(57)【要約】【課題】組み立て性が良く、小型化され、１８０°の視野範囲が得られる実用性の高いカプセル内視鏡を提供する。【解決手段】カプセル内視鏡１は、カプセル型カバー１０の内部に、ボールセミコンダクタ１１、鉄芯１２、バネコイル１３、電磁石１４及び発光ダイオード（ＬＥＤ）１５を収納したものである。カプセル型カバー１０は、本体カバー２１と透明カバー２２とから構成される。ボールセミコンダクタ１１は、透明カバー２２側の半球をＣＣＤ撮像素子画素面３１にすることで、視野が１８０°で得られる。透明カバー２２は、透明な材質を非球面レンズとして形成したもので、ＣＣＤ撮像素子画素面３１の対物光学系と兼用している。透明カバー２２には、照明用光束が通過する部分と、観察像が通過する部分の境部に遮光部２５を設けて、照明用光束によるフレアを解決している。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの被写体像が入射する略半球面形状に成形した入射面が設けられた光学材料からなる観察光学手段と、
略球状に形成され、前記観察光学手段を透過した前記被写体像を受光することで撮像信号を生成可能に構成された撮像手段と、
前記撮像手段の前記観察光学手段側の略半球部分に設けられ、前記観察光学手段を透過した前記被写体像を受光する略半球面形状に形成された受光面を有し、この受光面で受光した前記被写体像を光電変換して得られた電気信号を出力する半球状光電変換部と、
前記撮像手段の前記半球状光電変換部に連続する略半球部分に設けられ、前記半球状光電変換部から出力された前記電気信号に所定の信号処理を施して撮像信号として出力するように構成された半球状信号処理部と、
を具備したことを特徴とするカプセル内視鏡。
【請求項２】
前記半球状信号処理部は、前記撮像信号に対してさらに所定の信号処理を施して生成された無線撮像信号を無線で発信する無線発信部を含む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】
前記観察光学手段は、前記受光面のほぼ全表面に対して前記被写体像を入射可能に構成した非球面レンズからなることを特徴とする請求項１または２に記載のカプセル内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は外形がカプセル状に形成され単体で体腔内に挿入されて体腔内の撮像を行うカプセル内視鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のファイバースコープや電子内視鏡は、人体に配置した走査部や画像モニター装置と、人体に導入される撮像ヘッド部分とが可撓管でつながれている構成となっている。このような装置では、被験者の苦痛を軽減するために撮像ヘッドの小型化や細径化が計られても、管が被験者の喉を通る苦痛を根本的になくすことができない。
【０００３】
そこで近年、カプセル内視鏡と呼ばれる、管のないカプセル状の撮像ヘッドと隔離された画像モニター部を有する電子内視鏡装置が提案されている。しかしながら、このような従来のカプセル内視鏡の提案内容はアイデアに過ぎず、実際の製造、使用する段階に至っていない。
【０００４】
特に、カプセル内視鏡としては、体腔内ではカプセル側面が体腔内壁面に接するから側視や直視の観察光学系が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１１２７０９号公報（第２−４頁、図１−１１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のカプセル内視鏡の技術では、撮像素子が平面ＣＣＤチップまたはＭＯＳイメージセンサーであり、その周辺に照明系も設置するが、視野が狭く、撮像範囲は限定されている。視野を大きくすると該平面ＣＣＤチップまたは該ＭＯＳイメージセンサーの大面積化でカプセル内視鏡の外径大型化を招いて被験者の苦痛が増す。
【０００７】
従来のカプセル内視鏡の照明系として、平面ＣＣＤチップまたはＭＯＳイメージセンサーの周辺部に発光素子の発光ダイオードを設置して照明する手段が提案されているが、撮像素子の周辺に発光ダイオードを設置するため、更に、カプセルの外径の大型化を招いて好ましくない。さらに、カプセル外径は、撮像素子の平面面積とその周辺の発光ダイオード面積の積算となるため、発光ダイオードの数にも限りがあり、照明光度が充分に得られず、十分な観察が行えなかった。
