JP2010194041A - Optical system for capsule type endoscope, and capsule type endoscope - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検者の体内を撮影する内視鏡に関し、さらに詳しくは、被検者に飲み込んで使用されるカプセル型の内視鏡に関する。 The present invention relates to an endoscope that captures an image of the inside of a subject, and more particularly, to a capsule endoscope that is swallowed by a subject.
従来から医療分野では、挿入型の内視鏡が普及している。挿入型の内視鏡は、細長くフレキシブルな挿入部を被検者の体内に挿入し、挿入部の先端に設けられた撮像装置で被検者の体内を撮影する。挿入部は、被検者の体内の形状に応じて自在に湾曲するうえに、撮像装置が設けられた挿入部の先端の向きを自在に調節することができ量になっている。このため、挿入型の内視鏡は、被検者の体内の任意の箇所を、必要に応じて的確に撮像することができる。 Conventionally, insertion-type endoscopes have been widely used in the medical field. An insertion-type endoscope inserts a thin and flexible insertion portion into a subject's body, and images the subject's body with an imaging device provided at the distal end of the insertion portion. The insertion portion is curved in accordance with the shape of the body of the subject, and the orientation of the distal end of the insertion portion provided with the imaging device can be freely adjusted. For this reason, the insertion type endoscope can accurately capture an image of any part of the body of the subject as necessary.
しかし、挿入型の内視鏡による診察は、長い挿入部を長時間にわたって体内に挿入し続けなければならないので、被検者への負荷が非常に大きい。このため、近年では、被検者への負荷を低減したカプセル型の内視鏡が知られている。 However, the examination with the insertion type endoscope requires a long insertion part to be inserted into the body for a long time, and therefore the load on the subject is very large. For this reason, in recent years, capsule endoscopes that reduce the load on the subject are known.
カプセル型内視鏡は、撮像レンズや撮像素子からなる撮像装置、被写体を照明するランプ、これらを駆動するバッテリー、撮影した画像を外部のプロセッサ装置に送信するためのアンテナ等を、被検者が容易に飲み込むことができる大きさのカプセルの中に収納したものであり、被検者に飲み込まれて使用される。このため、カプセル型内視鏡は、被検者の消化管内を自然に移動しながら消化管の様態を順次撮影する。 A capsule endoscope includes an imaging device including an imaging lens and an imaging device, a lamp that illuminates a subject, a battery that drives these, an antenna for transmitting a captured image to an external processor device, and the like. It is housed in a capsule of a size that can be easily swallowed, and is swallowed by a subject. For this reason, the capsule endoscope sequentially captures the state of the digestive tract while naturally moving in the digestive tract of the subject.
一方、カプセル型内視鏡は、前述のように被検者に飲み込まれて使用されるため、被検者の体内での位置や姿勢を制御することが難しい。このため、カプセル型内視鏡の撮像装置には、一度にできるだけ広い範囲を撮影することができるように、広角の撮像レンズが搭載される。例えば、画角が180度に近いような広角の撮像レンズを搭載する例も知られている。 On the other hand, since the capsule endoscope is swallowed and used by the subject as described above, it is difficult to control the position and posture of the subject in the body. For this reason, the imaging device of the capsule endoscope is equipped with a wide-angle imaging lens so that a wide range can be photographed at once. For example, an example in which a wide-angle imaging lens having an angle of view close to 180 degrees is mounted is also known.
また、カプセル型内視鏡のカプセルは、概ね円筒の両端をドーム状に形成した形状となっており、カプセル型内視鏡が消化管内を移動するときには、ドーム状の先端部分が消化管の方向に沿った状態で移動する。このため、カプセル型内視鏡に搭載される撮像装置は、ドーム状に形成されたカプセルの一端から、前方正面を中心に消化管の様態を撮影するように配置される。 In addition, the capsule of the capsule endoscope has a shape in which both ends of the cylinder are formed in a dome shape. When the capsule endoscope moves in the digestive tract, the dome-shaped distal end portion is in the direction of the digestive tract. Move along the line. For this reason, the imaging device mounted on the capsule endoscope is arranged so as to photograph the state of the digestive tract from one end of the capsule formed in a dome shape with the front front as a center.
