JP5290500B2 - 生体内撮像装置において照明または撮像器の利得を制御するための装置および方法 - Google Patents

Description

先行の仮出願
本出願は、２００１年７月２６日に出願されて「生体内撮像装置において照明または撮像器の利得を制御するための装置および方法（APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING ILLUMINATION OR IMAGER GAIN IN AN IN-VIVO IMAGING DEVICE）」と題された先行の米国仮出願第６０／３０７，６０３号から利益を請求する。

発明の背景
体内の通路または空洞を生体内で撮像するための装置および方法が、当該技術において公知である。このような装置は、特に、さまざまな内部の体腔において撮像を行なうためのさまざまな内視鏡的撮像システムおよび装置を含み得る。

次に、図１を参照する。図１は、自律型生体内撮像装置の一実施例を示す概略図である。装置１０Ａは、一般に、光学ウィンドウ２１と、ＧＩ管等の体腔または内腔の内側から画像を得るための撮像システムとを含む。撮像システムは、照明装置２３を含む。照明装置２３は、１つ以上の個別の光源２３Ａを含むことができ、または、１つの光源２３Ａのみを含むことができる。１つ以上の光源２３Ａは、白色発光ダイオード（ＬＥＤ）、または当該技術で公知の他の任意の適切な光源であり得る。装置１０Ａは、画像を捕捉するＣＭＯＳ撮像センサ２４と、ＣＭＯＳ撮像センサ２４上にこれらの画像を集束させる光学系２２とを含む。照明装置２３は、光学ウィンドウ２１を介して体内腔の内側の部分を照明する。装置１０Ａは、送信機２６と、ＣＭＯＳ撮像センサ２４の映像信号を送信するためのアンテナ２７と、１つ以上の電源２５とをさらに含む。電源２５は、酸化銀電池、リチウム電池、または高エネルギ密度を有する他の電気化学セル等の任意の適切な電源であり得るが、これらに限定されない。電源２５は、装置１０Ａの電気素子に電力を供給することができる。

一般に、胃腸の適用例では、装置１０Ａが胃腸（ＧＩ）管を通って運ばれると、装置１０Ａの多画素のＣＭＯＳセンサ２４等であるがこれに限定されない撮像器が、画像（フレーム）を捕捉する。これらの画像は処理されて、記録または記憶用に患者が携帯する外部受信機／レコーダ（図示せず）に送信される。次に、記録されたデータを、表示および分析用に受信機／レコーダからコンピュータまたはワークステーション（図示せず）にダウンロードすることができる。他のシステムおよび方法もまた適切であり得る。

ＧＩ管を通って装置１０Ａが移動する間に、撮像器は、一定のまたは可変のフレーム捕捉速度でフレームを捕捉することができる。たとえば、撮像器（図１のＣＭＯＳセンサ２４等であるが、これに限定されない）は、１秒間に２つのフレームという一定速度（２Ｈｚ）で画像を捕捉することができる。しかしながら、特に、用いられる特定の撮像器、カメラまたはセンサアレイの実現例の種類および特性と、送信機２６の利用可能な伝送帯域幅とに依存して、他の異なるフレーム速度を用いることもできる。ダウンロードされた画像は、それらを所望のフレーム速度で再生することによって、ワークステーションによる表示が可能である。このようにして、データを調査する専門家または医師に対して映画のような映像の再生が行なわれ、これにより、医師は、ＧＩ管を介した装置の経過を検討することができる。

電気的撮像センサの限界の１つは、それらのダイナミックレンジが制限され得ることである。既存のほとんどの電気的撮像センサのダイナミックレンジは、人間の目のダイナミックレンジよりも著しく低い。したがって、撮像された視野が、暗い部分および明るい部分の両方、または撮像された物体を含む場合、撮像センサのダイナミックレンジが制限されていることにより、その視野の暗い部分の露出不足もしくはその視野の明るい部分の露出過多、またはその両方が生じるおそれがある。

撮像器のダイナミックレンジを拡大するために、さまざまな方法を用いることができる。このような方法には、たとえば、撮像装置に含まれる絞りまたは絞り装置の直径を変更して撮像センサに到達する光の量を増大または減少させること等による、撮像装置に到達する光の量を変化させること、露出時間を変化させるための方法、撮像器の利得を変化させるための方法、または照明の強度を変化させるための方法を含み得る。たとえば、スチルカメラでは、フィルムの露出中にフラッシュ装置の強度を変化させることができる。

ビデオカメラ等において一連の連続フレームが撮像されると、現時点で撮像されたフレーム内における撮像された視野の照明の強度を、１つ以上前のフレームで行なわれた光の強度の測定結果に基づいて変更することができる。この方法は、照明の状態が、１つのフレームから連続するフレームへと突然変化しないという仮定に基づく。

しかしながら、たとえばＧＩ管を撮像するための生体内撮像装置において、この撮像装置は低いフレーム速度で作動して体内腔を通って移動する（たとえば、腸壁の蠕動運動によって推進される）ため、或るフレームから次のフレームへと照明の状態が著しく変化することが考えられる。したがって、以前のフレームの測定結果またはデータの分析に基づいて照明を制御する方法は、特に低いフレーム速度では常に実施できるものではないおそれがある。

発明の概要
この発明の実施例は、生体内撮像装置を作動させるための装置および方法を含み、この装置が生成した照明は、たとえば、装置が生成して、装置に再び反射された照明の量に従って、強度および／または持続時間を変化させることができる。このような態様で照明を制御して、効率を一層高めることができる。

この発明は、同様の構成要素が同様の参照番号で示された添付の図面を参照することにより、例示の目的のためだけに、この明細書において説明される。

発明の詳細な説明
この明細書において、この発明のさまざまな局面を説明する。説明のために、特定の構成および詳細を明示して、この発明が完全に理解されるようにする。しかしながら、この明細書に示された特定の詳細がなくてもこの発明を実施し得ることも、当業者には明らかであろう。さらに、この発明を不明瞭にしないように、周知の特徴は省略または簡略化され得る。

この発明の実施例は、特に、１つのフレーム捕捉時間またはその一部の持続時間内に行なわれる光の測定に基づいた、生体内撮像装置によってもたらされる照明の制御に基づく。

以下に示されるこの発明の実施例は、胃腸（ＧＩ）管の撮像用に適合されているが、この明細書で開示する装置および方法を、体の他の空洞または空間を撮像するように適合させてよいことに注目されたい。

次に、図２を参照する。図２は、この発明の一実施例に従った、自動照明制御システムを有する生体内撮像装置の一部を示す概略ブロック図である。装置３０は、図１の装置１０Ａに対して開示されたか、または、イダン（Iddan）他への米国特許第５，６０４，５３１号もしくはグルコフスキー（Glukhovsky）他への同時係属中の米国特許出願連続番号第０９／８００，４７０号におけるような、嚥下可能な映像カプセルとして構成することができる。しかしながら、この発明のシステムおよび方法は、他の生体内撮像装置とともに用いられ得る。

装置３０は、ＧＩ管を撮像するように適合された撮像装置３２を含み得る。撮像装置３２は、図１のＣＭＯＳ撮像センサ２４等であるが、これに限定されない撮像センサ（詳細は図示せず）を含み得る。しかしながら、撮像装置３２は、当該技術で公知の他の適切な任意の種類の撮像センサを含んでよい。また、撮像装置３２は、１つ以上のレンズ（図示せず）、１つ以上の複合レンズアセンブリ（図示せず）、１つ以上の適切な光学フィルタ（図示せず）、または当該技術で公知であって図１の光学装置２２に関して上で開示されたような、ＧＩ管の画像を撮像センサ上に集束するように適合された他の任意の適切な光学素子（図示せず）等の、１つ以上の光学素子（図示せず）を含む光学装置３２Ａも含み得る。

光学装置３２Ａは、当該技術で公知の撮像器の光感応画素（図示せず）に取付けられるか、固定されるか、上に形成されるか、または隣接するレンズ（図示せず）等の、撮像装置３２Ａと一体化される１つ以上の光学素子（図示せず）を含むことができる。

イダン他への米国特許第５，６０４，５３１号、またはグルコフスキー他への同時係属中の米国特許出願連続番号第０９／８００，４７０号に開示された受信機／レコーダ等であるがこれに限定されない外部受信装置（図示せず）に対し、撮像装置３２が捕捉した画像を遠隔測定の態様で送信するために、装置３０は、撮像装置３２に適切な態様で接続された遠隔測定装置３４も含み得る。

装置３０は、撮像装置３２の動作を制御するために、撮像装置３２に適切な態様で接続されたコントローラ／プロセッサ装置３６も含み得る。コントローラ／プロセッサ装置３６は、任意の適切な種類のコントローラ、たとえばアナログコントローラか、またはデータプロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、もしくはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）等のデジタルコントローラを含むが、これらに限定されない。コントローラ／プロセッサ装置３６は、当該技術で公知のハイブリッドアナログ／デジタル回路も含み得る。コントローラ／プロセッサ装置３６は、遠隔測定装置３４による画像フレームの送信を制御するために、遠隔測定装置３４に適切な態様で接続され得る。

コントローラ／プロセッサ装置３６は、撮像装置３２に（任意に）適切な態様で接続されて、撮像装置３２に制御信号を送信することができる。したがって、コントローラ／プロセッサ装置３６は、撮像装置３２から遠隔測定装置３４への画像データの送信を（任意に）制御することができる。

装置３０は、ＧＩ管を照明するための照明装置３８も含み得る。照明装置３８は、１つ以上の別個の光源３８Ａ、３８Ｂ〜３８Ｎを含んでよく、または、１つの光源のみを含んでよい。このような光源は、たとえば、図１の光源２３Ａであり得るが、これに限定されない。照明装置３８の光源３８Ａ、３８Ｂ〜３８Ｎは、グルコフスキー他への同時係属中の米国特許出願連続番号第０９／８００，４７０号に開示された光源等の白色発光ダイオードであってよい。しかしながら、照明装置３８の光源３８Ａ、３８Ｂ〜３８Ｎは、これらに限定されないが、当該技術で公知の白熱灯、閃光灯、ガス放電灯、または他の適切な任意の光源等であってもよい。

この発明の別の実施例に従い、生体内撮像装置が１つの光源（図示せず）を含み得ることに注目されたい。

装置３０は、照明装置３８の光源３８Ａ、３８Ｂ〜３８Ｎに適切な態様で接続されて照明装置３８の光源３８Ａ、３８Ｂ〜３８Ｎの付勢を制御するための照明制御装置４０も含み得る。照明制御装置４０は、後に詳細に開示するように、１つ以上の光源３８Ａ、３８Ｂ〜３８Ｎをオンもしくはオフに切換えるために、または１つ以上の光源３８Ａ、３８Ｂ〜３８Ｎによって生じた光の強度を制御するために、用いることができる。

