JP2020032058A - キャップ、および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像装置の先端に設けた光学部品の曇りを防止すると共に、撮像装置の一部を覆う構造が簡単なキャップ、および撮像装置を提供する。【解決手段】対象物を撮像する撮像装置は、光学部品を含み、対象物からの光を取り込む筒部２０と、筒部２０から取り込んだ光を処理する電子部品を含む筐体３０と、少なくとも筒部２０の一部を覆うキャップ１０と、筐体３０に設けられ、キャップ１０および筒部２０に設けた光学部品のうち少なくとも一方に空気を供給する送風部３７とを備えている。キャップ１０とキャップ１０に覆われた筒部２０の部分とで、送風部３７から供給された空気を通す送風路を構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置の一部を覆うキャップ、および撮像装置に関する。

歯科分野において、口腔内を撮像する撮像装置として様々な装置が開発されている。例えば、補綴物等をコンピュータ上でデジタル的に設計するために、歯の三次元形状を取得するための撮像装置が開発されている。この撮像装置は、例えば、特許文献１に開示され三次元スキャナ、あるいは口腔内スキャナと呼ばれている。

また、撮像装置の先端には、口腔内に差込み、口腔内を撮像するためのプローブが設けられることがある。このプローブは、光学部品を含み、例えば、対象物からの光を取り込む筒部と、この筒部を覆うキャップとで構成される。

口腔内を撮像する場合、このプローブを口腔内に差込むことになるが、口腔内が高温・多湿であるため、プローブに設けた光学部品（例えば、ミラーなど）が曇ることになる。撮像装置は、プローブの光学部品が曇ると、口腔内を上手く撮像することができない。

米国特許第７２５５５５８号公報

特許文献１では、送風管をプローブの側面に設け、当該送風管から空気を送り出している撮像装置が開示されているが、当該撮像装置はプローブの光学部品が曇ることを防止するために空気を送り出していなかった。また、特許文献１では、空気を送り込むための送風管をプローブの側面に設ける構造で、成型などで容易に製造できず、品質を向上させるのが困難であった。さらに、特許文献１では、キャップが撮像装置から着脱可能であってもキャップの構造が複雑であると、滅菌処理において十分に滅菌することができない可能性があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、撮像装置の先端に設けた光学部品の曇りを防止すると共に、製造が容易な構造のキャップ、および撮像装置を提供することを目的とする。

本発明に係る撮像装置は、対象物を撮像する撮像装置であって、光学部品を含み、対象物からの光を取り込む筒部と、筒部から取り込んだ光を処理する電子部品を含む筐体と、少なくとも筒部の一部を覆うキャップと、筐体に設けられ、キャップおよび筒部に設けた光学部品のうち少なくとも一方に空気を供給する送風部とを備え、キャップとキャップに覆われた筒部の部分とで、送風部から供給された空気を通す送風路を構成する。

本発明に係るキャップは、光学部品を含み、対象物からの光を取り込む筒部と、筒部から取り込んだ光を処理する電子部品を含む筐体と、筐体に設けられ、空気を供給する送風部とを備える撮像装置の筒部に対して着脱可能であるキャップであって、対象物からの光を筒部に導く反射部材と、一方で光学部品を保持し、他方で筒部を覆うカバー部材とを備え、カバー部材は、筒部と対向する内面の少なくとも一部に溝部が形成され、溝部は、キャップを筒部に装着した場合に、送風部からの空気を反射部材および筒部に設けた光学部品のうち少なくとも一方に供給するための送風路を構成する。

本発明に係る撮像装置は、キャップとキャップに覆われた筒部の部分とで、送風部から供給された空気を通す送風路を構成するので、撮像装置の先端に設けた光学部品の曇りを防止すると共に、製造が容易な構造のキャップにすることができる。

本実施の形態１に係る三次元スキャナの構成を説明するための概略図である。 本実施の形態１に係る三次元スキャナの構成を示すブロック図である。 本実施の形態１に係るプローブに形成される送風路の構成を説明するための概略図である。 本実施の形態１に係るキャップの先端での空気の流れを説明するための断面図である。 本実施の形態１に係るプローブに形成される送風路の大きさを説明するための概略図である。 本実施の形態１に係るプローブに形成される送風路の大きさを説明するための断面図である。 本実施の形態１に係るプローブに形成される送風路を通る空気の流れを説明するための概略図である。 本実施の形態２に係るキャップの先端に整流板を設けた場合の空気の流れを説明するための断面図である。 本実施の形態３に係るプローブに形成される複数の送風路の構成を説明するための概略図である。 本実施の形態４に係るプローブに形成される送風路の構成を説明するための概略図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
本実施の形態１に係る撮像装置は、口腔内の歯の三次元形状を取得するための三次元スキャナ（口腔内スキャナ）である。しかし、本発明に係る撮像装置は、口腔用の三次元スキャナに限定されるものではなく、同様の構成を有する撮像装置について適用することができる。例えば、口腔内以外に人の耳の内部を撮像して、外耳内の三次元形状を取得することができる三次元スキャナにも適用できる。

