(57)【要約】【課題】光学視管を所望の方向に向けても、相対的な位置関係が変わることなく、分かりやすい画像を得られる撮像システムおよび撮像システムに用いる固定具を提供する。【解決手段】固定具６０は、撮像システムの伸縮アーム部１１の下面側１２に形成されたスライド溝部１３に着脱自在となるようにスライド係合される装着部６２と、この装着部６２から一体に延設されて、カメラヘッド部２４を左，右両側から挟持することにより、カメラヘッド部２４を回転不能に保持する保持部６４とを有している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被観察部を有する体内に挿入され、先端に装着された斜めレンズから該被観察部の像を導光する光学視管と、前記光学視管を回転自在に接続するとともに、導光された像を受光することにより画像信号を出力する撮像素子を設けたカメラヘッド部と、前記光学視管を回転させる回転機構部と、前記カメラヘッド部を回転不能に固定する固定部とを備えたことを特徴とする撮像システム。
【請求項２】
前記固定部は、固定具を含み、前記固定具は、前記撮像システムの一部に着脱自在に装着される装着部と、前記カメラヘッド部に対応して、回転不能に保持する保持部とを有することを特徴とする請求項１記載の撮像システムに用いられる固定具。
【請求項３】
前記保持部は、前記カメラヘッド部を挟持するように、左，右一対の離し置きされたフォーク部を含むことを特徴とする請求項２に記載の固定具。
【請求項４】
前記固定部は、前記装着部をスライド移動させて装脱着させる方向を、前記光学視管の光軸中心線の方向と一致させたスライド溝部を含む請求項２または３に記載の固定具。
【請求項５】
光源として照射光を照光する照光装置をさらに備え、
前記光学視管は、先端に斜めレンズを装着するとともに、前記斜めレンズの周囲には、前記照光装置からの照射光を、斜めレンズが向けられた方向に照光する導光ファイバを設けたことを特徴とする請求項１記載の撮像システム。
【請求項６】
前記カメラヘッド部を前記固定部によって固定した状態で、前記光学視管の光軸方向に沿って、前後方向にズーム移動させる伸縮アーム部を備えたことを特徴とする請求項１記載の撮像システム。
【請求項７】
前記カメラヘッド部から出力された画像信号を入力するとともに、出力画像信号として生成して画像を画面上に映し出すモニタを備えたことを特徴とする請求項１記載の撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像システムおよび固定具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療用に用いられる内視鏡器具としては、患者の体内に挿入され、体内の被観察部に照射光を照射するとともに、その照射光の照射による被観察部の像を導光する光学視管と、その光学視管によって導光された像を受光して画像信号を出力するカメラヘッド部とを備えた撮像装置が知られている（例えば、特許文献１等参照）。
【０００３】
このようなものでは、手術時に補助者としてのスコピスト（内視鏡操作者）がカメラヘッド部に対して回転可能に装着されている光学視管を回転させる。これにより、光学視管の先端に設けられている斜めレンズの向きが患者の体内にて変えられて、手術を行なう者が所望する領域を撮像できるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２５４１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、スコピストによる補助に代えて、光学視管を所望の位置に保持する内視鏡ホルダロボットを用いた撮像システムを用いた手術が行われている。
内視鏡ホルダロボットの一つとして、光学視管を回転させる回転機構部が設けられているものがある。回転機構部は、光学視管を回転駆動することにより、被観察部に対して斜めレンズを向ける。
そして、手術を行なう者は、この光学視管に接続されたカメラヘッド部を通じて所望する部位をモニタ画面などにより映し出して観察できるように構成されている。
【０００６】
このような内視鏡ホルダロボットは、回転機構部を回転駆動させることにより、光学視管の斜めレンズが回転し、回転させる前とは違う領域をモニタ画面に映し出すことができる。
