JPH08201026A - 寸法計測機能付き内視鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 観察対象の正確な寸法測定及び観察対象まで
の距離測定を行い得ると共に、簡素で細径化に適した構
成の寸法計測機能付き内視鏡を提供すること。 【構成】 イメ−ジガイド１と少なくとも該イメ−ジガ
イド１の端面においてその周囲に規則的に配置された複
数のスポット光導光用ファイバ３とを具備してなる。さ
らに通常、内視鏡には観察部位を照明するためのライト
ガイド４を具備させる必要があり、このライトガイド４
はイメ−ジガイド１の周囲に多数本のライトガイド用の
光ファイバを配置して構成される。本発明では上記のス
ポット光導光用ファイバ３をライトガイド用光ファイバ
４中に混在させることになるので、この場合ライトガイ
ド４と上記スポット光導光用ファイバ３とに、互いに判
別可能な光を導光させる必要がある。ここで互いに判別
可能な光とは、代表的には波長の異なる光を意味し、例
えばライトガイド用光ファイバ４には白色光を、スポッ
ト光導光用ファイバ３には赤や青色の光をそれぞれ導光
させるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、通常の内視鏡にスポッ
ト光導光用ファイバを組み込むことにより、観察対象の
寸法等を計測する機能を付与した内視鏡に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、医療用や各種工業用に内視鏡は汎
用されており、かつては観察に切開又は解体を要した部
位或いは観察不能な部位を、かかる内視鏡の挿入下に容
易に観察することが可能となっている。そして単に物体
を観察するだけでなく、当該物体の寸法、すなわちその
大きさや深さ、さらには移動量などを知見したいという
要望が当然のようにこれら業界にある。

【０００３】内視鏡に前記のような寸法計測機能を付与
するには適宜なセンシング要素を付加する必要があり、
このようなセンシング要素としてはその検出原理から機
械式、電気式、流体式、そして光学式のものが使用可能
である。この中で、光ファイバを用いた光学式のもの
は、細径化や長尺化が容易でノイズの影響を受けず、し
かも医療用途で最重要視される人体の感電の恐れが無い
という利点を具備するため、現状では最も好ましいセン
シング要素として位置づけられている。

【０００４】そして上記の光学式センシング要素として
従来提案されているものとしては、（ａ）内視鏡先端か
ら平行な光を二本の光ファイバから放出させて映像をモ
ニタしておき、一方の光ファイバの出射面を操作量に対
する移動量が既知であるアクチュエータ等を用いて移動
させることによって、常に既知とできる２本の出射光の
間の距離をスケ−ルとし、その出射光を物体に照射する
ことによりモニタ上で諸物体の寸法を測定する方法、
（ｂ）内視鏡先端からコリメートされたリングビームを
レーザーマーカーとして被観察物体の任意面に投影し、
その観察映像上の物体の大きさとマーカーの実際の大き
さを比較演算する方法、などが挙げられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
（ａ）の方法では、光ファイバの出射面を極めて正確に
移動させる精巧なアクチュエータが必要であり、また測
定範囲は内視鏡先端部において当該光ファイバが移動し
得る範囲に限定されてしまい、さらに観察対象までの距
離が測定できないという不都合がある。また上記（ｂ）
の方法では、コリメートされたリングビームを得るため
の光学系が非常に複雑化してしまい、内視鏡先端部を細
径化（１ｍｍ以下）するのが極めて困難であるという欠
点がある。

【０００６】従って本発明は、観察対象の正確な寸法測
定及び観察対象までの距離測定を行い得ると共に、簡素
で細径化に適した構成の寸法計測機能付き内視鏡を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の寸法計測機能付
き内視鏡は、イメージガイドと、少なくとも該イメージ
ガイドの端面においてその周囲に規則的に配置された複
数のスポット光導光用ファイバとを具備することを特徴
とするものである。

【０００８】上記のイメージガイドとしては特に制限は
なく通常のものを用いることができ、例えばサポート層
を有する石英ガラス系光ファイバを多数本収束して線引
きして得たマルチプルファイバからなるイメージガイド
等が使用できる。またスポット光導光用ファイバとして
も通常の各種光ファイバを使用できる。該光ファイバは
前記イメージガイドの端面周囲において規則的に配置さ
れることが要件となるが、その態様としては一定間隔で
２本乃至１２本程度の光ファイバをイメージガイドの端
面周囲上に配置することが好ましく、とりわけ９０度毎
に光ファイバを４本配置する態様が、観察画像上にマス
目状のスポットを形成できて各種寸法測定に有利である
点で特に好ましい。

【０００９】上記スポット光導光用ファイバとしては上
述した通り特に限定はなく、マルチモードファイバ、シ
ングルモードファイバ等各種ファイバが用い得る。この
中でシングルモードファイバは、コア径が小さいことか
らスポットを小さくできるという利点があるため好まし
い。

