カプセル内視鏡システム
【課題】カプセル内視鏡システムにおいて、撮影対象とする深度の範囲を狭くすることなくカプセルを小型化する。
【解決手段】所定の拡大された撮影対象深度の範囲内に位置する被写体の光学像を、略一定の解像度、かつ軸対称な解像度で受光面２１上に投影可能に構成されてなる撮像レンズ１０を通して、被写体を表す光学像を受光面２１上に投影する。撮像素子２０が受光面２１上に投影された被写体の光学像を撮像し、送信部２５が撮像素子２０による撮像で得られた被写体の光学像を表す画像データを示す信号Ｓｇを外部へ送信する。送信された信号Ｓｇはカプセル３０の外部で受信され、受信された信号Ｓｇの示す画像データに対して、画像データの表す画像の解像度を高める解像度向上処理が実施される。
【解決手段】所定の拡大された撮影対象深度の範囲内に位置する被写体の光学像を、略一定の解像度、かつ軸対称な解像度で受光面２１上に投影可能に構成されてなる撮像レンズ１０を通して、被写体を表す光学像を受光面２１上に投影する。撮像素子２０が受光面２１上に投影された被写体の光学像を撮像し、送信部２５が撮像素子２０による撮像で得られた被写体の光学像を表す画像データを示す信号Ｓｇを外部へ送信する。送信された信号Ｓｇはカプセル３０の外部で受信され、受信された信号Ｓｇの示す画像データに対して、画像データの表す画像の解像度を高める解像度向上処理が実施される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カプセル内視鏡システムに関し、詳しくは、カプセル内に収容された撮像レンズを通してカプセル外に配された被写体を撮影するカプセル内視鏡システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被験者の消化器管等を観察するためのカプセル内視鏡システムが知られている。このカプセル内視鏡システムは、撮像レンズ、撮像素子、送信機等を収容してなるカプセルが被験者に飲み込まれて被験者の消化器管内を移動しつつこの消化器管の撮影を行い、カプセル内の送信機から送信された画像データがカプセル外に配された受信部で受信されて画像データの表す画像が表示されるものである。このカプセルは、カプセルを飲み込むときの被験者の負担を軽減するために小型であることが必須である。
【０００３】
このようなカプセル内視鏡システムとして、例えば、撮像レンズ中に空間周波数変換素子である光位相マスクを配置したものが知られている（特許文献１参照）。このカプセル内視鏡システムは、光位相マスクを配置した撮像レンズを通して被写体の光学像を受光面上に非軸対称な解像度で投影することにより、解像度が全体的に低下した光学像を表す画像データを得、その後、この画像データをカプセル外へ送信して非軸対称に低下した解像度を復元する画像処理を施し、解像度を全体的に高めた光学像を表す画像データを得るものである。なお、光位相マスクは、撮像レンズを通る光束の位相を光軸に対し非対称に変化させて、投影される光学像の空間周波数特性を受光面上で略一定にするものである。
【０００４】
このような、光位相マスクを通した被写体の撮影、およびその撮影で得られた画像データの示す画像の解像度を復元する手法を利用すれば、所望の解像度を有するとともに撮影対象とする深度の範囲が拡大された画像が得られる。これにより、1回の撮像で消化器管内のより広範囲に亘る部位の画像を得ることができ、被験者を診断する際の撮影回数を少なくすることができる。また、撮影回数の減少によりカプセル内に収容されている照明部等の消費電力も少なくなるので、カプセル内に搭載するバッテリーのサイズを小さくすることができ、カプセルを小型化することができる。
【０００５】
なお、撮影対象とする深度の範囲は、撮像レンズを通して被写体の光学像を受光面上に投影する際の光路方向（深さ方向）における範囲であって、上記解像度を復元する画像処理によって所望の解像度を有する画像が得られる範囲である。すなわち、撮影対象深度の範囲に位置する被写体を撮影して得た画像データに対して上記解像度を復元する処理を実施することにより上記撮影対象深度の範囲に位置する被写体を所望の解像度で表す画像が得られる。
【特許文献１】特開２００３−２７５１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、カプセルを飲み込む際の被験者の負担を軽減するためにカプセル内視鏡システムのカプセルをさらに小型化したいという要請がある。
【０００７】
これに対し、上記光位相マスクを配した撮像レンズを備えたカプセル内視鏡システムは、１回の撮影で消化器管内の広範囲の画像を得ることができる点では優れているが、撮像レンズ中に光位相マスクを配置するためのスペースが必要となるため、カプセルの全長が長くなりサイズが大きくなってしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、撮影対象深度の範囲を狭くすることなくカプセルを小型化することができるカプセル内視鏡システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のカプセル内視鏡システムは、照明された被写体の光学像を投影する撮像レンズと、受光面を有し、前記撮像レンズを通して受光面上に投影された被写体の光学像を撮像する撮像素子と、撮像素子の撮像で得られた被写体の光学像を表す画像データを示す信号を外部へ送信する送信手段と、被写体の光学像を投影させるための透明窓が設けられた、撮像レンズ、撮像素子、および送信手段を収容するカプセルとを備えたカプセル内視鏡システムであって、撮像レンズが、所定の拡大された撮影対象深度の範囲内に位置する被写体の光学像を、略一定の解像度、かつ軸対称な解像度で受光面上に投影可能に構成されてなるものであり、送信手段により送信された信号がカプセルの外部で受信され、この受信された信号の示す画像データに対して、撮影対象深度の範囲内に位置する被写体を表す光学像の解像度を高める解像度向上処理が施されることを特徴とするものである。
【００１０】
前記撮像レンズは、拡大された撮影対象深度の範囲内に位置する被写体の光学像を所定の解像度で表す画像データの生成が可能となるように、前記撮影対象深度の範囲内に位置する被写体を表す光学像を、前記拡大された深度の範囲内で略一定の軸対称な解像度、かつ前記所定の解像度よりも低い解像度で前記受光面上に投影するように構成されたものである。
【００１１】
前記撮影対象深度の範囲は、近点の位置が透明窓の外側表面またはこの表面より近く、遠点の位置が透明窓の外側表面から２００ｍｍ以上離れているものとすることが望ましい。
【００１２】
前記撮像レンズを構成する各レンズは、レンズの光軸に対して対称な形状を有するものとすることが望ましい。
【００１３】
前記撮像レンズを構成する各レンズのレンズ面それぞれは、そのレンズ面の中心部から周縁部へ滑かに形状変化するものとすることが望ましい。
【００１４】
前記透明窓および撮像レンズを構成する各レンズは、均質な光学材料で形成されたものとすることが望ましい。
【００１５】
前記カプセル内視鏡システムは、撮像素子から出力された信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段をカプセル内に備え、送信手段から送信される信号の表す画像データを、Ａ／Ｄ変換手段によりＡ／Ｄ変換された直後の画像データとすることが望ましい
前記カプセル内視鏡システムは、被写体を照明するための照明手段をカプセル内に備えていることが望ましい。
【００１６】
前記撮像レンズは、受光面上に投影される被写体の光学像の周辺部にディストーションを生じさせるものとすることができる。
【００１７】
前記カプセル内視鏡システムは、前記送信された信号を受信する受信手段と、受信した信号の示す画像データを入力し、解像度向上処理を実施する解像度向上処理手段とをカプセルの外部に備えたものとすることができる。
【００１８】
前記カプセル内視鏡システムは、受信した信号が示す画像データを蓄積する蓄積手段と、解像度向上処理を実施する解像度向上処理手段とをカプセルの外部に個別に配置したものとすることができる。
