(57)【要約】【課題】観察対象物と内視鏡遠位端部との距離を表示することが可能な内視鏡装置を得る。【解決手段】初期設定装置は、内視鏡スコープ２０の遠位端部２１を固定する固定部５１と、ターゲット５２と、固定部５１及びターゲット５２が取り付けられる基部５３とを主に備える。遠位端部２１からターゲット５２までの距離がｘｉであるとき、レーザ輝点Ｌｉがターゲット５２上に現れ、遠位端部２１からターゲット５２までの距離がｘｉｉであるとき、レーザ輝点Ｌｉｉがターゲット５２上に現れ、遠位端部２１からターゲット５２までの距離がｘｉｉｉであるとき、レーザ輝点Ｌｉｉｉがターゲット５２上に現れる。画像におけるターゲット５２の中心点Ｐから輝点の中心までの距離を用いて、遠位端部２１の先端からターゲット５２までの距離を測定する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡スコープの遠位端を観察対象物に近づけて観察対象物を観察する内視鏡装置であって、
前記遠位端に設けられ、観察対象物を撮像して観察画像を出力する撮像部と、
前記遠位端に設けられ、観察対象物に向けて１つのレーザ光を照射するレーザ光射出部と、
前記観察画像における観察対象物に照射されたレーザ光の輝点から前記観察画像の中心までの距離を用いて、観察対象物から前記遠位端までの距離を算出する算出部とを備える内視鏡装置。
【請求項２】
前記内視鏡装置は記憶部をさらに備え、
前記撮像部は、ターゲットを撮像してターゲット画像を出力し、
前記算出部は、前記ターゲット画像における複数の任意の計測点どうしの距離と、前記ターゲットから前記遠位端までの距離との対応関係を、観察対象物を観察する前に算出し、
前記記憶部は、観察対象物を観察する前に前記対応関係を記憶し、
前記算出部は、観察対象物から前記遠位端までの距離を、前記対応関係を用いて算出する請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記レーザ光射出部は、ターゲットに向けてレーザ光を照射し、
前記計測点は、ターゲットに照射されたレーザ光の輝点と、前記ターゲット画像の中心であって、
前記算出部は、前記ターゲット画像におけるターゲットに照射されたレーザ光の輝点から前記ターゲット画像の中心までの距離と、前記ターゲットから前記遠位端までの距離との対応関係を、観察対象物を観察する前に算出する請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記撮像部は、複数の計測点を規則的に平面上に配した所定の図形を撮像してターゲット画像を出力し、
前記算出部は、前記ターゲット画像における各計測点どうしの距離と、前記ターゲットから前記遠位端までの距離との対応関係を、観察対象物を観察する前に算出する請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記内視鏡装置は記憶部をさらに備え、
前記レーザ光射出部は、ターゲットに向けてレーザ光を照射し、
前記撮像部は、撮像レンズを介してターゲットを撮像してターゲット画像を出力し、
前記算出部は、前記撮像部の中心から前記レーザ光射出部までの距離と、前記撮像部から前記撮像レンズまでの距離と、前記ターゲット画像におけるターゲットに照射されたレーザ光の輝点から前記ターゲット画像の中心までの距離と、前記撮影レンズから前記ターゲットまでの距離とを用いて、撮像レンズの光軸と前記撮像部の中心とのずれ量を算出し、
前記記憶部は、観察対象物を観察する前に前記ずれ量を記憶し、
前記算出部は、観察対象物から前記遠位端までの距離を、前記対応関係及び前記ずれ量を用いて算出する請求項１から４に記載の内視鏡装置。
【請求項６】
前記内視鏡装置は記憶部をさらに備え、
前記撮像部は、撮像レンズを介して、複数の計測点を規則的に平面上に配した所定の図形を撮像してターゲット画像を出力し、
前記算出部は、前記撮像部の中心から前記レーザ光射出部までの距離と、前記撮像部から前記撮像レンズまでの距離と、前記ターゲット画像における前記計測点から前記ターゲット画像の中心までの距離と、前記撮影レンズから前記ターゲットまでの距離とを用いて、撮像レンズの光軸と前記撮像部の中心とのずれ量を算出し、
前記記憶部は、観察対象物を観察する前に前記ずれ量を記憶し、
前記算出部は、観察対象物から前記遠位端までの距離を、前記対応関係及び前記ずれ量を用いて算出する請求項１から４に記載の内視鏡装置。
【請求項７】
前記内視鏡装置は記憶部をさらに備え、
前記レーザ光射出部は、ターゲットに向けて複数のレーザ光を照射し、
前記撮像部は、撮像レンズを介してターゲットを撮像してターゲット画像を出力し、
前記算出部は、前記ターゲット画像におけるターゲットに照射されたレーザ光の複数の輝点どうしの距離を用いて、撮像レンズのディストーションを算出し、
前記記憶部は、観察対象物を観察する前に前記撮像レンズのディストーションを記憶し、
前記算出部は、観察対象物から前記遠位端までの距離を、前記対応関係及び前記撮像レンズのディストーションを用いて算出する請求項１から６に記載の内視鏡装置。
【請求項８】
前記内視鏡装置は記憶部をさらに備え、
前記撮像部は、撮像レンズを介して、複数の計測点を規則的に平面上に配した所定の図形を撮像してターゲット画像を出力し、
前記算出部は、前記ターゲット画像における複数の計測点どうしの距離を用いて、撮像レンズのディストーションを算出し、
