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WO2016084467A1 - カプセル型内視鏡及びカプセル型内視鏡システム - Google Patents

カプセル型内視鏡及びカプセル型内視鏡システム Download PDF

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WO2016084467A1
WO2016084467A1 PCT/JP2015/077074 JP2015077074W WO2016084467A1 WO 2016084467 A1 WO2016084467 A1 WO 2016084467A1 JP 2015077074 W JP2015077074 W JP 2015077074W WO 2016084467 A1 WO2016084467 A1 WO 2016084467A1
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WO
WIPO (PCT)
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information
image
capsule endoscope
brightness information
acquired
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/077074
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English (en)
French (fr)
Inventor
桂 三津橋
Original Assignee
オリンパス株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by オリンパス株式会社 filed Critical オリンパス株式会社
Priority to EP15863528.4A priority Critical patent/EP3231349A4/en
Priority to JP2016520117A priority patent/JP5977907B1/ja
Priority to CN201580020012.3A priority patent/CN106255444B/zh
Publication of WO2016084467A1 publication Critical patent/WO2016084467A1/ja
Priority to US15/291,190 priority patent/US9993143B2/en

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    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/555—Constructional details for picking-up images in sites, inaccessible due to their dimensions or hazardous conditions, e.g. endoscopes or borescopes

Definitions

  • the present invention relates to a capsule endoscope and a capsule endoscope system that are introduced into a subject and can acquire in-vivo information.
  • Endoscopes in the medical field are conventionally used in applications such as in vivo observation.
  • a subject is placed in a body cavity by swallowing, and an image of the subject is captured while moving in the body cavity in accordance with a peristaltic motion, and the captured image of the subject is captured as an imaging signal.
  • capsule endoscopes capable of wireless transmission to the outside have been proposed.
  • Such capsule endoscopes usually take 2 frames per second.
  • the reason for setting 2 frames per second is that the time when the capsule endoscope is located in the body cavity is very long, but the battery capacity built into the capsule endoscope is limited. It is.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2005-20755 compares a captured image with a previously transmitted image. For example, only a captured image that is substantially different from the previously captured image is transmitted to an external receiving device. A capsule endoscope that saves energy consumed by transmission has been proposed.
  • an object of the present invention is to provide a capsule endoscope and a capsule endoscope system capable of preventing useless image capturing and reducing power consumption.
  • the capsule endoscope of one embodiment of the present invention includes an imaging unit, a storage unit that stores brightness information acquired by the imaging unit, brightness information acquired by the imaging unit, and the brightness information. Is compared with the brightness information acquired by the imaging unit and stored in the storage unit immediately before acquiring the brightness information, and if the comparison result is within a predetermined threshold, the brightness information is further acquired by the imaging unit and acquired. If the comparison result is greater than the predetermined threshold value, the brightness information obtained by the imaging unit immediately before is further compared with the brightness information stored in the storage unit.
  • a control unit that performs imaging and stores the captured image in the storage unit or controls the image transmission unit provided in the capsule endoscope to transmit the image to the outside of the capsule endoscope And comprising.
  • the capsule endoscope system includes an imaging unit, a storage unit that stores brightness information acquired by the imaging unit, brightness information acquired by the imaging unit, Immediately before acquiring brightness information, the brightness information acquired by the imaging unit and compared with the brightness information stored in the storage unit is compared. When the comparison result is within a predetermined threshold, the brightness information is further acquired by the imaging unit.
  • the imaging unit Control to store the captured image in the storage unit or to transmit the image to the outside of the capsule endoscope by an image transmission unit provided in the capsule endoscope
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a usage pattern of the endoscope system according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a detailed configuration of the capsule endoscope and the receiving apparatus according to the first embodiment
  • 3 is a diagram for explaining a pre-exposure area for performing pre-exposure
  • FIG. 4 is a diagram for explaining exposure timing
  • FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining exposure timing. It is a figure for demonstrating the space
  • an endoscope system 1 that is a capsule endoscope system includes a capsule endoscope 10 and a receiving device 20 as an external device.
  • the capsule endoscope 10 is introduced into the digestive organ lumen when the subject 2 swallows.
  • the capsule endoscope 10 includes a battery 11, an illumination unit 12 that illuminates a subject, an imaging element 13 as an imaging unit that images the subject, and a captured imaging signal (internal An image transmission unit 14 that wirelessly transmits an endoscopic image), a memory 15 as a storage unit that temporarily stores a photometric result to be described later, and a control unit 16 that controls the entire capsule endoscope 10. These are housed in a housing to constitute a main part.
  • the receiving device 20 disposed outside the body of the subject 2 includes an antenna unit 21 that receives an imaging signal from the capsule endoscope 10, and a main body 25 that the subject 2 wears on, for example, the waist.
  • the main body 25 includes an image receiving unit 22 that receives an imaging signal (endoscopic image) wirelessly transmitted from the capsule endoscope 10 via the antenna unit 21, and the antenna unit 21.
  • An external memory 23 as an external storage unit for storing an endoscopic image received by the image receiving unit 22 via the endoscope, and an endoscopic image received by the image receiving unit 22 or an endoscopic image stored in the external memory 23
  • a display unit 24 for displaying the.
  • the capsule endoscope 10 performs photometry by performing pre-exposure before capturing an image. That is, the control unit 16 emits light from the illumination unit 12 provided in the capsule endoscope 10 and performs imaging with the imaging element 13. In this imaging, the control unit 16 does not use all the pixel information of the image sensor 13, but acquires image brightness information from only a part of pixel information in a pre-exposure area described later (that is, performs photometry). ) In the following description, photometry performed using pixel information of the pre-exposure area is also referred to as pre-photometry.
  • the pre-exposure area 13a is provided so as to include the center pixel of the image sensor 13, and the control unit 16 is based on this partial pixel information, that is, information obtained from the pre-exposure area 13a. Get brightness information.
  • the pre-exposure area provided in the image pick-up element 13 is not limited to the pre-exposure area 13a provided so that the center pixel may be included.
