JP2002263057A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】内視鏡及びカメラコントロール等の構成を変更
することなく、かつ先端部にメカニカル機構を設けるこ
となく、重力方向を告知する内視鏡装置を提供するこ
と。 【解決手段】ＣＭＯＳセンサ１６は、水晶振動子３５の
周波数と同じクロック信号と複合同期信号とがＣＰＵ３
３に出力される。また、重力センサ７からＣＰＵ３３に
は、Ｘ方向の振れ及びＹ方向の振れに対応する重力加速
度検知信号が入力される。一方、ＣＰＵ３３からは重畳
信号が出力される。重畳信号は、スイッチ回路３６に入
力される。スイッチ回路３６には白レベル電位発生回路
３７から出力される白レベル信号が入力される。このこ
とにより、ＣＰＵ３３から出力された重畳信号に基づい
て、ＣＭＯＳセンサ１６から出力された映像信号の所定
位置を強制的に所定ライン数だけ白レベル信号にして、
表示装置５に表示された内視鏡画像に重力方向を告知す
る白い指標が表示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、重力方向検出装置
を備えた内視鏡を有する内視鏡装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、体腔内に細長の挿入部を挿入する
ことにより、体腔内臓器等を観察したり、必要に応じ処
置具チャンネル内に挿通した処置具を用いて各種治療処
置のできる内視鏡が広く利用されている。また、工業用
分野においても、ボイラ、タービン、エンジン、化学プ
ラント等の内部の傷、腐食等の観察、検査に工業用内視
鏡が広く用いられている。

【０００３】例えば、本出願人は、特願２０００−１８
３４０５号に、撮像アダプタ内にＬＥＤ照明部、Ｃ−Ｍ
ＯＳセンサ、このＣ−ＭＯＳセンサの撮像面に光学像を
結像させる観察光学系、センサ基板、ＬＥＤ基板等を配
置した内視鏡を提案している。

【０００４】この内視鏡では、所望する画素数や画素構
成、或いはＬＥＤ構成の撮像アダプタを取り付けること
によって検査状況や検査目的に応じた検査を行える。

【０００５】前記内視鏡のＣ−ＭＯＳセンサは、センサ
基板の一面側に固定されており、センサ基板とＬＥＤ基
板とは配線材を介して接続されている。そして、センサ
基板とＬＥＤ基板とは所定間隔で対向配置され、その隙
間に接着剤を充填して一体的に固定されていた。前記セ
ンサ基板は、前記観察光学系を保持するセンサ筐体の端
面に位置決め固定されていた。このセンサ筐体は、撮像
アダプタの外装部材に嵌合して固定される構成部材によ
って保持されていた。

【０００６】一方、特開昭６２−６３９１０号公報に
は、内視鏡の観察光学系内に鋼球を配置したものが示さ
れている。この鋼球は、観察光学系を介して観察される
円形の画像の周縁において画像と重なって観察されるよ
うになっている。つまり、前記鋼球は、画像の周縁に沿
って振れが可能であり、重力方向に位置するように振れ
る。したがって、この鋼球の位置を確認することによっ
て画像と重力方向との位置関係を知ることができる。

【０００７】しかし、この特開昭６２−６３９１０号公
報に示すように鋼球によって画像と重力方向との位置関
係を確認する内視鏡では、内視鏡先端部が急に姿勢変更
された際、鋼球が静止するまでに時間がかかり、その
間、正しい重力方向が判りづらいという不具合がある。
また、鋼球は、常に視野内に存在するので、内視鏡先端
部が例えば真上や真下を向いていると判断できずに、重
力方向を誤認するおそれがあった。さらに、重力方向の
指示が不要な場合でも常に鋼球が視野内に存在して煩わ
しいという不具合もあった。

【０００８】これらの不具合を解消するため、撮像装置
でとらえた観察画像を電気的に回転させることが考えら
れ、そのために、先端部の重力方向を検出する一方、そ
の情報をメモリーや制御回路等を備えた画像を回転させ
るための回路を設けることによって、画像の回転を行え
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記画
像を回転させるための回路を内視鏡先端部に設けると先
端部が大きくなるという不具合が発生する。一方、前記
回路を手元側に設けると、従来のカメラコントロールユ
ニットが使えなくなるばかりでなく、内視鏡先端部に重
力情報を重畳するための回路が必要になる。また、前記
重力情報を重畳させない構成を取る場合には重力信号を
手元側に送信するための信号線を内視鏡に追加しなけれ
ばならない。

【００１０】また、前記特願２０００−１８３４０５号
の内視鏡では落下などによって撮像アダプタの外装部材
に衝撃が加えられると、外装部材から構成部材を介し
て、衝撃が弱められることなく直接センサ筐体に伝達さ
れ、さらにはこのセンサ筐体に保持されている観察光学
系、或いはＣ−ＭＯＳ基板にも伝達され、このＣ−ＭＯ
Ｓ基板と接着剤で一体化したＬＥＤ基板にも伝達され
る。そして、その衝撃によって、観察光学系ではレンズ
破損、Ｃ−ＭＯＳ基板とＬＥＤ基板とでは実装されてい
る電気部品や電気的接続部等に不具合が発生するおそれ
があった。

