(57)【要約】【課題】  カプセル内視鏡を小型化する。【解決手段】  カプセル内視鏡１０は、その内部を密閉カプセル１１内に密閉して構成する。密閉カプセル１１の外殻壁は、円筒状カバー１２と、その両端に接続する透明カバー１３と、半球カバー１４から成る。透明カバー１３は、透明半球部１３ｃを有する。透明カバー１３の内部に、透明カバー１３の内面１３Ａに対向する撮像手段（対物レンズ群２１および固体撮像素子２４）を設ける。透明カバー１３の内面１３Ａに有機ＥＬ素子３０を設ける。有機ＥＬ素子３０は、内面１３Ａにおいて、撮像手段の視野領域Ｘを避けるように、面状に広がる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を密閉し、その外殻壁の少なくとも一部が透明壁である密閉カプセルと、
前記内部に配設され、前記透明壁を介して生体内に照明光を発する面発光素子と、
前記透明壁に対向する前記内部に配設され、前記照明光によって照明された生体内を前記透明壁を介して撮像する撮像手段と
を備えるカプセル内視鏡。
【請求項２】
前記面発光素子は前記透明壁の内面に配設されることを特徴とする請求項１に記載のカプセル内視鏡。
【請求項３】
前記面発光素子は、前記内面に沿って面状に広がることを特徴とする請求項２に記載のカプセル内視鏡。
【請求項４】
前記密閉カプセルの外殻壁は、円筒状カバーの一端に前記透明壁が外部に膨みつつ覆うように形成されることを特徴とする請求項２に記載のカプセル内視鏡。
【請求項５】
前記透明壁は、半球部を有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。
【請求項６】
前記面発光素子は、前記半球部の先端部およびその先端部の周辺部を避けるように、前記内面に沿って面状に広がることを特徴とする請求項５に記載のカプセル内視鏡。
【請求項７】
前記内面に光軸に直交する直交面が設けられ、前記面発光素子はその直交面上に積層されて構成されることを特徴とする請求項２に記載のカプセル内視鏡。
【請求項８】
前記直交面が複数設けられ、これら各直交面にはそれぞれ面発光素子が設けられ、各面発光素子は前記光軸を中心に同心的に設けられることを特徴とする請求項７に記載のカプセル内視鏡。
【請求項９】
前記面発光素子は、前記撮像手段の視野領域を避けるように配設されることを特徴とする請求項１に記載のカプセル内視鏡。
【請求項１０】
前記面発光素子は、前記撮像手段の光軸を中心に環状に設けられることを特徴とする請求項１に記載のカプセル内視鏡。
【請求項１１】
前記面発光素子は、有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項１に記載のカプセル内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明手段に有機エレクトロルミネセンス素子（以下有機ＥＬ素子という）等の面発光素子を用いたカプセル内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内視鏡は、患者の生体内に挿入する挿入部と、患者の体外に設けられ挿入部が接続される操作部とで構成されている。挿入部の先端には、別体の光源装置からの照明光を伝達するライトガイドの先端部および撮像素子が配置され、照明光で照明された生体内が撮像素子によって撮像される。撮像された情報は挿入部および操作部を介して患者の体外に送られ、その情報により医師は生体内の様子を知ることができる。
【０００３】
内視鏡の挿入部は、撮像素子等が設けられた先端が目的とする生体内に到達するために、患者の喉を通過しなければならず、また、その先端が目的とする生体内に到達した後も、喉の中に挿入されたままである。したがって、従来の内視鏡は、生体内を観察するとき、患者に対して苦痛を与えている。
【０００４】
そこで患者の苦痛を軽減するために、挿入部がないカプセル内視鏡が提案されている。カプセル内視鏡は、飲み込まれることにより、生体内に送り込まれ、生体内で撮像された情報が、無線によって体外に送信され、その送信された情報により生体内の様子が確認される。カプセル内視鏡は、飲み込まれた後、生体内を観察している間、挿入部による苦痛を患者に与えることはない。
