JP4827667B2 - カプセル型内視鏡 - Google Patents

Description

本発明は、例えば被検体内に導入された液体に浮遊して被検体内画像を取得するカプセル型内視鏡に関するものである。

近年、内視鏡の分野では、撮像機能と無線通信機能とが装備されたカプセル型内視鏡が登場している。このカプセル型内視鏡は、観察（検査）のために被検体（人体）である被検者の口から飲み込まれた後、被検者の生体から自然排出されるまでの観察期間、例えば食道、胃、小腸などの臓器の内部（体腔内）をその蠕動運動に伴って移動し、撮像機能を用いて順次撮像する構成を有する。

ここで、カプセル型内視鏡の比重を周りの液体と同じ、あるいは水と同じ約１として、カプセル型内視鏡を液体とともに飲み込んで液体に浮揚させることでカプセル型内視鏡を体腔内で大腸まで速く進めるようにした大腸観察に適した技術が特許文献１に開示されている。また、カプセル型内視鏡が体腔壁面にくっつくと近いところしか観察できないのに対して、特許文献１によれば、カプセル型内視鏡を液体に浮揚させて観察することで観察視野を確保し、漏れなく観察できる。特許文献２でも水中での観察について言及されている。

国際公開第０２／９５３５１号パンフレット（特表２００４−５２９７１８号公報） 特開２００４−１２１７３３号公報 特開２００３−２７５１７０号公報

しかしながら、従来のカプセル型内視鏡にあっては、主に小腸等の部位での体腔内観察を意図していたため、カプセル型内視鏡を水などの液体に浮遊させて胃や大腸などの比較的大きな体腔内空間を観察する際には、液面からの反射光や襞などの突起物のような観察に邪魔となるものがあると、広範囲を見るためにカプセル型内視鏡の撮像視野（画角）を広視野にしても、見落としを生じてしまい、適正な体腔内観察に支障を来たすものとなってしまう。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、被検体内に導入された液体に浮遊させて体腔内を観察する際に液面からの反射光や襞などにより邪魔されることなく適正に観察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。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るカプセル型内視鏡は、内蔵物を含む比重が被検体内に導入される液体に浮遊するように設定されたカプセル型筐体と、被検体内に導入された液体に前記カプセル型筐体が重心方向を軸とした回転以外には回転せずに一定に維持するように偏心させた位置に重心位置を設定する重心位置設定手段と、被検体内に導入された液体に前記カプセル型筐体が一定に維持されて浮遊する姿勢で液面が視野外となるように撮像視野が設定されて体腔内画像を撮像する撮像手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係るカプセル型内視鏡は、上記発明において、前記撮像手段は、前記カプセル型筐体の長軸方向に対して光軸方向を傾けた撮像光学系を有することを特徴とする。

また、本発明に係るカプセル型内視鏡は、上記発明において、前記撮像手段は、光軸方向がカプセル型筐体の長軸方向に設定された撮像光学系の撮像方向前方に撮像視野方向を傾ける反射部材を設け、前記反射部材は、液面が視野外となるように傾いた撮像光学系の光軸を有することを特徴とする。

また、本発明に係るカプセル型内視鏡は、上記発明において、液面に対する前記撮像光学系の光軸の傾き角をαとし、最大画角を２ωとしたとき、ω−α＜０°なる条件を満たすように該撮像光学系の光軸方向が液面に対して傾けて設定されていることを特徴とする。

また、本発明に係るカプセル型内視鏡は、上記発明において、前記カプセル型筐体は、液体中に沈んだ状態で該液体に浮遊する比重に設定され、前記撮像手段は、それぞれの傾き角α１，α２が同符号に設定された２つの撮像光学系を有することを特徴とする。

また、本発明に係るカプセル型内視鏡は、上記発明において、前記カプセル型筐体は、液面に浮く状態で液体に浮遊する比重に設定され、前記撮像手段は、それぞれの傾き角α１，α２が異符号に設定された２つの撮像光学系を有することを特徴とする。

また、本発明に係るカプセル型内視鏡は、上記発明において、前記撮像光学系の傾き角αは、９０°であることを特徴とする。

また、本発明に係るカプセル型内視鏡は、上記発明において、前記重心位置設定手段は、前記カプセル型筐体の長軸方向が液面に略平行となる略水平状態で液体に浮遊する姿勢を維持するように重心位置を設定することを特徴とする。

また、本発明に係るカプセル型内視鏡は、上記発明において、前記撮像手段は、光軸方向がカプセル型筐体の長軸方向に設定された撮像光学系を有し、前記重心位置設定手段は、前記撮像光学系の最大画角を２ωとし、前記カプセル型筐体の液面に対する傾き角をβとしたとき、ω−β＜０°なる条件を満たすように前記カプセル型筐体を傾けた状態で液体に浮遊する姿勢を維持するように重心位置を設定することを特徴とする。

また、本発明に係るカプセル型内視鏡は、上記発明において、前記撮像手段は、光軸方向がカプセル型筐体の長軸方向に設定された撮像光学系の撮像方向前方に液面が視野外となるように撮像視野を規制する遮光手段を備えることを特徴とする。

