JP7488619B1 - カメラヘッド及び撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】カメラヘッドが小型化されることが望ましい場合がある。【解決手段】カメラヘッド１０は、細長い形状を有しており、長手方向における先端部１２の近傍の撮像領域を撮像するために用いられる。カメラヘッド１０は、カメラモジュール３０と、長手方向においてカメラモジュール３０よりも先端部１２から遠い位置に配置された２以上の光源部と、カメラモジュール３０の外表面の径方向外側に配置されており、２以上の光源部４０のそれぞれから出射される光を撮像領域に照射されるように先端部近傍まで導く導光部６０とを備え、２以上の光源部４０のうち少なくとも２つの光源部４０は、長手方向において異なる位置にある。このような構成により、カメラヘッド１０をより小型化することができる。【選択図】図３

Description

この発明は、長手方向における先端部の近傍の撮像領域を撮像するために用いられるカメラヘッド及び撮像システムに関する。

従来、例えば生体を対象にした内視鏡や工業用内視鏡などに、種々の形態のカメラヘッドが用いられている。カメラヘッドには、照明用の光を照射するための構造と、カメラモジュールとを有するものがある。

このようなカメラヘッドには、小径にするため、撮像モジュールの背後に光源を配置し、導光体により光源からの光を先端まで導くようにした構造を有するものがある（例えば、下記特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４及び特許文献５参照）。

なお、導光体や光の出射部が撮像素子の周囲に均等な間隔で複数配置されている構造を有するカメラヘッドがある（例えば、下記特許文献６、特許文献７及び特許文献８参照）。

特許第６９９５６５９号公報 特開２００５－２０４９４４号公報 特許第４５３０１２８号公報 特開２０１２－２０５８４９号公報 特開平２－１１０５０５号公報 特許第７１００１７１号公報 特許第６０２０８７０号公報 特許第６０５５６９１号公報

カメラヘッドの小型化が達成されれば、いくつかの用途において、当該カメラヘッドやそれを用いた撮像システムがより有用なものとなる。

この発明は、より小型なカメラヘッド及び撮像システムを提供することを目的としている。

本第一の発明のカメラヘッドは、細長い形状を有しており、長手方向における先端部の近傍の撮像領域を撮像するために用いられるカメラヘッドであって、カメラモジュールと、長手方向においてカメラモジュールよりも先端部から遠い位置に配置された２以上の光源部と、カメラモジュールの外表面の径方向外側に配置されており、２以上の光源部のそれぞれから出射される光を撮像領域に照射されるように先端部近傍まで導く導光部とを備え、２以上の光源部のうち少なくとも２つの光源部は、長手方向において異なる位置にある、カメラヘッドである。

かかる構成により、２以上の光源部からの光を撮像領域に照射可能なカメラヘッドを小型化することができる。

また、本第二の発明のカメラヘッドは、第一の発明に対して、２以上の光源部のうち少なくとも２つの光源部は、互いに異なる波長の光を出射するように構成されている、カメラヘッドである。

かかる構成により、多波長の光を撮像領域に照射可能なカメラヘッドを小型化することができる。

また、本第三の発明のカメラヘッドは、第一又は二の発明に対して、導光部は、２以上の光源部のうち少なくとも２つの光源部のそれぞれに対応する２以上の光ファイバを有しており、２以上の光ファイバのそれぞれは、周方向において互いに離れ、かつ、周方向において並ぶようにして、カメラモジュールの周囲に配置されている、カメラヘッドである。

かかる構成により、光源部からの光を撮像領域に偏りなく照射することができる。

また、本第四の発明のカメラヘッドは、第三の発明に対して、２以上の光ファイバのうち、一の波長帯の光を導光するように設けられた２以上の光ファイバが、カメラモジュールの周囲に、互いに周方向において離れるように配置されており、導光部は、周方向において互いに離れた２以上の箇所から一の波長帯の光を撮像領域に照射可能に構成されている、カメラヘッドである。

かかる構成により、一の波長帯の光を撮像領域に偏りなく照射することができる。

また、本第五の発明のカメラヘッドは、第三又は四の発明に対して、カメラモジュールは、多角柱状である柱状部位を有し、２以上の光ファイバのそれぞれは、柱状部位の平面状である側面に沿うように配置されている、カメラヘッドである。

かかる構成により、カメラヘッドをより小型化することができる。

また、本第六の発明のカメラヘッドは、第一から五のいずれか１つの発明に対して、管状に形成されたスリーブを備え、カメラモジュール、光源部及び導光部は、スリーブの内部に収容されている、カメラヘッドである。

かかる構成により、小型であって容易に製造可能なカメラヘッドを構成することができる。

また、本第七の発明のカメラヘッドは、第一から五のいずれか１つの発明に対して、管状に形成されたスリーブを備え、スリーブは透明な部材であり、導光部は、スリーブの一部又は全部であり、カメラモジュールは、スリーブの内部に収容されている、カメラヘッドである。

かかる構成により、カメラヘッドをより小型化することができる。

また、本第八の発明のカメラヘッドは、第一から七のいずれか１つの発明に対して、カメラモジュールと導光部とが、一体に構成されている、カメラヘッドである。

かかる構成により、小型であって容易に製造可能なカメラヘッドを構成することができる。

また、本第九の発明のカメラヘッドは、第一から八のいずれか１つの発明に対して、２以上の光源部のうち長手方向において互いに異なる位置にある少なくとも２つの光源部は、長手方向正面から見て部分的に重なるように配置されている、カメラヘッドである。

かかる構成により、少なくとも２つの光源部を有するカメラヘッドを確実に小型化することができる。

また、本第十の発明の撮像システムは、第一から九のいずれか１つの発明に対して、カメラヘッドと、カメラヘッドに接続されており、カメラヘッドにより撮像された画像を取得する画像取得装置とを備える、撮像システムである。

