(57)【要約】【課題】移動体の相対的姿勢を検出する。【解決手段】カプセル内視鏡１０はカプセル方位情報およびカプセル加速度情報を外部に無線送信する。外部受信機２０は、カプセル方位情報およびカプセル加速度情報を受信して、受信機方位情報、および受信機加速度情報とともに格納する。外部受信機２０はカプセル内視鏡プロセッサに接続可能である。カプセル内視鏡プロセッサは、カプセル方位情報、カプセル加速度情報、受信機方位情報、および受信機加速度情報に基づいて、外部受信機２０に対するカプセル内視鏡の相対姿勢を算出する。【選択図】図１
2008220522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
姿勢被検出体の向いている方向を検出するための第１のセンサと、重力方向を検出するための第２のセンサと、前記第１のセンサが検出する第１の方向データと前記第２のセンサが検出する第１の重力方向データを無線送信する送信部とを備えることを特徴とする姿勢検出ユニット。
【請求項２】
前記第１、第２のセンサは、それぞれ方位センサおよび加速度センサであることを特徴とする請求項1に記載の姿勢検出ユニット。
【請求項３】
前記方位センサは異なる３方向を軸として方位を検出し、前記加速度センサは異なる３方向の加速度を検出することを特徴とする請求項２に記載の姿勢検出ユニット。
【請求項４】
前記第１、第２のセンサが検出する前記第１の方向データおよび前記第１の重力方向データを格納するための第１のメモリと、
前記第１のセンサが検出した前記第１の方向データのデータ強度が第１の閾値を下回るときは前記第１の方向データを前記第１のメモリに格納し、前記第１のセンサが検出した前記第１の方向データのデータ強度が前記第１の閾値を超えるときは前記第１のメモリに格納された最新の前記第１の方向データを前記第１のセンサが検出した前記第１の方向データの代わりに前記送信部に無線送信させ、前記第２のセンサが検出した前記第１の重力方向データのデータ強度が第２の閾値を下回るときは前記第１の重力方向データを前記第１のメモリに格納し、前記第２のセンサが検出した前記第１の重力方向データのデータ強度が前記第２の閾値を超えるときは前記第１のメモリに格納された最新の前記第１の重力方向データを前記第２のセンサが検出した前記第１の重力方向データの代わりに前記送信部に無線送信させる第１の制御部とを備える
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の姿勢検出ユニット。
【請求項５】
前記第１、第２のセンサの少なくとも一方は、角速度センサであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の姿勢検出ユニット。
【請求項６】
前記角速度センサは、それぞれ異なる３方向を軸として方位を検出することを特徴とする請求項５に記載の姿勢検出ユニット。
【請求項７】
請求項１に記載の姿勢検出ユニットが設けられた前記姿勢被検出体における前記第１、第２のセンサと夫々同じ種類の第３、第４のセンサと、
前記送信部から無線送信される前記第１の方向データおよび前記第１の重力方向データを受信する受信部と、
前記第１の方向データおよび前記第１の重力方向データと前記受信部が前記第１の方向データおよび前記第１の重力方向データを受信するときに前記第３、第４のセンサがそれぞれ検出する第２の方向データおよび第２の重力方向データとを関連付けて格納する第２のメモリとを備える
ことを特徴とする記憶ユニット。
【請求項８】
前記第３、第４のセンサが検出する前記第２の方向データおよび前記第２の重力方向データを格納するための第３のメモリと、
前記第３のセンサが検出した前記第２の方向データのデータ強度が第１の閾値を下回るときは前記第２の方向データを前記第３のメモリに格納し、前記第３のセンサが検出した前記第２の方向データのデータ強度が前記第１の閾値を超えるときは前記第３のメモリに格納された最新の前記第２の方向データを前記第３のセンサが検出した前記第２の方向データの代わりに前記第３のメモリに格納させ、前記第４のセンサが検出した前記第２の重力方向データのデータ強度が第２の閾値を下回るときは前記第２の重力方向データを前記第３のメモリに格納し、前記第４のセンサが検出した前記第２の重力方向データのデータ強度が前記第２の閾値を超えるときは前記第３のメモリに格納された最新の前記第２の重力方向データを前記第４のセンサが検出した前記第２の重力方向データの代わりに前記第３のメモリに格納する第２の制御部とを備える
ことを特徴とする請求項７に記載の記憶ユニット。
【請求項９】
前記姿勢被検出体を所定の姿勢で所定の位置に係合する係合部を備え、
前記係合部に前記姿勢被検出体を係合させた後に、前記第２のメモリに前記第２の方向データおよび前記第２の重力方向データの格納を開始することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の記憶ユニット。
【請求項１０】
前記姿勢被検出体を内包する披見対象体に装着される装具に固定可能であることを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれか１項に記載の記憶ユニット。
【請求項１１】
請求項７に記載の記憶ユニットにおける第２のメモリに、関連付けられて格納された前記第１、第２の方向データおよび前記第１、第２の重力方向データを受信する受信部と、
前記受信部が受信した前記第１、第２の方向データおよび前記第１、第２の重力方向データに基づいて、前記記憶ユニットに対する前記姿勢被検出体の相対姿勢を算出する算出部とを備える
ことを特徴とする相対姿勢算出ユニット。
【請求項１２】
前記算出部は、
角速度センサである前記第１、第３のセンサが検出する前記第１、第２の方向データに基づいて、それぞれ前記姿勢被検出体および前記記憶ユニットの向く方向である第１、第２の方向を算出する方向算出部と、
加速度センサである前記第２、第４のセンサが検出する前記第１、第２の重力方向データに基づいて、それぞれ前記方向算出部に算出された前記第１、第２の方向の修正を行なう方向修正部と、
前記方向修正部に修正された前記第１、第２の方向に基づいて、前記記憶ユニットに対する前記姿勢被検出体の相対姿勢を算出する相対姿勢算出部とを有する
ことを特徴とする請求項１１に記載の相対姿勢算出ユニット。
【請求項１３】
前記算出部は、修正前の前記第１、第２の方向に基づいて、前記方向修正部に前記第１、第２の方向を修正させるか否かを判断する修正判断部を有し、
前記修正判断部が前記第１、第２の方向を修正させると判断するときに、前記方向修正部は第１、第２の方向の修正を行なう
ことを特徴とする請求項１２に記載の相対姿勢算出ユニット。
【請求項１４】
前記修正判断部は、前記方向算出部に連続的に算出された前記第１の方向または前記第２の方向の変化が所定の範囲である場合に、前記第１、第２の方向を修正させると判断することを特徴とする請求項１３に記載の相対姿勢算出ユニット。
【請求項１５】
姿勢被検出体の向いている方向を検出するための第１のセンサと、重力方向を検出するための第２のセンサと、前記第１のセンサが検出する第１の方向データと前記第２のセンサが検出する第１の重力方向データを無線送信する送信部とを有する姿勢検出ユニットと、
前記第１、第２のセンサと同じ種類である第３、第４のセンサと、前記送信部が無線送信する前記第１の方向データおよび前記第１の重力方向データを受信する受信部と、前記第１の検出データおよび前記第１の重力方向データと前記受信部が前記第１の方向データおよび前記第１の重力方向データを受信するときに前記第３、第４のセンサがそれぞれ検出する第２の方向データと第２の重力方向データとを関連付けて格納する第２のメモリとを有する記憶ユニットと、
前記記憶ユニットから、互いに関連付けられた前記第１、第２の方向データおよび前記第１、第２の重力方向データを受信する受信部と、受信された前記第１、第２の方向データおよび前記第１、第２の重力方向データに基づいて、前記記憶ユニットに対する前記姿勢検出ユニットの相対姿勢を算出する算出部とを備える
ことを特徴とする相対姿勢検出システム。
【請求項１６】
筐体の向いている方向を検出するための第１のセンサと、重力方向を検出するための第２のセンサと、前記第１のセンサが検出する第１の方向データと前記第２のセンサが検出する第１の重力方向データを無線送信する送信部とを有するカプセル内視鏡と、