また、本発明に係るカプセル型内視鏡は、上記発明において、前記遮光手段は、前記カプセル型筐体内に付加された遮光部材からなることを特徴とする。

また、本発明に係るカプセル型内視鏡は、上記発明において、前記遮光手段は、前記カプセル型筐体の撮像視野内に位置する先端カバーの一部に遮光処理を施してなることを特徴とする。

また、本発明に係るカプセル型内視鏡は、上記発明において、前記重心位置設定手段は、錘であることを特徴とする。

また、本発明に係るカプセル型内視鏡は、上記発明において、前記重心位置設定手段は、電池であることを特徴とする。

本発明に係るカプセル型内視鏡によれば、被検体内に導入される液体にカプセル型筐体が重心方向を軸とした回転以外には回転せずに一定に維持するように偏心させた位置に重心位置を設定し、該姿勢で液面が視野外となるように撮像視野が設定された撮像手段で体腔内画像を撮像するので、カプセル型筐体を液体に浮遊させた状態で体腔内画像を撮像する際に液面が常に視野外であり、液面からの反射光や体腔内の襞などにより邪魔されることなく、適正に体腔内画像を撮像することができるという効果を奏する。

以下に、本発明に係るカプセル型内視鏡の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更実施が可能である。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るカプセル型内視鏡を示す概略構成図である。本実施の形態１のカプセル型内視鏡１は、被検体２の体腔内に導入可能なカプセル型筐体３と、このカプセル型筐体３に内蔵された撮像部４、無線送信部５、電池６、画像処理部７、錘８等の内蔵物とを備える。

カプセル型筐体３は、被検体２の口腔から体腔内に飲み込み可能な大きさのものであり、略半球状で透明性或いは透光性を有する先端カバー３ａ，３ｂと、可視光が不透過な有色材質からなる筒形状の胴部カバー３ｃと、を弾性的に嵌合させることで、内部を液密に封止する外装ケースを形成している。

ここで、本実施の形態１のカプセル型内視鏡１は、被検体２内に導入される液体９中に沈んだ状態で浮遊するものであり、カプセル型筐体３は、その内蔵物４〜８を含めた比重が液体９に比べて大きく設定されている。液体９は、被検体２の口腔から飲用可能であって、撮像部４で撮像に用いる光源の波長に対して透明な液体であり、本実施の形態１では、一例として比重が１に近い飲用水が用いられている。

また、錘８は、撮像部４、無線送信部５、電池６、画像処理部７等のカプセル型内視鏡１の機能上必要な部材とは異なり、カプセル型内視鏡１の機能上は特に必須の部材ではないが、比重調整とともに、カプセル型筐体３が液体９中に浮遊する姿勢を一定に維持するように偏心させた位置に重心位置を設定する重心位置設定手段として設けられたものである。本実施の形態１では、カプセル型筐体３の短軸（長軸方向の中心位置を横切る方向）上でカプセル型筐体３の内壁面なる偏心させた位置に該錘８を配置させることで、重心位置も短軸上で錘８寄りに偏心した位置に設定され、カプセル型筐体３が重心方向を軸とした回転以外には回転せずに常に液面９ａと平行となる水平状態で液体９中に浮遊する姿勢を維持するように設定されている。これにより、カプセル型筐体３は、液体９中を浮遊する姿勢として錘８側が常に下側となるように上下方向が特定される。

また、撮像部４は、体腔内画像を撮像する撮像手段であり、本実施の形態１では、カプセル型筐体３内の長軸方向両端に２つの撮像光学系４ａ，４ｂを有する複眼型として構成されている。ここで、それぞれの撮像光学系４ａ，４ｂは、撮像部位を照明するＬＥＤ等からなる複数の光源１１ａ，１１ｂと、光源１１ａ，１１ｂの照明光による撮像部位からの反射光を受光して体腔内画像を撮像するＣＣＤやＣＭＯＳイメージャ等の撮像素子１２ａ，１２ｂと、撮像素子１２ａ，１２ｂに撮像部位の光像を結像させる結像レンズ１３ａ，１３ｂと、を備える。これら撮像光学系４ａ，４ｂの撮像可能な最大画角は、２ωとされている。

また、本実施の形態１では、撮像光学系４ａ，４ｂの光軸方向φ１，φ２は、浮遊する姿勢が常に水平状態に維持されて上下方向が特定されるカプセル型筐体３において撮像視野方向がいずれも斜め下向きの液中方向となるように、カプセル型筐体３の水平な長軸方向に対して傾けて設定されている。ここで、撮像光学系４ａ，４ｂの光軸方向φ１，φ２の傾き角をα１，α２とした場合、本実施の形態１では、いずれも下向きとなる同符号の傾き角α１，α２は、α１＝α２＝αであって、ω−α＜０°なる条件を満たすように傾きが設定されている。この条件を満たすことにより、撮像光学系４ａ，４ｂには液面９ａが常に視野外となる撮像視野が設定されている。また、前述の先端カバー３ａ，３ｂも、撮像光学系４ａ，４ｂの傾斜配置に対応させて斜めに形成されている。

