JP2021135430A - 画像取得装置及び画像取得方法 - Google Patents

Abstract

【課題】操作性が高く、より遠方の狭隘部の画像を好適に取得できる。【解決手段】画像取得部と、画像取得部に連結され、画像取得部で取得した画像の情報を伝送するファイバと、ファイバを案内する多関節の長尺案内構造体と、長尺案内構造体の関節を折り曲げる少なくとも１つの駆動機構と、長尺案内構造体の先端と画像取得部とのファイバ延在方向の距離を変化させる伸縮機構と、伸縮機構を駆動する先端駆動機構と、を有する。【選択図】図１

Description

本開示は、観察部を狭隘部に挿入して、狭隘部の画像を取得する画像取得装置及び画像取得方法に関する。

狭隘部の内部構造を観察する装置としては、狭隘部を撮影する工業用内視鏡がある。配管等の狭隘部が長い場合、スコープを案内するガイドチューブを使用する場合がある。例えば、特許文献１には、第１の方向に湾曲可能な第１湾曲部と、第１湾曲部の基端部に接続され、第１の方向とは異なる第２の方向に湾曲可能な第２湾曲部と、第２湾曲部の基端部に接続された筒部と、第１湾曲部、第２湾曲部及び筒部に設けられ、内視鏡の挿入部を挿通するための内視鏡挿通チャンネルと、第１湾曲部を第１の方向に湾曲させる湾曲機構と、を有するガイドチューブが記載されている。

特開２０１７−２１０８２号公報

ところで、レーザ加工ヘッドを使用する場合、例えば合成石英やＳｉＣといった無機材料を基材とした全反射ミラーを用いる場合がある。このような無機材料を基材としたミラーでは、レーザの一部がミラーを透過することがある。また、反射面を金属膜で形成した場合も、金属膜を薄くした場合、レーザの一部がミラーを透過することがある。特に、大きなレーザ出力が必要となる場合、ミラーを透過するレーザは多くなる。その結果、ミラーの背面に設けられた冷却室へと向かうレーザの一部が、冷却室に設けられた冷却媒体をシールするシール部材に照射され、シール部材が熱により損傷する可能性がある。また、シール部材から煙（ヒューム）が発生すると、例えばミラー等の構成部材に煙を起因した損傷が発生する可能性もある。シール部材に損傷が生じたり、ミラー表面に損傷が生じたりすると、レーザの強度や加工精度が低下するため、メンテナンスが必要になる。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、操作性が高く、より遠方の狭隘部の画像を好適に取得できる画像取得装置及び画像取得方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、画像取得装置であって、画像取得部と、前記画像取得部に連結され、前記画像取得部で取得した画像の情報を伝送するファイバと、前記ファイバを案内する多関節の長尺案内構造体と、前記長尺案内構造体の関節を折り曲げる少なくとも１つの駆動機構と、前記長尺案内構造体の先端と前記画像取得部との前記ファイバ延在方向の距離を変化させる伸縮機構と、前記伸縮機構を駆動する先端駆動機構と、を有する。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、画像取得方法であって、多関節の長尺案内構造体を狭隘部に挿入するステップと、前記狭隘部の形状に応じて、前記長尺案内構造体の関節の角度を変化させるステップと、前記長尺案内構造体の先端に配置された画像取得部の前記長尺案内構造体の先端との距離を調整するステップと、前記画像取得部で画像を取得するステップと、を含む。

本開示によれば、操作性が高く、より遠方の狭隘部の画像を好適に取得できる。

図１は、本実施形態の画像取得装置の概略構成を示す模式図である。 図２は、本実施形態の画像取得装置の長尺案内構造体の構造を示す模式図である。 図３は、本実施形態の画像取得装置の伸縮機構の構成を示す模式図である。 図４は、ファイバと筒部との関係の一例を示す模式図である。 図５は、ファイバと筒部との関係の一例を示す模式図である。 図６は、長尺案内構造体の関節の構造の一例を示す模式図である。 図７は、他の実施形態の画像取得構造の概略構成を示す模式図である。 図８は、図７に示す画像取得構造の動作の一例を説明する模式図である。 図９は、図７に示す画像取得構造の動作の一例を説明する模式図である。 図１０は、他の実施形態の画像取得構造の概略構成を示す模式図である。 図１１は、図１０に示す画像取得構造の動作の一例を説明する模式図である。 図１２は、長尺案内構造体の関節の構造の一例を示す模式図である。 図１３は、長尺案内構造体の関節の構造の一例の機能を説明するための説明図である。 図１４は、支持構造の一例を示す模式図である。 図１５は、支持構造の機能を説明するための説明図である。 図１６は、支持構造の一例を示す模式図である。 図１７は、支持構造の機能を説明するための説明図である。

