特開 2023-171978 キャリブレーション装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023171978

(43)【公開日】2023-12-06

(54)【発明の名称】キャリブレーション装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/00 20060101AFI20231129BHJP

   G02B 23/24 20060101ALI20231129BHJP

【ＦＩ】

A61B1/00 630

A61B1/00 551

G02B23/24 B

G02B23/24 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020147690

(22)【出願日】2020-09-02

(71)【出願人】

【識別番号】306037311

【氏名又は名称】富士フイルム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001988

【氏名又は名称】弁理士法人小林国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宮下 陽太

(72)【発明者】

【氏名】龍田 岳一

【テーマコード（参考）】

2H040

4C161

【Ｆターム（参考）】

2H040BA22

2H040DA51

2H040GA02

2H040GA11

4C161CC06

4C161DD03

4C161GG11

4C161HH52

4C161JJ11

4C161LL02

4C161MM05

4C161QQ02

4C161QQ07

4C161WW12

(57)【要約】      （修正有）

【課題】撮像光学系による歪み等の影響を考慮して、仮想スケールに関するキャリブレーションを行うことができるキャリブレーション装置及び方法を提供する。
【解決手段】チャート１０１は、３つの指標図形１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃからなる指標図形平面１０４が設けられている。３つの指標図形１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃは、２つ以上の色によって、特定の色評価基準に基づく分離、又は、撮像素子のカラーフィルタの透過率に基づく分離がされている。チャート１０１を内視鏡で撮像して得られるキャリブレーション画像を取得する。キャリブレーション画像から、仮想スケールを拡張ディスプレイで表示するためのスケール用パラメータを取得する。
【選択図】図１７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ディスプレイに表示して被写体のサイズを計測するための仮想スケールに関するキャリブレーションを行うキャリブレーション装置であって、
複数の指標図形からなる指標図形平面が設けられたチャートであって、前記複数の指標図形は、２つ以上の色によって、特定の色評価基準に基づく分離、又は、内視鏡に設けられた撮像素子のカラーフィルタの透過率に基づく分離がされているチャートと、
前記内視鏡の先端部と前記チャートとの間のチャート間距離を変更する距離変更機構と、
前記指標図形平面の基準位置と、前記内視鏡の先端部から前記チャートに向けて照射される計測光の照射位置との位置関係を調整するために、前記内視鏡の先端部又は前記チャートを移動させる位置調整機構と、
画像制御用プロセッサとを備え、
前記画像制御用プロセッサは、
前記指標図形平面の基準位置と前記計測光の照射位置とが合った状態の前記チャートを前記内視鏡で撮像して得られるキャリブレーション画像を取得し、
前記キャリブレーション画像から、前記仮想スケールを前記ディスプレイで表示するためのスケール用パラメータを取得するキャリブレーション装置。

【請求項2】

前記特定の色評価基準は色相環であり、
前記指標図形の色は、白色、黒色、又は、前記色相環で１００°以上それぞれ離れた複数の色相に対応する複数の色のうち２以上の色を含む請求項１記載のキャリブレーション装置。

【請求項3】

前記チャートのうち前記指標図形平面以外の背景部は黒色である請求項１または２記載のキャリブレーション装置。

【請求項4】

前記チャートは光透過型である請求項１ないし３いずれか１項記載のキャリブレーション装置。

【請求項5】

前記距離変更機構により前記チャート間距離を設定する距離設定期間においては、前記光透過型のチャートに設けられたバックライトを消灯することにより、前記キャリブレーション画像において、前記計測光の照射位置のみを表示、及び／又は前記計測光の照射位置を記憶し、且つ、前記指標図形平面を非表示にする請求項４記載のキャリブレーション装置。

【請求項6】

前記位置調整機構により前記内視鏡の先端部又は前記チャートを移動させ、且つ、前記キャリブレーション画像を取得するキャリブレーション画像取得期間においては、前記光透過型のチャートに設けられたバックライトを点灯することにより、前記キャリブレーション画像において、前記計測光の照射位置を表示し、且つ、前記指標図形平面を表示する請求項４記載のキャリブレーション装置。

【請求項7】

キャリブレーション画像取得期間では、内視鏡の先端部とチャートとを正対させるために、指標図形平面に対応する位置合わせ用図形をキャリブレーション画像に表示する請求項６記載のキャリブレーション装置。

【請求項8】

前記内視鏡の先端部を保持する内視鏡保持部と、
前記チャートが載置されるチャート保持部と、
前記内視鏡保持部と前記チャート保持部との間に挟んで、前記チャート間距離を設定距離に合わせる距離設定治具とを備える請求項１ないし７いずれか１項記載のキャリブレーション装置。

【請求項9】

前記ディスプレイは、前記距離変更機構、前記位置調整機構、前記キャリブレーション画像の取得、又は、前記スケール用パラメータの取得の少なくともいずれかを含むキャリブレーションモードに関連する操作の作業内容を表示する請求項１ないし８いずれか１項記載のキャリブレーション装置。

【請求項10】

前記ディスプレイは、前記距離変更機構、前記位置調整機構、前記キャリブレーション画像の取得、又は、前記スケール用パラメータの取得の少なくともいずれかを含むキャリブレーションモードに関連する操作表示を行う請求項１ないし９いずれか１項記載のキャリブレーション装置。

【請求項11】

ディスプレイに表示して被写体のサイズを計測するための仮想スケールに関するキャリブレーションを行うキャリブレーション方法であって、
距離変更機構によって、複数の指標図形からなる指標図形平面が設けられたチャートと内視鏡の先端部との間のチャート間距離を変更する距離変更ステップと、
位置調整機構によって、前記指標図形平面の基準位置と、前記内視鏡の先端部から前記チャートに向けて照射される計測光の照射位置との位置関係を調整するために、前記内視鏡の先端部又は前記チャートを移動させる移動ステップと、
前記チャート間距離を変更する毎に、前記指標図形平面の基準位置と前記計測光の照射位置とが合った状態の前記チャートを前記内視鏡で撮像して得られるキャリブレーション画像を取得するキャリブレーション画像取得ステップと、
前記キャリブレーション画像から、前記仮想スケールを前記ディスプレイで表示するためのスケール用パラメータを取得するパラメータ取得ステップとを有し、
前記チャートにおいて、前記複数の指標図形は、２つ以上の色によって、特定の色評価基準に基づく分離、又は、前記内視鏡に設けられた撮像素子のカラーフィルタの透過率に基づく分離がされているキャリブレーション方法。

【請求項12】

前記距離変更ステップにおいては、光透過型の前記チャートに設けられたバックライトを消灯することにより、前記キャリブレーション画像において、前記計測光の照射位置のみを表示し、且つ、前記指標図形平面を非表示にする請求項１１記載のキャリブレーション方法。

【請求項13】

前記キャリブレーション画像取得ステップにおいては、光透過型の前記チャートに設けられたバックライトを点灯することにより、前記キャリブレーション画像において、前記計測光の照射位置を表示し、且つ、前記指標図形平面を表示する請求項１１記載のキャリブレーション方法。

【請求項14】

前記指標図形は円であり、
前記パラメータ取得ステップでは、前記キャリブレーション画像における指標図形画像に外接する外接矩形を抽出する外接矩形抽出処理と、前記外接矩形に内接する楕円のフィッティングパラメータを、前記スケール用パラメータとして算出する内接楕円パラメータ算出処理とを行う請求項１１ないし１３いずれか１項記載のキャリブレーション方法。

【請求項15】

前記スケール用パラメータには、前記チャート間距離が第１距離のスケール用パラメータと、前記チャート間距離が第２距離のスケール用パラメータとが含まれ、
前記パラメータ取得ステップにおいては、前記距離変更機構によって前記チャート間距離を変更する毎に、前記第１距離のスケール用パラメータを取得し、
前記パラメータ取得ステップの後に、前記第１距離の前記スケール用パラメータに基づく補間処理を行うことによって、前記第２距離のスケール用パラメータを算出する補間処理ステップを行う請求項１１ないし１４いずれか１項記載のキャリブレーション方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被写体のサイズを計測するための仮想スケールに関するキャリブレーションを行うキャリブレーション装置及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

内視鏡装置では、被写体までの距離又は被写体の大きさなどを取得することが行われている。例えば、特許文献１では、照明光及び計測用のスポット光を被写体に照明し、被写体上に照明されたスポット光の位置に対応させて、被写体のサイズを計測するための仮想スケールを撮像画像上に表示している。また、特許文献１には、スポット光の位置と被写体の大きさとの関係性をキャリブレーションすることが記載されている。特許文献１では、計測用のスポット光を方眼紙状のチャートに照明し、チャートとの距離ごとに撮像して得られたキャリブレーション画像から、測定光の照射位置と特定サイズの仮想スケールの大きさとの関係を定めている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１８／０５１６８０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

内視鏡装置によって得られた撮像画像の周辺部は、撮像光学系によって、被写体に歪み等が生ずることが知られている。これに対して、特許文献１では、撮像光学系による歪み等の影響を考慮せずに、仮想スケールを表示している。そのため、被写体が撮像画像の周辺部に位置する場合には、仮想スケールによって、被写体の大きさを正確に測ることができない場合があった。

