JP6973542B2 - 照明制御装置、撮像装置、照明制御方法及びプログラム - Google Patents

Description

この発明は、照明制御装置、撮像装置、照明制御方法及びプログラムに関する。

子宮頸部を撮影する装置としてコルポスコピーカメラが開発されている。例えば特許文献１に開示されたコルポスコピーカメラでは、その光学ユニットの周りに、複数の光源（１８）がリング状に配置されており、これらの光源と光学ユニットの間に、４つの光ビーム放射ユニットがリング状に配置されている。また、この従来のコルポスコピーカメラでは、これらの光ビーム放射ユニットで放射された光で生成される光スポットに対し、コルポスコピーカメラで撮像された子宮頸部が写った画像を解析して、子宮頸部に対するコルポスコピーカメラの配置に関する情報が決定され、決定された情報に基づいて、コルポスコピーカメラのユーザに指示を提供することによって、ユーザによるコルポスコピーカメラの配置がサポートされる。

特表２０１７−５１５５８８号公報

特許文献１に開示されているコルポスコピーカメラでは、ユーザが、コルポスコピーカメラから提供された指示に基づいてコルポスコピーカメラの位置を調整することにより、光源からの光が子宮頸部に適切に照射される。しかし、逆に言えば、光源からの光で子宮頸部を適切に照明するには、ユーザが当該指示に基づいてコルポスコピーカメラの位置を調整する必要がある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ユーザが位置を調整しなくても、撮影対象を適切に照明することができる照明制御装置、撮像装置、照明制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る照明制御装置は、
対象に連なる孔部に挿入された挿入部を前記対象とともに撮像装置で撮像する対象撮像により取得される撮像画像の画像データを取得するデータ取得手段と、
前記取得された画像データに基づく制御用データを取得する制御用データ取得手段と、
前記取得された制御用データを入力とし、かつ、光源の照射状態の目標状態を出力として機械学習されたニューラルネットワークに従い、前記撮像装置の光軸周りに設けられた前記光源の照射状態を制御する照明制御手段と、
を備える。
また、上記目的を達成するため、本発明に係る照明制御装置は、
対象に連なる孔部に挿入された挿入部を前記対象とともに撮像装置で撮像する対象撮像を行う場合における前記対象撮像に関係する対象撮像関係データを取得するデータ取得手段と、
前記取得された対象撮像関係データに基づき前記撮像装置の光軸周りに設けられた光源と前記挿入部との位置関係を表す位置パラメータを制御用データとして取得する制御用データ取得手段と、
前記取得された制御用データに基づいて、前記光源の照射状態を制御する照明制御手段と、
を備える。

本発明によれば、ユーザが位置を調整しなくても、撮影対象を適切に照明することができる。

第１実施形態に係る撮像装置の機能構成例を示す図である。 第１実施形態に係る撮像装置の外観の一例を示す図である。 第１実施形態に係る膣鏡の外観の一例と、撮影時の膣鏡と撮像装置との位置関係を説明する図である。 （ａ）は膣鏡を入口側から見た図であり、（ｂ）は膣の肉壁が張り出している様子を説明する図である。 （ａ）は第１実施形態に係る撮像装置で膣鏡を通して子宮頸部を撮影する場合の光の照射の様子を説明する模式図であり、（ｂ）は膣鏡の向きを膣鏡の入口側から見た図で説明する図であり、（ｃ）は子宮頸部の表面における光の照射状態の一例を説明する図である。 （ａ）は、膣鏡を図５に対して９０°回転させた状態で、第１実施形態に係る撮像装置により膣鏡を通して子宮頸部を撮影する場合の光の照射の様子を説明する図であり、（ｂ）は図５に対して９０°回転させた膣鏡の向きを膣鏡の入口側から見た図で説明する図であり、（ｃ）は膣鏡を図５に対して９０°回転させた場合の子宮頸部の表面における光の照射状態の一例を説明する図である。 第１実施形態に係る照明制御処理のフローチャートである。 楕円状形状の中点の座標や長軸の角度の算出を説明する図である。 対象照明用光源の選択を説明する図である。 第２実施形態に係る学習処理のフローチャートである。 第２実施形態に係る照明制御処理のフローチャートである。 第３実施形態に係る撮像装置の機能構成例を示す図である。 （ａ）は第３実施形態に係る撮像装置の外観の一例を示す図であり、（ｂ）はプリズム部の一例を説明する図であり、（ｃ）はプリズム部のＡ−Ａ’における断面図であり、（ｄ）はプリズム部のＣ−Ｃ’における断面図であり、（ｅ）はプリズム部のＥ−Ｅ’における断面図であり、（ｆ）はプリズム部のＧ−Ｇ’における断面図である。 （ａ）は第３実施形態に係る撮像装置で膣鏡を通して子宮頸部を撮影する場合の光の照射の様子を説明する図であり、（ｂ）は子宮頸部の表面における光の照射状態の一例を説明する図である。 第３実施形態に係る照明制御処理のフローチャートである。 第３実施形態の変形例に係る照明制御処理のフローチャートである。 （ａ）は撮像装置で膣鏡を通して子宮頸部を撮影する場合において、撮像装置の光軸が延びる方向から見て互いに対向する発光部を発光させたときの光の照射の様子を説明する図であり、（ｂ）は発光部を図１７（ａ）に示すように発光させたときの子宮頸部の表面における光の照射状態の一例を説明する図である。 被写体までの距離を測定する方法を説明する図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各図面において、同一または相当部分には、同一符号を付す。

（第１実施形態）
第１実施形態に係る撮像装置２００は、撮影対象として例えば、人間の膣の奥にある子宮頸部を撮影する装置であって、いわゆるコルポスコピーカメラである。撮像装置２００は、図１に示すように、レンズ２１０と、撮像部２２０と、発光部２３０と、照明制御装置１００と、を備える。撮像装置２００は、照明制御装置１００によって選択された発光部２３０から子宮頸部に光を照射し、子宮頸部で反射してレンズ２１０を通った光を、撮像部２２０で撮像することにより、子宮頸部を撮影する。

また、撮像装置２００は、外観上、図２に示すように、撮像装置２００の光軸（レンズ２１０の光軸）周りに光源として、発光部２３０を複数（例えば図２に示すように８個の発光部２３０ａ〜２３０ｈ）備える。そして、撮像装置２００は、操作部１３０として、発光解除ボタン１３１、フォーカスキー１３２、シャッタキー１３３を備える。なお、通常、撮像装置２００は、発光解除ボタン１３１が存在する側を上にして、撮影対象にレンズ２１０を向けて撮影が行われるので、便宜上、レンズ２１０の中心から見て、発光部２３０ａの方向を上、発光部２３０ｃの方向を右、発光部２３０ｅの方向を下、発光部２３０ｇの方向を左とする。

ユーザが発光解除ボタン１３１を押すと、発光部２３０による光の照射が解除される。また、フォーカスキー１３２は、レンズの焦点を合わせる際のフォーカス距離（合焦する被写体までの距離）の検索方向を通常とは逆に設定するものである。レンズの焦点の調整については、通常、無限遠から近距離に向かって合焦する被写体までの距離が検索される。しかし、フォーカスキー１３２が押されると、近距離から無限遠に向かって合焦する被写体までの距離（フォーカス距離）が検索される。合焦の方式は任意だが、例えば、位相差ＡＦ（ＡｕｔｏＦｏｃｕｓ）方式やコントラストＡＦ方式が用いられる。このフォーカスキー１３２は後述する照明制御処理を開始させるトリガとしても使用される。また、ユーザがシャッタキー１３３が押すと、撮像部２２０で撮像が行われる。

レンズ２１０は、子宮頸部からの光を、撮像部２２０の備える撮像素子２２２に集光する。レンズ２１０は、図１８に示すように、被写体６０１からの光が撮像素子２２２上で焦点を結ぶように焦点距離Ｆやレンズの繰り出し量Ｋを調整する機能を備える。レンズの結像公式に基づき、レンズ２１０から被写体６０１までのフォーカス距離Ｄと、レンズ２１０の焦点距離Ｆ及び繰り出し量Ｋとの間には、以下の式（１）の関係が成り立つ。
１／Ｄ＋１／（Ｆ＋Ｋ）＝１／Ｆ …（１）
したがって、フォーカス距離Ｄは、例えば以下の式（２）で求めることができる。
Ｄ＝Ｆ（Ｆ＋Ｋ）／Ｋ …（２）

撮像部２２０は、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の撮像素子を備え、レンズ２１０を通った光を電気信号に変換することによって、画像を撮像する。

発光部２３０は、レンズ２１０の光軸周りにＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子を複数備え、撮影対象に光を照射する。発光部２３０は光源として機能する。