  • pre-exposure areas 13b are provided in the vicinity of the four corners of the surface on which the image sensor 13 is disposed, and the control unit 16 obtains brightness information based on information obtained from these four pre-exposure areas 13b. You may make it acquire.
  • pre-exposure areas 13c are provided in positions around the pixel region 13d used for display among the pixels of the image sensor 13, and are not reproduced and displayed on the monitor screen.
  • the control unit 16 controls the four pre-exposure areas 13c.
  • Brightness information may be acquired based on information obtained from the exposure area 13c. That is, the pre-exposure area 13c is provided in an area called optical black for detecting black, which is provided outside the pixel area 13d used for display.
  • control unit 16 is not limited to acquiring brightness information based on information obtained from the pre-exposure areas 13a, 13b, or 13c.
  • pre-exposure area 13a and the four pre-exposure areas 13b In combination, brightness information may be acquired based on information obtained from these pre-exposure areas 13a and 13b.
  • the control unit 16 temporarily stores the brightness information (pre-photometry result) thus acquired in the memory 15. Then, as shown in FIG. 4, when the pre-photometry operation is completed, the control unit 16 performs the next pre-exposure and pre-photometry operations.
  • the pre-exposure and pre-photometry operations have the above-described contents, and the same pre-exposure and pre-photometry operations are performed.
  • the pre-exposure interval will be described with reference to FIGS. 5A and 5B.
  • the following two patterns are assumed for the pre-exposure interval, but the present invention is not limited to this, and other patterns may be used.
  • the first pattern is a pattern that minimizes the pre-exposure interval, that is, as short as possible.
  • the pre-exposure interval it is possible to avoid missing the movement of the capsule endoscope 10.
  • the conventional capsule endoscope acquires a captured image of 2 frames per second, but in FIG. 5A, the capsule endoscope 10 moves by minimizing the pre-exposure interval. It is also possible to acquire a captured image of 3 frames or more per second, and prevent oversight of a lesioned part or the like.
  • the second pattern is a pattern in which the pre-exposure interval is a predetermined interval as shown in FIG. 5B.
  • the pre-exposure interval is 2 fps, but the present invention is not limited to this and may be another interval.
  • the capsule endoscope 10 when the capsule endoscope 10 has movement, a captured image of 2 frames is acquired per second as in the conventional case, but when the capsule endoscope 10 has no movement, 1 second. Since one frame of the captured image is acquired or no captured image is acquired at all, the power consumption of the capsule endoscope 10 can be reduced as compared with the conventional case.
  • the control unit 16 compares the brightness information obtained in the second pre-photometry with the previous brightness information stored in the memory 15. Specifically, for example, the control unit 16 calculates the difference between the brightness information obtained in the second pre-exposure and the previous brightness information stored in the memory 15. If the comparison result is within a predetermined threshold, the control unit 16 determines that the capsule endoscope 10 is not moving (stayed) between the two photometric operations. When the control unit 16 determines that the capsule endoscope 10 is not moving, the control unit 16 further proceeds to the next pre-exposure and pre-photometry operation. If the comparison result between the latest brightness information and the previous brightness information becomes larger than a predetermined threshold while repeating such pre-exposure and pre-photometry operations, the control unit 16 may It is determined that the mirror 10 has moved.
  • the control unit 16 determines the movement of the capsule endoscope 10 from the change in the brightness information of each pre-exposure area.
  • the control unit 16 determines that the capsule endoscope 10 has moved when the brightness information in each pre-exposure area has changed at least at one location. Note that the control unit 16 may determine that the capsule endoscope 10 has moved when all of the brightness information in each pre-exposure area has changed.
  • the control unit 16 selects the capsule type. It is determined that the endoscope 10 has moved, and after the pre-photometry operation, image capturing, that is, main exposure is performed. For image capturing, all the pixel information of the image sensor 13, here, substantially all the pixel information of the image sensor 13 including all the pixels to be displayed on the monitor are acquired.
  • the control unit 16 outputs an image signal obtained by performing predetermined signal processing on the pixel information acquired by the image sensor 13 to the image transmission unit 14.
  • the image transmission unit 14 wirelessly transmits the image signal that has been subjected to predetermined signal processing by the control unit 16 to the external reception device 20. Note that the image transmission unit 14 transmits the image signal to the external reception device 20, but the image signal may be stored in the memory 15 in the capsule endoscope 10 via the control unit 16.
  • the image signal transmitted wirelessly is received by the image receiving unit 22 via the external antenna unit 21.
  • the image receiving unit 22 stores the received image signal in the external memory 23 or outputs it to the display unit 24 to display an endoscopic image.
  • the receiving device 20 may add a time stamp to the endoscopic image and store it in the external memory 23 when receiving an image signal (endoscopic image) from the capsule endoscope 10. .
  • the control unit 16 starts pre-exposure and pre-photometry operations again, and repeats the above-described processing.
  • the brightness information obtained as a result of the pre-photometry is the brightness information stored in the memory 15.
  • the control unit 16 captures the image. It is compared with the determined latest brightness information to determine whether or not the capsule endoscope 10 is moving.
  • the control unit 16 continues the pre-exposure and the pre-photometry operation, and when it is determined that the capsule endoscope 10 is moving, the main exposure exposes the image. Imaging is performed, and data transmission of the obtained image signal is performed.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the capsule endoscope 10 according to the first embodiment.
  • a target value and area for light control are set (step S1), and a pre-exposure area is set (step S2).
  • a light control target value is calculated from the light control target value and area and the pre-exposure area (step S3).
  • pre-exposure is executed (step S4), and pre-photometry is executed (step S5).
  • step S6 It is determined whether or not the difference between the pre-photometric value and the immediately preceding pre-photometric value is within a predetermined threshold (step S6). If the difference between the pre-photometric value and the previous pre-photometric value is within a predetermined threshold, the determination is YES, the process returns to step S4, and the same processing is repeated. On the other hand, when the difference between the pre-photometric value and the previous pre-photometric value is larger than a predetermined threshold value, the result is NO, the difference between the pre-photometric value and the target value of light control is calculated, and the exposure amount is calculated and set ( Step S7).
