JP5031601B2 - カプセル内視鏡、およびカプセル内視鏡の動作制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、被検体内の画像を撮影するカプセル内視鏡、およびその動作制御方法に関する。

最近、撮像素子や照明光源などが超小型のカプセルに内蔵されたカプセル内視鏡による医療検査が実用化されつつある。カプセル内視鏡を利用した医療検査では、まず、患者にカプセル内視鏡を嚥下させ、照明光源で人体内の被観察部位（人体内管路の内壁面）を照明しつつ、撮像素子で被観察部位を撮影する。そして、これにより得られた画像データを受信装置で無線受信し、受信装置に設けられたフラッシュメモリなどの記憶媒体に逐次記憶していく。検査中、または検査終了後、ワークステーションなどの情報管理装置に画像データを取り込み、モニタに表示された画像を読影する。

カプセル内視鏡で人体内を撮影する際には、カプセル内視鏡と被観察部位との撮影距離が近過ぎて照明光量が適正量をオーバーし、画像が白飛びしたり、逆に離れ過ぎて照明光量が適正量に至らず、画像が黒飛びすることがある。画像が白飛び、または黒飛びすると、読影を正確に行うことが困難となるため、再検査や病変部等の見落としといった問題が発生する。こうした問題を解決するために、種々の提案がなされている（特許文献１、２参照）。

特許文献１には、四個の白色ＬＥＤの発光量を可変するカプセル内視鏡が開示されている。具体的には、白色ＬＥＤに与える電流値の大きさ、電流を流す時間等を変えて、発光量を数段階で可変し、その都度撮影を行う。そして、異なる発光量で撮影して得られた複数の画像を全て受信装置に無線送信し、記憶させる。あるいは、複数の画像から読影に適した画像を選択して受信装置に無線送信して記憶させ、他の画像は破棄する。もしくは、複数の画像から読影に適した合成画像を生成して受信装置に無線送信し、記憶させる。

特許文献２に記載の発明では、被観察部位からの反射光量をモニタリングして、その光量積分値が設定露光レベルに達したら照明光源の駆動電流をオフし、一回目の撮影を行う。次に、一回目の撮影よりも駆動電流を流す時間を短くし（駆動電流の大きさは一定）、露光アンダーの状態で二回目の撮影を行う。最後に、一回目の撮影よりも駆動電流を流す時間を長くし、露光オーバーの状態で三回目の撮影を行う。そして、都合三回の撮影で得られた画像を受信装置に無線送信して記憶させる。その後、三パターンの画像を合成、あるいは三パターンの画像の中から明るさの均一な画像を選択させる。
特開２００４−３２１６０５号公報 特開２００５−０００５５２号公報

特許文献１、２に記載の技術は、確かに白飛び、黒飛びのない画像を得ることはできるが、消費電力の点に着目すると相当な無駄がある。すなわち、同一の被観察部位を複数回撮影するため、撮影に関わる処理の消費電力が嵩む。また、複数の画像から読影に適した画像を選択したり、合成したりしているが、破棄された画像、または合成元の画像は読影されないので、これらの画像に掛かる全ての消費電力が無駄となる。消費電力が嵩むと電池の消耗が早くなり、カプセル内視鏡が人体内にあるうちに電池が尽きてしまい、それ以降の画像が得られないといった問題が生じる。

カプセル内視鏡から受信装置に画像を無線送信する際に掛かる消費電力は、カプセル内視鏡の消費電力の大半を占めるため、異なる発光量で撮影した複数の画像を全て無線送信する場合は、益々消費電力が嵩む。複数の画像から読影に適した画像を選択したり、合成したりしても、画像の無線送信に掛かる消費電力自体は一つの画像を無線送信する場合と変わらないし、反対に選択や合成の処理に電力を費消する。

また、医師は、病変部等の関心領域が映し出された画像や、カプセル内視鏡の移動速度が比較的速く、撮影回数が少ない部位が映し出された画像といった、利用価値の高い画像を重点的に読影し、その他の画像は読影するといっても、関心領域の見落としを防ぐための参考程度である。特許文献１、２では、画像の利用価値に関わらず複数回の撮影や画像の選択、合成を行っているため、この点で観ても無駄な消費電力を使っている。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、さらなる消費電力の低減を図りつつ、読影に供する画像を効率的に得ることができるカプセル内視鏡、およびカプセル内視鏡の動作制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、被検体内に嚥下され、被検体内の被観察部位を照明手段で照明しながら、撮像手段で撮影して得られた画像を外部に送信するカプセル内視鏡において、前記被検体内における状態を検知する状態検知手段と、前記状態検知手段の検知結果に応じて、前記照明手段の駆動を制御する駆動制御手段と、前記検知結果に応じて、前記画像の画素数を変換する画素数変換手段とを備えることを特徴とする。

前記照明手段は、前記撮像手段の撮影範囲を区分けした複数の区域毎に照明する複数の光源を有し、前記状態検知手段は、病変部等の関心領域を撮影しているか否かを検知し、前記複数の区域のうち、前記関心領域が映し出された区域を特定する。

前記関心領域を撮影していることが検知された場合、前記駆動制御手段は、前記複数の光源のうち、前記関心領域が映し出された区域に該当する光源のみを点灯させることが好ましい。

また、前記関心領域を撮影していることが検知された場合、前記画素数変換手段は、前記関心領域が映し出された区域を切り出すトリミング処理を実行することで、前記画素数を変換することが好ましい。

前記複数の区域は、前記撮影範囲をｍ分割（ｍは０、１を除く自然数）してなる分割区域と、前記撮影範囲の中央に位置する中央区域とを含み、前記複数の光源は、比較的照射範囲が広く、照射距離が短い、前記分割区域を照明するための近傍照射用光源と、前記近傍照射用光源よりも照射範囲が広く、照射距離が長い、前記中央区域を照明するための遠方照射用光源とを含む。

前記状態検知手段は、前記被検体内における移動速度、移動距離、または画像の類似度のうち、少なくともいずれか一つを検知する。

前記駆動制御手段は、前記検知結果と予め設定された閾値とを比較し、この比較結果に応じて、前記照明手段の照明光量を変化させることが好ましい。

また、前記画素数変換手段は、前記検知結果と予め設定された閾値とを比較し、この比較結果に応じて、ビニング読み出し処理を実行することで、前記画素数を変換することが好ましい。

前記画素数変換手段は、前記ビニング読み出し処理によって、前記撮像手段の最高の画素数と、前記最高の画素数の略１／ｎ（ｎは０、１を除く自然数）の画素数の少なくとも二段階で前記画素数を変換し、前記駆動制御手段は、前記ビニング読み出し処理を実行する際の照明光量を、前記最高の画素数の画像を出力する際の略１／ｎに変化させることが好ましい。

前記撮像手段で撮影して得られた全ての画像を記憶する記憶手段を備え、前記記憶手段に記憶された画像は、体外に排出されて回収後、まとめて外部に送信されることが好ましい。

また、本発明は、被検体内に嚥下され、被検体内の被観察部位を照明手段で照明しながら、撮像手段で撮影して得られた画像を外部に送信するカプセル内視鏡の動作制御方法であって、前記被検体内における状態を状態検知手段で検知するステップと、前記状態検知手段の検知結果に応じて、駆動制御手段で前記照明手段の駆動を制御するステップと、前記検知結果に応じて、画素数変換手段で前記画像の画素数を変換するステップとを備えることを特徴とする。

本発明のカプセル内視鏡、およびカプセル内視鏡の動作制御方法によれば、被検体内におけるカプセル内視鏡の状態に応じて、照明手段の駆動を制御し、且つ画像の画素数を変換するので、通常よりも照明光量、および画素数を減じた場合、さらなる消費電力の低減を図りつつ、読影に供する画像を効率的に得ることができる。

消費電力が低減されれば、カプセル内視鏡が人体内にあるうちに電池が尽きてしまい、それ以降の画像が得られないといった問題を回避することができる。あるいは、電池の容量を従来よりも小さくすることができ、カプセル内視鏡の低価格化、小型化に寄与することができる。

図１において、カプセル内視鏡システム２は、患者１０の口部から人体内に嚥下されるカプセル内視鏡（Capsule Endoscope、以下、ＣＥと略す）１１と、患者１０がベルトなどに取り付けて携帯する受信装置１２と、ＣＥ１１で得られた画像を取り込んで、医師が読影を行うためのワークステーション（以下、ＷＳと略す）１３とから構成される。

