(57)【要約】【課題】簡単な構成で物体内部のオブジェクトの位置を特定することができる位置特定システムを提供すること。【解決手段】位置特定システムは、物体の内部に存在するオブジェクトの位置を特定する。位置特定システムは、物体の内部における異なる複数の位置をそれぞれ異なるタイミングで振動させる振動部と、異なるタイミングのそれぞれにおいてオブジェクトの画像を撮像する撮像部と、撮像部が撮像したそれぞれの画像におけるオブジェクトの像のぼけ量に基づいて、オブジェクトの位置を特定する位置特定部とを備える。【選択図】図１
2009136327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の内部に存在するオブジェクトの位置を特定する位置特定システムであって、
前記物体の内部における異なる複数の位置をそれぞれ異なるタイミングで振動させる振動部と、
異なるタイミングのそれぞれにおいて前記オブジェクトの画像を撮像する撮像部と、
前記撮像部が撮像したそれぞれの画像における前記オブジェクトの像のぼけ量に基づいて、前記オブジェクトの位置を特定する位置特定部と
を備える位置特定システム。
【請求項２】
前記位置特定部は、前記ぼけ量が予め定められた値より大きい前記オブジェクトの像を含む画像が撮像されたタイミングにおいて前記振動部が前記物体を振動させた位置の近傍に、前記オブジェクトの位置を特定する
請求項１に記載の位置特定システム。
【請求項３】
前記振動部は、前記異なる複数の位置でそれぞれ集束する波をそれぞれ異なるタイミングで発生することにより、前記物体における異なる複数の位置をそれぞれ異なるタイミングで振動させる
請求項２に記載の位置特定システム。
【請求項４】
前記振動部は、前記複数の位置でそれぞれ集束する振動波を異なる方向から発生する振動発生部を有する
請求項３に記載の位置特定システム。
【請求項５】
前記振動部は、前記撮像部による撮像方向に直交する方向の振動成分を有する振動を、前記異なる複数の位置に与える
請求項４に記載の位置特定システム。
【請求項６】
前記撮像部は、前記オブジェクトの内部のルミネッセンス物質が発した光により前記オブジェクトの画像を撮像する
請求項５に記載の位置特定システム。
【請求項７】
前記撮像部は、前記オブジェクトから反射した光により前記オブジェクトの画像を撮像する
請求項５に記載の位置特定システム。
【請求項８】
前記撮像部は、前記オブジェクトを透過した光により前記オブジェクトの画像を撮像する
請求項５に記載の位置特定システム。
【請求項９】
前記位置特定部は、前記物体の表面から前記オブジェクトまでの深さを特定し、
前記位置特定システムは、
前記位置特定部が特定した深さに基づいて、前記オブジェクトを撮像した画像における前記オブジェクトの像の広がりを補正する画像補正部
をさらに備える請求項６に記載の位置特定システム。
【請求項１０】
前記オブジェクトまでの深さに対応づけて、前記オブジェクトの像の広がりを補正する補正値を格納する補正テーブル
をさらに備え、
前記画像補正部は、前記オブジェクトまでの深さおよび前記補正テーブルが格納している補正値に基づいて、前記オブジェクトを撮像した画像における前記オブジェクトの像の広がりを補正する
請求項９に記載の位置特定システム。
【請求項１１】
前記深さ特定部は、複数の前記オブジェクトのそれぞれまでの前記物体の表面からの深さを特定し、
前記画像補正部は、複数の前記オブジェクトのそれぞれまでの深さに基づいて、画像における複数の前記オブジェクトのそれぞれの像の広がりを補正し、
前記位置特定システムは、
複数の前記オブジェクトのそれぞれまでの深さに応じて、前記画像補正部により補正された画像の表示を制御する表示制御部
をさらに備える請求項１０に記載の位置特定システム。
【請求項１２】
前記表示制御部は、前記画像補正部により補正された画像における複数の前記オブジェクトのそれぞれの明るさまたは色を、複数の前記オブジェクトのそれぞれまでの深さに応じて変化させる
請求項１１に記載の位置特定システム。
【請求項１３】
物体の内部に存在するオブジェクトの位置を特定する位置特定方法であって、
前記物体の内部における異なる複数の位置をそれぞれ異なるタイミングで振動させる振動段階と、
異なるタイミングのそれぞれにおいて前記オブジェクトの画像を撮像する撮像段階と、
前記撮像段階において撮像されたそれぞれの画像における前記オブジェクトの像のぼけ量に基づいて、前記オブジェクトの位置を特定する位置特定段階と
を備える位置特定方法。
【請求項１４】
物体の内部に存在するオブジェクトの位置を特定する位置特定システム用のプログラムであって、前記位置特定システムを、
前記物体の内部における異なる複数の位置をそれぞれ異なるタイミングで振動させる振動部、
異なるタイミングのそれぞれにおいて前記オブジェクトの画像を撮像する撮像部、
前記撮像部が撮像したそれぞれの画像における前記オブジェクトの像のぼけ量に基づいて、前記オブジェクトの位置を特定する位置特定部