【００１９】
前記カプセル内視鏡システムは、送信された信号を受信する受信手段と、受信した信号の示す画像データを入力し、解像度向上処理を実施する解像度向上処理手段とをカプセルの外部に備え、解像度向上処理手段が、画像データの表す光学像の周辺部に生じるディストーションを、撮像レンズの持つディストーションの特性に応じて補正するものとすることができる。
【００２０】
前記「撮像レンズが、光学像を略一定の解像度かつ軸対称な解像度で受光面上に投影可能」とは、撮像レンズが、撮影の対象とする撮影対象深度の範囲内のいずれの位置に配された被写体についても、この被写体を表す光学像を受光面上に投影したときに、この受光面上において略一定の解像度を持つ光学像が形成され、かつ撮像レンズの光軸と受光面とが交差する交点に対して解像度が対称となる光学像が形成されるようにすることを可能とするものであることを意味する。
【００２１】
これに対して、一般的な撮像レンズは、撮影の対象とする撮影対象深度の範囲内の特定位置、すなわち、受光面と光学的に共役な位置関係にある物体側位置に位置する被写体について、この被写体を最も高い解像度で表す光学像が受光面上に形成されるようにするものであり、上記特定の位置から深度方向へ離れて位置する被写体ほど受光面上に形成される光学像の解像度が低下する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明者は上記課題に対して、撮像レンズの撮影対象深度の範囲と、この撮像レンズを通して投影される光学像の解像度と、この光学像を撮像して得られる画像の解像度を高める解像度向上処理との関係に注目し種々検討した結果、光位相マスク等の空間周波数変換素子を用いることなく、かつ撮影対象深度の範囲を狭くすることなくカプセル内視鏡システムの撮影光学系の小型化が可能であるとの知見を得、かかる知見に基づいて本発明に至ったものである。
【００２３】
本発明のカプセル内視鏡システムによれば、撮像レンズを、所定の拡大された撮影対象深度の範囲内に位置する被写体の光学像を、略一定の解像度、かつ軸対称な解像度で受光面上に投影可能に構成されたものとしたので、送信手段により送信されカプセルの外部で受信された画像データに対して、光学像の解像度を高める解像度向上処理を施すことができ、これにより撮影対象深度の範囲を狭くすることなくカプセルを小型化することができる。
【００２４】
すなわち、例えば、解像力を低下させて撮影対象深度の範囲を拡大してなる撮像レンズを用いた被写体の撮像で得られた画像データに対して、上記解像力の低下を補う解像度向上処理を施すことにより、上記受光面上に投影された光学像の解像度よりも高い解像度で被写体の広範囲に亘る領域を表す画像を得ることができる。
【００２５】
したがって、光位相マスク等の空間周波数変換素子を用いることなく、所望の解像度および所望の撮影対象深度を有する画像を得ることができるので、上記空間周波数変換素子等を配置するためのスペース分だけカプセルを小型化することができる。これにより、そのカプセルを飲み込む被験者の負担を軽減することができる。
【００２６】
さらに、光位相マスクを用いる方式は撮像レンズ中にこの光位相マスクを配置する際の位置決めの公差範囲が狭いので、組み立てが難しいという問題があるが、本願発明の撮像レンズは、公差範囲が広いので、光位相マスク方式より組立が容易である。さらに、従来の撮影対象深度を拡大していない撮像レンズに対しても組立が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明のカプセル内視鏡システムの実施例を説明する。図１は本発明のカプセル内視鏡システムの全体構成を示す図、図２はカプセル内視鏡システムのカプセル部を飲み込む被験者を示す図、図３はカプセル部が被験者の消化器管内に配されたときの撮影対象深度の範囲を示す図である。
【００２８】
図示のカプセル内視鏡システム１００は、被写体を撮影してこの被写体を表す画像データを得、その画像データを示す信号を送信するカプセル部１０１と、カプセル部１０１から送信された信号を受信してこの信号の示す画像データを再生する受信部２１０と、受信部２１０から出力された画像データを入力し蓄積する蓄積部２２０と、この蓄積部２２０から出力された画像データの解像度を向上させる解像度向上処理を施す画像処理部２３０と、解像度を向上させた処理済の画像データの表す画像を表示する表示部２４０とを備えている。
【００２９】
カプセル部１０１は、被験者１の消化器管内を照明するための照明部５と、照明された消化器管内の壁面Ｈの光学像を受光面２１上に投影する撮像レンズ１０と、撮像レンズ１０を通して受光面２１上に投影された消化器管内の壁面Ｈの光学像を撮像する撮像素子２０と、撮像素子２０から出力された信号をＡ／Ｄ変換してデジタル信号からなる画像データを出力するＡ/Ｄ変換器２３と、Ａ/Ｄ変換器２３から出力された直後の画像データを示す信号を外部へ送信する送信部２５と、撮像レンズ１０で被写体の光学像を投影するための光路中に設けられた透明窓３１を有し、撮像レンズ１０、撮像素子２０、および送信部２５を密封収容するカプセル３０とを備えている。
【００３０】
撮像レンズ１０は、所定の拡大された撮影の対象となる深度の範囲内に存在する被写体を表す光学像を、略一定の解像度かつ軸対称な解像度で受光面２１上に投影するように構成されている。
【００３１】
このカプセル部１０１は、さらに、このカプセル部１０１に収容された各部に電力を供給する電源部４０と、送信部２５から外部へ信号を送信するためのアンテナ４５と、カプセル部１０１に収容された各部の動作およびそれらのタイミングを制御するコントローラ５０とをカプセル３０内に備えている。
【００３２】
また、送信部２５は、Ａ/Ｄ変換器２３によりＡ／Ｄ変換されて出力された直後の、画像処理等の施されていない画像データを示す信号を外部に送信する。
【００３３】
照明部５には、消費電力が小さく小型のＬＥＤ素子を用いることができる。また、電源部４０には電池を用いることができる。
【００３４】
撮像レンズ１０における撮影対象深度の範囲は、近点の位置がカプセル３０の透明窓３１の外側表面またはこの表面より近く、遠点の位置が透明窓３１の外側表面から２００ｍｍ以上離れている。
【００３５】
また、撮像レンズ１０を構成する各レンズは、レンズの光軸に対して対称な形状を有するものであり、かつ、レンズ面の中心部から周縁部へ滑かに形状変化するものである。
【００３６】
また、撮像レンズ１０を構成する各レンズ、および透明窓３１は、均質な光学材料で形成されたものである。
【００３７】
ここでは、被写体を表す光学像が透明窓３１を透過して受光面２１上に投影されるまでに通過する全ての光学部材は、光軸に対して対称な形状を有し、レンズ面の中心部から周縁部へ滑かに形状変化し、かつ、均質な光学材料で形成されている。
【００３８】
さらに、撮像レンズ１０は、受光面２１上に投影される被写体の光学像の周辺部にディストーションを生じさせるものである。
【００３９】
一方、画像処理部２３０は、受信部２１０が受信した信号の示す画像データを入力し、撮像レンズ１０の撮影対象深度の拡大に伴って低下したこの画像データの表す光学像の解像度を高める解像度向上処理を実施する解像度向上処理部２３１を有している。この解像度向上処理部２３１は、画像データの表す光学像の周辺部に生じた上記ディストーションを、撮像レンズ１０の持つディストーションの特性に応じて補正する処理も行う。
【００４０】
なお、撮像レンズ１０の持つディストーションの特性は、画像処理部２３０のレンズ特性記憶部２３２に記憶されている。
【００４１】
受信部２１０によって受信され再生された画像データは、一旦、蓄積部２２０に蓄積され、この蓄積部２２０から出力された画像データが画像処理部２３０に入力される。上記受信部２１０、蓄積部２２０、画像処理部２３０、および表示部２４０のそれぞれは個別に配置されている。
【００４２】
次に、本発明のカプセル内視鏡システム１００の作用について説明する。
【００４３】
