JPH0695006A - 管内観察装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長尺の管の内部観察が容易に実行できる管内
観察装置を提供する。 【構成】 円筒状の筐体４内に、光学系１７から撮像素
子１８及び後段に信号を処理伝送する信号処理部６まで
が積み重ねられるように接合一体化されて設けられてい
る。また光学系１７の前方側には旋回円筒８に起伏可能
に取り付けられた反射鏡１３が設けられているので、小
形で長尺の管についても内部の観察対象を損傷すること
なく自在に挿入できる。挿入できる管径の管内壁面の観
察を行うに際しても、反射鏡１３によって光軸Ｐの方向
を変え、旋回円筒８を回転させながら精度を落とすこと
なく容易に実行できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、配管等の内部の状況を
観察する管内観察装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、発電設備や各種のプラントはその
構造の複雑さが増すと共に保守点検の際に人間が直接近
付くことができない場所が増大する傾向がある。このよ
うな中で配管の内部の状況を観察するには工業用内視鏡
を使用する以外に適当な方法がない。しかしながら内視
鏡の長さは使用している光ファイバの関係から高々十数
メートルで、そのため人間が直接近付くことができない
場所については観察そのものを行うことが難しい。

【０００３】また、人間が近付くことができる場所でも
内視鏡の長さに対して対象とする配管の全長が非常に長
い場合があり、また内視鏡を挿入できる場所も限定され
てしまうので配管の全てを観察することが困難であっ
た。敢えて観察を行おうとする場合には配管の途中の管
壁に挿入孔を穿設しなければならなかった。

【０００４】また、内視鏡は光ファイバを使用している
ので、その構造上、内視鏡の太さに近い管径で、内視鏡
が挿入可能な配管の管壁を観察しようとすると、光ファ
イバの屈曲半径が大きく配管内では十分に屈曲せず管壁
を正面から観察することができず、屈曲半径を小さくし
ようとすると画素数が減少し十分精度を有する観察結果
を得ることができない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の内
視鏡による管内観察では内視鏡の長さの点から観察領域
に限界があり、また十分な精度の観察結果が得られな
い。このような状況に鑑みて本発明はなされたもので、
その目的とするところは、小形で長尺の管の内部観察が
容易に実行でき、挿入可能な管径の管については管径に
拘らず十分な精度の観察をすることができる管内観察装
置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の管内観察装置
は、観察対象を捉える光学系と、この光学系で捉えた映
像を光電変換する撮像素子と、この撮像素子からの映像
信号を処理伝送する信号処理部を備え、光学系、撮像素
子及び信号処理部が一体に接合形成されていることを特
徴とするものであり、また、端部に開口を有し略回転対
称に形成された筒状の筐体と、この筐体内に設けられ開
口を通じて観察対象を捉える光学系と、筐体の対称軸に
一致する回動軸の回りに回動すると共に開口を開閉する
方向に起伏する反射鏡と、光学系で捉えた映像の映像信
号を出力する撮像部と、この撮像部からの映像信号を処
理伝送する信号処理部を備えていることを特徴とするも
のであり、さらに、観察対象を捉える光学系とこの光学
系で捉えた映像を光電変換する撮像素子とこの撮像素子
からの映像信号を処理伝送する信号処理部とを一体に接
合形成した撮像モジュールと、略回転対称に形成され撮
像モジュールを連結する基台部と、光学系の光軸方向を
変えるように撮像モジュールの姿勢を制御する姿勢制御
機構とを備えていることを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】上記のように構成された管内観察装置は、光学
系から撮像素子及び後段に信号を処理伝送する信号処理
部までが一体化されたものとなっているので、管内に挿
入される部分を小形のものとすることができ、後段には
処理された信号のみを送り出せばよい。そのため長尺の
管内についても自在に挿入することができ、観察対象を
損傷することなく容易に観察を行うことができる。また
反射鏡等の光学系の光軸の方向を変える手段を備えてい
るため、装置が挿入できる管径の管の内壁面の観察を行
うに際しても精度を落とすことなく容易に実行できる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の管内観察装置の実施例を図面
を参照して説明する。

【０００９】先ず、本発明の第１の実施例を図１及び図
２により説明する。図１は断面図であり、図２は概略ブ
ロック図である。

【００１０】図１において管内観察装置１は、片端部に
開口２を有し他端部が底板３によって閉塞され円筒状に
形成された筐体４を設けて構成されており、筐体４の内
部にはその軸方向に円柱状をなすように制御部５、信号
処理部６及び撮像部７が底板３に順次積み重ねられ一体
に接合されるようにして設けられている。そして筐体４
の内壁面と制御部５、信号処理部６及び撮像部７の間の
間隙には、筐体４の中心軸を回転軸として正逆回転可能
な旋回円筒８が設けられている。旋回円筒８は制御部５
の外面に静止側が固定された、例えば圧電素子や静電素
子で構成される公知の回転機構９によって回転駆動され
る。なお筐体４は図示しない移動手段によって所定の観
察対象のある領域に自在に移動できるようになってい
る。

【００１１】また、回転機構９の駆動制御は制御部５に
よって行われ、旋回円筒８の周方向の移動量は、すなわ
ち回転角及び回転角速度は、旋回円筒８の内面に設けら
れたスケール１０をこれに対向するよう信号処理部６の
外面に取着されたセンサ１１で読み取り、この読み取り
結果を制御部５に入力することによって得ることができ
るようにしてある。