コントローラ／プロセッサ装置３６は、照明制御装置４０に適切な態様で接続されて、照明制御装置４０に制御信号を（任意に）送信することができる。このような制御信号は、撮像装置３２の撮像の周期または期間に対して、照明装置３８内の光源３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｎの付勢の同期またはタイミングを取るために用いることができる。照明制御装置４０は、コントローラ／プロセッサ装置３６内に（任意に）一体化されてよく、または、別個のコントローラであり得る。いくつかの実施例では、照明制御装置４０および／またはコントローラ／プロセッサ装置３６が遠隔測定装置３４の一部であり得る。

装置３０は、照明装置３８によって生じてＧＩ管の壁から反射する光を検知するための光検知装置４２をさらに含み得る。光検知装置４２は、フォトダイオード、フォトトランジスタ等であるがこれらに限定されない、１つの光感応装置もしくは光センサ、または複数の個別の光感応装置もしくは光センサを含み得る。この発明の実施例の光検知装置を実現するために、当該技術で公知の適切な特性を有する他の種類の光センサを用いることもできる。

光検知装置４２は、照明制御装置４０に適切な態様で接続されて、胃腸管（または撮像装置３２の視界内の他の任意の物体）の壁から反射した光の強度を表す信号を、照明制御装置４０に与えることができる。作動時に、照明制御装置４０は、光検知装置４２から受信した信号を処理することができ、上で開示して、以下に詳細に開示するように、処理した信号に基づいて光源３８Ａ、３８Ｂ〜３８Ｎの動作を制御することができる。

装置３０は、装置３０のさまざまな構成要素に電力を供給するための電源４４も含み得る。説明を明らかにするために、電源４４と、電源４４から電力を受ける装置３０の回路または構成要素との間の接続を、詳細に示さない。電源４４は、たとえば電池または他の電源等の、装置１０Ａの電源２５と同様の内部電源であってよい。しかしながら、装置３０が挿入可能な装置（たとえば、内視鏡様の装置、カテーテル様の装置、または当該技術で公知の他の任意の種類の生体内撮像装置）として構成されている場合、電源４４は、装置３０の外に配置することのできる外部電源であってもよい（このような外部の構成は、説明を明瞭にするために、図２には示さない）。外部電源（図示せず）を有するこのような実施例において、外部電源（図示せず）は、絶縁ワイヤ等の適切な電気導体（図示せず）を介して、撮像装置で電力を必要とするさまざまな構成要素に接続され得る。

装置１０Ａ等の自律型のまたは嚥下可能な生体内撮像装置に関し、電源２５は好ましくは（必ずしもそうではないが）直流（ＤＣ）を供給するためのコンパクト電源であるが、外部電源は、交流（ＡＣ）もしくは直流を供給する電源を含むがこれらに限定されない、当該技術で公知の適切な任意の電源であってよく、または、当該技術で公知のように、本線に結合する電源であってもよいことに注目されたい。

次に、図３および図４を参照する。図３は、この発明の一実施例に従った、自動照明制御システムおよび４つの光源を有する生体内撮像装置の一部の概略断面図である。図４は、図３に示した装置の概略正面図である。

装置６０（その一部のみが図３に示される）は、撮像装置６４を含む。撮像装置６４は、図２の撮像装置３２または図１の撮像装置２４と同様であり得る。好ましくは、撮像装置６４は、ＣＭＯＳ撮像装置であり得るが、他の異なる種類の撮像装置を用いてもよい。撮像装置６４は、当該技術において公知であるように、ＣＭＯＳ撮像器回路を含み得るが、たとえばイダン他への米国特許第５，６０４，５３１号、またはグルコフスキー他への同時係属中の米国特許出願連続番号第０９／８００，４７０号に開示された、当該技術では公知の、他の種類のサポート回路および／または制御回路を中に含んでもよい。装置６０は、図１の光学装置２２および図２の光学装置３２Ａに対して上で開示したレンズまたは複数の光学素子を含み得る光学装置６２も含む。

装置６０は、図４に示された装置６０内に配置され得る４つの光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃおよび６３Ｄを含み得る照明装置６３を含み得る。光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃおよび６３Ｄは、たとえば、グルコフスキー他への同時係属中の米国特許出願連続番号第０９／８００，４７０号に開示されたもの、または白色ＬＥＤ光源であってよい。また、これらに限定されないが、当該技術で公知であるか、または上で開示した、帯域制限された光源、単色性光源、赤外線光源を含む他の適切な種類の任意の光源であってもよい。

この発明の一実施例に従って、光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃおよび６３Ｄは同一であるように示されているが、同一ではないことが考えられる複数の光源で、この発明の他の実施例を実現できることに注目されたい。光源の中には、他の光源のスペクトル分布とは異なるスペクトル分布を有し得るものがある。たとえば、同一の装置内の光源のうち、光源の１つが赤色ＬＥＤであり得、別の光源が青色ＬＥＤであり得、別の光源が黄色ＬＥＤであり得る。光源の他の構成もまた可能である。

装置６０は、円錐形であり得るか、または、他の適切な任意の形状を有し得るバッフル７０も含み得る。バッフル７０は、中に開口部７０Ａを有し得る。バッフル７０は、光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃおよび６３Ｄと光学装置６２との間に介在させることができ、光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃおよび６３Ｄから直接入来して開口部７０Ａに入る光の量を減じることができる。装置６０は、図１の光学ドーム２１と同様の透明な光学ドーム６１を含み得る。光学ドーム６１は、適切な透明のプラスチック材料もしくはガラスで形成するか、または、光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃおよび６３Ｄによって生じた光の波長の少なくとも一部に対して十分な透過性を有して適切な撮像を可能にする、他の適切な任意の材料で形成することができる。

装置６０は、腸壁７６から反射するか、または、腸壁７６によって拡散した光を検知するための光検知装置６７をさらに含み得る。光検知装置は、その光検知部６７Ａが光学ドーム６１と対向するように、バッフル７０に取付けられる。好ましくは、光検知装置６７は、バッフル７０の開口部７０Ａに入る光の量を表わすか、またはその光の量に比例する光の量を光検知装置６７が検知し得る位置において、バッフル７０の表面上に位置づけることができるが、必ずしもそうである必要はない。このことは、照明された物体が半拡散性であるとき（腸の表面がそうであることが考えられる）、および光検知装置６７のサイズおよび撮像センサの軸７５からの距離が、カプセル様の装置６７の直径Ｄに比べて小さいときに該当すると考えられる。

装置６０（図３）は、腸壁７６に隣接しているように示される。作動時に、光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃおよび６３Ｄによって生成された光線７２は、光学ドーム６１を貫通することができ、腸壁７６から反射され得る。反射した光線７４の一部は、光学ドーム６１を通過することができ、光検知装置６７に到達することができる。反射した光線の他の部分（図示せず）は、開口部７０Ａに到達して光学装置６２を通過し、撮像装置６４上に集束され得る。

光検知装置６７によって測定された光の量は、開口部７０Ａに入る光の量に比例し得る。したがって、光検知装置６７に到達する光の強度の測定値を用いて、以下に詳細に開示するように、光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃおよび６３Ｄの光の出力を制御することができる。

装置６０は、照明制御装置４０Ａも含む。照明制御装置４０Ａは、光検知装置６７および照明装置６３に適切な態様で結合される。照明制御装置４０Ａは、以下に詳細に開示するように、光検知装置６７から受信した信号を処理して、光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃおよび６３Ｄを制御することができる。

装置６０は、図１の送信機２６およびアンテナ２７等であるがこれらに限定されない無線送信機装置（図３では図示せず）およびアンテナ（図３では図示せず）も含むことができ、または、任意の適切な遠隔測定装置（図２の遠隔測定装置３４等であるが、これに限定されない）を含み得る。遠隔測定装置は、上で詳細に開示したように、外部受信機／レコーダ（図３では図示せず）に（また、任意に外部受信機／レコーダから）データおよび制御信号を無線で送信する（また、任意に受信する）ための送信機また送受信機であり得る。装置６０は、たとえば図１の電源２５、または当該技術で公知の他の適切な任意の電源等の１つ以上の電源も含み得る。

次に、図５を参照する。図５は、一定の照明持続時間を有する生体内撮像装置において照明および画像捕捉のタイミングを取る方法を示す概略図である。タイミングを取るこの方法は、ＣＭＯＳ撮像器を有する撮像装置に特有のものであり得るが、他の種類の撮像器を有する装置で用いることもできる。

画像捕捉の周期または期間は、時間Ｔに開始する。第１の画像捕捉の周期は、時間Ｔ１に終了して、持続時間ΔＴ１を有する。第２の画像捕捉の周期は、時間Ｔ１に開始して時間Ｔ２に終了し、持続時間ΔＴ１を有する。撮像の周期または期間の各々は、２つの部分、すなわち、持続時間ΔＴ２を有する照明期間９０と、持続時間ΔＴ３を有する暗い期間９２とを含み得る。照明期間９０は、図５のハッチングされた棒状部分で表わされる。各撮像周期の照明期間９０の間に、照明装置（図２の照明装置３８または図３の照明装置６３等であるが、これらに限定されない）はオンにされて、腸壁を照明するための光を与える。各撮像周期の暗い期間９２の間に、照明装置（図２の照明装置３８または図３の照明装置６３等であるが、これらに限定されない）はオフに切換えられて、光を与えない。

暗い期間９２またはその一部は、たとえば、上で開示したように、撮像器の画素を走査することによって撮像器から画像を捕捉するために、撮像器の出力信号を処理するために、および、出力信号または処理された出力信号を外部の受信機または受信機／レコーダ装置に送信するために、用いることができる。

図５の図は、簡素化のために、画像捕捉周期の持続時間が一定であって、かつ、撮像が一定のフレーム速度で行なわれる場合を示しているが、必ずしもそうである必要はないことに注意されたい。したがって、フレーム速度、すなわち画像捕捉周期の持続時間は、たとえば胃腸管内における撮像装置の速度等の測定されたパラメータに従って、撮像中に変化し得る。

