JP5006596B2 - カプセル内視鏡 - Google Patents
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Description
本発明は、飲み込むことによって、体内を移動しながら器官を検査できるカプセル型内視鏡に関する。
カプセル内視鏡は、体内での流動性を考慮して、先端がドーム形状に形成されている。
図１１は従来のカプセル内視鏡先端部の概略構成の一例を示す図であり、(a)は対物レンズの光軸に沿う断面図、(b)は正面図である。
図１１に示すカプセル内視鏡は、対物レンズ１の物体側を透明ドーム２が覆っている。なお、図１１中、３は撮像素子、４は発光素子である。
このように先端がドーム形状に形成されたカプセル内視鏡としては、例えば、特許文献１〜３に記載のものがある。
特開２００５−８０７８９号公報
特開２００１−２３１７４４号公報
特開２００５−８０７１３号公報
図１１は従来のカプセル内視鏡先端部の概略構成の一例を示す図であり、(a)は対物レンズの光軸に沿う断面図、(b)は正面図である。
図１１に示すカプセル内視鏡は、対物レンズ１の物体側を透明ドーム２が覆っている。なお、図１１中、３は撮像素子、４は発光素子である。
このように先端がドーム形状に形成されたカプセル内視鏡としては、例えば、特許文献１〜３に記載のものがある。
しかし、特許文献１〜２に記載されたカプセル内視鏡では、このドーム空間がデッドスペースとなり、その空間によってカプセル内視鏡の全長が伸び、その分、体内での流動性の低下および患者への負担を招いてしまう。
一方、カプセル内視鏡の全長を短縮化するために、ドーム空間の距離を狭めると、対物レンズとドームとの距離が狭まることになり、観察視野が狭くなってしまう。また、ドームと照明光源との距離も狭まることにより、照明範囲も狭くなってしまう。特に、近接時での観察において影響が大きい。
一方、カプセル内視鏡の全長を短縮化するために、ドーム空間の距離を狭めると、対物レンズとドームとの距離が狭まることになり、観察視野が狭くなってしまう。また、ドームと照明光源との距離も狭まることにより、照明範囲も狭くなってしまう。特に、近接時での観察において影響が大きい。
また、特許文献３に記載されたカプセル内視鏡は、観察範囲を広げるために対物レンズの最も物体側のレンズに、それよりも後方のレンズ外径よりも大きい外径を持ち物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズを用いて構成している。
しかし、このようにすると、対物レンズの構成枚数が多くなってしまい、その分、カプセル内視鏡の全長を短縮化するのに障害となってしまう。また、対物レンズの構成枚数を増やすことで製品の単価を上げることになってしまう。
しかし、このようにすると、対物レンズの構成枚数が多くなってしまい、その分、カプセル内視鏡の全長を短縮化するのに障害となってしまう。また、対物レンズの構成枚数を増やすことで製品の単価を上げることになってしまう。
また、特許文献１〜３に記載されたような従来のカプセル内視鏡では、照明光源としての発光素子が、透明ドームの内壁に囲まれた位置に設置されているため、発光素子からの照明光が透明ドームの内壁に反射してフレアが発生していた。
本発明は、従来のカプセル内視鏡で大きな空間を占めたドーム内のデッドスペースを減らし、カプセル内視鏡の全長を短くしつつも、広い視野範囲を観察可能とすることができ、また、不要なフレアを低減し、広配光化を可能とすることが可能で、スクリーニング性、安全性を向上させることができ、患者への負担低減が可能なカプセル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、本発明によるカプセル内視鏡は、対物レンズと、発光素子と、該対物レンズと発光素子を共に覆うように配置された１つの透明ドームを有するカプセル内視鏡において、前記透明ドームは、外面が連続的な曲面で形成され、前記対物レンズの光軸上で負の屈折力を有することを特徴としている。
また、本発明のカプセル内視鏡においては、前記透明ドームの物体側の面の曲率中心と前記透明ドームの前記対物レンズ側の面の曲率中心が一致せず、次の条件式(1)を満足するのが好ましい。
Ｒｂ＜Ｌ≦Ｒａ …(1)
ただし、Ｒａは前記透明ドームの物体側の面の曲率半径、Ｒｂは前記透明ドームの前記対物レンズ側の面の曲率半径、Ｌは前記透明ドームの物体側の面の頂点から前記対物レンズの最も物体側の面までの距離である。
