JP2009148341A - 撮像システム、撮像方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】器具の位置に応じた適切な範囲を撮像することができる撮像システムを提供すること。
【解決手段】撮像システムであって、物体に光を照射する光照射部と、光照射部が照射した光によって生じる物体からの光により物体を撮像する撮像部と、器具の位置、器具の向き、および器具の移動方向を検出する検出部と、検出部が検出した器具の位置、器具の向き、および器具の移動方向に応じて、光照射部が物体に照射する光の照射範囲を制御する制御部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像システム、撮像方法、およびプログラムに関する。本発明は、特に、画像を撮像する撮像システム、撮像方法、および当該撮像システム用のプログラムに関する。

処置具挿入方向とは異なる方向へ向かって光を発する発光部を把持鉗子の先端に備えた蛍光観察内視鏡用処置具が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、挿入部の長さ方向に沿って挿通された光ファイババンドルの射出端面が出射部内に配設されており、光ファイババンドルで出射部に導かれたレーザ光が、出射部内に設けられたレンズを通った後、ガイド光として出射される処置具システムが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００４―２４６１８号公報 特開２００５―２９６３７９号公報

特許文献１および特許文献２の発明では、処置具の位置によっては、処置具による処置先に光が照射されない場合がある。また、特許文献１に記載されたように、励起光を使用して蛍光観察をする場合には、励起光を照射する範囲はできるだけ小さいことが望ましい。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態によると、撮像システムであって、物体に光を照射する光照射部と、光照射部が照射した光によって生じる物体からの光により物体を撮像する撮像部と、物体を処置する器具の位置を検出する検出部と、検出部が検出した器具の位置に応じて、光照射部が物体に照射する光の照射範囲を制御する制御部とを備える。

検出部は、器具の位置および器具の向きを検出してよい。そして、制御部は、検出部が検出した器具の位置および器具の向きに応じて、光照射部が物体に照射する光の照射範囲を制御してよい。

また、検出部は、器具の位置、器具の向き、および器具の移動方向を検出してよい。そして、制御部は、検出部が検出した器具の位置、器具の向き、および器具の移動方向に応じて、光照射部が物体に照射する光の照射範囲を制御してよい。

検出部が検出した器具の位置および移動方向に基づいて、器具の移動先を予測する移動先予測部をさらに備えてよい。そして、制御部は、移動先予測部が予測した移動先における器具の向きの先の位置を含む範囲に、光照射部に光を照射させてよい。制御部は、検出部が検出した器具の位置の近傍の位置および移動先予測部が予測した移動先における器具の向きの先の位置を含む範囲に、光照射部に光を照射させてよい。

光照射部は、異なる範囲に光を照射する複数の発光部を有してよい。そして、制御部は、検出部が検出した処置具の位置、器具の向き、および器具の移動方向に応じて、複数の発光部のうちの少なくとも一の発光部を選択する選択部と、選択部が選択した発光部から光を照射させる発光制御部とを有してよい。

光照射部は、異なる範囲に光を照射する複数の発光部を有してよい。そして、制御部は、複数の発光部のうち、検出部が検出した器具の位置の近傍の位置および移動先予測部が予測した移動先における器具の向きの先の位置を含む範囲に光を照射することができる少なくとも一の発光部を選択する選択部と、選択部が選択した発光部から光を発光させる発光制御部とを有してよい。

複数の発光部は、物体の内部のルミネッセンス物質を励起する光である励起光を発光してよい。そして、撮像部は、発光部から照射された励起光によってルミネッセンス物質が発した光により、物体を撮像してよい。他にも、撮像部は、発光部から照射されて物体によって反射された光により、物体を撮像してよい。

器具の画像を取得する器具画像取得部をさらに備えてよい。そして、検出部は、器具画像取得部が取得した器具の画像の画像内容に基づいて、器具の位置および器具の向きを検出してよい。

器具画像取得部は、異なる複数のタイミングのそれぞれにおける器具の画像を取得してよい。そして、検出部は、異なるタイミングのそれぞれにおける器具の画像の画像内容に基づいて、器具の移動方向を検出してよい。

検出部は、器具の位置、器具の向き、器具の移動方向、および器具の移動速度を検出してよい。そして、制御部は、検出部が検出した器具の位置、器具の向き、器具の移動方向、および器具の移動速度に応じて、光照射部が物体に照射する光の照射範囲を制御してよい。また、制御部は、器具の移動速度が大きいほど、光照射部が物体に照射する光の照射範囲をより広い範囲に制御してよい。

本発明の第２の形態によると、撮像方法であって、物体に光を照射する光照射段階と、光照射段階において照射された光によって生じる物体からの光により物体を撮像する撮像段階と、物体を処置する器具の位置を検出する検出段階と、検出段階において検出された器具の位置に応じて、光照射段階において物体に照射された光の照射範囲を制御する制御段階とを備える。

本発明の第３の形態によると、撮像システム用のプログラムであって、撮像システムを、物体に光を照射する光照射部、光照射部が照射した光によって生じる物体からの光により物体を撮像する撮像部、物体を処置する器具の位置を検出する検出部、検出部が検出した器具の位置に応じて、光照射部が物体に照射する光の照射範囲を制御する制御部として機能させる。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態の撮像システム１０の構成の一例を検体２０とともに示す。撮像システム１０は、内視鏡１００、画像生成部１４０、検出部１４２、移動先予測部１４４、出力部１８０、制御部１０５、光源部１５０、およびＩＣＧ注入部１９０を備える。なお、図１において、Ａ部は、内視鏡１００の先端部１０２を拡大して示す。