【０００５】
カプセル内視鏡は、撮像素子が生体内を観察できるように照明素子が設けられ、照明素子としては例えば特許文献１または２に記載のようにＬＥＤが用いられる。
【特許文献１】特開２００３−２６００２５号公報
【特許文献２】特開２００１−２２４５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
カプセル内視鏡は、飲み込むときの患者の苦痛を低減させるために、できるだけその本体を小型化する必要がある。しかし、ＬＥＤを照明素子として用いると、各ＬＥＤの照明範囲は限られるので、ＬＥＤは複数設けなければならず、また、各ＬＥＤはその形状や大きさにより配設される場所が限定され、特許文献１または２に記載されるように固体撮像素子の周辺部に配設しなければならない。このように、固体撮像素子の周辺部にＬＥＤを設けると、その他の必要な部材をこの周辺部に配置させることができず、カプセル内視鏡の小型化には限界がある。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、より小型化されたカプセル内視鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るカプセル内視鏡は、内部を密閉し、その外殻壁の少なくとも一部が透明壁である密閉カプセルと、カプセル内視鏡の内部に配設され、透明壁を介して生体内に照明光を発する面発光素子と、透明壁に対向する内部に配設され、照明光によって照明された生体内を透明壁を介して撮像する撮像手段とを備える。本発明によれば、光源に面発光素子を使用することにより、カプセル内視鏡を小型化することが可能になる。
【０００９】
本発明に係るカプセル内視鏡においては、面発光素子が前記透明壁の内面に配設されたほうが良い。この構成においては、撮像手段を保護しつつ生体内からの反射光を撮像手段に受光させるための透明壁に、照明素子として面発光素子が設けられることにより、カプセル内部に照明素子を設けるための特別なスペースを設ける必要がなくなるので、カプセル内視鏡をさらに小型化することができる。
【００１０】
面発光素子は、内面に沿って面状に広がることが好ましい。また、好ましくは、撮像手段の視野領域を避けるように配設される。これにより、面発光素子からの照明光が、撮像手段に直接入射することを防止することができ、撮像手段にフレアを生じさせる懸念もない。さらに面発光素子が、撮像手段の撮像を阻害することはない。
【００１１】
密閉カプセルの外殻壁は、円筒状カバーの一端に透明壁が外部に膨みつつ覆うように形成され、透明壁は、好ましくは半球部を有する。この場合、面発光素子は、半球部の先端部およびその先端部の周辺部を避けるように、内面に沿って面状に広がることが好ましい。これにより、面発光素子は、撮像手段の視野領域を避けるように配設されることが可能である。そして、面発光素子は、撮像手段の光軸を中心に環状に設けられるほうが良い。
【００１２】
内面に光軸に直交する直交面が設けられ、面発光素子はその直交面上に積層されて構成されるほうが良い。これにより、面発光素子から出射する光が有効に撮像手段の視野領域に照射される。また、直交面が複数設けられる場合、これら各直交面にはそれぞれ面発光素子が設けられ、各面発光素子は光軸を中心に同心的に設けられる。なお、面発光素子は、例えば有機ＥＬ素子である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、面発光素子を照明素子として用いることにより、カプセル内視鏡の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明について図面を用いて説明する。図１は、第１の実施形態に係る内視鏡カプセルを示した図であり、透明カバーの内部の構造のみを断面で示した部分断面図である。図２は、透明カバーの内部を正面から見た図である。図３は、有機ＥＬ素子３０について概略的に示した断面図である。
