CN105682533A - 胶囊型内窥镜 - Google Patents

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CN105682533A CN201580002391.3A CN201580002391A CN105682533A CN 105682533 A CN105682533 A CN 105682533A CN 201580002391 A CN201580002391 A CN 201580002391A CN 105682533 A CN105682533 A CN 105682533A
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Abstract

使视场范围充分地扩大，并向扩大后的视场范围分配足够的照明光。提供以下胶囊型内窥镜：物镜单元(11)的最靠近物体一侧具有作为以使凸面朝向物体侧且该凸面面向外部的方式配置的负焦度的弯月透镜的透镜，照明单元(13)具有光源和照明用窗构件(19)，光源以围绕透镜的周围的方式配置，照明用窗构件被形成为围绕透镜的周围的大致圆环状，位于比透镜的凸面中的光束所通过的最外径部分更靠像侧的位置，在照明用窗构件与透镜之间配置有将向物镜单元的照明光的入射遮断的遮光构件，并满足下述条件式(1)和(2)。-10<f1/f<-4···(1)，0.7<d1/f<2···(2)，其中，f1为透镜的焦距，f为物镜单元的焦距，d1为透镜与相邻地配置在透镜的像侧的其它透镜之间的距离。

Description

胶囊型内窥镜
技术领域
本发明涉及一种胶囊型内窥镜。
背景技术
以往，已知一种由被检者吞入并在被检者的体内移动的期间对被检者的体内进行摄像的胶囊型的内窥镜(例如专利文献1、专利文献2等)。
这样的胶囊型内窥镜难以控制被检者体内的位置、姿势，因此优选的是胶囊型内窥镜的摄像光学系统的视场范围为尽可能广的范围以使得即使胶囊型内窥镜改变姿势也能够拍摄尽可能广的范围。
专利文献1：日本特开2004-357933号公报
专利文献2：日本特开2008-43626号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在上述的专利文献1的胶囊型内窥镜中，观察光学系统的焦度弱，因此视场范围窄，照明光学系统也只向前方照明。在专利文献2的胶囊型内窥镜中，观察光学系统的罩的焦度强，因此视场范围比较广，但是罩同与罩相邻的透镜之间的间隔宽，因此视场范围很难说足够。另外，照明光学系统的发光元件向壳体的外侧突出，尽管照明窗与罩是共用的，但不存在遮断至观察光学系统的照明光的遮光构件。因此，存在杂光等有害光入射到观察光学系统导致所获取的图像劣化的担忧。
本发明是鉴于上述的情形而完成的，其目的在于使视场范围充分地扩大并且向扩大后的视场范围分配足够的照明光。
用于解决问题的方案
为了达到上述目的，本发明提供以下方案。
本发明的一个方式是一种胶囊型内窥镜，具备壳体以及收容在该壳体中的物镜单元、摄像元件及照明单元，所述物镜单元的配置在最靠物体侧的第一透镜是使凸面朝向物体侧且具有负的焦度的弯月透镜，被配置为至少使所述凸面面向所述壳体的外部，所述照明单元具有光源单元以及照明用窗构件，该照明用窗构件面向所述壳体的外部并将从所述光源射出的照明光引导至外部，所述光源以围绕所述第一透镜的周围的方式配置，所述照明用窗构件形成为围绕所述第一透镜的周围的大致圆环状，位于比所述第一透镜的所述凸面中的光束所通过的最外径部分更靠像侧的位置，在所述照明用窗构件与所述第一透镜之间配置有将照明光向所述物镜单元的入射遮断的遮光构件，该胶囊型内窥镜满足下述条件式(1)和(2)。
-10＜f1/f＜-4···(1)
0.7＜d1/f＜2···(2)