照明制御装置１００は、図１に示すように、制御部１１０と、記憶部１２０と、操作部１３０と、を備える。

制御部１１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等で構成され、記憶部１２０に記憶されたプログラムを実行することにより、照明制御装置１００及び撮像装置２００を制御する。

記憶部１２０は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備え、制御部１１０のＣＰＵが実行するプログラム、及び必要なデータ等を記憶する。

操作部１３０は、押しボタンスイッチ等のユーザインタフェースであり、ユーザからの操作入力を受け付ける。照明制御装置１００は、操作部１３０として、例えば、図２に示す発光解除ボタン１３１、フォーカスキー１３２を備える。

撮像装置２００で子宮頸部を撮影する際には、ユーザは膣に、図３に示す膣鏡３００を、先端側（図３に示すＡ側）から挿入し、膣鏡３００の入口側（図３に示すＢ側）から膣鏡３００を通して、子宮頸部を撮影する。膣鏡３００は、上部３０１と下部３０２とに分かれており、要部３０３を支点として先端側を開閉可能であり、膣に挿入した状態において略管状の形状になり、膣から突出している。また、膣鏡３００は、膣に挿入した状態で、ねじ（図示せず）により上部３０１及び下部３０２の先端側を互いに開くことによって、膣を押し広げる。ユーザは、膣の奥の子宮頸部を、膣鏡３００の入口側（上部３０１及び下部３０２の先端側と反対側）から上部３０１と下部３０２の間の空間を通して、観察することができる。

膣鏡３００を膣に挿入した状態で膣鏡３００を、膣への挿入方向（以下「膣鏡挿入方向」という）における膣鏡３００の入口側（膣と反対側）から見ると、図４（ａ）に示すように、要部３０３ａ，３０３ｂの付近に凸部が存在するが、（上部３０１の存在する方向を上、下部３０２の存在する方向を下、要部３０３ａの存在する方向を左、要部３０３ｂの存在する方向を右とすると）おおむね少し左右がひしゃげている。また、膣鏡３００における膣鏡挿入方向に直交する断面３１０（以下、便宜上「膣鏡３００の断面３１０」という）は、楕円状の形状（以下「楕円状形状」という）を有している。ただし、この楕円状形状は数学上定義される楕円に限定されない（したがって、この楕円状形状は略楕円状形状とも呼ばれる）。例えば、図４（ａ）に示すような、楕円に近い形状も楕円状形状に含まれる。また、膣鏡３００が膣内に挿入された状態では、図４（ｂ）に示すように、膣鏡３００の上部３０１と下部３０２の間の膣鏡３００が存在しない部分に膣の肉壁４１１が突出するため、子宮頸部は、膣鏡３００の断面の短軸５０２が延びる方向よりも長軸５０１が延びる方向の方が、より広く観察される。なお、図４並びに後述の図５及び図８において、長軸５０１及び短軸５０２は、便宜上、膣鏡３００の断面よりも長く描かれている。

膣鏡３００を通して子宮頸部を撮影する場合、子宮頸部は膣の奥にあるため、発光部２３０からの光を、断面が略楕円状形状の膣鏡３００を通して子宮頸部に照射する必要がある。しかし、発光部２３０が撮像装置２００の光軸周りに設けられているため、発光部２３０の光軸とレンズ２１０の光軸との間に、ある程度のずれがある。そのため、撮像装置２００の画角に子宮頸部を収めつつ、発光部２３０からの光を子宮頸部全体に適切に照射するのは困難である。

例えば、図５（ａ）に示すように、膣４１０に挿入された膣鏡３００を通して撮像装置２００の最上部の発光部２３０ａから子宮頸部４２０に光を照射する場合を考える。図５（ａ）及び撮像装置２００を二点鎖線で膣鏡３００にオーバーラップさせた図５（ｂ）に示すように、膣鏡挿入方向（または撮像装置２００の光軸が延びる方向）から見て、膣鏡３００の長軸５０１を、撮像装置（レンズ２１０）の光軸と発光部２３０ａの光軸とを結ぶ直線に一致させた場合、図５（ｃ）に示すように、子宮頸部４２０の表面（Ｃ面）には発光部２３０ａからの光が届く領域５１１と、光が届かない影の領域５１２（ケラレ）とが生じる。

この光が届く領域５１１や影の領域５１２の面積は、膣鏡３００の向き（角度）によって変化する。例えば、図６（ｂ）のように、膣鏡３００を図５（ｂ）の状態から９０°、膣鏡３００の断面の中心から膣鏡挿入方向に延びる軸線周りに回転させて、膣鏡挿入方向から見て、膣鏡３００の短軸５０２を、撮像装置２００の光軸と発光部２３０ａの光軸とを結ぶ直線に一致させた場合、図６（ａ）及び図６（ｃ）に示すように、子宮頸部４２０の表面（Ｃ面）の発光部２３０ａからの光が届く領域５１１は、図５（ｃ）に示された領域５１１よりも小さくなる。また、この場合、光が届かない影の領域５１２（ケラレ）は、図５（ｃ）に示された影の領域５１２よりも大きくなる。

図５（ａ）及び図６（ａ）それぞれのＣ面を比較すれば明らかなように、膣鏡３００の向きが図５（ｂ）の向きと図６（ｂ）の向きの間の向きの場合は、光が届く領域５１１の面積は、図５（ｃ）に示された領域５１１の面積と図６（ｃ）に示された領域５１１の面積との間の面積になる。

また、図５（ａ）から明らかなように、膣鏡３００の断面３１０の中心から膣鏡挿入方向に延びる線（以下「膣鏡断面中心線」という。図５（ａ）においてはレンズ２１０の光軸５０３と一致する線である。）と発光部２３０ａの光軸５０４との最短距離ｄが小さいほど、発光部２３０ａから子宮頸部４２０に光が届く領域５１１の面積は大きくなる。

したがって、できるだけ光の届く領域５１１の面積を大きくするには、制御部１１０は、撮像装置２００の光軸と発光させる発光部２３０の光軸とを結ぶ直線に対する、膣鏡３００の断面の長軸５０１の角度ができるだけ小さく、また、膣鏡３００の断面３１０の中心と発光部２３０の光軸との距離ができるだけ小さい発光部２３０を選択して、点灯させればよい。ここで、膣鏡３００の断面３１０の中心は、便宜上、膣鏡３００の２つの要部３０３ａ，３０３ｂの中点であると考えることができる。

上述したような膣鏡３００の角度及び断面の中心と影の領域５１２との関係に鑑み、制御部１１０は、複数の発光部２３０ａ〜２３０ｈから子宮頸部４２０を適切に照明できる発光部を選択することによって、発光部２３０による照射状態を、子宮頸部４２０を適切に照明できるように制御する。この場合、制御部１１０は、記憶部１２０に記憶されたプログラムを実行することにより、図１に示す画像データ取得部１１１、制御用データ取得部１１２、光源制御部１１３及び撮影制御部１１４として機能する。

画像データ取得部１１１は、撮像部２２０が出力する電気信号を、撮像部２２０で撮像した画像の画像データとして取得する。例えば、画像データ取得部１１１は、子宮頸部４２０に連なる膣に挿入された膣鏡３００を子宮頸部４２０とともに、撮像部２２０で撮像する場合において、この撮像（対象撮像）に関係するデータ（対象撮像関係データ）として、撮像部２２０で撮像した画像の画像データを取得する。画像データ取得部１１１は、データ取得手段として機能する。

制御用データ取得部１１２は、画像データ取得部１１１が取得した画像データ（対象撮像関係データ）に基づいて、発光部２３０による照射状態の制御に用いる制御用データとして、発光部２３０と膣鏡３００との位置関係を表す位置パラメータを取得する。より詳細には、制御用データ取得部１１２は、後述する照明制御処理により、画像データから上述した楕円状形状の特徴点α及びβを取得し、取得した特徴点α及びβから、位置パラメータとして、後述するｙ軸（レンズ２１０の光軸に直交する方向に延びる基線）に対する楕円状形状（後述する膣鏡３００の前記断面）の長軸の角度θと、画像データにおけるレンズ２１０の光軸を基準とした当該楕円状形状の中心との位置関係（特徴点α及びβの中点Ｏの座標（ｘｃ，ｙｃ））と、を取得する。制御用データ取得部１１２は、制御用データ取得手段として機能する。なお、位置パラメータの角度θを取得する際の、レンズ２１０の光軸に直交する方向に延びる基線は、ｙ軸に限定されずｘ軸でもよい。また、位置パラメータの角度θは当該基線に対する楕円状形状の長軸の角度に限定されず、当該基線に対する楕円状形状の短軸の角度でもよい。

