カプセル内視鏡システム
【課題】カプセル内視鏡内には光検知装置や光量記録装置や比較器等を組み込むことなく撮像装置において適正な露光値を得ることができるカプセル内視鏡システムを提供する。【解決手段】カプセル内視鏡１のイメージセンサ２１３が出力した画像信号は、送信アンテナ２３ｂから送信され、体外ユニット３０の受信アンテナ３３ａによって受信される。体外ユニット３０の信号処理回路３０３は、受信された画像信号から輝度信号を抽出し、光量制御信号生成回路３０５は、抽出した輝度信号と目標値とを比較して、前者を後者に近づけるためのパラーメータを内容とする光量制御信号を生成する。この光量制御信号は、送信アンテナ３３ｂから送信され、カプセル内視鏡１の受信アンテナ２３ａによって受信される。カプセル内視鏡１のコントローラは、この光量制御信号に応じて、ドライバ２１６に対して、発光ダイオード２１１に供給する電流値を変化させる指示を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検者の体腔内に導入されたカプセル内視鏡が体腔内を撮影することによって得た画像信号を被検者の外部に設置された体外ユニットへ無線送信するカプセル内視鏡システムに、関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のとおり、被検者の消化管内部を観察するためのシステムとして、電子内視鏡システムがある。この電子内視鏡システムは、被検体の撮像を行う撮像装置がその先端に組み込まれている可撓管状の挿入部を有する電子内視鏡と、この電子内視鏡から出力される画像信号のプロセシングを行うためのプロセッサ装置と、プロセッサ装置によってプロセシングを施された画像信号に基づく画像を表示するモニタとを、備えている。このような電子内視鏡システムを用いて実際に被検者の消化管を観察する際には、電子内視鏡の挿入部を経口的に被検者の体腔（消化管）内に導入しなくてはならないが、被検者にとって、挿入部を構成する管が咽喉に差し込まれた状態は、多大なる苦痛を伴うものであって、耐え難いものであった。
【０００３】
そこで、近年、電子内視鏡の挿入部を咽喉部に差し込まれることに因る被検者の苦痛を無くすために、被検者が嚥下することにより被検者の体腔内（消化管内）に導入されるカプセル内視鏡と、被検者の体外に配置される体外ユニットとからなるカプセル内視鏡システムが、開発されている。
【０００４】
このカプセル内視鏡は、撮影に際して体腔内を照明するために、照明装置（発光ダイオード）を備えている。
【０００５】
ところで、カプセル内視鏡に限らず、体腔内を撮影する内視鏡では、そのサイズ上の制約に因り、機械式のシャッタや絞りが撮像装置に組み込まれていない。そのため、適正な露光値を得るには、照明装置における照明光量を調整する手法がとられる。
【特許文献１】特表２００４−５３５８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
カプセル内視鏡内で自律的に露光調整（照明光調整）をする手法の一つとして、上記先行文献のように、カプセル内視鏡内に体壁から反射した光の量や強さを検出する光検知装置を組み込み、それから得られた光量を記録し、その値をある閾値と比較し、その値を越えるとカプセル内視鏡内の照明装置の光量制御を行うという手法がある。
【０００７】
しかし、体腔内に導入するという使用方法故に小型軽量であることが重視されるカプセル内視鏡にとっては、これらの処理に必要とされる光検知装置や光量記録装置や比較器等を組み込むことによりカプセルサイズが大きくなる、もしくは実装が複雑になる等のデメリットがある。また、感染症対策として使い捨てのカプセル内視鏡に適用する際には、カプセル内視鏡内の構成・処理をできるだけ簡単にしてコストを下げる必要があり、この場合には上記処理をカプセル内視鏡内にて行うことが最適な手法であるとは言い難い。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、カプセル内視鏡内には、上記処理に必要な光検知装置や光量記録装置や比較器等を組み込む必要がなく、ただ、その照明装置の駆動回路をカプセル内視鏡の外部から制御するだけで、撮像装置において適正な露光値を得ることができるカプセル内視鏡システムを、提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために案出された本発明のカプセル内視鏡システムは、被検者の体腔内に導入されたカプセル内視鏡が当該体腔内を撮像することによって得た画像信号を被検者の体外に設置された体外ユニットへ無線送信するカプセル内視鏡システムであって、前記カプセル内視鏡は、発光素子と、この発光素子に対して駆動電流を供給する駆動回路と、対物光学系と、この対物光学系によって形成された像を撮像することによって画像信号を出力する撮像素子と、この画像信号を無線送信する送信装置と、制御信号を受信する受信装置と、この受信装置によって受信された光量制御のための制御信号に応じて、前記駆動回路による前記発光素子に対する駆動電流の供給量を制御する制御回路とを備え、前記体外ユニットは、前記画像信号を受信する受信装置と、この受信装置によって受信された画像信号が示す輝度値と所定の目標値との差分に対応したパラメータを内容とする光量制御のための制御信号を生成する光量制御のための制御信号生成回路と、この光量制御のための制御信号を無線送信する送信装置とを備えることを、特徴とする。
【００１０】
このように構成されると、カプセル内視鏡の対物光学系によって形成された像を撮像素子が撮像することによって得られた画像信号は、送信装置によって無線送信される。この画像信号を受信装置によって受信した体外ユニットでは、光量制御のための制御信号生成回路が、この画像信号が示す輝度値を抽出し、この輝度値と所定の目標値との差分に基づいて、前者を後者に近づけるためのパラメータを内容とする光量制御のための制御信号を生成し、送信装置がこの光量制御のための制御信号を無線送信する。この光量制御のための制御信号を受信装置によって受信したカプセル内視鏡では、制御回路が、この光量制御のための制御信号に応じて、駆動回路による発光素子に対する駆動電流の供給量を制御する。そのため、カプセル内視鏡には、光検知装置や光量記録装置や比較器等は必要がないので、カプセル内視鏡全体のサイズや重量を小さくすることができると共に、カプセル内の構成・処理を簡単にすることができる。
【００１１】
一般的に、ビデオカメラ等においてCCDやCMOS等のイメージセンサーから得られた画像（画素）信号は、マトリックス回路等の複数段の画像処理回路を経て輝度信号と色差信号を抽出した後、NTSC等のビデオ信号に変換される。そこで、本発明において、体外ユニットにてビデオ信号を構築する過程で抽出された輝度信号に基づいて輝度値を取得しても良い。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によるカプセル内視鏡システムによると、カプセル内視鏡内には、光検知装置や光量記録装置や比較器等を組み込む必要がない。にも拘わらず、その照明装置の駆動回路をカプセル内視鏡の外部に配置された体外ユニットから制御することによって、撮像装置における適正な露光値を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
【実施形態１】
【００１４】
本発明の第１の実施形態であるカプセル内視鏡システムは、経口的に被検者の体腔内に導入されて体腔内を撮像するとともに、体腔内を撮像することによって得た画像信号を無線送信するカプセル内視鏡１（図１参照）と、このカプセル内視鏡１から送信された画像信号を受信するとともに、このカプセル内視鏡１に対して各種制御信号を送出するために被検者の体外に設置された体外ユニット２（図２参照）とから、構成されている。
【００１５】
図１は、このカプセル内視鏡１の内部構成を表すためにその中心軸に沿った縦断面を示す断面図である。なお、以下の説明を簡単にするために、図１の左側を「前側」とし、図１の右側を「後側」と定義する。
【００１６】
図１に示されるように、このカプセル内視鏡１は、各回路部品を収納する筒状のフレーム２０と、このフレーム２０内に収納される撮像ユニット２１と、バッテリーケース２２と、これら各部品をその内部に収納して液密に保護するためのカプセル１０とからなる。