【００１１】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、内視鏡及びカメラコントロール等の構成を変更す
ることなく、かつ先端部にメカニカル機構を設けること
なく、重力方向を使用者に告知することが可能で、観察
光学系や基板が衝撃によって不具合が発生することを防
止した内視鏡装置を提供することを目的にしている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の内視鏡装置は、
細長で柔軟な挿入部を有する内視鏡と、この内視鏡でと
らえた観察対象物の画像を表示する表示装置とを具備す
る内視鏡装置であって、前記内視鏡の先端部に、観察対
象物を照明するための照明光学系と、この照明光学系で
照らされた観察対象物を観察する撮像光学系と、この観
察光学系でとらえた光学画像を映像信号に変換する撮像
素子と、この撮像素子等を実装する少なくとも１つの基
板と、この基板に配置された重力方向を検出する重力方
向検出装置と、この重力方向検出装置の信号を受け、重
力方向を判別する計算を行って重力方向判別信号を生成
するとともに、前記撮像素子からクロック信号を元に前
記映像信号に前記重力方向判別信号を同期させる所定の
重畳タイミングを生成する演算部と、前記演算部からの
重畳タイミング信号を受けて前記映像信号に前記重力方
向判別信号を重畳する判別信号重畳回路とを設けてい
る。

【００１３】また、前記観察光学系、前記撮像素子及び
前記基板を一体に構成し、これら一体に構成された一体
部と、前記先端部を構成する外装部材又はこの外装部材
に直付けされている部材との間に、衝撃を減衰させる緩
衝部材を配置している。

【００１４】この構成によれば、前記重力方向判別信号
が重畳された映像信号が表示装置に伝送されるので、表
示装置の画面上に内視鏡画像とともに重力方向を示す例
えば指標が表示される。

【００１５】また、外装部材に衝撃が加わると、この外
装部材に加わった衝撃が外装部材から緩衝部材に伝達さ
れるので、観察光学系、撮像素子や基板に緩衝部材で減
衰された衝撃が伝わる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１ないし図９は本発明の一実施
形態に係り、図１は本発明の内視鏡を備えた内視鏡装置
の構成例を説明する図、図２は撮像アダプタの構成を説
明する図、図３はＬＥＤ基板に配置した重力加速度セン
サを示す図、図４は内視鏡装置の電気的な構成を説明す
る図、図５は撮像アダプタ内の回路構成を説明する図、
図６は重力方向検知プログラムのソフトウエアの構成を
説明する図、図７は重力加速度検知信号を説明する図、
図８は判定結果と表示領域との関係を説明する図、図９
は表示装置の画面上に表示される内視鏡画像と指標とを
示す図である。本実施形態においては内視鏡を挿入部の
先端部に撮像アダプタを取り付ける工業用の内視鏡とし
て説明する。なお、図２（ａ）は撮像アダプタの正面
図、図２（ｂ）は図２（ａ）に示すＡ-Ａ線断面図であ
る。

【００１７】図１に示すように本実施形態の内視鏡装置
１は、後述する照明用ＬＥＤ及び撮像素子としてＣ−Ｍ
ＯＳ(相補型金属酸化膜半導体（Complementary Metal-O
xideSemiconductor の略称)イメージセンサ（以下、Ｃ
ＭＯＳセンサと略記する）を内蔵した撮像アダプタ２が
挿入部３ａの先端部に着脱自在に配置される構成の内視
鏡３と、前記挿入部３ａを巻取り収納するドラム４と、
このドラム４から延出するビデオケーブル５ａを介して
接続される例えば液晶モニタ等の表示装置５とで主に構
成されている。

【００１８】なお、前記撮像アダプタ２に内蔵されるＣ
ＭＯＳセンサは、高密度化に適し、小さな電力で動作す
るのが特徴であり、このＣＭＯＳセンサには例えば駆動
信号発生部やノイズ低減回路、出力信号レベル安定化回
路、Ａ／Ｄコンバータ等、カメラとしての機能が全て搭
載されている。したがって、このＣＭＯＳセンサを配置
した撮像アダプタ２からは直接、ＮＴＳＣ方式、ＰＡＬ
方式等の標準ＴＶ信号である映像信号が前記表示装置５
に向けて出力される。

【００１９】また、このＣＭＯＳセンサは、前記ドラム
４内に設けられる乾電池或いは充電池等の電池、又は図
示しない電源コンセントに接続されるＤＣ電源アダプタ
６を介して供給される電源によって駆動される。

【００２０】さらに、前記ドラム４は、フレーム４ａに
回動自在に取り付けられており、このフレーム４ａの所
定位置に設けられている図示しないドラムストッパを適
宜操作することによって、前記ドラム４を回転可能な状
態又は停止状態にすることができるようになっている。

【００２１】図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照して撮像
アダプタ２の構成を説明する。図に示すように撮像アダ
プタ２の外装は、先端側を構成する略筒状の先端側外装
部材１１と、前記先端側外装部材１１の基端側に配置さ
れて基端側を構成する略管状の基端側外装部材１２とで
主に構成されている。この基端側外装部材１２の基端部
には前記挿入部３ａの先端側に配置された図示しない雌
ネジ部を有する二点鎖線に示す連結部３ｂと接続される
接続部２８が設けられている。この接続部２８には脱落
防止機構となる２重ネジ部を構成する２か所の雄ネジ部
２８ａ、２８ｂが形成されている。また、この接続部２
８には電気的な接続部となるコネクタ２９が配置されて
いる。

