WO2010143692A1 - カプセル型内視鏡装置 - Google Patents

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WO2010143692A1
WO2010143692A1 PCT/JP2010/059856 JP2010059856W WO2010143692A1 WO 2010143692 A1 WO2010143692 A1 WO 2010143692A1 JP 2010059856 W JP2010059856 W JP 2010059856W WO 2010143692 A1 WO2010143692 A1 WO 2010143692A1
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unit
imaging
image
capsule endoscope
distance
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内山　昭夫
哲夫 薬袋
慎介 田中
武志 菅
達也 折原
和昭 田村
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オリンパスメディカルシステムズ株式会社
オリンパス株式会社
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    • A61B1/0661—Endoscope light sources
    • A61B1/0684—Endoscope light sources using light emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to a capsule endoscope apparatus that is inserted into a living body and acquires an image of a living tissue.
  • swallowable capsule endoscopes have been developed in the field of endoscopes.
  • This capsule endoscope has an imaging function and a wireless function, and after being swallowed from the patient's mouth for observation inside the body cavity, until it is spontaneously discharged from the human body, for example, the esophagus, stomach, small intestine It moves in accordance with the peristaltic movement of the internal organs, and so on, and has a function of sequentially imaging.
  • Patent Document 1 describes an in-vivo imaging device that activates a light source during an imaging period, records the amount of light reflected by the imaging device, and controls the gain level of the image of the imaging device. Yes.
  • Patent Document 2 when the distance sensor detects the distance to the subject and the distance is equal to or less than a predetermined value, it is determined that the capsule endoscope has been swallowed into the subject, and the sub switch is turned on. In other words, the image collection is performed while suppressing wasteful power consumption.
  • Patent Document 3 describes an in-vivo condition tester such as an in-vivo pH tester, and the operation mode is changed according to the in-vivo condition acquired by the in-vivo condition tester. Yes.
  • the biological tissue may take different shapes and states of subjects depending on the part in the body cavity, and when acquiring an image of the subject, it is not imaged with various imaging conditions corresponding to the shapes and states of these different subjects. Then, there is a problem that a desired image cannot be acquired and a useless image may be acquired.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a capsule endoscope apparatus that can obtain a desired image according to the shape and state of a different subject.
  • a capsule endoscope apparatus includes an illumination unit that illuminates a biological tissue, an imaging unit that images the biological tissue, and an image that is captured by the imaging unit.
  • a transmission unit that transmits imaging information including the captured image, a storage unit that stores a threshold value for information regarding a distance between the biological tissues, a detection unit that detects information regarding a distance between the biological tissues, An output unit that compares information about the distance detected by the detection unit with the threshold, selects an imaging condition based on the comparison result, and outputs the selected imaging condition to an operation unit related to imaging; It is characterized by that.
  • the detection unit includes at least one of an amount of change in brightness of the image, an amount of change in spatial frequency of the image, and an amount of change in exposure time. One is detected as information on the distance.
  • the capsule endoscope apparatus includes, in the above invention, a plurality of imaging units having an imaging function for each imaging condition, and the output unit includes information on a distance detected by the detection unit; Comparing the threshold value, selecting an imaging condition based on the comparison result, and outputting the selected imaging condition to an imaging unit corresponding to the selected imaging condition for operation. To do.
  • the capsule endoscope apparatus includes, in the above invention, a plurality of illumination units having an illumination function for each imaging condition, and the output unit includes information on a distance detected by the detection unit; Comparing the threshold value, selecting an imaging condition based on the comparison result, and outputting the selected imaging condition to an illuminating unit corresponding to the selected imaging condition for operation. To do.
  • each illumination unit includes at least a white illumination unit that emits white light and a special light illumination unit that emits a specific visible light component
  • the output unit compares information about the distance detected by the detection unit with the threshold value, selects an imaging condition based on the comparison result, and selects a white illumination unit and / or a special unit corresponding to the selected imaging condition.
  • the selected imaging condition is output to the light illumination unit and operated.
  • the capsule endoscope apparatus further includes an adjustment unit that adjusts the position of the center of gravity of the capsule endoscope apparatus main body, and the output unit detects the distance detected by the detection unit. And the threshold value are compared, an imaging condition is selected based on the comparison result, and the selected imaging condition is output to the adjustment unit to perform an adjustment operation.
  • the capsule endoscope apparatus includes a magnetic body that is guided by a magnetic guidance device provided outside, and the detection unit receives a magnetic field received by the magnetic body from the distance.
  • the output unit compares the distance information detected by the detection unit with the threshold value, selects an imaging condition based on the comparison result, and selects the selected imaging condition for imaging. It outputs to an operation
  • the output unit compares the information regarding the distance detected by the detection unit with the threshold value stored in the storage unit, selects an imaging condition based on the comparison result, and selects the selected imaging Since the conditions are output to the operation unit related to imaging to optimize the imaging operation, a desired image corresponding to the shape and state of a different subject can be obtained.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a capsule endoscope system to which a capsule endoscope apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the capsule endoscope shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an arrangement state of the light emitting elements.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA showing the configuration in the vicinity of the optical dome shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing a radiance spectrum of the light emitting element and a spectral sensitivity spectrum of the imaging element.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of the receiving device.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of the image display apparatus.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a capsule endoscope system to which a capsule endoscope apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the capsule end
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating the imaging mode switching processing procedure by the control unit.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of switching the imaging mode based on the light emission time.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the imaging mode distance dependency of image brightness.
  • FIG. 11 is a brightness histogram according to a change in distance in the special light observation mode.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of detecting the brightness of an image.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating the spatial frequency dependence of the signal intensity when the distance is used as a parameter.
  • FIG. 14 is a diagram showing a configuration in which a pressure sensor is added to the capsule endoscope shown in FIG.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of a capsule endoscope to which a pressure sensor is added.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an example of an image including a portion where the optical dome contacts the body tissue.
  • FIG. 17 is a schematic diagram showing an example in which the capsule endoscope is moved by the magnetic field generated by the extracorporeal magnetic field generator.
  • FIG. 18 is an exploded perspective view of a light emitting device in which a pair of a normal light emitting device and a special light emitting device is formed.
  • FIG. 19 is a circuit diagram showing an example of a light emitting element driving circuit for the light emitting element of FIG.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a change in received light intensity depending on the spectral sensitivity spectrum of the image sensor.
  • FIG. 21 is a diagram showing an example of an emission spectrum in which the excitation light wavelengths of the light emitting elements are the same and the light emission wavelengths of the phosphors are changed so that the received light intensity is almost the same.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating another example of an emission spectrum in which the peak wavelength is increased as the excitation light wavelength of the light emitting element is shifted to the shorter wavelength side, the emission wavelength of the phosphor is the same, and the received light intensity is substantially the same. is there.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a configuration of a capsule endoscope that enables reception from the outside through biometric communication.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating a configuration of a receiving device that enables transmission to a capsule endoscope in a subject through biological communication.
  • FIG. 25 is a diagram illustrating a configuration of a capsule endoscope having two imaging systems.
  • FIG. 26 is a diagram illustrating a state in which magnetic guidance and inversion processing are performed using the capsule endoscope illustrated in FIG.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating a configuration of a capsule endoscope having two imaging systems and a function capable of moving the center of gravity.
  • FIG. 28 is a diagram illustrating a variation of the color filter pixel arrangement and spectral sensitivity characteristics.
  • FIG. 29 is a diagram illustrating a modification of the pixel arrangement of the color filter and the spectral sensitivity characteristics.
  • FIG. 30 is a diagram illustrating a modification of the color filter pixel arrangement and spectral sensitivity characteristics.
  • FIG. 31 is a diagram illustrating a configuration of a modification of the light emitting element.
  • FIG. 32 is a diagram illustrating a configuration of an example of a color filter corresponding to a modification of the light emitting element illustrated in FIG.
  • FIG. 33 is a diagram showing a configuration of another example of a color filter corresponding to a modification of the light emitting element shown in FIG.
  • FIG. 34 is a diagram illustrating an example of spectral sensitivity characteristics corresponding to the special light-emitting element.
  • FIG. 35 is a flowchart illustrating an image processing procedure by the image display device.
  • FIG. 36 is a diagram illustrating an example of a display screen of the image display device.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a capsule endoscope system according to the present embodiment.
  • this capsule endoscope system includes a capsule endoscope 2 as a capsule endoscope apparatus that captures an in-vivo image of a subject 1, and a capsule type introduced into the subject.
  • a receiving device 3 that receives an in-vivo image of the subject 1 from the endoscope 2, an image display device 4 that displays the in-vivo image of the subject 1 received by the receiving device 3, and the receiving device 3 and the image display device 4.
  • a portable recording medium 5 for transferring data between them.
  • the capsule endoscope 2 After being swallowed from the mouth of the subject 1, the capsule endoscope 2 sequentially captures in-vivo images of the subject 1 while moving inside the organ of the subject 1 by peristaltic movement of the organ. The capsule endoscope 2 sequentially wirelessly transmits imaging information including the captured in-vivo image to the external receiving device 3 every time an in-vivo image of the subject 1 is captured. In this case, the capsule endoscope 2 sequentially wirelessly transmits each in-vivo image of the subject 1 at a time interval corresponding to its own unique function.
  • the receiving device 3 receives the in-vivo image group of the subject 1 captured by the capsule endoscope 2 and accumulates the received in-vivo image group.
  • the receiving device 3 has a plurality of receiving antennas 3a to 3h, and is attached (carried) to the subject 1 into which the capsule endoscope 2 is introduced into the organ.
  • the receiving device 3 sequentially receives imaging information wirelessly transmitted by the capsule endoscope 2 inside the subject 1 via the plurality of receiving antennas 3a to 3h, and acquires an in-vivo image group of the subject 1.
  • the receiving device 3 has a portable recording medium 5 that is detachably inserted, and records the in-vivo image group of the subject 1 acquired from the capsule endoscope 2 on the portable recording medium 5.
  • the receiving antennas 3a to 3h are distributed on the body surface of the subject 1 along the movement path of the capsule endoscope 2 introduced into the organ of the subject 1 (ie, the digestive tract of the subject 1), for example. , Connected to the receiving device 3 described above.
  • the receiving antennas 3a to 3h capture imaging information sequentially wirelessly transmitted by the capsule endoscope 2 inside the subject 1, and sequentially transmit the supplemented imaging information to the receiving device 3.
  • the receiving antennas 3a to 3h may be distributed in a jacket or the like worn by the subject 1.
  • one or more receiving antennas that capture imaging information may be arranged with respect to the subject 1, and the number of arrangement is not particularly limited to eight.
  • the image display device 4 has a configuration such as a workstation that acquires various data such as an in-vivo image group of the subject 1 through the portable recording medium 5 and displays the acquired various data on a display. . Specifically, the image display device 4 removably inserts a portable recording medium 5 on which an in-vivo image group or the like of the subject 1 is recorded, and the subject 1 is attached from the inserted portable recording medium 5. Capture in-vivo images. In this case, the image display device 4 acquires the in-vivo image group in a state identified by the function unique to the capsule endoscope 2 by the receiving device 3 described above.
  • the image display apparatus 4 holds and manages the acquired in-vivo image group for each function unique to the capsule endoscope 2 and displays each in-vivo image in a manner distinguished according to the function unique to the capsule endoscope 2.
  • the image display device 4 distinguishes and displays each in-vivo image of the subject 1, so that a user such as a doctor or a nurse can observe (inspect) each in-vivo image of the subject 1 easily and efficiently.
  • the user diagnoses the subject 1 by observing each in-vivo image of the subject 1 displayed by the image display device 4.
  • the portable recording medium 5 is a portable recording medium for transferring data between the receiving device 3 and the image display device 4 described above.
  • the portable recording medium 5 is detachable with respect to the receiving device 3 and the image display device 4, and has a structure capable of outputting and recording data when being inserted into both.
  • the in-vivo image group of the subject 1 received by the receiving device 3 from the capsule endoscope 2 is recorded on the image display device 4.
  • the recording data such as the in-vivo image group of the subject 1 is sent to the image display device 4.
  • the various data recorded by the portable recording medium 5 includes, for example, the in-vivo image group of the subject 1, time information (imaging time, reception time, etc.) of each in-vivo image in the in-vivo image group, the patient of the subject 1 Information, examination information of the subject 1, imaging mode information, and the like.
