JP2020005745A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被写体が３次元形状である場合において、ユーザーに負担を掛けることなく簡便に且つ正確に計測情報を得ることができる内視鏡装置を提供する。【解決手段】計測補助光出射部は、少なくとも２つの第１特徴線ＣＬ１を含む平面光である計測補助光を出射する。被写体を撮像して得られる撮像画像には、交差曲線ＣＣと、交差曲線ＣＣ上のうち第１特徴線ＣＬ１に対応する位置に形成される少なくとも２つの第１スポットＳＰ１とを含む。第１特徴点の位置を用いて、被写体に関する実寸サイズを表す計測情報を撮像画像上に表示する。【選択図】図５

Description

本発明は、被写体の大きさを測定する内視鏡装置に関する。

内視鏡装置では、観察対象物までの距離又は観察対象物の大きさなどを取得することが行われている。例えば、特許文献１では、内視鏡の先端部から被写体にビーム光線を照射し、そのビーム照射によって被写体上に形成されるビーム光線の点の位置と角度から、観察対象物までの距離などを算出している。また、特許文献２では、平面状の光を被写体に照射して、被写体上において平面状の光と被写体との交差曲線を形成し、交差曲線上の２点の距離を算出している。また、特許文献３では、照明光を発する照明窓が内視鏡の先端部に２つ設けられている場合において、それら２つの照明窓から発せられた２つの照明光によって被写体上に２つの輝点を形成し、その２つの輝点間の距離から、観察対象物までの距離を算出している。

特開平３−２３１６２２号公報 特表２０１７−５０８５２９号公報 特開２０１３−５８３０号公報

医療分野の内視鏡で観察する被写体は、３次元的形状を有していることが多いことから、３次元的形状に適した計測情報を取得方法が求められている。これに関して、特許文献１については、ビーム光線に基づく１点の位置情報のみであるため、被写体が３次元的形状である場合の計測情報の取得には適していない。

一方、特許文献２については、交差曲線上の２点から距離を算出しているため、被写体が３次元的形状である場合の計測情報の取得には適している。しかしながら、交差曲線上の２点については、ユーザーがＧＵＩ（Graphical User Interface）で指定する必要があり、両手がふさがることが多い内視鏡操作では不便である。また、交差曲線は動画上では常時変動することから、特許文献２では、静止画上で指定することになる。そのため、２点間の距離を、静止画ではなく、動画上で計測することが求められていた。

また、特許文献３には、２つの輝点間の位置情報を用いることによって、被写体が３次元的形状である場合の計測情報をより正確に取得することができる。ただし、特許文献３の場合には、２点の輝点の位置情報のみであるため、それら２つの輝点の間の情報、例えば、被写体の起伏などが分かりにくくなっている。

本発明は、被写体が３次元形状である場合において、ユーザーに負担を掛けることなく簡便に且つ正確に計測情報を得ることができる内視鏡装置を提供することを目的とする。

本発明の内視鏡装置は、少なくとも２つの第１特徴線を含む平面光である計測補助光を出射する計測補助光出射部と、計測補助光が照明された被写体を撮像する撮像素子と、被写体を撮像素子で撮像することにより得られる撮像画像を取得する画像取得部であって、撮像画像には、被写体上に形成される交差曲線と、交差曲線上のうち第１特徴線に対応する位置に形成される少なくとも２つの第１特徴点とを含む画像取得部と、撮像画像に基づいて、第１特徴点の位置を少なくとも特定する位置特定部と、第１特徴点の位置を用いて、被写体に関する実寸サイズを表す計測情報を撮像画像上に表示する表示制御部とを備える。

計測情報には、２つの第１特徴点間の第１直線距離が含まれることが好ましい。計測情報には、２つの第１特徴点のうちの一方と、２つの第１特徴点以外の特定点との第２直線距離が含まれることが好ましい。計測情報には、交差曲線のうち２つの第１特徴点の間にある特定交差曲線部の長さが含まれ、位置特定部は、特定交差曲線部の位置を特定し、表示制御部は、第１特徴点の位置と特定交差曲線部の位置を用いて、特定交差曲線部の長さを撮像画像上に表示することが好ましい。

計測補助光には、２つの前記第１特徴線の間に、第１特徴線と異なる複数の第２特徴線が含まれ、特定交差曲線部は、第２特徴線によって交差曲線上に第１特徴点よりも小さく形成される複数の第２特徴点からなり、位置特定部は、撮像画像に含まれる複数の第２特徴点から、特定交差曲線部の位置を特定することが好ましい。

前記計測情報が複数ある場合において、前記撮像画像上に表示する計測情報として、複数の計測情報のうちのいずれか、又は、複数の計測情報のうち２以上を組み合わせたものに切り替えるための計測情報切替部を有することが好ましい。撮像画像の静止画を取得するための静止画取得指示を行う静止画取得指示部を有し、静止画取得指示が行われた場合には、計測情報も合わせて保存されることが好ましい。