【００２２】前記先端側外装部材１１の正面略中央部に
は後述する観察光学系に対向する観察用開口１３が形成
され、この観察用開口１３の周囲には所定の間隔で後述
する照明光学系に対向する照明用開口１４が形成されて
いる。

【００２３】前記先端側外装部材１１及び基端側外装部
材１２の内部には照明光学系であるＬＥＤ照明部を構成
する複数のＬＥＤチップ１５、観察光学系を構成するＣ
ＭＯＳセンサ１６、このＣＭＯＳセンサ１６用の基板で
あるＣ−ＭＯＳセンサ回路基板（以下センサ基板と略記
する）１７、前記ＬＥＤ照明部用の基板であるＬＥＤ照
明回路基板（以下ＬＥＤ基板と略記する）１８、前記Ｃ
ＭＯＳセンサ１６の撮像面に光学像を結像させる複数の
光学レンズ１９を配置したレンズ枠２０、このレンズ枠
２０及び前記ＣＭＯＳセンサ１６等が固定される段付形
状のセンサ筐体２１、前記ＬＥＤチップ１５及びセンサ
筐体２１が配置固定されるアダプタ本体２２が設けられ
ている。

【００２４】そして、図３に示すように前記ＬＥＤ基板
１８の例えば裏面中央部には図中矢印で示すＸ方向及び
Ｙ方向の振れを検出する、重力方向検出装置である重力
加速度センサ（以下、重力センサと略記する）７が配置
されている。

【００２５】なお、前記レンズ枠２０内に配置された隣
り合う光学レンズ１９の間にはレンズ間隔を所定の値に
設定する間隔環２３が設けられている。

【００２６】また、符号２４は前記アダプタ本体２２及
びセンサ筐体２１の基端面に例えば接着によって一体に
固定される環状の固定板であり、符号２５は前記センサ
基板１７とＬＥＤ基板１８とを所定間隔で保持する例え
ばエポキシ系の接着剤で形成された接着剤層、符号２６
は前記センサ基板１７及びＬＥＤ基板１８から延出する
電気ケーブル、符号２７はＬＥＤチップ１５の先端に配
置したフードである。

【００２７】そして、前記接着剤層２５によって一体的
に固定されたセンサ基板１７及びＬＥＤ基板１８のう
ち、前記センサ基板１７がセンサ筐体２１の基端面に例
えば接着によって位置決め固定されている。また、前記
先端側外装部材１１、基端側外装部材１２、センサ筐体
２１、アダプタ本体２２、フード部材２７同士の接触面
には、これら接触面から水等が侵入することを防止して
防水構造にするシリコン充填材等が設けている。

【００２８】図４を参照して内視鏡装置１の電気的な構
成を説明する。図に示すように撮像アダプタ２内には前
記ＣＭＯＳセンサ１６を含んだ撮像回路３１と、この撮
像回路３１から出力される映像信号に後述する重力方向
判別信号を重畳する判別信号重畳回路である重畳回路３
２と、演算部となるＣＰＵ３３と、前記重力センサ７を
構成する重力センサ回路３４とが設けられている。

【００２９】前記ＣＰＵ３３には前記撮像回路３１の前
記ＣＭＯＳセンサ１６で発生された駆動信号及び前記重
力センサ回路３４からの出力信号がそれぞれ入力され
る。そして、このＣＰＵ３３では重力センサ回路３４か
らの出力信号から重力方向を判別するための演算処理を
行って重力方向判別信号を生成するとともに、前記ＣＭ
ＯＳセンサ１６からの駆動信号を基に前記Ｃ−ＭＯＳセ
ンサ１６で変換された映像信号に前記重力方向判別信号
を同期させる重畳タイミング信号（以下、重畳信号と略
記する）を生成して、前記重畳回路３２に出力する。

【００３０】このことによって、前記重畳回路３２から
は、前記撮像回路３１から出力された映像信号に重力方
向判別信号が重畳された信号がコネクタ２９に出力さ
れ、このコネクタ２９に接続された挿入部３ａ内を挿通
する信号伝送ケーブル３ｃを介してドラム４内のアンプ
４１に伝送されて増幅されて表示装置５に出力される。
このことにより、表示装置５の画面上には重力方向を示
す後述する指標を備えた内視鏡画像が表示される。な
お、符号４２は前記アンプ４１へ電源を供給するための
電源回路である。

【００３１】図５を参照して撮像アダプタ２の作用を説
明する。図に示すように前記ＣＭＯＳセンサ１６には所
定の周波数でこのＣＭＯＳセンサ１６を動作させるため
の水晶振動子３５が接続されている。このＣＭＯＳセン
サ１６からは、前記水晶振動子３５の周波数と同じクロ
ック信号と複合同期信号とが、それぞれ前記ＣＰＵ３３
に出力される。また、前記重力センサ７から前記ＣＰＵ
３３には、Ｘ方向の振れ及びＹ方向の振れに対応する重
力加速度検知信号が入力される。

【００３２】一方、前記ＣＰＵ３３からは重畳信号が出
力され、この重畳信号がスイッチ回路３６に入力される
構成になっている。また、このスイッチ回路３６には白
レベル電位発生回路３７から出力される白レベル信号
（１Ｖ）が入力される。このことにより、前記ＣＰＵ３
３から出力された重畳信号に基づいて、前記ＣＭＯＳセ
ンサ１６から出力された映像信号の所定位置を強制的に
所定ライン数だけ白レベル信号にして、表示装置５に表
示された内視鏡画像に重力方向を告知する白い印（以下
指標ともいう）が表示されるようにしている。

