JP2019187598A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測定対象の大きさ等を計測するために、計測補助光を用いる場合であっても、計測補助光によって、測定対象の視認性を妨げることがない内視鏡装置を提供する。【解決手段】照明光を連続発光し、計測補助光を特定フレーム間隔にてパルス発光する。照明光によって照明された被写体を撮像して第１撮像画像を得る。照明光及び計測補助光によって照明された被写体を撮像して第２撮像画像を得る。第２撮像画像から得られる計測用マーカを、第１撮像画像に対して表示した特定画像を表示部に表示させる。【選択図】図１７

Description

本発明は、被写体の大きさを測定する内視鏡装置に関する。

内視鏡装置では、観察対象物までの距離又は観察対象物の大きさ等を計測することが行われている。例えば、特許文献１には、内視鏡の先端から平面光を掃引し、平行光を掃引している状態にて観察部位を撮像した撮像画像を処理することによって、平面光が照射された観察対象の三次元情報を得る内視鏡装置が示されている。また、特許文献２には、内視鏡の先端から平面光を照射し、この平面光の軌跡を示す網戦と、この平面光が観察対象物と交わる曲線とを撮像画像に重ねて表示する内視鏡装置が示されている。この内視鏡装置では、撮像画像に重ねられた曲線上の２点を選択すると、２点間の距離が算出されて表示されるようになっている。

特開平４−１２７２４号公報 特表２０１７−５０８５２９号公報

以上のように、観察対象物までの距離又は観察対象物の大きさ等を計測するためには、指向性が高く、且つ、観察対象に反射率が高い波長域の計測用の計測補助光を用いることが好ましい。このような計測補助光を、観察対象に明るさを与えて照明するための照明光と同時に観察対象に照射した場合、観察対象に含まれる測定対象が計測補助光と同じような色の場合、測定対象の視認性が低下することがある。例えば、測定対象が発赤部であり、計測補助光が赤色帯域の光の場合には、発赤部と計測用の光がにじみ重なって、発赤部が分かりにくくなることがあった。

本発明は、観察対象に含まれる測定対象の大きさ等を計測するために、計測補助光を用いる場合であっても、計測補助光によって、測定対象の視認性を妨げることがない内視鏡装置を提供することを目的とする。

本発明の内視鏡装置は、被写体を照明するための照明光を発する照明光用光源部と、計測補助光を出射する計測補助光出射部と、照明光を連続発光し、計測補助光を特定フレーム間隔にてパルス発光する光源制御部と、被写体を撮像する撮像素子と、照明光によって照明された被写体を撮像して得られる第１撮像画像を生成し、照明光及び計測補助光によって照明された被写体を撮像して得られる第２撮像画像を生成する信号処理部と、第２撮像画像から得られる計測用マーカを、第１撮像画像に対して表示した特定画像を表示部に表示させる表示制御部とを備える。

計測補助光出射部は、計測補助光として、平面状の計測補助光を出射する第１計測補助光出射部であり、計測用マーカは、平面状の計測補助光によって形成される平面のうち被写体と交差する部分に対応する交差ライン、及び交差ライン上に被写体の大きさの指標となる目盛りからなる第１の計測用マーカであることが好ましい。被写体の像を撮像素子に対して結像するための対物レンズを含む撮像光学系を有し、計測補助光出射部は、平面が対物レンズの光軸上と交差する状態において、計測補助光を出射し、平面は、撮像光学系の視野において予め決められている有効視野と撮像光学系の被写界深度との重複する範囲である有効撮像範囲に含まれていることが好ましい。

計測補助光出射部は、計測補助光として、スポット状の計測補助光を出射する第２計測補助光出射部であり、信号処理部は、第２撮像画像において、スポット状の計測補助光によって被写体上に形成される略円状領域であるスポットの位置を認識するスポット位置認識部と、第２撮像画像におけるスポットの位置に基づいて、計測用マーカとして、被写体の実寸サイズを示す第２の計測用マーカを有する計測用マーカ生成部とを有し、表示制御部は、第２の計測用マーカを、第１撮像画像に対して表示することが好ましい。表示制御部は、第２の計測用マーカに加えて、スポットの位置に対応するスポット表示部を、第１撮像画像に対して表示することが好ましい。第２の計測用マーカは、十字型、目盛り付き十字型、歪曲十字型、円及び十字型、又は計測用点群型のいずれかを有することが好ましい。第２の計測用マーカは、複数の同心円状、複数の色付き同心円状、又は複数の歪曲同心円状のいずれかを有することが好ましい。

撮像素子は、各画素において同一タイミングにて露光及び電荷の読み出しを行うことによって、第１撮像画像又は第２撮像画像を得るための画像信号を出力するグローバルシャッター方式の撮像素子であり、特定画像には、第１のタイミングに第１撮像画像を取得してから、第１のタイミングの次の第２のタイミングに第１撮像画像を取得するまでの間、第１のタイミングの第１撮像画像を連続して表示し、第２撮像画像を表示しないことが好ましい。

撮像素子は、照明光又は計測補助光にて照明された観察対象を撮像するための複数のラインを有し、ラインごとに異なる露光タイミングで露光を行い、ライン毎に異なる読出タイミングで電荷を読み出すことによって、第１撮像画像又は第２撮像画像を得るための画像信号を出力するローリングシャッター方式の撮像素子であり、特定画像には、第１のタイミングに第１撮像画像を取得してから、第１のタイミングの次の第２のタイミングに第１撮像画像を取得するまでの間、第１のタイミングの第１撮像画像を連続して表示し、第２撮像画像を表示しないことが好ましい。

撮像素子は、照明光又は計測補助光にて照明された観察対象を撮像するための複数のラインを有し、ラインごとに異なる露光タイミングで露光を行い、ライン毎に異なる読出タイミングに電荷を読み出すことによって、第１撮像画像又は第２撮像画像を得るための画像信号を出力するローリングシャッター方式の撮像素子であり、ローリングシャッター方式の撮像素子は、画像信号の出力を禁止するブランキング期間を設け、光源制御部は、ブランキング期間において、計測補助光を発光し、特定画像には、第１のタイミングに第１撮像画像を取得してから、第１のタイミングの次の第２のタイミングに第１撮像画像を取得するまでの間、第１のタイミングの第１撮像画像を連続して表示し、第２撮像画像を表示しないことが好ましい。

第１撮像画像を表示部に表示する第１モードと、特定画像を表示部に表示する第２モードとを有し、第２モードにおける撮像素子の読出期間は、第１モードにおける撮像素子の読出期間よりも短くすることが好ましい。特定画像を表示する表示部のフレームレートは、第２モードにおける撮像素子の読出期間とブランキング期間を足し合わせた値と同じであることが好ましい。第１撮像画像を表示部に表示する第１モードと、特定画像を表示部に表示する第２モードとを有し、第１モードにおける撮像素子の読出期間と第２モードにおける撮像素子の読出期間とを同じにすることが好ましい。第１モードにおける撮像素子の読出期間とブランキング期間を足し合わせた値と、第２モードにおける撮像素子の読出期間とブランキング期間を足し合わせた値と同じであることが好ましい。

