JPH0542097A - 三次元計測用内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被写体側に投影された多数の測定光を確実に
分離でき、短時間で多くの計測を行うことのできる三次
元計測用内視鏡装置を提供することを目的とする。 【構成】 三次元的計測のための測定光を投影する投影
レンズ２７と、該投影レンズ２７に測定光を供給する発
光素子群２３及びコンデンサレンズ群２４と、被写体２
６側に投影される測定光の戻り光を撮像するＣＣＤ３２
と、前記被写体２６側に投影される複数の測定光の色相
の変化に応じて、前記ＣＣＤ３２の出力信号から複数の
測定光を分離する信号分離手段を有する距離計算回路３
８とを設けた構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、三次元計測用内視鏡に
おける測定光の検出を容易にするための関連付け手段を
形成した三次元計測用内視鏡装置に関する。

【０００２】

【従来技術】体腔内などに挿入することによって、体腔
内の深部などを観察したり、必要に応じて処置具を用い
ることにより、治療処置なども行うことのできる内視鏡
が医療分野において広く用いられるようになった。又、
工業分野においても、ジェットエンジン内部とかプラン
ト内部などの検査に内視鏡が広く用いられる。この内視
鏡による観察の場合において、腫瘍などの被検査対象物
の大きさとか腫瘍の腫れ具合、つまり被検査対象物の凹
凸量などの三次元的な計測を行うことが診断、検査など
を行う場合必要になる。

【０００３】このため、例えば特願平１ー３４２２２９
号で、本出願人は計測のための測定光を投影する測定光
投影光学系と通常照明光により立体観察を可能とする装
置を提案した。この装置は測定光を供給するレーザ装置
によるレーザ光をイメージガイドの入射端面側で相対的
に移動することにより、出射端面側から出射される測定
光を単にスキャンするようにしている。この場合、被写
体面に投影された測定光のスポット位置を撮像手段の出
力信号から分離する必要があるため、この分離を行える
ように、被写体面に測定光を投影しなければならない。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】このため、分離可能
な状態で、測定光を投影する場合、上記装置のようにレ
ーザ光のように同一の波長の光では単位時間当たりに投
影できる測定光によるスポット数は制約されてしまい、
測定に時間がかかってしまう。なお、メカニカルな走査
駆動機構を用いないで、発光ダイオードを多数配置して
も良いことが、記載されているが、単に発光ダイオード
を多数配置したものでは、撮像手段での測定光の分離を
確実に行うことができない。

【０００５】本発明は上述した点にかんがみてなされた
もので、被写体側に単位時間当たり多数の測定光を投影
でき、かつ投影された測定光を確実に分離でき、短時間
で多くの計測を行うことのできる三次元計測用内視鏡装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【問題点を解決する手段及び作用】本発明では三次元的
計測のための測定光を投影する測定光投影光学系と、該
測定光投影光学系に測定光を供給する測定光供給手段
と、被写体側に投影される測定光の戻り光を撮像する撮
像手段と、前記被写体側に投影される複数の測定光の特
性を変化させる手段と、該特性に応じて前記撮像手段の
出力信号から複数の測定光を分離する分離手段とを設け
ることによって、被写体に投影された複数の測定光スポ
ットをその特性に応じた分離手段で分離し確実に検出で
きるようにしている。このため、単位時間当たり多くの
計測を行うことのできる。

【０００７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を具体
的に説明する。図１ないし図６は本発明の第１実施例に
係り、図１は第１実施例の三次元計測用内視鏡装置の全
体構成を示し、図２はイメージガイドの入射端面に照射
される測定光供給手段を示し、図３はモニタへの表示の
１例を示し、図４は測定光をスキャンした場合における
ＣＣＤ撮像面に現れる光スポット列の１例を示し、図５
は距離などの算出の原理を示し、図６は走査とともに色
を変化させた１例を示す。

