(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-01-30
(45)【発行日】2023-02-07
(54)【発明の名称】無人飛行体
(51)【国際特許分類】
B64C 27/10 20230101AFI20230131BHJP
B64D 47/08 20060101ALI20230131BHJP
B64U 10/13 20230101ALI20230131BHJP
B64U 30/24 20230101ALI20230131BHJP
B64U 30/26 20230101ALI20230131BHJP
B64U 10/80 20230101ALI20230131BHJP
【ＦＩ】
B64C27/10
B64D47/08
B64U10/13
B64U30/24
B64U30/26
B64U10/80
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2019213371
(22)【出願日】2019-11-26
(65)【公開番号】P2021084478
(43)【公開日】2021-06-03
【審査請求日】2022-11-02
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】514043908
【氏名又は名称】中西 弘幸
(74)【代理人】
【識別番号】100078282
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 秀策
(74)【代理人】
【識別番号】100113413
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 夏樹
(74)【代理人】
【識別番号】100143638
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷部 真久
(74)【代理人】
【識別番号】100181674
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 貴敏
(74)【代理人】
【識別番号】100181641
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】230113332
【弁護士】
【氏名又は名称】山本 健策
(72)【発明者】
【氏名】中西 弘幸
【審査官】塚本 英隆
(56)【参考文献】
【文献】特開２００１－１８８９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－９４２７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１３３７４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１６９１７０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６４Ｃ ２７／１０
Ｂ６４Ｃ ３９／０２
Ｂ６４Ｄ ４７／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
タブレット型の外形形状を有する無人飛行体であって、機体と、
機体を飛行させる飛行手段と
を備え、
前記無人飛行体は、前記機体の高さ方向に沿って上下に配置された上下一対の回転翼と、二つの回転翼を駆動する少なくとも一つのモータとで構成された揚力／推力発生部を備え、
前記飛行手段は、
前記回転翼の回転速度を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記回転翼の回転軸周りの全周領域のうちの所定の角度範囲の第１の領域で前記回転速度が増大し、前記全周領域のうちの前記第１の領域以外の第２の領域で前記回転速度が低下するように、前記回転翼の１回転毎に前記回転翼の回転速度を制御する、無人飛行体。
【請求項2】
前記上下一対の回転翼において上側の回転翼と下側の回転翼の回転方向は反対方向である、請求項１に記載の無人飛行体。
【請求項3】
前記上下一対の回転翼の少なくとも一方は、二つ以上の羽根体を含み、前記二つ以上の羽根体は、前記回転翼の回転軸周りに不均等な間隔または非対称な位置で配置されている、請求項１または２に記載の無人飛行体
【請求項4】
前記機体の高さ方向と垂直な前記機体の幅方向における寸法が約１０ｍｍ～約３０ｍｍであり、前記機体の高さ方向における寸法が約５ｍｍ～約１０ｍｍである、請求項１～３のいずれか一項に記載の無人飛行体。
【請求項5】
前記上下一対の回転翼は、各々の回転軸が一致するように配置されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の無人飛行体。
【請求項6】
前記上側の回転翼の回転軸と前記下側の回転翼の回転軸とが所定距離離れて配置されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の無人飛行体。
【請求項7】
請求項１～６のいずれか一項に記載の無人飛行体を用いたタブレット型内視鏡。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、上下に設けた二つの回転翼により推力を発生する飛行手段により飛翔する小型無人飛行体に関するものであり、特に自律移動可能な内視鏡に適した小型の無人飛行体に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、ドローンや無人航空機（ＵＡＶ：Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｅｒｉａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などの飛行体（以下、「飛行体」と総称する）を利用して、荷物の配送などを行う試みがなされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、ドローンなど無人航空機は、多くの機構部分を必要とし、重量を軽減することが難しく、小型化することが困難であった。そのため、人が行き交うビルや病院などの観察、偵察、人が立ち入れないような狭い場所におけるデータ収集などを行うことが可能な無人飛行体はなかった。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明は、以下の項目を提供する。
【0005】
（項目１）
タブレット型の外形形状を有する無人飛行体であって、
機体と、
機体を飛行させる飛行手段と
を備え、
前記無人飛行体は、前記機体の高さ方向に沿って上下に配置された上下一対の回転翼と、二つの回転翼を駆動する少なくとも一つのモータとで構成された揚力／推力発生部を備え、
前記飛行手段は、
前記回転翼の回転速度を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記回転翼の回転軸周りの全周領域のうちの所定の角度範囲の第１の領域で前記回転速度が増大し、前記全周領域のうちの前記第１の領域以外の第２の領域で前記回転速度が低下するように、前記回転翼の１回転毎に前記回転翼の回転速度を制御する、無人飛行体。
タブレット型の外形形状を有する無人飛行体であって、
機体と、
機体を飛行させる飛行手段と
を備え、
前記無人飛行体は、前記機体の高さ方向に沿って上下に配置された上下一対の回転翼と、二つの回転翼を駆動する少なくとも一つのモータとで構成された揚力／推力発生部を備え、
前記飛行手段は、
前記回転翼の回転速度を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記回転翼の回転軸周りの全周領域のうちの所定の角度範囲の第１の領域で前記回転速度が増大し、前記全周領域のうちの前記第１の領域以外の第２の領域で前記回転速度が低下するように、前記回転翼の１回転毎に前記回転翼の回転速度を制御する、無人飛行体。
【0006】
（項目２）
前記上下一対の回転翼において
上側の回転翼と下側の回転翼の回転方向は反対方向である、項目１に記載の無人飛行体。
前記上下一対の回転翼において
上側の回転翼と下側の回転翼の回転方向は反対方向である、項目１に記載の無人飛行体。
【0007】
（項目３）
前記上下一対の回転翼の少なくとも一方は、二つ以上の羽根体を含み、
前記二つ以上の羽根体は、前記回転翼の回転軸周りに不均等な間隔または非対称な位置で配置されている、項目１または２に記載の無人飛行体
（項目４）
前記機体の高さ方向と垂直な前記機体の幅方向における寸法が約１０ｍｍ～約３０ｍｍであり、前記機体の高さ方向における寸法が約５ｍｍ～約１０ｍｍである、項目１～３のいずれか一項に記載の無人飛行体。
前記上下一対の回転翼の少なくとも一方は、二つ以上の羽根体を含み、