本発明によれば、測定対象の大きさ等を計測するために、計測補助光を用いる場合であっても、計測補助光によって、測定対象の視認性を妨げることがない。

内視鏡装置の外観図である。 内視鏡の先端部を示す平面図である。 内視鏡装置の機能を示すブロック図である。 第１計測補助光出射部を示すブロック図である。 第１実施形態における内視鏡の先端部と被写界深度R１内の視野２１A及び有効撮像範囲２１Cとの関係を示す説明図である。 被写界深度R１における視野２１A及び有効撮像範囲２１Cと、計測補助光によって形成される平面３０Fとの関係を示す説明図である。 光学像OP1を示す説明図である。 光学像OP２を示す説明図である。 光学像OP３を示す説明図である。 ポリープPが距離L１の位置にある状態を示す画像図である。 ポリープPが距離L１よりも離れた位置にある状態を示す画像図である。 ポリープPが距離L１よりも近い位置にある状態を示す画像図である。 有効視野２１Bを示す枠７０Bを含む特定画像の画像図である。 交差ラインの全部が範囲２１X外にある場合に目盛り７０Aを非表示とする特定画像の画像図である。 交差ラインの一部が範囲２１X外にある場合に目盛り７０Aを非表示とする特定画像の画像図である。 着脱自在な計測補助光出射部を含む内視鏡の先端部を示す平面図である。 測長モードにおける照明光と計測補助光の発光パターンを示す説明図である。 測長モードの第１パターンを示す説明図である。 測長モードの第２パターンを示す説明図である。 測長モードの第３パターンを示す説明図である。 測長モードの第４パターンを示す説明図である。 測長モードの第５パターンを示す説明図である。 第２計測補助光出射部を示すブロック図である。 第２実施形態における内視鏡の先端部と観察距離の範囲Ｒｘ内の近端Ｐｘ、中央付近Ｐｙ、及び遠端Ｐｚとの関係を示す説明図である。 第２実施形態の信号処理部の機能を示すブロック図である。 観察距離が近端Ｐｘである場合のスポット表示部及び第２の計測用マーカを示す画像図である。 観察距離が中央付近Ｐｙである場合のスポット表示部及び第２の計測用マーカを示す画像図である。 観察距離が遠端Ｐｚである場合のスポット表示部及び第２の計測用マーカを示す画像図である。 目盛り付き十字型、歪曲十字型、円及び十字型、及び計測用点群型の第２の計測用マーカを示す説明図である。 観察距離が近端Ｐｘである場合におけるスポットの位置と第２の計測用マーカの大きさとの関係の測定に用いる方眼紙状のチャートを示す説明図である。 観察距離が遠端Ｐｙである場合におけるスポットの位置と第２の計測用マーカの大きさとの関係の測定に用いる方眼紙状のチャートを示す説明図である。 スポットのＸ方向ピクセル位置と第２の計測用マーカのＸ軸方向ピクセル数との関係を示すグラフである。 スポットのＹ方向ピクセル位置と第２の計測用マーカのＸ軸方向ピクセル数との関係を示すグラフである。 スポットのＸ方向ピクセル位置と第２の計測用マーカのＹ軸方向のピクセル数との関係を示すグラフである。 スポットのＹ方向ピクセル位置と第２の計測用マーカのＹ軸方向のピクセル数との関係を示すグラフである。 色がそれぞれ同じ３つの同心円状のマーカを示す画像図である。 色がそれぞれ異なる３つの同心円状のマーカを示す画像図である。 歪曲同心円状のマーカを示す画像図である。

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

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

内視鏡１２は、通常モード（第１モード）と、測長モード（第２モード）とを備えており、これら２つのモードは内視鏡１２の操作部１２ｂに設けられたモード切替スイッチ１３によって切り替えられる。通常モードは、照明光観察対象を照明するモードである。測長モードは、照明光又は後述の平面状の計測補助光を観察対象に照明することにより、特定部位を測定するための目盛り７０Aをモニタ１８上に表示する。目盛り７０Aは、交差ライン３０ｆと呼ばれる線上に設けられている（図１０等参照）。なお、第１実施形態においては、目盛り７０Ａ及び交差ライン３０ｆからなるライン状の計測用マーカが、計測のために用いられる第１の計測用マーカに対応する。

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

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

図３に示すように、光源装置１４は、光源部２６（照明光用光源部）と、光源制御部２７とを備えている。光源部２６は、被写体を照明するための照明光を発生する。光源部２６から出射された照明光は、ライトガイド２８に入射され、照明レンズ２２を通って被写体に照射される。光源部２６としては、照明光のこうｋゲンとして、白色光を出射する白色光源、又は、白色光源とその他の色の光を出射する光源（例えば青色光を出射する青色光源）を含む複数の光源等が用いられる。光源制御部２７は、プロセッサ装置１６のシステム制御部４１と接続されている。光源制御部２７は、システム制御部４１からの指示に基づいて光源部を制御する。

内視鏡１２の先端部１２ｄには、照明光学系２９a、撮像光学系２９ｂ、及び第１計測補助光出射部３０が設けられている。照明光学系２９ａは照明レンズ２２を有しており、この照明レンズ２２を介して、ライトガイド２８からの光が観察対象に照射される。撮像光学系２９ｂは、対物レンズ２１及び撮像素子３２を有している。観察対象からの反射光は、対物レンズ２１を介して、撮像素子３２に入射する。これにより、撮像素子３２に観察対象の反射像が結像される。

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

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

図４に示すように、第１計測補助光出射部３０は、光源３０ａと、回折光学素子ＤＯＥ３０ｂ（Diffractive Optical Element）と、プリズム３０ｃと、計測補助用レンズ２３とを備える。光源３０ａは、撮像素子３２の画素によって検出可能な色の光（具体的には可視光）を出射するものであり、ＬＤ（Laser Diode）又はＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子と、この発光素子から出射される光を集光する集光レンズとを含む。

光源３０ａが出射する光は、例えば、６５０nmの赤色光とされるが、この波長に限定されるものではない。光源３０ａはシステム制御部４１によって制御され、システム制御部４１からの指示に基づいて光出射を行う。ＤＯＥ３０ｂは、光源から出射した光を、平面状の光である計測補助光に変換する。変換後の平面状の計測補助光は、対物レンズ２１の光軸Ａｘに対して平行となっている。

プリズム３０ｃは、ＤＯＥ３０ｂで変換後の平面状の計測補助光の進行方向を変えるための光学部材である。プリズム３０ｃは、対物レンズ２１及びレンズ群を含む撮像光学系の視野と交差するように、平面状の計測補助光の進行方向を変更する。プリズム３０ｃから出射した平面状の計測補助光Ｌｍは、計測補助用レンズ２３を通って、被写体へと照射される。

なお、第１計測補助光出射部３０は、平面状の光を撮像光学系の視野に向けて出射できるものであればよい。例えば、光源３０ａが光源装置に設けられ、光源３０ａから出射された光が光ファイバによってＤＯＥ３０ｂにまで導光されるものであってもよい。また、プリズム３０ｃを用いずに、光源３０ａ及びＤＯＥ３０ｂの向きを光軸Ａｘに対して斜めに設置することで、撮像光学系の視野を横切る方向に平面状の計測補助光Ｌｍを出射させる構成としてもよい。

図３に示すように、プロセッサ装置１６は、内視鏡の通信Ｉ／Ｆと接続される通信Ｉ／Ｆ（Inter／Face）３８と、信号処理部３９と、表示制御部４０と、システム制御部４１とを備えている。通信Ｉ／Ｆは、内視鏡１２の通信Ｉ／Ｆ３６から伝送されてきた画像信号を受信して信号処理部３９に伝達する。信号処理部３９は、通信Ｉ／Ｆから受けた画像信号を一時記憶するメモリを内蔵しており、メモリに記憶された画像信号の集合である画像信号群を処理して、撮像画像を生成する。表示制御部４０は、信号処理部３９によって生成された撮像画像をモニタ１８に表示する。システム制御部４１は、内視鏡１２に設けられた撮像制御部３３を介して、撮像素子３２の制御を行う。撮像制御部３３は、撮像素子３２の制御に合わせて、ＣＤＳ／ＡＧＣ３４及びＡ／Ｄ３５の制御も行う。また、システム制御部４１は、光源制御部２７を介して、光源部２６の制御を行う。また、システム制御部４１は、第１計測補助光出射部３０の光源３０ａの制御を行う。

測長モードにおいて、交差ライン３０ｆ上に目盛り７０Aを表示する方法について、以下説明を行う。図５に示すように、対物レンズ２１を含む撮像光学系は、図５中の点線で示される視野２１Ａを有している。撮像素子３２では、視野２１Ａ内にある被写体を撮像することが可能である。視野２１Ａは、光軸Ａｘに垂直な断面での形状が円状となっている。対物レンズ２１を含む撮像光学系には、被写体にピントが合う範囲である被写界深度が存在する。被写界深度Ｒ１は、光軸方向Ｄ３における位置Ｐ１と位置Ｐ３の間の範囲になっている。