以下に、本開示にかかる画像取得装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。本実施形態の画像取得装置１０は、狭隘部の内部や、狭隘部の先にある領域の画像を取得する。狭隘部は、配管や、穴、隙間等である。狭隘部の距離としては、一例として、２０ｍ以上１００ｍ以下である。また、本実施形態の画像取得装置は、狭隘部が直線形状でも使用可能であるが、屈曲していても使用可能である。

図１は、本実施形態の画像取得装置の概略構成を示す模式図である。図２は、本実施形態の画像取得装置の長尺案内構造体の構造を示す模式図である。図３は、本実施形態の画像取得装置の伸縮機構の構成を示す模式図である。

図１から図３に示す画像取得装置１０は、画像情報処理部１２と、ファイバ１４と、画像取得部１６と、長尺案内構造体（アーム）１８と、伸縮機構２０と、巻取装置２２と、制御装置２４と、パージガス供給装置２６と、を含む。画像取得装置１０は、画像取得部１６が先端となり、画像情報処理部１２が基端となる。

画像情報処理部１２は、画像処理装置１０の基端に配置される。画像処理装置１２は、撮影対象から離れた位置に配置される。画像情報処理部１２は、撮影対象の領域の画像を処理する。画像情報処理部１２は、画像信号を処理する装置でも、画像が結像され、画像を取得する装置でもよい。

ファイバ１４は、画像情報処理部１２と画像取得部１６とを接続する。ファイバ１４は、画像情報処理部１２と画像取得部１６との間で制御信号、画像信号を伝送する。なお、ファイバ１４は、画像取得部１６で取得した像を画像情報処理部１２に伝送してもよい。

画像取得部１６は、観察対象の領域に配置される。画像取得部１６は、ボアスコープ等で画像を取得する機構でも、ＣＣＤカメラ等でもよい。画像取得部１６は、ファイバ１４を介して画像情報取得部１２に接続され、取得した情報を画像取得部１２に送る。

長尺案内構造体１８は、画像取得時に狭隘部に挿入される部分であり、ファイバ１４を案内する。長尺案内構造体１８は、複数の筒部３０と、関節部３２と、駆動機構３４と、先端筒部３６と、を含む。筒部３０は、内部が空洞の筒である。なお、筒部３０の筒の断面は、多角形でも円形でも楕円形でもよい。長尺案内構造体１８は、図２に示すように、先端に向かうにしたがって、筒部３０の開口面積が小さくなる構造である。先端側の筒部３０の外側の開口は、基端側の筒部３０の内側開口よりも小さくなる。これにより、長尺案内構造体１８は、筒部３０を重ね、長さを短くすることができる。単体の筒部３０は、伸縮しない構造体である。関節部３２は、筒部３０と筒部３０と相対的に回動可能な状態で連結する。関節部３２は、筒部３０同士を着脱可能であり、筒部３０を縮めている状態では、筒部３０と筒部３０との連結が外れる。駆動機構４０は、関節部３２に対応して設けられ、対応する関節部３２で接続する筒部３０と筒部３０との角度を変化させる。駆動機構３４は、関節部３２の各位置で筒部３０同士をつなげるワイヤと、ワイヤの距離を変化させるモータ等で構成である。駆動機構３４は、有線で駆動力を取得しても、電池等の駆動源を内蔵してもよい。先端筒部３６は、先端側の端部に配置され、先端側が伸縮機構２０と接続され、基端側が筒部３０と接続される。先端筒部３６と筒部３０とは、関節部３２で接続される。

長尺案内構造体１８は、筒部３０同士を関節部３２で接続することで、多関節な構造となる。また、長尺案内構造体１８は、駆動機構３４で各関節の角度を調整することができる。また、長尺案内構造体１８は、重なる筒部３０の数を調整することで、全体の長さを調整することもできる。なお、駆動機構３４は、全ての関節部３２に対応して配置する必要はなく、少なくとも１つの関節部３２に設ければよい。なお駆動機構３４は、先端筒部３６と筒部３０の関節部３２には設けることが好ましい。