【０００８】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、組み立て性が良く、小型化され、１８０°の視野範囲が得られる実用化可能なカプセル内視鏡を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため請求項１に記載のカプセル内視鏡は、被写体からの被写体像が入射する略半球面形状に成形した入射面が設けられた光学材料からなる観察光学手段と、略球状に形成され、前記観察光学手段を透過した前記被写体像を受光することで撮像信号を生成可能に構成された撮像手段と、前記撮像手段の前記観察光学手段側の略半球部分に設けられ、前記観察光学手段を透過した前記被写体像を受光する略半球面形状に形成された受光面を有し、この受光面で受光した前記被写体像を光電変換して得られた電気信号を出力する半球状光電変換部と、前記撮像手段の前記半球状光電変換部に連続する略半球部分に設けられ、前記半球状光電変換部から出力された前記電気信号に所定の信号処理を施して撮像信号として出力するように構成された半球状信号処理部と、を具備したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載のカプセル内視鏡は、請求項１に記載のカプセル内視鏡であって、前記半球状信号処理部は、前記撮像信号に対してさらに所定の信号処理を施して生成された無線撮像信号を無線で発信する無線発信部を含むことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載のカプセル内視鏡は、請求項１または２記載のカプセル内視鏡であって、前記観察光学手段は、前記受光面のほぼ全表面に対して前記被写体像を入射可能に構成した非球面レンズからなることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係るカプセル内視鏡の断面図である。
（構成）
図１において、カプセル内視鏡１は、カプセル型カバー１０の内部に、ボールセミコンダクタ１１、鉄芯１２、バネコイル１３、電磁石１４及び発光ダイオード（ＬＥＤ）１５を収納したものである。
【００１３】
カプセル型カバー１０は、本体カバー２１と透明カバー２２とから構成される。
本体カバー２１は一端が円形の開口部２３からなり、他端側がドーム状に形成されている。本体カバー２１の開口部２３の中には、鉄芯１２、バネコイル１３及び電磁石１４が取り付けられている。ボールセミコンダクタ１１は鉄芯１２の一端に取り付けられている。本体カバー２１の開口部２３には透明カバー２２が取り付けられている。
【００１４】
ボールセミコンダクタ１１は、透明カバー２２側の半球をＣＣＤ撮像素子画素面３１にすることで、１８０°の視野を得ている。
【００１５】
ボールセミコンダクタ１１の他の半球３２は、走査を制御する走査手段と、出力信号を処理する信号手段と、前記ボールセミコンダクタ１１の撮像信号に所定の処理を施して無線送信する無線送信手段を集積回路化したものである。
【００１６】
ボールセミコンダクタ１１の後端側には、透明カバー２２の光軸方向に沿って鉄芯１２が配置している。鉄芯１２は本体カバー２１に対して透明カバー２２の光軸方向に沿ってスライド可能な状態で取り付けられている。本体カバー２１内側の鉄芯１２の後側の位置には、突起１６が固定して設けられている。鉄芯１２にはバネコイル１３が設けられている。このバネコイル１３は、巻軸に鉄芯１２が挿入されされている。このバネコイル１３の一端はボールセミコンダクタ１１に取り付け、バネコイル１３の他端は突起１６に取り付けている。
【００１７】
バネコイル１３は、ボールセミコンダクタ１１を常時後方に付勢し、位置決め突起１６に鉄芯１２を押し当てるようになっている。これにより、バネコイル１３は、ボールセミコンダクタ１１を常時後方に付勢し、位置決め突起１６に鉄芯１２を押し当てるようになっている。
【００１８】
前記鉄芯１２の外周方向にはリング状の電磁石１４が設けられている。この電磁石１４によりボールセミコンダクタ１１を前後にスライドさせて焦点調節を行うようになっている。
【００１９】
カプセル内視鏡１のボールセミコンダクタ１１が配置された後方空間１７には、電源、薬液用のタンク、薬液を送出するポンプ、または他の装置を配置するように設けられたものである。