【0005】

本発明は、撮像光学系による歪み等の影響を考慮して、被写体のサイズを計測するための仮想スケールに関するキャリブレーションを行うことができるキャリブレーション装置及び方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、ディスプレイに表示して被写体のサイズを計測するための仮想スケールに関するキャリブレーションを行うキャリブレーション装置であって、複数の指標図形からなる指標図形平面が設けられたチャートであって、複数の指標図形は、２つ以上の色によって、特定の色評価基準に基づく分離、又は、内視鏡に設けられた撮像素子のカラーフィルタの透過率に基づく分離がされているチャートと、内視鏡の先端部とチャートとの間のチャート間距離を変更する距離変更機構と、指標図形平面の基準位置と、内視鏡の先端部からチャートに向けて照射される計測光の照射位置との位置関係を調整するために、内視鏡の先端部又はチャートを移動させる位置調整機構と、画像制御用プロセッサとを備え、画像制御用プロセッサは、指標図形平面の基準位置と計測光の照射位置とが合った状態のチャートを内視鏡で撮像して得られるキャリブレーション画像を取得し、キャリブレーション画像から、仮想スケールをディスプレイで表示するためのスケール用パラメータを取得する。

【0007】

特定の色評価基準は色相環であり、指標図形の色は、白色、黒色、又は、色相環で１００°以上それぞれ離れた複数の色相に対応する複数の色のうち２以上の色を含むことが好ましい。チャートのうち指標図形平面以外の背景部は黒色であることが好ましい。チャートは光透過型であることが好ましい。

【0008】

距離変更機構によりチャート間距離を設定する距離設定期間においては、光透過型のチャートに設けられたバックライトを消灯することにより、キャリブレーション画像において、計測光の照射位置のみを表示、及び／又は前記計測光の照射位置を記憶し、且つ、指標図形平面を非表示にすることが好ましい。位置調整機構により内視鏡の先端部又はチャートを移動させ、且つ、キャリブレーション画像を取得するキャリブレーション画像取得期間においては、光透過型のチャートに設けられたバックライトを点灯することにより、キャリブレーション画像において、計測光の照射位置を表示し、且つ、指標図形平面を表示することが好ましい。キャリブレーション画像取得期間では、内視鏡の先端部とチャートとを正対させるために、指標図形平面に対応する位置合わせ用図形をキャリブレーション画像に表示することが好ましい。

【0009】

内視鏡の先端部を保持する内視鏡保持部と、チャートが載置されるチャート保持部と、内視鏡保持部とチャート保持部との間に挟んで、チャート間距離を設定距離に合わせる距離設定治具とを備えることが好ましい。ディスプレイは、距離変更機構、位置調整機構、キャリブレーション画像の取得、又は、スケール用パラメータの取得の少なくともいずれかを含むキャリブレーションモードに関連する操作の作業内容を表示することが好ましい。ディスプレイは、距離変更機構、位置調整機構、キャリブレーション画像の取得、又は、スケール用パラメータの取得の少なくともいずれかを含むキャリブレーションモードに関連する操作表示を行うことが好ましい。

【0010】

本発明は、ディスプレイに表示して被写体のサイズを計測するための仮想スケールに関するキャリブレーションを行うキャリブレーション方法であって、距離変更機構によって、複数の指標図形からなる指標図形平面が設けられたチャートと内視鏡の先端部との間のチャート間距離を変更する距離変更ステップと、位置調整機構によって、指標図形平面の基準位置と、内視鏡の先端部からチャートに向けて照射される計測光の照射位置との位置関係を調整するために、内視鏡の先端部又はチャートを移動させる移動ステップと、チャート間距離を変更する毎に、指標図形平面の基準位置と計測光の照射位置とが合った状態のチャートを内視鏡で撮像して得られるキャリブレーション画像を取得するキャリブレーション画像取得ステップと、キャリブレーション画像から、仮想スケールをディスプレイで表示するためのスケール用パラメータを取得するパラメータ取得ステップとを有し、チャートにおいて、複数の指標図形は、２つ以上の色によって、特定の色評価基準に基づく分離、又は、内視鏡に設けられた撮像素子のカラーフィルタの透過率に基づく分離がされている。

【0011】

前記距離変更ステップにおいては、光透過型の前記チャートに設けられたバックライトを消灯することにより、前記キャリブレーション画像において、前記計測光の照射位置のみを表示し、且つ、前記指標図形平面を非表示にすることが好ましい。

【0012】

キャリブレーション画像取得ステップにおいては、光透過型の前記チャートに設けられたバックライトを点灯することにより、キャリブレーション画像において、計測光の照射位置を表示し、且つ、指標図形平面を表示することが好ましい。指標図形は円であり、パラメータ取得ステップでは、キャリブレーション画像における指標図形画像に外接する外接矩形を抽出する外接矩形抽出処理と、外接矩形に内接する楕円のフィッティングパラメータを、スケール用パラメータとして算出する内接楕円パラメータ算出処理とを行うことが好ましい。

【0013】

スケール用パラメータには、チャート間距離が第１距離のスケール用パラメータと、チャート間距離が第２距離のスケール用パラメータとが含まれ、パラメータ取得ステップにおいては、距離変更機構によってチャート間距離を変更する毎に、第１距離のスケール用パラメータを取得し、パラメータ取得ステップの後に、第１距離の前記スケール用パラメータに基づく補間処理を行うことによって、第２距離のスケール用パラメータを算出する補間処理ステップを行うことが好ましい。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、撮像光学系による歪み等の影響を考慮して、被写体のサイズを計測するための仮想スケールに関するキャリブレーションを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】内視鏡システムの概略図である。

【図2】内視鏡の先端部を示す平面図である。

【図3】内視鏡装置の機能を示すブロック図である。

【図4】計測光出射部を示すブロック図である。

【図5】計測光によって被写体上に形成されるスポットＳＰを示す説明図である。

【図6】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。

【図7】信号処理部の機能を示すブロック図である。

【図8】観察距離が近端Ｐｘである場合のスポット及び第１の仮想スケールを示す画像図である。

【図9】観察距離が中央付近Ｐｙである場合のスポット及び第１の仮想スケールを示す画像図である。

【図10】観察距離が遠端Ｐｚである場合のスポット及び第１の仮想スケールを示す画像図である。

【図11】十字型、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１の仮想スケールを示す説明図である。

【図12】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。

【図13】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。

【図14】歪曲同心円状のマーカを示す画像図である。

【図15】交差ライン及び目盛りを示す画像図である。

【図16】キャリブレーション装置の概略図である。

【図17】チャートの平面図である。

【図18】色相環を表す説明図である。

【図19】撮像素子のカラーフィルタの透過率分布を示すグラフである。

【図20】距離変更機構及び位置調整機構を備えるキャリブレーション用機構の概略図である。

【図21】バックライト消灯時のキャリブレーション画像の画像図である。

【図22】バックライト点灯時のキャリブレーション画像の画像図である。

【図23】内視鏡の先端部がＸＺ平面又はＹＺ平面で回転可能であることを示す説明図である。

【図24】キャリブレーションモードに対応する信号処理部の機能を示すブロック図である。

【図25】二値化処理又は外接矩形抽出処理を示す説明図である。

【図26】内接楕円パラメータ算出処理を示す説明図である。

【図27】スケール確認画面を示す画像図である。

【図28】補間処理を示す説明図である。

【図29】キャリブレーションモードの一連の流れを示すフローチャートである。

【図30】設定完了操作アイコンを示す画像図である。

【図31】真円度確認用矩形を示す説明図である。

【図32】移動ステップにおけるチャート画像の画像図である。

【図33】位置調整完了アイコンを示す画像図である。

【図34】スケール確認アイコンを示す画像図である。

【図35】作業内容を表示する画像図である。

【図36】位置合わせ用画像を示す画像図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１に示すように、内視鏡システム１０は、内視鏡１２と、光源装置１３と、プロセッサ装置１４と、ディスプレイ１５と、ユーザーインターフェース１６と、拡張プロセッサ装置１７と、拡張ディスプレイ１８とを有する。内視鏡１２は、光源装置１３と光学的に接続され、且つ、プロセッサ装置１４と電気的に接続される。内視鏡１２は、観察対象の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た湾曲部１２ｃ及び先端部１２ｄとを有している。湾曲部１２ｃは、操作部１２ｂを操作することにより湾曲動作する。先端部１２ｄは、湾曲部１２ｃの湾曲動作によって所望の方向に向けられる。

【0017】

また、操作部１２ｂには、モードの切り替え操作に用いるモード切替スイッチ１２ｆと、観察対象の静止画の取得指示に用いられる静止画取得指示スイッチ１２ｇと、ズームレンズ２１ｂの操作に用いられるズーム操作部１２ｈとが設けられている。

【0018】

プロセッサ装置１４は、ディスプレイ１５及びユーザーインターフェース１６と電気的に接続される。ディスプレイ１５は、プロセッサ装置１４で処理された観察対象の画像又は情報等を出力表示する。ユーザーインターフェース１６は、キーボード、マウス、タッチパッド、マイク等を有し、機能設定等の入力操作を受け付ける機能を有する。拡張プロセッサ装置１７は、プロセッサ装置１４に電気的に接続されている。拡張ディスプレイ１８は、拡張プロセッサ装置１７で処理された画像又は情報等を出力表示する。

