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技術 調光装置

出願人 オリンパス株式会社
発明者 木許誠一郎
出願日 2012年10月18日 (8年2ヶ月経過) 出願番号 2012-230913
公開日 2014年5月8日 (6年7ヶ月経過) 公開番号 2014-079508
状態 特許登録済
技術分野 内視鏡 内視鏡
主要キーワード 事前露光 筒状筐体 受光値 湾曲形 補正出力値 事前測定 補正輝度値 ハレーション領域
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2014年5月8日)のものです。
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図面 (12)

課題

適切な照明の調整を行うことが可能な調光装置を提供する。

解決手段

光を受光して電気信号光電変換する複数の画素を有する撮像部23と、撮像部23の撮像領域を含む領域を照明する照明光出射する発光部22と、電気信号に基づいて複数の画素から出力される複数の出力値のうち、設定された上限値に達した出力値を出力する飽和画素の出力値を補正する補正部21aと、補正部21aが補正した補正出力値、および飽和画素以外の画素が出力する出力値をもとに、補正出力値および出力値の平均値である測光値を算出する演算部21bと、演算部21bが算出した測光値をもとに、発光部22の動作を制御する調光部21cと、を備えた。

概要

背景

従来、患者等の被検体体内に導入されて体内を観察する医用観察装置として、内視鏡が広く普及している。また、近年では、カプセル型筐体内部に撮像装置やこの撮像装置によって撮像された画像データを無線送信する通信装置等を備えた飲み込み型の内視鏡(カプセル型内視鏡)が開発されている。カプセル型内視鏡は、体内の観察のために被検体の口から飲み込まれた後、被検体から自然排出されるまでの間、たとえば食道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。

体内を移動する間、カプセル型内視鏡によって体内で撮像された画像データは、順次無線通信により体外に送信され、体外の受信装置の内部もしくは外部に設けられたメモリ蓄積される。医師もしくは看護師においては、メモリに蓄積された画像データを情報処理装置に取り込んで、この情報処理装置のディスプレイに表示させた画像に基づいて診断を行うことができる。

ところで、カプセル型内視鏡には、生体内を撮像するための撮像装置としてのCCDセンサあるいはCMOSセンサ等の固体撮像素子のほか、撮像装置による撮像領域照明するLED等の照明部や、集光レンズ等の光学系が設けられている。固体撮像素子は、撮像領域から、各画素入射する光を受光し、受光した光の輝度値を出力する。従来のカプセル型内視鏡では、固体撮像素子の各画素が受光した光の輝度値の平均値である測光値に基づいて、LED等の発光時間や発光強度を調整している。

ここで、図10に示すように、撮像画像P(撮像領域)において、設定された画素の出力輝度値の上限(上限値)よりも大きな明るさの光(出力輝度値)を発するハレーション領域Hが存在する場合がある。固体撮像素子の各画素では、上限値よりも明るい光を受光した場合、その上限値を輝度値として出力する。すなわち、各画素において上限値を超えた光を受光し続けた場合、画素からは輝度値として、実際に受光した値よりも小さい値である上限値が出力されることとなる。以下において、上限値以上の明るさの光を受光した画素を飽和画素と呼ぶ。

図11(a)は、従来の固体撮像素子によって得られる光量と測光値との関係の一例を示すグラフであり、図11(b)は、光量と飽和画素数との関係を示すグラフである。なお、光量Q1は、測光値算出にかかる対象画素のうち、全画素が飽和画素となる光量であり、飽和画素数Maxは、測光値を算出する対象の画素全てが飽和画素となった場合を示している。図11(a),図11(b)に示すように、固体撮像素子に照射する光量が上昇して飽和画素が発生すると(図11(b)参照)、固体撮像素子の出力から算出される測光値は、光量から算出される理想的な(輝度値の上限がない場合の)出力光量直線L0の各測光値と比して、小さい値として出力される(図11(a))。また、照射する光量が増大するに従って飽和画素の数が増加し、実際の光量に対して得られる測光値出力曲線L1と、出力光量直線L0との差も大きくなる。全ての画素が飽和画素となった場合、測光値は、画素間の受光した光の明るさによらず、一定の値(全画素数×上限値)として出力される。