一般に、適切な画像の捕捉を確実にするために、異なる種類の光制御の方法を用いることができる。

第１の方法では、照明装置６３が標的組織を照明している間に、光検知装置６７に当たる光の量を連続して測定および記録し、光検知装置６７が検出した光子の累積的な総数を表わす累積値を提供することができる。この累積値が一定の値に到達すると、照明装置６３は照明装置６３内に含まれる光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃおよび６３Ｄをオフに切換えることによって電源を切断することができる。このようにして、測定された光の量が、（平均的に）適切に露出されたフレームを生じるのに十分なものになると、照明装置６３が、装置６０によって確実にオフにされ得る。

第１の方法の利点の１つは、光源（光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃおよび６３Ｄ等）がそれらの最大の光出力能力またはほぼ最大の光出力能力で作動している場合、このようにしてオフに切換えることにより、一定の持続時間の照明期間（図５の照明期間９０等）内のエネルギの消費量と比べて、エネルギを節約できることである。

第１の方法の別の利点は、一定の照明期間を用いるときに比べ、第１の方法により、撮像周期内の照明期間の持続時間を短縮できることである。装置６０等の移動式の撮像装置では、理想的に、照明期間を実際にできる限り短くすることが望ましいと考えられる。なぜなら、このことによって、装置６０がＧＩ管内を移動することによる画像の不鮮明さを防止または低減するためである。したがって、一般に（照明装置によって十分な光が生成されて、適切な撮像器の露出が確保されると想定した場合）、移動式の撮像装置では、照明期間が短いほど、結果として得られる画像が鮮明になる。

これは、シャッタによって作動する通常のカメラにおいてシャッタ速度を高め、露光の持続時間を減少させて、動く物体または像の画像の不鮮明さを防止することと幾分似ていると考えられるが、この発明の実施例では一般にシャッタが存在せず、照明期間が制御可能な態様で短縮されて、装置がＧＩ管内を移動することによる画像の不鮮明さを低減するという点が異なる。

次に、図６および図７を参照する。図６は、この発明の一実施例に従った、光検知フォトダイオードおよび発光ダイオードに結合された照明制御装置に対する１つの可能な構成を示す概略図である。図７は、この発明の一実施例に従った、図６の照明制御装置を詳細に示す概略図である。

図６の照明制御装置４０Ｂは、光検知装置として作動し得るフォトダイオード６７Ｂに適切な態様で接続され得る。他の適切な任意の検知装置または光センサを用いてよい。照明制御装置４０Ｂは、発光ダイオード（ＬＥＤ）６３Ｅに適切な態様で接続され得る。ＬＥＤ６３Ｅは、上に開示した白色ＬＥＤであってよく、または、撮像する対象（胃腸壁等）を照明するのに適切な他の任意の種類のＬＥＤであってよい。照明制御装置４０Ｂは、フォトダイオード６７Ｂから電流信号を受信することができる。受信した信号は、フォトダイオード６７Ｂに当たる光（矢印８１によって概略的に示す）に比例し得る。照明制御４０Ｂは、受信した信号を処理して、光を測定する期間の持続時間中にフォトダイオード６７Ｂを照明した光の量を求めることができる。照明制御４０Ｂは、光を測定する期間の持続時間中にフォトダイオード６７Ｂを照明した光の量に基づいて、ＬＥＤ６３Ｅの付勢を制御することができる。処理と付勢の制御との種類の例は、以下に詳細に開示する。照明制御装置４０Ｂは、生体内撮像装置内に含まれる他の回路の構成要素から制御信号を受信することもできる。たとえば、制御信号は、タイミングおよび／または同期信号、オン／オフ切換信号、リセット信号等を含み得る。

光検知装置および光発生装置は、ダイオード以外の適切な任意の光発生装置または光検知装置であってよい。

図７は、照明制御装置４０Ｂの１つの可能な実施例を示す。照明制御装置４０Ｂは、たとえば積分器装置８０、比較器装置８２、およびＬＥＤドライバ装置８４を含み得る。積分器装置８０は、フォトダイオード６７Ｂに結合されて、フォトダイオード６７Ｂから、フォトダイオード６７Ｂに当たる光の強度を示す信号を受信して、フォトダイオード６７Ｂに当たる光の量を記録して総和する。積分器装置８０は、比較器装置８２に適切な態様で接続され得る。

積分器装置８０は、フォトダイオード６７Ｂに当たる光の量を記録して総和し、受信した信号を積分して、積分された信号を比較器装置８２に出力することができる。積分された信号は、積分の期間にわたってフォトダイオード６７Ｂに当たる光子の累積数に比例するか、または累積数を示し得る。比較器装置８０は、ＬＥＤドライバ装置８４に適切な態様で接続され得る。比較器装置８０は、積分された信号の値と、予め設定されたしきい値とを連続して比較することができる。積分された信号の値がしきい値に等しいとき、比較器装置８２は、ＬＥＤドライバ装置８４を制御して、ＬＥＤ６３Ｅへの電力をオフに切換えることにより、ＬＥＤ６３Ｅの動作を停止する。

したがって、照明制御装置４０Ａは、図７および図８の照明制御装置４０Ｂと同様に構成されて、作動することができる。

図７に示される回路は、アナログ回路として実現することができるが、以下に（図１１を参照して）詳細に開示するように、照明制御装置を実現する際に、デジタル回路および／またはハイブリッドアナログ／デジタル回路を用いてよいことに注目されたい。

次に、図８を参照する。図８は、一実施例に従った、制御された可変の照明持続時間を有する生体内撮像装置において、照明および画像捕捉のタイミングを取る方法を理解するのに有用な概略図である。

画像捕捉の周期または期間は、時間Ｔに開始する。第１の画像捕捉周期は、時間Ｔ１に終了し、持続時間ΔＴ１を有する。第２の画像捕捉周期は、時間Ｔ１に開始して時間Ｔ２に終了し、持続時間ΔＴ１を有する。各撮像周期において、持続時間ΔＴ４を有する期間は、容認可能な最大照明期間を規定する。容認可能な最大照明期間ΔＴ４は、一般に、ＧＩ管内を装置６０が移動することによって画像が過剰に不鮮明になるか、またはかすれることのない撮像を可能にするほどの、十分に短い期間であり得る。時間Ｔ_Mは、第１の撮像周期の開始時間に対する、容認可能な最大照明期間ΔＴ４の終了時間である。

容認可能な最大照明期間ΔＴ４は、特に、（異なる患者で用いられる複数の装置で演繹的に求めることができるような）ＧＩ管内の撮像装置によって得られる一般的または平均的な（または最大の）速度と、撮像センサの種類（たとえば装置５０のＣＭＯセンサ６４等）と、その走査時間の要件と、他の製造上およびタイミングの考慮事項とを考慮した、工場出荷時に予め設定されたものであり得る。この発明の１つの実現例によると、１秒当たり２つのフレームの撮像であるΔＴ１＝０．５秒である場合、ΔＴ４の持続時間は、２０〜３０ミリ秒の範囲内の値を有するように設定することができる。しかしながら、この持続時間は、例示としてのみ示されたものであり、ΔＴ４は、他の異なる値を有してよい。一般に、３０ミリ秒未満の容認可能な最大照明期間ΔＴ４を用いることにより、ＧＩ管内を撮像装置が移動することによって生じる画像の不鮮明さによる過剰な劣化なく、捕捉されたほとんどの画像フレームは、容認可能な画像品質を生じることができる。

期間ΔＴ５は、撮像周期の全持続時間ΔＴ１と容認可能な最大照明期間ΔＴ４との差として規定される（ΔＴ５＝ΔＴ１−ΔＴ４）。

第１の撮像周期の開始時間Ｔにおいて、照明装置（図３の照明装置６３等であるが、これに限定されない）がオンにされて、腸壁を照明するための光を与える。光検知装置６７は、腸壁７６から反射および／または拡散された光を検知して、装置６０の照明制御装置４０Ａに信号を与える。この信号は、開口部７０Ａに入る光の平均量に比例し得る。光検知装置６７によって与えられた信号は、図７および図８の照明制御装置４０Ｂに関して上で詳細に開示したように、照明制御装置４０Ａによって積分され得る。

積分された信号を、（たとえば図８の比較器装置８２等の比較器によって）予め設定されたしきい値と比較することができる。積分された信号がしきい値に等しい場合、照明制御装置４０Ａは、照明装置６３の光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃおよび６３Ｄの動作を止める。時間Ｔ_E1は、照明制御装置が第１の撮像周期内において光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃおよび６３Ｄをオフにする時間である。時間Ｔに開始して時間Ｔ_E1に終了する期間が、第１の撮像周期に対する照明期間９４である（９４が付されてハッチングされた棒状部分によって表わされる）。照明期間９４は、持続時間ΔＴ６を有する。第１の撮像周期に対し、ΔＴ６＜ΔＴ４であることが認識できる。

時間Ｔ_E1の後に、画素ＣＭＯＳセンサ６４の走査を開始することができ、画素データ（および可能性として他のデータ）は、装置６０の送信機（図３では図示せず）または遠隔測定装置によって送信され得る。

好ましくは、ＣＭＯＳセンサ６４の画素の走査は、照明が終了する時間Ｔ_E1と同じぐらい早くに開始することが可能である。たとえば、照明制御装置４０Ａは、時間Ｔ_E1においてＣＭＯＳセンサに制御信号を送信して、ＣＭＯＳセンサ６４の画素の走査を開始することができる。しかしながら、画素の走査は、画素の走査およびデータ送信の動作のために十分な時間を利用することができる場合、容認可能な最大照明期間ΔＴ４の終了時間である時間Ｔ_Mの後の、予め設定された時間に開始されることも可能である。

第２の撮像周期の開始時間Ｔ１において、照明装置６３は、再びオンにされる。光検知装置６７は、腸壁７６から反射および／または拡散された光を検知して、装置６０の照明制御装置４０Ａに信号を与える。この信号は、開口部７０Ａに入る光の平均量に比例し得る。

光検知装置６７によって与えられた信号は、積分されて、第１の撮像周期に関して上で開示したように、しきい値と比較され得る。積分された信号がしきい値と等しいとき、照明制御装置４０Ａは、照明装置６３の光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃおよび６３Ｄをオフにする。しかしながら、図８に示される特定の概略的な例において、第２の撮像周期において光検知装置６７に到達する光の強度は、第１の撮像周期において光検知装置６７に到達する光の強度よりも低い。

異なる撮像周期間における照明強度または強度対時間のグラフのこのような差は、特に、腸壁７６から離れる装置６０の動きか、腸壁７６に対する装置６０の位置または配向の変化か、または、装置６０の視野内にある腸壁７６の部分における光吸収、光反射もしくは光拡散の特性の変化によることが考えられる。

