JP6666518B2 - 計測支援装置、内視鏡システム、及びプロセッサ - Google Patents

Description

本発明は計測支援装置、内視鏡システム、及びプロセッサ（内視鏡システムのプロセッサ）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、及びプロセッサに関する。

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、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。

また、特許文献２には測定光を用いて観察部（観察対象）までの距離及び観察部の大きさを求める技術が記載されている。特許文献２では、照明光の照射方向に対して測定光を斜めに照射することで、内視鏡挿入部の先端から観察部までの距離及び観察部の位置の分解能の向上を計っている。また特許文献２では、取得した画像に物差しの画像を重畳表示して計測に用いることが記載されている。

特開２００８−１２２７５９号公報 特開平７−１３６１０１号公報

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るため被検体への負担が高くなる。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、システム構成及び処理が複雑になる。

内視鏡による観察の場合は被写体に凹凸があることが多く、この場合撮像光学系が被写体に正対しない。このため、計測用の指標は計測光のスポットが当たっている位置において大きさの指標として最も確からしく、スポットの位置から離れるほど指標として不正確になるため、特許文献２のように物差し画像を任意の位置及び角度に移動、回転させると指標として不正確になり易い。また、内視鏡では広角レンズを使用することが多く、この場合画像の周辺などでは歪曲収差が大きく有効な計測（正確な計測）が困難である。さらに、撮像距離が近いと指標図形（マーカ、物差し図形等）が表示範囲をはみ出す場合があり、また撮像距離が遠いと画像上で指標図形及び計測対象が小さくなり、いずれの場合も有効な計測が困難である。

上述のように計測状況によって計測が有効でない場合があるが、従来の技術ではこのような事情が考慮されておらず、有効な計測を行うのは困難であった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、有効な計測を容易に行うことができる計測支援装置、内視鏡システム、及びプロセッサ（内視鏡システムのプロセッサ）を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明の一の態様に係る計測支援装置は、計測補助光を出射するヘッドと、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撮像する撮像部と、画像におけるスポットの位置を計測する計測部と、被写体における特定領域の実寸サイズを示す指標図形であって、画像におけるスポットの位置に応じて設定した大きさの指標図形を被写体の画像においてスポットの位置の近傍に表示させる表示制御部と、を備え、ヘッドは、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し、表示制御部は、計測したスポットの位置の近傍に指標図形を表示した場合に、表示した指標図形による特定領域の計測が有効である場合と有効でない場合とで指標図形を異なる態様で表示させる。

本態様によれば、スポット位置の近傍に指標図形（マーカ）を表示した場合に、表示した指標図形による特定領域の計測が有効である場合と有効でない場合とで指標図形を異なる態様で表示させるので、指標図形の表示態様により計測の有効性を容易に把握でき、これにより有効な計測を容易に行うことができる。また、第１の態様ではスポットの位置に応じて設定した大きさの指標図形（マーカ）を表示するので距離計測が不要であり、構成が簡易で処理負荷が低い。また、スポットの位置の近傍に指標図形を表示する（例えば、スポットの位置を中心として指標図形を表示する）ので、スポット位置とマーカ位置とのずれが少なく指標として正確であり、指標図形を広範囲に表示しないので処理負荷が少ない。

本態様及び後述する各態様において、被写体の画像及び指標図形は各種モニタ、ディスプレイ等の表示装置に表示することができる。なお、本態様において画像におけるスポットの位置は撮像距離に対応しているので、スポット位置が異なる場合は、実寸サイズが同一でも表示された画像におけるマーカの表示サイズが異なる。

また、本態様によれば、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を撮像光学系の視野に入れることができる。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。

このように、本発明の一の態様に係る計測支援装置によれば、有効な計測を容易に行うことができる。なお本態様において、指標図形の表示はリアルタイム（スポット画像を取得するフレームごとに、あるいは複数フレームに対して１回）で行ってもよいし、オフラインで行ってもよい（スポットが形成された画像を取得しておけば、指標図形の表示を事後的に行うことができる）。

本発明の他の態様に係る計測支援装置は第１の態様において、表示制御部は、スポットの位置が画像に対して設定された計測可能領域の内側である場合に指標図形による特定領域の計測が有効であると判断する。第２の態様は計測有効性の判断基準の一態様を示すもので、「計測可能領域」は例えばスポットの移動軌跡の一部（画角の中央部分等）に設定することができる。

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、表示制御部は、スポットの位置に基づいて算出した画像の撮像距離が計測可能範囲内である場合に、指標図形による特定領域の計測が有効であると判断する。第３の態様は計測有効性の判断基準の他の態様を示すもので、例えば、撮像距離を変化させながらスポットが形成された画像を取得することにより撮像距離とスポット位置との関係を事前に測定しておき、計測したスポット位置に応じてこの関係を参照することで距離を算出することができる。

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、表示制御部は、指標図形による特定領域の計測が有効である場合と有効でない場合とで、指標図形の色及び形状のうち少なくとも一方を変化させて表示させる。撮像光学系の特性によっては、例えば画角の周辺部で歪曲収差が大きくなり、そのような領域では正確な計測が困難になる場合がある。また、撮像距離が近すぎて指標図形が大きくなり画像表示範囲からはみ出してしまう場合、あるいは撮像距離が遠すぎて指標図形が小さくなり計測が困難になる場合がある。このような事情に鑑み、第４の態様では指標図形による特定領域の計測が有効である領域と有効でない領域とで指標図形の色及び形状のうち少なくとも一方を変化させて表示させており、これによりスポット位置近傍での計測の有効性を容易に判断することができる。

第５の態様に係る計測支援装置は第１から第４の態様のいずれか１つにおいて、スポットが形成された被写体の画像を記録する画像記録部を備え、表示制御部は画像記録部に記録された被写体の画像を読み出し、読み出した被写体の画像に指標図形を重畳して表示させる。第５の態様によれば、スポットが形成された被写体の画像を画像記録部に記録しておき、画像記録部から読み出した被写体の画像に指標図形を重畳して表示することで、事後的な計測、オフラインでの計測が可能になる。これにより、被検体に対する計測支援装置の使用時間を短くでき、被検体への負担を低減することができる。なお第５の態様において、被写体の画像をスポットの位置と関連づけて記憶することにより、画像記録部から読み出した画像に指標図形を重畳して表示することが可能である。また、指標図形の表示はスポット位置と指標図形を構成する点との関係を参照して行うことができる。