被写体を照明するための照明光を発する第１光源部を有し、計測補助光出射部は、第１光源部とは独立して設けられる第２光源部と、第２光源部から発せられた光から、計測補助光を得るための計測補助用光学素子を有することが好ましい。計測補助光出射部は、撮像素子の光軸と計測補助光の光軸を交差させた状態で、計測補助光を被写体に向けて出射するための特定光学部材を有することが好ましい。特定光学部材には反射防止部が設けられることが好ましい。計測補助光出射部は、撮像素子の光軸と計測補助光の光軸を交差させた状態で、計測補助光を前記被写体に向けて出射するための計測補助用スリットを有することが好ましい。第２光源部はレーザー光源であることが好ましい。第２光源部から発せられる光の波長は、４９５ｎｍ以上５７０ｎｍ以下であることが好ましい。

本発明によれば、被写体が３次元形状である場合において、ユーザーに負担を掛けることなく簡便に且つ正確に計測情報を得ることができる。

内視鏡装置の外観図である。 内視鏡の先端部を示す平面図である。 内視鏡装置の機能を示すブロック図である。 計測補助光出射部を示すブロック図である。 内視鏡の先端部から出射して被写体に当たる計測補助光であって２つの第１特徴線を含む計測補助光の説明図である。 内視鏡の先端部から出射して被写体に当たる計測補助光であって、２つの第１特徴線と複数の第２特徴線を含む計測補助光の説明図である。 内視鏡の先端部と観察距離の範囲Ｒｘ内の近端Ｐｘ、中央付近Ｐｙ、及び遠端Ｐｚとの関係を示す説明図である。 信号処理部の機能を示すブロック図である。 第１直線距離を示す説明図である。 第１直線距離の算出方法を示す説明図である。 第２直線距離を示す説明図である。 特定交差曲線の長さを示す説明図である。 特定交差曲線の長さの算出方法を示す説明図である。 同心円の計測用マーカを示す説明図である。 第１直線距離及び第２直線距離を示す説明図である。 第１直線距離、第２直線距離、及び特定交差曲線の長さを示す説明図である。 観察距離が近端Ｐｘである場合におけるスポットの位置と第２の計測用マーカの大きさとの関係の測定に用いる方眼紙状のチャートを示す説明図である。 観察距離が遠端Ｐｙである場合におけるスポットの位置と第２の計測用マーカの大きさとの関係の測定に用いる方眼紙状のチャートを示す説明図である。 スポットのＸ方向ピクセル位置と第２の計測用マーカのＸ軸方向ピクセル数との関係を示すグラフである。 スポットのＹ方向ピクセル位置と第２の計測用マーカのＸ軸方向ピクセル数との関係を示すグラフである。 スポットのＸ方向ピクセル位置と第２の計測用マーカのＹ軸方向のピクセル数との関係を示すグラフである。 スポットのＹ方向ピクセル位置と第２の計測用マーカのＹ軸方向のピクセル数との関係を示すグラフである。

図１に示すように、内視鏡装置１０は、内視鏡１２と、光源装置１４と、プロセッサ装置１６と、モニタ１８と、ユーザーインターフェース１９とを有する。内視鏡１２は光源装置１４と光学的に接続され、且つ、プロセッサ装置１６と電気的に接続される。プロセッサ装置１６は、画像を表示するモニタ１８（表示部）に電気的に接続されている。ユーザーインターフェース１９は、プロセッサ装置１６に接続されており、プロセッサ装置１６に対する各種設定操作等に用いられる。なお、ユーザーインターフェース１９は図示したキーボードの他、マウスなどが含まれる。

内視鏡１２は、被検体内に挿入される挿入部１２ａと、挿入部１２ａの基端部分に設けられた操作部１２ｂと、挿入部１２ａの先端側に設けられる湾曲部１２ｃ及び先端部１２ｄを有している。操作部１２ｂのアングルノブ１２ｅを操作することにより、湾曲部１２ｃは湾曲動作する。この湾曲動作に伴って、先端部１２ｄが所望の方向に向けられる。

内視鏡１２は、通常モードと、測長モードとを備えており、これら２つのモードは内視鏡１２の操作部１２ｂに設けられたモード切替スイッチ１３ａ（モード切替部）によって切り替えられる。通常モードは、照明光によって観察対象を照明するモードである。測長モードは、照明光又は計測補助光を観察対象に照明し、且つ、観察対象の撮像により得られる撮像画像上に、観察対象の大きさなどの測定に用いられる計測情報を表示する。なお、本実施形態における計測情報は、被写体に関する実寸サイズを表している。

また、内視鏡１２の操作部１２ｂには、撮像画像の静止画の取得を指示する静止画取得指示を操作するためのフリーズスイッチ１３ｂ（静止画取得指示部）が設けられている。ユーザーがフリーズスイッチ１３ｂを操作することにより、モニタ１８の画面がフリーズ表示し、合わせて、静止画取得を行う旨のアラート音（例えば「ピー」）を発する。そして、フリーズスイッチ１３ｂの操作タイミング前後に得られる撮像画像の静止画が、プロセッサ装置１６内の静止画保存部３７（図３参照）に保存される。また、測長モードに設定されている場合には、撮像画像の静止画と合わせて、後述する計測情報も保存することが好ましい。なお、静止画保存部３７はハードディスクやＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリなどの記憶部である。プロセッサ装置１６がネットワークに接続可能である場合には、静止画保存部３７に代えて又は加えて、ネットワークに接続された静止画保存サーバ（図示しない）に撮像画像の静止画を保存するようにしてもよい。