前記二つ以上の羽根体は、前記回転翼の回転軸周りに不均等な間隔または非対称な位置で配置されている、項目１または２に記載の無人飛行体
（項目４）
前記機体の高さ方向と垂直な前記機体の幅方向における寸法が約１０ｍｍ～約３０ｍｍであり、前記機体の高さ方向における寸法が約５ｍｍ～約１０ｍｍである、項目１～３のいずれか一項に記載の無人飛行体。
【0008】
（項目５）
前記上下一対の回転翼は、各々の回転軸が一致するように配置されている、項目１～４のいずれか一項に記載の無人飛行体。
前記上下一対の回転翼は、各々の回転軸が一致するように配置されている、項目１～４のいずれか一項に記載の無人飛行体。
【0009】
（項目６）
前記上側の回転翼の回転軸と前記下側の回転翼の回転軸とが所定距離離れて配置されている、項目１～４のいずれか一項に記載の無人飛行体。
前記上側の回転翼の回転軸と前記下側の回転翼の回転軸とが所定距離離れて配置されている、項目１～４のいずれか一項に記載の無人飛行体。
【0010】
（項目７）
項目１～６のいずれか一項に記載の無人飛行体を用いたタブレット型内視鏡。
項目１～６のいずれか一項に記載の無人飛行体を用いたタブレット型内視鏡。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、軽量で小型化可能な無人飛行体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図3】図３は、本発明の実施形態１による無人飛行体１００を説明するための図であり、図３（ａ）は、その外観を示す斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す無人飛行体を矢印Ａの方向から見た構造を示す平面図である。
【図4】図４は、図１に示す無人飛行体１００の内部の構造を説明するための図であり、図４（ａ）は、図３（ａ）に示す無人飛行体１００の上蓋１３を取り除いた状態を示す斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す無人飛行体１００を矢印Ａの方向から見た構造を示す平面図である。
【図8】図８は、図３（ａ）に示す無人飛行体１００をタブレット型内視鏡として用いた内視鏡検査を説明するための図であり、図８（ａ）は、このタブレット型内視鏡１００の使用状態を模式的に示す平面図であり、図８（ｂ）は、内視鏡検査を行う際のタブレット型内視鏡である無人飛行体１００の経路の一例を示し、図８（ｃ）は、無人飛行体（タブレット型内視鏡）１００が胃の内部で移動する様子を示す。
【図9】図９は、本発明の実施形態２による無人飛行体２００を説明するための図であり、図９（ａ）は、その外観を示す斜視図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す無人飛行体２００を矢印Ａの方向から見た構造を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明を説明する。本明細書において使用される用語は、特に言及しない限り、当該分野で通常用いられる意味で用いられることが理解されるべきである。したがって、他に定義されない限り、本明細書中で使用される全ての専門用語および科学技術用語は、本発明の属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合、本明細書（定義を含めて）が優先する。
【0014】
本明細書において、「約」とは、後に続く数字の±１０％の範囲内をいう。
【0015】
本明細書における「タブレット」とは、平板状の錠剤のことを意味する。
【0016】
本発明は、軽量で小型化可能な無人飛行体を得ることを課題とし、
タブレット型の外形形状を有する無人飛行体であって、
機体と、
機体を飛行させる飛行手段と
を備え、
前記無人飛行体は、前記機体の高さ方向に沿って上下に配置された上下一対の回転翼と、二つの回転翼を駆動する少なくとも一つのモータとで構成された揚力／推力発生部(揚力／推力発生機構)を備え、
前記飛行手段は、
前記回転翼の回転速度を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記回転翼の回転軸周りの全周領域のうちの所定の角度範囲の第１の領域で前記回転速度が増大し、前記全周領域のうちの前記第１の領域以外の第２の領域で前記回転速度が低下するように、前記回転翼の１回転毎に前記回転翼の回転速度を制御することにより、上記課題を解決したものである。
タブレット型の外形形状を有する無人飛行体であって、
機体と、
機体を飛行させる飛行手段と
を備え、
前記無人飛行体は、前記機体の高さ方向に沿って上下に配置された上下一対の回転翼と、二つの回転翼を駆動する少なくとも一つのモータとで構成された揚力／推力発生部(揚力／推力発生機構)を備え、
前記飛行手段は、
前記回転翼の回転速度を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記回転翼の回転軸周りの全周領域のうちの所定の角度範囲の第１の領域で前記回転速度が増大し、前記全周領域のうちの前記第１の領域以外の第２の領域で前記回転速度が低下するように、前記回転翼の１回転毎に前記回転翼の回転速度を制御することにより、上記課題を解決したものである。
【0017】
（飛行手段）
例えば、飛行手段は、揚力および推力を発生する機構（揚力／推力発生機構）としてデュオコプタ（２枚回転翼）を備えることが望ましい。
例えば、飛行手段は、揚力および推力を発生する機構（揚力／推力発生機構）としてデュオコプタ（２枚回転翼）を備えることが望ましい。
【0018】
本願明細書では、デュオコプタの揚力／推力発生機構は、二つの回転翼と、少なくとも一つのモータとで構成されたものとする。
【0019】
デュオコプタの揚力／推力発生機構は、二つの回転翼と少なくとも一つのモータとから構成されているので、構成部品が少なく重量も軽く、さらには、二つの回転翼を上下に重ねることで、タブレット型の筐体の外径の制約を受ける回転半径（回転翼の回転中心から遠ざかる方向における長さ）を長くすることができ、個々の回転翼で回転翼の回転軸に沿った方向に大きな揚力を発生させることができる。これにより、飛行するのに必要とされる揚力を低減させる一方で、揚力／推力発生機構で発生可能な揚力を高めることができ、その結果、飛行するのに十分な揚力を発生させることができる。
【0020】
また、上下に重ね合わせた上下一対の回転翼は、両者の回転軸が一致するように配置されていてもよいし、あるいは、両者の回転軸が所定距離離れて平行になるように配置されていてもよい。
【0021】
（回転翼の構造）
ここで、回転翼の構造は限定されるものではなく、任意の構造であり得る。
ここで、回転翼の構造は限定されるものではなく、任意の構造であり得る。
【0022】
一つの実施形態において、回転翼は、その回転により発生する推力が揚力として作用するように回転軸を高さ方向に向けて無人飛行体の機体に取り付けられる。このようにすることで回転翼を一定速度で回転させると、その回転により垂直方向に揚力が発生することとなり、機体を空中に静止した状態に容易にすることが可能となる。
【0023】
回転翼の数は任意であり得る。一つの実施形態において、二つの回転翼を有するものであるが、本発明はそれに限定されない。一つであってもよいし、３つ以上であってもよい。
【0024】
好ましい実施形態において、回転翼は上下一対である。このようにすることでタブレット型の外径に合わせて回転翼の半径を大きくすることが可能であるため、揚力を大きくすることが可能となる。
【0025】
ただし、回転翼は、その回転により発生する推力が揚力として作用するように回転軸を高さ方向に向けて機体に取り付けられているものに限定されず、他の実施形態において、回転翼は、その回転軸を高さ方向に対して傾斜した方向に向けて機体に取り付けられているものであってもよい。その場合は、揚力／推力発生機構に複数の回転翼を設けることで、回転翼全体として略鉛直方向の推力（揚力）を発生させることで、機体を空中に静止した状態にすることが可能である。
【0026】
さらに、回転翼は、１つの羽根体で構成されていてもよいし、あるいは二つ以上の羽根体で構成されていてもよい。また、回転翼を複数設けた場合に、それぞれの回転翼によって羽根体の数を異ならせてもよい。
【0027】
ただし、二つ以上の羽根体で構成されている場合は、二つ以上の羽根体が回転翼の回転軸周りに不均等な間隔で配置されていることが好ましい。これは、回転翼が一回転する間に回転翼の回転速度（回転数）を変化させることで、回転軸周りで回転翼が発生する揚力を、回転軸周りの所定領域で他の領域とは異ならせることを可能にするためである。具体的には、回転翼の１つの羽根体に着目して回転翼をその回転軸の方向から見たときに、羽根体の先端が描く円周の左半分（左半周）の領域で、羽根体の回転速度が高く、羽根体の先端が描く円周の右半分（右半周）の領域で、羽根体の回転速度が低い場合、左半周の領域では右半周の領域と比べて大きな揚力が発生することとなる。この揚力の差を、機体を前後左右に移動させる推力として利用することができる。上側の羽根体の回転翼の回転方向と下側の羽根体の回転翼の回転方向とは異なる。
