JP3893121B2

JP3893121B2 - カプセル型内視鏡システム及びカプセル型内視鏡

Info

Publication number: JP3893121B2
Application number: JP2003322993A
Authority: JP
Inventors: 初男清水; 誠一郎木許
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-06-09
Filing date: 2003-09-16
Publication date: 2007-03-14
Anticipated expiration: 2023-09-16
Also published as: JP2005021651A

Description

この発明は、飲み込み型の医療用内視鏡システム（以下、カプセル型内視鏡システム）に関するものである。

近時、ＣＣＤ等の固体撮像素子を備えた撮像手段と、ＬＥＤ等の発光体を備えた照明手段等をカプセル形状のケースに収容したカプセル型内視鏡を用いて、体腔内画像を観察できるようにしたカプセル型内視鏡システムが提案されている。
より具体的には、被検者が前記カプセル型内視鏡を口から飲み込むことにより、カプセル型内視鏡が体腔内を通過する過程において、胃や腸等の体腔内を当該カプセル型内視鏡により撮像し、かかる画像データを体腔外の外部装置に送信してモニター等を用いて可視化することで、体腔内画像を観察できるようになっている。

ところで、前記カプセル型内視鏡において取得される画像データは、データ補正等の信号処理（例えば、色補正、γ補正）が当該カプセル型内視鏡又は受信装置において行われて作成される。
前記画像データ補正に用いられる画像データ補正値は、予め照明手段を構成する光源の種類や、撮像手段における結像レンズの位置等に合わせて設定される。

しかしながら、製品（カプセル型内視鏡）毎に光源の色合いが微妙に異なるためや、結像レンズ位置にばらつきがあることから、全てのカプセル型内視鏡において、上述のように予め設定された補正値により補正されて可視化された画像が色再現性や解像度の点において最良なものとならない可能性を少なからず有している。

また、カプセル型内視鏡を体腔内に投入する直前に、画像データ補正値取得用のチャートを撮像することにより、画像データ補正値を取得することも考えられるが、かかる撮像の際においては部屋の照明等が入りやすく、その場合において得られる画像データ補正値は、体腔内での撮像即ち、カプセル型内視鏡の発光体の光源下のみでの撮像に適切なものとはならない。また、カプセル型内視鏡の発光体の光源下のみで前記チャートを撮像することは事実上困難である。

そこで、本願発明の目的は、上述した不具合を一挙に解決するべくなされたものであり、製品（カプセル型内視鏡）毎に「最良な」画像データ補正値を「容易に」得ることができるようにすることで、可視化された画像が色再現性や解像度の点において最良なものとなるようにし、更には当該画像データ補正値が最良なものとなっていることを確認することができるカプセル型内視鏡システムを提供するところにある。

即ち、本願発明のカプセル型内視鏡システムは、撮像手段と、撮像部位を照明し得る照明手段と、前記撮像手段により得られた画像データを外部に送信し得る送信手段とを含むカプセル型内視鏡と、画像データを受信する受信手段や、撮像手段により撮像した画像を可視化して表示し得る表示手段を含み、前記カプセル型内視鏡とは別体の外部装置とを備えるカプセル型内視鏡システムにおいて、
カプセル型内視鏡の少なくとも撮像用窓及び照明用窓を外部光から遮断し得る状態で覆うパッケージと、
このパッケージにより撮像用窓及び照明用窓を覆った状態で撮像手段や照明手段に電源供給を開始させ得る電源供給開始手段と、
前記パッケージの内部に撮像用窓に対向するように設けられた画像データ補正値取得用のチャート部とを備え、前記チャート部をパッケージにより撮像用窓及び照明用窓を覆った状態で第一撮像して得られる画像データから画像データ補正値を取得し、パッケージにより撮像用窓及び照明用窓を覆った状態で前記第一撮像の後の第二撮像により得られた画像データを前記画像データ補正値により補正し、この画像データを可視化して前記表示手段に表示することを特徴とする。

そして、このようなものであると、製品毎のカプセル型内視鏡において体腔内に投入する前、かつ画像データ補正値を撮像用窓及び照明用窓をパッケージにより覆った状態で取得するので画像データ補正値を最良なものとでき、更には、この最良な画像データ補正値の取得が「容易に」かつカプセル型内視鏡への電源供給開始と略同時に行えるようになる。また、当該補正値が最良なものとなっていることの確認をも表示手段による第二撮像画像の可視化を通じて行うことができるようになる。

