JP7040729B2 - ファイバースコープ接続具、及びファイバースコープシステム - Google Patents

Description

本発明は、ファイバースコープと携帯端末とを接続する接続具、及びファイバースコープシステムに関する。

従来から、医療分野や産業分野において物体の細部や内部を撮影する場合に、ファイバースコープを用いた内視鏡機器（ファイバースコープシステム）が利用されている。これらの内視鏡機器は、一般的に、ファイバースコープと電子画像変換装置と表示装置によって構成されている。ファイバースコープは、イメージガイドファイバーの先端に設けられた対物レンズから取得した撮像対象の光学像をと電子画像変換装置に伝送する。光学像は、電子画像変換装置で電気信号に変換され、電子画像として表示装置に表示される。例えば、特許文献１には、電子画像変換装置と表示装置とを備えた本体ユニットと、前記本体ユニットに取り外し可能なファイバースコープとを備える内視鏡機器が開示されている。

特開２０１０－０３５９７１号公報

しかしながら、上述した技術では、ファイバースコープのみでなく、専用の電子画像変換装置と表示装置とが必要となるため、ファイバースコープシステムを携帯して利用するような場合には不向きであった。

本発明は、上記したような従来技術の問題を鑑みて成されたものであり、その目的は、ファイバースコープシステムの携帯性を向上させることができる技術を提供することである。

上記目的を達成するための本発明は、以下の構成を採用した。即ち、本発明は、
対物レンズで取得した撮像対象の光学像をイメージガイドファイバーから出力するファイバースコープを携帯端末に設けられたカメラに接続するためのファイバースコープ接続具であって、
前記携帯端末を保持する保持部と、
前記保持部に取り付けられるとともに前記カメラの光軸に対して直交する第１の方向から前記イメージガイドファイバーが接続される光学ユニットと、を備え、
前記光学ユニットは、前記イメージガイドファイバーから出力される前記光学像を前記カメラの光軸と平行な方向から前記カメラに伝送するリレー光学系を備えることを特徴とする。

本発明によると、接続具は、保持部によってファイバースコープと携帯端末とを接続し、光学ユニットによってイメージガイドファイバーから出力される光学像を携帯端末のカメラに伝送する。これによれば、携帯端末のカメラを電子画像変換装置として利用し、携帯端末のディスプレイを表示装置として利用することができる。その結果、ファイバースコープ専用の電子画像変換装置や表示装置を用意する必要がないため、ファイバースコープシステムの携帯性を向上させることができる。更に、本発明によれば、光学ユニットにイメージガイドファイバーがカメラの光軸と直交する方向から接続されるため、光学像を
カメラに伝送しつつも、イメージガイドファイバーを携帯端末に沿う姿勢とすることができる。その結果、イメージガイドファイバーが携帯端末の法線方向に嵩張ることが抑制され、ファイバースコープシステムの全体のサイズをコンパクトにすることできる。

また、本発明は、
前記リレー光学系は、光を屈曲させる屈曲光学部材によって前記光学像の進行方向を変更させることで、前記光学像を前記カメラの光軸と平行な方向から前記カメラに伝送することを特徴としてもよい。

また、本発明は、
前記リレー光学系は、前記光学像の進行方向を前記第１の方向から第２の方向に変更させる第１の前記屈曲光学部材と、前記光学像の進行方向を前記第２の方向から前記カメラの光軸方向に変更させる第２の前記屈曲光学部材と、を有することを特徴としてもよい。
これによると、リレー光学系は、第１の屈曲部材と第２の屈曲部材の配置によって、光学像の進行方向を上下左右に自在に制御することができる。これによれば、光学ユニットに設けられた光学部材のレイアウトの自由度を向上させることができる。その結果、光学ユニットのサイズをよりコンパクトにすることが可能となる。なお、屈曲光学部材は、光を反射させることによって光を屈曲させてもよい。

また、本発明は、
前記光学ユニットは、前記イメージガイドファイバーが前記光学ユニットに接続されたときに前記イメージガイドファイバーの光軸上に位置するように設けられたボールレンズを有していることを特徴としてもよい。

また、本発明は、
前記光学ユニットは、前記カメラの光軸上に位置するように設けられたボールレンズと、前記イメージガイドファイバーが前記光学ユニットに接続されたときに前記ボールレンズを前記イメージガイドファイバーの光軸上に配置させる連結部材と、を備えることを特徴としてもよい。

これらによると、焦点距離の短いボールレンズを用いることによって、光学ユニットとイメージガイドファイバーとの接続部分を短く形成することができる。その結果、光学ユニットをコンパクトにすることでき、ファイバースコープシステムの携帯性を更に向上させることができる。

また、本発明は、システムとして特定してもよい。即ち、本発明は、
対物レンズで取得した撮像対象の光学像をイメージガイドファイバーから出力するファイバースコープと、カメラとディスプレイと制御装置とを有する携帯端末と、前記ファイバースコープを前記カメラに接続する接続具と、を備えるファイバースコープシステムであって、
前記接続具は、前記携帯端末を保持する保持部と、前記保持部に取り付けられるとともに前記イメージガイドファイバーが接続される光学ユニットと、を有し、
前記光学ユニットは、前記光学像を前記カメラに伝送することによって、前記ディスプレイに前記光学像の電子画像を表示させ、
前記制御装置は、前記電子画像内における前記光学像の位置を補正する画像補正手段を有することを特徴とするファイバースコープシステムであってもよい。

本発明によれば、携帯端末側の制御装置によって画像内における光学像の位置を補正するため、光軸調整機構を省いて光学ユニットのサイズをコンパクトにすることでき、ファイバースコープシステムの携帯性を向上させることができる。

また、前記画像補正手段は、前記電子画像内における前記光学像の向きを補正してもよい。 これによれば、イメージガイドファイバーが光軸回りに回転しても画像内における光学像の向きを一定に保つことができる。

なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。

本発明によれば、ファイバースコープシステムの携帯性を向上させることができる。

実施形態１に係るファイバースコープシステムの全体図である。 カメラ付きタブレット型パソコンを示す図である。 カメラ付きタブレット型パソコンを示す図である。 カメラ付きタブレット型パソコンのブロック図である。 実施形態１に係るファイバースコープを示す図である。 実施形態１に係るファイバースコープ接続具の構成を示す図である。 実施形態１に係るファイバースコープ接続具の斜視図である。 実施形態１に係るファイバースコープ接続具の側面図である。 実施形態１に係るファイバースコープ接続具の側面図であってスタンド片が展開姿勢のときの状態を示す図である。 実施形態１に係る光学ユニットの構成を示す図である。 イメージガイドファイバーとコネクタの接続部分を示す図である。 実施形態１に係るファイバースコープ接続具をカメラ付きタブレット型パソコンに装着する様子を示す図である。 光軸ずれによって光学像が画像中心からずれて表示されている電子画像を示す図である。 実施形態１に係るプログラムによって光学像が画像中心に位置するように補正された電子画像を示す図である。 実施形態１の変形例１に係る保持具のフック片が離間姿勢の状態を示す図である。 実施形態１の変形例１に係る保持具のフック片が係合姿勢の状態を示す図である。 実施形態１の変形例２に係る保持具の蓋部が開姿勢の状態を示す図である。 実施形態１の変形例２に係る保持具の蓋部が閉姿勢の状態を示す図である。 実施形態１の変形例３に係るファイバースコープシステムのブロック図である。 実施形態２に係る光学ユニットにおいて、イメージガイドファイバーとカメラの光軸が一致している状態を示す図である。 実施形態２の比較例を示す図である。 実施形態２の変形例を示す図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。

＜実施形態１＞
図１は、本実施形態に係るファイバースコープシステム（以下、スコープシステム）１００を示す図である。図１に示すように、スコープシステム１００は、カメラ１１付きタブレット型パソコン（以下、タブレットＰＣ）１と、タブレットＰＣ１を保持するファイバースコープ接続具（以下、接続具）２００と、接続具２００に接続されたファイバースコープ２とによって構成される。本実施形態に係るスコープシステム１００は、ファイバースコープ２が取得した光学像をタブレットＰＣ１に設けられたカメラ１１（図２Ｂ参照）に伝送することによって光学像を電子画像に変換し、タブレットＰＣ１に設けられたディスプレイ１２に当該電子画像を表示する。以下、スコープシステム１００の構成について説明する。

［タブレットＰＣ１］
図２は、本実施形態に用いられるタブレットＰＣ１を示す図であって、図２Ａは、タブレットＰＣ１の正面が見えている状態を示し、図２Ｂは、タブレットＰＣ１の背面が見えている状態を示す。また、図３は、タブレットＰＣ１のブロック図である。図２Ａ，２Ｂに示すように、タブレットＰＣ１は、全体として板形状を有している。タブレットＰＣ１の一方の面には、電子画像を表示するディスプレイ１２が設けられており、他方の面には、撮像を実行するカメラ１１が設けられている。以下、特に説明の無い限り、タブレットＰＣ１の前方とは、ディスプレイ１２が設けられている側を示し、後方とは、カメラ１１が設けられている側を示し、タブレットＰＣ１の厚みとは、前後方向の長さを示す。また、タブレットＰＣ１の上下及び左右とは、図中の矢印で示される上下方向及び左右方向を示す。

タブレットＰＣ１は、一般的なパソコンとしての機能の他にデジタルカメラ１１としての機能を有する。タブレットＰＣ１は、カメラ１１とディスプレイ１２の他に、ディスプレイ１２に重畳されるとともにユーザによる操作を受け付けるタッチパネル１３と、タブレットＰＣ１の全体を制御する制御装置１５と、を有する。タブレットＰＣ１は、本発明の「携帯端末」に相当する。本発明の携帯端末は、タブレットＰＣ１に限定されない。携帯端末は、例えば、タブレットＰＣ１と同様の機能を有する、カメラ１１付きのスマートフォンであってもよい。また、タブレットＰＣ１は、通信機能を有していてもよい。

カメラ１１は、いわゆるデジタルカメラであり、可動式のカメラレンズ１１１と、ＣＣＤ（charge coupled device）やＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）等の撮像素子１１２と、を有する。カメラ１１は、ユーザのタッチパネル１３によるタッチ操作を受け付けて起動し、撮像をリアルタイムで実行する。具体的には、カメラ１１は、カメラレンズ１１１から取り込んだ像を撮像素子１１２によって電気信号に変換する。ここで、カメラ１１の光軸は、タブレットＰＣ１の後面の法線方向と平行である。なお、カメラ１１による撮像は表示側面に設けられたホームボタン１４を押下することによって実行されてもよい。

制御装置１５は、各種の情報を記憶する記憶部１５２と、記憶部１５２に保持されたプログラムに基づいて処理を実行する中央処理部（ＣＰＵ１５１）と、を備える。記憶部１５２には、オペレーティングシステムとともに、画像処理を行うためのアプリケーションプログラムが記憶されている。また、記憶部１５２は、取得した電子画像データを保持するためのユーザデータエリアが設けられている。

［ファイバースコープ２］
図４は、本実施形態に用いられるファイバースコープ２を示す図である。ファイバースコープ２は、医療現場での体内や、工場で装置内の狭い部分等を撮像対象として使用される光学装置である。図４に示すように、ファイバースコープ２は、撮像対象の光学像を取得する対物レンズ２１と、対物レンズ２１で取得した光学像を伝送するイメージガイドフ
ァイバー２２と、接続具２００から供給される光を伝送して被写体に照射するライトガイドファイバー２３と、によって構成されている。

