JP2004129949A

JP2004129949A - カプセル内視鏡

Info

Publication number: JP2004129949A
Application number: JP2002299348A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Kagawa; 香川　一郎; Jun Matsumoto; 松本　潤; Toshiyuki Nihei; 仁平　敏幸; Kazutaka Nakatsuchi; 中土　一孝; Takeaki Nakamura; 中村　剛明
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2002-10-11
Filing date: 2002-10-11
Publication date: 2004-04-30

Abstract

【課題】組み立て性が良く、小型化され、１８０°の視野範囲が得られる実用性の高いカプセル内視鏡を提供する。
【解決手段】カプセル内視鏡１は、カプセル型カバー１０の内部に、ボールセミコンダクタ１１、鉄芯１２、バネコイル１３、電磁石１４及び発光ダイオード（ＬＥＤ）１５を収納したものである。カプセル型カバー１０は、本体カバー２１と透明カバー２２とから構成される。ボールセミコンダクタ１１は、透明カバー２２側の半球をＣＣＤ撮像素子画素面３１にすることで、視野が１８０°で得られる。透明カバー２２は、透明な材質を非球面レンズとして形成したもので、ＣＣＤ撮像素子画素面３１の対物光学系と兼用している。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は外形がカプセル状に形成され単体で体腔内に挿入されて体腔内の撮像を行うカプセル内視鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のファイバースコープや電子内視鏡は、人体に配置した走査部や画像モニター装置と、人体に導入される撮像ヘッド部分とが可撓管でつながれている構成となっている。このような装置では、被験者の苦痛を軽減するために撮像ヘッドの小型化や細径化が計られても、管が被験者の喉を通る苦痛を根本的になくすことができない。
【０００３】
そこで近年、カプセル内視鏡と呼ばれる、管のないカプセル状の撮像ヘッドと隔離された画像モニター部を有する電子内視鏡装置が提案されている。しかしながら、このような従来のカプセル内視鏡の提案内容はアイデアに過ぎず、実際の製造、使用する段階に至っていない。
【０００４】
特に、カプセル内視鏡としては、体腔内ではカプセル側面が体腔内壁面に接するから側視や直視の観察光学系が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１１２７０９号公報（第２−４頁、図１−１１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のカプセル内視鏡の技術では、撮像素子が平面ＣＣＤチップまたはＭＯＳイメージセンサーであり、その周辺に照明系も設置するが、視野が狭く、撮像範囲は限定されている。視野を大きくすると該平面ＣＣＤチップまたは該ＭＯＳイメージセンサーの大面積化でカプセル内視鏡の外径大型化を招いて被験者の苦痛が増す。
【０００７】
また、従来のカプセル内視鏡の対物光学系のレンズ群は、平面ＣＣＤチップまたはＭＯＳイメージセンサーの前面に配置してピントを合わせるため、複雑なピント出し機構を設ける必要があり、外径が大型化するという問題があった。
【０００８】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、組み立て性が良く、小型化され、１８０°の視野範囲が得られる実用性の高いカプセル内視鏡を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため請求項１に記載のカプセル内視鏡は、被写体を照明するための照明光を発光する発光手段と、前記照明光を被写体へ照射するように配光する光学材料からなる照明光学手段と、前記照明光が照射された前記被写体からの反射光が入射する面を略半球面形状に成形した光学材料からなる観察光学手段と、前記観察光学手段を透過した前記反射光を受光して撮像信号を生成可能に構成された撮像手段と、この撮像手段に設けられ、前記観察光学手段の略半球面形状に相似した形状の外表面を有し、前記反射光を光電変換して電気信号を出力する半球状受光面と、を具備したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載のカプセル内視鏡は、請求項１に記載のカプセル内視鏡であって、前記撮像手段から出力された前記撮像信号に所定の処理を施して無線送信する無線送信手段と、前記発光手段、前記撮像手段および前記無線送信手段を収容可能な内部空間を有する所定の長さの略カプセル形状に形成された外装手段と、をさらに具備し、前記外装手段の一端部に前記観察光学手段を配し、該外装手段と該観察光学手段の双方によってカプセル形状に形成されたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載のカプセル内視鏡は、請求項１または２記載のカプセル内視鏡であって、前記観察光学手段は、前記半球状受光面のほぼ全表面に対して前記反射光を出射可能とするように構成した非球面レンズからなることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載のカプセル内視鏡は、請求項１乃至３のいずれか一つに記載のカプセル内視鏡であって、前記照明光学手段と前記観察光学手段とは単一の非球面レンズからなることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係るカプセル内視鏡の断面図である。
（構成）
図１において、カプセル内視鏡１は、カプセル型カバー１０の内部に、ボールセミコンダクタ１１、鉄芯１２、バネコイル１３、電磁石１４及び発光ダイオード（ＬＥＤ）１５を収納したものである。
