド内レンズ組２３を通って収束光として軸先端側方向Ｘ１に導光し、更に、反射ミラー２２で反射させて通過孔２１ａに向かって撮像対象物方向に方向変換し、斜照明配置盤２１の通過孔２１ａを通過してカバーガラス２７より照射する導光経路を同軸照明経路Ｒ１としている。

導光部３０は、ヘッド部２０におけるビームスプリッタ２４の後方において、後述する焦点調整部４０とヘッド部２０とを連通する導光空間を構成する略円筒状に形成し、その後方に、後述する焦点調整部４０の外筒４１の前端に嵌合する拡径部３１を備えている。

焦点調整部４０は、外筒４１と、リレーレンズ系の前群としての焦点調整レンズ組４３を組み付けた内筒４２とで構成し、外筒４１に対して内筒４２を回転させながら軸方向Ｘの位置を調整することで焦点を調整する構成である。

詳しくは、内筒４２に組み付けた焦点調整レンズ組４３は、後方に凸状な平凸レンズで構成する第４レンズ４３ａを先端側に配置し、その後方に配置するとともに、後方に凸状となる凹メニスカスレンズで構成する第５レンズ４３ｂとで構成している。そして、焦点調整レンズ組４３は、内筒４２の先端側に配置している。

焦点調整レンズ組４３を先端側に組み付けた内筒４２は、円筒状の外筒４１に内側に遊嵌するとともに、後述外筒４１に形成した螺旋スリット４１ａを貫通するハンドルピン４２ａを外周面に植設している。なお、ハンドルピン４２ａは、後端側外装２ｃの先端側において、周方向に外嵌する焦点調整リング３と接続している。

内側に、上述の内筒４２を遊嵌する外筒４１は、円筒状であり、外周面に、上述する内筒４２のハンドルピン４２ａがスライド可能に貫通する螺旋スリット４１ａを形成している。
また、第４レンズ４３ａの図中左側（入射光側）には、光量を調節するための絞り機構４４を配置している。

焦点調整部４０の後方に配置される撮像部５０は、リレーレンズ系の後群としての撮像部レンズ組５１と、撮像部レンズ組５１の後方に配置した撮像部本体５２と、撮像部レンズ組５１と撮像部本体５２との間隔を所定の間隔で固定する固定リング５３とで構成している。

リレーレンズ系を構成する焦点調整部４０の焦点調整レンズ組４３と、撮像部本体５２との間に配置される撮像部レンズ組５１とは、先端側に凸状となる凹メニスカスレンズで構成する第６レンズ５１ａと、第６レンズ５１ａの後方側の凹部に沿う凸状の両凸レンズで構成するとともに、第６レンズ５１ａの後方側凹部に密着するように配置する第７レンズ５１ｂとで構成している。

このように、第６レンズ５１ａと第７レンズ５１ｂとで構成する撮像部レンズ組５１は、保持枠５１ｃによって、上述する焦点調整部４０の外筒４１に対する位置を固定している。

撮像部本体５２は、側面視横向きの凸形状であり、後端部分の中心にＣＭＯＳセンサ５２ａを備えるとともに、前端の小径部に反射光Ｌｒの余分な赤外光をカットしモアレを防止するためのローパス機能を有したフィルター５２ｂを配置している。

固定リング５３は、横向きの円筒状であり、撮像部レンズ組５１の後端側部分と、撮像部本体５２の前端側の小径部分との、軸方向Ｘの前後からの挿入を許容するとともに、撮像部レンズ組５１と撮像部本体５２との軸方向Ｘの間隔を所定の間隔で保持する構成である。

なお、撮像部本体５２のＣＭＯＳセンサ５２ａは、図示省略する回路を介して、ケーブル４に接続され、ケーブル４はモニタＭに接続されている。つまり、ＣＭＯＳセンサ５２ａは、ケーブル４を介してモニタＭに接続されている。

それぞれ、上述したように構成したヘッド部２０、導光部３０、焦点調整部４０及び撮像部５０を、軸方向Ｘに沿って組み付けることにより、カメラ内部機構１０を構成する。そして、ヘッド部２０の通過孔２１ａを通過し、反射ミラー２２で軸後方向Ｘ２に方向変換して、ヘッド内レンズ組２３、ビームスプリッタ２４、導光部３０の導光空間、焦点調整部４０の焦点調整レンズ組４３、撮像部５０の撮像部レンズ組５１を導光してＣＭＯＳセンサ５２ａに入射する反射光Ｌｒの導光経路を入射光経路Ｒ２としている。