前記記憶部は、観察対象物を観察する前に前記前記撮像レンズのディストーションを記憶し、
前記算出部は、観察対象物から前記遠位端までの距離を、前記対応関係及び前記前記撮像レンズのディストーションを用いて算出する請求項１から６に記載の内視鏡装置。
【請求項９】
前記所定の図形は、複数の計測点を規則的に平面上に配したドットチャートである請求項４、６、又は８に記載の内視鏡装置。
【請求項１０】
前記所定の図形は、格子状に直線を平面上に配した格子パターンである請求項４、６、又は８に記載の内視鏡装置。
【請求項１１】
前記対応関係は、ＬＵＴである請求項２から４に記載の内視鏡装置。
【請求項１２】
前記対応関係は、前記ターゲット画像におけるターゲットに照射されたレーザ光の輝点から前記ターゲット画像の中心までの距離を独立変数とし、前記ターゲットから前記遠位端までの距離を従属変数とする関数である請求項２から４に記載の内視鏡装置。
【請求項１３】
前記算出部は、観察対象物から遠位端までの距離に応じて、観察対象物の大きさを算出する請求項１から１２に記載の内視鏡装置。
【請求項１４】
前記内視鏡装置は、前記観察画像を表示する表示装置をさらに備え、
前記表示装置は、前記算出部が算出した距離を表示する請求項１から１３に記載の内視鏡装置。
【請求項１５】
前記表示装置は、前記算出部が算出した距離に応じて、前記観察画像の中心からの距離が等しい点を繋いで成る等距離線を前記観察画像上に表示する請求項１４に記載の内視鏡装置。
【請求項１６】
前記表示装置は、前記算出部が算出した距離に応じて、所定の長さの辺を一辺とするマス目から成るメッシュ線を前記観察画像上に表示する請求項１５に記載の内視鏡装置。
【請求項１７】
前記算出部は、観察対象物から遠位端までの距離に応じて、観察対象物の大きさを算出し、
前記表示装置は、前記算出部が算出した観察対象物の大きさを前記観察画像上に表示する請求項１４から１６に記載の内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察対象物と内視鏡遠位端部との距離を表示する内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡装置は、被験者の体内に挿入される内視鏡スコープと被験者の体外に設けられて画像処理を行う内視鏡プロセッサとを備える。内視鏡スコープの遠位端部には、照明光を観察対象物に対して照射するライトガイド、撮像素子、及び撮像レンズが設けられる。撮像素子は、撮像レンズを介して体内の観察対象物を撮像し、得られた観察画像を内視鏡プロセッサに送信する。内視鏡プロセッサは、観察画像を画像処理した後、表示装置に表示する。
【０００３】
このとき、観察対象物に対して複数のスポット光を照射し、これらスポット光の内視鏡視野内での間隔から内視鏡スコープの遠位端と観察対象物との距離を測定する構成、及び内視鏡視野に占める観察対象物の割合から観察対象物の大きさを測定する構成が知られている（特許文献１）。
【０００４】
他方、内視鏡スコープの遠位端部に２つのレーザ光発光器を設ける構成が知られている。２つのレーザ光発光器は、各々発光するレーザ光が観察対象物上で交差するようにレーザ光を同時に照射する。内視鏡装置は、レーザ光の出射角度から内視鏡スコープの遠位端と観察対象物との距離を測定する（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−８１０２１号公報
【特許文献２】特開２００５−２７８９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、複数のスポット光を照射する構成では、複数のスポット光を同時あるいは順番に発光しなければならない。同時に発光する場合には、複数の発光装置を設けなければならず、装置が大きくかつ複雑になる欠点がある。順番に発光する場合には、測定時間が長くなり、被験者の負荷が増大する欠点がある。
【０００７】
また、内視鏡スコープの遠位端部に２つのレーザ光発光器を設けると、遠位端部が大型化する。被験者の負担を低減するため、内視鏡スコープの遠位端部は小型化されなければならない。そのような遠位端部に２つのレーザ光発光器を設けることは現実的に困難である。
【０００８】
本発明はこれらの問題に鑑みてなされたものであり、観察対象物と内視鏡遠位端部との距離を表示することが可能な内視鏡装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明による内視鏡装置は、内視鏡スコープの遠位端を観察対象物に近づけて観察対象物を観察する内視鏡装置であって、遠位端に設けられ、観察対象物を撮像して観察画像を出力する撮像部と、遠位端に設けられ、観察対象物に向けて１つのレーザ光を照射するレーザ光射出部と、観察画像における観察対象物に照射されたレーザ光の輝点から観察画像の中心までの距離を用いて、観察対象物から遠位端までの距離を算出する算出部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
内視鏡装置は記憶部をさらに備え、撮像部は、ターゲットを撮像してターゲット画像を出力し、算出部は、ターゲット画像における複数の任意の計測点どうしの距離と、ターゲットから遠位端までの距離との対応関係を、観察対象物を観察する前に算出し、記憶部は、観察対象物を観察する前に対応関係を記憶し、算出部は、観察対象物から遠位端までの距離を、対応関係を用いて算出することが好ましい。