  • the patient information of the subject 1 is specific information for identifying the subject 1, and is, for example, the patient name, patient ID, date of birth, sex, age, and the like of the subject 1.
  • the examination information of the subject 1 specifies the capsule endoscope examination performed on the subject 1 (the examination for introducing the capsule endoscope 2 inside the organ to observe the inside of the organ). Specific information, for example, inspection ID, inspection date, and the like.
  • the imaging mode information is information indicating an imaging mode at the time of imaging such as a normal light observation mode or a special light observation mode described later.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the capsule endoscope 2.
  • the capsule endoscope 2 is covered with a casing.
  • the case is a capsule-type case formed in a size that can be easily introduced into the subject 1, and is formed by the case main body 10a and the optical dome 10b (see FIG. 4).
  • the case body 10a is a case member having a cylindrical structure with one end opened and the other end closed in a dome shape.
  • the optical dome 10b is a transparent optical member formed in a dome shape, and is attached to the case main body 10a so as to close an opening end which is one end of the case main body 10a.
  • the casing formed by the case main body 10a and the optical dome 10b accommodates each component of the capsule endoscope 2 in a liquid-tight manner.
  • the capsule endoscope 2 includes a light emitting element 29 realized by an LED or the like and a light emitting element driving unit 10 that drives and controls the light emitting element 29, and these function as an illumination unit.
  • an image sensor 20 that is a solid-state image sensor realized by a CCD, a CMOS, or the like
  • an image sensor drive unit 25 that drives and controls the image sensor 20
  • an image signal process that processes a pixel signal output from the image sensor 20 as an image signal.
  • the transmission unit 23 outputs imaging information including the image information output from the image signal processing circuit 21 from the transmission antenna 24 as a radio signal.
  • the distance detection unit 22 detects information related to the distance between the subject and the capsule endoscope 2 based on, for example, image information output from the image signal processing circuit 21 or information from the control unit 26. To do.
  • the control unit 26 performs overall control of the capsule endoscope 2. In particular, the information related to the distance detected by the distance detection unit 22 and the threshold value 12 related to the switching of the imaging mode stored in the storage unit 11. Are compared, the next imaging mode is determined, the imaging element driving unit 25 and / or the light emitting element driving unit 10 are controlled, and control is performed to execute imaging processing in the determined imaging mode. There are two imaging modes, a normal light observation mode and a special light observation mode.
  • the capsule endoscope 2 includes a battery 28 realized by a battery and the like, and a power supply circuit 27 that supplies power to each component using the battery.
  • FIG. 3 is a view of the arrangement state of the light emitting elements 29 in the capsule endoscope as seen from the optical dome side
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view (AA line) in the vicinity where the illumination unit and the imaging unit are arranged.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the wavelength dependence of the radiance of the light emitting element 29 and the wavelength dependence of the spectral sensitivity of the imaging element 20.
  • two types of light emitting elements are alternately arranged in an annular shape around the imaging element 20 and the lens 20a.
  • the two types of light emitting elements 20 include four normal light emitting elements LA and four special light emitting elements LB, and are disposed on the light source substrate 29a.
  • the normal light emitting element LA is a white light source as shown by a curved line FA in FIG. 5A, in which a yellow phosphor is provided on a blue (around 450 to 480 nm, preferably around 460 nm) LED.
  • the special light-emitting element LB is provided with a yellow phosphor on a blue LED having a shorter wavelength than the blue LED of the normal light-emitting element LA (near 415 to 430 nm, preferably near 415 nm), as shown in FIG. It is a white light source as shown by a curve FB.
  • the yellow phosphor emits fluorescence having a peak in the vicinity of 530 to 560 nm by wavelength light emitted from each blue LED.
  • the normal light emitting element LA is realized as a normal white light source
  • the special light emitting element LB is a white light source, but the wavelength dependence peak wavelength of radiance is in the vicinity of 415 nm.
  • blue light in the vicinity of 415 nm is easily absorbed by hemoglobin, is not reflected at the bleeding site, is reflected at the non-bleeding site, and is further absorbed by the shallow blood vessels at a shallow portion below the living body surface. Have.
  • it is possible to perform a special observation that a blood absorption image in which a bleeding site is clearly displayed can be obtained by performing image processing on an image obtained by irradiation of the special light emitting element LB.
  • both the normal light emitting element LA and the special light emitting element LB are illuminated, and in the special light observation mode, only the special light emitting element LB is illuminated.
  • the special light emitting element LB has a light distribution characteristic with a directivity angle of 60 ° or more, and is wider than the light distribution characteristic of the normal light emitting element LA. This is because the subject close to the capsule endoscope 2 is widely observed in the special light observation mode, and the subject separated from the capsule endoscope 2 is observed in the normal light observation mode.
  • the lens 20a located at the center of the long axis of the capsule endoscope 2 is disposed in the lens barrel 20b and above the image sensor 20, and collects the light emitted from the light emitting element 29 and reflected from the subject. Then, an image is formed on the image sensor 20.
  • the lens barrel 20b and the imaging device 20 are arranged and fixed on the imaging substrate 20c.
  • the image sensor 20 has RGB color filters arranged in a Bayer array or the like, and has a spectral sensitivity wavelength dependency of each RGB as shown in FIG.
  • the receiving unit 30 demodulates the RF signals received by the plurality of receiving antennas 3a to 3h, and the received signal processing unit 31 also stores the demodulated signals. Then, image information and the like are generated and stored in the portable recording medium 5 via the storage control unit 32.
  • the control unit 33 controls the entire receiving device 3, but selects the receiving antennas 3 a to 3 h having the highest received electric field strength based on the received electric field strength of the RF signal received by the receiving unit 30, and An instruction for selection switching is output.
  • the input / output unit 34 inputs or outputs various types of instruction information, and is realized by, for example, a touch panel.
  • the receiving device 3 includes a battery 35 realized by a battery or the like, and a power circuit 36 that supplies power to each component using the battery.
  • FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the image display device 4.
  • the control unit 41 of the image display device 4 acquires the imaging information input from the portable recording medium 5 and stores it in the storage unit 45 under the instruction of the input unit 40. Thereafter, under the instruction of the input unit 40, a desired image stored in the storage unit 45 is taken out, subjected to desired image processing by the image processing circuit 42, and then displayed on the monitor 44 via the display device control circuit 43. Output.
  • the control unit 26 controls the imaging element driving unit 25 and the light emitting element driving unit 10, and performs imaging processing at a predetermined timing, for example, every 0.5 seconds (step S101).
  • the distance detection unit 22 acquires information related to the distance based on the obtained imaging information or information from the control unit 26 (step S102).
  • Step S104 When the value of the information related to the distance is larger than the threshold 12 (Yes in Step S103), the subject and the capsule endoscope 2 are separated from each other, so the normal light observation mode is set ( Step S104) and the process proceeds to Step S106.
  • the value of the information related to the distance is not larger than the threshold 12 (No at Step S103)
  • the subject and the capsule endoscope 2 are close to each other, so that the special light observation mode is set.
  • step S105 the process proceeds to step S106.
  • step S106 it is determined whether or not the imaging process is to be terminated.
  • step S106 If the imaging process is not to be terminated (No in step S106), the process proceeds to step S101, and the above-described imaging is performed according to the imaging mode set in step S104 or step S105.
  • the present process is terminated.
  • both the normal light emitting element LA and the special light emitting element LB are illuminated and imaged.
  • the special light observation mode only the special light emitting element LB is illuminated. Let's take an image.
  • the imaging information imaged in this way is transmitted to the receiving apparatus 3 side with at least information about the imaging mode.
  • the control unit 26 performs automatic light control based on the obtained image information.
  • the light emission time of the light emitting element (LED) 29 is adjusted by this automatic light control.
  • the capsule endoscope 2 and the subject are separated from each other, since the amount of light reflected from the subject is small and dark, the light emission time of the light emitting element 29 is adjusted to be long, and the capsule endoscope When the distance between the subject 2 and the subject is close, the amount of light reflected from the subject is large, and the light emission time of the light emitting element 29 is adjusted to be short. That is, by detecting the light emission time of the light emitting element 29, the distance between the capsule endoscope 2 and the subject can be detected.
  • the control unit 26 determines whether or not the light emission time threshold tB is exceeded. Processing to change the setting to the normal light observation mode M1 is performed. On the other hand, when the currently set imaging mode is the normal light observation mode M1, the control unit 26 determines whether or not the light emission time is less than the threshold value tAB. A process for changing the setting to M2 is performed.
  • different threshold values tAB and tB are used to prevent chattering, but the threshold values tAB and tB may be the same threshold value.
  • the drive currents that flow through each of the normal light emitting elements LA and each of the special light emitting elements LB are set to be the same.
  • the control unit 26 changes the setting to the normal light observation mode M1. That is, in the special light observation mode M2, in the area EAB where the brightness is less than the threshold value Cth, the normal light observation mode M1 is changed.
  • the normal light observation mode M1 in both the normal light observation mode M1 and the special light observation mode M2, in the region EB where the threshold value Cth is present, and in the normal light observation mode M1, only the special light emitting element LB is once pre-lighted and bright. It is preferable from the viewpoint of energy saving that the normal light observation mode M1 is maintained when the thickness is detected and is less than the threshold value Cth, and the special light observation mode M2 is changed and set when the threshold value Cth is reached.
  • the histogram of the brightness of the image is taken as shown in FIG. 11 without being limited to the pixel average value of the high luminance portion, and the capsule endoscope 2 and the subject are changed by the distribution shape change of the high luminance portion EC of this histogram. You may make it detect the distance between. For example, the curve Heb changes to the curve Heab as the distance increases. Of course, the distance may be detected from the distribution shape change of the entire histogram.
  • the distance detection unit 22 obtains the brightness of each of the areas E0 to E4 of the center part area E0 in the detection image 50 and the four areas E1 to E4 of the peripheral part.
  • Each of the areas E0 to E4 is, for example, an area of 10 ⁇ 10 pixels, and the luminance is obtained as the brightness. That is, the luminance Y is calculated as 0.11 ⁇ B + 0.59 ⁇ G + 0.30 ⁇ R. Instead of this luminance, the brightness may be obtained only from the red (R) component having the least absorption characteristic in the body.
  • the acquired image has rough irregularities when the distance is short, and fine irregularities when the distance is long. That is, as shown in FIG. 13, the signal strength of the image signal decreases as the spatial frequency increases, regardless of whether the distance is short or long, but the curve Fb when the distance is long is more spatial. As the frequency increases, the degree of decrease decreases, and the signal intensity difference from the curve Fa when the distance is short increases.
  • the distance detection unit 22 can detect the distance by obtaining this spatial frequency distribution.
  • the spatial frequency distribution is realized by using an FFT that is processed in one or two dimensions. Note that when performing FFT processing in one dimension, a plurality of lines may be averaged. Further, when the color filter is a Bayer array, it is preferable to obtain the spatial frequency for the G color component pixel. This is because in the Bayer array, two of the four pixels are G components, so that the spatial frequency can be obtained with high accuracy.
  • the distance is detected depending on whether or not the optical dome 10b is in contact with the subject.
  • the contact with the subject is performed by providing a pressure sensor 60, and the distance detection unit 22 receives the measurement result of the pressure sensor 60 from the control unit 26.
  • the pressure sensor 60 is provided at a joint portion between the optical dome 10b and the case body 10a.
  • An elastic member 61 is provided between the optical dome 10b and the case main body 10a, and the optical dome 10b is movable in the long axis direction with respect to the case main body 10a.
  • the pressure sensor 60 is, for example, a spring-like pressing member, and is realized by a MEMS element.
  • the distance detection unit 22 determines that the optical dome 10b has contacted the subject, and the distance between the subject and the capsule endoscope 2 is short. Is detected.
  • the control unit 26 sets the special light observation mode M2 when the distance is short, and sets the normal light observation mode M1 when the distance is long.
  • the control unit 26 may further provide a contact imaging mode M3 that increases the light emission intensity of the light emitting element 29 and further shortens the exposure time.
  • this contact imaging mode M3 by increasing the emission intensity, it becomes possible to reliably image the absorption reaction of a small amount of hemoglobin, and by shortening the exposure time in response to increasing the emission intensity, It is possible to prevent the output of the element 20 from being saturated.