其中，f1是所述第一透镜的焦距，f是所述物镜单元的焦距，d1是所述第一透镜与相邻地配置在所述第一透镜的像侧的透镜之间的距离。
根据本方式，构成为将第一透镜的物体侧面设为凸面来增强负的失真，基于与该物镜单元的第一透镜以外的部分的焦度进行合成的近轴计算，将第一透镜的焦度设为负，并满足条件式(1)和条件式(2)。通过这样，能够确保能够观察后方的180°以上的视角。
当低于条件式(1)的下限时，第一透镜的焦度变弱，因此为了基于近轴计算来缩短整体的焦距以确保视角，而需要加宽与第一透镜以外的部分之间的间隔，因此物镜单元的总长变长。当超过条件式(1)的上限时，第一透镜的焦度和第一透镜的像面侧的面的曲率变强，难以确保使所需的光束通过的第一透镜的像侧的面的范围，因此无法使视角达到180度以上，并且像差劣化。
当低于条件式(2)的下限时，第一透镜的焦度变得过强而性能劣化，当超过上限时，总长变长，导致外径变大。
并且，通过在第一透镜的周围配置被形成为围绕第一透镜的大致圆环状的照明窗，能够确保覆盖180°以上的视角的良好的配光和光量。
由于在照明用窗构件与第一透镜之间配置有将照明光向物镜单元的入射遮断的遮光构件，因此能够防止针对物镜的照明光的直接的或在壳体面等发生反射而形成的杂光等有害光。
优选配置为使作为第一透镜的物体侧面的凸面面向壳体的外部，通过这样，第一透镜的凸面作为成为与外部之间的边界的壳体的一部分而发挥功能，因此能够缩短胶囊型内窥镜的总长。
在上述方式中，也可以设为满足以下的条件式(3)。
1.1＜fm/f≤1.3···(3)
其中，fm是从所述物镜中去除所述第一透镜后的部分的焦距。
通过这样，能够抑制透镜个数，从而抑制制造成本。当低于条件式(3)的下限时，第一透镜的焦度变弱，因此物镜单元的总长变长。当超过条件式(3)的上限时，像差劣化，并且第一透镜的焦度变强，与此同时，物镜单元的第一透镜以外的部分的焦度也变强。因此，为了校正像差而需要增加透镜个数，产生总长变长、成本增加等问题。
在上述方式中，也可以设为所述遮光构件的从物体侧观察的正面形状为与所述摄像元件的外形形状匹配的大致矩形状。
通过这样，能够增加正面方向的照明窗构件的投影面积，因此能够进一步提高正面方向的配光。
在上述方式中，也可以设为所述遮光构件与用于保持所述物镜单元的透镜保持框一体地形成。
通过这样，能够降低制造成本，并且使物镜单元、甚至胶囊型内窥镜的组装变得容易。另外，能够进一步提高针对物镜单元的有害光的遮光性。
发明的效果
根据本发明，起到以下效果：能够使视场范围充分地扩大，并且向扩大后的视场范围分配足够的照明光。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的胶囊型内窥镜的整体结构的截面图。
图2是表示在本发明的第一实施方式所涉及的胶囊型内窥镜中应用的物镜光学系统的整体结构的截面图。
图3是表示在本发明的第一实施方式所涉及的胶囊型内窥镜中应用的透镜保持框的整体结构的截面图。
图4是表示在本发明的第一实施方式所涉及的胶囊型内窥镜中应用的光源单元的整体结构的主视图。
图5是表示在本发明的第一实施方式所涉及的胶囊型内窥镜中应用的照明用窗构件的整体结构的截面图。
图6是表示在本发明的第一实施方式的其它例子所涉及的胶囊型内窥镜中应用的照明用窗构件的整体结构的截面图。
图7是表示在本发明的第一实施方式的变形例所涉及的胶囊型内窥镜中应用的照明用窗构件的整体结构的截面图。
图8是表示在本发明的第一实施方式的变形例所涉及的胶囊型内窥镜中应用的透镜保持框的整体结构的截面图。
图9是表示本发明的第二实施方式所涉及的胶囊型内窥镜的整体结构的截面图。
图10是表示在本发明的第二实施方式所涉及的胶囊型内窥镜中应用的物镜光学系统的整体结构的截面图。
图11是表示能够观察两个方向的胶囊型内窥镜的例子的整体结构的截面图。
图12是表示能够观察六个方向的胶囊型内窥镜的例子的概念的参考立体图。