【００１１】
レーザ光射出部は、ターゲットに向けてレーザ光を照射し、計測点は、ターゲットに照射されたレーザ光の輝点と、ターゲット画像の中心であって、算出部は、ターゲット画像におけるターゲットに照射されたレーザ光の輝点からターゲット画像の中心までの距離と、ターゲットから遠位端までの距離との対応関係を、観察対象物を観察する前に算出しても良い。
【００１２】
撮像部は、複数の計測点を規則的に平面上に配した所定の図形を撮像してターゲット画像を出力し、算出部は、ターゲット画像における各計測点どうしの距離と、ターゲットから遠位端までの距離との対応関係を、観察対象物を観察する前に算出することが好ましい。
【００１３】
内視鏡装置は記憶部をさらに備え、レーザ光射出部は、ターゲットに向けてレーザ光を照射し、撮像部は、撮像レンズを介してターゲットを撮像してターゲット画像を出力し、算出部は、撮像部の中心からレーザ光射出部までの距離と、撮像部から撮像レンズまでの距離と、ターゲット画像におけるターゲットに照射されたレーザ光の輝点からターゲット画像の中心までの距離と、撮影レンズからターゲットまでの距離とを用いて、撮像レンズの光軸と撮像部の中心とのずれ量を算出し、記憶部は、観察対象物を観察する前にずれ量を記憶し、算出部は、観察対象物から遠位端までの距離を、対応関係及びずれ量を用いて算出することが好ましい。
【００１４】
内視鏡装置は記憶部をさらに備え、撮像部は、撮像レンズを介して、複数の計測点を規則的に平面上に配した所定の図形を撮像してターゲット画像を出力し、算出部は、撮像部の中心からレーザ光射出部までの距離と、撮像部から撮像レンズまでの距離と、ターゲット画像における計測点からターゲット画像の中心までの距離と、撮影レンズからターゲットまでの距離とを用いて、撮像レンズの光軸と撮像部の中心とのずれ量を算出し、記憶部は、観察対象物を観察する前にずれ量を記憶し、算出部は、観察対象物から遠位端までの距離を、対応関係及びずれ量を用いて算出しても良い。
【００１５】
内視鏡装置は記憶部をさらに備え、レーザ光射出部は、ターゲットに向けて複数のレーザ光を照射し、撮像部は、撮像レンズを介してターゲットを撮像してターゲット画像を出力し、算出部は、ターゲット画像におけるターゲットに照射されたレーザ光の複数の輝点どうしの距離を用いて、撮像レンズのディストーションを算出し、記憶部は、観察対象物を観察する前に撮像レンズのディストーションを記憶し、算出部は、観察対象物から遠位端までの距離を、対応関係及び撮像レンズのディストーションを用いて算出することが好ましい。
【００１６】
内視鏡装置は記憶部をさらに備え、撮像部は、撮像レンズを介して、複数の計測点を規則的に平面上に配した所定の図形を撮像してターゲット画像を出力し、算出部は、ターゲット画像における複数の計測点どうしの距離を用いて、撮像レンズのディストーションを算出し、記憶部は、観察対象物を観察する前に撮像レンズのディストーションを記憶し、算出部は、観察対象物から遠位端までの距離を、対応関係及び撮像レンズのディストーションを用いて算出しても良い。
【００１７】
所定の図形は、複数の計測点を規則的に平面上に配したドットチャートが好ましい。
【００１８】
所定の図形は、格子状に直線を平面上に配した格子パターンであっても良い。
【００１９】
対応関係は、ＬＵＴが好適である。
【００２０】
対応関係は、ターゲット画像におけるターゲットに照射されたレーザ光の輝点からターゲット画像の中心までの距離を独立変数とし、ターゲットから遠位端までの距離を従属変数とする関数であっても良い。
【００２１】
算出部は、観察対象物から遠位端までの距離に応じて、観察対象物の大きさを算出しても良い。
【００２２】
内視鏡装置は、観察画像を表示する表示装置をさらに備え、表示装置は、算出部が算出した距離を表示することが好ましい。
【００２３】
表示装置は、算出部が算出した距離に応じた等距離線を観察画像上に表示しても良い。
【００２４】
表示装置は、算出部が算出した距離に応じて、所定の長さの辺を一辺とするマス目から成るメッシュ線を観察画像上に表示しても良い。
【００２５】
算出部は、観察対象物から遠位端までの距離に応じて観察対象物の大きさを算出し、表示装置は、算出部が算出した観察対象物の大きさを観察画像上に表示しても良い。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、観察対象物と内視鏡遠位端部との距離を表示することが可能な内視鏡装置を得る。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】内視鏡装置を概略的に示した図である。
【図２】内視鏡プロセッサの遠位端部を外部から中心軸に沿って見た図である。
【図３】第１の距離表示を示した図である。
【図４】初期設定装置に固定された内視鏡スコープを示した図である。
【図５】ターゲットを示した図である。
【図６】ターゲット画像を示した図である。
【図７】ターゲット上の輝点とターゲットまでの距離との関係を示した図である。
【図８】ＬＵＴを示した図である。
【図９】内視鏡スコープの遠位端部先端から観察対象物までの距離と画像のピクセル数との関係を示した図である。
【図１０】ＬＵＴ作成処理を示したフローチャートである。
【図１１】距離測定処理を示したフローチャートである。