  • step S8 the main exposure is executed with the set exposure amount (step S8), the endoscope image data acquired in step S8 is transmitted (step S9), the process returns to step S4, and the same processing is repeated.
  • the capsule endoscope 10 when it is determined that the capsule endoscope 10 is moving, images are continuously captured at predetermined intervals, and it is determined that the capsule endoscope 10 is not moving. In such a case, a state where an image is not captured continues. As a result, the image group captured by the capsule endoscope 10 is captured at random time intervals without being constrained by the concept of two frames per second, for example.
  • the capsule endoscope 10 of the present embodiment measures the brightness by performing pre-exposure and pre-photometry, and compares this brightness information with the previously measured brightness information. An image is taken after detecting the movement of the endoscope 10. Therefore, the capsule endoscope 10 can reduce power consumption without taking a useless image.
  • the capsule endoscope 10 performs pre-exposure in the pre-exposure area 13a, which is a partial area of the image sensor 13, thereby reducing the exposure time and reducing the exposure area. Can be shortened. Further, since pre-exposure and pre-photometry can be performed in a shorter time than the main exposure, the movement of the capsule endoscope 10 can be detected at a higher speed and an image can be taken at an optimal timing.
  • the capsule endoscope and the capsule endoscope system of the present embodiment it is possible to prevent useless image capturing and to reduce power consumption.
  • the capsule endoscope 10 for example, when the range from when the target region to be imaged is dark to when it is bright, that is, when the amount of brightness is very small or very large, The photometric value may be very small or very large, and accurate brightness information may not be acquired. Therefore, in the second embodiment, a capsule endoscope 10 that can accurately acquire brightness information even when the target region to be imaged is wide from when it is dark to when it is bright will be described.
  • the overall configuration of the capsule endoscope 10 of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, and only the configuration different from that of the first embodiment will be described.
  • a plurality of pixel areas are provided in the pre-exposure area.
  • the pre-exposure area 13a of FIG. 3 will be described, but the pre-exposure areas 13b and 13c can be similarly configured.
  • FIG. 7 is an enlarged view of the pre-exposure area 13a.
  • the pre-exposure area 13a includes four pixel areas 13a1, 13a2, 13a3, and 13a4. These pixel areas 13a1, 13a2, 13a3, and 13a4 are mosaics. Arranged in a shape.
  • the pre-exposure area 13a has four pixel areas 13a1, 13a2, 13a3, and 13a4, but is not limited to this, and has at least two or more pixel areas. Just do it.
  • the pixel areas 13a1, 13a2, 13a3, and 13a4 are not limited to the mosaic arrangement, and may be arranged in parallel, for example.
  • the pixel areas 13a1, 13a2, 13a3, and 13a4 are set with different gains.
  • the pixel area 13a1 is an area with a gain of 0db where no gain is increased, and the pixel area 13a2 is an area where the gain is increased by 6db.
  • the pixel area 13a3 is an area for gain increase of 12 db, and the pixel area 13a4 is an area for gain increase of 18 db.
  • the gain increase amount is not limited to the above-described 6 db, 12 db, and 18 db, and may be other gain increase amounts.
  • the control unit 16 compares the photometric value acquired in each of the pixel areas 13a1 to 13a4 with the photometric value acquired in each of the pixel areas 13a1 to 13a4 by the previous pre-exposure, and the comparison result indicates which pixel area 13a1 to Whether or not 13a4 is within a predetermined threshold is determined, and the movement of the capsule endoscope 10 is detected.
  • the control unit 16 determines that the capsule endoscope 10 is not moving when the comparison result is within a predetermined threshold value in any of the pixel areas 13a1 to 13a4, and if any one of the comparison results is larger than the predetermined threshold value, It is determined that the capsule endoscope 10 is moving.
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of the capsule endoscope 10 according to the second embodiment.
  • the same processes as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • pre-photometry is executed for each of the pixel areas 13a1 to 13a4 (step S11). It is determined whether or not the difference between the pre-photometric value of each pixel area 13a1 to 13a4 and the pre-photometric value of each previous pixel area 13a1 to 13a4 is within a predetermined threshold (step S12).
  • step S4 If it is determined that the difference between the pre-photometric values of the pixel areas 13a1 to 13a4 and the pre-photometric values of the immediately preceding pixel areas 13a1 to 13a4 is within a predetermined threshold value, the determination is YES, the process returns to step S4, and the same processing is repeated. . On the other hand, if any of the differences between the pre-photometric values of the pixel areas 13a1 to 13a4 and the pre-photometric values of the immediately preceding pixel areas 13a1 to 13a4 is larger than a predetermined threshold value, the determination is NO and the process proceeds to step S7. And the target value of light control are calculated, and the exposure amount is calculated and set. Thereafter, in step S8, the main exposure is executed with the set exposure amount. In step S9, the endoscope image data acquired in step S8 is transmitted, and then the process returns to step S4 to repeat the same processing. .
  • the pixel areas 13a1 to 13a4 having different gains are provided in the pre-exposure area 13a.
  • the brightness amount is very small in the pixel area 13a1 with a gain of 0 db, so the photometric value becomes very small and accurate brightness information cannot be acquired.
  • the pixel areas 13a2, 13a3, and 13a4 that increase the gain of 6db, 12db, and 18db in a mosaic shape sufficient photometric information (brightness information) is obtained in the pixel that has been increased in gain to 12db, for example. be able to.
  • the brightness information becomes very large in the pixel areas 13a2, 13a3, and 13a4 that perform gain increase of 6 db, 12 db, and 18 db.
  • the photometric value becomes very large and accurate brightness information cannot be acquired, by providing the pixel area 13a1 having a gain of 0 db, sufficient photometric information can be obtained in pixels where gain is not increased.
  • the capsule endoscope 10 of the present embodiment has an effect that the dynamic range can be widened compared to the first embodiment without changing or lengthening the pre-exposure time. .