対物レンズ２１は、イメージガイドファイバー２２の先端側に設けられ、光を屈折させることによって撮像対象の光学像を取得し、イメージガイドファイバー２２に伝送する。イメージガイドファイバー２２は、多数の光ファイバーが束ねられることによって構成され、その一端（先端）から他端（末端）まで光学像を伝送可能である。イメージガイドファイバー２２は、先端から入力された光学像を反転させて末端から出力する。これにより、対物レンズ２１によって倒立した光学像がイメージガイドファイバー２２内で反転し、正立像としてイメージガイドファイバー２２の末端面２２１に表示される。

ライトガイドファイバー２３は、イメージガイドファイバー２２と同様に、光ファイバーによって構成される。ライトガイドファイバー２３は、末端が接続具２００に接続され、接続具２００から供給される光を先端から照射する。

図４に示すように、イメージガイドファイバー２２とライトガイドファイバーは、保護チューブ２４に収納されるとともに、先端同士がヘッドに保持されることで一体化している。そして、イメージガイドファイバー２２とライトガイドファイバー２３は、途中で分岐することによって末端同士が別体となっている。ライトガイドファイバー２３の先端はイメージガイドファイバー２２の先端に隣接しているため、ライトガイドファイバー２３の先端より出射される光は、撮像対象に照射される。その結果、撮像対象から反射した光によって対物レンズ２１が光学像を取得することができる。

ここで、イメージガイドファイバー２２とライトガイドファイバー２３を構成する光ファイバーは、通信の分野でも使用され、データを光信号に変換して伝送することが可能なケーブルである。光ファイバーは、屈折率の高い材質で作られたコアを屈折率の低いクラッドで覆う構造となっており、コアとクラッドの境目（境界面）に光を反射させることで光学像を伝送する。このような光ファイバーが大きく屈曲した状態では、境界面に対する光の入射が変化し、光が境界面で反射せずにクラッドに漏えいする虞がある。その結果、光ファイバーの曲がり具合によっては、漏えいによる光の損失が発生する。また、光ファイバーを大きく曲げると、コアが断線する可能性もある。以上の理由から、光ファイバーには、許容曲げ半径が定められており、これ以下に曲げて使用しないことが好ましい。一般に、光ファイバーの許容曲げ半径は、３０ｍｍ程度とされる。そのため、本実施形態に用いられるファイバースコープ２は、イメージガイドファイバー２２とライトガイドファイバー２３の部分を保護チューブ２４で覆うことによって、光ファイバーの折れ曲がりや破損を防止している。

［接続具２００］
次に、本実施形態に係る接続具２００について説明する。図５は、本実施形態に係る接続具２００の構成を示す図である。図６は、接続具２００を後方から見た図である。図７は、接続具２００を右方向から見た図である。以下、特に説明の無い限り、接続具２００の前後方向、上下方向及び左右方向は、図中の矢印で示される上下方向及び左右方向で定義される。図６に示すように、接続具２００は、タブレットＰＣ１を保持する保持部１０と、保持部１０の後側に取付けられる光学ユニット２０と、を有する。光学ユニット２０は、タブレットＰＣ１とファイバースコープ２とを光学的に接続することによって、ファイバースコープ２が取得した光学像をカメラ１１に伝送する。また、光学ユニット２０は、スコープシステム１００を起立させるスタンドとしての機能も有する。

図５に示すように、保持部１０は、タブレットＰＣ１を収容する収容部３と、収容部３の前側に設けられるとともにタブレットＰＣ１の脱落を抑制する蓋部４と、を有する。

収容部３は、タブレットＰＣ１よりも一回り大きな板状の外形を有している。収容部３は、前後方向に対向配置された前壁面３１と後壁面３２と、左右方向に対向配置された右壁面３５と左壁面３６と、上下方向に対向配置された上壁面３３と下壁面３４と、を有する。前壁面３１には、タブレットＰＣ１を収容可能な窪みである収容ポケット３７が形成されている。収容ポケット３７は、タブレットＰＣ１の正面視における外形と略同形状を有するとともに前壁面３１と略平行なポケット底面３７１と、ポケット底面３７１の周縁から立設して前壁面３１に連なる側壁面３７２と、によって形成されている。ポケット底面３７１は、タブレットＰＣ１が収容されたときにタブレットＰＣ１の背面に当接する面である。側壁面３７２は、タブレットＰＣ１が収容されたときにタブレットＰＣ１の右側面、左側面、上側面、下側面に当接する面である。側壁面３７２の高さ、即ち、収容ポケット３７の深さは、タブレットＰＣ１の厚みと同程度である。

また、収容部３には、ポケット底面３７１から後壁面３２まで貫通する穴であるレンズ穴３７３が形成されている。レンズ穴３７３は、カメラレンズ１１１よりも若干大きい径を有しており、タブレットＰＣ１が収容されたときにカメラレンズ１１１と重なる位置に配置されている。

蓋部４は、収容部３と略同形状となる板状の外形を有し、収容部３の前壁面３１を覆うように取付けられる。また、蓋部４には、ユーザが収容部３に収容されたタブレットＰＣ１のタッチパネル１３やホームボタン１４を操作するための窓部４１が形成されている。窓部４１は、蓋部４を正面から背面まで貫通する略矩形状の穴であり、ディスプレイ１２と略同等の大きさを有している。蓋部４は、収容部３に対して着脱可能に構成されており、例えば、ねじ等によって収容部３の前壁面３１に固定される。

［光学ユニット２０］
光学ユニット２０は、収容部３の後壁面３２に取付けられ、後述するリレー光学系６と照明部７と、それらを収容する箱体である筐体部５と、を有する。

図５、７に示すように、筐体部５は、大まかに、一対の対向する面を湾曲させた直方体の外形を有している。具体的には、筐体部５は、収容部３に取付けられる取付平面５１と、取付平面５１に対向する操作平面５２と、ファイバースコープ２が接続される接続平面５３と、接続平面５３に対向する平面と、凸に湾曲した一対の対向する湾曲面５４，５４と、を有する。