被写界深度Ｒ１は任意に決められるが、内視鏡では、対物レンズ２１から３ｍｍ以上１００ｍｍ以下の範囲となるように、撮像光学系が設計されている。位置Ｐ１は、対物レンズ２１の先端部（対物レンズ２１の光軸Ａｘに沿った方向において最も被写体側にある先端の点）から距離が例えば３ｍｍの位置にある。位置Ｐ３は、対物レンズ２１の先端部からの距離が例えば１００ｍｍの位置にある。したがって、撮像素子３２では、視野２１Ａ内にあり且つ被写界深度Ｒ１内にある被写体について、高い解像度で撮像することが可能である。

なお、視野２１Aは、画角で表現すると例えば１４０°〜１７０°の範囲とされる。このように、内視鏡１２においては、視野２１Aが広く設定されている。このため、撮像光学系によって撮像素子３２の受光面に結像される被写体の光学像は、視野２１A の周辺において歪みを生じる。

内視鏡装置１０においては、視野２１Aのうち、光学像に歪みがほぼ生じない範囲として、破線で示す有効視野２１Bが予め定められている。有効視野２１Bは、後述する被写体の指標となる目盛りを表示するのに適した範囲となる。有効視野２１Bと被写界深度R１との重複する範囲を以下では有効撮像範囲２１Cという。この有効撮像範囲２１Cに入っている被写体については、高い解像度且つ歪みが無い状態で観察が可能となる。

測長モードにおいて平面状の計測補助光を発光する計測補助光発光フレームにおいて、第１計測補助光出射部３０は、平面状の計測補助光Ｌｍによって形成される平面が光軸Aｘと位置P２において交差する状態で、平面状の計測補助光Ｌｍを出射する。計測補助光出射部３０は、平面状の計測補助光Ｌｍによって形成される平面が、有効撮像範囲２１Cに入るようにする。位置P２は、被写界深度R１内にあり、対物レンズ２１の先端部からの距離L２は５ｍｍ以上２０ｍｍ以下、又は３ｍｍ以上２０ｍｍ以下（内視鏡検査において、特に被写体の観察頻度が高い範囲）となっている。

内視鏡１２を使用するユーザーは、ポリープ等の観察対象物がある場合に、観察対象物に最適観察範囲に入るように内視鏡１２を操作する。最適観察範囲よりも手前側に観察対象物があると、撮像画像において観察対象物が大きくなりすぎてしまって診断に適さない場合がある。一方、最適観察範囲よりも奥側に観察対象物があると、観察対象物の詳細な状態を観察することが難しくなり、診断に適さない場合がある。したがって、観察対象物の観察は、最適観察範囲にある状態で行われる頻度が高い。

図６においては、視野２１A及び有効撮像範囲２１Cと、平面状の計測補助光Ｌｍによって形成される平面３０Fとの位置関係を表している。視野２１Aは略円柱台状であり、有効撮像範囲２１Cは略四角柱状である。被写界深度R１のうち視野２１Aの位置P１には、光軸Axに垂直な断面２１２Aがあり、有効撮像範囲２１Cの位置P１には、光軸Axに垂直な断面２１１Bがある。また、被写界深度R１のうち、視野２１Aの位置P２には、光軸Axに垂直な断面２１２Aがあり、有効撮像範囲２１Cの位置P２には、光軸Axに垂直な断面２１２Bがある。また、被写界深度R１のうち、視野２１Aの位置P３には、光軸Aｘに垂直な断面２１３Aがあり、有効撮像範囲２１Cの位置P３には、光軸Aｘに垂直な断面２１３Bがある。

平面状の計測補助光Ｌｍによって形成される平面３０Fは、有効撮像範囲２１Cの断面２１１Bの端部を通り、有効撮像範囲２１Cの断面２１２Bの中心線E２を通り、有効撮像範囲２１Cの断面２１３Bの端部を通る状態で、視野２１Aと交差している。以上のような構成により、計測補助光発光時において、光軸Axに垂直な平面状の被写体H１を、視野２１A又は有効撮像範囲２１Cの位置P１に配置することによって、図７に示すような光学像OP1が得られる。

光学像OP１は、被写体H１に平面状の計測補助光Ｌｍが照射されることで形成された被写体H１と、平面３０Fとの交差ライン３０ｆとが示されている。光学像OP１において、交差ライン３０ｆは下方に位置している。光学像OP1には、有効視野２１Bが補助的に示されている（後述の光学像OP２、OP３についても同様である）。また、計測補助光発光時において、被写体H１を、視野２１A又は有効撮像範囲２１Cの位置P２に配置することによって、図８に示すような光学像OP２が得られる。光学像OP２についても、光学像OP１のように、被写体H１と平面３０Fとの交差ライン３０ｆとが示されている。光学像OP２は、光学像OP１と比較すると、交差ライン３０ｆがより上方に位置している。

また、計測補助光発光時において、被写体H１を、視野２１A又は有効撮像範囲２１Cの位置P３に配置することによって、図９に示すような光学像OP３が得られる。光学像OP３についても、光学像OP１及びOP２のように、被写体H１と平面３０Fとの交差ライン３０ｆが示されている。光学像OP３は、光学像OP２と比較すると、交差ライン３０ｆがより上方に位置している。

信号処理部３９は、以上のような光学像OP１、OP２、OP３に基づいて、目盛り７０Aを設定するための第２撮像画像として、第２撮像画像を生成する。生成された第２撮像画像は表示制御部４０に送信される。表示制御部４０では、計測補助光発光フレームに得られる第２撮像画像と、平面状の計測補助光を発光せず、照明光を単独で発光する照明光単独発光フレーム時に得られる第１撮像画像として、第１撮像画像を取得する。そして、表示制御部４０は、第２撮像画像に含まれる交差ライン３０ｆが延びる方向を水平方向として設定する。これにより、第２撮像画像からの交差ラインの抽出が完了する。そして、表示制御部４０は、抽出した交差ライン３０ｆを、第１撮像画像を表示することによって、交差ライン３０ｆを含む特定画像がモニタ１８に表示される。

特定画像をモニタ１８に表示した場合には、交差ライン３０ｆは、交差ライン３０ｆが形成されている被写体までの距離が変わることによって、光学像における交差ライン３０ｆの垂直方向の位置が変わることになる。即ち、被写体が対物レンズ２１から遠ざかるほど、交差ライン３０ｆが表示部の下方から上方に向かって移動することになる。

表示制御部４０は、光学像OP1等に基づいて、交差ライン３０ｆを含む特定画像をモニタ１８に表示する場合に、交差ライン３０ｆを重ねて、交差ライン３０ｆの実寸サイズを示す目盛りを表示させる。目盛りは、被写体の大きさの指標となる目盛りを構成する。表示制御部４０に内蔵されたROMは、信号処理部３９によって生成される第２撮像画像における垂直方向の位置と、その位置における画像の１ピクセルあたりの実寸サイズとの関係を示すデータテーブルが記憶されている。

データテーブルの生成方法については以下の通りである。例えば、上述した被写体H１として１ｍｍ角の升目が並べられた方眼紙を用意し、対物レンズ２１の先端部から任意の距離に方眼紙を置いた状態で、この方眼紙を撮像素子３２によって撮像する。そして、第２撮像画像における交差ライン３０ｆの垂直方向の位置ｙｎを求める。また、第２撮像画像に含まれる交差ライン３０ｆの長さを、方眼紙の升目を使って計測する。この計測した交差ライン３０ｆの長さを、第２撮像画像の水平方向の総ピクセル数で除算することで、上記の位置ｙｎにおける１ピクセル当たりの実寸サイズを求める。そして、１ピクセル当たりの実寸サイズの情報と位置ｙｎとを対応付けてROMに記憶する。以上の作業を、光軸方向D３における方眼紙の位置を細かく変えながら繰り返し行うことで、データテーブルが作成される。

具体的には、表示制御部４０は、信号処理部３９によって生成された第２撮像画像から交差ライン３０ｆを検出し、交差ライン３０ｆを構成する多数の画素データの一つを起点とする。そして、表示制御部４０は、起点から水平方向に向かって順次画素データを選択し、選択された画素データの垂直方向の位置と上記のデータテーブルから、その位置における１ピクセルあたりの実寸サイズの情報を得る。

