專利名稱：膠囊型內(nèi)窺鏡的制作方法
技術領域：
常規(guī)的膠囊型內(nèi)窺鏡包括在膠囊型外殼內(nèi)的例如物鏡光學系統(tǒng)、照明裝置、攝像元件和發(fā)送裝置。通常為球形、且在物鏡光學系統(tǒng)的視場中為透明的蓋部件(下文中稱為透明蓋)將這些零件密封在膠囊型外殼內(nèi)。典型地，具有上面討論的結(jié)構的膠囊型內(nèi)窺鏡將捕獲到攝像元件的受光表面上的體內(nèi)圖像轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?。然后，通過發(fā)送裝置，將利用穿過透明蓋和物鏡光學系統(tǒng)的光而捕獲到的圖像的這些信號發(fā)送到外部。所發(fā)送的信號被外部接收機設備接收，然后顯示在顯示設備上以進行檢查。
上面討論的膠囊型內(nèi)窺鏡的問題在于從照明裝置發(fā)出的照明光部分地被球形透明蓋的內(nèi)表面所反射，并且進入物鏡光學系統(tǒng)的入射光瞳，這引起了雜光并且會顯著地劣化圖像的對比度。
已經(jīng)提出了例如在下面的現(xiàn)有技術專利文獻中所公開的那些發(fā)明來防止由透明蓋的內(nèi)表面反射的光到達物鏡光學系統(tǒng)的入射光瞳并引起雜光。
日本特開2003-325441號公報公開了一種膠囊型內(nèi)窺鏡，其中透明蓋具有球形內(nèi)表面，并且物鏡光學系統(tǒng)的入射光瞳的中心與該表面的曲率中心一致。從照明裝置發(fā)出、并由透明蓋的內(nèi)表面反射的光被阻止到達物鏡光學系統(tǒng)的入射光瞳，從而防止了雜光。同樣，日本特開2003-501704號公報公開了這樣一種光學設備，其中透明蓋具有橢圓體內(nèi)表面和用作照明裝置的多個光源，這些光源被設置為沿著橢圓體焦平面上的焦點曲線。從照明裝置發(fā)出、并由透明蓋的內(nèi)表面反射的光再一次被阻止到達物鏡光學系統(tǒng)并引起雜光。
然而，在日本特開2003-325441號公報中公開的膠囊型內(nèi)窺鏡由于物鏡光學系統(tǒng)的入射光瞳的中心與透明蓋內(nèi)表面的曲率中心一致的結(jié)構，而要求將照明裝置布置在物鏡光學系統(tǒng)的周圍。這不利地增加了膠囊型內(nèi)窺鏡的尺寸。
如上所述，在日本特開2003-501704號公報中公開的用作光學設備的照明裝置的發(fā)光元件必須位于焦點曲線上。因此，為了提供充足的空間來安裝這些發(fā)光元件，不得不增加透明蓋的尺寸，這就要求膠囊型內(nèi)窺鏡本身的尺寸要更大。
此外，希望上述膠囊型內(nèi)窺鏡提供空間，來容納電池以確保膠囊型內(nèi)窺鏡具有足夠的運行時間，或者容納用于容納液態(tài)物質(zhì)的容器(tank)。然而，當嘗試在上述現(xiàn)有技術的膠囊型內(nèi)窺鏡中提供這種空間時，這種空間的位置必須使得不會在物鏡光學系統(tǒng)和照明裝置之間發(fā)生干擾。該要求易于增加膠囊型內(nèi)窺鏡的尺寸。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于體內(nèi)檢查的能夠被吞咽的膠囊型內(nèi)窺鏡。本發(fā)明的目的是提供這樣一種膠囊型內(nèi)窺鏡，即使該膠囊型內(nèi)窺鏡的尺寸被減小，也可以防止由透明蓋的內(nèi)表面反射的光在物鏡光學系統(tǒng)中引起雜光。
本發(fā)明的另一個目的是提供這樣一種膠囊型內(nèi)窺鏡，其可以防止由透明蓋的內(nèi)表面反射的光在物鏡光學系統(tǒng)中引起雜光，同時提供足夠的空間來安裝用于容納液態(tài)物質(zhì)(諸如著色劑或藥劑)(要涂覆于患者的目標區(qū)域)的容器或者用于增加膠囊型內(nèi)窺鏡運行時間的電池。
根據(jù)下面給出的詳細說明書以及附圖可以更加完整地理解本發(fā)明，該說明書和附圖僅是通過示例的方式給出的，因此并不是對本發(fā)明的限制，其中圖1(a)和1(b)是分別從側(cè)面和前面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡的前部的橫截面圖；圖2是從側(cè)面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡的前部的橫截面圖，該圖示出了在物鏡光學系統(tǒng)視場的視場的外邊界處，對于位于透明蓋的外表面上的物點形成圖像；圖3(a)和3(b)是與本發(fā)明的實施例1相關的示例圖，圖3(a)是從側(cè)面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡的前部的橫截面圖，圖3(b)是從前面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡的前部的橫截面圖；圖4(a)和4(b)涉及本發(fā)明實施例1的第一可能變型例，圖4(a)是從側(cè)面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡的前部的橫截面圖，圖4(b)是從前面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡的前部的橫截面圖；圖5(a)和5(b)涉及本發(fā)明實施例1的第二可能變型例，圖5(a)是從側(cè)面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡的前部的橫截面圖，圖5(b)是從前面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡的前部的橫截面圖；圖6示出了根據(jù)圖5(a)和5(b)中所示的實施例1的第二可能變型例的膠囊型內(nèi)窺鏡的物鏡光學系統(tǒng)的視場、將液態(tài)物質(zhì)噴射到目標區(qū)域的噴嘴的噴射口，以及膠囊型內(nèi)窺鏡的觀察目標區(qū)域的位置關系；圖7示出了噴嘴的噴射口位于物鏡光學系統(tǒng)的視場內(nèi)的膠囊型內(nèi)窺鏡的實施例；圖8示出了具有導管的膠囊型內(nèi)窺鏡的示例結(jié)構，該導管在其一端處具有穿刺針；圖9示出了噴嘴以及穿刺針突出口的另一示例結(jié)構，其中以橫截面圖示出了從側(cè)面觀察的膠囊；圖10是用于說明本發(fā)明的可用于觀察人的消化道內(nèi)壁的膠囊型內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的示例；圖11(a)和11(b)示出了本發(fā)明的實施例2，圖11(a)是從側(cè)面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡的前部的橫截面圖，以及圖11(b)是從前面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡的前部的橫截面圖；圖12(a)和12(b)示出了本發(fā)明實施例2的第一可能變型例，圖12(a)是從側(cè)面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡前部的橫截面圖，圖12(b)是從前面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡前部的橫截面圖；圖13(a)和13(b)示出了本發(fā)明實施例2的第二可能變型例，圖13(a)是從側(cè)面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡前部的橫截面圖，圖13(b)是從前面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡前部的橫截面圖；圖14(a)和14(b)示出了本發(fā)明實施例2的第三可能變型例，圖14(a)是從側(cè)面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡前部的橫截面圖，圖14(b)是從前面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡前部的橫截面圖；圖15(a)和15(b)是示出了根據(jù)本發(fā)明的膠囊型內(nèi)窺鏡的示例性結(jié)構的示例圖，以便于闡明本發(fā)明與現(xiàn)有技術的膠囊型內(nèi)窺鏡之間的不同，圖15(a)是從側(cè)面觀察的根據(jù)本發(fā)明的膠囊型內(nèi)窺鏡的前部的橫截面圖，圖15(b)是從前面觀察的根據(jù)本發(fā)明的膠囊型內(nèi)窺鏡的前部的橫截面圖；圖16(a)和16(b)示出了根據(jù)本發(fā)明的膠囊型內(nèi)窺鏡的另一示例結(jié)構，以闡明本發(fā)明與現(xiàn)有技術的膠囊型內(nèi)窺鏡之間的不同，圖16(a)是從側(cè)面觀察的根據(jù)本發(fā)明的膠囊型內(nèi)窺鏡的前部的橫截面圖，圖16(b)是從前面觀察的根據(jù)本發(fā)明的膠囊型內(nèi)窺鏡的前部的橫截面圖；圖17涉及本發(fā)明的實施例3，并且示出了在物鏡光學系統(tǒng)視場的視場外邊界處，對于在透明蓋外表面上的物點形成圖像；圖18涉及本發(fā)明的實施例4，并且示出了在物鏡光學系統(tǒng)視場的視場外邊界處，對于位于透明蓋外表面上的物點形成圖像；圖19(a)和19(b)涉及本發(fā)明的實施例5，圖19(a)是從側(cè)面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡的前部的橫截面圖，圖19(b)是從前面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡的前部的橫截面圖；圖20(a)和20(b)涉及本發(fā)明的實施例6，圖20(a)是從側(cè)面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡的前部的橫截面圖，圖20(b)是從前面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡的前部的橫截面圖；圖21(a)和21(b)涉及本發(fā)明的實施例7，圖21(a)是從側(cè)面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡前部的橫截面圖，以及圖21(b)是從前面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡前部的橫截面圖；圖22(a)和22(b)示出了一種膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴和用于容納液態(tài)物質(zhì)的容器構成了一可拆卸地接合到膠囊型內(nèi)窺鏡的單元；圖23(a)和23(b)示出了一種膠囊型內(nèi)窺鏡，其中穿刺針突出口、穿刺針存儲部件，以及用于推出穿刺針的機構構成一可拆卸地接合到膠囊型內(nèi)窺鏡的單元；以及圖24是用于說明膠囊型內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的示例圖，其中可以基于穿刺針突出口、活體組織和穿刺針移動方向之間的位置關系，通過分析穿刺針尖與活體組織表面接觸的位置，來顯示標記。
具體實施例方式
在本發(fā)明中，膠囊型內(nèi)窺鏡具有攝像單元，該攝像單元包括物鏡光學系統(tǒng)、攝像元件和照明光源。在物鏡光學系統(tǒng)的視場內(nèi)為透明的透明蓋將這些部件密封在外表面內(nèi)。透明蓋的內(nèi)表面至少在物鏡光學系統(tǒng)的視場中是球形的，以便具有曲率中心，物鏡光學系統(tǒng)的光軸偏移透明蓋的曲率中心，并且滿足以下條件(1)0.01＜L1/Rtanθ＜0.5 …條件(1)其中L1是透明蓋內(nèi)表面的曲率中心與物鏡光學系統(tǒng)的光軸之間的距離；R是透明蓋內(nèi)表面的曲率半徑；以及θ是物鏡光學系統(tǒng)的視場角的一半。
在本發(fā)明的膠囊型內(nèi)窺鏡中，優(yōu)選地，將形成照明裝置的光源的發(fā)光表面放置為使得發(fā)光表面不與當光線被透明蓋的內(nèi)表面反射而投射到平面Qm上時物鏡光學系統(tǒng)的入射光瞳的圖像重疊，其中平面Qm被定義為包含照明裝置的發(fā)光表面的平面。
此外，本發(fā)明的膠囊型內(nèi)窺鏡的特征在于物鏡光學系統(tǒng)的光軸在其與透明蓋內(nèi)表面的切面相交的位置處不與該切面正交(下文中簡單地稱為“不與透明蓋的內(nèi)表面正交”)，并且使攝像單元的至少一個部件傾斜得不與物鏡光學系統(tǒng)的光軸正交，或者使該部件相對于攝像單元的其它部件是偏軸的。
本發(fā)明提供了一種膠囊型內(nèi)窺鏡，即使在膠囊的尺寸減小的情況下也可以防止被透明蓋的內(nèi)表面反射的光在物鏡光學系統(tǒng)中引起雜光，同時確保有空間來安裝用于容納液態(tài)物質(zhì)的容器或者用于增加膠囊型內(nèi)窺鏡的運行時間的電池。首先將參考圖1(a)和1(b)概括地對本發(fā)明進行討論。
圖1(a)和1(b)是分別從側(cè)面和前面觀察的根據(jù)本發(fā)明一個實施例的膠囊型內(nèi)窺鏡的橫截面示例圖。在圖1(a)和1(b)中，標號4是物鏡光學系統(tǒng)3的光軸，而St是透明蓋8的內(nèi)表面10的頂點。這里，頂點St是透明蓋8的內(nèi)表面10上的使兩個點Gn和En之間的距離最大的點。Gn是透明蓋8的內(nèi)表面10上的點，而En是從點Gn到與光軸正交并與物鏡光學系統(tǒng)3的最靠物體側(cè)表面(最接近物體的表面)相切的平面的法線相交的點。標號9是透明蓋的外表面，P(Pc)是物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的中心，P’c是從入射光瞳的中心Pc發(fā)出、并由透明蓋8的內(nèi)表面10反射的假想(hypothetical)光線的交點。Qm如上面所定義的，即為包含照明裝置的發(fā)光表面的平面，X是從透明蓋的內(nèi)表面的頂點St到平面Qm所繪制的法線與平面Qm的交點，而P’是從點P’c到平面Qm繪制的法線與平面Qm的交點。區(qū)域15(下文中稱為物鏡光學系統(tǒng)的入射光瞳的反射圖像)是當從物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的中心發(fā)出的假想光線被透明蓋8的內(nèi)表面10所反射而入射到平面Qm上時，由這些假想光線的外邊界所限定的區(qū)域。