【００３３】前記コネクタ２９には挿入部３ａ内を挿通
する駆動用ケーブル３ｄを介して、例えばＤＣ電源アダ
プタ６からの電源が供給される。このコネクタ２９に供
給された電源は、電源フィルタ３８を介してＣＭＯＳセ
ンサ１６、ＣＰＵ３３、重力センサ７、白レベル電位発
生回路３７等の各デバイス及びＬＥＤチップ１５にそれ
ぞれ供給される。

【００３４】なお、前記ＬＥＤチップ１５に電源を供給
する電源線は他のデバイスと別系統であり、その中途部
には前記ＣＰＵ３３の入力に接続された中継線の端部が
接続されている。このことによって、ＣＰＵ３３では前
記照明用ＬＥＤ１５への電源供給をモニタできるように
なっている。

【００３５】また、前記ＣＭＯＳセンサ１６とスイッチ
回路３６との間には前記ＣＭＯＳセンサ１６に過電流が
流れることを防止する、例えば７５Ωの負荷抵抗３９が
設けてある。

【００３６】ここで、図６を参照して重力方向検知プロ
グラムのソフトウエアの構成を説明する。重力方向検知
プログラムは、「初期化」、「ＮＴＳＣ／ＰＡＬ検
知」、「キャリブレーション」、「ＥＥＰＲＯＭ内セン
サパルスデータ読み込み」、「重力方向検知」、「メイ
ンループ」、「スリープモード」の各処理で構成されて
いる。

【００３７】前記初期化ではＣＰＵ３３のデータやポー
トの初期化を行う。前記ＮＴＳＣ／ＰＡＬ検知では、複
合同期信号の同期信号をカウントして、ＣＭＯＳセンサ
１６がＮＴＳＣ信号で動いているか、又はＰＡＬ信号で
動いているかを判別する。そして、その判別結果に基づ
いて各パラメータを初期化する。

【００３８】前記キャリブレーションでは、前記重力セ
ンサ７の０点位置を検出し、そのデータをＥＥＰＲＯＭ
に記憶させるものであり、後述するように初期設定時に
行われる。前記ＥＥＰＲＯＭ内センサパルスデータ読み
込みでは、前記重力センサ７の０点位置をＥＥＰＲＯＭ
から読み出して重力方向検知に使用する。

【００３９】そして、重力方向検知では、前記重力セン
サ７から出力されるＸ軸方向、Ｙ軸方向の振れに対応す
る重力加速度検知信号に基づいて重力方向を検出する。
前記スリープモードでは、重力方向検知の結果から、Ｘ
軸方向、Ｙ軸方向に対して上下方向を向いている状態で
あると判断した場合、前記ＣＰＵ３３をスリープモード
に移行させて、以降の表示を出さないようにする。

【００４０】前記メインループは、メイン処理を「ＨＶ
Ｓｙｎｃ Ｏｎ待ち」、「重力方向検知」、「重力方向
値変換処理」、「奇数フィールド時処理」、「表示ライ
ン検知」、「読み飛ばし処理」、「カーソル（白線）表
示」の各処理で構成している。

【００４１】前記ＨＶ Ｓｙｎｃ Ｏｎ待ちでは垂直同期
信号及び水平同期信号の始まりを検出する。前記重力方
向検知ではＸ軸方向、Ｙ軸方向に関する重力加速度検知
信号の大きさをカウントして数字情報に変換する。

【００４２】前記重力方向値変換処理では、０点に対す
るＸ軸方向及びＹ軸方向の振れ量に対応するように変換
された数字情報から上下左右及び斜め方向（４５度方
向）を判定する。前記奇数フィールド時処理では検出し
た垂直同期信号が偶数フィールドであった場合に奇数フ
ィールドの先頭を検出する。

【００４３】前記表示ライン検知では水平同期信号をカ
ウントし、重畳させる指標の重畳位置タイミングを発生
させるために水平ラインの先頭を検出する。前記読み飛
ばし処理では重畳される指標の縦方向を決めるために水
平同期信号をカウントしスキップする。

【００４４】前記カーソル（白線）表示では垂直同期信
号と水平同期信号とをカウントし、表示すべき位置が決
定された後、所定のライン数（例えば４ライン分）に白
レベル信号を出力する。

【００４５】ここで、前記キャリブレーションの詳細を
説明する。上述した通り重力方向を決定する際、重力セ
ンサ７の０点及び＋１Ｇ、−１Ｇにおける大きさＴ１の
値を予め記憶させておく必要がある。そして、このキャ
リブレーションモードに移行するために、照明用ＬＥＤ
１５への電源供給を利用する。

【００４６】つまり、照明用ＬＥＤ１５の電源は、ＣＰ
Ｕ３３に接続されているので、このＣＰＵ３３で照明用
ＬＥＤ１５への電源出力が１００ｍｓｅｃＯＦＦ、その
後５０ｍｓｅｃ ＯＮ後にＯＦＦになったことを検出し
たとき、ＣＰＵ３３ではキャリブレーションモードに移
行する。

