JPH0216518A - 巻取り式撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、先端部に撮像手段を有する細長の挿入部を巻
取り部材に巻取り・可能な巻取り式ｌｌ像装置に関する
。

［従来の技術と発明が解決しようとする課題］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、タービン。

エンジン、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
。

また、使用に便利なように、長い挿入部をドラムに巻取
ることのできる装置も種々提案されている。また、撮像
手段を備え、被写体像を撮像し、モニタに表示可能な装
置も提案されている。

このように挿入部をドラムに巻取り可能で、かつ、撮像
手段を有する装置として、以下に、４つの例を示す。

まず、第１の例は、時開ＰＩ４５６−１６４６８８号公
報にｇｎ示されている装置である。この装置は、第５［
１に示すように、細長な挿入部としてのイメージガイド
１０１と、このイメージガイド１０１を巻取るドラム１
０２とを有し、前記イメージガイド１０１の先端側には
、この対物レンズ１０３が設けられている。そして、対
物レンズ１０３で結像された被写体像は、イメージガイ
ド１０１によってドラム１０２内に伝送され、このドラ
ム１０２内に設けられたテレビカメラ１０５でＩｌ像さ
れるようになっている。そして、このテレビカメラ１０
５で撮像した像を、モニターテレビ１０６に表示できる
ようになっている。

しかしながら、この従来例は、イメージガイドを用いて
おり、このイメージガイドは、１万〜３万本程度のファ
イバを束ねたものであるため、解像度が低いという問題
点がある。また、イメージガイドを通って減衰した像を
テレビカメラで撮像するため、感度が低いという問題点
がある。

そこで、第２の例として、第６図に示すような撮像装置
が考えられる。

この第２の例の装置は、細長な挿入部としてのケーブル
１１１と、このケーブル１１１を巻取り可能なドラム１
０２とを有し、前記ケーブル１１１の先端部に、テレビ
カメラ１１２が設けられている。前記ケーブル１１１は
、ドラム１０２内部に導入された後、ドラム１０２の側
部から外部に延出されている。このケーブル１１１内に
は、前記テレビカメラ１１２を動作させるための電源を
供給する電源１１ｉ１１３と、テレビカメラ１１２の出
力であるビデオ信号を送出する信号線１１５とが入って
いる。前記電源１１１１３は、ドラム１０２外の電源ユ
ニット１１４に接続され、信号線１１５は、ドラム１０
２外のモニターテレビ１０６に接続されている。前記テ
レビカメラ１１２は、第７図に示すように構成されてい
る。すなわちテレビカメラ１１２は、対物レンズ１０７
と、この対物レンズ１０７の結像位置に配置されたく固
体）撮像素子１０８と、この撮像素子１０８を動作させ
、ビデオ信号を出力する信号回路部１０９とを有してい
る。

この第２の例の装置では、テレビカメラで直接、物体を
ｍ像するようになっており、テレビカメラに用いている
撮像素子は２０万〜３０万画素と、イメージガイドの数
十倍の画素なので、解像度は高い。しかし、テレビカメ
ラ１１２は、信号回路部１０９を持つので、形が太き（
、細い管等に挿入することができないという問題点があ
る。

また、第３の例は、本出願人が先に提出した特願昭６２
−３２２６６号明細書に示されているものである。この
装置は、第８図に示すように、細長の挿入部１２１と、
この挿入部１２１を巻取り可能なドラム１２３とを備え
、前記挿入部１２１の先端部には、対物レンズ、Ｉ像素
子及び超小型の電気部品のみを含む先端部１２２が設け
られている。これらのドラムユニット１２４とは別体に
、前記撮像素子に対する信号処理を行いテレビカメラを
成すための信号回路部と電源とを含むカメラコントロー
ルユニット１２５と、光源装［１２６とを備え、前記カ
メラコントロールユニット１２５はケーブル１２８にて
、前記光源装置１２６はケーブル１２９にて、それぞれ
、前記ドラムユニット１２４に接続される。また、前記
カメラコントロールユニット１２５には、モニターテレ
ビ１２７が接続されている。