しかしながら、光学視管を回転させる際、この光学視管に接続されているカメラヘッド部を連れ廻りさせてしまう。
【０００７】
カメラヘッド部が回転すると、体内の被観察部が回転し、被観察部の体内器官等の天地が回転したように見え、このため、回転前後で映し出される領域の位置関係が分かりにくいといった問題がある。
そこで、本発明は、光学視管を回転させて所望の領域に向けても、相対的な位置関係が変わることなく、分かりやすい画像を得られる撮像システムおよび撮像システムに用いる固定具を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る撮像システムは、体内に挿入され、先端に装着された斜めレンズから該体内の被観察部の像を導光する光学視管と、前記光学視管を回転自在に接続するとともに、導光された像を受光することにより画像信号を出力する撮像素子を設けたカメラヘッド部と、前記光学視管を回転させる回転機構部と、前記カメラヘッド部を回転不能に固定する固定部とを備えた撮像システムを特徴としている。
【０００９】
このような構成によれば、回転機構部が光学視管を回転させても、カメラヘッド部は、固定部によって回転不能に固定されているため、回転しない。
このため、斜めレンズを用いて周囲の被観察部を撮像する際、光学視管の回転により見る領域が変わってもカメラヘッド部にて撮像される体内の部位は、回転しているようには見えない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光学視管を回転させて異なる領域に向けた場合でも、回転前後で観察領域の相対的な位置関係が分かりやすい画像を得られる撮像システムおよび固定具が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態の撮像システムで、全体の構成を説明する斜視図である。
【図２】実施形態の撮像システムの要部の拡大斜視図で、（ａ）は、固定具にカメラヘッド部が装着された状態を示す斜視図、（ｂ）は、カメラヘッド部の一例を示す斜視図である。
【図３】実施形態の固定具を用いた撮像システムで、動作を説明する斜視図である。
【図４】比較例の撮像システムで、動作を説明する斜視図である。
【図５】実施形態の固定具の六面図で、（ａ）は、固定具の正面図である。（ｂ）は、固定具の上面図である。（ｃ）は、固定具の下面図である。（ｄ）は、固定具の右側面図である。（ｅ）は、固定具の左側面図である。（ｆ）は、固定具の背面図である。
【図６】変形例の固定具の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態について、図１乃至図５を参照して詳細に説明する。説明において、同一の要素には同一の番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１３】
図１は、実施形態の撮像システムの全体の構成を説明する斜視図である。
この実施形態の撮像システム１は、主に、内視鏡ホルダロボット１０と、硬性内視鏡２０と、画像生成装置３０と、光源としての照光装置４０と、モニタ５０とを備えている。
【００１４】
このうち、内視鏡ホルダロボット１０は、硬性内視鏡２０の光学視管２２を装着する回転機構部１４およびカメラヘッド部２４を固定する固定部１６を有する伸縮アーム部１１を含んでいる。また、手術を行う者の頭部または腕部などには、図示省略のコントローラが装着される。
そして、コントローラの動きに合わせて出力された指令信号に応じて、伸縮アーム部１１に装着された硬性内視鏡２０は、回転機構部１４の回転駆動によって、回転移動される。また、硬性内視鏡２０は、伸縮アーム部１１の駆動により、光学視管２２の光軸中心線Ｌに沿って、前後方向にズーム移動されるように構成されている。
【００１５】
一方、硬性内視鏡２０は、先端が体内に挿入され、体内の被観察部の像を導光する光学視管２２と、光学視管２２を回転自在に接続して、導光された像を受光することにより画像信号を出力するカメラヘッド部２４とを含んでいる。
このうち、カメラヘッド部２４には、受光平面を有する撮像素子としてのＣＣＤイメージセンサが設けられている。ＣＣＤイメージセンサは、レンズなどを介して受光平面に結像させた像の光による明暗を電荷の量に光電変換し、それを順次読み出して電気的な画像信号に変換する。
