(57)【要約】【課題】  構造が簡単で部品点数が少ない撮像装置を提供すること。【解決手段】  被写体からの光を集光する光学系（光学系１１０）と、光学系によって集光された光を対応する画像信号に変換する変換手段（撮像素子１１１）と、変換手段によって得られた画像信号に対して所定の信号処理を施す信号処理手段（画像信号処理回路２１２）と、信号処理手段によって所定の信号処理が施された画像信号を出力する出力手段（モニタ２１３）と、を有し、光学系と変換手段は第１のモジュール（撮像部１００）に内蔵され、信号処理手段と出力手段は第２のモジュール（コントロール部２００）に内蔵され、第１のモジュールと第２のモジュールとは着脱可能に接続される。【選択図】  図２
2006229290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの光を集光する光学系と、
上記光学系によって集光された光を対応する画像信号に変換する変換手段と、
上記変換手段によって得られた画像信号に対して所定の信号処理を施す信号処理手段と、
上記信号処理手段によって所定の信号処理が施された画像信号を出力する出力手段と、を有し、
上記光学系と上記変換手段は第１のモジュールに内蔵され、上記信号処理手段と上記出力手段は第２のモジュールに内蔵され、上記第１のモジュールと上記第２のモジュールとは着脱可能に接続されることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第１のモジュールと前記第２のモジュールとは信号ケーブルによって接続され、
上記信号ケーブルは前記第２のモジュール側にコネクタが設けられており、当該コネクタによって前記第２のモジュールと上記信号ケーブルとが着脱可能に接続されることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記信号ケーブルは前記第１のモジュール側にもコネクタが設けられており、当該コネクタによって前記第１のモジュールと前記信号ケーブルとが着脱可能に接続されることを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１のモジュールおよび前記信号ケーブルは防水構造を有していることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項５】
前記光学系は固定焦点であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
使用目的に応じてレンズを交換可能な撮像装置が従来から存在している（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２９５６３７号公報（特許請求の範囲、発明の詳細な説明等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のような従来の撮像装置では、レンズ単体での交換を行うため、どのようなレンズが装着された場合であっても正常に動作する必要があることから、撮像系および制御系を柔軟に設計する必要がある。このため、構造が複雑となり、また、部品点数が増加してコストが高くなるという問題点がある。
【０００５】
本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、構造が簡単で部品点数が少ない撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するため、本発明の撮像装置は、被写体からの光を集光する光学系と、光学系によって集光された光を対応する画像信号に変換する変換手段と、変換手段によって得られた画像信号に対して所定の信号処理を施す信号処理手段と、信号処理手段によって所定の信号処理が施された画像信号を出力する出力手段と、を有し、光学系と変換手段は第１のモジュールに内蔵され、信号処理手段と出力手段は第２のモジュールに内蔵され、第１のモジュールと第２のモジュールとは着脱可能に接続されるようにしている。
【０００７】
このため、構造が簡単で部品点数が少ない撮像装置を提供することができる。
【０００８】
また、他の発明の撮像装置は、上述の発明に加えて、第１のモジュールと第２のモジュールとは信号ケーブルによって接続され、信号ケーブルは第２のモジュール側にコネクタが設けられており、当該コネクタによって第２のモジュールと信号ケーブルとが着脱可能に接続されるようにしている。このため、信号ケーブルと第１のモジュールとを併せて交換することにより、使用目的に応じて第１のモジュールを選択することができる。
【０００９】
また、他の発明の撮像装置は、上述の各発明に加えて、信号ケーブルは第１のモジュール側にもコネクタが設けられており、当該コネクタによって第１のモジュールと信号ケーブルとが着脱可能に接続されるようにしている。このため、第１のモジュールだけを単独で交換することが可能になるため、交換作業を容易に行うことができる。