［三次元スキャナの構成］
図１は、本実施の形態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。また、図２は、本実施の形態１に係る三次元スキャナ１００の構成を示すブロック図である。図２に示すように三次元スキャナ１００は、キャップ１０、筒部２０、筐体３０、制御部４０、電源部４５表示部５０を含んでいる。電源部４５および表示部５０はケーブル４３により、キャップ１０、筒部２０、筐体３０および制御部４０を含むハンドピース７０と接続されている。なお、ハンドピース７０のみの構成で三次元スキャナと呼んでもよい。

キャップ１０は、対象物９９がある口腔内に差込まれ、対象物９９にパターンを有する光（以下、パターンともいう）を投影し、パターンが投影された対象物９９からの反射光を筒部２０および筐体３０に導いている。また、キャップ１０は、筒部２０に対して着脱可能であるので、感染対策として、生体に接触する可能性のあるキャップ１０だけを筒部２０から取り外して滅菌処理（例えば高温高湿環境での処理）を施すことが可能である。なお、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ている。

筒部２０は、キャップ１０と嵌合可能な形状をしており、筐体３０から突出した部分である。筒部２０は、キャップ１０で採光した光を筐体３０へ導くためのリレーレンズやλ／４板等の光学部品を含んでいる。なお、キャップ１０と筒部２０とでプローブ２５を構成している。また、筒部２０は、筐体３０の一部であっても、筐体３０とは別の構成であってもよい。

筐体３０は、キャップ１０を介して対象物９９にパターンを投影し、投影したパターンを撮像する。筐体３０は、対象物９９に投影するパターンを生成する光学部品および光源、パターンを対象物９９の表面に結像するためのレンズ部品、レンズのピントを調整するためのピント調整機構、投影したパターンを撮像する撮像素子などを有している。なお、筐体３０は、合焦法の技術を用いて三次元形状を取得する構成として説明するが、当該構成に限定されず、共焦点法、三角測量法、白色干渉法、ステレオ法、フォトグラメトリ法、ＳＬＡＭ法（Simultaneous Localization and Mapping）、光干渉断層法（Optical Coherence Tomography: OCT）などの技術を用いて三次元形状を取得する構成でもよい。つまり、筐体３０は、光学的な手法を用いて三次元形状を取得する構成であればいずれの原理を用いた構成であっても適用することが可能である。

制御部４０は、筐体３０に内蔵され、筐体３０内に設けられた機構部品および電子部品の動作を制御するとともに、筐体３０で撮像した画像を処理して三次元形状を取得する。制御部４０は、制御中枢としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵが動作するためのプログラムや制御データ等を記憶しているＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵのワークエリアとして機能するＲＡＭ（Random Access Memory）、主に画像処理を行うＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、周辺機器との信号の整合性を保つための入出力インターフェイス等が設けられている。なお、ＣＰＵやＧＰＵを、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）で構成してもよい。また、制御部４０は、取得した三次元形状を表示部５０に出力することが可能であるとともに、筐体３０の設定などの情報を図示していない入力装置などで入力可能である。

なお、撮影した画像を処理して三次元形状を取得するための演算の少なくとも一部は、制御部４０のＣＰＵによってソフトウェアとして実現されてもよいし、当該ＣＰＵとは別に処理を行うハードウェアとして実現されてもよい。また、当該ＣＰＵやハードウェアなどの処理部のうち少なくとも一部は、筐体３０の内部に組み込まれていてもよい。また、図２では三次元スキャナ１００の各構成要素（３０、５０、４５）がケーブル４３によって配線されているように描かれているが、これらの配線のうち一部または全部が無線通信によって接続されていてもよい。なお、制御部４０は、筐体３０に内蔵せずに、別体とすることでハンドピース７０の軽量化を図ることができる。

電源部４５は、筐体３０および制御部４０を駆動するための電力を供給するための装置である。電源部４５は、図１に示すように制御部４０の外部に設けられていても、制御部４０の内部に設けられていてもよい。また、電源部４５は、筐体３０、表示部５０のそれぞれに個別に給電できるように複数設けられてもよい。

表示部５０は、制御部４０で得られた対象物９９の三次元形状の結果を表示するための表示装置である。また、表示部５０は、筐体３０の設定情報や、患者情報、スキャナの起動状態、取扱説明書、ヘルプ画面などの、その他の情報を表示するための表示装置としても利用することができる。表示部５０には、たとえば据え置き式の液晶ディスプレイや、ヘッドマウント式やメガネ式のウェアラブルディスプレイなどが適用できる。また、表示部５０は複数あってもよく、三次元形状の計測結果やその他の情報が、複数の表示部５０上に同時表示あるいは分割表示されてもよい。

