(57)【要約】  被写体の大きさを容易かつ高精度に計測できる計測支援装置、内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ、及び計測支援方法を提供することを目的とする。本発明の一の態様に係る計測支援装置では、計測補助光によるスポットの位置を計測し、計測結果に基づいて被写体の実寸サイズを示す情報を取得してマーカを生成及び表示するので、距離測定の必要がなく、計測が容易である。また、計測補助光の傾き角を適切に設定することにより観察距離が短い場合でも計測補助光が撮像光学系の視野から外れないようにすることができ、観察距離の範囲を広げることができる。さらに、計測補助光の光軸は撮像光学系の光軸を含む平面に射影した場合に撮像光学系の光軸に対し０度でない傾き角を有するので、観察距離の変化に対するスポットの位置変化の感度が高く、計測精度が高い。
2018051679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射された計測補助光を平行な光束にして出射するコリメータを含むヘッドと、
前記ヘッドから出射された計測補助光によりスポットが形成された被写体の画像を撮像光学系及び撮像素子を介して取得する撮像部と、
前記被写体の画像に基づいて前記撮像素子上の前記スポットの位置を計測する計測部と、
前記スポットの前記撮像素子上の位置と前記被写体の実寸サイズとの関係を示す情報を記憶する記憶部と、
前記計測した前記スポットの位置に基づいて前記記憶部から前記関係を示す情報を取得し、前記取得した情報に基づいて前記実寸サイズを示すマーカを生成するマーカ生成部と、
前記スポットが形成された前記被写体の画像及び前記マーカを表示装置に表示させる表示制御部であって、前記被写体の画像において前記スポットの近傍に前記マーカを表示させる表示制御部と、
を備え、
前記ヘッドは、光軸が前記撮像光学系の光軸を含む平面に射影した場合に前記撮像光学系の光軸に対し０度でない傾き角を有し前記撮像光学系の画角を横切る計測補助光を出射する計測支援装置。
【請求項２】
前記ヘッドから出射される前記計測補助光の光軸は前記平面に存在する請求項１に記載の計測支援装置。
【請求項３】
前記ヘッドから出射される前記計測補助光の光軸は前記平面において前記撮像光学系の光軸と交差する請求項１または２に記載の計測支援装置。
【請求項４】
前記ヘッドは、前記コリメータから出射された前記計測補助光の出射方向を変更する光学部材であって、前記ヘッドが出射する計測補助光の光軸と前記撮像光学系の光軸とが前記平面においてなす角が前記傾き角になるように前記計測補助光の出射方向を変更する光学部材を有する請求項１から３のいずれか１項に記載の計測支援装置。
【請求項５】
前記光学部材は前記傾き角に応じた頂角を有するプリズム部材である請求項４に記載の計測支援装置。
【請求項６】
前記光源から出射された前記計測補助光を前記コリメータまでシングル横モードで伝搬させる光ファイバーを備える請求項１から５のいずれか１項に記載の計測支援装置。
【請求項７】
前記コリメータは、屈折率が光軸で最も高く半径方向外側に向かうにつれて減少するグレーデッドインデックス型レンズである請求項１から６のいずれか１項に記載の計測支援装置。
【請求項８】
前記コリメータは、屈折率が光軸で最も高く半径方向外側に向かうにつれて減少するグレーデッドインデックス型光ファイバーである請求項１から７のいずれか１項に記載の計測支援装置。
【請求項９】
前記計測補助光の光軸を前記平面に射影した場合に、前記傾き角が１．１度以上５０．２度以下である請求項１から８のいずれか１項に記載の計測支援装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の計測支援装置を備える内視鏡システム。
【請求項１１】
被検体内に挿入される挿入部であって、先端硬質部と、前記先端硬質部の基端側に接続された湾曲部と、前記湾曲部の基端側に接続された軟性部とを有する挿入部と、前記挿入部の基端側に接続された操作部と、を有する内視鏡を備え、
前記コリメータと、前記スポットの光学像を前記撮像素子に結像させる撮像レンズと、が前記先端硬質部に設けられる請求項１０に記載の内視鏡システム。
【請求項１２】
照明光を照射する照明光源と、前記照明光の照度を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記撮像部により前記スポットの画像を取得する計測モードでは、前記照明光を前記被写体に照射して前記被写体を観察する通常観察モードよりも前記照明光の照度を下げる請求項１０または１１に記載の内視鏡システム。
【請求項１３】
前記撮像素子は、２次元配列された複数の受光素子からなる複数の画素と、前記複数の画素に配設された複数のフィルタ色のカラーフィルタと、を備えるカラー撮像素子であり、
前記計測部は、前記複数のフィルタ色のうち前記計測補助光の波長に対する感度が最も高いフィルタ色のカラーフィルタが配設された画素の画像信号により生成される画像に基づいて前記スポットの前記撮像素子上の位置を計測する、請求項１０から１２のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
【請求項１４】
請求項１０から１３のいずれか１項に記載の内視鏡システムのプロセッサであって、
前記光源を駆動する光源駆動部と、前記計測部と、前記記憶部と、前記マーカ生成部と、前記表示制御部と、を備えるプロセッサ。
【請求項１５】
前記光源駆動部はレーザ光源を駆動するレーザ駆動部である請求項１４に記載のプロセッサ。
【請求項１６】
光源から出射された計測補助光を平行な光束にして出射するコリメータを含むヘッドと、前記計測補助光によりスポットが形成された被写体の画像を撮像光学系及び撮像素子を介して取得する撮像部と、前記スポットの前記撮像素子上の位置と前記被写体の実寸サイズとの関係を示す情報を記憶する記憶部と、を備える計測支援装置を用いた計測支援方法であって、
前記ヘッドから出射される前記計測補助光の光軸が、前記撮像光学系の光軸を含む平面に射影した場合に前記撮像光学系の光軸に対し０度でない傾き角を有するように前記計測補助光を出射する補助光出射工程と、
前記計測補助光により前記スポットが形成された被写体の画像を前記撮像部を介して取得する撮像工程と、
前記被写体の画像に基づいて前記撮像素子上の前記スポットの位置を計測する計測工程と、
前記計測した前記スポットの位置に基づいて前記記憶部から前記関係を示す情報を取得し、前記取得した情報に基づいて前記実寸サイズを示すマーカを生成するマーカ生成工程と、
前記スポットが形成された前記被写体の画像及び前記マーカを表示装置に表示させる表示制御工程であって、前記被写体の画像において前記スポットの近傍に前記マーカを表示させる表示制御工程と、
を含む計測支援方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は計測支援装置、内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ、及び計測支援方法に係り、特に計測補助光を用いて被検体の大きさを計測する計測支援装置、内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ、及び計測支援方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡等の計測装置の分野では、被検体までの距離を計測したり、被検体の長さや大きさを算出したりすることが行われている。例えば特許文献１では、ステレオカメラで被写体距離を計測し、被写体距離と内視鏡の視野角とに基づいて被写体の大きさの目安となる目印の大きさを計算し、被写体の画像とともに目印を表示することが記載されており、この目印により被写体の大きさを知ることができるようになっている。【０００３】
また特許文献２には、計測補助光を用いて被写体距離を求める技術が記載されている。特許文献２では、光ファイバーからレーザビームを照射して照射面を観察する。そして、光ファイバーから照射面までの距離によってレーザビームの照射点が視野の中心に近づいたり離れたりすることを利用し、ズレ量をあらかじめ校正しておくことで、ズレ量から被写体距離を知ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１２２７５９号公報
【特許文献２】特開平８−２８５５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上述の特許文献１では、ステレオカメラにより距離を計測するため２台のカメラが必要であり、内視鏡先端部が大きくなってしまうため、被検体への負担が大きかった。さらに、距離計測を行いその結果に基づいて目印の大きさを算出するため、処理が複雑であった。【０００６】
また特許文献２に記載の技術は距離計測を行うためのものであり、処理が複雑な上に被写体の長さや大きさを直接的に求められるものではなかった。さらに、レーザビームが撮像光学系の光軸と平行に照射されるので、観察距離が短い場合（被写体が内視鏡の先端と近接したところに存在する場合）はレーザビームが撮像光学系の視野から外れてしまい、測定できなくなるという問題があった。さらに、被写体距離の変化に対するスポットの位置変化の感度が低く、計測精度が低いという問題があった。さらに、観察光が光ファイバーの先端からそのまま放射されるので距離とともにビームが広がってしまい、観察距離が長いとスポット径が大きくなるとともにスポットの視認が困難になって計測精度が低下してしまう、という問題があった。【０００７】
このように、従来の技術は被写体の大きさ（長さ）を容易かつ高精度に計測できるものではなかった。【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、被写体の大きさを容易かつ高精度に計測できる計測支援装置、内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ、及び計測支援方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した目的を達成するため、本発明の第１の態様に係る計測支援装置は、光源から出射された計測補助光を平行な光束にして出射するコリメータを含むヘッドと、ヘッドから出射された計測補助光によりスポットが形成された被写体の画像を撮像光学系及び撮像素子を介して取得する撮像部と、被写体の画像に基づいて撮像素子上のスポットの位置を計測する計測部と、スポットの撮像素子上の位置と被写体の実寸サイズとの関係を示す情報を記憶する記憶部と、計測したスポットの位置に基づいて記憶部から関係を示す情報を取得し、取得した情報に基づいて実寸サイズを示すマーカを生成するマーカ生成部と、スポットが形成された被写体の画像及びマーカを表示装置に表示させる表示制御部であって、被写体の画像においてスポットの近傍にマーカを表示させる表示制御部と、を備え、ヘッドは、光軸が撮像光学系の光軸を含む平面に射影した場合に撮像光学系の光軸に対し０度でない傾き角を有し撮像光学系の画角を横切る計測補助光を出射する。第１の態様では、被写体の実寸サイズを示すマーカが被写体の画像とともに表示されるので、ユーザは被写体（被測定体）とマーカとを比較することにより被写体の大きさを容易に計測することができる。なお、第１の態様において「実寸サイズ」の具体的な値は被写体の種類及び計測の目的等の条件に応じて設定することができる。【００１０】