ところが、カプセル型内視鏡で撮影する消化管は管状であることから、取得した画像の中央付近に写された遠方の像から正確に診察することは難しく、取得した画像の周辺部分に写されたカプセルの周囲側方の像を利用して診察が行われる。 However, since the digestive tract photographed with a capsule endoscope is tubular, it is difficult to accurately examine from a distant image captured near the center of the acquired image, and it is copied to the peripheral part of the acquired image. Examination is performed using the image of the surrounding side of the capsule.
このように、カプセル型内視鏡では、カプセルの正面前方の像よりもカプセルの周囲側方の像が重要であることから、カプセルの中心軸を中心として撮像装置を回転自在に、撮像装置をカプセルの側方に向けて、カプセルの中心軸を中心として回転自在に設け、これを回転させながらカプセルの周囲側方を撮影するようにしたカプセル型内視鏡が知られている(特許文献1)。 As described above, in the capsule endoscope, the image around the capsule is more important than the image in front of the capsule. Therefore, the image pickup apparatus can be rotated around the center axis of the capsule. 2. Description of the Related Art A capsule endoscope is known that is provided so as to be rotatable about a central axis of a capsule toward the side of the capsule and that images the side of the capsule while rotating the capsule endoscope (Patent Document 1). ).
また、カプセル型内視鏡と同様に、撮像装置の正面前方ではなく、その周囲側方を撮影することが重要な撮影機器の例としては、天井等に設けられる監視カメラが挙げられる。こうした監視カメラでは、監視カメラの中心軸に沿った正面前方は地面や床となっているため、正面前方を撮影しても人物の顔等を確認することは難しいので、監視カメラの中心軸に対して周囲側方を撮影することが重要となっている。また、監視カメラの場合には、死角をつくらないためにも、監視カメラの周囲360度を漏れなく撮影する必要がある。 Similar to the capsule endoscope, an example of an imaging device in which it is important to take an image of the surrounding side rather than the front front of the imaging device is a surveillance camera provided on a ceiling or the like. In such a surveillance camera, the front front along the central axis of the surveillance camera is the ground or the floor, so it is difficult to check the face of a person even if the front of the camera is photographed. On the other hand, it is important to photograph the surrounding side. In the case of a surveillance camera, it is necessary to capture 360 degrees around the surveillance camera without omission in order not to create a blind spot.
このように、前方正面ではなく、レンズの中心軸に対して周辺360度を被写体とする場合に用いられるレンズ(以下、パノラマレンズという)としては、概ねそろばん玉形状に形成され、向かい合う円環状の面の一方を屈折面、他方を反射面とし、さらに、反射面中央に円形の屈折面を、屈折面の中央に円形の反射面を設け、円環状の屈折面から入射する周辺360度からの光を内部で2度反射して、円形の屈折面から出射するようにしたパノラマレンズが知られている(特許文献2)。 In this way, a lens (hereinafter referred to as a panoramic lens) used when the subject is not the front front but 360 ° with respect to the central axis of the lens (hereinafter referred to as a panoramic lens) is generally formed in an abacus ball shape and has an annular shape facing each other. One of the surfaces is a refracting surface, the other is a reflecting surface, a circular refracting surface is provided at the center of the reflecting surface, and a circular reflecting surface is provided at the center of the refracting surface. A panoramic lens is known in which light is reflected twice inside and emitted from a circular refracting surface (Patent Document 2).
前述のように、カプセル型内視鏡による診断では、カプセルに対して正面前方よりも、カプセルの周囲側方を漏れなく撮影することが求められる。同時に、カプセル型内視鏡は、被検者が飲み込むときの負担を軽減するために、できるだけ小さく構成されることが求められる。 As described above, in the diagnosis using the capsule endoscope, it is required to capture the surrounding side of the capsule without omission from the front side of the capsule. At the same time, the capsule endoscope is required to be configured as small as possible in order to reduce the burden when the subject swallows.
