JP2011069726A - Distance image acquisition apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、距離画像取得装置に関する。 The present invention relates to a distance image acquisition device.
測定対象物までの距離画像を測定可能な内視鏡が知られている。これらの内視鏡は、屈曲可能な外装体を備えている。測定対象物の反射光は、外装体内に設けられたイメージガイドとしてのファイババンドル型イメージガイドによって、内視鏡の先端部から基端部に導かれ、イメージセンサに入射する。イメージセンサは、測定対象物の距離画像情報を出力する。このような構成の内視鏡は、外装体を屈曲させても測定可能なため、例えば、体腔内等の狭い場所に存在する測定対象物の距離画像を測定することができる。 An endoscope capable of measuring a distance image to a measurement object is known. These endoscopes include a bendable outer body. The reflected light of the measurement object is guided from the distal end portion of the endoscope to the proximal end portion by the fiber bundle type image guide as an image guide provided in the exterior body, and enters the image sensor. The image sensor outputs distance image information of the measurement object. Since the endoscope having such a configuration can be measured even when the exterior body is bent, for example, it is possible to measure a distance image of a measurement object present in a narrow place such as a body cavity.
下記特許文献1に記載の内視鏡は、その基端部に2つの光源を備えている。それらの光源からの出射光は、光ガイドファイバによって内視鏡先端部に導かれ、内視鏡先端部に設けられた測定対象物までの発散照射距離の異なる2つのレンズからそれぞれ測定対象物に照射される。そして、2つの光源の出射光の測定対象物による反射光を独立に測定し、それらの強度比から、2つのレンズから測定対象物までの距離が演算される。このような測定方法によって、測定対象物の距離画像が取得される。
The endoscope described in
距離画像を取得する他の測定方法として、飛翔時間(Time of Flight、TOF)計測法(以下、「TOF法」という。)が知られている。TOF法は、光源が出射光を出射してから、その光が測定対象物で反射して受光素子に到達するまでの時間を基に、測定対象物までの距離を測定する方法である。このような距離測定を、距離画像の複数の画素に対応する測定対象物の複数の領域について行うことにより、画素値として測定対象物までの距離値を有する距離画像が得られる。 As another measurement method for obtaining a distance image, a flight time (TOF) measurement method (hereinafter referred to as “TOF method”) is known. The TOF method is a method of measuring the distance to the measurement object based on the time from when the light source emits the emitted light until the light is reflected by the measurement object and reaches the light receiving element. By performing such distance measurement for a plurality of regions of the measurement object corresponding to the plurality of pixels of the distance image, a distance image having a distance value to the measurement object as a pixel value is obtained.
下記特許文献2に記載の内視鏡は、基端部に設けられた1つの光源と、その光源の出射光を先端部に導いて測定対象物に照射する光ガイドファイバと、照射光の測定対象物による反射光を先端部において受光するファイババンドル型イメージガイドと、ファイババンドル型イメージガイドによって導かれた反射光を受光するTOF法のイメージセンサを備えている。測定対象物の複数の領域からの反射光は、ファイババンドル型イメージガイド内の複数の光ファイバによってそれぞれ独立してイメージセンサに導かれる。
An endoscope described in
上記特許文献1に記載の内視鏡においては、測定原理上、2つの光源から測定対象物に照射する光の強度を互いに等しくする必要がある。これらの光の強度に差があると、距離測定に誤差が生じてしまう。しかし、このような光の強度の差は、例えば、内視鏡への汚れの付着や光源の径時劣化等が原因で生じてしまうため、強度差が生じることを完全に防ぐのは困難である。そのため、上記特許文献1に記載の内視鏡と同様な方法で距離画像を取得する内視鏡では、測定対象物に照射される光強度の変動に起因して、距離画像における距離の誤差が大きくなってしまう。
In the endoscope described in
それに対して、上記特許文献2に記載の内視鏡のようにTOF法によって距離画像を取得する内視鏡においては、光源が測定対象物に光を照射してから、その反射光を受光素子が受光するまでの時間を基に距離を演算しているため、測定対象物に照射される光強度の変動に起因して、距離画像に誤差が生じることはない。
On the other hand, in an endoscope that acquires a distance image by the TOF method as in the endoscope described in
光源が測定対象物に光を照射してから、その反射光を受光素子が受光するまでの時間には、内視鏡の外装体内に設けられたファイババンドル型イメージガイド内を反射光が伝搬する時間も含まれる。測定対象物までの距離の算出においては、このような反射光がファイババンドル型イメージガイド内を伝搬するのに必要な時間(ファイババンドル型イメージガイドにおける光伝搬遅延時間)を考慮する必要がある。 During the time from when the light source irradiates the measurement object to when the light receiving element receives the reflected light, the reflected light propagates through the fiber bundle type image guide provided in the exterior body of the endoscope. Time is also included. In calculating the distance to the measurement object, it is necessary to consider the time required for such reflected light to propagate through the fiber bundle image guide (light propagation delay time in the fiber bundle image guide).
しかしながら、内視鏡の外装体が屈曲している場合、内部のファイババンドル型イメージガイドも屈曲する。そして、屈曲部の内側と外側において、ファイババンドル型イメージガイドを構成する各光ファイバの屈曲態様が異なる。典型的には、屈曲部の内側にある光ファイバは、曲率半径が相対的に小さく屈曲するのに対して、屈曲部の外側にある光ファイバは、曲率半径が相対的に大きく屈曲する。そのため、上述の反射光のファイババンドル型イメージガイドにおける光伝搬遅延時間は、屈曲部の内側と外側において、互いに異なることになる。その結果、演算された距離画像において、各画素間の画素値(測定対象物の各領域までの距離値)に誤差が生じてしまう。即ち、ファイババンドル型イメージガイドの屈曲に起因して、距離画像の各画素間に相対的な誤差が生じてしまう。上記特許文献1及び2においては、このようなファイババンドル型イメージガイドの屈曲に起因する誤差については、何も言及されていない。
However, when the endoscope outer body is bent, the inner fiber bundle image guide is also bent. And the bending aspect of each optical fiber which comprises a fiber bundle type image guide differs in the inner side and the outer side of a bending part. Typically, an optical fiber inside the bent portion is bent with a relatively small radius of curvature, whereas an optical fiber outside the bent portion is bent with a relatively large radius of curvature. Therefore, the optical propagation delay time in the above-described reflected light fiber bundle image guide is different between the inside and the outside of the bent portion. As a result, in the calculated distance image, an error occurs in the pixel value between the pixels (distance value to each region of the measurement object). That is, due to the bending of the fiber bundle type image guide, a relative error occurs between the pixels of the distance image. In the above-mentioned
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、ファイババンドル型イメージガイドの屈曲に起因して距離画像の各画素間に相対的な誤差が生じることを抑制することが可能なTOF法に基づく距離画像取得装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and it is possible to suppress the occurrence of a relative error between pixels of a distance image due to bending of a fiber bundle image guide. An object of the present invention is to provide a distance image acquisition device based on the above.
上述の課題を解決するため、本発明に係る距離画像取得装置は、測定対象物の距離画像を測定する距離画像取得装置であって、長尺状の可撓性外装体と、測定対象物へ投光するための投光光を出射する光源と、可撓性外装体内に可撓性外装体の基端部から先端部まで延びるように設けられ、光源から出射した投光光を基端面で受光し、受光した投光光を先端面から出射させる第1光ガイドファイバと、可撓性外装体内に可撓性外装体の基端部から先端部まで延びるように設けられ、光源の出射光を基端面で受光し、受光した出射光を先端面から出射させる第2光ガイドファイバと、可撓性外装体内に前記可撓性外装体の基端部から先端部まで延びるように設けられ、投光光の測定対象物による反射光を先端面で受光し、受光した反射光を基端面から出射させるファイババンドル型イメージガイドと、第2光ガイドファイバの先端面から出射する光源の出射光の光行路を変更し、自己校正光としてファイババンドル型イメージガイドの先端面に入射させる光行路変更部材と、ファイババンドル型イメージガイドの基端面から出射する光を受光するように設けられ、距離画像の複数の画素のそれぞれに対応する複数の受光領域を有すると共に、測定対象物による反射光を受光することにより、光源が投光光を出射してから複数の受光領域のそれぞれが反射光を受光するまでのそれぞれの第1光伝搬遅延時間に対応する第1出力信号を出力する飛翔時間式の距離画像センサと、距離画像センサの第1出力信号に基づき、測定対象物の距離画像を演算する信号処理部と、を備え、信号処理部は、自己校正光を受光した距離画像センサの第2出力信号に基づき、光源が出射光を出射してから距離画像センサの複数の受光領域のそれぞれが自己校正光を受光するまでのそれぞれの第2光伝搬遅延時間を演算し、信号処理部は、測定対象物の距離画像を演算する際、第2光伝搬遅延時間に基づいて複数の画素ごとに距離画像を校正することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a distance image acquisition device according to the present invention is a distance image acquisition device that measures a distance image of a measurement object, and includes a long flexible exterior body and a measurement object. A light source that emits light for projecting light, and a flexible exterior body that is provided so as to extend from the proximal end portion to the distal end portion of the flexible exterior body. A first light guide fiber that receives light and emits the received projection light from the distal end surface, and is provided in the flexible exterior body so as to extend from the proximal end portion to the distal end portion of the flexible exterior body, and is emitted from the light source And a second light guide fiber that emits the received emitted light from the distal end surface, and is provided in the flexible exterior body so as to extend from the proximal end portion to the distal end portion of the flexible exterior body, The reflected light from the measurement object of the projected light is received by the tip surface, and the received reflected light is the base end. The optical path of the fiber bundle type image guide emitted from the optical fiber and the optical path of the emitted light of the light source emitted from the distal end face of the second light guide fiber are changed, and the optical path is changed to be incident on the distal end face of the fiber bundle type image guide as self-calibration light. It is provided to receive the light emitted from the member and the base end face of the fiber bundle type image guide, and has a plurality of light receiving areas corresponding to each of the plurality of pixels of the distance image, and receives the reflected light from the measurement object As a result, the flight time type that outputs the first output signal corresponding to each first light propagation delay time from when the light source emits the projection light until each of the plurality of light receiving regions receives the reflected light. A distance image sensor, and a signal processing unit that calculates a distance image of the measurement object based on the first output signal of the distance image sensor, the signal processing unit Based on the second output signal of the distance image sensor that has received the self-calibration light, each of the second light-receiving areas from when the light source emits the emitted light until each of the plurality of light-receiving regions of the distance image sensor receives the self-calibration light. The light propagation delay time is calculated, and the signal processing unit calibrates the distance image for each of a plurality of pixels based on the second light propagation delay time when calculating the distance image of the measurement object.