第１の態様では計測補助光はコリメート光なので、ビーム径及びスポット径が小さく被写体（被測定体）へのマーキングが容易で、かつ位置測定精度が高い。さらに観察距離が長い場合でもビームの広がりがほとんどなく、高精度な計測を行うことができる。また、スポットの位置を計測し、計測結果に基づいて記憶部に記憶された情報を取得してマーカを生成及び表示するので、上述した特許文献１，２のように距離測定の必要がなく、装置構成が簡単で計測が容易である。【００１１】
また、計測補助光の光軸は撮像光学系の光軸を含む平面に射影した場合に撮像光学系の光軸に対し０度でない傾き角を有し、撮像光学系の画角を横切るので、傾き角を適切に設定することにより観察距離が短い場合でも計測補助光が撮像光学系の視野に入るようにすることができる。さらに、計測補助光の光軸は撮像光学系の光軸を含む平面に射影した場合に撮像光学系の光軸に対し０度でない傾き角を有するので、観察距離の変化に対するスポットの位置変化の感度が高く、計測精度が高い。【００１２】
このように、第１の態様に係る計測支援装置では被写体の大きさを容易かつ高精度に計測することができる。【００１３】
第１の態様において、「被写体の撮像素子上の寸法と被写体の実寸サイズとの関係を示す情報」は、例えば実寸サイズに対応したパターンが規則的に記録された計測用図形を撮影することで取得することができる。また、第１の態様においてスポットの「近傍」にマーカを表示するが、マーカの中心をスポットの中心に合わせて表示してもよいし、スポットから離れた位置にマーカを表示してもよい。第１の態様において、レーザ光、ＬＥＤ光等を計測補助光として用いることができる。【００１４】
第２の態様に係る計測支援装置は第１の態様において、ヘッドから出射される計測補助光の光軸は平面（撮像光学系の光軸を含む平面）に存在する。第２の態様は撮像光学系の光軸の方向と計測補助光の光軸の方向との関係の一態様を規定するものであり、撮像光学系の光軸と計測補助光の光軸が同一平面上に存在しマーカの軌跡が画面の中心を通るため、画面中心付近にマーカが存在する領域が広くなり計測精度が向上する。【００１５】
第３の態様に係る計測支援装置は第１または第２の態様において、ヘッドから出射される計測補助光の光軸は平面（撮像光学系の光軸を含む平面）において撮像光学系の光軸と交差する。第３の態様によれば、撮像光学系の光軸の方向と計測補助光の光軸の方向との関係をさらに具体的に規定するもので、光軸同士の関係が単純になるため処理が容易である。なお第３の態様において、光軸同士の交差位置が観察距離範囲の近端と遠端の間になるように、上述の傾き角を設定することが好ましい。このように設定することが好ましいのは、撮像光学系の構成によっては歪曲収差が大きくなり、その場合画像の周辺部ではなく画像中心部での計測を行うことが好ましいが、上述のように傾き角を設定することで画像中心部での計測を行うことが可能になるからである。【００１６】
第４の態様に係る計測支援装置は第１から第３の態様のいずれか１つにおいて、ヘッドは、コリメータから出射された計測補助光の出射方向を変更する光学部材であって、ヘッドが出射する計測補助光の光軸と撮像光学系の光軸とが平面においてなす角が傾き角になるように計測補助光の出射方向を変更する光学部材を有する。第４の態様によれば、光学部材で計測補助光の出射方向を変更するので、ヘッドを真っ直ぐ（撮像光学系の光軸と平行に）配置することができ、計測支援装置の先端部分を小型化（細径化）することができる。【００１７】
第５の態様に係る計測支援装置は第４の態様において、光学部材は傾き角に応じた頂角を有するプリズム部材である。第５の態様は計測補助光の出射方向を変更する光学部材の一態様を規定するものである。【００１８】
第６の態様に係る計測支援装置は第１から第５の態様のいずれか１つにおいて、光源から出射された計測補助光をコリメータまでシングル横モードで伝搬させる光ファイバーを備える。第６の態様によれば、光ファイバーが計測補助光をシングル横モードで伝搬させるので、径が小さく鮮明なスポットを形成することができ、これにより高精度な計測を行うことができる。【００１９】
第７の態様に係る計測支援装置は第１から第６の態様のいずれか１つにおいて、コリメータは、屈折率が光軸で最も高く半径方向外側に向かうにつれて減少するグレーデッドインデックス型レンズである。第７の態様によれば、コリメータがグレーデッドインデックス型レンズ（Graded Indexレンズ）なので、計測補助光を出射するモジュールを小型化（細径化）することができる。【００２０】
第８の態様に係る計測支援装置は第１から第７の態様のいずれか１つにおいて、コリメータは、屈折率が光軸で最も高く半径方向外側に向かうにつれて減少するグレーデッドインデックス型光ファイバーである。第８の態様によれば、コリメータがグレーデッドインデックス型光ファイバー（Graded Indexファイバー）なので、計測補助光を出射するモジュールを小型化（細径化）することができる。【００２１】
第９の態様に係る計測支援装置は第１から第８の態様のいずれか１つにおいて、計測補助光の光軸を平面に射影した場合に、傾き角が１．１度以上５０．２度以下である。傾き角が第９の態様で規定する範囲であれば、撮像光学系の光軸と計測補助光の光軸との交差位置が観察距離範囲の近端と遠端の間（近端及び遠端を含む）となるため、撮像光学系の歪曲収差の影響が少ない画像中心部において高精度に計測を行うことができる。なお第９の態様において、傾き角が１０．５度以上５０．２度以下であることがさらに好ましい。傾き角がこの範囲であれば、画像中心により近い部分で計測を行うことができ、高精度な計測を行うことができるからである。【００２２】
上述した目的を達成するため、本発明の第１０の態様に係る内視鏡システムは、第１から第９の態様のいずれか１つに記載の計測支援装置を備える。第１０の態様に係る内視鏡システムでは、第１から第９の態様のいずれか１つに係る計測支援装置を備えるので、被写体の大きさを容易かつ高精度に計測することができる。【００２３】
第１１の態様に係る内視鏡システムは第１０の態様において、被検体内に挿入される挿入部であって、先端硬質部と、先端硬質部の基端側に接続された湾曲部と、湾曲部の基端側に接続された軟性部とを有する挿入部と、挿入部の基端側に接続された操作部と、を有する内視鏡を備え、コリメータと、スポットの光学像を撮像素子に結像させる撮像レンズと、が先端硬質部に設けられる。第１１の態様は、内視鏡の先端硬質部の構成の一態様を規定するものである。【００２４】
第１２の態様に係る内視鏡システムは第１０または第１１の態様において、照明光を照射する照明光源と、照明光の照度を制御する制御部と、を有し、制御部は、撮像部によりスポットの画像を取得する計測モードでは、照明光を被写体に照射して被写体を観察する通常観察モードよりも照明光の照度を下げる。スポットを撮像する際の照明光の照度が高すぎると、得られた画像においてスポットとそれ以外の部分とのコントラストが小さくなってスポットの認識ができず、計測ができなくなる場合があるが、第１２の態様では、制御部は、撮像部によりスポットの画像を取得する計測モードでは、照明光を被検体に照射して被検体を観察する通常観察モードよりも照明光の照度を下げるので、スポットの鮮明な画像を撮像することができ、これにより高精度な計測を行うことができる。なお第１２の態様において、計測モードにおいて照明光の照度をどの程度下げるかは被検体の種類や大きさ、明るさ等に応じて設定してよく、必要に応じ照明光を消灯してもよい。【００２５】
第１３の態様に係る内視鏡システムは第１０から第１２の態様のいずれか１つにおいて、撮像素子は、２次元配列された複数の受光素子からなる複数の画素と、複数の画素に配設された複数のフィルタ色のカラーフィルタと、を備えるカラー撮像素子であり、計測部は、複数のフィルタ色のうち計測補助光の波長に対する感度が最も高いフィルタ色のカラーフィルタが配設された画素の画像信号により生成される画像に基づいてスポットの撮像素子上の位置を計測する。第１３の態様によれば、複数のフィルタ色のうち計測補助光の波長に対する感度が最も高いフィルタ色のカラーフィルタが配設された画素の画像信号により生成される画像に基づいてスポットの撮像素子上の位置を計測するので、スポットが鮮明な画像を撮像することができ、これにより高精度な計測を行うことができる。【００２６】
上述した目的を達成するため、本発明の第１４の態様に係るプロセッサは、第１０から第１３の態様のいずれか１つに係る内視鏡システムのプロセッサであって、光源を駆動する光源駆動部と、計測部と、記憶部と、マーカ生成部と、表示制御部と、を備える。第１４の態様によれば、第１の態様と同様に被写体の大きさを容易かつ高精度に計測することができる。第１４の態様では、計測補助光の光源は例えばスコープ（内視鏡の手元操作部）内に配置されてスコープの電気回路基板部に実装され、プロセッサ（光源駆動部）からの電気信号に応じて点灯、消灯、及び光強度が制御される。【００２７】
第１５の態様に係るプロセッサは第１４の態様において、光源駆動部はレーザ光源を駆動するレーザ駆動部である。【００２８】
上述した目的を達成するため、本発明の第１６の態様に係る計測支援方法は光源から出射された計測補助光を平行な光束にして出射するコリメータを含むヘッドと、計測補助光によりスポットが形成された被写体の画像を撮像光学系及び撮像素子を介して取得する撮像部と、スポットの撮像素子上の位置と被写体の実寸サイズとの関係を示す情報を記憶する記憶部と、を備える計測支援装置を用いた計測支援方法であって、ヘッドから出射される計測補助光の光軸が、撮像光学系の光軸を含む平面に射影した場合に撮像光学系の光軸に対し０度でない傾き角を有するように計測補助光を出射する補助光出射工程と、計測補助光によりスポットが形成された被写体の画像を撮像部を介して取得する撮像工程と、被写体の画像に基づいて撮像素子上のスポットの位置を計測する計測工程と、計測したスポットの位置に基づいて記憶部から関係を示す情報を取得し、取得した情報に基づいて実寸サイズを示すマーカを生成するマーカ生成工程と、スポットが形成された被写体の画像及びマーカを表示装置に表示させる表示制御工程であって、被写体の画像においてスポットの近傍にマーカを表示させる表示制御工程と、を含む。第１６の態様によれば、第１の態様と同様に被写体の大きさを容易かつ高精度に計測することができる。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように、本発明の計測支援装置、内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ、及び計測支援方法によれば、被写体の大きさを容易かつ高精度に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る内視鏡システムの全体構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態に係る内視鏡システムの構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、先端硬質部の先端側端面の構成を示す図である。
