(57)【要約】【課題】術者に与える違和感を低減すること。【解決手段】医療用観察装置を構成する制御部は、第１のモータの回転速度を既定の動作速度Ｖ１とするまで第１の速度プロファイルＰｘに沿って当該回転速度を制御するとともに、第２のモータの回転速度を既定の動作速度Ｖ１とするまで第１の速度プロファイルＰｘとは異なる第２の速度プロファイルＰｙに沿って当該回転速度を制御する。【選択図】図８
2018047183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察対象を拡大して撮像可能な撮像部と、
前記撮像部を支持する支持部と、
制御部とを備え、
前記支持部は、
複数のアーム部と、
２つの前記アーム部を接続し、与えられた動力に応じて、第１の回転軸回りに当該２つのアーム部を相対的に回転させる第１の関節部と、
２つの前記アーム部を接続し、与えられた動力に応じて、第２の回転軸回りに当該２つのアーム部を相対的に回転させる第２の関節部と、
前記第１の関節部に動力を与える第１のモータと、
前記第２の関節部に動力を与える第２のモータとを有し、
前記制御部は、
前記第１のモータの回転速度を既定の動作速度とするまで第１の速度プロファイルに沿って当該回転速度を制御するとともに、前記第２のモータの回転速度を前記既定の動作速度とするまで前記第１の速度プロファイルとは異なる第２の速度プロファイルに沿って当該回転速度を制御する
ことを特徴とする医療用観察装置。
【請求項２】
前記撮像部の観察光軸、前記第１の回転軸、及び前記第２の回転軸は、
互いに直交する
ことを特徴とする請求項１に記載の医療用観察装置。
【請求項３】
前記第１の関節部にて接続された２つの前記アーム部が相対的に回転する際に、当該回転に対して摩擦による回転抵抗を付与する第１の負荷付与機構と、
前記第２の関節部にて接続された２つの前記アーム部が相対的に回転する際に、当該回転に対して、前記第１の負荷付与機構が付与する回転抵抗とは異なる摩擦力の回転抵抗を付与する第２の負荷付与機構とを備える
ことを特徴とする請求項１または２に記載の医療用観察装置。
【請求項４】
前記第２の負荷付与機構が付与する回転抵抗の摩擦力は、
前記第１の負荷付与機構が付与する回転抵抗の摩擦力よりも強く設定され、
前記第１の速度プロファイルは、
前記第１のモータの回転速度を第１加速度で加速する区間を有する速度プロファイルであり、
前記第２の速度プロファイルは、
前記第２のモータの回転速度を前記第１加速度よりも高い第２加速度で加速する区間を有する速度プロファイルである
ことを特徴とする請求項３に記載の医療用観察装置。
【請求項５】
前記第２の負荷付与機構が付与する回転抵抗の摩擦力は、
前記第１の負荷付与機構が付与する回転抵抗の摩擦力よりも強く設定され、
前記第１の速度プロファイルは、
前記第２の速度プロファイルでの前記第２のモータの駆動を開始するタイミングよりも遅れたタイミングで前記第１のモータの駆動を開始する速度プロファイルである
ことを特徴とする請求項３または４に記載の医療用観察装置。
【請求項６】
前記第２の負荷付与機構が付与する回転抵抗の摩擦力は、
前記第１の負荷付与機構が付与する回転抵抗の摩擦力よりも強く設定され、
前記第２の速度プロファイルは、
前記第２のモータの回転速度を前記既定の動作速度よりも高い回転速度とする区間を有する速度プロファイルである
ことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一つに記載の医療用観察装置。
【請求項７】
前記第２の負荷付与機構が付与する回転抵抗の摩擦力は、
前記第１の負荷付与機構が付与する回転抵抗の摩擦力よりも強く設定され、
前記第１の速度プロファイルは、
前記第１のモータの回転速度を第３加速度で加速する区間を有する速度プロファイルであり、
前記第２の速度プロファイルは、
前記第２のモータの回転速度を前記第３加速度よりも高い第４加速度で加速する加速区間と、当該回転速度を減速する減速区間とを有する速度プロファイルである
ことを特徴とする請求項３〜６のいずれか一つに記載の医療用観察装置。
【請求項８】
前記第２の負荷付与機構が付与する回転抵抗の摩擦力は、
前記第１の負荷付与機構が付与する回転抵抗の摩擦力よりも強く設定され、
前記第２の速度プロファイルは、
前記第２のモータの駆動を開始する時点での初速を前記既定の動作速度よりも高くした速度プロファイルである
ことを特徴とする請求項３〜７のいずれか一つに記載の医療用観察装置。
【請求項９】
観察対象を拡大した撮像可能な撮像部と、
前記撮像部を支持する支持部と、
制御部とを備え、
前記支持部は、
複数のアーム部と、
２つの前記アーム部を接続し、与えられた動力に応じて、第１の回転軸回りに当該２つのアーム部を相対的に回転させる第１の関節部と、
２つの前記アーム部を接続し、与えられた動力に応じて、第２の回転軸回りに当該２つのアーム部を相対的に回転させる第２の関節部と、
前記第１の関節部に動力を与える第１のモータと、
前記第２の関節部に動力を与える第２のモータとを有し、
前記制御部は、
前記第１の関節部にて接続された２つの前記アーム部の相対的な回転と、前記第２の関節部にて接続された２つの前記アーム部の相対的な回転とを同時に開始させる
ことを特徴とする医療用観察装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一つに記載の医療用観察装置と、
前記撮像部にて撮像された画像を表示する表示装置とを備える
ことを特徴とする医療用観察システム。
【請求項１１】
請求項１〜８のいずれか一つに記載の医療用観察装置が実行する制御方法であって、
第１のモータの回転速度を既定の動作速度とするまで第１の速度プロファイルに沿って当該回転速度を制御する第１の制御ステップと、
第２のモータの回転速度を前記既定の動作速度とするまで前記第１の速度プロファイルとは異なる第２の速度プロファイルに沿って当該回転速度を制御する第２の制御ステップとを備える
ことを特徴とする制御方法。
【請求項１２】
請求項９に記載の医療用観察装置が実行する制御方法であって、
第１の関節部にて接続された２つのアーム部の相対的な回転と、第２の関節部にて接続された２つのアーム部の相対的な回転とを同時に開始させる制御ステップを備える
ことを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用観察装置、医療用観察システム、及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、患者の術部の微小部位を拡大観察するための拡大光学系と、複数のアーム部、及び当該複数のアーム部を接続する複数の関節部を有し、先端で拡大光学系を支持する支持部とを備えた医療用観察装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の医療用観察装置では、複数の関節部は、以下に示すＸ，Ｙ軸関節部を備える。
Ｘ軸関節部は、複数のアーム部のうち２つのアーム部を接続し、与えられた動力に応じて、拡大光学系の観察光軸に直交するＸ軸を中心に当該２つのアーム部を相対的に回転させ、拡大光学系による視野を観察光軸及びＸ軸に直交するＹ軸に沿って移動する。
Ｙ軸関節部は、複数のアーム部のうち２つのアーム部を接続し、与えられた動力に応じて、Ｙ軸を中心に当該２つのアーム部を相対的に回転させ、拡大光学系による視野をＸ軸に沿って移動する。
また、特許文献１に記載の医療用観察装置は、Ｘ軸関節部に動力を与えるＸ軸モータと、Ｙ軸関節部に動力を与えるＹ軸モータと、ユーザ操作を受け付ける操作受付部と、ユーザ操作に応じてＸ軸モータ及びＹ軸モータの動作をそれぞれ制御する制御部とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２４４３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年では、医療用観察装置において、拡大光学系の代わりに観察対象を拡大して撮像する撮像部を設け、当該撮像部にて撮像された画像を外部の表示装置に表示させる構成が提案されている。このように撮像部を用いるとともに各関節部の動作を利用して当該撮像部を３次元的に移動させる医療用観察装置では、以下に示す問題がある。
すなわち、高倍率で観察するにしたがって、撮像部による撮像視野が狭くなり、撮像部に弱い力を加えただけでも（撮像部を微動させただけでも）、観察対象における目標の部位が表示装置の画面から消えてしまう（画が飛んでしまう）、という問題がある。
そして、このような画の飛びを抑制するためには、以下に示すＸ，Ｙ軸負荷付与機構を設けることが考えられる。
Ｘ軸負荷付与機構は、Ｘ軸関節部にて接続された２つのアーム部が相対的に回転する際に、当該回転に対して摩擦による回転抵抗を付与する機構である。
Ｙ軸負荷付与機構は、Ｙ軸関節部にて接続された２つのアーム部が相対的に回転する際に、当該回転に対して摩擦による回転抵抗を付与する機構である。
以上のようなＸ，Ｙ軸負荷付与機構を設けることで、撮像部に弱い力を加えただけでは撮像部を移動し難い構造となり、観察対象を高倍率で観察している場合において、画の飛びを抑制することができる。
【０００５】
ここで、Ｘ軸関節部は、Ｙ軸関節部に対して、支持部の先端側に設けられている。このため、Ｙ軸関節部は、Ｘ軸関節部に対して、回転させる対象の重量が重く、慣性力が大きいものである。また、Ｘ軸及びグリップ位置（術者が把持する位置（例えば、撮像部））の離間距離と、Ｙ軸及び当該グリップ位置の離間距離とは異なるため、Ｘ軸関節部によるＸ軸回りの回転のし易さと、Ｙ軸関節部によるＹ軸回りの回転のし易さとは異なるものである。このため、上述した点を考慮し、Ｘ，Ｙ軸負荷付与機構が付与する回転抵抗の摩擦力を異なるものとする必要がある。
【０００６】