Ｒｂ＜Ｌ≦Ｒａ …(1)
ただし、Ｒａは前記透明ドームの物体側の面の曲率半径、Ｒｂは前記透明ドームの前記対物レンズ側の面の曲率半径、Ｌは前記透明ドームの物体側の面の頂点から前記対物レンズの最も物体側の面までの距離である。
また、本発明のカプセル内視鏡においては、次の条件式(2)を満足するのが好ましい。
Ｔ＜Ｒａ−Ｒｂ …(2)
ただし、Ｔは前記透明ドームの中心肉厚、Ｒａは前記透明ドームの物体側の面の曲率半径、Ｒｂは前記透明ドームの前記対物レンズ側の面の曲率半径である。
Ｔ＜Ｒａ−Ｒｂ …(2)
ただし、Ｔは前記透明ドームの中心肉厚、Ｒａは前記透明ドームの物体側の面の曲率半径、Ｒｂは前記透明ドームの前記対物レンズ側の面の曲率半径である。
また、本発明のカプセル内視鏡においては、前記透明ドームの材質が、次の条件(3)〜(5)を満足するのが好ましい。
吸湿率＜０．３％ …(3)
残留金属＜１．５ｐｐｍ …(4)
鉛筆硬度がＢより硬質 …(5)
吸湿率＜０．３％ …(3)
残留金属＜１．５ｐｐｍ …(4)
鉛筆硬度がＢより硬質 …(5)
また、本発明のカプセル内視鏡においては、前記透明ドームの材質が、次の条件(6)〜(8)を満足するのが好ましい。
吸湿率＜０．１％ …(6)
残留金属＜０．５ｐｐｍ …(7)
鉛筆硬度がＨＢよりも硬質 …(8)
吸湿率＜０．１％ …(6)
残留金属＜０．５ｐｐｍ …(7)
鉛筆硬度がＨＢよりも硬質 …(8)
また、本発明のカプセル内視鏡においては、対物レンズと、発光素子と、該対物レンズと発光素子を共に覆うように配置された１つの透明ドームを有するカプセル内視鏡において、前記透明ドームは、外面が連続的な曲面で形成され、前記対物レンズの光軸上で負の屈折力を有し、前記透明ドームの端面に対向する位置に発光素子を配置し、次の条件（９）を満足するのが好ましい。
Ｒｂ＜Ｈ＜Ｒａ ・・・（９）
ただし、Ｒａは前記透明ドームの物体側の面の曲率半径、Ｒｂは前記透明ドームの前記対物レンズ側の面の曲率半径、Ｈは前記透明ドームの中心軸から該透明ドームの端面に対向する位置に配置される前記発光素子の中心までの距離である。
Ｒｂ＜Ｈ＜Ｒａ ・・・（９）
ただし、Ｒａは前記透明ドームの物体側の面の曲率半径、Ｒｂは前記透明ドームの前記対物レンズ側の面の曲率半径、Ｈは前記透明ドームの中心軸から該透明ドームの端面に対向する位置に配置される前記発光素子の中心までの距離である。
また、本発明のカプセル内視鏡においては、前記透明ドームの端面のうち前記発光素子に対向する面が凹形状の曲面であり、次の条件式（１０）を満足するのが好ましい。
２Ｒｃ＜Ｒａ−Ｒｂ ・・・（１０）
ただし、Ｒａは前記透明ドームの物体側の面の曲率半径、Ｒｂは前記透明ドームの前記対物レンズ側の面の曲率半径、Ｒｃは前記透明ドームの前記発光素子に対向する面の曲率半径である。
２Ｒｃ＜Ｒａ−Ｒｂ ・・・（１０）
ただし、Ｒａは前記透明ドームの物体側の面の曲率半径、Ｒｂは前記透明ドームの前記対物レンズ側の面の曲率半径、Ｒｃは前記透明ドームの前記発光素子に対向する面の曲率半径である。
また、本発明のカプセル内視鏡においては、前記発光素子が配置される平面上の透明ドームに対向する範囲に、４００ｎｍ〜６００ｎｍの波長に対して次の条件（１１）を満足する反射板を設けるのが好ましい。
反射率＞９０％ ・・・（１１）
反射率＞９０％ ・・・（１１）
また、本発明のカプセル内視鏡においては、前記発光素子がＬＥＤであるのが好ましい。
本発明のカプセル内視鏡によれば、従来のカプセル内視鏡で大きな空間を占めたドーム内のデッドスペースを減らし、カプセル内視鏡の全長を短くしつつも、広い視野範囲を観察可能とすることができ、また、不要なフレアを低減し、広配光化を可能とすることが可能で、スクリーニング性、安全性を向上させることができ、患者への負担低減が可能なカプセル内視鏡が得られる。
実施例の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかるカプセル内視鏡先端部の概略構成を示す図であり、(a)は対物レンズの光軸に沿う断面図、(b)は正面図である。図２(a)，(b)は本実施形態のカプセル内視鏡の作用効果を示す説明図である。図３は本実施形態の一変形例にかかる内視鏡先端部の概略構成を示す対物レンズの光軸に沿う断面図である。