したがって、積分器装置の、積分された信号出力がしきい値に到達するのに、一層長い時間がかかる。したがって、照明制御装置４０Ａは、時間Ｔ_E2において照明装置６３をオフにする（Ｔ_E2＞Ｔ_E1であることに注目されたい）。

時間Ｔ１に開始して時間Ｔ_E2に終了する期間は、第２の撮像周期に対する照明期間９６である。照明期間９６（９６が付されてハッチングされた棒状部分によって表わされる）は、持続時間ΔＴ７を有する。第２の撮像周期において、ΔＴ７＜ΔＴ４であることが認識できる。

したがって、異なる撮像周期内における照明期間の持続時間は、変化することが考えられ、特に、光検知装置６７に到達する光の強度に依存し得る。

時間Ｔ_E2の後に、ＣＭＯＳセンサ６４の画素の走査を開始することができ、画素データ（および可能性として他のデータ）は、図８の第１の撮像周期に関して上で詳細に開示したように、送信され得る。

簡単にするために、図８の図は、画像捕捉の周期の持続時間ΔＴ１が一定であり、かつ、撮像が一定のフレーム速度で行なわれる場合を示しているが、このことが必ずしも強制されないことに注目されたい。したがって、フレーム速度と、したがって画像捕捉周期の持続時間ΔＴ１とは、胃腸管内における撮像装置の速度等の測定されたパラメータに従って、撮像中に変化し得る。このような場合、撮像周期の持続時間は、装置６０の測定された速度に応答して短縮または拡大されて、フレーム速度をそれぞれ増大または減少させることができる。

たとえば、２０００年５月１５日に出願され、本願の譲受人に共通に譲渡され、この明細書においてそのすべてがあらゆる目的のために引用によって援用される同時係属中の米国特許出願連続番号第０９／５７１，３２６号は、特に、生体内撮像装置のフレーム速度を制御するための装置および方法を開示している。

上に開示した自動的な照明制御方法は、可変のフレーム速度を有する装置で用いるように適合され得る。このような適合は、撮像周期のさまざまな持続時間を考慮することができ、実現例は、特に、画素の走査およびデータの送信を完了するのに必要とされる時間の量、装置６０が利用することのできるパワーの利用可能な量、および他の考慮事項に依存し得る。

この方法を適合させる簡単な方法は、撮像装置の最大フレーム速度を制限して、最大フレーム速度が用いられているときでも、期間内において画素の走査およびデータの送信用に十分な時間が残っているようにすることであると考えられる。

次に、図９を参照する。図９は、可変のフレーム速度と、可変の制御された照明持続時間とを有する生体内撮像装置において照明および画像捕捉のタイミングを取る方法を理解するのに有用な概略図である。

図９の第１の撮像周期は、図８の第１の撮像周期と同様であるが、図９の照明期間９８の持続時間（９８が付されてハッチングされた棒状部分によって示される）が、図８の照明期間９４の持続時間よりも長い点が異なる。図９の第１の撮像周期は時間Ｔに開始して時間Ｔ１に終了し、持続時間ΔＴ１を有する。時間Ｔ_Mは、容認可能な最大照明期間ΔＴ４の終了を示す。図９の第２の撮像周期は、時間Ｔ１に開始して時間Ｔ３に終了する。第２の撮像周期の持続時間ΔＴ８は、第１の撮像周期の持続時間ΔＴ１よりも短い（ΔＴ８＜ΔＴ１）。第２の撮像周期の持続時間ΔＴ８は、撮像装置で利用することのできる最大フレーム速度と一致する。第２の撮像周期の照明期間１００（図９の、１００が付されてハッチングされた棒状部分によって表わされる）は、上で詳細に開示したように、照明制御装置によって、光の強度に依存してタイミングを取られる。期間１０２（１０２が付され、ドットが付された棒状部分によって表わされる）は、撮像器の画素を走査して、走査したフレームデータを送信するのに必要とされる時間の量ΔＴ９を表わす。Ｔ_Mは、各撮像周期の開始時間に対する、容認可能な最大照明期間の終了時間を表わす。したがって、フレーム速度を上昇させた場合、可能な最大のフレーム速度においても、画素を走査してデータを送信するのに十分な時間が存在する。

一般に、一定のフレーム速度を有する生体内撮像装置の一例において、６４，０００個の画素を有するＣＭＯＳセンサ（２５６×２５６の画素アレイに配置されたＣＭＯＳセンサ等であるが、これに限定されない）の画素を走査して、外部の受信機レコーダにアナログデータ信号を送信するのに必要な時間は、約０．４ミリ秒であり得る（１画素当たり約６マイクロ秒の走査およびデータ送信時間と仮定する）ことに注目されたい。したがって、約２０〜３０ミリ秒の最大照明期間とすると、フレーム速度は、１秒間に２フレームより著しく高くなることはないと考えられる。代替的なフレーム速度を用いてもよい。

しかしながら、画素の走査およびデータの送信に必要とされる時間を実質的に短縮することが可能であり得る。たとえば、ＣＭＯＳの画素アレイのクロック速度を高めることにより、個々を走査するのに必要とされる時間を３ミリ秒または３ミリ秒未満にまで減じることが可能である。加えて、送信機２６のデータ転送速度を高めて、アレイの画素を走査して画素データを外部受信機／レコーダに送信するのに必要とされる時間全体を、さらに短縮することもできる。

したがって、フレーム速度が一定の装置だけでなく、１秒当たり約４〜８フレーム、またはそれよりも高いフレーム速度も可能であり得る、フレーム速度が可変の生体内撮像装置も実現することができる。

光検知装置の、積分された出力が、良好で平均的な画像の品質を確保するように適合されたしきい値に到達したときに照明装置をオフにするための上で開示した方法を実現する際に、設計者は、利用可能な最大光出力能力の付近で照明装置（たとえば図３の照明装置６３等）を作動させる傾向がある。このことは、有利であると考えられる。なぜなら、照明期間の持続時間の短縮を達成して、移動によって誘発される画像の不鮮明さを減じることによって画像の鮮明度を高めることができるためである。

可能な最大光出力能力の付近で照明装置を作動させることは、必ずしも常に可能ではなく、または、必ずしも常に所望されないことがあり得る。したがって、照明装置６３の最大光出力よりも少ない所定の光出力で、照明装置６３の作動を開始することが望まれることがあり得る。

第２の照明制御方法において、図３の照明装置６３は、各照明周期の最初に、第１の光出力レベルでまず作動することができる。光検知装置６７を用いて、短い照明サンプリング期間中の光の量を測定することができる。

次に、図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１０Ｃを参照する。図１０Ａは、この発明の別の実施例に従った、自動照明制御方法を用いた生体内撮像装置の撮像周期を概略的に示すタイミング図である。図１０Ｂは、図１０Ａで示した自動照明制御方法を用いた場合に可能な、時間の関数として光強度の一例を示す例示的かつ概略的なグラフである。図１０Ｃは、図１０Ａで示した自動照明制御方法を用いた場合に可能な、時間の関数として光強度の別の例を示す概略的なグラフである。

図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１０Ｃにおいて、グラフの水平軸は、時間を任意の単位で表わす。図１０Ｂおよび図１０Ｃにおいて、垂直軸は、照明装置６３（図３）によって出力された光の強度Ｉを表わす。

図１０Ａに示された自動照明制御方法は、全照明期間１０８内に含まれる照明サンプリング期間１０４を用いることによって作用する。撮像周期１１０は、全照明期間１０８および暗い期間１１２を含む。照明装置６３は、全照明期間１０８の持続時間内に腸壁７６を照明することができる。暗い期間１１２は、上で詳細に開示したように、ＣＭＯＳ撮像器６４の画素を走査して、画像データを処理および送信するために用いることができる。

撮像周期の全照明期間は時間Ｔに開始して時間Ｔ_Mに終了する。時間Ｔ_Mは、撮像周期１１０の開始時間Ｔを基準にして固定されており、容認可能な最大照明時間を表わす。実際に、時間Ｔ_Mは、上で説明したように、画像が不鮮明になる可能性を減じるように選択することができる。たとえば、時間Ｔ_Mは、撮像周期１１０の開始時間Ｔから２０ミリ秒として選択することができる（すなわち、全照明期間１０８の持続時間を３０ミリ秒に設定することができる）が、時間Ｔ_Mおよび全照明期間１０８の、より大きなまたはより小さな他の値を用いることもできる。

全照明期間１０８は、照明サンプリング期間１０４と主な照明期間１０６とを含み得る。照明サンプリング期間１０４は、時間Ｔに開始して時間Ｔ_Sに終了する。主な照明期間１０６は、時間Ｔ_Sに開始して時間Ｔ_Mに終了する。

この方法の例示的な実施例において、照明サンプリング期間１０４の持続時間を、約２〜５ミリ秒に設定することができるが、特に、光検知装置６７の種類および特性、光に対する感度、その信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）、照明装置６３が照明サンプリング期間１０４中に作動する強度Ｉ₁、ならびに、他の実現例および製造上の考慮事項に依存して、より大きなまたはより小さな他の持続時間の値を用いてもよい。

図１０Ｂおよび図１０Ｃに戻ると、照明サンプリング期間１０４の間に、照明装置６３は、光の強度がＩ₁であるように作動する。光検知６７は、腸壁７６から反射し、腸壁７６によって拡散した光を検知することができる。照明制御装置４０Ａは、強度の信号を積分して、照明サンプリング周期１０４の持続時間内に光検知装置６７に到達する光の量Ｑを求めることができる。照明制御装置４０Ａは、次に、値Ｑと主な照明期間１０６の既知の持続時間とから、主な照明期間１０６の持続時間中に照明装置６３が作動してＣＭＯＳセンサ６４の適切かつ平均的な露出をもたらすことが必要とされる、光の強度Ｉ_Nを計算することができる。一実施例において、受取った光の概算された総量は、１組の撮像周期全体にわたって実質的に一定であるように保たれるか、または、特定の目標範囲内に保たれる。計算は、たとえば、受取られるか、または適用されることが望まれる一定の光の量から、サンプリング期間１０４中に記録された光の量を差し引き、主な照明期間１０６に相当する一定期間でその結果を割ることによって行なうことができる。この計算を行なうための１つの可能な方法は、等式１を用いて以下のようになる。

Ｉ_N＝（Ｑ_T−Ｑ）／ΔＴ_MAIN 等式１
ここで、
ΔＴ_MAINは、主な照明期間１０６の持続時間であり、
Ｑ_Tは、ＣＭＯＳセンサ６４の適切かつ平均的な露出を確保するために撮像周期内で光検知装置６７に到達しなければならない光の総量であり、
Ｑは、撮像周期の照明サンプリング期間１０４の持続時間内に光検知装置６７に到達する光の量である。