このとき、入射光経路Ｒ２の一部を構成する、撮像部レンズ組５１と焦点調整レンズ組４３との間隔を、焦点調整リング３を回転させ、焦点調整レンズ組４３を軸方向Ｘに移動させることで調整することで、焦点が調整された反射光ＬｒをＣＭＯＳセンサ５２ａで受光することができる。

上述したような構成のカメラ内部機構１０においてヘッド内レンズ組２３、焦点調整レンズ組４３，撮像部レンズ組５１で構成される光学系についてまとめると、撮影対象物の実像がヘッド内レンズ組２３にてビームスプリッタ２４の図中右側に結像し、この像を焦点調整レンズ組４３と撮像部レンズ組５１によりＣＭＯＳセンサ５２ａ上に結像させている。

このように構成した口腔内カメラＣには、スイッチＳ、同軸照明ＬＥＤ２５、斜照明用ＬＥＤ２６、ＣＭＯＳセンサ５２ａ、ケーブル４、及び制御される制御部（図示省略）を内蔵している。なお、ケーブル４にはモニタＭが接続されている。また、制御部は、口腔内カメラＣに内蔵せずとも、モニタＭに内蔵してもよいし、別体で構成してもよい。

また、口腔内カメラＣには、ＣＭＯＳセンサ５２ａで撮像した動画や静止画を記憶するＲＡＭなどの記憶部を内蔵しており、記憶部に記憶した画像データをモニタＭに表示したり、図示省略するインターフェースを介して外部にエクスポートしたりすることができる。なお、記憶部は、口腔内カメラＣに内蔵せずとも、モニタＭに内蔵してもよいし、別体で構成してもよい。

また、上述のように、口腔内カメラＣは、図４に示すように、同軸照明ＬＥＤ２５及び斜照明用ＬＥＤ２６を撮像対象箇所Ｔに同軸照明光Ｌ１，斜照明光Ｌ２を照射し、撮像対象箇所Ｔで反射した反射光Ｌｒを口腔内カメラＣに入射し、ＣＭＯＳセンサ５２ａで受光した反射光ＬｒをモニタＭに映し出すことができる。

詳述すると、メインスイッチＳ１が押下されると口腔内カメラＣは起動し、起動した口腔内カメラＣの挿入部Ｃ１に図示省略するディスポカバーを被せ、手持ちする口腔内カメラＣの挿入部Ｃ１を患者Ｐの口腔Ｋに挿入する。

このとき、メインスイッチＳ１の押下によって起動したＣは、図３に示すように、斜照明用ＬＥＤ２６から斜照明光Ｌ２を照射するとともに、同軸照明ＬＥＤ２５から照射され、同軸照明経路Ｒ１を導光した同軸照明光Ｌ１は通過孔２１ａを通過し、同軸照明光Ｌ１及び斜照明光Ｌ２ともにカバーガラス２７（図２参照）を通過して挿入部Ｃ１の下方を照らしているため、暗所である口腔Ｋ内部で反射した反射光Ｌｒは、カバーガラス２７及び通過孔２１ａを通過し、入射光経路Ｒ２を導光してＣＭＯＳセンサ５２ａで受光し、反射光Ｌｒに基づく口腔Ｋの画像をモニタＭに表示する。このモニタＭの表示を確認しながら、もしくは、挿入部Ｃ１から照射される同軸照明光Ｌ１及び斜照明光Ｌ２を確認しながら、口腔内カメラＣで撮像する撮像対象箇所Ｔに方向や位置を合わせ、撮像対象箇所Ｔの画像をモニタＭに表示する。