第６の態様に係る計測支援装置は第５の態様において、画像記録部は被写体の画像と指標図形とを関連づけて記録し、表示制御部は画像記録部に記録された被写体の画像と指標図形とを読み出し、読み出した指標図形を読み出した被写体の画像に重畳して表示させる。第６の態様では、「被写体の画像と指標図形との関連づけ」として例えば被写体の画像と指標図形を構成する点とを関連づけて記憶することができ、これにより指標図形を迅速かつ容易に表示することができる。

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、表示制御部は、指標図形として、スポットを中心とし実寸サイズを示す円を画像に重畳して表示させる。第７の態様によれば、スポットを中心とするので指標として正確であり、また実寸サイズを示す円を表示するので、周方向の全てにおいて実寸サイズを計測することができる。

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、表示制御部は、画像の撮像距離を変化させた場合にスポットが画像を移動する軌跡を示す情報を画像に重畳して表示させる。第８の態様によれば、撮像距離を変化させた場合のスポットの移動軌跡を示す情報を表示するので、撮像距離を変化させてスポットを計測対象（例えば、腫瘍等の特定領域）の近傍に移動させるのが容易であり、迅速かつ容易に計測することができる。

上述した目的を達成するため、第９の態様に係る内視鏡システムは、第１から第８の態様のいずれか１つに係る計測支援装置と、被検体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、を有する内視鏡と、を備え、ヘッドと、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９の態様に係る内視鏡システムでは、第１から第８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、有効な計測を容易に行うことができる。

第１０の態様に係る内視鏡システムは第９の態様において、内視鏡は指標図形を示す情報を記憶する情報記憶部を備える。第１０の態様のように指標図形を示す情報を記憶する情報記憶部を内視鏡が備えることで、内視鏡システム全体として多様なタイプの内視鏡に対応することができる。

第１１の態様に係る内視鏡システムは第９または第１０の態様において、指標図形の表示条件を設定する表示条件設定部を備える。第１１の態様によれば、ユーザは所望の表示条件により計測を行うことができる。

上述した目的を達成するため、第１２の態様に係るプロセッサは、第９から第１１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、計測部と、表示制御部と、を備える。第１２の態様によれば、第１の態様と同様に有効な計測を容易に行うことができる。

第１３の態様に係るプロセッサは第１２の態様において、内視鏡の情報を取得する情報取得部をさらに備え、表示制御部は、取得した情報に基づいて表示した指標図形による特定領域の計測が有効であるか否かを判断する。第１３の態様のようにプロセッサに接続された内視鏡の情報に基づいて計測の有効性を判断することで、プロセッサが多様な内視鏡に対応することができる。

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、及びプロセッサ（内視鏡システムのプロセッサ）によれば、有効な計測を容易に行うことができる。

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は、先端硬質部の先端側端面の構成を示す図である。 図４は、レーザモジュールの構成を示す図である。 図５は、レーザ光源モジュールの構成を示す断面図である。 図６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７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８は、計測支援方法の処理を示すフローチャートである。 図９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１０は、撮像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１１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１２は、計測が有効である場合と有効でない場合とでマーカを異なる態様で表示する様子を示す図である。 図１３は、計測が有効である場合と有効でない場合とでマーカを異なる態様で表示する様子を示す他の図である。 図１４は、スポットの移動軌跡における複数の点に対して円形マーカを示す点の座標を記憶する様子を示す図である。 図１５は、スポット位置と円形マーカを示す点の座標との関係を示す図である。 図１６は、スポット位置と円形マーカを示す点の座標とを関連づけて記憶する様子を示す図である。 図１７は、表示条件設定画面の例を示す図である。 図１８は、表示条件設定画面の例を示す他の図である。 図１９は、表示条件設定画面の例を示すさらに他の図である。 図２０は、マーカ及びスポットの移動軌跡が示された画面の例を示す図である。 図２１は、計測有効領域について説明するための図である。 図２２は、スポットが形成された画像を示す図である。 図２３は、スポットが形成された画像を記憶する様子を示す図である。 図２４は、画像記録部から読み出したマーカを被写体の画像に重畳して表示する様子を示す図である。 図２５は、被写体の画像とマーカを示す点の座標とを関連づけて記憶する様子を示す図である。 図２６は、スポットの移動軌跡を利用した手技の手順を示す図である。

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、及びプロセッサ（内視鏡システムのプロセッサ）の実施形態について、詳細に説明する。

＜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、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１００（内視鏡）、プロセッサ２００（プロセッサ）、光源装置３００、及びモニタ４００（表示装置）から構成される。

＜内視鏡本体の構成＞
内視鏡本体１００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する。手元操作部１０２にはメモリ１３９（情報記憶部）が設けられており、被検体（被写体）における特定領域の実寸サイズを示す円形マーカ（指標図形）であって、画像におけるスポットの位置に応じて設定した大きさの円形マーカを示す情報が記憶されている。メモリ１３９には撮像距離を変化させた場合にスポットが画像を移動する軌跡を示す情報も記憶され、操作部２０８等を介した表示条件設定操作に応じて表示される。メモリ１３９としては、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）等の不揮発性の記録媒体（非一時的記録媒体）を用いることができる。また、手元操作部１０２には送気送水ボタンＢＴ１、吸引ボタンＢＴ２、及び各種の機能（通常モードと計測モードとの切替等）を割り付けられる機能ボタンＢＴ３が設けられている。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。手元操作部１０２を操作することにより、湾曲部１１４を湾曲させて先端硬質部１１６の向きを上下左右に変えることができる。先端硬質部１１６には、撮像光学系１３０（撮像光学系、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）。なお、図２ではメモリ１３９が手元操作部１０２に設けられる場合について説明しているが、メモリ１３９はライトガイドコネクタ１０８内に設けてもよいし、プロセッサ２００と内視鏡本体１００とを接続する電気コネクタ１０９内に設けてもよい（図１参照）。

観察、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、送気送水ボタンＢＴ１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。

図１〜３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が配設されている。撮像レンズ１３２の奥にはＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）型の撮像素子１３４（撮像素子、撮像部）、駆動回路１３６、ＡＦＥ１３８（ＡＦＥ：Analog Front End）が配設されて、これらの要素により画像信号を出力する。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、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る。撮像素子１３４の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。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。

被検体（腫瘍部、病変部）の画像、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（撮像面）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、プロセッサ２００に接続されたモニタ４００に観察画像、円形マーカ等が表示される。なお、後述する表示条件設定操作（図１７〜２０を参照）を画面を介して行うためのタッチパネルをモニタ４００に設けてもよい。

