JP5483917B2

JP5483917B2 - 内視鏡

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Publication number: JP5483917B2
Application number: JP2009085838A
Authority: JP
Inventors: 雅英田中
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: JP2010233857A

Description

本発明は、内視鏡に関する。

光電変換手段としては、日々、種々の特性のものが提案されている。また、従来から、カラー画像のための撮像センサや赤外画像のための撮像センサも種々提案されている。さらにこれらの撮像センサを活用した内視鏡等の撮像・観察・記録機器も種々提案されている。

特開平１０−１９２８９３号公報特開２００７−１１７１９２号公報

しかしながら、内視鏡における可視光域および赤外光域における撮像や観察に関してはさらに検討すべき課題が多い。

本発明の課題は、上記に鑑み、可視光域および赤外光域における撮像や観察が可能な内視鏡を提供するとともにその改良を提案することにある。

上記課題を達成するため、本発明は、それぞれ可視光域および赤外光域において感度を有し規則的に配列された複数の光電変換部と、前記光電変換部に被写体像を結像させる撮像レンズと、前記撮像レンズの光軸まわりに一対以上配置される第１の単色可視光照明光源、前記第１の単色可視光照明光源とは異なった色であって前記撮像レンズの光軸まわりに一対以上配置される第２の単色可視光照明光源および前記第１、第２の単色可視光照明光源のいずれとも異なった色であって前記撮像レンズの光軸まわりに一対以上配置される第３の単色可視光照明光源を含む可視光域照明光源と、前記撮像レンズの光軸まわりに一対以上配置される赤外光域照明光源とを有し、前記第１、第２、第３の単色可視光照明光源および前記赤外光域照明光源はそれぞれ２本以上の線対称軸を有するように前記撮像レンズの光軸まわりに配置されることを特徴とする内視鏡を提供する。これによって可視光および赤外の撮像が可能となるとともに、各光源が光軸周りの二本以上線の軸について線対称の配置となり、各色について光軸まわりの照明の対称性が良好に保たれる。

また、本発明の他の特徴によれば、それぞれ可視光域および赤外光域において感度を有し規則的に配列された複数の光電変換部と、前記光電変換部に被写体像を結像させる撮像レンズと、前記撮像レンズの光軸まわりに一対以上配置される第１の単色可視光照明光源、前記第１の単色可視光照明光源とは異なった色であって前記撮像レンズの光軸まわりに一対以上配置される第２の単色可視光照明光源および前記第１、第２の単色可視光照明光源のいずれとも異なった色であって前記撮像レンズの光軸まわりに一対以上配置される第３の単色可視光照明光源を含む可視光域照明光源と、前記撮像レンズの光軸まわりに一対以上配置される赤外光域照明光源とを有し、前記第１、第２、第３の単色可視光照明光源の間が前記赤外光域照明光源で分断されないよう配置されることを特徴とする内視鏡が提供される。これによって、可視光および赤外の撮像が可能となるとともに、可視光域の照明光源が密集して配置されることになり、異なる色の照明光源がずれて配置されていることによる照明影の色ムラが軽減される。

本発明の具体的な特徴によれば、前記第１、第２、第３の単色可視光照明光源および前記赤外光域照明光源を輪番で時分割発光させることにより各色の画像情報を得る。

本発明のさらに他の具体的特徴によれば、前記第１、第２、第３の単色可視光照明光源は複数の緑色光照明光源とこれよりも数が少なく互いに同数の赤色光照明光源および青色光照明光源を有する。これによって緑の発光量が相対的に多くなり視感度に合ったカラー画像の取得が可能となる。本発明のさらに他の具体的な特徴によれば、可視光域照明光源および前記赤外光域照明光源は回転対称に前記撮像レンズの光軸まわりに配置される。これによって、光軸まわりの各色の配置が回転対象となり回転方向に沿った照明影の色ムラが軽減される。

本発明の他の特徴によれば、それぞれ可視光域および赤外光域において感度を有し規則的に配列された複数の光電変換部と、前記光電変換部に被写体像を結像させる撮像レンズと、可視光域照明光源と、赤外光域照明光源と、前記可視光域照明光源および前記赤外光域照明光源による結像位置の差に応じて前記撮像レンズの画角を調整する制御部とを有することを特徴とする内視鏡が提供される。これによって、波長による結像位置の違いに対応することができる。

本発明の他の特徴によれば、それぞれ可視光域および赤外光域において感度を有し規則的に配列された複数の光電変換部と、前記光電変換部に被写体像を結像させる撮像レンズと、可視光域照明光源と、赤外光域照明光源と、前記可視光域照明光源および前記赤外光域照明光源による結像位置の差に応じて前記撮像レンズのフォーカス位置を調整する制御部とを有することを特徴とする内視鏡が提供される。これによって、波長による結像位置の違いに対応することができる。なお、フォーカス位置の調整と上記の画角の調整の両者を行うよう構成してもよい。

以上のような調整は、より具体的には、可視光域照明光源および赤外光域照明光源による結像位置の差が実質的に問題にならない状態と可視光域照明光源および赤外光域照明光源のいずれかの結像位置に適した状態との間での撮像レンズの調節となる。これによって可視光画像および赤外光画像を同時に取得すること、または、可視光画像および赤外光画像の一方をより精細な画質で取得することが可能となる。

上記のように、本発明によれば、可視光域および赤外光域における撮像および観察が可能な内視鏡の提供およびその改良が可能となる。

ＣＩＧＳ撮像センサおよびその分光感度をシリコンのＣＭＯＳセンサと比較したグラフである。ＣＩＧＳ撮像センサのカラーフィルタ配列の第1例である。ＣＩＧＳ撮像センサのフィルタ配列の第２例である。図３のフィルタ配列を採用したＣＩＧＳセンサの模式断面図である。ＣＩＧＳ撮像センサのフィルタ配列の第３例である。本発明の第１実施例を示すブロック図である。（実施例１）第１実施例に採用可能なＬＥＤの配置の第１の例を示す正面図である。第１実施例に採用可能なＬＥＤの配置の第２の例を示す正面図である。第１実施例に採用可能なＬＥＤの配置の第３の例を示す正面図である。第１実施例に採用可能なＬＥＤの配置の第４の例を示す正面図である。第１実施例のカラー・赤外モードでの動作タイミングチャートである。図１１の動作とカラー画像作成の関係を示すタイミングチャートである。第１実施例の精細カラーモードでの動作タイミングチャートである。図１３の動作とカラー画像作成の関係を示すタイミングチャートである。第１実施例の赤外モードでの動作タイミングチャートである。第１実施例における内視鏡制御部の動作のフローチャートである。図１６のステップＳ１７０の詳細を示すフローチャートである。図１７のステップＳ２０８の詳細を示すフローチャートである。図１６のステップＳ１７２の詳細を示すフローチャートである。第１実施例におけるモニタ制御部の動作を示すフローチャートである。本発明の第２実施例のカラー・赤外モードでの動作タイミングチャートである。（実施例２）第２実施例の精細カラーモードでの動作タイミングチャートである。