光源制御部１１３は、制御用データ取得部１１２が取得した制御用データ（位置パラメータ）に基づいて、撮像装置２００の複数の発光部２３０（２３０ａ〜２３０ｈ）（光源）の照射状態を制御する。例えば、光源制御部１１３は、図４〜図６を用いて説明した膣鏡３００の角度及び断面の中心と影の領域５１２との関係に鑑み、制御用データと発光部２３０の照射状態との関係に基づいて構築された制御則に従い、制御用データに基づいて、発光部２３０の照射状態を制御する。具体的には、複数の発光部２３０ａ〜２３０ｈの中から、位置パラメータに基づいて、子宮頸部を照明するための発光部２３０（子宮頸部の最も広い範囲に光を照射することができる発光部２３０）を選択し、選択した発光部２３０を発光させる。光源制御部１１３は、発光部２３０の照射状態を制御する照明制御手段として機能する。

撮影制御部１１４は、光源制御部１１３により、複数の発光部２３０（２３０ａ〜２３０ｈ）（光源）の照射状態を制御した状態で、撮影対象を撮像部２２０により撮影させる。撮影制御部１１４は、撮影制御手段として機能する。

次に、図７を参照しながら、制御部１１０によって実行される照明制御処理について説明する。この処理は、発光部２３０の発光状態を制御するための処理であり、操作部１３０を介してユーザから照明制御処理の開始の指示を受けると開始される。例えば、ユーザがフォーカスキー１３２をＯＮにすると、照明制御処理が開始される。

まず、画像データ取得部１１１は、最も近接した距離から無限遠に向かって焦点の合うフォーカス距離を見つけるために、レンズ２１０の焦点距離や繰り出し量を変化させていき、最初に合焦するフォーカス距離を検索する（ステップＳ１０１）。

次に、画像データ取得部１１１は、合焦したレンズ２１０を通り撮像部２２０で撮像された撮像画像（ライブビュー画像）の画像データを取得する（ステップＳ１０２）。この撮像画像は、子宮頸部４２０に連なる膣４１０に挿入された膣鏡３００が、子宮頸部４２０とともに撮影された画像である。ステップＳ１０２は、画像データ取得ステップとも呼ばれる。

そして、制御用データ取得部１１２は、取得した画像データを解析することによって、特徴点α及びβを抽出する（ステップＳ１０３）。ここで、特徴点α及びβについて説明する。膣鏡３００に撮像装置２００を向けて、近接距離から合焦するフォーカス距離を検索し、最初に合焦した画像を撮像することによって、画像データ取得部１１１は、図４（ａ）に示すような画像データを取得する。この画像データ中の膣鏡３００の断面３１０において、膣鏡３００の要部３０３ａ，３０３ｂの付近は、真の楕円との差異が大きく、画像的に特徴がある特異な部分なので、画像解析すると特徴点として抽出しやすい。そこで、制御用データ取得部１１２は、要部３０３ａを特徴点αとして抽出し、要部３０３ｂを特徴点βとして抽出する。

図７に戻り、次に、制御用データ取得部１１２は、特徴点α及びβの位置から、ステップＳ１０２で取得された撮像画像における膣鏡３００の断面３１０の中心の座標（中心座標）を算出する（ステップＳ１０４）。図８に示されるように、この中心座標を規定する座標系は、撮像部２２０が備える画角に対応して次のように定義される。ただし、図５（ｂ）や図６（ｂ）は、撮像装置２００から膣鏡３００を見る方向での図なのに対し、図８及び図９は、膣鏡３００の方から撮像装置２００を見る方向での図としている。

まず、撮像装置２００の画角２２１の横方向をｘ方向、画角２２１の縦方向をｙ方向とし、画角２２１において、ｘ軸及びｙ軸を、両軸が画角２２１の中心を通るように定義する。画角２２１において横方向にＸ個×縦方向にＹ個の画素が存在する場合、まず、画角２２１における最も左上の座標を（１，１）、画素数に対応させて、最も右下の座標を（Ｘ，Ｙ）、中心Ｍのｘ座標を＝Ｘ／２（ただしＸが奇数の場合はＸ／２＋０．５）、中心Ｍのｙ座標＝Ｙ／２（ただしＹが奇数の場合はＹ／２＋０．５）と定義する。次に、中心Ｍの座標が（０，０）となるように、ｘ軸及びｙ軸を定義する。例えば、撮像素子の画素数が横方向（ｘ）に６４０、縦方向（ｙ）に４８０であるなら、最も左上の座標は（−３１９，−２３９）、最も右下の座標は（３２０，２４０）、中心Ｍの座標は（０，０）と定義される。なお、このように定義すると、横方向の画素数Ｘや縦方向の画素数Ｙがいずれも偶数の場合、中心Ｍの座標の位置は厳密には撮像素子の中心（レンズ２１０の光軸の位置と一致する）より０．５画素分ずれることになるが、このずれは、非常に小さいため無視する。

ステップＳ１０４では、制御用データ取得部１１２は、上述したように定義された座標系（ｘ軸、ｙ軸）において、図８に示す膣鏡３００の断面３１０の中心座標（以下「膣鏡中心座標」という）として、特徴点αと特徴点βの中点Ｏの座標（ｘｃ，ｙｃ）を算出する。

次に、制御用データ取得部１１２は、特徴点α及びβから、断面３１０の長軸５０１と、上述したように定義されたｙ軸とが交わる角度を、膣鏡３００の角度（向き。以下「膣鏡角度θ」という）として算出する（ステップＳ１０５）。具体的には、図８に示すように、特徴点αと特徴点βとを結ぶ直線は、断面３１０の短軸５０２に相当し、また、長軸５０１は、短軸５０２に直交し、かつ、ステップＳ１０４で算出された中点Ｏを通る。このため、制御用データ取得部１１２は、特徴点α、特徴点β及び中点Ｏの座標に基づいて、長軸５０１を求め、求めた長軸５０１とｙ軸とが交わる角度を膣鏡角度θとして算出する。ステップＳ１０３からステップＳ１０５は、制御用データとして用いられる各種位置パラメータが取得されるステップなので、制御用データ取得ステップとも呼ばれる。

なお、図７に示すフローチャートでは省略されているが、ユーザがフォーカスキー１３２をＯＮにすることによって、照明制御処理が開始された場合は、ステップＳ１０５とステップＳ１０６との間で、フォーカスキー１３２をＯＦＦにする処理を行ってもよい。

次に、光源制御部１１３は、ステップＳ１０４で算出された膣鏡中心座標とステップＳ１０５で算出された膣鏡角度θとに基づき、複数の発光部２３０ａ〜２３０ｈから、子宮頸部４２０（対象）を照明するための対象照明用光源を選択する（ステップＳ１０６）。具体的には、図９に示すように、光源制御部１１３は、中心Ｍと、画角２２１における各発光部２３０の光軸に対応する座標２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃ、２２１ｄ、２２１ｅ、２２１ｆ、２２１ｇ、２２１ｈとを結ぶ直線とｙ軸とが交わる角度に対し±２２．５°の範囲を、各発光部２３０に対応させて設定し、ステップＳ１０５で算出した膣鏡角度θがこれらの設定された範囲のうちのどの範囲に入るかを判定する。例えば、膣鏡角度θは、３０°の場合、発光部２３０ｄに対応する範囲と発光部２３０ｈに対応する範囲の２つの範囲に入ることになる。そして光源制御部１１３は、これらの２つの発光部２３０ｄ、２３０ｈのうち、対応する座標２２１ｄ、２２１ｈが膣鏡中心座標に近い発光部２３０を、対象照明用光源として選択する。例えば膣鏡中心座標が（ｘｃ＝−１０，ｙｃ＝１００）なら、光源制御部１１３は、発光部２３０ｈを対象照明用光源として選択する。

より一般には、光源制御部１１３は、膣鏡角度θ及び膣鏡中心座標に基づき、以下のように対象照明用光源を選択する。０°＜θ≦２２．５°又は１５７．５°＜θ≦１８０°の場合は、ｙｃ＞０なら発光部２３０ａを、ｙｃ≦０なら発光部２３０ｅを、それぞれ選択する。２２．５°＜θ≦６７．５°の場合は、ｙｃ＞０なら発光部２３０ｈを、ｙｃ≦０なら発光部２３０ｄを、それぞれ選択する。６７．５°＜θ≦１１２．５°の場合は、ｘｃ＞０なら発光部２３０ｇを、ｘｃ≦０なら発光部２３０ｃを、それぞれ選択する。１１２．５°＜θ≦１５７．５°の場合は、ｙｃ＞０なら発光部２３０ｂを、ｙｃ≦０なら発光部２３０ｆを、それぞれ選択する。

なお、ここでは簡単のため、光源制御部１１３は、各判定において中心座標のｘｃとｙｃの２つの値のうち、ｘｃとｙｃのいずれか一方を用いて判定しているが、ｘｃとｙｃの両方の値を用いて判定することにより、中心座標（ｘｃ，ｙｃ）に最も近い位置に対応する発光部２３０を対象照明用光源として選択してもよい。