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。

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（図４参照）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、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。また、撮像レンズ１３２と鉗子口１２６との間にレーザヘッド５０６を設けてもよい。

＜レーザモジュールの構成＞
図２及び図４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と、光ファイバー５０４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５０８（フェルール：ferrule）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レンズ５１０（ＧＲＩＮ：Graded Index）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４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。

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。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。

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が手元操作部１０２に設けられ、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まで導光してもよい。

図５に示す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。レーザ光はプロセッサ２００（ＣＰＵ２１０）の制御により必要に応じて出射することができ、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）。

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（計測対象）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、大きさ等の観察条件によってスポット径の大きさ、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しきい値以下のＬＥＤ発光状態で使用してもよい。

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。

ＧＲＩＮレンズ５１０の先端側にはプリズム５１２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を有する。頂角ＡＬ１の値はレーザ光の出射方向その他の条件に応じて設定することができる。

＜撮像光学系の光軸と計測補助光の光軸の関係＞
図６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６のように光軸Ｌ１が光軸Ｌ２上を通るように見える。

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なく、計測補助光の光軸が撮像光学系の光軸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。

計測補助光を用いた計測を行う場合、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）であると、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、その結果至近距離ではスポットが撮影できず計測が困難になる。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と、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」という構成を採用している。このような構成により、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。

＜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、絞り３３０、集光レンズ３４０、及び光源制御部３５０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及び赤外光源３１０Ｂを備えており、可視光及び赤外光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により制御され、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。

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。

＜プロセッサの構成＞
図２に基づきプロセッサ２００（計測部、表示制御部、表示条件設定部、情報取得部）の構成を説明する。プロセッサ２００は、内視鏡本体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、表示制御部、表示条件設定部、情報取得部）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ＣＰＵ２１０（ＣＰＵ：Central Processing Unit；中央処理装置）の制御下で行われる。すなわち、ＣＰＵ２１０は計測部、表示制御部、表示条件設定部、情報取得部としての機能を有する。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、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の撮像面におけるスポット位置の測定、測定した位置に基づくマーカの大きさ（ピクセル数）の算出等が行われる（後述）。画像記録部２０７（画像記録部）には、スポットが形成された被写体の画像が記録される。音声処理部２０９は、ＣＰＵ２１０及び画像処理部２０４の制御により、表示条件設定の際の警告メッセージ（音声）をスピーカ２０９Ａから出力する。

画像処理部２０４の具体的なハードウェア構成としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のプロセッサ（電気回路）が挙げられる。画像処理部２０４は１つのプロセッサで構成されていてもよいし、複数のプロセッサを組み合わせて構成されていてもよい。メモリ２１２（記憶部）は各種処理の際の一時記憶用の記憶素子と不揮発性の記憶素子（非一時的記録媒体）とを含み、ＣＰＵ２１０及び／または画像処理部２０４の制御により、スポットの座標と、被写体における計測対象の実寸サイズを示す円形マーカを示す点の座標と、が関連づけて記憶される（後述）。また、メモリ２１２には後述する計測支援方法をＣＰＵ２１０及び／または画像処理部２０４に実行させるプログラムのコンピュータ読み取り可能なコードが記憶されている。

また、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。また、操作部２０８は図示せぬキーボード、マウス等のデバイスを含み、ユーザはこれらデバイスを介して各種処理条件、表示条件の等を入力することができる。操作部２０８による表示条件設定については詳細を後述する（図１７〜２０を参照）。なお、操作モードの設定は、上述のように手元操作部１０２の機能ボタンＢＴ３（図１参照）に操作モード設定機能（計測モードと通常モードとの切替等）を割り付けて行ってもよい。

＜内視鏡による観察＞
図７は内視鏡本体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７では、スポットＳＰ０が腫瘍ｔｍ（黒色で***している部分）の付近に形成されている様子を示す。

＜計測処理の流れ＞
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８は計測支援方法の処理を示すフローチャートである。

まず、内視鏡本体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。

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、観察の目的等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する。

ステップＳ１４では、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。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、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、プロセッサ２００が一定のフレーム間隔（１フレームごと、２フレームごと等）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。

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。計測モードでは、計測対象の実寸サイズを示す円形マーカ（指標図形）が表示される。詳細を後述するように、円形マーカは、計測が有効である場合と有効でない場合とで異なる態様により表示される（図１２，１３等を参照）。また計測モードでは、後述する表示条件の設定により、撮像距離を変化させた場合にスポットが画像を移動する軌跡を示す情報を表示することもできる（図１３，２０等を参照）。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）。このような制御は、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。

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。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。

＜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１３０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９（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。この場合、範囲Ｒ１の至近端Ｅ１、中央付近の距離Ｅ２、及び最遠端Ｅ３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９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っている。図９における範囲Ｒ１及び計測画角が「撮像画像において、円形マーカによる計測対象の大きさ計測が有効な範囲」に対応する。

図１０は図６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、撮像光学系１３０の光軸Ｌ２、計測補助光の光軸Ｌ１、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１０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１０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至近端付近、中央付近、最遠端付近の場合に対応）を示している。

図１０に示すように、観察距離が至近端付近の場合のスポット位置Ｐ４と最遠端付近の場合のスポット位置Ｐ６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。したがって第１の実施形態では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。

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（例えば直径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（座標）と、被写体における計測対象（例えば、腫瘍、病変等の特定領域）の実寸サイズを示す円形マーカを示す点の座標と、を関連づけてメモリ１３９に記憶しておき、計測したスポット位置（座標）に応じて記憶された情報を参照することで、円形マーカを示す点の座標を取得することができる。メモリ１３９に記憶された情報を計測処理の際にメモリ２１２に展開し、メモリ２１２に展開された情報を参照してもよい。第１の実施形態では、円形マーカを示す点の座標を取得する際に観察距離そのものを測定する必要がないので、構成が簡易で処理負荷が低い。

図８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）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１１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画素の信号強度にしきい値を設けて二値化し、白部分（信号強度がしきい値より高い画素）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）の画素信号にしきい値を設け、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しきい値以下の画素のみを抽出することが好ましい。

