JP7088789B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
実施の形態1について、図面を参照しながら説明する。実施の形態1では、口腔内の歯の三次元形状を取得することが可能な三次元スキャナ100を例に説明する。なお、口腔内の歯の三次元形状を取得することが可能な三次元スキャナ100(口腔内スキャナ)は、実施の形態1に係る三次元スキャナ100の1つの例示的形態にすぎず、実施の形態1に係る三次元スキャナ100はこれに限定されない。実施の形態1に係る三次元スキャナ100は、同様の構成を有する撮像装置であればよく、歯科に限られず、眼科、耳鼻咽喉科、放射線科、および獣医科など、あらゆる医科の診療に適用可能である。また、実施の形態1に係る三次元スキャナ100は、同様の構成を有する撮像装置であればよく、医療用に限定されるものではない。また、撮像装置は三次元スキャナ100に限定されるものではなく、例えば、口腔内カメラ、光干渉断層診断装置(Optical Coherence Tomography: OCT)、紫外・赤外・テラヘルツイメージング装置、蛍光イメージング装置などでもよい。
図1は、実施の形態1に係る三次元スキャナ100の構成を説明するための概略図である。図1に示すように、三次元スキャナ100は、ハンドピース70と、表示部50と、電源45とを備え、各々はケーブル43でつながっている。ハンドピース70は、手持ち式の部材であり、プローブ25と筐体30とを含む。
図2および図3を参照して、実施の形態1に係るハンドピース70について説明する。図2は、実施の形態1に係るハンドピース70の構成を示す図である。図3は、実施の形態1に係るハンドピース70の外気の取り込み口41を示す図である。なお、説明の都合上、ハンドピース70の長手方向をX軸、ハンドピース70の幅方向をY軸、ハンドピース70の高さ方向をZ軸とする。なお、X軸方向は、後述するレンズ81の光軸と平行である。
プローブ25は、キャップ10と筒部20とで構成される。キャップ10は、ミラー1と、一方でミラー1を保持し、他方で筒部20を覆うカバー部材とで構成される。ミラー1を設けたキャップ10の先端には、採光部3が設けてある。採光部3は、光源31からの光を対象物99に投射するための窓であり、対象物99で反射した光を取り込むための窓でもある。ミラー1は、光源31からの光を対象物99へ反射させたり、採光部3から取り込まれた光を筐体30へ反射させたりする。
筐体30は、その内部に、多数の電子部品、たとえば、制御部40としてのCPU34、撮像部21としてのイメージセンサ33、GPU(図示省略)、電源回路39、およびその他の電子部品(図示省略)等を含み、電子基板36に実装される。電子部品の中でも、CPU34、イメージセンサ33、GPU(図示省略)および電源回路39は他の電子部品と比較して発熱量が多く、CPU34やGPU(図示省略)はこれらの中でもとりわけ発熱量が多い演算系の電子部品である。そのため、CPU34には、熱を放出するためのヒートシンク35が設けられる。
筐体30は、その内部に、送風部22である第1のファン37と、送風管38とを含む。第1のファン37は、使用者が筐体30を保持した場合に、電子部品よりも上側となる位置に設けられる。たとえば、図2では、第1のファン37は、CPU34、イメージセンサ33、GPU(図示省略)および電源回路39等よりも図中上側となる位置に設けられている。取り込み口41から取り込まれた空気は、電子部品の発熱によって温められ、筐体30内の上方に溜まる。温められた空気は、図2の矢印が示すように、第1のファン37によって取り込まれ、第1のファン37に設けられた排気口37aに接続されている送風管38を通って、プローブ25の先端に送られる。プローブ25内では、キャップ10とキャップ10に覆われた筒部20の部分とで構成される送風路を空気が通ることになる。
筐体30は、撮像部21として、光源31と、プリズム32と、レンズ81と、イメージセンサ33とを含む。また、筒部20には、プローブ25で採光した光を筐体30へ導くためのレンズ系(図示省略)、カバーガラス(図示省略)、光学フィルタ(図示省略)、および位相差板2(λ/4板)などの光学部品を含む。
では、図4および図5を参照して、第1のファン37について説明する。第1のファン37は、圧力損失に強く、狭い管路に空気を送り込む場合に適しているブロワファンである。ブロワファンは、回転軸37eの方向から空気を取り込み、回転軸37eと直交する方向に空気を送り出すことができる。なお、第1のファン37は、圧力損失に強く、狭い管路に空気を送り込む場合に適しているものであればよく、たとえば、ダイヤフラムポンプやPZTマイクロブロワ等でもよい。
次に、図6および図7を参照して、実施の形態1に係る撮像部21において、レンズ81およびカウンタウェイト91が往復直線運動する仕組みについて説明する。レンズ81は第1駆動部80によって往復直線運動し、カウンタウェイト91は第2駆動部(図示省略)によって往復直線運動する。図6は、実施の形態1に係る第1駆動部80のY-Z断面を示す図である。図7は、実施の形態1に係る第1駆動部80のX-Z断面を示す図である。
図8は、実施の形態1に係るハンドピースの別の形態を示す図である。ハンドピース70には、図8に示すようなハンドル48が設けられてもよい。ハンドピース70にハンドル48が設けられる場合には、使用者はハンドル48を握り、プローブ25の先端を口腔内に差し込んで、対象物99の形状を計測する。
このように、実施の形態1に係る三次元スキャナ100は、筐体30内に設けた第1のファン37によって、プローブ25の先端へ空気を送り出す。これにより、ハンドピースの外部に送風部を設けることなく、プローブ25に設けた光学部品の曇りを防止することができる。