前記第１、第２のセンサと同じ種類である第３、第４のセンサと、前記送信部が無線送信する前記第１の方向データおよび前記第１の重力方向データを受信する受信部と、前記第１の検出データおよび前記第１の重力方向データと前記受信部が前記第１の方向データおよび前記第１の重力方向データを受信するときに前記第３、第４のセンサがそれぞれ検出する第２の方向データと第２の重力方向データとを関連付けて格納する第２のメモリとを有する外部受信機と、
前記外部受信機から、互いに関連付けられた前記第１、第２の方向データおよび前記第１、第２の重力方向データを受信する受信部と、受信された前記第１、第２の方向データおよび前記第１、第２の重力方向データに基づいて、前記記憶ユニットに対する前記姿勢検出ユニットの相対姿勢を算出する算出部とを有するカプセル内視鏡プロセッサとを備える
ことを特徴とするカプセル内視鏡姿勢検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単独で体内などに挿入されるカプセル内視鏡を用いた内視鏡システムなどのように、単独で移動する移動体の姿勢を検出するための姿勢被検出ユニット、記憶ユニット、相対姿勢算出システム、およびカプセル内視鏡姿勢検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カプセル内視鏡システムが開発されている。カプセル内視鏡システムでは、撮像素子を設けたカプセル内視鏡が用いられる。カプセル内視鏡は患者に飲込まれ、体内を単独で移動する。移動しながら、カプセル内視鏡によって体内の撮影が連続的に行われる。撮影された画像は画像データとして体外機に受信される。体外器が受信した画像データに基づく画像がモニタに表示される。
【０００３】
カプセル内視鏡の撮影する部位の把握のため、また複数の画像のそれぞれの一部を用いてバーチャル画像を生成するためには、体内におけるカプセル内視鏡の姿勢を把握することが求められている。そこで、磁気を利用してカプセル内視鏡の姿勢を検出することが提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、磁気を利用する場合は大型の磁気検出センサが必要であり、より小型化したシステムが求められていた。特に、カプセル内視鏡による体内の撮影は長時間を要するため、被験者が大型の磁気検出センサを用いる場合は検査室において長時間の検査を受けることになった。そのため、被験者にとって不便であった。
【０００５】
また、磁気検出センサは、カプセル内視鏡そのものの姿勢を検出することは可能であるが、体内におけるカプセル内視鏡の姿勢を検出するためには被験者が同じ姿勢を保つ必要があった。そのため、さらに被験者には不便であった。
【特許文献１】特開２００５−３０４６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明ではカプセル内視鏡のように単独で移動する移動体の相対的な姿勢を検出する姿勢検出システムであって、小型化されたシステムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の姿勢検出ユニットは、姿勢被検出体の向いている方向を検出するための第１のセンサと、重力方向を検出するための第２のセンサと、第１のセンサが検出する第１の方向データと第２のセンサが検出する第１の重力方向データを無線送信する送信部とを備えることを特徴としている。
【０００８】
なお、第１、第２のセンサは、それぞれ方位センサおよび加速度センサであることが好ましい。
【０００９】
また、方位センサは異なる３方向を軸として方位を検出し、加速度センサは異なる３方向の加速度を検出することが好ましい。
【００１０】
また、第１、第２のセンサが検出する第１の方向データおよび第１の重力方向データを格納するための第１のメモリと、第１のセンサが検出した第１の方向データのデータ強度が第１の閾値を下回るときは第１の方向データを第１のメモリに格納し第１のセンサが検出した第１の方向データのデータ強度が第１の閾値を超えるときは第１のメモリに格納された最新の第１の方向データを第１のセンサが検出した第１の方向データの代わりに送信部に無線送信させ第２のセンサが検出した第１の重力方向データのデータ強度が第２の閾値を下回るときは第１の重力方向データを第１のメモリに格納し第２のセンサが検出した第１の重力方向データのデータ強度が第２の閾値を超えるときは第１のメモリに格納された最新の第１の重力方向データを第２のセンサが検出した第１の重力方向データの代わりに送信部に無線送信させる第１の制御部とを備えることが好ましい。
【００１１】
また、第１、第２のセンサの少なくとも一方は、角速度センサであることが好ましい。
【００１２】
また、角速度センサは、それぞれ異なる３方向を軸として方位を検出することが好ましい。
【００１３】
本発明の記憶ユニットは、姿勢被検出体の向いている方向を検出するための第１のセンサと重力方向を検出するための第２のセンサと第１のセンサが検出する第１の方向データと第２のセンサが検出する第１の重力方向データを無線送信する送信部とを備える姿勢検出ユニットが設けられた姿勢被検出体における第１、第２のセンサと夫々同じ種類の第３、第４のセンサと、送信部から無線送信される第１の方向データおよび第１の重力方向データを受信する受信部と、第１の方向データおよび第１の重力方向データと受信部が第１の方向データおよび第１の重力方向データを受信するときに第３、第４のセンサがそれぞれ検出する第２の方向データおよび第２の重力方向データとを関連付けて格納する第２のメモリとを備えることを特徴としている。
【００１４】
また、第３、第４のセンサが検出する第２の方向データおよび第２の重力方向データを格納するための第３のメモリと、第３のセンサが検出した第２の方向データのデータ強度が第１の閾値を下回るときは第２の方向データを第３のメモリに格納し第３のセンサが検出した第２の方向データのデータ強度が第１の閾値を超えるときは第３のメモリに格納された最新の第２の方向データを第３のセンサが検出した第２の方向データの代わりに第３のメモリに格納させ第４のセンサが検出した第２の重力方向データのデータ強度が第２の閾値を下回るときは第２の重力方向データを第３のメモリに格納し第４のセンサが検出した第２の重力方向データのデータ強度が第２の閾値を超えるときは第３のメモリに格納された最新の第２の重力方向データを第４のセンサが検出した第２の重力方向データの代わりに第３のメモリに格納する第２の制御部とを備えることが好ましい。
【００１５】
また、姿勢被検出体を所定の姿勢で所定の位置に係合する係合部を備え、係合部に姿勢被検出体を係合させた後に第２のメモリに第２の方向データおよび第２の重力方向データの格納を開始することが好ましい。
【００１６】
また、姿勢被検出体を内包する披見対象体に装着される装具に固定可能であることが好ましい。
【００１７】
本発明の相対姿勢算出ユニットは、姿勢被検出体の向いている方向を検出するための第1のセンサと重力方向を検出するための第２のセンサと第１のセンサが検出する第１の方向データと第２のセンサが検出する第１の重力方向データを無線送信する送信部とを備える姿勢検出ユニットが設けられた姿勢被検出体における第１、第２のセンサと同じ種類の第３、第４のセンサと送信部から無線送信される第１の方向データおよび第１の重力方向データを受信する受信部と第１の方向データおよび第１の重力方向データと受信部が第１の方向データおよび第１の重力方向データを受信するときに第３、第４のセンサがそれぞれ検出する第２の方向データおよび第２の重力方向データとを関連付けて格納する第２のメモリとを備える記憶ユニットにおける第２のメモリに関連付けられて格納された第１、第２の方向データおよび第１、第２の重力方向データを受信する受信部と、受信部が受信した第１、第２の方向データおよび第１、第２の重力方向データに基づいて記憶ユニットに対する姿勢被検出体の相対姿勢を算出する算出部とを備えることを特徴としている。
【００１８】
なお、算出部は、角速度センサである第１、第３のセンサが検出する第１、第２の方向データに基づいてそれぞれ姿勢被検出体および記憶ユニットの向く方向である第１、第２の方向を算出する方向算出部と、加速度センサである第２、第４のセンサが検出する第１、第２の重力方向データに基づいてそれぞれ方向算出部に算出された第１、第２の方向の修正を行なう方向修正部と、方向修正部に修正された第１、第２の方向に基づいて記憶ユニットに対する姿勢被検出体の相対姿勢を算出する相対姿勢算出部とを有することが好ましい。