このように、照明の調整を行うために用いる測光値は、飽和画素の発生によって実際の光量から算出されるべき値よりも小さい値となるため、以降に撮像する際のLED等の発光時間や発光強度が実際の光量に対応しない場合があった。これにより、例えば発光強度の調整において、本来低減するべき低減率よりも小さい低減率で発光強度を低減することとなり、撮像画像P中のハレーション領域Hが、以降の撮像においても存在したままとなってしまう。

上述した問題に対し、飽和画素の存在の有無を判断し、飽和画素が存在する場合に、測光値に対して補正値加算、または補正係数乗算することによって、出力光量直線L0と測光値出力曲線L1との差を補正する技術が開示されている(たとえば、特許文献1,2参照)。

概要

適切な照明の調整を行うことが可能な調光装置を提供する。光を受光して電気信号光電変換する複数の画素を有する撮像部23と、撮像部23の撮像領域を含む領域を照明する照明光出射する発光部22と、電気信号に基づいて複数の画素から出力される複数の出力値のうち、設定された上限値に達した出力値を出力する飽和画素の出力値を補正する補正部21aと、補正部21aが補正した補正出力値、および飽和画素以外の画素が出力する出力値をもとに、補正出力値および出力値の平均値である測光値を算出する演算部21bと、演算部21bが算出した測光値をもとに、発光部22の動作を制御する調光部21cと、を備えた。

目的

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、適切な照明の調整を行うことが可能な調光装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

光を受光して電気信号光電変換する複数の画素を有する撮像部と、前記撮像部の撮像領域を含む領域を照明する照明光出射する照明部と、前記電気信号に基づいて前記複数の画素から出力される複数の出力値のうち、設定された上限値に達した出力値を出力する飽和画素の出力値を補正する補正部と、前記補正部が補正した補正出力値、および前記飽和画素以外の画素が出力する出力値をもとに、該補正出力値および該出力値の平均値である測光値を算出する演算部と、前記演算部が算出した前記測光値をもとに、前記照明部の動作を制御する調光部と、を備えたことを特徴とする調光装置

請求項2

前記補正部は、前記飽和画素の数に応じた補正処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の調光装置。

請求項3

前記補正部は、前記出力値に対して補正値加算することによって前記補正出力値を算出することを特徴とする請求項1または2に記載の調光装置。

請求項4

前記補正部は、前記出力値に対して補正係数乗算することによって前記補正出力値を算出することを特徴とする請求項1または2に記載の調光装置。

技術分野

0001

本発明は、例えば、被検体内に導入され、被検体内の画像を撮像する際の照明光調光を行う調光装置に関するものである。

背景技術

0002

従来、患者等の被検体体内に導入されて体内を観察する医用観察装置として、内視鏡が広く普及している。また、近年では、カプセル型筐体内部に撮像装置やこの撮像装置によって撮像された画像データを無線送信する通信装置等を備えた飲み込み型の内視鏡(カプセル型内視鏡)が開発されている。カプセル型内視鏡は、体内の観察のために被検体の口から飲み込まれた後、被検体から自然排出されるまでの間、たとえば食道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。

0003

体内を移動する間、カプセル型内視鏡によって体内で撮像された画像データは、順次無線通信により体外に送信され、体外の受信装置の内部もしくは外部に設けられたメモリ蓄積される。医師もしくは看護師においては、メモリに蓄積された画像データを情報処理装置に取り込んで、この情報処理装置のディスプレイに表示させた画像に基づいて診断を行うことができる。

0004

ところで、カプセル型内視鏡には、生体内を撮像するための撮像装置としてのCCDセンサあるいはCMOSセンサ等の固体撮像素子のほか、撮像装置による撮像領域照明するLED等の照明部や、集光レンズ等の光学系が設けられている。固体撮像素子は、撮像領域から、各画素入射する光を受光し、受光した光の輝度値を出力する。従来のカプセル型内視鏡では、固体撮像素子の各画素が受光した光の輝度値の平均値である測光値に基づいて、LED等の発光時間や発光強度を調整している。