この装置では、信号回路部が先端部１２２には入ってお
らず、カメラコント０−シュニット１２５内に入ってい
るので、先端部１２２は、小型であり、細い管等に挿入
することができる。

ところで、先端部１２２に内蔵された撮像素子を動作さ
せるための各種のパルス信号は、カメラコントロールユ
ニット１２５で発生し、ケーブル１２８を軽て、ドラム
ユニット１２４内に入る。

第９図に示すように、前記ケーブル１２５内に挿通され
たパルス信号を伝送する信号線１３１は、ドラム１２３
内の中継器１３２を経て、スリップリング１３３に入る
。このスリップリング１３３を出た信号１１３４は、挿
入部１２１内を通って、先端部１２２内の撮像素子に接
続される。前記スリップリング１３３は、回転可能なド
ラム１２３と回転しない信号線１３１との間で、電気信
号を伝送するために必要である。前記スリップリング１
３３の構造を、第１０図に示す。固定された軸１４１と
共に回転しないプレート１４２には、同心円状の複数の
電極１４３が配置されており、各電極１４３には、電線
Ｕ１．Ｕ２　、・・・、Ｕ１８が接続されている。一方
、回転するカバー１４５と共に回転移動するブラシ状電
極１４６が設けられ、これらは、前記電極１４３に各々
接触している。

前記電極１４３及び１４６は、図に示すように、例えば
、１８ベアとなっており、各ベアは、信号ｔ１〜ｔ　ｔ
ａに対応している。このｔ１〜ｔ　１８のうちわけは、
図に示す通りである。このうち、φＲ２φＨ４，φＨ３
，φＨ２，φＨ１，φＶ４．φＶ３、φＶ２．φＶ１は
、撮像素子を動作させるために必要な駆動パルスであり
、ＰＴ、　Ｖ　ｓｕｂ、　ＶＤＤは、同じく撮像素子を
動作させるために必要な直流電圧である。Ｖ　ＯＵＴ及
びＤＨＹは、撮像素子から出力され、カメラコントロー
ルユニット１２５に送出される映像信号、Ｇ１．Ｇ２は
、接地線である。これら必要な信号線の総数は、０ＰＴ
ＩＯＮを除いても、１６極にもなる。

このように、第３の例の装置のように、撮像素子と信号
回路部とを分離すると、非常に多数の信号線を両者の間
に接続しなければならない。そのため、スリップリング
１３３は、大型で、非常に高価なものとなる。更に、撮
像素子を動作させるための前記パルスは、高周波であり
、それが゛層積１４３．１４６のように露出した導体に
導かれると、電磁波が空間に放射され、周囲のテレビ、
ラジオ、無線機器等に妨害を与える虞れがある。

また、第４の例は、特開昭６１−７５３１５号公報に示
されているものである。この装置は、第３の例の装置と
略同様の構成であるが、第１１図に示すように、ドラム
ユニットの回転しないユニット本体１５１に、カメラコ
ントロール部１５２゜光源部１５３．及びモニタ部１５
４を収めている。

尚、挿入部１２１は、前記ユニット本体１５１の外周部
に設けられた回転可能な回転部１５６に巻取られるよう
になっている。

この装置では、ユニット本体１５１は、回転しない部分
であるから、実際には、第３の例と同様に、回転部と非
回転部との間で、信号を伝達しなければならない。特開
昭６１−７５３１５号公報の明細書中では、第１２図に
示すように、カールコード１５９によって、回転側と非
回転側の間の電気信号を伝達することになっているが、
耐久性に乏しいという問題点があり、やはり、第３の例
のように、スリップリングを用いる必要がある。

