JP2008018254A - カプセル型内視鏡 - Google Patents

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Abstract

【課題】体内において、カプセル型内視鏡により薬剤の散布を行う際に、ノズルを、観察視野の妨げとならない位置に設けるようにしたカプセル型内視鏡を提供する。
【解決手段】対物光学系と撮像素子を備えた撮像ユニットと、照明手段と、がカプセルの内部において異なる軸上に配置されており、該撮像ユニットと該照明手段の物体側が透明となるように視野範囲が透明な透明カバーで密封したカプセル型内視鏡であって、前記カプセルの内部に薬剤貯蔵タンクが配置され、前記カプセルの外部に薬剤を散布するためのノズルが次の条件式を満たす位置に配置されている。 １５°≦β≦７５° ただし、βは対物光学系の光軸とノズルの噴射口の中心軸とのなす角度である。
【選択図】図６

Description

本発明は、生体内を検査する飲み込み型のカプセル型内視鏡に関する。
従来、カプセル型内視鏡としては、例えば、錠剤状の形態のカプセルの中に、対物光学系、照明手段、撮像素子、送信装置などを配置するとともに、これらの物体側を視野範囲が透明な半球状のカバー部材（以下、透明カバーという）で密封したものが知られている。このように構成されたカプセル型内視鏡では、透明カバーと対物光学系を通して撮像素子の受光面に取り込んだ体内の画像が信号化されて、送信装置を介して体外に送信される。そして、外部の受信装置で受信された画像が表示装置に表示され、検査に用いられる。
このようなカプセル型内視鏡の従来例が、次の特許文献１と特許文献２に記載されている。
特開２００３−３２５４４１号公報 特表２００３−５０１７０４号公報
特許文献１には、透明カバーの内側面を球面形状に形成するとともに、対物光学系の入射瞳の中心と透明カバーの曲率中心とを一致させたカプセル型内視鏡が開示されている。特許文献１に開示されたカプセル型内視鏡のように対物光学系の入射瞳の中心と透明カバーの内側面の曲率中心とを一致させると、照明手段から発した光線が透明カバーの内側面で反射して対物光学系の入射瞳へ到達するのを阻止でき、フレアの発生を防ぐことができる。
また、特許文献２には、透明カバーの内側面を焦点曲線を持つ形状に形成するとともに、焦点曲線を含む面上に焦点曲線上に沿って複数の照明手段を配置させた光学装置が開示されている。特許文献２に開示された光学装置のように、複数の照明手段を焦点曲線上に配置させると、照明手段から発した光線が透明カバーの内側面で反射して対物光学系でのフレアの発生を防ぐことができる。
しかし、このようなカプセル型内視鏡において、消化管などの管腔臓器内を移動しながら対物光学系の視野内に捉えられた臓器の内壁面を観察し病変と疑われる部位を発見したときに、カプセル型内視鏡に搭載した薬剤、例えば染色剤のような薬液をその部位に向けて散布することができるようにするためには、観察視野の妨げとならないような位置に薬液を噴射するためのノズルを設けなければならない。
また、このようなカプセル型内視鏡において、生体組織内に薬液を注入することができるようにするためには、観察視野の妨げとならないような位置に先端に穿刺針のついた送液チューブを設けなければならない。
本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたものであり、体内において、カプセル型内視鏡により薬剤の散布や注入を行う際に、ノズルや穿刺針を、観察視野の妨げとならない位置に設けるようにしたカプセル型内視鏡を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本願の第一の発明によるカプセル型内視鏡は、対物光学系と撮像素子を備えた撮像ユニットと、照明手段とをカプセルの内部の異なる光路上に配置し、これらの物体側を視野範囲が透明な透明カバーで密封したカプセル型内視鏡であって、前記カプセルの内部に薬剤貯蔵タンクが配置され、前記カプセルの外部に薬剤を散布するためのノズルが次の条件式を満たす位置に配置されていることを特徴としている。
１５°≦β≦７５°
ただし、βは対物光学系の光軸とノズルの噴射口の中心軸とのなす角度である。
また、上記目的を達成するため、本願の第二の発明によるカプセル型内視鏡は、対物光学系と撮像素子を備えた撮像ユニットと、照明手段とをカプセルの内部の異なる光路上に配置し、これらの物体側を視野範囲が透明な透明カバーで密封したカプセル型内視鏡であって、前記カプセルの内部に薬剤貯蔵タンクが配置され、前記カプセルには、穿刺針の突出口が、前記対物光学系の視野範囲の外側の位置であって、且つ、該突出口から押出された前記穿刺針の先端部が穿刺対象部位に接触する前に該対物光学系の視野範囲と重なる位置に設けられていることを特徴とする。
また、上記目的を達成するため、本願の第三の発明によるカプセル型内視鏡は、対物光学系と撮像素子を備えた撮像ユニットと、照明手段とをカプセルの内部の異なる光路上に配置し、これらの物体側を視野範囲が透明な透明カバーで密封したカプセル型内視鏡であって、前記カプセルには、穿刺針の突出口が、前記対物光学系の視野範囲の外側の位置であって、且つ、該突出口から押出された前記穿刺針の先端部が穿刺対象部位に接触する前に該対物光学系の視野範囲と重なる位置に設けられており、前記カプセルの内部に薬剤貯蔵タンクが配置され、前記カプセルの外部に薬剤を散布するためのノズルが次の条件式を満たす位置に配置されていることを特徴とする。
１５°≦β≦７５°
ただし、βは対物光学系の光軸とノズルの噴射口の中心軸とのなす角度である。
また、本願の第一又は第三のカプセル型内視鏡においては、前記ノズルが、前記対物光学系の視野範囲の外側の位置であって、且つ、該対物光学系の視野範囲と該ノズルの薬液噴射範囲が重なる位置に配置されていることが好ましい。
また、本願の第一又は第三によるカプセル型内視鏡においては、前記ノズルの少なくとも一部分が、該対物光学系の視野範囲の内側の位置に配置されていることが好ましい。
また、本願の第一又は第三によるカプセル型内視鏡においては、前記ノズルが、前記透明カバーの視野範囲の外側の位置で前記薬剤貯蔵タンクと接続されていることが好ましい。
また、本願の第一又は第三によるカプセル型内視鏡においては、前記ノズルが、表面に表面反射率を下げる加工が施されていることが好ましい。
また、本願の第一又は第三によるカプセル型内視鏡においては、前記ノズルが、表面に黒色コーティングが施されていることが好ましい。
また、本願の第二又は第三の発明によるカプセル型内視鏡においては、前記穿刺針に、生体組織への挿入深さを表す目盛りが設けられていることが好ましい。
また、本願の第二又は第三の発明によるカプセル型内視鏡においては、前記目盛りが、数字であることが好ましい。
また、本願の第二又は第三の発明によるカプセル型内視鏡においては、前記目盛りが、色の異なるマーキングであることが好ましい。
また、本発明によるカプセル型内視鏡においては、前記対物光学系の光軸と前記透明カバーの内側面の頂点とを含む断面上において、該透明カバーの内側面上で視野境界部に位置する２つの物点と前記対物光学系の入射瞳の中心とを結ぶ直線で区分けされる４つの領域のうち、前記対物光学系の光軸を含まない方の領域に、該透明カバーの内側面の視野領域における曲率中心が位置することが好ましい。
本発明によれば、体内において、カプセル型内視鏡により薬剤の散布や注入を行う際に、ノズルや穿刺針を、観察視野の妨げとならない位置に設けるようにしたカプセル型内視鏡が得られる。
本発明の構成を採用し得るカプセル型内視鏡は、対物光学系と撮像素子を備えた撮像ユニットと、照明手段とをカプセルの内部の異なる光路上に配置し、これらの物体側を視野範囲が透明な透明カバーで密封したカプセル型内視鏡であって、前記透明カバーの内側面のうち少なくとも視野範囲が曲面で構成され、前記透明カバーの内側面の頂点から前記照明手段の光射出面を含む平面Ｑｍに対して引いた垂線と該平面Ｑｍとの交点をＸ、前記対物光学系の入射瞳の中心から前記平面Ｑｍに対して引いた垂線と該平面Ｑｍとの交点をＰ、前記対物光学系の入射瞳の中心からの光が前記透明カバーの内側面で反射したときの光線の交点（写像位置）から前記平面Ｑｍに対して引いた垂線と該平面Ｑｍとの交点をＰ’としたとき、点Ｐと点Ｐ’とを結ぶ線分上に点Ｘが存在する。また、本発明の構成を採用し得るカプセル型内視鏡では、前記照明手段の光射出面が、前記平面Ｑｍにおいて、前記対物光学系の入射瞳の前記透明カバーの内側面で反射した反射像と重ならない位置に配置されている。
図１は本発明の構成を採用し得るカプセル型内視鏡の実施形態１の要部概念図を示したものであり、（ａ）は対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面上における、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔと、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃと、この入射瞳の中心Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像位置）Ｐ’ｃとの位置関係を示す説明図、（ｂ）は照明手段１３の光射出面を含む平面Ｑｍ上での、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｘ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像位置）Ｐ’ｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ’、および透明カバー８の内側面１０を介して投影される対物光学系３の入射瞳の反射像の範囲１５の位置関係を示す説明図である。
なお、このような構成を有するカプセル型内視鏡において、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとは、透明カバーの内側面１０上の任意の１点Ｓｎ（不図示）から対物光学系３の光軸に垂直で、かつ対物光学系の最も物体側の面と接する平面Ｑｎ（不図示）に対して引いた垂線と平面Ｑｎの交点をＴｎとした場合において、点Ｓｎから交点Ｔｎまでの距離が最も長くなる透明カバー８の内側面１０上の位置である。
実施形態１のカプセル型内視鏡は、透明カバーの内側面１０の形状を球面形状に形成した場合の構成例を示している。
また、実施形態１のカプセル型内視鏡では、従来のカプセル型内視鏡における光学配置と比較するために、透明カバー８の内側面１０の曲率中心１１を通り光軸４に対して垂直な直線１７上に対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃを配置してある。また、図１では、入射瞳の中心Ｐｃを通る光線がつくる対物光学系３の視野を実線７と点線７’で示してある。点線７’で示された視野は、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃと透明カバー８の内側面１０の曲率中心１１を一致させた従来のカプセル型内視鏡の視野である。一方、実線７で示された視野は、平面Ｑｍにおける上記交点Ｘ，Ｐ，Ｐ’が上述した位置関係を満たすように対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃを配置した場合の対物光学系３の視野である。なお、符号１２は透明カバー８の外側面９の曲率中心である。実施形態１のカプセル型内視鏡では、透明カバー８の内側面１０の曲率中心１１と外側面９の曲率中心１２は同じ位置にある。