【0028】
なお、１つの回転翼が二つ以上の羽根体で構成されている場合には、上記のように二つ以上の羽根体を回転翼の回転軸周りに不均等な間隔または非対称な位置で配置することに代えて、二つ以上の羽根体において、少なくとも１つの羽根体の長さが他の羽根体の長さと異なるようにしてもよい。要するに、回転翼は、これが一回転する間に回転翼の回転速度（回転数）を変化させることで、回転軸周りで回転翼が発生する揚力を、回転軸周りの所定領域と他の領域とで異ならせることが可能な構造であれば同様の効果が得られる。上側の回転翼の回転角度と下側の回転翼の回転角度とは、位相差（例えば、約１８０°）があってもよいし、なくてもよい。
【0029】
（無人飛行体の移動形態）
さらに、タブレット型無人飛行体の移動は、飛行による移動だけでなく、接地面や内壁に接触した状態での移動が可能であってもよい。これは特に無人飛行体をタブレット型内視鏡として用いる場合など非常に狭い領域を移動する場合に適用され得る。
さらに、タブレット型無人飛行体の移動は、飛行による移動だけでなく、接地面や内壁に接触した状態での移動が可能であってもよい。これは特に無人飛行体をタブレット型内視鏡として用いる場合など非常に狭い領域を移動する場合に適用され得る。
【0030】
例えば、揚力／推力発生機構を制御する制御手段は、胃内では、タブレット型内視鏡が胃の内壁から離れて飛行しながら移動するように回転翼の回転を制御し、一方、十二指腸、小腸および大腸内の少なくとも一部では、タブレット型内視鏡が十二指腸、小腸および大腸の内壁に接した状態で移動するように回転翼の回転を制御してもよい。
【0031】
本発明の無人飛行体の大きさは、任意の大きさであり得るが、好ましくは、高さ方向と垂直な機体の幅方向における寸法が約１０ｍｍ～約３０ｍｍであり、機体の高さ方向における寸法が約５～約１０ｍｍからなる小型形状であり得る。無人飛行体の大きさが上述の小型形状とすることで、ビルや病院などの監視、偵察、人が立ち入れないような狭い場所におけるデータ収集が容易に行うことが可能となる。なお、無人飛行体の大きさが、高さが約１０ｍｍ、幅方向が約３０ｍｍを超えると、特に、人が飲み込むことが難しくなり内視鏡としての使用が困難となる。特に、好ましくは幅方向が約２０ｍｍ以下とすることで、人が飲み込みやすく内視鏡としての使用に適している。
【0032】
以下、本発明の無人飛行体１００を、図面を用いてより詳細に説明する。
【0033】
【0034】
本発明の無人飛行体１００は、タブレット型の外形形状を有する無人飛行体である。この無人飛行体１００は、図１（ａ）に示すように、無人飛行体１０と、機体１０を飛行させる飛行手段１００ａとを備えている。機体１０は、対象物を撮影する機能を有する観察ユニット１０ｂと、観察ユニット１０ｂおよび飛行手段１００ａを収容する筐体１０ａとを有する。
【0035】
ここで、無人飛行体１００は、機体１０の高さ方向における寸法Ｈｂ（図１（ａ）参照）が約５ｍｍ～約１０ｍｍであり、高さ方向と垂直な機体１０の幅方向における寸法Ｗｂ（図１（ａ）参照）が約１０ｍｍ～約３０ｍｍである。
【0036】
このような構成の無人飛行体１００は、観察ユニット１０ｂを備えた機体１０と、機体１０を飛行させる飛行手段１００ａとを有するので、例えば、図８（ｂ）に示すように、無人飛行体１００をタブレット型内視鏡として被検者Ｐが飲み込むことが可能であり、無人飛行体１００は、被検者Ｐの体内を飛行により移動しながら体内の撮影を行うことが可能である。本発明の無人飛行体１００は、内視鏡として以外でも、細いパイプ内であったり、狭い領域内における対象物の観察や人が行き交うビルや病院などの観察にも対応可能である。
【0037】
上記のとおり、本発明の無人飛行体１００は、観察ユニット１０ｂおよび筐体１０ａを有する機体１０と、機体１０ａを飛行させることができる飛行手段１００ａとを備え、機体１０ａの高さ方向の寸法および幅方向の寸法として上記の範囲の寸法を有するものであればその他の構成は限定されるものではなく、任意であり得る。
【0038】
ここで、飛行手段１００ａは、機体１０が任意の場所に移動するように揚力（重力に逆らって機体１０を鉛直方向に持ち上げる力）および推力（機体１０を水平方向に加速する力）を発生させる手段をいう。以下、飛行手段１００ａ、さらに、機体１０を構成する内筐体１０ａおよび観察ユニット１０ｂを詳しく説明する。
【0039】
【0040】
飛行手段１００ａは、図２に示すように、機体１００ａに揚力と推力とを発生させる揚力／推力発生機構（揚力／推力発生部）１００ｂと、揚力／推力発生機構１００ｂを駆動制御するフライト制御手段（制御部）１５０とを有する。
【0041】
（揚力／推力発生機構１００ｂ）
本発明の無人飛行体１００では、揚力／推力発生機構１００ｂの具体的な構成は、任意であり得る。例えば、水平方向に移動しなくても揚力を発生することができる飛行体であるデュオコプタ（２つの回転翼）の揚力／推力発生機構が、本発明の無人飛行体１００に採用し得る。本明細書において、飛行手段の１つの実施形態としてデュオコプタとして説示するが、本発明はこれに限定されない。例えば、デュオコプタには、揚力および推力を発生する上下方向に二つの回転翼１１０、１２０と、二つの回転翼１１０、１２０に対応する二つのモータ１３０、１４０とで構成された揚力／推力発生機構１００ｂが搭載されている。しかし、本発明はこれに限定されない。例えば、上下方向に３以上の回転翼を有するものであってもよい。
本発明の無人飛行体１００では、揚力／推力発生機構１００ｂの具体的な構成は、任意であり得る。例えば、水平方向に移動しなくても揚力を発生することができる飛行体であるデュオコプタ（２つの回転翼）の揚力／推力発生機構が、本発明の無人飛行体１００に採用し得る。本明細書において、飛行手段の１つの実施形態としてデュオコプタとして説示するが、本発明はこれに限定されない。例えば、デュオコプタには、揚力および推力を発生する上下方向に二つの回転翼１１０、１２０と、二つの回転翼１１０、１２０に対応する二つのモータ１３０、１４０とで構成された揚力／推力発生機構１００ｂが搭載されている。しかし、本発明はこれに限定されない。例えば、上下方向に３以上の回転翼を有するものであってもよい。
【0042】
（フライト制御手段１５０）
本発明の無人飛行体１００では、フライト制御手段１５０の具体的な構成は、任意であり得る。例えば、フライト制御手段１５０は、操作リモコンなどからの操作信号を観察ユニット１０ｂの通信手段１０３を介して受信し、操作信号に基づいて各回転翼１１０、１２０のモータ１３０、１４０を駆動制御するものである。なお、フライト制御手段１５０は、操作信号を観察ユニット１０ｂの通信手段１０３を介して受信するものに限らず、観察ユニット１０ｂの通信手段１０３とは独立した飛行手段専用の通信装置から操作信号を受信してもよい。また、各回転翼１１０、１２０のモータ１３０、１４０の駆動制御は、モータ１３０、１４０に印加する駆動電圧を調整してその回転速度をモータ１３０、１４０毎に個別に制御するものでもよいし、二つのモータ１３０、１４０を一括して制御してもよい。また、飛行手段１００ａは、観察ユニット１０ｂの電源１０５からフライト制御手段１５０を介してモータ１３０、１４０に駆動電圧が印加されるようになっていてもよいし、観察ユニット１０ｂの電源１０５からフライト制御手段１５０とは別の回路を介してモータ１３０、１４０に駆動電圧が印加されるようになっていてもよい。
本発明の無人飛行体１００では、フライト制御手段１５０の具体的な構成は、任意であり得る。例えば、フライト制御手段１５０は、操作リモコンなどからの操作信号を観察ユニット１０ｂの通信手段１０３を介して受信し、操作信号に基づいて各回転翼１１０、１２０のモータ１３０、１４０を駆動制御するものである。なお、フライト制御手段１５０は、操作信号を観察ユニット１０ｂの通信手段１０３を介して受信するものに限らず、観察ユニット１０ｂの通信手段１０３とは独立した飛行手段専用の通信装置から操作信号を受信してもよい。また、各回転翼１１０、１２０のモータ１３０、１４０の駆動制御は、モータ１３０、１４０に印加する駆動電圧を調整してその回転速度をモータ１３０、１４０毎に個別に制御するものでもよいし、二つのモータ１３０、１４０を一括して制御してもよい。また、飛行手段１００ａは、観察ユニット１０ｂの電源１０５からフライト制御手段１５０を介してモータ１３０、１４０に駆動電圧が印加されるようになっていてもよいし、観察ユニット１０ｂの電源１０５からフライト制御手段１５０とは別の回路を介してモータ１３０、１４０に駆動電圧が印加されるようになっていてもよい。