なお、フリーズスイッチ１３ｂ以外の操作機器を用いて、静止画取得指示を行うようにしてもよい。例えば、プロセッサ装置１６にフットペダルを接続し、ユーザーが足でフットペダル（図示しない）を操作した場合に、静止画取得指示を行うようにしてもよい。モード切替についてのフットペダルで行うようにしてもよい。また、プロセッサ装置１６に、ユーザーのジェスチャーを認識するジェスチャー認識部（図示しない）を接続し、ジェスチャー認識部が、ユーザーによって行われた特定のジェスチャーを認識した場合に、静止画取得指示を行うようにしてもよい。モード切替についても、ジェスチャー認識部を用いて行うようにしてもよい。

また、モニタ１８の近くに設けた視線入力部（図示しない）をプロセッサ装置１６に接続し、視線入力部が、モニタ１８のうち所定領域内にユーザーの視線が一定時間以上入っていることを認識した場合に、静止画取得指示を行うようにしてもよい。また、プロセッサ装置１６に音声認識部（図示しない）を接続し、音声認識部が、ユーザーが発した特定の音声を認識した場合に、静止画取得指示を行うようにしてもよい。モード切替についても、音声認識部を用いて行うようにしてもよい。また、プロセッサ装置１６に、タッチパネルなどのオペレーションパネル（図示しない）を接続し、オペレーションパネルに対してユーザーが特定の操作を行った場合に、静止画取得指示を行うようにしてもよい。モード切替についても、オペレーションパネルを用いて行うようにしてもよい。

図２に示すように、内視鏡１２の先端部は略円形となっており、内視鏡１２の撮像光学系を構成する光学部材のうち最も被写体側に位置する対物レンズ２１と、被写体に対して照明光を照射するための照明レンズ２２と、後述する計測補助光を被写体に照明するための計測補助用光学素子２３と、処置具を被写体に向けて突出させるための開口２４と、送気送水を行うための送気送水ノズル２５とが設けられている。

対物レンズ２１の光軸Axは、紙面に対して垂直な方向に延びている。縦の第１方向D１は、光軸Axに対して直交しており、横の第２方向D２は、光軸Aｘ及び第１方向D１に対して直交する。対物レンズ２１と計測補助用光学素子２３とは、第１方向D１に沿って配列されている。

図３に示すように、光源装置１４は、光源部２６（第１光源部）と、光源制御部２７とを備えている。光源部２６は、被写体を照明するための照明光を発生する。光源部２６から出射された照明光は、ライトガイド２８に入射され、照明レンズ２２を通って被写体に照射される。光源部２６としては、照明光の光源として、白色光を出射する白色光源、又は、白色光源とその他の色の光を出射する光源（例えば青色光を出射する青色光源）を含む複数の光源等が用いられる。光源制御部２７は、プロセッサ装置１６のシステム制御部４１と接続されている。光源制御部２７は、システム制御部４１からの指示に基づいて光源部を制御する。光源制御部２７は、通常モードに設定されている場合には、照明光を発するように制御し、測長モードに設定されている場合には、照明光及び計測補助光を発するように制御する。なお、照明光としては、白色光の他、青色帯域から赤色帯域のうち青色帯域の光強度が強い特殊光を用いるようにしてもよい。

内視鏡１２の先端部１２ｄには、照明光学系２９a、撮像光学系２９ｂ、及び計測補助光出射部３０が設けられている。照明光学系２９ａは照明レンズ２２を有しており、この照明レンズ２２を介して、ライトガイド２８からの光が観察対象に照射される。撮像光学系２９ｂは、対物レンズ２１及び撮像素子３２を有している。観察対象からの反射光は、対物レンズ２１を介して、撮像素子３２に入射する。これにより、撮像素子３２に観察対象の反射像が結像される。

撮像素子３２はカラーの撮像センサであり、被検体の反射像を撮像して画像信号を出力する。この撮像素子３２は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device）撮像センサやＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor）撮像センサ等であることが好ましい。本発明で用いられる撮像素子３２は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）Ｂ（青）の３色のＲＧＢ画像信号を得るためのカラーの撮像センサである。撮像素子３２は、撮像制御部３３によって制御される。

撮像素子３２から出力される画像信号は、ＣＤＳ・ＡＧＣ回路３４に送信される。ＣＤＳ・ＡＧＣ回路３４は、アナログ信号である画像信号に相関二重サンプリング（ＣＤＳ（Correlated Double Sampling））や自動利得制御（ＡＧＣ（Auto Gain Control））を行う。ＣＤＳ・ＡＧＣ回路３４を経た画像信号は、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ（Analog /Digital）コンバータ）３５により、デジタル画像信号に変換される。Ａ／Ｄ変換されたデジタル画像信号は、通信Ｉ／Ｆ（Interface）３６を介して、プロセッサ装置１６に入力される。

プロセッサ装置１６は、内視鏡１２の通信Ｉ／Ｆと接続される通信Ｉ／Ｆ（Interface）３８と、信号処理部３９と、表示制御部４０と、システム制御部４１とを備えている。通信Ｉ／Ｆは、内視鏡１２の通信Ｉ／Ｆ３６から伝送されてきた画像信号を受信して信号処理部３９に伝達する。信号処理部３９は、通信Ｉ／Ｆ３８から受けた画像信号を一時記憶するメモリを内蔵しており、メモリに記憶された画像信号の集合である画像信号群を処理して、撮像画像を生成する。なお、信号処理部３９では、測長モードに設定されている場合には、撮像画像に対して、血管などの構造を強調する構造強調処理や、観察対象のうち正常部と病変部などの特定領域との色差を拡張した色差強調処理を施すようにしてもよい。