そして、Ｘ，Ｙ軸負荷付与機構が付与する回転抵抗の摩擦力を異なるものとした場合には、例えば、以下に示す問題がある。
以下では、説明の便宜上、Ｙ軸負荷付与機構は、付与する回転抵抗の摩擦力がＸ軸負荷付与機構よりも強く設定されているものとする。
先ず、Ｘ軸モータの駆動を開始し、当該Ｘ軸モータの回転速度が第１動作速度になるまで、第１速度プロファイルに沿って当該回転速度を制御した場合を想定する。
この際、Ｘ軸関節部にて接続された２つのアーム部は、Ｘ軸モータの駆動が開始されると同時に相対的に回転することはなく、Ｘ軸モータの駆動を開始してから第１の時間後に回転を開始する。これは、Ｘ軸モータの回転をＸ軸関節部に伝達するギア等のＸ軸動力伝達機構がＸ軸負荷付与機構による回転抵抗の摩擦力と釣り合うまでＸ軸モータの回転に伴い徐々に弾性変形することに起因する。すなわち、Ｘ軸動力伝達機構の弾性変形量が当該摩擦力に応じた所定量を超えた時点（第１の時間後）で、Ｘ軸関節部にて接続された２つのアーム部は、相対的に回転を開始する。
【０００７】
次に、Ｙ軸モータの駆動を開始し、上述したＸ軸モータの場合と同様に、当該Ｙ軸モータの回転速度が第１動作速度になるまで、第１速度プロファイルに沿って当該回転速度を制御した場合を想定する。
この際、Ｙ軸関節部にて接続された２つのアーム部は、Ｙ軸モータの駆動が開始されると同時に相対的に回転することはなく、Ｙ軸モータの駆動を開始してから第１の時間よりも遅れた第２の時間後に回転を開始する。これは、Ｙ軸モータの回転をＹ軸関節部に伝達するギア等のＹ軸動力伝達機構がＹ軸負荷付与機構による回転抵抗の摩擦力（Ｘ軸負荷付与機構による回転抵抗の摩擦力より強い摩擦力）と釣り合うまでＹ軸モータの回転に伴い徐々に弾性変形することに起因する。すなわち、Ｙ軸動力伝達機構の弾性変形量が当該摩擦力に応じた所定量を超えた時点（第２の時間後）で、Ｙ軸関節部にて接続された２つのアーム部は、相対的に回転を開始する。
【０００８】
以上のように、Ｘ，Ｙ軸モータの回転速度を同一の速度プロファイルに沿って制御した場合には、付与された摩擦力が弱い２つのアーム部（Ｘ軸関節部にて接続）の相対的な回転が先に開始される。その後、付与された摩擦力が強い２つのアーム部（Ｙ軸関節部にて接続）の相対的な回転が開始される。このため、操作受付部に対してＸ軸及びＹ軸に交差する斜め方向に撮像視野を移動するユーザ操作が行われた場合（Ｘ，Ｙ軸モータの双方を動作させる場合）には、先ず、Ｙ軸方向に沿って撮像視野が移動し、その後、当該斜め方向に撮像視野が移動することとなる。したがって、表示装置に表示された画像を確認する術者に対して、違和感を与えてしまう、という問題がある。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、術者に与える違和感を低減することができる医療用観察装置、医療用観察システム、及び制御方法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】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る医療用観察装置は、観察対象を拡大して撮像可能な撮像部と、前記撮像部を支持する支持部と、制御部とを備え、前記支持部は、複数のアーム部と、２つの前記アーム部を接続し、与えられた動力に応じて、第１の回転軸回りに当該２つのアーム部を相対的に回転させる第１の関節部と、２つの前記アーム部を接続し、与えられた動力に応じて、第２の回転軸回りに当該２つのアーム部を相対的に回転させる第２の関節部と、前記第１の関節部に動力を与える第１のモータと、前記第２の関節部に動力を与える第２のモータとを有し、前記制御部は、前記第１のモータの回転速度を既定の動作速度とするまで第１の速度プロファイルに沿って当該回転速度を制御するとともに、前記第２のモータの回転速度を前記既定の動作速度とするまで前記第１の速度プロファイルとは異なる第２の速度プロファイルに沿って当該回転速度を制御することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る医療用観察装置は、上記発明において、前記撮像部の観察光軸、前記第１の回転軸、及び前記第２の回転軸は、互いに直交することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る医療用観察装置は、上記発明において、前記第１の関節部にて接続された２つの前記アーム部が相対的に回転する際に、当該回転に対して摩擦による回転抵抗を付与する第１の負荷付与機構と、前記第２の関節部にて接続された２つの前記アーム部が相対的に回転する際に、当該回転に対して、前記第１の負荷付与機構が付与する回転抵抗とは異なる摩擦力の回転抵抗を付与する第２の負荷付与機構とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る医療用観察装置は、上記発明において、前記第２の負荷付与機構が付与する回転抵抗の摩擦力は、前記第１の負荷付与機構が付与する回転抵抗の摩擦力よりも強く設定され、前記第１の速度プロファイルは、前記第１のモータの回転速度を第１加速度で加速する区間を有する速度プロファイルであり、前記第２の速度プロファイルは、前記第２のモータの回転速度を前記第１加速度よりも高い第２加速度で加速する区間を有する速度プロファイルであることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る医療用観察装置は、上記発明において、前記第２の負荷付与機構が付与する回転抵抗の摩擦力は、前記第１の負荷付与機構が付与する回転抵抗の摩擦力よりも強く設定され、前記第１の速度プロファイルは、前記第２の速度プロファイルでの前記第２のモータの駆動を開始するタイミングよりも遅れたタイミングで前記第１のモータの駆動を開始する速度プロファイルであることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る医療用観察装置は、上記発明において、前記第２の負荷付与機構が付与する回転抵抗の摩擦力は、前記第１の負荷付与機構が付与する回転抵抗の摩擦力よりも強く設定され、前記第２の速度プロファイルは、前記第２のモータの回転速度を前記既定の動作速度よりも高い回転速度とする区間を有する速度プロファイルであることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る医療用観察装置は、上記発明において、前記第２の負荷付与機構が付与する回転抵抗の摩擦力は、前記第１の負荷付与機構が付与する回転抵抗の摩擦力よりも強く設定され、前記第１の速度プロファイルは、前記第１のモータの回転速度を第３加速度で加速する区間を有する速度プロファイルであり、前記第２の速度プロファイルは、前記第２のモータの回転速度を前記第３加速度よりも高い第４加速度で加速する加速区間と、当該回転速度を減速する減速区間とを有する速度プロファイルであることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る医療用観察装置は、上記発明において、前記第２の負荷付与機構が付与する回転抵抗の摩擦力は、前記第１の負荷付与機構が付与する回転抵抗の摩擦力よりも強く設定され、前記第２の速度プロファイルは、前記第２のモータの駆動を開始する時点での初速を前記既定の動作速度よりも高くした速度プロファイルであることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る医療用観察装置は、観察対象を拡大した撮像可能な撮像部と、前記撮像部を支持する支持部と、制御部とを備え、前記支持部は、複数のアーム部と、２つの前記アーム部を接続し、与えられた動力に応じて、第１の回転軸回りに当該２つのアーム部を相対的に回転させる第１の関節部と、２つの前記アーム部を接続し、与えられた動力に応じて、第２の回転軸回りに当該２つのアーム部を相対的に回転させる第２の関節部と、前記第１の関節部に動力を与える第１のモータと、前記第２の関節部に動力を与える第２のモータとを有し、前記制御部は、前記第１の関節部にて接続された２つの前記アーム部の相対的な回転と、前記第２の関節部にて接続された２つの前記アーム部の相対的な回転とを同時に開始させることを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る医療用観察システムは、上述した医療用観察装置と、前記撮像部にて撮像された画像を表示する表示装置とを備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る制御方法は、上述した医療用観察装置が実行する制御方法であって、第１のモータの回転速度を既定の動作速度とするまで第１の速度プロファイルに沿って当該回転速度を制御する第１の制御ステップと、第２のモータの回転速度を前記既定の動作速度とするまで前記第１の速度プロファイルとは異なる第２の速度プロファイルに沿って当該回転速度を制御する第２の制御ステップとを備えることを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る制御方法は、上述した医療用観察装置が実行する制御方法であって、第１の関節部にて接続された２つのアーム部の相対的な回転と、第２の関節部にて接続された２つのアーム部の相対的な回転とを同時に開始させる制御ステップを備えることを特徴とする
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る医療用観察装置、医療用観察システム、及び制御方法によれば、術者に与える違和感を低減することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本実施の形態１に係る医療用観察システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は、医療用観察システムを用いた手術の状況を模式的に示す図である。