【0043】
〔無人飛行体１０を構成する筐体１０ａの構成例〕
本発明の機体１０を構成する筐体１０ａは、任意の材質であり得る。例えば、金属、プラスチック、セラミックやスポンジなど様々な材質であってよい。また、１つの材質だけでなく、複数の材質を複合したものであってもよい。好ましくは、飛行手段１００ａで浮揚させることを考慮して硬質プラスチックなど軽い材料を用いるのが好ましい。また、タブレット型内視鏡として使用する場合は、生体適合性の良い材料（例えば、ポリスルフォン）や抗菌性を有する材料であることが好ましい。
本発明の機体１０を構成する筐体１０ａは、任意の材質であり得る。例えば、金属、プラスチック、セラミックやスポンジなど様々な材質であってよい。また、１つの材質だけでなく、複数の材質を複合したものであってもよい。好ましくは、飛行手段１００ａで浮揚させることを考慮して硬質プラスチックなど軽い材料を用いるのが好ましい。また、タブレット型内視鏡として使用する場合は、生体適合性の良い材料（例えば、ポリスルフォン）や抗菌性を有する材料であることが好ましい。
【0044】
無人飛行体の重量は軽量であることが好ましく、機体の高さ方向における寸法が約５ｍｍ～約１０ｍｍであり、高さ方向と垂直な機体の幅方向における寸法が約１０ｍｍ～約３０ｍｍであるタブレット形状において、約５ｇ以下であることが好ましく、さらに好ましくは約３ｇ以下である。一つの実施形態において、機体の材料はＡＢＳ樹脂とセラミックの複合材料である。また、他の一つの実施形態において、機体の材料はポリスルフォン材料である。このような材料を用いることにより軽量でかつ剛性の高いものとすることが可能となる。なお、機体１０を構成する筐体１０ａの立体形状がタブレット形状（すなわち、平板状の錠剤形状）であれば、機体１０の高さ方向と垂直な面内での筐体１０ａの形状は、楕円形、円形、多角形、矩形であってもよい。なお、無人飛行体１００の外径形状は、筐体１０ａの外径形状により規定されるものであり、無人飛行体１００の外径形状は、筐体１０ａの外径形状に一致する。
【0045】
〔観察ユニット１０ｂの構成例〕
また、本発明の観察ユニット１０ｂは、図２に示すように、対象物を照らす照明手段１０１と、対象物を撮影する撮像手段１０２と、機外の信号処理装置あるいは操作リモコン（図示せず）との間で通信を行うための通信手段１０３と、上記各手段を制御するユニット制御部１０４と、電源１０５とを備えている。
また、本発明の観察ユニット１０ｂは、図２に示すように、対象物を照らす照明手段１０１と、対象物を撮影する撮像手段１０２と、機外の信号処理装置あるいは操作リモコン（図示せず）との間で通信を行うための通信手段１０３と、上記各手段を制御するユニット制御部１０４と、電源１０５とを備えている。
【0046】
観察ユニット１０ｂの具体的な構成は、対象物を撮影し、撮影で得られた画像情報を機外の信号処理装置に送信できるものであれば、具体的な構成は任意であり得る。
【0047】
（照明手段１０１）
照明手段１０１は、任意の手段であり得る。照明手段１０１は、例えば、光源として小型化が可能な半導体発光素子を用いたものが望ましく、半導体発光素子には、ＬＥＤ（発光ダイオード）、有機ＥＬ素子、ＬＤ（レーザダイオード）などがある。しかしながら、本発明はこれに限定されない。
照明手段１０１は、任意の手段であり得る。照明手段１０１は、例えば、光源として小型化が可能な半導体発光素子を用いたものが望ましく、半導体発光素子には、ＬＥＤ（発光ダイオード）、有機ＥＬ素子、ＬＤ（レーザダイオード）などがある。しかしながら、本発明はこれに限定されない。
【0048】
（撮像手段１０２）
撮像手段１０２は、対象物を撮影可能なものであればどのようなものでもよいが、照明手段１０１と同様、カメラとして小型化が可能な半導体撮像素子を用いたものが望ましく、このような半導体撮像素子には、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサがある。しかしながら、本発明はこれに限定されない。
撮像手段１０２は、対象物を撮影可能なものであればどのようなものでもよいが、照明手段１０１と同様、カメラとして小型化が可能な半導体撮像素子を用いたものが望ましく、このような半導体撮像素子には、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサがある。しかしながら、本発明はこれに限定されない。
【0049】
（通信手段１０３）
通信手段１０３は、撮像手段１０２から出力される撮像信号を機外の信号処理装置（図示せず）に送信する送信部と、機外の操作リモコンなどからの操作信号を受信する受信部とを有するものであればどのようなものでもよい。
通信手段１０３は、撮像手段１０２から出力される撮像信号を機外の信号処理装置（図示せず）に送信する送信部と、機外の操作リモコンなどからの操作信号を受信する受信部とを有するものであればどのようなものでもよい。
【0050】
例えば、送信部と受信部とがそれぞれ独立した送信機と受信機とで構成されたものでもよいし、送信部と受信部とが一体化されており、送信動作と受信動作とを切り替えるようにした送受信機でもよい。また、通信方式は１つの無線回線（チャンネル）で単一の情報信号を送る通信方式でもよいし、１つの無線回線（チャンネル）で複数の情報信号を送る多重通信方式でもよい。１つの実施形態において、例えば、通信方式として人間に対して無害なBluetooth方式(登録商標)を採用し得る。本発明の無人飛行体においては、撮像装置で得られた画像を通信手段で外部モニターに送信することが可能であって、それによりリアルタイムの観察が可能となる。なお、飛行手段１００ａに通信手段が含まれていない場合には、観察ユニット１０ｂの通信手段１０３の受信部は、受信した操作信号をフライト制御手段１５０に出力するものとする。通信手段１０３による通信は、上述したとおり、基本的には無線通信であるが、有線通信の場合もあり得る。
【0051】
（ユニット制御手段１０４）
ユニット制御手段１０４は、無人飛行体１００の外部からの撮像指令信号に基づいて照明手段１０１および撮像手段１０２を制御可能であれば任意の手段であり得る。
ユニット制御手段１０４は、無人飛行体１００の外部からの撮像指令信号に基づいて照明手段１０１および撮像手段１０２を制御可能であれば任意の手段であり得る。
【0052】
なお、機体１０のユニット制御部１０４と飛行手段１００ａのフライト制御部１５０とは、別々のマイクロプロセッサで構成された独立したものでもよいし、あるいは、１つのマイクロプロセッサで構成された一体化したものであってもよい。
【0053】
ただし、飛行手段としてデュオコプタを採用した場合、二つの回転翼の回転速度の制御のみで機体の安定化や自律航行制御などを行うために複雑な演算が必要となるため、内視鏡ユニット１０ｂの制御を行うユニット制御部１０４とは別にフライト制御手段１５０として専用のフライトコントローラを設けてもよい。なお、自律航行制御は、例えば、操作者からの操作信号なしで定位置でのホバリングなどを行う場合に必要となる、モータ１３０、１４０を自動制御する機能である。
【0054】
（電源１０５）
電源１０５は、上記各手段、すなわち、飛行手段１００ａ（フライト制御手段１５０）、照明手段１０１、撮像手段１０２、通信手段１０３、ユニット制御手段１０４に適切な電源電圧を供給可能なものであれば任意の電源であり得る。例えば、電源１０５は、バッテリと、バッテリの出力電圧を所定の電圧に変換する電源回路とを有している。ここで、バッテリは、リチウムイオン電池（例えば、リチウムイオンポリマー電池など）やニッケル水素電池などであるが、バッテリ１０５は、これらの二次電池に限定されるものではない。例えば、無線給電システム（無線で電力の供給を受ける受電手段を有するもの）であれば、無人飛行体から電源１０５の構成を削除し得る。
電源１０５は、上記各手段、すなわち、飛行手段１００ａ（フライト制御手段１５０）、照明手段１０１、撮像手段１０２、通信手段１０３、ユニット制御手段１０４に適切な電源電圧を供給可能なものであれば任意の電源であり得る。例えば、電源１０５は、バッテリと、バッテリの出力電圧を所定の電圧に変換する電源回路とを有している。ここで、バッテリは、リチウムイオン電池（例えば、リチウムイオンポリマー電池など）やニッケル水素電池などであるが、バッテリ１０５は、これらの二次電池に限定されるものではない。例えば、無線給電システム（無線で電力の供給を受ける受電手段を有するもの）であれば、無人飛行体から電源１０５の構成を削除し得る。
【0055】
また、デュオコプタなどの飛行体では、飛行手段１００ａのフライト制御手段１５０は、回転翼１１０、１２０のモータ１３０、１４０に供給されるモータ駆動電圧（例えば、約１２Ｖ）に比べて低い回路動作電圧（例えば、約５Ｖ）で動作するように構成されるので、本発明のタブレット型内視鏡１００では、飛行手段１００ａは、フライト制御手段１５０にはモータ駆動電圧Ｖｍと回路動作電圧Ｖｃとが電源１０５から供給され、モータ１３０、１４０にさらにユニット制御手段１０４からモータ駆動電圧Ｖｍが供給されるように構成されていてもよい。