伸縮機構２０は、長尺案内構造体１８の先端筒部３２と画像取得部１６との間に配置される。伸縮機構２０は、図３に示すように、ファイバ１４の延在方向の距離Ｌを変化できる機構である。また、本実施形態の伸縮機構２０は、図３に示すように、姿勢をフレキシブルに変化させることができ、伸縮機構２０ａ、２０ｂの位置に移動することができる。これにより、伸縮機構２０は、先端取得部１６を、画像取得部１６ａ、１６ｂの位置に移動させることができる。伸縮機構２０は、伸縮筒部４０と先端駆動機構４２とを有する。伸縮筒部４０は、蛇腹等で伸縮方向屈曲方向にフレキシブルに移動可能な構造体である。伸縮筒部４０は、所定の剛性を備え、先端に配置された画像取得部１６を支持する。先端駆動機構４２は、伸縮筒部４０の伸縮量と姿勢を変化させる。

巻取装置２２は、画像取得部１２と長尺案内構造体１８との間に配置され、ファイバ１４が巻付けられている。巻取装置２２は、棒状の部材であり、ファイバ１４がらせん状に巻きつけられる。巻取装置２２は、ファイバ１４が巻かれている巻き数を増やすことで、ファイバを回収することができ、ファイバ１４が巻かれている巻き数を減らすことで、長尺案内構造体１８側にファイバを送り出すことができる。なお、巻取装置２２の配置位置は、特に限定されず、ファイバ１４が配置されている任意の位置に配置することができる。

制御装置２４と、各部の動作を制御する。具体的には、駆動機構３４と、先端駆動機構４２と、を制御し、長尺案内構造体１８、伸縮機構２０の位置、姿勢を制御することで、画像取得部１６の位置を制御する。制御装置２４は、画像取得部１６の焦点距離、パージガス供給装置２６のガスの供給動作等も制御する。

パージガス供給装置２６は、長尺案内構造体１８にパージガスを供給する。パージガス供給装置２６は、ガス供給源２６ａと、ガス供給管２６ｂとを含む。ガス供給源２６ａは、空気、不活性ガス等を圧縮空気として、供給する。ガス供給管２６ｂは、ガス供給源２６ａと長尺案内構造体１８の基端側の端部とを接続する。

画像取得装置１０は、本実施形態のように、長尺案内構造体１８の先端に伸縮機構２０を設け、かつ、関節部３２に駆動機構３４を設けることで、関節部３２で筒部３０の向きを調整し、さらに、先端の位置を伸縮機構２０で調整することができる。これにより、画像取得部１６の位置をより柔軟に移動させることができる。具体的には、画像取得装置１０は、長尺案内構造体１８で長い狭隘部を通過させることができ、到達した先端で、伸縮機構２０により位置を調整することができる。これにより、狭隘部の壁面となる部材で遮られた遠隔地のより多くの位置で画像を取得することができる。また、画像取得装置１０は、長尺案内構造体１８を多関節とすることで、各関節の折り曲げ方向を調整することで、鉛直方向上側、下側、水平方向、種々の方向に折り曲げることができる。

また、画像取得装置１０は、巻取装置２２を備えることで、長尺案内構造体１８及び伸縮機構２０の長さに合わせて、巻取装置２２から画像取得部１６までのファイバ１４の長さを調整することができる。これにより、長尺案内構造体１８内で、ファイバ１４が絡むこと、また挿入時に基端側にファイバがたまることを抑制でき、ファイバ１４をスムーズに移動させることができる。また、巻取装置２２で引き出したファイバ１４を回収できるため、ファイバ１４が必要以上にたるむことを抑制できる。また、巻取装置２２を本実施形態のように、らせん状にファイバ１４を巻いた構造とすることで、ファイバ１４に作用する応力が大きくなることを抑制しつつ、巻取装置２２に巻きつけることができる。また、巻取装置２２を小型化、軽量化することができる。