【００１９】
また、算出部は、修正前の第１、第２の方向に基づいて方向修正部に第１、第２の方向を修正させるか否かを判断する修正判断部を有し、修正判断部が第１、第２の方向を修正させると判断するときに方向修正部は第１、第２の方向の修正を行なうことが好ましい。
【００２０】
また、修正判断部は方向算出部に連続的に算出された第１の方向または第２の方向の変化が所定の範囲である場合に、第１、第２の方向を修正させると判断することが好ましい。
【００２１】
本発明の相対姿勢検出システムは、姿勢被検出体の向いている方向を検出するための第１のセンサと重力方向を検出するための第２のセンサと第１のセンサが検出する第１の方向データと第２のセンサが検出する第１の重力方向データを無線送信する送信部とを有する姿勢検出ユニットと、第１、第２のセンサと同じ種類である第３、第４のセンサと送信部が無線送信する第１の方向データおよび第１の重力方向データを受信する受信部と第１の検出データおよび第１の重力方向データと受信部が第１の方向データおよび第１の重力方向データを受信するときに第３、第４のセンサがそれぞれ検出する第２の方向データと第２の重力方向データとを関連付けて格納する第２のメモリとを有する記憶ユニットと、記憶ユニットから互いに関連付けられた第１、第２の方向データおよび第１、第２の重力方向データを受信する受信部と受信された第１、第２の方向データおよび第１、第２の重力方向データに基づいて記憶ユニットに対する前記姿勢検出ユニットの相対姿勢を算出する算出部とを備えることを特徴としている。
【００２２】
本発明のカプセル内視鏡姿勢検出システムは、筐体の向いている方向を検出するための第１のセンサと重力方向を検出するための第２のセンサと第１のセンサが検出する第１の方向データと第２のセンサが検出する第１の重力方向データを無線送信する送信部とを有するカプセル内視鏡と、第１、第２のセンサと同じ種類である第３、第４のセンサと送信部が無線送信する第１の方向データおよび第１の重力方向データを受信する受信部と第１の検出データおよび第１の重力方向データと受信部が第１の方向データおよび第１の重力方向データを受信するときに第３、第４のセンサがそれぞれ検出する第２の方向データと第２の重力方向データとを関連付けて格納する第２のメモリとを有する外部受信機と、外部受信機から互いに関連付けられた第１、第２の方向データおよび第１、第２の重力方向データを受信する受信部と受信された第１、第２の方向データおよび第１、第２の重力方向データに基づいて記憶ユニットに対する姿勢検出ユニットの相対姿勢を算出する算出部とを有するカプセル内視鏡プロセッサとを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、単独で移動する移動体の相対的な姿勢を、小型化した構成によって検出することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態を適用した内視鏡位置姿勢検出システムの使用状態を示す第１の参考図である。図２は、内視鏡姿勢検出システムの使用状態を示す第２の参考図である。
【００２５】
本実施形態の内視鏡姿勢検出システムを有するカプセル内視鏡システムは、カプセル内視鏡１０、外部受信機２０、カプセル内視鏡プロセッサ３０、およびモニタ４０等によって構成される（図１、図２参照）。カプセル内視鏡システムによる体腔内部の観察は、データ採取のステップとデータに基づく画像表示のステップとによって構成される。
【００２６】
図１に示すように、データ採取のステップにおいて、外部受信機２０が固定されたベストｖが、被験者Ｐに装着される。なお、外部受信機２０は、専用ポケットへの収容などの方法によりベストｖに固定される。このとき、外部受信機２０がベストｖを介して被験者Ｐの体外に固定される。
【００２７】
また、データ採取のステップにおいてカプセル内視鏡１０が被験者Ｐに飲込まれる。カプセル内視鏡１０により画像観察に必要なデータが生成される。生成されたデータは外部受信機２０に無線送信される。無線送信されたデータが外部受信機２０に設けられる姿勢メモリ（図１、図２において図示せず）に格納される。
【００２８】
カプセル内視鏡１０によるデータ採取を終えると、画像表示のステップを実行することが可能になる。図２に示すように、画像表示のステップにおいて外部受信機２０がカプセル内視鏡プロセッサ３０に接続される。なお、カプセル内視鏡プロセッサ３０はモニタ４０にも接続される。
【００２９】
外部受信機２０に格納されたデータは、カプセル内視鏡プロセッサ３０に送られる。カプセル内視鏡プロセッサ３０によって、データに対して所定のデータ処理が施される。所定のデータ処理が施されたデータはモニタ４０に送られる。モニタ４０には、送られたデータに基づく画像が表示される。
【００３０】
次にカプセル内視鏡１０の構成について図３を用いて詳細に説明する。図３はカプセル内視鏡の内部構成を概略的に示すブロック図である。カプセル内視鏡３０には、方位センサ１１、加速度センサ１２、システムコントローラ１３、一時メモリ１４、送信部１５、および撮像素子１６が設けられる。
【００３１】
撮像素子１６により被写体像の撮像が行われる。撮像された被写体像は画像信号としてシステムコントローラ１３を介して送信部１５に送られる。送信部１５に送られた画像信号がカプセル内視鏡１０の外部に無線送信される。
【００３２】
方位センサ１１により、地球上におけるカプセル内視鏡１０の方位が検出される。なお、方位センサ１１は３軸磁気方位センサであり、地上における南北方向をＸ軸、東西方向をＹ軸、鉛直方向をＺ軸として地磁気のＸＹＺ軸成分が検出される。地磁気のＸＹＺ軸成分に基づいて、カプセル内視鏡１０の向く方向ベクトルのＸ、Ｙ、Ｚ軸成分が求められる。加速度センサ１２により、互いに直行する３方向それぞれの加速度が検出される。
【００３３】
検出された地磁気のＸＹＺ成分はカプセル方位情報として、加速度はカプセル加速度情報としてシステムコントローラ１３に送られる。
【００３４】
なお、カプセル方位情報およびカプセル加速度情報は、１フィールドの画像信号と同じ周期で検出される。例えば、撮像素子１６により１／６０秒毎に１フィールドの画像信号が生成される。カプセル方位情報およびカプセル加速度情報も１／６０秒毎に検出される。
【００３５】
システムコントローラ１３には、ＲＯＭ（図示せず）が接続される。ＲＯＭには、第１の閾値および第１の範囲のデータが格納される。第１の閾値、第１の範囲のデータはシステムコントローラ１３に送られる。
【００３６】
システムコントローラ１３において、地磁気のＸＹＺ成分に基づいて地磁気の大きさが求められる。求められた地磁気の大きさと第１の閾値とが比較される。
【００３７】
地磁気の大きさが第１の閾値未満であるときは、カプセル方位情報が一時メモリ１４に送られ、格納される。また、地磁気の大きさが第１の閾値未満であるときは、カプセル方位情報が送信部１５に送られ、カプセル方位情報が送信部１５によりカプセル内視鏡１０の外部に無線送信される。なお、一時メモリ１４にカプセル方位情報が送られるたびに、一時メモリ１４に格納されるカプセル方位情報が更新される。
【００３８】
一方、地磁気の大きさが第１の閾値を超えるとき、システムコントローラ１３は一時メモリ１４および送信部１５へのカプセル方位情報の送信を停止する。さらに、システムコントローラ１３によって、一時メモリ１４に格納されていたカプセル方位情報が送信部１５に送られる。送信部１５に送られたカプセル方位情報がカプセル内視鏡１０の外部に無線送信される。
【００３９】
また、システムコントローラ１３によって、３方向の加速度成分に基づいて合成した加速度の大きさが求められる。合成した加速度と第１の範囲とが比較される。
【００４０】
合成した加速度が第１の範囲内であるときは、カプセル加速度情報が一時メモリ１４に送られ、格納される。また、合成した加速度が第１の範囲内であるときは、カプセル加速度情報が送信部１５に送られ、カプセル加速度情報が送信部１５によりカプセル内視鏡１０の外部に無線送信される。なお、一時メモリ１４にカプセル加速度情報が送られるたびに、一時メモリ１４に格納されるカプセル加速度情報が更新される。なお、第１の範囲は、重力加速度±ａに挟まれる範囲である。
【００４１】