また、光源制御部１１３は、上述のような判定処理を行わなくても、制御データ（位置パラメータ）と光源の照射状態との関係を予め定義したテーブルを用いて、光源の照射状態を制御することもできる。このテーブルとしては、例えば、各種位置パラメータ（θ，ｘｃ，ｙｃ）の値に対して最適な照射状態（対象照明用光源）が定義された４次元テーブル（θ，ｘｃ，ｙｃ，対象照明用光源）や、各種位置パラメータ（特徴点αのｘ座標及びｙ座標，特徴点βのｘ座標及びｙ座標）の値に対して最適な照射状態（対象照明用光源）が定義された５次元テーブル（特徴点αのｘ座標及びｙ座標，特徴点βのｘ座標及びｙ座標，対象照明用光源）等が挙げられる。

光源制御部１１３がこのように対象照明用光源を選択することにより、膣鏡挿入方向から見て、撮像装置２００の光軸と発光部２３０の光軸とを結ぶ直線が膣鏡３００の断面３１０の長軸５０１にできるだけ一致し、また、膣鏡断面中心線と発光部２３０の光軸との距離ができるだけ小さい発光部２３０、すなわち、子宮頸部４２０の最も広い範囲に光を照射することができる発光部２３０が選択される。

図７に戻り、次に、制御部１１０は、シャッタキー１３３がユーザによって押下されるのを待機する（ステップＳ１０７）。シャッタキー１３３が押下されたら、光源制御部１１３は、ステップＳ１０６で選択した対象照明用光源を発光させる（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０６及びステップＳ１０８は、照明制御ステップとも呼ばれる。

そして、撮影制御部１１４は、光源制御部１１３がステップＳ１０６で選択した対象照明用光源を発光させた状態で、撮像部２２０により、子宮頸部４２０を膣鏡３００とともに撮影し（ステップＳ１０９）、照明制御処理を終了する。

以上説明した照明制御処理により、光源制御部１１３は、複数の発光部２３０の中から子宮頸部４２０の最も広い範囲に光を照射することができる発光部２３０を対象照明用光源として選択して発光させるので、照明制御装置１００は、ユーザが位置を調整しなくても、子宮頸部４２０を適切に照明することができる。

また、光源制御部１１３は、制御用データ（位置パラメータ）と光源の照射状態（対象照明用光源）との関係に基づいて構築された制御則（図７のステップＳ１０６）に従い、発光部２３０の照射状態を制御するので、照射状態を変更させたい場合でも、当該制御則の修正を容易に行うことができる。

また、制御用データ取得部１１２は、制御用データとして、膣鏡３００と子宮頸部４２０を撮像した撮像画像における膣鏡３００の位置を表す位置パラメータを取得するので、膣鏡３００と、撮像装置２００の光軸周りに設けられた発光部２３０との位置関係に基づいて、発光部２３０の照射状態を制御することができる。

また、制御用データ取得部１１２は、膣鏡３００の断面３１０が楕円状形状の場合、制御用データとなる位置パラメータとして、断面３１０の中心座標や、膣鏡角度θを取得するが、これらの位置パラメータは、膣鏡３００を撮像した撮像画像を画像解析することによって、容易に取得することができる。

また、光源制御部１１３は、複数の発光部２３０から、位置パラメータと対象照明用光源との関係に基づいて構築された判定処理やテーブルに従って、対象照明用光源を選択するので、位置パラメータと対象照明用光源との関係を機械学習させなくても、最適な対象照明用光源を選択することができる。

また、撮像装置２００は、上述の照明制御装置１００によって適切に照明された子宮頸部４２０等の対象を撮影することができる。

（第２実施形態）
上述した第１実施形態では、対象照明用光源の選択に用いる位置パラメータ（例えば、特徴点α、β）の抽出については任意の画像解析技術を用いることができる。しかし、位置パラメータの抽出精度は、画像解析アルゴリズムに依存することになる。一方、機械学習用のデータとして、選択すべき対象照明用光源が正解ラベルとして付与された画像データを大量に用意できれば、それらを学習データとして、例えばＣＮＮ（Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を機械学習させることにより、画像解析アルゴリズムを用意しなくても、対象照明用光源を適切に選択できるようになる。このような第２実施形態について説明する。

第２実施形態に係る撮像装置２００の構成や外観は、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。ただし、第２実施形態に係る制御用データ取得部１１２は、画像データ取得部１１１が取得した画像データをそのまま取得する。また、第２実施形態に係る光源制御部１１３は、ＣＮＮを備える。このＣＮＮは、後述する学習処理により、画像データ取得部１１１が取得した画像データを制御用データとして入力すると、光源の照射状態の目標状態（例えば、子宮頸部４２０の最も広い範囲に光を照射することができる発光部２３０）を出力するように機械学習されたニューラルネットワークである。

このＣＮＮを学習させる学習処理について、図１０を参照して説明する。この処理は、後述する照明制御処理が実行される前に実行を完了している必要がある。また、機械学習用のデータとして、子宮頸部４２０を膣鏡３００とともに撮影した画像の画像データに、その画像が撮影された時の膣鏡３００と撮像装置２００との位置関係に基づいて決定される発光させるべき対象照明用光源（発光部２３０ａ〜２３０ｈのいずれか）を正解ラベルとして付与したデータ（学習データ）を大量に集めた学習データセットが予め用意されているものとする。この正解ラベルは、実験やシミュレーションによって、各画像データに付与される。

まず、制御部１１０は、学習データセットから学習データを取得する（ステップＳ２０１）。そして、取得した学習データでＣＮＮを学習させる（ステップＳ２０２）。具体的には、取得した学習データに含まれる画像データをＣＮＮに入力したときに当該ＣＮＮから出力される値が、当該画像データに付与されている正解ラベルの値（発光部２３０ａ〜２３０ｈのいずれか）に近づくように、誤差逆伝播法により、ＣＮＮ内の重み係数を更新する。

次に、制御部１１０は、ステップＳ２０１及びＳ２０２の処理を所定回数繰り返したか否かを判定する（ステップＳ２０３）。この所定回数とは、例えば、学習データセットに含まれる学習データの個数分の回数である。所定回数繰り返していなければ（ステップＳ２０３；Ｎｏ）、ステップＳ２０１に戻る。所定回数繰り返したなら（ステップＳ２０３；Ｙｅｓ）、学習処理を終了する。

次に、以上の学習処理によって学習されたＣＮＮを用いた照明制御処理について、図１１を参照して説明する。この処理は、操作部１３０を介してユーザから照明制御処理の開始の指示を受けると開始するが、例えば、ユーザがフォーカスキー１３２をＯＮにすると、照明制御処理が開始される。

まず、画像データ取得部１１１は、最も近接した距離から無限遠に向かって焦点の合うフォーカス距離を見つけるために、レンズ２１０の焦点距離や繰り出し量を変化させていき、最初に合焦するフォーカス距離を検索する（ステップＳ３０１）。そして、画像データ取得部１１１は、合焦したレンズ２１０を通り撮像部２２０で撮像された撮像画像（ライブビュー画像）の画像データを取得する（ステップＳ３０２）。

次に、制御用データ取得部１１２は、ステップＳ３０２で取得された画像データを制御用データとして光源制御部１１３のＣＮＮに入力する（ステップＳ３０３）。そして、光源制御部１１３は、ＣＮＮから出力された発光部２３０を表す値に基づいて、発光部２３０ａ〜２３０ｈのいずれかを、発光させる対象照明用光源として決定する（ステップＳ３０４）。そして、制御部１１０は、シャッタキー１３３がユーザによって押下されるのを待機する（ステップＳ３０５）。シャッタキー１３３が押下されたら、光源制御部１１３は、ステップＳ３０４で決定された対象照明用光源を発光させる（ステップＳ３０６）。

そして、撮影制御部１１４は、光源制御部１１３がステップＳ３０４で決定した対象照明用光源を発光させた状態で、撮像部２２０により、子宮頸部４２０を膣鏡３００とともに撮影し（ステップＳ３０７）、照明制御処理を終了する。

第２実施形態に係る照明制御装置１００は、位置パラメータが反映された制御用データと光源の照射状態（対象照明用光源）との関係を大量の学習データで機械学習させたニューラルネットワークを用いることにより、例えば、上述の特徴点α及びβを抽出するための画像解析のアルゴリズムを作成しなくても、子宮頸部４２０を適切に照明することができる。なお、ここでは、機械学習させるモデルとしてＣＮＮを例に挙げて説明したが、ＳＶＭ（Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍａｃｈｉｎｅ）、決定木等を機械学習させて、ＣＮＮの代わりに用いてもよい。