図６、７に示すように、光学ユニット２０は、筐体部５の取付平面５１が収容部３の後壁面３２に当接し、接続面が左右何れかの方向に向くとともに湾曲面５４，５４が上下方向に向くようにして保持部１０に取付けられる。接続平面５３は左右何れの方向に向いてもよいが、本実施形態では例示として接続具２００において左方向に向いている。筐体部５は、収容部３に対して着脱可能に構成されている。筐体部５は、例えば、ねじ等によって収容部３の後壁面３２に固定される。

図６に示すように、筐体部５の操作平面５２には光学フィルター６２３（図９参照）のオン／オフを切り替えるための摘み部６２２や、カメラ１１に撮像される光学像のピントを調整するための固定ねじ６３４が設けられている。また、接続面にはイメージガイドファイバー２２の末端が接続されるコネクタ６１１と、ライトガイドファイバー２３の末端が接続されるコネクタ７１が設けられている。

また、下側の湾曲面５４には、操作平面５２と一対の湾曲面５４に沿う形状を有するスタンド片５５がヒンジ接続されている。スタンド片５５は、図７に示す操作平面５２と当
接した当接姿勢と図８に示す操作平面５２から離間した展開姿勢との間に姿勢を変化させることができる。図８に示すように、スタンド片５５が展開姿勢となることで、スタンド片５５と保持部１０の下壁面３４とで接地して接続具２００を起立させることができる。これにより、ユーザは、卓上や作業台の上にタブレットＰＣ１を載置した状態で撮像対象の撮像を行うことができる。また、筐体部５は、スタンド片５５が当接姿勢となることで、ユーザに把持されるグリップとして機能する。

筐体部５の内部には、ファイバースコープ２のイメージガイドファイバー２２から出力された光学像をカメラ１１に伝送するリレー光学系６と、ファイバースコープ２のライトガイドファイバー２３に光を供給する照明部７が収容されている。図９は、光学ユニット２０の内部構成を説明するための図である。なお、図９においては、筐体部５と保持部１０の図示を省略している。

照明部７は、ライトガイドファイバー２３の末端が接続されるコネクタ７１と、所定の強度で発光する光源７２と、を有する。光源７２は、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）光源である。光源７２は、筐体部５の外部に設けられたスイッチ（図示なし）をユーザが操作することによって、点消灯することができる。光源７２部の光は、コネクタ７１を介してライトガイドファイバー２３に供給される。

図９における実線Ｐは、イメージガイドファイバー２２の光軸上を進行する光の経路を示している。即ち、経路Ｐは、リレー光学系６において撮像対象の光学像がイメージガイドファイバー２２からカメラ１１に至るまでの光学像の経路を示している。経路Ｐにおいてファイバースコープ２側を上流、カメラ１１側を下流とする。

図９に示すように、リレー光学系６には、経路Ｐの上流から順に、入力部６１と、フィルター部６２と、フォーカス調整部６３と、第１反射部材６４及び第２反射部材６５と、カメラレンズ１１１に接続される出力部６６と、が配置されている。図９の経路Ｐに示されるように、光学像は、カメラ１１の光軸と直交する第１の方向からリレー光学系６に入力され、第１反射部材６４によって光軸および第１方向と直交する第２方向へと進行方向を変化させ、第２反射部材６５によって光軸と平行な方向に進行方向を変化させ、カメラレンズ１１１に到達する。以下、リレー光学系６の構成について詳しく説明する。

入力部６１は、イメージガイドファイバー２２の末端が接続されるコネクタ６１１と、コネクタ６１１に保持されたリレーレンズ６１２と、を有する。コネクタ６１１には、イメージガイドファイバー２２の末端が第１方向から接続される。即ち、イメージガイドファイバー２２の光軸は第１方向と平行となる。第１方向はカメラ１１の光軸と直交する方向であることから、イメージガイドファイバー２２はタブレットＰＣ１の後面の法線と直交する方向から接続されることとなる。

図１０は、入力部６１にイメージガイドファイバー２２が接続された状態を示す図である。図１０に示すように、リレーレンズ６１２は、イメージガイドファイバー２２の末端が接続されたときに、イメージガイドファイバー２２の光軸とリレーレンズ６１２の光軸とが一致するように配置されている。リレーレンズ６１２は、イメージガイドファイバー２２の末端面２２１の倒立像を結像する。これにより、末端面２２１に表示された撮像対象物の光学像が反転する。

フィルター部６２は、光の特定波長を反射、吸収、透過等することで、光量や色調を調整する各種の光学フィルター６２３と、光学フィルター６２３を保持するフィルターホルダー６２１と、を有している。フィルターホルダー６２１には、図６で示した筐体部５の外部に突出する摘み部６２２が設けられている。フィルターホルダー６２１は、筐体部５
の外部からユーザが摘み部６２２を操作することによって、光学フィルター６２３の位置を、経路Ｐ上と経路Ｐ外との間で移動させることができる。これにより、ユーザの手動操作による光学フィルター６２３のＯＮ／ＯＦＦの切り替えが可能となっている。なお、フィルター部６２に用いられる光学フィルター６２３は、光学像のグレアを低減するための偏光フィルターや、赤外線をカットする赤外線カットフィルターや、Ｒ、Ｇ、Ｂの色光を分離して透過させる色分離フィルター等、種々のフィルターを選択することができる。

