JP6677454B2 - 撮像装置および口腔内カメラ - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置および口腔内カメラに関する。

患者の口腔内を撮像する口腔内カメラが知られる（例えば、特許文献１）。特許文献１の口腔内カメラでは、患者の口腔内に本体ケースの先端が挿入される。口腔内の被写体からの光は、本体ケースの先端にある撮像窓から本体ケース内に取り入れられる。該光は、光学系を介して本体ケース中央部内にある撮像素子まで導かれる。本体ケース中央部内において、撮像素子の前段には、焦点レンズおよびオートフォーカス機構がある。特許文献１では、このオートフォーカス機構によって焦点レンズを光軸方向に移動させ、ピント合わせを行う。

特開２０１２−７５６９０号公報

しかしながら、特許文献１では、オートフォーカス機構によって撮像に係る光学系が大型化するという問題や、オートフォーカス機構によって撮像に係る光学系が重くなり、口腔内カメラが使いにくくなるという問題がある。

本発明は、撮像に係る光学系を小型化および軽量化できる撮像装置および口腔内カメラを提供することを目的とする。

本発明の撮像装置は、筐体の撮像窓の直下にあり、前記撮像窓を介して被写体からの光を集光する１枚のレンズと、前記レンズを光軸方向に移動させる移動機構と、前記レンズが形成する被写体像を撮像し、撮像画像を取得する撮像素子と、撮像指示が入力されると、前記移動機構を駆動して前記レンズを無限遠端および至近端の一方から他方に向かって複数の撮像位置に移動させ、前記レンズが前記各撮像位置にあるときに前記撮像素子を駆動するコントローラと、を備え、前記移動機構は、環状であり内側に前記レンズを１枚のみ収容する収容部と、前記収容部の内側から突出し、前記レンズを前記光軸方向から支持する鍔部とを備え、前記レンズと一体に移動するマグネットと、前記マグネットおよび前記レンズを支持するとともに、前記光軸方向におけるホームポジションからのずれ量に応じて、前記マグネットおよび前記レンズを前記ホームポジションに戻す方向の復元力を発生させる振動板であって、一端が、前記マグネットの前記撮像素子から離れる側の端面上に固定される振動板と、前記マグネットの径方向外側にあり、通電によって前記マグネットおよび前記レンズを前記光軸方向に移動させるための磁力を生成するコイルと、前記レンズの入射面上にあり、前記レンズへの入射光を絞るアイリスと、前記端面上にあり、前記レンズおよび前記アイリスを前記鍔部と挟持する抑え部材と、を備え、前記入射面は、平坦であり、前記アイリスは、前記入射面に直接接し、前記レンズの射出面は、凸面を含み、前記コントローラは、前記コイルへの通電量を変化させて、前記マグネットおよび前記レンズを前記複数の撮像位置に移動させることを特徴とする。

例えば口腔内は、撮像しにくい環境となるため、オートフォーカス機構を用いると高い精度でピントを合わせることが難しい。しかし、本発明によれば、撮像指示の入力毎に、光軸方向の複数の撮像位置にレンズを移動させ、撮像画像を取得するので、ピントの合った画像を確実に取得できる。撮像装置は、取得した撮像画像をメモリに保存してもよいし、外部装置に送信してもよい。

本発明によれば、オートフォーカス機構を用いないので、撮像に係る光学系を小型化および軽量化できる。本発明では、撮像に係る光学系を小型化できるので、撮像装置における撮像に係る光学系の配置の自由度を高めることができる。

コイルがレンズ側にあり、マグネットがコイルおよびレンズの周囲に配置される場合、コイルへの配線をマグネットの内側に配置しなければならず、移動機構の構造が複雑になる。

本発明によれば、マグネットがレンズ側にあり、コイルがマグネットおよびレンズの周囲に配置されるので、コイルへの配線を移動機構の外側に配置でき、移動機構の構造を簡素にできる。

本発明では、前記コントローラは、撮像指示が入力されると、無限遠端および至近端の一方から他方に向かって、前記レンズを前記撮像素子のフレームレートに等しい数の前記撮像位置に移動させてもよい。

本発明によれば、１回の撮像指示における全ての撮像位置での撮像が１秒以内に収まるので、撮像装置の撮像動作の速度を、使用者にとってストレスのかからない速度にできる。

本発明では、前記レンズが前記各撮像位置にある際の前記撮像画像を記憶するメモリを備え、前記コントローラは、前記各撮像位置での前記撮像画像に、メタデータとして、前記レンズの撮像位置に応じた番号を付してもよい。

