JP5377888B2

JP5377888B2 - 撮像装置および被検体内画像取得装置

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Publication number: JP5377888B2
Application number: JP2008146175A
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Inventors: 桂三津橋
Original assignee: Olympus Medical Systems Corp
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Priority date: 2008-06-03
Filing date: 2008-06-03
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Description

本発明は、撮像装置およびこれを用いたカプセル型内視鏡等の被検体内画像取得装置に関するものである。

近年、内視鏡の分野において、被検体内部の画像情報を取得する撮像部や撮像部による撮像部位を照明する照明部、撮像部によって取得された画像情報を無線送信する送信部等からなる撮像装置がカプセル形状のケース内に収納されて構成された、飲み込み型のカプセル型内視鏡が提案され、実用化段階にきている（例えば、特許文献１等参照）。このようなカプセル型内視鏡は、被検体である患者の口から飲み込まれて被検体内部に導入される。そして、自然排出されるまでの間、体腔内をその蠕動運動に従って移動しながら体腔内の画像を例えば０．５秒間隔で順次撮像し、取得した画像データを体外の受信機等に対して無線送信する。

ここで、従来のカプセル型内視鏡に内蔵されている撮像装置の概略構成例を図７に示す。ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子からなるイメージセンサ２０１と、画像情報に対してゲイン調整、Ａ／Ｄ変換等のアナログ信号処理を施すＡＦＥ（アナログ・フロント・エンド）ブロック２０２と、デジタル化された画像データに対して必要な所定の画像処理を施すデジタル信号処理ブロック２０３と、ライン単位で画像データを格納するラインメモリ２０４と、画像データを被検体外の受信機等に向けて無線出力する無線モジュール２０５とにより構成されている。

ここで、このような撮像装置を備えるカプセル型内視鏡における撮像タイミング例を図８に示す。撮像タイミングは、ＬＥＤ等の光源を発光させるタイミング（露光期間）、イメージセンサ２０１からの読み出し期間、データ送信期間、水平および垂直方向のブランキング期間によって構成されている。まず、１フレーム期間中のＶブランキング期間において最初にＬＥＤを発光させることにより、撮像部位を露光させ、イメージセンサ２０１によって撮像部位を撮像し、画像情報を取得する。イメージセンサ２０１で撮像されて読み出された画像情報（アナログ信号）は、ＡＦＥブロック２０２で所定のアナログ信号処理を施されることで画像データとしてデジタル化され、さらにデジタル信号処理回路２０３によって必要な画像処理が施された後、ライン毎にラインメモリ２０４に一旦格納される。そして、ラインメモリ２０４に格納された画像データを読み出し、無線モジュール２０５から無線出力する。このような処理動作をライン数、繰り返す。

なお、図９に示すように、ラインメモリに代えて、１フレーム分の画像データを格納し得るフレームメモリを用い、イメージセンサ２０１に蓄積された電荷をリセットさせた後、ＬＥＤを発光させてイメージセンサ２０１によって撮像を行い、このイメージセンサ２０１から読み出されＡＦＥブロック２０２で所定のアナログ信号処理が施された画像データをフレーム単位でフレームメモリに一旦格納し、フレームメモリに格納された１フレーム分の画像データを読み出し、無線モジュール２０５から無線出力するように構成したものもある。

このような撮像装置では、ゲイン調整、Ａ／Ｄ変換等のアナログ信号処理を行うＡＦＥブロック２０２での処理に際してランダムノイズが発生し、ＡＦＥブロック２０２で処理された画像データ上にノイズが載り、無線モジュール２０５からそのまま体外に向けて無線出力されてしまうことがある。

特開２００３−１９１１１号公報

このようなランダムノイズ成分は、例えば図８に示したような撮像タイミングの繰り返しにより、イメージセンサ２０１で同じ画像を複数枚撮像しＡＦＥブロック２０２で処理した画像データを順次体外に無線出力し、これら同じ画像について複数枚分の画像データを順次受信する受信機において例えば画像平均処理を施すことにより、相殺除去が可能である。