［ハンドピースの構成］
次に、ハンドピース７０の構成について詳しく説明する。図１では、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。

図１に示すように、ハンドピース７０は、プローブ２５と筐体３０とから構成され、電源部４５および表示部５０とケーブル４３を介してつながっている。筐体３０は、図示していないがケーブル４３との接続面に空気の取り込み口を設けてあり、外気を取り込むことができる。なお、取り込み口は外気を取り込むことができればよく、取り込み口の形状や数は限定されない。

ハンドピース７０は、筐体３０の形状が柱状であり、使用者が筐体３０の一部を上（紙面の上）または下（紙面の下）から保持して使用するタイプ（ペンタイプ）のものである。使用者は、筐体３０自体を保持して、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。ハンドピース７０の幅は、使用者の持ち易さと操作性を考慮して、上方よりも下方が狭くなるように構成してもよい。

なお、ハンドピース７０には、筐体３０の一部にハンドルを設けてもよい。ハンドピース７０にハンドルが設けられる場合には、使用者はハンドルを握り、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とができる。

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ている。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、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）等を含む。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。これら電子部品は、電子基板３６に実装されている。

筐体３０は、その内部に、送風部３７と、送風管３８とを含む。送風部３７は、三次元スキャナ１００の使用時に使用者が筐体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１において、送風部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１の矢印が示すように、送風部３７によって取り込まれ、送風部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。

プローブ２５が口腔内に差し込まれると、口腔内は高温多湿であることから、プローブ２５の先端に設けた光学部品（例えば、ミラー１および筒部２０に設けた位相差板２（１／４波長板）等）が曇ってしまい、対象物９９の形状を正確に計測することができない。しかしながら、本実施の形態１に係る三次元スキャナ１００では、送風部３７によって、プローブ２５の先端へ空気を送り出し、キャップ１０および筒部２０に設けた光学部品の曇りを防止する。特に、温かい空気をプローブ２５の先端に送り出すことで、キャップ１０および筒部２０に設けた光学部品の表面温度と口腔内の温度との差を緩和させることができ、より曇りを防止することができる。

筐体３０は、撮像部として、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。光源３１から出力された光は、プリズム３２とレンズ８１とを通って、ミラー１によって対象物９９の方へ投射される。対象物９９で反射された光は、採光部３からプローブ２５に取り込まれ、ミラー１で筒部２０に導かれる。筒部２０に導かれた光は、位相差板２とレンズ８１とプリズム３２とを通り、イメージセンサ３３で検出される。合焦法の技術を用いて三次元形状を取得する場合、レンズ８１と対象物９９との間に設けられたパターン生成素子（図示省略）を通過した光が対象物９９に投影される。レンズ８１がＸ軸方向に往復直線運動すると、投影パターンの焦点位置が変化する。イメージセンサ３３は、その変化毎に対象物９９からの光を検出する。制御部４０は、レンズ８１の位置と、そのときのイメージセンサ３３による検出結果とに基づいて、対象物９９の形状情報を演算する。

バネ５５ａで固定されているレンズ８１がＸ軸方向に往復直線運動すると、レンズ８１の質量分だけハンドピース７０の重心位置が移動することになり当該ハンドピース７０を保持する使用者の手に振動として伝わる。その振動を打ち消すために、筐体３０の内部には、カウンタウェイト９１がさらに設けられる。カウンタウェイト９１は、バネ５５ｂで固定され、対象物９９とレンズ８１との間の光路、およびレンズ８１とイメージセンサ３３との間の光路を遮らないように、レンズ８１が直線運動する方向に設けられる。

送風部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、回転軸の方向から空気を取り込み、回転軸と直交する方向に空気を送り出すことができる。なお、送風部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。

［送風路の構成］
前述したように、三次元スキャナ１００では、口腔内を撮像する場合、プローブ２５の部分を口腔内に差込むことになる。口腔内は高温・多湿であるため、プローブ２５を口腔内に差込むと、筒部２０の光学部品、キャップ１０内に設けたミラー１などが曇る。筒部２０の光学部品、キャップ１０内に設けたミラー１などが曇ると、対象物９９に投影されたパターンを上手く撮像することができないため、精度の良い対象物９９の三次元形状を取得することができなくなる。

そこで、本実施の形態に係る三次元スキャナ１００では、筐体３０に設けた送風部３７から送り出される空気を、筒部２０の光学部品、キャップ１０内に設けたミラー１などに供給して、曇りを防止している。具体的に、送風部３７から送り出される空気は、排気口３７ａから送風管３８を通ってプローブ２５へ至る。プローブ２５に至った空気は、プローブ２５に形成された送風路を通って、筒部２０の光学部品、キャップ１０内に設けたミラー１などに供給される。なお、送風管３８は、軟性（シリコン、ウレタン、ポリテトラフルオロエチレン等）でもよいし、硬性（ステンレス、アルミ、銅等）でもよい。