ＩＣＧ注入部１９０は、ルミネッセンス物質であるインドシアニングリーン（ＩＣＧ）を、物体の一例である検体２０に注入する。検体２０は、たとえば人体等の生体であってよく、血管、臓器等を含む。検体２０は、撮像システム１０が処理する画像の撮像対象となる。なお、本実施形態においてルミネッセンス物質としてＩＣＧを例示するが、ルミネッセンス物質として、ＩＣＧ以外の蛍光物質を用いてもよい。なお、この発明における物体とは、胃、腸等の臓器等の生体の他にも、遺構等の自然物、工業製品等のような生体以外の物を含む概念であってよい。

ＩＣＧは、たとえば波長７５０ｎｍの赤外線に励起されて、８１０ｎｍを中心とするブロードなスペクトルの蛍光を発する。検体２０が生体である場合、ＩＣＧ注入部１９０は、静脈注射によってＩＣＧを生体の血管内に注入する。撮像システム１０は、ＩＣＧからのルミネッセンス光により、生体内の血管を撮像する。なお、ルミネッセンス光は、特定波長領域の光の一例であり、蛍光および燐光を含む。また、物体からの光の一例であるルミネッセンス光は、励起光等の光による光ルミネッセンスの他に、化学ルミネッセンス、摩擦ルミネッセンス、熱ルミネッセンスによるルミネッセンス光を含む。

なお、ＩＣＧ注入部１９０は、例えば制御部１０５による制御によって、生体内のＩＣＧ濃度が略一定に維持されるよう、ＩＣＧを検体２０に注入する。なお、検体２０の内部には血管等のオブジェクトが存在する。

内視鏡１００は、撮像部１１０、ライトガイド１２０、鉗子口１３０、およびノズル１３８、および複数の発光部１２４ａ−ｆを有する。なお、複数の発光部１２４ａ−ｆは、この発明における光照射部として機能する。また、内視鏡１００の先端部１０２には、撮像部１１０の一部としてのレンズ１１２が設けられる。また、ノズル１３８および発光部１２４ａ−ｆは、内視鏡１００の先端部１０２に設けられる。

鉗子口１３０には鉗子１３５が挿入され、鉗子口１３０は鉗子１３５を先端部１０２にガイドする。なお、鉗子１３５の先端部位である鉗子先端部１３６は、鉗子口１３０の移動軸と異なる方向を向いている。なお、鉗子１３５は、本図に示した先端形状の他にも、各種の先端形状を備えてよい。なお、鉗子口１３０には、鉗子の他に、電気メス等の、生体を処置する種々の処置具が挿入されてよい。ノズル１３８は、水あるいは空気を送出する。

光源部１５０は、内視鏡１００の先端部１０２から照射される光を発生する。光源部１５０で発生する光は、検体２０の内部に含むルミネッセンス物質を励起して特定波長領域の光を発光させる波長領域の光である励起光の一例としての赤外線、および検体２０に照射する照射光を含む。照射光には、たとえばＲ成分、Ｇ成分およびＢ成分の成分光を含む。

ライトガイド１２０は、例えば光ファイバで形成される。ライトガイド１２０は、光源部１５０で発生した光を、発光部１２４ａ−ｆにガイドする。光源部１５０で発生した光は、発光部１２４ａ−ｆから出射して検体２０に照射される。このように、発光部１２４ａ−ｆは、物体に光を照射する。

撮像部１１０は、発光部１２４ａ−ｆが照射した光によって生じる物体からの光により物体を撮像する。具体的には、撮像部１１０は、ルミネッセンス物質が発する光および照射光がオブジェクトで反射する反射光の少なくとも一方を受光する。画像生成部１４０は、撮像部１１０から取得した受光データを処理することによって画像を生成する。出力部１８０は、画像生成部１４０が生成した画像を出力する。

制御部１０５は、撮像制御部１６０および発光制御部１７０を有する。撮像制御部１６０は、撮像部１１０による撮像を制御する。また、発光制御部１７０は、撮像制御部１６０からの制御を受けて、光源部１５０を制御する。たとえば撮像部１１０が、赤外線、Ｒ成分、Ｇ成分、およびＢ成分の各成分光を時分割で撮像する場合に、発光制御部１７０は、各成分光の照射のタイミングと撮像のタイミングとを同期させるよう、光源部１５０からの光の照射を制御する。

検出部１４２は、この発明における器具の一例としての、物体を処置する鉗子１３５の位置を検出する。そして、発光制御部１７０は、検出部１４２が検出した鉗子１３５の位置に応じて、発光部１２４ａ−ｆを含む光照射部が物体に照射する光の照射範囲を制御する。例えば、発光制御部１７０は、検出部１４２が検出した器具の位置の近傍に、発光部１２４ａ−ｆを含む光照射部が物体に照射する光の照射範囲を制御する。

また、移動先予測部１４４は、検出部１４２が検出した器具の位置および移動方向に基づいて、鉗子１３５の移動先を予測する。そして、発光制御部１７０は、移動先予測部１４４が予測した移動先における鉗子１３５の向きの先の位置を含む範囲に、発光部１２４ａ−ｆを含む光照射部に光を照射させる。なお、この発明における器具は、鉗子１３５等の種々の処置具を含む。

図２は、撮像部１１０の構成の一例を示す。撮像部１１０は、レンズ１１２、撮像デバイス２１０、分光フィルタ部２２０、および受光側励起光カットフィルタ部２３０を有する。撮像デバイス２１０は、第１受光素子２５１ａを含む複数の第１受光素子２５１、第２受光素子２５２ａおよび第２受光素子２５２ｂを含む複数の第２受光素子２５２、第３受光素子２５３ａを含む複数の第３受光素子２５３を含む。

以下に、撮像部１１０が有する構成要素の機能および動作を説明する。以下の説明においては、説明が複雑になることを防ぐべく、複数の第１受光素子２５１を総称して第１受光素子２５１と呼び、複数の第２受光素子２５２を総称して第２受光素子２５２と呼び、複数の第３受光素子２５３を総称して第３受光素子２５３と呼ぶ場合がある。また、複数の第１受光素子２５１、複数の第２受光素子２５２、複数の第３受光素子２５３を総称して、単に受光素子と呼ぶ場合がある。