ところが、このような対策によると、フレームレートが低下してしまい（例えば、５枚分の画像データを用いて受信機側で画像平均処理を行い、１枚分の画像データとする場合には、フレームレートが１／５に低下してしまう）、カプセル型内視鏡として必要な所望のフレームレートを維持できなくなってしまう。特に、１フレーム期間中に占める割合の大きいラインメモリからの読み出しが複数回繰り返されるため、フレームレートは低下しやすいものとなる。フレームレートの低下を避けるには、複数のラインメモリまたはフレームメモリを備えて処理速度を向上させればよい。しかしながら、カプセル型内視鏡は、被検体内に導入させて長時間（例えば、８時間）に亘って動作させるものであり、小型化・低消費電力等の観点から、無線出力するデータ量や増やさず、かつ、内蔵の回路規模も極力小さくしたいという要請があるが、このような要請に反してしまう。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、回路規模を大きくすることなく、かつ、フレームレートを落さず、アナログ信号処理に起因するランダムノイズの影響を低減させることができる撮像装置および被検体内画像取得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、本発明にかかる撮像装置は、撮像により画像情報を取得する撮像部と、該撮像部により撮像された画像情報に対してアナログ信号処理を施して画像データにデジタル化するアナログ信号処理部と、前記撮像部により撮像されて前記アナログ信号処理部でアナログ信号処理が施された１フレーム期間内における複数枚分単位の相関のある画像データを平準化してアナログ信号処理におけるノイズを除去するノイズ低減回路を含むデジタル信号処理部と、前記ノイズ低減回路によるノイズ低減前後の画像データを更新記憶する記憶部と、該記憶部に更新記憶されたノイズ低減後の画像データを出力する出力部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、上記発明において、前記ノイズ低減回路は、前記複数枚分の相関のある画像データを画素毎に順次加算して平準化する加算器を備えることを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、上記発明において、前記ノイズ低減回路は、画像データを画素毎にビットシフトするビットシフト回路と、該ビットシフト回路によるビットシフト後または前の画像データを画素毎に加算する加算器とを備え、前記複数枚分の相関のある画像データの画素毎の平均値を算出して平準化することを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、上記発明において、前記ノイズ低減回路は、前記複数枚分の相関のある画像データ中から画素毎に最大値および最小値を除去する比較器を備え、画素毎に最大値および最小値が除去された中間値を抽出して平準化することを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、上記発明において、前記１フレーム期間内における複数枚分の相関のある画像データは、１フレーム期間内で前記撮像部から複数枚分繰り返し読み出される同一の画像情報に基づく画像データであることを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、上記発明において、前記１フレーム期間内における複数枚分の相関のある画像データは、１フレーム期間内で前記撮像部により複数枚分連続的に撮像されて順次読み出される画像情報に基づく画像データであることを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、上記発明において、前記ノイズ低減回路は、前記複数枚分の相関のある画像データの入出力を、画素単位、ライン単位又はフレーム単位で処理することを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、上記発明において、前記記憶部は、前記ノイズ低減回路の処理単位に対応させた画素単位、ライン単位又はフレーム単位のメモリであることを特徴とする。

また、本発明にかかる被検体内画像取得装置は、上記いずれかの発明に記載の撮像装置を内蔵して、被検体内に導入され、前記撮像部により被検体内部の画像情報を取得し、前記出力部から画像データを被検体外に無線出力することを特徴とする。

本発明にかかる撮像装置および被検体内画像取得装置は、撮像部により撮像されてアナログ信号処理部でアナログ信号処理が施された１フレーム期間内における複数枚分単位の相関のある画像データを平準化してアナログ信号処理におけるノイズを除去するノイズ低減回路を備え、撮像装置自身において１フレーム期間内で複数枚分単位の相関のある画像データを扱いアナログ信号処理におけるノイズを除去してから出力部より出力させるので、回路規模を大きくすることなく、かつ、フレームレートを落さず、アナログ信号処理に起因するランダムノイズの影響を低減させることができるという効果を奏する。