【図１２】撮像レンズの光軸とＣＣＤの中心点とが一致するときのターゲット画像を示した図である。
【図１３】撮像レンズの光軸とＣＣＤの中心点とが一致しないターゲット画像を示した図である。
【図１４】撮像レンズの光軸と撮像素子の中心点とのずれを概略的に示した図である。
【図１５】観察画像上の位置とディストーションとの関係を示した図である。
【図１６】ターゲットを示した図である。
【図１７】スケール表示処理を示したフローチャートである。
【図１８】スケール合成処理を示したフローチャートである。
【図１９】第２の距離表示を示した図である。
【図２０】第３の距離表示を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明における第１の実施形態による内視鏡装置１０について添付図面を参照して説明する。まず、図１及び２を用いて内視鏡装置１０の構成について説明する。
【００２９】
内視鏡装置１０は、被験者の体内に挿入される内視鏡スコープ２０と、被験者の体外に設けられて画像処理を行う内視鏡プロセッサ３０と、内視鏡プロセッサ３０に接続されるモニタ４０とを主に備える。
【００３０】
内視鏡スコープ２０の遠位端部２１は被験者の体内に挿入される。遠位端部２１には、撮像レンズ２２、撮像部を成すＣＣＤ２３、及びレーザ光射出部を成すレーザファイバ２４が主に設けられる。
【００３１】
遠位端部２１は中心軸Ｋを有する円柱形状である。ＣＣＤ２３は、撮像面２８を備え、水平方向に１２８０ピクセル、垂直方向に１０２４ピクセルの画像を出力するものであって、その撮像面２８の中心点Ｑが中心軸Ｋ上に位置するように、遠位端部２１に格納される。そして、撮像レンズ２２の光軸が撮像面２８に対して直角かつ撮像面２８の中心点Ｑを通るように、撮像レンズ２２とＣＣＤ２３とが設けられる。これにより、撮像レンズ２２の光軸が中心軸Ｋと重なる。そして、ＣＣＤ２３は、撮像レンズ２２を介して被写体を撮像し、これにより得られた観察画像を、信号線２５を介して内視鏡プロセッサ３０に送信する。
【００３２】
内視鏡スコープ２０は図示しないコネクタを備え、コネクタを介して内視鏡プロセッサ３０に接続される。コネクタ内部には、メモリ２６が設けられる。メモリ２６は、後述する各種の値、すなわち対応関係を記憶する。
【００３３】
レーザファイバ２４は、遠位端部２１からコネクタまで延び、内視鏡プロセッサ３０からレーザ光を受光して遠位端部２１まで運ぶ。遠位端部２１に設けられるレーザファイバ２４の端部を照射端２７という。照射端２７は、レーザ光を観察対象物に照射する。レーザファイバ２４は、照射するレーザ光が遠位端部２１の中心軸Ｋと平行となるように設けられる。中心軸Ｋから遠位端部２１を見たとき、撮像面２８の中心点Ｑよりも径方向外側に、照射端２７の中心が設けられる（図２参照）。
【００３４】
内視鏡プロセッサ３０は、レーザ光を生成するレーザ発振器３１と、後述する距離演算処理を実行する算出部３２と、画像に第１の距離表示３４を合成するスケール表示部３３とを主に備える。
【００３５】
レーザ発振器３１は、コネクタを介してレーザファイバ２４にレーザ光を照射する。
【００３６】
算出部３２は、ＣＣＤ２３及びメモリ２６に接続され、後述する各種の処理を実行し、スケール表示部３３に画像データを出力する。
【００３７】
スケール表示部３３は、画像データに第１の距離表示３４を合成して、モニタ４０に画像データを出力する。第１の距離表示３４は、観察画像の大きさを具体的な数値で示すものであり、第２の距離表示３５は、観察対象物との距離を具体的な数値で示すものである（図３参照）。
【００３８】
次に、図４および５を用いて、内視鏡装置１０の初期設定装置５０について説明する。図４は、内視鏡スコープ２０の遠位端部２１を固定する初期設定装置５０を上方から見た図である。図５は、初期設定装置５０に取り付けられるターゲット５２を遠位端部２１から見た図である。
【００３９】
内視鏡装置１０を製造するとき、いずれの内視鏡装置１０においても、レーザファイバ２４、ＣＣＤ２３、及び撮像レンズ２２の位置関係を常に同一としながらレーザファイバ２４及びＣＣＤ２３を遠位端部２１に取り付けることは、公差のために、費用がかかり、かつ困難である。しかし、レーザファイバ２４とＣＣＤ２３との位置関係における誤差を初期設定装置５０を用いて予め測定し、メモリ２６に記憶しておくことにより、レーザファイバ２４と撮像素子との位置関係における誤差を解消しながら距離を測定することができる。
【００４０】
初期設定装置５０は、内視鏡スコープ２０の遠位端部２１を固定する固定部５１と、ターゲット５２と、固定部５１及びターゲット５２が取り付けられる基部５３とを主に備える。
【００４１】
ターゲット５２は、内視鏡スコープ２０の画角に応じた大きさの長方形であって、レーザ光を適切に内視鏡スコープ２０へ反射する。ターゲット５２には、その中心点Ｏで直交する２つの破線が描かれる（図５参照）。１つの破線はターゲット５２の長辺方向に延び、他方の破線はターゲット５２の短辺方向に延びる。ターゲット５２は、中心軸Ｋに沿って進退する。
【００４２】
固定部５１は、遠位端部２１の中心軸Ｋ上にターゲット５２の中心点Ｏが位置するように、かつ、レーザファイバ２４が照射したレーザ光がターゲット５２に描かれた長軸上に位置するように、遠位端部２１を基部５３に対して固定する。すなわち、撮像面２８の中心点Ｑとターゲット５２の中心点Ｏは遠位端部２１の中心軸Ｋ上に置かれる。
