JP2004167008A - 体内観察システム - Google Patents
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- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
- A61B1/041—Capsule endoscopes for imaging
Abstract
【課題】撮像ユニット側に色調整用の回路を設けることなく、白バランスした画像を表示できる体内観察システムを提供する。
【解決手段】撮像ユニット３で白色反射板１６を撮像した後にこの撮像ユニット３を飲み込んで体内を撮像し、体外の画像観察装置４では撮像ユニット３で撮像された画像を無線で受信して保存し、表示する場合には画像表示装置５２に保存された画像データを読み出し、白色判別手段５４により最初に撮像した白色反射板１６の画像データを判別し、その画像データの色信号Ｒ、Ｇ、Ｂの色バランスを検出して、白バランス用のアンプ部５７のゲインを調整しＲ、Ｇ、Ｂの信号レベルが等しくなるように調整することにより、撮像ユニット３側に色調整用の回路を設けることなく、白バランスした画像を表示できるようにした。
【選択図】 図４
【解決手段】撮像ユニット３で白色反射板１６を撮像した後にこの撮像ユニット３を飲み込んで体内を撮像し、体外の画像観察装置４では撮像ユニット３で撮像された画像を無線で受信して保存し、表示する場合には画像表示装置５２に保存された画像データを読み出し、白色判別手段５４により最初に撮像した白色反射板１６の画像データを判別し、その画像データの色信号Ｒ、Ｇ、Ｂの色バランスを検出して、白バランス用のアンプ部５７のゲインを調整しＲ、Ｇ、Ｂの信号レベルが等しくなるように調整することにより、撮像ユニット３側に色調整用の回路を設けることなく、白バランスした画像を表示できるようにした。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は体内を照明して撮像素子で撮像した信号を無線で体外に送信する体内観察システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
体内を観察する装置或いはシステムの第１の従来例として、例えばＵＳＰ５，６０４，５３１号がある。この従来例は撮像ユニットで撮像した画像を無線で体外に送信し、体外の装置で受信し、蓄積して蓄積した画像を表示したり、撮像ユニットの位置を表示できるようにしている。
【０００３】
また、第２の従来例として、ＷＯ ０１／３５８１３号があり、この従来例ではカプセル形状の撮像ユニットにホワイトバランス（白バランス）用の白色キャップを取付け、その白色キャップを撮像して、撮像ユニットによる内部の白バランス調整回路を白バランスした状態に設定する。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許５，６０４，５３１号明細書
【０００５】
【特許文献２】
国際公開ＷＯ ０１／３５８１３号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
第１の従来例では白バランスさせる手段が開示されていない。
一方、第２の従来例では白バランスさせる白バランス調整回路を撮像ユニットの内部に備えているので、飲み込む前に白色キャップを取り付けて白バランス調整を行えるが、撮像ユニットの内部に白バランス調整回路を組み込むことが必要になる。
【０００７】
白色キャップによる画像を取り込み、その画像が白バランスするようにフィードバックしてゲインを調整する回路が必要になり、撮像ユニットに組み込む回路規模が大きくなると共に、バッテリによる消費電力も増大してしまう欠点がある。
【０００８】
（発明の目的）
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、撮像ユニット側に色調整用の回路を設けることなく、白バランスした画像を表示できる体内観察システムを提供することを目的とする。
また、撮像ユニット側に色調整用の回路を設けることなく、白バランスした画像を表示したり、色調整した画像を表示できる体内観察システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
体内を照明する照明手段と、体内を撮像する撮像素子と前記撮像素子からの信号を画像処理する画像処理回路と前記画像処理回路にて処理された画像を無線によって送信する送信手段とを有する撮像ユニットと、
体外に設けられ、前記送信手段から送信された画像を受信する受信手段と、前記受信手段によって受信された画像を保存する保存手段と、前記保存された画像を表示する表示手段とを有する画像観察装置と、
からなる体内観察システムにおいて、
照明光の少なくとも一部を取り込む取込手段と、
前記取込手段からの白色光を撮像する白色撮像手段と、
体外の画像表示装置側に設けられ、前記白色撮像手段による白色画像の色成分を検出する色バランス検出手段及び、
前記色バランス検出手段からの検出結果により前記表示手段に表示する前記保存された画像の色を調整する色調整手段と、
を具備したことにより、撮像ユニット側に白バランスにする色調整用の回路を設けることなく、体外の画像表示装置側で色調整を行い白バランスした画像を表示できるようにしている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１ないし図４は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は第１の実施の形態の体内観察システムの全体構成を示し、図２は撮像ユニットの電気系の構成を示し、図３は撮像ユニットの内部構成を示し、図４は画像観察装置の内部構成を示す。
【００１１】
図１に示すように本発明の第１の実施の形態の体内観察システム１は、患者２の体腔管路内を挿入され、撮像を行うカプセル形状の撮像ユニット３と、この撮像ユニット３により電波として送信される無線信号を受信して撮像された画像を表示等する体外に配置された画像観察装置４とで構成される。
この体内観察システム１では、大腸用前処置（腸管洗浄）の後に、前記カプセル形状の撮像ユニット３を薬剤と同様に水などと一緒に飲んで、食道・十二指腸・小腸・大腸のスクリーニング検査を行うことができる。
【００１２】
そして、この体内観察システム１では、前記撮像ユニット３が食道などの通過が早い場合、１０フレーム／秒位で画像を撮像し、小腸などの通過が遅い場合、２フレーム／秒位で画像を撮像する。撮像した画像は、必要な信号処理とデジタル圧縮処理後に画像観察装置４に無線で転送して、蓄積し、再生時には時経列の画像を並べて表示する等ができるようにしている。
【００１３】
この画像観察装置４は、撮像ユニット３により無線で送信された画像を蓄積し、後述する画像表示の処理機能を備えたパソコン本体１１と、このパソコン本体１１に接続され、コマンド、データ等の入力を行うキーボード１２と、パソコン本体１１に接続され、画像等を表示する表示手段としてのモニタ１３と、パソコン本体１１に接続され、撮像ユニット３から無線で送信される電波を受信する体外アンテナ１４とを有する。
【００１４】
撮像ユニット３を制御する制御信号は、キーボード１２からのキー入力或いはパソコン本体１１内のハードディスク等に格納された制御プログラムに基づいて生成され、パソコン本体１１内の発信回路を経て所定の周波数の搬送波で変調され、体外アンテナ１４から電波として発信されるようになっている。
そして、撮像ユニット３は、後述の無線アンテナ２１で電波を受信し、制御信号が復調され、各構成回路等へ出力するようになっている。
【００１５】
また、画像観察装置４は、撮像ユニット３の無線アンテナ２１から送信される映像信号等の情報（データ）信号を体外アンテナ１４で受信して、モニタ１３上に表示するようになっている。
次に、図２及び図３を参照して撮像ユニット３の詳細な構成について説明する。なお、図３では白色反射板１６を設けた白バランス用キャップ１７を装着した状態で示している。
【００１６】
図２に示すようにこの撮像ユニット３は、画像観察装置４と電波を送受信する無線アンテナ２１と、この無線アンテナ２１で送受信する電波を信号処理する無線送受信回路２２と、体腔内を照明するための照明光を発生する白色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）で構成された照明装置２３と、この照明装置２３からの照明光で照明された体腔内の光学像を取り込み撮像する撮像部２４と、この撮像部２４で撮像されて得た撮像信号に対してデジタル信号処理等を行うデジタル信号処理回路２５と、電源電力を供給する電池等のバッテリ２６ａが収納されるバッテリ収納部２６と、このバッテリ２６ａから供給される電源電力をオンオフする作動スイッチ２７とから主に構成される。
【００１７】