【００１５】
図１に示すようにカプセル内視鏡１０は、その内部が密閉カプセル１１で密閉されて構成される。密閉カプセル１１の外殻壁は、円筒状カバー１２と、その円筒状カバー１２の両端を覆う透明カバー（透明壁）１３および半球カバー１４とで構成される。円筒状カバー１２の内側には、そのカバーに沿うように円筒状の保持枠（図示せず）が設けられ、その保持枠内には、その保持枠に支持される電源ユニット、回路基板、送信ユニット等（図示せず）が設けられる。半球カバー１４の内部側には、保持枠に支持されるアンテナ等（図示せず）が設けられる。電源ユニットは、例えば電池で構成され、後述する有機ＥＬ素子３０等に電源を供給する。回路基板には、画像処理回路、固体撮像素子２４等が設けられる。
【００１６】
透明カバー１３は、円筒状カバー１２の端部から外部に向けて膨らみ、例えば樹脂等の透明材料で形成される。本実施形態における透明カバー１３は、円筒カバー１２に接続され径が円筒カバー１２と同一で円筒形を呈する透明円筒部１３ｂと、その円筒部に接続され、透明カバー１３の先端部Ｙに向かうに従ってその径が狭くなり、略半球形を呈する透明半球部１３ｃとから成る。
【００１７】
透明カバー１３の内部には、対物レンズ群２１が透明カバー１３に対向するように配設される。対物レンズ群２１は、レンズ保持枠２０によって保持される。レンズ保持枠２０は、円筒状カバー１２の内部に設けられた保持枠（図示せず）に接続され、円筒状カバー１２の内部から透明カバー１３に延びる。対物レンズ群２１の光軸Ｚは、透明半球部１３ｃの球の中心および透明カバー１３の先端部Ｙを通過する。対物レンズ群２１の光軸Ｚ後方には、ＣＣＤ等の固体撮像素子（撮像手段）２４が設けられる。固体撮像素子２４の視野領域は、図１に示すように対物レンズ群２１によって、固体撮像素子２４から離れるほど大きくなり、透明カバー１３の内面１３Ａでは、図２に示すように上方から見ると、透明カバー１３の先端部Ｙを中心に、円形に広がる視野領域Ｘとなる。
【００１８】
透明カバー１３の内面１３Ａには有機ＥＬ素子（面発光素子）３０が配設され、有機ＥＬ素子３０は内面１３Ａに沿って面状に広がる。有機ＥＬ素子３０は、固体撮像素子２４の内面１３Ａにおける視野領域Ｘを避けるように、透明カバー１３の内面１３Ａ全体に亘って広がる。したがって、有機ＥＬ素子３０は、上方から見ると、円形の視野領域Ｘ、すなわち先端部Ｙおよびその先端部Ｙの周辺部を避けるように、円環状に広がる。
【００１９】
図３に示すように有機ＥＬ素子３０は、透明カバー１３の内面１３Ａに陽極３１、有機発光層を含む積層体３２、および陰極３３が順に積層されて構成される。陰極の上面には、封止膜３４が設けられる。封止膜３４は、その周辺部が透明カバー１３の内面１３Ａに接合され、封止膜３４と内面１３Ａによって、陽極３１、積層体３２、陰極３３が封止される。陽極３１および陰極３３は、電流が流されるために、透明カバー１３と封止膜３４の間から外部に延出し、延出した陽極３１および陰極３３は上述した回路基板を介して電源ユニットに接続される。
【００２０】
陽極３１は、透明電極であって、例えばITO（Indium Tin Oxide）、ATO(antimony doped tindioxide)、ZnO（zinc oxide）によって形成される。陰極３３は、ITO、ATO、ZnO等によって形成されても良いが、有機ＥＬ素子３０からの照明光が、直接、固体撮像素子２４に入射することを防止できるように、遮光性を有する例えばアルミニウム等によって形成されるのが好ましい。積層体３２は、陽極３１側から順に例えば、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層等が積層され、白色光を発するように構成される。封止膜３４は例えば金属酸化物や窒化物によって形成される。
【００２１】
有機ＥＬ素子３０は、陰極３１と陽極３３に電流が流されることより照明光を発し、その照明光は陽極、および透明カバー１３を介して、カプセル内視鏡１０の外部に射出される。
【００２２】
