JP3396079B2 - Observation device - Google Patents

Observation device

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JP3396079B2
JP3396079B2 JP10308694A JP10308694A JP3396079B2 JP 3396079 B2 JP3396079 B2 JP 3396079B2 JP 10308694 A JP10308694 A JP 10308694A JP 10308694 A JP10308694 A JP 10308694A JP 3396079 B2 JP3396079 B2 JP 3396079B2
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勝則 崎山
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、挿入部の重力方向を検
知することのできる観察装置の改良に関する。 【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、工業分
野においても、ボイラー、タービン、化学プラント等の
内部を観察したり検査したりすることのできる工業用内
視鏡が広く利用されている。 【0003】一般に、内視鏡においては、挿入部先端部
の向きが特定しないので、表示される像の上下方向と観
察視野像の重力方向と必ずしも一致しない。 【0004】これに対処するために、例えば特開昭62
−63910号公報には、先端部における観察光学系の
中に、挿入部の軸方向に対して垂直な平面上を自由に移
動できる小球を設けて、その小球の影の位置により重力
方向を検知する内視鏡が提案されている。 【0005】また、特開平3−114428号公報にお
いては、筒状に形成されて内周面に複数の電極を有する
基板を設け、その内部に重力に応じて移動するように収
容され導電性部材により電極を一部短絡させて、重力方
向を検知する内視鏡が提案されている。 【0006】さらに、特開昭61−71304号公報に
おいては、ファイバスコープの対物レンズ部の外周に水
銀を封入したリング状石英管を取り付けて、水銀の位置
を電気的あるいは、光学的に検出して、観察物の向きを
知る内視鏡が提案されている。 【0007】さらにまた、特開平1−295212号公
報においては、複数の像伝送系を有し、少なくとも1つ
の像伝送系に重力方向指示手段を設けた内視鏡が提案さ
れている。 【0008】また、特開平5−323208号公報に
は、光の受発光を用いた重力方向センサが示されてい
る。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】観察光学系中に小球を
設けた場合には、被写体像の一部が隠されるため観察に
支障をきたす虞れがある。また、照明光学系中に小球を
設ける場合には、小球が照明光出射端面の一部を遮るこ
とにより出射される照明光が欠け、その欠けた方向を確
認することで重力方向を検知するようになっている。小
球が照明光出射端面の一部を遮ることにより出射される
照明光が欠け、その欠けた方向を確認することで重力方
向を検知するようになっているが、小球が照明光を遮る
量が多く、さらに、内視鏡の挿入部先端部が重力方向も
しくはその反対方向を向いている時には、小球の位置が
定まらず、ライトガイドの端面の中心部に位置して小球
の影が観察視野の中央部に生じたりして、大きく観察の
妨げになることもある。 【0010】また、特開平3−114428号公報の例
では、導電性部材が液体の場合、液体の蒸発や、液体に
よる電極の腐食等によって、スイッチングに誤動作が発
生する虞があり、しかも液体を液密に封入する必要があ
る。さらに、導電性部材が固体の場合、電極固体との接
触面積が十分でない場合に、誤動作する虞がある。 【0011】さらに、特開昭61−71304号公報の
例では、対物レンズ外周に石英管を配置するため、対物
レンズ部が大きくなってしまう。さらに、重力方向指示
の分解能に比例して、電極対、あるいはライトガイド対
の数が増えるため、蛇管内の配線数が増えてしまい、ス
ペース上不利である。 【0012】特開平1−295212号公報において
は、観察光学系以外に、リレーレンズ等を必要とする光
学系が必要となる複雑な構成であり、先端部のスペース
上も組立上も不利である。 【0013】以上示した課題を解決する手段が、特開平
5−323208号公報に示されている。この技術は、
投光ファイバの光を鋼球を入れた円筒状空間内に出射
し、その反射光を2本の光ファイバで受け、この2本の
受光ファイバの受光光量から重力方向を検出するもので
ある。しかし、鋼球と受光ファイバとの軸方向の距離が
少しでも変化すると、重力方向の検出誤差を生じるとい
う不具合があった。 【0014】本発明は前記事情にかんがみてなされたも
ので、可動物の重力方向の移動の際に、極力誤差の少な
くする手段を講じて算出結果のばらつきを少なくし、よ
り正確な重力方向が算出できる観察装置を提供すること
を目的としている。 【0015】 【課題を解決するための手段】本発明は、体腔内、ある
いは、管内に挿入する挿入部を備え、観察部位を観察す
る観察装置において、前記挿入部内において、円筒状で
あって筒軸が前記挿入部の軸方向と略同方向に形成され
少なくとも1つ設けられた円筒状の小空間と、前記
筒状の小空間内に配置され、該円筒状の小空間内におい
て前記挿入部の軸方向に略直交する方向に少なくとも重
力により自在に移動する可動物と、前記小空間内に照明
光を投光する投光手段と、前記小空間内に投光された光
及びその反射光を受光するように配置される受光手段
と、前記可動物と前記受光手段との間、あるいは前記可
動物と前記投光手段との間のうち、少なくとも一方の間
に光学的空間を設け且つ前記可動物の挿入部軸方向の動
きを規制するために配置された移動規制透明部材と、前
記受光手段が受光した受光量により前記可動物の位置を
算出すると共に、算出された該可動物の位置から重力方
向を算出する重力方向算出手段と、を備えたことを特徴
とする。 【0016】 【作用】前記構成において、投光手段から小空間内に光
が投光され、この光またはこの光が小空間内で反射され
た光が受光手段に検知される。前記小空間内において可
動物と受光手段または可動物と投光手段との間の少なく
とも一方の間に移動規制透明部材を設けることで、光が
散乱する空間が増加することにより受光光量を増加させ
ると共に、可動物の軸方向の動きを規制することでガタ
による受光量の変化が少なくなる。従って、前記受光手
段が受光した受光量より前記可動物の位置を算出すると
共に、算出された該可動物の位置から重力方向を算出す
る重力方向算出手段の算出結果のばらつきが少なくな
り、より正確な重力方向検知が可能となる。 【0017】 【実施例】図を参照して本発明の実施例について、以下
に説明する。図1ないし図7は本発明の第1実施例に係
り、図1は内視鏡システムの全体を示す外観図、図2は
内視鏡装置の構成を示す構成図、図3はセンサの縦断面
図、図4は図3のE−E線断面図、図5はL/Dと相対
光量の関係を示すグラフ図、図6は受光量と重力方向の
関係を示すグラフ図、図7はセンサの縦断面図である。 【0018】図1に示すように、観察装置としての内視
鏡装置17は、内視鏡1と、内視鏡1からの撮像信号を
処理する信号処理装置2と、テレビモニタ3とで構成さ
れている。前記内視鏡1は比較的径の太い操作部4を有
し、この操作部4の先端側に、細長で可撓性を有する挿
入部5の後端が連設されている。この挿入部5は、先端
側から順に、硬性の先端部6と、湾曲可能な湾曲部7
と、可撓管部8とが設けられている。また、前記操作部
4には、前記湾曲部7を所定の方向へ湾曲させる湾曲操
作ノブ9が設けられている。さらに、前記操作部4の側
部からユニバーサルコード10が側方へ延出され、この
ユニバーサルコード10の先端に設けられたコネクタ1
1が、前記信号処理装置2に着脱自在に接続されてい
る。 【0019】図2に示すように、前記内視鏡挿入部5の
先端部6には、対物レンズ系12と配光レンズ13とが
配設され、この対物レンズ系12の結像位置には、固体
撮像素子14が配設されている。また、前記配光レンズ
13の後端にファイババンドルよりなるライトガイド1
5の出射端面が対向して配置されている。 【0020】また、前記先端部6には、重力方向センサ
16が固定されている。前記重力方向センサ16は、図
3に示すように、円筒状部材29内部に形成された閉円
筒空間30内に自在に移動可能な小球31を封入したも
ので、この閉円筒空間30には、内部への投光点として
投光ファイバ32の出射端が接続され、また受光点とし
て2本の受光ファイバ33a,33bが接続されてい
る。前記2本の受光ファイバ33a,33bは、図4に