しかしながら、特許文献1のカプセル型内視鏡のように、内蔵する撮像装置をカプセルの側方に向けて回転自在に設けると、撮像装置を正面前方に向けて固定して設ける場合と比較して、撮像装置を回転させる機構を新たに設けなければならないので、その分カプセルのサイズが大きくなってしまう。 However, as in the capsule endoscope of Patent Document 1, when the built-in imaging device is provided so as to be rotatable toward the side of the capsule, the imaging device is fixed and provided in front of the front. Since a new mechanism for rotating the imaging device has to be provided, the size of the capsule increases accordingly.
また、カプセル型内視鏡は、外部から電力を供給することができないため、容量の限られた内蔵のバッテリーから電力を供給されるが、撮像装置を回転自在に設ける場合には、その分だけ消費電力が大きい。さらに、撮像装置を回転させる場合には、カプセルの周囲を漏れなく撮影するために必要な撮影回数も多くなる。これにともなって、撮影した画像をプロセッサ装置に送信する回数も多くなるため、相応に消費電力が大きくなる。こうしたことから、撮像装置を回転させる場合には、撮像装置を固定して設ける場合よりも、サイズの大きなバッテリーを使用する必要があり、カプセル型内視鏡全体のサイズが肥大化してしまう。 In addition, since the capsule endoscope cannot be supplied with electric power from the outside, it is supplied with power from a built-in battery with a limited capacity. High power consumption. Further, when the imaging device is rotated, the number of times of photographing necessary for photographing the periphery of the capsule without omission increases. As a result, the number of times the captured image is transmitted to the processor device increases, and the power consumption accordingly increases. For this reason, when rotating the imaging device, it is necessary to use a battery having a larger size than when the imaging device is fixedly provided, and the entire size of the capsule endoscope is enlarged.
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、撮像装置を固定して配置し、電力の消費を抑えながらも、カプセルの周囲側方を漏れなく撮影することができるカプセル型内視鏡用の光学系、及びカプセル型内視鏡を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and is a capsule-type internal endoscope that can shoot a peripheral side of a capsule without omission while fixing an imaging device and suppressing power consumption. An object is to provide an optical system for a mirror and a capsule endoscope.
本発明のカプセル型内視鏡用の光学系は、外側に凸となるように湾曲した円環状に形成され、側方の被写体から入射する光を屈折して内部に進入させる第1屈折面と、前記第1屈折面に対向する位置に設けられるとともに、外側に凸となるように前記第1屈折面と逆向きに湾曲した円環状に形成され、前記第1屈折面で屈折された光を反射する第1反射面と、前記第1屈折面の中心部分に、内部に向けて凸となるように設けられ、前記第1反射面で反射された光を反射する第2反射面と、前記第1反射面の中心部分に、内部に向けて凸となるように設けられ、前記第2反射面から入射する光を屈折して外部に出射する第2屈折面と、を有する回転対称なパノラマレンズと、前記パノラマレンズから出射された前記被写体からの光の光量を調節する絞りと、前記絞りを通過した前記被写体からの光を、後方に設けられた撮像素子に結像させる結像レンズと、を備えることを特徴とする。 An optical system for a capsule endoscope of the present invention is formed in an annular shape that is curved so as to be convex outward, and has a first refractive surface that refracts light incident from a lateral subject and enters the inside. The light refracted by the first refracting surface is formed in an annular shape that is provided at a position facing the first refracting surface and is curved in the opposite direction to the first refracting surface so as to be convex outward. A first reflecting surface that reflects, a second reflecting surface that is provided at the center of the first refracting surface so as to be convex toward the inside, and that reflects light reflected by the first reflecting surface; A rotationally symmetric panorama having a second refracting surface provided at the central portion of the first reflecting surface so as to be convex toward the inside and refracting light incident from the second reflecting surface and exiting to the outside. Adjust the amount of light from the lens and the subject emitted from the panoramic lens A diaphragm that, the light from the subject having passed through the aperture, characterized in that it and a focusing lens for forming the image pickup element provided in the rear.
また、前記第1屈折面,前記第1反射面,前記第2反射面,及び前記第2屈折面は球面であることを特徴とする。 The first refracting surface, the first reflecting surface, the second reflecting surface, and the second refracting surface are spherical surfaces.