【００１２】筐体４の開口２側に位置する旋回円筒８の
端部には、内面側に反射面１２を有する反射鏡１３が枢
支されており、さらに反射鏡１３は旋回円筒８の内壁面
に取り付けられた起伏機構１４によって起伏し旋回円筒
８の端部を開閉するように動作する。起伏機構１４は旋
回円筒８の内壁面に取り付けられた、例えば圧電素子や
静電素子で構成される公知の駆動素子１５と、この駆動
素子１５に駆動されることよって軸方向に進退する反射
鏡駆動片１６を有し、反射鏡駆動片１６の動きによって
反射鏡１３の端部を所定量だけ回転させることにより起
伏角を変化させる。なお反射鏡１３の起伏角の制御は起
伏機構１４を制御部５で制御することによって行われ
る。

【００１３】一方、撮像部７には筐体４の開口２側に臨
むようにして旋回円筒８の回転軸に光軸Ｐを一致させる
光学系１７のレンズ群が設けられ、さらに光学系１７で
捉えた映像を光電変換する電荷結合素子（ＣＣＤ）等の
撮像素子１８が設けられている。なお光学系１７の周囲
には、光学系１７の焦点位置の調整を自動的に行う焦点
調整機構１９と、光学系１７の焦点距離の変更調整を行
う倍率変更機構２０が取着されていて、倍率変更機構２
０は制御部５からの制御信号によって変更調整される。
なお焦点調整機構１９や倍率変更機構２０の各調整・変
更の操作は別途に適宜に設けられた装置によって画像処
理の手法により実施してもよい。

【００１４】また、信号処理部６は撮像素子１８からの
映像信号を処理し、処理された信号を図２に示す概略の
ブロック図のように信号伝達ケーブル２１を通じて筐体
４の外部に設けられた観察部２２等に伝送する。観察部
２２では、例えば撮像部７で捉えた画像をモニタ２３の
画面に写し出すことにより観察者の観察を可能とする。
なお観察者が随時設定する回転機構９や起伏機構１４及
び倍率変更機構２０等のコントロール条件はコントロー
ラ２４を通じて制御部５に伝達することができるように
なっている。

【００１５】このように構成された管内観察装置によっ
て配管内部を観察しようとする場合には、先ず図示しな
い移動手段によって該当する配管内の所定位置に筐体４
を移動させる。そして配管内の軸方向を観察する際、す
なわち前方視する際には光学系１７の前面を閉塞してい
る反射鏡１３を全開にし、図示しない照明手段を点灯さ
せ観察対象を照らし、光学系１７が直接捉える配管内の
映像を撮像素子１８上に結像する。

【００１６】撮像素子１８からの映像信号は信号処理部
６で処理され、信号伝達ケーブル２１を通じて観察部２
２に伝送される。観察部２２ではモニタ２３の画面に写
し出された映像を観察者が観察する。この観察で開放し
た反射鏡１３の影になって見えない配管内の部位につい
ては、コントローラ２４等を通じて回転機構９を駆動
し、旋回円筒８を回転させて反射鏡１３の位置を移動さ
せることにより、観察が可能となる。

【００１７】また、配管の内壁面を正対して観察する
際、すなわち側方視する際には反射鏡１３の起伏角度を
例えば４５度とし、反射鏡１３の反射面１２で反射させ
て光学系１７が捉える配管内壁面の映像を撮像素子１８
上に結ばせる。さらに配管内壁面を全周に亘って観察す
る時には回転機構９を駆動して旋回円筒８を回転させ、
反射鏡１３の反射面１２の位置を移動させて観察を行
う。

【００１８】上記の通り本実施例によれば、観察部２２
と筐体４との間が信号伝達ケーブル２１によって接続さ
れているので、この信号伝達ケーブル２１を長く繰り出
すことによって長尺の配管内部を観察することができ、
さらに観察部２２との間を信号伝達ケーブル２１で接続
した筐体４のみを配管内部に送り込めばよいので、配管
内に挿入する際の損傷の程度を非常に軽減できる。な
お、ケーブルの代わりに無線を通信手段として用いても
よい。

【００１９】そして、撮像部７や信号処理部６等の必要
部分のみを軸方向に積み重ねるようにして筐体４に収納
しているので、各部相互の接続が強固なものとなりより
信頼性が高いものに構成でき、さらに装置を小形にする
ことができる。

【００２０】また、配管の内壁面を正対して観察するこ
とを要するような場合でも、起伏する反射鏡１３を設け
ているので筐体４の外形寸法に近い直径を有する細さの
配管の内部までも、反射鏡１３の反射面１２を介して観
察することができる。

【００２１】尚、上述の第１の実施例を構成する各部に
ついては記載したもののみに限定されるものではなく、
例えば以下のように構成してもよい。

【００２２】先ず、反射鏡１３を起伏する起伏機構につ
いて図３乃至図６により説明する。図３は起伏機構を示
す斜視図であり、図４は圧電モータの斜視図であり、図
５は圧電モータの動作原理を説明するための図であって
図５（ａ）〜図５（ｄ）は各動作の過程を示す図であ
り、図６は振動片の特性図である。