示すように、投光ファイバ32を中心としてδ角離して
設置する。前記δ角は90゜〜120゜が望ましい。 【0021】前記三つのファイバ端面と前記小球31と
の間には、前記透明部材35が設けられている。前記透
明部材35は、略透明であればガラスでもよいしプラス
チックでもよい。 【0022】前記投光ファイバ32の他端は入射端であ
り、図2に示すように、前記コネクタ11内に設けられ
た発光素子36に接続されている。一方、前記受光ファ
イバ33a、33bの各他端は出射端であり、前記コネ
クタ11内に向けられた受光素子37a、37bに接続
されている。尚、前記発光素子36、受光素子37は前
記内視鏡1のいずれの位置に設けてもよいし、前記信号
処理装置2内に配置してもよい。 【0023】一方、前記信号処理装置2は、ランプ1
8、集光レンズ19等からなる光源部20と、前記発光
素子36に電気を供給する電源21と、前記受光素子3
7a,37bからの微弱な信号を増幅するためのアンプ
22と、このアンプ22の出力を受ける受光量信号処理
回路23と、画像信号処理回路24と、内視鏡画像に重
力方向を指示する画像を重ね合わせるためのスーパーイ
ンポーザ25とから構成されている。 【0024】前記固体撮像素子14から出力される画像
信号は、前記ユニバーサルコード10及び前記コネクタ
11を介して前記画像信号処理回路24に入力されるよ
うになっている。また、前記受光素子37から出力され
る受光量信号は、前記コネクタ11を介して前記アンプ
22に入力されるようになっている。さらに、前記ユニ
バーサルコード10内に挿通された前記ライトガイド1
3の入射端面が、前記コネクタ11を介して、前記光源
部20に臨でおり、ランプ18の照明光が入射するよう
になっている。 【0025】前記受光量信号処理回路23では、あらか
じめ設定した受光量信号と小球位置とが1対1に対応し
たテーブルを有し、このテーブルを基に前記受光素子3
7a,37bから出力される受光量信号を照合して小球
位置すなわち観察像の実際の重力方向を算出するように
なっている。そして、前記受光量信号処理回路23は前
記スーパーインポーザ25に前記重力方向の情報を出力
するようになっている。 【0026】前記画像信号処理回路23では、前記固体
撮像素子14から出力された画像信号を所定に処理し
て、テレビモニタ3へ出力する。 【0027】次に、前記構成による第1実施例の作用に
ついて説明する。前記内視鏡1の挿入部5に設けた先端
部6の配光レンズ13からは、信号処理装置2の光源部
20からの照明光が、ライトガイド15を介して出射さ
れている。 【0028】この内視鏡1の挿入部5を体内、あるい
は、機器の空隙部分等の要観察部位に挿入すると、前記
配光レンズ13から出射された光が要観察部位を照射す
る。 【0029】そして、この要観察部位を照射した反射光
が前記先端部6に設けた対物レンズ系12に入射され、
固体撮像素子14の撮像面に結像されて、光電変換され
た後、画像信号として読み出され、前記信号処理装置2
の画像信号処理回路24へ出力される。 【0030】すると、この画像信号処理回路24で、前
記固体撮像素子14からの画像信号をγ補正等所定に信
号処理した後、テレビモニタ3へ出力し、画面上に観察
像を表示する。 【0031】一方、図3に示すように、前記重力方向セ
ンサ16内に前記投光ファイバ32より前記発光素子3
6からの光が導かれ、前記閉円筒空間30内を照射し、
前記閉円筒空間30内で乱反射した光が、前記受光ファ
イバ33a,33bに入射し、受光ファイバ33a,3
3bに1対1に対応する受光素子37a,37bに導か
れ、受光量信号に変換され前記信号処理装置2のアンプ
22を経由して受光量信号処理回路23に出力される。
前記信号処理装置2では、受光量信号の値に対応する小
球31の位置を算出し、重力方向を示す信号として前記
スーパーインポーザ25に出力する。 【0032】次に、小球の位置と受光量による重力方向
の算出方法について、図6を用いて説明する。図6は、
小球31の位置と受光量の変化を示している。 【0033】図6は前記小球31の位置θの変化による
2本の受光ファイバ33a,33bの受光量の変化を模
式的に示したものである。あらかじめ決められた小球の
位置θと受光量の関係を表す2本の曲線α、βに対して
測定された受光量αi 、βiを当てはめると、前記受光
量αi 、βi に対してそれぞれ2つの角度θαi1、θα
i2及びθβi1、θβi2が得られる。これらの値を比較し
て、より値の近接した組、すなわち図6においては、θ
αi1、θβi1を選択し、近似値θ′の値を(θαi1+θ
βi1)/2とする。θ′が、図4に示す基準位置38か
らの重力の方向となる。 【0034】前記スーパーインポーザ25では、前記重
力方向を示す信号と、前記画像信号処理回路24の画像
信号を重ね合わせて、前記テレビモニタ3へ出力する。
重力方向は、モニタ3上に例えば図1に示すように矢印
として表示される。尚、図では4方向を示しているが、
実際には一つの矢印が(図の4方向に限定されず)表示
される。 【0035】図5は、図3に示すセンサ16の内径D
と、ファイバ端面34から前記小球31までの距離Lと
の比L/Dと相対光量の関係を示す。相対光量はL/D
=1.6としたときの光量を1としたものである。この
グラフからわかるように、前記構成のセンサ16では相
対光量は、L/Dがある一定量までは大きくなると増加
する。また、その特性はL/Dが0.2まで急速に立ち
上がり、その後緩やかに変化する。この特性からL/D
が小さいとLの微少変化の影響つまり小球31のセンサ
軸方向のガタの影響が大きくなり、計測誤差が大きくな
ることがわかる。よって、L/Dは少なくとも0.2以
上とることが望ましい。 【0036】本実施例では、自在に重力方向に移動する
小球を内蔵する閉円筒空間内に、投光ファイバから光を
投光し、その光と共に散乱光を受光ファイバを介して受
光素子により受光する。重力方向算出手段としての受光
量信号処理回路によって、受光素子の受光量により小球
の位置を算出すると共に、算出された小球の位置から重
力方向を算出する。この重力センサでは、投光ファイバ
の出射端及び受光ファイバの入射端と小球との間に透明
部材による光学的な空間を設けたことにより、光学的な
空間における壁面からの光の散乱が増加する一方で、小
球の軸方向のガタによる受光量変化が少なくなる。従っ
て、前記受光素子が受光した受光量より小球の位置を算
出する際に、算出結果のばらつきが少なくなり、より正
確な重力方向検知が可能となる。 【0037】図7は本実施例の変形例を示すもので、こ
の重力センサ16Aは反射面39の反射率を高くし、小
球31Aの反射率を低くしたものである。このような構
成にすると、実験的に、より安定した光量カーブが得ら
れることがわかっている。 【0038】従って、前記反射面は鏡面仕上げ等を行う
とよい。また、前記小球37Aの表面に反射率の低い黒
色塗装あるいは黒色メッキを施すとよい。その他の構成
及び作用効果は、第1実施例と同様で説明を省略する。 【0039】尚、前記第1実施例等では、発光手段及び
受光手段が透明部材を挟んで可動物の反対側に位置する
ように配置した構成となっているが、透明部材に対して
可動物、発光手段及び投光手段が全て同じ側に配置され
るように構成しても良い。 【0040】図8は本発明の第2実施例に係るセンサの
縦断面図である。図8に示す第2実施例は、第1実施例
に示した透明部材35より薄く形成した透明部材62を
有している。この透明部材62は、前記閉円筒空間30
内にて、前記ファイバとの間に間隔管63が介装され保
持されている。このように本実施例は、透明部材を薄く
したことにより、センサ全体の重量を軽量化することが
できる。その他の構成及び作用効果は、第1実施例と同
様で説明を省略する。 【0041】図9は第2実施例の変形例に係るセンサの
縦断面図である。図9に示す変形例では、図8に示す前
記透明部材62の一部に凹レンズ部64を形成し、前記
投光ファイバ32及び前記受光ファイバ33a,33b
それぞれに、三つの凹レンズ部64が各対峙するように
したものである。このように構成すると、ファイバ端面
と小球の距離を近づけてもレンズの作用により図5に示
すL/Dが減少せずグラフでわかるように、相対光量が
低下することはない。よってセンサをより小型化するこ
ともできる。また、レンズがある場合とない場合のファ
イバ端面と小球の距離とが同じならば、レンズを設けた
方がレンズの作用によりL/Dが大きくなるため相対光
量が大きくなり、小球31の閉円筒空間30内における
ガタや、受光素子やそれ以降の信号処理系における電気
ノイズによる誤差を相対的により小さくできる。その他
の構成及び作用効果は、第1実施例と同様で、説明を省
略する。 【0042】図10及び図11は本発明の第3実施例に
係り、図10は内視鏡装置の構成を示す構成図、図11
(a)はセンサの縦断面図、図11(b)は(a)のF