プローブ２５に形成された送風路は、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ている。図３は、本実施の形態１に係るプローブ２５に形成される送風路の構成を説明するための概略図である。図３に示す概略図では、プローブ２５のＹ−Ｚ断面が図示されている。本来、キャップは、筒部を覆うカバーとしての機能を有しているため、筒部との間にほぼ隙間を設けていない。しかし、本実施の形態１に係るキャップ１０では、筒部２０に装着した場合に、筒部２０と対向する内面の少なくとも一部に、送風路を構成する溝１１ａ，１１ｂを形成してある。つまり、キャップ１０を構成するカバー部材に溝１１ａ，１１ｂを形成してある。

プローブ２５は、キャップ１０に形成した溝１１ａ，１１ｂによって、空気を通す送風路が形成される。そのため、送風部３７から送り出される空気は、プローブ２５内に形成された送風路を通って筒部２０の光学部品、キャップ１０内に設けたミラー１などに供給される。三次元スキャナ１００では、筒部２０の光学部品、キャップ１０内に設けたミラー１などに空気を供給することで、筒部２０の光学部品、キャップ１０内に設けたミラー１などの曇りを防止している。

図４は、本実施の形態１に係るキャップ１０の先端での空気の流れを説明するための断面図である。図４では、キャップ１０および筒部２０の一部のＸ−Ｚ断面が図示されている。図中上側の溝１１ａにより構成される送風路から送り出される空気には、キャップ１０内に設けたミラー１の表面に供給され、その後採光部３に至る流れｆ１と、筒部２０の先に設けた光学部品（例えば、λ／４板）の表面に供給され、その後採光部３に至る流れｆ２とが含まれる。つまり、流れｆ１の空気によって、キャップ１０内に設けたミラー１の曇りを防止し、流れｆ２の空気によって、筒部２０の光学部品の曇りを防止している。さらに、プローブ２５の採光部３から対象物９９の歯に対して空気が送り出されることになるので、当該空気によって歯の表面の水分を乾かすこともできる。歯の表面の水分を乾かすことで、歯の表面からの光の反射が大きくなり、三次元スキャナ１００の測定精度を向上することができる。

さらに、プローブ２５の採光部３から空気を送り出すことで、口腔内の唾液等がハンドピース７０内に入り込むことを防ぐ効果もある。そのため、プローブ２５の採光部３から送り出される空気は、感染対策としても機能している。また、送風部３７は、ハンドピース７０内の空気を外部に排気することで、筐体３０内の電子部品から発生する熱を冷却して、筐体３０内の温度を下げる効果（冷却効果）も有している。送風部３７は、筐体３０内で温まった空気を筒部２０の光学部品、キャップ１０内に設けたミラー１などに供給することで曇り止めの効果を強化している。

プローブ２５に設けられる送風路は、キャップ１０に形成した溝１１ａ，１１ｂと筒部２０との間で構成されるため、別途、空気を通す管などの構成をキャップ１０に追加する必要がない。そのため、製造が容易な構造のキャップ１０にすることができる。製造が容易な構造のキャップ１０にすることで、キャップ１０を成型などで製造することができ、品質を向上させることができ、さらに、滅菌処理において十分に滅菌することができる。

プローブ２５に設けられる送風路は、送風部３７から送り出される空気を、筒部２０の光学部品、キャップ１０内に設けたミラー１などに効率よく供給するため、送風方向（Ｘ軸方向）に対する断面積が略一定になっている。図５は、本実施の形態１に係るプローブ２５に形成される送風路の大きさを説明するための概略図である。図６は、本実施の形態１に係るプローブ２５に形成される送風路の大きさを説明するための断面図である。図５では、筐体３０の一部およびプローブ２５の一部のＸ−Ｚ断面が図示されている。図６では、図５に示すＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線およびＤ−Ｄ線のそれぞれの矢印方向から断面視したＡ断面、Ｂ断面、Ｃ断面およびＤ断面のそれぞれが図示されている。

図６（ａ）に示すＡ断面は、プローブ２５との境界近傍の筐体３０の断面であり、この面の筐体３０には、送風管３８と接続するための接続口３８ａが設けられている。図６（ｂ）に示すＢ断面は、Ａ断面よりプローブ２５との境界に近い筐体３０の断面であり、この面の筐体３０には、接続口３８ａと連通し、プローブ２５の送風路に空気を排気するための排気口３８ｂが設けられている。

