JP4272783B2 - Objective optical system and endoscope objective optical system - Google Patents
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Description
【0001】
【技術分野】
本発明は、反射を利用した対物光学系および内視鏡の対物光学系に関する。
【0002】
【従来技術およびその問題点】
長い可撓管で外部機器と接続された従来の内視鏡に対し、被験者の苦痛の軽減等を目的に、外部機器と接続せずに利用できるカプセル内視鏡が提案されている。カプセル内視鏡はカプセル型の体内導入部を被験者が嚥下して用い、食道や小腸等の消化管内壁を観察対象としている。体腔内では、カプセル側面が管腔内壁面に接するから、側視型の観察光学系のほうが観察には有利であるが、従来提案されているカプセル内視鏡はほとんどが直視型である。そこで側視型のカプセル内視鏡も提案されている。
【0003】
通常の側視型内視鏡は体腔内での姿勢を体外から操作できるが、カプセル内視鏡は小型化を追求しているため体腔内での姿勢制御手段を持たないのが通常である。姿勢制御手段を有していれば、光学系の視野は1方向でも十分であるが、そのような光学系を、姿勢制御手段を持たないカプセル内視鏡に用いても盲点となる部分が広く、実用的ではない。
【0004】
また姿勢を制御できる通常の内視鏡においても、光学系の視野が狭ければ内視鏡を細かく移動させなければならないので、視野が広いほうが詳細で正確な検査が可能であり、検査時間を短縮することができる。
【0005】
【発明の目的】
このような問題意識に基づき、本発明は広角な観察が可能で盲点の少ない対物光学系を、小型の対物光学系によって実現することを目的とする。また本発明は、内視鏡の対物光学系を、小型で視野の広い対物光学系によって実現することを目的とする。
【0012】
【発明の概要】
本発明の内視鏡の対物光学系は、イメージセンサと;体腔内の被検部の像をイメージセンサ上に結像させる対物光学系と;を体内挿入部に収納した内視鏡であって、上記対物光学系は、上記内視鏡の体内挿入部の先端部を構成する半球状の透明部材と;この透明部材を透過した光束を内部後方へ屈折する屈折面と;該屈折面で屈折した屈折光束を前方へ反射する第1の反射面と;該第1の反射面で反射した反射光束を後方へ反射する第2の反射面と;該第2の反射面で反射した反射光束を結像させるレンズ群と;を備え、上記透明部材の内外面、屈折面、第1の反射面および第2の反射面は、上記結像レンズ群の光軸を回転中心軸とする回転面からなることを特徴としている。
【0013】
また本発明の内視鏡の対物光学系は、イメージセンサと;体腔内の被検部の像をイメージセンサ上に結像させる対物光学系と;イメージセンサによる像を無線送信する電気回路と;を密閉カプセル内に収納した内視鏡であって、上記対物光学系は、上記密閉カプセルの先端部を構成する半球状の透明部材と;この透明部材を透過した光束を内部後方へ屈折する屈折面と;該屈折面で屈折した屈折光束を前方へ反射する第1の反射面と;該第1の反射面で反射した反射光束を後方へ反射する第2の反射面と;該第2の反射面で反射した反射光束をイメージセンサ上に結像させるレンズ群と;を備え、上記透明部材の内外面、屈折面、第1の反射面および第2の反射面は、上記結像レンズ群の光軸を回転中心軸とする回転面からなることを特徴としている。
【0014】
上記の対物光学系において、上記透明部材の外面が上記結像レンズ群の被写界深度内になるように、上記透明部材の内外面、上記屈折面、第1の反射面および第2の反射面の形状が設定されていると、内視鏡の対物光学系に適用した場合に管腔を観察しやすいので好ましい。
【0015】
また上記の対物光学系において、上記屈折面は上記透明部材の内面であると実際的である。上記透明部材が、屈折面と第2の反射面を一体に備えていると、さらに部品点数の削減ができ好ましい。
【0016】
以上の対物光学系において、第1の反射面および第2の反射面は凸面であると、光学系の全長を短くすることができ好ましい。特に第1の反射面が凸面であることにより視野が広角となり側視観察に有利である。あるいは、第1の反射面は凹面であり、第2の反射面は凸面であると、視野をやや前方に向けることができる。
【0017】
さらに以上の対物光学系において、上記透明部材の内部に設けられ、照明光を前方へ投光する光源と;この光源よりも前方に設けられて、照明光を上記結像レンズ群の軸方向に直交する周囲方向へ反射する照明光反射面と;を有していると実際的である。
【0019】
また本発明の内視鏡の対物光学系は、イメージセンサと;体腔内の被検部の像をイメージセンサ上に結像させる対物光学系と;を体内挿入部に収納した内視鏡であって、上記対物光学系は、上記内視鏡の体内挿入部の先端から順に、遮光部材からなる先端部材と;環状レンズ部材と;結像レンズ群と;を備え、上記先端部材に、環状レンズ部材を通して照明光を内視鏡の軸方向に直交する周囲方向に投光する複数の光源を設け、上記環状レンズ部材に、該環状レンズ部材を透過し該環状レンズ部材の内部前方へ向かう光束を後方へ反射させる第1の反射面と;該第1の反射面で反射した反射光束を前方へ反射する第2の反射面と;該第2の反射面で反射した反射光束を後方へ反射する第3の反射面と;が形成され、上記結像レンズ群は第3の反射面で反射した光束をイメージセンサ上に結像させ、該環状レンズ部材は光軸を回転中心軸とする回転体からなることを特徴としている。
【0020】
また本発明の内視鏡の対物光学系は、イメージセンサと;体腔内の被検部の像をイメージセンサ上に結像させる対物光学系と;イメージセンサによる像を無線送信する電気回路と;を密閉カプセル内に収納した内視鏡であって、上記密閉カプセルは、先端から順に、遮光部材からなる先端部材と;環状レンズ部材と;筒状ケースと;からなり、上記先端部材に、環状レンズ部材を通して照明光を密閉カプセルの軸方向に直交する周囲方向に投光する複数の光源を設け、上記対物光学系は、上記環状レンズ部材に、該環状レンズ部材を透過し該環状レンズ部材の内部前方へ向かう光束を後方へ反射させる第1の反射面と;該第1の反射面で反射した反射光束を前方へ反射する第2の反射面と;該第2の反射面で反射した反射光束を後方へ反射する第3の反射面と;が形成され、上記第3の反射面で反射した光束をイメージセンサ上に結像させる結像レンズ群を備え、該環状レンズ部材は光軸を回転中心軸とする回転体からなることを特徴としている。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、図示実施形態に基づいて本発明を説明する。図1から図18は、本発明の対物光学系を適用したカプセル内視鏡の断面を示している。カプセル内視鏡は、前方(図1の左方)の半球状の透明カバー部材30と後方の筒状ケース20とで密閉カプセル10が形成され、この密閉カプセル10の内部に、前方から順に、照明光学系40、対物光学系50、回路部(電気回路)23を備えている。
