JP6132984B2

JP6132984B2 - カプセル内視鏡システム及びその撮像方法

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Inventors: 政敏穂満
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Description

本発明は、体内を撮像するカプセル内視鏡及び撮像された画像を表示する体外装置により構成されるカプセル内視鏡システム及びその撮像方法に関する。

近年、飲み込み易いカプセル内視鏡を用いて体腔内を検査するカプセル内視鏡システムが提案されている。カプセル内視鏡は、カプセル形状の密閉容器（カプセル）に撮像素子を設けて、患者が口から飲み込んだカプセルが体内を進行する過程において撮影を行う内視鏡である。

カプセル内視鏡を用いた検査では、体外に磁場発生装置を設けてカプセル内視鏡の移動を制御する手法が採用されることがある。例えば、胃検査において、胃内に液体を溜め、カプセルをこの液体内に浮遊させる。そして、カプセル内に永久磁石を配置すると共に体外から磁力を印加することで、カプセルの移動を制御するのである。こうして、カプセル内視鏡を胃内の任意の位置に移動させて撮影することを可能にする。

このようなカプセル内視鏡は、カプセル形状によって移動方向が制限され、移動は主にカプセルの長軸方向に行われる。この場合でも、任意の方向の撮影を容易にするために、日本国特開２００３−３８８５０１号公報等においては、カプセルの前方部と後方部の両方に撮像素子を設けてカプセルの前後方向の画像を撮像可能としたカプセル内視鏡が提案されている。

日本国特開２００３−３８８５０１号公報の装置では、カプセル内の２つの撮像素子によって取得された２つの画像が体外装置に送信され、体外装置によってこれらの２つの画像が表示部の表示画面上に表示される。この場合、任意の方向への移動及び撮影を容易にするために、２つの撮像素子からの画像の両方が表示可能に構成される。

しかしながら、術者にとって、観察したい画像は２つの画像のうちいずれか一方であることが多く、他方の画像は例えばカプセル内視鏡の移動や方向確認等に用いられるのみである。このように、従来、２つの撮像素子のうちの一方から出力される画像については殆ど観察されないにも拘わらず体外装置に送信されるようになっており、無駄な画像伝送による電力消費が生じるという問題があった。

本発明は、複数の撮像部の撮影時のフレームレートを可変とすることにより、効率的な画像伝送を行うことができるカプセル内視鏡システム及びその撮像方法を提供することを目的とする。

本発明に係るカプセル内視鏡システムは、カプセル内視鏡と前記カプセル内視鏡との間で通信を行う体外装置とによって構成されるカプセル内視鏡システムであって、前記カプセル内視鏡は、第１の画像を取得する第１の撮像部及び第２の画像を取得する第２の撮像部と、前記第１及び第２の画像を送信する送信部と、前記体外装置からの制御信号を受信する受信部と、前記受信部が受信した制御信号に基づいて、前記第１及び第２の撮像部の撮像動作、または前記送信部の送信動作の少なくとも一方を制御する第１の制御部と、を具備し、前記体外装置は、前記カプセル内視鏡から受信した前記第１及び第２の画像のうち、前記カプセル内視鏡が移動する方向を撮像した画像を注目画像、他方を非注目画像として決定すると共に、単位時間当たりの前記注目画像の取得回数が、前記非注目画像の取得回数よりも多くなるように前記第１及び第２の撮像部を制御するための前記制御信号、または単位時間当たりの前記注目画像の送信回数が、前記非注目画像の送信回数よりも多くなるように前記送信部を制御するための制御信号の少なくとも一方を発生して前記カプセル内視鏡に送信させる第２の制御部と、を具備する。

また、本発明に係るカプセル内視鏡システムの撮像方法は、カプセル内視鏡と前記カプセル内視鏡との間で通信を行う体外装置とによって構成されるカプセル内視鏡システムの撮像方法であって、前記体外装置は、前記カプセル内視鏡の第１及び第２の撮像部が撮像した第１及び第２の画像のうち、前記カプセル内視鏡が移動する方向を撮像した画像を注目画像とし、他方を非注目画像とする決定ステップと、単位時間当たりの前記注目画像の取得回数を前記非注目画像の取得回数よりも多くするための制御信号、または単位時間当たりの前記注目画像の送信回数を前記非注目画像の送信回数よりも多くするための制御信号の少なくとも一方を発生するステップと、前記制御信号を前記カプセル内視鏡に送信するステップとを具備し、前記カプセル内視鏡は、前記制御信号を前記体外装置から受信し、前記制御信号に基づいて前記第１及び第２の撮像部の撮像動作を制御する撮像制御ステップと、を具備する。

本発明の第１の実施の形態に係るカプセル内視鏡システムを示すブロック図。図１のカプセル内視鏡の具体的な構成を示す説明図。フレームレートを説明するためのタイミングチャート。フレームレートを説明するためのタイミングチャート。画面表示を説明するための説明図。本発明の第２の実施の形態を説明するための説明図。本発明の第３の実施の形態を示すブロック図。本発明の第３の実施の形態を説明するための説明図。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係るカプセル内視鏡システムを示すブロック図である。また、図２は図１のカプセル内視鏡の具体的な構造を示す説明図である。