Ｑ_Tの値を演繹的に求め得ることに注目されたい。

図１０Ｂは、例示的な撮像周期に対する時間の関数として照明装置６３によって生じた光の強度を示すグラフを概略的に示す。照明サンプリング期間１０４の間に、光の強度は値Ｉ₁を有する。照明サンプリング期間１０４の終了後、光の強度Ｉ_N＝Ｉ₂は、上の等式１で開示したように、または他の適切な任意の種類のアナログまたはデジタル計算を用いることによって、計算することができる。

たとえば、図２のコントローラ／プロセッサ３６によって計算をデジタル式に行なう場合、Ｉ_Nの値は、主な照明期間１０６の持続時間に比べ、極めて短時間で（たとえば１マイクロ秒未満等において）計算され得る。

図２の照明制御装置４０か、図６の照明制御装置４０Ｂか、または図３の照明制御装置４０Ａに含まれ得るアナログ回路（図示せず）によってＩ_Nの計算が行なわれる場合、計算時間は、主な照明期間１０６の持続時間に比べ、同じく短いことが考えられる。

図１０Ｂに示される、撮像周期に対するＩ₂の計算が完了した後に、照明制御装置４０Ａは、撮像装置の照明装置の光出力の強度をＩ₂に変化させることができる。このことは、たとえば、図７のＬＥＤドライバ装置８４から出力される電流の量を増大させることによって、または、光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃおよび６３Ｄに電流を供給するために照明制御装置４０Ａ内に含まれ得る１つ以上のＬＥＤドライバ装置（詳細には図示せず）から出力される電流の量を増大させることによって、行なうことができる。主な照明期間１０８の終了時（時間ＴＭ）において、照明制御装置４０Ａは、新規の撮像周期（図示せず）の開始である時間Ｔ１まで、照明装置６３をオフに切換えることができる。新規の撮像周期の開始時に、光の強度は再び値Ｉ₁に切換えられて、新規の照明サンプリング期間が開始する。

図１０Ｃは、別の異なる例示的な撮像周期に対する時間の関数として、照明装置６３によって生じた光の強度を示すグラフを概略的に示す。照明の強度Ｉ₁は、上で開示したように、照明サンプリング期間１０４の全体にわたって用いられる。しかしながら、この撮像周期において、照明サンプリング期間１０４に測定されたＱの値は、図１０Ｂの照明サンプリング期間に測定されたＱの値よりも大きい。このことは、たとえば、腸壁７６に対する撮像装置６０の位置の移動によって生じ得る。したがって、計算された値であるＩ₃は、図１０Ｂに示された撮像周期のＩ₂の値よりも小さい。また、Ｉ₃の値は、Ｉ₁の値よりも小さい。したがって、図１０Ｃに示される主な照明期間１０６の間に照明装置６３が発する光の強度は、図１０Ｃの照明サンプリング期間１０４の間に照明装置６３が発する光の強度よりも低い。

Ｉ₃の計算された値がＩ₁の値に等しい場合（図１０Ｂ〜図１０Ｃでは図示していない場合）、照明の強度は、全照明期間１０８の持続時間中に、初期値であるＩ₁に維持され得、照明強度の変更が、時間Ｔ_Mにおいて行なわれないことに注目されたい。

上で開示した第２の照明制御方法の利点は、この方法が、少なくとも最初に、照明装置６３をその最大の光出力強度で作動させることを防止できることにある。このことは、たとえば図１の電源２５等の電源の性能を高めるのに有用であることが考えられ、その有用な稼動寿命を延ばし得る。当該技術では、多くの電池および電気化学的セルが、その最大電流出力付近で作動すると最適な態様で機能しないことが公知である。第２の照明方法を用いると、光源（図３の光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃおよび６３Ｄ等）は、それらの最大出力の光強度の僅か一部であり得る光強度Ｉ₁で最初に作動する。したがって、最大の光出力強度が現時点でのフレーム捕捉に必要とされないことが決まっている場合において、光源は、第２の光強度のレベル（たとえば、光強度のレベルＩ₁よりも低い光強度のレベルＩ₃等）で作動することができる。したがって、第２の照明制御方法は、撮像装置の電池または他の電源から引かれて照明装置６３を作動させるのに必要とされる電流を減じることができ、これにより、撮像装置で用いられる電池または他の電源の有用な稼動寿命を延ばすことができる。

この発明の実施例が、１つの光検知素子および／または１つの光源を用いることに限定されないことが、当業者によって認識されるであろう。

次に、図１１を参照する。図１１は、この発明の一実施例に従った、複数の光源を制御するための複数の光検知装置を含む照明制御装置を示す概略図である。

照明制御装置１２０は、それぞれ複数のアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換装置１２４Ａ、１２４Ｂ、…１２４Ｎで適切にインターフェイスされた複数の光検知装置１２２Ａ、１２２Ｂ、…１２２Ｎを含む。Ａ／Ｄ変換装置は、処理装置１２６に適切な態様で接続される。処理装置１２６は、複数のＬＥＤ光源１３０Ａ、１３０Ｂ、…１３０Ｎに適切な態様で接続された複数のＬＥＤドライバ１２８Ａ、１２８Ｂ、…１２８Ｎに対し、適切な態様で接続される。

光検知装置１２２Ａ、１２２Ｂ、…１２２Ｎによって検知された光の強度を表わす信号が、それぞれＡ／Ｄ変換装置１２４Ａ、１２４Ｂ、…１２４Ｎに与えられ、これらの変換装置は、デジタル化された信号を出力する。デジタル化された信号は、信号を処理することのできる処理装置１２６によって受信され得る。たとえば、処理装置１３６は、信号の積分を行なって、光検知装置１２２Ａ、１２２Ｂ、…１２２Ｎによって検知された光の量を計算することができる。計算された光の量は、光検知装置１２２Ａ、１２２Ｂ、…１２２Ｎのすべてを合わせたものによって検知された光を全部合わせた量であり得、または、光検知装置１２２Ａ、１２２Ｂ、…１２２Ｎの個々の光検知装置の各々に対して別個に計算された光の個々の量であり得る。

処理装置１３６は、計算された光の量をさらに処理して、ＬＥＤドライバ１２８Ａ、１２８Ｂ、…１２８Ｎに制御信号を与えることができ、これらのＬＥＤドライバは、次いで、ＬＥＤ光源１３０Ａ、１３０Ｂ、…１３０Ｎに適切な電流を与える。

図１１の照明制御装置１２０が、処理および制御の異なる方法を用いて作動し得ることに注目されたい。

この発明の一実施例に従い、光検知装置１２２Ａ、１２２Ｂ、…１２２Ｎのすべては、１つの光検知素子として用いられ得、光を全部合わせた量を用いて計算を行なって、ＬＥＤ光源１３０Ａ、１３０Ｂ、…１３０Ｎのすべてを合わせたものの動作を同時に制御する。この実施例において、照明制御装置１２０は、一定の照明強度を用いて照明の終了時間を計算する、上で開示して図５、図８、および図９に示した第１の照明制御方法を用いて実現することができる。

代替的に、この発明の別の実施例に従い、照明制御装置１２０は、上で詳細に開示したように、照明サンプリング期間に第１の照明強度Ｉ₁を用い、かつ、主な照明期間で用いるために第２の光強度Ｉ_Nを計算する、上で開示して図１０Ａ〜１０Ｃに示した第２の照明制御方法を用いて実現することができる。このような場合、照明サンプリング期間１０４の全体にわたって用いられる照明強度Ｉ₁（図１０Ａ〜１０Ｃ参照）は、ＬＥＤ光源１３０Ａ、１３０Ｂ、…１３０Ｎのすべてに等しいことが考えられ、主な照明期間１０６（図１０Ａ〜１０Ｃ）の全体にわたって用いられる照明強度Ｉ_Nは、ＬＥＤ光源１３０Ａ、１３０Ｂ、…１３０Ｎのすべてに等しいことが考えられる。

この発明の別の実施例に従い、光検知装置１２２Ａ、１２２Ｂ、…１２２Ｎの各々は、別個の光検知装置として用いられ得、計算が、光検知装置１２２Ａ、１２２Ｂ、…１２２Ｎの各々によって検知された光の個々の量を用いて行なわれて、ＬＥＤ光源１３０Ａ、１３０Ｂ、…１３０Ｎの各々の動作を異なった態様で別個に制御することができる。この第２の実施例において、照明制御装置１２０は、ＬＥＤ光源１３０Ａ、１３０Ｂ、…１３０Ｎの各々に対して一定の照明強度を用いてＬＥＤ光源１３０Ａ、１３０Ｂ、…１３０Ｎの各々に対する照明の終了時間を別個に計算することのできる、上で開示して図５、図８、および図９に示した第１の照明制御方法を用いて実現することができる。このような態様で、光源１３０Ａ、１３０Ｂ、…１３０Ｎの組（１つの組が１つを含み得る）は、センサ１２２Ａ、１２２Ｂ、…１２２Ｎの組と対にされ得る。

代替的に、この発明の別の実施例に従い、照明制御装置１２０は、上で詳細に開示したように、照明サンプリング期間に第１の照明強度Ｉ₁を用い、かつ、主な照明期間に用いるために第２の光強度Ｉ_Nを計算する、上で開示して図１０Ａ〜１０Ｃに示した第２の照明制御方法を用いて実現することができる。このような場合、照明強度Ｉ₁は、ＬＥＤ光源１３０Ａ、１３０Ｂ、…１３０Ｎのすべてに等しいことが考えられ、照明強度Ｉ_Nは、ＬＥＤ光源１３０Ａ、１３０Ｂ、…１３０Ｎのすべてに等しいことが考えられる。

一般に、この実施例は、撮像装置内の光源１３０Ａ、１３０Ｂ、…１３０Ｎおよび光検知装置１２２Ａ、１２２Ｂ、…１２２Ｎの位置づけが次のように構成されている場合に、すなわち、適度に効果的な照明の「ローカル制御」が確実に可能になり、異なる光源間のクロストークが確実に十分低いレベルとなって、制御ループ内で１つ以上の光源に関連する１つ以上の光検知装置からの信号を処理することによって、１つ以上の光源１３０Ａ、１３０Ｂ、…１３０Ｎによって生じる照明強度の適度なローカル制御を可能にするように構成されている場合に、用いることができる。