透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔと、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃと、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像位置）Ｐ’ｃから、それぞれ平面Ｑｍに対して引いた垂線と平面Ｑｍとの交点Ｘ，Ｐ，Ｐ’は、一つの直線１７上に存在し、交点Ｘは交点Ｐと交点Ｐ’とを結ぶ線分上に存在する。
なお、透明カバー８の内側面１０が平面Ｑｍ上に投影される対物光学系３の入射瞳の反射像１５の中心１６とＰ’は、必ずしも同じ位置には存在しない。
実施形態１のカプセル型内視鏡のように、平面Ｑｍ上の交点Ｘ，Ｐ，Ｐ’が、上述した、一つの直線１７上に存在し、かつ、交点Ｘが交点Ｐと交点Ｐ’とを結ぶ線分上に存在する、という位置関係を満足すれば、従来のカプセル型内視鏡の視野を確保しつつ、図１（ａ），（ｂ）に斜線で示したように、カプセルを小型化することが可能となる。
また、実施形態１のカプセル型内視鏡のように、平面Ｑｍ上で照明手段１３の光射出面が対物光学系３の入射瞳の反射像１５と重ならないように配置すれば、照明手段１３から発して透明カバー８の内側面１０で反射した照明光が対物光学系３の入射瞳へ到達せずフレアの発生を防ぐことができる。
また、実施形態１のカプセル型内視鏡においては、透明カバー８の内側面１０の曲率中心１１と対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃの位置が次の条件式を満足するように構成すると、更に好ましい。
０．０１＜Ｌ１／Ｒｔａｎθ＜０．５
但し、Ｌ１は透明カバー８の内側面１０の曲率中心１１から対物光学系３の光軸４までの距離、Ｒは透明カバー８の内側面１０の半径、θは対物光学系３の視野角の１／２である。
Ｌ１／Ｒｔａｎθの値が上記条件式の上限値を上回ると、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔに対して対物光学系３が近づきすぎてしまい、照明手段１３を配置するスペースを確保することができない。
また、Ｌ１／Ｒｔａｎθの値が条件式の下限値を下回ると、透明カバー８の内面１０の頂点Ｓｔに対して対物光学系３が離れすぎて、カプセルの全長が長くなってしまい好ましくない。
また、このような構成を有するカプセル型内視鏡は、前記対物光学系の光軸が前記透明カバーの内側面に対して直交しないように前記対物光学系が配置され、かつ、前記撮像ユニットの構成要素の少なくとも一つが、該撮像ユニットの他の構成要素に対して偏芯しているのが望ましい。
図２は本発明の構成を採用し得るカプセル型内視鏡の実施形態２の概念図を示したものであり、対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面上における、透明カバー８の外側面９上の物点に対する対物光学系３の視野境界部での結像関係を示す説明図である。
カプセル型内視鏡は、一般的な内視鏡とは異なり、観察・診断時に臓器内に空気を送気する機構を有していない。このため、カプセルの進路となる消化管内部は収縮してカプセルの視野を塞いでいると考えられる。また、カプセル型内視鏡の体内での移動がこの管腔臓器の蠕動運動で行われるとすると、カプセルは管腔臓器の内壁から均等に圧力を受けていると想定される。このとき、管腔臓器の内壁は最も安定的に透明カバーを含むカプセルの外側面に密着、追従しているため、透明カバーの外側面付近に管腔臓器の内壁面が位置する。
このような理由から、カプセル型内視鏡に適した観察状態にするには、透明カバー８の外側面９上の物点に対してピントが合うように撮像ユニットを構成するのが望ましい。
撮像ユニット１は、レンズ５と、絞り（図示省略）と、レンズ枠（図示省略）と、間隔環（図示省略）を有する対物光学系３と、撮像素子２と、撮像素子枠（図示省略）を有して構成されている。
図２に示すように、対物光学系３の光軸が透明カバー８の内側面に対して直交しないように、対物光学系３の射出瞳の中心をカプセルの中心軸からずらして対物光学系３を配置した場合、視野方向によって、対物光学系３の最も物体側の面から透明カバー８の外側面９までの距離に差が出てくるため、それぞれの物点に対する結像位置がずれる。
このため、従来の一般的なカプセル型内視鏡のように、撮像素子２の撮像面を光軸に対して垂直に配置したのでは、対物光学系３の視野境界部において、透明カバー８の外側面９に接した管腔臓器等の被写体の内壁が部分的にボケてしまい、観察が困難になる。
そこで、実施形態２のカプセル型内視鏡では、図２に示すように、対物光学系３の視野境界部における、対物光学系３の最も物体側の面から透明カバー８の外側面９までの距離ＸＮ１、ＸＮ２に対応する像位置であるＸＮ１’、ＸＮ２’に撮像面が位置するように、撮像素子２を対物光学系３に対して偏芯させている。このようにすると、視野方向に生じる透明カバー８の外側面９までの物点距離の差による像のボケを補正することができ、透明カバー８の外側面９に接した管腔臓器の内壁等の被写体を鮮明に観察することが可能な小型のカプセル型内視鏡が得られる。
また、撮像素子２以外の撮像ユニット１の少なくとも一つの構成要素を他の構成要素に対して偏芯させてもよい。このようにしても、同様に、視野方向に生じる透明カバー８の外側面９までの物点距離の差による像のボケを補正することができ、鮮明な画像が得られる。
図３は本発明の構成を採用し得るカプセル型内視鏡の参考例１の概念図を示したものであり、（ａ）は対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面上における、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔと、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃと、この入射瞳Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像位置）Ｐ’ｃとの位置関係を示す説明図、（ｂ）は照明手段１３の光射出面を含む平面Ｑｍ上での、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｘ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像位置）Ｐ’ｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ’、および透明カバー８の内側面１０を介して投影される入射瞳の反射像の範囲１５の位置関係を示す説明図である。
参考例１のカプセル型内視鏡は、カプセル内の異なる光路上に対物光学系３と、照明手段１３としてのチップ型ＬＥＤが配置され、これらの物体側を視野範囲が透明な透明カバー８で密封して構成されている。
対物光学系３の入射瞳は、対物光学系３を構成するレンズ５の最も物体側の面（先端面）と一致している。また、対物光学系３は、入射瞳の面が照明手段１３の光射出面を含む平面Ｑｍと同一平面上に位置するように配置されている。
対物光学系３の後方（像側）には、電力供給のため電池や、別体の受信手段に画像などの情報を送信するための送信アンテナが設けられている（図示省略）。
透明カバー８の内側面１０は、球面形状に形成されている。透明カバー８の内側面１０の曲率中心１１は、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃを通り対物光学系３の光軸４に対して垂直な直線１７上に配置されている。
そして、参考例１のカプセル型内視鏡では、例えば、図３中に点線で示した、透明カバー８の外径が５．６ｍｍである従来のカプセル型内視鏡に対して、本発明の参考例１の構成を適用する場合、照明手段１３の光射出面を含む平面Ｑｍ上で、透明カバー８の内側面の頂点Ｓｔから照明手段１３の光射出面を含む平面Ｑｍに対して引いた垂線と該平面Ｑｍとの交点Ｘが、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線と該平面Ｑｍとの交点Ｐと対物光学系３の入射瞳の中心からの光が透明カバー８の内側面で反射したときの光線の交点（写像位置）Ｐ’ｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線と該平面Ｑｍとの交点Ｐ’とを結ぶ線分上に存在し、かつ交点Ｘと交点Ｐとを結んだ線分の長さが０．７６ｍｍとなっている。
このようにすると、図３（ｂ）中において斜線で示した部分に応じたカプセル内部の体積を削減し、カプセルの最小外径を５．０ｍｍとすることができる。このとき、照明手段１３の光射出面を含む平面Ｑｍに対して透明カバー８の内側面１０を介して投影される対物光学系３の入射瞳の反射像の範囲１５は、透明カバー８の内側面１０上で最も視野の周辺に位置する仮想物点から対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃに入射する光線を対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃから逆追跡することにより求まる。即ち、図３（ａ）において、対物光学系３の最大視野角を形成する主光線７が透明カバー８の内側面１０の仮想物点ＳｍおよびＳｎで折り返し反射して照明手段１３の光射出面を含む平面Ｑｍに到達することにより、対物光学系３の入射瞳の反射像の範囲１５が形成される。
また、参考例１のカプセル型内視鏡では、照明手段１３であるＬＥＤは、対物光学系３の入射瞳の反射像の範囲１５からはずれた位置に４個配置されており、各ＬＥＤの光軸は、いずれも透明カバー８の内側面１０に直交しない配置関係になっている。なお、ここでの照明手段１３の光軸とは、光射出面の中心を通り、かつ、光射出面に垂直な線をいう。
なお、各照明手段１３の光射出面が同一の平面Ｑｍ上に位置しない場合において参考例１のカプセル型内視鏡を構成する場合には、それぞれの照明手段１３の光射出面を含む面上において、上述した配置関係を満足するように対物光学系３と照明手段１３を配置すればよい。
このように構成された参考例１のカプセル型内視鏡によれば、視野を確実に確保しつつ小型化が実現でき、かつ照明手段１３から射出され、透明カバー８の内側面で反射された光線の対物光学系３の入射瞳内への到達を阻止してフレアの発生を防止することができ、鮮明な画像が観察できるカプセル型内視鏡が得られる。
図４は本発明の構成を採用し得るカプセル型内視鏡の参考例２の概念図を示したものであり、（ａ）は対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面上における、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔと、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃと、この入射瞳の中心Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像位置）Ｐ’ｃとの位置関係を示す説明図、（ｂ）は照明手段１３の光射出面を含む平面Ｑｍ上での、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｘ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像位置）Ｐ’ｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ’、および透明カバー８の内側面１０を介して投影される入射瞳の反射像の範囲１５の位置関係を示す説明図である。
図４に示す参考例２のカプセル型内視鏡では、照明手段１３の一つ（照明手段１３ａ）は、その光軸が透明カバー８の内側面１０と直交するように配置されている。