【００４３】
図６は、レーザ光をターゲット５２上に照射して撮影したターゲット画像を示した図である。照射されたレーザがターゲット５２上で反射されることにより光る点を輝点（レーザスポット）という。ターゲット画像の中心点Ｐが撮像面２８の中心点Ｑと一致するように、ターゲット画像が撮影される。説明のため、レーザ輝点Ｌｉ、レーザ輝点Ｌｉｉ、及びレーザ輝点Ｌｉｉｉを撮影した３つの画像を１つの画像にして図示する。
【００４４】
遠位端部２１からターゲット５２までの距離がｘｉであるとき、レーザ輝点Ｌｉがターゲット５２上に現れ、遠位端部２１からターゲット５２までの距離がｘｉｉであるとき、レーザ輝点Ｌｉｉがターゲット５２上に現れ、遠位端部２１からターゲット５２までの距離がｘｉｉｉであるとき、レーザ輝点Ｌｉｉｉがターゲット５２上に現れる。
【００４５】
レーザ輝点Ｌｉ、レーザ輝点Ｌｉｉ、レーザ輝点Ｌｉｉｉの順に、すなわち遠位端部２１からターゲット５２までの距離が離れるにつれて、ターゲット５２上に現れる輝点の大きさが小さくなり、ターゲット５２上に現れる輝点がターゲット画像の中心点Ｐに近づいてゆく。これは、ターゲット５２が遠位端部２１から離れるにつれて、画像全体に占める輝点の面積及び輝点から中心点Ｐまでの距離の割合が小さくなるためである。
【００４６】
そこで、ターゲット画像におけるターゲット５２の中心点Ｐから輝点の中心までの距離を用いて、遠位端部２１の先端からターゲット５２までの距離を測定することが可能である。図７を用いて、距離の算出手段を説明する。本実施形態による内視鏡装置１０において、遠位端部２１の先端面は、レンズの主点を通り光軸に対して直角を成す主平面と一致している。
【００４７】
遠位端部２１の中心軸Ｋと平行にレーザ光が照射される。レーザ光の輝線をＬで示し、撮像面２８の中心点Ｑとレーザファイバ２４の先端との距離をｔ、ＣＣＤ２３の撮像面２８とレンズの主平面との距離をｓ、レンズの主平面から測定対象物Ａまでの距離をｘａ、撮像面２８の中心点Ｑから像Ａ’までの距離をｙａとする。遠位端部２１の中心軸Ｋは、撮像レンズ２２の光軸に重なり、かつＣＣＤ２３の撮像面２８に対して直角かつ撮像面２８の中心点Ｑを通るため、距離ｘａは、以下の式により求められる。
ｘａ＝ｓ・ｔ／ｙａ  （１）
ここで、距離ｔ及びｓは内視鏡スコープ２０に固有の値であって、予め測定され、記録される。そして、距離ｙａは観察対象物をＣＣＤ２３が撮像することにより算出できる。レンズの主平面から測定対象物Ｂまでの距離ｘｂもまた同様に求められる。
【００４８】
この式を用いて、図８に示すＬＵＴを算出する。ＬＵＴは、内視鏡装置１０の出荷前に、後述するＬＵＴ作成処理を実行して作成され、メモリ２６に記憶される。そして、使用時において距離を測定するときにＬＵＴが用いられる。
【００４９】
このＬＵＴは、ターゲット５２の中心点Ｏから輝点の中心点までの画素数に対応する、遠位端部２１先端からターゲット５２までの距離を示す。例えば、ターゲット５２の中心点Ｏから輝点の中心点までの画素数が６９７ピクセルのとき、遠位端部２１先端からターゲット５２までの距離は４ｍｍである。同様に、画素数が２３２ピクセルのとき距離は１２ｍｍであり、画素数が１１６ピクセルのとき距離は２４ｍｍである。
【００５０】
他方、画像におけるターゲット５２の中心点Ｏから輝点の中心点までの距離ｙａを独立変数に、遠位端部２１先端からターゲット５２までの距離ｘａを従属変数とした関数Ｆを用いて、遠位端部２１先端からターゲット５２までの距離ｘａを測定することも可能である。異なる複数の距離にある測定対象物に対し、前述の式（１）を用いて距離ｘａを求め、距離ｘａと距離ｙａに関する近似式を作成することにより、関数Ｆが求められる。すなわち、ＬＵＴを構成する値に関して近似式を作成することにより、関数Ｆが求められる。図９にこの関数Ｆのグラフを示す。関数Ｆは、内視鏡装置１０の出荷前に、後述するＬＵＴ作成処理を用いて作成され、メモリ２６に記憶される。内視鏡装置１０は、ターゲット５２の中心点Ｏから輝点の中心点までの画素数をもとに、この関数Ｆを用いて、遠位端部２１の先端からターゲット５２までの距離を測定する。測定方法はＬＵＴと同様であるため、説明を省略する。
【００５１】
次に、観察対象物の大きさを算出する手段について説明する。ＣＣＤ２３及び撮像レンズ２２の仕様により、内視鏡スコープ２０の画角が一定に保たれている。そのため、観察対象物との距離が分かれば、観察画像に占める被写体像の割合から観察対象物の大きさをを算出することができる。第２の距離表示３５は、前述の手段によって求められた観察対象物との距離を用いて、観察対象物の大きさを示す。
【００５２】
次に、図１０を用いて、ＬＵＴ作成処理について説明する。ＬＵＴ作成処理は、実際の観察を行う前、例えば出荷前に算出部３２が実行する処理である。ここでは、最小測定距離、つまり遠位端部２１の先端と観察対象物との最も短い測定可能距離が１ｍｍ、最大測定距離、つまり遠位端部２１の先端と観察対象物との最も長い測定可能距離が５０ｍｍ、測定間隔が１ｍｍ刻みであるとして説明する。最小測定距離、最大測定距離、及び測定間隔は、内視鏡装置１０の仕様に応じて決定される。
【００５３】
まず、ステップＳ９１では、ターゲット５２を移動して、遠位端部２１の先端からターゲット５２までの距離を１ｍｍに設定する。そして、レーザ光をターゲット５２に照射する。
【００５４】