本発明に係る距離画像取得装置においては、信号処理部は、自己校正光を受光した飛翔時間式(TOF式)の距離画像センサの第2出力信号から、第2光伝搬遅延時間を演算している。ファイババンドル型イメージガイドが屈曲している場合、距離画像センサの上記複数の受光領域にそれぞれ対応するファイババンドル型イメージガイド内の複数の光伝搬領域ごとに、この第2光伝搬遅延時間はばらつく可能性がある。そして、第2光伝搬遅延時間がばらついている場合、第1光伝搬遅延時間も同様のばらつきを含むことになるため、第1光伝搬遅延時間のみから距離画像を演算すると、ファイババンドル型イメージガイドの屈曲に起因して距離画像の各画素間に相対的な誤差が生じてしまう。 In the distance image acquisition device according to the present invention, the signal processing unit calculates the second light propagation delay time from the second output signal of the flight time type (TOF type) distance image sensor that has received the self-calibration light. Yes. When the fiber bundle image guide is bent, the second light propagation delay time can vary for each of the plurality of light propagation regions in the fiber bundle image guide corresponding to the plurality of light receiving regions of the distance image sensor. There is sex. When the second light propagation delay time varies, the first light propagation delay time includes the same variation. Therefore, when the distance image is calculated from only the first light propagation delay time, the fiber bundle type image guide As a result, a relative error occurs between the pixels of the distance image.
しかし、信号処理部は、距離画像センサの上記複数の受光領域のそれぞれについて第2光伝搬遅延時間を演算している。これにより、ファイババンドル型イメージガイドがある屈曲態様の場合において、上記複数の光伝搬領域ごとに、第2光伝搬遅延時間を把握することができる。そして、信号処理部は、第1出力信号から測定対象物の距離画像を演算する際、第2光伝搬遅延時間に基づいて複数の画素ごとに距離画像を校正する。その結果、ファイババンドル型イメージガイドの屈曲に起因する距離画像の各画素間の相対的な誤差が抑制される。 However, the signal processing unit calculates the second light propagation delay time for each of the plurality of light receiving regions of the distance image sensor. Thereby, in the case of a bending mode with a fiber bundle type image guide, the second light propagation delay time can be grasped for each of the plurality of light propagation regions. The signal processing unit calibrates the distance image for each of the plurality of pixels based on the second light propagation delay time when calculating the distance image of the measurement object from the first output signal. As a result, the relative error between the pixels of the distance image due to the bending of the fiber bundle image guide is suppressed.
さらに、本発明に係る距離画像取得装置は、第1光ガイドファイバの先端面から出射する投光光の平行度を向上させ、平行度が向上した投光光を測定対象物に投光する投光光学部材と、測定対象物による反射光の集光度を向上させ、集光度が向上した反射光をファイババンドル型イメージガイドの先端面に受光させる受光光学部材と、をさらに備えることが好ましい。これにより、測定対象物に投光される光の強度が強くなり、ファイババンドル型イメージガイドに入射する測定対象物の反射光の強度が強くなるため、より高精度の距離画像を得ることができる。 Furthermore, the distance image acquisition device according to the present invention improves the parallelism of the projection light emitted from the distal end surface of the first light guide fiber, and projects the projection light with the improved parallelism onto the measurement object. It is preferable to further include an optical optical member, and a light receiving optical member that improves the concentration of the reflected light from the measurement object and receives the reflected light with the improved concentration on the tip surface of the fiber bundle type image guide. As a result, the intensity of the light projected on the measurement object is increased, and the intensity of the reflected light of the measurement object incident on the fiber bundle image guide is increased, so that a more accurate distance image can be obtained. .
さらに、本発明に係る距離画像取得装置において、光源の出射光が第1光ガイドファイバの基端面に入射する状態と、光源の出射光が第2光ガイドファイバの基端面に入射する状態との間で、光源の出射光の入射状態を可逆的に切り替える切り替え器をさらに備えることが好ましい。これにより、必要な光源の数が減少するため、装置の構成が簡略化される。 Furthermore, in the distance image acquisition device according to the present invention, a state in which the light emitted from the light source is incident on the proximal end surface of the first light guide fiber and a state in which the light emitted from the light source is incident on the proximal end surface of the second light guide fiber. It is preferable to further include a switch that reversibly switches the incident state of the light emitted from the light source. This reduces the number of necessary light sources and simplifies the configuration of the device.
さらに、本発明に係る距離画像取得装置において、第2光ガイドファイバは、ファイババンドル型イメージガイド内に設けられていることが好ましい。これにより、第2光ガイドファイバの先端面から出射する光は、ファイババンドル型イメージガイドの先端面から出射することになる。そして、ファイババンドル型イメージガイドの先端面から出射した光は、光行路変更部材の働きにより、自己校正光として再びファイババンドル型イメージガイドの先端面に入射する。この際、ファイババンドル型イメージガイドの先端面から出射した光は、光行路変更部材によって略180度進行方向が変更される。そのため、ファイババンドル型イメージガイドの先端面において、自己校正光の空間的な強度分布は均一化される。その結果、信号処理部は、第2光伝搬遅延時間をより高精度で演算することができるため、より高精度の距離画像を得ることができる。 Furthermore, in the distance image acquisition device according to the present invention, it is preferable that the second light guide fiber is provided in a fiber bundle type image guide. Thereby, the light emitted from the distal end surface of the second light guide fiber is emitted from the distal end surface of the fiber bundle type image guide. Then, the light emitted from the front end surface of the fiber bundle type image guide again enters the front end surface of the fiber bundle type image guide as self-calibration light by the action of the optical path changing member. At this time, the traveling direction of the light emitted from the front end surface of the fiber bundle type image guide is changed by about 180 degrees by the optical path changing member. Therefore, the spatial intensity distribution of the self-calibration light is made uniform on the tip surface of the fiber bundle type image guide. As a result, the signal processing unit can calculate the second light propagation delay time with higher accuracy, and thus can obtain a more accurate distance image.
さらに、本発明に係る距離画像取得装置において、光行路変更部材は、受光光学部材と一体形成されていることが好ましい。これにより、必要な部材の数が減少するため、装置の構成が簡略化される。 Furthermore, in the distance image acquisition device according to the present invention, the optical path changing member is preferably formed integrally with the light receiving optical member. Thereby, since the number of required members decreases, the structure of an apparatus is simplified.
さらに、本発明に係る距離画像取得装置において、光行路変更部材は、鏡面部材又は光拡散部材であることが好ましい。これにより、光行路変更部材として鏡面部材又は光拡散部材を備える距離画像取得装置が得られる。 Furthermore, in the distance image acquisition apparatus according to the present invention, the optical path changing member is preferably a mirror surface member or a light diffusing member. Thereby, the distance image acquisition apparatus provided with a mirror surface member or a light-diffusion member as an optical path change member is obtained.
また、本発明に係る距離画像取得装置において、第1光ガイドファイバと第2光ガイドファイバは、一つの光ガイドファイバであることが好ましい。これにより、距離画像取得装置が備える光ガイドファイバの数が減少するため、可撓性外装体を細くすることが可能となる。 In the distance image acquisition device according to the present invention, it is preferable that the first light guide fiber and the second light guide fiber are one light guide fiber. Thereby, since the number of light guide fibers with which the distance image acquisition device is provided is reduced, the flexible exterior body can be made thin.
この場合、上記光源は、第1波長の光を出射する状態と、当該第1波長とは異なる第2波長の光を出射する状態とを切り替えることができ、光行路変更部材は、第1波長の光を選択的に透過させ、第2波長の光を選択的に反射する波長選択ミラーであり、波長選択ミラーを透過した第1波長の光は、投光光として測定対象物に投光され、波長選択ミラーで反射した第2波長の光は、自己校正光としてファイババンドル型イメージガイドの先端面に入射することが好ましい。これにより、第1光ガイドファイバと第2光ガイドファイバが一つの光ガイドファイバである場合において、機械的な可動部材を用いることなく、一つの光ガイドファイバの先端面から出射する光を、投光光と自己校正光に分けることができる。その結果、装置を小型化することができる。 In this case, the light source can switch between a state in which the light having the first wavelength is emitted and a state in which the light having the second wavelength different from the first wavelength is emitted. Is a wavelength selection mirror that selectively transmits light of the second wavelength and selectively reflects light of the second wavelength, and the light of the first wavelength that has passed through the wavelength selection mirror is projected onto the measurement object as projection light. The light of the second wavelength reflected by the wavelength selection mirror is preferably incident on the tip surface of the fiber bundle type image guide as self-calibrating light. As a result, when the first light guide fiber and the second light guide fiber are one light guide fiber, the light emitted from the tip surface of one light guide fiber can be projected without using a mechanical movable member. It can be divided into light and self-calibration light. As a result, the apparatus can be reduced in size.