表示制御部４０は、上記の実寸サイズを、画素データを選択する毎に積算していき、積算値が単位長さ（例えば１ｍｍ）の整数倍になったときに選択している画素データを、目盛りを重ねるべき画素データとして特定する。また、表示制御部４０は、起点の画素データについても、目盛りを重ねるべき画素データとして特定する。表示制御部４０は、目盛りを重ねるべき画素データに対して、単位長さの間隔を示す目盛り（例えば、垂直方向に延びる縦線）を表示させる。この目盛りを第１撮像画像に対して表示することにより、モニタ１８には、交差ライン３０ｆに加えて、被写体の大きさの指標となる目盛り７０A（図１０〜図１２参照）を含む特定画像表示される。

図１０は、ポリープPが対物レンズ２１の先端部から距離L１にある場合の特定画像を示しており、図１１は、ポリープPが、距離L１よりも遠い位置にある場合の特定画像を示しており、図１２は、ポリープPが、距離L１よりも近い位置にある場合の特定画像を示している。図１０〜図１２において、方向Hはモニタ１８の表示画面の水平方向を示しており、方向Vはモニタ１８の表示画面の垂直方向を示している。また、図１０〜図１２に示すように、モニタ１８に表示される特定画像は、交差ライン３０ｆと、単位長さを示す目盛り７０Aとが示されている。交差ライン３０ｆが表示画面上で方向Vの上側にあるほど、目盛り７０Aの間隔は細かく表示される。

以上のように、特定画像上の目盛り７０Aを用いることで、測定対象物の長さを図ることができる。例えば、図１０に示すように、目盛り７０A間の間隔が１ｍｍの場合であれば、ポリープPの方向Hの長さは、おおよそ４．５ｍｍであることが分かる。

なお、図１３に示すように、モニタ１８に表示する特定画像には、有効視野２１Bを示す枠７０Bを表示するようにしてもよい。この枠７０Bの表示により、特定画像上のどの範囲が歪みなく撮像されているかを把握することができる。そのため、枠７０B外にある目盛り７０Aについては歪みの影響を受けているために、計測に利用しないという判断が可能になり、計測誤差の防止となる。

なお、図１４に示すように、モニタ１８に表示する特定画像においては、有効視野２１Bに相当する範囲２１Ｘ外に、交差ライン３０ｆが位置する場合には、交差ライン３０ｆ上に目盛り７０Aを表示させない。一方、範囲２１Ｘ内に、交差ライン３０ｆが位置する場合には、交差ライン３０ｆ上に目盛り７０Aを表示させる。これにより、歪みの大きな範囲にある交差ライン３０ｆによって計測が行われるのを防ぐことができるため、計測誤差を低くすることができる。なお、範囲２１Ｘ外にある場合には、完全に非表示にするのではなく、目盛り７０Aとは異なる色で表示したり、目盛り７０Aとは異なる線種で表示するようにしてもよい。

なお、図１５に示すように、モニタ１８に表示する特定画像においては、交差ライン３０ｆのうち、有効視野２１Bに相当する範囲２１Ｘ内のみ目盛り７０Aを表示し、範囲外２１ｂは目盛り７０Aを表示しないようにする。このように有効視野２１Bと重なる交差ライン３０ｆの部分だけに目盛り７０Aを表示するようにしたことで、歪みの大きい部分の計測を防ぐことができる。なお、範囲２１Ｘ外においては、目盛り７０Aを非表示にする代わりに、目盛り７０Aとは異なる色で表したり、目盛り７０Aとは異なる線種で表示するようにしてもよい。

なお、内視鏡装置１０の第１計測補助光出射部３０については、内視鏡１２の先端部１２ｄに固定する他、着脱自在にしてもよい。この場合には、図１６に示すように、先端部１２ｄの開口２４に対して、第１計測補助光出射部３０をアクセサリとして後付けできるような構成としてもよい。

本実施形態の測長モードでは、光源制御部２７は、観察対象の全体的な照明に用いる照明光は連続発光する一方、平面状の計測補助光Ｌｍはパルス発光する。したがって、測長モードにおいて光を発光するフレームとしては、図１７に示すように、平面状の計測補助光Ｌｍを発光せず、照明光を単独で発光する照明光単独発光フレームＦＬｘと、照明光と平面状の計測補助光Ｌｍを発光する計測補助光発光フレームＦＬｙとが含まれる。そして、測長モードでは、計測補助光発光フレームに得られた第２撮像画像から交差ライン３０ｆの抽出と目盛り７０Ａの設定を行う一方、照明光単独発光フレームに得られた第１撮像画像に対して、交差ライン３０ｆと目盛り７０Ａの表示を行う。これにより、交差ライン３０ｆと目盛り７０Aを含む特定画像がモニタ１８上に表示される。したがって、第１撮像画像においては、平面状の計測補助光の照明光の成分が含まれないため、平面状の計測補助光の発光によって生じる可能性がある観察対象の視認性を妨げることが無い。なお、図１７の照明光又は平面状の計測補助光Lmに示す実線は、あるフレームにおける発光状態を表している。実線が「ｏｎ」に対応する部分にある期間は、照明光又は平面状の計測補助光Lmを発光する期間を示しており、実線が「ｏｆｆ」に対応する部分にある期間は、明光又は平面状の計測補助光Lmを発光しない期間を示している。以上の「ｏｎ」、「ｏｆｆ」の表記については、図１８〜図２２についても同様である。

測長モードにおける発光及び撮像のパターンについては、以下の通りである。第１パターンとしては、撮像素子３２として、各画素において同一のタイミングで露光及び電荷の読み出しを行って画像信号を出力するＣＣＤ（グローバルシャッター方式の撮像素子）を用いる場合である。また、第１パターンでは、平面状の計測補助光Ｌｍを、特定のフレーム間隔として、２フレーム間隔毎に発光を行う。

第１パターンでは、図１８に示すように、通常モード時のタイミングＴ１における照明光の露光に基づき、通常モードと測長モードの切り替え時（タイミングＴ１からタイミングＴ２への切替時）に、電荷の一斉読出しが行われること（グローバルシャッター）により、照明光の成分のみを有する第１撮像画像Ｎが得られる。この第１撮像画像Ｎは、タイミングＴ２においてモニタ１８に表示される。なお、図１８の「CCD（フレーム期間）グローバルシャッター」については、タイミングＴ１からタイミングＴ２の切替時において、縦方向に立ち上がっている立ち上がり線８０が、グローバルシャッターが行われたことを表している。これは、他の立ち上がり線８０についても同様である。

また、タイミングＴ２においては、照明光及び計測用補助光Lmが発光される。このタイミングＴ２における照明光及び平面状の計測補助光Lmの露光に基づき、タイミングＴ２からタイミングＴ３への切替時に、電荷の一斉読出しが行われることにより、照明光及び計測用補助光Lmの成分が含まれる第２撮像画像Ｎ＋Ｌｍが得られる。この第２撮像画像Ｎ＋Ｌｍに基づいて、交差ライン３０ｆの抽出と目盛り７０Ａの設定が行われる。これら交差ライン３０ｆと目盛り３０Ａを、タイミングＴ２のときに表示した第１撮像画像Ｎに対して表示する。これにより、タイミングT３において、タイミングT２の第１撮像画像Nに対して、交差ライン３０ｆと目盛り３０Ａを表示した特定画像Ｓが表示される。

なお、タイミングＴ２（第１タイミング）の第１撮像画像Ｎは、タイミングT２だけでなく、タイミングT３においても、モニタ１８に表示されることになる。即ち、タイミングT２の第１撮像画像は、次の第１撮像画像が得られるタイミングT４（第２タイミング）まで、２フレーム連続して表示されることになる（タイミングT２、T３では同じ被写体像が表示される）。なお、タイミングT３においては、第２撮像画像N＋Lmはモニタ１８に表示されない。ここで、通常モードでは、第１撮像画像Nを１フレーム毎に変えて表示しているのに対して、測長モードの第１パターンでは、上記のように、同一の第１撮像画像N２を連続して２フレーム分表示することで、測長モードの第１パターンのフレームレートは通常モードの実質１／２となる。

