JP3853954B2 - 計測用内視鏡装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、被観察物体に関して、その大きさや形状などの情報を取得するために用いられる計測用内視鏡装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来より、内視鏡分野では、内視鏡が挿入される被検体内部の観察物体に関して、その大きさや形状などの２次元情報、あるいは３次元情報を取得することが望まれていた。そのため、様々な計測用内視鏡装置が提案されている。
【０００３】
例えば、半導体レーザ等により発生されたレーザ光を光ファイバで導光し、それをスポット状の計測光として被観察物体に照射する。そして、被観察物体上で、そのスポット光がどの点に位置するかを測定し、この測定結果と予め測定しておいた基準値とを比較する。この比較結果に基づき、被観察物体の２次元情報あるいは３次元情報を算出するものが提案されている。
【０００４】
また、測定光として、スポット光ではなく、スリット光を用いるものも提案されている。
これは、例えばレーザ光をポリゴンミラーもしくはシリンドリカルレンズなどを用いて、スリット状の計測光を作り出す。このスリット状の計測光を被観察物体に投影し、その反射光を固体撮像素子などで２次元的に受光し、その出力をフレームメモリなどに記憶する。そして、このフレームメモリに記憶されたスリット状の計測光の変形情報に基づき、被観察物体の凹凸情報などを計算するものである。これは、光切断法などとして知られている。
【０００５】
また、内視鏡の分野では、上述したような測定機能だけを備えるのではなく、固体撮像素子を用いて、通常の内視鏡像を撮像する機能も兼ね備えた計測用内視鏡装置も提案されている。
【０００６】
さらに、このような計測用内視鏡装置では、例えば特開平９−６１１３２号公報に開示されているように、測定光の反射計測を容易にするような染色液を内視鏡から観察物体に対して散布するような技術も提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような計測用内視鏡で被検体内の観察・計測を行っていると、内視鏡先端面に被検体の粘液などが付着する。このとき、内視鏡先端に設けられた対物レンズ、観察光照明用のレンズ、計測光照明用のレンズの各表面にも粘液が付着する。
【０００８】
対物レンズ表面に粘液が付着すると、粘液の存在によって視野が確保されなくなる。
通常、このような場合には、内視鏡の使用者は、その視野を確保するために内視鏡に設けられた送水機能を用い、内視鏡先端面を洗浄し、先端面に付着した粘液を除去する。これによって、内視鏡の視野を確保するようにしている。
【０００９】
しかし、計測用の内視鏡では、内視鏡の視野が確保されるのみではなく、計測用の照明光が正確に照射されることが重要である。
すなわち、内視鏡の視野が確保されたとしても、計測光照明用レンズに粘液が付着した状態であると、計測光の照明強度が十分得られない、あるいは計測光が散乱するなどして、観察物体の正確な計測が行えなくなる。
【００１０】
また、観察物体の表面に粘液が付着していると、その粘液により計測光が乱反射するなどして、観察物体から反射される計測光を正確に測定することができないこともある。
【００１１】
このような不具合を取り除くため、使用者が、常に計測光照明用レンズの表面を洗浄すること、あるいは観察物体の表面の粘液などを除去することを意識して、頻繁に内視鏡の送水機能を操作することは繁雑な作業であり、使用者に多大な付加を与えることになる。
【００１２】
また、従来の内視鏡装置においては、上述したように、内視鏡の使用者の意志によって、内視鏡先端面の洗浄が行われる。
しかし、この場合、使用者が送水機能を動作させて内視鏡先端面を洗浄する、あるいは観察対象物表面の粘液などを除去することを忘れることも起こる。
【００１３】
すると適切な計測用照明光の照射あるいは反射を得ることができず、その結果、良好な計測も行えなくなる。
また、計測光の照明強度が十分得られないことに対しては、予め計測用照明光を高照度で照明することも考えられるが、この場合は、計測用照明光の光源の劣化が激しくなるという不具合も生じる。
【００１４】