そして、例えば、図４中に点線で示した、透明カバー８の外径が８．３ｍｍである従来のカプセル型内視鏡に対して、参考例２のカプセル型内視鏡を適用した場合には、照明手段１３の光射出面を含む平面Ｑｍ上で、透明カバー８の内側面の頂点Ｓｔから照明手段１３の光射出面を含む平面Ｑｍに対して引いた垂線と該平面Ｑｍとの交点Ｘが、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線と該平面Ｑｍとの交点Ｐと対物光学系３の入射瞳の中心からの光が透明カバー８の内側面で反射したときの光線の交点（写像位置）Ｐ’ｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線と該平面Ｑｍとの交点Ｐ’とを結ぶ線分上に存在し、かつ交点Ｘと交点Ｐとを結んだ線分の長さが１．７ｍｍとなっている。
このようにすると、図４（ｂ）中において斜線で示した部分に応じたカプセル内部の体積を削減し、カプセルの最小外径を７．４ｍｍとすることができる。
図５は本発明の構成を採用し得るカプセル型内視鏡の参考例３の要部概念図を示したものであり、（ａ）は対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面上における、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔと、対物光学系３の入射瞳中心Ｐｃと、この入射瞳Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像位置）Ｐ’ｃとの位置関係を示す説明図、（ｂ）は照明手段１３の光射出面を含む平面Ｑｍ上での、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｘ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像位置）Ｐ’ｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ’、および透明カバー８の内側面１０を介して投影される入射瞳の反射像の範囲１５の位置関係を示す説明図である。
図５の参考例３のカプセル型内視鏡によれば、従来のカプセル型内視鏡と比較してカプセルを大型化することなく、他の部材を搭載するための配置スペースを得ることができ、得られた配置スペースに薬剤を搭載するためのタンク１８を搭載し、かつ透明カバー８の内側面で反射された光線の対物光学系３の入射瞳内への到達を阻止してフレアの発生を防止することができ、鮮明な画像が観察できるカプセル型内視鏡が得られる。また、薬剤搭載用のタンクの他にも、多くの体積を必要とするバッテリー、無線手段、コンデンサー等を配置して効率的にスペースを活用することができる。このため、図５に示したようなカプセル型内視鏡によれば、小型なカプセル型内視鏡において、長時間駆動、無線通信の信頼性向上、外部給電システム化等を実現することができる。
以下、本発明のカプセル型内視鏡の実施例について、図面を用いて説明する。
薬剤を搭載したタイプのカプセル型内視鏡は、カプセルの外表部に薬液を噴射するためのノズルを有し、消化管などの管腔臓器内を移動しながら対物光学系の視野内に捉えられた臓器の内壁面を観察し病変と疑われる部位を発見したときには、ノズルを通して例えば染色剤のような薬液をその部位に向けて散布することができるように構成される。従って、ノズルの噴射口は視野方向を向いており、かつ対物光学系の視野範囲とノズルの薬液噴射範囲が重なるように配置される必要がある。また、ノズルは、視野内の注目部位を観察するにあたって妨げとならない位置に配置するのが望ましい。
図６に、図５を用いて説明した参考例３のカプセル型内視鏡が、本願の第一の発明の構成を備えた場合における対物光学系３の視野７とノズル３０と観察対象部位３２の位置関係を示す。
図６に示すような構成を備えたカプセル型内視鏡４０の進路となる小腸などの管腔臓器の内部は、収縮してカプセル型内視鏡４０の視野を塞いでいると考えられ、カプセル型内視鏡４０は、管腔臓器内壁の蠕動運動により管腔臓器の内壁３３を押しのけるようにして進んでいく。従って、透明カバー８の外側面９のうち視野の周辺境界部近傍は、管腔臓器の内壁３３と密着した状態となる。
図６のカプセル型内視鏡では、ノズル３０は、管腔臓器の内壁３３を押しあげて噴射路を確保することができるように形成されている。対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面上において、ノズル３０の噴射口３１は、対物光学系３の視野から外れた位置に設けられ、かつ対物光学系３の光軸に対する噴射口３１の中心軸のなす角度βが１５°〜７５°の範囲で設定されている。
図６のカプセル型内視鏡によれば、ノズル３０および噴射口３１を対物光学系３の視野７から外れた位置に設けたので、ノズル３０が管腔臓器の内壁３３を押しあげて噴射路が確保できる。なお、対物光学系３の光軸に対する噴射口３１の中心軸のなす角度βが上記１５°〜７５°の範囲を満たせば、例えば図６中に点線で示したノズル３０’および噴射口３１’のように、対物光学系３の光軸に近づけて設置することも可能である。噴射口３１から噴射された薬液は、対物光学系３の被写界深度の中間から遠点に位置する観察対象部位３２に散布される。
一方、対物光学系３の光軸に対する噴射口３１の中心軸のなす角度βが１５°を下回る場合は、ターゲットとなる部位と噴射口３１との間の距離が離れすぎてしまい、薬液を噴射したときに薬液が広がりすぎて、ターゲットとなる部位に対する十分な散布ができない。また、対物光学系３の光軸４に対する噴射口３１の中心軸のなす角度βが７５°を上回る場合は、ターゲットとなる部位と噴射口３１との間の距離が近づきすぎて、薬液の噴射路が透明カバー８の外側面９に干渉してしまい、ターゲットとなる部位に対する十分な薬液の散布ができない。
なお、図６では、ノズルを視野の外に配置したが、視野内の注目部位の観察を妨げない位置であれば、ノズルの少なくとも一部が視野内に入るように配置することもできる。このようにすることにより、観察画像を通して視野内のどの位置から薬剤が噴出されるかを確実に確認できるので好ましい。その場合は、ノズルで反射した照明光が視野内フレアとならないように、ノズルの表面反射率を下げるようにノズル表面に加工を施したり、ノズル表面に黒色コートなどの光を吸収するコーティングを施したりすることが望ましい。図７には、ノズルの薬液噴射口が視野内に入るように配置した実施例１の変形例のカプセル型内視鏡の構成例を示した。図７に示したカプセル型内視鏡は、図６に示されるカプセル型内視鏡のノズル３０の薬液噴射口３１を、対物光学系３の視野内で、かつ視野内の注目部位を観察するにあたって妨げとならない位置に配置したものである。
また、生体組織内に薬液を注入する必要がある場合には、先端に穿刺針のついた送液チューブを備えたカプセル型内視鏡を用いればよい。この場合、観察視野内に捉えた生体組織に対して穿刺針を挿入し、カプセル内の薬液タンクより送液チューブを通して薬液を注入する。そのため、穿刺針の先端部が生体組織に挿入される前に、対物視野内に前記穿刺針の先端部が捉えられる位置に穿刺針の突出口を配置して、穿刺針の先端部が意図しない部位に刺さったり、穿刺針の先端部が生体組織を突き抜けてしまったりすることを防止する必要がある。
図８に、図５を用いて説明した参考例３のカプセル型内視鏡が、本願の第二の発明の構成を備えた場合における先端に穿刺針のついた送液チューブを備えたカプセル型内視鏡の構成例を示す図である。
図８のカプセル型内視鏡によれば、穿刺針の突出口３４を対物光学系３の視野７から外れていて、かつ穿刺針３５の先端部が生体組織に挿入される前に、対物視野内に前記穿刺針の先端部が捉えられる位置に設けている。穿刺針の突出口３４は、管腔臓器の内壁３３を押しあげるように構成されているので、対物視野内において穿刺針の突出口３４と生体組織３２の間に空間を確保することができる。
このような構成にすることによって、穿刺針３５の先端部が生体組織３２に挿入される前に、穿刺針３５と生体組織３２との位置関係を確認することができるので、穿刺針の先端部が意図しない部位に刺さったり、穿刺針の先端部が生体組織を突き抜けてしまったりすることを防止することができる。穿刺針３５は、カプセル内部に格納されており、カプセル型内視鏡が生体組織３２に接近したときに、図示しない穿刺針押出し機構により穿刺針の突出口３４から押し出されて対物光学系３の視野７に捉えられる。穿刺針３５には、その先端部から一定の間隔で目盛りがつけられており、モニタに映し出される画像を通して目盛りを確認することで、穿刺針３５の先端部が生体組織３２に対してどの程度挿入されたかがわかるように構成されている。目盛りとしては、数字や、色の異なるマーキングなどであってもよい。
図９には、ノズル３０及び穿刺針の突出口３４に関する実施例１の変形例のカプセル型内視鏡の構成例を示した。この構成例では、透明カバー８を通してノズル３０及び穿刺針の突出口３４を配置している。ノズル３０は、対物光学系３の視野７の外側で透明カバー８を通して薬液タンク１８と接続されており、薬液噴射口３１が対物光学系３の視野７の内側に配置されている。また、穿刺針の突出口３４は、透明カバー８のうち、対物光学系３の視野７の外側にあたる部分に設けられている。なお、穿刺針３５につながれている送液チューブ３６は、図示しない別の薬液タンクに接続されていてもかまわない。この構成例では、透明カバー８の形状を工夫することにより、穿刺針の突出口３４と生体組織３２の間に空間を確保しているので、穿刺針３５と生体組織３２の位置関係を確認することができる。
これらの構成例においては、撮像ユニット１と透明カバー８の内面の位置関係が上述した、又は後述する参考例の構成のいずれかを満たすことが望ましいが、その形態に限定されるものではない。
図１０は消化管内壁を観察するカプセル型内視鏡システムの一例を示す説明図である。図１０中、点線で囲まれた機器類は、患者の体外に設置される画像表示システムである。また、便宜上図示を省略したが、患者４１は、消化管２１を移動するカプセル型内視鏡４０の姿勢を体外から電磁誘導などの方法により制御するために工夫された着衣を身に着けている。カプセル型内視鏡４０に内蔵された送信ユニットから無線送信された画像信号は、患者の体外に設けられた受信装置２２により受信される。受信装置２２は、画像信号の処理を行うことのできるパーソナルコンピュータ２４に接続されており、パーソナルコンピュータ２４で処理された画像がモニタ２３を介して表示されるようになっている。
例えば、対物光学系３の視野に捉えられた病変と疑われる部位３２（以下「着目部位」と呼ぶ）に対して確実に薬剤散布が行えるように、噴射口３１の中心軸が被写体（ここでは消化管２１の内壁）と交わる点にターゲットシンボル２６（図中では×印）を表示することができる。
カプセル型内視鏡４０を消化管２１の内部を進ませながら観察を行う場合、対物光学系３の被写界深度の遠点位置から中間位置までの間で着目部位３２を捉え、ターゲットシンボル２６と重なるようにカプセル型内視鏡４０の姿勢を制御する。なお、ターゲットシンボル２６の表示、カプセル型内視鏡４０の姿勢制御、薬剤の噴射などの一連の操作は、パーソナルコンピュータ２４に接続されるキーボード、マウス、ジョイスティック等を利用して行うことができる。
また、着目部位３２を自動追尾して薬剤散布までの一連の動作を自動的に行う機能を、パーソナルコンピュータ２４に内蔵されるカプセル型内視鏡の制御回路に持たせることもできる。このような機能を備えたカプセル型内視鏡システムの場合、観察者がモニタ２３に表示される観察画像を見ながら、同じ画面上に表示されたカーソルを観察画像上の着目部位３２に重ねる等の動作により、自動追尾目標を指定することで、薬剤の自動散布機能がスタートするようにする。そして、自動追尾中にモニタ２３上で着目部位３２とターゲットシンボル２６が重なったときに、噴射口３１から薬剤を散布するようにする。