まず、実施例の説明に先立ち、図１から図５を用いて、後述の実施例に用いられるＣＩＧＳセンサおよびこれを撮像センサに用いた場合のカラーフィルタ配列（実施例２に採用）について説明する。図１は、本発明の実施例において撮像センサとして用いられるＣＩＧＳセンサの分光感度（量子効率）をシリコンのＣＭＯＳセンサと比較したものである。ＣＩＧＳ撮像センサは、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）およびセレン（Ｓｅ）を材料とする光センサである。図１（Ａ）は、各波長におけるＣＩＧＳセンサの量子効率（％）を示すものであり、図１（Ｂ）におけるシリコンのＣＭＯＳセンサについての同様の量子効率（％）と比較して、明らかな高感度および広帯域の特性を示している。具体的には、図１（Ａ）のＣＩＧＳセンサは、波長１３００ｎｍ近くにわたる広い感度域を持つ。さらに、４００ｎｍ付近から１２００ｎｍ付近の広い波長域に渡り量子効率５０％を超える分光感度を有しており、可視光およびこれに隣接する赤外光領域では特に顕著な高量子効率を示している。このような可視光域および赤外光域において６０％以上の量子効率を有する高感度および広帯域の分光感度特性は、図１（Ｂ）におけるようなシリコンのＣＭＯＳセンサでは期待できないものである。

なお、可視光域および赤外光域において６０％以上の量子効率を有する高感度および広帯域の分光感度特性をもつＣＩＧＳセンサは銅、インジウム、ガリウムおよびセレンよりなる多結晶のＣＩＧＳ系薄膜を用いた光電センサであるが、その組成制御によりバンドギャップを変化させることで吸収波長域を制御することができる。このうちガリウムの含有率をゼロとしたものは「ＣＩＳ系薄膜」とも称されるが、本明細書で「ＣＩＧＳセンサ」という場合は、このようなガリウムを含まない「ＣＩＳ系薄膜」を用いた光電センサをも意味するものとする。

図２は、撮像センサとして構成されるＣＩＧＳセンサ（以下「ＣＩＧＳ撮像センサ」）のカラーフィルタ配列の第1例である。この第1例においては、赤外光透過フィルタＲ１１、青透過フィルタＢ１２、緑透過フィルタＧ２２および赤透過フィルタＲ２１が図示のように配列され、これを一つの単位として繰り返す配列となっている。本発明のＣＩＧＳ撮像センサは、図１のように可視光域から赤外光にわたる広い分光感度域をもつため、このように一つのセンサに可視光および赤外光のカラーフィルタを設けることができる。なお、図２の配列は、原色カラーフィルタに赤外光透過フィルタを加えたものであり、原色カラーフィルタにおいて代表的なベイヤー配列と異なり緑の受光面積が青および青と同じになっているが、この点については後の回路処理で補正することができる。

ここで、赤外光透過フィルタが配置されていない画素に関する赤外光画像の補間について説明する。まず、青透過フィルタＢ１２に対応する画素については、基本的にはその両側にある赤外光透過フィルタＩＲ１１に対応する画素のデータと赤外光透過フィルタＩＲ１３に対応する画素のデータの平均値によって補間が行われる。他の青透過フィルに対応する画素における赤外光画像の補間も同様である。一方、赤透過フィルタＲ２１に対応する画素については、同様にその上下にある赤外光透過フィルタＩＲ１１に対応する画素のデータと赤外光透過フィルタＩＲ３１に対応する画素のデータの平均値によって補間される。他の赤透過フィルタに対応する画素における赤外光画像の補間も同様である。また、緑透過フィルタＧ２２に対応する画素については、その周囲にある赤外光透過フィルタＩＲ１１に対応する画素のデータ、赤外光透過フィルタＩＲ１３に対応する画素のデータ、赤外光透過フィルタＩＲ３３に対応する画素のデータおよび赤外光透過フィルタＩＲ３１に対応する画素のデータの平均値によって補間される。他の緑透過フィルタに対応する画素における赤外光画像の補間も同様である。

なお、上記のような単純な補間では、実際の被写体とは異なる赤外光画像が得られる可能性がある。これを防止するには、単に近傍の赤外光透過フィルタに対応するデータのみに基づいて赤外光画像の補間を行うのではなく、補間しようとしている画素に影響している可視光のデータも加味して補間を行うのが有効である。例えば、赤透過フィルタＲ２１に対応する画素の赤外光画像の補間において、赤透過フィルタＲ２１に対応する画素が実際に受けている赤色光のデータも加味する。このような可視光データの加味の有無および加味する場合の度合いについては、可視光データと赤外光データとの相互関係または周囲の画素の他の可視光データとの相互関係に基づいて決定する。

図３は、ＣＩＧＳ撮像センサのフィルタ配列の第２例である。この第２例にでは、カラーフィルタ配列自体は図２の第１例と共通であるが、各カラーフィルタの受光面積が異なっている。つまり、赤外光透過フィルタＩＲ１１および緑透過フィルタＧ２２については、画素に許される最大の受光面積を確保しているが、青透過フィルタＢ１２は遮光部２０２を設けることにより、受光面積が緑透過フィルタＧ２２の約半分になっている。同様に赤透過フィルタＲ２１についても、遮光部２０４を設けることにより、受光面積が緑透過フィルタＧ２２の約半分になっている。これは、人間の目の赤および青に対する視感度が緑に対する視感度の約半分であることに対応している。

本発明のＣＩＧＳ撮像センサは、図１のように可視光域において高感度を有するため、上記のように青透過フィルタＢ１２と赤透過フィルタＲ２１の受光面積を減らしても充分対応できる。また、遮光部によって画素毎の受光面積自体を変えるので、ベイヤー配列のように画素数の割合によって人間の視感度への近似を行うのに比べてよりきめ細かな調節を行うことができ、必要に応じ、青透過フィルタＢ１２と赤透過フィルタＲ２１の受光面積比を変えることも可能である。

図４は、図３のフィルタ配列の第２例を採用したＣＩＧＳセンサの模式断面図である。図４（Ａ）に示すように、本発明のＣＩＧＳ撮像センサはＬＳＩ４００の上にＣＩＧＳ系薄膜４０２を積層した構造となっており、1画素分の開口率が非常に大きい。そしてこの上にカラーフィルタ４０４が乗せられている。この図４（Ａ）の模式断面図における基本構造自体は、フィルタ配列の第２例に限られるものでなく、本発明のＣＩＧＳセンサに共通である。

図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の部分４０６を拡大した模式断面図であり、図３のフィルタ配列の第２例の断面を概念的に示している。なお、図３および図４（Ａ）では対応する部分には同じ番号を付す。図４（Ｂ）に明らかなように、ＣＩＧＳ系薄膜４０２はそれぞれ画素をなすフォトダイオード４０８、４１０等に区分されており、フォトダイオード４０８の上には、赤外光透過フィルタＩＲ１１が載せられている。そして、フォトダイオード４１０の上には、受光面積を減らすための遮光部２０２および青透過フィルタＢ１２が載せられている。

図５は、ＣＩＧＳ撮像センサのフィルタ配列の第３例である。この例は、ベイヤー配列における緑透過フィルタの全数の４分の１を規則的に赤外光透過フィルタＩＲ１１、ＩＲ３３、ＩＲ５１等に置き換えたものである。残りの４分の３は、ベイヤー配列と同様に緑透過フィルタＧ１３、Ｇ２２，Ｇ３１、Ｇ４２、Ｇ４４、Ｇ３５、Ｇ２４等となっている。

この結果、緑透過フィルタＧ１３等の全数の割合は、赤透過フィルタＲ２３や、青透過フィルタＢ３２の全数の割合の１．５倍となっている。これによって、ベイヤー配列と同様にして緑透過フィルタに対応する画素の数を増やすことにより、緑透過フィルタの受光面積を増やして人間の目の視感度への近似を図っている。なお、図５のフィルタ配列においても、図３のフィルタ配列の考え方を加味し、赤透過フィルタＲ２３等と青透過フィルタＢ３２等に遮光部を設けてこれらの受光面積を減じることにより視感度への近似のための受光面積の調整を行うことも可能である。