【0056】
また、観察ユニット１０ｂの照明手段１０１、撮像手段１０２、通信手段１０３およびユニット制御手段１０４は、通常は、飛行手段１００ａのモータ１３０、１４０に供給されるモータ駆動電圧Ｖｍより低い電圧（回路動作電圧）Ｖｃで動作するので、内視鏡ユニット１０ｂは、電源１０５からの回路動作電圧Ｖｃが照明手段１０１、撮像手段１０２、通信手段１０３およびユニット制御手段１０４に供給されるようになっていてもよい。
【0057】
ただし、飛行手段１００ａのモータ１３０、１４０およびフライト制御手段１５０、さらに、観察ユニット１０ｂの照明手段１０１、撮像手段１０２、通信手段１０３およびユニット制御手段１０４がどのような電圧で動作するかは任意であり、電源１０５から各手段に電圧を供給する形態は任意である。
【0058】
また、本発明の無人飛行体１００では、飛行手段１００ａは、図２に示すように、観察ユニット１０ｂの電源１０５から電力の供給を受けてもよいが、この電源とは独立した電源から電力の供給を受けてもよい。
【0059】
このように本発明の無人飛行体１００は、機体１０の高さ方向における寸法が約５ｍｍ～約１０ｍｍであり、高さ方向と垂直な内視鏡機体１０の幅方向における寸法が約１０ｍｍ～約３０ｍｍであれば、その他の構成は、特に限定されるものではないが、以下の実施形態では、無人飛行体の一例として、その飛行手段がデュオコプタにおける揚力／推力発生機構を備え、さらに、揚力／推力発生機構が、機体の高さ方向に沿って上下に配置された上下一対の回転翼とこれらを回転させる二つのモータとで構成され、個々の回転翼が３つの羽根体を有するものを挙げる。
【0060】
また、実施形態１では、無人飛行体として、上下一対の回転翼が、その上側の回転翼の回転軸とその下側の回転翼の回転軸とが一致するように配置されているものを説明し、実施形態２では、無人飛行体として、上下一対の回転翼が、その上側の回転翼の回転軸とその下側の回転翼の回転軸とが所定距離離れて平行になるように配置されているものを説明する。
【0061】
さらに、実施形態１の無人飛行体１００は、撮像手段１０２としてＣＣＤイメージセンサを用いたカメラモジュールを有し、照明手段１０１としてＬＥＤモジュールを有するものとする。また、通信手段１０３は、送信部と受信部とが一体化された送受信機とする。電源１０５は、リチウムイオン電池と、その出力電圧を降圧する電源回路とを有するものとする。
【0062】
ただし、本発明の無人飛行体１００は、以下の実施形態の構成に限定されるものでないことは上述の説明から明らかである。
【0063】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【0064】
（実施形態１）
図３～図６は、本発明の実施形態１による無人飛行体１００を説明するための図である。図３（ａ）は、その外観を示す斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す無人飛行体を矢印Ａの方向から見た構造を示す平面図である。
図３～図６は、本発明の実施形態１による無人飛行体１００を説明するための図である。図３（ａ）は、その外観を示す斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す無人飛行体を矢印Ａの方向から見た構造を示す平面図である。
【0065】
本発明の実施形態１による無人飛行体１００は、機体１０の高さ方向における寸法が約５ｍｍ～約１０ｍｍ、高さ方向と垂直な機体１０の幅方向における寸法が約１０～約３０ｍｍ、重量約３ｇ～約５ｇのタブレット型の外形形状を有する無人飛行体である。この無人飛行体１００は、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、機体１０と、機体１０を飛行させる飛行手段１００ａとを備えている。
【0066】
機体１０は、筐体１０ａと、筐体１０ａ内に設けられた観察ユニット１０ｂとを有し、筐体１０ａには飛行手段１００ａが収容されている。
【0067】
【0068】
（筐体１０ａ）
ここで、筐体１０ａは、図３および図４に示すように、筒状体で構成された筐体本体１１と、筐体本体１１の下面開口を覆う下蓋１２と、筐体本体１１の上面開口を覆う上蓋１３とを有する。筐体本体１１を構成する筒状体は、外径の寸法に対する高さ寸法が小さいタブレット形状を有し、筐体１０ａは、筐体本体１１の上下の開口に下蓋１２および上蓋１３を取り付けた状態で、外径の寸法に対する高さ寸法の比率が１／２～１／６となるタブレット形状を有している。具体的には、外径の寸法（機体１０の幅方向の寸法）は、約１０ｍｍ～約３０ｍｍの範囲であり、高さ寸法（機体１０の高さ方向の寸法）は、約５ｍｍ～約１０ｍｍの範囲の寸法である（図１（ａ）参照）。典型的には、筐体１０ａは外径の寸法は約２０ｍｍであり、高さ寸法は約６ｍｍの円筒体であって重量は約０．８ｇである。また、モータは１個約０．６５ｇを２個、回転翼が約０．２ｇ、カメラが約０．１６ｇ、制御部が約０．２ｇ、電池が約１．５ｇ～約２ｇ、無人飛行体１００の総重量は約３ｇ～５ｇである。
ここで、筐体１０ａは、図３および図４に示すように、筒状体で構成された筐体本体１１と、筐体本体１１の下面開口を覆う下蓋１２と、筐体本体１１の上面開口を覆う上蓋１３とを有する。筐体本体１１を構成する筒状体は、外径の寸法に対する高さ寸法が小さいタブレット形状を有し、筐体１０ａは、筐体本体１１の上下の開口に下蓋１２および上蓋１３を取り付けた状態で、外径の寸法に対する高さ寸法の比率が１／２～１／６となるタブレット形状を有している。具体的には、外径の寸法（機体１０の幅方向の寸法）は、約１０ｍｍ～約３０ｍｍの範囲であり、高さ寸法（機体１０の高さ方向の寸法）は、約５ｍｍ～約１０ｍｍの範囲の寸法である（図１（ａ）参照）。典型的には、筐体１０ａは外径の寸法は約２０ｍｍであり、高さ寸法は約６ｍｍの円筒体であって重量は約０．８ｇである。また、モータは１個約０．６５ｇを２個、回転翼が約０．２ｇ、カメラが約０．１６ｇ、制御部が約０．２ｇ、電池が約１．５ｇ～約２ｇ、無人飛行体１００の総重量は約３ｇ～５ｇである。
【0069】
筐体本体１１を構成する筒状体の内部には、飛行手段１００ａが収容され、筐体本体１１を構成する筒状体の側面には、観察ユニット１０ｂが取り付けられている。ここで、筐体本体１１を構成する筒状体の内側には、ほぼ直交するように二つの支持フレーム、つまり、第１支持フレーム１４および第２支持フレーム１５が取り付けられており、飛行手段１００ａは、これらの二つの支持フレーム１４、１５により筐体本体１１に支持されている。
【0070】
（飛行手段１００ａ）
具体的には、飛行手段１００ａは、機体１０に揚力および推力を発生させる揚力／推力発生機構（揚力／推力発生部）１００ｂと、揚力／推力発生機構１００ｂを制御するフライト制御手段（制御部）１５０とを有しており、揚力／推力発生機構１００ｂにはデュオコプタの揚力／推力発生機構が用いられている。すなわち、揚力／推力発生機構１００ｂは、二つの回転翼１１０、１２０と、これらを回転させる二つのモータ１３０、１４０とで構成されている。ここでは、回転翼１１０を回転させるモータ１３０と、回転翼１２０を回転させるモータ１４０とは個別に設けられている。なお、モータ１３０は、モータ筐体１３１と、モータ筐体１３１に回転自在に支持された回転軸部１３２とを有し、モータ１４０も同様に、モータ筐体１４１と回転軸部１４２とを有している。回転翼１１０、１２０の直径は、それぞれ約１５ｍｍである。揚力は、以下の式で計算される。
具体的には、飛行手段１００ａは、機体１０に揚力および推力を発生させる揚力／推力発生機構（揚力／推力発生部）１００ｂと、揚力／推力発生機構１００ｂを制御するフライト制御手段（制御部）１５０とを有しており、揚力／推力発生機構１００ｂにはデュオコプタの揚力／推力発生機構が用いられている。すなわち、揚力／推力発生機構１００ｂは、二つの回転翼１１０、１２０と、これらを回転させる二つのモータ１３０、１４０とで構成されている。ここでは、回転翼１１０を回転させるモータ１３０と、回転翼１２０を回転させるモータ１４０とは個別に設けられている。なお、モータ１３０は、モータ筐体１３１と、モータ筐体１３１に回転自在に支持された回転軸部１３２とを有し、モータ１４０も同様に、モータ筐体１４１と回転軸部１４２とを有している。回転翼１１０、１２０の直径は、それぞれ約１５ｍｍである。揚力は、以下の式で計算される。
【0071】
Ｆ＝Ｄ３×Ｐ×Ｎ２×ｋ