カメラヘッド部２４のＣＣＤイメージセンサから出力された画像信号は、画像生成装置３０に入力すると、出力画像信号として生成されて、モニタ５０に出力される。そして、モニタ５０は、出力画像信号の入力に応じて画像を画面上に映し出すように構成されている。
【００１６】
光学視管２２は、硬性の胴長丸棒形状である。そして、光学視管２２の先端には、斜めレンズ２６が装着されているとともに、斜めレンズ２６の周囲に設けられた図示しない導光ファイバによって、照光装置４０の照射光を、斜めレンズ２６が向けられた方向に照光するように構成されている。
【００１７】
斜めレンズ２６は、光学視管２２の先端に設けられている。この斜めレンズ２６の光軸は、光学視管２２の光軸中心線Ｌから斜めに傾けられている。この実施形態の斜めレンズ２６は、光軸中心線Ｌから所定角度（例えば、ここでは約３０度）、一定方向（ここでは下方）へ向けて傾けられている。
【００１８】
そして、光学視管２２を回転させることにより、斜めレンズ２６の周囲の領域を撮像可能としている。
このように斜めレンズ２６を装着した光学視管２２は、回転させる前とは違う領域を映し出すことができる。このため、例えば、光学視管２２の光軸中心線Ｌを像の中心とした正面のみを映し出すレンズと比較して、広い範囲を撮像することができるように構成されている。
【００１９】
この光学視管２２は、回転機構部１４の内側孔１５に挿通されて、外周面を回転機構部１４に設けられた内側孔１５の内周面に固定されて保持されている。そして、光学視管２２は、この回転機構部１４によって、長手方向の光軸中心線Ｌを回転中心として回転駆動されるように構成されている。
【００２０】
また、カメラヘッド部２４は、光軸を光学視管２２の光軸中心線Ｌと一致させた状態にて、回転接続部２８を介して光学視管２２と相対回転可能に接続されている。
そして、このカメラヘッド部２４は、固定部１６によって内視鏡ホルダロボット１０の伸縮アーム部１１に装着されて回転不能となるように固定されている。
【００２１】
固定部１６は、伸縮アーム部１１の下面側１２に形成されたスライド溝部１３と、このスライド溝部１３に着脱可能となるようにスライド係合される固定具６０とを含み主に構成されている。
そして、カメラヘッド部２４は、この固定具６０によって、伸縮アーム部１１の下面側１２に着脱自在に固定されている。
【００２２】
図２は、実施形態の撮像システム１の固定具６０を説明する要部の拡大斜視図で、（ａ）は、固定具６０にカメラヘッド部２４が装着された状態を示す斜視図、（ｂ）は、カメラヘッド部２４の斜視図である。なお、後述する図５には、固定具６０の六面図が記載されている。
【００２３】
固定具６０は、樹脂製材料によって構成されていて、主に、装着部６２と、この装着部６２から一体に延設される保持部６４とを有している。
このうち、装着部６２は、長手方向を伸縮アーム部１１の伸縮方向に沿わせるとともに、長手方向と直交する断面形状を略十字状に形成されている。そして、この装着部６２は、伸縮アーム部１１の下面側１２に形成されたスライド溝部１３に対して、長手方向に沿って、着脱自在となるようにスライド係合されている。
【００２４】
また、保持部６４は、基部６８とフォーク部６６，６６とを含み、カメラヘッド部２４を左，右両側から挟持することにより、カメラヘッド部２４を回転不能に保持するように形成されている。
すなわち、保持部６４の基部６８は、装着部６２によって吊り下げられるように支持されている。また、基部６８の左，右両側面には、側面視丸孔状を呈する把持孔部６７，６７が凹設形成されている。そして、この基部６８からは、左，右一対のフォーク部６６，６６が一体となるように連結されている。この実施形態では、左，右一対のフォーク部６６，６６の延設方向が光軸中心線Ｌ方向に対して斜めとなるように構成されている。
【００２５】
このフォーク部６６，６６は、所定間隔を開けて基部６８から斜め下方に向けて平行に突設されている。また、このフォーク部６６，６６の内側対向面には、係着突起部６５，６５がそれぞれ膨出形成されている。
【００２６】
係着突起部６５，６５は、前記カメラヘッド部２４のケース両側に凹設形成されているくぼみ部２５，２５に対応して、光軸中心線Ｌの方向と直交する上下方向に稜線を沿わせた断面略山型形状を呈して形成されている。