ＣＥ１１は、人体内管路を通過する際に管路の内壁面を撮像し、これにより得られた画像データを電波１４にて受信装置１２に無線送信する。受信装置１２は、各種設定画面を表示する液晶表示器（以下、ＬＣＤと略す）１５、および各種設定を行うための操作部１６を備えている。受信装置１２は、ＣＥ１１から電波１４で無線送信された画像データを無線受信し、これを記憶する。

ＣＥ１１と受信装置１２間の電波１４の送受信は、ＣＥ１１内に設けられたアンテナ３９（図２、および図８参照）と、患者１０が身に付けたシールドシャツ１７内に装着された複数のアンテナ１８とを介して行われる。アンテナ１８には、ＣＥ１１からの電波１４の電界強度を測定する電界強度測定センサ１９が内蔵されている。電界強度測定センサ１９は、電界強度の測定結果を位置検出回路９８（図１１参照）に出力する。

ＷＳ１３は、プロセッサ２０と、キーボードやマウスなどの操作部２１と、モニタ２２とを備えている。プロセッサ２０は、例えば、ＵＳＢケーブル２３（赤外線通信などの無線通信を用いても可）で受信装置１２と接続され、受信装置１２とデータの遣り取りを行う。プロセッサ２０は、ＣＥ１１による検査中、または検査終了後に、受信装置１２から画像データを取り込み、患者毎に画像データを蓄積・管理する。また、画像データから表示用画像を生成し、これをモニタ２２に表示させる。

図２において、ＣＥ１１は、透明な前カバー３０と、この前カバー３０に嵌合して水密な空間を形成する後カバー３１とからなる。両カバー３０、３１は、その先端または後端が略半球形状となった筒状に形成されている。

両カバー３０、３１が作る空間内には、被観察部位の像光を取り込むための対物光学系３２と、被観察部位の像光を撮像するＣＣＤ３３とからなる撮像部３４が組み込まれている。ＣＣＤ３３は、対物光学系３２から入射した被観察部位の像光が撮像面に結像され、各画素からこれに応じた撮像信号を出力する。

対物光学系３２は、前カバー３０の先端の略半球形状となった部分に配された、透明な凸型の光学ドーム３２ａと、光学ドーム３２ａの後端に取り付けられ、後端に向けて先細となったレンズホルダー３２ｂと、レンズホルダー３２ｂに固着されたレンズ３２ｃとから構成される。対物光学系３２は、光軸３５を中心軸として、例えば、前方視野角１４０°〜１８０°の撮影範囲を有し、この撮影範囲における被観察部位の全方位画像を像光として取り込む。

両カバー３０、３１内には、撮像部３４の他に、被観察部位に光を照射する照明光源部３６、送信回路６５や電力供給回路６７（ともに図８参照）が実装された電気回路基板３７、ボタン型の電池３８、および電波１４を送信するためのアンテナ３９などが収容されている。

前カバー３０の先端側からＣＥ１１を見た図３において、照明光源部３６は、四個の近傍照射用光源５０ａ〜５０ｄ（縦線ハッチングで示す）、二個の遠方照射用光源５１ａ、５１ｂ（横線ハッチングで示す）、および二個の非白色光源５２ａ、５２ｂの計八個の光源からなる。近傍照射用光源５０ａ〜５０ｄは、光軸３５を中心とする円の周りに、９０°毎に等間隔で配置されている。遠方照射用光源５１ａ、５１ｂ、および非白色光源５２ａ、５２ｂは、近傍照射用光源５０ａ〜５０ｄの位置から４５°ずれた位置に配置されている。

図４に示すように、近傍照射用光源５０ａ〜５０ｄには、比較的広い照射範囲で、ある程度の照射強度が得られるような指向特性を有し、照射距離が比較的短い白色ＬＥＤが用いられている。また、図５に示すように、遠方照射用光源５１ａ、５１ｂには、近傍照射用光源５０ａ〜５０ｄよりも狭い照射範囲で照射強度が得られるような指向特性を有し、近傍照射用光源５０ａ〜５０ｄよりも照射距離が長い白色ＬＥＤが用いられている。非白色光源５２ａ、５２ｂには、分光画像を取得するために、白色ＬＥＤとは異なる波長域の光、例えば、赤、青、緑色などの光を発するＬＥＤが用いられている。

図６において、近傍照射用光源５０ａ〜５０ｄの照射範囲５３ａ〜５３ｄは、ＣＣＤ３３の撮影範囲５４を四等分した正方形状の等分区域（請求項５の分割区域に相当）５５ａ〜５５ｄにそれぞれ割り当てられている。照射範囲５３ａ〜５３ｄは円形であり、その中心は、等分区域５５ａ〜５５ｄの中心と一致している。照射範囲５３ａ〜５３ｄは、等分区域５５ａ〜５５ｄの境界で互いに重複している。

また、図７に示すように、遠方照射用光源５１ａ、５１ｂの照射範囲５６ａ、５６ｂは、撮影範囲５４の中央に位置する中央区域５７に割り当てられている。中央区域５７は、その四隅が等分区域５５ａ〜５５ｄの中心に位置しており、等分区域５５ａ〜５５ｄと同じ面積を有する。照射範囲５６ａ、５６ｂも円形であるが、近傍照射用光源５０ａ〜５０ｄとの指向特性の違いにより、照射範囲５３ａ〜５３ｄに比べて面積が小さい。照射範囲５６ａ、５６ｂの中心は、中央区域５７の中心から、遠方照射用光源５１ａ、５１ｂの配列方向にずれた位置にある。照射範囲５６ａ、５６ｂは、中央区域５７の中心からその周囲にかけて、大部分で互いに重複している。

なお、符号５８は、モニタ２２に画像を表示する際の表示範囲であり、図６、および図７の上下左右は、モニタ２２に画像を表示する際の向きに一致している。また、各照射範囲５３ａ〜５３ｄ、５６ａ、５６ｂは、実際にはＣＥ１１と被観察部位との距離に応じて変わるが、ここでは煩雑を避けるため、各照射範囲５３ａ〜５３ｄ、５６ａ、５６ｂと撮影範囲５４とは、図６および図７に示す位置関係で略一定と見做す。さらに、各照射範囲５３ａ〜５３ｄの中心は、等分区域５５ａ〜５５ｄの中心に一致していなくてもよく、同様に、中央区域５７の四隅が等分区域５５ａ〜５５ｄの中心に位置していなくてもよい。また、各区域５５ａ〜５５ｄ、５７の形状は、上記の正方形状に限定されず、例えば、表示範囲５８と同じ円形でもよい。各区域５５ａ〜５５ｄ、５７の面積も、異なっていてもよい。

ＣＥ１１は人体内管路を撮影するため、等分区域５５ａ〜５５ｄには、ＣＥ１１と相対的に距離が近い部位が映し出されることが多い。一方、中央区域５７には、ＣＥ１１と相対的に距離が遠い部位が映し出されることが多い。このため、本実施形態の如く、近傍照射用光源５０ａ〜５０ｄで等分区域５５ａ〜５５ｄを、遠方照射用光源５１ａ、５１ｂで中央区域５７をそれぞれ照明すれば、ＣＥ１１と被観察部位との距離に適応した照明が可能となる。

図８において、ＣＰＵ６０は、ＣＥ１１の全体の動作を統括的に制御する。ＣＰＵ６０には、ＲＯＭ６１、およびＲＡＭ６２が接続されている。ＲＯＭ６１には、ＣＥ１１の動作を制御するための各種プログラムやデータが記憶される。ＣＰＵ６０は、ＲＯＭ６１から必要なプログラムやデータを読み出してＲＡＭ６２に展開し、読み出したプログラムを逐次処理する。

ＲＯＭ６１には、一般的な症例から得られた画像データ（以下、症例画像データという）も記憶されている。症例画像データには、例えば、他の患者のカプセル内視鏡検査で得られた病変部周辺の画像データや、典型的な形状、色、大きさなどの特徴量をもつ病変部、あるいは寄生虫や食べ滓などの異物の画像データがある。症例画像データは、画像解析回路６９で画像解析をする際に読み出される。

ＣＣＤ３３には、ドライバ６３、および信号処理回路６４が接続されている。ドライバ６３は、所定のフレームレート（例えば、２ｆｐｓ（フレーム／秒））で撮影が行われるように、ＣＣＤ３３、および信号処理回路６４の動作を制御する。信号処理回路６４は、ＣＣＤ３３から出力された撮像信号に対して、相関二重サンプリング、増幅、およびＡ／Ｄ変換を施して、撮像信号をデジタルの画像データに変換する。そして、変換した画像データに対して、γ補正等の各種画像処理を施す。