图13是表示图12的能够观察六个方向的胶囊型内窥镜的例子的整体结构的截面图。
具体实施方式
(第一实施方式)
以下，参照附图来说明本发明的第一实施方式所涉及的胶囊型内窥镜。
图1是表示本实施方式所涉及的胶囊型内窥镜的概要结构的截面图。胶囊型内窥镜具备壳体10以及收容在壳体10中的、使被摄体像成像的物镜单元11、拍摄由物镜单元11成像得到的被摄体的像的摄像元件12、向被摄体照射照明光的照明单元13。
物镜单元11具备由多个透镜形成的物镜光学系统15以及用于保持物镜光学系统的透镜保持框16。
如图2所示，物镜光学系统15从物体侧起依次包括第一透镜L1、第二透镜L2、亮度光圈S、第三透镜L3以及第四透镜L4，物镜光学系统15的配置在最靠物体侧的第一透镜L1为使凸面朝向物体侧且具有负的焦度的弯月透镜。
另外，物镜光学系统15构成为满足下述的条件式(1)和(2)。
-10＜f1/f＜-4···(1)
0.7＜d1/f＜2···(2)
其中，f1是所述第一透镜的焦距，f是所述物镜单元的焦距，d1是所述第一透镜与相邻地配置在所述第一透镜的像侧的透镜之间的距离。
当低于条件式(1)的下限时，第一透镜的焦度变弱，因此为了基于近轴计算来缩短整体的焦距以确保视角，而需要加宽与第一透镜以外的部分之间的间隔，因此物镜单元的总长变长。当超过条件式(1)的上限时，第一透镜的焦度和第一透镜的像面侧的面的曲率变强，难以确保使需要的光束通过的第一透镜的像侧的面的范围，因此无法使视角达到180度以上，并且像差劣化。
当低于条件式(2)的下限时，第一透镜的焦度变得过强而性能劣化，当超过上限时，总长变长，导致外径变大。
另外，满足下述的条件式(3)。
1.1＜fm/f≤1.3···(3)
其中，fm是从所述物镜中去除所述第一透镜后的部分的焦距。
当低于条件式(3)的下限时，第一透镜的焦度变弱，因此物镜单元的总长变长。当超过条件式(3)的上限时，像差劣化，并且第一透镜的焦度变强，与此同时，物镜单元的第一透镜以外的部分的焦度也变强。因此，为了校正像差而需要增加透镜个数，产生总长变长、成本上升等问题。
如图3所示，透镜保持框16被构成为主视观察呈圆环状，具有用于保持第一透镜L1的第一保持部16A以及用于保持第二透镜L2、第三透镜L3及第四透镜L4的第二保持部16B。第一保持部16A具有用于保持第一透镜L1的侧面的侧面保持部17A以及用于保持成为第一透镜L1的像面侧的面的平面保持部17B。第一透镜被配置为在被第一保持部16A保持时第一透镜L1的面向物体侧的凸面面向壳体10的外部，第一透镜L1的凸面作为壳体的一部分而发挥功能。
第二保持部16B保持第二透镜L2、第三透镜L3以及第四透镜L4的侧面，在由第一透镜L1和第二保持部16B形成的空间内收容第二透镜L2、第三透镜L3以及第四透镜L4。
通过由具有遮光性的材料形成透镜保持框16，使透镜保持框作为遮光构件而发挥功能。即，在后述的单元18与第一透镜L1之间配置有将照明光向物镜单元11的入射遮断的遮光构件。因而，能够遮断来自配置在透镜保持框16的外部的照明单元13的照明光向被收容在透镜保持框16中的物镜光学系统15入射。
照明单元13具备光源单元18以及照明用窗构件19，该照明用窗构件19将从光源单元18射出的照明光引导至外部。
如图4所示，光源单元18具备形成为主视观察呈围绕第一透镜L1的周围的大致圆环状的柔性基板18A以及在该柔性基板上均匀配置的多个LED18B。在图4中，示出了以90°间隔配置了四个LED的例子，以围绕第一透镜L1的方式进行配置。
如图5所示，照明用窗构件19被形成为主视观察呈围绕第一透镜的周围的大致圆环状，构成为与壳体10的端部嵌合且在照明用窗构件19的内侧收容光源单元18和透镜保持框16，位于比第一透镜L1的凸面中的、光束所通过的最外径部分更靠像侧的位置。照明用窗构件19的外表面面向壳体10的外部，上述的第一透镜L1的凸面、用于保持第一透镜的透镜保持框的侧面保持部17A的端面以及照明用窗构件的外表面被配置在同一平面，也起到作为壳体的一部分的功能。
