JP6858522B2 - 内視鏡装置 - Google Patents
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Description
特許文献1に記載の内視鏡装置は、生体内に挿入された内視鏡(挿入部)に装着され、当該内視鏡にて取り込まれた被写体像を撮像する撮像素子を有するカメラ部(カメラヘッド)と、当該カメラ部からの撮像信号を制御装置に伝送する複合ケーブルとを備える。そして、制御装置は、内視鏡装置からの撮像信号を処理して表示用の映像信号を生成し、表示装置に当該映像信号を出力する。これにより、表示装置には、当該映像信号に基づく観察画像が表示される。
また、特許文献1に記載の内視鏡装置では、撮像素子の高解像度化等を考慮して、情報伝送量の多い光伝送を利用している。すなわち、カメラ部は、撮像素子による撮像信号(電気信号)を光信号に変換する電光変換部を備える。また、複合ケーブルは、電光変換部にて光信号に変換された撮像信号を伝送する光ファイバを備える。
しかしながら、特許文献1に記載の内視鏡装置では、カメラ部に電光変換部を設けているため、当該カメラ部の小型化を阻害してしまう、という問題がある。また、電光変換部をカメラ部に設けているため、使用に応じた電光変換部の発熱により、カメラ部の温度が予め定められた制限温度を超えてしまう虞がある、という問題もある。
したがって、本発明に係る内視鏡装置によれば、カメラ部の小型化を図り、かつ、当該カメラ部の温度上昇を回避することができる、という効果を奏する。
〔内視鏡システムの概略構成〕
図1は、本発明の実施の形態1に係る内視鏡システム1の構成を示す図である。
内視鏡システム1は、医療分野において用いられ、生体内を観察しながら生体組織を処置(切開等)するシステムである。この内視鏡システム1は、図1に示すように、レゼクトスコープ2と、内視鏡用撮像装置3と、表示装置4と、制御装置5とを備える。
なお、以下で記載する「先端」は、生体内に挿入される側の端部(図1中、左側の端部)を意味する。また、以下で記載する「基端」は、当該「先端」から離間する側の端部(図1中、右側の端部)を意味する。
ガイド管22は、シース21の内径寸法よりも小さい外径寸法を有し、シース21の基端側から当該シース21内に挿通される。そして、ガイド管22は、その先端側が装着部材221(図1)を介してシース21の基端側に固定される。
ここで、装着部材221には、シース21内に液体を注入し、当該シース21の先端から当該液体を送水するための送水口222が設けられている。
挿入部231は、ガイド管22内に固定されるとともに、シース21内に挿通される。この挿入部231内には、1または複数のレンズを用いて構成され、被写体像を集光する光学系が設けられている。
接眼部232は、挿入部231の基端に連結されている。この接眼部232内には、挿入部231内の光学系により集光された被写体像を接眼部232の基端から外部に出射する接眼光学系2321(図3参照)が設けられている。そして、接眼部232は、基端側に向かうにしたがって拡径するテーパ状に形成され、当該拡径した部分に内視鏡用撮像装置3が着脱自在に接続される。
ハンドル部25は、術者がレゼクトスコープ2を把持するとともにレゼクト電極部材24を操作する部分である。このハンドル部25は、図1に示すように、固定リング251と、スライダ252と、バネ部材253とを備える。
固定リング251は、術者が親指を引っ掛ける部分であり、ガイド管22の基端側に固定されている。
このスライダ252には、図1に示すように、レゼクト電極部材24の基端が固定されている。すなわち、レゼクト電極部材24は、スライダ252の移動に伴い、シース21内を図1中、左右方向に進退移動する。
また、スライダ252には、高周波電源(図示略)に接続された高周波電源コード2521を接続するための電源コネクタ2522が設けられている。この電源コネクタ2522は、リード線(図示略)を介して、レゼクト電極部材24の基端と電気的に接続する。
さらに、スライダ252には、図1に示すように、術者が親指以外の指を引っ掛け、スライダ252を移動(レゼクト電極部材24を進退移動)させるための指掛部材2523が設けられている。