【００２３】図３及び図４において、２５は反射鏡１３
を起伏する起伏機構であり、これは旋回円筒８の開口２
側の端部に圧電モータ２６を設けて構成される。圧電モ
ータ２６は電圧を印加することによって変位を生ずる圧
電振動子２７がその変位方向の片端面を旋回円筒８に固
定し、他端面にはコ字状の振動部２８が固着されてい
る。この振動部２８の２つの振動片２９，３０の根元部
近傍には片側からの切欠き部３１，３２が設けられてお
り、振動片２９，３０の間には反射鏡１３の外周縁部に
固定されたロータ３３が挟み込まれている。

【００２４】なお振動片２９，３０は同じ形状で固有振
動数も同じであり、その重心は圧電振動子２７の変位方
向と同方向に振動する切欠き部３１，３２の振動中心軸
３４，３５上からずれており、振動片２９に関しては振
動中心軸３４よりロータ３３に近い位置に、振動片３０
に関しては振動中心軸３５よりロータ３３に遠い位置に
それぞれ偏心している。

【００２５】このように構成された圧電モータ２６の動
作原理を図５及び図６によって説明する。図５（ａ）は
圧電振動子２７に図示しない駆動電源によって正弦波形
の電圧が印加され、この印加電圧の位相が−９０度の時
を示している。

【００２６】図５（ｂ）の印加電圧の位相が０度になる
と、圧電振動子２７がｈの伸び変位をし、振動片２９，
３０はその重心がロータ３３に対して逆方向に偏心して
いるため偏心による慣性力の影響で屈曲する。

【００２７】そして図５（ｃ）の印加電圧の位相が９０
度になると、さらに圧電振動子２７がｈの伸び変位を
し、屈曲していた振動片２９，３０は再び真っ直ぐな図
５（ａ）に示す状態となる。

【００２８】次いで図５（ｄ）の印加電圧の位相が１８
０度になると、圧電振動子２７がｈの縮み変位をし、図
５（ｂ）に示す状態の長さに戻る。この時には振動片２
９，３０はその重心の偏心による慣性力で図５（ｂ）と
は逆方向に屈曲する。

【００２９】そして印加電圧の位相が２７０度になる
と、再び図５（ａ）に示す状態に戻り、一連の動作が終
了する。この一連の動作を繰り返すことにより、振動片
２９，３０のロータ３３との接触部位の描く軌跡は、回
転方向が同じで位相が１８０度異なる楕円軌跡となる。
この楕円軌跡状態にあるとき振動片２９，３０がロータ
３３と摩擦し合うことにより、ロータ３３は図４のＮ₁
の向きに回転する。なお圧電振動子２７は一般に正の電
圧で使用されるので、この場合も駆動電源の正弦波形電
圧も正の電圧で使用することを考慮すれば、適正なバイ
アス電圧が必要になる。

【００３０】そして上述のものでは振動片２９，３０の
特性は略同一であるため、双方の特性が図６に示した特
性図と一致するものとする。まず、振動片２９，３０の
共振周波数ｆ₀ 近傍の周波数ｆ₁ を振動片２９，３０に
与えるように圧電振動子２７に電圧を印加する。この
時、圧電モータ２６が上記した図５のような動作を行な
いロータ３３はＮ₁ の向きに回転する。また共振周波数
ｆ₀ 近傍の周波数ｆ₁ と位相が１８０度異なる周波数ｆ
₂ を振動片２９，３０に与えることにより、振動片２
９，３０は図５の状態と正反対の方向に振動するような
位相のずれが生じ、結果的にロータ３３は図４のＮ₂ の
向きに回転する。

【００３１】従って、圧電モータ２６は振動片２９，３
０に与える周波数ｆ₁ ，ｆ₂ を切替えることによって１
つの圧電振動子２７のみで正逆回転が容易に可能とな
る。なお振動片２９，３０の重心を振動中心軸３４，３
５から偏心させるために設けた切欠き部３１，３２の切
欠き形状は、その断面が円弧状であっても、三角形状あ
るいは四角形状などであってもよい。

【００３２】次に、反射鏡の他の構成例について図面を
参照して説明する。

【００３３】先ず形状記憶合金（ＳＭＡ）を用いた第１
の構成例を図７及び図８により説明する。図７は反射鏡
使用時の状態を示す概略側面図であり、図８は反射鏡未
使用時の状態を示す概略側面図である。

【００３４】図７において、３６は平板状の形状記憶合
金で形成された反射鏡で、加熱されることで反射面１２
が光学系１７の光軸に対して例えば４５度の角度を有す
る形状となるように記憶されて、旋回円筒８に固定され
ている。そして反射鏡３６の裏面と旋回円筒８との間に
は、ばね３７が引張状態で取り付けられている。このよ
うな状態で反射鏡３６が冷却されるとばね３７の引張力
によって反射鏡３６は図８に示すように、光学系１７の
光軸上から外れ視野に入らないように巻き上げられる。
このように形状記憶合金からなる反射鏡３６を旋回円筒
８に取り付けて構成されたものであるから、加熱・冷却
を行なうことによって前方視及び側方視を任意に行うこ
とができる。なお形状の記憶は冷却状態を記憶するよう
にしておいてもよい。

