JP2002065585A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内視鏡装置において、被写体が動いていても
距離情報を得ることができ、また簡単な構成と演算処理
により短時間で、撮像手段の解像度と同等の空間分解能
の距離分布情報を得ることができるようにする。 【解決手段】 遠距離用照明レンズ１０５からの照明と
近距離用照明レンズ１０７からの照明をほぼ同時に発光
させ、おのおのの発光のタイミングに合わせて撮像素子
１０２でそれぞれの光による反射光像を撮影する。次
に、コンピュータ１４０で、撮影された２枚の画像の各
画素の輝度の比に基づく演算を行うことにより、各画素
ごとに距離を算出し、それらをまとめて距離分布情報を
算出する。また撮影された２枚の画像のうち一つを通常
画像用として用いる。通常画像と距離分布情報は、モニ
タ１２０に可視画像として表示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内視鏡装置に関し、
特に体腔内への挿入部先端から被写体までの距離を測定
する手段を備えた内視鏡装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、体腔内に細長の挿入部を挿入する
ことにより体腔内臓器等を観察したり、必要に応じて処
置具チャンネル内に挿通した処置具を用いて各種治療処
置のできる内視鏡が広く用いられている。また、工業分
野においても、ボイラー、タービン、エンジン、化学プ
ラント等の内部のキズ，腐食等の観察、検査に工業用内
視鏡が広く用いられている。

【０００３】しかしながら、従来の内視鏡は単眼光学系
の場合が多いため、被写体までの距離を容易に把握する
ことができない。また内視鏡と被写体の距離の大小によ
ってモニター上での被写体の見かけの大きさが変化して
しまうため、モニター上では実際の大きさが把握しづら
い等の問題点がある。したがって、内視鏡から被写体ま
での距離、特に画像内での距離の分布を測定できる装置
が望まれている。

【０００４】特開昭６４−４９５４２号に体内の臓器表
面等の凹凸を計測する計測内視鏡として、回析格子によ
るレーザー光の回析パターンを利用したものが示されて
いる。

【０００５】これは、回析パターン投影手段によって被
写体表面上に回折パターンを投影し、この投影像を視差
のある位置から撮像手段で観察することにより、被写体
表面の凹凸が把握できるようにしたものである。また、
ラインあるいはドット状パターンが表面の凹凸形状に応
じて変形して見えるため、撮像手段の画像信号に基づい
て、被写体表面上のライン状パターンの各明部に関して
基準位置からの輝度の変位量を演算することにより、被
写体表面の凹凸形状を計測することもできる。

【０００６】また、特開平０５−２１１９８８号にはレ
ーザー光による測距と干渉稿による測定を組み合わせて
立体形状を測定する手段が示されている。これは、干渉
稿投影手段を用いて干渉縞を被写体表面に投影し、前記
干渉縞を走査する手法によって得た被写体表面の凹凸形
状の情報と、レーザー光線による測距手段を用いて測定
した測距情報を合わせることにより、基準寸法の入力を
必要とせず距離分布情報を計測することができるという
ものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６４−４９５４２号では、被写体表面の凹凸形状の情報
を得ることができるが、内視鏡先端からの距離が既知で
ある基準位置を設定しなければ距離を知ることができな
い。またパターン投影を複数回行う間被写体を固定して
おく必要があるため、体腔内等の動きの激しい被写体の
撮像には向かない。さらに複数回のパターン投影を行
い、その後測定パターンに基づき複雑な演算を必要とす
るため凹凸形状の情報を得るまでに時間がかかる。また
照射パターンに基づくため、照射パターンのピッチ以下
の空間分解能を得ることが困難である。

【０００８】また、特開平０５−２１１９８８号では、
干渉稿投影手段を用いて干渉縞走査方法による形状測定
で被写体表面の凹凸形状の測定を行い、それとは別にレ
ーザー光による測距手段を用いて距離の測定を行って距
離分布情報を得なければならないため、装置の構成が複
雑になる。また干渉縞走査を複数回行う間被写体を固定
しておく必要があるため、体腔内等の動きの激しい被写
体の撮像に向かない。さらに複数回の干渉縞走査を行
い、その後走査結果に基づき複雑な演算を必要とするた
め距離情報を得るまでに時間がかかる。

【０００９】本発明は上記のような従来技術の問題点に
鑑みて、内視鏡装置において、被写体が動いていても距
離情報を得ることができ、また簡単な構成と演算処理に
より短時間で、撮像手段の解像度と同等の空間分解能の
距離分布情報を得ることが可能な内視鏡装置を提供する
ことを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による内視鏡装置
は、被写体までの発散照射距離の異なる複数の発光位置
からほぼ同時に光を照射可能な照射手段と、照射手段の
各発光位置からの光による被写体の反射光像を独立に撮
影可能な撮像手段と、独立に撮影された各反射光像の対
応する各部の反射強度の比に基づく演算により各部の発
光位置からの距離を算出する演算手段を備えたことを特
徴とするものである。

【００１１】ここで、発散照射距離とは、単位照射面積
当りの照度が距離の２乗に反比例するように、光が発散
して進む距離を意味し、平行ビームとして進む距離や、
光ファイバー内を進む距離は含まない。また、ほぼ同時
とは、同時または被写体に動きが認められない程度の時
間差を意味する。

【００１２】本発明による内視鏡装置は、前記照射手段
を被写体までの発散照射距離の異なる発光位置ごとに短
い周期で切り替えて光を照射するものとし、前記撮像手
段を光の切り替えに同期して被写体からの反射光像を時
分割することにより、各発光位置からの光による反射光
像を独立に撮影するものとすることができる。

【００１３】また、本発明による内視鏡装置は、前記照
射手段を被写体までの発散照射距離の異なる発光位置ご
とに異なる波長の光を被写体に照射し、前記撮像手段に
より被写体の反射光像を波長分割することにより、各発
光位置からの光による反射光像を独立に撮影するものと
することができる。