次に、ステップＳ９２では、ＣＣＤ２３を用いて観察画像を取得する。
【００５５】
ステップＳ９３では、観察画像に含まれる輝点の位置を取得する。
【００５６】
そして、次のステップＳ９４では、観察画像の中心点Ｐから輝点の中心点までのピクセル数を算出し、メモリ２６に記憶する。
【００５７】
そしてステップＳ９５では、処理を終了するか否かを判断する。遠位端部２１の先端からターゲット５２までの距離が５０ｍｍ未満である場合、処理はステップＳ９１に戻り、５０ｍｍ以上である場合、処理は終了する。
【００５８】
ステップＳ９５において、処理がステップＳ９１に進む場合、ステップＳ９１では、遠位端部２１の先端からターゲット５２までの距離を１ｍｍ増やして２ｍｍに設定する。そして、遠位端部２１の先端からターゲット５２までの距離が５０ｍｍになるまでステップＳ９２からＳ９５までの処理を反復実行する。
【００５９】
これにより、ＬＵＴが作成される。なお、図８に示すＬＵＴでは、遠位端部２１の先端からターゲット５２までの距離が１ｍｍから３ｍｍ及び２６ｍｍから５０ｍｍの場合について省略している。
【００６０】
なお、ＬＵＴ作成処理のステップＳ９１において、測定の初期値及び測定間隔は１ｍｍに限定されず、最大測定距離は５０ｍｍに限定されない。
【００６１】
次に、図１１を用いて、距離測定処理について説明する。距離測定処理は、レーザ発振器３１がレーザを発光したとき、つまりレーザファイバ２４からレーザ光が照射されたときに、算出部３２及びスケール表示部３３において実行される。
【００６２】
ステップＳ１０１では、ＣＣＤ２３を用いて観察画像を取得する。
【００６３】
ステップＳ１０２では、観察画像に含まれる輝点（レーザスポット）の中心点座標を取得する。
【００６４】
そして、次のステップＳ１０３では、ＣＣＤ２３の中心点座標から輝点の中心点座標までのピクセル数、すなわち観察画像の中心点Ｐから輝点の中心点までのピクセル数を算出し、メモリ２６に記憶する。
【００６５】
そしてステップＳ１０４では、ＬＵＴから最も近いピクセル数を探し、そのピクセル数に対応する距離を読み出す。
【００６６】
ステップＳ１０５では、ステップＳ１０４において読み出した距離を用いて、観察画像に占める被写体像の割合から観察対象物の大きさを算出する。そして、ステップＳ１０４において読み出した距離に応じた第１の距離表示（スケール）３４、及び算出された観察対象物の大きさに応じた第２の距離表示（スケール）３５を観察画像に合成する。そして、観察画像はモニタ４０に送信され、モニタ４０は観察画像を表示する。
【００６７】
ステップＳ１０１からＳ１０５までの処理を数ミリ秒ごとに反復して実行することにより、内視鏡スコープ２０の遠位端部２１先端と観察部位との距離及び観察画像の大きさが定期的に更新されてモニタ４０に表示される。
【００６８】
本実施形態によれば、距離を測定する位置にレーザ光の輝点が設けられるため、距離を測定した位置を術者が的確に把握することができる。また、より多くの測定点についてＬＵＴを作成することにより、距離の精度を向上させることができる。さらに、観察と同時に距離測定を行えるため、観察とは別に距離測定の時間を設ける必要がなく、検査時間を削減し、被験者の負担を軽減する。
【００６９】
また、公差により、撮像レンズ２２の光軸が、ＣＣＤ２３の撮像面２８に対して直角かつ撮像面２８の中心点Ｑを通るように設けられていない場合であっても、観察対象物との距離を正確に測定することができる。
【００７０】
次に第２の実施形態について図１２から２０を用いて説明する。第１の実施形態と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
【００７１】
本実施形態では、公差により、撮像レンズ２２の光軸が、ＣＣＤ２３の撮像面２８に対して直角かつ撮像面２８の中心点Ｑを通るように設けられていない。そこで、このような場合に、測定対象物までの距離を測定する手段について説明する。ここで、レーザファイバ２４は、照射端２７が遠位端部２１の中心軸Ｋを通る平面上に位置し、かつ照射するレーザ光が遠位端部２１の中心軸Ｋと平行となるように設けられているものとする。
【００７２】
撮像レンズ２２の光軸がＣＣＤ２３の撮像面２８に対して直角かつ撮像面２８の中心点Ｑを通るようにＣＣＤ２３に対して撮像レンズ２２を設けることは、生産技術上困難な場合が多い。その一方で、ＣＣＤ２３に対して撮像レンズ２２がそのように設けられていなくても実際の観察は充分に可能である。そのため、撮像レンズ２２の光軸がＣＣＤ２３の撮像面２８に対してわずかに直角でなく、かつ撮像面２８の中心点Ｑをわずかに通らない内視鏡装置１０が存在する。撮像レンズ２２の光軸と、撮像面２８の中心点Ｑとのずれをレンズ中心ずれという。レンズ中心ずれが存在するとき、前述の式（１）の前提が崩れるため、前述の式（１）を用いて距離ｘａを正確に求めることはできない。
【００７３】
また、内視鏡スコープ２０の遠位端部２１のように、狭小空間に納めなければならないレンズは小さいものが多く、小さいレンズはディストーションを持ちやすい傾向がある。しかし、以下に述べる手段を用いれば、レンズ中心ずれ及びディストーションを解消しながら測定対象物までの距離を測定可能となる。
【００７４】
まず、レンズ中心ずれについて図１２から１４を用いて説明する。
【００７５】