さらに、本発明に係る距離画像取得装置は、予備光源と、可撓性外装体内に少なくとも可撓性外装体の基端部から先端部まで延びるように設けられ、予備光源から出射した出射光を第1端面で受光し、受光した出射光を第2端面から出射させる第3光ガイドファイバと、第3光ガイドファイバの第2端面から出射する出射光を受光する受光素子と、予備光源が光を出射してから、その光を受光素子が受光するまでの時間を基に、第3ガイドファイバにおける予備光源の出射光の光伝搬遅延時間を演算する遅延時間演算部と、をさらに備えることが好ましい。 Further, the distance image acquisition device according to the present invention is provided with a preliminary light source and a flexible exterior body so as to extend at least from the base end portion to the distal end portion of the flexible exterior body. A third light guide fiber that receives light from the first end face and emits the received emitted light from the second end face; a light receiving element that receives the emitted light emitted from the second end face of the third light guide fiber; A delay time calculating unit that calculates the light propagation delay time of the outgoing light of the auxiliary light source in the third guide fiber based on the time from when the light is received until the light receiving element receives the light. preferable.
これにより、予備光源の出射光の光伝搬遅延時間から、ファイババンドル型イメージガイドの屈曲態様の変化度合いを把握することができる。その結果、ファイババンドル型イメージガイドの屈曲態様の変化度合いが所定量以上となった場合に、光源から光を出射して自己校正光の光伝搬遅延時間を演算するという使用方法が可能となる。 Thereby, the change degree of the bending mode of the fiber bundle type image guide can be grasped from the light propagation delay time of the outgoing light of the auxiliary light source. As a result, when the degree of change in the bending state of the fiber bundle type image guide becomes a predetermined amount or more, a usage method is possible in which light is emitted from the light source and the light propagation delay time of the self-calibration light is calculated.
本発明によれば、ファイババンドル型イメージガイドの屈曲に起因して距離画像の各画素間に相対的な誤差が生じることを抑制することが可能なTOF法に基づく距離画像取得装置が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the range image acquisition apparatus based on TOF method which can suppress that a relative error arises between each pixel of a range image resulting from the bending of a fiber bundle type image guide is provided. .
以下、実施の形態に係る距離画像取得装置について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、可能な場合には同一要素には同一符号を用いる。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。 Hereinafter, a distance image acquisition device according to an embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used for the same elements when possible. In addition, the dimensional ratios in the components in the drawings and between the components are arbitrary for easy viewing of the drawings.
(第1実施形態)
まず、第1実施形態に係る距離画像取得装置について説明する。
(First embodiment)
First, the distance image acquisition device according to the first embodiment will be described.
図1は、本実施形態の距離画像取得装置の一部を切断して示す概略図であり、図2は、本実施形態の距離画像取得装置の模式的な構成図である。なお、図2においては、あくまで模式的に距離画像取得装置を示しており、投光光学部材13や受光光学部材17において光行路を曲げて示しているが、実際の距離画像取得装置においては必ずしも光行路を曲げる必要はない。
FIG. 1 is a schematic view showing a part of the distance image acquisition device of the present embodiment, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the distance image acquisition device of the present embodiment. In FIG. 2, the distance image acquisition device is schematically shown, and the light path is bent in the light projecting
図1に示すように、本実施形態の距離画像取得装置1は、可撓性外装体3と、本体部5と、第1光ガイドファイバ7と、第2光ガイドファイバ9と、ファイババンドル型イメージガイド11と、投光光学部材13と、光行路変更部材15と、受光光学部材17とを備えている。また、図2に示すように、本体部5は、光源21、距離画像センサ23、及び、信号処理部25を有する距離画像計測モジュール27と、切り替え器29とを備えている。
As shown in FIG. 1, the distance
図1に示すように、可撓性外装体3は長尺状の部材であり、例えば、管状である。可撓性外装体3の基端部3Tは、本体部5に接続されている。可撓性外装体3は、例えばワイヤーメッシュやスパイラルチューブで構成されており、屈曲させることが可能である。
As shown in FIG. 1, the flexible
第1光ガイドファイバ7、第2光ガイドファイバ9、及び、ファイババンドル型イメージガイド11は、それぞれ可撓性外装体3内に、可撓性外装体3の先端部3Lから基端部3Tまで延びるように設けられている。第1光ガイドファイバ7は、その基端面7Tで受光した光を、その先端面7Rに導いて先端面7Rから出射させるための光ファイバである。同様に、第2光ガイドファイバ9は、その基端面9Tで受光した光を、その先端面9Rに導いて先端面9Rから出射させるための光ファイバである。ファイババンドル型イメージガイド11は、その先端面11Rで受光した光を、その基端面11Tに導いて基端面11Tから出射させるための光ファイババンドルである。可撓性外装体3が屈曲すると、第1光ガイドファイバ7、第2光ガイドファイバ9、及び、ファイババンドル型イメージガイド11は、可撓性外装体3の屈曲態様に合わせて屈曲する。ファイババンドル型イメージガイド11は、開口率を高くする観点から、GI型(GradedIndex型)の光ファイバを多数束ねたファイババンドルであることが好ましい。
The first
図2に示すように、光源21は、投光光21Aを出射する。光源21は、例えば、パルス状の投光光21Aを所定の周期で出射する。光源21としては、例えば、高速LED(発光ダイオード)、レーザダイオード、又は、VCSEL(垂直共振器面発光レーザ)等を用いることができる。
As shown in FIG. 2, the
切り替え器29は、光源21の出射光が第1光ガイドファイバ7の基端面7Tに入射する第1状態と、光源21の出射光が第2光ガイドファイバ9の基端面9Tに入射する第2状態との間で、光源21の出射光の入射状態を可逆的に切り替える機能を有する素子である。図2は、上記第1状態を示しており、投光光21Aは第1光ガイドファイバ7の基端面7Tに入射する。切り替え器29としては、例えば、電磁的な駆動を用いる可動ミラーやシャッタ、電圧により光路が変化する結晶等を用いることができる。
The
上記第1状態は、距離画像取得装置1によって測定対象物33までの距離画像を測定するための状態(以下、「距離画像計測モード」という)であり、上記第2状態は、距離画像取得装置1の距離画像の校正用データを取得するための状態(以下、「自己校正データ計測モード」という)である。
The first state is a state for measuring the distance image to the
(距離画像計測モード)
距離画像計測モードについて説明する。図2に示すように、距離画像計測モードにおいては、投光光21Aは第1光ガイドファイバ7の基端面7Tに入射し、先端面7Rに導かれ、投光光21Bとして先端面7Rから出射する。投光光21Bは、投光光学部材13に入射する。投光光学部材13は、入射した光を平行化して出射する機能を有する光学部材である。この場合の平行化とは、平行度を向上させることを意味する。そのため、投光光学部材13は、投光光21Bの平行度を向上させ、平行度が向上した投光光21Cを測定対象物33に投光する。投光光学部材13としては、例えば、コリメートレンズを用いることができる。このコリメートレンズとしては、例えば、平凸レンズ等の凸レンズを用いることができる。投光光21Cは、後述の反射光33Aの強度を向上させる観点から、略平行光であることが好ましい。また、投光光学部材13は、複数のレンズを組み合わせた光学系であってもよい。
(Distance image measurement mode)
The distance image measurement mode will be described. As shown in FIG. 2, in the distance image measurement mode, the
投光光21Cは測定対象物33に投光され、測定対象物33の表面において反射光33Aが生じる。反射光33Aは、受光光学部材17に入射する。受光光学部材17は、反射光33Aの集光度を向上させて反射光33Bとして出射する。反射光33Bは、ファイババンドル型イメージガイド11の先端面11Rに入射する。受光光学部材17としては、例えば、凸レンズを用いることができ、複数のレンズを組み合わせた光学系を用いることもできる。
The projected light 21 </ b> C is projected onto the
ファイババンドル型イメージガイド11は、先端面11Rで受光した反射光33Bを、基端面11Tに導き、反射光33Cとして基端面11Tから出射する。この詳細を、図3を参照しながら説明する。
The fiber bundle
図3は、ファイババンドル型イメージガイドの長さ方向に直交する平面で切断した断面図である。図3に示すように、ファイババンドル型イメージガイド11は、束ねられた複数の光ファイバ11Fを有している。複数の光ファイバ11Fは、例えば、管状の可撓性部材11A内に挿入され、両端のみ固定されている。
