JP4698938B2 - カプセル型内視鏡およびカプセル型内視鏡システム - Google Patents

Description

本発明は、被検体内部に搬入され、被検体内部の撮像を行うカプセル型内視鏡およびカプセル型内視鏡を用いたカプセル型内視鏡システムに関するものである。

従来、ＬＥＤ等の発光体を備えた照明部と、ＣＣＤ（Charge Coupled Diode:電荷結合素子）等の固体撮像素子を備えた撮像部と、撮像部によって得られた画像データを外部に無線送信する無線部等と、これらに対して電力を供給する電力源とをカプセル形状の小型ケースに収容したカプセル型内視鏡を用いて、被検体内部の画像情報を取得するカプセル型内視鏡システムが提案されている。具体的には、カプセル型内視鏡システムは、上記のカプセル型内視鏡に加え、受信アンテナを備え、使用時に被検体によって着用される受信ジャケットと、受信ジャケットで受信されたデータに必要な処理を施す外部装置と、画像データに基づいて体腔内画像を表示する表示部と、外部装置と表示部との間のデータ授受の目的で使用される携帯型記録媒体とを備える。

カプセル型内視鏡システムでは、以下のプロセスに従って被検体内部の画像情報が取得される。まず、カプセル型内視鏡は、被験者が飲み込むことによって被検体内部に搬入される。被検体内部に搬入されたカプセル型内視鏡は、消化管の蠕動運動を利用して体腔内を移動し、所定の時間間隔、例えば０．５秒間隔で体腔内、例えば腸壁等の撮像を行い、画像データを取得する（例えば、特許文献１参照。）。

そして、取得した画像データに必要な変調等を施した上で、無線部によって画像データを外部に送信される。送信されたデータは受信ジャケットにおいて受信され、外部装置で必要な処理が行われた後に、画像データは携帯型記録媒体を介して表示装置に転送され、表示装置の画面上に体腔内画像が表示される。

特開２００３−７０７２８号公報（第３頁、第１図）

ところで、上記のように被検体内に搬入されたカプセル型内視鏡は、消化管の蠕動運動を利用して体腔内を移動する。このため、被検体に応じて、または同一被検体であっても被検体の体調等に応じて、体腔内におけるカプセル型内視鏡の移動速度は変動し、カプセル型内視鏡が体内に留まる時間が変動することとなる。

従って、場合によってはカプセル型内視鏡が被検体内に長時間留まることで電力源から供給される電力が消費し尽くされてしまい、それ以後の撮像・無線送信動作が不可能となるという問題を有する。カプセル型内視鏡に大容量の電力源を内蔵することで問題の解決は可能だが、現実にはカプセル型内視鏡に内蔵可能な程度にまで小型で大容量の電力源を実現することはきわめて困難であり、仮に実現可能であっても製造コストが上昇する等の問題が新たに生じる。

また、従来のカプセル型内視鏡は、上記のように一律に所定時間間隔で撮像動作を行う構成を有する。しかしながら、かかる構成とした場合には、例えばカプセル型内視鏡が同一箇所に一定時間の間とどまる場合には同一箇所を撮像し続けることとなり、結果として得られる画像データは、情報として低い価値しか有さない。

この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、効率的に撮像・無線送信動作を行うことによって消費電力を低減したカプセル型内視鏡およ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。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるカプセル型内視鏡は、被検体内部に導入されて該被検体内部の撮像を行い、撮像によって得た画像データを前記被検体外部に無線送信するカプセル型内視鏡であって、前記被検体内部に対して光を照射する照明部と、前記被検体内部の撮像動作を行う撮像手段と、該撮像手段によって得られた画像データを前記被検体外部に無線送信する無線部と、前記照明部によって照射された光の前記被検体内部における反射光によって形成される当該カプセル型内視鏡に対する入射光の光特性を検出する受光センサ手段と、前記照明部、前記撮像手段、前記無線部、および前記受光センサ手段に電力を供給する電源部と、前記受光センサ手段で検出された入射光特性の変動幅が閾値未満である場合に、前記電源部から前記照明部、前記撮像手段、前記無線部、および前記受光センサ手段への電力供給のうちの前記撮像手段および／または前記無線部への電力供給を停止する制御を行うスイッチング制御手段と、を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、入射光の光特性を検出する受光センサ手段で検出された入射光特性の変動幅が閾値未満である場合に、撮像手段等への電力供給を停止する制御を行うこととしたため、カプセル型内視鏡が被検体内部の同一領域に長時間留まるような場合であっても、同一領域について撮像および／または同一領域の画像データの無線送信を行うことを抑制できる。

また、本発明にかかるカプセル型内視鏡は、上記の発明において、前記撮像手段は、行列状に配置され、受光した入射光の光特性に応じた電気信号を出力する複数の光電変換手段と、前記行列の列ごとに対応して配置され、前記行列の同一列に属する前記光電変換手段において得られた電気信号を列方向に移動して出力する複数の垂直シフトレジスタと、前記複数の垂直シフトレジスタによって出力された電気信号を行方向に移動して出力する水平シフトレジスタと、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかるカプセル型内視鏡は、上記の発明において、前記撮像手段は、行列状に配置され、受光強度に応じた電気信号を生じ、外部から供給される電圧信号に応じて前記電荷を出力する複数の光電変換手段と、前記行列の列ごとに対応して配置され、前記光電変換手段に対して電圧信号を供給する複数の垂直走査線と、前記行列の行ごとに対応して配置され、前記光電変換手段に対して電圧信号を供給する複数の水平走査線と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかるカプセル型内視鏡は、被検体内部に導入されて該被検体内部の撮像を行い、撮像によって得た画像データを前記被検体外部に無線送信するカプセル型内視鏡であって、前記被検体内部に対して光を照射する照明部と、前記被検体内部の撮像動作を行い、前記照明部によって照射された光の前記被検体内部における反射光によって形成される当該カプセル型内視鏡に対する入射光の光特性を検出する受光センサ手段としても機能する撮像手段と、該撮像手段によって得られた画像データを前記被検体外部に無線送信する無線部と、前記照明部、前記撮像手段、および前記無線部に電力を供給する電源部と、前記受光センサ手段として機能した撮像手段で検出された入射光特性の変動幅が閾値未満である場合に、前記電源部から前記照明部、前記撮像手段、および前記無線部への電力供給のうちの前記無線部への電力供給を停止する制御を行うスイッチング制御手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかるカプセル型内視鏡は、上記の発明において、前記撮像手段は、行列状に配置され、受光した入射光の光特性に応じた電気信号を出力する複数の光電変換手段と、前記行列の列ごとに対応して配置され、前記行列の同一列に属する前記光電変換手段において得られた電気信号を列方向に移動して出力する複数の垂直シフトレジスタと、前記複数の垂直シフトレジスタによって出力された電気信号を行方向に移動して出力する水平シフトレジスタと、を備え、前記受光センサ手段として機能する場合には、前記複数の光電変換手段の一部において得られた電気信号を出力することを特徴とする。

また、本発明にかかるカプセル型内視鏡は、上記の発明において、前記水平シフトレジスタは、前記撮像手段が前記受光センサ手段として機能する場合に、電気信号を出力する一部の前記光電変換手段において得られた電気信号が前記垂直シフトレジスタから出力された際と、一部の前記光電変換手段が位置する行に対して、前記垂直シフトレジスタの電気信号移動方向下流に一段シフトした行に属する前記光電変換手段において得られた電荷が前記垂直シフトレジスタから出力された際のみに、入力された電荷を行方向に移動することを特徴とする。

また、本発明にかかるカプセル型内視鏡は、上記の発明において、前記撮像手段は、行列状に配置され、受光強度に応じた電気信号を生じ、外部から供給される電圧信号に応じて前記電荷を出力する複数の光電変換手段と、前記行列の列ごとに対応して配置され、前記光電変換手段に対して電圧信号を供給する複数の垂直走査線と、前記行列の行ごとに対応して配置され、前記光電変換手段に対して電圧信号を供給する複数の水平走査線と、を備え、前記受光センサ手段として機能する場合には、前記複数の前記光電変換手段の一部において得られた電気信号を出力することを特徴とする。

また、本発明にかかるカプセル型内視鏡は、上記の発明において、前記撮像手段は、前記受光センサ手段として機能する場合に、複数設けられた前記垂直走査線および前記水平走査線の中から、光特性を検出する一部の前記光電変換手段の位置に対応する前記垂直走査線および前記水平走査線のみによって電圧が供給されることを特徴とする。