【図３】図３は、撮像視野を移動する場合での課題を説明する図である。
【図４】図４は、撮像視野を移動する場合での課題を説明する図である。
【図５】図５は、Ｘ，Ｙ軸アクチュエータの構成を示す断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、撮像視野の移動方向とＸ，Ｙ軸モータの回転方向との関係を説明する図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、撮像視野の移動方向とＸ，Ｙ軸モータの回転方向との関係を説明する図である。
【図７】図７は、医療用観察装置が実行する制御方法を示すフローチャートである。
【図８】図８は、メモリに記録されたＸ，Ｙ軸速度プロファイルを示す図である。
【図９】図９は、本実施の形態２に係るＸ，Ｙ軸速度プロファイルを示す図である。
【図１０】図１０は、本実施の形態３に係るＸ，Ｙ軸速度プロファイルを示す図である。
【図１１】図１１は、本実施の形態４に係るＸ，Ｙ軸速度プロファイルを示す図である。
【図１２】図１２は、本実施の形態１〜４の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態）について説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。
【００２５】
〔医療用観察システムの概略構成〕
図１は、本実施の形態１に係る医療用観察システム１の概略構成を示す図である。
医療用観察システム１は、手術時や検査時において術者が処置する対象となる部位（観察対象）を拡大して撮像し、当該撮像に応じた画像を表示するシステムである。この医療用観察システム１は、図１に示すように、観察対象を撮像して画像信号を出力する医療用観察装置２と、医療用観察装置２から出力された画像信号に基づく画像を表示する表示装置３とを備える。
【００２６】
医療用観察装置２は、図１に示すように、撮像部２１と、ベース部２２と、支持部２３と、制御装置２４と、フットスイッチ２５とを備える。
撮像部２１は、観察対象を拡大して撮像し、当該撮像に応じた画像信号を出力する。この撮像部２１は、例えば、各種の公知の光学系と、当該光学系が集光した光を受光して電気信号に変換するＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）センサ等の各種の公知の撮像素子とを備える。また、この撮像部２１には、ＡＦ（Auto Focus）機能や光学ズーム機能等の各種の機能も搭載されている。また、撮像部２１としては、一対の撮像素子を備えた所謂、ステレオカメラとして構成しても構わない。
ベース部２２は、医療用観察装置２の基台であり、キャスター２２１（図１）を介して床面上を移動可能に構成されている。
【００２７】
支持部２３は、ベース部２２から延在し、先端（ベース部２２から離間した端部）にて撮像部２１を保持する。そして、支持部２３は、術者の操作に応じて、撮像部２１を３次元的に移動可能とする。
なお、本実施の形態１では、支持部２３は、撮像部２１の移動に対して６自由度を有するように構成されているが、これに限られず、その他の異なる数の自由度を有するように構成しても構わない。
【００２８】
この支持部２３は、図１に示すように、第１〜第５アーム部２３１Ａ〜２３１Ｅと、第１〜第６関節部２３２Ａ〜２３２Ｆとを備える。
なお、第１〜第６関節部２３２Ａ〜２３２Ｆの詳細な構成については、第２，第３関節部２３２Ｂ，２３２Ｃを例示して後述するが、固定部及び可動部をそれぞれ有し、固定部に対して可動部が回転可能な構造になっている。
【００２９】
第１関節部２３２Ａは、支持部２３の先端に位置し、円筒形状を有する。この第１関節部２３２Ａは、円筒内側に位置する可動部（図示略）にて撮像部２１を保持し、円筒外側に位置する固定部（図示略）にて第１アーム部２３１Ａに支持される。そして、第１関節部２３２Ａにおいて、可動部は、固定部に対して、第１軸Ｏ１を中心として回転可能とする。このため、第１関節部２３２Ａは、第１軸Ｏ１回りに撮像部２１を回転可能とする。
ここで、第１軸Ｏ１は、第１関節部２３２Ａにおける円筒の中心軸であり、第１関節部２３２Ａに保持された撮像部２１の観察光軸に一致する軸である。
すなわち、第１軸Ｏ１回りに撮像部２１を回転させると、撮像部２１による撮像視野の向きが変更される。
【００３０】
第１アーム部２３１Ａは、第１関節部２３２Ａの側面から第１軸Ｏ１と直交する方向に延在し、先端にて第１関節部２３２Ａ（固定部）を支持する。
第２関節部２３２Ｂは、先端側に位置する可動部２３３（図５参照）にて第１アーム部２３１Ａの基端に接続し、基端側（ベース部２２に近接する側）に位置する固定部２３４（図５参照）にて第２アーム部２３１Ｂに接続する。そして、第２関節部２３２Ｂにおいて、可動部２３３は、固定部２３４に対して、第２軸Ｏ２を中心として回転可能とする。このため、第２関節部２３２Ｂは、第２軸Ｏ２回りに第１アーム部２３１Ａ（撮像部２１）を回転可能とする。
ここで、第２軸Ｏ２は、第１軸Ｏ１に直交し、第１アーム部２３１Ａの延在方向に平行な軸であり、本発明に係る第１の回転軸（図１に示すＸ軸）に相当する。
すなわち、第２軸Ｏ２回りに撮像部２１を回転させると、観察対象に対する撮像部２１の光軸の向きが変更される。言い換えれば、撮像部２１による撮像視野が第１，第２軸Ｏ１，Ｏ２に直交するＹ軸（図１）に沿って移動する。このため、第２関節部２３２Ｂは、撮像部２１による撮像視野をＹ軸に沿って移動させる関節部である。そして、第２関節部２３２Ｂは、本発明に係る第１の関節部に相当する。
【００３１】
第２アーム部２３１Ｂは、第１，第２軸Ｏ１，Ｏ２に直交する方向に延在したクランク形状を有し、先端にて第２関節部２３２Ｂ（固定部２３４）を支持する。
第３関節部２３２Ｃは、先端側に位置する可動部２３５（図５参照）にて第２アーム部２３１Ｂの基端に接続し、基端側に位置する固定部２３６（図５参照）にて第３アーム部２３１Ｃに接続する。そして、第３関節部２３２Ｃにおいて、可動部２３５は、固定部２３６に対して、第３軸Ｏ３を中心として回転可能とする。このため、第３関節部２３２Ｃは、第３軸Ｏ３回りに第２アーム部２３１Ｂ（撮像部２１）を回転可能とする。
ここで、第３軸Ｏ３は、第１，第２軸Ｏ１，Ｏ２に直交する軸であり、本発明に係る第２の回転軸（Ｙ軸）に相当する。
すなわち、第３軸Ｏ３回りに撮像部２１を回転させると、観察対象に対する撮像部２１の光軸の向きが変更される。言い換えれば、撮像部２１による撮像視野がＸ軸（図１）に沿って移動する。このため、第３関節部２３２Ｃは、撮像部２１による撮像視野をＸ軸に沿って移動させる関節部である。そして、第３関節部２３２Ｃは、本発明に係る第２の関節部に相当する。
【００３２】
第３アーム部２３１Ｃは、第２アーム部２３１Ｂの延在方向と略平行な方向に延在し、先端にて第３関節部２３２Ｃ（固定部２３６）を支持する。
第４関節部２３２Ｄは、第２軸Ｏ２に略平行に延在し、一端側に位置する可動部（図示略）にて第３アーム部２３１Ｃの基端に接続し、他端側に位置する固定部（図示略）にて第４アーム部２３１Ｄに接続する。そして、第４関節部２３２Ｄにおいて、可動部は、固定部に対して、第４軸Ｏ４を中心として回転可能とする。このため、第４関節部２３２Ｄは、第４軸Ｏ４回りに第３アーム部２３１Ｃ（撮像部２１）を回転可能とする。
ここで、第４軸Ｏ４は、第３軸Ｏ３に直交する軸である。
すなわち、第４軸Ｏ４回りに撮像部２１を回転させると、観察対象に対する撮像部２１の高さが調整される。
【００３３】
第４アーム部２３１Ｄは、第４軸Ｏ４に直交し、ベース部２２に向けて直線的に延在し、先端にて第４関節部２３２Ｄ（固定部）を支持する。
第５関節部２３２Ｅは、第４軸Ｏ４に略平行に延在し、一端側に位置する可動部（図示略）にて第４アーム部２３１Ｄの基端に接続し、他端側に位置する固定部（図示略）にて第５アーム部２３１Ｅに接続する。そして、第５関節部２３２Ｅにおいて、可動部は、固定部に対して、第５軸Ｏ５を中心として回転可能とする。このため、第５関節部２３２Ｅは、第５軸Ｏ５回りに第４アーム部２３１Ｄ（撮像部２１）を回転可能とする。
ここで、第５軸Ｏ５は、第４軸Ｏ４に平行な軸である。
【００３４】
第５アーム部２３１Ｅは、鉛直方向に延在する第１の部位と、当該第１の部位に対して略直角に屈曲して延在する第２の部位とで構成された略Ｌ字形状を有し、当該第１の部位にて第５関節部２３２Ｅ（固定部）を支持する。
第６関節部２３２Ｆは、鉛直方向に延在し、一端側に位置する可動部（図示略）にて第５アーム部２３１Ｅの第２の部位に接続し、他端側に位置する固定部（図示略）がベース部２２の上面に固定される。そして、第６関節部２３２Ｆにおいて、可動部は、固定部に対して、第６軸Ｏ６を中心として回転可能とする。このため、第６関節部２３２Ｆは、第６軸Ｏ６回りに第５アーム部２３１Ｅ（撮像部２１）を回転可能とする。
ここで、第６軸Ｏ６は、鉛直方向に沿う軸である。
【００３５】
本実施の形態１では、上述した支持部２３のイナーシャは、２．５×１０−３ｋｇｍ２に設定されている。なお、従来の光学式顕微鏡（支持アーム装置の支持部の先端に患者の術部の微小部位を拡大観察するための拡大光学系が設けられた顕微鏡（例えば、特開２００４−２６７７７４号公報参照））における支持部のイナーシャは、２．５ｋｇｍ２程度である。すなわち、支持部２３のイナーシャは、従来の光学式顕微鏡に比べて、１／１０００程度に設定されている。
なお、支持部２３のイナーシャは、上述した値に限られず、１×１０−２ｋｇｍ２以下であれば、その他の値に設定しても構わない。