図６（ｃ）に示すＣ断面は、筐体３０に近い側のプローブ２５の断面であり、この面のプローブ２５には、キャップ１０に溝１１ｃ，１１ｅが形成してある。このキャップ１０に形成した溝１１ｃ，１１ｅと筒部２０との間でプローブ２５の送風路が構成される。Ｃ断面での溝１１ｃ，１１ｅは、幅がｗ_１、深さがｈ_１である。つまり、Ｃ断面でのプローブ２５の送風路は、幅がｗ_１、高さがｈ_１である。ここで、送風路の高さは、筒部２０からキャップ１０までの長さである。送風路の幅は、筒部２０からキャップ１０までの高さに対して垂直な方向の長さである。

図６（ｄ）に示すＤ断面は、筐体３０に遠い側のプローブ２５の断面であり、この面のプローブ２５には、キャップ１０に溝１１ｄ，１１ｆが形成してある。このキャップ１０に形成した溝１１ｄ，１１ｆと筒部２０との間でプローブ２５の送風路が構成される。Ｄ断面での溝１１ｄ，１１ｆは、幅がｗ_２、深さがｈ_２である。つまり、Ｄ断面でのプローブ２５の送風路は、幅がｗ_２、高さがｈ_２である。

Ｃ断面でのプローブ２５の送風路と、Ｄ断面でのプローブ２５の送風路との大きさを比較すると、幅がｗ_１＜ｗ_２となり、高さがｈ_１＞ｈ_２となる。つまり、プローブ２５の送風路は、筐体３０側からキャップ１０側に向かって、幅が徐々に大きくなると共に、高さが徐々に小さくなっている。ただし、Ｃ断面での送風路の断面積と、Ｄ断面での送風路の断面積とは、略同じにしてある。ここで、面積が略同じであるとは、面積が完全に同じ場合だけでなく、製造などによる誤差（例えば１ｃｍ^２以内）に収まる範囲内の差が面積にある場合も含まれる。

図７は、本実施の形態１に係るプローブ２５に形成される送風路を通る空気の流れを説明するための概略図である。プローブ２５の送風路は、筐体３０側からキャップ１０側に向かって、幅を徐々に大きくし、高さを徐々に小さくすることで、図７に示すような送風路１１ｇの形状となる。送風路１１ｇは、排気口３８ｂから排気された空気を、筒部２０の先端に設けた光学部品の近傍で、当該光学部品の幅が略同じ、または幅以上となるように広げる形状（例えば、扇形の様な形状）をしている。または、送風路１１ｇは、排気口３８ｂから排気された空気を、キャップ１０内に設けたミラー１の近傍で、当該ミラー１の幅が略同じ、または幅以上となるように広げる形状でもある。そのため、プローブ２５の送風路１１ｇを通った空気が、筒部２０の先端に設けた光学部品およびキャップ１０内に設けたミラー１の全体に供給されるので、三次元スキャナ１００は、光学部品およびミラー１の全体、またはより広い範囲の曇りを防止できる。ここで、幅が略同じであるとは、幅が完全に同じ場合だけでなく、製造などによる誤差（例えば５ｍｍ以内）に収まる範囲内の差が幅にある場合も含まれる。

以上のように、本実施の形態１に係る三次元スキャナ１００では、光学部品を含み、対象物からの光を取り込む筒部２０と、筒部２０から取り込んだ光を処理する電子部品を含む筐体３０と、少なくとも筒部２０の一部を覆うキャップ１０と、筐体３０に設けられ、キャップ１０および筒部２０に設けた光学部品のうち少なくとも一方に空気を供給する送風部３７とを備えている。キャップ１０とキャップ１０に覆われた筒部２０の部分とで、送風部３７から供給された空気を通す送風路を構成している。そのため、本実施の形態１に係る三次元スキャナ１００では、先端に設けた光学部品（キャップ１０および筒部２０に設けた光学部品）の曇りを防止すると共に、キャップ１０の構造を製造が容易な構造にすることができる。

キャップ１０は、筒部２０に対して着脱可能であることで、滅菌処理が可能となる。なお、本実施の形態１に係る三次元スキャナ１００では、キャップ１０が筒部２０に対して着脱可能である構成に限られず、筒部２０に対してキャップ１０が固定された構成、筒部２０とキャップ１０とが一体不可分で、１つのプローブ２５となっている構成などであってもよい。

三次元スキャナ１００の筒部２０に対して着脱可能であるキャップ１０は、対象物からの光を筒部２０に導くミラー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を備えている。カバー部材には、筒部２０と対向する内面の少なくとも一部に溝１１ａ，１１ｂが形成され、キャップ１０を筒部２０に装着した場合、当該溝１１ａ，１１ｂが送風部３７からの空気をミラー１および筒部２０に設けた光学部品のうち少なくとも一方に供給するための送風路を構成する。そのため、本実施の形態１に係るキャップ１０は、製造が容易な構造であるが、三次元スキャナ１００の筒部２０に取り付けた場合、先端に設けた光学部品（キャップ１０および筒部２０に設けた光学部品）の曇りを防止することができる。