本願発明は、上述したような課題を解決するためのもので、内視鏡使用者に多大な負担をかけることなく、容易かつ正確に観察物体の計測を行うことができる計測用内視鏡装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の一態様による計測用内視鏡装置は、被計測物に計測光を照射して、該計測物の形状に係わる情報を測定する計測用内視鏡装置において、内視鏡の先端部に設けられ、前記計測光と前記被計測物に照射する計測光出射部と、前記内視鏡の先端部に設けられ、前記計測光照射された前記被計測物を撮像する撮像手段と、前記内視鏡の先端面または前記被計測物の少なくとも一方に対して洗浄液を噴出可能な洗浄液噴出部と、前記洗浄液噴出部に洗浄液を送水して、該洗浄液噴出部から洗浄液を噴出させる送水手段と、前記計測光による前記撮像手段の出力信号に基づき、前記内視鏡の先端部から前記被計測物までの距離を演算する演算手段と、前記演算手段の演算結果に基づき、前記送水手段の送水動作を制御する送水動作制御手段と、を具備している。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本願発明の実施の形態について述べる。
図１および図２は、本願発明の第１の実施形態に係わり、図１は計測用内視鏡装置の全体構成を表すブロック図、図２は、計測用内視鏡装置の内視鏡と送水ユニットの外観図である。
【００１７】
図１に示すように、第１の実施形態の計測用内視鏡装置１は、内視鏡２、観察用照明光源ユニット３、計測用光源ユニット４、信号処理ユニット５、観察用ディスプレイ６、計測用ディスプレイ７、送水ユニット８とから構成されている。
【００１８】
内視鏡２は、被検体内に挿入される挿入部９とその手元側に設けられた操作部１０とを備えている。
この内視鏡２には、観察用照明光源ユニット３で発生された照明光を導光するための観察光用ライトガイド１１と、計測用光源ユニット４で発生された計測光を導光するための計測光用ライトガイド１２とが備えられ、この観察光用ライトガイド１１および計測光用ライトガイド１２は、それぞれ操作部１０から挿入部９の先端まで延在している。
【００１９】
挿入部９の先端には、観察光用ライトガイド１１で導光された照明光と、計測光用ライトガイド１２で導光された計測光とを観察物体１３に対して照射するための観察光照明レンズ１４と計測光投影レンズ１５とを備えている。
【００２０】
また、挿入部１２の先端には、観察物体１３の像を撮像するための撮像素子１６を設けるとともに、この撮像素子１６の撮像面に観察物体１３の像を結像する対物レンズ１７を備えている。
【００２１】
観察用照明光源ユニット３は、内視鏡２で観察物体１３を観察するために必要な照明光を発生するためのもので、内視鏡２に設けられた照明用ライトガイド１１が接続される。
【００２２】
この第１の実施形態における観察用照明光源ユニット３は、白色光を発生する光源ランプ１８と、赤、青、緑の面順次光を発生するための回転フィルタ１９と、この回転フィルタ１９を回転させるためのモータ２０とを備えている。
【００２３】
光源ランプ１８で発生された照明光は、観察用照明光源ユニット３に対して着脱自在に接続される観察光用ライトガイド１１の端面に集光される。
そして、この光源ランプ１８と観察光用ライトガイド１１の端面の間に回転フィルタ１９が配置される。
【００２４】
回転フィルタ１９には、赤色光だけを透過する赤色光透過部、青色光だけを透過する赤色光透過部、緑色光だけを透過する緑色光透過部、および光を遮光する遮光部とが設けられている。
【００２５】
回転フィルタ１９に設けられた遮光部は、撮像素子１６が、赤、青、緑のそれぞれの照明光で撮像した撮像信号を転送するための期間を作成するとともに、観察照明光を完全に遮光し、計測用光源ユニット４で発生された計測光のみを観察物体１３に照明するための期間を作成するために設けられている。
【００２６】
そして、モータ２０によって、光源ランプ１８の光路上で、回転フィルタ１９を回転させることによって、赤色光透過状態、青色光透過状態、緑光透過状態、遮光状態のそれぞれを形成する。
【００２７】
このように形成された遮光状態において、観察物体１３に対して計測光が投影されるように、内視鏡２に設けられた計測用ライトガイド１２の手元側端部には計測用光源装置４が接続されている。
【００２８】
計測用光源装置４は、レーザ光を発生するための図示しない、例えば半導体レーザと、この半導体レーザによって発生されたレーザ光を通すシリンドリカルレンズとを備えている。
【００２９】
この構成は、スリット状の計測光を発生するために設けているものである。