として機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置特定システム、位置特定方法、およびプログラムに関する。本発明は、特に、物体の内部に存在するオブジェクトの位置を特定する位置特定システムおよび位置特定方法、ならびに位置特定システム用のプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
生体内の光伝播が光の波長により異なる性質を利用して、生体の代謝に伴う生体情報を詳細に計測する生体情報計測装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、異なる入・出射点の間の距離で吸光度を計測することによって被検体の深さ方向の吸収係数分布を得る光学的測定装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００６―２１８０１３号公報
【特許文献２】特開平８―３２２８２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１および特許文献２の技術では、異なる照射点または検出点で計測しなければならない。このため、観察系の構成が複雑になってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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、物体の内部に存在するオブジェクトの位置を特定する位置特定システムであって、物体の内部における異なる複数の位置をそれぞれ異なるタイミングで振動させる振動部と、異なるタイミングのそれぞれにおいてオブジェクトの画像を撮像する撮像部と、撮像部が撮像したそれぞれの画像におけるオブジェクトの像のぼけ量に基づいて、オブジェクトの位置を特定する位置特定部とを備える。
【０００５】
位置特定部は、ぼけ量が予め定められた値より大きいオブジェクトの像を含む画像が撮像されたタイミングにおいて振動部が物体を振動させた位置の近傍に、オブジェクトの位置を特定してよい。振動部は、異なる複数の位置でそれぞれ集束する波をそれぞれ異なるタイミングで発生することにより、物体における異なる複数の位置をそれぞれ異なるタイミングで振動させてよい。振動部は、複数の位置でそれぞれ集束する振動波を異なる方向から発生する振動発生部を有してよい。
【０００６】
振動部は、撮像部による撮像方向に直交する方向の振動成分を有する振動を、異なる複数の位置に与えてよい。撮像部は、オブジェクトの内部のルミネッセンス物質が発した光によりオブジェクトの画像を撮像してよい。また、撮像部は、オブジェクトから反射した光によりオブジェクトの画像を撮像してもよい。他にも、撮像部は、オブジェクトを透過した光によりオブジェクトの画像を撮像してもよい。
【０００７】
位置特定部は、物体の表面からオブジェクトまでの深さを特定してよい。そして、位置特定システムは、位置特定部が特定した深さに基づいて、オブジェクトを撮像した画像におけるオブジェクトの像の広がりを補正する画像補正部をさらに備えてよい。
【０００８】
オブジェクトまでの深さに対応づけて、オブジェクトの像の広がりを補正する補正値を格納する補正テーブルをさらに備えてよい。そして、画像補正部は、オブジェクトまでの深さおよび補正テーブルが格納している補正値に基づいて、オブジェクトを撮像した画像におけるオブジェクトの像の広がりを補正してよい。
【０００９】
深さ特定部は、複数のオブジェクトのそれぞれまでの物体の表面からの深さを特定し、画像補正部は、複数のオブジェクトのそれぞれまでの深さに基づいて、画像における複数のオブジェクトのそれぞれの像の広がりを補正し、位置特定システムは、複数のオブジェクトのそれぞれまでの深さに応じて、画像補正部により補正された画像の表示を制御する表示制御部をさらに備えてよい。表示制御部は、画像補正部により補正された画像における複数のオブジェクトのそれぞれの明るさまたは色を、複数のオブジェクトのそれぞれまでの深さに応じて変化させてよい。
【００１０】
本発明の第２の形態によると、物体の内部に存在するオブジェクトの位置を特定する位置特定方法であって、物体の内部における異なる複数の位置をそれぞれ異なるタイミングで振動させる振動段階と、異なるタイミングのそれぞれにおいてオブジェクトの画像を撮像する撮像段階と、撮像段階において撮像されたそれぞれの画像におけるオブジェクトの像のぼけ量に基づいて、オブジェクトの位置を特定する位置特定段階とを備える。
【００１１】
本発明の第３の形態によると、物体の内部に存在するオブジェクトの位置を特定する位置特定システム用のプログラムであって、位置特定システムを、物体の内部における異なる複数の位置をそれぞれ異なるタイミングで振動させる振動部、異なるタイミングのそれぞれにおいてオブジェクトの画像を撮像する撮像部、撮像部が撮像したそれぞれの画像におけるオブジェクトの像のぼけ量に基づいて、オブジェクトの位置を特定する位置特定部として機能させる。
【００１２】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【００１４】