カプセル部１０１は、被験者１に飲み込まれてこの被験者１の消化器管内に入り、食道１ｓ、胃１ｉ、小腸１ｃ、および大腸１ｄ等を通ってこの被験者１から排出される。
【００４４】
カプセル部１０１は、被験者１の消化器管内を移動しながら、照明部５から発せられる照明光で照明された消化器管内の壁面Ｈを表す光学像を受光面２１に投影し、この光学像を撮像素子２０で撮像する。撮像素子２０で撮像された消化器管内の壁面Ｈの光学像を表す信号は、Ａ/Ｄ変換器２３を通してデジタル化された画像データとなり出力される。
【００４５】
Ａ/Ｄ変換器２３から出力された画像データは、画像処理等の加工が施されることなく送信器２５に入力され、その画像データを示す信号Ｓｇがアンテナ４５を介してカプセル３０の外部へ送信される。
【００４６】
外部に送信された信号Ｓｇは、受信部２１０で受信されこの信号Ｓｇから画像データが再生される。受信部２１０で再生された画像データは蓄積部２２０に一旦蓄積された後に画像処理部２３０へ入力される。
【００４７】
画像データが入力された画像処理部２３０に配されている解像度向上処理部２３１がこの画像データに対して解像度向上処理を実施する。解像度向上処理を実施する際には特性記憶部２３２に記憶されている撮像レンズ１０のディストーションの特性データを用いてディストーションの補正も行なわれる。
【００４８】
解像度向上処理部２３１により解像度が向上されるとともにディストーションが補正された光学像を表す処理済みの画像データは、表示部２４０に入力されこの表示部２４０が画像データの表す画像を表示する。
【００４９】
ここで、図３を参照して、撮像レンズ１０が、上記拡大された撮影対象深度の範囲内に存在する被写体を表す光学像を、略一定の解像度かつ軸対称な解像度で受光面２１上に投影する作用について説明する。上記撮像レンズ１０による被写体を表す光学像の受光面２１上への投影は、所定の拡大された撮影対象深度の範囲内に存在する被写体の光学像を所定の解像度で表す画像データが再生可能となるように行われるものである。
【００５０】
撮像レンズ１０の撮影対象深度の範囲Ｒ１（図３中の高濃度で表示させた領域）の近点は、カプセル３０の透明窓３１の外側表面または外側表面より近い位置であり、遠点は、透明窓３１の外側表面から２００ｍｍ以上離れた位置である。図中の高濃度で示した範囲Ｒ１が大腸１ｄの壁面Ｈにおける撮影対象深度の範囲となる。なお、透明窓３１が壁面Ｈに接していてもこの壁面は撮影対象深度の範囲内となるので、この透明窓３１に接している壁面を表す所定の解像度を有する画像の生成が可能である。
【００５１】
撮像レンズ１０は、大腸１ｄの壁面Ｈ中の上記拡大された撮影対象深度の範囲Ｒ１に含まれる領域を表す光学像を、略一定の解像度、例えば受光面２１上において１０００ｄｐｉ（ドット／インチ）程度の解像度でこの受光面２１上に投影する。
【００５２】
受光面２１上に投影された撮影対象深度の範囲Ｒ１に位置する被写体を表す光学像は、必ずしも受光面２１上のいずれの領域においても同じ解像度で投影される場合に限らず、軸対称な解像度、すなわち撮像レンズ１０の光軸と交差する受光面２１上の交点Ｃに関して対称に解像度が変化するように投影させたものであってもよい。
【００５３】
例えば、受光面２１上の交点Ｃを中心に輪帯状に半径方向へ解像度が高くなるように、あるいは半径方向へ解像度が低くなるように光学像を投影させるようにしてもよい。
【００５４】
より具体的には、この撮像レンズ１０は、上記拡大された撮影対象深度の範囲Ｒ１に含まれる被写体の光学像を、例えば受光面２１上の交点Ｃにおいて１０５０ｄｐｉの解像度で投影し、受光面２１上の周辺部において９５０ｄｐｉの解像度で投影するようにしてもよい。
【００５５】
すなわち、この撮像レンズ１０は、上記拡大された撮影対象深度の範囲Ｒ１内のいずれの位置に配された被写体についても、この被写体の光学像を、受光面２１上の位置の違いによる解像度の差が±５％以内となるように受光面２１上に投影するものである。
【００５６】
このように、撮像レンズ１０は、撮影の対象とする撮影対象深度の範囲内のいずれの位置に配された被写体についても、この被写体を表す光学像を、略一定の解像力で、かつ撮像レンズの光軸に対して対称性を有する解像力で受光面上に投影可能なレンズ系であり、撮影の対象とする撮影対象深度の範囲内の特定位置、すなわち、受光面と光学的に共役な位置関係にある物体側位置に被写体が位置するときに、この被写体を表す光学像を最も高い解像力で受光面上に投影し、被写体がその特定位置から深度方向へ離れるにしたがって被写体の光学像を受光面上に投影するときの解像力が低下するようなレンズ系ではない。
【００５７】
このように、略一定の解像度かつ軸対称な解像度で受光面２１上に投影された被写体を表す光学像は、撮像素子２０によって撮像されＡ/Ｄ変換されてデジタル化された画像データとなる。そして、この画像データを入力した送信部２５がその画像データを示す信号を外部へ送信する。
【００５８】
次に、光学像を表す画像データに解像度向上処理を施して、より解像度の高い光学像を表す画像データを得る場合について説明する。
【００５９】
送信部２５から送信された信号は、受信部２１０が受信し、この受信部２１０により上記Ａ/Ｄ変換されデジタル化された画像データと同じ画像データが再生される。この再生された画像データは、蓄積部２２０に一旦蓄積された後、画像処理部２３０に入力され解像度向上処理部２３１により解像度向上処理が施される。
【００６０】
この解像度向上処理（画像復元処理）の手法については、特開２０００-１２３１６８号公報、段落０００２〜００１６に紹介されている画像復元処理の技術や、非特許文献〔鷲沢嘉一・山下幸彦著、題名「Kernel Wiener Filter」、2003 Workshop on Information-Based Induction Sciences、(IBIS2003)、Kyoto, Japan, Nov 11 -12, 2003〕の技術等を適用することができる。
【００６１】
この解像度向上処理（画像復元処理）によれば、例えば、受光面２１上において１０００ｄｐｉ（ドット／インチ）程度の解像度で投影された上記撮影対象深度の範囲Ｒ１を表す光学像を示す画像データを用いて、受光面２１上において２４００ｄｐｉ（ドット／インチ）に相当する解像度を有する上記撮影対象深度の範囲Ｒ１を表す光学像を示す画像データを生成することができる。
【００６２】
すなわち、解像力は低いが、拡大された撮影対象深度の範囲に位置する被写体の光学像を解像度の変動幅を小さくして受光面上に投影可能な撮像レンズを用いて得られた画像データに対して解像度向上処理の手法を適用することにより、拡大された撮影対象深度の範囲に位置する被写体の光学像を高い解像力で受光面上に投影可能な撮像レンズを用いて得られる画像データと同等の画像データを生成することができる。
【００６３】
なお、所定の拡大された撮影対象深度の範囲内に存在する被写体の光学像を、略一定の解像度、かつ軸対称な解像度で前記受光面上に投影可能に構成されてなる撮像レンズは、以下のようにして設計することもできる。
【００６４】
例えば、始めに、撮影深度（被写界深度）の範囲は狭いが解像力が高い撮像レンズを設計する。その後、この撮像レンズを構成するレンズの位置あるいはレンズの形状を上記設計値からずらすことにより、所定の拡大された撮影対象深度の範囲内に存在する被写体の光学像を、略一定の低い解像度でかつ軸対称な解像度で受光面上に投影可能な撮像レンズを設計することも可能である。このようにして設計された撮像レンズは、解像度向上処理の手法を適用することができる光学像を投影可能なものとなる。
【００６５】
すなわち、例えば、所定の解像度（２４００ｄｐｉ（ドット／インチ））で受光面上に光学像を投影させる性能を持ち、所定の解像度で撮影可能な撮影深度（被写界深度）の範囲が撮像レンズの被写体側のレンズ面先端を基準に近点１０ｍｍ、遠点３０ｍｍに位置する撮像レンズの設計に修正を加える。これにより、撮影対象深度の範囲が撮像レンズのレンズ面先端を基準に近点５ｍｍ、遠点２００ｍｍの範囲に位置する被写体の光学像を、受光面上に５００ｄｐｉ（ドット／インチ）の略一定の解像度、かつ軸対称の解像度で投影する撮像レンズを設計することが可能である。