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along a plane orthogonal to the length direction of the fiber bundle type image guide. As shown in FIG. 3, the fiber bundle
ファイババンドル型イメージガイド11は、可撓性部材11Aに沿って先端面11Rから基端面11Tまで延びる複数の光伝搬領域11R11、11R12、11R13、11R14、11R21、11R22、11R23、11R24、11R31、11R32、11R33、11R34、11R41、11R42、11R43、11R44からなる光伝搬領域群11Gを有している。複数の光伝搬領域11R11、11R12、11R13、11R14、11R21、11R22、11R23、11R24、11R31、11R32、11R33、11R34、11R41、11R42、11R43、11R44のそれぞれは、後述の距離画像37の複数の画素P11、P12、P13、P14、P21、P22、P23、P24、P31、P32、P33、P34、P41、P42、P43、P44のそれぞれと一対一に対応している(図11参照)。
The fiber bundle
光伝搬領域群11Gの各光伝搬領域11R11、11R12、11R13、11R14、11R21、11R22、11R23、11R24、11R31、11R32、11R33、11R34、11R41、11R42、11R43、11R44内の各光ファイバ11Fは、測定対象物33の複数の表面領域でそれぞれ生じた複数の反射光をそれぞれ個別に先端面11Rから基端面11Tまで伝搬させる。測定対象物33の複数の表面領域で生じた複数の反射光の集合が、反射光33B(図2参照)となる。図3においては、光伝搬領域群11Gの各光伝搬領域11R11、11R12、11R13、11R14、11R21、11R22、11R23、11R24、11R31、11R32、11R33、11R34、11R41、11R42、11R43、11R44のそれぞれと測定対象物33の複数の表面領域のそれぞれとは一対一に対応している。測定対象物33の複数の表面領域のそれぞれは、後述の距離画像37の複数の画素P11、P12、P13、P14、P21、P22、P23、P24、P31、P32、P33、P34、P41、P42、P43、P44のそれぞれと一対一に対応する。
Each
なお、本実施形態においては、複数の光伝搬領域11R11、11R12、11R13、11R14、11R21、11R22、11R23、11R24、11R31、11R32、11R33、11R34、11R41、11R42、11R43、11R44のそれぞれは、一本の光ファイバ11Fと対応しているが、複数本の光ファイバ11Fと対応していてもよい。また、一本の光ファイバ11Fが各光伝搬領域11R11、11R12、11R13、11R14、11R21、11R22、11R23、11R24、11R31、11R32、11R33、11R34、11R41、11R42、11R43、11R44のうちの複数と対応していてもよい。
In the present embodiment, each of the plurality of light propagation regions 11R11, 11R12, 11R13, 11R14, 11R21, 11R22, 11R23, 11R24, 11R31, 11R32, 11R33, 11R34, 11R41, 11R42, 11R43, 11R44 is one. However, it may correspond to a plurality of
図2に示すように、ファイババンドル型イメージガイド11によって先端面11Rから基端面11Tまで導かれた反射光33Bは、反射光33Cとして基端面11Tから出射し、反射光33Cは、距離画像センサ23に入射する。
As shown in FIG. 2, the reflected light 33B guided from the
距離画像センサ23の詳細について、図4を参照しながら説明する。図4は、距離画像センサの模式的な構成図である。距離画像センサ23は、TOF法に基づいた距離画像センサ(飛翔時間式の距離画像センサ)である。距離画像センサ23は、反射光33C(図2参照)を受光する受光領域群23Rを有する。受光領域群23Rは、複数の受光領域23R11、23R12、23R13、23R14、23R21、23R22、23R23、23R24、23R31、23R32、23R33、23R34、23R41、23R42、23R43、23R44からなる。複数の受光領域23R11、23R12、23R13、23R14、23R21、23R22、23R23、23R24、23R31、23R32、23R33、23R34、23R41、23R42、23R43、23R44のそれぞれは、後述の距離画像37の複数の画素P11、P12、P13、P14、P21、P22、P23、P24、P31、P32、P33、P34、P41、P42、P43、P44のそれぞれと一対一に対応している(図11参照)。
Details of the
また、複数の受光領域23R11、23R12、23R13、23R14、23R21、23R22、23R23、23R24、23R31、23R32、23R33、23R34、23R41、23R42、23R43、23R44のそれぞれは、反射光33Cのうち光伝搬領域11R11、11R12、11R13、11R14、11R21、11R22、11R23、11R24、11R31、11R32、11R33、11R34、11R41、11R42、11R43、11R44のそれぞれから出射した光を受光する。そのため、複数の受光領域23R11、23R12、23R13、23R14、23R21、23R22、23R23、23R24、23R31、23R32、23R33、23R34、23R41、23R42、23R43、23R44のそれぞれは、測定対象物33の上述の複数の表面領域のそれぞれと一対一に対応している。図4においては、複数の受光領域23R11、23R12、23R13、23R14、23R21、23R22、23R23、23R24、23R31、23R32、23R33、23R34、23R41、23R42、23R43、23R44のそれぞれと、測定対象物33の複数の表面領域のそれぞれとの対応関係を示すために、測定対象物33を破線で示している。
Further, each of the plurality of light receiving regions 23R11, 23R12, 23R13, 23R14, 23R21, 23R22, 23R23, 23R24, 23R31, 23R32, 23R33, 23R34, 23R41, 23R42, 23R43, and 23R44 is the light propagation region 11R11 of the reflected light 33C. , 11R12, 11R13, 11R14, 11R21, 11R22, 11R23, 11R24, 11R31, 11R32, 11R33, 11R34, 11R41, 11R42, 11R43, and 11R44. Therefore, each of the plurality of light receiving regions 23R11, 23R12, 23R13, 23R14, 23R21, 23R22, 23R23, 23R24, 23R31, 23R32, 23R33, 23R34, 23R41, 23R42, 23R43, 23R44 There is a one-to-one correspondence with each of the surface regions. In FIG. 4, a plurality of light receiving areas 23R11, 23R12, 23R13, 23R14, 23R21, 23R22, 23R23, 23R24, 23R31, 23R32, 23R33, 23R34, 23R41, 23R42, 23R43, 23R44, and a plurality of measurement objects 33 are shown. In order to show the correspondence with each of the surface regions, the
距離画像計測モードにおいて、距離画像センサ23は、反射光33C(図2参照)を受光することにより、光源21が投光光21Aを出射してから、複数の受光領域23R11、23R12、23R13、23R14、23R21、23R22、23R23、23R24、23R31、23R32、23R33、23R34、23R41、23R42、23R43、23R44のそれぞれが反射光33Cを受光するまでのそれぞれの時間(以下、「第1光伝搬遅延時間」という。)に対応する第1出力信号を生成して信号処理部25(図2参照)に出力する。
In the distance image measurement mode, the
図4においては、各受光領域23R11、23R12、23R13、23R14、23R21、23R22、23R23、23R24、23R31、23R32、23R33、23R34、23R41、23R42、23R43、23R44内に示した数字によって、この第1出力信号を概念的に示している。これらの数字は、値が小さい程、第1光伝搬遅延時間が短い、即ち、距離画像取得装置1から測定対象物33の各表面領域までの距離が近いことを示している。このように、距離画像センサ23は、各受光領域23R11、23R12、23R13、23R14、23R21、23R22、23R23、23R24、23R31、23R32、23R33、23R34、23R41、23R42、23R43、23R44ごとに、測定対象物33の各表面領域までの距離を測定し、各表面領域までの距離に対応する第1出力信号を生成して出力する。
In FIG. 4, the first output is represented by the numbers shown in the respective light receiving areas 23R11, 23R12, 23R13, 23R14, 23R21, 23R22, 23R23, 23R24, 23R31, 23R32, 23R33, 23R34, 23R41, 23R42, 23R43, and 23R44. The signal is shown conceptually. These numbers indicate that the smaller the value is, the shorter the first light propagation delay time is, that is, the distance from the distance
距離画像センサ23の第1出力信号の生成方法としては、例えば、電荷振り分け方式と、閾値をよぎった時間を測定する方式を挙げることができる。電荷振り分け方式の場合、距離画像センサ23は、光源21が投光光21Aを出射してから各受光領域23R11、23R12、23R13、23R14、23R21、23R22、23R23、23R24、23R31、23R32、23R33、23R34、23R41、23R42、23R43、23R44がそれぞれ反射光33Cを受光するまでの時間に比例した大きさの電荷を、各受光領域23R11、23R12、23R13、23R14、23R21、23R22、23R23、23R24、23R31、23R32、23R33、23R34、23R41、23R42、23R43、23R44ごとに蓄積することにより、第1出力信号を生成する。具体的には、各受光領域にて、例えば、AとBの2つの蓄積部を設定し、反射光が遅延時間に比例してAとBに分配されて蓄積され、その比率を計算することにより、遅延時間および距離が算出されることになる。また、閾値をよぎった時間を測定する方式の場合、閾値をよぎるまでの時間に応じて、高速のクロックを計数するか、その時間に応じて一定電流を積分し、時間に応じた電圧を得ることで、距離画像センサ23は第1出力信号を生成する。
As a method for generating the first output signal of the
図2に示すように、信号処理部25は、距離画像センサ23から第1出力信号を受け取り、この第1出力信号に基づいて、測定対象物33の距離画像を演算する。この距離画像の演算は、信号処理部25によって距離画像センサ23の第1出力信号から上記第1光伝搬遅延時間を演算し、その第1光伝搬遅延時間に基づいて距離画像取得装置1から上述の測定対象物33の各表面領域までの距離を演算することにより行うことができる。このようにして、距離画像計測モードにおいては、測定対象物33の距離画像を計測する。