画像取得装置１０は、パージガス供給装置２６を備え、パージガス供給装置２６から長尺案内構造体１８にパージガスを供給することで、長尺案内構造体１８の内部に粉塵等の異物が混入することを抑制で売ることができる。これにより、異物でファイバが傷つくことを抑制でき、関節部３２の動作不良が生じることを抑制できる。なお、パージガス供給装置２６は必ずしも設けなくてもよい。

ここで、図４は、ファイバと筒部との関係の一例を示す模式図である。長尺案内構造体１８は、筒部３０の内部にファイバ１４を案内させる場合、図４に示すように、案内構造５２を設けることが好ましい。案内構造５２は、筒部３０の内周面に固定され、リング５４を備える。リング５４は、ファイバ１４が通過する。このように、案内構造５２を設け、リング５４でファイバ１４の筒部３０内での位置が所定の範囲となるようにすることで、ファイバ１４をより安定して案内することができる。長尺案内構造体１８を筒部３０が重なる構造とする場合、駆動機構４０と同様の位置、つまり縮めた状態で内側の筒部３０と重ならない位置に案内構造５２を配置する。筒部３０の内周面に軸方向に延びるレールを設け、案内構造５２をレールに沿って移動可能な構造としてもよい。

また、上記実施形態では、ファイバ１２を長尺案内構造体１８の内周を通過させたが、これに限定されない。長尺案内構造体１８は、ファイバ１２を案内できればよい。図５は、ファイバと筒部との関係の一例を示す模式図である。図５に示す長尺案内構造体１８ａは、案内構造５２が筒部３０の外周面に配置される。ファイバ１４は、筒部３０の外周に沿って配置され、案内構造５２のリング５４を通過する。このように、ファイバ１２は、長尺案内構造体１８の外周に沿って配置してもよい。この場合も、案内構造５２を設けることで、ファイバ１４を円滑に案内することができる。

図６は、長尺案内構造体の関節の構造の一例を示す模式図である。図６の長尺案内構造体１８ｂは、２の筒部１３０ａ、１３０ｂと、筒部１３０ａ、１３０ｂと接続する１つの関節部１３２を示している。長尺案内構造体１８ｂ、前後に複数の筒部が連結されている。筒部１３０ａ、１３０ｂは、断面が矩形形状である。筒部１３０ａは、矩形の一面に開口１５０ａが形成されている。筒部１３０ｂは、開口１５０ａと同じ面に開口１５０ｂが形成されている。開口１５０ａ、開口１５０ｂは、関節部１３２側の端部に形成され、端部が開放されている。関節部１３２は、矩形の開口部１５０ａ、１５０ｂが形成された面に隣接する２つの面を通る直線を回転軸として回転する方向に筒部１３０ａと筒部１３０ｂとを回転可能とする。

また、長尺案内構造体１８ｂは、関節部１３２に屈曲規制構造１５２が設けられている。屈曲規制構造１５２は、関節部１３２が屈曲する方向を一方向にする。つまり所定の方向に曲がらないように規制する構造である。屈曲規制構造１５２は、筒部１３０ａの関節部１３２側の端部で、矩形の開口１５０ａが形成されている面と反対側の面に配置される。屈曲規制構造１５２は、関節部１３２よりも筒部１３０ｂ側に突出した板部材である。屈曲規制構造１５２は、関節部１３２を基点として、筒部１３０ａと筒部１３０ｂとが一直線となる状態から図６に示す方向と反対側に移動しようとすると、屈曲規制構造１５２が筒部１３０ｂと接触して、曲がらない状態とする。

長尺案内構造体１８ｂは、以上のように関節部１３２の曲がる方向に開口１５０ａ、１５０ｂを設けることで、ファイバ１４が開口１５０ａ、１５０ｂから露出できる。これにより、関節部１３２での曲がり角が大きくなった場合でも、ファイバ１４を開口１５０ａ、１５０ｂから露出させることで、半径を大きくすることができる。これにより、ファイバ１４が曲げ許容角を超える角度で曲がることを抑制できる。