一方、赤外光透過フィルタＩＲ１１等は上記のように配列したので、配置は疎らであるとともにその全数の割合も、赤透過フィルタＲ２３や、青透過フィルタＢ３２の全数の割合の半分となっている。本発明のＣＩＧＳ撮像センサは、図１のように赤外光域において高感度を有するため、画素全数の割合が少なくても充分対応できるとともに、赤外光は波長が長いので画素配置を可視光に比べて疎らにしても対応可能である。

次に、図５のフィルタ配列における赤外光透過フィルタが配置されていない画素に関する赤外光画像の補間について説明する。まず、緑透過フィルタＧ３５に対応する画素については、その二つ上方にある赤外光透過フィルタＩＲ１５に対応する画素のデータ、二つ左方にある赤外光透過フィルタＩＲ３３に対応する画素のデータ、二つ下方にある赤外光透過フィルタＩＲ５５に対応する画素のデータおよび二つ右方にある赤外光透過フィルタＩＲ３７に対応する画素のデータの平均値によって補間が行われる。また、緑透過フィルタＧ２４に対応する画素については、その右上方にある赤外光透過フィルタＩＲ１５に対応する画素のデータと左下方にある赤外光透過フィルタＩＲ３３に対応する画素のデータの平均値によって補間が行われる。さらに緑透過フィルタＧ２６に対応する画素については、その左上方にある赤外光透過フィルタＩＲ１５に対応する画素のデータと右下方にある赤外光透過フィルタＩＲ３７に対応する画素のデータの平均値によって補間が行われる。

そして、赤透過フィルタＲ２５に対応する画素について、上記のように補間して求めた緑透過フィルタＧ３５、Ｇ２４、Ｇ２６にそれぞれ対応する画像の赤外光画像データと赤外光透過フィルタＩＲ１５に対応する画素のデータの平均値によって補間する。これを整理すると、次のようにＩＲ１５、ＩＲ３３、ＩＲ５５およびＩＲ３７に対応する赤外光画像データの重み付け平均となる。
｛（ＩＲ１５＋ＩＲ３３＋ＩＲ５５＋ＩＲ３７）／４＋（ＩＲ１５＋ＩＲ３３）／２
＋（ＩＲ１５＋ＩＲ３７）／２＋ＩＲ１５｝／４
＝（９ＩＲ１５＋３ＩＲ３３＋ＩＲ５５＋３ＩＲ３７）／１６
以下同様にして各可視光フィルタに対応する画素の赤外光画像データを補完していく。

緑透過フィルタが配置されていない画素に関する緑画像の補間については、まず、赤外光透過フィルタＩＲ３３に対応する画像をその周囲の緑透過フィルタＧ２２、Ｇ４２、Ｇ４４、Ｇ２４に対応する画素の平均をとって補間する。そして、上記のように補間して求めた赤外光透過フィルタＩＲ３３に対応する画像の緑画像データと、緑透過フィルタＧ２２、Ｇ３１およびＧ４２の緑画像データの平均をとって、これらの中心にある赤透過フィルタＢ３２に対応する画像も緑画像データを補間する。これを整理すると、次のようにＧ２２、Ｇ３１、Ｇ４２、Ｇ４４およびＧ２４の重み付け平均となる。
｛（Ｇ２２＋Ｇ４２＋Ｇ４４＋Ｇ２４）／４＋Ｇ２２＋Ｇ３１＋Ｇ４２｝／４
＝（５Ｇ２２＋４Ｇ３１＋５Ｇ４２＋Ｇ４４＋Ｇ２４）／１６
以下同様にして赤外光透過フィルタ、赤透過フィルタおおび青透過フィルタに対応する画素の緑画像データを補完していく。なお、赤画像および青画像の補間については、図２と同様である。

なお、上記の赤透過フィルタのように配置が疎らな場合に補間を繰り返す場合、または、上記の緑透過フィルタのように配置が非対称なデータを用いて補間を行う場合には、上記のように補間で作ったデータを用いてさらに補間を行うことになり、実際とは異なる画像が得られてしまう可能性もある。このような場合においても、上記のような赤外光透過フィルタに対応する画素のデータのみによる補間、または、緑透過フィルタに対応する画像のデータのみによる補間に加え、図２で述べたように、補間しようとしている画素に影響している他の色のデータも加味して補間を行うのが有効である。

図６は、本発明の第１実施例のブロック図であり、内視鏡システムを構成している。内視鏡システムは体内に飲み込まれて消化器内部を撮影し画像データを体外に送信するカプセル内視鏡５０２と、送信されて画像データを体外で受信してモニタする体外モニタ５０４を有する。カプセル内視鏡５０２は、透明な保護窓５０６を有する密閉構造になっており、保護窓５０６を通り撮像レンズ５０８によって結像される消化器内部の画像がＣＩＧＳ撮像センサ５１０で撮像される。ＣＩＧＳ画像センサ５１０は、図１で説明したとおりの分光感度を持ち、高感度で可視光域の撮像が可能であるともに赤外光においても高感度での撮像が可能なものである。撮像レンズ５０８は、レンズ駆動部５１２によってその画角およびピント位置が調節可能である。

第１実施例のＣＩＧＳセンサ５１０は、図２から図５に示したようなカラーフィルタを持っておらず、全ての画素に可視光域から赤外光域にわたる広範囲の光が入射しうる。つまり、第１実施例での撮像における光の分解は、受光側でのカラーフィルタによるのではなく、光源側での光の切換えによって行うようにしている。具体的には、光源として赤、緑、青および赤外の発光ダイオード（以下適宜「ＬＥＤ」と称する）が用いられ、これらが時分割で順次発光することにより各発光タイミングにおけるＣＩＧＳセンサ５１０撮像出力が、各色での画像データとなる。

ＬＥＤは撮像レンズ５０８の光軸まわりに同心的に多数設けられているが、図６では、簡単のため、例として緑ＬＥＤ５１４および赤外ＬＥＤ５１６をそれぞれ一つ図示している。例えば緑ＬＥＤ５１４が発光しているときのＣＩＧＳ撮像センサ５１０の撮像出力が緑画像データとなるとともに、赤外ＬＥＤ５１６が発光しているときのＣＩＧＳ撮像センサ５１０の撮像出力が赤外画像データとなる。なお、可視光と赤外光では結像位置にズレがあるので必要に応じレンズ駆動部５１２が結像位置を調節する。第１実施例は内視鏡であり、撮影対象である体内は充分暗いのでこのように光源光の時分割による光の分解が可能となる。光源、撮像、および撮像レンズ等の関係については後に詳述する。

ＬＥＤドライバ５１８は、内視鏡制御部５２０の指示に基づいてＬＥＤ５１４、５１６の点灯タイミングを制御する。内視鏡制御部５２０はカプセル内視鏡５０２全体を制御するもので、その機能は記憶部５２２に記憶されたプログラムに従う。記憶部５２２は、さらに内視鏡制御部５２０の機能に必要なデータ等を必要に応じ一時的に記憶する。

センサドライバ５２４は内視鏡制御部５２０の指示に基づいてＣＩＧＳ撮像センサ５１０を制御するとともにＣＩＧＳ撮像センサからの各色別画像ＲＡＷデータを画像バッファ５２６に格納する。画像バッファ５２６は所定撮像回数分の各色別画像ＲＡＷデータを格納可能であり、無線通信部５２８は画像バッファ５２６の各色別画像ＲＡＷデータをＦＩＦＯで取り出してアンテナ５３０から体外に送信する。電池５３２はボタン電池などで構成され、カプセル内視鏡５０２全体に電力を供給する。