【００１０】通常、内視鏡には観察部位を照明するため
のライトガイドを具備させる必要があり、このライトガ
イドはイメージガイドの周囲に多数本のライトガイド用
の光ファイバを配置して構成される。本発明では上記の
スポット光導光用ファイバをライトガイド用光ファイバ
中に混在させることになるので、この場合ライトガイド
と上記スポット光導光用ファイバとに、互いに判別可能
な光を導光させる必要がある。ここで互いに判別可能な
光とは、代表的には波長の異なる光を意味し、例えばラ
イトガイド用光ファイバには白色光を、スポット光導光
用ファイバには赤や青色の光をそれぞれ導光させるもの
である。

【００１１】さらに、上記スポット光導光用ファイバの
少なくとも一本に、他のスポット光導光用ファイバとは
色の異なる光を入射することによって、当該ファイバの
内視鏡先端面の観察対象に対する相対的な位置を既知と
することができる。従って、操作方向の確認を行うこと
ができるのでより好ましい。

【００１２】

【作用】上記の構成により規則的に配置されたスポット
光導光用ファイバに入射された光は観察面において規則
的な間隔を持ったスポットとなる。各スポットの中心相
互の間隔は既知であるのでスポット光の照射により実質
的に観察対象上にスケ−ルバ−を形成したこととなる。
上記スケ−ルバ−は実寸法が既知であることから、観察
映像上における観察対象とスケ−ルバ−との大きさを比
較演算することにより観察対象の各種寸法が計測可能と
なる。

【００１３】また、スケ−ルバ−との比較演算により計
測を行うため内視鏡で観察できる範囲内であれば測定範
囲は制限されない。

【００１４】さらに、観察映像の径とスケ−ルバ−から
観察映像の径の実寸法を求めることにより、既知である
イメ−ジガイド外径と視野角から観察面までの距離が計
測可能となる。即ち、観察映像の径をＤｍ、観察映像内
の隣接するスポットの中心相互の距離をＡｍ、隣接する
スポット光導光用ファイバの中心相互の距離をＡとし、
さらにイメ−ジガイドの外径ｄ、視野角θが既知である
とすると観察面までの距離ＬはＬ＝（Ｄｍ／Ａｍ＊Ａ−
ｄ）／２ｔａｎ（θ／２）で求めることができる。

【００１５】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の一実施例を詳細
に説明する。図１は本発明の内視鏡の一実施例を示す断
面図であり、先端に対物レンズを付与してあるイメ−ジ
ガイド１を中心として、その周囲にスポット光導光用フ
ァイバ３を９０度毎に４本配置し、その上に外被５を被
覆して、さらに照明用ライトガイド４を必要本数配置
し、構成された寸法計測機能付き内視鏡である。なお、
本実施例では寸法計測機能のみを付加した内視鏡につい
て示しているが、付加する機能について特に制限はなく
例えば首振り機能、ワ−キングチャンネル等、他の機能
を付与しても良い。

【００１６】前記外被に使用される被覆材料としては特
に制限はなく、用途に応じて使い分ければ良いが、例え
ば医療用の場合、生体適合性などの点からポリエチレ
ン、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリテト
ラフルオロエチレン等が好ましい。さらに前記内視鏡の
固着の方法としても特に制限はなく、エポキシ樹脂、ポ
リウレタン、ポリエステル、ポリアミド等の接着剤等が
用い得るが例えば医療用の場合、生体適合性などの点か
らエポキシ樹脂、ポリウレタンが好ましい。

【００１７】以下、具体的な寸法測定例を示す。 ［内視鏡の仕様］上記の構成においてイメ−ジガイド１
として６０００画素、外径ｄ３５０μｍ、対物レンズ２
付き、視野角θが６０度のものを使用し、スポット光導
光用ファイバ３としてコア径５μｍ、クラッド径６０μ
ｍ、プリコ−ト径１００μｍのシングルモ−ドファイバ
を４本使用し、ライトガイド４に外径５０μｍのものを
５０本使用し、外被５に内径０．９ｍｍ、外径１．０ｍ
ｍのポリアミドチュ−ブを用いて作製した外径１．０ｍ
ｍの内視鏡を用いた。そして対角のスポット光導光用フ
ァイバ３の中心相互の距離Ａ′（図２参照）は０．７ｍ
ｍとした。この内視鏡を用いて観察面６を観察した。

【００１８】［観察対象の寸法測定］寸法計測の例とし
て、例えば図３に示すような観察映像１１を上記の内視
鏡を用いて得たとする。観察映像１１内の隣接するスポ
ット１３の中心相互の距離Ａｍの実寸法Ａは、対角のス
ポット光導光用ファイバ３の中心相互の距離Ａ′が０．
７ｍｍであることから計算により約０．４９５ｍｍと求
められる。また、観察映像１１内の観察対象１２の幅Ｗ
ｍと隣接するスポット１３の中心相互の距離Ａｍの比Ｗ
ｍ／Ａｍは映像１１より１．７６である。従って、観察
対象１２の幅ＷはＷ＝０．４９５×１．７６より約０．
８７１ｍｍとなる。また、この観察映像１１を通信ケ−
ブル等を介してコンピュ−タに取り込むことによって、
画像処理ソフトを用いて面積、真円度等を求めることも
可能となる。