【００１４】
カプセル型カバー１０は、本体カバー２１と透明カバー２２とから構成される。
本体カバー２１は一端が円形の開口部２３からなり、他端側がドーム状に形成されている。本体カバー２１の開口部２３の中には、鉄芯１２、バネコイル１３及び電磁石１４が取り付けられている。ボールセミコンダクタ１１は鉄芯１２の一端に取り付けられている。本体カバー２１の開口部２３には透明カバー２２が取り付けられている。
【００１５】
ボールセミコンダクタ１１は、透明カバー２２側の半球をＣＣＤ撮像素子画素面３１にすることで、１８０°の視野を得ている。
【００１６】
ボールセミコンダクタ１１の他の半球３２は、走査を制御する走査手段と、出力信号を処理する信号手段とを集積回路化したものである。
【００１７】
ボールセミコンダクタ１１の後端側には、透明カバー２２の光軸方向に沿って鉄芯１２が配置している。鉄芯１２は本体カバー２１に対して透明カバー２２の光軸方向に沿ってスライド可能な状態で取り付けられている。本体カバー２１内側の鉄芯１２の後側の位置には、突起１６が固定して設けられている。鉄芯１２にはバネコイル１３が設けられている。このバネコイル１３は、巻軸に鉄芯１２が挿入されされている。このバネコイル１３の一端はボールセミコンダクタ１１に取り付け、バネコイル１３の他端は突起１６に取り付けている。
【００１８】
バネコイル１３は、ボールセミコンダクタ１１を常時後方に付勢し、位置決め突起１６に鉄芯１２を押し当てるようになっている。これにより、バネコイル１３は、ボールセミコンダクタ１１を常時後方に付勢し、位置決め突起１６に鉄芯１２を押し当てるようになっている。
【００１９】
前記鉄芯１２の外周方向にはリング状の電磁石１４が設けられている。この電磁石１４によりボールセミコンダクタ１１を前後にスライドさせて焦点調節を行うようになっている。
【００２０】
カプセル内視鏡１のボールセミコンダクタ１１が配置された後方空間１７には、電源、薬液用のタンク、薬液を送出するポンプ、前記ボールセミコンダクタ１１の撮像信号に所定の処理を施して無線送信する無線送信手段１８、または他の装置を配置するように設けられたものである。
【００２１】
前記ボールセミコンダクタ１１と後方空間１７の間には発光ダイオード（ＬＥＤ）１５が設けられ、このＬＥＤ１１の外周に筒伏の導光体２４の基端側開口部が設けられている。ＬＥＤ１１は後方空間１７からの電源により駆動するようになっている。
【００２２】
この導光体２４の先端側開口部の前方は、透明カバー２２の縁部に設けられている。これにより、ＬＥＤ１１からの光が体腔内に透明カバー２２照射できるようになっている。
【００２３】
透明カバー２２は、透明な材質を非球面レンズとして形成したもので、ＣＣＤ撮像素子画素面３１の対物光学系と兼用している。
【００２４】
このような構成により、ＬＥＤ１１は被写体を照明するための照明光を発光する発光手段となっている。
【００２５】
透明カバー２２及び導光体２４は前記照明光を被写体へ照射するように配光する光学材料となっている。
【００２６】
透明カバー２２は、前記照明光が照射された前記被写体からの反射光が入射する面を略半球面形状に成形した光学材料からなる観察光学手段となっている。
【００２７】
透明カバー２２は、前記半球状受光面のほぼ全表面に対して前記反射光を出射可能とするように構成した非球面レンズになっている。
【００２８】
ボールセミコンダクタ１１は、前記観察光学手段を透過した前記反射光を受光して撮像信号を生成可能に構成された撮像手段となっている。
【００２９】
ＣＣＤ撮像素子画素面３１は、この撮像手段に設けられ、前記観察光学手段の略半球面形状に相似した形状の外表面を有し、前記反射光を光電変換して電気信号を出力する。
【００３０】
本体カバー１１は、前記発光手段、前記撮像手段および無線送信手段を収容可能な内部空間を有する所定の長さの略カプセル形状に形成された外装手段となっている。
【００３１】
カプセル型カバー１０は、前記本体カバー１１の一端部には前記透明カバー２２を配し、該本体カバー１１と該透明カバー２２の双方によってカプセル形状に形成されている。
【００３２】
（作用）
第１の実施の形態において、カプセル内視鏡１が体腔内に挿入された状態で、ＬＥＤ１１の照明光は、導光体２４及び透明カバー２２を介して被写体を照明する。照明光が照射された前記被写体からの反射光は、透明カバー２２によってＣＣＤ撮像素子画素面３１に結像され、光電変換して電気信号に変換され、無線送信手段１８により被検体の体腔内から体外の医療機器に送信され、モニタ等に映像表示される。
【００３３】
（効果）
第１の実施の形態によれば、透明カバー２２が照明用及び観察用の光学手段を兼ねているので、組み立て性が良く、小型化され、透明カバー２２とＣＣＤ撮像素子画素面３１により、１８０°の視野範囲が得られるので、実用性の高いカプセル内視鏡を提供することが可能になる。また、カプセル内視鏡１を小型化且つ観察範囲を広くできることにより、カプセル内視鏡１を観察位置に対し体外から遠隔操作でカプセルの姿勢をコントロールしなくても良いという効果を奏する。
【００３４】
（第２の実施の形態）
図２は本発明の第２の実施の形態に係るカプセル内視鏡の断面図である。
（構成）
図２において、カプセル内視鏡２は、カプセル型カバー５０の内部に、前後一対のボールセミコンダクタ５１，６１、前後一対の鉄芯５２，６２、前後一対のバネコイル５３，６３、前後一対の電磁石５４，６４、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）５５及び電源５７を収納したものである。
【００３５】
カプセル型カバー５０は、本体カバー７１と透明カバー７２，８２とから構成される。
【００３６】
本体カバー７１は、短い筒状に形成され、一端及び他端が円形の前後の開口部７３，８３となっている。
【００３７】