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Abstract

　カプセル型内視鏡１０は、撮像素子１３と、撮像素子１３で取得された明るさ情報を記憶するメモリ１５と、撮像素子１３で取得された明るさ情報と、明るさ情報を取得する直前に撮像素子１３で取得されメモリ１５に記憶された明るさ情報とを比較し、比較結果が所定の閾値以内の場合、さらに撮像素子１３で明るさ情報を取得するとともに、取得された明るさ情報を直前に撮像素子１３で取得されメモリ１５に記憶された明るさ情報との比較をさらに行う一方、比較結果が所定の閾値より大きい場合、撮像素子１３で画像の撮像を行い、撮像された画像をメモリ１５に記憶する、または、カプセル型内視鏡１０に設けられた画像送信部１４によってカプセル型内視鏡１０の外部に送信するように制御する制御部１６と、を有する。

Description

カプセル型内視鏡及びカプセル型内視鏡システム
　本発明は、被検体の内部に導入され、生体内の情報を取得可能なカプセル型内視鏡及びカプセル型内視鏡システムに関するものである。
　医療分野における内視鏡は、生体内の観察等の用途において従来用いられている。この内視鏡の１つとして、被検体が嚥下することにより体腔内に配置され、蠕動運動に伴って体腔内を移動しつつ被検体の像を撮像し、撮像した被検体の像を撮像信号として外部に無線伝送可能なカプセル型内視鏡が近年提案されている。
　このようなカプセル型内視鏡は、通常、１秒間に２コマの撮影を行うことが多い。１秒間に２コマの撮影が設定されるのは、カプセル型内視鏡が体腔内に位置する時間は非常に長い一方、カプセル型内視鏡に内蔵されているバッテリ容量には限界があるためである。
　ところで、カプセル型内視鏡の体腔内での移動は、蠕動運動等に依存しているため、体腔内の特定の場所に長時間滞留することは十分に起こり得る。一方、画像の撮像は、この滞留中であっても定期的に行われるため、全く同一の画像が繰り返し取得されることとなるが、診断に寄与する画像はこの画像のうち１コマだけでよく、それ以外の画像は無駄となってしまう。
　そのため、特開２００５－２０７５５号公報には、撮影された画像を先に伝送された画像と比較し、例えば、先に撮影された画像とは実質的に異なる撮影画像だけを外部の受信装置に伝送することで、消費するエネルギを節約するカプセル型内視鏡が提案されている。
　しかしながら、特開２００５－２０７５５号公報のカプセル型内視鏡では、先に伝送された画像と同一の画像は伝送されないが、このような画像を撮像すること自体が完全に無駄な画像を撮像することになる。また、このような伝送されない無駄な画像を撮像することは、電力の無駄になるという問題がある。
　そこで、本発明は、無駄な画像の撮像を防止し、消費電力を低減することができるカプセル型内視鏡及びカプセル型内視鏡システムを提供することを目的とする。
　本発明の一態様のカプセル型内視鏡は、撮像部と、前記撮像部で取得された明るさ情報を記憶する記憶部と、前記撮像部で取得された明るさ情報と、前記明るさ情報を取得する直前に前記撮像部で取得され前記記憶部に記憶された明るさ情報とを比較し、比較結果が所定の閾値以内の場合、さらに前記撮像部で明るさ情報を取得するとともに、取得された明るさ情報を直前に前記撮像部で取得され前記記憶部に記憶された明るさ情報との比較をさらに行う一方、前記比較結果が前記所定の閾値より大きい場合、前記撮像部で画像の撮像を行い、撮像された前記画像を前記記憶部に記憶する、または、前記カプセル型内視鏡に設けられた画像送信部によって前記カプセル型内視鏡の外部に送信するように制御する制御部と、を備える。
　また、本発明の一態様のカプセル型内視鏡システムは、撮像部と、前記撮像部で取得された明るさ情報を記憶する記憶部と、前記撮像部で取得された明るさ情報と、前記明るさ情報を取得する直前に前記撮像部で取得され前記記憶部に記憶された明るさ情報とを比較し、比較結果が所定の閾値以内の場合、さらに前記撮像部で明るさ情報を取得するとともに、取得された明るさ情報を直前に前記撮像部で取得され前記記憶部に記憶された明るさ情報との比較をさらに行う一方、前記比較結果が前記所定の閾値より大きい場合、前記撮像部で画像の撮像を行い、撮像された前記画像を前記記憶部に記憶する、または、前記カプセル型内視鏡に設けられた画像送信部によって前記カプセル型内視鏡の外部に送信するように制御する制御部と、を有するカプセル型内視鏡と、前記画像送信部により外部に送信された画像を受信する画像受信部と、前記画像受信部で受信された画像を記憶する外部記憶部と、を有する外部装置と、を備える。
第１の実施形態に係る内視鏡システムの使用形態を説明するための図である。 第１の実施形態の係るカプセル型内視鏡及び受信装置の詳細な構成を説明するための図である。 プレ露光を行うプレ露光エリアについて説明するための図である。 露光タイミングについて説明するための図である。 プレ露光の間隔について説明するための図である。 プレ露光の間隔について説明するための図である。 第１の実施形態に係るカプセル型内視鏡１０の動作を説明するためのフローチャートである。 プレ露光エリア１３ａの拡大図である。 第２の実施形態に係るカプセル型内視鏡１０の動作を説明するためのフローチャートである。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
　まず、図１～図５Ｂを用いて本発明の第１の実施形態の内視鏡システムの構成について説明する。図１は、第１の実施形態に係る内視鏡システムの使用形態を説明するための図であり、図２は、第１の実施形態の係るカプセル型内視鏡及び受信装置の詳細な構成を説明するための図であり、図３は、プレ露光を行うプレ露光エリアについて説明するための図であり、図４は、露光タイミングについて説明するための図であり、図５Ａ及び図５Ｂは、プレ露光の間隔について説明するための図である。