【００２０】
前記ボールセミコンダクタ１１と後方空間１７の間には発光ダイオード（ＬＥＤ）１５が設けられ、このＬＥＤ１５の外周に筒伏の導光体２４の基端側開口部が設けられている。ＬＥＤ１５は後方空間１７からの電源により駆動するようになっている。
【００２１】
この導光体２４の先端側開口部の前方は、透明カバー２２の縁部に設けられている。これにより、ＬＥＤ１５からの光が体腔内に透明カバー２２を介して照射できるようになっている。
【００２２】
透明カバー２２は、透明な材質を非球面レンズとして形成したもので、ＣＣＤ撮像素子画素面３１の対物光学系と兼用している。
前記導光体２４からの光束は、透明カバー２２の外周端に入射され、その入射された光束は透明カバー２２の光学性能により、体腔内の観察部位に向かって集束するように構成される。一方、観察部位から反射してくる観察像は透明カバー２２の中央部分を透過し、ボールセミコンダクター１１に集束するよう構成されている。具体的には、透明カバー２２を非球面レンズとして構成することによりこのような光学特性を得ている。
【００２３】
透明カバー２２には、照明用光束が通過する部分と、観察像が通過する部分の境部に遮光部２５を設けて、照明用光束によるフレアを解決している。
【００２４】
このような構成により、透明カバー２２は、被写体からの被写体像が入射する略半球面形状に成形した入射面が設けられた光学材料からなる観察光学手段となっている。
【００２５】
ボールセミコンダクタ１１は、略球状に形成され、前記観察光学手段を透過した前記被写体像を受光することで撮像信号を生成可能に構成された撮像手段となっている。
【００２６】
ＣＣＤ撮像素子画素面３１は、前記撮像手段の前記観察光学手段側の略半球部分に設けられ、前記観察光学手段を透過した前記被写体像を受光する略半球面形状に形成された受光面を有し、この受光面で受光した前記被写体像を光電変換して得られた電気信号を出力する半球状光電変換部となっている。
【００２７】
半球３２は、前記撮像手段の前記半球状光電変換部に連続する略半球部分に設けられ、前記半球状光電変換部から出力された前記電気信号に所定の信号処理を施して撮像信号として出力するように構成された半球状信号処理部となっている。
【００２８】
また、半球３２は、前記半球状信号処理部は、前記撮像信号に対してさらに所定の信号処理を施して生成された無線撮像信号を無線で発信する無線発信部を含んでいる。
【００２９】
透明カバー２２は、前記受光面のほぼ全表面に対して前記被写体像を入射可能に構成した非球面レンズからなる。
【００３０】
（作用）
第１の実施の形態において、カプセル内視鏡１が体腔内に挿入された状態で、ＬＥＤ１５の照明光は、導光体２４及び透明カバー２２を介して被写体を照明する。照明光が照射された前記被写体からの反射光は、透明カバー２２によってＣＣＤ撮像素子画素面３１に結像され、光電変換して電気信号に変換され、半球３２の無線送信手段により被検体の体腔内から体外の医療機器に送信され、モニタ等に映像表示される。
【００３１】
（効果）
以上説明したように、第１の実施の形態によれば、透明カバー２２が照明用及び観察用の光学手段を兼ねているので、組立て性が良く、小型化され、透明カバー２２とＣＣＤ撮像素子画素面３１により、１８０°の視野範囲が得られるので、実用性の高いカプセル内視鏡を提供することが可能になる。また、カプセル内視鏡１を小型化且つ観察範囲を広くできることにより、カプセル内視鏡１を観察位置に対し体外から遠隔操作でカプセルの姿勢をコントロールしなくても良いという効果を奏する。
【００３２】
カプセル型カバー１０の中央に配置した発光素子のＬＥＤ１５の照明光を導光体２４を介して透明カバー２２に導くので、多数の発光素子や大面積の発光素子を設置することができ、体腔内を照明する照明光量が十分に確保することができるという効果がある。
【００３３】
さらに、透明カバー２２に遮光部２５を設けたことにより、導光体２４の照明用光束によるフレアがＣＣＤ撮像素子画素面３１に映るのを防止でき、画質の向上を行える。
【００３４】
（第２の実施の形態）
図２は本発明の第２の実施の形態に係るカプセル内視鏡の断面図である。
【００３５】
（構成）