前記無線送受信回路２２は、前記無線アンテナ２１で受信した画像観察装置４からの電波の搬送波を選択的に抽出し、検波等して制御信号を復調して各構成回路等へ出力すると共に、これら各構成回路等からの例えば、映像信号等の情報（データ）信号を所定の周波数の搬送波で変調し、前記無線アンテナ２１から電波として発信するようになっている。
【００１８】
前記撮像部２４は、光学像を取り込む対物光学系３１と、この対物光学系３１で取り込んだ光学像を撮像するＣＣＤやＣＭＯＳ（ Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−ＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ）等の撮像センサ３２と、この撮像センサ３２を駆動するための撮像駆動回路３３とから構成されている。
【００１９】
前記デジタル信号処理回路２５は、前記撮像センサ３２で撮像されて得た撮像信号を信号処理してデジタル映像信号に変換するデジタル映像信号処理回路（以下、映像信号処理回路）３４と、この映像信号処理回路３４で変換されたデジタル映像信号を圧縮処理するデジタル圧縮処理回路（以下、圧縮処理回路）３５とから構成される。
【００２０】
前記バッテリ収納部２６に収納されるバッテリ２６ａからの電源電力は前記作動スイッチ２７を介して前記照明装置２３，前記デジタル信号処理回路２５及び前記無線送受信回路２２に供給できるようになっている。尚、前記撮像部２４には、前記デジタル信号処理回路２５を介して前記バッテリ２６ａからの電源電力が供給されるようになっている。
【００２１】
図３に示すように前記撮像ユニット３は、先端側が透明な透明ドーム（先端カバー）４５により気密に覆われ、またこの透明ドーム４５の後端が気密に連設された外装ケース４６によりその後端側が気密に覆われた円筒状のカプセル状の容器が形成され、その内部に上述した照明装置２３，撮像部２４等の内蔵物が配置されている。
【００２２】
更に、具体的に説明すると、前記撮像ユニット３は、この容器の先端側の中央部に前記撮像部２４を構成する対物光学系３１が２つのレンズ固定枠（以下、レンズ枠と略記）３０ａ，３０ｂに取り付けられて配置され、この対物光学系３１の結像位置に撮像センサ３２が配置されている。
【００２３】
この場合、対物光学系３１は複数のレンズで形成され、その前レンズ群はレンズ枠３０ａに、後レンズはレンズ枠３０ｂにそれぞれ取り付けてあり、光軸方向にレンズ枠３０ａを移動し、ピント調整した後、レンズ枠３０ａはレンズ枠３０ｂに固定される。
【００２４】
撮像センサ３２の周囲には、撮像駆動回路３３が配置されている。この撮像駆動回路３３及び撮像センサ３２の基端側には、デジタル信号処理回路２５が配置されている。このデジタル信号処理回路２５の基端側には、無線送受信回路２２が配置されている。
【００２５】
また、対物光学系３１の周囲には、照明装置２３が配置されており、透明ドーム４５を介してカプセル状の撮像ユニット３の前方側を照明するようになっている。尚、、照明装置２３は、例えば４つの白色ＬＥＤで形成されているが、ＲＧＢのカラーＬＥＤで構成しても良い。
無線送受信回路２２の後部には、バッテリ収納部２６が設けられ、このバッテリ収納部２６に例えば、２つのボタン型電池等によるバッテリ２６ａが収納されている。このバッテリ収納部２６の後端には、作動用スイッチ２７が設けてある。
【００２６】
２つのバッテリ２６ａは直列に接続され、（−）電極が無線送受信回路２２のＧＮＤ電極に押圧されて接続され、（＋）電極は作動スイッチ２７の固定板側に接続されている。この固定板に対向する可動板となる板バネ２７ａはバッテリ収納部２６の外周面に沿って配置されたフレキシブル基板などを経て無線送受信回路２２の電源端等に接続されている。そして、固定板と板バネ２７ａとが接触すると、作動用スイッチ２７がＯＮとなり、無線送受信回路２２等の動作用の電力が供給される。
また、撮像部２４に隣接して、無線アンテナ２１が配置されている。
なお、撮像ユニット３は、この容器を患者２が容易に飲み込み可能な大きさに形成されている。
【００２７】
また、この撮像ユニット３は、体腔管路内で詰まったとき、先端に磁石を設けた紐状回収具（図示せず）で回収できるようにするために永久磁石３６が作動用スイッチ２７に対向する後端に収納されている。
本実施の形態では、この永久磁石３６は作動用スイッチ２７をＯＦＦからＯＮにするスイッチ駆動機構にも利用している。
【００２８】
この永久磁石３６は滑り性のよいプラスチック等で形成されたガイドレール３８上を移動可能であり、また弾性ゴム等からなる付勢部材３７に押圧されてガイドレール３８上で移動が規制されている。
そして、外部からの図示しない永久磁石により、ガイドレール３８上の一方の端部から他方の端部に移動させることができ、他方の端部に移動させると、永久磁石３６による作動用スイッチ２７に作用する磁界の大きさを小さくできるようにしている。
【００２９】
作動用スイッチ２７はバッテリ２６ａに導通した固定板に対向してその端部が磁化された板バネ２７ａが近接して配置され、この板バネ２７ａの端部は図３に示すように固定板に接触するように形状加工されているが、この板バネ２７ａに対向する位置に永久磁石３６が配置されていると、その磁界による吸引力で固定板から離間した状態にできるようにしている。つまり、板バネ２７ａに対向して永久磁石３６が配置されていると、作動用スイッチ２７はＯＦＦとなる。
【００３０】
そして、上述のように外部からの永久磁石等でこの永久磁石を板バネ２７ａの端部に対向する一方の位置から、他方の位置に移動させることにより、板バネ２７ａに作用する磁界を小さくして作動用スイッチ２７をＯＮにできるようにしている。つまり、図３では永久磁石３６は板バネ２７ａの端部に対向する一方の位置から他方の位置に移動された状態である。
【００３１】
本実施の形態では、前記カプセル状の容器は、略円形形状の一軸方向上端に断面を大きくした拡張部４８を設け、長手軸方向に対する垂直断面形状が非円形断面を形成している。そして、カプセル状の容器は、管腔前後にガスや体液等の流体を連通させる流体通路として、例えば２つの連通孔４７（図９参照）を前記拡張部４８に形成している。
このことにより、カプセル状の容器は、体腔管路内面に密接してこの体腔管路を塞いだときに、前記連通孔４７を介して体腔管路の前後をガスや体液等の流体が連通可能になっている。
【００３２】
また、本実施の形態では、この撮像ユニット３を患者２が飲み込む前には、図３に示すように撮像ユニット３の前端側に対向するように白色反射板１６を設けた白バランス用キャップ１７を装着する。
この白バランス用キャップ１７は例えば円錐面形状でその内面に白色反射板１６が取り付けてある。また、白バランス用キャップ１７の後端には、略リング形状で遮光性のゴム等、弾性を有する取付枠４９が設けてあり、この取付枠４９により弾性的に外周面に着脱自在に装着（固定）できるようにしている。なお、取付枠４９は必ずしも外周面に密着しなくても良いし、硬質のものでも良い。
【００３３】
この装着により撮像ユニット３から一定距離の位置に白色反射板１６が対向し、この状態では照明装置２３による白色光で白色反射板１６が照明され、その反射光で対物光学系３１により撮像センサ３３で撮像する。つまり、この撮像センサ３３は白色撮像手段を形成し、後述するようにこの白色撮像手段により撮像された白色反射板１６の白色画像を体外に配置された画像観察装置４側で検出して取り込み、その取り込んだ白色画像に対して白バランス用のアンプ部のゲインを調整して、白バランスする状態に色調整できるようにしている。
【００３４】
次に図４を参照して、画像観察装置４における主要部の構成を説明する。図１では画像観察装置４の外形的な構成で説明したが、図４ではその内部的或いは機能的な構成で説明する。
【００３５】
図４に示すように画像観察装置４では、図１のパソコン本体１１によりデータ受信・保持装置５１と、画像表示装置５２とが形成される。データ受信・保存装置５１はアンテナ１４と接続され、撮像ユニット３から無線で送信される画像データを受信し、復調等して内部のハードディスク等の保存装置に保存（蓄積）する。
このデータ受信・保存装置５１に保存された画像データは画像表示装置５２に送られ、映像信号に変換され、モニタ１３に撮像ユニット３で撮像された画像が表示される。
【００３６】
この画像表示装置５２ではデータ受信・保存装置５１から入力される画像データは、モニタ１３に表示（再生）可能な信号処理をする画像再生処理回路５３に入力されると共に、入力される画像データが（白バランスのための白色反射板１６等の）白色画像データか否かを判別する白色判別手段５４及びこの白色判別手段５４による白バランス開始指示信号で動作を開始する色バランス検出手段５５とに入力される。
【００３７】
白色判別手段５４は入力される画像データが白色画像データであると判別すると、白バランス開始指示信号を色バランス検出手段５５に出力し、この色バランス検出手段５５はこの指示信号を受けて画像データを取り込み、その色バランス状態の信号レベルを検出して、色調整手段５６に出力する。