かかる構成により、２以上の光源部からの光を撮像領域に照射可能な小型のカメラヘッドを用いて画像を取得することができる。

本発明によれば、より小型なカメラヘッド及び撮像システムを提供することができる。

本発明の実施の形態の１つに係る撮像システムの構成を説明する図 同撮像システムのブロック図 同カメラヘッドの側断面図 図３のＡ－Ａ線断面図 図３のＢ－Ｂ線断面図 図３のＣ－Ｃ線断面図 図３のＤ－Ｄ線断面図 同カメラヘッドの照明用フィルタの構成を説明する図 本実施の形態の一比較例に係るカメラヘッドの構成例を説明する図 本実施の形態に係る撮像システムの利用例を説明する図 本発明の実施の形態の第一の変形例に係るカメラヘッドの構成例について説明する図 本発明の実施の形態の第二の変形例に係るカメラヘッドの構成例について説明する図

以下、カメラヘッドやそれを用いた撮像システム等の実施形態について図面を参照して説明する。なお、実施の形態において同じ符号を付した構成要素は同様の動作を行うので、再度の説明を省略する場合がある。

なお、以下の説明において、管状のカメラヘッドの長手方向に直交する方向を径方向、長手方向に沿うカメラヘッドの中心軸を中心とする円弧に沿う方向を周方向とそれぞれ称することがある。また、以下において、径方向の先端部に向かう方向を「前」、その反対の方向を「後」と言うことがある。例えばこのように、ある方向を示して各部の形状や位置関係を説明することがあるが、方向の明示はあくまで説明の便宜のためのものに過ぎず、本発明に係る各装置等の使用時における向きや姿勢などを限定するものではない。また、方向を示す表現や、水平、垂直、直交などの状態を示す表現は、大まかにそのように理解できることを示しているだけであり、必ずしも厳密にその表現の通りであると解されるべきであるとは限らない。

（実施の形態）

実施の形態の概要は、次の通りである。カメラヘッドは、長手方向における先端近傍の撮像領域を撮像するためものである。カメラヘッドは、カメラモジュールよりも先端から離れた位置に、少なくとも２つの光源部が、長手方向において互いに異なる位置に配置されている構造を有している。少なくとも２つの光源部は、互いに異なる波長の光を出射するように構成されていることが好ましい。以下、このように構成されたカメラヘッド及びそれを用いた撮像システムの構成について説明する。

図１は、本発明の実施の形態の１つに係る撮像システム１の構成を説明する図である。図２は、同撮像システム１のブロック図である。

図に示されるように、撮像システム１は、カメラヘッド１０と、画像取得装置１００を備えている。撮像システム１は、生物の各種の器官を観察したり検査したりするための内視鏡や、工業用の内視鏡などとして用いることができるものである。撮像システム１を、撮像装置と呼んでもよい。なお、撮像システム１の用途はこれに限られない。撮像システム１は、カメラヘッド１０の先端近傍の撮像領域の撮像結果を取得できるように構成されている。撮像システム１は、撮像結果を、画像として記録したり、内部又は外部に設けられた出力装置に出力したりすることができるように構成されている。

なお、ここで画像とは、静止画像であってもよいし、動画像であってもよい。動画像は、複数の静止画像を含むと考えてもよい。また、画像として記録されたり出力されたりするデータの形式は問わない。

また、出力装置に出力するとは、ディスプレイ等に表示すること、プリンタ等により媒体にプリントすること、ネットワークを通じて他の装置に情報を送信すること、などを含む表現である。

カメラヘッド１０は、カメラモジュール３０や、光源部４０を有している。本実施の形態において、光源部４０は、例えば、互いに出射する光の波長が異なる第一光源部４１及び第二光源部４２を有している。光源の種類はさらに多くてもよい。そのほか、カメラヘッド１０のより具体的な構造については後述する。

カメラヘッド１０は、ケーブル１９を介して、画像取得装置１００に接続されている。ケーブル１９は、例えば、カメラモジュール３０と通信するための信号線や、当該カメラモジュール３０や光源部４０を駆動するための電力を供給する電線等を含む。ケーブル１９は、可撓性を有するように構成されているが、これに限られない。

画像取得装置１００は、例えば、コンピュータ等を備え、カメラヘッド１０を駆動して画像を撮像することができるように構成された装置である。画像取得装置１００は、本実施の形態において、撮像結果を記録したり、撮像結果を外部の端末装置６００等に出力して当該端末装置６００等のディスプレイに表示させたりすることができるように構成されている。なお、画像取得装置１００は、それ自体がディスプレイを有し、撮像された画像を表示可能に構成されていてもよい。画像取得装置１００は、例えば、パーソナルコンピュータそのもの等であってもよい。本実施の形態において、撮像システム１が端末装置６００を含むものとして理解してもよい。

本実施の形態において、画像取得装置１００は、例えば、格納部１１０、受付部１３０、画像取得部１４０、カメラヘッド駆動部１５０及び通信部１６０を備える。

格納部１１０は、不揮発性の記録媒体が好適であるが、揮発性の記録媒体でも実現可能である。格納部１１０には、画像取得装置１００において取得された情報がそれぞれ格納される。情報等が記憶される過程は特定の過程に限られない。例えば、記録媒体を介して情報等が記憶されてもよく、通信回線等を介して送信された情報等が記憶されてもよく、あるいは、入力デバイスを介して入力された情報等が記憶されてもよい。

受付部１３０は、カメラヘッド１０による撮像結果や、通信部１６０が受信した情報などを、画像取得装置１００に入力された情報として受け付ける。受け付けた情報は、格納部１１０に一時的に又は長期的に蓄積されたり、その他の各部による処理において用いられたりする。