−F線断面図である。 【0043】図10に示す第3実施例のセンサ70は、
第1実施例で示したセンサ16の投光ファイバ32を除
き、センサ自身に発光部を備えたものである。その他、
第1実施例と同様の構成及び作用については、同じ符号
を付して説明を省略する。 【0044】図10に示す観察装置としての内視鏡装置
69には、発光素子71を有する重力方向センサ70が
内視鏡先端部6に設けられている。 【0045】前記センサ70には、信号線72と、受光
ファイバ74及び受光ファイバ75とが接続されてい
る。前記信号処理装置2は、信号線72を介して、前記
発光素子71へ電源を供給すると共に、発光素子71の
発光量がフィードバックされて、一定の光量を保持する
駆動を行うようになっている。 【0046】図11(a)に示す前記センサ70の円筒
部材73には、受光ファイバ74、受光ファイバ75の
入射端が接着材等で固定されている。前記受光ファイバ
74及び受光ファイバ75は、図11(b)に示すよう
に、約90゜の位置関係で固定されている。円筒部材7
3のファイバ側端面76と小球77との間には、透明部
材78が設けられている。円筒部材73の開口には、カ
バー79が例えば接着で固定されている。 【0047】前記カバー79の中央には、前記発光素子
71が、前記受光ファイバ74,75の端部が配置され
たファイバ側端面76に向かい合うように設けられてい
る。前記発光素子71が発した光は、円筒部材73内面
で乱反射し、前記受光ファイバ74,75へ入射する。
前記受光ファイバ74,75のそれぞれの光量は、前記
小球77の位置により異なる。その特性は図6のように
なり、第1実施例で示した動作原理と同様にして、重力
方向を知ることができる。 【0048】本実施例では、発光素子をセンサ本体に設
けたことにより、投光用光ファイバをなくすことができ
る。一般に光ファイバは電線に比べて高価で、また折れ
ないように敷設する必要がある。このことは直接製品コ
ストに影響するため、本実施例のように光ファイバの本
数を減らせば、より低価格で信頼性の高い製品を提供で
きる。 【0049】図12及び図13は本発明の第4実施例に
係り、図12(a)はセンサの縦断面図、図12(b)
は(a)のG−G線断面図、図13は内視鏡装置の構成
を示す構成図である。 【0050】本第4実施例は、第1実施例で示した投光
ファイバを除き、センサ自身に発光部を備えたものであ
る。また、本実施例は、二つの受光ファイバを除き、前
記センサに直接受光素子を備えたものである。その他、
第1,第3実施例と同様の構成及び作用については、同
じ符号を付して説明を省略する。 【0051】図13に示す観察装置としての内視鏡装置
は、内視鏡先端部6に重力方向センサ80を設けてい
る。 【0052】図12に示す重力方向センサ80は、前記
発光素子71及び受光素子81,82を有している。前
記重力方向センサ80には、前記信号線72、信号線8
3,84が接続されている。前記信号処理装置2は、信
号線72を介して前記発光素子71へ電源を供給すると
共に、発光素子71の発光量がフィードバックされて、
一定の光量を保持する駆動を行うようになっている。ま
た、前記信号処理装置2は、信号線83、84を介し
て、受光素子81,82の出力を前記アンプ22にて受
け取るようになっている。 【0053】図12(a)に示す重力方向センサ80
は、前記受光素子81、82が、同図(b)に示すよう
に、円筒部材86の内周に沿って約90゜の角度で配置
されている。前記円筒部材86の開口には、前記カバー
79が固定されている。 【0054】前記カバー79内部端面と小球88との間
には、透明部材89が設けられている。前記発光素子7
1と前記受光素子81,82は、向かい合うように設け
られている。 【0055】前記発光素子71が発した光は、円筒部材
86内面で乱反射し、前記受光素子81,82へ入射す
る。前記受光素子81,82のそれぞれの光量は、前記
小球88の位置により異なる。その特性は図6のように
なり、第1実施例で示した動作原理と同様にして重力方
向を知ることができる。 【0056】本実施例では発光素子及び受光素子をセン
サ本体に設けたことにより、投受光用ファイバを除くこ
とができる。一般に光ファイバは電線に比べて高価で、
また、その取扱も難しく、折れ無いように敷設する必要
がある。このことは、直接製品コストに影響するため、
本実施例のように光ファイバを用いない重力方向センサ
を用いれば、より低価格で信頼性の高い商品を提供でき
る。 【0057】尚、受光素子としてはフォトトランジス
タ、フォトダイオード、cds、太陽電池等の素子を用
いることができる。一方、発光素子としては、LD(レ
ーザダイオード)、LED、小型電球等を用いることが
できる。 【0058】重力方向センサに用いた発光素子、受光素
子は長年使用していると、経時変化あるいは放射線の影
響で発光光量、受光感度が低下する。このように発光光
量、受光感度が低下したものをそのまま用いると、計測
誤差となる。以下にこの経時変化を補正する方法につい
て説明する。 【0059】図14に受光素子出力が経時的に変化した
例を示す。前記受光素子81の初期カーブが破線で示す
カーブへと変化し、その最大値をkaとする。受光素子
82の初期カーブが一点鎖線で示すカーブへ変化し、そ
の最大値をkbとする。前記ka、kbを得る方法は、
図15に示すように内視鏡先端部6を1回転させ、各受
光素子の出力のうち最大値をとればよい。以後の計測に
は前記ka、kbの逆数を乗じれば、受光素子の初期カ
ーブとほぼ同じになり、第1実施例の図6に示す方法と
同様にして重力方向を知ることができる。このような方
法を定期的に行えば、センサの経時変化の影響のない常
に正確な重力方向を知ることができる。尚、この方法を
用いれば、第4実施例に限らず、前記各実施例及び変形
例においても同様の効果が得られる。 【0060】また、本実施例では発光素子、受光素子と
も、1つ1つがパッケージに収納されたものを用いた
が、半導体製造プロセスで受光素子と円筒部材、カバー
と発光素子それぞれを一体にして製造し、より小型な重
力方向センサとしてもよい。 【0061】前記各本実施例では、受光手段は二つの構
成について説明してきたが、3つ以上配置しても良い。
また、第3,第4実施例等で、センサ自身に発光部を備
えた場合について説明したが、該重力センサを挿入部の
最先端に配置し、発光部の代わりに第2の透明部材を設
けることにより、前記内視鏡装置が有している照明光を
投光手段として利用しても良い。 【0062】また、第1ないし第4実施例で、透明部材
が一つの場合について説明したが、透明部材は、2以上
設けても良い。そしてさらに、第2実施例のように、2
以上の透明部材の厚さを薄く形成し、透明部材に対して
間隔管を設けても良い。 【0063】さらに、前記透明部材の全面または少なく
とも発光手段あるいは受光手段のいずれかに対応する部
分を拡散部材で構成しても良い。前記拡散部材として
は、すりガラス状のものでも例えば凹レンズでも良い。 【0064】また、各実施例等では、発光手段及び受光
手段として、ファイバ、発光素子、受光素子のうち、い
ずれか一つについて説明したが、各々任意の組み合わせ
として構成しても良い。 【0065】また、前記空間面と前記可動物との表面状
態は、第1実施例の変形例のように、空間内面を反射率
の高い表面仕上げ、例えば鏡面仕上げに、そして可動物
を反射率の低い表面仕上げ、例えば黒色塗装または黒色
メッキとしても良い。 【0066】[付記1] 請求項1記載の観察装置にお
いて、前記小空間は、前記挿入部の軸方向にほぼ直交す
る方向に自在に移動可能に前記可動物を配置している。 【0067】[付記1−1] 請求項1記載の観察装置
において、前記小空間内には、前記移動規制透明部材を
配置することで、前記小空間の軸方向の長さを前記可動
物の長さより若干大きく設定し、僅かに空隙をもたせて
いるもの。 【0068】[付記2] 前記請求項1記載の観察装置
において、前記受光手段及び前記投光手段は、前記小空
間内に配置される前記移動規制透明部材を介して、前記
可動物と反対側に配置されている。 【0069】[付記3] 前記請求項1記載の観察装置
において、前記投光手段は、前記小空間内に配置される
前記可動物及び前記移動規制透明部材を間にして、この
投光手段と反対側に前記投光手段を配置している。 【0070】[付記3−1] 前記請求項1記載の観察
装置において、前記挿入部の軸方向に沿って、前記投光
手段、前記可動物、前記移動規制透明部材及び前記受光
手段の順で配置されている。 【0071】[付記3−2] 前記請求項1記載の観察
装置において、前記挿入部の軸方向に沿って、前記投光
手段、前記移動規制透明部材、前記可動物及び前記受光
手段の順で配置されている。 【0072】[付記4] 請求項1記載の観察装置にお
いて、前記小空間は、光学的に密閉構造に構成されてい