すなわち、半導体レーザで発生されたレーザ光を、シリンドリカルレンズに通すことによって、スリット状の計測光を生成する。そして、このスリット状の計測光を、計測用光源ユニット４に対して着脱自在に接続される計測光用ライトガイド１２の端面に入射する。
【００３０】
この計測光用ライトガイド１２に入射された計測光は、内視鏡２の先端から観察物体１３に対して、スリット状の形状を保ったまま投影される。
【００３１】
内視鏡２、観察用照明光源ユニット３および計測用光源ユニット４と接続された信号処理ユニット５は、観察用照明光源ユニット３および計測用光源ユニット４の照明状態を制御するとともに、内視鏡２に設けられた撮像素子１６の駆動制御および信号処理を行う。
【００３２】
すなわち、信号処理ユニット５は、１つの機能として、撮像素子１６の撮像期間および信号転送期間と、観察用照明光源ユニット３から発生される赤、青、緑の照明光の照明期間、および計測用光源ユニット４から発生される計測光の投影期間のそれおれを適切な状態にするための同期制御機能を有している。
【００３３】
このため信号処理ユニット５は、計測用内視鏡装置１の動作状態を制御するための基準となる同期信号を発生する同期回路２１を備えている。
同期回路２１で発生された同期信号は、観察用照明光源ユニット３の照明状態を制御するために、モータ駆動回路２２に入力される。
【００３４】
モータ駆動回路２２は、モータ２０の回転状態を制御するもので、同期回路２１から入力された同期信号に基づき、モータ２０の回転状態を制御するモータ駆動制御信号を生成し、このモータ駆動制御信号によってモータ２０の回転を制御する。
【００３５】
また、同期回路２１で発生された同期信号は、計測用光源ユニット４に入力され、計測光の投影期間を制御する。
すなわち、上述したように、観察用照明光源ユニット３の回転フィルタ１９の回転によって作り出される遮光期間に、計測光を観察物体１３に対して投影するように、同期回路２１で発生された同期信号に基づきそのタイミングを制御するように構成されている。
【００３６】
また、同期回路２１で発生された同期信号は、撮像素子１６の駆動状態を制御するための撮像素子駆動回路２３に対しても入力される。
撮像素子駆動回路２３は、この同期信号に基づき、撮像素子１６の各動作を制御する。すなわち撮像素子１６が、赤、青、緑の各照明光および計測光で観察物体１３を撮像するとともに、各撮像期間で得た撮像信号を読み出すように制御する。
【００３７】
さらに、同期回路２１から発生される同期信号は、信号処理ユニット５の後述する各構成のタイミング制御信号として用いられる。
【００３８】
撮像素子１６で撮像した撮像信号は、上述したように、撮像素子駆動回路２３の制御によって読み出され、信号処理ユニット５のプロセス回路２４に入力される。
【００３９】
プロセス回路２４は、撮像素子２４から読み出された撮像信号に対して増幅処理などを施すものである。
プロセス回路２４で処理された撮像信号は、A/D変換器２５に入力され、デジタル信号に変換される。
【００４０】
A/D変換器２５でデジタル信号に変換された撮像信号は、マルチプレクサ２６に入力され、R用メモリ２７、G用メモリ２８、B用メモリ２９あるいは計測用メモリ３０に振り分けられる。
【００４１】
すなわち、マルチプレクサ２１は、同期回路２１から出力された同期信号に基づき、赤色の照明光によって撮像された撮像信号はR用メモリ２７に、緑色の照明光によって撮像された撮像信号はG用メモリ２８に、青色の照明光によって撮像された撮像信号はB用メモリ２９に、そして、計測光によって撮像された撮像信号は、計測用メモリ３０に切換入力して、それぞれのメモリにそれぞれの撮像信号を記憶させる。
【００４２】
それぞれのメモリは、例えば１フレーム分の撮像信号が記憶可能な記憶容量を持を有している。
R用メモリ２８，G用メモリ２９、B用メモリに記憶された撮像信号は、同時化して映像処理回路３１に出力される。
【００４３】
映像処理回路３１は、R,G,Bの各撮像信号に基づき、観察物体１３の画像を再生するための映像信号を生成する。
映像処理回路３１で生成された映像信号は、D/A変換器３２によって、デジタルからアナログの信号に変換され、観察用ディスプレイ６に入力される。
【００４４】
観察用ディスプレイ６では、生成された映像信号に基づき、内視鏡２によって撮像された通常の観察画像を表示する。
また、計測用メモリ３０に記憶された計測光に基づく撮像信号は、計測処理回路３３に入力される。
【００４５】
この計測処理回路３３には、観察物体１３の３次元情報を計測するためのデータが記憶された距離算出用データメモリ３４とも接続されている。