また、先端に穿刺針のついた送液チューブを備えたカプセル型内視鏡を使用する場合には、穿刺針３５の先端部が生体組織３２の表面に接触してからどの程度挿入されたかを画像から解析し、モニタ上に表示する回路をパーソナルコンピュータ２４に設置しても良い。
薬剤が散布された着目部位３２は、対物光学系３に対して徐々に近づいていき、対物光学系３の被写界深度の近点付近では、図６に点線で示す領域３２’のように透明カバー８の外側面９に密着した状態になる。従って、領域３２’を詳細に観察して診断を行うためには、対物光学系３と撮像素子２からなる撮像ユニット１の解像力が透明カバー８の外側面９付近で最も高くなるように設定するのが望ましい。
即ち、図６の構成において、対物光学系３の最も物体側の面から領域３２’に接触する透明カバー８の外側面９までの光軸方向の物体距離Ａ１での解像力が５本／ｍｍ以上であり、また、対物光学系３の被写界深度の遠点付近での物体距離Ｂ１では、解像力が１本／ｍｍ以上であるのが望ましい。
ここで、一般の撮像ユニットにおける解像力は、次のように定義される。
対物光学系の前に置いた白黒のラインペアを、固体撮像素子の撮像面上の水平方向に白黒が並ぶように撮像ユニットで撮像し、固体撮像素子から送られてくる画像信号を処理する回路系を通してモニタに表示する。このとき、モニタ上の水平方向で得られる白黒の強度分布の最大値をＩｍａｘ、最小値をＩｍｉｎとしたとき、白黒ラインペアのモニタ上でのコントラストＩは、
Ｉ ＝ （Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）
として求められる。解像力は、上述のコントラストＩが１０％となるときの、白黒ラインペアの幅の逆数として定義される。
従って、上記説明における「解像力５本／ｍｍ以上」、「解像力１本／ｍｍ以上」とは、それぞれ、幅０．２ｍｍ以下、幅０．５ｍｍ以下の白黒ラインペアのコントラストが、モニタ上で１０％以上であることを指している。
物点距離Ａ１において、撮像ユニット１の解像力を５本／ｍｍ以上とすれば、透明カバーの外面付近に位置する生体組織をモニタ２３上で拡大して観察することができる。特にカプセル内視鏡においては近接時に絨毛が観察できる事が重要であり、絨毛は０．２〜０．５ｍｍ程度であるので、それ以上の解像力が必要となる。また、物点距離Ｂ１において、撮像ユニット１の解像力を１本／ｍｍ以上とすれば、モニタ２３上に映し出された視野の遠点位置で着目部位３２を発見し易くなる。
このとき、撮像ユニット１には、次の条件式を満足する撮像素子２と対物光学系３を用いるのが望ましい。
８０ ＜ ＩＨ／Ｐ ＜ ５００
８０ ＜ ＦＬ／Ｐ ＜ ５００
４００ ＜ Ｆｎｏ／Ｐ ＜ ３０００
ただし、ＩＨは撮像素子の受光面の有効表示エリアの中心から有効表示エリアの最も遠い位置までの距離［ｍｍ］、Ｐは撮像素子の水平方向の画素ピッチ［ｍｍ］、ＦＬは対物光学系の焦点距離［ｍｍ］、Ｆｎｏは対物光学系の有効Ｆナンバーである。
ＩＨ／Ｐの値が条件式の上限値を上回ると、対物光学系と組合せたときに広い被写界深度が得られなくなる。一方、ＩＨ／Ｐの値が条件式の下限値を下回ると、被写界深度の近点付近で必要な分解能が得られない。
また、ＦＬ／Ｐの値が条件式の上限値を上回ると、被写界深度が狭くなってしまい、物点距離Ａ１で所望の解像力を確保すると、物点距離Ｂ１ではピントがボケてしまう。一方、ＦＬ／Ｐの値が条件式の下限値を下回ると、物点距離Ａ１で所望の解像力を確保することが困難となる。
さらに、Ｆｎｏ／Ｐの値が条件式の上限値を上回ると、光学的な回折限界を越えてしまい、ピントを合わせてもボケたような画像しか得られない。一方、Ｆｎｏ／Ｐの値が条件式の下限値を下回ると、被写界深度が狭くなってしまい、物点距離Ａ１で所望の解像力を確保すると、物点距離Ｂ１ではピントがぼけてしまう。
例えば、外径が１０ｍｍ程度のカプセル型内視鏡の場合、物点距離Ａ１は３ｍｍ、物点距離Ｂ１は５０ｍｍとするのが好ましい。
なお、本発明のカプセル型内視鏡では対物光学系３として正レンズ２枚で構成したものを用いているが、本発明のカプセル型内視鏡における対物光学系は、このようなレンズ構成に限定されるものではない。
図１１〜図１４は本発明の構成を採用し得るカプセル型内視鏡の参考例４，参考例５，参考例６及び参考例７を示す要部概念図であり、（ａ）は対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面上における、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔと、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃと、この入射瞳の中心Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像）Ｐ’ｃとの位置関係を示す説明図、（ｂ）は照明手段１３の光射出面を含む平面Ｑｍ上での、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｘ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像位置）Ｐ’ｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ’、および透明カバー８の内側面１０を介して投影される入射瞳の反射像の範囲１５の位置関係を示す説明図である。
図１１に示した参考例４のカプセル型内視鏡では、透明カバー８の内側面１０は、球面形状に形成されている。また、透明カバー８の内側面１０の曲率中心１１は、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃを通り対物光学系３の光軸４に対して垂直な直線１７よりも物体側に配置されている。
対物光学系３は、入射瞳の面が照明手段１３の光射出面１４を含む平面Ｑｍと同一平面上に位置するように配置されている。
また、図１１に示した参考例４のカプセル型内視鏡では、平面Ｑｍ上において、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔから照明手段１３の光射出面１４を含む平面Ｑｍに対して引いた垂線と該平面Ｑｍとの交点Ｘが、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線と該平面Ｑｍとの交点Ｐと対物光学系３の入射瞳の中心からの光が透明カバー８の内側面１４で反射したときの光線の交点（写像位置）Ｐ’ｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線と該平面Ｑｍとの交点Ｐ’とを結ぶ線分上に位置するように対物光学系３が配置され、かつ透明カバー８の内側面１０を介して投影される対物光学系３の入射瞳の反射像の範囲１５を外れた位置に３個の照明手段１３が配置されている。
図１２に示した参考例５のカプセル型内視鏡では、透明カバー８の内側面１０は、球面形状に形成されている。また、透明カバー８の内側面１０の曲率中心１１は、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃを通り対物光学系３の光軸４に対して垂直な直線１７よりも像側に配置されている。
対物光学系３は、入射瞳の面が照明手段１３の光射出面１４を含む平面Ｑｍと同一平面上に位置するように配置されている。
また、図１２に示した参考例５のカプセル型内視鏡では、平面Ｑｍ上において、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔから照明手段１３の光射出面１４を含む平面Ｑｍに対して引いた垂線と該平面Ｑｍとの交点Ｘが、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線と該平面Ｑｍとの交点Ｐと対物光学系３の入射瞳の中心からの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像位置）Ｐ’ｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線と該平面Ｑｍとの交点Ｐ’とを結ぶ線分上に位置するように対物光学系３が配置され、かつ透明カバー８の内側面１０を介して投影される対物光学系３の入射瞳の反射像の範囲１５を外れた位置に３個の照明手段１３が配置されている。
ここで、上記各実施例及び参考例で説明した本発明の構成を採用し得るカプセル型内視鏡では、例えば図１２に示すように、対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面上において、透明カバー８の内側面１０上で視野境界部に位置する仮想物点Ｓｍ，Ｓｎと対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃとを結ぶ直線７ｍ，７ｎで区分けされる４つの領域のうち、直線７ｍと７ｎがつくる４つの領域のうち、対物光学系の光軸を含まない領域内に、透明カバー８の内側面１０の視野と重なる領域における曲率中心１１が配置されている。なお、上記各実施例及び参考例のカプセル型内視鏡では、透明カバー８の内側面１０の曲率中心１１は、透明カバー８の内側面１０の視野と重なる領域における曲率中心位置に一致している。
透明カバー８の内側面１０の曲率中心１１を直線７ｍと７ｎがつくる４つの領域のうち、対物光学系の光軸を含む領域内に配置する構成にすると、照明手段１３の光射出面１４を含む平面Ｑｍ上で、対物光学系３の入射瞳の反射像の範囲１５の占める割合が大きくなりすぎて、照明手段１３を配置するスペースを確保することができなくなる。
この点に関し、図１５及び図１６を用いて説明する。
図１５は本発明の比較例にかかるカプセル型内視鏡として、対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面上において、透明カバー８の内側面１０上で視野境界部に位置する仮想物点Ｓｍ，Ｓｎと対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃとを結ぶ直線７ｍ，７ｎで区分けされる４つの領域のうち、対物光学系の光軸を含み、かつ対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃよりも物体側の領域に、透明カバー８の内側面１０の視野と重なる領域における曲率中心１１を配置したカプセル型内視鏡を示す概念図であり、（ａ）は対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面図、（ｂ）は照明手段１３の光射出面を含む平面Ｑｍ上での、対物光学系３の入射瞳の反射像の範囲１５を示す説明図である。
図１５に示した比較例のカプセル型内視鏡では、透明カバー８の内側面１０の曲率中心１１を、直線７ｍ，７ｎで区分けされる４つの領域のうち、対物光学系の光軸を含む領域内に配置したので、曲率中心１１と仮想物点Ｓｍとを結ぶ線分１９ｍに対して、直線７ｍは像側（図１５（ａ）では右側）に位置することになるとともに、曲率中心１１と仮想物点Ｓｎとを結ぶ線分１９ｎに対して、直線７ｎは像側（図１５（ａ）では右側）に位置することになる。
従って、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃからの光が仮想物点Ｓｍ，Ｓｎでそれぞれ反射される光線を考慮した場合、仮想物点Ｓｍで反射される光線は、曲率中心１１と仮想物点Ｓｍとを結ぶ線分１９ｍに対して、物体側（図１５（ａ）では左側）に向かうことになるとともに、仮想物点Ｓｎで反射される光線は、曲率中心１１と仮想物点Ｓｎとを結ぶ線分１９ｎに対して、物体側（図１５（ａ）では左側）に向かうことになる。対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃからの光が仮想物点Ｓｍ，Ｓｎでそれぞれ反射される光線がこのような方向へ向かうと、対物光学系３の入射瞳の反射像の範囲１５は、図１５（ｂ）に示すように、照明手段１３の光射出面１４を含む平面Ｑｍ上で大きくなりすぎてしまい対物光学系３と重なってしまう。