本発明によれば、各撮像画像の管理を容易にできる。

本発明の口腔内カメラは、筐体の撮像窓の直下にあり、前記撮像窓を介して被写体からの光を集光する１枚のレンズと、前記レンズを光軸方向に移動させる移動機構と、前記レンズが形成する被写体像を撮像し、撮像画像を取得する撮像素子と、前記撮像画像を記憶するメモリと、撮像指示が入力されると、前記移動機構を駆動して前記レンズを無限遠端および至近端の一方から他方に向かって複数の撮像位置に移動させ、前記レンズが前記各撮像位置にある際の前記撮像画像を前記メモリに記憶させるコントローラと、バッテリと、第１方向に延びて、前記レンズ、前記移動機構、前記撮像素子、前記メモリ、および前記コントローラを収容するケースであって、ユーザに把持され、前記バッテリを収容する把持部と、前記把持部の端部から延び、前記把持部より細く、前記第１方向の先端部が口腔内に挿入される挿入部と、を備え、前記挿入部の前記第１方向の先端部の内部に、前記レンズ、前記移動機構、および前記撮像素子が配置されるケースと、を備え、前記移動機構は、環状であり内側に前記レンズを１枚のみ収容する収容部と、前記収容部の内側から突出し、前記レンズを前記光軸方向から支持する鍔部とを備え、前記レンズと一体に移動するマグネットと、前記マグネットおよび前記レンズを支持するとともに、前記光軸方向におけるホームポジションからのずれ量に応じて、前記マグネットおよび前記レンズを前記ホームポジションに戻す方向の復元力を発生させる振動板であって、一端が、前記マグネットの前記撮像素子から離れる側の端面上に固定される振動板と、前記マグネットの径方向外側にあり、通電によって前記マグネットおよび前記レンズを前記光軸方向に移動させるための磁力を生成するコイルと、前記レンズの入射面上にあり、前記レンズへの入射光を絞るアイリスと、前記端面上にあり、前記レンズおよび前記アイリスを前記鍔部と挟持する抑え部材と、を備え、前記入射面は、平坦であり、前記アイリスは、前記入射面に直接接し、前記レンズの射出面は、凸面を含み、前記コントローラは、前記コイルへの通電量を変化させて、前記マグネットおよび前記レンズを前記複数の撮像位置に移動させることを特徴とする。

本発明によれば、撮像に係る光学系（レンズ、移動機構、および撮像素子）を口腔内カメラの第１方向の先端側に配置するので、口腔内カメラの第１方向の基端側にバッテリを配置することが可能となり、口腔内カメラのワイヤレス化が可能となる。

口腔内撮像システムを示す図である。 口腔内カメラにおいて撮像窓がある側の面を示す平面図である。 基板および撮像ユニットを示す斜視図である。 撮像ユニットの断面図である。 口腔内カメラの動作を説明するためのフローチャートである。 焦点レンズの移動方法の一例を説明するための図である。 本発明の撮像装置をカプセル内視鏡に適用した例を示す断面図である。 本発明の撮像装置を他のカプセル内視鏡に適用した例を示す断面図である。 本発明の撮像装置をジョイスティック内視鏡に適用した例を示す断面図である。

以下、各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
（第１実施形態）
図１は、口腔内撮像システム１００を示す図である。
口腔内撮像システム１００は、口腔内カメラ１（撮像装置）、中継器２００、外部装置３００を備える。

口腔内カメラ１は、口腔内における歯列等の被写体を撮像する。口腔内カメラ１は、中継器２００と無線通信し、中継器２００を介して外部装置３００に撮像画像を送信する。

口腔内カメラ１は、Ｘ方向に延びるケース１０を備える。

ケース１０は、Ｘ方向に延びる把持部２と、把持部２の一端からＸ方向に延び、把持部２より細い挿入部３とを備える。以下、Ｘ方向において把持部２側を−Ｘ方向とし、挿入部３側を＋Ｘ方向とする。把持部２の外形は略円柱状である。挿入部３の外形は略直方体状である。

挿入部３は、口腔内に挿入される。挿入部３の先端には撮像窓３１がある。撮像窓３１は、Ｘ方向と直交するＹ方向に開いている。口腔内カメラ１は、撮像窓３１を介して被写体を撮像する。以下、Ｙ方向において口腔内カメラ１内から外部側に向かう方向を＋Ｙ方向とし、外部側から口腔内カメラ１内に向かう方向を−Ｙ方向とする。挿入部３内にはメモリ５２がある。メモリ５２は、例えば６４枚の撮像画像を保存できる。

把持部２には、スライドさせることで口腔内カメラ１をＯＮ・ＯＦＦさせる電源スイッチ２１がある。把持部２において、＋Ｘ方向側には撮像ボタン２２があり、−Ｘ方向側には再生ボタン２３Ａ、２３Ｂがある。使用者は、把持部２を把持しながら例えば人差し指で撮像ボタン２２を押すことで、被写体を撮像できる。把持部２には、口腔内カメラ１の各部に電力を供給するバッテリ２４が収容される。

外部装置３００として、ディスプレイ単体やＰＣ(Personal Computer)を用いることができる。

図２は、撮像窓３１がある口腔内カメラ１の＋Ｙ方向側の面を示す平面図である。
撮像窓３１は、挿入部３の＋Ｘ方向の先端部にある穴である。撮像窓３１は、透明なフィルムによって塞がれている。被写体からの光は、撮像窓３１から口腔内カメラ１内に取り入れられる。

撮像窓３１の周囲には、４つの照射窓３２がある。照射窓３２は、挿入部３の内部にある白色ＬＥＤ４０１（図３参照）および４０５ｎｍＬＥＤ４０２（図３参照）を外部に露出させる。白色ＬＥＤ４０１は、高輝度の白色光を射出する。４０５ｎｍＬＥＤ４０２は、４０５ｎｍを中心とする波長域の光を射出する。

