JP2010246789A

JP2010246789A - カプセル型内視鏡

Info

Publication number: JP2010246789A
Application number: JP2009100650A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Yamamoto; 力山本
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2009-04-17
Filing date: 2009-04-17
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2029-04-17
Also published as: JP5362419B2; US20100268033A1

Abstract

【課題】コストをかけず、また、装置全体を大型化することなく、カプセル本体の側面の周囲を撮像する。
【解決手段】カプセル本体２８は円筒部２８ａを有しており、その円筒部２８ａの内部に、反射光学系３１、主結像光学系３２、ＬＥＤ３３〜３６、撮像素子３７が設けられている。円筒部２８ａのうち長手方向中央部には、円筒状の透明カバー３０が取り付けられている。透明カバー３０は、カプセル本体２８の中心軸Ａを中心とした３６０°の光透過範囲を有している。透明カバー３０を透過してカプセル本体２８で入射した光は、反射光学系３１により、結像光学系３２に向けて反射する。反射した光は、結像光学系３２により撮像素子３７の撮像面上で結像する。
【選択図】図２

Description

本発明は、体腔内の撮像のため被検者に飲み込まれて使用されるカプセル型内視鏡に関する。

医療診断で使用される内視鏡としては、医者が長尺状の挿入部を患者の口から押し込み、その挿入部の先端に設けた撮像装置により体腔内部を撮像する挿入型の内視鏡の他、近年では、小型のカプセルに撮像装置を搭載し、そのカプセルを患者が飲み込んでカプセルが体腔内を移動する間に、カプセル内の撮像装置により体腔内部を一定時間ごとに撮像するカプセル型内視鏡が用いられてきている。カプセル型内視鏡の場合であれば、患者は、撮像装置を搭載したカプセルを単に飲み込むだけでよいため、挿入型の内視鏡のように、挿入部が押し込まれる際の患者の負担が無くなる。

カプセル型内視鏡は、略円筒形状を有する中空のカプセル本体内に、撮像レンズ、撮像素子及び照明部を収納している。カプセル本体の先端部には、撮像レンズを覆うドーム状の透明カバーが取り付けられている。照明部から発せられる光は、透明カバーを介して体腔内部に照明される。照明により体腔内部で反射した光は、透明カバーを介して撮像レンズへと入射する。

カプセル型内視鏡は、体腔内において位置や姿勢を制御することが困難であるため、撮像範囲を一定に定めることが難しい。したがって、カプセル型内視鏡では、体腔内部の広い範囲を撮像することができるように、画角が大きい撮像レンズを使用している。しかしながら、撮像レンズの画角を大きくすることにより、カプセル本体の先端部前方は確実に撮像することができるようになるものの、先端部前方以外、特にカプセル本体の側面の周囲は、撮像レンズの画角を更に大きくしたとしても、撮像することは困難である。したがって、病変部がカプセル本体の側面の周囲にある場合には、見落としてしまうおそれがある。

そこで、特許文献１では、カプセル本体の側面中央部に円筒状の透明カバーを取り付け、この円筒状の透明カバーの内周に沿って、撮像レンズ及び撮像素子を駆動装置で回転させることにより、カプセル本体の側面の周囲全体を撮像できるようにしている。

特開２００７―１５９６４２号公報

しかしながら、特許文献１のカプセル型内視鏡には、撮像レンズ及び撮像素子を回転させるための駆動装置が加わることで、装置全体が大型化してしまう。また、撮像素子だけでなく駆動装置にも電力を供給することができる大容量の大型バッテリーを搭載しなければならないため、装置全体が大型化してしまうとともに、コストがかかってしまう。