以下、図面を参照し、本発明にかかる撮像装置および被検体内画像取得装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかる被検体内画像取得システムの全体構成を示す模式図である。図１に示すように、被検体内画像取得システムは、被検体１内部の画像データを取得する被検体内画像取得装置であるカプセル型内視鏡１０と、カプセル型内視鏡１０から無線送信される画像データを受信する受信機３０と、受信機３０が受信した画像データに基づいて、カプセル型内視鏡１０によって取得された画像を表示する表示装置４０とを備える。受信機３０と表示装置４０との間の画像データの受け渡しには、例えば可搬型の記録媒体５０が使用される。

カプセル型内視鏡１０は、飲み込み可能な大きさでカプセル形状に形成されたケース内に撮像装置を内蔵することで、撮像機能と無線機能とを具備する。このようなカプセル型内視鏡１０は、被検体１の口から飲み込まれて被検体１内部に導入され、体腔内を移動しながら逐次体腔内の画像データを取得する。そして、取得した画像データを体外に無線送信する。

受信機３０は、複数の受信用アンテナＡ１〜Ａｎを備え、各受信用アンテナＡ１〜Ａｎを介してカプセル型内視鏡１０から無線送信される画像データを受信する。この受信機３０は、コンパクトフラッシュ（登録商標）等の記録メディアである可搬型記録媒体５０の着脱が自在に構成されており、受信した画像データを時系列順に可搬型記録媒体５０に順次保存する。

受信アンテナＡ１〜Ａｎは、例えばループアンテナで構成され、図１に示すように、被検体１の体表上の所定位置に分散配置される。具体的には、例えば、被検体１内におけるカプセル型内視鏡１０の通過経路に対応する位置に分散配置される。なお、受信アンテナＡ１〜Ａｎは、被検体１に着用させるジャケットに分散配置されるものであってもよい。この場合には、受信アンテナＡ１〜Ａｎは、被検体１がこのジャケットを着用することによって、被検体１内におけるカプセル型内視鏡１０の通過経路に対応する被検体１の体表上の所定位置に配置される。なお、受信アンテナは、被検体１に対して１つ以上配置されればよく、その数は限定されない。

表示装置４０は、ワークステーションやパソコン等の汎用コンピュータで実現されるものであり、可搬型記録媒体５０が着脱自在に構成される。この表示装置４０は、可搬型記録媒体５０に保存された画像データを読み込み、読み込んだ画像データをＬＣＤやＥＬＤ等のディスプレイによって画像表示する。また、表示装置４０は、被検体１に関する情報を可搬型記録媒体５０に適宜書き込む。なお、プリンタ等によって他の媒体に画像データを出力するように構成してもよい。

次に、本実施の形態１にかかるカプセル型内視鏡１０に内蔵されて撮像機能と無線機能とを実現する撮像装置の構成について説明する。図２は、カプセル型内視鏡１０に内蔵された撮像装置１００の概略構成例を示すブロック図である。図２に示すように、撮像装置１００は、イメージセンサ１１０と、ＬＥＤ１２０と、ＡＦＥ（アナログ・フロント・エンド）ブロック１３０と、デジタル信号処理ブロック１４０と、ラインメモリ１５０と、無線モジュール１６０と、制御部１７０とを備える。

イメージセンサ１１０は、撮像部を構成するもので、本実施の形態１では、例えばＣＭＯＳイメージセンサが用いられている。このイメージセンサ１１０は、結像レンズ等の撮像光学系により撮像部位の入射光が結像されることで、入射光の強度に応じたアナログ信号を画像情報として出力することで、被検体１内部の撮像部位を撮像する撮像動作を行う。このイメージセンサ１１０による撮像動作のタイミングやイメージセンサ１１０からのアナログ信号の読み出し動作のタイミング、回数は、タイミング発生部１７１からのタイミング信号に従い制御される。