  • the contacting portion 63 it is preferable to perform image processing, such as changing the structure emphasis level, in the contacting portion 63 in the acquired image 62.
  • image processing such as changing the structure emphasis level
  • capillaries and the like on the surface of the digestive tract can be highlighted.
  • the contacted portion 63 is detected by detecting a part having a certain level of brightness and uniformity and having a lower frequency component (less irregularities) than the surrounding area. Realized.
  • control unit 26 sets the special light observation mode M2 when touching, and sets the normal light observation mode M1 when not touching.
  • the touch imaging mode M3 may be set as described above.
  • the capsule endoscope 2 is a two-lens capsule endoscope 102.
  • a magnetic body 73 and a magnetic field detector 74 for detecting a magnetic field are provided in the capsule endoscope 102.
  • an external magnetic field generation device 80 is provided outside the subject 1, and generates a magnetic field for the capsule endoscope 102 floating on the water 71 in the stomach 70, and by changing the magnetic field, The capsule endoscope 102 can be pulled down vertically and the capsule endoscope 102 can be moved in the vertical direction.
  • the distance detection unit 22 detects the magnitude of the magnetic field from the magnetic field detection unit 74 via the control unit 26, whereby the capsule endoscope 102 and the tissue surface 70a of the stomach 70 that is the subject are detected. The distance between them can be detected.
  • the control unit 26 can perform the process of changing and setting the imaging mode described above based on the detection result.
  • the normal light observation mode described above is for the normal light emitting element LA and the special light emitting element LB to emit light at the same time.
  • the normal light observation mode is configured to emit light only from the normal light emitting element LA. May be. That is, only the normal light emitting element LA may emit light in the normal light observation mode, and only the special light emitting element LB may emit light in the special light observation mode.
  • the normal light emitting element LA and the special light emitting element LB are formed as separate light emitting elements, but the normal light emitting element LA and the special light emitting element LB are formed separately. May be formed as an integrated LED.
  • an LED main body 90 is formed with an excitation LED 91 having a peak at 415 to 430 nm and an excitation LED 92 having a peak at 450 to 480 nm.
  • An integrated LED is realized by mounting and bonding a phosphor 93 having a fluorescence peak at ⁇ 560 nm. Accordingly, it is not necessary to consider the uniform arrangement of the normal light emitting element LA and the special light emitting element LB, and thus the light emitting elements can be easily and flexibly arranged.
  • the light emitting element driving unit 10 is provided with the excitation LEDs 91 and 92 connected in parallel, and further provided with a switch 91 a connected in series to the excitation LED 91 and a switch 92 a connected in series to the excitation LED 92.
  • the control unit 26 by performing selective drive control by the control unit 26, it is possible to emit light in any combination.
  • variable resistor may be connected in series to each of the excitation LEDs 91 and 92 so that the ratio of current flowing through each of the excitation LEDs 91 and 92 may be changed. That is, in addition to turning on and off by the switches 91a and 92a, the emission intensity may be changed in an analog manner. Further, in addition to the two excitation LEDs 91 and 92, for example, an excitation LED having a peak at 400 nm may be provided. That is, not only the two excitation LEDs 91 and 92 but also three or more excitation LEDs may be used.
  • the final received light intensity varies depending on the spectral sensitivity characteristics of the image sensor. ( ⁇ 3 ⁇ 2 ⁇ 1). That is, since the spectral sensitivity S3 of the image pickup device for the wavelength ⁇ 3 is smaller than the spectral sensitivity S1 of the image pickup device for the wavelength ⁇ 1, the final received light intensity of the wavelength ⁇ 3 is smaller than the received light intensity of the wavelength ⁇ 1. (S3 ⁇ S2 ⁇ S1). As a result, the received light intensity has a different spectrum.
  • the peak radiances of the wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 3 are made the same, and the emission component ratio of the phosphor is lowered according to the spectral sensitivity characteristics of the B pixel of the image sensor. That is, the light emitting component material of the phosphor is reduced so that the vicinity of the peak wavelength ⁇ 0 (560 nm) of the light emitting component of the phosphor shown in FIG. 21 becomes smaller as the spectral sensitivity characteristic of the B pixel decreases. As a result, even if the wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 3 have the same peak radiance, the final received light intensity spectrum from each light emitting element has substantially the same shape.
  • the phosphor light-emitting component material is set so that the value near the peak wavelength ⁇ 0 of the phosphor light-emitting component is the same, and the decrease in the spectral sensitivity characteristic of the B pixel is corrected.
  • the peak radiance of the wavelength ⁇ 3 is made larger than the peak radiance of the wavelength ⁇ 1, and the received light intensity spectrum shapes from the final light emitting elements are made substantially the same.
  • the RGB integrated values based on the radiance characteristics of the normal light emitting element LA and the spectral sensitivity characteristics of the image sensor are taken, and the ratio of each integrated value (B / G, R / G). ) As a specific value. This ratio is preferably near 1. Then, the RGB integrated values based on the radiance characteristics of the special light emitting element LB and the spectral sensitivity characteristics of the imaging element are taken, and the ratio of the integrated values is set to be the same as the ratio of the normal light emitting element LA.
  • the received light intensity spectrum is the same and the white balance correction value during image processing is also the same. Since the white balance correction value is shared, image processing can be easily performed. In particular, even for images captured by different capsule endoscopes, by performing this color component adjustment, for example, a common white balance correction value can be used on the image display device 4 side, The load on image processing can be reduced.
  • the information related to the distance is acquired in the capsule endoscope 2.
  • the capsule endoscope 2 receives the information related to the distance acquired by an external device. You may make it do.
  • Information regarding the received distance is sent to the distance detector 22 via the controller 26.
  • the capsule endoscope 2 needs to have a receiving mechanism, and the receiving device 3 needs to have a transmitting mechanism.
  • the capsule endoscope 2 includes a pair of receiving electrodes 94a and 94b for performing biological communication, and a receiving unit that receives a received signal from a potential difference between the receiving electrodes 94a and 94b. 94.
  • the receiving device 3 generates a potential difference between the pair of transmission electrodes 96a and 96b and the transmission electrodes 96a and 96b, and passes the subject 1 to the capsule endoscope 2 side.
  • a transmission unit 95 that generates a transmission signal.
  • the above-described image brightness and spatial frequency are analyzed.
  • information regarding the distance can be sent to the capsule endoscope 2 side.
  • the magnetic field generation information of the external magnetic field generator is sent to the capsule endoscope 2 without providing a magnetic field detector on the capsule endoscope 2 side.
  • information related to the distance is output to the operation unit in the capsule endoscope 2, but information related to the distance may be output to the outside of the capsule endoscope 2. Good. For example, it may be output to the operating unit in the receiving device 3 or may be output to the operating unit on the image processing device 4 side.
  • a two-lens capsule endoscope 202 having two imaging systems A and B having different focal lengths, and a magnet 210 is provided therein. It can be reversed by an external magnetic field. That is, the optical domes 210a and 210b corresponding to the optical dome 10b are provided at both ends in the major axis direction, the imaging system A having a long focal length is provided at one end, and the imaging system B having a short focal length is provided at the other end.
  • a battery 231, a magnet 210, a transmission antenna 250 and the like are mounted between the imaging systems A and B.
  • light emitting elements 229a and 229b are arranged in an annular shape on the control boards 230a and 230b, respectively, with the lenses 221a and 221b and the imaging elements 220a and 220b as the centers. Further, since the battery 231 is heavy, a ballast 240 as a weight member is provided on the opposite side of the battery 231 so that the capsule center of gravity G of the capsule endoscope 202 is positioned at the center of the capsule endoscope 202. It has been.
  • the capsule endoscope 202 Since the capsule endoscope 202 has the center of gravity G of the capsule at the center, the capsule endoscope 202 can be easily rotated in a liquid or the like. By applying an external magnetic field generator 80 as shown in FIG. Can be rotated easily.
  • the extracorporeal magnetic field generator 80 controls the direction of magnetic field generation based on the input information on the distance, When the distance is short, the imaging system B with a short focal length is directed toward the body tissue side of the subject, and when the distance is long, the imaging system A with a long focal length is directed toward the body tissue side of the subject (see FIG. 26). .
  • the imaging condition is changed by changing the imaging mode, but here the imaging condition is changed by selecting an imaging system having a focal length corresponding to the distance.
  • the operating unit is a magnetic field generation control unit in the extracorporeal magnetic field generator 80.
  • the capsule endoscope 302 is provided with a movable ballast 340 instead of the fixed ballast 240 of the capsule endoscope 202, and a ballast driving unit that drives the movement of the ballast 340. 310.
  • Other configurations are the same as those of the capsule endoscope 202 shown in FIG.
  • the ballast driving unit 310 is formed of SMA (shape memory alloy) that expands and contracts in the long axis direction, and by causing current to flow through the SMA, the SMA expands and contracts, moves the ballast 340, and changes the position of the capsule center of gravity G.
  • SMA shape memory alloy
  • the capsule endoscope 302 can be rotated, and the imaging system can be selected according to the information regarding the distance. That is, the operation unit in this case is the ballast driving unit 310 in the capsule endoscope 302, and the imaging condition is the above-described focal length.
  • the spectral sensitivity of the pixel B1 corresponds to the excitation light spectrum of the special light emitting element LB
  • the spectral sensitivity of the pixel B2 corresponds to the excitation light spectrum of the normal light emitting element LA. ing.
  • an image of a normal light image is generated using the R pixel, the G pixel, and the (B1 + B2) pixel.
  • the special light image blood absorption
  • the B2 pixel and the G pixel are separated.
  • the G (green) component is absorbed by a slightly thicker blood vessel located deeper than the blood vessel in which the B1 (blue) component is absorbed, and the two blood vessels can be separated.
  • the emission spectrum FA by the normal light emitting element LA and the emission spectrum FB by the special light emitting element LB similar to the first modification are obtained (see FIG. 29A).
  • the spectral sensitivity spectrum of the B3 pixel overlaps the spectral sensitivity spectrum of the B1 pixel (see FIG. 29B).
  • this color filter uses four pixels of R, G, B1, and B3, and the B1 pixel and B3 pixel are arranged diagonally. Also in this case, since the spectral sensitivity spectrum of the B3 pixel and the spectral sensitivity spectrum of the G pixel are separated, a clear special light image can be obtained.
  • one G pixel of the two G pixels in the Bayer array is a G1 pixel having a narrow-band spectral sensitivity spectrum.
  • B pixels and G1 pixels are used, and in the normal light observation mode, R pixels, G pixels (or G pixels and G1 pixels), and B pixels are used.
  • R pixels, G pixels (or G pixels and G1 pixels) are used.
  • spectral sensitivity spectrum of the B pixel and the spectral sensitivity spectrum of the G1 pixel are separated, a clear special light image can be obtained.
  • the normal light image and the special light image are obtained using the normal light emitting element LA and the special light emitting element LB.
  • the light emitting element as shown in FIG. Without using a phosphor, three LEDs are provided: a white LED 401 that emits white light, a green LED 402 that emits green light, and a blue LED 403 that emits blue light.
  • a white LED 401 that emits white light
  • a green LED 402 that emits green light
  • a blue LED 403 that emits blue light.
  • the normal light observation mode only the white LED 401 emits light.
  • the green LED 402 and the blue LED 403 are caused to emit light.
  • the color filter uses Mg (magenta) pixels in place of the Bayer array R pixels as shown in FIG.
  • Mg pixel has a spectral sensitivity spectrum extending over the R component and the B component.
  • an RGB normal light image can be obtained by outputting an R pixel component obtained by subtracting the B pixel component from the Mg pixel component.
  • the special light observation mode only the green LED 402 and the blue LED 403 emit light, and thus no R component is emitted.
  • the B component can obtain twice the received light intensity of the B pixel by the B component area of the B pixel component and the Mg pixel component, and the G component can obtain the twice received intensity of the two G pixels. It is possible to obtain a light intensity that is twice as high as that of the Bayer array with one pixel array, and a special light image with high resolution can be obtained.
  • a high-resolution special light image can be obtained even with a color filter array as shown in FIG. That is, a W (white) pixel is provided instead of the Bayer array R pixel. As shown in FIG. 33B, the W pixel has a spectral sensitivity spectrum that covers the entire RGB region.