このように支持部２３のイナーシャを小さく設定することにより、支持部２３における６自由度の動き（撮像部２１の移動）を円滑にすることができる。
【００３６】
制御装置２４は、ベース部２２の内部に設けられ、医療用観察システム１の動作を統括的に制御する。なお、図１では、説明の便宜上、ベース部２２の外部に制御装置２４を図示している。この制御装置２４は、図１に示すように、制御部２４１と、メモリ２４２とを備える。
制御部２４１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を用いて構成され、メモリ２４２に記録された制御プログラムにしたがって、医療用観察システム１の動作を統括的に制御する。
具体的に、制御部２４１は、撮像部２１に設けられた動作切替スイッチ（図示略）への術者によるユーザ操作に応じて支持部２３の動作モードを切り替えるとともに、当該切り替えた動作モードに応じた処理を実行する。
本実施の形態１では、支持部２３の動作モードとして、固定モード、オールフリーモード、及びＸＹ移動動作モードが設けられている。
【００３７】
固定モードは、第１〜第６関節部２３２Ａ〜２３２Ｆにおける各固定部に対する各可動部の回転がブレーキにより停止されることにより、撮像部２１の位置及び姿勢が固定される動作モードである。すなわち、支持部２３には、制御部２４１による制御の下、第１〜第６関節部２３２Ａ〜２３２Ｆにおける各固定部に対する各可動部の回転をそれぞれ停止させるブレーキ（例えば、図５に示したブレーキ４５，５５）が設けられている。
オールフリーモードは、ブレーキが解除されることにより、第１〜第６関節部２３２Ａ〜２３２Ｆにおける各固定部に対する各可動部の回転が許容された状態であり、術者による直接的な動作（術者が例えば手で撮像部２１を把持し、当該撮像部２１を直接移動させる操作）によって撮像部２１の位置及び姿勢を調整可能な動作モードである。
【００３８】
ＸＹ移動動作モードは、フットスイッチ２５への術者によるユーザ操作に応じて、撮像部２１による撮像視野をＸ軸方向及びＹ軸方向を含む８つの移動方向Ａｒ１〜Ａｒ８（図６Ａ参照）のいずれかに移動させる動作モードである。すなわち、支持部２３には、制御部２４１による制御の下、第２，第３関節部２３２Ｂ，２３２Ｃをそれぞれ動作させるＸ，Ｙ軸アクチュエータ４，５（図５参照）が設けられている。なお、Ｘ，Ｙ軸アクチュエータ４，５の詳細な構成については後述する。
【００３９】
また、制御部２４１は、撮像部２１から出力された画像信号に対して各種の画像処理（例えば、電子ズーム機能に係る拡大処理等）を実行し、当該画像処理後の画像信号を表示装置３に出力する。
メモリ２４２は、制御部２４１が実行する制御プログラムの他、制御部２４１の処理に必要な情報（例えば、Ｘ軸アクチュエータ４を構成するＸ軸モータ４１を制御するためのＸ軸速度プロファイルや、Ｙ軸アクチュエータ５を構成するＹ軸モータ５１を制御するためのＹ軸速度プロファイル等）等を記録する。ここで、Ｘ軸速度プロファイルは、本発明に係る第１の速度プロファイルに相当する。また、Ｙ軸速度プロファイルは、本発明に係る第２の速度プロファイルに相当する。なお、Ｘ，Ｙ軸速度プロファイルの詳細については後述する。
【００４０】
フットスイッチ２５は、術者が足で操作する部分であり、上述したようにＸＹ移動動作モード時に用いられる。具体的に、フットスイッチ２５は、術者による８つの移動方向Ａｒ１〜Ａｒ８（図６Ａ参照）のいずれかへの撮像視野の移動指示（ユーザ操作）を受け付ける。そして、フットスイッチ２５は、当該移動指示に応じた指示信号を制御部２４１に出力する。
なお、撮像視野の移動指示を受け付ける手段（操作受付部）としては、フットスイッチ２５に限られず、その他、術者が手で操作するスイッチ等を採用しても構わない。
【００４１】
表示装置３は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）等を用いた表示ディスプレイを用いて構成され、撮像部２１から出力され、制御部２４１にて各種の画像処理が実行された画像信号に基づく画像を表示する。
【００４２】
〔医療用観察システムの使用例〕
次に、上述した医療用観察システム１の使用例について説明する。
図２は、医療用観察システム１を用いた手術の状況を模式的に示す図である。
先ず、術者ＯＰは、手術台の上に横臥している患者ＰＡの観察対象（図２の例では、患者ＰＡの頭部）の上に撮像部２１を位置付ける。例えば、オールフリーモードでは、術者ＯＰは、撮像部２１を把持し、支持部２３における６自由度の動きを利用して、観察対象の上に撮像部２１を位置付ける。また、ＸＹ移動動作モードでは、術者ＯＰは、フットスイッチ２５に対して操作（８つの移動方向Ａｒ１〜Ａｒ８（図６Ａ参照）のいずれかへの撮像視野の移動指示）を行うことで、観察対象の上に撮像部２１を位置付ける。
撮像部２１にて撮像された画像は、撮像部２１における光学ズーム機能、及び制御部２４１による電子ズーム機能により、所定の倍率で拡大され、手術室の壁に取り付けられた表示装置３に表示される。
そして、術者ＯＰは、表示装置３に表示された画像を確認しながら、手術を実行する。
【００４３】
ここで、撮像視野を移動する場合での課題について説明する。
図３及び図４は、撮像視野ＡＶを移動する場合での課題を説明する図である。具体的に、図３は、撮像視野（実視野）ＡＶと撮像部２１との位置関係を示している。図４は、ワーキングディスタンスＷＤ（観察対象から撮像部２１までの距離）と、光学ズーム機能による倍率（変倍比）と、電子ズーム機能による倍率（図４の例では、電子ズーム機能ＯＦＦのみ図示）と、撮像視野ＡＶのサイズとの関係を示している。
例えば、ワーキングディスタンスＷＤが４００ｍｍで、光学ズーム機能による倍率を６倍（変倍比）とした場合（電子ズーム機能ＯＦＦ）には、撮像視野ＡＶのサイズは、図４に示すように、対角で２５ｍｍとなる。そして、撮像視野ＡＶの中央に位置する点ＣＰが撮像視野ＡＶの外に位置する（点ＣＰが表示装置３の画面から消える（画が飛ぶ））まで第２軸Ｏ２（または第３軸Ｏ３）回りに撮像部２１を回転させた場合での第２軸Ｏ２（または第３軸Ｏ３）回りの角度変化θは、以下の式（１）に示すように、１．８°となる。
【００４４】
【数１】
2018047183.tif 000003
【００４５】
また、撮像部２１の先端から第２軸Ｏ２までの距離を１００ｍｍとした場合には、角度変化である１．８°は、撮像部２１の先端が３ｍｍ移動することに相当する。すなわち、撮像部２１を１．８°回転させただけで、言い換えれば、撮像部２１の先端を３ｍｍ移動させただけで、画が飛んでしまう。当該画の飛びは、高倍率になるにしたがって、小さい角度変化θ（撮像部２１の先端の少ない移動量）で生じることとなる。
上述したように支持部２３のイナーシャは、極めて小さい値（２．５×１０−３ｋｇｍ２）に設定されているため、術者ＯＰが撮像部２１に弱い力を加えただけで、画が飛んでしまう。このため、本実施の形態１では、第２，第３関節部２３２Ｂ，２３２Ｃには、当該画の飛びを抑制するために、Ｘ，Ｙ軸負荷付与機構６，７（図５参照）がそれぞれ設けられている。なお、Ｘ，Ｙ軸負荷付与機構６，７の詳細な構成については後述する。
【００４６】
〔Ｘ，Ｙ軸アクチュエータの構成〕
次に、Ｘ，Ｙ軸アクチュエータ４，５の構成について説明する。
図５は、Ｘ，Ｙ軸アクチュエータ４，５の構成を示す断面図である。
なお、第２，第３関節部２３２Ｂ，２３２Ｃは、同様の構成を有する。また、Ｘ，Ｙ軸アクチュエータ４，５は、同様の構成を有する。このため、図５では、第２関節部２３２Ｂ及びＸ軸アクチュエータ４の構成を示す各符号の後に、第３関節部２３２Ｃ及びＹ軸アクチュエータ５の構成を示す各符号をカッコ付きで付している。
Ｘ軸アクチュエータ４は、図５に示すように、第２関節部２３２Ｂを構成する固定部２３４の内部に設けられている。
このため、Ｘ軸アクチュエータ４の構成を説明する前に、図５を参照しつつ、固定部２３４の構成について説明する。
固定部２３４は、ハウジング部２３４Ａと、閉塞部２３４Ｂとを備える。
ハウジング部２３４Ａは、中心軸が第２軸Ｏ２に一致する有底筒形状を有し、第２アーム部２３１Ｂの先端に固定される。
閉塞部２３４Ｂは、貫通孔２３４Ｃを有する環形状を有し、ハウジング部２３４Ａの開口部分を閉塞するように、当該ハウジング部２３４Ａに固定される。
【００４７】
Ｘ軸アクチュエータ４は、図５に示すように、Ｘ軸モータ４１と、減速機構４２と、ドライブシャフト４３と、クラッチ４４と、ブレーキ４５とを備える。
Ｘ軸モータ４１は、制御部２４１にて制御される一般的な電気モータで構成され、第２関節部２３２Ｂに動力を与える動力源である。すなわち、Ｘ軸モータ４１は、本発明に係る第１のモータに相当する。そして、Ｘ軸モータ４１は、当該Ｘ軸モータ４１の出力軸が第２軸Ｏ２に平行となるようにハウジング部２３４Ａの内面に取り付けられる。
【００４８】
減速機構４２は、Ｘ軸モータ４１の出力軸に設けられ、当該出力軸の回転を所定の減速比で減速する。この減速機構４２は、互いに噛合する複数の歯車を備える。本実施の形態１では、当該複数の歯車は、Ｘ軸モータ４１の出力軸に固定された第１平歯車４２１と、第１平歯車４２１に噛合する第２平歯車４２２とで構成されている。
なお、減速機構４２を構成する歯車の数は、上述した２つに限られず、３つ以上で構成しても構わない。また、減速機構４２を構成する歯車は、平歯車に限られず、その他の歯車で構成しても構わない。
第１，第２平歯車４２１，４２２のうち、第２平歯車４２２は、中心軸が第２軸Ｏ２に一致するようにハウジング部２３４Ａの内部に配置される。また、第２平歯車４２２には、中心軸に沿って貫通する貫通孔４２２Ａが形成されている。
【００４９】