【００６６】
そして、このようにして設計された撮像レンズを用いた撮影で得られた画像データに解像度向上処理を施すことにより、撮像レンズのレンズ面先端を基準に近点５ｍｍ、遠点２００ｍｍに位置する被写体の光学像であって、受光面上での解像度が２４００ｄｐｉ（ドット／インチ）に相当する光学像を表す画像データを得ることができる。
【００６７】
上記のようなことにより、撮影対象深度が拡大されるように設計された上記撮像レンズ１０は、製品の生産時に受光面２１に投影される光学像のピント調整を省略できる場合がある。また、撮像レンズ１０を構成する各レンズの製作公差や位置公差を拡大できる場合がある。そのため、カプセル部１０１の組立作業を簡略化でき、カプセル部１０１の製作時の歩留まりを大幅に改善でき、製造コストを削減することができる。
【００６８】
例えば、撮像レンズ１０は、この撮像レンズ１０を構成する部品を順番にレンズ枠の中へ落とし込むだけで組み立てるようにすることも可能となる。
【００６９】
このように、撮影対象深度が拡大されるように設計された撮像レンズは、組立てが容易なため、それにかかる作業の手間と時間を大幅に削減することができる。
【００７０】
このように、カプセル内視鏡システムに用いられる撮像レンズは、光位相マスク等の空間周波数変換素子を、被写体の光学像を受光面上に投影する光路中に挿入することなく撮影対象深度の拡大が可能なので、光位相マスクを除いた分だけカプセル部の全長Ｌを短縮して小型化することができる。
【００７１】
また、一般に、カプセル内視鏡システムは消化器管内での方向制御が難しく、できる限り撮影範囲を広くして、消化器管内を観察し診断する際の見落としを防止する必要がある。これに対して、上記撮影対象深度の範囲を拡大した撮像レンズと、解像度向上処理（画像復元処理）の手法とを用いて被写体を表す画像を得るカプセル内視鏡システムを使用することにより、胃や腸など細長い管状の壁面の撮影範囲を管路に沿った方向へ拡大することができるので、従来よりも撮影枚数を少なくすることができ、カプセル内視鏡システムを使用して診断を行う際の負担を軽減することができる。
【００７２】
なお、本発明のカプセル内視鏡システムは、撮影対象深度の範囲が、近点は透明窓の外側表面またはこの表面より近く、遠点は透明窓の外側表面から２００ｍｍ以上離れている場合に限定されるものではない。
【００７３】
また、撮像レンズを構成する各レンズは、レンズの光軸に対して対称な形状を有するものとし、各レンズのレンズ面それぞれが、中心部から周縁部へ滑かに形状変化し、各レンズおよび透明窓が、均質な光学材料で形成されたものとすることが望ましいが、このような場合に限定されるものではない。
【００７４】
また、本発明のカプセル内視鏡システムは、撮像素子から出力された信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段をカプセル内に備え、送信手段から送信される画像データが、Ａ／Ｄ変換手段によりＡ／Ｄ変換された直後の画像データとする場合に限るものではない。送信手段から送信される画像データは、Ａ／Ｄ変換された直後の画像データに対して画像処理等を施したものであっても上記と同様の効果が得られる場合がある。
【００７５】
撮像レンズは、受光面上に投影される被写体の光学像の周辺部にディストーションを生じさせるものに限らない。受光面上に投影される被写体の光学像の周辺部にディストーションを生じさせない場合であっても概略上記と同様の効果を得ることができる。
【００７６】
受信された画像データを蓄積する蓄積手段と、解像度向上処理を実施する解像度向上処理手段とは、カプセルの外部に個別に配置する場合に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明のカプセル内視鏡システムの全体構成を示す図
【図２】カプセル内視鏡システムのカプセル部を飲み込む被験者を示す図
【図３】カプセル部が被験者の消化器管内に配されたときの撮影対象深度の範囲を示す図
【符号の説明】
【００７８】
１０ 撮像レンズ
２０ 撮像素子
２１ 受光面
２５ 送信部
３０ カプセル
Ｓｇ 信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カプセル内視鏡システムに関し、詳しくは、カプセル内に収容された撮像レンズを通してカプセル外に配された被写体を撮影するカプセル内視鏡システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被験者の消化器管等を観察するためのカプセル内視鏡システムが知られている。このカプセル内視鏡システムは、撮像レンズ、撮像素子、送信機等を収容してなるカプセルが被験者に飲み込まれて被験者の消化器管内を移動しつつこの消化器管の撮影を行い、カプセル内の送信機から送信された画像データがカプセル外に配された受信部で受信されて画像データの表す画像が表示されるものである。このカプセルは、カプセルを飲み込むときの被験者の負担を軽減するために小型であることが必須である。
【０００３】
このようなカプセル内視鏡システムとして、例えば、撮像レンズ中に空間周波数変換素子である光位相マスクを配置したものが知られている（特許文献１参照）。このカプセル内視鏡システムは、光位相マスクを配置した撮像レンズを通して被写体の光学像を受光面上に非軸対称な解像度で投影することにより、解像度が全体的に低下した光学像を表す画像データを得、その後、この画像データをカプセル外へ送信して非軸対称に低下した解像度を復元する画像処理を施し、解像度を全体的に高めた光学像を表す画像データを得るものである。なお、光位相マスクは、撮像レンズを通る光束の位相を光軸に対し非対称に変化させて、投影される光学像の空間周波数特性を受光面上で略一定にするものである。
【０００４】
このような、光位相マスクを通した被写体の撮影、およびその撮影で得られた画像データの示す画像の解像度を復元する手法を利用すれば、所望の解像度を有するとともに撮影対象とする深度の範囲が拡大された画像が得られる。これにより、1回の撮像で消化器管内のより広範囲に亘る部位の画像を得ることができ、被験者を診断する際の撮影回数を少なくすることができる。また、撮影回数の減少によりカプセル内に収容されている照明部等の消費電力も少なくなるので、カプセル内に搭載するバッテリーのサイズを小さくすることができ、カプセルを小型化することができる。
【０００５】
なお、撮影対象とする深度の範囲は、撮像レンズを通して被写体の光学像を受光面上に投影する際の光路方向（深さ方向）における範囲であって、上記解像度を復元する画像処理によって所望の解像度を有する画像が得られる範囲である。すなわち、撮影対象深度の範囲に位置する被写体を撮影して得た画像データに対して上記解像度を復元する処理を実施することにより上記撮影対象深度の範囲に位置する被写体を所望の解像度で表す画像が得られる。
【特許文献１】特開２００３−２７５１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、カプセルを飲み込む際の被験者の負担を軽減するためにカプセル内視鏡システムのカプセルをさらに小型化したいという要請がある。
【０００７】
これに対し、上記光位相マスクを配した撮像レンズを備えたカプセル内視鏡システムは、１回の撮影で消化器管内の広範囲の画像を得ることができる点では優れているが、撮像レンズ中に光位相マスクを配置するためのスペースが必要となるため、カプセルの全長が長くなりサイズが大きくなってしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、撮影対象深度の範囲を狭くすることなくカプセルを小型化することができるカプセル内視鏡システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のカプセル内視鏡システムは、照明された被写体の光学像を投影する撮像レンズと、受光面を有し、前記撮像レンズを通して受光面上に投影された被写体の光学像を撮像する撮像素子と、撮像素子の撮像で得られた被写体の光学像を表す画像データを示す信号を外部へ送信する送信手段と、被写体の光学像を投影させるための透明窓が設けられた、撮像レンズ、撮像素子、および送信手段を収容するカプセルとを備えたカプセル内視鏡システムであって、撮像レンズが、所定の拡大された撮影対象深度の範囲内に位置する被写体の光学像を、略一定の解像度、かつ軸対称な解像度で受光面上に投影可能に構成されてなるものであり、送信手段により送信された信号がカプセルの外部で受信され、この受信された信号の示す画像データに対して、撮影対象深度の範囲内に位置する被写体を表す光学像の解像度を高める解像度向上処理が施されることを特徴とするものである。