そして、係着突起部６５，６５は、フォーク部６６，６６がカメラヘッド部２４を左，右両側から挟持する際、両外側方から、これらの各くぼみ部２５，２５に係着して、カメラヘッド部２４を周方向に回転不能とするように形成されている。
【００２７】
また、このカメラヘッド部２４の上面側には、操作ボタン部２７が設けられている。操作ボタン部２７は、フォーク部６６，６６の間の上方から操作可能となるように、外部に露出して形成されている。
そして、この操作ボタン部２７が押し下げられることにより、光学視管２２をマニュアル（手動）操作可能としている。操作ボタン部２７によるマニュアル操作では、光学視管２２を周方向（図３中矢印Ａ方向）に回転駆動させることができる。また、操作ボタン部２７によるマニュアル操作によって、光軸中心線Ｌに沿って前後にズーム駆動させることができる。
【００２８】
次に、この実施形態の固定具６０を用いた撮像システム１の作用効果について説明する。
図３は、実施形態の固定具６０を用いた撮像システム１で、動作を説明する斜視図である。
このように構成された実施形態の撮像システム１では、内視鏡ホルダロボット１０の回転機構部１４によって、光学視管２２を矢印Ａに示す方向へ光軸中心線Ｌを回転中心として回転される。
この際、光学視管２２が回転しても、カメラヘッド部２４は、固定具６０によって伸縮アーム部１１の下面側１２に回転不能に固定されているため、回転しない。
【００２９】
このため、図１，図２に示す斜めレンズ２６を通して、体内の被観察部の周囲を撮像する際、カメラヘッド部２４にて導光される像は、光学視管２２を回転させる前と、光学視管２２を回転させた後とでは、見える領域が移動しても、画像に映った体内の部位の天地が変わり回転したようには見えない像となる。
よって、斜めレンズ２６の回転前後にて見えている領域では、体内における被観察部の相対的な位置関係が変わらない。
したがって、手術を行なう者は、光学視管２２を回転させて、先端に設けられた斜めレンズ２６を所望の領域に移動させることにより、斜めレンズ２６周囲の体内の領域を容易に観察可能である。
【００３０】
このように、回転させて見る領域が移動しても、カメラヘッド部２４が固定されているため、画像に映る体内の器官の部位が回転したように見えないことから、手術を行なう者は、モニタ５０に映し出された画像を通じて、被観察領域の体内の状態を把握することが出来る。
【００３１】
図４は、比較例の撮像システムで、動作を説明する斜視図である。
この比較例では、カメラヘッド部２４が実施形態のように固定具６０によって固定されていない。このため、回転機構部１４の駆動により、光学視管２２は、光軸中心線Ｌを回転中心として回転すると、カメラヘッド部２４は、この回転によって連れ廻りして矢印Ｂ方向に回転してしまう。
カメラヘッド部が回転すると、体内の被観察部があたかも回転しているかのように見える。このため、回転前後で映し出される領域では、被観察部位の相対的な位置関係が変わってしまい、分かりにくくなるといった問題があった。
【００３２】
これに対して、本実施形態の撮像システム１では、回転機構部１４が光学視管２２を回転させても、カメラヘッド部２４は、固定具６０によって回転不能となるように、伸縮アーム部１１の下面側１２に固定されている。
このため、カメラヘッド部２４は、回転しない。よって、斜めレンズ２６を用いて周囲の被観察部を撮像する際、光学視管２２の回転により領域が移動してもカメラヘッド部２４にて撮像される体内の部位は、回転しているようには見えない。すなわち、回転前後で映し出される領域の像は、被観察部位が傾いたり、回転することなく固定されたままである。このため、被観察部位同士の相対的な位置関係を把握しやすい。
したがって、手術を行なう者は、相対的な位置関係が固定された、分かりやすい画像をモニタ５０を通じて観察することが出来る。
【００３３】
また詳しくは、係着突起部６５，６５は、フォーク部６６，６６がカメラヘッド部２４を左，右両側から挟持する際、両外側方から、これらの各くぼみ部２５，２５に上下２点ずつ、合計４点で略山型形状の稜線を当接させて係着されている。
このため、カメラヘッド部２４は、回転機構部１４による光学視管２２の回転に伴って、光軸中心線Ｌを回転中心として回転しようとしても係着突起部６５，６５によって、回転移動が阻止される。