距離算出用データメモリ３４は、スリット状計測光を用いたときの距離算出のための基準データを記憶するもので、ルックアップテーブル（LUTと略記される）などを用いて構成される。
【００４６】
計測処理回路３３は、スリット状計測光によって得られた撮像信号と、距離算出用データメモリ３４に記憶された基準データとに基づき、内視鏡２の先端から観察物体１３までの距離と、観察物体の３次元形状を演算し、その演算結果を３次元映像処理回路３５に出力する。
【００４７】
３次元映像処理回路３５は、計測処理回路３３で演算された３次元形状情報に基づき、３次元形状のグラフィック信号を作成し、計測用ディスプレイ７に、観察物体１３の凹凸状態などの３次元情報を表示する。
【００４８】
この３次元情報を表示するための計測用光源ユニット４による計測光の発生、計測処理回路３３および３次元映像処理回路３５による処理などは、信号処理ユニット５または内視鏡２などに設けられる図示しない計測開始ボタンを操作することによって、その動作を開始することができるようになっている。
【００４９】
また、計測処理回路３３には、送水ユニット８が接続されている。
送水ユニット８は、内視鏡２に設けられた図示しない送水チャンネルと接続される。
【００５０】
内視鏡２に設けられた、送水チャンネルの先端部は、内視鏡２の先端面、具体的には、観察光照明レンズ１４、計測光投影レンズ１５、対物レンズ１７の表面に対して送水を行うことができるようになっている。
【００５１】
また、これと同時に、撮像素子１６によって観察される観察対象物に対しても水を噴射できるようなノズルが形成されている。
したがって、送水ユニット８を動作させて送水チャンネルに送水すると、内視鏡２の先端面の洗浄を行うことができるとともに、観察物体に対して送水を行い、観察物体の表面の粘液を除去することができる。
【００５２】
図２に、この送水ユニット８と内視鏡２の外観図を示す。
内視鏡２には、内視鏡２は、上述した図示しない送水チャンネルと連通するチャンネル口３６を備えている。
【００５３】
このチャンネル口３６に、送水ユニット８を接続することによって、内視鏡２ので送水を行うことができるようになる。
送水ユニット８は、送水ポンプ３７と送水タンク３８とから構成されている。
【００５４】
送水タンク３８は、洗浄液を貯蔵するもので、接続チューブ３９によって送水ポンプ３７に接続されている。
送水ポンプ３７には、送水チューブ４０が接続され、送水タンク３８に貯蔵された洗浄液を接続チューブ３９および送水チューブ４０を介して送水できるようになっている。
【００５５】
送水チューブ４０の端部には口金４１が設けられ、この口金４１は、内視鏡２に設けられたチャンネル口３６に対して、送水チューブ４０を着脱自在に接続できるように構成されている。
【００５６】
また、送水ポンプ３７には、信号処理ユニット５に設けられた計測処理回路３３からの制御信号を入力する制御信号ケーブル４２が接続される。
この制御信号ケーブル４２からは、次のような制御信号が、送水ポンプ３７に対して入力される。
【００５７】
計測処理回路３３では、上述したように、内視鏡２の先端から観察物体１４までの距離を演算している。
そして、観察物体１４までの距離が予め決めておいた所定距離以下になったときに、計測処理回路３３から送水ポンプ３７に対して動作制御信号が出力され、送水動作がなされる。
【００５８】
例えば、この送水動作を行うようにする基準値としては、内視鏡２の先端面から観察物体１３までの距離が、計測光によって３次元形状の計測を行うことが可能な距離、すなわち計測光に基づき得られた撮像信号の信号レベルが、３次元計測を行うことが可能なレベルになるときの値とすることができる。
【００５９】
このようにして、制御信号ケーブル４２から送水ポンプ３７に対して動作制御信号が入力される。
また、使用者の意志によって送水動作を行うことができるようにするため、内視鏡２の操作部１０に、送水ボタン４３を設けている。
【００６０】
この送水ボタン４３には、図示しない信号ケーブルが接続され、その操作信号が信号処理ユニット５に設けられている図示しない制御回路に入力される。
この制御回路に送水ボタン４３の操作信号が入力されると、上述した計測処理回路３３からの制御信号と同様に、制御信号ケーブル４２を介して送水ポンプ３７に動作制御信号が入力される。
【００６１】
すなわち、送水ボタン４３を操作すると送水ポンプ３７が動作し、内視鏡２の先端から洗浄液が噴出され、内視鏡２の先端面の洗浄、および観察物体３の洗浄が行えるようになっている。