なお、受付部１３０は、入力手段により入力された情報を受け付け可能であってもよい。入力手段は、例えば、テンキーやキーボードやマウスやメニュー画面によるものなど、何でもよい。この場合、受付部１３０は、テンキーやキーボード等の入力手段のデバイスドライバーや、メニュー画面の制御ソフトウェア等で実現されうる。

画像取得部１４０は、カメラヘッド１０により撮像された画像を取得する。すなわち、カメラヘッド１０のカメラモジュール３０により取得され、ケーブル１９を介して画像取得装置１００に送信された撮像結果を、画像として取得する。画像取得部１４０は、取得した画像を格納部１１０に記録可能に構成されている。

カメラヘッド駆動部１５０は、カメラヘッド１０のカメラモジュール３０や光源部４０に電力を供給し、各部を駆動させたり、各部の動作を制御したりするように構成されている。

画像取得部１４０やカメラヘッド駆動部１５０は、例えばコンピュータが所定の制御プログラムを実行することにより動作可能に構成されているが、これに限られない。

通信部１６０は、画像取得装置１００を、外部の装置と通信可能に接続する。通信部１６０は、例えば、無線又は有線の通信手段で実現されるが、放送を受信する手段や放送手段で実現されてもよい。本実施の形態において、通信部１６０は、例えば、外部の端末装置６００等と通信を行い、端末装置６００に、カメラヘッド１０の撮像結果である画像を送信可能に構成されている。すなわち、画像取得装置１００は、カメラヘッド１０を用いて撮像された画像を出力可能である。

次に、本実施の形態に係るカメラヘッド１０の構造について説明する。

図３は、同カメラヘッド１０の側断面図である。図４は、図３のＡ－Ａ線断面図である。図５は、図３のＢ－Ｂ線断面図である。図６は、図３のＣ－Ｃ線断面図である。図７は、図３のＤ－Ｄ線断面図である。

これらの各図、及び以下の同様の断面図において、ハッチングは部材の断面を示すが、図示の便宜のため、必ずしも全ての部材の断面にハッチングが付されているとは限られない。

図に示されるように、カメラヘッド１０は、全体として細長い形状を有している。本実施の形態において、カメラヘッド１０は、全体として略円柱形状を有している。なお、カメラヘッド１０のその先端部や後端部が丸みを帯びるように形成されていてもよいし、部分的に凹凸があってもよい。図３は、カメラヘッド１０の中心軸を通る平面における断面が示されているといえる。

カメラヘッド１０は、例えば、スリーブ２０と、カメラモジュール３０と、光源部４０と、導光部６０と、フィルタ７０，８０とを備えている。フィルタ７０，８０としては、本実施の形態においては、照明用フィルタ７０と、撮像用フィルタ８０とが設けられている。

スリーブ２０は、円筒状に形成されている。スリーブ２０は、管状に形成されていると言ってもよい。スリーブ２０の材質は問わない。金属、セラミック、樹脂等、何でもよい。本実施の形態において、カメラヘッド１０の各部は、スリーブ２０の内部に収容されている。カメラヘッド１０の各部は、スリーブ２０の内側にあると言ってもよい。また、カメラヘッド１０の各部は、径方向（カメラヘッド１０の中心軸に近づく方向又は離れる方向）において、スリーブ２０の内周面よりも内側にあると言ってもよい。本実施の形態において、スリーブ２０の内周面は、円筒形状を有している。

カメラモジュール３０は、撮像素子と、レンズ等の光学系とがパッケージ化されたモジュールである。カメラモジュール３０としては、例えば公知の構造のものを用いることができる。カメラモジュール３０は、カメラヘッド１０の長手方向（図３において左右方向）において、先端側にあり撮像される光が入射する受光部３２、レンズ等を含む光学系、及び撮像素子が並んだ構造を有している。カメラモジュール３０の後端部３４すなわち撮像素子の後端部３４には、撮像素子に接続される配線９１が接続されている。配線９１は、ケーブル１９にまとめられて、画像取得装置１００等に接続されうる。

本実施の形態において、カメラモジュール３０は、全体として、カメラヘッド１０の長手方向が高さ方向となるように形成された四角柱形状を有している。すなわち、カメラモジュール３０の外表面（周側面）は、大まかに、４つの略平坦な平坦部３５で構成されている。カメラモジュール３０の断面は、略正方形であるが、その他の長方形であったり、その他の四角形であってもよい。なお、カメラモジュール３０は、このような形状に限られず、多角柱状である柱状部位を有していればよい。平坦部３５は、柱状部位の平面状である側面であると言ってもよい。

例えば、カメラモジュール３０は、四角柱形状に限られず、三角柱形状や、その他の多角柱形状を有するように形成されていてもよい。すなわち、カメラモジュール３０の周側面は、３つ以上の略平坦な平坦部３５で構成されていてもよい。また、カメラモジュールは、ねじり柱（ヘリックス柱）と呼ばれるような、底面が高さ方向に進むにつれて中心軸周りに回転しているような立体形状を有していてもよい。カメラモジュール３０は、円柱であったり、その他の形状を有していてもよい。

光源部４０は、カメラヘッド１０を用いた撮像時に撮像領域に照射する光の光源である。光源部４０は、例えば、ＬＥＤチップであるが、これに限られない。光源部４０は、例えば、レーザーダイオード等の他種の光源を用いたものであってもよい。光源部４０には、例えば、ケーブル１９を通じて配線される電線（図示せず）が接続されており、画像取得装置１００等から電力が供給されて点灯するようになっている。光源部４０は、例えば後述のように全体として直方体形状を有しているが、これに限られず、例えば、円柱状、コイン状、平板状等、他の形状であってもよい。