図１に示すように、カプセル内視鏡システム１は、図示しない患者の体腔内に例えば口部から挿入され、体腔内を撮像するカプセル内視鏡１０と、患者の体外に配置され、カプセル内視鏡１０により無線送信される画像を受信してリアルタイムに表示する機能を有する体外装置２０とによって構成される。

図２に示すように、カプセル内視鏡１０は、前端面が例えば透明で半球形状を有する円筒状外装ケース５１ａと、後端面が例えば透明で半球形状を有する円筒状外装ケース５１ｂとによって構成される外装体５０を有している。円筒状外装ケース５１ａ，５１ｂ同士は嵌め合わされて接着固定されており、外装体５０は、内部が水密に構成されたカプセル形状を有する。外装体５０の半球形状部分以外の円筒部は可視光に対して不透明な有色の筐体として構成される。

外装体５０内には、長軸方向（前後方向）に光軸を有し、前方を撮像する撮像素子５６ａ及び後方を撮像する撮像素子５６ｂが設けられる。これにより、カプセル内視鏡１０は、外装体５０の前方の画像と後方の画像を得ることができるようになっている。なお、本実施の形態においては、前後方向を撮像する２つの撮像部を備えたカプセル内視鏡を例に説明するが、異なる視野方向を撮像する複数の撮像部を備えたカプセル内視鏡を採用してもよい。

外装体５０内には、光軸方向中央に、電源回路５３が配設される。電源回路５３の前方側には駆動及び制御回路５２が配設され、後方側には無線部５４が配設される。駆動及び制御回路５２の前方側には撮像基板５５ａが配置され、撮像基板５５ａの表面にはＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等により構成された撮像素子５６ａが実装される。撮像基板５５ａ及び撮像素子５６ａによって撮像部５７ａが構成される。また、無線部５４の後方側には撮像基板５５ｂが配置され、撮像基板５５ｂの表面にはＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等により構成された撮像素子５６ｂが実装される。撮像基板５５ｂ及び撮像素子５６ｂによって撮像部５７ｂが構成される。

駆動及び制御回路５２は、撮像部５７ａ，５７ｂの駆動を制御すると共に、撮像部５７ａ，５７ｂが撮像して得た画像に対する信号処理や無線部５４に対する通信制御等を行う。なお、駆動＆制御回路５２の内部には、例えばＥＥＰＲＯＭ等の撮像手順を記憶した図示しない不揮発性メモリ等が設けてある。

撮像部５７ａの前方にはレンズ枠５８ａが配設されており、レンズ枠５８ａには対物光学系５９ａが配置される。また、撮像部５７ｂの後方にはレンズ枠５８ｂが配設されており、レンズ枠５８ｂには対物光学系５９ｂが配置される。対物光学系５９ａは、ケース５１ａを介して入射した被写体光学像を撮像素子５６ａの撮像面に結像させる。また、対物光学系５９ｂは、ケース５１ｂを介して入射した被写体光学像を撮像素子５６ｂの撮像面に結像させる。

撮像部５７ａの周囲にはリング形状のＬＥＤ基板６０ａが配設されており、ＬＥＤ基板６０ａ上には複数のＬＥＤ６１ａが実装されている。また、撮像部５７ｂの周囲にはリング形状のＬＥＤ基板６０ｂが配設されており、ＬＥＤ基板６０ｂ上には複数のＬＥＤ６１ｂが実装されている。ＬＥＤ６１ａ，６１ｂからの照明光がそれぞれケース５１ａ，５１ｂを介して被写体に照射され、被写体からの戻り光がそれぞれ対物光学系５９ａ，５９ｂを介して撮像素子５６ａ，５６ｂに入射するようになっている。

図１において、カプセル内視鏡１０内の制御部１１及び出力部１４は、図２の駆動及び制御回路５２に含まれるものである。照明部１３は、図２のＬＥＤ基板６０ａ及びＬＥＤ６１ａによる照明装置とＬＥＤ基板６０ｂ及びＬＥＤ６１ｂによる照明装置とを含むものである。照明部１３は、制御部１１に制御されて発光し、照明光をカプセル内視鏡１０の前方側及び後方側の少なくとも一方の被写体に照射することができるようになっている。

照明部１３からの照明光はカプセル内視鏡１０の前方、後方の被写体に照射され、前方の被写体からの戻り光は対物光学系５９ａによって撮像部５７ａに導かれ、後方の被写体からの戻り光は対物光学系５９ｂによって撮像部５７ｂに導かれる。撮像部５７ａ，５７ｂは、制御部１１に個々に制御されて、それぞれ入射された被写体光学像を光電変換して撮像画像を得る。撮像部５７ａ，５７ｂからの撮像画像は出力部１４に供給される。

出力部１４は、制御部１１に制御されて、撮像部５７ａ，５７ｂからの撮像画像を時分割で無線部５４に出力する。即ち、本実施の形態においては、撮像部５７ａの出力に基づく撮像画像（以下、前方画像ともいう）及び撮像部５７ｂの出力に基づく撮像画像（以下、後方画像ともいう）は、いずれもそのまま無線部５４に与えられて無線送信されるようになっており、後述する体外装置２０によって撮像部５７ａ，５７ｂからの撮像画像をリアルタイムに表示することができるようになっている。