図２において、カプセル内視鏡２は、カプセル型カバー５０の内部に、前後一対のボールセミコンダクタ５１，６１、前後一対の鉄芯５２，６２、前後一対のバネコイル５３，６３、前後一対の電磁石５４，６４、複数のＬＥＤ５５及び電源５７を収納したものである。
【００３６】
カプセル型カバー５０は、本体カバー７１と透明カバー７２，８２とから構成される。
【００３７】
本体カバー７１は、短い筒状に形成され、一端及び他端が円形の前後の開口部７３，８３となっている。
【００３８】
本体カバー７１の開口部７３，８３の中には、それぞれ鉄芯５２，６２、バネコイル５３，６３及び電磁石５４，６４が取付が取り付けられている。ボールセミコンダクタ５１，６１はそれぞれ鉄芯５２，６２の一端に取り付けられている。本体カバー７１の開口部７３，８３には透明カバー７２，８２が取り付けられている。
【００３９】
ボールセミコンダクタ５１，６１は、それぞれ透明カバー７２，８２側の半球を図１と同様のＣＣＤ撮像素子画素面３１とし、他の半球３２も図１と同様の構成にしている。
【００４０】
ボールセミコンダクタ５１，６１の後端側には、それぞれ透明カバー７２，８２の光軸方向に沿って鉄芯５２，６２が配置している。鉄芯５２，６２は、それぞれ本体カバー７１に対して透明カバー７２，８２の光軸方向に沿ってスライド可能な状態で取り付けられている。本体カバー７１内側の鉄芯５２，６２の奥側の位置には、それぞれ突起５６，６６が固定して設けられている。鉄芯５２，６２にはそれぞれバネコイル５３，６３が設けられている。
【００４１】
バネコイル５３，６３は、それぞれボールセミコンダクタ５１，６１を常時後方に付勢し、位置決め突起５６，６６にそれぞれ鉄芯５２，６２を押し当てるようになっている。
【００４２】
前記鉄芯５２，６２の外周方向には、それぞれリング状の電磁石５４，６４が設けられている。この電磁石５４，６４は、それぞれボールセミコンダクタ５１，６１を前後にスライドさせて焦点調節を行うようになっている。
【００４３】
位置決め突起５６，６６の間には、電源５７や撮像信号に所定の処理を施して無線送信する無線送信手段が設けられている。
【００４４】
前記ボールセミコンダクタ５１，６１を含む前後の装置の中間には、患部を照明するためのＬＥＤ５５が設けられている。このＬＥＤ５５の外周には光ファイバ７４，８４の基端側の開口部が設けられている。
【００４５】
この光ファイバ７４，８４の先端側はそれぞれ透明カバー７２，８２の外周に密着・固定されている。これにより、ＬＥＤ５５からの光が体腔内に照射できるようになっている。
【００４６】
前記複数のＬＥＤ５５の間には、ＬＥＤ５５またはボールセミコンダクタ５１，６１等を駆動する電源５７が設けられている。
【００４７】
透明カバー７２，８２は、透明な材質を非球面レンズとして形成したもので、ボールセミコンダクタ５１，６１のＣＣＤ撮像素子画素面３１の対物光学系と兼用している。
【００４８】
（作用）
第２の実施の形態において、カプセル内視鏡２が体腔内に挿入された状態で、ＬＥＤ５５の照明光は、光ファイバ７４，８４及び透明カバー７２，８２を介してカプセル内視鏡２の周り全体に拡がり、被写体を照明する。明光が照射された前記被写体からの反射光は、透明カバー７２，８２によってそれぞれボールセミコンダクタ５１，６１のＣＣＤ撮像素子画素面３１に結像され、光電変換して電気信号に変換され、無線送信手段により被検体の体腔内から体外の医療機器に送信され、モニタ等に映像表示される。
【００４９】
（効果）
以上説明したように、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果が得られるとともに、３６０°の視野範囲が得られるので、さらに実用性の高いカプセル内視鏡を提供することが可能になる。
【００５０】
カプセル型カバー５０の中央に配置した発光素子のＬＥＤ５５の照明光を光ファイバ７４，８４を介して透明カバー７２，８２に導くので、多数の発光素子や大面積の発光素子を設置することができ、体腔内を照明する照明光量が十分に確保することができるという効果がある。
【００５１】
［付記］
以上詳述したような本発明の前記実施の形態によれば、以下の如き構成を得ることができる。
【００５２】
（付記項１）　被写体からの被写体像が入射する略半球面形状に成形した入射面が設けられた光学材料からなる観察光学手段と、
略球状に形成され、前記観察光学手段を透過した前記被写体像を受光することで撮像信号を生成可能に構成された撮像手段と、
