JP4477168B2

JP4477168B2 - 電子内視鏡

Info

Publication number: JP4477168B2
Application number: JP25203499A
Authority: JP
Inventors: 靖人田中; 優此村; 勝則崎山
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1999-09-06
Filing date: 1999-09-06
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2019-09-06
Also published as: JP2001075021A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低電力で駆動する電子内視鏡に関する。
【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】
上述のように使用される内視鏡には挿入部の先端部に光学像を画像信号に光電変換するＣＣＤなどの撮像素子を配設した電子内視鏡（以下内視鏡と略記する）がある。この内視鏡では、光源装置から供給される照明光によって照らされた観察部位の観察像を撮像素子の撮像面に結像させ、この撮像素子で光電変換した観察像の画像信号を外部装置であるカメラコントロールユニット（以下ＣＣＵと略記する）の信号処理部に伝達して映像信号を生成し、モニタ画面上に内視鏡画像を表示させて観察を行う構成になっていた。
【０００４】
例えば特開平８−１１７１８４号公報には光ファイバーから成るライトガイドファイバをなくすことによって、細径でかつ簡素な構成で高機能化を実現する内視鏡装置を提供するため、先端部に観察部位を撮像する固体撮像素子と、観察部位を照明する面発光光源とを備えた内視鏡装置が開示されている。
【０００５】
工業用分野で使用される内視鏡の中には、化学プラントの配管やガスタンク等、爆発性雰囲気等の危険場所（以下危険場所と記載する）で使用されるものがある。そして、この危険場所で使用される機器は、この機器が発火源等になることを防止するため、少なくとも「ＤＣ２８Ｖ以下、９３ｍＡ以下、０．６６Ｗ以下」という安全基準条件を満たさなければならない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記内視鏡に設けられているＣＣＤは、駆動時に発生する立ち上がり電流値が高くなるという特性を有するため、たとえ消費電力の問題を解消できたとしても前述した電流値の条件を満たすことができないので危険場所で使用するには問題が残る。
【０００７】
また、ＣＣＤ近傍に設けられている抵抗等の電子部品の発熱や光源装置から供給される照明光の熱によって先端部が高温になることによって、例えば発火点が８０℃の亜硝酸エチルや８５℃の硝酸エチル等の低温度で発火するおそれのあるガスを扱う配管等では電子内視鏡を使用することが困難になるという問題があった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、低消費電力で、危険場所における安全基準条件を満たす電子内視鏡を提供することを目的にしている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子内視鏡は、挿入部の先端部に、光学像が結像する撮像面を有し、映像信号を出力するＣ−ＭＯＳイメージセンサ及び観察部位を照らす照明用ＬＥＤを備え、
電源部から前記Ｃ−ＭＯＳイメージセンサ及び前記照明用ＬＥＤに電力を供給する回路中に、前記電源部から前記Ｃ−ＭＯＳイメージセンサまたは前記照明用ＬＥＤに過剰電流が流れることを抑制すると共に、当該Ｃ−ＭＯＳイメージセンサ及び照明用ＬＥＤが直接的に０．６６Ｗ以下となるように連続して駆動するための電流制限回路を前記操作部側に備え、前記Ｃ−ＭＯＳイメージセンサ及び前記照明用ＬＥＤは、ＤＣ２８Ｖ以下、９３ｍＡ以下、０．６６Ｗ以下で動作する。
【００１０】
この構成によれば、電子内視鏡の電力消費量が少なくなるとともに、危険場所での使用が可能になる。
【００１１】
【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及び図２は本発明の第１実施形態に係り、図１は本発明の電子内視鏡を備えた電子内視鏡装置の構成を説明する図、図２は電子内視鏡の構成を説明する図である。
【００１２】