また、前記第1反射面は、前記パノラマレンズの外面側も鏡面に形成され、前記パノラマレンズの外面側で前記第1反射面に反射させ、前記被写体に照明光を照射する照明手段を備えることを特徴とする。 In addition, the first reflecting surface is formed as a mirror surface on the outer surface side of the panoramic lens, and includes an illuminating unit that reflects the first reflecting surface on the outer surface side of the panoramic lens and irradiates the subject with illumination light. It is characterized by.
また、本発明のカプセル型内視鏡は、上述のカプセル型内視鏡用の光学系,撮像光学系を、飲み込むことができる大きさのカプセル内に備えることを特徴とする。 The capsule endoscope of the present invention is characterized in that the above-described capsule endoscope optical system and imaging optical system are provided in a capsule that can be swallowed.
また、前記カプセルの一端に開口が設けられ、前記開口から、前記パノラマレンズの前記第1屈折面と前記第1反射面が露呈され、前記開口が設けられた前記カプセルと前記パノラマレンズとで外形が形成されることを特徴とする。 In addition, an opening is provided at one end of the capsule, and the first refractive surface and the first reflecting surface of the panoramic lens are exposed from the opening, and the capsule and the panoramic lens provided with the opening have an outer shape. Is formed.
本発明によれば、撮像装置を固定して配置し、電力の消費を抑えながらも、カプセルの周囲側方を漏れなく撮影することができるカプセル型内視鏡用の光学系、及びカプセル型内視鏡を提供することを目的とする。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, an optical system for a capsule endoscope capable of photographing a peripheral side of a capsule without omission while arranging an imaging device fixed and suppressing power consumption, and the capsule type An object is to provide an endoscope.
図1に示すように、カプセル型内視鏡11は、カプセル12の中に小型の撮像装置13を水密に収納したものであり、被検者に飲み込まれて使用される。また、カプセル型内視鏡11は、被検者の体内を自然に移動する間に、消化管の内壁(以下、被写体という)の様態を撮影する。
As shown in FIG. 1, a
カプセル12は、円筒の両端をドーム状に形成した形状となっており、被検者が容易に飲み込むことができる程度の大きさとなっている。また、カプセル12は、透明な材料から構成されており、内蔵する撮像装置13による被写体の撮影を妨げないようになっている。さらに、カプセル12内には、撮像装置13の他に、撮像装置13に電力を供給するバッテリーや、撮像装置13で取得した画像を外部に設けられたプロセッサ装置に送信するアンテナ等(何れも図示しない)が収納されている。
The
撮像装置13は、結像光学系16、LED17(照明手段)、撮像素子18から構成され、カプセル12の周囲側方360度を撮影する。また、撮像装置13は、中心軸Lがカプセル12と平行になるように、カプセル12の中央に配置されている。
The imaging device 13 includes an imaging optical system 16, an LED 17 (illumination unit), and an
結像光学系16は、被写体側から順に、パノラマレンズ21、開口絞り22、結像レンズ23から構成され、カプセル12内に固定して配置される。パノラマレンズ21は、中心軸Lのまわりに回転対称な形状に設けられている。パノラマレンズ21は、前方(ドーム状に形成されたカプセル12の先端側)ではなく、カプセル12の側方(中心軸Lに対して垂直な方向)から入射する光を、後方(開口絞り22側)へ出射する。
The imaging optical system 16 includes a
開口絞り22は、中央に所定の大きさの開口が設けられた絞りであり、パノラマレンズ21からの光の光量を調節する。また、結像レンズ23は、パノラマレンズ23からの光を撮像素子18の撮像面に結像させる。
The