ドライブシャフト４３は、円柱形状を有し、当該円柱の中心軸が第２軸Ｏ２に一致するように設置される。具体的に、ドライブシャフト４３の一端側は、貫通孔４２２Ａに挿通され、第１ベアリング４６Ａを介して第２平歯車４２２に対して回転可能に軸支される。また、ドライブシャフト４３の他端側は、貫通孔２３４Ｃに挿通され、他端が固定部２３４の外部に突出した状態で、第２ベアリング４６Ｂを介して閉塞部２３４Ｂに対して回転可能に軸支される。すなわち、ドライブシャフト４３は、固定部２３４に対して中心軸を中心として回転可能とする。また、ドライブシャフト４３の他端は、可動部２３３に固定されている。
【００５０】
クラッチ４４は、図５に示すように、ロータ４４１と、アーマチュア４４２と、ステータ４４３とを備える。
ロータ４４１は、貫通孔４４１Ａを有し、当該貫通孔４４１Ａにドライブシャフト４３が挿通された状態で、当該ドライブシャフト４３に固定される。
アーマチュア４４２は、円板形状を有し、当該円板の中心軸に沿って貫通する貫通孔４４２Ａを有する。そして、アーマチュア４４２は、貫通孔４４２Ａにドライブシャフト４３が挿通された状態で、第２平歯車４２２とロータ４４１との間に配置される。また、アーマチュア４４２は、板バネ４４２Ｂを介して第２平歯車４２２に取り付けられ、板バネ４４２Ｂの弾性変形に応じて、第２軸Ｏ２に沿って移動可能とする。
ステータ４４３は、ハウジング部２３４Ａに固定され、制御部２４１による制御の下、アーマチュア４４２を第２軸Ｏ２に沿って進退移動させる。そして、アーマチュア４４２がロータ４４１から離間した状態では、減速機構４２とドライブシャフト４３とは、クラッチ４４を介して接続されない遮断状態（クラッチＯＦＦ）である。すなわち、ドライブシャフト４３は、Ｘ軸モータ４１の回転に伴って回転しない。一方、アーマチュア４４２がロータ４４１に当接した状態では、減速機構４２とドライブシャフト４３とは、クラッチ４４を介して接続された許容状態（クラッチＯＮ）である。すなわち、ドライブシャフト４３は、Ｘ軸モータ４１の回転に伴って回転し、当該Ｘ軸モータ４１の回転を可動部２３３に伝達し、第２軸Ｏ２回りに可動部２３３を回転させる。
【００５１】
ブレーキ４５は、図５に示すように、アーマチュア４５１と、ステータ４５２とを備える。
アーマチュア４５１は、円板形状を有し、当該円板の中心軸に沿って貫通してドライブシャフト４３が挿通される貫通孔４５１Ａを有する。そして、アーマチュア４５１は、板バネ４５１Ｂを介してドライブシャフト４３の外周面に設けられたフランジ４３１に取り付けられ、板バネ４５１Ｂの弾性変形に応じて、第２軸Ｏ２に沿って移動可能とする。
ステータ４５２は、閉塞部２３４Ｂに固定され、制御部２４１による制御の下、アーマチュア４５１を第２軸Ｏ２に沿って進退移動させる。そして、アーマチュア４５１がステータ４５２から離間した状態では、ステータ４５２は、アーマチュア４５１を開放し、ドライブシャフト４３の回転を許容する。一方、アーマチュア４５１がステータ４５２に当接した状態で、ステータ４５２は、アーマチュア４５１（ドライブシャフト４３）の回転を拘束する。
【００５２】
第３関節部２３２Ｃ及びＹ軸アクチュエータ５の構成は、第２関節部２３２Ｂ及びＸ軸アクチュエータ４と同様の構成である。すなわち、第３関節部２３２Ｃを構成する固定部２３６は、図５に示すように、第２関節部２３２Ｂの固定部２３４を構成するハウジング部２３４Ａ及び閉塞部２３４Ｂ（貫通孔２３４Ｃ）とそれぞれ同様のハウジング部２３６Ａ及び閉塞部２３６Ｂ（貫通孔２３６Ｃ）を有する。また、Ｙ軸アクチュエータ５は、Ｘ軸アクチュエータ４を構成するＸ軸モータ４１、減速機構４２（第１，第２平歯車４２１，４２２（貫通孔４２２Ａを含む）を含む）、ドライブシャフト４３（フランジ４３１を含む）、クラッチ４４（ロータ４４１（貫通孔４４１Ａを含む）、アーマチュア４４２（貫通孔４４２Ａ及び板バネ４４２Ｂを含む）、ステータ４４３を含む）、ブレーキ４５（アーマチュア４５１（貫通孔４５１Ａ及び板バネ４５１Ｂを含む）、及びステータ４５２を含む）及び第１，第２ベアリング４６Ａ，４６Ｂとそれぞれ同様のＹ軸モータ５１、減速機構５２（第１，第２平歯車５２１，５２２（貫通孔５２２Ａを含む）を含む）、ドライブシャフト５３（フランジ５３１を含む）、クラッチ５４（ロータ５４１（貫通孔５４１Ａを含む）、アーマチュア５４２（貫通孔５４２Ａ及び板バネ５４２Ｂを含む）、ステータ５４３を含む）、ブレーキ５５（アーマチュア５５１（貫通孔５５１Ａ及び板バネ５５１Ｂを含む）、及びステータ５５２を含む）及び第１，第２ベアリング５６Ａ，５６Ｂを備える。
そして、Ｙ軸モータ５１は、本発明に係る第２のモータに相当する。
【００５３】
次に、撮像視野ＡＶの移動方向とＸ，Ｙ軸モータ４１，５１の回転方向との関係について説明する。
図６Ａ及び図６Ｂは、撮像視野ＡＶの移動方向とＸ，Ｙ軸モータ４１，５１の回転方向との関係を説明する図である。
移動方向Ａｒ１，Ａｒ５は、Ｘ軸に沿う方向である。このため、撮像視野ＡＶを移動方向Ａｒ１または移動方向Ａｒ５に移動させる際には、制御部２４１は、Ｙ軸モータ５１のみを順方向ＣＷまたは当該順方向ＣＷとは逆方向ＣＣＷに回転させる。
また、移動方向Ａｒ３，Ａｒ７は、Ｙ軸に沿う方向である。このため、撮像視野ＡＶを移動方向Ａｒ７またはＡｒ３に移動させる際には、制御部２４１は、Ｘ軸モータ４１のみを順方向ＣＷまたは逆方向ＣＣＷに回転させる。
さらに、移動方向Ａｒ２，Ａｒ４，Ａｒ６，Ａｒ８は、Ｘ軸及びＹ軸に対して４５°で交差する方向である。以下、説明の便宜上、移動方向Ａｒ２，Ａｒ４，Ａｒ６，Ａｒ８を斜め方向Ａｒ２，Ａｒ４，Ａｒ６，Ａｒ８と記載する。そして、撮像視野ＡＶを斜め方向Ａｒ２，Ａｒ４，Ａｒ６，Ａｒ８のいずれかに移動させる際には、制御部２４１は、Ｘ，Ｙ軸モータ４１，５１の双方を順方向ＣＷや逆方向ＣＣＷにそれぞれ回転させる。
【００５４】
〔Ｘ，Ｙ軸負荷付与機構の構成〕
次に、Ｘ，Ｙ軸負荷付与機構６，７の構成について図５を参照しつつ説明する。
Ｘ軸負荷付与機構６は、固定部２３４に対して可動部２３３が回転する際に、当該回転に対して摩擦による回転抵抗を付与する機構である。本実施の形態１では、Ｘ軸負荷付与機構６は、図５に示すように、可動部２３３及び固定部２３４の間に介装され、可動部２３３と固定部２３４とで圧縮されたＯリングで構成されている。
Ｙ軸負荷付与機構７は、固定部２３６に対して可動部２３５が回転する際に、当該回転に対して摩擦による回転抵抗を付与する機構である。本実施の形態１では、Ｙ軸負荷付与機構７は、図５に示すように、Ｘ軸負荷付与機構６と同様に、可動部２３５及び固定部２３６の間に介装され、可動部２３５と固定部２３６とにより圧縮されたＯリングで構成されている。
【００５５】
ところで、第２関節部２３２Ｂは、撮像部２１、第１関節部２３２Ａ、及び第１アーム部２３１Ａの３つの構成全体を回転させる。一方、第３関節部２３２Ｃは、撮像部２１、第１関節部２３２Ａ、第１アーム部２３１Ａ、第２関節部２３２Ｂ、及び第２アーム部２３１Ｂの５つの構成全体を回転させる。すなわち、第３関節部２３２Ｃは、第２関節部２３２Ｂに対して、回転させる対象の重量が重く、慣性力が大きいものである。
また、第２軸Ｏ２及びグリップ位置（術者ＯＰが把持する位置（例えば、撮像部２１））の離間距離と、第３軸Ｏ３及び当該グリップ位置の離間距離とは異なるため、第２関節部２３２Ｂによる第２軸Ｏ２回りの回転のし易さと、第３関節部２３２Ｃによる第３軸Ｏ３回りの回転のし易さとは異なるものである。
このため、上述した点を考慮し、可動部２３３及び固定部２３４によるＸ軸負荷付与機構６の圧縮量と可動部２３５及び固定部２３６によるＹ軸負荷付与機構７の圧縮量とを異なるものとし、Ｘ，Ｙ軸負荷付与機構６，７が付与する回転抵抗の摩擦力を異なるものとしている。本実施の形態１では、Ｙ軸負荷付与機構７は、Ｘ軸負荷付与機構６よりも圧縮量が大きく設定され、付与する回転抵抗の摩擦力がＸ軸負荷付与機構６よりも強く設定されている。
【００５６】
〔医療用観察装置が実行する制御方法〕
次に、上述した医療用観察装置２が実行する制御方法について説明する。
図７は、医療用観察装置２が実行する制御方法を示すフローチャートである。
以下では、説明の便宜上、ＸＹ移動動作モードにおいて、撮像視野ＡＶを斜め方向Ａｒ２，Ａｒ４，Ａｒ６，Ａｒ８のいずれかに移動させる場合について説明する。また、クラッチ４４，５４がそれぞれ遮断状態に切り替えられている（クラッチＯＦＦ）とともに、ブレーキ４５，５５がそれぞれ作動している（ドライブシャフト４３，５３がそれぞれ拘束されている）状態から説明を開始する。
先ず、制御部２４１は、術者ＯＰによりフットスイッチ２５に対して斜め方向Ａｒ２，Ａｒ４，Ａｒ６，Ａｒ８のいずれかへの撮像視野ＡＶの移動指示があったか否かを常時、監視する（ステップＳ１）。
【００５７】
斜め方向Ａｒ２，Ａｒ４，Ａｒ６，Ａｒ８のいずれかへの撮像視野ＡＶの移動指示があったと判断した場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）には、制御部２４１は、クラッチ４４，５４の動作をそれぞれ制御し、遮断状態（クラッチＯＦＦ）から許容状態（クラッチＯＮ）にそれぞれ切り替える（ステップＳ２）。
ステップＳ２の後、制御部２４１は、ブレーキ４５，５５の動作をそれぞれ制御し、当該ブレーキ４５，５５をそれぞれ解除（ドライブシャフト４３，５３の回転をそれぞれ許容）する（ステップＳ３）。
【００５８】
ステップＳ３の後、制御部２４１は、メモリ２４２に記録されたＸ，Ｙ軸速度プロファイルを読み出し、当該Ｘ，Ｙ軸速度プロファイルにしたがって、以下に示すように、Ｘ，Ｙ軸モータ４１，５１の双方の動作を制御する（ステップＳ４〜Ｓ６：制御ステップ）。
図８は、メモリ２４２に記録されたＸ，Ｙ軸速度プロファイルＰｘ，Ｐｙを示す図である。具体的に、図８では、横軸を時間とし、縦軸をＸ，Ｙ軸モータ４１，５１の回転速度としている。また、図８では、Ｘ軸速度プロファイルＰｘを一点鎖線で示し、Ｙ軸速度プロファイルＰｙを二点鎖線で示している。