圖1(a)和1(b)中所示的膠囊型內(nèi)窺鏡是本發(fā)明的一個實施例，其中透明蓋8的內(nèi)表面10為球形。在圖1(a)和1(b)中所示的膠囊型內(nèi)窺鏡中，物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的中心Pc在線17(在平面Qm中)上，該線17穿過透明蓋8的內(nèi)表面10的曲率中心11并且與物鏡光學系統(tǒng)3的光軸4正交。在圖1(a)中，虛線7’、7’定義了現(xiàn)有技術的膠囊型內(nèi)窺鏡的視場的外邊界，其中物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的中心Pc與透明蓋8的內(nèi)表面10的曲率中心11重合。另一方面，實線7、7定義了當將物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的中心Pc設置在曲率中心11橫向偏移的點處、并且滿足以上條件(1)時的物鏡光學系統(tǒng)3的視場的外邊界。
透明蓋8的外表面9的曲率中心在12處。在圖1(a)和1(b)所示的膠囊型內(nèi)窺鏡中，透明蓋8的內(nèi)外表面10和9的曲率中心11和12重合。
滿足以上條件(1)能夠使膠囊的橫截面尺寸減小由圖1(b)的陰影部分所示的面積，同時保持與現(xiàn)有技術的膠囊型內(nèi)窺鏡相同的物鏡光學系統(tǒng)的視場。
此外，可從圖1(a)和1(b)所示的膠囊型內(nèi)窺鏡中看到，照明裝置13的發(fā)光表面不會與平面Qm上的物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的反射圖像15重疊。因此，從照明裝置13發(fā)出且由透明蓋8的內(nèi)表面反射的照明光不會到達物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳，從而阻止了雜光。
當不滿足以上條件(1)的上限時，物鏡光學系統(tǒng)3過于接近透明蓋8的內(nèi)表面10的頂點St，無法留出空間來提供照明光源。另一方面，當不滿足條件(1)的下限時，物鏡光學系統(tǒng)3過于遠離透明蓋8的內(nèi)表面10的頂點St，不利地增加了整個膠囊的長度。
在本發(fā)明的膠囊型內(nèi)窺鏡中，優(yōu)選地以下面的方式來提供物鏡光學系統(tǒng)，即該物鏡光學系統(tǒng)的光軸不與透明蓋的內(nèi)表面正交，而且攝像單元的至少其中一個部件傾斜得不與物鏡光學系統(tǒng)的光軸正交，或者相對于攝像單元的其它部件是偏軸的。
圖2是用于解釋本發(fā)明的膠囊型內(nèi)窺鏡的另一重要特征的示例圖。該圖示出了在包含物鏡光學系統(tǒng)3的光軸4以及透明蓋8的內(nèi)表面10的頂點St的橫截面中，由物鏡光學系統(tǒng)3捕獲的在物鏡光學系統(tǒng)3的視場外邊界處的透明蓋8的外表面9上的物點。
與常規(guī)的內(nèi)窺鏡不同，本發(fā)明的膠囊型內(nèi)窺鏡不具有在觀察/診斷期間將空氣送入器官的機構。因此，可以推測出消化道(即膠囊型內(nèi)窺鏡的通常通道)會收縮，從而至少部分地阻擋膠囊型內(nèi)窺鏡的物鏡光學系統(tǒng)的視場。另外，當膠囊借助于管狀器官的蠕動動作而在活體(下文中有時簡稱“人體”)內(nèi)移動時，該膠囊受到管狀器官內(nèi)壁的均勻壓力。管狀器官的內(nèi)壁以最穩(wěn)定的方式與該膠囊的外表面接觸，而且該管狀器官的內(nèi)壁還沿著透明蓋曲面包圍了該透明蓋的外表面。因此，希望攝像單元能夠聚焦到位于透明蓋8的外表面9上的物點上。
攝像單元1可以由物鏡光學系統(tǒng)3形成，該物鏡光學系統(tǒng)3具有鏡頭部件5、5(如圖所示，它們可以分別由鏡頭元件組成)、光闌(未示出)、鏡頭框(未示出)、隔離圈(未示出)、攝像元件2和攝像元件框(未示出)。
如圖2所示，當以下面的方式放置該物鏡光學系統(tǒng)3時，物鏡光學系統(tǒng)3的最靠物體側(cè)表面與透明蓋8的外表面9之間的距離隨著觀察方向而變化，這種方式是物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的中心偏移膠囊的中心線，以使得物鏡光學系統(tǒng)3的光軸不與透明蓋8的內(nèi)表面正交。這導致各個物點的圖像位置的偏移。因此，如果與現(xiàn)有技術的膠囊型內(nèi)窺鏡一樣，攝像元件2的攝像表面與物鏡光學系統(tǒng)的光軸正交，則關注物體(如與透明蓋8的外表面接觸的管狀器官的內(nèi)表面)將有一部分不能適當?shù)鼐劢沟綌z像元件的表面上，這導致難于觀察。
在圖2所示的膠囊型內(nèi)窺鏡中，以下面的方式來傾斜攝像元件2，以使其不與物鏡光學系統(tǒng)3的光軸正交，這種方式是將攝像表面位于圖像位置XN1’、XN2’處，圖像位置XN1’、XN2’對應于物鏡光學系統(tǒng)3的最靠物體側(cè)表面與透明蓋8的外表面9之間的距離XN1、XN2。通過這種方式，對由于在不同觀察方向上的物點到透明蓋8的外表面9的不同距離而引起的焦點偏移進行校正。這樣，可以提供小尺寸的膠囊型內(nèi)窺鏡，該膠囊型內(nèi)窺鏡可以對物體(諸如與透明蓋8的外表面9接觸的管狀器官內(nèi)壁)進行清楚地觀察。
代替或除了圖2所示的被傾斜的攝像單元之外，還可以使攝像單元的至少一個部件而不是攝像元件相對于攝像單元的其它部件偏軸。通過這種方式，可以類似地校正隨著在不同觀察方向上的物體到透明蓋8的外表面9的距離的不同而產(chǎn)生的焦點偏移，并且可以獲得清晰的圖像。
現(xiàn)在將參考附圖詳細描述本發(fā)明的膠囊型內(nèi)窺鏡的各種實施例。
實施例1和兩種可能的變型例圖3(a)和3(b)是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例1的膠囊型內(nèi)窺鏡的前部的示例圖，圖3(a)是從側(cè)面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡前部的橫截面圖，以及圖3(b)是從前面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡前部的橫截面圖。整個附圖中，相似的部件具有類似的標號。照明裝置13可以由設置在膠囊內(nèi)的不同位置處的多個半導體芯片型的發(fā)光二極管(下文中稱為LED)形成，而且該膠囊型內(nèi)窺鏡還具有在物鏡光學系統(tǒng)3的視場內(nèi)透明、并且對該膠囊進行密封的蓋。物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳與鏡頭部件5、5(構成了物鏡光學系統(tǒng)3)的最靠物體側(cè)表面一致。此外，入射光瞳平面與包含發(fā)光裝置13的發(fā)光表面的平面Qm處于同一平面上。在物鏡光學系統(tǒng)3的后面(即物鏡光學系統(tǒng)3的圖像側(cè)上)設置電源電池和用于將諸如圖像的信息發(fā)送到分離的接收機設備(未示出)的發(fā)送天線。
如圖1中，透明蓋8的內(nèi)表面10為球形，而且該透明蓋8的內(nèi)表面10的曲率中心11在線17上，該線17穿過物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的中心Pc并且與物鏡光學系統(tǒng)3的光軸4正交。將線7、7繪制為通過物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的中心，使得穿過位于透明蓋的內(nèi)表面10上的點Sm和Sn，而且這些線限定了物鏡光學系統(tǒng)3的視場的外邊界。
如上所述，可以通過使物鏡光學系統(tǒng)的光軸偏移膠囊的軸心，相對于現(xiàn)有技術的膠囊型內(nèi)窺鏡來減小該膠囊的尺寸。在本實施例中，對于外徑為5.6mm的現(xiàn)有技術的透明蓋來說，偏移量是0.76mm。通過這種方式，可以減少該膠囊的橫截面面積(如圖3(b)示出的陰影線區(qū)域所示)，并且可以將膠囊的圓柱表面的外徑從5.6mm減小到5.0mm。這里，將物鏡光學系統(tǒng)的入射光瞳的反射圖像范圍15定義為平面Qm與處于物鏡光學系統(tǒng)視場的外邊界處的從物鏡光學系統(tǒng)的入射光瞳的中心Pc出射、然后由透明蓋的內(nèi)表面反射到平面Qm上的假想光線的交叉點。
可以通過對如下光線進行追蹤的反向光線來確定所反射圖像的范圍15(上述定義)，該光線從透明蓋8內(nèi)表面上的、位于視場最外圍的多個點進入物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的中心Pc。換句話說，在圖3(a)中，如果對形成物鏡光學系統(tǒng)視場的外邊界的光線7進行反向，并被透明蓋8的內(nèi)表面10反射，而后入射到平面Qm上，則該光線7確定了物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的被反射圖像的范圍15。
在實施例1的膠囊型內(nèi)窺鏡中，四個LED包括照明裝置13，并且這些LED設置在物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的反射圖像范圍15之外。另外，沒有一個LED的光軸與透明蓋8的內(nèi)表面10正交。四個LED中的每一個的光軸都穿過其發(fā)光表面的中心并且與發(fā)光表面正交。當多個發(fā)光表面形成照明裝置13時，并且當這些表面沒有處于該平面Qm上時，在包含照明裝置13的發(fā)光表面的各個平面內(nèi)，物鏡光學系統(tǒng)3和各個LED的位置要滿足以上條件(1)。
利用具有上述結(jié)構的實施例1的膠囊型內(nèi)窺鏡，可以提供相對于現(xiàn)有技術的膠囊型內(nèi)窺鏡而言減小了尺寸、同時確保了相同視場的膠囊型內(nèi)窺鏡。此外，可以防止從照明裝置13發(fā)出、并由透明蓋8的內(nèi)表面反射的光進入物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳。從而可以防止雜光以便于觀察清晰的圖像。
圖4(a)和4(b)示出了實施例1的第一可能變型例，圖4(a)是從側(cè)面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡前部的橫截面圖，圖4(b)是從前面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡前部的橫截面圖。在圖4(a)和4(b)所示的實施例1的變型例的膠囊型內(nèi)窺鏡中，將照明光源之一(諸如照明光源13a)設置為使其光軸與透明蓋8的內(nèi)表面10正交。下面將與如圖4(a)中的虛線所示的、透明蓋直徑為8.3mm的現(xiàn)有技術的膠囊型內(nèi)窺鏡進行比較，來討論實施例1的該變型例。通過使物鏡光學系統(tǒng)的光軸偏移該膠囊的軸中心1.7mm的距離，可以將該膠囊的圓柱表面的外徑從8.3mm減少到7.4mm。如前所述，將線7、7繪制為經(jīng)過物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的中心，使得它們穿過位于透明蓋8的內(nèi)表面10上、并且限定了物鏡光學系統(tǒng)3的視場的外邊界的點Sm和Sn。
圖5(a)和5(b)示出了實施例1的第二可能變型例，圖5(a)是從側(cè)面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡前部的橫截面圖，圖5(b)是從前面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡前部的橫截面圖。利用圖5(a)和5(b)所示的實施例1的第二可能變型例，與現(xiàn)有技術中的膠囊型內(nèi)窺鏡相比較，可以在不增加尺寸的情況下獲得用于安裝其他部件的空間。從而，可以獲得如下的膠囊型內(nèi)窺鏡，其具有用于容納液態(tài)物質(zhì)的容器18的空間、同時防止由透明蓋8的內(nèi)表面反射的光進入物鏡光學系統(tǒng)的入射光瞳并引起雜光?？梢圆辉谟糜诎惭b其它部件的空間中安裝用于容納液態(tài)物質(zhì)的容器，而是安裝如下之一用于延長膠囊型內(nèi)窺鏡的運行時間的電池、無線發(fā)送/接收裝置，或者電容器。其它的結(jié)構與圖3(a)和3(b)中所示的膠囊型內(nèi)窺鏡的結(jié)構保持相同，因此將不再贅述。該變型實施例的膠囊型內(nèi)窺鏡可以提供如下之一針對損傷的液態(tài)物質(zhì)(如著色劑或藥劑)、延長攝像系統(tǒng)的運行時間、提高無線通信的可靠性、或小尺寸膠囊型內(nèi)窺鏡中的另一電源(如電容器)。
在設置了用于輸送針對損傷的液態(tài)物質(zhì)的容器的情況下，膠囊型內(nèi)窺鏡的外部設置有用于噴射液態(tài)物質(zhì)的噴嘴。當在膠囊型內(nèi)窺鏡沿著諸如消化道的器官等的管狀器官內(nèi)部移動的同時，通過觀察物鏡光學系統(tǒng)的視場中的器官內(nèi)壁而發(fā)現(xiàn)了可能的損傷時，可以將諸如著色劑等的物質(zhì)通過噴嘴噴射到該區(qū)域上。因此，噴嘴的噴射口沿著觀察方向，而且物鏡光學系統(tǒng)的視場和噴嘴的噴射范圍應當重疊。還希望噴嘴所在的位置不會遮擋對于視場內(nèi)的目標區(qū)域的觀察。
圖6的示例圖是示出了圖5(a)和5(b)中所示的實施例1的變型例中的物鏡光學系統(tǒng)3的視場的外邊界7、7、用于涂布液態(tài)物質(zhì)的噴嘴30的噴射口、以及膠囊型內(nèi)窺鏡40的觀察目標區(qū)域32之間的位置關系?？梢酝茰y出，管狀器官(如膠囊型內(nèi)窺鏡40穿過的小腸)的內(nèi)部與膠囊型內(nèi)窺鏡40的透明蓋的外圍部分接觸。膠囊型內(nèi)窺鏡40沿著管狀器官借助于該管狀器官的蠕動動作而移動。因此，透明蓋8的一部分外表面9與管狀器官的內(nèi)壁33接觸，并且在物鏡光學系統(tǒng)3的視場內(nèi)。