本発明のカプセル型内視鏡によれば、製品毎のカプセル型内視鏡において体腔内に投入する前、かつ画像データ補正値を撮像用窓及び照明用窓をパッケージにより覆った状態で取得するので画像データ補正値を最良なものとでき、更には、この最良な画像データ補正値の取得が「容易に」行えるようになる。また、当該補正値が最良なものとなっていることの確認をも表示手段による第二撮像画像の可視化を通じて行うことができるようになる。

以下、本発明の実施の形態につき説明する。図１は、本発明の一実施形態におけるカプセル型内視鏡システムの構成図を示し、図２は同実施形態におけるカプセル型内視鏡の側断面図を示している。

本実施の形態におけるカプセル型内視鏡システム１は、図１に示すように、口径から飲み込み可能で食道、胃、小腸、大腸等の体腔内を通過する過程において体腔内を撮像することができるカプセル型内視鏡１０と、このカプセル型内視鏡１０と物理的に完全な別体をなして当該カプセル型内視鏡１０により取得した画像データを無線通信により受信し得る外部装置４とを具備してなる。

前記カプセル型内視鏡１０は、図２に示すように、カプセル形状の外装たるカプセル本体１４と、このカプセル本体１４の内部に設けた、画像を撮像し得る撮像手段１１１、撮像部位を照明し得る照明手段１１２ａ，１１２ｂ及び撮像手段１１１及び照明手段１１２ａ，１１２ｂの制御や信号処理をする制御手段１４３を具備する。

各部を詳述すると、カプセル本体１４は、人間が飲み込める程度の大きさのものであり、略半球形状をなす先端部１２０と筒状の胴体部１２２とを水密に結合してなる。これら先端部１２０と胴体部１２２とは、当該先端部１２０及び胴体部１２２とをＯリング１２１を介在させて水密に結合してある。尚、カプセル本体１４の形状及び構成は本実施の形態にかかるものに限られないのは言うまでもない。

撮像手段１１１は、撮像基板１２４に設けた固体撮像素子１２５と、この固体撮像素子１２５に被写体像を結像する結像レンズ１２６とを具備する。固体撮像素子１２５としては、ＣＣＤを用いている。尚、固体撮像素子１２５はＣＣＤに限られずＣＭＯＳでもよいのは言うまでもない。また、結像レンズ１２６は、固定枠１２８ａに設けられて被写体側に位置する第一レンズ１２６ａと、可動枠１２８ｂに設けられてＣＣＤ側に位置する第二レンズ１２６ｂとから構成してあり、第二レンズ１２６ｂを前後動させることによりピント調整が可能となっている。そして、透明の撮像用窓１２０ｂが、前記カプセル本体１４の先端部１２０に形成されている。

照明手段１１２ａ，１１２ｂは、照明基板１３０に発光体たるＬＥＤを設けてなるものである。特に、本実施の形態においては、４つの発光体を結像レンズ１２６の周囲に配置してある。そして、透明の照明用窓１２０ａが、前記カプセル型内視鏡１０の先端部１２０に形成してあり、発光体からの射出光をカプセル本体１４の外部に導出できるようになっている。更に、本実施の形態においては、カプセル型内視鏡１０の先端部１２０がその全体を透明の樹脂で形成してあり、照明用窓１２０ａ及び撮像用窓１２０ｂは、それら領域が部分的に重なったものとなっている。尚、照明用窓１２０ａ及び撮像用窓１２０ｂとを明確に分れるように構成してもよいのは言うまでもない。

ここで、図３を参照して制御手段１４３の構成について説明する。図３は本実施の形態におけるカプセル型内視鏡システムのブロック図を示し、特に、カプセル型内視鏡１０側の制御手段１４３から外部装置４側の受信装置本体４ｂへの画像データの流れが分かるように示したものである。制御手段１４３は、インターフェース回路２０１、駆動回路２０２等を有し、撮像手段１１１と協働して画像データを生成する等の各種信号処理を行うとともに、前記撮像手段１１１が所定時間経過毎に撮像を行うことを可能にするタイミングジェネレータ機能等を果たし、更には、ラインやフレーム等に関する各種パラメータを記憶している。しかして、本実施の形態においては、毎秒２枚の画像を撮像手段１１１により撮像し、色補正等の信号処理を行うなどして画像データを生成し、逐次的に画像データを外部装置４に無線送信するようになっている。