【0019】

内視鏡１２は、通常観察モードと、特殊観察モードと、測長モードと、キャリブレーションモードを備えており、モード切替スイッチ１２ｆによって切り替えられる。通常観察モードは、照明光によって観察対象を照明するモードである。特殊観察モードは、照明光と異なる特殊光によって観察対象を照明するモードである。測長モードは、照明光又は計測光を観察対象に照明し、且つ、観察対象の撮像により得られる撮像画像上に、観察対象の大きさなどの測定に用いられる仮想スケールを表示する。仮想スケールが重畳表示されない撮像画像はディスプレイ１５に表示される一方、仮想スケールが重畳表示された撮像画像は拡張ディスプレイ１８に表示される。キャリブレーションモードは、内視鏡１２の撮像光学系２１によってサイズ等にバラつきが生ずることがある仮想スケールを内視鏡１２毎に調整するために、仮想スケールに関するキャリブレーションを行う。

【0020】

なお、照明光は、観察対象全体に明るさを与えて観察対象全体を観察するために用いられる光である。特殊光は、観察対象のうち特定領域を強調するために用いられる光である。計測光は、仮想スケールの表示に用いられる光である。また、本実施形態では、画像上に表示する仮想スケールについて説明を行うが、実際の管腔内に実スケールを設け、実スケールを画像を通して確認できるようにしてもよい。この場合には、実スケールは、内視鏡１２の鉗子チャンネルを通して、挿入し、先端部１２ｄから実スケールを突出させることが考えられる。

【0021】

ユーザーが静止画取得指示スイッチ１２ｇを操作することにより、ディスプレイ１５の画面がフリーズ表示し、合わせて、静止画取得を行う旨のアラート音（例えば「ピー」）を発する。そして、静止画取得指示スイッチ１２ｇの操作タイミング前後に得られる撮像画像の静止画が、プロセッサ装置１４内の静止画保存部４２（図３参照）に保存される。なお、静止画保存部４２はハードディスクやＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリなどの記憶部である。プロセッサ装置１４がネットワークに接続可能である場合には、静止画保存部４２に代えて又は加えて、ネットワークに接続された静止画保存サーバ（図示しない）に撮像画像の静止画を保存するようにしてもよい。

【0022】

なお、静止画取得指示スイッチ１２ｇ以外の操作機器を用いて、静止画取得指示を行うようにしてもよい。例えば、プロセッサ装置１４にフットペダルを接続し、ユーザーが足でフットペダル（図示しない）を操作した場合に、静止画取得指示を行うようにしてもよい。モード切替についてのフットペダルで行うようにしてもよい。また、プロセッサ装置１４に、ユーザーのジェスチャーを認識するジェスチャー認識部（図示しない）を接続し、ジェスチャー認識部が、ユーザーによって行われた特定のジェスチャーを認識した場合に、静止画取得指示を行うようにしてもよい。モード切替についても、ジェスチャー認識部を用いて行うようにしてもよい。

【0023】

また、ディスプレイ１５の近くに設けた視線入力部（図示しない）をプロセッサ装置１４に接続し、視線入力部が、ディスプレイ１５のうち所定領域内にユーザーの視線が一定時間以上入っていることを認識した場合に、静止画取得指示を行うようにしてもよい。また、プロセッサ装置１４に音声認識部（図示しない）を接続し、音声認識部が、ユーザーが発した特定の音声を認識した場合に、静止画取得指示を行うようにしてもよい。モード切替についても、音声認識部を用いて行うようにしてもよい。また、プロセッサ装置１４に、タッチパネルなどのオペレーションパネル（図示しない）を接続し、オペレーションパネルに対してユーザーが特定の操作を行った場合に、静止画取得指示を行うようにしてもよい。モード切替についても、オペレーションパネルを用いて行うようにしてもよい。

【0024】

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撮像光学系２１と、被写体に対して照明光を照射するための照明光学系２２と、計測光を被写体に照明するための計測光出射部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。

【0025】

撮像光学系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。撮像光学系２１と計測光出射部２３とは、第１方向D１に沿って配列されている。

【0026】

図３に示すように、光源装置１３は、光源部３０と、光源用プロセッサ３１とを備えている。光源部３０は、被写体を照明するための照明光を発生する。光源部３０から出射された照明光は、ライトガイドＬＧに入射され、照明光学系２２に設けられた照明レンズ２２ａを通って被写体に照射される。光源部３０としては、照明光の光源として、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。光源用プロセッサ３１は、プロセッサ装置１４のシステム制御部４１と接続されている。なお、照明光としては、青色光、緑色光、及び赤色光をそれぞれ組み合わせた白色の混色光としてもよい。この場合には、赤色光の照射範囲に比べて緑色光の照射範囲のほうが大きくなるように、照明レンズ２２ａの光学設計を行うことが好ましい。

【0027】

光源用プロセッサ３１は、システム制御部４１からの指示に基づいて光源部３０を制御する。システム制御部４１は、光源用プロセッサ３１に対して、光源制御に関する指示を行う他に、計測光出射部２３の光源２３ａ（図４参照）も制御する。通常観察モード又は特殊観察モードの場合には、システム制御部４１は、照明光又は特殊光を点灯し、計測光を消灯する制御を行う。測長モードの場合には、システム制御部４１は、照明光を点灯し、計測光を点灯する制御を行う。キャリブレーションモードの場合には、システム制御部４１は、照明光を消灯し、計測光を点灯する制御を行う。

【0028】

内視鏡１２の先端部１２ｄには、照明光学系２２、撮像光学系２１、及び計測光出射部２３が設けられている。照明光学系２２は照明レンズ２２ａａを有しており、この照明レンズ２２ａを介して、ライトガイドＬＧからの光が観察対象に照射される。撮像光学系２１は、撮像光学系２１ａ、ズームレンズ２１ｂ、及び撮像素子３２を有している。観察対象からの反射光は、撮像光学系２１ａ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。

【0029】

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色の赤色画像、緑色画像、及び赤色画像を得るためのカラーの撮像センサである。赤色画像は、撮像素子３２において赤色のカラーフィルタＲＦ（図１９参照）が設けられた赤色画素から出力される画像である。緑色画像は、撮像素子３２において緑色のカラーフィルタＧＦ（図１９参照）が設けられた緑色画素から出力される画像である。青色画像は、撮像素子３２において青色のカラーフィルタＢＦ（図１９参照）が設けられた青色画素から出力される画像である。撮像素子３２は、撮像制御部３３によって制御される。

【0030】

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、内視鏡１２の通信Ｉ／Ｆ（Interface）３６及び光源装置１３の通信Ｉ／Ｆ（Interface）３７を介して、プロセッサ装置１４に入力される。

【0031】

プロセッサ装置１４は、各種処理又は制御などに関するプログラムがプログラム格納メモリ（図示しない）に組み込まれている。画像制御用プロセッサによって構成されるシステム制御部４１は、プログラム格納メモリに組み込まれたプログラムを動作することによって、光源装置１３の通信Ｉ／Ｆ（Interface）３７と接続される受信部３８と、信号処理部３９と、表示制御部４０の機能が実現する。

【0032】

受信部３８は、通信Ｉ／Ｆ３７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、受信部３８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。なお、受信部３８は、光源用プロセッサ３１に関連する制御信号については、システム制御部４１に直接送るようにしてもよい。

【0033】

信号処理部３９では、通常観察モードに設定されている場合には、撮像画像の青色画像はディスプレイ１５のBチャンネルに、撮像画像の緑色画像はディスプレイ１５のGチャンネルに、撮像画像の赤色画像はディスプレイ１５のRチャンネルにそれぞれ割り当てる信号割り当て処理を行うことによって、カラーの撮像画像がディスプレイ１５に表示する。測長モードについても、通常観察モードと同様の信号割り当て処理を行う。

【0034】

一方、信号処理部３９では、特殊観察モードに設定されている場合には、撮像画像の赤色画像はディスプレイ１５の表示には使用せず、撮像画像の青色画像をディスプレイ１５のBチャンネルとGチャンネルに割り当て、撮像画像の緑色画像をディスプレイ１５のRチャンネルに割り当てることによって、疑似カラーの撮像画像をディスプレイ１５に表示する。また、信号処理部３９では、測長モードに設定されている場合には、計測光の照射位置を含む撮像画像をデータ送受信部４３に送信する。データ送受信部４３は、撮像画像に関するデータを拡張プロセッサ装置１７に送信する。なお、データ送受信部４３は、拡張プロセッサ装置１７からのデータ等の受信が可能である。受信したデータは、信号処理部３９又はシステム制御部４１にて処理が可能である。

【0035】

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ディスプレイ１５に表示する。システム制御部４１は、内視鏡１２、光源装置１３、プロセッサ装置１４、及び拡張プロセッサ装置１７に対して、各種の制御を行う。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。

【0036】

拡張プロセッサ装置１７は、プロセッサ装置１４から送信されたデータをデータ送受信部４４にて受信する。信号処理部４５は、データ送受信部４４で受信したデータに基づいて、測長モードに関連する処理を行う。具体的には、計測光の照射位置を含む撮像画像から仮想スケールの表示パターンを決定し、決定した表示パターンに基づく仮想スケールを撮像画像に重畳表示させる処理を行う。表示制御部４６は、仮想スケールが重畳表示された撮像画像を拡張ディスプレイ１８に表示させる。なお、データ送受信部４４は、プロセッサ装置１４にデータ等を送信することが可能である。

【0037】

図４に示すように、計測光出射部２３は、光源２３ａと、回折光学素子ＤＯＥ２３ｂ（Diffractive Optical Element）と、プリズム２３ｃと、計測光用レンズ２３ｄとを備える。光源２３ａ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、レーザー光源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。

【0038】

本実施形態では、光源２３ａが出射する光の波長は、例えば、６００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の赤色のレーザー光を使用するが、その他の波長帯域の光、例えば、４９５nm以上５７０ｎｍ以下の緑色光を用いてもよい。光源２３ａ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。ＤＯＥ２３ｂは、光源から出射した光を、計測情報を得るための計測光に変換する。