　図１に示すように、カプセル型内視鏡システムである内視鏡システム１は、カプセル型内視鏡１０と、外部装置としての受信装置２０とを有して構成されている。
　カプセル型内視鏡１０は、被験者２が嚥下することにより体内の消化器管腔に導入される。カプセル型内視鏡１０は、例えば、図２に示すように、電池１１と、被写体を照明する照明部１２と、被写体を撮像する撮像部としての撮像素子１３と、撮像された撮像信号（内視鏡画像）を無線送信する画像送信部１４と、後述する測光結果を一時的に記憶する記憶部としてのメモリ１５と、カプセル型内視鏡１０全体の制御を行う制御部１６とを有し、これらが筐体内に収容されて要部が構成されている。
　一方、被験者２の体外に配置する受信装置２０は、カプセル型内視鏡１０からの撮像信号を受信するアンテナユニット２１と、被験者２が例えば腰部に装着する本体部２５と、を有する。本体部２５は、図２に示すように、カプセル型内視鏡１０から無線送信された撮像信号（内視鏡画像）を、アンテナユニット２１を介して受信する画像受信部２２と、アンテナユニット２１を介して画像受信部２２が受信した内視鏡画像を記憶する外部記憶部としての外部メモリ２３と、画像受信部２２で受信した内視鏡画像または外部メモリ２３に記憶された内視鏡画像を表示する表示部２４と、を有して構成されている。
　本実施形態のカプセル型内視鏡１０は、画像の撮像を行う前にプレ露光を行って測光を行う。すなわち、制御部１６は、カプセル型内視鏡１０に設けられている照明部１２を発光するとともに、撮像素子１３により撮像を行う。制御部１６は、この撮像において、撮像素子１３の全ての画素情報を使用せず、後述するプレ露光エリアの一部の画素情報のみから、画像の明るさ情報を取得する（すなわち、測光を行う）ものである。なお、以下の説明では、プレ露光エリアの画素情報で行う測光をプレ測光ともいう。
　図３に示すように、撮像素子１３の中心画素を含むようにプレ露光エリア１３ａを設け、制御部１６は、この一部の画素情報、すなわち、プレ露光エリア１３ａから得られる情報に基づいて、明るさ情報を取得する。なお、撮像素子１３に設けられるプレ露光エリアは、中心画素を含むように設けられたプレ露光エリア１３ａに限定されるものではない。
　例えば、撮像素子１３が配置されている面の４隅近傍に４つのプレ露光エリア１３ｂを設け、制御部１６は、これらの４つのプレ露光エリア１３ｂから得られる情報に基づいて、明るさ情報を取得するようにしてもよい。
　また、撮像素子１３の画素のうち表示に使用される画素領域１３ｄの周辺に位置し、モニタ画面に再生表示されない位置に４つのプレ露光エリア１３ｃを設け、制御部１６は、これらの４つのプレ露光エリア１３ｃから得られる情報に基づいて、明るさ情報を取得するようにしてもよい。すなわち、プレ露光エリア１３ｃは、表示に使用される画素領域１３ｄの外側に設けられた、黒を検出するためのオプティカルブラックと呼ばれる領域に設けられる。
　さらに、制御部１６は、プレ露光エリア１３ａ、１３ｂまたは１３ｃから得られる情報に基づいて明るさ情報を取得することに限定されることなく、例えば、プレ露光エリア１３ａ及び４つのプレ露光エリア１３ｂを組み合わせ、これらのプレ露光エリア１３ａ及び１３ｂから得られる情報に基づいて、明るさ情報を取得するようにしてもよい。
　制御部１６は、このように取得された明るさ情報（プレ測光結果）をメモリ１５に一時的に記憶する。そして、制御部１６は、図４に示すように、プレ測光動作が終了すると、次のプレ露光及びプレ測光動作を行う。プレ露光及びプレ測光動作は、上述した内容であり、同じプレ露光及びプレ測光動作が行わることになる。
　ここで、プレ露光の間隔について図５Ａ及び図５Ｂを用いて説明する。本実施形態では、プレ露光の間隔について以下の２つのパターンを想定しているが、これに限定されることなく、他のパターンであってもよい。
　１つ目のパターンは、図５Ａに示すように、プレ露光の間隔を最少、すなわち、可能な限り短くするパターンである。このように、プレ露光の間隔を最少にすることにより、カプセル型内視鏡１０の動きを見逃さないようにすることができる。
　すなわち、従来のカプセル型内視鏡は、１秒間に２フレームの撮像画像を取得するが、図５Ａでは、プレ露光の間隔を最少にすることにより、カプセル型内視鏡１０の動きがある場合、１秒間に３フレーム以上の撮像画像を取得することも可能となり、病変部等の見逃しを防止することができる。
　２つ目のパターンは、図５Ｂに示すように、プレ露光の間隔を所定の間隔にするパターンである。なお、図５Ｂの例では、プレ露光の間隔を２ｆｐｓとしているが、これに限定されることなく、他の間隔であってもよい。図５Ｂの例の場合、カプセル型内視鏡１０に動きがある場合、従来と同様に１秒間に２フレームの撮像画像を取得するが、カプセル型内視鏡１０に動きがない場合、１秒間に１フレームの撮像画像が取得される、あるいは、撮像画像の取得が全く行われないため、従来に比べてカプセル型内視鏡１０の消費電力を低減することができる。
　制御部１６は、この２回目のプレ測光で得られた明るさ情報を、メモリ１５に記憶された前回の明るさ情報と比較する。具体的には、制御部１６は、例えば、２回目のプレ露光で得られた明るさ情報とメモリ１５に記憶された前回の明るさ情報との差分を算出する。制御部１６は、比較結果が所定の閾値以内であれば、カプセル型内視鏡１０は２回の測光動作の間において、動いていない（滞留している）と判断する。制御部１６は、カプセル型内視鏡１０が動いていないと判断した場合、さらに次のプレ露光及びプレ測光動作に進む。制御部１６は、このようなプレ露光及びプレ測光動作を繰り返しているうちに、最新の明るさ情報と前回の明るさ情報との比較結果が所定の閾値より大きくなった場合、カプセル型内視鏡１０が動いたと判断する。