（第２実施形態の変形例）
上述の第２実施形態では、ＣＮＮを機械学習させるための学習データとして、子宮頸部４２０を膣鏡３００とともに撮像した画像の画像データに、その画像が撮像された時の膣鏡３００と撮像装置２００との位置関係に基づいて決定される対象照明用光源（発光部２３０ａ〜２３０ｈのいずれか）を正解ラベルとして付与したデータを用いた。しかし、機械学習によって対象照明用光源を選択する方法はこれに限定されない。

例えば、学習データとして、画像データから特徴点α及びβを出力するための第１学習データと、特徴点α及びβから最適な発光部２３０を出力するための第２学習データの２種類を用意し、第１学習データで学習されたＣＮＮと、第２学習データで学習されたニューラルネットワークとを用いて対象照明用光源を選択するようにしてもよい。この場合、第１学習データとしては、膣鏡３００を子宮頸部とともに撮影した画像の画像データに、その画像における特徴点α及びβそれぞれの座標を正解ラベルとして付与したデータを用いる。そして、第２学習データとしては、特徴点αの座標と特徴点βの座標の組に、そのような特徴点α及びβの座標の場合における最適な対象照明用光源（発光部２３０ａ〜２３０ｈのいずれか）を正解ラベルとして付与したデータを用いる。

また、上述の第１学習データを用いて学習されたＣＮＮを用いて特徴点α及びβそれぞれの座標を求めた後は、第１実施形態におけるステップＳ１０４以降の処理と同様の処理によって対象照明用光源を選択してもよい。この場合、第１実施形態に係る照明制御処理（図７）のステップＳ１０３をＣＮＮで行い、他の処理は、第１実施形態と同様の処理を行えばよい。

なお、上述の第１学習データ及び第２学習データは一例に過ぎない。例えば、第１学習データとして、画像データから膣鏡中心座標（ｘｃ，ｙｃ）や膣鏡角度θを出力するためのデータを用意し、第２学習データとして、膣鏡中心座標（ｘｃ，ｙｃ）や膣鏡角度θから最適な発光部２３０を出力するための学習データを用意して、同様の処理を行ってもよい。

（第３実施形態）
上述の第１及び第２実施形態に係る照明制御装置１００は、レンズ２１０の周囲に設けられた発光部２３０の中から最適な発光部２３０である対象照明用光源を選択して発光させる処理を行っている。ただし、図５（ａ）に示すように、第１及び第２実施形態に係る発光部２３０の光軸（発光部２３０からの光の照射方向に延びるとともにこの光の照射領域の中心を通る線。発光部２３０ａの場合は光軸５０４）は、レンズ２１０の光軸５０３と平行に固定されている。そのため、発光部２３０ａの光のうち最も明るいと考えられる発光部２３０ａの光軸５０４上の光及びその付近の光は、子宮頸部４２０に照射されない。そこで、各発光部２３０の照射方向を変更してその光軸を子宮頸部４２０に近づけることにより、発光部２３０からのより明るい光を子宮頸部４２０に照射させる第３実施形態について説明する。

第３実施形態に係る撮像装置２０１は、図１２に示すように、第１実施形態に係る撮像装置２００に、駆動部２４０及びプリズム部２５０が追加された構成になっている。そして、後述するように、発光部２３０とプリズム部２５０とによって、光の照射方向が変更可能な光源が構成される。

ただし、第３実施形態に係る制御用データ取得部１１２と光源制御部１１３の機能は、第１及び第２実施形態に係るそれらの機能と異なる。これらについては後述する。

駆動部２４０は、ステッピングモータを備え、光源制御部１１３から指示された角度だけ、プリズム部２５０を回転させる。

プリズム部２５０は、図１３（ａ）に示すように、発光部２３０と撮像装置２００の撮影対象の間に設置されている。また、プリズム部２５０は、図１３（ｂ）に示すように、光の入射面と出射面とが互いに成す角度が互いに異なる複数のプリズムをリング状に結合した形態になっており、複数のプリズムは、複数の発光部２３０ａ〜２３０ｈと同じ数分、設けられている。ただし、後述するように、発光部２３０の数とプリズムの数は必ずしも同じである必要はない。また、プリズム部２５０は、駆動部２４０によりレンズ２１０の光軸を中心に回転可能である。

図１３（ｂ）に示すプリズム部２５０のうちのプリズム２５０ａを一点鎖線Ａ−Ａ’で切断した断面図を、図１３（ｃ）に示す。このプリズム２５０ａの光の入射面と出射面とが互い成す角度が０であるため、対応する発光部２３０からの光は、プリズム２５０ａで屈折せずに、その光軸が第１実施形態の場合と同様にレンズ２１０の光軸と平行になる。なお、プリズム２５０ｂの光の入射面と出射面とが互いに成す角度は、プリズム２５０ａと同様に０である。

図１３（ｂ）に示すプリズム部２５０のうちのプリズム２５０ｃを一点鎖線Ｃ−Ｃ’で切断した断面図を、図１３（ｄ）に示す。このプリズム２５０ｃは、光の入射面と出射面とが互いに成す角度が、レンズ２１０の光軸に近づく方向に比較的小さい角度Ｓ（例えば５°）であるので、対応する発光部２３０からの光軸は、プリズム２５０ｃを通るとレンズ２１０の光軸に角度Ｓで近づく。なお、プリズム２５０ｄの光の入射面と出射面とが互いに成す角度は、プリズム２５０ｃと同様に、レンズ２１０の光軸に近づく方向にＳである。

図１３（ｂ）に示すプリズム部２５０のうちのプリズム２５０ｅを一点鎖線Ｅ−Ｅ’で切断した断面図を、図１３（ｅ）に示す。このプリズム２５０ｅは、光の入射面と出射面とが互いに成す角度が、レンズ２１０の光軸に近づく方向に角度Ｔ（例えば１０°）であるので、対応する発光部２３０からの光軸は、プリズム２５０ｅを通るとレンズ２１０の光軸に角度Ｔで近づく。なお、プリズム２５０ｆの光の入射面と出射面とが互いに成す角度は、プリズム２５０ｅと同様に、レンズ２１０の光軸に近づく方向にＴである。

図１３（ｂ）に示すプリズム部２５０のうちのプリズム２５０ｇを一点鎖線Ｇ−Ｇ’で切断した断面図を、図１３（ｆ）に示す。このプリズム２５０ｇは、光の入射面と出射面とが互いに成す角度が、レンズ２１０の光軸から遠ざかる方向に角度Ｕ（例えば１０°）であるので、対応する発光部２３０からの光軸は、プリズム２５０ｇを通るとレンズ２１０の光軸に角度Ｕで離れる。なお、プリズム２５０ｈの光の入射面と出射面とが互いに成す角度は、プリズム２５０ｇと同様に、レンズ２１０の光軸から遠ざかる方向にＵである。

なお、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）では、プリズム部２５０は、８つの領域に分かれているが、プリズム２５０ａとプリズム２５０ｂ等、隣り合う領域においては同じ屈折角度（屈折率）のプリズムになっているので、全体としては４種類の屈折角度が選択できるプリズムになっている。これは（その他の変形例）として後述するように、互いに隣り合う複数の発光部２３０を発光させる場合に、同じ屈折角度を設定できるようにするためである。

また上述のプリズム部２５０は一例に過ぎず、プリズム部２５０は、このような形態に限定されない。設定したい屈折角度の種類数に応じてプリズム部２５０の領域の数は任意に設定可能である。さらに、プリズム部２５０は、一方の角度（例えば内側に−２０°（外側に２０°））から、他方の角度（例えば内側に２０°）まで、角度が無段階で変化するプリズムになっていてもよい。

また、隣り合う発光部２３０ではなく、互いに対向する（例えば発光部２３０ａと発光部２３０ｅ）を同時に発光させるモードが存在する場合には、互いに対向するプリズム（例えばプリズム２５０ａとプリズム２５０ｅ）が同じ屈折角度に設定されていてもよい。

第３実施形態に係る撮像装置２０１では、図１４（ａ）に示すように、発光部２３０ａからプリズム部２５０を通過した光の光軸５０５は、プリズム部２５０のプリズム２５０ｂまたはプリズム２５０ｃにより、膣鏡挿入方向で見て撮像装置２００の光軸に一致している膣鏡断面中心線側に屈折させて、子宮頸部４２０に到達させることができる。この場合、子宮頸部４２０の表面（Ｃ面）は、図１４（ｂ）に示すように、発光部２３０ａからの光が届く領域５１１と、光が届かない影の領域５１２（ケラレ）との間に、この二つの領域の境界がぼけた領域５１３が生じる。図５（ｃ）と図１４（ｂ）とを比較すると、光が届く領域５１１の面積は変わらない。そして、図５（ｃ）の領域５１２の領域５１１に近い部分に対応する部分が、図１４（ｂ）では境界がぼけた領域５１３になっており、その分、図１４（ｂ）の影の領域５１２は図５（ｃ）の影の領域５１２よりも面積が小さい。