【００５９】
ここで、Ｘ軸モータ４１の駆動を開始し、当該Ｘ軸モータ４１の回転速度が既定の動作速度Ｖ１になるまで、Ｘ軸速度プロファイルＰｘに沿って当該回転速度を第１加速度で加速させた場合を想定する。すなわち、Ｘ軸速度プロファイルＰｘは、Ｘ軸モータ４１の回転速度が既定の動作速度Ｖ１になるまで、当該回転速度を第１加速度で加速する速度プロファイルである。
この際、可動部２３３は、Ｘ軸モータ４１の駆動が開始されると同時に固定部２３４に対して回転することはなく、Ｘ軸モータ４１の駆動を開始してから時間Ｔｘ（図８）後に回転を開始する。これは、Ｘ軸モータ４１の回転を可動部２３３に伝達するＸ軸動力伝達機構４０（図５）がＸ軸負荷付与機構６による回転抵抗の摩擦力と釣り合うまでＸ軸モータ４１の回転に伴い徐々に弾性変形することに起因する。なお、Ｘ軸動力伝達機構４０は、減速機構４２、ドライブシャフト４３、及びクラッチ４４等に相当する。すなわち、Ｘ軸動力伝達機構４０の弾性変形量が当該摩擦力に応じた所定量を超えた時点（時間Ｔｘ）で、可動部２３３は、固定部２３４に対して回転を開始する。
そして、図８に示したＡ１〜Ａ４で囲まれる台形の領域の面積は、可動部２３３が回転するまでのＸ軸モータ４１の回転量であり、Ｘ軸動力伝達機構４０の弾性変形量に対応する。
【００６０】
また、Ｙ軸モータ５１の駆動を開始し、当該Ｙ軸モータ５１の回転速度が既定の動作速度Ｖ１になるまで、上述したＸ軸モータ４１の場合と同様に、当該回転速度を第１加速度で加速させた場合（Ｘ軸速度プロファイルＰｘに沿って制御した場合）を想定する。
この際、可動部２３５は、Ｙ軸モータ５１の駆動が開始されると同時に固定部２３６に対して回転することはなく、Ｙ軸モータ５１の駆動を開始してから時間Ｔｙ（図８）後に回転を開始する。この時間Ｔｙは、時間Ｔｘよりも遅れた時間である。これは、Ｙ軸モータ５１の回転を可動部２３５に伝達するＹ軸動力伝達機構５０（図５）がＹ軸負荷付与機構７による回転抵抗の摩擦力（Ｘ軸負荷付与機構６による回転抵抗の摩擦力よりも強い摩擦力）と釣り合うまで、Ｙ軸モータ５１の回転に伴い徐々に弾性変形することに起因する。なお、Ｙ軸動力伝達機構５０は、減速機構５２、ドライブシャフト５３、及びクラッチ５４等に相当する。すなわち、Ｙ軸動力伝達機構５０の弾性変形量が当該摩擦力に応じた所定量を超えた時点（時間Ｔｙ）で、可動部２３５は、固定部２３６に対して回転を開始する。
そして、図８に示したＡ１，Ａ２，Ａ５，Ａ６で囲まれる台形の領域の面積は、可動部２３５が回転するまでのＹ軸モータ５１の回転量であり、Ｙ軸動力伝達機構５０の弾性変形量に対応する。
【００６１】
以上のように、Ｘ，Ｙ軸モータ４１，５１の回転速度を同一の速度プロファイルに沿って制御した場合には、付与された摩擦力が弱い可動部２３３の回転が先に開始される。その後、付与された摩擦力が強い可動部２３５の回転が開始される。すなわち、可動部２３３，２３５が回転を開始する時間にずれが生じる。このため、フットスイッチ２５に対して斜め方向Ａｒ２，Ａｒ４，Ａｒ６，Ａｒ８のいずれかへの撮像視野ＡＶの移動指示が行われた場合には、先ず、Ｙ軸方向に沿って撮像視野ＡＶが移動し、その後、当該移動指示に応じた斜め方向に撮像視野ＡＶが移動することとなる。したがって、表示装置３に表示された画像を確認する術者ＯＰに対して、違和感を与えてしまう。
【００６２】
本実施の形態１では、可動部２３３，２３５が回転を開始する時間のずれを低減するために、Ｘ，Ｙ軸速度プロファイルＰｘ，Ｐｙを互いに異なるものとする。
具体的に、Ｘ，Ｙ軸速度プロファイルＰｘ，Ｐｙは、以下に示すように導出される。なお、Ｘ軸速度プロファイルＰｘについては、説明の便宜上、上述したＸ軸速度プロファイルＰｘとする。
先ず、上述した時間Ｔｘ，Ｔｙを実際に測定する。そして、図８に示したＡ１，Ａ７，Ａ２で囲まれる三角形の領域が図８に示したＡ３〜Ａ６で囲まれる長方形の領域の面積と同一の面積となるように、Ｙ軸速度プロファイルＰｙを導出する。すなわち、Ｙ軸速度プロファイルＰｙは、Ｙ軸モータ５１の回転速度が既定の動作速度Ｖ１になるまで、当該回転速度を第１加速度よりも高い第２加速度で加速する速度プロファイルである。
ここで、図８に示したＡ１，Ａ７，Ａ３，Ａ４で囲まれる台形の領域の面積と、図８に示したＡ１，Ａ２，Ａ５，Ａ６で囲まれる台形の領域の面積とは同一である。すなわち、Ｙ軸速度プロファイルＰｙに沿ってＹ軸モータ５１を制御した場合には、可動部２３５は、可動部２３３の回転の開始と同時（Ｙ軸モータ５１の駆動を開始してから時間Ｔｘ後）に回転を開始することとなる。
【００６３】
そして、制御部２４１は、Ｘ軸モータ４１の制御を実行する場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）には、Ｘ軸モータ４１の回転速度を既定の動作速度Ｖ１とするまで、Ｘ軸速度プロファイルＰｘに沿って当該回転速度を制御する（ステップＳ５：第１の制御ステップ）。なお、制御部２４１は、Ｘ軸モータ４１の回転速度を既定の動作速度Ｖ１とした後は、当該動作速度Ｖ１でＸ軸モータ４１を回転させる。
また、制御部２４１は、Ｙ軸モータ５１の制御を実行する場合（ステップＳ４：Ｎｏ）には、ステップＳ５と並行して（Ｘ軸モータ４１と同時にＹ軸モータ５１の駆動を開始して）、Ｙ軸モータ５１の回転速度を既定の動作速度Ｖ１とするまで、Ｙ軸速度プロファイルＰｙに沿って当該回転速度を制御する（ステップＳ６：第２の制御ステップ）。なお、制御部２４１は、Ｙ軸モータ５１の回転速度を既定の動作速度Ｖ１とした後は、当該動作速度Ｖ１でＹ軸モータ５１を回転させる。
【００６４】
そして、制御部２４１は、ステップＳ１での術者ＯＰによるフットスイッチ２５への操作が解除されたか否か（フットスイッチ２５がＯＦＦしたか否か）を常時、監視し（ステップＳ７）、当該操作が継続している間、ステップＳ４〜Ｓ６の処理を継続する。一方、フットスイッチ２５がＯＦＦしたと判断した場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）には、制御部２４１は、Ｘ，Ｙ軸モータ４１，５１の駆動を停止する（ステップＳ８）。
【００６５】
ステップＳ８の後、制御部２４１は、クラッチ４４，５４の動作をそれぞれ制御し、許容状態（クラッチＯＮ）から遮断状態（クラッチＯＦＦ）にそれぞれ切り替える（ステップＳ９）。
ステップＳ９の後、制御部２４１は、ブレーキ４５，５５の動作をそれぞれ制御し、当該ブレーキ４５，５５をそれぞれ作動（ドライブシャフト４３，５３をそれぞれ拘束）する（ステップＳ１０）。この後、制御部２４１は、ステップＳ１に戻る。
【００６６】
以上説明した本実施の形態１に係る医療用観察装置２では、Ｘ，Ｙ軸速度プロファイルＰｘ，Ｐｙを互いに異なる速度プロファイルとしている。また、付与する回転抵抗の摩擦力は、Ｘ軸負荷付与機構６よりもＹ軸負荷付与機構７の方が強く設定されている。そして、Ｘ，Ｙ軸速度プロファイルＰｘ，Ｐｙを互いに異なる速度プロファイルとすることで、撮像視野ＡＶを斜め方向Ａｒ２，Ａｒ４，Ａｒ６，Ａｒ８のいずれかに移動する移動指示が行われてからのＹ軸モータ５１の回転量をＸ軸モータ４１の回転量よりも多く設定することが可能となる。すなわち、Ｙ軸動力伝達機構５０の弾性変形量がＹ軸負荷付与機構７による回転抵抗の摩擦力に応じた所定量を超える時間を短くすることができる。
このため、撮像視野ＡＶを斜め方向Ａｒ２，Ａｒ４，Ａｒ６，Ａｒ８のいずれかに移動する際に、可動部２３３，２３５が回転を開始する時間のずれを低減することができる。したがって、本実施の形態１に係る医療用観察装置２によれば、術者ＯＰに与える違和感を低減することができる、という効果を奏する。
【００６７】
特に、Ｙ軸速度プロファイルＰｙは、図８に示したＡ１，Ａ７，Ａ２で囲まれる三角形の領域が図８に示したＡ３〜Ａ６で囲まれる長方形の領域の面積と同一の面積となるように導出されている。
このため、撮像視野ＡＶを斜め方向Ａｒ２，Ａｒ４，Ａｒ６，Ａｒ８のいずれかに移動する際に、可動部２３３，２３５を同時に回転させることができる。したがって、術者ＯＰに与える違和感を失くすことができる。
【００６８】
また、本実施の形態１に係る医療用観察装置２では、Ｘ軸速度プロファイルＰｘは、Ｘ軸モータ４１の回転速度が既定の動作速度Ｖ１になるまで、当該回転速度を第１加速度で加速する速度プロファイルである。また、Ｙ軸速度プロファイルＰｙは、Ｙ軸モータ５１の回転速度が既定の動作速度Ｖ１になるまで、当該回転速度を第１加速度よりも高い第２加速度で加速する速度プロファイルである。
このため、Ｘ，Ｙ軸速度プロファイルＰｘ，Ｐｙを単純な速度プロファイルとし、Ｘ，Ｙ軸モータ４１，５１の制御を容易に実行することができ、制御部２４１の処理負荷を軽減することができる。
【００６９】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
以下の説明では、上述した実施の形態１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
本実施の形態２では、上述した実施の形態１に対して、メモリ２４２に記録されたＸ，Ｙ軸速度プロファイルが異なるのみである。
以下、本実施の形態２に係るＸ，Ｙ軸速度プロファイルについて説明する。
【００７０】
図９は、本実施の形態２に係るＸ，Ｙ軸速度プロファイルＰｘＡ，Ｐｙを示す図である。具体的に、図９は、図８に対応した図であり、Ｘ軸速度プロファイルＰｘＡを一点鎖線で示し、Ｙ軸速度プロファイルＰｙを二点鎖線で示している。
本実施の形態２に係るＸ，Ｙ軸速度プロファイルＰｘＡ，Ｐｙは、図９に示すように、上述した実施の形態１と同様に、互いに異なるものとされている。