ここで、Ｆは静止揚力（ｇｆ）、Ｄは回転翼の直径（ｍｍ）、Ｐはプロペラピッチ（inch）、Ｎは回転数（ｒｐｍ）、ｋはプロペラ係数を示す。なお、回転翼係数は回転翼固有の係数であって、翼の形状などによって変化するものである。すなわち、推力は回転翼の直径の３乗に比例する。従来のドローンのように平面上で４つの回転翼を用いる場合には、外径約２０ｍｍのタブレット形状の場合には、回転翼の外径は約１０ｍｍ以下となる。それに対して、上下一対の回転翼（デュオコプタ）の場合には、約１８ｍｍ程度の回転翼を上下にそれぞれ採用することが可能となり、ドローンに比べて格段に高い揚力を達成することが可能となる。本発明で使用する回転翼の回転数は約５万ｒｐｍであることから、揚力は約５．２ｇｆ得ることができる。その結果、無人飛行体の幅方向が約１０ｍｍ～約３０ｍｍ、高さ寸法が約５ｍｍ～約１０ｍｍで約３～５ｇの機体を十分に浮遊させる力を得ることが可能となる。
ここで、Ｆは静止揚力（ｇｆ）、Ｄは回転翼の直径（ｍｍ）、Ｐはプロペラピッチ（inch）、Ｎは回転数（ｒｐｍ）、ｋはプロペラ係数を示す。なお、回転翼係数は回転翼固有の係数であって、翼の形状などによって変化するものである。すなわち、推力は回転翼の直径の３乗に比例する。従来のドローンのように平面上で４つの回転翼を用いる場合には、外径約２０ｍｍのタブレット形状の場合には、回転翼の外径は約１０ｍｍ以下となる。それに対して、上下一対の回転翼（デュオコプタ）の場合には、約１８ｍｍ程度の回転翼を上下にそれぞれ採用することが可能となり、ドローンに比べて格段に高い揚力を達成することが可能となる。本発明で使用する回転翼の回転数は約５万ｒｐｍであることから、揚力は約５．２ｇｆ得ることができる。その結果、無人飛行体の幅方向が約１０ｍｍ～約３０ｍｍ、高さ寸法が約５ｍｍ～約１０ｍｍで約３～５ｇの機体を十分に浮遊させる力を得ることが可能となる。
【0072】
上述のように、本発明の無人飛行体は上下一対の回転翼（デュオコプタ）を採用することにより、従来のドローンなどに比べて機体の大きさに対して回転翼の大きさを大きくとることが可能であるため、高い揚力を得ることが可能となるため、小型化することが可能となる。
【0073】
飛行手段１００ａは、フライト制御手段１５０が外部からの操作信号に基づいて二つのモータ１３０、１４０の回転速度を制御することにより、機体１０に揚力および推力を発生させるように構成されている。ただし、飛行手段１００ａの揚力／推力発生機構１１０ｂは、デュオコプタの揚力／推力発生機構を用いたものに限定されず、マルチコプタ（ドローン）やヘリコプタの揚力／推力発生機構を用いたものでもよい。飛行手段１００ａの揚力／推力発生機構１１０ｂは、要するに、機体１０を飛行させることができるものであれば任意の機構であり得る。
【0074】
【0075】
ここでは、回転翼１１０、１２０はそれぞれ回転軸Ｒａ１、Ｒａ２を有し、回転軸Ｒａ１、Ｒａ２を回転中心とする回転により回転軸Ｒａ１、Ｒａ２に沿った方向に推力を発生するものである。これらの回転翼１１０、１２０は、回転翼１１０、１２０の回転により発生する推力が揚力（重力と反対向きの力）として作用するように回転軸Ｒａ１、Ｒａ２を高さ方向に向けて機体１０ａに取り付けられ、さらに、機体１０ａの高さ方向に沿って上下に重ねて、回転翼１１０、１２０の回転軸Ｒａ１、Ｒａ２が一致するように配置されている。
【0076】
また、下側の羽根体１１０を回転させるモータ１３０は、図５および図６に示すように、第１支持フレーム１４および第２支持フレーム１５の下側に位置し、これらのフレーム１４、１５に跨って取り付けられている。また、上側の羽根体１２０を回転させるモータ１４０は、図５および図６に示すように、第１支持フレーム１４および第２支持フレーム１５の上側に位置し、これらのフレーム１４、１５に跨って取り付けられている。なお、第１支持フレーム１４および第２支持フレーム１５はいずれも両端が筐体本体１１の内面に固定されている。
【0077】
さらに、下蓋１２は、図５および図６に示すように、リング状の蓋枠１２ａと蓋枠１２ａに取り付けられたメッシュ部材１２ｂとを有している。上蓋１３も下蓋１２と同様に、リング状の蓋枠１３ａと蓋枠１３ａに取り付けられたメッシュ部材１３ｂとを有している。
【0078】
ここで、筐体１０ａを構成する筐体本体１１、下蓋１２、および上蓋１３の材質は、任意の材質であり得る。例えば、金属、プラスチック、セラミックやスポンジなど様々な材質であってよい。また、１つの材質だけでなく、複数の材質を複合したものであってもよい。好ましくは、飛行手段１００ａで浮揚させることを考慮してプラスチックなど軽い材料を用いるのが好ましい。また、無人飛行体を内視鏡として用いる際には、生体適合性のよい材料が好ましい。一つの実施形態において、機体の材料は生体適合性のよいポリスルフォンであり得る。また別の実施形態において、機体の材料はＡＢＳ樹脂とセラミックの複合材料であり得る。このような材料を用いることにより軽量でかつ剛性の高いものとすることが可能となる。
【0079】
次に回転翼１１０、１２０の構造を説明する。
【0080】
図７は、図４（ａ）に示される回転翼１１０および１２０の構造を説明するための図であり、図７（ａ）は、図４（ａ）のＡ方向から見た回転翼１１０における羽根体の配置を示し、図７（ｂ）は、図４（ａ）のＡ方向から見た回転翼１２０における羽根体の配置を示す。
【0081】
筐体１０ａ内で上下に重ねて配置されている二つの回転翼１１０、１２０のうちの下側の回転翼１１０は、回転軸Ｒａ１に沿った方向から見たときの形状として、図７（ａ）に示すように略Ｙ字型形状を有している。
【0082】
すなわち、下側の回転翼１１０は、３つの羽根体１１１～１１３と、これらの羽根体１１１～１１３の根元部分を支持するハブ部１１４とを有し、ハブ部１１４の中心には、モータ１３０の回転軸部１３２に嵌合する軸部固定孔１１４ａが形成されている。そして、各羽根体１１１～１１３の伸びる方向Ｌ１１～Ｌ１３を各羽根体の回転軸周りの基準位置として、１つの羽根体１１１に対してその他の二つの羽根体１１２および１１３のうちの１つの羽根体１１２は、回転翼１１０の回転方向Ｘ１に約１５０度離れて位置しており、１つの羽根体１１１に対して他の二つの羽根体１１２および１１３のうちのもう１つの羽根体１１３は、回転翼１１０の回転方向Ｘ１と逆方向に約１５０度離れて位置しており、他の二つの羽根体１１２および１１３は約６０度離れて位置している。その結果、下側の回転翼１１０は、回転軸に沿った方向から見たときの形状として、図７（ａ）に示すように略Ｙ字型形状を有することとなり、３つの羽根体１１１～１１３は、回転翼１１０の回転軸Ｒａ１の周りに不均等な間隔または非対称な位置で配置されている。
【0083】
３つの羽根体１１１～１１３は、同じ形状を有しているが、上記のように、３つの羽根体１１１～１１３を回転翼１１０の回転軸Ｒａ１の周りに不均等な間隔または非対称な位置で配置することで、回転翼１１０を回転方向Ｘ１に図７（ａ）に示す状態から半回転させたとき、紙面上側の半周（羽根体１１１が通過した半周）側より、紙面下側の半周（羽根体１１２および１１３が通過した半周）側でより大きな揚力が生ずることとなる。すなわち、近くに位置する二つの羽根体１１２および１１３が通過する半周側で生ずる揚力が支配的となる。その結果、例えば、回転翼１１０を一回転のうちの半周で速度を速め、残りの半周で速度を落とすことで、近くに位置する二つの羽根体１１２および１１３が速く回転する半周側（高速側半周）では、近くに位置する二つの羽根体１１２および１１３が遅く回転する半周側（低速側半周）よりも大きな揚力が生ずることとなる。この揚力の差が水平方向の推力を生むこととなる。つまり、飛行手段１００ａは、二つの羽根体１１２および１１３の高速側半周側からその低速側半周側に向かう推力を発生することとなる。
【0084】
上側の回転翼１２０は、下側の回転翼１１０とは回転方向が反対方向であるだけで、下側の回転翼１１０と同じ構造を有している。しかし、本発明はこれに限定されない。上側の回転翼と下側の回転翼を異なる構成にしてもよい。
【0085】
すなわち、上側の回転翼１２０は、３つの羽根体１２１～１２３と、これらの羽根体１２１～１２３の根元部分を支持するハブ部１２４とを有し、ハブ部１２４の中心には、モータ１４０の回転軸部１４２に嵌合する軸部固定孔１２４ａが形成されている。これらの３つの羽根体１２１～１２３は、同じ形状を有しているが、上記のように、３つの羽根体１２１～１２３を回転翼１２０の回転軸Ｒａ２の周りに不均等な間隔または非対称な位置で配置されている。各羽根体１２１～１２３の伸びる方向Ｌ２１～Ｌ２３を各羽根体の回転軸周りの基準位置として、１つの羽根体１２１に対してその他の二つの羽根体１２２および１２３のうちの１つの羽根体１２２は、回転翼１２０の回転方向Ｘ２に約１５０度離れて位置しており、１つの羽根体１２１に対して他の二つの羽根体１２２および１２３のうちのもう１つの羽根体１２３は、回転翼１２０の回転方向Ｘ２と逆方向に約１５０度離れて位置している。
【0086】
（観察ユニット１０ｂ）
次に観察ユニット１０ｂを説明する。