【００３８】
色バランス検出手段５５は、白色反射板１６を撮像した画像データにおける赤、緑、青の各色信号の強度（輝度レベル）を検出して、検出した赤、緑、青の各色信号Ｒ、Ｇ、Ｂの輝度レベルを色調整手段５６に出力する。
より具体的には、色バランス検出手段５５は、白色反射板１６を撮像した画像データにおける赤、緑、青の各色信号Ｒ、Ｇ、Ｂの輝度レベルを検出し、それらの比、具体的にはＧ／Ｒ，Ｇ／Ｂの比を算出し、これらの比Ｇ／Ｒ，Ｇ／Ｂを色調整手段５６に出力する。
【００３９】
色調整手段５６は検出されたＧ／Ｒ，Ｇ／Ｂの値により、画像再生回路５３における色調整用アンプ部５７のゲイン（増幅率）を調整し、色バランス検出手段５５によって検出されるＧ／Ｒ，Ｇ／Ｂの値がそれぞれ１となるように調整する。
【００４０】
つまり、色調整手段５６は色バランス検出手段５５により検出されたＧ／Ｒ，Ｇ／Ｂにより、色信号Ｇを基準として、アンプ部５７の色信号Ｒに対する赤ゲイン、色信号Ｂに対する青ゲインを１になるように調整する。この場合には、色信号Ｇを基準として、赤ゲイン、青ゲインを調整しているが、別の色信号を基準にして調整しても良い。
このアンプ部５７によるゲイン調整によって、白い被写体を撮像した場合にはモニタ１３には白く表示されるように白バランス調整がされるようになる。
【００４１】
このような構成による本実施の形態の作用を説明する。
患者２が撮像ユニット３を飲み込み、撮像ユニット３で体内を検査する場合、図３に示すように撮像ユニット３に白バランス用キャップ１７を装着し、撮像ユニット３の作動用スイッチ２７を外部の磁石等により撮像ユニット３の後端付近の永久磁石３６を移動させてＯＦＦからＯＮにする。
【００４２】
すると、照明装置２３等にバッテリ２６ａから動作用の電力が供給され、点灯して白色反射板１６を照明し、照明された白色反射板１６は撮像センサ３２に結像され、この撮像センサ３２で光電変換された信号はデジタル信号処理回路２５、無線送受信回路２２を経て無線アンテナ２１から電波で送信される。
【００４３】
この電波で送信された信号はアンテナ１４で受信され、パソコン本体１１のデータ受信・保存装置５１により復調されて保存される。
上記撮像ユニット３に白バランス用キャップ１７を装着し、作動用スイッチ２７をＯＮにして白色反射板１６を撮像した後、白バランス用キャップ１７を外して患者２は撮像ユニット３を飲み込む。
【００４４】
すると、撮像ユニット３は体内を照明及び撮像して、体内を撮像した画像データを無線で送信する状態となり、体外のデータ受信・保存装置５１はその画像データを保存することになる。
このデータ受信・保存装置５１により保存された画像データは操作者の画像再生等の指示を受けて、画像表示装置５２側に送られる。この場合、最初に保存された画像データから画像表示装置５２側に送られる。
【００４５】
画像表示装置５２では白色判別手段５４により、白色反射板１６を撮像した画像データであることを判別すると、色バランス開始指示信号を色バランス検出手段５５に出力する。
そして色バランス検出手段５５は白色反射板１６を撮像した画像データに対して赤、緑、青の各色信号Ｒ、Ｇ、Ｂの輝度レベルを検出し、さらにＧ／Ｒ，Ｇ／Ｂの比を算出し、これらの比Ｇ／Ｒ，Ｇ／Ｂを色調整手段５６に出力する。
【００４６】
色調整手段５６は検出されたＧ／Ｒ，Ｇ／Ｂの値により、画像再生回路５３における色調整用アンプ部５７のゲイン（増幅率）を調整し、色バランス検出手段５５によって検出されるＧ／Ｒ，Ｇ／Ｂの値がそれぞれ１となるように調整する。そして調整後はその状態のゲインを維持する。
この調整により、画像再生処理回路５３は白バランス調整された状態の画像再生処理状態となる。
【００４７】
従って、白色反射板１６を撮像した後の体内を撮像した画像データが画像再生処理回路５３により白バランス調整された状態で信号処理され、モニタ１３には、例えば図４に示すように時経列で撮像された複数の画像が白バランスした状態で同時に表示される。
【００４８】
このように本実施の形態によれば、体外の装置側で白バランス調整を行うようにしているので、体内に挿入される撮像ユニット３側には白バランス調整を行う機能を設けなくても済み、白バランス調整を行う機能を設けた場合よりも電子回路の規模を小さくして、バッテリ２６によるエネルギ消費を低減化できる。
【００４９】
従って、バッテリ２６の小型化やバッテリ２６により長時間駆動できることになる。
また、撮像ユニット３を小型化できると共に、低コスト化することもできる効果がある。
【００５０】
さらに本実施の形態によれば、体内の内視鏡検査に使用され、繰り返しの使用等で消耗される消耗品となる撮像ユニット３に対して、体外側に配置され、撮像ユニット３に共通して使用できる画像表示装置５２側に白バランスを調整できるようにしたことにより、経済的な体内観察システム１を構築できる。
【００５１】
（第２の実施の形態）
次に図５ないし図７を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。図５（Ａ）は撮像ユニット３Ｂの内部構成を縦断面で示し、図５（Ｂ）は正面図を示し、図６（Ａ）は撮像面に結像される撮像原画像を示し、図６（Ｂ）はマスク処理像を示し、図７は画像表示装置の構成等を示す。
【００５２】
第１の実施の形態では撮像ユニット３を患者２が飲み込む前に白バランスさせるためのデータを得るようにしたものであるが、本実施の形態では体内にある状態で白バランスさせるためのデータを得ることができるようにしている。
【００５３】
このため、図５（Ａ）に示すように本実施の形態における撮像ユニット３Ｂでは、円筒状のレンズ枠３０ａの先端部分に、白い基準被写体として例えば白色光の照明により拡散して白く発光する拡散板６１部分を例えば４箇所設けて、各拡散板６１部分をその周囲に配置された白色ＬＥＤ２３でそれぞれ照明できるようにしている。
【００５４】
つまり、図５（Ｂ）に示すように対物光学系３１の周囲の４箇所に設けてある白色ＬＥＤ２３に対向する４箇所に拡散板６１部分が設けてあり、各拡散板６１は図５（Ａ）に示すように隣接する各白色ＬＥＤ２３による照明範囲α内にあって各拡散板６１が照明されるようになり、その透過光が拡散板６１の内側に白く漏れることになる。
【００５５】
また、本実施の形態では、対物光学系３１により前記拡散板６１部分を撮像センサ３２の撮像面に結像することができるようにしている。具体的には、図５において、対物光学系３１による収差の影響を少なくできる有効画角或いは有効撮像範囲６２は点線で境界を示す角度の内側となるが、その外側の拡散板６１部分を含む撮像可能範囲６３部分を撮像センサ３２の撮像面３２ａ（図６参照）に結像できるようにしている。
【００５６】
図６（Ａ）に示すように撮像センサ３２の撮像面３２ａの中央側は体内像が撮像される体内像撮像領域６４となり、４隅付近が拡散板６１部分を撮像した照明光撮像領域６５となる。
そして、後述するように照明光撮像領域６５内における一部、例えば四角枠で示す部分が白バランスサンプリング領域（以下、Ｗ／Ｂサンプリング領域と略記）６６として、白バランス調整の際に利用（抽出）される。
【００５７】
また、図６（Ａ）の撮像原画像は、有効撮像範囲６２の外側部分を含んでいるので、図６（Ｂ）に示すように斜線で示すように中空の黒マスク６７でマスク（遮光）され、その内側の有効撮像範囲内の部分が表示に利用されるマスク処理画像６８となる。
なお、図５に示すように本実施の形態における撮像ユニット３Ｂでは、拡張部４８が設けられておらず、無線アンテナ２１は外装ケース４６内に配置されている。
【００５８】
また、本実施の形態における作動用スイッチ２７としては、第１の実施の形態とは異なり、図５（Ａ）に示すように例えば固定板と板バネ２７ａとの端子間には例えば絶縁性を有する熱溶融性物質６９が介挿されており、使用時にはこのカプセル状容器に温風を当てたり或いは温水に浸漬して加熱することにより、熱溶融性物質６９を溶融し、板バネ２７ａの復元力で端子間を接触させて電気的に導通させて作動用スイッチ２７をＯＦＦからＯＮにし、バッテリ２６ａの電力が白色ＬＥＤ２３等に供給できるようにしている。
撮像ユニット３Ｂにおけるその他の構成は第１の実施の形態における撮像ユニット３と同様の構成であり、その説明を省略する。
【００５９】
図７は本実施の形態の体内観察装置１Ｂにおける画像表示装置５２Ｂの構成を示す。この画像表示装置５２Ｂでは、データ受信・保存装置５１からの画像データは、色調の調整等をする画像調整回路７１に入力されると共に、リニアマトリクス回路７２を介してＷ／Ｂサンプリング領域抽出回路７３に入力される。
【００６０】
データ受信・保存装置５１から出力される画像データ、具体的には色差信号の画像データはリニアマトリクス回路７２によりＲ、Ｇ、Ｂの色信号データに変換されて、図６で示したＷ／Ｂサンプリング領域６６の画像を抽出するＷ／Ｂサンプリング領域抽出回路７３に入力される。
【００６１】