白色ＬＥＤ４０１および４０５ｎｍＬＥＤ４０２は、それぞれ２つずつある。一対の白色ＬＥＤ４０１は、挿入部３の表面において、撮像窓３１を挟む位置に配置される。一対の４０５ｎｍＬＥＤ４０２も、挿入部３の表面において、撮像窓３１を挟む位置に配置される。一対の白色ＬＥＤ４０１および４０５ｎｍＬＥＤ４０２は、それぞれ正方形の頂点に対応する位置に配置される。

把持部２には、切り替えスイッチ２５がある。口腔内カメラ１では、切り替えスイッチ２５をスライドさせることで、被写体を照明するＬＥＤを、白色ＬＥＤ４０１および４０５ｎｍＬＥＤ４０２の一方に切り替えることができる。

図３は、基板５および撮像ユニット４を示す斜視図である。
挿入部３内には基板５が収容される。基板５には、コントローラ５１、メモリ５２、撮像ユニット４が実装される。コントローラ５１は、口腔内カメラ１全体を制御する。撮像ユニット４は、撮像窓３１を介して被写体を撮像する。撮像ユニット４上に前述の白色ＬＥＤ４０１および４０５ｎｍＬＥＤ４０２がある。撮像ユニット４は、挿入部３のＸ方向の先端部の内部において、光軸方向がＹ方向に沿うように配置される。

図４は、撮像ユニット４の断面図である。図４は、撮像原理を説明するための模式図である。図４では、白色ＬＥＤ４０１および４０５ｎｍＬＥＤ４０２等は省略してある。
撮像ユニット４は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子４０３、ローパスフィルタ４０４、カバーガラス４０５、ホルダ４０６、コイル４０７、焦点レンズ４０８、振動板４０９、マグネット４１０、アイリス４１１、抑え部材４１２を備える。

撮像素子４０３は、基板５に実装される。撮像素子４０３は、焦点レンズ４０８を介して撮像素子４０３上に結像される被写体像を撮像し、撮像画像を取得する。撮像画像は、メモリ５２に保存される。撮像素子４０３のフレームレートは、本実施形態では、３０ＦＰＳ(Frame Per Second)であるものとする。

ローパスフィルタ４０４およびカバーガラス４０５は、撮像素子４０３に積層される。
ホルダ４０６は、円筒状である。ホルダ４０６は、小径部４０６Ａと、小径部４０６Ａの−Ｙ方向側に形成され、撮像素子４０３の周縁に被せられる大径部４０６Ｂとを備える。

コイル４０７は、円環状に巻かれており、小径部４０６Ａの外側に配置される。コイル４０７は、マグネット４１０の径方向外側にある。マグネット４１０は、焦点レンズ４０８を支持する。コイル４０７に通電することで、コイル４０７およびマグネット４１０の間に磁力を生じさせ、マグネット４１０および焦点レンズ４０８を焦点レンズ４０８の光軸方向（＋−Ｙ方向）に移動させることができる。

振動板４０９は、円環状であり、外縁部がホルダ４０６の＋Ｙ方向の端面に固定される。振動板４０９の内縁部には、マグネット４１０の＋Ｙ方向の端面が固定される。振動板４０９は、コイル４０７に電流が流されていない通常状態の際、マグネット４１０および焦点レンズ４０８を、光軸方向におけるホームポジションで支持する。

振動板４０９は、コイル４０７に電流が流されてマグネット４１０および焦点レンズ４０８が光軸方向に移動すると、マグネット４１０および焦点レンズ４０８の光軸方向におけるホームポジションからのずれ量に応じて、マグネット４１０および焦点レンズ４０８に復元力を働かせる。振動板４０９は、マグネット４１０および焦点レンズ４０８を光軸方向に沿って移動させるガイドとしても機能する。

マグネット４１０は、円環状であり、内周面における−Ｙ方向の先端部から内側に突出する円環状の鍔部４１０Ａを備える。マグネット４１０は、内側に焦点レンズ４０８を収容し、鍔部４１０Ａで焦点レンズ４０８を支持する。マグネット４１０は、焦点レンズ４０８の径方向外側にあり、焦点レンズ４０８と一体に移動する。

焦点レンズ４０８には、口腔内の被写体からの光が撮像窓３１を介して入射する。焦点レンズ４０８は、被写体からの光を集光し、撮像素子４０３上に被写体像を結像させる。

アイリス４１１は、焦点レンズ４０８よりも被写体側にあり、開口部４１１Ａによって、焦点レンズ４０８に入射する光を絞る。

抑え部材４１２は、アイリス４１１およびマグネット４１０の＋Ｙ方向の端面に跨って設けられる。抑え部材４１２およびマグネット４１０の鍔部４１０Ａは、焦点レンズ４０８およびアイリス４１１を挟持する。

