JPH0792552B2 - 計測用内視鏡 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、計測用内視鏡に関する。

〔従来の技術〕

近年、医療分野及び工業分野においては内視鏡が広く用
いられている。そして、内視鏡によって、例えば胃内壁
面等に生じた病変部を診断したり、病変部が経時的にど
のように変化していくかを調べるために、その病変部の
大きさを測定することとか、病変部までの距離を知るこ
とが必要となる場合がしばしばある。

そこで、これらの測定を行う計測用内視鏡として、例え
ば特開昭60−237419号公報に記載のものは、第12図
（Ａ）に示した如く、ランプ１及びライトガイド２とか
ら成る照明用光源３と、照明用正レンズ４と、照明用光
源３と照明用正レンズ４との間に配置された例えば第12
図（Ｂ）の如き光軸と直交する一本の指標線5aを有する
指標板５とを有していて、照明用光源３からの光及び水
平指標線5aの像を夫々物体６上に投射及び投影する照明
光学系と、対物レンズ７と、イメージガイド８と、イメ
ージガイド８の射出端に近接配置された例えば第12図
（Ｃ）の如き光軸と直交する基準指標線9aを有する焦点
板９と、接眼レンズ10とを有していて、上記照明光学系
と所定の光軸間距離（パララックス）ｌをおいて並設さ
れた観察光学系とを具えていた。そして、この内視鏡で
は、水平指標線5aの物体６上の投影像5a′は常に照明光
学系の光軸上にあると共に基準指標線9aも常に観察光学
系の光軸上にあるので、第12図（Ｄ）に示した如く接眼
部の観察視野内で見られる水平指標線像5a′と基準指標
線9aとの間の距離は常に照明光学系と観察光学系との光
軸間距離ｌとなり、これを物指しにして物体６上の物の
大きさを測定し、更にその値により物体距離も求めるよ
うになっていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、一般に内視鏡においては、先端硬性部が細径
且つ小型であることが要求されてそこに設けられる対物
レンズ７を合焦のために可動式にすることが困難である
ため、対物レンズ７のＦナンバーを２〜４と大きくして
被写界深度を深くしているのに対し、照明用正レンズ４
は明るさが要求されると共に照明光を一旦集束させてか
ら広い範囲を照射するようにしているため、Ｆナンバー
が１と小さくて被写界深度が非常に浅く、その結果光軸
方向の観察可能範囲のごく限られた部分でしか指標線像
5a′をシャープに結像させることができず、該観察可能
範囲の挾い部分でしか物の大きさ及び物体距離の正確な
測定が行なえないという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、光軸方向の観察可能範囲
の全て又は非常に広い部分で物の大きさ及び物体距離の
正確な測定を可能にした計測用内視鏡を提供することを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕

本発明による計測用内視鏡は、照明用光源と照明用正レ
ンズ系との間に照明光軸に沿った方向の位置が異なる複
数の又は照明光軸に沿った方向に連続した指標を配置し
て、光軸方向の観察可能範囲の全て又は非常に広い部分
で指標の何れか又は何れかの部分がシャープに結像せし
められるようにしたものである。

又、本発明による計測用内視鏡は、照明用光源と照明用
正レンズ系との間に指標を配置すると共に、該指標と前
記照明用正レンズ系との光軸方向の間隔を可変にして光
軸方向の観察可能範囲の全て又は非常に広い部分で指標
がシャープに結像せしめられるようにしたものである。

〔実施例〕

以下、図示した実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。

第１図は本発明の第１実施例として計測用の面順次照射
式のカラー電子内視鏡の構成を示す図であって、11は先
端硬性部、12は可撓部、13は光源・映像回路部である。

光源・映像回路部13内において、14は光源ランプ、15は
光源ランプ14からの光を後述のライトガイドの入射端面
に集光する集光レンズ、16は第２図に示した如く適当な
遮光部分をおいて円周上に配設されたＲ（赤）,G
（緑）,B（青），赤外の各フィルターを有していて該フ
ィルターが順次光路中に挿脱せしめられる回転フィルタ
ー、17は回転フィルター16を駆動するモータである。可
撓部12及び先端硬性部11内において、18はライトガイ
ド、19はライトガイド18の射出端面に接着せしめらてい
てその内面での全反射による散乱作用により該射出端面
の網目が物体上に投影されることを防ぐ単ファイバー、
20は単ファイバー19からの射出光を一旦集束させてから
発散させ物体21上に照射する照明用正レンズである。そ
して、以上の部材が照明光学系を基本的に構成してお
り、光源ランプ14を発した光は集光レンズ15により回転
フィルター16の各フィルターを経てライトガイド18の入
射端面に各色光として順次入射せしめられ、ライトガイ
ド18を射出した各色光が単ファイバー19を通り照明用正
レンズ20によって物体21上に順次照射せしめられるよう
になっている。