As shown in FIG. 2, the
なお、このように信号処理部25によって第1出力信号に基づいて距離画像を演算する際、詳細は後述するように、自己校正データ計測モードにおいて取得された距離画像の自己校正データに基づいて、距離画像を校正する。
In addition, when calculating the distance image based on the first output signal by the
(自己校正データ計測モード)
次に、自己校正データ計測モードについて説明する。図5は、本実施形態の距離画像取得装置の模式的な構成図である。図5に示すように、自己校正データ計測モードにおいては、投光光21Aは第2光ガイドファイバ9の基端面9Tに入射し、先端面9Rに導かれ、出射光21Dとして先端面9Rから出射する。出射光21Dは光行路変更部材15に入射する。光行路変更部材15は出射光21Dの光行路を変更し、自己校正光21Eとしてファイババンドル型イメージガイド11の先端面11Rに入射させる。
(Self-calibration data measurement mode)
Next, the self-calibration data measurement mode will be described. FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the distance image acquisition apparatus of the present embodiment. As shown in FIG. 5, in the self-calibration data measurement mode, the
光行路変更部材15としては、例えば、光反射部材や光拡散部材を用いることができる。光行路変更部材15として光反射部材を用いる場合、光行路変更部材15は、例えば出射光21Dが入射する位置にAl(アルミニウム)等の金属からなる反射膜を有する部材とすることができる。また、光行路変更部材15として光拡散部材を用いる場合、光行路変更部材15は、出射光21Dが入射する位置に凹凸加工された凹凸部を有する部材や、テープ等の光拡散部を有する部材とすることができる。
As the optical
また、本実施形態においては、光行路変更部材15は受光光学部材17と別体であるが、光行路変更部材15と受光光学部材17は、一体形成されていてもよい。この場合、受光光学部材17の一部に光反射部材や光拡散部材を設けることができる。受光光学部材17の一部に光反射部材を設ける場合、例えば、受光光学部材17としてのレンズの一部にAl(アルミニウム)等の金属からなる反射膜を設けることができる。また、受光光学部材17の一部に光拡散部材を設ける場合、例えば、受光光学部材17としてのレンズの一部に、表面加工等によって凹凸を形成したり、テープ等の拡散部材を設けたりすることができる。
In the present embodiment, the optical
先端面11Rに入射した自己校正光21Eは、ファイババンドル型イメージガイド11によって先端面11Rから基端面11Tまで導かれ、自己校正光21Fとして距離画像センサ23に入射する。距離画像センサ23は、自己校正光21Fを受光することにより、光源21が投光光21Aを出射してから、複数の受光領域23R11、23R12、23R13、23R14、23R21、23R22、23R23、23R24、23R31、23R32、23R33、23R34、23R41、23R42、23R43、23R44(図4参照)のそれぞれが自己校正光21Fを受光するまでのそれぞれの時間(以下、「第2光伝搬遅延時間」という。)に対応する第2出力信号を生成して信号処理部25に出力する。
The self-
ファイババンドル型イメージガイド11が略直線的な形状をなしている場合、各光伝搬領域11R11、11R12、11R13、11R14、11R21、11R22、11R23、11R24、11R31、11R32、11R33、11R34、11R41、11R42、11R43、11R44ごとに、上記第2光伝搬遅延時間は略同じ値となる。それに対して、ファイババンドル型イメージガイド11が屈曲している場合、各光伝搬領域11R11、11R12、11R13、11R14、11R21、11R22、11R23、11R24、11R31、11R32、11R33、11R34、11R41、11R42、11R43、11R44ごとに、上記第2光伝搬遅延時間はばらつく可能性がある。これについて、図6を参照しながら説明する。
When the fiber bundle
図6は、可撓性外装体の模式的な断面図である。図6に示すように可撓性外装体3が屈曲している場合、第1光ガイドファイバ7、第2光ガイドファイバ9、及び、ファイババンドル型イメージガイド11も可撓性外装体3に合わせて屈曲する。ファイババンドル型イメージガイド11の屈曲部11Bに着目すると、各光ファイバ11Fは、互いに屈曲態様が異なる。例えば、複数の光ファイバ11Fのうち、屈曲部11Bの最も外側の光ファイバ11FLは、相対的に緩やかに屈曲している(即ち、相対的に屈曲率が小さい)のに対して、屈曲部11Bのうち最も内側の光ファイバ11FSは、相対的に急峻に屈曲している(即ち、相対的に屈曲率が大きい)。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the flexible exterior body. When the
そのため、例えば、最も外側の光ファイバ11FL内を伝搬する光は、光ファイバ11FL内で屈折する頻度が相対的に低いため、ファイババンドル型イメージガイド11の先端面11Rから基端面11Tまで伝搬するまでの光伝搬遅延時間が相対的に小さい。それに対して、最も内側の光ファイバ11FS内を伝搬する光は、光ファイバ11FS内で屈折する頻度が相対的に高いため、ファイババンドル型イメージガイド11の先端面11Rから基端面11Tまで伝搬するまでの光伝搬遅延時間が相対的に大きい。このように、可撓性外装体3が屈曲すると、ファイババンドル型イメージガイド11の各光ファイバ11Fの屈曲態様が互いに異なることに起因して、各光伝搬領域11R11、11R12、11R13、11R14、11R21、11R22、11R23、11R24、11R31、11R32、11R33、11R34、11R41、11R42、11R43、11R44(図3参照)ごとに、上記第2光伝搬遅延時間はばらつく可能性がある。
Therefore, for example, since the light propagating in the outermost optical fiber 11FL is relatively refracted in the optical fiber 11FL, the light propagates from the
図7は、自己校正データ計測モードにおける距離画像センサの模式的な構成図である。自己校正データ計測モードにおいて、距離画像センサ23は、上述のように、自己校正光21Fを受光することにより、複数の受光領域23R11、23R12、23R13、23R14、23R21、23R22、23R23、23R24、23R31、23R32、23R33、23R34、23R41、23R42、23R43、23R44(図4参照)のそれぞれについて、第2光伝搬遅延時間に対応する第2出力信号を生成している。図7においては、各受光領域23R11、23R12、23R13、23R14、23R21、23R22、23R23、23R24、23R31、23R32、23R33、23R34、23R41、23R42、23R43、23R44内に示した数字によって、この第2出力信号を概念的に示している。これらの数値は、値が小さい程、第2光伝搬遅延時間が短いことを示している。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the distance image sensor in the self-calibration data measurement mode. In the self-calibration data measurement mode, the
信号処理部25は、第2出力信号から、第2光伝搬遅延時間を演算し、自己校正データとして保持する。このようにして、自己校正データ計測モードにおいては、自己校正データが計測される。
The
(測定方法)
次に、本実施形態の距離画像取得装置による距離画像の測定方法について説明する。図8は、距離画像の測定方法を示すフローチャートである。図8に示すように、本実施形態の距離画像取得装置による距離画像の測定方法は、主として、計測モード選択ステップS1、計測ステップS3、演算ステップS5、計測モードの判断ステップS7、自己校正データのメモリステップS9、距離画像の演算ステップS11、距離画像の出力ステップS13、及び、計測の継続を判断するステップS15を有している。
(Measuring method)
Next, a method for measuring a distance image by the distance image acquisition apparatus of the present embodiment will be described. FIG. 8 is a flowchart showing a distance image measurement method. As shown in FIG. 8, the distance image measurement method by the distance image acquisition apparatus of this embodiment mainly includes a measurement mode selection step S1, a measurement step S3, a calculation step S5, a measurement mode determination step S7, and self-calibration data. It includes a memory step S9, a distance image calculation step S11, a distance image output step S13, and a step S15 for determining the continuation of measurement.
このような距離画像の測定方法について、距離画像計測モジュールの詳細と共に説明する。図9は、距離画像計測モジュールの構成例を示す模式図である。図9に示すように、距離画像計測モジュール27は、光源21と、距離画像センサ23と、信号処理部25と、を備えている。信号処理部25は、制御回路25Aと、パルス発生回路25Bと、駆動回路25Cと、読取回路25Dと、演算回路25Eと、メモリ25Fと、インターフェース回路25Gと、各回路及びメモリ25Fに電源を供給する電源回路25Hと、を有している。
Such a distance image measurement method will be described together with details of the distance image measurement module. FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the distance image measurement module. As shown in FIG. 9, the distance
制御回路25Aは、距離画像計測モジュール27全体の制御を司る。計測モード選択ステップS1において、制御回路25Aは、切り替え器29に光源切り替え信号を送る。これにより、距離画像計測モードを選択する場合、光源21の出射光が第1光ガイドファイバ7の基端面7Tに入射する第1状態に切り替えられ、自己校正データ計測モードを選択する場合、光源21の出射光が第2光ガイドファイバ9の基端面9Tに入射する第2状態に切り替えられる(図2及び図5参照)。
The
計測ステップS3において、制御回路25Aは、パルス発生回路25Bに計測開始の指令を出す。パルス発生回路25Bは、距離画像センサ23及び読取回路25Dに計測用のパルスを供給し、駆動回路25Cに光源21点灯用の同期信号を出力する。駆動回路25Cは、この同期信号に合わせて光源21を駆動させ、投光光21A(図2及び図5参照)を出射させる。距離画像計測モードの場合、距離画像センサ23は反射光33Cを受光し(図2参照)、自己校正データ計測モードの場合、距離画像センサ23は自己校正光21Fを受光する(図5参照)。
In the measurement step S3, the