次に、図１２を参照する。図１２は、この発明の一実施例に従った、４つの光検知装置および４つの光源を有する自律型撮像装置の正面図を示す概略図である。

装置１５０は、４つの光源１６３Ａ、１６３Ｂ、１６３Ｃおよび１６３Ｄ、ならびに４つの光検知装置１６７Ａ、１６７Ｂ、１６７Ｃおよび１６７Ｄを含む。光源１６３Ａ、１６３Ｂ、１６３Ｃおよび１６３Ｄは、上で開示したように白色ＬＥＤ光源であってよく、または、他の適切な光源であってよい。光検知装置１６７Ａ、１６７Ｂ、１６７Ｃおよび１６７Ｄは、開口部６２を取巻くバッフル７０の表面上に取付けられる。装置１５０の正面部は、４つの四分円１７０Ａ、１７０Ｂ、１７０Ｃおよび１７０Ｄを含み得る。装置１５０は、上で詳細に開示して図面に示したように（図１および図２参照）、照明制御装置（図１２の正面図では図示せず）と、画像の処理および送信のためのすべての光学構成要素、撮像構成要素、電気回路、および電源とを含み得る。

四分円は、点線間の領域１７０Ａ、１７０Ｂ、１７０Ｃおよび１７０Ｄによって概略的に示される。この発明の一実施例に従い、装置１５０は、４つの独立したローカル制御のループを含み得る。たとえば、四分円１７０Ａ内に位置づけられた光源１６３Ａおよび光検知装置１６７Ａは、図２の照明制御装置４０に光源３８Ａ〜３８Ｎおよび光検知装置４２が結合されるのと同様の態様で、照明制御装置（図示せず）に適切な態様で結合され得る。光検知装置１６７Ａからの信号を用いて、上で開示した任意の照明制御方法を用い、光源１６３Ａの照明パラメータを制御することができ、四分円１７０Ａに対するローカル制御のループを形成する。

同様に、光検知装置１６７Ｂからの信号を用いて、上で開示した任意の照明制御方法を用い、光源１６３Ｂの照明パラメータを制御することができ、四分円１７０Ｂに対するローカル制御のループを形成する。さらに、光検知装置１６７Ｃからの信号を用いて、上で開示した任意の照明制御方法を用い、光源１６３Ｃの照明パラメータを制御することができ、四分円１７０Ｃに対するローカル制御のループを形成する。光検知装置１６７Ｄからの信号を用いて、上で開示した任意の照明制御方法を用い、光源１６３Ｄの照明パラメータを制御することができ、四分円１７０Ｄに対するローカル制御のループを形成する。

異なるローカル制御のループ間に何らかのクロストークまたは相互依存性が存在し得ることに注意されたい。なぜなら、実際に、光源１６３Ａによって生じた光の一部が腸壁から反射するか、または腸壁によって拡散することが考えられ、他の四分円１７０Ｂ、１７０Ｃおよび１７０Ｄのそれぞれに対する他のローカル制御のループの一部を形成する光検知装置１６７Ｂ、１６７Ｃおよび１６７Ｄに到達し得るためである。

装置１５０内の光検知装置１６７Ａ、１６７Ｂ、１６７Ｃおよび１６７Ｄ、ならびに光源１６３Ａ、１６３Ｂ、１６３Ｃおよび１６３Ｄの位置の構成は、このようなクロストークを減じるように設計することができる。

この発明の他の実施例では、「ファジー論理」の方法またはニュートラルネットワークの実現例等の処理方法を用いて、異なるローカル制御のループの動作を共にリンクすることが可能であり得る。このような実現例において、光検知装置の１つからの情報が、他のローカル制御のループ内の光源の光強度の制御に影響を及ぼし得るように、異なるローカル制御のループを共に結合することができる。

図１２に示された撮像装置１５０が４つの光源と４つの光検知装置とを含むものの、光源の数を変化させてよく、異なる数の（４よりも多いか、または少ない）光源で、この発明の実施例の撮像装置を構成できることに注目されたい。同様に、光検知装置の数も変化させてよく、適切なまたは実用的な任意の数の光検知装置を用いてよい。加えて、装置内の光検知装置の数が、装置内に含まれる光源の数と必ずしも一致する必要がないことに注目されたい。したがって、たとえば３個の光検知装置と６個の光源とを有した装置を構成することができる。または、別の例において、１０個の光検知装置と９個の光源とを有した装置を構成することができる。

光源の数と光検知装置の数とを決定する要因には、特に、装置内の光源および光検知装置の幾何学的な（２次元および３次元の）配置、互いに対しての配置、光源のサイズおよび利用可能なパワー、光検知装置のサイズおよび感度、ならびに製造上および配線上の考慮事項が含まれ得る。

ローカル制御のループの数もまた、特に、所望の照明の均一性の程度、異なるローカル制御のループ間のクロストークの程度、利用可能な照明制御装置の処理パワー、および他の製造上の考慮事項によって決定され得る。

この発明の発明者は、撮像器の一部ではない専用の光検知装置を用いる代わりに、または、専用の光検知装置を用いることに加え、撮像器自体の１つ以上の光感応性の画素を用いて照明制御を行なうことも可能であることを認識している。加えて、ＣＭＯＳ撮像器のＩＣの表面上の画素アレイに一体化された特別な光検知素子を用いることも可能であり得る。

たとえば、ＣＭＯＳタイプの撮像器を有する撮像器において、ＣＭＯＳ撮像器の画素のいくつかを照明の制御用に用いることができ、または代替的に、撮像器の画素アレイ内に特別に製造された光検知素子（アナログフォトダイオード等）を形成することができる。

次に、図１３を参照する。図１３は、この発明の一実施例に従った、照明制御のために用いることのできる、ＣＭＯＳ撮像器の表面上における画素の配置を概略的に示す上面図である。図１３の画素の配置が概略的な図にすぎず、撮像器上の回路における実際の物理的な配置は図示されていないことに注意されたい。

ＣＭＯＳ撮像器１６０の表面は、１４４個の正方形の画素を含む１２×１２のアレイによって概略的に示される。正規の画素１６０Ｐは、白色の正方形によって概略的に示される。ＣＭＯＳ撮像器は、ハッチングされた正方形によって概略的に示される、１６個の制御画素１６０Ｃも含む。

ＣＭＯＳ撮像器１６０内の画素の数が、説明を簡単かつ明瞭にするためだけに、任意に１４４として選択されているものの、所望であれば画素の数をそれよりも多くまたは少なくしてよいことに注意されたい。一般には、適切な画像解像度をもたらすために、より大きな数の画素を用いることができる。たとえば、ＧＩ管の撮像には、２５６×２５６の画素アレイが適切であり得る。

この発明の一実施例によると、制御画素１６０Ｃは、制御画素として作動するように割当てられたＣＭＯＳ撮像器の正規の画素であり得る。この発明に従い、制御画素１６０Ｃは、正規の撮像画素１６０Ｐとは異なる時間に走査され得る。この実施例は、この実施例が正規のＣＭＯＳ画素アレイの撮像器によって実現され得るという利点を有する。

図１０Ａに戻り、図１０Ａのタイミング図をここでも用いて、制御画素を用いた自動照明制御方法を示すことができる。この方法は、各撮像周期１１０の開始時に制御画素１６０Ｃの高速走査を用いることによって作用することができる。照明装置（図示せず）は、撮像周期１１０の開始時に（時間Ｔ２に）オンにされ得る。制御画素１６０Ｃの走査は、正規の画素１６０Ｐの走査と同様に行なわれ得るが、すべての制御画素１６０Ｃの走査が、照明サンプリング期間１０４内に生じる点が異なる。制御画素１６０Ｃは、照明サンプリング期間１０４の持続時間内に順次走査され得る。このことは、当該技術で公知のように、画素の読出線（図示せず）を適切な態様でアドレス指定することによってＣＭＯＳ画素アレイ内の所望の任意の画素を無作為に走査する能力によって可能となる。

制御画素１６０Ｃが順次（次々に）走査されるため、最初に走査される制御画素が、次に走査される制御画素よりも短い期間だけ露光されることに注目されたい。したがって、各制御画素は、それが異なる露出期間だけ露光されてから、走査される。

腸壁から反射する光の強度が照明サンプリング期間１０４の持続時間内に著しく変化しないと仮定した場合、制御画素１６０Ｃのすべてに対して測定された平均の光強度、または、制御画素１６０Ｃのすべてに到達する光の、計算された平均量を計算によって補正することにより、この漸増的な画素の露出時間を補償することが可能となり得る。たとえば、画素の強度の加重平均を計算することができる。

代替的に、この発明の別の実施例に従い、照明装置６３は、照明サンプリング期間１０４の終了後にオフにされ得る（このターンオフは、図１０Ａには図示していない）。このターンオフにより、制御画素１６０Ｃが露光されていない間における画素１６０Ｃの走査が可能になり得、したがって、上で述べた、制御画素の漸増的な露光を防ぐことができる。

すべての制御画素１２６０Ｃの走査（読出）が完了し、走査された制御画素の信号値が（アナログまたはデジタルの計算または処理によって）処理された後に、主な照明期間で必要とされる照明強度の値が、照明制御装置４０Ａによって（または図２の照明制御装置４０によって計算され得る。

ＬＥＤドライバ装置８４から必要とされる電流または必要とされる照明強度の計算は、上で開示したように既知の値Ｉ₁（図１０Ｂ参照）を用いて行なうことができ、照明装置６３がオフにされた期間の持続時間を考慮してもよく、または考慮しなくてもよい（この持続時間は、制御画素１６０Ｃを走査するのに必要とされる既知の時間から、および、データの処理および／または計算に必要とされる適切な時間から、適切な態様で求められ得る）。照明装置６３は、次に、オンにされ得（このターンオンは、説明を明瞭にするため、図１０Ａには図示していない）、計算された電流値を用いて主な照明期間１０６の終了時の時間Ｔ_Mまで必要とされる照明強度の値Ｉ₂（図１０Ｂ参照）を生じる。

制御画素１６０Ｃの数が少ない場合、制御画素１６０Ｃを走査するのに必要とされる時間が、全照明期間１０８の全持続時間に比べて短くなり得ることに注目されたい。たとえば、１つの制御画素を走査するための走査時間が約６マイクロ秒である場合、１６個の制御画素を走査するには約９６マイクロ秒が必要とされ得る。必要とされる光強度を計算するのに必要とされる時間もまた、短くなり得るため（数マイクロ秒または数十マイクロ秒が必要とされ得る）、照明サンプリング期間１０４の終了時に照明装置６３がオフにされる期間は、一般に２０〜３０ミリ秒であり得る主な照明期間１０８の僅かな一部を含み得る。