【０００８】図１に示すように第１実施例の三次元計測
用内視鏡装置１は撮像手段を内蔵した三次元計測用電子
内視鏡（以下、電子スコープと記す）２と、この電子ス
コープ２に通常照明光と測定光とを供給する光源手段３
と映像信号生成の信号処理及び距離計算などの三次元情
報の算出処理を行う信号処理手段４とを内蔵した光源・
処理装置５と、信号処理手段４で信号処理されたて生成
された標準的な映像信号を表示する画像表示手段として
のモニタ６とから構成される。

【０００９】上記電子スコープ２は体腔内などに挿入で
きるように細長で可撓性を有する挿入部７と、この挿入
部７の後端に連設された太幅の操作部８と、この操作部
８の側部から延出されたユニバーサルケーブル９とから
なり、このユニバーサルケーブル９の端部に取り付けた
総合コネクタ１１を光源・処理装置５に着脱自在で接続
することができる。

【００１０】上記挿入部７は先端側から硬質の先端部１
２と、湾曲自在の湾曲部と、可撓性の可撓管部とからな
り、操作部８の側面に設けた湾曲ノブ１５を操作するこ
とによって、湾曲部を湾曲できるようになっている。

【００１１】上記挿入部７内には通常照明光を伝送する
ライトガイド１６と測定光を伝送する測定光伝送手段と
してのイメージガイド１７が挿通され、これらライトガ
イド１６とイメージガイド１７は、ユニバーサルケーブ
ル９内も挿通され、各端部の（ライトガイド）コネクタ
部分と（イメージガイド）コネクタ部分が総合コネクタ
１１に一体的に固定されている。

【００１２】上記光源・処理装置５には上記ライトガイ
ド１６のコネクタとイメージガイド１７のコネクタをそ
れぞれ着脱自在で接続できる（ライトガイド）コネクタ
受け１８と（イメージガイド）コネクタ受け１９が設け
てある。このライトガイドコネクタ受け１８の内側には
ランプ２１及びコンデンサレンズ２２が配置され、ラン
プ２１の白色照明光をレンズ２２で集光してライトガイ
ド１６のコネクタに供給できるようにしてある。

【００１３】また、（イメージガイド）コネクタ受け１
９の内側には発光素子群２３とコンデンサレンズ群２４
が配置され、図２に示すように発光素子群２３を形成す
る各発光素子２３ａ〜２３ｆによるそれぞれ異なる波長
の光がコンデンサレンズ群２４を形成する各コンデンサ
レンズ２４ａ〜２４ｆでそれぞれ集光され、イメージガ
イド１７を形成するファイババンドルにおける入射面に
測定光として照射される。

【００１４】上記ライトガイド１６のコネクタに供給さ
れた照明光はこのライトガイド１６で伝送され、先端部
１２に固定された出射側の端面からさらに照明レンズ２
５を経て被写体２６側に出射され、被写体２６側を広域
照明する。この照明レンズ２５はライトガイド１６の出
射端面から該照明レンズ２５のフォーカス距離とは異な
る距離に取り付けられ、ライトガイド１６の出射端面の
ファイバの配列が被写体２６面に投影されないようにし
ている。

【００１５】図２に示すように上記発光素子群２３は、
一定間隔ｓを隔てた例えば６個の発光素子２３ａ，…，
２３ｆからなり、これら６個の発光素子２３ａ，…，２
３ｆにより、例えば６色の測定光として赤、緑、青、
黄、マゼンタ、シアンの色相の光を発生し、図２に示す
ように各発光素子２３ｉ（ｉ＝ａ，…，ｆ）に対向する
コンデンサレンズ２４ｉで集光され、該コンデンサレン
ズ２４ｉに対向するイメージガイド１７の入射端面のフ
ァイバに、上記一定間隔ｓで入射する。

【００１６】上記イメージガイド１７の入射端面に照射
された各測定光はこのイメージガイド１７における測定
光が照射された各ファイバで伝送され、先端部１２に固
定された端面からさらに投影（投光）レンズ２７を経て
被写体２６側に出射され、被写体２６面に微小な光スポ
ット列を同時に多数形成する。この投影レンズ２７はイ
メージガイド１７のの出射端面から該投影レンズ２７の
フォーカス距離に一致する距離に取り付けられ、イメー
ジガイド１７の出射端面のファイバから出射される測定
光ビーム列が、広がることなく被写体２６面に投影さ
れ、同時に色が異なる微小なスポット列を形成できるよ
うにしている。