【００１７】
カプセル１０は、後端部が半球状に窄まった円筒状の胴部１０１と、胴部１０１の前端に液密に嵌め込まれた半球状の透明カバー１０２とからなる。従って、カプセル１０は、全体として所謂カプセル型の形状を呈している。なお、透明カバー１０２は、撮像ユニット２１の対物光学系２１２から被写体までの距離を適度に保つドームポートとしての役割を有する。
【００１８】
バッテリーケース２２は、フレーム２０よりも僅かにその径が小さい有底円筒形状を有する絶縁体である。バッテリーケース２２は、その内側の空間にバッテリー２２０を収納し、その開口端を撮像用基板２１０に向けて、フレーム２０の内部に挿入されている。この状態では、フレーム２０の内周面にバッテリーケース２２の外周面が接する。また、このバッテリーケース２２の後端面には、受信アンテナ２３ａ（受信装置）及び送信アンテナ２３ｂ（送信装置）と、電源スイッチ回路２４とが、実装されている。
【００１９】
さらに、このバッテリーケース２２内部の底面には、バッテリー２２０の陰極と接触するバネ状の電極である陰極接触部２２２が、実装されている。この陰極接触部２２２は、電源スイッチ回路２４を介して、後述する各回路部品のグランド電極に導通している。これら各回路部品の電源電極は、夫々、各回路パターンを通じて、夫々、撮像用基板２１０上の回路パターン（並びに、フレーム２０上の回路パターン及びバッテリーケース２２上の回路パターン）を通じて、バッテリー２２０の陽極に導通している。
【００２０】
フレーム２０は、円筒形の回路板であり、その内部において撮像ユニット２１及びバッテリーケース２２を保持する。また、このフレーム２０の内周面には、バッテリーケース２２に形成された配線と後述する撮像用基板２１０上の配線とを中継するための回路パターンが、プリントされている。
【００２１】
撮像ユニット２１は、体腔内の像を撮像するユニットであり、対物光学系２１２，鏡筒２０２，撮像用基板２１０，及び、この撮像用基板２１０に実装された発光ダイオード２１１，イメージセンサ２１３，ＬＥＤドライバ２１４，変復調回路２１６，コントローラ２１５等の回路部品から、構成されている。
【００２２】
鏡筒２０２は対物光学系２１２及び発光ダイオード２１１をフレーム２０内に保持するための枠であり、フレーム２０よりも僅かにその半径が小さい円柱形状を有している。この鏡筒２０２は、その前端面がフレーム２０の前縁から若干凹むように、フレーム２０内に固定されている。この鏡筒２０２には、その中心軸に沿って対物レンズ用保持孔２０２ａが貫通しており、この対物レンズ用保持孔２０２ａを挟んで点対称な二箇所に夫々発光ダイオード用固定穴２０２ｂが穿たれている。鏡筒２０２上の対物レンズ用保持孔２０２ａには対物光学系２１２を構成する複数のレンズが、また、各発光ダイオード用固定穴２０２ｂには、夫々発光ダイオード２１１が、嵌め込まれる。
【００２３】
発光素子としての各発光ダイオード２１１としては、白色光を発光する高輝度タイプの発光ダイオードが用いられている。そして、各発光ダイオード２１１は、鏡筒２０２の発光ダイオード用固定穴２０２ｂ内を引き通されたリード線２１１１を通じて撮像用基板２１０に接続されており、このリード線２１１１を通じて撮像用基板２１０から供給された駆動電流によって発光する。
【００２４】
対物光学系２１２は、体腔内の像を結ぶための光学系であって、その光軸が透明カバー１０２の中心軸と同軸となるように、鏡筒２０２の対物レンズ用保持孔２０２ａ内に固定されている。
【００２５】
撮像素子としてのイメージセンサ２１３は、対物光学系２１２によってその撮像面上に結ばれた像をＲＧＢの各原色毎に光電変換するＣＣＤ等の撮像素子であり、対物光学系２１２によって形成された体腔内の像を画像信号に変換する。
【００２６】
撮像用基板２１０は、フレーム２０よりも僅かにその径が小さく扁平な円柱形状を有し、鏡筒２０２の後端面に同軸に接着されている。従って、フレーム２０の内部に撮像ユニット２１が保持された状態では、フレーム２０の内周面に、この撮像用基板２１０の外周面が接する。撮像用基板２１０における鏡筒２０２に接着された面の中央にはイメージセンサ２１３が実装されており、鏡筒２０２の各発光ダイオード用固定穴２０２ｂと重なる位置には、夫々、発光ダイオード２１１に繋がるリード線２１１１が接続されている。この撮像用基板２１０上には、これら発光ダイオード２１１及びイメージセンサ２１３，ＬＥＤドライバ２１４，変復調回路２１６，コントローラ２１５等の各種回路部品が実装されている。
【００２７】
各ＬＥＤドライバ２１４（以下、本明細書中では「ドライバ２１４」と記載する）は、バッテリー２２０からの電源に基づいて各発光ダイオード２１１に駆動電流を供給する回路であり、その駆動電流の電流値又は電圧値若しくは、パルスワイズモジュレーションにおける単位時間中の駆動電流供給時間を変化させることによって、各発光ダイオード２１１に単位時間中に供給する電力量を増減する。
【００２８】
コントローラ２１５は、このカプセル内視鏡１全体を制御する回路であり、特に、体外ユニット２から受信した光量制御のための制御信号に基づいて、各ドライバ２１４に対して単位時間中に供給する電力量を変化させる制御を行う。なお、これらカプセル内視鏡１の電源は、バッテリー２２０の代わりに、電磁波を通じて外部から供給されても良い。
【００２９】
図３は、カプセル内視鏡１の内部回路を示すブロック図である。この図３に示されるように、変復調回路２１６は、受信アンテナ２３ａに接続された受信ブロック２１６ａと、送信アンテナ２３ｂに接続された送信ブロック２１６ｂとから、構成されている。また、受信ブロック２１６ａには、受信アンプ２１６ａ１と復調回路２１６ａ２とが設けられており、送信ブロック２１６ｂには、変調回路２１６ｂ１と送信アンプ２１６ｂ２とが設けられている。
【００３０】
図３において、受信アンテナ２３ａによって受信された信号（後述する光量制御のための制御信号等の各種制御信号を搬送波上に変調した信号）は、受信ブロック２１６ａ中の受信アンプ２１６ａ１に入力される。この受信アンプ２１６ａ１は、入力信号を増幅して、同じく受信ブロック２１６ａ中の復調回路２１６ａ２に入力する。この復調回路２１６ａ２は、搬送波上に変調されている各種制御信号を復調し、復調した各種制御信号を制御回路としてのコントローラ２１５に入力する。
【００３１】
このコントローラ２１５は、入力した制御信号に応じた各種制御を実行する。その制御のうちの一つが、後述した光量制御のための制御信号に基づいた照明光量制御である。即ち、この光量制御のための制御信号の内容は、各発光ダイオード２１１の発光光量を単位量だけ増加又は減少させることを内容とするパラメータ，若しくは、各発光ダイオード２１１の発光光量を直接指定するパラメータである。そして、コントローラ２１５は、光量制御のための制御信号の内容が前者のパラメータである場合には、ドライバ２１４に対して、各発光ダイオード２１１に対して単位時間中に供給する電力量を上記光量制御のための制御信号の内容に応じて単位量だけ増加又は減少させる指示を行う。また、コントローラ２１５は、光量制御のための制御信号が後者のパラメータである場合には、ドライバ２１４に対して、各発光ダイオード２１１対して単位時間中に供給する電力量を上記光量制御のための制御信号の内容に対応した値に変化させる指示を行う。
【００３２】
駆動回路としてのドライバ２１４は、コントローラ２１５からの指示に応じた電流値の駆動電流を、発光ダイオード２１１に供給する。このとき、ドライバ２１４は、コントローラ２１５からの指示が単位量だけ駆動電流を増加又は減少させる旨であれば、それまでに発光ダイオード２１１に対して供給していた駆動電流を単位量だけ増加又は減少させる。また、ドライバ２１４は、コントローラ２１５からの指示が駆動電流の電流値を具体的値に変化させる旨であれば、発光ダイオード２１１に対して供給する駆動電流の電流値を指示された値に変化させる。
【００３３】
