(57)【要約】生体内撮像装置を作動させるための装置および方法であって、たとえば、装置により生じて装置に反射される照明の量に応じて、装置により生じた照明の強度および／または持続時間を変更することができ、および／または利得レベルまたは他のパラメータを変更することができる。加えて、撮像装置内で問題のある画素を検出するための方法を提供する。この方法は、たとえば、問題のある画素に関してのみしきい飽和レベルへの到達を可能にする初期の短い露出に基づき、機能しない画素を規定および除外することができる。さらに、暗いフレームの光飽和しきい値に基づき、たとえば暗いフレームの進度を計算することにより、生体内装置が体内にいつ進入したかを求めるための方法を記載する。
2006524097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内撮像装置であって、
少なくとも１つの光源と、
少なくとも１つの撮像器と、
少なくとも１つのコントローラとを備え、コントローラは、撮像期間中に、光源を作動させ、撮像装置に反射された光の量を記録し、そして撮像器の画像の利得レベルを制御するように構成される、生体内撮像装置。
【請求項２】
少なくとも１つの光測定素子を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの光測定素子は、画素の組の少なくとも一部を含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
少なくとも１つの光測定素子は、少なくとも１つの光検出器を含む、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの光測定素子は、前記撮像器と一体化される、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記コントローラは、画像の利得レベル、照明の持続時間、および照明強度からなる群から選択される少なくとも１つのパラメータを制御するように適合される、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記コントローラは、複数の光源の少なくとも各１つについての照明の持続時間および照明強度からなる群から選択される少なくとも１つのパラメータを制御するように適合される、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記パラメータの個々の制御は、複数の光源の少なくとも各１つに対する少なくとも１つの制御画素によって可能になる、請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
制御画素は、高速の読出手続を可能にするように適合される、請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
サンプリング時点において記録された光の量が、定められた飽和しきい値未満であるとき、前記コントローラは、画像の利得レベルの上昇、照明の持続時間の短縮、および照明強度の増大からなる群から選択される機能の少なくとも１つを実施するように適合される、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１１】
送信機を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
少なくとも１つの測定ツールを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの測定ツールは、光レベルおよびｐＨレベルからなる群から選択される少なくとも１つの環境パラメータを測定するように適合される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記測定ツールは、装置の内部、装置の表面上、および装置の外部からなる群から選択される位置に存在する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
装置は嚥下可能なカプセルである、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
生体内撮像装置であって、
少なくとも１つの光源と、
少なくとも１つの光測定素子と、
少なくとも１つの撮像器と、
少なくとも１つのコントローラとを備え、コントローラは、撮像期間中に、光源を作動させ、光測定素子に反射された光の量を記録し、そして撮像器の画像の利得レベルを制御するように構成される、生体内撮像装置。
【請求項１７】
生体内撮像装置であって、
装置に照明を提供するための少なくとも１つの照明手段と、
装置に対する画像を記録するための少なくとも１つの撮像器手段と、
撮像器の画像の利得レベルを制御するための少なくとも１つのコントローラ手段とを備える、生体内撮像装置。
【請求項１８】
少なくとも１つの光源を含む生体内撮像装置を作動させるための方法であって、
撮像期間中に、少なくとも１つの光源を作動させるステップと、
サンプリングの段階において、少なくとも１つの光測定素子に反射された光の量を記録するステップと、
前記撮像期間内の少なくとも１つのサンプリングの段階において記録された光の量と、定められた光飽和しきい値とを比較するステップと、
前記記録された光の量と前記光飽和しきい値との差に関して撮像装置の利得係数を制御するステップとを含む、方法。
【請求項１９】
前記記録された光の量と前記光飽和しきい値との差に関して光源の動作を制御するステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
複数の光源のうちの少なくとも１つの光源の各々の動作を制御するステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記記録された光の量と前記光飽和しきい値との差に関し、前記光源の強度の制御および光源の動作の持続時間の制御からなる群から選択される少なくとも１つの機能を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
記録された光の量が、定められた光飽和しきい値を上回るときに、前記光源の前記動作を停止する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記記録された光の量が、前記定められた光飽和しきい値を上回るときに、前記利得係数を下げる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
前記記録された光の量が、前記定められた光飽和しきい値に満たないとき、前記利得係数を上げる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
前記受取った光が前記光飽和しきい値に実質的に等しい場合、完全な飽和が得られるまで一定の利得係数で露出を継続する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２６】
少なくとも第２のサンプリングの段階において、
記録された光の量と定められた光飽和しきい値とを比較するステップと、
前記第２の選択された間隔において、前記記録された光の量と前記光飽和しきい値との
差に関して撮像装置の利得係数を制御するステップとを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２７】
前記記録された光の量と前記光飽和しきい値との差に関して前記光源の動作を制御するステップを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記記録された光の量と前記光飽和しきい値との差に関して前記光源の強度の作用を制御するステップを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記光測定素子は、生体内装置内に配置される撮像器内に配置される画素の組の少なくとも一部を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項３０】
前記光測定素子は光検出器を含み、前記装置は撮像器を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項３１】
反射された光の量を記録する前記ステップは、フレームの画素の一部から記録される、請求項１８に記載の方法。
【請求項３２】
前記光飽和しきい値は、画素の前記一部からの選択された数の画素が飽和に達したときに規定される、請求項２６に記載の方法。
【請求項３３】
画素の前記一部の実質的に半分は赤色の画素である、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
少なくとも１つのサンプリングの段階において、前記選択された数の画素のうちのいくつの画素が飽和に達したかに基づいて利得係数を計算するステップを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記計算された利得係数に関して光源の前記動作を変更するステップを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
光源を変更する前記ステップは、前記光源の少なくとも各１つについての照明の持続時間の変更および照明強度の変更からなる群から選択される少なくとも１つの機能を含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記利得係数の前記減少は、信号対雑音外乱係数を減少させる、請求項２３に記載の方法。
【請求項３８】
利得係数の前記増大は、信号対雑音外乱係数を増大させる、請求項２４に記載の方法。
【請求項３９】
前記光測定素子内の機能しない画素を検出するステップと、前記機能しない画素を使用不能とマーキングするステップとを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項４０】
装置は嚥下可能なカプセルである、請求項１８に記載の方法。
【請求項４１】
少なくとも１つの光源を含む生体撮像装置を作動させるための方法であって、
撮像期間中に、少なくとも１つの光源を作動させるステップと、
サンプリングの段階において、少なくとも１つの光測定素子に反射された光の量を記録するステップと、
前記撮像期間内における少なくとも１つのサンプリングの段階において記録された光の量と、定められた光飽和しきい値とを比較するステップと、
前記記録された光の量と前記光飽和しきい値との差に関し、前記光源の強度の制御、光
源の動作の持続時間の制御、および撮像装置の利得係数の制御からなる群から選択される少なくとも１つの機能を制御するステップとを含む、方法。
【請求項４２】
生体内撮像装置であって、
少なくとも１つの光源と、
少なくとも１つの撮像器と、
少なくとも１つのコントローラとを備え、コントローラは、前記撮像器内で問題のある画素を検出し、そして前記問題のある画素を機能しないものとして規定するように構成される、生体内撮像装置。
【請求項４３】
前記撮像器は、機能する画素の飽和に一般に必要とされる持続時間よりも短い持続時間の露出を行なうように構成される、請求項４２に記載の装置。
【請求項４４】
前記コントローラは、しきい飽和レベルを上回る飽和レベルを反映する少なくとも１つの画素を検出する、請求項４２に記載の装置。
【請求項４５】
生体内撮像装置であって、
少なくとも１つの光源と、
機能する画素の飽和に一般に必要とされる持続時間よりも短い持続時間の露出を行なうように構成される少なくとも１つの撮像器と、
コントローラとを備え、コントローラは、前記短い持続時間に基づいて、前記撮像器内で問題のある画素を検出し、そして前記問題のある画素を機能しないものとして規定するように構成される、生体内撮像装置。
【請求項４６】
生体内撮像装置であって、
装置に照明を提供するための少なくとも１つの照明素子と、
装置に対する画像を記録するための少なくとも１つの撮像器素子と、
撮像器内で問題のある画素を検出し、そして問題のある画素を機能しないものとして規定するための少なくとも１つのコントローラ素子とを備える、生体内撮像装置。
【請求項４７】
撮像装置内で問題のある画素を検出するための方法であって、
少なくとも１つの機能する画素の一般的な飽和に必要とされる持続時間よりも短い持続時間の露出を開始するステップと、
しきい飽和レベルを上回る飽和レベルを反映する少なくとも１つの画素を検出するステップと、
前記しきい飽和レベルを上回る飽和レベルを反映する前記少なくとも１つの画素を機能しないものとして規定するステップとを含む、方法。
【請求項４８】
前記機能しない画素をマッピングするステップを含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
今後行なわれる飽和レベル決定プロセスから前記機能しない画素を除外するステップを含む、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記撮像装置は、嚥下可能なカプセル内に含まれる、請求項４７に記載の方法。
【請求項５１】
撮像装置内で問題のある画素を検出するための方法であって、
機能する画素の飽和に必要とされる持続時間よりも短い持続時間の露出を開始するステップと、
しきい飽和レベルを上回る飽和レベルを反映する少なくとも１つの画素を検出するステップと、
前記しきい飽和レベルを上回る飽和レベルを反映する前記少なくとも１つの画素を機能しないものとして規定するステップと、
今後行なわれる飽和レベル決定プロセスから前記機能しない画素を除外するステップとを含む、方法。
【請求項５２】
生体内撮像装置であって、
少なくとも１つの光源と、
少なくとも１つの撮像器と、
少なくとも１つのコントローラとを備え、コントローラは、光源を作動させて定められたフレーム間隔で暗いフレームを提供するように、そして前記暗いフレーム中に撮像器に反射された光の量を記録するように適合される、生体内撮像装置。
【請求項５３】
前記暗いフレームは、実質的に不適切な量の光が前記光源により露出されるフレームを含む、請求項５２に記載の撮像装置。
【請求項５４】
前記コントローラは、前記暗いフレーム中に撮像器に反射された前記光の量に応じて装置の位置を求めることができる、請求項５２に記載の撮像装置。
【請求項５５】
装置の前記位置は、体外、体内、口腔内、咽頭内、食道内、および胃内からなる群から選択される少なくとも１つの環境であるように求められる、請求項５４に記載の撮像装置。
【請求項５６】
コントローラは、前記光の量に関して装置の動作モードを変更するように構成される、請求項５２に記載の撮像装置。
【請求項５７】
生体内撮像装置であって、
少なくとも１つの光源と、
少なくとも１つの撮像器と、
少なくとも１つのコントローラとを備え、コントローラは、光源を作動させて定められたフレーム間隔で暗いフレームを提供するように、そして前記暗いフレーム中に撮像器に反射された光の量を記録するように、そして前記記録された光の量に関して撮像装置の動作モードを変更するように適合される、生体内撮像装置。
【請求項５８】
生体内撮像装置であって、
装置に照明を提供するための少なくとも１つの照明手段と、
装置に対する画像を記録するための少なくとも１つの撮像器手段と、
照明手段を作動させて定められたフレーム間隔で暗いフレームを提供し、前記暗いフレーム中に撮像器手段に反射された光の量を記録し、そしてさらに、前記暗いフレーム中に撮像器手段に反射された前記光の量に応じて装置の位置を求めるための少なくとも１つのコントローラ手段とを備える、生体内撮像装置。
【請求項５９】
生体内装置がいつ体内に進入したかを判断するための方法であって、
装置撮像器装置において選択されたフレーム間隔で暗いフレームを構成するステップと、
前記暗いフレームの各々において、少なくとも１つの光源により、実質的に不適切な露出を行なうステップと、
前記暗いフレームの間に反射された画像の露出を、光飽和しきい値の関数として測定するステップと、
前記暗いフレームが、飽和に達するために実質的に少ない量の光を必要とするときに、装置が体外にあると規定するステップとを含む、方法。
【請求項６０】
前記暗いフレームが実質的にかなりの量の光を必要とするときに、装置が体外にあると規定する、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
装置が体内にあると規定された後に、定められた時間間隔で装置の動作モードを変更するステップを含む、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
飽和に達するのに必要とされる光の量を求める前記ステップは、前記暗いフレームに対して必要とされる撮像器の利得レベルに関する、請求項５９に記載の方法。
【請求項６３】
装置が体内にあると規定された後に装置の動作モードを変更するステップを含む、請求項６０に記載の方法。
【請求項６４】
生体内装置が体内にいつ進入したかを判断するための方法であって、
装置撮像器装置において選択されたフレーム間隔で暗いフレームを構成するステップと、
前記暗いフレームの各々において、少なくとも１つの光源により実質的に不適切な露出を行なうステップと、
前記暗いフレームの間に反射された画像の露出を、光飽和しきい値の関数として測定するステップと、
前記暗いフレームが、飽和に達するのに実質的に大量の光を必要とするときに、装置が体内にあると規定するステップと、
装置が体内にあると規定された後に、定められた時間間隔で装置の動作モードを変更するステップとを含む、方法。
【請求項６５】