また、画像処理部７は、撮像素子１２ａ，１２ｂが撮像した体腔内画像に対して必要な画像処理を施すためのものであり、無線送信部５は、撮像素子１２ａ，１２ｂにより撮像されて画像処理部７で必要な画像処理が施された体腔内画像のデータを被検体２外に配置された受信機（図示せず）等に向けて無線出力するためのものである。電池６は、カプセル型筐体３に内蔵された光源１１ａ，１１ｂ、撮像素子１２ａ，１２ｂ等の電装系駆動部に必要な電力を供給するためのものである。

次に、本実施の形態１のカプセル型内視鏡１を用いる体腔内画像の観察について説明する。基本的には、液体９とカプセル型内視鏡１とを口腔から飲み込んで、被検体２内で対象部位となる胃や大腸を液体９で満たし、満たされた液体９中にカプセル型内視鏡１を沈んだ状態で浮遊させながら撮像光学系４ａ，４ｂで体腔内画像を撮像することにより観察する。

ここで、カプセル型内視鏡１は、錘８によって重心位置が短軸方向の下部側に偏心させて設定されているため、対象部位に導入された液体９に対して、図１に示すように、常に液面９ａと平行な水平となる姿勢で浮遊し、重心方向を軸とした回転以外には回転することもない。このような一定な浮遊姿勢で、撮像光学系４ａ，４ｂの撮像視野は液面９ａが視野外となるように下向き方向に設定されているので、撮像光学系４ａ，４ｂは液面９ａからの反射光などにより邪魔されることなく、液体９を通して斜め下方の体腔内画像を適正に撮像することとなる。また、大腸内等の部位を観察する場合であれば、図２に示すように、前方に観察の妨げとなる襞などの突起２ａがあっても、突起２ａを避けて体腔内画像を取得することができる。

このような観察に際して、例えば対象部位を胃とする場合であれば、液体９を１リットル程度飲むことが好ましい。１リットル程度であれば、検査時に飲む量として適量であるとともに、この程度の液体９を胃中に導入することで大空間臓器である胃の全体をカプセル型内視鏡１によって見渡すことができ、見落としを減らすことができる。カプセル型内視鏡１による観察部位の移動は、液体９を飲み込んだ被検体２が適宜タイミングで体位変換を行うことで、液体９中に浮遊しているカプセル型内視鏡１の位置を変化させればよい。このような体位変換によりカプセル型内視鏡１による観察部位を移動させることで見落としを減らすことができる。また、液体９を先に飲み込んだ後、カプセル型内視鏡１を飲み込むことで、被検体２内における液体９の移動（排出）に伴い、胃や大腸の内部を上方から下方に向けて順にカプセル型内視鏡１で撮像観察するようにしてもよい。或いは、カプセル型内視鏡１を先に飲み込んだ後、液体９を徐々に飲み込んでいき、飲み込んだ液体９の量を調整することでカプセル型内視鏡１が体腔内で浮遊する位置を調整するようにしてもよい。

なお、本実施の形態１では、複眼型のカプセル型内視鏡１として構成し、前後両方向の体腔内画像を観察することで見落としが少なくなるようにしたが、図２に示すように撮像光学系４ｂ側を省略した単眼型のカプセル型内視鏡１Ａの場合にも同様に適用することができる。

また、本実施の形態１では、カプセル型内視鏡１の機能上必須ではない錘８を重心位置設定手段として付加的に設けることで、カプセル型内視鏡１の重心位置を偏心させた位置に設定したが、錘８に代えて、例えば、図３−１に示すように、カプセル型内視鏡１の機能上必須な部材であって比較的重量物である電池６を重心位置設定手段として用い、カプセル型筐体３の短軸上であって長軸上から偏心させた位置に配置させて重心位置を偏心設定させるようにしてもよい。或いは、図３−２に示すように、カプセル型内視鏡１の機能上必須な部材である無線送信部５、電池６、画像処理部７等の内蔵物を長軸に対して片側に寄せて配置させることで、カプセル型筐体３の短軸上であって長軸上から偏心させた位置に重心位置を設定させるようにしてもよい。このような重心位置の設定は、以降の実施の形態の場合も同様である。

また、本実施の形態１では、撮像光学系４ａ，４ｂが光軸方向φ１，φ２を斜め下方に傾けた斜視光学系として構成したが、傾き角α１，α２を９０°とし真下方向を撮像する側視光学系として構成してもよい。

さらには、本実施の形態１では、錘８による重心位置の設定が短軸上であって、カプセル型内視鏡１が常に水平状態で液体９中に浮遊する例で説明したが、カプセル型内視鏡１は厳密に水平状態で浮遊する必要はなく重心位置が短軸上から長軸方向にも多少偏心し、多少斜め状態で浮遊する場合であっても、撮像光学系４ａ，４ｂの傾き角α１，α２が、ω−α＜０°なる条件を満たしていればよい。また、撮像光学系４ａ，４ｂのそれぞれの傾き角α１，α２は同一である必要はなく、上記条件を満たす範囲内で異なっていてもよい。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２に係るカプセル型内視鏡を示す概略構成図である。図１で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示す。本実施の形態２のカプセル型内視鏡２１は、被検体２の体腔内に導入可能なカプセル型筐体３と、このカプセル型筐体３に内蔵された撮像部４〜錘８等の内蔵物とを備える。ここで、本実施の形態２のカプセル型内視鏡２１は、被検体２内に導入される液体９の液面９ａに略半分が浮く状態で浮遊するものであり、カプセル型筐体３は、その内蔵物４〜８を含めた比重が液体９に比べて小さく設定されている。