【００４７】このキャリブレーションモードでは、撮像
アダプタ２を図示しない治具に配置して所定の回数だけ
上下左右方向に３６０度回転させる。このことにより、
前記ＣＰＵ３３に重力センサ７からのＸ軸方向の振れ及
びＹ軸方向の振れに応じた重力加速度検知信号が入力さ
れ、その中の最大値と最小値とを求めることによって、
重力センサ７の＋１Ｇにおける数値、及び−１Ｇにおけ
る数値が分かる。その後、中央値である０点を計算によ
って求める。

【００４８】そして、前記照明用ＬＥＤ１５への電源が
再びＯＮにされることで、この作業を終了し、ＥＥＰＲ
ＯＭに０点及び＋１Ｇと−１Ｇのそれぞれの数値を書き
込んでキャリブレーションを終了する。

【００４９】ここで、重力方向検知プログラムの動作例
を説明する。前記撮像アダプタ２に前記挿入部３ａの駆
動用ケーブル３ｄを経由して電源が供給されると、その
電源は電源フィルタ３８を通ってＣＭＯＳセンサ１６、
ＣＰＵ３３、重力センサ７、白レベル電位発生回路３７
等に供給されるとともに、各照明用ＬＥＤ１５に供給さ
れる。

【００５０】前記ＣＭＯＳセンサ１６に電源が供給され
ると、ＮＴＳＣ或いはＰＡＬ等の所定の標準ＴＶ信号を
出力する。つまり、複数の光学レンズ１９を通過してＣ
−ＭＯＳセンサ１６に結像された光学像が標準ＴＶ信号
に変換されてコネクタ２９及び挿入部３ａ内の信号伝送
ケーブル３ｃを経由してドラム４内のアンプ４１に伝送
される。なお、前記ＣＭＯＳセンサ１６からのクロック
信号は、この場合、４ｆｓｃでサブキャリア周波数の４
倍のクロックが出力され、ＣＰＵ３３に供給されてその
クロックでこのＣＰＵ３３が動作する。

【００５１】一方、前記重力センサ７に電源が供給され
ると、図７に示すように重力加速度検知信号を出力す
る。この重力加速度検知信号は、一定の周期Ｔ２で繰り
返されるデジタル信号で、重力加速度に応じてＴ１が変
化する。つまり、加速度０の場合にはＴ１は周期Ｔ２の
略半分の値であり、＋１Ｇと−１Ｇとに相当する加速度
の範囲でＴ１の大きさが増減する。なお、この重力加速
度検知信号は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれについ
て出力されて前記ＣＰＵ３３に入力される。

【００５２】前記ＣＰＵ３３に電源が供給されるとま
ず、初期化処理を行って各パラメータと入力出力ポート
とを初期化する。そして、ＣＰＵ３３では前記クロック
信号を基準にして垂直同期信号のタイミングを検出し、
ＮＴＳＣ／ＰＡＬの検知を行い、ＣＰＵ３３の動作モー
ドを設定する。

【００５３】次に、このＣＰＵ３３ではＥＥＰＲＯＭに
記憶されている０点に相当するＴ１の数値及び＋１Ｇと
−１Ｇとにそれぞれ相当するＴ１の数値をそれぞれＸ軸
方向及びＹ軸方向について読み出しておく。この数値は
それぞれ以後の処理に使用する。

【００５４】次いで、このＣＰＵ３３では、重力センサ
７からの出力、すなわちＸ軸方向とＹ軸方向の重力加速
度検知信号の大きさＴ１を読み取り、ＥＥＰＲＯＭから
読み出した数値と比較する演算を行う。つまり、それぞ
れの軸の数値が０点の数値に近いか否かを判定する。

【００５５】そして、その判定の結果、Ｘ軸方向及びＹ
軸方向が共に０点に近かった場合には、撮像アダプタ２
が上方向又は下方向を向いていると判断して、スリープ
モードに移行する。このことにより、以後このＣＰＵ３
３からは重畳信号を発生しないので、内視鏡画像内に重
力方向を示す指標が表示されなくなる。なお、画面上に
指標を出したくない場合には、予め撮像アダプタ２の先
端面を上方向又は下方向に向けた状態で電源を入れる。
すると、内視鏡画像上に指標が表示されない。

【００５６】一方、前記判定の結果、Ｘ軸方向又はＹ軸
方向の少なくとも一方が０点に近くなかった場合にはメ
インループに移行して、メインループ内のプログラムだ
けを実行する。

【００５７】このメインループに移行するとまず、重力
方向検知を行い重力センサ７からのＸ軸方向及びＹ軸方
向に関する重力加速度検知信号の大きさＴ１をそれぞれ
数値に変換し、その後、重力方向値変換処理を行う。こ
の重力方向値変換処理は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の重力
加速度検知信号に対応するそれぞれの数字情報から重力
方向が表示装置の画面上の上下左右のどの位置になるか
を判定するものであり、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞ
れの座標値から、例えば図８に示すように上、右上、
右、表示無しを判定する。なお、本図は第１象限を示す
ものであり、他の象限でも同様に上、左上、左、表示無
し、或いは左、左下、下、表示無し、或いは下、右下、
右、表示無しが判定される。

【００５８】そして、重力方向が画面上の上、右上、
右、右下、下、左下、左、左上の８方向の内、どの位置
かを判定した後、ＣＰＵ３３では奇数フィールド時に所
定の処理を行う。つまり、重力方向を示す表示である指
標を奇数フィールドから行うので、垂直同期信号を検出
した後、奇数・偶数フィールドを判別し、偶数フィール
ドだった場合には奇数フィールドになるまで待機し、奇
数フィールドの先頭が分かった後に表示ライン検知を行
う。