また、長尺案内構造体１８ｂは、関節部１３２の曲がる方向が規制される場合、曲がる方向にファイバ１４を案内する案内構造物（偏向体）を設けることが好ましい。

上記実施形態の画像取得装置１０は、長尺案内構造体１８のみで、ファイバ１４を案内したが、ファイバ１４を案内するガイド部をさらに設けてもよい。

図７は、他の実施形態の画像取得構造の概略構成を示す模式図である。図８及び図９は、図７に示す画像取得構造の動作の一例を説明する模式図である。図７に示す画像取得装置１０Ａは、ファイバ１４と、画像取得部１６と、長尺案内構造体１８と、ガイド部１６０を有する。なお、画像取得装置１０Ａは、基本的な構造は、画像取得装置１０と同様であり、図示を省略しているが、画像情報処置部１２、巻取装置２２、制御装置２４、パージガス供給装置２６も備えている。以下、画像取得装置１０Ａの特徴部分であるガイド部１６０について説明する。

ガイド部１６０は、長尺案内構造体１８に挿入されたフレキシブルな管である。ガイド部１６０は、長尺案内構造体１８の先端から基端の全域に、挿入方向に移動可能な状態で配置されている。つまり、ガイド部１６０は、長尺案内構造体１８に案内されているが、長尺案内構造体１８に固定されていない。ガイド部１６０は、内部が中空であり、ファイバ１４が挿入されている。ガイド部１６０は、長尺案内構造体１８よりもやわらかい材料で形成されており、長尺案内構造体１８の形状に沿って変形する。また、ガイド部１６０は、挿入時に座屈等が生じない剛性を備えている。ガイド部１６０は、長尺案内構造体１８よりも突出している部分が、自立する。

次に、図８及び図９を用いて、画像処理装置１０Ａの画像取得部１６を所定位置に設置する方法について、説明する。設置処理は、機械で行っても作業員が行っても、各部に自走する機器を設けて行ってもよい。画像処理装置１０Ａは、長尺案内構造体１８にガイド部１６０が挿入されている。ガイド部１６０は、長尺案内構造体１８が直線状に配置されている状態または、縮められた状態で挿入することで、簡単に挿入することができる。また、図８に示すように、屈曲している状態でも挿入可能である。この状態で、作業員は、ファイバ１４が接続された画像取得部１６をガイド部１６０の基端側に挿入する。さらに、ファイバ１４をガイド１６０に押し込むことで、図９に示すように、長尺案内構造体１８の関節部３２が屈曲している部分まで案内される。この状態で、作業員がさらにファイバ１４をガイド１６０に押し込むと、ガイド部１６０に沿って、画像取得部１６が移動し、図７に示す位置まで到達する。

画像取得装置１０Ａは、ガイド部１６０を設け、ファイバ１４をガイド部１６０の内部に挿入する構造とすることで、ファイバ１４を好適に案内することができる。また、長尺案内構造体１８とガイド部１６０の両方を設けることで、長尺案内構造体１８が狭隘部内の経路を維持し、ファイバを保護する強度部材となり、ガイド部１６０が設置時、挿入時にファイバ１４を案内する部材となる。これにより、長尺案内構造体１８の構造を簡単にすることができる。例えば、長尺案内構造体１８を格子状の構造物として、強度を維持しつつ、重量を低減することもできる。なお、本実施形態の場合、ファイバ１４は、ガイド部１６０への挿入時にファイバ１４が座屈しない程度の剛性を備えていることが好ましい。

また、画像処理装置１０Ａは、ガイド部１６０が長尺案内構造体１８の先端と画像取得部１６との距離を調整する伸縮機構となり、ガイド部１６０の挿入量を調整することで、先端での画像取得部１６の位置を任意に調整することができる。

図１０は、他の実施形態の画像取得構造の概略構成を示す模式図である。図１１は、図１０に示す画像取得構造の動作の一例を説明する模式図である。図１０に示す画像取得装置１０Ｂは、ファイバ１４と、画像取得部１６と、長尺案内構造体１８と、ガイド部１６０と、案内部１７０と、挿入補助構造１７２と、を有する。なお、画像取得装置１０Ａは、基本的な構造は、画像取得装置１０と同様であり、図示を省略しているが、画像情報処置部１２、巻取装置２２、制御装置２４、パージガス供給装置２６も備えている。以下、画像取得装置１０Ａの特徴部分である、案内部１７０と挿入補助構造１７２とについて説明する。