尚、無線送信は、図２及び図３に示すように、無線基板１４１にアンテナ１４２を設けてなる無線送信手段により行われ、当該無線送信の際には、カプセル型内視鏡１０側に設けた変調回路２０３、外部装置４側に設けた復調回路３０１により、所定の通信方式（例えば、ＰＳＫ、ＭＳＫ、ＧＭＳＫ、ＱＭＳＫ、ＡＳＫ等）で画像データがカプセル型内視鏡１０と外部装置４との間で送受信されることとなる。

一方で、図１に示すように、外部装置４は、被検者２の胸部や腹部の適当な位置に配置するアンテナ３１，３２，３３，３４と受信装置本体４ｂとを備える受信装置４ａを含む。

アンテナ３１，３２，３３，３４は、前記受信装置本体４ｂと有線で繋がっているものである。このアンテナ３１，３２，３３，３４は、被検者２が上半身に羽織ることができるジャケット３の内部に配してある。そして、特に、本実施の形態においては、複数のアンテナ３１，３２，３３，３４をジャケット３の内部に配してあり、受信装置本体４ｂに設けたセレクタにより、カプセル型内視鏡１０の体腔内の移動に応じて最も受信感度の高いアンテナを選択して画像データを受信できるようになっている。尚、上述のようにジャケット３を利用するのは実施に際しての一例であり、これらに限られないのは言うまでもない。

図３に示すように、受信装置本体４ｂは、インターフェース回路３０２、内部メモリ３０３、画像処理回路３０４等を有し、所定の通信方式で受信した画像データのデータ再生やデータ圧縮等の信号処理をするとともに、当該画像データを記憶手段４４に記憶するものである。前記信号処理としては、色補正、γ補正、色処理等を行う。また、記憶手段４４は、ＣＦメモリカード、メモリースティック等のリムーバブルな記憶媒体を受信装置本体４ｂに接続してなるものである。そして、図１に示すように、この記憶媒体４４をパーソナルコンピュータ等の情報処理装置５に読み込ませることにより、当該記憶媒体４４に記憶させた画像データを可視化してなる体腔内画像をモニター等の表示手段５ａに表示できるようになっている。

しかして、本実施の形態におけるカプセル型内視鏡システム１は、図４に示すように、カプセル型内視鏡１０の少なくとも撮像用窓１２０ｂ及び照明用窓１２０ａを覆うパッケージ５０と、このパッケージ５０により撮像用窓１２０ｂ及び照明用窓１２０ａを覆った状態でカプセル型内視鏡１０自体に電源の供給を開始させ得る電源供給開始手段と、前記パッケージ５０の内部に撮像用窓１２０ｂに対向するように設けられたチャート部７１とを備える。
各部を詳述する。

パッケージ５０は、カプセル型内視鏡１０を収納する外部パッケージ５１と、この外部パッケージ５１の内側に設けられて更にカプセル型内視鏡１０を覆う内部パッケージ７０とを備える。

前記外部パッケージ５１は、カプセル型内視鏡１０を被検者２の体内に投入する前、当該カプセル型内視鏡１０を外部から遮断した状態で保管することを可能とする。尚、外部パッケージ５１としては図面に示すような断面矩形状のものを採用しているが、これに限られないのは言うまでもない。

一方、内部パッケージ７０は、遮光性かつ柔らかい材質で構成され、更に、カプセル型内視鏡１０の照明用窓１２０ａ及び撮像用窓１２０ｂを完全に覆い、これにより、カプセル型内視鏡１０を外部パッケージ５１から取り出した場合において、外部からの光が撮像用窓１２０ｂ及び照明用窓１２０ａに入射するのを防止するものである。また、この内部パッケージ７０は、チャート部７１とカプセル本体１４との相対位置関係を一定に保持するように、カプセル本体１４の先端部１２０に着脱可能に固定してある。