【００１０】
前記撮像レンズは、拡大された撮影対象深度の範囲内に位置する被写体の光学像を所定の解像度で表す画像データの生成が可能となるように、前記撮影対象深度の範囲内に位置する被写体を表す光学像を、前記拡大された深度の範囲内で略一定の軸対称な解像度、かつ前記所定の解像度よりも低い解像度で前記受光面上に投影するように構成されたものである。
【００１１】
前記撮影対象深度の範囲は、近点の位置が透明窓の外側表面またはこの表面より近く、遠点の位置が透明窓の外側表面から２００ｍｍ以上離れているものとすることが望ましい。
【００１２】
前記撮像レンズを構成する各レンズは、レンズの光軸に対して対称な形状を有するものとすることが望ましい。
【００１３】
前記撮像レンズを構成する各レンズのレンズ面それぞれは、そのレンズ面の中心部から周縁部へ滑かに形状変化するものとすることが望ましい。
【００１４】
前記透明窓および撮像レンズを構成する各レンズは、均質な光学材料で形成されたものとすることが望ましい。
【００１５】
前記カプセル内視鏡システムは、撮像素子から出力された信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段をカプセル内に備え、送信手段から送信される信号の表す画像データを、Ａ／Ｄ変換手段によりＡ／Ｄ変換された直後の画像データとすることが望ましい
前記カプセル内視鏡システムは、被写体を照明するための照明手段をカプセル内に備えていることが望ましい。
【００１６】
前記撮像レンズは、受光面上に投影される被写体の光学像の周辺部にディストーションを生じさせるものとすることができる。
【００１７】
前記カプセル内視鏡システムは、前記送信された信号を受信する受信手段と、受信した信号の示す画像データを入力し、解像度向上処理を実施する解像度向上処理手段とをカプセルの外部に備えたものとすることができる。
【００１８】
前記カプセル内視鏡システムは、受信した信号が示す画像データを蓄積する蓄積手段と、解像度向上処理を実施する解像度向上処理手段とをカプセルの外部に個別に配置したものとすることができる。
【００１９】
前記カプセル内視鏡システムは、送信された信号を受信する受信手段と、受信した信号の示す画像データを入力し、解像度向上処理を実施する解像度向上処理手段とをカプセルの外部に備え、解像度向上処理手段が、画像データの表す光学像の周辺部に生じるディストーションを、撮像レンズの持つディストーションの特性に応じて補正するものとすることができる。
【００２０】
前記「撮像レンズが、光学像を略一定の解像度かつ軸対称な解像度で受光面上に投影可能」とは、撮像レンズが、撮影の対象とする撮影対象深度の範囲内のいずれの位置に配された被写体についても、この被写体を表す光学像を受光面上に投影したときに、この受光面上において略一定の解像度を持つ光学像が形成され、かつ撮像レンズの光軸と受光面とが交差する交点に対して解像度が対称となる光学像が形成されるようにすることを可能とするものであることを意味する。
【００２１】
これに対して、一般的な撮像レンズは、撮影の対象とする撮影対象深度の範囲内の特定位置、すなわち、受光面と光学的に共役な位置関係にある物体側位置に位置する被写体について、この被写体を最も高い解像度で表す光学像が受光面上に形成されるようにするものであり、上記特定の位置から深度方向へ離れて位置する被写体ほど受光面上に形成される光学像の解像度が低下する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明者は上記課題に対して、撮像レンズの撮影対象深度の範囲と、この撮像レンズを通して投影される光学像の解像度と、この光学像を撮像して得られる画像の解像度を高める解像度向上処理との関係に注目し種々検討した結果、光位相マスク等の空間周波数変換素子を用いることなく、かつ撮影対象深度の範囲を狭くすることなくカプセル内視鏡システムの撮影光学系の小型化が可能であるとの知見を得、かかる知見に基づいて本発明に至ったものである。
【００２３】
本発明のカプセル内視鏡システムによれば、撮像レンズを、所定の拡大された撮影対象深度の範囲内に位置する被写体の光学像を、略一定の解像度、かつ軸対称な解像度で受光面上に投影可能に構成されたものとしたので、送信手段により送信されカプセルの外部で受信された画像データに対して、光学像の解像度を高める解像度向上処理を施すことができ、これにより撮影対象深度の範囲を狭くすることなくカプセルを小型化することができる。
【００２４】
すなわち、例えば、解像力を低下させて撮影対象深度の範囲を拡大してなる撮像レンズを用いた被写体の撮像で得られた画像データに対して、上記解像力の低下を補う解像度向上処理を施すことにより、上記受光面上に投影された光学像の解像度よりも高い解像度で被写体の広範囲に亘る領域を表す画像を得ることができる。
【００２５】
したがって、光位相マスク等の空間周波数変換素子を用いることなく、所望の解像度および所望の撮影対象深度を有する画像を得ることができるので、上記空間周波数変換素子等を配置するためのスペース分だけカプセルを小型化することができる。これにより、そのカプセルを飲み込む被験者の負担を軽減することができる。
【００２６】
さらに、光位相マスクを用いる方式は撮像レンズ中にこの光位相マスクを配置する際の位置決めの公差範囲が狭いので、組み立てが難しいという問題があるが、本願発明の撮像レンズは、公差範囲が広いので、光位相マスク方式より組立が容易である。さらに、従来の撮影対象深度を拡大していない撮像レンズに対しても組立が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明のカプセル内視鏡システムの実施例を説明する。図１は本発明のカプセル内視鏡システムの全体構成を示す図、図２はカプセル内視鏡システムのカプセル部を飲み込む被験者を示す図、図３はカプセル部が被験者の消化器管内に配されたときの撮影対象深度の範囲を示す図である。
【００２８】
図示のカプセル内視鏡システム１００は、被写体を撮影してこの被写体を表す画像データを得、その画像データを示す信号を送信するカプセル部１０１と、カプセル部１０１から送信された信号を受信してこの信号の示す画像データを再生する受信部２１０と、受信部２１０から出力された画像データを入力し蓄積する蓄積部２２０と、この蓄積部２２０から出力された画像データの解像度を向上させる解像度向上処理を施す画像処理部２３０と、解像度を向上させた処理済の画像データの表す画像を表示する表示部２４０とを備えている。
【００２９】
カプセル部１０１は、被験者１の消化器管内を照明するための照明部５と、照明された消化器管内の壁面Ｈの光学像を受光面２１上に投影する撮像レンズ１０と、撮像レンズ１０を通して受光面２１上に投影された消化器管内の壁面Ｈの光学像を撮像する撮像素子２０と、撮像素子２０から出力された信号をＡ／Ｄ変換してデジタル信号からなる画像データを出力するＡ/Ｄ変換器２３と、Ａ/Ｄ変換器２３から出力された直後の画像データを示す信号を外部へ送信する送信部２５と、撮像レンズ１０で被写体の光学像を投影するための光路中に設けられた透明窓３１を有し、撮像レンズ１０、撮像素子２０、および送信部２５を密封収容するカプセル３０とを備えている。
【００３０】