【００６２】
図２は、内視鏡２の先端から送水されている状態を示している。
また、第１の実施形態では、送水ユニット８と信号処理ユニット５とを別体に構成したものとして説明したが、この送水ユニット８は信号処理ユニット５内に一体的に設けることもできる。
【００６３】
次に、以上のように構成された第１の実施形態の計測用内視鏡装置１の作用を説明する。
まず、図２に示す内視鏡２のチャンネル口３６と送水チューブ４０の口金４１とを接続し、内視鏡２が送水可能な状態にする。
【００６４】
そして、計測用内視鏡装置１を動作させ、内視鏡２の挿入部９を被検体内に挿入していく。
このとき、図示しない計測開始ボタンを操作し、計測用内視鏡装置１によって、３次元計測が行えるように設定しておく。なお、内視鏡２の挿入開始当初、３次元計測の必要性を有していないときは、計測開始ボタンを操作せず、計測用内視鏡１の計測機能を非動作状態にして、通常の内視鏡装置として扱うこともできる。
【００６５】
この場合は、内視鏡検査の途中で、計測開始ボタンを操作し、その時点から３次元計測を行うようにすることができる。
ここでは、計測開始ボタンが内視鏡２の挿入前に操作され、３次元計測機能が働いているものとして、計測用内視鏡装置１の作用を説明していく。
【００６６】
被検体内に挿入された内視鏡２の先端からは、観察用照明光源ユニット３から発生された赤、緑、青の照明光と、計測用光源ユニット４から発生されるスリット状の計測光とが順次照射される。
【００６７】
これらの照明光の照射タイミングは、同期回路２１から出力される同期信号に基づいて制御される。
撮像素子１６は、撮像素子駆動回路２３からの駆動信号に基づき、赤、緑、青の照明光で照明された被検体内像と、計測光で照明された被検体内像それぞれを撮像するとともに、それによって得られたそれぞれの撮像信号を各々出力する。
【００６８】
撮像素子１６から出力された各々の撮像信号は、プロセス回路２４に入力されて増幅処理され、その後A/D変換器２５でデジタル信号に変換される。
デジタル信号に変換されたそれぞれの撮像信号は、マルチプレクサ２６でR用メモリ２７、G用メモリ２８、B用メモリ２９、および計測用メモリ３０に入力し、記憶される。
【００６９】
観察用ディスプレイ６に通常のリアルタイム画像を表示するため、R用メモリ２７、G用メモリ２８、B用メモリ２９に記憶された撮像信号は、映像処理回路３１に同時化されて順次出力され、映像信号処理する。
【００７０】
そして、この映像処理回路３１で映像信号処理された信号は、D/A変換器３２でアナログ信号に変換し、観察用ディスプレイ６にリアルタイム画像を表示する。
【００７１】
内視鏡２の使用者は、このようにして観察用ディスプレイ６に表示されるリアルタイム画像を観察しながら、内視鏡２を被検体内に挿入していく。
一方、計測処理回路３３では、計測用メモリ３０に記憶された計測光に基づく撮像信号と、距離算出用データメモリ３４に記憶された基準データとに基づき、観察物体１３までの距離と、３次元形状とを演算する。
【００７２】
内視鏡２を被検体に挿入して行く際、内視鏡２の先端面と観察物体１３までの距離が遠いと、計測用光源ユニット４で発生された計測光に基づき撮像素子１６が撮像した観察物体１３の撮像信号レベルは、小さいものとなる。
【００７３】
この撮像信号レベルが、所定の信号レベルに達しないと、計測処理回路３３では、観察物体１３までの距離および３次元形状を演算することができない。
この第１の実施形態の計測用内視鏡装置１では、計測処理回路３３に入力される撮像信号の信号レベルを検出し、その信号レベルが３次元計測可能な信号レベルになると、計測処理回路３３の内部で計測可能になったことを示す計測可能信号を発生するようにしている。
【００７４】
この計測処理回路３３で発生された計測可能信号は、送水ユニット８に対して、送水を行うことを指示する動作制御信号として与えられる。
送水ユニット８は、この動作制御信号に応じて、送水ポンプ４０を一定期間だけ動作させ、内視鏡２の設けられた送水チャンネルを介して送水を行い、内視鏡２の先端面を洗浄して視野を確保するとともに、観察物体１３の表面に対して送水動作を行うことにより粘液などを除去する。
【００７５】
その結果、内視鏡２の先端からは、観察物体１３に対して良好に計測光が照射され、また、観察物体１３からその計測光が良好に反射されることとなる。
そして、撮像素子１６では、良好に計測光に基づく観察物体１３の像を撮像することができる。