案内部１７０は、長尺案内構造体１８の先端に配置され、挿入補助構造１７２を移動可能な状態で案内する。案内部材１７０は、挿入補助構造１７２の一部が挿入されたリングや、挿入補助構造１７２がかけられた定滑車である。挿入補助構造１７２は、長尺案内構造体１８よりも長いひも状の部材であり、一端が連結部１７４を介して、ファイバ１４の先端に連結している。挿入補助構造１７２は、画像取得部１６に連結してもよい。連結部１７４は、例えば、フックであり、挿入補助構造１７４の端部をファイバ１４の先端に固定できガイド部１６０を通過できれば構造は特に限定されない。

図１０に示す画像取得装置１０Ｂは、画像取得部１６が挿入された状態を示しており、画像取得部１６と連結部１７４と案内部１７０とが、長尺案内構造体１８の先端で近傍に配置される。挿入補助構造１７２は、長尺案内構造体１８の先端側で、連結部１７４と連結し、長尺案内構造体１８の外周側を通り、長尺案内構造体１８の基端側まで延在している。

次に、図１１を用いて、画像処理装置１０Ｂの画像取得部１６を所定位置に設置する方法について説明する。設置処理は、機械で行っても作業員が行っても、各部に自走する機器を設けて行ってもよい。図１１のステップＳ２に示す画像処理装置の長尺案内構造体１８は、内部にガイド部１６０とファイバ１４のいずれも挿入されていない状態である。長尺案内構造体１８は、先端に案内部１７０が設置されている。この案内部１７０には、挿入補助構造１８２がかけられている。挿入補助構造１８２は、ひも状または短冊状、シート状の部材であり、一方の端部が連結部１８４を介してガイド部１６０の先端に連結されている。挿入補助構造１８２は、一方の端部から案内部１７０と接触している部分までが長尺案内構造体１８の内部に挿入され、案内部１７０と接触している部分から他方の端部までが、長尺案内構造体１８の外部に配置される。挿入補助構造１８２は、他方の端部が長尺案内構造体１８の基端側の近傍に配置される。この状態で、作業員は、挿入補助構造１８２の他方の端部を引くことで、案内部１７０を支点として、ガイド部１６０を長尺案内構造体１８の内部に引き込む。

これにより、ステップＳ４に示すように、ガイド部１６０の全域が、長尺案内構造体１８の内部に挿入される。ガイド部１６０を挿入した画像処理装置は、案内部１７０に、挿入補助構造１７２がかけられている。一方の端部が連結部１７４を介してファイバ１４の先端に連結されている。挿入補助構造１７２は、一方の端部から案内部１７０と接触している部分までが長尺案内構造体１８の内部に挿入され、案内部１７０と接触している部分から他方の端部までが、長尺案内構造体１８の外部に配置される。挿入補助構造１７２は、他方の端部が長尺案内構造体１８の基端側の近傍に配置される。この状態で、作業員は、挿入補助構造１７２の他方の端部を引くことで、案内部１７０を支点として、ファイバ１４と画像取得部１６を長尺案内構造体１８の内部に引き込む。作業者は、画像取得部１６を案内部１７０までけん引することで、図１０示すように、画像取得部１６が、ガイド部１６０及び長尺案内構造体１８の先端から露出した状態となる。

このように、画像取得装置１０Ｂは、案内部１７０と挿入補助構造１７２、１８２を設けることで、挿入補助構造１７２、１８２を引っ張ることで、ガイド部１６０、ファイバ１４を長尺案内構造体１８の先端に移動させることができる。これにより、ファイバ１４及び画像取得部１６が長尺案内構造体１８の途中で引っかかることを抑制でき、ファイバ１４及び画像取得部１６の先端に確実に移動させることができる。

また、画像取得装置１０Ｂでは、長尺案内構造体１８にガイド部１６０を挿入した構造としたが、ガイド部１６０を備えず、長尺案内構造体１８でファイバ１４を案内する構造にも適用することができる。この場合も、案内部１７０及び挿入補助構造１７２を用いることで、ファイバ１４及び画像取得部１６を長尺案内構造体１８の先端に確実に移動させることができる。

図１２は、長尺案内構造体の関節の構造の一例を示す模式図である。図１３は、長尺案内構造体の関節の構造の一例の機能を説明するための説明図である。図１２に示す長尺案内構造体２１８は、案内構造物２２０、２２２を備える。案内構造物２２０は、筒部３０の関節部３２よりも基端側で、先端側の筒部３０が折れる側の面に配置される。案内構造物２２０は、断面が、設置されている面の反対側に凸となる曲面となる。

