JPH01158307A - 三次元スキャナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、三次元スキャナ、特に（といっても、排他的
な意味でなく）医療分野ての利用に適した三次元スキャ
ナに関する。

［従来の技術および発明か解決しようとする課題］ 人工器官の取付けにおいて、矯正装具または支持装具か
必要な場合、あるいは美容上の修復または増強を行おう
とするとき、人体の外形（ｐｒｏｆｉｌｅＳ）に関する
情報か必要になる。現在のところ、このような情報は、
石膏の型、あるいはノギスによる機械的測定によって得
ている。このような方法は皮膚接触を伴うか、この接触
は、わずかな接触てあっても歪をもたらす。したかって
、非接触法が好ましい、このような非接触測定について
は、米国特許第３，６９０，２４２号に開示されている
。この米国特許によれば、人間の頭部のような対象物の
三次元彫刻を作り出すための走査装置を得ることか公知
であるが、この公知の構成は、対象物と走査装置との間
の相対移動を必要とするので、機械的な複雑さを伴い、
医療用としては適さない。

本発明の主目的は、医療分野において使用できる三次元
スキャナを提供することにある。

［課題を解決するための手段および作用］本発明による
三次元スキャナは、 （ａ）対象物の回りの周囲位置に、上記対象物に対して
固定した位置に配置された少なくとも３個の走査手段を
設け、該各走査手段（８）は放射エネルギー手段（４０
）と、上記対象物の内油した部分か走査されつるように
上記対象物上の集中した視点を照射する反射手段（５２
〜５４）と、上記放射エネルギーを上記対象物の回りに
３６０　”走査する手段（４６，４７）とからなり、 （ｂ）また、上記照射された対象物が反射した放射エネ
ルギーを検出する少なくとも３個のセンサ手段（７）を
設け、該各センサ手段は上記各走査手段（８）に対応し
て設けられ、かつ、上記対象物の３６０°の反射エネル
ギーを検出するよう配置され。

（ｃ）さらに、順次上記センサ手段（７）からの情報を
受け、上記対象物の一部の３６０°外形を記録するデー
タ記録手段（７１）を設けたことを特徴とするものであ
る。

上記走査手段は、対象物の回りに段階的に放射エネルギ
ーを進行させる手段を含むことが好ましい。

また、上記データ記録手段は、要求される構造を生成す
るための外形形成手段に対して出力信号を発生するよう
に構成されることが望ましい。

好ましくは、上記走査手段は被走査対象物の回りの枠組
上に等間隔に配置される。

各走査手段は、遮断可能な光源および被走査対象物の狭
い部分を照明するように配置された光学手段を有するが
、全走査手段に対して単一の光源から光を供給してもよ
く、あるいは、現時点で好ましい実施例として、遮断可
能な光源は２つの走査装置に光を供給するようにしても
よい。

好ましくは、走査手段は狭い光ビームを発生するライン
光学素子（ｌｉｎｅ　ｏｐｔｉｃｓ）と、狭い光ビーム
を受けてこの光ビームを光スプリッタ（これは対向する
側にある反射手段に光を射出する）に供給する回転可能
なプリズムと、このプリズムを階段的に回転させる手段
とを有し、このプリズムの回転により、上記対象物か狭
い光ビームで走査される。なお、上記反射手段は、対象
物の内油した部分に光が当たるように対象物に向けて内
方に光を向けるものである０回転プリズムおよび光スプ
リッタは、光ビームが不連続階段的に、好ましくは各１
＠の角度で回転可能となるようにいずれも線状にエウチ
ング（ｌｉｎｅ　ｅｔｃｂｅｄ）される。

好ましくは、上記対向反射手段により反射された光のラ
インの全長を制限するために、シャッタ手段を設ける。

また、２つの走査手段の間に各検出手段な設け、この各
検出手段は、対象物を照明する各狭い光ビームを検出で
きるように、対向する集光反射部材の間に位置するスプ
リット反射器により構成し、かつ、各検出イメージを記
憶するメモリ手段を設けることが望ましい。

このメモリ手段は、ビデオカメラ、ビデオディスク、ラ
ンダムアクセスメモリのいずれかであれば好都合である
。

上記データ記録手段は、好ましくは、各検出手段により
記憶された情報を受けるよう構成されたメモリを有する
中央処理装置であり、このメモリに、各検出手段により
決定された情報が記録され利用に供される。