【0022】
回路部23は、観察像を外部へ送信するための電気部品(イメージセンサ24、バッテリー25、送信アンプ26、送信アンテナ27、電源スイッチ28)を備え、円筒状に形成されて筒状ケース20内の回路支持枠29に固定されている。後方が半球状に閉塞した筒状ケース20はその後端に、水密保持可能なOリング21を保持した貫通孔22が設けてあり、回路部23の後部に備えられた電源スイッチ28が、この貫通孔22を介して密閉カプセル10の外部から操作可能に配置されている。カプセル内視鏡の使用時にはこの電源スイッチ28によって電源がオンオフされる。回路部23は各実施形態に共通である。
【0023】
本カプセル内視鏡は、被験者が嚥下して体内管腔に導入される。管腔は通常つぶれた状態であるから、カプセル内視鏡はその長手方向が管腔の軸方向と一致した姿勢となり、管腔壁がカプセル表面、特に側面に密着する。つまり、透明カバー部材30の表面に密着した管腔壁が本カプセル内視鏡における観察対象となる。透明カバー部材30の外面を観察するため、対物光学系50は、透明カバー部材30の外面がレンズ群Lの被写界深度内になるように設定されている。以下に、各実施形態の詳細について説明する。
【0024】
第1の実施形態を図1から図3に示す。図1は、第1の実施形態を示すカプセル内視鏡の断面図である。本実施形態の対物光学系50は、半球状の透明カバー部材30と、この透明カバー部材30を透過した光束を前方へ反射する第1反射面51と、第1反射面51で反射した反射光束を後方へ反射する第2反射面53と、第2反射面53で反射した反射光束をイメージセンサ24上に結像させるレンズ群Lと、で構成される。
【0025】
透明カバー部材30は、筒状ケース20と接着されて密閉カプセル10をなし、カプセル全体の水密が保持されている。透明カバー部材30の内面中央部は後方へ向かって凸形状に形成されている。この凸形状は、透明な部材からなる光源保持部材43の前面凹形状に対応し、この光源保持部材43を接着固定するための形状である。透明カバー部材30に接着固定された光源保持部材43の前面凹面上には、照明光反射面42が設けられている。この照明光反射面42は、例えば金属膜を蒸着して形成することができる。光源保持部材43の後部は平面に形成され、内部中央には前方へ向かって投光する光源41が保持されている(図2)。回路部23を固定した回路支持枠29の前面は、中央にレンズ群保持枠12が設けられている。レンズ群保持枠12には、正のパワーを持つレンズ群Lが保持されている。回路支持枠29の前面にはまた、このレンズ群保持枠12を囲んで、第1反射面51を前面に備えた環状の第1ミラー52が固定されている。第1ミラー52に対向して設けられた第2ミラー54は、凸状に形成された第2反射面53を備え、光源保持部材43の後面に、第2反射面53を後方へ向けて固定されている。光源41に電力を供給するリード線44は、第2ミラー54を貫通して延出され、回路部23に接続している(図3)。リード線44は対物光学系50の光路を横切るので、反射防止手段が施されている。
【0026】
光源41から前方へ投光された照明光は光源保持部材43を透過して、照明光反射面42で反射されて、透明カバー部材30の側面全周にわたって観察部位を照明する。照明された観察部位の像の光束は透明カバー部材30を透過してまず第1反射面51で反射し、第2反射面53で2度目の反射をした後、レンズ群Lに入射してイメージセンサ24上に結像する。回路部23で行われる像の処理や信号の送受信については、本発明の要旨に関係がないのでここでは説明を省略する。
【0027】
本実施形態によれば、第1反射面51が凸面であるので、観察範囲の広角化に有利である。また、第2反射面53が凸面であるので、2つの反射面の配置スペースを小さくすることができる。また、照明光を凸面で反射させることにより、光源41が1つでも軸方向に直交する周囲方向360°の照明が可能になっている。
【0028】
第2の実施形態を図4から図6に示す。本実施形態は、第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる対物光学系50を、第1反射面51および第2反射面53を一体に形成した透明カバー部材30により構成したものである。
【0029】
図4に示すように、本実施形態における透明カバー部材30は、前面にレンズ群Lの光軸と同軸の、前方に開口した円筒状の光源保持孔31が形成されている。透明カバー部材30の後面には、前方へ凸状の第1反射面51が形成されている。光源保持孔31には、透明な部材からなる光源保持部材43が嵌め込まれている。この光源保持部材43は、第1の実施形態と同様に前面凹面上に照明光反射面42が設けられ、内部中央に光源41を保持し、透明な接着剤で光源保持孔31に隙間なく接着固定されている。光源保持孔31の底面(後面)には、後方へ凸状になっている第2反射面53が形成されている。また透明カバー部材30の後部には、レンズ群Lの光軸と同軸の、後方に開口した円筒状のレンズ群保持孔32が形成されていて、レンズ群Lが保持されている。光源保持部材43に保持され前方へ発光する光源41には、リード線44が接続されている。リード線44は透明カバー部材30を貫通して延出され、回路部23に接続して光源41に電力を供給する(図6)。リード線44は対物光学系50の光路を横切るので、反射防止手段が施されている。光源保持部材43の前方(光源保持孔31の開口部)には、透明カバー部材30先端の外形を滑らかな半球状にするために、先端部材45が嵌めこまれ接着固定されている。
【0030】
以上のように本実施形態では、照明光学系40と対物光学系50が、透明カバー部材30の内面に形成され、1つの部品となっているので、部品点数を削減することができ、製造や組み立て作業が容易になる。
【0031】
第3の実施形態を図7から図9に示す。本実施形態は、光源41の照明光を観察方向に反射する、第1の実施形態と同様の照明光学系40を備えている。図8および図9に示すように、光源41の保持およびリード線44に関しても、第1の実施形態と同様である。対物光学系50は図7に示すように、第1の実施形態と同様の2回反射の後レンズ群Lに入射する光学系であるが、第1反射面51が凹面であり、第1の実施形態と比較して視野がやや前方に向いている。すなわち本実施形態は、第1の実施形態における対物光学系50の第1反射面51が、凸面と凹面のいずれによっても可能であることを示している。