図１４（ｂ）の場合に影の領域５１２の縁に影がぼけた領域５１３が生じるのは、領域５１１に照射される光の明るさが、図５（ｃ）の場合よりも図１４（ｂ）の場合の方が明るいためであると考えられる。つまり、図１４（ａ）のようにプリズム部２５０により屈折した発光部２３０の光軸５０５を子宮頸部４２０の表面（Ｃ面）に合わせることにより、子宮頸部４２０の表面（Ｃ面）を明るく照明できるだけでなく、影の領域５１２の面積を小さくすることもできる。

発光部２３０からプリズム部２５０を通過した光の光軸５０５を子宮頸部４２０の表面（Ｃ面）の中心に合わせるには、図１４（ａ）のように、プリズム部２５０による発光部２３０の光軸の屈折角度を、式（３）に示す角度θｃに設定すればよい。
θｃ＝ａｒｃｔａｎ（Ｈ／Ｌ）…（３）
ここで、距離Ｈは、レンズ２１０の光軸５０３から、プリズム部２５０で屈折されない場合における各発光部２３０の光軸（プリズム透過前光軸５０４）までの最短距離であり、距離Ｌは、プリズム部２５０の光の出射面をレンズ２１０の光軸５０３に垂直に投影させた位置から、子宮頸部４２０の表面までの最短距離である。なお、距離Ｌは、プリズム部２５０の光の出射面をレンズ２１０の光軸５０３に垂直に投影させた位置から膣鏡３００の入口までの距離Ｌ１と、膣鏡３００の長さＬ２と、の和になっている。

第３実施形態に係る制御用データ取得部１１２と光源制御部１１３の機能は、第１及び第２実施形態に係るそれらの機能と異なるので、これらについて説明する。第３実施形態に係る制御用データ取得部１１２は、制御用データとして、撮像装置２０１から子宮頸部までの距離Ｌ及び、レンズ２１０の光軸から発光部２３０までの距離Ｈを取得する。距離Ｌ及び距離Ｈは、発光部２３０と膣鏡３００との位置関係を表す位置パラメータである。

なお、後述するように、制御用データ取得部１１２は、距離Ｌを取得するために、レンズ２１０の中心から膣鏡３００の入口部分までの距離Ｌ１を取得するが、距離Ｌ１は、撮像部２２０で子宮頸部４２０を膣鏡３００とともに撮像する場合における（膣鏡３００の入口に合焦させたときの）フォーカス距離に相当する。すなわち距離Ｌ１は、この撮像に関係するデータ（対象撮像関係データ）なので、距離Ｌ１を取得する際、制御用データ取得部１１２は、対象撮像関係データを取得するデータ取得手段として機能する。

また、第３実施形態に係る光源制御部１１３は、制御用データ取得部１１２が取得した距離Ｌ及び距離Ｈに基づいて、光軸５０３に対する発光部２３０の光軸の最適な角度θｃを算出し、駆動部２４０を制御して、プリズム部２５０を回転させ、発光させる発光部２３０の前に発光部２３０の光軸を角度θｃ屈折させるプリズムを移動させる。このようにプリズム部２５０を回転させることにより、光源制御部１１３は、光源の照射状態として、光源の照射方向を制御する。

このように、子宮頸部４２０の表面をできるだけ明るく照明するために、プリズム部２５０を用いて発光部２３０の光の照射方向を制御する照明制御処理について、図１５を参照して説明する。この処理の開始条件は、図７の照明制御処理のそれと同じである。また、レンズ２１０の光軸５０３から発光部２３０の中心までの距離Ｈ及び、膣鏡３００の長さＬ２は、予め記憶部１２０に記憶されているか、事前に操作部１３０から入力される等することにより、照明制御処理が開始されるときには記憶部１２０に記憶されているものとする。

まず、画像データ取得部１１１は、最も近接した距離から無限遠に向かって焦点の合うフォーカス距離を見つけるために、レンズ２１０の焦点距離又は繰り出し量を変化させていき、最初に合焦するフォーカス距離を検索する（ステップＳ４０１）。

次に、制御用データ取得部１１２は、合焦したレンズ２１０における焦点距離や繰り出し量に基づいてレンズ２１０の中心から膣鏡３００の入口部分までの距離Ｌ１を求め（具体的には、距離Ｌ１＝フォーカス距離であり、フォーカス距離は上述の式（２）により求められる。）、Ｌ１に記憶部１２０に記憶されている膣鏡３００の長さＬ２を加算して、子宮頸部４２０までの距離Ｌを取得する（ステップＳ４０２）。なお、式（２）による距離Ｌ１の算出や、Ｌ１＋Ｌ２での距離Ｌの算出は、算出方法の一例に過ぎない。制御用データ取得部１１２は、他の適当な手法で距離Ｌ１や距離Ｌを求めてもよいし、距離Ｌ１を求めずに距離Ｌを求めてもよい。

そして、制御用データ取得部１１２は、レンズ２１０の光軸から発光部２３０までの距離Ｈを記憶部１２０から取得する（ステップＳ４０３）。次に、光源制御部１１３は、上述の式（３）により、プリズム部２５０による最適な屈折角度である角度θｃを算出する（ステップＳ４０４）。

次に、光源制御部１１３は、発光させる発光部２３０（発光部２３０ａ〜２３０ｈのいずれか）を選択する（ステップＳ４０５）。ここで発光させる発光部２３０は、第１及び第２実施形態とは異なり、操作部１３０を介して（発光部２３０ａ〜２３０ｈのいずれか１つが）選択されているものとする。

そして、光源制御部１１３は、ステップＳ４０４で算出された角度θｃと、ステップＳ４０５で選択された発光部２３０と、に基づき、プリズム部２５０の複数のプリズム２５０ａ〜２５０ｈのうちの最適な屈折角度（屈折率）のプリズムがステップＳ４０５で選択された発光部２３０に重なるように、プリズム部２５０を駆動部２４０で回転させる（ステップＳ４０６）。光源制御部１１３は、駆動部２４０でプリズム部２５０を基準角度（例えばプリズム２５０ａが発光部２３０ａに重なる角度）に回転させたときに、各プリズム２５０ａ〜２５０ｈが、どの発光部２３０ａ〜２３０ｈに重なるかを予め把握しており、ステップＳ４０６では、選択された発光部２３０と最適な屈折角度のプリズムとが重なるように、基準角度に対する回転角度を制御する。

そして、制御部１１０は、シャッタキー１３３がユーザによって押下されるのを待機する（ステップＳ４０７）。シャッタキー１３３が押下されたら、光源制御部１１３は、ステップＳ４０５で選択された発光部２３０を発光させる（ステップＳ４０８）。

そして、撮影制御部１１４は、光源制御部１１３がステップＳ４０５で選択した発光部２３０を発光させた状態で、撮像部２２０により、子宮頸部を膣鏡３００とともに撮影し（ステップＳ４０９）、照明制御処理を終了する。

以上説明した照明制御処理により、撮像装置２００で子宮頸部（対象）を撮像する場合におけるフォーカス距離（対象撮像に関係する対象撮像関係データ）に基づく発光部２３０と膣鏡３００との位置関係に基づいて、発光部２３０からの光は、その光軸が子宮頸部の中心に一致するようにプリズム部２５０で屈折されるので、照明制御装置１００は、ユーザが位置を調整しなくても、子宮頸部４２０を適切に照明することができる。

なお、Ｈの値としては、前述した膣鏡断面中心線から、ステップＳ４０５で選択された発光部２３０のプリズム透過前光軸５０４までの最短距離を用いてもよい。

また、プリズム部２５０のプリズムの屈折角度をより細分化（又は無段階化）した場合は、ステップＳ４０６とステップＳ４０７の間で、次の処理を行ってもよい。すなわち、まず、発光部２３０（光源）からの光を、プリズム部２５０のプリズム２５０ａ〜２５０ｈから選択した第１プリズムを通して、膣鏡３００（挿入部）及び子宮頸部（対象）に照射する。次いで、このように発光部２３０からの光を、第１プリズムを通して膣鏡３００及び子宮頸部に照射した状態で子宮頸部を膣鏡３００とともに撮像し、それにより取得した画像データを第１撮像画像データとする。次に、プリズム２５０ａ〜２５０ｈから第１プリズムとは異なる光の屈折率の第２プリズムを選択し、選択した第２プリズムを通して対象に照射する。次いで、このように発光部２３０からの光を、第２プリズムを通して対象に照射した状態で対象を膣鏡３００とともに撮像し、それにより取得した画像データを第２撮像画像データとする。同様の処理を、プリズム２５０ａ〜２５０ｈのうちの第１及び第２プリズムとは異なる第３プリズムについても行うことによって、第３撮像画像データを取得する。次に、これらの第１〜第３画像データを画像解析する。次いで、この第１〜第３画像データの解析結果に基づいて、第１〜第３画像データのうちの、より最適な（明るい、ケラレが少ない）画像データに対応するプリズムを、第１〜第３プリズムから特定する。この特定されたプリズムを通って発光部２３０からの光が照射されるように、プリズム部２５０を最適な角度に回転させてもよい。

