JP2003325441A - カプセル型内視鏡 - Google Patents
カプセル型内視鏡Info
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Abstract
照明手段からの不要光が対物光学系に入りにくくできる
小型のカプセル型内視鏡を提供する。 【解決手段】 少なくとも、被写体を照明する照明手段
25と、被写体を撮像する撮像手段と、照明手段と撮像
手段を覆う透明カバー17とを含んだカプセル型の内視
鏡3であって、撮像手段は対物光学系23と撮像素子2
4を備え、対物光学系の入射瞳位置が透明カバーの曲率
中心位置とほぼ一致して配置され、被写体側からカプセ
ル内に配置された対物光学系を正面視したときに、対物
光学系の光軸101を中心として照明手段と対称な領域
が、撮像素子の撮像面100のうち撮像に使用されない
エリアと重なるように照明手段が配置されている。
Description
飲み込み型のカプセル型内視鏡に関する。
野で広く採用されるようになった。また、最近、内視鏡
における挿入部を必要としないで、カプセル形状にした
カプセル型内視鏡を患者が飲み込むことにより、挿入部
による挿入の苦痛を軽減できるようにしたものが医療用
分野で使用される状況になった。
に対物レンズと、これを挟むように対称に設けた発光ダ
イオードによる照明手段とを内蔵し、発光ダイオードに
より照明された被写体は観察範囲となる部分が対物レン
ズによりイメージセンサ上に結像するようにしている
(例えば特許文献1参照)。
づくるように窓(a single opticalwindow)が形成さ
れ、照明エレメント(an illumination element)と受
像エレメント(a receiving element)が上記楕円ドー
ムの焦曲線を含む平面(the focal curve plane)上ま
たはその平面と近接して配置される。このとき、複数の
照明エレメントは上記焦曲線上に配置されるので、上記
照明エレメントから発した光線は上記窓の内面で反射し
ても上記焦曲線上の別の位置に戻るようになっている。
そこで、上記受像エレメントを上記焦曲線以外の位置に
配置して、上記窓の内面反射光が上記受像エレメントに
入射して画像に悪影響を及ぼすフレヤやゴーストが発生
することを防止している(例えば特許文献2参照)。
照明光が透明カバーの内面等で反射された場合に、対物
レンズに入射されてフレヤやゴーストが発生してしまう
ことを防止或いは軽減する手段を開示していない。
ームを形づくるように透明カバー(窓)を形成しなけれ
ばならないので、半球形状に加工するのに比較してコス
トアップとなる。また、複数の照明エレメントを焦曲線
上に配置しなければならないので、上記照明エレメント
の位置を1つずつ調整する必要があり、手間がかかる。
のような発光素子である場合には、発光する部分はある
程度の大きさを有している。このため、上記LEDを焦
曲線上に並べるためには、焦曲線を広げて上記LEDを
配置するスペースを確保しなければならず、これにとも
ない上記楕円ドームを大きくしなければならないので、
カプセルが大型になるという欠点がある。
査時に患者が受ける苦痛を軽減できるというカプセル内
視鏡の利点が損なわれ好ましくない。そこで、カプセル
内での照明手段および撮像手段の配置関係を工夫して、
カプセルをできるだけコンパクトにする必要がある。
1)
に鑑みてなされたもので、透明カバーの加工性が良く、
簡単な構成で、照明手段からの不要光が対物光学系に入
りにくくできる小型のカプセル型内視鏡を提供すること
を目的とする。
鏡は、 (1) 少なくとも、被写体を照明する照明手段と、前
記被写体を撮像する撮像手段と、前記照明手段と前記撮
像手段を覆う透明カバーとを含んだカプセル型の内視鏡
であって、前記撮像手段は対物光学系と撮像素子を備
え、前記対物光学系の入射瞳位置が前記透明カバーの曲
率中心位置とほぼ一致して配置され、前記被写体側から
カプセル内に配置された対物光学系を正面視したとき
に、前記対物光学系の光軸を中心として前記照明手段と
対称な領域が、前記撮像素子の撮像面のうち撮像に使用
されないエリアと重なるように前記照明手段が配置され
ていることを特徴とする。 (2) 少なくとも、被写体を照明する照明手段と、前
記被写体を撮像する撮像手段と、前記照明手段と前記撮
像手段を覆う透明カバーとを含んだカプセル型の内視鏡
であって、前記撮像手段は対物光学系と撮像素子を備
え、前記対物光学系の入射瞳位置が前記透明カバーの曲
率中心位置とほぼ一致して配置され、前記被写体側から
カプセル内に配置された対物光学系を正面視したとき
に、前記対物光学系の光軸を中心として前記照明手段と
対称な領域が、前記撮像素子の撮像面のうち画像化に使
用されないエリアと重なるように前記照明手段が配置さ
れていることを特徴とする。 (3) 前記画像化に使用されないエリアは、画像処理
時に電気的に施されるマスク領域と一致することを特徴
とする。
率中心位置以外に配置することにより、照明手段による
照明光が透明カバーで反射されたような場合にも、その
不要な光が対物光学系に入射されるのを有効に防止でき
るようにした。
は、観察対象となる前記内壁部分は視野の周辺に位置す
ることが多い。また、前記撮像手段の前方には曲面で構
成された透明カバーが設けられており、前記内壁部分と
前記透明カバーの外面が密着した状態で観察が行われる
場合が想定される。そうすると、管腔状の内壁部分と照
明手段との距離が近くなりすぎて適正な照度が得られな
くなり、視野の周辺から視野外の領域にかけて白とびが
起こる。画像観察時の妨げになるこのような現象を回避
して良好な観察画像を得るために、本発明では以下のよ
うな構成をとった。
したときに、対物光学系の光軸を中心として照明手段と
対称な領域が、前記撮像素子の撮像面のうち撮像に使用
されないエリアと重なるように照明手段と撮像手段の位
置関係を決めた。
は体内の管腔状部分を移動しながら観察を行っていると
きのカプセル内視鏡の状態を示した断面図である。カプ
セル型内視鏡の観察経路である消化管はその80%が極
細い管腔であり、特に小腸から大腸にかけては下記のよ
うな状態が起こりやすい。すなわち、管腔状の内壁部分
90が透明カバーの周辺に密着して、被写体と照明手段
92との距離が極近くなり、照明光が十分に拡散され
ず、照明手段92の発光エリアが僅かに拡大して白とび
している部分91に投影されたようになっている。した
がって、被写体の白とびしている部分91と撮像手段9
4との相対的な位置関係は照明手段92と撮像手段94
との相対的な位置関係に置き換えることができる。透明
カバーの曲率半径が5mm程度のカプセル型内視鏡で
は、前記透明カバーに密着した被写体の白とびしている
部分91は照明手段92の前方3mm前後の範囲に分布
している。
るが、LEDから出射される照明光束には、被照射面の
照度分布に対して、特に強く寄与する範囲がある。一般
に、配光分布が略ガウス分布に従うものとすると、光線
の約75%が強度比0.5以上の範囲に集中することに
なり、主に、この範囲が被照射面上での照度分布に強く
影響を与えている。前記LEDから出射する光は、一般
に図16(a)に見られるような指向性の強い配光特性
をもっている。図16(a)に示されているように、強
度比0.5のときのLEDから出射される光線の出射角