また、送風路の送風方向に対する断面積は、略一定である。そのため、送風路は、送風部３７から送り出される空気を、筒部２０の光学部品、キャップ１０内に設けたミラー１などに効率よく供給することができる。もちろん、送風路の形状は、送風路の送風方向に対する断面積が略一定となる形状に限定されず、他の形状であってもよい。

さらに、送風路は、筐体３０側からキャップ１０側に向かって、筒部２０からキャップ１０までの高さ（溝の深さ）が徐々に小さくなるような形状であってもよい。また、送風路は、送風路の幅が、筒部２０に設けた光学部品の近傍において、当該光学部品の幅が略同じ、または幅以上であるような形状であってもよい。さらに、送風路は、送風路の幅が、キャップ１０が有するミラー１の近傍において、当該ミラー１の幅が略同じ、または幅以上であるような形状であってもよい。

本実施の形態１に係る三次元スキャナ１００は、口腔内を撮影するものであって、キャップ１０の光学部品が口腔内の対象物（例えば、歯）からの光を筒部２０へ反射させるミラー１であると説明した。本実施の形態１に係る三次元スキャナ１００は、これに限定されず、口腔内を撮影する以外の三次元スキャナであってもよい。

（実施の形態２）
実施の形態１に係るキャップ１０では、図４に示したように溝１１ａにより構成される送風路から送り出される空気に、ミラー１の表面に至る流れと筒部２０の先に設けた光学部品に至る流れとが含まれると説明した。本実施の形態２では、送風路から送り出される空気をより積極的に分ける構成を有するキャップについて説明する。図８は、本実施の形態２に係るキャップ１０ａの先端に整流板１５を設けた場合の空気の流れを説明するための断面図である。なお、本実施の形態２に係るキャップ１０ａでは、図４に示した実施の形態１に係るキャップ１０と同じ構成について同じ符号を用いて詳しい説明を繰返さない。

図５に示すキャップ１０ａでは、図中上側の溝１１ａにより構成される送風路の出口近傍に、空気の流れを規制する整流板１５を設けている。整流板１５は、Ｙ軸方向に設けられ、Ｘ−Ｚ断面の形状が三角形である。整流板１５は、溝１１ａにより構成される送風路から送り出される空気を、整流板１５とキャップ１０ａとの間を流れる空気と、整流板１５と筒部２０の先に設けた光学部品との間を流れる空気とに分けている。つまり、整流板１５とキャップ１０ａとの間を流れる空気は、キャップ１０ａ内に設けたミラー１の表面に供給され、その後採光部３に至る流れｆ１の空気となる。一方、整流板１５と筒部２０の先に設けた光学部品との間を流れる空気は、筒部２０の先に設けた光学部品の表面に供給され、その後採光部３に至る流れｆ２の空気となる。

キャップ１０ａでは、整流板１５を設けることで、送風路から送り出される空気を積極的に２つの流れに分け、流れｆ１の空気によって、キャップ１０ａ内に設けたミラー１の曇りを防止し、流れｆ２の空気によって、筒部２０の光学部品の曇りを防止している。キャップ１０ａでは、整流板１５を設けないキャップ１０に比べて、流れｆ１の空気および流れｆ２の空気を多くすることができる。

以上のように、本実施の形態２に係るキャップ１０ａは、送風路を通して供給される空気が、キャップ１０ａおよび筒部２０に設けた光学部品のうち少なくとも一方に流れるように規制する整流板１５（規制部）を有する。そのため、本実施の形態２に係るキャップ１０ａは、整流板１５を設けないキャップ１０に比べて、キャップ１０ａおよび筒部２０に設けた光学部品に供給する空気を多くすることができる。図８で示した整流板１５では、送風路から送り出される空気を、整流板１５とキャップ１０ａとの間を流れる空気と、整流板１５と筒部２０の先に設けた光学部品との間を流れる空気とに分けているが、分けずにいずれか一方に空気を流すようにしてもよい。また、整流板１５の形状は、断面が三角形に限定されず、空気の流れを規制することができれば何れの形状であってもよい。

（実施の形態３）
実施の形態１に係るキャップ１０では、筐体３０に設けた送風部３７から送り出される空気を、図３に示した溝１１ａにより構成される送風路で、筒部２０の光学部品、キャップ１０内に設けたミラー１などに供給すると説明した。本実施の形態３では、キャップに複数の溝を形成し、筒部との間で複数の送風路を構成する場合について説明する。図９は、本実施の形態３に係るプローブ２５に形成される複数の送風路の構成を説明するための概略図である。なお、本実施の形態３に係るプローブ２５では、図３および図７に示した実施の形態１に係るプローブ２５と同じ構成について同じ符号を用いて詳しい説明を繰返さない。