タイミングT４以降についても、同様にして、行われる。即ち、タイミングT４、T５においては、特定画像Sに対して、タイミングT４の第１撮像画像が連続して表示され、タイミングT６、T７においては、特定画像Sに対して、タイミングT６の第１撮像画像Nが連続して表示される。これに対して、タイミングT４、T５、T６、T７においては、第２撮像画像N＋Lmはモニタ１８に表示されない。このように、特定画像Sの表示に、平面状の計測補助光の照明光の成分が含まれない第１撮像画像Nを表示されることで、フレームレートは多少低下するものの、平面状の計測補助光Lmの発光によって生じる可能性がある観察対象の視認性を妨げることが無くなる。

第２パターンとしては、撮像素子３２として、照明光又は平面状の計測補助光Lmにて照明された観察対象を撮像するための複数のラインを有し、ラインごとに異なる露光タイミングで露光を行い、ライン毎に異なる読出タイミングで電荷を読み出して画像信号を出力するCMOS（ローリングシャッター方式の撮像素子）を用いる場合である。また、第２パターンでは、平面状の計測補助光Ｌｍを、特定のフレーム間隔として、３フレーム間隔毎に発光を行う。

第２パターンでは、図１９に示すように、タイミングT１において照明光の露光及び電荷の読出しをライン毎に行い、通常モードから測長モードへの切替時（タイミングＴ１からタイミングＴ２への切替時）にて電荷の読出しを完了すること（ローリングシャッター）により、照明光の成分のみを有する第１撮像画像Ｎが得られる。この第１撮像画像Ｎは、タイミングＴ２においてモニタ１８に表示される。なお、図１８の「CMOS（フレーム期間）ローリングシャッター」については、斜め線８２が光の露光と電荷の読出しタイミングを表しており、ラインLsで露光及び電荷の読出しを開始し、ラインLｔで露光及び電荷の読み出しを完了することを表している。これは、他の斜め線８２についても同様であり、他の第３〜５パターンについても同様である。

また、タイミングＴ２においては、照明光及び計測用補助光Lmが発光される。タイミングT１からタイミングT２における照明光の照明、及びタイミングT２における平面状の計測補助光Lmの照明に基づいて、ローリングシャッターを行うことにより、タイミングT２からタイミングT３に切り替わるタイミングにおいて、照明光及び平面状の計測補助光Lmの成分が含まれる第２撮像画像Ｎ＋Ｌｍが得られる。また、タイミングT３からタイミングT４に切り替わるタイミングにおいても、照明光及び平面状の計測補助光Lmの成分が含まれる第２撮像画像Ｎ＋Ｌｍが得られる。以上の第２撮像画像Ｎ＋Ｌｍに基づいて、交差ライン３０ｆの抽出と目盛り７０Ａの設定が行われる。た、タイミングT３、T４においては、平面状の計測補助光Lmの発光は行われない。

これら交差ライン３０ｆと目盛り３０Ａを、タイミングＴ２のときに表示した第１撮像画像Ｎに対して表示する。これにより、タイミングT３、T４において、タイミングT２の第１撮像画像Nに対して、交差ライン３０ｆと目盛り３０Ａが表示された特定画像Ｓが表示される。なお、タイミングＴ２（第１タイミング）の第１撮像画像Ｎは、タイミングT２だけでなく、タイミングT３、T４においても、モニタ１８に表示されることになる。即ち、タイミングT２の第１撮像画像は、次の第１撮像画像が得られるタイミングT５（第２タイミング）まで、３フレーム連続して表示されることになる（タイミングT２、T３、T４では同じ被写体像が表示される）。これに対して、タイミングT３、T４においては、第２撮像画像N＋Lmはモニタ１８に表示されない。なお、測長モードの第２パターンでは、同一の第１撮像画像N２を連続して３フレーム分表示することで、測長モードの第１パターンのフレームレートは通常モードの実質１／３となる。

タイミングT５以降についても、同様にして、行われる。タイミングT５、T６、T７においては、特定画像Sに対して、タイミングT５の第１撮像画像が表示される。これに対して、タイミングT５、T６、T7においては、第２撮像画像N＋Lmはモニタ１８に表示されない。このように、特定画像Sの表示に、平面状の計測補助光の照明光の成分が含まれない第１撮像画像を表示することで、フレームレートは低下するものの、平面状の計測補助光の発光によって生じる可能性がある観察対象の視認性を妨げることが無くなる。

第３パターンとしては、撮像素子３２として、第２パターンと同様に、ローリングシャッター方式の撮像素子を用いる場合のパターンである。また、第２パターンでは、平面状の計測補助光Ｌｍを、特定のフレーム間隔として、２フレーム間隔毎に発光を行う。

第３パターンでは、図２０に示すように、タイミングT１において照明光の露光及び電荷の読出しをライン毎に行い、通常モードから測長モードへの切替時（タイミングＴ１からタイミングＴ２への切替時）にて電荷の読出しを完了すること（ローリングシャッター）により、照明光の成分のみを有する第１撮像画像Ｎが得られる。この第１撮像画像Ｎは、測長モードに切り替えられた後、タイミングT２、T３の間、モニタ１８に表示される。なお、通常モードにおける撮像素子３２の読出期間Prｃと測長モードの第３パターンにおける撮像素子３２の読出期間Prｓは同じに設定されている。これに伴い、撮像フレームレートが表示のフレームレートよりも低くなっている（タイミングT２からタイミングT４において画像の表示は３フレーム分あるのに対して、撮像画像の出力は２フレーム分の撮となっている）。

また、第３パターンにおいては、各読み出し期間の間（電荷の読出し完了から電荷の読出し開始までの間）において、電荷の読み出しによる画像信号の出力を禁止するブランキング期間Bkを設ける。このブランキング期間Bkにおいて、平面状の計測補助光Lmの発光を行う。照明光及び平面状の計測補助光Lmの照明に基づいて、ローリングシャッターが行われることにより、照明光及び平面状の計測補助光Lmの成分を有する第２撮像画像N＋Lmが得られる。この第２撮像画像Ｎ＋Ｌｍに基づいて、交差ライン３０ｆの抽出と目盛り７０Ａの設定が行われる。これら交差ライン３０ｆと目盛り３０Ａを、タイミングＴ２のときに表示した第１撮像画像Ｎに対して表示する。そして、タイミングT４において、タイミングT２の第１撮像画像Nに対して、交差ライン３０ｆと目盛り３０Ａを表示した特定画像Ｓが表示される。

タイミングT５以降についても、同様にして、行われる。タイミングT５（第１のタイミング）、T６、T７においては、次のタイミングT８（第２のタイミング）にて第１撮像画像Nが得られるまで、特定画像Sに対して、タイミングT５の第１撮像画像Nが表示される。即ち、タイミングT５、T6、T７においては、タイミングT５の第１撮像画像Nが連続して表示される（タイミングT5、T６、T7は、同一の被写体像が表示される）。これに対して、タイミングT5、T６、T７においては、第２撮像画像N＋Lｍは表示されない。以上のように、特定画像Sの表示に、平面状の計測補助光の照明光の成分が含まれない第１撮像画像を表示することで、フレームレートは低下するものの、平面状の計測補助光の発光によって生じる可能性がある観察対象の視認性を妨げることが無くなる。なお、測長モードの第２パターンでは、同一の第１撮像画像N２を連続して３フレーム分表示することで、測長モードの第１パターンの表示のフレームレートは通常モードの実質１／３となる。

なお、タイミングT５、T６の特定画像Sについては、タイミングT５より前に得られた第２撮像画像Nから抽出し、設定した交差ライン３０ｆと目盛り３０Ａが用いられ、タイミングT７の特定画像Sについては、タイミングT５より後に得られた第２撮像画像から抽出し、設定した交差ライン３０ｆと目盛り３０Ａが用いられる。

第４パターンとしては、撮像素子３２として、第２パターンと同様に、ローリングシャッター方式の撮像素子を用いる場合のパターンである。また、第２パターンでは、平面状の計測補助光Ｌｍを、特定のフレーム間隔として、２フレーム間隔毎に発光を行う。