図１に示すように本実施形態の内視鏡装置は、挿入部１０の先端部１１に照明手段として面発光光源である照明用ＬＥＤを配置して構成した照明部及び撮像手段としてＣ−ＭＯＳ(相補型金属酸化膜半導体：Complementary Metal-Oxide Semiconductor の略称)イメージセンサを配設した電子内視鏡（以下内視鏡と略記する）１と、この内視鏡１の把持部を兼ねる操作部１５から延出するビデオケーブル１６に接続された表示手段である例えばＣＲＴモニタ等の表示装置２とで主に構成されている。
【００１３】
前記挿入部１０は、先端側から順に硬質部材で形成された先端部１１、複数の湾曲駒を連接して回動自在に形成された湾曲部１２、柔軟部材で構成された可撓管部１３を連設して構成されている。
【００１４】
撮像手段として使用するＣ−ＭＯＳ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た高密度化に適し、「ＤＣ２８Ｖ以下、９３ｍＡ以下、０．６６Ｗ以下」という安全基準条件を照明用ＬＥＤを含めたシステムとして満たして動作するのが特徴である。なお、前記表示装置２を危険場所内に配置する際には前記安全基準条件を満たす構成の表示装置を使用する。
【００１５】
図２に示すように前記内視鏡１の挿入部１０の先端部１１内には観察部位を照明する照明用ＬＥＤを例えば複数配置して構成した照明部２１と、この照明部２１から出射された照明光によって照らされた観察部位の観察像を対物レンズ２２を通して撮像するＣ−ＭＯＳイメージセンサ（以下Ｃ−ＭＯＳと略記する）２３とが設けられている。
【００１６】
一方、前記内視鏡１の操作部１５内には前記照明部２１及び前記Ｃ−ＭＯＳ２３に電力を供給する電源部として例えば乾電池等の電池２４が配置されている。また、この操作部１５の例えば基端部には前記表示装置２へ映像信号を出力する信号出力部となる前記ビデオケーブル１６の一端部が接続される映像出力端子部２５が設けられている。
【００１７】
そして、前記電池２４と、前記照明部２１及び前記Ｃ−ＭＯＳ２３とは中途部で照明用電源ケーブル２７及び撮像素子用電源ケーブル２８とに分岐する電源供給用ケーブル２６によって電気的に接続されている。
【００１８】
前記電源供給用ケーブル２６の中途部には前記前記照明部２１及び前記Ｃ−ＭＯＳ２３にショートなどが原因で過剰電流が流れることを防止する電流制限回路２９が設けられている。また、前記映像出力端子部２５には前記Ｃ−ＭＯＳ２３から延出して映像信号を伝送する映像信号伝送ケーブル３０が電気的に接続されている。
【００１９】
このことにより、本実施形態の内視鏡１に設けた照明部２１の照明用ＬＥＤは、操作部１５内に設けた電池２４から供給される電力によって点灯して観察部位を照らす。そして、この照明用ＬＥＤによって照らされた観察部位の観察像は、前記対物レンズ２２を通してＣ−ＭＯＳ２３の撮像面に結像し、このＣ−ＭＯＳ２３内で映像信号に信号処理されて映像出力端子部２５に向けて出力されていく。つまり、前記内視鏡１は、前記安全基準条件を満たして観察を行える構成になっている。
【００２０】
上述のように構成した電子内視鏡１の作用を説明する。
まず、作業者は、表示装置２を安全領域に配置し、内視鏡１及びビデオケーブル１６を危険場所内に持ち込む。
【００２１】
次に、前記ビデオケーブル１６を映像出力端子部２５に接続し、この操作部１５に設けられている図示しない電源スイッチを操作する。すると、操作部１５に設けられている電池２４から電流制限回路２９を通して前記Ｃ−ＭＯＳ２３及び前記照明部２１に電力が供給されていく。
【００２２】
このことにより、照明部２１より照明光が出射されるとともに、対物レンズ２２でとらえた観察像がＣ−ＭＯＳ２３の撮像面に結像し、このＣ−ＭＯＳ２３から出力される映像信号が映像信号伝送ケーブル３０、映像出力端子部２５、ビデオケーブル１６を介して表示装置２に伝送される。このことにより、表示装置２の画面上に観察部位の内視鏡画像が表示される。観察者はこの表示装置２の画面に表示される内視鏡画像を見ながら観察等を行うとともに、作業者に操作指示を送って所望の観察を行える。
【００２３】
このように、ＤＣ２８Ｖ以下、９３ｍＡ以下、０．６６Ｗ以下で動作するＣ−ＭＯＳ及び照明用ＬＥＤを先端部に設けて電子内視鏡を構成したことにより、危険場所持ち込んで安全に内視鏡観察を行うことができる。
【００２４】
また、先端部に設けたＣ−ＭＯＳ及び照明用ＬＥＤの電源を操作部に設けた電池とすることによって携帯性の大幅な向上を図ることができる。
【００２５】
さらに、操作部に電流制限回路を設けたことによって、Ｃ−ＭＯＳ及び照明用ＬＥＤに過剰電流が供給されることを確実に防止して電子内視鏡の安全性を図ることができる。
【００２６】