【００１４】本発明による内視鏡装置において、前記照
射手段は内視鏡本体内に組み込まれていてもよいし、内
視鏡本体と別体に構成されていてもよい。

【００１５】本発明による内視鏡装置は、演算手段によ
り算出された被写体各部の照射手段からの距離の分布を
被写体の距離分布情報として出力する出力手段をさらに
備えたものとすることができる。

【００１６】この出力手段は、被写体の距離分布情報を
数値として表示するものとすることができる。例えば、
被写体の任意の広さの領域毎に距離情報を数値で表示す
ることが可能である。

【００１７】この出力手段は、被写体の距離分布情報を
図形として表示するものとすることができ、例えば、被
写体の凹凸形状をワイヤーフレーム等の立体形状で表示
することができる。

【００１８】例えば、出力手段の画素毎に被写体までの
距離に応じて色を変化させて表示するようにして、被写
体の距離分布情報を色情報として表示するものとするこ
ともできる。

【００１９】さらに、さらにその上から被写体の凹凸形
状情報としてワイヤーフレーム等の立体形状を重ねて表
示するようにして、被写体の距離分布情報を図形と色情
報の組合せとして表示するものとすることができる。

【００２０】また、この出力手段は、同一出力手段上に
被写体の距離分布情報と被写体の通常画像との両方を同
時に出力するものとすることもできる。

【００２１】さらに、この出力手段はユーザーのポイン
ティングデバイスによる通常画像上の任意の点の入力を
受けて、その位置の距離情報を出力手段上に表示するも
のとすることもできるし、ポインティングデバイスによ
る通常画像上の任意の２点の入力を受け、２点間の距離
を演算して出力手段上に数値等で表示するものとするこ
ともできる。

【００２２】ここで、図２に示す原理図をもとに距離情
報の演算方法について説明する。被写体１からの距離の
異なる２つの点光源２０および２１から被写体１に照明
をあてる。このときの、被写体から近い点光源２０の輝
度を既知の値Ｌ_１、被写体から遠い点光源２１の輝度を
既知の値Ｌ_２、両点光源２０、２１間の距離を既知の値
Ｌ、点光源２０から被写体までの距離をＲ_１、点光源２
１から被写体までの距離をＲ_２、被写体の各点光源２
０，２１から発せられる光に対する分光反射率をＲｆと
すると、各素子の位置関係より Ｒ_１＋Ｌ＝Ｒ_２（１） となり、点光源１１からの光の被写体１による反射光強
度をＬｒ１とすると、 Ｌｒ_１＝Ｒｆ・Ｌ_１／４πＲ_１ ^２（２） となり、点光源１２からの光の被写体１による反射光強
度をＬｒ２とすると、 Ｌｒ_２＝Ｒｆ・Ｌ_２／４πＲ_２ ^２（３） となる。

【００２３】ここで、これらの反射光強度の比をＷｒと
して求めると、 Ｗｒ＝Ｌｒ_１／Ｌｒ_２＝Ｒｆ・Ｌ_１・４πＲ_２ ^２／４πＲ_１ ^２・Ｒｆ・Ｌ_２ ＝Ｌ_１・Ｒ_２ ^２／Ｌ_２・Ｒ_１ ^２（４） となり、（４）式に（１）式を代入し、被写体までの距
離Ｒ_１を求める式に変形することにより、

【数１】 となる。

【００２４】（５）式より、Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌは既知の
値、Ｗｒは撮影された２枚の画像の各画素の輝度の比か
ら求められるため、被写体までの距離Ｒ_１を得ることが
できる。

【００２５】カメラ１０が撮影した点光源２０および点
光源２１からの反射光像を入力し演算するコンピュータ
で、撮影された画像の各画素ごとに上記演算を行うこと
により、撮影された画像から距離分布情報を得ることが
できる。

【００２６】

【発明の効果】上記のように構成された本発明による内
視鏡装置は、発散照射距離の異なる複数の発光位置から
ほぼ同時に光を被写体に照射し、各発光位置からの光に
よる被写体からの反射光像を独立に撮影可能なものであ
るため、短時間で距離分布情報を得るために必要な２枚
の反射光像の撮影が終了するので、被写体が動いていて
も距離分布情報を得ることができる。

【００２７】また、本発明による内視鏡装置は、前記２
枚の通常画像の各画素の輝度の比、すなわち被写体から
の光の反射強度の比に基づいて距離分布情報を算出する
ため、距離分布情報を得るための特別な手段を必要とせ
ず、一つの撮像手段で撮影した情報を基に通常画像と距
離分布情報の２つの情報を得ることができ、装置の構成
を複雑にすることなく距離分布情報を得ることができ
る。

【００２８】また、本発明による内視鏡装置は、ほぼ同
時に撮影した２枚の通常画像の各画素の輝度の比、すな
わち被写体からの光の反射強度の比に基づく簡単な演算
により距離分布情報を算出するため、短時間で距離分布
情報を得ることができる。

【００２９】さらに、本発明の内視鏡装置によれば、発
光位置を変えて撮影した２枚の通常画像の各画素の輝度
の比、すなわち被写体からの光の反射強度の比に基づい
て距離分布情報を算出するため、撮像手段の解像度と同
等の空間分解能の距離分布情報を得ることができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施の形
態について図面を用いて説明する。図１は、本発明の第
１の実施の形態による内視鏡装置の概略構成を示す図で
ある。

【００３１】本実施の形態による内視鏡装置は、被験者
の体腔内に挿入される内視鏡挿入部１００と、その挿入
部１００先端付近内部に設けられた、被写体までの発散
照射距離の異なる２つの位置５０ａ，５０ｂから光を照
射するための２つの光源１６２、１６５を備えた照明ユ
ニット１６０と、内視鏡挿入部１００内の撮像素子１０
２が対物レンズ１０１を通して撮影した２枚の画像に基
づいて通常画像信号と距離分布情報を算出して画像化し
た信号を出力する機能および内視鏡装置全体を制御する
機能を持ったコンピュータ１４０と、コンピュータ１４
０の映像出力信号を受けて、可視画像として表示するモ
ニタ１２０とから構成されている。