図１は、一実施形態における位置特定システム１０の一例を検体２０とともに示す。位置特定システム１０は、物体の内部に存在するオブジェクトの位置を特定する。位置特定システム１０は、内視鏡１００、画像処理部１４０、出力部１８０、光照射部１５０、制御部１０５、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。制御部１０５は、撮像制御部１６０および発光制御部１７０を有する。
【００１５】
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、この発明における物体の一例である検体２０に注入する。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。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。
【００１６】
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、生体の血管内にＩＣＧを注入する。位置特定システム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、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、血管は、この発明におけるオブジェクトの一例であってよい。
【００１７】
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は、たとえば人体等の生体であってよい。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。本実施形態の位置特定システム１０は、検体２０の表面（器官等の内表面を含む）より深部に存在するオブジェクトの位置（深さ）を検出する。また、位置特定システム１０は、検出した位置に応じて、オブジェクトの画像におけるぼけを補正する。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。
【００１８】
内視鏡１００は、撮像部１１０、ライトガイド１２０、振動部１３３、および鉗子口１３０を有する。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を有する。また先端部１０２には、ライトガイド１２０の一部としての出射口１２４を有する。また、内視鏡１００の先端部１０２は、後に説明する振動部１３３の一部としてのノズル１３８を有する。
【００１９】
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は、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、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。
【００２０】
光照射部１５０は、内視鏡１００の先端部１０２から照射される光を発生する。光照射部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ルミネッセンス光を発光させ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。
【００２１】
撮像部１１０は、ルミネッセンス物質が発するルミネッセンス光および照射光がオブジェクトで反射する反射光により画像を撮像する。撮像部１１０は、たとえばＣＣＤ等の２次元撮像デバイスと光学系とを含んでよく、光学系にはレンズ１１２を含む。ルミネッセンス物質が発する光が赤外線である場合、撮像部１１０は、赤外線画像を撮像できる。オブジェクトへの照射光がＲＧＢの各成分を含むたとえば白色光である場合、撮像部１１０は、可視光画像を撮像できる。
【００２２】
なお、オブジェクトからの光としては、オブジェクト内に存在するルミネッセンス物質が発する蛍光または燐光等のルミネッセンス光、あるいはオブジェクトに照射された光が反射した反射光またはオブジェクトを透過した透過光を例示できる。すなわち、撮像部１１０は、オブジェクトの内部のルミネッセンス物質が発した光、オブジェクトから反射した光、またはオブジェクトを透過した光により、オブジェクトの画像を撮像する。
【００２３】
なお、撮像部１１０は、オブジェクトからの光に限らず、種々の方法でオブジェクト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オブジェクトを撮像してよい。また、撮像部１１０は、種々の波長の電磁波、電波、音波を利用してオブジェクトを撮像してよい。
【００２４】
ライトガイド１２０は、たとえば光ファイバで構成できる。ライトガイド１２０は、光照射部１５０で発生した光を内視鏡１００の先端部１０２にガイドする。ライトガイド１２０は、先端部１０２に設けられた出射口１２４を含むことができる。光照射部１５０で発生した光は、出射口１２４から検体２０に照射される。
【００２５】