図９（ｂ）では、キャップ１０の採光部３が図中上側を向くようにキャップ１０を筒部２０に装着している。つまり、図７で示したようにキャップ１０の採光部３が図中下側を向いているときと逆向きにキャップ１０を筒部２０に装着している。そのため、図９（ａ）に示すプローブ２５のＹ−Ｚ断面では、キャップ１０を構成するカバー部材に形成した溝１１ｂが図中上側になっている。

そのため、溝１１ｂと筒部２０とで構成される送風路１１ｈが、筐体３０の排気口３８ｂと接続されることで、送風部３７から送り出される空気を、筒部２０の光学部品、キャップ１０内に設けたミラー１などに供給する。図９（ｂ）に示すような送風路１１ｈの形状となる。送風路１１ｈは、排気口３８ｂから排気された空気を、筒部２０の先端に設けた光学部品の近傍で、当該光学部品の幅が略同じ、または幅以上となるように広げる形状をしている。または、送風路１１ｈは、排気口３８ｂから排気された空気を、キャップ１０内に設けたミラー１の近傍で、当該ミラー１の幅が略同じ、または幅以上となるように広げる形状でもある。そのため、プローブ２５の送風路１１ｈを通った空気が、筒部２０の先端に設けた光学部品およびキャップ１０内に設けたミラー１の全体に供給されるので、三次元スキャナ１００は、光学部品およびミラー１の全体、またはより広い範囲の曇りを防止できる。ここで、幅が略同じであるとは、幅が完全に同じ場合だけでなく、製造などによる誤差（例えば５ｍｍ以内）に収まる範囲内の差が幅にある場合も含まれる。

このように、キャップ１０では、筒部２０に装着した場合に、筒部２０と対向する内面の少なくとも一部に、複数の送風路を構成するために複数の溝１１ａ，１１ｂを形成してある。つまり、キャップ１０を構成するカバー部材に複数の溝１１ａ，１１ｂを形成してある。図９に示すようにキャップ１０に形成する溝を複数にしておくことで、キャップ１０を筒部２０に装着する向きを変更しても、送風部３７から送り出される空気を筒部２０の光学部品、キャップ１０内に設けたミラー１などに供給するための送風路を確保することができる。

キャップ１０に形成する溝は、図９（ａ）に示すように２つに限定されず３つ以上であってもよい。さらに、キャップ１０を筒部２０に装着する向きを変更しないのであれば、キャップ１０に形成する溝は１つであってもよい。また、キャップ１０に複数の溝を形成する場合、それぞれの溝の大きさや形状が異なってもよい。

以上のように、本実施の形態３に係るキャップ１０と筒部２０との間には、複数の送風路が設けられている。これにより、キャップ１０を筒部２０に装着する向きを変更しても、いずれかの送風路で、送風部３７から送り出される空気を筒部２０の光学部品、キャップ１０内に設けたミラー１などに供給することができる。

（実施の形態４）
実施の形態１に係るキャップ１０では、筐体３０に設けた送風部３７から送り出される空気を、図３に示した溝１１ａにより構成される送風路で、筒部２０の光学部品、キャップ１０内に設けたミラー１などに供給すると説明した。本実施の形態４では、筒部に形成した溝により構成される送風路で、送風部から送り出される空気を筒部の光学部品、キャップ内に設けたミラーなどに供給する構成について説明する。図１０は、本実施の形態４に係るプローブ２５ｂに形成される送風路の構成を説明するための概略図である。なお、本実施の形態４に係るプローブ２５ｂでは、図３に示した実施の形態１に係るプローブ２５と同じ構成について同じ符号を用いて詳しい説明を繰返さない。

図１０に示す概略図では、プローブ２５ｂのＹ−Ｚ断面が図示されている。図３に示すキャップ１０では、筒部２０に装着した場合に、筒部２０と対向する内面の少なくとも一部に、送風路を構成する溝１１ａ，１１ｂを形成してある。しかし、本実施の形態４に係るキャップ１０ｂには、筒部２０ｂと対向する内面に溝が形成されておらず、逆に筒部２０ｂに溝１１ｉ，１１ｊが形成してある。つまり、筒部２０ｂは、キャップ１０ｂと対向する外面に溝１１ｉ，１１ｊが形成してある。

プローブ２５ｂは、筒部２０ｂに形成した溝１１ｉ，１１ｊによって、空気を通す送風路が形成される。そのため、送風部３７から送り出される空気は、プローブ２５ｂ内に形成された送風路を通って筒部２０ｂの光学部品、キャップ１０ｂ内に設けたミラー１などに供給される。三次元スキャナ１００では、筒部２０ｂの光学部品、キャップ１０ｂ内に設けたミラー１などに空気を供給することで、筒部２０ｂの光学部品、キャップ１０ｂ内に設けたミラー１などの曇りを防止している。