可視、または非可視範囲の放射エネルギー源、好ましく
はレーザ光源を設ける。この光源の遮断には、光源なス
、トロボ制御するために遮光円板を用いる。

上記光源は、光ファイバに光を入射するよう配置され、
この光ファイバからの光は集光レンズに、さらにそこか
ら光学手段へと導かれる。

互いに既知の空間的位置関係にある基準（ｄａｔｕｍ）
手段を設け、これらに対して、各検出手段の検出情報が
関連付けられるようにしてもよい。

上記中央処理装置メモリに記憶された情報は、表示スク
リーン上に投射されるようになされる。

この表示スクリーンへの投射の拡大倍率を生成する手段
を設ければ好都合である。

本スキャナは、対象物の寸法の時間変化に関する情報を
得るために用いてもよく、このような場合には、好まし
くは、外形の検出レコードか記憶手段に記録されて、更
新検出外形情報ともに表示スクリーン上に投影されるよ
うにし、その結果、２組の外形情報が表示スクリーン上
でオーバラップし、外形寸法の変化が認知され、あるい
は決定される０表示スクリーンは、外形寸法の変化が後
の利用のために電子的に決定される可視表示スクリーン
であってもよい、さらに、更新外形情報は、予め記憶し
ておいてもよく、あるいはリアルタイムに投影してもよ
い。

例えば、本スキャナの一つの用途として、切断術（ａ■
ｐｕｔａｔｉｏｎｓ）か考えられる。この場合、手術か
ら数日後に（この時間経過は、手術後の膨張か縮小する
に要する時間、および重なった支弁の回りに蓄積した液
体を排出するために必要性によって決まる）患者は走査
される。正確な人工四肢ソケット（ａｒｔｉｆｉｃｉａ
ｌ　ｌｉｍｂ　５ｏｃｋｅｔ）を作るには、患者の断端
を走査する必要かあり、これによって得られた外形に関
する情報は、臨床医（ｃ１ｉｎｉｃｉａｎ）と技術者（
Ｔｅｃｈｎｉｃｉａｎ）とか観察する。すなわち、臨床
医は、圧力グリップ等のために走査情報のどの領域を変
更したいかを決定し、技術者は人工器官の製造に着手す
る。また、本スキャナを、患者の正常な四肢の記録を採
るために用い、この走査外形の像を反転して、四肢人工
器官のフレキシブルカバーを作るようにしてもよい。こ
のような手順は、脚、足、腕、手等にも適用回部である
。

本発明の他の用途は、四肢の骨折に関するものである。

骨折部の位置調節のために牽引を行い。

石膏ギプスで当該四肢を固定する現在の方法には、種々
の欠点かある。すなわち、ギプス包帯は汚らしく重い、
また、そのセット時間は短縮されたとはいえ、なお石膏
が固まるまでに時間がかかる。−旦、四肢にギプスがは
められると、その重量はかなりのものであり、患者は動
作に相当のエネルギーを要する。幼児あるいは老人には
１石膏の虫酸が、好ましくない副作用をもたらすおそれ
がある０例えば、足から尻までのギプスでは、その石膏
ギプスをつけたまま脚を前に出すために身体をねじる必
要があり、これは重度の筋肉痛の原因となる。また、骨
折の治癒期間中、通常、ｌ、２回ギプスを切り外して臨
床検査が行われ、その後には再度ギプスがはめられる０
本発明のスキャナによれば、牽引しながら、骨折した四
肢を走査して、その後、前もって形成された四肢型ブロ
ックを直接加工して、加熱セットされる薄く丈夫なプラ
スチックケースを作る。このケースは、いまだ牽引した
ままの四肢にセットされ、四肢の所定位置にロックされ
、石膏ギプスと同様の支持および固定機能を発揮する。