カメラヘッド１０は、２以上の光源部４０を有している。例えば、本実施の形態において、４つの光源部４０が設けられている。４つの光源部４０のうち２つは、第一光源部４１であり、他の２つは、第二光源部４２である。第一光源部４１及び第二光源部４２は、例えば、全体として略直方体である形状を有するＬＥＤチップであり、その前側の面から光を出射するように配置されている。第一光源部４１と第二光源部４２とは、互いに異なる波長の光を出射するように構成されている。本実施の形態において、第一光源部４１と第二光源部４２とが設けられていることにより、それぞれからの光を前方に導く導光部６０の構造をシンプルにすることができる。また、波長毎に、カメラヘッド１０から照射する光量を波長毎に容易に調整することができる。

なお、光源部４０の数はこれに限られない。２つ以上の光源部４０が設けられていればよい。２つ以上の光源部４０のうち、少なくとも２つは、本実施の形態のように互いに異なる波長の光を出射するように構成されていることが好ましい。例えば、カメラヘッド１０には、第一光源部４１と第二光源部４２とが１つずつ設けられていてもよい。なお、これに限られず、第一光源部４１と第二光源部４２とが同じ波長の光を出射するように構成されていてもよい。また、１つの光源部４０又は互いに同じ波長の光を出射する２以上の光源部４０が設けられており、当該光源部４０から出射された光が互いに異なる波長帯の光を透過させるフィルタを通過することによって、カメラヘッド１０から２以上の波長の光が照射可能となるように構成されていてもよい。

図に示されるように、各光源部４０は、長手方向において、カメラモジュール３０よりも先端部１２から遠い位置に配置されている。すなわち、各光源部４０は、カメラモジュール３０よりも後方に位置している。各光源部４０は、カメラヘッド１０の長手方向正面（先端部１２側）から見て、カメラモジュール３０の背後にあると言ってもよい。光源部４０が先端部１２から離れた位置にあることにより、光源部４０の発熱が先端部１２に伝わりにくくなり、被写体に影響が及ぶことを防止することができる。また、各光源部４０は、長手方向正面から見て、その光源部４０の一部がカメラモジュール３０に重なる位置に配置されている。これにより、カメラヘッド１０の各部をより小径のスリーブ２０内に収容することができ、カメラヘッド１０をより小径化（細径化）することができる。

また、カメラヘッド１０において、光源部４０のうち少なくとも２つの光源部４０は、長手方向において異なる位置にある。当該少なくとも２つの光源部４０のうち、少なくとも１つの光源部４０の後端部は、他の少なくとも１つの光源部４０の前端部よりも前に位置している。このように少なくとも２つの光源部４０が長手方向において異なる位置にあることにより、各光源部４０をより小径のスリーブ２０内に収容することができる。換言すると、カメラヘッド１０をより小径化することができる。より小径化するには、当該少なくとも２つの光源部４０同士を、長手方向正面から見て部分的に重なるようにして配置するようにすればよい。

また、当該少なくとも２つの光源部４０は、周方向において互いに異なる位置にある。当該少なくとも２つの光源部４０が周方向において互いに異なる位置にあることにより、後述するように、各光源部４０からの光を先端部１２に導くための構造を簡素に構成することができる。

より具体的には、本実施の形態において、カメラヘッド１０のうち、２つの第一光源部４１は、２つの第二光源部４２よりも前に位置している。換言すると、長手方向において、先端部１２に近い側から、カメラモジュール３０、２つの第一光源部４１、及び２つの第二光源部４２が、この順に配置されていると言ってもよい。２つの第一光源部４１のそれぞれは、カメラモジュール３０の後端部３４と第二光源部４２の前端部とに挟まれていると言ってもよい。

図４に示されるように、本実施の形態において、２つの第一光源部４１は、ケーブル１９の径方向外側に、２つの第一光源部４１の間にケーブル１９を挟むように配置されている。２つの第一光源部４１は、長手方向正面から見て、長辺同士が略平行となるようにして配置されている。図５に示されるように、２つの第二光源部４２も、ケーブル１９の径方向外側に、２つの第二光源部４２の間にケーブル１９を挟むように配置されている。２つの第二光源部４２は、長手方向正面から見て、長辺同士が略平行となるようにして配置されている。

本実施の形態においては、第一光源部４１及び第二光源部４２は、長手方向正面から見て、第一光源部４１の長辺と第二光源部４２の長辺とが互いに直交するように配置されている。すなわち、第一光源部４１及び第二光源部４２は、周方向において互いに異なる位置にある。また、第一光源部４１及び第二光源部４２は、長手方向正面から見て部分的に重なるように配置されている。ここで平行であるとか、互いに直交するとかの表現は、必ずしも厳密にそのような関係にあることを意味しない。概ね平行であったり、概ね直交であればよい。なお、第一光源部４１及び第二光源部４２の長手方向正面から見た位置関係はこれに限られない。長手方向正面から見て、第一光源部４１の長辺と重なる直線と第二光源部４２の長辺と重なる直線とが所定の角度で交わるようになっていてもよい。長手方向において異なる位置にある２以上の光源部４０が、長手方向正面から見て光を出射する位置が互いに異なるようにして配置されていることが好ましい。このように配置されていることにより、導光部６０を比較的簡素な構成にすることができる。例えば、後述するように導光部６０として光ファイバを用いる場合において、それぞれの光ファイバを容易に配線することができる。２以上の光源部４０を長手方向において異なる位置に配置する場合、例えば、長手方向正面から見て、各光源部４０がカメラヘッド１０の中心周りに所定の角度ずつずれている位置に位置するように構成してもよい。

なお、１つの第一光源部４１と１つの第二光源部４２とが長手方向において略同位置に配置され、その後方に、別の１つの第一光源部４１と別の１つの第二光源部４２とが配置されていてもよい。また、第一光源部４１が後側にあり、第二光源部４２が前側にあってもよい。また、これらの第一光源部４１及び第二光源部４２のうち、いずれか１つの光源部が、他よりも前又は後にあればよい。