体外モニタ５０４は、無線通信部５３４を有し、カプセル内視鏡５０２から送信された各色別画像ＲＡＷデータをアンテナ５３６で受信して画像バッファ５３８に格納する。これらの機能はモニタ制御部５４０によって制御される。モニタ制御部５４０は記憶部５４２に記憶されたプログラムに従って体外モニタ５０４全体を制御する。記憶部５４２は、さらにモニタ制御部５４０の機能に必要なデータ等を必要に応じ一時的に記憶する。

画像処理部５４４は、モニタ制御部５４０の指示に基づき画像バッファ５４８に格納されている各色別ＲＡＷデータを画像信号に画像処理するとともに、赤画像信号、緑画像信号および青画像信号からカラー画像信号を作成しレコーダ５４６に記憶する。また、赤外画像信号についてもこれをレコーダ５４６に記録する。記録されたデータは適宜表示部５４８でモニタすることができる。また、画像処理部からのカラー画像信号または赤外画像信号はリアルタイムで表示部５４８により直接モニタすることもできる。

図７は、第１実施例のカプセル内視鏡５０２に採用可能なＬＥＤの配置の第１の例を示す正面図である。図６と対応する部分には同一番号を付す。図７から明らかなように、透明の保護窓５０６の内側の撮像レンズ５０８の周囲には緑ＬＥＤ５１４が互いに９０度ずつ隔てた回転対象に４個設けられている。これらを結んだ線５５０は正方形である。また、緑ＬＥＤ５１４から４５度回転した正方形５５２の頂点部分には、赤外ＬＥＤ５１６が互いに９０度ずつ隔てた回転対象に４個設けられている。さらに、縦長長方形５５４の頂点部分には赤ＬＥＤ５５６が４個設けられているとともに、横長長方形５５８の頂点部分には青ＬＥＤ５６０が４個設けられている。この結果、赤、緑および青の各ＬＥＤは図７で見て垂直方向および水平方向のいずれにも線対称の配置となり、各色について垂直方向と水平方向のいずれにも照明の対称性が保たれる。

図８は、第１実施例のカプセル内視鏡５０２に採用可能なＬＥＤの配置の第２の例を示す正面図である。図８においても、図６と対応する部分には同一番号を付す。図８における緑ＬＥＤ５１４および赤外ＬＥＤ５１６の配置は、図７と共通である。これに対し、赤ＬＥＤ５６２は、緑ＬＥＤ５１４から左に２２．５度回転した正方形５６４の頂点部分に互いに９０度ずつ隔てた回転対象に４個設けられている。また、青ダイオード５６６は、緑ＬＥＤ５１４から右に２２．５度回転した正方形５６８の頂点部分に互いに９０度ずつ隔てた回転対象に４個設けられている。この結果、赤、緑および青の各ＬＥＤは図７で見てそれぞれ上下左右の四方向にそれぞれ密集して配置されることになり、各色のＬＥＤがずれて配置されていることによる照明影色ムラが軽減される。さらに、各色とも正方形の頂点部分に配されているので撮像レンズ５０８の光軸まわりに互いに回転対象の配置となる。

図９は、第１実施例のカプセル内視鏡５０２に採用可能なＬＥＤの配置の第３の例を示す正面図である。図９においても、図６と対応する部分には同一番号を付す。図９における緑ＬＥＤ５１４および赤外ＬＥＤ５１６の配置は、図７と共通である。これに対し、左に４５度傾いた縦長長方形５７０の頂点部分には赤ＬＥＤ５７２が４個設けられているとともに、右に４５度傾いた縦長長方形５７４の頂点部分には青ＬＥＤ５７６が４個設けられている。この結果、赤、緑および青の各ＬＥＤは図９で見て対抗する赤外ＬＥＤを結ぶ左４５度傾いた線および右４５度傾いた線のいずれについても線対称の配置となり、各色についてこれらのいずれの方向についても照明の対称性が保たれる。さらに、赤、緑および青の各ＬＥＤは図９で見てそれぞれ上下左右の四方向にそれぞれ密集して配置されることになり、各色のＬＥＤがずれて配置されていることによる照明影色ムラが軽減される。

以上、図７から図９に示したＬＥＤの配置例は、各図において緑ＬＥＤが上下左右に配置され、赤外ＬＥＤがこれから４５度回転した位置に配されているが、全体の配置はこれに限るものではなく、ＣＩＧＳ撮像センサの画素配置の升目方向との関係で適宜全体を回転させて配置してもよい。例えば、図７から図９に示したＬＥＤの配置例は、ＣＩＧＳ撮像センサの画素配置の升目の上下左右方向を基準として緑ＬＥＤが上下左右に配置したものであるが、これを全体に４５度回転させ、赤外ＬＥＤが画素配置の升目方向に合わせて上下左右に配置されるようにしてもよい。この場合、緑ＬＥＤがこれから４５度回転した位置に配置されることになる。

図１０は、第１実施例のカプセル内視鏡５０２に採用可能なＬＥＤの配置の第４の例を示す正面図である。赤、緑、青および赤外のＬＥＤを撮像レンズ５０８の光軸まわりに配置する場合、全ての色のＬＥＤを互いに同数とすることに限るものではない。図１０はこのようなものの例として、４個の緑ＬＥＤ５１４、２個の赤ＬＥＤ５７８および２個の青ＬＥＤ５８０を採用している。緑ＬＥＤ５１４の数が赤ＬＥＤ５７８および青ＬＥＤ５８０の倍あるのは、緑の発光量を相対的に多くして視感度に合わせるためである。また、図１０では８個の赤外ＬＥＤ５８２を配置して赤外光量を増加させ、赤外光による体内観察能力を充実している。

なお、図７から図１０ではすべて合計１６個のＬＥＤを採用しているが、これに限られるものではない。配置が可能な場合、ＬＥＤの合計数をさらに増加して照明ムラを軽減することができる。また、最低限の照明の対称性を維持するため、各色各一対のＬＥＤを採用し合計８個のＬＥＤを採用して構成を簡単にすることも可能である。この場合、緑ＬＥＤの対を結ぶ線と赤外ＬＥＤの対を結ぶ線を９０度で交差させるとともに、赤ＬＥＤの対と青ＬＥＤの対については、それらを結ぶ線が緑ＬＥＤの対を結ぶ線の左右にそれぞれ４５度回転した状態の配置として、赤と青のＬＥＤが緑ＬＥＤの両側に隣接するようにするのが望ましい。なお、配置スペースの事情が許せば、このように８個のＬＥＤを等間隔に配置するのに代えて、赤と青のＬＥＤを緑ＬＥＤの両側に密接させ、赤、緑、青ＬＥＤ相互の位置ズレができるだけ少なくなるようにした配置も可能である。

図１１は、第１実施例のカプセル内視鏡５０２におけるカラー・赤外モードでの動作の各色ＬＥＤの発光タイミング、光電変換部の動作タイミング、ＡＤ編幹部の動作タイミングおよび無線通信部の動作タイミングの関係を示すタイミングチャートである。カラー・赤外モードでは、可視光のカラー画像および赤外画像が並行して取得される。図１１から明らかなように、すべての赤ＬＥＤはｔ１からちｔ２、全ての緑ＬＥＤはｔ３からｔ４、すべての青ＬＥＤはｔ５からｔ６、すべての赤外ＬＥＤはｔ７からｔ８のタイミングで互いに重なることなく時分割でそれぞれ点灯する。そして、４色のＬＥＤの点灯が一巡すると、再び全ての赤ＬＥＤがｔ９からｔ１０のタイミングで点灯し、以下同様にして緑、青、赤外のＬＥＤが点灯して同様の循環で時分割点灯を繰り返す。ｔ１からｔ８までの時間は通常のカラー動画の１フレーム時間程度であり、各色の発光量は時分割しない場合の４分の１以下となるが、図１に示すようにＣＩＧＳセンサは通常のＣＭＯＳセンサに比べて高感度および広帯域の特性なので、短時間の発光量でも充分な光源光となる。