る。 【0073】[付記5] 請求項1記載の観察装置にお
いて、前記受光手段は、複数配置されているもの。 【0074】[付記6] 付記5記載の観察装置におい
て、前記小空間は、円筒の軸方向が前記挿入部の軸方向
とほぼ平行に配置されており、前記投光手段は、前記小
空間の円筒の一方の底面のほぼ中心部に配置されている
と共に、前記複数の受光手段は、前記一方の底面または
他方の底面のうち、中心部から離間され且つ周方向に所
定角度毎に配置されている。 【0075】[付記7] 付記6記載の観察装置におい
て、前記所定角度は、90度または120度であるも
の。 【0076】[付記8] 請求項1記載の観察装置にお
いて、前記可動物と前記受光手段との間、あるいは前記
可動物と前記投光手段との間には、前記移動規制透明部
材と、この移動規制透明部材に隣接して間隔管を配置し
ている。 【0077】[付記9] 請求項1記載の観察装置にお
いて、前記移動規制透明部材には、前記投光手段または
前記受光手段の少なくとも一つと対向するように、レン
ズを設けている。 【0078】[付記10] 付記9記載の観察装置にお
いて、前記レンズは、凹レンズである。 【0079】[付記11] 請求項1記載の観察装置に
おいて、前記投光手段は、前記小空間内に向かって光を
発する発光素子であるもの。 【0080】[付記12] 請求項1記載の観察装置に
おいて、前記受光手段は、前記投光手段から小空間内に
向かって投光された光またはその反射光を受光して、光
電変換する受光素子であるもの。 【0081】[付記13] 付記11または付記12記
載の観察装置において、前記発光素子または前記受光素
子は、半導体素子であるもの。 【0082】[付記14] 請求項1記載の観察装置に
おいて、前記投光手段または前記受光手段は、少なくと
も一方が前記光を伝達するファイバを含むもの。 【0083】[付記15] 請求項1記載の観察装置に
おいて、前記投光手段は、光を発する発光素子と、この
発光素子が発した光を導いて前記小空間内に投光する投
光ファイバとからなる。 【0084】[付記16] 請求項1記載の観察装置に
おいて、前記受光手段は、前記投光手段から前記小空間
内に投光された光またはその反射光を導く受光ファイバ
と、この受光ファイバにより伝達された光を受光する受
光素子とからなる。 【0085】 【発明の効果】本発明によれば、光が散乱する空間が増
加することにより受光光量が増加すると共に、可動物の
軸方向の動きを規制することでガタによる受光量の変化
が少なくなるため、重力方向の算出結果のばらつきが少
なくなり、より正確な重力方向検知が可能となるという
効果がある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention detects the direction of gravity of an insertion portion.
The present invention relates to an improvement of an observable observation device. [0002] 2. Description of the Related Art In recent years, an elongated insertion portion is inserted into a body cavity.
By observing the internal organs of the body cavity, etc.
Various treatments are performed using the treatment tool inserted into the device channel.
Endoscopes that can be placed are widely used. In addition, industrial
In the field, boilers, turbines, chemical plants, etc.
Industrial interior where the inside can be observed and inspected
Endoscopes are widely used. Generally, in an endoscope, a distal end portion of an insertion portion is used.
Because the orientation of the image is not specified,
It does not always coincide with the direction of gravity of the observation field image. To cope with this, for example, Japanese Patent Laid-Open No. Sho 62
No. 63910 discloses that the observation optical system at the distal end is
While moving, freely move on a plane perpendicular to the axial direction of the insertion section.
A movable small ball is provided, and gravity depends on the position of the shadow of the small ball.
Endoscopes that detect the direction have been proposed. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-114428 discloses
In addition, it is formed in a cylindrical shape and has a plurality of electrodes on an inner peripheral surface.
Provide a substrate and store it inside so that it can move according to gravity.
The electrodes are partially short-circuited by conductive members
Endoscopes that detect the direction have been proposed. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-71304 discloses
Water around the objective lens section of the fiberscope.
Attach a ring-shaped quartz tube containing silver and position the mercury
Is detected electrically or optically to determine the orientation of the observation object.
Knowing endoscopes have been proposed. Further, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 1-295212
In the report, there are multiple image transmission systems, at least one
Endoscope with gravitational direction indicating means in the image transmission system
Have been. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-323208 discloses
Shows a gravity direction sensor using light reception and emission
You. [0009] SUMMARY OF THE INVENTION A small ball is placed in the observation optical system.
If provided, part of the subject image will be hidden and
There is a risk of causing trouble. In addition, small spheres in the illumination optical system
If provided, small balls should block part of the illumination light exit end face.