ＬＥＤ１２０は、撮像部位を照明する光源の一例として設けられたものであり、ＬＥＤ駆動回路により発光駆動されることで、照明光を照射してイメージセンサ１１０による撮像部位を照明する。このＬＥＤ１２０の発光動作のタイミングは、タイミング発生部１７１からのタイミング信号に従い制御される。

ＡＦＥブロック１３０は、アナログ信号処理部として機能するもので、イメージセンサ１１０によって撮像されて出力されるアナログ信号（画像情報）に対してゲイン調整（相関二重サンプリングや増幅等を含む）、Ａ／Ｄ変換等のアナログ信号処理を施すことで、画像データにデジタル化して出力する。

デジタル信号処理ブロック１４０は、デジタル信号処理部として機能するもので、ＡＦＥブロック１３０によりデジタル化された画像データに対してホワイトバランス、γ補正、色補正等の所定の画像処理を行って一旦ラインメモリ１５０に格納させた後、読み出しタイミングに従いラインメモリ１５０から画像データを読み出して無線モジュール１６０に出力する。ここで、本実施の形態１のデジタル信号処理ブロック１４０は、ノイズ低減回路１４１を備えている。このノイズ低減回路１４１は、ＡＦＥブロック１３０によるアナログ信号処理に伴い発生するランダムノイズを低減させるためのものであり、本実施の形態１では、ビットシフト回路１４１ａと加算器１４１ｂとからなる。ビットシフト回路１４１ａは、画像データを画素毎に所定ビット数ｎ、例えばｎ＝２ビット分、右シフトさせることにより割り算を行うためのものである。加算器１４１ｂは、ラインメモリ１５０を利用して画像データを画素毎に加算する処理を行うためのものである。

送信モジュール１６０は、デジタル信号処理ブロック１４０によってラインメモリ１５０から読み出される画像データに対して変調処理等のデータ処理を施すことによって無線信号を生成する送信回路や、生成された無線信号を外部に送信するためのアンテナ等で構成され、画像データを外部に無線送信する。

制御部１７０は、撮像装置１００を構成する各部を制御し、撮像装置１００全体の動作を統括的に制御する。この制御部１７０は、各部に対して動作タイミングを制御するためのタイミング信号を生成出力するタイミング発生部１７１を備えている。

このような構成において、カプセル型内視鏡１０に内蔵された撮像装置１００の動作制御例について説明する。図２は、撮像装置１００の撮像タイミング例を示す概略タイミングチャートである。本実施の形態１では、１フレーム期間内における複数枚分単位の相関のある画像データとして、ＣＭＯＳイメージセンサからなるイメージセンサ１１０により撮像され電荷リセットされるまで保持されている同一の画像情報を連続して複数回、例えば４回繰り返して読み出し、ＡＦＥブロック１３０でアナログ信号処理させて後、ノイズ低減回路１４０とラインメモリ１５０とによって画素毎の平均値を算出することでランダムノイズを低減させるように制御する。