　なお、制御部１６は、例えばプレ露光エリア１３ｂまたは１３ｃのように、プレ露光エリアが複数ある場合、各プレ露光エリアの明るさ情報の変化からカプセル型内視鏡１０の動きを判定する。制御部１６は、各プレ露光エリアでの明るさ情報が少なくとも１箇所でも変化した場合、カプセル型内視鏡１０に動きがあったと判定する。なお、制御部１６は、各プレ露光エリアでの明るさ情報の全てが変化した場合に、カプセル型内視鏡１０に動きがあったと判定してもよい。
　例えば、図４に示すように、時間ｔ１の後のプレ露光から得られた明るさ情報と前回の明るさ情報との比較結果が所定の閾値より大きくなった場合、制御部１６は、カプセル型内視鏡１０が動いたと判断し、プレ測光動作に続いて、画像の撮像、すなわち、本露光を行う。画像の撮像は、撮像素子１３の全ての画素情報、ここでは、モニタに表示される画像となる画素全てを含んだ撮像素子１３の略全ての画素情報を取得する。
　制御部１６は、撮像素子１３により取得された画素情報に所定の信号処理を施して得られた画像信号を画像送信部１４に出力する。画像送信部１４は、制御部１６により所定の信号処理が施された画像信号を外部の受信装置２０に向けて無線送信する。なお、画像送信部１４は、画像信号を外部の受信装置２０に送信しているが、制御部１６を介してカプセル型内視鏡１０内のメモリ１５に記憶するようにしてもよい。
　無線送信された画像信号は、外部のアンテナユニット２１を介して画像受信部２２により受信される。画像受信部２２は、受信した画像信号を外部メモリ２３に記憶したり、表示部２４に出力して内視鏡画像を表示する。なお、受信装置２０は、カプセル型内視鏡１０から画像信号（内視鏡画像）を受信した際に、内視鏡画像にタイムスタンプを付加して外部メモリ２３に記憶するようにしてもよい。
　制御部１６は、このような画像の撮像から画像の送信までの一連の処理が終了すると、再度、プレ露光及びプレ測光動作を開始し、上述した処理を繰り返すことになる。すなわち、制御部１６は、プレ測光の結果得られた明るさ情報がメモリ１５に記憶された明るさ情報、ここでは、直前に画像の撮像が行われているため、その画像の撮像を行うと判断した最新の明るさ情報と比較し、カプセル型内視鏡１０が動いているか否かを判定する。制御部１６は、カプセル型内視鏡１０が動いていないと判定した場合、プレ露光及びプレ測光動作を継続し、カプセル型内視鏡１０が動いていると判定した場合、本露光により画像の撮像を行い、得られた画像信号のデータ送信を行う。
　次に、このように構成されたカプセル型内視鏡１０の動作について説明する。
　図６は、第１の実施形態に係るカプセル型内視鏡１０の動作を説明するためのフローチャートである。
　まず、調光の目標値及びエリアが設定され（ステップＳ１）、プレ露光エリアが設定される（ステップＳ２）。次に、調光の目標値及びエリアと、プレ露光エリアとにより調光の目標値が算出される（ステップＳ３）。次に、プレ露光が実行され（ステップＳ４）、プレ測光が実行される（ステップＳ５）。
　プレ測光値と直前のプレ測光値との差分が所定の閾値以内か否かが判定される（ステップＳ６）。プレ測光値と直前のプレ測光値との差分が所定の閾値以内の場合、ＹＥＳとなり、ステップＳ４に戻り、同様の処理を繰り返す。一方、プレ測光値と直前のプレ測光値との差分が所定の閾値より大きい場合、ＮＯとなり、プレ測光値と調光の目標値との差分が算出され、露光量が算出及び設定される（ステップＳ７）。
　次に、設定された露光量により本露光が実行され（ステップＳ８）、ステップＳ８で取得された内視鏡画像のデータが送信され（ステップＳ９）、ステップＳ４に戻り、同様の処理を繰り返す。
　以上のように、カプセル型内視鏡１０が動いていると判定された場合には、画像が所定の間隔で連続的に撮像され、カプセル型内視鏡１０が動いていないと判定された場合には、画像の撮像が行われない状態が継続する。この結果、カプセル型内視鏡１０により撮像された画像群は、例えば１秒間で２コマというような概念に全く拘束されることなく、ランダムな時間間隔で撮像されることになる。
　また、本実施形態のカプセル型内視鏡１０は、プレ露光及びプレ測光を行うことにより明るさを測定し、この明るさ情報を前回測定された明るさ情報と比較することで、カプセル型内視鏡１０の動きを検出した後に画像の撮像を行うようにしている。そのため、カプセル型内視鏡１０は、無駄な画像を撮像することなく、消費電力を低減することができる。
　さらに、カプセル型内視鏡１０は、撮像素子１３の一部の領域であるプレ露光エリア１３ａにおいてプレ露光を実行することで、露光の時間を短縮するとともに、露光エリアを小さくすることでプレ測光の時間を短縮することができる。また、プレ露光及びプレ測光は、本露光より短い時間で実行することができるため、カプセル型内視鏡１０の動きをより高速に検出し、最適なタイミングで画像の撮像を行うことができる。
　よって、本実施形態のカプセル型内視鏡及びカプセル型内視鏡システムによれば、無駄な画像の撮像を防止し、消費電力を低減することができる。
（第２の実施形態）
　次に、第２の実施形態について説明する。第１の実施形態のカプセル型内視鏡１０では、例えば、撮像する対象部位が暗い場合から明るい場合までの幅が広い際、すなわち、明るさ量が非常に小さいまたは非常に大きい場合には、測光値が非常に小さくまたは非常に大きくなり、正確な明るさ情報を取得できない虞がある。そこで、第２の実施形態では、撮像する対象部位が暗い場合から明るい場合までの幅が広い際でも、正確に明るさ情報を取得することができるカプセル型内視鏡１０について説明する。
　なお、第２の実施形態のカプセル型内視鏡１０の全体構成は、第１の実施形態と同様であり、第１の実施形態と異なる構成についてのみ説明する。第２の実施形態では、プレ露光エリアに複数の画素エリアを設けるようにしている。以下の説明では、図３のプレ露光エリア１３ａについて説明するが、プレ露光エリア１３ｂ及び１３ｃについても同様に構成することができる。