圖6所示的膠囊型內(nèi)窺鏡被設計為擴張其所穿過的管狀器官的內(nèi)壁33，以便可以將液態(tài)物質(zhì)噴射到管狀器官的內(nèi)壁上。如示出了從側(cè)面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡的橫截面的圖6所示，噴嘴30的噴射口31設置在物鏡光學系統(tǒng)3的視場之外。此外，如果噴射口31的中心線與物鏡光學系統(tǒng)3的光軸4之間的角度β處于15度到75度的范圍中，則噴嘴和噴射口可以相對接近于物鏡光學系統(tǒng)3的光軸，如虛線所示的噴嘴30’和噴射口31’所示。通過與容器相關聯(lián)的噴射控制設備將液態(tài)物質(zhì)從容器18推出到噴嘴30。液體從噴射口31噴射出，并且被噴射到由所述景深的中點和遠點定界的區(qū)域之內(nèi)的觀察目標區(qū)域32上。
如果β角小于15度，則噴射目標區(qū)域和噴射口31相互距離非常遠；因此液態(tài)物質(zhì)將被噴射到過大的區(qū)域上，從而無法在目標區(qū)域的單位面積上進行充分的噴射。另一方面，如果β角大于75度，則噴射目標區(qū)域和噴射口31相互過于接近；因此噴射將會接觸到透明蓋8的外表面9，而且目標區(qū)域的多個部分將得不到充分的噴射。
圖6所示的噴嘴設置在物鏡光學系統(tǒng)的視場之外。然而，還可以將噴嘴放置為使噴嘴的至少一部分在視場之內(nèi)，只要噴嘴不干擾視場內(nèi)的目標區(qū)域的觀察。由于上述方法使得可以在視場內(nèi)噴射要觀察的液態(tài)物質(zhì)，所以該方法實際上是一種優(yōu)選情況。在這種情況下，希望對噴嘴表面進行處理，以減少由噴嘴反射的光量。另選地，也可以對噴嘴表面采用光吸收鍍黑，以便將否則由噴嘴反射、并在視場內(nèi)引起雜光的照明光減到最少。
圖7示出了噴嘴的噴射口位于物鏡光學系統(tǒng)的視場內(nèi)的膠囊型內(nèi)窺鏡的實施例。圖6所示的膠囊型內(nèi)窺鏡的噴嘴30的噴射口31被設置在如下位置，該位置在物鏡光學系統(tǒng)3的視場之內(nèi)并且不會干擾視場內(nèi)的目標區(qū)域的觀察。如圖22(a)和22(b)所示，噴嘴30和容器18可以形成為可拆卸地接合到膠囊型內(nèi)窺鏡的單元。通過這種方式，可以容易地使容器充滿諸如溶液等的液態(tài)物質(zhì)。此外，當不需要將物質(zhì)輸送到目標區(qū)域時，可以移去容器，并且可以在原來的位置安裝額外的電源設備42，以延長觀察時間。
膠囊型內(nèi)窺鏡可以具有在一端包含穿刺針的導管，所述穿刺針可以在希望將液態(tài)物質(zhì)(諸如著色劑或藥劑)注入活體組織時使用。在這種情況下，穿刺針在物鏡光學系統(tǒng)的視場內(nèi)的位置處刺入活體組織，而后從膠囊內(nèi)的容器經(jīng)由導管注入液態(tài)物質(zhì)。為了實現(xiàn)該目的，穿刺針的突出口應當位于物鏡光學系統(tǒng)的視場中，以使得可以在將穿刺針的針尖插入到活體組織之前觀察穿刺針的針尖。這是為了確保穿刺針尖不會刺入非目的點，同時確保穿刺針尖不會完全穿透(由此穿出)目的活體組織?？梢詫τ谝迦牖铙w組織的穿刺針采取類似的防范措施，以收集活組織檢查樣本。
圖8示出了具有溶液導管的膠囊型內(nèi)窺鏡的示例性結(jié)構，該溶液導管在其一端具有穿刺針。在圖8的膠囊型內(nèi)窺鏡中，將穿刺針的突出口34設置在物鏡光學系統(tǒng)3的視場的外邊界7之外的位置處，但穿刺針35的針尖在視場之內(nèi)，以使得可以在實際將穿刺針插入活體組織之前對穿刺針的插入位置進行觀察。穿刺針突出口34可以被設計為擴張管狀器官的內(nèi)壁33，從而在穿刺針突出口34與物鏡光學系統(tǒng)的視場內(nèi)的觀察目標區(qū)域32之間創(chuàng)建一個真空區(qū)。
利用這種結(jié)構，可以在將穿刺針35的針尖插入到觀察目標區(qū)域32之前確定穿刺針35與活體組織的觀察目標區(qū)域32之間的位置關系。從而，可以防止穿刺針尖在非目的點刺入活體組織，還可以防止穿刺針尖完全穿透活體組織?？梢詫⒋┐提?5保存在膠囊的內(nèi)部，并且當膠囊型內(nèi)窺鏡接近視場外邊界7內(nèi)的觀察目標區(qū)域32時，通過一機構將穿刺針35推出突出口34。此外，穿刺針35具有從其針尖起固定間隔處的標記，這些標記可能為不同顏色，可以經(jīng)由監(jiān)視器觀察這些標記，以確定穿刺針35的針尖已經(jīng)插入到觀察目標區(qū)域32的深度。
如圖23(a)和23(b)所示，穿刺針的突出口34、穿刺針保持部44、以及用于推出穿刺針的機構37可以被形成為可拆卸地接合到膠囊型內(nèi)窺鏡的單元。在這種情況下，優(yōu)選地，在膠囊與可拆卸單元之間的接合點處設置電連接38，以從該膠囊向用于推出穿刺針的機構37進行供電。
圖9是示出了噴嘴30以及穿刺針突出口34的另一示例結(jié)構的示例圖。在該結(jié)構中，噴嘴30和穿刺針突出口34從透明蓋8中伸出。噴嘴30通過位于物鏡光學系統(tǒng)的視場外邊界7外部的位置處的透明蓋8連接到容器18。噴射口31設置在物鏡光學系統(tǒng)的視場的外邊界7、7內(nèi)。將穿刺針突出口34放置為使得穿刺針從位于物鏡光學系統(tǒng)的視場外邊界7外部的點處的透明蓋8伸出。連接到穿刺針35的導管36可以連接到其它容器(未示出)。將透明蓋8的前表面設計為使得在穿刺針突出口34和活體組織的觀察目標區(qū)域32之間存在空間。這使得可以觀察穿刺針35與活體組織之間的位置關系。希望攝像單元與透明蓋8的內(nèi)表面之間的位置關系滿足以上條件(1)，但這不是必須的。
圖10是說明用于觀察消化道內(nèi)壁的膠囊型內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的操作的示例圖。在圖10中，虛線所圈的設備是在患者外部設置的圖像顯示系統(tǒng)25?；颊?1身著特殊設計的衣服，該衣服用于外部控制在消化道21內(nèi)移動的膠囊型內(nèi)窺鏡40的方向。例如，圖中未示出的電磁感應單元可用于該目的。由在患者外部提供的通信設備22接收從位于膠囊型內(nèi)窺鏡40內(nèi)的通信單元無線發(fā)送的圖像信號。通信單元22可以連接到用于處理圖像信號的個人計算機24。由個人計算機24處理的圖像可以顯示在監(jiān)視器23上。個人計算機24還具有用于存儲圖像信號的存儲器設備。例如，可以在噴射口31的中心線與要觀察的物體(即消化道21的內(nèi)壁)相交的點(圖中的“x”)處標記目標符號26。通過這種方式，可以確保液態(tài)物質(zhì)準確地噴射到物鏡光學系統(tǒng)視場內(nèi)的觀察目標區(qū)域32(如可能的損傷處)上。
當膠囊型內(nèi)窺鏡40在消化道21內(nèi)行進的同時進行觀察的期間，物鏡光學系統(tǒng)景深的遠點與中點之間的攝像單元捕獲觀察目標區(qū)域32。可以對膠囊型內(nèi)窺鏡40的方向進行控制以使得目標符號26與觀察目標區(qū)域32重疊?？梢允褂门c個人計算機24相連的一個或多個鍵盤、鼠標和控制桿來執(zhí)行一系列的操作，包括目標符號26的顯示、膠囊型內(nèi)窺鏡40的方向控制以及液態(tài)物質(zhì)的噴射。
個人計算機24可用于跟蹤和控制膠囊型內(nèi)窺鏡。例如，個人計算機24可以用于自動控制一系列操作，如對于膠囊型內(nèi)窺鏡進行自動跟蹤以及對噴射到指定目標區(qū)域的物質(zhì)進行輸送。利用具有這種功能的個人計算機24，觀察者可以觀察監(jiān)視器23上顯示的來自膠囊型內(nèi)窺鏡的圖像，并且可以在觀察目標區(qū)域32上移動光標，以指定目標的自動跟蹤以及自動噴射功能的開始。另選地，個人計算機24可以具有對攝像單元所捕獲的物體的形態(tài)和色調(diào)進行分析的功能。可以與圖像處理和自動目標跟蹤同時，對個人計算機24的存儲器中存儲的特定損傷圖案進行顯示(screening)。在自動跟蹤期間，當觀察目標區(qū)域32和目標符號26在監(jiān)視器23上重疊時，可以從噴射口31噴射液態(tài)物質(zhì)(如著色劑或藥劑)。當通過分析由攝像單元捕獲的圖像的形態(tài)和色調(diào)來自動確定跟蹤目標時，當首先識別出可能變?yōu)楦櫮繕说膿p傷時，可以在監(jiān)視器23上顯示指示以吸引觀察者的注意力。
如果觀察者通過觀察所接收的圖像確定不需要進行噴射，則觀察者例如可以使用連接到個人計算機24的鍵盤來取消自動跟蹤操作。當使用具有導管和穿刺針的膠囊型內(nèi)窺鏡時，個人計算機24可以具有圖像處理功能，以根據(jù)所捕獲的圖像確定在穿刺針首先與活體組織的表面接觸之后其已插入到所述活體組織中的深度，并由此將結(jié)果顯示在監(jiān)視器上。此外，基于穿刺針突出口34、活體組織的觀察目標區(qū)域32的位置、以及穿刺針的移動方向之間的位置關系，可以在穿刺針的針尖將與活體組織表面接觸的位置處顯示標記39(如“x”)。
如圖6的區(qū)域32’中的虛線斜紋所示，噴射有物質(zhì)的觀察目標區(qū)域32逐漸地接近物鏡光學系統(tǒng)3，并且在接近物鏡光學系統(tǒng)3的景深的近點處與透明蓋8的外表面9接觸。因此，希望包括物鏡光學系統(tǒng)3和攝像元件2的攝像單元1對于接近透明蓋8的外表面9的物體來說具有最高的分辨率，以使得可以清楚地觀察視場32’并且對區(qū)域32’作出診斷。換句話說，希望圖6中的結(jié)構滿足下面的條件(2)和(3)R1≥5線/mm …條件(2)R2≥1線/mm …條件(3)其中R1是在物鏡光學系統(tǒng)的最靠物體側(cè)表面和物鏡光學系統(tǒng)的光軸與透明蓋的外表面的交點之間的位置處的光軸上的分辨率；以及R2是物鏡光學系統(tǒng)的最靠物體側(cè)表面和物鏡光學系統(tǒng)的景深的遠點之間的位置處的光軸上的分辨率，下面將對該分辨率進行定義。
按如下方法來測量“分辨率”(如下將要定義的)。由攝像單元捕獲黑白線對，并且經(jīng)由用于處理從固態(tài)攝像元件發(fā)送的圖像信號的系統(tǒng)將這些黑白線對顯示在監(jiān)視器上。使用下面的公式(A)來獲得監(jiān)視器上的黑/白線對的對比度II＝(Imax-Imin)/(Imax+Imin) …公式(A)其中
Imax和Imin分別是黑白亮度譜的最大值和最小值。
將‘分辨率’定義為當如上所述的對比度I為10％時黑/白線對寬度(mm)的倒數(shù)。因此，“5線/mm或更高的分辨率”意味著寬度為0.2mm的黑/白線對的對比度在監(jiān)視器上為10％或更高。同樣，1線/mm或更高的分辨率意味著寬度為0.5mm的黑/白線對的對比度在監(jiān)視器上為10％或更高。當攝像單元1對于物點距離A1具有5線/mm或更高的分辨率時，可以在監(jiān)視器23上放大透明蓋的外表面附近的活體組織，以進行觀察。特別地，對于膠囊型內(nèi)窺鏡來說，允許對絨毛進行接近觀察是重要的，這些絨毛是從小腸壁伸出的小的凸起。這些絨毛大約是0.2到0.5mm寬；因此，比這更高的分辨率對于良好的觀察來說是必需的。當攝像單元1對于物點距離B1具有1線/mm或更高的分辨率時，可以容易地在監(jiān)視器23上顯示的視場的遠點處找到觀察目標區(qū)域32。
希望攝像單元1具有滿足下列條件(4)到(6)的攝像元件2和物鏡光學系統(tǒng)380＜IH/P＜500 …條件(4)80＜FL/P＜500 …條件(5)400＜Fno/P＜3000…條件(6)其中IH是攝像元件的受光表面的有效攝像區(qū)域的中心與有效攝像區(qū)域的最遠點之間的距離(mm)；P是攝像元件的水平像素間距(mm)；FL是物鏡光學系統(tǒng)的焦距(mm)；以及Fno是物鏡光學系統(tǒng)的有效F數(shù)。
當IH/P的值等于或大于500(即不滿足條件(4)的上限)時，在結(jié)合物鏡光學系統(tǒng)使用時無法獲得較大的景深。另一方面，當IH/P的值不滿足條件(4)的下限時，在景深近點附近無法獲得所需的分辨率。
當FL/P的值等于或大于500(即不滿足條件(5)的上限)時，在結(jié)合物鏡光學系統(tǒng)使用時的景深將變小。另一方面，當FL/P的值不滿足條件(5)的下限時，在物點距離A1處難于獲得所需的分辨率。
當Fno/P的值等于或大于3000(即不滿足條件(6)的上限)時，所需分辨率將超過光衍射極限，因此即使圖像清晰也無法獲得高質(zhì)量的圖像。當Fno/P的值為400或更小(即不滿足條件(6)的下限)時，景深將變??；將在物點距離A1處獲得所希望的分辨率，同時在物點距離B1處將出現(xiàn)焦點偏移。
例如，對于具有大約10mm外徑的膠囊型內(nèi)窺鏡來說，優(yōu)選地具有3mm的物點距離A1和50mm的物點距離B1。在本發(fā)明所公開的實施例中，物鏡光學系統(tǒng)3由兩個正透鏡元件組成。然而，本發(fā)明的膠囊型內(nèi)窺鏡的物鏡光學系統(tǒng)3并不限于這種透鏡結(jié)構。
實施例2及三種可能的變型例圖11(a)到14(b)示出了根據(jù)本發(fā)明實施例2以及實施例2的三個可能變型例的膠囊型內(nèi)窺鏡的前部的橫截面。圖11(a)是從側(cè)面觀察的實施例2的膠囊型內(nèi)窺鏡前部的橫截面圖，圖11(b)是從前面觀察的實施例2的膠囊型內(nèi)窺鏡前部的橫截面圖。
在圖11(a)和11(b)所示的實施例2的膠囊型內(nèi)窺鏡中，透明蓋8的內(nèi)表面10為球形。透明蓋8的內(nèi)表面10的曲率中心11在線17的物體側(cè)上，該線17穿過物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的中心Pc并且與物鏡光學系統(tǒng)3的光軸4正交。以如下方式來設置物鏡光學系統(tǒng)3，即該物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳與平面Qm在同一平面上，該平面Qm包含形成照明裝置13的照明光源的發(fā)光表面14(參見圖12(a))。