次に観察ユニット１０ｂを説明する。
【0087】
この実施形態１の無人飛行体１００に搭載されている観察ユニット１０ｂは、図２に示すように、対象物を照らす照明手段１０１と、対象物を撮影する撮像手段１０２と、機外の信号処理装置あるいは操作リモコン（図示せず）との間で通信を行うための通信手段１０３と、上記各手段を制御するユニット制御手段１０４と、各手段の動作電圧を発生する電源１０５とを備え、上記各手段には、電源１０５で発生された動作電圧（電力）が供給されるように構成されている。ただし、観察ユニット１０ｂは、撮影で得られた画像情報を機外の信号処理装置に送信できるものであれば、その具体的な構成は任意であり得る。
【0088】
ここでは、照明手段１０１としてはＬＥＤモジュールが用いられている。
【0089】
撮像手段１０２としては、ＣＣＤイメージセンサを用いたカメラモジュールが用いられている。ただし、撮像手段１０２は、ＣＣＤイメージセンサに代えてＣＭＯＳイメージセンサを用いたカメラモジュールでもよい。
【0090】
通信手段１０３には、送信部と受信部とが一体化された送受信機が用いられている。ただし、通信手段１０３は、送信部と受信部とがそれぞれ独立した送信機と受信機とで構成されたものでもよい。要するに、通信手段１０３は、撮像手段１０２から出力される撮像信号を機外の信号処理装置（図示せず）に送信する送信部と、体外の操作リモコンなどからの操作信号を受信する受信部とを有するものであればどのようなものでもよい。
【0091】
ユニット制御手段１０４は、無人飛行体１００の外部からの撮像指令信号に基づいて照明手段１０１および撮像手段１０２を制御可能であれば任意の手段であり得る。
【0092】
電源１０５は、バッテリと、バッテリの出力電圧を所定の電圧に変換する電源回路とを有している。ここで、バッテリには、リチウムイオン電池（例えば、リチウムイオンポリマー電池など）が用いられている。ただし、バッテリはリチウムイオン電池に限定されず、ニッケル水素電池でもよい。さらに、電源１０５は、二次電池に限定されるものではない。例えば、無線給電システム（無線で電力の供給を受ける受電手段を有するもの）を採用してもよい。その場合は、無人飛行体１００から電源１０５の構成を削除し得る。要するに、電源１０５は、上記各手段、すなわち、飛行手段１００ａ（フライト制御手段１５０）、照明手段１０１、撮像手段１０２、通信手段１０３、ユニット制御手段１０４に適切な電源電圧を供給可能なものであれば任意の電源であり得る。ただし、この実施形態１の無人飛行体１００では、電源１０５では、電源回路は、飛行手段１００ａ（フライト制御手段１５０）にはモータ駆動電圧Ｖｍ（例えば、１２Ｖの電源電圧）を供給し、照明手段１０１、撮像手段１０２、通信手段１０３、ユニット制御手段１０４には、回路動作電圧Ｖｃ（例えば、５Ｖの電源電圧）を提供するように構成されている。
【0093】
次に、実施形態１のタブレット型内視鏡１００を用いて被検者Ｐを検査する方法を説明する。
【0094】
図８は、図３（ａ）に示す無人飛行体１００を用いたタブレット内視鏡として用いて内視鏡検査を説明するための図であり、図８（ａ）は、このタブレット型内視鏡１００の使用状態を模式的に示す平面図であり、図８（ｂ）は、内視鏡検査を行う際の無人飛行体（タブレット型内視鏡）１００の経路の一例を示し、図８（ｃ）は、無人飛行体（タブレット型内視鏡１００）が胃の内部で可能な動きを示す。
【0095】
まず、図８（ａ）に示すように、被検者Ｐが検査台Ｓ上でタブレット型内視鏡１００を飲み込むと、操作者（図示せず）は、タブレット型内視鏡１００に対して検査開始を指令する開始指令信号をタブレット型内視鏡１００の外部の操作リモコン（図示せず）から送信する。ただし、開始指令信号の送信は、被検者Ｐがタブレット型内視鏡１００を飲み込む前に行ってもよい。なお、タブレット型内視鏡１００では、タブレット型内視鏡１００を患者が飲み込む前に電源スイッチ（図示せず）がオンされ、電源１０５から内視鏡ユニット１０ｂの各手段および飛行手段１００ａのフライト制御手段１５０には適切な電圧が印加されているものとする。
【0096】
タブレット型内視鏡１００では、内視鏡ユニット１０ｂの通信手段１０３が開始指令信号を受信してユニット制御手段１０４およびフライト制御手段１５０に出力すると、ユニット制御手段１０４は、照明手段１０１および撮像手段１０２が動作を開始するようにこれらの手段を制御する。これにより、照明手段１０１としてのＬＥＤモジュールが点灯し、患者の内臓の内部が照明される。また、撮像手段１０２としてのＣＣＤイメージセンサが撮像動作を開始し、患者の内臓の表面が撮像される。ＣＣＤイメージセンサの撮像動作により得られた画像データは、ユニット制御手段１０４を介して通信手段１０３に送られ、さらに通信手段１０３によりタブレット型内視鏡１００の外部の検査装置（図示せず）に送信される。これにより、検査装置では、タブレット型内視鏡１００からの画像データを表示画面に表示したり、記憶装置に記憶したりすることができる。
【0097】
なお、フライト制御手段１５０は操作開始信号に対しては動作しないように構成されている。
【0098】
被検者Ｐが飲み込んだタブレット型内視鏡１００は、図８（ｂ）に示すように蠕動運動により食道を通過すると、広い空間を有する胃の内部に到達する。
【0099】
胃の検査を行う場合は、予め胃を発泡剤などで膨らませてタブレット型内視鏡１００が自由に飛行可能な領域が胃の内部に確保された状態となっているため、操作者は、操作リモコン（図示せず）からの操作信号に基づいてタブレット型内視鏡１００を飛行させながら撮像手段１０２で胃の内壁を撮影することで胃内部を観察し検査することが可能である。
【0100】
例えば、操作者は、操作リモコンの操作によりタブレット型内視鏡１００を飛行手段１００ａにより前後左右にかつ上下に移動させることができ、さらには、タブレット型内視鏡１００を所定位置に浮かべた状態でタブレット型内視鏡１００を回転させることができる。
【0101】
タブレット型内視鏡１００では、内視鏡ユニット１０ｂの通信手段１０３が操作リモコンから送信された飛行操作信号を受信すると、通信手段１０３は、ユニット制御手段１０４および飛行手段１００ａのフライト制御手段１５０に受信した飛行操作信号を送信する。
【0102】
このとき、ユニット制御手段１０４は、飛行操作信号に対しては動作しないが、フライト制御手段１５０は、飛行操作信号に基づいて、電源１０５からモータ１３０、１４０に供給されるモータ駆動電圧Ｖｍを制御する。これによりモータ１３０、１４０の回転数が変化して、タブレット型内視鏡１００は、図８（ｃ）に示すように飛行操作信号に応じた動きをする。
【0103】
例えば、操作者がタブレット型内視鏡１００を胃の内部の中空に静止させたいときは、操作者は操作リモコンの操作によりモータ１３０、１４０の回転数を調整することにより、タブレット型内視鏡１００の飛行手段１００ａが発生する揚力を、タブレット型内視鏡１００の自重と釣り合わせる。
【0104】
また、前進させたい場合（Ａ１方向への移動）は、前進操作信号を操作リモコンからタブレット型内視鏡１００に送信する。フライト制御手段１５０がタブレット型内視鏡１００の内視鏡ユニット１０ｂの通信手段１０３を介して前進操作信号を受信すると、フライト制御手段１５０は、内視鏡筐体１０ａのユニット制御手段１０４が設けられている位置をタブレット型内視鏡１００の前方位置として、回転翼１１０、１２０の回転領域の前方側の半周領域で、回転翼１１０における近くに位置する二つの羽根体１１２および１１３、および回転翼１２０における近くに位置する二つの羽根体１２２および１２３の回転速度が減少し、回転領域のうちの前方側とは反対側（後方側）の半周領域でこれらの羽根体１１２、１１３および羽根体１２２、１２３の回転速度が増大するように回転翼１１０、１２０の回転数を制御する。
【0105】
これにより、タブレット型内視鏡１００の前方側で発生する揚力が、その後方側で発生する揚力より小さくなって回転翼１１０、１２０の回転軸が前方に傾斜する。これにより発生する揚力も鉛直方向に対して斜め後方に向くこととなり、タブレット型内視鏡１００には前方に向いた推力が発生する。
【0106】
タブレット型内視鏡１００を後退させたい場合（Ａ２方向への移動）、右方向に移動させたい場合（Ｂ１方向への移動）、左方向に移動させたい場合（Ｂ２方向への移動）も、前方に移動させたい場合と同様に、操作信号を操作リモコンから送信することで、タブレット型内視鏡１００を意図する方向に移動させることができる。
【0107】
また、タブレット型内視鏡１００の回転（Ｄ１方向あるいはＤ２方向の回転）は、反対方向に回転する上下の回転翼１１０、１２０の回転速度を異ならせることで、タブレット型内視鏡１００の向きを変えることができる。
【0108】