ただし、このプラスチックケースは軽量であり、四肢の
検査にためにギプスを外し、その後、再度取付けること
か可能である。

［実施例］ 以下、例示のために添付図面を参照して、本発明を説明
する。

本発明のスキャナを説明する前に、被走査対象物の実際
の寸法を計算するための三角測量法を筒車に説明する。

たたし、単三角測量法については、その原理か例えば米
国特許第４，６１３．．２３４号により既に公知である
ので、その詳細な説明は必要ないと考える。

第１図（ａ）は単三角測量の構成を示す、中央基準りは
既知の直径を有する円板で構成され、対象物０はその基
準の回りを回転する。カメラＣは基準りの垂直視線上に
位置し、投射器Ｐは基準りに対してカメラから３０°の
位置に配置される。この構成の代りに、対象物位置を固
定し、カメラおよび投射器を、その相互の配列および対
象物に対する配列を固定したまま、対象物の回りを回転
させるようにしてもよい、第１図（ｂ）から分かるよう
に、カメラＣおよび投射器Ｐは基準りとともに、三角形
を形成し、角度ｄはカメラと投射器との間隔を底辺とす
る頂角である。投射器Ｐは、対象物０に対して縦長の光
を投射し、対象物の外形（輪郭）ＯＰを浮び上がらせる
。第１図（ａ）はカメラの視線に沿った図であり、基準
りおよび対象物の輪郭か見えている。照明された輪郭は
、一定角度ずつ１例えばｌｏきざみで３６００まで記録
される。この記録は、写真フィルム、磁気記録または半
導体記憶のような適当な記憶媒体に対して行われる。第
１図（ａ）から分かるように、基準りおよびカメラ視線
は同一の垂直平面内にあり、円板基準りの対象物の基部
からの高さは既知なので１表示された輪郭の任意の点は
、垂直上方向または下方向の大きさに対応付けることが
できる。

こうして、表示された輪郭の各点には２つの量（次元）
か芋えられる。すなわち、その１つは０°のスタート点
からの角度であり、もう１つは基部からの高さである。

第３の次元は、基準りから輪郭上の対応点までの距離で
あり、これを求めるには三角測量計算が必要である。視
線へ降ろした輪郭点Ｂと、カメラから見える対象物輪郭
点Ａとの間の間隔は、基線ＣＰに平行な線であり、線Ｂ
Ａは視線ＣＤに垂直である。よって、直角三角形ＤＢＡ
が形成される。今、計算すべきは、輪郭上の点Ａから基
準りまでの距離である。角度ｄ（−３０”　）および長
さＢＡが分かれば、ＤＡは１式ＤＡ＝ＢＡ＋５ｉｎｄで
与えられる。よって、真の長さＤＡはコンピュータ処理
装置を用いて即座に計算できる。

第２図（ａ）、（ｂ）に示すように、多三角測量では、
上記単（ｓｉｎｇｌｅ）三角測量の基本原理が適用でき
るか、相違点があり、これを以下に説明する。

多（■ｕｌｔｉｐｌｅ）三角測量では、対象物または装
置は回転せず、投射ビームのみが移動する。したかって
、角度ｄは、一般に基準の認知された位置が変化するに
伴って変化する。よって、固定された基準を参照するこ
とか必要となる。少なくとも３組用いる光ビーム源およ
びカメラの各組に対して基準平面を用いる。対象物によ
りでは、良好な結果を得るために４組以上用いることが
好ましい。

第２図（ａ）、（ｂ）に示すように、光ビーム源、カメ
ラ、および対象物の回りに光ビームを移動させる手段か
らなる装置が必要である。カメラＣＩ。

Ｃ２、Ｃ３およびＣ４は、各々、対応する投射器ＰＩ、
Ｐ２、Ｐ３およびＰ４と予め定められた角度関係にあり
、既知の中央基準りにおいて交差する仮想の基準Ｅ−Ｅ
およびＦ−Ｆが設けられている。中央基準りは、ここか
ら正および負の測定が行われる測定点として用いられる
。カメラＣＩおよび投射器Ｐｉは、平面Ｆ−Ｆの片側に
あり、対応する反対側のカメラＣ３および投射器Ｐ３の
対は平面Ｆ−Ｆの他の側にある。同様に、Ｃ２、Ｐ２と
Ｃ４，Ｐ４とが平面Ｅ−Ｈの対向する両側にある。説明
のために、対象物０に１本のスリット状の光か照射され
たとすると、その光ビームは輪郭点Ａで対象物に当たり
、さらに延長すれば。

基準Ｆ−Ｆ上の点Ｍに達する。ＣＩとＰＩとの角度関係
は既知であるから角度Ｍｌが分かり、かつ、視線から平
面Ｆ−Ｆまでの角度Ｍ２も分かる。長さＭＡは上記三角
測量式ＭＡ＝ＢＡ＋ｓｉｎＭｌで計算でき、Ｍ２は既知
なので、角度Ｍ３か計算できる０点Ａを通り平面Ｆ−Ｆ
に垂直な線分の長さＮＡは式ＮＡ＝ＭＡ＋ｓｉｎＭ３で
算出される。このようにして１輪郭上の各点について計
算がなされ、各点Ｎの距離は基準りを参照して決まる。