なお、処理速度によっては、撮像部５７ａ，５７ｂからの撮像画像に対して所定の信号処理等を行った後無線送信するようにしてもよい。例えば、撮像部５７ａ，５７ｂからの撮像画像に対して所定の映像信号処理を施してもよく、また、撮像部５７ａ５７ｂからの撮像画像をそれぞれ圧縮処理しメモリを介して時分割で無線部５４に与えるようになっていてもよい。

無線部５４は、制御部１１に制御されて、体外装置２０の無線部２１との間で信号の授受ができるようになっている。例えば、無線部５４は、出力部１４からの撮像画像を無線周波数の信号に変調して無線部２１に対して無線送信することができるようになっている。また、無線部５４は、無線部２１から送信された制御信号等を受信して制御部１１に与えることができるようになっている。

電源回路５３は、図示しない電池を有しており、カプセル内視鏡１０の各部に電源電圧を供給することができるようになっている。また、カプセル内視鏡１０には、永久磁石からなるマグネット１６が配設されている。マグネット１６は、外装体５０の外部からの磁力に応じた方向に力を受けるようになっている。マグネット１６は、カプセル内視鏡１０の外装体５０の内部に固定されており、外部からの磁力に応じて外装体５０を体内において移動させることができる。

設定メモリ１７は、カプセル内視鏡１０の動作を規定するための設定情報を記憶する。例えば、設定メモリ１７には、撮像部５７ａ及び撮像部５７ｂの撮像時のフレームレート（以下、撮像フレームレートともいう）に関する情報、無線部５４が伝送する画像のフレームレート（以下、伝送フレームレートともいう）を設定した設定情報も記憶されるようになっている。

制御部１１は、例えばＣＰＵ等のプロセッサによって構成することができ、図示しないメモリに記憶されたプログラムに従って動作するものであってもよい。制御部１１は、設定メモリ１７から設定情報を読み出して、各部を制御することができるようになっている。例えば、制御部１１は、設定情報に基づく撮像フレームレートで撮像部５７ａ，５７ｂに被写体を撮像させることができる。また、制御部１１は、設定情報に基づく伝送フレームレートで、無線部５４から撮像画像を無線送信させることができる。

本実施の形態においては、設定情報に従って制御部１１は、撮像部５７ａの撮像フレームレートと撮像部５７ｂの撮像フレームレートとを相互に異なるレートに設定することができると共に、無線部５４における前方画像の伝送フレームレートと後方画像の伝送フレームレートとを相互に異なるレートに設定することができるようになっている。設定メモリ１７は、撮像フレームレートや伝送フレームレート等に関する複数の設定情報を備えており、制御部１１は体外装置２０から無線部２１，５４を介して指定された設定情報を読み出して各部を制御することができる。

更に、本実施の形態においては、設定情報に従って制御部１１は、前方画像の撮像フレームレート及び伝送フレームレートと後方画像の撮像フレームレート及び伝送フレームレートとのいずれのレートを高くするかを設定することもできるようになっている。体外装置２０は、後述するように、無線部２１，５４を介して制御部１１にいずれの設定情報を用いるかを指定することができる。例えば、体外装置２０は、前方画像の撮像フレームレート及び伝送フレームレートを、後方画像の撮像フレームレート及び伝送フレームレートよりも高くする設定情報を用いるよう制御部１１に指定するためのレート制御信号を発生することも可能である。

無線部５４が伝送する全画像のフレームレートが高くなると消費電力が増大する。そこで、一般的には、冗長な画像の収集を防止することにより消費電力を最小化するように、撮像部５７ａ，５７ｂが画像をコマ撮りするように制御すると共に、コマ撮りにおける平均的な撮像フレームレートを低速撮影モードや高速撮影モード等のモード設定に応じたレート、例えば、２ｆｐｓ（フレーム／秒）、５ｆｐｓ、３０ｆｐｓ等に設定するようになっている。

なお、カプセル内視鏡１０によって撮影された画像を、体外装置２０に送信してリアルタイムに表示させる場合には、撮像フレームレートと伝送フレームレートとは同一であるので、以下、両者を区別する必要がない場合には、単にフレームレートという。例えば、制御部１１は、設定情報に従って、無線部５４から伝送する全画像のフレームレート（以下、伝送レートともいう）を一定とした状態で、前方画像の平均的なフレームレート及び後方画像の平均的なフレームレートのうち一方のレートを他方のレートよりも高くすることができる。この場合にも、体外装置２０は、前方画像と後方画像のいずれの画像のフレームレートを高くするかを指定することができるようになっている。

なお、制御部１１は、設定情報に従って、前方及び後方画像のフレームを間欠的に伝送することで、フレームレートを制御するものであってもよい。例えば、制御部１１は、伝送可能な最大の伝送レートで無線部５４の伝送を制御すると共に、フレームレートに応じた時間間隔で画像フレームの伝送を行う。例えば、画像を５ｆｐｓで伝送する場合には、無線部５４，２１相互間において毎秒３０コマの画像フレームの伝送が可能であるものとすると、６／３０秒間隔で画像フレームを伝送すればよい。