【0039】

プリズム２３ｃは、ＤＯＥ２３ｂで変換後の計測光の進行方向を変えるための光学部材である。プリズム２３ｃは、撮像光学系２１の視野と交差するように、計測光の進行方向を変更する。計測光の進行方向の詳細についても、後述する。プリズム２３ｃから出射した計測光Ｌｍは、計測光用レンズ２３ｄを通って、被写体へと照射される。

【0040】

計測光が被写体に照射されることにより、図５に示すように、被写体において、円状領域としてのスポットＳＰが形成される。このスポットＳＰの位置（計測光の照射位置）は、照射位置検出部５４（図７参照）によって特定され、また、スポットＳＰの位置に応じて、実寸サイズを表す仮想スケールが設定される。設定された仮想スケールは、撮像画像上に表示される。なお、仮想スケールには、後述するように、第１の仮想スケール、第２の仮想スケールなど複数の種類が含まれ、いずれの種類の仮想スケールを撮像画像上に表示するかについては、ユーザーの指示によって選択が可能となっている。ユーザーの指示としては、例えば、ユーザーインターフェース１６が用いられる。

【0041】

なお、計測光用レンズ２３ｄに代えて、内視鏡の先端部１２ｄに形成される計測補助用スリットとしてもよい。また、計測光用レンズ２３ｄには、反射防止コート（ＡＲ（Anti-Reflection）コート）（反射防止部）を施すことが好ましい。このように反射防止コートを設けるのは、計測光が計測光用レンズ２３ｄを透過せずに反射して、被写体に照射される計測光の割合が低下すると、後述する照射位置検出部５４が、計測光により被写体上に形成されるスポットＳＰの位置を認識し難くなるためである。

【0042】

なお、計測光出射部２３は、計測光を撮像光学系２１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２３ａが光源装置１３に設けられ、光源２３ａから出射された光が光ファイバによってＤＯＥ２３ｂにまで導光されるものであってもよい。また、プリズム２３ｃを用いずに、光源２３ａ及びＤＯＥ２３ｂ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２１の視野を横切る方向に計測光Ｌｍを出射させる構成としてもよい。

【0043】

計測光の進行方向については、図６に示すように、計測光Ｌｍの光軸Ｌｍが撮像光学系２１の光軸Aｘと交差する状態で、計測光Ｌｍ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）における計測光Ｌｍによって被写体上に形成されるスポットＳＰ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２９ｂの撮影画角は２つの実線４８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４９「で挟まれる領域）で計測を行うようにしている。

【0044】

以上のように、計測光の光軸Ｌｍを光軸Aｘと交差する状態で、計測光Lm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、計測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ＳＰを含む撮像画像が得られる。撮像画像では、スポットＳＰの位置は、撮像光学系２１の光軸Ａｘと計測光Lmの光軸Lm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。第３方向Ｄ３は、第１方向Ｄ１及び第２方向に直交する方法である。

【0045】

図７に示すように、拡張プロセッサ装置１７の信号処理部４５は、スポットＳＰの位置認識、及び仮想スケールの設定を行うために、撮像画像におけるスポットＳＰの位置を検出する第１信号処理部５０と、スポットＳＰの位置に応じて仮想スケールを設定する第２信号処理部５２とを備えている。

【0046】

第１信号処理部５０は、撮像画像からスポットＳＰの照射位置を検出する照射位置検出部５４を備えている。照射位置検出部５４では、スポットＳＰの照射位置として、スポットＳＰの重心位置座標を取得することが好ましい。

【0047】

第２信号処理部５２は、スポットＳＰの照射位置に基づいて、被写体のサイズを計測するための仮想スケールとして、第１の仮想スケールを設定し、第１の仮想スケールのスケール表示位置を設定する。第２信号処理部５２は、スポットＳＰの照射位置及びスケール表示位置によって表示パターンが変わる仮想スケール画像と、スポットの照射位置とを関連付けて記憶するスケール用テーブル５５を参照して、スポットＳＰの照射位置に対応する仮想スケールを設定する。

【0048】

仮想スケールは、スポットＳＰの照射位置及びスケール表示位置によって、例えば、大きさ、又は、形状が異なっている。仮想スケール画像の表示に関しては、後述する。また、スケール用テーブル５５については、拡張プロセッサ装置１７の電源をＯＦＦにした場合であっても、保存内容が維持される。なお、スケール用テーブル５５は、スケール用パラメータと照射位置とを関連付けて記憶するが、照射位置に対応する被写体との距離（内視鏡１２の先端部１２ｄと被写体との距離）とスケール用パラメータとを関連付けて記憶してもよい。

【0049】

なお、スケール用パラメータについては、照射位置毎に必要になり、データ容量が大きくなることから、内視鏡１２における保存可能なメモリの容量、起動、及び処理時間などの観点を考慮し、内視鏡１２内のメモリ（図示しない）に保持するよりも、拡張プロセッサ装置１７（又はプロセッサ装置１４）内に保持したほうが好ましい。また、仮想スケールの画像は、後述するように、キャリブレーションによって得られたスケール用パラメータから作成しているが、測長モード時にスケール用パラメータから仮想スケール画像を作成すると、ロスタイムが発生し、処理のリアルタイム性が損なわれる。

【0050】

そのため、内視鏡１２を内視鏡接続部に接続し、一度、スケール用パラメータから仮想スケール画像を作成してスケール用テーブル５５を更新した後は、代表点から仮想スケールを作成するのではなく、更新後のスケール用テーブル５５を用いて、仮想スケール画像の表示を行うようにする。また、第２信号処理部５２においては、画像の重畳表示などが困難になる非常時には、測長画像に重畳表示する仮想スケール画像の代わりに、スポットＳＰの照射位置と被写体の実寸サイズに対応するピクセル数との関係から、スケールの大きさを定める基準スケールが、基準スケール用画像に表示される。なお、測長画像は、スポットＳＰなどの計測光の照射位置及び／又は仮想スケール画像を含む画像であって、拡張ディスプレイ１８で表示される画像である。基準スケール用画像は、計測光の照射位置及び／又は基準スケール画像を含む画像であって、拡張ディスプレイ１８で表示される画像である。

【0051】

また、第２信号処理部５２は、内視鏡１２を、光源装置１３の内視鏡接続部（図示しない）に接続した場合には、スケール用テーブル５５を更新するためのテーブル更新部５６を備えている。このようにスケール用テーブル５５を更新できるようにしているのは、内視鏡１２は、機種及びシリアル番号によって、計測光の光軸Ｌｍと撮像光学系２１との位置関係が異なり、それに従って、仮想スケール画像の表示パターンも変わってくるためである。テーブル更新部５６では、キャリブレーションモード時に得られるスケール用パラメータと、照射位置とを関連付けて記憶するパラメータテーブル５７が用いられる。テーブル更新部５６及びパラメータテーブル５７の詳細については、後述する。なお、パラメータテーブル５７については、照射位置に対応する被写体との距離（内視鏡１２の先端部１２ｄと被写体との距離）と代表点データとを関連付けて記憶してもよい。

【0052】

表示制御部４６は、仮想スケールを撮像画像に重畳した測長画像を拡張ディスプレイ１８に表示する場合において、仮想スケールを、スポットＳＰの照射位置及びスケール表示位置に応じて表示態様が異なる制御を行う。具体的には、表示制御部４６は、スポットＳＰを中心として、第１の仮想スケールを重畳した測長画像を拡張ディスプレイ１８に表示する。第１の仮想スケールとしては、例えば、円型の計測マーカを用いる。この場合、図８に示すように、観察距離が近端Ｐｘ（図６参照）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ＳＰ１の中心に合わせて、実寸サイズ５ｍｍ（撮像画像の水平方向及び垂直方向）を示す仮想スケールＭ１が表示される。

【0053】

仮想スケールＭ１のマーカ表示位置は、撮像光学系２１による歪みの影響を受ける撮像画像の周辺部に位置しているため、仮想スケールＭ１は、歪み等の影響に合わせて、楕円状となっている。以上のマーカＭ１は腫瘍ｔｍ１の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、撮像画像に対しては、スポットを表示せず、第１の仮想スケールのみを表示するようにしてもよい。

【0054】

また、図９に示すように、観察距離が中央付近Ｐｙ（図６参照）に近い場合、被写体の腫瘍ｔｍ２上に形成されたスポットＳＰ２の中心に合わせて、実寸サイズ５ｍｍ（撮像画像の水平方向及び垂直方向）を示す仮想スケールＭ２が表示される。仮想スケールＭ２のスケール表示位置は、撮像光学系２１によって歪みの影響を受けにくい撮像画像の中心部に位置しているため、仮想スケールＭ２は、歪み等の影響を受けることなく、円状となっている。

【0055】

また、図１０に示すように、観察距離が遠端Ｐｚ（図６参照）に近い場合、被写体の腫瘍ｔｍ３上に形成されたスポットＳＰ３の中心に合わせて、実寸サイズ５ｍｍ（撮像画像の水平方向及び垂直方向）を示す仮想スケールＭ３が表示される。仮想スケールＭ３のスケール表示位置は、撮像光学系２１による歪みの影響を受ける撮像画像の周辺部に位置しているため、仮想スケールＭ３は、歪み等の影響に合わせて、楕円状となっている。以上の図８～図１０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１の仮想スケールの大きさが小さくなっている。また、マーカ表示位置によって、撮像光学系２１による歪みの影響に合わせて、第１の仮想スケールの形状も異なっている。