本発明では、対象物は第３図に示すようにレーザ投射器
Ｐからの光により照明され、このビームは対象物Ｏの回
りを０．５０インチ（１，２７ｍｍ）ステップＳｌ（水
平矢印で示されている）ずつ前進し、垂直方向に０．１
０インチ（０，２５ｍｍ）ステップＳ２（垂直矢印で示
されている）ずつずらして、基準りと対象物上の点との
間隔が求められる。

第４図および第５図に示した本発明のスキャナは、鋳造
または強化合金で形成されたフレーム、ｌを有し、この
フレームｌは台座２と、４本の柱４で支持された項部方
形フレーム３とからなる。

柱４は矢印ｌＯで示されるように、高さ調整な行えるも
のである、柱４の可動部には、円周上等間隔に配置され
た４本のアーム６によって環状部材５か取付けられ、各
アーム６上にはセンサ装置７が配置されている。各セン
サ装ｆｉ７の間には走査装置８が配置される０台座２の
一端には制御パネル９が設けられる。

第６図に、柱４を上昇させるための電子機械装置を示す
、同図において、可変速度制御が行えるモータ２０は、
両端にがさ歯車２２を有する第１シヤフト２１を回転駆
動する。各かさ歯車２２は、従動−シャフト２４の対応
するかさ歯車２３を駆動する。この従動シャフト２４も
、シャフト２１と反対側の端部に、他の従動シャフト２
５を回転させるかさ歯車を有する。シャフト２１．２４
．２５の各々は大歯車２６を有し、この大歯車２６はビ
ニオン２７を駆動する。ピニオン２７はねし溝が切られ
た支柱２８に固着されており。

支柱２８には非回転円筒２９かねじ係合している０円筒
２９はアーム６に結合されている。この装置の動作は次
のよってある。すなわち、モータ２０か回転すると、円
筒２９がモータ２０の回転方向に応じて上下に移動し、
これによって環状部材５か上下移動する。

第７図に、環状部材５を上下移動させる他の装置を示す
。この装置では、アーム６に取付けたピストン３１を有
する４個の油圧ラム３０は、制御弁３３およびバランス
弁３４を介して、ポンプ３２からの接続線を通して駆動
される。第４図の装置の油圧油はタンク３５に貯留され
ている。

第８図（ａ）、（ｂ）に、等間隔配置されたビーム走査
装置８の一つを示す。この走査装置８はレーザ発振器４
０を有する。レーザ発振器４０は、シャッタ４１および
光フアイバケーブル４２を介して集束レンズ４３に光ビ
ームを入射する。集束された光は、半調メツキ鏡４４を
透過してライン光学素子４５に入射され、ここで幅の狭
い線状の光か形成される。この光は、ステッピングモー
タ４７により階段的に駆動される回転可能なラインエツ
チングされたプリズム４６の片側に入射される。

鏡４４は、入射光の半分をライン光学素子４５に、他の
半分を反射器４８．４９．５０を介して他のライン光学
素子５１に送る。このライン光学素子５１は、幅の狭い
光をプリズム４６の他の側に入射する。よって、プリズ
ム４６は、ラインエツチングされた　１８０”　（ｄｏ
ｕｂｌｅ　ａｎｇｅｄ）光スプリッタ５２の各面に１対
の光ビームを入射する。その結果、対向する２つの経路
、本実施例では上側経路および下側経路に光を射出する
。この２つの経路の光は、それぞれ上側反射器５３およ
び下側反射器５４に入射される。各反射器は、環状部材
５の中心に向けて狭い光ビームを投射する。環状部材５
内には、被走査対象物が位置し、上側および下側反射器
からの光ビームは対象物上に集中する。その結果、走査
される被検体の上下方向に延びた長い１本の反射光のラ
インが得られ、プリズム４６の回転により、この光ライ
ンは反射器５３．５４を横切って逐次掃引され、これに
より対象物に対して、予め定めた約ｏ、ｏｓｏインチ（
１，２７ｍ５）ステップずつ移動していく、ステップの
不連続性は、ラインエツチングされた部材４６．５２の
使用により保証される０反射光のラインの全長を制限す
るためには、摺動シャッタ５５が用いられる。各走査装
置の上下には各１本のファイバケーブル５６．５７が設
けられる。このケーブルは、被検体に対面し、ビーム走
査装置により生成されたラインを検出するセンサ装置以
外のセンサ装置に対して、レファレンスとして既知の固
定基準点を与えるものである。光経路の例を第８図（ｂ
）では破線で示しである。