また、本発明にかかるカプセル型内視鏡は、上記の発明において、前記照明部は、前記撮像手段が前記撮像動作を行う場合と前記受光センサ手段が前記入射光の光特性を検出する場合とで、前記被検体内部に対して異なる強度の光を照射することを特徴とする。

また、本発明にかかるカプセル型内視鏡は、上記の発明において、前記スイッチング制御手段は、前記入射光特性の変動パラメータとして光強度変動値を使用し、該光強度変動値が閾値未満である場合に前記電力供給を停止する制御を行うことを特徴とする。

また、本発明にかかるカプセル型内視鏡システムは、上記の発明のいずれか一つに記載のカプセル型内視鏡と、被検体外部に配置され、該カプセル型内視鏡から無線送信されるデータを受信する受信手段と、該受信手段によって受信されたデータに基づいて前記被検体内部画像を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかるカプセル型内視鏡システムは、上記の発明において、前記受信手段は、受信用のアンテナ手段を内蔵し、前記被検体によって着用可能な形状を有することを特徴とする。

また、本発明にかかるカプセル型内視鏡システムは、上記の発明において、前記受信手段と前記表示手段は別個独立に形成され、前記受信手段と前記表示手段との間のデータ転送は携帯型記録媒体を介して行われることを特徴とする。

本発明にかかるカプセル型内視鏡は、入射光の光特性を検出する受光センサ手段で検出された入射光特性の変動幅が閾値未満である場合に、撮像手段等への電力供給を停止する制御を行うこととしたため、カプセル型内視鏡が被検体内部の同一領域に長時間留まるような場合であっても、同一領域について撮像および／または同一領域の画像データの無線送信を行うことを抑制でき、効率の良い画像データの取得が可能となると共に、電力消費量を低減できるという効果を奏する。

また、本発明にかかるカプセル型内視鏡は、撮像手段が受光センサ手段としての機能も果たすこととし、光強度を出力する光電変換手段が属する行と、垂直シフトレジスタの電気信号移動方向下流に一段シフトした行に対応する電気信号が水平シフトレジスタに出力された際にのみ水平シフトレジスタが動作することとしたため、撮像手段として動作する場合と比較して電力消費量を低減できるという効果を奏する。

また、本発明にかかるカプセル型内視鏡システムは、消費電力を低減したカプセル型内視鏡を用いる構成としたため、長時間に渡って被検体内部の画像を取得することができるという効果を奏する。

以下、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システムについて説明する。図面は模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、それぞれの部分の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

（実施の形態１）
まず、この発明の実施の形態１にかかるカプセル型内視鏡システムについて説明する。本実施の形態１にかかるカプセル型内視鏡システムでは、システムを構成するカプセル型内視鏡が撮像手段とは別に受光センサ部を備え、かかる受光センサ部における受光強度の変動に応じて撮像動作等の制御を行うものである。以下、図面を参照して具体的に説明を行う。

図１は、本実施の形態１にかかるカプセル型内視鏡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、本実施の形態１にかかるカプセル型内視鏡は、使用時に被検体１の体腔内に導入されるカプセル型内視鏡２と、使用時に被検体１に着用され、カプセル型内視鏡２から送信されるデータを受信する受信ジャケット３と、受信ジャケット３で受信されたデータに所定の処理を施す外部装置４と、外部装置４に対して着脱可能な構造を有し、処理されたデータを記録する携帯型記録媒体５と、携帯型記録媒体５に記録されたデータに基づいて画像表示を行う表示装置６とを備える。

受信ジャケット３は、アンテナ部３ａ〜３ｄを備えて構成され、アンテナ部３ａ〜３ｄによってカプセル型内視鏡２から送信されたデータを受信する。また、アンテナ部３ａ〜３ｄは、外部装置４と有線接続されており、かかる有線接続を介して外部装置４に対して受信データが伝達される。

携帯型記録媒体５は、外部装置４および表示装置６に対して着脱可能であって、両者に対する装着時に情報の出力または記録が可能な構造を有する。具体的には、携帯型記録媒体５は、カプセル型内視鏡が被検体１内に導入されている間は外部装置４に装着されてカプセル型内視鏡２から送信されるデータを記録する。そして、カプセル型内視鏡が被検体１から排出された後には、外部装置４から取り出されて表示装置６に装着され、表示装置６によって記録したデータを読み出される構成を有する。外部装置４と表示装置６との間のデータの受け渡しを携帯型記録媒体５によって行うことで、外部装置４と表示装置６との間が有線接続された場合と異なり、被検体１が体腔内の撮影中に自由に行動することが可能となる。

表示装置６は、カプセル型内視鏡２によって得られた体腔内画像を表示するためのものである。具体的には、表示装置６は、ＰＣ等によって構成され、体腔内画像の電子データが格納された携帯型記録媒体５から必要な情報を読み出して画像表示を行う機能を有する。

次に、カプセル型内視鏡２の構造について説明する。図２は、本実施の形態１にかかるカプセル型内視鏡システムを構成するカプセル型内視鏡２の構造を示す模式図である。図２に示すように、カプセル型内視鏡２は、体腔内に光を照射する照明部８と、体腔内画像を撮像する撮像部９と、撮像部９で撮像された画像データを外部に送信する無線部１０と、照明部８からの照射光の反射光の強度を測定する受光センサ部１１と、照明部８等に電力を供給する電源部１２と、電源部１２からの電力供給状態を制御するスイッチング部１３と、照明部８等に対して所定の制御を行う制御部１４とがカプセル筐体１５内に配置された構成を有する。

照明部８は、撮像時等において、体腔内を照らす照射光を出力するためのものである。具体的には、照明部８は、照明基板８ａと、照明素子８ｂとを備え、制御部１４の制御に基づいて照明素子８ｂ照明素子が体腔内部に対して光を照射する構造を有する。なお、照明部８は、カプセル型内視鏡２が体腔内に留まる間常に照射光を出力する構成としても良いが、電力消費を抑制する観点から、撮像部９による撮像動作の間と、後述の受光センサ部１１による受光動作時のみに応じて照明部８から照射光を出力する構成とすることが好ましい。

撮像部９は、体腔内の画像データを取得するためのものである。具体的には、撮像部９は、外部から入射する光を結像させる結像レンズ９ａと、結像レンズ９ａのピント調節を行うピント調整部９ｂとを備える。また、撮像部９は、結像レンズ９ａを通過した光に対して、光強度に応じた光電変換を行う機能を有するＣＣＤ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を含んで形成された固体撮像素子９ｃと、所定の回路構造を有し、固体撮像素子９ｃから出力されるデータに基づいて画像データを形成する撮像基板９ｄとを備える。なお、結像レンズ９ａは、固定レンズ９ｅと、ピント調整に応じて光軸方向に移動する可動レンズ９ｆとを備え、ピント調整部９ｂは、固定レンズ９ｅを固定する固定枠９ｇと、可動レンズ９ｆを移動させる可動枠９ｈとを備える。

無線部１０は、撮像部９で取得された画像データ等を外部に対して無線送信するためのものである。具体的には、無線部１０は、撮像部９で取得された画像データ等に対して必要な変調処理を施す回路構造を備えた無線基板１０ａと、発振動作による無線送信を行う送信部１０ｂとを備える。

受光センサ部１１は、カプセル型内視鏡２に対して入射する光の光特性（本実施の形態１では光強度）を測定するためのものである。具体的には、受光センサ部１１は、フォトダイオード等の光電変換素子を含んで形成され、入射光の強度に応じた電気信号を出力する。

電源部１２は、照明部８、撮像部９、無線部１０、受光センサ部１１、および制御部１４に対して電力を供給するためのものである。そして、スイッチング部１３は、電源部１２からの電力供給を制御するためのものであり、具体的には、撮像部９及び無線部１０に対する電力供給を制御する機能を有する。

制御部１４は、照明部８、撮像部９、無線部１０、受光センサ部１１およびスイッチング部１３等の動作を制御すると共に、各構成部から転送されるデータに対して必要な処理を行う機能を有する。制御部１４の具体的動作については後に詳細に説明する。

カプセル筐体１５は、カプセル胴部１５ａと、先端カバー部１５ｂとをシール部材１５ｃによって接続した構造を有する。カプセル胴部１５ａは、筒状の形状を有し、先端カバー部１５ｂは、ほぼ半球形状を有すると共に透明の部材によって形成される。図２に示すように、先端カバー部１５ｂは、照明素子８ｂ、固定レンズ９ｅおよび受光センサ部１１を覆うように配置されている。従って、先端カバー部１５ｂが透明部材によって形成されることで、照明素子８ｂから照射される光を外部に出力することが可能となると共に、外部からの光を固定レンズ９ｅおよび受光センサ部１１が受光することが可能となる。