［発明の目的］ 本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、大型
で高価で弊害のある多極スリップリングを用いる必要が
なく、また、挿入部先端部を小型化でき、且つ、解像度
が高く良好な映像が得られる巻取り式撮像装置を提供す
ることを目的としている。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明の巻取り
式撮像装置は、先端部に観察窓を有する細長の挿入部と
、回転可能で、前記挿入部を巻取り可能な巻取り部材と
、前記挿入部の先端部に設けられ、前記観察窓から入射
する被写体からの光を受光して被写体像をｖ！を像する
撮像手段と、前記撮像手段に対し、この撮像手段を駆動
するための駆動パルスを供給する駆動回路と、前記撮像
手段から出力される画像信号を映像信号処理して、標準
的なビデオ信号を出力する信号処理回路とを備え、前記
駆動回路と信号処理回路のうらの少なくとも駆動回路を
前記巻取り部材に取付け、この巻取り部材と共に回転す
るようにしたものである。

［作用］ 本発明では、駆動回路と信号処理回路のうちの少なくと
も駆動回路は、巻取り部材と共に回転するので、この回
路と撮像手段とを結ぶ信号線の途中にスリップリングを
用いる必要がない。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図及び第２図は本発明の第１実施例に係り、第１図
は巻取り式微像装置の構成を示す説明図、第２図は挿入
部の先端部を示す説明図である。

第１図に示すように、巻取り式撮像装＠１は、細長で可
撓性の挿入部２を備え、この挿入部２は、基端部が巻取
り部材としてのドラム３に固定されると共に、このドラ
ム３に巻取られて収納されるようになっている。また、
巻取り式撮像装［１は、前記ドラム３とは、別体の電源
ユニット２９と、モニターテレビ２８とを備えている。

前記ドラム３は、回転軸方向の両端部に、円筒状の回転
軸部５．６が設けられ、この回転軸部５゜６は、図示し
ないベアリング等を介して、スタンド７によって回転自
在に支持されている。

また、前記挿入部２の先端側には、硬性の先端部１１が
設けられている。第２図に示すように、前記先端部１１
内には、対物レンズ１２と、この対物レンズ１２の結像
１位置に配置された（固体）撮像素子１３とが設けられ
ている。前記挿入部２内には、前記ｍｅ素子１３を動作
させるための多数の信号線１５が挿通されており、この
信号線１５の一端は、超小型の電気部品１６を介して、
前記撮像素子１３に接続されている。

図示しないが、前記先端部１１には、必要に応じて、照
明レンズ等も設けられている。尚、照明レンズやライト
ガイド等による照明系は、特願昭６２−３２２６０６号
に記載されている照明系と同様の構成とすることができ
る。

前記信号線１５の他端は、第１図に示すように、ドラム
３内に導かれ、このドラム３の内部に固定された信号回
路部２０に接続されている。この信号回路部２０は、ド
ラム３と共に回転するため、信号Ｉ！１５と信号回路部
２０とは、スリップリングを用いることなく、直接接続
される。

前記信号回路部２０は、前記撮像素子１３に対して駆動
パルスを供給する駆動回路と、前記撮像素子１３からの
画像信号を映像信号処理する信号処理回路とを備え、撮
像のための全ての電気的処理を行い、例えば、ＮＴＳＣ
方式のビデオ信号を出力するようになっている。このＮ
ＴＳＣビデオ信号は、第１図中Ｖと示す電線と、Ｇと示
す接地線の２極があれば伝送することができる。また、
前記信号回路部２０を動作させるために電源が必要であ
るが、電源は、やはり２極があれば伝送することができ
、そのうちの１極は、接地線Ｇを利用できるので、Ｐと
示す１極を設ければ良い。この３つの電１ｍＶ、Ｇ、Ｐ
は、スリップリング２１のリング状電極２２．２２．２
２に接続されている。尚、前記スリップリング２１は、
前記回転軸部５内に設けられており、前記リング状電極
２２は、前記ドラム３と共に回転するようになっている
。また、このスリップリング２１は、３極のみの小型で
安価なものを用いることができる。前記各リング状電極
２２には、それぞれ、ブラシ状電極が接触しており、こ
のブラシ状電極には、それぞれ、電線Ｖ、Ｇ、Ｐが接続
されている。電線Ｖは、ケーブル２５の内部導体に接続
され、電線Ｐは、ケーブル２６の内部導体に接続され、
電線Ｇは、ケーブル２５の外部導体とケーブル２６の外
部導体とに接続されている。前記ケーブル２５は、前記
モニターテレビ２８に接続されるようになりている。ま
た、前記ケーブル２６は、前記電源ユニット２９に接続
されるようになっている。このようにして、前記信号回
路部２０からのＮＴＳＣビデオ信号は、ケーブル２５に
よってモニターテレビ２８に伝達され、一方、電源ユニ
ット２９からケーブル２６によって、信号回路部２０に
電源が供給される。