此外，在圖11(a)和11(b)所示的實施例2的膠囊型內(nèi)窺鏡中，將物鏡光學系統(tǒng)3放置為使得平面Qm與從透明蓋的內(nèi)表面10的頂點St垂直于平面Qm而繪制的線的交點X位于該膠囊的縱軸上，并且點X在連接交點P和P’的線上。利用括號中所列的第二標號，對圖中正巧重合的點標記多個標號。P是平面Qm與從物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的中心Pc垂直于平面Qm而繪制的線的交點。因此，在圖11(a)中，P和Pc重合并且其位置被標為P(Pc)。P’是平面Qm與從交點P’c垂直于平面Qm而繪制的線的交點。P’c是從物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的中心Pc出射、并且被透明蓋8的內(nèi)表面10在點Sm和Sn處反射的假想光線的交點，點Sm和Sn在包含透明蓋內(nèi)表面的頂點St和物鏡光學系統(tǒng)的光軸的平面(在圖11(a)中描述的)上限定了物鏡光學系統(tǒng)3的視場的外邊界。在該實施例中，照明裝置13的三個照明光源被設置為當入射光瞳的圖像經(jīng)由透明蓋8的內(nèi)表面10被投射回平面Qm上時，這些照明光源在物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的反射圖像的范圍15之外。
圖12(a)和12(b)示出了本發(fā)明實施例2的第一可能變型例，圖12(a)是從側(cè)面觀察的根據(jù)實施例2的第一可能變型例的膠囊型內(nèi)窺鏡前部的橫截面圖，圖12(b)是從前面觀察的根據(jù)實施例2的第一可能變型例的膠囊型內(nèi)窺鏡前部的橫截面圖。在該膠囊型內(nèi)窺鏡中，透明蓋8的內(nèi)表面10為球形。透明蓋8的內(nèi)表面10的曲率中心11在線17的圖像側(cè)上，該線17穿過物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的中心Pc并且與物鏡光學系統(tǒng)3的光軸4正交。以如下方式來放置物鏡光學系統(tǒng)3，即該物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳與平面Qm在同一平面上，該平面Qm包含形成照明裝置13的照明光源的發(fā)光表面14。
此外，在圖12(a)和12(b)所示的實施例2的可能變型例中，以如下方式來放置物鏡光學系統(tǒng)3，即平面Qm與從透明蓋的內(nèi)表面10的頂點St垂直于平面Qm而繪制的線的交點X在連接交點P和P’的線上，其中Qm、P和P’如上所述定義。在圖12(a)到12(b)所示的可能變型例中，三個照明光源形成了照明裝置13，并且這些照明光源設置在物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的所反射圖像的范圍15之外。
在根據(jù)圖11(a)和11(b)所示的實施例2以及圖12(a)和12(b)所示的第一可能變型例的本發(fā)明的膠囊型內(nèi)窺鏡中，由位于包含物鏡光學系統(tǒng)3的光軸4和透明蓋8的內(nèi)表面10的頂點St的平面內(nèi)的線7m和7n限定了四個扇區(qū)。將線7m和7n繪制為經(jīng)過物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的中心，進而穿過透明蓋8的內(nèi)表面10上的點Sm和Sn，點Sm和Sn限定了在包含透明蓋內(nèi)表面的頂點St和物鏡光學系統(tǒng)的入射光瞳的中心Pc的橫截面(圖12(a)中所描述的)中的物鏡光學系統(tǒng)的視場外邊界。從圖12(b)中顯見，透明蓋8的內(nèi)表面10在物鏡光學系統(tǒng)3的視場內(nèi)的該部分的曲率中心11處于當線7m和7n如圖12(a)所示反向延伸時由這些線的交叉描繪出的四個扇區(qū)中的不包含物鏡光學系統(tǒng)3的光軸的一個扇區(qū)中。在上述實施例2和第一可能變型例的膠囊型內(nèi)窺鏡中，透明蓋8的內(nèi)表面10的曲率中心11與位于物鏡光學系統(tǒng)3的視場內(nèi)的透明蓋8的該部分內(nèi)表面10的曲率中心重合。當透明蓋8的內(nèi)表面10的曲率中心11處于當線7m和7n如圖12(a)所示反向延伸時由這些線的交叉界定的四個扇區(qū)中的包含物鏡光學系統(tǒng)3的光軸4的一個扇區(qū)中時，物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的反射圖像的范圍15(上述定義的)將大于所希望的范圍，從而不會留出足夠空間來設置形成照明裝置13的照明光源。
下面將參考圖15(a)和15(b)來描述這一問題。圖15(a)和15(b)是示出了根據(jù)本發(fā)明的膠囊型內(nèi)窺鏡的示例性結(jié)構的示例圖，以闡明本發(fā)明與現(xiàn)有技術的膠囊型內(nèi)窺鏡之間的不同，圖15(a)是從側(cè)面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡前部的橫截面圖，圖15(b)是從前面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡前部的橫截面圖。
在圖15(a)和15(b)所示的膠囊型內(nèi)窺鏡中，透明蓋8的內(nèi)表面10的曲率中心11處于當線7m和7n如圖15(a)所示反向延伸時由這些線的交叉界定的四個扇區(qū)中的包含物鏡光學系統(tǒng)3的光軸的一個扇區(qū)中，并且在物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的中心Pc的物體側(cè)上。如前所述，從物鏡光學系統(tǒng)的入射光瞳的中心到點Sn和Sm繪制線7m和7n，該點Sn和Sm限定了包含透明蓋的內(nèi)表面的頂點St和物鏡光學系統(tǒng)的入射光瞳的中心Pc的物鏡光學系統(tǒng)橫截面(如圖15(a)所示)的視場外邊界。因此，線7m位于將曲率中心11連接到外邊界點Sm的線19m的圖像側(cè)(即，連接到圖15(a)的右側(cè))上，線7n位于將曲率中心11連接到外邊界點Sn的線19n的圖像側(cè)上(Sm和Sn如前所定義)。再次假定假想光線來自物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的中心Pc，并且在圖15(a)的平面中的視場的外邊界點Sm和Sn處被反射。在點Sm處反射的光朝著將曲率中心11連接到外邊界點Sm的線19m的物體側(cè)(即，連接到圖15(a)的左側(cè))行進。外邊界點Sn處反射的光也朝著將曲率中心11連接到圖15(a)的平面中的視場的外邊界點Sn的線19n的物體側(cè)行進。當來自物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的中心Pc的假想光線在外邊界點Sm和Sn處被反射時，物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的反射圖像的范圍15(如前所定義的)將變得非常大。
圖15(b)示出了反射到平面Qm上的物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的反射圖像的范圍15(如上所定義的)，該平面Qm包含形成照明裝置13的光源的發(fā)光表面。
圖16(a)和16(b)示出了根據(jù)本發(fā)明的膠囊型內(nèi)窺鏡的另一示例性結(jié)構，以闡明本發(fā)明與現(xiàn)有技術的膠囊型內(nèi)窺鏡之間的不同，圖16(a)是從側(cè)面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡前部的橫截面圖，圖16(b)是從前面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡前部的橫截面圖。在圖16(a)和16(b)中，透明蓋8的內(nèi)表面10部分的曲率中心11處于當線7m和7n如圖16(b)所示反向延伸時由這些線的相交界定的四個扇區(qū)中的包含物鏡光學系統(tǒng)的光軸的一個扇區(qū)中，并且在物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的中心Pc的圖像側(cè)上。因此，線7m位于將曲率中心11連接到外邊界點Sm的線19m的物體側(cè)(即，圖16(a)的左側(cè))上，線7n也位于將曲率中心11連接到外邊界點Sn的線19n的物體側(cè)上，其中Sm和Sn均如上所定義。假定假想光線來自物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的中心Pc，并且在包含透明蓋內(nèi)表面的頂點St和物鏡光學系統(tǒng)的入射光瞳的中心Pc的橫截面(如圖16(a)所描述的)中的視場外邊界點Sm和Sn處被反射。在點Sm處反射的光朝著將曲率中心11連接到外邊界點Sm的線19m的圖像側(cè)(即，圖16(a)的右側(cè))行進。在外邊界點Sn處反射的光也朝著在該圖平面中的將曲率中心11連接到視場的外邊界點Sn的線19n的圖像側(cè)行進。當來自物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的中心Pc的假想光線在外邊界點Sm和Sn處被反射時，物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的反射圖像范圍15將在平面Qm上變得過大，平面Qm包含形成照明裝置13的光源的發(fā)光表面并且與物鏡光學系統(tǒng)3重疊，如圖16(b)所示。
如上所述，對于透明蓋的內(nèi)表面10為球形的膠囊型內(nèi)窺鏡實施例來說，優(yōu)選地，透明蓋8的內(nèi)表面10的曲率中心11處于當線7m和7n如圖16(b)所示反向延伸時由這些線限定的四個扇區(qū)中的不包含物鏡光學系統(tǒng)的光軸的一個扇區(qū)中。
另外，優(yōu)選地，將透明蓋8的內(nèi)表面10的曲率中心11和物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的中心Pc放置為滿足以上條件(1)。
當不滿足條件(1)的上限時，物鏡光學系統(tǒng)3將過于接近于透明蓋8的內(nèi)表面10的頂點St，從而不會留出足夠的空間來容納照明裝置13的照明光源。當不滿足條件(1)的下限時，物鏡光學系統(tǒng)3將過于遠離透明蓋8的內(nèi)表面10的頂點St，從而增加了整個膠囊的長度。
圖13(a)和13(b)以及圖14(a)和14(b)示出了本發(fā)明實施例2的第二和第三可能變型例，圖13(a)和圖14(a)是從側(cè)面觀察的橫截面圖，其中橫截面平面包括物鏡光學系統(tǒng)的光軸和透明蓋的內(nèi)表面的頂點St，圖13(b)和14(b)是從前面觀察的橫截面圖。在圖13(a)和13(b)所示的第二可能變型例中，透明蓋8的內(nèi)表面10是非球形表面，其中曲率隨著與內(nèi)表面頂點St的距離的增大而增大。在圖14(a)和14(b)所示的第三可能變型例中，透明蓋8的內(nèi)表面10是非球形表面，其中曲率隨著與內(nèi)表面頂點St的距離的增大而減小。當透明蓋8的內(nèi)表面10是非球形時，透明蓋8和物鏡光學系統(tǒng)3有如下的位置關系獲得點Sm和Sn處(都如先前定義)的曲率(曲率半徑被定義為由1除以關注點處的曲率半徑R)，并且曲率為1/R的球形表面的曲率中心OA和OB位于當線7m和7n如圖13(a)和圖14(a)所示反向延伸時由這些線界定的四個扇區(qū)中的不包括物鏡光學系統(tǒng)光軸的一個扇區(qū)中。
在圖13(a)到14(b)中所示的實施例2的膠囊型內(nèi)窺鏡的第二和第三可能變型例中，如下來放置物鏡光學系統(tǒng)3，即，使得平面Qm與從頂點St垂直于平面Qm(St和Qm如前所述來定義)而繪制的線的交點X位于連接點P和反射圖像范圍15的中心16的線上。在這些可能變型例中，設置多個照明光源并且使它們位于反射圖像范圍15的外部。利用圖13(a)到14(b)中所示的實施例2的第二和第三可能變型例，即使透明蓋8的內(nèi)表面10為非球形，也可以確保足夠的空間來設置攝像單元1同時使用多個照明光源。因此，可以提供小型的膠囊型內(nèi)窺鏡，其防止了由透明蓋8的內(nèi)表面10反射的照明光在物鏡光學系統(tǒng)3中引起雜光。
實施例3圖17示出了從側(cè)面觀察的根據(jù)本發(fā)明實施例3的膠囊型內(nèi)窺鏡前部的橫截面圖。更具體地，其示出了包含物鏡光學系統(tǒng)3的光軸4和透明蓋8的內(nèi)表面10的頂點St的橫截面，并且示出了位于物鏡光學系統(tǒng)3的視場外邊界處的、透明蓋8的外表面9上的物點的成像。實施例3的膠囊型內(nèi)窺鏡的攝像單元1包括物鏡光學系統(tǒng)3，該物鏡光學系統(tǒng)3具有鏡頭部件5、5(它們分別可由單個鏡頭元件組成)、光圈(未示出)、鏡頭框(未示出)、隔離圈(未示出)、攝像元件2和攝像元件框(未示出)。
如圖17所示，物鏡光學系統(tǒng)3的視場中心的位置與所述膠囊的縱軸分離；從而物鏡光學系統(tǒng)3的最靠物體側(cè)表面與透明蓋8的外表面9之間的距離隨著觀察方向而改變。這會引起各個物點的圖像位置發(fā)生移動。因此，如果攝像元件2的攝像表面被放置為與現(xiàn)有技術的膠囊型內(nèi)窺鏡的光軸正交，則在物鏡光學系統(tǒng)3的視場外邊界處與透明蓋8的外表面接觸的物體將部分地離焦，這使得難于觀察。
因此，在實施例3的內(nèi)窺鏡中(如圖17所示)，以攝像表面位于圖像位置ObA’和ObB’的方式對攝像元件2進行傾斜，以使其不與物鏡光學系統(tǒng)3的光軸正交，圖像位置ObA’和ObB’與物鏡光學系統(tǒng)3的最靠物體側(cè)表面和在物鏡光學系統(tǒng)3的視場外邊界處的透明蓋8的外表面9之間的距離ObA和ObB對應。利用具有這種結(jié)構的膠囊型內(nèi)窺鏡，可以校正由于在不同的觀察方向上的物點到透明蓋8的外表面9的距離的不同而引起的圖像平面上的焦點偏移，而且可以實現(xiàn)能夠清楚地對與透明蓋8的外表面9接觸的物體進行觀察的小型化膠囊型內(nèi)窺鏡。
當難以通過使圖像位置ObA和ObB處的成像點完全與攝像表面重合的方式對攝像元件2進行傾斜時，可以以如下方式相對于物鏡光學系統(tǒng)3的光軸調(diào)整攝像元件2的傾斜，即攝像表面上的光通量直徑對于任意觀察方向來說都會擴展大約4個像素，這會產(chǎn)生實際上清晰的圖像。