具体的に、本実施の形態２に係るＸ軸速度プロファイルＰｘＡは、Ｙ軸速度プロファイルＰｙでのＹ軸モータ５１の駆動を開始するタイミングＴｙ０（図９）よりも遅れたタイミングＴｘ０（図９）でＸ軸モータ４１の駆動を開始する速度プロファイルである。また、本実施の形態２に係るＸ，Ｙ軸速度プロファイルＰｘＡ，Ｐｙは、Ｘ，Ｙ軸モータ４１，５１の駆動をそれぞれ開始してから、Ｘ，Ｙ軸モータ４１，５１の回転速度がそれぞれ既定の動作速度Ｖ１になるまで、当該回転速度を同一の加速度でそれぞれ加速する速度プロファイルである。
【００７１】
そして、本実施の形態２に係るＸ，Ｙ軸速度プロファイルＰｘＡ，Ｐｙは、以下に示すように導出される。なお、Ｙ軸速度プロファイルＰｙについては、説明の便宜上、上述した実施の形態１で説明したＹ軸速度プロファイルＰｙと同一の速度プロファイルとする。
先ず、Ｘ軸モータ４１の回転速度が既定の動作速度Ｖ１になるまで加速する加速度を上述した実施の形態１で説明したＹ軸速度プロファイルＰｙでの第２加速度とする。そして、図９に示したＡ１，Ａ７，Ａ８，Ａ９で囲まれる平行四辺形の領域が図８に示したＡ３〜Ａ６で囲まれる長方形の領域の面積と同一の面積となるように、Ｘ軸速度プロファイルＰｘＡを導出する。
ここで、図９に示したＡ９，Ａ８，Ａ３，Ａ４で囲まれる台形の領域の面積と、図８に示したＡ１〜Ａ４で囲まれる台形の領域の面積とは同一である。すなわち、Ｘ軸速度プロファイルＰｘＡに沿ってＸ軸モータ４１を制御した場合には、可動部２３３は、可動部２３５の回転の開始と同時（Ｙ軸モータ５１の駆動を開始してから時間Ｔｘ後）に回転を開始することとなる。
【００７２】
なお、本実施の形態２に係る制御方法は、上述した実施の形態１で説明した制御方法（図７）に対して、ステップＳ４〜Ｓ６において、Ｘ，Ｙ軸モータ４１，５１の回転速度が既定の動作速度Ｖ１になるまで、図９に示したＸ，Ｙ軸速度プロファイルＰｘＡ，Ｐｙに沿って当該回転速度を制御する点が異なるのみである。
【００７３】
以上説明した本実施の形態２によれば、上述した実施の形態１と同様の効果の他、以下の効果を奏する。
本実施の形態２に係るＸ軸速度プロファイルＰｘＡは、Ｙ軸速度プロファイルＰｙでのＹ軸モータ５１の駆動を開始するタイミングＴｙ０よりも遅れたタイミングＴｘ０でＸ軸モータ４１の駆動を開始する速度プロファイルである。また、本実施の形態２に係るＸ，Ｙ軸速度プロファイルＰｘＡ，Ｐｙは、Ｘ，Ｙ軸モータ４１，５１の駆動をそれぞれ開始してから、Ｘ，Ｙ軸モータ４１，５１の回転速度がそれぞれ既定の動作速度Ｖ１になるまで、当該回転速度を同一の加速度でそれぞれ加速する速度プロファイルである。
すなわち、Ｘ，Ｙ軸モータ４１，５１を同一の加速度で回転させればよいため、Ｘ，Ｙ軸モータ４１，５１の制御を容易に実行することができ、制御部２４１の処理負荷をさらに軽減することができる。
【００７４】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
以下の説明では、上述した実施の形態１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
本実施の形態３では、上述した実施の形態１に対して、メモリ２４２に記録されたＸ，Ｙ軸速度プロファイルが異なるのみである。
以下、本実施の形態３に係るＸ，Ｙ軸速度プロファイルについて説明する。
【００７５】
図１０は、本実施の形態３に係るＸ，Ｙ軸速度プロファイルＰｘＢ，ＰｙＢを示す図である。具体的に、図１０は、図８に対応した図であり、Ｘ軸速度プロファイルＰｘＢを一点鎖線で示し、Ｙ軸速度プロファイルＰｙＢを二点鎖線で示している。
本実施の形態３に係るＸ，Ｙ軸速度プロファイルＰｘＢ，ＰｙＢは、図１０に示すように、上述した実施の形態１と同様に、互いに異なるものとされている。
具体的に、本実施の形態３に係るＸ軸速度プロファイルＰｘＢは、Ｘ軸モータ４１の駆動を開始してから、Ｘ軸モータ４１の回転速度が既定の動作速度Ｖ１になるまで、当該回転速度を第３加速度で加速する速度プロファイルである。また、本実施の形態３に係るＹ軸速度プロファイルＰｙＢは、Ｙ軸モータ５１の駆動を開始してから、Ｙ軸モータ５１の回転速度が既定の動作速度Ｖ１になるまで、当該回転速度を第３加速度よりも高い第４加速度で加速するとともに動作速度Ｖ１よりも高くする加速区間と、当該回転速度を動作速度Ｖ１まで減速する減速区間とを有する速度プロファイルである。
【００７６】
そして、本実施の形態３に係るＸ，Ｙ軸速度プロファイルＰｘＢ，ＰｙＢは、以下に示すように導出される。
先ず、Ｘ軸速度プロファイルＰｘＢについては、Ｘ軸モータ４１の回転速度が既定の動作速度Ｖ１になるまでに加速する加速度を上述した実施の形態１で説明したＸ軸速度プロファイルＰｘでの第１加速度よりも高い第３加速度にした速度プロファイルとする。
ここで、図１０に示したＡ１，Ａ１０〜Ａ１２で囲まれる台形の領域の面積と、図８に示したＡ１〜Ａ４で囲まれる台形の領域の面積とは同一である。すなわち、Ｘ軸速度プロファイルＰｘＢに沿ってＸ軸モータ４１を制御した場合には、可動部２３３は、Ｘ軸モータ４１の駆動を開始してから、上述した実施の形態１で説明した時間Ｔｘよりも短い時間ＴｘＢ後に回転を開始することとなる。
【００７７】
また、Ｙ軸モータ５１の駆動を開始してから当該Ｙ軸モータ５１の回転を加速する加速度を第３加速度よりも高い第４加速度とする。そして、図１０に示したＡ１，Ａ１３，Ａ１０で囲まれる三角形の領域が図８に示したＡ３〜Ａ６で囲まれる長方形の領域の面積と同一の面積となるように、Ｙ軸速度プロファイルＰｙＢを導出する。
ここで、図１０に示したＡ１，Ａ１３，Ａ１０〜Ａ１２で囲まれる領域の面積と、図８に示したＡ１，Ａ２，Ａ５，Ａ６で囲まれる台形の領域の面積（Ａ１，Ａ７，Ａ３，Ａ４で囲まれる台形の領域の面積）とは同一である。すなわち、Ｙ軸速度プロファイルＰｙＢに沿ってＹ軸モータ５１を制御した場合には、可動部２３５は、可動部２３３の回転の開始と同時（Ｙ軸モータ５１の駆動を開始してから時間ＴｘＢ後）に回転を開始することとなる。
【００７８】
なお、本実施の形態３に係る制御方法は、上述した実施の形態１で説明した制御方法（図７）に対して、ステップＳ４〜Ｓ６において、Ｘ，Ｙ軸モータ４１，５１の回転速度が既定の動作速度Ｖ１になるまで、図１０に示したＸ，Ｙ軸速度プロファイルＰｘＢ，ＰｙＢに沿って当該回転速度を制御する点が異なるのみである。
【００７９】
以上説明した本実施の形態３によれば、上述した実施の形態１と同様の効果の他、以下の効果を奏する。
本実施の形態３に係るＸ軸速度プロファイルＰｘＢは、Ｘ軸モータ４１の回転速度が既定の動作速度Ｖ１になるまでに加速する加速度を上述した実施の形態１で説明したＸ軸速度プロファイルＰｘでの第１加速度よりも高い第３加速度にした速度プロファイルである。また、本実施の形態３に係るＹ軸速度プロファイルＰｙＢは、Ｙ軸モータ５１の回転速度が既定の動作速度Ｖ１になるまで、当該回転速度を第３加速度よりも高い第４加速度で加速するとともに動作速度Ｖ１よりも高くする加速区間と、当該回転速度を動作速度Ｖ１まで減速する減速区間とを有する速度プロファイルである。
このため、可動部２３３，２３５が同時に動き出す動き出し時間ＴｘＢを上述した実施の形態１での動き出し時間Ｔｘよりも短くすることができる。
【００８０】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について説明する。
以下の説明では、上述した実施の形態１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
本実施の形態４では、上述した実施の形態１に対して、メモリ２４２に記録されたＸ，Ｙ軸速度プロファイルが異なる。また、本実施の形態４に係るＹ軸モータ５１は、ステッピングモータで構成されている。その他の構成は、上述した実施の形態１と同様である。
以下、本実施の形態４に係るＸ，Ｙ軸速度プロファイルについて説明する。
【００８１】
図１１は、本実施の形態４に係るＸ，Ｙ軸速度プロファイルＰｘＣ，ＰｙＣを示す図である。具体的に、図１１は、図８に対応した図であり、Ｘ軸速度プロファイルＰｘＣを一点鎖線を示し、Ｙ軸速度プロファイルＰｙＣを二点鎖線で示している。
本実施の形態４に係るＸ，Ｙ軸速度プロファイルＰｘＣ，ＰｙＣは、図１１に示すように、上述した実施の形態１と同様に、互いに異なるものとされている。
具体的に、本実施の形態４に係るＸ軸速度プロファイルＰｘＣは、Ｘ軸モータ４１の駆動を開始してから、Ｘ軸モータ４１の回転速度が既定の動作速度Ｖ１になるまで、当該回転速度を第５加速度で加速する速度プロファイルである。また、本実施の形態４に係るＹ軸速度プロファイルＰｙＣは、Ｙ軸モータ５１の駆動を開始する時点での初速を既定の動作速度Ｖ１よりも高くした速度プロファイルである。
【００８２】
そして、本実施の形態４に係るＸ，Ｙ軸速度プロファイルＰｘＣ，ＰｙＣは、以下に示すように導出される。
先ず、Ｘ軸速度プロファイルＰｘＣについては、Ｘ軸モータ４１の回転速度が既定の動作速度Ｖ１になるまでに加速する加速度を上述した実施の形態３で説明したＸ軸速度プロファイルＰｘＢでの第３加速度よりも高い第５加速度にした速度プロファイルとする。
ここで、図１１に示したＡ１，Ａ１４〜Ａ１６で囲まれる台形の領域の面積と、図１０に示したＡ１，Ａ１０〜Ａ１２で囲まれる台形の領域の面積とは同一である。すなわち、Ｘ軸速度プロファイルＰｘＣに沿ってＸ軸モータ４１を制御した場合には、可動部２３３は、Ｘ軸モータ４１の駆動を開始してから、上述した実施の形態３で説明した時間ＴｘＢよりも短い時間ＴｘＣ後に回転を開始することとなる。
【００８３】
また、Ｙ軸モータ５１の駆動を開始する時点での初速を既定の動作速度Ｖ１よりも高くする。そして、図１１に示したＡ１，Ａ１７，Ａ１４で囲まれる三角形の領域が図８に示したＡ３〜Ａ６で囲まれる長方形の領域の面積と同一の面積となるように、Ｙ軸速度プロファイルＰｙＣを導出する。