And the illumination light emitted by the
By recognizing it, the direction of gravity is detected. small
The sphere is emitted by blocking a part of the illumination light emission end face
The illumination light is missing, and by confirming the missing direction,
Direction is detected, but the small ball blocks the illumination light
Volume, and the end of the endoscope
Or when facing the opposite direction, the position of the small ball
Undetermined, small ball located at the center of the end face of the light guide
Shadows appear in the center of the observation field of view,
It can be a hindrance. An example disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-114428 is disclosed.
If the conductive member is a liquid,
Switching malfunctions due to electrode corrosion, etc.
And it is necessary to seal the liquid in a liquid-tight manner.
You. Furthermore, when the conductive member is solid, contact with the electrode solid is made.
If the touch area is not sufficient, a malfunction may occur. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-71304 discloses
In the example, since the quartz tube is placed around the objective lens,
The lens part becomes large. In addition, the direction of gravity
Electrode or light guide pairs in proportion to the resolution of the
Increases the number of wires in the coil,
Pace disadvantage. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-295212,
Is light that requires a relay lens etc. in addition to the observation optical system
It is a complicated configuration that requires a science system, and the space at the tip
Both top and assembly are disadvantageous. Means for solving the problems described above is disclosed in
No. 5,323,208. This technology is
Emitting light from the projection fiber into a cylindrical space containing steel balls
The reflected light is received by two optical fibers, and the two
It detects the direction of gravity from the amount of light received by the receiving fiber.
is there. However, the axial distance between the steel ball and the receiving fiber is
It is said that a slight change will cause a detection error in the direction of gravity.
There was a problem. The present invention has been made in view of the above circumstances.
When moving a movable object in the direction of gravity,
Measures to reduce the dispersion of the calculation results,
To provide an observation device capable of calculating a more accurate direction of gravity
It is an object. [0015] SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a method for intra-body cavity
Or, an insertion section for insertion into the tube
In the observation device, the insertion portionInside, cylindrical
The cylindrical shaft is formed in substantially the same direction as the axial direction of the insertion portion.
WasAt least one small cylindrical space provided;Circle
TubularPlaced in a small space,Smell in the small cylindrical space
At least in a direction substantially perpendicular to the axial direction of the insertion portion.
By forceA movable object that can move freely and lighting in the small space
Light projecting means for projecting light, and light projected into the small space
And light receiving means arranged to receive the reflected light
Between the movable object and the light receiving means, or
Between at least one of an animal and the light emitting means
Optical space is provided in the moving portion, and the movable member is moved in the axial direction of the insertion portion.
And a movement-restricting transparent member
The position of the movable object is determined by the amount of light received by the light receiving means.
Calculate and calculate the gravity direction from the calculated position of the movable object.
Gravity direction calculating means for calculating the direction.Features
And [0016] In the above construction, light is projected from the light projecting means into a small space.
Is projected, and this light or this light is reflected in a small space.
The emitted light is detected by the light receiving means. Allowed in the small space
The distance between the animal and the light receiving means or between the movable object and the light emitting means
By providing a movement-controlling transparent member between
Increases the amount of received light by increasing the scattering space
As well as restricting the movement of movable objects in the axial direction.
This reduces the change in the amount of received light. Therefore, the light receiving hand
When calculating the position of the movable object from the amount of light received by the step,
In both cases, the gravity direction is calculated from the calculated position of the movable object.
Dispersion of the calculation results of the gravity direction calculation means
As a result, more accurate gravity direction detection becomes possible. [0017] BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
Will be described. 1 to 7 relate to a first embodiment of the present invention.
FIG. 1 is an external view showing the entire endoscope system, and FIG.
FIG. 3 is a configuration diagram showing a configuration of the endoscope apparatus, and FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line EE of FIG. 3, and FIG.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the amount of light and FIG.
FIG. 7 is a graph showing the relationship, and FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the sensor. As shown in FIG. 1, endoscope as an observation device
The mirror device 17 transmits the endoscope 1 and an imaging signal from the endoscope 1 to each other.
A signal processing device 2 for processing and a television monitor 3
Have been. The endoscope 1 has an operation unit 4 having a relatively large diameter.
In addition, an elongated flexible insert is provided on the distal end side of the operation section 4.
The rear end of the entrance 5 is provided continuously. This insertion part 5 has a tip
In order from the side, a hard tip portion 6 and a bendable bending portion 7
And a flexible tube portion 8 are provided. The operation unit
4 is a bending operation for bending the bending portion 7 in a predetermined direction.
An operation knob 9 is provided. Further, the side of the operation unit 4
The universal cord 10 is extended laterally from the part,
Connector 1 provided at the end of universal cord 10
1 is detachably connected to the signal processing device 2
You. As shown in FIG. 2, the endoscope insertion portion 5
At the tip 6, an objective lens system 12 and a light distribution lens 13 are provided.
The objective lens system 12 has a solid-state
An image sensor 14 is provided. Also, the light distribution lens
13. Light guide 1 consisting of fiber bundle at rear end
5 are arranged so as to face each other. Further, a gravitational direction sensor is provided at the tip 6.
16 is fixed. The gravity direction sensor 16 is
As shown in FIG. 3, a closed circle formed inside the cylindrical member 29.
A small ball 31 that can move freely is enclosed in the cylindrical space 30.
Therefore, this closed cylindrical space 30 has a
The emitting end of the light projecting fiber 32 is connected, and is used as a light receiving point.
Are connected to the two light receiving fibers 33a and 33b.
You. The two light receiving fibers 33a and 33b are shown in FIG.
As shown in FIG.
Install. The δ angle is desirably 90 ° to 120 °. The three fiber end faces and the small sphere 31
The transparent member 35 is provided between them. Said transparent
The light member 35 may be made of glass as long as it is substantially transparent.
It may be a tick. The other end of the light projecting fiber 32 is an incident end.
As shown in FIG.
Connected to the light emitting element 36. On the other hand,
The other end of each of the rivets 33a and 33b is an emission end, and
Connected to the light receiving elements 37a and 37b directed into the
Have been. In addition, the light emitting element 36 and the light receiving element 37 are in front.
It may be provided at any position of the endoscope 1 or the signal
It may be arranged in the processing device 2. On the other hand, the signal processing device 2 comprises a lamp 1
8. a light source unit 20 including a condenser lens 19 and the like;
A power supply 21 for supplying electricity to the element 36;
Amplifier for amplifying weak signals from 7a and 37b
22 and light reception signal processing for receiving the output of the amplifier 22
The circuit 23, the image signal processing circuit 24, and the
Supermarket for superimposing images that indicate the direction of force
And a composer 25. Image output from the solid-state image sensor 14
The signal is transmitted through the universal cord 10 and the connector.
11 to the image signal processing circuit 24.
Swelling. Also, the output from the light receiving element 37 is
The received light amount signal is transmitted to the amplifier via the connector 11.
22. Further, the unit
The light guide 1 inserted into the versal cord 10
3 is connected to the light source through the connector 11.
So that the illumination light of the lamp 18 is incident thereon.
It has become. In the received light amount signal processing circuit 23,
There is a one-to-one correspondence between the previously set received light amount signal and the small ball position.
And a light receiving element 3 based on the table.
7a and 37b are collated with the received light amount signals outputted from
To calculate the position, ie the actual direction of gravity of the observed image
Has become. The received light amount signal processing circuit 23
The information on the direction of gravity is output to the superimposer 25
It is supposed to. In the image signal processing circuit 23, the solid
The image signal output from the image sensor 14 is processed in a predetermined manner.