案内構造物２２２は、筒部３０の案内構造部２２０よりも先端側で、先端側の筒部３０が折れる側の面と反対側の面に配置される。案内構造物２２２は、関節部３２よりも基端側に配置され、関節部３２に向けて凸の円弧である。つまり、挿入されるファイバ１４から見た場合、凹となる局面である。

長尺案内構造体２１８は、案内構造物２２０、２２２を備えることで、図１３に示すように、ファイバ１４の挿入時に、ステップＳ１２に示すように、画像取得部１６が案内構造物２２０に接触し、案内構造物２２０と反対側の面、つまり、先端側の筒部３０が曲がる方向から離れる方向に案内される。

長尺案内構造体２１８は、さらに、ファイバ１４が挿入されると、ステップＳ１４に示すように、画像取得部１６が案内構造物２２２に接触し、先端側の筒部３０が曲がる方向に案内される。これにより、長尺案内構造体２１８は、ステップＳ１６に示すように、ファイバ１４が関節部３２で壁面に衝突し、曲がらなくなることを抑制しつつ、関節部３２での曲率半径が小さくなることを抑制できる。これにより、長尺案内構造体１８内でのファイバ１４の姿勢を安定でき、さらに、挿入を簡単にすることができる。

図１４は、支持構造の一例を示す模式図である。図１５は、支持構造の機能を説明するための説明図である。図１４に示す画像取得装置１０Ｃは、長尺案内構造体１８に設置された支持構造２４０を備える。支持構造２４０は、長尺案内構造体１８の外表面に設置される。支持構造２４０は、脚部２４２、２４４と、支点部２４６と、を含む。支持構造２４０は、脚部２４２と脚部２４４との間に支点部２４６が配置される。支店部２４６は、長尺案内構造体１８に固定され、脚部２４２と脚部２４４の支持している端部を支点に回動可能とする。支持構造２４０は、脚部２４２と脚部２４４を回動させる駆動源として任意の駆動源を用いることができる。支持構造２４０は、狭隘部２７０への挿入時、脚部２４２、２４４を長尺案内構造体１８と平行な状態で支持する。

支持構造２４０は、狭隘部２７０に挿入されている状態で、長尺案内構造体１８を支持する必要が生じた場合、脚部２４２、２４４を回動させ、図１５に示すように、脚部２４２、２４４の支点部２４６とは反対側の端部を狭隘部２７０の壁面と接触させる。

これにより、支持構造２４０は、長尺案内構造体１８を狭隘部２７０に対して所定の姿勢とすることができ、長い狭隘部２７０に挿入された場合でも所定の姿勢に維持することができる。また、長尺案内構造体１８は、支持構造２４０が配置されている壁面に開口２５０を設けることで、画像取得部１６で、長尺案内構造体１８と狭隘部２７０との関係を把握することができ、支持構造２４０で支持するかを判断しやすくすることができる。また、脚部２４２、２４４は、伸縮機構２０のように、延材方向の長さが伸び縮みする機構を備えていてもよい。脚部２４２、２４４は、伸縮可能であることで、長尺案内構造体１８の位置の調整範囲を広くできる。

図１６は、支持構造の一例を示す模式図である。図１７は、支持構造の機能を説明するための説明図である。図１６に示す画像取得装置１０Ｄは、長尺案内構造体１８に設置された支持構造２８０を備える。支持構造２８０は、風船２８２と、ガス供給部２８４と、チューブ２８６と、を含む。風船２８２は、長尺案内構造体１８の外表面に設置される。ガス供給部２８４は、長尺案内構造体１８の基端側に配置される。ガス供給部２８４は、圧縮空気、圧縮ガスを供給する。チューブ２８６は、風船２８２とガス供給部２８４とを接続する。

支持構造２８０は、狭隘部２７０への挿入時、風船２８２がしぼんだ状態である。支持構造２８０は、狭隘部２７０に挿入されている状態で、長尺案内構造体１８を支持する必要が生じた場合、図１７に示すように、ガス供給部２８４からチューブ２８６を介して風船２８２にガスを供給する。これにより、図１６示すように、風船２８２がしぼんだ状態では、長尺案内構造体１８と狭隘部２７０の壁面との距離がｄ１だった状態から、図１７示すように、風船２８２が膨らんだ状態では、長尺案内構造体１８と狭隘部２７０の壁面との距離をｄ１よりも大きいｄ２とすることができる。