モニタＭに表示された撮像対象箇所Ｔの画像を見ながら、撮像対象箇所Ｔの診療目的や観察目的に応じて、同軸照明ＬＥＤ２５のＯＮ／ＯＦＦ、斜照明用ＬＥＤ２６のＯＮ／ＯＦＦ、あるいは斜照明用ＬＥＤ２６を構成する青色ＬＥＤ２６ａ、白色ＬＥＤ２６ｂのＯＮ／ＯＦＦを照明切替スイッチＳ２，斜照明光源切替スイッチＳ３を押下して制御する。具体的には、根管治療のため根管を撮像対象箇所Ｔとした場合において、同軸照明ＬＥＤ２５をＯＦＦ制御し、斜照明用ＬＥＤ２６のみをＯＮ制御して斜照明光Ｌ２のみを照射すると、図５（ａ）に示す観察画像写真ｉ１のように、歯牙ｔｏは明るく照らされ、明確に表示できるものの、撮像対象箇所Ｔである根管の内部が暗く表示できない。なお、観察画像写真ｉは、上述したように、口腔内カメラＣに内蔵する記憶部に記憶した撮像画像データを表示したものである。

逆に、斜照明用ＬＥＤ２６をＯＦＦ制御し、同軸照明ＬＥＤ２５のみをＯＮ制御して同軸照明光Ｌ１のみを照射すると、図５（ｂ）に示す観察画像写真ｉ２のように、撮像対象箇所Ｔである根管の内部は明るく照らされ、明確に表示できるものの、例えば歯牙ｔｏ等の撮像対象箇所Ｔの周囲が暗く、全体的に暗い表示となる。

しかしながら、根管治療のみを目的とした場合は上述のような同軸照明光Ｌ１による撮像対象箇所Ｔ内部が明るく表示されるだけでもよいが、例えば、歯牙ｔｏの齲蝕状況も確認しながら、根管内部を表示させる場合は、同軸照明ＬＥＤ２５，斜照明用ＬＥＤ２６をＯＮ制御し、同軸照明光Ｌ１及び斜照明光Ｌ２を照射することで、図５（ｃ）に示す観察画像写真ｉ３のように、撮像対象箇所Ｔである根管の内部も、撮像対象箇所Ｔの周囲の歯牙ｔｏも明るく照らされ、明確に表示することができる。

また、斜照明用ＬＥＤ２６のうち青色ＬＥＤ２６ａを照射して、斜照明光Ｌ２として青色照明光Ｌｂを照射すると、歯牙ｔｏの齲蝕部、歯石、歯垢等から可視領域の蛍光が放射されるため、モニタＭに表示された歯牙ｔｏの画像により、齲蝕部、歯石、歯垢等を容易に目視観測することができ、逆に、白色ＬＥＤ２６ｂから白色照明光Ｌｗを照射すると明るい歯牙ｔｏの画像をモニタＭに表示できるため、診療目的や観察目的に応じて、斜照明光源切替スイッチＳ３を押下して、青色ＬＥＤ２６ａ及び白色ＬＥＤ２６ｂのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。

このように、患者Ｐにおける口腔Ｋに挿入部Ｃ１を挿入し、撮像対象箇所Ｔを撮像する口腔内カメラＣを、撮像対象箇所Ｔで反射する反射光Ｌｒの入射を許容する通過孔２１ａ、通過孔２１ａから入射した反射光Ｌｒを導光する入射光経路Ｒ２、入射光経路Ｒ２を導光する反射光Ｌｒを受光して撮像するＣＭＯＳセンサ５２ａ、及び、通過孔２１ａにおける反射光Ｌｒの入射光経路Ｒ２のうち照射方向の一部分に沿って、反射光Ｌｒの光軸Ａと一致する光軸の同軸照明光Ｌ１として通過孔２１ａより照射する同軸照明ＬＥＤ２５とを備えたことにより、口腔Ｋにおける狭隘で深さのある撮像対象箇所Ｔであっても、撮像対象箇所Ｔを確実に照らして撮像することができる。

詳しくは、同軸照明ＬＥＤ２５によって、通過孔２１ａにおける反射光Ｌｒの入射光経路Ｒ２のうち照射方向の一部分に沿って反射光Ｌｒの光軸Ａと一致する光軸の同軸照明光Ｌ１として通過孔２１ａより照射することにより、つまり、通過孔２１ａから入射し、入射光経路Ｒ２を導光した反射光Ｌｒを受光してＣＭＯＳセンサ５２ａで撮像する反射光Ｌｒの光軸Ａと同軸照明光Ｌ１の光軸とが撮像対象箇所Ｔに対して略一致するため、狭隘な深さのある撮像対象箇所Ｔであっても、狭隘な箇所の深くにある撮像対象箇所Ｔまで同軸照明光Ｌ１で照らし、撮像対象箇所Ｔで反射した反射光Ｌｒを通過孔２１ａから入射して撮像することができる。