一方、合成した加速度が第１の範囲外であるときは、システムコントローラ１３は、一時メモリ１４および送信部１５へのカプセル加速度情報の送信を停止する。さらに、システムコントローラ１３によって、一時メモリ１４に格納されていたカプセル加速度情報が送信部１５に送られる。送信部１５に送られたカプセル加速度情報がカプセル内視鏡１０の外部に無線送信される。
【００４２】
次に、外部受信機の構成について図４を用いて説明する。図４は、外部受信機の内部構成を概略的に示すブロック図である。外部受信機２０には、方位センサ２１、加速度センサ２２、システムコントローラ２３、一時メモリ２４、受信部２５、および姿勢メモリ２６が設けられる。
【００４３】
方位センサ２１はカプセル内視鏡１０の方位センサ１１と同じセンサであり、方位センサ２１により外部受信機２０の向く方向ベクトルのＸ、Ｙ、Ｚ軸成分が求められる。また、加速度センサ２２はカプセル内視鏡１０の加速度センサ１２と同じセンサであり、加速度センサ２２により互いに直行する３方向それぞれの加速度が検出される。
【００４４】
検出された地磁気のＸＹＺ成分は受信機方位情報として、加速度は受信機加速度情報としてシステムコントローラ２３に送られる。
【００４５】
なお、受信機方位情報および受信機加速度情報も、１フィールドの画像信号と同じ周期で検出される。すなわち、受信機方位情報および受信機加速度情報も１／６０秒毎に検出される。
【００４６】
システムコントローラ２３には、ＲＯＭ（図示せず）が接続される。ＲＯＭには、第１の閾値、第１の範囲のデータが格納される。第１の閾値、第１の範囲のデータはシステムコントローラ２３に送られる。なお、第１の閾値および第１の範囲は、カプセル内視鏡１０のＲＯＭに格納された第１の閾値および第１の範囲と同じ値である。
【００４７】
カプセル内視鏡２０のシステムコントローラ１３と同じく、システムコントローラ２３によって地磁気のＸＹＺ成分に基づいて地磁気の大きさが求められる。求められた地磁気の大きさと第１の閾値とが比較される。
【００４８】
地磁気の大きさが第１の閾値未満であるときは、受信機方位情報が一時メモリ２４および姿勢メモリ２６に送られ、格納される。なお、一時メモリ２４に受信機方位情報が送られるたびに、一時メモリ２４に格納される受信機方位情報が更新される。
【００４９】
一方、地磁気の大きさが第１の閾値を超えるとき、システムコントローラ２３は一時メモリ２４および姿勢メモリ２６への受信機方位情報の送信を停止する。さらにシステムコントローラ２３によって、一時メモリ２４に格納されていた受信機方位情報が姿勢メモリ２６に送られ、格納される。
【００５０】
また、システムコントローラ２３によって、３方向の加速度成分に基づいて合成した加速度の大きさが求められる。また、合成した加速度と第１の範囲とが比較される。
【００５１】
合成した加速度が第１の範囲内であるときは、受信機加速度情報が一時メモリ２４および姿勢メモリ２６に送られ、格納される。なお、一時メモリ２４に受信機加速度情報が送られるたびに、一時メモリ２４に格納される受信機加速度情報が更新される。
【００５２】
一方、合成した加速度が第１の範囲外のときは、システムコントローラ２３は一時メモリ２４および姿勢メモリ２６への受信機加速度情報の送信が停止される。さらに、システムコントローラ２３によって一時メモリ２４に格納されていた加速度情報が姿勢メモリ２６に送られ、格納される。
【００５３】
受信部２５により、カプセル内視鏡１０から無線送信されるカプセル方位情報およびカプセル加速度情報が受信される。また、カプセル内視鏡１０から無線送信される画像信号も受信部２５により受信される。
【００５４】
カプセル方位情報およびカプセル加速度情報は、システムコントローラ２３により姿勢メモリ２６に格納される。なお、同じときに、受信部２５に受信されるカプセル方位情報およびカプセル加速度情報と、方位センサ２１および加速度センサ２２に検出される受信機方位情報および受信機加速度情報とが関連付けられて、姿勢メモリ２６に格納される。また、画像信号は、システムコントローラ２３により画像格納メモリ（図示せず）に格納される。なお、姿勢メモリ２６および画像格納メモリは、単一のメモリの異なるメモリ領域に格納されてもよい。
【００５５】
外部受信機２０の筐体２７には、凹陥部２８が設けられる。凹陥部２８に、カプセル内視鏡１０を直径方向に埋設させることが可能である。また、カプセル内視鏡１０を埋設させたときに凹陥部２８の壁面とカプセル内視鏡１０の外壁面とが密着可能であるように、凹陥部２８の形状がカプセル内視鏡１０の形状に沿って形成される。
【００５６】
図５に示すように、カプセル内視鏡１０の外壁面に黒点１７が設けられる。また、筐体２７の上面に基準線２９が設けられる。基準線２９は、筐体２７上面の長手方向に延びる直線であり、凹陥部２８に埋設したときのカプセル内視鏡１０の円筒の軸と平行な直線である。
【００５７】
後述するように、カプセル内視鏡１０の相対姿勢を求めるために、外部受信機２０を基準とする３次元座標系が定められる。基準線２９と平行な方向が、外部受信機２０におけるＸ’軸に定められる。また、筐体２７の上面に平行でＸ’軸に垂直な方向が外部受信機２０におけるＹ’軸に定められる。また、筐体２７の上面に垂直な方向がＺ’軸に定められる。
【００５８】
カプセル内視鏡１０を凹陥部２８に嵌合させた状態で、外部受信機２０の上方から見て黒点１７が基準線２９上に重なる姿勢が、外部受信機２０に対するカプセル内視鏡１０の基準姿勢に定められる。
【００５９】
基準姿勢において、カプセル内視鏡１０の加速度センサ１２が検出する加速度の３方向と外部受信機２０の加速度センサ２２が検出する加速度の３方向とが一致するように、両方の加速度センサ１２、２２の検出方向が調整される。
【００６０】
外部受信機２０には、初期設定ボタン（図示せず）が設けられる。初期設定ボタンを押下したときから、カプセル方位情報、受信機方位情報、カプセル加速度情報、受信機方位情報の姿勢メモリ２６への格納、および画像信号の画像メモリへの格納が開始される。
【００６１】
図２に示すように、外部受信機２０はカプセル内視鏡プロセッサ３０にコネクタ３１を介して接続可能である。外部受信機２０の姿勢メモリ２６に格納されたカプセル方位情報、カプセル加速度情報、受信機方位情報、および受信機加速度情報がカプセル内視鏡プロセッサ３０に送信される。また画像格納メモリに格納された画像信号もカプセル内視鏡プロセッサ３０に送信される。
【００６２】
次に、カプセル内視鏡プロセッサ３０の構成について図６を用いて説明する。カプセル内視鏡プロセッサ３０には、前段信号処理回路３２、ＤＲＡＭ３３、後段信号処理回路３４、相対姿勢算出部３５、およびＲＯＭ３６が設けられる。
【００６３】
カプセル方位情報、カプセル加速度情報、受信機方位情報、受信機加速度情報、および画像信号は、前段信号処理回路３２に入力される。前段信号処理回路３２によりカプセル方位情報、カプセル加速度情報、受信機方位情報、および受信機加速度情報は、Ａ／Ｄ変換処理が施された後、相対姿勢算出部３５に送られる。また、前段信号処理回路３２により画像信号は、Ａ／Ｄ変換処理を含む所定の信号処理が施され、ＤＲＡＭ３３に送られる。
【００６４】
相対姿勢算出部３５では、外部受信機２０を基準としたカプセル内視鏡１０の相対姿勢が算出される。なお、カプセル内視鏡１０の姿勢は、カプセル内視鏡１０の向く方向であるカプセル方向とカプセル方向を軸とした回転とによって表すことが可能である。本実施形態では、相対姿勢として、Ｘ’Ｙ’Ｚ’軸座標系におけるカプセル内視鏡１０の方向ベクトルと方向ベクトルを軸とした回転角が求められる。
【００６５】
前述のように、カプセル方位情報および受信機方位情報はＸＹＺ軸座標系における方向ベクトルに相当する。従って、Ｘ’Ｙ’Ｚ’軸をＸＹＺ軸に一致させる回転をカプセル方位情報に施すことによりＸ’Ｙ’Ｚ’軸座標系におけるカプセル内視鏡１０の方向ベクトルが求められる。
【００６６】
また、前述のように、カプセル加速度情報および受信機加速度情報は、それぞれカプセル内視鏡１０および外部受信機２０を基準とした３次元座標系における加速度ベクトルに相当する。カプセル内視鏡１０および外部受信機２０が停止または一定速度で移動中には、加速度ベクトルの方向を、重力方向として検出可能である。したがって、カプセル加速度情報と受信機加速度情報とに基づいて、カプセル内視鏡１０の重力方向を外部受信機２０の重力方向に一致させるように回転させることにより、Ｘ’Ｙ’Ｚ’軸座標系におけるカプセル内視鏡１０の方向ベクトルを軸とした回転角が求められる。