LED17は、被写体を照明する光源であり、パノラマレンズ21の後方に配置される。また、LED17は、中心軸Lのまわりに複数配置されており、撮像装置13の撮影範囲の全体を略均一に照明光を照射する。撮像素子18は、結像レンズ23によって撮像面に結像された光を、画素毎に光電変換し、デジタル画像として出力する。撮像素子18によって取得される画像は、図示しないアンテナによって外部に設けられたプロセッサ装置へと送信される。
The
図2に示すように、パノラマレンズ21は、概ねそろばん玉形状に形成されるが、4つの光学面を備えている。まず、カプセル12の前方に向けられるパノラマレンズ21の上面には、反射面31(第2反射面)と屈折面32(第1屈折面)の2つの光学面が設けられている。また、カプセル12の後方に向けられるパノラマレンズ21の下面には、反射面33(第1反射面)と屈折面34(第2屈折面)の2つの光学面が設けられている。
As shown in FIG. 2, the
反射面31は、パノラマレンズ21の上面中央に円形状に設けられ、パノラマレンズ21の内部に向けて凹んだ球面状の凹面となっている。また、反射面31は、パノラマレンズ21の内部で光を反射するように、パノラマレンズ21の内面側が鏡面となる反射膜がコーティングされている。このため、パノラマレンズ21の外部から反射面31を通ってパノラマレンズ21の内部へ光が入射することはなく、反射面31にはパノラマレンズ21の内部から光が入射すると、反射面31はこれを反射してパノラマレンズ21の後方の屈折面34へと光を導く。
The
屈折面32は、パノラマレンズ21の上面に、反射面31を囲むように反射面31の周囲に設けられ、全体として前方に突出するように湾曲した円環状の曲面となっている。また、屈折面32は、パノラマレンズ21の外側に向けて球面状に膨らんだ凸面となっている。この屈折面32には、カプセル12の周囲側方に位置する被写体から光が入射する。被写体からの光(以下、被写体光という)は、パノラマレンズ21の内部へ進入すると同時に、屈折面32で屈折され、パノラマレンズ21の下面側に設けられた反射面33に導かれる。
The refracting
反射面33は、上面の屈折面32に対向して、屈折面34を囲むように屈折面34の周囲に設けられ、全体として後方に突出するように湾曲した円環状の曲面となっている。また、反射面33は、パノラマレンズ21の外側に向けて球面状に膨らんだ凸面となっている。さらに、反射面33には、パノラマレンズ21の内面側と外面側がともに鏡面となった反射膜がコーティングされている。このため、屈折面32を通って被写体光が反射面33の内面側に入射すると、反射面33はこれを反射して、上面側の反射面31に入射させる。
The reflecting
一方、反射面33の外面側には、LED17から照明光が入射する。反射面33は、LED17が配置されたパノラマレンズ21の外面側から見れば、反射面33は凸面鏡となっているため、LED17からの照明光は反射面33で広角に反射され、被写体へと照射される。これにより、撮像装置13の撮影範囲全体に満遍なく照明光が照射される。
On the other hand, illumination light is incident from the
屈折面34は、パノラマレンズ21の下面中央に、円形状に設けられ、パノラマレンズ21の内部に向けて凹んだ球面状の凹面となっている。屈折面34には、被写体光がパノラマレンズ21上面中央の反射面31から入射する。このとき、被写体光は、屈折面34を通過するときに収斂する向きに屈折され、開口絞り22へと導かれる。
The refracting
なお、パノラマレンズ21では、反射面31の曲率半径は1.76mm、屈折面32の曲率半径は2.80mm、反射面33の曲率半径は2.64mm、屈折面34の曲率半径は5.20mmとなっている。また、反射面31と屈折面34との中心軸に沿った面間隔は2.40mmであり、パノラマレンズ21の直径(中心軸に垂直な方向の直径)は、4.87mmとなっている。
In the
上述のように、撮像装置13の結像光学系16はパノラマレンズ21を備えているので、カプセル12の正面前方ではなく、カプセル12の周囲側方の帯状の部分がカプセル型内視鏡11による撮影範囲となる。
As described above, since the imaging optical system 16 of the imaging device 13 includes the
図3(A)に示すように、カプセル型内視鏡11は被検者に飲み込まれると、被検者の消化管41内を自然に移動する。したがって、被検者の消化管内壁が、カプセル型内視鏡11の被写体42となる。また、カプセル型内視鏡11が移動する消化管41は、管状構造となっている。このため、カプセル型内視鏡11が消化管41内を移動するときに、ドーム状に形成された前後の先端部分が概ね消化管41の方向に沿った状態で移動する。
As shown in FIG. 3A, when the
こうしてカプセル型内視鏡11が消化管41内を移動するときに、カプセル型内視鏡11は、略連続的に被写体42を撮影する。このとき、カプセル型内視鏡11は内蔵する撮像装置13の結像光学系16にパノラマレンズ21を備えているので、カプセル型内視鏡11の撮影範囲43は、カプセル12の正面前方(X方向)ではなく、周囲側方となっている。
Thus, when the