【0032】
第4の実施形態を図10から図12に示す。本実施形態は、光源41の照明光を観察方向に反射する、第2の実施形態と同様の照明光学系40を備えている。図11および図12に示すように、光源41の保持およびリード線44に関しても、第2の実施形態と同様である。対物光学系50は、第2の実施形態と同様、透明カバー部材30に照明光学系40と一体に形成されていて、2回反射の後レンズ群Lに入射する光学系であるが、図10に示すように、第1反射面51が凹面である点で第2の実施形態と異なっている。すなわち本実施形態は、部品削減、製造作業の容易化が可能である第2の実施形態における対物光学系50の第1反射面51が、凸面と凹面いずれによっても可能であることを示している。
【0033】
第5の実施形態を図13から図15に示す。図13は本実施形態を示すカプセル内視鏡の断面図である。本実施形態の対物光学系50は、透明カバー部材30と、透明カバー部材30を透過した光束を内部後方へ屈折する屈折面55と、屈折面55で屈折した屈折光束を前方へ反射する第1反射面51と、第1反射面51で反射した反射光束を後方へ反射する第2反射面53と、第2反射面53で反射した反射光束をイメージセンサ24上に結像させるレンズ群Lと、で構成される。照明光学系40の構成は、前方に投光する光源41の照明光を観察方向に反射するもので、第2および第4の実施形態と同様である。
【0034】
本実施形態の透明カバー部材30は、前面に、レンズ群Lの光軸と同軸で前方に開口した円筒状の光源保持孔31が形成されている。この光源保持孔31の底面(後面)には、後方へ凸状になっている第2反射面53が形成されている。また、図14に示すように光源保持孔31内には前方へ投光する光源41が固定されている。光源41に電力を供給するリード線44は、透明カバー部材30の光源保持孔31の底部を貫通して延出され、回路部23に接続している(図15)。リード線44は、対物光学系50の光路を横切るので、反射防止手段が施されている。透明カバー部材30の内部はレンズ枠Lの光軸を中心軸として形成される略円錐台状にくりぬかれていて、この円錐面が対物光学系50の屈折面55となっている。回路部23を固定した回路支持枠29前面は、中央にレンズ群保持枠12が設けられている。レンズ群保持枠12には、正のパワーを持つレンズ群Lが保持されている。このレンズ群保持枠12を囲んで、第1反射面51を備えた環状の第1ミラー52が固定されている。
【0035】
以上の構成による本実施形態では、透明カバー部材30を透過し屈折面55で屈折した被写体光線は第1反射面51で反射し、第2反射面53で2回目の反射をして、レンズ群Lに入射してイメージセンサ24上に結像する。本実施形態によれば、対物光学系50に凹面の屈折面55を有することにより観察範囲をより広角にすることができる。また第1反射面51および第2反射面53が凸面であるので、小さな反射スペースで観察範囲を広角にすることができる。
【0036】
第6の実施形態を図16から図18に示す。本実施形態は、光源41の照明光を観察方向に反射する、第5の実施形態と同様の照明光学系40を備えている。図17および図18に示すように、光源41の保持およびリード線44に関しても、第5の実施形態と同様である。対物光学系50は、第5の実施形態と同様、透明カバー部材30に照明光学系40と一体に形成されていて、1回屈折2回反射の後レンズ群Lに入射する光学系であるが、図16に示すように、第1反射面51が凹面である点で第5の実施形態と異なっている。透明カバー部材30を透過した光線は、まず透明カバー部材30の屈折面55で屈折して第1反射面51で反射し、第2反射面53で反射した後、レンズ群Lに入射してイメージセンサ24上に結像する。すなわち本実施形態は、屈折面55における屈折によって広角化が図られ、第1反射面51と第2反射面53の反射によって、小さなスペースで広い範囲を観察することができる第5の実施形態における対物光学系50の第1反射面51が、凸面と凹面いずれによっても可能であることを示している。
【0037】
なお、以上に説明した第1から第6の実施形態では、第1反射面51は凸面と凹面のいずれかによって構成したが、どの実施形態においても第1反射面51は凸面と凹面のいずれによっても可能であり、平面とすることもできる。凸面または凹面とすれば、対物光学系の光学性能改善に反射面の形状を寄与させることができる一方、平面は製造が容易であるという利点がある。
【0038】
第7の実施形態を図19から図21に示す。図19は、第7の実施形態を示すカプセル内視鏡の断面図である。本実施形態の密閉カプセル10は、先端から順に、遮光部材からなる先端部材60と、透明な部材からなる環状レンズ部材70と、筒状ケース20とから形成される。対物光学系50は、環状レンズ部材70を透過し内部前方へ向かう光束を後方へ反射させる第1反射面72と、第1反射面72で反射した反射光束を前方へ反射する第2反射面73と、第2反射面73で反射した反射光束を後方へ反射する第3反射面74と、第3反射面74で反射した光束をイメージセンサ上に結像させるレンズ群Lと、で構成される。
【0039】
先端部材60と環状レンズ部材70を一体に接着すると、外形は半球状をなしている。環状レンズ部材70の後部には、後方へ開口してレンズ枠Lを保持するレンズ群保持孔71が形成されている。先端部材60と環状レンズ部材70の中央部には、図20に示すようにレンズ群Lの軸方向に直交する周囲方向へ投光する光源46が同一円周上に等角度間隔で4箇所埋め込まれている。図21に示すように、光源46からは、光源46に電力を供給するリード線44が、環状レンズ部材70を貫通して延出され、回路部23に接続している(図21)。リード線44は対物光学系50の光路を横切るので、反射防止手段が施されている。第1反射面72は、環状レンズ部材70前面の、光源46を設けた円周より外周部分に形成され、第2反射面73は、環状レンズ部材70後面に形成されている。第3反射面74は、光源46を備えた円周より内周部分に、後方に向かい凸面状に形成されている。
【0040】
照明光は、光源46から環状レンズ部材70を透過して観察部位へ直接照射される。この例では光源46は4箇所設けてあるが、光源46の照射角度αが広ければ光源46の数は少なくてもよく、逆に照射角度αが狭ければさらに多くの光源46を設ければよい。環状レンズ部材70を透過した被写体光線は、第1反射面72(凹面)で反射した後に環状レンズ部材70後面の第2反射面73(凹面)で2回目の反射をする。この光線はさらに、光源46の直後に位置する環状レンズ部材70前面中央の第3反射面74(凸面)で3回目の反射をしてレンズ群Lに入射し、イメージセンサ24上に結像する。本実施形態によれば、この2回の凹面反射と1回の凸面反射によって、広角の観察が小さな光学系で可能となる。