第１受光素子２５１、第２受光素子２５２、および第３受光素子２５３は、レンズ１１２を通じて供給された物体からの光を受光する。具体的には、第１受光素子２５１は、特定波長領域の光および特定波長領域と異なる第１波長領域の光を受光する。また、第２受光素子２５２は、特定波長領域と異なる第２波長領域の光を受光する。また、第３受光素子２５３は、特定波長領域、第１波長領域、および第２波長領域と異なる第３波長領域の光を受光する。

なお、第１波長領域、第２波長領域、および第３波長領域は互いに異なる波長領域であって、他の波長領域が含まない波長領域を含む。また、第１受光素子２５１、第２受光素子２５２、および第３受光素子２５３は、所定のパターンで２次元的に配列されている。

分光フィルタ部２２０は、第１波長領域の光、第２波長領域の光、および第３波長領域の光のいずれかの光を通過する複数のフィルタ要素を含む。各フィルタ要素は、第１受光素子２５１、第２受光素子２５２、および第３受光素子２５３のそれぞれの受光素子に応じて２次元的に配列されており、個々の受光素子は、個々のフィルタ要素が通過した光を受光する。このように、第１受光素子２５１、第２受光素子２５２、および第３受光素子２５３は、互いに異なる波長領域の光を受光する。

受光側励起光カットフィルタ部２３０は、物体と第２受光素子２５２および第３受光素子２５３の間に少なくとも設けられ、励起光の波長領域の光をカットする。そして、第２受光素子２５２および第３受光素子２５３は、物体からの反射光を受光側励起光カットフィルタ部２３０を通じて受光する。このため、第２受光素子２５２および第３受光素子２５３は、励起光が物体から反射した反射光を実質的に受光することがない。

なお、受光側励起光カットフィルタ部２３０は、励起光の波長領域の光および特定波長領域の光をカットしてもよい。この場合、第２受光素子２５２および第３受光素子２５３は、物体からのルミネッセンス光を実質的に受光することがない。

なお、受光側励起光カットフィルタ部２３０は、物体と第１受光素子２５１の間に設けられてもよい。この場合、受光側励起光カットフィルタ部２３０は、ルミネッセンス光を透過する。

なお、受光側励起光カットフィルタ部２３０は、分光フィルタ部２２０と同様に、第１受光素子２５１、第２受光素子２５２、および第３受光素子２５３のそれぞれの受光素子に応じて２次元的に配列されたフィルタ要素を含んでよい。そして、第１受光素子２５１に光を供給するフィルタ要素は、励起光の波長領域の光をカットして、第１波長領域および特定波長領域の光を通過させる。一方、第２受光素子２５２に光を供給するフィルタ要素は、励起光の波長領域の光および特定波長領域の光をカットして、第２波長領域の光を少なくとも通過させる。また、第３受光素子２５３に光を供給するフィルタ要素は、励起光の波長領域の光および特定波長領域の光をカットして、第３波長領域の光を少なくとも通過させる。

画像生成部１４０は、第１受光素子２５１ａ、第２受光素子２５２ａ、第２受光素子２５２ｂ、および第３受光素子２５３ａが受光した受光量に少なくとも基づいて、１画素の画素値を決定する。すなわち、第１受光素子２５１ａ、第２受光素子２５２ａ、第２受光素子２５２ｂ、および第３受光素子２５３ａの２次元配列構造により一の画素素子が形成され、当該画素素子配列が２次元的に配列されることによって複数の画素素子が形成される。なお、受光素子は、本図に示した配列構造に限られず、多様な配列構造で配列されてよい。

図３は、第１受光素子２５１、第２受光素子２５２、および第３受光素子２５３の分光感度特性の一例を示す。線３３０、線３１０、および線３２０は、それぞれ第１受光素子２５１、第２受光素子２５２、および第３受光素子２５３の分光感度分布を示す。例えば、第１受光素子２５１は、他の受光素子が実質的に感度を有しない６５０ｎｍ近傍の波長の光に感度を有する。また、第２受光素子２５２は、他の受光素子が実質的に感度を有しない４５０ｎｍ近傍の波長の光に感度を有する。また、第３受光素子２５３は、他の受光素子が実質的に感度を有しない５５０ｎｍ近傍の波長の光に感度を有する。

また、第１受光素子２５１は、特定波長領域の一例である赤外領域（例えば、８１０ｎｍ）の光を受光することができる。この分光感度特性は、受光側励起光カットフィルタ部２３０および分光フィルタ部２２０の特性による。

このように、第１受光素子２５１、第２受光素子２５２、および第３受光素子２５３は、それぞれＲ成分の光、Ｂ成分の光、およびＧ成分の光を受光する。また、第１受光素子２５１は、特定波長領域の一例である赤外領域の光も受光することができる。なお、第１受光素子２５１、第２受光素子２５２、および第３受光素子２５３は、一例としてＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子であってよい。そして、受光側励起光カットフィルタ部２３０の分光透過率、分光フィルタ部２２０が含むフィルタ要素の分光透過率、および撮像素子自体の分光感度の組合せによって、第１受光素子２５１、第２受光素子２５２、および第３受光素子２５３は、それぞれ線３３０、線３１０、および線３２０で示す分光感度特性を持つ。

図４は、光源部１５０の構成の一例を示す。光源部１５０は、光源４１０および光源側フィルタ部４２０を有する。光源４１０は、励起光の波長領域、第１波長領域、第２波長領域、および第３波長領域を含む波長領域の光を発光する。本実施形態では、光源４１０は、一例としてキセノンランプであってよい。