以上のように、本実施の形態４に係る筒部２０ｂは、キャップ１０ｂと対向する面の少なくとも一部に、送風路を構成する溝１１ｉ，１１ｊを形成してある。これにより、キャップ１０ｂに筒部２０ｂを装着した場合に、溝１１ｉ，１１ｊとキャップ１０ｂの内面とで構成される送風路で、送風部３７から送り出される空気を筒部２０ｂの光学部品、キャップ１０ｂ内に設けたミラー１などに供給することができる。

筒部２０ｂに形成される溝１１ｉ，１１ｊは、２つに限定されず１つであっても、３つ以上であってもよい。また、筒部２０ｂに複数の溝を形成する場合、それぞれの溝の大きさや形状が異なってもよい。さらに、キャップに形成した溝と、筒部に形成される溝とを組み合わせて送風路を構成してもよい。また、筒部２０ｂに形成される溝１１ｉ，１１ｊに対しても、前述したキャップ１０に形成される溝１１ａ，１１ｂの構成を同じように適用できる。

（変形例）
（ａ）本実施の形態１〜４に係るキャップに形成した溝または筒部に形成される溝では、送風方向に対する断面形状が円弧形状である場合を示した。しかし、これに限定されず、当該溝の断面形状は、矩形状、楔形状などの他の形状であってもよい。また、キャップと筒部との間に形成される送風路は、キャップと筒部との間の一部に形成される場合に限定されず、キャップと筒部との間の全周に形成してもよい。

（ｂ）本実施の形態１〜４に係るキャップでは、ミラー１を備えると記載したが、対象物からの光を筒部２０に導く構造であれば、ミラー１などの光学部品を備えない構成であってもよい。

（ｃ）本実施の形態１〜４では、撮像装置が三次元スキャナであると説明したが、これに限定されるものではない。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の撮像装置に対して用いてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ ミラー、２ 位相差板、３ 採光部、１０，１０ａ，１０ｂ キャップ、１５ 整流板、２０，２０ｂ 筒部、２５，２５ｂ プローブ、３０ 筐体、４０ 制御部、４３ ケーブル、４５ 電源部、５０ 表示部、７０ ハンドピース、１００ 三次元スキャナ。

Claims (13)

1. 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筒部と、
   前記筒部から取り込んだ光を処理する電子部品を含む筐体と、
   少なくとも前記筒部の一部を覆うキャップと、
   前記筐体に設けられ、前記キャップおよび前記筒部に設けた光学部品のうち少なくとも一方に空気を供給する送風部とを備え、
   前記キャップと前記キャップに覆われた前記筒部の部分とで、前記送風部から供給された空気を通す送風路を構成する、撮像装置。
2. 前記キャップは、前記筒部と対向する内面の少なくとも一部に、前記送風路を構成する溝を形成してある、請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記筒部は、前記キャップと対向する面の少なくとも一部に、前記送風路を構成する溝を形成してある、請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記送風路の送風方向に対する断面積は、略一定である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記送風路は、前記筐体側から前記キャップ側に向かって、前記筒部から前記キャップまでの高さが徐々に小さくなる、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記送風路は、前記筒部から前記キャップまでの高さに対して垂直な方向を幅とし、
   前記送風路の幅は、前記筒部に設けた光学部品の近傍において、当該光学部品の幅が略同じ、または幅以上である、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記キャップは、前記対象物からの光を前記筒部へ導く光学部品を有している、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記送風路は、前記筒部から前記キャップまでの高さに対して垂直な方向を幅とし、
   前記送風路の幅は、前記キャップが有する光学部品の近傍において、当該光学部品の幅が略同じ、または幅以上である、請求項７に記載の撮像装置。
9. 前記キャップは、前記送風路を通して供給される空気が、前記キャップおよび前記筒部に設けた光学部品のうち少なくとも一方に流れるように規制する規制部を有する、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の撮像装置。
10. 前記キャップは、前記筒部に対して着脱可能である、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の撮像装置。
11. 前記キャップと前記筒部との間には、複数の前記送風路が設けられている、請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
12. 前記撮像装置が口腔内を撮影するものであって、
    前記キャップの光学部品が口腔内の前記対象物からの光を前記筒部へ反射させるミラーである、請求項７または請求項８に記載の撮像装置。
13. 光学部品を含み、対象物からの光を取り込む筒部と、前記筒部から取り込んだ光を処理する電子部品を含む筐体と、前記筐体に設けられ、空気を供給する送風部とを備える撮像装置の前記筒部に対して着脱可能であるキャップであって、
    前記対象物からの光を前記筒部に導く反射部材と、
    一方で前記光学部品を保持し、他方で前記筒部を覆うカバー部材とを備え、
    前記カバー部材は、前記筒部と対向する内面の少なくとも一部に溝が形成され、
    前記溝は、前記キャップを前記筒部に装着した場合に、前記送風部からの空気を前記反射部材および前記筒部に設けた光学部品のうち少なくとも一方に供給するための送風路を構成する、キャップ。

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