電源供給開始手段は、特に、外部パッケージ５１を取り外して内部パッケージ７０でのみカプセル型内視鏡１０の照明用窓１２０ａ及び撮像用窓１２０ｂを覆った状態で、撮像手段１１１、照明手段１１２ａ等への電源供給を開始させ得るものである。この電源供給開始手段は、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１３１と、外部磁石と、内部磁石とを具備する。

ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１３１は、カプセル型内視鏡１０の電源基板部１３２に設けてあるもので、同じく電源基板部１３２に設けた電池（例えば酸化銀電池等）１３３がカプセル型内視鏡１０に電源を供給するのを開始するスイッチである。

外部磁石は、カプセル型内視鏡１０を収容するパッケージ５０に設けられてＯＮ／ＯＦＦスイッチ１３１をＯＦＦ状態に付勢するものである。
一方、内部磁石は、カプセル本体１０の内部におけるＯＮ／ＯＦＦスイッチ１３１の近傍に設けられ当該ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１３１をＯＮ状態に付勢するものである。しかして、カプセル型内視鏡１０をパッケージ５０から取り出す等して、カプセル型内視鏡１０を外部磁石から離間させることにより、ＯＦＦ位置にあったＯＮ／ＯＦＦスイッチ１３１をＯＮ位置とできるようにしてある。尚、このスイッチ機構については、上述したものに限られるものではない。また、電池１３３について言えば、充電式電池、外部給電式の蓄電池であってもよい。

チャート部７１は、画像データ補正値取得用のチャート部７１ｆと確認用のチャート部７１ｇとを有し、内部パッケージ７０の内部に設けてあるものである。このチャート部７１は、略矩形板状のもので、撮像用窓１２０ｂがある側の面に、画像データ補正値取得用のチャート部７１ｆと確認用のチャート部７１ｇを有する。特に、本実施の形態においては、画像データ補正値取得用のチャート部７１ｆは色補正値取得用のチャートと階調補正値取得用のチャートを有し、確認用のチャート部７１ｇは解像度チャートとカラーバーを有する。そして、図５に示すように、チャート部７１は、縦横各辺の途中位置にて区切られることにより、４つのエリア７１ａ〜７１ｄに分割されている。第１エリア７１ａは、前述した色補正値取得用のチャートであり、特に本実施の形態においてはホワイトバランス補正値取得用の白色チャート（５０％白）である。第２エリア７１ｂは、前述した階調補正値取得用のチャートであり、特に本実施の形態においてはグレースケールチャートである。このグレースケールチャートは、上・中・下段からなり、上段は左側から右側に向けて白→黒の各明度（階調）の色が例えば１０段階に表示され、中段は、グレー色一色に表示され、その下段は、左側から右側に向けて白→黒の各明度（階調）の色が例えば１０段階に表示される。第３エリア７１ｃは、確認用のチャートとしての解像度チャートである。更に詳しくはサーキュラーゾーンチャートと称されるもので、複数の同心円が外側に行く程密に形成してある。第４エリア７１ｄは、確認用のチャートとしてのカラーバーであり、左から順に、白、黄、シアン、マゼンダ、Ｇ、Ｒ、Ｂの各色を表示してなるものである。尚、白色チャート、グレースケールチャート、解像度チャート及びカラーバーの割り付け位置は本実施の形態にかかるものに限定されるものではなく、例えば、中央にカラーバーを配置する等、種々変更可能である。

次に本実施の形態におけるカプセル型内視鏡システム１の動作につき、図６に基づいて説明する。まず、カプセル型内視鏡１０を外部パッケージ５１から取り出す。すると同時に、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１３１がＯＮ状態になる（ステップＳ１）。
これにより、電源１３３から撮像部１１１、照明部１１２ａ,１１２ｂ、無線部１４２等に給電されることとなり、発光体が光を射出するようになる。一方、撮像部１１１は、上述したように、所定の時間経過毎に照明部１１２ａ,１１２ｂにより照明されたチャート部７１を撮像し出すように構成されているので、所定時間経過後に内部パッケージ７０に固定されたチャート部７１を第一撮像することとなる（ステップＳ２）。
かかる画像データは、無線部１４２を介して、受信装置４ａに送信される（ステップＳ３）。