【００３５】また同じく形状記憶合金を用いた第２の構
成例を図９により説明する。図９は反射鏡の斜視図で、
３８は反射鏡で、この反射鏡３８は形状記憶合金で形成
された枠３９に変形自在な反射膜４０を貼ったもので、
電線４１に通電することによって加熱し、記憶された形
状に変形させるようにしてある。このように構成された
反射鏡３８を第１の構成例と同様に旋回円筒８に取り付
け、加熱・冷却を行なうことによって前方視及び側方視
を任意に行うことができる。

【００３６】次に同じく形状記憶合金を用いた第３の構
成例を図１０乃至図１２により説明する。図１０は平面
図であり、図１１は断面図であり、図１２は記憶状態の
形態を示す側面図である。

【００３７】図１０及び図１１において、反射鏡４２は
反射面１２を形成する反射膜４３と平板状の弾性体４４
の間に形状記憶合金製の帯状体４５が設けられた積層構
造となっている。そして反射鏡４２は冷却された時に弾
性体４４によって平坦な形態となるように製作されてお
り、電線４１を通じて加熱された時には図１２に示すよ
うに帯状体４５が形状記憶する渦巻状の形状となるよう
になっている。このように構成された反射鏡４２を第１
の構成例と同様に旋回円筒８に取り付け、加熱・冷却を
行うことによって前方視及び側方視を任意に行うことが
できる。

【００３８】さらに第４の構成例を図１３及び図１４に
より説明する。図１３は前方視状態を示す側面図であ
り、図１４は側方視状態を示す側面図である。

【００３９】図１３において、反射鏡４６は、幅ｄ₁ の
短冊形の複数の反射体４７が反射面４８を図における上
方に向けた状態で配置間隔ｄ₂ で平行に並べられてお
り、ブラインド状に構成されている。そして反射鏡４６
は起伏機構１４によって旋回円筒８に起伏可能に取り付
けられていて、光学系１７の光軸に直交するような位置
にあるとき各反射体４７の間の隙間を通して前方視が行
なわれる。また側方視を行なう場合には、図１４に示す
ように光学系１７の前方側を塞ぐ状態になっている反射
鏡４６を起こして行なう。このときの反射鏡４６の起伏
角度は、反射体４７の幅ｄ₁ と配置間隔ｄ₂ の関係によ
って決められ、これらの間隔が等しい場合には反射鏡４
６を４５度にとる。このように構成された反射鏡４６で
は可動に伴う要素部品の軽量化を図ることができる。

【００４０】次に、本発明の第２の実施例を図１５乃至
図１７により説明する。図１５は装置の断面図であり、
図１６は要部の平面図であり、図１７は概略ブロック図
である。

【００４１】図１５及び図１６において管内観察装置４
９は、円筒状の筐体４内に設けられた撮像部５０に光学
系１７の光軸Ｐを中心に回転する回転円筒５１が設けら
れており、この回転円筒５１は歯車や減速機からなる回
転機構５２を介し駆動源５３によって駆動される。回転
円筒５１の前方側の端部に光透過板５４が傾斜して取り
付けられており、この光透過板５４には光軸Ｐの延長線
が略中心を通る反射板５５が設けられている。また光学
系１７の後方側には、例えばプリズム等の反射体５６が
配置されており、光学系１７で捉えた映像が反射体５６
で方向を変えて撮像素子５７の撮像面５８に結像され
る。

【００４２】光学系１７で捉える映像は、その前方とな
る配管５９の内部軸方向を光透過板５４を通して得たも
のと、反射板５５を介し側方、すなわち配管５９の内壁
面を反射させて得たものであり、撮像素子５７の撮像面
５８にも前方視像６０と側方視像６１として結像され
る。なお管内の観察においては軸方向前方の中心部分の
映像は観察対象でないことが多く、特に映像情報がなく
ても観察には差支えない箇所となっている。そのため、
その中心部分の映像の代わりに管壁の映像を当てはめ、
一つの撮像面５８に前方視像６０と側方視像６１を同時
に結像させている。

【００４３】そして図１７に示すように撮像部５０の撮
像素子５７で光電変換された映像信号は信号処理部６で
処理され、信号伝達ケーブル２１を通じて筐体４の外部
に設けられた観察部６２に伝送される。観察部６２はセ
ンサコントローラ６３とモニタ６４で構成され、撮像部
５０で捉えモニタ６４の画面に写し出された画像を観察
者が観察する。モニタ６４では表示切替部６５によって
前方視モニタ６６と側方視モニタ６７にそれぞれ前方視
映像６８と側方視映像６９が写し出される。

【００４４】このように構成した本実施例でも第１の実
施例と同様の作用、効果が得られ、回転円筒５１を回転
させることで、筐体４の外形寸法に近い直径を有する細
さの配管の内部までも、反射板５５を介して観察するこ
とができる。また一つの撮像素子５７で管内部の前方視
映像６８と側方視映像６９がそれぞれ切換えて観察で
き、同時にも観察できる。

【００４５】次に、上記各実施例の反射鏡起伏機構等に
適用可能な駆動装置の変形例を図１８及び図１９により
説明する。図１８は平面図であり、図１９は駆動ユニッ
トの作動時の平面図である。