實施例4圖18示出了根據(jù)本發(fā)明實施例4的膠囊型內(nèi)窺鏡的前部，并且用于說明在該實施例的物鏡光學系統(tǒng)3的視場外邊界處的、透明蓋8的外表面9上的物點的圖像信息。該平面圖是包含物鏡光學系統(tǒng)3的光軸4和透明蓋8的內(nèi)表面9的頂點St的橫截面圖。實施例4的膠囊型內(nèi)窺鏡與實施例3的膠囊型內(nèi)窺鏡的不同之處在于在不必傾斜攝像元件的情況下對圖像平面上的、由于在不同觀察方向上從透明蓋8的外表面9測量的到物點距離的不同而引起的焦點偏移進行校正。在該實施例中，物鏡光學系統(tǒng)3的視場中心的位置偏離了該膠囊的縱軸。在實施例4的膠囊型內(nèi)窺鏡中，透明蓋8的外表面9被設置為關于物鏡光學系統(tǒng)3的光軸4近乎對稱，并且透明蓋內(nèi)表面的頂點St偏離物鏡光學系統(tǒng)3的光軸4。此外，透明蓋8的外表面9的形狀為球形的。透明蓋8的外表面9的曲率中心12與物鏡光學系統(tǒng)的光軸4之間的距離是0.4mm。利用該結(jié)構，當物點位于透明蓋8的外表面9上時，由于在不同觀察方向上的物點距離的不同而引起的圖像平面上的焦點偏移就不嚴重了，并且可以在不必傾斜攝像元件的情況下對其進行校正。
實施例5圖19(a)和19(b)示出了根據(jù)本發(fā)明實施例5的膠囊型內(nèi)窺鏡的前部，圖19(a)是包含物鏡光學系統(tǒng)3的光軸4和透明蓋8的內(nèi)表面10的頂點St的橫截面圖(從側(cè)面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡的前部)，圖19(b)是從前面觀察的膠囊型內(nèi)窺鏡前部的橫截面圖。圖19(a)示出了在物鏡光學系統(tǒng)3的視場的外邊界處的、透明蓋8的外表面9上的物點的成像。圖19(b)示出了在包含構成了照明裝置的照明光源的發(fā)光表面的平面Qm內(nèi)，透明蓋8的內(nèi)外表面10和9的曲率中心11和12分別與物鏡光學系統(tǒng)的入射光瞳的反射圖像范圍15(如前面所定義的)的位置關系。在實施例5的膠囊型內(nèi)窺鏡中，透明蓋8的外表面9的曲率中心12(其位于該膠囊的縱軸上)相對于物鏡光學系統(tǒng)的光軸4偏移，并且相對于透明蓋8的內(nèi)表面10的曲率中心11偏移，并且構成了物鏡光學系統(tǒng)3的光學元件5、5之一偏軸，以補償透明蓋外表面上的、在不同觀察方向上與物鏡光學系統(tǒng)的入射光瞳的物距不同的物點。從而可以校正圖像平面上的、由于在不同觀察方向上物點到透明蓋8的外表面9的距離的不同而引起的焦點偏移，即使物鏡光學系統(tǒng)3的視場中心的位置遠離膠囊的縱軸。
實施例6圖20(a)和20(b)示出了根據(jù)本發(fā)明實施例6的膠囊型內(nèi)窺鏡的前部的橫截面圖，圖20(a)示出了從側(cè)面觀察的包含物鏡光學系統(tǒng)3的光軸4和透明蓋8的內(nèi)表面10的頂點St的橫截面圖，圖20(b)示出了從前面觀察的橫截面圖。圖20(a)示出了在物鏡光學系統(tǒng)3的視場的外邊界處的、透明蓋8的外表面9上的物點的成像。圖20(b)示出了如下在包含構成了照明裝置13的光源的發(fā)光表面的平面Qm內(nèi)，透明蓋8的內(nèi)外表面10和9的曲率中心11和12分別與物鏡光學系統(tǒng)的入射光瞳的反射圖像范圍15(如前面所定義的)的位置關系。
實施例6的透明蓋8的內(nèi)表面10是球形的。透明蓋8的內(nèi)表面10的曲率中心11位于線17上，該線17經(jīng)過物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的中心Pc并且與物鏡光學系統(tǒng)3的光軸4正交。物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳與鏡頭5、5(其構成了物鏡光學系統(tǒng)3)的最靠物體側(cè)表面重合。如下來放置物鏡光學系統(tǒng)3，即使其入射光瞳與平面Qm位于同一平面中，平面Qm包含構成了照明裝置13的照明光源的發(fā)光表面14。
為了在本發(fā)明的物鏡光學系統(tǒng)3的視場內(nèi)提供均勻的照明，將構成了照明裝置13的照明光源均勻地設置在物鏡光學系統(tǒng)的光軸的周圍。優(yōu)選地，滿足下面的條件(7)PX＞(φL/2)+(ΔD) …條件(7)其中PX是在平面Qm上的交點P和X之間的距離，其中P是平面Qm與物鏡光學系統(tǒng)的光軸的交點，X是平面Qm與從透明蓋內(nèi)表面的頂點St垂直于平面Qm而繪制的線的交點；
φL是物鏡光學系統(tǒng)的最靠物體側(cè)鏡頭部件的外徑；以及ΔD是照明光源中心與其外周之間的最小距離。
在實施例6的膠囊型內(nèi)窺鏡中，L＝0.75mm以及ΔD＝0.55mm；因此交點P和X之間的距離是1.65mm。盡管存在多個形成照明裝置13的照明光源以確保充分的照明亮度，該實施例仍然實現(xiàn)了小型化的膠囊型內(nèi)窺鏡，同時防止了從照明光源發(fā)射的且由透明蓋8的內(nèi)表面10反射的光進入物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳，從而防止雜光。
實施例7圖21(a)和21(b)示出了根據(jù)本發(fā)明實施例7的膠囊型內(nèi)窺鏡的前部的橫截面圖，圖21(a)示出了從側(cè)面觀察的包含物鏡光學系統(tǒng)3的光軸4和透明蓋8的內(nèi)表面10的頂點St的橫截面圖，圖21(b)示出了從前面觀察的橫截面圖。圖21(a)示出了在物鏡光學系統(tǒng)3的視場的外邊界處的、透明蓋8的外表面9上的物點的成像。圖21(b)示出了在包含構成了照明裝置的光源的發(fā)光表面的平面Qm內(nèi)，點St、Pc和P’c以及物鏡光學系統(tǒng)的入射光瞳的反射圖像范圍15(所有的都如前面所定義的)之間的位置關系。
實施例7的膠囊型內(nèi)窺鏡中的透明蓋8的內(nèi)外表面10和9都是橢圓體。內(nèi)表面10由下面的公式定義(x2/4.962)+(y2/5.552)＝1…公式(B)其中x和y是內(nèi)表面的坐標。
將橢圓體透明蓋8的焦點坐標(0，±2.48)設置為使得內(nèi)表面10的中心11為原點。內(nèi)表面10的中心11是橢圓體的中心，并且位于橢圓體的長軸和短軸的交點處。
利用以上結(jié)構，經(jīng)由透明蓋8的內(nèi)表面10投射的物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的反射圖像范圍15如圖21(b)所示。三個LED(每個都包括照明裝置13的照明源)位于反射圖像范圍15(如前面所定義的)外部的物鏡光學系統(tǒng)3的光軸的周圍。反射圖像范圍15的中心16位于平面Qm中的連接點P(Pc)和X的線17上，其中P和X如上所述來定義。利用實施例7的膠囊型內(nèi)窺鏡，膠囊的外徑可以從現(xiàn)有技術的膠囊型內(nèi)窺鏡的12mm減少到10.85mm(如圖21(b)中的陰影線區(qū)域所示)。
從實施例7的內(nèi)窺鏡顯見，本發(fā)明的膠囊型內(nèi)窺鏡防止由照明裝置13發(fā)出的且由透明蓋8的內(nèi)表面10反射的光到達物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳，從而防止雜光，即使透明蓋8的內(nèi)表面10是橢圓體，同時還提供了用于提供清晰圖像的小型膠囊型內(nèi)窺鏡。
當透明蓋8的內(nèi)表面10形狀為橢圓體時，可以利用物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的中心Pc處的原點建立一個坐標系，其中y軸沿著連接物鏡光學系統(tǒng)的入射光瞳的中心Pc和透明蓋8的內(nèi)表面10的曲率中心11的線，而x軸沿著經(jīng)過物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳的中心Pc并且與y軸正交的線。y軸的正向是從原點到透明蓋8的內(nèi)表面10的曲率中心11的方向。這樣，視場最外圍的主光線7被透明蓋8的內(nèi)表面10反射，并且到達x-y平面，當滿足下列條件(8)時，y坐標為正D1＞(β1)2/(4·α1) …條件(8)其中β1等于橢圓體的短軸直徑除以2，以及α1等于橢圓體的長軸直徑除以2。
因此，如果照明裝置13的發(fā)光表面的中心坐標在x-y平面上具有y＞0，則從照明裝置13的照明光源發(fā)出的且由透明蓋8的內(nèi)表面10反射的光將不會進入物鏡光學系統(tǒng)3的入射光瞳，從而防止了雜光。
圖24是用于說明膠囊型內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的示例圖，在該膠囊型內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中可以基于穿刺針突出口、活體組織以及穿刺針移動方向之間的位置關系，通過分析穿刺針的針尖與活體組織表面接觸的位置來顯示標記。
如上對本發(fā)明進行了描述，但是顯而易見，可以以多種方式對本發(fā)明進行變型。這些變型并不被認為是脫離了本發(fā)明的精神和范圍。相反，本發(fā)明的范圍將由以下權利要求及其合法等價物中的闡述來定義。所有對本領域普通技術人員顯而易見的變型都包含在以下權利要求的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種膠囊型內(nèi)窺鏡，包括膠囊；攝像單元，其包括具有光軸和視場的物鏡光學系統(tǒng)以及攝像元件；具有發(fā)光表面的照明光源；以及透明蓋，其將物鏡光學系統(tǒng)、攝像單元以及照明光源密封在膠囊中；其中透明蓋的內(nèi)表面在物鏡光學系統(tǒng)的視場中是球形的，從而具有曲率中心，該曲率中心偏離物鏡光學系統(tǒng)的光軸，并且滿足下面的條件0.01＜L1/Rtanθ＜0.5其中L1是透明蓋內(nèi)表面的曲率中心與物鏡光學系統(tǒng)的光軸之間的距離；R是透明蓋內(nèi)表面的曲率半徑；以及θ是物鏡光學系統(tǒng)的視場角的一半。
2.根據(jù)權利要求1所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中以如下方式來放置照明光源的為平面的發(fā)光表面使該發(fā)光表面不與物鏡光學系統(tǒng)的入射光瞳的圖像的任何部分重疊，所述圖像是在位于物鏡光學系統(tǒng)的視場外邊界處的、從入射光瞳的中心發(fā)出的假想光線被透明蓋的內(nèi)表面反射而投射到平面Qm上時所限定的，其中平面Qm是包含照明光源的發(fā)光表面的平面。
3.根據(jù)權利要求1所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，進一步包括位于膠囊內(nèi)的容器；以及噴嘴，其位于膠囊外部，用于噴射該容器中容納的物質(zhì)；其中該噴嘴位于物鏡光學系統(tǒng)的視場外部的位置和朝向處，但是物鏡光學系統(tǒng)的視場與該噴嘴的噴射范圍重疊。
4.根據(jù)權利要求1所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，進一步包括穿刺針；用于該穿刺針的突出口；以及位于膠囊內(nèi)部的、用于將該穿刺針推出該突出口的機構；其中該突出口位于物鏡光學系統(tǒng)的視場外部的位置處；并且當該穿刺針被推出該突出口時，在該穿刺針與穿刺目標區(qū)域接觸之前，穿刺針的針尖進入物鏡光學系統(tǒng)的視場內(nèi)。
5.根據(jù)權利要求1所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，進一步包括位于膠囊內(nèi)的容器；以及噴嘴，其位于膠囊外部，用于噴射該容器中容納的物質(zhì)；其中該噴嘴的至少一部分位于物鏡光學系統(tǒng)的視場內(nèi)。
6.根據(jù)權利要求1所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中物鏡光學系統(tǒng)滿足以下條件R1≥5線/mmR2≥1線/mm其中R1是物鏡光學系統(tǒng)的最靠物體側(cè)表面同物鏡光學系統(tǒng)的光軸與透明蓋的外表面的交點之間的位置處的光軸上的分辨率；以及R2是物鏡光學系統(tǒng)的最靠物體側(cè)表面與物鏡光學系統(tǒng)的景深的遠點之間的位置處的光軸上的分辨率。
7.根據(jù)權利要求2所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中攝像單元的至少一個光學部件相對于攝像單元的其它部件是偏軸的。
8.根據(jù)權利要求2所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中透明蓋的外表面為球形并且處于關于物鏡光學系統(tǒng)的光軸對稱的0.4mm的范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權利要求3所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴的朝向使得滿足以下條件15°≤β≤75°其中β是物鏡光學系統(tǒng)的光軸與噴嘴的噴射口的中心線之間的角度。
10.根據(jù)權利要求3所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴在物鏡光學系統(tǒng)的視場外部的位置處通過透明蓋連接到容器。
11.根據(jù)權利要求3所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴和容器可拆卸地接合到膠囊。
12.根據(jù)權利要求4所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中突出口在物鏡光學系統(tǒng)的視場外部的位置處穿過透明蓋。
13.根據(jù)權利要求4所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中包括突出口的穿刺針保持部可拆卸地接合到膠囊。