【0056】

なお、図８～図１０では、スポットＳＰ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ＳＰから離れた位置に第１の仮想スケールを表示してもよい。ただし、この場合にもスポットの近傍に第１の仮想スケールを表示することが好ましい。また、第１の仮想スケール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１の仮想スケールを補正後の撮像画像に表示するようにしてもよい。

【0057】

また、図８～図１０では、被写体の実寸サイズ５ｍｍに対応する第１の仮想スケールを表示しているが、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８～図１０では、第１の仮想スケールを、略円型としているが、図１１に示すように、縦線と横線が交差する十字型としてもよい。また、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１の仮想スケールとして、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１の仮想スケールを、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１の仮想スケールを、スポット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１の仮想スケールの数は一つでも複数でもよいし、実寸サイズに応じて第１の仮想スケールの色を変化させてもよい。

【0058】

なお、第１の仮想スケールとして、図１２に示すように、大きさが異なる３つの同心円状の仮想スケール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ＳＰ４を中心として、撮像画像上に表示するようにしてもよい。この３つの同心円状の仮想スケールは、仮想スケール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仮想スケールを複数表示する場合には、大きさや色を仮想スケール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。

【0059】

図１２では、３つの同心円状の仮想スケールを全て同じ色（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、仮想スケール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１３に示すように、仮想スケールＭ５Ａは赤色を表す点線、仮想スケールＭ５Ｂは青色を表す実線、仮想スケールＭ５Ｃは白を表す一点鎖線で表示している。このように仮想スケール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。

【0060】

また、第１の仮想スケールとしては、複数の同心円状の仮想スケールの他、図１４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仮想スケールを用いてもよい。この場合、歪曲同心円状の仮想スケールＭ６Ａ、仮想スケールＭ６Ｂ、仮想スケールＭ６Ｃが、腫瘍ｔｍ５に形成されたスポットＳＰ５を中心に撮像画像に表示されている。

【0061】

なお、計測光については、被写体に照射された場合に、スポットとして形成される光を用いているが、その他の光を用いるようにしてもよい。例えば、被写体に照射された場合に、図１５に示すように、被写体上に交差ライン５８として形成される平面状の計測光を用いてもよい。この場合は、仮想スケールとして、交差ライン５８及び交差ライン５８上に被写体の大きさ（例えば、ポリープＰ）の指標となる目盛り５９からなる第２の仮想スケールを生成する。平面状の計測光を用いる場合には、照射位置検出部５４は、交差ライン５８の位置（計測光の照射位置）を検出する。交差ライン５８が下方に位置する程、観察距離が近く、交差ライン５８が上方に位置する程、観察距離が遠くなる。これに従い、交差ライン５８が下方に位置する程、目盛り５９の間隔は大きくなり、交差ライン５８が上方に位置する程、目盛り５９の間隔は小さくなる。

【0062】

キャリブレーションモードは、図１６に示すキャリブレーション装置１００を用いて行われる。キャリブレーション装置１００は、拡張ディスプレイ１８に表示して被写体のサイズを計測するための仮想スケールに関するキャリブレーションを行うための装置である。キャリブレーション装置１００は、チャート１０１、距離変更機構１０２、位置調整機構１０３、拡張プロセッサ装置１７、拡張ディスプレイ１８を備える。なお、拡張プロセッサ装置１７及び拡張ディスプレイ１８は、内視鏡システム１０と兼用である。また、拡張プロセッサ装置１７は、キャリブレーションモードに必要なキャリブレーション画像取得部１２１及びスケール用パラメータ取得部１２２の機能が少なくともあればよい。

【0063】

図１７に示すように、チャート１０１は、３つの指標図形１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃからなる指標図形平面１０４が設けられている。指標図形１０４ａは直径５ｍｍの円形であり、指標図形１０４ｂは直径１０ｍｍの円形であり、指標図形１０４ｃは直径２０ｍｍの円形である。これら指標図形１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃは、後述するように、キャリブレーション画像では撮像光学系２１の影響を受けて、円形が変形した楕円などの形になる。なお、チャート１０１に複数の指標図形を設けることにより、各指標図形に対応するサイズの仮想スケールのスケール用パラメータを同時に取得することができる。これにより、１つの指標図形で仮想スケールのスケール用パラメータを取得する場合と比べて、キャリブレーションの時間を短縮することができる。

【0064】

指標図形平面１０４は、指標図形１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃが一点の基準位置ＳＴで接している平面としているが、指標図形１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃの中心を同じにする同心円型の平面としてもよい。また、指標図形を円形としているが、正多角形としてもよい。この場合においても、複数の正多角形を一点の基準位置ＳＴで接している平面、又は、複数の正多角形の重心を同じにする同心型の平面としてもよい。また、指標図形は、十字、又は、線分などでもよい。

【0065】

３つの指標図形１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃは、２つ以上の色によって、特定の色評価基準に基づく分離がされている。特定の色評価基準としては、図１８に示す色相環１０５を用いることが好ましい。指標図形の色は、白色、黒色、又は色相環１０５で１００°以上それぞれ離れた色相に対応する複数の色のうち２以上の色を含むことが好ましい。

【0066】

ここで、色相環で１００°以上離れた色相に対応する複数の色の組み合わせとしては、Ｂ（青）、Ｇ（緑）、Ｒ（赤）（それぞれ色相環で１２０°離れている）、又は、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）（それぞれ色相環で１２０°離れている）がある。例えば、３つの指標図形１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃの色の組み合わせとしては、白、緑、赤が好ましい。

【0067】

また、指標図形の色は、撮像素子３２のカラーフィルタの透過率に基づいて分離されていることが好ましい。例えば、撮像素子３２において、４色の赤色カラーフィルタＲＦ、緑色カラーフィルタＧＦ、青色カラーフィルタＢＦ、青緑色カラーフィルタＢＧＦが、図１９に示す透過率の分布を有している場合には、各色のカラーフィルタの透過率が一定以上となる波長域に対応する色を、指標図形の色とすることが好ましい。図１９のカラーフィルタの場合であれば、各カラーフィルタにおいて透過率が最も高くなる波長付近の色である４５０ｎｍ付近の色、５００ｎｍ付近の色、５５０ｎｍ付近の色、６３０ｎｍ付近の色を、指標図形の色とすることが好ましい。

【0068】

また、バックライト１０７として白色光を用いる場合には、指標図形ｎ（ｎは自然数）の色は、指標図形ｎの赤色信号値ＳＲｎ、指標図形ｎの緑色信号値ＳＧｎ、指標図形ｎの青色信号値ＳＢｎに基づいて定めることが好ましい。バックライト１０７の光のスペクトルをＬ（λ）、赤色画素の分光感度（赤色カラーフィルタＲＦの透過率）をＲ（λ）、緑色画素の分光感度（緑色カラーフィルタＧＦの透過率）をＧ（λ）、青色画素の分光感度（青色カラーフィルタＢＦの透過率）をＢ（λ）とした場合には、指標図形ｎの赤色信号値ＳＲｎ、指標図形ｎの緑色信号値ＳＧｎ、指標図形ｎの青色信号値ＳＢｎは、下記の［数１］の通りになる。

【0069】

ここで、指標図形ｎ（ｎは自然数）の色としては、ＳＲ１、ＳＧ１、ＳＢ１の３成分をＳ１などで表記した場合に、Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎが分離しやすい色の組み合わせを選ぶのが好ましい。Ｓｎは３成分であるため、指標図形は３つ（ｎ＝３）とし、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が直交に近いほど分離しやすいため特に好ましい。

【0070】

指標図形は、後述の外接矩形抽出処理又は内接楕円パラメータ算出処理で指標図形を認識し易くするために、特定の色で塗りつぶされていることが好ましい。この場合、指標図形１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃのうち全てを塗りつぶしてもよく、一部のみを塗りつぶしてもよい。また、チャート１０１のうち指標図形平面１０４以外の背景部１０６は黒とすることが好ましい。また、チャート１０１は、後述するように、バックライト１０７によってキャリブレーション画像で指標図形平面を表示又は非表示させるために、光を透過させる光透過型であることが好ましい。チャート１０１を光透過型とすることで、指標図形平面１０４のコントラストを高くして、指標図形の認識精度を向上させることができる。

【0071】

チャート１０１の基材は光透過型の基材であることが好ましく、ガラス板、セラミック板、金属板、フィルム、リバーサルフィルムなどがある。指標図形平面の色を発色させるための材料としては、感材、インクジェット、カラーレジストなどであることが好ましい。例えば、指標図形の色が２色以上の場合には、チャート１０１の基材はガラス板（リバーサルフィルム）で、指標図形の色を発色させる材料はカラーレジストであることが好ましい。

【0072】

チャート１０１には、チャート１０１と内視鏡の先端部１２ｄとを正対させるために用いられるアライメントマーク１０８が設けられている。アライメントマーク１０８はくさび型であり、キャリブレーション画像上でアライメントラインＡＬ（図３２参照）が連結部１０８ａにくるように、チャート１０１又は先端部１２ｄを動かす。

【0073】

図２０に示すように、距離変更機構１０２は、内視鏡の先端部１２ｄとチャート１０１との間のチャート間距離ＣＤを変更する。距離変更機構１０２は、チャート１０１を載置する。距離変更機構１０２は、鉛直方向であるＺ方向に移動可能に基台１１１に取り付けられている。距離変更機構１０２には、チャート１０１を載置するチャート保持部１０９が取り付けられている。チャート保持部１０９がＺ方向に移動することによって、チャート間距離ＣＤが変更される。