また、本実施の形態２の錘８は、カプセル型内視鏡２１の機能上は特に必須の部材ではないが、比重調整とともに、カプセル型筐体３が液体９の液面９ａに浮遊する姿勢を一定に維持するように偏心させた位置に重心位置を設定する重心位置設定手段として設けられたものであり、カプセル型筐体３の短軸（長軸方向の中心位置を横切る方向）上でカプセル型筐体３の内壁面なる偏心させた位置に該錘８を配置させることで、重心位置も短軸上で錘８寄りに偏心した位置に設定され、カプセル型筐体３が重心方向を軸とした回転以外には回転せずに常に液面９ａと平行となる水平状態で液面９ａ上に浮遊する姿勢を維持するように設定されている。これにより、カプセル型筐体３は、液面９ａ上を浮遊する姿勢として錘８側が常に下側となるように上下方向が特定される。

また、撮像部４は、カプセル型筐体３内の長軸方向両端に光軸方向を傾けた２つの撮像光学系４ａ，４ｂを有する複眼型として構成されているが、本実施の形態２のカプセル型内視鏡２１では、これらの撮像光学系４ａ，４ｂの光軸方向φ１，φ２の傾き角をα１，α２とした場合、傾き角α１は斜め下向きの液中方向、傾き角α２は斜め上向きの気中１０方向なる異符号で、｜α１｜＝｜α２｜＝αであって、ω−α＜０°なる条件を満たすように傾きが設定されている。この条件を満たすことにより、撮像光学系４ａ，４ｂには液面９ａが常に視野外となる撮像視野が設定されている。また、前述の先端カバー３ａ，３ｂも、撮像光学系４ａ，４ｂの傾斜配置に対応させて斜めに形成されている。

次に、本実施の形態２のカプセル型内視鏡２１を用いる体腔内画像の観察について説明する。基本的には、液体９とカプセル型内視鏡２１とを口腔から飲み込んで、被検体２内で対象部位となる胃や大腸を液体９で満たし、満たされた液体９の液面９ａ上にカプセル型内視鏡２１を浮いた状態で浮遊させながら撮像光学系４ａ，４ｂで体腔内画像を撮像することにより観察する。

ここで、カプセル型内視鏡２１は、錘８によって重心位置が短軸方向の下部側に偏心させて設定されているため、対象部位に導入された液体９の液面９ａに対して、図４に示すように、常に液面９ａと平行な水平となる姿勢で浮遊し、重心方向を軸とした回転以外には回転することもない。このような一定な浮遊姿勢で、撮像光学系４ａの撮像視野は液面９ａが視野外となるように下向き方向に設定されているので、撮像光学系４ａは液面９ａからの反射光などにより邪魔されることなく、液体９を通して斜め下方の体腔内画像を適正に撮像することとなる。また、撮像光学系４ｂの撮像視野は液面９ａが視野外となるように上向き方向に設定されているので、撮像光学系は液面９ａからの反射光などにより邪魔されることなく、気中１０を通して斜め上方の体腔内画像を適正に撮像することとなる。これにより、本実施の形態２のカプセル型内視鏡２１によれば、液体９中、気中１０の両方の体腔内画像を液面９ａの反射光等に邪魔されることなく適正に観察することが可能となる。

なお、本実施の形態２では、撮像光学系４ａ，４ｂが光軸方向φ１，φ２を斜め方向に傾けた斜視光学系として構成したが、傾き角α１，α２を９０°、−９０°とし真下方向、真上方向を撮像する側視光学系として構成してもよい。

さらには、本実施の形態２では、錘８による重心位置の設定が短軸上であって、カプセル型内視鏡１が常に水平状態で液体９の液面９ａに浮遊する例で説明したが、カプセル型内視鏡１は厳密に水平状態で浮遊する必要はなく重心位置が短軸上から長軸方向にも多少偏心し、多少斜め状態で浮遊する場合であっても、撮像光学系４ａ，４ｂの傾き角α１，α２の大きさが、ω−α＜０°なる条件を満たしていればよい。また、撮像光学系４ａ，４ｂのそれぞれの傾き角α１，α２の大きさは同一である必要はなく、上記条件を満たす範囲内で異なっていてもよい。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３に係るカプセル型内視鏡を示す概略構成図である。図１で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示す。本実施の形態３のカプセル型内視鏡３１は、被検体２の体腔内に導入可能なカプセル型筐体３と、このカプセル型筐体３に内蔵された撮像部４〜錘８等の内蔵物とを備える。ここで、本実施の形態３のカプセル型内視鏡３１は、図１の場合と同様に、被検体２内に導入される液体９中に沈んだ状態で浮遊するものであり、カプセル型筐体３は、その内蔵物４〜８を含めた比重が液体９に比べて大きく設定されている。