Output to the television monitor 3. Next, the operation of the first embodiment having the above configuration will be described.
explain about. Tip provided on insertion section 5 of endoscope 1
From the light distribution lens 13 of the unit 6, the light source unit of the signal processing device 2
Illumination light from the light source 20 is emitted through the light guide 15.
Have been. Insert the insertion portion 5 of the endoscope 1 into the body or
Is inserted into a site requiring observation, such as a gap
The light emitted from the light distribution lens 13 illuminates the site requiring observation.
You. Then, the reflected light illuminating the observation required area
Is incident on an objective lens system 12 provided at the distal end portion 6,
An image is formed on the imaging surface of the solid-state imaging device 14 and photoelectrically converted.
After that, the signal is read out as an image signal,
Is output to the image signal processing circuit 24. Then, the image signal processing circuit 24
The image signal from the solid-state imaging device 14 is transmitted in a predetermined manner such as gamma correction.
Output to the TV monitor 3 after processing
Display an image. On the other hand, as shown in FIG.
The light emitting element 3 from the light emitting fiber 32 in the sensor 16.
6 is directed to irradiate the inside of the closed cylindrical space 30;
The light irregularly reflected in the closed cylindrical space 30 is reflected by the light receiving fan.
Incident on the optical fibers 33a, 33b,
Guided to the light receiving elements 37a and 37b corresponding one-to-one to 3b
The signal is converted into a received light amount signal,
The light is output to the light reception amount signal processing circuit 23 via the reference numeral 22.
In the signal processing device 2, a small signal corresponding to the value of the received light amount signal is output.
The position of the sphere 31 is calculated, and as a signal indicating the direction of gravity,
Output to the superimposer 25. Next, the direction of gravity according to the position of the small ball and the amount of received light
The calculation method of will be described with reference to FIG. FIG.
The change of the position of the small ball 31 and the amount of received light is shown. FIG. 6 shows the change in the position θ of the small ball 31.
The change in the amount of light received by the two light receiving fibers 33a and 33b is simulated.
This is shown schematically. Of a predetermined small ball
For two curves α and β representing the relationship between the position θ and the amount of received light
When the measured received light amounts αi and βi are applied,
Two angles θαi1 and θα for the quantities αi and βi, respectively.
i2 and θβi1, θβi2 are obtained. Compare these values
Therefore, a set of values closer to each other, that is, in FIG.
αi1 and θβi1 are selected, and the approximate value θ ′ is changed to (θαi1 + θ
βi1) / 2. θ ′ is the reference position 38 shown in FIG.
The direction of their gravity. In the super imposer 25, the weight
A signal indicating a force direction and an image of the image signal processing circuit 24
The signals are superimposed and output to the television monitor 3.
The direction of gravity is indicated by an arrow on the monitor 3 as shown in FIG.
Will be displayed as Although the figure shows four directions,
Actually one arrow is displayed (not limited to the four directions in the figure)
Is done. FIG. 5 shows the inner diameter D of the sensor 16 shown in FIG.
And the distance L from the fiber end face 34 to the small ball 31
Shows the relationship between the ratio L / D and the relative light amount. The relative light quantity is L / D
= 1 when the amount of light is 1.6. this
As can be seen from the graph, the sensor 16 having the above configuration has
Light intensity increases when L / D increases up to a certain amount
I do. In addition, its characteristics rapidly rise to L / D of 0.2.
Rise and then change slowly. From this characteristic, L / D
Is small, the effect of a small change in L, that is, the sensor of the small ball 31
The effect of backlash in the axial direction increases, and measurement errors increase.
You can see that Therefore, L / D is at least 0.2 or less.
It is desirable to take above. In this embodiment, the robot freely moves in the direction of gravity.
Light is emitted from the projection fiber into the closed cylindrical space containing the small ball.
Light is emitted and scattered light is received through the light receiving fiber together with the light.
The light is received by the optical element. Light reception as gravity direction calculation means
Small ball due to the amount of light received by the light receiving element by the amount signal processing circuit
And calculate the weight from the calculated position of the small ball.
Calculate the force direction. In this gravity sensor,
Transparent between the output end of the optical fiber and the input end of the receiving fiber and the globule
The optical space provided by the members
The scattering of light from walls in space increases, while
Changes in the amount of received light due to backlash in the axial direction of the sphere are reduced. Follow
The position of the globule from the amount of light received by the light receiving element.
Variance in the calculation results
It is possible to accurately detect the direction of gravity. FIG. 7 shows a modification of this embodiment.
Gravity sensor 16A increases the reflectance of the reflection surface 39 and
The reflectance of the sphere 31A is reduced. Such a structure
Experimentally, a more stable light amount curve can be obtained experimentally.
I know it will. Therefore, the reflection surface is mirror-finished or the like.
Good. In addition, the surface of the small sphere 37A has a low reflectance black.
Color coating or black plating may be applied. Other configurations
The operation and effect are the same as in the first embodiment, and the description is omitted. In the first embodiment and the like, the light emitting means and
Light receiving means is located on the opposite side of the movable object across the transparent member
Although it is configured to be arranged like
The movable object, light emitting means and light emitting means are all located on the same side
You may comprise so that it may be. FIG. 8 shows a sensor according to a second embodiment of the present invention.
It is a longitudinal cross-sectional view. The second embodiment shown in FIG. 8 is the first embodiment.
The transparent member 62 formed thinner than the transparent member 35 shown in FIG.
Have. The transparent member 62 is provided in the closed cylindrical space 30.
In the inside, a spacing tube 63 is interposed between the
Is held. As described above, in this embodiment, the transparent member is thinned.
By doing so, the overall weight of the sensor can be reduced.
it can. Other configurations, functions and effects are the same as those of the first embodiment.
And the description is omitted. FIG. 9 shows a sensor according to a modification of the second embodiment.
It is a longitudinal cross-sectional view. In the modified example shown in FIG.
A concave lens portion 64 is formed in a part of the transparent member 62,
Light emitting fiber 32 and light receiving fibers 33a, 33b
So that the three concave lens portions 64 face each other
It was done. With this configuration, the fiber end face
Fig. 5 shows the effect of the lens even when the distance between
As can be seen from the graph without decreasing L / D, the relative light amount
It does not decline. Therefore, the sensor can be made smaller.
Can also be. In addition, the camera with and without the lens
If the distance between the end face of the iva and the small ball is the same, a lens is provided.
Since the L / D is increased by the action of the lens, the relative light
The amount increases, and the small ball 31 in the closed cylindrical space 30
Backlash, electricity in the light receiving element and the subsequent signal processing system
The error due to noise can be made relatively smaller. Other
The configuration, operation, and effect of this embodiment are the same as those of the first embodiment, and the description thereof is omitted.
Abbreviate. FIGS. 10 and 11 show a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a configuration diagram showing the configuration of the endoscope apparatus, and FIG.
FIG. 11A is a longitudinal sectional view of the sensor, and FIG.
It is a sectional view taken on line -F. The sensor 70 of the third embodiment shown in FIG.
The light emitting fiber 32 of the sensor 16 shown in the first embodiment is removed.
In this case, the sensor itself has a light emitting unit. Others
The same components and operations as in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
And the description is omitted. An endoscope apparatus as an observation apparatus shown in FIG.
A gravitational direction sensor 70 having a light emitting element 71 is provided at 69.
It is provided on the endoscope distal end portion 6. The sensor 70 has a signal line 72 and a light receiving
The fiber 74 and the light receiving fiber 75 are connected.
You. The signal processing device 2 is connected to the signal
While supplying power to the light emitting element 71,
The light emission amount is fed back to maintain a constant light amount
Driving is performed. The cylinder of the sensor 70 shown in FIG.