本発明は、コストをかけず、また、装置全体を大型化することなく、カプセル本体の側面の周囲全体を撮像することができるカプセル型内視鏡を提供することを目的とする。

本発明のカプセル型内視鏡は、円筒部を有するカプセル本体と、前記カプセル本体の円筒部のうち長手方向中央部に取り付けられ、前記カプセル本体の中心軸を中心とした３６０°の光透過範囲を有する円筒状の透明カバーと、前記透明カバーを透過して前記カプセル本体内に入射する光を反射させる反射光学系と、前記反射光学系で反射した光を結像する主結像光学系と、前記主結像光学系で結像した光を受光して、前記透明カバー周りの３６０°の画像を一度に撮像する撮像素子とを備えることを特徴とする。

前記反射光学系及び前記主結像光学系は軸対称である。前記反射光学系は、前記中心軸周りに放射状に形成され、且つ前記中心軸に対して軸対称である円錐面が形成された円錐形状を有し、前記透明カバーを透過して前記カプセル本体内に入射する光を前記円錐面で反射させている。前記撮像素子は前記主結像光学系の光軸に対して垂直に設けられており、前記主結像光学系におけるベストピント面は、前記光軸付近が前記主結像光学系から最も離れており、前記光軸から離れるに従い前記主結像光学系側に近づき、端部が前記主結像光学系に最も近づく円錐状になっている。

前記透明カバーを通して体腔内部に光を照射する照明部を有し、前記照明部は発した光のうち前記透明カバーで反射した光が前記結像光学系に入射しない位置に設けられていることにより、透明カバーで反射した光は撮像素子に入射しないため、ゴーストやフレアを防止することができる。

本発明によれば、主結像光学系及び撮像素子を回転駆動させる装置を用いなくとも、透明カバーを透過してカプセル本体内に入射する光を主結像光学系に集めることができることから、コストをかけず、また、装置全体を大型化することなく、カプセル本体の側面の周囲全体を撮像することができる。

第１実施形態におけるカプセル内視鏡システムの概略図である。第１実施形態におけるカプセル内視鏡の縦断面図である。第１実施形態におけるカプセル内視鏡の横断面図である。第２実施形態におけるカプセル内視鏡の縦断面図である。第２実施形態におけるカプセル内視鏡の横断面図である。第３実施形態におけるカプセル内視鏡の縦断面図である。

図１に示すように、本発明の第１実施形態のカプセル内視鏡システム１０は、カプセル内視鏡１１、シールドシャツ１２、画像記憶装置１３、ワークステーション１４を備えている。患者Ｐは、カプセル内視鏡１０を使用する前に、シールドシャツ１２及び画像記憶装置１３を装着する。

カプセル内視鏡１１は患者Ｐが飲み込みやすいサイズに形成され、患者Ｐが飲み込んでから体外に排出されるまでの間に患者Ｐの体腔内部を撮像する。撮像により得られる画像信号は、カプセル内視鏡１１内のアンテナ（図２参照）を介して、一定時間ごとに外部に発せられる。シールドシャツ１２には、カプセル内視鏡１１からの画像信号を受信する複数の信号受信部１２ａが取り付けられている。シールドシャツ１２の表面は電磁波等を遮る材質で形成されており、画像信号以外の信号、例えば携帯電話機から発せられる信号等が信号受信部１２ａに入らないようにする。画像記憶装置１３は信号受信部１２ａと接続しており、信号受信部１２ａが受信した画像信号を画像データとして記憶する。また、画像記憶装置１３は、記憶した画像データをワークステーション１４の画像受信部２０に対して無線で送信する。

ワークステーション１４は、画像受信部２０、プロセッサ２１、ディスプレイ２２を有する。プロセッサ２１は、ＵＳＢケーブル２３で画像受信部２０と接続しており、画像受信部２０から画像データを取得する。プロセッサ２１は、取得した画像データに対して各種画像処理を施す。ディスプレイ２２は、プロセッサ２１で処理が施された画像データに基づいて、画像を表示する。

図２及び図３に示すように、カプセル内視鏡１１は、カプセル本体２８と、透明カバー３０と、反射光学系３１と、主結像光学系３２と、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）３３〜３６と、撮像素子３７と、アンテナ３９と、バッテリ４０を備えている。カプセル本体２８は円筒部２８ａを有しており、その円筒部２８ａの内部に反射光学系３１、結合光学系３２、ＬＥＤ３３〜３６、撮像素子３７、アンテナ３９、バッテリ４０が設けられている。バッテリ４０は、ＬＥＤ３３〜３６及び撮像素子３７に対して電力を供給する。