演算ステップS5において、距離画像センサ23は、パルス発生回路25Bからの信号と、受光した反射光33C(又は自己校正光21F)と、を比較し、第1光伝搬遅延時間(又は第2光伝搬遅延時間)に対応した第1出力信号(又は第2出力信号)を、各受光領域23R11、23R12、23R13、23R14、23R21、23R22、23R23、23R24、23R31、23R32、23R33、23R34、23R41、23R42、23R43、23R44(図4及び図7参照)ごとに生成する。読取回路25Dは、距離画像センサ23に蓄積された第1出力信号(又は第2出力信号)を読み出し、演算回路25Eに送る。演算回路25Eは、第1出力信号(又は第2出力信号)から第1光伝搬遅延時間(又は第2光伝搬遅延時間)を演算する。
In the calculation step S5, the
次に、計測モードの判断ステップS7において、制御回路25Aは計測モードを判断する。計測モードが自己校正データ計測モードである場合、自己校正データのメモリステップS9に進む。自己校正データのメモリステップS9においては、制御回路25Aは、演算回路25Eで演算された第2光伝搬遅延時間を、自己校正データとしてメモリ25Fに蓄積し、計測モード選択ステップS1に戻る。一方、計測モードが距離画像計測モードである場合、距離画像の演算ステップS11に進む。
Next, in measurement mode determination step S7, the
距離画像の演算ステップS11において、演算回路25Eは、第1光伝搬遅延時間に基づき、測定対象物33の距離画像を演算する。その際、演算回路25Eは、メモリ25Fに蓄積された自己校正データに基づいて、測定対象物33の距離画像を校正する。この校正は、距離画像センサ23の各受光領域23R11、23R12、23R13、23R14、23R21、23R22、23R23、23R24、23R31、23R32、23R33、23R34、23R41、23R42、23R43、23R44ごとに行う。具体的には、各受光領域23R11、23R12、23R13、23R14、23R21、23R22、23R23、23R24、23R31、23R32、23R33、23R34、23R41、23R42、23R43、23R44ごとに、第1光伝搬遅延時間から第2光伝搬遅延時間の値を減算することにより、校正光伝搬遅延時間を演算回路25Eで演算する。そして、演算回路25Eによって、校正光伝搬遅延時間に基づいて、測定対象物33の複数の表面領域までの距離をそれぞれ演算することにより、測定対象物33の距離画像を演算する。複数の受光領域23R11、23R12、23R13、23R14、23R21、23R22、23R23、23R24、23R31、23R32、23R33、23R34、23R41、23R42、23R43、23R44のそれぞれは、後述の距離画像37の複数の画素P11、P12、P13、P14、P21、P22、P23、P24、P31、P32、P33、P34、P41、P42、P43、P44のそれぞれと一対一に対応しているため、上述の校正は、距離画像37の複数の画素ごとに行われる。
In the distance image calculation step S11, the
なお、この校正は以下のように行ってもよい。まず、演算回路25Eによって、各受光領域23R11、23R12、23R13、23R14、23R21、23R22、23R23、23R24、23R31、23R32、23R33、23R34、23R41、23R42、23R43、23R44ごとに、第1光伝搬遅延時間に基づいて、測定対象物33の複数の表面領域までの非校正距離をそれぞれ演算する。そして、演算回路25Eによって、第2光伝搬遅延時間を仮想的に測定対象物までの距離に対応させた場合の校正仮想距離を演算する。そして、演算回路25Eによって、複数の画素のそれぞれについて非校正距離から校正仮想距離を減算することにより、測定対象物33の距離画像を演算してもよい。いずれの方法で校正を行う場合においても、演算回路25Eは、第1出力信号に基づき、測定対象物33の距離画像を演算し、その際、第2光伝搬遅延時間に基づいて複数の画素ごとに距離画像を校正することになる。
This calibration may be performed as follows. First, the first optical propagation delay time is determined by the
その後、距離画像の出力ステップS13において、演算回路25Eで演算された距離画像は、インターフェース回路25Gを経由して距離画像信号として外部に出力される。
Thereafter, in the distance image output step S13, the distance image calculated by the
距離画像計測モードと自己校正データ計測モードの切り替え態様は、距離画像取得装置1を使用する際の可撓性外装体3の屈曲の変化の度合いや、仕様として要求される距離画像の精度等により、適宜選択することができる。図10は、計測モードの切り替え態様の例を示すタイミングチャートである。距離画像取得装置1の使用時においては、図10(A)に示すように、距離画像計測モードと自己校正データ計測モードとで交互に繰り返し計測したり、図10(B)に示すように、所定の複数回数距離画像計測モードで計測した後に自己校正データ計測モードで1回計測する組み合わせを繰り返したり、図10(C)に示すように、距離画像計測モードでの計測を繰り返し、何らかの条件に従って外部トリガが制御回路25Aに入力された際に(図9参照)、自己校正データ計測モードで1回計測し、その後は再び外部トリガが入力されるまで距離画像計測モードでの計測を繰り返したりすることができる。
The mode of switching between the distance image measurement mode and the self-calibration data measurement mode depends on the degree of change in the bending of the flexible
図11は、上述のようにして得られる距離画像を模式的に示す図である。図11では、XYZ直交座標系において距離画像37を示している。図11では、X軸方向及びY軸方向に距離画像37の画素番号を設定することにより、XY平面内に距離画像37の複数の画素P11、P12、P13、P14、P21、P22、P23、P24、P31、P32、P33、P34、P41、P42、P43、P44を示している。また、複数の画素P11、P12、P13、P14、P21、P22、P23、P24、P31、P32、P33、P34、P41、P42、P43、P44にそれぞれ対応する複数の画素値V11、V12、V13、V14、V21、V22、V23、V24、V31、V32、V33、V34、V41、V42、V43、V44をZ軸方向に設定している。
FIG. 11 is a diagram schematically showing a distance image obtained as described above. In FIG. 11, the
各画素値V11、V12、V13、V14、V21、V22、V23、V24、V31、V32、V33、V34、V41、V42、V43、V44は、距離画像取得装置1から測定対象物33の複数の表面領域のそれぞれまでの距離値である。距離画像37は、画素値としての複数の距離値の集合からなる画像である。
Each pixel value V11, V12, V13, V14, V21, V22, V23, V24, V31, V32, V33, V34, V41, V42, V43, V44 is a plurality of surfaces of the
なお、本実施形態においては、距離画像37の画素数は16個としたが、当然のことながら、距離画像37の画素数は特に制限されない。距離画像37の画素数が本実施形態の個数よりも多い場合、距離画像37の画素のそれぞれと一対一に対応するように、距離画像センサ23の複数の受光領域の数も増え(図4及び図7参照)、複数の受光領域のそれぞれと一対一に対応するようにファイババンドル型イメージガイド11の光伝搬領域の数も増える。
In the present embodiment, the number of pixels of the
上述のような本実施形態の距離画像取得装置1においては、信号処理部25は、自己校正光21Fを受光した距離画像センサ23の第2出力信号から、第2光伝搬遅延時間を演算している(図5、図7、及び図9参照)。ファイババンドル型イメージガイド11が屈曲している場合、距離画像センサ23の複数の受光領域23R11、23R12、23R13、23R14、23R21、23R22、23R23、23R24、23R31、23R32、23R33、23R34、23R41、23R42、23R43、23R44にそれぞれ対応するファイババンドル型イメージガイド11内の複数の光伝搬領域11R11、11R12、11R13、11R14、11R21、11R22、11R23、11R24、11R31、11R32、11R33、11R34、11R41、11R42、11R43、11R44ごとに、この第2光伝搬遅延時間はばらつく可能性がある(図3、図6、及び図7参照)。そして、第2光伝搬遅延時間がばらついている場合、第1光伝搬遅延時間も同様のばらつきを含むことになるため、第1光伝搬遅延時間のみから距離画像37を演算すると、ファイババンドル型イメージガイド11の屈曲に起因して距離画像37の各画素P11、P12、P13、P14、P21、P22、P23、P24、P31、P32、P33、P34、P41、P42、P43、P44間に相対的な誤差が生じてしまう(図11参照)。
In the distance
しかし、信号処理部25は、上述のように距離画像センサ23の複数の受光領域23R11、23R12、23R13、23R14、23R21、23R22、23R23、23R24、23R31、23R32、23R33、23R34、23R41、23R42、23R43、23R44のそれぞれについて第2光伝搬遅延時間を演算している(図7参照)。これにより、ファイババンドル型イメージガイド11がある屈曲態様の場合において、複数の光伝搬領域11R11、11R12、11R13、11R14、11R21、11R22、11R23、11R24、11R31、11R32、11R33、11R34、11R41、11R42、11R43、11R44ごとに、第2光伝搬遅延時間を把握することができる。そして、信号処理部25は、第1出力信号から測定対象物33の距離画像37を演算する際、第2光伝搬遅延時間に基づいて複数の画素P11、P12、P13、P14、P21、P22、P23、P24、P31、P32、P33、P34、P41、P42、P43、P44ごとに距離画像37を校正する。その結果、ファイババンドル型イメージガイド11の屈曲に起因する距離画像37の各画素P11、P12、P13、P14、P21、P22、P23、P24、P31、P32、P33、P34、P41、P42、P43、P44間の相対的な誤差が抑制される。そのため、本実施形態の距離画像取得装置1は、距離画像の測定が可能な内視鏡として、特に好適に用いることができる。
However, as described above, the
さらに、本実施形態に係る距離画像取得装置1は、第1光ガイドファイバ7の先端面7Rから出射する投光光21Bの平行度を向上させ、平行度が向上した投光光21Cを測定対象物33に投光する投光光学部材13と、測定対象物33による反射光33Aの集光度を向上させ、集光度が向上した反射光33Bをファイババンドル型イメージガイド11の先端面11Rに受光させる受光光学部材17と、をさらに備えている(図2参照)。これにより、測定対象物33に投光される投光光21Cの強度が強くなり、ファイババンドル型イメージガイド11に入射する測定対象物33の反射光33Bの強度が強くなるため、より高精度の距離画像37を得ることができる。
Furthermore, the distance
さらに、本実施形態に係る距離画像取得装置1は、光源21と、光源21の投光光21Aが第1光ガイドファイバ7の基端面7Tに入射する第1状態と、光源21の投光光21Aが第2光ガイドファイバ9の基端面7Tに入射する第2状態との間で、光源21の投光光21Aの入射状態を可逆的に切り替える切り替え器29を備えている(図2及び図5参照)。これにより、必要な光源の数が減少するため、距離画像取得装置1の構成が簡略化されている。
Furthermore, the distance
(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係る距離画像取得装置について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a distance image acquisition device according to the second embodiment will be described.