画像処理部１４０は、撮像部１１０から取得した画像データを処理する。出力部１８０は、画像処理部１４０が処理した画像データを出力する。撮像制御部１６０は、撮像部１１０による撮像を制御する。発光制御部１７０は、撮像制御部１６０からの制御を受けて、光照射部１５０を制御する。たとえば撮像部１１０が、赤外線および照射光を時分割で撮像する場合に、赤外線および照射光の照射タイミングと撮像部１１０の撮像タイミングとを同期させるよう制御する。
【００２６】
振動部１３３は、物体を振動させる。例えば、振動部１３３は、ノズル１３８の先端から空気を送ることによって、検体２０の表面を振動させる。他にも、振動部１３３は、超音波または音波等によって、検体２０の表面を振動させてもよい。このとき、画像処理部１４０は、撮像部１１０によって撮像された画像のぼけ量に基づいて、検体２０の表面から血管までの深さを特定する。なお、振動部１３３は、撮像部１１０による撮像方向に直交する方向の振動成分を有する振動を、物体の表面に加えることが望ましい。
【００２７】
図２は、画像処理部１４０の構成例を示す。画像処理部１４０は、オブジェクト画像取得部２１０、表面画像取得部２１４、画像補正部２２０、補正テーブル２２２、表示制御部２２６、および位置特定部２３０を有する。位置特定部２３０は、ぼけ量算出部２３２、伝達時間算出部２３４、および距離算出部２３６を含む。
【００２８】
オブジェクト画像取得部２１０は、検体２０の内部に存在する血管等のオブジェクトからの光の画像であるオブジェクト画像を取得する。具体的には、オブジェクトからの光によって撮像部１１０が撮像した画像を、オブジェクト画像として取得する。なお、撮像部１１０は、物体を振動させた後に、オブジェクトの画像を撮像する。そして、オブジェクト画像取得部２１０は、撮像部１１０が撮像した画像をオブジェクト画像として取得する。
【００２９】
オブジェクトからの光としてルミネッセンス物質が発するルミネッセンス光を利用する場合、オブジェクト画像取得部２１０が取得するオブジェクト画像には、物質の表面からルミネッセンス物質を励起する励起光が進入できる深さまでの範囲に存在するオブジェクトの像が含まれる。例えば、内視鏡１００の先端部１０２から照射されるルミネッセンス物質の励起光は、一例として７５０ｎｍの波長を有するから、検体２０の比較的深部（たとえば数ｃｍ程度）にまで到達する。よって、オブジェクト画像取得部２１０が取得するオブジェクト画像には、検体２０の比較的深部に存在する血管像を含む。なお、血管像は、この発明におけるオブジェクトの像の一例であってよい。
【００３０】
なお、励起光が到達することができる深さの範囲に存在するルミネッセンス物質は、当該励起光によって励起されるから、オブジェクト画像取得部２１０が取得するオブジェクト画像には、励起光が到達できる深さの範囲に存在する血管像を含む。なお、血管が深い位置に存在するほど、血管からの蛍光が検体２０で散乱されるから、深い位置の血管像ほどボケを多く含むことになる。
【００３１】
表面画像取得部２１４は、物体の表面の画像である表面画像を取得する。すなわち表面画像取得部２１４は、視認すると同等の画像を取得する。例えば、表面画像取得部２１４は、照射光が物体表面で反射された反射光により撮像部１１０が撮像した画像を、表面画像として取得する。
【００３２】
位置特定部２３０は、オブジェクト画像取得部２１０が取得したオブジェクト画像におけるオブジェクトの像のぼけ量に基づいて、物体の内部におけるオブジェクトの位置を特定する。具体的には、ぼけ量算出部２３２は、オブジェクトの像のぼけ量を算出する。
【００３３】
伝達時間算出部２３４は、ぼけ量算出部２３２が算出したオブジェクトの像のぼけ量に基づいて、物体を振動させてからオブジェクトに振動が伝わるまでの時間長さを示す伝達時間を算出する。例えば、伝達時間算出部２３４は、物体を振動させた時刻とぶれ量が予め定められた値より大きくなった時刻との間の時間長さを、伝達時間として算出する。
【００３４】
距離算出部２３６は、伝達時間算出部２３４が算出した伝達時間に基づいて、振動部１３３が物体を振動させた位置からオブジェクトまでの距離を算出する。例えば、距離算出部２３６は、伝達時間算出部２３４が算出した伝達時間が長いほど、当該距離をより長く算出することができる。距離算出部２３６は、単位時間あたりに振動が物体を伝わる距離を示す伝達速度と当該伝達時間に基づいて、振動部１３３が物体を振動された位置からの距離を算出することができる。
【００３５】
振動部１３３が物体の表面から振動させた場合には、伝達時間算出部２３４は、振動部１３３が表面を振動させた時刻とぶれ量が予め定められた値より大きくなった時刻との間の時間長さを、伝達時間として算出してよい。この場合、距離算出部２３６は、伝達時間算出部２３４が算出した伝達時間に基づいて、オブジェクトまでの表面からの深さを算出することができる。
【００３６】
画像補正部２２０は、位置特定部２３０が特定した深さに基づいて、オブジェクトを撮像した画像におけるオブジェクトの像の広がりを補正する。前述したように、オブジェクトの像には、オブジェクトから表面までの物体による散乱によるぼけを含む。画像補正部２２０は、位置特定部２３０が特定した表面からの深さに応じて、ぼけを補正する。
【００３７】