アンテナ３９には、送信回路６５が接続されている。送信回路６５には、変調回路６６が接続され、変調回路６６はＣＰＵ６０に接続している。変調回路６６は、信号処理回路６４から出力されたデジタルの画像データをＲＡＭ６２から読み出して、読み出した画像データ、およびその画素数の情報（以下、画素数情報という）を電波１４に変調し、変調した電波１４を送信回路６５に出力する。送信回路６５は、変調回路６６からの電波１４を増幅して帯域通過濾波した後、アンテナ３９に出力する。

電力供給回路６７は、電池３８の電力をＣＥ１１の各部に供給する。ドライバ６８は、ＣＰＵ６０の制御の下に、照明光源部３６の駆動を制御する。

図９において、ドライバ６８は、定電圧源８０と、五個のスイッチング素子８１ａ〜８１ｅとを有する。定電圧源８０は、各光源５０ａ〜５０ｄ、５１ａ、５１ｂの入力端にそれぞれ接続されている（非白色光源５２ａ、５２ｂは図示省略）。定電圧源８０は、電力供給回路６７から供給される電力を元に、各光源５０ａ〜５０ｄ、５１ａ、５１ｂに一定の電圧を出力する。定電圧源８０から出力される電圧は、各光源５０ａ〜５０ｄ、５１ａ、５１ｂの定格電圧である。

スイッチング素子８１ａ〜８１ｅは、ＦＥＴなどの周知の半導体スイッチング素子である。スイッチング素子８１ａ〜８１ｄには、近傍照射用光源５０ａ〜５０ｄの出力端がそれぞれ接続されている。スイッチング素子８１ｅには、遠方照射用光源５１ａ、５１ｂの出力端が並列に接続されている。各光源５０ａ〜５０ｄ、５１ａ、５１ｂが接続されたスイッチング素子８１ａ〜８１ｅの反対側は、接地されている。

スイッチング素子８１ａ〜８１ｅは、ＣＰＵ６０からのパルス信号Ｐａ〜ＰｅがＨｉｇｈレベルのとき（図１０参照）にオンし、パルス信号Ｐａ〜ＰｅがＬｏｗレベル（図１０参照）となるとオフする。スイッチング素子８１ａ〜８１ｄがオンすると、近傍照射用光源５０ａ〜５０ｄが各々点灯し、オフすると消灯する。スイッチング素子８１ｅがオンすると、遠方照射用光源５１ａ、５１ｂが同時に点灯し、オフすると消灯する。パルス信号Ｐａ〜ＰｅがＨｉｇｈレベルとなるのは、ＣＣＤ３３の露光期間（電子シャッタパルスが入力されてから、信号電荷が読み出されるまでの期間）の開始から、規定の露光量となるまでの時間である。

図８に戻って、画像解析回路６９は、ＣＰＵ６０の制御の下に、信号処理回路６４から画像データを読み出す。また、画像解析回路６９は、ＲＯＭ６１から症例画像データを読み出す。そして、信号処理回路６４からの画像データと、症例画像データとを比較する。

信号処理回路６４からの画像データと症例画像データとの比較結果は、ＣＥ１１で現在撮影している部位に関心領域があるか否かを表す尺度となる。つまり、二つの画像データの一致の度合いが高いほど、ＣＥ１１が関心領域を撮影していることを示している。画像解析回路６９は、信号処理回路６４からの画像データと症例画像データとの比較結果として、例えば、これらの一致の度合いを示す評価値を算出する。

画像解析回路６９は、周知の画像認識技術を応用して、評価値を算出する。具体的には、症例画像データの関心領域をテンプレートとし、信号処理回路６４からの画像データの所定のサーチエリア毎に、テンプレートとの形状や色の一致の度合いを検出していく。このとき、サーチエリアの大きさや角度を種々変えながら、信号処理回路６４からの画像データの全域に亘って検出を行う。そして、一致の度合いが最も高い一部分を関心領域と判断し、その部分の面積の大きさを評価値とする。

画像解析回路６９は、算出した評価値と予め設定された閾値とを比較する。評価値が閾値以上であった場合、画像解析回路６９は、関心領域と判断した部分が属する区域（以下、特定区域という）を表す情報（以下、区域情報という）をＣＰＵ６０に出力する。評価値が閾値以下であった場合、言い換えれば、画像に関心領域が映し出されていない、あるいは関心領域は映し出されているが、その面積が極端に小さい場合は、区域情報は出力されない。

特定区域は、例えば、各区域５５ａ〜５５ｄ、５７のうち、関心領域と判断した部分の中心画素の位置と、その中心の位置が最も近い区域である。ここで、中央区域５７は、等分区域５５ａ〜５５ｄの一部を含んでいるが、中央区域５７に関心領域と判断した部分があった場合でも、その中心の位置が中央区域５７の中心よりも等分区域５５ａ〜５５ｄの中心の位置に近かった場合は、特定区域は等分区域５５ａ〜５５ｄのいずれかとなる。中央区域５７が特定区域となるのは、中央区域５７を構成する四辺の中点同士を結んでできる正方形５９（図７参照）の内部に、関心領域と判断された部分の中心画素が位置する場合である。

図１０（ａ）に示すように、ＣＰＵ６０は、画像解析回路６９から区域情報が出力されない場合は、パルス信号Ｐａ〜Ｐｄをスイッチング素子８１ａ〜８１ｄに出力する。これにより、全ての近傍照射用光源５０ａ〜５０ｄが点灯され、全ての等分区域５５ａ〜５５ｄが照明される。

一方、ＣＰＵ６０は、画像解析回路６９から区域情報が出力された場合、区域情報で表される特定区域に該当する近傍照射用光源のみを点灯させる。具体的には、特定区域が等分区域５５ａであった場合、（ｂ）に示すように、ＣＰＵ６０はパルス信号Ｐａのみを出力し、近傍照射用光源５０ａのみを点灯させる。特定区域が中央区域５７であった場合は、（ｃ）に示すように、パルス信号Ｐｅのみを出力し、遠方照射用光源５１ａ、５１ｂを点灯させる。このように、特定区域に該当する光源に、ＣＰＵ６０から選択的にパルス信号を出力することにより、特定区域のみが照明される。

再び図８に戻って、トリミング処理回路７０は、ＣＰＵ６０の制御の下に、信号処理回路６４から画像データを読み出し、画像データにトリミング処理を施す。トリミング処理回路７０は、画像解析回路６９から区域情報が出力されたときに駆動される。トリミング処理回路７０は、特定区域のみを画像データから切り出す。トリミング処理回路７０は、切り出した画像データ（以下、切り出し画像データという）を信号処理回路６４に出力する。変調回路６６は、トリミング処理回路７０を経ずに信号処理回路６４から出力された画像と同様に、信号処理回路６４から切り出し画像データを読み出し、画素数情報とともに切り出し画像データを電波１４に変調する。

以上をまとめると、画像解析回路６９から区域情報が出力されていないときには、近傍照射用光源５０ａ〜５０ｄが点灯されて等分区域５５ａ〜５５ｄが均等に照明される。また、信号処理回路６４から出力された画像データは、トリミング処理回路７０を経ずに、そのまま変調回路６６に出力される。以下、この条件下での撮影を通常撮影という。

一方、画像解析回路６９から区域情報が出力されたときには、特定区域に該当する光源のみが点灯されて、特定区域のみが照明される。また、信号処理回路６４から出力された画像データは、トリミング処理回路７０によって特定区域のみが切り出されて切り出し画像データとされ、変調回路６６に出力される。以下、この条件下での撮影を切り出し撮影という。本実施形態では、画像解析回路６９から区域情報が出力されたら、切り出し撮影が例えば五回繰り返され、その後は自動的に通常撮影に戻される。

図１１において、ＣＰＵ９０は、受信装置１２の全体の動作を統括的に制御する。ＣＰＵ９０には、バス９１を介して、ＲＯＭ９２、およびＲＡＭ９３が接続されている。ＲＯＭ９２には、受信装置１２の動作を制御するための各種プログラムやデータが記憶される。ＣＰＵ９０は、ＲＯＭ９２から必要なプログラムやデータを読み出してＲＡＭ９３に展開し、読み出したプログラムを逐次処理する。また、ＣＰＵ９０は、操作部１６からの操作入力信号に応じて、受信装置１２の各部を動作させる。

アンテナ１８には、受信回路９４が接続されている。受信回路９４には、復調回路９５が接続されている。受信回路９４は、アンテナ１８を介して受信した電波１４を増幅して帯域通過濾波した後、復調回路９５に出力する。復調回路９５は、受信装置１２からの電波１４を元の画像データ、および画素数情報に復調する。そして、復調した画像データをＤＳＰ９６に、画素数情報をデータストレージ９７にそれぞれ出力する。