【0041】
以上の実施形態は、本発明による対物光学系を、カプセル内視鏡の対物光学系に適用したが、内視鏡一般、すなわち体内挿入部と体外に位置させる操作部とを可撓管で接続された内視鏡にも適用できることはもちろんである。さらには、対物光学系一般に適用することも可能である。またカプセルの外形は、前後端とも半球状としたが、後端はもちろん、前端も体腔内でカプセル内視鏡の進行を妨げない形状であれば、例えば円錐台状でも可能である。
【0042】
【発明の効果】
以上のように、本発明の対物光学系によれば、反射面の組み合わせあるいは反射面と屈折面の組み合わせにより、光学系の全長を短くすることができるので、小さな反射スペースで広角な観察が可能な小型の対物光学系が実現する。また本発明の対物光学系を内視鏡に適用すれば、内視鏡の軸方向に直交する周囲方向の全周にわたる観察が可能な小型の内視鏡を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による第1の実施形態を示すカプセル内視鏡全体の断面図である。
【図2】図1におけるII−II断面図である。
【図3】図1におけるIII−III断面図である。
【図4】本発明による第2の実施形態を示すカプセル内視鏡全体の断面図である。
【図5】図4におけるV−V断面図である。
【図6】図4におけるVI−VI断面図である。
【図7】本発明による第3の実施形態を示すカプセル内視鏡全体の断面図である。
【図8】図7におけるVIII−VIII断面図である。
【図9】図7におけるIX−IX断面図である。
【図10】本発明による第4の実施形態を示すカプセル内視鏡全体の断面図である。
【図11】図10におけるXI−XI断面図である。
【図12】図10におけるXII−XII断面図である。
【図13】本発明による第5の実施形態を示すカプセル内視鏡全体の断面図である。
【図14】図13におけるXIV−XIV断面図である。
【図15】図13におけるXV−XV断面図である。
【図16】本発明による第6の実施形態を示すカプセル内視鏡全体の断面図である。
【図17】図16におけるXVII−XVII断面図である。
【図18】図16におけるXVIII−XVIII断面図である。
【図19】本発明による第7の実施形態を示すカプセル内視鏡全体の断面図である。
【図20】図19におけるXX−XX断面図である。
【図21】図19におけるXXI−XXI断面図である。
【符号の説明】
10 密閉カプセル
12 レンズ群保持枠
20 筒状ケース
21 Oリング
22 貫通孔
23 回路部(電気回路)
24 イメージセンサ
25 バッテリー
26 送信アンプ
27 送信アンテナ
28 電源スイッチ
29 回路支持枠
30 透明カバー部材
31 光源保持孔
32 レンズ群保持孔
40 照明光学系
41 46 光源
42 照明光反射面
43 光源保持部材
44 リード線
45 先端部材
50 対物光学系
51 第1反射面
52 第1ミラー
53 第2反射面
54 第2ミラー
55 屈折面
60 先端部材
70 環状レンズ部材
71 レンズ群保持孔
72 第1反射面
73 第2反射面
74 第3反射面
L レンズ群
α 照射角度[0001]
【Technical field】
The present invention relates to an objective optical system using reflection and an objective optical system of an endoscope.
[0002]
[Prior art and its problems]
A capsule endoscope that can be used without being connected to an external device has been proposed for the purpose of reducing the pain of a subject, etc., compared to a conventional endoscope connected to an external device with a long flexible tube. The capsule endoscope uses a capsule-type in-vivo introduction part by swallowing a subject, and the inner wall of the digestive tract such as the esophagus or the small intestine is an observation target. In the body cavity, since the side surface of the capsule is in contact with the inner wall surface of the lumen, the side-view type observation optical system is more advantageous for observation, but most of the conventionally proposed capsule endoscopes are of direct view type. Therefore, a side-view type capsule endoscope has also been proposed.
[0003]
A normal side-view type endoscope can be operated from outside the body posture in the body cavity, but since a capsule endoscope is pursuing miniaturization, it usually does not have a posture control means in the body cavity. If the posture control means is provided, the field of view of the optical system is sufficient even in one direction. However, even if such an optical system is used in a capsule endoscope having no posture control means, a portion that becomes a blind spot is wide. Not practical.