このようにして供給された駆動電流によって発光ダイオード２１１が発光した照明光によって照らされた被検物からの反射光が対物光学系２１２によって形成した当該被検物の像は、イメージセンサ２１３によって撮像され、画像信号に変換される。この画像信号は、送信ブロック２１６ｂの変調回路２１６ｂ１に入力される。この変調回路２１６ｂ１は、受信した映像信号を、所定の搬送波によって変調する。このようにして変調された信号は、送信アンプ２１６ｂ２によって増幅された後に、送信アンテナ２３ｂを通じて送信される。
【００３４】
図２（Ａ）及び（Ｂ）は、夫々、体外ユニット２の正面図及び背面図である。これらの図に示されたように、体外ユニット２は、被検者がその上半身に着込むベストの形態を有している。そして、その表面における腹部及びその周辺に重なる位置には、多数個の小型の受信アンテナ３３ａが分散して取り付けられている。また、その表面における胸部に重なる位置には、受信モジュール３０，メモリ３１及びバッテリー３２が取り付けられている。他方、その背面には、一個の送信アンテナ３３ｂが取り付けられている。この送信アンテナ３３ｂとしては、カプセル内視鏡１が消化管のどこに在っても信号を受信できるように、指向性の広いものが用いられる。一方、受信アンテナ３３ａとしては、カプセル内視鏡１からの信号の受信状況に応じてその位置が算出できるように、信号を受信できる範囲が狭いものが、腹部全体と重なる範囲に、多数分散配置されている。
【００３５】
図４は、受信モジュール３０の内部構成を示すブロック図である。この図４に示されるように、この受信モジュール３０は、各受信アンテナ３３ａに接続された受信アンプ３０１，この受信アンプ３０１に接続された復調回路３０２，この復調回路３０２に接続された信号処理回路３０３，この信号処理回路３０３に夫々接続された情報圧縮回路３０４及び光量制御信号生成回路３０５，この光量制御信号生成回路３０５に接続された変調回路３０６，及び、この変調回路３０６に接続された送信アンプ３０７から、構成されている。
【００３６】
何れかの受信アンテナ３３ａによって受信された信号（画像信号を搬送波上に変調した信号）は、受信アンプ３０１によって増幅されて、復調回路３０２に入力される。この復調回路３０２は、搬送波上に変調されている画像信号を復調し、復調した画像信号（即ち、ＲＧＢの各原色毎の輝度分布を示す信号）を信号処理回路３０３に入力する。
【００３７】
この信号処理回路３０３は、入力した画像信号を構成するＲＧＢ各色毎の画像信号に対してＲＧＢ−ＹＣＣマトリックス演算を実行することによって、画像信号を、輝度信号と色差信号とに分離する。そして、分離された輝度信号及び色差信号に基づいてビデオ信号を生成して情報圧縮回路３０４に入力するとともに、輝度信号のみを光量制御信号生成回路３０５に入力する。
【００３８】
情報圧縮回路３０４は、入力されたビデオ信号に対してＭＰＥＧ等の圧縮処理を施すことによって圧縮して、メモリ３１に格納する。
【００３９】
一方、光量制御信号生成回路３０５は、信号処理回路３０３から入力した輝度信号に基づいて、映像信号の各フレーム全体における輝度の平均値，若しくは、予めフレーム中のある一部分を特定範囲として設定し、各フレームのその特定範囲部分における輝度の平均値を算出する。そして、光量制御信号生成回路３０５は、このようにして算出した輝度平均値を、適正な露出が得られるものとして予め設定しておいた目標値と比較し、後者に対する前者の差分（差分＝画像信号が示す輝度−所定の目標値）を算出する。そして、光量制御信号生成回路３０５は、この差分だけ平均輝度値を上昇又は下降させるために必要な発光光量を計算して、この発光光量に相当するパラメータ（差分に対応したパラメータ，画像信号が示す輝度値と所定の目標値との差分を打ち消すに必要な発光光量に相当するパラメータ）を、光量制御信号として変調回路３０６に入力する。若しくは、光量制御信号生成回路３０５は、算出した差分が正の値であれば発光光量を単位量だけ減少させる旨のパラメータ（差分に対応したパラメータ，所定の目標値に対する画像信号が示す輝度値の差分が正であることを示すパラメータ）を、算出した差分が負の値であれば発光光量を単位量だけ増加させる旨のパラメータ（差分に対応したパラメータ，所定の目標値に対する画像信号が示す輝度値の差分が負であることを示すパラメータ）を、光量制御のための制御信号として変調回路３０６に入力する。
【００４０】
変調回路３０６は、光量制御信号生成回路３０５によって入力された光量制御のための制御信号を、所定の搬送波によって変調する。このようにして変調された信号は、送信アンプ３０７によって増幅された後に、送信アンテナ３３ｂを通じて送信される。
【００４１】
以上のように構成された本実施形態のカプセル内視鏡システムを用いて被検者の消化管内を撮影する際における各部の動作は、以下の通りとなる。まず、電源スイッチ回路２４を起動することによって各回路に電源が投入されたカプセル内視鏡１を、体外ユニット２を装着した被検者が嚥下して、胃の中に導入する。このとき、コントローラ２１５は、電源が投入された時点では、ドライバ２１４に対して、所定の初期値にて駆動電流を発光ダイオード２１１に供給する指示を行う。この指示に応じてドライバ２１４は、初期値の駆動電流を発光ダイオード２１１に供給することによって、この発光ダイオード２１１が発光する。このように発光ダイオード２１１から発光された照明光によって照明された体腔内をイメージセンサ２１３が撮像して、撮像によって得られた画像信号を送信ブロック２１６ｂに入力する。すると、画像信号は、変調回路２１６ｂ１によって変調され、送信アンプ２１６ｂ２によって増幅されて、送信アンテナ２３ｂから送信される。
【００４２】
カプセル内視鏡１が、体外ユニット２の何れかの受信アンテナ３３ａの受信エリア（即ち、胃の内部）に入ると、この画像信号は、その受信アンテナ３３ａによって受信されて、受信アンプ３０１によって増幅され、復調回路３０２によって復調され、信号処理回路３０３によってビデオ信号に変換され、情報圧縮回路３０４によって圧縮され、メモリ３１に格納される。同時に、信号処理回路３０３によって、この画像信号から輝度信号のみが抽出されて、光量制御信号生成回路３０５に入力される。この光量制御信号生成回路３０５は、画像信号を構成する各フレームについてそのフレーム全体の輝度平均値又は予めフレーム中のある一部分を特定範囲として設定し、各フレームのその特定範囲部分の輝度平均値を算出して、上述した内容の光量制御のための制御信号を生成する。この光量制御のための制御信号は、変調回路３０６によって変調され、送信アンプ３０７によって増幅されて、送信アンテナ３３ｂから送信される。この送信アンテナ３３ｂからの信号を受信できるエリアは、各受信アンテナ３３ａの受信エリアを含んでいるので、何れかの受信アンテナ３３ａの受信エリア内に存在するカプセル内視鏡１の受信アンテナ２３ａによって光量制御のための制御信号が受信される。
【００４３】
この光量制御のための制御信号は、受信アンプ２１６ａ１によって増幅され、復調回路２１６ａ２によって復調され、コントローラ２１５に入力される。コントローラ２１５は、この光量制御のための制御信号に基づいて、上述したようにして、ドライバ２１４に対して発光ダイオード２１１に供給している駆動電流を増加又は減少させる指示（又は、発光ダイオード２１１に対して単位時間中の駆動電流を供給する期間の長さを増加又は減少させる指示）を行う。
【００４４】
以上のようなカプセル内視鏡１と体外ユニット２との間における無線通信を経由したフィードバック制御を繰り返すことにより、光量制御信号生成回路３０５において算出される平均輝度値は、目標値とほぼ一致するようになる。即ち、イメージセンサ２１３において適正露光が得られるように、発光ダイオード２１１からの照明光の発光量が自動調整される。
【００４５】
その後、カプセル内視鏡１が撮影する対象が反射率の低い部位となったり、反射率の高い部位となったとしても、上述したフィードバック制御によって、イメージセンサ２１３は常に適正露光を得ることができる。
【００４６】
以上のような撮像を継続することによって、メモリ３１内には、撮像によって得られたビデオ信号が蓄積される。そして、カプセル内視鏡１が目的とする部位を通過した後、若しくは、カプセル内視鏡１が動作を停止した後に、メモリ３１からビデオ信号を読み出して、このビデオ信号に基づく動画をモニタ上に表示させることによって、医師が、診断を行うことができる。
【００４７】