また、撮像部４は、カプセル型筐体３内の長軸方向両側に２つの撮像光学系４ａ，４ｂを有する複眼型として構成されているが、本実施の形態３のカプセル型内視鏡３１では、これらの撮像光学系４ａ，４ｂの光軸方向φ１，φ２はカプセル型筐体３の長軸方向に設定され、撮像光学系４ａ，４ｂの撮像方向前方に液面９ａが視野外となるように撮像光学系４ａ，４ｂの撮像視野方向を傾ける反射面１４ａ，１４ｂを有する反射部材としてプリズム１５ａ，１５ｂを備える。ここで、反射面１４ａ，１４ｂによる撮像光学系４ａ，４ｂの撮像視野方向の傾き角をα１，α２とした場合、いずれも下向きとなる同符号の傾き角α１，α２は、α１＝α２＝αであって、ω−α＜０°なる条件を満たすように傾きが設定されている。この条件を満たすことにより、撮像光学系４ａ，４ｂには液面９ａが常に視野外となる撮像視野方向が設定されている。

ここで、反射部材がプリズム１５ａ，１５ｂの場合、傾き角α（＝α１＝α２）の視野方向から入射した光線を損失なく撮像素子１２ａ，１２ｂに入射させるためには、プリズム硝材の屈折率ｎが、
ｎ≦１／｛sin（π／２−α／２−ω）
なるプリズム反射面での全反射条件を満たす必要がある。この全反射条件を満たすように、プリズム１５ａ，１５ｂの硝材および反射面１４ａ，１４ｂの傾斜角を決定することが望ましい。また、広画角を実現しようとすると、適切な硝材が存在しなかったり、プリズムサイズが大きくなってしまうため、プリズム１５ａ，１５ｂの入射面に凹レンズ１６ａ，１６ｂを配置させることが望ましい。

本実施の形態３によるカプセル型内視鏡３１の場合も、実施の形態１によるカプセル型内視鏡１の場合と同様な効果を奏する。特に、本実施の形態３によれば、撮像光学系４ａ，４ｂの光軸方向φ１，φ２はカプセル型筐体３の長軸方向に設定されているので、通常の複眼型のカプセル型内視鏡構成に、プリズム１５ａ，１５ｂ等を付加して撮像視野方向を適正に設定するだけで容易に実現できる。

なお、本実施の形態３では、撮像光学系４ａ，４ｂの撮像視野方向を斜め方向に傾けるプリズム１５ａ，１５ｂを備える構成としたが、反射面１４ａ，１４ｂの傾斜角が４５°で傾き角α１，α２が９０°となり真下方向を撮像するように構成してもよい。

さらには、本実施の形態３では、錘８による重心位置の設定が短軸上であって、カプセル型内視鏡３１が常に水平状態で液体９中に沈んだ状態で浮遊する例で説明したが、カプセル型内視鏡３１は厳密に水平状態で浮遊する必要はなく重心位置が短軸上から長軸方向にも多少偏心し、多少斜め状態で浮遊する場合であっても、撮像光学系４ａ，４ｂの光軸の傾き角α１，α２の大きさが、ω−α＜０°なる条件を満たしていればよい。また、撮像光学系４ａ，４ｂの撮像視野方向のそれぞれの傾き角α１，α２の大きさは同一である必要はなく、上記条件を満たす範囲内で異なっていてもよい。

（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４に係るカプセル型内視鏡を示す概略構成図である。図１、図４および図５で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示す。本実施の形態４のカプセル型内視鏡４１は、被検体２の体腔内に導入可能なカプセル型筐体３と、このカプセル型筐体３に内蔵された撮像部４〜画像処理部７、錘８等の内蔵物とを備える。ここで、本実施の形態４のカプセル型内視鏡４１は、図４で説明した場合と同様に、被検体２内に導入される液体９の液面９ａに略半分が浮く状態で浮遊するものであり、カプセル型筐体３は、その内蔵物４〜８を含めた比重が液体９に比べて小さく設定されている。

また、本実施の形態４の錘８は、カプセル型内視鏡４１の機能上は特に必須の部材ではないが、比重調整とともに、カプセル型筐体３が液体９の液面９ａに浮遊する姿勢を一定に維持するように偏心させた位置に重心位置を設定する重心位置設定手段として設けられたものであり、カプセル型筐体３の短軸（長軸方向の中心位置を横切る方向）上でカプセル型筐体３の内壁面なる偏心させた位置に該錘８を配置させることで、重心位置も短軸上で錘８寄りに偏心した位置に設定され、カプセル型筐体３が重心方向を軸とした回転以外には回転せずに常に液面９ａと平行となる水平状態で液面９ａ上に浮遊する姿勢を維持するように設定されている。これにより、カプセル型筐体３は、液面９ａ上を浮遊する姿勢として錘８側が常に下側となるように上下方向が特定される。