上側および下側反射器５３．５４を、対象物の中心線か
らそれぞれ上側および下側へ集束光ビームを投射するよ
うに配置することにより、内的した輪郭をも走査するこ
とかできる。

現時点て好ましい実施例では、レーザ発振器４０は、ビ
ームスプリッタにより２個の走査装置にビームを供給す
るようにしているので、本実施例では、それぞれ、隣接
する２個の走査装置にビームを供給する２個のレーザ発
振器か必要となる。１個のレーザ発振器からその光出力
を全走査装置に与えることも可使であるが、このような
構成では、必要な光フアイバ結合器での光減衰のために
現在のところ満足な結果か得られない。

第９図にセンサ装置７を示す、この１個の装置は各走査
装置に対応する。各センサ装置は、被走査対象物からの
反射光エネルギーを受けるよう配置された上側集光反射
器６１および下側集光反射器６２を有する。上側および
下側反射器６１゜６２は、受けた光を固定スプリット反
射器６３へ反射し、この反射器６３はさらにレンズ装置
６４へ反射する。この光イメージは、適切に焦点合わせ
されているので、現在、例えばビデオカメラ内に使用さ
れているような画素マトリクスデイスプレィ半導体チッ
プ６５上に合焦される０代りにＲＡＭも用いつる。デイ
スプレィ６５の各画素から読出された階調を表わす信号
は、電気光学回路６６により、光フアイバケーブル６７
を経由して、公知の方法て順次形式に光電信号変換器６
８へ送られる。光フアイバケーブル６７を用いたのは、
主に、そのノイズに対する感応性の低さ、およびその信
号の取り扱い易さによる。信号変換器６８は信号を適切
な形式に変換してビデオカセットレコーダに与える。デ
イスプレィ６５１回路６６、信号変換器６８、ビデオカ
セットレコーダ６９は、半導体チップビクセルの信号が
レコーダに送られる既知のビデオカメラ／レコーダの組
合せのうちの要素であってよい、また、ビデオカセット
レコーダの代りに、ビデオディスクまたはＲＡＭを用い
てもよい。

このようにして、各レコーダ６９は、照明された各象限
の逐次のライン走査の結果を受ける。

走査された情報の各フレームは、基準からビームエツジ
までｏ、ｏｔｏインチ（０，２５ｍｍ）ステップずつ、
狭い光ビームにより浮び上がった対象物輪郭の像からな
る。この際、２つの対向する走査装置の光フアイバケー
ブル５６．５７は、対象物の回りにライン照明かどのよ
うに移動するかに関係なく、４個の固定された基準か一
定に維持されるように照明される。これらの基準は固定
されているので、大きさ３よび角度の輪郭情報は、後の
走査情報の利用におけるエラーが除去されるように。

基準に対して関連付けられる。

電源変圧器および安定化電源７０は、回路６６への電源
として用いられる。

各センサ装′ｉ！１７の４個のレコーダ６９の各々は、
データ中央処理装置（ｃＰＵ）７１に接続される。ＣＰ
Ｕ７１は、デーゾまたはビデオディスクメモリを有し、
レコーダ６９により蓄積された４象限の各々に関する情
報が、時計方向または反時計方向に順次抽出され、メモ
リに記憶される。

すなわち、各レコーダ６９からの全情報は、順次ＣＰＵ
メモリに転送される。メモリへのデータ取込みが終了し
てから、ＣＰＵは真の輪郭を得るために三角測量計算を
行い、その後、その輪郭を記憶する。操作者は、そのデ
ータに対して予め定められた遅い速度で応答し、ＣＰＵ
７１に記憶された情報が、走査された対象物の一部の３
６０°表現であるように、デジタイジングモニタ７２で
観察できる。

デジタイジングモニタ７２は、フレーム毎にＣＰＵ７１
に記憶された３６０＠情報をデジタル化し、順次そのデ
ジタル化された情報を数値切削機７３に与える。これに
より、数値切削９７３は要求された人工器官の外形また
は他の要求された型を加工する。この代わりに、米国特
許第３，７９６，１２９号に記載のように、各フレーム
を投影し、外形を加工するようにしてもよい、その他、
ＣＰＵ７１が各ピクセル信号振幅を表わす出力信号をプ
リンタに供給するようにしてもよい。

デジタイジングの前に、加工されるべき人工器官または
ギプスに所望の圧力点を設けるために、臨床医が外形を
変更することもできる。このようなデジタイジング装置
を第１Ｏ図（ａ）および第１θ図（ｂ）に示す。