本実施形態のカプセル内視鏡は、対物レンズ１と、透明ドーム２を有している。なお、図１中、３は撮像素子である。また、本実施形態では、対物レンズ１と撮像素子３との組み合わせで一つの対物ユニットを構成している。
透明ドーム２は、対物レンズ１の物体側を覆っている。
ここで、本実施形態のカプセル内視鏡は、図１１を用いて示した従来のカプセル内視鏡とは異なり、透明ドーム２に負の光学パワーを持たせている。
図１は本発明の一実施形態にかかるカプセル内視鏡先端部の概略構成を示す図であり、(a)は対物レンズの光軸に沿う断面図、(b)は正面図である。図２(a)，(b)は本実施形態のカプセル内視鏡の作用効果を示す説明図である。図３は本実施形態の一変形例にかかる内視鏡先端部の概略構成を示す対物レンズの光軸に沿う断面図である。
本実施形態のカプセル内視鏡は、対物レンズ１と、透明ドーム２を有している。なお、図１中、３は撮像素子である。また、本実施形態では、対物レンズ１と撮像素子３との組み合わせで一つの対物ユニットを構成している。
透明ドーム２は、対物レンズ１の物体側を覆っている。
ここで、本実施形態のカプセル内視鏡は、図１１を用いて示した従来のカプセル内視鏡とは異なり、透明ドーム２に負の光学パワーを持たせている。
このようにすると、図２(a)に示すように、カプセル内視鏡の画角が広くなり、図１１に示したような従来のカプセル内視鏡に比べて、カプセル内視鏡の全長（例えば、透明ドーム２の物体側頂点から撮像素子３までの距離）を伸ばすことなく視野範囲を広げることが可能となり、スクリーンニング性を向上させることが可能となる。
また、従来のカプセル内視鏡と同等以上の視野範囲を確保しながら、対物ユニットを透明ドーム２の先端側に寄せることもできる。これにより、対物ユニットを透明ドーム２の先端側へ寄せた分、透明ドーム２内のデッドスペースを低減させて、カプセル内視鏡の全長を短くすることができ、また、その分、カプセルの空間を有効利用することが可能となる。
また、本実施形態のカプセル内視鏡においては、透明ドーム２の物体側の面の曲率中心と透明ドーム２の対物レンズ１側の面の曲率中心が一致せず、次の条件式(1)を満足している。
Ｒｂ＜Ｌ≦Ｒａ …(1)
ただし、Ｒａは透明ドーム２の物体側の面の曲率半径、Ｒｂは透明ドーム２の対物レンズ１側の面の曲率半径、Ｌは透明ドーム２の物体側の面の頂点から対物レンズ１の最も物体側の面（本実施形態では絞り１ａの面）までの距離である。
Ｒｂ＜Ｌ≦Ｒａ …(1)
ただし、Ｒａは透明ドーム２の物体側の面の曲率半径、Ｒｂは透明ドーム２の対物レンズ１側の面の曲率半径、Ｌは透明ドーム２の物体側の面の頂点から対物レンズ１の最も物体側の面（本実施形態では絞り１ａの面）までの距離である。
また、本実施形態のカプセル内視鏡においては、次の条件式(2)を満足している。
Ｔ＜Ｒａ−Ｒｂ …(2)
ただし、Ｔは透明ドーム２の中心肉厚、Ｒａは透明ドーム２の物体側の面の曲率半径、Ｒｂは透明ドーム２の対物レンズ１側の面の曲率半径である。
Ｔ＜Ｒａ−Ｒｂ …(2)
ただし、Ｔは透明ドーム２の中心肉厚、Ｒａは透明ドーム２の物体側の面の曲率半径、Ｒｂは透明ドーム２の対物レンズ１側の面の曲率半径である。
また、透明ドーム２は、材質が、次の条件(3)〜(5)を満足している。
吸湿率＜０．３％ …(3)
残留金属＜１．５ｐｐｍ …(4)
鉛筆硬度がＢより硬質 …(5)
なお、透明ドーム２は、材質が、次の条件(6)〜(8)を満足するのがより好ましい。
吸湿率＜０．１％ …(6)
残留金属＜０．５ｐｐｍ …(7)
鉛筆硬度がＨＢよりも硬質 …(8)
このような材質で透明ドーム２を構成すれば、湿度に対して変形し難く、不純物が少ないことから光学性能の低下を減らすことができ、より堅牢であることから、製品組み立て時の取り扱いがし易く生産性の向上や歩留りの低下を抑え、人体への安全性がより高くなる。
吸湿率＜０．３％ …(3)
残留金属＜１．５ｐｐｍ …(4)
鉛筆硬度がＢより硬質 …(5)
なお、透明ドーム２は、材質が、次の条件(6)〜(8)を満足するのがより好ましい。
吸湿率＜０．１％ …(6)
残留金属＜０．５ｐｐｍ …(7)
鉛筆硬度がＨＢよりも硬質 …(8)
このような材質で透明ドーム２を構成すれば、湿度に対して変形し難く、不純物が少ないことから光学性能の低下を減らすことができ、より堅牢であることから、製品組み立て時の取り扱いがし易く生産性の向上や歩留りの低下を抑え、人体への安全性がより高くなる。