各画素に対して読出された強度が、画素アレイ１６０の全体内における特定の制御画素の位置に従って異なる態様で重み付けされ得る、加重平均を計算することもまた可能であり得る。このような重み付けの方法は、当該技術で公知の、中央に偏った強度の重み付けを得るためか、縁（または周縁）に偏った重み付けを含むがこれに限定されない、当該技術で公知の他の任意の種類の偏った測定値を得るためか、または当該技術で公知の他の適切な任意の種類の重み付けを得るために、用いることができる。このような補償または重み付けの計算は、撮像装置に含まれる照明制御装置（図示せず）によって、または、図１３に示されたＣＭＯＳ撮像器１６０を含む撮像装置に含まれる、任意の適切な処理装置（図示せず）もしくは制御装置（図示せず）によって、行なうことができる。

したがって、平均化または重み付けの計算が用いられる場合、制御画素の読出および任意の種類の補償または重み付けの計算が完了した後に、照明制御装置（図示せず）は、制御画素１６０Ｃによって検知された光の、重み付けされた（および／または補償された）量の値を計算して、この値をＩ₂の値を計算するために用いることができる。

制御画素１６０Ｃの数と正規の画素１６０Ｐとの比が小さな数であるべきことに注意されたい。示された１６／１４４の比は、例示としてのみ（説明を明瞭にするために）与えられる。実際の実現例において、この比は、特に、撮像器のＣＭＯＳアレイ内の画素の総数と、用いられる制御画素の数とに依存して異なり得る。たとえば、典型的な２５６×２５６のＣＭＯＳ画素アレイにおいて、照明制御のために、照明制御画素として１６〜１２８個の画素を用いることが実用的であり得る。しかしながら、２５６×２５６のＣＭＯＳ画素アレイ内の制御画素の数は、１６個の制御画素よりも少ないか、または、１２８個の制御画素よりも多くなってもよい。

一般に、制御画素の数および制御画素と正規の画素との比は、特に、撮像器の画素アレイ上で利用可能な画素の総数、特定の撮像器の画素走査速度、走査用に割当てられた時間内に実際に走査され得る制御画素の数、および照明サンプリング期間の持続時間に依存し得る。

ＣＭＯＳ撮像器の画素アレイの画素のいくつかの（たとえば図１３に示された例等）自動照明制御方法を用いる実施例の利点は、撮像器の表面の外側に配置され得る光感応センサ（たとえば図３の光検知装置６７等）とは対照的に、制御画素１６０Ｃが、撮像器の表面上に配置された撮像画素でもあるために、撮像器の表面に到達する光の量を実際に検知することである。このことは、特に、光検知の精度が一層高いために有利となり得、また、光学系内の最適な場所に光検知装置または正確に配置する必要性もなくすことができ、加えて、制御画素は、撮像器の他の（非制御の）画素と同様の信号対雑音特性および温度依存特性を有し得る。

制御画素を用いる別の利点は、外付けの光検知装置の必要がないことであり、これは、撮像装置のアセンブリのコストを下げて単純化することを可能にする。

撮像器１６０等のＣＭＯＳ撮像器において、照明サンプリング期間１０４の後の制御画素１６０Ｃの走査が、画素をリセットしないことに注目されたい。したがって、制御画素１６０Ｃは、主な照明期間１０６の間に光を引続き検知し、撮像器１６０の他の正規の画素１６０Ｐのすべてとともに、時間Ｔ_Mの後に走査される。したがって、捕捉された画像は、完全な画素の情報を含む。なぜなら、制御画素１６０Ｃおよび正規の画素１６０Ｐが同じ持続時間だけ露光されたからである。したがって、画像の品質または解像度は、制御画素１６０Ｃを用いて照明を制御することによって著しく影響を受けない。

また、撮像器１６０上の制御画素１６０Ｃの配置が、撮像器の中心に対して対称になっているが、他の適切な任意の画素の配置を用いてよいことに注目されたい。撮像器１６０上の制御画素の数および分布は、用いられる平均化の種類に従って変更または適合され得る。

さらに、制御画素をグループにグループ化して、どのグループが別個に処理されて、別個に制御され得る複数の光源を用いる撮像器内のローカルな照明制御が可能になり得るか提供することができる。

次に、図１４を参照する。図１４は、この発明の一実施例に従った、撮像装置内のローカルな照明制御で用いられるのに適切な制御画素のグループの例示的な分布を示す、ＣＭＯＳ撮像器の画素の概略上面図である。

示された撮像器１７０は、４００個の画素を有する２０×２０の画素アレイである。制御画素は、ハッチングされた正方形１７０Ａ、１７０Ｂ、１７０Ｃおよび１７０Ｃによって概略的に表わされ、残りの撮像器の画素は、ハッチングされていない正方形１７０Ｐによって概略的に表わされる。制御画素の４つのグループが、撮像器１７０上に示される。

第１の画素のグループは、撮像器１７０の表面の左上の象限内に配置された４つの制御画素１７０Ａを含む。第２の画素のグループは、撮像器１７０の表面の右上の象限内に配置された４つの制御画素１７０Ｂを含む。第３の画素のグループは、撮像器１７０の表面の右下の象限内に配置された４つの制御画素１７０Ｃを含む。第４の画素のグループは、撮像器１７０の表面の上左下の象限内に配置された４つの制御画素１７０Ｄを含む。

撮像器１７０が、複数の光源を有する自律型撮像装置（図１２の装置１５０等であるが、これに限定されない）に配置される場合、制御画素１７０Ａ、１７０Ｂ、１７０Ｃおよび１７０Ｄの４つのグループの各々は、上で開示したように走査されて処理され、撮像器１７０の４つの象限のそれぞれに到達する照明のレベルをローカル制御するためのデータを与えることができる。４つのグループの各々内の各画素に対して走査されたデータは、撮像器のそれぞれの象限に対する照明強度の所望の値を計算するために処理され得る。別個のローカル制御のループを用いて照明を制御するための方法は、図１２の装置１５０に関して上で開示した任意の方法と同様であり得るが、装置１５０では、光検知装置が撮像器の外部の装置であり、撮像器１７０では、検知用に用いられる制御画素が、撮像器１７０と一体化した部分である撮像器の画素である点が異なる。

制御画素を用いる照明制御方法は、上で開示したように、積分されたセンサの信号がしきい値のレベルに到達したときに照明を中止する閉ループの方法を用いて実現され得、または、上で開示したように、照明サンプリング期間に最初の照明強度を用い、制御画素の走査から計算もしくは算出された値に従って（必要であれば）照明強度を適合させるか、もしくは変更することによって実現され得る。

画素のグループの信号またはデータ（画素の変化を表わす）は、中央に偏るか、もしくは周縁に偏った平均化を行なうための平均化法または加重平均法を用いることにより、または、当該技術で公知の他の任意の平均化または処理の方法に従って、処理され得る。上で開示したように処理の結果を用いて、光源（たとえば、図１２の４つの光源１６３Ａ、１６３Ｂ、１６３Ｃおよび１６３Ｄの配置と同様の配置で撮像装置内に配置された４つの光源等）を制御することができる。

撮像器の表面上の制御画素の数および制御画素の分布が、特に、所望の種類の平均化、ローカルな照明制御グループの必要数、撮像装置内で利用可能な光源の数および位置、利用可能な処理装置が利用することのできる計算パワー、照明制御装置の速度、ならびに他の設計上の考慮事項に従って変化し得ることを、当業者は認識するであろう。

この発明の別の実施例によると、図１３の制御画素１６０Ｃは、正規の画素１６０Ｐとは異なった態様で構成された、特別に作製された画素であり得る。この実施例によると、制御画素１６０Ｃは、当該技術で公知であるように、適切な読出またはサンプリングの回路（図示せず）を有するアナログフォトダイオードとして作製され得る。

この実現例は、制御画素１６０Ｃとして働くアナログフォトダイオードが同時に読出され得る、特別に作製されたカスタムＣＭＯＳ撮像器を用い得、このことは、有利であることが考えられる。なぜなら、画素の構成が一様な正規のＣＭＯＳ画素アレイにおいて実現される同数の制御画素を順次走査するのに必要とされる時間よりも、読出または走査の時間が短縮され得るためである。

アナログフォトダイオードまたは他の公知の種類の専用のセンサが撮像装置のＣＭＯＳ画素アレイ内に一体化される場合、アナログフォトダイオードが配置された領域が、正規のＣＭＯＳアレイの画素とともに走査されないため、捕捉された画像が、「欠落した」画像の画素を有することに注目されたい。したがって、画像データは、「欠落した画素」を有する。しかしながら、ＣＭＯＳ画素アレイ内に少数のアナログフォトダイオードまたは他の専用の制御画素が含まれている場合、欠落した画素が画像の品質を著しく劣化させないことが考えられる。加えて、このような専用のアナログフォトダイオードまたは他の制御画素を画素アレイ内に分散させることができ、互いに十分に離して配置することができるため、画像の品質は、欠落した画像の画素によって僅かに影響を受けるに過ぎないと考えられる。

照明制御方法が、図１の装置１０Ａ等の自律型撮像装置で用いるために開示されているが、撮像器および照明装置を有する他の生体内撮像装置、たとえば撮像センサアレイを有する内視鏡またはカテーテル様の装置か、または内視鏡の動作経路を通じた挿入が可能な、生体内撮像を行なうための装置等において、これらの照明制御方法を適合させてまたは適合させずに用いることもできる。

加えて、この明細書に開示された照明制御方法を、ＣＭＯＳ撮像器等の適切な撮像器を含み、かつ、照明源を含むか、または作動する態様で照明源に接続される、スチルカメラおよびビデオカメラにおいて用いることができる。

加えて、選択された正規の画素を制御画素として用いるか、またはアナログフォトダイオード等の特別に作製された制御画素を用いる、ＣＭＯＳ画素アレイの撮像器で実現される制御画素の使用を、カメラ内に一体化され得るか、または、カメラの外部に存在して、作動する態様でカメラに接続され得るフラッシュ装置または別の照明装置の照明を制御するために適用することができる。

カメラのＣＭＯＳ撮像器の一部である制御画素を用いる利点には、特に、上で詳細に開示したように、構成および操作が簡単であること、加重平均法および偏らせる方法を含む、制御可能な態様で互換性を有する複数の平均化法の実現および使用が可能であること、および、照明制御の精度が上昇することが含まれ得る。