【0074】

チャート間距離ＣＤを設定距離に合わせる場合には、設定距離に対応する距離設定治具１１２を、チャート保持部１０９と内視鏡保持部１１０との間に挟んで、チャート間距離ＣＤを設定距離にすることが好ましい。例えば、設定距離を４０ｍｍにする場合には、長さ４０ｍｍの距離設定治具１１２をチャート保持部１０９と内視鏡保持部１１０との間に挟むことで、チャート間距離を４０ｍｍにすることができる。距離設定治具は、長さを調整可能なものを使用することが好ましい。

【0075】

図２０に示すように、位置調整機構１０３は、チャート１０１の指標図形平面１０４の基準位置ＳＴと計測光の照射位置（スポットＳＰ）との位置関係を調整するために、内視鏡の先端部１２ｄを移動させる。位置調整機構１０３は、Ｚ方向に直交するＸ方向又はＹ方向に移動可能に基台１１１に取り付けられている。Ｘ方向はＹ方向と直交する。位置調整機構１０３には、内視鏡の先端部１２ｄを保持する内視鏡保持部１１０が取り付けられている。内視鏡保持部１１０がＸ方向又はＹ方向に移動することによって、ＸＹ平面における指標図形平面１０４の基準位置ＳＴと計測光の照射位置との位置関係が調整される。

【0076】

チャート保持部１０９には、チャートを載置する面及びその周囲にバックライト１０７が設けられている。バックライト１０７は、ユーザーにより点灯又は消灯が可能である。距離変更機構１０２によりチャート間距離ＣＤを設定する距離設定期間においては、バックライト１０７を消灯する。バックライト１０７の消灯時には、内視鏡１２が光透過型のチャート１０１を撮像して得られるキャリブレーション画像では、図２１に示すように、スポットＳＰ（計測光の照射位置）のみが表示され、指標図形平面１０４が非表示となる。指標図形平面１０４が非表示となることで、照射位置検出部５４が計測光の照射位置を認識しやすくなる。また、距離設定期間においては、チャート間距離が設定距離に設定される毎に、計測光の照射位置（スポットＳＰ）を記憶するようにしてもよい。計測光の照射位置は、拡張プロセッサ装置１７の照射位置記憶用の一時保存メモリ（図示しない）に記憶することが好ましい。

【0077】

一方、距離設定期間の後であって、位置調整機構１０３により内視鏡の先端部１２ｄをＸ方向又はＹ方向に移動させ、且つ、キャリブレーション画像を取得するキャリブレーション画像取得期間においては、バックライト１０７を点灯する。バックライト１０７の点灯時には、キャリブレーション画像では、図２２に示すように、スポットＳＰの他、指標図形平面１０４及びアライメントマーク１０８が表示されるようになる。これにより、指標図形平面の基準位置ＳＴとスポットＳＰとの位置調整が可能になり、また、外接矩形抽出処理又は内接楕円パラメータ算出処理による指標図形平面の認識が可能となる。

【0078】

チャート１０１と内視鏡の先端部１２ｄとを正対させるために、内視鏡保持部１１０は、図２３に示すように、ＸＺ平面にて特定範囲の角度ψで回転可能であること、又は、ＹＺ平面において特定範囲の角度φで回転可能であることが好ましい。内視鏡保持部１１０に保持された内視鏡の先端部１２ｄを角度ψ、φで回転させて、撮像光学系の光軸Ａｘとチャートの指標図形平面１０４を垂直する。この状態を、チャート１０１と内視鏡の先端部１２ｄとが正対した状態とする。なお、内視鏡保持部１１０は、ＸＹ平面にて特定範囲の角度θで回転可能としてもよい。内視鏡保持部１１０に保持された内視鏡の挿入部１２ａの形状状態によっては、内視鏡保持部１１０を角度θで回転させて、チャート１０１と内視鏡の先端部１２ｄとが正対することが好ましい。

【0079】

拡張プロセッサ装置１７においては、キャリブレーションモード用に第３信号処理部１２０が設けられている。なお、拡張プロセッサ装置１７においては、各種処理に関するプログラムがプログラム用メモリ（図示しない）に組み込まれている。拡張プロセッサ装置１７には、画像制御用プロセッサによって構成される中央制御部（図示しない）が設けられている。中央制御部がプログラム用メモリ内のプログラムを実行することによって、図２４に示すように、第１信号処理部５０、第２信号処理部５２、第３信号処理部１２０の機能が実現する。

【0080】

第３信号処理部１２０は、キャリブレーション画像取得部１２１、スケール用パラメータ取得部１２２、補間処理部１２３を備えている。拡張ディスプレイ１８は、距離変更機構１０２、位置調整機構１０３、キャリブレーション画像の取得、又はスケール用パラメータの取得の少なくともいずれかを含むキャリブレーションモードに関連する操作表示を行う。本実施形態では、後述の設定完了操作アイコン１３２、位置調整完了アイコン１３４、又は、スケール確認アイコン１３６が、キャリブレーションモードに関連する操作表示に含まれる。なお、請求の範囲の「ディスプレイ」には、拡張ディスプレイ１８が含まれる。

【0081】

キャリブレーション画像取得部１２１は、ユーザーインターフェース１６によりキャリブレーション画像取得指示が行われた場合に、チャート１０１の指標図形平面１０４の基準位置ＳＴと計測光の照射位置（スポットＳＰ）とが合った状態のチャート１０１を内視鏡１２で撮像して得られるキャリブレーション画像１２４を取得する。図２５に示すように、キャリブレーション画像１２４においては、チャート１０１では円形となっている指標図形１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃが、撮像光学系２１の光学特性等によって変形した楕円状の指標図形画像１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃとなっている。変形度合いは、画面周辺になるほど大きくなっている。

【0082】

スケール用パラメータ取得部１２２は、キャリブレーション画像１２４から、仮想スケールを拡張ディスプレイ１８で表示するためのスケール用パラメータを取得する。キャリブレーション画像１２４は、撮像素子３２の青色画素から出力された青色キャリブレーション画像１２４ｂ、撮像素子３２の緑色画素から出力された緑色キャリブレーション画像１２４ｇ、撮像素子３２の赤色画素から出力された赤色キャリブレーション画像１２４ｒからなる。これら３色の青色キャリブレーション画像１２４ｂ、緑色キャリブレーション画像１２４ｇ、赤色キャリブレーション画像１２４ｒに対して、それぞれ二値化処理、外接矩形抽出処理、内接楕円パラメータ算出処理を行う。

【0083】

なお、指標図形の色によって、青色キャリブレーション画像１２４ｂ、緑色キャリブレーション画像１２４ｇ、赤色キャリブレーション画像１２４ｒについて、それぞれ重み付け加算することが好ましい。例えば、指標図形の色として、指標図形１０４ａが白色、指標図形１０４ｂが緑色、指標図形１０４ｃが青色とする場合には、青色キャリブレーション画像１２４ｂは、緑色キャリブレーション画像１２４ｇ又は赤色キャリブレーション画像１２４ｒに特定の重み付け係数を付加して加算することにより、青色の指標図形画像１２６ａ（指標図形１０４ｃに対応する画像）を認識し易い状態にすることが好ましい。また、緑色キャリブレーション画像１２４ｇは、青色キャリブレーション画像１２４ｂ又は赤色キャリブレーション画像１２４ｒに特定の重み付け係数を付加して加算することにより、緑色の指標図形画像１２６ｂ（指標図形１０４ｂに対応する画像）を認識し易い状態にすることが好ましい。また、赤色キャリブレーション画像１２４ｒは、青色キャリブレーション画像１２４ｂ又は緑色キャリブレーション画像１２４ｇに特定の重み付け係数を付加して加算することにより、白色の指標図形画像１２６ｃ（指標図形１０４ａに対応する画像）を認識し易い状態にすることが好ましい。

【0084】

青色キャリブレーション画像１２４ｂに対して青色用の二値化処理を行うことによって、指標図形画像１２６ａと指標図形画像１２６ｃが抽出される。また、緑色キャリブレーション画像１２４ｇに対して緑色用の二値化処理を行うことによって、指標図形画像１２６ｂが抽出される。あた、赤色キャリブレーション画像１２４ｒに対して赤色用の二値化処理を行うことによって、指標図形画像１２６ａが抽出される。これら二値化処理後の画像に対して、外接矩形抽出処理が行われる。なお、二値化処理を行う際には、各色のキャリブレーション画像に対してシェーディング補正、マスキングなどの処理を行うことが好ましい。

【0085】

二値化処理後の青色キャリブレーション画像１２４ｂに対して外接矩形処理を行うことにより、指標図形画像１２６ｃに外接する外接矩形１２８ｃが得られる。また、二値化処理後の緑色キャリブレーション画像１２４ｇに対して外接矩形処理を行うことにより、指標図形画像１２６ｂに外接する外接矩形１２８ｂが得られる。また、二値化処理後の赤色キャリブレーション画像１２４ｒに対して外接矩形処理を行うことにより、指標図形画像１２６ａに外接する外接矩形１２８ａが得られる。これら外接矩形抽出後の画像に対して、内接楕円パラメータ算出処理が行われる。なお、外接矩形処理又は内接楕円パラメータ算出処理については、例えば、OpenCVのfindContours、boundingRect、minAreaRectメソッドなどを用いることが好ましい。また、外接矩形の抽出は、パターンマッチング、テンプレートマッチング、機械学習（例えば、CNN（Convolutional Neural Network））済みの学習モデルの使用などにより行うことが好ましい。