以上に説明した本実施形態によると、被検者の体腔内（消化管内）に導入されるカプセル内視鏡１の内部には、適正露光が得るための発光ダイオードの発光量を自律的に計算するための光検知装置や光量記録装置や比較器等が不要となるので、カプセル内視鏡１全体のサイズ及び重量を小さくすることができる。
【実施形態２】
【００４８】
本発明の第２の実施形態によるカプセル内視鏡システムは、上述した第１実施形態のものと比較して、受信モジュール３０の光量制御信号生成回路３０５が光量制御のための制御信号を生成するプロセスが異なる。即ち、上述した第１実施形態では、光量制御信号生成回路３０５が信号処理回路３０３から受け取った平均輝度値と比較する参照値は幅を持たない一つの値であったが、下限値と上限値との間に所定の幅を持った値であっても良いとするのが、本第２実施形態である。
【００４９】
以下、本第２実施形態による受信モジュール３０内での制御の流れを、図５のフローチャートを参照して説明する。
【００５０】
図４に示すように、受信アンテナ３３ａ，受信アンプ３０１及び復調回路３０２を通じて、新規の画像信号のフレームを受信すると（Ｓ１）、信号処理回路３０３は、上述した第１実施形態の場合と同様に当該フレームから輝度信号を抽出して、光量制御信号生成回路３０５に入力する（Ｓ２）。
【００５１】
光量制御信号生成回路３０５は、信号処理回路３０３から入力した輝度信号に基づいて、映像信号の各フレーム全体における輝度の平均値，若しくは、予めフレーム中のある一部分を特定範囲として設定し、各フレームのその特定範囲部分における輝度の平均値を算出する。そして、光量制御信号生成回路３０５は、このようにして算出した輝度平均値を、先ず、目標値の下限値と比較する（Ｓ３）。そして、輝度平均値が下限値を下回っている場合には、発光光量を単位量だけ増加させる旨のパラメータ（若しくは、差分に対応したパラメータ，所定の目標値に対する画像信号が示す輝度値の差分が負であることを示すパラメータ）を生成し（Ｓ４）、生成したパラメータを、光量制御のための制御信号として変調回路３０６に入力する（Ｓ７）。
【００５２】
一方、輝度平均値が下限値以上である場合には、光量制御信号生成回路３０５は、次に、輝度平均値を、目標値の上限値と比較する（Ｓ５）。そして、輝度平均値が上限値を上回っている場合には、発光光量を単位量だけ減少させる旨のパラメータ（若しくは、差分に対応したパラメータ，所定の目標値に対する画像信号が示す輝度値の差分が正であることを示すパラメータ）を生成し（Ｓ６）、生成したパラメータを、光量制御のための制御信号として変調回路３０６に入力する（Ｓ７）。
【００５３】
他方、輝度平均値が上限値以下である場合には、照明光量が適正であるため、光量制御信号生成回路３０５は、何等、光量制御のための制御信号を生成しない。
【００５４】
本第２実施形態におけるその他の構成及び作用は、上述した第１実施形態のものと同じであるので、その説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態であるカプセル内視鏡の縦断面図
【図２】体外ユニットの正面図（Ａ）及び背面図（Ｂ）
【図３】カプセル内視鏡の内部回路を示すブロック図
【図４】体外ユニットの内部回路を示すブロック図
【図５】本発明の第２実施形態における対外ユニットの動作を示すフローチャート
【符号の説明】
【００５６】
１ カプセル内視鏡
２ 体外ユニット
２３ａ 受信アンテナ
２３ｂ 送信アンテナ
３０ 受信モジュール
３３ａ 受信アンテナ
３３ｂ 送信アンテナ
２１１ 発光ダイオード
２１３ イメージセンサ
２１４ ＬＥＤドライバ
２１５ コントローラ
２１６ 変復調回路
２１６ａ 受信ブロック
２１６ｂ 送信ブロック
３０２ 復調回路
３０３ 信号処理回路
３０５ 光量制御信号生成回路
３０６ 変調回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検者の体腔内に導入されたカプセル内視鏡が体腔内を撮影することによって得た画像信号を被検者の外部に設置された体外ユニットへ無線送信するカプセル内視鏡システムに、関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のとおり、被検者の消化管内部を観察するためのシステムとして、電子内視鏡システムがある。この電子内視鏡システムは、被検体の撮像を行う撮像装置がその先端に組み込まれている可撓管状の挿入部を有する電子内視鏡と、この電子内視鏡から出力される画像信号のプロセシングを行うためのプロセッサ装置と、プロセッサ装置によってプロセシングを施された画像信号に基づく画像を表示するモニタとを、備えている。このような電子内視鏡システムを用いて実際に被検者の消化管を観察する際には、電子内視鏡の挿入部を経口的に被検者の体腔（消化管）内に導入しなくてはならないが、被検者にとって、挿入部を構成する管が咽喉に差し込まれた状態は、多大なる苦痛を伴うものであって、耐え難いものであった。
【０００３】
そこで、近年、電子内視鏡の挿入部を咽喉部に差し込まれることに因る被検者の苦痛を無くすために、被検者が嚥下することにより被検者の体腔内（消化管内）に導入されるカプセル内視鏡と、被検者の体外に配置される体外ユニットとからなるカプセル内視鏡システムが、開発されている。
【０００４】
このカプセル内視鏡は、撮影に際して体腔内を照明するために、照明装置（発光ダイオード）を備えている。
【０００５】
ところで、カプセル内視鏡に限らず、体腔内を撮影する内視鏡では、そのサイズ上の制約に因り、機械式のシャッタや絞りが撮像装置に組み込まれていない。そのため、適正な露光値を得るには、照明装置における照明光量を調整する手法がとられる。
【特許文献１】特表２００４−５３５８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
カプセル内視鏡内で自律的に露光調整（照明光調整）をする手法の一つとして、上記先行文献のように、カプセル内視鏡内に体壁から反射した光の量や強さを検出する光検知装置を組み込み、それから得られた光量を記録し、その値をある閾値と比較し、その値を越えるとカプセル内視鏡内の照明装置の光量制御を行うという手法がある。
【０００７】
しかし、体腔内に導入するという使用方法故に小型軽量であることが重視されるカプセル内視鏡にとっては、これらの処理に必要とされる光検知装置や光量記録装置や比較器等を組み込むことによりカプセルサイズが大きくなる、もしくは実装が複雑になる等のデメリットがある。また、感染症対策として使い捨てのカプセル内視鏡に適用する際には、カプセル内視鏡内の構成・処理をできるだけ簡単にしてコストを下げる必要があり、この場合には上記処理をカプセル内視鏡内にて行うことが最適な手法であるとは言い難い。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、カプセル内視鏡内には、上記処理に必要な光検知装置や光量記録装置や比較器等を組み込む必要がなく、ただ、その照明装置の駆動回路をカプセル内視鏡の外部から制御するだけで、撮像装置において適正な露光値を得ることができるカプセル内視鏡システムを、提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために案出された本発明のカプセル内視鏡システムは、被検者の体腔内に導入されたカプセル内視鏡が当該体腔内を撮像することによって得た画像信号を被検者の体外に設置された体外ユニットへ無線送信するカプセル内視鏡システムであって、前記カプセル内視鏡は、発光素子と、この発光素子に対して駆動電流を供給する駆動回路と、対物光学系と、この対物光学系によって形成された像を撮像することによって画像信号を出力する撮像素子と、この画像信号を無線送信する送信装置と、制御信号を受信する受信装置と、この受信装置によって受信された光量制御のための制御信号に応じて、前記駆動回路による前記発光素子に対する駆動電流の供給量を制御する制御回路とを備え、前記体外ユニットは、前記画像信号を受信する受信装置と、この受信装置によって受信された画像信号が示す輝度値と所定の目標値との差分に対応したパラメータを内容とする光量制御のための制御信号を生成する光量制御のための制御信号生成回路と、この光量制御のための制御信号を無線送信する送信装置とを備えることを、特徴とする。