図１２は、レンズ中心ずれが存在しないときに、初期設定装置５０に固定された内視鏡スコープ２０を用いてターゲット５２を撮影して得られたターゲット画像を示す。ターゲット５２の中心点Ｏが遠位端部２１の中心軸Ｋ上、つまり撮像面２８の中心点Ｑを通りＣＣＤ２３の撮像面２８に対して直角を成す直線上に位置するように、内視鏡スコープ２０が初期設定装置５０に固定される。
【００７６】
ターゲット画像は、水平方向及び垂直方向の中央にそれぞれ一列に並べられた複数の参照点を有する。ターゲット画像の中心点Ｐに位置する参照点の大きさが最も大きく、ターゲット画像の外周に近づくにつれて、参照点の大きさが小さくなる。レンズ中心ずれが存在しないとき、ターゲット５２の中心点Ｏに位置する参照点が撮像面２８の中心点Ｑに結像する。
【００７７】
図１３は、レンズ中心ずれが存在するときに、初期設定装置５０に固定された内視鏡スコープ２０を用いてターゲット５２を撮影して得られたターゲット画像を示す。ターゲット５２の中心点Ｏが遠位端部２１の中心軸Ｋ上、つまり撮像面２８の中心点Ｑを通りＣＣＤ２３の撮像面２８に対して直角を成す直線上に位置するように、内視鏡スコープ２０が初期設定装置５０に固定される。ここでは、レンズ中心ずれのため、ターゲット５２の中心点Ｏに位置する参照点が撮像面２８の中心点Ｑからずれて結像する。
【００７８】
図１４は、撮像レンズ２２の光軸と撮像面２８の中心点Ｑとのずれ量であるレンズ中心ずれ量δを示した図である。レンズ中心ずれ量δの算出手段を説明する。
【００７９】
初期設定装置５０に固定された内視鏡スコープ２０から、遠位端部２１の中心軸Ｋと平行にレーザ光が照射される。レーザ光の輝線をＬで示し、撮像面２８の中心点Ｑとレーザファイバ２４の先端との距離をｔ、ＣＣＤ２３の撮像面２８とレンズの主平面との距離をｓ、レンズの主平面から測定対象物Ａまでの距離をｘｃ、撮像面２８の中心点Ｑから像Ｃ’までの距離をｙｃとする。レンズ中心ずれ量δは、以下の式により求められる。
δ＝（ｓ・ｔ・（ｔ＋ｘ）−ｘｃ・ｙｃ）／（ｔ＋ｘｃ）  （２）
【００８０】
内視鏡スコープ２０が初期設定装置５０に固定されているため、遠位端部２１の先端からターゲット５２までの距離ｘｃは既知である。距離ｔ及びｓもまた内視鏡スコープ２０に固有の値であって予め測定されており、既知である。そして、距離ｙｃはターゲット５２をＣＣＤ２３が撮像することにより算出できる。よって、レンズ中心ずれ量δが求められる。レンズ中心ずれ量δは製造時に測定され、メモリ２６に記憶される。
【００８１】
なお、複数の異なる距離に対してレンズ中心ずれ量δを測定しても良い。測定された全てのレンズ中心ずれ量δの平均をとることにより、より正確な値を求めることができる。
【００８２】
また、直交格子模様又は複数の円形の参照点が描かれたターゲット５２を撮影することにより、レンズ中心ずれ量δを測定しても良い。直交格子の交点及び参照点をレーザ光の輝点と見なし、観察画像の中心点Ｐに相当するターゲット５２上の点から直交格子の交点又は参照点までの距離を距離ｓとして取り扱うことにより、レンズ中心ずれ量δを求めることができる。
【００８３】
次に、撮像レンズ２２のディストーションについて図１２、１５、及び１６を用いて説明する。
【００８４】
撮像レンズ２２は、図１５に示されるようなディストーションを有する。曲線αは、レンズ中心ずれが存在しないときのディストーションを示す。曲線βは、レンズ中心ずれδだけ曲線αを平行移動した曲線であり、レンズ中心ずれδが存在するときのディストーションを示す。ディストーションは、レンズ固有のものであり、製造時に測定され、メモリ２６に記憶される。また、レンズ中心ずれ量δは、式（２）を用いて算出可能である。
【００８５】
ディストーションの測定手段について図１２及び１６を用いて説明する。
【００８６】
まず、初期設定装置５０に内視鏡スコープ２０を固定する。そして、ターゲット５２を特定の位置に設ける。ターゲット５２は、水平方向及び垂直方向の中央にそれぞれ一列に並べられた複数の参照点を有する。参照点の大きさは全て等しく、参照点どうしの間隔は均等である（図１６参照）。
【００８７】
次に、ＣＣＤ２３を用いてターゲット５２を撮像し、図１２に示すようなターゲット画像を得る。ターゲット画像では、ターゲット画像の中心点Ｐに位置する参照点の大きさが最も大きく、ターゲット画像の外周に近づくにつれて、参照点の大きさが小さくなる。ターゲット画像の中心点Ｐに位置する参照点が撮像面２８の中心点Ｑに結像する。
【００８８】
次に、ターゲット画像において参照点どうしの間隔ｄ１、ｄ２、ｄ３、及びｄ４を測定する。これらの間隔の単位はピクセルで表される。
【００８９】
そして、間隔ｄ１、ｄ２、ｄ３、及びｄ４を用いてディストーションの近似式が求められる。測定する間隔の数を少なく抑えながら、ディストーションを求めることができる。
【００９０】
なお、ターゲット５２の異なる複数の位置にレーザ光を照射して生成される複数の輝点を参照点と見なしてディストーションを作成しても良い。このとき、レーザ光は、ドットチャートのように等間隔に照射される。また、直交格子模様が描かれたターゲット５２を撮影することにより、ディストーションを作成しても良い。直交格子の交点を参照点と見なす。
【００９１】
間隔を測定する数は４つに限定されない。より多くの参照点どうしの間隔を測定することにより、ディストーションを正確に求めることができる。
【００９２】