【００３２】内視鏡挿入部１００は、内部に先端まで延
びるＣＣＤケーブル１０４、遠距離用ライトガイド１０
６、近距離用ライトガイド１０８を備えている。ＣＣＤ
ケーブル１０４ａの先端部には、通常画像用撮像素子１
０２が接続され、その通常画像用撮像素子１０２には、
反射用プリズム１０３が取り付けられている。反射用プ
リズム１０３、遠距離用ライトガイド１０６および近距
離用ライトガイド１０８の先端部、即ち内視鏡挿入部１
００の先端部には、対物レンズ１０１および遠距離用照
明レンズ１０５および近距離用照明レンズ１０７が設け
られている。ＣＣＤケーブル１０４の基端は、コンピュ
ータ１４０に接続され、遠距離用ライトガイド１０６お
よび近距離用ライトガイド１０８の基端は照明ユニット
１６０に接続されている。

【００３３】照明ユニット１６０は、遠距離用ライトガ
イド１０６を通して内視鏡挿入部１００から遠距離用照
射レンズ１０５により照射するための光源として、通常
画像用白色光を発する遠距離用白色光源１６２と、その
遠距離用白色光源１６２に電気的に接続された遠距離用
白色光源用電源１６３と、遠距離用白色光源１６２から
射出された白色光を集光する遠距離用白色光用集光レン
ズ１６１、同じく近距離用ライトガイド１０８を通して
内視鏡挿入部１００から近距離用照射レンズ１０７によ
り照射するための光源として通常画像用白色光を発する
近距離用白色光源１６５と、その近距離用白色光源１６
５に電気的に接続された近距離用白色光源用電源１６６
と、近距離用白色光源１６５から射出された白色光を集
光する近距離用白色光用集光レンズ１６４を備えてい
る。

【００３４】コンピュータ１４０には、内視鏡１００か
ら延びているＣＣＤケーブル１０４が接続されている。
また、必要に応じてポインティングデバイス１４１やキ
ーボード１４２等を接続することができる。

【００３５】次に以上のように構成された本実施の形態
による内視鏡装置の作用について説明する。

【００３６】まず、内視鏡１００は、オペレータの手に
より被験者の体腔内に挿入される。その後、遠距離用白
色光源電源１６３が駆動され、遠距離用白色光源１６２
から白色光が射出される。白色光は、遠距離用白色光用
集光レンズ１６１を経てライトガイド１０６に入射さ
れ、内視鏡挿入部１００の先端部まで導光された後、被
写体１から遠い距離にある照明レンズ１０５により被写
体１に照射される。白色光の被写体１からの反射光は対
物レンズ１０１によって集光され、反射用プリズム１０
３により反射されて、通常画像用撮像素子１０２に結像
される。撮像素子１０２からの映像信号はＣＣＤケーブ
ル１０４を通ってコンピュータ１４０に送られ、コンピ
ュータ１４０内のメモリに保存される。次に、遠距離用
の光源と同様に近距離用白色光源電源１６６が駆動さ
れ、近距離用白色光源１６５から白色光が射出される。
白色光は、近距離用白色光用集光レンズ１６４を経てラ
イトガイド１０８に入射され、内視鏡挿入部１００の先
端部まで導光された後、被写体１から近い距離にある照
明レンズ１０７により被写体１に照射される。白色光の
被写体１からの反射光は対物レンズ１０１によって集光
され、反射用プリズム１０３により反射されて、通常画
像用撮像素子１０２に結像される。撮像素子１０２から
の映像信号はＣＣＤケーブル１０４を通ってコンピュー
タ１４０に送られ、コンピュータ１４０内のメモリに保
存される。

【００３７】このように遠距離光源からの光の反射光像
と近距離光源からの光の反射光像の撮影は、光源の発光
の切替えに同期してそれぞれの光の反射光像を時分割す
ることにより両反射光像を独立に撮影するものである。

【００３８】次に撮影された２枚の画像からコンピュー
タ１４０により前述の原理に基づいて被写体各部までの
距離を演算することにより、画像の各画素ごとに距離が
算出され、それらをまとめて距離分布情報が算出され
る。また撮影された２枚の画像のうちいずれか一方は通
常画像用としても用いられる。上記の様に処理された通
常画像および距離分布情報は、モニタ１２０に入力さ
れ、両画像が並列して、あるいは切替え可能なものとし
て可視画像として表示される。また、上記一連の動作は
コンピュータ１４０によって制御される。

【００３９】ここで、ポインティングデバイス１４１を
用いて、モニタ１２０上に表示されている通常画像上の
任意の一点を指定し、ポインティングデバイス１４１に
設置された入力ボタンを押下してコンピュータ１４０に
入力することにより、すでに算出されている指定点の距
離情報をモニタ１２０上に数値等の情報として表示する
こともできるし、通常画像上の任意の一点を指定し、ポ
インティングデバイス１４１に設置された入力ボタンを
押下してコンピュータ１４０に入力し、さらに別の一点
を指定してポインティングデバイス１４１に設置された
入力ボタンを押下してコンピュータ１４０に入力するこ
とにより、コンピュータ１４０で２点間の距離を演算し
てモニタ１２０上に数値等で表示することもできる。ま
た、上記２点間をポインティングデバイス１４１でドラ
ッグすることによって２点間の距離を演算してモニタ１
２０上に数値等で表示するようにしてもよい。

【００４０】ここで、図１２、図１３を基に前記２点間
の距離の演算方法について説明する。まず、通常画像の
表示例を図１２に示す。通常画像上で任意の点１ａおよ
び１ｂを指定したものと想定し、そのときの２点間の距
離Ｄの算出方法について説明する。