【0086】

図２６に示すように、外接矩形１２８ｃに対して内接楕円パラメータ算出処理を行うことにより、外接矩形１２８ｃに内接する楕円１３０ｃのフィッティングパラメータが算出される。算出された楕円１３０ｃのフィッティングパラメータが、直径２０ｍｍの仮想スケールを表示するためのスケール用パラメータとなる。楕円のフィッティングパラメータは例えば、楕円の中心（Ｘ座標、Ｙ座標）、Ｘ軸方向の長さ、Ｙ軸方向の長さ、楕円の傾きなどの複数のパラメータから構成される。

【0087】

同様にして、外接矩形１２８ｂに対して内接楕円パラメータ算出処理を行うことにより、外接矩形１２８ｂに内接する楕円１３０ｂのフィッティングパラメータが算出される。算出された楕円１３０ｂのフィッティングパラメータが、直径１０ｍｍの仮想スケールを表示するためのスケール用パラメータとなる。また、外接矩形１２８ａに対して内接楕円パラメータ算出処理を行うことにより、外接矩形１２８ａに内接する楕円１３０ａのフィッティングパラメータが算出される。算出された楕円１３０ａのフィッティングパラメータが、直径５ｍｍの仮想スケールを表示するためのスケール用パラメータとなる。なお、内接楕円のフィッティングパラメータは、内視鏡の画像で円を表示する場合のパラメータとして比較的優れている。

【0088】

内接楕円のフィッティングパラメータが算出されると、内接楕円のフィッティングパラメータから楕円を生成する。そして、図２７に示すように、生成した楕円を、仮想スケールとして、キャリブレーション画像に重ねて表示するスケール確認画面を表示する。図２７の場合であれば、スケール確認画面においては、内接楕円のフィッティングパラメータから生成される楕円１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃが、仮想スケールとして、それぞれ対応する指標図形画像１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃに重畳表示される。なお、内接楕円のフィッティングパラメータを用いることで、楕円を生成するだけでなく、円から線分に、線分から円に、十字から格子にそれぞれ変換することが可能である。

【0089】

キャリブレーションを行うユーザーは、楕円１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃの位置、サイズ等が、指標図形画像１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃにマッチングしているかどうかを確認する。ユーザーがマッチングしていると判断した場合には、ユーザーは、ユーザーインターフェース１６を用いて、スケール確認アイコン１３６（図３４参照）を操作する。スケール確認アイコン１３６が操作されると、第３信号処理部１２０は、計測光の照射位置とスケール用パラメータとを対応付けて、パラメータテーブル５７に記憶させる。一方、ユーザーがマッチングしていないと判断した場合には、再度、チャート間距離ＣＤからやり直しを行う。

【0090】

補間処理部１２３は、距離変更機構１０２によってチャート間距離ＣＤを設定して得られる第１距離のスケール用パラメータＰ２に基づく補間処理を行うことによって、第１距離に無い第２距離のスケール用パラメータＰ２を算出する。図２８に示すように、距離変更機構１０２によってチャート間距離ＣＤを１ｍｍ間隔で変更し、変更毎に第１距離のスケール用パラメータＰ１を取得した場合において、チャート間距離ＣＤが２ｍｍで、直径５ｍｍの仮想スケールのスケール用パラメータ（５ｍｍ）をＰＭ５＿２とし、チャート間距離が３ｍｍで、直径５ｍｍの仮想スケールのスケール用パラメータ（５ｍｍ）をＰＭ５＿３とする。チャート間距離ＣＤが２ｍｍと３ｍｍの中間の２．５ｍｍのスケール用パラメータを、第２距離のスケール用パラメータＰ２として、補間処理で算出する。具体的には、（ＰＭ５＿２＋ＰＭ５＿３）／２とする補間処理用の演算によって、チャート間距離ＣＤが２．５ｍｍのスケール用パラメータＰＭ５＿２．５が、第２距離のスケール用パラメータＰ２として、算出される。

【0091】

同様にして、チャート間距離が３ｍｍと４ｍｍの間の３．５ｍｍのスケール用パラメータＰＭ５＿３．５を補間処理により算出し、チャート間距離が４ｍｍと５ｍｍの間の４．５ｍｍのスケール用パラメータＰＭ５＿４．５を補間処理により算出する。補間処理によって得られるスケール用パラメータは、チャート間距離に対応する計測光の照射位置と対応付けられて、パラメータテーブル５７に記憶される。以上のように、実際のキャリブレーションモードでは、離散的なチャート間距離についてしかスケール用パラメータが得られない場合であっても、補間処理を用いることで、全てのチャート間距離についてスケール用パラメータを得ることができる。

【0092】

次に、キャリブレーションモードの一連の流れについて、図２９のフローチャートに沿って説明する。キャリブレーションモードの実施は、暗室にて行われる。仮想スケールのキャリブレーションを行うユーザーは、内視鏡の先端部１２ｄを内視鏡保持部１１０にセットし、また、チャート１０１をチャート保持部１０９に載置する。次に、ユーザーは、モード切替スイッチ１２ｆを操作して、キャリブレーションモードに切り替える。これにより、計測光がチャート１０１に照射される。この状態で、距離変更ステップを実行する。なお、以下のステップにおいては、キャリブレーションモードに関連する操作の作業内容として、各ステップにおける作業内容が分かるように、拡張ディスプレイ１８に各ステップの作業内容を表示することが好ましい。

【0093】

距離変更ステップでは、距離変更機構１０２によって、３つの指標図形１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃからなる指標図形平面１０４が設けられたチャート１０１と、内視鏡の先端部１２ｄとの間のチャート間距離ＣＤを変更する。距離変更ステップでは、スケール用パラメータを取得するチャート間距離ＣＤが、設定距離として予め定められている。例えば、設定距離は、１ｍｍ～５０ｍｍの範囲で、１ｍｍ間隔とすることが好ましい。

【0094】

距離変更ステップにおいては、光透過型のチャート１０１に設けられたバックライト１０７を消灯することにより、キャリブレーション画像において、計測光の照射位置のみ表示し、且つ、指標図形平面１０４を非表示にしている。これにより、照射位置検出部５４は、計測光の照射位置の検出し易くなる。

【0095】

距離変更ステップでは、図３０に示すように、拡張ディスプレイ１８においては、設定距離の設定が完了したことを指示するための設定完了操作アイコン１３２が表示されている。チャート間距離ＣＤが設定距離に設定されたら、ユーザーは、ユーザーインターフェース１６を用いて、設定完了操作アイコン１３２を操作する。これに従って、照射位置検出部５４は、計測光の照射位置（スポットＳＰの位置）を検出する。なお、距離変更ステップでは、チャート間距離ＣＤを距離設定治具１１２で設定してもよい。距離変更ステップの後は、計測光を消灯してもよい。この場合には、アライメントマーク１０８のみを用いて移動ステップを行うことになる。

【0096】

なお、距離変更ステップにおいては、距離変更ステップでは、チャート１０１と内視鏡の先端部１２ｄとが正対しているかどうかを確認する正対確認ステップステップを設けてもよい。正対確認ステップでは、図３１に示すように、キャリブレーション画像１２４において、指標図形平面画像１２５のうち一番大きい円形の指標図形画像１２６ｃの真円度で確認を行う。指標図形画像１２６ｃが真円度確認用矩形１４０に内接した場合には、指標図形画像１２６ｃの真円度が最も高いとして、チャート１０１と内視鏡の先端部１２ｄが正対しているとする。一方、指標図形画像１２６ｃが真円度確認用矩形１４０に内接せず一部がはみ出しているなどの場合には、正対していないとする。この場合には、正対するように、内視鏡の先端部１２ｄの角度ψ、φを調整することが好ましい。なお、正対しているかどうかを行うステップにおいては、拡張ディスプレイ１８に表示する作業内容１４２として、図３５に示すように、「白い円の左端がスポットＳＰのところに来るように動かしてください。完了したら、ＯＫボタンを押してください」などがある。

【0097】

なお、仮想スケールの形状が十字の場合には、上下又は左右で線の太さが同じかどうかで正対しているかどうかを判断する。また、仮想スケールの形状が三角形の場合には、上下又は左右でサイズが同じかどうかで正対しているかどうかを判断する。

【0098】

距離変更ステップの後は、移動ステップが行われる。図３２に示すように、移動ステップでは、位置調整機構１０３によって、チャートの指標図形平面１０４の基準位置ＳＴと計測光の照射位置ＳＰとの位置関係を調整するために、内視鏡の先端部１２ｄを移動させる。内視鏡の先端部１２ｄの移動は、チャート１０１と平行な面内、即ち、ＸＹ平面内で行われる。

【0099】

移動ステップにおいては、光透過型のチャート１０１に設けられたバックライト１０７を点灯することにより、キャリブレーション画像において、指標図形平面１０４を表示にしている。これにより、スケール用パラメータ取得部１２２によって、指標図形平面画像１２５に含まれる指標図形画像１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃの認識し易くなる。

【0100】

移動ステップでは、キャリブレーション画像１２４において、縦方向と横方向にアライメントラインＡＬが表示される。アライメントラインＡＬがアライメントマークの連結部１０８ａにくるように、内視鏡の先端部１２ｄをＸ方向又はＹ方向に移動させる。この場合、縦方向と横方向のアライメントラインＡＬは十字線であり、それら縦方向と横方向のアライメントラインＡＬの交差点は画面中央に位置している。したがって、チャート１０１の指標図形平面画像１２５の中心にアライメントラインＡＬの交差点を重ね合わせることで、位置合わせを容易にすることができる。