表示制御部４０は、信号処理部３９によって生成された撮像画像をモニタ１８に表示する。システム制御部４１は、内視鏡１２に設けられた撮像制御部３３を介して、撮像素子３２の制御を行う。撮像制御部３３は、撮像素子３２の制御に合わせて、ＣＤＳ／ＡＧＣ３４及びＡ／Ｄ３５の制御も行う。また、システム制御部４１は、光源制御部２７を介して、光源部２６の制御を行う。また、システム制御部４１は、計測補助光出射部３０の光源３０ａ（図４参照）の制御を行う。

図４に示すように、計測補助光出射部３０は、光源３０ａと、プリズム３０ｃと、計測補助用光学素子２３とを備える。光源３０ａ（第２光源部）は、撮像素子３２の画素によって検出可能な色の光（具体的には可視光）を出射するものであり、レーザー光源ＬＤ（Laser Diode）又はＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子と、この発光素子から出射される光を集光する集光レンズとを含む。

光源３０ａが出射する光の波長は、例えば、４９５nm以上５７０ｎｍ以下とされるが、この波長に限定されるものではない。４９５nm以上５７０ｎｍ以下の緑色光を用いることで、被写体が特殊光によって照明されている状況下においても、位置特定部５０は、後述の第１スポットＳＰ１又は第２スポットＳＰ２の位置を認識し易くなる。その他の波長としては、６００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下であってもよい。光源３０ａはシステム制御部４１によって制御され、システム制御部４１からの指示に基づいて光出射を行う。

プリズム３０ｃ（特定光学部材）は、光源３０ａからの光の進行方向を変えるための光学部材である。プリズム３０ｃは、対物レンズ２１及びレンズ群を含む撮像光学系の視野と交差するように、光源３０ａからの光の進行方向を変更する。プリズム３０ｃから出射した光は、計測補助用光学素子２３を通って、被写体へと照射される。また、プリズム２３ｃには、反射防止コート（ＡＲ（Anti-Reflection）コート）（反射防止部）を施すことが好ましい。このように反射防止コートを設けるのは、計測補助光がプリズム２３ｃを透過せずに反射して、被写体に照射される計測補助光の割合が低下すると、後述する位置特定部５０が、計測補助光により被写体上に形成される第１スポットＳＰ１又は第２スポットＳＰ２の位置を認識し難くなるためである。

計測補助用光学素子２３は回折光学素子（DOE（Diffractive Optical Element））から構成され、プリズム３０ｃから出射した光を、計測情報を得るための計測補助光に変換する。計測補助光及び計測補助光の進行方向の詳細については、後述する。

なお、計測補助光出射部３０は、計測補助光を撮像光学系の視野に向けて出射できるものであればよい。例えば、光源３０ａが光源装置に設けられ、光源３０ａから出射された光が光ファイバによって計測補助用光学素子２３にまで導光されるものであってもよい。また、プリズム３０ｃを用いずに、光源３０ａ及び計測補助用光学素子２３の向きを光軸Ａｘに対して斜めに設置することで、撮像光学系の視野を横切る方向に計測補助光Ｌｍを出射させる構成としてもよい。この場合には、計測補助光Ｌｍを出射させるために、内視鏡の先端部１２に計測補助用スリットが形成される。

図５に示すように、計測補助光Ｌｍは、少なくとも２つの第１特徴線ＣＬを含む平面状の光で構成されている。この計測補助光Ｌｍが被写体に照射されると、被写体上の起伏に合わせて交差曲線ＣＣが形成され、且つ、交差曲線ＣＣ上において２つの第１特徴線ＣＬ１に対応する位置にそれぞれ第１スポットＳＰ１（第１特徴点）が形成される。被写体上における第１スポットＳＰ１の位置に基づいて、計測情報が算出される。また、図６に示すように、計測補助光Ｌｍには、２つの第１特徴線ＣＬ１の間に、第１特徴線ＣＬ１と異なる複数の第２特徴線ＣＬ２を含むようにしてもよい。第１特徴線ＣＬ１及び第２特徴線ＣＬ２を含む計測補助光Ｌｍが被写体に照射されると、複数の第２特徴線ＣＬ２に対応する位置にそれぞれ第２スポットＣＰ２（第２特徴点）が形成される。第２スポットＳＰ２は、第１スポットＣＰ１よりも小さく、また、第２スポットＳＰ２の間隔は小さい。そのため、複数の第２スポットＳＰ２によって、交差曲線ＣＣ上に特定交差曲線ＳＣＣが形成される。特定交差曲線ＳＣＣの位置に基づいて、計測情報が算出される。