また、図１６は本発明の比較例にかかるカプセル型内視鏡として、対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面上において、透明カバー８の内側面１０上で視野境界部に位置する仮想物点Ｓｍ，Ｓｎと対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃとを結ぶ直線７ｍ，７ｎで区分けされる４つの領域のうち、対物光学系の光軸を含み、かつ対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃよりも像側の領域に、透明カバー８の内側面１０の視野と重なる領域における曲率中心１１を配置したカプセル型内視鏡を示す概念図であり、（ａ）は対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面図、（ｂ）は照明手段１３の光射出面を含む平面Ｑｍ上での、対物光学系３の入射瞳の反射像の範囲１５を示す説明図である。
図１６に示した比較例のカプセル型内視鏡では、透明カバー８の内側面１０の曲率中心１１を直線７ｍ，７ｎで区分けされる４つの領域のうち、対物光学系の光軸を含む領域内に配置したので、曲率中心１１と仮想物点Ｓｍとを結ぶ線分１９ｍに対して、直線７ｍは物体側（図１６（ａ）では左側）に位置することになるとともに、曲率中心１１と仮想物点Ｓｎとを結ぶ線分１９ｎに対して、直線７ｎは物体側（図１６（ａ）では左側）に位置することになる。
従って、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃからの光が仮想物点Ｓｍ，Ｓｎでそれぞれ反射される光線を考慮した場合、仮想物点Ｓｍで反射される光線は、曲率中心１１と仮想物点Ｓｍとを結ぶ線分１９ｍに対して、物体側（図１６（ａ）では右側）に向かうことになるとともに、仮想物点Ｓｎで反射される光線は、曲率中心１１と仮想物点Ｓｎとを結ぶ線分１９ｎに対して、物体側（図１６（ａ）では右側）に向かうことになる。対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃからの光が仮想物点Ｓｍ，Ｓｎでそれぞれ反射される光線がこのような方向へ向かうと、対物光学系３の入射瞳の反射像の範囲１５は、図１６（ｂ）に示すように、照明手段１３の光射出面１４を含む平面Ｑｍ上で大きくなりすぎてしまい対物光学系３と重なってしまう。
以上のように、透明カバーの内面１０が球面形状で形成されるカプセル型内視鏡においては、透明カバー８の内側面１０の曲率中心１１を直線７ｍと７ｎがつくる４つの領域のうち、対物光学系の光軸を含まない領域内に配置するのが好ましい。
また、透明カバー８の内側面１０の曲率中心１１と対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃの位置が次の条件式を満足するように構成すると、更に好ましい。
０．０１ ＜ Ｌ１／Ｒｔａｎθ ＜ ０．５
ただし、Ｌ１は透明カバー８の内側面１０の曲率中心１１から対物光学系３の光軸４までの距離、Ｒは透明カバー８の内側面１０の半径、θは対物光学系３の視野角の１／２である。
Ｌ１／Ｒｔａｎθの値が上記条件式の上限値を上回ると、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔに対して対物光学系３が近づきすぎてしまい、照明手段１３を配置するスペースを確保することができない。
また、Ｌ１／Ｒｔａｎθの値が条件式の下限値を下回ると、透明カバー８の内面１０の頂点Ｓｔに対して対物光学系３が離れすぎて、カプセルの全長が長くなってしまい好ましくない。
図１３に示した参考例６のカプセル型内視鏡では、透明カバー８の内側面１０は、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔから離れるほど曲率が大きくなる非球面形状に形成されている。
また、図１４に示した参考例７のカプセル型内視鏡では、透明カバー８の内側面１０は、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔから離れるほど曲率が小さくなる非球面形状に形成されている。
なお、透明カバー８の内側面１０を非球面で構成する場合、透明カバー８の内側面１０上で視野境界部に位置する仮想物点Ｓｍ，Ｓｎでの非球面の近似曲率１／Ｒを求め、仮想物点Ｓｍ，Ｓｎをそれぞれ通り、曲率１／Ｒをもつ球面の曲率中心ＯＡ，ＯＢが、それぞれ上述した領域（直線７ｍと７ｎがつくる４つの領域のうち、対物光学系の光軸を含まない領域）内に配置される位置関係となるように、透明カバー８と対物光学系３を構成すればよい。
図１３及び図１４に示した参考例６及び参考例７のカプセル型内視鏡では、平面Ｑｍ上において、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔから照明手段１３の光射出面を含む平面Ｑｍに対して引いた垂線と該平面Ｑｍとの交点Ｘが、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線と該平面Ｑｍとの交点Ｐと対物光学系３の入射瞳の中心からの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像位置）Ｐ’ｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線と該平面Ｑｍとの交点Ｐ’とを結ぶ線分上に位置するように対物光学系３が配置され、かつ透明カバー８の内側面１０を介して投影される対物光学系３の入射瞳の反射像の範囲１５を外れた位置に複数個の照明手段１３が配置されている。
図１３及び図１４に示した参考例６及び参考例７によれば、透明カバー８の内側面１０を非球面で構成しても、撮像ユニットと複数個の照明手段１３を配置するのに十分なスペースを確保することができ、更に透明カバー８の内側面１０で反射した照明光が対物光学系３でのフレアの原因になるのを防ぐことができる小型のカプセル型内視鏡が得られる。
また、透明カバー８の内側面１０の曲率中心１１と対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃの位置が次の条件式を満足するように構成すると、更に好ましい。
０．０１ ＜ Ｌ１／Ｒｔａｎθ ＜ ０．５
ただし、Ｌ１は透明カバー８の内側面１０の曲率中心１１から対物光学系３の光軸４までの距離、Ｒは透明カバー８の内側面１０の半径、θは対物光学系３の視野角の１／２である。
Ｌ１／Ｒｔａｎθの値が上記条件式の上限値を上回ると、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔに対して対物光学系３が近づきすぎてしまい、照明手段１３を配置するスペースを確保することができない。
また、Ｌ１／Ｒｔａｎθの値が条件式の下限値を下回ると、透明カバー８の内面１０の頂点Ｓｔに対して対物光学系３が離れすぎて、カプセルの全長が長くなってしまい好ましくない。
図１７は本発明の構成を採用し得るカプセル型内視鏡の参考例８を示す要部概念図であり、対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面上における、透明カバー８の外側面９上の物点に対する対物光学系３の視野境界部での結像関係を示す説明図である。
参考例８のカプセル型内視鏡では、撮像ユニット１は、レンズ５と、絞り（図示省略）と、レンズ枠（図示省略）と、間隔環（図示省略）を有する対物光学系３と、撮像素子２と、撮像素子枠（図示省略）を有して構成されている。
図１７に示すように、対物光学系３の視野中心をカプセルの中心軸からずらして配置すると、視野方向によって対物光学系３の最も物体側の面から透明カバー８の外側面９までの距離に差が出てくるため、それぞれの物点に対する結像位置もずれてしまう。このため、従来の一般的なカプセル型内視鏡のように、撮像素子２の撮像面を光軸に対して垂直に配置したのでは、対物光学系３の視野境界部において、透明カバー８の外側面９に接した被写体が部分的にボケてしまい、観察が困難になる。
そこで、参考例８のカプセル型内視鏡では、図１７に示すように、対物光学系３の視野境界部における、対物光学系３の最も物体側の面から透明カバー８の外側面９までの距離ＯｂＡ、ＯｂＢに対応する像位置であるＯｂＡ’、ＯｂＢ’に撮像面が位置するように、撮像素子２を対物光学系３に対して偏芯させている。
このように構成した参考例８のカプセル型内視鏡によれば、視野方向に生じる透明カバー８の外面９までの物点距離の差による像のボケを補正することができ、透明カバー８の外面９に接した被写体を鮮明に観察することが可能な小型のカプセル型内視鏡が実現できる。
また、像位置ＯｂＡ’、ＯｂＢ’の結像点と撮像面が完全に一致するように撮像素子２を偏芯させるのが困難な場合には、それぞれの視野方向の撮像面上での光束径が撮像素子２の画素に換算して４画素程度に広がるように撮像素子２の傾きを調整しても実使用上はピントのあった画像を得ることができる。
図１８は本発明の構成を採用し得るカプセル型内視鏡の参考例９を示す要部概念図であり、対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面上における、透明カバー８の外側面９上の物点に対する対物光学系３の視野境界部での結像関係を示す説明図である。
参考例８のカプセル型内視鏡では、対物光学系３の視野中心をカプセルの中心軸からずらして配置した場合において視野方向に生じる透明カバー８の外面９までの物点距離の差による像のボケを補正するための参考例８のカプセル型内視鏡とは別の解決手段を示す構成例である。
即ち、参考例９のカプセル型内視鏡は、透明カバー８の外側面９と透明カバー８の内側面１０とを偏芯させ、かつ透明カバー８の外側面９が対物光学系３の光軸４に対して略回転対称となるように構成されている。
透明カバー８の外側面９は、球面形状に形成されており、透明カバー８の外面９の曲率中心１２と対物光学系３の光軸４との距離が０．４ｍｍ程度離れている。このように構成すると、視野方向による透明カバー８の外側面９までの距離の差により生じる像のボケを補正することができる。
図１９は本発明の構成を採用し得るカプセル型内視鏡の参考例１０を示す要部概念図であり、（ａ）は対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面上における、透明カバー８の外側面９上の物点に対する対物光学系３の視野境界部での結像関係を示す説明図、（ｂ）は照明手段１３の光射出面を含む平面Ｑｍ上での、透明カバー８の内側面１０の曲率中心１１、外側面９の曲率中心１２、および透明カバー８の内側面１０を介して投影される入射瞳の反射像の範囲１５の位置関係を示す説明図である。
参考例１０のカプセル型内視鏡は、透明カバー８の外側面９と透明カバー８の内側面１０とを偏芯させ、かつ対物光学系３を構成する光学部材の１つを偏芯させることで、対物光学系３の視野中心をカプセルの中心軸からずらして配置した場合において視野方向に生じる透明カバー８の外面９までの物点距離の差による像のボケを補正した構成例である。