ＤＳＰ（Digital Signal Processor）９６は、復調回路９５からの画像データに対して各種信号処理を施した後、画像データをデータストレージ９７に出力する。データストレージ９７は、例えば、記憶容量が１ＧＢ程度のフラッシュメモリからなる。データストレージ９７は、ＤＳＰ９６から順次出力される画像データと、復調回路９５からの画素数情報とを関連付けて記憶・蓄積する。

位置検出回路９８は、電界強度測定センサ１９による電波１４の電界強度の測定結果を元に、人体内のＣＥ１１の現在位置を検出し、この検出結果（以下、位置情報という）をデータストレージ９７に出力する。データストレージ９７は、画素数情報とともに、位置検出回路９８からの位置情報をＤＳＰ９６からの画像データに関連付けて記憶する。

なお、人体内のＣＥ１１の位置を検出する具体的な方法としては、例えば、人体内のＣＥ１１の位置に応じた、複数のアンテナ１８が受信する電波１４の電界強度分布を事前に実験で求めておき、位置と電界強度分布の関係を対応させたデータテーブルを予めＲＯＭ８２に記憶しておく。そして、電界強度測定センサ１９の測定結果とデータテーブルの電界強度分布とを照らし合わせ、該当するＣＥ１１の位置をデータテーブルから読み出すことで行う。

もしくは、各アンテナ１８への電波１４の到達時間のずれ量、すなわち、電波１４の位相差を検出し、これを元に位置を検出してもよい。この場合、電波１４の位相差は、各アンテナ１８とＣＥ１１との相対的な位置関係（距離）を表している。位置検出回路９８は、適当な換算式やデータテーブルを用いて、電波１４の位相差を各アンテナ１８とＣＥ１１との距離に換算することで、ＣＥ１１の位置の検出を行う。さらには、少なくとも二つのアンテナ１８への電波１４の到来方向を検出し、二つのアンテナ１８間の距離を基線長とする三角測量の原理に基づいて、ＣＥ１１の位置を検出してもよい。

バス９１には、上記各部に加えて、ＬＣＤ１５の表示制御を行うドライバ９９、ＵＳＢコネクタ１００を介してプロセッサ２０とのデータの遣り取りを媒介する通信Ｉ／Ｆ１０１、電池１０２の電力を受信装置１２の各部に供給する電力供給回路１０３などが接続されている。

図１２において、ＣＰＵ１１０は、ＷＳ１３の全体の動作を統括的に制御する。ＣＰＵ１１０には、バス１１１を介して、モニタ２２の表示制御を行うドライバ１１２、ＵＳＢコネクタ１１３を経由した受信装置１２とのデータの遣り取りを媒介し、受信装置１２からの画像データを受信する通信Ｉ／Ｆ１１４、受信装置１２からの画像データを記憶・蓄積するデータストレージ１１５、およびＲＡＭ１１６が接続されている。

データストレージ１１５には、画像データの他に、ＷＳ１３の動作に必要な各種プログラムやデータ、医師の読影を支援する支援ソフトのプログラムが記憶されている。ＲＡＭ１１６には、データストレージ１１５から読み出したデータや、各種演算処理により生じる中間データが一時記憶される。

支援ソフトを立ち上げると、モニタ２２には、例えば、図１３に示すような作業ウィンドウ１２０が表示される。この作業ウィンドウ１２０上で医師が操作部２１を操作することにより、画像の表示・編集、検査情報の入力などを行うことができる。作業ウィンドウ１２０には、患者１０の氏名、年齢などを記載した患者情報や、検査日などの検査情報が表示される領域１２１の他、領域１２２〜１２４が設けられている。

領域１２２には、簡易的な人体の解剖図１２５が表示されており、位置情報から導かれるＣＥ１１の概略的な移動軌跡１２６が解剖図１２５内に表示されている。領域１２３には、データストレージ１１５に記憶された画像データのうち、切り出し撮影で得られた画像（図示は等分区域５５ａの画像）が連続表示される。また、切り出し撮影の前後に通常撮影をして得られた画像も、切り出し撮影で得られた画像の表示の間に適当な枚数で挿入される。領域１２３の画像表示は、下部に設けられたコントロールバー１２７にカーソル１２８を合わせて操作することで、再生、一時停止、および停止させることができる。なお、領域１２３に現在表示されている画像の撮影箇所を視覚的に特定可能とするため、移動軌跡１２６上の撮影箇所と領域１２３とは、点線１２９で結ばれている。

領域１２４には、領域１２３に現在表示されている切り出し撮影で得られた画像の前、または後に、通常撮影で得られた画像が一枚ずつ静止画表示される。領域１２３の場合と同様に、領域１２４の画像表示も、コントロールバー１３０を操作することで、再生、一時停止、および停止させることができる。領域１２３、１２４に表示させる画像の振り分けは、画素数情報を参照して行われる。なお、領域１２４にも、切り出し撮影で得られた画像を挿入してもよい。また、切り出し撮影で得られた画像の表示時間を、通常撮影で得られた画像よりも長くしてもよい。

次に、上記のように構成されたカプセル内視鏡システム２で検査を行う際の処理手順を、図１４のフローチャートを参照して説明する。まず、検査前の準備として、医師は、受信装置１２、シールドシャツ１７、およびアンテナ１８を患者１０に装着させ、ＣＥ１１の電源を投入して患者１０にＣＥ１１を嚥下させる。

ＣＥ１１が患者１０に嚥下されると、Ｓ１０に示すように、全ての近傍照射用光源５０ａ〜５０ｄで人体内の被観察部位が照明されつつ、フレームレート２ｆｐｓで撮影を行う通常撮影が設定され、ＣＣＤ３３により人体内管路の内壁面が撮像される。このとき、対物光学系３２から入射した人体内の被観察部位の像光は、ＣＣＤ３３の撮像面に結像され、これによりＣＣＤ３３から撮像信号が出力される。

Ｓ１１において、ＣＣＤ３３から出力された撮像信号は、信号処理回路６４で相関二重サンプリング、増幅、およびＡ／Ｄ変換が施され、デジタルの画像データに変換された後、各種画像処理が施される。

Ｓ１２において、画像解析回路６９では、信号処理回路６４から画像データが、ＲＯＭ６１から症例画像データがそれぞれ読み出され、信号処理回路６４からの画像データと症例画像データとが比較される。そして、これらの比較結果として評価値が算出され、算出された評価値と閾値とが比較される。

評価値が閾値以上であった場合は、解析した画像に関心領域が映し出されていると判断され（Ｓ１３でｙｅｓ）、Ｓ１４に移行する。評価値が閾値以下であった場合は、解析した画像に関心領域が映し出されていないか、あるいは関心領域は映し出されているが、その面積が極端に小さいと判断され（Ｓ１３でｎｏ）、Ｓ１９に移行する。

Ｓ１４において、解析した画像に関心領域が映し出されていると判断されると、画像解析回路６９からＣＰＵ６０に区域情報が出力される。画像解析回路６９からの区域情報を受けて、ＣＰＵ６０では、Ｓ１５に示すように、特定区域に該当する光源のスイッチング素子のみにパルス信号が出力され、特定区域に該当する光源のみが点灯される。そして、Ｓ１６に示すように、特定区域のみが照明された状態で切り出し撮影が実行され、Ｓ１７において、トリミング処理回路７０によって、特定区域が画像データから切り出され、切り出し画像データが生成される。

画像解析回路６９から区域情報が出力されなかった場合、信号処理回路６４からの画像データは、画素数情報とともに変調回路６６で電波１４に変調される。一方、画像解析回路６９から区域情報が出力された場合、トリミング処理回路７０で生成された切り出し画像データが画素数情報とともに変調回路６６で電波１４に変調される。変調された電波１４は、Ｓ１８およびＳ１９に示すように、送信回路６５で増幅、帯域通過濾波された後、アンテナ３９から送信される。

Ｓ１６〜Ｓ１８の各処理は、切り出し撮影が五回実行されるまで繰り返される（Ｓ２０でｎｏ）。切り出し撮影が五回実行された後（Ｓ２０でｙｅｓ）、またはＳ１９にて画像データ送信後、処理がリターンされる。なお、図示はしていないが、画像解析回路６９から区域情報が出力された場合、画像解析に供された画像データは、切り出し撮影が実行される前に電波１４に変調されてアンテナ３９から送信される。