【００４６】図１８において、駆動装置７０は複数の駆
動ユニット７１が連結手７２を介して直列に連設されて
おり、両端の駆動ユニット７１には接続手７３が設けら
れている。駆動ユニット７１は、例えば略ダイヤフラム
状に形成された一対の弾性体７４，７５を周縁部分に絶
縁体７６を挟み一体にすることで構成され、弾性体７
４，７５は互いの方向に弾性変形容易な形状となってい
る。そして各弾性体７４，７５にはそれぞれリード線７
７，７８を通じて異なる極性の電圧が印加されるように
なっている。

【００４７】このため図１９に示すように弾性ユニット
７１は弾性体７４，７５に異なる極性の電圧が印加され
ると静電力によって引き合い変形し、弾性体７４，７５
間の間隔が狭まる。そして複数の駆動ユニット７１を連
結手７２によって連結する駆動装置７０は、両端の接続
手７３間に各駆動ユニット７１の変形量を合計した分の
変形を実現する。なお電圧を印加する駆動ユニット７１
の数を変えるように制御することによって、また各駆動
ユニット７１への印加電圧をそれぞれ制御可能とするこ
とによって駆動装置７０のより細かい変形量の調節が可
能となる。

【００４８】次に、上記各実施例の光学系に適用可能な
変形例を図２０乃至図２２により説明する。図２０乃至
図２２は各変形例の断面図で、いづれも焦点距離可変レ
ンズである。

【００４９】まず、第１の変形例を説明する。図２０に
おいて、レンズ７９は透明材料で形成され所定の曲率の
曲面を持った一対の弾性体８０，８１を周縁部分に絶縁
体８２を挟み、同一光軸上に一体にすることによって構
成され、弾性体８０，８１は互いの方向に弾性変形容易
な形状となっている。そして各弾性体８０，８１にはそ
れぞれリード線８３，８４を通じて電圧が印加可能とな
っている。

【００５０】このため弾性体８０，８１に電圧を印加す
ると弾性体８０，８１が変形し、また印加電圧の値を変
えることによって変形量が変化し、焦点距離が可変のレ
ンズ７９が得られる。

【００５１】次に第２の変形例を説明する。図２１にお
いて、レンズ８５は透明材料で形成され所定の曲率の曲
面を持った複数の弾性体８６，８７，８８，８９を周縁
部分に絶縁体９０，９１，９２を挟み、同一光軸上に一
体にすることによって構成され、弾性体８６，８７，８
８，８９は互いの方向に弾性変形容易な形状となってい
る。そして各弾性体８６，８７，８８，８９にはそれぞ
れリード線９３，９４，９５，９６を通じて電圧が印加
可能となっている。

【００５２】このため弾性体８６，８７，８８，８９に
電圧を印加すると弾性体８６，８７，８８，８９が変形
し、また印加電圧の値を変えることによって変形量が変
化し、焦点距離が可変のレンズ８５が得られる。

【００５３】次に第３の変形例を説明する。図２２にお
いて、レンズ９７は透明材料で形成され所定の曲率の曲
面を持った弾性体９８と、透明材料で形成された弾性体
９８に比べ変形し難い平板体９９とを周縁部分に絶縁体
１００を挟んで一体にすることによって構成され、弾性
体９８は平板体９９の方向に弾性変形容易な形状となっ
ている。そして弾性体９８と平板体９９にはそれぞれリ
ード線１０１，１０２を通じて電圧が印加可能となって
いる。

【００５４】このため弾性体９８と平板体９９に電圧を
印加すると弾性体９８が変形し、また印加電圧の値を変
えることによって変形量が変化し、焦点距離が可変のレ
ンズ９７が得られる。

【００５５】なお上記の各変形例で周縁部分に絶縁体を
挟み一体に構成された弾性体の間に、透明な液体などを
封入してレンズの屈折率を調整するようにしてもよい。

【００５６】次に、上記実施例の旋回円筒８の回転等に
適用可能な回転機構の構成例を図面を参照して説明す
る。

【００５７】先ず、第１の構成例を図２３及び図２４に
より説明する。図２３は軸方向の要部断面図であり、図
２４は軸直交方向の断面図である。

【００５８】図２３及び図２４において、１０３は回転
機構で、筐体４の底板３にはモータ等の駆動源１０４が
設けられ、また底板３の中心部には底部スタッド１０５
が植設されている。この底部スタッド１０５にはぜんま
い等の弾性エネルギ保存部材１０６の一端部が固定さ
れ、弾性エネルギ保存部材１０６の他端部は旋回円筒８
の底壁部の内面に固定されている。これによって常時は
弾性エネルギ保存部材１０６に保存されたエネルギによ
って旋回円筒８は回転可能となっている。そして筐体４
の内面には公知の手段を用いたクラッチ要素１０７が旋
回円筒８の底壁部の外面に対向するように形成されてい
て、作動信号の印加によって旋回円筒８を筐体４に対し
固定状態あるいは解放状態に設定することができ、クラ
ッチ要素１０７をオンオフ制御することで旋回円筒８の
回転が制御される。

【００５９】また、弾性エネルギ保存部材１０６に保存
されたエネルギが完全に解放された状態、あるいは一部
解放された状態でも、駆動源１０４を動作状態にしてク
ラッチ要素１０７を固定状態にすれば、駆動源１０４の
回転によって弾性エネルギ保存部材１０６へのエネルギ
の保存が可能となる。