図２０は本発明の構成を採用し得るカプセル型内視鏡の参考例１１を示す要部概念図であり、（ａ）は対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面上における、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔと、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃと、この入射瞳Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像）Ｐ’ｃとの位置関係を示す説明図、（ｂ）は照明手段１３の光射出面を含む平面Ｑｍ上での、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｘ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像位置）Ｐ’ｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ’、および透明カバー８の内側面１０を介して投影される入射瞳の反射像の範囲１５の位置関係を示す説明図である。
参考例１１のカプセル型内視鏡では、透明カバー８の内側面１０は、球面形状に形成されている。また、透明カバー８の内側面１０の曲率中心１１は、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃを通り対物光学系３の光軸４に対して垂直な直線１７上に配置されている。
対物光学系３の入射瞳は、対物光学系３を構成するレンズ５の最も物体側の面（先端面）と一致する。また、対物光学系３は、入射瞳の面が照明手段１３の光射出面１４を含む平面Ｑｍと同一平面上に位置するように配置されている。
本発明において、対物光学系３の視野内を均一に照明するためには、照明手段１３を対物光学系の周囲に均等に配置することが望ましい。そのためには、照明手段１３の光射出面１４を含む平面Ｑｍにおいて、交点Ｐと交点Ｘとの間の距離ＰＸが次の条件式を満たすのが望ましい。
ＰＸ ＞ （φＬ／２）＋（ΔＤ）
ただし、φＬは、対物光学系の最も物体側に配置されるレンズの外径、ΔＤは、照明手段の中心から外周までの最短距離である。
参考例１１のカプセル型内視鏡では、φＬ＝０．７５ｍｍ、ΔＤ＝０．５５ｍｍとしており、交点Ｐと交点Ｘとの間の距離を１．６５ｍｍとした。
このように構成した参考例１１のカプセル型内視鏡によれば、複数の照明手段１３を設け、明るさを確保した際にも、小型化を実現し、透明カバー８の内側面１０で反射された光線が対物光学系３の入射瞳内へ到達するのを阻止してフレアを防止することができる。
図２１は本発明の構成を採用し得るカプセル型内視鏡の参考例１２を示す要部概念図であり、（ａ）は対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面上における、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔと、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃと、この入射瞳の中心Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像）Ｐ’ｃとの位置関係を示す説明図、（ｂ）は照明手段１３の光射出面を含む平面Ｑｍ上での、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｘ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像位置）Ｐ’ｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ’、および透明カバー８の内側面１０を介して投影される入射瞳の反射像の範囲１５の位置関係を示す説明図である。
参考例１２のカプセル型内視鏡では、透明カバー８の内側面１０と外側面９は、共に楕円形状に形成されており、内側面９の形状は、次の式により定義される。
ｘ2／４．９６2＋ｙ2／５．５５2 ＝ １
このような楕円形状に形成された透明カバー８の焦点の座標位置は、内側面１０の中心１１を原点としたとき、（０、±２．４８）となる。なお、ここでの内側面１０の中心１１は、楕円の中心であり、楕円における長軸と短軸の交点を指している。
このように構成したときの透明カバー８の内側面１０による対物光学系３の入射瞳の反射像の範囲１５は、図２１（ｂ）に示すような形状になる。照明手段１３であるＬＥＤは、この反射像の範囲１５から外れた位置において対物光学系３の周辺に３個配置されている。
なお、反射像の範囲１５がこのような形状をしている場合の透明カバー８の内側面１０による対物光学系３の入射瞳の反射像の範囲１５の中心１６は、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃと透明カバー８の内側面１０の中心１１とを結ぶ直線１７と、直線１７に対し垂直な方向で像範囲１５が最大になる直線２０の交点とする。
このように、対物光学系３と照明手段１３を配置した参考例１２のカプセル型内視鏡によれば、従来のカプセル型内視鏡においてφ１２ｍｍあった外径を、１０．８５ｍｍと小型化することができた。
このように、本発明のカプセル型内視鏡は、参考例１２のカプセル型内視鏡から明らかなように、透明カバー８の内側面１０の形状を楕円形状に形成した場合においても、カプセルの小型化を実現しながら透明カバー８の内側面１０で反射された光線が対物光学系３の入射瞳内へ到達するのを阻止してフレアを防止することができ、小型で鮮明な画像のカプセル型内視鏡が得られる。
また、透明カバー８の内側面１０が楕円形状の場合は、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃを原点とし、この入射瞳の中心Ｐｃと透明カバー８の内側面１０の中心１１とを結ぶ線をＹ軸とし、対物光学系３の入射瞳を含む断面上で入射瞳の中心Ｐｃを通りＹ軸に対して垂直な線をＸ軸とする座標系を設定する。このとき、Ｙ軸方向では、原点に対して透明カバー８の内側面１０の中心１１側を正とする。
いま、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃと透明カバー８の内側面１０の長軸と短軸との交点１１との距離Ｄ１が次の条件式を満足する場合には、視野最周辺の主光線７が、透明カバー８の内側面１０で反射され、ＸＹ平面に到達したときのＹ座標は正になる。
Ｄ１ ≧ ｜透明カバー内面の焦点距離｜／２
このため、照明手段１３の光射出面を中心座標がＸＹ平面上のＹ≦０となるように配置すれば、照明手段１３から射出され透明カバー８の内側面１０で反射された光は対物光学系３の入射瞳内に到達することはなく、フレアを防止することができる。
このように、本発明のカプセル型内視鏡は、特許請求の範囲に記載した発明の他に以下に示すような特徴を有している。
（１）対物光学系と撮像素子を備えた撮像ユニットと、照明手段とをカプセルの内部の異なる光路上に配置し、これらの物体側を視野範囲が透明な透明カバーで密封したカプセル型内視鏡であって、前記透明カバーの内側面のうち、少なくとも視野範囲が球面で構成され、前記透明カバーの内側面の頂点から前記照明手段の光射出面を含む平面Ｑｍに対して引いた垂線と該平面Ｑｍとの交点をＸ、前記対物光学系の入射瞳の中心から前記平面Ｑｍに対して引いた垂線と該平面Ｑｍとの交点をＰ、前記対物光学系の入射瞳の中心からの光が前記透明カバーの内側面で反射したときの光線の交点（写像位置）から前記平面Ｑｍに対して引いた垂線と該平面Ｑｍとの交点をＰ’としたとき、点Ｐと点Ｐ’とを結ぶ線分上に点Ｘが存在し、前記照明手段の光射出面が、前記平面Ｑｍにおいて、前記対物光学系の入射瞳の前記透明カバーの内側面で反射した反射像と重ならない位置に配置されていることを特徴とするカプセル型内視鏡。
（２）対物光学系と撮像素子を備えた撮像ユニットと、照明手段とをカプセルの内部の異なる光路上に配置し、これらの物体側を視野範囲が透明な透明カバーで密封したカプセル型内視鏡であって、前記透明カバーの内側面のうち少なくとも視野範囲が球面で構成され、前記透明カバーの内側面の頂点から前記照明手段の光射出面を含む平面Ｑｍに対して引いた垂線と該平面Ｑｍとの交点をＸ、前記対物光学系の入射瞳の中心から前記平面Ｑｍに対して引いた垂線と該平面Ｑｍとの交点をＰ、前記対物光学系の入射瞳の中心からの光が前記透明カバーの内側面で反射したときの光線の交点（写像位置）から前記平面Ｑｍに対して引いた垂線と該平面Ｑｍとの交点をＰ’としたとき、点Ｐと点Ｐ’とを結ぶ線分上に点Ｘが存在し、さらに次の条件式を満たすことを特徴とするカプセル型内視鏡。
０．０１ ＜ Ｌ１／Ｒｔａｎθ ＜ ０．５
ただし、Ｌ１は透明カバーの内側面の曲率中心から対物光学系の光軸までの距離、Ｒは透明カバーの内側面の半径、θは対物光学系の視野角の１／２である。
（３）前記照明手段の光射出面が、前記平面Ｑｍにおいて、前記対物光学系の入射瞳の前記透明カバーの内側面で反射した反射像と重ならない位置に配置されていることを特徴とする上記（２）に記載のカプセル型内視鏡。
（４）視野範囲が透明な透明カバーと、対物光学系と撮像素子を備えた撮像ユニットと、少なくとも一つの照明手段を有するカプセル型内視鏡であって、前記対物光学系の光軸が前記透明カバーの内側面に対して直交しないように、該対物光学系が配置され、前記撮像ユニットの構成要素の少なくとも一つが、該撮像ユニットの他の構成要素に対して偏芯していることを特徴とするカプセル型内視鏡。
（５）前記撮像ユニットの構成要素の少なくとも一つが、該撮像ユニットの他の構成要素に対して偏芯していることを特徴とする請求項１１，上記（１）又は（３）のいずれかに記載のカプセル型内視鏡。
（６）前記透明カバーの外側面が、前記対物光学系の光軸に対して対称な面形状に形成されていることを特徴とする請求項１１，上記（１）又は（３）のいずれかに記載のカプセル型内視鏡。
（７）前記カプセルの内部には更に薬剤貯蔵タンクが内蔵され、前記カプセルの外部には薬剤を散布するためのノズルが配置され、前記ノズルが、前記対物光学系の視野範囲を外れた位置であって、且つ、該対物光学系の視野範囲と該ノズルの薬液噴射範囲が重なる位置に配置されていることを特徴とする上記（２）又は（４）のいずれかに記載のカプセル型内視鏡。
（８）少なくとも一つの前記照明手段の光軸が、前記透明カバーの内側面に対して直交しないことを特徴とする請求項１１，上記（１）又は（３）のいずれかに記載のカプセル型内視鏡。
（９）前記透明カバーと、前記対物光学系と、少なくとも一つの前記照明手段を有するカプセル型内視鏡であって、前記対物光学系の光軸が前記透明カバーの内側面に対して直交しないように、該対物光学系が配置され、前記対物光学系内の少なくとも一つの光学部材、又は前記撮像素子が、該対物光学系の光軸に対して偏芯していることを特徴とする上記（８）に記載のカプセル型内視鏡。
（１０）前記透明カバーの外側面が、前記対物光学系の光軸に対して略対称形状に形成されていることを特徴とする上記（９）に記載のカプセル型内視鏡。
（１１）前記透明カバーの外側面が、前記対物光学系の光軸に対して略対称形状に形成されていることを特徴とする上記（４）に記載のカプセル型内視鏡。
（１２）前記照明手段の射出面を含む平面における前記透明カバーの内側面による入射瞳の像の入射範囲と、該照明手段の射出面とが重ならないことを特徴とする上記（１１）に記載のカプセル型内視鏡。
（１３）前記透明カバーの内側面の非球面形状が、周辺に行くほど曲率が大きくなっていることを特徴とする請求項１１に記載のカプセル型内視鏡。
（１４）前記透明カバーの内側面の非球面形状が、周辺に行くほど曲率が小さくなっていることを特徴とする請求項１１に記載のカプセル型内視鏡。
（１５）前記透明カバーの内側面の非球面の形状が、楕円形状であることを特徴とする請求項１１に記載のカプセル型内視鏡。
（１６）前記透明カバーは次の条件式を満たす形状であって、物体側から見て、前記対物光学系の入射瞳の中心を原点とし、前記対物光学系の入射瞳の中心と前記透明カバーの内側面の曲率中心とを結ぶ直線をＹ軸とし、前記透明カバーの内側面の曲率中心のＹ座標をＹ≧０とし、前記対物光学系の入射瞳の中心を通りＹ軸と垂直な直線をＸ軸としたとき、前記照明手段の光射出面の中心のＹ座標がＹ≦０となるように該照明手段を配置したことを特徴とする上記（１５）に記載のカプセル型内視鏡。