なお、カメラモジュール３０の後端部３４と、各光源部４０のうち最も先端部１２に近い位置にある第一光源部４１とは、互いに近接していることが好ましい。本実施の形態において、最も先端部１２に近い位置にある光源部４０のうち、先端部１２側の前面の一部は、長手方向においてカメラモジュール３０の後端部３４に対向している。このような構造、すなわち図４に示されるように長手方向正面から見て光源部４０の一部がカメラモジュール３０に重なっている構造により、カメラヘッド１０をより小型化することができる。

導光部６０は、カメラモジュール３０の外表面の径方向外側に配置されている。本実施の形態において、導光部６０は、カメラモジュール３０の平坦部３５と、スリーブ２０の内周面との間に配置されている。導光部６０は、各光源部４０のそれぞれから出射される光を、撮像領域に照射されるように、先端部１２の近傍まで導く。導光部６０は、光を先端部１２の近傍まで導光すると言ってもよい。また、導光部６０は、光を先端部１２の近傍までガイドすると言ってもよい。先端部１２の近傍とは、先端部１２を含んでもよい。本実施の形態においては、導かれた光が通過する照明用フィルタ８０が先端部１２に設けられているところ、その照明用フィルタ８０への光の入射部の近傍まで導光部６０が光を導くように構成されている。すなわち、照明用フィルタ８０への光の入射部は、先端部１２の近傍に含まれる。

なお、導光部６０が、カメラモジュール３０の背後にある光源部４０から出射される光を先端部１２の近傍まで導くということは、光をカメラモジュール３０の前に出射されるように前方に導くと言ってもよい。

導光部６０は、本実施の形態において、光ファイバを有している。なお、光ファイバとは異なる素子、例えば樹脂等やガラス等を用いて構成された光導波路等が用いられるようにしてもよい。

本実施の形態において、導光部６０は、各光源部４０にそれぞれ対応する４つの光ファイバを有している。４つの光ファイバのうち、２つを第一導光部６１と呼び、他の２つを第二導光部６２と呼ぶ。２つの第一導光部６１が、２つの第一光源部４１に１つずつ対応し、２つの第二導光部６２が、２つの第二光源部４２に１つずつ対応している。なお、１つの光源部４０について、径方向又は周方向において異なる位置から光が出射されるようにそれぞれ光を導く２以上の光ファイバ等の素子が設けられていてもよい。

本実施の形態において、導光部６０の４つの光ファイバは、それぞれ、周方向において互いに離れ、かつ、周方向において並ぶようにして、カメラモジュール３０の周囲に配置されている。各光ファイバは、周方向において略等しい間隔で並んでいる。すなわち、４つの光ファイバは、周方向に略９０度間隔で並んでいる。

より具体的には、図６に示されるように、周方向において、第一導光部６１と第二導光部６２とが交互に並んでいる。すなわち、導光部６０は、周方向において互いに離れた２箇所から、一の波長帯の光を撮像領域に照射可能に構成されている。これにより、第一光源部４１及び第二光源部４２のそれぞれの波長帯の光が、撮像領域に、比較的均一に照射される。

ここで、各光ファイバは、カメラモジュール３０の平坦部３５に沿うように配置されている。本実施の形態においては、４つの平坦部３５のそれぞれとスリーブ２０の内周面との間に生じる４つのスペースのそれぞれに、１つずつ光ファイバが配置されている。このようにして光ファイバが配置されることにより、カメラヘッド１０の各部をより小径のスリーブ２０内に収容することができ、カメラヘッド１０をより小径化することができる。

撮像用フィルタ７０及び照明用フィルタ８０は、カメラヘッド１０の先端部１２に取り付けられている。

本実施の形態において、カメラヘッド１０は、例えば、撮像領域に特定の波長の励起光を照射することで蛍光物質を励起し、発せられる蛍光を撮像することによるバイオイメージング技術に用いることができるように構成されている。このような用途にカメラヘッド１０を用いることができるように、カメラモジュール３０の先端側に撮像用フィルタ７０が配置されており、導光部６０の先端側に照明用フィルタ８０が配置されている。

照明用フィルタ８０は、例えば、励起光フィルタである。照明用フィルタ８０は、導光部６０により導かれた光のうち特定の波長範囲の光だけを通過させ、それを撮像領域に照射する。この光は撮像領域にある組織内等の蛍光物質や蛍光マーカーに作用し、それらを励起状態にする。また、撮像用フィルタ７０は、例えば、蛍光フィルタである。撮像用フィルタ７０は、励起光とは異なる特定の波長範囲の蛍光だけを通過させるように構成されており、励起後に発生する定の蛍光信号だけを高精度でカメラモジュール３０の受光部３２に入射させる。

撮像用フィルタ７０は、受光部３２の前方を覆うようにしてカメラモジュール３０に固定されている。照明用フィルタ８０は、撮像用フィルタ７０とスリーブ２０の内周面との間のすき間を塞ぐような形状となるようにして、導光部６０の前方に配置されている。すなわち、本実施の形態において、カメラヘッド１０の先端部１２は、フィルタ７０，８０により密閉されている。なお、カメラヘッド１０の後端部は、例えば、図３に二点鎖線で示されるように、ボンディング材等を用いて封止されているが、これに限られない。

なお、フィルタ７０，８０は、上記のような特性を有するものに限られない。それぞれ用途に応じた性質のフィルタが用いられるようにしてもよい。また、フィルタ７０，８０の一方又は両方が用いられなくてもよい。この場合、先端部１２に、防護目的のフィルタが設けられるようにしてもよいし、カメラモジュール３０や導光部６０に加えて何らの光学素子が設けられていなくてもよい。フィルタ７０，８０は、いわゆる光学フィルタであるが、そうでなくてもよい。