【００６０】このように構成されたものでは、旋回円筒
８の回転制御がクラッチ要素１０７をオンオフするだけ
で精度よく行うことができ、また駆動源１０４として用
いるモータ等も力さえ発生すればよく回転精度や回転速
度は問題とならず、性能管理が困難な微小機械への適用
が有効なものとなる。

【００６１】次に、第２の構成例を図２５により説明す
る。図２５は軸方向の要部断面図である。

【００６２】図２５において、１０８は回転機構で、筐
体４の底板３にはその中心部に底部スタッド１０５が植
設されている。この底部スタッド１０５には互いに逆方
向にエネルギを解放する弾性エネルギ保存部材１０９，
１１０の一端部が固定され、弾性エネルギ保存部材１０
９，１１０の他端部はクラッチ要素１１１，１１２にそ
れぞれ固定されている。また二つの弾性エネルギ保存部
材１０９，１１０の間にはモータ１１３が設けられてい
る。モータ１１３は底部スタッド１０５に固定子が取着
されたアウタロータ型で、固定子と回転子は互いにロッ
ク可能となっている。そしてクラッチ要素１１１，１１
２はモータ１１３の回転子あるいは旋回円筒８の底壁部
内面に選択的に固定状態と解放状態を実現できる。

【００６３】従ってモータ１１３がロック状態にあり、
クラッチ要素１１１が旋回円筒８の内面に固定され、ク
ラッチ要素１１２がモータ１１３の回転子に固定されれ
ば弾性エネルギ保存部材１０９のエネルギが解放される
方向に旋回円筒８は回転する。クラッチ要素１１１，１
１２の固定状態が逆であれば旋回円筒８の回転方向は逆
の方向となる。

【００６４】また、クラッチ要素１１１が旋回円筒８の
内面に固定されクラッチ要素１１２がモータ１１３の回
転子に固定された状態でモータ１１３を起動すると、回
転子の回転にともない弾性エネルギ保存部材１１０にエ
ネルギの蓄積が可能となる。クラッチ要素１１１，１１
２の固定状態が逆で、モータ１１３の回転子の回転方向
を逆方向とすれば、弾性エネルギ保存部材１０９にエネ
ルギの蓄積が可能となる。このため弾性エネルギ保存部
材１０９，１１０のエネルギを完全に解放して旋回円筒
８が回転不能となることが防止できる。

【００６５】次に、第３の構成例を図２６により説明す
る。図２６は軸方向の要部断面図である。

【００６６】図２６において、１１４は回転機構で、二
つの互いに逆方向にエネルギを解放する弾性エネルギ保
存部材１１５，１１６を備えている。すなわち筐体４の
内面に一方の弾性エネルギ保存部材１１５の一端部が取
着され、他端部はクラッチ要素１１７によって筐体４の
底板３あるいは旋回円筒８の底壁部内面に選択的に固定
状態が実現できる。また筐体４の底板３にはその中心部
に底部スタッド１１８が植設されている。この底部スタ
ッド１１８には他方の弾性エネルギ保存部材１１６の一
端部が取着され、他端部はクラッチ要素１１９によって
旋回円筒８の壁部内面あるいは底部スタッド１１８の中
間部に固定された固定板１２０に選択的に固定状態が実
現できる。

【００６７】従って、弾性エネルギ保存部材１１５の他
端部がクラッチ要素１１７によって旋回円筒８の底壁部
内面に固定され、弾性エネルギ保存部材１１６の他端部
がクラッチ要素１１９によって底部スタッド１１８の固
定板１２０に固定されていると、旋回円筒８は弾性エネ
ルギ保存部材１１５がエネルギを解放する方向に回転す
る。クラッチ要素１１７，１１９の固定状態が逆であれ
ば旋回円筒８の回転方向は逆の方向となる。

【００６８】さらに、底板３にはモータ１２１が設けら
れ、その回転子にクラッチ要素１１７が固着することで
クラッチ要素１１７の底板３への固定状態が形成される
ようなっている。そしてクラッチ要素１１７を回転子に
固定し、クラッチ要素１１９を旋回円筒８の壁部内面に
固着し、また筐体４の内面と設けられたさらに別のクラ
ッチ要素１２２によって旋回円筒８を固着すれば、モー
タ１２１の回転にともない弾性エネルギ保存部材１１
５，１１６にエネルギの蓄積が可能となる。

【００６９】次に本発明の第３の実施例を図２７を参照
して説明する。

【００７０】図２７は概略断面図で、１２３は撮像モジ
ュールで、レンズや焦点調節機構及び倍率調節機構を内
蔵する光学系１２４と、この光学系１２４で捉えた映像
を光電変換する撮像素子１２５と、これら光学系１２４
や撮像素子１２５の動作状態を制御すると共に、図示し
ない信号伝達ケーブルを通じて後段に撮像素子１２５の
映像信号を伝送する信号処理部１２６とが略光学系１２
４の光軸方向に積み重なるように接合一体化されて構成
されている。また１２７は雲台光学系制御部１２８を内
蔵する基台部で、互いの略球面状に形成された面を対向
させるように位置させた基台部１２７と撮像モジュール
１２３の間には、例えば上述した駆動機構等によって構
成される撮像モジュール１２３の姿勢制御機構の旋回／
起伏素子１２９が取り付けられている。そして撮像モジ
ュール１２３をアジマスとエレベーションの２方向に駆
動するようになっている。