生体内撮像装置であって、
少なくとも１つの光源と、
少なくとも１つの撮像器と、
少なくとも１つの環境測定ツールと、
光源、撮像器、および監視ツールを作動させることができ、それにより、測定ツールが少なくとも１つの環境パラメータを測定する際に、前記少なくとも１つの環境パラメータに基づき、コントローラが装置の位置を規定できるようにする、少なくとも１つのコントローラとを備える、生体内撮像装置。
【請求項６６】
装置の前記位置は、体外、体内、口腔内、咽頭内、食道内、胃内、およびＧＩ管内からなる群から選択される少なくとも１つの環境である、請求項６５に記載の撮像装置。
【請求項６７】
コントローラは、前記装置の位置に関して装置の動作モードを変更するように構成される、請求項６５に記載の撮像装置。
【請求項６８】
環境監視ツールは、装置上、装置内、および装置の外部からなる群から選択される少なくとも１つの位置で作動する、請求項６５に記載の撮像装置。
【請求項６９】
生体内撮像装置であって、
少なくとも１つの光源と、
少なくとも１つの撮像器と、
少なくとも１つの環境測定ツールと、
前記測定ツールにより測定された少なくとも１つの環境パラメータに基づいて装置の位置を規定し、そして前記規定された位置に応じて装置の動作モードを変更することのできるコントローラとを備える、生体内撮像装置。
【請求項７０】
生体内撮像装置であって、
装置に照明を提供するための少なくとも１つの照明手段と、
装置に対する画像を記録するための少なくとも１つの撮像器手段と、
少なくとも１つの環境パラメータを測定するための環境測定手段と、
照明手段、撮像器手段、および測定手段を作動させるための少なくとも１つのコントローラ手段とを備える、生体内撮像装置。
【請求項７１】
生体内装置の位置を求めるための方法であって、
少なくとも１つの測定ツールを用いて、装置を取巻く環境内の少なくとも１つの環境パラメータを測定するステップと、
前記少なくとも１つの環境パラメータの変化を求めるステップと、
前記環境の変化に基づき、装置が新規の位置に存在することを判断するステップとを含む、方法。
【請求項７２】
監視ツールは、環境の少なくとも１つの特徴を測定し、少なくとも１つの前記特徴と前記特徴の以前の測定値とを比較する、請求項７１に記載の方法。
【請求項７３】
前記ツールは、ｐＨモニタ、温度モニタ、および光レベルモニタからなる群から選択される少なくとも１つのツールである、請求項７１に記載の方法。
【請求項７４】
新規の位置が規定された後に装置の動作モードを変更するステップをさらに含む、請求項７１に記載の方法。
【請求項７５】
生体内装置の位置を求めるための方法であって、
少なくとも１つの測定ツールを用いて、装置を取巻く環境内の少なくとも１つの環境パラメータを測定するステップと、
前記少なくとも１つの環境パラメータの変化を求めるステップと、
前記環境の変化に基づき、装置が新規の位置に存在することを判断するステップと、
装置が新規の位置に存在するものと規定された後に、定められた時間間隔で装置の動作モードを変更するステップとを含む、方法。
【請求項７６】
生体内装置の動作モードを変更するための方法であって、
装置を取巻く少なくとも１つの環境内の少なくとも１つの環境パラメータを測定するステップと、
環境の変化が求められたときに、装置の動作モードを変更するステップとを含む、方法。
【請求項７７】
前記環境の変化は、温度変化、ｐＨレベルの変化、および光レベルの変化からなる群から選択される少なくとも１つの変化である、請求項７６に記載の方法。
【請求項７８】
前記環境の監視は、ｐＨモニタ、温度モニタ、および光レベルモニタからなる群から選択される少なくとも１つのツールにより可能となる、請求項７６に記載の方法。
【請求項７９】
コントローラは、著しい環境の変化がいつ求められたかを判断する、請求項７６に記載の方法。
【請求項８０】
生体内装置の動作モードを変更するための方法であって、
少なくとも１つの環境測定ツールを用いて、装置を取巻く少なくとも１つの環境内の少なくとも１つの環境パラメータを測定するステップと、
環境の変化が求められたときに、装置の動作モードを変更するステップとを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
体内の通路または空洞を生体内で撮像するための装置および方法が、当該技術において公知である。このような装置は、特に、さまざまな内部の体腔において撮像を行なうためのさまざまな内視鏡的撮像システムおよび装置を含み得る。
【背景技術】
【０００２】
次に、図１を参照する。図１は、自律型生体内撮像装置の一実施例を示す概略図である。装置１０Ａは、一般に、光学ウィンドウ２１と、ＧＩ管等の体腔または内腔の内側から画像を得るための撮像システムとを含む。撮像システムは、照明装置２３を含む。照明装置２３は、１つ以上の個別の光源２３Ａを含むことができ、または、１つの光源２３Ａのみを含むことができる。１つ以上の光源２３Ａは、白色発光ダイオード（ＬＥＤ）、または当該技術で公知の他の任意の適切な光源であり得る。装置１０Ａは、画像を捕捉するＣＭＯＳ撮像センサ２４と、ＣＭＯＳ撮像センサ２４上にこれらの画像を集束させる光学系２２とを含む。照明装置２３は、光学ウィンドウ２１を介して体内腔の内側の部分を照明する。装置１０Ａは、送信機２６と、ＣＭＯＳ撮像センサ２４の映像信号を送信するためのアンテナ２７と、１つ以上の電源２５とをさらに含む。電源２５は、酸化銀電池、リチウム電池、または高エネルギ密度を有する他の電気化学セル等の任意の適切な電源であり得るが、これらに限定されない。電源２５は、装置１０Ａの電気素子に電力を供給することができる。
【０００３】
一般に、胃腸の適用例では、装置１０Ａが胃腸（ＧＩ）管を通って運ばれると、装置１０Ａの多画素のＣＭＯＳセンサ２４等であるがこれに限定されない撮像器が、画像（フレーム）を捕捉する。これらの画像は処理されて、記録または記憶用に患者が携帯する外部受信機／レコーダ（図示せず）に送信される。次に、記録されたデータを、表示および分析用に受信機／レコーダからコンピュータまたはワークステーション（図示せず）にダウンロードすることができる。他のシステムおよび方法もまた適切であり得る。
【０００４】
ＧＩ管を通って装置１０Ａが移動する間に、撮像器は、一定のまたは可変のフレーム捕捉速度でフレームを捕捉することができる。たとえば、撮像器（図１のＣＭＯＳセンサ２４等であるが、これに限定されない）は、１秒間に２つのフレームという一定速度（２Ｈｚ）で画像を捕捉することができる。しかしながら、特に、用いられる特定の撮像器、カメラまたはセンサアレイの実現例の種類および特性と、送信機２６の利用可能な伝送帯域幅とに依存して、他の異なるフレーム速度を用いることもできる。ダウンロードされた画像は、それらを所望のフレーム速度で再生することによって、ワークステーションによる表示が可能である。この実現例によると、データを調査する専門家または医師に対して映画のような映像の再生を行なうことができ、これにより、医師は、ＧＩ管を介した装置の経過を検討することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電気的撮像センサの限界の１つは、それらのダイナミックレンジが制限され得ることである。既存のほとんどの電気的撮像センサのダイナミックレンジは、人間の目のダイナミックレンジよりも著しく低い。したがって、撮像された視野が、暗い部分および明るい部分の両方、または撮像された物体を含む場合、撮像センサのダイナミックレンジが制限されていることにより、その視野の暗い部分の露出不足もしくはその視野の明るい部分の露出過多、またはその両方が生じるおそれがある。
【０００６】
撮像器のダイナミックレンジを拡大するために、さまざまな方法を用いることができる。このような方法は、たとえば、撮像装置に含まれる絞りまたは絞り装置の直径を変更して撮像センサに到達する光の量を増大または減少させること等による、撮像センサに到達する光の量を変化させること、露出時間を変更するための方法、撮像器の利得を変更するための方法、または照明の強度を変更するための方法を含み得る。たとえば、スチルカメラでは、フィルムの露出中にフラッシュ装置の強度を変更することができる。
【０００７】
ビデオカメラ等において一連の連続フレームが撮像されるときに、現時点で撮像されるフレーム内における、撮像される視野の照明強度を、以前の１つ以上のフレームで行なわれた光の強度の測定結果に基づいて変更することができる。この方法は、照明の状態が、１つのフレームから連続するフレームへと突然変化しないという仮定に基づく。
【０００８】
しかしながら、たとえばＧＩ管を撮像するための生体内撮像装置において、この撮像装置は低いフレーム速度で作動することが考えられ、体内腔を通って移動する（たとえば、腸壁の蠕動運動によって推進される）ため、或るフレームから次のフレームへと照明の状態が著しく変化することが考えられる。したがって、以前のフレームの測定結果またはデータの分析に基づいて照明を制御する方法は、特に低いフレーム速度では必ずしも常に実施できるものではないことが考えられる。
【０００９】
したがって、特定の生体内照明要件または環境条件に調整されることが考えられる、より高精度の照明を提供する撮像装置が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明の概要
この発明のいくつかの実施例は、生体内撮像装置を作動させるための装置および方法を含み、この装置が生成する照明は、たとえば、装置が生成して、装置に再び反射された照明の量に従って、強度および／または持続時間を変化させることができる。このような態様で照明を制御して、効率を一層高めることができる。
【００１１】
この発明のいくつかの実施例に従い、生体内装置において光の制御を実施するための方法を提供する。したがって、露出時間および／または利得係数等のパラメータ、または記録された光を伝えるための他のパラメータを変更することができる。たとえば、フレーム露出期間内の少なくとも１つの間隔で測定された光飽和レベルの関数として、利得係数を変更することができる。このような態様で、生体内装置は、十分な露出が得られてから露出が終了するように補助することに加え、露出過多および露出不足の場合を防止することができる。
【００１２】
この発明のいくつかの実施例に従い、撮像装置内で問題のある画素を検出するための方法を提供する。この方法は、たとえば、問題のある画素に関してのみしきい飽和レベルへの到達を可能にする初期の短い露出に基づき、問題のある画素または機能しない画素を規定および／または除外することができる。
【００１３】
この発明のいくつかの実施例に従い、生体内撮像装置が体の特定の部分にいつ進入したかを判断するための方法を提供する。したがって、環境測定装置を用いて、環境パラメータ、たとえばｐＨレベルおよび温度レベル等を検出することができる。これらの測定装置から記録された結果を用いて、生体内装置の位置が特定されていると考えられるか、または特定されていたと考えられる場所、領域、器官等を規定することができる。この装置のモードは、結果的に得られる解像度に応じて変更することができる。
【００１４】
この発明のいくつかの実施例に従い、生体内撮像装置がいつ体内に進入したかを暗いフレームを用いて判定するための方法を提供する。たとえば、暗いフレームが、完全な露出を得るためにかなりの利得係数を必要とする場合、この装置は、体内（暗い環境）に存在するものと規定され得る。この装置のモードは、結果的に得られる解像度に応じて変更することができる。
【００１５】
この発明は、同様の構成要素が同様の参照番号で示された添付の図面を参照することにより、例示の目的のためだけに、この明細書において説明される。これらの図面が例示のためだけに提示されており、限定を意味しないことが理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
発明の詳細な説明
この明細書において、この発明のさまざまな局面を説明する。説明のために特定の構成および詳細を明示して、この発明が完全に理解されるようにする。しかしながら、この明細書に提示された特定の詳細がなくてもこの発明を実施し得ることも、当業者には明らかであろう。さらに、この発明を不明瞭にしないように、周知の特徴は省略または簡略化され得る。
【００１７】
この発明のいくつかの実施例は、特に、１つのフレーム捕捉時間またはその一部の持続時間内に行なわれる光の測定に基づいた、生体内撮像装置によってもたらされる照明の制御に基づく。
【００１８】
以下に示されるこの発明の実施例は、胃腸（ＧＩ）管の撮像用に適合されているが、この明細書に開示する装置および方法を、体の他の空洞または空間を撮像するように適合させてよいことに注目されたい。
【００１９】
次に、図２を参照する。図２は、この発明の一実施例に従った、自動照明制御システムを有する生体内撮像装置の一部を示す概略ブロック図である。装置３０は、図１の装置１０Ａに関して開示されたか、または、いずれもこの明細書においてその全体が引用により援用される、イダン（Iddan）他への米国特許第５，６０４，５３１号もしくはグルコフスキー（Glukhovsky）他への同時係属中のＰＣＴ特許出願公開番号第ＷＯ０１／６５９９５号において開示された、嚥下可能な映像カプセルとして構成することができる。しかしながら、この発明のシステムおよび方法は、他の生体内撮像装置とともに用いられてよい。
【００２０】
装置３０は、ＧＩ管を撮像するように適合された撮像装置３２を含み得る。撮像装置３２は、図１のＣＭＯＳ撮像センサ２４等であるが、これに限定されない撮像センサ（詳細は図示せず）を含み得る。しかしながら、撮像装置３２は、当該技術で公知の他の適切な任意の種類の撮像センサを含んでよい。また、撮像装置３２は、１つ以上のレンズ（図示せず）、１つ以上の複合レンズアセンブリ（図示せず）、１つ以上の適切な光学フィルタ（図示せず）、または当該技術で公知であって図１の光学装置２２に関して上で開示されたような、ＧＩ管の画像を撮像センサ上に集束するように適合された他の任意の適切な光学素子（図示せず）等の１つ以上の光学素子（図示せず）を含む光学装置３２Ａも含み得る。
【００２１】
光学装置３２Ａは、当該技術で公知の撮像器の光感応画素（図示せず）に取付けられるか、固定されるか、その上に形成されるか、またはそれに隣接するレンズ（図示せず）等の、撮像装置３２Ａと一体化される１つ以上の光学素子（図示せず）を含むことができる。
【００２２】
イダン他への米国特許第５，６０４，５３１号、またはグルコフスキー他への同時係属中のＰＣＴ特許出願公開番号第ＷＯ０１／６５９９５号に開示された受信機／レコーダ等であるがこれに限定されない外部受信装置（図示せず）に対し、撮像装置３２が捕捉した画像を遠隔測定の態様で送信するために、装置３０は、撮像装置３２に適切な態様で接続された遠隔測定装置３４も含み得る。
【００２３】
装置３０は、撮像装置３２の動作を制御するために、撮像装置３２に適切な態様で接続されたコントローラ／プロセッサ装置３６も含み得る。コントローラ／プロセッサ装置３６は、任意の適切な種類のコントローラ、たとえばアナログコントローラか、またはデータプロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、もしくはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）等のデジタルコントローラを含み得るが、これらに限定されない。コントローラ／プロセッサ装置３６は、当該技術で公知のハイブリッドアナログ／デジタル回路も含み得る。コントローラ／プロセッサ装置３６は、遠隔測定装置３４による画像フレームの送信を制御するために、遠隔測定装置３４に適切な態様で接続され得る。
【００２４】
コントローラ／プロセッサ装置３６は、撮像装置３２に（任意に）適切な態様で接続されて、撮像装置３２に制御信号を送信することができる。したがって、コントローラ／プロセッサ装置３６は、撮像装置３２から遠隔測定装置３４への画像データの送信を（任意に）制御することができる。
【００２５】
装置３０は、ＧＩ管を照明するための照明装置３８も含み得る。照明装置３８は、１つ以上の別個の光源３８Ａ、３８Ｂ〜３８Ｎを含んでよく、または、１つの光源のみを含んでよい。このような光源は、たとえば、図１の光源２３Ａであり得るが、これに限定されない。照明装置３８の光源３８Ａ、３８Ｂ〜３８Ｎは、グルコフスキー他への同時係属中のＰＣＴ特許出願公開番号第ＷＯ０１／６５９９５号に開示された光源等の白色発光ダイオードであってよい。しかしながら、照明装置３８の光源３８Ａ、３８Ｂ〜３８Ｎは、これらに限定されないが当該技術で公知の白熱灯、閃光灯、ガス放電灯、または他の適切な任意の光源等であってもよい。
【００２６】
この発明の別の実施例に従い、生体内撮像装置が単一の光源（図示せず）を含み得ることに注目されたい。
【００２７】
装置３０は、照明装置３８の光源３８Ａ、３８Ｂ〜３８Ｎに適切な態様で接続されて照明装置３８の光源３８Ａ、３８Ｂ〜３８Ｎへの通電を制御するための照明制御装置４０も含み得る。照明制御装置４０は、後に詳細に開示するように、１つ以上の光源３８Ａ、３８Ｂ〜３８Ｎをオンもしくはオフに切換えるために、および／または１つ以上の光源３８Ａ、３８Ｂ〜３８Ｎによって生じた光の強度を制御するために、用いることができる。
【００２８】