すなわち、術者は、固定リング251及び指掛部材2523に指を引っ掛け、バネ部材253の付勢力に抗して、指掛部材2523を引き寄せることで、スライダ252を基端側に移動させる(レゼクト電極部材24を基端側に移動させる)。一方、スライダ252(レゼクト電極部材24)は、術者が指掛部材2523から指を離すと、バネ部材253の付勢力により、先端側に移動する。
なお、内視鏡用撮像装置3の詳細な構成については、後述する。
制御装置5は、本発明に係る外部機器に相当する。この制御装置5は、CPU(Central Processing Unit)等を含んで構成され、内視鏡用撮像装置3及び表示装置4の動作を統括的に制御する。
具体的に、制御装置5は、内視鏡用撮像装置3から入力した複数の分配画像信号を元の画像信号に復元し、当該画像信号に対して種々の画像処理を施して表示用の映像信号を生成する。そして、制御装置5は、表示装置4に対して当該映像信号を出力する。また、制御装置5は、内視鏡用撮像装置3に対して制御信号、同期信号、クロック、及び電力等を出力する。
次に、内視鏡用撮像装置3の構成について説明する。
図2は、内視鏡用撮像装置3の構成を示すブロック図である。
内視鏡用撮像装置3は、図1または図2に示すように、カメラヘッド6と、第1ケーブル7と、操作部8と、第2ケーブル9と、コネクタ部10とを備える。
図3は、接眼部232とカメラヘッド6との接続部分を示す断面図である。なお、図3では、説明の便宜上、駆動部64及び送信信号処理部66の図示を省略している。
カメラヘッド6は、図1または図3に示すように、内視鏡23の接眼部232に着脱自在に接続される部分であり、本発明に係るカメラ部としての機能を有する。このカメラヘッド6は、図2または図3に示すように、カメラヘッド筐体61(図3)と、当該カメラヘッド筐体61内に収納されるプリズム62、レンズユニット63、駆動部64(図2)、撮像部65、及び送信信号処理部66(図2)とを備える。
このカメラヘッド筐体61には、図3に示すように、当該カメラヘッド筐体61の内外を連通する円筒形状を有する突出部611が設けられている。この突出部611の外周面には、当該突出部611の中心軸Ax1を中心とする回転方向に延びる環状溝6111が形成されている。そして、環状溝6111には、マウント部材67が取り付けられる。
このマウント部材67において、一端側の端面には、他端に向けて窪み、接眼部232が嵌合する嵌合穴671が設けられている。また、嵌合穴671の内周面には、接眼部232の外周面に係止する係止突起672が設けられている。そして、嵌合穴671に接眼部232が嵌合した状態では、内視鏡23の光軸L1は、マウント部材67の中心軸Ax2に一致する。
また、マウント部材67において、他端側の端面には、嵌合穴671に連通する連通孔673が設けられている。そして、マウント部材67は、連通孔673の縁部分が環状溝6111に嵌合することで、突出部611に取り付けられる。この状態では、マウント部材67の中心軸Ax2と突出部611の中心軸Ax1とは、一致する。また、マウント部材67は、中心軸Ax1(Ax2)を中心として回転可能とする。
したがって、カメラヘッド6は、マウント部材67を介して、内視鏡23の接眼部232に対し、光軸L1を中心として回転可能に構成されている。また、カメラヘッド6は、その重心O(図1)が光軸L1(接眼部232に対する回転中心軸)からずれた位置(図3では、光軸L1の下方の位置)となるように構成されている。そして、カメラヘッド6は、レゼクトスコープ2の光軸L1周りの回転に関係なく、光軸L1を中心として回転して、常時、カメラヘッド筐体61内に設定された光軸L2(図3)が鉛直方向に沿う姿勢(重心Oが光軸L1の下方に位置する姿勢)になるように構成されている。
レンズユニット63は、図3に示すように、光軸L2上に配設されている。そして、レンズユニット63は、1または複数のレンズを用いて構成され、プリズム62を介した被写体像を撮像部65の撮像面に結像する。また、レンズユニット63には、当該1または複数のレンズを移動させて画角を変化させる光学ズーム機構(図示略)や焦点を変化させるフォーカス機構(図示略)が設けられている。
駆動部64は、制御装置5または操作部8による制御の下、上述した光学ズーム機構やフォーカス機構を動作させ、レンズユニット63の画角や焦点を変化させる。
分配部661は、撮像部65からの画像信号を分配し(マッピング処理を実行し)、互いに異なる複数(本実施の形態1では4つ)の第1〜第4分配画像信号DS1〜DS4を生成する。