（第３実施形態の変形例）
上述の第３実施形態では、発光させる発光部２３０は、ユーザに操作部１３０を介して選択された発光部２３０であったが、これに限定されない。例えば、第１又は第２実施形態と同様に発行させる発光部２３０を選択してもよい。このような第３実施形態の変形例について説明する。

第３実施形態の変形例に係る撮像装置２０１の構成や外観は、第３実施形態と同様であるので、説明を省略する。また、第３実施形態の変形例に係る照明制御処理は、図１６に示すように、第３実施形態の照明制御処理において、ステップＳ４０５を、第１実施形態の照明制御処理のステップＳ１０２〜ステップＳ１０６に置き換えた処理になる。

つまり、光源制御部１１３は、ステップＳ４０５で発光部２３０を選択する代わりに、ステップＳ１０２〜Ｓ１０６により発光部２３０を選択する。また、ステップＳ４０８では、光源制御部１１３は、ステップＳ１０６で選択された発光部２３０を発光させる。

以上の照明制御処理により、第３実施形態の変形例では、複数の発光部２３０の中から子宮頸部４２０の最も広い範囲に光を照射することができる発光部２３０が対象照明用光源として選択されて発光するとともに、対象照明用光源からの光をプリズム部２５０で屈折させて、その光軸が子宮頸部４２０に到達するようにするので、ユーザが位置を調整しなくても、子宮頸部４２０に光を適切に照射することができる。

（その他の変形例）
なお、本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、第３実施形態において、プリズム部２５０による最適な屈折角度θｃを取得する際に、画像データ取得部１１１が取得した画像データを制御データとして入力すると、最適な屈折角度θｃを出力するように機械学習されたＣＮＮを用いてもよい。

また、上述の第３実施形態の変形例では、第１実施形態と第３実施形態とを組み合わせた実施形態としたが、第２実施形態と第３実施形態とを組み合わせて、対象照明用光源の選択とプリズム部２５０による屈折角度θｃの変更とを行う実施形態としても同様の効果を得ることができる。

また、上述した実施形態では、光源制御部１１３は、複数の発光部２３０のうち１つの発光部２３０を選択して発光させることとしたが、発光させる発光部２３０を１つに限定する必要はない。ただし、発光させる発光部２３０として、離れた位置に存在する発光部２３０を選択すると、逆に照射状態が良好な範囲が狭まってしまうことが、実験で確かめられている。

例えば図１７（ａ）に示すように、複数の発光部２３０の中で、撮像装置２００の光軸が延びる方向から見て、互いに対向する発光部２３０ａと発光部２３０ｅとを発光させると、図１７（ｂ）に示すように、中央の領域５１５の明るさが上下の領域５１４の明るさの２倍になり、領域５１４には１つの発光部２３０からの光が照射されているにも関わらず、影の領域として観察されてしまう。このため、照射状態が良好な領域である領域５１５の面積は、発光部２３０を１つだけ発光させた場合よりも、小さくなってしまう。

したがって、発光部２３０を複数選択して発光させる場合は、互いに近接した発光部２３０（例えば互いに隣り合う発光部２３０ａと発光部２３０ｂ等）を発光させるのが望ましい。近接していれば、複数の発光部２３０を発光させても、図１４（ｂ）に示される照射状態と類似した照射状態が得られる。例えば、光源制御部１１３は、複数の発光部２３０の中から子宮頸部４２０の最も広い範囲に光を照射することができる発光部２３０と、その両隣りの発光部２３０の、合計３つの発光部２３０を選択して、発光させてもよい。

なお、上述の実施形態では、制御用データ取得部１１２が制御データを取得するために用いる、画像データ取得部１１１が取得する画像データは、発光部２３０を発光させずに撮像した画像データであるが、これに限定されず、発光部２３０を発光させて撮像した画像データでもよい。また、発光部２３０を発光させる場合において、どの発光部２３０を選択して発光させるかは任意である。

また、上述の実施形態では、発光部２３０がリング状に並んでいるため、プリズム部２５０もリング状に設けているが、プリズム部２５０の形状はリング状に限定されない。例えば、発光部２３０が、単一の光源の場合や、左右方向に並んだ複数の光源の場合には、プリズム部２５０は、左右方向にスライドすることによって発光部２３０からの光を通すプリズムが変更されるプリズム部２５０であってもよい。

また、プリズム部２５０は、カメラの光軸方向にプリズムを積層したり、積層しなかったりすることで、屈折率が変更されるプリズム部２５０であってもよい。また、プリズム部２５０は、光源の照射方向を制御する手段の一例に過ぎない。光源の照射方向を制御する手段としては、プリズムだけでなく、例えば、光源と対象の間に設けた鏡の角度を変化させることによって、光源からの光の照射方向を変更させる機構であってもよいし、光源そのものをアクチュエータで駆動することによって、カメラの光軸に対する光源の光軸の角度を変更可能にする機構であってもよい。

また、上述の実施形態では、人間の子宮頸部を撮影する撮像装置２００，２０１を例に挙げて説明したが、撮像装置２００，２０１による撮影の対象は人間の子宮頸部に限られず、人間以外の動物（例えば犬、猫、牛、豚、馬等）の子宮頸部でもよい。さらに、撮像装置２００，２０１による撮影の対象は子宮頸部に限られず、照明制御装置１００による光源の制御も、子宮頸部を照射する光源に限られない。また、撮像装置２００，２０１は、工場や作業現場での配管内又は人が入れない隙間での撮影や、自然界の穴の中（動物の巣穴、樹の洞、地面や崖の亀裂や穴）の撮影にも使用することができる。

すなわち、撮像装置２００，２０１及び照明制御装置１００は、一般に、孔部（膣、口腔、鼻の孔（鼻腔の入口部）、耳の孔（外耳道の入口部）、肛門、下水管等の配管等）に挿入部（膣鏡、咽喉鏡、鼻鏡、耳鏡、肛門鏡、下水管鏡等）を挿入して、孔部の奥に存在する対象（子宮頸部、咽喉、鼻腔の壁部（上甲介、中甲介、下甲介）、外耳道の壁や鼓膜、直腸、下水管の壁部等、腔部の壁部）を撮影する際に、使用することができる。

また、上述の実施形態では、撮像装置２００，２０１が照明制御装置１００を内蔵しているものとして説明したが、照明制御装置１００は、撮像装置２００，２０１とは別個の装置であってもよい。この場合、照明制御装置１００及び撮像装置２００，２０１は、双方が通信部を備え、照明制御装置１００は当該通信部を介して撮像装置２００，２０１を制御可能に構成される。

なお、照明制御装置１００の各機能は、通常のＰＣ等のコンピュータによっても実施することができる。具体的には、上記実施形態では、照明制御装置１００が行う照明制御処理のプログラムが、記憶部１２０のＲＯＭに予め記憶されているものとして説明した。しかし、プログラムを、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ ｄｉｓｃ）、メモリカード、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、そのプログラムをコンピュータに読み込んでインストールすることにより、上述の各機能を実現することができるコンピュータを構成してもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明には、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲が含まれる。以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。

（付記１）
対象に連なる孔部に挿入された挿入部を前記対象とともに撮像装置で撮像する対象撮像を行う場合における前記対象撮像に関係する対象撮像関係データを取得するデータ取得手段と、
前記取得された対象撮像関係データに基づく制御用データを取得する制御用データ取得手段と、
前記取得された制御用データに基づいて、前記撮像装置の光軸周りに設けられた光源の照射状態を制御する照明制御手段と、
を備える照明制御装置。

（付記２）
前記照明制御手段は、前記制御用データと前記光源の照射状態との関係に基づいて構築された制御則に従い、前記制御用データに基づいて、前記光源の照射状態を制御する、
付記１に記載の照明制御装置。

（付記３）
前記対象撮像関係データは、前記対象撮像により取得される撮像画像の画像データであり、
前記制御用データ取得手段は、前記取得された画像データに基づく制御用データを取得し、
前記制御則は、前記制御用データを入力とし、かつ、前記光源の照射状態の目標状態を出力として機械学習されたニューラルネットワークである、
付記２に記載の照明制御装置。

（付記４）
前記制御用データ取得手段は、前記制御用データとして、前記対象撮像関係データに基づく前記光源と前記挿入部との位置関係を表す位置パラメータを取得する、
付記１から３のいずれか１つに記載の照明制御装置。