有機ＥＬ素子３０の各層が積層される方向、すなわち照明光の出射方向は、透明カバー１３の先端部に近づくに従って、光軸Ｚに対する傾き角が小さくなる。また、有機ＥＬ素子３０から発せられる光は、図１に示すように拡散光である。したがって、先端部Ｙに近い部分から発せられた照明光は、透明カバー１３から所定の距離離れた位置における固体撮像素子２４の視野領域を照明することができ、直接照明光として利用することができる。
【００２３】
一方、先端部Ｙから遠く、円筒状カバー１２に近い部分において発せられた照明光は、対物レンズ群２１の視野範囲を照明することができない。しかし、このような光は、間接照明光として利用され、結果的に視野を明るくすることができる。すなわち、本実施形態においては、有機ＥＬ素子３０から発せられた全ての照明光は有効に利用される。
【００２４】
有機ＥＬ素子３０から発せられた照明光は生体内に照射され、その照射された生体内からの反射光は、対物レンズ群２１を介して、固体撮像素子２４上に受光される。固体撮像素子２４では、受光した光に対応する生体内の像が形成される。形成された像は、固体撮像素子２４で光電変換されて蓄積され、その蓄積信号は、画像処理回路に出力される。蓄積信号は画像処理回路で画像処理された後、送信信号に変換される。送信信号は、アンテナに送られ、アンテナから生体外の受信装置に送信される。受信装置では、その送信信号が、ディスプレイ上に映像化され、医師等によって観察される。
【００２５】
本実施形態では、照明素子として有機ＥＬ素子３０を用い、さらにその有機ＥＬ素子３０を透明カバー１３の内面に配設することにより、カプセル内視鏡１０の内部に、照明素子を配設する特別なスペースを設ける必要がないので、カプセル内視鏡１０の小型化を実現することができる。
【００２６】
また、本実施形態では、撮像手段（固体撮像素子２４）を保護するために設けられた透明カバー１３上に有機ＥＬ素子３０を積層することができるので、照明素子の構成を簡素化することができる。さらに、有機ＥＬ素子は、ＬＥＤに比べその演色性に優れるので、本実施形態では生体内の色再現性を良くすることができる。なお、面発光素子としては、有機ＥＬ素子に限定されず、無機ＥＬ素子などであっても良い。
【００２７】
また、本実施形態においては、有機ＥＬ素子３０は、透明カバー１３の内面に配設されたが、本発明においては、透明カバー１３の内部に配設されれば、配設される位置は特に限定されない。したがって、有機ＥＬ素子３０は、例えば、固体撮像素子２４を取り巻くように平面リング状に形成され、固体撮像素子２４と同一面に配設されても良い。また、同様に、例えば、対物レンズ群２１を取り巻くように平面リング状に形成され、対物レンズ群２１の光軸前方側の先端面と同一面に配設されても良い。もちろん、この先端面の同一面と、固体撮像素子の同一面の間等に設けられても良い。さらに、対物レンズ群２１は設けられなくても良く、この場合、透明カバー１３にパワーを持たせ、透明カバー１３が対物レンズの役割を果たすようにすれば良い。
【００２８】
ただし、固体撮像素子２４や対物レンズ群２１の周辺に照明素子を設けると、その照明素子から発せられた光は、透明カバー１３を透過してカプセル外の生体を照明するとともに、多くの光が透明カバー１３で反射し固体撮像素子２４に入射される。このように照明素子の光が透明カバー１３で反射し固体撮像素子２４に入射されると、フレアを生じさせ、画質を低下させる。したがって、有機ＥＬ素子３０からの光が、透明カバー１３で反射されにくくするため、本実施形態のように透明カバー１３の内面に有機ＥＬ素子３０を設けることが好ましい。
【００２９】
第１の実施形態の変形例について、図４および図５を用いて説明する。この変形例においては、透明カバー１３の内面１３Ａには視野領域Ｘを避けるように、それぞれが光軸Ｚと直交する複数の直交面４１が設けられる。それぞれの直交面４１は、内面１３Ａにおいて僅かに突出し、かつ透明カバー１３の周方向に沿って全周に亘って形成される。すなわち、各直交面４１は、光軸Ｚを中心とする円環形状を呈する。
【００３０】