また、通過孔２１ａを、入射光経路Ｒ２を有するカメラ内部機構１０の軸方向Ｘに対して交差する照射方向に配置するとともに、入射光経路Ｒ２に、反射光Ｌｒを通過孔２１ａから軸方向Ｘに向かって反射させて方向変換する反射ミラー２２を備え、反射ミラー２２を、反射光Ｌｒが通過孔２１ａから軸方向Ｘに向かって方向変換する所定角度である４５度に対して傾斜する角度で配置したことにより、カメラ内部機構１０における通過孔２１ａ等の配置について自由度が向上し、所望の形状の口腔内カメラＣを構成することができる。

したがって、口腔Ｋ内における歯牙ｔｏの齲蝕状況、欠損部、病変部や、歯石或いは歯垢の付着状況、根管部、歯肉、頬、舌の病変部の観察画像を撮像し、撮像した口腔Ｋ内の観察画像をモニタＭに表示させて確認しながら診療したり、インフォームド・コンセントを行ったりすることができる。

また、反射ミラー２２を、反射光Ｌｒが通過孔２１ａから軸方向Ｘに向かって方向変換する所定角度である４５度に対して傾斜する角度で配置することによって、カバーガラス２７の表面で反射した、同軸照明光Ｌ１や斜照明光Ｌ２あるいは反射光Ｌｒの反射部分がフレアとして写り込むことを防止して、鮮明な観察画像を撮像することができる。

詳しくは、光の通過を許容するカバーガラス２７を備えたことにより、装置内部に唾液などの不要物が侵入することを防止できるものの、同軸照明光Ｌ１や斜照明光Ｌ２あるいは反射光Ｌｒがカバーガラス２７を通過する際に、これらの光の一部がカバーガラス２７の表面で反射してフレアとして写り込み、撮像した画像が白っぽくなったり、光がにじんだりして、鮮明な観察画像を撮像できなくなる。これに対し、反射ミラー２２を、反射光Ｌｒが照射方向から軸方向Ｘに向かって方向変換する所定角度である４５度に対して傾斜する角度で配置することによって、カバーガラス２７の表面で反射した反射光と、撮像する反射光Ｌｒとが合わさることなく、鮮明な観察画像を撮像することができる。

また、同軸照明ＬＥＤ２５を、軸方向Ｘに対して交差する方向に配置するとともに、入射光経路Ｒ２に、反射光Ｌｒと同軸照明光Ｌ１とを同軸上で導光するビームスプリッタ２４を備えたことにより、反射光Ｌｒと同軸照明光Ｌ１とを同軸上で導光し、コンパクトな口腔内カメラＣを構成することができる。

また、反射光Ｌｒの光軸Ａに対して交差する方向に偏心させた偏心位置より斜照明光Ｌ２として照射する斜照明用ＬＥＤ２６を備えたことにより、狭隘で深さのある撮像対象箇所Ｔに同軸照明光Ｌ１を照射するとともに、例えば、撮像対象箇所Ｔの周辺である歯牙ｔｏに斜照明光Ｌ２を照射して、より鮮明な観察画像を撮像することができる。

また、白色照明光Ｌｗを照射する白色ＬＥＤ２６ｂと、青色照明光Ｌｂを照射する青色ＬＥＤ２６ａとで斜照明用ＬＥＤ２６を構成したことにより、白色照明光Ｌｗのみの照射、青色照明光Ｌｂのみの照射、あるいは白色照明光Ｌｗ及び青色照明光Ｌｂを同時照射する、いわゆるカクテル光としての照射など、用途に応じた照明光を照射することができる。

具体的には、青色照明光Ｌｂを励起光として照射すると、歯牙ｔｏの齲蝕部、歯石、歯垢等から可視領域の蛍光が放射されるため、齲蝕部、歯石、歯垢等をモニタＭに表示する画像により容易に目視観測することができる。また、白色照明光Ｌｗを照射すると明るい画像を照射することができる。このように、白色照明光Ｌｗと青色照明光Ｌｂのそれぞれの特徴を活かした観察画像を撮像することができる。