  • the second modification unlike the first modification, in the normal light observation mode, all of the white LED 401, the green LED 402, and the blue LED 403 emit light, and the R component is changed from the W pixel component to the B pixel component and the G pixel component. Is generated by subtracting the sum of.
  • the green LED 402 and the blue LED 403 emit light
  • the B component is calculated from the W pixel by subtracting the G pixel component from the W pixel component.
  • a normal light image can be obtained using RGB components, and a special light image can be obtained using only the GB component without using the R component. That is, when the special light emitting element LB is used, a normal light image and a special light image can be obtained. Therefore, when the image display device 4 outputs an image, the normal light image and the special light image are obtained. It is preferable to perform image processing or display processing to the effect that display is possible. When only the ordinary light emitting element LA is used or when the ordinary light emitting element LA and the special light emitting element LB are used, an ordinary light image can be obtained.
  • the capsule endoscope 2 transmits imaging information including imaging mode information indicating imaging conditions as additional information.
  • the image display device 4 performs image processing applied to each image in the processing procedure shown in FIG. 35 when displaying each image. That is, first, it is determined whether or not the additional information corresponding to the image is captured only by the special light emitting element LB (step S201). Thereafter, when the additional information is not captured only by the special light emitting element LB (No in step S201), the normal light emitting element LA and the special light emitting element LB including the image captured only by the normal light emitting element LA are included. The normal light image generation process when the image is taken is performed (step S202), and this process is terminated.
  • step S201 when the additional information is only the special light emitting element LB (step S201, Yes), the normal light image generation process is performed on the image picked up only by the special light emitting element LB (step S203), and the special light emitting element is used.
  • a special light image (blood absorption image) generation process is performed in parallel on an image captured only in the LB observation mode (step S204). Then, this process ends.
  • the normal light image and the special light image (blood absorption image) thus obtained can be displayed in the areas EP1 and EP2 in the display screen E of the monitor 44 as shown in FIG.
  • an average color bar 500 arranged in the image order (image acquisition order) with the characteristic colors of a series of image groups is displayed.
  • the average color bar 500 is a GUI, and by indicating the desired position of the average color bar 500, an image corresponding to the desired position is displayed and output, or sequentially displayed sequentially from the image corresponding to the desired position. Output.
  • an imaging mode display bar 501 that displays and outputs the area 501a is provided.
  • An area 501a on the imaging mode display bar 501 indicates that a special light image can be displayed in addition to a normal light image.
  • the region 501a of the image pickup mode display bar 501 may be displayed and output as a region where it is preferable to display the special light image.
  • the determination of whether or not this is a preferable region is performed based on the information on the distance added to the imaging information or the determination result based on the information on the distance. When the distance is shorter than the threshold, Display output as there is.
  • either the normal light observation mode or the special light observation mode is selected and set, and the selected and set imaging mode is the imaging mode at the time of the next imaging.
  • the setting of the imaging mode may be changed from a temporal viewpoint. For example, depending on the imaging conditions, there are provided an alternate imaging mode in which the normal light observation mode and the special light observation mode are alternately switched, and a temporary imaging mode in which the imaging mode that is temporarily interrupted and selected and set is performed only once. May be.

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Abstract

　異なる被写体の形状や状態に応じた所望の画像を得ることができるカプセル型内視鏡装置を提供すること。生体組織を照明する発光素子２９と、前記生体組織を撮像する撮像素子２０と、撮像素子２０によって撮像された画像を含む撮像情報を送信する送信部２３と、前記生体組織との間の距離に関する情報に対する閾値１２を記憶する記憶部１１と、前記生体組織との間の距離に関する情報を検出する距離検出部２２と、距離検出部２２が検出した距離に関する情報と閾値１２とを比較し、該比較結果をもとに撮像条件を選択し、該選択された撮像条件を撮像に発光素子駆動部１０および／または撮像素子駆動部２５に出力する制御部２６と、を備える。

Description

カプセル型内視鏡装置
　この発明は、生体内に投入され、生体組織の画像を取得するカプセル型内視鏡装置に関する。
　近年、内視鏡の分野において、飲込み型のカプセル型内視鏡が開発されている。このカプセル型内視鏡は、撮像機能と無線機能とを備え、体腔内の観察のために患者の口から飲込まれた後、人体から自然排出されるまでの間、たとえば食道、胃、小腸などの臓器の内部をその蠕動運動にしたがって移動し、順次撮像する機能を有する。
　ここで、特許文献１には、撮像期間中に、光源を作動させ、撮像装置に反射された光の量を記録し、撮像器の画像の利得レベルを制御する生体内撮像装置が記載されている。
　また、特許文献２には、距離センサが被写体との距離を検出し、この距離が所定値以下の場合に、カプセル型内視鏡が被検体内に飲み込まれたと判断し、サブスイッチをオン状態にし、無駄な電力消費を抑えて画像収集を行うものが記載されている。
　さらに、特許文献３には、生体内ｐＨ試験器などの生体内状態試験器を有し、この生体内状態試験器が取得した生体内の状態に応じて操作モードを変更するものが記載されている。
特開２００６－５２４０９７号公報 特開２００５－７３８８７号公報 特開２００６－５０９５７４号公報
　ところで、生体組織は、体腔内の部位によって異なる被写体の形状や状態をとる場合があり、被写体の画像を取得する際、これら異なる被写体の形状や状態に対応した多様な撮像条件をもたせて撮像しないと、所望の画像を取得することができず、さらには無駄な画像を取得してしまう場合があるという問題点があった。