ηは約25°であり、この付近を境界にして、これより
も出射角の大きい光線は、被照射面上での照度分布に大
きな影響を与えない。また、LEDの発光面の前方に光
拡散手段を設けて拡散作用を持たせ、図16(b)に示
すように配光特性を改善したLEDを用いる場合、強度
比0.5のときの前記LEDから出射される光線の出射
角ηは約35°程度である。カプセル型内視鏡の照明手
段としては後者を用いるのが望ましい。このとき、LE
Dの発光面が半径rの円形をしているとすると、半径r
は光拡散手段によって、発光面前方3mm付近の空間に
2〜3.5倍程度に拡大投影される。
係は以下のようになる。白とびしている部分91は視野
θの周辺から視野外にかけての領域であって、これらの
被写体は対物光学系93の光軸を中心として撮像面10
0上の対称な領域に縮小倍されて結像する。近接した被
写体に対するカプセル型内視鏡の対物光学系の倍率は
0.25〜0.5倍程度である。一方、対物光学系93
が実際に撮像面上に結像できる範囲は図15中にφで示
すように視野θより広い。一般的な内視鏡の対物光学系
では、所望の視野範囲を得るために、対物光学系中に絞
りを配置して視野外の余計な光束をカットするようにし
ているが、カプセル型内視鏡のように対物光学系の構成
をできるだけ簡素化する必要がある場合には、前記のよ
うな絞りを対物光学系中に配置することができない。そ
のため、カプセル型内視鏡の対物光学系では、視野外の
余計な光束の結像領域が撮像素子の撮像面のうち撮像に
使用されないエリアに重なるように、対物光学系と撮像
素子の位置関係を設定する。または、視野外の余計な光
束の結像領域が撮像素子の撮像面のうち撮像に使用され
るエリアと重なるように、対物光学系と撮像素子の位置
関係を設定する代わりに、画像処理の時点で上記結像領
域に電気的にマスクをかけて、最終的には画像化されな
いようにすることで視野範囲θを決めている。
いて、できるだけ広い視野範囲を確保し、かつ、観察視
野内で被写体の白とびを発生させずに適正な明るさを確
保するためには、対物光学系の光軸を中心として照明手
段と撮像手段の位置関係を適当に決める必要がある。
用いた場合に、LEDの発光面はその前方3mm付近の
空間に2〜3.5倍程度に拡大投影され、対物光学系に
よって撮像面に結像する。近接した被写体に対する対物
光学系の倍率は0.25〜0.5倍程度であるから、L
EDの発光面は対物光学系の光軸を中心にしてLEDと
反対側の撮像面上に約0.9〜1倍で結像される。これ
は、被写体側からカプセル内に配置された対物光学系を
正面視したときに、対物光学系の光軸を中心にしてLE
Dの発光面と対称なエリアとLEDの発光面の撮像面上
での結像エリアがほぼ一致することを意味している。
に配置された対物光学系を正面視したときに、少なくと
も照明手段と対称な領域と重なる撮像面上の領域が、撮
像に使用されないエリアであるようにすれば、白とびし
ている部分が画像化されたり、白とびしている部分の明
るさを基準にして照明手段の発光強度が調整されてしま
うのを防ぐことができる。
ためには、照明手段92と撮像手段94をできるだけ近
接して配置するのが好ましいが、対物光学系93の光軸
を中心として照明手段92と対称な撮像面100上の結
像領域が撮像に使用されるエリアであると、観察画像に
白とびしている被写体が映ることになり、良好な観察の
妨げとなる。したがって、被写体側からカプセル内に配
置された対物光学系を正面視したときに、対物光学系の
光軸を中心として照明手段92と対称な領域が、前記撮
像手段94の撮像面のうち撮像に使用されないエリアと
重なるように照明手段92と撮像手段94の位置関係を
決めつつカプセル内視鏡の小型化を図るのが好ましい。
えば、撮像面のうち光学的に黒色の基準レベルを検出す
るためのオプティカルブラックと呼ばれる部分であり、
画素上に遮光マスクなどが施された領域のことである。
手段と対称な領域が撮像面のうち撮像に使用されるエリ
アであっても、画像化に使用されないエリアと重なるよ
うに構成すれば問題はない。画像化に使用されない領域
とは、例えば、画像処理時に電気的に施されるマスク領
域などのことである。すなわち、電気マスクを擬似的に
撮像面上に投影したときに、電気マスクで隠されるエリ
アと対物光学系の光軸を中心として照明手段と対称な領
域が重なるように照明手段と撮像手段の位置関係を決め
ればよい。
な画像を得ることができ、しかも小型に構成し得るカプ
セル内視鏡を提供することができる。なお、透明カバー
の形状が球面形状でなく非球面形状であっても、上述し
たように、被写体側からカプセル内に配置された対物光
学系を正面視したときに、対物光学系の光軸を中心とし
て照明手段と対称な領域が、前記撮像素子の撮像面のう
ち撮像に使用されないエリアと重なるように照明手段と
撮像手段の位置関係を決め、更に前記透明カバーの内面
に反射防止コーティングを施すことで、フレヤやゴース
トの少ない良好な画像を得ることができ、しかも小型に
構成し得るカプセル内視鏡を提供することができる。 (4) 少なくとも、被写体を照明する照明手段と、前
記被写体を撮像する撮像手段と、前記照明手段と前記撮
像手段を覆う透明カバーとを含んだカプセル型の内視鏡
であって、前記照明手段は照明拡散手段と発光素子を備
え、前記照明拡散手段の射出瞳が前記透明カバーの曲率
中心位置とほぼ一致して配置されていることを特徴とす
る。 (5) 前記撮像手段は複数の対物光学系と1つの撮像
素子を備えていることを特徴とする。
明カバーの曲率中心位置に配置することにより、照明手
段による照明光が透明カバーで反射されたような場合に
も、その不要な光が対物光学系に入射されるのを有効に
防止できるようにした。
物光学系を備えているので、観察範囲をより広げること
ができたり、画像処理によって立体画像をも取得するこ
とができる点で、より正確な診断に貢献することができ
る。 (6) 少なくとも、被写体を照明する照明手段と、前
記被写体を撮像する撮像手段と、前記照明手段と撮像手
段を覆う透明カバーとを含んだカプセル型の内視鏡であ
って、前記撮像手段は複数の対物光学系と1つの撮像素
子を備え、前記照明手段は照明拡散手段と発光素子を備
え、前記照明拡散手段の射出瞳が前記透明カバーの曲率
中心位置とほぼ一致して配置されており、かつ、前記被
写体側からカプセル内に配置された対物光学系を正面視
したときに、前記照明手段が、前記撮像素子の撮像面の
うち画像化に使用されないエリアと重なるように配置さ
れていることを特徴とする。 (7) 前記画像化に使用されないエリアは、画像処理
時に電気的に施されるマスク領域と一致することを特徴
とする。 (8) 少なくとも、被写体を照明する照明手段と、前
記被写体を撮像する撮像手段と、前記照明手段と前記撮
像手段を覆う透明カバーとを含んだカプセル型の内視鏡
であって、前記撮像手段は対物光学系と撮像素子との組
合わせを複数備え、前記照明手段は照明拡散手段と発光
素子を備え、前記照明拡散手段の射出瞳が前記透明カバ
ーの曲率中心位置とほぼ一致して配置されており、か
つ、前記被写体側からカプセル内に配置された対物光学
系を正面視したときに、前記対物光学系のそれぞれの光
軸を中心として前記照明手段と対称な領域が、前記撮像
素子の撮像面のうち画像化に使用されないエリアと重な
るように前記照明手段が配置されていることを特徴とす
る。