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。

ステップＳ２６では、プロセッサ２００（ＣＰＵ２１０，画像処理部２０４）は、円形マーカを示す点の座標を取得する。上述のように、モニタ４００上でのマーカの大きさは画像内の（即ち、撮像素子１３４の撮像面上の）スポットの位置に応じて異なるので、スポットの座標と、被写体における計測対象の実寸サイズを示す円形マーカを示す点の座標と、を関連づけてメモリ１３９に（またはメモリ１３９の情報を取得してメモリ２１２に）記憶しておく。プロセッサ２００は、ステップＳ２４で計測したスポット位置に応じてメモリ１３９（またはメモリ２１２）を参照して、円形マーカを示す点の座標を取得する。スポット位置と円形マーカを示す点の座標との関係を求める手順については、詳細を後述する。また、スポットの移動軌跡を示す情報を表示する場合は、この情報についてもプロセッサ２００がメモリ１３９（またはメモリ２１２）から取得する。

ステップＳ２８では、設定された表示条件に基づいて、観察画像、円形マーカ等をモニタ４００（表示装置）に表示する（例えば、図２０の例を参照）。なお、以下に説明するように、計測有効領域とそれ以外とで円形マーカを異なる態様で表示する。

＜計測の有効性に応じたマーカの表示態様＞
＜例１＞
図１２はマーカによる計測が有効な領域とそれ以外の領域とでマーカの表示態様を変える様子を示す図である。具体的には、図１２の（ａ）部分に示すようにスポットＳＰ４Ｎが計測有効領域の範囲外（至近端側）に存在する場合、及び図１２の（ｃ）部分に示すようにスポットＳＰ４Ｆが計測有効領域の範囲外（最遠端側）に存在する場合はマーカによる腫瘍ｔｍ４の計測が有効でないので十字型のマーカＭ４Ｎ，Ｍ４Ｆをそれぞれ表示している。なお、至近端側と最遠端側とでマーカの線種を変えてもよいし、色彩を変えてもよい。一方、図１２の（ｂ）部分のようにスポットＳＰ４が円形マーカＭ４（マーカＭ４Ｎ，Ｍ４Ｆと異なる形状のマーカ）による計測が有効な領域に存在する場合は、円形マーカＭ４を実線で表示する。円形マーカＭ４とマーカＭ４Ｎ，Ｍ４Ｆとで色を変えてもよい。

＜例２＞
図１３はマーカによる計測が有効な領域とそれ以外の領域とでマーカの表示態様を変える様子を示す他の図である。図１２について上述した例１では計測有効領域では円形マーカを表示しそれ以外の領域では十字型のマーカを表示している（マーカの形状を変えている）が、図１３の例では領域によらず円形マーカを表示し、計測有効領域とそれ以外とでマーカの線種を変えている。また、例１ではスポットの移動軌跡を表示していないが、例２では移動軌跡を表示する場合について説明する。具体的には、図１３の（ａ）部分に示すようにスポットＳＰ５Ｎが移動軌跡Ｔ１の至近端側の領域Ｔ１Ｎに存在する場合、及び図１３の（ｃ）部分に示すようにスポットＳＰ５Ｆが移動軌跡Ｔ１の最遠端側の領域Ｔ１Ｆに存在する場合は円形マーカＭ５Ｎ，Ｍ５Ｆによる腫瘍ｔｍ５の計測が有効でないので、円形マーカＭ５Ｎ，Ｍ５Ｆを点線で表示している。図１３では至近端側、最遠側において円形マーカを点線表示しているが、至近端側と最遠端側とで線種（例えば、点線と一点鎖線）を変えてもよいし、色彩（例えば、赤と黒）を変えてもよい。一方、図１３の（ｂ）部分のようにスポットＳＰ５が円形マーカＭ５による計測が有効な領域Ｔ１Ｅに存在する場合は、円形マーカＭ５を実線（例えば、白）で表示する。

第１の実施形態では、例１，例２のようなマーカの表示態様によりマーカによる計測が有効であるか否かを容易に判断でき、これにより迅速かつ容易に計測を行うことができる。

図１２，１３のように円形マーカを表示する場合、円形マーカがスポットから離れた位置に表示されると指標として不正確になるので、観察画像におけるスポットの近傍に（例えば、スポットを中心として）表示することが好ましい。実寸サイズの異なる円形マーカ（例えば、３ｍｍ，５ｍｍ等）を同心円状に表示してもよいし、円形マーカに加え他のマーカ（例えば、十字型マーカ）を表示してもよい。また、円形マーカは、プロセッサ２００（ＣＰＵ２１０、画像処理部２０４）がメモリ１３９（情報記憶部）に記憶された情報を取得して表示する。表示の際に、メモリ１３９に記憶された情報をメモリ２１２に展開し、プロセッサ２００がメモリ２１２を参照してもよい（スポットの移動軌跡についても同様である）。このように、プロセッサ２００が内視鏡本体１００に記憶された情報を取得して表示することで、プロセッサ２００が多様な内視鏡本体に対応することができる。

なお、表示条件（マーカの種類、数、実寸サイズ、色、移動軌跡表示の有無等）は、詳細を後述するように操作部２０８（表示条件設定部）及び／またはモニタ４００を介したユーザの操作により設定することができる（図１７〜２０を参照）。

画像、マーカ等を表示したら、マーカと観察対象（腫瘍等）とを比較して観察対象の大きさを計測する。上述のように、計測有効領域とそれ以外とで円形マーカを異なる態様で表示するので、円形マーカの表示態様により計測の有効性を容易に把握でき、これにより有効な計測を容易に行うことができる。計測の際には、必要に応じ手元操作部１０２（あるいは操作部２０８）をレリーズ操作（画像の記録を指示する操作）して、スポットが形成された画像を画像記録部２０７（画像記録部）に記録する。画像、スポット位置等を画像記録部２０７に記録しておけば、詳細を後述するように円形マーカ表示等の処理をオフラインで（事後的に）行うことができる（図２２〜２５を参照）。

上述した計測及び画像等の記録が終了したら、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、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。

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では、画像におけるスポットの位置に応じて設定した大きさの円形マーカをスポットの近傍に表示し、計測が有効な領域と有効でない領域とで円形マーカを異なる態様で表示するので、計測の有効性を容易に把握することができ、迅速かつ容易に計測を行うことができる。

＜計測支援方法の各処理の詳細＞
以下、上述した計測支援方法の各処理を詳細に説明する。

＜円形マーカを示す点の座標＞
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円形マーカを示す点の座標とを関連づけてメモリ１３９（情報記憶部）またはメモリ２１２（情報記憶部）に記憶しておき、計測したスポット位置に応じてメモリ１３９またはメモリ２１２を参照して座標を取得する。以下、座標の記憶について説明する。