【図４】図４は、先端硬質部の先端側端面の他の構成を示す図である。
【図５】図５は、レーザモジュールの構成を示す図である。
【図６】図６は、レーザ光源モジュールの構成を示す断面図である。
【図７】図７は、撮像光学系の光軸と計測補助光の光軸との関係を示す図である。
【図８】図８は、撮像光学系の光軸と計測補助光の光軸との関係を示す他の図である。
【図９】図９は、撮像光学系の光軸と計測補助光の光軸との関係を示す他の図である。
【図１０】図１０は、内視鏡の挿入部を被検体内に挿入した様子を示す図である。
【図１１】図１１は、計測支援方法の処理を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、計測補助光の光軸が撮像光学系の撮像画角を横切る様子を示す図である。
【図１３】図１３は、撮影距離によりスポット位置が変化する様子を示す図である。
【図１４】図１４は、撮影距離によりスポット位置が変化する様子を示す他の図である。
【図１５】図１５は、波長とカラーフィルタの感度との関係を示す図である。
【図１６】図１６は、観察距離が近端付近の場合においてスポット及びマーカを表示した様子を示す図である。
【図１７】図１７は、観察距離が観察可能範囲の中央付近の場合においてスポット及びマーカを表示した様子を示す図である。
【図１８】図１８は、観察距離が遠端付近の場合においてスポット及びマーカを表示した様子を示す図である。
【図１９】図１９は、観察距離が近端付近の場合において、スポット及び変形させたマーカを表示した様子を示す図である。
【図２０】図２０は、観察距離が遠端付近の場合において、スポット及び変形させたマーカを表示した様子を示す図である。
【図２１】図２１は、スポット位置とマーカの大きさとの関係を測定する様子を示す図である。
【図２２】図２２は、スポット位置とマーカの大きさとの関係を測定する様子を示す他の図である。
【図２３】図２３は、スポットのＸ方向ピクセル位置とマーカのＸ軸方向のピクセル数との関係を示す図である。
【図２４】図２４は、スポットのＹ方向ピクセル位置とマーカのＸ軸方向のピクセル数との関係を示す図である。
【図２５】図２５は、スポットのＸ方向ピクセル位置とマーカのＹ軸方向のピクセル数との関係を示す図である。
【図２６】図２６は、スポットのＹ方向ピクセル位置とマーカのＹ軸方向のピクセル数との関係を示す図である。
【図２７】図２７は、本発明の実施例におけるパラメータの定義を示す図である。
【図２８】図２８は、本発明の実施例におけるパラメータの定義を示す他の図である。
【図２９】図２９は、本発明の実施例及び比較例の評価結果を示す表である。
【図３０】図３０は、本発明の第４の実施形態に係るレーザモジュールの構成を示す図である。
【図３１】図３１は、本発明の第５の実施形態に係るレーザモジュールの構成を示す図である。
【図３２】図３２は、ミラーによる計測補助光の出射角度変更の様子を示す図である。
【図３３】図３３は、レーザヘッドを撮像光学系に対して斜めに配置した様子を示す図である。
【図３４】図３４は、計測支援方法の処理を示す他のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明に係る計測支援装置、内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ、及び計測支援方法の実施形態について、詳細に説明する。
【００３２】
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る内視鏡システム１０（計測支援装置、内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ）を示す外観図であり、図２は内視鏡システム１０の要部構成を示すブロック図である。図１，２に示すように、内視鏡システム１０は、内視鏡本体１１０（内視鏡）、内視鏡プロセッサ２００（内視鏡システムのプロセッサ）、光源装置３００、及びモニタ４００から構成される内視鏡装置１００を含んでいる。
【００３３】
＜内視鏡本体の構成＞
内視鏡本体１１０は、手元操作部１０２（操作部）と、この手元操作部１０２に連設される挿入部１０４（挿入部）とを備える。術者は手元操作部１０２を把持して操作し、挿入部１０４を被検体の体内に挿入して観察を行う。挿入部１０４は、手元操作部１０２側から順に、軟性部１１２（軟性部）、湾曲部１１４（湾曲部）、先端硬質部１１６（先端硬質部）で構成されている。先端硬質部１１６には、撮像光学系１３０（撮像部）、照明部１２３、鉗子口１２６、レーザモジュール５００等が設けられる（図１〜３参照）。
【００３４】
観察や処置の際には、操作部２０８（図２参照）の操作により、照明部１２３の照明用レンズ１２３Ａ，１２３Ｂから可視光と赤外光のいずれか、または両方を照射することができる。また、操作部２０８の操作により図示せぬ送水ノズルから洗浄水が放出されて、撮像光学系１３０の撮像レンズ１３２（撮像レンズ）、及び照明用レンズ１２３Ａ，１２３Ｂを洗浄することができる。先端硬質部１１６で開口する鉗子口１２６には不図示の管路が連通しており、この管路に腫瘍摘出等のための図示せぬ処置具が挿通されて、適宜進退して被検体に必要な処置を施せるようになっている。
【００３５】
図１〜図３に示すように、先端硬質部１１６の先端側端面１１６Ａには撮像レンズ１３２が配設されており、この撮像レンズ１３２の奥にＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型の撮像素子１３４（撮像素子、カラー撮像素子）、駆動回路１３６、ＡＦＥ（Analog Front End）１３８が配設されて、画像信号を出力するようになっている。撮像素子１３４はカラー撮像素子であり、特定のパターン配列（ベイヤー配列、ＧストライプＲ／Ｂ完全市松、Ｘ−Ｔｒａｎｓ（登録商標）配列、ハニカム配列等）でマトリクス状に配置（２次元配列）された複数の受光素子により構成される複数の画素を備え、各画素はマイクロレンズ、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、または青（Ｂ）のカラーフィルタ及び光電変換部（フォトダイオード等）を含んでいる。撮像光学系１３０は、赤，緑，青の３色の画素信号からカラー画像を生成することもできるし、赤，緑，青のうち任意の１色または２色の画素信号から画像を生成することもできる。
【００３６】
なお第１の実施形態では撮像素子１３４がＣＭＯＳ型の撮像素子である場合について説明するが、撮像素子１３４はＣＣＤ（Charge Coupled Device）型でもよい。
【００３７】
被検体（腫瘍部、病変部）の画像やスポット（後述）の光学像は撮像レンズ１３２により撮像素子１３４の受光面（結像面）に結像されて電気信号に変換され、不図示の信号ケーブルを介して内視鏡プロセッサ２００に出力されて映像信号に変換される。これにより、内視鏡プロセッサ２００に接続されたモニタ４００に観察画像等（図１６〜２０参照）が表示される。
【００３８】
また、先端硬質部１１６の先端側端面１１６Ａには、撮像レンズ１３２に隣接して照明部１２３の照明用レンズ１２３Ａ（可視光用）、１２３Ｂ（赤外光用）が設けられている。照明用レンズ１２３Ａ，１２３Ｂの奥には、後述するライトガイド１７０の射出端が配設され、このライトガイド１７０が挿入部１０４、手元操作部１０２、及びユニバーサルケーブル１０６に挿通され、ライトガイド１７０の入射端がライトガイドコネクタ１０８内に配置される。
【００３９】
先端側端面１１６Ａには、さらにレーザモジュール５００のレーザヘッド５０６（ヘッド）が設けられて、プリズム５１２（プリズム部材）を介してスポット光（計測補助光）が照射される。レーザモジュール５００の構成は後述する。なお第１の実施形態では、図３に示すようにレーザヘッド５０６が鉗子口１２６とは別に設けられているが、本発明に係る計測支援装置及び内視鏡システムにおいては、図４に示すように、先端硬質部１１６で開口する鉗子口１２６に連通する管路（不図示）にレーザヘッド５０６を挿抜可能に挿通してもよい。この場合レーザヘッド５０６専用の管路を設ける必要がなく、鉗子口１２６に連通する管路を他の処置具と共用することができる。
【００４０】
＜レーザモジュールの構成＞
図２及び図５に示すように、レーザモジュール５００はレーザ光源モジュール５０２（光源、レーザ光源）と、光ファイバー５０４（光ファイバー）と、レーザヘッド５０６（ヘッド）とを備える。光ファイバー５０４の基端側（レーザ光源モジュール５０２側）はファイバー外皮５０１で被覆され、先端側（レーザ光を出射する側）はフェルール（ferrule）５０８に挿入されて接着剤で接着され、端面が研磨される。フェルール５０８の先端側にＧＲＩＮ（Graded Index）レンズ５１０（コリメータ、グレーデッドインデックス型レンズ）が装着され、ＧＲＩＮレンズ５１０の先端側にプリズム５１２が装着されて接合体を形成する。フェルール５０８は光ファイバー５０４を保持、接続するための部材であり、中心部には光ファイバー５０４を挿通するための穴が軸方向（図５の左右方向）に空けられている。フェルール５０８及びファイバー外皮５０１の外側に補強材５０７が設けられて光ファイバー５０４等を保護する。フェルール５０８，ＧＲＩＮレンズ５１０，及びプリズム５１２はハウジング５０９に収納され、補強材５０７及びファイバー外皮５０１と一体になってレーザヘッド５０６を構成する。
【００４１】
レーザヘッド５０６において、フェルール５０８は例えば直径が０．８ｍｍ〜１．２５ｍｍのものを用いることができる。なお小型化のためには細径のものの方が好ましい。上述の構成により、レーザヘッド５０６全体としての直径を１．０ｍｍ〜１．５ｍｍにすることができる。
【００４２】
このように構成されたレーザモジュール５００は挿入部１０４に装着される。具体的には図２に示すように、レーザ光源モジュール５０２は手元操作部１０２（スコープ）の部分に配置され、電気回路基板部に実装される。一方、レーザヘッド５０６が先端硬質部１１６に設けられて、光ファイバー５０４がレーザ光をレーザ光源モジュール５０２からレーザヘッド５０６まで導光する。なおレーザ光源モジュール５０２を光源装置３００内に設け、レーザ光を光ファイバー５０４により先端硬質部１１６まで導光するようにしてもよい。