また、第１図に示すように、ドラム３の回転軸部６の端
面には、信号Ｕ路部２０の動作をコントロールするため
のスイッチ（類）３０が設けられている。このスイッチ
３０は、信号線３１によって、前記信号回路部２０に接
続されており、例よば、ホワイトバランス、ゲインアッ
プ等の機能をコントロールするようになっている。

尚、第８図に示す装置では、スイッチはカメラコントロ
ールユニット１２５のフロントパネルに設けられている
のに対し、本実施例では、ドラム３に取付らけているの
で、ドラム３を回転させると、スイッチ３０も一緒に回
転する。しかし、スイッチ３０を操作する際は、ドラム
３の回転を−時止めれば良く、実用上不便はない。

次に、以上の構成の本実施例の作用について説明する。

電源ユニット２９からケーブル２６．スリップリング２
１を介して、信号回路部２０に電源が供給される。この
信号回路部２０内の駆動回路からの駆動パルスは、スリ
ップリングを介することなく、信号線１５を経て、挿入
部２の先端部１１に設けられた撮像素子１３に供給され
る。この搬像素子１３は、前記駆動パルスによって駆動
され、対物レンズ１２によって結像される被写体像を搬
像する。この撮像素子１３の出力信号は、スリップリン
グを介することなく、信号線１５を経て、前記信号回路
部２０に入力される。そして、この信号回路部２０内の
信号処理回路から例えばＮＴＳＣビデオ信号が出力され
る。このＮＴＳＣビデオ信号は、スリップリング２１．
ケーブル２５を介して、モニターテレビ２８に入力され
、このモニターテレビ２８に、被写体像が表示される。

また、スイッチ３０の操作により、ホワイトバランス、
ゲインアップ等の機能がコントロールされる。

このように、本実施例によれば、先端部１１に撮像素子
１３を設け、イメージガイドを用いていないので、高解
像度で、良好な画像が得られる。

また、前記先端部１１は、第７図に示すような信号回路
部１０９を含んでいないため、非常に小型にできる。従
って、細い管にも挿入することができる。

また、第８図に示す装置のように、カメラコントロール
ユニット１２５をドラムと分離すると、搬像素子に接続
された信号線をドラムの外に配置されたカメラコントロ
ールユニット１２５に接続する必要があるため、極めて
多極のスリップリング１３３を必要とする。これに対し
、本実施例では、信号回路部２０をドラム３に取付け、
このドラム３と共に回転するようにしたので、撮像索子
１３と信号回路部２０とを、多極のスリップリングなし
に、直接接続している。従って、大型で、高価な多数の
スリップリングが必要なく、また、スリップリングから
空間に放射される電磁波によって周囲のテレビ、ラジオ
、無線機器等に妨害を与えることがない。