図３は、図２のＡ−Ａ線における断面図である。図３に示すように、照明基板８ａ上には、中心近傍に固定レンズ９ｅが配置され、外縁近傍に照明素子８ｂが等間隔で４個配置され、照明素子８ｂ間に受光センサ部１１が配置されている。なお、照明素子８ｂの個数および受光センサ部１１の個数は図３に示す数に限定されず、例えば単数としても良い。

次に、カプセル型内視鏡２の各構成要素間の関係について説明する。図４は、カプセル型内視鏡２の構成を模式的に示すブロック図である。照明部８、撮像部９、無線部１０、受光センサ部１１およびスイッチング部１３はそれぞれ制御部１４の制御を受ける構成となっている。また、受光センサ部１１および撮像部９は、それぞれ得た情報を制御部１４に対して出力する構成となっている。また、撮像部９および無線部１０は、スイッチング部１３を介して電源部１２と接続されており、スイッチング部１３がオン状態の際に電力が供給される構造となっている。なお、照明部８、受光センサ部１１および制御部１４も電源部１２から電力供給を受けるが、これらはスイッチング部１３のオン・オフに関わらず電力供給を受けるものとする。

制御部１４は、通常の制御機構の他に受光強度比較部１４ａと、スイッチング制御部１４ｂとを備え、これらを用いて撮像動作のタイミングを決定すると共に、非撮像時における消費電力の低減を実現している。すなわち、制御部１４は、受光センサ部１１にて受光される光の強度の変動幅が閾値を超えたか否かを判定し、閾値を超えた場合には、スイッチング制御部１４ｂを介してスイッチング部１３に対してオン状態になるよう制御を行う。スイッチング部１３がオン状態となることで、撮像部９および無線部１０が動作状態となり、撮像部９による体腔内部の撮像動作と、無線部１０による画像データの無線送信が行われる。

次に、本実施の形態１にかかるカプセル型内視鏡システムについて、使用時におけるカプセル型内視鏡２の動作について説明する。図５は、体腔内を移動するカプセル型内視鏡２の動作について説明するためのフローチャートであり、以下では図５を参照しつつ説明を行う。なお、スタート時においてスイッチング部１３はオン状態であることとする。

まず、照明部８は、制御部１４の指示に基づいて発光して体腔内を照射し（ステップＳ１０１）、受光センサ部１１は、照射光の反射光を受光する（ステップＳ１０２）。受光センサ部１１は、受光した光の強度に応じた値を有する電気信号を制御部１４に対して出力し、制御部１４は、入力された電気信号の値に基づいて反射光の強度を検出する。

そして、受光強度比較部１４ａは、前回の受光時における受光強度と、今回入力された受光強度とを比較し、受光強度の差分値が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。本実施の形態１では、受光センサ部１１ａ〜１１ｄそれぞれについて得られる受光強度に関して比較を行い、すべての受光センサ部に関して差分値が閾値未満であればステップＳ１０４に移行し、一つでも差分値が閾値以上となるものが存在すれば、ステップＳ１０５に移行する。

受光センサ部１１ａ〜１１ｄのすべてにおける差分値が閾値未満であった場合、撮像部９および無線部１０への電力供給が停止される（ステップＳ１０４）。具体的には、スイッチング制御部１４ｂによってスイッチング部１３がオフ状態に制御されることによって、電源部１２からの電力供給が停止される。そして、再びステップＳ１０１に戻って上述の動作を繰り返す。

一方、受光センサ部１１ａ〜１１ｄにおける受光強度の中で一つでも差分値が閾値以上であった場合、撮像部９および無線部１０に対して電力供給が開始される（ステップＳ１０５）。具体的には、スイッチング部１３があらかじめオン状態の場合にはその状態を維持し、オフ状態の場合には、スイッチング部１３は、スイッチング制御部１４ｂの制御によってオン状態に変化する。

その後、撮像部９は、制御部１４による指示に基づいて体腔内部の撮像を行い、得られた画像データを制御部１４に出力する（ステップＳ１０６）。そして、制御部１４に出力された画像データは無線部１０に転送され、無線部１０によって外部に送信される（ステップＳ１０７）。無線部１０による送信動作が終了した後、再びステップＳ１０１に戻って上述の動作を繰り返す。

その後、無線部１０から送信された画像データはアンテナ部３ａ〜３ｄによって受信され、外部装置４によって所定の処理がなされた後、外部装置４に装着された携帯型記録媒体５に記録される。そして、カプセル型内視鏡２が被検体１の体外に排出された後に携帯型記録媒体５は外部装置４から取り外されて表示装置６に装着されて表示装置６に対するデータ転送が行われ、表示装置６は、転送されたデータに基づいて体腔内の画像を表示する。

本実施の形態１において、カプセル型内視鏡２は、上記のステップＳ１０１〜Ｓ１０７の動作を行うことによって消費電力を低減できるという利点を有する。以下、かかる利点について説明する。

既に説明したように、従来のカプセル型内視鏡は所定の時間間隔で撮像動作を繰り返す構成を有したため、カプセル型内視鏡が体腔内で移動を停止した場合には、同一領域に対する撮像動作を繰り返すこととなる。従って、カプセル型内視鏡が体腔内で停止した場合には同一画像に関して複数回に渡る撮像および無線送信がなされることとなり、電力消費の観点で無駄が生じるという問題を有していた。かかる問題を解決するために、本実施の形態１にかかるカプセル型内視鏡システムでは、カプセル型内視鏡２自身が体腔内で移動しているか否かを判定する機構を設けている。

一般に、体腔内部の消化管壁は凹凸に富んだ形状を有し、一般に異なる領域であれば異なる形状を有することとなる。このため、消化管壁に対して一定強度の光を照射すると、異なる領域を照射した場合には、形状の相違に基づいて受光センサ部１１で受光される光強度は異なる値となる。一方で、同一領域を照射した場合には、照射対象たる消化管壁の形状は同一であるため、等しい強度の光を受光することとなる。

かかる現象を利用して本実施の形態１では、かかる現象を利用して、カプセル型内視鏡２がステップＳ１０１、Ｓ１０２において体腔内の撮像可能領域に対して光照射を行うと共にその反射光を受光する動作を繰り返し行う。そして、カプセル型内視鏡２は、ステップＳ１０３において、受光センサ部１１における受光強度の差分値が閾値を超えたか否かの判定を行い、閾値を超えた場合には体腔内を移動したものと判断して撮像動作に移行する。一方、差分値が閾値未満の場合には、同一領域に対して光を照射したものと判断し、電力消費を抑制するためにスイッチング部１３をオフ状態に制御することによって、撮像部９および無線部１０への電力供給を停止し、オフ状態にしている。従って、本実施の形態１にかかるカプセル型内視鏡システムは、同一領域に対して複数回の撮像および無線送信を行うことが防止され、カプセル型内視鏡２の消費電力を低減することができると言う利点を有する。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２にかかるカプセル型内視鏡システムについて説明する。本実施の形態２にかかるカプセル型内視鏡システムは、ＣＣＤを備えた撮像部の一部を受光センサ部として利用する構成を有する。

図６は、本実施の形態２にかかるカプセル型内視鏡システムを構成するカプセル型内視鏡の構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態２にかかるカプセル型内視鏡システムの全体構成は実施の形態１と同様であり、カプセル型内視鏡の具体的構造についても、図２における受光センサ部１１を有さない点以外は同様のものとする。

図６に示すように、本実施の形態２におけるカプセル型内視鏡は、実施の形態１と同様の構成を有する照明部８、無線部１０、電源部１２およびスイッチング部１３と、撮像機能と受光センサ機能とを併せ持ち、固体撮像素子としてＣＣＤを備えた撮像・受光センサ部２０と、駆動切替制御部２１ａ、受光強度比較部２１ｂおよびスイッチング制御部２１ｃを備えた制御部２１とを有する。なお、本実施の形態２において、スイッチング部１３は、無線部１０のみに対する電力供給のみを制御することとし、撮像・受光センサ部２０に対しては常に電力が供給されるものとする。

制御部２１は、実施の形態１と同様にカプセル型内視鏡の構成要素に対する一般的な制御を行うと共に、駆動切替制御部２１ａによって撮像・受光センサ部２０に対して撮像部として機能するか、受光センサ部として機能するかの切替制御を行う。また、実施の形態１と同様に、受光強度を比較して所定の閾値以上であるか否かを判定する受光強度比較部２１ｂと、判定結果に基づいてスイッチング部のオン・オフを制御するスイッチング制御部２１ｃとを備える。