複数のドライバ662は、分配部661にて生成された分配画像信号の数に応じて設けられている。すなわち、本実施の形態1では、ドライバ662は、図2に示すように、第1〜第4ドライバ6621〜6624の4つ設けられている。そして、4つの第1〜第4ドライバ6621〜6624は、分配部661にて生成された第1〜第4分配画像信号DS1〜DS4に対して、符号化処理(Nビット/M(>N)ビット変換処理(例えば、8ビット/10ビット変換処理))等をそれぞれ実行する。
以上説明した送信信号処理部66は、例えば、FPGA(Field-Programmable Gate Array)等のプログラマブルロジックデバイスで構成されている。
ここで、第1コネクタ部68は、送信信号処理部66(第1〜第4ドライバ6621〜6624)と電気的に接続するとともに、カメラヘッド筐体61に対して一部が当該カメラヘッド筐体61外部に露出するように取り付けられている。なお、第1コネクタ部68としては、例えば、ハーメチックコネクタ等を挙げることができる。
第1ケーブル7は、図2に示すように、ケーブル本体71と、当該ケーブル本体71の一端に設けられ、第1コネクタ部68に着脱自在に接続される第2コネクタ部72とを備える。
ケーブル本体71は、第2コネクタ部72を介してカメラヘッド6(第1コネクタ部68)に着脱自在に接続され、他端が操作部8に接続される。具体的に、ケーブル本体71は、最外層である外被の内側に複数の電気配線711,712が配設されている。
複数(本実施の形態1では4つ)の電気配線711は、カメラヘッド6(第1〜第4ドライバ6621〜6624)から出力される第1〜第4分配画像信号DS1〜DS4を操作部8にそれぞれ伝送するための電気配線である。
複数の電気配線712は、制御装置5から出力されて各部材8〜10を介した制御信号、同期信号、クロック、及び電力等、並びに、操作部8から出力された制御信号等をカメラヘッド6にそれぞれ伝送するための電気配線である。なお、図2では、説明の便宜上、複数の電気配線712を1つのみ図示している。
以上のように、カメラヘッド6及び操作部8は、第1,第2コネクタ部68,72を介して着脱自在に接続される。すなわち、第1,第2コネクタ部68,72は、本発明に係るコネクタとしての機能を有する。
図4は、操作部8の構成を示す断面図である。なお、図4では、説明の便宜上、第1,第2ケーブル7,9との接続部分の図示を省略している。
操作部8は、カメラヘッド6及び制御装置5間で伝送される制御信号、同期信号、クロック、電力、及び複数の分配画像信号等を中継するとともに、術者からの各種操作を受け付ける。この操作部8は、図2または図4に示すように、操作筐体81(図4)と、複数のプッシュスイッチ82と、回路基板83と、複数のタクトスイッチ84と、スイッチ制御部85と、電光変換部86とを備える。
操作筐体81は、各部材83〜86を収納する筐体である。
複数のプッシュスイッチ82は、操作筐体81に対して、一部が操作筐体81外部に露出した状態でそれぞれ取り付けられ、術者からの各種操作を受け付ける。
ここで、術者からの各種操作としては、例えば、観察画像の画質調整(ホワイトバランス調整、明るさ調整等)の指示や、レンズユニット63の画角や焦点を変化させる指示等が挙げられる。
なお、図1及び図4では、プッシュスイッチ82を3つ図示しているが、その数は、3つに限られず、その他の数(1つも含む)だけ設けても構わない。
スイッチ制御部85は、回路基板83の一方の面831に実装され、複数のタクトスイッチ84からの指示信号に応じて、第1ケーブル7(複数の電気配線712)を介してカメラヘッド6、または、第2ケーブル9(複数の電気配線91)を介して制御装置5に制御信号を出力する。
例えば、複数のプッシュスイッチ82のいずれかが観察画像の画質調整(ホワイトバランス調整、明るさ調整等)の指示を受け付けた場合には、スイッチ制御部85は、第2ケーブル9(複数の電気配線91)を介して制御装置5に当該指示に応じた制御信号を出力する。また、複数のプッシュスイッチ82のいずれかがレンズユニット63の画角や焦点を変化させる指示を受け付けた場合には、スイッチ制御部85は、第1ケーブル7(複数の電気配線712)を介してカメラヘッド6(駆動部64)に当該指示に応じた制御信号を出力する。
コネクタ部10は、電気信号及び光信号の双方を伝送するための複合コネクタで構成され、第2ケーブル9の一端に設けられている。