【００１０】
このように構成されると、カプセル内視鏡の対物光学系によって形成された像を撮像素子が撮像することによって得られた画像信号は、送信装置によって無線送信される。この画像信号を受信装置によって受信した体外ユニットでは、光量制御のための制御信号生成回路が、この画像信号が示す輝度値を抽出し、この輝度値と所定の目標値との差分に基づいて、前者を後者に近づけるためのパラメータを内容とする光量制御のための制御信号を生成し、送信装置がこの光量制御のための制御信号を無線送信する。この光量制御のための制御信号を受信装置によって受信したカプセル内視鏡では、制御回路が、この光量制御のための制御信号に応じて、駆動回路による発光素子に対する駆動電流の供給量を制御する。そのため、カプセル内視鏡には、光検知装置や光量記録装置や比較器等は必要がないので、カプセル内視鏡全体のサイズや重量を小さくすることができると共に、カプセル内の構成・処理を簡単にすることができる。
【００１１】
一般的に、ビデオカメラ等においてCCDやCMOS等のイメージセンサーから得られた画像（画素）信号は、マトリックス回路等の複数段の画像処理回路を経て輝度信号と色差信号を抽出した後、NTSC等のビデオ信号に変換される。そこで、本発明において、体外ユニットにてビデオ信号を構築する過程で抽出された輝度信号に基づいて輝度値を取得しても良い。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によるカプセル内視鏡システムによると、カプセル内視鏡内には、光検知装置や光量記録装置や比較器等を組み込む必要がない。にも拘わらず、その照明装置の駆動回路をカプセル内視鏡の外部に配置された体外ユニットから制御することによって、撮像装置における適正な露光値を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
【実施形態１】
【００１４】
本発明の第１の実施形態であるカプセル内視鏡システムは、経口的に被検者の体腔内に導入されて体腔内を撮像するとともに、体腔内を撮像することによって得た画像信号を無線送信するカプセル内視鏡１（図１参照）と、このカプセル内視鏡１から送信された画像信号を受信するとともに、このカプセル内視鏡１に対して各種制御信号を送出するために被検者の体外に設置された体外ユニット２（図２参照）とから、構成されている。
【００１５】
図１は、このカプセル内視鏡１の内部構成を表すためにその中心軸に沿った縦断面を示す断面図である。なお、以下の説明を簡単にするために、図１の左側を「前側」とし、図１の右側を「後側」と定義する。
【００１６】
図１に示されるように、このカプセル内視鏡１は、各回路部品を収納する筒状のフレーム２０と、このフレーム２０内に収納される撮像ユニット２１と、バッテリーケース２２と、これら各部品をその内部に収納して液密に保護するためのカプセル１０とからなる。
【００１７】
カプセル１０は、後端部が半球状に窄まった円筒状の胴部１０１と、胴部１０１の前端に液密に嵌め込まれた半球状の透明カバー１０２とからなる。従って、カプセル１０は、全体として所謂カプセル型の形状を呈している。なお、透明カバー１０２は、撮像ユニット２１の対物光学系２１２から被写体までの距離を適度に保つドームポートとしての役割を有する。
【００１８】
バッテリーケース２２は、フレーム２０よりも僅かにその径が小さい有底円筒形状を有する絶縁体である。バッテリーケース２２は、その内側の空間にバッテリー２２０を収納し、その開口端を撮像用基板２１０に向けて、フレーム２０の内部に挿入されている。この状態では、フレーム２０の内周面にバッテリーケース２２の外周面が接する。また、このバッテリーケース２２の後端面には、受信アンテナ２３ａ（受信装置）及び送信アンテナ２３ｂ（送信装置）と、電源スイッチ回路２４とが、実装されている。
【００１９】
さらに、このバッテリーケース２２内部の底面には、バッテリー２２０の陰極と接触するバネ状の電極である陰極接触部２２２が、実装されている。この陰極接触部２２２は、電源スイッチ回路２４を介して、後述する各回路部品のグランド電極に導通している。これら各回路部品の電源電極は、夫々、各回路パターンを通じて、夫々、撮像用基板２１０上の回路パターン（並びに、フレーム２０上の回路パターン及びバッテリーケース２２上の回路パターン）を通じて、バッテリー２２０の陽極に導通している。
【００２０】
フレーム２０は、円筒形の回路板であり、その内部において撮像ユニット２１及びバッテリーケース２２を保持する。また、このフレーム２０の内周面には、バッテリーケース２２に形成された配線と後述する撮像用基板２１０上の配線とを中継するための回路パターンが、プリントされている。
【００２１】
撮像ユニット２１は、体腔内の像を撮像するユニットであり、対物光学系２１２，鏡筒２０２，撮像用基板２１０，及び、この撮像用基板２１０に実装された発光ダイオード２１１，イメージセンサ２１３，ＬＥＤドライバ２１４，変復調回路２１６，コントローラ２１５等の回路部品から、構成されている。
【００２２】
鏡筒２０２は対物光学系２１２及び発光ダイオード２１１をフレーム２０内に保持するための枠であり、フレーム２０よりも僅かにその半径が小さい円柱形状を有している。この鏡筒２０２は、その前端面がフレーム２０の前縁から若干凹むように、フレーム２０内に固定されている。この鏡筒２０２には、その中心軸に沿って対物レンズ用保持孔２０２ａが貫通しており、この対物レンズ用保持孔２０２ａを挟んで点対称な二箇所に夫々発光ダイオード用固定穴２０２ｂが穿たれている。鏡筒２０２上の対物レンズ用保持孔２０２ａには対物光学系２１２を構成する複数のレンズが、また、各発光ダイオード用固定穴２０２ｂには、夫々発光ダイオード２１１が、嵌め込まれる。
【００２３】
発光素子としての各発光ダイオード２１１としては、白色光を発光する高輝度タイプの発光ダイオードが用いられている。そして、各発光ダイオード２１１は、鏡筒２０２の発光ダイオード用固定穴２０２ｂ内を引き通されたリード線２１１１を通じて撮像用基板２１０に接続されており、このリード線２１１１を通じて撮像用基板２１０から供給された駆動電流によって発光する。
【００２４】
対物光学系２１２は、体腔内の像を結ぶための光学系であって、その光軸が透明カバー１０２の中心軸と同軸となるように、鏡筒２０２の対物レンズ用保持孔２０２ａ内に固定されている。
【００２５】
撮像素子としてのイメージセンサ２１３は、対物光学系２１２によってその撮像面上に結ばれた像をＲＧＢの各原色毎に光電変換するＣＣＤ等の撮像素子であり、対物光学系２１２によって形成された体腔内の像を画像信号に変換する。
【００２６】
撮像用基板２１０は、フレーム２０よりも僅かにその径が小さく扁平な円柱形状を有し、鏡筒２０２の後端面に同軸に接着されている。従って、フレーム２０の内部に撮像ユニット２１が保持された状態では、フレーム２０の内周面に、この撮像用基板２１０の外周面が接する。撮像用基板２１０における鏡筒２０２に接着された面の中央にはイメージセンサ２１３が実装されており、鏡筒２０２の各発光ダイオード用固定穴２０２ｂと重なる位置には、夫々、発光ダイオード２１１に繋がるリード線２１１１が接続されている。この撮像用基板２１０上には、これら発光ダイオード２１１及びイメージセンサ２１３，ＬＥＤドライバ２１４，変復調回路２１６，コントローラ２１５等の各種回路部品が実装されている。
【００２７】
各ＬＥＤドライバ２１４（以下、本明細書中では「ドライバ２１４」と記載する）は、バッテリー２２０からの電源に基づいて各発光ダイオード２１１に駆動電流を供給する回路であり、その駆動電流の電流値又は電圧値若しくは、パルスワイズモジュレーションにおける単位時間中の駆動電流供給時間を変化させることによって、各発光ダイオード２１１に単位時間中に供給する電力量を増減する。
【００２８】
コントローラ２１５は、このカプセル内視鏡１全体を制御する回路であり、特に、体外ユニット２から受信した光量制御のための制御信号に基づいて、各ドライバ２１４に対して単位時間中に供給する電力量を変化させる制御を行う。なお、これらカプセル内視鏡１の電源は、バッテリー２２０の代わりに、電磁波を通じて外部から供給されても良い。