なお、図３に示すように前記挿入部１０の先端部１１に、この先端部１１の温度を検出する温度センサ３１を設けるとともに、前記照明用電源ケーブル２７の中途部にこの温度センサ３１から伝送される温度情報にしたがって前記照明部２１への電力の供給を制御して照明光量を調整する安全回路３２を設けている。このことによって、前記照明部２１の発熱が原因で先端部１１が所定温度以上に上昇することをなくして、照明部２１の発熱による不具合の発生を確実に防止することができる。
【００２７】
また、本実施形態においては電源部を電池としているが電源部は電池に限定されるものではなく、電源制限回路を備えた外部電源等であってもよい。電源を外部電源とする場合には、外部電源側で電流値を制御することによって、操作部の構成の更なる簡略化を図ることができる。
【００２８】
さらに、本実施形態においては、対物レンズ及び照明部を先端面に設けているが、これら対物レンズ及び照明部側面部等に設ける構成にしてもよい。
【００２９】
図４は本発明の第２実施形態に係る電子内視鏡の他の構成を説明する図である。
【００３０】
図に示すように本実施形態の電子内視鏡１Ａは、先端部１１に設けられている前記照明部２１に対しては第１電池２４ａから第１電流制限回路２９ａを介して照明用電源ケーブル２７によって電力が供給され、前記Ｃ−ＭＯＳ２３に対しては第２電池２４ｂから第２電流制限回路２９ｂを介して撮像素子用電源ケーブル２８によって電力が供給されるようになっている。つまり、照明部２１及びＣ−ＭＯＳ２３に対してそれぞれ独立した回路で構成している。その他の構成は前記第１実施形態と同様であり、同部材には同符合を付して説明を省略する。
【００３１】
このように、照明部に対する回路及びＣ−ＭＯＳに対する回路をそれぞれ独立させ、危険場所で使用可能な「ＤＣ２８Ｖ以下、９３ｍＡ以下、０．６６Ｗ以下」という安全基準条件をそれぞれの回路で満たす構成としたことにより、照明部に十分な電力を供給して十分な照明光量を得ることができる。その他の作用及び効果は前記第１実施形態と同様である。
【００３２】
図５は本発明の第３実施形態に係る電子内視鏡の別の構成を説明する図である。
【００３３】
図に示すように本実施形態の電子内視鏡１Ｂは、操作部１５に信号出力部として映像出力端子部２５の代わりに危険場所で使用可能な微弱電波や赤外光を出力する送信部３３を設けている。また、前記表示装置２の代わりに受信部２ａを有する少なくとも１台の表示装置２Ａや記録装置（不図示）等を使用する。
【００３４】
そして、前記送信部３３への電力の供給を第３電池２４ｃによって行っている。なお、この第３電池２４ｃと前記送信部３３との間には第３電流制限回路２９ｃが設けられている。また、前記第１電池２４ａ又は第２電池２４ｂを送信部３３の電源部にする構成であってもよい。このとき、送信部３３と電池２４ａ，２４ｂとの間に電流制限回路を設ける。その他の構成は前記第２実施形態と同様であり、同部材には同符合を付して説明を省略する。
【００３５】
このように、操作部に設けた送信部から安全領域に配置されている表示装置等の受信部に信号を伝送して、観察及び記録を行うことができる。また、危険場所と安全領域とを連絡するビデオケーブル等を不用にして内視鏡の可搬性及び操作性及び作業の自由度を大幅に向上させることができる。その他の作用及び効果は前記第１実施形態と同様である。
【００３６】
なお、上述した実施形態では電子内視鏡を危険場所で使用される電子内視鏡として説明したが、本実施形態の構成を安全領域で使用する工業用の内視鏡や医療用の内視鏡に適用するようにしてもよい。
【００３７】
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。
【００３８】
［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。
【００３９】
（１）挿入部の先端部に、光学像が結像する撮像面を有する撮像手段及び観察部位を照らす照明手段を設けた電子内視鏡において、
前記撮像手段は、映像信号を出力するＣ−ＭＯＳイメージセンサであり、前記照明手段は照明光を発する照明用ＬＥＤであることを特徴とする電子内視鏡。
【００４０】
（２）前記Ｃ−ＭＯＳイメージセンサ及び前記照明用ＬＥＤの電源は、前記挿入部の基端部に配設されている操作部に設けられる電池である付記１記載の電子内視鏡。
【００４１】
（３）前記電池を、前記Ｃ−ＭＯＳイメージセンサ及び前記照明用ＬＥＤにそれぞれ対応するように１つずつ前記操作部に設けた付記１記載の電子内視鏡。
【００４２】
（４）前記電池と、前記照明部及び前記Ｃ−ＭＯＳイメージセンサとの間に電流制限回路を設けた付記２又は付記３記載の電子内視鏡。
【００４３】
（５）前記挿入部の先端部に、さらに温度センサ及び安全回路を設けた付記１記載の電子内視鏡。
【００４４】
（６）前記Ｃ−ＭＯＳイメージセンサから出力される映像信号は、前記挿入部の基端部に配設されている操作部に設けた信号出力部から表示装置に向けて出力される付記１記載の電子内視鏡。