対物光学系を備えたカプセル内視鏡において、フレヤや
ゴーストの無い良好な画像を得ることができ、しかも小
型に構成し得るカプセル内視鏡を提供することができ
る。
プセル型内視鏡の実施例を説明する。 (第1の実施の形態)図1ないし図4を用いて本発明の
第1の実施の形態を説明する。
鏡装置等の構成図である。図2(A)はカプセル型内視
鏡の内部構成を示した断面図である。図2(B)は被写
体側からカプセル内に配置された対物光学系を正面視し
たときに、撮像手段と照明手段の位置関係を示した図で
ある。図3は対物光学系の拡大図である。図4は対物光
学系を瞳位置に設定した場合の作用の説明図である。
施の形態を備えた内視鏡検査を行うカプセル型内視鏡装
置1は、患者2の口から飲み込まれることにより体腔内
管路を通過する際に体腔内管路内壁面を光学的に撮像し
た画像信号を無線で送信するカプセル型内視鏡3と、こ
のカプセル型内視鏡3で送信された信号を患者2の体外
に設けたアンテナユニット4により受け、画像を保存す
る機能を有する、(患者2の体外に配置される)体外ユ
ニット5とから構成される。
存するために、容量が例えば1GBのコンパクトフラッ
シュ(R)サイズのハードディスクが内蔵されている。
そして、体外ユニット5に蓄積された画像データは検査
中或いは検査終了後に図1(B)の表示システム6に接
続して、画像を表示することができる。
ユニット5は、表示システム6を構成するパーソナルコ
ンピュータ(以下、パソコンと略記)7とUSBケーブ
ル8等の通信を行う通信ケーブルで着脱自在に接続され
る。
に保存した画像を取り込み、内部のハードディスクに保
存したり、表示するため等の処理を行い表示部9により
保存した画像を表示できるようにしている。このパソコ
ン7にはデータ入力操作等を行う操作盤としての例えば
キーボード10が接続されている。
0、USB1.1、USB2のいずれの通信規格でも良
い。また、この他にRS−232C、IEEE1394
の規格のシリラルのデータ通信を行うものでも良いし、
シリアルのデータ通信を行うものに限定されるものでな
く、パラレルのデータ通信を行うものでも良い。
3を飲み込んで内視鏡検査を行う場合には、患者2が着
るシールド機能を持つシールドシャツ11の内側には複
数のアンテナ12が取り付けられたアンテナユニット4
が装着され、カプセル型内視鏡3により撮像され、それ
に内蔵されたアンテナから送信された信号を受け、この
アンテナユニット4に接続された体外ユニット5に撮像
した画像を保存するようにしている。この体外ユニット
5は、例えば患者2のベルトに着脱自在のフックにより
取り付けられる。
であり、前面には画像表示を行う表示装置としての例え
ば液晶モニタ13と、制御操作を行う操作ボタン14と
が設けてある。また、体外ユニット5の内部には、送受
信回路(通信回路)、制御回路、画像データ表示回路、
電源を備えている。
3は、円筒形状でその後端を丸くして閉塞した外装ケー
ス16の先端側となる開口する端部に半球面形状の透明
カバー17を水密的に接続固定してその内側を密閉し、
その密閉したカプセル状容器内に以下の内蔵物を収納し
ている。
板21の中央部の筒部とこの筒部に嵌合するレンズ枠2
2に取り付けた対物光学系23が配置され、その結像位
置には固体撮像素子として例えばCMOSイメージャ2
4が配置されている。
図2(B)に示すように4箇所に白色LED25が例え
ば八角形状の基板21の前面に取り付けられる。このよ
うに対物光学系23の周囲の複数箇所に照明手段として
の白色LED25を配置することにより、被写体周辺部
まで明るい良好な観察画像(撮像画像)が得られるよう
にしている。
れた対物光学系を正面視したときに、対物光学系の光軸
101を中心として白色LED25と対称な領域が、C
MOSイメージャ24の撮像面100のうち撮像に使用
されないエリアと重なるように白色LED25とCMO
Sイメージャ24の位置関係を決めつつカプセル内視鏡
の小型化を図った。本実施例では、白色LED25と対
象な領域にも白色LEDを配置した。
まりフラッシュ発光される。また、撮像側もフラッシュ
発光に同期した撮像を行う。このようにすることによ
り、動きがある場合にも、ブレの少ない、かつ低消費電
力で良好な観察画像が得られるようにしている。
基板21における筒部に対向する裏面(背面)側部分は
例えば正方形状に切り欠かれて凹部が形成され、その凹
部周囲の凸面に当接するように位置決めされてCMOS
イメージャ24の前面周縁部が固定されている。
ージャ24の周囲には白色LED25を駆動するLED
駆動回路を構成するチップ部品26が実装されている。
CMOSイメージャ24の背面側には、CMOSイメー
ジャ24を駆動すると共に、CMOSイメージャ24か
ら出力される撮像信号に対する信号処理、制御処理を行
う駆動処理回路27と、この駆動処理回路27により生
成された映像信号を高周波変調して無線送信する信号に
変換する無線通信回路28と、LED駆動回路、駆動処
理回路27、無線通信回路28に動作電力を供給する内
蔵電源としてのボタン型電池29とがカプセル容器の軸
方向に積層するようにして配置されている。
8に隣接する側部には無線通信回路28に接続され、無
線で放射するアンテナ30が配置されている。また、例
えば電池29に隣接するカプセル容器の後端部付近の内
側には、非接触で作動させる非接触作動スイッチ31
と、このカプセル型内視鏡3を磁気力で誘導できるよう
にするための永久磁石32とが配置されている。
れる2つの接点は電池29の一方の電極(例えば正極)
と、電源が供給される回路との間に接続されている。そ
して、カプセル容器の外部から所定の方向性を持った磁
気を作用させることにより、2つの接点をOFFからO
Nさせることができるようにしている。なお、ONにな
ると、さらに内部のアナログスイッチをONにして、磁
気を取り去ってもアナログスイッチによるON状態を維
持するようにしている。
てカプセル型内視鏡3を誘導したりする場合において
も、カプセル型内視鏡3は動作状態を維持できるように
している。
においては、図2(A)に示すように透明カバー17を
半球形状にすると共に、その内側に配置される対物光学
系23はその入射瞳34が透明カバー17の曲率の中心
位置に位置するようにして収納固定されている。
面と外面の曲率半径RiとRoとが同じ中心位置から、
例えば5mmと5.5mmとで均一な肉厚で形成されて
いる。つまり、透明カバー17を肉厚が均一な半球形状
とすることにより、容易に加工できる形状にしている。
3の入射瞳34が位置するように、対物光学系23をカ
プセル容器内に配置し、この対物光学系23が配置され
た中心付近から離間した周囲の位置に照明手段としての
白色LED25を配置している。
誘電体等による反射防止コート35が施されており、照
明手段による不要な光が反射するのを有効に防止(低
減)し、良好な観察画像が得られるようにしている。
光が対物光学系23に入射しないように、レンズ枠22
の前面の円錐面状部分や白色LED25を取り付けた基
板21の前面部分等には黒色の塗料を塗布等したコーデ
ィング膜36を形成する等して反射防止手段(光吸収手
段)を設けている。なお、反射防止或いは吸収(減衰)
させるコーディング膜36の他に、灰色、深緑色等の暗
い色、ぎざぎざ状、つや消し、羽毛又はビロード等の表
面性状にして、反射防止或いは吸収(減衰)等と同様の