0005

ここで、図10に示すように、撮像画像P(撮像領域)において、設定された画素の出力輝度値の上限(上限値)よりも大きな明るさの光(出力輝度値)を発するハレーション領域Hが存在する場合がある。固体撮像素子の各画素では、上限値よりも明るい光を受光した場合、その上限値を輝度値として出力する。すなわち、各画素において上限値を超えた光を受光し続けた場合、画素からは輝度値として、実際に受光した値よりも小さい値である上限値が出力されることとなる。以下において、上限値以上の明るさの光を受光した画素を飽和画素と呼ぶ。

0006

図11(a)は、従来の固体撮像素子によって得られる光量と測光値との関係の一例を示すグラフであり、図11(b)は、光量と飽和画素数との関係を示すグラフである。なお、光量Q1は、測光値算出にかかる対象画素のうち、全画素が飽和画素となる光量であり、飽和画素数Maxは、測光値を算出する対象の画素全てが飽和画素となった場合を示している。図11(a),図11(b)に示すように、固体撮像素子に照射する光量が上昇して飽和画素が発生すると(図11(b)参照)、固体撮像素子の出力から算出される測光値は、光量から算出される理想的な(輝度値の上限がない場合の)出力光量直線L0の各測光値と比して、小さい値として出力される(図11(a))。また、照射する光量が増大するに従って飽和画素の数が増加し、実際の光量に対して得られる測光値出力曲線L1と、出力光量直線L0との差も大きくなる。全ての画素が飽和画素となった場合、測光値は、画素間の受光した光の明るさによらず、一定の値(全画素数×上限値)として出力される。

0007

このように、照明の調整を行うために用いる測光値は、飽和画素の発生によって実際の光量から算出されるべき値よりも小さい値となるため、以降に撮像する際のLED等の発光時間や発光強度が実際の光量に対応しない場合があった。これにより、例えば発光強度の調整において、本来低減するべき低減率よりも小さい低減率で発光強度を低減することとなり、撮像画像P中のハレーション領域Hが、以降の撮像においても存在したままとなってしまう。

0008

上述した問題に対し、飽和画素の存在の有無を判断し、飽和画素が存在する場合に、測光値に対して補正値加算、または補正係数乗算することによって、出力光量直線L0と測光値出力曲線L1との差を補正する技術が開示されている(たとえば、特許文献1,2参照)。

先行技術

0009

特開2002−085345号公報
特開2006−060504号公報

発明が解決しようとする課題

0010

しかしながら、特許文献1,2が開示する技術は、測光値に対して補正値を加算、または補正係数を乗算するものであるため、上限値に達していない正常な輝度値に対しても所定の補正値が加算、または補正係数が乗算されたこととなる。すなわち、測光値算出前の飽和画素ではない画素から出力され、補正を要さない輝度値も補正されることとなる。これにより、飽和画素が出力する輝度値を適切に補正して得られる測光値とはならず、その結果、適切な照明の調整を行うことができない場合があった。

0011

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、適切な照明の調整を行うことが可能な調光装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0012

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる調光装置は、光を受光して電気信号光電変換する複数の画素を有する撮像部と、前記撮像部の撮像領域を含む領域を照明する照明光を出射する照明部と、前記電気信号に基づいて前記複数の画素から出力される複数の出力値のうち、設定された上限値に達した出力値を出力する飽和画素の出力値を補正する補正部と、前記補正部が補正した補正出力値、および前記飽和画素以外の画素が出力する出力値をもとに、該補正出力値および該出力値の平均値である測光値を算出する演算部と、前記演算部が算出した前記測光値をもとに、前記照明部の動作を制御する調光部と、を備えたことを特徴とする。

0013

また、本発明にかかる調光装置は、上記の発明において、前記補正部は、前記飽和画素の数に応じた補正処理を行うことを特徴とする。

0014

また、本発明にかかる調光装置は、上記の発明において、前記補正部は、前記出力値に対して補正値を加算することによって前記補正出力値を算出することを特徴とする。

0015

また、本発明にかかる調光装置は、上記の発明において、前記補正部は、前記出力値に対して補正係数を乗算することによって前記補正出力値を算出することを特徴とする。

発明の効果

0016

本発明によれば、補正部が、撮像部によって撮像された画像信号に基づく輝度値に応じて補正処理を施し、演算部によって算出された補正輝度値を含む各輝度値の平均値(測光値)をもとに、調光部が照明部を制御するようにしたので、適切な照明の調整を行うことができるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