なお、制御部１１は、体外装置２０からの制御信号に従って、設定メモリ１７の設定情報を更新することもできるようになっている。

体外装置２０は、体外装置２０の各部を制御する制御部２３を有している。制御部２３は、例えばＣＰＵ等のプロセッサによって構成することができ、図示しないメモリに記憶されたプログラムに従って動作するものであってもよい。制御部２３は、操作部４１に対するユーザ操作に従って各部を制御する。レート設定部２５は、制御部２３に制御されて、前方画像及び後方画像についての撮像フレームレート及び伝送フレームレートを設定するためのレート制御信号を発生して無線部２１に出力することができる。例えば、カプセル内視鏡１０の設定メモリ１７に、前方画像及び後方画像の撮像フレームレート及び伝送フレームレートが異なる複数種類の設定情報が記録されている場合には、レート設定部２５は、制御部２３に制御されて、いずれの設定情報を選択すればよいかを決定するためのレート制御信号を出力する。

制御部２３は、カプセル内視鏡１０による前方画像及び後方画像の一方を注目画像、他方を非注目画像に決定することができ、前方画像及び後方画像のうちいずれの撮像画像を注目画像に決定したかをレート設定部２５に指定することができる。レート設定部２５は、注目画像に指定された画像のフレームレートを他方の画像（非注目画像）のフレームレートよりも高くするレート制御信号を発生することができるようになっている。

無線部２１は、制御部２３に制御されて、各種制御信号を無線部５４に送信することができる。例えば、無線部２１は、レート設定部２５からのレート制御信号を無線部５４に送信する。また、無線部２１は、制御部２３に制御されて、カプセル内視鏡１０からの撮像画像を受信し、受信した撮像画像を画像取得部２２に与える。

画像取得部２２は、制御部２３に制御されて、入力された撮像画像から前方画像と後方画像とを分離抽出して表示制御部２６に与える。表示制御部２６は、入力された前方画像及び後方画像を表示部４５に表示可能なフォーマットに変更した後表示部４５に与える。例えば、表示制御部２６は、前方画像及び後方画像を左右２画面に表示するピクチャーアウトピクチャー（ＰＯＰ）表示させることもでき、また、親画像の中に子画像を表示するピクチャーインピクチャー（ＰＩＰ）表示させることもできる。この場合には、表示制御部２６は、前方画像及び後方画像のうち、高いレートで撮像された画像を他方の画像よりも大きく表示させたり、表示されている画像のいずれが高いレートで撮像されたものであるかを示す表示、例えば画像を囲む枠を太くする等の表示を行うこともできる。

体外装置２０には磁界制御部２４が設けられている。磁界制御部２４は、制御部２３に制御されてカプセル内視鏡１０の周辺に配置された磁界発生部３０の発生磁界を制御する。磁界発生部３０は、磁界制御部２４に制御されて、所定の磁界を発生することができる。磁界制御部２４は、磁界発生部３０の発生磁界を制御することで、マグネット１６に印加する力の方向や強度を変化させて、カプセル内視鏡１０を所望の方向や位置に移動させることができる。例えば、磁界制御部２４は、カプセル内視鏡１０を前方方向又は後方方向に移動させることができる。

なお、制御部２３は、カプセル内視鏡１０の移動方向を示す操作部４１の操作に基づいて、磁界制御部２４を制御することができるようになっている。

次に、このように構成された実施の形態の動作について図３Ａ、図３Ｂ及び図４を参照して説明する。図３Ａ及び図３Ｂはフレームレートを説明するためのタイミングチャートである。また、図４は画面表示を説明するための説明図である。

いま、図１に示すカプセル内視鏡システム１を用いて患者の体腔内の観察及び検査等を行っているものとする。例えば、胃内に液体を溜め、カプセル内視鏡１０をこの液体内に浮遊させる。この状態で、術者は、例えば操作部４１を操作して、胃壁の所定位置の検査が可能な位置にカプセル内視鏡１０を移動させる。操作部４１の操作に基づいて、制御部２３は磁界制御部２４を制御し、磁界発生部３０にカプセル内視鏡１０の移動に必要な磁界を発生させる。磁界発生部３０が発生した磁界はマグネット１６に作用し、マグネット１６はカプセル内視鏡１０と共に移動する。こうして、カプセル内視鏡１０を検査部位の胃壁を観察する位置に配置させる。

この状態で、術者は、例えば操作部４１を操作して、カプセル内視鏡１０に胃壁等を撮像させる。制御部２３は、レート設定部２５を制御して、所定のレート制御信号、例えば、毎秒３０コマで撮像画像を転送するためのレート制御信号を出力させる。

本実施の形態においては、術者は、カプセル内視鏡１０に設けられた２つの撮像部５７ａ，５７ｂによる前方画像及び後方画像のうちいずれの撮像画像が注目画像であるかを指定する。例えば、術者は、カプセル内視鏡１０の前方側が検査部位の胃壁に近接対向している場合には、前方側を撮像する撮像部５７ａによる前方画像を注目画像として指定する。