なお、図７に示されるように、本実施の形態において、フィルタ７０，８０間には、光源部４０から出射された光に由来する光がカメラモジュール３０に直接的に入射することを防止するように、光を遮光するように構成された遮光構造２２が設けられている。換言すると、遮光構造２２は、撮像領域から入射する光とは異なる光がカメラモジュール３０に入射することを防止する。遮光構造２２は、カメラモジュール３０の周囲や、導光部６０の周囲等に設けられていてもよい。

遮光構造２２は、例えば、金属膜等や、遮光性を有するフィルム等であるが、これに限られない。撮像用フィルタ７０又は照明用フィルタ８０が入射した光を全反射するように構成されている場合、かかる構成を遮光構造２２と捉えてもよい。また、遮光構造２２は、部材間のすき間に塗布されたり充填されたりする、遮光性を有する充填物等であってもよい。例えば接着剤や化学反応により硬化する樹脂等に、顔料等を混合して当該充填物としてもよい。遮光構造２２としてはこれらに限られず、撮像領域から入射する光以外の光の入射を防止する種々の構造が利用可能である。なお、カメラヘッド１０の用途や構成によって、遮光構造２２は設けられていなくてもよい。

図８は、同カメラヘッド１０の照明用フィルタ８０の構成を説明する図である。

ここで、本実施の形態においては、照明用フィルタ８０は、第一光源部４１に対応する第一励起光フィルタ８１と、第二光源部４２に対応する第二励起光フィルタ８２とを有している。これにより、照明用フィルタ８０は、第一光源部４１及び第二光源部４２のそれぞれから出射される光に対応して異なる波長の励起光を照射することができるように構成されている。

図８に示されるように、例えば、照明用フィルタ８０は、各第一導光部６１の前方にそれぞれ配置される２つの第一励起光フィルタ８１と、各第二導光部６２の前方にそれぞれ配置される２つの第二励起光フィルタ８２との４つの部材が組み合わされて構成されている。各フィルタ８１，８２は、周方向において互いに隣り合うもの同士が貼り合わされて１つの照明用フィルタ８０を構成している。なお、照明用フィルタ８０の構成はこれに限られない。

なお、本実施の形態において、撮像用フィルタ７０と照明用フィルタ８０とは接合されている。また、カメラモジュール３０は撮像用フィルタ７０に固定されている。また、導光部６０は、照明用フィルタ８０に固定されている。これにより、カメラモジュール３０と導光部６０とは、一体に構成されている。これにより、カメラヘッド１０を容易に製造することができるようになっている。

以上説明したように、カメラモジュール３０と２以上の光源部４０とを、互いに同一の断面上に位置するように配置するのではなく、長手方向において異なる位置に、長手方向において互いに離れるようにして配置することにより、小型であって光源が内蔵されたカメラヘッド１０を構成することができる。より具体的には、第一光源部４１及び第二光源部４２のそれぞれからの光を撮像領域に照射可能なカメラヘッド１０を、より小型化することができる。本実施の形態においては、特に、カメラヘッド１０を細径化することができると言ってもよい。

また、光源が内蔵されたカメラヘッド１０を構成することができるので、ケーブル１９に光ファイバ等をバンドルする必要がなく、ケーブル１９の屈曲性を高めることができる。

このような、カメラヘッド１０を細径化できることについて、具体的に寸法の一例を挙げて説明する。

図９は、本実施の形態の一比較例に係るカメラヘッドの構成例を説明する図である。

図９においては、例えば、０２０１サイズのＬＥＤチップを光源部８４０として先端部に配置した構成例が示されている。光が偏りなく照射されるように、本実施の形態と同じ大きさの撮像用フィルタ７０を囲むように、各光源部８４０が４箇所に配置されている。ここで、０２０１サイズの素子は、正面から見て、２つの辺の長さが、０．６ミリメートル及び０．３ミリメートルである。

この比較例において、図に示される各寸法は、以下のとおりである。Ｌ２１は、１．５２ミリメートルである。Ｌ２２は、１．３１ミリメートルである。Ｌ２３は、０．５ミリメートルである。Ｌ２４は、０．３ミリメートルである。Ｌ２５は、０．６ミリメートルである。

すなわち、スリーブ８２０の内径は１．３１ミリメートルであり、スリーブ８２０の厚みが約０．１ミリメートルの場合、スリーブ８２０の外径は１．５２ミリメートルである。すなわち、この比較例におけるカメラヘッドの外径は、１．５２ミリメートルである。

他方、本実施の形態において、図６に示される各寸法の具体例は、以下のとおりである。ここで、導光部６０の光ファイバとして、０．１２５ミリメートル径のものを用いる場合を想定する。この場合、Ｌ１１は、１．００ミリメートルである。Ｌ１２は、０．８ミリメートルである。Ｌ１３は、０．５ミリメートルである。Ｌ１４は、０．１２５ミリメートルである。Ｌ１５は、０．１２５ミリメートルである。

なお、このようなサイズのスリーブ２０を用いる場合であって、光源部４０として０２０１サイズのＬＥＤチップを用いる場合、カメラモジュール３０の背後において、例えば長手方向において互いに異なる位置に、１つずつ光源部が配置されるようにすればよい。

このように、本実施の形態においては、比較例と比較して、より細く、小型の外径を有するように、カメラヘッド１０を構成することができる。

このようにカメラヘッド１０の小型化が達成されれば、いくつかの用途において、当該カメラヘッド１０やそれを用いた撮像システム１がより有用なものとなる。

図１０は、本実施の形態に係る撮像システム１の利用例を説明する図である。

図１０において、被験動物９の組織の状態を撮像した画像を撮像システム１を用いて取得する場合の利用例が示されている。ここで、撮像システム１は、カメラヘッド１０と、ケーブル１９を介してカメラヘッド１０が接続される画像取得装置２１００とで構成されるものである。画像取得装置２１００は、被験動物９に装着可能な程度に小型に構成可能な送受信装置２１０２と、上述の画像取得装置１００と同様の機能を有する本体装置２１０１とで構成されている。すなわち、図に示される例においては、画像取得装置２１００において、無線により、カメラヘッド１０の撮像結果を示す画像を取得可能である。