透明カバー３０は円筒状を有しており、カプセル本体の円筒部２８ａのうち長手方向中央部に取り付けられている。透明カバー３０は、カプセル本体の中心軸Aを中心とした３６０°の光透過範囲を有しているため、カプセル本体の円筒部２８ａの周囲全体から光を発すること、又は光を受け入れることが可能である。

反射光学系３１は、中心軸ＣＬ周りに放射状に形成され、且つ中心軸ＣＬに対して軸対称である円錐面３１ａが形成された円錐形状を有している。反射光学系の中心線ＣＬは、主結像光学系の光軸Ｘ１及び撮像素子の光軸Ｘ２と一致するように、カプセル本体の中心軸Ａ上に位置している。円錐面３１ａは光反射機能を有しており、透明カバー３０を透過してカプセル本体２８内に入射する光Ｌ１を、主結像光学系３２に向けて反射する。したがって、特許文献１のように、主結像光学系を回転駆動させる装置を用いなくとも、駆動装置不要の反射光学系により、透過カバー３０を透過してカプセル本体２８内に入射する光Ｌ１を主結像光学系３２に集めることができる。なお、図２に示すように、反射光学系は円錐形状を有しているため、中心線ＣＬを含む断面においては略三角形で形成されている。また、円錐形状を有する反射光学系の頂角は、３６０°の光透過範囲内で入射する光の全てを主結像光学系に集めることが可能な角度であれば、特に数値限定されない。また、反射光学系には光を屈折させるパワーを付与してもよい。

主結像光学系３２は、光軸Ｘ１に対して軸対称である５群のレンズから構成され、光軸Ｘ１は撮像素子３７の撮像面に直交している。主結像光学系３２は、反射光学系３１で反射した光Ｌ１を撮像素子３７の撮像面に結像させる。また、ベストピント面４２は、光軸Ｘ１付近は主結像光学系３２から最も離れており、光軸Ｘ１から離れるに従い主結像光学系３２側に近づき、端部が主結像光学系３２に最も近づく円錐状になっている。

撮像素子３７は、主結像光学系３２からの光Ｌ１を撮像面で受光し、受光した光を画像信号に光電変換する。これにより、透明カバー３０周りの３６０°の画像を一度に撮像する。光電変換された画像信号は、アンテナ３９によりカプセル本体２８外に発信される。

４個のＬＥＤ３３〜３６は、カプセル本体２８の中心軸Ａ周りに９０°ピッチで設けられており、透明カバー３０を通して体腔内部に光Ｌ２を発する。この光Ｌ２は、撮像素子３７の撮像にタイミングを合わせて発せられる。また、各ＬＥＤ３３〜３６は、発した光Ｌ２のうち透明カバー３０で反射した光Ｌａが主結像光学系３２に入射しない位置に設けられている。したがって、透明カバー３０で反射した光Ｌａは撮像素子３７に入射しないため、ゴーストやフレアを防止することができる。なお、ＬＥＤは４個に限る必要はない。

本発明の第２実施形態のカプセル内視鏡５０は、図４及び図５に示すように、第１実施形態のカプセル内視鏡のＬＥＤ３３〜３６に代えて、リング状発光体５２を備えている。それ以外については、第２実施形態のカプセル型内視鏡５０は第１実施形態のカプセル内視鏡１１と同様であるので、説明を省略する。

リング状発光体５２は中空のリング形状を有しており、透明カバー３０を通して体腔内部に光Ｌ２を発する。リング状発光体５２は、その中心部がカプセル本体の中心軸Ａ上に位置し、且つ発した光Ｌ２のうち透明カバー３０で反射した光Ｌａが主結像光学系３２に入射しない位置に設けられている。したがって、透明カバー３０で反射した光Ｌａは撮像素子３７に入射しないため、ゴーストやフレアの発生を抑えることができる。