前記撮像手段の前記観察光学手段側の略半球部分に設けられ、前記観察光学手段を透過した前記被写体像を受光する略半球面形状に形成された受光面を有し、この受光面で受光した前記被写体像を光電変換して得られた電気信号を出力する半球状光電変換部と、
前記撮像手段の前記半球状光電変換部に連続する略半球部分に設けられ、前記半球状光電変換部から出力された前記電気信号に所定の信号処理を施して撮像信号として出力するように構成された半球状信号処理部と、
を具備したことを特徴とするカプセル内視鏡。
【００５３】
（付記項２）　前記半球状信号処理部は、前記撮像信号に対してさらに所定の信号処理を施して生成された無線撮像信号を無線で発信する無線発信部を含むことを特徴とする付記項１に記載のカプセル内視鏡。
【００５４】
（付記項３）　前記観察光学手段は、前記受光面のほぼ全表面に対して前記被写体像を入射可能に構成した非球面レンズからなることを特徴とする付記項１または２に記載のカプセル内視鏡。
【００５５】
（請求項４）　体腔内を撮像する撮像手段と、該撮像手段が撮像し、出力した画像信号を体外に送信する送信手段とを密封カプセルに内蔵したカプセル内視鏡において、
前記撮像手段は、
ボールセミコンダクターの円弧部分に設けたＣＣＤ集積回路撮像素子と、
該ボールセミコンダクターの反対の円弧部分に撮像素子の出力信号を処理する信号処理手段（走査手段を含む）及び／または画像信号を無線で発信する発信手段と、
前記ＣＣＤ集積回路撮像素子の前方に設けた撮像レンズと、
前記撮像レンズに体腔内を照射する光束を入射させる照明用導光体と、
前記照明用導光体に光束を入射させる光源と、
から成ることを特徴とするカプセル内視鏡。
【００５６】
（請求項５）　　前記照明用導光体は、カプセル内視鏡の筐体を兼ねた筒体であることを特徴とする請求項４に記載のカプセル内視鏡。
【００５７】
（請求項６）　前記撮像レンズは、撮像用レンズと照明用レンズを兼ねたものであることを特徴とする請求項４または５に記載のカプセル内視鏡。
【００５８】
（請求項７）　前記撮像用レンズと照明用レンズを兼ねた撮像レンズは、カバーガラスを兼ねたものであることを特徴とする請求項６に記載のカプセル内視鏡。
【００５９】
（請求項８）　前記撮像レンズは、照明用光束と撮像光束が通過する境部に遮光部を設けたことを特徴とするカプセル内視鏡。
【００６０】
（請求項９）　体腔内を撮像する撮像手段と、該撮像手段が撮像し、出力した画像信号を体外に送信する送信手段とを密封カプセルに内蔵したカプセル内視鏡において、
前記撮像手段は、
ボールセミコンダクターの円弧部分に設けたＣＣＤ集積回路撮像素子と、
該ボールセミコンダクターの反対の円弧部分に撮像素子の出力信号を処理する信号処理手段（走査手段を含む）及び／または画像信号を無線で発信する発信手段と、
前記ＣＣＤ集積回路撮像素子の前方に設けた撮像レンズと、
前記撮像レンズに体腔内を照射する光束を入射させる照明用ファイバー束と、
前記照明用ファイバー束の光束を入射させる光源と、
から成ることを特徴とするカプセル内視鏡。
【００６１】
【発明の効果】
以上述べた様に本発明によれば、組み立て性が良く、小型化され、１８０°の視野範囲が得られるので、実用性が高く、カプセル内視鏡を小型化且つ観察範囲を広くできることにより、カプセル内視鏡を観察位置に対し体外から遠隔操作でカプセルの姿勢をコントロールしなくても良いという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るカプセル内視鏡の断面図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るカプセル内視鏡の断面図。
【符号の説明】
１　　　　　…カプセル内視鏡
１０　　　　…カプセル型カバー
１１　　　　…ボールセミコンダクタ
１２　　　　…鉄芯
１３　　　　…バネコイル
１４　　　　…電磁石
１５　　　　…発光ダイオード（ＬＥＤ）
１７　　　　…後方空間
１８　　　　…無線送信手段
２１　　　　…本体カバー
２２　　　　…透明カバー
２４　　　　…導光体
２５　　　　…遮光部
３１　　　　…ＣＣＤ撮像素子画素面
３２　　　　…半球
【図１】
2004129948.tif 000003
【図２】
2004129948.tif 000004