画像解析回路６９から区域情報が出力されなかった場合、次回の撮影も、全ての近傍照射用光源５０ａ〜５０ｄが点灯されて通常撮影が行われる。一方、画像解析回路６９から区域情報が出力された場合、特定区域に該当する近傍照射用光源のみが点灯されて切り出し撮影が五回行われた後、通常撮影に戻る。これら一連の処理は、ＣＥ１１による検査が終了するまで続けられる。

受信装置１２では、アンテナ１８で電波１４が受信されると、受信回路９４で電波１４が増幅、帯域通過濾波された後、復調回路９５で元の画像データおよび画素数情報に復調される。復調された画像データは、ＤＳＰ９６で各種信号処理が施された後、画素数情報とともにデータストレージ９７に出力される。

また、このとき、電界強度測定センサ１９で電波１４の電界強度が測定される。そして、電界強度測定センサ１９の測定結果を元に、人体内のＣＥ１１の位置が位置検出回路９８で検出される。位置検出回路９８の検出結果、すなわち位置情報は、データストレージ９７に出力される。データストレージ９７には、画像データ、画素数情報、および位置情報が関連付けられて記憶される。

検査終了後、医師は、受信装置１２とプロセッサ２０とをＵＳＢケーブル２３で接続し、データストレージ９７に記憶された画像データ、およびこれに関連付けられた画素数情報、位置情報をＷＳ１３のデータストレージ１１５にアップロードする。そして、ＷＳ１３にて、支援ソフトを用いて読影を行う。

医師は、必要に応じてコントロールバー１２７を操作しながら、領域１２３に連続表示される切り出し撮影で得られた画像を読影する。そして、領域１２３に現在表示されている切り出し撮影で得られた画像の前、または後に、通常撮影で得られた画像を一枚ずつ領域１２４に静止画表示させ、より詳細な読影を行う。

以上説明した第一の実施形態によれば、関心領域が映し出された特定区域のみを照明して、特定区域のみをトリミング処理で切り出すので、重点的に読影したい画像を効率的に得ることができる。

より具体的に説明すると、光源を選択的に点灯させるため、近傍照射用光源５０ａ〜５０ｄを全て点灯させる通常撮影と比べて、光源に掛かる消費電力が低減される。また、切り出し画像データの容量は、通常撮影で得られる画像データと比べて１／４であるので、無線送信する画像データの容量も１／４となる。このため、無線送信に掛かる消費電力も１／４となる。したがって、切り出し撮影では、通常撮影に比べて消費電力を大幅に低減させることができる。そのうえ、切り出し撮影で得られた画像には、必ず関心領域が映し出されているので、読影時に利用価値が高い画像を提供することができる。

通常撮影のみを行う場合に比べて、画像データの容量が減るので、データストレージ９７の容量が小さくて済み、部品コストを削減することができる。

切り出し撮影で得られた画像をモニタ２２に表示させ、通常撮影で得られた画像は操作に応じて表示させるので、読影時に扱う画像の量が減り、医師の負担を軽くすることができる。

上記実施形態では、特定区域が一つの場合を例示して説明したが、一つの画像に特定区域が複数ある場合も想定される。特定区域が複数あった場合は、通常撮影を実行してもよいし、複数の特定区域に該当する光源を点灯させ、トリミング処理も複数の特定区域に対して実行してもよい。例えば、特定区域が等分区域５５ａ、５５ｃであった場合は、近傍照射用光源５０ａ、５０ｃを点灯させる。そして、等分区域５５ａ、５５ｃをそれぞれ切り出す。等分区域５５ａと等分区域５５ｂあるいは等分区域５５ｄのように、特定区域が上下左右に連なっていた場合は、一つ一つ切り出すのではなく、連なった特定区域をまとめて切り出してもよい。一つの特定区域に複数の関心領域があった場合は、上記実施形態と同様の処理をすれば事足りる。

また、上記実施形態では、特定区域に該当する光源のみを点灯させ、その他の光源は消灯させているが、特定区域に該当する光源よりも低い照明光量で、その他の光源を点灯させてもよい。光源に掛かる消費電力低減の効果は減るが、特定区域に該当する光源のみを点灯させる場合と比べて、各照射範囲５３ａ〜５３ｄ、５６ａ、５６ｄが重複している各区域５５ａ〜５５ｄ、５７の境界の照明光量が多くなる。

ところで、ＣＥ１１の人体内における移動速度が比較的速い場合は、前後コマの類似箇所が少ない、映し出された被観察部位が異なる画像が撮影されるので、読影時の画像の利用価値が高い。一方、移動速度が比較的遅い、またはＣＥ１１が停止している場合は、前後コマの類似箇所が多い、映し出された被観察部位が略同じか全く同じ画像が撮影されるので、前者の場合と比較して、画像の利用価値が低い。利用価値が低い画像が撮影される状況としては、移動速度が遅い場合に限らず、移動距離が小さい、あるいは画像の類似度が高い場合も考えられる。

読影時の利用価値に関わらず、一律に通常撮影を行うと、利用価値が低い画像に掛ける消費電力が無駄となる。そこで、読影時の利用価値が低いと思われる画像は、以下の第二の実施形態で説明するように、通常撮影よりも画素数、および照明光量を減らして撮影を行う。

第二の実施形態を示す図１５において、ＣＥ１４０は、画像解析回路６９、トリミング処理回路７０の代わりに、加速度センサ１４１と、積分回路１４２とを有する。画像解析回路６９、トリミング処理回路７０がないため、信号処理回路６４からの画像データは、これらに読み出されずに直接変調回路６６に出力される。なお、第一の実施形態と同じ部材には同じ符号を付し、説明を省略する。また、以下の説明では、後カバー３１側から前カバー３０側に向かう光軸３５に平行な方向をＦ方向、その逆方向をＲ方向（ともに図２参照）と定義する。ＣＥ１４０がＦ方向を進行方向として移動しているときには、ＣＣＤ３３は前方の被観察部位を撮像する。逆に、ＣＥ１４０がＲ方向を進行方向として移動しているときには、ＣＣＤ３３は後方の被観察部位を撮像する。

加速度センサ１４１は、Ｆ、Ｒ方向のＣＥ１４０の加速度を測定し、この測定結果を積分回路１４２に出力する。加速度センサ１４１は、ＣＥ１４０がＦ方向を進行方向として移動していて加速、またはＲ方向を進行方向として移動していて減速したときには、測定結果が正となるように設定されている。反対に、ＣＥ１４０がＦ方向を進行方向として移動していて減速、またはＲ方向を進行方向として移動していて加速したときには、加速度センサ１４１の測定結果は負となる。ＣＥ１４０がＦ、Ｒ方向に関して等速運動、または静止、もしくはＦ、Ｒ方向に対して垂直となって移動しているときには、加速度センサ１４１の測定結果は０となる。積分回路１４２は、加速度センサ１４１の測定結果を適当な時間間隔で一回積分して、Ｆ、Ｒ方向のＣＥ１４０の移動速度Ｖ_０を求める。積分回路１４２は、求めた移動速度Ｖ_０のデータをＣＰＵ６０に出力する。

ＣＰＵ６０は、積分回路１４２から逐次出力される移動速度Ｖ_０を、加速度の測定開始時から積算して、その時点でのＣＥ１４０の移動速度Ｖを算出する。ＣＥ１４０がＦ方向を進行方向として移動しているときには、移動速度Ｖは正となる。ＣＥ１４０が静止したとき、もしくはＦ、Ｒ方向に対して垂直となって移動しているときには、移動速度Ｖは０となる。また、ＣＥ１４０がＲ方向を進行方向として移動しているときには、移動速度Ｖは負となる。

ＣＰＵ６０は、例えば、五回の撮影毎（一定時間毎（例えば、１秒毎）でも可）に、算出した移動速度Ｖの絶対値｜Ｖ｜と、予め設定された閾値ＴＨとを比較する。ＣＰＵ６０は、移動速度の絶対値｜Ｖ｜と閾値ＴＨとの比較結果に応じて、ＣＣＤ３３で得られる画像の画素数をＣＣＤ３３の最高の画素数Ｐ_ｍａｘ、およびＰ_ｌｏｗの二段階で変換するための制御信号をドライバ６３に出力する。ドライバ６３は、ＣＰＵ６０からの各制御信号に基づいて、ＣＣＤ３３を駆動する。

すなわち、ＣＰＵ６０は、移動速度の絶対値｜Ｖ｜が閾値ＴＨ以上であった場合（｜Ｖ｜≧ＴＨ）、第一の実施形態と同様の通常撮影（画素数Ｐ_ｍａｘ）を行わせる。また、移動速度の絶対値｜Ｖ｜が第一の閾値ＴＨ未満であった場合（｜Ｖ｜＜ＴＨ）、または移動速度の絶対値｜Ｖ｜が０であった（｜Ｖ｜＝０、つまりＣＥ１４０が停止）場合、ＣＰＵ６０は、画素数Ｐ_ｍａｘよりも少ない画素数Ｐ_ｌｏｗで撮影（以下、低画素数撮影という）を行わせる。