機能を持たせるようにしても良い。
23による結像可能となる視野範囲の角度θは例えば1
10度程度に設定され、レンズ枠22の前端側は円錐面
状に切り欠かれてこの視野範囲の角度θからの入射光は
対物光学系23に入射できるようにしている。
段による照明光が透明カバー17の内面で反射した場合
にも、その反射光が対物光学系23に入射しにくいよう
にしている。
す。この対物光学系23は被写体側に配置される、例え
ば平凸レンズからなる第1レンズ37と、この第1レン
ズ37の光軸上で後方側に配置される、例えば凸平レン
ズからなる第2レンズ38とからなり、第1レンズ37
の前面の光軸上の入射瞳位置34の周囲は遮光性の薄板
或いは黒色塗料等で遮光されて明るさ絞り39が形成さ
れている。
上の位置が撮像手段(具体的にはCMOSイメージャ2
4)の撮像面100の中心に一致するようにして配置さ
れている。
れる光線は明るさ絞り39で光束が制限され、図3に示
すようにCMOSイメージャ24の撮像面100に結像
するように設定されている。
しない永久磁石をカプセル型内視鏡3の後端側の非接触
作動スイッチ31に、所定の着磁方向から近づけること
により、公知のリードスイッチを用いて形成した非接触
作動スイッチ31がONされ、電池29から駆動処理回
路27等の各回路には動作に必要な電力が供給される。
る。すると、以下により詳しく説明するようにカプセル
型内視鏡3は画像信号をアンテナ30から無線で放射
し、体外ユニット5はそれを受けて復調し、液晶モニタ
13に表示する。従って、液晶モニタ13にカプセル型
内視鏡3により撮像した画像が表示されることを確認し
て、術者は患者2がこのカプセル型内視鏡3を飲み込む
ように指示する。
より、カプセル型内視鏡3は食道、胃等を通過する。カ
プセル型内視鏡3は動作状態になると、カプセル型内視
鏡3の内部の駆動処理回路27の制御部は基板21によ
り形成されるLED駆動回路に制御信号を送り、LED
駆動回路は所定の間隔で白色LED25をフラッシュ発
光させる。
た光は、その前方の透明カバー17を透過して、その外
部を照明する。照明された透明カバー17の外部の食道
管部等の被写体は対物光学系23により、その結像位置
に配置されたCMOSイメージャ24の撮像面に像を結
び、光電変換される。
フラッシュ発光の終了時に)、駆動処理回路27はCM
OSイメージャ24に駆動信号を送り、光電変換された
撮像信号を出力させ、駆動処理回路27によりその信号
成分を抽出する映像信号(画像信号)生成処理を行う。
(の送信部)に送られ、変調された後、アンテナ30か
ら電波として放射される。この電波は患者2の体外に設
けたアンテナユニット4を介して体外ユニット5の内部
(の無線通信回路の受信部)で受信され復調された後、
さらにA/D変換等されてハードディスクに蓄積される
と共に、表示回路を経て液晶モニタ13によりCMOS
イメージャ24で撮像された画像が表示される。
腸付近に達した場合、或いは小腸付近に達すると予想さ
れる時間等において、体外ユニット5の操作ボタン14
を操作して、より短い時間間隔で撮像する指示操作を行
うと、その指示信号が体外ユニット5からカプセル型内
視鏡3に電波で送信される。
回路28(の受信部)に送り、復調され、その復調され
た信号はさらに駆動制御回路27の制御部に送られ、指
示信号の内容が判断され、その判断結果により、フラッ
シュ発光する時間間隔を短くすると共に、それに連動し
てCMOSイメージャ24を駆動する時間間隔を短くす
る。
画像データが体外ユニット5のハードディスクに蓄積さ
れるようになる。このようにして被写体を照明及び撮像
する場合、対物光学系23の入射瞳位置34は透明カバ
ー17の半球面の曲率半径の中心位置、より具体的には
球心位置に設定されており、照明手段(発光素子)とし
ての白色LED25は球心位置から離間した位置に配置
されているので、照明手段による照明光は仮に透明カバ
ー17の内面で反射されたとしても、殆ど対物光学系2
3には入射することがない。
して説明する。図4(A)は透明カバー17の内面にお
ける任意の位置P0で反射された光線は、位置P0の接
平面に対して垂直に反射する場合のみ、球心に戻ること
を示している。
白色LED25が設定された場合に、反射光は球心の位
置に戻る。図4(B)は球心の位置と光の射出点、とが
一致しない場合の図を示す。
明カバー17の内面の任意の点P1或いはP2で反射さ
れた場合、この図に示すように接平面と垂直な線(この
線は点線で示すように球心を通る)と成す角φ1、φ2
の2倍の角度で反射するので、球心に戻る(入射する)
ことは無い。
素子としての白色LED25を透明カバー17の球心以
外の位置に配置しているので、透明カバー17で反射さ
れた光線が球心の位置、つまり対物光学系23の入射瞳
位置34に入射することを防止できる。
された光が対物光学系23に入射することにより発生す
るフレヤやゴーストを有効に防止することができる。ま
た、被写体側からカプセル内に配置された対物光学系を
正面視したときに、対物光学系の光軸101を中心とし
て白色LED25と対称な領域が、CMOSイメージャ
24の撮像面100のうち撮像に使用されないエリアと
重なるようにしたことにより、被写体と透明カバー17
が密着して、視野周辺から視野外にかけて適正な照度が
得られなくなった場合にも、観察画像に影響を与えずに
観察を行うことができる。
察画像が得られる。本実施の形態は、固体撮像素子(イ
メージセンサ)としてCMOSイメージャについて説明
したが、固体撮像素子はこれに限定されず、CCDはも
ちろんのこと、以下の3種類の最新型素子を用いてもよ
いのは当然である。これらは各々以下に示すような優れ
たメリットを有している。
ャの両方のメリットを兼ね備えた、次世代イメージセン
サである「閾値変調型イメージセンサ(VMIS)」で
ある。このセンサは、受光部が3〜5個のトランジスタ
およびフォトダイオードで構成されている従来のCMO
Sセンサとは構造が全く異なり、受光による発生電荷で
MOSトランジスタの閾値を変調させて、この閾値の変化
を画像信号として出力させる技術を使った構造のイメー
ジセンサである。
質と、CMOSセンサの高集積化や低電圧駆動、低消費
電力を両立した点である。このため、使い捨て型のカフ゜セ
ル内視鏡に適している。この特徴を活かすことで、使い
捨て型内視鏡(軟性鏡または硬性鏡)や安値内視鏡を実
現できるので、これらの内視鏡はもちろん通常のビデオ
スコープにこのイメージセンサ(VMIS)を使うこと
ができるのは当然である。
いる。 ・イメージセンサー1個につきトランジスタ1個のシンプ
ルな構造。 ・高感度と高ダイナミックレンジなど優れた光電特性を
有する。 ・CMOSプロセスでの製造が可能なため、高密度化と
低価格化を実現可能。
ズ、CIF(SIF)サイズ、VGAタイプ、SVGAタイプ、XGAタイ
プなど各種あるが、本発明(本実施の形態及び他の実施
の形態を含む)のような無線通信タイプのカプセル型内
視鏡には、飲みやすさと無線電送速度・消費電力の点で
「QCIF(QSIF)サイズ」、「CIF(SIF)サイズ」の小さなも
のが特に適している。
処理用の回路をワンチップ化したシステムLSIである、
いわゆる「人工網膜LSI」である。このチップは、画像
の検出とその画像の特徴を抽出する処理を同時に行って
おり、人間の網膜と同様の機能を持っている。通常のC