図５は、光源側フィルタ部４２０の構成の一例を示す。図５は、光源４１０から光源側フィルタ部４２０に光が導かれる方向に見た場合の構造を示す。光源側フィルタ部４２０は、照射光カットフィルタ部５２０、励起光カットフィルタ部５１０、および励起光カットフィルタ部５１５を含む。なお、発光制御部１７０は、光源側フィルタ部４２０の中心軸４５０を中心として、光源４１０が発光した光が進む方向に略垂直な面内で、光源側フィルタ部４２０を回転させる。

励起光カットフィルタ部５１０は、第１波長領域の光、第２波長領域の光、および第３波長領域の光を通過して、励起光の波長領域の光をカットする。また、励起光カットフィルタ部５１５は、第２波長領域の光および第３波長領域の光を通過して、第１波長領域の光および励起光の波長領域の光をカットする。また、照射光カットフィルタ部５２０は、励起光の波長領域の光を通過して、第１波長領域の光、第２波長領域の光、および第３波長領域の光をカットする。なお、光源４１０からの光は、光源側フィルタ部４２０の中心軸４５０からずれた位置に導かれる。

なお、励起光カットフィルタ部５１０および励起光カットフィルタ部５１５を通過した光は、ライトガイド１２０によって発光部１２４ａに導かれる。また、照射光カットフィルタ部５２０を通過した光は、ライトガイド１２０によって発光部１２４ｂ−ｆに導かれる。

したがって、光源４１０からの光が励起光カットフィルタ部５１０に導かれているタイミングでは、光源４１０からの光のうち、励起光の波長領域の光は励起光カットフィルタ部５１０によりカットされ、第１波長領域の光、第２波長領域の光、および第３波長領域の光は励起光カットフィルタ部５１０を通過する。したがって、このタイミングでは、第１波長領域の光、第２波長領域の光、および第３波長領域の光が物体に照射されることになる。

一方、光源４１０からの光が照射光カットフィルタ部５２０および励起光カットフィルタ部５１５に導かれているタイミングでは、光源４１０からの光のうち、励起光の波長領域の光が照射光カットフィルタ部５２０を通過して、第２波長領域の光および第３波長領域の光が励起光カットフィルタ部５１５を通過する。したがって、このタイミングでは、励起光、第２波長領域の光、および第３波長領域の光が物体に照射されることになる。

なお、撮像部１１０は、撮像制御部１６０の制御により、可視光である第１波長領域の光、第２波長領域の光、および第３波長領域の光が照射されているタイミングで、照射された光を検体２０が反射した反射光を受光する。そして、画像生成部１４０は、撮像部１１０が受光した光の受光量に基づいて可視光画像を生成する。

また、撮像部１１０は、撮像制御部１６０の制御により、励起光、第２波長領域の光、および第３波長領域の光が照射されているタイミングで、物体の内部のＩＣＧが発したルミネッセンス光と、物体による第２波長領域の光および第３波長領域の光の反射光とを受光する。そして、画像生成部１４０は、撮像部１１０が受光したルミネッセンス光の受光量に基づいてルミネッセンス光画像を生成するとともに、第２波長領域の光および第３波長領域の光の受光量と、他のタイミングにおいて撮像部１１０が受光した第１波長領域の光の受光量とに基づいて可視光画像を生成する。

なお、発光制御部１７０は、撮像制御部１６０によるタイミング制御により、第１のタイミングにおいて、光源４１０が発光した光を励起光カットフィルタ部５１０を通じて発光部１２４ａに導いて、発光部１２４ａから物体に照射させる。このようにして、発光制御部１７０は、第１のタイミングにおいて、第１波長領域、第２波長領域、および第３波長領域を含む波長領域の光を物体に照射させる。

そして、撮像制御部１６０は、第１のタイミングにおいて、第１波長領域、第２波長領域、および第３波長領域を含む波長領域の光を物体に照射して物体から反射した反射光のうち、第１波長領域の光を第１受光素子２５１に受光させ、反射光のうち第２波長領域の光を第２受光素子２５２に受光させ、反射光のうち第３波長領域の光を第３受光素子２５３に受光させる。

一方、第２のタイミングにおいては、発光制御部１７０は、撮像制御部１６０によるタイミング制御により、光源４１０が発光した光を照射光カットフィルタ部５２０を通じて発光部１２４ｂ−ｆの少なくとも一つに導いて、発光部１２４ｂ−ｆの少なくとも一つから励起光を物体に照射させる。また、発光制御部１７０は、撮像制御部１６０によるタイミング制御により、光源４１０が発光した光を励起光カットフィルタ部５１５を通じて発光部１２４ａに導いて、第２波長領域の光および第３波長領域の光を物体に照射させる。

このように、発光制御部１７０は、第２のタイミングにおいて、発光部１２４ｂ−ｆの少なくとも一つから励起光を物体に照射するとともに、第２波長領域および第３波長領域を含む波長領域の光を発光部１２４ａから物体に照射する。そして、第２のタイミングにおいては、撮像制御部１６０は、物体が発光した特定波長領域の光を、第１受光素子２５１に受光させる。

そして、画像生成部１４０は、それぞれのタイミングにおいて受光素子が受光した受光量に基づいて、物体の画像を生成する。具体的には、画像生成部１４０は、第１のタイミングにおいて第１受光素子２５１が受光した第１波長領域の光、第１のタイミングにおいて第２受光素子２５２が受光した第２波長領域の光、および第１のタイミングにおいて第３受光素子２５３が受光した第３波長領域の光により、第１のタイミングにおける物体画像を生成する。

また、画像生成部１４０は、第２のタイミングにおいて受光素子が受光した受光量に基づいてルミネッセンス光画像を生成する。また、画像生成部１４０は、第１のタイミングにおいて第１受光素子２５１が受光した受光量、第２のタイミングにおいて第２受光素子２５２および第３受光素子２５３が受光した受光量に基づいて、可視光画像を生成する。