また、本実施形態のカプセル内視鏡では、従来のカプセル内視鏡と異なり、光源としての発光素子４（例えば、ＬＥＤ等）が、透明ドーム２の端面２ａに対向する位置に配置され、次の条件(9)を満足している。
Ｒｂ＜Ｈ＜Ｒａ …(9)
ただし、Ｒａは透明ドーム２の物体側の面の曲率半径、Ｒｂは透明ドーム２の対物レンズ１側の面の曲率半径、Ｈは透明ドーム２の中心軸から発光素子４の中心までの距離である。
Ｒｂ＜Ｈ＜Ｒａ …(9)
ただし、Ｒａは透明ドーム２の物体側の面の曲率半径、Ｒｂは透明ドーム２の対物レンズ１側の面の曲率半径、Ｈは透明ドーム２の中心軸から発光素子４の中心までの距離である。
このようにすると、図２(b)に示すように、対物ユニット１の周辺に設置される光源からの照明光が透明ドーム２の内壁で反射、散乱することがないため、不要光を低減することが可能となる。
また、本実施形態のカプセル内視鏡では、透明ドーム２の端面２ａのうち、光源（発光素子４）設置位置と対向する面２ａ1に曲面（Ｒｃ）を設け、次の条件式(10)を満足している。
２Ｒｃ＜Ｒａ−Ｒｂ …(10)
ただし、Ｒａは透明ドーム２の物体側の面の曲率半径、Ｒｂは透明ドーム２の対物レンズ１側の面の曲率半径、Ｒｃは透明ドーム２の発光素子４に対向する面２ａ1の曲率半径である。
このようにすると、図２(a)に示すように、広配光化が可能となる。なお、Ｒｃ面の曲率半径を変えることで、照明範囲の変更が可能となる。
２Ｒｃ＜Ｒａ−Ｒｂ …(10)
ただし、Ｒａは透明ドーム２の物体側の面の曲率半径、Ｒｂは透明ドーム２の対物レンズ１側の面の曲率半径、Ｒｃは透明ドーム２の発光素子４に対向する面２ａ1の曲率半径である。
このようにすると、図２(a)に示すように、広配光化が可能となる。なお、Ｒｃ面の曲率半径を変えることで、照明範囲の変更が可能となる。
なお、本実施形態のカプセル内視鏡においては、図３に示すように、発光素子４が配置される平面上に、４００ｎｍ〜６００ｎｍの波長に対して次の条件(11)を満足する反射板５を設置するのが好ましい。
反射率＞９０％ …(11)
このように透明ドーム２の端面２ａに対向する位置に反射板５を設置すれば、透明ドーム２の材質内部で全反射を繰り返す照明光を効率良く物体側へ送ることが可能となり、照明効率を向上させることができる。
反射率＞９０％ …(11)
このように透明ドーム２の端面２ａに対向する位置に反射板５を設置すれば、透明ドーム２の材質内部で全反射を繰り返す照明光を効率良く物体側へ送ることが可能となり、照明効率を向上させることができる。
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
比較例１
図４は本発明の実施例１，２に対する比較例１にかかる従来のカプセル内視鏡の光学構成、照明範囲、及び画角を光軸に沿う断面で示した説明図である。
比較例１のカプセル内視鏡の基本的な光学構成は図１１に示した従来例のカプセル内視鏡とほぼ同じである。
比較例１のカプセル内視鏡の構成を数値データで示す。数値データ中、Ｓ1、Ｓ2、…はカプセル内視鏡を構成する光学部材の面番号、ｒ1、ｒ2、…はカプセル内視鏡を構成する光学部材の曲率半径、ｄ1、ｄ2、…は面間隔、ｎd1、ｎd2、…はカプセル内視鏡を構成する光学部材のｄ線での屈折率、νd1、νd2、…はカプセル内視鏡を構成する光学部材のｄ線でのアッベ数、２ωは全画角を示している。なお、これらの記号は以下の比較例、実施例において共通である。
比較例１
図４は本発明の実施例１，２に対する比較例１にかかる従来のカプセル内視鏡の光学構成、照明範囲、及び画角を光軸に沿う断面で示した説明図である。
比較例１のカプセル内視鏡の基本的な光学構成は図１１に示した従来例のカプセル内視鏡とほぼ同じである。
比較例１のカプセル内視鏡の構成を数値データで示す。数値データ中、Ｓ1、Ｓ2、…はカプセル内視鏡を構成する光学部材の面番号、ｒ1、ｒ2、…はカプセル内視鏡を構成する光学部材の曲率半径、ｄ1、ｄ2、…は面間隔、ｎd1、ｎd2、…はカプセル内視鏡を構成する光学部材のｄ線での屈折率、νd1、νd2、…はカプセル内視鏡を構成する光学部材のｄ線でのアッベ数、２ωは全画角を示している。なお、これらの記号は以下の比較例、実施例において共通である。
数値データ（比較例１）
Ｓ0（物体面）ｒ0＝∞
ｄ0＝10.0000
Ｓ1 ｒ1＝5.9840
ｄ1＝1.1968 ｎd1＝1.58874 νd1＝30.49