第４パターンでは、図２１に示すように、タイミングT１において照明光の露光及び電荷の読出しをライン毎に行い、通常モードから測長モードへの切替時（タイミングＴ１からタイミングＴ２への切替時）にて電荷の読出しを完了すること（ローリングシャッター）により、照明光の成分のみを有する第１撮像画像Ｎが得られる。この第１撮像画像Ｎは、タイミングＴ２においてモニタ１８に表示される。なお、撮像フレームレートと表示のフレームレートとを同じにするために、測長モードの第４パターンにおける撮像素子３２の読出期間Prｓは、下記式１）に示すように、通常モードにおける撮像素子３２の読出期間Prｃよりも短くなるように設定されている。
式１）Pｒｃ（＝表示のフレームレート）＝Prｓ＋Bk
ここで、表示のフレームレートを１／６０秒とした場合には、Pｒｃは１／６０秒となる。この場合、例えば、Pｒｓを１／９０秒とし、Bkを１／１８０秒とすることが好ましい。

また、第４パターンにおいては、各読み出し期間の間において、電荷の読み出しによる画像信号の出力を禁止するブランキング期間Bkを設ける。このブランキング期間Bkにおいて、平面状の計測補助光Lmの発光を行う。ブランキング期間Bkの照明光及び平面状の計測補助光Lmの照明に基づいて、ローリングシャッターが行われることにより、照明光及び平面状の計測補助光の成分が含まれる第２撮像画像N＋Lmが得られる。この第２撮像画像Ｎ＋Ｌｍに基づいて、交差ライン３０ｆの抽出と目盛り７０Ａの設定が行われる。これら交差ライン３０ｆと目盛り３０Ａを、タイミングＴ２のときに表示した第１撮像画像Ｎに対して表示する。そして、タイミングT３において、タイミングT２の第１撮像画像Nに対して、交差ライン３０ｆと目盛り３０Ａを表示した特定画像Ｓが表示される。即ち、タイミングＴ２の第１撮像画像Ｎは２フレーム連続して表示される（タイミングT２、T３では同じ被写体像が表示される）。一方、タイミングT３では、第２撮像画像N＋Lmは表示されない。

タイミングT４以降についても、同様にして、行われる。タイミングT４、T５においては、特定画像Sに対して、タイミングT４の第１撮像画像が用いられる。また、タイミングT６、T７においては、特定画像Sに対して、タイミングT６の第１撮像画像が用いられる。一方、タイミングT４、T５、T６、T７においては、第２撮像画像N＋Lmは表示されない。このように、特定画像Sの表示に、平面状の計測補助光の照明光の成分が含まれない第１撮像画像を用いることで、フレームレートは低くなるものの、平面状の計測補助光の発光によって生じる可能性がある観察対象の視認性を妨げることが無くなる。

第５パターンとしては、通常モードと測長モードにおいて読み出し期間を同じにすること以外は、第４実施形態と同様である。即ち、図２２に示すように、第５パターンでは、撮像素子３２として、第２パターンと同様に、ローリングシャッター方式の撮像素子を用いる。また、第５パターンでは、平面状の計測補助光Ｌｍを、特定のフレーム間隔として、２フレーム間隔毎に発光を行う。また、ブランキング期間Bkを設け、ブランキング期間Bkにおいて平面状の計測補助光Lmの発光を行うようにする。ブランキング期間Bkの照明光及び平面状の計測補助光Lmの照明に基づいて、ローリングシャッターが行われることにより、照明光及び平面状の計測補助光の成分が含まれる第２撮像画像N＋Lmが得られる。そして、第２撮像画像Ｎ＋Ｌｍに基づいて、交差ライン３０ｆの抽出と目盛り７０Ａの設定が行われる。

これら交差ライン３０ｆと目盛り３０Ａを、タイミングＴ２のときに表示した第１撮像画像Ｎに対して表示する。そして、タイミングT３において、タイミングT２の第１撮像画像に対して、交差ライン３０ｆと目盛り３０Aを表示することによって、特定画像Sを表示する。即ち、タイミングＴ２の第１撮像画像Ｎは２フレーム連続して表示される（タイミングT２、T３では同じ被写体像が表示される）。一方、タイミングT３では、第２撮像画像N＋Lmは表示されない。このように、特定画像Sの表示に、平面状の計測補助光の照明光の成分が含まれない第１撮像画像を用いることで、フレームレートは低くなるものの、平面状の計測補助光の発光によって生じる可能性がある観察対象の視認性を妨げることが無くなる。また、第５パターンでは、通常モードと測長モードで読み出し期間が同じであり、且つ、それぞれのモードで同じブランキング期間が設けられることによって（即ち、それぞれのモードで撮像素子３２の駆動方法が変化しない）、通常モードと測長モードの切り替え時において、画像の乱れ（中断、ブラックアウト、停止）が無く、スムーズにモード変換が行われる。

なお、測長モードの第５パターンにおける撮像素子３２の読出期間Prｓは、下記式２）に示すように、通常モードにおける撮像素子３２の読出期間Prｃと同じになるように設定されている。
式２）Pｒｃ＋Bk＝Prｓ＋Bk（＝表示のフレームレート）
ここで、表示のフレームレートを１／６０秒とした場合には、例えば、Pｒｃ、Pｒｓを１／９０秒とし、Bkを１／１８０秒とすることが好ましい。

［第２実施形態］
第２実施形態では、測長モードにおいて、平面状の計測補助光Ｌｍに代えて、スポット状の計測補助光Ｌｎを用い、スポット状の計測補助光Ｌｎによって被写体上に略円状領域（スポット）を形成する。そして、このスポットの位置に基づいて、被写体の実寸サイズを示す第２の計測用マーカを生成し、第２の計測用マーカを第１撮像画像上に表示する。その他、測長モードの発光フレームとして、スポット状の計測補助光Ｌｎを発光せず、照明光を単独で発光する照明光単独発光フレームＦＬｘと、照明光とスポット状の計測補助光Ｌｎを発光する計測補助光発光フレームＦＬｙとを特定間隔で行う（図１７参照）などについては、第１実施形態と同様である。

第２計測補助光出射部１００は、図２３に示すように、第１計測補助光出射部３０と異なり、光を平面状にするためのＤＯＥ３０ｂが設けられていない。また、第２計測補助光出射部１００の光源３０ａは、スポット状の計測補助光Ｌｎを出射するために、レーザ光源モジュールを用いることが好ましい。レーザ光源モジュールは、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とを備えるピグテール型モジュール（ＴＯＳＡ；Transmitter Optical Sub Assembly）であることが好ましい。

プリズム３０ｃは、光源部から出射したスポット状の計測補助光Ｌｎの進行方向を変えるための光学部材である。プリズム３０ｃは、対物レンズ２１及びレンズ群を含む撮像光学系の視野と交差するように、スポット状の計測補助光の進行方向を変更する。プリズム３０ｃから出射したスポット状の計測補助光Ｌｎは、計測補助用レンズ２３を通って、被写体へと照射される。

測長モードにおいて計測補助光を発光する計測補助光発光フレームにおいて、第２計測補助光出射部１００は、図２４に示すように、スポット状の計測補助光Ｌｎの光軸Ｌｎが対物レンズ２１の光軸Aｘと交差する状態で、スポット状の計測補助光Ｌｎを出射する。観察距離の範囲Ｒｘにおいて観察可能であるとすると、範囲Ｒｘの近端Ｐｘ、中央付近Ｐｙ、及び遠端Ｐｚでは、各点での撮像範囲（矢印Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚで示す）におけるスポット状の計測補助光によって被写体上に形成される略円状領域（以下、スポットという）の位置（各矢印Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚが光軸Ａｘと交わる点）が異なることが分かる。なお、撮像光学系の撮影画角は２つの実線１０１で挟まれる領域内で表され、この撮影画角のうち収差の少ない中央領域（２つの点線１０２で挟まれる領域）で計測を行うようにしている。

以上のように、第２実施形態では、スポット状の計測補助光の光軸Ｌｎを光軸Aｘと交差する状態で、スポット状の計測補助光Ｌｎを出射することによって、観察距離の変化に対するスポット位置の移動の感度が高いことから、被写体の大きさを高精度に計測することができる。そして、スポット状の計測補助光が照明された被写体を撮像素子３２で撮像することによって、スポットを含む第２撮像画像が得られる。第２撮像画像では、スポットの位置は、対物レンズ２１の光軸Ａｘと計測補助光Ｌｎの光軸Ｌｎ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第２の計測用マーカの大きさ（ピクセル数）との関係を示す情報を予め記憶しておくことで、スポットの位置から計測用マーカの大きさを算出することができる。第２実施形態では、スポットの位置認識、第２の計測用マーカの大きさ算出、第２の計測用マーカの生成を行うために、図２５に示すように、プロセッサ装置１６の信号処理部３９は、スポット位置認識部１０５、計測用マーカ生成部１０７を有している。