このようにして、画像生成部１４０は、ルミネッセンス光画像を撮像しているタイミングにおける可視光画像を生成する。そして、出力部１８０は、画像生成部１４０が生成した可視光画像を連続的に表示することによって、コマ落ちのない映像を提供することができる。

したがって、撮像システム１０によると、たとえば医師が出力部１８０が表示した映像を見つつ手術等を実施する場合に、可視光画像からでは視認できない内部の血管を、ルミネッセンス画像によって医師に認識させることができる場合がある。また、撮像システム１０によると、医師は、実質的にコマ落ちのない可視光画像を参照しつつ、手術等を実施できるという利点が得られる。

図６は、発光部１２４ａ−ｆによる照射領域の一例を示す。発光部１２４ａは、第１のタイミングおよび第２のタイミングにおいて、線６００で囲まれる範囲に、第１波長領域、第２波長領域、および第３波長領域の光を照射する。なお、本実施形態においては、第１波長領域、第２波長領域、および第３波長領域の光は可視光であるから、以後の説明では、第１波長領域、第２波長領域、および第３波長領域の光を可視光と総称する場合がある。

また、第２のタイミングにおいて、発光部１２４ｂ、発光部１２４ｃ、発光部１２４ｄ、発光部１２４ｅ、および発光部１２４ｆは、それぞれ線６１０で囲まれる範囲、線６２０で囲まれる範囲、線６３０で囲まれる範囲、線６４０で囲まれる範囲、線６５０で囲まれる範囲に励起光を照射する。このように、発光部１２４ｂ−ｆは、互いに異なる範囲に励起光を照射する。なお、発光部１２４ｂ−ｆが発光する発光範囲は、他の発光部１２４による発光範囲と一部が重複していてもよい。なお、以後の説明では、説明が複雑になることを防ぐべく、線６１０、線６２０、線６３０、線６４０、および線６５０のそれぞれで囲まれる範囲を、それぞれ範囲６１０、範囲６２０、範囲６３０、範囲６４０、および範囲６５０と呼ぶ。

ここで、図示されるように、発光部１２４ｆが照射することができる範囲６５０の近傍に検出部１４２が鉗子１３５を検出した場合には、選択部１７５は、鉗子１３５の位置に励起光を照射することができる発光部１２４ｆを選択する。そして、発光制御部１７０は、発光部１２４ｆから励起光を照射させる。

なお、検出部１４２は、鉗子１３５の位置に加えて、鉗子１３５の移動方向を検出する。そして、移動先予測部１４４は、検出部１４２が検出した鉗子１３５の移動方向に基づいて、鉗子１３５の移動先を予想する。一例として図において、鉗子１３５が矢印６９０によって示す方向に移動していることを検出部１４２が検出した場合には、移動先予測部１４４は、発光部１２４ｂが発光する範囲６１０内の領域に、鉗子１３５の移動先を予測する。

この場合、選択部１７５は、当該移動先に励起光を照射することができる発光部１２４ｂも選択する。そして、発光制御部１７０は、選択部１７５が選択した発光部１２４ｆおよび発光部１２４ｂから励起光を照射させる。この結果、範囲６５０および範囲６１０に励起光が照射される。

このように、発光制御部１７０は、検出部１４２が検出した鉗子１３５の位置の近傍の位置および移動先予測部１４４が予測した移動先における鉗子１３５の向きの先の位置を含む範囲に、発光部１２４ｂ−ｆを含む光照射部に光を照射させる。また、発光制御部１７０は、検出部１４２が検出した鉗子１３５の位置および鉗子１３５の移動方向に応じて、発光部１２４ｂ−ｆを含む光照射部が物体に照射する光の照射範囲を制御する。

具体的には、選択部１７５は、検出部１４２が検出した鉗子１３５の位置および鉗子１３５の移動方向に応じて、複数の発光部１２４のうちの少なくとも一の発光部１２４を選択する。より具体的には、選択部１７５は、発光制御部１７０は、複数の発光部１２４のうち、検出部１４２が検出した鉗子１３５の位置の近傍の位置および移動先予測部１４４が予測した移動先を含む範囲に励起光を照射することができる少なくとも一の発光部１２４を選択する。そして、発光制御部１７０は、選択部１７５が選択した発光部１２４から励起光を照射させる。

なお、検出部１４２は、鉗子１３５の位置および鉗子１３５の移動方向に加えて、鉗子１３５の移動速度を検出する。なお、移動速度とは、鉗子先端部１３６の移動速度であってよい。そして、選択部１７５は、検出部１４２が検出した移動速度が予め定められた値より大きい場合に、鉗子１３５の移動方向の更に先の領域に励起光を照射することができる発光部１２４を選択する。

本図の例では、選択部１７５は、移動速度が予め定められた速度より大きい場合に、範囲６３０に励起光を照射することができる発光部１２４ｄをさらに選択する。そして、発光制御部１７０は、選択部１７５が選択した発光部１２４ｆ、発光部１２４ｂ、および発光部１２４ｄから励起光を照射させる。この結果、範囲６５０、範囲６１０、および範囲６３０に励起光が照射される。

このように、発光制御部１７０は、検出部１４２が検出した鉗子１３５の位置、鉗子１３５の移動方向、および鉗子１３５の移動速度に応じて、発光部１２４ｂ−ｆを含む光照射部が物体に照射する光の照射範囲を制御する。具体的には、発光制御部１７０は、鉗子１３５の移動速度が大きいほど、発光部１２４ｂ−ｆを含む光照射部が物体に照射する光の照射範囲をより広い範囲に制御する。