[0004]
Even in a normal endoscope that can control the posture, if the field of view of the optical system is narrow, the endoscope must be moved finely, so a wider field of view allows more detailed and accurate inspection, and inspection time is reduced. It can be shortened.
[0005]
OBJECT OF THE INVENTION
Based on this awareness of the problem, an object of the present invention is to realize an objective optical system capable of wide-angle observation and less blind spots by a small objective optical system. Another object of the present invention is to realize an objective optical system of an endoscope with a small objective optical system having a wide field of view.
[0012]
SUMMARY OF THE INVENTION
The objective optical system of the endoscope of the present invention is an endoscope that houses an image sensor; and an objective optical system that forms an image of a test portion in a body cavity on the image sensor; The objective optical system includes a hemispherical transparent member that forms a distal end portion of the endoscope insertion portion of the endoscope; a refracting surface that refracts a light beam that has passed through the transparent member; A first reflecting surface that reflects the refracted light beam forward; a second reflecting surface that reflects the reflected light beam reflected by the first reflecting surface backward; and a reflected light beam that is reflected by the second reflecting surface. A lens group that forms an image; and the inner and outer surfaces, the refracting surface, the first reflecting surface, and the second reflecting surface of the transparent member are from a rotation surface that has an optical axis of the imaging lens group as a rotation center axis. It is characterized by becoming.
[0013]
The objective optical system of the endoscope of the present invention includes: an image sensor; an objective optical system that forms an image of a test portion in a body cavity on the image sensor; and an electric circuit that wirelessly transmits an image from the image sensor; The objective optical system includes a hemispherical transparent member that forms the tip of the sealed capsule; and a refraction that refracts the light beam that has passed through the transparent member toward the interior rear. A first reflecting surface that reflects the refracted light beam refracted by the refracting surface forward; a second reflecting surface that reflects the reflected light beam reflected by the first reflecting surface backward; and the second reflecting surface; A lens group that forms an image of the reflected light beam reflected by the reflecting surface on the image sensor, and the inner and outer surfaces, the refracting surface, the first reflecting surface, and the second reflecting surface of the transparent member are formed by the imaging lens group. It consists of a rotating surface with the optical axis of To have.