スポット位置認識部１０５は、第２撮像画像のうち計測補助光の色に対応する成分を多く含む画像から認識することが好ましい。計測補助光は、例えば赤色の成分を多く含むことから、第２撮像画像のうち赤色画像からスポットの位置を認識することが好ましい。スポットの位置の認識方法は、例えば、第２撮像画像の赤色画像を二値化し、二値化画像のうち白部分（信号強度が二値化用閾値より高い画素）の重心を、スポット位置として認識する方法がある。

計測用マーカ生成部１０７は、第２撮像画像におけるスポットの位置に基づいて、被写体の実寸サイズを示す第２の計測用マーカを生成する。計測用マーカ生成部１０７は、第２撮像画像におけるスポットの位置と被写体の実寸サイズを示す第２の計測用マーカとの関係を記憶したマーカ用テーブル１０７ａを参照して、スポットの位置からマーカの大きさを算出する。そして、計測用マーカ生成部１０７では、マーカの大きさに対応する第２の計測用マーカを生成する。

スポットの位置の認識と第２の計測用マーカの生成が完了すると、表示制御部４０は、照明光によって照明された被写体を撮像して得られる第１撮像画像（スポットが写り込んでいない）に対して、スポットの位置にスポット表示部と、第２の計測用マーカをモニタ１８に表示する。第２実施形態では、第２の計測用マーカとして、例えば、十字型の計測マーカを用いる。この場合、図２６に示すように、観察距離が近端Ｐｘに近い場合には、被写体の腫瘍ｔｍ１上に形成されたスポット表示部ＳＰ１の中心に合わせて、実寸サイズ５ｍｍ（第２撮像画像の水平方向及び垂直方向）を示す十字型のマーカＭ１が表示される。腫瘍ｔｍ１と十字型のマーカＭ１により定められる範囲とはほぼ一致しているため、腫瘍ｔｍ１は５ｍｍ程度と計測することができる。なお、第１撮像画像に対しては、スポット表示部を表示せず、第２の計測用マーカのみを表示するようにしてもよい。

なお、第１撮像画像では、計測補助光Ｌｎによって形成されるスポットは写り込んでいないため、認識したスポットの位置に対応する部分に、スポットの位置であることが分かるような明るさ及び色によってスポット表示部を表示する。スポットの色と被写体の観察部分の色が同じような色（赤色）の場合、色がにじんで観察部分の視認性が低下することがあるが、このように、スポットが写り込んでいない第１撮像画像に、スポットを表したスポット表示部を表示することで、計測補助光による色のにじみを避けることができるため、観察部分の視認性を低下させることはない。

同様にして、図２７に示すように、観察距離が中央付近Ｐｙに近い場合、被写体の腫瘍ｔｍ２上に形成されたスポット表示部ＳＰ２の中心に合わせて、実寸サイズ５ｍｍ（第２撮像画像の水平方向及び垂直方向）を示す十字型のマーカＭ２が表示される。また、図２８に示すように、被写体の腫瘍ｔｍ３上に形成されたスポット表示部ＳＰ３の中心に合わせて、実寸サイズ５ｍｍ（第２撮像画像の水平方向及び垂直方向）を示す十字型のマーカＭ３が表示される。以上のように、観察距離によって撮像素子３２の撮像面におけるスポットの位置が異なり、これに従って、マーカの表示位置も異なっている。以上の図２６〜図２８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に対応する第２の計測用マーカの大きさが小さくなっている。

なお、図２６〜図２８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には、スポットから離れた位置に第２の計測用マーカを表示してもよい。ただし、この場合にもスポットの近傍に第２の計測用マーカを表示することが好ましい。また、第２の計測用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第２の計測用マーカを補正後の撮像画像に表示するようにしてもよい。

また、図２６〜図２８では、被写体の実寸サイズ５ｍｍに対応する第２の計測用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）を設定してもよい。また、図２６〜図２８では、第２の計測用マーカを、縦線と横線が直交する十字型としているが、図２９に示すように、十字型の縦線と横線の少なくとも一方に、目盛りＭｘを付けた目盛り付き十字型としてもよい。また、第２の計測用マーカとして、縦線、横線のうち少なくともいずれかを傾けた歪曲十字型としてもよい。また、第２の計測用マーカを、十字型と円を組み合わせた円及び十字型としてもよい。その他、第２の計測用マーカを、スポット表示部から実寸サイズに対応する複数の測定点ＥＰを組み合わせた計測用点群型としてもよい。また、第２の計測用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第２の計測用マーカの色を変化させてもよい。

マーカ用テーブル１０７ａの作成方法について、以下説明する。スポットの位置とマーカの大きさとの関係は、実寸サイズのパターンが規則的に形成されたチャートを撮像することで得ることができる。例えば、スポット状の計測補助光をチャートに向けて出射し、観察距離を変化させてスポットの位置を変えながら実寸サイズと同じ罫（５ｍｍ）もしくはそれより細かい罫（例えば１ｍｍ）の方眼紙状のチャートを撮像し、スポットの位置（撮像素子３２の撮像面におけるピクセル座標）と実寸サイズに対応するピクセル数（実寸サイズである５ｍｍが何ピクセルで表されるか）との関係を取得する。

図３０に示すように、（ｘ１、ｙ１）は、撮像素子３２の撮像面におけるスポットＳＰ４のＸ、Ｙ方向のピクセル位置（左上が座標系の原点）である。スポット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３１は、図３０と同じ５ｍｍ罫のチャートを撮像した状態を示しているが、図３０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３１の状態において、撮像素子３２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３０、３１のような測定を繰り返し、結果をプロットする。なお、図３０、３１では、対物レンズ２１の歪曲収差を考慮せず表示している。

図３２は、スポットの位置のＸ座標とＬｘ（第２の計測用マーカのＸ方向ピクセル数）との関係を示しており、図３３は、スポットの位置のＹ座標とＬｙとの関係を示している。Ｌｘは図３２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、Ｌｙは、図３３の関係より、Ｙ方向位置の関数として、Ｌｙ＝ｇ２（ｙ）として表される。ｇ１、ｇ２は上述のプロット結果から、例えば、最小二乗法により求めることができる。

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

図３４は、スポット位置のＸ座標とＬｙ（Ｙ方向ピクセル数）との関係を表しており、図３５は、スポット位置のＹ座標とＬｙとの関係を表している。図３４の関係より、ＬｙはＸ方向位置の座標としてＬｙ＝ｈ１（ｘ）と表され、図３５の関係より、ＬｙはＹ方向位置の座標としてＬｙ＝ｈ２（ｙ）として表される。Ｌｙについても、Ｌｘと同様に関数ｈ１、ｈ２のいずれを用いてもよい。

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

なお、第２実施形態では、第２の計測用マーカとして、図３６に示すように、大きさが異なる３つの同心円状のマーカＭ４Ａ、Ｍ４Ｂ、Ｍ４Ｃ（大きさはそれぞれ直径が２ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ）を、腫瘍ｔｍ４上に形成されたスポット表示部ＳＰ４を中心として、第１撮像画像上に表示するようにしてもよい。この３つの同心円状のマーカは、マーカを複数表示するので切替の手間が省け、また、被写体が非線形な形状をしている場合でも計測が可能である。なお、スポットを中心として同心円状のマーカを複数表示する場合には、大きさや色をマーカ毎に指定するのではなく、複数の条件の組合せを予め用意しておきその組み合わせの中から選択できるようにしてもよい。

図３６では、３つの同心円状のマーカを全て同じ色（黒）で表示しているが、複数の同心円状のマーカを表示する場合、マーカによって色を変えた複数の色付き同心円状のマーカとしてもよい。図３７に示すように、マーカＭ５Ａは赤色を表す点線、マーカＭ５Ｂは青色を表す実線、マーカＭ５Ｃは白を表す一点鎖線で表示している。このようにマーカの色を変えることで識別性が向上し、容易に計測を行うことができる。