　この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、異なる被写体の形状や状態に応じた所望の画像を得ることができるカプセル型内視鏡装置を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかるカプセル型内視鏡装置は、生体組織を照明する照明部と、前記生体組織を撮像する撮像部と、前記撮像部によって撮像された画像を含む撮像情報を送信する送信部と、前記生体組織との間の距離に関する情報に対する閾値を記憶する記憶部と、前記生体組織との間の距離に関する情報を検出する検出部と、前記検出部が検出した距離に関する情報と前記閾値とを比較し、該比較結果をもとに撮像条件を選択し、該選択された撮像条件を撮像に関する動作部に出力する出力部と、を備えたことを特徴とする。
　また、この発明にかかるカプセル型内視鏡装置は、上記の発明において、前記検出部は、前記画像の明るさの変化量、前記画像の空間周波数の変化量、および露光時間の変化量の少なくとも１つを前記距離に関する情報として検出することを特徴とする。
　また、この発明にかかるカプセル型内視鏡装置は、上記の発明において、前記撮像条件毎の撮像機能を有する複数の撮像部を備え、前記出力部は、前記検出部が検出した距離に関する情報と前記閾値とを比較し、該比較結果をもとに撮像条件を選択し、該選択された撮像条件に対応する撮像部に対して該選択された撮像条件を出力して動作させることを特徴とする。
　また、この発明にかかるカプセル型内視鏡装置は、上記の発明において、前記撮像条件毎の照明機能を有する複数の照明部を備え、前記出力部は、前記検出部が検出した距離に関する情報と前記閾値とを比較し、該比較結果をもとに撮像条件を選択し、該選択された撮像条件に対応する照明部に対して該選択された撮像条件を出力して動作させることを特徴とする。
　また、この発明にかかるカプセル型内視鏡装置は、上記の発明において、各照明部は、少なくとも白色光を発する白色照明部と特定の可視光成分を発する特殊光照明部とを有し、前記出力部は、前記検出部が検出した距離に関する情報と前記閾値とを比較し、該比較結果をもとに撮像条件を選択し、該選択された撮像条件に対応する白色照明部および／または特殊光照明部に対して該選択された撮像条件を出力して動作させることを特徴とする。
　また、この発明にかかるカプセル型内視鏡装置は、上記の発明において、当該カプセル型内視鏡装置本体の重心位置を調整する調整部を備え、前記出力部は、前記検出部が検出した距離に関する情報と前記閾値とを比較し、該比較結果をもとに撮像条件を選択し、該選択された撮像条件を前記調整部に出力して調整動作を行わせることを特徴とする。
　また、この発明にかかるカプセル型内視鏡装置は、上記の発明において、外部に設けられた磁気誘導装置による誘導を受ける磁性体を備え、前記検出部は、前記磁性体が受ける磁界を前記距離に関する情報として検出し、前記出力部は、前記検出部が検出した距離に関する情報と前記閾値とを比較し、該比較結果をもとに撮像条件を選択し、該選択された撮像条件を撮像に関する動作部に出力することを特徴とする。
　この発明によれば、出力部が、検出部によって検出された距離に関する情報と記憶部に記憶された閾値とを比較し、該比較結果をもとに撮像条件を選択し、該選択された撮像条件を撮像に関する動作部に出力して撮像動作を最適化するようにしているので、異なる被写体の形状や状態に応じた所望の画像を得ることができる。
図１は、この発明の実施の形態であるカプセル型内視鏡装置が適用されるカプセル型内視鏡システムの概要構成を示す模式図である。 図２は、図１に示したカプセル型内視鏡の構成を示すブロック図である。 図３は、発光素子の配列状態を示す図である。 図４は、図３に示した光学ドーム近傍の構成を示すＡ－Ａ線断面図である。 図５は、発光素子の放射輝度スペクトルおよび撮像素子の分光感度スペクトルを示す図である。 図６は、受信装置の構成を示すブロック図である。 図７は、画像表示装置の構成を示すブロック図である。 図８は、制御部による撮像モードの切替処理手順を示すフローチャートである。 図９は、発光時間をもとに撮像モードを切り替える一例を示す図である。 図１０は、画像の明るさの撮像モード距離依存性を示す図である。 図１１は、特殊光観察モード時における距離変化による明るさのヒストグラムである。 図１２は、画像の明るさを検出する一例を示す図である。 図１３は、距離をパラメータとした場合における信号強度の空間周波数依存性を示す図である。 図１４は、図２に示したカプセル型内視鏡に圧力センサを付加した構成を示す図である。 図１５は、圧力センサを付加したカプセル型内視鏡の構成を示す図である。 図１６は、光学ドームが体内組織に接触した部分を含む画像の一例を示す図である。 図１７は、体外磁場発生装置によって発生した磁界によってカプセル型内視鏡を移動させる一例を示す模式図である。 図１８は、通常光発光素子と特殊光発光素子とを一対形成した発光素子の分解斜視図である。 図１９は、図１８の発光素子に対する発光素子駆動回路の一例を示す回路図である。 図２０は、撮像素子の分光感度スペクトルによる受光強度の変化を示す図である。 図２１は、発光素子の励起光波長を同一にし、蛍光体の発光波長を変化させて受光強度をほぼ同一する発光スペクトルの一例を示す図である。 図２２は、発光素子の励起光波長が短波長側にシフトするに従ってピーク波長を大きくし、蛍光体の発光波長を同一にして受光強度をほぼ同一にする発光スペクトルの他の一例を示す図である。 図２３は、生体通信によって外部からの受信を可能にしたカプセル型内視鏡の構成を示す図である。 図２４は、生体通信によって被検体内のカプセル型内視鏡に対して送信を可能にした受信装置の構成を示す図である。 図２５は、２つの撮像系を有したカプセル型内視鏡の構成を示す図である。 図２６は、図２５に示したカプセル型内視鏡を用いて磁気誘導と反転処理を行った場合の状態を示す図である。 図２７は、２つの撮像系を有し、重心移動が可能な機能を有したカプセル型内視鏡の構成を示す図である。 図２８は、カラーフィルタの画素配置と分光感度特性の変形例を示す図である。 図２９は、カラーフィルタの画素配置と分光感度特性の変形例を示す図である。 図３０は、カラーフィルタの画素配置と分光感度特性の変形例を示す図である。 図３１は、発光素子の変形例の構成を示す図である。 図３２は、図３１に示した発光素子の変形例に対応したカラーフィルタの一例の構成を示す図である。 図３３は、図３１に示した発光素子の変形例に対応したカラーフィルタの他の一例の構成を示す図である。 図３４は、特殊光発光素子に対応する分光感度特性の一例を示す図である。 図３５は、画像表示装置による画像処理手順を示すフローチャートである。 図３６は、画像表示装置の表示画面の一例を示す図である。
　以下、図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態であるカプセル型内視鏡装置について説明する。
（実施の形態）
　まず、図１は、本実施の形態にかかるカプセル型内視鏡システムの概要構成を示す模式図である。図１に示すように、このカプセル型内視鏡システムは、被検体１の体内画像を撮像するカプセル型内視鏡装置としてのカプセル型内視鏡２と、被検体内部に導入されたカプセル型内視鏡２から被検体１の体内画像を受信する受信装置３と、受信装置３が受信した被検体１の体内画像を表示する画像表示装置４と、受信装置３と画像表示装置４との間のデータの受け渡しを行うための携帯型記録媒体５とを備える。
　カプセル型内視鏡２は、被検体１の口から飲込まれた後、臓器の蠕動運動等によって被検体１の臓器内部を移動しつつ、被検体１の体内画像を順次撮像する。また、カプセル型内視鏡２は、被検体１の体内画像を撮像する都度、撮像した体内画像を含む撮像情報を外部の受信装置３に対して順次無線送信する。この場合、カプセル型内視鏡２は、自身の持つ固有の機能に対応する時間間隔で被検体１の各体内画像を順次無線送信する。
　受信装置３は、カプセル型内視鏡２が撮像した被検体１の体内画像群を受信し、受信した体内像群を蓄積する。具体的には、受信装置３は、複数の受信アンテナ３ａ～３ｈを有し、臓器内部にカプセル型内視鏡２を導入する被検体１に装着（携帯）される。この受信装置３は、被検体１内部のカプセル型内視鏡２が無線送信した撮像情報を複数の受信アンテナ３ａ～３ｈを介して順次受信し、被検体１の体内画像群を取得する。また、受信装置３は、着脱可能に挿着される携帯型記録媒体５を有し、カプセル型内視鏡２から取得した被検体１の体内画像群を携帯型記録媒体５に記録する。
　受信アンテナ３ａ～３ｈは、例えば被検体１の臓器内部に導入されたカプセル型内視鏡２の移動経路（すなわち被検体１の消化管）に沿って被検体１の体表上に分散配置され、上述した受信装置３に接続される。受信アンテナ３ａ～３ｈは、被検体１内部のカプセル型内視鏡２が順次無線送信した撮像情報を捕捉し、この補足した撮像情報を受信装置３に対して順次送出する。なお、受信アンテナ３ａ～３ｈは、被検体１に着用させるジャケット等に分散配置されてもよい。また、撮像情報を捕捉する受信アンテナは、被検体１に対して１以上配置されればよく、その配置数は、特に８つに限定されない。
　画像表示装置４は、携帯型記録媒体５を媒介して被検体１の体内画像群等の各種データを取得し、この取得した各種データをディスプレイ上に表示するワークステーション等のような構成を有する。具体的には、画像表示装置４は、被検体１の体内画像群等が記録された携帯型記録媒体５を着脱可能に挿着し、この挿着した携帯型記録媒体５から被検体１の体内画像群等を取り込む。この場合、画像表示装置４は、上述した受信装置３によってカプセル型内視鏡２固有の機能別に識別された状態の体内画像群を取得する。画像表示装置４は、このように取得した体内画像群をカプセル型内視鏡２固有の機能別に保持管理し、カプセル型内視鏡２固有の機能別に区別した態様で各体内画像を表示する。このように画像表示装置４が被検体１の各体内画像を区別して表示することによって、医師または看護師等のユーザは、容易且つ効率的に被検体１の各体内画像を観察（検査）できる。なお、ユーザは、かかる画像表示装置４が表示した被検体１の各体内画像を観察して、被検体１を診断する。
　携帯型記録媒体５は、可搬型の記録媒体であり、上述した受信装置３と画像表示装置４との間のデータの受け渡しを行うためのものである。具体的には、携帯型記録媒体５は、受信装置３および画像表示装置４に対して着脱可能であって、両者に対する挿着時にデータの出力および記録が可能な構造を有する。このような携帯型記録媒体５は、受信装置３に挿着された場合、受信装置３がカプセル型内視鏡２から受信した被検体１の体内画像群等を記録し、画像表示装置４に挿着された場合、被検体１の体内画像群等の記録データを画像表示装置４に送出する。
　なお、携帯型記録媒体５が記録する各種データは、例えば、被検体１の体内画像群、これら体内画像群内の各体内画像の時間情報（撮像時刻、受信時刻等）、被検体１の患者情報、被検体１の検査情報、撮像モード情報等である。ここで、被検体１の患者情報は、被検体１を特定する特定情報であり、例えば、被検体１の患者名、患者ＩＤ、生年月日、性別、年齢等である。また、被検体１の検査情報は、被検体１に対して実施されるカプセル型内視鏡検査（臓器内部にカプセル型内視鏡２を導入して臓器内部を観察するための検査）を特定する特定情報であり、例えば、検査ＩＤ、検査日等である。また、撮像モード情報とは、後述する通常光観察モードか特殊光観察モードかなどの撮像時の撮像モードを示す情報である。
　図２は、カプセル型内視鏡２の構成を示すブロック図である。カプセル型内視鏡２は、筐体に覆われる。筐体は、被検体１の内部に導入し易い大きさに形成されたカプセル型の筐体であり、ケース本体１０ａと光学ドーム１０ｂとによって形成される（図４参照）。ケース本体１０ａは、一端が開口し且つ他端がドーム状に閉じた筒状構造を有するケース部材である。光学ドーム１０ｂは、ドーム状に形成された透明な光学部材であり、ケース本体１０ａの一端である開口端を閉じる態様でケース本体１０ａに取り付けられる。かかるケース本体１０ａと光学ドーム１０ｂとによって形成される筐体は、カプセル型内視鏡２の各構成部を液密に収容する。
　カプセル型内視鏡２は、ＬＥＤ等によって実現される発光素子２９と発光素子２９を駆動制御する発光素子駆動部１０とを有し、これらは照明部として機能する。また、ＣＣＤやＣＭＯＳ等によって実現される固体撮像素子である撮像素子２０と撮像素子２０を駆動制御する撮像素子駆動部２５と撮像素子２０から出力された画素信号を画像信号として処理する画像信号処理回路２１とを有し、これらは撮像部として機能する。また、送信部２３は、画像信号処理回路２１から出力された画像情報を含む撮像情報を無線信号として送信アンテナ２４から出力する。
　ここで、距離検出部２２は、たとえば画像信号処理回路２１から出力された画像情報あるいは制御部２６からの情報をもとに、被写体とカプセル型内視鏡２との間の距離に関する情報を検出する。そして、制御部２６は、カプセル型内視鏡２の全体制御を行うが、特に、距離検出部２２が検出した距離に関する情報と、記憶部１１に記憶された、撮像モードの切替に関する閾値１２とを比較し、次の撮像モードを決定し、撮像素子駆動部２５および／または発光素子駆動部１０を制御して、決定した撮像モードによる撮像処理を実行させる制御を行う。この撮像モードは、通常光観察モードと特殊光観察モードとの２つがある。なお、カプセル型内視鏡２内には、電池などによって実現されるバッテリ２８を有するとともに、このバッテリを用いて各構成部に電源を供給する電源回路２７を有する。