撮像レンズ１０は、所定の拡大された撮影の対象となる深度の範囲内に存在する被写体を表す光学像を、略一定の解像度かつ軸対称な解像度で受光面２１上に投影するように構成されている。
【００３１】
このカプセル部１０１は、さらに、このカプセル部１０１に収容された各部に電力を供給する電源部４０と、送信部２５から外部へ信号を送信するためのアンテナ４５と、カプセル部１０１に収容された各部の動作およびそれらのタイミングを制御するコントローラ５０とをカプセル３０内に備えている。
【００３２】
また、送信部２５は、Ａ/Ｄ変換器２３によりＡ／Ｄ変換されて出力された直後の、画像処理等の施されていない画像データを示す信号を外部に送信する。
【００３３】
照明部５には、消費電力が小さく小型のＬＥＤ素子を用いることができる。また、電源部４０には電池を用いることができる。
【００３４】
撮像レンズ１０における撮影対象深度の範囲は、近点の位置がカプセル３０の透明窓３１の外側表面またはこの表面より近く、遠点の位置が透明窓３１の外側表面から２００ｍｍ以上離れている。
【００３５】
また、撮像レンズ１０を構成する各レンズは、レンズの光軸に対して対称な形状を有するものであり、かつ、レンズ面の中心部から周縁部へ滑かに形状変化するものである。
【００３６】
また、撮像レンズ１０を構成する各レンズ、および透明窓３１は、均質な光学材料で形成されたものである。
【００３７】
ここでは、被写体を表す光学像が透明窓３１を透過して受光面２１上に投影されるまでに通過する全ての光学部材は、光軸に対して対称な形状を有し、レンズ面の中心部から周縁部へ滑かに形状変化し、かつ、均質な光学材料で形成されている。
【００３８】
さらに、撮像レンズ１０は、受光面２１上に投影される被写体の光学像の周辺部にディストーションを生じさせるものである。
【００３９】
一方、画像処理部２３０は、受信部２１０が受信した信号の示す画像データを入力し、撮像レンズ１０の撮影対象深度の拡大に伴って低下したこの画像データの表す光学像の解像度を高める解像度向上処理を実施する解像度向上処理部２３１を有している。この解像度向上処理部２３１は、画像データの表す光学像の周辺部に生じた上記ディストーションを、撮像レンズ１０の持つディストーションの特性に応じて補正する処理も行う。
【００４０】
なお、撮像レンズ１０の持つディストーションの特性は、画像処理部２３０のレンズ特性記憶部２３２に記憶されている。
【００４１】
受信部２１０によって受信され再生された画像データは、一旦、蓄積部２２０に蓄積され、この蓄積部２２０から出力された画像データが画像処理部２３０に入力される。上記受信部２１０、蓄積部２２０、画像処理部２３０、および表示部２４０のそれぞれは個別に配置されている。
【００４２】
次に、本発明のカプセル内視鏡システム１００の作用について説明する。
【００４３】
カプセル部１０１は、被験者１に飲み込まれてこの被験者１の消化器管内に入り、食道１ｓ、胃１ｉ、小腸１ｃ、および大腸１ｄ等を通ってこの被験者１から排出される。
【００４４】
カプセル部１０１は、被験者１の消化器管内を移動しながら、照明部５から発せられる照明光で照明された消化器管内の壁面Ｈを表す光学像を受光面２１に投影し、この光学像を撮像素子２０で撮像する。撮像素子２０で撮像された消化器管内の壁面Ｈの光学像を表す信号は、Ａ/Ｄ変換器２３を通してデジタル化された画像データとなり出力される。
【００４５】
Ａ/Ｄ変換器２３から出力された画像データは、画像処理等の加工が施されることなく送信器２５に入力され、その画像データを示す信号Ｓｇがアンテナ４５を介してカプセル３０の外部へ送信される。
【００４６】
外部に送信された信号Ｓｇは、受信部２１０で受信されこの信号Ｓｇから画像データが再生される。受信部２１０で再生された画像データは蓄積部２２０に一旦蓄積された後に画像処理部２３０へ入力される。
【００４７】
画像データが入力された画像処理部２３０に配されている解像度向上処理部２３１がこの画像データに対して解像度向上処理を実施する。解像度向上処理を実施する際には特性記憶部２３２に記憶されている撮像レンズ１０のディストーションの特性データを用いてディストーションの補正も行なわれる。
【００４８】
解像度向上処理部２３１により解像度が向上されるとともにディストーションが補正された光学像を表す処理済みの画像データは、表示部２４０に入力されこの表示部２４０が画像データの表す画像を表示する。
【００４９】
ここで、図３を参照して、撮像レンズ１０が、上記拡大された撮影対象深度の範囲内に存在する被写体を表す光学像を、略一定の解像度かつ軸対称な解像度で受光面２１上に投影する作用について説明する。上記撮像レンズ１０による被写体を表す光学像の受光面２１上への投影は、所定の拡大された撮影対象深度の範囲内に存在する被写体の光学像を所定の解像度で表す画像データが再生可能となるように行われるものである。
【００５０】
撮像レンズ１０の撮影対象深度の範囲Ｒ１（図３中の高濃度で表示させた領域）の近点は、カプセル３０の透明窓３１の外側表面または外側表面より近い位置であり、遠点は、透明窓３１の外側表面から２００ｍｍ以上離れた位置である。図中の高濃度で示した範囲Ｒ１が大腸１ｄの壁面Ｈにおける撮影対象深度の範囲となる。なお、透明窓３１が壁面Ｈに接していてもこの壁面は撮影対象深度の範囲内となるので、この透明窓３１に接している壁面を表す所定の解像度を有する画像の生成が可能である。
【００５１】
撮像レンズ１０は、大腸１ｄの壁面Ｈ中の上記拡大された撮影対象深度の範囲Ｒ１に含まれる領域を表す光学像を、略一定の解像度、例えば受光面２１上において１０００ｄｐｉ（ドット／インチ）程度の解像度でこの受光面２１上に投影する。
【００５２】
受光面２１上に投影された撮影対象深度の範囲Ｒ１に位置する被写体を表す光学像は、必ずしも受光面２１上のいずれの領域においても同じ解像度で投影される場合に限らず、軸対称な解像度、すなわち撮像レンズ１０の光軸と交差する受光面２１上の交点Ｃに関して対称に解像度が変化するように投影させたものであってもよい。
【００５３】
例えば、受光面２１上の交点Ｃを中心に輪帯状に半径方向へ解像度が高くなるように、あるいは半径方向へ解像度が低くなるように光学像を投影させるようにしてもよい。
【００５４】
より具体的には、この撮像レンズ１０は、上記拡大された撮影対象深度の範囲Ｒ１に含まれる被写体の光学像を、例えば受光面２１上の交点Ｃにおいて１０５０ｄｐｉの解像度で投影し、受光面２１上の周辺部において９５０ｄｐｉの解像度で投影するようにしてもよい。
【００５５】
すなわち、この撮像レンズ１０は、上記拡大された撮影対象深度の範囲Ｒ１内のいずれの位置に配された被写体についても、この被写体の光学像を、受光面２１上の位置の違いによる解像度の差が±５％以内となるように受光面２１上に投影するものである。
【００５６】
このように、撮像レンズ１０は、撮影の対象とする撮影対象深度の範囲内のいずれの位置に配された被写体についても、この被写体を表す光学像を、略一定の解像力で、かつ撮像レンズの光軸に対して対称性を有する解像力で受光面上に投影可能なレンズ系であり、撮影の対象とする撮影対象深度の範囲内の特定位置、すなわち、受光面と光学的に共役な位置関係にある物体側位置に被写体が位置するときに、この被写体を表す光学像を最も高い解像力で受光面上に投影し、被写体がその特定位置から深度方向へ離れるにしたがって被写体の光学像を受光面上に投影するときの解像力が低下するようなレンズ系ではない。
【００５７】
このように、略一定の解像度かつ軸対称な解像度で受光面２１上に投影された被写体を表す光学像は、撮像素子２０によって撮像されＡ/Ｄ変換されてデジタル化された画像データとなる。そして、この画像データを入力した送信部２５がその画像データを示す信号を外部へ送信する。
【００５８】
次に、光学像を表す画像データに解像度向上処理を施して、より解像度の高い光学像を表す画像データを得る場合について説明する。
【００５９】
送信部２５から送信された信号は、受信部２１０が受信し、この受信部２１０により上記Ａ/Ｄ変換されデジタル化された画像データと同じ画像データが再生される。この再生された画像データは、蓄積部２２０に一旦蓄積された後、画像処理部２３０に入力され解像度向上処理部２３１により解像度向上処理が施される。