また、第２の計測用マーカとしては、複数の同心円状のマーカの他、図３８に示すように、各同心円を歪曲させた複数の歪曲同心円状のマーカを用いてもよい。この場合、歪曲同心円状のマーカＭ６Ａ、マーカＭ６Ｂ、マーカＭ６Ｃが、腫瘍ｔｍ５に形成されたスポット表示部ＳＰ５を中心に第１撮像画像に表示されている。

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

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

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

１０ 内視鏡装置
１２ 内視鏡
１２ａ 挿入部
１２ｂ 操作部
１２ｃ 湾曲部
１２ｄ 先端部
１２ｅ アングルノブ
１３ モード切替スイッチ
１４ 光源装置
１６ プロセッサ装置
１８ モニタ
１９ ユーザーインターフェース
２１ 対物レンズ
２１Ａ 視野
２１ｂ 範囲外
２１Ｂ 有効視野
２１Ｃ 有効撮像範囲
２１Ｘ 範囲
２２ 照明レンズ
２３ 計測補助用レンズ
２４ 開口
２５ 送気送水ノズル
２６ 光源部
２７ 光源制御部
２８ ライトガイド
２９ａ 照明光学系
２９ｂ 撮像光学系
３０ 第１計測補助光出射部
３０ａ 光源
３０ｃ プリズム
３０ｆ 交差ライン
３０Ｆ 平面
３２ 撮像素子
３３ 撮像制御部
３４ 回路
３６ 通信Ｉ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒ／Ｆａｃｅ）
３８ 通信Ｉ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒ／Ｆａｃｅ）
３９ 信号処理部
４０ 表示制御部
４１ システム制御部
４８ 撮像センサ
６４ 表示制御部
７０Ａ 目盛り
７０Ｂ 枠
８０ 立ち上がり線
８２ 斜め線
１００ 第２計測補助光出射部
１０１ 実線
１０２ 点線
１０５ スポット位置認識部
１０７ 計測用マーカ生成部
１０７ａ マーカ用テーブル
２１１Ｂ 断面
２１２Ａ 断面
２１２Ｂ 断面
２１３Ａ 断面
２１３Ｂ 断面

Claims (14)

1. 被写体を照明するための照明光を発する照明光用光源部と、
   計測補助光を出射する計測補助光出射部と、
   前記照明光を連続発光し、前記計測補助光を特定フレーム間隔にてパルス発光する光源制御部と、
   前記被写体を撮像する撮像素子と、
   前記照明光によって照明された前記被写体を撮像して得られる第１撮像画像を生成し、前記照明光及び前記計測補助光によって照明された前記被写体を撮像して得られる第２撮像画像を生成する信号処理部と、
   前記第２撮像画像から得られる計測用マーカを、前記第１撮像画像に対して表示した特定画像を表示部に表示させる表示制御部とを備える内視鏡装置。
2. 前記計測補助光出射部は、前記計測補助光として、平面状の計測補助光を出射する第１計測補助光出射部であり、
   前記計測用マーカは、前記平面状の計測補助光によって形成される平面のうち前記被写体と交差する部分に対応する交差ライン、及び前記交差ライン上に前記被写体の大きさの指標となる目盛りからなる第１の計測用マーカである請求項１記載の内視鏡装置。
3. 前記被写体の像を前記撮像素子に対して結像するための対物レンズを含む撮像光学系を有し、
   前記計測補助光出射部は、前記平面が前記対物レンズの光軸上と交差する状態において、前記計測補助光を出射し、
   前記平面は、前記撮像光学系の視野において予め決められている有効視野と前記撮像光学系の被写界深度との重複する範囲である有効撮像範囲に含まれている請求項２記載の内視鏡装置。
4. 前記計測補助光出射部は、前記計測補助光として、スポット状の計測補助光を出射する第２計測補助光出射部であり、
   前記信号処理部は、
   前記第２撮像画像において、前記スポット状の計測補助光によって前記被写体上に形成される略円状領域であるスポットの位置を認識するスポット位置認識部と、
   前記第２撮像画像におけるスポットの位置に基づいて、前記計測用マーカとして、前記被写体の実寸サイズを示す第２の計測用マーカを有する計測用マーカ生成部とを有し、
   前記表示制御部は、前記第２の計測用マーカを、前記第１撮像画像に対して表示する請求項１記載の内視鏡装置。
5. 前記表示制御部は、前記第２の計測用マーカに加えて、前記スポットの位置に対応するスポット表示部を、前記第１撮像画像に対して表示する請求項４記載の内視鏡装置。
6. 前記第２の計測用マーカは、十字型、目盛り付き十字型、歪曲十字型、円及び十字型、又は計測用点群型のいずれかを有する請求項５記載の内視鏡装置。
7. 前記第２の計測用マーカは、複数の同心円状、複数の色付き同心円状、又は複数の歪曲同心円状のいずれかを有する請求項５記載の内視鏡装置。
8. 前記撮像素子は、各画素において同一タイミングにて露光及び電荷の読み出しを行うことによって、前記第１撮像画像又は前記第２撮像画像を得るための画像信号を出力するグローバルシャッター方式の撮像素子であり、
   前記特定画像には、第１のタイミングに前記第１撮像画像を取得してから、前記第１のタイミングの次の第２のタイミングに前記第１撮像画像を取得するまでの間、前記第１のタイミングの第１撮像画像を連続して表示し、前記第２撮像画像を表示しない請求項１ないし７いずれか１項記載の内視鏡装置。
9. 前記撮像素子は、前記照明光又は前記計測補助光にて照明された観察対象を撮像するための複数のラインを有し、ラインごとに異なる露光タイミングで露光を行い、ライン毎に異なる読出タイミングで電荷を読み出すことによって、前記第１撮像画像又は前記第２撮像画像を得るための画像信号を出力するローリングシャッター方式の撮像素子であり、
   前記特定画像には、第１のタイミングに前記第１撮像画像を取得してから、前記第１のタイミングの次の第２のタイミングに前記第１撮像画像を取得するまでの間、前記第１のタイミングの第１撮像画像を連続して表示し、前記第２撮像画像を表示しない請求項１ないし７いずれか１項記載の内視鏡装置。
10. 前記撮像素子は、前記照明光又は前記計測補助光にて照明された観察対象を撮像するための複数のラインを有し、ラインごとに異なる露光タイミングで露光を行い、ライン毎に異なる読出タイミングに電荷を読み出すことによって、前記第１撮像画像又は前記第２撮像画像を得るための画像信号を出力するローリングシャッター方式の撮像素子であり、
    前記ローリングシャッター方式の撮像素子は、前記画像信号の出力を禁止するブランキング期間を設け、
    前記光源制御部は、ブランキング期間において、前記計測補助光を発光し、
    前記特定画像には、第１のタイミングに前記第１撮像画像を取得してから、前記第１のタイミングの次の第２のタイミングに前記第１撮像画像を取得するまでの間、前記第１のタイミングの第１撮像画像を連続して表示し、前記第２撮像画像を表示しない請求項１ないし７いずれか１項記載の内視鏡装置。
11. 前記第１撮像画像を前記表示部に表示する第１モードと、前記特定画像を前記表示部に表示する第２モードとを有し、
    前記第２モードにおける前記撮像素子の読出期間は、前記第１モードにおける前記撮像素子の読出期間よりも短くする請求項１０記載の内視鏡装置。
12. 前記特定画像を表示する前記表示部のフレームレートは、前記第２モードにおける前記撮像素子の読出期間と前記ブランキング期間を足し合わせた値と同じである請求項１１記載の内視鏡装置。
13. 前記第１撮像画像を前記表示部に表示する第１モードと、前記特定画像を前記表示部に表示する第２モードとを有し、
    前記第１モードにおける前記撮像素子の読出期間と前記第２モードにおける前記撮像素子の読出期間とを同じにする請求項１０記載の内視鏡装置。
14. 前記第１モードにおける前記撮像素子の読出期間と前記ブランキング期間を足し合わせた値と、前記第２モードにおける前記撮像素子の読出期間と前記ブランキング期間を足し合わせた値と同じである請求項１３記載の内視鏡装置。

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