【００６７】
なお、カプセル方位情報、受信機方位情報、カプセル加速度情報、および受信機加速度情報から、カプセル内視鏡１０の相対姿勢に変換するデータテーブルが予め作成されており、ＲＯＭ３６に記憶されている。相対姿勢算出部３５が受信するカプセル方位情報、カプセル加速度情報、受信機方位情報、および受信機加速度情報に基づいて、対応する相対姿勢の値がＲＯＭ３６から読出される。
【００６８】
読出された相対姿勢に相当する相対姿勢データがＤＲＡＭ３３に送られ、格納される。また、前段信号処理回路３２において、所定の信号処理の施された画像信号もＤＲＡＭ３３に格納される。
【００６９】
ＤＲＡＭ３３に格納された画像信号および相対姿勢データは、後段信号処理回路３４に送られる。後段信号処理回路３４では、画像信号に相当する撮影画像とカプセル内視鏡１０の姿勢を表示する姿勢画像とを、モニタ４０に表示させるための領域の割当てなどの後段信号処理が行われる。
【００７０】
後段信号処理を施して生成した映像信号がモニタ４０に送信される。モニタ４０には、映像信号に相当する画像が表示される。図７に示すように、モニタ４０には、映像信号に相当する画像として撮影画像ＭＩとともに、第１〜第４の姿勢画像ＰＩ１〜ＰＩ４が表示される。
【００７１】
図８に示すように、第１の姿勢画像ＰＩ１には、Ｘ’Ｙ’Ｚ’軸座標系におけるカプセル内視鏡１０の姿勢が表示される。すなわち、Ｘ’Ｙ’Ｚ’軸座標系におけるカプセル内視鏡１０の向く方向が３次元状に表示される。さらに、基準姿勢時にカプセル内視鏡１０の下側半分の面は黒色に塗りつぶすことにより、カプセル方向を軸とした回転量が表示される。なお、第１の姿勢画像ＰＩ１には、相対姿勢の表示の参考として外部受信機２０も表示される。
【００７２】
図９、図１０に示すように、第２、第３の姿勢画像ＰＩ２、ＰＩ３には、それぞれＸ’Ｙ’軸座標系におけるカプセル内視鏡１０の向く方向、Ｘ’―Ｙ’平面、Ｚ’軸座標系におけるカプセル内視鏡１０の向く方向が２次元状に表示される。第１の姿勢画像ＰＩ１と同様に、相対姿勢の表示の参考として外部受信機２０も表示される。
【００７３】
図１１に示すように、第４の姿勢画像ＰＩ４にはカプセル内視鏡１０の撮影する画像Ｉｍに対する外部受信機２０の方向が表示される。外部受信機２０のある方向を表示することにより、カプセル方向を軸としたカプセル内視鏡１０の回転状況が判別可能となる。
【００７４】
次に、カプセル方位情報およびカプセル加速度情報を送信するために、システムコントローラ１３により行なわれる処理を図１２を用いて説明する。情報送信の処理は、カプセル内視鏡１０の電源をＯＮにするときに開始し、電源をＯＦＦにするときに終了する。
【００７５】
ステップＳ１００において、加速度センサ１２および方位センサ１１によって検出されたカプセル加速度情報およびカプセル方位情報を取得する。情報を取得するとステップＳ１０１に進み、第１の閾値とカプセル方位情報である地磁気のＸＹＺ成分それぞれが比較される。
【００７６】
地磁気のＸＹＺ成分それぞれが第１の閾値未満であるときには、ステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２では、ステップＳ１００において取得したカプセル方位情報が一時メモリ１４に格納される。一時メモリ１４への格納後、ステップＳ１０３に進む。
【００７７】
ステップＳ１０１において、地磁気のＸＹＺ成分が第１の閾値を超えている場合には、固有磁場などの影響があることを感知して、一時メモリ１４への格納を行なうこと無く、すなわちステップＳ１０２をスキップして、ステップＳ１０３に進む。
【００７８】
ステップＳ１０３では、一時メモリ１４に格納されたカプセル方位情報が送信部１５に送信される。次のステップＳ１０４では、カプセル加速度情報に基づいて、加速度の大きさと第１の範囲との比較が行なわれる。
【００７９】
第１の範囲内であるときには、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、ステップＳ１００において取得したカプセル加速度情報が一時メモリ１４に格納される。一時メモリ１４への格納後、ステップＳ１０６に進む。
【００８０】
ステップＳ１０４において、加速度の大きさが第１の範囲外である場合には、衝撃などを受けていると判断して、一時メモリ１４への格納を行なうこと無く、すなわちステップＳ１０５をスキップしてステップＳ１０６に進む。
【００８１】
ステップＳ１０６では、一時メモリ１４に格納されたカプセル加速度情報が送信部１５に送信される。次のステップＳ１０７では、送信部１５に送られたカプセル方位情報およびカプセル加速度情報が無線送信される。無線送信の終了後、再びステップＳ１００に戻り、ステップＳ１００〜ステップＳ１０７が繰り返される。
【００８２】
次に、カプセル方位情報、カプセル加速度情報、受信機方位情報、および受信機加速度情報を姿勢メモリに格納するための、システムコントローラ２３により行なわれる処理を図１３を用いて説明する。情報格納のための処理は、外部受信機２０の初期設定ボタンを押下したときに開始し、電源をＯＦＦにするときに終了する。
【００８３】
ステップＳ２００において、カプセル内視鏡１０から送信されるカプセル加速度情報およびカプセル方位情報を受信する。次のステップＳ２０１では、加速度センサ２２および方位センサ２１が検出した受信機加速度情報と受信機方位情報とが取得される。情報を取得するとステップＳ２０２に進み、第１の閾値と受信機方位情報である地磁気のＸＹＺ成分それぞれが比較される。
【００８４】
地磁気のＸＹＺ成分それぞれが第１の閾値未満であるときには、ステップＳ２０３に進む。ステップＳ２０３では、ステップＳ２０１において取得した受信機方位情報が一時メモリ２４に格納される。一時メモリ２４への格納後、ステップＳ２０４に進む。
【００８５】
ステップＳ２０２において、地磁気のＸＹＺ成分が第１の閾値を超えている場合には、固有磁場などの影響があることを感知して、一時メモリ２４への格納を行なうこと無く、すなわちステップＳ２０３をスキップしてステップＳ２０４に進む。
【００８６】
ステップＳ２０４では、一時メモリ２４に格納された受信機方位情報が姿勢メモリ２６に送信される。次のステップＳ２０５では、受信機加速度情報に基づいて、加速度の大きさと第１の範囲との比較が行なわれる。
【００８７】
第１の範囲内であるときには、ステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６では、ステップＳ２０１において取得した受信機加速度情報が一時メモリ２４に格納される。一時メモリ２４への格納後、ステップＳ２０７に進む。
【００８８】
ステップＳ２０５において、加速度の大きさが第１の範囲外である場合には、衝撃などを受けていると判断して、一時メモリ２４への格納を行なうこと無く、すなわちステップＳ２０６をスキップしてステップＳ２０７に進む。
【００８９】
ステップＳ２０７では、一時メモリ２４に格納された受信機加速度情報が姿勢メモリ２６に送信される。次のステップＳ２０８では、姿勢メモリ２６に送られた受信機方位情報および受信機加速度情報と、ステップＳ２００で受信したカプセル方位情報およびカプセル加速度情報とが関連付けられて、姿勢メモリ２６に格納される。格納の終了後、再びステップＳ２００に戻り、ステップＳ２００〜ステップＳ２０８が繰り返される。
【００９０】
次に、カプセル内視鏡１０の撮影画像を表示するために、カプセル内視鏡プロセッサ３０により実行される処理を図１４を用いて説明する。画像表示のための処理は、外部受信機２０をカプセル内視鏡プロセッサ３０に接続し、画像再生機能を実行することにより開始し、画像再生機能を停止することにより、終了する。
【００９１】
ステップＳ３００において、外部受信機２０から互いに関連付けられたカプセル方位情報、カプセル加速度情報、受信機方位情報、および加速度情報が受信される。また、画像信号も合わせて受信される。
【００９２】
次のステップＳ３０１では、画像信号に対して所定の信号処理が施される。また、カプセル方位情報、カプセル加速度情報、受信機方位情報、および受信機加速度情報がデジタルデータに変換される。
【００９３】