【００４３】
レーザ光源モジュール５０２は、図示せぬ電源から電力が供給されて可視波長域のレーザ光を出射するＶＬＤ（Visible Laser Diode）と、ＶＬＤから出射されたレーザ光を集光する集光レンズ５０３とを備えるピグテール型モジュール（ＴＯＳＡ；Transmitter Optical Sub Assembly）である（図６参照）。レーザ光は内視鏡プロセッサ２００（ＣＰＵ２１０）の制御により必要に応じて出射することができ、スポット光の照射による計測を行う場合（計測モード）のみレーザ光を出射させることで、非出射時には通常の内視鏡と同様に使用することができる（通常モード）。レーザ光源モジュール５０２は、内視鏡プロセッサ２００（光源駆動部、レーザ駆動部）からの電気信号に応じて点灯、消灯、及び光強度が制御される。
【００４４】
第１の実施形態において、ＶＬＤが出射するレーザ光は半導体レーザによる波長６５０ｎｍの赤色レーザ光とすることができる。ただし本発明におけるレーザ光の波長はこの態様に限定されるものではない。集光レンズ５０３で集光されたレーザ光は、光ファイバー５０４によりＧＲＩＮレンズ５１０まで導光される。光ファイバー５０４はレーザ光をシングル横モードで伝搬させる光ファイバーであり、径が小さく鮮明なスポットを形成することができるので、被写体の大きさを正確に計測することができる。光ファイバー５０４の途中に中継コネクタを設けてもよい。なお、被写体の種類や大きさ等の観察条件によってスポット径の大きさや鮮明さが計測上問題とならない場合は、光ファイバー５０４として、レーザ光をマルチモードで伝搬させる光ファイバーを用いてもよい。また、光源としては半導体レーザの代わりにＬＥＤ（Light-Emitting Diode）を用いてもよく、半導体レーザを発振閾値以下のＬＥＤ発光状態で使用してもよい。
【００４５】
ＧＲＩＮレンズ５１０は、屈折率が光軸で最も高く半径方向外側に向かうにつれて減少する円筒型のグレーデッドインデックス型レンズ（ラジアル型）であり、光ファイバー５０４により導光されて入射したレーザ光を平行な光束にして出射するコリメータとして機能する。ＧＲＩＮレンズ５１０から出射される光束の広がりはＧＲＩＮレンズ５１０の長さを調節することで調節でき、平行な光束のレーザ光を出射させるには（λ／４）ピッチ（λはレーザ光の波長）程度にすればよい。
【００４６】
ＧＲＩＮレンズ５１０の先端側にはプリズム５１２（光学部材、プリズム部材）が装着されている。このプリズム５１２は計測補助光の出射方向を変更するための光学部材であり、出射方向を変更することにより、計測補助光の光軸を撮像光学系の光軸を含む平面に射影した場合に、計測補助光の光軸が撮像光学系の光軸に対し０度でない傾き角を有し、計測補助光が撮像光学系の画角を横切る。プリズム５１２はＧＲＩＮレンズ５１０のレンズ径に近い大きさに形成されており、先端面が斜めにカットされて上述した傾き角に応じた頂角ＡＬ１（具体的な数値は後述の実施例を参照）を有する。
【００４７】
＜撮像光学系の光軸と計測補助光の光軸の関係＞
図７は第１の実施形態に係る先端硬質部１１６を前方（被写体側）から見た状態を示す図であり、図３の構成に対応する図である。第１の実施形態では、計測補助光の光軸Ｌ１と撮像光学系の光軸Ｌ２とは同一平面上に存在し、その同一平面上で交差する。したがって、先端硬質部１１６を前方（被写体側）から見ると、図７のように光軸Ｌ２が光軸Ｌ１上を通るように見える。なお、図８は図４の構成に対応する図である。図４及び図８に示す態様においても、計測補助光の光軸Ｌ１と撮像光学系の光軸Ｌ２とは同一平面上に存在し、その同一平面上で交差する。
【００４８】
なお、本発明における計測補助光の光軸Ｌ１と撮像光学系の光軸Ｌ２との関係は、上述した「計測補助光の光軸と撮像光学系の光軸とが同一平面上に存在し、その同一平面上で交差する」態様に限定されるものではく、図９に示す光軸Ｌ１Ａ，Ｌ１Ｂのように撮像光学系の光軸Ｌ２と同一平面上に存在しなくてもよい。しかしながらこのような場合においても、計測補助光の光軸を撮像光学系の光軸を含む平面に射影した場合に、計測補助光の光軸は撮像光学系の光軸に対し０度でない傾き角を有し撮像光学系の画角を横切るものとする。
【００４９】
上述した特許文献２のように計測補助光の光軸が撮像光学系の光軸と平行（傾き角が０度）である場合、光軸同士の間隔によっては計測補助光の光軸が撮像光学系の画角を横切る点までの距離が遠くなり、その場合至近距離ではスポットが撮影できず計測が困難である。また計測補助光の光軸が撮像光学系の光軸と平行である場合、観察距離の変化に対するスポット位置変化の感度が低く、十分な計測精度が得られない場合がある。これに対し第１の実施形態のように「計測補助光の光軸を撮像光学系の光軸を含む平面に射影した場合に、計測補助光の光軸は撮像光学系の光軸に対し０度でない傾き角を有し撮像光学系の画角を横切る」という構成によれば、至近距離から遠距離まで広範囲の観察距離で計測でき、また距離変化に対するスポット位置変化の感度が高いため高精度に計測することができる。
【００５０】
＜光源装置の構成＞
図２に示すように、光源装置３００は、照明用の光源３１０（照明光源）、絞り３３０、集光レンズ３４０、及び光源制御部３５０（制御部）等から構成されており、照明光（可視光または赤外光）をライトガイド１７０に入射させる。光源３１０は、可視光源３１０Ａ（照明光源）及び赤外光源３１０Ｂ（照明光源）を備えており、可視光及び赤外線の一方または両方を照射可能である。可視光源３１０Ａ及び赤外光源３１０Ｂによる照明光の照度は、光源制御部３５０（制御部）により制御され、後述するように、スポットを撮像して計測する際（計測モード時）に必要に応じて照明光の照度を下げたり、照明を停止したりすることができるようになっている。
【００５１】
ライトガイドコネクタ１０８（図１参照）を光源装置３００に連結することで、光源装置３００から照射された照明光がライトガイド１７０を介して照明用レンズ１２３Ａ、１２３Ｂに伝送され、照明用レンズ１２３Ａ、１２３Ｂから観察範囲に照射される。
【００５２】
＜内視鏡プロセッサの構成＞
次に、図２に基づき内視鏡プロセッサ２００（計測部、記憶部、マーカ生成部、表示制御部、光源駆動部、レーザ駆動部）の構成を説明する。内視鏡プロセッサ２００は、内視鏡装置１００から出力される画像信号を画像入力コントローラ２０２を介して入力し、画像処理部２０４（計測部、マーカ生成部、表示制御部）で必要な画像処理を行ってビデオ出力部２０６を介して出力する。これによりモニタ４００（表示装置）に観察画像が表示される。これらの処理はＣＰＵ（Central Processing Unit；中央処理装置）２１０（計測部、マーカ生成部、表示制御部）の制御下で行われる。画像処理部２０４では、ホワイトバランス調整等の画像処理の他、モニタ４００に表示する画像の切替や重畳表示、電子ズーム処理、操作モードに応じた画像の表示、画像信号からの特定成分（例えば輝度信号）の抽出等を行う。また画像処理部２０４では、撮像素子１３４の結像面におけるスポット位置の測定や、測定した位置に基づくマーカの大きさ（ピクセル数）の算出が行われる（後述）。メモリ２１２（記憶部）には、ＣＰＵ２１０や画像処理部２０４が行う処理に必要な情報、例えば撮像素子１３４の結像面におけるスポットの位置とマーカの大きさとの関係があらかじめ記憶されている。この関係は、関数形式で記憶してもよいし、ルックアップテーブル形式で記憶してもよい。
【００５３】
また、内視鏡プロセッサ２００は操作部２０８を備えている。操作部２０８は図示せぬ操作モード設定スイッチや送水指示ボタン等を備えており、また可視光及び／または赤外光の照射を操作することができる。
【００５４】
＜内視鏡装置による観察＞
図１０は内視鏡装置１００の挿入部１０４を被検体内に挿入した状態を示す図であり、撮像光学系１３０を介して撮像範囲ＩＡについて観察画像を取得する様子を示している。図１０では、スポットＳＰ０が腫瘍ｔｍ（黒色で隆起している部分）の付近に形成されている様子を示す。
【００５５】
＜計測処理の流れ＞
次に、内視鏡システム１０を用いた被検体の計測支援方法について説明する。図１１は計測支援方法の処理を示すフローチャートである。
【００５６】
まず、内視鏡装置１００の挿入部１０４を被検体に挿入し、内視鏡システム１０を通常観察モードに設定する（ステップＳ１０）。通常観察モードは、光源装置３００から照射される照明光を被写体に照射して画像を取得し、被写体を観察するモードである。通常観察モードへの設定は内視鏡システム１０の起動時に内視鏡プロセッサ２００が自動的に行ってもよいし、ユーザによる操作部２０８の操作に応じて行ってもよい。
【００５７】
内視鏡システム１０が通常観察モードに設定されたら、照明光を照射して被写体を撮像し、モニタ４００に表示する（ステップＳ１２）。被写体の画像としては静止画を撮像してもよいし、動画を撮像してもよい。撮像の際は、被写体の種類や観察の目的に応じて照明光の種類（可視光または赤外光）を切り換えることが好ましい。ユーザはモニタ４００に表示される画像を見ながら挿入部１０４を進退及び／または屈曲操作して先端硬質部１１６を観察対象に向け、計測したい被写体を撮像できるようにする。
【００５８】
次に、通常観察モードから計測モードに移行するか否かを判断する（ステップＳ１４）。この判断は操作部２０８を介したユーザ操作の有無に基づいて行ってもよいし、内視鏡プロセッサ２００からの切替指令の有無に基づいて行ってもよい。また、内視鏡プロセッサ２００が一定のフレーム間隔（１フレーム毎、２フレーム毎等）で通常観察モードと計測モードとを交互に設定してもよい。ステップＳ１４の判断が否定されるとステップＳ１２へ戻って通常観察モードでの撮像を継続し、判断が肯定されるとステップＳ１６へ進んで計測モードに切り替える。
【００５９】
計測モードは、レーザヘッド５０６からレーザ光（計測補助光）を照射して被写体にスポットを形成し、スポットが形成された被写体の画像に基づいて被写体の大きさ（長さ）を計測するためのマーカを生成及び表示するモードである。第１の実施形態では計測補助光として赤色レーザ光を用いるが、内視鏡画像では消化管に赤みがかったものが多いので、計測条件によってはスポットを認識しにくくなる場合がある。そこで計測モードでは、スポットの画像取得及び位置計測の際に照明光を消灯するか、スポットの認識に影響が出ない程度に照度を下げ（ステップＳ１８）、レーザヘッド５０６から計測補助光を照射する（ステップＳ２０：補助光出射工程）。このような制御は、内視鏡プロセッサ２００及び光源制御部３５０により行うことができる。
【００６０】