【００２９】
図３は、カプセル内視鏡１の内部回路を示すブロック図である。この図３に示されるように、変復調回路２１６は、受信アンテナ２３ａに接続された受信ブロック２１６ａと、送信アンテナ２３ｂに接続された送信ブロック２１６ｂとから、構成されている。また、受信ブロック２１６ａには、受信アンプ２１６ａ１と復調回路２１６ａ２とが設けられており、送信ブロック２１６ｂには、変調回路２１６ｂ１と送信アンプ２１６ｂ２とが設けられている。
【００３０】
図３において、受信アンテナ２３ａによって受信された信号（後述する光量制御のための制御信号等の各種制御信号を搬送波上に変調した信号）は、受信ブロック２１６ａ中の受信アンプ２１６ａ１に入力される。この受信アンプ２１６ａ１は、入力信号を増幅して、同じく受信ブロック２１６ａ中の復調回路２１６ａ２に入力する。この復調回路２１６ａ２は、搬送波上に変調されている各種制御信号を復調し、復調した各種制御信号を制御回路としてのコントローラ２１５に入力する。
【００３１】
このコントローラ２１５は、入力した制御信号に応じた各種制御を実行する。その制御のうちの一つが、後述した光量制御のための制御信号に基づいた照明光量制御である。即ち、この光量制御のための制御信号の内容は、各発光ダイオード２１１の発光光量を単位量だけ増加又は減少させることを内容とするパラメータ，若しくは、各発光ダイオード２１１の発光光量を直接指定するパラメータである。そして、コントローラ２１５は、光量制御のための制御信号の内容が前者のパラメータである場合には、ドライバ２１４に対して、各発光ダイオード２１１に対して単位時間中に供給する電力量を上記光量制御のための制御信号の内容に応じて単位量だけ増加又は減少させる指示を行う。また、コントローラ２１５は、光量制御のための制御信号が後者のパラメータである場合には、ドライバ２１４に対して、各発光ダイオード２１１対して単位時間中に供給する電力量を上記光量制御のための制御信号の内容に対応した値に変化させる指示を行う。
【００３２】
駆動回路としてのドライバ２１４は、コントローラ２１５からの指示に応じた電流値の駆動電流を、発光ダイオード２１１に供給する。このとき、ドライバ２１４は、コントローラ２１５からの指示が単位量だけ駆動電流を増加又は減少させる旨であれば、それまでに発光ダイオード２１１に対して供給していた駆動電流を単位量だけ増加又は減少させる。また、ドライバ２１４は、コントローラ２１５からの指示が駆動電流の電流値を具体的値に変化させる旨であれば、発光ダイオード２１１に対して供給する駆動電流の電流値を指示された値に変化させる。
【００３３】
このようにして供給された駆動電流によって発光ダイオード２１１が発光した照明光によって照らされた被検物からの反射光が対物光学系２１２によって形成した当該被検物の像は、イメージセンサ２１３によって撮像され、画像信号に変換される。この画像信号は、送信ブロック２１６ｂの変調回路２１６ｂ１に入力される。この変調回路２１６ｂ１は、受信した映像信号を、所定の搬送波によって変調する。このようにして変調された信号は、送信アンプ２１６ｂ２によって増幅された後に、送信アンテナ２３ｂを通じて送信される。
【００３４】
図２（Ａ）及び（Ｂ）は、夫々、体外ユニット２の正面図及び背面図である。これらの図に示されたように、体外ユニット２は、被検者がその上半身に着込むベストの形態を有している。そして、その表面における腹部及びその周辺に重なる位置には、多数個の小型の受信アンテナ３３ａが分散して取り付けられている。また、その表面における胸部に重なる位置には、受信モジュール３０，メモリ３１及びバッテリー３２が取り付けられている。他方、その背面には、一個の送信アンテナ３３ｂが取り付けられている。この送信アンテナ３３ｂとしては、カプセル内視鏡１が消化管のどこに在っても信号を受信できるように、指向性の広いものが用いられる。一方、受信アンテナ３３ａとしては、カプセル内視鏡１からの信号の受信状況に応じてその位置が算出できるように、信号を受信できる範囲が狭いものが、腹部全体と重なる範囲に、多数分散配置されている。
【００３５】
図４は、受信モジュール３０の内部構成を示すブロック図である。この図４に示されるように、この受信モジュール３０は、各受信アンテナ３３ａに接続された受信アンプ３０１，この受信アンプ３０１に接続された復調回路３０２，この復調回路３０２に接続された信号処理回路３０３，この信号処理回路３０３に夫々接続された情報圧縮回路３０４及び光量制御信号生成回路３０５，この光量制御信号生成回路３０５に接続された変調回路３０６，及び、この変調回路３０６に接続された送信アンプ３０７から、構成されている。
【００３６】
何れかの受信アンテナ３３ａによって受信された信号（画像信号を搬送波上に変調した信号）は、受信アンプ３０１によって増幅されて、復調回路３０２に入力される。この復調回路３０２は、搬送波上に変調されている画像信号を復調し、復調した画像信号（即ち、ＲＧＢの各原色毎の輝度分布を示す信号）を信号処理回路３０３に入力する。
【００３７】
この信号処理回路３０３は、入力した画像信号を構成するＲＧＢ各色毎の画像信号に対してＲＧＢ−ＹＣＣマトリックス演算を実行することによって、画像信号を、輝度信号と色差信号とに分離する。そして、分離された輝度信号及び色差信号に基づいてビデオ信号を生成して情報圧縮回路３０４に入力するとともに、輝度信号のみを光量制御信号生成回路３０５に入力する。
【００３８】
情報圧縮回路３０４は、入力されたビデオ信号に対してＭＰＥＧ等の圧縮処理を施すことによって圧縮して、メモリ３１に格納する。
【００３９】
一方、光量制御信号生成回路３０５は、信号処理回路３０３から入力した輝度信号に基づいて、映像信号の各フレーム全体における輝度の平均値，若しくは、予めフレーム中のある一部分を特定範囲として設定し、各フレームのその特定範囲部分における輝度の平均値を算出する。そして、光量制御信号生成回路３０５は、このようにして算出した輝度平均値を、適正な露出が得られるものとして予め設定しておいた目標値と比較し、後者に対する前者の差分（差分＝画像信号が示す輝度−所定の目標値）を算出する。そして、光量制御信号生成回路３０５は、この差分だけ平均輝度値を上昇又は下降させるために必要な発光光量を計算して、この発光光量に相当するパラメータ（差分に対応したパラメータ，画像信号が示す輝度値と所定の目標値との差分を打ち消すに必要な発光光量に相当するパラメータ）を、光量制御信号として変調回路３０６に入力する。若しくは、光量制御信号生成回路３０５は、算出した差分が正の値であれば発光光量を単位量だけ減少させる旨のパラメータ（差分に対応したパラメータ，所定の目標値に対する画像信号が示す輝度値の差分が正であることを示すパラメータ）を、算出した差分が負の値であれば発光光量を単位量だけ増加させる旨のパラメータ（差分に対応したパラメータ，所定の目標値に対する画像信号が示す輝度値の差分が負であることを示すパラメータ）を、光量制御のための制御信号として変調回路３０６に入力する。
【００４０】
変調回路３０６は、光量制御信号生成回路３０５によって入力された光量制御のための制御信号を、所定の搬送波によって変調する。このようにして変調された信号は、送信アンプ３０７によって増幅された後に、送信アンテナ３３ｂを通じて送信される。
【００４１】
以上のように構成された本実施形態のカプセル内視鏡システムを用いて被検者の消化管内を撮影する際における各部の動作は、以下の通りとなる。まず、電源スイッチ回路２４を起動することによって各回路に電源が投入されたカプセル内視鏡１を、体外ユニット２を装着した被検者が嚥下して、胃の中に導入する。このとき、コントローラ２１５は、電源が投入された時点では、ドライバ２１４に対して、所定の初期値にて駆動電流を発光ダイオード２１１に供給する指示を行う。この指示に応じてドライバ２１４は、初期値の駆動電流を発光ダイオード２１１に供給することによって、この発光ダイオード２１１が発光する。このように発光ダイオード２１１から発光された照明光によって照明された体腔内をイメージセンサ２１３が撮像して、撮像によって得られた画像信号を送信ブロック２１６ｂに入力する。すると、画像信号は、変調回路２１６ｂ１によって変調され、送信アンプ２１６ｂ２によって増幅されて、送信アンテナ２３ｂから送信される。