这样，根据本实施方式，构成为将第一透镜的物体侧面设为凸面来增强负的失真，基于与该物镜单元的第一透镜以外的部分的焦度进行合成的近轴计算，将第一透镜的焦度设为负，并满足条件式(1)和条件式(2)。通过这样，能够确保能够观察后方的180°以上的视角。
另外，通过在第一透镜的周围配置形成为围绕第一透镜的大致圆环状的照明窗，能够确保覆盖180°以上的视角的良好的配光和光量。
由遮光性材料形成透镜保持框16，由此在照明用窗构件与第一透镜之间配置了用于将照明光向物镜单元的入射遮断的遮光构件，从而能够防止针对物镜的照明光的直接的或在壳体面等发生反射而形成的杂光等有害光的入射。
并且，以使第一透镜的凸面面向壳体的外部的方式配置，由此第一透镜的凸面作为成为与外部之间的边界的壳体的一部分而发挥功能，因此能够缩短胶囊型内窥镜的总长。
(变形例1)
在上述的第一实施方式中，将透镜保持框16和照明用窗构件19以能够保持主视观察呈圆形的第一透镜的方式形成为内侧和外侧皆呈圆形状的大致圆环状，但是并不限于此。即，使被摄体像成像的摄像元件为长方形，因此能够将第一透镜设为不遮蔽成像所需的光束的程度且摄像元件的长边与短边匹配的矩形状，从而以与该第一透镜的形状匹配的方式将透镜保持框16和照明用窗构件19的内形状设为大致矩形状(参照图7和图8)。
通过这样，能够使照明用窗构件的投影面积增大，从而能够进一步提高主视方向的配光。
此外，在上述的第一实施方式及其变形例1中，将照明用窗构件19形成为主视观察呈围绕第一透镜的周围的大致圆环状，但是并不限于圆环状，例如也可以如图6所示那样设为将圆弧形状的多个照明用窗构件20配置为大致圆环状的结构。
实施例
以下示出上述第一实施方式及其变形例1的实施例1和实施例2所涉及的物镜光学系统的透镜数据。在下述的透镜数据中，r表示曲率半径(单位mm)，d表示面间隔(mm)，Nd表示针对d线的折射率，Vd表示针对d线的阿贝数。关于非球面，在透镜数据的面编号中示出*，在非球面数据中示出通过下式表示的非球面形状的近轴曲率半径r、圆锥常数K、非球面系数Ai(i＝2、4、6、8、10)。此外，下式将光轴方向取为z，将与光轴正交的方向取为y。
z＝(y2/r)/[1+{1-(1+K)(y/r)2}1/2]
+A2y2+A4y4+…+Ａ8y8+A10y10
(实施例1)
以下示出上述第一实施方式及其变形例1所涉及的实施例1的物镜光学系统的透镜数据。
透镜数据
非球面数据
第七面
r＝-1.2571
K＝-1.8390
A2＝0.0
A4=4.0166e-03
A6＝4.9015e-02
A8＝8.1832e-02
A10＝-3.0745e-02
视角(2ω)200.8°
最大像高1.264
Fno.4.625
焦距1.000
f1/f:-6.86
d1/f：1.21
fm/f:1.22
(实施例2)
以下示出上述第一实施方式及其变形例1所涉及的实施例2的物镜光学系统的透镜数据。
透镜数据
非球面数据
第七面
r＝-1.2470
K＝-1.9262
A2＝0.0
A4＝-8.1063e-03
A6＝2.2254e-02
A8＝1.1724e-01
A10＝-1.7269e-02
视角(2ω)201.4°
最大像高1.403
Fno.4.581
焦距1.000
f1/f：-5.57
d1/f：1.12
fm/f：1.26
(第二实施方式)
接着，说明本发明的第二实施方式。在本实施方式中，对与上述的第一实施方式相同的结构附加相同的编号并省略其说明。本实施方式与第一实施方式及其变形例1所涉及的胶囊型内窥镜的不同点如下。