本実施形態では、焦点レンズ４０８を光軸方向に移動させるレンズ移動機構６が、マグネット４１０、振動板４０９、およびコイル４０７を含んで構成される。

以下、口腔内カメラ１の動作を図５のフローチャートを参照して説明する。
コントローラ５１は、電源スイッチ２１がＯＮ操作されると（ＳＴＥＰ１）、切り替えスイッチ２５が白色ＬＥＤ４０１の点灯位置にある場合（ＳＴＥＰ２：ＹＥＳ）、白色ＬＥＤ４０１を点灯させる（ＳＴＥＰ３）。コントローラ５１は、切り替えスイッチ２５が４０５ｎｍＬＥＤ４０２の点灯位置にある場合（ＳＴＥＰ２：ＮＯ）、４０５ｎｍＬＥＤ４０２を点灯させる（ＳＴＥＰ４）。

使用者は、口腔内カメラ１を操作し、撮像したい歯列等の被写体に撮像窓３１を向け、撮像ボタン２２を押す。

コントローラ５１は、撮像ボタン２２が押され、撮像指示が入力されると（ＳＴＥＰ５：ＹＥＳ）、光軸方向の複数の撮像位置に焦点レンズ４０８を移動させ、焦点レンズ４０８が各撮像位置にある際の撮像画像を取得してメモリ５２に保存する（ＳＴＥＰ６〜ＳＴＥＰ８）。コントローラ５１は、撮像ボタン２２が押されない場合（ＳＴＥＰ５：ＮＯ）、電源スイッチ２１がＯＦＦ操作されない限り待機状態となり（ＳＴＥＰ１０：ＮＯ）、ＳＴＥＰ２の処理から繰り返す。

図６は、撮像時の焦点レンズ４０８の移動方法の一例を説明するための図である。図６（Ａ）は、撮像指示が入力される前の焦点レンズ４０８の位置を示す図である。図６（Ｂ）は、撮像指示が入力された直後の焦点レンズ４０８の位置および焦点レンズ４０８の移動方法を示す図である。

本実施形態では、撮像位置の段数はフレームレート（３０ＦＰＳ）と等しい３０段に設定される。撮像位置は、ホームポジションを中心に＋Ｙ方向側および−Ｙ方向側にほぼ等しい段数が設定される。

コントローラ５１は、撮像ボタン２２が押され、撮像指示が入力されると（ＳＴＥＰ５：ＹＥＳ）、設定される撮像位置のうち、無限遠端の撮像位置に焦点レンズ４０８を移動させる（ＳＴＥＰ６）。

この際、コントローラ５１は、コイル４０７に電流を流し、コイル４０７によって磁力を生じさせることで、焦点レンズ４０８を無限遠端の撮像位置に移動させ、該位置で停止させる。コントローラ５１は、目標とする撮像位置に応じてコイル４０７に流す電流量を変えることで、焦点レンズ４０８を、目標とする撮像位置に移動させ、該位置で停止させる。

コントローラ５１は、撮像素子４０３の駆動タイミング（３０ＦＰＳ）における１回目の撮像の前に、焦点レンズ４０８を無限遠端の撮像位置に移動させる（ＳＴＥＰ６）。そして、コントローラ５１は、撮像素子４０３の１回目の駆動タイミングで撮像素子４０３を駆動する。

コントローラ５１は、焦点レンズ４０８が無限遠端の撮像位置に位置する際の被写体の撮像画像を取得し（ＳＴＥＰ７）、撮像画像をメモリ５２に保存する（ＳＴＥＰ８）。この際、コントローラ５１は、撮像画像のメタデータに、焦点レンズ４０８が無限遠端の撮像位置にあることを示すポジション番号として１を付す。

コントローラ５１は、全ての撮像位置での撮像が終了していないので（ＳＴＥＰ９：ＮＯ）、撮像素子４０３の駆動タイミング（３０ＦＰＳ）における２回目の撮像の前に、無限遠端の撮像位置から１段、至近端側に焦点レンズ４０８を移動させる（ＳＴＥＰ６）。

コントローラ５１は、撮像画像を取得し（ＳＴＥＰ７）、撮像画像をメモリ５２に保存する（ＳＴＥＰ８）。この際、コントローラ５１は、撮像画像のメタデータに、焦点レンズ４０８が無限遠端の撮像位置から１段、至近端側に位置することを示すポジション番号として２を付す。

コントローラ５１は、撮像素子４０３の駆動タイミングに合わせて、コイル４０７に流す電流量を階段状に増大または減少させて、焦点レンズ４０８を移動させる。そして、コントローラ５１は、焦点レンズ４０８を無限遠端側から至近端側にフレームレートの段数分１段ずつずらして撮像画像を取得し、撮像画像をメモリ５２に保存する（ＳＴＥＰ６〜ＳＴＥＰ９）。

この際、コントローラ５１は、各撮像位置での撮影画像毎に、メタデータとして、焦点レンズ４０８の撮像位置に応じたポジション番号を付す、すなわち、撮影画像にフレームレート（３０ＦＰＳ）分の１から３０のポジション番号を付す（ＳＴＥＰ８）。