＜マーカ座標の記憶＞
第１の実施形態では、観察距離（撮像距離）を変化させた場合にスポットが撮像画像を移動する軌跡における複数の点に対して、円形マーカを示す点の座標を記憶する。撮像距離を変化させた場合の撮像画像におけるスポットの移動軌跡は計測補助光の光軸Ｌ１と撮像光学系１３０の光軸Ｌ２との関係により定まり、図１０に示す関係の場合は直線となるが、撮像光学系１３０に歪曲収差がある場合はその歪曲収差に応じて歪曲する。

図１４は座標記憶の様子を示す図であり、スポットの移動軌跡Ｔ１におけるＫ個の点（点Ｐ１〜ＰＫ；Ｋは２以上の整数）について円形マーカを示す点の座標を記憶する様子を示す。点Ｐ１〜点ＰＫは円形マーカによる大きさ計測が有効な範囲（移動軌跡Ｔ１の実線部分；図９における一点鎖線の内側に対応）であり、点Ｐ１が計測有効範囲の至近端である場合のスポット位置を示し、点ＰＫが最遠端である場合のスポット位置を示す。なお、図１４における移動軌跡Ｔ１は仮想的に示したものである。

スポットが移動軌跡Ｔ１の点線部分（撮像画像の周辺部分）に存在する場合は歪曲収差が大きくなる。また、スポットが移動軌跡Ｔ１の至近端側（点線で示す領域Ｔ１Ｎの部分）に存在する場合は円形マーカの一部が画像外となる、あるいは最遠端側（点線で示す領域Ｔ１Ｆの部分）に存在する場合はマーカが小さくなるという問題があり、いずれも計測に適さない。そこで第１の実施形態では、円形マーカによる計測対象の大きさ計測が有効なスポット位置の範囲（実線で示す領域Ｔ１Ｅの部分）に対応して座標を記憶する。

図１５はスポット位置と円形マーカを示す点の座標との関係を示す図であり、点Ｐｉ（スポットの位置）を中心としたＬ個の点（点Ｐｉ１，Ｐｉ２，…，Ｐｉｊ，…，ＰｉＬ；Ｌは整数）により円形マーカを示している。Ｌの値はマーカの形状精度の要求に基づいて決めることができ、数が多いほど正確なマーカを表示することができる。Ｌ個の点の間を直線または曲線でつないでもよい。また、図１６はスポット位置と円形マーカを示す点の座標とを関連づけて記憶する様子を示す。

＜座標の取得＞
円形マーカを表示する場合は、プロセッサ２００（ＣＰＵ２１０，画像処理部２０４）が、計測したスポットの座標に基づいてメモリ１３９（情報記憶部）またはメモリ２１２（情報記憶部）を参照して円形マーカを示す点の座標を取得する。ここでいう「取得」は、記憶された座標を用いること、及び記憶された座標に基づいて生成した座標を用いることを含む。

図１４に示す点Ｐ１〜ＰＫのＫ個の点（スポット位置）のそれぞれに対して、図１５に示すように円形マーカを示すＬ個の点の座標が記憶される。例えば、移動軌跡Ｔ１上の点Ｐｉに対して、点Ｐｉ１〜ＰｉＬの座標が記憶される。具体的には、図１６に示すようにスポット位置と円形マーカを示す点の座標とが対応付けられてメモリ１３９（またはメモリ２１２）に記憶される。この際、複数の実寸サイズ（例えば２ｍｍ，３ｍｍ，５ｍｍ，７ｍｍ，１０ｍｍ等）のそれぞれに対応して座標を記憶しておき、表示する円形マーカの実寸サイズを計測目的に応じて切り替えてもよい。座標を記憶するスポット位置の数（図１４〜１６の例ではＫ個）及び円形マーカを示す点の数（図１４〜１６の例ではＬ個）を増やすほど、正確な円形マーカを表示することができる。

円形マーカを示す点の座標は、移動軌跡Ｔ１上の一部の点（例えば、図１４の例では点Ｐ１〜ＰＫのＫ個の点）について記憶しておけばよい。この場合、座標が記憶されていない点（スポット位置）については、計測されたスポット位置からの距離がしきい値以内である点について記憶されている座標を用いる態様（第１の態様）によりマーカの座標を取得することができる。また、計測されたスポットを挟む２つ以上の点に対応した座標を内挿して座標を取得する態様（第２の態様）、計測されたスポットを挟まない２つ以上の点に対応した座標を外挿して座標を取得する態様（第３の態様）等によってもマーカの座標を取得することができる。

一方、移動軌跡Ｔ１上の全ての点（画素）に対して座標を記憶しておき、記憶された座標をそのまま取得してもよい。このような態様の場合、点同士の距離の計算、補間計算等を省略することができる。

一方、移動軌跡Ｔ１上の全ての点（画素）に対して座標を記憶しておき、記憶された座標をそのまま取得してもよい。このような態様の場合、点同士の距離の計算、補間計算等を省略することができる。

＜座標の生成＞
円形マーカを示す点（図１５の例では、点Ｐｉ１〜ＰｉＬ）の座標は、例えば以下の方法により生成することができる。具体的には、撮像距離を変えながら正方格子状のチャートを撮像する。この際、手元操作部を操作してスポットを格子の交点に位置させ、スポットの上下左右の４点について座標を実測する。それ以外の点の座標は、実測した点の座標を補間して生成する。撮像するチャートは、格子の間隔が実寸サイズ以下であり、かつ間隔ができるだけ細かいことが好ましい。また、上述した「スポットの上下左右の４点」を格子の交点に位置させるために、撮像するチャートは格子の間隔が所望の実寸サイズの（１／整数）の間隔であることが好ましい（円形マーカの実寸サイズが直径５ｍｍの場合、格子の間隔が０．５ｍｍ，１ｍｍ，１．２５ｍｍ，２．５ｍｍ等）。また、実測したスポット位置及び上下左右の４点に基づいて、十字型等他の形状のマーカを示す点の座標を生成してもよい。

＜画面表示条件の設定＞
撮像画像、円形マーカ、スポットの移動軌跡等の表示条件設定、及び設定した条件による表示の態様について以下に説明する。図１７は画面表示条件を設定するための全体画面の例を示す図である。図１７では、画面表示条件の各項目について条件名（領域Ｃ０１〜Ｃ０８）、設定条件の内容（数値等；領域Ｖ０１〜Ｖ０８）、及び条件設定用のボタンＡ０１〜Ａ０８が示されている。画面下部に設けられたボタンＢ０１は表示条件確定用、ボタンＢ０２は条件変更のキャンセル用、ボタンＢ０３は条件変更のクリア（初期値に戻す）用のボタンである。図１７の画面はモニタ４００に表示され、モニタ４００のタッチパネル、及び／または操作部２０８の図示せぬキーボード及びマウスを介したユーザの操作により表示条件を設定することができる。このような表示条件設定は、図８のフローチャートの実行中、随時行ってよい。なお、以下に説明する表示条件設定画面のレイアウト及び表示項目は表示条件設定の一例を示すものであり、必要に応じて他の態様を採用することができる。