図１０（ｄ）に示すように、ＣＰＵ６０は、低画素数撮影では、通常撮影時よりもパルス幅（Ｈｉｇｈレベルとなる時間）を減じたパルス信号Ｐａ〜Ｐｄを出力し、近傍照射用光源５０ａ〜５０ｄの点灯時間、すなわち被観察部位に当てられる照明光の照明光量（積算光量）を通常撮影時に比べて減らす。

ここで、画素数を変換する方法の説明に移る前に、ＣＣＤ３３の概略構成を述べる。図１６において、ＣＣＤ３３は、垂直方向Ｖおよび水平方向Ｈに沿って二次元正方格子状に配列された複数の受光素子１５０を有する。受光素子１５０は、たとえばｐｎ接合型ダイオード（フォトダイオード）であり、光電変換により入射光を信号電荷に変換して蓄積する。

受光素子１５０の対物光学系３２側には、赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタ（それぞれＲ、Ｇ、Ｂで表す）のいずれかが設けられている。受光素子１５０は、各色フィルタに対応する色成分の光を受光し、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の画素１５１を構成する。各色フィルタは、Ｇの画素１５１が市松状に配置され、水平方向Ｈに配置されたＧの画素１５１間にＲの画素１５１が配置された行と、Ｒの画素１５１の代わりにＢの画素１５１が配置された行とが垂直方向Ｖに交互に配列されてなる、いわゆるベイヤー配列をとっている。

受光素子１５０の各列には、垂直電荷転送路（以下、ＶＣＣＤと略す）１５２が設けられている。受光素子１５０とＶＣＣＤ１５２とは、読み出しゲート１５３を介して接続されている。ＶＣＣＤ１５２は、読み出しゲート１５３を介して受光素子１５０から読み出した信号電荷を垂直方向Ｖに転送する。

各ＶＣＣＤ１５２の終端には、ラインメモリ（以下、ＬＭと略す）１５４が接続され、ＬＭ１５４には、水平電荷転送路（以下、ＨＣＣＤと略す）１５５が接続されている。ＬＭ１５４は、各ＶＣＣＤ１５２から一行分の画素１５１の信号電荷を順次に受け取り、信号電荷を選択的（例えば、一行分全て、あるいは一列分あけて）にＨＣＣＤ１５５に転送する。ＨＣＣＤ１５５は、ＬＭ１５４から読み出した信号電荷を、水平方向Ｈに転送する。

ＨＣＣＤ１５５の終端には、出力アンプ１５６が設けられている。出力アンプ１５６は、ＦＤ（フローティングディフュージョン）アンプからなり、ＨＣＣＤ１５５から信号電荷を順次に受け取り、電荷電圧変換により信号電荷を電圧信号（撮像信号）に変換して出力する。

本実施形態では、画素数を変換するための手法として、ビニング読み出し処理を用いる。ビニング読み出し処理は、ＶＣＣＤ１５２、またはＨＣＣＤ１５５で信号電荷を転送するときに、二以上の画素１５１の信号電荷をＶＣＣＤ１５２、またはＨＣＣＤ１５５上で加算するものである。

二以上の画素１５１の信号電荷を加算して一つの画素を表す信号とするので、最終的な画像データのデータ容量を大幅に削減することができ、また、見かけ上のＣＣＤ３３の感度も向上する。なお、信号処理回路６４による増幅の増幅率を上げれば、同様にＣＣＤ３３の感度を上げることはできるが、ノイズが乗って画質が著しく劣化してしまい、読影に耐え得る画像とならない。対して、ビニング読み出し処理によれば、画質を維持しつつ、ＣＣＤ３３の感度を向上させることができる。

図１７〜図２０を用いて、ビニング読み出し処理を概念的に説明する。まず、図１７において、４×４の１６個の画素１５１（Ｒ、Ｂ４個ずつ、Ｇ８個）について着目する。この場合、図１８に示すように、第一列目のＲ画素Ｒ_１、Ｒ_２と、第三列目のＲ画素Ｒ_３、Ｒ_４とをＶＣＣＤ１５２上でそれぞれ加算し、Ｒ_１Ｒ_２、Ｒ_３Ｒ_４とする。そして、これらをＨＣＣＤ１５５上で加算し、Ｒ_１Ｒ_２Ｒ_３Ｒ_４とする。

同様に、図１９に示すように、第二列目のＢ画素Ｂ_１、Ｂ_２と、第四列目のＢ画素Ｂ_３、Ｂ_４とをＶＣＣＤ１５２上でそれぞれ加算し、Ｂ_１Ｂ_２、Ｂ_３Ｂ_４とし、これらをＨＣＣＤ１５５上で加算し、Ｂ_１Ｂ_２Ｂ_３Ｂ_４とする。また、図２０に示すように、第一列目のＧ画素Ｇ_１、Ｇ_２、第二列目のＧ画素Ｇ_３、Ｇ_４、および第三列目のＧ画素Ｇ_５、Ｇ_６、第四列目のＧ画素Ｇ_７、Ｇ_８もＶＣＣＤ１５２、ＨＣＣＤ１５５上で加算し、Ｇ_１Ｇ_２Ｇ_３Ｇ_４、およびＧ_５Ｇ_６Ｇ_７Ｇ_８とする。

次いで、図１８〜図２０の右側に示すように、Ｒ_１Ｒ_２Ｒ_３Ｒ_４、Ｂ_１Ｂ_２Ｂ_３Ｂ_４、Ｇ_１Ｇ_２Ｇ_３Ｇ_４、およびＧ_５Ｇ_６Ｇ_７Ｇ_８のそれぞれをＲ、Ｇ、Ｂ画素とする２×２の４個の加算画素１５７に再配列する。通常撮影時は、全画素１５１の信号電荷を個別に読み出して、ＣＣＤ３３の最高の画素数Ｐ_ｍａｘで画像を構成するが、こうした画素加算と再配列をすることにより、画素数が画素数Ｐ_ｍａｘの１／４となる。本実施形態では、一例として、低画素数撮影時の画素数Ｐ_ｌｏｗを画素数Ｐ_ｍａｘの１／４（厳密に１／４ではなく、略１／４でも可）とする。なお、ビニング読み出し処理の詳細については、特開２０００−３５００９９号公報を参照されたい。

画素数Ｐ_ｌｏｗを画素数Ｐ_ｍａｘの１／４とすると、見かけ上のＣＣＤ３３の感度が通常撮影時の四倍となる。このため、低画素数撮影では、近傍照射用光源５０ａ〜５０ｄの照明光量を通常撮影時の１／４とする。したがって、図１０（ｄ）に示すパルス信号Ｐａ〜Ｐｄのパルス幅は、（ａ）に示すパルス信号Ｐａ〜Ｐｄのパルス幅の１／４となっている。

第二の実施形態による処理手順を示す図２１において、まず、第一の実施形態と同様に、通常撮影の設定で撮影（Ｓ１０）、画像データの出力（Ｓ１１）、および画像データの無線送信（Ｓ１９）が五回繰り返し行われた後（Ｓ３０でｙｅｓ）、Ｓ３１に示すように、ＣＰＵ６０にて、移動速度Ｖの絶対値｜Ｖ｜と、閾値ＴＨとが比較される。移動速度の絶対値｜Ｖ｜が閾値ＴＨ以上であった場合（｜Ｖ｜≧ＴＨ、Ｓ３２でｙｅｓ）は、Ｓ３３において、第一の実施形態と同様の通常撮影がなされるように、ＣＰＵ６０からドライバ６３およびドライバ６８に制御信号およびパルス信号が出力される。

移動速度の絶対値｜Ｖ｜が閾値ＴＨ未満であった場合（｜Ｖ｜＜ＴＨ、Ｓ３２でｎｏ）は、Ｓ３４において、通常撮影の１／４の照明光量、および画素数Ｐ_ｍａｘの１／４の画素数である画素数Ｐ_ｌｏｗの低画素数撮影がなされるように、ＣＰＵ６０からドライバ６３およびドライバ６８に制御信号およびパルス信号が出力される。