コントローラ５１は、全ての撮像位置での撮像が終了すると（ＳＴＥＰ９：ＹＥＳ）、焦点レンズ４０８をホームポジションに戻すとともに待機状態となり（ＳＴＥＰ１０：ＮＯ）、ＳＴＥＰ２の処理から繰り返す。コントローラ５１は、電源スイッチ２１がＯＦＦ操作されると（ＳＴＥＰ１０：ＹＥＳ）、点灯させている白色ＬＥＤ４０１または４０５ｎｍＬＥＤ４０２を消灯させ（ＳＴＥＰ１１）、処理を終了する。

外部装置３００がディスプレイ単体である場合、口腔内カメラ１は、再生ボタン２３Ａ、２３Ｂ（図１）が押される毎に、メモリ５２が保存する撮像画像を外部装置３００に送信し、撮像画像を外部装置３００で再生できる。メモリ５２内には、撮像ボタン２２の１回の押し操作による撮像毎に、撮像位置がそれぞれ異なる３０フレーム分の撮像画像が保存される。

使用者は、再生ボタン２３Ａ（図１）を押して、外部装置３００に映す撮像画像を１フレーム分、前に撮像された画像に変更したり、再生ボタン２３Ｂ（図１）を押して、外部装置３００に映す撮像画像を１フレーム分、後に撮像された画像に変更したりできる。この際、外部装置３００は、撮像画像と共に、撮像画像に付されたポジション番号を表示してもよい。

このように、使用者は、再生ボタン２３Ａ、２３Ｂを操作することで、撮像ボタン２２の１回の押し操作によって取得される被写体の３０フレーム分の撮像画像から、ピントの合った撮像画像を選んで外部装置３００に映すことができる。

外部装置３００がＰＣである場合、外部装置３００は、口腔内カメラ１内の撮像画像の再生のほか、口腔内カメラ１のメモリ５２内から撮像画像を取り込み、撮像画像を保存・管理できる。例えば、外部装置３００は、口腔内カメラ１が被写体の３０フレーム分の撮像画像を取得する度に、被写体の３０フレーム分の撮像画像を取り込んでもよい。外部装置３００は、撮像画像と共に、撮像画像に付されたポジション番号を表示してもよい。使用者は、ピントの合った画像を選択して外部装置３００に保存してもよい。

（効果）
口腔内カメラ１は、口腔内で用いられることからサイズが限定されるため、口腔内カメラ１にオートフォーカス機構を搭載する場合、オートフォーカス機構の各光学部品のサイズ、配置に厳しい制約がかかる。また、口腔内カメラ１は、非常に暗い口腔内という環境で用いられることに加え、歯列に近接して撮像したり歯列を遠くから撮像したりする等、被写体との撮像距離が幅広くなる。

そのため、口腔内カメラ１にオートフォーカス機構を搭載する場合、そもそも各光学部品のサイズ、配置に厳しい制約がかかるうえ、口腔内カメラ１が、光量が乏しく被写体に対する照明光の照明状態に左右されやすい環境下で使用されるために、オートフォーカス機構によってピントを高い精度で合わせることが難しい。

そこで、本実施形態では、あえてオートフォーカス機構を用いず、撮像指示の入力毎に、光軸方向の複数の撮像位置に焦点レンズ４０８を移動させ、撮像画像を取得する。これにより、本実施形態では、ピントの合った画像を確実に取得できる。

従来、オートフォーカス機構を用いる口腔内カメラ１では、オートフォーカス機構のサイズ上、オートフォーカス機構を、挿入部３内に配置できず、把持部２内に配置する必要があった。そのため、従来の口腔内カメラ１では、バッテリ２４が搭載できず、口腔内カメラ１と外部電源とを配線で接続する必要があった。口腔内カメラ１では、細かな操作をするため、配線があると使用しづらいという問題があった。また、背景技術で説明したように、従来、撮像に係る光学系が、オートフォーカス機構を含むために大きく重いという問題があった。

オートフォーカス機構を用いる場合、挿入部３の撮像窓３１から取り入れた光を把持部２内のオートフォーカス機構および撮像素子４０３まで導くための光学部品を、挿入部３内に配置する必要がある。本実施形態では、オートフォーカス機構を用いないので、撮像ユニット４を口腔内カメラ１の先端部に配置でき、該光学部品を不要にできる。従って、本実施形態では、該光学部品およびオートフォーカス機構を不要にでき、撮像に係る光学系（撮像ユニット４）を小型化および軽量化できる。

コントローラ５１は、撮像素子４０３の駆動タイミングに合わせて、コイル４０７に流す電流値を階段状に増大または減少させることにより、無限遠端および至近端の間における複数の撮像位置に対して、焦点レンズ４０８を高速で移動させることができる。

本実施形態では、撮像ユニット４を口腔内カメラ１の先端部に配置できるので、把持部２内にバッテリ２４を配置でき、口腔内カメラ１をワイヤレス化できる。

このように、本実施形態では、撮像に係る光学系の小型化および軽量化と、口腔内カメラ１のワイヤレス化を同時に達成できる。

撮像ユニット４において、本実施形態の構成とは逆に、コイル４０７を焦点レンズ４０８に固定し、マグネット４１０をホルダ４０６に固定する場合、ホルダ４０６外からホルダ４０６内にコイル４０７への配線を通さなければならず、撮像ユニット４の構造が複雑になってコストが増大する。