0017

図1は、本発明の実施の形態1にかかる内視鏡システムの一構成例を示す模式図である。
図2は、図1に示すカプセル型内視鏡の一構成例を示す模式図である。
図3は、図1に示すカプセル型内視鏡の一構成例を模式的に示すブロック図である。
図4は、図2に示すカプセル型内視鏡の要部の構成を示す模式図である。
図5は、本発明の実施の形態1にかかる内視鏡システムにおける光量と測光値との関係を示すグラフ(a)、および光量と飽和画素数との関係を示すグラフ(b)である。
図6は、本発明の実施の形態2にかかるカプセル型内視鏡の一構成例を模式的に示すブロック図である。
図7は、本発明の実施の形態2にかかる内視鏡システムにおける飽和画素数と補正値との関係を示すグラフである。
図8は、本発明の実施の形態2にかかる内視鏡システムにおける光量と測光値との関係を示すグラフである。
図9は、本発明の実施の形態2の変形例にかかる内視鏡システムにおける飽和画素数と補正係数との関係を示すグラフである。
図10は、固体撮像素子の撮像領域を模式的に示す図である。
図11は、従来の固体撮像素子によって得られる光量と測光値との関係を示すグラフ(a)、および光量と飽和画素数との関係を示すグラフ(b)である。

実施例

0018

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解し得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。すなわち、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。

0019

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1にかかる調光装置としてのカプセル型内視鏡を用いた内視鏡システムの一構成例を示す模式図である。図1に示すように、この実施の形態における内視鏡システムは、被検体1の体内画像群を撮像するカプセル型内視鏡2と、カプセル型内視鏡2によって無線送信された画像信号を受信する受信装置3と、カプセル型内視鏡2によって撮像された体内画像群を表示するワークステーション4と、受信装置3とワークステーション4との間におけるデータの受け渡しを行うための可搬型記録媒体5とを備える。

0020

カプセル型内視鏡2は、カプセル型の筐体内部に照明、撮像部および無線通信部を備える。カプセル型内視鏡2は、経口摂取等によって被検体1の臓器内部に導入され、その後、蠕動運動等によって被検体1の臓器内部を移動しつつ、所定の間隔(例えば0.5秒間隔)で被検体1の体内画像を順次撮像する。カプセル型内視鏡2は、臓器内部において被写体に白色光等の照明光を照射し、この照明光によって照明された被写体の画像、すなわち被検体1の体内画像を撮像する。カプセル型内視鏡2は、このように撮像した被検体1の体内画像の画像信号に撮像時刻などを対応付けて、外部の受信装置3に無線送信する。カプセル型内視鏡2は、被検体1の臓器内部に導入されてから被検体1の外部に排出されるまでの期間、体内画像の撮像動作および無線送信動作を順次繰り返す。

0021

受信装置3は、例えば被検体1の体表上に分散配置される複数の受信アンテナ3a〜3hを備え、複数の受信アンテナ3a〜3hのうちの少なくとも一つを介して被検体1内部のカプセル型内視鏡2からの無線信号を受信する。受信装置3は、受信した無線信号から画像信号を抽出し、この抽出した画像信号に含まれる体内画像の画像データを取得する。受信装置3は、カプセル型内視鏡2から1フレーム分の体内画像を取得すると、予め挿着された記録媒体5に画像を順次保存する。また、受信装置3は、各画像に、体内画像の撮像時刻および露光時間データ等を各々対応付ける。なお、受信装置3の受信アンテナ3a〜3hは、図1に示したように被検体1の体表上に配置してもよいし、被検体1に着用させるジャケットに配置されてもよい。また、受信装置3の受信アンテナ数は、1以上であればよく、特に8つに限定されない。

0022

ワークステーション4は、記録媒体5を介して被検体1の体内画像群等の各種データを取り込み、取り込んだ体内画像群等の各種データを表示する。ワークステーション4は、受信装置3から取り外された記録媒体5を挿着され、この記録媒体5の保存データを取り込むことによって、被検体1の体内画像の画像データ等の各種データを取得する。ワークステーション4は、取得した体内画像をディスプレイに表示する。