CDやCMOSイメージセンサーは画像の検出だけで特
徴処理、認証処理を外部の画像処理プロセッサで行って
いるが、人工網膜チップはチップ上でそれを行うため、
回路を簡素化、小型化できる。また、高速処理可能、単
一電源で駆動可能、低消費電力駆動可能などのメリット
がある。
している。この特徴を活かすことで、使い捨て型内視鏡
(軟性鏡または硬性鏡)や安値内視鏡を実現できるの
で、これらの内視鏡はもちろん通常のビデオスコープに
このイメージセンサ(人工網膜チップ)を使うことがで
きるのは当然である。
いる。 ・画像の輪郭抽出、ホワイトバランス、エッジ強調、彩
度調整、ガンマ補正機能内臓、A/D変換機能内蔵 ・高感度、高画質 ・小サイズパッケージ ・ノイズ低減回路(相関二重サンプリング)内蔵可能 センサのタイプとしては、QCIF(QSIF)サイズ、160×144
サイズ、CIF(SIF)サイズ、VGAタイプ、SVGAタイプ、XGA
タイプなど各種考えられるが、本発明のような無線通信
タイプのカプセル型内視鏡には、飲みやすさと無線電送
速度・消費電力の点で「QCIF(QSIF)サイズ」、「160×1
44サイズ」、「CIF(SIF)サイズ」の小さなものが特に適
している。
サの2倍の解像度を実現することができる、シリコン内
に3つのフォトディテクター(受光層)を奥行き(縦)
方向に配置し、シリコン内で光の波長により吸収される
層が異なることを利用し、1画素でRGBの各色信号を得
るカラーイメージセンサである。3CCDや3ショット
カメラの長所を通常の単板センサで実現したものであ
る。
実施することで、従来型並に安価に作れるという優れた
メリットがある。前記カラーイメージセンサの各色信号
の読み出し方式は、数画素のデータをまとめて読み出す
VPS(Variable Pixel Size)方式である。これにより、ピ
クセルサイズの変更が可能になるというメリットがあ
る。また、静止画像撮影時の高感度化や、ビデオ撮影
(動画撮影)に必要な高速読み出しが実現可能というメ
リットもある。
ーパスフィルターを省いて使用可能であり、本方式のカ
ラーイメージセンサは、小型・省電力が必要なカプセル
型医療装置に適している。また、通常型のビデオスコー
プにも適している。
拠の無線技術を使っているが、これに限定されず、現在
開発中の広帯域を利用するパルスを使った無線技術を用
いてもよく、これを利用することによって以下のような
優れたメリットが出せる。・電波を広帯域に拡散するこ
とができ、その電波出力が雑音レベルに近くなる。
となる。加えて狭帯域通信のようにキャリア周波数を持
たないため信号を直接解析することが可能であり、例え
ば到達時間を測ることにより距離情報が精度よく取り出
しやすい特徴がある。
しても精度が良くなることになる。最近ではパルス無線
の代表的なものとしてUWB(Ultra Wideb
and)技術が発表され、製品化されている。
に組み込むと、例えば人体を透過しやすい波長の長い周
波数を使うことができる。人体の透過率が高くなれば必
要な出力電力をよりいっそう下げることができ、ひいて
は無線通信装置の消費電力を抑えることが可能となる。
になる。 (第2の実施の形態)次に図5を参照して本発明の第2
の実施の形態を説明する。図5は第2の実施の形態のカ
プセル型内視鏡3Bを示す構成図である。
セル型内視鏡3における肉厚が均一な透明カバー17の
代わりに、中央側の肉厚を大きくした透明カバー17B
を採用している。
範囲内の内面の曲率半径Riは例えば5.5mmで、そ
の曲率半径Riの中心位置が対物光学系23の入射瞳位
置34に一致するようにしている。
の角度θ内の外面の曲率半径Roは、例えば5.5mm
であり、その曲率半径Riの中心位置は対物光学系23
の入射瞳位置34より光軸上で前方(この場合には0.
5mm)の位置となっている。
における視野範囲の境界部分より外側(周辺側)は、例
えばその一方の面、具体的には内面側を、曲率半径Ri
(=Ro)からそれより小さい、例えば3mmの曲率半
径Rsに繋げて、均一な肉厚にしてから外装カバー16
の前端で嵌合させて接着し、内部を水密構造にしてい
る。この場合には、他方の外面側は曲率半径Roとなっ
ている。
ジャ24の前面はカバーガラス41で覆うようにしてい
る。本実施の形態では、透明カバー17Bにおける中央
側程その肉厚を大きくして、透明カバー17Bが破損す
ることを有効に防止できる強度に設定している。
態で説明したように透明カバー17Bの内面で反射され
た光は入射瞳位置34以外の所に向かうので、視野範囲
の角度θ内には殆ど入らない。
に対して滑らかにその肉厚が大きくなるように繋げるこ
とで、透明カバー17B内の反射光が透明カバーの中を
通って周辺位置から抜けるようにすることで、さらに不
要光が撮像手段に入りにくくし、良好な観察画像を得る
ことができるようにしている。
等から出射して透明カバー17Bの内面を通過し、透明
カバー17Bの外面で反射した一部の照明光は、再び透
明カバー17Bの内面に入射する。このとき、透明カバ
ー17Bの持つ屈折率と空気層の屈折率の関係によって
決まる全反射角を満たす角度で入射する前記外面からの
反射光は、前記透明カバー17Bの内面で全反射して更
に再び前記透明カバー17Bの外面へ入射する。
ティングが施されている場合には、厳密にはコーティン
グ面の屈折率を考慮する必要があるが、ここでは簡単の
ため省略する。
の反射光が、前記透明カバー17Bの内面と外面で全反
射を繰り返えす。図6に示すように全反射を繰り返えし
た場合の反射角は周辺部側ほど小さくなるので、周辺部
側で透明カバー17Bから外部に抜けるようになる。
で反射されて、その透明カバー17Bの外面及び内面で
多重反射するような場合でも、その光が対物光学系23
に入射するのを有効に防止ないしは軽減できる。
透明カバー17B内部から空気層へ抜けるように、透明
カバー17Bの外面と内面の曲率や、その屈折率を設定
すれば、前記透明カバー17Bの外面からの反射光が視
野内フレアとして観察に悪影響を及ぼす事を防止でき
る。
ラスの厚みが変化することを考慮して結像面での光学的
な諸収差の補正をしているので、このような形状のカバ
ーガラスを用いても良好な観察画像が得られることはい
うまでもない。
る。本実施の形態によれば、透明カバー17Bの内面の
曲率中心と入射瞳位置34とが殆ど一致しているので、
透明カバー17Bの内面による反射光が対物光学系23
に入射するのを有効に防止できる。
した光も、視野範囲の外側部分で抜け易くしているの
で、やはり対物光学系23に入射される不要光を軽減す
ることができる。また、落下させるような衝撃が加えら
れても透明カバー17Bが破損するのを有効に防止でき
る。
の構成図である。このカプセル型内視鏡3Cでは、透明
カバー17Cはその内面の曲率半径Riが視野範囲の周
辺付近までは、例えば6mmに設定され、その曲率の中
心位置に対物光学系23の入射瞳位置34が一致するよ
うに設定され、また、外面の曲率半径Roが視野範囲の
周辺付近までは、例えば5.5mmに設定され、その中
心位置は入射瞳位置34より前方に設定されている。
7Cにおける視野範囲の境界付近より外側(周辺側)
は、例えばその内面側を、曲率半径Ri(=Ro)から
それより小さい、例えば3mmの曲率半径Rsに繋げ
て、均一な肉厚にしてから外装カバー16の前端で嵌合
させて接着し、内部を水密構造にしている。