カメラヘッド１０は、上述のように直径が１ミリメートル程度の細径に構成することができる。そのため、従来よりも、カメラヘッド１０が埋め込まれる被験動物９に対して低侵襲である状態で実験を行うことができるようになる。また、カメラヘッド１０を被験動物９に埋め込んだまま、継続して撮像するというようなことが可能になる。したがって、従来の大きなカメラヘッドを用いた場合には困難であった条件下や、観察態様での実験を行うことが可能となる。

（変形例の説明）

なお、上述の実施の形態においては２つの異なる波長を照射可能に構成されたカメラヘッド１０の例が示されているが、これに限られない。

図１１は、本発明の実施の形態の第一の変形例に係るカメラヘッドの構成例について説明する図である。

図において、例えば４種類の異なる光を照射可能に構成されたカメラヘッド３１０の先端部１２の近傍における断面図が示されている。

カメラヘッド３１０は、例えば、出射する光の波長帯が互いに異なる４つの光源部（図示せず）にそれぞれ対応する４種類の光ファイバ３６１，３６２，３６３，３６４が導光部として設けられているものである。各光ファイバ３６１，３６２，３６３，３６４は、２本ずつ設けられている。すなわち、合計８本の光ファイバ３６１，３６２，３６３，３６４が導光部として設けられている。各光ファイバ３６１，３６２，３６３，３６４は、カメラモジュール３０の径方向外側に、カメラモジュール３０の周囲を囲むように、周方向において並んでいる。カメラモジュール３０とスリーブ２０の内周面との間の４箇所のすき間のそれぞれに、光ファイバ３６１，３６２，３６３，３６４のうち互いに異なる導光部からの光に対応する２つが一組として配置されている。

このように多くの光ファイバ３６１，３６２，３６３，３６４が配置されていることにより、カメラヘッド３１０を比較的小型に構成することが可能となる。

また、本変形例において、光ファイバ３６１，３６２，３６３，３６４のうち、一の波長帯の光を導光するように設けられた２本は、カメラモジュール３０の周囲に、互いに周方向において離れるように配置されている。より具体的には、図に示されるように長手方向正面から見て、第一の波長帯の光を導光する２つの光ファイバ３６１は、カメラヘッド３１０の中心に対して点対称となる位置に配置されている。第二の波長帯の光を導光する２つの光ファイバ３６２、第三の波長帯の光を導光する２つの光ファイバ３６３及び第四の波長帯の光を導光する２つの光ファイバ３６４のそれぞれについても同様に、カメラヘッド３１０の中心に対して点対称の関係となる位置に配置されている。なお、これに限られず、例えばカメラモジュール３０とスリーブ２０の内周面との間の４箇所のすき間のうち互いに隣り合わない２箇所に、各波長帯の光を導く２つの光ファイバが１つずつ配置されるようにしてもよい。

このように各光ファイバ３６１，３６２，３６３，３６４が配置されていることにより、各波長帯の光をいずれも、撮像領域に対して比較的均一に照射することができる。

なお、カメラヘッド３１０においては、照明用フィルタ８０に代えてフィルタ３８０が設けられている。フィルタ３８０の特性や機能は、適宜設定可能である。

図１２は、本発明の実施の形態の第二の変形例に係るカメラヘッドの構成例について説明する図である。

図において、図３と同様の方法で示したカメラヘッド４１０の側断面図が示されている。

カメラヘッド４１０は、上述の実施の形態に係るカメラヘッド１０と同様に構成されたカメラモジュール３０、光源部４０及び撮像用フィルタ７０等を有している。すなわち、長手方向において、先端部１２側から、撮像用フィルタ７０、カメラモジュール３０、第一光源部４１及び第二光源部４２が、この順に並んで、互いに異なる位置に配置されている。

カメラヘッド４１０において、スリーブ２０に代えて、スリーブ４２０が設けられている。カメラモジュール３０及び撮像用フィルタ７０は、スリーブ４２０の内部に収容されている。

スリーブ４２０は、透明な部材であり、光源部４０からの光を先端部１２側に導く導光部として機能するように構成されている。すなわち、本変形例において、導光部は、スリーブ４２０の全部により構成されている。導光部として機能するスリーブ４２０は、例えば透明な樹脂等を用いて構成することができるが、これに限られない。なお、導光部は、スリーブ４２０の一部により実現されるように構成されていてもよい。例えば、スリーブ４２０のうち導光部として機能する部位のみが光導波路となるように構成されていてもよい。

本変形例において、スリーブ４２０は、例えば、第一光源部４１に接続される光入射部４２１ｂを後端部側に有する第一部材４２１と、第二光源部４２に接続される光入射部４２２ｂを後端部側に有する第二部材４２２とが組み合わせられて構成されている。これにより、第一光源部４１と第二光源部４２とのそれぞれから出射される光を、独立して照射することができる。

なお、スリーブ４２０は、光入射部４２１ｂ，４２２ｂを共に有する１つの部材として成形されるものであってもよい。また、スリーブ４２０は、光源部４０も収容するように形成されていてもよい。すなわち、スリーブ４２０は、その一部に光入射部４２１ｂ，４２２ｂを有するように構成されていればよく、光入射部４２１ｂ，４２２ｂは必ずしもスリーブ４２０の後端部に設けられていなくてもよい。

このように、導光部として機能するスリーブ４２０を用いることにより、カメラヘッド４１０をより小型に構成することができる。

（その他）

上記の実施の形態において用いられるコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、あるいは分散処理を行ってもよい。