次に、撮像・受光センサ部２０の構成について説明する。図７は、撮像・受光センサ部２０を構成する固体撮像素子２０ａの構造を示す模式図である。なお、撮像・受光センサ部２０において、固体撮像素子以外の構成、例えば結像レンズ、ピント調整部は、図２に示すものと同様の構造を有することとする。なお、以下では、まず、撮像・受光センサ部２０が撮像部として機能する撮像モードで動作することを前提として説明し、その後に受光センサ部として機能する受光センサモードの場合の説明を行う。

図７に示すように、固体撮像素子２０ａは、行列状に配置された光電変換素子２２ａ〜２２ｘと、光電変換素子２２ａ〜２２ｆ、２２ｇ〜２２ｌ、２２ｍ〜２２ｒ、２２ｓ〜２２ｘによってそれぞれ形成される光電変換素子列に隣接して配置されたトランスファーゲート２３ａ〜２３ｄと、トランスファーゲート２３ａ〜２３ｄに隣接して配置され、列方向（図７における縦方向）に電荷を移動可能な垂直シフトレジスタ２４〜２７とを備える。また、固体撮像素子２０ａは、垂直シフトレジスタ２４〜２７の電荷移動方向の延長上に、行方向（図７における横方向）に延在して配置され、行方向に電荷を移動可能な水平シフトレジスタ２８と、水平シフトレジスタ２８から出力された電荷を増幅する増幅部３０とを備える。なお、本実施の形態２における光電変換素子等の個数は図７に示すものに限定されることはなく、光電変換素子は、Ｍ行Ｎ列（Ｍ、Ｎ：自然数、図７の構成においてＭ＝６、Ｎ＝４）の行列状に配置されている。

光電変換素子２２ａ〜２２ｘは、受光した光強度に応じた電気信号（実施の形態２では電荷）を生成するためのものである。具体的には、光電変換素子２２ａ〜２２ｘは、それぞれフォトダイオード素子等によって形成される。なお、後述する受光センサモードでは、光電変換素子２２ａ、２２ｆ、２２ｓ、２２ｔにおいて得られた電荷が出力される。

トランスファーゲート２３ａ〜２３ｄは、光電変換素子２２ａ〜２２ｘから垂直シフトレジスタ２４〜２７への電荷の移動を制御するためのものである。具体的には、トランスファーゲート２３ａ〜２３ｄは、エネルギー障壁の高さを変化させることによって、光電変換素子２２ａ〜２２ｘにおける光電変換によって得られた電荷を垂直シフトレジスタ２４〜２７へ移動させる機能を有する。

垂直シフトレジスタ２４〜２７は、電荷を列方向に移動させるためのものである。具体的には、垂直シフトレジスタ２４は、行列状に配置された光電変換素子の行数と等しい数の井戸型ポテンシャル２４ａ〜２４ｆを備え、それぞれの井戸型ポテンシャルは光電変換素子２２から得られた電荷を保持可能な構造を有する。なお、垂直シフトレジスタ２５〜２７も同様の井戸型ポテンシャルを備えた構造を有する。垂直シフトレジスタ２４〜２７は、所定間隔で発振される垂直駆動パルスが与えられるごとに、井戸型ポテンシャルの値が変化することによって、保持していた電荷を垂直方向に１段ずつ移動させる機能を有する。すなわち、垂直シフトレジスタ２４を例とすれば、垂直駆動パルスが一回与えられることによって、井戸型ポテンシャル２４ａに保持されていた電荷は井戸型ポテンシャル２４ｂに移動し、井戸型ポテンシャル２４ｂ、２４ｃに保持されていた電荷はそれぞれ井戸型ポテンシャル２４ｃ、２４ｄに移動する。また、井戸型ポテンシャル２４ｄに保持されていた電荷は水平シフトレジスタ２８に移動する。

水平シフトレジスタ２８は、電荷を行方向に移動させるためのものである。具体的には、水平シフトレジスタ２８は、行列状に配置された光電変換素子の列数と等しい数の井戸型ポテンシャル２８ａ〜２８ｄを備え、それぞれの井戸型ポテンシャルは、垂直シフトレジスタ２４〜２７から移動した電荷を保持可能な構造を有する。水平シフトレジスタ２８は、垂直駆動パルスとは別に発振される水平駆動パルスが与えられるごとに井戸型ポテンシャルの値が変化することによって、保持していた電荷を水平方向に一段ずつ移動させる機能を有する。すなわち、水平駆動パルスが一度与えられることによって、井戸型ポテンシャル２８ｄ、２８ｃ、２８ｂに保持されていた電荷は、それぞれ井戸型ポテンシャル２８ｃ、２８ｂ、２８ａに移動し、井戸型ポテンシャル２８ａに保持されていた電荷は、電圧変換部２９に移動する。

電圧変換部２９は、水平シフトレジスタ２８から移動した電荷を、強度に応じた電圧に変換するためのものである。また、増幅部３０は、電圧変換部２９で得られた電圧の値を増幅するためのものである。増幅部３０によって増幅された電圧信号は、画像データとして制御部２１を介して無線部１０へ、または直接無線部１０へ送られ、無線部１０によって外部に無線送信される。

以上、固体撮像素子２０ａは、図７に示すように、行列状に配置された光電変換素子と、列方向に電荷を移動する垂直シフトレジスタと、行方向に電荷を移動する水平シフトレジスタを備え、それぞれが協調して動作することによって、結像レンズを通過して結像された光画像を撮像し、連続データとして増幅部３０から出力する機能を有する。

次に、撮像・受光センサ部２０が受光センサ部として機能する場合について説明する。実施の形態１でも説明したように、受光センサ部は受光強度の変化量が閾値以上か否かを判定するために用いられたものであり、行列状に配置されたすべての光電変換素子からのデータを出力する必要はない。このため、本実施の形態２では、撮像・受光センサ部２０が受光センサ部として機能する場合には、図７における光電変換素子２２ａ、２２ｆ、２２ｓ、２２ｘの４カ所で受光される光の受光強度のみを利用することとしている。

図８は、撮像・受光センサ部２０が受光センサ部として機能する場合に、固体撮像素子２０ａに対して与えられる垂直駆動パルスおよび水平駆動パルスについて示すタイムチャートである。図８に示すように、撮像・受光センサ部２０が受光センサ部として機能する場合には、時刻ｔ₁に最初の垂直駆動パルスが発振されると共に光電変換素子の列数Ｎに応じた数だけ水平駆動パルスが発振される。一方で、時刻ｔ₂〜ｔ_M-2のそれぞれの時刻では、垂直駆動パルスの発振にも関わらず水平駆動パルスは発振されないこととしている。さらに、時刻ｔ_M-1、ｔ_Mにおいては、垂直駆動パルスが発振されると共に、それぞれの垂直駆動パルスに対応して、水平駆動パルスが列数Ｎに応じた数だけ発振される。

撮像・受光センサ部２０が受光センサ部として機能する際に必要となるデータは、図７の例では光電変換素子２２ａ、２２ｆ、２２ｓ、２２ｘにおいて得られるもののみである。従って、本実施の形態２では、光電変換素子２２ｆ、２２ｘにおいて得られた電荷が水平シフトレジスタ２８に移動する時刻ｔ₁と、光電変換素子２２ａ、２２ｓにおいて得られた電荷が水平シフトレジスタ２８に移動する時刻ｔ_Mに対応して水平駆動パルスを発振することとしている。

また、本実施の形態２では、時刻ｔ_M-1に発振される垂直駆動パルスに対応して、水平駆動パルスが発振されることとしている。時刻ｔ_M-1に対応して水平駆動パルスを発振することによって、時刻ｔ₂〜ｔ_M-1に発振される垂直駆動パルスによって移動してきた電荷を排出し、時刻ｔ_Mに発振される垂直駆動パルスによって電荷が移動する前に、水平シフトレジスタ２８が保持する電荷を０にすることが可能である。

次に、本実施の形態２にかかるカプセル型内視鏡システムについて、使用時におけるカプセル型内視鏡の動作について説明する。図９は、体腔内を移動するカプセル型内視鏡の動作について説明するためのフローチャートであり、以下では図９を参照しつつ動作を説明する。なお、カプセル型内視鏡は、スタート時においてスイッチング部１３がオン状態であることとする。