コントローラ／プロセッサ装置３６は、照明制御装置４０に適切な態様で接続されて、照明制御装置４０に制御信号を（任意に）送信することができる。このような制御信号は、撮像装置３２の撮像の周期または期間を基準として照明装置３８内の光源３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｎへの通電の同期またはタイミングを取るために用いることができる。照明制御装置４０は、コントローラ／プロセッサ装置３６内に（任意に）一体化されてよく、または、別個のコントローラであり得る。いくつかの実施例では、照明制御装置４０および／またはコントローラ／プロセッサ装置３６が、遠隔測定装置３４の一部であり得る。
【００２９】
装置３０は、照明装置３８によって生じてＧＩ管の壁から反射する光を検知するための光検知装置４２をさらに含み得る。光検知装置４２は、フォトダイオード、フォトトランジスタ等であるがこれらに限定されない、１つの光感応装置もしくは光センサ、または複数の個別の光感応装置もしくは光センサを含み得る。この発明の実施例の光検知装置を実
現するために、当該技術で公知の適切な特性を有する他の種類の光センサを用いることもできる。
【００３０】
光検知装置４２は、照明制御装置４０に適切な態様で接続されており、胃腸管（または撮像装置３２の視野内の他の任意の物体）の壁から反射した光の強度を表す信号を、照明制御装置４０に与えることができる。作動時に、照明制御装置４０は、光検知装置４２から受信した信号を処理することができ、これまでにおよび以下に詳細に開示するように、処理した信号に基づいて光源３８Ａ、３８Ｂ〜３８Ｎの動作を制御することができる。
【００３１】
装置３０は、装置３０のさまざまな構成要素に電力を供給するための電源４４も含み得る。説明を明らかにするために、電源４４と、電源４４から電力を受ける装置３０の回路または構成要素との間の接続を、詳細に示さないことに注意されたい。電源４４は、たとえば電池または他の電源等の、装置１０Ａの電源２５と同様の内部電源であってよい。しかしながら、装置３０が挿入可能な装置（たとえば、内視鏡様の装置、カテーテル様の装置、または当該技術で公知の他の任意の種類の生体内撮像装置）として構成されている場合、電源４４は、装置３０の外に配置することのできる外部電源であってもよい（このような外部の構成は、説明を明瞭にするために、図２には示さない）。外部電源（図示せず）を有するこのような実施例において、外部電源（図示せず）は、絶縁ワイヤ等の適切な電気導体（図示せず）を介して、撮像装置で電力を必要とするさまざまな構成要素に接続され得る。
【００３２】
装置１０Ａ等の自律型のまたは嚥下可能な生体内撮像装置に関し、電源２５は好ましくは（必ずしもそうではないが）直流（ＤＣ）を供給するためのコンパクト電源であるが、外部電源は、交流（ＡＣ）もしくは直流を供給する電源を含むがこれらに限定されない、当該技術で公知の任意の適切な電源であってよく、または、当該技術で公知のように、本線に結合する電源であってもよいことに注目されたい。
【００３３】
嚥下可能な生体内撮像装置により実施されるさまざまな機能およびプロセスは、たとえば、プロセッサ装置（図２の装置３６等）により実行され得る。これらの機能およびプロセスは、プロセッサ装置３６のみによって実施されてよく、および／または代替的な装置、たとえば照明制御装置４０、遠隔測定装置３４、光検知装置４２、撮像装置３２等、またはこれらの装置の任意の組合せによって実施されてよい。さまざまな装置は、プロセッサ装置３６内において任意に一体化され得、プロセッサ装置がこの明細書に記載されているどのような機能およびプロセスをも実施すると言えるようにする。ここに記載される方法およびプロセスは、他の構造および他の構成要素を有する他の検知装置においても実施され得る。
【００３４】
次に、図３および図４を参照する。図３は、この発明の一実施例に従った、自動照明制御システムおよび４つの光源を有する生体内撮像装置の一部の概略断面図である。図４は、図３に示した装置の概略正面図である。
【００３５】
装置６０（その一部のみが図３に示される）は、撮像装置６４を含む。撮像装置６４は、図２の撮像装置３２または図１の撮像装置２４と同様であり得る。好ましくは、撮像装置６４は、ＣＭＯＳ撮像装置であり得るが、他の異なる種類の撮像装置を用いてもよい。撮像装置６４は、当該技術において公知であるように、ＣＭＯＳ撮像器回路を含み得るが、たとえばイダン他への米国特許第５，６０４，５３１号、またはグルコフスキー他への同時係属中のＰＣＴ特許出願公開番号第ＷＯ０１／６５９９５号に開示された、当該技術では公知の、他の種類のサポート回路および／または制御回路を中に含んでもよい。装置６０は、図１の光学装置２２および図２の光学装置３２Ａに対して上で開示したレンズまたは複数の光学素子を含み得る光学装置６２も含む。
【００３６】
装置６０は、図４に示された装置６０内に配置され得る４つの光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃおよび６３Ｄを含み得る照明装置６３を含み得る。光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃおよび６３Ｄは、たとえば、グルコフスキー他への同時係属中の米国特許出願、ＰＣＴ特許出願、公開番号第ＷＯ０１／６５９９５号に開示されたもの、または白色ＬＥＤ光源であってよい。また、これらに限定されないが、当該技術で公知であるか、または上で開示した、帯域制限された光源、単色性光源、赤外線光源を含む他の適切な任意の種類の光源であってもよい。
【００３７】
この発明の一実施例に従って、光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃおよび６３Ｄは同一であるように示されているが、同一ではないことが考えられる複数の光源で、この発明の他の実施例を実現できることに注目されたい。光源の中には、他の光源のスペクトル分布とは異なるスペクトル分布を有し得るものがある。たとえば、同一の装置内の光源のうち、光源の１つが赤色ＬＥＤであり得、別の光源が青色ＬＥＤであり得、別の光源が黄色ＬＥＤであり得る。光源の他の構成もまた可能である。
【００３８】
装置６０は、円錐形であり得るか、または、他の適切な任意の形状を有し得るバッフル７０も含み得る。バッフル７０は、中に開口部７０Ａを有し得る。バッフル７０は、光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃおよび６３Ｄと光学装置６２との間に介在させることができ、光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃおよび６３Ｄから直接入来して開口部７０Ａに入る光の量を減じることができる。装置６０は、図１の光学ドーム２１と同様の透明な光学ドーム６１を含み得る。光学ドーム６１は、適切な透明のプラスチック材料もしくはガラスで形成するか、または、光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃおよび６３Ｄによって生じた光の波長の少なくとも一部に対して十分な透過性を有して適切な撮像を可能にする、他の適切な任意の材料で形成することができる。
【００３９】
装置６０は、腸壁７６から反射するか、または、腸壁７６によって拡散した光を検知するための少なくとも１つの光検知装置６７をさらに含み得る。光検知装置は、その光検知部６７Ａが光学ドーム６１と対向するように、バッフル７０に取付けられ得る。好ましくは、光検知装置６７は、バッフル７０の開口部７０Ａに入る光の量を表わすか、またはその光の量に比例する光の量を光検知装置６７が検知し得る位置において、バッフル７０の表面上に位置づけることができるが、必ずしもそうである必要はない。このことは、照明された物体が半拡散性であるとき（腸の表面がそうであることが考えられる）、および光検知装置６７のサイズおよび撮像センサの軸７５からの距離が、カプセル様の装置６７の直径Ｄに比べて小さいときに該当すると考えられる。
【００４０】
装置６０（図３）は、腸壁７６に隣接しているように示される。作動時に、光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃおよび６３Ｄによって生成された光線７２は、光学ドーム６１を貫通することができ、腸壁７６から反射され得る。反射した光線７４の一部は、光検知装置６７に到達することができる。反射した光線の他の部分（図示せず）は、開口部７０Ａに到達して光学装置６２を通過し、撮像装置６４上に集束され得る。
【００４１】
光検知装置６７によって測定された光の量は、開口部７０Ａに入る光の量に比例し得る。したがって、光検知装置６７に到達する光の強度の測定値を用いて、以下に詳細に開示するように、光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃおよび６３Ｄの光の出力を決定することができる。
【００４２】
装置６０は、照明制御装置４０Ａも含む。照明制御装置４０Ａは、光検知装置６７および照明装置６３に適切な態様で結合される。照明制御装置４０Ａは、以下に詳細に開示するように、光検知装置６７から受信した信号を処理して、光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃお
よび６３Ｄを制御することができる。
【００４３】
装置６０は、図１の送信機２６およびアンテナ２７等であるがこれらに限定されない無線送信機装置（図３では図示せず）およびアンテナ（図３では図示せず）も含むことができ、または、任意の適切な遠隔測定装置（図２の遠隔測定装置３４等であるが、これに限定されない）を含み得る。遠隔測定装置は、上で詳細に開示したように、外部受信機／レコーダ（図３では図示せず）に（また、任意に外部受信機／レコーダから）データおよび制御信号を無線で送信する（また、任意に受信する）ための送信機また送受信機であり得る。装置６０は、たとえば図１の電源２５、または当該技術で公知の他の適切な任意の電源等の１つ以上の電源も含み得る。
【００４４】
次に、図５を参照する。図５は、一定の照明持続時間を有する生体内撮像装置において照明および画像捕捉のタイミングを取る方法を示す概略図である。タイミングを取るこの方法は、ＣＭＯＳ撮像器を有する撮像装置に特有のものであり得るが、他の種類の撮像器を有する装置で用いることもできる。
【００４５】
画像捕捉の周期または期間は、時刻Ｔに開始する。第１の画像捕捉の周期は、時刻Ｔ１に終了して、持続時間ΔＴ１を有する。第２の画像捕捉の周期は、時刻Ｔ１に開始して時刻Ｔ２に終了し、持続時間ΔＴ１を有する。撮像の周期または期間の各々は、２つの部分、すなわち、持続時間ΔＴ２を有する照明期間９０と、持続時間ΔＴ３を有する暗い期間９２とを含み得る。照明期間９０は、図５の網掛け状の棒状部分で表わされる。各撮像周期の照明期間９０の間に、照明装置（図２の照明装置３８または図３の照明装置６３等であるが、これらに限定されない）はオンにされて、腸壁を照明するための光を与える。各撮像周期の暗い期間９２の間に、照明装置（図２の照明装置３８または図３の照明装置６３等であるが、これらに限定されない）はオフに切換えられて、光を与えない。
【００４６】
暗い期間９２またはその一部は、たとえば、上で開示したように、撮像器の画素を走査することによって撮像器から画像を捕捉するため、撮像器の出力信号を処理するため、および、出力信号または処理された出力信号を外部の受信機または受信機／レコーダ装置に送信するために、用いることができる。
【００４７】
図５の図は、簡素化のために、画像捕捉周期の持続時間が一定であって、かつ、撮像が一定のフレーム速度で行なわれる場合を示しているが、必ずしもそうである必要はないことに注意されたい。したがって、フレーム速度、すなわち画像捕捉周期の持続時間は、たとえば胃腸管内における撮像装置の速度等の測定されたパラメータに応じて撮像中に変化し得る。
【００４８】
一般に、適切な画像の捕捉を確実にするために、異なる種類の光制御の方法を用いることができる。
【００４９】
第１の方法では、照明装置６３が標的組織を照明している間に、光検知装置６７に当たる光の量を連続して測定および記録し、光検知装置６７が検出した光子の累積的な総数を表わす累積値を提供することができる。この累積値が一定の値に到達すると、照明装置６３は、照明装置６３内に含まれる光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃおよび６３Ｄをオフに切換えることによってオフにされ得る。このようにして、装置６０は、測定された光の量が、適切に露出されたフレームを生じるのに（平均的に）十分なものになると、照明装置６３が確実にオフにされ得るようにする。
【００５０】
第１の方法の利点の１つは、光源（光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃおよび６３Ｄ等）がそれらの最大の光出力能力またはほぼ最大の光出力能力で作動している場合に、このように
してオフに切換えることにより、一定の持続時間の照明期間（図５の照明期間９０等）内のエネルギの消費量と比べて、エネルギを節約できることである。
【００５１】
第１の方法の別の利点は、一定の照明期間を用いるときに比べ、第１の方法により、撮像周期内の照明期間の持続時間を短縮できることである。装置６０等の移動式の撮像装置では、理想的に、照明期間を実際にできる限り短くすることが望ましいと考えられる。なぜなら、このことにより、装置６０がＧＩ管内を移動することによる画像の不鮮明さを防止または低減するためである。したがって、一般に（照明装置によって十分な光が生成されて、適切な撮像器の露出が確保されると想定した場合）、移動式の撮像装置では、照明期間が短いほど、結果として得られる画像が鮮明になる。
【００５２】
これは、シャッタによって作動する通常のカメラにおいてシャッタ速度を高め、露光の持続時間を短縮して、動く物体または像の画像の不鮮明さを防止することと幾分似ていると考えられるが、この発明の実施例では一般にシャッタが存在せず、照明期間が制御可能な態様で短縮されて、装置がＧＩ管内を移動することによる画像の不鮮明さを低減するという点が異なる。
【００５３】
次に、図６および図７を参照する。図６は、この発明の一実施例に従った、光検知フォトダイオードおよび発光ダイオードに結合された照明制御装置に対する１つの可能な構成を示す概略図である。図７は、この発明の一実施例に従った、図６の照明制御装置を詳細に示す概略図である。
【００５４】
図６の照明制御装置４０Ｂは、光検知装置として作動し得るフォトダイオード６７Ｂに適切な態様で接続され得る。他の適切な任意の検知装置または光センサを用いてよい。照明制御装置４０Ｂは、発光ダイオード（ＬＥＤ）６３Ｅに適切な態様で接続され得る。ＬＥＤ６３Ｅは、上に開示した白色ＬＥＤであってよく、または、撮像する標的（胃腸壁等）を照明するのに適切な他の任意の種類のＬＥＤであってよい。照明制御装置４０Ｂは、フォトダイオード６７Ｂから電流信号を受信することができる。受信した信号は、フォトダイオード６７Ｂに当たる光（矢印８１によって概略的に示す）の強度に比例し得る。照明制御４０Ｂは、受信した信号を処理して、光を測定する期間の持続時間中にフォトダイオード６７Ｂを照明した光の量を求めることができる。照明制御４０Ｂは、光を測定する期間の持続時間中にフォトダイオード６７Ｂを照明した光の量に基づいて、ＬＥＤ６３Ｅへの通電を制御することができる。処理と通電の制御との種類の例は、以下に詳細に開示する。照明制御装置４０Ｂは、生体内撮像装置内に含まれる他の回路の構成要素から制御信号を受信することもできる。たとえば、制御信号は、タイミングおよび／または同期信号、オン／オフ切換信号、リセット信号等を含み得る。
【００５５】
光検知装置および光発生装置は、ダイオード以外の適切な任意の光発生装置または光検知装置であってよい。
【００５６】
図７は、照明制御装置４０Ｂの１つの可能な実施例を示す。照明制御装置４０Ｂは、たとえば積分器装置８０、比較器装置８２、およびＬＥＤドライバ装置８４を含み得る。積分器装置８０は、フォトダイオード６７Ｂに結合されて、フォトダイオード６７Ｂから、フォトダイオード６７Ｂに当たる光の強度を示す信号を受信して、フォトダイオード６７Ｂに当たる光の量を記録して積分する。積分器装置８０は、比較器装置８２に適切な態様で接続され得る。
【００５７】
積分器装置８０は、フォトダイオード６７Ｂに当たる光の量を記録して積分し、受信した信号を積分して、積分された信号を比較器装置８２に出力することができる。積分された信号は、積分の期間にわたってフォトダイオード６７Ｂに当たる光子の累積数に比例す
るか、または累積数を示し得る。比較器装置８０は、ＬＥＤドライバ装置８４に適切な態様で接続され得る。比較器装置８０は、積分された信号の値と、予め設定されたしきい値とを連続して比較することができる。積分された信号の値がしきい値に等しいとき、比較器装置８２は、ＬＥＤドライバ装置８４を制御して、ＬＥＤ６３Ｅへの電力をオフに切換えることにより、ＬＥＤ６３Ｅの動作を停止する。
【００５８】
したがって、照明制御装置４０Ａは、図７および図８の照明制御装置４０Ｂと同様に構成されて、作動することができる。
【００５９】
図７に示される回路は、アナログ回路として実現することができるが、以下に（図１１を参照して）詳細に開示するように、照明制御装置を実現する際に、デジタル回路および／またはハイブリッドアナログ／デジタル回路を用いてよいことに注目されたい。
【００６０】
次に、図８を参照する。図８は、一実施例に従った、制御された可変の照明持続時間を有する生体内撮像装置において、照明および画像捕捉のタイミングを取る方法を理解するのに有用な概略図である。
【００６１】