本実施形態では、コイル４０７をホルダ４０６に固定し、マグネット４１０を焦点レンズ４０８に固定するので、ホルダ４０６内にコイル４０７への配線を通すことを不要にできる。そのため、本実施形態では、撮像ユニット４の構造を簡素にでき、コストを低減できる。

本実施形態では、撮像素子４０３のフレームレート分、撮像位置の段数を設定するので、ピントの合った画像を取得するのに十分な撮像位置の段数の設定と、撮像ボタン２２の１回の押し操作にかかる撮像時間を短くすることを同時に達成できる。

本実施形態では、撮像画像にメタデータとして、焦点レンズ４０８の撮像位置に応じたポジション番号を付すので、撮像画像を管理しやすくなる。

（第２実施形態）
図７は、本発明の撮像装置をカプセル内視鏡１Ａに適用した例を示す断面図である。
カプセル内視鏡１Ａにおいて、ケース３１０は、図７の左右方向に延び、中心軸ＸＡを有する。ケース３１０の端部には、光を透過する透過部３１１がある。ケース３１０の内側には、透過部３１１と対向する位置に撮像ユニット４Ａがある。撮像ユニット４Ａは、中心軸ＸＡに対して焦点レンズ４０８の光軸が傾斜する姿勢で設置される。

撮像ユニット４Ａは、第１実施形態と同様、異なる波長の光を照射する複数のＬＥＤ４１３、焦点レンズ４０８、マグネット４１０、コイル４０７、および撮像素子４０３を備える。

カプセル内視鏡１Ａは、撮像ユニット４Ａが進行方向前方を撮像できる姿勢で生体内を進行する。カプセル内視鏡１Ａは、小腸の壁面等に圧接した状態で小腸の蠕動運動により進行方向前方に押し出されていく。

この際、生体外からカプセル内視鏡１Ａに向けて電磁エネルギーが送られる。カプセル内視鏡１Ａは、生体外からの電磁エネルギーを不図示の電力受磁コイルにより受けて電力を生じさせ、該電力を不図示のコントローラや撮像ユニット４Ａ等に供給する。

カプセル内視鏡１Ａには、中心軸ＸＡを中心として６０度間隔で３つの不図示のロータコイルがある。ユーザが３つのステータコイルを内蔵するベストを着用することで、生体外に３つのステータコイルが配置される。カプセル内視鏡１Ａ内のロータコイルおよび生体外のステータコイルを制御することで、撮像方向を進行方向（中心軸ＸＡ）に対して周方向に回転させることができる。

このようにしてカプセル内視鏡１Ａは、小腸等を進行しながら、撮像方向を周方向に回転させ、連続して撮像していく。この際、カプセル内視鏡１Ａは、第１実施形態と同様、焦点レンズ４０８の撮像位置を至近端から無限遠端までの間でフレームレート毎にずらして撮像画像を取得する。本実施形態では、カプセル内視鏡１Ａにメモリはなく、カプセル内視鏡１Ａは、撮像画像を不図示のトランスミッタを介して外部装置に送信する。これにより、外部装置にて、ピントの合った撮像画像を選んで医療診断等に用いることができる。

（第３実施形態）
図８は、本発明の撮像装置をカプセル内視鏡１Ｂに適用した例を示す断面図である。
カプセル内視鏡１Ｂは、２重ケースになっており、外側ケース３１２の内側に内側ケース３１３が配置される。内側ケース３１３は、中心軸ＸＢを中心に回転可能である。外側ケース３１２の長手方向中央部は、周方向に亘って透過部３１４となっている。内側ケース３１３の長手方向中央部も透過部３１６となっている。透過部３１６の周囲には、異なる波長の光を照射する複数のＬＥＤ４１４がある。外側ケース３１２内の一端側にマグネット３１５がある。

撮像ユニット４Ｂは、内側ケース３１３の内部であって透過部３１６と対向する位置にあり、透過部３１６，３１４を介して小腸等の内壁を撮像する。撮像ユニット４Ｂの撮像素子４０３の裏側にコントローラ５１がある。内側ケース３１３内において、中心軸ＸＢに沿って撮像ユニット４Ｂを挟む位置に電力受磁コイル３１７がある。内側ケース３１３内の一端側において、マグネット３１５の周りに姿勢制御用コイル３１８があり、内側ケース３１３内の他端側にトランスミッタ３１９がある。

カプセル内視鏡１Ｂは、生体外から電磁エネルギーを電力受磁コイル３１７にて受けて電力を生じさせ、該電力を姿勢制御用コイル３１８に流すことで、マグネット３１５との相互作用により内側ケース３１３を中心軸ＸＢ周りに回転させ、撮像方向を進行方向（中心軸ＸＢ）に対して周方向に回転させる。

カプセル内視鏡１Ｂは、小腸等を進行しながら、撮像方向を周方向に回転させ、連続して撮像していく。この際、カプセル内視鏡１Ｂは、第１、第２実施形態と同様、焦点レンズ４０８の撮像位置を至近端から無限遠端までの間でフレームレート毎にずらして撮像画像を取得する。また、カプセル内視鏡１Ｂは、撮像画像をトランスミッタ３１９を介して外部装置に送信する。