これにより、レート設定部２５は、前方画像のフレームレートを後方画像のフレームレートよりも高くするためのレート制御信号を発生する。例えば、レート設定部２５は、後方画像について６／３０秒毎に撮像及び送信させる５ｆｐｓを設定すると共に、前方画像について後方画像の撮像及び送信期間以外の期間に撮像及び送信させる２５ｆｐｓを設定するためのレート制御信号を発生する。レート制御信号は、無線部２１，５４を介してカプセル内視鏡１０に伝送されて制御部１１に与えられる。

制御部１１は、受信されたレート制御信号に基づいて設定メモリ１７の設定情報を読み出す。制御部１１は、読み出した設定情報に基づいて各部を制御する。例えば、制御部１１は、後方画像を取得する撮像部５７ｂに対して６／３０秒毎に撮像を行わせ、前方画像を取得する撮像部５７ａに対して、撮像部５７ｂの撮像期間を除く２５／３０秒の期間に撮像を行わせる。

撮像部５７ａ，５７ｂからの撮像画像は出力部１４に供給される。出力部１４は、撮像部５７ａ，５７ｂからの前方画像及び後方画像を時分割で無線部５４に出力する。無線部５４は、例えば３０ｆｐｓでの伝送が可能であり、制御部１１に制御されて、後方画像を６／３０秒毎に無線伝送すると共に、前方画像を後方画像の伝送期間を除く２５／３０秒の期間に無線伝送する。このようにこの場合には、前方画像は２５ｆｐｓで、後方画像は５ｆｐｓで時分割に伝送される。

図３Ａ及び図３Ｂは無線部５４から送信される信号の出力内容を示すものであり、各枠によって１フレームの画像の伝送期間を示しており、枠内の数字は伝送されるフレームの番号を示している。図３Ａは上段に前方画像の伝送を示し、下段に後方画像の伝送を示している。即ち、図３Ａの例は、無線部５４において３０ｆｐｓでの伝送が可能な場合に、後方画像が６／３０秒毎に無線伝送されると共に、前方画像が後方画像の伝送期間を除く２５／３０秒の期間に無線伝送されることを示している。

無線部５４から送信された画像は、体外装置２０の無線部２１において受信されて画像取得部２２に供給される。画像取得部２２は、時分割に伝送される各フレームの画像から前方画像と後方画像とを分離抽出して表示制御部２６に与える。表示制御部２６は、抽出された前方画像及び後方画像を、例えば、ＰＯＰ表示やＰＩＰ表示可能に形態に変換して表示部４５に出力する。こうして、表示部４５の表示画面上において、前方画像及び後方画像の確認が可能となる。

図４はこの場合の画面表示を示している。表示部４５の表示画面７１上には、前方画像７２ａ及び後方画像７２ｂが表示されている。前方画像７２ａは後方画像７２ｂよりも高いフレームレートで撮像されたことを示す太い枠７３によって囲まれている。また、注目画像である前方画像７２ａは後方画像７２ｂよりも広い領域に大きく表示されている。

なお、表示制御部２６は、画像が伝送されていないフレーム期間については、前の画像を出力するようにしてもよい。従って、図３Ａの例では、表示部４５の表示画面上において、前方画像は２５ｆｐｓで表示されるのに対し、後方画像は５ｆｐｓで表示される。即ち、術者にとって参考程度の画像である後方画像については、表示の更新の頻度が少ない分、低いフレームレートでの撮像及び伝送が行われる。これに対し、術者が注目画像として指定した前方画像は、後方画像の伝送に要する時間を短くした分だけ伝送に用いる時間を長くとることができフレームレートを高くすることができる。これにより、比較的頻繁に表示が更新され、検査部位の状態の変化が観察されやすくなる。即ち、伝送レートを高くして消費電力が増大してしまうことを防止しながら、検査部位の状態の変化を観察しやすくすることができる。

ここで、術者が他の検査部位の観察のために、患者の向きを変えると共に、操作部４１を操作してカプセル内視鏡１０を移動させるものとする。例えば、この移動によって、カプセル内視鏡１０が後方側に進行したり、後方側が検査部位に近接対向したりするものとする。この場合には、術者は後方画像を注目画像として指定する。この指定によって、レート設定部２５は、後方画像のフレームレートを前方画像のフレームレートよりも高くするためのレート制御信号を出力する。このレート制御信号は、無線部２１，５４を介して制御部１１に与えられ、制御部１１は設定メモリ１７から受信されたレート制御信号に対応した設定情報を読み出す。

制御部１１は読み出した設定情報に基づいて、後方画像のフレームレートを前方画像のフレームレートよりも高くする制御を行う。例えば、制御部１１は、前方画像を取得する撮像部５７ａに対して６／３０秒毎に撮像を行わせ、後方画像を取得する撮像部５７ｂに対して、撮像部５７ａの撮像期間を除く２５／３０秒の期間に撮像を行わせる。また、無線部５４は、制御部１１に制御されて、前方画像を６／３０秒毎に無線伝送すると共に、後方画像を前方画像の伝送期間を除く２５／３０秒の期間に無線伝送する。従ってこの場合には、前方画像は５ｆｐｓで、後方画像は２５ｆｐｓで時分割に伝送される。

図３Ｂはこの場合の例を示しており、無線部５４において３０ｆｐｓでの伝送が可能な場合に、前方画像が６／３０秒毎に無線伝送されると共に、後方画像が前方画像の伝送期間を除く２５／３０秒の期間に無線伝送されることを示している。