【００７１】さらに、撮像モジュール１２３の側面部に
はスタッド１３０が植設されており、このスタッド１３
０には一端部が基台部１２７に固定されたばね要素１３
１の他端部が取着され、基台部１２７と撮像モジュール
１２３間の機構的な要因に伴うがたつきが解消可能とな
っている。また基台部１２７と撮像モジュール１２３と
の間には可撓性を有する信号線１３２が設けられ、信号
処理部１２６からの映像信号等が基台部１２７を通じて
後段に送り出されるようになっている。

【００７２】このように構成されているので、後段から
の制御信号等によって雲台光学系制御部１２８が制御動
作して、基台部１２７を所定の位置に静止させた状態で
旋回／起伏素子１２９が動作することによって撮像モジ
ュール１２３が駆動される。そして光学系１２４の光軸
Ｐの方向が自在に変えられるので光学系１２４で捉える
対象部分を任意に選択することができ、例えば配管の内
壁面等の所望する部位の映像を図示しない観察部のモニ
タを通じ観察することができる。

【００７３】このため本実施例においても第１の実施例
と同様の作用、効果が得られる。

【００７４】次に本発明の第４の実施例を図２８を参照
して説明する。

【００７５】図２８は概略断面図で、撮像モジュール１
２３と基台部１２７とは、基台部１２７の中心軸に対し
て１８０度位相が異なる位置にそれぞれ対を成して設け
られた撮像モジュール１２３の姿勢を制御するインチワ
ームリンク機構１３３によって連結されている。インチ
ワームリンク機構１３３は撮像モジュール１２３の側面
部に設けられたユニバーサルジョイント１３４に関節１
３５で屈曲するリンク１３６の一端部が接続され、リン
ク１３６の他端部が基台部１２７のガイド１３７内を中
心軸方向に進退するように駆動される電磁圧電型インチ
ワーム１３８を設けて構成されている。

【００７６】電磁圧電型インチワーム１３８は、軸方向
に積層された圧電素子１３９と、この積層方向先端部に
固着された電磁石１４０を備えており、電磁石１４０を
励磁してリンク１３６の他端部を吸着した状態で圧電素
子１３９に電圧を印加することで圧電素子１３９の変位
方向にリンク１３６が移動する。これによりリンク１３
６によって接続された撮像モジュール１２３と基台部１
２７の相対位置が変化する。

【００７７】そして、対を成すインチワームリンク機構
１３３を伸縮の向きを協調的に互いに逆方向に制御する
ことで、基台部１２７を所定の位置に静止させた状態で
撮像モジュール１２３の向きを変更することができる。
そして光学系１２４の光軸Ｐの方向が自在に変えられる
ので光学系１２４で捉える対象部分を任意に選択するこ
とができ、第３の実施例と同様に、例えば配管の内壁面
等の所望の部位の映像を図示しない観察部のモニタを通
じ観察することができる。

【００７８】このため本実施例においても第１の実施例
と同様の作用、効果が得られる。

【００７９】次に本発明の第５の実施例を図２９を参照
して説明する。

【００８０】図２９は概略断面図で、撮像モジュール１
２３と基台部１２７とはストリング機構１４１によって
連結されると共に、これにより撮像モジュール１２３の
姿勢が制御される。ストリング機構１４１は、撮像モジ
ュール１２３の側面部の中心軸に対して１８０度位相が
異なる位置に両端部が固定され、中間部が基台部１２７
に設けられたストリングガイド１４２を通るワイヤ等の
ストリング部材１４３と、基台部１２７に設けられたス
トリング部材１４３の中間部を、例えば掻くようにして
片方向から他方向に順送り移動させる駆動素子１４４を
備えて構成されている。

【００８１】そして、駆動素子１４４によって、撮像モ
ジュール１２３の両側面間にストリングガイド１４２を
介して張設されたストリング部材１４３を一方向から他
方向に順送り移動させると、ストリング部材１４３が引
き込まれた側面側に撮像モジュール１２３は向きを変え
る。またストリング部材１４３を逆方向に移動させるこ
とによって、撮像モジュール１２３の向きを逆方向に変
えることができる。光学系１２４の光軸Ｐの方向が自在
に変えられるので光学系１２４で捉える対象部分を任意
に選択することができ、第３の実施例と同様に、例えば
配管の内壁面等の所望する部位の映像を図示しない観察
部のモニタを通じ観察することができる。

【００８２】このため本実施例においても第１の実施例
と同様の作用、効果が得られる。

【００８３】続いてさらに、上記の各実施例に適用可能
な光学系の絞り機構の構成例を図面を参照して説明す
る。

【００８４】先ず、第１の構成例を図３０及び図３１に
より説明する。図３０は概略側面図であり、図３１は平
面図であり、図においてレンズ１４５の光軸上に絞り機
構１４６が設けられ、これによってレンズ１４５を透過
し後段に送り込まれる光量の制限がなされる。レンズ１
４５の前方に配置された絞り機構１４６は、複数の同心
の略円環状絞り部１４７でなる液晶パターン１４８を備
える平円板状のもので、液晶パターン１４８の各絞り部
１４７にはリード線１４９が接続されている。