【００１７】上記発光素子群２３とコンデンサレンズ群
２４は、例えば圧電素子２８によって振動的に駆動され
る台２９に取り付けられ、圧電素子２８に測定光走査制
御手段３０から駆動信号を印加することによって、圧電
素子２８は図１において、例えば矢印Ａで示すように紙
面に垂直な方向（つまり発光素子群２３或いはコンデン
サレンズ群２４の配列方向と直交する方向）に振動す
る。この垂直方向に振動されると、発光素子群２３も同
様に振動され、投影レンズ２７を経て被写体２６側に測
定光列を、該測定光列と直交する方向にスキャンする。

【００１８】上記圧電素子２８は測定光走査制御手段３
０から階段波の駆動信号によって、駆動できるようにし
てあり、この駆動により、イメージガイド１７のコネク
タのファイババンドル端面に照射される測定光は、例え
ば図２において発光素子群２３の配列方向（この場合上
下方向）に直交する水平方向を走査方向として一定間隔
を隔てたファイバ毎に順次照射される。

【００１９】上記照明光で広域的に照明された被写体２
６は先端部１２の観察窓に取り付けられた対物レンズ３
１によって、その焦点面に配置された撮像素子としての
ＣＣＤ３２の撮像面に結像される。この撮像面の前には
例えばモザイクカラーフィルタ３３が取り付けてあり、
光学的に色分離する。このＣＣＤ３２は信号ケーブル３
４を介してコネクタ１１の信号コネクタ３５と接続さ
れ、この信号コネクタ３５が接続される信号コネクタ受
け３６を経て画像形成の信号処理を行う画像形成回路３
７と、距離計算等を行う距離計算回路３８に接続され
る。

【００２０】上記画像形成回路３７の出力信号はモニタ
６の画面上に表示される。この画像形成回路３７はＣＣ
Ｄ３２の出力信号から標準的な映像信号を生成する信号
処理を行うと共に、被写体２６の像を図示しないＲＯＭ
などで発生した内視鏡表示枠データで周囲をマスクして
モニタ６側に出力する。

【００２１】上記距離計算回路３８はＣＣＤ３２と被写
体２６面上に形成された測定光のスポット位置までの距
離など三次元情報の算出をＣＣＤ３２の出力信号から行
う。このＣＣＤ３２面上でのスポット位置の検出は、例
えばＣＣＤ３２出力信号を色分離回路を通して、各発光
素子２３ｉの色信号成分をそれぞれ抽出し、各色信号成
分を比較器などで基準のレベルと比較することによって
ＣＣＤ３２出力信号からスポットを検出でき、この検出
されたタイミングを計測することによってＣＣＤ３２面
上でのスポット位置の検出を行うことができる。このよ
うに第１実施例ではＣＣＤ３２出力信号からスポットを
容易に検出できるように、各発光素子２３ｉの発光色を
分離し易い程度、各色相を変えるようにしている。

【００２２】このスポット位置を求めるスポット位置検
出処理で得られた位置データと距離算出のための情報、
つまり、投影レンズ２７の焦点距離及び対物レンズ３２
の焦点距離、これらの光軸間距離、イメージガイド１７
の入射端面に入射されるレーザ光の（投影レンズ２７の
光軸からの相対的）位置（この位置データは測定光走査
制御手段３０から距離計算回路３８に出力される。）な
どの情報を用いて三角測量の原理を用いた演算を行い、
被写体２６面上のスポット位置までの距離を算出する。
この算出データ信号は、画像形成回路３７の図示しない
スーパインポーズ回路にてスーパインポーズされ、モニ
タ６側に出力される。

【００２３】上記画像形成回路３７には走査範囲を指定
するためのマウス３９の出力信号も入力され、この画像
形成回路３７はカーソル表示信号を生成し、内視鏡画像
に対応する映像信号にこのカーソル表示信号をスーパイ
ンポーズして、モニタ６に出力する。従って、上記カー
ソル表示信号はマウス３９の操作に応じてモニタ画面上
で移動するカーソルとして表示される。