図１１のように、カラー・赤外モードにおいて可視光と赤外光を時分割でほぼ同時に発光させる場合、図６の撮像レンズ５０８の画角はレンズ駆動部５１２の制御により広角に設定され、焦点深度が深くなるように設定されるとともに、そのピント位置もレンズ駆動部５１２の制御により可視光から赤外光をカバーするパンフォーカス状態となるよう設定される。このようにカラー・赤外モードは体内の状態を全体的に粗く観察するのに適している。

図１１の光電変換部のタイミングチャートから明らかなように、光電変換部は赤ＬＥＤの発光開始直後から赤の露光を開始して電荷蓄積を行う。電荷蓄積時間は赤ＬＥＤの発光終了直前に設定されているのでここで露光を終了し、電荷の読出しを行う。さらに電荷の読出しが終了すると残留電荷の掃捨を行う。そして電荷の掃捨が終了すると次の緑の露光を開始する。なお図１１から明らかなように緑の露光直前に緑ダイオードの発光が開始している。緑の露光についても電荷蓄積時間が終了の後、電荷の読出および残留電化の掃捨が後続している。以下同様にして、青ＬＥＤの発光および赤外ＬＥＤの発光にそれぞれ同期して、青および赤外の電荷蓄積、電荷読出、および残留電荷掃捨が行われる。そしてこれらの動作が循環する。なお、上記では、光電変換部の機能を各色について説明したが、光電変換部自体に各色を分離して光電変換する機能があるわけではなく、光電変換部自体は単に電荷蓄積、電荷読出、および残留電荷掃捨の同じ動作を繰り返しているだけである。読み出された電荷量が各色の情報を持つのは専ら電荷蓄積の際の光源色に依存する。

図１１のＡＤ変換部のタイミングチャートから明らかなように、光電変換部は各色の電荷読出直後からＡＤ変換を開始する。例えば、赤のＡＤ変換は赤の電荷読出完了直後に開始される。そして次の緑の露光中の時間帯も利用し、これと並行して赤のＡＤ変換を継続する。図１１の無線通信部のタイミングチャート（Ａ）から明らかなように、無線通信部は、各色の光電変換完了直後からその結果の色のデジタル信号の通信を開始可能である。例えば、赤のデジタル信号の通信は赤のＡＤ変換終了直後に開始される。そして次の緑のＡＤ変換の時間帯も利用し、これと並行して赤の通信を継続する。以下同様にして緑、青、赤外についてＡＤ変換および通信が行われる。

なお、通信に関しては、カプセル内視鏡５０２と体外モニタ５０４との関係によっては、ＡＤ変換直後に成功裏に実施することができない場合も考えられる。このような場合は、図１１の無線通信部のタイミングチャート（Ｂ）のように通信環境が充分となったタイミングで通信を実行する。例えば、ＩＲデータの送信５９２はタイミングチャート（Ａ）に比べて遅く実行されており、次のＲデータの直前で実行されている。また、Ｇデータの送信５９４およびＢデータの送信５９６も遅れて実行されているが、これらの通信時間の調整は、図６の画像バッファ５２６の容量が満杯となってＦＩＦＯに破綻を来たさない限り可能である。

図１２は、図１１で示したカラー・赤外モードにおける第１実施例のカプセル内視鏡５０２の動作での各色ＬＥＤの発光タイミングとカラー画像作成の関係を示すタイミングチャートである。図１２に示すように、ｔ１で開始される赤ＬＥＤの発光に基づく赤画像、ｔ３で開始される緑ＬＥＤの発光に基づく緑画像、およびｔ５で開始される青ＬＥＤの発光に基づく青画像によって、Ｆ１で示す１フレームのカラー画像が作成される。厳密に言えば各色の発光に時間差があるので各色の画像は同一時間のものではないが、時間差は僅少なので高速で動く被写体でない限りこのような時分割による各色画像の取得でも問題はない。同様にして、ｔ９で開始される赤ＬＥＤの発光に基づく赤画像、ｔ１１で開始される緑ＬＥＤの発光に基づく緑画像、およびｔ１３で開始される青ＬＥＤの発光に基づく青画像によって、Ｆ２で示す１フレームのカラー画像が作成される。以下同様にして1フレームのカラー画像が作成され、個々のカラー動画は静止画としても記録できるとともに、これらを繋げてカラー動画としても記録できる。なお、これらのカラー処理は、図６に示した体外モニタ５０４の画像処理部５４４で行われる。また、図１１の無線通信部のタイミングチャート（Ｂ）で示したように体外モニタ５０４による各色データの受信は必ずしも等間隔ではないが、画像取得タイミングは各色ＬＥＤの発光タイミングによって決まるので図１２の関係が成り立つ。

また、図１２に示すように、ｔ３で開始される緑ＬＥＤの発光に基づく緑画像、ｔ５で開始される青ＬＥＤの発光に基づく青画像、およびにｔ９で開始される赤ＬＥＤの発光に基づく赤画像によってもＲＧＢ三色のデータが揃うので、これらによってＩ１で示す１フレームのカラー補間画像が作成される。同様にして、ｔ５で開始される青ＬＥＤの発光に基づく青画像、ｔ９で開始される赤ＬＥＤの発光に基づく赤画像、およびｔ１１で開始される緑ＬＥＤの発光に基づく緑画像によって、Ｉ２で示す１フレームのカラー補間画像が作成される。これらの補間画像はＲＧＢの各色が揃うまでに赤外ＬＥＤの発光が介在しており、ＲＧＢが揃うまでの時間が若干長くなるとともにＲＧＢの発光も等間隔でないのでカラー画像としては画質が悪くなる。従って、あくまでスムーズな動画を得るための補間画像として採用される。

一方、赤外画像については、図１２に示すように、ｔ７で開始される赤外ＬＥＤの発光に基づく画像ＩＲ１、ｔ１５で開始される赤外ＬＥＤの発光に基づく画像ＩＲ２等がそれぞれ静止画として記録できるとともに、これらを繋げてカラー動画としても記録できる。カラー・赤外モードでは上記のようにカラー画像と赤外画像が並行して取得できるので、両画像を並行して内視鏡診断にもといることができるとともに、両画像を合成することも可能となる。また、静止画として量画像を合成する際、赤外画像の取得時間がカラー補間画像の取得時間帯の中に含まれているので、カラー補間画像を赤外画像とを合成のために採用することも可能である。具体的には、カラー補間画像Ｉ２およびＩ２の取得時間帯が共に赤外画像ＩＲ１の取得時間を含んでいるので、カラー補間画像Ｉ１およびＩ２またなその平均を赤外画像ＩＲ１と合成することが可能である。

図１３は、第１実施例のカプセル内視鏡５０２における精細カラーモードでの動作の各色ＬＥＤの発光タイミング、光電変換部の動作タイミング、ＡＤ編幹部の動作タイミングおよび無線通信部の動作タイミングの関係を示すタイミングチャートである。精細カラーモードでは、可視光のカラー画像のみの取得が行われ、赤外ＬＥＤは発光しない。図１３から明らかなように、すべての赤ＬＥＤはｔ１からちｔ２、全ての緑ＬＥＤはｔ３からｔ４、すべての青ＬＥＤはｔ５からｔ６のタイミングで互いに重なることなく時分割でそれぞれ点灯する。そして、ＲＧＢ３色のＬＥＤの点灯が一巡すると、再び全ての赤ＬＥＤがｔ７からｔ８のタイミングで点灯し、以下同様にして緑、青、ＬＥＤが点灯して同様の循環で時分割点灯を繰り返す。この場合一回の循環に必要なｔ１からｔ６までの時間は図１１のｔ１からｔ８よりも短くなり。動画が精細になる。図１３の無線通信部（Ｂ）のタイミングチャートには、しばらく通信環境が整わなかった後、連続して通信が行われている様子を示す。