（付記５）
前記対象撮像関係データは、前記対象撮像により取得される撮像画像の画像データであり、
前記挿入部における前記孔部への挿入方向に直交する断面は、略楕円状形状であり、
前記制御用データ取得手段は、前記位置パラメータとして、前記光軸に直交する方向に延びる基線に対する前記挿入部の前記断面の長軸又は短軸の角度と、前記撮像画像における前記撮像装置の光軸を基準とした前記挿入部の前記断面の中心の位置とを取得する、
付記４に記載の照明制御装置。

（付記６）
前記照明制御手段は、前記光源としての複数の光源の照射状態を制御することによって、前記複数の光源から、前記対象を照明するための対象照明用光源を選択し、前記選択した対象照明用光源を発光させる、
付記１から５のいずれか１つに記載の照明制御装置。

（付記７）
前記光源は、前記光源の光の照射方向を変更可能に構成されており、
前記照明制御手段は、前記光源の照射状態として前記光源の照射方向を制御する、
付記１から５のいずれか１つに記載の照明制御装置。

（付記８）
前記挿入部は膣鏡であり、前記対象は子宮頸部である、
付記１から７のいずれか１つに記載の照明制御装置。

（付記９）
撮像素子と、
対象からの光を前記撮像素子に集光するレンズと、
前記レンズの光軸周りに設けられた、前記対象を照明する光源と、
前記対象に連なる孔部に挿入された挿入部を前記対象とともに前記撮像素子で撮像する対象撮像を行う場合における前記対象撮像に関係する対象撮像関係データを取得するデータ取得手段と、
前記取得された対象撮像関係データに基づいて、前記光源の照射状態を制御する照明制御手段と、
前記照明制御手段により前記複数の光源の照射状態を制御した状態で、前記対象を前記撮像素子により撮影させる撮影制御手段と、
を備える撮像装置。

（付記１０）
対象に連なる孔部に挿入された挿入部を前記対象とともに撮像装置で撮像する対象撮像を行う場合における前記対象撮像に関係する対象撮像関係データを取得するデータ取得ステップと、
前記取得された対象撮像関係データに基づく制御用データを取得する制御用データ取得ステップと、
前記取得された制御用データに基づいて、前記撮像装置の光軸周りに設けられた光源の照射状態を制御する照明制御ステップと、
を備える照明制御方法。

（付記１１）
コンピュータに、
対象に連なる孔部に挿入された挿入部を前記対象とともに撮像装置で撮像する対象撮像を行う場合における前記対象撮像に関係する対象撮像関係データを取得するデータ取得ステップ、
前記取得された対象撮像関係データに基づく制御用データを取得する制御用データ取得ステップ、及び、
前記取得された制御用データに基づいて、前記撮像装置の光軸周りに設けられた光源の照射状態を制御する照明制御ステップ、
を実行させるためのプログラム。

１００…照明制御装置、１１０…制御部、１１１…画像データ取得部、１１２…制御用データ取得部、１１３…光源制御部、１１４…撮影制御部、１２０…記憶部、１３０…操作部、１３１…発光解除ボタン、１３２…フォーカスキー、１３３…シャッタキー、２００，２０１…撮像装置、２１０…レンズ、２２０…撮像部、２２１…画角、２２１ａ，２２１ｂ，２２１ｃ，２２１ｄ，２２１ｅ，２２１ｆ，２２１ｇ，２２１ｈ…座標、２２２…撮像素子、２３０，２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃ，２３０ｄ，２３０ｅ，２３０ｆ，２３０ｇ，２３０ｈ…発光部、２４０…駆動部、２５０…プリズム部、２５０ａ，２５０ｂ，２５０ｃ，２５０ｄ，２５０ｅ，２５０ｆ，２５０ｇ，２５０ｈ…プリズム、３００…膣鏡、３０１…上部、３０２…下部、３０３，３０３ａ，３０３ｂ…要部、３１０…断面、４１０…膣、４１１…肉壁、４２０…子宮頸部、５０１…長軸、５０２…短軸、５０３，５０４，５０５…光軸、５１１，５１２，５１３，５１４，５１５…領域、６０１…被写体、ＢＬ…バスライン、Ｄ，Ｈ，Ｌ，Ｌ１…距離、Ｆ…焦点距離、Ｋ…繰り出し量、Ｌ２…長さ、Ｍ…中心、Ｏ…中点、α，β…特徴点、θ…膣鏡角度、θｃ…角度

Claims (11)

1. 対象に連なる孔部に挿入された挿入部を前記対象とともに撮像装置で撮像する対象撮像により取得される撮像画像の画像データを取得するデータ取得手段と、
   前記取得された画像データに基づく制御用データを取得する制御用データ取得手段と、
   前記取得された制御用データを入力とし、かつ、光源の照射状態の目標状態を出力として機械学習されたニューラルネットワークに従い、前記撮像装置の光軸周りに設けられた前記光源の照射状態を制御する照明制御手段と、
   を備える照明制御装置。
2. 対象に連なる孔部に挿入された挿入部を前記対象とともに撮像装置で撮像する対象撮像を行う場合における前記対象撮像に関係する対象撮像関係データを取得するデータ取得手段と、
   前記取得された対象撮像関係データに基づき前記撮像装置の光軸周りに設けられた光源と前記挿入部との位置関係を表す位置パラメータを制御用データとして取得する制御用データ取得手段と、
   前記取得された制御用データに基づいて、前記光源の照射状態を制御する照明制御手段と、
   を備える照明制御装置。
3. 前記対象撮像関係データは、前記対象撮像により取得される撮像画像の画像データであり、
   前記挿入部における前記孔部への挿入方向に直交する断面は、略楕円状形状であり、
   前記制御用データ取得手段は、前記位置パラメータとして、前記光軸に直交する方向に延びる基線に対する前記挿入部の前記断面の長軸又は短軸の角度と、前記撮像画像における前記撮像装置の光軸を基準とした前記挿入部の前記断面の中心の位置とを取得する、
   請求項２に記載の照明制御装置。
4. 前記照明制御手段は、前記光源としての複数の光源の照射状態を制御することによって、前記複数の光源から、前記対象を照明するための対象照明用光源を選択し、前記選択した対象照明用光源を発光させる、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の照明制御装置。
5. 前記光源は、前記光源の光の照射方向を変更可能に構成されており、
   前記照明制御手段は、前記光源の照射状態として前記光源の照射方向を制御する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の照明制御装置。
6. 前記挿入部は膣鏡であり、前記対象は子宮頸部である、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の照明制御装置。
7. 撮像素子と、
   対象からの光を前記撮像素子に集光するレンズと、
   前記レンズの光軸周りに設けられた、前記対象を照明する複数の光源と、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の照明制御装置と、
   前記照明制御装置の前記照明制御手段により前記複数の光源の照射状態を制御した状態で、前記対象を前記撮像素子により撮影させる撮影制御手段と、
   を備える撮像装置。
8. 対象に連なる孔部に挿入された挿入部を前記対象とともに撮像装置で撮像する対象撮像により取得される撮像画像の画像データを取得するデータ取得ステップと、
   前記取得された画像データに基づく制御用データを取得する制御用データ取得ステップと、
   前記取得された制御用データを入力とし、かつ、光源の照射状態の目標状態を出力として機械学習されたニューラルネットワークに従い、前記撮像装置の光軸周りに設けられた前記光源の照射状態を制御する照明制御ステップと、
   を含む照明制御方法。
9. 対象に連なる孔部に挿入された挿入部を前記対象とともに撮像装置で撮像する対象撮像を行う場合における前記対象撮像に関係する対象撮像関係データを取得するデータ取得ステップと、
   前記取得された対象撮像関係データに基づき前記撮像装置の光軸周りに設けられた光源と前記挿入部との位置関係を表す位置パラメータを制御用データとして取得する制御用データ取得ステップと、
   前記取得された制御用データに基づいて、前記光源の照射状態を制御する照明制御ステップと、
   を含む照明制御方法。
10. コンピュータを、
    対象に連なる孔部に挿入された挿入部を前記対象とともに撮像装置で撮像する対象撮像により取得される撮像画像の画像データを取得するデータ取得手段、
    前記取得された画像データに基づく制御用データを取得する制御用データ取得手段、
    前記取得された制御用データを入力とし、かつ、光源の照射状態の目標状態を出力として機械学習されたニューラルネットワークに従い、前記撮像装置の光軸周りに設けられた前記光源の照射状態を制御する照明制御手段、
    として機能させるためのプログラム。
11. コンピュータを、
    対象に連なる孔部に挿入された挿入部を前記対象とともに撮像装置で撮像する対象撮像を行う場合における前記対象撮像に関係する対象撮像関係データを取得するデータ取得手段、
    前記取得された対象撮像関係データに基づき前記撮像装置の光軸周りに設けられた光源と前記挿入部との位置関係を表す位置パラメータを制御用データとして取得する制御用データ取得手段、
    前記取得された制御用データに基づいて、前記光源の照射状態を制御する照明制御手段、
    として機能させるためのプログラム。

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