フォーカス調整部６３は、光学像のフォーカスを機械的に調整する光学部材である。フォーカス調整部６３は、第１方向に平行となるように配置された内筒６３２と、内筒６３２の内部に設けられたフォーカスレンズ６３３と、内筒６３２をスライド可能に収容する外筒６３１と、を有している。フォーカスレンズ６３３は、光軸がリレーレンズ６１２の光軸と同軸となるように設けられている。また、外筒６３１の側面には、長手方向が外筒６３１の軸方向と一致する長穴が貫通している。また、図６で示した筐体部５の操作面に形成された穴から挿通された固定ねじ６３４のねじ部が、長穴に挿通されて内筒６３２の側面に螺合している。図６に示すように、固定ねじ６３４のねじ頭は、操作面の外部に露出していることから、ユーザは、固定ねじ６３４のねじ頭を摘んで内筒６３２を外筒６３１に対してスライドさせ、固定ねじ６３４を締めることによって、内筒６３２を外筒６３１に固定することができる。これにより、フォーカスレンズ６３３を任意の位置に調整可能となり、光学像のピントを調整することが可能となる。フォーカスレンズ６３３は、リレーレンズ６１２から伝送される光学像を反転させる。

第１反射部材６４と第２反射部材６５は、光を反射可能な光学部材である。第１反射部材６４と第２反射部材６５は、本発明の「屈曲光学部材」に相当する。第１反射部材６４は、光学像を反射することによって、光学像の進行方向を第１方向から第２方向へと変化させる。第１反射部材６４は、略三角柱形状を有する直角プリズムである。第１反射部材６４の軸方向における断面は、直角二等辺三角形を形成している。ここで、軸方向視において直交する２面をそれぞれ、第１入射面６４１、第１出射面とし、斜面を第１反射面６４３とする。第１反射部材６４は、第１入射面６４１とフォーカスレンズ６３３の光軸とが直交するとともに、フォーカスレンズ６３３から出射される光が、第１入射面６４１に入射する向きで配置される。第１方向から第１入射面６４１に入射した光は、第１反射面６４３で全反射されることで第２方向へと進行方向を変化させて、第１出射面から出射される。これにより、光学像の進行方向が第１方向から第２方向へと変化する。このとき、光学像は、光が第１反射面６４３で反射されることによって像を反転させる。

第２反射部材６５は、光学像を反射することによって、光学像の進行方向を第２方向からカメラ１１の光軸と平行な方向へと変化させる。第２反射部材６５は、第１反射部材６４と同様に、略三角柱形状を有する直角プリズムである。軸方向視において直交する２面をそれぞれ、第２入射面６５１、第２出射面６５２とし、斜面を第２反射面６５３とする。第２反射部材６５は、カメラ１１の光軸上に位置するとともに、第１反射部材６４から出射される光が第２入射面６５１に直交する方向から入射するように配置される。第２方向から第２入射面６５１に入射した光は、第２反射面６５３で全反射されることでカメラ１１の光軸と平行な方向へと進行方向を変化させ、第２出射面６５２から出射される。これにより、光学像の進行方向が第１方向から第２方向へと変化する。このとき、光学像は、光が第２反射面６５３に反射されることによって像を反転させる。

出力部６６は、筐体部５の取付平面５１を貫通する筒である案内筒を有している。案内筒は、中心軸がカメラ１１の光軸と一致するように設けられ、一部が筐体部５から突出して保持部１０のレンズ穴３７３に挿入される。案内筒は、フォーカスレンズ６３３から伝送される光学像を、保持部１０のレンズ穴３７３を介してカメラ１１のカメラレンズ１１１に伝送する。また、出力部６６は、第２反射部材６５から伝送される光学像を所定の倍
率で拡大する接眼レンズを有していてもよい。

以上のようなリレー光学系６において、イメージガイドファイバー２２の末端面２２１における光学像は正立像であり、リレーレンズ６１２とフォーカスレンズ６３３と第１反射部材６４と第２反射部材６５とにおいて反転を繰り返し、最後には、正立像としてカメラ１１に伝送される。

［使用方法］
次に、本実施形態に係るスコープシステム１００による撮像対象の撮像方法について説明する。図１１は、システムの組み立て方法を示す図である。まず、ユーザは、接続具２００を、収容部３に光学ユニット２０が固定され、収容部３と蓋部４とを分離した状態にする。この状態で、収容部３にタブレットＰＣ１を収容し、蓋部４を収容部３に固定することによって、タブレットＰＣ１に接続具２００が装着される。そして、イメージガイドファイバー２２の末端を光学ユニット２０のコネクタ６１１に接続し、ライトガイドファイバー２３の末端をコネクタ６１１に接続することで、接続具２００にファイバースコープ２が接続される。これにより、図１に示すスコープシステム１００が組み立てられる。なお、スコープシステム１００は、使用環境に応じてスタンド片５５を図８に示す展開姿勢にしてタブレットＰＣ１を卓上等に起立させてもよいし、スタンド片５５を図６に示す当接姿勢のままにして光学ユニット３０をグリップとして把持されてもよい。

次に、図１に示すように、イメージガイドファイバー２２の先端に設けられた対物レンズ２１を撮像対象に向けた状態で照明部７の光源７２を発光させると、光源７２からの光がライドガイドファイバーの先端から照射され、撮像対象に反射した光による光学像が対物レンズ２１、イメージガイドファイバー２２、リレー光学系６を介してカメラ１１に伝送される。

この状態で、ユーザによるタッチパネル１３の指定操作によりカメラ１１が起動していると、光学像がカメラレンズ１１１に取り込まれ、画像処理部によって電子画像に変換されることにより、図１に示すように、撮像対象の電子画像がリアルタイムにディスプレイ１２に表示される。これによりユーザは、ディスプレイ１２に表示される電子画像を視認することで、撮像対象を観察することができる。また、タッチパネル１３やホームボタン１４のシャッター操作によって、任意のタイミングにおける静止画を記録することができる。

なお、ＣＰＵ１５１は、撮像素子１１２が捉えた像のコントラストに基づいてカメラレンズ１１１を可動させることにより、ピントの自動調整（オートフォーカス）を実行している。オートフォーカスによる電子画像のピント調整のみではピントの調整が不十分である場合は、図６に示す固定ねじ６３４を操作してフォーカス調整部６３のフォーカスレンズ６３３の位置を手動で調整することによってピントを調整してもよい。