まず、イメージセンサ１１０からの画像情報の読み出しをライン毎に行い、ＡＦＥブロック１３０にて必要なアナログ信号処理を行う。このＡＦＥブロック１３０によりデジタル化された画像データに対して、デジタル信号処理部１４０では、まず、ビットシフト回路１４１ａによって画素毎に２ビット右シフト処理を行うことで、１／４なる割り算を行う。ビットシフトされた１ライン分の画像データは、一旦ラインメモリ１５０に格納させる。次いで、イメージセンサ１１０に保持されている同じラインの画像情報（同一の画像情報）の読み出しを行い、同様に、ＡＦＥブロック１３０、ビットシフト回路１４１ａでアナログ信号処理、２ビット右シフト処理を行う。そして、今回ビットシフトされた１ライン分の画像データを、加算器１４１ｂによって、ラインメモリ１５０に格納されている先にビットシフトされた１ライン分の画像データに加算し、加算結果をラインメモリ１５０に更新記憶させる。このような処理をさらに２回繰り返し、合計４回行うことで、ラインメモリ１５０には同一の画像情報に基づく画像データについて、画素毎に４回分の平均値が更新記憶される。ここで、同一の画像情報に基づく４回分の画像データは、本来的に全く同一の画像データとなるべきものであり、４回分の画像データの平均値を算出することで、ＡＦＥブロック１３０のアナログ信号処理に起因するランダムノイズ成分は相殺除去されて平準化される。このようにして、ラインメモリ１５０には、ＡＦＥブロック１３０によるランダムノイズが平準化された１ライン分の画像データとして更新記憶されていることとなる。そして、４回目の処理後にラインメモリ１５０に更新記憶されている１ライン分の画像データを読み出すことで、画像データはライン単位で無線モジュール１６０から無線出力される。

このように、本実施の形態１によれば、イメージセンサ１１０により撮像されてＡＦＥブロック１３０でアナログ信号処理が施された１フレーム期間内における複数枚分（例えば、４枚分）単位の同一の画像データを平均化処理によって平準化してアナログ信号処理におけるランダムノイズを除去するノイズ低減回路１４０を備え、撮像装置１００自身において１フレーム期間内における複数枚分単位の同一の画像データを扱いアナログ信号処理におけるランダムノイズを除去してから無線モジュール１６０より出力させるので、フレームレートを落さず、アナログ信号処理に起因するランダムノイズの影響を低減させることができる。特に、ＬＥＤ１２０の発光は１回で済む上に、イメージセンサ１１０からの同一の画像情報の読み出し、ラインメモリ１５０への格納処理は、ラインメモリ１５０からの画像データの読み出しに比して、十分に短時間で済むため、１ライン期間内で同一の画像情報の読み出しを複数回繰り返してもフレームレートに及ぼす影響は少ないものとなる。

また、ノイズ低減回路１４０による平均化処理としては、先に、画像データを加算器１４１ｂによって画素毎に順次加算してラインメモリ１５０に更新格納し、最終的にビットシフト回路１４１ａによるビットシフトで割り算を行うようにしてもよい。もっとも、本実施の形態１では、このような平均をとる際に画素毎の画像データ全てをラインメモリに格納するのではなく、画素毎の画像データをビットシフトにより割り算した後、順次加算してラインメモリ１５０に格納させることで最終的に１ライン分相当の画像データ量となるようにしているので、ラインメモリ１５０の容量としては、通常の１枚分の画像データにおける１ライン分の容量があればよく、回路規模の大型化を回避することもできる。よって、小型化・低消費電力等の観点から、無線出力するデータ量や増やさず、かつ、内蔵の回路規模も極力小さくしたいというカプセル型内視鏡１０に対する要請に適合するものとなる。

なお、ノイズ低減回路１４１における平均化処理としては、ビットシフト回路１４１ａ
を用いずに、加算器１４１ｂによる複数回の加算処理のみとし、加算結果を平均値として扱うようにしてもよい。

（実施の形態２）
つづいて、本発明の実施の形態２にかかる撮像装置およびカプセル型内視鏡について説明する。図４は、カプセル型内視鏡１０に内蔵された本実施の形態２の撮像装置１００Ａの概略構成例を示すブロック図である。本実施の形態２にかかる撮像装置１００Ａは、ノイズ低減回路１４１が、ビットシフト回路１４１ａ、加算器１４１ｂに加えて、比較器１４１ｃを備え、画像データの画素毎に比較器１４１ｃを用いて最大値および最小値が除去された中間値を算出し、中間値同士における平均値を算出することで、平準化処理を行い、ランダムノイズを低減させるようにしたものである。