Ｄ１ ≧ ｜透明カバー内面の焦点距離｜／２
ただし、Ｄ１は対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃと透明カバー８の内側面１０の長軸と短軸との交点１１との距離である。
（１７）前記カプセルの内部には更に薬剤貯蔵タンクが内蔵され、前記カプセルには穿刺針の突出口が配置され、前記穿刺針の突出口が、前記対物光学系の視野範囲を外れた位置であって、且つ、該穿刺針の突出口から押出された穿刺針の先端部が穿刺対象部位に接触する前に、該対物光学系の視野範囲と重なる位置に配置されていることを特徴とする上記（１），（２）又は（４）のいずれかに記載のカプセル型内視鏡。
（１８）前記カプセルの内部には更に薬剤貯蔵タンクが内蔵され、前記カプセルの外部には薬剤を散布するためのノズルが配置され、前記ノズルの少なくとも一部分が該対物光学系の視野範囲の中に位置するように配置されていることを特徴とする上記（２）又は（４）に記載のカプセル型内視鏡。
（１９）前記ノズルが、次の条件式を満たす位置に配置されていることを特徴とする上記（１８）に記載のカプセル型内視鏡。
１５° ≦ β ≦ ７５°
ただし、βは対物光学系の光軸とノズルの噴射口の中心軸とのなす角度である。
（２０）前記ノズルは、透明カバーのうち視野範囲の外側にあたる部分を通して前記薬液タンクと接続されていることを特徴とする請求項１，請求項３，請求項４，請求項５，上記（７），（１９）のいずれかに記載のカプセル型内視鏡。
（２１）前記穿刺針の突出口は、透明カバーのうち視野範囲の外側にあたる部分に設けられていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のカプセル型内視鏡。
本発明の構成を採用し得るカプセル型内視鏡の実施形態１の要部概念図を示したものであり、（ａ）は対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面上における、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔと、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃと、この入射瞳の中心Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像位置）Ｐ’ｃとの位置関係を示す説明図、（ｂ）は照明手段１３の光射出面を含む平面Ｑｍ上での、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｘ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像位置）Ｐ’ｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ’、および透明カバー８の内側面１０を介して投影される対物光学系３の入射瞳の反射像の範囲１５の位置関係を示す説明図である。 本発明の構成を採用し得るカプセル型内視鏡の実施形態２の概念図を示したものであり、対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面上における、透明カバー８の外側面９上の物点に対する対物光学系３の視野境界部での結像関係を示す説明図である。 本発明の構成を採用し得るカプセル型内視鏡の参考例１の概念図を示したものであり、（ａ）は対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面上における、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔと、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃと、この入射瞳Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像位置）Ｐ’ｃとの位置関係を示す説明図、（ｂ）は照明手段１３の光射出面を含む平面Ｑｍ上での、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｘ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像位置）Ｐ’ｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ’、および透明カバー８の内側面１０を介して投影される入射瞳の反射像の範囲１５の位置関係を示す説明図である。 本発明の構成を採用し得るカプセル型内視鏡の参考例１の概念図を示したものであり、（ａ）は対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面上における、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔと、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃと、この入射瞳の中心Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像位置）Ｐ’ｃとの位置関係を示す説明図、（ｂ）は照明手段１３の光射出面を含む平面Ｑｍ上での、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｘ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像位置）Ｐ’ｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ’、および透明カバー８の内側面１０を介して投影される入射瞳の反射像の範囲１５の位置関係を示す説明図である。 図５は本発明の構成を採用し得るカプセル型内視鏡の参考例３の要部概念図を示したものであり、（ａ）は対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面上における、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔと、対物光学系３の入射瞳中心Ｐｃと、この入射瞳Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像位置）Ｐ’ｃとの位置関係を示す説明図、（ｂ）は照明手段１３の光射出面を含む平面Ｑｍ上での、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｘ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像位置）Ｐ’ｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ’、および透明カバー８の内側面１０を介して投影される入射瞳の反射像の範囲１５の位置関係を示す説明図である。 図５を用いて説明した参考例３のカプセル型内視鏡が、本願の第一の発明の構成を備えた場合における対物光学系３の視野７とノズル３０と観察対象部位３２の位置関係を示す説明図である。 ノズルの薬液噴射口が視野内に入るように配置した実施例１の変形例のカプセル型内視鏡の構成例を示す説明図である。 図５を用いて説明した参考例３のカプセル型内視鏡が、本願の第二の発明の構成を備えた場合における先端に穿刺針のついた送液チューブを備えたカプセル型内視鏡の構成例を示す説明図である。 ノズル３０及び穿刺針の突出口３４に関する実施例１の変形例のカプセル型内視鏡の構成例を示す説明図である。 消化管内壁を観察するカプセル型内視鏡システムの一例を示す説明図である。 本発明の本発明の構成を採用し得るカプセル型内視鏡の参考例４を示す要部概念図であり、（ａ）は対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面上における、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔと、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃと、この入射瞳の中心Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像）Ｐ’ｃとの位置関係を示す説明図、（ｂ）は照明手段１３の光射出面を含む平面Ｑｍ上での、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｘ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像位置）Ｐ’ｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ’、および透明カバー８の内側面１０を介して投影される入射瞳の反射像の範囲１５の位置関係を示す説明図である。 本発明の構成を採用し得るカプセル型内視鏡の参考例５を示す要部概念図であり、（ａ）は対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面上における、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔと、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃと、この入射瞳の中心Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像）Ｐ’ｃとの位置関係を示す説明図、（ｂ）は照明手段１３の光射出面を含む平面Ｑｍ上での、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｘ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像位置）Ｐ’ｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ’、および透明カバー８の内側面１０を介して投影される入射瞳の反射像の範囲１５の位置関係を示す説明図である。 本発明の構成を採用し得るカプセル型内視鏡の参考例６を示す要部概念図であり、（ａ）は対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面上における、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔと、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃと、この入射瞳の中心Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像）Ｐ’ｃとの位置関係を示す説明図、（ｂ）は照明手段１３の光射出面を含む平面Ｑｍ上での、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｘ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像位置）Ｐ’ｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ’、および透明カバー８の内側面１０を介して投影される入射瞳の反射像の範囲１５の位置関係を示す説明図である。 