このＷ／Ｂサンプリング領域抽出回路７３により抽出されたＷ／Ｂサンプリング領域６６の画像データはその内部のメモリ７４により、複数フレーム分におけるＷ／Ｂサンプリング領域６６の画像データが蓄積され、その蓄積された画像データが色バランス検出手段５５に入力される。
この色バランス検出手段５５により検出されたＧ／Ｒ，Ｇ／Ｂの比は色調整量算出手段７６に入力され、色調整量算出手段７６はＧ／Ｒ，Ｇ／Ｂにより画像調整回路７１内の色バランス調整手段７７のアンプのゲインを調整する。
【００６２】
また、データ受信・保存装置５１からの画像データは、画像調整回路７１内のリニアマトリクス回路７８を経て色差信号データからＲ、Ｇ、Ｂの色信号データに変換された後、色バランス調整回路７７に入力される。
【００６３】
この色バランス調整回路７７は色信号Ｒ、Ｇ、Ｂを増幅するゲインコトロールアンプで構成され、色調整算出手段７６からのＲゲイン、Ｂゲインの制御信号によりそのゲインが調整され、Ｗ／Ｂサンプリング領域６６の画像に対して色バランス検出手段５５により検出されたＧ／Ｒ，Ｇ／Ｂの比がそれぞれ１となるようにゲインが調整設定される。
【００６４】
この色バランス調整回路７７からの出力信号はアパーチャ処理化回路７９に入力され、エンハンス処理等のアパーチャ処理がされた後、マスク付加回路８０に入力され、図６（Ｂ）で示したように有効撮像範囲の外側がマスクされて、その内側の有効撮像範囲の画像成分のみが抽出されて、後段の画像表示処理回路８１に入力される。
この画像表示処理回路８１によりγ補正等された後、モニタ１３に出力され、モニタ１３の表示面には時系列で撮像された画像が白バランスした状態で表示される。
【００６５】
本実施の形態は、白バランスの調整を行うデータを得るために、体外で白い被写体を撮像することを必要としないで、体内において、常時、有効撮像範囲６２の外側でかつ撮像可能範囲６３内に白バランスさせるための基準となる白い被写体（具体的にはＷ／Ｂサンプリング領域６６）を撮像できるようにし、その白い被写体部分を含む画像データを体外の装置に送信することにより体外の装置側で画像再生を行う場合には、その白い被写体部分の画像データにより白バランスした状態の再生処理状態に設定して、有効撮像範囲６２内の画像を常時、白バランスした状態で表示することができるようにしている。
【００６６】
このような構成及びその作用から分かるように本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に撮像ユニット３Ｂ側では、白バランスさせる信号処理手段を必要としないで、体外の画像表示装置５２Ｂ側で白バランスさせる処理を行うようにしているので、撮像ユニット３Ｂ側の回路規模を小さくして小型化及び省電力化や、コスト低減等を行うことができると共に、体内での温度変化による白バランスに影響を及ぼす原因を低減化することができる。
【００６７】
例えば、照明装置を構成する白色ＬＥＤ２３や撮像センサ３２が体内の温度により体外の状態とは異なる発光特性や分光特性となるような場合においても、基準となる白い被写体を撮像して白く表示する再生処理状態にしているので、温度変化等があっても安定して、白バランス状態を保持して画像表示することができる。
【００６８】
なお、本実施の形態では、色調整量算出手段７６により、色バランス調整回路７７による色バランス調整を自動調整できるようにすると共に、さらに例えばキーボード１２等により術者が好みとする色調（例えば白バランス状態から少し黄色ぽく表示されるような色調）でカラー表示する色調整を行えるようにしている。
【００６９】
なお、キーボード１２等から色調整量算出手段７６に対して、色バランス検出手段５５で検出されたＧ／Ｒ，Ｇ／Ｂの比にオフセット値を加算や減算できるようにして、同様に色調整ができるようにしても良い。
この場合には、体外の画像表示装置５２Ｂ側に白バランス調整機能を設けることで任意の色再現性を、撮像ユニット３Ｂ側のハードウェアの変更を伴わずに行うことができる。
【００７０】
図８は変形例における対物光学系３１の周辺部を示す。図５においては、レンズ枠３０ａに拡散板６１を設けていたが、本変形例ではこの拡散板６１の外側にプリズム８３を設け、このプリズム８３を通って拡散板６１に入射された光が対物光学系３１の有効撮像範囲６２の外側から対物光学系３１に入射されるようにして、拡散板６１から有効撮像範囲６２内に漏れる光成分を低減化している。
その他の構成、作用及び効果は第２の実施の形態とほぼ同様である。
【００７１】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態を図９を参照して説明する。図９は第３の実施の形態における撮像ユニット３Ｃの構成を示し、図９（Ａ）は縦断面図、図９（Ｂ）は正面図である。
第２の実施の形態では、レンズ枠３０ａ部分に（白バランスさせるための）基準となる白色被写体を設けるようにしていたが、本実施の形態における撮像ユニット３Ｃでは、図９に示すように透明ドーム４５における有効撮像範囲６２の外側でかつ撮像可能範囲６３内となる範囲において、例えば４箇所の部分に白色光の照明の場合に白色に反射する反射体９１を設けている。
【００７２】
そして、これら反射体９１は白色ＬＥＤ２３による照明光を反射して、撮像センサ３２の撮像面における図６（Ａ）で示したように４隅部分にその像を結ぶようにしている。
【００７３】
なお、レンズ枠３０ａにおける先端側部分には透明枠部９２が設けてあり、反射体９１はこの透明枠部９２を経て撮像センサ３２の４隅部分に結像される。 その他は上述した実施の形態と基本的に同様の構成であり、同じ部材には同じ符号を付け、その説明を省略する。
【００７４】
本実施の形態においても、撮像センサ３２の四隅部分には図６（Ａ）と類似して反射体９１の像が結像され、図７に示したように画像表示装置５２Ｂではその部分の画像データにより白バランスする色調整を行う。つまり、本実施の形態における画像表示装置は図７に示した画像表示装置５２Ｂと同じ構成である。
【００７５】
また、本実施の形態の作用及び効果は第２の実施の形態とほぼ同様のものとなる。
なお上述した各実施の形態を部分的に組み合わせて構成される実施の形態等も本発明に属する。
【００７６】
［付記］
１．請求項３において、前記照明光の一部を取り込む手段は、レンズ固定枠の一部に設けた拡散板であることを特徴とする。
２．請求項３において、前記照明光の一部を取り込む手段は、レンズ固定枠の一部に設けた拡散板とプリズムであることを特徴とする。
【００７７】
３．請求項３において、前記照明光の一部を取り込む手段は、撮像ユニットの先端カバーの一部に反射板を設けたことを特徴とする。
４．請求項１において、前記白色撮像手段は、前記撮像素子を用いて形成されることを特徴とする。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、体内を照明する照明手段と、体内を撮像する撮像素子と前記撮像素子からの信号を画像処理する画像処理回路と前記画像処理回路にて処理された画像を無線によって送信する送信手段とを有する撮像ユニットと、
体外に設けられ、前記送信手段から送信された画像を受信する受信手段と、前記受信手段によって受信された画像を保存する保存手段と、前記保存された画像を表示する表示手段とを有する画像観察装置と、
からなる体内観察システムにおいて、
照明光の少なくとも一部を取り込む取込手段と、
前記取込手段からの白色光を撮像する白色撮像手段と、
体外の画像表示装置側に設けられ、前記白色撮像手段による白色画像の色成分を検出する色バランス検出手段及び、
前記色バランス検出手段からの検出結果により前記表示手段に表示する前記保存された画像の色を調整する色調整手段と、
を具備しているので、撮像ユニット側に白バランスにする色調整用の回路を設けることなく、体外の画像表示装置側で色調整を行い白バランスした画像を表示できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の体内観察システムの全体構成図。
【図２】撮像ユニットの電気系の構成を示すブロック図。
【図３】撮像ユニットの内部構成を示す断面図。
【図４】画像観察装置の内部構成を示すブロック図。
【図５】本発明の第２の実施の形態における撮像ユニット構成を示す図。
【図６】撮像面に結像される撮像原画像等を示す図。
【図７】画像表示装置の構成を示すブロック図。
【図８】変形例における対物光学系の周辺部を示す図。
【図９】本発明の第３の実施の形態における撮像ユニット構成を示す図。
【符号の説明】
１…体内観察システム
２…患者
３…撮像ユニット
４…画像観察装置
１１…パソコン本体
１３…モニタ
１４…体外アンテナ
１６…白色反射板
１７…白バランス用キャップ
２１…無線アンテナ
２２…無線送受信回路
２３…照明装置（白色ＬＥＤ）
２４…撮像部
２５…デジタル信号処理回路
２６ａ…バッテリ
３０ａ…レンズ枠
３１…対物光学系
３２…撮像センサ
３３…撮像駆動回路
３４…映像信号処理回路