【００６０】
この解像度向上処理（画像復元処理）の手法については、特開２０００-１２３１６８号公報、段落０００２〜００１６に紹介されている画像復元処理の技術や、非特許文献〔鷲沢嘉一・山下幸彦著、題名「Kernel Wiener Filter」、2003 Workshop on Information-Based Induction Sciences、(IBIS2003)、Kyoto, Japan, Nov 11 -12, 2003〕の技術等を適用することができる。
【００６１】
この解像度向上処理（画像復元処理）によれば、例えば、受光面２１上において１０００ｄｐｉ（ドット／インチ）程度の解像度で投影された上記撮影対象深度の範囲Ｒ１を表す光学像を示す画像データを用いて、受光面２１上において２４００ｄｐｉ（ドット／インチ）に相当する解像度を有する上記撮影対象深度の範囲Ｒ１を表す光学像を示す画像データを生成することができる。
【００６２】
すなわち、解像力は低いが、拡大された撮影対象深度の範囲に位置する被写体の光学像を解像度の変動幅を小さくして受光面上に投影可能な撮像レンズを用いて得られた画像データに対して解像度向上処理の手法を適用することにより、拡大された撮影対象深度の範囲に位置する被写体の光学像を高い解像力で受光面上に投影可能な撮像レンズを用いて得られる画像データと同等の画像データを生成することができる。
【００６３】
なお、所定の拡大された撮影対象深度の範囲内に存在する被写体の光学像を、略一定の解像度、かつ軸対称な解像度で前記受光面上に投影可能に構成されてなる撮像レンズは、以下のようにして設計することもできる。
【００６４】
例えば、始めに、撮影深度（被写界深度）の範囲は狭いが解像力が高い撮像レンズを設計する。その後、この撮像レンズを構成するレンズの位置あるいはレンズの形状を上記設計値からずらすことにより、所定の拡大された撮影対象深度の範囲内に存在する被写体の光学像を、略一定の低い解像度でかつ軸対称な解像度で受光面上に投影可能な撮像レンズを設計することも可能である。このようにして設計された撮像レンズは、解像度向上処理の手法を適用することができる光学像を投影可能なものとなる。
【００６５】
すなわち、例えば、所定の解像度（２４００ｄｐｉ（ドット／インチ））で受光面上に光学像を投影させる性能を持ち、所定の解像度で撮影可能な撮影深度（被写界深度）の範囲が撮像レンズの被写体側のレンズ面先端を基準に近点１０ｍｍ、遠点３０ｍｍに位置する撮像レンズの設計に修正を加える。これにより、撮影対象深度の範囲が撮像レンズのレンズ面先端を基準に近点５ｍｍ、遠点２００ｍｍの範囲に位置する被写体の光学像を、受光面上に５００ｄｐｉ（ドット／インチ）の略一定の解像度、かつ軸対称の解像度で投影する撮像レンズを設計することが可能である。
【００６６】
そして、このようにして設計された撮像レンズを用いた撮影で得られた画像データに解像度向上処理を施すことにより、撮像レンズのレンズ面先端を基準に近点５ｍｍ、遠点２００ｍｍに位置する被写体の光学像であって、受光面上での解像度が２４００ｄｐｉ（ドット／インチ）に相当する光学像を表す画像データを得ることができる。
【００６７】
上記のようなことにより、撮影対象深度が拡大されるように設計された上記撮像レンズ１０は、製品の生産時に受光面２１に投影される光学像のピント調整を省略できる場合がある。また、撮像レンズ１０を構成する各レンズの製作公差や位置公差を拡大できる場合がある。そのため、カプセル部１０１の組立作業を簡略化でき、カプセル部１０１の製作時の歩留まりを大幅に改善でき、製造コストを削減することができる。
【００６８】
例えば、撮像レンズ１０は、この撮像レンズ１０を構成する部品を順番にレンズ枠の中へ落とし込むだけで組み立てるようにすることも可能となる。
【００６９】
このように、撮影対象深度が拡大されるように設計された撮像レンズは、組立てが容易なため、それにかかる作業の手間と時間を大幅に削減することができる。
【００７０】
このように、カプセル内視鏡システムに用いられる撮像レンズは、光位相マスク等の空間周波数変換素子を、被写体の光学像を受光面上に投影する光路中に挿入することなく撮影対象深度の拡大が可能なので、光位相マスクを除いた分だけカプセル部の全長Ｌを短縮して小型化することができる。
【００７１】
また、一般に、カプセル内視鏡システムは消化器管内での方向制御が難しく、できる限り撮影範囲を広くして、消化器管内を観察し診断する際の見落としを防止する必要がある。これに対して、上記撮影対象深度の範囲を拡大した撮像レンズと、解像度向上処理（画像復元処理）の手法とを用いて被写体を表す画像を得るカプセル内視鏡システムを使用することにより、胃や腸など細長い管状の壁面の撮影範囲を管路に沿った方向へ拡大することができるので、従来よりも撮影枚数を少なくすることができ、カプセル内視鏡システムを使用して診断を行う際の負担を軽減することができる。
【００７２】
なお、本発明のカプセル内視鏡システムは、撮影対象深度の範囲が、近点は透明窓の外側表面またはこの表面より近く、遠点は透明窓の外側表面から２００ｍｍ以上離れている場合に限定されるものではない。
【００７３】
また、撮像レンズを構成する各レンズは、レンズの光軸に対して対称な形状を有するものとし、各レンズのレンズ面それぞれが、中心部から周縁部へ滑かに形状変化し、各レンズおよび透明窓が、均質な光学材料で形成されたものとすることが望ましいが、このような場合に限定されるものではない。
【００７４】
また、本発明のカプセル内視鏡システムは、撮像素子から出力された信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段をカプセル内に備え、送信手段から送信される画像データが、Ａ／Ｄ変換手段によりＡ／Ｄ変換された直後の画像データとする場合に限るものではない。送信手段から送信される画像データは、Ａ／Ｄ変換された直後の画像データに対して画像処理等を施したものであっても上記と同様の効果が得られる場合がある。
【００７５】
撮像レンズは、受光面上に投影される被写体の光学像の周辺部にディストーションを生じさせるものに限らない。受光面上に投影される被写体の光学像の周辺部にディストーションを生じさせない場合であっても概略上記と同様の効果を得ることができる。
【００７６】
受信された画像データを蓄積する蓄積手段と、解像度向上処理を実施する解像度向上処理手段とは、カプセルの外部に個別に配置する場合に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明のカプセル内視鏡システムの全体構成を示す図
【図２】カプセル内視鏡システムのカプセル部を飲み込む被験者を示す図
【図３】カプセル部が被験者の消化器管内に配されたときの撮影対象深度の範囲を示す図
【符号の説明】
【００７８】
１０ 撮像レンズ
２０ 撮像素子
２１ 受光面
２５ 送信部
３０ カプセル
Ｓｇ 信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を表す光学像を投影する撮像レンズと、
受光面を有し、前記撮像レンズを通して前記受光面上に投影された前記被写体を表す光学像を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子の撮像で得られた前記被写体を表す光学像を表す画像データを外部へ送信する送信手段と、
前記被写体を表す光学像を投影させるための透明窓が設けられた、前記撮像レンズ、撮像素子、および送信手段を収容するカプセルとを備えたカプセル内視鏡システムであって、
前記撮像レンズが、所定の拡大された撮影対象深度の範囲内に位置する被写体を表す光学像を、略一定の解像度、かつ軸対称な解像度で前記受光面上に投影可能に構成されたものであり、
前記送信手段により送信された前記画像データが前記カプセルの外部で受信され、該受信された画像データに対して、前記撮影対象深度の範囲内に位置する被写体を表す光学像の解像度を高める解像度向上処理が施されることを特徴とするカプセル内視鏡システム。