（第４実施形態）
図９は、本発明の撮像装置をジョイスティック内視鏡１Ｃに適用した例を示す断面図である。
ジョイスティック内視鏡１Ｃは、細い管内や体内といった撮影し難い場所で被写体を撮像するためのものである。ジョイスティック内視鏡１Ｃの基本構造は、特開２００９−８９９５５号公報に記載の構造と同様であるので、ここでは簡略に説明する。

ジョイスティック内視鏡１Ｃの一端には、回動可能な操作部材８１があり、他端側には、折曲可能な中空のパイプ部材８２がある。パイプ部材８２の先端には、第１〜第３実施形態と同様の撮像ユニット４Ｃが配置される。撮像ユニット４Ｃは、パイプ部材８２が向く方向を撮像する。撮像ユニット４Ｃは、配線８３で不図示のコントローラに接続される。操作部材８１とパイプ部材８２とを複数のワイヤ８４が接続しており、操作部材８１を回動させることで、パイプ部材８２を適宜の方向に曲げ、撮像方向を操作できるようになっている。

ジョイスティック内視鏡１Ｃは、第１〜第３実施形態と同様、撮像ユニット４Ｃの焦点レンズ４０８の撮像位置を至近端から無限遠端までの間でフレームレート毎にずらして撮像画像を取得する。ジョイスティック内視鏡１Ｃは、取得した撮像画像をメモリに記憶させ、第１実施形態のように、撮像画像を外部装置で再生する構成であってもよい。また、ジョイスティック内視鏡１Ｃは、第２、第３実施形態のように、撮像画像を外部装置に送信する構成であってもよい。

本実施形態では、ジョイスティック内視鏡１Ｃを用いているが、他の構造の内視鏡を用いることもできる。すなわち、長尺状のパイプ部材８２の先端に本実施形態と同様の撮像ユニット４Ｃを配置することができる。

（変形例）
焦点レンズ４０８は、至近端から無限遠端に向かって撮像位置を１段ずつ移動させてもよい。撮像位置をホームポジションから＋Ｙ方向または−Ｙ方向側のみに設定してもよい。光軸方向で隣り合う２つの撮像位置間の距離は異なっていてもよいし、等しくなっていてもよい。ホームポジションを無限遠端および至近端の間の任意の撮像位置に設定できる。例えば、ホームポジションを無限遠端または至近端に設定できる。

撮像位置を変化させずに複数回の撮像を行うことにより、所定の撮像位置において、複数の撮像画像を得ることもできる。この場合、焦点レンズ４０８を移動させる撮像位置の数は、フレームレートの数よりも少なくなる。また、同一の撮像位置で得られた複数の撮像画像に対しては、撮像位置に応じたポジション番号が付されるが、同一の撮像位置で得られた複数の撮像画像を区別できるように、ポジション番号を付すこともできる。

所定の撮像位置において複数の撮像画像を得る場合、すべての撮像位置において、撮像画像の数が等しくてもよいし、互いに異なっていてもよい。すべての撮像位置において、撮像画像の数を等しくするとき、撮像位置の段数として、フレームレート（３０ＦＰＳ）を２以上の整数で除算した段数に設定することができる。例えば、撮像位置の段数として、フレームレート（３０ＦＰＳ）を３で除算した１０段に設定することができる。

外部装置３００では、ポジション番号の順（昇順又は降順）に複数の撮像画像を連続的に再生することができる。これにより、使用者は、外部装置３００において、複数の撮像画像を連続的に確認することができ、ピントの合った撮像画像を容易に選ぶことができる。ピントの合った撮像画像を選んだ後、この撮像画像に対応したポジション番号を外部装置３００に入力すれば、選択した撮像画像を再び確認することができる。

所定の撮像位置において複数の撮像画像を取得した場合、外部装置３００は、ポジション番号の入力を受け付けたときに、入力されたポジション番号に対応する複数の撮像画像を同時に表示することができる。

コントローラ５１は、撮像画像の中から、高域周波数成分が最も大きい撮像画像をピントが合った撮像画像と判定し、該撮像画像に、最もピントが合っていることを示すメタデータを付してもよい。コントローラ５１は、該最もピントが合った撮像画像のみをメモリ５２に残すようにしたり、外部装置３００に映すようにしたりしてもよい。

また、最もピントが合っている撮像画像を特定したとき、コントローラ５１は、最もピントが合っている撮像画像に対応した撮像位置に基づいて、焦点レンズ４０８から被写体までの距離を特定することができる。具体的には、焦点レンズ４０８の焦点距離と、撮像位置から特定される、焦点レンズ４０８から撮像素子（結像面）４０３までの距離とに基づいて、焦点レンズ４０８から被写体までの距離を特定することができる。ここで、コイル４０７の通電量及び撮像位置の対応関係を予め求めておけば、コイル４０７の通電量を検出することにより、撮像位置、すなわち、焦点レンズ４０８から撮像素子４０３までの距離を特定することができる。そして、コントローラ５１は、焦点レンズ４０８から被写体までの距離を外部装置３００に表示させることができる。これにより、使用者は、口腔内カメラ１や、第４実施形態で説明したジョイスティック内視鏡１Ｃなどの内視鏡といった本発明の撮像装置を用いて被写体を撮像するとき、被写体に対して口腔内カメラ１や内視鏡といった本発明の撮像装置を配置する位置を把握することができる。