【００４２】
カプセル内視鏡１が、体外ユニット２の何れかの受信アンテナ３３ａの受信エリア（即ち、胃の内部）に入ると、この画像信号は、その受信アンテナ３３ａによって受信されて、受信アンプ３０１によって増幅され、復調回路３０２によって復調され、信号処理回路３０３によってビデオ信号に変換され、情報圧縮回路３０４によって圧縮され、メモリ３１に格納される。同時に、信号処理回路３０３によって、この画像信号から輝度信号のみが抽出されて、光量制御信号生成回路３０５に入力される。この光量制御信号生成回路３０５は、画像信号を構成する各フレームについてそのフレーム全体の輝度平均値又は予めフレーム中のある一部分を特定範囲として設定し、各フレームのその特定範囲部分の輝度平均値を算出して、上述した内容の光量制御のための制御信号を生成する。この光量制御のための制御信号は、変調回路３０６によって変調され、送信アンプ３０７によって増幅されて、送信アンテナ３３ｂから送信される。この送信アンテナ３３ｂからの信号を受信できるエリアは、各受信アンテナ３３ａの受信エリアを含んでいるので、何れかの受信アンテナ３３ａの受信エリア内に存在するカプセル内視鏡１の受信アンテナ２３ａによって光量制御のための制御信号が受信される。
【００４３】
この光量制御のための制御信号は、受信アンプ２１６ａ１によって増幅され、復調回路２１６ａ２によって復調され、コントローラ２１５に入力される。コントローラ２１５は、この光量制御のための制御信号に基づいて、上述したようにして、ドライバ２１４に対して発光ダイオード２１１に供給している駆動電流を増加又は減少させる指示（又は、発光ダイオード２１１に対して単位時間中の駆動電流を供給する期間の長さを増加又は減少させる指示）を行う。
【００４４】
以上のようなカプセル内視鏡１と体外ユニット２との間における無線通信を経由したフィードバック制御を繰り返すことにより、光量制御信号生成回路３０５において算出される平均輝度値は、目標値とほぼ一致するようになる。即ち、イメージセンサ２１３において適正露光が得られるように、発光ダイオード２１１からの照明光の発光量が自動調整される。
【００４５】
その後、カプセル内視鏡１が撮影する対象が反射率の低い部位となったり、反射率の高い部位となったとしても、上述したフィードバック制御によって、イメージセンサ２１３は常に適正露光を得ることができる。
【００４６】
以上のような撮像を継続することによって、メモリ３１内には、撮像によって得られたビデオ信号が蓄積される。そして、カプセル内視鏡１が目的とする部位を通過した後、若しくは、カプセル内視鏡１が動作を停止した後に、メモリ３１からビデオ信号を読み出して、このビデオ信号に基づく動画をモニタ上に表示させることによって、医師が、診断を行うことができる。
【００４７】
以上に説明した本実施形態によると、被検者の体腔内（消化管内）に導入されるカプセル内視鏡１の内部には、適正露光が得るための発光ダイオードの発光量を自律的に計算するための光検知装置や光量記録装置や比較器等が不要となるので、カプセル内視鏡１全体のサイズ及び重量を小さくすることができる。
【実施形態２】
【００４８】
本発明の第２の実施形態によるカプセル内視鏡システムは、上述した第１実施形態のものと比較して、受信モジュール３０の光量制御信号生成回路３０５が光量制御のための制御信号を生成するプロセスが異なる。即ち、上述した第１実施形態では、光量制御信号生成回路３０５が信号処理回路３０３から受け取った平均輝度値と比較する参照値は幅を持たない一つの値であったが、下限値と上限値との間に所定の幅を持った値であっても良いとするのが、本第２実施形態である。
【００４９】
以下、本第２実施形態による受信モジュール３０内での制御の流れを、図５のフローチャートを参照して説明する。
【００５０】
図４に示すように、受信アンテナ３３ａ，受信アンプ３０１及び復調回路３０２を通じて、新規の画像信号のフレームを受信すると（Ｓ１）、信号処理回路３０３は、上述した第１実施形態の場合と同様に当該フレームから輝度信号を抽出して、光量制御信号生成回路３０５に入力する（Ｓ２）。
【００５１】
光量制御信号生成回路３０５は、信号処理回路３０３から入力した輝度信号に基づいて、映像信号の各フレーム全体における輝度の平均値，若しくは、予めフレーム中のある一部分を特定範囲として設定し、各フレームのその特定範囲部分における輝度の平均値を算出する。そして、光量制御信号生成回路３０５は、このようにして算出した輝度平均値を、先ず、目標値の下限値と比較する（Ｓ３）。そして、輝度平均値が下限値を下回っている場合には、発光光量を単位量だけ増加させる旨のパラメータ（若しくは、差分に対応したパラメータ，所定の目標値に対する画像信号が示す輝度値の差分が負であることを示すパラメータ）を生成し（Ｓ４）、生成したパラメータを、光量制御のための制御信号として変調回路３０６に入力する（Ｓ７）。
【００５２】
一方、輝度平均値が下限値以上である場合には、光量制御信号生成回路３０５は、次に、輝度平均値を、目標値の上限値と比較する（Ｓ５）。そして、輝度平均値が上限値を上回っている場合には、発光光量を単位量だけ減少させる旨のパラメータ（若しくは、差分に対応したパラメータ，所定の目標値に対する画像信号が示す輝度値の差分が正であることを示すパラメータ）を生成し（Ｓ６）、生成したパラメータを、光量制御のための制御信号として変調回路３０６に入力する（Ｓ７）。
【００５３】
他方、輝度平均値が上限値以下である場合には、照明光量が適正であるため、光量制御信号生成回路３０５は、何等、光量制御のための制御信号を生成しない。
【００５４】
本第２実施形態におけるその他の構成及び作用は、上述した第１実施形態のものと同じであるので、その説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態であるカプセル内視鏡の縦断面図
【図２】体外ユニットの正面図（Ａ）及び背面図（Ｂ）
【図３】カプセル内視鏡の内部回路を示すブロック図
【図４】体外ユニットの内部回路を示すブロック図
【図５】本発明の第２実施形態における対外ユニットの動作を示すフローチャート
【符号の説明】
【００５６】
１ カプセル内視鏡
２ 体外ユニット
２３ａ 受信アンテナ
２３ｂ 送信アンテナ
３０ 受信モジュール
３３ａ 受信アンテナ
３３ｂ 送信アンテナ
２１１ 発光ダイオード
２１３ イメージセンサ
２１４ ＬＥＤドライバ
２１５ コントローラ
２１６ 変復調回路
２１６ａ 受信ブロック
２１６ｂ 送信ブロック
３０２ 復調回路
３０３ 信号処理回路
３０５ 光量制御信号生成回路
３０６ 変調回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者の体腔内に導入されたカプセル内視鏡が当該体腔内を撮像することによって得た画像信号を被検者の体外に設置された体外ユニットへ無線送信するカプセル内視鏡システムであって、
前記カプセル内視鏡は、
発光素子と、
この発光素子に対して電力を供給する駆動回路と、
対物光学系と、
この対物光学系によって形成された像を撮像することによって画像信号を出力する撮像素子と、
この画像信号を無線送信する送信装置と、
制御信号を受信する受信装置と、
この受信装置によって受信された光量制御のための制御信号に応じて、前記駆動回路が前記発光素子に対して供給する単位時間当たりの電力量を制御する制御回路とを備え、
前記体外ユニットは、
前記画像信号を受信する受信装置と、
この受信装置によって受信された画像信号が示す輝度値と所定の目標値との差分に対応したパラメータを内容とする光量制御のための制御信号を生成する光量制御のための制御信号生成回路と、
この光量制御のための制御信号を無線送信する送信装置とを備える
ことを特徴とするカプセル内視鏡システム。
【請求項２】
前記光量制御のための制御信号は、前記画像信号が示す輝度値と前記所定の目標値との差分を打ち消すに必要な発光光量に相当するパラメータを内容とし、
前記制御回路は、前記駆動回路が前記発光素子に供給する単位時間当たりの電力量が、前記発光光量に対応した単位時間当たりの電力量となるように制御する