図12は、自己校正データ計測モードにおける本実施形態の距離画像取得装置の模式的な構成図である。図12に示すように、本実施形態の距離画像取得装置1aは、第2光ガイドファイバ9の位置、ファイババンドル型イメージガイド11aの構成、及び、光行路変更部材15aの位置の点において、第1実施形態の距離画像取得装置1と異なる。
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of the distance image acquisition apparatus of the present embodiment in the self-calibration data measurement mode. As shown in FIG. 12, the distance
具体的には、本実施形態のファイババンドル型イメージガイド11aは、内部に第2光ガイドファイバ9を有している。即ち、第2光ガイドファイバ9は、ファイババンドル型イメージガイド11aの内部に埋め込まれている。第2光ガイドファイバ9の先端面9Rは、ファイババンドル型イメージガイド11aの先端面11aRに含まれ、第2光ガイドファイバ9の基端面9Tは、ファイババンドル型イメージガイド11aの基端面11aTに含まれている。また、本実施形態の光行路変更部材15aは、受光光学部材17と一体形成されている。具体的には、例えば受光光学部材17の一部に、光行路変更部材15aとしての光反射部材や光拡散部材が設けられている。
Specifically, the fiber bundle
本実施形態の自己校正データ計測モードにおいては、第1実施形態における場合と同様に、光源21の投光光21Aは、第2光ガイドファイバ9の基端面9Tに入射して、先端面9Rから出射光21Dとして出射する。そして、出射光21Dは光行路変更部材15aによって光行路が変更され、自己校正光21Eとしてファイババンドル型イメージガイド11aの先端面11aRに入射する。自己校正光21Eは、ファイババンドル型イメージガイド11aによって基端面11aTに導かれ、基端面11aTから自己校正光21Fとして出射し、距離画像センサ23に入射する。
In the self-calibration data measurement mode of the present embodiment, similarly to the case of the first embodiment, the
上述のような本実施形態の距離画像取得装置1aによっても、第1実施形態の距離画像取得装置1と同様の理由により、ファイババンドル型イメージガイド11の屈曲に起因する距離画像37の各画素P11、P12、P13、P14、P21、P22、P23、P24、P31、P32、P33、P34、P41、P42、P43、P44間の相対的な誤差が抑制される。
Also by the distance
さらに、上述のような本実施形態の距離画像取得装置1aにおいては、第2光ガイドファイバ9は、ファイババンドル型イメージガイド11内に設けられている。これにより、第2光ガイドファイバ9の先端面9Rから出射する出射光21Dは、ファイババンドル型イメージガイド11aの先端面11aRから出射することになる。そして、ファイババンドル型イメージガイド11aの先端面11aRから出射した出射光21Dは、光行路変更部材15aの働きにより、自己校正光21Eとして再びファイババンドル型イメージガイド11aの先端面11aRに入射する。この際、ファイババンドル型イメージガイド11aの先端面11aRから出射した出射光21Dは、光行路変更部材15aによって略180度進行方向が変更される。そのため、ファイババンドル型イメージガイド11aの先端面11aRにおいて、自己校正光21Eの空間的な強度分布は均一化される。その結果、信号処理部25は、第2光伝搬遅延時間をより高精度で演算することができるため、より高精度の距離画像37を得ることができる。
Furthermore, in the distance
(第3実施形態)
次に、第3実施形態に係る距離画像取得装置について説明する。
(Third embodiment)
Next, a distance image acquisition device according to the third embodiment will be described.
図13は、本実施形態の距離画像取得装置の模式的な構成図である。図13に示すように、本実施形態の距離画像取得装置1bは、光源21bの構成、光行路変更部材15bの構成、及び、第2光ガイドファイバ9を備えていない点において、第1実施形態の距離画像取得装置1と異なる。
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of the distance image acquisition apparatus of the present embodiment. As shown in FIG. 13, the distance
具体的には、本実施形態の本体部5bの距離画像計測モジュール27bが有する光源21bは、第1波長λ1の投光光21Abを出射する状態と、第1波長λ1とは異なる第2波長λ2の投光光21Abを出射する状態とを切り替えることができる。また、本実施形態の光行路変更部材15bは、第1波長λ1の光を選択的に透過させ、第2波長λ2の光を選択的に反射する波長選択ミラーである。
Specifically, the
第1光ガイドファイバ7の基端面7Tに入射した投光光21Abは、先端面7Rに導かれ、投光光21Bbとして先端面7Rから出射する。そして、投光光21Bbは、光行路変更部材15bに入射する。投光光21Bbが第1波長λ1の光である場合は、光行路変更部材15bを透過し、投光光学部材13を経由して、投光光21Cbとして測定対象物33に投光される。一方、投光光21Bbが第2波長λ2の光である場合は、光行路変更部材15bで反射し、自己校正光21Ebとしてファイババンドル型イメージガイド11の基端面11Tに入射する。
The projection light 21Ab incident on the
そのため、本実施形態では、第1光ガイドファイバ7が第2光ガイドファイバ9の機能を兼ねている。なお、光源21bは、第1波長λ1の光を出射する第1波長光源と、第2波長λ2の光を出射する第2波長光源の2つの光源で構成されていてもよい。
Therefore, in the present embodiment, the first
上述のような本実施形態の距離画像取得装置1bによっても、第1実施形態の距離画像取得装置1と同様の理由により、ファイババンドル型イメージガイド11の屈曲に起因する距離画像37の各画素P11、P12、P13、P14、P21、P22、P23、P24、P31、P32、P33、P34、P41、P42、P43、P44間の相対的な誤差が抑制される。
Also by the distance
さらに、本実施形態の距離画像取得装置1bにおいては、上述のように第1光ガイドファイバ7が第2光ガイドファイバ9の機能を兼ねている。これにより、距離画像取得装置1bが備える光ガイドファイバの数が減少するため、可撓性外装体3を細くすることが可能となる。
Furthermore, in the distance
さらに、本実施形態の距離画像取得装置1bは、上述のような波長選択ミラーを光行路変更部材15bとして備えているため、機械的な可動部材を用いることなく、一つの第1光ガイドファイバ7の基端面7Tから出射する光を、投光光21Cbと自己校正光21Ebに分けることができる。その結果、距離画像取得装置1bを小型化することができる。
Further, since the distance
(第4実施形態)
次に、第4実施形態に係る距離画像取得装置について説明する。
(Fourth embodiment)
Next, a distance image acquisition device according to the fourth embodiment will be described.
図14は、自己校正データ計測モードにおける本実施形態の距離画像取得装置の模式的な構成図である。図14に示すように、本実施形態の距離画像取得装置1cは、第3光ガイドファイバ41をさらに備える点、及び、本体部5cが遅延時間演算部51をさらに備える点において、第1実施形態の距離画像取得装置1と異なる。
FIG. 14 is a schematic configuration diagram of the distance image acquisition apparatus of the present embodiment in the self-calibration data measurement mode. As shown in FIG. 14, the distance
第3光ガイドファイバ41は、可撓性外装体3の内部において、可撓性外装体3の基端部から先端部まで延びて屈曲し、さらに可撓性外装体3の先端部から基端部まで延びる光ファイバである。第3光ガイドファイバ41の2つの端面(第1端面41T1及び第2端面41T2)は、可撓性外装体3の基端部に設けられている。
The third
遅延時間演算部51は、予備光源43と、受光素子45と、駆動回路47と、計測回路49と、を有している。
The delay
第3光ガイドファイバ41及び遅延時間演算部51は、ファイババンドル型イメージガイド11の屈曲を検知するための屈曲検知機構である。計測回路49は、駆動回路47に屈曲検知開始の指令を出す。駆動回路47は、予備光源43を駆動させ、予備光源43から例えばパルス状の出射光が出射される。予備光源43の出射光は、第3光ガイドファイバ41の第1端面41T1に入射する。第3光ガイドファイバ41は、第1端面41T1で受光した出射光を、第2端面41T2に導き、受光素子45に向けて出射する。受光素子45は、第2端面41T2から出射されて光を受光し、計測回路49に受光信号を送る。計測回路49は、予備光源43が出射光を出射してから計測回路49が光を受光するまでの光伝搬遅延時間(予備光源43の出射光の光伝搬遅延時間)から、ファイババンドル型イメージガイド11の屈曲を検知する。即ち、可撓性外装体3が屈曲し、それに合わせてファイババンドル型イメージガイド11も屈曲すると、第3光ガイドファイバ41も可撓性外装体3に合わせて屈曲するため、上記光伝搬遅延時間が変化する。この光伝搬遅延時間の変化から、ファイババンドル型イメージガイド11の屈曲を検知することができる。計測回路49は、屈曲検知信号を、信号処理部25に送る。
The third
上述のような本実施形態の距離画像取得装置1cによっても、第1実施形態の距離画像取得装置1と同様の理由により、ファイババンドル型イメージガイド11の屈曲に起因する距離画像37の各画素P11、P12、P13、P14、P21、P22、P23、P24、P31、P32、P33、P34、P41、P42、P43、P44間の相対的な誤差が抑制される。
Also by the distance
さらに、上述のような本実施形態の距離画像取得装置1cによれば、予備光源43の出射光の光伝搬遅延時間から、ファイババンドル型イメージガイド11の屈曲態様の変化度合いを把握することができるため、ファイババンドル型イメージガイド11の屈曲態様の変化度合いが所定量以上となった場合に、切り替え器29によって自己校正データ計測モードに切り替え、光源21から光を出射して自己校正光21Eの光伝搬遅延時間を演算するという使用方法が可能となる。
Furthermore, according to the distance
図15は、本実施形態における計測モードの切り替え態様の例を示すタイミングチャートである。図15に示すように、距離画像取得装置1cの使用時においては、距離画像計測モードでの計測を繰り返し、遅延時間演算部51が所定量以上の屈曲を検知した場合に、自己校正データ計測モードで1回計測し、その後は再び遅延時間演算部51が所定量以上の屈曲を検知するまで、距離画像計測モードでの計測を繰り返すという使用方法が可能となる。
FIG. 15 is a timing chart showing an example of a measurement mode switching mode in the present embodiment. As shown in FIG. 15, when using the distance
なお、上述の屈曲検知機構(第3光ガイドファイバ41及び遅延時間演算部51)を、第2実施形態の距離画像取得装置1aや第3実施形態の距離画像取得装置1bがさらに備えていてもよい。
Note that the above-described bending detection mechanism (the third
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形態様が可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
例えば、上述の第1〜第4実施形態の距離画像取得装置1、1a、1b、1cは、それぞれ1つの光源(光源21又は光源21b)を備えているが(図2、図5、図12、図13、及び図14参照)、それぞれ2つの光源(第1光源と第2光源)を備えていてもよい。この場合、第1実施形態、第2実施形態、及び第4実施形態(図2、図5、図12、及び図14)において、距離画像取得装置1、1a、1cは、切り替え器29を備えている必要はなく、第1光源の出射光は、第1光ガイドファイバ7の基端面7Tに入射し、第2光源の出射光は、第2光ガイドファイバ9の基端面9Tに入射する。また、第3実施形態(図13)において、第1光源は、第1波長λ1の光を含む出射光を第1光ガイドファイバ7の基端面7Tに向けて出射し、第2光源は、第2波長λ2の光を含む出射光を第1光ガイドファイバ7の基端面7Tに向けて出射する。
For example, the distance
また、上述の第1〜第4実施形態の距離画像取得装置1、1a、1b、1cにおいて、距離画像センサ23は、測定対象物33のイメージ画像(グレイスケールイメージやカラーイメージ)を測定する機能をさらに有していてもよい。この場合、測定対象物33のイメージ画像と対応させた態様の距離画像を得ることができる。
In the distance
また、上述の第1〜第4実施形態の距離画像取得装置1、1a、1b、1cにおいて、距離画像センサ23とは別体のイメージ画像センサ(グレイスケールイメージセンサやカラーイメージセンサ)をさらに有していてもよい。この場合も、測定対象物33のイメージ画像と対応させた態様の距離画像を得ることができる。
Further, the distance
1、1a、1b、1c・・・距離画像取得装置、3・・・可撓性外装体、5、5b、5c・・・本体部、7・・・第1光ガイドファイバ、9・・・第2光ガイドファイバ、11、11a・・・ファイババンドル型イメージガイド、13・・・投光光学部材、15、15a、15b・・・光行路変更部材、21、21b・・・光源(第1光源、第2光源)、21A、21B、21C・・・投光光、23・・・距離画像センサ、25・・・信号処理部、27・・・距離画像計測モジュール、33・・・測定対象物、33A、33B、33C・・・反射光。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