第2ケーブル9は、一端に設けられたコネクタ部10を介して制御装置5に着脱自在に接続され、他端が操作部8(回路基板83)に接続される。具体的に、第2ケーブル9は、最外層である外被の内側に複数の電気配線91(図2)及び複数の光ファイバ92(図2)が配設された複合ケーブルである。
複数の電気配線91は、制御装置5から出力されてコネクタ部10を介した制御信号、同期信号、クロック、及び電力等を操作部8にそれぞれ伝送するとともに、操作部8から出力された制御信号等を制御装置5に伝送するための電気配線である。なお、図2では、説明の便宜上、複数の電気配線91を1つのみ図示している。
複数(本実施の形態1では4つ)の光ファイバ92は、一端がそれぞれ電光変換部86に接続され、当該電光変換部86から出力される第1〜第4分配画像信号DS1〜DS4(光信号)を制御装置5にそれぞれ伝送するための光ファイバである。
したがって、本実施の形態1に係る内視鏡用撮像装置3によれば、カメラヘッド6の小型化を図り、かつ、当該カメラヘッド6の温度上昇を回避することができる、という効果を奏する。
特に、内視鏡用撮像装置3は、術者自身が手で持つレゼクトスコープ2に用いられるため、カメラヘッド6を小型化することで、術者によるレゼクトスコープ2の使い勝手を向上させることができる。
また、操作部8は、第1ケーブル7を介して、カメラヘッド6に接続されている。このため、術者による操作部8への操作時に加わる操作力によって操作部8が動いてもその動きが第1ケーブル7によって吸収され、カメラヘッド6に伝わることを回避することができる。すなわち、操作部8への操作によって観察画像がぶれることを回避することができる。
次に、本発明の実施の形態2について説明する。
以下では、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。
図5は、本発明の実施の形態2に係る内視鏡用撮像装置3Aの構成を示すブロック図である。
上述した実施の形態1に係る内視鏡用撮像装置3(操作部8)では、複数のタクトスイッチ84、スイッチ制御部85、及び電光変換部86は、1つの回路基板83に実装されていた。
これに対して、本実施の形態2に係る内視鏡用撮像装置3A(操作部8A)では、複数のタクトスイッチ84及びスイッチ制御部85と、電光変換部86とは、図5に示すように、互いに独立した第1,第2回路基板83A,83Bにそれぞれ実装されている。
第2回路基板83Bは、複数のタクトスイッチ84及びスイッチ制御部85が実装されたリジッド基板で構成され、第1ケーブル7(複数の電気配線712)及び第2ケーブル9(複数の電気配線91)にそれぞれ電気的に接続する。そして、第2回路基板83Bは、制御装置5から出力され、第2ケーブル9(複数の電気配線91)を介した制御信号、同期信号、クロック、及び電力等を第1ケーブル7(複数の電気配線712)に中継するとともに、スイッチ制御部85から出力された制御信号を第1ケーブル7(複数の電気配線712)または第2ケーブル9(複数の電気配線91)に中継する。
以上説明した第1,第2回路基板83A,83Bは、板面が互いに対向する姿勢で、操作筐体81内に配設される。
ところで、回路基板に複数のタクトスイッチ84、スイッチ制御部85、及び電光変換部86が実装されている状態で、光ファイバ92の一端を電光変換部86に接続する際、複数のタクトスイッチ84及びスイッチ制御部85により、その接続の作業性が悪くなる場合がある。
本実施の形態2に係る内視鏡用撮像装置3Aでは、操作部8Aは、電光変換部86が実装された第1回路基板83Aと、第1回路基板83Aとは別体で構成され、複数のタクトスイッチ84及びスイッチ制御部85が実装された第2回路基板83Bとを備える。このため、上述したような接続の作業性が悪くなることもなく、操作部8Aを容易に製造することができる。
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1,2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1,2では、本発明に係る内視鏡用撮像装置3をレゼクトスコープ2に用いる場合を例示したが、これに限られず、その他の各種内視鏡(硬性内視鏡や軟性内視鏡)に用いても構わない。また、本発明に係るカメラ部は、内視鏡に対して着脱自在に接続されるカメラヘッド6に限られず、例えば、挿入部の先端にイメージセンサ(撮像部)を配置した先端センサタイプの挿入部を本発明に係るカメラ部として構成しても構わない。