また、パノラマレンズ21は、中心軸Lの周りに回転対称な形状となっている。このため、撮影範囲43は、カプセル型内視鏡11の周囲360度に帯状に連続した範囲であり、カプセル型内視鏡11は撮影範囲43内の被写体42を一度に撮影する。さらに、カプセル型内視鏡11は、カプセル型内視鏡11に対して所定の方向にある撮影範囲43を略連続的に撮影しながら消化管41内を移動する。このため、カプセル型内視鏡11は、被写体42を漏れなく撮影する。
The
こうしてカプセル型内視鏡11によって取得される画像44には、図3(B)に示すように、撮影範囲43が円環状の像46となって写し出される。このとき、パノラマレンズ21が配置されたカプセル12の先端方向を前方X、撮像素子18が配置されたカプセル12の先端方向を後方Yとすると、撮影範囲43の像46は、内側に前方Xが位置し、外側に後方Yが位置する円環状の像となる。また、カプセル型内視鏡11の移動方向と、カプセル型内視鏡11の前後X−Yが一致せず、カプセル型内視鏡11が後方Yの方向に移動することもある。こうした場合にも同様に、カプセル型内視鏡11の移動方向にかかわらず、前方Xが内側に対応し、後方Yが外側に対応する円環状の像46が撮影される。
In this way, in the
上述のように、カプセル型内視鏡11によって被写体42を撮影するときには、図4に示すように、撮影範囲43からの被写体光は、まずパノラマレンズ21上面の屈折面32に入射する。このとき、被写体光は、屈折面32を透過してパノラマレンズ21内に進入するとともに、屈折面32への入射角度や曲率に応じて屈折され、パノラマレンズ21下面の反射面33に入射する。
As described above, when the subject 42 is photographed by the
次に、反射面33に入射した被写体光は、パノラマレンズ21の内部で、反射面33への入射角度や曲率に応じて反射され、パノラマレンズ21上面中央の反射面31へと入射する。そして、被写体光は、反射面31で反射され、パノラマレンズ21下面中央の屈折面34へ到達し、屈折面34への入射角度や曲率に応じて屈折され、屈折面34を透過してパノラマレンズ21の外部へと出射される。
Next, the subject light incident on the reflecting
こうして、撮影範囲43からの被写体光が、カプセル型内視鏡11の周囲側方から、中心軸Lに沿ってパノラマレンズ21の個方に射出されると、被写体光は開口絞り22を通って、結像レンズ23に入射する。そして、被写体光は、結像レンズ23によって撮像素子18の撮像面に結像される。このとき、前方X側からの被写体光は、撮像素子18の中心側に結像され、後方Y側からの被写体光は、撮像素子18の外側に結像される。これにより、取得した画像44には、円筒状の消化管41に沿った帯状の撮影範囲43が円環状に写し出される。
Thus, when the subject light from the
また、カプセル型内視鏡11は上述のように消化管41の内壁を被写体とし42として撮影するが、消化管41内は暗所であるために、カプセル型内視鏡11は、少なくとも撮影範囲43を、撮影に適切な状態に照明しなければならない。このため、図5に示すように、カプセル型内視鏡11には、撮影範囲43を漏れなく照明することができる位置にLED17が配置されている。
Further, as described above, the
LED17は、パノラマレンズ21と開口絞り22の間に配置されている。また、LED17は、撮影範囲43に向けて配置されているのではなく、パノラマレンズ21下面の反射面33に向けて配置されている。反射面33は、前述のようにパノラマレンズ21の外面側も鏡面となっているので、LED17から発せられた照明光は、反射面33によって撮影範囲43に向けて反射される。このとき、反射面33はパノラマレンズ21の外部(LED17側)から見て凸状の鏡面であるため、LED17からの照明光は、撮影範囲43に向けて拡大されて反射される。このため、一般的なLEDと同様に、LED17の配向角が30〜40度程度であっても、LED17は、これよりも広い撮影範囲43の全体を略均一に照明する。
The
ここで、例えば、LED17の替わりに、配向角が30〜40度程度のLED51をLED17と略同じ位置に配置して撮影範囲43を照明する場合を考える。このとき、LED51を配置する向きは、LED17とは異なり、パノラマレンズ21の反射面33を介さずに、直接的に撮影範囲43の方向に照明光が照射されるように配置する。このように、LED17の替わりに配置したLED51によって撮影範囲43に向けて照明光を照射すると、LED51の配向角が小さく、また、LED51から撮影範囲43までの距離が短いことから、LED51からの照明光は撮影範囲43の一部分にしか照射されない。
Here, for example, a case is considered in which the
また、例えば、LED17の替わりに、LED17とは異なる位置に配向角が30〜40度程度のLED52を配置して、撮影範囲43を直接的に照明する場合を考える。このとき、LED52は、撮影範囲43の前方X側から後方Y側の全体に照明光が照射されるように、LED17よりも後方に配置する。また、LED52は、LED17のようにパノラマレンズ21の反射面33を介することなく、直接的に撮影範囲43の方向に照明光が照射される向きに配置される。
Further, for example, consider a case in which the