次のステップＳ３０２では、カプセル方位情報、カプセル加速度情報、受信機方位情報、および受信機加速度情報に基づいて、カプセル内視鏡１０の相対姿勢が求められる。すなわち、Ｘ’Ｙ’Ｚ’軸座標系におけるカプセル内視鏡１０の方向ベクトルおよび方向ベクトルを軸とした回転量が求められる。
【００９４】
カプセル内視鏡１０の相対姿勢が求められると、ステップＳ３０３に進む。ステップＳ３０３では、ステップＳ３０２で求められた相対姿勢のデータがステップＳ３０１で所定の信号処理の施された画像信号とともにＤＲＡＭ３３に格納される。
【００９５】
次のステップＳ３０４では、ＤＲＡＭ３３に格納された画像信号、相対姿勢のデータに対して後段信号処理が施される。すなわち、画像信号に基づいて撮影画像ＭＩが作成され、相対姿勢のデータに基づいて、第１〜第４の姿勢画像ＰＩ１〜ＰＩ４が作成される。
【００９６】
ステップＳ３０４で後段信号処理が施されて生成される映像信号は、ステップＳ３０５においてモニタ４０に送られる。モニタ４０では送られた映像信号に応じて、撮影画像ＭＩとともに第１〜第４の姿勢画像ＰＩ１〜Ｐ３がモニタ４０に表示される。映像信号の送付後、再び、ステップＳ３００に戻り、ステップＳ３００〜ステップＳ３０５が繰り返される。
【００９７】
次に本発明の第２の実施形態を適用した内視鏡姿勢検出システムについて説明する。第２の実施形態は、カプセル内視鏡および外部受信機において方位センサの代わりに角速度センサを設けた点が、第１の実施形態と異なる。以下において、第１の実施形態と異なる点を中心に第２の実施形態について説明する。なお、同じ機能を有する部位には第１の実施形態と同じ符号を付す。
【００９８】
第２の実施形態を適用したカプセル内視鏡１００は、図１５に示すように、角速度センサ１１０、加速度センサ１２、システムコントローラ１３、一時メモリ１４、送信部１５、および撮像素子１６が設けられる。
【００９９】
第１の実施形態と同じく、撮像素子１６によりが画像信号生成され、送信部１５により画像信号がカプセル内視鏡１００の外部に無線送信される。
【０１００】
角速度センサ１１０により、互いに直交する３方向を軸とした回転角の角速度が検出される。また、第１の実施形態と同じく、加速度センサ１２により、互いに直行する３方向それぞれの加速度が検出される。
【０１０１】
検出された角速度はカプセル角速度情報として、加速度はカプセル加速度情報としてシステムコントローラ１３に送られる。なお、第１の実施形態と同様に、カプセル角速度情報およびカプセル加速度情報は、１フィールドの画像信号と同じ周期で検出される。
【０１０２】
システムコントローラ１３には、ＲＯＭ（図示せず）が接続される。ＲＯＭには、第１の範囲のデータが格納される。第１の範囲のデータはシステムコントローラ１３に送られる。
【０１０３】
第１の実施形態と異なり、カプセル角速度情報はシステムコントローラ１３から直接送信部１５に送られ、送信部１５からカプセル内視鏡１００の外部に無線送信される。一方、第１の実施形態と同様に、第１の範囲内のカプセル加速度情報のみが送信部１５に送られ、外部に無線送信され、第１の範囲外である場合には、直近のカプセル加速度情報が外部に無線送信される。
【０１０４】
第２の実施形態を適用した外部受信機２００には、図１６に示すように、角速度センサ２１０、加速度センサ２２、システムコントローラ２３、一時メモリ２４、受信部２５、および姿勢メモリ２６が設けられる。
【０１０５】
角速度センサ２１０はカプセル内視鏡１００の角速度センサ１１０と同じセンサであり、互いに直交する３方向を軸とした回転角の角速度が検出される。また、加速度センサ２２はカプセル内視鏡１０の加速度センサ１２と同じセンサであり、加速度センサ２２により互いに直行する３方向それぞれの加速度が検出される。
【０１０６】
検出された角速度は受信機角速度情報として、加速度は受信機加速度情報としてシステムコントローラ２３に送られる。なお、受信機角速度情報および受信機加速度情報も、１フィールドの画像信号と同じ周期で検出される。
【０１０７】
第１の実施形態と同様に、システムコントローラ２３にはＲＯＭ（図示せず）が接続される。ＲＯＭには、第１の範囲のデータが格納される。第１の範囲のデータはシステムコントローラ２３に送られる。
【０１０８】
第１の実施形態と異なり、受信機角速度情報はシステムコントローラ２３から直接姿勢メモリ２６に送られ、格納される。一方、第１の実施形態と同様に、第１の範囲内の受信機加速度情報のみが姿勢メモリ２６に格納され、第１の範囲外である場合には、直近の受信機加速度情報が姿勢メモリ２６に格納される。
【０１０９】
第１の実施形態と同様に、受信部２５によりカプセル内視鏡１０から無線送信されるカプセル角速度情報、カプセル加速度情報が受信される。また、カプセル内視鏡１０から無線送信される画像信号も受信部２５により受信される。
【０１１０】
カプセル角速度情報およびカプセル加速度情報は、システムコントローラ２３により姿勢メモリ２６に格納される。なお、第１の実施形態と同様に、カプセル角速度情報およびカプセル加速度情報と、受信機角速度情報および受信機加速度情報とが関連付けられて、姿勢メモリ２６に格納される。
【０１１１】
また、外部受信機２００の筐体２７の形状は、第１の実施形態と同じである。さらに、第１の実施形態と同様にして、カプセル内視鏡１００の基準姿勢が定められる。また、第１の実施形態と同様に、初期設定ボタンを押下したときから、カプセル方位情報、受信機方位情報、カプセル加速度情報、受信機方位情報の姿勢メモリ２６への格納、および画像信号の画像メモリへの格納が開始される。
【０１１２】
第２の実施形態を適用したカプセル内視鏡プロセッサ３００には、図１７に示すように、前段信号処理回路３２、ＤＲＡＭ３３、後段信号処理回路３４、相対姿勢算出部３５０およびＲＯＭ３６０が設けられる。
【０１１３】
第２の実施形態では、相対姿勢算出部３５０およびＲＯＭ３６０の機能が第１の実施形態と異なり、前段信号処理回路３２、ＤＲＡＭ３３、および後段信号処理回路３４の構成および機能は、第１の実施形態と同じである。
【０１１４】
相対姿勢算出部３５０の内部構成について、図１８を用いて説明する。相対姿勢算出部３５０は、方向算出回路３５１、方向修正回路３５２、修正判断回路３５３、および相対姿勢算出回路３５４によって構成される。
【０１１５】
第１の実施形態と同様に、カプセル角速度情報、カプセル加速度情報、受信機角速度情報、および受信機加速度情報が、前段信号処理回路３２から相対姿勢算出部３５０に送信される。
【０１１６】
相対姿勢算出部３５０が受信したカプセル角速度情報、カプセル加速度情報、受信機角速度情報、および受信機加速度情報は、方向算出回路３５１、方向修正回路３５２、および相対姿勢算出回路３５３に送られる。
【０１１７】
方向算出回路３５１がカプセル角速度情報を積分することにより、基準姿勢に対するカプセル内視鏡１０の方向ベクトルが算出される。また、方向算出回路１０が受信機角速度情報を積分することにより、初期設定ボタンを押したときの外部受信機２００の姿勢を基準とした外部受信機の方向ベクトルが算出される。算出された方向ベクトルのデータは、方向修正回路３５２と修正判断回路３５３とに送られる。
【０１１８】
修正判断回路３５３にはＲＡＭ（図示せず）およびカウンタ（図示せず）が設けられる。修正判断回路３５３に受信される方向ベクトルのデータは、一旦ＲＡＭに格納される。修正判断回路３５３では、新たに受信される方向ベクトルのデータとＲＡＭに格納された方向ベクトルのデータに基づいて、方向ベクトルの変位、例えば２つのベクトルの間をなす角度が算出される。
【０１１９】
算出された方向ベクトルの変位が、予め定められる第２、第３の閾値と比較される。カプセル内視鏡１００の方向ベクトルの変位および外部受信機２００の方向ベクトルの変位が、それぞれ第２、第３の閾値を超えるか否かが、修正判断回路３５３によって判断される。方向ベクトルの変位がそれぞれの閾値未満であるときに、カウンタによってカウントに＋１が加算される。カウントが＋１０になったときに、修正判断回路３５３から方向修正回路３５２に修正指令信号が出力される。なお、カウントが＋１０になったときに、再びカウントはゼロにリセットされる。
【０１２０】
方向修正回路３５２には、前段信号処理回路３２からカプセル加速度情報および受信機加速度情報と、方向算出回路３５１により算出されたカプセル内視鏡１００および外部受信機２００の方向ベクトルとが受信される。なお、最初に受信されるカプセル加速度情報および受信機加速度情報に基づいて、基準姿勢における重力方向および初期設定ボタンを押したときの外部受信機２００の姿勢における重力方向の方向ベクトルが、方向修正回路３５２に記憶される。