【００１０】
また、他の発明の撮像装置は、上述の発明に加えて、第１のモジュールおよび信号ケーブルは防水構造を有している。このため、湿潤した場所等で使用する場合であっても第１のモジュールが水分によって誤動作したり故障したりすることを防止できる。
【００１１】
また、他の発明の撮像装置は、上述の発明に加えて、光学系は固定焦点としている。このため、部品点数を減少させ、装置の製造コストを低減することが可能になる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、構造が簡単で部品点数が少ない撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態に係る撮像装置を、図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施の形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。この図に示すように、撮像装置は、撮像部１００、コントロール部２００、および、信号ケーブル３００を主要な構成要素としている。
【００１５】
ここで、撮像部１００は、後述するように、光学系と撮像素子とを内蔵しており、被写体からの光を集光して対応する画像信号に変換して出力する。
【００１６】
コントロール部２００は、撮像部１００を制御するとともに、撮像部１００から出力される画像信号に対して所定の処理を施し、モニタ２１３に表示する。
【００１７】
信号ケーブル３００は、撮像部１００から出力された画像信号をコントロール部２００に伝達するとともに、コントロール部２００からの制御信号を撮像部１００に伝達する。
【００１８】
図２は、図１に示す信号ケーブル３００と撮像部１００およびコントロール部２００との接続部分の詳細を示す図である。この図に示すように、撮像部１００の信号ケーブル３００側の端部には６本の導電性端子１０１ａが突出している。また、信号ケーブル３００の撮像部１００側の端部には、導電性端子１０１ａのそれぞれが挿入される６つの挿入孔３０１ａを有するコネクタ３０１が設けられており、コネクタ３０１に導電性端子１０１ａが挿入されることによりこれらの電気的な接続が図られる。なお、信号ケーブル３００は、撮像部１００の電源電力を供給する信号線、撮像部１００から出力される画像信号を伝達する信号線、撮像部１００を制御するための制御信号を伝達する信号線を有しており、これらによって撮像部１００とコントロール部２００との間で電力または情報がやりとりされる。
【００１９】
信号ケーブル３００のコントロール部２００側の端部には、６本の導電性端子３０２ａを有するコネクタ３０２が設けられている。また、コントロール部２００の筐体２０１の側面２０３には、６つの挿入孔２０４ａを有するコネクタ２０４が設けられている。コネクタ３０２の導電性端子３０２ａがコネクタ２０４に挿入されることによりこれらの電気的な接続が図られる。
【００２０】
図３は、図１に示す撮像装置の電気的な構成例を示すブロック図である。この図に示すように、第１のモジュールとしての撮像部１００は、光学系１１０および撮像素子１１１を有しており、これらが略円筒形の筐体１０１に内蔵されている。
【００２１】
ここで、光学系としての光学系１１０は、所定の用途に特化した光学系であり、例えば、近距離の撮影に供するための固定焦点のレンズである。変換手段としての撮像素子１１１は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等によって構成され、光学系１１０によって集光された被写体の光学像を対応する画像信号に変換して出力する。なお、撮像素子１１１の撮像面は、光学系１１０の結像位置に配置されている。その結果、被写体の光画像は、撮像素子１１１の撮像面に結像し、撮像素子１１１は当該結像した光画像に対応する画像信号を生成して出力する。
【００２２】
なお、撮像部１００は、筐体１０１の外形の大きさを、例えば、外周径については５ｍｍから１０ｍｍ程度、全長については４０ｍｍから５０ｍｍ程度とすることにより、例えば、狭い空間内等に容易に進入させることができる。
【００２３】
第２のモジュールとしてのコントロール部２００は、略直方体形状を有する筐体２０１を有し、天面２０２には、撮像部１００によって撮像された画像が表示されるモニタ２１３が配置されている。また、筐体２０１の側面２０３には、信号ケーブル３００のコネクタ３０２が接続されるコネクタ２０４が設けられている。
【００２４】
筐体２０１の内部には、撮像部１００からの画像信号に対して所定の処理を施すための回路が内蔵されている。すなわち、コントロール部２００は、ＡＧＣ（Auto Gain Control）回路２１０およびプロセス回路２１１を有する画像信号処理回路２１２、モニタ２１３、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１４、および、操作部２１５を有している。