また、同軸照明ＬＥＤ２５及び斜照明用ＬＥＤ２６における照明光の照射を制御する制御部を口腔内カメラＣに備えたことにより、所望の照明状態における観察画像を撮像することができる。具体的には、狭隘で深さのある撮像対象箇所Ｔのみに同軸照明光Ｌ１を照射したり、その周辺の歯牙ｔｏのみに斜照明光Ｌ２を照射したり、狭隘で深さのある撮像対象箇所Ｔの観察画像におけるコントラストを際立たせるために、同軸照明光Ｌ１と斜照明光Ｌ２との光量バランスを調整したりすることで、診療に適した観察画像を撮像するための様々な所望の照明状況を作ることができる。

また、カメラ内部機構１０に、撮像装置で撮像する撮像対象箇所Ｔに対する焦点調整部４０を備えたことにより、狭隘で深さのある撮像対象箇所Ｔに同軸照明光Ｌ１を照射するとともに、撮像対象箇所Ｔに焦点が調整された鮮明な観測画像を撮像することができる。

この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の生体は、患者Ｐに対応し、
以下同様に、
暗所及び口腔は、口腔Ｋに対応し、
暗所に挿入する一部は、挿入部Ｃ１に対応し、
生体撮像装置は、口腔内カメラＣに対応し、
反射光及び入射光は、反射光Ｌｒに対応し、
光通過端部は、通過孔２１ａに対応し、
導光部は、入射光経路Ｒ２に対応し、
撮像部は、ＣＭＯＳセンサ５２ａに対応し、
同軸照明部は、同軸照明ＬＥＤ２５に対応し、
窓部は、カバーガラス２７に対応し、
装置本体は、カメラ内部機構１０に対応し、
反射手段は、反射ミラー２２に対応し、
斜照明部は、斜照明用ＬＥＤ２６に対応し、
白色照明部は、白色ＬＥＤ２６ｂに対応し、
青色照明部は、青色ＬＥＤ２６ａに対応するが、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

例えば、上述の説明では、同軸照明光Ｌ１を方向変換する所定の角度に対して反射ミラー２２を傾斜させて、カバーガラス２７に反射することに起因するフレアの写り込みを防止したが、カバーガラス２７を、反射光Ｌｒの光軸Ａに直交する面に対して傾斜する向きで配置して、撮像画像に写り込むフレアの発生を防止してもよい。

また、上述の説明では、同軸照明光Ｌ１の光源として同軸照明ＬＥＤ２５と、斜照明光Ｌ２の光源として斜照明用ＬＥＤ２６とを備えたが、同軸照明ＬＥＤ２５で照射した照射光を、例えば、光ファイバーなどの導光体を使用してその一部を斜照明光Ｌ２に分割して照射してもよい。すなわち、同軸照明光Ｌ１と斜照明光Ｌ２との光源を共通化することにより、コンパクトな口腔内カメラＣを構成することができる。また、斜照明用ＬＥＤ２６及び同軸照明ＬＥＤ２５における光源を共通化することで、部品点数が少なくなり、口腔内カメラＣの組み立て性を向上するとともに、材料コストを低減することができる。

さらには、診療目的や観察目的を、根管等の狭隘な深さのある箇所のみに限定し、斜照明光Ｌ２を照射する斜照明用ＬＥＤ２６を備えずに、同軸照明ＬＥＤ２５のみで構成してもよい。また、斜照明用ＬＥＤ２６を青色ＬＥＤ２６ａと白色ＬＥＤ２６ｂとで構成したが、診療目的や観察目的に応じて、青色ＬＥＤ２６ａ及び白色ＬＥＤ２６ｂのいずれか一方のみで構成してもよいし、青色ＬＥＤ２６ａ及び白色ＬＥＤ２６ｂのいずれか一方で構成する斜照明用ＬＥＤ２６を備えた斜照明配置盤２１と、両方で構成する斜照明用ＬＥＤ２６を備えた斜照明配置盤２１とを交換可能に構成してもよいし、同軸照明ＬＥＤ２５を診療目的や観察目的に応じて所望の波長の照射光を照射する光源に交換できるよう構成してもよい。

また、斜照明用ＬＥＤ２６を構成する青色ＬＥＤ２６ａ及び白色ＬＥＤ２６ｂで下方に拡散光を照射し、その拡散光で斜照明光Ｌ２を構成したが、斜照明用ＬＥＤ２６を構成する青色ＬＥＤ２６ａ及び白色ＬＥＤ２６ｂを、光軸Ａに向かって照射するように傾斜させて配置してもよい。