【００４１】このときの状態を図１３に示す。照明レン
ズ１０７から点１ａまでの距離であるＲ_１１は前述の原
理により求められ、さらに照明レンズ１０７と対物レン
ズ１０１の位置関係は既知であり、対物レンズ１０１の
レンズ光軸Ａと対物レンズ１０１から点１ａを結ぶ直線
との角度θ_１は前記通常画像上の距離ｒ_１と対物レンズ
１０１の特性から求まるので、照明レンズ１０７を中心
とした半径Ｒ_１１の球面を表す式と、対物レンズ１０１
から点１ａを結ぶ直線を表す式を連立することにより、
該球面と該直線の交点である点１ａの３次元の座標が求
められる。同様にして点１ｂの座標も求められるので、
点１ａおよび点１ｂのそれぞれの３次元の座標を基に２
点間の距離Ｄが求められる。

【００４２】また、キーボード１４２上に配置されたカ
ーソルキーを用いて通常画像上の任意の一点、または２
点を指定しキーボード１４２上のＥｎｔｅｒキーを押下
してコンピュータ１４０に入力することによっても上記
作用と同等の作用を得ることができる。

【００４３】さらに、ポインティングデバイス１４１や
キーボード１４２等は、コンピュータ１４０に対する制
御命令の入力等にも用いることもできる。

【００４４】上記のように構成された本発明による内視
鏡装置によれば、短時間で距離分布情報を得るために必
要な２枚の反射光像の撮影が終了するので、被写体が動
いていても距離分布情報を得るための撮影を行うことが
でき、さらに被写体からの光の反射強度の比に基づく簡
単な演算により、短時間で距離分布情報を得ることがで
きる。

【００４５】本実施形態では、被写体からの距離が遠い
照明を用いた撮影を先に行ったが、被写体からの距離が
近い照明を用いた撮影を先に行ってもよい。また、照明
に用いる光源として白色光を採用したが、本発明の目的
を達成し得る光源であれば、単波長光等を採用すること
もできる。

【００４６】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。図３は、本発明による内視鏡の本実施の形態
の概略構成を示す図である。なお、図１に示す第１の実
施形態と同等の要素についての説明は、特に必要のない
限り省略する。

【００４７】本実施形態による内視鏡装置は、挿入部２
００が、内部に先端まで延びるＣＣＤケーブル２０４
ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、遠距離用ライトガイド２０
６、近距離用ライトガイド２０８を備えている。ＣＣＤ
ケーブル２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃの先端部には、
それぞれ通常画像用撮像素子２０２ａ、２０２ｂ、２０
２ｃが接続され、それらの通常画像用撮像素子２０２
ａ、２０２ｂ、２０２ｃには、分光用プリズム２０３が
取り付けられている。分光用プリズム２０３、遠距離用
ライトガイド２０６および近距離用ライトガイド２０８
の先端部、即ち内視鏡挿入部２００の先端部には、対物
レンズ２０１および遠距離用照明レンズ２０５および近
距離用照明レンズ２０７が設けられている。ＣＣＤケー
ブル２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃの基端は、コンピュ
ータ２４０に接続され、遠距離用ライトガイド２０６お
よび近距離用ライトガイド２０８の基端は照明ユニット
２６０に接続されている。

【００４８】照明ユニット２６０は、遠距離用ライトガ
イド２０６を通して内視鏡挿入部２００から遠距離用照
射レンズにより照射するための光源として、第１の波長
λ_Ａの単波長光を発する単波長光源２６２と、その単波
長光源２６２に電気的に接続された単波長光源用電源２
６３と、単波長光源２６２から射出された単波長光を集
光する単波長光用集光レンズ２６１を備えている。

【００４９】同じく近距離用ライトガイド２０８を通し
て内視鏡挿入部２００から近距離用照射レンズにより照
射するための光源として前記第１の波長λ_Ａと異なる波
長λ_Ｂの単波長光を発する単波長光源２６５と、その単
波長光源２６５に電気的に接続された単波長光源用電源
２６６および第１、第２の波長とさらに異なる波長λ_Ｃ
の単波長光を発する単波長光源２６７と、その単波長光
源２６７に電気的に接続された単波長光源用電源２６８
があり、単波長光源２６５の前面には第２の波長λ_Ｂの
光は透過し、第３の波長λ_Ｃの光は反射するダイクロイ
ックミラー２６９を、単波長光源２６７の前面にはミラ
ー２７０を設置することによって、単波長光源２６５と
単波長光源２６７の２つの光源から射出される単波長光
を単波長光用集光レンズ２６４に入射させている。

【００５０】これら３つの波長（λ_Ａ、λ_Ｂ、λ_Ｃ）
は、物体の分光特性が線形と見なすことができる範囲内
で選択する。

【００５１】コンピュータ２４０には内視鏡２００から
延びているＣＣＤケーブル２０４ａ、２０４ｂ、２０４
ｃが接続されている。また、第１実施形態と同様、必要
に応じてポインティングデバイス１４１やキーボード１
４２等を接続することができる。

【００５２】次に以上のように構成された本実施の形態
による内視鏡装置の作用について説明する。

【００５３】まず、内視鏡２００は、オペレータの手に
より被験者の体腔内に挿入される。その後、遠距離用単
波長光源電源２６３が駆動され、遠距離用単波長光源２
６２から第１の波長λ_Ａの単波長光が射出される。単波
長光は、遠距離用単波長光用集光レンズ２６１を経てラ
イトガイド２０６に入射され、内視鏡挿入部２００の先
端部まで導光された後、被写体１から遠い距離にある照
明レンズ２０５により被写体１へ照射される。

【００５４】同時に近距離用単波長光源電源２６６およ
び近距離用単波長光源電源２６８が駆動され、近距離用
単波長光源２６５および近距離用単波長光源２６７から
第２、第３の波長のλ_Ｂ、λ_Ｃの単波長光が射出され
る。単波長光は、ダイクロイックミラー２６９により合
成され近距離用単波長光用集光レンズ２６４を経てライ
トガイド２０８に入射され、内視鏡挿入部２００の先端
部まで導光された後、被写体１から近い距離にある照明
レンズ２０７により被写体１へ照射される。