【００８５】そして、各リード線１４９を通じて各絞り
部１４７への通電状態を制御し、制御状態を組み合わせ
ることによって光が通過する絞り部１４７の面積を変
え、液晶パターン１４８を通過する光量を自在に変化さ
せることができるようになっている。このように本構成
例では可動部等がないため軽量小型で信頼度の高いもの
が実現できる。

【００８６】次に、第２の構成例を図３２により説明す
る。図３２は平面図であり、図において絞り機構１５０
は、複数の短冊状の列で形成された絞り部１５１を有す
る液晶パターン１５２を備える平円板状のもので、液晶
パターン１５２の各絞り部１５１にはリード線１５３が
接続されている。

【００８７】そして、各リード線１５３を通じて各絞り
部１５１への通電状態を制御し、制御状態を組み合わせ
ることによって光が通過する絞り部１５１の面積を変
え、液晶パターン１５２を通過する光量を自在に変化さ
せることができるようになっている。このため第１の構
成例と同様の効果が実現できる。

【００８８】尚、本発明は上記の各実施例及びこれらの
実施例に適用可能な構成例等のみに限定されるものでは
なく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得
るものである。

【００８９】

【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、装置を小形化することができ、長尺の管の内部観察
も容易に実行できると共に、挿入可能な管径の管につい
ては管径に拘らず十分な精度の観察を行うことができる
等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の断面図である。

【図２】本発明の第１の実施例における概略ブロック図
である。

【図３】起伏機構の他の構成例の斜視図である。

【図４】圧電モータの斜視図である。

【図５】圧電モータの動作原理を説明するための図であ
る。

【図６】振動片の特性図である。

【図７】反射鏡の第１の構成例における使用時の概略断
面図である。

【図８】反射鏡の第１の構成例における未使用時の概略
断面図である。

【図９】反射鏡の第２の構成例の斜視図である。

【図１０】反射鏡の第３の構成例の平面図である。

【図１１】反射鏡の第３の構成例における断面図であ
る。

【図１２】反射鏡の第３の構成例における記憶状態の形
態を示す側面図である。

【図１３】反射鏡の第４の構成例の前方視状態を示す側
面図である。

【図１４】反射鏡の第４の構成例における側方視状態を
示す側面図である。

【図１５】本発明の第２の実施例の断面図である。

【図１６】本発明の第２の実施例における要部の平面図
である。

【図１７】本発明の第２の実施例における概略ブロック
図である。

【図１８】駆動装置の変形例の平面図である。

【図１９】駆動装置の変形例における駆動ユニットの作
動時の平面図である。

【図２０】光学系の第１の変形例の断面図である。

【図２１】光学系の第２の変形例の断面図である。

【図２２】光学系の第３の変形例の断面図である。

【図２３】回転機構の第１の構成例の軸方向の要部断面
図である。

【図２４】回転機構の第１の構成例における軸直交方向
の断面図である。

【図２５】回転機構の第２の構成例の軸方向の要部断面
図である。

【図２６】回転機構の第３の構成例の軸方向の要部断面
図である。

【図２７】本発明の第３の実施例の概略断面図である。

【図２８】本発明の第４の実施例の概略断面図である。

【図２９】本発明の第５の実施例の概略断面図である。

【図３０】絞り機構の第１の構成例の概略側面図であ
る。

【図３１】絞り機構の第１の構成例における平面図であ
る。

【図３２】絞り機構の第２の構成例の概略側面図であ
る。

【符号の説明】

２…開口 ４…筐体 ６…信号処理部 ７…撮像部 ８…旋回円筒 ９…回転機構 １２…反射面 １３…反射鏡 １４…起伏機構 １７…光学系 １８…撮像素子 ２１…信号伝達ケーブル Ｐ…光軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須藤 肇 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝総合研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観察対象を捉える光学系と、この光学系
   で捉えた映像を光電変換する撮像素子と、この撮像素子
   からの映像信号を処理伝送する信号処理部を備え、前記
   光学系、撮像素子及び信号処理部が一体に接合形成され
   ていることを特徴とする管内観察装置。
2. 【請求項２】 端部に開口を有し略回転対称に形成され
   た筒状の筐体と、この筐体内に設けられ前記開口を通じ
   て観察対象を捉える光学系と、前記筐体の対称軸に一致
   する回動軸の回りに回動すると共に前記開口を開閉する
   方向に起伏する反射鏡と、前記光学系で捉えた映像の映
   像信号を出力する撮像部と、この撮像部からの映像信号
   を処理伝送する信号処理部を備えていることを特徴とす
   る管内観察装置。
3. 【請求項３】 観察対象を捉える光学系とこの光学系で
   捉えた映像を光電変換する撮像素子とこの撮像素子から
   の映像信号を処理伝送する信号処理部とを一体に接合形
   成した撮像モジュールと、略回転対称に形成され前記撮
   像モジュールを連結する基台部と、前記光学系の光軸方
   向を変えるように前記撮像モジュールの姿勢を制御する
   姿勢制御機構とを備えていることを特徴とする管内観察
   装置。