0023

記録媒体5は、上述した受信装置3とワークステーション4との間におけるデータの受け渡しを行うための可搬型の記録メディアである。記録媒体5は、受信装置3およびワークステーション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。記録媒体5は、受信装置3に挿着された場合、受信装置3によって画像処理された体内画像群および各画像の時間データ等を記録する。一方、受信装置3から取り外された記録媒体5がワークステーション4に挿着された場合、この記録媒体5の保存データ(体内画像群等)は、ワークステーション4に取り込まれる。

0024

次に、図1に示すカプセル型内視鏡2の構造について詳細に説明する。図2は、図1に示すカプセル型内視鏡2の一構成例を示す模式図である。図3は、図1に示すカプセル型内視鏡2の一構成例を模式的に示すブロック図である。

0025

カプセル型内視鏡2は、図2に示すように、ケース20に各構成要素を液密に内包している。ケース20は、被検体の臓器内部に導入可能な大きさに形成された外装ケースであり、筒状の一端が封止された筐体(筒状筐体)20aの開口端ドーム形状筐体20bによって塞ぐことによって実現される。筒状筐体20aは、可視光に対して略不透明な有色の筐体である。また、ドーム形状筐体20bは、可視光等の所定波長帯域の光に対して透明なドーム形状の光学部材である。

0026

図3に示すように、カプセル型内視鏡2は、制御部21、発光部22(照明部)、撮像部23、画像信号処理部24、無線送信部25、カプセル型内視鏡2の各構成部に対して駆動電力を供給する電源回路26および電池27を有する。

0027

制御部21は、カプセル型内視鏡2の各構成部位の駆動を制御し各構成部位における信号の入出力制御を行う。制御部21は、画像信号処理部24から出力された画像信号(電気信号)をもとに、各画素において、飽和画素が存在するかを判断し、飽和画素がある場合に該当飽和画素の輝度値(出力値)を補正して、補正測光値として出力する補正部21aと、補正部21aによって補正された補正輝度値と、飽和画素以外の画素が出力する輝度値とをもとに、補正輝度値および輝度値の平均値である測光値(平均輝度値)を演算する演算部21bと、演算部21bによって演算された測光値をもとに、発光部22に発光させる発光強度や発光時間を調整する調光部21cと、各部を制御するために用いられるプラグラムパラメータ補正データなどのデータを記憶するメモリ21dと、を有する。

0028

発光部22は、撮像部23の撮像領域を含む領域を照射する照明光を発するLED22aと、調光部21cによる制御のもと、LED22aの駆動状態を制御するLED駆動回路22bとを有する。なお、発光部22の発光素子には、LED22aに限らず、種々の発光素子を用いることができる。また、LED22aは、照明光を発する側の端部がドーム形状筐体20bを向いている。

0029

撮像部23は、撮像領域からの反射光結像するレンズ等の光学系(図示しない)と、たとえば、R,G,Bの各画素がマトリックス状に配置されたCCDアレイ23aと、CCDアレイ23aの駆動状態を制御するCCD駆動回路23bとを有し、LED22aによって照射された領域の少なくとも一部を撮像する。CCDアレイ23aの各画素は、撮像視野の光束を受光し、光電変換することで、受光値に応じた出力レベルで画像信号を出力する。なお、CCDアレイ23aは、反射光を受光する側の面がドーム形状筐体20bを向いている。

0030

画像信号処理部24は、撮像部23から出力されたアナログの画像信号に所定の信号処理を施してデジタルの画像信号を無線送信部25に出力する。画像信号処理部24は、撮像部23から出力されたアナログの画像信号に色バランス調整ガンマ補正等のアナログ信号処理を行う処理回路(図示しない)と、このアナログの画像信号をデジタルの画像信号に変換するA/D変換部24aと、変換されたデジタルの画像信号を増幅する増幅部24bと、増幅部24bから出力されたデジタル信号所定ビット数のデジタルデータに変調した後にパラレルデータからシリアルデータに変換するP/S変換部24cと、シリアルデータに変換された画像データに対して水平同期信号および垂直同期信号を合成する同期信号合成部24dと、を備える。さらに、画像信号処理部24は、撮像部23から出力された画像信号における輝度値を測定して測定結果を制御部21に出力する測定部24eを有する。測定部24eは、増幅部24bから出力された画像信号をもとに、この画像信号に対応する画素の輝度値を、CCDアレイ23aの画素ごとに測定する。