計測補助光の進行方向については、図７に示すように、計測補助光Ｌｍの光軸Ｌｍが対物レンズ２１の光軸Aｘと交差する状態で、計測補助光Ｌｍを出射する。観察距離の範囲Ｒｘにおいて観察可能であるとすると、範囲Ｒｘの近端Ｐｘ、中央付近Ｐｙ、及び遠端Ｐｚでは、各点での撮像範囲（矢印Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚで示す）における計測補助光によって被写体上に形成される第１スポットＳＰ１又は第２スポットＳＰ２の位置（各矢印Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚが光軸Ａｘと交わる点）が異なることが分かる。なお、撮像光学系の撮影画角は２つの実線１０１で挟まれる領域内で表され、この撮影画角のうち収差の少ない中央領域（２つの点線１０２で挟まれる領域）で計測を行うようにしている。

以上のように、計測補助光の光軸Ｌｍを光軸Aｘと交差する状態で、計測補助光Lmを出射することによって、観察距離の変化に対するスポット位置の移動の感度が高いことから、被写体の大きさを高精度に計測することができる。そして、計測補助光が照明された被写体を撮像素子３２で撮像することによって、第１スポットＳＰ１又は第２スポットＳＰ２を含む撮像画像が得られる。第２撮像画像では、第１スポットＳＰ１又は第２スポットＳＰ２の位置は、対物レンズ２１の光軸Ａｘと計測補助光Lmの光軸Lmとの関係、及び観察距離に応じて異なるが、観察距離が近ければ、同一の実寸サイズ（例えば５ｍｍ）を示すピクセル数が多くなり、観察距離が遠ければピクセル数が少なくなる。

したがって、詳細を後述するように、第１スポットＳＰ１又は第２スポットＳＰ２の位置と被写体の実寸サイズに対応する計測情報（ピクセル数）との関係を示す情報を予め記憶しておくことで、第１スポットＳＰ１又は第２スポットＳＰ２の位置から計測情報を算出することができる。

図８に示すように、プロセッサ装置１６の信号処理部３９は、第１スポットＳＰ１又は第２スポットＳＰ２の位置認識、及び計測情報の算出を行うために、位置特定部５０と、計測情報処理部５２とを有している。なお、信号処理部３９は、測長モードに設定されている場合に、第１スポットＳＰ１又は第２スポットＳＰ２を含む撮像画像が入力される。この第１スポットＳＰ１又は第２スポットＳＰ２を含む撮像画像は、通信Ｉ／Ｆ３８（画像取得部）で取得される。

位置特定部５０は、撮像画像から、第１スポットＳＰ１又は第２スポットＳＰ２の位置を特定する。第１スポットＳＰ１又は第２スポットＳＰ２は、撮像画像において、計測補助光の色に対応する成分を多く含む略円状の緑色領域で表示される。したがって、略円状の緑色領域から第１スポットＳＰ１又は第２スポットＳＰ２の位置を特定する。位置の特定方法としては、例えば、撮像画像を二値化し、二値化画像のうち白部分（信号強度が二値化用閾値より高い画素）の重心を、第１スポットＳＰ１又は第２スポットＳＰ２の位置として特定する。

計測情報処理部５２は、第１スポットＳＰ１又は第２スポットＳＰ２の位置から、計測情報を算出する。算出された計測情報は、表示制御部４０によって、撮像画像上に表示される。計測情報について２つの第１スポットＳＰ１の位置に基づいて算出する場合、被写体が３次元形状を有している状況下においても、正確に計測情報を算出することができる。また、２つの第１スポットＳＰ１の位置は、プロセッサ装置１６において自動的に認識されることから、それら２つの第１スポットＳＰ１の位置の取得に、ユーザーに負担をかけることがない。また、被写体が動いて交差曲線の位置が変わったとしても、交差曲線上の２つの第１スポットＳＰ１は自動的に認識し、この認識結果に基づいて計測情報が算出される。したがって、撮像画像の動画上においても、計測情報の取得が可能である。

計測情報には、図９に示すように、２つの第１スポットＳＰ１、第２スポットＳＰ２間の直線距離を示す第１直線距離が含まれる。計測情報処理部５２は、以下の方法で、第１直線距離を算出する。計測情報処理部５２では、図１０に示すように、第１スポットＳＰ１の位置に基づいて、第１スポットＳＰ１における実寸サイズを示す座標（ｘｐ１、ｙｐ１、ｚｐ１）を求める。ここで、ｘｐ１、ｙｐ１は、それぞれ撮像画像にける第１スポットＳＰ１の位置の座標から、実寸サイズに対応する座標を得る。ｚｐ１は、第１スポットＳＰ１の位置の座標と、予め定められた特定スポットＳＰｋ（特定点）の位置の座標から、実寸サイズに対応する座標を得る。同様にして、第２スポットＳＰ２の位置に基づいて、第２スポットＳＰ２における実寸サイズを示す座標（ｘｐ２、ｙｐ２、ｚｐ２）を求める。また、ｘｐ２、ｙｐ２は、それぞれ撮像画像にける第２スポットＳＰ２の位置の座標から、実寸サイズに対応する座標を得る。ｚｐ２は、第２スポットＳＰ２の位置の座標と、予め定められた特定スポットＳＰｋ（特定点）の位置の座標から、実寸サイズに対応する座標を得る。そして、下記式）により、第１直線距離を算出する。
式）第１直線距離＝
（（ｘｐ２−ｘｐ１）²+（ｙｐ２−ｙｐ１）²+（ｚｐ２−ｚｐ１）²）^0.5
算出された第１直線距離は、撮像画像上に、計測情報６０（図９では「２０ｍｍ」）として表示される。なお、特定スポットＳＰｋはモニタ１８上に表示してもよく、表示しなくてもよい。