また、撮像部４は、カプセル型筐体３内の長軸方向両側に２つの撮像光学系４ａ，４ｂを有する複眼型として構成されているが、本実施の形態４のカプセル型内視鏡４１では、これらの撮像光学系４ａ，４ｂの光軸方向φ１，φ２はカプセル型筐体３の長軸方向に設定され、撮像光学系４ａ，４ｂの撮像方向前方に液面９ａが視野外となるように撮像光学系４ａ，４ｂの撮像視野方向を傾ける反射面１４ａ，１４ｂを有する反射部材としてプリズム１５ａ，１５ｂを備える。ここで、反射面１４ａ，１４ｂによる撮像光学系４ａ，４ｂの撮像視野方向の傾き角をα１，α２とした場合、傾き角α１は斜め下向きの液中方向、傾き角α２は斜め上向きの気中１０方向なる異符号で、｜α１｜＝｜α２｜＝αであって、ω−α＜０°なる条件を満たすように傾きが設定されている。この条件を満たすことにより、撮像光学系４ａ，４ｂには液面９ａが常に視野外となる撮像視野が設定されている。

本実施の形態４によるカプセル型内視鏡４１の場合も、実施の形態２によるカプセル型内視鏡２１の場合と同様な効果を奏する。特に、本実施の形態４によれば、撮像光学系４ａ，４ｂの光軸方向φ１，φ２はカプセル型筐体３の長軸方向に設定されているので、通常の複眼型のカプセル型内視鏡構成に、プリズム１５ａ，１５ｂ等を付加して撮像視野方向を適正に設定するだけで容易に実現できる。

なお、本実施の形態４では、撮像光学系４ａ，４ｂの撮像視野方向を斜め方向に傾けるプリズム１５ａ，１５ｂを備える構成としたが、反射面１４ａ，１４ｂの傾斜角が４５°、−４５°で傾き角α１，α２を９０°、−９０°とし真下方向、真上方向を撮像する構成としてもよい。

さらには、本実施の形態４では、錘８による重心位置の設定が短軸上であって、カプセル型内視鏡４１が常に水平状態で液体９の液面９ａに浮遊する例で説明したが、カプセル型内視鏡４１は厳密に水平状態で浮遊する必要はなく重心位置が短軸上から長軸方向にも多少偏心し、多少斜め状態で浮遊する場合であっても、撮像光学系４ａ，４ｂの撮像視野方向の傾き角α１，α２の大きさが、ω−α＜０°なる条件を満たしていればよい。また、撮像光学系４ａ，４ｂの撮像視野方向のそれぞれの傾き角α１，α２の大きさは同一である必要はなく、上記条件を満たす範囲内で異なっていてもよい。

（実施の形態５）
図７は、本発明の実施の形態５に係るカプセル型内視鏡を示す概略構成図である。図１等で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示す。本実施の形態５のカプセル型内視鏡５１は、被検体２の体腔内に導入可能なカプセル型筐体３と、このカプセル型筐体３に内蔵された撮像部４〜錘８等の内蔵物とを備える。ここで、本実施の形態５のカプセル型内視鏡５１は、被検体２内に導入される液体９に浮く状態で浮遊するものであり、カプセル型筐体３は、その内蔵物４〜８を含めた比重が液体９と同程度または液体９に比べて小さく設定されている。

また、撮像部４は、カプセル型筐体３内の先端カバー３ａ側に撮像光学系４ａを有する単眼型として構成されているが、この撮像光学系４ａの光軸方向φ１はカプセル型筐体３の長軸方向に設定されている。また、本実施の形態５の錘８は、カプセル型内視鏡５１の機能上は特に必須の部材ではないが、比重調整とともに、カプセル型筐体３が液体９に浮遊する姿勢を一定に維持するように偏心させた位置に重心位置を設定する重心位置設定手段として設けられたものであり、カプセル型筐体３の短軸（長軸方向の中心位置を横切る方向）位置よりも先端カバー３ａ寄りでカプセル型筐体３の内壁面なる偏心させた位置に該錘８を配置させることで、重心位置も短軸位置よりも先端カバー３ａ寄りで錘８寄りに偏心した位置に設定され、カプセル型筐体３が重心方向を軸とした回転以外には回転せずに常に斜め下向き状態で液体９に浮遊する姿勢を維持するように設定されている。ここで、撮像光学系４ａの最大画角を２ωとし、カプセル型筐体３の液面に対する傾き角をβとしたとき、ω−β＜０°なる条件を満たすようにカプセル型筐体３を傾けた状態で液体９に浮遊する姿勢を維持するように重心位置が設定されている。

本実施の形態５によるカプセル型内視鏡５１の場合も、実施の形態１によるカプセル型内視鏡１の場合と同様な効果を奏する。特に、本実施の形態５によれば、撮像光学系４ａの光軸方向φ１はカプセル型筐体３の長軸方向に設定されているので、通常の単眼型のカプセル型内視鏡構成において、錘８等による重心位置の設定を変更するだけで液面９ａの影響を受けない体腔内観察が可能となる。

なお、本実施の形態５では、液面より下の部分（水中）が視野方向となっているが、液面より上の部分（気中）が視野方向になってもよい。

（実施の形態６）
図８は、本発明の実施の形態６に係るカプセル型内視鏡を示す概略構成図であり、図９は、そのカプセル型内視鏡の正面図である。図１等で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示す。本実施の形態６のカプセル型内視鏡６１は、被検体２の体腔内に導入可能なカプセル型筐体３と、このカプセル型筐体３に内蔵された撮像部４〜錘８等の内蔵物とを備える。ここで、本実施の形態６のカプセル型内視鏡６１は、被検体２内に導入される液体９に浮く状態で浮遊するものであり、カプセル型筐体３は、その内蔵物４〜８を含めた比重が液体９と同程度または液体９に比べて小さく設定されている。