[0014]
In the objective optical system, the inner and outer surfaces of the transparent member, the refractive surface, the first reflecting surface, and the second reflecting surface are arranged so that the outer surface of the transparent member is within the depth of field of the imaging lens group. It is preferable that the shape of the surface is set because it is easy to observe the lumen when applied to the objective optical system of the endoscope.
[0015]
In the objective optical system, it is practical that the refractive surface is an inner surface of the transparent member. If the transparent member is integrally provided with a refracting surface and a second reflecting surface, it is preferable because the number of parts can be further reduced.
[0016]
In the objective optical system described above, it is preferable that the first reflecting surface and the second reflecting surface are convex surfaces because the entire length of the optical system can be shortened. In particular, since the first reflecting surface is a convex surface, the field of view becomes wide, which is advantageous for side-view observation. Alternatively, when the first reflecting surface is a concave surface and the second reflecting surface is a convex surface, the field of view can be slightly directed forward.
[0017]
Furthermore, in the above objective optical system, a light source provided inside the transparent member for projecting illumination light forward; and provided in front of the light source, the illumination light is directed in the axial direction of the imaging lens group. It is practical to have an illumination light reflecting surface that reflects in an orthogonal surrounding direction.
[0019]
The objective optical system of the endoscope of the present invention is an endoscope in which an image sensor; and an objective optical system that forms an image of a test portion in a body cavity on the image sensor; The objective optical system includes, in order from the distal end of the endoscope insertion portion of the endoscope, a distal end member made of a light shielding member; an annular lens member; and an imaging lens group. A plurality of light sources for projecting illumination light through the member in a peripheral direction orthogonal to the axial direction of the endoscope is provided, and a light flux that passes through the annular lens member and travels forward inside the annular lens member is provided in the annular lens member. A first reflecting surface that reflects backward; a second reflecting surface that reflects forward the reflected light beam reflected by the first reflecting surface; and a reflected light beam reflected by the second reflecting surface that reflects backward A third reflecting surface; and the imaging lens group includes a third reflecting surface; The light beam reflected by the morphism surface is imaged on the image sensor, the annular lens member is characterized by comprising a rotary member and the rotation center axis coincides with the optical axis.
[0020]
The objective optical system of the endoscope of the present invention includes: an image sensor; an objective optical system that forms an image of a test portion in a body cavity on the image sensor; and an electric circuit that wirelessly transmits an image from the image sensor; In a sealed capsule, the sealed capsule comprising, in order from the tip, a tip member made of a light shielding member; an annular lens member; and a cylindrical case; A plurality of light sources for projecting illumination light through a lens member in a circumferential direction orthogonal to the axial direction of the sealed capsule is provided, and the objective optical system transmits the annular lens member to the annular lens member and transmits the annular lens member. A first reflecting surface that reflects the light beam traveling forward in the interior to the rear; a second reflecting surface that reflects the reflected light beam reflected by the first reflecting surface forward; and a reflection that is reflected by the second reflecting surface Reflect the light beam backward And an image forming lens group for forming an image of the light beam reflected by the third reflecting surface on the image sensor, and the annular lens member is rotated about the optical axis as a rotation center axis. It is characterized by the body.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on illustrated embodiments. 1 to 18 show cross sections of a capsule endoscope to which the objective optical system of the present invention is applied. In the capsule endoscope, a sealed
[0022]
The
[0023]
The capsule endoscope is introduced into a body lumen by swallowing by a subject. Since the lumen is normally collapsed, the capsule endoscope has a posture in which the longitudinal direction thereof coincides with the axial direction of the lumen, and the lumen wall is in close contact with the capsule surface, particularly the side surface. That is, the lumen wall that is in close contact with the surface of the
[0024]
A first embodiment is shown in FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view of a capsule endoscope showing a first embodiment. The objective
[0025]
The
[0026]
The illumination light projected forward from the
[0027]
According to the present embodiment, the first reflecting
[0028]
A second embodiment is shown in FIGS. In the present embodiment, an objective
[0029]
As shown in FIG. 4, the
[0030]
As described above, in the present embodiment, since the illumination
[0031]
A third embodiment is shown in FIGS. The present embodiment includes an illumination
[0032]
A fourth embodiment is shown in FIGS. The present embodiment includes an illumination
[0033]
A fifth embodiment is shown in FIGS. FIG. 13 is a cross-sectional view of the capsule endoscope showing the present embodiment. The objective
[0034]
In the
[0035]
In the present embodiment having the above configuration, the subject light beam that has been transmitted through the
[0036]
A sixth embodiment is shown in FIGS. The present embodiment includes an illumination
[0037]
In the first to sixth embodiments described above, the first reflecting
[0038]
A seventh embodiment is shown in FIGS. FIG. 19 is a cross-sectional view of a capsule endoscope showing a seventh embodiment. The sealed
[0039]
When the
[0040]
The illumination light passes through the
[0041]
In the above embodiments, the objective optical system according to the present invention is applied to the objective optical system of the capsule endoscope. However, the endoscope in general, that is, the internal insertion portion and the operation portion positioned outside the body are connected by a flexible tube. Needless to say, the present invention can also be applied to an endoscope. Furthermore, the present invention can be applied to general objective optical systems. Further, the outer shape of the capsule is hemispherical at both the front and rear ends, but the front end as well as the rear end can be, for example, a truncated cone as long as it does not hinder the progress of the capsule endoscope in the body cavity.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the objective optical system of the present invention, the total length of the optical system can be shortened by a combination of reflecting surfaces or a combination of a reflecting surface and a refracting surface, so that wide-angle observation can be performed in a small reflecting space. A small objective optical system is realized. Further, when the objective optical system of the present invention is applied to an endoscope, a small-sized endoscope capable of observation over the entire circumference in the peripheral direction orthogonal to the axial direction of the endoscope can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an entire capsule endoscope showing a first embodiment according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
3 is a sectional view taken along line III-III in FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the entire capsule endoscope showing a second embodiment according to the present invention.