Ｓ2 ｒ2＝4.7872
ｄ2＝4.7872
Ｓ3（絞り） ｒ3＝∞
ｄ3＝0.0326
Ｓ4 ｒ4＝∞
ｄ4＝0.9792 ｎd4＝1.79196 νd4＝47.37
Ｓ5 ｒ5＝-1.3089
ｄ5＝0.1088
Ｓ6 ｒ6＝1.8463
ｄ6＝0.6746 ｎd6＝1.79196 νd6＝47.37
Ｓ7 ｒ7＝∞
ｄ7＝0.3590
Ｓ8 ｒ8＝∞
ｄ8＝0.4352 ｎd8＝1.51825 νd8＝64.14
Ｓ9（撮像面）ｒ9＝∞
Ｒａ＝５．９８４ｍｍ、Ｒｂ＝４．７８７２ｍｍ、Ｌ＝５．９８４ｍｍ
Ｔ＝１．１９６８ｍｍ
２ω＝１２０°
Ｓ0（物体面）ｒ0＝∞
ｄ0＝10.0000
Ｓ1 ｒ1＝5.9840
ｄ1＝1.1968 ｎd1＝1.58874 νd1＝30.49
Ｓ2 ｒ2＝4.7872
ｄ2＝4.7872
Ｓ3（絞り） ｒ3＝∞
ｄ3＝0.0326
Ｓ4 ｒ4＝∞
ｄ4＝0.9792 ｎd4＝1.79196 νd4＝47.37
Ｓ5 ｒ5＝-1.3089
ｄ5＝0.1088
Ｓ6 ｒ6＝1.8463
ｄ6＝0.6746 ｎd6＝1.79196 νd6＝47.37
Ｓ7 ｒ7＝∞
ｄ7＝0.3590
Ｓ8 ｒ8＝∞
ｄ8＝0.4352 ｎd8＝1.51825 νd8＝64.14
Ｓ9（撮像面）ｒ9＝∞
Ｒａ＝５．９８４ｍｍ、Ｒｂ＝４．７８７２ｍｍ、Ｌ＝５．９８４ｍｍ
Ｔ＝１．１９６８ｍｍ
２ω＝１２０°
実施例１
図５は本発明の実施例１にかかるカプセル内視鏡の光学構成、及び画角を光軸に沿う断面で示す説明図である。
実施例１のカプセル内視鏡の基本的な光学構成は図１に示した実施形態のカプセル内視鏡とほぼ同じである。ただし、透明ドーム２の端面２ａは発光素子４の外形に合わせた形状の凹面２ａ1’を有し、凹面２ａ1’が発光素子４と密着している。
実施例１のカプセル内視鏡は、比較例１のカプセル内視鏡と比較して全長が同じであるが、透明ドーム２の負の屈折力により比較例１に比べて視野範囲（画角）を広げている。
次に、実施例１のカプセル内視鏡の構成を数値データで示す。
図５は本発明の実施例１にかかるカプセル内視鏡の光学構成、及び画角を光軸に沿う断面で示す説明図である。
実施例１のカプセル内視鏡の基本的な光学構成は図１に示した実施形態のカプセル内視鏡とほぼ同じである。ただし、透明ドーム２の端面２ａは発光素子４の外形に合わせた形状の凹面２ａ1’を有し、凹面２ａ1’が発光素子４と密着している。
実施例１のカプセル内視鏡は、比較例１のカプセル内視鏡と比較して全長が同じであるが、透明ドーム２の負の屈折力により比較例１に比べて視野範囲（画角）を広げている。
次に、実施例１のカプセル内視鏡の構成を数値データで示す。
数値データ（実施例１）
Ｓ0（物体面）ｒ0＝∞
ｄ0＝10.0000
Ｓ1 ｒ1＝5.9840
ｄ1＝1.1968 ｎd1＝1.58874 νd1＝30.49
Ｓ2 ｒ2＝2.6000
ｄ2＝4.7872
Ｓ3（絞り） ｒ3＝∞
ｄ3＝0.0326
Ｓ4 ｒ4＝∞
ｄ4＝0.9792 ｎd4＝1.79196 νd4＝47.37
Ｓ5 ｒ5＝-1.3089
ｄ5＝0.1088
Ｓ6 ｒ6＝1.8463
ｄ6＝0.6746 ｎd6＝1.79196 νd6＝47.37
Ｓ7 ｒ7＝∞
ｄ7＝0.3590
Ｓ8 ｒ8＝∞
ｄ8＝0.4352 ｎd8＝1.51825 νd8＝64.14
Ｓ9（撮像面）ｒ9＝∞
Ｒａ＝５．９８４ｍｍ、Ｒｂ＝２．６ｍｍ、Ｌ＝５．９８４ｍｍ
Ｔ＝１．１９６８ｍｍ
２ω＝１７０°
Ｓ0（物体面）ｒ0＝∞
ｄ0＝10.0000
Ｓ1 ｒ1＝5.9840
ｄ1＝1.1968 ｎd1＝1.58874 νd1＝30.49
Ｓ2 ｒ2＝2.6000
ｄ2＝4.7872
Ｓ3（絞り） ｒ3＝∞
ｄ3＝0.0326
Ｓ4 ｒ4＝∞
ｄ4＝0.9792 ｎd4＝1.79196 νd4＝47.37
Ｓ5 ｒ5＝-1.3089
ｄ5＝0.1088
Ｓ6 ｒ6＝1.8463
ｄ6＝0.6746 ｎd6＝1.79196 νd6＝47.37
Ｓ7 ｒ7＝∞
ｄ7＝0.3590
Ｓ8 ｒ8＝∞
ｄ8＝0.4352 ｎd8＝1.51825 νd8＝64.14
Ｓ9（撮像面）ｒ9＝∞
Ｒａ＝５．９８４ｍｍ、Ｒｂ＝２．６ｍｍ、Ｌ＝５．９８４ｍｍ
Ｔ＝１．１９６８ｍｍ
２ω＝１７０°
実施例２
図６は本発明の実施例２にかかるカプセル内視鏡の光学構成、及び画角を光軸に沿う断面で示す説明図である。