この場合には、体外装置２０の表示制御部２６は、５ｆｐｓの前方画像と２５ｆｐｓの後方画像とによってＰＯＰ表示やＰＩＰ表示用の画像を生成して表示部４５に出力する。こうして、表示部４５の表示画面上において、更新の頻度が比較的少ない前方画像と頻繁に更新が行われる後方画像とが表示される。

即ち、術者にとって参考程度の画像である前方画像についてフレームレートを低下させた分だけ、注目画像である後方画像のフレームレートを高くすることができ、伝送レートを高くすることなく、即ち、消費電力を増大させることなく、カプセル内視鏡１０の進行方向の状態や検査部位の状態の変化を観察しやすくすることができる。

このように本実施の形態においては、複数の撮像部を有するカプセル内視鏡において、各撮像部によって得られる画像のフレームレートを相互に異なる値に設定することにより、全体の伝送レートを高くすることなく、即ち、消費電力を増大させることなく、注目する画像を頻繁に更新して観察しやすい画像を得ることができ、効率的な伝送を可能にすることができる。

なお、上記実施の形態においては、フレーム数等は例示であり、どのようなフレーム数でもよい。また、伝送レートを変更する場合でも、注目する画像のフレームレートを他の画像のフレームレートよりも高くすることで、効率的な伝送を行うことができる。

また、上記実施の形態においては、設定メモリに複数の設定情報が記憶されており、レート制御信号は読み出す設定情報を決定するためのものであるものとして説明したが、レート設定部において、前方画像のフレームレートと後方画像のフレームレートを求めて、求めたフレームレートの情報をそのままカプセル内視鏡の制御部に送信するようにしてもよい。また、レート設定部は、前方画像及び後方画像の撮像タイミングを直接指定するタイミング信号をレート制御信号に代えて出力するものであってもよい。また、前方画像と後方画像にそれぞれ固有の識別信号を付加して送信することにより、体外装置２０の画像取得部２２において、送信されて来た画像がいずれの画像であるかの識別を行うことができる。

（第２の実施の形態）
図５は本発明の第２の実施の形態を説明するための説明図である。本実施の形態におけるハードウェア構成は第１の実施の形態と同様である。第１の実施の形態においては、術者が注目画像を直接指定するものとして説明した。しかし、一般的に、注目画像はカプセル内視鏡１０の移動方向を撮像する撮像部からの画像であることが多い。例えば、カプセル内視鏡１０を移動させるためにも撮像画像を観察する必要があり、この場合には注目画像は移動方向を撮像する撮像部からの画像であるものと考えられる。そこで、本実施の形態は、カプセル内視鏡１０の移動方向を検出することで、注目画像を自動的に設定可能にした例を示している。

図５に示すカプセル内視鏡システムは、体外装置をパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣという）８１によって構成したものであるが、ＰＣ８１は図１の体外装置２０の無線部２１を除く各部の機能をソフトウェア処理によって実現することができるようになっている。なお、図５では磁界発生部３０については図示を省略している。また、図１の操作部４１は、図５ではＰＣ８１に設けられたキーボード４１ａ及びＰＣ８１に接続されるジョイスティック４１ｂによって構成される。また、図１の表示部４５は、図５ではＰＣ８１に設けられた表示パネル４５ａによって構成される。また、図１の無線部２１は、図５ではＰＣ８１に接続される無線装置２１ａによって構成される。

本実施の形態においては、ＰＣ８１内の図示しないＣＰＵによって実現される体外装置２０の制御部２３は、ジョイスティック４１ｂからの操作信号が入力され、この操作信号に基づいて体外装置２０の各部の機能を制御することができるようになっている。例えば、制御部２３は、ジョイスティック４１ｂからの操作信号によって、ＰＣ８１内のＣＰＵによって実現される磁界制御部２４を制御して、ジョイスティック４１ｂのレバーの操作方向に応じて磁界発生部３０の発生磁界を制御し、カプセル内視鏡１０の移動方向を決定することができるようになっている。

制御部２３は、カプセル内視鏡１０の移動方向を決定するジョイスティック４１ｂの操作信号に基づいて、注目画像を決定することができるようになっている。例えば、制御部２３は、ジョイスティック４１ｂからの操作信号がカプセル内視鏡１０を前方側に移動させるものである場合にはカプセル内視鏡１０の前方側の撮像部５７ａによる撮像画像を注目画像に設定し、後方側に移動させるものである場合には、後方側の撮像部５７ｂによる撮像画像を注目画像に設定する。

他の構成は第１の実施の形態と同様である。

このように構成された実施の形態においては、術者は、ジョイスティック４１ｂの操作によって、カプセル内視鏡１０を移動させる。例えば、術者がジョイスティック４１ｂを操作して、カプセル内視鏡１０を図５の矢印８５の方向、即ち、カプセル内視鏡１０を前方側に移動させるものとする。制御部２３は、ジョイスティック４１ｂからの操作信号によって、磁界制御部２４を制御して、磁界発生部３０からカプセル内視鏡１０を矢印８５方向に移動させるための磁界を発生させる。