なお、撮像部１１０は、発光部１２４から照射された励起光によってルミネッセンス物質が発したルミネッセンス光により、物体を撮像する。このため、撮像部１１０が撮像した画像には、範囲６００を示す画像領域の一部の領域にしかルミネッセンス光による血管像が含まれない場合がある。しかしながら、そのような場合でも、撮像部１１０が撮像した画像には、鉗子１３５の近傍の領域および鉗子１３５の移動先の領域における血管像が含まれている。したがって、撮像システム１０によると、鉗子１３５の位置に応じた適切な範囲に、励起光の照射範囲を制限することができる。

なお、画像生成部１４０は、発光部１２４ａから照射された可視光を撮像部１１０が撮像した画像を処理して、鉗子１３５の画像を生成する。そして、器具画像取得部１４６は、画像生成部１４０が生成した鉗子１３５の画像を取得する。なお、鉗子１３５の画像は、上述の可視光画像に含まれてよい。

検出部１４２は、器具画像取得部１４６が取得した鉗子１３５の画像の画像内容に基づいて、鉗子１３５の位置および鉗子１３５の移動方向の少なくとも一方を検出してよい。例えば、検出部１４２は、鉗子１３５の画像と予め定められた鉗子１３５のパターンとのパターンマッチングにより、鉗子１３５の位置および鉗子１３５の移動方向の少なくとも一方を検出してよい。

また、鉗子１３５画像取得部は、異なる複数のタイミングのそれぞれにおける鉗子１３５の画像を取得してよい。そして、検出部１４２は、異なるタイミングのそれぞれにおける鉗子１３５の画像の画像内容に基づいて、鉗子１３５の移動方向を検出してよい。

なお、検出部１４２は、鉗子口１３０に挿入されている鉗子１３５の長さおよび内視鏡１００の位置に基づいて、鉗子１３５の位置を検出してもよい。また、検出部１４２は、鉗子口１３０に挿入されている鉗子１３５の長さの時間変化および内視鏡１００の位置の時間変化に基づいて、鉗子１３５の移動速度を検出してもよい。

図７は、発光部１２４ａ−ｆによる照射範囲の他の一例を示す。発光制御部１７０は、鉗子１３５の向きに応じて、発光部１２４ｂ−ｆを含む光照射部が物体に照射する光の照射範囲を制御する。

具体的には、検出部１４２は、鉗子１３５の位置、鉗子１３５の移動方向、および鉗子１３５の移動速度に加えて、鉗子１３５の向きを検出する。なお、鉗子１３５の向きとは、鉗子１３５が処置することができる処置先への向きであってよい。例えば、鉗子１３５の向きとは、鉗子１３５の鉗子先端部１３６の向きであってよい。

そして、発光制御部１７０は、検出部１４２が検出した鉗子１３５の位置、鉗子１３５の向き、および鉗子１３５の移動方向に応じて、発光部１２４ｂ−ｆを含む光照射部が物体に照射する光の照射範囲を制御する。本図の例では、選択部１７５は、鉗子１３５の鉗子先端部１３６の位置に励起光を照射することができる発光部１２４ｂとともに、鉗子先端部１３６の向きの先に励起光を励起光を照射することができる発光部１２４ｃを選択する。そして、発光制御部１７０は、選択部１７５が選択した発光部１２４ｂおよび発光部１２４ｃから励起光を照射させる。この結果、範囲６１０および範囲６２０に励起光が照射される。

なお、鉗子１３５が矢印７９０で示す方向に移動していることを検出部１４２が検出した場合には、選択部１７５は、鉗子１３５の移動先の領域に励起光を照射することができる発光部１２４ｅをさらに選択してもよい。そして、発光制御部１７０は、選択部１７５が選択した発光部１２４ｂ、発光部１２４ｃ、および発光部１２４ｅから励起光を照射させる。その結果、範囲６１０、範囲６２０、範囲６４０に励起光が照射される。

このように、選択部１７５は、発光制御部１７０は、複数の発光部１２４のうち、検出部１４２が検出した鉗子１３５の位置の近傍の位置および移動先予測部１４４が予測した移動先における鉗子１３５の向きの先の位置を含む範囲に光を照射することができる少なくとも一の発光部１２４を選択する。なお、発光制御部１７０は、上記において説明した制御方法を組み合わせることによって、検出部１４２が検出した鉗子１３５の位置、鉗子１３５の移動方向、鉗子１３５の移動速度に加えて、鉗子１３５の向きに応じて、発光部１２４ｂ−ｆを含む光照射部が物体に照射する光の照射範囲を制御することができる。

図８は、発光部１２４ａ−ｆによる照射領域の更なる他の一例を示す。発光制御部１７０は、鉗子１３５の移動方向の一例である鉗子１３５の回転方向に応じて、発光部１２４ｂ−ｆを含む光照射部が物体に照射する光の照射範囲を制御する。

具体的には、検出部１４２は、鉗子１３５の位置、鉗子１３５の向きに加えて、鉗子１３５の回転方向を検出する。なお、検出部１４２は、器具画像取得部１４６が取得した鉗子１３５の画像内容に基づいて鉗子１３５の回転方向を検出してよい。他にも、検出部１４２は、鉗子１３５の軸の回転方向に基づいて、鉗子１３５の回転方向を検出してもよい。

本図において、検出部１４２が矢印８９０で示す方向に回転していることを検出した場合には、選択部１７５は、現在の鉗子１３５の位置に励起光を照射することができる発光部１２４ｂに加えて、鉗子１３５の回転先の領域に励起光を照射することができる発光部１２４ｅを選択する。そして、発光制御部１７０は、選択部１７５が選択した発光部１２４ｂおよび発光部１２４ｅから励起光を照射させる。この結果、範囲６１０および範囲６４０に励起光が照射される。