14.根據(jù)權利要求5所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴的朝向使得滿足以下條件15°≤β≤75°其中β是物鏡光學系統(tǒng)的光軸與噴嘴的噴射口的中心線之間的角度。
15.根據(jù)權利要求5所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中在噴嘴處于物鏡光學系統(tǒng)的視場外部的位置處，該噴嘴通過透明蓋連接到容器。
16.根據(jù)權利要求5所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴和容器可拆卸地接合到膠囊。
17.根據(jù)權利要求6所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中攝像單元滿足以下條件80＜IH/P＜50080＜FL/P＜500400＜Fno/P＜3000其中IH是以mm為單位的、攝像元件的受光表面的有效攝像區(qū)域的中心與該有效攝像區(qū)域的最遠點之間的距離；P是以mm為單位的、攝像元件的水平像素間距；FL是以mm為單位的、物鏡光學系統(tǒng)的焦距；以及Fno是物鏡光學系統(tǒng)的有效F數(shù)。
18.一種具有膠囊狀外表面的膠囊型內(nèi)窺鏡，所述膠囊型內(nèi)窺鏡包括攝像單元，其包括物鏡光學系統(tǒng)和攝像元件；至少一個照明裝置；以及透明蓋，用于覆蓋攝像單元和照明裝置；其中物鏡光學系統(tǒng)被設置為使得其光軸不與透明蓋的內(nèi)表面正交，并且攝像單元的至少一個部件傾斜得不與物鏡光學系統(tǒng)的光軸正交，或者相對于攝像單元的其它部件是偏軸的。
19.根據(jù)權利要求18所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，進一步包括位于膠囊狀外表面內(nèi)的容器；以及位于膠囊狀外表面外的噴嘴，所述噴嘴具有用于噴射該容器內(nèi)容納的物質(zhì)的噴射范圍；其中該噴嘴位于使得該噴嘴處于物鏡光學系統(tǒng)的視場外部的位置和朝向處，但是物鏡光學系統(tǒng)的視場與該噴嘴的噴射范圍重疊。
20.根據(jù)權利要求18所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中在膠囊狀外表面的內(nèi)側(cè)設有穿刺針以及用于將該穿刺針的至少一部分推出膠囊狀外表面的機構；在膠囊狀外表面上設置有用于使穿刺針突出膠囊狀外表面的突出口；并且該突出口被設置在物鏡光學系統(tǒng)的視場外側(cè)的位置處，并且當穿刺針的針尖穿過突出口但尚未與穿刺目標區(qū)域接觸之前，該穿刺針的針尖進入物鏡光學系統(tǒng)的視場內(nèi)。
21.根據(jù)權利要求18所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中在膠囊狀外表面的內(nèi)側(cè)設置有容器；在膠囊狀外表面的外側(cè)設置有用于噴射該容器內(nèi)容納的物質(zhì)的噴嘴；并且該噴嘴的至少一部分位于物鏡光學系統(tǒng)的視場內(nèi)。
22.根據(jù)權利要求19所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴的朝向使得滿足以下條件15°≤β≤75°其中β是物鏡光學系統(tǒng)的光軸與噴嘴的噴射口的中心線之間的角度。
23.根據(jù)權利要求19所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中在使得噴嘴處于物鏡光學系統(tǒng)的視場外部的位置處，該噴嘴通過透明蓋連接到容器。
24.根據(jù)權利要求19所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴和容器可拆卸地接合到膠囊。
25.根據(jù)權利要求20所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中突出口在物鏡光學系統(tǒng)視場外部的位置處穿過透明蓋。
26.根據(jù)權利要求20所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中包括突出口的穿刺針保持部可拆卸地接合到膠囊。
27.根據(jù)權利要求21所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴的朝向使得滿足以下條件15°≤β≤75°其中β是物鏡光學系統(tǒng)的光軸與噴嘴的噴射口的中心線之間的角度。
28.根據(jù)權利要求21所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中在使得噴嘴處于物鏡光學系統(tǒng)的視場外部的位置處，該噴嘴通過透明蓋連接到容器。
29.根據(jù)權利要求21所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴和容器可拆卸地接合到膠囊。
30.一種膠囊型內(nèi)窺鏡，該膠囊型內(nèi)窺鏡在膠囊內(nèi)的不同位置處包括以下部分，其中該膠囊在其物體側(cè)上具有對該膠囊進行密封的透明蓋物鏡光學系統(tǒng)；攝像元件；以及照明光源；其中在由將物鏡光學系統(tǒng)的入射光瞳的中心連接到透明蓋內(nèi)表面上的點的延長線的交叉所界定的四個扇區(qū)中，透明蓋內(nèi)表面的曲率中心存在于不包括物鏡光學系統(tǒng)的光軸的一個扇區(qū)中，其中所述點用于在包含物鏡光學系統(tǒng)的光軸和透明蓋內(nèi)表面的頂點的橫截面中限定物鏡光學系統(tǒng)視場的外邊界。
31.根據(jù)權利要求30所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中攝像單元的至少一個光學部件相對于該攝像單元的其它部件是偏軸的。
32.根據(jù)權利要求30所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中透明蓋的外表面為球形，并且在關于物鏡光學系統(tǒng)的光軸對稱的0.4mm的范圍內(nèi)。
33.根據(jù)權利要求30所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中在膠囊中進一步設置有容器；在膠囊外側(cè)設置有用于噴射該容器中容納的物質(zhì)的噴嘴；并且該噴嘴位于物鏡光學系統(tǒng)視場外部的位置處，但是物鏡光學系統(tǒng)的視場與噴嘴的噴射范圍重疊。
34.根據(jù)權利要求30所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中在膠囊內(nèi)側(cè)進一步設置有穿刺針以及用于將該穿刺針推出膠囊的機構；在膠囊的外表面上設置有穿刺針的突出口；并且所述突出口被設置在物鏡光學系統(tǒng)的視場外部的位置處，但是當該穿刺針穿過該突出口時，在該穿刺針與穿刺目標區(qū)域接觸之前，穿刺針的針尖進入物鏡光學系統(tǒng)的視場內(nèi)。
35.根據(jù)權利要求30所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中在膠囊內(nèi)進一步設置有容器；在膠囊外設置有用于噴射該容器中容納的物質(zhì)的噴嘴；并且該噴嘴的至少一部分位于物鏡光學系統(tǒng)的視場內(nèi)。
36.根據(jù)權利要求30所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中透明蓋的內(nèi)表面為非球形表面，其中曲率隨著離內(nèi)表面頂點的距離的增大而減小。
37.根據(jù)權利要求30所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中透明蓋的內(nèi)表面為非球形表面，其中曲率隨著離內(nèi)表面頂點的距離的增大而增大。
38.根據(jù)權利要求30所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中物鏡光學系統(tǒng)滿足以下條件R1≥5線/mmR2≥1線/mm其中R1是物鏡光學系統(tǒng)的最靠物體側(cè)表面同物鏡光學系統(tǒng)的光軸與透明蓋的外表面的交點之間的位置處的光軸上的分辨率；以及R2是物鏡光學系統(tǒng)的最靠物體側(cè)表面與物鏡光學系統(tǒng)的景深的遠點之間的位置處的光軸上的分辨率。
39.根據(jù)權利要求33所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴的朝向使得滿足以下條件15°≤β≤75°其中β是物鏡光學系統(tǒng)的光軸與噴嘴的噴射口的中心線之間的角度。
40.根據(jù)權利要求33所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中在使得噴嘴處于物鏡光學系統(tǒng)的視場外部的位置處，該噴嘴通過透明蓋連接到容器。
41.根據(jù)權利要求33所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴和容器可拆卸地接合到膠囊。
42.根據(jù)權利要求34所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中突出口在物鏡光學系統(tǒng)視場外部的位置處穿過透明蓋。
43.根據(jù)權利要求34所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中包括突出口的穿刺針保持部可拆卸地接合到膠囊。
44.根據(jù)權利要求35所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴的朝向使得滿足以下條件15°≤β≤75°其中β是物鏡光學系統(tǒng)的光軸與噴嘴的噴射口的中心線之間的角度。
45.根據(jù)權利要求35所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中在使得噴嘴處于物鏡光學系統(tǒng)視場外部的位置處，該噴嘴通過透明蓋連接到容器。
46.根據(jù)權利要求35所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴和容器可拆卸地接合到膠囊。
47.根據(jù)權利要求38所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中攝像單元滿足以下條件80＜IH/P＜50080＜FL/P＜500400＜Fno/P＜3000其中IH是以mm為單位的、攝像元件的受光表面的有效攝像區(qū)域的中心與該有效攝像區(qū)域的最遠點之間的距離；P是以mm為單位的、攝像元件的水平像素間距；FL是以mm為單位的、物鏡光學系統(tǒng)的焦距；以及Fno是物鏡光學系統(tǒng)的有效F數(shù)。
48.一種包括攝像單元的膠囊型內(nèi)窺鏡，該攝像單元包括物鏡光學系統(tǒng)、攝像元件以及至少一個照明光源，上述部件位于膠囊中的不同位置處，該膠囊具有將上述部件密封在該膠囊內(nèi)的透明蓋，其中至少在物鏡光學系統(tǒng)的視場內(nèi)，透明蓋的內(nèi)表面為球形；照明光源的發(fā)光表面不與物鏡光學系統(tǒng)的入射光瞳的圖像重疊，該圖像由透明蓋的內(nèi)表面所反射的光線投射到平面Qm上；并且X位于從P到P’繪制的線上，其中Qm是包含所述照明光源的發(fā)光表面的平面；X是平面Qm與從透明蓋的內(nèi)表面的頂點St垂直于平面Qm而繪制的線的交點；P是平面Qm與從物鏡光學系統(tǒng)的入射光瞳的中心垂直于平面Qm而繪制的線的交點；P’是平面Qm與從點P’c垂直于平面Qm而繪制的線的交點；以及P’c是從物鏡光學系統(tǒng)的入射光瞳的中心發(fā)出的假想光線在包含透明蓋內(nèi)表面的頂點和物鏡光學系統(tǒng)的光軸的橫截面中的物鏡光學系統(tǒng)的視場的外邊界處的位置處被透明蓋內(nèi)表面反射之后的交點。
49.根據(jù)權利要求48所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中攝像單元的至少一個部件傾斜得不與物鏡光學系統(tǒng)的光軸正交，或者相對于攝像單元的其它部件是偏軸的。
50.根據(jù)權利要求48所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中透明蓋的外表面為球形并且處于關于物鏡光學系統(tǒng)的光軸對稱的0.4mm的范圍內(nèi)。
51.根據(jù)權利要求48所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中在膠囊內(nèi)部進一步設置有容器；在膠囊外部設置有用于噴射該容器中容納的物質(zhì)的噴嘴；并且該噴嘴被設置在處于物鏡光學系統(tǒng)外部的位置處，但是其中物鏡光學系統(tǒng)的視場與噴嘴的噴射范圍重疊。
52.根據(jù)權利要求48所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中在膠囊狀內(nèi)部進一步設置有穿刺針以及用于將該穿刺針推出膠囊的機構；在膠囊的外表面上設置有用于該穿刺針的突出口；并且該突出口位于在物鏡光學系統(tǒng)的視場外部的位置處，但是當穿刺針穿過突出口時，在該穿刺針的針尖與穿刺目標區(qū)域接觸之前，該穿刺針的針尖進入物鏡光學系統(tǒng)的視場內(nèi)。
53.根據(jù)權利要求48所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中在膠囊內(nèi)部進一步設置有容器；在膠囊外部設置有用于噴射該容器中容納的物質(zhì)的噴嘴；并且該噴嘴的至少一部分被放置在物鏡光學系統(tǒng)的視場內(nèi)。
54.根據(jù)權利要求48所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中物鏡光學系統(tǒng)滿足以下條件R1≥5線/mmR2≥1線/mm其中R1是物鏡光學系統(tǒng)的最靠物體側(cè)表面和物鏡光學系統(tǒng)的光軸與透明蓋的外表面的交點之間的位置處的光軸上的分辨率；以及R2是物鏡光學系統(tǒng)的最靠物體側(cè)表面與物鏡光學系統(tǒng)的景深的遠點之間的位置處的光軸上的分辨率。