ＣＰＵ６０からの制御信号を受けて、通常、低画素数の各撮影のうち、設定された撮影に応じて、ドライバ６３およびドライバ６８によりＣＣＤ３３および照明光源部３６が駆動される。通常撮影が設定された場合は、パルス信号Ｐａ〜Ｐｄによって近傍照射用光源５０ａ〜５０ｄが全て点灯され、各等分区域５５ａ〜５５ｄが照明される。また、全画素の信号電荷が個別に読み出され、画素数Ｐ_ｍａｘの画像が生成される。

低画素数撮影が設定された場合は、通常撮影の１／４のパルス幅のパルス信号Ｐａ〜Ｐｄが出力され、各等分区域５５ａ〜５５ｄが通常撮影の１／４の照明光量で照明される。また、ビニング読み出し処理が実行され、画素数Ｐ_ｌｏｗの画像が生成される。そして、設定された撮影で五回の撮影が終了すると、再びＣＰＵ６０による移動速度Ｖの絶対値｜Ｖ｜と閾値ＴＨとの比較、および比較結果に応じた撮影の設定が実行される。これら一連の処理は、ＣＥ１４０による検査が終了するまで続けられる。

支援ソフトを用いて読影をする際には、通常撮影で得られた画像を領域１２３に表示させ、低画素数撮影で得られた画像を領域１２４に表示させる。

このように、ビニング読み出し処理を実行して、ＣＣＤ３３の感度を上げつつ画素数を減らせば、ＣＣＤ３３の感度を上げた分照明光量を減らすことができ、光源に掛かる消費電力を低減することができるとともに、画像データの容量低減も達成することができる。

第二の実施形態では、低画素数撮影に切り替えるトリガーとして、ＣＥ１４０の移動速度を挙げたが、移動距離でもよい。この場合、例えば、加速度センサ１４１として、Ｘ、Ｙ、Ｚの三軸の加速度を測定可能な三軸加速度センサを用い、Ｆ、Ｒ方向、およびＦ、Ｒ方向に直交する二軸の加速度を測定する。そして、加速度センサ１４１の測定結果を、積分回路１４２で適当な時間間隔で二回積分して、ＣＥ１１の移動距離を求める。

以下、第二の実施形態と同様に、単位時間あたり（または規定撮影回数毎）の移動距離の増分（移動量）が大きい場合（移動速度が速い場合と同義）は通常撮影とし、移動量が小さい場合（移動速度が遅い場合と同義）は低画素数撮影とする。

さらに、低画素数撮影に切り替えるトリガーは、上記のＣＥの移動速度、移動距離に限らない。例えば、図２２に示すＣＥ１６０のように、画像の類似度に応じて画素数を変化させてもよい。

ＣＥ１６０には、前後コマ（例えば、前回送信した画像データと今回送信した画像データ）の類似度を算出する類似度算出回路１６１が設けられている。類似度算出回路１６１は、例えば、信号処理回路６４から出力された画像データを、前後コマの二フレーム分格納し、画像データが出力される毎に古い画像データを順次書き換えるフレームメモリを有する。類似度算出回路１６１は、前後コマに映し出された被観察部位の形状、色等を、周知の画像認識技術を用いて解析し、この解析結果を元に、前後コマの類似度を算出する。類似度は、前後コマに映し出された被観察部位が異なる箇所であれば低く、同じ箇所であれば高くなる。

この場合も第二の実施形態と同様に、類似度が低い場合（移動速度が速い場合、移動量が大きい場合と同義）は通常撮影とし、類似度が高い場合（移動速度が遅い場合、移動量が小さい場合と同義）は低画素数撮影とする。

もしくは、ＣＥが一定の距離を移動する毎に通常撮影を実行させ、その合間に低画素数撮影を実行させてもよい。あるいは、類似度が低い場合と比べて高い場合のフレームレートを下げ、通常撮影を実行させ、類似度が高い場合の通常撮影の合間に、低画素数撮影を実行させてもよい。

ＣＥ１１が一定の距離を移動する毎、あるいは類似度が高い場合に、低フレームレートで通常撮影を実行させるだけだと、その合間に病変部等の関心領域があった場合、関心領域を撮影した画像の数が少なかったり、場合によっては撮影されずに見落とすおそれがある。対して、通常撮影の合間も低画素数撮影で画像を確保すれば、光源およびデータ送信に掛かる消費電力をできるだけ抑えつつ、関心領域の見落とし等が起こる懸念を少なくすることができる。また、一つの関心領域が複数の画像に納まっている可能性が高いので、一つの関心領域を複数の画像で多面的に読影したいという医師側の要望にも応えることができる。

なお、ビニング読み出し処理を実行して近傍照射用光源５０ａ〜５０ｄの照明光量を減らす低画素数撮影の代わりに、第一の実施形態の遠方照射用光源５１ａ、５１ｂで中央区域５７を照明する切り出し撮影を採用してもよい。

ここで、通常撮影では、人体内の被観察部位の像光がＣＣＤ３３の撮像面に結像されて、信号処理回路６４によりデジタルの画像データが出力されるまでに要する時間（以下、撮影処理時間という）と、画像データが変調回路６６で電波１４に変調されて、アンテナ３９から送信されるまでに要する時間（以下、送信処理時間という）とを加えた時間は、フレームレートで規定される撮影時間間隔と同じである。一方、切り出し撮影、および低画素数撮影では、画像データの容量が減るので、撮影処理時間は通常撮影と同程度であるが、送信処理時間は通常撮影と比べて短くなる。したがって、フレームレートが一定の下で切り出し撮影、および低画素数撮影を実行したときには、撮影時間間隔のうち、撮影処理も送信処理も行わない空き時間ができる。

上記の空き時間を、ＣＣＤ３３、ドライバ６３、信号処理回路６４などの撮影に関わる各部や、送信回路６５、変調回路６６などの送信に関わる各部の動作を休止させ、消費電力を抑える待機時間とすれば、電池３８の消耗をさらに抑えることができ、ＣＥの長寿命化を図ることができる。ＣＥの長寿命化が達成されれば、観察の途中に電池３８が尽きてＣＥの動作が停止され、撮りこぼしが生じてしまうといった問題が生じるおそれがなくなる。

また、空き時間を待機時間にするのではなく、空き時間を無くして、画像データの送信後すぐに次の撮影を実行させてもよい。この場合、例えば、ＣＥが通過する時間が通常１秒以内と極めて短い食道や、蠕動運動によって移動速度が急激に速くなる腸など、他の人体内管路と比べて移動速度が速い部位の撮影時に限定して適用し、通常撮影時よりも画素数を減らして撮影時間間隔を狭めて（フレームレートを上げて）、撮影回数を増やす。その他の部位は、第一、第二の実施形態に記載の例を適用する。

あるいは、ＣＥの電源投入直後に、ＣＥが患者１０に嚥下されて食道を通ることを想定して、ＣＥの電源投入後から一定時間は、空き時間無しの切り出し撮影、または低画素数撮影を実行させ、一定時間経過後に第一、第二の実施形態の処理に移行してもよい。電源投入からの経過時間は、ＣＰＵ６０の内蔵クロック等で計測すればよい。このように、移動速度が比較的速い部位は、画素数と撮影時間間隔を変化させて撮影回数を増やせば、移動速度が速い部位の撮りこぼしを少なくすることができるし、ＣＥの長寿命化を図ることもできる。なお、上記実施形態では特に記載していないが、撮影間隔（フレームレート）を変更する際には、ＣＰＵ６０の内蔵クロック６０ａに基づいて行う。

なお、変換する画素数は二段階に限らず、それ以上であってもよい。また、撮像素子としてＣＣＤを例示して説明したが、ＣＭＯＳであってもよい。この場合、ドライバ６３、信号処理回路６４等の機能は、ＣＭＯＳ撮像センサに一体的に含まれる。さらに、画素数情報、位置情報の他に、動作時間やフレームレートを画像データに関連づけてもよい。

撮影毎に画像データを送信するのではなく、何回か撮影を実行した後に、それらで得られた画像データをまとめて送信してもよい。また、図２３に示すＣＥ１７０のように、データストレージ９７に相当するストレージデバイス１７１を搭載しておき、無線送信に関わる変調回路６６等の各部の代わりに、ストレージデバイス１７１に蓄積されたデータを外部に送信（有線、無線いずれでも可）する通信Ｉ／Ｆ１７２を持たせ、体外へ排出されたＣＥ１７０を回収後、ストレージデバイス１７１に蓄積されたデータを、通信Ｉ／Ｆ１７２を介してまとめてプロセッサ２０に取り込んでもよい。この場合も照明光量や画素数を減らせば電力が削減されるので、上記実施形態と同様の効果が得られる。