画像捕捉の周期または期間は、時刻Ｔに開始する。第１の画像捕捉周期は、時刻Ｔ１に終了し、持続時間ΔＴ１を有する。第２の画像捕捉周期は、時刻Ｔ１に開始して時刻Ｔ２に終了し、持続時間ΔＴ１を有する。各撮像周期において、持続時間ΔＴ４を有する期間は、容認可能な最大照明期間を規定する。容認可能な最大照明期間ΔＴ４は一般に、ＧＩ管内を装置６０が移動することによって画像の過剰な不鮮明さまたはかすみのない撮像を可能にするほどの、十分に短い期間であり得る。時刻ＴMは、第１の撮像周期の開始時刻に対する、容認可能な最大照明期間ΔＴ４の終了時刻である。
【００６２】
容認可能な最大照明期間ΔＴ４は、特に、（異なる患者で用いられる複数の装置で経験的に求めることができるような）ＧＩ管内の撮像装置によって得られる一般的または平均的な（または最大の）速度と、撮像センサの種類（たとえば装置５０のＣＭＯセンサ６４等）と、その走査時間の要件と、他の製造上およびタイミングの考慮事項とを考慮した、工場出荷時に予め設定されたものであり得る。この発明の１つの実現例によると、１秒当たり２つのフレームの撮像であるΔＴ１＝０．５秒である場合、ΔＴ４の持続時間は、２０〜３０ミリ秒の範囲内の値を有するように設定することができる。しかしながら、この持続時間は、例示としてのみ示されたものであり、ΔＴ４は、他の異なる値を有してよい。一般に、３０ミリ秒未満の容認可能な最大照明期間ΔＴ４を用いることにより、捕捉されたほとんどの画像フレームは、ＧＩ管内を撮像装置が移動することによって生じる画像のかすみによる過剰な劣化なく、容認可能な画像品質を生じることができる。
【００６３】
期間ΔＴ５は、撮像周期の全持続時間ΔＴ１と容認可能な最大照明期間ΔＴ４との差として規定される（ΔＴ５＝ΔＴ１−ΔＴ４）。
【００６４】
第１の撮像周期の開始時刻Ｔにおいて、照明装置（図３の照明装置６３等であるが、これに限定されない）がオンにされて、腸壁を照明するための光を与える。光検知装置６７は、腸壁７６から反射および／または拡散された光を検知して、装置６０の照明制御装置４０Ａに信号を与える。この信号は、開口部７０Ａに入る光の平均量に比例し得る。光検知装置６７によって与えられた信号は、図７および図８の照明制御装置４０Ｂに関して上で詳細に開示したように、照明制御装置４０Ａによって積分され得る。
【００６５】
積分された信号を、（たとえば図７の比較器装置８２等の比較器によって）予め設定されたしきい値と比較することができる。積分された信号がしきい値に等しい場合、照明制御装置４０Ａは、照明装置６３の光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃおよび６３Ｄの動作を止め
る。時刻ＴＥ1は、照明制御装置が第１の撮像周期内において光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃおよび６３Ｄをオフにする時刻である。時刻Ｔに開始して時刻ＴＥ1に終了する時間間隔が、第１の撮像周期に対する照明期間９４（９４が付されて網掛け状の棒状部分によって表わされる）である。照明期間９４は、ΔＴ６の持続時間を有する。第１の撮像周期に対し、ΔＴ６＜ΔＴ４であることが認識できる。
【００６６】
時間ＴＥ1の後に、画素ＣＭＯＳセンサ６４の走査を開始することができ、画素データ（および可能性として他のデータ）は、装置６０の送信機（図３では図示せず）または遠隔測定装置によって送信され得る。
【００６７】
好ましくは、ＣＭＯＳセンサ６４の画素の走査（読出し）は、照明が終了する時刻ＴＥ1と同じぐらい早くに開始することが可能である。たとえば、照明制御装置４０Ａは、時刻ＴＥ1においてＣＭＯＳセンサに制御信号を送信して、ＣＭＯＳセンサ６４の画素の走査を開始することができる。しかしながら、画素の走査は、画素の走査およびデータ送信の動作のために十分な時間を利用することができる場合、容認可能な最大照明期間ΔＴ４の終了時刻である時刻ＴMの後の、予め設定された時間に開始されることも可能である。一実施例によると、読出し時間の最初をたとえばＴMに固定しておくと、受信装置の一層簡単な実現が可能になり得る。
【００６８】
第２の撮像周期の開始時刻Ｔ１において、照明装置６３は、再びオンにされる。光検知装置６７は、腸壁７６から反射および／または拡散された光を検知して、装置６０の照明制御装置４０Ａに信号を与える。この信号は、開口部７０Ａに入る光の平均量に比例し得る。
【００６９】
光検知装置６７によって与えられた信号は積分されて、第１の撮像周期に関して上で開示したように、しきい値と比較され得る。積分された信号がしきい値と等しいとき、照明制御装置４０Ａは、照明装置６３の光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃおよび６３Ｄをオフにする。しかしながら、図８に示される特定の概略的な例において、第２の撮像周期に光検知装置６７に到達する光の強度は、第１の撮像周期に光検知装置６７に到達する光の強度よりも低い。
【００７０】
異なる撮像周期間における照明強度または強度対時間のグラフのこのような差は、特に、腸壁７６から離れる装置６０の動きか、腸壁７６に対する装置６０の位置もしくは配向の変化か、または、装置６０の視野内にある腸壁７６の部分における光吸収、光反射、もしくは光拡散の特性の変化によることが考えられる。
【００７１】
したがって、積分器装置の、積分された信号出力がしきい値に到達するのに、一層長い時間がかかる。したがって、照明制御装置４０Ａは、時間ＴＥ2において照明装置６３をオフにする（ＴＥ2＞ＴＥ1であることに注目されたい）。
【００７２】
時刻Ｔ１に開始して時刻ＴＥ2に終了する期間は、第２の撮像周期に対する照明期間９６である。照明期間９６（９６が付されて網掛け状の棒状部分によって表わされる）は、持続時間ΔＴ７を有する。第２の撮像周期に関し、ΔＴ７＜ΔＴ４であることが認識できる。
【００７３】
したがって、異なる撮像周期内における照明期間の持続時間は変化することが考えられ、特に、光検知装置６７に到達する光の強度に依存し得る。
【００７４】
時刻ＴＥ2の後に、ＣＭＯＳセンサ６４の画素の走査を開始することができ、画素データ（および可能性として他のデータ）は、図８の第１の撮像周期に関して上で詳細に開示
したように、送信され得る。
【００７５】
簡単にするために、図８の図は、画像捕捉の周期の持続時間ΔＴ１が一定であり、かつ、撮像が一定のフレーム速度で行なわれる場合を示しているが、このことが必ずしも強制されないことに注目されたい。したがって、フレーム速度と、したがって画像捕捉周期の持続時間ΔＴ１とは、胃腸管内における撮像装置の速度等の測定されたパラメータに応じて、撮像中に変化し得る。このような場合、撮像周期の持続時間は、装置６０の測定された速度に応答して短縮または延長されて、フレーム速度をそれぞれ上昇または下降させることができる。
【００７６】
たとえば、２０００年５月１５日に出願され、本願の譲受人に共通に譲渡され、この明細書においてそのすべてがあらゆる目的のために引用によって援用される同時係属中の米国特許出願連続番号第０９／５７１，３２６号は、特に、生体内撮像装置のフレーム速度を制御するための装置および方法を開示している。
【００７７】
上に開示した自動的な照明制御方法は、可変のフレーム速度を有する装置で用いるように適合され得る。このような適合は、撮像周期のさまざまな持続時間を考慮することができ、実現例は、特に、画素の走査およびデータの送信を完了するのに必要とされる時間の量、装置６０が利用することのできるパワーの利用可能な量、および他の考慮事項に依存し得る。
【００７８】
この方法を適合させる簡単な方法は、撮像装置の最大フレーム速度を制限して、最大フレーム速度が用いられているときでも、期間内において画素の走査およびデータの送信用に十分な時間が残っているようにすることであると考えられる。
【００７９】
次に、図９を参照する。図９は、可変のフレーム速度と、可変の制御された照明持続時間とを有する生体内撮像装置において照明および画像捕捉のタイミングを取る方法を理解するのに有用な概略図である。
【００８０】
図９の第１の撮像周期は、図８の第１の撮像周期と同様であるが、図９の照明期間９８の持続時間（９８が付されて網掛け状の棒状部分によって示される）が、図８の照明期間９４の持続時間よりも長い点が異なる。図９の第１の撮像周期は時刻Ｔに開始して時刻Ｔ１に終了し、持続時間ΔＴ１を有する。時刻ＴMは、容認可能な最大照明期間ΔＴ４の終了を示す。図９の第２の撮像周期は、時刻Ｔ１に開始して時刻Ｔ３に終了する。第２の撮像周期の持続時間ΔＴ８は、第１の撮像周期の持続時間ΔＴ１よりも短い（ΔＴ８＜ΔＴ１）。第２の撮像周期の持続時間ΔＴ８は、撮像装置で利用することのできる最大フレーム速度に対応する。第２の撮像周期の照明期間１００（図９の、１００が付されて網掛け状の棒状部分によって表わされる）は、上で詳細に開示したように、光の強度に依存して、照明制御装置によってタイミングを取られる。期間１０２（１０２が付され、かつドットが付された棒状部分によって表わされる）は、撮像器の画素を走査して、走査したフレームデータを送信するのに必要とされる時間の量ΔＴ９を表わす。ＴMは、各撮像周期の開始時刻に対する、容認可能な最大照明期間の終了時刻を表わす。したがって、フレーム速度を上昇させた場合、可能な最大のフレーム速度においても、画素を走査してデータを送信するのに十分な時間が存在する。
【００８１】
一般に、一定のフレーム速度を有する生体内撮像装置の一例において、約６６，０００個の画素を有するＣＭＯＳセンサ（２５６×２５６の画素アレイに配置されたＣＭＯＳセンサ等であるが、これに限定されない）の画素を走査して、外部の受信機レコーダにデジタル（シリアル）データ信号を送信するのに必要な時間は、約０．４秒であり得る（１画素当たり約６マイクロ秒の走査およびデータ送信時間と仮定する）ことに注目されたい。
したがって、約２０〜３０ミリ秒の最大照明期間と仮定すると、フレーム速度は、１秒間に２フレームよりも著しく高くなることはないと考えられる。たとえば異なる読出し速度を実現するために、代替的なフレーム速度を用いてもよい。
【００８２】
しかしながら、画素の走査およびデータの送信に必要とされる時間を実質的に短縮することが可能であり得る。たとえば、ＣＭＯＳの画素アレイのクロック速度を高めることにより、個々のフレームを走査するのに必要とされる時間を３ミリ秒または３ミリ秒未満にまで減じることが可能であり得る。加えて、送信機２６のデータ転送速度を高めて、アレイの画素を走査して画素データを外部受信機／レコーダに送信するのに必要とされる時間全体を、さらに短縮することもできる。
【００８３】
したがって、フレーム速度が一定の装置だけでなく、１秒当たり約４〜８フレーム、またはそれよりも高いフレーム速度も可能であり得る、フレーム速度が可変の生体内撮像装置も実現することができる。
【００８４】
光検知装置の、積分された出力が、良好で平均的な画像の品質を確保するように適合されたしきい値に到達したときに照明装置をオフにするための上で開示した方法を実現する際に、設計者は、利用可能な最大光出力能力の付近で照明装置（たとえば図３の照明装置６３等）を作動させる傾向を有することが考えられる。このことは、有利であると考えられる。なぜなら、照明期間の持続時間の短縮を達成して、移動によって誘発される画像のかすみを減じることによって画像の鮮明度を高めることができるためである。
【００８５】
可能な最大光出力能力の付近で照明装置を作動させることは、必ずしも常に可能ではなく、または、必ずしも常に所望されないことがあり得る。したがって、照明装置６３の最大光出力よりも少ない所定の光出力で、照明装置６３の作動を開始することが望まれることが考えられる。
【００８６】
第２の照明制御方法において、図３の照明装置６３は、各照明周期の最初に、第１の光出力レベルでまず作動することができる。光検知装置６７を用いて、短い照明サンプリング期間中の光の量を測定することができる。
【００８７】
次に、図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１０Ｃを参照する。図１０Ａは、この発明の別の実施例に従った、自動照明制御方法を用いた生体内撮像装置の撮像周期を概略的に示すタイミング図である。図１０Ｂは、図１０Ａで示した自動照明制御方法を用いた場合に可能な、時間の関数として光強度の一例を示す例示的かつ概略的なグラフである。図１０Ｃは、図１０Ａで示した自動照明制御方法を用いた場合に可能な、時間の関数として光強度の別の例を示す概略的なグラフである。
【００８８】
図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１０Ｃにおいて、グラフの水平軸は、時間を任意の単位で表わす。図１０Ｂおよび図１０Ｃにおいて、垂直軸は、照明装置６３（図３）によって出力された光の強度Ｉを表わす。
【００８９】
図１０Ａに示された自動照明制御方法は、全照明期間１０８内に含まれる照明サンプリング期間１０４を用いることによって作用する。撮像周期１１０は、全照明期間１０８および暗い期間１１２を含む。照明装置６３は、全照明期間１０８の持続時間内に腸壁７６を照明することができる。暗い期間１１２は、上で詳細に開示したように、ＣＭＯＳ撮像器６４の画素を走査して、画像データを処理および送信するために用いることができる。
【００９０】
撮像周期の全照明期間は時刻Ｔに開始して時刻ＴMに終了する。時刻ＴMは、撮像周期１１０の開始時刻Ｔを基準にして固定されており、容認可能な最大照明時間を表わす。実際
に、時刻ＴMは、上で説明したように、画像がかすむ可能性を減じるように選択することができる。たとえば、時間ＴMは、撮像周期１１０の開始時刻Ｔから２０ミリ秒として選択することができる（すなわち、全照明期間１０８の持続時間を３０ミリ秒に設定することができる）が、時間ＴMおよび全照明期間１０８の、より大きなまたはより小さな他の値を用いることもできる。
【００９１】
全照明期間１０８は、照明サンプリング期間１０４と主照明期間１０６とを含み得る。照明サンプリング期間１０４は、時刻Ｔに開始して時刻ＴSに終了する。主照明期間１０６は、時刻ＴSに開始して時刻ＴMに終了する。
【００９２】
この方法の例示的な実施例において、照明サンプリング期間１０４の持続時間を、約２〜５ミリ秒に設定することができるが、特に、光検知装置６７の種類および特性、光に対する感度、その信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）、照明装置６３が照明サンプリング期間１０４中に作動する強度Ｉ1、ならびに、他の実現例および製造上の考慮事項に依存して、より大きなまたはより短い他の持続時間の値を用いてもよい。
【００９３】
図１０Ｂおよび図１０Ｃに戻ると、照明サンプリング期間１０４の間に、照明装置６３は、光の強度がＩ1であるように作動する。光検知６７は、腸壁７６から反射し、腸壁７６によって拡散した光を検知することができる。照明制御装置４０Ａは、強度の信号を積分して、照明サンプリング周期１０４の持続時間内に光検知装置６７に到達する光の量Ｑを求めることができる。照明制御装置４０Ａは次に、値Ｑと主照明期間１０６の既知の持続時間とから、ＣＭＯＳセンサ６４の適切かつ平均的な露出を行なうために、主照明期間１０６の持続時間中に照明装置６３が作動することが求められる光の強度ＩNを計算することができる。一実施例において、受取った光の概算された総量は、１組の撮像周期全体にわたって実質的に一定であるように保たれるか、または、特定の目標範囲内に保たれる。計算は、たとえば、受取られるか、または適用されることが望まれる一定の光の量から、サンプリング期間１０４中に記録された光の量を差し引き、主照明期間１０６に相当する一定期間でその結果を割ることによって行なうことができる。この計算を行なうための１つの可能な方法は、以下のように等式１を用いる。
【００９４】
ＩN＝（ＱT−Ｑ）／ΔＴMAIN              等式１
ここで、
ΔＴMAINは、主照明期間１０６の持続時間であり、ＱTは、ＣＭＯＳセンサ６４の適切かつ平均的な露出を確保するために撮像周期内で光検知装置６７に到達しなければならない光の総量であり、Ｑは、撮像周期の照明サンプリング期間１０４の持続時間内に光検知装置６７に到達する光の量である。
【００９５】
ＱTの値を経験的に求め得ることに注目されたい。
【００９６】
図１０Ｂは、例示的な撮像周期に対する時間の関数として照明装置６３によって生じた光の強度を示すグラフを概略的に示す。照明サンプリング期間１０４の間に、光の強度は値Ｉ1を有する。照明サンプリング期間１０４の終了後、光の強度ＩN＝Ｉ2は、上の等式１で開示したように、または他の適切な任意の種類のアナログまたはデジタル計算を用いることによって、計算することができる。
【００９７】
たとえば、図２のコントローラ／プロセッサ３６によって計算をデジタル式に行なう場合、ＩNの値は、主照明期間１０６の持続時間に比べて極めて短時間で（たとえば１マイクロ秒未満等において）計算され得る。
【００９８】
図２の照明制御装置４０か、図６の照明制御装置４０Ｂか、または図３の照明制御装置
４０Ａに含まれ得るアナログ回路（図示せず）によってＩNの計算が行なわれる場合、計算時間は、主照明期間１０６の持続時間に比べて同じく短いことが考えられる。
【００９９】
図１０Ｂに示される、撮像周期に対するＩ2の計算が完了した後に、照明制御装置４０Ａは、撮像装置の照明装置の光出力の強度をＩ2に変更することができる。このことは、たとえば、図７のＬＥＤドライバ装置８４から出力される電流の量を増大させることによって、または、光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃおよび６３Ｄに電流を供給するために照明制御装置４０Ａ内に含まれ得る１つ以上のＬＥＤドライバ装置（詳細には図示せず）から出力される電流の量を増大させることによって、行なうことができる。主照明期間１０８の終了時（時刻ＴM）において、照明制御装置４０Ａは、新規の撮像周期（図示せず）の開始時である時刻Ｔ１まで、照明装置６３をオフに切換えることができる。新規の撮像周期の開始時に、光の強度は再び値Ｉ1に切換えられて、新規の照明サンプリング期間が開始する。