による照明光が透明カバー17C内面で反射されても対
物光学系23に入射されるのを有効に防止できる。ま
た、透明カバー17Cの中央側の肉厚を大きくしている
ので、破損するのを有効に防止できる。
セル型内視鏡3D及び3Eの構成図である。このカプセ
ル型内視鏡3D、3Eでは、透明カバー17D、17E
の外面の曲率半径Ro(具体的には]RO=5.5m
m)の中心位置が入射瞳位置34になるように設定し、
内面の曲率半径Riの中心位置は入射瞳位置34よりも
光軸上で後方位置に設定している。
率半径Riは5.5mmに設定され、透明カバー17E
の内面の曲率半径Riは6.0mmに設定されている。
第2及び第3変形例では、白色LED25からの照明光
が透明カバー17D或いは17Eの内面で反射するのを
有効に反射防止コート35で防止している。また、外面
で反射した場合には、対物光学系23には入射しないよ
うにできる。 (第3の実施の形態)図10(A)は本発明の第3の実
施の形態のカプセル型内視鏡51の断面図である。図1
0(B)は被写体側からカプセル内に配置された対物光
学系を正面視したときに、撮像手段と照明手段の位置関
係を示した図である。このカプセル型内視鏡51は筒状
でその先端側をほぼ半球形状にした透明な前カバー52
と、筒形状でその後端をほぼ半球形状にした後カバー5
3との後端及び前端を嵌合させてその内部に水密構造の
カプセル容器を形成し、その内部に対物光学系54等を
収納している。
1レンズ枠55と第2レンズ枠56とにそれぞれ第1レ
ンズと第2レンズを取り付けて形成した対物光学系54
が配置され、その結像位置には基板57の前面に取り付
けたCMOSイメージャ58が配置されている。
て固定された基板59には白色LED60が取り付けら
れている。図10(B)に示されるように、白色LED
60は対物光学系の光軸101を中心にしてリング状に
配置されており、CMOSイメージャ58の撮像面10
0の撮像に使用されないエリアと重なっている。
57は接続部61で駆動処理回路62を形成し、電気部
品が実装された基板に電気的に接続されている。また、
この駆動処理回路62を形成する基板の背面にはメモリ
等を実装した記憶回路63を構成する基板が接続部64
で接続するようにして配置されている。
は無線通信回路65を構成する基板が接続部66で接続
するようにして配置されている。さらにこの無線通信回
路65を構成する基板の背面にはボタン型の2つの電池
67が配置されている。
隣接してアンテナ68が配置されている。また、電池6
7は、例えばその負極が無線通信回路65等のグランド
に接続され、無線通信回路65等の(負の)電源端には
図示しないリードで接続されている。また、無線通信回
路65等の(正の)電源端はバネ状接点部材71のリー
ド部の一端と接続されている。
部分で一方の接点部71aとなり、この接点部71aに
近接するようにして電池67の正極に接続された他方の
接点部71bとの間に絶縁性の板73が介挿されて、O
FFの状態に設定されている。
に設けた弁部(或いはゴム栓部)74の小さな切り欠き
を通して外部に露出し、この絶縁性の板73を引き抜く
ことにより接点部71a、71bは接触してONとな
る。また、弁部74は閉じて水密を保持する(この様子
は図11(A)、(B)で示している)。
分の内面及び外面は、その視野範囲の周辺付近までは一
定の曲率半径Ri及びRoに設定されている。本実施の
形態では、例えばRi=6.0mm及びRo=6.5m
mに設定されている。
対物光学系54の入射瞳75の位置となるように設定さ
れている。なお、本実施の形態では前カバー52の肉厚
は均一にしている。
面の曲率半径Rpを曲率半径Ri及びRoより小さい値
(具体的にはRs=4.0mm)に設定してその外径部
分側と滑らかに繋ぐようにしている。なお、本実施の形
態ではこのカプセル型内視鏡51の外径Dを11mmに
設定している。
面はその表面を粗面76等にすることにより反射防止す
る機能を持たせている。本実施の形態においても、第1
の実施の形態と同様に、照明光が前カバー52の内面や
外面で反射しても、その反射光が対物光学系54に入射
するのを有効に防止できる。つまり、不要な光が対物光
学系54に入射するのを有効に防止でき、良好な画像を
得ることができる。
た対物光学系を正面視したときに、対物光学系の光軸1
01を中心として白色LED60が、CMOSイメージ
ャ58の撮像面100のうち撮像に使用されないエリア
と重なるようにしたことにより、被写体と前カバー52
が密着して、視野周辺から視野外にかけて適正な照度が
得られなくなった場合にも、観察画像に影響を与えずに
観察を行うことができる。 (第4の実施の形態)図11(A)は本発明の第3の実
施の形態のカプセル型内視鏡81の断面図である。な
お、図11(B)には板を引き抜いてONにした状態が
示されている。図11(C)は被写体側からカプセル内
に配置された対物光学系を正面視したときに、撮像手段
と照明手段の位置関係を示した図である。図11(D)
は第4実施例の変形例において被写体側からカプセル内
に配置された対物光学系を正面視したときに、撮像手段
と照明手段の位置関係を示した図である。
端を丸くして閉塞した外装カバー82の前端に略半球形
状の透明カバー83を嵌合させて接着等して、その内部
を水密構造にし、対物光学系84等を収納している。
第1レンズ枠85と第2レンズ枠86とにそれぞれ第1
レンズと第2レンズを取り付けて形成した対物光学系8
4が配置され、その結像位置には基板87の前面に設け
た凹部の平面部にCCD88が配置されている。
ズ枠86の筒部に固定される基板90には白色LED9
1が取り付けられている。図11(C)に示されるよう
に、白色LED91は対物光学系の光軸101を中心に
して白色LED91と対称な領域(図中斜線部)がCC
D88のオプティカルブラック部に重なるように配置さ
れている。オプティカルブラック部は、撮像面100の
画素上に遮光マスクが施されたエリアであって、撮像に
は使用されないエリアである。
場合、図11(D)のように白色LED91を配置する
ことが可能である。CCD88’には、オプティカルブ
ラック部と信号読み出し部があり、これらの部分は撮像
には使用されない。そこで、白色LED91は対物光学
系の光軸101を中心にして白色LED91と対称な領
域(図中斜線部)が上記の撮像に使用されない部分と重
なるように配置されている。なお図中では説明のため
に、白色LED91と対称な領域を斜線で示したが、実
際には斜線領域にも白色LED91が配置されている。
は電気部品を実装した駆動処理&記憶回路92を形成す
る基板が配置され、さらにその背面には無線通信回路9
3を構成する基板が配置されている。この基板の両面に
はチップ部品94等が実装されている。
面側にはボタン型の電池67が配置されている。また、
駆動処理回路62を形成する基板に隣接する側部にはア
ンテナ95が配置されている。
と同様にバネ状接点部材71と接続され、その接点部7
1aと対向する接点部71bとの間に絶縁性の板73が
介挿されて、OFFの状態に設定され、図11(B)に
示すように絶縁性の板73を引き抜くことにより接点部
71a、71bは接触してONとなる。
形状部分の内面及び外面は、その視野範囲内では一定の
曲率半径Ri及びRoに設定されている。本実施の形態
では、例えばRi=4.5mm及びRo=5.0mmに