実施例２のカプセル内視鏡の基本的な光学構成は図１に示した実施形態のカプセル内視鏡とほぼ同じである。
実施例２のカプセル内視鏡は、比較例１のカプセル内視鏡と比較して、透明ドーム２の負の屈折力により比較例１に比べて視野範囲（画角）を広げながら、全長を短くしている。
次に、実施例２のカプセル内視鏡の構成を数値データで示す。
図６は本発明の実施例２にかかるカプセル内視鏡の光学構成、及び画角を光軸に沿う断面で示す説明図である。
実施例２のカプセル内視鏡の基本的な光学構成は図１に示した実施形態のカプセル内視鏡とほぼ同じである。
実施例２のカプセル内視鏡は、比較例１のカプセル内視鏡と比較して、透明ドーム２の負の屈折力により比較例１に比べて視野範囲（画角）を広げながら、全長を短くしている。
次に、実施例２のカプセル内視鏡の構成を数値データで示す。
数値データ（実施例２）
Ｓ0（物体面）ｒ0＝∞
ｄ0＝10.0000
Ｓ1 ｒ1＝5.9840
ｄ1＝1.1968 ｎd1＝1.58874 νd1＝30.49
Ｓ2 ｒ2＝1.5000
ｄ2＝1.5000
Ｓ3（絞り） ｒ3＝∞
ｄ3＝0.0326
Ｓ4 ｒ4＝∞
ｄ4＝0.9792 ｎd4＝1.79196 νd4＝47.37
Ｓ5 ｒ5＝-1.3089
ｄ5＝0.1088
Ｓ6 ｒ6＝1.8463
ｄ6＝0.6746 ｎd6＝1.79196 νd6＝47.37
Ｓ7 ｒ7＝∞
ｄ7＝0.3590
Ｓ8 ｒ8＝∞
ｄ8＝0.4352 ｎd8＝1.51825 νd8＝64.14
Ｓ9（撮像面）ｒ9＝∞
Ｒａ＝５．９８４ｍｍ、Ｒｂ＝１．５ｍｍ、Ｌ＝２．６９６８ｍｍ
Ｔ＝１．１９６８ｍｍ
２ω＝１６０°
Ｓ0（物体面）ｒ0＝∞
ｄ0＝10.0000
Ｓ1 ｒ1＝5.9840
ｄ1＝1.1968 ｎd1＝1.58874 νd1＝30.49
Ｓ2 ｒ2＝1.5000
ｄ2＝1.5000
Ｓ3（絞り） ｒ3＝∞
ｄ3＝0.0326
Ｓ4 ｒ4＝∞
ｄ4＝0.9792 ｎd4＝1.79196 νd4＝47.37
Ｓ5 ｒ5＝-1.3089
ｄ5＝0.1088
Ｓ6 ｒ6＝1.8463
ｄ6＝0.6746 ｎd6＝1.79196 νd6＝47.37
Ｓ7 ｒ7＝∞
ｄ7＝0.3590
Ｓ8 ｒ8＝∞
ｄ8＝0.4352 ｎd8＝1.51825 νd8＝64.14
Ｓ9（撮像面）ｒ9＝∞
Ｒａ＝５．９８４ｍｍ、Ｒｂ＝１．５ｍｍ、Ｌ＝２．６９６８ｍｍ
Ｔ＝１．１９６８ｍｍ
２ω＝１６０°
実施例３
実施例３のカプセル内視鏡は、実施例１，２のカプセル内視鏡における透明ドーム２を、次の材質で構成したものである。
ポリカーボネート樹脂：ユーピロンH3000（三菱エンジニアリングプラスチック株式会社）
吸湿率： ０．１５％以下
残留金属： １．３６ｐｐｍ
鉛筆強度： ＨＢ
実施例３のカプセル内視鏡は、実施例１，２のカプセル内視鏡における透明ドーム２を、次の材質で構成したものである。
ポリカーボネート樹脂：ユーピロンH3000（三菱エンジニアリングプラスチック株式会社）
吸湿率： ０．１５％以下
残留金属： １．３６ｐｐｍ
鉛筆強度： ＨＢ
実施例４
実施例４のカプセル内視鏡は、実施例１、２のカプセル内視鏡における透明ドーム２を、次の材質で構成したものである。
シクロオレフィンポリマー：ZEONEX 330R（日本ゼオン株式会社）
吸湿率： ０．０１％以下
残留金属： ０．０６ｐｐｍ
鉛筆強度： ３Ｈ
あるいは、透明ドーム２を、下記の材質で構成してもよい。
ZEONEX 480R 、ZEONEX E48R 、ZEONEX 480
吸湿率： ０．０１％以下
残留金属： ０．０６ｐｐｍ
鉛筆強度： Ｈ
実施例４のカプセル内視鏡は、実施例１、２のカプセル内視鏡における透明ドーム２を、次の材質で構成したものである。
シクロオレフィンポリマー：ZEONEX 330R（日本ゼオン株式会社）
吸湿率： ０．０１％以下
残留金属： ０．０６ｐｐｍ
鉛筆強度： ３Ｈ
あるいは、透明ドーム２を、下記の材質で構成してもよい。
ZEONEX 480R 、ZEONEX E48R 、ZEONEX 480
吸湿率： ０．０１％以下
残留金属： ０．０６ｐｐｍ
鉛筆強度： Ｈ
実施例５
図７は本発明の実施例５にかかるカプセル内視鏡の光学構成、及び照明範囲を光軸に沿う断面で示す説明図である。図８は実施例５にかかる、発光素子と対向する面に曲面を備えた透明ドームを用いたカプセル内視鏡における配光角度に対する光強度を、発光素子と対向する面に曲面を備えていない透明ドームを用いたものと比較して示すグラフである。