具体的には、補正テーブル２２２は、オブジェクトまでの深さに対応づけて、オブジェクトの画像におけるオブジェクトの像の広がりを補正する補正値を格納している。そして、画像補正部２２０は、位置特定部２３０が特定したオブジェクトまでの深さおよび補正テーブル２２２が格納している補正値に基づいて、オブジェクトを撮像した画像におけるオブジェクトの像の広がりを補正する。
【００３８】
そして、表示制御部２２６は、オブジェクトまでの深さに応じて、画像補正部２２０により補正された画像の表示を制御する。例えば、表示制御部２２６は、画像補正部２２０により補正された画像におけるオブジェクトの明るさまたは色を、オブジェクトまでの深さに応じて変化させる。
【００３９】
なお、位置特定部２３０は、複数のオブジェクトのそれぞれまでの表面からの深さを特定してよい。具体的には、伝達時間算出部２３４は、複数のオブジェクトのそれぞれについて、伝達時間を算出してよい。そして、距離算出部２３６は、伝達時間算出部２３４が算出した伝達時間に基づいて、複数のオブジェクトのそれぞれまでの表面からの深さを算出してよい。そして、画像補正部２２０は、複数のオブジェクトのそれぞれまでの深さに基づいて、画像における複数のオブジェクトのそれぞれの像の広がりを補正してよい。
【００４０】
画像補正部２２０によって補正された画像は出力部１８０に供給されて表示される。表示制御部２２６は、複数のオブジェクトのそれぞれまでの深さに応じて、画像補正部２２０により補正された画像の表示を制御する。例えば、表示制御部２２６は、画像補正部２２０により補正された画像における複数のオブジェクトのそれぞれの明るさまたは色を、複数のオブジェクトのそれぞれまでの深さに応じて変化させる。その他にも、表示制御部２２６は、補正された画像に対応づけて、オブジェクトまでの深さを示す文字等を表示させてもよい。
【００４１】
図３は、振動部１３３の構成の一例を示す。振動部１３３は、振動発生部３００を含む。振動発生部３００は、焦点３１０に集束する振動波を発生することができる。なお、振動発生部３００の位置を変えることによって、振動発生部３００は、異なる複数の位置でそれぞれ集束する振動波を異なる方向から発生することができる。振動発生部３００は、例えば超音波振動子であり、焦点３１０に集束する超音波を発生することができる。
【００４２】
図４は、位置特定部２３０が深さを検出する検出方法の一例を示す。振動部１３３は、時刻ｔ０において検体２０の表面を振動させる。撮像部１１０は、時刻ｔ０＋Δｔから２Δｔおきに、オブジェクトの画像を連続的を撮像する。本図において、撮像部１１０は、時刻ｔ０＋Δｔ、時刻ｔ０＋３Δｔ、および時刻ｔ０＋５Δｔにおいて、それぞれ画像４０１、画像４０３、および画像４０５を撮像したとする。
【００４３】
また、撮像部１１０が上記の画像４０１、４０３、および４０５を撮像する撮像期間の他の期間に含まれる時刻ｔ１において、検体２０の表面を振動させる。そして、撮像部１１０は、時刻ｔ１＋２Δから、２Δｔおきに連続的にオブジェクトの画像を連続的に撮像する。本図において、撮像部１１０は、時刻ｔ１＋２Δｔおよび時刻ｔ１＋４Δｔにおいて、それぞれ画像４０２および画像４０４を撮像したとする。
【００４４】
上記の複数回の連続撮影により、撮像部１１０は、振動部１３３が振動させてからΔｔおきのオブジェクトの画像を撮像することができる。オブジェクト画像取得部２１０は、撮像部１１０が撮像したオブジェクトの画像４０１−４０５を取得する。
【００４５】
なお、画像４０１は、血管像４１１および血管像４２１を含み、画像４０３は、血管像４１３および血管像４２３を含み、画像４０５は、血管像４１５および血管像４２５を含む。また、画像４０２は、血管像４１２および血管像４２２を含み、画像４０４は、血管像４１４および血管像４２４を含む。なお、本図の例では、血管像４２１−４２５が示す血管は、血管像４１１−４１５が示す血管より深い位置に存在する。したがって、図示されるように、振動が伝わっていない時刻ｔ０＋Δｔにおいては、血管像４２１は血管像４１１より大きなぼけ量を有する。
【００４６】
ぼけ量算出部２３２は、画像４０１−４０５に含まれる血管像４１１−４１５および血管像４２１−４２５のそれぞれのぼけ量を算出する。具体的には、ぼけ量算出部２３２は、オブジェクトと他の領域との境界領域におけるぼけ量を算出する。ここで、ぼけ量としては、当該境界領域におけるオブジェクトの像の広がり等を例示できる。オブジェクトの像の広がりは、オブジェクトが含む特定の色の輝度値の空間的な変化量で評価することができる。輝度値の空間的な変化量としては、空間分布における半値幅または空間微分値等を例示できる。
【００４７】
伝達時間算出部２３４は、ぼけ量算出部２３２が算出したぼけ量に基づいて、血管像４１１−４１５の中で最大のぼけ量を有しており、かつ予め定められた値より大きなぼけ量を有する血管像４１２を特定する。そして、伝達時間算出部２３４は、血管像４１２を含む画像４０２が撮像された時刻ｔ＋２Δｔを特定する。そして、伝達時間算出部２３４は、振動部１３３が検体２０の表面を振動させた時刻ｔ１との間の時間差２Δｔを、血管像４１１−４１５が示す血管までの表面からの伝達時間として検出する。
【００４８】