５１…データ受信・保存装置
５２…画像表示装置
５３…画像再生処理回路
５４…白色判別手段
５５…白バランス検出手段
５６…色調整手段
５７…アンプ部
【発明の属する技術分野】
本発明は体内を照明して撮像素子で撮像した信号を無線で体外に送信する体内観察システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
体内を観察する装置或いはシステムの第１の従来例として、例えばＵＳＰ５，６０４，５３１号がある。この従来例は撮像ユニットで撮像した画像を無線で体外に送信し、体外の装置で受信し、蓄積して蓄積した画像を表示したり、撮像ユニットの位置を表示できるようにしている。
【０００３】
また、第２の従来例として、ＷＯ ０１／３５８１３号があり、この従来例ではカプセル形状の撮像ユニットにホワイトバランス（白バランス）用の白色キャップを取付け、その白色キャップを撮像して、撮像ユニットによる内部の白バランス調整回路を白バランスした状態に設定する。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許５，６０４，５３１号明細書
【０００５】
【特許文献２】
国際公開ＷＯ ０１／３５８１３号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
第１の従来例では白バランスさせる手段が開示されていない。
一方、第２の従来例では白バランスさせる白バランス調整回路を撮像ユニットの内部に備えているので、飲み込む前に白色キャップを取り付けて白バランス調整を行えるが、撮像ユニットの内部に白バランス調整回路を組み込むことが必要になる。
【０００７】
白色キャップによる画像を取り込み、その画像が白バランスするようにフィードバックしてゲインを調整する回路が必要になり、撮像ユニットに組み込む回路規模が大きくなると共に、バッテリによる消費電力も増大してしまう欠点がある。
【０００８】
（発明の目的）
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、撮像ユニット側に色調整用の回路を設けることなく、白バランスした画像を表示できる体内観察システムを提供することを目的とする。
また、撮像ユニット側に色調整用の回路を設けることなく、白バランスした画像を表示したり、色調整した画像を表示できる体内観察システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
体内を照明する照明手段と、体内を撮像する撮像素子と前記撮像素子からの信号を画像処理する画像処理回路と前記画像処理回路にて処理された画像を無線によって送信する送信手段とを有する撮像ユニットと、
体外に設けられ、前記送信手段から送信された画像を受信する受信手段と、前記受信手段によって受信された画像を保存する保存手段と、前記保存された画像を表示する表示手段とを有する画像観察装置と、
からなる体内観察システムにおいて、
照明光の少なくとも一部を取り込む取込手段と、
前記取込手段からの白色光を撮像する白色撮像手段と、
体外の画像表示装置側に設けられ、前記白色撮像手段による白色画像の色成分を検出する色バランス検出手段及び、
前記色バランス検出手段からの検出結果により前記表示手段に表示する前記保存された画像の色を調整する色調整手段と、
を具備したことにより、撮像ユニット側に白バランスにする色調整用の回路を設けることなく、体外の画像表示装置側で色調整を行い白バランスした画像を表示できるようにしている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１ないし図４は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は第１の実施の形態の体内観察システムの全体構成を示し、図２は撮像ユニットの電気系の構成を示し、図３は撮像ユニットの内部構成を示し、図４は画像観察装置の内部構成を示す。
【００１１】
図１に示すように本発明の第１の実施の形態の体内観察システム１は、患者２の体腔管路内を挿入され、撮像を行うカプセル形状の撮像ユニット３と、この撮像ユニット３により電波として送信される無線信号を受信して撮像された画像を表示等する体外に配置された画像観察装置４とで構成される。
この体内観察システム１では、大腸用前処置（腸管洗浄）の後に、前記カプセル形状の撮像ユニット３を薬剤と同様に水などと一緒に飲んで、食道・十二指腸・小腸・大腸のスクリーニング検査を行うことができる。
【００１２】
そして、この体内観察システム１では、前記撮像ユニット３が食道などの通過が早い場合、１０フレーム／秒位で画像を撮像し、小腸などの通過が遅い場合、２フレーム／秒位で画像を撮像する。撮像した画像は、必要な信号処理とデジタル圧縮処理後に画像観察装置４に無線で転送して、蓄積し、再生時には時経列の画像を並べて表示する等ができるようにしている。
【００１３】
この画像観察装置４は、撮像ユニット３により無線で送信された画像を蓄積し、後述する画像表示の処理機能を備えたパソコン本体１１と、このパソコン本体１１に接続され、コマンド、データ等の入力を行うキーボード１２と、パソコン本体１１に接続され、画像等を表示する表示手段としてのモニタ１３と、パソコン本体１１に接続され、撮像ユニット３から無線で送信される電波を受信する体外アンテナ１４とを有する。
【００１４】
撮像ユニット３を制御する制御信号は、キーボード１２からのキー入力或いはパソコン本体１１内のハードディスク等に格納された制御プログラムに基づいて生成され、パソコン本体１１内の発信回路を経て所定の周波数の搬送波で変調され、体外アンテナ１４から電波として発信されるようになっている。
そして、撮像ユニット３は、後述の無線アンテナ２１で電波を受信し、制御信号が復調され、各構成回路等へ出力するようになっている。
【００１５】
また、画像観察装置４は、撮像ユニット３の無線アンテナ２１から送信される映像信号等の情報（データ）信号を体外アンテナ１４で受信して、モニタ１３上に表示するようになっている。
次に、図２及び図３を参照して撮像ユニット３の詳細な構成について説明する。なお、図３では白色反射板１６を設けた白バランス用キャップ１７を装着した状態で示している。
【００１６】
図２に示すようにこの撮像ユニット３は、画像観察装置４と電波を送受信する無線アンテナ２１と、この無線アンテナ２１で送受信する電波を信号処理する無線送受信回路２２と、体腔内を照明するための照明光を発生する白色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）で構成された照明装置２３と、この照明装置２３からの照明光で照明された体腔内の光学像を取り込み撮像する撮像部２４と、この撮像部２４で撮像されて得た撮像信号に対してデジタル信号処理等を行うデジタル信号処理回路２５と、電源電力を供給する電池等のバッテリ２６ａが収納されるバッテリ収納部２６と、このバッテリ２６ａから供給される電源電力をオンオフする作動スイッチ２７とから主に構成される。
【００１７】
前記無線送受信回路２２は、前記無線アンテナ２１で受信した画像観察装置４からの電波の搬送波を選択的に抽出し、検波等して制御信号を復調して各構成回路等へ出力すると共に、これら各構成回路等からの例えば、映像信号等の情報（データ）信号を所定の周波数の搬送波で変調し、前記無線アンテナ２１から電波として発信するようになっている。
【００１８】
前記撮像部２４は、光学像を取り込む対物光学系３１と、この対物光学系３１で取り込んだ光学像を撮像するＣＣＤやＣＭＯＳ（ Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−ＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ）等の撮像センサ３２と、この撮像センサ３２を駆動するための撮像駆動回路３３とから構成されている。
【００１９】
前記デジタル信号処理回路２５は、前記撮像センサ３２で撮像されて得た撮像信号を信号処理してデジタル映像信号に変換するデジタル映像信号処理回路（以下、映像信号処理回路）３４と、この映像信号処理回路３４で変換されたデジタル映像信号を圧縮処理するデジタル圧縮処理回路（以下、圧縮処理回路）３５とから構成される。
【００２０】
前記バッテリ収納部２６に収納されるバッテリ２６ａからの電源電力は前記作動スイッチ２７を介して前記照明装置２３，前記デジタル信号処理回路２５及び前記無線送受信回路２２に供給できるようになっている。尚、前記撮像部２４には、前記デジタル信号処理回路２５を介して前記バッテリ２６ａからの電源電力が供給されるようになっている。
【００２１】
図３に示すように前記撮像ユニット３は、先端側が透明な透明ドーム（先端カバー）４５により気密に覆われ、またこの透明ドーム４５の後端が気密に連設された外装ケース４６によりその後端側が気密に覆われた円筒状のカプセル状の容器が形成され、その内部に上述した照明装置２３，撮像部２４等の内蔵物が配置されている。