ステップＳ２２では、計測補助光によりスポットが形成された被写体の画像を撮像する（撮像工程）。観察距離が計測範囲内である場合、撮像光学系１３０の撮影画角内にスポットが形成される。以下に詳細を説明するように、観察距離に応じて画像内の（撮像素子上の）スポットの位置が異なり、表示すべきマーカの大きさ（ピクセル数）がスポットの位置に応じて異なる。
【００６１】
＜観察距離に応じたスポット位置の変化＞
第１の実施形態では、計測補助光の光軸Ｌ１を撮像光学系の光軸Ｌ２を含む平面に射影した場合に、光軸Ｌ１が光軸Ｌ２に対し０度でない傾き角を有し、撮像光学系の画角を横切る。したがって、画像（撮像素子）におけるスポットの位置は被写体までの距離によって異なる。例えば、図１２（光軸Ｌ１及び光軸Ｌ２を含む平面内において、先端硬質部１１６を側面方向から見た状態を示す図）に示すように、観察距離の範囲Ｒ１において観察可能であるとすると、範囲Ｒ１の近端Ｐ１、中央付近の点Ｐ２、及び遠端Ｐ３では、各点での撮像範囲（矢印Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３で示す）におけるスポットの位置（各矢印と光軸Ｌ１が交わる点）が異なることが分かる。なお、図１２において実線の内側が撮像光学系１３０の撮像画角であり、一点鎖線の内側が計測画角である。撮像光学系１３０の撮像画角のうち収差の少ない中央部分で計測を行うようにしている。
【００６２】
図１３は図７と同様に先端硬質部１１６を正面から見た状態を示す図であり、計測補助光の光軸Ｌ１、撮像光学系１３０の光軸Ｌ２、及び撮像素子１３４の撮像範囲Ｒ２の関係を仮想的に示した図である。図１３は光軸Ｌ１，Ｌ２が同一平面上に存在し、その平面上で交差する場合を示している。図１３の例では、観察距離に応じたスポット位置Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６（観察距離がそれぞれ近端付近、中央付近、遠端付近の場合に対応）を示している。なお、レーザヘッド５０６が鉗子口１２６に設けられている場合（図８参照）は、図１４に示すように撮像範囲Ｒ３においてスポット位置Ｐ７，Ｐ８，Ｐ９（観察距離がそれぞれ近端付近、中央付近、遠端付近の場合に対応）のようになる。
【００６３】
図１３，１４に示すように、観察距離が近端付近の場合のスポット位置と遠端付近の場合のスポット位置とは、撮像光学系１３０の光軸Ｌ２に対し反対側に位置することが分かる。
【００６４】
一方、上述した特許文献２のような従来の技術では計測補助光の光軸が撮像光学系の光軸と平行なので、観察距離の変化によるスポット位置の移動が小さい。具体的には、観察距離が短いときはスポットが撮像画像の中心（撮像素子の中心）から離れた位置に存在し、観察距離が長くなるにつれて撮像画像の中心（撮像素子の中心）に近づいていくが、観察距離の近端と遠端とでスポット位置が撮像光学系の光軸の反対側に位置することはない。このような従来の技術に対し、第１の実施形態では上述のように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く、被写体の大きさを高精度に計測することができる。
【００６５】
このように、撮像画像内（撮像素子１３４上）のスポット位置は撮像光学系１３０の光軸Ｌ２と計測補助光の光軸Ｌ１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、スポットの位置と被写体の実寸サイズに対応するマーカの大きさ（ピクセル数）との関係を示す情報をあらかじめ記憶しておき、スポット位置に応じてこの情報を取得することで、マーカの大きさを算出することができる。なお、算出の際に観察距離そのものを測定する必要はない。
【００６６】
図１１のフローチャートに戻り、撮像素子１３４の撮像面におけるスポットの位置計測（ステップＳ２４：計測工程）について説明する。ステップＳ２４におけるスポットの位置計測は、赤（Ｒ）色のフィルタ色のカラーフィルタが配設された画素の画素信号により生成される画像により行う。ここで、撮像素子１３４の各画素に配設されている各色（赤，緑，青）のカラーフィルタにおける波長と感度との関係は図１５の通りであり、また上述のように、レーザヘッド５０６から出射されるレーザ光は波長６５０ｎｍの赤色レーザ光である。即ち、スポット位置の測定は（赤，緑，青）のカラーフィルタのうちレーザ光の波長に対する感度が最も高い赤色のカラーフィルタが配設された画素（Ｒ画素）の画像信号により生成される画像に基づいて行われる。この際、画素信号のビットマップデータまたはＲＡＷ（Raw image format）データのＲ画素の信号強度に閾値を設けて二値化し、白部分（信号強度が閾値より高い画素）の重心を算出することで、スポットの位置を高速に認識することができる。なお、実画像（全ての色の画素信号により生成される画像）によりスポットを認識する場合は、緑色及び青色のカラーフィルタが配設された画素（Ｇ画素、Ｂ画素）の画素信号に閾値を設け、ビットマップデータがあるＧ画素及びＢ画素の画素信号の値が閾値以下の画素のみを抽出することが好ましい。
【００６７】
なお上述した手法はスポット位置計測の一例であり、画像認識及びスポット認識についての他の公知の手法を採用してもよい。
【００６８】
なお、計測モードでは上述のようにスポットの画像取得（ステップＳ２２）及び位置計測（ステップＳ２４）に際して照明光を消灯するかスポットの認識に影響が出ない程度に照度を下げて（ステップＳ１８）、レーザヘッド５０６から計測補助光を照射する（ステップＳ２０）。これによりスポットが鮮明な画像を取得することができ、スポットの位置を正確に計測して適切な大きさのマーカを生成及び表示することができる。なお照明光は必ずしも減光または消灯する必要はなく、スポットの認識に影響がない場合は照度はそのままでよい。
【００６９】
ステップＳ２６では、被写体の実寸サイズを示すマーカを生成する（マーカ生成工程）。上述のように、マーカの大きさは画像内の（即ち、撮像素子の撮像面上の）スポットの位置に応じて異なるので、スポットの位置と被写体の実寸サイズに対応するマーカの大きさ（ピクセル数）との関係をあらかじめ測定してその関係を示す情報をメモリ２１２に記憶しておき、内視鏡プロセッサ２００がステップＳ２４で計測したスポット位置に応じてメモリ２１２から情報を取得し、取得した情報に基づいてマーカの大きさを求める。スポット位置とマーカの大きさとの関係を求める手順については、詳細を後述する。
【００７０】
ステップＳ２８では、観察画像及びマーカをモニタ４００に表示する（表示制御工程）。表示条件（マーカの種類、数、実寸サイズ、色等）は、操作部２０８を介したユーザの操作により設定することができる。図１６は、観察距離が近端に近い状態で、実寸サイズ５ｍｍ（観察画像の水平方向及び垂直方向）を示す十字型のマーカＭ１を被写体（腫瘍ｔｍ１）上に形成されたスポットｓｐ１の中心に合わせて表示した様子を示す図である。同様に図１７は、観察距離が観察距離範囲の中央付近の状態でマーカＭ２をスポットｓｐ２（腫瘍ｔｍ２上に形成）の中心に合わせて表示した様子を示す図であり、図１８は観察距離が遠端に近い状態でマーカＭ３をスポットｓｐ３（腫瘍ｔｍ３上に形成）の中心に合わせて表示した様子を示す図である。上述のように計測補助光の光軸Ｌ１は撮像光学系１３０の光軸Ｌ２に対し０度でない傾き角を有するため、観察距離によって撮像素子１３４の撮像面におけるスポットの位置が異なり、このためマーカの表示位置も異なっている。図１６〜１８に示すように、観察距離が長くなるにつれて同一の実寸サイズ５ｍｍに対するマーカの大きさが小さくなる（マーカのピクセル数が少なくなる）。
【００７１】
上述した図１６〜１８では撮像光学系１３０の歪曲収差の影響を考慮していないが、内視鏡に用いる光学系は一般に広角で歪曲収差が大きく、撮影画像における被写体の形状にも影響がある。したがってマーカについても歪曲収差の影響を考慮（補正）した形態で表示することが好ましい。この場合、歪曲収差は光学系の中心部で少なく周辺部分で大きいため、マーカの表示位置（スポット位置）に応じて補正の有無を決めてもよい。図１９及び図２０は歪曲収差の大きい周辺部においてマーカＭ１，Ｍ３を変形させてマーカＭ１Ａ，Ｍ３Ａとして表示した例である。このようにマーカを表示することで、被写体の大きさを正確に計測できる。なお歪曲収差のデータは撮像光学系１３０の設計値に基づいて設定してもよいし、別途測定して取得してもよい。
【００７２】
なお図１６〜１８ではスポットの中心とマーカの中心を一致させて表示しているが、計測精度上問題にならない場合はスポットから離れた位置にマーカを表示してもよい。ただしこの場合もスポットの近傍にマーカを表示することが好ましい。
【００７３】
なお、マーカを変形して表示するのではなく、撮像画像の歪曲収差を補正し変形させない状態のマーカを補正後の画像に表示してもよい。
【００７４】
なお、図１６〜２０では被写体の実寸サイズ５ｍｍに対応するマーカを表示しているが、被写体の実寸サイズは観察対象や観察目的に応じて任意の値（例えば、２ｍｍ、３ｍｍ、１０ｍｍ等）を設定してよい。また、図１６〜２０では十字型のマーカを表示しているが、円形その他の形状のマーカを表示してもよい。マーカの数は一つでも複数でもよいし、実寸サイズに応じてマーカの色を変化させてもよい。このような表示の態様を、操作部２０８を介した操作により選択できるようにしてもよい。
【００７５】
このようなマーカを被写体と対比することにより、ユーザは観察距離を測定することなく、被写体の大きさ（図１６〜２０の例では水平方向、垂直方向とも約５ｍｍ）を容易に計測することができる。
【００７６】
ステップＳ３０では計測モードを終了するか否かを判断する。この判断は操作部２０８を介したユーザ操作に基づいて行ってもよいし、内視鏡プロセッサ２００からの切替指令の有無に基づいて行ってもよい。また、計測モードへの移行の際と同様に、一定フレーム数が経過したら自動的に計測モードを終了して通常観察モードに復帰してもよい。ステップＳ３０の判断が否定されるとステップＳ２０へ戻り、ステップＳ２０からステップＳ２８の処理を繰り返す。ステップＳ３０の判断が肯定されるとステップＳ３２に進んで計測補助光を消灯し、続いてステップＳ３４で照明光の照度を通常照度に戻して通常観察モードに復帰する（ステップＳ１０へ戻る）。なお、通常観察モードでの観察に支障がなければ、計測補助光を消灯しなくてもよい。
【００７７】
上述の方法では計測モードで得られる画像が暗く診断が困難になる場合、図３４のフローチャートに示す手順により計測を行ってもよい。図３４のフローチャートでは、計測補助光点灯（ステップＳ４０）後、１フレームは計測のために照明を暗くして（ステップＳ４２）撮像し（ステップＳ４４）、撮像画像に基づいてスポット位置の計測（ステップＳ４６）及びマーカ生成（ステップＳ４８）を行う。続く１フレームは通常の照明光量に設定して（ステップＳ５０）撮像する（ステップＳ５２）。計測補助光を用いた診断及び観察においては、このように暗い画像（ステップＳ４４で撮像した画像）からマーカ情報を生成し（ステップＳ４８）、通常の照明光量の画像（ステップＳ５２で撮像した画像）に重畳表示する（ステップＳ５４）ことにより、観測画像の明るさを通常照明の場合と同じにすることができる。なお図３４のフローチャートにおいて、図１１のフローチャートと同じ部分には同一のステップ番号を付し、説明を省略する。