本体カバー７１の開口部７３，８３の中には、それぞれ鉄芯５２，６２、バネコイル５３，６３及び電磁石５４，６４が取付が取り付けられている。ボールセミコンダクタ５１，６１はそれぞれ鉄芯５２，６２の一端に取り付けられている。本体カバー７１の開口部７３，８３には透明カバー７２，８２が取り付けられている。
【００３８】
ボールセミコンダクタ５１，６１は、それぞれ透明カバー７２，８２側の半球を図１と同様のＣＣＤ撮像素子画素面３１とし、他の半球３２も図１と同様の構成にしている。
【００３９】
ボールセミコンダクタ５１，６１の後端側には、それぞれ透明カバー７２，８２の光軸方向に沿って鉄芯５２，６２が配置している。鉄芯５２，６２は、それぞれ本体カバー７１に対して透明カバー７２，８２の光軸方向に沿ってスライド可能な状態で取り付けられている。本体カバー７１内側の鉄芯５２，６２の奥側の位置には、それぞれ突起５６，６６が固定して設けられている。鉄芯５２，６２にはそれぞれバネコイル５３，６３が設けられている。
【００４０】
バネコイル５３，６３は、それぞれボールセミコンダクタ５１，６１を常時後方に付勢し、位置決め突起５６，６６にそれぞれ鉄芯５２，６２を押し当てるようになっている。
【００４１】
前記鉄芯５２，６２の外周方向には、それぞれリング状の電磁石５４，６４が設けられている。この電磁石５４，６４は、それぞれボールセミコンダクタ５１，６１を前後にスライドさせて焦点調節を行うようになっている。
【００４２】
位置決め突起５６，６６の間には、電源５７や撮像信号に所定の処理を施して無線送信する無線送信手段が設けられている。
【００４３】
前記ボールセミコンダクタ５１，６１を含む前後の装置の中間には、患部を照明するためのＬＥＤ５５が設けられている。このＬＥＤ５５の外周には筒伏の導光体７４の中間位置の開口部が設けられている。
【００４４】
この導光体７４の両端部に透明カバー７２，８２が設けられ、ＬＥＤ５５からの光が体腔内に照射できるようになっている。
【００４５】
前記複数のＬＥＤ５５の間には、ＬＥＤ５５やボールセミコンダクタ５１，６１等を駆動する電源５７が設けられている。
【００４６】
透明カバー７２，８２は、透明な材質を非球面レンズとして形成したもので、それぞれボールセミコンダクタ５１，６１のＣＣＤ撮像素子画素面３１の対物光学系と兼用している。
【００４７】
（作用）　第２１の実施の形態において、カプセル内視鏡２が体腔内に挿入された状態で、ＬＥＤ５５の照明光は、導光体７４及び透明カバー７２，８２を介してカプセル内視鏡２の周り全体に拡がり、被写体を照明する。明光が照射された前記被写体からの反射光は、透明カバー７２，８２によってそれぞれボールセミコンダクタ５１，６１のＣＣＤ撮像素子画素面３１に結像され、光電変換して電気信号に変換され、無線送信手段により被検体の体腔内から体外の医療機器に送信され、モニタ等に映像表示される。
【００４８】
（効果）　第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果が得られるとともに、３６０°の視野範囲が得られるので、さらに実用性の高いカプセル内視鏡を提供することが可能になる。
【００４９】
［付記］
以上詳述したような本発明の前記実施の形態によれば、以下の如き構成を得ることができる。
【００５０】
（付記項１）　被写体を照明するための照明光を発光する発光手段と、
前記照明光を被写体へ照射するように配光する光学材料からなる照明光学手段と、
前記照明光が照射された前記被写体からの反射光が入射する面を略半球面形状に成形した光学材料からなる観察光学手段と、
前記観察光学手段を透過した前記反射光を受光して撮像信号を生成可能に構成された撮像手段と、
この撮像手段に設けられ、前記観察光学手段の略半球面形状に相似した形状の外表面を有し、前記反射光を光電変換して電気信号を出力する半球状受光面と、
を具備したことを特徴とするカプセル内視鏡。
【００５１】
（付記項２）　前記撮像手段から出力された前記撮像信号に所定の処理を施して無線送信する無線送信手段と、
前記発光手段、前記撮像手段および前記無線送信手段を収容可能な内部空間を有する所定の長さの略カプセル形状に形成された外装手段と、
をさらに具備し、
前記外装手段の一端部に前記観察光学手段を配し、該外装手段と該観察光学手段の双方によってカプセル形状に形成されたことを特徴とする付記項１に記載のカプセル内視鏡。
【００５２】
（付記項３）　前記観察光学手段は、前記半球状受光面のほぼ全表面に対して前記反射光を出射可能とするように構成した非球面レンズからなることを特徴とする付記項１または２記載のカプセル内視鏡。
【００５３】
（付記項４）　前記照明光学手段と前記観察光学手段とは、単一の非球面レンズからなることを特徴とする付記項１乃至３のいずれか一つに記載のカプセル内視鏡。
【００５４】
（付記項５）　前記観察光学手段、撮像手段及び半球状受光面は、前記カプセル内視鏡の前後一対で設けたことを特徴とする付記項１乃至４のいずれか一つに記載のカプセル内視鏡。
【００５５】
【発明の効果】
以上述べた様に本発明によれば、組み立て性が良く、小型化され、１８０°の視野範囲が得られるので、実用性が高く、カプセル内視鏡を小型化且つ観察範囲を広くできることにより、カプセル内視鏡を観察位置に対し体外から遠隔操作でカプセルの姿勢をコントロールしなくても良いという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るカプセル内視鏡の断面図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るカプセル内視鏡の断面図。
【符号の説明】
１　　　　　…カプセル内視鏡
１０　　　　…カプセル型カバー
１１　　　　…ボールセミコンダクタ
１２　　　　…鉄芯
１３　　　　…バネコイル
１４　　　　…電磁石
１５　　　　…発光ダイオード（ＬＥＤ）
１７　　　　…後方空間
１８　　　　…無線送信手段
２１　　　　…本体カバー
２２　　　　…透明カバー
２４　　　　…導光体
３１　　　　…ＣＣＤ撮像素子画素面
３２　　　　…半球