本実施の形態においては、制御部２３は、操作部４１の操作に対応させて、注目画像をカプセル内視鏡１０の前方側の撮像部５７ａによる撮像画像に決定する。これにより、レート設定部２５は、前方画像のフレームレートを後方画像のフレームレートよりも高くするレート制御信号を発生する。こうして、この場合には、カプセル内視鏡１０から送信される画像のうち、前方画像の方が後方画像よりもフレームレートが高くなる。ＰＣ８１内のＣＰＵによって実現される体外装置２０の表示制御部２６は、前方画像８２ａと後方画像８２ｂとを表示パネル４５ａに表示させると共に、前方画像のフレームレートが後方画像のフレームレートよりも高いことを示す太枠で前方画像８２ａを囲って表示する。

他の作用は第１の実施の形態と同様である。

このように本実施の形態においては、第１の実施の形態と同様の効果が得られると共に、カプセル内視鏡１０を移動させる操作に応じて自動的に注目画像を設定して、注目画像について高いフレームレートでの撮像及び伝送を可能にする。これにより、術者は煩雑な操作をすることなく、観察したい画像についてのフレームレートを高くすることができる。例えば、カプセル内視鏡を移動させたい場合には、移動先の画像を見ながら移動のための操作をした方が良い。この場合、移動先の画像が高いフレームレートで表示されることから、比較的高速に移動させた場合でも、移動させる位置までの画像の確認が容易であり、移動を確実に行うことができる。

なお、上記実施の形態においては、ジョイスティックの操作信号に応じてカプセル内視鏡の移動方向を検出して注目画像を決定する例について説明したが、磁界発生制御部の出力や磁界発生部の発生磁界を検出してカプセル内視鏡の移動方向を検出するようにしてもよく、更に他の方法によってカプセル内視鏡の移動を検出するようにしてもよい。例えば、画像処理によって移動を検出することも可能である。例えば、撮像画像中の特定の被写体を検出し、当該特定の被写体の画像中のサイズが大きくなるか小さくなるかによって、移動方向を判定するようにしてもよい。なお、この移動方向の判定は、カプセル内視鏡の制御部において行って、移動方向の情報を無線部から体外装置に送信するようにしてもよく、また、体外装置の制御部において画像取得部が取得した画像からカプセル内視鏡の移動方向を検出するようにしてもよい。

（第３の実施の形態）
図６は本発明の第３の実施の形態を示すブロック図である。また、図７は第３の実施の形態を説明するための説明図である。図６及び図７において図１又は図５と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。

第２の実施の形態においては、カプセル内視鏡１０の移動を検出し、移動方向に基づいて注目画像を決定する例について説明した。本実施の形態は、カプセル内視鏡１０の移動方向に拘わらず、表示された前方及び撮像画像のうちいずれの画像を術者が注目しているかを検出して、自動的に注目画像を設定可能にした例を示している。

図６においては、体外装置２０の制御部２３が視線検出部９１の検出結果を取り込むようにした点が第２の実施の形態と異なる。本実施の形態においては、術者の視線を検出して術者が注目している画像を検出するようになっており、視線検出部９１は、公知の手法によって術者の視線を検出して検出結果を制御部２３に出力する。

図７に示すカプセル内視鏡システムは、図５のカプセル内視鏡システムに、図６の視線検出部９１に対応するカメラ９１ａを取り付けたものである。カメラ９１ａ及びＰＣ８１内のＣＰＵによって図６の視線検出部９１が構成される。カメラ９１ａは表示パネル４５ａ近傍に配置されており、表示パネル４５ａを見る術者の顔の目の部分を撮影することができるようになっている。カメラ９１ａの撮像画像はＰＣ８１内のＣＰＵに与えられて画像解析され、撮像画像中の術者の視線が検出される。

体外装置２０の制御部２３は、視線検出部９１の検出結果に基づいて注目画像を決定することができるようになっている。例えば、制御部２３は、術者の視線が図７の表示パネル４５ａ上に表示された前方画像８２ａ側に向いた検出結果が与えられた場合には前方画像を注目画像に設定し、術者の視線が後方画像８２ｂ側に向いた検出結果が与えられた場合には前方画像を注目画像に設定する。

他の構成及び作用は第２の実施の形態と同様である。

このように本実施の形態においては、第１の実施の形態と同様の効果が得られると共に、術者が注目している画像を視線検出によって検出することで自動的に注目画像を設定して、注目画像について高いフレームレートでの撮像及び伝送を可能にする。これにより、術者は煩雑な操作をすることなく、観察したい画像を見るだけでその画像のフレームレートを高くすることができる。

なお、上記各実施の形態においては、ジョイスティックの操作や術者の視線検出によって注目画像を決定する例を説明したが、他の手法を用いて注目画像を決定するようにしてもよい。例えば、表示画面にタッチパネルが配設されている場合には、表示画像中の注目画像として設定したい画像部分をタッチ操作することによって注目画像を決定してもよく、或いは音声認識を採用して声により注目画像を指定するようにしてもよい。

また、本発明は、上記実施形態にそのまま限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素の幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本出願は、２０１４年１２月１２日に日本国に出願された特願２０１４−２５２１０５号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲に引用されるものとする。