第１Ｏ図（ａ）および第１０図（ｂ）のデジタイジング
装置は、ＣＰＵ７１メモリに記憶された情報をフレーム
毎に、陰極線管７６および拡大投影レンズ装置７５を介
して反射部材７７（垂直線から３０°傾いている）へ、
よってスクリーン７８へ表示する。基準５０．５１に起
因する投影された基準は１表示パネル７９上のデジタル
リートアウトとともに、直接、測定定規を用いて、また
は公知のハイデンハム（Ｈｅｉｄｅｎｈａｓ）測定シス
テム（これ自体は公知）を用いて、正しい位置にあるか
否かがチエツクされる。ヘイデンハムシステムでは、測
定に、線形格子（ｌｉｎｅａｒ　ｇｒａｄｉｎｇｓ）お
よび拡大光学素子または光学エンコーダを用いる。線形
格子は、直接カーソルにより読み取られ、拡大されるが
、光学エンコーダを用いる場合には、回転線形格子およ
びこの格子のバーにより生じた光パルスが、デジタルリ
ードアウトを作動させる。

基準の位置付けに誤差がある場合、この誤差は投影素子
の調整により補正される。全８対の基準点はスクリーン
７８上に登録される。正確なデータ取込みのためには、
後続の各フレームはその基準点が登録された基準点に一
致する必要がある。

臨床医は、投影装置の拡大尺度のアセテート製オーバー
レイを有し、必要に応じて、投影された外形の不所望部
を除外し、あるいは変更した外形部を追加することがで
きる。

スクリーン７８の上部に位置するデジタイジングカメラ
８０が作動され、スクリーン上の情報が取込まれてデジ
タル化される。メモリ装置８２を有するコンピュータ８
１に、角度位置が、スクリーン７日上の投影の拡大倍率
とともに入力され、すべての輪郭データがコンピュータ
メモリに入力された後、コンピュータは実際の尺度まで
寸法を縮小し、当業者に容易に理解されるごとく角度補
正のための三角関数係数を適用する。そこで、コンピュ
ータから、数値切削機７３に利用される多軸加工用機械
命令の穿孔テープまたは磁気テープが出力される。

現在のところ装置のカラー化に要するコストに見合う価
値が見出せないので、取込む情報はコスト節約のために
モノクロである。

医療および他の分野において、人間の輪郭または対象物
Ｏ１以上の部分の輪郭形状か一定時間の経過前後に比較
する必要がある場合がある。典型的な例は、背骨または
他の領域の皮膚直下の腫張の急速な生長を評価する場合
である。

第４図から第９図に示した装置を用いれば、上述のよう
にビデオテープまたはディスクで有り得るｃｐｕ’ｙ　
ｔメモリに、全外形情報を記録することができる。予め
定めた一定時間経過後、以前と全く同一の位置で被検体
が再度スキャナ内に置かれ、輪郭が取込まれる領域の再
度の走査結果が記録される０元の走査記録は、第１１図
（ａ）、（ｂ）に示した装置を用いて、更新走査記録と
比較される。

第１１図（ａ）、（ｂ）の装置は、第１Ｏ図（ａ）、（
ｂ）のＣＲＴ７６Ｓ５よびレンズ装置７５と同様の１対
の陰極線管投影器８４を有する。投影器８４は反射器８
５に向けられ、この反射器８５によりイメージを表示ス
クリーン８６に投影する０元の走査時と更新走査時にＣ
ＰＵ７１によって記録された情報を受けるために、１対
のビデオテープまたはビデオディスク再生装Ｗ１８３が
設けられ、２つのＣＲＴ投影器８４はそれでれ異なる色
（白も含んでよい）のイメージを投影する。各反射器８
５は、表示スクリーン８６上の基準光ファイバケーブル
５６．５７を用いて、各投影器９４からの反射イメージ
か互いに一致するように、対応するジョイスティック８
７で調整できる。制御パネル８９は、再生装置８３＠；
よび投影器８４のために設けられている。望むならば、
ＣＰＵメモリ７１に元の走査情報および更新された走査
情報が与えられることを保証することにより、ＣＰＵメ
モリ７１から直接、投影器８４にデータを供給するよう
にしてもよい。