ここで、図１１に示したＡ１，Ａ１７，Ａ１４〜１６で囲まれる領域の面積と、図８に示したＡ１，Ａ２，Ａ５，Ａ６で囲まれる台形の領域の面積（Ａ１，Ａ７，Ａ３，Ａ４で囲まれる台形の領域の面積）とは同一である。すなわち、Ｙ軸速度プロファイルＰｙＣに沿ってＹ軸モータ５１を制御した場合には、可動部２３５は、可動部２３３の回転の開始と同時（Ｙ軸モータ５１の駆動を開始してからＴｘＣ後）に回転を開始することとなる。
【００８４】
なお、本実施の形態４に係る制御方法は、上述した実施の形態１で説明した制御方法（図７）に対して、ステップＳ４〜Ｓ６において、Ｘ，Ｙ軸モータ４１，５１の回転速度が既定の動作速度Ｖ１になるまで、図１１に示したＸ，Ｙ軸速度プロファイルＰｘＣ，ＰｙＣに沿って当該回転速度を制御する点が異なるのみである。
【００８５】
以上説明した本実施の形態４によれば、上述した実施の形態１と同様の効果の他、以下の効果を奏する。
本実施の形態４に係るＸ軸速度プロファイルＰｘＣは、Ｘ軸モータ４１の回転速度が既定の動作速度Ｖ１になるまでに加速する加速度を上述した実施の形態３で説明したＸ軸速度プロファイルＰｘＢでの第３加速度よりも高い第５加速度にした速度プロファイルである。また、本実施の形態５に係るＹ軸速度プロファイルＰｙＣは、Ｙ軸モータ５１の駆動を開始する時点での初速を既定の動作速度Ｖ１よりも高くした速度プロファイルである。
このため、可動部２３３，２３５が同時に動き出す動き出し時間ＴｘＣを上述した実施の形態３での動き出し時間ＴｘＢよりも短くすることができる。
【００８６】
（その他の実施の形態）
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態１〜４によってのみ限定されるべきものではない。
上述した実施の形態１〜４では、支持部２３にＸ，Ｙ軸負荷付与機構６，７が設けられた構成としていたが、これに限られず、Ｘ，Ｙ軸負荷付与機構６，７を省略した構成も本発明に含まれるものである。
【００８７】
上述した実施の形態１〜４において、第２，第３関節部２３２Ｂ，２３２ＣやＸ，Ｙ軸アクチュエータ４，５の配設位置は、上述した実施の形態１〜４で説明した配設位置に限られず、その他の位置に配設しても構わない。例えば、第２，第３関節部２３２Ｂ，２３２Ｃの配設位置を逆（図１に示したＸ軸方向とＹ軸方向とを逆）にしても構わない。
また、上述した実施の形態１〜４では、本発明に係る第１，第２の回転軸（Ｘ，Ｙ軸）を互いに直交する構成としていたが、これに限られず、互いに直交しない構成も本発明に含まれるものである。
【００８８】
上述した実施の形態１〜４では、Ｘ，Ｙ軸負荷付与機構６，７をＯリングでそれぞれ構成していたが、これに限られず、可動部２３３（２３５）及び固定部２３４（２３６）間に摩擦による回転抵抗を付与する構成であれば、その他の構成を採用しても構わない。
【００８９】
上述した実施の形態１〜４では、第１〜第５アーム部２３１Ａ〜２３２Ｆと第１〜第６関節部２３２Ａ〜２３２Ｆを構成する可動部及び固定部とを別体で構成していたが、これに限られない。例えば、当該可動部及び固定部の少なくともいずれか一方をアーム部で構成しても構わない。
【００９０】
上述した実施の形態１〜４において、本発明に係るＸ，Ｙ軸速度プロファイルとしては、上述した実施の形態１〜４で説明したＸ軸速度プロファイルＰｘ，ＰｘＡ〜ＰｘＣ及びＹ軸速度プロファイルＰｙ，ＰｙＢ，ＰｙＣに限られず、その他の速度プロファイルとしても構わない。例えば、本発明に係るＹ軸速度プロファイルとしては、図８〜図１１に示したＸ軸速度プロファイルＰｘ，ＰｘＡ〜ＰｘＣとの間で囲む領域が図８に示したＡ３〜Ａ６で囲まれる長方形の領域の面積と同一となれば、いずれの速度プロファイルとしても構わない。
【００９１】
図１２は、本実施の形態１〜４の変形例を示す図である。具体的に、図１２は、図８〜図１１に対応した図であり、Ｘ軸速度プロファイルＰｘＤを一点鎖線で示し、Ｙ軸速度プロファイルＰｙＤを二点鎖線で示している。
上述した実施の形態１〜４では、Ｘ，Ｙ軸モータ４１，５１の動作速度を同一の動作速度Ｖ１としていたが、これに限られず、図１２に示すように、Ｘ軸モータ４１の動作速度を動作速度Ｖ２とし、Ｙ軸モータ５１の動作速度を動作速度Ｖ３としても構わない。すなわち、Ｘ，Ｙ軸に対して４５°以外の角度で交差する斜め方向に撮像視野ＡＶを移動可能に構成しても構わない。
ここで、Ｘ軸モータ４１の駆動を開始し、当該Ｘ軸モータ４１の回転速度が既定の動作速度Ｖ２になるまで、Ｘ軸速度プロファイルＰｘＤに沿って当該回転速度を第６加速度で加速させた場合を想定する。
この際、可動部２３３は、Ｘ軸負荷付与機構６による回転抵抗の摩擦力、及びＸ軸動力伝達機構４０の弾性変形により、Ｘ軸モータ４１の駆動を開始してから時間ＴｘＤ（図１２）後に回転を開始する。
そして、図１２に示したＡ１，Ａ１８，Ａ１９，Ａ２０で囲まれる台形の領域の面積は、可動部２３３が回転するまでのＸ軸モータ４１の回転量であり、Ｘ軸動力伝達機構４０の弾性変形量に対応する。
【００９２】
また、Ｙ軸モータ５１の駆動を開始し、当該Ｙ軸モータ５１の回転速度が既定の動作速度Ｖ３になるまで、上述したＸ軸モータ４１の場合と同様に、当該回転速度を第６加速度で加速させた場合（図１２の一点鎖線及び破線）を想定する。
この際、可動部２３５は、Ｙ軸負荷付与機構７による回転抵抗の摩擦力（Ｘ軸負荷付与機構６による回転抵抗の摩擦力よりも強い摩擦力）、及びＹ軸動力伝達機構５０の弾性変形により、Ｙ軸モータ５１の駆動を開始してから時間ＴｘＤよりも遅れた時間ＴｙＤ（図１２）後に回転を開始する。
そして、図１２に示したＡ１，Ａ２１〜Ａ２３で囲まれる台形の領域の面積は、可動部２３５が回転するまでのＹ軸モータ５１の回転量であり、Ｙ軸動力伝達機構５０の弾性変形量に対応する。
【００９３】
以上のように、Ｘ，Ｙ軸モータ４１，５１の回転速度を同一の速度プロファイルに沿って制御した場合には、実施の形態１〜４と同様に、可動部２３３，２３５が回転を開始する時間にずれが生じる。このため、フットスイッチ２５に対してＸ軸及びＹ軸に対して４５°以外の角度で交差する斜め方向への撮像視野ＡＶの移動指示が行われた場合には、先ず、Ｙ軸方向に沿って撮像視野ＡＶが移動し、その後、当該移動指示に応じた斜め方向に撮像視野ＡＶが移動することとなる。
したがって、本変形例においても、Ｘ，Ｙ軸速度プロファイルＰｘＤ，ＰｙＤを互いに異なるものとすることが好ましい。
具体的に、Ｘ，Ｙ軸速度プロファイルＰｘＤ，ＰｙＤは、以下に示すように導出される。なお、Ｘ軸速度プロファイルＰｘＤについては、説明の便宜上、上述したＸ軸速度プロファイルＰｘＤとする。
先ず、上述した時間ＴｘＤ，ＴｙＤを実際に測定する。そして、図１２に示したＡ１，Ａ２４，Ａ２１で囲まれる三角形の領域が図１２に示したＡ２０、Ａ２５，Ａ２２，Ａ２３で囲まれる長方形の領域の面積と同一の面積となるように、Ｙ軸速度プロファイルＰｙＤを導出する。
ここで、図１２に示したＡ１，Ａ２４，Ａ２５，Ａ２０で囲まれる台形の領域の面積と、図１２に示したＡ１，Ａ２１〜Ａ２３で囲まれる台形の領域の面積とは同一である。すなわち、Ｙ軸速度プロファイルＰｙＤに沿ってＹ軸モータ５１を制御した場合には、可動部２３５は、可動部２３３の回転の開始と同時（Ｙ軸モータ５１の駆動を開始してから時間ＴｘＤ後）に回転を開始することとなる。
【符号の説明】
【００９４】
１  医療用観察システム
２  医療用観察装置
３  表示装置
４，５  Ｘ，Ｙ軸アクチュエータ
６，７  Ｘ，Ｙ軸負荷付与機構
２１  撮像部
２２  ベース部
２３  支持部
２４  制御装置
２５  フットスイッチ
４１，５１  Ｘ，Ｙ軸モータ
４２，５２  減速機構
４３，５３  ドライブシャフト
４４，５４  クラッチ
４５，５５  ブレーキ
４６Ａ，５６Ａ  第１ベアリング
４６Ｂ，５６Ｂ  第２ベアリング
２２１  キャスター
２３１Ａ〜２３１Ｅ  第１〜第５アーム部
２３２Ａ〜２３２Ｆ  第１〜第６関節部
２３３，２３５  可動部
２３４，２３６  固定部
２３４Ａ，２３６Ａ  ハウジング部
２３４Ｂ，２３６Ｂ  閉塞部
２３４Ｃ，２３６Ｃ  貫通孔
２４１  制御部
２４２  メモリ
４２１，５２１  第１平歯車
４２２，５２２  第２平歯車
４２２Ａ，５２２Ａ  貫通孔
４３１，５３１  フランジ
４４１，５４１  ロータ
４４１Ａ，５４１Ａ  貫通孔
４４２，５４２  アーマチュア
４４２Ａ，５４２Ａ  貫通孔
４４２Ｂ，５４２Ｂ  板バネ
４４３，５４３  ステータ
４５１，５５１  アーマチュア
４５１Ａ，５５１Ａ  貫通孔
４５１Ｂ，５５１Ｂ  板バネ
４５２，５５２  ステータ
Ａｒ１〜Ａｒ８  移動方向
ＡＶ  撮像視野
Ｏ１〜Ｏ６  第１〜第６軸
ＯＰ  術者
ＰＡ  患者
Ｐｘ，ＰｘＡ〜ＰｘＤ  Ｘ軸速度プロファイル
Ｐｙ，ＰｙＢ〜ＰｙＤ  Ｙ軸速度プロファイル
Ｔｘ，ＴｘＢ，ＴｘＣ，ＴｘＤ，Ｔｙ，ＴｙＤ  時間
Ｔｘ０，Ｔｙ０  タイミング
Ｖ１〜Ｖ３  動作速度
ＷＤ  ワーキングディスタンス
【図１】
2018047183.tif 000004
【図２】
2018047183.tif 000005
【図３】
2018047183.tif 000006
【図４】
2018047183.tif 000007
【図５】
2018047183.tif 000008
【図６Ａ】
2018047183.tif 000009
【図６Ｂ】
2018047183.tif 000010
【図７】
2018047183.tif 000011
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2018047183.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
2018047183.tif 000016