即，如图9和图10所示，物镜光学系统从物体侧起依次包括第一透镜L1、亮度光圈S、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6，第四透镜和第五透镜被接合而形成为接合透镜CL1。通过应用接合透镜CL1来更好地校正倍率的色像差，通过对第六透镜L6应用弯月透镜来校正像面弯曲，通过使用非球面，能够更良好地校正像差。由此，能够设为也能够利用高精细的摄像元件的物镜光学系统。
另外，设为将透镜保持框16与遮光构件22不形成为一体而分别独立的结构。
以下示出上述第二实施方式所涉及的物镜光学系统的透镜数据。
透镜数据
非球面数据
第五面
r＝-0.6479
K＝-0.5730
A2＝0.0
A4＝1.6518e-01
A6＝-4.9711e-02
第七面
r＝-3.4092
K＝0.3236
A2＝0.0
A4＝-2.7518e-01
A6＝8.9225e-02
A8＝-5.3971e-02
第十一面
r＝3.8546
K＝-0.7326
A2＝0.0
A4＝-5.8668e-02
A6＝-1.5556e-02
A8＝9.0343e-03
视角(2ω)200.1°
最大像高1.14
Fno.7.591
焦距1.000
f1/f：-5.57
d1/f：1.12
fm/f：1.26
在上述的任意实施方式中均说明了仅针对胶囊型内窥镜的一个方向设置有物镜光学系统等的结构，但是不限于此，例如也可以设为如图11所示那样能够在胶囊型内窥镜的前方和后方两个方向进行观察的结构，还能够设为如图12和图13所示那样将胶囊型内窥镜设为大致立方体形状而能够在六个方向进行观察的结构。
附图标记说明
10：壳体；11：物镜单元；12：摄像元件；13：照明单元；15：物镜光学系统；16：透镜保持框；18：光源单元；19、20：照明用窗构件；22：遮光构件；L1：第一透镜；L2：第二透镜；L3：第三透镜；L4：第四透镜；L5：第五透镜；L6：第六透镜；CL1：接合透镜。

Claims (4)

1.一种胶囊型内窥镜，具备壳体以及收容在该壳体中的物镜单元、摄像元件及照明单元，
所述物镜单元的配置在最靠物体侧的第一透镜是使凸面朝向物体侧且具有负的焦度的弯月透镜，被配置为至少使所述凸面面向所述壳体的外部，
所述照明单元具有光源以及照明用窗构件，其中，该照明用窗构件面向所述壳体的外部并将从所述光源射出的照明光引导至外部，
所述光源以围绕所述第一透镜的周围的方式配置，
所述照明用窗构件形成为围绕所述第一透镜的周围的大致圆环状，位于比所述第一透镜的所述凸面中的光束所通过的最外径部分更靠像侧的位置，
在所述照明用窗构件与所述第一透镜之间配置有将照明光向所述物镜单元的入射遮断的遮光构件，
该胶囊型内窥镜满足下述条件式(1)和(2)，
-10＜f1/f＜-4…(1)
0.7＜d1/f＜2…(2)
其中，f1是所述第一透镜的焦距，f是所述物镜单元的焦距，d1是所述第一透镜与相邻地配置在所述第一透镜的像侧的透镜之间的距离。
2.根据权利要求1所述的胶囊型内窥镜，其特征在于，
满足以下的条件式(3)，
1.1＜fm/f≤1.3…(3)
其中，fm是从所述物镜中去除所述第一透镜后的部分的焦距。
3.根据权利要求1或2所述的胶囊型内窥镜，其特征在于，
所述遮光构件的从物体侧观察的正面形状为与所述摄像元件的外形形状匹配的大致矩形状。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的胶囊型内窥镜，其特征在于，
所述遮光构件与用于保持所述物镜单元的透镜框一体地形成。
CN201580002391.3A 2014-04-14 2015-04-08 胶囊型内窥镜 Pending CN105682533A (zh)

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