図１３のように、精細カラーモードにおいて可視光のみを時分割でほぼ同時に発光させる場合、図６の撮像レンズ５０８の画角はレンズ駆動部５１２の制御により狭角（望遠）に設定され、そのピント位置もレンズ駆動部５１２の制御により可視光の焦点が撮像面に結像するよう設定される。これは赤、緑、青の焦点位置のずれは小さくまた撮像レンズの設計における収差補正でも対応できるので最適の焦点位置あわせが可能となるからである。このように精細カラーモードは体内の状態を詳細に高精細で観察するのに適している。

図１４は、図１３で示した精細カラーモードにおける第１実施例のカプセル内視鏡５０２の動作での各色ＬＥＤの発光タイミングとカラー画像作成の関係を示すタイミングチャートである。図１４に示すように、ｔ１で開始される赤ＬＥＤの発光に基づく赤画像、ｔ３で開始される緑ＬＥＤの発光に基づく緑画像、およびｔ５で開始される青ＬＥＤの発光に基づく青画像によって、Ｆ１で示す１フレームのカラー画像が作成される。次に、ｔ３で開始される緑ＬＥＤの発光に基づく緑画像、ｔ５で開始される青ＬＥＤの発光に基づく青画像、およびにｔ７で開始される赤ＬＥＤの発光に基づく赤画像によってＦ２で示す１フレームのカラー画像が作成される。同様にｔ５で開始される青ＬＥＤの発光に基づく青画像、ｔ７で開始される赤ＬＥＤの発光に基づく赤画像、およびｔ９で開始される緑ＬＥＤの発光に基づく緑画像によってＦ３で示す１フレームのカラー画像が作成される。以下同様にしてＦ４で示す１フレームのカラー画像以下が作成されていく。このように、精細カラーモードでは各色のＬＥＤが新たに発光する毎に輪番で新たに１フレームのカラー画像が作成されるのでスムーズな精細動画の記録が可能となる。

図１５は、第１実施例のカプセル内視鏡５０２における赤外モードでの動作の赤外ＬＥＤの発光タイミング、光電変換部の動作タイミング、ＡＤ編幹部の動作タイミングおよび無線通信部の動作タイミングの関係を示すタイミングチャートである。赤外カラーモードでは、赤外画像のみの取得が行われ、赤外ＬＥＤ以外のＬＥＤは発光しない。図１５から明らかなように、すべての赤外ＬＥＤはｔ１からちｔ２、ｔ３からｔ４のごとく光電変換部における毎回の露光の都度に発光する。そしてこれに対応して毎回１フレームの赤外画像が作成される。これによって、スムーズな赤外動画の記録が可能となる。

図１５のように、赤外モードにおいて赤外光のみを発光させる場合も、図６の撮像レンズ５０８の画角はレンズ駆動部５１２の制御により狭角（望遠）に設定され、そのピント位置もレンズ駆動部５１２の制御により赤外光の焦点が撮像面に結像するよう設定される。このように赤外モードも体内の状態を詳細に高精細で観察するのに適している。

図１６は、図６の第１実施例における内視鏡制御部５２０の動作のフローチャートである。カプセル内視鏡５０２に電池５３２がセットされるとフローがスタートし、ステップＳ１６２で、カラー・赤外モードが初期設定される。そしてこれに対応し、ステップＳ１５４で撮像レンズ５０８が広角およびパンフォーカス状態に設定される。次いでステップＳ１６６では、赤、緑、青および赤外の全てのＬＥＤが所定の順所で順次輪番で発光するよう設定される。そしてステップＳ１６８でこれらの設定が行われている状態であることを外部送信し、体外モニタ５０４に報告する。

次にステップＳ１７０で撮像処理、ステップＳ１７２で送信処理をそれぞれ実行する。その詳細は後述する。送信処理が終わるとステップＳ１７４に進み、動作停止信号を体外モニタ５０４から受信しているかどうかチェックする。受信があれば直ちにフローを終了する。一方、停止信号の受信がなければステップＳ１７６に進み、モード変更信号を受信しているかどうかチェックする。そして受信があればステップＳ１７８に進み、変更されたモードがカラー・赤外モードかどうかチェックする。カラー・赤外モードであれば、ステップＳ１６４に戻り、レンズを広角およびパンフォーカス状態に設定して、以下既に説明したステップＳ１６６以下の動作に進む。

一方、ステップＳ１７８で変更されたモードがカラー・赤外モードでなかったときはステップＳ１８０に進み、精細カラーモードかどうかチェックする。そして精細カラーモードであればステップＳ１８２でレンズの画角を狭角（望遠）にするとともに可視光フォーカス状態に設定するとともに、ステップＳ１８４で可視光のＬＥＤのみが順次輪番で発光するよう設定する。そして、ステップＳ１８６でこれらの設定状態を外部に送信した後、ステップＳ１７０に戻る。

また、ステップＳ１８０で変更されたモードが精細カラーモードでなかったときは、変更されたモードが赤外モードであることを意味するからステップＳ１８８に移行し、レンズの画角を狭角（望遠）にするとともに赤外光フォーカス状態に設定する。さらにステップＳ１９０で赤外ＬＥＤのみが発光するよう設定する。そして、ステップＳ１８６に移行し、これらの設定状態を外部に送信した後、ステップＳ１７０に戻る。

図１７は、図１６のステップＳ１７０における撮像処理の詳細を示すフローチャートである。フローがスタートすると、ステップＳ１９２でモードの選択または変更があったかどうかチェックする。モード選択または変更がなかったときは、ステップＳ１９４に進み、露光時間が完了しているかどうかチェックする。そして完了を検出すればステップＳ１９６に進み、蓄積電荷の読出し開始処理を行う。さらにステップＳ１９８でＬＥＤの発光停止を指示する。さらにステップＳ２００で蓄積電荷読出しが完了したかどうかをチェックし、未完ならステップＳ２００を繰り返しながら完了を待つ。

ステップＳ２００で読出し完了が検知されるとステップＳ２０６に進み残留電荷の掃捨て開始処理を行ってステップＳ２０８のＬＥＤ選択処理に移行する。これは次に発光すべきＬＥＤを選択する処理であるがその詳細は後述する。さらにステップＳ２１０ではステップＳ２０８で選択されたＬＥＤの発光開始を指示する。次にステップＳ２１２では蓄積電荷の掃捨てが完了したかどうかをチェックし、未完ならステップＳ２１２を繰り返しながら完了を待つ。

ステップＳ２１２で蓄積電荷の掃捨て完了が検知されるとステップＳ２１４に移行し、露光を開始するとともにステップＳ２１６で露光時間のカウントを開始し、フローを終了する。一方、ステップＳ１９４で露光時間が完了していなければ直ちにフローを終了する。また、ステップＳ１９２でモードの選択または変更が検出されるとステップＳ２１８に移行し、撮像処理のイニシャライズを行ってステップＳ２０８のＬＥＤ選択処理に進む。