　さらに、照明部および撮像部の詳細構成について説明する。図３は、カプセル型内視鏡内の発光素子２９の配列状態を光学ドーム側からみた図であり、図４は、照明部および撮像部が配置される近傍の縦断面図（Ａ－Ａ線断面図）である。また、図５は、発光素子２９の放射輝度の波長依存性と撮像素子２０の分光感度の波長依存性を示す図である。図３および図５（ａ）に示すように、発光素子２９は、撮像素子２０およびレンズ２０ａの周りに、２種類の発光素子が交互に円環状に配列される。２種類の発光素子２０は、４つの通常光発光素子ＬＡと４つの特殊光発光素子ＬＢとからなり、光源基板２９ａ上に配置される。
　通常光発光素子ＬＡは、青色（４５０～４８０ｎｍ近傍、好ましくは４６０ｎｍ近傍）ＬＥＤ上に黄色蛍光体が設けられ、図５（ａ）の曲線ＦＡに示すような白色光源である。一方、特殊光発光素子ＬＢは、通常光発光素子ＬＡの青色ＬＥＤよりも短波長の青色（４１５～４３０ｎｍ近傍、好ましくは４１５ｎｍ近傍）ＬＥＤ上に黄色蛍光体が設けられ、図５（ａ）の曲線ＦＢに示すような白色光源である。黄色蛍光体は、各青色ＬＥＤから発する波長光によって５３０～５６０ｎｍ近傍にピークをもつ蛍光発光を行う。通常光発光素子ＬＡは、通常の白色光源として実現されるが、特殊光発光素子ＬＢは、白色光源であるものの、放射輝度の波長依存性のピーク波長が４１５ｎｍ近傍にある。ここで、４１５ｎｍ近傍の青色光は、ヘモグロビンに吸収されやすく、出血部位で反射されず、出血部位でないところで反射され、さらに生体表面下の浅い部分では、この浅い部分の血管に吸収される特性を有する。このため、特殊光発光素子ＬＢの照射によって得られる画像を画像処理することによって、出血部位を鮮明に表示した血液吸光画像を得ることができるという特殊観察を行うことができる。この実施の形態では、通常光観察モードの場合、通常光発光素子ＬＡと特殊光発光素子ＬＢとの双方を照明させ、特殊光観察モードの場合、特殊光発光素子ＬＢのみを照明させる。
　なお、特殊光発光素子ＬＢは、図４に示すように、指向角６０°以上の配光特性を有し、通常光発光素子ＬＡの配光特性よりも広くしている。これは、特殊光観察モードでは、カプセル型内視鏡２に近接した被写体を広く観察するためであり、通常光観察モードでは、カプセル型内視鏡２から離隔した被写体を観察するためである。また、カプセル型内視鏡２の長軸中心に位置するレンズ２０ａは、鏡筒２０ｂ内であって撮像素子２０の上部に配置され、発光素子２９から照射され、被写体から反射した光を集光し、撮像素子２０上に結像する。鏡筒２０ｂおよび撮像素子２０は、撮像基板２０ｃ上に配置固定される。また、撮像素子２０は、ベイヤ配列等で配列されたＲＧＢのカラーフィルタを有し、図５（ｂ）に示すように、各ＲＧＢの分光感度波長依存性を有する。
　ここで、受信装置３は、図６に示すように、受信部３０が、複数の受信アンテナ３ａ～３ｈによって受信したＲＦ信号を復調し、受信信号処理部３１が、この復調された信号をもとに画像情報などを生成し、記憶制御部３２を介して携帯型記録媒体５に記憶する。制御部３３は、受信装置３全体を制御するが、受信部３０で受信したＲＦ信号の受信電界強度をもとに、最も受信電界強度が高い受信アンテナ３ａ～３ｈを選択し、受信部３０に対して選択切替の指示を出力する。入出力部３４は、各種の指示情報などを入力し、あるいは出力するもので、たとえばタッチパネルなどによって実現される。なお、受信装置３は、電池などによって実現されるバッテリ３５を有するとともに、このバッテリを用いて各構成部に電源を供給する電源回路３６を有する。
　また、図７は、画像表示装置４の構成を示すブロック図である。図７に示すように、画像表示装置４の制御部４１は、携帯型記録媒体５から入力された撮像情報を取得し、入力部４０の指示のもと、記憶部４５に格納する。その後、入力部４０の指示のもと、記憶部４５に記憶された所望の画像を取り出し、画像処理回路４２で所望の画像処理を施した後、表示装置制御回路４３を介してモニタ４４に表示出力する。
　ここで、図８に示すフローチャートを参照して、カプセル型内視鏡２による撮像モードの切替設定処理手順について説明する。図８において、まず、制御部２６は、撮像素子駆動部２５および発光素子駆動部１０を制御し、所定タイミング、たとえば０．５秒毎に、撮像処理を行う（ステップＳ１０１）。その後、距離検出部２２は、得られた撮像情報あるいは制御部２６からの情報をもとに、距離に関する情報を取得する（ステップＳ１０２）。その後、この距離に関する情報の値、たとえば発光時間などが閾値１２に比して大きいか否かを判断する（ステップＳ１０３）。距離に関する情報の値が、閾値１２に比して大きい場合（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）には、被写体とカプセル型内視鏡２との間が離隔しているので、通常光観察モードに設定し（ステップＳ１０４）、ステップＳ１０６に移行する。一方、距離に関する情報の値が、閾値１２に比して大きくない場合（ステップＳ１０３，Ｎｏ）には、被写体とカプセル型内視鏡２との間が近接しているので、特殊光観察モードに設定し（ステップＳ１０５）、ステップＳ１０６に移行する。ステップＳ１０６では、撮像処理を終了するか否かを判断し、撮像処理を終了しない場合（ステップＳ１０６，Ｎｏ）、ステップＳ１０１に移行し、ステップＳ１０４あるいはステップＳ１０５によって設定された撮像モードによって上述した撮像処理を繰り返し行い、撮像処理を終了する場合（ステップＳ１０６，Ｙｅｓ）には、本処理を終了する。なお、上述したように、通常光観察モードの場合、通常光発光素子ＬＡと特殊光発光素子ＬＢとの双方を照明させて撮像し、特殊光観察モードの場合、特殊光発光素子ＬＢのみを照明させて撮像する。また、このようにして撮像された撮像情報は、少なくとも撮像モードの情報を付して受信装置３側に送信される。
（距離に関する情報：発光時間）
　ここで、上述した距離に関する情報の具体例について説明する。制御部２６は、得られた画像情報をもとに自動調光制御を行っている。この自動調光制御によって、発光素子（ＬＥＤ）２９の発光時間が調整される。そして、カプセル型内視鏡２と被写体との間が離隔している場合には、被写体からの光の反射光量が少なく暗いため、発光素子２９の発光時間が長く調整され、カプセル型内視鏡２と被写体との間の距離が近接している場合には、被写体からの光の反射光量が多いため、発光素子２９の発光時間が短く調整される。すなわち、発光素子２９の発光時間を検出することによって、カプセル型内視鏡２と被写体との間の距離を検出することができる。
　したがって、図９に示すように、制御部２６は、現在設定されている撮像モードが特殊光観察モードＭ２である場合、発光時間の閾値ｔＢを超えたか否かを判断し、超えた場合に、通常光観察モードＭ１に設定変更する処理を行う。一方、制御部２６は、現在設定されている撮像モードが通常光観察モードＭ１である場合、発光時間の閾値ｔＡＢ未満となったか否かを判断し、未満となった場合に、特殊光観察モードＭ２に設定変更する処理を行う。なお、この例では、チャタリング防止のため、異なる閾値ｔＡＢ，ｔＢを用いているが、閾値ｔＡＢ，ｔＢを同一の閾値としてもよい。また、この例では、各通常光発光素子ＬＡと各特殊光発光素子ＬＢとに流す駆動電流を同じに設定している。
（距離に関する情報：画像の明るさ）
　つぎに、距離に関する情報として、画像の明るさを検出する場合について説明する。ここでは、画像の明るさを、取得した画像の高輝度部分の画素平均値を用いている。図１０に示すように、高輝度部分の画素平均値は、カプセル型内視鏡２と被写体との間の距離の増大とともに、ある距離から飽和状態から脱し、その後、減少する。したがって、制御部２６は、現在設定されている撮像モードが特殊光観察モードＭ２である場合であって、画像の明るさが閾値Ｃth未満に減少した場合、通常光観察モードＭ１に変更設定する。すなわち、特殊光観察モードＭ２のときに、明るさが閾値Ｃth未満になる領域ＥＡＢでは、通常光観察モードＭ１に変更設定する。
　ここで、通常光観察モードＭ１および特殊光観察モードＭ２の双方とも閾値Ｃthとなる領域ＥＢで、現在通常光観察モードＭ１である場合に、一度、特殊光発光素子ＬＢのみをプレ発光し、明るさを検出し、閾値Ｃth未満である場合には、通常光観察モードＭ１を維持し、閾値Ｃthである場合には、特殊光観察モードＭ２に変更設定することが、省エネルギー上、好ましい。
　なお、高輝度部分の画素平均値に限らず、図１１に示すように、画像の明るさのヒストグラムをとり、このヒストグラムの高輝度部分ＥＣの分布形状変化によって、カプセル型内視鏡２と被写体との間の距離を検出するようにしてもよい。たとえば、距離の増大によって曲線Ｈｅｂが曲線Ｈｅａｂに変化する。もちろん、ヒストグラム全体の分布形状変化から距離を検出するようにしてもよい。
　また、図１２に示すように、検出画像内の全ての画素を対象とせずに、一部の画素を対象として明るさを検出するようにしてもよい。図１２では、距離検出部２２が、検出画像５０内の中央部分の領域Ｅ０と、周辺部分の４つの領域Ｅ１～Ｅ４との各領域Ｅ０～Ｅ４の明るさを求めるようにしている。各領域Ｅ０～Ｅ４は、たとえば１０×１０画素の領域であり、明るさとして輝度を求めている。すなわち、輝度Ｙ＝０．１１・Ｂ＋０．５９・Ｇ＋０．３０・Ｒ　として求めている。なお、この輝度に替えて、体内での吸収特性が最も少ない赤（Ｒ）成分のみから明るさを求めるようにしてもよい。
（距離に関する情報：管腔検出）
　この場合、中央部分の領域Ｅ０と、周辺部分の領域Ｅ１～Ｅ４とを検出しているので、管腔の軸方向を撮像しているか否かを検出することができる。すなわち、領域Ｅ０の明るさが所定値Ａ未満で、領域Ｅ１～Ｅ４の明るさが所定値Ｂを超えている場合、この画像は、管腔の軸方向を撮像したものであると判定することができる。この管腔の軸方向を撮影している場合には、通常光観察モードＭ１に変更設定することが好ましく、撮影モードの切替処理に、この撮像条件を付加すると、きめの細かい切替処理が可能となる。
（距離に関する情報：画像の空間周波数）
　つぎに、距離に関する情報として、画像の空間周波数を検出する場合について説明する。取得した画像は、距離が近い場合、凹凸が粗く、距離が遠い場合、凹凸が細かいものとなる。すなわち、図１３に示すように、距離が近い場合も距離が遠い場合も、画像信号の信号強度は、空間周波数が高くなるにしたがって低くなるが、距離が遠い場合の曲線Ｆｂの方が、空間周波数が高くなるにしたがって低くなる減少度が高く、距離が近い場合の曲線Ｆａとの信号強度差が大きくなる。
　すなわち、距離検出部２２は、この空間周波数分布を求めることによって、距離を検出することができる。なお、空間周波数分布は、１次元あるいは２次元で処理するＦＦＴを用いることによって実現される。なお、１次元でＦＦＴ処理を行う場合、複数ラインを平均するようにしてもよい。また、カラーフィルタがベイヤ配列である場合、Ｇの色成分の画素に対する空間周波数を求めるようにすることが好ましい。ベイヤ配列では、４つの画素のうち２つの画素がＧ成分であるので、空間周波数を精度良く取得することができるからである。
（距離に関する情報：接触検出）
　ここでは、光学ドーム１０ｂが被写体に接触したか否かによって距離を検出するようにしている。被写体との接触は、図１４に示すように、圧力センサ６０を設け、距離検出部２２が、この圧力センサ６０の測定結果を制御部２６から受けることによって行う。圧力センサ６０は、図１５に示すように、光学ドーム１０ｂとケース本体１０ａとの間の接合部分に設けられる。光学ドーム１０ｂとケース本体１０ａとの間は、弾性部材６１が設けられ、光学ドーム１０ｂがケース本体１０ａに対して長軸方向に移動可能となっている。圧力センサ６０は、たとえばバネ状の押圧部材であり、ＭＥＭＳ素子によって実現される。光学ドーム１０ｂが消化管の側壁などに接触すると、この押圧力によって圧力センサ６０が縮み、この変形を電気的あるいは機械的に検出することによって圧力を検出する。
　距離検出部２２は、圧力センサ６０によって測定された圧力が閾値１２を超えた場合、光学ドーム１０ｂが被写体に接触したと判定し、被写体とカプセル型内視鏡２との間の距離が近いことを検出する。制御部２６は、距離が近い場合、特殊光観察モードＭ２に設定し、距離が遠い場合、通常光観察モードＭ１に設定する。
　ところで、光学ドーム１０ｂが接触している場合、制御部２６は、発光素子２９による発光強度を強くし、さらに露光時間を短くする接触撮像モードＭ３をさらに設けてもよい。この接触撮像モードＭ３では、発光強度を強くすることで、少ないヘモグロビンの吸光反応を確実に撮像することが可能となり、この発光強度を強くするのに対応して露光時間を短くすることで、撮像素子２０の出力が飽和するのを防止することができる。