0031

無線送信部25は、画像信号処理部24から出力された画像信号を無線信号として送信する。無線送信部25は、画像信号処理部24から出力された画像信号を含む無線信号を作成して送信する送信回路25aと、送信回路25aから出力された無線信号を無線電波として外部に出力する送信アンテナ25bと、を有する。

0032

なお、制御部21、LED駆動回路22b、CCD駆動回路23b、画像処理部24および送信回路25aは、図2に示す機能実行部200として1または複数の基板チップ)に設けられている。

0033

図4は、図2に示すカプセル型内視鏡2の要部(電池27)の構成を示す模式図であって、図4(a)は接点部材27cを模式的に示す正面図であり、図4(b)は第1電池27a、第2電池27bおよび接点部材27cを模式的に示す側面図である。

0034

電池27は、第1電池27aおよび第2電池27bからなる。また、第1電池27aおよび第2電池27bは、正極面S1が湾曲した形状をなし、各電池の両極(正極面S1および負極面S2の中心)同士を結ぶ直線が、カプセル型内視鏡2の長手方向の中心軸Nに平行となるように向きを揃えてケース20内部に配設されている。

0035

また、第1電池27aと第2電池27bとの間には、導電性の接点部材27cが設けられている。この接点部材27cによって、第1電池27aと第2電池27bとの間の電気的な導通を実現している。

0036

接点部材27cは、略円板状をなす本体部271と、本体部271の一方の主面に設けられ、第1電池27aの正極面S1と接触する複数(本実施の形態1では、三つ)の第1接触部272と、本体部271の他方の主面に設けられ、第1電池27bの負極面S2と接触する第2接触部273と、を有する。

0037

第1接触部272は、本体部271の主面から半球状または円錐状に突出してなり、頂点において第1電池27aの正極面S1と点接触する。三つの第1接触部272は、本体部271の中心(または重心)Dを中心とする円C上にそれぞれ設けられている。ここで、第1電池27aにおける正極面S1の湾曲形状に対する接触状態の安定化のため、三つの第1接触部272は、中心Dに対して互いに回転対称となる位置に、等間隔で設けられることが好ましい。また、本体部271は、カプセル型内視鏡2の中心軸Nが中心Dを通過する位置に設けられることが好ましい。

0038

第2接触部273は、本体部271の主面から半球状または円錐状に突出してなり、頂点において第2電池27bの負極面S2と点接触する。第2接触部273は、本体部271の主面における中央部に設けられ、本体部271の中心(または重心)Dを通過する軸を中心軸とする半球状または円錐状をなす。

0039

上述した接点部材27cによれば、カプセル型内視鏡2の動作に伴い第1電池27aおよび第2電池27bの正極面S1が変形した場合であっても、三つの第1接触部272によって湾曲形状をなす正極面S1と点接触した状態を維持することで、第1電池27aと接点部材27cとの間における安定した接触状態を維持することができる。

0040

また、第1電池27aと機能実行部200との間は、機能実行部200に固定された押圧部材28に第1電池27aの負極が接触することによって電気的導通が確保されている。押圧部材28は、例えば導電性を有する板ばねによって実現される。

0041

このカプセル型内視鏡2では、1枚の画像を取得するために設定されたフレーム期間において、画像取得のための本露光処理の前に事前露光処理を行ない、複数の画素の一部の画素の事前露光に対する出力結果を用いて、当該フレーム期間で取得する画像の明るさパラメータ(LED22aの発光強度や発光時間など)を設定することによって、観察に適した明るさの画像を取得できるようにしている。具体的には、実際に1枚の画像取得のために行う本露光処理の前であって同じフレーム期間の中で、発光部22および撮像部23に事前露光処理を行わせる。調光部21cは、測定部24eに、撮像部23から出力された事前露光に対する画像信号に基づいて輝度値を測定させる事前測定処理を行わせる。この場合、測定部24eは、CCDアレイ23aの全画素の画像信号に対して輝度値測定処理を行うのではなく、一部の画素の画像信号に対してのみ輝度値測定処理を行うものであってもよい。また、本露光処理においても同様に、取得した画像信号における輝度値を測定し、次回行う露光処理の明るさパラメータの再設定を行う。