【００７８】
以上説明したように、第１の実施形態に係る内視鏡システム１０（計測支援装置、内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ）及びこれを用いた計測支援方法によれば、被写体の大きさを容易かつ高精度に計測することができる。
【００７９】
＜スポット位置とマーカの大きさとの関係の測定＞
第１の実施形態では、撮像素子１３４の撮像面におけるスポットの位置と被写体の実寸サイズに対応するマーカの大きさ（ピクセル数）との関係をあらかじめ測定してスポット位置に関連づけてメモリ２１２に記憶しておき、計測したスポット位置に応じてこの関係を参照してマーカの大きさを算出する。以下、スポット位置とマーカの大きさとの関係の測定手順の例を説明する。なお、ここではマーカは十字型とし、水平方向及び垂直方向の実寸サイズを５ｍｍとして説明するが、本発明におけるマーカはこのような態様に限定されるものではない。
【００８０】
スポット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、計測補助光を出射させることでスポットを形成し、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罫）もしくはそれより細かい罫（例えば１ｍｍ罫）の方眼紙状のチャートを撮像し、スポット位置（撮像素子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。
【００８１】
図２１は、５ｍｍ罫のチャートを撮影した状態を示す図である。撮影距離は近端に近い状態であり、罫の間隔が広く写っている。図２１において（ｘ１，ｙ１）は、撮像素子１３４の撮像面におけるスポットｓｐ４のＸ，Ｙ方向ピクセル位置（図２１の左上が座標系の原点）である。スポットｓｐ４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２２は図２１と同じ５ｍｍ罫のチャートを撮影した状態を示す図であるが、図２１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２２の状態において、撮像素子１３４の撮像面におけるスポットｓｐ５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２１，２２のような測定を繰り返し、結果をプロットする。なお、図２１，２２では撮像光学系１３０の歪曲収差を考慮せず表示している。
【００８２】
図２３はスポット位置のＸ座標とＬｘ（マーカのＸ方向ピクセル数）との関係を示す図であり、図２４はスポット位置のＹ座標とＬｘとの関係を示す図である。Ｌｘは図２３の関係よりＸ方向位置の関数としてＬｘ＝ｇ１（ｘ）と表され、また図２４の関係よりＹ方向位置の関数としてＬｘ＝ｇ２（ｙ）と表される。ｇ１，ｇ２は上述した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。このように、Ｌｘを表す２つの関数ｇ１，ｇ２が得られるが、スポットのＸ座標とＹ座標とは一対一に対応しており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、マーカの大きさを算出する際はどちらの関数を用いてもよい。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は「スポットの認識ができなかった」と判断してもよい。
【００８３】
第１の実施形態では、このようにして得られた関数ｇ１，ｇ２を示す情報を、関数形式、ルックアップテーブル形式等によりあらかじめメモリ２１２に記憶しておく。
【００８４】
また、図２５はスポット位置のＸ座標とＬｙ（Ｙ方向ピクセル数）との関係を示す図であり、図２６はスポット位置のＹ座標とＬｙとの関係を示す図である。図２５の関係より、ＬｙはＸ方向位置の関数としてＬｙ＝ｈ１（ｘ）と表され、図２６の関係よりＬｙはＹ方向位置の関数としてＬｙ＝ｈ２（ｙ）と表される。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。
【００８５】
＜実施例及び比較例＞
次に、計測補助光の好ましい傾き角の値について、実施例及び比較例を用いて説明する。
【００８６】
＜パラメータの定義＞
実施例及び比較例で用いるパラメータの定義を、図２７及び図２８を参照しつつ説明する。レーザヘッド５０６と撮像光学系１３０の位置関係を、撮像光学系１３０の光軸Ｌ２を含んだ２次元平面に射影して考える。計測（測長）範囲を撮像光学系１３０の先端からの距離で定義して近端をｚｎ(ｍｍ)、遠端をｚｆ(ｍｍ)とする。レーザヘッド５０６と撮像光学系１３０の中心間の距離をｄｃｌ（ｍｍ）とする。撮像光学系１３０の観測できる画角をθ(度；ｄｅｇ)とする。遠端でのスポットの位置は、撮像光学系１３０の光軸Ｌ２からの距離がｚ１(ｍｍ)であるものとする。またその時の像高をｚ１ａとする。近端でのスポットの位置は、撮像光学系１３０の光軸Ｌ２からの距離がｚ２(ｍｍ)であるものとする。またその時の像高をｚ２ａとする。レーザ光（計測補助光）が撮像光学系１３０の光軸Ｌ２を横切る位置は撮像光学系１３０の先端からの距離がａ(ｍｍ)であり、横切った位置から遠端までの距離はｂ(ｍｍ)である。なお、図２７においてはレーザヘッド５０６と撮像光学系１３０の位置関係を上述の２次元平面に射影しているので、３次元空間では必ずしも両光軸が交わる必要はない（両光軸は図７，８のような関係でもよいし、図９のような関係でもよい）。撮像光学系１３０の光軸Ｌ２と計測補助光の光軸Ｌ１とのなす角（計測補助光の傾き角）をＡｎｇｌｅ（度）とする。プリズム５１２の屈折率をｎとしたときに、プリズム５１２の頂角（図２８参照）をα（度）とする（頂角αは図５の頂角ＡＬ１に対応する）。また、図２８に示すように、計測補助光の出射方向がプリズム５１２の鏡面５１２Ａに対する垂線となす角をβ（度）とする。図２８において、（ａ）部分、（ｂ）部分、（ｃ）部分はそれぞれプリズム５１２の側面図、上面図、背面図である。なお、プリズム５１２の素材（図２９の“Ｍａｔｅｒｉａｌ”）としては一般名称が「ＢＫ７」である光学ガラスとＴｉＯ２（酸化チタン）とのうちいずれか（実施例及び比較例により異なる；図２９参照）を用いたが、これらに限らずレンズに用いるガラス材料等を用いても良い。
【００８７】
内視鏡の画像は一般に歪曲収差が大きく画面周辺部（撮影画角周辺部）での測長は望ましくないため、極力画面中心部（撮影画角中心部）での計測（測長）を行いたい。したがって、計測補助光の光軸Ｌ１が撮像光学系１３０の光軸Ｌ２を横切る位置は観測距離の近端と遠端の間であることが望ましい。このような観点で、実施例１〜１０に示す条件で検討を行った。また、上述の特許文献２のように計測補助光の光軸Ｌ１と撮像光学系１３０の光軸Ｌ２が平行である場合を比較例とした。結果を図２９の表に示す。評価の基準は、計測補助光の光軸Ｌ１が撮像光学系１３０の光軸Ｌ２を横切る位置は観測距離近端と遠端の間である場合を「非常に良い」、近端または遠端である場合を「良い」、近端から遠端にないものを「不可」とした。図２９の表から分かるように、Ａｎｇｌｅ（傾き角）としては１．１度以上５０．２度以下の範囲が好ましく（評価が「良い」または「非常に良い」）、１０．５度以上５０．２度以下の範囲がさらに好ましい（評価が「非常に良い」）。
【００８８】
＜その他の実施形態＞
上述した第１の実施形態では、レーザヘッド５０６がＧＲＩＮレンズ５１０及びプリズム５１２を備え、計測補助光が波長６５０ｎｍの赤色レーザ光である態様について説明したが、本発明においてレーザヘッドの構成及び計測補助光の波長、及びこれらに基づく計測処理はこのような態様に限定されるものではない。レーザヘッドの構成及び計測補助光の波長についての他の態様について、以下に説明する。なお以下の説明において、第１の実施形態と同様の構成には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００８９】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態では、レーザヘッドの構成は第１の実施形態に係るレーザヘッド５０６と同じであるが、計測補助光の波長が波長４４５ｎｍの青色レーザ（半導体レーザ）である点が第１の実施形態と異なる。なお半導体レーザの代わりにＬＥＤを用いてもよく、また半導体レーザを発振閾値以下のＬＥＤ発光状態で用いてもよい。
【００９０】
このような構成の第２の実施形態において、スポット位置の計測やマーカの生成は基本的に第１の実施形態と同様であるが、上述のように第２の実施形態では計測補助光に青色レーザを用いるので、スポット位置の計測の際はビットマップデータまたはＲＡＷデータのＢ信号（青色のカラーフィルタが配設された画素の画素信号）の強度に閾値を設けて画像を２値化し、白部分（信号強度が閾値より高い画素領域）の重心を算出する。実際の観察画像でスポット位置を計測する場合は、Ｇ信号，Ｒ信号（それぞれ、緑色、赤色のカラーフィルタが配設された画素の画素信号）に閾値を設け、ビットマップデータのあるＧ信号及びＲ信号の値が閾値以下の座標を抽出することが好ましい。
【００９１】
内視鏡画像では消化管に赤みがかったものが多いので赤色光によるスポットの認識が困難な場合があり、第２の実施形態のように青色光を用いた場合でも認識が不十分な場合がある。この場合、スポットの位置を計測するフレーム（計測モード）では白色の照明光（可視光源３１０Ａ）を消灯するか、スポットの計測に影響が出ない程度に強度を弱くすることが好ましい。一方でスポットの認識を行うフレーム以外（通常観察モード）では照明光を正規な出力に設定して画像を構築する。このような照明光の制御によって、スポットの認識成功率を大幅に向上させることができる。
【００９２】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、レーザヘッドの構成は上述した第１，第２の実施形態と同様であるが、第３の実施形態では計測補助光の波長が波長５０５ｎｍの緑色レーザ（半導体レーザ）である点が第１，第２の実施形態と異なる。なお半導体レーザの代わりにＬＥＤ（例えば、波長５３０ｎｍ）または固体レーザ（例えば、波長５３２ｎｍ）を用いてもよく、また半導体レーザを発振閾値以下のＬＥＤ発光状態で用いてもよい。
【００９３】