また、計測情報には、図１１に示すように、２つの第１スポットＳＰ１、第２スポットＳＰ２のうちの一方（図１１では「ＳＰ１」とする）と、特定スポットＳＰｋ（特定点）との間の直線距離を示す第２直線距離が含まれる。計測情報処理部５２では、例えば、第１スポットＳＰ１と特定スポットＳＰｋとの第２直線距離を求める場合には、第１スポットＳＰ１の位置の座標と、予め定められた特定スポットＳＰｋ（特定点）の位置の座標から、実寸サイズに対応する座標ｚｐ１を得る。この座標ｚｐ１が、第１スポットＳＰ１と特定スポットＳＰｋとの第２直線距離となる。算出された第２直線距離は、撮像画像上において計測情報６２（図１１では「１２ｍｍ」）として表示される。

計測情報には、図１２に示すように、交差曲線ＣＣのうち２つの第１スポットＳＰ１、第２スポットＳＰ２の間にある特定交差曲線ＳＣＣの長さが含まれる。計測情報処理部５２は、以下の方法で、特定交差曲線ＳＣＣの長さを算出する。図１３に示すように、特定交差曲線ＳＣＣのうち第１スポットＳＰ１とこの第１スポットＳＰ１に隣接する第２スポットＳＰ２（１）との第１直線距離を求め、求めた第１直線距離をＳＣＣ（０）とする。ここで、第１直線距離の算出方法は上記と同様である（以下も同様）。次に、特定交差曲線ＳＣＣのうち第２スポットＳＰ２（１）とこの第２スポットＳＰ２（１）に隣接する第２スポットＳＰ２（２）との第１直線距離を求め、求めた第１直線距離をＳＬ（１）とする。

以上の方法で、第２スポットＳＰ２（３）と第２スポットＳＰ２（４）との第１直線距離ＳＣＣ（３）、・・・、第２スポットＳＰ２（ｎ−１）と第２スポットＳＰ２（ｎ）（ｎは２以上の自然数）との第１直線距離ＳＬ（ｎ−１）を算出する。また、第２スポットＳＰ（ｎ）とこの第２スポットＳＰ（ｎ）に隣接する第２スポットＳＰとの第１直線距離ＳＬ（ｎ）を算出する。そして、得られた全ての第１直線距離ＳＬ（０）、ＳＬ（１）、・・・、ＳＬ（ｎ−１）、ＳＬ（ｎ）を足し合わせることによって、特定交差曲線ＳＣＣの長さが算出される。算出された特定交差曲線ＳＣＣの長さは、撮像画像上において計測情報６４（図１２では「２５ｍｍ」）として表示される。

計測情報には、図１４に示すように、被写体の実寸サイズを表す計測用マーカが含まれる。計測用マーカとしては、例えば、第１スポットＳＰ１、第２スポットＳＰ２を中心とする同心円の計測用マーカＭＣが含まれる。同心円の計測用マーカＭＣは、第１スポットＳＰ１、第２スポットＳＰ２からの距離が５ｍｍであることを表している。計測用マーカは、表示制御部４０によって、撮像画像上に表示される。計測情報処理部５２は、第１スポットＳＰ１、第２スポットＳＰ２の位置に基づいて、計測用マーカを生成する。具体的には、計測情報処理部５２は、撮像画像におけるスポットの位置と被写体の実寸サイズを示す計測用マーカとの関係を記憶したマーカ用テーブル５４（図８参照）を参照して、スポットの位置からマーカの大きさを算出する。そして、計測情報処理部５２では、マーカの大きさに対応する計測用マーカを生成する。なお、マーカ用テーブル５４の作成方法については後述する。また、計測用マーカの形状については、同心円の他、十字などが含まれる。

なお、計測情報処理部５２では、計測情報として、第１直線距離、第２直線距離、特定交差曲線の長さ、又は、計測用マーカのうち少なくとも１つを算出する。また、表示制御部４０は、計測情報のうち１又は複数組み合わせて表示してもよい。この場合、モード切替スイッチ１３ａ（計測情報切替部）を操作して、撮像画像上に表示する計測情報として、複数の計測情報のうちのいずれか、又は、複数の計測情報のうち２以上を組み合わせたものに切り替える。例えば、モード切替スイッチ１３ａを操作する毎に、撮像画像上に表示される計測情報が、第１直線距離→第２直線距離→特定交差曲線の長さ→計測用マーカ→「第１直線距離、第２直線距離、特定交差曲線の長さ、又は、計測用マーカのうち２以上を組み合わせたもの」の順で切り替えるようにすることが好ましい。なお、計測情報を切り替える順序や種類については、ユーザーインターフェース１９の操作によって、適宜変更が可能である。

なお、複数の計測情報のうち第１直線距離と第２直線距離を組み合わせて表示する場合には、図１５に示すように、第１スポットＳＰ１、第２スポットＳＰ２の第１直線距離（図１５では「２０ｍｍ」）に加えて、第１スポットＳＰ１と特定スポットＳＰｋとの第２直線距離（図１５では「１２ｍｍ」）、及び、第１スポットＳＰ１と特定スポットＳＰｋとの第２直線距離（図１５では「２５ｍｍ」）が撮像画像上に表示される。