ここで、カメラ１１が取得する電子画像は、撮像対象の光学像を表示したイメージガイドファイバー２２の末端面２２１を撮像したものである。このようなスコープシステム１００においては、イメージガイドファイバー２２とリレーレンズ６１２の光軸ずれ等、光学部材同士の光軸ずれが生じる場合がある。その場合、図１２Ａに示すように、イメージガイドファイバー２２の末端面２２１が電子画像の中心Ｃからずれて表示され、それにより、電子画像内における撮像対象の光学像の位置が画像中心Ｃからずれて表示される可能性がある。本実施形態に係るシステムは、記憶部１５２に記憶された画像補正アプリケーションプログラム（以下、画像補正プログラム）を使用することによって、上述した光軸ずれによる電子画像のずれを補正してもよい。画像補正プログラムは、ＣＰＵ１５１を、本発明の画像補正手段として機能させる。画像補正プログラムがユーザによるタッチパネ
ル１３の指定操作によって起動されると、ＣＰＵ１５１が画像補正プログラムに基づいて末端面２２１の中心位置がずれているか否かを判定する。この判定は、画像内のエッジ検出によって末端面２２１の中心位置を検出することによって行われる。末端面２２１の中心位置が画像中心Ｃからずれている場合は、画像中心Ｃに位置するように電子画像を補正する。これにより、図１２Ｂに示すように、撮像対象の光学像を画像中心Ｃに表示させることができる。

また、照明部７は、タブレットＰＣ１に備え付けられているライトを光源７２として利用してもよい。その場合、照明部７は、直角プリズムや光ファイバー等の任意の光学部材を用いてライトから照射される光をライトガイドファイバー２３に伝送する。

［作用・効果］
以上のように、実施形態１に係る接続具２００によれば、保持部１０によってタブレットＰＣ１を保持し、光学ユニット２０によってイメージガイドファイバー２２から出力される光学像をタブレットＰＣ１のカメラに伝送することができる。これにより、タブレットＰＣ１のカメラ１１によって光学像を撮像し、のディスプレイ１２に電子画像を表示することができる。その結果、ファイバースコープ専用のカメラやディスプレイを用意する必要がないため、スコープシステム１００の携帯性を向上させることができる。

ここで、上述したように、光ファイバーには許容曲げ半径が定められている。そのため、イメージガイドファイバー２２をカメラ１１の光軸と平行に、即ち、タブレットＰＣ１の後面の法線方向と平行に光学ユニット２０に接続すると、イメージガイドファイバー２２を許容曲げ半径以下に曲げることができないことから、イメージガイドファイバー２２が後面の法線方向に嵩張る可能性がある。

一方で、実施形態１に係る光学ユニット２０は、イメージガイドファイバー２２がカメラ１１の光軸と直交する方向から接続されるため、イメージガイドファイバー２２をタブレットＰＣ１の後面に沿う姿勢とすることができる。その結果、イメージガイドファイバー２２がタブレットＰＣ１の後面の法線方向に嵩張ることが抑制され、スコープシステム１００の全体のサイズをコンパクトにすることできる。

また、リレー光学系６は、第１反射部材６４によって光学像の進行方向を第１方向から第２方向に変更させ、第２反射部材６５によって光学像の進行方向を第２方向からカメラ１１の光軸方向に変更させることによって、カメラ１１に光学像を伝送する。即ち、リレー光学系６は、第１反射部材６４と第２反射部材６５の配置によって、光学像の進行方向を上下左右に自在に制御することができる。これによれば、光学ユニット２０に設けられた光学部材のレイアウトの自由度を向上させることができる。その結果、光学ユニット２０のサイズをよりコンパクトにすることが可能となる。なお、第１方向と第２方向は、必ずしも直交しなくてもよい。

また、実施形態１に係る光学ユニット２０は、リレー光学系６においてイメージガイドファイバー２２から出力される光学像を正立像としてカメラ１１に伝送することができる。その結果、正立像を得るためにタブレットＰＣ１によって電子画像を反転処理する必要がない。

ここで、リレー光学系６において光学像が反転する回数をＮとすると、Ｎはカメラ１１に伝送される光学像が正立像となる数であればよい。例えば、イメージガイドファイバー２２から出力される光学像が正立像である場合は、Ｎを偶数とすることで、正立像を出力することができる。反対に、イメージガイドファイバー２２から出力される光学像が倒立像である場合は、Ｎを奇数とすればよい。これにより、撮像対象の光学像を正立像として
カメラ１１で撮像することができる。Ｎの大きさは、反射部材の数量を変える等して反射回数を変化させることによって調節することができる。

なお、第１反射部材６４および第２反射部材６５は、例えば、表面に形成された金属膜によって光学像を反射する平面ミラーや、ビームスプリッタであってもよい。

また、実施形態１に係るスコープシステム１００は、タブレットＰＣ１の制御装置１５によって画像内における光学像の位置を補正することができるため、光学ユニット２０に別途、光軸を調整する機構を設ける必要がなく、光学ユニット２０をコンパクトにすることできる。その結果、スコープシステム１００の携帯性が向上している。

また、画像補正プログラムは、観察中における光学像の向きを一定に保つように電子画像を回転補正してもよい。具体的には、ＣＰＵ１５１は、画像補正プログラムに基づいて、撮像対象の観察中に電子画像内の光学像が回転したことを検出すると、電子画像を回転させて光学像の向きを補正する。これにより、撮像対象の観察中にイメージガイドファイバー２２が光軸回りに回転しても、画像内の光学像の天地を一定に保つことができる。