　なお、図１６に示すように、取得された画像６２内の接触している部分６３は、構造強調レベルを変更するなどの画像処理を行うことが好ましい。この画像処理を行うことによって、消化管表面の毛細血管などを強調表示することができる。ここで、接触している部分６３の検出は、ある一定以上の明るさと均一性とを有し、空間の周波数成分が周囲の領域に比して低い（凹凸が少ない）部位を検出することによって実現される。
（距離に関する情報：色成分検出による接触検出）
　ところで、小腸を観察する場合、ビルルビン（胆汁色素）の影響を受け、画像全体が黄色くなってしまう。一方、光学ドーム１０ｂが生体組織に接触すると、ビルルビンが撮像範囲から押し出され、黄色成分が減少する。この黄色成分は、Ｇ画素およびＲ画素の情報に含まれるので、たとえば、Ｂ画素の信号強度とＧ画素の信号強度との比（Ｂ／Ｇ）を求め、この比（Ｂ／Ｇ）が、閾値を越えた場合に、光学ドーム１０ｂが生体組織に接触したと検出することができる。接触した場合、この比のＢは変化がなく、この比のＧが小さくなるため、比（Ｂ／Ｇ）が大きくなるからである。
　そして、制御部２６は、接触した場合に、特殊光観察モードＭ２に設定し、接触しない場合に、通常光観察モードＭ１に設定する。あるいは、接触した場合に、上述したようにさらに、接触撮像モードＭ３に設定するようにしてもよい。
（距離に関する情報：磁界情報）
　ここでは、距離に関する情報として、磁界情報を用いている。図１７に示すように、カプセル型内視鏡２を２眼のカプセル型内視鏡１０２とし、カプセル型内視鏡１０２内には、磁性体７３と、磁場を検出する磁場検出部７４とを有する。また、被検体１の外部には、体外磁場発生装置８０が設けられ、胃７０内の水７１に浮いたカプセル型内視鏡１０２に対して磁場を発生し、この磁場を変化させることによって、カプセル型内視鏡１０２を鉛直下方に引き寄せ、カプセル型内視鏡１０２を鉛直方向に移動させることができる。
　ここで、距離検出部２２は、制御部２６を介して、磁場検出部７４から磁場の大きさを検出することによって、カプセル型内視鏡１０２と被検体である胃７０の組織表面７０ａとの間の距離を検出することができる。制御部２６は、この検出結果をもとに、上述した撮像モードを変更設定する処理を行うことができる。
（通常光観察モードの変形例）
　ところで、上述した通常光観察モードは、通常光発光素子ＬＡと特殊光発光素子ＬＢとを同時に発光させるものであったが、通常光観察モードを、通常光発光素子ＬＡのみの発光とするようにしてもよい。すなわち、通常光観察モードでは、通常光発光素子ＬＡのみを発光させ、特殊光観察モードでは、特殊光発光素子ＬＢのみを発光させるようにしてもよい。
（発光素子の変形例）
　また、上述した発光素子２９では、通常光発光素子ＬＡと、特殊光発光素子ＬＢとがそれぞれ別体の発光素子として形成されるものであったが、通常光発光素子ＬＡと特殊光発光素子ＬＢとを一体化したＬＥＤとして形成するようにしてもよい。
　たとえば、図１８に示すように、ＬＥＤ本体９０に、４１５～４３０ｎｍにピークをもつ励起用ＬＥＤ９１と、４５０～４８０ｎｍにピークをもつ励起用ＬＥＤ９２とを形成し、このＬＥＤ本体９０の上部に、５３０～５６０ｎｍに蛍光のピークをもつ蛍光体９３を載せて結合させることによって、一体化したＬＥＤが実現される。これによって、通常光発光素子ＬＡと特殊光発光素子ＬＢとの均等配置を考慮する必要がないため、発光素子の配置が容易かつ柔軟に行うことができる。
　なお、励起用ＬＥＤ９１を発光させることによって特殊光発光素子ＬＢと同じ機能が発揮され、励起用ＬＥＤ９２を発光させることによって通常光発光素子ＬＡと同じ機能が発揮される。この場合、図１９に示すように、励起用ＬＥＤ９１，９２を並列接続し、さらに励起用ＬＥＤ９１に直列接続されたスイッチ９１ａおよび励起用ＬＥＤ９２に直列接続されたスイッチ９２ａを設けた発光素子駆動部１０とし、制御部２６によって選択駆動制御を行うことによって、任意の組合せの発光を行うことができる。また、図示しない可変抵抗を各励起用ＬＥＤ９１，９２に直列接続し、各励起用ＬＥＤ９１，９２に流れる電流比率を変化させるようにしてもよい。すなわち、スイッチ９１ａ，９２ａによるオンオフに加えて、アナログ的に発光強度を変化させてもよい。さらに、２つの励起用ＬＥＤ９１，９２に加えて、たとえば４００ｎｍにピークをもつ励起用ＬＥＤを持たせるようにしてもよい。すなわち、２つの励起用ＬＥＤ９１，９２に限らず、３つ以上の励起用ＬＥＤを用いても良い。
（発光素子および撮像素子の色成分調整）
　ここでは、画像処理時のホワイトバランス補正値の比率が同一となるように、各通常光発光素子ＬＡと各特殊光発光素子ＬＢとの励起光波長成分と、蛍光体の発光波長成分との比率を揃えるようにしている。
　図２０に示すように、たとえば波長λ１（４６０ｎｍ）および波長λ３（４１５ｎｍ）に同じピーク値の励起光放射強度を有するＬＥＤであっても、撮像素子の分光感度特性によって最終的な受光強度が異なる（λ３＜λ２＜λ１）。すなわち、波長λ１に対する撮像素子の分光感度Ｓ１に比して、波長λ３に対する撮像素子の分光感度Ｓ３は小さいため、最終的な波長λ３の受光強度は、波長λ１の受光強度に比して小さくなる（Ｓ３＜Ｓ２＜Ｓ１）。この結果、受光強度は異なるスペクトルをなす。
　このため、図２１に示すように波長λ１，λ３のピーク放射輝度を同じにし、撮像素子のＢ画素の分光感度特性に応じて、蛍光体の発光成分比率を下げるようにしている。すなわち、図２１に示す蛍光体の発光成分のピーク波長λ０（５６０ｎｍ）近傍が、Ｂ画素の分光感度特性の低下に応じて小さくなるように、蛍光体の発光成分材料を少なくする。この結果、波長λ１，λ３に同じピーク放射輝度を有するものであっても、最終的な各発光素子からの受光強度スペクトルは、ほぼ同じ形状となる。
　あるいは、図２２に示すように、蛍光体の発光成分のピーク波長λ０近傍の値が同じになるように、蛍光体の発光成分材料を設定するとともに、Ｂ画素の分光感度特性の低下を補正するように、波長λ１のピーク放射輝度に比して波長λ３のピーク放射輝度を大きくするようにし、最終的な各発光素子からの受光強度スペクトル形状を、ほぼ同じにする。
　詳細な設定をする場合、具体的に、通常光発光素子ＬＡの放射輝度特性と撮像素子の分光感度特性とによる各ＲＧＢの積分値をとり、各積分値の比率（Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｇ）として、ある特定値をもたせる。なお、この比率は、１近傍が好ましい。そして、特殊光発光素子ＬＢの放射輝度特性と撮像素子の分光感度特性とによる各ＲＧＢの積分値をとり、各積分値の比率が、通常光発光素子ＬＡのときの比率と同じようにする。
　あるいは、たとえば、Ｂ成分に対して、通常光発光素子ＬＡの放射輝度特性と撮像素子の分光感度特性との積分値Ｘを求め、さらに、Ｂ成分に対して、特殊光発光素子ＬＢの放射輝度特性と撮像素子の分光感度特性との積分値Ｙを求め、この時の比率α（＝Ｙ／Ｘ）とすると、他のＧ成分およびＲ成分に対する比率αも同じ値となるようにする。
　この結果、どの発光素子から発光させても、あるいは複数の異なる発光素子を同時に発光させても、受光強度スペクトルが同じになり、画像処理時におけるホワイトバランス補正値も同じになるため、画像処理時におけるホワイトバランス補正値が共通化され、画像処理を容易に行うことができる。特に、異なるカプセル型内視鏡によって撮像された画像であっても、この色成分調整を行っておくことによって、たとえば、画像表示装置４側で、共通のホワイトバランス補正値を用いることができ、画像処理にかかる負荷を軽減することができる。
（距離に関する情報の外部入力）
　上述した実施の形態では、距離に関する情報をカプセル型内視鏡２内で取得するようにしていたが、これに限らず、外部の装置によって取得した距離に関する情報をカプセル型内視鏡２が受信するようにしてもよい。この受信した距離に関する情報は、制御部２６を介して距離検出部２２に送られる。
　ただし、この場合、カプセル型内視鏡２には、受信機構を持たせ、受信装置３には、送信機構を持たせる必要がある。このため、カプセル型内視鏡２には、図２３に示すように、生体通信を行うための一対の受信電極９４ａ，９４ｂと、受信電極９４ａ，９４ｂ間の電位差から受信信号を受信する受信部９４とを有する。一方、受信装置３には、図２４に示すように、一対の送信電極９６ａ，９６ｂと、送信電極９６ａ，９６ｂ間に電位差を発生させ、被検体１を介してカプセル型内視鏡２側に送信信号を発生させる送信部９５とを有する。
　この受信装置３側からカプセル型内視鏡２側への送信機能を持たせることによって、たとえば、受信装置３側で画像解析を行い、この結果をもとに、上述した画像の明るさや空間周波数などの距離に関する情報をカプセル型内視鏡２側に送ることができる。また、外部磁界発生装置を用いる場合には、カプセル型内視鏡２側に磁界検出部を設けずとも、外部磁界発生装置の磁界発生情報をカプセル型内視鏡２側に送り、この磁界発生情報を、距離に関する情報として用いることによって、上述した撮像モードの切替を行うことができる。
（距離に関する情報の出力先が外部かつ撮像条件が焦点距離）
　上述した実施の形態では、距離に関する情報をカプセル型内視鏡２内の動作部に出力するようにしていたが、この距離に関する情報をカプセル型内視鏡２の外部に出力するようにしてもよい。たとえば、受信装置３内の動作部に出力してもよいし、画像処理装置４側の動作部に出力するようにしてもよい。
　たとえば、カプセル型内視鏡２に替えて、図２５に示すように、焦点距離の異なる２つの撮像系Ａ，Ｂを有する２眼のカプセル型内視鏡２０２であって、内部に磁石２１０を有し、外部磁界によって反転が可能なものである。すなわち、光学ドーム１０ｂに対応した光学ドーム２１０ａ，２１０ｂを長軸方向の両端に有し、一端には、焦点距離が長い撮像系Ａを設け、他端には、焦点距離が短い撮像系Ｂを設けている。この撮像系Ａ，Ｂに挟まれて、電池２３１、磁石２１０、送信アンテナ２５０などが搭載されている。撮像系Ａ，Ｂは、それぞれ制御基板２３０ａ，２３０ｂ上に、レンズ２２１ａ，２２１ｂおよび撮像素子２２０ａ，２２０ｂを中心に、発光素子２２９ａ，２２９ｂが円環状に配置されている。また、電池２３１は、重量が大きいため、カプセル型内視鏡２０２のカプセル重心Ｇがカプセル型内視鏡２０２の中心に位置するように、重量部材としてのバラスト２４０が電池２３１の反対側に設けられている。
　このカプセル型内視鏡２０２は、カプセル重心Ｇが中心に位置しているため、液体中などで容易に回転が可能となり、図１７に示すような体外磁界発生装置８０により、磁界を与えることにより、容易に回転させることができる。この体外磁界発生装置８０に、カプセル型内視鏡２０２側から、距離に関する情報を出力すると、体外磁界発生装置８０は、入力された距離に関する情報をもとに、磁界発生の向きを制御し、距離が短い場合には、焦点距離の短い撮像系Ｂを被写体の体内組織側に向け、距離が遠い場合には、焦点距離の長い撮像系Ａを被写体の体内組織側に向ける（図２６参照）。
　上述した実施の形態では、撮像モードを変更することによって撮像条件を変更するようにしていたが、ここでは、距離に応じた焦点距離を有する撮像系を選択することによって撮像条件を変更するようにしている。また、動作部は、体外磁界発生装置８０内の磁界発生制御部となる。
（撮像条件：焦点距離）
　上述したように、撮像条件として異なる焦点距離を有した撮像系の変更を行う場合、磁界を用いず、カプセル型内視鏡の重心位置を変更させることによっても行うことができる。たとえば、図２７に示すように、カプセル型内視鏡３０２は、カプセル型内視鏡２０２の固定のバラスト２４０に替え、移動可能なバラスト３４０を設け、このバラスト３４０の移動を駆動させるバラスト駆動部３１０を有する。その他の構成は、図２５に示したカプセル型内視鏡２０２と同じ構成である。
　バラスト駆動部３１０は、長軸方向に伸縮するＳＭＡ（形状記憶合金）で形成され、このＳＭＡに電流を流すことによってＳＭＡを伸縮させ、バラスト３４０を移動させ、カプセル重心Ｇの位置を変化させる。このカプセル重心Ｇの位置を変化させることによって、カプセル型内視鏡３０２を回転させることができ、距離に関する情報に応じて撮像系の選択を行うことができる。すなわち、この場合の動作部は、カプセル型内視鏡３０２内のバラスト駆動部３１０であり、撮像条件は、上述した焦点距離である。
（カラーフィルタの変形例１）
　上述した実施の形態では、カラーフィルタがベイヤ配列であることを前提としていたが、ここでは、カラーフィルタの構成を変えて撮像画像を得ようとするものである。すなわち、図２８（ａ）に示すように、通常光発光素子ＬＡによる発光スペクトルＦＡと特殊光発光素子ＬＢによる発光スペクトルＦＢとが得られるが、カラーフィルタは、図２８（ｃ）に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂ１、Ｂ２の４画素を用い、Ｂ１画素とＢ２画素とを対角線で配置している。図２８（ｂ）に示すように、画素Ｂ１の分光感度は、特殊光発光素子ＬＢの励起光スペクトルに対応させ、また画素Ｂ２の分光感度は、通常光発光素子ＬＡの励起光スペクトルに対応させている。