【００２４】そして、マウス３９を操作することによっ
て、走査範囲を指定するためのカーソルをモニタ画面上
で移動し、クリックボタンを操作することにより、走査
範囲の一方の端を指定し、さらにカーソルを移動し、再
びクリックボタンを操作することにより、他方の端を指
定でき、この２つの指定により、例えばスポット列をそ
のスポット列に直交する方向に走査する場合における走
査範囲を選択設定できる。図３において、内視鏡画像表
示エリア６ａ中のＫ１及びＫ２はマウス３９によるカー
ソル操作で指定された走査範囲の一例を示す。

【００２５】クリックボタンの操作による各指定信号が
発生されると、画像形成回路３７は指定されたモニタ画
面上での各カーソルの位置情報を測定光走査制御手段３
０に出力する。測定光走査制御手段３０には距離計算回
路３８からの距離情報も入力され、走査範囲制御回路４
２はこれらの情報を用いて発光素子群２３をどれだけ移
動（走査）すればモニタ画面上で指定された走査範囲に
一致するかを演算し、その走査範囲に対応した駆動信号
を圧電素子２８に出力し、マウス３９で指定されたモニ
タ画面上での走査範囲に対応した走査範囲分だけ被写体
２６面上に投影される光スポット列をスキャンさせる。

【００２６】また、この実施例では図１に示すように台
２９を垂直方向に（１フレーム又は１フィールドの期間
と同期して）振動した場合、イメージガイド１７の入射
端面側では測定光ビーム列はファイババンドルを垂直方
向Ａにスキャンし（図２では水平方向にスキャン）、こ
のスキャンにより、出射端面側では、図１で紙面に垂直
な方向にスキャンした状態に対応する。

【００２７】さらに、台２９は段階的に振動されるよう
にしてあり、その段階のピッチを例えばマウス３９の選
択操作などで選択設定できるようにしている。このピッ
チを小さくすると、走査方向の単位長さ当たりに対する
スポット数が多くなり、測定点が多く、詳細に測定を行
うことができる。一方、このピッチを大きく設定する
と、短時間で走査範囲全域の計測結果が得られる。そし
て、計測を行う場合、このピッチを選択設定できるよう
にしている。

【００２８】例えば被写体２６の表面が平面であり、こ
の面に垂直に先端部１２の端面が臨む状態でレーザ光を
段階的に振動させた場合には、ＣＣＤ３２の撮像面には
図４に示すように段階的な走査に対応して、殆ど一定間
隔ｐ（この間隔ｐは図２の間隔ｓに対応っする。）のス
ポットからなるスポット列が、このスポット列と直交す
る走査方向に殆ど一定間隔ｑで現れるようになる。上記
ピッチを一定にした場合、隣接するスポット列間の間隔
ｑは先端部１２（の対物レンズ３１）と被写体２６との
距離に依存して変化し、三角測量の原理から実際に各ス
ポットが形成された（被写体２６面上の）各位置までの
距離を算出することができる。

【００２９】一方、被写体２６の表面が凹凸面である場
合には、その凹凸面に応じて一定間隔でないスポット列
が走査方向に現れるようになる。この場合にもＣＣＤ３
２上での各スポットの位置情報から三角測量の原理を用
いて、被写体２６面に実際に形成されているそのスポッ
ト位置までの距離を算出することができ、上記距離計算
回路３８はこの距離の算出を行う。

【００３０】図５は投影レンズ２７と対物レンズ３１の
両光軸を結ぶ面内でスキャンした場合におけるスポット
位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）（但し、この図ではＹ＝０の場合）
を求める原理の説明図である。

【００３１】この図５において、紙面内で横（水平）方
向がＸ軸、対物レンズ３１の光軸方向がＺ軸、そして紙
面に垂直方向がＹ軸であるとしている。イメージガイド
１７の入射端面に入射されるレーザ光の投影レンズ２７
の光軸から距離ａで入射されたレーザ光は被写体２６面
の位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）（対物レンズ３１の位置を原点と
している。）にスポットを形成する。このスポットは対
物レンズ３１により、ＣＣＤ３２の撮像面の位置（ｘ，
ｙ）（但し、この図ではｙ＝０の場合）に結像され、画
像形成回路３８の信号処理系により、この位置（ｘ，
ｙ）情報が検出される。