なお、画像補正プログラムは、上述した位置補正や回転補正の他にも、イメージガイドファイバー２２を構成する各光ファイバーのクラッドが表示されることによる電子画像のノイズを除去するノイズ除去補正を行ってもよい。画像補正プログラムは、シャッター操作によって静止画を取得するときのみ、ノイズ除去補正を実行してもよい。観察時にはノイズ除去補正を実行しないことによって、ＣＰＵ１５１の処理負担を軽減することができる。

なお、本実施形態に係る接続具２００は、保持部１０と光学ユニット２０とが互いに着脱可能な別体として構成されているが、保持部１０と光学ユニット２０は一体成形されていてもよい。

［変形例１］
図１３Ａ，１３Ｂは、変形例１に係る保持部１０Ａを示す図である。変形例に係る保持部１０Ａは、蓋部４Ａに形成された窓部４１Ａが広く形成されている。窓部４１Ａは、タブレットＰＣ１の前面の下縁付近のみに当接するように形成されている。また、収容部３の後壁面３２の上縁付近には、断面が略コ形状のフック片７Ａがヒンジ接続されている。フック片７Ａは、図１３Ａに示す上壁面３３から離れた離間姿勢と図１３Ｂに示す上壁面３３に当接する係合姿勢との間で姿勢を変化可能となっており、係合姿勢の状態で、タブレットＰＣ１の前面における上縁付近に当接するように形成されている。この保持部１０Ａにおいては、フック片７Ａを離間姿勢にしてタブレットＰＣ１を収容ポケット３７に収容してからフック片７Ａを係合姿勢とすることによって、タブレットＰＣ１の前面の下縁付近が蓋部４によって抑えられ、上縁付近がフック片７Ａによって抑えられる。これにより、収容されたタブレットＰＣ１の脱落が抑制される。

［変形例２］
図１４Ａ，１４Ｂは、変形例２に係る保持部１０Ｂを示す図である。図１４Ａ，Ｂに示すように、保持部１０Ｂの収容部３Ｂと蓋部４Ｂとがヒンジ接続されて蓋部４Ｂを開閉可能としてもよい。変形例に係る収容部３Ｂは、前壁面３１の下縁に蓋部４Ｂの下縁がヒンジ接続されている。これにより、蓋部４Ｂは、図１４Ａに示す前壁面３１から離れた開姿勢と、図１４Ｂに示す前壁面３１を覆う閉姿勢との間で姿勢を変化可能となっている。また、収容部３Ｂの後壁面３２の上縁付近には、断面が略半円状のフック片７Ｂがヒンジ接続されている。フック片７Ｂは、蓋部４Ｂが閉姿勢の状態で蓋部４Ｂの上縁と係合することで、蓋部４Ｂの閉姿勢を維持する。これにより、収容されたタブレットＰＣ１の脱落が
抑制される。

［変形例３］
図１５は、変形例３に係るスコープシステム１００Ｃのブロック図である。一般に、ファイバースコープ２は、人体に用いられることから、使用回数の上限（以下、許容使用回数）が設定されている。図１５に示すように、変形例３に係る接続具２００Ｃの光学ユニット２０Ｃは、イメージガイドファイバー２２の末端に設けられた識別素子２５を認識する識別素子認識部８と、識別素子２５から読み取った識別情報をタブレットＰＣ１に送信する通信部９と、を有する。識別素子２５には、そのファイバースコープ２に固有のＩＤ（識別情報）が記録されている。識別素子２５は、例えば、ＲＦＩＤ（radio frequency identifier）タグであり、識別素子認識部８は、例えば、ＲＦＩＤタグを検出可能なＲＦＩＤリーダである。識別素子認識部８は、イメージガイドファイバー２２がコネクタ６１１に接続されるとＲＦＩＤタグを検出する。タブレットＰＣ１の制御装置１５は、プログラムに基づいて通信部９と無線通信を実行することで、識別素子認識部８が取得した識別情報を取得する。制御装置１５と通信部９の無線通信は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠したものである。制御装置１５のＣＰＵ１５１は、取得した識別情報と当該識別情報を取得した回数に基づいて、当該ファイバースコープ２が使用された回数を算出する。ＣＰＵ１５１は、当該ファイバースコープ２が使用された回数が許容使用回数を超えた場合、ディゼーブル（使用不可）であることをディスプレイ１２に表示させる。

＜実施形態２＞
図１６Ａは、実施形態２に係る光学ユニット３０とファイバースコープ２Ｄのイメージガイドファイバー２２Ｄとの接続部分を示す図である。実施形態２では、２つのボールレンズによってタブレットＰＣ１とファイバースコープ２Ｄとを光学的に接続する。

実施形態２で用いられるボールレンズは、球形状を有し、焦点位置から出射される光をコリメイトする機能を有する。また、ボールレンズは、曲率半径が小さいため、同径の非球体レンズと比較して焦点距離が短いという特徴を有する。２つのボールレンズは、それぞれ、光学ユニット３０に設けられた第１ボールレンズ３０１と、イメージガイドファイバー２２Ｄの末端に設けられた第２ボールレンズ２２０である。

実施形態２に係る光学ユニット３０は、保持部１０に設けられる連結筒３０２と、連結筒３０２の内部に配置される第１ボールレンズ３０１と、を有する。連結筒３０２は、保持部１０のレンズ穴３７３と同軸となるように設けられている。第１ボールレンズ３０１は、光軸がカメラ１１の光軸と一致するように設けられている。連結筒３０２は、本発明の「連結部材」に相当する。

第２ボールレンズ２２０は、光軸がイメージガイドファイバー２２Ｄの光軸と一致するとともに中心位置とイメージガイドファイバー２２Ｄの末端との距離が焦点距離となるように設けられている。このようなイメージガイドファイバー２２Ｄと光学ユニット３０との接続は、イメージガイドファイバー２２Ｄの末端を連結筒３０２に挿入することによってなされる。