図１８は、図１７のステップＳ２０８におけるＬＥＤ選択処理の詳細を示すフローチャートである。フローがスタートすると、ステップＳ２２２で赤外モードであるかどうかチェックする。該当しなければカラー・赤外モードまたは精細カラーモードであることを意味する。この場合はステップＳ２２４に進み、図１７のステップＳ２１８によって撮像処理のイニシャライズが行われたかどうかチェックする。これも該当しなければステップＳ２２６に進み、前回に選択されたＬＥＤ記憶を読み出す。そしてステップＳ２２８で読み出された記憶に基づき前回発光したのが赤ＬＥＤであったかどうかチェックする。該当しなければ、さらにステップＳ２３０で前回したのが緑ＬＥＤであったかどうかチェックする。

ステップＳ２３０で前回発光が緑ＬＥＤでなかったときはステップＳ２３２に進み、精細カラーモードであるかどうかチェックする。該当する場合は、赤、緑および青のＬＥＤが輪番で発光していることになる。そしてこの場合、前回発発光が赤でも緑でもなければ青であったことを意味するからステップＳ２３２からステップＳ２３４に進み、次の順番に当たる赤ＬＥＤを選択する。そしてこの選択結果をステップＳ２３６で記憶してフローを終了する。

一方、ステップＳ２３２で精細カラーモードであることが検知されない場合はカラー・赤外モードであることを意味する。この場合は、赤、緑、青および赤外のＬＥＤが輪番で発光していることになる。そしてこの場合、前回発発光が赤でも緑でもなければ青であったことを意味するからステップＳ２３２からステップＳ２３８に進み、次の順番に当たる赤外ＬＥＤを選択する。そしてこの選択結果をステップＳ２３６で記憶してフローを終了する。

また、ステップＳ２２８で前回発光したのが赤ＬＥＤであったときはステップＳ２４２に進み、次の順番にあたる緑ＬＥＤを選択する。そしてこの選択結果をステップＳ２３６で記憶してフローを終了する。さらに、ステップＳ２２２で赤外モードであったときはステップＳ２４４に進み、赤外ＬＥＤを選択する。そして赤外モードの場合は選択されるのは常に赤外ＬＥＤであるから選択結果の記憶は特に行う必要がなく直ちにフローを終了する。なお、ステップＳ２２４で撮像処理のイニシャライズが行われていたときはステップＳ２４２に進み最初の発光ＬＥＤとして緑ＬＥＤを選択する。

図１９は、図１６のステップＳ１７２における送信処理の詳細を示すフローチャートである。フローがスタートすると、ステップＳ２５２でデータの送信中かどうかのチェックを行う。送信中でなければステップＳ２５４に進み、送信に成功したデータがあるかどうかチェックする。そして該当するものがあればステップＳ２５６でこれを画像バッファより消去してステップＳ２５８に移行する。一方、ステップＳ２５４で送信成功データがなければ直接ステップＳ２５８に移行する。

ステップＳ２５８では、ＡＤ変換が完了したかどうかチェックし、該当すればＡＤ変換したデータを画像バッファに格納してステップＳ２６２に移行する。一方、ＡＤ変換が終了していなければ直接ステップＳ２６２に移行する。ステップＳ２６２では画像バッファに格納されているデータがあるかどうかチェックし、データがあればステップＳ２６４で通信状態がＯＫかどうかチェックする。そしてＯＫであればステップＳ２６６で画像バッファからＦＩＦＯ（先入れ先出し）でデータを読出し、ステップＳ２６８で読み出したデータの送信開始を指示してフローを終了する。なお、ステップＳ２５２でデータ送信中であったとき、ステップＳ２６２で画像バッファにデータの格納がなかったとき、またはステップＳ２６４で通信状態がＯＫでなかったときはそれぞれ直ちにフローを終了する。

図２０は、図６の第１実施例における体外モニタ５０４のモニタ制御部５４０の動作を示すフローチャートであり、カプセル内視鏡５０２との通信開始でフローがスタートする。フローがスタートするとステップＳ２７２で画像データの新着の有無をチェックする。新着データがあればステップＳ２７４に進み、新着データが完全かどうかチェックする。そして完全であればステップＳ２７６に進んでこれを画像バッファ５３８に格納するよう支持してステップＳ２７８に移行する。なお、ステップＳ２７２でデータの新着がないか、またはステップＳ２７４で新着データが完全でなかったときはいずれもステップＳ２７２に戻る。

ステップＳ２７８では、赤外モードであるかどうかチェックし、該当しなければステップＳ２８０でカラー・赤外モードであるかどうかチェックする。そしてカラー・赤外モードであればステップＳ２８２に進み、新着データが赤外画像データであるかどうかチェックする。該当しなければ赤、緑、青のいずれかの画像データであることを意味するからステップＳ２８４に進み、これらのデータから赤外画像の補間補助画像を作成するよう指示してステップＳ２８６に移行する。ステップＳ２８４の指示は、赤外のスムーズな動画を得るために赤外画像データに基づいて補間を行う際、赤外画像の間のタイミングで得られる可視光画像データの情報を補助的に利用するための指示である。

ステップＳ２８６では、新逆データが青画像データであるかどうかチェックする。そして該当しなければ赤画像データまたは緑画像データであることを意味するからステップＳ２９０に進み、新着データ直前の可視２色のデータが格納されているかどうかチェックする。そして格納されていれば、新着データとともに赤、緑、青の３色が揃うからステップＳ２９２に進み、保管カラー画像を作成する指示をしてステップＳ２７２に戻る。ステップＳ２９２の指示によって作成される画像は、図１２のカラー補間画像Ｉ１またはＩ２に相当する。

ステップＳ２７８で赤外モードであったときは新着データは赤外画像データであるからステップＳ２９４に移行し、赤外画像の作成を指示してステップＳ２７２に戻る。また、ステップＳ２８２で新着データが赤外画像データであったときもステップＳ２９４に移行する。一方、ステップＳ２８６で新着データが青画像データであったときはステップＳ２９６に進み、直前の２色（この場合は赤および緑）の画像データが画像バッファに格納されているかどうかチェックする。そしてこれらの格納があれば連続する３色が揃うのでステップＳ２９８に進み、カラー画像作成の指示を行ってステップＳ２７２に戻る。この指示によって作成される画像は、図１２のカラー画像Ｆ１またはＦ２に該当する。

また、ステップＳ２８０でカラー・赤外モードでなかったときは精細カラーモードであることを意味するのでやはりステップＳ２９６に移行し、直前の可視２色データが格納されているかどうかのチェックに入り、直前２色があればステップＳ２９８のカラー画像作成を指示する。この指示によって作成される画像は、図１４のカラー画像Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３等に該当する。なお、ステップＳ２９０またはステップＳ２９６で直前の可視２色データの格納がなかったときは直ちにステップＳ２７２に戻る。

図２１は、本発明の第２実施例の動作タイミングの関係を示すタイミングチャートである。第２実施例は基本的には図６から図１０に示す内視鏡システムと共通の構成なので、以下の説明では、図６のブロック図の符号を適宜用いて説明する。第２実施例が第１実施例と異なるのは、ＣＩＧＳ撮像センサの構成およびＬＥＤの発光タイミングである。すなわち、第１実施例のＣＩＧＳセンサ５１０はカラーフィルタを有さず、色の分解はＬＥＤの時分割発光によっていたが、第２実施例のＣＩＧＳ撮像センサ５１０は、図２から図５に示すようなカラーフィルタを有し、ＣＩＧＳ撮像センサ自体で色分解を行う。そして、ＬＥＤの発光は時分割ではなく全色同時に行われる。