また、撮像部４は、カプセル型筐体３内の先端カバー３ａ側に撮像光学系４ａを有する単眼型として構成されているが、この撮像光学系４ａの光軸方向φ１はカプセル型筐体３の長軸方向に設定されている。また、本実施の形態６の錘８は、カプセル型内視鏡６１の機能上は特に必須の部材ではないが、比重調整とともに、カプセル型筐体３が液体９に浮遊する姿勢を一定に維持するように偏心させた位置に重心位置を設定する重心位置設定手段として設けられたものであり、カプセル型筐体３の短軸（長軸方向の中心位置を横切る方向）位置よりも先端カバー３ａ寄りでカプセル型筐体３の内壁面なる偏心させた位置に該錘８を配置させることで、重心位置も短軸位置よりも先端カバー３ａ寄りで錘８寄りに偏心した位置に設定され、カプセル型筐体３が重心方向を軸とした回転以外には回転せずに常に斜め下向き状態で液体９に浮遊する姿勢を維持するように設定されている。

ここで、撮像光学系４ａの撮像方向前方には液面９ａが視野外となるように撮像視野を規制する遮光手段が設けられている。本実施の形態６のカプセル型内視鏡６１では、この遮光手段として、カプセル型内視鏡６１の撮像視野内に位置する先端カバー３ａの一部に光が透過しない黒塗り６２なる遮光処理が施されている。具体的に、撮像光学系４ａの最大画角を２ωとし、カプセル型筐体３の液面に対する傾き角をβとし、先端カバー３ａの半径をｒとしたとき、図９に示すように、最大長さ（π／２−β）ｒで表される先端カバー３ａの斜線を施して示す上部側範囲に黒塗り６２の処理が施されている。

本実施の形態６のカプセル型内視鏡６１は、錘８によって重心位置が短軸位置よりも先端カバー３ａ寄りで下部側に偏心させて設定されているため、対象部位に導入された液体９の液面９ａに対して、図８に示すように、常に所定の傾き角βなる傾き姿勢で浮遊し、重心方向を軸とした回転以外には回転することもない。このような一定の浮遊姿勢で、撮像光学系４ａの撮像視野は、先端カバー３ａに施した黒塗り６２の遮光処理により液面９ａが視野外となるように設定されているので、撮像光学系４ａは液面９ａからの反射光などにより邪魔されることなく、液体９を通して斜め下方の体腔内画像を適正に撮像できることとなる。特に、先端カバー３ａの所定範囲に黒塗り６２の処理を施すだけで簡単に実現することができる。

なお、先端カバー３ａに施す黒塗り６２の範囲は、カプセル型内視鏡６１の浮遊姿勢によって異なるものであり、例えば、液体９よりも重い比重を有して図１０に示すように液体９中で液面９ａに略平行となるように浮遊する場合であれば、図１１に示すように、先端カバー３ａの半径ｒに相当する範囲に対して黒塗り６２の遮光処理を施せばよい。

また、本実施の形態６では、黒塗り６２の遮光処理による遮光手段を用いた例で説明したが、遮光手段としては、特に図示しないが、黒塗り６２に相当する範囲の光が撮像素子１２ａに入射しないように遮光する機械的な遮光部材を先端カバー３ａ内に配置させるようにしてもよい。

本発明の実施の形態１に係るカプセル型内視鏡を示す概略構成図である。 図１のカプセル型内視鏡の単眼型構成例を示す概略構成図である。 電池を重心位置設定手段に用いた変形例を示す概略構成図である。 必須の内蔵物を重心位置設定手段に用いた変形例を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態２に係るカプセル型内視鏡を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態３に係るカプセル型内視鏡を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態４に係るカプセル型内視鏡を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態５に係るカプセル型内視鏡を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態６に係るカプセル型内視鏡を示す概略構成図である。 図８のカプセル型内視鏡の正面図である。 実施の形態６に係るカプセル型内視鏡の変形例を示す概略構成図である。 図１０のカプセル型内視鏡の正面図である。

符号の説明

１ カプセル型内視鏡
２ 被検体
３ カプセル型筐体
３ａ，３ｂ 先端カバー
４ 撮像部
４ａ，４ｂ 撮像光学系
６ 電池
８ 錘
９ 液体
９ａ 液面
１５ａ，１５ｂ プリズム
２１，３１，４１，５１，６１ カプセル型内視鏡
６２ 黒塗り

Claims (14)