ことを特徴とする請求項１記載のカプセル内視鏡システム。
【請求項３】
前記光量制御のための制御信号は、前記所定の目標値に対する前記画像信号が示す輝度値の差分が正であるか負であるかを示すパラメータを内容とし、
前記制御回路は、前記差分が正であれば前記駆動回路が前記発光素子に供給する単位時間当たりの電力量を減少させる一方前記差分が負であれば前記駆動回路が前記発光素子に供給する単位時間当たりの電力量を増加させるように前記駆動回路を制御する
ことを特徴とする請求項１記載のカプセル内視鏡システム。
【請求項４】
前記所定の目標値は所定の下限値と上限値との間で一定の幅を持った値であり、前記光量制御のための制御信号は、前記画像信号が示す輝度値が前記下限値よりも低ければ両者の差分が負であることを示し、前記画像信号が示す輝度値が前記上限値よりも高ければ両者の差分が正であることを示し、
前記制御回路は、前記光量制御のための制御信号が前記差分が負であることを示している場合には前記駆動回路が前記発光素子に供給する電力を増加させる一方、前記光量制御のための制御信号が前記差分が正であることを示している場合には前記駆動回路が前記発光素子に供給する電力を減少させるように前記駆動回路を制御する
ことを特徴とする請求項１記載のカプセル内視鏡システム 。
【請求項５】
前記光量制御のための制御信号は、前記画像信号が示す輝度値と前記所定の目標値との差分を打ち消すに必要な発光光量に相当するパラメータを内容とし、
前記制御回路は、前記駆動回路が前記発光素子に対して単位時間中に電力を供給する供給期間を、前記発光光量に対応した供給期間となるように制御する
ことを特徴とする請求項１記載のカプセル内視鏡システム。
【請求項６】
前記光量制御のための制御信号は、前記所定の目標値に対する前記画像信号が示す輝度値の差分が正であるか負であるかを示すパラメータを内容とし、
前記制御回路は、前記差分が正であれば前記駆動回路が前記発光素子に対して単位時間中に電力を供給する供給期間を減少させる一方前記差分が負であれば前記駆動回路が前記発光素子に対して単位時間中に電力を供給する供給期間を増加させるように前記駆動回路を制御する
ことを特徴とする請求項１記載のカプセル内視鏡システム。
【請求項７】
前記所定の目標値は所定の下限値と上限値との間で一定の幅を持った値であり、前記光量制御のための制御信号は、前記画像信号が示す輝度値が前記下限値よりも低ければ両者の差分が負がであることを示し、前記画像信号が示す輝度値が前記上限値よりも高ければ両者の差分が正であることを示し、
前記制御回路は、前記光量制御のための制御信号が前記差分が負であることを示している場合には前記駆動回路が前記発光素子に供給する単位時間中に電力を供給する供給期間を増加させる、一方、前記上限値との差分が正であることを示している場合には前記駆動回路が前記発光素子に供給する単位時間中に電力を供給する供給期間を減少させるように前記駆動回路を制御する
ことを特徴とする請求項１記載のカプセル内視鏡システム 。
【請求項１】
被検者の体腔内に導入されたカプセル内視鏡が当該体腔内を撮像することによって得た画像信号を被検者の体外に設置された体外ユニットへ無線送信するカプセル内視鏡システムであって、
前記カプセル内視鏡は、
発光素子と、
この発光素子に対して電力を供給する駆動回路と、
対物光学系と、
この対物光学系によって形成された像を撮像することによって画像信号を出力する撮像素子と、
この画像信号を無線送信する送信装置と、
制御信号を受信する受信装置と、
この受信装置によって受信された光量制御のための制御信号に応じて、前記駆動回路が前記発光素子に対して供給する単位時間当たりの電力量を制御する制御回路とを備え、
前記体外ユニットは、
前記画像信号を受信する受信装置と、
この受信装置によって受信された画像信号が示す輝度値と所定の目標値との差分に対応したパラメータを内容とする光量制御のための制御信号を生成する光量制御のための制御信号生成回路と、
この光量制御のための制御信号を無線送信する送信装置とを備える
ことを特徴とするカプセル内視鏡システム。
【請求項２】
前記光量制御のための制御信号は、前記画像信号が示す輝度値と前記所定の目標値との差分を打ち消すに必要な発光光量に相当するパラメータを内容とし、
前記制御回路は、前記駆動回路が前記発光素子に供給する単位時間当たりの電力量が、前記発光光量に対応した単位時間当たりの電力量となるように制御する
ことを特徴とする請求項１記載のカプセル内視鏡システム。
【請求項３】
前記光量制御のための制御信号は、前記所定の目標値に対する前記画像信号が示す輝度値の差分が正であるか負であるかを示すパラメータを内容とし、
前記制御回路は、前記差分が正であれば前記駆動回路が前記発光素子に供給する単位時間当たりの電力量を減少させる一方前記差分が負であれば前記駆動回路が前記発光素子に供給する単位時間当たりの電力量を増加させるように前記駆動回路を制御する
ことを特徴とする請求項１記載のカプセル内視鏡システム。
【請求項４】
前記所定の目標値は所定の下限値と上限値との間で一定の幅を持った値であり、前記光量制御のための制御信号は、前記画像信号が示す輝度値が前記下限値よりも低ければ両者の差分が負であることを示し、前記画像信号が示す輝度値が前記上限値よりも高ければ両者の差分が正であることを示し、
前記制御回路は、前記光量制御のための制御信号が前記差分が負であることを示している場合には前記駆動回路が前記発光素子に供給する電力を増加させる一方、前記光量制御のための制御信号が前記差分が正であることを示している場合には前記駆動回路が前記発光素子に供給する電力を減少させるように前記駆動回路を制御する
ことを特徴とする請求項１記載のカプセル内視鏡システム 。
【請求項５】
前記光量制御のための制御信号は、前記画像信号が示す輝度値と前記所定の目標値との差分を打ち消すに必要な発光光量に相当するパラメータを内容とし、
前記制御回路は、前記駆動回路が前記発光素子に対して単位時間中に電力を供給する供給期間を、前記発光光量に対応した供給期間となるように制御する
ことを特徴とする請求項１記載のカプセル内視鏡システム。
【請求項６】
前記光量制御のための制御信号は、前記所定の目標値に対する前記画像信号が示す輝度値の差分が正であるか負であるかを示すパラメータを内容とし、
前記制御回路は、前記差分が正であれば前記駆動回路が前記発光素子に対して単位時間中に電力を供給する供給期間を減少させる一方前記差分が負であれば前記駆動回路が前記発光素子に対して単位時間中に電力を供給する供給期間を増加させるように前記駆動回路を制御する
ことを特徴とする請求項１記載のカプセル内視鏡システム。
【請求項７】
前記所定の目標値は所定の下限値と上限値との間で一定の幅を持った値であり、前記光量制御のための制御信号は、前記画像信号が示す輝度値が前記下限値よりも低ければ両者の差分が負がであることを示し、前記画像信号が示す輝度値が前記上限値よりも高ければ両者の差分が正であることを示し、
前記制御回路は、前記光量制御のための制御信号が前記差分が負であることを示している場合には前記駆動回路が前記発光素子に供給する単位時間中に電力を供給する供給期間を増加させる、一方、前記上限値との差分が正であることを示している場合には前記駆動回路が前記発光素子に供給する単位時間中に電力を供給する供給期間を減少させるように前記駆動回路を制御する
ことを特徴とする請求項１記載のカプセル内視鏡システム 。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−３０５３２２（Ｐ２００６−３０５３２２Ａ）
【公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−６２５５２（Ｐ２００６−６２５５２）
【出願日】平成１８年３月８日（２００６．３．８）
【出願人】（００００００５２７）ペンタックス株式会社 (1,878)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月８日（２００６．３．８）
【出願人】（００００００５２７）ペンタックス株式会社 (1,878)
【Ｆターム（参考）】
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