なお、血管像４２１−４２５の中では、血管像４２３のぼけ量が最も大きい。したがって、伝達時間算出部２３４は、血管像４１１−４１５の場合の同様にして、ぼけ量算出部２３２によって算出された血管像４２１−４２５のぼけ量に基づいて、血管像４２１−４２５が示す血管までの表面からの伝達時間として３Δｔを検出する。
【００４９】
なお、上記の説明では、撮像部１１０の撮像レート、検体２０を振動が伝達する速度、および要求される深さ分解能に基づいて、２回の連続撮影に分けてオブジェクトの画像を撮像する場合の各構成要素の動作を例に挙げた。振動が検体２０を伝達する速度および撮像部１１０の撮像レートによって定められる深さ分解能が、要求される深さ分解能以上であれば、撮像部１１０は連続撮像を一回行えばよい。
【００５０】
図５は、距離算出部２３６が記憶している情報をテーブル形式で示す。距離算出部２３６は、図示する距離算出テーブルに、時間差およびぼけ量差に対応づけて距離を記憶している。時間差は、図４に関連して説明したように、振動部１３３が表面を振動させてからの時刻と、最大のぼけ量を有する血管像を含む画像が撮像された時刻との間の時間差を示す。ぼけ量差は、振動が伝達していない時刻（または、振動させていない場合）における血管像のぼけ量と、最大のぼけ量との間のぼけ量の差を示す。なお、本図の例では、血管と他の領域の境界における血管像の半値幅をぼけ量の指標としており、当該ぼけ量の差Δｗをぼけ量差の指標としている。
【００５１】
距離算出部２３６は、伝達時間算出部２３４が算出した伝達時間、および、距離算出テーブルとして記憶している情報に基づいて、表面から血管までの距離を算出する。具体的には、距離算出部２３６は、伝達時間算出部２３４が算出した伝達時間に対応づけて記憶している距離を、表面から血管までの距離として算出する。
【００５２】
なお、距離算出部２３６は、伝達時間に加えて、振動が伝達していない時刻における血管像のぼけ量と、最大のぼけ量との間のぼけ量の差にさらに基づいて、表面から血管までの距離を算出してもよい。血管像４１１−４１５が示す血管を例に挙げると、距離算出部２３６は、血管像４１２のぼけ量と血管像４１１のぼけ量との間のぼけ量の差と、時間差Δｔに対応づけて記憶している距離を、表面から血管までの距離として算出してよい。距離算出部２３６が、ぼけ量の差および時間差に基づいて距離を算出することによって、深さ分解能をより高めることができる。
【００５３】
なお、撮像部１１０が、物体を振動させた場合および物体を振動させていない場合のそれぞれにおけるオブジェクトの画像を撮像している場合には、位置特定部２３０は、撮像部１１０が撮像したそれぞれの画像におけるオブジェクトの像のぼけ量に基づいて、物体の内部におけるオブジェクトの位置を特定することができる。具体的には、位置特定部２３０は、物体を振動させた場合におけるオブジェクトの像のぼけ量と物体を振動させない場合におけるオブジェクトの像のぼけ量との差に基づいて、物体の内部におけるオブジェクトの位置を特定する。位置特定部２３０は、上述した距離算出テーブルに記憶している情報と当該ぼけ量の差とに基づいて、物体の内部におけるオブジェクトの位置を特定することができる。また、位置特定部２３０は、当該ぼけ量の差がより小さい場合に、振動部１３３が物体を振動させた位置のより遠くに、オブジェクトの位置を特定することができる。
【００５４】
図６は、画像補正部２２０による補正後の画像６００の一例を示す。画像補正部２２０は、オブジェクト画像取得部２１０が取得した画像が含むそれぞれの血管像に対して、位置特定部２３０が検出した血管までの深さに応じて、それぞれの血管像の広がりを縮小する補正を施す。
【００５５】
一例として、画像補正部２２０は、血管像４２１の広がりを補正する画像変換を血管像４２１に対して施して血管像６２０を得る。具体的には、画像補正部２２０は、血管までの深さをパラメータとして持つ点拡がり関数を記憶している。当該点拡がり関数は、点光源からの光が表面までの間において散乱されることによる点拡がりを示す。画像補正部２２０は、血管までの深さに応じて定まる点拡がり関数の逆フィルタによるフィルタリング処理を血管像４２１に対して施すことによって、血管の広がりが補正された血管像６２０を得る。なお、補正テーブル２２２は、補正値の一例としての当該逆フィルタを、オブジェクトまでの深さに対応づけて記憶してよい。
【００５６】
このように、撮像部１１０により撮像された画像における血管像は、本実施形態の位置特定システム１０によって補正されるので、鮮明な血管像６１０および６２０を得ることができる。なお、表示制御部２２６は、画像６００に含まれる血管像６１０および血管像６２０を、深さに応じて濃淡を変えることによって、あるいは色を変えることによって、表面からの深さを出力部１８０に表示させる。なお、表示制御部２２６は、画像補正部２２０によって補正された画像と表面画像取得部２１４が取得した表面画像とを合成して出力部１８０に表示させてよい。具体的には、表示制御部２２６は、画像補正部２２０によって補正された画像と表面画像とを重ね合わせて出力部１８０に表示させてよい。
【００５７】