【００５９】このライン検知は、図９に示すように前記
表示装置５の画面内の８か所の内の１つに重力方向を示
す指標表示を重畳させるためのライン数を数える処理で
あり、例えば、ＴＶ信号がＮＴＳＣで奇数フィールドの
場合には上段の３つの左上、上、右上の３つの指標８Ｌ
Ｕ、８Ｕ、８ＲＵの表示では７番目の７ラインからであ
り、中央部の左、右の２つ指標８Ｌ、８Ｒの表示では７
６ラインから、下段の左下、下、右下の３つの指標８Ｌ
Ｄ、８Ｄ、８ＲＤの表示では１９１ラインからである。

【００６０】そして、この表示ラインが決まったなら、
読み飛ばし処理に入り、この読み飛ばし処理で水平同期
信号を検出してから重畳信号を出力する。このことによ
り、水平方向のタイミングを調整して８か所の横方向の
位置を決め、その位置から所定の時間だけ重畳回路３２
から重畳信号が出力される。

【００６１】前記重力方向表示の最初のラインが引かれ
た後は、ＣＰＵ３３はカーソル（白線）表示処理を行
い、次のラインに水平同期信号から前のラインと同じタ
イミングで重畳信号を載せる。そして、奇数フィールド
でこの処理が終わったなら、偶数フィールドで同じ処理
を行う。

【００６２】上述した処理を行うことによって、表示装
置５に内視鏡画像を表示させる映像信号とともに白い四
角となって重力方向を指示する指標が重畳されて出力さ
れる。このことにより、表示装置５の画面５ｂ上に重力
方向を示す白い四角形（図中では着色した四角形である
指標８Ｕ）が内視鏡画像とともに表示される。

【００６３】なお、本実施形態では内視鏡を挿入部の先
端部に撮像アダプタを取り付ける工業用の内視鏡として
説明したが、内視鏡は工業用の内視鏡に限定されるもの
ではなく医療用の内視鏡であってもよい。また、撮像ア
ダプタを挿入部の先端部に取り付ける代わりに、内視鏡
の先端部を上述したように構成してもよい。

【００６４】このように、内視鏡の先端部に重力加速度
センサを配置するとともに、所定の処理や演算を行うプ
ログラムを搭載したＣＰＵ及び所定の回路を配置するこ
とによって、メカニカルな機構を必要とせずに、また信
号線を追加することなく、従来の内視鏡外部装置である
カメラコントロールユニット等を使用して、表示装置の
画面上に重力方向を示す指標を表示させることができ
る。

【００６５】また、重力加速度センサは、内視鏡先端部
の急激な方向変換に瞬時に反応して常に正確な重力方向
を表示することができる。

【００６６】さらに、重力方向の表示が不要な場合には
任意に指標を非表示状態にすることができる。

【００６７】図１０は本発明の第２実施形態に係る撮像
アダプタの他の構成を説明する図である。本実施形態は
前記第１実施形態と略同様の構成であり、第１実施形態
と異なる部分についてのみ説明する。

【００６８】図に示すように本実施形態の撮像アダプタ
２Ａにおいては、先端側外装部材１１及び基端側外装部
材１２と直付けで固定されているアダプタ本体２２及び
固定板２４に対して、光学レンズ１９及びＣＭＯＳセン
サ１６を搭載したセンサ基板１７を配置したセンサ筐体
２１と、このセンサ基板１７に接着剤層２５によって一
体に固定された重力センサ７を配置したＬＥＤ基板１８
とを一体にした一体部を、緩衝部材である衝撃減衰部材
９ａ、９ｂ、９ｃを介して所定位置に位置決め固定して
いる。

【００６９】この構成にしたことにより、例えば、観察
中や準備作業中に万一、挿入部３ａを落下させて地面に
撮像アダプタ２をぶつけてしまった場合に、撮像アダプ
タ２の先端側外装部材１１又は基端側外装部材１２に強
い衝撃が加わって、この先端側外装部材１１及び基端側
外装部材１２に直付けされているアダプタ２２及び固定
板２４にはこの衝撃力が伝達されるが、これらアダプタ
２２及び固定板２４に対して衝撃減衰部材９ａ、９ｂ、
９ｃを介して所定位置に位置決め固定されたセンサ筐体
２１、センサ基板１７、接着剤層２５及びＬＥＤ基板１
８には前記衝撃減衰部材９ａ、９ｂ、９ｃが衝撃を減衰
させるので、前記光学レンズ１９やＣＭＯＳセンサ１
６、重力センサ７が衝撃によって破損することや、基板
１７、１８上の電気部品や電気的接続部等に不具合が発
生することが防止される。なお、前記接着剤層２５も衝
撃を減衰させる作用を有する。

【００７０】このように、センサ筐体及び基板を外装部
材及びこの外装部材に直付けされたアダプタ本体及び固
定板に対して衝撃減衰部材を介して位置決め固定するこ
とにより、外部から外装部材に加わる衝撃によって光学
レンズや、センサ基板、このセンサ基板に搭載された各
種部品、ＬＥＤ基板及びこのＬＥＤ基板に搭載された各
種部品が破損したり不具合が発生することを防止するこ
とができる。

【００７１】図１１ないし図１３は本発明の第３実施形
態に係り、図１１は撮像アダプタの別の構成を説明する
図、図１２は撮像アダプタ内の回路構成を説明する図、
図１３は表示装置への指標表示例を示す図である。