又、22及び23は夫々光源ランプ14と集光レンズ15との間
の光路中に選択的に挿脱せしめられる赤外カットフィル
ター及び可視カットフィルター、24は単ファイバー19と
照明用正レンズ20との間に配置されていて光軸方向の位
置が異なる複数の十字形の指標24a,24b,24cを有し且つ
それ以外の部分が蒸着膜等から成る赤外カットフィルタ
ー24dとして形成された指標板であって、これらのフィ
ルター22,23,24dは第４図に示した如き透過特性を具え
ている。従って、赤外カットフィルター22が光路中に挿
入されている時は、ライトガイド18を射出する光が可視
光であり指標板24全体を透過するので、物体21上に指標
像は投影されないが、代わりに可視カットフィルター23
が光路中に挿入されると、ライトガイド18を射出する光
が赤外光となり指標板24の指標24a,24b,24cの部分のみ
を透過するので、物体21上に指標像が投影される。但
し、指標24a,24b,24cの何れかが照明用正レンズ20によ
り物体21上にシャープに結像せしめられるように照明用
正レンズ20と指標板24との位置関係が決められているも
のとする。

先端硬性部11内において、25は対物レンズ、26は絞り、
27は固体撮像素子であって、これらが撮像光学系を構成
している。光源・映像回路部13内において、28は固体撮
像素子27からの信号を回転フィルター16の回転と同期し
て画像信号に変えTVモニタ29に入力せしめる映像回路で
あって、指標像投影時に画像処理によってTVモニタ29の
画面上の撮像光学系の光軸と一致する位置に基準指標線
30を表示するようになっている。そして、これらが撮像
光学系と共に観察装置を構成している。

第１実施例は上述の如く構成されているから、赤外カッ
トフィルター22が光路中に挿入されている時は、物体21
上に可視光のみが照射されて指標像が投影されないの
で、TVモニタ29上には可視光による画像のみが表示され
て通常の観察を行うことができる。一方、可視カットフ
ィルター23が光路中に挿入されている時は、物体21上に
赤外光による指標像が投影されて、TVモニタ29の画面上
に指標像24a″が表示されると共に基準指標像30も表示
される。従って、映像回路28による画像処理によってこ
の赤外光による画像と直前の可視光による画像とを重ね
合わせれば、指標像24a″と基準指標線30との間隔が照
明光学系と映像光学系との光軸間距離ｌに相当するもの
として物体21上の物の大きさを測定することができる。
又、周知のように照明光学系と撮像光学系とのパララッ
クスにより物体距離によって指標像の写る固体撮像素子
27上の位置が変化するので、この位置と撮像光学系の光
軸との間の距離を画像処理によって検出し、その値によ
り物体距離を求めることもできる。

ところで、従来例において指摘したように、指標が照明
光軸に沿った方向の位置において一個しか存在しない場
合は、光軸方向の観察可能範囲のごく限られた部分でし
か指標像がシャープに結像できず、該観察可能範囲の狹
い部分でしか物の大きさの正確な測定が行えないという
欠点がある。

しかるに、第１実施例では、光軸方向の位置が異なる複
数個例えば三個の指標24a,24b,24cを単ファイバー19
（照明用光源とみなせる）と照明用正レンズ20との間に
配置しているので、上記欠点は解消される。即ち、第５
図に示した如く、照明用正レンズ20による指標24a,24b,
24cの像24a′,24b′,24c′の結像位置は光軸方向におい
て広い範囲に分布するようになるので、光軸方向の観察
可能範囲の全て又は非常に広い部分で指標の何れかがシ
ャープに結像せしめられることになる。従って、光軸方
向の観察可能範囲の全て又は非常に広い部分で物の大き
さ及び物体距離の正確な測定が可能である。