Claims

被写体を照明するための照明光を発光する発光手段と、
前記照明光を被写体へ照射するように配光する光学材料からなる照明光学手段と、
前記照明光が照射された前記被写体からの反射光が入射する面を略半球面形状に成形した光学材料からなる観察光学手段と、
前記観察光学手段を透過した前記反射光を受光して撮像信号を生成可能に構成された撮像手段と、
この撮像手段に設けられ、前記観察光学手段の略半球面形状に相似した形状の外表面を有し、前記反射光を光電変換して電気信号を出力する半球状受光面と、
を具備したことを特徴とするカプセル内視鏡。
前記撮像手段から出力された前記撮像信号に所定の処理を施して無線送信する無線送信手段と、
前記発光手段、前記撮像手段および前記無線送信手段を収容可能な内部空間を有する所定の長さの略カプセル形状に形成された外装手段と、
をさらに具備し、
前記外装手段の一端部に前記観察光学手段を配し、該外装手段と該観察光学手段の双方によってカプセル形状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のカプセル内視鏡。
前記観察光学手段は、前記半球状受光面のほぼ全表面に対して前記反射光を出射可能とするように構成した非球面レンズからなることを特徴とする請求項１または２記載のカプセル内視鏡。
前記照明光学手段と前記観察光学手段とは単一の非球面レンズからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載のカプセル内視鏡。