タブレット型内視鏡１００の昇降（Ｃ１方向あるいはＣ２方向への移動）は、反対方向に回転する上下の回転翼１１０、１２０の回転速度を異ならせることで、これら二つの回転翼１１０、１２０のうちの回転数の高い回転翼の回転方向と逆方向にタブレット型内視鏡１００を回転させてタブレット型内視鏡１００の向きを変えることができる。
【0109】
このように、フライト制御手段１５０は、胃内では、タブレット型内視鏡１００が飛行しながら移動するように回転翼１１０、１２０の回転を制御するが、フライト制御手段１５０は、十二指腸、小腸および大腸内の少なくとも一部では、タブレット型内視鏡１００が十二指腸、小腸および大腸の内壁に着地した状態で移動するように回転翼１１０、１２０の回転を制御する。これらの臓器では内部の空間が狭いため、臓器の内壁に接触した状態で飛行することとなる。また、極端に内部空間が狭い場所では臓器の蠕動運動の助けを借りて移動する場合もある。
【0110】
このように、本実施形態１によれば、タブレット型の外形形状を有するタブレット型内視鏡１００において、機体１０と、機体を飛行させる飛行手段１００ａとを備え、タブレット型内視鏡１００は機体１０の高さ方向における寸法Ｈｂとして約５ｍｍ～約１０ｍｍの範囲の寸法を有し、高さ方向と垂直な機体１０ａの幅方向における寸法Ｗｂとして約１０ｍｍ～約３０ｍｍの範囲の寸法を有するので、カプセル型内視鏡に飛行手段を設ける場合に比べて、回転翼の回転半径を大きくすることが可能となり、その結果、機体を飛行させるのに十分な揚力を発生させることができるタブレット型内視鏡を得ることができる。
【0111】
なお、上述した実施形態１では、タブレット型内視鏡１００の飛行手段１００ａとして、上下一対の回転翼が、その上側の回転翼の回転軸とその下側の回転翼の回転軸とが一致するように配置されているものを示したが、上下一対の回転翼は、その上側の回転翼の回転軸とその下側の回転翼の回転軸とが所定距離離れて平行になるように配置されているものでもよく、以下このような飛行手段２００ａを有する無人飛行体を本発明の実施形態２の無人飛行体２００として説明する。
【0112】
（実施形態２）
図９～図１２は、本発明の実施形態２による無人飛行体２００を説明するための図であり、図９（ａ）は、その外観を示す斜視図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す無人飛行体２００を矢印Ａの方向から見た構造を示す平面図である。なお、図中、図３における符号と同じ符号は、実施形態１におけるものと同じものを示す。
図９～図１２は、本発明の実施形態２による無人飛行体２００を説明するための図であり、図９（ａ）は、その外観を示す斜視図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す無人飛行体２００を矢印Ａの方向から見た構造を示す平面図である。なお、図中、図３における符号と同じ符号は、実施形態１におけるものと同じものを示す。
【0113】
本発明の実施形態２による無人飛行体２００は、実施形態１の無人飛行体１００と同様、タブレット型の外形形状を有する内視鏡である。この無人飛行体２００は、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、機体１０と、機体２０を飛行させる飛行手段２００ａとを備えている。ここで、機体１０は、実施形態１の無人飛行体１００における機体１０と同じものである。
【0114】
従って、この実施形態２の無人飛行体２００は、実施形態１の無人飛行体１００における飛行手段１００ａをこの飛行手段１００ａとは構成が異なる別の飛行手段２００ａに置き換えたものであり、以下この飛行手段２００ａを説明する。
【0115】
【0116】
（飛行手段２００ａ）
具体的には、飛行手段２００ａは、機体１０に揚力および推力を発生させる揚力／推力発生機構２００ｂと、揚力／推力発生機構２００ｂを制御するフライト制御手段２５０とを有しており、揚力／推力発生機構２００ｂにはデュオコプタの揚力／推力発生機構が用いられている。すなわち、揚力／推力発生機構２００ｂは、二つの回転翼２１０、２２０と、これらを回転させる二つのモータ２３０、２４０とで構成されている。ここでは、回転翼２１０を回転させる第１モータ２３０と、回転翼２２０を回転させるモータ２４０とが個別に設けられている。なお、フライト制御手段２５０は実施形態１の無人飛行体１００におけるフライト制御手段１５０と同一のものである。
具体的には、飛行手段２００ａは、機体１０に揚力および推力を発生させる揚力／推力発生機構２００ｂと、揚力／推力発生機構２００ｂを制御するフライト制御手段２５０とを有しており、揚力／推力発生機構２００ｂにはデュオコプタの揚力／推力発生機構が用いられている。すなわち、揚力／推力発生機構２００ｂは、二つの回転翼２１０、２２０と、これらを回転させる二つのモータ２３０、２４０とで構成されている。ここでは、回転翼２１０を回転させる第１モータ２３０と、回転翼２２０を回転させるモータ２４０とが個別に設けられている。なお、フライト制御手段２５０は実施形態１の無人飛行体１００におけるフライト制御手段１５０と同一のものである。
【0117】
飛行手段２００ａは、フライト制御手段２５０が外部からの操作信号に基づいて二つのモータ２３０、２４０の回転速度を制御することにより、機体１０に揚力および推力を発生させるように構成されている。このように二つのモータ２３０、２４０をフライト制御手段２５０が制御する構成は、実施形態１の無人飛行体１００と同じであるが、この実施形態２の無人飛行体２００では、二つのモータ２３０、２４０の配置が実施形態１の無人飛行体１００のものとは異なっており、以下、具体的に説明する。
【0118】
【0119】
ここでは、回転翼２１０、２２０はそれぞれ回転軸Ｒｂ１、Ｒｂ２を有し、回転軸Ｒｂ１、Ｒｂ２を回転中心とする回転により回転軸Ｒｂ１、Ｒｂ２に沿った方向に推力を発生するものであり、機体１０ａの高さ方向に沿って上下に重ねて、回転翼２１０、２２０の回転軸Ｒｂ１、Ｒｂ２が所定距離離れて平行になるように配置されている。
【0120】
また、下側の羽根体２１０を回転させるモータ２３０は、図１０～図１２に示すように、第１支持フレーム２４ａ、第２支持フレーム２４ｂ、および第３支持フレーム２４ｃの下側に位置し、これらのフレーム２４ａ～２４ｃに跨って取り付けられている。また、上側の羽根体２２０を回転させるモータ２４０は、図１０～図１２に示すように、第１支持フレーム２５ａ、第２支持フレーム２５ｂ、および第３支持フレーム２５ｃの上側に位置し、これらのフレーム２５ａ～２５ｃに跨って取り付けられている。
【0121】
ここで、モータ２３０を支持する第１支持フレーム２４ａ、第２支持フレーム２４ｂ、および第３支持フレーム２４ｃはいずれも、一端が筐体本体１１の内面に固定され、他端がモータ２３０のモータ本体２３１に固定されたものである。これらのフレーム２４ａ～２４ｃは、モータ２３０の回転軸部２３２を中心として回転軸部２３２の周りに等間隔で配置されている。同様に、モータ２４０を支持する第１支持フレーム２５ａ、第２支持フレーム２５ｂ、および第３支持フレーム２５ｃはいずれも、一端が筐体本体１１の内面に固定され、他端がモータ２４０のモータ本体２４１に固定されたものである。同様にこれらのフレーム２５ａ～２５ｃは、モータ２４０の回転軸部２４２を中心として回転軸部２４２の周りに等間隔で配置されている。
【0122】
この実施形態２の無人飛行体におけるその他の構成は、実施形態１の無人飛行体１００におけるものと同一である。
【0123】
このような構成の実施形態２の無人飛行体鏡２００では、回転翼２１０、２２０が離れることにより、半周毎の回転速度の違いによる揚力の差が大きくなり、細やかな体制制御が可能となる。さらに、モータ２３０、２４０を並列して配置することが可能となり、無人飛行体２００の高さ（厚み）をさらに薄くすることが可能である。そのため、非常に狭い体内やパイプなどの中を観察するのに適しているという効果が得られる。
【0124】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【0125】
本発明は、軽量で小型化可能な無人飛行体を得ることができるものとして有用である。
【符号の説明】
【0126】
１０ 機体
１０ａ 筐体
１０ｂ 観察ユニット
１００、２００ 無人飛行体（タブレット型内視鏡）
１００ａ、２００ａ 飛行手段
１１０、１２０ 回転翼
１１１～１１３、１２１～１２３ 羽根体
１３０、１４０、２３０、２４０ モータ
１５０、２５０ フライト制御手段
１０ａ 筐体
１０ｂ 観察ユニット
１００、２００ 無人飛行体（タブレット型内視鏡）
１００ａ、２００ａ 飛行手段
１１０、１２０ 回転翼
１１１～１１３、１２１～１２３ 羽根体
１３０、１４０、２３０、２４０ モータ
１５０、２５０ フライト制御手段
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】