【００３４】
すなわち、手術を行う者の頭部などに設けられている図示省略のコントローラあるいは、操作ボタン部２７を操作することにより、光学視管２２を周方向（図３中矢印Ａ方向）に回転駆動させたり、あるいは光軸中心線Ｌに沿って前後にズーム駆動させることができる。
しかしながら、カメラヘッド部２４は、固定具６０によって固定されているため、周方向（図４中矢印Ｂ方向）には、図３に示すように回転しない。このため、カメラヘッド部２４はそのままとして、回転機構部１４による回転駆動により光学視管２２のみを回転させることにより、斜めレンズ２６の撮像領域を変更しながら体内の広い範囲を撮像することができる。
【００３５】
さらに、この実施形態の撮像システム１では、伸縮アーム部１１の下面側１２に設けられたスライド溝部１３に対して、固定具６０の装着部６２をスライド移動させて容易にカメラヘッド部２４を装脱着できる。
そして、固定具６０の把持孔部６７，６７を摘んで固定具６０からカメラヘッド部２４をワンタッチで取り外すことが可能である。このため、手術中など用途に応じて異なる種類のカメラヘッド部２４に容易に交換可能である。
【００３６】
また、この実施形態のスライド溝部１３は、固定具６０の装着部６２をスライド移動させて装脱着させる方向を、光学視管２２の光軸中心線Ｌの方向と一致させている。
この実施形態の固定具６０は、装着予定のカメラヘッド部２４を保持部６４に固定して、伸縮アーム部１１の先端側から下面側１２に沿わせて、装着部６２をスライド溝部１３にスライド係合させることができる。これにより、回転接続部２８を介して、光学視管２２にカメラヘッド部２４が相対回転自在に接続される。
【００３７】
接続された状態では、カメラヘッド部２４の光軸が光学視管２２の光軸中心線Ｌと一致している。したがって、接続後、直ちにカメラヘッド部２４からの出力画像を、モニタ５０に映し出して体内の状態を観察することができる。
このように、この実施形態の撮像システム１では、光学視管２２を回転機構部１４に固定したまま、カメラヘッド部２４のみを交換することができる。
【００３８】
さらに、図１に示すように、カメラヘッド部２４は、固定具６０によって伸縮アーム部１１に対して吊り下げられた状態にて固定されている。
このため、図２（ａ）に示すように、カメラヘッド部２４の上面部に設けられた操作ボタン部２７は、フォーク部６６，６６間に形成された空間部を介して操作可能である。
【００３９】
したがって、カメラヘッド部２４が固定具６０によって伸縮アーム部１１に固定されたままであっても、カメラヘッド部２４の操作ボタン部２７をマニュアル操作することにより、光軸中心線Ｌに沿わせてズーム駆動させることが可能である。
伸縮アーム部１１のズーム駆動により、硬性内視鏡２０は、光学視管２２の光軸中心線Ｌに沿って、前後方向にズーム移動される。
【００４０】
そして、前後方向の何れの箇所においても、回転機構部１４は、光学視管２２を回転させて、先端に設けられた斜めレンズ２６を所望の領域に向けることができる。このため、被観察部の周囲の領域を適切な大きさとして回転させて相対的な位置関係を変えることなく分かりやすい画像を用いて観察可能である。
【００４１】
さらに、光学視管２２は、照光装置４０の照射光を導光ファイバによって先端に導いて、先端に装着された斜めレンズ２６の周囲から、斜めレンズ２６が向けられている方向に照光することができる。このため、光学視管２２の回転により斜めレンズ２６がどの領域に向けられていても、一定以上の明るさの画像を得ることができる。
【００４２】
図５中（ａ）は、実施形態の固定具６０の正面図である。（ｂ）は、固定具６０の上面図である。（ｃ）は、固定具６０の下面図である。（ｄ）は、固定具６０の右側面図である。（ｅ）は、固定具６０の左側面図である。（ｆ）は、固定具６０の背面図である。
【００４３】
この実施形態の固定具６０では、図２に示す前記カメラヘッド部２４のケース両側に凹設されているくぼみ部２５，２５などの様々なカメラヘッド部２４の外側面形状に対応させて、フォーク部６６，６６の内側対向面に膨出形成された係着突起部６５，６５の形状を形成することができる。