例えば、図３に示した場合と同様に、複数枚分単位の相関のある画像データとして、ＣＭＯＳイメージセンサからなるイメージセンサ１１０により撮像され電荷リセットされるまで保持されている同一の画像情報を連続して複数回、例えば４回読み出すものとする。この場合、まず、１回目の処理において、ビットシフト回路１４１ａによって画素毎に１ビット右シフト処理を行うことで、１／２なる割り算を行う。そして、ビットシフトされた１ライン分の画像データを、画素毎に、比較器１４１ｃにおいて比較用の最大値と最小値として一旦登録しておく。次に、２回目の処理において、ビットシフト回路１４１ａによって画素毎に１ビット右シフト処理を行うことで、１／２なる割り算を行う。そして、ビットシフトされた１ライン分の画像データを、画素毎に、比較器１４１ｃにおいて登録されている最大値と最小値に対する大小関係を比較する。最大値より小さく、最小値より大きい場合には、中間値として抽出し、加算器１４１ｂで加算を行い、ラインメモリ１５０に一旦格納する。

一方、ビットシフトされた１ライン分の画素毎の画像データが、最大値より大きい場合、または、最小値より小さい場合には、今回の画像データをその画素における最大値または最小値として更新登録し、加算器１４１ｂに対しては送出しない。このような処理を、さらに２回行うことで、加算器１４１ｂは、最大値と最小値とが除去された２回分の中間値の加算を行うこととなり、中間値同士の平均値を算出することができる。

よって、本実施の形態２によれば、比較器１４１ｃを追加する必要はあるものの、最大値および最小値を除去して中間値同士の平均値を算出することで、画像データを平準化しているので、ＡＦＥブロック１３０のランダムノイズを一層低減させやすくなる。

なお、本実施の形態２のノイズ低減回路１４１は、比較器１４１ｃに加えて、ビットシフト回路１４１ａおよび加算器１４１ｂを備え、同一の画像情報に基づく処理を４回繰り返すことで、中間値同士の平均値を算出するようにしたが、同一の画像情報に基づく処理を例えば３回繰り返すものとし、比較器１４１ｃにより抽出される中間値の画像データをそのまま扱うようにしてよい。

（実施の形態３）
つづいて、本発明の実施の形態３にかかる撮像装置およびカプセル型内視鏡について説明する。図５は、カプセル型内視鏡１０に内蔵された本実施の形態３の撮像装置１００Ｂの概略構成例を示すブロック図であり、図６は、撮像装置１００Ｂの撮像タイミング例を示す概略タイミングチャートである。本実施の形態３にかかる撮像装置１００Ｂは、ラインメモリ１５０に代えて、フレームメモリ１５１を記憶部として備えることで、フレーム単位で処理を行うようにしたものである。また、本実施の形態３では、１フレーム期間内における複数枚分単位の相関のある画像データとして、複数枚分の同一の画像情報そのものを用いるものではなく、イメージセンサ１１０により同一部位を１フレーム期間内において複数回、例えば２回連続的に撮像することにより得られる同一画像とみなし得る複数枚、例えば２枚分の画像情報を利用するものである。そこで、連続的に撮像された２枚分の画像情報を順次読み出し、ＡＦＥブロック１３０でアナログ信号処理させた後、ノイズ低減回路１４０とフレームメモリ１５１とによって画素毎の平均値を算出することでランダムノイズを低減させるように制御する。