まず、撮像・受光センサ部２０が、制御部２１を構成する駆動切替制御部２１ａによって受光センサモードに切り替えられ（ステップＳ２０１）、制御部２１の指示によって照明部８は体腔内を照射する（ステップＳ２０２）。そして、受光センサモードで動作する撮像・受光センサ部２０によって、照明部８による照射光の反射光が受光され、反射光の強度に応じた電気信号が制御部２１に出力される（ステップＳ２０３）。本ステップについては後に詳細に説明する。

その後、制御部２１を構成する受光強度比較部２１ｂによって、前回の受光時における受光強度と、今回入力された受光強度とを比較し、差分値が閾値以上であるか否かの判定が行われる（ステップＳ２０４）。差分値が閾値未満であると判定された場合には制御部２１を構成するスイッチング制御部２１ｃによってスイッチング部１３がオフ状態に制御され（ステップＳ２０５）、再びステップＳ２０２に戻って上述の動作を繰り返す。

ステップＳ２０４において差分値が閾値以上であると判定された場合には、スイッチング制御部２１ｃによってスイッチング部１３をオン状態とし、駆動切替制御部２１ａによって撮像・受光センサ部２０を撮像モードに切り替える（ステップＳ２０６）。スイッチング部１３は、具体的には、あらかじめオン状態の場合にはその状態を維持し、オフ状態の場合には、スイッチング制御部２１ｃの制御によってオン状態に変化する。

その後、照明部８による体腔内の照射を行い（ステップＳ２０７）、撮像モードとなった撮像・受光センサ部２０によって撮像動作を行った（ステップＳ２０８）後、得られた画像データを無線部１０によって外部に対して無線送信する（ステップＳ２０９）。無線部１０による無線送信が行われた後、再びステップＳ２０１に戻って上述の動作を繰り返す。無線部１０から送信された画像データはアンテナ部３ａ〜３ｄによって受信され、実施の形態１の場合と同様の過程を経て、表示装置６の画面上に体腔内の画像が表示される。

次に、図９のステップＳ２０３、すなわち、撮像・受光センサ部２０が受光センサモードで動作する際における、反射光の受光・光電変換処理について詳細に説明する。図１０は、反射光の受光・光電変換処理の内容を示すフローチャートであり、図１１は、固体撮像素子２０ａ上における電荷の移動を示す模式図である。以下、図１０および図１１を適宜参照して説明を行う。

まず、固体撮像素子２０ａを構成する光電変換素子２２上に光が入射し、光電変換が行われ、それぞれの光電変換素子２２上に電荷が発生する（ステップＳ３０１）。なお、受光センサモードで動作する場合に必要となる光強度は光電変換素子２２の一部に入射した光のみであるが、本工程では、固体撮像素子２０ａを構成するすべての光電変換素子２２について光電変換が行われる。

そして、トランスファーゲート２３のエネルギー障壁を変化させることによって、図１１−１に示すように、光電変換素子２２に生じた電荷を垂直シフトレジスタ２４〜２７に移動する（ステップＳ３０２）。本ステップによって、光電変換素子２２ａ、２２ｆ、２２ｓ、２２ｘにおいて得られた電荷は、それぞれ井戸型ポテンシャル２４ａ、２４ｆ、２７ａ、２７ｆに移動する。

その後、垂直駆動パルスが発振され、垂直シフトレジスタ２４〜２７に保持された電荷が一段ずつ移動する（ステップＳ３０３）。すなわち、図１１−２に示すように、ステップＳ３０２によって井戸型ポテンシャル２４ａ〜２４ｅ、２５ａ〜２５ｅ、２６ａ〜２６ｅ、２７ａ〜２７ｅに保持された電荷は、それぞれ井戸型ポテンシャル２４ｂ〜２４ｆ、２５ｂ〜２５ｆ、２６ｂ〜２６ｆ、２７ｂ〜２７ｆに移動する。また、井戸型ポテンシャル２４ｆ〜２７ｆに保持されていた電荷は、水平シフトレジスタ２８を構成する井戸型ポテンシャル２８ａ〜２８ｄにそれぞれ移動する。なお、本ステップにおいて発振される垂直駆動パルスは、図８において時刻ｔ₁に発振される垂直駆動パルスに対応する。

そして、水平駆動パルスが発振され、水平シフトレジスタ２８に保持された電荷が一段ずつ移動し、最後段、すなわちＭ行目に位置する光電変換素子によって得られた電荷が電圧信号として外部に出力される（ステップＳ３０４）。本ステップにより、光電変換素子２２ｆ、２２ｘにおける受光強度に応じた電圧信号が制御部２１に対して出力される。なお、本ステップにおいて発振される水平駆動パルスは、図８において、時刻ｔ₁における垂直駆動パルスに対応して列数Ｎに応じた回数発振される水平駆動パルスに対応する。

その後、再び垂直駆動パルスが（Ｍ−２）回発振され、垂直シフトレジスタ２４〜２７に保持された電荷が（Ｍ−２）段だけ水平シフトレジスタ２８の方へ移動する（ステップＳ３０５）。すなわち、本ステップによって、２行目〜（Ｍ−１）行目に位置する光電変換素子によって得られた電荷のすべてが水平シフトレジスタ２８に移動する。この結果、図１１−３に示すように、垂直シフトレジスタ２４〜２７は、それぞれ最後段に１行目の光電変換素子によって得られた電荷が保持される状態となる。また、水平シフトレジスタ２８は、それぞれ井戸型ポテンシャル２８ａ〜２８ｄにおいて、対応する列に属し、かつ２行目〜（Ｍ−１）行目に属する光電変換素子によって得られた電荷が重畳的に蓄積されている。なお、本ステップにおける垂直駆動パルスは、図８において、時刻ｔ₂〜ｔ_M-1に発振される垂直駆動パルスに対応する。

そして、水平駆動パルスが列数Ｎに対応した回数だけ発振され、水平シフトレジスタ２８に蓄積された電荷が排出される（ステップＳ３０６）。なお、本ステップは、水平シフトレジスタ２８に蓄積された電荷を、ステップＳ３０４と同様に電圧信号に変換した後に制御部２１に出力することとしても良いし、例えばアースに接続することによって電荷を消去することとしても良い。本ステップを経ることによって、ステップＳ３０５によって水平シフトレジスタ２８を構成する井戸型ポテンシャル２８ａ〜２８ｄに重畳的に蓄積された電荷が消去される。なお、本ステップにおける水平駆動パルスは、図８において、時刻ｔ_M-1の垂直駆動パルスに応じて発振する水平駆動パルスに対応する。

その後、垂直駆動パルスが１回発振され、ステップＳ３０６において垂直シフトレジスタ２４〜２７の最後段の井戸型ポテンシャル２４ｆ〜２７ｆに保持されていた電荷を、水平シフトレジスタ２８に移動させる（ステップＳ３０７）。具体的には、ステップＳ３０３と同様の動作が行われ、本ステップによって１行目の光電変換素子において得られた電荷が、水平シフトレジスタ２８に移動し、図１１−４に示すように、受光強度の比較に用いられる光電変換素子２２ａ、２２ｓで得られた電荷が水平シフトレジスタ２８に移動することとなる。なお、本ステップにおける垂直駆動パルスは、図８において、時刻ｔ_Mに発振される垂直駆動パルスに対応する。

最後に、水平駆動パルスが列数Ｎに対応した回数だけ発振され、水平シフトレジスタ２８に保持された電荷が電圧変換部２９によって電圧信号に変換され、増幅部３０によって増幅された後に制御部２１に対して出力される（ステップＳ３０８）。上記のように、水平シフトレジスタに保持された電荷の中には光電変換素子２２ａ、２２ｓによって得られた電荷が含まれるので、ステップＳ３０４および本ステップによって、受光強度の比較に用いられる電圧信号のすべてが制御部２１に出力され、反射光の受光・光電変換処理が完了する。

次に、本実施の形態２にかかるカプセル型内視鏡システムの利点について説明する。まず、本実施の形態２にかかるカプセル型内視鏡システムは、実施の形態１と同様に、受光センサモードにおける受光強度の差分値が閾値以下の場合には、体腔内画像の撮像動作および画像データの送信を行わないこととしている。従って、実施の形態２にかかるカプセル型内視鏡システムは、同一領域について複数回の撮像および無線送信を行うことを抑制し、これにより電力消費量の低減を実現している。

また、本実施の形態２において、カプセル型内視鏡は、撮像・受光センサ部２０において、撮像機能のみならず受光センサ機能を併せ持たせることとしている。かかる構成を採用することによって、受光強度比較を行うための受光センサを別途設ける必要がないという利点を有する。また、上述したように、撮像・受光センサ部２０において、撮像モードと受光センサモードにおける違いは、水平駆動パルスの発振状態を変化させることのみで実現できる。従って、本実施の形態２における撮像・受光センサ部２０は、従来の撮像部と同様の構成とすることが可能であり、撮像・受光センサ部２０を設けたことによって製造コストが上昇することもない。