【００４５】
（７）前記信号出力部は、映像出力端子部である付記３記載の電子内視鏡。
【００４６】
（８）前記信号出力部は、送信部である付記３記載の電子内視鏡。
【００４７】
（９）前記送信部は、単独の電池から電流制限回路を通して供給される電力によって動作する付記８記載の電子内視鏡。
【００４８】
（１０）前記Ｃ−ＭＯＳイメージセンサは、安全基準条件を満たして動作する付記１記載の電子内視鏡。
【００４９】
（１１）前記照明用ＬＥＤは、安全基準条件を満たして照明光を発する付記１記載の電子内視鏡。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、低消費電力で、危険場所における安全基準条件を満たす電子内視鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１及び図２は本発明の第１実施形態に係り、図１は本発明の電子内視鏡を備えた内視鏡装置の構成を説明する図
【図２】電子内視鏡の構成を説明する図
【図３】さらに、温度センサと安全回路とを設けた電子内視鏡の構成を説明する図
【図４】電子内視鏡の他の構成を説明する図
【図５】電子内視鏡の別の構成を説明する図
【符号の説明】
１…電子内視鏡
１０…挿入部
１５…操作部
２１…照明部
２３…Ｃ−ＭＯＳイメージセンサ
２４…電池
２５…映像出力端部
２７…照明用電源ケーブル
２８…撮像素子用電源ケーブル
２９…電流制限回路
３０…映像信号伝送ケーブル

Claims

挿入部の先端部に、光学像が結像する撮像面を有し、映像信号を出力するＣ−ＭＯＳイメージセンサ及び観察部位を照らす照明用ＬＥＤを備え、
電源部から前記Ｃ−ＭＯＳイメージセンサ及び前記照明用ＬＥＤに電力を供給する回路中に、前記電源部から前記Ｃ−ＭＯＳイメージセンサまたは前記照明用ＬＥＤに過剰電流が流れることを抑制すると共に、当該Ｃ−ＭＯＳイメージセンサ及び照明用ＬＥＤが直接的に０．６６Ｗ以下となるように連続して駆動するための電流制限回路を前記操作部側に備え、
前記Ｃ−ＭＯＳイメージセンサ及び前記照明用ＬＥＤは、ＤＣ２８Ｖ以下、９３ｍＡ以下、０．６６Ｗ以下で動作することを特徴とする電子内視鏡。
前記照明用ＬＥＤ及び前記Ｃ−ＭＯＳイメージセンサに電力を供給する電源部は、前記挿入部の基端部に配設されている操作部に設けられた電池、或いは外部電源であり、
前記電流制限回路は、前記電池と前記照明用ＬＥＤ及び前記Ｃ−ＭＯＳイメージセンサとの間、又は前記外部電源の内部に設けられることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡。
前記電源部は、前記照明用ＬＥＤ用の第１の電池と、前記Ｃ−ＭＯＳイメージセンサ用の第２の電池とからなることを特徴とする請求項２に記載の電子内視鏡。
前記Ｃ−ＭＯＳイメージセンサから出力される映像信号は、前記挿入部の基端部に配設されている操作部に設けた信号出力部から内視鏡画像を表示する表示装置に向けて出力されることを特徴とする請求項２または３に記載の電子内視鏡。
前記信号出力部は、危険場所で使用可能な微弱電波または赤外光を出力する送信部であることを特徴とする請求項４に記載の電子内視鏡。
前記送信部に電流制限回路を通して電力を供給する第３の電池を備えたことを特徴とする請求項５に記載の電子内視鏡。
前記挿入部の先端部の温度を検出する温度センサと、この温度センサから伝送される温度情報にしたがって、前記照明用ＬＥＤへの電力供給を制御して照明光量を調整する安全回路を設けたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の電子内視鏡。
挿入部の先端部に設けられた、光学像が結像する撮像面を有し映像信号を出力するＣ−ＭＯＳイメージセンサ及び観察部位を照らす照明用ＬＥＤと、前記Ｃ−ＭＯＳイメージセンサ及び前記照明用ＬＥＤに電力を供給する前記挿入部の基端部に配設されている操作部に設けられた電池、或いは外部電源である電源部とを備え、爆発性雰囲気下で使用される電子内視鏡において、
前記Ｃ−ＭＯＳイメージセンサ及び前記照明用ＬＥＤは、前記電源部より当該Ｃ−ＭＯＳイメージセンサ及び当該照明用ＬＥＤに電力が供給された状態において、予め、ＤＣ２８Ｖ以下、９３ｍＡ以下、０．６６Ｗ以下で定義された安全基準条件を満たして動作するシステムとして構成され、前記電池と前記照明用ＬＥＤ及び前記Ｃ−ＭＯＳイメージセンサとの間、又は前記外部電源の内部には過剰電流が流れることを抑制すると共に、当該Ｃ−ＭＯＳイメージセンサ及び照明用ＬＥＤが直接的に０．６６Ｗ以下となるように連続して駆動するための電流制限回路を前記操作部側に備えることを特徴とする電子内視鏡。