また、複数の計測情報のうち第１直線距離、第２直線距離、及び特定交差曲線の長さを組み合わせて表示する場合には、図１６に示すように、第１スポットＳＰ１、第２スポットＳＰ２の第１直線距離（図１６では「２０ｍｍ」）に加えて、第１スポットＳＰ１と特定スポットＳＰｋとの第２直線距離（図１６では「１２ｍｍ」）、第２スポットＳＰ２と特定スポットＳＰｋとの第２直線距離（図１６では「２５ｍｍ」）、及び、特定交差曲線の長さ（図１６では「２５ｍｍ」）が撮像画像上に表示される。

マーカ用テーブル５４の作成方法について、以下説明する。スポットの位置とマーカの大きさとの関係は、実寸サイズのパターンが規則的に形成されたチャートを撮像することで得ることができる。例えば、計測補助光をチャートに向けて出射し、観察距離を変化させてスポットの位置を変えながら実寸サイズと同じ罫（５ｍｍ）もしくはそれより細かい罫（例えば１ｍｍ）の方眼紙状のチャートを撮像し、スポットの位置（撮像素子３２の撮像面におけるピクセル座標）と実寸サイズに対応するピクセル数（実寸サイズである５ｍｍが何ピクセルで表されるか）との関係を取得する。

図１７に示すように、（ｘ１、ｙ１）は、撮像素子３２の撮像面におけるスポットＳＰのＸ、Ｙ方向のピクセル位置（左上が座標系の原点）である。スポットＳＰＭの位置（ｘ１、ｙ１）での、実寸サイズ５ｍｍに対応するＸ方向ピクセル数をＬｘ１とし、Ｙ方向ピクセル数をＬｙ１とする。このような測定を、観察距離を変えながら繰り返す。図１８は、図１７と同じ５ｍｍ罫のチャートを撮像した状態を示しているが、図１７の状態よりも撮影距離が遠端に近い状態であり、罫の間隔が狭く写っている。図１８の状態において、撮像素子３２の撮像面におけるスポットＳＰＮの位置（ｘ２、ｙ２）での実寸サイズ５ｍｍに対応するＸ方向ピクセル数をＬｘ２とし、Ｙ方向ピクセル数をＬｙ２とする。そして、観察距離を変えながら、図１７、１８のような測定を繰り返し、結果をプロットする。なお、図１７、１８では、対物レンズ２１の歪曲収差を考慮せず表示している。

図１９は、スポットの位置のＸ座標とＬｘ（第２の計測用マーカのＸ方向ピクセル数）との関係を示しており、図２０は、スポットの位置のＹ座標とＬｘとの関係を示している。Ｌｘは図１９の関係よりＸ方向位置の関数として、Ｌｘ＝ｇ１（ｘ）と表され、また、Ｌｘは、図２０の関係より、Ｙ方向位置の関数として、Ｌｘ＝ｇ２（ｙ）として表される。ｇ１、ｇ２は上述のプロット結果から、例えば、最小二乗法により求めることができる。

なお、スポットのＸ座標とＹ座標とは一対一に対応しており、関数ｇ１、ｇ２のいずれを用いても、基本的に同じ結果（同じスポット位置に対しては同じピクセル数）が得られるため、第２の計測用マーカの大きさを算出する場合には、どちらの関数を用いてもよく、ｇ１、ｇ２のうち位置変化に対するピクセル数変化の感度が高い方の関数を選んでもよい。また、ｇ１、ｇ２の値が大きく異なる場合には、「スポットの位置を認識できなかった」と判断してもよい。

図２１は、スポット位置のＸ座標とＬｙ（Ｙ方向ピクセル数）との関係を表しており、図２２は、スポット位置のＹ座標とＬｙとの関係を表している。図２１の関係より、ＬｙはＸ方向位置の座標としてＬｙ＝ｈ１（ｘ）と表され、図２２の関係より、ＬｙはＹ方向位置の座標としてＬｙ＝ｈ２（ｙ）として表される。Ｌｙについても、Ｌｘと同様に関数ｈ１、ｈ２のいずれを用いてもよい。

以上のように得られた関数ｇ１、ｇ２、ｈ１、ｈ２については、ルックアップテーブル形式によってマーカ用テーブルに記憶される。なお、関数ｇ１、ｇ２については、関数形式でマーカ用テーブルに記憶するようにしてもよい。

上記実施形態において、信号処理部３９、表示制御部４０、システム制御部４１、位置特定部５０、計測情報処理部５２といった各種の処理を実行する処理部（processing unit)のハードウェア的な構造は、次に示すような各種のプロセッサ（processor）である。各種のプロセッサには、ソフトウエア（プログラム）を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサであるＣＰＵ（Central Processing Unit)、ＦＰＧＡ (Field Programmable Gate Array) などの製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device:ＰＬＤ）、各種の処理を実行するために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路などが含まれる。

１つの処理部は、これら各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサの組み合せ（例えば、複数のＦＰＧＡや、ＣＰＵとＦＰＧＡの組み合わせ）で構成されてもよい。また、複数の処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。複数の処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、クライアントやサーバなどのコンピュータに代表されるように、１つ以上のＣＰＵとソフトウエアの組み合わせで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（System On Chip:ＳｏＣ）などに代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Integrated Circuit）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサを１つ以上用いて構成される。

さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた形態の電気回路（circuitry）である。

１０ 内視鏡装置
１２ 内視鏡
１２ａ 挿入部
１２ｂ 操作部
１２ｃ 湾曲部
１２ｄ 先端部
１２ｅ アングルノブ
１３ａ モード切替スイッチ
１３ｂ フリーズスイッチ
１４ 光源装置
１６ プロセッサ装置
１８ モニタ
１９ ユーザーインターフェース
２１ 対物レンズ
２２ 照明レンズ
２３ 計測補助用レンズ
２４ 開口
２５ 送気送水ノズル
２６ 光源部
２７ 光源制御部
２８ ライトガイド
２９ａ 照明光学系
２９ｂ 撮像光学系
３０ 計測補助光出射部
３０ａ 光源
３０ｃ プリズム
３２ 撮像素子
３３ 撮像制御部
３４ ＣＤＳ／ＡＧＣ回路
３５ Ａ／Ｄ回路
３６ 通信Ｉ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）
３７ 静止画保存部
３８ 通信Ｉ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）
３９ 信号処理部
４０ 表示制御部
４１ システム制御部
５０ 位置特定部
５２ 計測情報処理部
５３ 実寸サイズテーブル
５４ マーカ用テーブル
ＳＰ１ 第１スポット
ＳＰ２ 第２スポット
ＳＰｋ 特定スポット
ＣＣ 交差曲線
ＳＣＣ 特定交差曲線
ＭＣ 計測用マーカ

Claims (13)

1. 少なくとも２つの第１特徴線を含む平面光である計測補助光を出射する計測補助光出射部と、
   前記計測補助光が照明された被写体を撮像する撮像素子と、
   前記被写体を前記撮像素子で撮像することにより得られる撮像画像を取得する画像取得部であって、前記撮像画像には、前記被写体上に形成される交差曲線と、前記交差曲線上のうち前記第１特徴線に対応する位置に形成される少なくとも２つの第１特徴点とを含む画像取得部と、
   前記撮像画像に基づいて、前記第１特徴点の位置を少なくとも特定する位置特定部と、
   前記第１特徴点の位置を用いて、前記被写体に関する実寸サイズを表す計測情報を前記撮像画像上に表示する表示制御部とを備える内視鏡装置。
2. 前記計測情報には、２つの前記第１特徴点間の第１直線距離が含まれる請求項１記載の内視鏡装置。
3. 前記計測情報には、２つの前記第１特徴点のうちの一方と、前記２つの第１特徴点以外の特定点との第２直線距離が含まれる請求項１または２記載の内視鏡装置。
4. 前記計測情報には、前記交差曲線のうち２つの前記第１特徴点の間にある特定交差曲線部の長さが含まれ、
   前記位置特定部は、前記特定交差曲線部の位置を特定し、
   前記表示制御部は、前記第１特徴点の位置と前記特定交差曲線部の位置を用いて、前記特定交差曲線部の長さを前記撮像画像上に表示する請求項１ないし３いずれか１項記載の内視鏡装置。
5. 前記計測補助光には、２つの前記第１特徴線の間に、前記第１特徴線と異なる複数の第２特徴線が含まれ、
   前記特定交差曲線部は、前記第２特徴線によって前記交差曲線上に前記第１特徴点よりも小さく形成される複数の第２特徴点からなり、
   前記位置特定部は、前記撮像画像に含まれる前記複数の第２特徴点から、前記特定交差曲線部の位置を特定する請求項４記載の内視鏡装置。
6. 前記計測情報が複数ある場合において、前記撮像画像上に表示する計測情報として、複数の計測情報のうちのいずれか、又は、複数の計測情報のうち２以上を組み合わせたものに切り替えるための計測情報切替部を有する請求項１記載の内視鏡装置。
7. 前記撮像画像の静止画を取得するための静止画取得指示を行う静止画取得指示部を有し、
   前記静止画取得指示が行われた場合には、前記計測情報も合わせて保存される請求項１ないし６いずれか１項記載の内視鏡装置。
8. 前記被写体を照明するための照明光を発する第１光源部を有し、
   前記計測補助光出射部は、前記第１光源部とは独立して設けられる第２光源部と、前記第２光源部から発せられた光から、前記計測補助光を得るための計測補助用光学素子を有する請求項１ないし７いずれか１項記載の内視鏡装置。
9. 前記計測補助光出射部は、前記撮像素子の光軸と前記計測補助光の光軸を交差させた状態で、前記計測補助光を前記被写体に向けて出射するための特定光学部材を有する請求項８記載の内視鏡装置。
10. 前記特定光学部材には反射防止部が設けられる請求項９記載の内視鏡装置。
11. 前記計測補助光出射部は、前記撮像素子の光軸と前記計測補助光の光軸を交差させた状態で、前記計測補助光を前記被写体に向けて出射するための計測補助用スリットを有する請求項８記載の内視鏡装置。
12. 前記第２光源部はレーザー光源である請求項８ないし１１のうちいずれか１項記載の内視鏡装置。
13. 前記第２光源部から発せられる光の波長は、４９５ｎｍ以上５７０ｎｍ以下である請求項１２記載の内視鏡装置。

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