【０１２１】
方向修正回路３５２は、修正判断回路３５３から修正指令信号を受信するときに、カプセル内視鏡１００および外部受信機２００の方向ベクトルを修正する。例えば、前段信号処理回路３２から受信するカプセル加速度情報から算出される重力方向を方向修正回路３５２に記憶された初期状態のカプセル内視鏡１００の重力方向に一致させる回転を、方向算出回路３５１において求められたカプセル内視鏡  の方向ベクトルにかけることにより、内視鏡カプセル１００の方向ベクトルが修正される。また、前段信号処理回路３２から受信する外部加速度情報から算出される重力方向を方向修正回路３５２に記憶された初期状態の外部受信機２００の重力方向に一致させる回転を、方向算出回路３５１において求められた外部受信機２００の方向ベクトルにかけることにより、外部受信機２００の方向ベクトルが修正される。
【０１２２】
修正された方向ベクトル、または修正のされなかった方向ベクトルのデータは、相対姿勢算出回路３５４に送られる。また、相対姿勢算出回路３５４は、前段信号処理回路３２から送られるカプセル加速度情報および受信機加速度情報を受信する。
【０１２３】
第１の実施形態における相対姿勢算出部３５と同様に、相対姿勢算出回路３５４により、カプセル内視鏡１００の相対姿勢が算出される。なお、第１の実施形態と同様に、カプセル内視鏡１００および外部受信機２００の方向ベクトルとそれぞれの重力方向とに対応したデータテーブルがＲＯＭ３６０に格納されている。相対姿勢算出回路３５４は、受信した方向ベクトルと重力方向とに基づいて、カプセル内視鏡１００の相対姿勢のデータをＲＯＭ３６０から読出す。
【０１２４】
第１の実施形態と同様に、ＲＯＭ３６０から読み出された相対姿勢データは、ＤＲＡＭ３３に送られ、格納される。第１の実施形態と同様に、ＤＲＡＭ３３には画像信号も格納される。第１の実施形態と同じく、ＤＲＡＭ３３から画像信号および相対姿勢データが読出され、所定の信号処理が施される。所定の信号処理により生成した映像信号がモニタ４０に送られる。第１の実施形態と同じく、モニタ４０には撮影画像ＭＩと第１〜第４の姿勢画像ＰＩ１〜ＰＩ４が表示される。
【０１２５】
次に、カプセル角速度情報およびカプセル加速度情報を送信するために、システムコントローラ  により行なわれる処理を図１９を用いて説明する。情報送信の処理は、カプセル内視鏡  の電源をＯＮにするときに開始し、電源をＯＦＦにするときに終了する。
【０１２６】
ステップＳ１００’において、加速度センサ１２および角速度センサ１１０によって検出されたカプセル加速度情報およびカプセル角速度情報を取得する。情報を取得するとステップＳ１０１’に進み、カプセル加速度情報に基づいて、加速度の大きさと第１の範囲との比較が行なわれる。
【０１２７】
第１の範囲内であるときには、ステップＳ１０２’に進む。ステップＳ１０２’では、ステップＳ１００’において取得したカプセル加速度情報が一時メモリ１４に格納される。一時メモリ１４への格納後、ステップＳ１０３’に進む。
【０１２８】
ステップＳ１０１’において、加速度の大きさが第１の範囲外である場合には、衝撃などを受けていると判断して、一時メモリ１４への格納を行なうこと無く、すなわちステップＳ１０２’をスキップしてステップＳ１０３’に進む。
【０１２９】
ステップＳ１０３’では、一時メモリ１４に格納されたカプセル加速度情報が送信部１５に送信される。次のステップＳ１０４’では、送信部１５に送られたカプセル角速度情報およびカプセル加速度情報が無線送信される。無線送信の終了後、再びステップＳ１００’に戻り、ステップＳ１００’〜ステップＳ１０４’が繰り返される。
【０１３０】
次に、カプセル角速度情報、カプセル加速度情報、受信機角速度情報、および受信機加速度情報を姿勢メモリ２６に格納するための、システムコントローラ２３により行なわれる処理を図２０を用いて説明する。情報格納のための処理は、外部受信機２００の初期設定ボタンを押下したときに開始し、電源をＯＦＦにするときに終了する。
【０１３１】
ステップＳ２００’において、カプセル内視鏡１００から送信されるカプセル加速度情報およびカプセル角速度情報を受信する。次のステップＳ２０１’では、加速度センサ２２および角速度センサ２１０が検出した受信機加速度情報と受信機角速度情報とが取得される。情報を取得するとステップＳ２０２’に進み、受信機加速度情報に基づいて、加速度の大きさと第１の範囲との比較が行なわれる。
【０１３２】
第１の範囲内であるときには、ステップＳ２０３’に進む。ステップＳ２０３’では、ステップＳ２０１’において取得した受信機加速度情報が一時メモリ２４に格納される。一時メモリ２４への格納後、ステップＳ２０４’に進む。
【０１３３】
ステップＳ２０２’において、加速度の大きさが第１の範囲外である場合には、衝撃などを受けたていると判断して、一時メモリ２４への格納を行なうこと無く、すなわちステップＳ２０３’をスキップしてステップＳ２０４’に進む。
【０１３４】
ステップＳ２０４’では、一時メモリ２４に格納された受信機加速度情報が姿勢メモリ２６に送信される。次のステップＳ２０５’では、姿勢メモリ２６に送られた受信機角速度情報および受信機加速度情報と、ステップＳ２００’で受信したカプセル角速度情報およびカプセル加速度情報とが関連付けられて、姿勢メモリ２６に格納される。格納の終了後、再びステップＳ２００’に戻り、ステップＳ２００’〜ステップＳ２０５’が繰り返される。
【０１３５】
次に、カプセル内視鏡１００の撮影画像を表示するために、カプセル内視鏡プロセッサ３００により実行される処理を図２１、図２２を用いて説明する。画像表示のための処理は、外部受信機２００をカプセル内視鏡プロセッサ３００に接続し、画像再生機能を実行することにより開始し、画像再生機能を停止することにより、終了する。
【０１３６】
第１の実施形態と同様に、ステップＳ３００’において、外部受信機２００から互いに関連付けられたカプセル角速度情報、カプセル加速度情報、受信機角速度情報、および加速度情報が受信される。また、画像信号も合わせて受信される。
【０１３７】
また、次のステップＳ３０１’においても第１の実施形態と同様に、画像信号に対して所定の信号処理が施される。また、カプセル角速度情報、カプセル加速度情報、受信機角速度情報、および受信機加速度情報がデジタルデータに変換される。
【０１３８】
次のステップＳ４００’では、カプセル角速度情報、カプセル加速度情報、受信機角速度情報、および受信機加速度情報に基づいて、カプセル内視鏡１００の相対姿勢が求められる。なお、ステップＳ４００’において行われる処理については、後述する。
【０１３９】
カプセル内視鏡１００の相対姿勢が求められると、ステップＳ３０２’に進む。ステップＳ３０２’では第１の実施形態におけるステップＳ３０３と同じく、ステップＳ４００’で求められた相対姿勢のデータがステップＳ３０１’で所定の信号処理の施された画像信号とともにＤＲＡＭ３３に格納される。
【０１４０】
次のステップＳ３０３’では第１の実施形態のステップＳ３０４と同じく、ＤＲＡＭ３３に格納された画像信号、相対姿勢のデータに対して後段信号処理が施される。すなわち、画像信号に基づいて撮影画像ＭＩが作成され、相対姿勢のデータに基づいて、第１〜第４の姿勢画像ＰＩ１〜ＰＩ４が作成される。
【０１４１】
ステップＳ３０３’で後段信号処理が施されて生成される映像信号は、ステップＳ３０４’においてモニタ４０に送られる。モニタ４０では送られた映像信号に応じて、撮影画像ＭＩとともに第１〜第４の姿勢画像ＰＩ１〜Ｐ３がモニタ４０に表示される。映像信号の送付後、再び、ステップＳ３００’に戻り、ステップＳ３００’、ステップＳ３０１’、ステップＳ４００’、ステップＳ３０２’〜ステップＳ３０４’が繰り返される。
【０１４２】
次に、ステップＳ４００’において行われる相対姿勢算出のサブルーチンについて説明する。相対姿勢算出のサブルーチンを開始すると、ステップＳ４０１’において、カプセル角速度情報および受信機角速度情報に基づいて、カプセル内視鏡１００の方向ベクトルおよび外部受信機２００の方向ベクトルが算出される。
【０１４３】
方向ベクトルが算出されるとステップＳ４０２’に進み、修正判断回路３５３に設けられるＲＡＭに格納された方向ベクトルと、ステップＳ４０１’で算出した最新の方向ベクトルとの変位が算出される。