【００５５】図４に拡大して示すように、遠距離用照明
レンズ２０５からは第１の波長λ_Ａの単波長光が被写体
１に向けて照射され、短距離用照明レンズ２０７からは
第２、第３の波長λ_Ｂ、λ_Ｃの単波長光が被写体１に向
けて照射される。３つの単波長光が合成された光の反射
光は対物レンズ２０１によって集光され、分光用プリズ
ム２０３で各波長ごとに分光して、通常画像用撮像素子
２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃにそれぞれ結像される。
撮像素子２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃからの映像信号
はＣＣＤケーブル２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃを通っ
てコンピュータ２４０に送られ、それぞれの画像がコン
ピュータ２４０内のメモリに保存される。

【００５６】このように遠距離光源からの光の反射光像
と近距離光源からの光の反射光像の撮影は、同時に発光
された両光源からの反射光をプリズムにより波長分割す
ることにより両反射光像を独立に撮影するものである。

【００５７】次に、図５のフローチャートに示すよう
に、画像メモリｂ２９２、画像メモリｃ２９３に保存さ
れた近距離から照射した単波長λ_Ｂの光による反射光像
および単波長λ_Ｃの光による反射光像を基に、単波長λ
_Ａ、単波長λ_Ｂ、単波長λ_Ｃの分光特性が線形であるた
め、単波長λ_Ｂ、単波長λ_Ｃの波長差と、各波長の光強
度から、線形方程式により単波長λ_Ａに相当する光によ
る反射光を推定する。

【００５８】画像メモリａ２９１に保存された遠距離か
ら照射した単波長λ_Ａの光による反射光像と、前述の方
法により推定した、近距離から照射した単波長λ_Ａに相
当する光による反射光像とで前述の原理に基づいて演算
を行うことにより、上記のように構成された本実施形態
による内視鏡装置でも、第１実施形態と同様の効果を得
ることができる。

【００５９】本実施形態では、照明に用いる光源として
単波長光を採用したが、本発明の目的を達成し得る光源
であれば、単波長光以外の光源を採用することもでき
る。

【００６０】次に、本発明の第３の実施の形態について
説明する。図６は、その概略構成を示す図である。な
お、第１、第２実施形態と同等の要素の説明は特に必要
のない限り省略する。

【００６１】本実施形態による内視鏡装置は、挿入部３
００が、内部に先端まで延びるＣＣＤケーブル３０４
ａ、３０４ｂ、遠距離用ライトガイド３０６、近距離用
ライトガイド３０８を備えている。ＣＣＤケーブル３０
４ａ、３０４ｂの先端部には、それぞれ通常画像用撮像
素子３０２ａ、３０２ｂが接続され、それらの通常画像
用撮像素子３０２ａ、３０２ｂには、分光用プリズム３
０３が取り付けられている。分光用プリズム３０３、遠
距離用ライトガイド３０６および近距離用ライトガイド
３０８の先端部、即ち内視鏡挿入部３００の先端部に
は、対物レンズ３０１および遠距離用照明レンズ３０５
および近距離用照明レンズ３０７を備えている。ＣＣＤ
ケーブル３０４ａ、３０４ｂの基端は、コンピュータ３
４０に接続され、遠距離用ライトガイド３０６および近
距離用ライトガイド３０８の基端は照明ユニット３６０
に接続されている。

【００６２】本実施形態では、物体の分光特性が線形と
見なすことができる範囲で、均等な間隔で設定された３
つの波長（λ_Ｂ＜λ_Ａ＜λ_Ｃ）を用いる。

【００６３】次に以上のように構成された本実施の形態
による内視鏡装置の作用について説明する。

【００６４】まず、内視鏡３００は、オペレータの手に
より被験者の体腔内に挿入される。その後、遠距離用単
波長光源電源３６３が駆動され、遠距離用単波長光源３
６２から単波長光が射出される。単波長光は、遠距離用
単波長光用集光レンズ３６１を経てライトガイド３０６
に入射され、内視鏡挿入部３００の先端部まで導光され
た後、被写体１から遠い距離にある照明レンズ３０５に
より被写体１へ照射される。

【００６５】同時に近距離用単波長光源電源３６６およ
び近距離用単波長光源電源３６８が駆動され、近距離用
単波長光源３６５および近距離用単波長光源３６７から
単波長光が射出される。単波長光は、ダイクロイックミ
ラー３６９により合成され近距離用単波長光用集光レン
ズ３６４を経てライトガイド３０８に入射され、内視鏡
挿入部３００の先端部まで導光された後、被写体１から
近い距離にある照明レンズ３０７により被写体１へ照射
される。

【００６６】図７に示すように、３つの単波長光が合成
された光の反射光は対物レンズ３０１によって集光さ
れ、プリズム３０３のダイクロイックフィルタによりλ
_Ａと、λ_Ｂ、λ_Ｃに分離され、通常画像用撮像素子３０
２ａ、３０２ｂにそれぞれ結像される。撮像素子３０２
ａ、３０２ｂからの映像信号はＣＣＤケーブル３０４
ａ、３０４ｂを導通させコンピュータ３４０に送られ、
それぞれの画像がコンピュータ３４０内のメモリに保存
される。

【００６７】次に、遠距離から照射した単波長λ_Ａの光
による反射光像と、近距離から照射した単波長λ_Ｂの光
による反射光像および単波長λ_Ｃの光による反射光像か
ら、（６）式の通り加算平均により算出した近距離から
照射した単波長λ_Ａに相当する光による反射光像とで前
述と同様の演算を行うことにより、上記のように構成さ
れた本実施形態による内視鏡装置でも、第１実施形態と
同様の効果を得ることができる。