【００１９】［観察面までの距離測定］さらに、観察面
６までの距離Ｌについては図２、３より観察映像１１の
径Ｄｍと隣接するスポット１３の中心相互の距離Ａｍか
ら観察映像１１の実寸法ＤがＤ＝０．４９５×Ｄｍ／Ａ
ｍで求められ、Ｄｍ／Ａｍは映像１１より２．８である
のでＤ＝１．３８６と求まる。これに加えて上記イメ−
ジガイド外径ｄ＝３５０μｍ、視野角θ＝６０度と既知
であることから前記した式を用いて距離Ｌ＝（１．３８
６−０．３５）／２ｔａｎ（６０／２）を計算し、Ｌ＝
０．８９７ｍｍと求められる。

【００２０】本発明にかかる内視鏡において、スポット
光導光用ファイバ３としてシングルモ−ドファイバを用
いた場合、コア径が小さく、開口角も小さいためスポッ
ト１３が小さく、観察対象１２への干渉が少ない。従っ
て、観察中においてスポット１３を意識することなく観
察することができる。

【００２１】また、スポット光導光用ファイバ３にライ
トガイド４と目視で判別可能な光を導光すれば、観察映
像１１上でのスポット１３が明確になり、スポット１３
の識別が容易になる。また、スポット１３をより明確に
するために観察対象の背景色によっても色を変化させる
ようにすることが好ましい。

【００２２】スポット光導光用ファイバ３の少なくとも
１本に他のスポット光導光用ファイバとは異なる光を入
射することにより、図４に示すように観察面に投影され
るスポット２３、２４のうち少なくとも１つの色の異な
るスポット２４が観察面に投影される。その異なる光の
スポット２４を基準にして内視鏡先端面の観察対象２２
に対する相対的な位置を知ることができ、操作方向の確
認が可能となり、特に他の機能を付与した場合（例えば
首振り機構）等に操作上の面で有利である。

【００２３】

【発明の効果】スポット光導光用ファイバを設け、これ
より投射されるスポットを利用することから構造が極め
て簡単であり、なおかつ加工、組立技術も従来技術を使
用し、観察対象の寸法計測が行い得る内視鏡を作製する
ことができる。従って寸法計測機能付き内視鏡の細径
化、低コストが可能となる。また、スポットの中心相互
の距離との比較演算により計測を行うため比較的広範囲
で各種寸法計測ができる。

【００２４】さらに、スポット光導光用ファイバにライ
トガイドと判別可能な光を導光することによってスポッ
トを明確にできると共に、さらにスポット光導光用ファ
イバの少なくとも１本に他のスポット光導光用ファイバ
と判別可能な光を導光することによってそのスポットを
基準にして操作方向を確認できる。従って、より操作性
に優れた内視鏡とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の寸法計測機能付き内視鏡の横断面図で
ある。

【図２】本発明の寸法計測機能付き内視鏡の使用例を示
す説明図である。

【図３】本発明の寸法計測機能付き内視鏡の使用例にお
ける観察映像の模式図である。

【図４】本発明の寸法計測機能付き内視鏡の他の使用例
における観察映像の模式図である。

【符号の説明】

１ イメ−ジガイド ２ 対物レンズ ３ スポット光導光用ファイバ ４ ライトガイド ５ 外被 ６ 観察面 １１、２１ 観察映像 １２、２２ 観察対象 １３、２３ 観察面に投影されるスポット光 ２４ 観察面に投影されるスポット光のうち他
のスポット光とは色の異なるスポット光 θ 視野角 Ａ′ 対角のスポット光導光用ファイバの中心相互の
距離 Ｄ 観察面における視野範囲（観察映像の径）の実
寸法 Ａｍ 観察映像における隣接のスポット光導光用ファ
イバの中心相互の距離 Ｄｍ 観察映像画面の径 Ｗｍ 観察映像内の観察対象の横幅

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イメージガイドと、少なくとも該イメー
   ジガイドの端面においてその周囲に規則的に配置された
   複数のスポット光導光用ファイバとを具備することを特
   徴とする寸法計測機能付き内視鏡。
2. 【請求項２】 上記スポット光導光用ファイバが、シン
   グルモードファイバであることを特徴とする請求項１記
   載の寸法計測機能付き内視鏡。
3. 【請求項３】 イメージガイドの周囲に多数本の照明用
   ライトガイドを備え、該ライトガイドと上記スポット光
   導光用ファイバとに、互いに判別可能な光を導光させる
   べく構成したことを特徴とする請求項１記載の寸法計測
   機能付き内視鏡。
4. 【請求項４】 上記スポット光導光用ファイバの少なく
   とも１本に、他のスポット光導光用ファイバとは色の異
   なる光を入射すべく構成したことを特徴とする請求項１
   記載の寸法計測機能付き内視鏡。