本発明の第３実施形態のカプセル内視鏡６０は、図６に示すように、第１実施形態のカプセル内視鏡の３３〜３６の配置、バッテリ４０，４１、反射光学系６２以外については第１実施形態のカプセル内視鏡１１と同様の構成を有している。したがって、カプセル内視鏡の３３〜３６の配置、反射光学系６２以外の説明は省略する。

バッテリ４０はカプセル本体２８の右側に、バッテリ４１はカプセル本体２８の左側に設置されている。したがって、バッテリがカプセル本体２８の両端側に配置されるため、カプセル本体２８の全体のバランスが保たれる。また、バッテリ４０は撮像素子３７に対して電力を供給し、バッテリ４１はＬＥＤ３３〜３６に対して電力を供給している。そのため、ＬＥＤ３３〜３６及び撮像素子３７の駆動時間を延ばすことができる。

反射光学系６２は、第１実施形態の反射光学系３１と同様に、透明カバー３０を透過してカプセル本体２８内に入射する光Ｌ１を反射する円錐面６２ａが形成された円錐形状を有している。その一方で、反射光学系６２の円錐面６２ａは第１実施形態の反射光学系３１の円錐面３１ａよりも小さく、また、反射光学系６２の側端部は透明カバー３０にまで接しておらず、その側端部と透明カバー３０との間には隙間Ｓが形成されている。

４個のＬＥＤ３３〜３６は、カプセル本体２８の中心軸Ａ（図２参照）周りに９０°ピッチで設けられており、反射光学系６２に対して主結像光学系３２及び撮像素子３７が設けられている側とは反対側に設けられている。したがって、各ＬＥＤ３３〜３６から発せられる光は、隙間Ｓを介し、透明カバー３０を通して体腔内部に照射される。このように、反射光学系６２に対して主結像光学系３２及び撮像素子３７が設けられている側とは反対側から光を発することで、発せられた光Ｌ２が透明カバー３０で反射したとしてもその反射した光Ｌａは主結像光学系３２に入ることがないため、フレアやゴーストの発生が防止される。

１１，５０，６０カプセル内視鏡
２８カプセル本体
３０透明カバー
３１，６２反射光学系
３２主結像光学系
３３〜３６ＬＥＤ
５２リング状発光体

Claims

円筒部を有するカプセル本体と、
前記カプセル本体の円筒部のうち長手方向中央部に取り付けられ、前記カプセル本体の中心軸を中心とした３６０°の光透過範囲を有する円筒状の透明カバーと、
前記透明カバーを透過して前記カプセル本体内に入射する光を反射させる反射光学系と、
前記反射光学系で反射した光を結像する主結像光学系と、
前記主結像光学系で結像した光を受光して、前記透明カバー周りの３６０°の画像を一度に撮像する撮像素子とを備えることを特徴とするカプセル型内視鏡。
前記反射光学系及び前記主結像光学系は軸対称であることを特徴とする請求項１記載のカプセル型内視鏡。
前記反射光学系は、前記中心軸周りに放射状に形成され、且つ前記中心軸に対して軸対称である円錐面が形成された円錐形状を有し、前記透明カバーを透過して前記カプセル本体内に入射する光を前記円錐面で反射させることを特徴とする請求項１または２記載のカプセル型内視鏡。
前記撮像素子は前記主結像光学系の光軸に対して垂直に設けられており、前記主結像光学系におけるベストピント面は、前記光軸付近が前記主結像光学系から最も離れており、前記光軸から離れるに従い前記主結像光学系側に近づき、端部が前記主結像光学系に最も近づく円錐状になっていることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載のカプセル型内視鏡。
前記透明カバーを通して体腔内部に光を照射する照明部を有し、前記照明部は発した光のうち前記透明カバーで反射した光が前記結像光学系に入射しない位置に設けられていることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載のカプセル型内視鏡。