【００２２】
更に、具体的に説明すると、前記撮像ユニット３は、この容器の先端側の中央部に前記撮像部２４を構成する対物光学系３１が２つのレンズ固定枠（以下、レンズ枠と略記）３０ａ，３０ｂに取り付けられて配置され、この対物光学系３１の結像位置に撮像センサ３２が配置されている。
【００２３】
この場合、対物光学系３１は複数のレンズで形成され、その前レンズ群はレンズ枠３０ａに、後レンズはレンズ枠３０ｂにそれぞれ取り付けてあり、光軸方向にレンズ枠３０ａを移動し、ピント調整した後、レンズ枠３０ａはレンズ枠３０ｂに固定される。
【００２４】
撮像センサ３２の周囲には、撮像駆動回路３３が配置されている。この撮像駆動回路３３及び撮像センサ３２の基端側には、デジタル信号処理回路２５が配置されている。このデジタル信号処理回路２５の基端側には、無線送受信回路２２が配置されている。
【００２５】
また、対物光学系３１の周囲には、照明装置２３が配置されており、透明ドーム４５を介してカプセル状の撮像ユニット３の前方側を照明するようになっている。尚、、照明装置２３は、例えば４つの白色ＬＥＤで形成されているが、ＲＧＢのカラーＬＥＤで構成しても良い。
無線送受信回路２２の後部には、バッテリ収納部２６が設けられ、このバッテリ収納部２６に例えば、２つのボタン型電池等によるバッテリ２６ａが収納されている。このバッテリ収納部２６の後端には、作動用スイッチ２７が設けてある。
【００２６】
２つのバッテリ２６ａは直列に接続され、（−）電極が無線送受信回路２２のＧＮＤ電極に押圧されて接続され、（＋）電極は作動スイッチ２７の固定板側に接続されている。この固定板に対向する可動板となる板バネ２７ａはバッテリ収納部２６の外周面に沿って配置されたフレキシブル基板などを経て無線送受信回路２２の電源端等に接続されている。そして、固定板と板バネ２７ａとが接触すると、作動用スイッチ２７がＯＮとなり、無線送受信回路２２等の動作用の電力が供給される。
また、撮像部２４に隣接して、無線アンテナ２１が配置されている。
なお、撮像ユニット３は、この容器を患者２が容易に飲み込み可能な大きさに形成されている。
【００２７】
また、この撮像ユニット３は、体腔管路内で詰まったとき、先端に磁石を設けた紐状回収具（図示せず）で回収できるようにするために永久磁石３６が作動用スイッチ２７に対向する後端に収納されている。
本実施の形態では、この永久磁石３６は作動用スイッチ２７をＯＦＦからＯＮにするスイッチ駆動機構にも利用している。
【００２８】
この永久磁石３６は滑り性のよいプラスチック等で形成されたガイドレール３８上を移動可能であり、また弾性ゴム等からなる付勢部材３７に押圧されてガイドレール３８上で移動が規制されている。
そして、外部からの図示しない永久磁石により、ガイドレール３８上の一方の端部から他方の端部に移動させることができ、他方の端部に移動させると、永久磁石３６による作動用スイッチ２７に作用する磁界の大きさを小さくできるようにしている。
【００２９】
作動用スイッチ２７はバッテリ２６ａに導通した固定板に対向してその端部が磁化された板バネ２７ａが近接して配置され、この板バネ２７ａの端部は図３に示すように固定板に接触するように形状加工されているが、この板バネ２７ａに対向する位置に永久磁石３６が配置されていると、その磁界による吸引力で固定板から離間した状態にできるようにしている。つまり、板バネ２７ａに対向して永久磁石３６が配置されていると、作動用スイッチ２７はＯＦＦとなる。
【００３０】
そして、上述のように外部からの永久磁石等でこの永久磁石を板バネ２７ａの端部に対向する一方の位置から、他方の位置に移動させることにより、板バネ２７ａに作用する磁界を小さくして作動用スイッチ２７をＯＮにできるようにしている。つまり、図３では永久磁石３６は板バネ２７ａの端部に対向する一方の位置から他方の位置に移動された状態である。
【００３１】
本実施の形態では、前記カプセル状の容器は、略円形形状の一軸方向上端に断面を大きくした拡張部４８を設け、長手軸方向に対する垂直断面形状が非円形断面を形成している。そして、カプセル状の容器は、管腔前後にガスや体液等の流体を連通させる流体通路として、例えば２つの連通孔４７（図９参照）を前記拡張部４８に形成している。
このことにより、カプセル状の容器は、体腔管路内面に密接してこの体腔管路を塞いだときに、前記連通孔４７を介して体腔管路の前後をガスや体液等の流体が連通可能になっている。
【００３２】
また、本実施の形態では、この撮像ユニット３を患者２が飲み込む前には、図３に示すように撮像ユニット３の前端側に対向するように白色反射板１６を設けた白バランス用キャップ１７を装着する。
この白バランス用キャップ１７は例えば円錐面形状でその内面に白色反射板１６が取り付けてある。また、白バランス用キャップ１７の後端には、略リング形状で遮光性のゴム等、弾性を有する取付枠４９が設けてあり、この取付枠４９により弾性的に外周面に着脱自在に装着（固定）できるようにしている。なお、取付枠４９は必ずしも外周面に密着しなくても良いし、硬質のものでも良い。
【００３３】
この装着により撮像ユニット３から一定距離の位置に白色反射板１６が対向し、この状態では照明装置２３による白色光で白色反射板１６が照明され、その反射光で対物光学系３１により撮像センサ３３で撮像する。つまり、この撮像センサ３３は白色撮像手段を形成し、後述するようにこの白色撮像手段により撮像された白色反射板１６の白色画像を体外に配置された画像観察装置４側で検出して取り込み、その取り込んだ白色画像に対して白バランス用のアンプ部のゲインを調整して、白バランスする状態に色調整できるようにしている。
【００３４】
次に図４を参照して、画像観察装置４における主要部の構成を説明する。図１では画像観察装置４の外形的な構成で説明したが、図４ではその内部的或いは機能的な構成で説明する。
【００３５】
図４に示すように画像観察装置４では、図１のパソコン本体１１によりデータ受信・保持装置５１と、画像表示装置５２とが形成される。データ受信・保存装置５１はアンテナ１４と接続され、撮像ユニット３から無線で送信される画像データを受信し、復調等して内部のハードディスク等の保存装置に保存（蓄積）する。
このデータ受信・保存装置５１に保存された画像データは画像表示装置５２に送られ、映像信号に変換され、モニタ１３に撮像ユニット３で撮像された画像が表示される。
【００３６】
この画像表示装置５２ではデータ受信・保存装置５１から入力される画像データは、モニタ１３に表示（再生）可能な信号処理をする画像再生処理回路５３に入力されると共に、入力される画像データが（白バランスのための白色反射板１６等の）白色画像データか否かを判別する白色判別手段５４及びこの白色判別手段５４による白バランス開始指示信号で動作を開始する色バランス検出手段５５とに入力される。
【００３７】
白色判別手段５４は入力される画像データが白色画像データであると判別すると、白バランス開始指示信号を色バランス検出手段５５に出力し、この色バランス検出手段５５はこの指示信号を受けて画像データを取り込み、その色バランス状態の信号レベルを検出して、色調整手段５６に出力する。
【００３８】
色バランス検出手段５５は、白色反射板１６を撮像した画像データにおける赤、緑、青の各色信号の強度（輝度レベル）を検出して、検出した赤、緑、青の各色信号Ｒ、Ｇ、Ｂの輝度レベルを色調整手段５６に出力する。
より具体的には、色バランス検出手段５５は、白色反射板１６を撮像した画像データにおける赤、緑、青の各色信号Ｒ、Ｇ、Ｂの輝度レベルを検出し、それらの比、具体的にはＧ／Ｒ，Ｇ／Ｂの比を算出し、これらの比Ｇ／Ｒ，Ｇ／Ｂを色調整手段５６に出力する。
【００３９】
色調整手段５６は検出されたＧ／Ｒ，Ｇ／Ｂの値により、画像再生回路５３における色調整用アンプ部５７のゲイン（増幅率）を調整し、色バランス検出手段５５によって検出されるＧ／Ｒ，Ｇ／Ｂの値がそれぞれ１となるように調整する。
【００４０】
つまり、色調整手段５６は色バランス検出手段５５により検出されたＧ／Ｒ，Ｇ／Ｂにより、色信号Ｇを基準として、アンプ部５７の色信号Ｒに対する赤ゲイン、色信号Ｂに対する青ゲインを１になるように調整する。この場合には、色信号Ｇを基準として、赤ゲイン、青ゲインを調整しているが、別の色信号を基準にして調整しても良い。
このアンプ部５７によるゲイン調整によって、白い被写体を撮像した場合にはモニタ１３には白く表示されるように白バランス調整がされるようになる。
【００４１】
このような構成による本実施の形態の作用を説明する。
患者２が撮像ユニット３を飲み込み、撮像ユニット３で体内を検査する場合、図３に示すように撮像ユニット３に白バランス用キャップ１７を装着し、撮像ユニット３の作動用スイッチ２７を外部の磁石等により撮像ユニット３の後端付近の永久磁石３６を移動させてＯＦＦからＯＮにする。
【００４２】