0042

補正部21aは、まず測定部24eから出力された各画素の輝度値をもとに、各輝度値が、設定された上限値に達しているか否かを判断する。設定された上限値に達している輝度値を出力した画素(飽和画素)が存在する場合、補正部21aは、飽和画素の輝度値に対して、所定値を加算する補正処理を施す。例えば、上限値が255である場合、輝度値が255である画素を飽和画素とし、この飽和画素の輝度値に対して、十から数十の値を加算する。以降、この補正部21aによって得られた輝度値を、補正輝度値と呼ぶ。

0043

演算部21bは、補正部21aによって補正された補正輝度値および上限値に達していない輝度値をもとに、これらの輝度値の平均を演算し、得られた平均輝度値を測光値として出力する。得られた測光値は、調光部21cに出力される。

0044

調光部21cは、演算部21bから出力された測光値をもとに、観察に適した明るさの画像を取得できるように、このフレームにおける本露光処理のLED22aの発光強度や発光時間を設定し、LED駆動回路22bに設定データを出力する。この結果、LED22aは、LED駆動回路22bの制御のもと、調光部21bによって設定された発光強度や発光時間で発光する。

0045

なお、実施の形態1においては、本露光処理後にCCDアレイ23aによって撮像された画像信号に対し、毎回、輝度値測定処理、補正処理、演算処理および調光処理が行われることが好ましい。測定部24eによる輝度値は、メモリ21dに記憶され、調光処理ごとに更新されてもよいし、フレーム期間ごとに更新されるものであってもよい。

0046

図5(a)は、本実施の形態1にかかる内視鏡システム1における光量と測光値との関係の一例を示すグラフであり、図5(b)は、光量と飽和画素数との関係を示すグラフである。補正部21aによる補正処理により、図11(a)に示したような従来の測光値出力曲線L1に対し、輝度値に上限が設定されていない場合の出力光量直線L0に近づけた測光値出力曲線L2を得ることができる。なお、光量Q1は、測光値算出にかかる対象画素のうち、全画素が飽和画素となる光量である。

0047

これにより、出力光量直線L0に近い測光値出力曲線L2に応じた測光値を用いて調光処理を行うことができる。このため、図10に示すようなハレーション領域Hが存在する場合においても、以降の撮像処理では、調光部21cによってLED22aの発光強度および/または発光時間が調整されるため、観察に適した明るさで撮像領域を照明することが可能となる。

0048

なお、図5(a)のグラフ中において、光量がQ1となった時点で全ての画素が飽和画素になる。例えば、上限値が255であって、LED22aからの光量が光量Q1となった場合、全ての画素から出力される輝度値が255となる。この場合、平均輝度値(測光値)は255となり、光量がQ1より大きくなっても、以降の測光値は、上限値である255となる。

0049

上述した実施の形態1によれば、補正部21aが、撮像部23によって撮像された画像信号に基づく輝度値に応じて個別に補正処理を施し、演算部21bによって算出された補正輝度値を含む各輝度値の平均値(測光値)をもとに、調光部21cが発光部22を制御するようにしたので、適切な照明の調整を行うことができる。

0050

なお、上述した実施の形態1では、補正部21aが対象の輝度値に対して所定値を加算するものとして説明したが、輝度値に対して所定の補正係数を乗算するものであってもよい。

0051

(実施の形態2)
図6は、本発明の実施の形態2にかかるカプセル型内視鏡2の一構成例を模式的に示すブロック図である。図7は、本実施の形態2にかかる内視鏡システムにおける飽和画素数と補正値との関係を示すグラフである。図8は、本実施の形態2にかかる内視鏡システムにおける光量と測光値との関係を示すグラフである。以下、図1等で上述した内視鏡システムと同じ構成要素には同じ符号を付してある。上述した実施の形態1では、補正部21aによる輝度値の補正において、一定の値を付与するものとして説明したが、飽和画素の数に応じて加算する補正処理を行う補正部21eを有するものであってもよい。