また、口腔内カメラＣの後端に、一端がモニタＭに接続された画像信号を伝送するケーブル４を接続する構成としたが、画像信号を無線送信する無線送信器及び充電池を後端側外装２ｃの内部に設けることでコードレス化した構成としてもよい。

さらにまた、上述の説明では、撮像対象箇所Ｔとして、口腔Ｋ内の歯牙ｔｏや根管としたが、例えば、外耳道や鼻腔等の耳鼻科領域に挿入部Ｃ１を挿入し、内部を撮像し、耳鼻科領域における診療に口腔内カメラＣを用いてもよい。

１０…カメラ内部機構
２１ａ…通過孔
２２…反射ミラー
２４…ビームスプリッタ
２５…同軸照明ＬＥＤ
２６…斜照明用ＬＥＤ
２６ａ…青色ＬＥＤ
２６ｂ…白色ＬＥＤ
２７…カバーガラス
４０…焦点調整部
５２ａ…ＣＭＯＳセンサ
Ａ…光軸
Ｃ…口腔内カメラ
Ｃ１…挿入部
Ｋ…口腔
Ｌ１…同軸照明光
Ｌ２…斜照明光
Ｌｂ…青色照明光
Ｌｒ…反射光
Ｌｗ…白色照明光
Ｐ…患者
Ｒ２…入射光経路
Ｔ…撮像対象箇所
Ｘ…軸方向

Claims (9)

1. 生体における暗所に一部を挿入し、撮像対象箇所を撮像する手持ちの生体撮像装置であって、
   前記撮像対象箇所で反射する反射光の入射を許容する光通過端部を有し、前記暗所に挿入されるヘッド部、
   前記光通過端部から入射した入射光を導光する導光部、
   及び該導光部を導光する前記入射光を受光して撮像する撮像部がこの順で配置され、
   前記ヘッド部に、
   前記光通過端部から入射した前記入射光を前記導光部に導光するヘッド内レンズ組と、
   前記光通過端部において、前記導光部を導光し、前記撮像部で撮像される前記入射光の光軸と略平行な光軸の同軸照明光として前記光通過端部より前記撮像対象箇所に向かって照射する同軸照明部と、
   前記入射光と前記同軸照明光とを同軸上で導光するビームスプリッタとが備えられ、
   前記ヘッド部内において、
   前記同軸照明部の光源は、前記ヘッド部の軸方向に対して交差する方向に配置され、
   該同軸照明部の光源から照射された前記同軸照明光は、他のレンズを介することなく、前記ヘッド内レンズ組を導光し、収束される
   生体撮像装置。
2. 前記光通過端部に、光の通過を許容する窓部が備えられ、
   該窓部が、前記入射光の光軸に直交する面に対して傾斜する向きで配置された
   請求項１に記載の生体撮像装置。
3. 前記光通過端部が、前記ヘッド部の軸方向に対して交差する方向に配置されるとともに、
   前記ヘッド部に、前記入射光を前記光通過端部から前記ヘッド部の軸方向に向かって反射させて方向変換する反射手段が備えられた
   請求項２に記載の生体撮像装置。
4. 前記入射光の光軸に対して交差する方向に偏心させた偏心位置より斜照明光として前記光通過端部より照射する斜照明部が、さらに備えられた
   請求項１乃至３のうちいずれかに記載の生体撮像装置。
5. 前記斜照明部が、
   白色照明光を照射する白色照明部と、青色照明光を照射する青色照明部とで構成された
   請求項４に記載の生体撮像装置。
6. 前記斜照明部及び前記同軸照明部における光源が共通の光源である
   請求項４に記載の生体撮像装置。
7. 前記同軸照明部及び前記斜照明部における照明光の照射を制御する制御部が備えられた
   請求項４乃至６のうちいずれかに記載の生体撮像装置。
8. 前記装置本体に、前記撮像装置で撮像する撮像対象箇所に対する焦点調整部が備えられた
   請求項４乃至７のうちいずれかに記載の生体撮像装置。
9. 前記生体における暗所は口腔である
   請求項１乃至８のうちいずれかに記載の生体撮像装置。