第３図は本発明の第２実施例の巻取り式撮像装置の構成
を示ず説明図である。

本実施例の巻取り式撮像装置４０では、ドラム３内に、
更に、制御部４１を内蔵し、ドラム３と共に回転するよ
うに取付けている。この制御部４１は、信号線４２によ
って、信号回路部２０に接続されている。また、スリッ
プリング２１０代わりに、１極追加して４極構造とした
スリップリング４３を設け、追加した極Ｃと、接地線Ｇ
を利用して、前記制御部４１に制御信号を供給するよう
にしている。スリップリング４３のブラシ状電極に接続
された追加した極Ｃに対応する信号線Ｃ１接地線Ｇ及び
電源線Ｐは、ケーブル２６に接続されている。

また、ドラム３と別体に、前記ケーブル２６が接続され
るオペレータユニット４５を設けている。

このオペレータユニット４５は、スイッチ３０と、この
スイッチ３０に接続された通信部４６と、電源ユニット
２９とを有している。ドラム３には、第１実施例のよう
に、スイッチ３０はなく、前記オペレータユニット４５
のスイッチ３０を操作して、信号回路部２０を制御する
ようになっている。

すなわち、前記スイッチ３０の操作は、通信部４６に伝
えられ、この通信部４６に接続された信号線Ｃと接地線
Ｇの２極を用いて、シリアル通信方式、例えばＲ８−２
３２Ｃ方式等によって、制御データを、ドラム３内の制
御部４１に伝送する。

前記制御部４１は、このデータを受信し、その内容に応
じて、信号線４２を介して、信号回路部２０を制御し、
例えば、ホワイトバランス等の動作を実行させる。

その他の構成は、第１実施例と同様である。

本実施例によれば、スイッチ３０が、ドラム３ではなく
、オペレータユニット４５に設けられているので、ドラ
ム３を回転させたままでも、スイッチ３０を操作するこ
とができる。

また、スリップリング４３は、たかだか４極であるから
、第８図に示す装置のように多極のスリップリングを用
いる方式に比べて、やはり、小型。

軽量、安価に装置を構成することができる。

その他の作用及び効果は、第１実施例と同様である。

第４図は本発明の第３実施例の巻取り式撮像装置の構成
を示す説明図である。

本実施例の巻取り式撮像装置５０では、ドラム３内に、
信号回路部２０に接続された制御部４１を設けると共に
、ドラム３の回転軸部６の端面に、受光素子５１を設け
、この受光素子５１を前記制御部４１に接続している。

また、ドラム３とは別体に、リモートコントロールユニ
ット５３を備えている。このリモートコントロールユニ
ット５３には、スイッチ３０と発光素子５４が設けられ
、前記スイッチ３０を操作すると、それに応じたデータ
が符号化され、発光素子５４から赤外光として発光され
るようになっている。この赤外光は、ドラム３に設けら
れた前記受光素子５１で受光され、制御部４１で、その
内容に応じて、信号回路部２０を制御するようになって
いる。

また、前記ドラム３内には、送信部５５が設けられ、こ
の送信部５５には、電線Ｖ、Ｇ、Ｐが接続されている。

そして、信号回路部２０から出力されるＮＴＳＣビデオ
信号は、信号線■によって送信部５５に入り、テレビの
ＵＨＦ帯等の電波に変換され、ドラム３の回転軸部６の
端面に設けられたアンテナ５７から送信されるようにな
っている。この電波は、電波法で認められる微弱電波で
十分である。本実施例では、第１．第２実施例のモニタ
ーテレビ２８の代わりに、アンテナ５９を有し、一般の
テレビ放送を受信するチューナーを内蔵したモニターテ
レビ５８を用いる。そして、予め、送信部５５の送信周
波数を、テレビ放送で使用していない周波数に設定して
おき、モニターテレビ５８の受信周波数をこれに合わせ
ておけば、本実施例の撮像装置５０で撮像した映像が、
モニターテレビ５８に表示される。