【００３２】上記投影レンズ２７の焦点距離ｆ１と、投
影レンズ２７および対物レンズ３１の光軸間距離ｄを用
いると、 ａ：ｆ１＝ｄ−Ｘ：Ｚ （１） が成立する。また、対物レンズ３１の結像系に注目する
と、 ｘ：ｆ２＝Ｘ：Ｚ （２） が成立する。ｌ及び２式から、 Ｘ＝ｆ１・ｄ・ｘ／（ｆ２・ａ＋ｆ１・ｘ） （３） となり、 Ｚ＝ｆ２・Ｘ／ｘ＝ｆ１・ｆ２・ｄ／（ｆ２・ａ＋ｆ１・ｘ） （４） となる。また、対物レンズ３１からのスポット位置まで
の距離Ｒは Ｒ・Ｒ＝（Ｘ・Ｘ＋Ｚ・Ｚ） （５） の平方根として求められる。Ｙ＝０でない場合も同様に
求めることができる。

【００３３】なお、測定光による計測は１フィールド或
いは１フレーム期間で、少なくとも６つ以上行うことが
でき、空洞部分などのためスポットが形成されないため
（またはスポットの戻り光を検出できないため）距離算
出を行うことができない場合とか、被写体２６面上にス
ポットが形成されても撮像範囲（または視野範囲）から
外れたため距離算出を行うことができない場合とか、投
影されたスポットの戻り光のレベルが周囲のレベルと余
り差がないためなどで検出できない場合などがあると、
上記距離計算回路３８はスポット位置の検出ができない
などのため、画像形成回路３７に計測不可能などの信号
を出力し、モニタ画面にその旨を表示するようにしてい
る。

【００３４】この表示は例えばスポット位置の検出が、
図示しないタイマで設定された時間までに行えない場合
に行われる。また、１フィールド或いは１フレーム期間
に図４に示すように多数のスポットを形成する場合、検
出されるべきスポット数が投影されたはずのスポット数
と異なる場合、不一致などをモニタ６に表示できるよう
にしている。

【００３５】又、上記距離計算回路３８は、距離の算出
と共に、被写体２６と先端部１２（の対物レンズ３１）
とを結ぶ距離方向成分あるいは被写体２６面に垂直な方
向の高さ成分、つまり、被写体２６面の凹凸量を算出
し、この凹凸データ信号を画像形成回路３７に出力し、
この画像形成回路３７は内視鏡画像を表す映像信号に凹
凸データ信号をスーパインポーズして、モニタ６に出力
し、例えば図３に示すように内視鏡画像表示エリア６ａ
の左の部分に、算出された凹凸データをモニタ表示面に
おける各色の測定スポットの走査範囲（例えばＫ１とＫ
２を結ぶ範囲）にわたってそれぞれ表示する。

【００３６】この第１実施例では、測定光の色相を変化
させ、一方この色相に応じて距離計算回路３８における
測定光検出の信号処理系を形成することによって、被写
体２６に同時に多数の測定光が投影された場合でも、各
測定光の特性、この場合色相に対応した信号検出系を設
けてそれらを確実に分離検出可能にしている。

【００３７】つまり、上述のように色相が互いに異なる
例えば６つの色の光を測定光として用いているので、被
写体２６面上には同時に６つの色の光スポットが形成さ
れことになる。この場合、各光スポットの色が異なるの
で、（被写体２６面の凹凸が激しいためなどで）ＣＣＤ
３２面上にたとえ光スポットが重なったり、交差して
も、対応する信号検出系により、確実にＣＣＤ３２面上
での各光スポットの位置を検出することが可能になるよ
うにしている。