図２１は、このような第２実施例のカプセル内視鏡５０２におけるカラー・赤外モードでの動作のＬＥＤの発光タイミング、光電変換部の動作タイミング、ＡＤ編幹部の動作タイミングおよび無線通信部の動作タイミングの関係を示すタイミングチャートである。先に述べたように、すべての赤ＬＥＤ、全ての緑ＬＥＤ、すべての青ＬＥＤおよびすべての赤外ＬＥＤは、光電変換部の露光タイミングにおいてすべて同時に発光する。なお、各ＬＥＤは、図２１のように点滅発光するかわりに連続発光しても差し支えない。なお、図２１のカラー・赤外モードにおいては、撮像レンズ５０８の画角はレンズ駆動部５１２の制御により広角に設定され、焦点深度が深くなるように設定されるとともに、そのピント位置もレンズ駆動部５１２の制御により可視光から赤外光をカバーするパンフォーカス状態となるよう設定される。このような撮像レンズ制御は、図１１のカラー・赤外モードの場合と共通である。

図２２は、第２実施例のカプセル内視鏡５０２における精細カラーモードでの動作のＬＥＤの発光タイミング、光電変換部の動作タイミング、ＡＤ編幹部の動作タイミングおよび無線通信部の動作タイミングの関係を示すタイミングチャートである。図２２に明らかなように、すべての赤ＬＥＤ、全ての緑ＬＥＤおよびすべての青ＬＥＤが、光電変換部の露光タイミングにおいてすべて同時に発光する。なお、赤外ＬＥＤは発光しない。図２２のように、精細カラーモードにおいて可視光のみを同時に発光させる場合、図６の撮像レンズ５０８の画角はレンズ駆動部５１２の制御により狭角（望遠）に設定され、そのピント位置もレンズ駆動部５１２の制御により可視光の焦点が撮像面に結像するよう設定される。このような撮像レンズ制御は、図１３の精細カラーモードの場合と共通である。

第２実施例における赤外モードのタイミングチャートは、第１実施例における図１５と共通である。また、赤外モードにおける撮像レンズ５０８の画角がレンズ駆動部５１２の制御により狭角（望遠）に設定され、そのピント位置もレンズ駆動部５１２の制御により赤外光の焦点が撮像面に結像するよう設定される点についても、図１５の赤外モードと共通である。第２実施例におけるカラー・赤外モードが体内の状態を全体的に粗く観察するのに適し、一方、精細カラーモードおよび赤外モードが体内の状態を詳細に高精細で観察するのに適している点についても第１実施例と共通である。

なお、上記第１実施例および第２実施例における内視鏡システムはカプセル内視鏡と体外モニタを有するものとして構成したが、本発明の実施はこれに限るものではない。例えば、体内と体外をチューブで結んだ通常の内視鏡として構成することも可能である。この場合、図６のアンテナ５３０および５４６による無線通信をチューブ内のケーブルによる有線通信とするとともにこのチューブ内に公知の通気管や導水管およびチューブ屈曲メカなどを設ける。また、体内と体外の間の画像情報伝達を電気信号で行うのに代え、ファイバーなどによる光学手段により体内で取得した画像を体外に取り出すようにしてもよい。この場合、ＣＩＧＳ画像センサは体外に設けられることになる。また、光源についても発光部を体外に設け、ライトガイドでこれを体内に導くことも可能である。このような構成では、図７から図１０の光源配置は、発光部分の配置ではなく、光源光射出部の配置として理解するものとする。さらに、ライトガイドを用いる場合には、必ずしも光源光射出部を各色別にする必要はなく、各色発光部からの光を共通のライトガイドを用いて体内に導き共通の射出口から照射するようにしてもよい。また、上記第１実施例および第２実施例において示した本発明の種々の特徴の実施は、内視鏡に限らず、種々の撮像センサを活用した撮像・観察・記録機器に適宜活用することも可能である。

本発明は、体内画像の可視光域および赤外光域における観察・記録・診断等が可能な内視鏡を提供するものである。

５１０光電変換部
５０８撮像レンズ
５１４、５６２、５６６可視光域照明光源
５１６赤外光域照明光源
５２０制御部

Claims

それぞれ可視光域および赤外光域において感度を有し規則的に配列された複数の光電変換部と、前記光電変換部に被写体像を結像させる撮像レンズと、前記撮像レンズの光軸まわりに一対以上配置される第１の単色可視光照明光源、前記第１の単色可視光照明光源とは異なった色であって前記撮像レンズの光軸まわりに一対以上配置される第２の単色可視光照明光源および前記第１、第２の単色可視光照明光源のいずれとも異なった色であって前記撮像レンズの光軸まわりに一対以上配置される第３の単色可視光照明光源を含む可視光域照明光源と、前記撮像レンズの光軸まわりに一対以上配置される赤外光域照明光源とを有し、前記第１、第２、第３の単色可視光照明光源および前記赤外光域照明光源はそれぞれ２本以上の線対称軸を有するように前記撮像レンズの光軸まわりに配置されることを特徴とする内視鏡。
それぞれ可視光域および赤外光域において感度を有し規則的に配列された複数の光電変換部と、前記光電変換部に被写体像を結像させる撮像レンズと、前記撮像レンズの光軸まわりに一対以上配置される第１の単色可視光照明光源、前記第１の単色可視光照明光源とは異なった色であって前記撮像レンズの光軸まわりに一対以上配置される第２の単色可視光照明光源および前記第１、第２の単色可視光照明光源のいずれとも異なった色であって前記撮像レンズの光軸まわりに一対以上配置される第３の単色可視光照明光源を含む可視光域照明光源と、前記撮像レンズの光軸まわりに一対以上配置される赤外光域照明光源とを有し、前記第１、第２、第３の単色可視光照明光源の間が前記赤外光域照明光源で分断されないよう配置されることを特徴とする内視鏡。
前記第１、第２、第３の単色可視光照明光源および前記赤外光域照明光源を輪番で時分割発光させる制御部を有することを特徴とする請求項１または２記載の内視鏡。
前記第１、第２、第３の単色可視光照明光源は複数の緑色光照明光源とこれよりも数が少なく互いに同数の赤色光照明光源および青色光照明光源を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の内視鏡。
前記可視光域照明光源および前記赤外光域照明光源は回転対称に前記撮像レンズの光軸まわりに配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の内視鏡。
前記可視光域照明光源および前記赤外光域照明光源による結像位置の差に応じて前記撮像レンズの画角を調整する制御部を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の内視鏡。
前記可視光域照明光源および前記赤外光域照明光源による結像位置の差に応じて前記撮像レンズのフォーカス位置を調整する制御部を有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の内視鏡。
それぞれ可視光域および赤外光域において感度を有し規則的に配列された複数の光電変換部と、前記光電変換部に被写体像を結像させる撮像レンズと、可視光域照明光源と、赤外光域照明光源と、前記可視光域照明光源および前記赤外光域照明光源による結像位置の差に応じて前記撮像レンズの画角を調整する制御部とを有することを特徴とする内視鏡。
前記可視光域照明光源および前記赤外光域照明光源による結像位置の差に応じて前記撮像レンズのフォーカス位置を調整する制御部を有することを特徴とする請求項８記載の内視鏡。
それぞれ可視光域および赤外光域において感度を有し規則的に配列された複数の光電変換部と、前記光電変換部に被写体像を結像させる撮像レンズと、可視光域照明光源と、赤外光域照明光源と、前記可視光域照明光源および前記赤外光域照明光源による結像位置の差に応じて前記撮像レンズのフォーカス位置を調整する制御部とを有することを特徴とする内視鏡。
前記制御部は、可視光域照明光源および前記赤外光域照明光源による結像位置の差が実質的に問題にならない状態と可視光域照明光源および前記赤外光域照明光源のいずれかの結像位置に適した状態との間で前記撮像レンズを調節することを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の内視鏡。
前記複数の光電変換部は、それぞれ可視光域および赤外光域において６０％以上の量子効率を有することを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の内視鏡。