まず、センサ電荷をリセット後、ＬＥＤ１２０を発光させてイメージセンサ１１０による撮像を行う。そして、イメージセンサ１１０からの画像情報の読み出しをフレーム単位で行い、ＡＦＥブロック１３０にて必要なアナログ信号処理を行う。このＡＦＥブロック１３０によりデジタル化された画像データに対して、デジタル信号処理部１４０では、まず、ビットシフト回路１４１ａによって画素毎に１ビット右シフト処理を行うことで、１／２なる割り算を行う。ビットシフトされた１フレーム分の画像データは、一旦フレームメモリ１５１に格納させる。次いで、センサ電荷をリセット後、ＬＥＤ１２０を発光させてイメージセンサ１１０による２回目の撮像を連続的に行う。そして、イメージセンサ１１０からの画像情報の読み出しをフレーム単位で行い、ＡＦＥブロック１３０にて必要なアナログ信号処理を行う。このＡＦＥブロック１３０によりデジタル化された画像データに対して、ビットシフト回路１４１ａによって画素毎に１ビット右シフト処理を行うことで、１／２なる割り算を行う。そして、今回ビットシフトされた１フレーム分の画像データを、加算器１４１ｂによって、フレームメモリ１５１に格納されている先にビットシフトされた１フレーム分の画像データに加算し、加算結果をフレームメモリ１５１に更新記憶させる。このような処理を行うことで、フレームメモリ１５１には連続的に撮像されて同一の画像情報に相当する画像情報に基づく画像データについて、画素毎に２回分の平均値が更新記憶される。このようにして、フレームメモリ１５１には、ＡＦＥブロック１３０によるランダムノイズが平準化された１フレーム分の画像データとして更新記憶されたこととなる。そして、２回目の処理後にフレームメモリ１５１に更新記憶されている１フレーム分の画像データを読み出すことで、画像データはフレーム単位で無線モジュール１６０から無線出力される。

このように、本実施の形態３によれば、イメージセンサ１１０により撮像されてＡＦＥブロック１３０でアナログ信号処理が施された１フレーム期間内における複数枚分（例えば、２枚分）単位の同一の画像データに相当する連続撮像データを平均化処理によって平準化してアナログ信号処理におけるランダムノイズを除去するノイズ低減回路１４０を備え、撮像装置１００自身において１フレーム期間内における複数枚分単位の同一の画像データに相当する連続撮像データを扱いアナログ信号処理におけるランダムノイズを除去してから無線モジュール１６０より出力させるので、フレームレートを落さず、アナログ信号処理に起因するランダムノイズの影響を低減させることができる。特に、イメージセンサ１１０からの複数回の画像情報の読み出し、フレームメモリ１５１への格納処理は、フレームメモリ１５１からの画像データの読み出しに比して、短時間で済むため、１フレーム期間内で画像情報の読み出しを複数回行ってもフレームレートに及ぼす影響は少ないものとなる。

また、ノイズ低減回路１４０による平均化処理としては、先に、画像データを加算器１４１ｂによって画素毎に順次加算してフレームメモリ１５１に更新格納し、最終的にビットシフト回路１４１ａによるビットシフトで割り算を行うようにしてもよい。もっとも、本実施の形態３では、このような平均をとる際に画素毎の画像データ全てをフレームメモリ１５１に格納するのではなく、画素毎の画像データをビットシフトにより割り算した後、順次加算してフレームメモリ１５１に格納させることで最終的に１フレーム分相当の画像データ量となるようにしているので、フレームメモリ１５１の容量としては、通常の１フレームの画像データ分の容量があればよく、回路規模の大型化を回避することもできる。

また、これら実施の形態では、ラインメモリ１５０やフレームメモリ１５１を備え、ライン単位またはフレーム単位で画像データの入出力処理を行うようにしたが、最小単位である画素単位のメモリを用い、画素単位で画像データの入出力処理を行うようにしてもよい。

また、イメージセンサ１１０としては、ＣＭＯＳイメージセンサに限らず、例えば、ＣＣＤ等の撮像素子を用いたものであってもよい。ＣＣＤを用いる場合であれば、例えば実施の形態３に示したように、１フレーム期間内において複数回の撮像を連続的に行い、同一の画像情報とみなし得る複数枚分単位の相関のある画像データを扱うようにすればよい。