【００６８】λ_Ａ＝（λ_Ｂ＋λ_Ｃ）／２（６） 本実施形態では、遠距離用光源にλ_Ａ、近距離光源にλ
_Ｂおよびλ_Ｃを用いたが、遠距離用光源にλ_Ｂおよびλ
_Ｃ、近距離光源にλ_Ａを用いることもできる。

【００６９】次に、本発明の第４の実施の形態について
説明する。図８は、その概略構成を示す図である。な
お、第１、第２および第３実施形態と同等の要素につい
ての説明は、特に必要のない限り省略する。

【００７０】本実施形態では、物体の分光特性が線形と
見なすことができる範囲で、均等な間隔で設定された３
つの赤外波長（λ_Ｂ＜λ_Ａ＜λ_Ｃ）および可視光を用い
る。照明ユニット４６０は、遠距離用ライトガイド４０
６を通して内視鏡挿入部４００から遠距離用照射レンズ
４０５により照射するための光源として、波長λ_Ａの単
波長光を発する単波長光源４６２と、その単波長光源４
６２に電気的に接続された単波長光源用電源４６３およ
び可視光を発する可視光源４６４と、その単波長光源４
６４に電気的に接続された単波長光源用電源４６５があ
り、単波長光源４６２の前面には波長λ_Ａの光は透過
し、可視光は反射するダイクロイックミラー４６６を、
可視光源４６４の前面にはミラー４６７を設置すること
によって、単波長光源４６２と可視光源４６４の２つの
光源から射出される単波長光を単波長光用集光レンズ４
６１に入射させている。

【００７１】同じく近距離用ライトガイド４０８を通し
て内視鏡挿入部４００から近距離用照射レンズ４０７に
より照射するための光源として波長λ_Ｂの単波長光を発
する単波長光源４６９と、その単波長光源４６９に電気
的に接続された単波長光源用電源４７０および波長λ_Ｃ
の単波長光を発する単波長光源４７１と、その単波長光
源４７１に電気的に接続された単波長光源用電源４７２
があり、単波長光源４６９の前面には波長λ_Ｂの光は透
過し、波長λ_Ｃの光は反射するダイクロイックミラー４
７３を、単波長光源４７１の前面にはミラー４７４を設
置することによって、単波長光源４６９と単波長光源４
７１の２つの光源から射出される単波長光を単波長光用
集光レンズ４６８に入射させている。

【００７２】コンピュータ４４０には内視鏡４００から
延びているＣＣＤケーブル４０４ａ、４０４ｂ、４０４
ｃが接続されている。また、第１実施形態と同様、必要
に応じてポインティングデバイス１４１やキーボード１
４２等を接続することができる。

【００７３】次に以上のように構成された本実施の形態
による内視鏡装置の作用について説明する。

【００７４】まず、内視鏡４００は、オペレータの手に
より被験者の体腔内に挿入される。その後、遠距離用単
波長光源電源４６３および遠距離用可視光源電源４６５
が駆動され、遠距離用単波長光源４６２および遠距離用
可視光源４６４から単波長光および可視光が射出され
る。波長λ_Ａの単波長光と可視光は、ダイクロイックミ
ラー４６６により合成され遠距離用集光レンズ４６１を
経てライトガイド４０６に入射され、内視鏡挿入部４０
０の先端部まで導光された後、被写体１から遠い距離に
ある照明レンズ４０５により被写体１へ照射される。

【００７５】同時に近距離用単波長光源電源４７０およ
び近距離用単波長光源電源４７２が駆動され、近距離用
単波長光源４６９および近距離用単波長光源４７１から
波長λ_Ｂとλ_Ｃの単波長光が射出される。単波長光は、
ダイクロイックミラー４７３により合成され近距離用単
波長光用集光レンズ４６８を経てライトガイド４０８に
入射され、内視鏡挿入部４００の先端部まで導光された
後、被写体１から近い距離にある照明レンズ４０７によ
り被写体１へ照射される。

【００７６】図９に示すように、３つの単波長光と可視
光が合成された光の反射光は対物レンズ４０１によって
集光され、分光用プリズム４０３で各波長ごとに分光し
て、通常画像用撮像素子４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ
にそれぞれ結像される。撮像素子４０２ａ、４０２ｂ、
４０２ｃからの映像信号はＣＣＤケーブル４０４ａ、４
０４ｂ、４０４ｃを導通させコンピュータ４４０に送ら
れ、それぞれの画像がコンピュータ４４０内のメモリに
保存される。

【００７７】次に、可視光による反射光像は通常画像と
して、遠距離から照射した単波長λ _Ａの光による反射光
像と、近距離から照射した単波長λ_Ｂの光による反射光
像および単波長λ_Ｃの光による反射光像から加算平均に
より算出した近距離から照射した単波長λ_Ａに相当する
光による反射光像とで演算を行うことにより、上記のよ
うに構成された本実施形態による内視鏡装置によって
も、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【００７８】本実施形態では、遠距離用光源に可視光λ
_Ａ、近距離光源にλ_Ｂおよびλ_Ｃを用いたが、遠距離用
光源にλ_Ｂおよびλ_Ｃ、近距離光源にλ_Ａを用いること
もできる。

【００７９】また、可視光源を遠距離用光源としてだけ
でなく、近距離用光源とする、またはその両方とするこ
ともできる。

【００８０】次に、本発明の第５の実施の形態について
説明する。本実施形態は第１実施形態の要素に蛍光内視
鏡を組み合わせたものである。図１１は、本実施形態に
よる内視鏡の概略構成を示す図である。なお、第１から
第４実施形態と同等の要素についての説明は、特に必要
のない限り省略する。

【００８１】本実施形態による内視鏡装置は、挿入部５
００が、内部に先端まで延びるＣＣＤケーブル５０４、
遠距離用ライトガイド５０６、近距離用ライトガイド５
０８を備えている。ＣＣＤケーブル５０４の先端部に
は、通常画像用撮像素子５０２が接続され、その通常画
像用撮像素子５０２には、分光用プリズム５０３が取り
付けられている。分光用プリズム５０３、遠距離用ライ
トガイド５０６および近距離用ライトガイド５０８の先
端部、即ち内視鏡挿入部５００の先端部には、対物レン
ズ５０１および遠距離用照明レンズ５０５および近距離
用照明レンズ５０７を備えている。ＣＣＤケーブル５０
４の基端は、コンピュータ５４０に接続され、遠距離用
ライトガイド５０６および近距離用ライトガイド５０８
の基端は照明ユニット５６０に接続されている。

