[发明专利]用于胶囊内窥镜的图像拾取光学系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用在胶囊内窥镜中的图像拾取光学系统，胶囊内窥镜被以病人吞咽它的方式使用。

背景技术

近来，在医疗领域中，已经借助具有在其前端处设置有成像装置的长的插入部的插入式内窥镜和其中成像装置容纳在胶囊中的胶囊内窥镜进行诊断。胶囊内窥镜被形成为具有能够由受检查对象吞咽的尺寸。因此，胶囊内窥镜的优点在于，其可以不仅消除病人在吞咽插入式内窥镜的插入部时的负担，而且消除在将插入式内窥镜的插入部保持插入病人体腔内多个小时时病人的负担。

胶囊内窥镜在其前端外设置有：圆顶形的透明盖，以便在被吞咽进入体腔后容易沿着管状通道前进；和连接到透明盖的圆筒形胶囊主体。图像拾取光学系统的光轴通常被设计为穿过透明盖的中心。因此，图像拾取光学系统不仅接收光轴附近的光通量，也接收以大入射角通过透明盖的周边部分入射到其上的光通量。此外，物体距离趋向于在光轴上较长，并且在成像中的视角变宽时趋向于较短。因此，在其中平面物体的图像形成在垂直于光轴的平面图像拾取表面上的普通图像拾取光学系统中，可以获得优选的图像形成的范围是极其有限的。

在如上所述的情况下，具有宽视角的图像拾取光学系统如在专利文献1中披露而已知。但是，如果物体的周边部分在光学设计中制造为焦点对准或是清晰的，则物体的中央部分落入焦点没对准或焦距失调的景深之外。相反地，如果物体的中央部分过分地清晰，物体的周边部分落入焦点没对准的景深之外。作为这种问题的对策，根据在专利文献2和3中披露的图像拾取光学系统，使图像表面与在最大视角处在屏幕的中心中的图像拾取表面附近一致，以使不仅包括其中央部分还包括其周边部分的整个物体落在该景深内。

现有技术文件

专利文献

专利文献1：JP 2006-61438 A

专利文献2：JP 4128504 B

专利文献3：JP 4128505 B

发明内容

要解决的技术问题

不仅来自光轴以及其周边的光通量，而且以大入射角通过透明盖的周边部分入射在光轴上的光通量，都包括用于胶囊内窥镜诊断的很多有用的信息，并因此图像拾取光学系统需要具有宽视角。关于这一点，根据专利文件2和3中披露的图像拾取光学系统，虽然优化了视角与胶囊内窥镜需要的物体距离之间的关系，但视角最多是113.6°。113.6°的视角是不足够的水平。此外，在上述专利文件中，虽然采用前孔径光阑的光学系统在将物体侧的透镜的外径限制为较小方面具有优势，但其具有如下的缺点。在采用前孔径光阑的光学系统中，孔径光阑的厚度导致光束晕影，或者就在孔径光阑背后的透镜表面的曲率半径大，从而当视角变得较宽时导致光量的大量损失。

为了将具有朝向图像拾取光学系统的凹面的物体表面聚集在垂直于光轴的平面图像拾取表面上，在光学系统中产生负的像负的像场弯曲弯曲就足够。此外，为了控制如上所述像场弯曲，由第三处于正值的像差系数增加珀兹伐和(Petzval sum)就足够。为了在光学系统中产生负的像场弯曲，在光学系统中通常将低折射率材料用于正透镜或会聚透镜，并将高折射率材料用于负透镜或发散透镜。但是，在考虑到为了实现低成本目的而将塑料透镜用于基本上将仅使用一次的胶囊内窥镜的图像拾取光学系统时，变得难以获得高折射率材料，并且珀兹伐和的调节变得困难。注意到，也有可能通过增加透镜的数量给予珀兹伐和的调节的灵活性，但是，在这种情况中，光学系统的总长度变长，并且胶囊不可避免地变长且变大。因此，难以将上述措施用于被病人吞咽它的方式使用的胶囊内窥镜。

技术方案

鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种在胶囊内窥镜中使用的图像拾取光学系统，其能够加宽视角并且使图像表面在全视角范围内与垂直于光轴的图像拾取表面附近一致或重合，以使弯曲以朝向图像拾取光学系统凹入的几乎整个物体表面在景深内。