領域Ｃ０１，Ｖ０１はマーカを表示するか否かを示しており、ボタンＡ０１を介した選択操作によりマーカの表示をＯＮまたはＯＦＦすることができる。領域Ｃ０２，Ｖ０２はマーカの実寸サイズを示しており、ボタンＡ０２を介した操作により、３ｍｍ，５ｍｍ等の大きさを選択することができる。領域Ｃ０３，Ｖ０３は計測有効領域におけるマーカの表示態様を示しており、ボタンＡ０３を介した操作により実線円、実線同心円等の態様を選択することができる（図１８参照）。領域Ｃ０４，Ｖ０４は計測有効領域でのマーカの色を示しており、ボタンＡ０４を介した選択操作により白、青等の色を選択することができる。領域Ｃ０５，Ｖ０５は計測非有効領域でのマーカの表示態様を示しており、ボタンＡ０５を介した選択操作により点線円、実線十字、点線十字等の態様を選択することができる（図１９参照）。領域Ｃ０６，Ｖ０６は計測非有効領域でのマーカの色を示しており、ボタンＡ０６を介した操作により赤、黒等の色を選択することができる。領域Ｃ０７，Ｖ０７はスポットの移動軌跡を表示するか否かを示しており、ボタンＡ０７を介した操作によりＯＮまたはＯＦＦ（表示あり、またはなし）を選択することができる。領域Ｃ０８，Ｖ０８は計測有効領域を識別表示するか否か（例えば、図１３に示すように計測有効領域を実線で表示し、それ以外の領域を点線で表示する）を示しており、ボタンＡ０８を介した操作によりＯＮまたはＯＦＦ（識別表示あり、またはなし）を選択することができる。

＜表示条件設定の具体例＞
表示条件設定操作の具体例について説明する。図１８は計測有効領域におけるマーカの表示態様を設定する画面の例を示す図であり、図１７の画面でモニタ４００に備えられたタッチパネルの操作、あるいは操作部２０８を介した操作等（他の項目についても同様とする）によりボタンＡ０３を指定すると領域Ｖ０３がプルダウン表示されて図１８の状態に遷移する。なお、図１８において計測有効領域におけるマーカの表示態様以外の項目については図示を省略している。図１８では、計測有効領域での表示態様として設定可能な条件（この場合、実線円及び実線同心円）が領域Ｖ０３に表示され、ユーザはボタンＡ０３ａ，Ａ０３ｂで選択範囲を上下に移動させて態様（例えば、実線円）を選択し、ボタンＢ０１（ＯＫボタン）を指定することで表示態様を決定することができる。

図１９は計測非有効領域（マーカによる計測が有効でない領域）でのマーカの表示態様を設定する画面の例を示す図であり、図１７の画面でボタンＡ０５を指定すると領域Ｖ０５がプルダウン表示されて図１９の状態に遷移する（計測非有効領域でのマーカの表示態様以外の項目については図示を省略）。図１９の例において、表示態様は「点線円、実線十字、及び点線十字」の中から選択でき、ユーザはボタンＡ０５ａ，Ａ０５ｂ、及びスライドバーＡ０５ｃで選択範囲を上下に移動させて表示態様（図１９では点線円；図１３の（ａ）部分、（ｃ）部分を参照）を選択し、ボタンＢ０１を指定すればよい。

上述した表示条件の設定において、個々の項目に対して設定した条件が整合しない場合は、モニタ４００及び／またはスピーカ２０９Ａを介して警告メッセージを出力してもよい。

＜他の操作手段による表示条件の設定＞
上述した例ではモニタ４００のタッチパネル及び／または操作部２０８の図示せぬキーボード及びマウスによりマーカ表示条件を設定する場合について説明したが、表示条件の設定は他の操作手段を介して行ってもよい。例えば手元操作部１０２の機能ボタンＢＴ３に機能を割り付けて表示条件を設定してもよい。また、フットペダル、音声入力、視線入力、ジェスチャ入力等により表示条件を設定してもよい。内視鏡本体１００の操作時はユーザが両手を自由に動かせない場合があり、そのような場合はこれらの操作手段が有効である。

＜画面表示の具体例＞
図１７に示した条件での画面表示の例を図２０に示す。図２０に示すように、モニタ４００に表示される画面は画像表示領域Ｄ０１及び情報表示領域Ｄ０２から構成される。画像表示領域Ｄ０１には、腫瘍ｔｍ１上にスポットＳＰ１が形成され、スポットＳＰ１を中心とした円形マーカＭ１（実寸サイズは直径５ｍｍ）が白色で表示される。また、スポットの移動軌跡Ｔ１が表示され、円形マーカＭ１による計測が有効な領域Ｔ１Ｅとそれ以外の領域（至近端側の領域Ｔ１Ｎ及び最遠端側の領域Ｔ１Ｆ）とが異なる態様で表示されている。領域Ｔ１Ｅの端点にはマーカＭ１Ｎ，Ｍ１Ｆが表示されている。このような識別表示において「計測が有効な領域」とは、撮像画像の中心付近で撮像光学系１３０の歪曲収差の影響が少なく、またマーカが画像からはみ出したり小さくなりすぎたりしない領域（図９の範囲Ｒ１に相当）であり、このような領域では正確な計測を行うことができる。なお、移動軌跡の識別表示においては図２０のように実線と点線とを変える態様に限らず他の線種を用いてもよいし、線の太さ、色彩、使用する図形及び／または記号等を変えてもよい。