1. 内蔵物を含む比重が被検体内に導入される液体に浮遊するように設定されたカプセル型筐体と、
   被検体内に導入された液体に前記カプセル型筐体が重心方向を軸とした回転以外には回転せずに一定に維持するように偏心させた位置に重心位置を設定する重心位置設定手段と、
   被検体内に導入された液体に前記カプセル型筐体が一定に維持されて浮遊する姿勢で液面が視野外となるように撮像視野が設定されて体腔内画像を撮像する撮像手段と、
   を備え、
   前記撮像手段は、前記カプセル型筐体の長軸方向に対して光軸方向を傾けた撮像光学系を有することを特徴とするカプセル型内視鏡。
2. 内蔵物を含む比重が被検体内に導入される液体に浮遊するように設定されたカプセル型筐体と、
   被検体内に導入された液体に前記カプセル型筐体が重心方向を軸とした回転以外には回転せずに一定に維持するように偏心させた位置に重心位置を設定する重心位置設定手段と、
   被検体内に導入された液体に前記カプセル型筐体が一定に維持されて浮遊する姿勢で液面が視野外となるように撮像視野が設定されて体腔内画像を撮像する撮像手段と、
   を備え、
   前記重心位置設定手段は、前記カプセル型筐体の長軸方向が液面に略平行となる略水平状態で液体に浮遊する姿勢を維持するように重心位置を設定することを特徴とするカプセル型内視鏡。
3. 内蔵物を含む比重が被検体内に導入される液体に浮遊するように設定されたカプセル型筐体と、
   被検体内に導入された液体に前記カプセル型筐体が重心方向を軸とした回転以外には回転せずに一定に維持するように偏心させた位置に重心位置を設定する重心位置設定手段と、
   被検体内に導入された液体に前記カプセル型筐体が一定に維持されて浮遊する姿勢で液面が視野外となるように撮像視野が設定されて体腔内画像を撮像する撮像手段と、
   を備え、
   前記撮像手段は、光軸方向がカプセル型筐体の長軸方向に設定された撮像光学系の撮像方向前方に撮像視野方向を傾ける反射部材を設け、前記反射部材は、液面が視野外となるように傾いた撮像光学系の光軸を有することを特徴とするカプセル型内視鏡。
4. 液面に対する前記撮像光学系の光軸の傾き角をαとし、最大画角を２ωとしたとき、
   ω−α＜０°
   なる条件を満たすように該撮像光学系の光軸方向が液面に対して傾けて設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のカプセル型内視鏡。
5. 前記カプセル型筐体は、液体中に沈んだ状態で該液体に浮遊する比重に設定され、
   前記撮像手段は、それぞれの傾き角α１，α２が同符号に設定された２つの撮像光学系を有することを特徴とする請求項４に記載のカプセル型内視鏡。
6. 前記カプセル型筐体は、液面に浮く状態で液体に浮遊する比重に設定され、
   前記撮像手段は、それぞれの傾き角α１，α２が異符号に設定された２つの撮像光学系を有することを特徴とする請求項４に記載のカプセル型内視鏡。
7. 前記撮像光学系の傾き角αは、９０°であることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一つに記載のカプセル型内視鏡。
8. 前記重心位置設定手段は、前記カプセル型筐体の長軸方向が液面に略平行となる略水平状態で液体に浮遊する姿勢を維持するように重心位置を設定す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。
9. 内蔵物を含む比重が被検体内に導入される液体に浮遊するように設定されたカプセル型筐体と、
   被検体内に導入された液体に前記カプセル型筐体が重心方向を軸とした回転以外には回転せずに一定に維持するように偏心させた位置に重心位置を設定する重心位置設定手段と、
   被検体内に導入された液体に前記カプセル型筐体が一定に維持されて浮遊する姿勢で液面が視野外となるように撮像視野が設定されて体腔内画像を撮像する撮像手段と、
   を備え、
   前記撮像手段は、光軸方向がカプセル型筐体の長軸方向に設定された撮像光学系を有し、
   前記重心位置設定手段は、前記カプセル型筐体が自身の長軸を液面に対して斜めに傾けた状態で液体に浮遊する姿勢を維持し、且つ、前記撮像光学系の最大画角を２ωとし、前記長軸の前記液面に対する傾き角をβとしたとき、ω−β＜０°なる条件を満たすように重心位置を設定することを特徴とするカプセル型内視鏡。
10. 内蔵物を含む比重が被検体内に導入される液体に浮遊するように設定されたカプセル型筐体と、
    被検体内に導入された液体に前記カプセル型筐体が重心方向を軸とした回転以外には回転せずに一定に維持するように偏心させた位置に重心位置を設定する重心位置設定手段と、
    被検体内に導入された液体に前記カプセル型筐体が一定に維持されて浮遊する姿勢で液面が視野外となるように撮像視野が設定されて体腔内画像を撮像する撮像手段と、
    を備え、
    前記撮像手段は、光軸方向がカプセル型筐体の長軸方向に設定された撮像光学系の撮像方向前方に液面が視野外となるように撮像視野を規制する遮光手段を備えることを特徴とするカプセル型内視鏡。
11. 前記遮光手段は、前記カプセル型筐体内に付加された遮光部材からなることを特徴とする請求項１０に記載のカプセル型内視鏡。
12. 前記遮光手段は、前記カプセル型筐体の撮像視野内に位置する先端カバーの一部に遮光処理を施してなることを特徴とする請求項１０に記載のカプセル型内視鏡。
13. 前記重心位置設定手段は、錘であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載のカプセル型内視鏡。
14. 前記重心位置設定手段は、電池であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載のカプセル型内視鏡。

Images