本発明の実施の形態１にかかる被検体内画像取得システムの全体構成を示す模式図である。カプセル型内視鏡に内蔵された撮像装置の概略構成例を示すブロック図である。撮像装置の撮像タイミング例を示す概略タイミングチャートである。カプセル型内視鏡に内蔵された実施の形態２の撮像装置の概略構成例を示すブロック図である。カプセル型内視鏡に内蔵された実施の形態３の撮像装置の概略構成例を示すブロック図である。撮像装置の撮像タイミング例を示す概略タイミングチャートである。従来の撮像装置の概略構成例を示すブロック図である。従来の撮像タイミング例を示す概略タイミングチャートである。異なる従来の撮像タイミング例を示す概略タイミングチャートである。

符号の説明

１被検体
１０カプセル型内視鏡
１００，１００Ａ，１００Ｂ撮像装置
１１０イメージセンサ
１３０ＡＦＥブロック
１４０デジタル信号処理ブロック
１４１ノイズ低減回路
１４１ａビットシフト回路
１４１ｂ加算器
１４１ｃ比較器
１５０ラインメモリ
１５１フレームメモリ
１６０無線モジュール

Claims

撮像により画像情報を取得する撮像部と、
該撮像部により撮像された画像情報に対してアナログ信号処理を施して画像データにデジタル化するアナログ信号処理部と、
前記撮像部により撮像されて前記アナログ信号処理部でアナログ信号処理が施された１フレーム期間内における複数枚分単位の相関のある画像データを平準化してアナログ信号処理におけるノイズを除去するノイズ低減回路を含むデジタル信号処理部と、
前記ノイズ低減回路によるノイズ低減前後の画像データを更新記憶する記憶部と、
該記憶部に更新記憶されたノイズ低減後の画像データを出力する出力部と、
を備え、
前記ノイズ低減回路は、画像データを画素毎にビットシフトするビットシフト回路と、該ビットシフト回路によるビットシフト後または前の画像データを画素毎に加算する加算器とを備え、前記複数枚分の相関のある画像データの画素毎の平均値を算出して平準化することを特徴とする撮像装置。
撮像により画像情報を取得する撮像部と、
該撮像部により撮像された画像情報に対してアナログ信号処理を施して画像データにデジタル化するアナログ信号処理部と、
前記撮像部により撮像されて前記アナログ信号処理部でアナログ信号処理が施された１フレーム期間内における複数枚分単位の相関のある画像データを平準化してアナログ信号処理におけるノイズを除去するノイズ低減回路を含むデジタル信号処理部と、
前記ノイズ低減回路によるノイズ低減前後の画像データを更新記憶する記憶部と、
該記憶部に更新記憶されたノイズ低減後の画像データを出力する出力部と、
を備え、
前記ノイズ低減回路は、前記複数枚分の相関のある画像データ中から画素毎に最大値および最小値を除去する比較器を備え、画素毎に最大値および最小値が除去された中間値を抽出して平準化することを特徴とする撮像装置。
前記１フレーム期間内における複数枚分の相関のある画像データは、１フレーム期間内で前記撮像部から複数枚分繰り返し読み出される同一の画像情報に基づく画像データであることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
前記１フレーム期間内における複数枚分の相関のある画像データは、１フレーム期間内で前記撮像部により複数枚分連続的に撮像されて順次読み出される画像情報に基づく画像データであることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
前記ノイズ低減回路は、前記複数枚分の相関のある画像データの入出力を、画素単位、ライン単位又はフレーム単位で処理することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の撮像装置。
前記記憶部は、前記ノイズ低減回路の処理単位に対応させた画素単位、ライン単位又はフレーム単位のメモリであることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
請求項１〜６のいずれか一つに記載の撮像装置を内蔵して、被検体内に導入され、前記撮像部により被検体内部の画像情報を取得し、前記出力部から画像データを被検体外に無線出力することを特徴とする被検体内画像取得装置。