すると、照明装置２３等にバッテリ２６ａから動作用の電力が供給され、点灯して白色反射板１６を照明し、照明された白色反射板１６は撮像センサ３２に結像され、この撮像センサ３２で光電変換された信号はデジタル信号処理回路２５、無線送受信回路２２を経て無線アンテナ２１から電波で送信される。
【００４３】
この電波で送信された信号はアンテナ１４で受信され、パソコン本体１１のデータ受信・保存装置５１により復調されて保存される。
上記撮像ユニット３に白バランス用キャップ１７を装着し、作動用スイッチ２７をＯＮにして白色反射板１６を撮像した後、白バランス用キャップ１７を外して患者２は撮像ユニット３を飲み込む。
【００４４】
すると、撮像ユニット３は体内を照明及び撮像して、体内を撮像した画像データを無線で送信する状態となり、体外のデータ受信・保存装置５１はその画像データを保存することになる。
このデータ受信・保存装置５１により保存された画像データは操作者の画像再生等の指示を受けて、画像表示装置５２側に送られる。この場合、最初に保存された画像データから画像表示装置５２側に送られる。
【００４５】
画像表示装置５２では白色判別手段５４により、白色反射板１６を撮像した画像データであることを判別すると、色バランス開始指示信号を色バランス検出手段５５に出力する。
そして色バランス検出手段５５は白色反射板１６を撮像した画像データに対して赤、緑、青の各色信号Ｒ、Ｇ、Ｂの輝度レベルを検出し、さらにＧ／Ｒ，Ｇ／Ｂの比を算出し、これらの比Ｇ／Ｒ，Ｇ／Ｂを色調整手段５６に出力する。
【００４６】
色調整手段５６は検出されたＧ／Ｒ，Ｇ／Ｂの値により、画像再生回路５３における色調整用アンプ部５７のゲイン（増幅率）を調整し、色バランス検出手段５５によって検出されるＧ／Ｒ，Ｇ／Ｂの値がそれぞれ１となるように調整する。そして調整後はその状態のゲインを維持する。
この調整により、画像再生処理回路５３は白バランス調整された状態の画像再生処理状態となる。
【００４７】
従って、白色反射板１６を撮像した後の体内を撮像した画像データが画像再生処理回路５３により白バランス調整された状態で信号処理され、モニタ１３には、例えば図４に示すように時経列で撮像された複数の画像が白バランスした状態で同時に表示される。
【００４８】
このように本実施の形態によれば、体外の装置側で白バランス調整を行うようにしているので、体内に挿入される撮像ユニット３側には白バランス調整を行う機能を設けなくても済み、白バランス調整を行う機能を設けた場合よりも電子回路の規模を小さくして、バッテリ２６によるエネルギ消費を低減化できる。
【００４９】
従って、バッテリ２６の小型化やバッテリ２６により長時間駆動できることになる。
また、撮像ユニット３を小型化できると共に、低コスト化することもできる効果がある。
【００５０】
さらに本実施の形態によれば、体内の内視鏡検査に使用され、繰り返しの使用等で消耗される消耗品となる撮像ユニット３に対して、体外側に配置され、撮像ユニット３に共通して使用できる画像表示装置５２側に白バランスを調整できるようにしたことにより、経済的な体内観察システム１を構築できる。
【００５１】
（第２の実施の形態）
次に図５ないし図７を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。図５（Ａ）は撮像ユニット３Ｂの内部構成を縦断面で示し、図５（Ｂ）は正面図を示し、図６（Ａ）は撮像面に結像される撮像原画像を示し、図６（Ｂ）はマスク処理像を示し、図７は画像表示装置の構成等を示す。
【００５２】
第１の実施の形態では撮像ユニット３を患者２が飲み込む前に白バランスさせるためのデータを得るようにしたものであるが、本実施の形態では体内にある状態で白バランスさせるためのデータを得ることができるようにしている。
【００５３】
このため、図５（Ａ）に示すように本実施の形態における撮像ユニット３Ｂでは、円筒状のレンズ枠３０ａの先端部分に、白い基準被写体として例えば白色光の照明により拡散して白く発光する拡散板６１部分を例えば４箇所設けて、各拡散板６１部分をその周囲に配置された白色ＬＥＤ２３でそれぞれ照明できるようにしている。
【００５４】
つまり、図５（Ｂ）に示すように対物光学系３１の周囲の４箇所に設けてある白色ＬＥＤ２３に対向する４箇所に拡散板６１部分が設けてあり、各拡散板６１は図５（Ａ）に示すように隣接する各白色ＬＥＤ２３による照明範囲α内にあって各拡散板６１が照明されるようになり、その透過光が拡散板６１の内側に白く漏れることになる。
【００５５】
また、本実施の形態では、対物光学系３１により前記拡散板６１部分を撮像センサ３２の撮像面に結像することができるようにしている。具体的には、図５において、対物光学系３１による収差の影響を少なくできる有効画角或いは有効撮像範囲６２は点線で境界を示す角度の内側となるが、その外側の拡散板６１部分を含む撮像可能範囲６３部分を撮像センサ３２の撮像面３２ａ（図６参照）に結像できるようにしている。
【００５６】
図６（Ａ）に示すように撮像センサ３２の撮像面３２ａの中央側は体内像が撮像される体内像撮像領域６４となり、４隅付近が拡散板６１部分を撮像した照明光撮像領域６５となる。
そして、後述するように照明光撮像領域６５内における一部、例えば四角枠で示す部分が白バランスサンプリング領域（以下、Ｗ／Ｂサンプリング領域と略記）６６として、白バランス調整の際に利用（抽出）される。
【００５７】
また、図６（Ａ）の撮像原画像は、有効撮像範囲６２の外側部分を含んでいるので、図６（Ｂ）に示すように斜線で示すように中空の黒マスク６７でマスク（遮光）され、その内側の有効撮像範囲内の部分が表示に利用されるマスク処理画像６８となる。
なお、図５に示すように本実施の形態における撮像ユニット３Ｂでは、拡張部４８が設けられておらず、無線アンテナ２１は外装ケース４６内に配置されている。
【００５８】
また、本実施の形態における作動用スイッチ２７としては、第１の実施の形態とは異なり、図５（Ａ）に示すように例えば固定板と板バネ２７ａとの端子間には例えば絶縁性を有する熱溶融性物質６９が介挿されており、使用時にはこのカプセル状容器に温風を当てたり或いは温水に浸漬して加熱することにより、熱溶融性物質６９を溶融し、板バネ２７ａの復元力で端子間を接触させて電気的に導通させて作動用スイッチ２７をＯＦＦからＯＮにし、バッテリ２６ａの電力が白色ＬＥＤ２３等に供給できるようにしている。
撮像ユニット３Ｂにおけるその他の構成は第１の実施の形態における撮像ユニット３と同様の構成であり、その説明を省略する。
【００５９】
図７は本実施の形態の体内観察装置１Ｂにおける画像表示装置５２Ｂの構成を示す。この画像表示装置５２Ｂでは、データ受信・保存装置５１からの画像データは、色調の調整等をする画像調整回路７１に入力されると共に、リニアマトリクス回路７２を介してＷ／Ｂサンプリング領域抽出回路７３に入力される。
【００６０】
データ受信・保存装置５１から出力される画像データ、具体的には色差信号の画像データはリニアマトリクス回路７２によりＲ、Ｇ、Ｂの色信号データに変換されて、図６で示したＷ／Ｂサンプリング領域６６の画像を抽出するＷ／Ｂサンプリング領域抽出回路７３に入力される。
【００６１】
このＷ／Ｂサンプリング領域抽出回路７３により抽出されたＷ／Ｂサンプリング領域６６の画像データはその内部のメモリ７４により、複数フレーム分におけるＷ／Ｂサンプリング領域６６の画像データが蓄積され、その蓄積された画像データが色バランス検出手段５５に入力される。
この色バランス検出手段５５により検出されたＧ／Ｒ，Ｇ／Ｂの比は色調整量算出手段７６に入力され、色調整量算出手段７６はＧ／Ｒ，Ｇ／Ｂにより画像調整回路７１内の色バランス調整手段７７のアンプのゲインを調整する。
【００６２】
また、データ受信・保存装置５１からの画像データは、画像調整回路７１内のリニアマトリクス回路７８を経て色差信号データからＲ、Ｇ、Ｂの色信号データに変換された後、色バランス調整回路７７に入力される。
【００６３】
この色バランス調整回路７７は色信号Ｒ、Ｇ、Ｂを増幅するゲインコトロールアンプで構成され、色調整算出手段７６からのＲゲイン、Ｂゲインの制御信号によりそのゲインが調整され、Ｗ／Ｂサンプリング領域６６の画像に対して色バランス検出手段５５により検出されたＧ／Ｒ，Ｇ／Ｂの比がそれぞれ１となるようにゲインが調整設定される。
【００６４】
この色バランス調整回路７７からの出力信号はアパーチャ処理化回路７９に入力され、エンハンス処理等のアパーチャ処理がされた後、マスク付加回路８０に入力され、図６（Ｂ）で示したように有効撮像範囲の外側がマスクされて、その内側の有効撮像範囲の画像成分のみが抽出されて、後段の画像表示処理回路８１に入力される。
この画像表示処理回路８１によりγ補正等された後、モニタ１３に出力され、モニタ１３の表示面には時系列で撮像された画像が白バランスした状態で表示される。
【００６５】