上記実施形態では、通常撮影と切り出し撮影、または低画素数撮影とが目まぐるしく行われることを避ける目的で、所定回数撮影毎、あるいは一定時間毎に、画像解析や移動速度Ｖの絶対値｜Ｖ｜と閾値ＴＨとの比較を実行しているが、各閾値との比較判断にヒステリシス特性をもたせ、閾値±αのときに撮影の切り替えを行うようにしてもよい。

照明光量を減らす方法としては、上述したパルス信号のパルス幅を減らす他に、定電圧源８０の代わりに可変電圧源または可変電流源を用い、近傍照射用光源５０ａ〜５０ｄに与える電圧、電流の大きさや電圧、電流を与える時間を減らしてもよい。

上記実施形態では、位置情報を得るために電界強度測定センサ１９を用いているが、この代わりに、例えば、ＣＥに磁石、アンテナ１８にホール素子を設けて、磁石による磁界の強度をホール素子で測定して、この測定結果を元に、位置検出回路９８で人体内におけるＣＥの位置を検出してもよい。また、電界強度測定センサ１９やホール素子などを用いずに、例えば、周知の画像認識技術を利用して画像データを解析する画像解析回路を受信装置１２に設け、この画像解析回路でＣＥからの画像データを解析することで、ＣＥの位置を検出してもよい。この場合、例えば、典型的な臓器の特定部位の画像をテンプレートとして用意し、このテンプレートとＣＥからの画像データの一致の度合いに基づいて、ＣＥの位置を特定する。要するに、人体内におけるＣＥの位置が分ればよく、上記で示した例以外の他の如何なる方法を用いてもよい。

また、移動速度、移動距離の測定方法も上記実施形態で例示した態様に限らない。例えば、位置情報や動作時間から移動速度、移動距離を演算により割り出してもよい。

カプセル内視鏡システムの構成を示す概略図である。 カプセル内視鏡の内部構成を示す断面図である。 照明光源部の構成を示す平面図である。 近傍照射用光源の指向特性を示す説明図である。 遠方照射用光源の指向特性を示す説明図である。 近傍照射用光源の照射範囲と等分区域との位置関係を示す説明図である。 遠方照射用光源の照射範囲と中央区域との位置関係を示す説明図である。 カプセル内視鏡の電気的構成を示すブロック図である。 照明光源部のドライバの構成を示す電気回路図である。 各撮影におけるパルス信号を示す説明図である。 受信装置の電気的構成を示すブロック図である。 ワークステーションの電気的構成を示すブロック図である。 読影時の画像の表示例を示す図である。 カプセル内視鏡の動作手順を示すフローチャートである。 第二の実施形態のカプセル内視鏡の電気的構成を示すブロック図である。 ＣＣＤの概略構成を示す平面図である。 ビニング読み出し処理の概略を説明するための図である。 Ｒ画素の加算、再配列の様子を示す説明図である。 Ｂ画素の加算、再配列の様子を示す説明図である。 Ｇ画素の加算、再配列の様子を示す説明図である。 第二の実施形態におけるカプセル内視鏡の動作手順を示すフローチャートである。 カプセル内視鏡の別の実施形態を示すブロック図である。 カプセル内視鏡の別の実施形態を示すブロック図である。

符号の説明

２ カプセル内視鏡システム
１１、１４０、１６０、１７０ カプセル内視鏡（ＣＥ）
１２ 受信装置
１３ ワークステーション（ＷＳ）
２１ 操作部
２２ モニタ
３３ ＣＣＤ
３４ 撮像部
３６ 照明光源部
５０ａ〜５０ｄ 近傍照射用光源
５１ａ、５１ｂ 遠方照射用光源
５４ 撮影範囲
５５ａ〜５５ｄ 等分区域
５７ 中央区域
６０ ＣＰＵ
６３ ドライバ
６８ ドライバ
６９ 画像解析回路
７０ トリミング処理回路
９０ ＣＰＵ
９７ データストレージ
１１０ ＣＰＵ
１１５ データストレージ
１４１ 加速度センサ
１４２ 積分回路
１６１ 類似度算出回路
１７１ ストレージデバイス

Claims (9)

1. 被検体内に嚥下され、被検体内の被観察部位を照明手段で照明しながら、撮像手段で撮影して得られた画像を外部に送信するカプセル内視鏡において、
   前記被検体内におけるカプセル内視鏡の状態を検知する状態検知手段と、
   前記状態検知手段の検知結果に応じて、前記照明手段の駆動を制御する駆動制御手段と、
   前記検知結果に応じて、前記画像の画素数を変換する画素数変換手段とを備え、
   前記照明手段は、前記撮像手段の撮影範囲を区分けした複数の区域毎に照明する複数の光源を有し、
   前記状態検知手段は、病変部等の関心領域を撮影しているか否かを検知し、前記複数の区域のうち、前記関心領域が映し出された区域を特定し、
   前記状態検知手段で前記関心領域を撮影していることが検知された場合、前記駆動制御手段は、前記複数の光源のうち、前記関心領域が映し出された区域に該当する光源のみを点灯させるか、前記関心領域が映し出された区域に該当する光源を点灯させるとともに、前記関心領域が映し出された区域に該当する光源よりも低い照明光量で、その他の光源を点灯させることを特徴とするカプセル内視鏡。
2. 前記関心領域を撮影していることが検知された場合、前記画素数変換手段は、前記関心領域が映し出された区域を切り出すトリミング処理を実行することで、前記画素数を変換することを特徴とする請求項１に記載のカプセル内視鏡。
3. 前記複数の区域は、前記撮影範囲をｍ分割（ｍは０、１を除く自然数）してなる分割区域と、前記撮影範囲の中央に位置する中央区域とを含み、
   前記複数の光源は、前記分割区域を照明するための近傍照射用光源と、前記近傍照射用光源よりも照射範囲が広く、照射距離が長い、前記中央区域を照明するための遠方照射用光源とを含むことを特徴とする請求項１または２に記載のカプセル内視鏡。
4. 前記状態検知手段は、前記被検体内におけるカプセル内視鏡の移動速度、移動距離、または画像の前後コマの類似度のうち、少なくともいずれか一つを検知することを特徴とする請求項１または３に記載のカプセル内視鏡。
5. 前記駆動制御手段は、前記被検体内におけるカプセル内視鏡の移動速度、移動距離、または画像の前後コマの類似度のうち、少なくともいずれか一つの検知結果と予め設定された閾値とを比較し、この比較結果に応じて、前記照明手段の照明光量を変化させることを特徴とする請求項４に記載のカプセル内視鏡。
6. 前記画素数変換手段は、前記検知結果と予め設定された閾値とを比較し、この比較結果に応じて、ビニング読み出し処理を実行することで、前記画素数を変換することを特徴とする請求項４または５に記載のカプセル内視鏡。
7. 前記画素数変換手段は、前記ビニング読み出し処理によって、前記撮像手段の最高の画素数と、前記最高の画素数の略１／ｎ（ｎは０、１を除く自然数）の画素数の少なくとも二段階で前記画素数を変換し、
   前記駆動制御手段は、前記ビニング読み出し処理を実行する際の照明光量を、前記最高の画素数の画像を出力する際の略１／ｎに変化させることを特徴とする請求項６に記載のカプセル内視鏡。
8. 前記撮像手段で撮影して得られた全ての画像を記憶する記憶手段を備え、
   前記記憶手段に記憶された画像は、体外に排出されて回収後、まとめて外部に送信されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のカプセル内視鏡。
9. 被検体内に嚥下され、被検体内の被観察部位を照明手段で照明しながら、撮像手段で撮影して得られた画像を外部に送信するカプセル内視鏡の動作制御方法であって、
   前記被検体内におけるカプセル内視鏡の状態を状態検知手段で検知するステップと、
   前記状態検知手段の検知結果に応じて、駆動制御手段で前記照明手段の駆動を制御するステップと、
   前記検知結果に応じて、画素数変換手段で前記画像の画素数を変換するステップとを備え、
   前記照明手段は、前記撮像手段の撮影範囲を区分けした複数の区域毎に照明する複数の光源を有し、
   前記状態を検知するステップでは、病変部等の関心領域を撮影しているか否かを検知し、前記複数の区域のうち、前記関心領域が映し出された区域を特定し、
   前記状態を検知するステップで前記関心領域を撮影していることが検知された場合、前記駆動を制御するステップでは、前記複数の光源のうち、前記関心領域が映し出された区域に該当する光源のみを点灯させるか、前記関心領域が映し出された区域に該当する光源を点灯させるとともに、前記関心領域が映し出された区域に該当する光源よりも低い照明光量で、その他の光源を点灯させることを特徴とするカプセル内視鏡の動作制御方法。

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