次に、図１７及び１９を用いてスケール表示処理について説明する。スケール表示処理は、使用時においてレーザ発振器３１がレーザを発光したとき、つまりレーザファイバ２４からレーザ光が照射されたときに、算出部３２及びスケール表示部３３において実行される。
【００９３】
ステップＳ１７１では、ＣＣＤ２３を用いて観察画像を取得する。
【００９４】
ステップＳ１７２では、観察画像に含まれる輝点（レーザスポット）の中心点座標を取得する。
【００９５】
そして、次のステップＳ１７３では、ＣＣＤ２３の中心点座標から輝点の中心点座標までのピクセル数、すなわち観察画像の中心点Ｐから輝点の中心点までのピクセル数を算出し、メモリ２６に記憶する。
【００９６】
そしてステップＳ１７４では、メモリ２６からレンズ中心ずれ量δ及びディストーションの近似式を読み出す。
【００９７】
次のステップＳ１７５では、ステップＳ１７３において算出したピクセル数に対して、レンズ中心ずれ量δ及びディストーションの近似式を適用して、そのピクセル数に対応する距離を算出する。
【００９８】
ステップＳ１７６では、後述するスケール合成処理を実行し、ステップＳ１７５において算出した距離に応じた第３の距離表示（スケール）３６を観察画像に合成する（図１９参照）。その後、観察画像はモニタ４０に送信され、モニタ４０は観察画像を表示する。
【００９９】
ステップＳ１７１からＳ１７６までの処理を数ミリ秒ごとに反復して実行することにより、内視鏡スコープ２０の遠位端部２１先端と観察部位との距離が定期的に更新されてモニタ４０に表示される。
【０１００】
次に、図１８及び１９を用いてスケール合成処理について説明する。スケール合成処理は、スケール表示処理のステップＳ１７６において、算出部３２及びスケール表示部３３により実行される。
【０１０１】
ステップＳ１８１では、スケール表示処理のステップＳ１７５において算出された距離を用いて、観察対象物における実際の長さ１ｍｍが、いくつの数のピクセルから成るかを算出する。
【０１０２】
ステップＳ１８２では、ステップＳ１８１において算出したピクセル数から、基本長さ表示を作成する。ここで作成された基本長さ表示は、複数の曲線から構成される。
【０１０３】
次のステップＳ１８３では、ディストーションの近似式を用いて、ディストーションを考慮した第３の距離表示３６に基本長さ表示を変換する。
【０１０４】
そして、ステップＳ１８４において第３の距離表示３６を観察画像に合成する（図１９参照）。第２の距離表示は、観察画像の中心からの距離が等しい点を繋いで成る等距離線である。その後、処理はスケール表示処理に戻る。
【０１０５】
なお、本実施形態において、直交格子を基本長さ表示として用い、これをディストーションの近似式により第４の距離表示３７に変換してもよい（図２０参照）。第３の距離表示は、所定の長さの辺を一辺とするマス目から成るメッシュ線であり、１つのマスを成す１辺が観察対象物における所定の長さを示し、１つのマスが所定の面積を示す。これにより、術者は観察対象部位の面積を知ることができる。
【０１０６】
本実施形態によれば、観察画像のいずれの場所においても、観察対象物と内視鏡先端部との距離を術者が知ることができる。
【０１０７】
なお、第２の実施形態において、第３の距離表示３６及び第４の距離表示３７と同時に第２の距離表示３５を表示して、観察対象物との距離を具体的な数値で示してもよい。
【０１０８】
なお、ＣＣＤ２３は、水平方向に１０２４ピクセル、垂直方向に７６８ピクセル以外の画像を出力するものでも良い。
【０１０９】
また、撮像部はＣＣＤ２３に限定されず、例えばＣＭＯＳ等の撮像素子であっても良い。
【０１１０】
ターゲット５２は、長方形に限定されず、円形など、他の形状であってもよい。
【符号の説明】
【０１１１】
１０  内視鏡装置
２０  内視鏡スコープ
２１  遠位端部
２２  撮像レンズ
２３  ＣＣＤ
２４  レーザファイバ
２５  信号線
２６  メモリ
２７  照射端
２８  撮像面
３０  内視鏡プロセッサ
３１  レーザ発振器
３２  算出部
３３  スケール表示部
３４  第１の距離表示
３５  第２の距離表示
３６  第３の距離表示
３７  第４の距離表示
４０  モニタ
５０  初期設定装置
５１  固定部
５２  ターゲット
５３  基部
【図１】
2011139734.tif 000003
【図２】
2011139734.tif 000004
【図３】
2011139734.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2011139734.tif 000008
【図７】
2011139734.tif 000009
【図８】
2011139734.tif 000010
【図９】
2011139734.tif 000011
【図１０】
2011139734.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2011139734.tif 000016
【図１５】
2011139734.tif 000017
【図１６】
2011139734.tif 000018
【図１７】
2011139734.tif 000019
【図１８】
2011139734.tif 000020
【図１９】
2011139734.tif 000021
【図２０】
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