55.根據(jù)權利要求51所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴的朝向使得滿足以下條件15°≤β≤75°其中β是物鏡光學系統(tǒng)的光軸與噴嘴的噴射口的中心線之間的角度。
56.根據(jù)權利要求51所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴在物鏡光學系統(tǒng)的視場外部的位置處通過透明蓋連接到容器。
57.根據(jù)權利要求51所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴和容器可拆卸地接合到膠囊。
58.根據(jù)權利要求52所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中突出口在物鏡光學系統(tǒng)的視場外部的位置處穿過透明蓋。
59.根據(jù)權利要求52所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中包括突出口的穿刺針保持部可拆卸地接合到膠囊。
60.根據(jù)權利要求53所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴的朝向使得滿足以下條件15°≤β≤75°其中β是物鏡光學系統(tǒng)的光軸與噴嘴的噴射口的中心線之間的角度。
61.根據(jù)權利要求53所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴在物鏡光學系統(tǒng)的視場外部的位置處通過透明蓋連接到容器。
62.根據(jù)權利要求53所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴和容器可拆卸地接合到膠囊。
63.根據(jù)權利要求54所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中攝像單元滿足以下條件80＜IH/P＜50080＜FL/P＜500400＜Fno/P＜3000其中IH是以mm為單位的、攝像元件的受光表面的有效攝像區(qū)域的中心與該有效攝像區(qū)域的最遠點之間的距離；P是以mm為單位的、攝像元件的水平像素間距；FL是以mm為單位的、物鏡光學系統(tǒng)的焦距；以及Fno是物鏡光學系統(tǒng)的有效F數(shù)。
64.一種膠囊型內(nèi)窺鏡，包括攝像單元，其包括具有光軸和攝像元件的物鏡光學系統(tǒng)；至少一個照明裝置；以及透明蓋，其中將物鏡光學系統(tǒng)設置為使得其光軸不與透明蓋的內(nèi)表面正交；并且物鏡光學系統(tǒng)內(nèi)的至少一個光學部件相對于該物鏡光學系統(tǒng)中的其它光學部件是偏軸的，或者該攝像元件的攝像表面傾斜得不與所述物鏡光學系統(tǒng)的光軸正交。
65.根據(jù)權利要求64所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中透明蓋的外表面為球形并且處于關于物鏡光學系統(tǒng)的光軸對稱的0.4mm的范圍內(nèi)。
66.根據(jù)權利要求64所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中通過透明蓋的內(nèi)表面所反射的光線而投射到平面Qm上的物鏡光學系統(tǒng)入射光瞳的圖像與所述至少一個照明裝置的發(fā)光表面不重疊，其中平面Qm是包含照明裝置的發(fā)光表面的平面。
67.根據(jù)權利要求64所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，進一步包括位于膠囊內(nèi)部的容器；用于噴射該容器中容納的物質(zhì)的噴嘴，被設置在該膠囊的外部；并且該噴嘴被設置在物鏡光學系統(tǒng)的視場外部的位置處，但是在該位置處物鏡光學系統(tǒng)的視場與該噴嘴的噴射范圍重疊。
68.根據(jù)權利要求64所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，進一步包括穿刺針以及用于將該穿刺針的至少一部分推出膠囊的機構，被進一步設置在膠囊的內(nèi)部；用于該穿刺針的突出口，被設置在膠囊的外表面上；并且該突出口被設置在物鏡光學系統(tǒng)的視場外部的位置處，但是當穿刺針穿過突出口時，在該穿刺針的針尖與穿刺目標區(qū)域接觸之前，該穿刺針的針尖進入物鏡光學系統(tǒng)的視場內(nèi)。
69.根據(jù)權利要求64所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，進一步包括位于膠囊型內(nèi)窺鏡的外表面內(nèi)側(cè)的容器；用于噴射該容器中容納的物質(zhì)的噴嘴，位于膠囊型內(nèi)窺鏡的外表面的外側(cè)；并且噴嘴的至少一部分位于物鏡光學系統(tǒng)的視場內(nèi)。
70.根據(jù)權利要求67所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴的朝向使得滿足以下條件15°≤β≤75°其中β是物鏡光學系統(tǒng)的光軸與噴嘴的噴射口的中心線之間的角度。
71.根據(jù)權利要求67所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴在物鏡光學系統(tǒng)的視場外部的位置處通過透明蓋連接到容器。
72.根據(jù)權利要求67所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴和容器可拆卸地接合到膠囊。
73.根據(jù)權利要求68所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中突出口在物鏡光學系統(tǒng)的視場外部的位置處穿過透明蓋。
74.根據(jù)權利要求68所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中包括突出口的穿刺針保持部可拆卸地接合到膠囊。
75.根據(jù)權利要求69所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴的朝向使得滿足如下條件15°≤β≤75°其中，β是物鏡光學系統(tǒng)的光軸與噴嘴的噴射口的中心線之間的角度。
76.根據(jù)權利要求69所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴在物鏡光學系統(tǒng)的視場外部的位置處通過透明蓋連接到容器。
77.根據(jù)權利要求69所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴和容器可拆卸地接合到膠囊。
78.一種膠囊型內(nèi)窺鏡，包括攝像單元，其包括物鏡光學系統(tǒng)和攝像元件；至少一個照明裝置；以及透明蓋；其中透明蓋的內(nèi)表面具有橢圓體形狀，并且在包含物鏡光學系統(tǒng)的光軸和透明蓋內(nèi)表面的頂點的橫截面中，D1大于(β1)2/(4· α1)，其中β1等于橢圓體的短軸直徑除以2，α1等于橢圓的長軸直徑除以2。
79.根據(jù)權利要求78所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中照明光源的發(fā)光表面不與物鏡光學系統(tǒng)的入射光瞳的圖像重疊，該物鏡光學系統(tǒng)的入射光瞳的圖像是通過從透明蓋內(nèi)表面反射而投射到平面Qm上的光線形成的，其中平面Qm是包含照明光源的發(fā)光表面的平面。
80.根據(jù)權利要求78所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，進一步包括容器，其位于膠囊型內(nèi)窺鏡的外表面內(nèi)；以及噴嘴，用于噴射所述容器中容納的物質(zhì)，其位于膠囊型內(nèi)窺鏡的外表面之外；其中噴嘴位于物鏡光學系統(tǒng)的視場外部的位置處，但是在該位置處物鏡光學系統(tǒng)的視場與噴嘴的噴射范圍重疊。
81.根據(jù)權利要求78所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中在所述外表面的內(nèi)側(cè)進一步設置有穿刺針以及用于將該穿刺針推出該膠囊型內(nèi)窺鏡的外表面的機構；在膠囊的所述外表面上設置有用于該穿刺針的突出口；并且該突出口被設置在物鏡光學系統(tǒng)的視場外部的位置處，但是當穿刺針穿過突出口時，在該穿刺針的針尖與穿刺目標區(qū)域接觸之前，該穿刺針的針尖將進入物鏡光學系統(tǒng)的視場內(nèi)。
82.根據(jù)權利要求78所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，進一步包括容器，其位于膠囊型內(nèi)窺鏡外表面內(nèi)；以及噴嘴，用于噴射該容器中容納的物質(zhì)，其位于膠囊型內(nèi)窺鏡外表面之外；其中該噴嘴的至少一部分位于物鏡光學系統(tǒng)的視場內(nèi)。
83.根據(jù)權利要求78所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中所述物鏡光學系統(tǒng)滿足以下條件R1≥5線/mmR2≥1線/mm其中R1是物鏡光學系統(tǒng)的最靠物體側(cè)表面和物鏡光學系統(tǒng)的光軸與透明蓋的外表面的交點之間的位置處的光軸上的分辨率；以及R2是物鏡光學系統(tǒng)的最靠物體側(cè)表面與物鏡光學系統(tǒng)的景深的遠點之間的位置處的光軸上的分辨率。
84.根據(jù)權利要求78所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中攝像單元的至少一個部件傾斜得不與物鏡光學系統(tǒng)的光軸垂直，或者相對于該攝像單元的其它部件是偏軸的。
85.根據(jù)權利要求78所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中透明蓋的外表面為球形并且處于關于物鏡光學系統(tǒng)的光軸對稱的0.4mm的范圍內(nèi)。
86.根據(jù)權利要求80所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴的朝向使得滿足以下條件15°≤β≤75°其中β是物鏡光學系統(tǒng)的光軸與噴嘴的噴射口的中心線之間的角度。
87.根據(jù)權利要求80所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴在物鏡光學系統(tǒng)的視場外部的位置處通過透明蓋連接到容器。
88.根據(jù)權利要求80所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴和容器可拆卸地接合到膠囊。
89.根據(jù)權利要求81所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中突出口在物鏡光學系統(tǒng)視場外部的位置處穿過透明蓋。
90.根據(jù)權利要求81所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中包括突出口的穿刺針保持部可拆卸地接合到膠囊。
91.根據(jù)權利要求82所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴的朝向使得滿足以下條件15°≤β≤75°其中β是物鏡光學系統(tǒng)的光軸與噴嘴的噴射口的中心線之間的角度。
92.根據(jù)權利要求82所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴在物鏡光學系統(tǒng)的視場外部的位置處通過透明蓋連接到容器。
93.根據(jù)權利要求82所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴嘴和容器可拆卸地接合到膠囊。
94.根據(jù)權利要求83所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中攝像單元滿足以下條件80＜IH/P＜50080＜FL/P＜500400＜Fno/P＜3000其中IH是以mm為單位的、攝像元件的受光表面的有效攝像區(qū)域的中心與該有效攝像區(qū)域的最遠點之間的距離；P是以mm為單位的、攝像元件的水平像素間距；FL是以mm為單位的、物鏡光學系統(tǒng)的焦距；以及Fno是物鏡光學系統(tǒng)的有效F數(shù)。
95.一種膠囊型內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，包括膠囊型內(nèi)窺鏡，其包括用于在活體內(nèi)部提供照明的光源、用于捕獲體內(nèi)的圖像的攝像單元、用于在體內(nèi)噴射物質(zhì)的噴射單元，以及用于將圖像信號發(fā)送到體外并且用于從體外接收用于控制噴射單元的信號的通信單元；體外的通信設備，用于與膠囊型內(nèi)窺鏡進行通信；以及體外的個人計算機，其包括用于存儲從膠囊型內(nèi)窺鏡接收的圖像信號的存儲器、用于處理圖像信號并且用于生成圖像的圖像處理電路，以及用于控制由噴射單元進行的噴射的定時的控制電路；其中噴射單元包括位于所述膠囊型內(nèi)窺鏡外表面內(nèi)側(cè)的容器，以及位于所述膠囊型內(nèi)窺鏡外表面外側(cè)的噴嘴。
96.根據(jù)權利要求95所述的膠囊型內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，進一步包括朝向控制設備，用于當膠囊型內(nèi)窺鏡位于體內(nèi)時，從體外控制膠囊型內(nèi)窺鏡的朝向；其中所述控制電路還具有對膠囊型內(nèi)窺鏡的朝向進行控制的功能。