上述した「マーカによる計測が有効な領域」（計測有効領域）は画像の一部に設定してもよいし、撮像距離の範囲に対して設定してもよい。例えば、撮像距離を変えながらスポットが形成された格子状のチャートを撮影し、各距離での格子の大きさ、格子の歪曲具合等を測定して、この測定結果に基づいて計測有効領域を設定することができる。図２１の（ａ）部分は、このような手順により撮像距離に対して設定された計測可能範囲（Ｄ１〜Ｄ２）及びこれに対応するスポット位置（Ｘ座標がＸ１〜Ｘ２）を概念的に示している。また、図２１の（ｂ）部分は撮像距離に対して設定された計測可能範囲（Ｄ１〜Ｄ２）及びこれに対応するスポット位置（Ｙ座標がＹ１〜Ｙ２）を概念的に示している。図２１の例では、スポット位置のＸ座標がＸ１〜Ｘ２かつＹ座標がＹ１〜Ｙ２の場合（計測可能領域の内側）、及び撮像距離が計測可能範囲（撮像距離がＤ１〜Ｄ２）の場合に「マーカによる計測が有効」と判断する。なお、このような計測有効領域の情報はメモリ１３９（情報記憶部）に記憶しておき、この情報をプロセッサ２００（ＣＰＵ２１０，画像処理部２０４）が取得して「マーカによる計測が有効であるか否か」を判断することができる。このようにプロセッサ２００に接続された内視鏡本体１００の情報に基づいて計測の有効性を判断することで、プロセッサ２００が多様な内視鏡に対応することができる。

図２０に説明を戻すと、情報表示領域Ｄ０２には内視鏡システム１０が「計測モード」である旨が領域Ｄ０２Ａに表示され、現在の表示条件が領域Ｄ０２Ｂに表示される。ボタンＢ０４を指定すると通常観察モードに変更され、ボタンＢ０５を指定すると図１７のような表示条件設定画面が表示される。

第１の実施形態に係る内視鏡システム１０では、上述した情報表示領域Ｄ０２により表示条件を容易に確認、変更することができ、これにより迅速かつ容易に計測を行うことができる。なお、情報表示領域Ｄ０２は別画面にしてもよいし、観察モード時は隠す、縮小するなどして画像表示領域Ｄ０１を広くしてもよい。

＜画像等の記録によるオフライン処理＞
第１の実施形態に係る内視鏡システム１０において、マーカの表示等の処理及びこれに基づく計測はリアルタイム（スポットが形成された画像を取得するごとに、あるいは複数フレームごとにマーカ、軌跡を表示）でもよいし、以下に説明するようにオフライン処理（事後的処理）を行ってもよい。オフライン処理を行うには、図２２のように腫瘍ｔｍ６上にスポットＳＰ６が形成された画像を画像記録部２０７に記憶する。この際、図２３に示すように、画像（画像ファイル）とスポット位置（座標）とを関連づけて記録する。上述のようにスポット位置と円形マーカを示す点の座標とは関連づけられてメモリ１３９（またはメモリ２１２）に記憶されている（図１６参照）。したがって、画像と関連づけて記録されたスポット位置に基づいてメモリ１３９（またはメモリ２１２）を参照することにより円形マーカを示す点の座標を取得することができ、これにより画像記録部２０７から読み出した画像に円形マーカを重畳表示することができる。図２４はオフライン処理による表示の例であり、スポットＳＰ６を中心とした円形マーカＭ６を腫瘍ｔｍ６の画像に重畳表示している。

上述した態様だけでなく、画像と円形マーカとを関連づけて記録してもよい。例えば、図２５に示すように、画像（画像ファイル）、スポット位置（座標）、及び円形マーカを示す点の座標（メモリ１３９またはメモリ２１２を参照して取得できる）を関連づけて画像記録部２０７に記録する。これにより、記録された画像及び円形マーカを示す点の座標を読み出して円形マーカを画像に重畳表示することができる（図２４参照）。

上述のように、撮像した画像、スポット位置、円形マーカを示す点の座標等を関連づけて記録することにより円形マーカ表示等の事後的処理及び計測が可能となり、被検体に内視鏡を挿入する時間を短くでき被検体への負担を軽減することができる。なお、計測に用いる画像等は、画像記録部２０７に記録されたものを用いるだけでなく、画像入力インタフェース２０５（図２参照）を介してＣＤ（Compact Disk），ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の非一時的記録媒体から取得してもよい。

＜スポットの移動軌跡を利用した手技＞
スポットの移動軌跡を画面表示する場合に、表示した移動軌跡を利用した手技について説明する。まず、術者が手元操作部１０２を操作して先端硬質部１１６の向きを上下左右に変化させ、病変をスクリーニングで見つける（円形観察；手順１）。手順１の状態を図２６の（ａ）部分に示す。手順１の状態ではスポットＳＰ２及び円形マーカＭ２（スポットＳＰ２を中心とする）が腫瘍ｔｍ２と離れた位置に存在しており円形マーカＭ２は計測用の指標として有効でない。そこで、術者はさらに手元操作部１０２を操作して先端硬質部１１６の向きを上下左右に変化させ、図２６の（ｂ）部分のように腫瘍ｔｍ２をスポットの移動軌跡Ｔ２に乗せる（手順２）。移動軌跡Ｔ２は撮像距離を変化させた場合のスポットの移動軌跡を示すので、手順２の状態から挿入部１０４を押し引きすることによりスポットＳＰ２を腫瘍ｔｍ２上に載せることができる。第１の実施形態では図２６の左下が撮像距離の至近端側であり右上が最遠端側なので、図２６の（ｂ）部分の状態から挿入部１０４を手元に引き寄せることによりスポットＳＰ２が移動軌跡Ｔ２上を至近端側に移動し、図２６の（ｃ）部分のようにスポットＳＰ２を腫瘍ｔｍ２上に載せることができる（手順３）。手順３により円形マーカＭ２が腫瘍ｔｍ２に重なるので、術者は円形マーカＭ２の実寸サイズ（例えば５ｍｍ）と腫瘍ｔｍ２とを比較して腫瘍ｔｍ２の大きさを計測する（手順４）。また、必要に応じ手元操作部１０２（あるいは操作部２０８）をレリーズ操作（画像の記録を指示する操作）して、スポットＳＰ２が形成された画像を画像記録部２０７（画像記録部）に記録する（手順５）。詳細を後述するように、画像、スポット位置等を画像記録部２０７に記録しておけば、円形マーカ表示等の処理をオフラインで（事後的に）行うことができる（図２２〜２５を参照）。

このように、円形マーカ及びスポットの移動軌跡をスポットの近傍に表示することにより、術者は内視鏡の操作によりスポット及び円形マーカがどのように動くのかを容易に把握でき、迅速かつ容易に計測を行うことができる。

＜その他＞
本発明の計測支援装置、内視鏡システム、及び内視鏡システムのプロセッサは、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は、内視鏡に限らず、工業用部品等の寸法、形状を計測する場合にも適用することができる。

以上で本発明の実施形態に関して説明してきたが、本発明は上述した態様に限定されず、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。