各直交面４１は、それぞれ適宜間隔をおいて形成され、各直交面４１の間は、光軸Ｚに平行である平行面４２によって接続される。これにより、内面１３Ａにおいて、先端部１３および先端部１３の周辺部以外の部分は、図４に示すように階段状に形成される。なお、直交面４１および平行面４２は、これらの面が予め成形された透明基板４０が、半球状の透明カバー１３の内面に接合されて形成される。
【００３１】
各直交面４１には、それぞれ有機ＥＬ素子３０が積層される。有機ＥＬ素子３０は、それぞれ直交面４１上に陽極、積層体、陰極が積層されて構成され、その陰極上には、封止膜が設けられる。陰極は、効率良くカプセル外へ照明光を出射できるように、例えばアルミニウム等によって形成されるのが好ましい。封止膜は全ての有機ＥＬ素子３０を覆うように設けられる。各有機ＥＬ素子３０の陰極および陽極の間は、それぞれ接続され、円筒状カバー１２に最も近接する有機ＥＬ素子３０の陰極および陽極は電源ユニットに接続され、これにより各有機ＥＬ素子３０には電源が供給される。なお、本変形例の有機ＥＬ素子３０は、第１の実施形態と同様に、直交面４１上に直接積層しても良いが、有機ＥＬ素子を同心円状のパーツに作成して、後から直交面４１上に貼り付けても良い。また、平行面４２は反射板であることが好ましい。平行面４２が反射板であれば、透明カバーを透過せずに反射してしまう散乱光も照明光として利用できるので、有機ＥＬ素子３０からの光を更に効率よく利用することができる。
【００３２】
図５に示すように隣接する各直交面４１は、上方から見ると接する。したがって、各有機ＥＬ素子３０は、上方から見ると重ならないように、かつ光軸Ｚを中心に同心的に設けられる。
【００３３】
各有機ＥＬ素子３０は、それぞれ光軸Ｚに対して平行方向に積層され、各有機ＥＬ素子３０から発せられる照明光の射出する方向は光軸Ｚに平行である。したがって、各有機ＥＬ素子３０から発する照明光は、対物レンズ群２１が捉える観察対象物に照射されやすく、各有機ＥＬ素子３０から発した照明光がより有効に利用される。そして、有機ＥＬ素子３０が光軸Ｚから離れていても、観察対象物に照明光は照射されやすい。したがって、光軸Ｚに最も近い有機ＥＬ素子３０は、第１の実施形態に比べ光軸Ｚから離して設けられる。
【００３４】
なお、本変形例においては、透明カバー１３は、その内面１３Ａが階段状に形成されるために、先端部Ｙに向かって径が小さくならなければならない。したがって、第１の実施形態のように径が同一である透明円筒部１３ｂ（図１参照）は設けられず、透明半球部１３ｃのみから成る。また、本変形例では、第１の実施形態に比べ、有機ＥＬ素子３０が光軸Ｚから離れて設けられるので、内面１３Ａにおける固体撮像素子２４の視野領域Ｘを広く取ることが可能である。したがって、対物レンズ群２１は、第１の実施形態に比べ透明カバー１３から離されて、円筒状カバー１２の内部に配置される。
【００３５】
さらに、本変形例直交面４１は、それぞれ光軸Ｚに直交したが、直交しなくても良い。平行面４２も同様に、光軸Ｚに平行でなくとも良い。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る内視鏡カプセルを示す部分断面図である。
【図２】第１の実施形態の透明カバーの内部を正面から見た図である。
【図３】第１の実施形態の有機ＥＬ素子について概略的に示した断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る内視鏡カプセルを示す部分断面図である。
【図５】第２の実施形態の透明カバーの内部を正面から見た図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  カプセル内視鏡
１１  密閉カプセル
１２  円筒状カバー
１３  透明カバー
１３Ａ  内面
１３ｂ  透明円筒部
１３ｃ  透明半球部
２１  対物レンズ群
２４  固体撮像素子
３０  有機ＥＬ素子
４１  直交面
【図１】
2006197986.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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