なお、以上の説明では、発光部１２４から照射されて物体によって生じたルミネッセンス光によって撮像部１１０が物体の画像を撮像するとしたが、撮像部１１０は、発光部１２４から照射されて物体によって反射された光により、物体を撮像してもよい。この場合、発光部１２４ｂ−ｆは、励起光に限らず、種々の波長の光を物体に照射してもよい。

他にも、撮像部１１０は、オブジェクトからの光に限らず、種々の方法で物体を撮像することができる。例えば、撮像部１１０は、Ｘ線、γ線等の電磁放射線、或いはアルファ線等の粒子線を含む放射線を利用して物体を撮像してよい。また、撮像部１１０は、種々の波長の電磁波、電波、音波を利用して物体を撮像してよい。また、本実施形態においては、鉗子１３５が内視鏡１００を通じて挿入される場合を例に挙げてこの発明を説明したが、鉗子１３５は内視鏡１００と別に挿入されてもよい。

図９は、撮像システム１０として機能させるコンピュータ１５００のハードウェア構成の一例を示す。本実施形態に係る撮像システム１０は、ホスト・コントローラ１５８２により相互に接続されるＣＰＵ１５０５、ＲＡＭ１５２０、グラフィック・コントローラ１５７５、および表示デバイス１５８０を有するＣＰＵ周辺部と、入出力コントローラ１５８４によりホスト・コントローラ１５８２に接続される通信インターフェイス１５３０、ハードディスクドライブ１５４０、およびＣＤ−ＲＯＭドライブ１５６０を有する入出力部と、入出力コントローラ１５８４に接続されるＲＯＭ１５１０、フレキシブルディスク・ドライブ１５５０、および入出力チップ１５７０を有するレガシー入出力部とを備える。

ホスト・コントローラ１５８２は、ＲＡＭ１５２０と、高い転送レートでＲＡＭ１５２０をアクセスするＣＰＵ１５０５およびグラフィック・コントローラ１５７５とを接続する。ＣＰＵ１５０５は、ＲＯＭ１５１０およびＲＡＭ１５２０に格納されたプログラムに基づいて動作して、各部を制御する。グラフィック・コントローラ１５７５は、ＣＰＵ１５０５等がＲＡＭ１５２０内に設けたフレーム・バッファ上に生成する画像データを取得して、表示デバイス１５８０上に表示させる。これに代えて、グラフィック・コントローラ１５７５は、ＣＰＵ１５０５等が生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。

入出力コントローラ１５８４は、ホスト・コントローラ１５８２と、比較的高速な入出力装置である通信インターフェイス１５３０、ハードディスクドライブ１５４０、ＣＤ−ＲＯＭドライブ１５６０を接続する。通信インターフェイス１５３０は、ネットワークを介して他の装置と通信する。ハードディスクドライブ１５４０は、撮像システム１０内のＣＰＵ１５０５が使用するプログラムおよびデータを格納する。ＣＤ−ＲＯＭドライブ１５６０は、ＣＤ−ＲＯＭ１５９５からプログラムまたはデータを読み取り、ＲＡＭ１５２０を介してハードディスクドライブ１５４０に提供する。

また、入出力コントローラ１５８４には、ＲＯＭ１５１０と、フレキシブルディスク・ドライブ１５５０、および入出力チップ１５７０の比較的低速な入出力装置とが接続される。ＲＯＭ１５１０は、撮像システム１０が起動時に実行するブート・プログラム、撮像システム１０のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。フレキシブルディスク・ドライブ１５５０は、フレキシブルディスク１５９０からプログラムまたはデータを読み取り、ＲＡＭ１５２０を介してハードディスクドライブ１５４０に提供する。入出力チップ１５７０は、フレキシブルディスク・ドライブ１５５０、例えばパラレル・ポート、シリアル・ポート、キーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を接続する。

ＲＡＭ１５２０を介してハードディスクドライブ１５４０に提供される通信プログラムは、フレキシブルディスク１５９０、ＣＤ−ＲＯＭ１５９５、またはＩＣカード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。通信プログラムは、記録媒体から読み出され、ＲＡＭ１５２０を介して撮像システム１０内のハードディスクドライブ１５４０にインストールされ、ＣＰＵ１５０５において実行される。撮像システム１０にインストールされて実行される通信プログラムは、ＣＰＵ１５０５等に働きかけて、撮像システム１０を、図１から図８にかけて説明した撮像部１１０、画像生成部１４０、検出部１４２、移動先予測部１４４、器具画像取得部１４６、制御部１０５、光源部１５０、および出力部１８０等として機能させる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

本実施形態の撮像システム１０の構成の一例を検体２０とともに示す図である。 撮像部１１０の構成の一例を示す図である。 第１受光素子２５１、第２受光素子２５２、および第３受光素子２５３の分光感度特性の一例を示す図である。 光源部１５０の構成の一例を示す図である。 光源側フィルタ部４２０の構成の一例を示す図である。 発光部１２４ａ−ｆによる照射領域の一例を示す図である。 発光部１２４ａ−ｆによる照射範囲の他の一例を示す図である。 発光部１２４ａ−ｆによる照射領域の更なる他の一例を示す図である。 撮像システム１０として機能させるコンピュータ１５００のハードウェア構成の一例を示す図である。