【請求項２】
前記撮影対象深度の範囲が、近点は前記透明窓の外側表面または該表面より近く、遠点は前記透明窓の外側表面から２００ｍｍ以上離れていることを特徴とする請求項１記載のカプセル内視鏡システム。
【請求項３】
前記撮像レンズを構成する各レンズが、該レンズの光軸に対して対称な形状を有するものであることを特徴とする請求項１または２記載のカプセル内視鏡システム。
【請求項４】
前記撮像レンズを構成する各レンズのレンズ面それぞれが、該レンズ面の中心部から周縁部へ滑かに形状変化するものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のカプセル内視鏡システム。
【請求項５】
前記透明窓および前記撮像レンズを構成する各レンズが、均質な光学材料で形成されたものであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のカプセル内視鏡システム。
【請求項６】
前記撮像素子から出力された信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段を前記カプセル内に備え、前記送信手段から送信される画像データが、前記Ａ／Ｄ変換手段によりＡ／Ｄ変換された直後のものであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のカプセル内視鏡システム。
【請求項７】
前記被写体を照明するための照明手段を前記カプセル内に備えていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載のカプセル内視鏡システム。
【請求項８】
前記撮像レンズが、前記受光面上に投影される被写体を表す光学像の周辺部にディストーションを生じさせるものであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載のカプセル内視鏡システム。
【請求項９】
前記送信された画像データを受信する受信手段と、前記受信した画像データを入力し、前記解像度向上処理を実施する解像度向上処理手段とを前記カプセルの外部に備えていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載のカプセル内視鏡システム。
【請求項１０】
前記受信された画像データを蓄積する蓄積手段と、前記解像度向上処理を実施する解像度向上処理手段とを前記カプセルの外部に個別に配置したことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載のカプセル内視鏡システム。
【請求項１１】
前記送信された画像データを受信する受信手段と、前記受信した画像データを入力し、前記解像度向上処理を実施する解像度向上処理手段とを前記カプセルの外部に備え、前記解像度向上処理手段が、前記画像データの表す光学像の周辺部に生じるディストーションを、前記撮像レンズの持つディストーションの特性に応じて補正するものであることを特徴とする請求項８記載のカプセル内視鏡システム。
【請求項１】
被写体を表す光学像を投影する撮像レンズと、
受光面を有し、前記撮像レンズを通して前記受光面上に投影された前記被写体を表す光学像を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子の撮像で得られた前記被写体を表す光学像を表す画像データを外部へ送信する送信手段と、
前記被写体を表す光学像を投影させるための透明窓が設けられた、前記撮像レンズ、撮像素子、および送信手段を収容するカプセルとを備えたカプセル内視鏡システムであって、
前記撮像レンズが、所定の拡大された撮影対象深度の範囲内に位置する被写体を表す光学像を、略一定の解像度、かつ軸対称な解像度で前記受光面上に投影可能に構成されたものであり、
前記送信手段により送信された前記画像データが前記カプセルの外部で受信され、該受信された画像データに対して、前記撮影対象深度の範囲内に位置する被写体を表す光学像の解像度を高める解像度向上処理が施されることを特徴とするカプセル内視鏡システム。
【請求項２】
前記撮影対象深度の範囲が、近点は前記透明窓の外側表面または該表面より近く、遠点は前記透明窓の外側表面から２００ｍｍ以上離れていることを特徴とする請求項１記載のカプセル内視鏡システム。
【請求項３】
前記撮像レンズを構成する各レンズが、該レンズの光軸に対して対称な形状を有するものであることを特徴とする請求項１または２記載のカプセル内視鏡システム。
【請求項４】
前記撮像レンズを構成する各レンズのレンズ面それぞれが、該レンズ面の中心部から周縁部へ滑かに形状変化するものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のカプセル内視鏡システム。
【請求項５】
前記透明窓および前記撮像レンズを構成する各レンズが、均質な光学材料で形成されたものであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のカプセル内視鏡システム。
【請求項６】
前記撮像素子から出力された信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段を前記カプセル内に備え、前記送信手段から送信される画像データが、前記Ａ／Ｄ変換手段によりＡ／Ｄ変換された直後のものであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のカプセル内視鏡システム。
【請求項７】
前記被写体を照明するための照明手段を前記カプセル内に備えていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載のカプセル内視鏡システム。
【請求項８】
前記撮像レンズが、前記受光面上に投影される被写体を表す光学像の周辺部にディストーションを生じさせるものであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載のカプセル内視鏡システム。
【請求項９】
前記送信された画像データを受信する受信手段と、前記受信した画像データを入力し、前記解像度向上処理を実施する解像度向上処理手段とを前記カプセルの外部に備えていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載のカプセル内視鏡システム。
【請求項１０】
前記受信された画像データを蓄積する蓄積手段と、前記解像度向上処理を実施する解像度向上処理手段とを前記カプセルの外部に個別に配置したことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載のカプセル内視鏡システム。
【請求項１１】
前記送信された画像データを受信する受信手段と、前記受信した画像データを入力し、前記解像度向上処理を実施する解像度向上処理手段とを前記カプセルの外部に備え、前記解像度向上処理手段が、前記画像データの表す光学像の周辺部に生じるディストーションを、前記撮像レンズの持つディストーションの特性に応じて補正するものであることを特徴とする請求項８記載のカプセル内視鏡システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−２８４９４３（Ｐ２００９−２８４９４３Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３７９９２（Ｐ２００８−１３７９９２）
【出願日】平成２０年５月２７日（２００８．５．２７）
【出願人】（０００００５４３０）フジノン株式会社 (2,231)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２７日（２００８．５．２７）
【出願人】（０００００５４３０）フジノン株式会社 (2,231)
【Ｆターム（参考）】
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