これにより、支持構造２８０は、長尺案内構造体１８を狭隘部２７０に対して所定の姿勢とすることができ、長い狭隘部２７０に挿入された場合でも所定の姿勢に維持することができる。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ 画像取得装置
１２ 画像情報処理部
１４ ファイバ
１６ 画像取得部（スコープ）
１８、１８ａ、１８ｂ 長尺案内構造体
２０ 伸縮機構
２２ 巻取装置
２４ 制御装置
２６ パージガス供給装置
２６ａガス供給源
２６ｂガス供給管
３０、１３０ａ、１３０ｂ 筒部
３２、１３２ 関節部
３４ 駆動機構
３６ 先端筒部
４０ 伸縮筒部
４２ 先端駆動機構
５２ 案内構造
５４ リング
１５０ａ、１５０ｂ 開口
１５２ 屈曲規制構造
１６０ ガイド部
１７０ 案内部
１７２、１８２ 挿入補助構造
１８４、１８４ 連結部
２２０、２２２ 案内構造物
２４０、２８０ 支持構造
２４２、２４４ 脚部
２４６ 支点部
２８２ 風船
２８４ ガス供給部
２８６ チューブ

Claims (12)

1. 画像取得部と、
   前記画像取得部に連結され、前記画像取得部で取得した画像の情報を伝送するファイバと、
   前記ファイバを案内する多関節の長尺案内構造体と、
   前記長尺案内構造体の関節を折り曲げる少なくとも１つの駆動機構と、
   前記長尺案内構造体の先端と前記画像取得部との前記ファイバ延在方向の距離を変化させる伸縮機構と、
   前記伸縮機構を駆動する先端駆動機構と、を有する画像取得装置。
2. 前記長尺案内構造体は、前記光ファイバが内部に挿入され、
   前記伸縮機構は、前記長尺案内構造体と前記光ファイバとの間に挿入され、前記長尺案内構造体に対して挿入方向に移動可能であり、前記光ファイバを案内する筒形状のガイド部を含む請求項１に記載の画像取得装置。
3. 前記長尺案内構造体の先端部に固定された案内部と、
   糸状の部材であり、一方の端部が前記画像取得部に連結し、一方の端部から他方の端部に向かって、前記案内部を通過した後、前記長尺案内構造体の基端部まで延在する挿入補助機構と、を有する請求項１または請求項２に記載の画像取得装置。
4. 前記伸縮機構は、一方の端部が前記案内構造体の先端に連結し、他方の端部が前記画像取得部に連結される請求項１に記載の画像取得装置。
5. 前記長尺案内構造体は、関節の屈折方向を一方向に規制する屈曲規制構造を備え、
   かつ、関節の屈曲方向の面に前記ファイバが露出可能な開口が形成される請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の画像取得装置。
6. 前記ファイバの少なくとも一部が巻回され、巻取量を調整することで、前記長尺案内構造体の内部に配置されるファイバの長さを調整する巻取装置を有する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の画像取得装置。
7. 前記長尺案内構造体の内部の関節の近傍に配置され、前記長尺案内構造体の内部に挿入される部材を、前記屈曲方向に案内する案内構造物を有する請求項５または請求項６に記載の画像取得装置。
8. 前記長尺案内構造体は、伸縮方向の長さが調整可能な伸縮構造である請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の画像取得装置。
9. 前記長尺案内構造体の内部にパージガスを供給するパージガス供給装置を有する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の画像取得装置。
10. 前記長尺案内構造体の外周に配置され、前記長尺案内構造体を周囲の部材に対して支持する支持構造を備える請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の画像取得装置。
11. 前記支持構造は、気体を供給されることで膨張する風船を含む請求項１０に記載の画像取得装置。
12. 多関節の長尺案内構造体を狭隘部に挿入するステップと、
    前記狭隘部の形状に応じて、前記長尺案内構造体の関節の角度を変化させるステップと、
    前記長尺案内構造体の先端に配置された画像取得部の前記長尺案内構造体の先端との距離を調整するステップと、
    前記画像取得部で画像を取得するステップと、を含む画像取得方法。

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