また、上記実施の形態において、一の装置に存在する２以上の構成要素は、物理的に一の媒体で実現されてもよい。

上記実施の形態において、各構成要素は専用のハードウェアにより構成されてもよく、又は、ソフトウェアにより実現可能な構成要素については、プログラムを実行することによって実現されてもよい。例えば、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェア・プログラムをＣＰＵ等のプログラム実行部が読み出して実行することによって、各構成要素が実現されうる。その実行時に、プログラム実行部は、記憶部や記録媒体にアクセスしながらプログラムを実行してもよい。また、そのプログラムは、サーバなどからダウンロードされることによって実行されてもよく、所定の記録媒体（例えば、光ディスクや磁気ディスク、半導体メモリなど）に記録されたプログラムが読み出されることによって実行されてもよい。また、このプログラムは、プログラムプロダクトを構成するプログラムとして用いられてもよい。また、そのプログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、又は分散処理を行ってもよい。

また、上記実施の形態において、各処理（各機能）は、単一の装置（システム）によって集中処理されることによって実現されてもよく、あるいは、複数の装置によって分散処理されることによって実現されてもよい（この場合、分散処理を行う複数の装置により構成されるシステム全体を１つの「装置」として把握することが可能である）。

また、上記実施の形態において、各構成要素間で行われる情報の受け渡しは、例えば、その情報の受け渡しを行う２個の構成要素が物理的に異なるものである場合には、一方の構成要素による情報の出力と、他方の構成要素による情報の受け付けとによって行われてもよく、又は、その情報の受け渡しを行う２個の構成要素が物理的に同じものである場合には、一方の構成要素に対応する処理のフェーズから、他方の構成要素に対応する処理のフェーズに移ることによって行われてもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素が実行する処理に関係する情報、例えば、各構成要素が受け付けたり、取得したり、選択したり、生成したり、送信したり、受信したりした情報や、各構成要素が処理で用いる閾値や数式、アドレス等の情報等は、上記説明で明記していなくても、図示しない記録媒体において、一時的に、又は長期にわたって保持されていてもよい。また、その図示しない記録媒体への情報の蓄積を、各構成要素、又は、図示しない蓄積部が行ってもよい。また、その図示しない記録媒体からの情報の読み出しを、各構成要素、又は、図示しない読み出し部が行ってもよい。

本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものである。

上述の実施の形態や変形例の構成要素を適宜組み合わせた実施の形態を構成してもよい。例えば、上述の実施の形態や変形例のそれぞれの構成要素について、適宜、他の変形例等の構成要素と置換したり組み合わせたりしてもよい。また、上述の実施の形態や変形例のうち、一部の構成要素や機能が省略されていてもよい。

以上のように、本発明にかかるカメラヘッドは、カメラヘッドをより小型化することができるという効果を有し、カメラヘッド等として有用である。

１ 撮像システム
１０，３１０，４１０ カメラヘッド
１２ 先端部
２０，４２０ スリーブ
３０ カメラモジュール
４０ 光源部
４１ 第一光源部
４２ 第二光源部
６０ 導光部
７０ 撮像用フィルタ
８０ 照明用フィルタ
１００，２１００ 画像取得装置
１４０ 画像取得部
３６１，３６２，３６３，３６４ 光ファイバ
３８０ フィルタ

Claims (9)

1. 細長い形状を有しており、長手方向における先端部の近傍の撮像領域を撮像するために用いられるカメラヘッドであって、
   カメラモジュールと、
   長手方向において前記カメラモジュールよりも先端部から遠い位置に配置された２以上の光源部と、
   前記カメラモジュールの外表面の径方向外側に配置されており、前記２以上の光源部のそれぞれから出射される光を撮像領域に照射されるように先端部近傍まで導く導光部とを備え、
   前記２以上の光源部のうち少なくとも２つの光源部は、長手方向において異なる位置にあり、
   前記導光部は、前記２以上の光源部のうち少なくとも２つの光源部のそれぞれに対応する２以上の光ファイバを有しており、前記２以上の光ファイバのそれぞれは、周方向において互いに離れ、かつ、周方向において並ぶようにして、前記カメラモジュールの周囲に配置されている、カメラヘッド。
2. 前記２以上の光源部のうち少なくとも２つの光源部は、互いに異なる波長の光を出射するように構成されている、請求項１に記載のカメラヘッド。
3. 前記２以上の光ファイバのうち、一の波長帯の光を導光するように設けられた２以上の光ファイバが、前記カメラモジュールの周囲に、互いに周方向において離れるように配置されており、
   前記導光部は、周方向において互いに離れた２以上の箇所から当該一の波長帯の光を前記撮像領域に照射可能に構成されている、請求項１に記載のカメラヘッド。
4. 前記カメラモジュールは、多角柱状である柱状部位を有し、
   前記２以上の光ファイバのそれぞれは、前記柱状部位の平面状である側面に沿うように配置されている、請求項１に記載のカメラヘッド。
5. 管状に形成されたスリーブを備え、
   前記カメラモジュール、前記光源部及び前記導光部は、前記スリーブの内部に収容されている、請求項１に記載のカメラヘッド。
6. 管状に形成されたスリーブを備え、
   前記スリーブは透明な部材であり、
   前記導光部は、前記スリーブの一部又は全部であり、
   前記カメラモジュールは、前記スリーブの内部に収容されている、請求項１に記載のカメラヘッド。
7. 前記カメラモジュールと前記導光部とが、一体に構成されている、請求項１に記載のカメラヘッド。
8. 前記２以上の光源部のうち長手方向において互いに異なる位置にある少なくとも２つの光源部は、長手方向正面から見て部分的に重なるように配置されている、請求項１に記載のカメラヘッド。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載のカメラヘッドと、
   前記カメラヘッドに接続されており、前記カメラヘッドにより撮像された画像を取得する画像取得装置とを備える、撮像システム。

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