このような構成の第３の実施形態において、スポット位置の計測やマーカの生成は基本的に第１，第２の実施形態と同様であるが、上述のように第３の実施形態では計測補助光に緑色レーザを用いるので、スポット位置の計測の際はビットマップデータまたはＲＡＷデータのＧ信号（緑色のカラーフィルタが配設された画素の画素信号）の強度に閾値を設けて画像を２値化し、白部分（信号強度が閾値より高い画素領域）の重心を算出する。実際の観察画像でスポット位置を計測する場合は、Ｂ信号，Ｒ信号（それぞれ、青色、赤色のカラーフィルタが配設された画素の画素信号）に閾値を設け、ビットマップデータのあるＢ信号及びＲ信号の値が閾値以下の座標を抽出することが好ましい。
【００９４】
内視鏡画像では消化管に赤みがかったものが多いので赤色光によるスポットの認識が困難な場合があり、第３の実施形態のように緑色光を用いた場合でも認識が不十分な場合がある。この場合、スポットの位置を計測するフレーム（計測モード）では白色の照明光（可視光源３１０Ａ）を消灯するか、スポットの計測に影響が出ない程度に強度を弱くすることが好ましい。一方でスポットの認識を行うフレーム以外（通常観察モード）では照明光を正規な出力に設定して画像を構築する。このような照明光の制御によって、スポットの認識成功率を大幅に向上させることができる。
【００９５】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態では、上述した第１〜第３の実施形態とはレーザモジュール（レーザヘッド）の構成が異なる。第４の実施形態に係るレーザモジュール５２０の構成は図３０の通りであり、レーザヘッド５１６（ヘッド）において、光ファイバー５０４の先端側にＧＲＩＮレンズ５１０に変えて光ファイバー５０５（コリメータ、グレーデッドインデックス型光ファイバー）が設けられている。この光ファイバー５０５は屈折率が光軸で最も高く半径方向外側に向かうにつれて減少するグレーデッドインデックス（Graded Index）型光ファイバーであり、ＧＲＩＮレンズ５１０と同様に、光ファイバー５０４により導光されて入射したレーザ光を平行な光束にして出射するコリメータとして機能する。光ファイバー５０５から出射される光束の広がりは光ファイバー５０５の長さを調節することで調節でき、平行な光束のレーザ光を出射させるには（λ／４）ピッチ（λはレーザ光の波長）程度にすればよい。
【００９６】
第４の実施形態では、計測補助光は波長が波長６５０ｎｍの赤色レーザ（半導体レーザ）である。なお半導体レーザの代わりにＬＥＤまたは固体レーザを用いてもよく、また半導体レーザを発振閾値以下のＬＥＤ発光状態で用いてもよい。このような構成の第３の実施形態において、スポット位置の計測やマーカの生成は、計測補助光の波長が共通である第１の実施形態と同様に行うことができる。
【００９７】
＜第５の実施形態＞
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。第５の実施形態では、上述した第１〜第４の実施形態とはレーザモジュール（レーザヘッド）の構成が異なる。第５の実施形態に係るレーザモジュール５３０の構成は図３１の通りであり、レーザヘッド５２６（ヘッド）の先端部分にプリズムは設けられておらずＧＲＩＮレンズ５１０Ａ（コリメータ）が設けられている点が異なっている。ＧＲＩＮレンズ５１０Ａは第１〜第３の実施形態に係るＧＲＩＮレンズ５１０と同様に屈折率が光軸で最も高く半径方向外側に向かうにつれて減少するグレーデッドインデックス型レンズであるが、先端側にプリズムが設けられていない分ＧＲＩＮレンズ５１０よりも光軸方向の長さが長く、また先端が斜めにカットされていて、この斜めにカットされた先端部分がプリズムとして機能する。図３１の角度ＡＬ２が図５，３０におけるプリズム５１２の頂角ＡＬ１に対応する。
【００９８】
第５の実施形態では、計測補助光は波長が波長６５０ｎｍの赤色レーザ（半導体レーザ）である。なお半導体レーザの代わりにＬＥＤまたは固体レーザを用いてもよく、また半導体レーザを発振閾値以下のＬＥＤ発光状態で用いてもよい。このような構成の第５の実施形態において、スポット位置の計測やマーカの生成は、計測補助光の波長が共通である第１，第４の実施形態と同様に行うことができる。
【００９９】
上述した第２〜第５の実施形態においても、第１の実施形態と同様に被写体の大きさを容易かつ高精度に計測することができる。
【０１００】
＜変形例１＞
次に、上述した実施形態の変形例について説明する。上述した第１〜第５の実施形態では、プリズム５１２またはＧＲＩＮレンズ５１０Ａにより計測補助光の出射角度を変更しているが、本発明において計測補助光の出射角度を変更する手段はこれらの部材に限定されるものではない。例えば図３２の変形例１に示すように、レーザヘッド５４０から出射されたレーザビームＢ１（計測補助光）を、レーザヘッド５４０の前方（先端硬質部１１６の先端側）に設けられたミラー５４２で反射することで計測補助光の出射角度を変更してもよい。なお、図３２において参照符号Ｌ２，θ２，Ｌ３はそれぞれ撮像光学系１３０の光軸、撮像光学系１３０の撮影画角、レーザビームＢ１の光軸を示す。
【０１０１】
上述した構成により、図３２に示す変形例１においても、上述した第１〜第５の実施形態と同様にレーザビームＢ１の光軸Ｌ３を撮像光学系１３０の光軸Ｌ２を含む平面（図３２の紙面を含む平面）に射影した場合に、光軸Ｌ３が光軸Ｌ２に対し０度でない傾き角δ１を有し、撮像光学系１３０の画角を横切って光軸Ｌ２と交差している。これにより変形例１においても、第１〜第５の実施形態と同様に被写体の大きさを容易かつ高精度に計測することができる。
【０１０２】
＜変形例２＞
上述した第１の実施形態では固体のプリズム５１２を用いているため計測補助光の傾き角（出射方向）は一定であるが、液体プリズムを用いて計測補助光の傾き角を変更可能に構成してもよい。例えば、ＷＯ２０１２／０４３２１１号公報には第１，第２液体の界面位置を制御して光軸に対するプリズム界面の傾きを制御可能な液体プリズムが記載されており、このような液体プリズムを用いることで計測条件に応じて計測補助光の傾き角を変更することができる。なお、変形例２における撮像光学系の光軸と計測補助光の光軸との関係は第１〜第５の実施形態と同様の関係にすることができ、これにより第１〜第５の実施形態及び変形例１と同様に被写体の大きさを容易かつ高精度に計測することができる。
【０１０３】
＜変形例３＞
次に、変形例３について説明する。上述した第１〜第５の実施形態及び変形例１，２ではプリズム、ＧＲＩＮレンズ、ミラー、及び液体プリズム等の光学部材により計測補助光の出射方向を変更し計測補助光の光軸が撮像光学系の光軸に対し０度でない傾き角を有するようにしているが、このような状態を実現する手段は光学部材の配置に限定されるものではない。先端硬質部１１６の径が問題にならない場合は、図３３に示すようにレーザヘッド５４０を撮像光学系１３０に対し斜めに配置することができる。
【０１０４】
これにより、図３３に示す変形例３においても、上述した第１〜第５の実施形態及び変形例１，２と同様に、レーザビームＢ２の光軸Ｌ４を撮像光学系１３０の光軸Ｌ２を含む平面（図３３の紙面を含む平面）に射影した場合に、光軸Ｌ４が光軸Ｌ２に対し０度でない傾き角δ２を有し、撮像光学系１３０の画角を横切って光軸Ｌ２と交差している。これにより変形例３においても、第１〜第５の実施形態及び変形例１，２と同様に被写体の大きさを容易かつ高精度に計測することができる。
【０１０５】
＜照明用光源の変形例＞
上述した実施形態及び変形例では、照明及び観察用の光源装置３００（照明光源）が可視光源３１０Ａ（照明光源）及び赤外光源３１０Ｂ（照明光源）を備える場合について説明しているが、本発明の実施において光源の構成はこのような態様に限られない。例えば（白色）、（青色、緑色、赤色）、または（紫色、青色、緑色、赤色）等波長の異なる複数のＬＥＤの組合せにより光源を構成してもよい。この場合各色のＬＥＤを単独で発光させてもよいし、複数色のＬＥＤを同時に発光させてもよい。また全ての色のＬＥＤを同時に発光させることで白色光を照射してもよい。
【０１０６】
また、白色光（広帯域光）用レーザ光源及び狭帯域光用レーザ光源により光源装置を構成してもよい。この場合狭帯域光としては青色、紫色等１または複数の波長から選択することができる。
【０１０７】
また、光源をキセノン光源とし、通常光（白色光）用の光源及び狭帯域光用の光源により光源装置を構成してもよい。この場合、狭帯域光としては青色、緑等１または複数の波長から選択することができ、例えば光源の前方に配置され青色及び緑色のカラーフィルタが設けられた円板状のフィルタ（ロータリカラーフィルタ）を回転させることで照射する狭帯域光の波長を切り替えてもよい。なお狭帯域光は波長の異なる２波長以上の赤外光でもよい。
【０１０８】
光源装置の光源種類、波長、フィルタの有無等は被写体の種類や観察の目的等に応じて構成することが好ましく、また観察の際は被写体の種類や観察の目的等に応じて照明光の波長を組合せ及び／または切り替えることが好ましい。例えば、上述した各色のＬＥＤ光の間で、白色レーザ光と第１，第２狭帯域レーザ光（青色、紫色）との間で、青色狭帯域光と緑色狭帯域光との間で、あるいは第１赤外光と第２赤外光との間で照明光の波長を適宜組合せ及び／または切り替えることが好ましい。
【０１０９】
＜撮像素子及び撮像方式の変形例＞
上述した実施形態及び変形例では、撮像素子１３４は各画素に対しカラーフィルタが配設されたカラー撮像素子である場合について説明したが、本発明において撮像素子の構成及び撮像方式はこのような態様に限定されるものではなく、モノクロ撮像素子（ＣＣＤ型、ＣＭＯＳ型等）でもよい。
【０１１０】
モノクロ撮像素子を用いる場合、照明光の波長を順次切り替えて面順次（色順次）で撮像することができる。例えば出射する照明光の波長を（紫色、青色、緑色、赤色）の間で順次切り替えてもよいし、広帯域光（白色光）を照射してロータリカラーフィルタ（赤色、緑色、青色等）により出射する照明光の波長を切り替えてもよい。また、１または複数の狭帯域光（緑色、青色等）を照射してロータリカラーフィルタ（緑色、青色等）により出射する照明光の波長を切り替えてもよい。狭帯域光は波長の異なる２波長以上の赤外光でもよい。
【０１１１】
＜その他＞
本発明の計測支援装置、内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ、及び計測支援方法は、生体である被検体を計測する以外に、配管等の生体でない被検体を計測する場合にも適用できる。また本発明の計測支援装置及び計測支援方法は、内視鏡に限らず、工業用部品や製品の寸法や形状を計測する場合にも適用できる。
【０１１２】
以上で本発明の例に関して説明してきたが、本発明は上述した実施形態及び変形例に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【０１１３】
１０      内視鏡システム
１００    内視鏡装置
１０２    手元操作部
１０４    挿入部
１０６    ユニバーサルケーブル
１０８    ライトガイドコネクタ
１１０    内視鏡本体
１１２    軟性部
１１４    湾曲部