5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG.
6 is a sectional view taken along line VI-VI in FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view of the entire capsule endoscope showing a third embodiment according to the present invention.
8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII in FIG.
9 is a cross-sectional view taken along the line IX-IX in FIG.
FIG. 10 is a cross-sectional view of the entire capsule endoscope showing a fourth embodiment according to the present invention.
11 is a cross-sectional view taken along the line XI-XI in FIG.
12 is a cross-sectional view taken along the line XII-XII in FIG.
FIG. 13 is a cross-sectional view of the entire capsule endoscope showing a fifth embodiment according to the present invention.
14 is a cross-sectional view taken along the line XIV-XIV in FIG.
15 is a cross-sectional view taken along the line XV-XV in FIG.
FIG. 16 is a cross-sectional view of the entire capsule endoscope showing a sixth embodiment according to the present invention.
17 is a cross-sectional view taken along the line XVII-XVII in FIG.
18 is a cross-sectional view taken along the line XVIII-XVIII in FIG.
FIG. 19 is a cross-sectional view of the entire capsule endoscope showing a seventh embodiment according to the present invention.
20 is a cross-sectional view taken along the line XX-XX in FIG.
21 is a cross-sectional view taken along the line XXI-XXI in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
24
Claims (10)
上記対物光学系は、
上記内視鏡の体内挿入部の先端部を構成する半球状の透明部材と;この透明部材を透過した光束を内部後方へ屈折する屈折面と;該屈折面で屈折した屈折光束を前方へ反射する第1の反射面と;該第1の反射面で反射した反射光束を後方へ反射する第2の反射面と;該第2の反射面で反射した反射光束を結像させるレンズ群と;を備え、
上記透明部材の内外面、屈折面、第1の反射面および第2の反射面は、上記結像レンズ群の光軸を回転中心軸とする回転面からなることを特徴とする内視鏡の対物光学系。An endoscope that houses an image sensor; and an objective optical system that forms an image of a test portion in a body cavity on the image sensor;
The objective optical system is
A hemispherical transparent member constituting the distal end portion of the endoscope insertion portion of the endoscope; a refracting surface that refracts a light beam transmitted through the transparent member; and a refracted light beam refracted by the refracting surface; A second reflecting surface that reflects backward the reflected light beam reflected by the first reflecting surface; a lens group that forms an image of the reflected light beam reflected by the second reflecting surface; With
In the endoscope, the inner and outer surfaces, the refracting surface, the first reflecting surface, and the second reflecting surface of the transparent member are composed of a rotating surface having the optical axis of the imaging lens group as a rotation center axis. Objective optical system.
上記対物光学系は、
上記密閉カプセルの先端部を構成する半球状の透明部材と;この透明部材を透過した光束を内部後方へ屈折する屈折面と;該屈折面で屈折した屈折光束を前方へ反射する第1の反射面と;該第1の反射面で反射した反射光束を後方へ反射する第2の反射面と;該第2の反射面で反射した反射光束をイメージセンサ上に結像させるレンズ群と;を備え、
上記透明部材の内外面、屈折面、第1の反射面および第2の反射面は、上記結像レンズ群の光軸を回転中心軸とする回転面からなることを特徴とする内視鏡の対物光学系。An endoscope that houses an image sensor; an objective optical system that forms an image of a test portion in a body cavity on the image sensor; and an electric circuit that wirelessly transmits an image from the image sensor; ,
The objective optical system is
A hemispherical transparent member constituting the tip of the sealed capsule; a refracting surface that refracts the light beam that has passed through the transparent member; and a first reflection that reflects the refracted light beam refracted by the refracting surface forward A second reflecting surface that reflects backward the reflected light beam reflected by the first reflecting surface; and a lens group that forms an image on the image sensor of the reflected light beam reflected by the second reflecting surface. Prepared,
In the endoscope, the inner and outer surfaces, the refracting surface, the first reflecting surface, and the second reflecting surface of the transparent member are composed of a rotating surface having the optical axis of the imaging lens group as a rotation center axis. Objective optical system.