【００８２】照明ユニット５６０は、遠距離用ライトガ
イド５０６を通して内視鏡挿入部５００から遠距離用照
射レンズにより照射するための光源として、白色光を発
する白色光源５６２と、その白色光源５６２に電気的に
接続された白色光源用電源５６３と、白色光源５６２か
ら射出された白色光を集光する白色光用集光レンズ２６
１がある。

【００８３】同じく近距離用ライトガイド５０８を通し
て内視鏡挿入部５００から近距離用照射レンズにより照
射するための光源として白色光を発する白色光源５６５
と、その白色光源５６５に電気的に接続された白色光源
用電源５６６および蛍光画像用励起光を発する励起光源
５６７と、その励起光源５６７に電気的に接続された励
起光源用電源５６８があり、白色光源５６５の前面には
白色の光は透過し励起光は反射するダイクロイックミラ
ー５６９を、励起光源５６７の前面にはミラー５７０を
設置することによって、白色光源５６５と励起光源５６
７の２つの光源から射出される白色光および励起光を、
集光レンズ５６４に入射させている。

【００８４】蛍光画像検出ユニット５８０ には、イメ
ージファイバ５１０が接続され、イメージファイバ５１
０により伝搬された蛍光像を結像系に導く蛍光用コリメ
ートレンズ５８１、自家蛍光像から励起光近傍付近の波
長をカットする励起光カットフィルタ５８２、その励起
光カットフィルタ５８２を透過した自家蛍光像から所望
の波長帯域を切り出す光学透過フィルタ５８３、その光
学透過フィルタ５８３を回転させるフィルタ回転装置５
８４、その光学透過フィルタ５８３を透過した自家蛍光
像を結像させる蛍光用集光レンズ５８５、蛍光用集光レ
ンズ５８５により結像された自家蛍光像を撮像する蛍光
画像用高感度撮像素子５８６を備えている。蛍光画像用
高感度撮像素子５８６が撮影した蛍光画像は、ＣＣＤケ
ーブル５８７によりコンピュータ５４０に接続されてい
る。

【００８５】コンピュータ５４０には内視鏡５００から
延びているＣＣＤケーブル５０４および蛍光画像検出ユ
ニット５８０から延びているＣＣＤケーブル５８７が接
続されている。また、第１実施形態と同様、必要に応じ
てポインティングデバイス５４１やキーボード５４２等
を接続することができる。

【００８６】次に以上のように構成された本実施の形態
による内視鏡装置の作用について説明する。

【００８７】まず、内視鏡５００は、オペレータの手に
より被験者の体腔内に挿入される。その後、遠距離用白
色光源電源５６３が駆動され、遠距離用白色光源５６２
から白色光が射出される。白色光は、遠距離用白色光用
集光レンズ５６１を経てライトガイド５０６に入射さ
れ、内視鏡挿入部５００の先端部まで導光された後、被
写体１から遠い距離にある照明レンズ５０５により被写
体１へ照射される。

【００８８】同時に近距離用白色光源電源５６６および
近距離用励起光源電源５６８が駆動され、近距離用白色
光源５６５および近距離用励起光源５６７から白色光お
よび励起光が射出される。白色光および励起光は、ダイ
クロイックミラー５６９により合成され、近距離用集光
レンズ５６４を経てライトガイド５０８に入射され、内
視鏡挿入部５００の先端部まで導光された後、被写体１
から近い距離にある照明レンズ５０７により被写体１へ
照射される。

【００８９】ここで、遠距離用白色光源電源５６３と近
距離用白色光源電源５６６を交互に駆動し、遠距離用白
色光と近距離用白色光を交互に切替えて照射し、その切
替えに同期してそれぞれの光の反射光像を時分割するこ
とにより両反射光像を独立に撮影し、前述の原理に基づ
いて演算を行うことにより、上記のように構成された本
実施形態による内視鏡装置でも、第１実施形態と同様の
効果を得ることができる。

【００９０】さらに、本実施形態では、距離分布情報の
取得と同時に蛍光画像を撮影することができる。以下に
蛍光画像撮影時の作用について説明する。

【００９１】近距離光源の光による反射光像撮影時、近
距離用白色光源電源５６６をＯＦＦにし、近距離用励起
光源電源５６８のみを駆動し、近距離用励起光源５６７
から励起光を射出する。励起光源５６７には波長４１０
nmのＧａＮ系半導体レーザを用いる。励起光は、ダイク
ロイックミラー５６９により反射され近距離用集光レン
ズ５６４を経てライトガイド５０８に入射され、内視鏡
挿入部５００の先端部まで導光された後、被写体１から
近い距離にある照明レンズ５０７により被写体１へ照射
される。

【００９２】励起光を照射されることにより生じる被写
体１からの自家蛍光は、集光レンズ５０９ により集光
され、イメージファイバ５１０の先端に入射され、イメ
ージファイバ５１０ を経て、励起光カットフィルタ５
８２に入射する。

【００９３】励起光カットフィルタ５８２を透過した自
家蛍光は、光学透過フィルタ５８３を通過する。なお、
励起光カットフィルタ５８２は、波長４２０ｎｍ以上の
全蛍光を透過するロングパスフィルタである。励起光の
波長は４１０ｎｍであるため、被写体１で反射された励
起光は、この励起光カットフィルタ５８２でカットさ
れ、光学透過フィルタ５８３へ入射することはない。