このように、LED17の替わりに配置したLED52によれば、撮影範囲43の前方X側から後方Y側の全体に照明光が照射されるが、図5に示すように、LED17の位置と比べて撮影範囲43から遠く離して位置しなればならず、また、LED52から撮影範囲43への照明光の光路を確保しなければならない。
As described above, according to the
しかし、カプセル型内視鏡11は、被検者に飲み込まれるものであるため、カプセル12のサイズをできるだけ小さく構成する必要があるが、照明光の光路を確保したLED52の位置に照明用の光源を配置するためには、カプセル12のサイズを大きくしなければならない。また、LED52の位置には、カプセル型内視鏡11を駆動するためのバッテリー等が配置されているために、LED52を配置するスペースを確保することが難しい。
However, since the
こうしたことから、結像光学系16にパノラマレンズ21を備えることによってカプセル型内視鏡11の周囲側方を撮影する場合には、前述のように、パノラマレンズ21下面の反射面33を外面側も鏡面とし、LED17の位置に照明用の光源を配置して、反射面33を介して撮影範囲43に照明光を照射することが好ましい。
For this reason, when the peripheral side of the
上述のように、カプセル型内視鏡11は、結像光学系16にパノラマレンズ21を備えているので、カプセル型内視鏡11(カプセル12)の周囲側方を一度に漏れなく撮影することができる。また、カプセル型内視鏡11は、結像光学系16をカプセル12内に固定して配置しているので、内蔵する撮像装置を回転させながらカプセルの周囲側方を撮影するカプセル型内視鏡と比較して、電力の消費を抑えることができる。
As described above, since the
また、カプセル型内視鏡11が備えるパノラマレンズ21は、4つの光学面を有して複雑な形状となっているが、反射面31,33、屈折面32,34の何れをも球面で構成している。このため、カプセル型内視鏡11の結像光学系16は、比較的容易に、設計,製造することができる。
Further, the
さらに、カプセル型内視鏡11では、パノラマレンズ21下面の反射面33を、内面側,外面側の両面共に鏡面とするとともに、LED17からの照明光を反射面33の外面で反射して撮影範囲43に照射するようにLED17を配置している。このため、LEDのように配向角が小さい光源であっても、カプセル型内視鏡11の広い撮影範囲43の全体に、適切に照明光を照射することができる。
Further, in the
また、こうしてパノラマレンズ21下面の反射面33を介して撮影範囲43に照明光を照射するようにしたことで、LED17をパノラマレンズ21の近傍に、結像光学系16と略一体に設けることができる。これにより、カプセル型内視鏡に内蔵する撮像装置13を小さく構成することができ、カプセル型内視鏡11の全体としての大きさ(カプセル12のサイズ)を小型化することができる。
Further, by irradiating the photographing
なお、上述の実施形態では、パノラマレンズ21の各光学面(反射面31,33、屈折面32,33)を球面とした例を説明したが、これに限らず、パノラマレンズ21の各光学面うち一部あるいは全てを非球面で構成し、収差を抑えるようにしても良い。
In the above-described embodiment, an example in which each optical surface (the reflecting
なお、上述の実施形態では、LED17をパノラマレンズ21と開口絞り22の間に配置する例を説明したが、パノラマレンズ21下面の反射面33を介して撮影範囲43に照明光を照射するときに、照明用のLEDを配置する位置はこれに限らない。例えば、開口絞り22よりも後方(撮像素子18側)に配置されていても良く、結像レンズ23に隣接して配置しても良い。すなわち、照明用の光源は、パノラマレンズ21の大きさや反射面33の曲率に応じて、撮像装置13の全体ができるだけ小さく構成されるように配置されることが好ましい。
In the above-described embodiment, an example in which the
なお、上述の実施形態では、カプセル12と結像光学系16は独立して設けられており、カプセル12内に結像光学系16を配置する例を説明したが、結像光学系16がカプセル12の外部に露呈されるようにしても良い。例えば、図6に示すように、一端に開口が設けられたカプセル62に、この開口からパノラマレンズ21の上面(反射面31と屈折面32)が露呈されるように結像光学系16を配置して、カプセル型内視鏡63を構成しても良い。こうしてパノラマレンズ21の上面をカプセル62から露呈させ、カプセル61とパノラマレンズ21の上面とでカプセル型内視鏡の外形を形成するようにすることで、カプセル型内視鏡をさらに小型化することができる。
In the above-described embodiment, the
なお、上述の実施形態では、カプセル12の全体が透明な材料から構成されるが、カプセル12の全体を透明な材料から構成する必要はなく、少なくとも照明光及び被写体光が透過する範囲が透明な材料から構成されていれば良い。
In the above-described embodiment, the
11,63 カプセル型内視鏡
12,62 カプセル
13 撮像装置
16 結像光学系
17 LED(照明手段)
18 撮像素子
21 パノラマレンズ
22 開口絞り