設定されている。
対物光学系84の入射瞳位置96となるように設定され
ている。なお、本実施の形態では透明カバー83の肉厚
は均一にしている。
付近から平面に近い形状で周辺側に延出され、外径部分
に近い付近ではその外面の曲率半径Rpを曲率半径Ri
より小さい値(具体的にはRp=3.0mm)に設定し
てその外径部分側と滑らかに繋ぐようにしている。な
お、本実施の形態ではこのカプセル型内視鏡81の外径
Dは11mmに設定している。
85は筒形状であり、その第1のレンズ枠85に取り付
けた第いレンズの前面は入射瞳位置96の周囲を遮光性
の薄板或いは塗料で遮光して明るさ絞り97を形成して
いる。
の外径Dに対して、その前面側での曲率半径を外径Dの
半径よりも小さくしているので、その全長を短くするこ
とができる。
実施の形態とほぼ同様である。なお、例えば図2(A)
において、外装ケース16内に対物光学系23を含む内
蔵物を収納し、透明カバー17の後端部分を外装ケース
16の先端部分に嵌合させて接着剤で密閉固定する場
合、その密閉固定前に嵌合する部分を前後に調整するこ
とにより、対物光学系23の入射瞳位置34が透明カバ
ー17の曲率半径Ri、Roの中心位置となるように調
整した後、接着剤で固定するようにしても良い。
との嵌合部分で対物光学系23の入射瞳位置34が透明
カバー17の曲率半径Ri、Roの中心位置に位置合わ
せする手段に利用しても良い。このようにして位置合わ
せする手段を設けることにより、対物光学系23の入射
瞳位置34を精度良く透明カバー17の曲率半径Ri、
Roの中心位置に位置合わせすることができる。
光学機器を用いて行っても良いし、実際に照明及び撮像
を行ってフレアなどの影響が最も少ない位置に設定する
ようにしても良い。なお、第1の実施の形態で位置合わ
せする構造を説明したが、他の実施の形態に利用しても
良い。 (第5の実施の形態)図12(A)は本発明の第5実施
例のカプセル型内視鏡の先端部分の断面図である。図1
2(B)は被写体側からカプセル内に配置された対物光
学系を正面視したときに、撮像手段と照明手段の位置関
係を示した図である。図12(C)は第5実施例の変形
例において被写体側からカプセル内に配置された対物光
学系を正面視したときに、撮像手段と照明手段の位置関
係を示した図である。
物光学系を含んだ撮像手段と、照明手段と、をもって発
明の主要な構成をなすので、それ以外の部分は省略して
説明する。
は、図12(A)に示すように透明カバー110を半球
形状にすると共に、その内側に配置される対物光学系1
12はその入射瞳が透明カバー110の曲率の中心位置
に位置するようにして収納固定されている。対物光学系
112の結像面にはCCD113の撮像面100が配置
されている。対物光学系112の周囲には白色LED1
11が取り付けられている。
体側からカプセル内に配置された対物光学系を正面視し
たときに、対物光学系112を通して撮像面100に擬
似的に投影された電気マスク114の外側の領域(図中
斜線部)と、対物光学系の光軸101を中心として白色
LED111と対称な領域が重なるように白色LED1
11とCCD113の位置関係を決めつつカプセル型内
視鏡の小型化が図られている。本実施例では、白色LE
D111と対象な領域にも白色LEDを配置した。上記
電気マスク114は円形であって、対物光学系112の
歪曲収差が補正されているために撮像面100には円形
のまま投影されている。電気マスク114の外側の領域
(図中斜線部)は撮像に使用されるエリアであるが、画
像処理の時点で電気的にマスクされるため、このエリア
に結像した被写体の像は画像化されない。
(C)に示した。第5実施例の変形例において、電気マ
スク114は8角形状であり、対物光学系112が負の
歪曲収差を発生させているために撮像面100には対物
光学系の光軸101の方向に歪んだ8角形が投影されて
いる。白色LED111は、対物光学系の光軸101を
中心として対称な領域が電気マスク114の外側の領域
(図中斜線部)と重なるように、CCD113の対角方
向に4箇所配置されている。
透明カバー17が密着して、視野周辺から視野外にかけ
て適正な照度が得られなくなった場合にも、観察画像に
影響を与えずに観察を行うことができる小型のカプセル
型内視鏡を提供することができる。 (第6の実施の形態)また、上述の説明では、対物光学
系(第5の実施の形態では112)は単眼撮像を行う例
であったが、視差を有する立体撮像を行う左右の対物光
学系等を備えたカプセル型内視鏡に適用する場合には、
透明カバーの曲率半径の中心位置に照明手段の射出瞳を
配置し、その周囲に複数の対物光学系を配置しても良
い。
カプセル型内視鏡の主要部の構成を示した断面図であ
る。図13(B)は被写体側からカプセル内に配置され
た対物光学系を正面視したときに、撮像手段と照明手段
の位置関係を示した図である。本実施の形態におけるカ
プセル型内視鏡は、図13(A)に示すように透明カバ
ー120を半球形状にすると共に、白色LED122の
前方に配置される光拡散手段123の射出瞳が透明カバ
ー120の曲率の中心位置に位置するようにして収納固
定されている。白色LED122の周りには対物光学系
125、126が配置され、それぞれの結像面にはCC
D127、128の撮像面100、100’が配置され
ている。また、光拡散手段123の中心軸117を含ん
で、図面と垂直な面内に中心軸をもった、図示されない
白色LED129a、129bが上記中心軸117と平
行に配置されている。
側からカプセル内に配置された対物光学系を正面視した
ときに、対物光学系125を通して撮像面100に擬似
的に投影された電気マスク130の外側の領域と、対物
光学系の光軸118、を中心として白色LED129
a、129bと対称な領域131a、131bが重なる
ように配置されている。同様に、対物光学系126を通
して撮像面100’に擬似的に投影された電気マスク1
30’の外側の領域と、対物光学系の光軸119、を中
心として白色LED129a、129bと対称な領域1
31a’、131b’が重なるように配置されている。
段を備えたカプセル型内視鏡においても、被写体と透明
カバー120が密着して、視野周辺から視野外にかけて
適正な照度が得られなくなった場合に、観察画像に影響
を与えずに観察を行うことができる。 (第7の実施の形態)図14(A)は複数の対物光学系
を備えた別のカプセル型内視鏡の主要部の構成を示した
断面図である。図14(B)は被写体側からカプセル内
に配置された対物光学系を正面視したときに、撮像手段
と照明手段の位置関係を示した図である。本実施の形態
におけるカプセル型内視鏡は、図14(A)に示すよう
に透明カバー141を半球形状にすると共に、白色LE
D142の前方に配置される光拡散手段143の射出瞳
が透明カバー141の曲率の中心位置に位置するように
して収納固定されている。
44、145が配置され、それぞれの結像面には共通の
CCD146の撮像面100が配置されている。また、
光拡散手段143の中心軸140を含んで、図面と垂直
な面内に中心軸をもった、図示されない白色LED14
9a、149bが上記中心軸140と平行に配置されて
いる。
側からカプセル内に配置された対物光学系を正面視した
ときに、対物光学系144を通して撮像面100に擬似
的に投影された電気マスク150の外側の領域かつ対物