撮像ユニット４において、コイル４０７を焦点レンズ４０８に固定し、マグネット４１０をホルダ４０６に固定してもよい。

口腔内カメラ１は、バッテリ２４を備えていなくてもよく、外部電源と配線で接続されていてもよい。

１：口腔内カメラ（撮像装置）
６：レンズ移動機構（移動機構）
１０：ケース
５１：コントローラ
５２：メモリ
４０３：撮像素子
４０７：コイル
４０８：焦点レンズ（レンズ）
４０９：振動板
４１０：マグネット

Claims (3)

1. 筐体の撮像窓の直下にあり、前記撮像窓を介して被写体からの光を集光する１枚のレンズと、
   前記レンズを光軸方向に移動させる移動機構と、
   前記レンズが形成する被写体像を撮像し、撮像画像を取得する撮像素子と、
   撮像指示が入力されると、前記移動機構を駆動して前記レンズを無限遠端および至近端の一方から他方に向かって複数の撮像位置に移動させ、前記レンズが前記各撮像位置にあるときに前記撮像素子を駆動するコントローラと、を備え、
   前記移動機構は、
   環状であり内側に前記レンズを１枚のみ収容する収容部と、前記収容部の内側から突出し、前記レンズを前記光軸方向から支持する鍔部とを備え、前記レンズと一体に移動するマグネットと、
   前記マグネットおよび前記レンズを支持するとともに、前記光軸方向におけるホームポジションからのずれ量に応じて、前記マグネットおよび前記レンズを前記ホームポジションに戻す方向の復元力を発生させる振動板であって、一端が、前記マグネットの前記撮像素子から離れる側の端面上に固定される振動板と、
   前記マグネットの径方向外側にあり、通電によって前記マグネットおよび前記レンズを前記光軸方向に移動させるための磁力を生成するコイルと、
   前記レンズの入射面上にあり、前記レンズへの入射光を絞るアイリスと、
   前記端面上にあり、前記レンズおよび前記アイリスを前記鍔部と挟持する抑え部材と、を備え、
   前記入射面は、平坦であり、前記アイリスは、前記入射面に直接接し、
   前記レンズの射出面は、凸面を含み、
   前記コントローラは、前記コイルへの通電量を変化させて、前記マグネットおよび前記レンズを前記複数の撮像位置に移動させる
   ことを特徴とする撮像装置。
2. ケースの挿入部の撮像窓の直下にあり、前記撮像窓を介して被写体からの光を集光する１枚のレンズと、
   前記レンズを光軸方向に移動させる移動機構と、
   前記レンズが形成する被写体像を撮像し、撮像画像を取得する撮像素子と、
   前記撮像画像を記憶するメモリと、
   撮像指示が入力されると、前記移動機構を駆動して前記レンズを無限遠端および至近端の一方から他方に向かって複数の撮像位置に移動させ、前記レンズが前記各撮像位置にある際の前記撮像画像を前記メモリに記憶させるコントローラと、
   バッテリと、
   第１方向に延びて、前記レンズ、前記移動機構、前記撮像素子、前記メモリ、および前記コントローラを収容する前記ケースであって、ユーザに把持され、前記バッテリを収容する把持部と、前記把持部の端部から延び、前記把持部より細く、前記第１方向の先端部が口腔内に挿入される前記挿入部と、を備え、前記挿入部の前記第１方向の先端部の内部に、前記レンズ、前記移動機構、および前記撮像素子が配置される前記ケースと、を備え、
   前記移動機構は、
   環状であり内側に前記レンズを１枚のみ収容する収容部と、前記収容部の内側から突出し、前記レンズを前記光軸方向から支持する鍔部とを備え、前記レンズと一体に移動するマグネットと、
   前記マグネットおよび前記レンズを支持するとともに、前記光軸方向におけるホームポジションからのずれ量に応じて、前記マグネットおよび前記レンズを前記ホームポジションに戻す方向の復元力を発生させる振動板であって、一端が、前記マグネットの前記撮像素子から離れる側の端面上に固定される振動板と、
   前記マグネットの径方向外側にあり、通電によって前記マグネットおよび前記レンズを前記光軸方向に移動させるための磁力を生成するコイルと、
   前記レンズの入射面上にあり、前記レンズへの入射光を絞るアイリスと、
   前記端面上にあり、前記レンズおよび前記アイリスを前記鍔部と挟持する抑え部材と、を備え、
   前記入射面は、平坦であり、前記アイリスは、前記入射面に直接接し、
   前記レンズの射出面は、凸面を含み、
   前記コントローラは、前記コイルへの通電量を変化させて、前記マグネットおよび前記レンズを前記複数の撮像位置に移動させる
   ことを特徴とする口腔内カメラ。
3. 請求項２に記載の口腔内カメラにおいて、
   前記レンズ、前記移動機構、および前記撮像素子が、前記第１方向と直交する方向に前記光軸方向が沿うように配置されることを特徴とする口腔内カメラ。