加えて、特に、カメラに含まれているか、または作動する態様でカメラに接続されている光源が、唯一の利用可能な照明源であるという条件下で作動するカメラにおいて（たとえば、海底で作動するカメラ、または、通常は暗く、接近しにくい領域で監視またはモニタを行なうように設計されているカメラにおいて）、上に開示した照明制御方法を用いることにより、シャッタのないカメラの使用が可能になり得る。このことは、有利にも、このような装置の信頼性を高め、それらのコストを下げ、それらの構成および動作を単純化することができる。

上で開示したこの発明の実施例において、制御画素の数および配置は一定であったが、この発明の別の異なる実施例に従い、制御画素の数および／または幾何学的な構成（配置）をダイナミックに変更または制御できることに注目されたい。たとえば、一時的に図２に戻ると、光検知装置４２は、ＣＭＯＳ画素アレイの１つ以上の制御画素を表わし得、照明制御装置４０および／またはコントローラ／プロセッサ装置３６は、画像捕捉周期で用いられる制御画素の数を変更するように、および／または、撮像装置３２の画素アレイ上における制御画素の配置を変更するように、構成することができる。

制御画素の数および／または配置のこのような変更は、照明サンプリング期間１０４（図１０Ａ）の間に制御画素として走査されるように選択された画素の数および／または配置を変化させることによって、非限定的な例において行なうことができる。このような変更により、異なった平均化のための構成および方法の使用が可能となり得、異なる撮像周期に対する、異なる偏らせの方法を変化させることができる。

加えて、ダイナミックに制御可能な制御画素の構成を用いることにより、１つの撮像周期内に２つ以上の照明サンプリング期間を実現すること、および、これらの２つ以上の照明サンプリング期間の各々に対して異なる画素の数または構成を用いることが可能となり得る。

また、遠隔測定装置３４（図２）に無線で送信される命令により、制御画素の数および／または構成を遠隔で制御することも可能となり得、この場合、遠隔測定装置は、データの送信と、外部の送信機装置（図２には図示せず）によって遠隔測定装置に送信される制御データの受信とが可能な送受信機装置として構成することができる。

上で開示したすべての実施例が、光検知素子（たとえば図３の光検知装置６７、図２の光検知装置４２、または図１３の制御画素１６０Ｃ等）に到達する光の量の測定および処理に基づいた、照明装置（たとえば図３の照明装置６３等）から出力される光を変化させること基づいていたが、別の手法を用いてもよいことに注目されたい。光検知装置（たとえば光検知装置６７または制御画素１６０Ｃ等）に到達する光の量の測定結果に基づいて、撮像器の画素増幅器（図示せず）の利得を変化させることが可能となり得る。このような実施例では、撮像装置の照明装置（たとえば図３の照明装置６３または図２の照明装置３８等）は、一定の期間、一定の照明強度で作動することができ、撮像装置の制御画素または光検知装置に到達する光が測定される。次に、撮像器の画素増幅器の利得または感度を変更して、適切な撮像を行なうことができる。たとえば、照明サンプリング期間中に光検知装置に十分な光が到達しない場合は、画素増幅器の利得を増大させて、露出不足を防ぐことができる。照明サンプリング期間中に光検知装置に光が過剰に到達する場合は、画素増幅器の利得を減少させて、露出過多を防ぐことができる。照明サンプリング期間中に光検知装置に到達する光の量が適切な露出を確保するのに十分である場合は、画素増幅器の利得を変化させない。

このような自動的な利得制御により、一定の条件下において、いくつかの場合では撮像器の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）が変化し得ることに注目されたい。たとえば、ＣＭＯＳ画素アレイの撮像器において画素増幅器の利得を増大させると、Ｓ／Ｎ比が低下し得る。

図１５Ａは、この発明の一実施例に従った方法の一連のステップを示す。代替的な実施例において、他のステップおよび他の一連のステップを用いてよい。

ステップ５００において、生体内撮像装置等の装置は、光源をオンにする。

ステップ５１０において、装置は、受取った光の量を装置またはセンサに記録する。このことは、たとえば、装置上のセンサ、または可能性として外部センサに対することが考えられる。

ステップ５２０において、装置は、記録した光の量を求める。

ステップ５３０において、記録した光の量がしきい値よりも少ない場合、この装置の方法はステップ５２０を繰返す。しきい値以上である場合、この方法はステップ５４０に進む。

ステップ５４０において、この方法はステップ５００において繰返される。なぜなら、一般に、この装置が一連の撮像周期にわたって作動するためである。しかしながら、この方法を繰返さなくてもよい。

図１５Ｂは、この発明の代替的な実施例に従った方法の一連のステップを示す。さらに別の実施例において、他のステップおよび他の一連のステップを用いてよい。

ステップ６００において、生体内撮像装置等の装置は、第１の強度で光源をオンにする。光は、一般に、第１の一定期間、すなわち、サンプリング期間中に作動する。

ステップ６１０において、装置は、光源が第１の強度で作動している間に受取った光の量を装置またはセンサに記録する。この記録は、たとえば、装置上のセンサ、または可能性として外部センサに対する、受取った光のものであり得る。

ステップ６２０において、装置は、第２の期間中の光の動作に対する強度を決定する。この決定は、たとえば、第１および第２の期間の両方の間に、受取った光の総量が、確実に一定の範囲内に入るか、または一定の目標付近となるように設計され得る。強度を決定する他の方法を用いてよい。

ステップ６３０において、光は第２の強度で作動する。この光は、一般に、第２の一定期間だけ作動する。

ステップ６４０において、この方法はステップ６００において繰返される。なぜなら、一般に、この装置が一連の撮像期間にわたって作動するためである。しかしながら、この方法を繰返さなくてもよい。

この発明を、限られた数の実施例に関して説明してきたが、この発明の範囲および精神の範囲内にある、この発明の多くの変形、変更および他の応用を行なってよいことが、当業者によって認識されるであろう。

先行技術の自律型生体内撮像装置の一実施例を示す概略図である。 この発明の一実施例に従った、自動照明制御システムを有する生体内撮像装置の一部を示す概略ブロック図である。 この発明の一実施例に従った、自動照明制御システムと４つの光源とを有する生体内撮像装置の一部の概略断面図である。 図３に示された装置の概略正面図である。 この発明の一実施例に従った、一定の照明持続時間を有する生体内撮像装置において照明および画像捕捉のタイミングをとる方法を示す概略図である。 この発明の一実施例に従った、光検知フォトダイオードおよび発光ダイオードに結合された照明制御装置に対する、１つの可能な構成を示す概略図である。 この発明の一実施例に従った、図６の照明制御装置を詳細に示す概略図である。 この発明の一実施例に従った、可変の制御された照明持続時間を有する生体内撮像装置において照明および画像捕捉のタイミングをとる方法を理解するのに有用な概略図である。 この発明の一実施例に従った、可変フレーム速度および可変の制御された照明持続時間を有する生体内撮像装置において照明および画像捕捉のタイミングをとる方法を理解するのに有用な概略図である。 この発明の別の一実施例に従った、自動照明制御方法を用いる生体内撮像装置の撮像周期を概略的に示すタイミング図である。 この発明の一実施例に従い、図１０Ａに示された自動照明制御方法を用いたときに可能な、時間の関数としての光の強度を示す例示的かつ概略的なグラフである。 この発明の一実施例に従い、図１０Ａに示された自動照明制御方法を用いたときに可能な、時間の関数としての光の強度の別の例を示す、例示的かつ概略的な別のグラフである。 この発明の一実施例に従った、複数の光源を制御するための複数の光検知装置を含む照明制御装置を示す概略図である。 この発明の一実施例に従った、４つの光検知装置と４つの光源とを有する自律型撮像装置の正面図を示す概略図である。 この発明の一実施例に従った、照明制御のために用いることのできるＣＭＯＳ撮像器の表面上における画素の配置を示す概略上面図である。 この発明の一実施例に従った、撮像装置においてローカルな照明制御で用いられるのに適切な制御画素のグループの例示的な分布を示す、ＣＭＯＳ撮像器の画素の概略上面図である。 この発明の一実施例に従った方法の一連のステップを示す図である。 この方法の代替的な一実施例に従った方法の一連のステップを示す図である。

符号の説明

２２ 光学装置
２４ ＣＭＯＳ撮像センサ
３０ 装置
３２ 撮像装置
３２Ａ 光学装置
３４ 遠隔測定装置
３６ コントローラ／プロセッサ装置

Claims (9)

1. 光源を含む生体内撮像カプセルの作動方法であって、前記カプセルが、複数の画素を含む撮像器を備え、前記複数の画素が、複数の制御画素を含んでおり、
   前記方法が、
   各撮像期間が照明期間と暗い期間とを含む複数の撮像期間にわたり、
   前記光源を作動させ、
   前記撮像器に反射した光の量を、前記制御画素に記録し、
   一定量の光が記録されたとき前記光源の動作を停止する段階と、を含み
   前記制御画素によって記録された光の量は、前記全ての制御画素に対して測定された平均の光強度を補正することによって、異なる制御画素の露光期間を補償するように補正される、
   ことを特徴とする方法。
2. 画像を取得するために前記撮像器を走査することを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記記録が前記走査とは異なる時間に行われることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記記録において前記制御画素が光を検知し続けるように前記一つ以上の制御画素がリセットされないように構成されている、ことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
5. 生体内撮像カプセルであって、
   光源と、
   複数の画素を含む撮像器と、
   コントローラと、を備え、
   前記コントローラは、各撮像期間が照明期間と暗い期間とを含む複数の撮像期間にわたり、
   前記光源を動作させ、
   複数の制御画素に撮像器に反射した光の量を記録し、及び一定量の光が記録されたとき前記光源の動作を停止させるように構成されており、
   前記制御画素によって記録された光の量は、前記全ての制御画素に対して測定された平均の光強度を補正することによって、異なる制御画素の露光期間を補償するように補正される、ことを特徴とする生体内撮像カプセル。
6. 前記撮像器が、ＣＭＯＳ撮像器である、請求項５に記載の撮像カプセル。
7. 前記コントローラが、画像を取得するために前記撮像器を走査し、前記制御画素を介しての光の量の記録が前記画像を取得するための走査とは異なる時間に行われることを特徴とする、請求項６に記載の撮像カプセル。
8. 前記撮像器が走査されるとき前記制御画素が前記画像の一部を取得するために読み出されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
9. 前記複数の画素の制御画素は撮像器の中心に関して対称的に配置されている、請求項５に記載の撮像カプセル。

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