以上、面順次照射式のカラー電子内視鏡を例としたが、
モザイクフィルター式のカラー電子内視鏡でも良い。
又、指標像の投影に赤外光の代わりに紫外光を用いても
良い。又、ライトガイドの射出端面に単ファイバーを固
着する代わりに照明用正レンズで投影されるライトガイ
ドの射出端面の像が光軸方向の観察可能範囲内にては明
瞭に識別されない即ちボケて結像されるように照明用正
レンズとライトガイドの射出端面の位置関係を決めても
良い。又、指標の数は観察範囲の広さに比例して増やす
ことは言うまでも無い。

次に、指標の各種変形例とそれらの結像状態について説
明する。第６図（Ａ）において、31は照明光軸方向の異
なる位置に刻設又は着色した三本の水平直線状の指標31
a,31b,31cを有する指標板であって、観察視野内での指
標像は第６図（Ｂ）の如くになる。

この場合、各指標31a,31b,31cの間隔が広すぎると、指
標像がボケすぎて見えなくなる領域ができてしまい、そ
の領域は測定不能となってしまう。そのため各指標の間
隔は、物体がどの位置にあっても常にどれかの指標が、
多少のボケはあったとしても、物体と共に見える程度に
設定しておく必要がある。このことから、指標の数を多
くし、且つ相互の間隔を狭くすればする程、よりシャー
プな結像の指標を観察できる機会が多くなる。

このような考えを発展させ、第６図における指標を光軸
方向に連設させるようにした例が第７図に示されてい
る。第７図（Ａ）において、32は照明光軸方向に連続し
た指標32aを刻設又は着色して成る指標板であって、観
察視野内での指標像は第７図（Ｂ）の如くになると共
に、常に指標32aの何れかの部分が物体上に結像せしめ
られるという利点がある。

ところで、指標が直線状であると像面湾曲収差のため指
標像の周辺部分がボケて見えなくなるが、第８図はこれ
を解決した例を示している。即ち、33は球面に沿う曲線
状の三個の指標33a,33b,33cを照明光軸方向の異なる位
置に刻設又は着色した指標体であって、この場合かえっ
て像面湾曲収差により指標像33a′,33b′,33c′が直線
状となり、像の周辺部も見えるようになる。

第９図は照明用正レンズ20の被写界深度が非常に浅いこ
とを利用した例である。即ち、これは複数個の指標a₁,b
₁,c₁,‥‥を照明光軸と沿う方向に所定の間隔をおき且
つ結像位置が異なることにより倍率が変化してもこれら
の像a₁′,b₁′,c₁′，‥‥の光軸からの距離が同一とな
るように光軸から距離を定めて配置し、更に光軸に関し
これらの指標a₁,b₁,c₁,‥‥と対称な位置に指標a₂,b₂,c
₂,‥‥を配置して成るものである。そして、照明用正レ
ンズ20の被写界深度が非常に浅いためにある物体距離に
対しては特定の指標対のみが物体にシャープに結像する
ようになり、それ以外の指標対が全てボケるのでシャー
プに結像する指標対がどれであるかにより物体距離（倍
率）が求まるようにしたものである。換言すれば、指標
像を物体距離測定のスケールとして利用するようにした
ものである。又、本例によれば、各指標像の対a₁′,
a₂′;b₁′,b₂′;c₁′,c₂′；‥‥同志の間隔は一定とな
っているので、該間隔を物体の大きさの測定の物指とし
て用いれば、接眼光学系等においてわざわざ基準指標線
を有する焦点板を設ける必要はない。

第10図は第２実施例の要部を示しており、これは一個の
指標34aを有する指標板34又は照明用正レンズ20を移動
可能にして照明用正レンズ20と指標23aとの間隔を可変
にし、これにより指標像34a′の光軸方向の結像位置を
可変にして光軸方向の観察範囲の全てでシャープな指標
像34a′が得られるようにした即ち物体の大きさの正確
な測定を可能にしたものである。又、照明用正レンズ20
の被写界深度が非常に浅いので、合焦即ち指標像34a′
の物体上への結像のために動かす照明用正レンズ20又は
指標板34の移動量により合焦状態の物体距離（倍率）が
求められ、これにより物体の大きさを測定することも可
能である。この場合、照明用正レンズ20の被写界深度が
対物レンズよりも浅いので、対物レンズを用いる場合よ
りも精度が高い。又、照明用正レンズ20又は指標板34の
移動量を大きくして指標像の結像位置を対物レンズの被
写界深度外に持ち来たすようにすれば、通常観察時など
指標が不要な時に指標像を消せるので便利である。