符号の説明

１０ 撮像システム
２０ 検体
１００ 内視鏡
１０２ 先端部
１０５ 制御部
１１０ 撮像部
１１２ レンズ
１２０ ライトガイド
１２４ 発光部
１３０ 鉗子口
１３５ 鉗子
１３６ 鉗子先端部
１３８ ノズル
１４０ 画像生成部
１４２ 検出部
１４４ 移動先予測部
１４６ 器具画像取得部
１５０ 光源部
１６０ 撮像制御部
１７０ 発光制御部
１８０ 出力部
１９０ ＩＣＧ注入部
２１０ 撮像デバイス
２２０ 分光フィルタ部
２３０ 受光側励起光カットフィルタ部
２５１ 第１受光素子
２５２ 第２受光素子
２５３ 第３受光素子
４１０ 光源
４２０ 光源側フィルタ部
５１０ 励起光カットフィルタ部
５１５ 励起光カットフィルタ部
５２０ 照射光カットフィルタ部
１５０５ ＣＰＵ
１５１０ ＲＯＭ
１５２０ ＲＡＭ
１５３０ 通信インターフェイス
１５４０ ハードディスクドライブ
１５５０ フレキシブルディスク・ドライブ
１５６０ ＣＤ−ＲＯＭドライブ
１５７０ 入出力チップ
１５７５ グラフィック・コントローラ
１５８０ 表示デバイス
１５８２ ホスト・コントローラ
１５８４ 入出力コントローラ
１５９０ フレキシブルディスク
１５９５ ＣＤ−ＲＯＭ

Claims (15)

1. 物体に光を照射する光照射部と、
   前記光照射部が照射した光によって生じる前記物体からの光により前記物体を撮像する撮像部と、
   前記物体を処置する器具の位置を検出する検出部と、
   前記検出部が検出した前記器具の位置に応じて、前記光照射部が前記物体に照射する光の照射範囲を制御する制御部と
   を備える撮像システム。
2. 前記検出部は、前記器具の位置および前記器具の向きを検出し、
   前記制御部は、前記検出部が検出した前記器具の位置および前記器具の向きに応じて、前記光照射部が前記物体に照射する光の照射範囲を制御する
   請求項１に記載の撮像システム。
3. 前記検出部は、前記器具の位置、前記器具の向き、および前記器具の移動方向を検出し、
   前記制御部は、前記検出部が検出した前記器具の位置、前記器具の向き、および前記器具の移動方向に応じて、前記光照射部が前記物体に照射する光の照射範囲を制御する
   請求項２に記載の撮像システム。
4. 前記検出部が検出した前記器具の位置および移動方向に基づいて、前記器具の移動先を予測する移動先予測部
   をさらに備え、
   前記制御部は、前記移動先予測部が予測した移動先における前記器具の向きの先の位置を含む範囲に、前記光照射部に光を照射させる
   請求項３に記載の撮像システム。
5. 前記制御部は、前記検出部が検出した前記器具の位置の近傍の位置および前記移動先予測部が予測した移動先における前記器具の向きの先の位置を含む範囲に、前記光照射部に光を照射させる
   請求項４に記載の撮像システム。
6. 前記光照射部は、異なる範囲に光を照射する複数の発光部を有し、
   前記制御部は、
   前記検出部が検出した器具の位置、前記器具の向き、および前記器具の移動方向に応じて、前記複数の発光部のうちの少なくとも一の発光部を選択する選択部と、
   前記選択部が選択した発光部から光を照射させる発光制御部と
   を有する請求項３に記載の撮像システム。
7. 前記光照射部は、異なる範囲に光を照射する複数の発光部を有し、
   前記制御部は、
   前記複数の発光部のうち、前記検出部が検出した前記器具の位置の近傍の位置および前記移動先予測部が予測した移動先における前記器具の向きの先の位置を含む範囲に光を照射することができる少なくとも一の発光部を選択する選択部と、
   前記選択部が選択した発光部から光を発光させる発光制御部と
   を有する請求項５に記載の撮像システム。
8. 前記複数の発光部は、前記物体の内部のルミネッセンス物質を励起する光である励起光を発光し、
   前記撮像部は、前記発光部から照射された励起光によって前記ルミネッセンス物質が発した光により、前記物体を撮像する
   請求項７に記載の撮像システム。
9. 前記撮像部は、前記発光部から照射されて前記物体によって反射された光により、前記物体を撮像する
   請求項７に記載の撮像システム。
10. 前記器具の画像を取得する器具画像取得部
    をさらに備え、
    前記検出部は、前記器具画像取得部が取得した前記器具の画像の画像内容に基づいて、前記器具の位置および前記器具の向きを検出する
    請求項８に記載の撮像システム。
11. 前記器具画像取得部は、異なる複数のタイミングのそれぞれにおける前記器具の画像を取得し、
    前記検出部は、前記異なるタイミングのそれぞれにおける前記器具の画像の画像内容に基づいて、前記器具の移動方向を検出する
    請求項１０に記載の撮像システム。
12. 前記検出部は、前記器具の位置、前記器具の向き、前記器具の移動方向、および前記器具の移動速度を検出し、
    前記制御部は、前記検出部が検出した前記器具の位置、前記器具の向き、前記器具の移動方向、および前記器具の移動速度に応じて、前記光照射部が前記物体に照射する光の照射範囲を制御する
    請求項３に記載の撮像システム。
13. 前記制御部は、前記器具の移動速度が大きいほど、前記光照射部が前記物体に照射する光の照射範囲をより広い範囲に制御する
    請求項１２に記載の撮像システム。
14. 物体に光を照射する光照射段階と、
    前記光照射段階において照射された光によって生じる前記物体からの光により前記物体を撮像する撮像段階と、
    前記物体を処置する器具の位置を検出する検出段階と、
    前記検出段階において検出された前記器具の位置に応じて、前記光照射段階において前記物体に照射された光の照射範囲を制御する制御段階と
    を備える撮像方法。
15. 撮像システム用のプログラムであって、前記撮像システムを、
    物体に光を照射する光照射部、
    前記光照射部が照射した光によって生じる前記物体からの光により前記物体を撮像する撮像部、
    前記物体を処置する器具の位置を検出する検出部、
    前記検出部が検出した前記器具の位置に応じて、前記光照射部が前記物体に照射する光の照射範囲を制御する制御部
    として機能させるプログラム。

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