【００７２】なお、本実施形態の構成及び作用は前記第
１実施形態及び第２実施形態と略同様であり、上述した
実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

【００７３】図に示すように本実施形態においては第１
実施形態のＸ軸方向及びＹ軸方向の重力センサ７に加え
て、Ｚ軸方向の重力加速度検知信号を得るための重力セ
ンサ７Ａを配置した基板１０を前記ＬＥＤ基板１８に対
して直交させた所定の位置関係にして接着層２５ａによ
って一体に配置固定している。

【００７４】このため、図１２に示すようにＣＰＵ３３
にはＺ軸方向の重力加速度検知信号が入力される。そし
て、キャリブレーションの際には上下左右方向に加えて
前後方向にも３６０度回転させて、Ｘ軸方向及びＹ軸方
向に加えてＺ軸方向、それぞれの最大値及び最小値及び
０点を求める。

【００７５】そして図１３に示すように例えば、撮像ア
ダプタ２が上方向を向いているときには画面５ｂ上の四
隅に小さな長方形の指標８ａを表示させ、下方向を向い
ているときには画面５ｂ上の四隅に大きな長方形の指標
８ｂを表示させるように処理を行う。なお、図１４の表
示装置への他の指標表示例を示す図のように３次元的な
矢印等によって上下方向を表示させるようにしてもよ
い。

【００７６】ところで、内視鏡の先端部の外径寸法に対
して、例えば配管の内径寸法が比較的大きな場合、配管
の中央部に対して離れた重力下方側に内視鏡が配置され
る。すると、観察光学系で配管内面全体をとらえること
が難しくなる。このため、内視鏡を可能な限り配管中央
部に配置することが望まれていた。

【００７７】このため、図１５の内視鏡の挿入部の先端
部の構成を説明する図に示すように、本実施形態では挿
入部先端部に所定の可撓性を持たせるためのスプリング
５１と、このスプリング５１の先端部及び基端部に口金
５２、５３とを設けて構成された挿入部先端部５０に、
この挿入部先端部５０を配管の略中央部に挿通させるた
めのセンタリングデバイス５５を挿通配置する構成にし
て上述した不具合を解消するようにしている。

【００７８】図１５及び図１６を参照してセンタリング
デバイスの構成を説明する。センタリングデバイス５５
は、図１５及び図１６（ａ）のセンタリングデバイスを
構成する位置決め部材を説明する図に示すように前記口
金５２、５３の端部全周に例えば段部として形成した係
止部５４に配置される爪部５６ａと雄ネジ部５６ｂを備
えた位置決め部材５６と、図１５及び図１６（ｂ）のセ
ンタリングデバイスを構成するプレートを説明する図に
示すように配管の内径寸法に対応させて交換可能で外径
寸法Ｄを前記内径寸法より所定寸法だけ小さく形成した
複数の羽根部５７ａを有するプレート５７と、図１５及
び図１６（ｃ）のセンタリングデバイスを構成する固定
部材を説明する図に示すように前記位置決め部材５６の
雄ネジ部５６ｂに螺合する雌ネジ部５８ａを有する固定
部材５８とで構成されている。

【００７９】なお、前記プレート５７は、滑り性が良
く、かつ耐磨耗性が高く、折れたり、ちぎれたりしない
例えばテフロン（登録商標）、ポリプロピレンなどの材
質で形成する。また前記羽根部５７ａの中心から所定の
距離の部位には段部５７ｂが形成してある。この段部５
７ｂは、前記羽根部５７ａが摩耗した際の目安であり、
羽根部５７ａが段部５７ｂまで磨耗した場合に使用を中
止する。

【００８０】図１６（ａ）に示すように前記爪部５６ａ
を先端に形成した先端部には複数のスリット５６ｃを設
けて拡縮可能な径変化部５６ｄを形成している。また、
この先端部外周面には所定の傾斜角の傾斜面５６ｅが形
成されている。これに対して図１６（ｃ）に示す前記雌
ネジ部５８ａを有する固定部材５８の端部内周面には前
記傾斜面５６ｅと同じ傾斜角のテーパー面５８ｂが形成
してある。

【００８１】したがって、前記センタリングデバイス５
５を構成する位置決め部材５６、プレート５７、固定部
材５８を挿入部先端５０を構成する口金５２、５３の所
定位置にそれぞれ配置した状態にして、前記位置決め部
材５６の雄ネジ部５６ｂと前記固定部材５８の雌ネジ部
５８ａとを螺合していく。すると、前記テーパー面５８
ｂが前記傾斜面５６ｅを押圧して前記径変化部５６ｄの
径寸法が徐々に小さくなって前記爪部５６ａが前記口金
５２、５３の係止部５４に配置されて、図１７のセンタ
ンリングデバイスを挿入部先端部に配置した状態の作用
を説明する図に示すようにセンタリングデバイス５５が
配置された状態になる。

【００８２】このことにより、配管の内径寸法に対して
径寸法が小径な内視鏡であっても、挿入部先端部にセン
タリングデバイス５５を配置することによって、前記プ
レート５７の羽根部５７ａの先端が配管内周面に当接し
て撮像アダプタ２を配管５９の略中央部に配置させた状
態にして配管内周面全体をとらえた観察を行うことがで
きる。

【００８３】尚、本発明は、以上述べた実施形態のみに
限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々変形実施可能である。