尚、本実施例において指標板34を動かす場合は照明の配
光状態が変化しないという利点がある。又、光軸方向の
観察範囲の全てでシャープな指標像34a′を得ることの
みを目的とすれば、照明用正レンズの焦点距離を可変に
しても良い。

第11図（Ａ）は第２実施例の応用例を示しており、35は
イメージガイド、36は接眼レンズ、37はイメージガイド
35の射出端と接眼レンズ36との間に配置されていて中央
部に十字の基準指標37aが周辺部にスリット37bが夫々設
けられた焦点板（第11図（Ｂ）参照）、38は焦点板37の
接眼レンズ側において光軸のまわりに回動可能に配置さ
れていて周辺部に切欠部38aを有すると共にワイヤ39,リ
ール40等から成る連動機構を介して焦点板34の光軸方向
の移動に連動して回動せしめられるリング（第11図
（Ｂ））である。この例によれば、合焦即ち指標像の物
体上への結像のための指標板34の光軸方向の移動に応じ
てリング38が回動し、その切欠部38aがスリット37bの前
で動くので、接眼レンズ36を通して見えるスリット37b
の長さが上記合焦操作に応じて変化する。即ち、物体距
離の変化に応じてスリット37bの長さが変化するので、
物体距離に応じた長さの物指しを視野内において物体像
の隣りに現出させることができる。

尚、上記各例において、ライトガイドの代わりにLED,半
導体レーザー，電球などを用いても良いことは言うまで
も無い。又、指標をエレクトロクロミック素子，液晶な
どで作り、必要に応じて出したり消したりすることもで
きる。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明による計測用内視鏡は、光軸方向の
観察可能範囲の全て又は非常に広い部分で物の大きさ及
び物体距離の正確な測定が可能になるという実用上極め
て重要な利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による計測用内視鏡の第１実施例の構成
を示す図、第２図及び第３図は夫々上記第１実施例の回
転フィルター及び指標板の正面図、第４図は上記第１実
施例の各フィルターの透過特性を示すグラフ、第５図は
上記第１実施例の指標像の結像状態を示す図、第６図乃
至第９図は夫々指標の各種変形例とそれらの結像状態を
示す図、第10図は第２実施例の要部を示す図、第11図は
第２実施例の応用例を示す図、第12図は従来例の構成と
指標板，焦点板，観察視野内での指標の見え方を示す図
である。 11……先端硬性部、12……可撓部、13……光源・映像回
路部、14……光源ランプ、15……集光レンズ、16……回
転フィルター、17……モータ、18,36……ライトガイ
ド、19……単ファイバー、20……照明用正レンズ、21…
…物体、22……赤外カットフィルター、23……可視カッ
トフィルター、24,31,32,34……指標板、25……対物レ
ンズ、26……絞り、27……固体撮像素子、28……映像回
路、29……TVモニタ、30……基準指標線、33……指標
体、35……イメージガイド、37……焦点板、38……リン
グ、39……ワイヤ、40……リール。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】照明用光源と照明用正レンズ系とを有して
   いて該照明用光源からの光を該照明用正レンズ系を介し
   て物体上に投射する照明光学系と、対物レンズを有して
   いて前記照明光学系と並設された観察又は撮影光学系と
   を具えた内視鏡において、前記照明用光源と前記照明用
   正レンズ系との間に照明光軸に沿った方向の位置が異な
   る複数の又は照明光軸に沿った方向に連続した指標を配
   置したことを特徴とする計測用内視鏡。
2. 【請求項２】照明用光源と照明用正レンズ系とを有して
   いて該照明用光源からの光を該照明用正レンズ系を介し
   て物体上に投射する照明光学系と、対物レンズを有して
   いて前記照明光学系と並設された観察又は撮影光学系と
   を具えた内視鏡において、前記照明用光源と前記照明用
   正レンズ系との間に指標を配置すると共に、該指標と前
   記照明用正レンズ系との光軸方向の間隔を可変にしたこ
   とを特徴とする計測用内視鏡。