The member 73 includes a light receiving fiber 74 and a light receiving fiber 75.
The incident end is fixed with an adhesive or the like. The receiving fiber
74 and the light receiving fiber 75 are as shown in FIG.
Are fixed in a positional relationship of about 90 °. Cylindrical member 7
3 between the fiber end face 76 and the small ball 77.
A member 78 is provided. The opening of the cylindrical member 73 is
The bar 79 is fixed by, for example, an adhesive. At the center of the cover 79, the light emitting element
Reference numeral 71 denotes an end portion of the light receiving fibers 74 and 75.
Is provided so as to face the fiber side end face 76.
You. The light emitted from the light emitting element 71 is applied to the inner surface of the cylindrical member 73.
The light is irregularly reflected by the optical fiber and enters the light receiving fibers 74 and 75.
The light quantity of each of the light receiving fibers 74 and 75 is
It depends on the position of the small ball 77. Its characteristics are as shown in FIG.
In the same manner as the operation principle shown in the first embodiment,
You can know the direction. In this embodiment, the light emitting element is provided on the sensor body.
This eliminates the need for an optical fiber for projection.
You. In general, optical fibers are more expensive than
It is necessary to lay so that there is not. This is directly
In this case, the optical fiber
Reduce the number to provide a more reliable product at a lower price
Wear. FIGS. 12 and 13 show a fourth embodiment of the present invention.
12 (a) is a longitudinal sectional view of the sensor, and FIG. 12 (b)
Fig. 13 is a sectional view taken along line GG of Fig. 13A, and Fig. 13 is a configuration of an endoscope apparatus.
FIG. In the fourth embodiment, the light projection shown in the first embodiment is used.
Except for the fiber, the sensor itself has a light emitting unit.
You. In this embodiment, except for two light receiving fibers,
The sensor is provided with a light receiving element directly. Others
About the same structure and operation as the first and third embodiments,
The same reference numerals are given and the description is omitted. An endoscope device as an observation device shown in FIG.
Is provided with a gravitational direction sensor 80 at the endoscope tip 6.
You. The gravity direction sensor 80 shown in FIG.
It has a light emitting element 71 and light receiving elements 81 and 82. Previous
The gravitational direction sensor 80 includes the signal line 72 and the signal line 8.
3, 84 are connected. The signal processing device 2
When power is supplied to the light emitting element 71 via a signal line 72,
In both cases, the light emission amount of the light emitting element 71 is fed back,
Driving to maintain a constant light amount is performed. Ma
The signal processing device 2 is connected via signal lines 83 and 84.
The outputs of the light receiving elements 81 and 82 are received by the amplifier 22.
It is designed to take away. The gravity direction sensor 80 shown in FIG.
The light receiving elements 81 and 82 are arranged as shown in FIG.
At an angle of about 90 ° along the inner circumference of the cylindrical member 86
Have been. The opening of the cylindrical member 86 has the cover
79 is fixed. Between the inner end face of the cover 79 and the small ball 88
Is provided with a transparent member 89. The light emitting element 7
1 and the light receiving elements 81 and 82 are provided so as to face each other.
Have been. The light emitted from the light emitting element 71 is a cylindrical member.
86, the light is diffusely reflected on the inner surface and enters the light receiving elements 81, 82.
You. The light quantity of each of the light receiving elements 81 and 82 is
It depends on the position of the small ball 88. Its characteristics are as shown in FIG.
And the gravity direction is the same as the operation principle shown in the first embodiment.
You can know the direction. In this embodiment, the light emitting element and the light receiving element are
The fiber for the light emitting and receiving
Can be. Generally, optical fiber is more expensive than electric wire,
In addition, it is difficult to handle and it is necessary to lay it so that it will not break
There is. This directly affects product costs,
Gravity direction sensor not using optical fiber as in this embodiment
Can provide more reliable products at lower prices.
You. The light receiving element is a phototransistor.
For devices such as data, photodiodes, cds, and solar cells
Can be. On the other hand, as a light emitting element, an LD
Laser diode), LED, small light bulb, etc.
it can. Light-emitting element and light-receiving element used for gravity direction sensor
If the child is used for many years, it may change over time or
The amount of light emitted and the light receiving sensitivity decrease due to the sound. Thus the emitted light
If the amount and light sensitivity are used directly,
It becomes an error. The method for compensating for this change over time is described below.
Will be explained. FIG. 14 shows that the output of the light receiving element changes with time.
Here is an example. The initial curve of the light receiving element 81 is indicated by a broken line.
It changes to a curve, and its maximum value is set to ka. Light receiving element
The initial curve of 82 changes to the curve shown by the dashed line,
Is set to kb. The method of obtaining ka and kb is as follows.
As shown in FIG. 15, the endoscope distal end portion 6 is rotated once,
What is necessary is just to take the maximum value among the outputs of the optical elements. For subsequent measurements
Multiplied by the reciprocal of the above ka and kb,
And the method shown in FIG. 6 of the first embodiment.
Similarly, the direction of gravity can be known. Such person
If the method is performed regularly, there is no
You can know the exact direction of gravity. In addition, this method
If used, not only the fourth embodiment but also each of the above embodiments and modifications
Similar effects can be obtained in the example. In this embodiment, the light emitting element and the light receiving element
Also, each one used in the package was used
However, in the semiconductor manufacturing process, light-receiving elements, cylindrical members, and covers
And light-emitting elements are integrated into one
It may be a force direction sensor. In each of the above embodiments, the light receiving means has two structures.
Although the configuration has been described, three or more may be arranged.
Also, in the third and fourth embodiments, etc., the light emitting section is provided in the sensor itself.
Although the description has been given of the case where the
At the forefront, a second transparent member is installed in place of the light emitting part
The illumination light of the endoscope apparatus.
It may be used as light emitting means. In the first to fourth embodiments, the transparent member
Has been described for one case, but the transparent member has two or more
May be provided. Further, as in the second embodiment, 2
The thickness of the above transparent member is formed thin,
An interval tube may be provided. Further, the entire surface of the transparent member or less.
Both correspond to either light emitting means or light receiving means
The component may be composed of a diffusion member. As the diffusion member
May be a ground glass or a concave lens, for example. In each embodiment, the light emitting means and the light receiving
Means include fiber, light emitting element, and light receiving element.
Any one of them was explained, but any combination
It may be constituted as. The surface condition of the space surface and the movable object
The state is such that the inner surface of the space has a reflectance as in the modification of the first embodiment.
High surface finishes, such as mirror finishes, and moving objects
A low reflectivity surface finish, such as black paint or black
It may be plated. [Appendix 1] The observation apparatus according to claim 1,
The small space is substantially orthogonal to the axial direction of the insertion portion.
The movable object is arranged so as to be freely movable in a direction. [Appendix 1-1] The observation apparatus according to claim 1
In the small space, the movement regulating transparent member is
By arranging, the length of the small space in the axial direction is movable.
Set it slightly larger than the length of the object, with a slight gap
What you have. [Appendix 2] The observation apparatus according to claim 1,
, The light receiving means and the light projecting means are
Via the movement regulating transparent member arranged in the space,
It is located on the opposite side of the movable object. [Appendix 3] The observation apparatus according to claim 1,
, The light projecting means is arranged in the small space
With the movable object and the movement restricting transparent member interposed,
The light emitting means is arranged on the side opposite to the light emitting means. [Supplementary Note 3-1] The observation according to claim 1
In the device, the light projecting along the axial direction of the insertion portion
Means, the movable object, the movement regulating transparent member, and the light receiving
They are arranged in the order of the means. [Supplementary Note 3-2] The observation according to claim 1
In the device, the light projecting along the axial direction of the insertion portion
Means, the movement regulating transparent member, the movable object, and the light receiving
They are arranged in the order of the means. [Appendix 4] The observation apparatus according to claim 1,
The small space is optically configured in a closed structure.