【００８４】［付記］以上詳述したような本発明の上記
実施形態によれば、以下の如き構成を得ることができ
る。

【００８５】（１）細長で柔軟な挿入部を有する内視鏡
と、この内視鏡でとらえた観察対象物の画像を表示する
表示装置とを具備する内視鏡装置において、前記内視鏡
の先端部に、観察対象物を照明するための照明光学系
と、この照明光学系で照らされた観察対象物を観察する
撮像光学系と、この観察光学系でとらえた光学画像を映
像信号に変換する撮像素子と、この撮像素子等を実装す
る少なくとも１つの基板と、この基板に配置された重力
方向を検出する重力方向検出装置と、この重力方向検出
装置の信号を受け、重力方向を判別する計算を行って重
力方向判別信号を生成するとともに、前記撮像素子から
クロック信号を元に前記映像信号に前記重力方向判別信
号を同期させる所定の重畳タイミングを生成する演算部
と、前記演算部からの重畳タイミング信号を受けて前記
映像信号に前記重力方向判別信号を重畳する判別信号重
畳回路と、を設けた内視鏡装置。

【００８６】（２）前記演算部で前記照明光学系に供給
される電源を観察し、所定の電圧のオン・オフ状態を検
出したとき、動作モードが切り換え可能である付記１記
載の内視鏡装置。

【００８７】（３）前記観察光学系、前記撮像素子及び
前記基板を一体に構成し、これら一体に構成された一体
部と、前記先端部を構成する外装部材又はこの外装部材
に直付けされている部材との間に、衝撃を減衰させる緩
衝部材を配置した付記１に記載の内視鏡装置。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、内
視鏡及びカメラコントロール等の構成を変更することな
く、かつ先端部にメカニカル機構を設けることなく、重
力方向を使用者に告知することが可能で、観察光学系や
基板が衝撃によって不具合が発生することを防止した内
視鏡装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１ないし図９は本発明の一実施形態に係り、
図１は本発明の内視鏡を備えた内視鏡装置の構成例を説
明する図

【図２】撮像アダプタの構成を説明する図

【図３】ＬＥＤ基板に配置した重力加速度センサを示す
図

【図４】内視鏡装置の電気的な構成を説明する図

【図５】撮像アダプタ内の回路構成を説明する図

【図６】重力方向検知プログラムのソフトウエアの構成
を説明する図

【図７】重力加速度検知信号を説明する図

【図８】判定結果と表示領域との関係を説明する図

【図９】表示装置の画面上に表示される内視鏡画像と指
標とを示す図

【図１０】本発明の第２実施形態に係る撮像アダプタの
他の構成を説明する図

【図１１】図１１ないし図１３は本発明の第３実施形態
に係り、図１１は撮像アダプタの別の構成を説明する図

【図１２】撮像アダプタ内の回路構成を説明する図

【図１３】表示装置への指標表示例を示す図

【図１４】表示装置への他の指標表示例を示す図

【図１５】内視鏡の挿入部の先端部の構成を説明する図

【図１６】センタリングデバイスの構成を説明する図

【図１７】センタンリングデバイスを挿入部先端部に配
置した状態の作用を説明する図

【符号の説明】

７…加速度センサ １５…ＬＥＤチップ １６…Ｃ−ＭＯＳセンサ ３３…ＣＰＵ ３６…スイッチ回路 ３７…白レベル電位発生回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｍ Ｇ０１Ｂ 11/24 Ｋ 7/18 Ｂ Ｇ０１Ｐ 15/00 Ｋ Ｆターム(参考） 2F065 AA60 DD16 FF04 FF63 GG07 JJ03 JJ26 QQ03 SS02 SS13 2H040 BA00 CA03 CA23 DA03 DA16 DA17 GA02 GA06 GA11 4C061 CC06 FF35 HH51 JJ17 LL02 WW06 XX01 5C022 AA09 AC01 AC13 AC42 AC63 AC69 AC75 5C054 CC07 EA01 FE19 FE26 HA12

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 細長で柔軟な挿入部を有する内視鏡と、
   この内視鏡でとらえた観察対象物の画像を表示する表示
   装置とを具備する内視鏡装置において、 前記内視鏡の先端部に、 観察対象物を照明するための照明光学系と、 この照明光学系で照らされた観察対象物を観察する撮像
   光学系と、 この観察光学系でとらえた光学画像を映像信号に変換す
   る撮像素子と、 この撮像素子等を実装する少なくとも１つの基板と、 この基板に配置された重力方向を検出する重力方向検出
   装置と、 この重力方向検出装置の信号を受け、重力方向を判別す
   る計算を行って重力方向判別信号を生成するとともに、
   前記撮像素子からクロック信号を元に前記映像信号に前
   記重力方向判別信号を同期させる所定の重畳タイミング
   を生成する演算部と、 前記演算部からの重畳タイミング信号を受けて前記映像
   信号に前記重力方向判別信号を重畳する判別信号重畳回
   路と、 を設けたことを特徴とする内視鏡装置。
2. 【請求項２】 前記観察光学系、前記撮像素子及び前記
   基板を一体に構成し、これら一体に構成された一体部
   と、前記先端部を構成する外装部材又はこの外装部材に
   直付けされている部材との間に、衝撃を減衰させる緩衝
   部材を配置したことを特徴とする請求項１に記載の内視
   鏡装置。