実施の形態2に係る三次元スキャナ100は、筐体30の内部に、実施の形態1で説明した第1のファン37に加え、第2のファンを設ける点で、実施の形態1に係る三次元スキャナ100と異なる。以下、図9および図10を参照して、実施の形態2に係る三次元スキャナ100について説明する。なお、実施の形態2に係る三次元スキャナ100は、上記の点を除き、実施の形態1に係る三次元スキャナ100と共通しているので、共通している部分については説明を省略する。
実施の形態1に係る三次元スキャナ100は、プローブ25に設けた光学部品の曇り止めを主な目的として第1のファン37を設けていた。一方、実施の形態2に係る三次元スキャナ100は、他の電子部品と比較して発熱量が多い特定の電子部品が実装されている第1基板面36aの側に第2のファン42を設け、第1基板面36aの裏側である第2基板面36bの側に第1のファン37を設ける。これにより、取り込み口41から取り込まれた比較的低温の空気が第2のファン42によって取り込まれ、電子基板36に実装されている電子部品の方へ送り出されるので、電子部品が効率よく冷却される。また、電子部品の発熱により温められた空気が第1のファン37によって取り込まれ、プローブ25の先端へ送り出されるので、プローブ25に設けた光学部品の曇りがより防止される。
実施の形態3に係る三次元スキャナ100は、第1のファン37、CPU34、および第2のファン42が電子基板36の同一の基板面の側に配置され、CPU34とイメージセンサ33が電子基板36の異なる基板面の側に配置されている点で、実施の形態2に係る三次元スキャナ100と異なる。以下、図11を参照して、実施の形態3に係る三次元スキャナ100について説明する。なお、実施の形態3に係る三次元スキャナ100は、上記の点を除き、実施の形態2に係る三次元スキャナ100と共通しているので、共通している部分については説明を省略する。
このように、実施の形態3に係る三次元スキャナ100では、プローブ25に近い側から順に、第1のファン37、他の電子部品と比較して発熱量が多い特定の電子部品、第2のファン42、および取り込み口41を設け、とりわけ発熱量が多いCPU34をイメージセンサ33等の他の電子部品とは異なる基板面に実装する。これにより、第1のファン37と第2のファン42を電子基板36の同一の基板面の側に配置することにより、温度が変化する空気が適宜利用される中で、電子部品が冷却され、プローブ25に設けた光学部品の曇りが防止される。また、他の電子部品と比較して発熱量が多い電子部品を電子基板36の異なる基板面の側に配置することにより、各電子部品から発生する熱が分散され冷却効果が高まる。
Claims (11)
- 手持ち式の、対象物を撮像する撮像装置であって、
光学部品を含み、前記対象物からの光を取り込むプローブと、
前記プローブから取り込んだ光を処理する電子部品と、
使用者によって保持される筐体とを備え、
前記筐体は、前記プローブに設けた前記光学部品に空気を供給する第1送風部と、前記第1送風部の駆動を制御する制御部と、前記電子部品を実装する電子基板と、を含み、
前記電子基板は、第1基板面と当該第1基板面の裏側の第2基板面とを有し、
前記第1基板面には、前記電子部品のうち他の電子部品と比較して発熱量が多い特定の電子部品が実装され、
前記第1送風部は、前記第2基板面のうち前記特定の電子部品の近傍となる位置に設けられ、
前記第1送風部は、
回転軸に放射状に固定される複数の回転羽と、
前記回転軸の方向に設けた、空気を吸い込む吸気口と、
前記回転軸の方向と直交する方向であり、かつ、前記光学部品の方向に設けた、前記吸気口より吸い込んだ空気を排出する排気口とを含み、
前記吸気口は前記排気口よりも開口の面積が大きい、撮像装置。 - 前記特定の電子部品は、FPGA、CPU、イメージセンサ、GPU、および電源回路のうち少なくとも一つを含む、請求項1に記載の撮像装置。
- 前記排気口は前記プローブの方向に設けられ、空気を通す送風管が接続される、請求項1または請求項2に記載の撮像装置。
- 前記吸気口は、前記特定の電子部品と対向する位置に設けられる、請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記筐体は、空気を供給して前記特定の電子部品を冷却する第2送風部をさらに含み、
前記第2送風部は、前記第1基板面の側に設けられる、請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記第1送風部は、前記特定の電子部品のうち演算部品が前記第1基板面に実装された位置の裏側の前記第2基板面の位置の近傍に設けられる、請求項5に記載の撮像装置。
- 前記電子基板は、前記第2送風部の空気の排出方向に前記演算部品を実装し、
前記演算部品は、前記排出方向に対して平行となる方向に冷却フィンを有するヒートシンクを備える、請求項6に記載の撮像装置。 - 前記筐体は、前記プローブに近い側から順に、前記第1送風部、前記特定の電子部品、前記第2送風部、および外気を取り込むための取り込み口が設けられる、請求項5~請求項7のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記制御部は、前記第1送風部の駆動量を撮像開始時に最大となるように制御する、請求項1~請求項8のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記制御部は、撮像開始から前記第1送風部の駆動量を所定の度合で減少させ、所定時間の経過後に一定に保つ、請求項9に記載の撮像装置。
- 前記撮像装置は口腔内用撮像装置である、請求項1~請求項10のいずれか1項に記載の撮像装置。
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