　図７は、プレ露光エリア１３ａの拡大図である。図７に示すように、プレ露光エリア１３ａは、４つの画素エリア１３ａ１、１３ａ２、１３ａ３、及び、１３ａ４を有して構成されており、これらの画素エリア１３ａ１、１３ａ２、１３ａ３、及び、１３ａ４がモザイク状に配置されている。なお、プレ露光エリア１３ａは、４つの画素エリア１３ａ１、１３ａ２、１３ａ３、及び、１３ａ４を有して構成されているが、これに限定されることなく、少なくとも２つ以上の画素エリアを有していればよい。また、画素エリア１３ａ１、１３ａ２、１３ａ３、及び、１３ａ４は、モザイク状の配置に限定されることなく、例えば並列に配置されていてもよい。
　これらの画素エリア１３ａ１、１３ａ２、１３ａ３、及び、１３ａ４は、それぞれ異なるゲインが設定されている。画素エリア１３ａ１は、ゲインアップを全く行わないゲイン０ｄｂのエリアであり、画素エリア１３ａ２は、６ｄｂのゲインアップを行うエリアである。また、画素エリア１３ａ３は、１２ｄｂのゲインアップを行うエリアであり、画素エリア１３ａ４は、１８ｄｂのゲインアップを行うエリアである。なお、ゲインアップ量は、上述した６ｄｂ、１２ｄｂ、１８ｄｂに限定されることなく、他のゲインアップ量であってもよい。
　制御部１６は、各画素エリア１３ａ１～１３ａ４で取得された測光値と、前回のプレ露光により各画素エリア１３ａ１～１３ａ４で取得された測光値とを比較し、比較結果がいずれの画素エリア１３ａ１～１３ａ４でも所定の閾値以内であるか否かを判定し、カプセル型内視鏡１０の動きを検出する。
　制御部１６は、いずれの画素エリア１３ａ１～１３ａ４でも比較結果が所定の閾値以内の場合、カプセル型内視鏡１０が動いていないと判定し、１つでも比較結果が所定の閾値より大きい場合、カプセル型内視鏡１０が動いていると判定する。
　次に、このように構成されたカプセル型内視鏡１０の動作について説明する。
　図８は、第２の実施形態に係るカプセル型内視鏡１０の動作を説明するためのフローチャートである。なお、図８において、図６と同様の処理については、同一の符号を付して説明を省略する。
　ステップＳ４において、プレ露光が実行されると、各画素エリア１３ａ１～１３ａ４毎にプレ測光が実行される（ステップＳ１１）。各画素エリア１３ａ１～１３ａ４のプレ測光値と直前の各画素エリア１３ａ１～１３ａ４のプレ測光値との差分が所定の閾値以内か否かが判定される（ステップＳ１２）。
　各画素エリア１３ａ１～１３ａ４のプレ測光値と直前の各画素エリア１３ａ１～１３ａ４のプレ測光値との差分が所定の閾値以内と判定された場合、ＹＥＳとなり、ステップＳ４に戻り、同様の処理を繰り返す。一方、各画素エリア１３ａ１～１３ａ４のプレ測光値と直前の各画素エリア１３ａ１～１３ａ４のプレ測光値との差分のいずれかが所定の閾値より大きい場合、ＮＯとなり、ステップＳ７に進み、プレ測光値と調光の目標値との差分が算出され、露光量が算出及び設定される。その後、ステップＳ８において、設定された露光量により本露光が実行され、ステップＳ９において、ステップＳ８で取得された内視鏡画像のデータが送信された後、ステップＳ４に戻り、同様の処理を繰り返す。
　以上のように、本実施形態のカプセル型内視鏡１０では、プレ露光エリア１３ａにそれぞれ異なるゲインの画素エリア１３ａ１～１３ａ４を設けるようにしている。このような構成により、例えば、撮像する対象部位が暗い場合、ゲイン０ｄｂの画素エリア１３ａ１では明るさ量が非常に小さくなるため、測光値が非常に小さくなってしまい正確な明るさ情報を取得できないが、６ｄｂ、１２ｄｂ、及び、１８ｄｂのゲインアップを行う画素エリア１３ａ２、１３ａ３、及び、１３ａ４をモザイク状に設けることにより、例えば１２ｄｂにゲインアップした画素において十分な測光情報（明るさ情報）を得ることができる。
　また、このような構成により、例えば、撮像する対象部位が明るい場合、６ｄｂ、１２ｄｂ、及び、１８ｄｂのゲインアップを行う画素エリア１３ａ２、１３ａ３、及び、１３ａ４では明るさ情報が非常に大きくなるため、測光値が非常に大きくなってしまい正確な明るさ情報が取得できないが、ゲイン０ｄｂの画素エリア１３ａ１を設けることにより、ゲインアップを行わない画素において十分な測光情報を得ることができる。
　この結果、本実施形態のカプセル型内視鏡１０は、プレ露光の時間を変更または長くすることなく、第１の実施形態に比べてダイナミックレンジを広くすることができるという効果を有するものである。
　なお、本明細書における各フローチャート中の各ステップは、その性質に反しない限り、実行順序を変更し、複数同時に実行し、あるいは実行毎に異なった順序で実行してもよい。
　本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
　本出願は、２０１４年１１月２７日に日本国に出願された特願２０１４－２４０３２３号公報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、図面に引用されたものとする。

Claims (16)

  1. 　撮像部と、
    　前記撮像部で取得された明るさ情報を記憶する記憶部と、
    　前記撮像部で取得された明るさ情報と、前記明るさ情報を取得する直前に前記撮像部で取得され前記記憶部に記憶された明るさ情報とを比較し、比較結果が所定の閾値以内の場合、さらに前記撮像部で明るさ情報を取得するとともに、取得された明るさ情報を直前に前記撮像部で取得され前記記憶部に記憶された明るさ情報との比較をさらに行う一方、前記比較結果が前記所定の閾値より大きい場合、前記撮像部で画像の撮像を行い、撮像された前記画像を前記記憶部に記憶する、または、前記カプセル型内視鏡に設けられた画像送信部によって前記カプセル型内視鏡の外部に送信するように制御する制御部と、