１０ 内視鏡システム
１００ 内視鏡本体
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
１０９ 電気コネクタ
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
１３９ メモリ
１７０ ライトガイド
２００ プロセッサ
２０２ 画像入力コントローラ
２０４ 画像処理部
２０５ 画像入力インタフェース
２０６ ビデオ出力部
２０７ 画像記録部
２０８ 操作部
２０９ 音声処理部
２０９Ａ スピーカ
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
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
５１２ プリズム
Ａ０１ ボタン
Ａ０２ ボタン
Ａ０３ ボタン
Ａ０３ａ ボタン
Ａ０３ｂ ボタン
Ａ０４ ボタン
Ａ０５ ボタン
Ａ０５ａ ボタン
Ａ０５ｃ スライドバー
Ａ０６ ボタン
Ａ０７ ボタン
Ａ０８ ボタン
ＡＬ１ 頂角
Ｂ０１ ボタン
Ｂ０２ ボタン
Ｂ０３ ボタン
Ｂ０４ ボタン
Ｂ０５ ボタン
ＢＴ１ 送気送水ボタン
ＢＴ２ 吸引ボタン
ＢＴ３ 機能ボタン
Ｃ０１ 領域
Ｃ０２ 領域
Ｃ０３ 領域
Ｃ０４ 領域
Ｃ０５ 領域
Ｃ０６ 領域
Ｃ０７ 領域
Ｃ０８ 領域
Ｄ０１ 画像表示領域
Ｄ０２ 情報表示領域
Ｄ０２Ａ 領域
Ｄ０２Ｂ 領域
Ｅ１ 至近端
Ｅ２ 距離
Ｅ３ 最遠端
ＩＡ 撮像範囲
Ｌ１ 光軸
Ｌ２ 光軸
Ｍ１ 円形マーカ
Ｍ１Ｎ マーカ
Ｍ２ 円形マーカ
Ｍ４ 円形マーカ
Ｍ４Ｎ マーカ
Ｍ５ 円形マーカ
Ｍ５Ｎ 円形マーカ
Ｍ６ 円形マーカ
Ｐ４ スポット位置
Ｐ５ スポット位置
Ｐ６ スポット位置
Ｑ１ 矢印
Ｑ２ 矢印
Ｑ３ 矢印
Ｒ１ 範囲
Ｒ２ 撮像範囲
Ｓ１０〜Ｓ３４ 計測支援方法の各ステップ
ＳＰ０ スポット
ＳＰ１ スポット
ＳＰ２ スポット
ＳＰ４ スポット
ＳＰ４Ｆ スポット
ＳＰ４Ｎ スポット
ＳＰ５ スポット
ＳＰ５Ｆ スポット
ＳＰ５Ｎ スポット
ＳＰ６ スポット
Ｔ１ 移動軌跡
Ｔ１Ｅ 領域
Ｔ１Ｆ 領域
Ｔ１Ｎ 領域
Ｔ２ 移動軌跡
Ｖ０１ 領域
Ｖ０２ 領域
Ｖ０３ 領域
Ｖ０４ 領域
Ｖ０５ 領域
Ｖ０６ 領域
Ｖ０７ 領域
Ｖ０８ 領域
ｔｍ 腫瘍
ｔｍ１ 腫瘍
ｔｍ２ 腫瘍
ｔｍ４ 腫瘍
ｔｍ５ 腫瘍
ｔｍ６ 腫瘍

Claims (13)

1. 計測補助光を出射するヘッドと、
   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撮像する撮像部と、
   前記画像における前記スポットの位置を計測する計測部と、
   前記被写体における特定領域の実寸サイズを示す指標図形であって、前記画像における前記スポットの位置に応じて設定した大きさの指標図形を前記被写体の画像において前記スポットの位置の近傍に表示させる表示制御部と、
   を備え、
   前記ヘッドは、前記計測補助光の光軸を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前記計測補助光を出射し、
   前記表示制御部は、前記計測した前記スポットの位置の近傍に前記指標図形を表示した場合に、前記表示した前記指標図形による前記特定領域の計測が有効である場合と有効でない場合とで前記指標図形を異なる態様で表示させる計測支援装置。
2. 前記表示制御部は、前記スポットの位置が前記画像に対して設定された計測可能領域の内側である場合に前記指標図形による前記特定領域の計測が有効であると判断する請求項１に記載の計測支援装置。
3. 前記表示制御部は、前記スポットの位置に基づいて算出した前記画像の撮像距離が計測可能範囲内である場合に、前記指標図形による前記特定領域の計測が有効であると判断する請求項１または２に記載の計測支援装置。
4. 前記表示制御部は、前記指標図形による前記特定領域の計測が有効である場合と有効でない場合とで、前記指標図形の色及び形状のうち少なくとも一方を変化させて表示させる請求項１から３のいずれか１項に記載の計測支援装置。
5. 前記スポットが形成された前記被写体の画像を記録する画像記録部を備え、
   前記表示制御部は前記画像記録部に記録された前記被写体の画像を読み出し、前記読み出した前記被写体の画像に前記指標図形を重畳して表示させる請求項１から４のいずれか１項に記載の計測支援装置。
6. 前記画像記録部は前記被写体の画像と前記指標図形とを関連づけて記録し、
   前記表示制御部は前記画像記録部に記録された前記被写体の画像と前記指標図形とを読み出し、前記読み出した前記指標図形を前記読み出した前記被写体の画像に重畳して表示させる請求項５に記載の計測支援装置。
7. 前記表示制御部は、前記指標図形として、前記スポットを中心とし前記実寸サイズを示す円を前記画像に重畳して表示させる請求項１から６のいずれか１項に記載の計測支援装置。
8. 前記表示制御部は、前記画像の撮像距離を変化させた場合に前記スポットが前記画像を移動する軌跡を示す情報を前記画像に重畳して表示させる請求項１から７のいずれか１項に記載の計測支援装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の計測支援装置と、
   被検体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、を有する内視鏡と、
   を備え、
   前記ヘッドと、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内視鏡システム。
10. 前記内視鏡は前記指標図形を示す情報を記憶する情報記憶部を備える請求項９に記載の内視鏡システム。
11. 前記指標図形の表示条件を設定する表示条件設定部を備える請求項９または１０に記載の内視鏡システム。
12. 請求項９から１１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、前記計測部と、前記表示制御部と、を備えるプロセッサ。
13. 前記内視鏡の情報を取得する情報取得部をさらに備え、
    前記表示制御部は、前記取得した情報に基づいて前記表示した前記指標図形による前記特定領域の計測が有効であるか否かを判断する請求項１２に記載のプロセッサ。

Images