実施例５のカプセル内視鏡の基本的な光学構成は、図１に示した実施形態や図６に示した実施例２のカプセル内視鏡とほぼ同じであり、透明ドーム２の端面２ａのうち、発光素子４と対向する面２ａ1が曲面で構成されている。
また、実施例５のカプセル内視鏡では、透明ドーム２の物体側の面の曲率半径Ｒａが５．５ｍｍ、透明ドーム２の対物レンズ１側の面の曲率半径Ｒｂが２．３ｍｍ、透明ドーム２の発光素子４に対向する面の曲率半径Ｒｃが０．５ｍｍ、透明ドーム２の中心軸から発光素子４の中心までの距離Ｈが３．３ｍｍとなっている。
図７は本発明の実施例５にかかるカプセル内視鏡の光学構成、及び照明範囲を光軸に沿う断面で示す説明図である。図８は実施例５にかかる、発光素子と対向する面に曲面を備えた透明ドームを用いたカプセル内視鏡における配光角度に対する光強度を、発光素子と対向する面に曲面を備えていない透明ドームを用いたものと比較して示すグラフである。
実施例５のカプセル内視鏡の基本的な光学構成は、図１に示した実施形態や図６に示した実施例２のカプセル内視鏡とほぼ同じであり、透明ドーム２の端面２ａのうち、発光素子４と対向する面２ａ1が曲面で構成されている。
また、実施例５のカプセル内視鏡では、透明ドーム２の物体側の面の曲率半径Ｒａが５．５ｍｍ、透明ドーム２の対物レンズ１側の面の曲率半径Ｒｂが２．３ｍｍ、透明ドーム２の発光素子４に対向する面の曲率半径Ｒｃが０．５ｍｍ、透明ドーム２の中心軸から発光素子４の中心までの距離Ｈが３．３ｍｍとなっている。
比較例２
実施例５のカプセル内視鏡の比較例として、透明ドーム２の端面２ａが発光素子４の外形に合わせた形状の凹面２ａ1’を有し、凹面２ａ1’が発光素子４と密着し（Ｒｃ＝∞）、それ以外は実施例５と同様に構成したカプセル内視鏡を用いた。
実施例５のカプセル内視鏡の比較例として、透明ドーム２の端面２ａが発光素子４の外形に合わせた形状の凹面２ａ1’を有し、凹面２ａ1’が発光素子４と密着し（Ｒｃ＝∞）、それ以外は実施例５と同様に構成したカプセル内視鏡を用いた。
実施例５のカプセル内視鏡と比較例２のカプセル内視鏡のそれぞれにおいて、配光角度に対する光強度を調べた。
その結果、図８に示すように、発光素子４と対向する面２ａ1が曲面で構成された透明ドーム２を用いたカプセル内視鏡によれば、端面２ａに曲面を備えない構成に比べて広配光となった。
その結果、図８に示すように、発光素子４と対向する面２ａ1が曲面で構成された透明ドーム２を用いたカプセル内視鏡によれば、端面２ａに曲面を備えない構成に比べて広配光となった。
実施例６
図９は本発明の実施例６にかかるカプセル内視鏡の光学構成、及び照明範囲を光軸に沿う断面で示す説明図である。図１０は実施例６にかかる、発光素子が配置される平面上に４００ｎｍ〜６００ｎｍの波長に対して反射率が９０％を上回る反射板を設けたカプセル内視鏡における配光角度に対する光強度を、反射板を設けない構成におけるものと比較して示すグラフである。
実施例６のカプセル内視鏡の基本的な光学構成は、図３に示した変形例にかかるカプセル内視鏡とほぼ同じであり、発光素子４が配置される平面上に４００ｎｍ〜６００ｎｍの波長に対して反射率が９０％を上回る反射板５が設けられている。
また、実施例６のカプセル内視鏡では、透明ドーム２の物体側の面の曲率半径Ｒａが５．５ｍｍ、透明ドーム２の対物レンズ１側の面の曲率半径Ｒｂが２．３ｍｍ、透明ドーム２の発光素子４に対向する面の曲率半径Ｒｃが０．５ｍｍ、透明ドーム２の中心軸から発光素子４の中心までの距離Ｈが３．３ｍｍとなっている。
図９は本発明の実施例６にかかるカプセル内視鏡の光学構成、及び照明範囲を光軸に沿う断面で示す説明図である。図１０は実施例６にかかる、発光素子が配置される平面上に４００ｎｍ〜６００ｎｍの波長に対して反射率が９０％を上回る反射板を設けたカプセル内視鏡における配光角度に対する光強度を、反射板を設けない構成におけるものと比較して示すグラフである。
実施例６のカプセル内視鏡の基本的な光学構成は、図３に示した変形例にかかるカプセル内視鏡とほぼ同じであり、発光素子４が配置される平面上に４００ｎｍ〜６００ｎｍの波長に対して反射率が９０％を上回る反射板５が設けられている。
また、実施例６のカプセル内視鏡では、透明ドーム２の物体側の面の曲率半径Ｒａが５．５ｍｍ、透明ドーム２の対物レンズ１側の面の曲率半径Ｒｂが２．３ｍｍ、透明ドーム２の発光素子４に対向する面の曲率半径Ｒｃが０．５ｍｍ、透明ドーム２の中心軸から発光素子４の中心までの距離Ｈが３．３ｍｍとなっている。