    を備えることを特徴とするカプセル型内視鏡。
  2. 　前記制御部は、前記画像の記憶あるいは前記送信の終了に続いて、前記撮像部で明るさ情報を取得するとともに、取得された明るさ情報を直前に前記撮像部で取得され前記記憶部に記憶された明るさ情報との比較を行うことを特徴とする請求項１に記載のカプセル型内視鏡。
  3. 　前記制御部は、前記撮像部で取得された明るさ情報と、前記明るさ情報を取得する直前に前記撮像部で取得され前記記憶部に記憶された明るさ情報とを所定の間隔で比較し、前記比較結果が前記所定の閾値以下の場合、前記撮像部での画像の撮像、及び、前記画像送信部によって前記カプセル型内視鏡の外部に送信を行わないように制御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。
  4. 　前記明るさ情報は、前記撮像素子の中心画素を含む前記撮像素子の一部の画素から得られる情報に基づいて取得され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。
  5. 　前記明るさ情報は、前記撮像素子の撮像画素が配置されている面の４隅近傍の４つの部分の画素である前記撮像素子の一部の画素から得られる情報に基づいて取得され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。
  6. 　前記明るさ情報は、前記撮像素子の画素のうち表示に使用される画素の周辺に位置し、モニタ画面に再生表示されない位置に相当する画素から得られる情報に基づいて取得され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。
  7. 　前記撮像素子は、第１の画素群と第２の画素群とを少なくとも有し、
    　前記明るさ情報は、前記第１の画素群から得られた情報に対してはゲインアップを行わない第１の情報が生成され、前記第２の画素群から得られた情報に対しては第１の量のゲインアップを行った第２の情報が生成され、前記第１の情報及び前記第２の情報に基づいて取得され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。
  8. 　前記撮像素子は、さらに第３の画素群を有し、
    　前記明るさ情報は、前記第３の画素群から得られた情報に対しては前記第１の量のゲインアップより多い量のゲインアップを行った第３の情報が生成され、前記第１の情報、前記第２の情報及び前記第３の情報に基づいて取得されることを特徴とする請求項７に記載のカプセル型内視鏡。
  9. 　撮像部と、前記撮像部で取得された明るさ情報を記憶する記憶部と、前記撮像部で取得された明るさ情報と、前記明るさ情報を取得する直前に前記撮像部で取得され前記記憶部に記憶された明るさ情報とを比較し、比較結果が所定の閾値以内の場合、さらに前記撮像部で明るさ情報を取得するとともに、取得された明るさ情報を直前に前記撮像部で取得され前記記憶部に記憶された明るさ情報との比較をさらに行う一方、前記比較結果が前記所定の閾値より大きい場合、前記撮像部で画像の撮像を行い、撮像された前記画像を前記記憶部に記憶する、または、前記カプセル型内視鏡に設けられた画像送信部によって前記カプセル型内視鏡の外部に送信するように制御する制御部と、を有するカプセル型内視鏡と、
    　前記画像送信部により外部に送信された画像を受信する画像受信部と、前記画像受信部で受信された画像を記憶する外部記憶部と、を有する外部装置と、
    を備えることを特徴とするカプセル型内視鏡システム。
  10. 　前記外部装置は、前記画像受信部において前記画像を受信した際に、前記画像にタイムスタンプを付加して前記外部記憶部に記憶することを特徴とする請求項９に記載のカプセル型内視鏡システム。
  11. 　前記制御部は、前記画像の記憶あるいは前記送信の終了に続いて、前記撮像部で明るさ情報を取得するとともに、取得された明るさ情報を直前に前記撮像部で取得され前記記憶部に記憶された明るさ情報との比較を行うことを特徴とする請求項９に記載のカプセル型内視鏡システム。
  12. 　前記明るさ情報は、前記撮像素子の中心画素を含む前記撮像素子の一部の画素から得られる情報に基づいて取得されることを特徴とする請求項９に記載のカプセル型内視鏡システム。
  13. 　前記明るさ情報は、前記撮像素子の撮像画素が配置されている面の４隅近傍の４つの部分の画素である前記撮像素子の一部の画素から得られる情報に基づいて取得されることを特徴とする請求項９に記載のカプセル型内視鏡システム。
  14. 　前記明るさ情報は、前記撮像素子の画素のうち表示に使用される画素の周辺に位置し、モニタ画面に再生表示されない位置に相当する画素から得られる情報に基づいて取得されることを特徴とする請求項９に記載のカプセル型内視鏡システム。
  15. 　前記撮像素子は、第１の画素群と第２の画素群とを少なくとも有し、
    　前記明るさ情報は、前記第１の画素群から得られた情報に対してはゲインアップを行わない第１の情報が生成され、前記第２の画素群から得られた情報に対しては第１の量のゲインアップを行った第２の情報が生成され、前記第１の情報及び前記第２の情報に基づいて取得されることを特徴とする請求項９に記載のカプセル型内視鏡システム。
  16. 　前記撮像素子は、さらに第３の画素群を有し、
    　前記明るさ情報は、前記第３の画素群から得られた情報に対しては前記第１の量のゲインアップより多い量のゲインアップを行った第３の情報が生成され、前記第１の情報、前記第２の情報及び前記第３の情報に基づいて取得されることを特徴とする請求項１５に記載のカプセル型内視鏡システム。
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