【００２５】
ここで、信号処理手段としての画像信号処理回路２１２を構成するＡＧＣ回路２１０は、撮像部１００から供給される画像信号の信号レベルが撮像環境の明るさに拘らず一定となるようにゲイン（利得）を自動的に調整する。プロセス回路２１１は、撮像部１００から供給される画像信号のホワイトバランス等の調整を行う回路である。
【００２６】
モニタ２１３は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等によって構成され、プロセス回路２１１から出力された画像信号を表示する。
【００２７】
ＣＰＵ２１４は、コントロール部２００の各部を制御するとともに、撮像部１００を制御する制御回路である。操作部２１５は、例えば、スイッチまたはタッチパネル等によって構成され、ユーザの操作に応じた情報を生成して出力する。ＣＰＵ２１４は、操作部２１５から供給される情報に応じて装置の各部を制御する。
【００２８】
信号ケーブル３００は、コネクタ３０１を介して撮像部１００に接続されるとともに、コネクタ３０２を介してコントロール部２００に接続される。そして、信号ケーブル３００は、撮像素子１１１から出力される画像信号をコントロール部２００に供給するとともに、ＣＰＵ２１４からの制御信号を撮像素子１１１に供給する。また、撮像素子１１１の電源電力を供給する。なお、信号ケーブル３００は、複数（この例では６本）の信号線の周囲をシールド部材で囲繞して構成されており、当該シールド部材がグランド電位とされている。また、信号ケーブル３００のシールド部材の上には、細い帯状の金属の弾性薄板が螺旋状に巻回されて形成された螺旋管によって被覆されている。この結果、信号ケーブル３００は、一本のケーブルを呈する構造となっている。
【００２９】
ここで、螺旋管は、撮像部１００の重さを支持できる程度の剛性を有するとともに可撓性を有するように弾性薄板の弾性力と帯幅あるいは巻き径などが設定されているので、信号ケーブル３００の形状を自由に変えることができる。このため、撮像する前に、信号ケーブル３００の形状を手等によって弧状またはクランク状に成形しておくことにより、狭い空間に対しても撮像部１００を自由に進入させることができる。
【００３０】
なお、信号ケーブル３００としては、ポリマー樹脂等の樹脂管の内部に信号線または電力線とともに剛性と可撓性を有する金属線を挿通させることにより、撮像部１００の重さを支持できる程度の剛性および可撓性を有する構造とすることもできる。
【００３１】
つぎに、以上の実施の形態の動作について説明する。
【００３２】
以下では、例えば、患者の体内を撮像する場合を例に挙げて説明する。
【００３３】
患者の体内（例えば、胃壁等）を撮像する場合、まず、コントロール部２００の電源をオフの状態にし、消毒済みの信号ケーブル３００のコネクタ３０２をコネクタ２０４に挿入して接続する。
【００３４】
つぎに、例えば、広範な領域から病変部分を特定するために、画角が広い魚眼レンズを選択して撮影を行う場合を想定する。この場合、魚眼レンズを光学系１１０として有する消毒済みの撮像部１００を選択し、コネクタ３０１に挿入して固定する。なお、コネクタ３０１に設けられた挿入孔３０１ａは、図２に示すように半円形に配置されており、特定の方向にしか挿入することができないことから、誤って異なる信号線同士が接続されることを防止できる。なお、導電性端子および挿入孔の配置状態によって誤接続を防止するのではなく、例えば、凸部と凹部とをコネクタの一部に設け、これらが嵌合する方向にしか接続できない構造とすることにより、誤接続を防止するようにしてもよい。
【００３５】
つぎに、コントロール部２００の電源を投入する。その結果、コントロール部２００の各部に電源電力が供給されて各部が動作可能の状態になるとともに、信号ケーブル３００を介して撮像部１００に電源電力が供給され、撮像素子１１１が動作可能の状態となる。
【００３６】
つづいて、撮像部１００が患者の体内の所望の部分に容易に到達できるように、信号ケーブル３００の形状を手で整形する。そして、撮像部１００を先端として、例えば、患者の口腔を介して所望の位置（例えば、胃内部）まで挿入する。なお、このとき、撮像部１００の内部またはその外部にＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子を設けておき、これを発光させて撮影時の照明としてもよい。
【００３７】
撮像部１００が所望の位置まで到達した場合には、信号ケーブル３００を把持して回転させたり、挿入する深さを調整したりすることにより、撮像部１００の光学系１１０の開口部が所望の方向に向くように位置決めする。そして、位置決めが完了すると、モニタ２１３に表示される画像を参照することにより、患者の病変部分等を特定することができる。前述のように、魚眼レンズを使用することにより、広範な領域から目的の部分（例えば、病変部分）を特定することができる。