さらに、本実施の形態２では撮像・受光センサ部２０について、受光センサモードの際の水平駆動パルスは、時刻ｔ₁、ｔ_M-1およびｔ_Mに発振される垂直駆動パルスに対応して、それぞれ列数Ｎに応じた回数だけ発振されることとし、受光センサモードにおける消費電力を撮像モードの場合よりも低減している。すなわち、撮像モードの際にはすべての光電変換素子２２で得られた電荷を電圧信号に変換して出力する必要があるため、水平駆動パルスは、すべての垂直駆動パルスに対応して発振される必要がある。これに対して、受光センサモードの場合には、受光強度比較に必要なもののみ出力すればよく、受光強度比較に用いられることのない２〜（Ｍ−１）行目の光電変換素子２２によって得られた電荷を電圧変換部２９に出力する必要はない。

従って、本実施の形態２では、受光センサモードの際における水平駆動パルスの発振回数を撮像モードよりも低減することによって、電力消費量を低減することが可能である。特に、実際にカプセル型内視鏡に搭載される固体撮像素子２０ａは、高解像度の体腔内画像を得るために多数の光電変換素子を備えた構造となることから、光電変換素子の行数Ｍおよび列数Ｎは数百〜千程度の膨大な値となる。このため、３行×Ｎ列に対応した回数の水平駆動パルスを発振する本実施の形態２は、通常の撮像動作によって受光センサモードを実現した場合と比較して、消費電力量を大幅に低減することが可能である。

なお、実施の形態２において、撮像・受光センサ部２０が受光センサモードで動作する際に光電変換素子２２ａ、２２ｆ、２２ｓ、２２ｘ以外のものを用いることとしても良い。他の光電変換素子を用いる場合であっても、用いる光電変換素子において得られた電荷が水平シフトレジスタ２８に出力された際と、上記光電変換素子に対して、垂直シフトレジスタの電荷移動方向下流に一段だけずれた行に属する光電変換素子において得られた電荷が水平シフトレジスタ２８に出力された際において、水平シフトレジスタ２８に対して列数Ｎ回の水平駆動パルスを与えて電荷を出力させることとすればよい。

（変形例）
次に、実施の形態２にかかるカプセル型内視鏡システムの変形例について説明する。本変形例は、受光センサモードの際に光電変換素子２２ｆで受光する光についてのみ受光強度の比較を行うこととしている。

図１２は、変形例において、固体撮像素子２０ａ’が受光センサモードで動作する状態を示す模式図である。光電変換素子２２ｆのように、垂直シフトレジスタ２４〜２７における電荷移動方向の下流および水平シフトレジスタ２８における電荷移動方向の下流に位置する光電変換素子を受光センサモード時に利用することで、受光強度に対応した電圧信号出力に必要となる垂直駆動パルスおよび水平駆動パルスの発振回数を低減することが可能である。具体的には、光電変換素子２２ｆにおいて得られた電荷を電圧信号に変換して出力するためには、図１２に示すように、電荷を垂直シフトレジスタ２４に移動した後に垂直方向に一段移動し、水平方向に一段移動するのみで良い。従って、本変形例では、垂直駆動パルスおよび水平駆動パルスを１回ずつ発振することによって必要な電圧信号を出力することが可能である。必要な電圧信号を出力した後は、光電変換素子２２ｆ以外の光電変換素子において得られた余剰電荷を処理すれば良く、本変形例にかかるカプセル型内視鏡システムを用いることによって、さらなる消費電力の低減が可能となる。

（実施の形態３）
次に、実施の形態３にかかるカプセル型内視鏡システムについて説明する。本実施の形態３にかかるカプセル型内視鏡システムは、撮像部を構成する固体撮像素子としてＣＭＯＳ構造を利用し、かかる構成の撮像部に受光センサ部としての機能を併せ持たせた構成を有する。

図１３は、本実施の形態３にかかるカプセル型内視鏡システムを構成するカプセル型内視鏡の構成を模式的に示すブロック図である。なお、カプセル型内視鏡の具体的構造は、固体撮像素子の構造以外の部分において実施の形態２と同様であり、カプセル型内視鏡システムの全体構成については、実施の形態１および実施の形態２と同様である。

図１３に示すように、本実施の形態３におけるカプセル型内視鏡は、実施の形態１、２と同様の構成を有する照明部８、無線部１０、電源部１２およびスイッチング部１３と、撮像機能と受光センサ機能とを併せ持ち、固体撮像素子としてＣＭＯＳを備えた撮像・受光センサ部３１と、制御部３２とを備える。なお、本実施の形態２において、スイッチング部１３は、実施の形態２と同様に、無線部１０のみに対する電力供給を制御することとし、撮像・受光センサ部３１に対しては、常に電力が供給されるものとする。

制御部３２は、カプセル型内視鏡の構成要素に対して通常の制御を行う構成を有するのみならず、撮像・受光センサ部３１における撮像モードと受光センサモードの切替を制御する駆動切替制御部３２ａと、受光センサモードの際に得られた受光強度に基づいて受光強度の比較を行う受光強度比較部３２ｂと、受光強度比較部３２ｂにおける判定に基づいてスイッチング部１３のオン・オフの切替を制御するスイッチング制御部３２ｃとを備える。

次に、撮像・受光センサ部３１を構成する固体撮像素子について説明する。図１４は、固体撮像素子の構成を示す模式図である。図１４に示すように、撮像・受光センサ部３１を構成する固体撮像素子は、行列状に配置された光電変換部３２ａ〜３２ｔと、行方向（図１４における横方向）に延在し、同一行に属する光電変換部と接続された垂直走査線３３ａ〜３３ｄと、垂直走査線３３ａ〜３３ｄに接続され、垂直走査線３３ａ〜３３ｄに所定電位を供給する垂直走査部３４とを備える。また、固体撮像素子は、列方向（図１４における縦方向）に延在し、同一列に属する光電変換部と接続された水平走査線３５ａ〜３５ｅと、水平走査線３５ａ〜３５ｅと接続され、水平走査線３５ａ〜３５ｅに対して所定電位を供給する水平走査部３６とを備える。さらに、固体撮像素子は、光電変換部３２ａ〜３２ｔのすべてと接続された出力線３７と、出力線３７に接続された電圧変換部３８と、電圧変換部３８で得られた電圧信号を増幅する増幅部３９とを備える。なお、本実施の形態３において、光電変換素子等の個数は図１４に示す例に限定されるのではなく、Ｍ行Ｎ列（Ｍ、Ｎ：自然数、図１４の構成ではＭ＝４、Ｎ＝５）の行列状に配置されている。

光電変換部３２ａ〜３２ｔは、それぞれ光電変換素子を含んで形成され、受光強度に応じた電荷を出力線３７に対して出力する構造を有する。また、光電変換部３２ａ〜３２ｔは、垂直走査線３３ａ〜３３ｄおよび水平走査線３５ａ〜３５ｅによって所定の選択電位が与えられることによって電荷の出力を行う回路構造を備えている。

垂直走査部３４、水平走査部３６は、それぞれ垂直走査線３３ａ〜３３ｄ、水平走査線３５ａ〜３５ｅに対して選択電位を与えることによって、所望の光電変換部３２で得られた電荷を、出力線３７を介して出力させる機能を有する。すなわち、例えば光電変換部３２ａにおいて得られた電荷を出力する場合には、光電変換部３２ａと接続した垂直走査線３３ａと、水平走査線３５ａに対して垂直走査部３４、水平走査部３６は選択電位をそれぞれ供給することによって、光電変換部３２ａから電荷を出力させている。従って、撮像・受光センサ部３１が撮像モードで動作する場合には、垂直走査部３４および水平走査部３６は、選択電位を供給する垂直走査線３３、水平走査線３５を順次切り替えることによって、光電変換部３２ａ〜３２ｔにおいて得られた電荷を順に出力線３７を介して出力する。

一例としては、水平走査部３６は水平走査線３５ａを選択電位に維持する一方、垂直走査部３４は選択電位の供給先を垂直走査線３３ａ〜３３ｄと切り替えることによって、光電変換部３２ａ〜３２ｄにおいて得られた電荷を電圧変換部３８に連続データとして出力することができる。そして、水平走査部３６は選択電位の供給先を水平走査線３５ｂに切り替え、垂直走査部３４は選択電位の供給先を先程と同様に切り替えることによって、光電変換部３２ｅ〜３２ｈにおいて得られた電荷が出力される。以後、同様の動作を繰り返すことによって撮像モードで取得された体腔内に関する画像データが電圧変換部３８に出力され、電圧変換部３８によって順次電圧信号に変換され、増幅部３９で強度を増幅された後に制御部３２に出力されることとなる。