例えば、カメラヘッド6において、送信信号処理部66の少なくとも一部を省略する。そして、当該送信信号処理部66の少なくとも一部を回路基板83(第1,第2回路基板83A,83B)に実装しても構わない。
また、例えば、撮像部65(撮像素子)の固有情報や、送信信号処理部66(FPGA)に複数の機能ブロック(分配部661、第1〜第4ドライバ6621〜6624)を構築するためのコンフィグレーションデータ等を記憶するメモリを回路基板83(第1,第2回路基板83A,83B)に実装しても構わない。当該固有情報としては、制御装置5による画像処理に用いられる情報であって、撮像素子の画素欠陥のアドレスを示す情報等を例示することができる。
2 レゼクトスコープ
3,3A 内視鏡用撮像装置(内視鏡装置)
4 表示装置
5 制御装置(外部機器)
6 カメラヘッド(カメラ部)
7 第1ケーブル
8 操作部
9 第2ケーブル
10 コネクタ部
21 シース
22 ガイド管
23 内視鏡
24 レゼクト電極部材
25 ハンドル部
61 カメラヘッド筐体
62 プリズム
63 レンズユニット
64 駆動部
65 撮像部
66 送信信号処理部
67 マウント部材
68 第1コネクタ部(コネクタ)
71 ケーブル本体
72 第2コネクタ部(コネクタ)
81 操作筐体
82 プッシュスイッチ
83 回路基板
83A,83B 第1,第2回路基板
84 タクトスイッチ(スイッチ)
85 スイッチ制御部
86 電光変換部
91 電気配線
92 光ファイバ
221 装着部材
222 送水口
231 挿入部
232 接眼部
251 固定リング
252 スライダ
253 バネ部材
611 突出部
661 分配部
662 ドライバ
671 嵌合穴
672 係止突起
673 連通孔
711,712 電気配線
831 一方の面
832 他方の面
2321 接眼光学系
2322 ライトガイド
2323 光源コネクタ
2521 高周波電源コード
2522 電源コネクタ
2523 指掛部材
6111 環状溝
6621〜6624 第1〜第4ドライバ
Ax1,Ax2 中心軸
DS1〜DS4 第1〜第4分配画像信号
L1,L2 光軸
O 重心
Claims (6)
- 光を受光して電気信号に変換する撮像部を有するカメラ部と、
一端が前記カメラ部に接続され、前記電気信号を伝送する第1ケーブルと、
前記第1ケーブルの他端に接続され、前記第1ケーブルにて伝送された前記電気信号を光信号に変換する電光変換部、及びユーザ操作を受け付けるスイッチを有する操作部と、
一端が前記操作部に接続され、前記光信号を伝送する第2ケーブルと、
前記第2ケーブルの他端に設けられ、当該第2ケーブルの他端を外部機器に接続するコネクタ部とを備え、
前記カメラ部は、
被検体内に挿入され、被写体像を取り込む内視鏡の接眼部に着脱自在に接続され、
前記撮像部は、
前記内視鏡にて取り込まれた前記被写体像を受光して前記電気信号に変換する
ことを特徴とする内視鏡装置。 - 前記内視鏡は、
硬性内視鏡である
ことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡装置。 - 前記カメラ部は、
前記接眼部に対して前記内視鏡の光軸周りに回転可能に取り付けられ、前記内視鏡の光軸からずれた位置に重心を有する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の内視鏡装置。 - 前記操作部は、
一方の面に前記スイッチが実装され、当該一方の面とは反対側の他方の面に前記電光変換部が実装された回路基板を備える
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の内視鏡装置。 - 前記操作部は、
前記電光変換部が実装された第1回路基板と、
前記第1回路基板とは別体で構成され、前記スイッチが実装された第2回路基板とを備える
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の内視鏡装置。 - 前記カメラ部及び前記操作部は、
コネクタを介して着脱自在に接続される
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の内視鏡装置。
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