１１６    先端硬質部
１１６Ａ  先端側端面
１２３    照明部
１２３Ａ  照明用レンズ
１２３Ｂ  照明用レンズ
１２６    鉗子口
１３０    撮像光学系
１３２    撮像レンズ
１３４    撮像素子
１３６    駆動回路
１３８    ＡＦＥ
１７０    ライトガイド
２００    内視鏡プロセッサ
２０２    画像入力コントローラ
２０４    画像処理部
２０６    ビデオ出力部
２０８    操作部
２１０    ＣＰＵ
２１２    メモリ
３００    光源装置
３１０    光源
３１０Ａ  可視光源
３１０Ｂ  赤外光源
３３０    絞り
３４０    集光レンズ
３５０    光源制御部
４００    モニタ
５００    レーザモジュール
５０１    ファイバー外皮
５０２    レーザ光源モジュール
５０３    集光レンズ
５０４    光ファイバー
５０５    光ファイバー
５０６    レーザヘッド
５０７    補強材
５０８    フェルール
５０９    ハウジング
５１０    ＧＲＩＮレンズ
５１０Ａ  ＧＲＩＮレンズ
５１２    プリズム
５１２Ａ  鏡面
５１６    レーザヘッド
５２６    レーザヘッド
５２０    レーザモジュール
５３０    レーザモジュール
５４０    レーザヘッド
５４２    ミラー
ＡＬ１    頂角
Ｂ１      レーザビーム
Ｂ２      レーザビーム
ＩＡ      撮像範囲
Ｌ１      光軸
Ｌ１Ａ    光軸
Ｌ１Ｂ    光軸
Ｌ２      光軸
Ｌ３      光軸
Ｌ４      光軸
Ｍ１〜Ｍ３  マーカ
Ｍ１Ａ    マーカ
Ｍ３Ａ    マーカ
Ｐ１      近端
Ｐ３      遠端
Ｐ４〜Ｐ９  スポット位置
Ｒ１      範囲
Ｒ２      撮像範囲
Ｒ３      撮像範囲
Ｓ１０〜Ｓ３４  計測支援方法の各ステップ
ＳＰ０    スポット
ｓｐ１〜ｓｐ５  スポット
ｇ１，ｇ２  関数
ｈ１，ｈ２  関数
ｔｍ      腫瘍
ｔｍ１〜ｔｍ３  腫瘍
α        頂角
δ１      傾き角
δ２      傾き角
【図１】
2018051679.tif 000003
【図２】
2018051679.tif 000004
【図３】
2018051679.tif 000005
【図４】
2018051679.tif 000006
【図５】
2018051679.tif 000007
【図６】
2018051679.tif 000008
【図７】
2018051679.tif 000009
【図８】
2018051679.tif 000010
【図９】
2018051679.tif 000011
【図１０】
2018051679.tif 000012
【図１１】
2018051679.tif 000013
【図１２】
2018051679.tif 000014
【図１３】
2018051679.tif 000015
【図１４】
2018051679.tif 000016
【図１５】
2018051679.tif 000017
【図１６】
2018051679.tif 000018
【図１７】
2018051679.tif 000019
【図１８】
2018051679.tif 000020
【図１９】
2018051679.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2018051679.tif 000024
【図２３】
2018051679.tif 000025
【図２４】
2018051679.tif 000026
【図２５】
2018051679.tif 000027
【図２６】
2018051679.tif 000028
【図２７】
2018051679.tif 000029
【図２８】
2018051679.tif 000030
【図２９】
2018051679.tif 000031
【図３０】
2018051679.tif 000032
【図３１】
2018051679.tif 000033
【図３２】
2018051679.tif 000034
【図３３】
2018051679.tif 000035
【図３４】
2018051679.tif 000036
【手続補正書】
【提出日】平成31年2月25日(2019.2.25)
【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】
光源から出射された計測補助光を平行な光束にして出射するコリメータを含むヘッドと、
前記ヘッドから出射された計測補助光によりスポットが形成された被写体の画像を撮像光学系及び撮像素子を介して取得する撮像部と、
前記被写体の画像に基づいて前記撮像素子上の前記スポットの位置を計測する計測部と、
前記スポットの前記撮像素子上の位置と前記被写体の実寸サイズとの関係を示す情報を記憶する記憶部と、
前記計測した前記スポットの位置に基づいて前記記憶部から前記関係を示す情報を取得し、前記取得した情報に基づいて、前記実寸サイズを示すマーカの撮像素子上での対応ピクセル数を求めることにより前記マーカを生成するマーカ生成部と、
前記スポットが形成された前記被写体の画像及び前記マーカを表示装置に表示させる表示制御部であって、前記被写体の画像において前記スポットの近傍に前記マーカを表示させる表示制御部と、
を備え、
前記ヘッドは、光軸が前記撮像光学系の光軸を含む平面に射影した場合に前記撮像光学系の光軸に対し０度でない傾き角を有し前記撮像光学系の画角を横切る計測補助光を出射する計測支援装置。
【請求項２】
前記記憶部は、前記撮像光学系を構成するレンズの歪曲収差情報を記憶し、前記表示制御部は、前記マーカの表示位置と前記記憶部に記憶されたレンズの歪曲収差情報を基に前記マーカを生成して表示する請求項１に記載の計測支援装置。
【請求項３】
前記ヘッドから出射される前記計測補助光の光軸は前記平面に存在する請求項１または２に記載の計測支援装置。
【請求項４】
前記ヘッドから出射される前記計測補助光の光軸は前記平面において前記撮像光学系の光軸と交差する請求項１から３のいずれか１項に記載の計測支援装置。
【請求項５】
前記ヘッドは、前記コリメータから出射された前記計測補助光の出射方向を変更する光学部材であって、前記ヘッドが出射する計測補助光の光軸と前記撮像光学系の光軸とが前記平面においてなす角が前記傾き角になるように前記計測補助光の出射方向を変更する光学部材を有する請求項１から４のいずれか１項に記載の計測支援装置。
【請求項６】
前記光学部材は前記傾き角に応じた頂角を有するプリズム部材である請求項５に記載の計測支援装置。
【請求項７】
前記光源から出射された前記計測補助光を前記コリメータまでシングル横モードで伝搬させる光ファイバーを備える請求項１から６のいずれか１項に記載の計測支援装置。
【請求項８】
前記コリメータは、屈折率が光軸で最も高く半径方向外側に向かうにつれて減少するグレーデッドインデックス型レンズである請求項１から７のいずれか１項に記載の計測支援装置。
【請求項９】
前記コリメータは、屈折率が光軸で最も高く半径方向外側に向かうにつれて減少するグレーデッドインデックス型光ファイバーである請求項１から８のいずれか１項に記載の計測支援装置。
【請求項１０】
前記計測補助光の光軸を前記平面に射影した場合に、前記傾き角が１．１度以上５０．２度以下である請求項１から９のいずれか１項に記載の計測支援装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の計測支援装置を備える内視鏡システム。
【請求項１２】
被検体内に挿入される挿入部であって、先端硬質部と、前記先端硬質部の基端側に接続された湾曲部と、前記湾曲部の基端側に接続された軟性部とを有する挿入部と、前記挿入部の基端側に接続された操作部と、を有する内視鏡を備え、
前記コリメータと、前記スポットの光学像を前記撮像素子に結像させる撮像レンズと、が前記先端硬質部に設けられる請求項１１に記載の内視鏡システム。
【請求項１３】
照明光を照射する照明光源と、前記照明光の照度を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記撮像部により前記スポットの画像を取得する計測モードでは、前記照明光を前記被写体に照射して前記被写体を観察する通常観察モードよりも前記照明光の照度を下げる請求項１１または１２に記載の内視鏡システム。
【請求項１４】
前記撮像素子は、２次元配列された複数の受光素子からなる複数の画素と、前記複数の画素に配設された複数のフィルタ色のカラーフィルタと、を備えるカラー撮像素子であり、
前記計測部は、前記複数のフィルタ色のうち前記計測補助光の波長に対する感度が最も高いフィルタ色のカラーフィルタが配設された画素の画像信号により生成される画像に基づいて前記スポットの前記撮像素子上の位置を計測する、請求項１１から１３のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
【請求項１５】
請求項１１から１４のいずれか１項に記載の内視鏡システムのプロセッサであって、
前記光源を駆動する光源駆動部と、前記計測部と、前記記憶部と、前記マーカ生成部と、前記表示制御部と、を備えるプロセッサ。
【請求項１６】
前記光源駆動部はレーザ光源を駆動するレーザ駆動部である請求項１５に記載のプロセッサ。
【請求項１７】
光源から出射された計測補助光を平行な光束にして出射するコリメータを含むヘッドと、前記計測補助光によりスポットが形成された被写体の画像を撮像光学系及び撮像素子を介して取得する撮像部と、前記スポットの前記撮像素子上の位置と前記被写体の実寸サイズとの関係を示す情報を記憶する記憶部と、を備える計測支援装置を用いた計測支援方法であって、
前記ヘッドから出射される前記計測補助光の光軸が、前記撮像光学系の光軸を含む平面に射影した場合に前記撮像光学系の光軸に対し０度でない傾き角を有するように前記計測補助光を出射する補助光出射工程と、
前記計測補助光により前記スポットが形成された被写体の画像を前記撮像部を介して取得する撮像工程と、
前記被写体の画像に基づいて前記撮像素子上の前記スポットの位置を計測する計測工程と、
前記計測した前記スポットの位置に基づいて前記記憶部から前記関係を示す情報を取得し、前記取得した情報に基づいて、前記実寸サイズを示すマーカの撮像素子上での対応ピクセル数を求めることにより前記マーカを生成するマーカ生成工程と、
前記スポットが形成された前記被写体の画像及び前記マーカを表示装置に表示させる表示制御工程であって、前記被写体の画像において前記スポットの近傍に前記マーカを表示させる表示制御工程と、
を含む計測支援方法。
【国際調査報告】
2018051679.tif 000037
2018051679.tif 000038
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