一方、撮像・受光センサ部３１が受光センサモードで動作する場合には、光電変換部３２ａ〜３２ｔにおいて得られた電荷のすべてを出力する必要はない。受光強度の比較に必要なものに対応した光電変換部、例えば行列の４隅に位置する光電変換部３２ａ、３２ｄ、３２ｑ、３２ｔにおいて得られた電荷のみを出力する構成としている。具体的には、受光センサモードにおいて上記の光電変換部を用いることとした場合には、水平走査部３６が水平走査線３５ａに対して選択電位を供給する間に、垂直走査部３４は、垂直走査線３３ａ、３３ｄに選択電位を供給することによって光電変換部３２ａ、３２ｄにおいて得られた電荷を出力する。その後、水平走査部３６は水平走査線３５ｅに対して選択電位を供給し、垂直走査部３４は、再び垂直走査線３３ａ、３３ｄに選択電位を供給することによって、光電変換部３２ｑ、３２ｔにおいて得られた電荷を出力する。

次に、実施の形態３にかかるカプセル型内視鏡システムにおけるカプセル型内視鏡の動作について説明する。図１５は、カプセル型内視鏡の動作を説明するためのフローチャートであり、以下では図１５を参照しつつ説明を行う。

まず、撮像・受光センサ部３１は、駆動切替制御部３２ａの制御によって、受光センサモードで駆動する（ステップＳ４０１）。そして、制御部３２の制御によって照明部８は体腔内を照射する（ステップＳ４０２）。

その後、照射光の反射光としてカプセル型内視鏡に入射する光に関する受光・光電変換処理を行う（ステップＳ４０３）。具体的には、光電変換部３２ａ、３２ｄ、３２ｑ、３２ｔに対して、それぞれの位置に対応した水平走査線および垂直走査線を介して選択電圧を順次供給して電荷を出力し、電圧変換部３８において電荷を電圧信号に変換し、増幅部３９で電圧信号を増幅した状態で制御部３２に出力される。

そして、受光強度比較部３２ｂにおいて、ステップＳ４０３で出力された電圧信号に基づいて、前回の受光強度との差が閾値以上であるか否かを判定し（ステップＳ４０４）、閾値未満の場合にはスイッチング部をオフ状態として（ステップＳ４０５）、ステップＳ４０１に戻る。一方、差が閾値以上であると判定された場合には、スイッチング制御部３２ｃによってスイッチング部をオン状態にすると共に駆動切替制御部３２ａによって撮像・受光センサ部３１を撮像モードに切り替える（ステップＳ４０６）。本ステップによって撮像動作が開始可能になり、以後、照明部８によって光が照射され（ステップＳ４０７）、撮像動作が行われ（ステップＳ４０８）、無線部１０による画像データが送信される（ステップＳ４０９）。

以上のように、本実施の形態３にかかるカプセル型内視鏡システムは、実施の形態１、２と同様に、受光センサモードにおける受光強度の差分値が閾値以下の場合には、体腔内画像の撮像動作および画像データの送信を行わないこととしている。このため、電力消費量を低減することが可能である。

また、本実施の形態３では、固体撮像素子をＣＭＯＳによって形成することとしたため、撮像・受光センサ部３１が受光センサモードで動作する場合の電圧信号の出力が容易に行えるという利点を有する。すなわち、ＣＭＯＳの場合には、垂直走査線および水平走査線による選択電位の供給によって所望の光電変換部から電荷を出力させることが可能であるため、受光センサモードの場合、不要な電荷が出力線３７に対して出力されることはなく、必要な電荷を迅速に出力することが可能である。

以上、実施の形態１〜３に渡って本発明を説明したが、本発明は上記のものに限定されず、当業者であれば様々な実施例、変形例および応用例に想到することが可能である。例えば、本実施の形態１〜３において、表示装置６はＣＲＴ等のディスプレイ上に画像を表示する構成としたが、かかる構成に限定されることはなく、例えば紙等の媒体上に画像を印刷するプリンタ等によって構成することとしても良い。また、表示装置６は単に入力された画像データを表示するものとしたが、例えば必要に応じて所定の画像処理を行う構成としてもよい。さらに、表示装置６が画像データを記録する目的で大容量の記憶装置を備えた構成を有することとして、過去に撮像された画像データを参照できることとしても良い。

また、本実施の形態１〜３では、アンテナ部３ａ〜３ｄを備えた受信ジャケット３によってカプセル型内視鏡２より送信される画像データを受信することとしている。かかる構成とすることによって、被検体１はカプセル型内視鏡２が体腔内を撮像中であっても自由に動き回ることが可能となる。しかしながら、このような要請がない場合には受信ジャケット３以外の構造によってデータを受信する構成としても良い。

さらに、本実施の形態１〜３において、外部装置４と表示装置６との間のデータ転送を、携帯型記録媒体５を介して行うこととしている。しかしながら、これ以外の構成、例えば外部装置４に無線送信部を設け、表示装置６に受信部を設けることによってデータ転送を無線通信によって行うこととしても良い。また、かかる構成の場合、外部装置４からの送信をリアルタイムに行うこととしても良いし、カプセル型内視鏡２が被検体１の外部に排出された後に一括して送信することとしても良い。

また、本実施の形態１〜３では、差分値が閾値以下と判定された場合に無線部１０（実施の形態１では撮像部９および無線部１０）への電力供給を完全に停止する構成としている。これに対して、例えば、差分値が閾値以下の場合には、制御部から無線部１０に対する無線送信指示を行わないこととし、無線部１０への電力供給を継続する構成としても良い。無線部１０の構成によっては再起動時に大量の電力を必要とするものもあり、このような場合にまで一律に電力供給を停止することとした場合には却って消費電力が増加するおそれがあるためである。

また、実施の形態１〜３において、照明部８から照射される光の強度について、撮像時と受光センサ部による反射光強度測定の場合とで差を設けても良い。撮像を行う場合には鮮明な画像を得るためにある程度高強度の光を照射する必要があるが、反射光強度測定の場合には反射率の違いによる光強度の違いが分かれば良いため、全体として照射光の光強度を低減することも可能である。かかる構成とすることで、消費電力をさらに低減することも可能である。

さらに、実施の形態１〜３では、カプセル型内視鏡に対して入射する光の強度を判定基準として用いたが、他の光特性を基準としても良い。例えば、入射する光の波長、色座標等が前回の光照射時と比較して閾値以上の差が生じた場合に撮像動作を行う構成としても良い。

また、実施の形態１〜３では、通常状態の際にスイッチング部１３がオン状態となっており、反射光の強度差が閾値未満となった場合にオフ状態に変化することとしている。しかしながら、通常状態の際にはスイッチング部１３はオフ状態に維持され、反射光の強度さが閾値以上と判定された後に初めてオン状態に変化する構成としても良い。いずれの場合でも、入射光の光特性の変動を考慮しない場合と比較して、電力消費量を低減することが可能である。

さらに、実施の形態１〜３では、カプセル型内視鏡が体腔内の光画像を撮像する構成としている。しかしながら、例えば、カプセル型内視鏡が超音波振動子を内蔵した構造とし、撮像時に超音波画像を取得する構成としても良い。