長尺状の可撓性外装体と、
前記測定対象物へ投光するための投光光を出射する光源と、
前記可撓性外装体内に前記可撓性外装体の基端部から先端部まで延びるように設けられ、前記光源から出射した前記投光光を基端面で受光し、受光した当該投光光を先端面から出射させる第1光ガイドファイバと、
前記可撓性外装体内に前記可撓性外装体の前記基端部から前記先端部まで延びるように設けられ、前記光源の出射光を基端面で受光し、受光した当該出射光を先端面から出射させる第2光ガイドファイバと、
前記可撓性外装体内に前記可撓性外装体の前記基端部から前記先端部まで延びるように設けられ、前記投光光の前記測定対象物による反射光を先端面で受光し、受光した当該反射光を基端面から出射させるファイババンドル型イメージガイドと、
前記第2光ガイドファイバの前記先端面から出射する前記光源の前記出射光の光行路を変更し、自己校正光として前記ファイババンドル型イメージガイドの前記先端面に入射させる光行路変更部材と、
前記ファイババンドル型イメージガイドの前記基端面から出射する光を受光するように設けられ、前記距離画像の複数の画素のそれぞれに対応する複数の受光領域を有すると共に、前記測定対象物による前記反射光を受光することにより、前記光源が前記投光光を出射してから前記複数の受光領域のそれぞれが前記反射光を受光するまでのそれぞれの第1光伝搬遅延時間に対応する第1出力信号を出力する飛翔時間式の距離画像センサと、
前記距離画像センサの前記第1出力信号に基づき、前記測定対象物の前記距離画像を演算する信号処理部と、
を備え、
前記信号処理部は、前記自己校正光を受光した前記距離画像センサの第2出力信号に基づき、前記光源が前記出射光を出射してから前記距離画像センサの前記複数の受光領域のそれぞれが前記自己校正光を受光するまでのそれぞれの第2光伝搬遅延時間を演算し、
前記信号処理部は、前記測定対象物の前記距離画像を演算する際、前記第2光伝搬遅延時間に基づいて前記複数の画素ごとに前記距離画像を校正することを特徴とする距離画像取得装置。 A distance image acquisition device for measuring a distance image of a measurement object,
A long flexible outer casing;
A light source that emits projection light for projecting onto the measurement object;
The flexible exterior body is provided so as to extend from the proximal end portion to the distal end portion of the flexible exterior body. The projected light emitted from the light source is received by the proximal end surface, and the received projected light is received. A first light guide fiber that is emitted from the distal end surface;
It is provided in the flexible exterior body so as to extend from the base end portion to the distal end portion of the flexible exterior body, receives the emitted light of the light source at the proximal end surface, and receives the received emitted light from the distal end surface A second light guide fiber to be emitted;
The flexible exterior body is provided so as to extend from the base end portion to the distal end portion of the flexible exterior body, and the reflected light from the measurement object of the projected light is received at the distal end surface and received. A fiber bundle type image guide for emitting the reflected light from the base end surface;
An optical path changing member that changes the optical path of the emitted light of the light source that exits from the distal end face of the second light guide fiber, and that enters the distal end face of the fiber bundle type image guide as self-calibrating light;
The reflected light from the measurement object is provided so as to receive light emitted from the base end face of the fiber bundle type image guide, and has a plurality of light receiving regions corresponding to a plurality of pixels of the distance image. The first output signal corresponding to each first light propagation delay time from when the light source emits the projected light to when each of the plurality of light receiving regions receives the reflected light. A flight time type distance image sensor to output,
A signal processing unit that calculates the distance image of the measurement object based on the first output signal of the distance image sensor;
With
The signal processing unit, based on the second output signal of the distance image sensor that has received the self-calibration light, each of the plurality of light receiving regions of the distance image sensor after the light source emits the emitted light. Calculate each second light propagation delay time until the self-calibration light is received,
The signal processing unit calibrates the distance image for each of the plurality of pixels based on the second light propagation delay time when calculating the distance image of the measurement object. .
前記測定対象物による前記反射光の集光度を向上させ、集光度が向上した当該反射光を前記ファイババンドル型イメージガイドの先端面に受光させる受光光学部材と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の距離画像取得装置。 A light projecting optical member that improves the parallelism of the projected light emitted from the distal end surface of the first light guide fiber, and projects the projected light with improved parallelism onto the measurement object;
A light receiving optical member for improving the light collection degree of the reflected light by the measurement object, and for receiving the reflected light with the improved light collection degree on the tip surface of the fiber bundle type image guide;
The distance image acquisition device according to claim 1, further comprising:
前記光行路変更部材は、前記第1波長の光を選択的に透過させ、前記第2波長の光を選択的に反射する波長選択ミラーであり、
前記波長選択ミラーを透過した前記第1波長の光は、前記投光光として前記測定対象物に投光され、
前記波長選択ミラーで反射した前記第2波長の光は、前記自己校正光として前記ファイババンドル型イメージガイドの前記先端面に入射することを特徴とする請求項7に記載の距離画像取得装置。 The light source can switch between a state of emitting light of a first wavelength and a state of emitting light of a second wavelength different from the first wavelength,
The optical path changing member is a wavelength selection mirror that selectively transmits the light of the first wavelength and selectively reflects the light of the second wavelength,
The light of the first wavelength transmitted through the wavelength selection mirror is projected onto the measurement object as the projection light,
8. The distance image acquisition apparatus according to claim 7, wherein the light having the second wavelength reflected by the wavelength selection mirror is incident on the distal end surface of the fiber bundle type image guide as the self-calibration light.
前記可撓性外装体内に少なくとも前記可撓性外装体の基端部から先端部まで延びるように設けられ、前記予備光源から出射した出射光を第1端面で受光し、受光した当該出射光を第2端面から出射させる第3光ガイドファイバと、
前記第3光ガイドファイバの前記第2端面から出射する前記出射光を受光する受光素子と、
前記予備光源が光を出射してから、その光を前記受光素子が受光するまでの時間を基に、前記第3ガイドファイバにおける前記予備光源の前記出射光の光伝搬遅延時間を演算する遅延時間演算部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の距離画像取得装置。
A spare light source;
The flexible exterior body is provided so as to extend at least from the base end portion to the distal end portion of the flexible exterior body, and the emitted light emitted from the preliminary light source is received by the first end surface, and the received emitted light is received. A third light guide fiber that emits light from the second end face;
A light receiving element that receives the emitted light emitted from the second end face of the third light guide fiber;
A delay time for calculating a light propagation delay time of the emitted light of the preliminary light source in the third guide fiber based on a time from when the preliminary light source emits light until the light receiving element receives the light. An arithmetic unit;
The distance image acquisition device according to claim 1, further comprising:
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