カーテン８８が設けられ、このカーテン８８はスクリー
ンの観察をより良好にするために、スクリーン８６の回
りに引くことができる。

第１１図（ａ）　、　（ｂ）に示した装置を使用する際
、各ビデオ再生装置８３からの信号はＣＲＴ投影器８４
に供給される。ＣＲＴ８４により投影されたイメージは
、カラーイメージを生成する任意の公知手段（フィルタ
の使用を含む）により各記録イメージについて異なる色
となるようになされる。

例えば、元の輪郭は赤色イメージで、更新された輪郭は
白色イメージで投影される。投影器８４から出力された
イメージは、走査者がジョイスティツク８７を用いて反
射器８４を動かすことにより互いに一致するように調整
され、これにより各走査の４個の基準が互いに重なるよ
うになされる。

生長か０ならば１表示された輪郭は単一の色１例えば赤
になる。もし、生長が生じたら、更新走査記録の輪郭が
元の走査記録とぴったり重なり合わなくなり、白色が見
えるようになる。同様に、放射線治療または他の治療に
より、内部細胞が破壊されて腫張が縮小した場合にも、
イメージの縮小が見られる。ＣＲＴｆｉ影器８４信器８
４８５およびスクリーン８６とともに、１ｏｌｌの拡大
倍率または必要に応じて他の倍率を与えるようになされ
る。したがって、臨床医は、スクリーン８６上て、拡大
倍率を考慮して２つの走査記Ｑ管の差を測定し、正確に
増大または縮小を把握することが可能となる。

他の方法として、大または対象物が第４図、第５図のス
キャナ内に保持されて、センサ７およびスキャナ８から
直接データを一方の投影器８４に与え、他方の投影器８
４には、再生波″ａ８３の一つによって再生された以前
の検出記録を４えるようにしてもよい、このようにして
、２つのイメージを細片ずつ観察することにより、輪郭
の寸法の変化を検出することができる。

以上、４組の走査装置およびセンサ装置を示したが、装
置が被走査対象物から充分離されるならば、３組の走査
装！およびセンサ装置があればよい。勿論、必須の要件
は対象物が３６０°照明され、検出されることである。