0052

図7に示すグラフのように、飽和画素の数に応じて、輝度値に加算する補正値が増大する。なお、グラフ中の飽和画素数Maxは、CCDアレイ23aの画素において、測光値を算出する対象の画素全てが飽和画素となった場合を示す。

0053

図7に示すグラフは、メモリ21fに記憶され、補正部21eは、このグラフを参照して、輝度値の補正処理を行う。補正部21eは、まず測定部24eから出力された各画素の輝度値をもとに、各輝度値が、設定された上限値に達しているか否かを判断する。設定された上限値に達している輝度値を出力した画素(飽和画素)が存在する場合、補正部21aは、グラフを参照してメモリ21fから補正値を出力し、該当する輝度値に加算する。その後、演算部21bによって、測光値が出力され、調光部21cがこの測光値をもとに発光部22の動作を制御する。

0054

図7のような飽和画素に応じた補正値を用いることによって、図8に示すグラフのように、上述した実施の形態1にかかる測光値出力曲線L2と比して、出力光量直線L0に一段と近い測光値出力曲線L3に応じた測光値を用いて調光処理を行うことができる。このため、図10に示すようなハレーション領域Hが存在する場合においても、以降の撮像処理では、調光部21cによってLED22aの発光強度および/または発光時間が調整されるため、観察に適した明るさで撮像領域を照明することが可能となる。

0055

上述した実施の形態2によれば、実施の形態1と同様、補正部21eが、撮像部23によって撮像された画像信号に基づく輝度値に応じて個別に補正処理を施し、演算部21bによって算出された補正輝度値を含む各輝度値の平均値(測光値)をもとに、調光部21cが発光部22を制御するようにしたので、適切な照明の調整を行うことができる。

0056

ここで、実施の形態2によれば、飽和画素の数に応じて、加算する補正値を変化させるようにしたので、上述した実施の形態1と比して、出力光量直線L0に一段と近い測光値出力曲線L3に応じた測光値を用いて発光部22の制御を行うことができる。

0057

図9は、本発明の実施の形態2の変形例にかかる内視鏡システムにおける飽和画素数と補正係数との関係を示すグラフである。上述した実施の形態2では、補正部21eが、輝度値に対して補正値を加算するものとして説明したが、輝度値に対して補正係数を乗算するものであってもよい。

0058

図9に示すグラフのように、飽和画素が0の場合、補正係数は1であり、飽和画素が発生し、その数が増大するに従って補正係数も大きくなる(補正係数>1)。これにより、上述した実施の形態2と同様の効果を得ることができる。

0059

なお、上述した実施の形態1,2において、メモリ21d,21fがテーブルや関数を記憶し、調光部21cがこのテーブルや関数を参照して補正値または補正係数を求め、発光部22の制御を行うようにしてもよい。

0060

また、制御部21において、演算部21bが測定値(平均輝度値)を算出した後、補正値を加算、または補正係数を乗算してもよい。この場合、補正値および補正係数は、補正対象が平均値であることを考慮して設定されることが好ましい。

0061

また、上述した実施の形態1,2では、調光装置が、内視鏡システムのカプセル型内視鏡であるものとして説明したが、照射対象に対してその都度照明の発光強度や発光時間の設定変更などを行うものであれば適用可能である。

0062

以上のように、本発明にかかる調光装置は、適切な照明の調整を行うのに有用である。

0063

1 被検体
2カプセル型内視鏡(調光装置)
3a〜3h受信アンテナ
3受信装置
4ワークステーション
5記録媒体
20ケース
20a筐体(筒状筐体)
20bドーム形状筐体
21 制御部
21a,21e補正部
21b演算部
21c調光部
21d,21fメモリ
22発光部(照明部)
22aLED
22bLED駆動回路
23撮像部
23aCCDアレイ
23bCCD駆動回路
24画像信号処理部
24a A/D変換部
24b増幅部
24c P/S変換部
24d同期信号合成部
24e測定部
25無線送信部
25a送信回路
25b送信アンテナ
26電源回路
27電池
27a 第1電池
27b 第2電池
27c接点部材
28押圧部材
200機能実行部
271 本体部
272 第1接触部
273 第2接触部

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