Claims

カプセル内視鏡と前記カプセル内視鏡との間で通信を行う体外装置とによって構成されるカプセル内視鏡システムであって、
前記カプセル内視鏡は、第１の画像を取得する第１の撮像部及び第２の画像を取得する第２の撮像部と、
前記第１及び第２の画像を送信する送信部と、
前記体外装置からの制御信号を受信する受信部と、
前記受信部が受信した制御信号に基づいて、前記第１及び第２の撮像部の撮像動作、または前記送信部の送信動作の少なくとも一方を制御する第１の制御部と、
を具備し、
前記体外装置は、
前記カプセル内視鏡から受信した前記第１及び第２の画像のうち、前記カプセル内視鏡が移動する方向を撮像した画像を注目画像、他方を非注目画像として決定すると共に、単位時間当たりの前記注目画像の取得回数が、前記非注目画像の取得回数よりも多くなるように前記第１及び第２の撮像部を制御するための前記制御信号、または単位時間当たりの前記注目画像の送信回数が、前記非注目画像の送信回数よりも多くなるように前記送信部を制御するための制御信号の少なくとも一方を発生して前記カプセル内視鏡に送信させる第２の制御部と、
を具備することを特徴とするカプセル内視鏡システム。
前記第２の制御部は、前記送信部の伝送レートを変化させることなく前記注目画像を前記第１及び第２の画像の一方から他方に切換えるための制御信号を発生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システム。
前記第２の制御部は、前記第１の画像の送信と前記第２の画像の送信とを単位時間当たりの前記注目画像の取得回数及び前記非注目画像の取得回数に応じて切換えて時分割に送信させるための前記制御信号を発生することを特徴とする請求項２に記載のカプセル内視鏡システム。
前記体外装置は、前記第１及び第２の画像を受信されたと同時に表示部に表示させ、単位時間当たりの前記注目画像の取得回数及び前記非注目画像の取得回数に応じて、前記表示部に表示する前記第１及び第２の画像を更新する表示制御部をさらに具備することを特徴とする請求項３に記載のカプセル内視鏡システム。
前記体外装置は、磁界発生部において発生する磁界を制御するための磁界制御部と、
前記磁界制御部を制御して前記カプセル内視鏡を移動させる操作部と、
を有し、
前記カプセル内視鏡は、前記磁界発生部が発生する磁界による力を受けるマグネットを有し、
前記第２の制御部は、前記操作部の操作信号に基づいて前記カプセル内視鏡が移動する方向を検出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システム。
前記体外装置は、磁界発生部において発生する磁界を制御するための磁界制御部を有し、
前記カプセル内視鏡は、前記磁界発生部が発生する磁界による力を受けるマグネットを有し、
前記第２の制御部は、前記磁界制御部の出力に基づいて前記カプセル内視鏡が移動する方向を検出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システム。
前記体外装置は、磁界発生部において発生する磁界を制御するための磁界制御部を有し、
前記カプセル内視鏡は、前記磁界発生部が発生する磁界による力を受けるマグネットを有し、
前記第２の制御部は、前記磁界発生部が発生した磁界に基づいて前記カプセル内視鏡が移動する方向を検出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システム。
前記第２の制御部は、前記第１及び第２の画像に対して実行した画像処理によって前記カプセル内視鏡が移動する方向を検出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システム。
前記第２の制御部は、前記第１及び第２の画像に写った特定の被写体の大きさに基づいて前記カプセル内視鏡が移動する方向を検出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システム。
前記表示制御部は、前記第１及び第２の画像のうち単位時間当たりの取得回数が高い方の画像又は低い方の画像であることを示す表示を行うことを特徴とする請求項４に記載のカプセル内視鏡システム。
前記表示制御部は、前記第１及び第２の画像のうち単位時間当たりの取得回数が高い方の画像を低い方の画像よりも大きく表示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システム。
カプセル内視鏡と前記カプセル内視鏡との間で通信を行う体外装置とによって構成されるカプセル内視鏡システムの撮像方法であって、
前記体外装置は、
前記カプセル内視鏡の第１及び第２の撮像部が撮像した第１及び第２の画像のうち、前記カプセル内視鏡が移動する方向を撮像した画像を注目画像とし、他方を非注目画像とする決定ステップと、
単位時間当たりの前記注目画像の取得回数を前記非注目画像の取得回数よりも多くするための制御信号、または単位時間当たりの前記注目画像の送信回数を前記非注目画像の送信回数よりも多くするための制御信号の少なくとも一方を発生するステップと、
前記制御信号を前記カプセル内視鏡に送信するステップと
を具備し、
前記カプセル内視鏡は、
前記制御信号を前記体外装置から受信し、前記制御信号に基づいて前記第１及び第２の撮像部の撮像動作を制御する撮像制御ステップと、
を具備することを特徴とするカプセル内視鏡システムの撮像方法。
前記カプセル内視鏡は、前記体外装置への前記第１の画像の送信と前記第２の画像の送信とを単位時間当たりの前記注目画像の取得回数及び前記非注目画像の取得回数に応じて切換えて時分割に送信させる送信制御ステップをさらに具備することを特徴とする請求項１２に記載のカプセル内視鏡システムの撮像方法。