本実施形態の位置特定システム１０によれば、たとえば医師が出力部１８０による表示内容を見つつ手術等を実施するときに、表面観察によっては視認できない内部の血管６１０および６２０を鮮明に認識できる場合がある。また、医師は内部の血管６１０および血管６２０の深さ情報を参照しつつ手術等を実施できる利点が得られる場合がある。
【００５８】
図７は、位置特定部２３０が深さを検出する検出方法の他の一例を示す。振動部１３３は、振動発生部３００の焦点を、物体７００の表面７３０からの深さが異なる位置７５１、７５２、７５３、および７５４に順次合わせて、振動発生部３００から振動波を発生させる。このように、振動部１３３は、異なる複数の位置でそれぞれ収束する波をそれぞれ異なるタイミングで発生することにより、物体における異なる複数の位置をそれぞれ異なるタイミングで振動させる。
【００５９】
撮像部１１０は、異なるタイミングのそれぞれにおいてオブジェクトの画像を撮像する。そして、位置特定部２３０は、ぼけ量が予め定められた値より大きいオブジェクトの像を含む画像が撮像されたタイミングにおいて振動部１３３が物体を振動させた位置の近傍に、オブジェクトの位置を特定する。
【００６０】
例えば、ぼけ量算出部２３２は、振動部１３３が位置７５１、７５２、７５３、および７５４のそれぞれを局所的に振動させている間に撮像部１１０が撮像した画像にそれぞれに含まれる血管７１０を示す血管像から、前述のぼけ量を算出する。そして、距離算出部２３６は、ぼけ量算出部２３２が最大のぼけ量を算出した血管像を含む画像を特定する。そして、距離算出部２３６は、特定した画像を撮像したときに、振動部１３３が振動させていた位置の近傍に、血管が存在すると判断する。
【００６１】
本図の例では、血管７１０を示す血管像は、位置７５２を振動させているときに撮像された画像において、他の位置を振動させているときに撮像された画像より大きなぼけ量を持つことが期待される。このため、距離算出部２３６は、位置７５２の近傍に血管７１０の位置を特定する。そして、距離算出部２３６は、表面７３０から位置７５２までの距離を、表面７３０から血管までの深さとして算出する。
【００６２】
なお、距離算出部２３６は、算出した血管７１０の深さとともに、算出した深さについての確からしさを算出してもよい。例えば、距離算出部２３６は、位置７５１と位置７５２の中点から位置７５２と位置７５３の中点までの間に血管７１０が存在すると判断する。そして、距離算出部２３６は、当該二つの中点の間に、位置７５２の近傍において最大の確からしさを有する、距離に関する確からしさの分布を持たせる。そして、画像補正部２２０は、距離算出部２３６が算出した確からしさの分布を用いて、血管像の広がりを補正してよい。
【００６３】
なお、画像処理部１４０は、撮像部１１０が撮像した画像を解析することによって、画像に含まれる血管の数を検出する。そして、振動部１３３は、撮像部１１０による撮像対象面上におけるそれぞれの血管の位置を特定する。そして、振動部１３３は、特定したそれぞれの血管の位置において、表面７３０からの深さが異なる複数の位置を振動させる。これにより、位置特定部２３０は、複数の血管のそれぞれの深さを算出することができる。
【００６４】
以上説明したように、振動部１３３は、物体の内部における異なる複数の位置をそれぞれ異なるタイミングで振動させる。そして、位置特定部２３０は、撮像部１１０が撮像したそれぞれの画像におけるオブジェクトの像のぼけ量に基づいて、オブジェクトの位置を特定する。
【００６５】
図８は、位置特定部２３０が深さを検出する検出方法のさらなる他の一例を示す。振動部１３３は、振動発生部３００の焦点を第１位置８６１および第２位置８６２に順次合わせてから振動させる。このように、振動部１３３は、物体８００の表面８３０における第１位置８１６および物体８００の表面８３０における第２位置を振動させる。
【００６６】
撮像部１１０は、第２位置８６２を振動させずに第１位置８６１を振動させた場合および第１位置８６１を振動させずに第２位置８６２を振動させた場合のそれぞれにおけるオブジェクトの画像を撮像する。そして、位置特定部２３０は、第２位置８６２を振動させずに第１位置８６１を振動させた場合におけるオブジェクトの像のぼけ量と、第１位置８６１を振動させずに第２位置８６２を振動させた場合におけるオブジェクトの像のぼけ量との差に基づいて、物体の内部におけるオブジェクトの位置を特定する。
【００６７】
図９は、振動部１３３が異なる位置を振動させた場合に撮像された画像９０１および画像９０２の一例を示す。画像９０１は、振動部１３３が位置８６１を振動させた場合に撮像部１１０が撮像した画像の一例であり、画像９０２は、振動部１３３が位置８６２を振動させた場合に撮像部１１０が撮像した画像の一例である。画像９０１が含む血管像９１１および画像９０２が含む血管像９２１は、血管８１０を示しており、画像９０１が含む血管像９１２および画像９０２が含む血管像９２２は、血管８２０を示す。
【００６８】
血管像９１１においては、位置８６１に近い部分のぼけ量は、位置８６１から遠い部分に比べて大きい。一方、血管像９２１においては、位置８６２に近い部分のぼけ量は、位置８６２から遠い部分のぼけ量に比べて大きい。