23 結像レンズ
31 反射面(第2反射面)
32 屈折面(第1屈折面)
33 反射面(第1反射面)
34 屈折面(第2屈折面)
41 消化管
42 被写体
43 撮影範囲
DESCRIPTION OF
18
32 Refraction surface (first refraction surface)
33 Reflective surface (first reflective surface)
34 Refraction surface (second refraction surface)
41
Claims (5)
前記パノラマレンズから出射された前記被写体からの光の光量を調節する絞りと、
前記絞りを通過した前記被写体からの光を、後方に設けられた撮像素子に結像させる結像レンズと、
を備えることを特徴とするカプセル型内視鏡用の光学系。 A first refracting surface which is formed in an annular shape which is curved so as to protrude outward, refracts light incident from a lateral subject and enters the inside, and is provided at a position facing the first refracting surface. A first reflecting surface which is formed in an annular shape curved in the opposite direction to the first refracting surface so as to be convex outward, and reflects light refracted by the first refracting surface; and A central portion is provided so as to be convex toward the inside, a second reflective surface that reflects light reflected by the first reflective surface, and a central portion of the first reflective surface that is convex toward the inside. A rotationally symmetric panoramic lens having a second refractive surface that refracts light incident from the second reflecting surface and emits the light to the outside,
A diaphragm for adjusting the amount of light from the subject emitted from the panoramic lens;
An imaging lens that forms an image of light from the subject that has passed through the diaphragm on an image sensor provided behind;
An optical system for a capsule endoscope, comprising:
前記パノラマレンズの外面側で前記第1反射面に反射させ、前記被写体に照明光を照射する照明手段を備えることを特徴とする請求項1または2に記載のカプセル型内視鏡用の光学系。 The first reflecting surface is also formed as a mirror surface on the outer surface side of the panoramic lens,
3. The optical system for a capsule endoscope according to claim 1, further comprising: an illuminating unit that reflects the first panoramic lens on the outer surface side of the panoramic lens and irradiates the subject with illumination light. 4. .
前記開口が設けられた前記カプセルと前記パノラマレンズとで外形が形成されることを特徴とする請求項4記載のカプセル型内視鏡。 An opening is provided at one end of the capsule, and the first refractive surface and the first reflecting surface of the panoramic lens are exposed from the opening,
The capsule endoscope according to claim 4, wherein an outer shape is formed by the capsule provided with the opening and the panoramic lens.
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