比較例３
実施例６のカプセル内視鏡の比較例として、発光素子４が配置される平面上に反射板５を設けず、それ以外は、実施例６と同様に構成したカプセル内視鏡を用いた。
実施例６のカプセル内視鏡の比較例として、発光素子４が配置される平面上に反射板５を設けず、それ以外は、実施例６と同様に構成したカプセル内視鏡を用いた。
実施例６のカプセル内視鏡と比較例３のカプセル内視鏡のそれぞれにおいて、配光角度に対する光強度を調べた。
その結果、図１０に示すように、発光素子４が配置される平面上に４００ｎｍ〜６００ｎｍの波長に対して反射率が９０％を上回る反射板５を設けたカプセル内視鏡によれば、反射板を設けない構成に比べて同じ配光角度における光強度が強くなり、照明効率が向上した。
その結果、図１０に示すように、発光素子４が配置される平面上に４００ｎｍ〜６００ｎｍの波長に対して反射率が９０％を上回る反射板５を設けたカプセル内視鏡によれば、反射板を設けない構成に比べて同じ配光角度における光強度が強くなり、照明効率が向上した。
本発明のカプセル内視鏡は、患者への負担を極力軽減しながら消化器官の高精度な診断を行うことが求められる医療分野において有用である。
１ 対物レンズ
１ａ 絞り
２ 透明ドーム
２ａ 端面
２ａ1 曲面
２ａ1’ 凹面
３ 撮像素子
４ 発光素子
５ 反射板
１ａ 絞り
２ 透明ドーム
２ａ 端面
２ａ1 曲面
２ａ1’ 凹面
３ 撮像素子
４ 発光素子
５ 反射板
Claims (6)
- 対物レンズと、発光素子と、該対物レンズと発光素子を共に覆うように配置された１つの透明ドームを有するカプセル内視鏡において、
前記透明ドームは、外面が連続的な曲面で形成され、前記対物レンズの光軸上で負の屈折力を有することを特徴とするカプセル内視鏡。 - 前記透明ドームが次の条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１に記載のカプセル内視鏡。
Ｔ＜Ｒａ−Ｒｂ ・・・（２）
ただし、Ｔは前記透明ドームの中心肉厚、Ｒａは前記透明ドームの物体側の面の曲率半径、Ｒｂは前記透明ドームの前記対物レンズ側の面の曲率半径である。 - 前記透明ドームの物体側の面の曲率中心と前記透明ドームの前記対物レンズ側の面の曲率中心が一致せず、次の条件式（１）を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載のカプセル内視鏡。
Ｒｂ＜Ｌ≦Ｒａ ・・・（１）
ただし、Ｒａは前記透明ドームの物体側の面の曲率半径、Ｒｂは前記透明ドームの前記対物レンズ側の面の曲率半径、Ｌは前記透明ドームの物体側の面の頂点から前記対物レンズの最も物体側の面までの距離である。 - 対物レンズと、発光素子と、該対物レンズと発光素子を共に覆うように配置された１つの透明ドームを有するカプセル内視鏡において、
前記透明ドームは、外面が連続的な曲面で形成され、前記対物レンズの光軸上で負の屈折力を有し、
前記透明ドームの端面に対向する位置に発光素子を配置し、
次の条件式（９）を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のカプセル内視鏡。
Ｒｂ＜Ｈ＜Ｒａ ・・・（９）
ただし、Ｒａは前記透明ドームの物体側の面の曲率半径、Ｒｂは前記透明ドームの前記対物レンズ側の面の曲率半径、Ｈは前記透明ドームの中心軸から該透明ドームの端面に対向する位置に配置される前記発光素子の中心までの距離である。 - 前記透明ドームの端面のうち前記発光素子に対向する面が凹形状の曲面であり、次の条件式（１０）を満足することを特徴とする請求項４に記載のカプセル内視鏡。
２Ｒｃ＜Ｒａ−Ｒｂ ・・・（１０）
ただし、Ｒａは前記透明ドームの物体側の面の曲率半径、Ｒｂは前記透明ドームの前記対物レンズ側の面の曲率半径、Ｒｃは前記透明ドームの前記発光素子に対向する面の曲率半径である。 - 前記発光素子が配置される平面上の透明ドームに対向する範囲に、４００ｎｍ〜６００ｎｍの波長に対して次の条件（１１）を満足する反射板を設けたことを特徴とする請求項２乃至５に記載のカプセル内視鏡。
反射率＞９０％ ・・・（１１）
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