図１６Ａに示すように、イメージガイドファイバー２２Ｄと光学ユニット３０とが接続された状態では、第１ボールレンズ３０１の光軸と第２ボールレンズ２２０の光軸が一致し、イメージガイドファイバー２２Ｄの末端面２２１からの光線が第２ボールレンズ２２０にコリメイトされて第１ボールレンズ３０１に入射することで、カメラレンズ１１１に光学像が伝送される。

ここで、図１６Ｂは、比較例に係る光学ユニット３０Ｅとファイバースコープ２Ｅのイ
メージガイドファイバー２２Ｅとの接続部分を示す図である。比較例では、第１ボールレンズ３０１と第２ボールレンズ２２０に代えて、第１非球体レンズ３０１Ｅと第２非球体レンズ２２０Ｅとが設けられている。第１非球体レンズ３０１Ｅと第２非球体レンズ２２０Ｅは、非球形状を有する一般的な対物レンズである。第１非球体レンズ３０１Ｅと第２非球体レンズ２２０Ｅの焦点距離は、第１ボールレンズ３０１と第２ボールレンズ２２０の焦点距離よりも長い。そのため、図１６Ｂに示すように、連結筒３０２Ｅは、連結筒３０２よりも長くなる。即ち、光学ユニット３０Ｅとイメージガイドファイバー２２Ｅとの接続部分は、光学ユニット３０とイメージガイドファイバー２２Ｄとの接続部分よりもカメラ１１の光軸方向に長尺となる。

以上のように、実施形態２に係る光学ユニット３０によれば、第１非球体レンズ３０１Ｅと第２非球体レンズ２２０Ｅよりも焦点距離の短い第１ボールレンズ３０１と第２ボールレンズ２２０を用いることによって、光学ユニットとイメージガイドファイバーとの接続部分を比較例よりも短く形成することができる。その結果、光学ユニット３０をコンパクトにすることでき、スコープシステム１００の携帯性を更に向上させることができる。更に、ボールレンズは球体であることから、ボールレンズが傾くことによる光軸の傾きが抑制される。その結果、通常の対物レンズを用いるよりもレンズの保持機構を簡素に構成することができ、保持機構における設計上の許容差を大きくすることができる。

なお、実施形態２では、２つのボールレンズによってタブレットＰＣ１とファイバースコープ２Ｄとを光学的に接続したが、本発明は上述した態様に限定されない。図１６Ｃの変形例に示されるように、ボールレンズは、光学ユニット側のみに設けられていてもよい。図１６Ｃでは、光学ユニット３０側に設けられた第１ボールレンズ３０１と、イメージガイドファイバー２２Ｅ側に設けられた第２非球体レンズ２２０Ｅとによって光学ユニット３０とイメージガイドファイバー２２Ｅとを光学的に接続している。こうすることによっても、一般的な対物レンズを２つ用いて接続する比較例よりも、光学ユニット３０をコンパクトに構成することができる。

なお、第２ボールレンズ２２０は、実施形態１における入力部６１のコネクタ６１１内に、リレーレンズ６１２に代えて配置されていてもよい。

＜その他＞
上述の実施形態及び変形例に記載した内容は、可能な限り組み合わせて実施することができる。

１・・・カメラ付きタブレット型パソコン
１１・・・カメラ
１２・・・ディスプレイ
１３・・・タッチパネル
１４・・・ホームボタン
１５・・・制御装置
２・・・ファイバースコープ
２１・・・対物レンズ
２２・・・イメージガイドファイバー
２３・・・ライトガイドファイバー
３・・・収容部
４・・・蓋部
５・・・筐体部
６・・・リレー光学系
６１・・・入力部
６２・・・フィルター部
６３・・・フォーカス調整部
６４・・・第１反射部材
６５・・・第２反射部材
６６・・・出力部
６７・・・照明部
１０・・・保持部
２０・・・光学ユニット
１００・・・ファイバースコープシステム
２００・・・ファイバースコープ接続具
３０１・・・第１ボールレンズ
２２０・・・第２ボールレンズ

Claims (4)

1. 対物レンズで取得した撮像対象の光学像をイメージガイドファイバーから出力するファイバースコープを携帯端末に設けられたカメラに接続するためのファイバースコープ接続具であって、
   前記携帯端末を保持する保持部と、
   前記保持部に取り付けられるとともに前記カメラの光軸に対して直交する第１の方向から前記イメージガイドファイバーが接続される光学ユニットと、を備え、
   前記光学ユニットは、前記イメージガイドファイバーから出力される前記光学像を前記カメラの光軸と平行な方向から前記カメラに伝送するリレー光学系を備え、
   前記リレー光学系は、光を屈曲させる屈曲光学部材によって前記光学像の進行方向を変更させることで、前記光学像を前記カメラの光軸と平行な方向から前記カメラに伝送し、前記光学像の進行方向を前記第１の方向から第２の方向に変更させる第１の前記屈曲光学部材と、前記光学像の進行方向を前記第２の方向から前記カメラの光軸方向に変更させる第２の前記屈曲光学部材と、前記光学ユニットの外部に突出した摘み部の操作により光学フィルターを前記光学像の経路上と経路外との間で移動可能となるように、前記光学フィルターを保持するフィルター部と、を有することを特徴とするファイバースコープ接続具。
2. 前記屈曲光学部材は、光を反射させることによって光を屈曲させることを特徴とする請求項１に記載のファイバースコープ接続具。
3. 前記光学ユニットは、前記イメージガイドファイバーが前記光学ユニットに接続されたときに前記イメージガイドファイバーの光軸上に位置するように設けられたボールレンズを有していることを特徴とする請求項１又は２に記載のファイバースコープ接続具。
4. 前記光学ユニットは、前記カメラの光軸上に位置するように設けられたボールレンズと、前記イメージガイドファイバーが前記光学ユニットに接続されたときに前記ボールレンズを前記イメージガイドファイバーの光軸上に配置させる連結部材と、を更に備えることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のファイバースコープ接続具。

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