【０１００】
図１０Ｃは、別の異なる例示的な撮像周期に対する時間の関数として、照明装置６３によって生じた光の強度を示すグラフを概略的に示す。照明の強度Ｉ1は、上で開示したように、照明サンプリング期間１０４の全体にわたって用いられる。しかしながら、この撮像周期において、照明サンプリング期間１０４に測定されたＱの値は、図１０Ｂの照明サンプリング期間に測定されたＱの値よりも大きい。このことは、たとえば、腸壁７６に対する撮像装置６０の位置の移動によって生じ得る。したがって、計算された値であるＩ3は、図１０Ｂに示された撮像周期のＩ2の値よりも小さい。また、Ｉ3の値は、Ｉ1の値よりも小さい。したがって、図１０Ｃに示される主照明期間１０６の間に照明装置６３が発する光の強度は、図１０Ｃの照明サンプリング期間１０４の間に照明装置６３が発する光の強度よりも低い。
【０１０１】
Ｉ3の計算された値がＩ1の値に等しい場合（図１０Ｂ〜図１０Ｃでは図示していない場合）、照明の強度は、全照明期間１０８の持続時間中に、初期値であるＩ1に維持され得、照明強度の変更が、時刻ＴMにおいて行なわれないことに注目されたい。
【０１０２】
上で開示した第２の照明制御方法の利点は、この方法が、少なくとも最初に、照明装置６３がその最大の光出力強度で作動することを防止し得ることである。このことは、たとえば図１の電源２５等の電源の性能を高めるのに有用であることが考えられ、その有用な稼動寿命を延ばし得る。当該技術では、多くの電池および電気化学的セルが、その最大電流出力付近で作動すると最適な態様で機能しないことが公知である。第２の照明方法を用いると、光源（図３の光源６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃおよび６３Ｄ等）は、それらの最大出力の光強度の僅か一部であり得る光強度Ｉ1で最初に作動する。したがって、最大の光出力強度が現時点でのフレーム捕捉に必要とされないことが決まっている場合において、光源は、第２の光強度のレベル（たとえば、光強度のレベルＩ1よりも低い光強度のレベルＩ3等）で作動することができる。したがって、第２の照明制御方法は、撮像装置の電池または他の電源から引かれて照明装置６３を作動させるのに必要とされる電流を減じることができ、これにより、撮像装置で用いられる電池または他の電源の有用な稼動寿命を延ばすことができる。一実施例によると、両方の方法（可変の持続時間および可変の強度）を組み合せることが可能である。
【０１０３】
この発明の実施例が、１つの光検知素子および／または１つの光源を用いることに限定されないことが、当業者によって認識されるであろう。加えて、光検知素子が、撮像器と別個の、または撮像器の一部である光検出器を含み得ることが認識されるであろう。
【０１０４】
次に、図１１を参照する。図１１は、この発明の一実施例に従った、複数の光源を制御するための照明制御装置を示す概略図である。
【０１０５】
照明制御装置１２０は、それぞれ複数のアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換装置１２４Ａ、１２４Ｂ、…１２４Ｎで適切にインターフェイスされた複数の光検知装置１２２Ａ、１２２Ｂ、…１２２Ｎを含む。Ａ／Ｄ変換装置は、処理装置１２６に適切な態様で接続される。処理装置１２６は、複数のＬＥＤ光源１３０Ａ、１３０Ｂ、…１３０Ｎに適切な態様で接続された複数のＬＥＤドライバ１２８Ａ、１２８Ｂ、…１２８Ｎに対し、適切な態様で接続される。
【０１０６】
光検知装置１２２Ａ、１２２Ｂ、…１２２Ｎによって検知された光の強度を表わす信号が、それぞれＡ／Ｄ変換装置１２４Ａ、１２４Ｂ、…１２４Ｎに与えられ、これらの変換装置は、デジタル化された信号を出力する。デジタル化された信号は、信号を処理することのできる処理装置１２６によって受信され得る。たとえば、処理装置１３６は、信号の積分を行なって、光検知装置１２２Ａ、１２２Ｂ、…１２２Ｎの１つ以上によって検知された光の量を計算することができる。計算された光の量は、光検知装置１２２Ａ、１２２Ｂ、…１２２Ｎのすべてを合わせたものによって検知された光を全部合わせた量であり得、または、光検知装置１２２Ａ、１２２Ｂ、…１２２Ｎの個々の光検知装置の各々に関して別個に計算された光の個々の量であり得る。
【０１０７】
処理装置１３６は、計算された光の量をさらに処理して、ＬＥＤドライバ１２８Ａ、１２８Ｂ、…１２８Ｎに制御信号を与えることができ、これらのＬＥＤドライバは、次いで、個々にまたは組み合わさって、ＬＥＤ光源１３０Ａ、１３０Ｂ、…１３０Ｎに適切な電流を与え得る。この発明の一実施例によると、各センサは、１つ以上の光源に直接関連付けられ得る。
【０１０８】
この発明のいくつかの実施例によると、特別な制御画素を用いることにより、照明源の個々の制御が可能になり得る。これらの制御画素を高速読出に適合させることができ、このことは当該技術において周知である。高速読出手続は、画素値をリセットしないことが考えられる。
【０１０９】
図１１の照明制御装置１２０が、処理および制御の異なる方法を用いて作動し得ることに注目されたい。
【０１１０】
この発明の一実施例に従い、光検知装置１２２Ａ、１２２Ｂ、…１２２Ｎのすべては、１つの光検知素子として用いられ得、光を全部合わせた量を用いて計算を行なって、ＬＥＤ光源１３０Ａ、１３０Ｂ、…１３０Ｎのすべての動作を同時に制御する。この実施例において、照明制御装置１２０はたとえば、一定の照明強度を用いて照明の終了時刻を計算する、上で開示して図５、図８、および図９に示した第１の照明制御方法を用いて実現することができる。他の実施例によると、複数のＡ／Ｄ装置（１２４等）は含まれず、その代わりにアナログ処理が実施される。
【０１１１】
代替的に、この発明の別の実施例に従い、照明制御装置１２０はたとえば、上で詳細に開示したように、照明サンプリング期間に第１の照明強度Ｉ1を用い、かつ、主照明期間で用いるために第２の光強度ＩNを計算する、上で開示して図１０Ａ〜１０Ｃに示した第２の照明制御方法を用いて実現することができる。このような場合、照明サンプリング期間１０４の全体にわたって用いられる照明強度Ｉ1（図１０Ａ〜１０Ｃ参照）は、ＬＥＤ光源１３０Ａ、１３０Ｂ、…１３０Ｎのすべてに対して等しいことが考えられ、主照明期間１０６（図１０Ａ〜１０Ｃ）の全体にわたって用いられる照明強度ＩNは、ＬＥＤ光源１３０Ａ、１３０Ｂ、…１３０Ｎのすべてに対して等しいことが考えられる。
【０１１２】
この発明の別の実施例に従い、光検知装置１２２Ａ、１２２Ｂ、…１２２Ｎの各々は、
別個の光検知装置として用いられ得、計算が、光検知装置１２２Ａ、１２２Ｂ、…１２２Ｎの各々によって検知された光の個々の量を用いて行なわれて、それぞれまたは任意の組み合せのＬＥＤ光源１３０Ａ、１３０Ｂ、…１３０Ｎの少なくとも１つの動作を個別に制御することができる。この実施例において、照明制御装置１２０は、ＬＥＤ光源１３０Ａ、１３０Ｂ、…１３０Ｎの各々に対して一定の照明強度を用いてＬＥＤ光源１３０Ａ、１３０Ｂ、…１３０Ｎの各々に対する照明の終了時刻を別個に計算することのできる、上で開示して図５、図８、および図９に示した第１の照明制御方法を用いて実現することができる。このような態様で、光源１３０Ａ、１３０Ｂ、…１３０Ｎの組（１つの組が１つを含み得る）は、センサ１２２Ａ、１２２Ｂ、…１２２Ｎの組と対にされ得る。
【０１１３】
代替的に、この発明の別の実施例に従い、照明制御装置１２０は、上で詳細に開示したように、照明サンプリング期間に第１の照明強度Ｉ1を用い、かつ、主照明期間に用いるために第２の光強度ＩNを計算する、上で開示して図１０Ａ〜１０Ｃに示した第２の照明制御方法を用いて実現することができる。このような場合、照明強度Ｉ1は、ＬＥＤ光源１３０Ａ、１３０Ｂ、…１３０Ｎのすべてに対して等しいことが考えられ、照明強度ＩNは、ＬＥＤ光源１３０Ａ、１３０Ｂ、…１３０Ｎのすべてに対して等しいことが考えられる。
【０１１４】
一般に、この実施例は、撮像装置内の光源１３０Ａ、１３０Ｂ、…１３０Ｎおよび光検知装置１２２Ａ、１２２Ｂ、…１２２Ｎの位置づけが次のように構成されている場合に、すなわち、適度に効果的な照明の「ローカル制御」が確実に可能になり、異なる光源間のクロストークが確実に十分低いレベルとなって、制御ループ内で１つ以上の光源に関連する１つ以上の光検知装置からの信号を処理することにより、１つ以上の光源１３０Ａ、１３０Ｂ、…１３０Ｎによって生じる照明強度の適度なローカル制御を可能にするように構成されている場合に用いることができる。
【０１１５】
次に、図１２を参照する。図１２は、この発明の一実施例に従った、４つの光検知装置および４つの光源を有する自律型撮像装置の正面図を示す概略図である。
【０１１６】
装置１５０は、４つの光源１６３Ａ、１６３Ｂ、１６３Ｃおよび１６３Ｄ、ならびに４つの光検知装置１６７Ａ、１６７Ｂ、１６７Ｃおよび１６７Ｄを含む。光源１６３Ａ、１６３Ｂ、１６３Ｃおよび１６３Ｄは、上で開示したように白色ＬＥＤ光源であってよく、または、他の適切な光源であってよい。光検知装置１６７Ａ、１６７Ｂ、１６７Ｃおよび１６７Ｄは、開口部６２を取巻くバッフル７０の表面上に取付けられる。装置１５０の正面部は、４つの四分円１７０Ａ、１７０Ｂ、１７０Ｃおよび１７０Ｄを含み得る。装置１５０は、上で詳細に開示して図面に示したように（図１および図２参照）、照明制御装置（図１２の正面図では図示せず）と、画像の処理および送信のためのすべての光学構成要素、撮像構成要素、電気回路、および電源とを含み得る。
【０１１７】
四分円は、点線間の領域１７０Ａ、１７０Ｂ、１７０Ｃおよび１７０Ｄによって概略的に示される。この発明の一実施例に従い、装置１５０は、４つの独立したローカル制御のループを含み得る。たとえば、四分円１７０Ａ内に位置づけられた光源１６３Ａおよび光検知装置１６７Ａは、図２の照明制御装置４０に光源３８Ａ〜３８Ｎおよび光検知装置４２が結合されるのと同様の態様で、照明制御装置（図示せず）に適切な態様で結合され得る。光検知装置１６７Ａからの信号を用いて、上で開示した任意の照明制御方法を用い、光源１６３Ａの照明パラメータを制御することができ、四分円１７０Ａに対するローカル制御のループを形成する。
【０１１８】
同様に、光検知装置１６７Ｂからの信号を用いて、上で開示した任意の照明制御方法を用い、光源１６３Ｂの照明パラメータを制御することができ、四分円１７０Ｂに対するロ
ーカル制御のループを形成する。さらに、光検知装置１６７Ｃからの信号を用いて、上で開示した任意の照明制御方法を用い、光源１６３Ｃの照明パラメータを制御することができ、四分円１７０Ｃに対するローカル制御のループを形成する。光検知装置１６７Ｄからの信号を用いて、上で開示した任意の照明制御方法を用い、光源１６３Ｄの照明パラメータを制御することができ、四分円１７０Ｄに対するローカル制御のループを形成する。
【０１１９】
異なるローカル制御のループ間に何らかのクロストークまたは相互依存性が存在し得ることに注意されたい。なぜなら、実際に、光源１６３Ａによって生じた光の一部が腸壁から反射するか、または腸壁によって拡散することが考えられ、他の四分円１７０Ｂ、１７０Ｃおよび１７０Ｄのそれぞれに対する他のローカル制御のループの一部を形成する光検知装置１６７Ｂ、１６７Ｃおよび１６７Ｄに到達し得るためである。
【０１２０】
装置１５０内の光検知装置１６７Ａ、１６７Ｂ、１６７Ｃおよび１６７Ｄ、ならびに光源１６３Ａ、１６３Ｂ、１６３Ｃおよび１６３Ｄの位置の構成は、このようなクロストークを減じるように設計することができる。
【０１２１】
この発明の他の実施例では、「ファジー論理」の方法またはニュートラルネットワークの実現例等の処理方法を用いて、異なるローカル制御のループの動作を共にリンクすることが可能であり得る。このような実現例において、光検知装置の１つからの情報が、他のローカル制御のループ内の光源の照明強度の制御に影響を及ぼし得るように、異なるローカル制御のループを共に結合することができる。
【０１２２】
図１２に示された撮像装置１５０が４つの光源と４つの光検知装置とを含むものの、光源の数を変更してよく、異なる数の（４よりも多いか、または少ない）光源で、この発明の実施例の撮像装置を構成できることに注目されたい。同様に、光検知装置の数も変更してよく、適切なまたは実用的な任意の数の光検知装置を用いてよい。加えて、装置内の光検知装置の数が、装置内に含まれる光源の数と必ずしも一致する必要がないことに注目されたい。したがって、たとえば３個の光検知装置と６個の光源とを有する装置を構成することができる。または、別の例において、１０個の光検知装置と９個の光源とを有する装置を構成することができる。
【０１２３】
光源の数と光検知装置の数とを決定する要因には、特に、装置内の光源および光検知装置の幾何学的な（２次元および３次元の）配置、および互いに対しての配置、光源のサイズおよび利用可能なパワー、光検知装置のサイズおよび感度、ならびに製造上および配線上の考慮事項が含まれ得る。
【０１２４】
ローカル制御のループの数もまた、特に、所望の照明の均一性の程度、異なるローカル制御のループ間のクロストークの程度、利用可能な照明制御装置の処理パワー、および他の製造上の考慮事項によって決定され得る。
【０１２５】
この発明の発明者は、撮像器の一部ではない専用の光検知装置を用いる代わりに、または、専用の光検知装置を用いることに加え、撮像器自体の１つ以上の光感応性画素を用いて照明制御を行なうことも可能であることを認識している。加えて、特別な光検知素子をＣＭＯＳ撮像器のＩＣの表面上の画素アレイに一体化することができる。
【０１２６】
たとえば、ＣＭＯＳタイプの撮像器において、ＣＭＯＳ撮像器の画素のいくつかを照明の制御用に用いることができ、または代替的に、撮像器の画素アレイ内に、特別に製造された光検知素子（アナログフォトダイオード等）を形成することができる。
【０１２７】
次に、図１３を参照する。図１３は、この発明の一実施例に従った、照明制御のために
用いることのできる、ＣＭＯＳ撮像器の表面上における画素の配置を概略的に示す上面図である。図１３の画素の配置が概略的な図にすぎず、撮像器上の回路における実際の物理的な配置は図示されていないことに注意されたい。
【０１２８】
ＣＭＯＳ撮像器１６０の表面は、１４４個の正方形の画素を含む１２×１２のアレイによって概略的に示される。正規の画素１６０Ｐは、白色の正方形によって概略的に示される。ＣＭＯＳ撮像器は、網掛け状の正方形によって概略的に示される、１６個の制御画素１６０Ｃも含む。
【０１２９】
ＣＭＯＳ撮像器１６０内の画素の数が、説明を簡単かつ明瞭にするためだけに、任意に１４４として選択されているものの、所望であれば画素の数をそれよりも多くまたは少なくしてよいことに注意されたい。一般には、適切な画像解像度をもたらすために、より大きな数の画素を用いることができる。たとえば、ＧＩ管の撮像には、２５６×２５６の画素アレイが適切であり得る。
【０１３０】
この発明の一実施例によると、制御画素１６０Ｃは、制御画素として作動するように割当てられたＣＭＯＳ撮像器の正規の画素であり得る。この発明に従い、制御画素１６０Ｃは、正規の撮像画素１６０Ｐとは異なる時間に走査され得る。この実施例は、この実施例が正規のＣＭＯＳ画素アレイの撮像器によって実現され得るという利点を有する。
【０１３１】
図１０Ａに戻り、一実施例によると、図１０Ａのタイミング図をここでも用いて、制御画素を用いた自動照明制御方法を示すことができる。この方法は、各撮像周期１１０の開始時に制御画素１６０Ｃの高速走査を用いることによって運用することができる。照明装置（図示せず）は、撮像周期１１０の開始時に（時刻Ｔ２に）オンにされ得る。制御画素１６０Ｃの走査は、正規の画素１６０Ｐの走査と同様に行なわれ得るが、すべての制御画素１６０Ｃの走査が照明サンプリング期間１０４内に生じる点が異なる。制御画素１６０Ｃは、照明サンプリング期間１０４の持続時間内に順次走査され得る。このことは、当該技術で公知のように、画素の読出線（図示せず）を適切な態様でアドレス指定することによってＣＭＯＳ画素アレイ内の所望の任意の画素を無作為に走査する能力によって可能となる。
【０１３２】
制御画素１６０Ｃが順次（次々に）走査されるため、最初に走査される制御画素が、次に走査される制御画素よりも短い期間だけ露光されることに注目されたい。したがって、各制御画素は、それが異なる露出期間にわたって露光されてから、走査される。
【０１３３】
腸壁から反射する光の強度が照明サンプリング期間１０４の持続時間内に著しく変化しないと仮定した場合、制御画素１６０Ｃのすべてに対して測定された平均の光強度、または、制御画素１６０Ｃのすべてに到達する光の計算された平均量を計算によって補正することにより、この漸増的な画素の露出時間を補償することが可能となり得る。たとえば、画素の強度の加重平均を計算することができる。
【０１３４】
代替的に、この発明の別の実施例に従い、照明装置６３は、照明サンプリング期間１０４の終了後にオフにされ得る（このターンオフは、図１０Ａには図示していない）。このターンオフにより、制御画素１６０Ｃが露光されていない間における画素１６０Ｃの走査が可能になり得、したがって、上で述べた、制御画素の漸増的な露光を防ぐことができる。
【０１３５】