【００３８】
なお、このとき、撮像部１００の光学系１１０は、被写体からの光を集光して、撮像素子１１１の撮像面に結像させる。撮像素子１１１は、光学系１１０によって結像された被写体の光画像を対応する画像信号に変換して出力する。撮像素子１１１から出力された画像信号は、信号ケーブル３００を介してコントロール部２００に伝達される。コントロール部２００では、撮像素子１１１から供給された画像信号を、ＡＧＣ回路２１０が一定の信号レベルになるように所定のゲインで増幅する。具体的には、ＡＧＣ回路２１０は、周囲環境が暗い場合には撮像素子１１１から出力される画像信号を大きな利得で増幅して出力し、周囲環境が明るい場合には撮像素子１１１から出力される画像信号を小さな利得で増幅して出力する。
【００３９】
プロセス回路２１１は、環境光に応じて画像信号のホワイトバランスを調整して出力する。具体的には、環境光の色温度に応じてＲ，Ｇ，Ｂの強度バランスを調整することでホワイトバランスを調整する。なお、ＬＥＤ等の照明を利用する場合には、当該ＬＥＤの色温度に応じてホワイトバランスを調整する。
【００４０】
プロセス回路２１１によってホワイトバランスが調整された画像信号は、モニタ２１３に供給され、画像として表示される。このような画像を参照することにより、前述したように、被写体の状態（例えば、病変部の位置または病変部の状態）を特定することができる。
【００４１】
以上のような操作により、病変部が特定された場合には、撮像部１００および信号ケーブル３００を体内から取り出し、撮像部１００をコネクタ３０１から取り外し、マクロ撮影用の光学系１１０を有する撮像部１００を新たに装着する。取り外した撮像部１００は、消毒薬等に浸すことにより、消毒することができる。なお、撮像部１００を交換するのではなく、信号ケーブル３００ごと交換するようにしてもよい。そのような方法によれば、患者の体液等が付着した信号ケーブル３００に医師が直接触れることなく、撮像部１００の交換作業を行うことができる。
【００４２】
交換作業が終了すると、信号ケーブル３００を操作して撮像部１００を患者の体内に挿入し、特定された病変部を撮像する。交換後の撮像部１００は、マクロ撮影が可能な光学系を有しているので、病変部を詳細に観察することができる。なお、プロセス回路２１１から出力される画像信号は、モニタ２１３に表示させるだけではなく、例えば、図示せぬ印刷装置等に供給してカラー印刷したり、同じく図示せぬ記憶装置に供給して画像ファイルとして記憶させたりすることができる。
【００４３】
以上の作業により、病変部の特定および撮影が完了すると、患者の体内から撮像部１００および信号ケーブル３００を取り出す。そして、撮像部１００を信号ケーブル３００から取り外し、撮像部１００および信号ケーブル３００を消毒液に浸して消毒し、次回の使用に備える。なお、撮像部１００を取り付けた状態で消毒液に浸して消毒し、消毒が完了した後に、撮像部１００を信号ケーブル３００から取り外すようにしてもよい。
【００４４】
以上に説明したように、本発明の実施の形態では、光学系１１０および撮像素子１１１を有する撮像部１００と、撮像部１００から出力される画像信号に対して所定の処理を施すコントロール部２００とを信号ケーブル３００によって着脱可能に接続するようにしたので、例えば、患者の体内に挿入される部分のみを取り外して消毒することができるので、患者の体内への雑菌等の進入を防止することができる。
【００４５】
また、光学系１１０と撮像素子１１１とを同一の筐体１０１内に収納してこれらを一体的に交換可能としたので、撮影の目的に応じた最適な撮像部を選択することができる。
【００４６】
また、光学系１１０のみを交換対象とするのではなく、機能が特化した光学系１１０と撮像素子１１１とがセットになった撮像部１００を交換対象とすることにより、例えば、オートフォーカス等の可動機構を省略し、装置の構造を簡略化できるので、結果的に低コスト化を図ることができる。
【００４７】
また、光学系１１０と撮像素子１１１とをセットとして交換可能とすれば、光学系１１０のみを単独で交換可能とした場合に比較して、光学系１１０と撮像素子１１１とを着脱するための接合部分を省略することができるので、防水性または気密性を高めることが可能になる。
【００４８】
また、光学系１１０と撮像素子１１１とをセットとして交換可能とすることにより、患部に最も接近する部分を取り外して洗浄または消毒することが可能になるので、患者の体内へ雑菌等が進入することを効果的に防ぐことができる。
【００４９】
以上の各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。
【００５０】