受信装置４ａは、チャート部７１の画像データを受信すると、制御部４６が、その画像データに基づいて、白色チャートからはホワイトバランス補正に使用するＷＢ補正値を、グレースケールチャートからは階調（γ）補正に使用するγ補正値を求め（ステップＳ４）、当該ＷＢ補正値と、γ補正値を受信装置本体４ｂの内部メモリ３０３に格納する（ステップＳ５）。

ここで、ＷＢ補正値としてのα、βを以下のようにして求める。即ち、ＷＢ補正値取得用のチャート部における決められたエリア（例えば１６×１６の範囲）のＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれの信号レベル（明るさ）を抽出し、
（Ｇの信号レベルの平均）＝α（Ｒの信号レベルの平均）、
（Ｇの信号レベルの平均）＝β（Ｂの信号レベルの平均）
のそれぞれの式を満たすようにα、βが求められる。

また、γ補正値は以下のようにして求められる。

即ち、上記式を満たすようにＸ、Ｙの値からフィッティングを行う等してγが求められる。ここで、Ｙは、図７に示すように、グレーチャートから決定されるチャート階調であり、ＸはＣＣＤ出力である。
尚、α、β、γの求め方はこれに限るものではない。

次に、カプセル型内視鏡１０は、所定時間経過後にチャート部７１を第二撮像し（ステップＳ６）、その画像データを受信装置４ａに送信する（ステップＳ７）。
受信装置４ａは、第二撮像による画像データを受信すると、制御部４６が、補正値α、β、γに基づいて、この画像データにＷＢ補正・γ補正を施し（ステップＳ８）、かかる処理後の画像データをＣＦメモリ４４に格納する。

上記ステップＳ８にてＣＦメモリ４４に格納された画像データは、情報処理装置５に読み込ませることにより、表示部５ａにより可視化されて表示される（ステップＳ９）。これにより、表示部５ａに表示された画像を視認できるようになり、表示された画像に含まれる、カラーバー７１ｄに対応する画像や解像度チャート７１ｃに対応する画像をチェックして、補正が最適に行われていることを確認することができる。

（付記項４）画像補正値取得用のチャート部が、色補正値取得用のチャートを有し、更に、このチャートは白色チャートであることを特徴とする請求項２又は３記載のカプセル型内視鏡。
効果：色再現性の良い色補正値を得ることができる。
（付記項５）画像補正値取得用のチャート部が、階調補正値取得用のチャートを有し、更に、このチャートはグレースケールチャートであることを特徴とする請求項２、３又は４記載のカプセル型内視鏡。
（付記項６）内部パッケージの内部に撮像用窓部に対向するように設けられた確認用のチャート部を備えることを特徴とする請求項２、３、４又は５記載のカプセル型内視鏡。
（付記項７）確認用のチャート部が、カラーバー部と解像チャート部とを備えることを特徴とする請求項２、３、４、５又は６記載のカプセル型内視鏡。
（付記項８）確認用チャート部と補正値取得用のチャート部とは同一の部材に設けられていることを特徴とする請求項７記載のカプセル型内視鏡。

本発明の一実施形態におけるカプセル型内視鏡システムを示す構成図である。同実施形態におけるカプセル型内視鏡を示す側断面図である。同実施の形態におけるカプセル型内視鏡システムのブロック図である。同実施の形態における外部パッケージ、内部パッケージ及びチャート部を示す側断面図である。同実施の形態におけるチャート部を示す正面図である。同実施の形態におけるカプセル型内視鏡システムの動作を示すフローチャートである。同実施の形態におけるグレーチャートのチャート階調を示す説明図である。

符号の説明

１カプセル型内視鏡システム
１０カプセル型内視鏡
４外部装置
４ａ受信装置
５０パッケージ
５１外部パッケージ
７０内部パッケージ
７１チャート部

Claims

カプセル型内視鏡から逐次的に画像データを受信する受信アンテナと、
第一撮像としての画像補正値取得用のチャート部を撮像してなる前記カプセル型内視鏡から受信して取得した画像データに基づいて求められた画像補正値を格納する内部メモリと、
前記第一撮像を除き、前記第１画像以降において撮像してなる画像データを前記内部メモリに格納された前記画像補正値により画像補正する制御部と、
を備えたことを特徴とする受信装置。