【００３８】従って、この実施例によれば、単位時間当
たりの多くの測定光スポットを被写体２６面上に形成で
き、且つ各測定光スポットを ＣＣＤ３２出力信号から
確実に分離識別でき、その結果多数の距離情報とか凹凸
情報を得ることができ、短時間で診断などに必要な情報
を得ることが可能になる。また、短時間で診断などに必
要な情報を得ることが可能になるため、患者の苦痛を軽
減できされるし、術者の負担をも軽減できる。このた
め、的確な診断を下し易くなる。

【００３９】なお、スポット列を走査する場合、一定ピ
ッチづつスポット列を移動する度に発光素子群２３及び
コンデンサレンズ群２４を、この走査方向と直交する方
向に一定量移動し（この場合、例えば図１において、圧
電素子２８による移動方向と直交する方向に移動するた
めの例えば圧電素子を設ける。また、発光素子群２３な
どの数も増やす）、図６に示すようにイメージガイド１
７の入射端面には、走査方向に６つの色がサイクリック
に照射されるようにしても良い。なお、この図６におい
て、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｙ，Ｍ，Ｖはそれぞれ赤、緑、青、
黄、マゼンタ、シアンの色相の光ビームが照射された軌
跡を模式的に示す。

【００４０】なお、図６において、走査方向と直交する
方向への移動ピッチを大きくして、より確実に分離でき
るようにしても良い。なお、この実施例では６つの色を
用いているが、その色を変えたり、色相数を増減しても
良い。

【００４１】図７は本発明の第２実施例の内視鏡装置４
１を示す。この実施例は測定光の位相を変えて走査する
ようにしたものである。この実施例は図１に示す第１実
施例において、発光素子群２３の代わりに半導体レーザ
４２が用いられ、この半導体レーザ４２のレーザ光はコ
ンデンサレンズ４３を介してイメージガイド１７の入射
端面に照射される。この半導体レーザ４２は位相制御回
路４４によってその位相が制御されるようになってい
る。

【００４２】つまり、レーザ光が走査方向に走査される
のに同期してその位相が変えられる。この位相制御は例
えば半導体レーザ４２に供給される駆動電流が、圧電素
子２８への駆動信号の周期に同期した適宜周波数の信号
で振幅変調される。この信号は測定光走査制御手段３０
に入力され、圧電素子２８は例えばこの信号に同期して
駆動され、その結果被写体２６面上に投影される光スポ
ットの強度が周期的に変化する特性が与えられることに
なる。

【００４３】ＣＣＤ３２の出力信号からスポットを検出
する場合にはこの周期性を利用することにより、隣合う
スポットとの分離などが容易になり、単位時間当たりに
多数の光スポットを形成しても、その分離を確実に行う
ことができ、第１実施例と類似の効果を有することにな
る。なお、例えば圧電素子２８のほかにさらに圧電素子
を設ける等して、台２９を例えば上下方向に（振動）移
動し、測定光を２次元的に走査しても良い。

【００４４】図８は本発明の第３実施例の内視鏡装置５
１を示す。この実施例は照明光の照明に測定光を同期さ
せて測定光の走査を行うようにしたものである。この実
施例では通常照明手段として、面順次の照明手段が用い
てある。つまり、光源装置５２のコネクタ受け１８の奥
にはモータ５４で回転駆動されるＲＧＢ回転円板５５に
はランプ２１の白色光が照射され、このＲＧＢ回転円板
５５を通すことによって面順次のＲＧＢ照明光にされ、
さらにコンデンサレンズ２２で集光されてライトガイド
１６の入射端面に供給される。

【００４５】一方、イメージガイド１７の入射端部が接
続されるコネクタ受け１９の奥にもモータ５６で回転駆
動されるＲＧＢ回転円板５７にはランプ５８の白色光が
照射され、このＲＧＢ回転円板５７を通すことによって
面順次のＲＧＢ照明光にされ、さらにコンデンサレンズ
５８で集光されてイメージガイド１７の入射端面に供給
されるようになっている。上記モータ５４及び５７は同
期整合手段５９によって両モータ５４及び５７の回転位
相が制御され、一定の位相差を保持して回転駆動するよ
うになている。