光学系145を通して撮像面100に擬似的に投影され
た電気マスク150’の外側の領域と対物光学系の光軸
147を中心として白色LED149a、149bと対
称な領域151a、151bが重なるように配置されて
いる。同様に、対物光学系144を通して撮像面100
に擬似的に投影された電気マスク150の外側の領域か
つ対物光学系145を通して撮像面100に擬似的に投
影された電気マスク150’の外側の領域と対物光学系
の光軸148を中心として白色LED149a、149
bと対称な領域151a’、151b’が重なるように
配置されている。
段を備えたカプセル型内視鏡においても、被写体と透明
カバー141が密着して、視野周辺から視野外にかけて
適正な照度が得られなくなった場合に、観察画像に影響
を与えずに観察を行うことができる。
合わせて構成される実施の形態も本発明に属する。ま
た、すべての実施例において、前記透明カバーの内面に
反射防止コーティングを施すことは、視野内に直接入射
する観察に不要な光を減少させる以外に、視野外から該
透明カバーの内面を経由して間接的に対物光学系に入射
する観察に不要な光をも減少させる利点をもっている。
カバーの外面に撥水性のコーティングを施すことで、観
察中に該透明カバーの外面に異物が付着して観察の妨げ
になるのを防ぐことができる。
カバーと対物レンズの光学材料として、鉛や砒素など環
境に対して有害な成分を含まないものを使用すべきであ
ることは言うまでもない。これらの素材は人体に対して
も安全であって、しかも廃棄処分コストを低減すること
ができる。
照明手段による照明光が透明カバーで反射されたような
場合には、その不要な光が対物光学系に入射されるのを
有効に防止でき、さらに被写体と透明カバーが密着し
て、視野周辺から視野外にかけて適正な照度が得られな
くなった場合にも、観察画像に影響を与えずに観察を行
うことができる。
型内視鏡装置等の構成を示す図。
見た基板など示す図。
面の球心位置に設定し、その位置以外に照明手段を配置
した場合の作用説明図。
鏡の構成を示す断面図。
断面図。
断面図。
断面図。
視鏡の構成を示す断面図。
視鏡の構成を示す断面図。
視鏡の構成を示す断面図。
視鏡の構成を示す断面図。
視鏡の構成を示す断面図。
っているときのカプセル型内視鏡の状態を示す断面図。
Claims (11)
- 【請求項1】 少なくとも、被写体を照明する照明手段
と、前記被写体を撮像する撮像手段と、前記照明手段と
前記撮像手段を覆う透明カバーとを含んだカプセル型の
内視鏡であって、 前記撮像手段は対物光学系と撮像素子を備え、前記対物
光学系の入射瞳位置が前記透明カバーの曲率中心位置と
ほぼ一致して配置され、前記被写体側からカプセル内に
配置された対物光学系を正面視したときに、前記対物光
学系の光軸を中心として前記照明手段と対称な領域が、
前記撮像素子の撮像面のうち撮像に使用されないエリア
と重なるように前記照明手段が配置されていることを特
徴とするカプセル型内視鏡。 - 【請求項2】 少なくとも、被写体を照明する照明手段
と、前記被写体を撮像する撮像手段と、前記照明手段と
前記撮像手段を覆う透明カバーとを含んだカプセル型の
内視鏡であって、 前記撮像手段は対物光学系と撮像素子を備え、前記対物
光学系の入射瞳位置が前記透明カバーの曲率中心位置と
ほぼ一致して配置され、前記被写体側からカプセル内に
配置された対物光学系を正面視したときに、前記対物光
学系の光軸を中心として前記照明手段と対称な領域が、
前記撮像素子の撮像面のうち画像化に使用されないエリ
アと重なるように前記照明手段が配置されていることを
特徴とするカプセル型内視鏡。 - 【請求項3】 前記画像化に使用されないエリアは、画
像処理時に電気的に施されるマスク領域と一致すること
を特徴とする請求項2に記載のカプセル型内視鏡。 - 【請求項4】 少なくとも、被写体を照明する照明手段
と、前記被写体を撮像する撮像手段と、前記照明手段と
前記撮像手段を覆う透明カバーとを含んだカプセル型の
内視鏡であって、 前記照明手段は照明拡散手段と発光素子を備え、前記照
明拡散手段の射出瞳が前記透明カバーの曲率中心位置と
ほぼ一致して配置されていることを特徴とするカプセル
型内視鏡。 - 【請求項5】 前記撮像手段は複数の対物光学系と1つ
の撮像素子を備えていることを特徴とする請求項4に記
載のカプセル型内視鏡。 - 【請求項6】 少なくとも、被写体を照明する照明手段
と、前記被写体を撮像する撮像手段と、前記照明手段と
撮像手段を覆う透明カバーとを含んだカプセル型の内視
鏡であって、 前記撮像手段は複数の対物光学系と1つの撮像素子を備
え、前記照明手段は照明拡散手段と発光素子を備え、前
記照明拡散手段の射出瞳が前記透明カバーの曲率中心位
置とほぼ一致して配置されており、かつ、前記被写体側
からカプセル内に配置された対物光学系を正面視したと
きに、前記照明手段が、前記撮像素子の撮像面のうち画
像化に使用されないエリアと重なるように配置されてい
ることを特徴とするカプセル型内視鏡。 - 【請求項7】 前記画像化に使用されないエリアは、画
像処理時に電気的に施されるマスク領域と一致すること
を特徴とする請求項6に記載のカプセル型内視鏡。 - 【請求項8】 少なくとも、被写体を照明する照明手段
と、前記被写体を撮像する撮像手段と、前記照明手段と
前記撮像手段を覆う透明カバーとを含んだカプセル型の
内視鏡であって、 前記撮像手段は対物光学系と撮像素子との組合わせを複
数備え、前記照明手段は照明拡散手段と発光素子を備
え、前記照明拡散手段の射出瞳が前記透明カバーの曲率
中心位置とほぼ一致して配置されており、かつ、前記被
写体側からカプセル内に配置された対物光学系を正面視
したときに、前記対物光学系のそれぞれの光軸を中心と
して前記照明手段と対称な領域が、前記撮像素子の撮像
面のうち画像化に使用されないエリアと重なるように前
記照明手段が配置されていることを特徴とするカプセル
型内視鏡。 - 【請求項9】 少なくとも、被写体を照明する照明手段
と、前記被写体を撮像する撮像手段と、前記照明手段と
前記撮像手段を覆う透明カバーとを含んだカプセル型の
内視鏡であって、 前記撮像手段は対物光学系と撮像素子を備え、前記被写
体側からカプセル内に配置された対物光学系を正面視し
たときに、前記対物光学系の光軸を中心として前記照明
手段と対称な領域が、前記撮像素子の撮像面のうち撮像
に使用されないエリアと重なるように前記照明手段が配
置されていることを特徴とするカプセル型内視鏡。 - 【請求項10】 少なくとも、被写体を照明する照明手
段と、被写体を撮像する撮像手段と、前記照明手段と前
記撮像手段を覆う透明カバーとを含んだカプセル型の内
視鏡であって、 前記撮像手段は対物光学系と撮像素子を備え、前記被写
体側からカプセル内に配置された対物光学系を正面視し
たときに、前記対物光学系の光軸を中心として前記照明
手段と対称な領域が、前記撮像素子の撮像面のうち画像
化に使用されないエリアと重なるように前記照明手段が
配置されていることを特徴とするカプセル型内視鏡。 - 【請求項11】 前記画像化に使用されないエリアは、
画像処理時に電気的に施されるマスク領域と一致するこ
とを特徴とする請求項10に記載のカプセル型内視鏡。
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