例えば、上述の実施の形態では、信号ケーブル３００にコネクタ３０１を設けて撮像部１００を着脱自在な構成としたが、撮像部１００は信号ケーブル３００の先端に固着し、信号ケーブル３００ごと交換可能な構成としてもよい。そのような構成によれば、コネクタ３０１等を省略することができるので、構成をさらに単純化して製造コストを削減することができる。
【００５１】
また、上述の実施の形態では、信号ケーブル３００の端部に設けられたコネクタ３０１に撮像部１００の導電性端子１０１ａを挿入して固定するようにしたが、防水性および気密性を高めるために、これらの接合部分をシール部材等によって覆うようにすることも可能である。
【００５２】
また、上述の実施の形態では、コネクタ３０１，３０２としては、６つの導電性端子および挿入孔を有するものを例に挙げて説明したが、これらは一例であって５つ以下または７つ以上であってもよい。また、撮像部１００が導電性端子１０１ａを有し、コネクタ３０１が挿入孔３０１ａを有するようにしたが、撮像部１００が挿入孔を有し、コネクタ３０１が導電性端子を有する構造としてもよい。
【００５３】
また、撮像部１００の内部に装置の種類を示す情報（例えば、ＩＤ情報）を格納したメモリと、通信回路とを配置しておき、撮像部１００がコントロール部２００と信号ケーブル３００によって接続された場合には、コントロール部２００が通信回路を介してＩＤ情報を取得して撮像部１００の種類を特定し、当該撮像部１００に適合するようにＡＧＣ回路２１０の最大ゲインおよびプロセス回路２１１のホワイトバランス値を初期設定するようにしてもよい。そのような方法によれば、各撮像装置に適合した撮影環境を簡単に整えることが可能になる。
【００５４】
また、撮像部１００の筐体１０１を有底の筒状形状を有する素材（例えば、アクリルまたは強化ガラス等）によって構成し、その底部に光学系１１０を配置するとともに、光学系の結像位置に撮像素子１１１の撮像面を配置し、導電性端子１０１ａが突出するような状態で筐体１０１の開口部を封入するようにしてもよい。そのような構成によれば、気密性をさらに高めることができる。また、筐体１０１の内部に、例えば、アルゴン等の希ガスを封入するようにしてもよい。そのような構成によれば、内部に配置された撮像素子１１１等が酸素等により錆を生じて、機能が低下することを防止できる。
【００５５】
また、以上の実施の形態では、コントロール部２００は、撮像部１００から供給された画像信号に対して所定の処理を施してモニタ２１３に表示するようにしたが、モニタ２１３に表示するとともに、所定の処理が施された画像信号を外部に出力するようにしてもよい。その場合、出力する画像信号としては、例えば、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）信号、ＰＡＬ（Phase Alternation by Line）信号、または、ディジタル信号として出力するようにしてもよい。また、ディジタル信号として出力する場合、出力するインタフェースとしては、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）またはＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）１３９４等を使用することができる。なお、画像信号を外部に出力する場合、モニタ２１３は設けずに、外部のモニタを利用するようにしてもよい。
【００５６】
また、コントロール部２００の内部に、例えば、二次電池等の電源を内蔵し、この二次電池から装置の各部に電源電力を供給するようにしてもよい。そのような構成によれば、可搬性を高めることができる。
【００５７】
また、上述の実施の形態では、撮像部１００の光学系１１０としては、固定焦点のものを使用するようにしたが、光学ズームやオートフォーカス等の機能を搭載することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、例えば、内視鏡等の撮像装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。
【図２】図１に示す撮像装置の撮像部、信号ケーブル、および、コントロール部の接続部分の詳細を示す図である。
【図３】図１に示す撮像装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６０】
１００  撮像部（第１のモジュール）
１１０  光学系
１１１  撮像素子（変換手段）
２００  コントロール部（第２のモジュール）
２０４  コネクタ
２１２  画像信号処理回路（信号処理手段）
３００  信号ケーブル
３０１  コネクタ
３０２  コネクタ
【図１】
2006229290.tif 000003
【図２】
2006229290.tif 000004
【図３】
2006229290.tif 000005