このため、さまざまな形状のフォーク部６６，６６を有する固定具６０を必要に応じて用意することにより、外形形状の異なる複数種類のカメラヘッド部に対応することができる。よって、内視鏡ホルダロボット１０側のスライド溝部１３などの固定部の形状を変更しなくても、ワンタッチで装着が可能なカメラヘッド部２４の種類を増やすことができる。
【変形例】
【００４４】
図６は、変形例の撮像システムに用いる固定具１６０の斜視図である。
この変形例の固定具１６０は、樹脂製材料にて構成されていて、主に装着部１６２と、保持部１６４とを有している。
このうち、装着部１６２は、実施形態にて説明した伸縮アーム部１１の下面側１２に設けられたスライド溝部１３（図１等参照）に対して、スライド係合可能となるように、一対のパイプ状部材を並設して形成されている。
【００４５】
また、保持部１６４は、装着部１６２と連続する一本のパイプをさらにループ状となるように屈曲して形成されている。そして、保持部１６４は、２本のパイプにてカメラヘッド部２４を左，右両側から挟持することにより、カメラヘッド部２４を回転不能に保持するように構成されている。
【００４６】
そして、実施形態の固定具６０と同様に、この固定具１６０の装着部１６２は、スライド溝部１３にスライド係合されて、カメラヘッド部２４を伸縮アーム部１１の下面側１２に固定するように構成されている。
他の構成および作用効果については、前記実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００４７】
以上、本実施形態に係る撮像システムについて詳述してきたが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。
【００４８】
例えば、本実施形態および変形例では、固定具６０，１６０を主に樹脂製材料にて構成しているが特にこれに限らず、例えば金属製材料、木製材料または、これらの組み合わせによって構成されていてもよい。また、フォーク部６６，６６の本数についても例えば、３本以上の複数本などであってもよい。このように、固定具の形状、数量および材質が特に限定されるものではない。
【００４９】
また、本実施形態では、固定具６０の装着部６２は、伸縮アーム部１１の下面側１２に形成されたスライド溝部１３に着脱自在となるようにスライド係合されているが、特にこれに限らない。例えば、伸縮アーム部１１の他面側や、二側面以上の多側面に跨るように固定されるなど、撮像システム１を構成する内視鏡ホルダロボット１０の一部に着脱自在に装着されるものであれば、何れの部位に固定されていてもよい。また、固定具６０の固定方法についても特に限定されるものではない。
【００５０】
さらに、本実施形態では、この実施形態の斜めレンズ２６は、光軸中心線Ｌから所定角度４５度一定方向へ傾けられているが、特にこれに限らず、斜めレンズ２６は、例えば、３０度、９０度、１２０度など、一定方向へ傾けられて、所望の角度の被検査物を撮像できるものであればどのような角度で傾けられていてもよく、レンズの形状、数量および材質やあるいは傾きの角度が限定されるものではない。
また、本実施形態では、カメラヘッド部２４に、受光平面を有する撮像素子としてのＣＣＤイメージセンサが設けられているが特にこれに限らず、例えばＣＭＯＳイメージセンサなど他の撮像素子を用いてカメラヘッド部が構成されていてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１      撮像システム
１０    内視鏡ホルダロボット
１１    伸縮アーム部
１３    スライド溝部
１４    回転機構部
１５    内側孔
１６    固定部
２０    硬性内視鏡
２２    光学視管
２４    カメラヘッド部
２５    くぼみ部
２６    斜めレンズ
２７    操作ボタン部
２８    回転接続部
３０    画像生成装置
４０    照光装置（光源）
５０    モニタ
６０，１６０  固定具（固定部）
６２，１６２  装着部
６４，１６４  保持部
６５    係着突起部
６６    フォーク部
６７    把持孔部
６８    基部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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