【００４６】この実施例では例えば面順次の照明光が赤
である期間には緑の色の測定光を被写体２６に照射し、
面順次の照明光が緑である期間には青の色の測定光を被
写体２６に照射し、面順次の照明光が青である期間には
赤の色の測定光を被写体２６に照射する関係を保つよう
に同期整合手段５９によって、両モータ５４及び５７の
回転位相が制御される。

【００４７】この回転位相の信号は測定光走査制御手段
３０に供給され、この回転位相に同期して走査を行う。
また、この回転位相の信号は距離計算回路３８にも入力
され、ＣＣＤ３２からスポット検出を行う際に用いられ
る。例えば、測定光の戻り光のレベルが異なるので、投
影した色に応じてスポット判別のレベルを適切な値にす
る。この実施例では照明光が経時的に変化するのに同期
して、測定光の色も変化させることにより単位時間当た
りでのスポット数を多くでき、且つ検出の確実に行うこ
とができる。

【００４８】例えば、面順次の照明光が赤である期間に
は緑の色の測定光を被写体２６に照射し、その間隔は余
り小さくできないが、次の面順次の照明光が緑である期
間には青の色の測定光を被写体２６に照射する際、前記
緑の色の測定光の間隔を埋め、さらに次の赤の測定光を
被写体２６に照射する際にはそれらの間を埋めるように
走査する。このように走査することにより、１フレーム
の期間内に多数の測定光スポットを形成でき、かつ結果
的に高分解能で分離できることになる。なお、この実施
例において、ＲＧＢ回転円板５７の代わりにより多数の
カラーフィルタを備えた回転円板を用いるようにして、
より高分解能化しても良い。

【００４９】図９は本発明の第４実施例の内視鏡装置６
１を示す。この実施例は、例えば第２実施例の光源・処
理装置５を２体に分離された通常検査プロセスユニット
６２と、測定プロセスユニット６３とで構成している。

【００５０】また、この実施例の電子スコープ６４はイ
メージガイド１７のコネクタ１７ａがライトガイド１６
のコネクタ１６ａと分離形成されている。つまり、総合
コネクタ１１からイメージガイド１７の手元側が外部に
延出され、その端部のコネクタ１７ａを測定プロセスユ
ニット６３のコネクタ受け１９に着脱自在で接続できる
ようにしてある。

【００５１】また、測定プロセスユニット６３内の画像
プロセス回路６５は接続コネクタ６６、６７を介して測
定プロセスユニット６３内の測定光走査制御手段３０と
接続できるようにしてある。この実施例における画像プ
ロセス回路６５は画像形成回路３７と距離計算回路３８
と位相制御回路４４とマウス３９を表わしている。この
実施例は第２実施例と同様の効果を有する。

【００５２】なお、本発明は電子スコープの場合に限定
されるものでなく、ファイバスコープなどの光学式内視
鏡にＣＣＤなどの撮像手段を内蔵したＴＶカメラを装着
したものに対しても同様に適用できることは明かであ
る。また、上述の各実施例では、通常観察のための撮像
手段と測定光検出の撮像手段が兼用されているが、別々
に設けても良い。また、兼用して設けたものを、時分割
で使用しても良い。また、２つの撮像手段を設け、例え
ば一方あるいは両方を距離検出等にも使用し、さらに立
体観察にも利用しても良い。この場合にも、時分割で使
用しても良い。

【００５３】なお、測定光の作り方として第２実施例と
類似したものてして走査毎に位相を変えるようにしても
良い。また、フライングスポット管、ＬＣＤ、プラズマ
などを用いた測定光の走査でも良い。また、ライン光を
投影し、これをスキャンして２次元画像を得るようにし
ても良い。また、格子模様を投影して、これをスキャン
しても良い。また、１フレームで複数点の距離などの計
算を行うようにしても良い。また、陰を投影しても良
い。さらに、スキャンライン上のファイバが折れていた
ら、隣のファイバを用いるなどしても良い。

【００５４】また、各実施例において、測定光を伝送す
るのに用いられるイメージガイドの代わりに、屈折率分
布型レンズとかリレーレンズ系を用いることもできる
し、ライトガイドのように一方の端面と他方の端面にお
けるファイバの配置に規則性がないものに対して、相関
付ける手段を設けたライトガイドを用いることもでき
る。また、測定光を伝送する例えばイメージガイドを通
常照明光の伝送にも用いるようにしても良い。