【００６９】
一方、血管像９１２および血管像９２２においては、位置８６１に近い部分と位置８６２に近い部分とでぼけ量の違いは、血管像９２１または血管像９１１に比べて小さい。このような場合、距離算出部２３６は、血管像における異なる位置おけるぼけ量の違いが大きいほど、より深い位置に血管を特定する。このように、位置特定部２３０は、ぼけ量の差が小さい場合に、第１位置８６１および第２位置８６２のより遠くにオブジェクトの位置を特定する。そして、画像補正部２２０は、位置特定部２３０がより深い深さを算出した血管８２０の血管像を、位置特定部２３０がより浅い深さを算出した血管８１０の血管像より大きく補正する。
【００７０】
図１０は、本実施形態に係る位置特定システム１０のハードウェア構成の一例を示す。本実施形態に係る位置特定システム１０は、ＣＰＵ周辺部、入出力部、およびレガシー入出力部を備える。ＣＰＵ周辺部は、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。入出力部は、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。レガシー入出力部は、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。
【００７１】
ホスト・コントローラ１５８２は、ＲＡＭ１５２０と、高転送レートで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。
【００７２】
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、位置特定システム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。
【００７３】
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、位置特定システム１０が起動時に実行するブート・プログラム、位置特定システム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。
【００７４】
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を介して位置特定システム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。位置特定システム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、位置特定システム１０を、図１から図９にかけて説明した位置特定システム１０が備える各構成要素として機能させる。例えば、当該プログラムは、位置特定システム１０を、図１から図９にかけて説明した撮像部１１０、振動部１３３、画像処理部１４０、出力部１８０、光照射部１５０、制御部１０５、および画像処理部１４０等として機能させる。
【００７５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本実施形態の位置特定システム１０の一例を検体２０とともに示す図である。
【図２】画像処理部１４０の構成例を示す図である。
【図３】振動部１３３の構成の一例を示す図である。
【図４】位置特定部２３０が深さを検出する検出方法の一例を示す図である。
【図５】距離算出部２３６が記憶している距離算出テーブルを示す図である。
【図６】画像補正部２２０による補正後の画像６００の一例を示す図である。
【図７】位置特定部２３０が深さを検出する検出方法の他の一例を示す図である。
【図８】位置特定部２３０が深さを検出する検出方法のさらなる他の一例を示す図である。
【図９】振動部１３３が異なる位置を振動させた場合に撮像された画像９０１および画像９０２の一例を示す図である。
【図１０】本実施形態に係る位置特定システム１０のハードウェア構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０  位置特定システム
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  出射口
１３０  鉗子口
１３３  振動部
１３５  鉗子
１３８  ノズル
１４０  画像処理部
１５０  光照射部
１６０  撮像制御部
１７０  発光制御部
１８０  出力部
１９０  ＩＣＧ注入部
２１０  オブジェクト画像取得部
２１４  表面画像取得部
２２０  画像補正部
２２２  補正テーブル
２２６  表示制御部
２３０  位置特定部
２３２  ぼけ量算出部
２３４  伝達時間算出部
２３６  距離算出部
３００  振動発生部
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009136327.tif 000009
【図８】
2009136327.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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