本実施の形態は、白バランスの調整を行うデータを得るために、体外で白い被写体を撮像することを必要としないで、体内において、常時、有効撮像範囲６２の外側でかつ撮像可能範囲６３内に白バランスさせるための基準となる白い被写体（具体的にはＷ／Ｂサンプリング領域６６）を撮像できるようにし、その白い被写体部分を含む画像データを体外の装置に送信することにより体外の装置側で画像再生を行う場合には、その白い被写体部分の画像データにより白バランスした状態の再生処理状態に設定して、有効撮像範囲６２内の画像を常時、白バランスした状態で表示することができるようにしている。
【００６６】
このような構成及びその作用から分かるように本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に撮像ユニット３Ｂ側では、白バランスさせる信号処理手段を必要としないで、体外の画像表示装置５２Ｂ側で白バランスさせる処理を行うようにしているので、撮像ユニット３Ｂ側の回路規模を小さくして小型化及び省電力化や、コスト低減等を行うことができると共に、体内での温度変化による白バランスに影響を及ぼす原因を低減化することができる。
【００６７】
例えば、照明装置を構成する白色ＬＥＤ２３や撮像センサ３２が体内の温度により体外の状態とは異なる発光特性や分光特性となるような場合においても、基準となる白い被写体を撮像して白く表示する再生処理状態にしているので、温度変化等があっても安定して、白バランス状態を保持して画像表示することができる。
【００６８】
なお、本実施の形態では、色調整量算出手段７６により、色バランス調整回路７７による色バランス調整を自動調整できるようにすると共に、さらに例えばキーボード１２等により術者が好みとする色調（例えば白バランス状態から少し黄色ぽく表示されるような色調）でカラー表示する色調整を行えるようにしている。
【００６９】
なお、キーボード１２等から色調整量算出手段７６に対して、色バランス検出手段５５で検出されたＧ／Ｒ，Ｇ／Ｂの比にオフセット値を加算や減算できるようにして、同様に色調整ができるようにしても良い。
この場合には、体外の画像表示装置５２Ｂ側に白バランス調整機能を設けることで任意の色再現性を、撮像ユニット３Ｂ側のハードウェアの変更を伴わずに行うことができる。
【００７０】
図８は変形例における対物光学系３１の周辺部を示す。図５においては、レンズ枠３０ａに拡散板６１を設けていたが、本変形例ではこの拡散板６１の外側にプリズム８３を設け、このプリズム８３を通って拡散板６１に入射された光が対物光学系３１の有効撮像範囲６２の外側から対物光学系３１に入射されるようにして、拡散板６１から有効撮像範囲６２内に漏れる光成分を低減化している。
その他の構成、作用及び効果は第２の実施の形態とほぼ同様である。
【００７１】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態を図９を参照して説明する。図９は第３の実施の形態における撮像ユニット３Ｃの構成を示し、図９（Ａ）は縦断面図、図９（Ｂ）は正面図である。
第２の実施の形態では、レンズ枠３０ａ部分に（白バランスさせるための）基準となる白色被写体を設けるようにしていたが、本実施の形態における撮像ユニット３Ｃでは、図９に示すように透明ドーム４５における有効撮像範囲６２の外側でかつ撮像可能範囲６３内となる範囲において、例えば４箇所の部分に白色光の照明の場合に白色に反射する反射体９１を設けている。
【００７２】
そして、これら反射体９１は白色ＬＥＤ２３による照明光を反射して、撮像センサ３２の撮像面における図６（Ａ）で示したように４隅部分にその像を結ぶようにしている。
【００７３】
なお、レンズ枠３０ａにおける先端側部分には透明枠部９２が設けてあり、反射体９１はこの透明枠部９２を経て撮像センサ３２の４隅部分に結像される。 その他は上述した実施の形態と基本的に同様の構成であり、同じ部材には同じ符号を付け、その説明を省略する。
【００７４】
本実施の形態においても、撮像センサ３２の四隅部分には図６（Ａ）と類似して反射体９１の像が結像され、図７に示したように画像表示装置５２Ｂではその部分の画像データにより白バランスする色調整を行う。つまり、本実施の形態における画像表示装置は図７に示した画像表示装置５２Ｂと同じ構成である。
【００７５】
また、本実施の形態の作用及び効果は第２の実施の形態とほぼ同様のものとなる。
なお上述した各実施の形態を部分的に組み合わせて構成される実施の形態等も本発明に属する。
【００７６】
［付記］
１．請求項３において、前記照明光の一部を取り込む手段は、レンズ固定枠の一部に設けた拡散板であることを特徴とする。
２．請求項３において、前記照明光の一部を取り込む手段は、レンズ固定枠の一部に設けた拡散板とプリズムであることを特徴とする。
【００７７】
３．請求項３において、前記照明光の一部を取り込む手段は、撮像ユニットの先端カバーの一部に反射板を設けたことを特徴とする。
４．請求項１において、前記白色撮像手段は、前記撮像素子を用いて形成されることを特徴とする。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、体内を照明する照明手段と、体内を撮像する撮像素子と前記撮像素子からの信号を画像処理する画像処理回路と前記画像処理回路にて処理された画像を無線によって送信する送信手段とを有する撮像ユニットと、
体外に設けられ、前記送信手段から送信された画像を受信する受信手段と、前記受信手段によって受信された画像を保存する保存手段と、前記保存された画像を表示する表示手段とを有する画像観察装置と、
からなる体内観察システムにおいて、
照明光の少なくとも一部を取り込む取込手段と、
前記取込手段からの白色光を撮像する白色撮像手段と、
体外の画像表示装置側に設けられ、前記白色撮像手段による白色画像の色成分を検出する色バランス検出手段及び、
前記色バランス検出手段からの検出結果により前記表示手段に表示する前記保存された画像の色を調整する色調整手段と、
を具備しているので、撮像ユニット側に白バランスにする色調整用の回路を設けることなく、体外の画像表示装置側で色調整を行い白バランスした画像を表示できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の体内観察システムの全体構成図。
【図２】撮像ユニットの電気系の構成を示すブロック図。
【図３】撮像ユニットの内部構成を示す断面図。
【図４】画像観察装置の内部構成を示すブロック図。
【図５】本発明の第２の実施の形態における撮像ユニット構成を示す図。
【図６】撮像面に結像される撮像原画像等を示す図。
【図７】画像表示装置の構成を示すブロック図。
【図８】変形例における対物光学系の周辺部を示す図。
【図９】本発明の第３の実施の形態における撮像ユニット構成を示す図。
【符号の説明】
１…体内観察システム
２…患者
３…撮像ユニット
４…画像観察装置
１１…パソコン本体
１３…モニタ
１４…体外アンテナ
１６…白色反射板
１７…白バランス用キャップ
２１…無線アンテナ
２２…無線送受信回路
２３…照明装置（白色ＬＥＤ）
２４…撮像部
２５…デジタル信号処理回路
２６ａ…バッテリ
３０ａ…レンズ枠
３１…対物光学系
３２…撮像センサ
３３…撮像駆動回路
３４…映像信号処理回路
５１…データ受信・保存装置
５２…画像表示装置
５３…画像再生処理回路
５４…白色判別手段
５５…白バランス検出手段
５６…色調整手段
５７…アンプ部
Claims (3)
- 体内を照明する照明手段と、体内を撮像する撮像素子と前記撮像素子からの信号を画像処理する画像処理回路と前記画像処理回路にて処理された画像を無線によって送信する送信手段とを有する撮像ユニットと、
体外に設けられ、前記送信手段から送信された画像を受信する受信手段と、前記受信手段によって受信された画像を保存する保存手段と、前記保存された画像を表示する表示手段とを有する画像観察装置と、
からなる体内観察システムにおいて、
照明光の少なくとも一部を取り込む取込手段と、
前記取込手段からの白色光を撮像する白色撮像手段と、
体外の画像表示装置側に設けられ、前記白色撮像手段による白色画像の色成分を検出する色バランス検出手段及び、
前記色バランス検出手段からの検出結果により前記表示手段に表示する前記保存された画像の色を調整する色調整手段と、
を具備したことを特徴とする体内観察システム。 - 前記取込手段が前記撮像ユニットに対向配置される白色反射体であり、前記白色撮像手段は前記撮像ユニットの電源投入後所定時間以内に動作し、前記色バランス調整手段は前記色成分の赤および青の信号に対する増幅率を変える手段と、緑の信号レベルと赤および青の信号レベルとを比較する手段とからなることを特徴とする請求項１記載の体内観察システム。
- 前記取込手段は、前記撮像ユニットの撮像光学系の有効撮像領域外でかつ撮像可能範囲内に前記照明手段による照明光の一部を取り込み可能にして形成されることを特徴とする請求項１記載の体内観察システム。
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