【００５５】また、上述の各実施例では光源装置側で測
定光を、例えば圧電素子でメカニカルにスキャンして、
像伝送手段の一方の端面への入射位置を変えているが、
圧電素子の代わりにＫＤＰなどの光学素子を用いて、こ
の素子の電気信号に対する光学特性を制御して同等の機
能をもたせることもできる。また、メカニカルなどでス
キャンするのでなく、像伝送手段の一方の端面に対向し
て複数のＬＥＤなどを一定間隔などでライン状或いは格
子状などに配置し、これらを同時にあるいは選択したも
のを点灯させても良い（同時に駆動しないで順次駆動し
ても良い）。

【００５６】また、測定光スポットを２次元的に形成し
た場合には、それらの測定光スポットの距離を算出し
て、被写体表面の凹凸形状を３次元的に表示させること
もできる。この場合、必要に応じ、補間して測定点以外
の凹凸形状を求めるようにしても良い。また、上述の実
施例で白色光で行う同時式で説明したものを、面順次光
による照明に変更したり、その逆にしたりしても良い場
合がある。

【００５７】なお、像伝送手段を設けないで、投影レン
ズ２７の焦点面に色が異なる複数のＬＥＤ等を一定間隔
等で配置し、これらを同時に或いは選択的に点灯させる
ようあるいはレーザを投影レンズ２７の光軸と垂直方向
に駆動させるようにしても良い。なお、測定光の波長は
可視光域内でもよいし、可視光域以外でも良い。また、
上述の実施例を部分的などで組み合わせて、異なる実施
例を形成しても良い。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、三
次元的計測のための測定光を投影する測定光投影光学系
と、該測定光投影光学系に測定光を供給する測定光供給
手段と、被写体側に投影される測定光の戻り光を撮像す
る撮像手段と、前記被写体側に投影される複数の測定光
の特性を変化させる手段と、該特性に応じて前記撮像手
段の出力信号から複数の測定光を分離する分離手段とを
設けてあるので、被写体に投影された複数の測定光スポ
ットをその特性に応じた分離手段で分離でき、従って確
実に検出できる。このため、単位時間当たり多くの計測
を行うことのできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の三次元計測用内視鏡装置
の構成図。

【図２】イメージガイドの入射端面に測定光を供給する
発光素子群及びコンデンサレンズ群を示す斜視図。

【図３】モニタ画面の表示例を示す説明図。

【図４】発光素子群を段階的に移動した場合におけるＣ
ＣＤで観測される光スポットを示す説明図。

【図５】距離計算の原理を示す説明図。

【図６】測定光の走査の軌跡を模式的に示す説明図。

【図７】本発明の第２実施例の三次元計測用内視鏡装置
の構成図。

【図８】本発明の第３実施例の三次元計測用内視鏡装置
の構成図。

【図９】本発明の第４実施例の三次元計測用内視鏡装置
の構成図。

【符号の説明】

１…三次元計測用内視鏡装置 ２…電子スコープ ３…光源手段 ４…信号処理手段 ５…光源・処理装置 ６…モニタ ７…挿入部 ８…操作部 １１…総合コネクタ １６…ライトガイド １７…イメージガイド ２１…ランプ ２３…発光素子群 ２４…コンデンサレンズ群 ２７…投影レンズ ２８…圧電素子 ３０…測定光走査制御手段 ３１…対物レンズ ３２…ＣＣＤ ３７…画像形成回路 ３８…距離計算回路 ３９…マウス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 三次元的計測のための測定光を投影する
   測定光投影光学系と、該測定光投影光学系に測定光を供
   給する測定光供給手段と、被写体側に投影される測定光
   の戻り光を撮像する撮像手段と、前記被写体側に投影さ
   れる複数の測定光の特性を変化させる手段と、該特性に
   応じて前記撮像手段の出力信号から複数の測定光を分離
   する分離手段とを設けたことを特徴とする三次元計測用
   内視鏡装置。