すべての制御画素１６０Ｃの走査（読出）が完了し、走査された制御画素の信号値が（アナログまたはデジタルの計算または処理によって）処理された後に、主照明期間で必要とされる照明強度の値が、たとえば照明制御装置４０Ａ（またはたとえば、図２の照明制
御装置４０）によって計算され得る。
【０１３６】
ＬＥＤドライバ装置８４から必要とされる電流の計算または必要とされる照明強度の計算は、上で開示したように既知の値Ｉ1（図１０Ｂ参照）を用いて行なうことができ、照明装置６３がオフにされた期間の持続時間を考慮してもよく、または考慮しなくてもよい（この持続時間は、制御画素１６０Ｃを走査するのに必要とされる既知の時間から、および、データの処理および／または計算に必要とされる適切な時間から、適切な態様で求められ得る）。照明装置６３は次に、計算された電流値を用いてオンにされ得（このターンオンは、説明を明瞭にするため、図１０Ａには図示していない）、主照明期間１０６の終了時の時刻ＴMまで必要とされる照明強度の値Ｉ2（図１０Ｂ参照）を生じる。
【０１３７】
制御画素１６０Ｃの数が少ない場合、制御画素１６０Ｃを走査するのに必要とされる時間が、全照明期間１０８の全持続時間に比べて短くなり得ることに注目されたい。たとえば、１つの制御画素を走査するための走査時間が約６マイクロ秒である場合、１６個の制御画素を走査するには約９６マイクロ秒が必要とされ得る。必要とされる光強度を計算するのに必要とされる時間もまた、短くなり得るため（数マイクロ秒または数十マイクロ秒が必要とされ得る）、照明サンプリング期間１０４の終了時に照明装置６３がオフにされる期間は、一般に２０〜３０ミリ秒であり得る主照明期間１０８の僅か一部を構成し得る。
【０１３８】
各画素に関して読出された強度が、画素アレイ１６０の全体内における特定の制御画素の位置に従って異なる態様で重み付けされ得る、加重平均を計算することもまた可能であり得る。このような重み付けの方法は、当該技術で公知の、中央に偏った強度の重み付けを得るためか、または、縁（もしくは周縁）に偏った重み付けを含むがこれに限定されない、当該技術で公知の他の任意の種類の偏った測定値を得るためか、または、当該技術で公知の他の適切な任意の種類の重み付けを得るために、用いることができる。このような補償または重み付けの計算は、撮像装置に含まれる照明制御装置（図示せず）によって、または、図１３に示されたＣＭＯＳ撮像器１６０を含む撮像装置に含まれる、任意の適切な処理装置（図示せず）もしくは制御装置（図示せず）によって、行なわれ得る。
【０１３９】
したがって、平均化または重み付けの計算が用いられる場合、制御画素の読出および任意の種類の補償または重み付けの計算が完了した後に、照明制御装置（図示せず）は、制御画素１６０Ｃによって検知された光の重み付けされた（および／または補償された）量の値を計算して、この値をＩ2の値を計算するために用いることができる。
【０１４０】
制御画素１６０Ｃの数と正規の画素１６０Ｐとの比が小さな数であるべきことに注意されたい。示された１６／１４４の比は、例示としてのみ（説明を明瞭にするために）与えられる。他の実現例において、この比は、特に、撮像器のＣＭＯＳアレイ内の画素の総数と、用いられる制御画素の数とに依存して異なり得る。たとえば、典型的な２５６×２５６のＣＭＯＳ画素アレイにおいて、照明制御のために、照明制御画素として１６〜１２８個の画素を用いることが実用的であり得る。しかしながら、２５６×２５６のＣＭＯＳ画素アレイ内の制御画素の数は、１６個の制御画素よりも少ないか、または、１２８個の制御画素よりも多くなってもよい。
【０１４１】
一般に、制御画素の数および制御画素と正規の画素との比は、特に、撮像器の画素アレイ上で利用可能な画素の総数、特定の撮像器の画素走査速度、走査用に割当てられた時間内で実際に走査され得る制御画素の数、および照明サンプリング期間の持続時間に依存し得る。
【０１４２】
ＣＭＯＳ撮像器の画素アレイの画素のいくつか（たとえば図１３に示された例等）が用
いられる自動照明制御方法を用いる実施例の利点は、撮像器の表面の外側に配置され得る光感応センサ（たとえば図３の光検知装置６７等）とは対照的に、制御画素１６０Ｃが、撮像器の表面上に配置された撮像画素でもあることから、撮像器の表面に到達する光の量を実際に検知することである。このことは、特に、光検知の精度が一層高いために有利となり得、また、光学系内の最適な場所に光検知装置を正確に配置する必要性もなくすことができ、加えて、制御画素は、撮像器の他の（非制御の）画素と同様の信号対雑音特性および温度依存特性を有し得る。
【０１４３】
制御画素を用いる別の利点は、外付けの光検知装置の必要がないことであり、これは、撮像装置のコストを下げて撮像装置の組立てを単純化することを可能にする。
【０１４４】
撮像器１６０等のＣＭＯＳ撮像器において、一実施例によると、照明サンプリング期間１０４の後の制御画素１６０Ｃの走査が、画素をリセットしないことに注目されたい。したがって、制御画素１６０Ｃは、主照明期間１０６の間に光を引続き検知して積分し、撮像器１６０の他の正規の画素１６０Ｐのすべてとともに、時刻ＴMの後に走査される。したがって、捕捉された画像は、完全な画素の情報を含む。なぜなら、制御画素１６０Ｃおよび正規の画素１６０Ｐが同じ持続時間だけ露光されたからである。したがって、画像の品質または解像度は、制御画素１６０Ｃを用いて照明を制御することによって著しく影響を受けない。
【０１４５】
また、撮像器１６０上の制御画素１６０Ｃの配置が、撮像器の中心に対して対称になっているが、他の適切な任意の画素の配置を用いてよいことに注目されたい。撮像器１６０上の制御画素の数および分布は、用いられる平均化の種類、および／または、たとえば捕捉された画像の種類に応じて変更または適合され得る。
【０１４６】
さらに、制御画素をグループにグループ化することができる。これらのグループを別個に処理して、別個に制御され得る複数の光源を用いる撮像器内のローカルな照明制御を可能にすることができる。
【０１４７】
次に、図１４を参照する。図１４は、この発明の一実施例に従った、撮像装置内のローカルな照明制御で用いられるのに適切な制御画素のグループの例示的な分布を示す、ＣＭＯＳ撮像器の画素の概略上面図である。
【０１４８】
示された撮像器１７０は、４００個の画素を有する２０×２０の画素アレイである。制御画素は、網掛け状の正方形１７０Ａ、１７０Ｂ、１７０Ｃおよび１７０Ｃによって概略的に表わされ、残りの撮像器の画素は、網掛け状ではない正方形１７０Ｐによって概略的に表わされる。制御画素の４つのグループが、撮像器１７０上に示される。
【０１４９】
第１の画素のグループは、撮像器１７０の表面の左上の象限内に配置された４つの制御画素１７０Ａを含む。第２の画素のグループは、撮像器１７０の表面の右上の象限内に配置された４つの制御画素１７０Ｂを含む。第３の画素のグループは、撮像器１７０の表面の右下の象限内に配置された４つの制御画素１７０Ｃを含む。第４の画素のグループは、撮像器１７０の表面の上左下の象限内に配置された４つの制御画素１７０Ｄを含む。
【０１５０】
撮像器１７０が、複数の光源を有する自律型撮像装置（図１２の装置１５０等であるが、これに限定されない）に配置される場合、制御画素１７０Ａ、１７０Ｂ、１７０Ｃおよび１７０Ｄの４つのグループの各々は、上で開示したように走査されて処理され、撮像器１７０の４つの象限のそれぞれに到達する照明のレベルをローカル制御するためのデータを提供することができる。４つのグループの各々内の各画素に関する走査データは、撮像器のそれぞれの象限に対する照明強度の所望の値を計算するために処理され得る。別個の
ローカル制御のループを用いて照明を制御するための方法は、図１２の装置１５０に関して上で開示した任意の方法と同様であり得るが、装置１５０では、光検知装置が撮像器の外部の装置であり、撮像器１７０では、検知用に用いられる制御画素が、撮像器１７０と一体化した部分である撮像器の画素である点が異なる。
【０１５１】
制御画素を用いる照明制御方法は、上で開示したように、積分されたセンサの信号がしきい値のレベルに到達したときに照明を中止する閉ループの方法を用いて実現され得、または、上で開示したように、照明サンプリング期間に最初の照明強度を用い、そして制御画素の走査から計算もしくは算出された値に従って（必要であれば）照明強度を適合させるか、もしくは変更することによって実現され得る。
【０１５２】
画素のグループの信号またはデータ（画素の変化を表わす）は、中央に偏るか、もしくは周縁に偏った平均化を行なうための平均化法または加重平均法を用いることにより、または、当該技術で公知の他の任意の平均化または処理の方法に従って、処理され得る。上で開示したように処理の結果を用いて、光源（たとえば、図１２の４つの光源１６３Ａ、１６３Ｂ、１６３Ｃおよび１６３Ｄの配置と同様の配置で撮像装置内に配置された４つの光源等）を制御することができる。
【０１５３】
撮像器の表面上の制御画素の数および制御画素の分布が、特に、所望の種類の平均化、ローカルな照明制御グループの必要数、撮像装置内で利用可能な光源の数および位置、利用可能な処理装置が利用することのできる計算パワー、照明制御装置の速度、ならびに他の設計上の考慮事項に応じて変化し得ることを、当業者は認識するであろう。
【０１５４】
この発明の別の実施例によると、図１３の制御画素１６０Ｃは、正規の画素１６０Ｐとは異なった態様で構成された、特別に作製された画素であり得る。この実施例によると、制御画素１６０Ｃは、当該技術で公知であるように、適切な読出回路またはサンプリング回路（図示せず）を有するアナログフォトダイオードとして作製され得る。この実現例は、制御画素１６０Ｃとして働くアナログフォトダイオードが同時に読出され得る、特別に作製されたカスタムＣＭＯＳ撮像器を用い得、このことは、有利であることが考えられる。なぜなら、一様な画素の構成を有する正規のＣＭＯＳ画素アレイにおいて実現される同数の制御画素を順次走査するのに必要とされる時間よりも、読出または走査の時間が短縮され得るためである。
【０１５５】
アナログフォトダイオードまたは他の公知の種類の専用のセンサが撮像装置のＣＭＯＳ画素アレイ内に一体化される場合、アナログフォトダイオードが配置された領域が、正規のＣＭＯＳアレイの画素とともに走査されないため、捕捉された画像が、「欠落した」画像の画素を有することに注目されたい。したがって、画像データは、「欠落した画素」を有する。しかしながら、ＣＭＯＳ画素アレイ内に少数のアナログフォトダイオードまたは他の専用の制御画素が含まれている場合、欠落した画素が画像の品質を著しく劣化させないことが考えられる。加えて、このような専用のアナログフォトダイオードまたは他の制御画素を画素アレイ内に分散させることができ、互いに十分に離して配置することができるため、画像の品質は、欠落した画像の画素によって僅かに影響を受けるに過ぎないと考えられる。
【０１５６】
照明制御方法が、図１の装置１０Ａ等の自律型撮像装置で用いるために開示されているが、これらの照明制御方法が、撮像器および照明装置を有する他の生体内撮像装置、たとえば撮像センサアレイを有する内視鏡もしくはカテーテル様の装置か、または内視鏡の動作経路を通じた挿入が可能な生体内撮像を行なうための装置等、への適合を伴ってまたは伴わずに用いられ得ることに注目されたい。
【０１５７】
加えて、この明細書に開示された照明制御方法を、ＣＭＯＳ撮像器等の適切な撮像器を含み、かつ、照明源を含むか、または作動する態様で照明源に接続される、スチルカメラおよびビデオカメラにおいて用いることができる。
【０１５８】
加えて、選択された正規の画素を制御画素として用いるか、またはアナログフォトダイオード等の特別に作製された制御画素を用いる、ＣＭＯＳ画素アレイの撮像器で実現される制御画素の使用を、カメラ内に一体化され得るか、または、カメラの外部に存在して、作動する態様でカメラに接続され得るフラッシュ装置または別の照明装置の照明を制御するために適用することができる。
【０１５９】
カメラのＣＭＯＳ撮像器の一部である制御画素を用いる利点には、特に、上で詳細に開示したように、構成および操作が簡単であること、加重平均法およびバイアス方法を含む、制御可能な態様で互換性を有する複数の平均化法の実現および使用が可能であること、ならびに、照明制御の精度が上昇することが含まれ得る。
【０１６０】
加えて、特に、カメラに含まれているか、または作動する態様でカメラに接続されている光源が、唯一の利用可能な照明源であるという条件下で作動するカメラにおいて（たとえば、海底で作動するカメラ、または、通常は暗く、接近しにくい領域で監視またはモニタを行なうように設計されているカメラにおいて）、上に開示した照明制御方法を用いることにより、シャッタのないカメラの使用が可能になり得る。このことは、有利にも、このような装置の信頼性を高め、それらのコストを下げ、それらの構成および動作を単純化することができる。
【０１６１】
上で開示したこの発明の実施例において、制御画素の数および配置は一定であったが、この発明の別の異なる実施例に従い、制御画素の数および／または幾何学的な構成（配置）をダイナミックに変更または制御できることに注目されたい。たとえば、一時的に図２に戻ると、光検知装置４２は、ＣＭＯＳ画素アレイの１つ以上の制御画素を表わし得、照明制御装置４０および／またはコントローラ／プロセッサ装置３６は、画像捕捉周期で用いられる制御画素の数を変更するように、および／または、撮像装置３２の画素アレイ上における制御画素の配置を変更するように、構成することができる。
【０１６２】
制御画素の数および／または配置のこのような変更は、照明サンプリング期間１０４（図１０Ａ）の間に制御画素として走査されるように選択された画素の数および／または配置を変更することによって、非限定的な例において行なうことができる。このような変更により、さまざまな平均化のための構成および方法の使用が可能となり得、さまざまな撮像周期に対する、さまざまなバイアス方法の変更が可能になり得る。
【０１６３】
加えて、ダイナミックに制御可能な制御画素の構成を用いることにより、１つの撮像周期内に２つ以上の照明サンプリング期間を実現すること、および、これらの２つ以上の照明サンプリング期間の各々に対して異なる画素の数または構成を用いることが可能となり得る。
【０１６４】
また、遠隔測定装置、たとえば遠隔装置３４（図２）に無線で送信される命令により、制御画素の数および／または構成を遠隔で制御することも可能となり得、この場合、遠隔測定装置は、データの送信と、外部の送信機装置（図２には図示せず）によって遠隔測定装置に送信される制御データの受信とが可能な送受信機装置として構成することができる。
【０１６５】
上で開示した実施例が、光検知素子（たとえば図３の光検知装置６７、図２の光検知装置４２、または図１３の制御画素１６０Ｃ等）に到達する光の量の測定および処理に基づ
いて照明装置（たとえば図３の照明装置６３等）から出力される光を変更することに基づいていたが、別の手法を用いてもよいことに注目されたい。
【０１６６】
この発明のいくつかの実施例によると、撮像器（図２の撮像装置３２等）の画素増幅器の利得および／または他のパラメータを変更することができる。パラメータを変更する決定は、たとえば、光検知装置（たとえば図２の光検知装置４２、図１３の制御画素１６０Ｃ等）に到達する光の量の測定結果に基づき得る。このような実施例において、撮像装置の照明装置（たとえば図３の照明装置６３Ａまたは図２の照明装置３８等）は、一定の期間または可変の期間にわたり、一定の照明強度または可変の照明強度で作動させることができる。サンプリング期間（１フレーム内の露出期間の一部等）中に撮像装置の光検知装置または制御画素に到達する光は、サンプリングの段階または時点において測定され得る。サンプリングの段階または時点は、時間内の不連続な時点であり得、または、或る一定の時間量にわたって広がり得る。パラメータ、たとえば撮像器の画素増幅器の利得レベルまたは感度、光の強度、照明の持続時間、または他のパラメータを、たとえば選択した画素の相対的な光飽和の測定値に関して、個々にまたは任意の組合せで変更して、適切なまたは適正な撮像を行なうことができる。
【０１６７】
たとえば、少なくとも１つの選択されたサンプリングの段階（期間）において測定された、照明サンプリング期間中に光検知装置に到達する光の量が、（たとえば定められた数の画素に関する期待しきい値を基準として）画像の適正な露出を確保するのにほぼ十分なものになった場合、露光を終了することができる。この場合、完全な露出が得られたので、さらに露出を行なう必要はない。この場合、画像を送信する際に、現時点での画像の利得レベルの変更は必要とされないはずである。加えて、露出が比較的短時間であることから、長時間の露光を用いて記録された画像に伴い得る、かすみの問題がなくなるはずである。
【０１６８】
サンプリングの段階における測定により、照明のサンプリング期間中に（しきい値を基準として）あまりにも少ない飽和しか得ることができなかったと判断された場合、露出を継続して、画像に対する十分な照明を可能にすべきである。しかしながら、過剰な露出はかすみを生じ得るため、飽和しきい値を下げてより短時間の露出を行なうように撮像器に指令を与えることができる。短時間の露出を補償するために、撮像器に対し、飽和しきい値を下げることに加え、画像の送信用により高い利得レベルを提供するように指令を与え、短い露出時間でも十分な露出を行なうことができる。たとえば、飽和しきい値を半分にして露出を十分に短くした場合は、それに応じて利得レベルを２倍にし、適切な露出が行なわれ得るようにしなければならない。
【０１６９】
照明のサンプリング期間中に、可能性として期待しきい値を基準とした場合に、あまりにも多くの光が光検知装置に到達した場合、露出を終了することができ、画素増幅器の利得（または他のパラメータ）を下げて露出過多を防止することができる。選択した段階においてさらに別のサンプリング期間を設定し、画像の利得および露出時間等の変数をさらに微調整することができる。