【００９４】コンピュータ５４０により、フィルタ回転
装置５８４が駆動され、自家蛍光像は、光学フィルタ５
８３を透過した後、蛍光用集光レンズ５８５により結像
され、蛍光画像用高感度撮像素子５８６により撮像さ
れ、蛍光画像用高感度撮像素子５８６からの映像信号は
ＡＤ変換回路５８７へ入力され、デジタルデータに変換
された後、ライン５８９を通ってコンピュータ５４０に
保存される。

【００９５】上記の様に処理された通常画像、距離分布
情報および蛍光画像は、モニタ１２０に入力され、全画
像が並列して、あるいは切替え可能なものとして可視画
像として表示される。

【００９６】本実施形態では、第１実施形態の内視鏡装
置と蛍光画像撮影部を組み合わせたが、第１実施形態以
外にも第２から第４実施形態のいずれも蛍光画像撮影部
と組み合わせることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態による内視鏡装置の概略
構成図

【図２】本発明に用いる距離演算方法についての原理図

【図３】本発明の第２実施形態による内視鏡装置の概略
構成図

【図４】特定波長の反射光強度推定を導入した距離分布
撮影法を示す図

【図５】本発明の第２実施形態による内視鏡装置の処理
フローチャート

【図６】本発明の第３実施形態による内視鏡装置の概略
構成図

【図７】加算平均による中間波長成分推定を導入した距
離分布撮影法を示す図

【図８】本発明の第４実施形態による内視鏡装置の概略
構成図

【図９】輝度画像（可視域）および距離画像（赤外域）
を同時取得可能とした反射光強度推定を導入した距離分
布撮影法を示した図

【図１０】本発明の第４実施形態による内視鏡装置の処
理フローチャート

【図１１】本発明の第５実施形態による内視鏡装置の概
略構成図

【図１２】本発明の内視鏡により撮影した通常画像の例

【図１３】本発明に用いる２点間の距離の演算方法につ
いての原理図

【符号の説明】

１ 被写体 ５０ａ，５０ｂ 発光位置 １００、２００、３００、４００、５００ 内視鏡 １２０ モニタ １４０、２４０、３４０，４４０，５４０ コンピュ
ータ １４１ ポインティングデバイス １４２ キーボード １６０、２６０，３６０，４６０，５６０ 照明ユニ
ット ５８０ 蛍光画像検出ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｇ０１Ｂ 11/24 Ｋ Ｆターム(参考） 2F065 AA04 AA06 AA51 AA60 BB05 CC16 DD06 FF42 GG06 GG13 GG22 GG23 GG24 JJ03 JJ05 JJ26 LL01 LL03 LL04 LL20 LL22 LL26 LL46 LL47 MM28 NN02 PP21 QQ00 QQ03 QQ17 QQ24 QQ26 QQ28 SS02 SS13 2H040 AA02 AA03 AA04 BA22 CA06 CA23 CA24 GA02 GA11 4C061 CC06 HH52 QQ06 QQ07 RR04 SS09 SS21 WW11 5C054 AA02 CA04 CC02 CG02 CH02 EA01 EA05 FB03 FC11 FC15 FE14 FE23 HA12

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体までの発散照射距離の異なる複数
   の発光位置からほぼ同時に光を前記被写体に照射可能な
   照射手段と、該照射手段の各発光位置からの光による前
   記被写体からの反射光像を独立に撮影可能な撮像手段
   と、独立に撮影された前記各反射光像の対応する各部の
   反射強度の比に基づく演算により前記各部の発光位置か
   らの距離を算出する演算手段とからなることを特徴とす
   る内視鏡装置。
2. 【請求項２】 前記照射手段が前記光を前記発光位置ご
   とに短い周期で切り替えて照射するものであり、前記撮
   像手段が前記光の切替えに同期して前記被写体からの前
   記反射光像を時分割することにより、各発光位置からの
   光による反射光像を独立に撮影可能とされていることを
   特徴とする請求項１記載の内視鏡装置。
3. 【請求項３】 前記照射手段が前記光を発光位置ごとに
   異なる波長の光で照射するものであり、前記撮像手段が
   前記被写体からの前記反射光像を波長分割することによ
   り各発光位置からの光による反射光像を独立に撮影可能
   とされていることを特徴とする請求項１記載の内視鏡装
   置。
4. 【請求項４】 前記照射手段が内視鏡本体内に組み込ま
   れていることを特徴とする請求項１、２または３記載の
   内視鏡装置。
5. 【請求項５】 前記演算手段により算出された前記被写
   体各部の前記照射手段からの距離の分布を被写体の距離
   分布情報として出力する出力手段をさらに備えたことを
   特徴とする請求項１記載の内視鏡装置。
6. 【請求項６】 前記出力手段が前記被写体の距離分布情
   報を数値で表示するものであることを特徴とする請求項
   ５記載の内視鏡装置。
7. 【請求項７】 前記出力手段が前記被写体の距離分布情
   報を図形で表示するものであることを特徴とする請求項
   ５記載の内視鏡装置。
8. 【請求項８】 前記出力手段が前記被写体の距離分布情
   報を色情報で表示するものであることを特徴とする請求
   項５記載の内視鏡装置。
9. 【請求項９】 前記出力手段が前記被写体の距離分布情
   報を図形と色情報の組合せで表示するものであることを
   特徴とする請求項５記載の内視鏡装置。
10. 【請求項１０】 前記出力手段が前記被写体の距離分布
    情報を該被写体の通常画像との組合せで表示するもので
    あることを特徴とする請求項５記載の内視鏡装置。
11. 【請求項１１】 ユーザーのポインティングデバイスに
    よる前記通常画像上の任意の点の入力に応じて、前記点
    の前記発光位置からの距離情報を出力する距離情報出力
    手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１０記
    載の内視鏡装置。
12. 【請求項１２】 ユーザーのポインティングデバイスに
    よる前記通常画像上の任意の２点の入力に応じて、前記
    ２点間の距離を演算して出力する２点間距離情報出力手
    段をさらに備えていることを特徴とする請求項１０記載
    の内視鏡装置。