【0101】

移動ステップでは、図３３に示すように、拡張ディスプレイ１８においては、指標図形平面１０４の基準位置ＳＴと計測光の照射位置ＳＰとが合ったことを指示するための位置調整完了アイコン１３４が表示されている。指標図形平面１０４の基準位置ＳＴと計測光の照射位置ＳＰとが合った状態になった場合には、ユーザーは、ユーザーインターフェース１６を用いて、位置調整完了アイコン１３４を操作する。

【0102】

位置調整完了アイコン１３４が操作されると、キャリブレーション画像取得ステップが行われる。キャリブレーション画像取得ステップでは、内視鏡１２が、指標図形平面１０４の基準位置ＳＴと計測光の照射位置ＳＰとが合った状態のチャート１０１を内視鏡１２で撮像してキャリブレーション画像を取得する。取得したキャリブレーション画像は、プロセッサ装置１４を介して、拡張プロセッサ装置１７に送られる。キャリブレーション画像取得部１２１は、位置調整完了アイコン１３４が操作された時点で内視鏡１２で得られるキャリブレーション画像を、スケール用パラメータを取得するためのキャリブレーション画像として、取得する。これにより、キャリブレーション画像取得ステップが完了し、次に、パラメータ取得ステップが行われる。

【0103】

パラメータ取得ステップでは、キャリブレーション画像１２４から、仮想スケールを拡張ディスプレイ１８で表示するためのスケール用パラメータを取得する。キャリブレーション画像１２４に含まれる３色の青色キャリブレーション画像１２４ｂ、緑色キャリブレーション画像１２４ｇ、赤色キャリブレーション画像１２４ｒに対して、それぞれ二値化処理、外接矩形抽出処理、内接楕円パラメータ算出処理を行う。

【0104】

二値化処理では、青色キャリブレーション画像１２４ｂ、緑色キャリブレーション画像１２４ｇ、赤色キャリブレーション画像１２４ｒに対して、それぞれ青色用の二値化処理、緑色用の二値化処理、赤色用の二値化処理を行う。外接矩形抽出処理では、キャリブレーション画像１２４における指標図形画像１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃに外接する外接矩形１２８ａ、１２８ｂ、１２８ｃを抽出する。内接楕円パラメータ算出処理では、外接矩形１２８ａ、１２８ｂ、１２８ｃに内接する楕円のフィッティングパラメータを、スケール用パラメータとして算出する。これにより、パラメータ取得ステップが完了し、次に、仮想スケール確認ステップが行われる。

【0105】

仮想スケール確認ステップでは、スケール用パラメータである内接楕円のフィッティングパラメータから楕円を生成する。そして、ユーザーが仮想スケールとして適正かどうかを確認するために、スケール確認画面において、内接楕円のフィッティングパラメータから生成される楕円１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃを、仮想スケールとして、それぞれ対応する指標図形画像１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃに重畳表示する（図２７参照）。仮想スケール確認ステップでは、ユーザーが、スケール確認画面を見て、楕円１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃの位置、サイズ等が、指標図形画像１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃにマッチングしていると判断した場合には、ユーザーは、図３４に示すように、ユーザーインターフェース１６を用いて、拡張ディスプレイ１８に設けられたスケール確認アイコン１３６を操作する。

【0106】

スケール確認アイコン１３６が操作された場合には、第３信号処理部１２０は、計測光の照射位置とスケール用パラメータとを対応付けて、パラメータテーブル５７に記憶させる。一方、ユーザーがマッチングしていないと判断した場合には、再度、チャート間距離ＣＤからやり直しを行う。

【0107】

仮想スケール確認ステップが完了したら、距離変更ステップで、チャート間距離ＣＤを次の設定距離に変更して、同様の操作等を行う。そして、全ての設定距離について、スケール用パラメータの取得が完了するまで、同様の操作等を行う。

【0108】

なお、キャリブレーションモードにおいては、補間処理ステップを行ってもよい。補間処理ステップでは、距離変更機構１０２によってチャート間距離ＣＤを設定して得られる第１距離のスケール用パラメータＰ２に基づく補間処理を行うことによって、第１距離に無い第２距離のスケール用パラメータＰ２を算出する。補間処理によって得られる第２距離のスケール用パラメータは、チャート間距離に対応する計測光の照射位置と対応付けられて、パラメータテーブル５７に記憶される。

【0109】

なお、移動ステップにおいては、図３６に示すように、キャリブレーション画像１２４において、内視鏡の先端部とチャートとを正対させるために、指標図形平面画像１２５に対応する位置合わせ用図形１５０を表示してもよい。また、同様に、キャリブレーション画像１２４において、正対させるために、アライメント画像１４８に対応する位置合わせ用図形１５１を表示してもよい。指標図形平面画像１２５と位置合わせ用図形１５０との位置が合い、及び／又は、アライメント画像１４８と位置合わせ用画像１５１との位置が合った場合に、正対したとすることが好ましい。なお、移動ステップ完了後は、位置合わせ用図形１５０、１５１は非表示とすることが好ましい。

【0110】

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、第１信号処理部５０、第２信号処理部５２、照射位置検出部５４、スケール用テーブル５５、テーブル更新部５６、パラメータテーブル５７、第３信号処理部１２０、キャリブレーション画像取得部１２１、スケール用パラメータ取得部１２２、補間処理部１２３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。

【0111】

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。

【0112】

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。また、記憶部のハードウェア的な構造はＨＤＤ（hard disc drive）やＳＳＤ（solid state drive）等の記憶装置である。

【符号の説明】

【0113】

１０ 内視鏡システム
１２ 内視鏡
１２ａ 挿入部
１２ｂ 操作部
１２ｃ 湾曲部
１２ｄ 先端部
１２ｆ モード切替スイッチ
１２ｇ 静止画取得指示スイッチ
１２ｈ ズーム操作部
１３ 光源装置
１４ プロセッサ装置
１５ ディスプレイ
１６ ユーザーインターフェース
１７ 拡張プロセッサ装置
１８ 拡張ディスプレイ
２１ 撮像光学系
２２ 照明光学系
２２ａ 照明レンズ
２３ 計測光出射部
２３ａ 光源
２３ｂ ＤＯＥ
２３ｃ プリズム
２３ｄ 計測光用レンズ
２４ 開口
２５ 送気送水ノズル
３０ 光源部
３２ 撮像素子
３４ ＣＤＳ／ＡＧＣ回路
３５ Ａ／Ｄ変換器
３６ 通信Ｉ／Ｆ
３７ 通信Ｉ／Ｆ
３８ 受信部
３９ 信号処理部
４０ 表示制御部
４１ システム制御部
４２ 静止画保存部
４３ データ送受信部
４４ データ送受信部
４５ 信号処理部
４６ 表示制御部
４８ 実線
４９ 点線
５０ 第１信号処理部
５２ 第２信号処理部
５４ 照射位置検出部
５５ スケール用テーブル
５６ テーブル更新部
５７ パラメータテーブル
５８ 交差ライン
５９ 目盛り
１００ キャリブレーション装置
１０１ チャート
１０２ 距離変更機構
１０３ 位置調整機構
１０４ 指標図形平面
１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ 指標図形
１０５ 色相環
１０６ 背景部
１０７ バックライト
１０８ アライメントマーク
１０８ａ 連結部
１０９ チャート保持部
１１０ 内視鏡保持部
１１１ 基台
１１２ 距離設定治具
１２１ キャリブレーション画像取得部
１２２ スケール用パラメータ取得部
１２３ 補間処理部
１２４ キャリブレーション画像
１２４ｂ 青色キャリブレーション画像
１２４ｇ 緑色キャリブレーション画像
１２４ｒ 赤色キャリブレーション画像
１２５ 指標図形平面画像
１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃ 指標図形画像
１２８ａ、１２８ｂ、１２８ｃ 外接矩形
１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ 楕円
１３２ 設定完了操作アイコン
１３４ 位置調整完了アイコン
１３６ スケール確認アイコン
１４０ 真円度確認用矩形
１４２ 作業内容
１４８ アライメント画像
１５１、１５２ 位置合わせ用図形
ＡＬ アライメントライン
ＢＦ 青色カラーフィルタ
ＢＧＦ 青緑色カラーフィルタ
ＣＤ チャート間距離
Ｄ１ 第１方向
Ｄ２ 第２方向
Ｄ３ 第３方向
ＥＰ 測定点
ＧＦ 緑色カラーフィルタ
ＲＦ 赤色カラーフィルタ
ｔｍ１、ｔｍ２、ｔｍ３、ｔｍ４、ｔｍ５ 腫瘍
ＳＰ スポット
ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３、ＳＰ４、ＳＰ５ スポット
ＳＴ 基準位置
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３ 仮想スケール
Ｍ４Ａ、Ｍ４Ｂ、Ｍ４Ｃ、Ｍ５Ａ、Ｍ５Ｂ、Ｍ５Ｃ 同心円状のマーカ
Ｍ６Ａ、Ｍ６Ｂ、Ｍ６Ｃ 歪曲同心円状のマーカ
Ｍｘ 目盛り
Ｐ ポリープ
Ｐ１ 第１距離のスケール用パラメータ
Ｐ２ 第２距離のスケール用パラメータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】