【０１７０】
露出期間の初期の局面における、選択された数の画素のアナログ出力を連続走査することに基づき得るアナログ利得の変更に加え、露出は、完全な（たとえば適切な）飽和に到達した任意のステージで終了させることができる。このようにして、たとえば、利得レベルを画像に追加することにより、低露出の多くの場合にも画像の完全な露出を提供することができる。加えて、たとえば飽和が得られたときに露出を終了することにより、高露出である多くの場合において露出過多を防止することができる。これらの変更は、画像品質の向上、エネルギ節約、および／または他の利点を生じ得る。
【０１７１】
さまざまな実施例はさまざまな時間、飽和、および電圧レベルを使用することができ、以下の規定されたレベルに限定されない。この発明の特定の用途によると、予め選択されたすべての画素に対して飽和を達成するのに必要とされる最大読出時間を規定する、必要とされる時間解像度は、たとえば０．２５ｓであり得る。他の値または範囲を使用してよい。
【０１７２】
この発明のいくつかの実施例に従い、総露出時間（たとえば適切なおよび／または適正な露出に必要とされる予測時間）を規定することができ（Ｔ１）、この時間内において、露出測定時間（サンプリング時間、たとえばＴ１の一部であるＴ１／4または他の時間）を規定することができる。基準レベルの変更が生じ得、かつ、利得の決定が行なわれ得る不連続な時間段階を、Ｔ１により求めることができる。この値を間接的に用いて、Ｔ１／2およびＴ１／4等の時間間隔、または他の間隔を設定することができ、これらは、画素の飽和を測定するためのサンプリングの時間間隔となり得る。最大露出時間もまた規定することができる（ＴM）。一般に、Ｔ１およびＴMはいずれもプログラム可能である。一般に、ＴMは、露出のしきい値を超えたか否かに関係なく露出を終了することのできる最大露出時間を設定すること以外の計算に影響を与えない。一方でＴ１は、目標とする露出時間として用いることができる。たとえばＴ１は、適切なまたは完全な飽和等を得るために期待される露出と呼ぶことができる。いくつかの実施例に従った現時点でのシステムまたは方法は、たとえば間隔Ｔ１／4およびＴ１／2において、Ｔ１以前に超えることが期待される飽和しきいレベルを設定する。
【０１７３】
一般に、装置３０は、不連続な部分として画像情報を送信する。各部分は一般に、１つの画像またはフレームに対応する。他の送信方法も可能である。たとえば、装置３０は２分の１秒ごとに１度画像を捕捉することができ、このような画像を捕捉した後に、この画像を受信アンテナに送信する。他の捕捉速度も可能である。一般に、記録および送信される画像データはデジタルカラー画像データであるが、代替的な実施例において、他の画像フォーマット（白黒画像データ等）を用いてもよい。一実施例において、画像データの各フレームは、各々が２５６個の画素からなる２５６本の行を含み、各画素は、公知の方法に従い、色および輝度に関するデータを含む。たとえば各画素において、色は、各々が赤、緑、または青等の原色に対応する４個のサブ画素（１つの原色が２度表される）のモザイクによって表され得る。画素全体の輝度は、たとえば、１バイト（すなわち０〜２５５）の輝度の値で記録することができる。他のデータフォーマットを使用してよい。
【０１７４】
一実施例によると、信頼性の高い露出の測定は、ｎ番目（たとえば４番目）ごとの画素を含むことを必要とし得る（この画素は、たとえば２番目ごとの赤色画素であると考えられる。なぜなら、一実施例によると、ｍ行（たとえば一般に約６６，０００個の画素フレーム（２５６×２５６画素等）内の２５６行のうちの１０行）ごとに、一般にはより多くの赤色画素が存在するためである）。このことは、一般的な１フレーム内における約６４０個の画素に等しい。一実施例において、信頼性の高い露出の測定は、飽和しきい値を超えるために、選択された画素の約１．５％（たとえば６４０個の画素のうちの１１個等）が飽和に達することを必要とすることが考えられ、この飽和しきい値に応じて利得の決定が行なわれ得る。他のフレームのサイズ、割合、およびサンプリング速度を適宜使用してよい。たとえば９、１１、１５、２４、および他の任意の数の画素を１フレームごとに、またはサンプリングされた１つのサブセットごとに使用して、飽和しきい値を決定することができる。他の個々の画素、たとえば赤色ではない画素をサンプリングしてよく、サンプリングは色に基づいて行なわれる必要はない。
【０１７５】
一実施例によると、露出時間は、たとえば５ｍｓから４０ｍｓの８ステップにおいて決定され得る。他の数のステップおよび間隔を使用してよく、間隔を使用しなくてもよい。すなわち、たとえば連続して露出時間を決定することができる。さらに、Ｔ１をたとえば
１ｍｓから１００ｍｓまでの対数目盛を有する８ステップでデジタル式にプログラムすることができる。一実施例において、検出レベルの精度は、たとえば５％未満に規定され得る。他の精度レベルを適宜使用してよい。
【０１７６】
一実施例に従った露出の測定は、センサアレイまたは撮像器内の画素のサブセットに対して実施することができる。露出の利得の変化が適切であるか否かに関する判断は、たとえば、１個以上の画素についての飽和しきい値を基準とした、光により飽和に達し、かつ、選択された画素の割合に基づくことが考えられる。利得または他のパラメータを設定する判断は、不連続な１つ以上の時間間隔に基づき得る。この時間間隔内において、選択された数の画素のうち公称数の画素（たとえば一実施例によると１１個）からの出力が、或る一定の飽和レベル（基準レベル等）またはしきい値に到達する。このようにして、公称数の画素からの画素の出力が新規の飽和レベルに到達したと判断されるまで露出を継続することができ、新規の飽和レベルに到達した時点で利得（または他のパラメータ）のレベルを変更することができる。一実施例によると、たとえば、完全な飽和または最大露出時間（Ｔm）に到達するまで露出を継続することができる。完全な飽和の判断が、さまざまな利得（または他のパラメータ）のレベルに応じて異なり得ることに注意されたい。たとえば、利得１において予測される飽和はＶ１であり得、利得４において予測される飽和はＶ１／4であり得る。利得および／または露出を変更すべきか否かを判断するための基準電圧（Ｖｒｅｆ）、またはしきい電圧は、Ｔ１に対する時間の割合を基準とした、連続しない任意の時間間隔で規定することができる。たとえば、光の反射が最初に測定され得るとき、Ｖｒｅｆは、時刻Ｔ１／4においてＶｆｓ／4に等しいことが考えられる。同様に、光の反射がそれ以降に測定され得るとき、Ｖｒｅｆは、時刻Ｔ１／2においてＶｆｓ／2に等しいことが考えられる。
【０１７７】
この発明のいくつかの実施例によると、１つ以上の間隔において、選択された画素（たとえば現在の例では６４０個）に対する総合的なグレースケールを測定することができる。この平均値を飽和しきい値と比較することができ、行なわれた利得の決定は、グレースケール測定値の平均およびそれに関連する飽和しきい値に関連付けられ得る。
【０１７８】
この発明のいくつかの実施例によると、信号飽和レベルは、低い画素電圧を表わす電圧飽和またはＶｓａｔとして規定され得、グラウンドと称される画素の飽和として規定され得る。画素のリセットレベルは、最高画素電圧を表わすＶｒｓｔとして規定され得る。最後に、Ｖｆｓは、定められた間隔での実際の飽和または電圧レベルを表わすＡ／Ｄフルスケール電圧として規定され得る。したがって、Ｖｓａｔ＝Ｖｒｓｔ−Ｖｓａｔ＝Ｖｆｓである。すなわち、画素の信号レベルは、画素のリセットレベルと瞬間的な画素電圧との差として規定され得、露出中に０から増大する正の電圧であり得る。この「デルタ電圧」は、たとえばＴ１／4におけるＶｆｓ／4等の比較器の基準電圧と比較され得る。
【０１７９】
次に図１５を参照する。図１５は、この発明の一実施例に従い、露出期間中に画素の出力（光飽和）対時間の関数として行なわれ得る利得設定の決定を示す。図１５で認識できるように、用いられ得る３つの利得の設定値は、利得１、利得２、および利得４である。太い方の線１６１、１６３および１６５は、利得の限度またはしきい値を表わす。図１５の設定値は、例示としてのみ提示されており、限定するように意図されていない。他の数の利得の設定値を使用してよい。
【０１８０】
Ｔ１／4等の間隔において、選択された画素についての飽和しきい値（レベル）が測定され得る。飽和しきい値は、期待しきい値１６１に等しいか、それに満たないか、またはそれを上回ることが考えられる。画素の出力（選択された画素の平均飽和）が期待しきい値１６１を上回る「ｂ」の場合、完全な露出がたとえばＴ１内に完了することが予測できる。したがって、利得または感度を上げる必要がなく、完全な飽和（Ｖｆｓ）に到達する
まで露出を継続し、完全な飽和に到達した時点で露出を終了する。
【０１８１】
画素の出力が期待しきい値１６１に満たないものの、中間しきい値１６３を上回る「ｃ」の場合、露出がＴ１内に完了しないことが予測できる。結果的に飽和を得ることができても、露出は必然的にＴ１よりも長くなり、これによってかすむ作用が生じ得る。したがって、利得レベルを利得１から利得２に上げるように撮像器に指令を与えることができる。したがって、飽和しきい値は、たとえば半分だけ減少させてＶｆｓ／2にすることができ、このＶｆｓ／2とたとえば利得２の増幅とにより、画像の完全な露出を提供することができる。次にこの露出を、飽和レベルＶｆｓ／2に到達するまで継続することができ、飽和レベルＶｆｓ／2に到達した時点で露出を終了することができる。Ｖｆｓ／2は、この場合完全な飽和を表わす。なぜなら、利得レベル２が適用されたためである。他の利得レベルを使用してもよい。
【０１８２】
画素の出力が中間しきい値１６３に満たないものの、低い方のしきい値１６５を上回る「ｄ」の場合、露出がＴ１内で完了しないことが予測できる。したがって、露出を継続することに加え、利得レベルをより一段と上げることが必要であると考えられる。利得レベルをたとえば利得４まで上げるように撮像器に指令を与えることができ、対応する飽和レベルＶｆｓ／4に到達するまで露出をその後継続することができ、対応する飽和レベルＶｆｓ／4に到達した時点で露出を終了することができる。
【０１８３】
画素の出力が低い方のしきい値１６４に満たない「ａ」の場合、露出がＴ１内に完了せず、またはＴM内でも完了しないことが予測できる。したがって、たとえば利得レベルを利得４に上げることが必要であると考えられ、露出はＴ１まで継続し得る。この例では、完全な露出がＴ１においても達成され得ないため、露出をＴMまで継続し、十分な露出が得られる可能性を高めることができる。ＴMはいずれの場合においても最大露出時間であり得る。
【０１８４】
上の例において、および図１５に関して認識できるように、完全な露出は４個のフレームのうち３個のフレームにおいて達成され、露出時間は同様に４個のフレームのうち３個のフレームにおいて短縮され、可能性として露出の鮮明度の著しい増大と、電源の使用の減少とを生じる。代替的な実施例において、他のレベルの変更または改良を生じてよい。
【０１８５】
さらに別の測定の段階、たとえばＴ１／2およびＴ１／3等を設けることもできる。上述のシナリオにおける画素の露出もまた同様に、この第２の間隔で測定し、利得レベルの変更がさらに必要であるか否かを明らかにすることができる。
【０１８６】
一実施例において、最初の走査を利用して「ホワイトスポット」または「ホットスポット」を探すことができる。これらのスポットは、飽和に達した画素のグループにおいてカウントすることのできない、問題のある（品質不良のまたは機能しない）画像受信機である。したがって、この最初の走査は、選択された画素のグループから問題のある画素または機能しない画素を、検出、規定、および廃棄するように設計され得る。このような不良画素／機能しない画素の走査を用いなくてもよい。
【０１８７】
以下のものは、この発明の一実施例を実現するために使用することのできる「擬似コード」の非限定的な記述の一例である。この発明の他の実施例は、回路設計の使用等のコーディングを用いずに実施され得る。この発明のさまざまな実施例は、さまざまなコードシーケンスおよびプログラミングまたは論理設計技術を用いて実現され得る。
【０１８８】
【数１】
2006524097.tif 000003
【０１８９】
いくつかの場合において、このような自動的な利得制御が、或る特定の条件下で撮像器の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）の変化を生じ得ることに注目されたい。たとえば、ＣＭＯＳ画素アレイ撮像器において画素増幅器の利得を増大させることにより、より高いＳ／Ｎ比が生じ得、露出時間（Ｔｍ）を延長することによって画像の「かすみ」が増大し得る。
【０１９０】
この発明のいくつかの実施例によると、上述のかつ図１５に関連する原理をここでも同様に用いて、照明強度およびデューティサイクル等の他のパラメータまたはこのような他のパラメータの組合せに対してこの発明の実現例を説明することができる。たとえば、選択された段階におけるしきい値に応じて、光強度およびデューティサイクル等に関連する光飽和を求めるための方法に従うことができる。飽和レベルのこれらの計算により、このようなパラメータが所定のしきい値にあるか、所定のしきい値に満たないか、またはそれを上回るかを判断することができる。このような判断により、光の照明およびデューティサイクル等の変更に関する決定を行なって、当該フレームの露出の必要性を反映させることができる。
【０１９１】
たとえば、コントローラまたは他の任意の素子は、１つ以上の光測定素子における光飽和レベルを測定することができ、結果的に得られた測定値に応答して、照明の持続時間、照明強度、および／または画像の利得レベルの少なくとも１つを同時に制御することができる。この発明の一実施例に従い、以下のまたは他の公算を用いて照明（露出）をたとえば８倍増大することができる。
【０１９２】
【数２】
2006524097.tif 000004
【０１９３】
上述のまたは代替的な照明の目標値を実現するのに必要とされ得る他の任意のパラメータの組合せを使用してよい。加えて、他の任意の適切なパラメータを個々にまたは任意の組合せで上述の実施例に組込んで、生体内撮像装置により高精度の露出を行なわせることができる。
【０１９４】
この発明のいくつかの実施例に従い、生体内装置、たとえば生体内撮像カプセルの場所または位置を求めるための方法が提供される。たとえば、生体内装置が体内にいつ進入したか、または体内の特定領域内にいつ進入したか等を判断するための方法が提供される。この判断は、たとえば、生体内カプセルが「高速モード」「低速モード」「標準モード」等の動作モードに入るべきか、またはそこから出るべきかの決定を行なうために用いることができる。たとえば高速モードにより、撮像装置はより高いフレーム速度を達成することができ、このより高いフレーム速度は、撮像カプセルを嚥下した後に食道の高速撮像を可能にする点で特に有用であると考えられる。しかしながら、このような高速撮像は、装置がたとえば小腸内にあるときには必要とされず、したがって、この装置は、装置が内部移行した後の一定期間後に「標準モード」に切換わるようにプログラムされ得る。他の動作モードの変更を行なってよい。したがって、たとえば、撮像装置は食道を下降する際に「高速モード」で圧縮データを送信し、その後、このような高速フレーム速度が必要とされない場合に、より低いフレーム速度において通常の非圧縮モードで作動することができる。
【０１９５】
この発明の一実施例において、このことは、装置を取巻く環境に著しい変化が認められたときに、高速モード等のモードを終了に設定することによって行なわれ得る。このことは、撮像装置の内側または外側に環境監視ツール、たとえばｐＨ表示器、温度ゲージ、または光レベル表示器等を設けて、環境データを測定または算出することによって行なわれ得る。監視または測定ツールは、測定されたデータと、以前に測定された環境データとを比較して、環境の変化を求めることができる。たとえばカプセルの環境が或る一定のｐＨレベル未満に下がったとき、このｐＨレベルの変化は、撮像装置が食道を通過して胃に進入したことを示し得る。さまざまな環境の変化は、使用される測定ツール、たとえば体外、体内、口腔内、咽頭内、食道内、胃内、小腸内等で使用される測定ツールに依存して、求められ得る。
【０１９６】
他の実施例において、高速モード等のモードは、変化が検出された後の一定量の時間、たとえば５分後に終了するように設定され得る。変更は、たとえば、カプセルが口腔等の暗い環境内に進入したことであり得る。たとえばコントローラは、２５６個のフレームごとに１フレーム等の定められたフレーム間隔で「暗いフレーム」を提供するように光源を設定することができる。暗いフレーム中に、ＬＥＤまたは他の照明源は、短い時間にわたって点灯してもよく、または点灯しなくてもよいが、機能し得る露出を画像に提供するには実質的に不適切である。たとえば、生体内撮像装置は、内腔を適切に照明するために一定の照明強度で２５ｍｓの露出を必要とし得るが、たとえば５ｍｓの不適切な露出をあえて行なう。この装置は定期的に「暗い」フレームを処理することができ、この暗いフレー