また、本実施例では、第１実施例のスリップリング２１
の代わりに、２極のスリップリング６１を設けている。

そして、このスリップリング６１が、電源ユニット２９
と信号回路部２０．送信部５５等とを接続する電線Ｐ、
Ｇに介装されている。

その他の構成は、第１実施例と同様である。

このように、本実施例では、スリップリング６１は、信
号回路部２０．送信部５５等に供給する電源を、電源ユ
ニット２９から受は取って、ドラム３内に導入すれば良
いから、Ｐ、Ｇの２極あれば良く、極めて簡単、小型で
ある。

また、本実施例では、スイッチ操作は、リモートコント
ロールユニット５３から行うようになっており、これは
、使用者が自由な位置に持って行き操作できるので便利
である。

更に、モニターテレビ５８も、第１．第２実施例と異な
り、ビデオ信号ケーブルが不要なので、自由な位置に置
いたり、または、近年普及しているボータプル型液晶テ
レビ等を用いて使用者が身に付けて映像を見ることも可
能である。

その他の作用及び効果は、第１実施例と同様である。

尚、本発明は、上記各実施例に限定されず、例えば、駆
動回路のみをドラム３に取付け、このドラム３と共に回
転するようにし、撮像素子１３からの画像信号は、スリ
ップリングを介して、ドラム３外の信号処理回路に接続
するようにしても良い。

また、本発明は、工業用のみならず、撮像手段を有する
医療用の内視鏡装置にも適用することができる。

［発明の効果１ 以上説明したように本発明によれば、挿入部先端部にｍ
像手段を設け、また、駆動回路と信号処理回路のうちの
少なくとも駆動回路を巻取り部材に取付け、この巻取り
部材と共に回転するようにしたので、大型で高価で弊害
のある多極スリップリングを用いる必要がなく、また、
挿入部先端部を小型化でき、且つ、解像度が高く良好な
映像が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１実施例に係り、第１図
は巻取り式微像装置の構成を示す説明図、第２図は挿入
部の先端部を示す説明図、第３図は本発明の第２実施例
の巻取り式ｆｉａ像装置の構成を示す説明図、第４図は
本発明の第３実施例の巻取り式微像装置の構成を示す説
明図、第５図は従来の巻取り式撮像装置の一例の構成を
示す説明図、第６図は挿入部先端部に撮像素子と信号回
路部を設けた巻取り式撮像装置の構成を示す説明図、第
７図は第６図の装置の先端部の構成を示す説明図、第８
図はドラムとカメラコントロールユニットが別体の巻取
り式撮像装置の全体を示す斜視図、第９図は第８図の装
置の構成を示す説明図、第１０図は第８図の装置におけ
るスリップリングを示す説明図、第１１図はドラムユニ
ットの回転しない部分にカメラコントロール部を収めた
従来の巻取り式撮像装置を示す斜視図、第１２図は第１
１図の装置のドラム内部を示す説明図である。 １・・・巻取り式撮像装置 ２・・・挿入部　　　　　３・・・ドラム１１・・・先
端部　　　　１３・・・撮像素子２０・・・信号回路部
　　２１・・・スリップリング２８・・・モニターテレ
ビ ２９・・・電源ユニット 第５図 ＋１Ｊ口 第６図 第７図 ＋＋、＋５ ＋０９ 第１０図 第１１図 第１２　Ｗ！１ １り１ 手続ネ甫正書（自発）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 先端部に観察窓を有する細長の挿入部と、 回転可能で、前記挿入部を巻取り可能な巻取り部材と、 前記挿入部の先端部に設けられ、前記観察窓から入射す
   る被写体からの光を受光して被写体像を撮像する撮像手
   段と、 前記撮像手段に対し、この撮像手段を駆動するための駆
   動パルスを供給する駆動回路と、前記撮像手段から出力
   される画像信号を映像信号処理して、標準的なビデオ信
   号を出力する信号処理回路と を備え、 前記駆動回路と信号処理回路のうちの少なくとも駆動回
   路を前記巻取り部材に取付け、この巻取り部材と共に回
   転するようにしたことを特徴とする巻取り式撮像装置。