実施の形態１にかかるカプセル型内視鏡システムの全体構成を示す模式図である。 カプセル型内視鏡の構成を示す図である。 図２のＡ−Ａ線における断面図である。 カプセル型内視鏡の構成を示すブロック図である。 カプセル型内視鏡の動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２にかかるカプセル型内視鏡システムを形成するカプセル型内視鏡の構成を示すブロック図である。 カプセル型内視鏡を形成する固体撮像素子の構成を示す模式図である。 固体撮像素子に対して供給される垂直駆動パルスおよび水平駆動パルスを示すタイムチャートである。 カプセル型内視鏡の動作を説明するためのフローチャートである。 カプセル型内視鏡の動作における反射光の受光・光電変換処理を説明するためのフローチャートである。 反射光の受光・光電変換処理における固体撮像素子の状態を模式的に示す図である。 反射光の受光・光電変換処理における固体撮像素子の状態を模式的に示す図である。 反射光の受光・光電変換処理における固体撮像素子の状態を模式的に示す図である。 反射光の受光・光電変換処理における固体撮像素子の状態を模式的に示す図である。 実施の形態２の変形例における固体撮像素子について示す模式図である。 実施の形態３にかかるカプセル型内視鏡システムを形成するカプセル型内視鏡の構成を示すブロック図である。 カプセル型内視鏡を形成する固体撮像素子の構成を示す模式図である。 カプセル型内視鏡の動作における反射光の受光・光電変換処理を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ 被検体
２ カプセル型内視鏡
３ 受信ジャケット
３ａ アンテナ部
４ 外部装置
５ 携帯型記録媒体
６ 表示装置
８ 照明部
８ａ 照明基板
８ｂ 照明素子
９ 撮像部
９ａ 結像レンズ
９ｂ ピント調整部
９ｃ 固体撮像素子
９ｄ 撮像基板
９ｅ 固定レンズ
９ｆ 可動レンズ
９ｇ 固定枠
９ｈ 可動枠
１０ 無線部
１０ａ 無線基板
１０ｂ 送信部
１１ 受光センサ部
１２ 電源部
１３ スイッチング部
１４ 制御部
１４ａ 受光強度比較部
１４ｂ スイッチング制御部
１５ カプセル筐体
１５ａ カプセル胴部
１５ｂ 先端カバー部
１５ｃ シール部材
２０ 受光センサ部
２０ａ 固体撮像素子
２１ 制御部
２１ａ 駆動切替制御部
２１ｂ 受光強度比較部
２１ｃ スイッチング制御部
２２ 光電変換素子
２２ａ〜２２ｘ 光電変換素子
２３ａ〜２３ｄ トランスファーゲート
２４ａ〜２４ｆ、２５ａ〜２５ｆ、２６ａ〜２６ｆ、２７ａ〜２７ｆ 井戸型ポテンシャル
２４ 垂直シフトレジスタ
２５ 垂直シフトレジスタ
２８ 水平シフトレジスタ
２８ａ〜２８ｄ 井戸型ポテンシャル
２９ 電圧変換部
３０ 増幅部
３１ 撮像・受光センサ部
３２ｃ スイッチング制御部
３２ａ 光電変換部
３２ 光電変換部
３２ａ 光電変換部
３２ｅ 光電変換部
３２ａ 光電変換部
３２ｑ 光電変換部
３２ 制御部
３２ａ 駆動切替制御部
３２ｂ 受光強度比較部
３２ｃ スイッチング制御部
３３ａ 垂直走査線
３４ 垂直走査部
３５ａ 水平走査線
３６ 水平走査部
３７ 出力線
３８ 電圧変換部
３９ 増幅部

Claims (13)

1. 被検体内部に導入されて該被検体内部の撮像を行い、撮像によって得た画像データを前記被検体外部に無線送信するカプセル型内視鏡であって、
   前記被検体内部に対して光を照射する照明部と、
   前記被検体内部の撮像動作を行う撮像手段と、
   該撮像手段によって得られた画像データを前記被検体外部に無線送信する無線部と、
   前記照明部によって照射された光の前記被検体内部における反射光によって形成される当該カプセル型内視鏡に対する入射光の光特性を検出する受光センサ手段と、
   前記照明部、前記撮像手段、前記無線部、および前記受光センサ手段に電力を供給する電源部と、
   前記受光センサ手段で検出された入射光特性の変動幅が閾値未満である場合に、前記電源部から前記照明部、前記撮像手段、前記無線部、および前記受光センサ手段への電力供給のうちの前記撮像手段および／または前記無線部への電力供給を停止する制御を行うスイッチング制御手段と、
   を備えたことを特徴とするカプセル型内視鏡。
2. 前記撮像手段は、
   行列状に配置され、受光した入射光の光特性に応じた電気信号を出力する複数の光電変換手段と、
   前記行列の列ごとに対応して配置され、前記行列の同一列に属する前記光電変換手段において得られた電気信号を列方向に移動して出力する複数の垂直シフトレジスタと、
   前記複数の垂直シフトレジスタによって出力された電気信号を行方向に移動して出力する水平シフトレジスタと、
   を備えた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. 前記撮像手段は、
   行列状に配置され、受光強度に応じた電気信号を生じ、外部から供給される電圧信号に応じて前記電荷を出力する複数の光電変換手段と、
   前記行列の列ごとに対応して配置され、前記光電変換手段に対して電圧信号を供給する複数の垂直走査線と、
   前記行列の行ごとに対応して配置され、前記光電変換手段に対して電圧信号を供給する複数の水平走査線と、
   を備えた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. 被検体内部に導入されて該被検体内部の撮像を行い、撮像によって得た画像データを前記被検体外部に無線送信するカプセル型内視鏡であって、
   前記被検体内部に対して光を照射する照明部と、
   前記被検体内部の撮像動作を行い、前記照明部によって照射された光の前記被検体内部における反射光によって形成される当該カプセル型内視鏡に対する入射光の光特性を検出する受光センサ手段としても機能する撮像手段と、
   該撮像手段によって得られた画像データを前記被検体外部に無線送信する無線部と、
   前記照明部、前記撮像手段、および前記無線部に電力を供給する電源部と、
   前記受光センサ手段として機能した撮像手段で検出された入射光特性の変動幅が閾値未満である場合に、前記電源部から前記照明部、前記撮像手段、および前記無線部への電力供給のうちの前記無線部への電力供給を停止する制御を行うスイッチング制御手段と、
   を備えたことを特徴とするカプセル型内視鏡。
5. 前記撮像手段は、
   行列状に配置され、受光した入射光の光特性に応じた電気信号を出力する複数の光電変換手段と、
   前記行列の列ごとに対応して配置され、前記行列の同一列に属する前記光電変換手段において得られた電気信号を列方向に移動して出力する複数の垂直シフトレジスタと、
   前記複数の垂直シフトレジスタによって出力された電気信号を行方向に移動して出力する水平シフトレジスタと、
   を備え、前記受光センサ手段として機能する場合には、前記複数の光電変換手段の一部において得られた電気信号を出力す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。
6. 前記水平シフトレジスタは、前記撮像手段が前記受光センサ手段として機能する場合に、電気信号を出力する一部の前記光電変換手段において得られた電気信号が前記垂直シフトレジスタから出力された際と、一部の前記光電変換手段が位置する行に対して、前記垂直シフトレジスタの電気信号移動方向下流に一段シフトした行に属する前記光電変換手段において得られた電荷が前記垂直シフトレジスタから出力された際のみに、入力された電荷を行方向に移動することを特徴とする請求項５に記載のカプセル型内視鏡。
7. 前記撮像手段は、
   行列状に配置され、受光強度に応じた電気信号を生じ、外部から供給される電圧信号に応じて前記電荷を出力する複数の光電変換手段と、
   前記行列の列ごとに対応して配置され、前記光電変換手段に対して電圧信号を供給する複数の垂直走査線と、
   前記行列の行ごとに対応して配置され、前記光電変換手段に対して電圧信号を供給する複数の水平走査線と、
   を備え、前記受光センサ手段として機能する場合には、前記複数の前記光電変換手段の一部において得られた電気信号を出力す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。
8. 前記撮像手段は、前記受光センサ手段として機能する場合に、複数設けられた前記垂直走査線および前記水平走査線の中から、光特性を検出する一部の前記光電変換手段の位置に対応する前記垂直走査線および前記水平走査線のみによって電圧が供給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. 前記照明部は、前記撮像手段が前記撮像動作を行う場合と前記受光センサ手段が前記入射光の光特性を検出する場合とで、前記被検体内部に対して異なる強度の光を照射することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のカプセル型内視鏡。
10. 前記スイッチング制御手段は、前記入射光特性の変動パラメータとして光強度変動値を使用し、該光強度変動値が閾値未満である場合に前記電力供給を停止する制御を行うことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載のカプセル型内視鏡。
11. 請求項１〜１０のいずれか一つに記載のカプセル型内視鏡と、
    被検体外部に配置され、該カプセル型内視鏡から無線送信されるデータを受信する受信手段と、
    該受信手段によって受信されたデータに基づいて前記被検体内部画像を表示する表示手段と、
    を備えたことを特徴とするカプセル型内視鏡システム。
12. 前記受信手段は、受信用のアンテナ手段を内蔵し、前記被検体によって着用可能な形状を有することを特徴とする請求項１１に記載のカプセル型内視鏡システム。
13. 前記受信手段と前記表示手段は別個独立に形成され、前記受信手段と前記表示手段との間のデータ転送は携帯型記録媒体を介して行われることを特徴とする請求項１１または１２に記載のカプセル型内視鏡システム。

Images