You. [Appendix 5] The observation apparatus according to claim 1,
And a plurality of the light receiving means are arranged. [Supplementary Note 6] The observation device according to Supplementary Note 5
In the small space, the axial direction of the cylinder is the axial direction of the insertion portion.
And the light projecting means is provided in
Almost in the center of one bottom surface of the space cylinder
Along with the plurality of light receiving means, the one bottom surface or
On the other bottom surface, spaced from the center and circumferentially
It is arranged for each fixed angle. [Supplementary Note 7] The observation device according to Supplementary Note 6
The predetermined angle is 90 degrees or 120 degrees.
of. [Supplementary Note 8] The observation apparatus according to claim 1,
Between the movable object and the light receiving means, or
The movement regulating transparent portion is provided between a movable object and the light emitting means.
Material and a spacing pipe adjacent to the movement-controlling transparent member.
ing. [Appendix 9] The observation apparatus according to claim 1,
The movement-controlling transparent member includes the light emitting means or
The lens is opposed to at least one of the light receiving means.
Is provided. [Appendix 10] The observation apparatus described in Appendix 9
And the lens is a concave lens. [Appendix 11] The observation apparatus according to claim 1,
The light projecting means emits light into the small space.
A device that emits light. [Supplementary Note 12] The observation apparatus according to claim 1,
In the above, the light receiving means is provided in the small space from the light emitting means.
Receives the light that is projected toward
A light-receiving element that converts electricity. [Supplementary Note 13] Supplementary note 11 or Supplementary note 12
The light-emitting element or the light-receiving element
The element is a semiconductor element. [Supplementary Note 14] The observation apparatus according to claim 1,
Wherein the light projecting means or the light receiving means is at least
One of which includes a fiber for transmitting the light. [Supplementary Note 15] The observation apparatus according to claim 1,
The light emitting means includes a light emitting element that emits light,
A projection for guiding light emitted from the light emitting element and projecting the light into the small space.
It consists of an optical fiber. [Supplementary Note 16] The observation apparatus according to claim 1,
The light receiving means may be provided in the small space from the light emitting means.
Light-receiving fiber that guides the light projected into or the reflected light
And a receiver for receiving the light transmitted by the receiving fiber.
And an optical element. [0085] According to the present invention, the space in which light is scattered is increased.
Increases the amount of received light and increases the
Changes in the amount of received light due to backlash by regulating axial movement
Variance in the calculation results of the direction of gravity
That the direction of gravity can be detected more accurately.
effective.

【図面の簡単な説明】 【図1】図1ないし図7は第1実施例に係り、図1は内
視鏡システムの全体を示す外観図。 【図2】図2は内視鏡装置の構成を示す構成図。 【図3】図3はセンサの縦断面図。 【図4】図4は図3のE−E線断面図。 【図5】図5はL/Dと相対光量の関係を示すグラフ
図。 【図6】図6は受光量と重力方向の関係を示すグラフ
図。 【図7】図7はセンサの縦断面図。 【図8】図8は第2実施例に係るセンサの縦断面図。 【図9】図9は第2実施例の変形例に係るセンサの縦断
面図。 【図10】図10及び図11は第3実施例に係り、図1
0は内視鏡装置の構成を示す構成図。 【図11】図11(a)はセンサの縦断面図、図11
(b)は(a)のF−F線断面図。 【図12】図12及び図13は第4実施例に係り、図1
2(a)はセンサの縦断面図、図12(b)は(a)の
G−G線断面図。 【図13】図13は内視鏡装置の構成を示す構成図。 【図14】図14は受光素子出力の経時的に変化の例を
示すグラフ図。 【図15】図15は各受光素子の出力のうち最大値を求
める様子を示す説明図。 【符号の説明】 1…内視鏡装置 16…重力センサ 30…閉円筒空間 31…小球 32…投光ファイバ 33a,33b…受光ファイバ 35…透明部材 2…信号処理装置
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIGS. 1 to 7 relate to a first embodiment, and FIG. 1 is an external view showing an entire endoscope system. FIG. 2 is a configuration diagram showing a configuration of an endoscope apparatus. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a sensor. FIG. 4 is a sectional view taken along line EE of FIG. 3; FIG. 5 is a graph showing a relationship between L / D and a relative light amount. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the amount of received light and the direction of gravity. FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a sensor. FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a sensor according to a second embodiment. FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a sensor according to a modification of the second embodiment. 10 and 11 relate to a third embodiment, and FIG.
0 is a configuration diagram showing a configuration of the endoscope apparatus. 11A is a longitudinal sectional view of a sensor, and FIG.
(B) is a sectional view taken along line FF of (a). FIG. 12 and FIG. 13 relate to a fourth embodiment, and FIG.
2A is a longitudinal sectional view of the sensor, and FIG. 12B is a sectional view taken along line GG of FIG. FIG. 13 is a configuration diagram showing a configuration of an endoscope apparatus. FIG. 14 is a graph showing an example of a change over time in the output of the light receiving element. FIG. 15 is an explanatory diagram showing a state in which a maximum value is obtained from outputs of the respective light receiving elements. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Endoscope device 16 ... Gravity sensor 30 ... Closed cylindrical space 31 ... Small ball 32 ... Light emitting fiber 33a, 33b ... Light receiving fiber 35 ... Transparent member 2 ... Signal processing device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 1/00 - 1/32 G01V 7/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) A61B 1/00-1/32 G01V 7/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 体腔内、あるいは、管内に挿入する挿入
部を備え、観察部位を観察する観察装置において、 前記挿入部内において、円筒状であって筒軸が前記挿入
部の軸方向と略同方向に形成された少なくとも1つ設け
られた円筒状の小空間と、 前記円筒状の小空間内に配置され、該円筒状の小空間内
において前記挿入部の軸方向に略直交する方向に少なく
とも重力により自在に移動する可動物と、 前記小空間内に照明光を投光する投光手段と、 前記小空間内に投光された光及びその反射光を受光する
ように配置される受光手段と、 前記可動物と前記受光手段との間、あるいは前記可動物
と前記投光手段との間のうち、少なくとも一方の間に光
学的空間を設け且つ前記可動物の挿入部軸方向の動きを
規制するために配置された移動規制透明部材と、 前記受光手段が受光した受光量により前記可動物の位置
を算出すると共に、算出された該可動物の位置から重力
方向を算出する重力方向算出手段と、 を備えたことを特徴とする観察装置。
(57) Claims 1. An observing apparatus for observing an observation site, comprising an insertion portion inserted into a body cavity or a tube, wherein the insertion portion has a cylindrical shape and a cylindrical shaft. Is the insertion
At least one small cylindrical space formed substantially in the same direction as the axial direction of the part, and the cylindrical small space is disposed in the cylindrical small space.
In the direction substantially perpendicular to the axial direction of the insertion portion
A movable object that freely moves by gravity, a light projecting unit that projects illumination light into the small space, and a light receiving device that is arranged to receive the light projected into the small space and the reflected light thereof Means, an optical space is provided between at least one of the movable object and the light receiving means, or between the movable object and the light projecting means, and movement of the movable object in the insertion portion axial direction. A movement regulating transparent member arranged to regulate the position, the position of the movable object is calculated based on the amount of light received by the light receiving unit, and the direction of gravity is calculated from the calculated position of the movable object. An observation device, comprising: means.
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