　そして、通常光撮像モードでは、Ｒ画素、Ｇ画素、（Ｂ１＋Ｂ２）画素を用いて通常光画像の画像生成を行い、特殊光撮像モードでは、Ｂ２画素およびＧ画素を用いて特殊光画像（血液吸光画像）の画像生成を行う。この場合、Ｂ１画素とＧ画素との分光感度のスペクトルが分離しているため、鮮明な特殊光画像を得ることができる。なお、Ｇ（緑）成分は、Ｂ１（青）成分が吸光される血管よりも深部に位置するやや太い血管によって吸光され、これら２つの血管の分離を行うことができる。
（カラーフィルタの変形例２）
　この変形例２では、変形例１と同様の通常光発光素子ＬＡによる発光スペクトルＦＡと特殊光発光素子ＬＢによる発光スペクトルＦＢとが得られるが（図２９（ａ）参照）、変形例１に示したＢ１画素の分光感度スペクトルにＢ３画素の分光感度スペクトルをオーバーラップするようにしている（図２９（ｂ）参照）。このカラーフィルタは、図２９（ｃ）に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂ１、Ｂ３の４画素を用い、Ｂ１画素，Ｂ３画素を対角線で配置している。この場合も、Ｂ３画素の分光感度スペクトルとＧ画素の分光感度スペクトルとを分離しているため、鮮明な特殊光画像を得ることができる。
（カラーフィルタの変形例３）
　この変形例３では、図３０に示すように、ベイヤ配列の２つのＧ画素のうち、１つのＧ画素を狭帯域の分光感度スペクトルを有するＧ１画素としている。ここで、特殊光観察モードでは、Ｂ画素とＧ１画素とを用い、通常光観察モードでは、Ｒ画素、Ｇ画素（またはＧ画素およびＧ１画素）、Ｂ画素を用いる。この場合もＢ画素の分光感度スペクトルとＧ１画素の分光感度スペクトルとが分離されているため、鮮明な特殊光画像を得ることができる。
（撮像系の変形例１）
　上述した実施の形態では、通常光発光素子ＬＡおよび特殊光発光素子ＬＢを用いて、通常光画像および特殊光画像を得るものであったが、ここでは、発光素子として、図３１に示すように、蛍光体を用いず、３つのＬＥＤ、すなわち白色光を発光する白色ＬＥＤ４０１、緑色光を発光する緑ＬＥＤ４０２、青色光を発光する青ＬＥＤ４０３を設け、通常光観察モードでは、白色ＬＥＤ４０１のみを発光させ、特殊光観察モードでは、緑ＬＥＤ４０２と青ＬＥＤ４０３とを発光させる。
　この場合のカラーフィルタは、図３２（ａ）に示すように、ベイヤ配列のＲ画素に替えてＭｇ（マゼンタ）画素を用いている。この場合の分光感度スペクトルは、図３２（ｂ）に示すように、Ｍｇ画素が、Ｒ成分とＢ成分とにまたがった分光感度スペクトルを有する。そして、通常光観察モードでは、Ｍｇ画素成分からＢ画素成分を減算したものをＲ画素成分として出力することにより、ＲＧＢによる通常光画像を得ることができる。一方、特殊光観察モードでは、緑ＬＥＤ４０２および青ＬＥＤ４０３のみが発光されるため、Ｒ成分の発光はない。そして、Ｂ成分は、Ｂ画素成分とＭｇ画素成分のＢ成分領域とによってＢ画素の２倍の受光強度を得ることができ、Ｇ成分は、２つのＧ画素によって２倍の受光強度を得ることができ、１つの画素配列で、ベイヤ配列時に比べて２倍の受光強度が得られるため、解像度の高い特殊光画像を得ることができる。
（撮像系の変形例２）
　また、図３１に示した発光素子を用い、図３３（ａ）に示すようなカラーフィルタ配列としても高い解像度の特殊光画像を得ることができる。すなわち、ベイヤ配列のＲ画素に替えてＷ（白色）画素を設けている。このＷ画素は、図３３（ｂ）に示すように、ＲＧＢ全領域にまたがった分光感度スペクトルを有する。なお、この変形例２では、変形例１と異なり、通常光観察モードでは、白色ＬＥＤ４０１、緑ＬＥＤ４０２、青ＬＥＤ４０３のすべてを発光させ、Ｒ成分は、Ｗ画素成分から、Ｂ画素成分とＧ画素成分とを加算したものを減算することによって生成する。一方、特殊光観察モードでは、変形例１と同様に、緑ＬＥＤ４０２および青ＬＥＤ４０３を発光させ、Ｗ画素成分からＧ画素成分を減算することによってＷ画素からＢ成分を算出し、Ｂ成分は、Ｂ画素成分とこのＷ画素成分のうちのＢ成分とによって、２倍の受光感度を得ることができ、また、Ｇ成分は、２つのＧ画素を有するため、２倍の受光感度を得ることができる。この結果、特殊光観察モードでは、２倍の受光強度を得ることができ、解像度の高い特殊光画像を得ることができる。
（撮像モード情報の付加出力）
　ところで、通常のベイヤ配列で図３４（ｂ）に示す分光感度スペクトルを有する場合で、図３４（ａ）に示す発光スペクトルＦＢの特殊光発光素子ＬＢのみによる発光で画像を得ようとする場合、ＲＧＢ成分を用いて通常光画像を得ることができるとともに、Ｒ成分を用いず、ＧＢ成分のみによって特殊光画像を得ることができる。すなわち、特殊光発光素子ＬＢを用いた場合には、通常光画像と特殊光画像とを得ることができるため、画像表示装置４で画像表示出力する場合、通常光画像と特殊光画像とを得る画像処理あるいは表示できる旨の表示処理を行うことが好ましい。なお、通常光発光素子ＬＡのみを用いた場合あるいは通常光発光素子ＬＡと特殊光発光素子ＬＢとを用いた場合、通常光画像を得ることができる。
　そこで、カプセル型内視鏡２は、撮像情報に、撮像条件を示す撮像モード情報を付加情報として含めて送信する。この撮像情報を受けた画像表示装置４は、各画像を表示する際、各画像に施す画像処理を図３５に示す処理手順で行う。すなわち、まず画像に対応する付加情報が特殊光発光素子ＬＢのみによって撮像されたものであるか否かを判断する（ステップＳ２０１）。その後、付加情報が特殊光発光素子ＬＢのみによって撮像されたものでない場合（ステップＳ２０１，Ｎｏ）、通常光発光素子ＬＡのみによって撮像された画像を含め、通常光発光素子ＬＡと特殊光発光素子ＬＢとによって撮像されたときの通常光画像生成処理を行って（ステップＳ２０２）本処理を終了する。
　一方、付加情報が特殊光発光素子ＬＢのみである場合（ステップＳ２０１，Ｙｅｓ）、特殊光発光素子ＬＢのみによって撮像された画像に対する通常光画像生成処理を行う（ステップＳ２０３）とともに、特殊光発光素子ＬＢ観察モードのみによって撮像された画像に対する特殊光画像（血液吸光画像）生成処理を並列して行う（ステップＳ２０４）。そして、本処理を終了する。
　このようにして得られた通常光画像と特殊光画像（血液吸光画像）とは、図３６に示すように、モニタ４４の表示画面Ｅ内の領域ＥＰ１，ＥＰ２内にそれぞれ表示することができる。ここで、表示画面Ｅ内には、一連の画像群の特徴色で画像順（画像取得順）に並べた平均色バー５００が表示される。この平均色バー５００は、ＧＵＩであり、平均色バー５００の所望位置を指示することによって、この所望位置に対応した画像を表示出力し、あるいは所望位置に対応した画像から順次、連続して表示出力する。ここでは、さらに平均色バー５００の上部に連接し、同じ画像順（画像取得順）で、特殊光画像がある場合には、その領域５０１ａを表示出力する撮像モード表示バー５０１が設けられる。この撮像モード表示バー５０１上の領域５０１ａは、通常光画像の表示の他に、特殊光画像の表示が可能であることを示している。なお、すべての画像が特殊光発光素子ＬＢのみによって撮像された場合には、撮像モード表示バー５０１の領域５０１ａが、特殊光画像の表示が好ましい領域として表示出力するようにしてもよい。この好ましい領域であるか否かの判断は、撮像情報に付加された距離に関する情報あるいは距離に関する情報をもとにした判断結果をもとに行い、距離が閾値よりも短い場合に、好ましい領域であるとして表示出力する。
（撮像モードの変形例）
　上述した実施の形態では、通常光観察モードと特殊光観察モードとのいずれか一方に選択設定され、この選択設定された撮像モードは、次の撮像時の撮像モードとなっていた。ここで、さらに、時間的な視点に立った撮像モードの設定変更を行ってもよい。たとえば、撮像条件によって、通常光観察モードと特殊光観察モードとを交互に行う交互撮像モードと、一時的に割り込んで選択設定された撮像モードを一回に限り行う一時撮像モードとを設けるようにしてもよい。
　なお、上記各実施の形態のさらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、以上のように表わしかつ記述した特定の詳細および代表的な実施の形態に限定されるものではない。したがって、添付のクレームおよびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
　　　１　被写体
　　　２，１０２，２０２，３０２　カプセル型内視鏡
　　　３　受信装置
　　　３ａ～３ｈ　受信アンテナ
　　　４　画像表示装置
　　　５　携帯型記録媒体
　　１０　発光素子駆動部
　　１０ａ　ケース本体
　　１０ｂ，２１０ｂ　光学ドーム
　　１１，４５　記憶部
　　１２　閾値
　　２０，２２０ａ，２２０ｂ　撮像素子
　　２０ａ，２２１ａ，２２１ｂ　レンズ
　　２０ｂ　鏡筒
　　２０ｃ　撮像基板
　　２１　画像信号処理回路
　　２２　距離検出部
　　２３，９５　送信部
　　２４　送信アンテナ
　　２５　撮像素子駆動部
　　２６，３３，４１　制御部
　　２７，３６　電源回路
　　２８，３５　バッテリ
　　２９，２２９ａ，２２９ｂ　発光素子
　　２９ａ　光源基板
　　３０，９４　受信部
　　３１　受信信号処理部
　　３２　記憶制御部
　　３４　入出力部
　　４０　入力部
　　４２　画像処理回路
　　４３　表示装置制御回路
　　４４　モニタ
　　５０　検出画像
　　６０　圧力センサ
　　６１　弾性部材
　　７０　胃
　　７１　水
　　７４　磁気検出部
　　８０　体外磁場発生装置
　　９０　ＬＥＤ本体
　　９１，９２　励起用ＬＥＤ
　　９１ａ，９２ａ　スイッチ
　　９３　蛍光体
　　９４ａ，９４ｂ　受信電極
　　９６ａ，９６ｂ　送信電極
　２１０　磁石
　２３１　電池
　２４０　バラスト
　２５０　送信アンテナ
　４０１　白色ＬＥＤ
　４０２　緑ＬＥＤ
　４０３　青ＬＥＤ
　５００　平均色バー
　５０１　撮像モード表示バー
　　ＬＡ　通常光発光素子
　　ＬＢ　特殊光発光素子
　　　Ｇ　カプセル重心

Claims (7)

  1. 　生体組織を照明する照明部と、
    　前記生体組織を撮像する撮像部と、
    　前記撮像部によって撮像された画像を含む撮像情報を送信する送信部と、
    　前記生体組織との間の距離に関する情報に対する閾値を記憶する記憶部と、
    　前記生体組織との間の距離に関する情報を検出する検出部と、
    　前記検出部が検出した距離に関する情報と前記閾値とを比較し、該比較結果をもとに撮像条件を選択し、該選択された撮像条件を撮像に関する動作部に出力する出力部と、
    　を備えたことを特徴とするカプセル型内視鏡装置。
  2. 　前記検出部は、前記画像の明るさの変化量、前記画像の空間周波数の変化量、および露光時間の変化量の少なくとも１つを前記距離に関する情報として検出することを特徴とする請求項１に記載のカプセル型内視鏡装置。
  3. 　前記撮像条件毎の撮像機能を有する複数の撮像部を備え、
    　前記出力部は、前記検出部が検出した距離に関する情報と前記閾値とを比較し、該比較結果をもとに撮像条件を選択し、該選択された撮像条件に対応する撮像部に対して該選択された撮像条件を出力して動作させることを特徴とする請求項１に記載のカプセル型内視鏡装置。
  4. 　前記撮像条件毎の照明機能を有する複数の照明部を備え、
    　前記出力部は、前記検出部が検出した距離に関する情報と前記閾値とを比較し、該比較結果をもとに撮像条件を選択し、該選択された撮像条件に対応する照明部に対して該選択された撮像条件を出力して動作させることを特徴とする請求項１に記載のカプセル型内視鏡装置。
  5. 　各照明部は、少なくとも白色光を発する白色照明部と特定の可視光成分を発する特殊光照明部とを有し、
    　前記出力部は、前記検出部が検出した距離に関する情報と前記閾値とを比較し、該比較結果をもとに撮像条件を選択し、該選択された撮像条件に対応する白色照明部および／または特殊光照明部に対して該選択された撮像条件を出力して動作させることを特徴とする請求項４に記載のカプセル型内視鏡装置。
  6. 　当該カプセル型内視鏡装置本体の重心位置を調整する調整部を備え、
    　前記出力部は、前記検出部が検出した距離に関する情報と前記閾値とを比較し、該比較結果をもとに撮像条件を選択し、該選択された撮像条件を前記調整部に出力して調整動作を行わせることを特徴とする請求項１に記載のカプセル型内視鏡装置。
  7. 　外部に設けられた磁気誘導装置による誘導を受ける磁性体を備え、
    　前記検出部は、前記磁性体が受ける磁界を前記距離に関する情報として検出し、
    　前記出力部は、前記検出部が検出した距離に関する情報と前記閾値とを比較し、該比較結果をもとに撮像条件を選択し、該選択された撮像条件を撮像に関する動作部に出力することを特徴とする請求項１に記載のカプセル型内視鏡装置。
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