【０１４４】
次にステップＳ４０３’に進み、カプセル内視鏡１００の方向ベクトルの変位が第２の閾値を超えるか否かが判定される。また、外部受信機２００の方向ベクトルの変位が第３の閾値を超えるか否かも判定される。
【０１４５】
カプセル内視鏡１００の方向ベクトルの変位および外部受信機２００の方向ベクトルの変位が、それぞれ第２、第３の閾値未満であるときに、ステップＳ４０４’に進む。ステップＳ４０４’では、カウントに＋１が加算される。カウント加算後にステップＳ４０５’に進む。
【０１４６】
ステップＳ４０３’においていずれかの方向ベクトルの変位が第２の閾値または第３の閾値を超えるときには、ステップＳ４０４’をスキップしてステップＳ４０５’に進む。
【０１４７】
ステップＳ４０５’では、ステップＳ４０１’において算出した最新の方向ベクトルが修正判断部３５３に設けられるＲＡＭに格納される。ＲＡＭへの格納後にステップＳ４０６’に進む。
【０１４８】
ステップＳ４０６’では、カウントが＋１０に達したか否かが判定される。カウントが＋１０に達しているときはステップＳ４０７’に進む。カウントが＋１０に達していないときはステップＳ４０８’に進む。
【０１４９】
ステップＳ４０７’では、カプセル内視鏡１００および外部受信機２００の方向ベクトルが、実際の重力方向と初期の重力方向とに基づいて、修正される。方向ベクトルの修正後、ステップＳ４０９’に進む。
【０１５０】
ステップＳ４０８’では、カウントがリセットになってから所定の一定時間が経過したか否かが判定される。一定時間を経過しているときはステップＳ４０９’に進む。一方、一定時間を経過していないときはステップＳ４０１’に戻る。
【０１５１】
ステップＳ４０９’では、カウンタがゼロにリセットされる。また、ステップＳ４０８における経過時間もゼロにリセットされる。カウンタのリセット後に、相対姿勢算出のサブルーチンを終了する。
【０１５２】
以上のような第１、第２の実施形態のカプセル内視鏡姿勢検出システムによれば、カプセル内視鏡１０、１００の姿勢を簡易な構成で検出することが可能になる。また、外部受信機２０、２００に対する相対姿勢を求めること、および外部受信機２０、２００が被験者に固定されることにより、被験者の体内におけるカプセル内視鏡１０、１００の相対姿勢を知ることが可能になる。
【０１５３】
なお、第１、第２の実施形態において、カプセル内視鏡１０、１００および外部受信機２０、２００に加速度センサ１２、２２が設けられ、重力方向が検出される構成であるが、加速度センサ１２、２２の代わりに角速度センサを用いて、重力方向を検出させることも可能である。
【０１５４】
また、第１、第２の実施形態において、カプセル加速度情報および受信機加速度情報に基づいて算出される合成された加速度の大きさが第１の範囲外のときには、そのときのカプセル加速度情報と受信機加速度情報を用いない構成であるが、第１の範囲との比較を行なわずにすべてのカプセル加速度情報および受信機加速度情報を用いる構成であってもよい。このような簡易な構成であってもカプセル内視鏡１０、１００の相対姿勢を算出することは可能である。
【０１５５】
また、第１、第２の実施形態において、第１〜第４の姿勢画像ＤＩ１〜ＤＩ４が撮影画像ＭＩとは別に表示される構成であるが、撮影画像ＭＩ上にカプセル内視鏡１０、１００の方向を示す指標などが表示される構成であってもよい。
【０１５６】
また、第１の実施形態において、カプセル方位情報および受信機方位情報である地磁気の大きさが第１の閾値を超えているときには、そのときのカプセル方位情報および受信機方位情報を用いない構成であるが、第１の閾値との比較を行なわずにすべてのカプセル方位情報および受信機方位情報を用いる構成であってもよい。このような簡易な構成であってもカプセル内視鏡１０、１００の相対姿勢を算出することは可能である。
【０１５７】
また、第２の実施形態において、カプセル内視鏡プロセッサ３００によりカプセル内視鏡１００および外部受信機２００の方向ベクトルの修正が行なわれる構成であるが、修正を行なわなくてもよい。第２の実施形態における方向ベクトルは、累積的な方向変化を積分して求める構成であるため、実際に向いている方向からずれる可能性があるが、精度の高い角速度センサを用いれば、方向のずれの影響を低減化することは可能である。
【０１５８】
また、第２の実施形態において、カウンタにより数えられたカウントが１０回になったときに方向ベクトルの修正を行なう構成であるが、修正の判断を行なうカウント数はいくつであってもよい。
【０１５９】
また、第１、第２の実施形態において外部受信機２０、２００はベストｖを介して、被験者Ｐの体外に固定される構成であるが、他の装具を介して間接的に被験者Ｐに固定されてもよい。さらには、直接被験者Ｐに固定されてもよい。ただし、本実施形態のように、ベストｖや装具を介して固定する構成により、被験者Ｐの不快感を軽減したり、被験者Ｐから外部受信機２０、２００が外れてしまうことや、その位置がずれてしまうことが防止される。
【図面の簡単な説明】
【０１６０】
【図１】本発明の第１、第２の実施形態を適用したカプセル内視鏡姿勢検出システムの使用状態を示す第１の参考図である。
【図２】カプセル内視鏡姿勢検出システムの使用状態を示す第２の参考図である。
【図３】第１の実施形態のカプセル内視鏡の内部構成を概略的に示すブロック図である。
【図４】第１の実施形態の外部受信機の内部構成を概略的に示すブロック図である。
【図５】外部受信機の平面図である。
【図６】第１の実施形態のカプセル内視鏡プロセッサの内部構成を概略的に示すブロック図である。
【図７】モニタに表示される撮影画像と第１〜第４の姿勢画像とを示す図である。
【図８】第１の姿勢画像の拡大図である。
【図９】第２の姿勢画像の拡大図である。
【図１０】第３の姿勢画像の拡大図である。
【図１１】第４の姿勢画像の拡大図である。
【図１２】第１の実施形態のカプセル内視鏡がカプセル方位情報およびカプセル加速度情報とを送信するときの処理を説明するためのフローチャートである。
【図１３】第１の実施形態の外部受信機が方位情報および加速度情報を格納するときの処理を説明するためのフローチャートである。
【図１４】第１の実施形態のカプセル内視鏡プロセッサが画像表示のために行なう処理を説明するためのフローチャートである。
【図１５】第２の実施形態のカプセル内視鏡の内部構成を概略的に示すブロック図である。
【図１６】第２の実施形態の外部受信機の内部構成を概略的に示すブロック図である。
【図１７】第２の実施形態のカプセル内視鏡プロセッサの内部構成を概略的に示すブロック図である。
【図１８】相対姿勢算出部の内部構成を概略的に示すブロック図である。
【図１９】第２の実施形態のカプセル内視鏡がカプセル方位情報およびカプセル加速度情報とを送信するときの処理を説明するためのフローチャートである。
【図２０】第２の実施形態の外部受信機が方位情報および加速度情報を格納するときの処理を説明するためのフローチャートである。
【図２１】第２の実施形態のカプセル内視鏡プロセッサが画像表示のために行なう処理を説明するためのフローチャートである。
【図２２】相対姿勢算出のサブルーチンを説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１６１】
１０、１００  カプセル内視鏡
１１  方位センサ
１１０  角速度センサ
１２  加速度センサ
１３  システムコントローラ
１４  一時メモリ
１５  送信部
２０、２００  外部受信機
２１  方位センサ
２１０  角速度センサ
２２  加速度センサ
２３  システムコントローラ
２４  一時メモリ
２５  受信部
２６  姿勢メモリ
２７  筐体
２８  凹陥部
３０、３００  カプセル内視鏡プロセッサ
３５、３５０  相対姿勢算出部
３５１  方向算出回路
３５２  方向修正回路
３５３  修正判断回路
３５４  相対姿勢算出回路
３６、３６０  ＲＯＭ
ＰＩ１〜ＰＩ４  第１〜第４の姿勢画像
【図１】
2008220522.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2008220522.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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