本発明の構成を採用し得るカプセル型内視鏡の参考例７を示す要部概念図であり、（ａ）は対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面上における、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔと、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃと、この入射瞳の中心Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像）Ｐ’ｃとの位置関係を示す説明図、（ｂ）は照明手段１３の光射出面を含む平面Ｑｍ上での、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｘ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像位置）Ｐ’ｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ’、および透明カバー８の内側面１０を介して投影される入射瞳の反射像の範囲１５の位置関係を示す説明図である。 本発明の比較例にかかるカプセル型内視鏡として、対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面上において、透明カバー８の内側面１０上で視野境界部に位置する仮想物点Ｓｍ，Ｓｎと対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃとを結ぶ直線７ｍ，７ｎで区分けされる４つの領域のうち、対物光学系の光軸を含み、かつ対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃよりも物体側の領域に、透明カバー８の内側面１０の視野と重なる領域における曲率中心１１を配置したカプセル型内視鏡を示す概念図であり、（ａ）は対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面図、（ｂ）は照明手段１３の光射出面を含む平面Ｑｍ上での、対物光学系３の入射瞳の反射像の範囲１５を示す説明図である。 本発明の比較例にかかるカプセル型内視鏡として、対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面上において、透明カバー８の内側面１０上で視野境界部に位置する仮想物点Ｓｍ，Ｓｎと対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃとを結ぶ直線７ｍ，７ｎで区分けされる４つの領域のうち、対物光学系の光軸を含み、かつ対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃよりも像側の領域に、透明カバー８の内側面１０の視野と重なる領域における曲率中心１１を配置したカプセル型内視鏡を示す概念図であり、（ａ）は対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面図、（ｂ）は照明手段１３の光射出面を含む平面Ｑｍ上での、対物光学系３の入射瞳の反射像の範囲１５を示す説明図である。 本発明の構成を採用し得るカプセル型内視鏡の参考例８を示す要部概念図であり、対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面上における、透明カバー８の外側面９上の物点に対する対物光学系３の視野境界部での結像関係を示す説明図である。 本発明の構成を採用し得るカプセル型内視鏡の参考例９を示す要部概念図であり、対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面上における、透明カバー８の外側面９上の物点に対する対物光学系３の視野境界部での結像関係を示す説明図である。 本発明の構成を採用し得るカプセル型内視鏡の参考例１０を示す要部概念図であり、（ａ）は対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面上における、透明カバー８の外側面９上の物点に対する対物光学系３の視野境界部での結像関係を示す説明図、（ｂ）は照明手段１３の光射出面を含む平面Ｑｍ上での、透明カバー８の内側面１０の曲率中心１１、外側面９の曲率中心１２、および透明カバー８の内側面１０を介して投影される入射瞳の反射像の範囲１５の位置関係を示す説明図である。 本発明の構成を採用し得るカプセル型内視鏡の参考例１１を示す要部概念図であり、（ａ）は対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面上における、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔと、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃと、この入射瞳Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像）Ｐ’ｃとの位置関係を示す説明図、（ｂ）は照明手段１３の光射出面を含む平面Ｑｍ上での、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｘ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像位置）Ｐ’ｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ’、および透明カバー８の内側面１０を介して投影される入射瞳の反射像の範囲１５の位置関係を示す説明図である。 本発明の構成を採用し得るカプセル型内視鏡の参考例１２を示す要部概念図であり、（ａ）は対物光学系３の光軸４と透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔとを含む断面上における、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔと、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃと、この入射瞳の中心Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像）Ｐ’ｃとの位置関係を示す説明図、（ｂ）は照明手段１３の光射出面を含む平面Ｑｍ上での、透明カバー８の内側面１０の頂点Ｓｔから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｘ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ、対物光学系３の入射瞳の中心Ｐｃからの光が透明カバー８の内側面１０で反射したときの光線の交点（写像位置）Ｐ’ｃから平面Ｑｍに対して引いた垂線との交点Ｐ’、および透明カバー８の内側面１０を介して投影される入射瞳の反射像の範囲１５の位置関係を示す説明図である。
符号の説明
１ 撮像ユニット
２ 撮像素子
３ 対物光学系
４ 対物光学系の光軸
５ レンズ
７ 視野最周辺の主光線
７ｍ，７ｎ 直線
８ 透明カバー
９ 透明カバー８の内側面
１０ 透明カバー８の外側面
１１ 透明カバー８の内側面の曲率中心
１２ 透明カバー８の外側面の曲率中心
１３ 照明手段
１４ 照明手段１３の射出面
１５ 透明カバー８の内側面１０による入射瞳の像範囲
１６ 透明カバー８の内側面１０による入射瞳の像の中心位置
１７，２０ 直線
１８ 薬剤タンク
１９ｍ，１９ｎ 線分
２１ 消化管
２２ 受信装置
２３ モニタ
２４ パーソナルコンピュータ
２６ ターゲットシンボル
３０，３０’ ノズル
３１，３１’ 噴射口
３２ 観察対象部位
３２’ 領域
３３ 管腔臓器の内壁
４０ カプセル型内視鏡
４１ 患者
Ｐｃ 対物光学系３の入射瞳の中心
Ｐ 入射瞳の中心Ｐｃから引いた平面Ｑｍに対して垂直な線との交点
Ｐ’ｃ 写像位置
Ｐ’ 写像位置Ｐ’ｃから引いた平面Ｑｍに対して垂直な線との交点
Ｓｍ，Ｓｎ 仮想物点
Ｓｔ 透明カバー８の内側面１０の頂点
Ｑｍ 平面

Claims (12)

  1. 対物光学系と撮像素子を備えた撮像ユニットと、照明手段とをカプセルの内部の異なる光路上に配置し、これらの物体側を視野範囲が透明な透明カバーで密封したカプセル型内視鏡であって、
    前記カプセルの内部に薬剤貯蔵タンクが配置され、前記カプセルの外部に薬剤を散布するためのノズルが次の条件式を満たす位置に配置されていることを特徴とするカプセル型内視鏡。
    １５°≦β≦７５°
    ただし、βは対物光学系の光軸とノズルの噴射口の中心軸とのなす角度である。
  2. 対物光学系と撮像素子を備えた撮像ユニットと、照明手段とをカプセルの内部の異なる光路上に配置し、これらの物体側を視野範囲が透明な透明カバーで密封したカプセル型内視鏡であって、
    前記カプセルの内部に薬剤貯蔵タンクが配置され、
    前記カプセルには、穿刺針の突出口が、前記対物光学系の視野範囲の外側の位置であって、且つ、該突出口から押出された前記穿刺針の先端部が穿刺対象部位に接触する前に該対物光学系の視野範囲と重なる位置に設けられていることを特徴とするカプセル型内視鏡。
  3. 対物光学系と撮像素子を備えた撮像ユニットと、照明手段とをカプセルの内部の異なる光路上に配置し、これらの物体側を視野範囲が透明な透明カバーで密封したカプセル型内視鏡であって、
    前記カプセルには、穿刺針の突出口が、前記対物光学系の視野範囲の外側の位置であって、且つ、該突出口から押出された前記穿刺針の先端部が穿刺対象部位に接触する前に該対物光学系の視野範囲と重なる位置に設けられており、
    前記カプセルの内部に薬剤貯蔵タンクが配置され、前記カプセルの外部に薬剤を散布するためのノズルが次の条件式を満たす位置に配置されていることを特徴とするカプセル型内視鏡。
    １５°≦β≦７５°
    ただし、βは対物光学系の光軸とノズルの噴射口の中心軸とのなす角度である。
  4. 前記ノズルが、前記対物光学系の視野範囲の外側の位置であって、且つ、該対物光学系の視野範囲と該ノズルの薬液噴射範囲が重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は３に記載のカプセル型内視鏡。
  5. 前記ノズルの少なくとも一部分が、該対物光学系の視野範囲の内側の位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は３に記載のカプセル型内視鏡。
  6. 前記ノズルが、前記対物光学系の視野範囲の外側の位置で前記薬剤貯蔵タンクと接続されていることを特徴とする請求項１，３乃至５のいずれかに記載のカプセル型内視鏡。
  7. 前記ノズルが、表面に表面反射率を下げる加工が施されていることを特徴とする請求項５に記載のカプセル型内視鏡。
  8. 前記ノズルが、表面に黒色コーティングが施されていることを特徴とする請求項５に記載のカプセル型内視鏡。
  9. 前記穿刺針に、生体組織への挿入深さを表す目盛りが設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載のカプセル型内視鏡。
  10. 前記目盛りが、数字であることを特徴とする請求項９に記載のカプセル型内視鏡。
  11. 前記目盛りが、色の異なるマーキングであることを特徴とする請求項９に記載のカプセル型内視鏡。
  12. 前記対物光学系の光軸と前記透明カバーの内側面の頂点とを含む断面上において、該透明カバーの内側面上で視野境界部に位置する２つの物点と前記対物光学系の入射瞳の中心とを結ぶ直線で区分けされる４つの領域のうち、前記対物光学系の光軸を含まない方の領域に、該透明カバーの内側面の視野領域における曲率中心が位置することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のカプセル型内視鏡。
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