さらに、他の光学構成は当業者には明かであろう、基本
的には、３６０°走査が行われればよい。

［発明の効果］ 本発明の三次元スキャナによれば、被走査対象物と走査
装置との間の相対移動を必要としないので、機械的な複
雑さが軽減され、特に、医療の用途に適する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明に用いられる計算において採用さ
れる動作原理を説明するための模式的正面図、第１図（
ｂ）は第１図（ａ）に示したものの平面図、第２図（ａ
）は本発明に採用される計算に使用される動作原理を説
明するための実施例を示す図、第２図（ｂ）は第２図（
ａ）の構成の一部を示す図、第３図は本発明による対象
物を照明する原理を示す模式図、第４図は本発明による
スキャナの側面図、第５ＵｊＪは第４図のスキャナの平
面図、第６図はスキャナの昇降の構成を示す図、第７図
はスキャナの昇降の他の構成を示す図、第８図（ａ）お
よび第８図（ｂ）は本発明のスキャナに用いる光走査構
成を示す相互に直角関係にある図、第９図は本発明のス
キャナに用いられる光走査ａ成を示す図、第１θ図（ａ
）および第１Ｏ図（ｂ）は検出された外形情報を利用す
る装置の、相互に直角関係にある図、第１．１図（ａ）
および第１’１図（ｂ）は記録された像を互いに比較す
る構成を示す相互に直角関係にある図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）対象物を取り囲む周囲位置に、上記対象物に
   対して固定した位置に配置された少なくとも３個の走査
   手段を設け、該各走査手段（８）は放射エネルギー手段
   （４０）と、上記対象物の内曲した部分が走査されるよ
   うに上記対象物上の集中した視点を照射する反射手段（
   ５２〜５４）と、上記放射エネルギーを上記対象物の回
   りに３６０°走査する手段（４６、４７）とからなり、 （ｂ）また、上記照射された対象物が反射した放射エネ
   ルギーを検出する少なくとも３個のセンサ手段（７）を
   設け、該各センサ手段は上記各走査手段（８）に対応し
   て設けられ、かつ、上記対象物の３６０°の反射エネル
   ギーを検出するよう配置され、 （ｃ）さらに、順次上記センサ手段（７）からの情報を
   受け、上記対象物の一部の３６０°外形を記録するデー
   タ記録手段（７１）を設けたことを特徴とする三次元ス
   キャナ。 ２、上記走査手段（８）は、上記放射エネルギーを上記
   対象物の回りに階段的に移動させる手段（４６）を含む
   請求項１記載のスキャナ。 ３、上記データ記録手段（７１）は、要求された構造を
   生成するための外形形成手段に対する出力信号を発生す
   る請求項１または２記載のスキャナ。 ４、上記走査手段（８）は、上記走査されるべき対象物
   の回りの枠組（１〜５）上に等間隔に配置される請求項
   １、２または３記載のスキャナ。 ５、上記各走査手段（８）は、遮光可能な光源（４０、
   ４１）と、上記被走査対象物の狭い部分を照明するよう
   に配置された光学手段（４３〜４５）とを有する請求項
   ４記載のスキャナ。 ６、全走査手段（８）に対して光を供給する単一の光源
   （４０）を有する請求項４記載のスキャナ。 ７、１対の走査手段に対して光を供給する遮光可能な光
   源を有する請求項４記載のスキャナ。 ８、上記走査手段（８）は、幅の狭い光ビームを発生す
   るライン光学素子と、該幅の狭い光ビームを受けて光ス
   プリッタ（５２）に上記光ビームを射出する回転プリズ
   ム（４６）とを有し、上記光スプリッタは、対向する反
   射手段（５３、５４）に光を射出し、該反射手段は、上
   記対象物の内曲部を照明するべく上記光を上記対象物に
   向けて内方に射出するように配置され、さらに、上記プ
   リズムを階段的に回転させる手段（４７）を有し、上記
   対象物は上記プリズムの回転により上記幅の狭い光ビー
   ムによって走査される請求項１から７までのいずれかに
   記載のスキャナ。 ９、上記回転プリズム（４６）および上記光スプリッタ
   （５２）は、いずれも、上記光ビームを不連続ステップ
   ずつ回転させるように、線状にエッチングされた請求項
   ８記載のスキャナ。 １０、上記各ステップは１°角である請求項９記載のス
   キャナ。 １１、上記対向する反射手段（５３）により反射された
   ラインの全長を制限するシャッタ手段（５５）を設けた
   請求項８記載のスキャナ。 １２、上記各センサ手段（７）は２個の走査手段（８）
   の間に配置され、かつ、各センサ手段（７）は、上記対
   象物を照明している各狭い光ビームを検出できるように
   、対向する集光反射部材（６１、６２）の間に設けられ
   たスプリット反射器（６３）からなり、さらに、各検出
   イメージを記憶するメモリ手段（６９）を設けた請求項
   １から１０までのいずれかに記載のスキャナ。 １３、メモリ手段（６９）は、ビデオカメラ、ビデオデ
   ィスクおよびランダムアクセスメモリのうちの一つであ
   る請求項１２記載のスキャナ。 １４、データ記録手段（７１）は、各センサ手段（７）
   に記憶された情報を受けて、各センサ手段（７）により
   決定された情報を、後の利用のために記録する請求項１
   から１３までのいずれかに記載のスキャナ。 １５、上記放射エネルギー手段の波長は可視領域にある
   請求項１記載のスキャナ。 １６、上記放射エネルギー手段の波長は非可視領域にあ
   る請求項１記載のスキャナ。 １７、上記放射エネルギー手段はレーザ発振器（４０）
   である請求項１５記載のスキャナ。 １８、上記遮光可能な光源は、光源をストロボ制御する
   遮光円板（４１）を含む請求項５記載のスキャナ。 １９、上記光源（４０）は光ファイバ（４２）に光を入
   射し、該光ファイバからの光は集光レンズ（４３）へ、
   さらに光学手段（４３〜４５、４８〜５１）へと伝送さ
   れる請求項１８記載のスキャナ。 ２０、互いに既知の空間的位置関係にある基準手段（５
   ６、５７）を設け、該基準手段に対して各センサ手段の
   検出情報が関係付けられる請求項１から１９までのいず
   れかに記載のスキャナ。 ２１、中央処理装置（７１）メモリに記憶された情報は
   表示スクリーン上に投影される請求項１４記載のスキャ
   ナ。 ２２、上記表示スクリーン上への投影の拡大倍率を生成
   する手段（７５〜７８）を設けた請求項２１記載のスキ
   ャナ。 ２３、外形の検出レコードは、記録手段（８３）に記録
   され、かつ、更新検出外形情報とともに、表示スクリー
   ン（８６）上に投影され、これにより、２組の外形情報
   が上記表示スクリーン上に重ね合わされて外形の大きさ
   の変化が観察または決定される請求項１記載のスキャナ
   。