ムを分析して、装置の環境内に周辺光が存在するか否かを判断することができる。周辺光がしきい値レベルを上回り、かなりの量の周囲光が存在すること、および飽和を得るために画像に対してそれほど多くの量の光がさらに必要とされないことが示される場合、カプセルはまだ体内に進入しておらず、かつ、高速モードを継続すべきであることが想定され得る。暗いフレーム中の周辺光がしきい値レベルに満たず、飽和を得るために画像がかなりの量の光をさらに必要としていることが示される場合、カプセルが体内等のより暗い環境に進入したことが想定され得る。この場合、予め定められた期間たとえば５分後に高速モードがもはや必要ではなくなることが想定され得る。この予め定められた時間内に、カプセルが食道を通過することが想定され得る。
【０１９７】
いくつかの実施例に従い、暗いフレームについての光飽和しきい値に関して暗いフレームの露出を測定し、撮像器の利得レベルに変更が必要であるかおよび／または撮像器の利得レベルにどの程度の変更が必要であるかを判断することができる。暗いフレームが実質的に非最大の利得係数を必要とし、画像が相対的に適切な量の光を有しておりかつ完全な露出に到達するために相対的にわずかな利得レベルのみが必要とされ得ることが示される場合、この装置は体外にあるものと規定され得る。暗いフレームが大きな利得係数または最大利得係数を必要とし、完全な飽和に到達し得るためにかなりの利得が必要とされることが示される場合、この装置は体内にあるものと規定され得る。
【０１９８】
図１６Ａは、この発明の一実施例に従った、露出期間中に必要な画像の利得レベルを決定するための方法の一連のステップを示す。代替的な実施例において、他のステップおよび他の一連のステップを使用してよい。
【０１９９】
ステップ５００において、生体内撮像装置等の装置は、光源をオンにする。
【０２００】
短いサンプリング期間であることが考えられるステップ５１０において、装置は、少なくとも１つの光測定素子に受取られた光の量を記録（および可能性として積分）する。このことはたとえば、装置上のセンサ、または可能性として外部センサに対するものと考えられる。
【０２０１】
ステップ５２０において、装置は記録された光の量を求める。
【０２０２】
ステップ５３０において、たとえばフレームの画素の一部により記録された光の量が、予め定められた或る一定の値（飽和しきい値）に満たない場合。
【０２０３】
ステップ５４０において、画像の利得レベルを増大させることができ、５６０で飽和に到達するまで装置は露出（または他のパラメータたとえば光レベル等）を継続することができる。この場合、ステップ５２０は、それ以降の時間間隔で繰返され得る。
【０２０４】
記録された光の量が或る一定の値（しきい値）よりも大きい場合、ステップ５５０において画像の利得レベルを下げることができる。ステップ５２０は、それ以降の時刻に繰返され得る。完全な飽和において、５６０で露出を終了することができる。
【０２０５】
記録された光の量が予め定められた飽和しきい値に実質的に等しい（このようなしきい値に値が近接しており、それによって露光量が十分であると考えられ得る）場合、現時点での利得レベルまたは光レベル等を維持することができ、完全な飽和が生じると、または最大露出時間（ＴM）に到達するまでに、これらのうちのいずれが先に生じるかに関係なく露出を終了することができる。次にこのプロセスは、以降のフレームにわたって５７０において繰返され得る。
【０２０６】
ステップ５７０において、上述のプロセスがステップ５００から繰返される。なぜなら、装置は一連の撮像期間にわたって作動し得るためである。しかしながら、この方法は繰返されなくてもよい。
【０２０７】
一実施例によると、ステップ５００から５２０は、環境監視ツールからのデータを分析して、１つ以上の特定のデータ測定値、たとえばｐＨレベル、温度レベル等が特定の測定値に対するしきい値を上回るか、それに満たないか、もしくは等しいか、または、以前の１つ以上の測定値を上回るか、それに満たないか、もしくは等しいか、を判断するステップにより、補足または置換され得る。このような比較の結果を用いて、環境の変化が生じたか否か、および適切な利得レベルの変化が妥当であるか否かを判断することができる。たとえば生体内カプセルは、環境内の異なる局面を測定するための複数の測定ツールを担持するように適合され得る。これらの測定ツールは、光レベル表示器およびｐＨ表示器を含む。カプセルは、フレームＡ内において、上述の２つの表示器を用いてレベルｉおよびｉｉを測定することができる。第２のフレームＢ内において、たとえば、両方のパラメータｉおよびｉｉがフレーム１内でのそれらの測定値から実質的に変化したことを判断することができる。光レベル表示器が環境の暗さを反映し、かつ、ｐＨ表示器がより高い酸性度を示す場合、カプセルが体内に（より暗い環境内に）進入し、かつ、胃に進入した（酸性度の上昇）と判断することができる。
【０２０８】
図１６Ｂは、この発明の一実施例に従った、生体内装置が異なる照明を有する領域にいつ進入したのかを判定するための方法の一連のステップを示す。代替的な実施例において、他のステップおよび他の一連のステップを使用してよい。
【０２０９】
ステップ６００において、生体内撮像装置等の装置は光源をオンにする（作動させる）。
【０２１０】
ステップ６１０において、装置は、光測定素子に受取られた光の量を記録（および可能性として積分）する。このことはたとえば、撮像器の一部、装置上のセンサ、または可能性として外部センサに対するものであると考えられる。
【０２１１】
ステップ６２０において、装置は、記録された光の量を求める。さらにこの装置は、飽和しきい値または他の任意のしきい値に関して記録されたこの光の量を計算し、記録された光の量に基づいてこの装置の考えられる位置を求めることができる。たとえば、第１のフレーム内で記録された光が、このフレームのうちのたとえば１５画素の飽和しきい値を上回っている場合、このことは、飽和が容易に得られたことを示し、この装置は体外（明るい環境）にあるものと想定される。第２のフレーム内で記録された光が、そのフレームのうちのたとえば１５画素の、同じ飽和しきい値に満たない場合、このことは、飽和に到達しなかったことを示し、この装置は体内（暗い環境）にあるものと想定される。
【０２１２】
ステップ６３０において、しきい値に関して記録された光の量に依存して、装置の動作モードを変更するための決定が行なわれ得る。
【０２１３】
ステップ６４０において、たとえば、記録された光の量が或る一定の値（しきい値）に満たず、この装置がより暗い領域内に位置することが示される場合、この装置は６４０において動作モードを変更し、このより暗い環境を反映させることができる。たとえば、この装置は、体内に進入後、１０分間という期間にわたって高速モードで作動し始め、食道の領域の高速撮像を可能にするように設定され得る。装置が体内に進入したと判断された後に、タイマを始動させることができ、それにより、この装置は１０分後に、残りの過程にわたって低速モードに変化する。
【０２１４】
ステップ６５０において、たとえば記録された光の量が或る一定の値（しきい値）よりも大きく、装置がより明るい領域に位置していることが示される場合、この装置は６５０において動作モードを変更し、このより明るい環境を反映させることができる。
【０２１５】
図１６Ｃは、この発明の一実施例に従った、生体内装置の位置を求めるための方法の一連のステップを示す。代替的な実施例において、他のステップ、および他の一連のステップを使用してよい。
【０２１６】
ステップ７００において、生体内撮像装置等の装置は、たとえばｐＨレベルセンサおよび光検出メータ等の少なくとも１つの環境測定装置を作動させる。
【０２１７】
ステップ７１０において、この装置は、測定装置に受取られたｐＨレベル等の測定値を記録する。この測定装置は、たとえば装置上のセンサまたは装置内のセンサ、および／または外部センサであり得る。
【０２１８】
ステップ７２０において、装置は、記録された測定値の量および／または質を判定する。
【０２１９】
ステップ７３０において、装置は、しきい値または以前の測定値等と比較された、記録された測定データに基づき、体内の位置を求めることができる。たとえば、第１のフレーム内のｐＨレベルがｐＨスケール上のたとえば７という飽和しきい値を上回る場合、このことは、この装置が非酸性の環境内に存在すること、および咽頭領域（酸性−中性環境）内に存在するものと想定され得ることを示し得る。第２のフレーム内で記録されたｐＨレベルがｐＨスケール上のたとえば７という同じしきい値に満たない場合、このことは、この装置がより酸性の環境内に存在すること、および、記録されたｐＨレベルに依存して胃または小腸の領域内に存在すると想定され得ることを示す。
【０２２０】
ステップ７４０において、しきい値または代替的な値に対する、記録された測定データに依存して、装置の動作モードを変更するための決定が行なわれ得る。
【０２２１】
ステップ７５０において、たとえば測定データの量および／または質が或る一定の値（しきい値または他の値）を上回るか、またはそれに満たず、この装置が異なる領域内に位置していることが示される（または検証される）場合、この装置は動作モードを変更してこの新規の環境を反映することができる。
【０２２２】
上述のプロセスの結果を用いて、さまざまな任意の監視および／または測定ツールからの結果に基づき、環境状態が実質的に変化したか否かを判断することができる。「実質的に」または「著しく」と規定されなければならない変更が、場合ごとにまたは１回の製造ごとに決定され得る。
【０２２３】
一般に、この明細書で論じられるさまざまな実施例は、装置３０（図２）等の装置で実現され得る。しかしながら、このような実施例は、構造が異なるさまざまな撮像装置または検知装置で実現されてよい。以下のものに限定されないが、処理、監視、測定、分析、規定、追跡、比較、計算、指令、露出の停止、利得の増大、利得の減少、露出の増大、露出の減少、モード変更等を含む上述のさまざまな機能およびプロセスは、プロセッサユニット（図２の３６等）によって実行され得る。これらの機能またはプロセスは、プロセッサ装置３６単独で、または照明制御装置４０、遠隔測定装置３４、光検知装置４２、撮像装置３２等の代替的な装置か、またはこれらの装置の任意の組合せによって、追加的におよび／または代替的に実施され得る。ここに記載した方法およびプロセスはまた、他の構造および他の構成要素を有する他の検知装置で実現することができる。代替的に、提示さ
れるさまざまな方法に関わる分析または制御の一部またはすべてを外部のワークステーションまたは処理装置で実施することができる。
【０２２４】
限定された数の実施例に関してこの発明を説明してきたが、この発明の多くの変更、変形、組合せ、および他の適用を行なってよいこと、ならびに、それらがこの発明の精神および範囲内に入ることを当業者は認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【０２２５】
【図１】先行技術の自律型生体内撮像装置の一実施例を示す概略図である。
【図２】この発明の一実施例に従った、自動照明制御システムを有する生体内撮像装置の一部を示す概略ブロック図である。
【図３】この発明の一実施例に従った、自動照明制御システムと４つの光源とを有する生体内撮像装置の一部の概略断面図である。
【図４】図３に示された装置の概略正面図である。
【図５】この発明の一実施例に従った、一定の照明持続時間を有する生体内撮像装置において照明および画像捕捉のタイミングをとる方法を示す概略図である。
【図６】この発明の一実施例に従った、光検知フォトダイオードおよび発光ダイオードに結合された照明制御装置に対する、１つの可能な構成を示す概略図である。
【図７】この発明の一実施例に従った、図６の照明制御装置を詳細に示す概略図である。
【図８】この発明の一実施例に従った、可変の制御された照明持続時間を有する生体内撮像装置において、照明および画像捕捉のタイミングをとる方法を理解するのに有用な概略図である。
【図９】この発明の一実施例に従った、可変フレーム速度および可変の制御された照明持続時間を有する生体内撮像装置において、照明および画像捕捉のタイミングをとる方法を理解するのに有用な概略図である。
【図１０Ａ】この発明の別の一実施例に従った、自動照明制御方法を用いる生体内撮像装置の撮像周期を概略的に示すタイミング図である。
【図１０Ｂ】この発明の一実施例に従い、たとえば図１０Ａに示される自動照明制御方法を用いたときに可能な、時間の関数として光の強度を示す例示的かつ概略的なグラフである。
【図１０Ｃ】この発明の一実施例に従い、図１０Ａに示される自動照明制御方法を用いたときに可能な、時間の関数として光の強度の別の例を示す例示的かつ概略的な別のグラフである。
【図１１】この発明の一実施例に従った、複数の光源を制御するための複数の光検知装置を含む照明制御装置を示す概略図である。
【図１２】この発明の一実施例に従った、４つの光検知装置と４つの光源とを有する自律型撮像装置の正面図を示す概略図である。
【図１３】この発明の一実施例に従った、照明制御のために用いることのできる、ＣＭＯＳ撮像器の表面上における画素の配置を示す概略上面図である。
【図１４】この発明の一実施例に従った、撮像装置においてローカルな照明制御で用いられるのに適切な制御画素のグループの例示的な分布を示す、ＣＭＯＳ撮像器の画素の概略上面図である。
【図１５】この発明の一実施例に従った、可能性として光制御を実施したときの画素の出力と時間との関数として光飽和を表す例示的かつ概略的なグラフである。
【図１６Ａ】この方法の一実施例に従った方法の一連のステップを示す図である。
【図１６Ｂ】この発明の代替的な一実施例に従った方法の一連のステップを示す図である。
【図１６Ｃ】この発明のさらに別の実施例に従った方法の一連のステップを示す図である。
【図１】
2006524097.tif 000005
【図２】
2006524097.tif 000006
【図３】
2006524097.tif 000007
【図４】
2006524097.tif 000008
【図５】
2006524097.tif 000009
【図６】
2006524097.tif 000010
【図７】
2006524097.tif 000011
【図８】
2006524097.tif 000012
【図９】
2006524097.tif 000013
2006524097.tif 000014
【図１０Ｃ】
2006524097.tif 000015
【図１１】
2006524097.tif 000016
【図１２】
2006524097.tif 000017
【図１３】
2006524097.tif 000018
【図１４】
2006524097.tif 000019
【図１５】
2006524097.tif 000020
【図１６Ａ】
2006524097.tif 000021
【図１６Ｂ】
2006524097.tif 000022
【図１６Ｃ】
2006524097.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成17年11月29日(2005.11.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内撮像装置であって、
少なくとも１つの光源と、
少なくとも１つの撮像器と、
少なくとも１つのコントローラとを備え、コントローラは、前記撮像器内で問題のある画素を検出し、そして前記問題のある画素を機能しないものとして規定するように構成される、生体内撮像装置。
【請求項２】
前記撮像器は、機能する画素の飽和に一般に必要とされる持続時間よりも短い持続時間の露出を行なうように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記コントローラは、しきい飽和レベルを上回る飽和レベルを反映する少なくとも１つの画素を検出する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
生体内撮像装置であって、
少なくとも１つの光源と、
少なくとも１つの撮像器と、
少なくとも１つのコントローラとを備え、コントローラは、光源を作動させて定められたフレーム間隔で暗いフレームを提供するように、そして前記暗いフレーム中に撮像器に反射された光の量を記録するように適合される、生体内撮像装置。
【請求項５】
前記コントローラは、前記暗いフレーム中に撮像器に反射された前記光の量に応じて装置の位置を求めることができる、請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
装置の前記位置は、体外、体内、口腔内、咽頭内、食道内、および胃内からなる群から選択される少なくとも１つの環境であるように求められる、請求項４に記載の撮像装置。
【請求項７】
コントローラは、前記光の量に関して装置の動作モードを変更するように構成される、請求項４に記載の撮像装置。
【請求項８】
生体内装置の動作モードを変更するための方法であって、
装置を取巻く少なくとも１つの環境内の少なくとも１つの環境パラメータを測定するステップと、
環境の変化が求められたときに、装置の動作モードを変更するステップとを含む、方法。
【請求項９】
前記環境の変化は、温度変化、ｐＨレベルの変化、および光レベルの変化からなる群から選択される少なくとも１つの変化である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
コントローラは、著しい環境の変化がいつ求められたかを判断する、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
生体内装置の動作モードを変更するための方法であって、
少なくとも１つの環境測定ツールを用いて、装置を取巻く少なくとも１つの環境内の少なくとも１つの環境パラメータを測定するステップと、
環境の変化が求められたときに、装置の動作モードを変更するステップとを含む、方法。
【国際調査報告】
2006524097.tif 000024