97.根據(jù)權利要求95所述的膠囊型內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中個人計算機的控制電路具有以下功能自動控制膠囊型內(nèi)窺鏡的朝向以引導噴射單元的噴射口對目標進行噴射。
98.根據(jù)權利要求95所述的膠囊型內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，進一步包括用于顯示由個人計算機處理的圖像的顯示設備；其中個人計算機的圖像處理電路具有以下功能在噴射單元的噴射口的中心線與在顯示設備上顯示的體內(nèi)物體的圖像的交點處，顯示符號標記。
99.根據(jù)權利要求95所述的膠囊型內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中個人計算機的圖像處理電路具有對在圖像中捕獲的物體的形態(tài)和色調(diào)進行分析的功能；以及對于存儲在個人計算機的存儲器中的特定損傷圖案的屏顯與圖像處理同時執(zhí)行。
100.一種膠囊型內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，包括膠囊型內(nèi)窺鏡，其包括用于在活體內(nèi)提供照明的光源、用于捕獲體內(nèi)的圖像的攝像單元、用于將針插入到身體組織中以輸送物質(zhì)或者收集組織樣本的穿刺針單元，以及用于將圖像信號發(fā)送到活體外部并且用于從活體外部接收用于控制穿刺針單元的信號的通信單元；活體外部的通信設備，用于與膠囊型內(nèi)窺鏡進行通信；以及活體外部的個人計算機，配備有用于存儲來自膠囊型內(nèi)窺鏡的圖像信號的存儲器、用于處理圖像信號和用于生成圖像的圖像處理電路，以及用于控制將穿刺針插入到組織的定時的控制電路。
101.根據(jù)權利要求100所述的膠囊型內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，進一步包括朝向控制設備，用于從外部來控制在活體內(nèi)部的膠囊型內(nèi)窺鏡的朝向；其中個人計算機的控制電路還具有控制膠囊型內(nèi)窺鏡的朝向的功能。
102.根據(jù)權利要求100所述的膠囊型內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，進一步包括用于顯示由個人計算機處理的圖像的顯示設備；其中個人計算機的圖像處理電路可以分析在穿刺針的針尖與活體組織的表面接觸之后穿刺針已插入活體組織中的距離，并且可以在顯示設備的顯示屏上顯示分析結(jié)果以及活體組織表面的圖像。
103.根據(jù)權利要求100所述的膠囊型內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，進一步包括用于顯示由個人計算機處理的圖像的顯示設備；其中個人計算機的圖像處理電路可以基于突出口、組織表面以及穿刺針的移動方向之間的位置關系，在針接觸組織表面之前，分析針尖將與組織表面接觸的點，并且可以顯示組織表面的圖像，以及疊加在圖像上的諸如箭頭的指針。
104.一種使用膠囊型內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的觀察方法，所述系統(tǒng)包括膠囊型內(nèi)窺鏡，其包括用于在活體內(nèi)部提供照明的光源、用于捕獲體內(nèi)的圖像的攝像單元、用于在體內(nèi)噴射物質(zhì)的噴射單元，以及用于將從體內(nèi)獲得的圖像信號發(fā)送到體外并且用于從體外接收用于控制噴射單元的信號的通信單元；體外的朝向控制設備，用于控制體內(nèi)的膠囊型內(nèi)窺鏡的朝向；體外的通信設備，用于與膠囊型內(nèi)窺鏡進行通信；體外的個人計算機，其包括用于存儲來自膠囊型內(nèi)窺鏡的圖像信號的存儲器、用于處理圖像信號并用于生成圖像的圖像處理電路，以及用于控制膠囊型內(nèi)窺鏡的朝向以及噴射物質(zhì)的定時的控制電路；以及用于顯示由個人計算機處理的圖像的顯示設備，所述觀察方法包括以下步驟(a)在顯示設備的顯示屏上顯示的圖像上指定跟蹤目標；(b)自動控制膠囊型內(nèi)窺鏡的朝向，以使噴射單元的噴射口的中心線與跟蹤目標相交；以及(c)當噴射單元的噴射口的中心線與跟蹤目標相交時，自動噴射物質(zhì)。
105.一種使用膠囊型內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的觀察方法，所述系統(tǒng)包括膠囊型內(nèi)窺鏡，其包括用于在活體內(nèi)部提供照明的光源、用于捕獲體內(nèi)的圖像的攝像單元、用于在體內(nèi)噴射物質(zhì)的噴射單元，以及用于將從體內(nèi)獲得的圖像信號發(fā)送到體外并且用于從體外接收用于控制噴射單元的信號的通信單元；體外的朝向控制設備，用于控制體內(nèi)的膠囊型內(nèi)窺鏡的朝向；體外的通信設備，用于與膠囊型內(nèi)窺鏡進行通信；體外的個人計算機，其包括用于存儲來自膠囊型內(nèi)窺鏡的圖像信號的存儲器、用于處理圖像信號并生成圖像的圖像處理電路，以及用于控制膠囊型內(nèi)窺鏡的朝向和噴射定時的控制電路；以及用于顯示由個人計算機處理的圖像的顯示設備，所述觀察方法包括以下步驟(a)分析所捕獲圖像中的物體的形態(tài)和色調(diào)，并且將其與存儲在個人計算機的存儲器中的特定損傷圖案進行比較；(b)基于步驟(a)的比較結(jié)果來識別損傷部位；(c)自動指定在步驟(b)中識別的損傷部位，以跟蹤目標；(d)自動控制膠囊型內(nèi)窺鏡的朝向，以使得噴射單元的噴射口的中心線與目標相交；以及(e)當噴射口的中心線與目標相交時，自動噴射物質(zhì)。
106.一種使用膠囊型內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的觀察方法，所述系統(tǒng)包括膠囊型內(nèi)窺鏡，其包括用于在活體內(nèi)部提供照明的光源、用于捕獲體內(nèi)的圖像的攝像單元、用于在體內(nèi)噴射物質(zhì)的噴射單元，以及用于將從體內(nèi)獲得的圖像信號發(fā)送到體外并且用于從體外接收用于控制噴射單元的信號的通信單元；體外的通信設備，用于與膠囊型內(nèi)窺鏡進行通信；體外的個人計算機，其包括用于存儲來自膠囊型內(nèi)窺鏡的圖像信號的存儲器、用于處理圖像信號并生成圖像的圖像處理電路，以及用于控制噴射定時的控制電路；以及用于顯示由個人計算機處理的圖像的顯示設備，所述方法包括以下步驟(a)通過觀察在顯示設備上顯示的圖像來識別損傷；(b)在損傷上噴射物質(zhì)；以及(c)利用比在步驟(a)中觀察圖像所用的放大率更大的放大率來觀察噴有物質(zhì)的損傷的圖像。
107.一種使用膠囊型內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的觀察方法，所述系統(tǒng)包括膠囊型內(nèi)窺鏡，其包括用于在活體內(nèi)部提供照明的光源、用于捕獲體內(nèi)圖像的攝像單元、用于將針插入到組織中以注射物質(zhì)或收集組織樣本的穿刺針單元，以及用于將從體內(nèi)獲得的圖像信號發(fā)送到體外并且用于從體外接收用于控制穿刺針單元的信號的通信單元；體外的通信設備，用于與膠囊型內(nèi)窺鏡進行通信；體外的個人計算機，其包括用于存儲來自膠囊型內(nèi)窺鏡的圖像信號的存儲器、用于處理圖像信號并用于生成圖像的圖像處理電路，以及用于控制穿刺針插入到活體組織的定時的控制電路；以及用于顯示由個人計算機處理的圖像的顯示設備，所述方法包括以下步驟(a)在穿刺針的針尖與活體組織表面接觸之后，分析穿刺針已插入活體組織中的距離；以及(b)在顯示設備上顯示步驟(a)的結(jié)果以及所捕獲的圖像。
108.一種用于觀察體內(nèi)物體的膠囊型內(nèi)窺鏡，所述膠囊型內(nèi)窺鏡包括用于照明物體的光源；用于捕獲物體圖像的攝像單元；將光源和攝像單元密封在膠囊狀外表面內(nèi)的透明蓋；其中攝像單元包括物鏡光學系統(tǒng)和攝像元件；并且物鏡光學系統(tǒng)滿足如下兩個條件R1≥5線/mmR2≥1線/mm其中R1是物鏡光學系統(tǒng)的最靠物體側(cè)表面同物鏡光學系統(tǒng)的光軸與透明蓋的外表面的交點之間的位置處的光軸上的分辨率；以及R2是物鏡光學系統(tǒng)的最靠物體側(cè)表面與物鏡光學系統(tǒng)的景深的遠點之間的位置處的光軸上的分辨率。
109.根據(jù)權利要求108所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中攝像單元滿足以下條件80＜IH/P＜50080＜FL/P＜500400＜Fno/P＜3000其中IH是以mm為單位的、攝像元件的受光表面的有效攝像區(qū)域的中心與該有效攝像區(qū)域的最遠點之間的距離；P是以mm為單位的、攝像元件的水平像素間距；FL是以mm為單位的、物鏡光學系統(tǒng)的焦距；以及Fno是物鏡光學系統(tǒng)的有效F數(shù)。
110.一種膠囊型內(nèi)窺鏡，包括用于在活體內(nèi)部提供照明的光源；用于捕獲體內(nèi)圖像的攝像單元；用于在體內(nèi)噴射物質(zhì)的噴射單元；以及用于將圖像信號發(fā)送到體外并且從體外接收用于控制噴射單元的信號的通信單元；其中噴射單元包括位于膠囊型內(nèi)窺鏡的外表面內(nèi)側(cè)的容器，以及位于所述外表面外側(cè)的噴嘴；并且該噴嘴位于物鏡光學系統(tǒng)的視場外部的位置處，但是在該位置處物鏡光學系統(tǒng)的視場和噴嘴的噴射范圍重疊。
111.一種膠囊型內(nèi)窺鏡，包括用于在活體內(nèi)部提供照明的光源；用于捕獲體內(nèi)圖像的攝像單元；用于將穿刺針插入到身體組織中以注射物質(zhì)或收集組織樣本的穿刺針單元；以及用于將圖像信號發(fā)送到體外并且用于從體外接收用于控制穿刺針單元的信號的通信單元；其中攝像單元包括具有視場的物鏡光學系統(tǒng)；穿刺針單元包括突出口、穿刺針保持空間，以及用于將穿刺針推出突出口的機構；并且突出口被設置在物鏡光學系統(tǒng)視場外部的位置處，但是當所述穿刺針穿過突出口時，穿刺針的針尖在其與穿刺目標區(qū)域接觸之前進入物鏡光學系統(tǒng)的視場內(nèi)。
112.一種膠囊型內(nèi)窺鏡，包括用于在活體內(nèi)部提供照明的光源；用于捕獲體內(nèi)圖像的攝像單元；用于在體內(nèi)噴射物質(zhì)的噴射單元；以及用于將圖像信號發(fā)送到體外并且從體外接收用于控制噴射單元的信號的通信單元；其中攝像單元包括具有視場的物鏡光學系統(tǒng)；噴射單元包括位于膠囊型內(nèi)窺鏡外表面內(nèi)的容器，以及位于所述外表面外側(cè)的噴嘴；并且噴嘴的至少一部分位于物鏡光學系統(tǒng)的視場內(nèi)。
113.一種膠囊型內(nèi)窺鏡，包括用于在活體內(nèi)部提供照明的光源；用于捕獲體內(nèi)圖像的攝像單元；用于在體內(nèi)噴射物質(zhì)的噴射單元；以及用于將圖像信號發(fā)送到體外并且從體外接收用于控制噴射單元的信號的通信單元；其中攝像單元包括具有光軸和視場的物鏡光學系統(tǒng)；噴射單元包括位于膠囊型內(nèi)窺鏡外表面內(nèi)的容器，以及位于所述外表面外側(cè)的噴嘴；以及噴嘴的朝向使得滿足以下條件15°≤β≤75°其中β是物鏡光學系統(tǒng)的光軸與噴嘴的噴射口的中心線之間的角度。
114.一種膠囊型內(nèi)窺鏡，包括用于在活體內(nèi)提供照明的光源；用于捕獲體內(nèi)圖像的攝像單元；用于使用噴嘴在體內(nèi)噴射物質(zhì)的噴射單元；用于將圖像信號發(fā)送到體外并且從體外接收用于控制噴射單元的信號的通信單元；以及用于將光源、攝像單元和通信單元密封在膠囊型內(nèi)窺鏡的外表面內(nèi)的透明蓋；其中攝像單元包括具有視場的物鏡光學系統(tǒng)；噴射單元包括位于外表面內(nèi)側(cè)的容器；并且在使噴嘴位于物鏡光學系統(tǒng)的視場外部的位置處，噴嘴通過透明蓋與容器流體連通。
115.一種膠囊型內(nèi)窺鏡，包括用于在活體內(nèi)部提供照明的光源；用于捕獲體內(nèi)圖像的攝像單元；用于將物質(zhì)插入到身體組織或收集組織樣本的穿刺針單元；用于將圖像信號發(fā)送到體外并且從體外接收用于控制穿刺針單元的信號的通信單元；以及將光源、攝像單元和通信單元密封在膠囊型內(nèi)窺鏡外表面內(nèi)的透明蓋；其中攝像單元包括具有視場的物鏡光學系統(tǒng)；穿刺針單元包括穿刺針突出口、穿刺針保持空間以及用于將穿刺針推出穿刺針突出口的機構；并且穿刺針突出口在物鏡光學系統(tǒng)的視場外部的位置處穿過透明蓋。
116.根據(jù)權利要求110所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴射單元可拆卸地接合到膠囊。
117.根據(jù)權利要求111所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中穿刺針單元可拆卸地接合到膠囊。
118.根據(jù)權利要求112所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴射單元可拆卸地接合到膠囊。
119.根據(jù)權利要求113所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴射單元可拆卸地接合到膠囊。
120.根據(jù)權利要求114所述的膠囊型內(nèi)窺鏡，其中噴射單元可拆卸地接合到膠囊。
全文摘要
一種膠囊型內(nèi)窺鏡，包括膠囊、物鏡光學系統(tǒng)、攝像元件、具有發(fā)光面的至少一個照明光源，以及透明蓋。在根據(jù)本發(fā)明的膠囊型內(nèi)窺鏡的若干實施例中，透明蓋的內(nèi)表面在物鏡光學系統(tǒng)的視場內(nèi)是球形的，從而具有一個曲率中心，該曲率中心偏移物鏡光學系統(tǒng)的光軸，同時滿足指定的條件以避免物鏡光學系統(tǒng)中的雜光，該雜光是當來自一個(或多個)照明光源的光進入物鏡光學系統(tǒng)的入射光瞳時引起的。在另一實施例中，透明蓋的內(nèi)表面具有橢圓體形狀。還公開了一種使用膠囊型內(nèi)窺鏡的觀察方法。
文檔編號G02B23/24GK1732840SQ20051008859
公開日2006年2月15日 申請日期2005年8月4日 優(yōu)先權日2004年8月4日
發(fā)明者折原達也 申請人:奧林巴斯株式會社