上記透明部材の外面が上記結像レンズ群の被写界深度内になるように、上記透明部材の内外面、上記屈折面、第1の反射面および第2の反射面の形状が設定されている対物光学系。The objective optical system according to claim 1 or 2 ,
The shapes of the inner and outer surfaces, the refractive surface, the first reflecting surface, and the second reflecting surface of the transparent member are set so that the outer surface of the transparent member is within the depth of field of the imaging lens group. Objective optical system.
上記屈折面は上記透明部材の内面である対物光学系。The objective optical system according to any one of claims 1 to 3 ,
The objective optical system, wherein the refractive surface is an inner surface of the transparent member.
上記透明部材は、屈折面と第2の反射面を一体に備えている対物光学系。The objective optical system according to any one of claims 1 to 4 ,
The transparent member is an objective optical system that integrally includes a refractive surface and a second reflecting surface.
第1の反射面および第2の反射面は凸面である対物光学系。The objective optical system according to any one of claims 1 to 5 ,
An objective optical system in which the first reflecting surface and the second reflecting surface are convex surfaces.
第1の反射面は凹面であり、第2の反射面は凸面である対物光学系。The objective optical system according to any one of claims 1 to 5 ,
An objective optical system in which the first reflecting surface is a concave surface and the second reflecting surface is a convex surface.
上記透明部材の内部に設けられ、照明光を前方へ投光する光源と;この光源よりも前方に設けられて、照明光を上記結像レンズ群の軸方向に直交する周囲方向へ反射する照明光反射面と;を有する対物光学系。The objective optical system according to any one of claims 1 to 7 , further comprising:
A light source provided inside the transparent member for projecting illumination light forward; and provided in front of the light source for reflecting the illumination light in a peripheral direction orthogonal to the axial direction of the imaging lens group An objective optical system comprising: a light reflecting surface;
上記対物光学系は、
上記内視鏡の体内挿入部の先端から順に、遮光部材からなる先端部材と;環状レンズ部材と;結像レンズ群と;を備え、
上記先端部材に、環状レンズ部材を通して照明光を内視鏡の軸方向に直交する周囲方向に投光する複数の光源を設け、
上記環状レンズ部材に、該環状レンズ部材を透過し該環状レンズ部材の内部前方へ向かう光束を後方へ反射させる第1の反射面と;該第1の反射面で反射した反射光束を前方へ反射する第2の反射面と;該第2の反射面で反射した反射光束を後方へ反射する第3の反射面と;が形成され、
上記結像レンズ群は第3の反射面で反射した光束をイメージセンサ上に結像させ、
該環状レンズ部材は光軸を回転中心軸とする回転体からなることを特徴とする内視鏡の対物光学系。An endoscope that houses an image sensor; and an objective optical system that forms an image of a test portion in a body cavity on the image sensor;
The objective optical system is
In order from the distal end of the internal insertion portion of the endoscope, a tip member made of a light shielding member; an annular lens member; and an imaging lens group;
The tip member is provided with a plurality of light sources that project illumination light in a peripheral direction orthogonal to the axial direction of the endoscope through an annular lens member,
A first reflecting surface that reflects the light beam transmitted through the annular lens member and traveling forward inside the annular lens member to the annular lens member; reflecting the reflected light beam reflected by the first reflecting surface forward A second reflecting surface; and a third reflecting surface that reflects backward the reflected light beam reflected by the second reflecting surface;
The imaging lens group forms an image of the light beam reflected by the third reflecting surface on the image sensor,
The objective optical system of an endoscope, wherein the annular lens member is a rotating body having an optical axis as a rotation center axis.
上記密閉カプセルは、先端から順に、遮光部材からなる先端部材と;環状レンズ部材と;筒状ケースと;からなり、
上記先端部材に、環状レンズ部材を通して照明光を密閉カプセルの軸方向に直交する周囲方向に投光する複数の光源を設け、
上記対物光学系は、
上記環状レンズ部材に、該環状レンズ部材を透過し該環状レンズ部材の内部前方へ向かう光束を後方へ反射させる第1の反射面と;該第1の反射面で反射した反射光束を前方へ反射する第2の反射面と;該第2の反射面で反射した反射光束を後方へ反射する第3の反射面と;が形成され、
上記第3の反射面で反射した光束をイメージセンサ上に結像させる結像レンズ群を備え、
該環状レンズ部材は光軸を回転中心軸とする回転体からなることを特徴とする内視鏡の対物光学系。An endoscope that houses an image sensor; an objective optical system that forms an image of a test portion in a body cavity on the image sensor; and an electric circuit that wirelessly transmits an image from the image sensor; ,
The sealed capsule, in order from the tip, comprises a tip member made of a light shielding member; an annular lens member; and a cylindrical case;
The tip member is provided with a plurality of light sources that project illumination light in a peripheral direction orthogonal to the axial direction of the sealed capsule through the annular lens member,
The objective optical system is
A first reflecting surface that reflects the light beam transmitted through the annular lens member and traveling forward inside the annular lens member to the annular lens member; reflecting the reflected light beam reflected by the first reflecting surface forward A second reflecting surface; and a third reflecting surface that reflects backward the reflected light beam reflected by the second reflecting surface;
An imaging lens group that forms an image on the image sensor with the light beam reflected by the third reflecting surface;
The objective optical system of an endoscope, wherein the annular lens member is a rotating body having an optical axis as a rotation center axis.
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