【００７６】
このようにして撮像された撮像信号を基にして、計測処理回路３３は観察物体１４の３次元形状を演算し、その演算結果を３次元映像処理回路３５に出力する。
【００７７】
そして、３次元映像処理回路３５は、この信号を処理して計測用ディスプレイ７に３次元情報を表示させるようになっている。
したがって、計測可能信号が発生された後は、計測光に基づき、観察物体１３の３次元情報を良好に得ることができる。
【００７８】
すなわち、内視鏡２の先端から観察物体１３までの距離が、所定の距離、例えば３次元計測が可能な距離になると、そのことを検出して、自動的に送水ユニット８を動作させ先端面の洗浄、および観察物体８の表面を洗浄するようにしている。
【００７９】
したがって、内視鏡２の使用者の手を煩わすことなく、また、特別な注意をすることもなく、良好な３次元計測を行うことができる。
尚、第１の実施形態の計測用内視鏡装置１では、観察物体１３までの距離が、３次元計測可能な距離になったことを検出し、その時点で送水動作がなされるものと説明したが、その距離は任意に設定することができる。
【００８０】
また、内視鏡２の送水動作によって、内視鏡２の先端面と観察物体１３に対して送水が行われるものとしたが、内視鏡２の先端面に対してのみ、または、観察物体１３に対してのみ送水がなされるようにすることもできる。
【００８１】
さらに、第１の実施形態では、内視鏡２の送水チャンネルを用いるものとして説明したが、その他、内視鏡２に設けられる鉗子チャンネルや、その鉗子チャンネルに挿入されるチューブなどを用いて送水を行うこともできる。
【００８２】
また、この第１実施形態の計測用内視鏡装置１では、回転フィルタ１９によって、観察光の遮光期間を作り出し、その遮光期間に計測光を照射して３次元計測を行うものとして説明したが、任意の時点で３次元計測を行えるようにするために、３次元計測ボタンが操作されると、強制的に観察光をシャッタなどで遮光するとともに、計測光を観察物体１３に照射し、３次元計測を行うことができるようにすることもできる。
【００８３】
次に、本願発明の他の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同一部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８４】
図３は、第２の実施形態に係わるもので、計測用内視鏡装置４４の全体構成を示す、
この第２の実施形態の計測用内視鏡装置４４は、第１の実施形態の計測用内視鏡装置１に対して、比較回路４５を設け、この比較回路４５の比較結果に基づき送水ユニット８の動作を制御するようにした点のみが異なっている。
【００８５】
比較回路４５は、計測用メモリ３０に記憶された計測光に基づく撮像信号の信号レベルを、予め決められたレベルと比較するために設けられたものである。
すなわち、内視鏡２を被検体に挿入していくと、先端面に粘液が付着し、計測光の出射を妨げたり、撮像素子１６の撮像を妨げ、計測光に基づく撮像信号レベルを低減させる。
【００８６】
また、観察物体１３の表面に粘液などが付着している場合も、計測光がその粘液などによって乱反射され、撮像信号のレベルを低下させる。
このように、撮像信号のレベルが低下すると、３次元計測の演算が不能になったり、その精度を低下させてしまう。
【００８７】
そこで、この比較回路４５は、計測光に基づき撮像された撮像信号のレベルが所定の信号レベルより低くなった場合には、内視鏡２の先端面に粘液などが付着している、あるいは、観察物体１３の表面に粘液などが付着しているものとして扱い、これを検出するためのものとして用いられている。
【００８８】
比較回路４５は、計測用メモリ３０から入力された信号と、予め決められた基準信号の信号レベルとを比較する。
その結果、計測メモリ３０から入力された信号が基準の信号レベルより低いと判断されるときには、送水ユニット８に対して、送水を行うことを指示する動作制御信号を出力する。
【００８９】
送水ユニット８は、この動作制御信号に応じて、第１の実施形態と同様に、一定期間送水動作を行う。
この送水動作によって、内視鏡２の先端面および観察物体１３の表面が洗浄され、その結果、計測光に基づく良好な撮像信号が得られるようになる。
【００９０】
この動作は、計測光によって撮像される撮像信号の信号レベルが、基準の信号レベルより低くなるたびに繰り返される。
【００９１】
このように第２の実施形態の計測用内視鏡装置４４によれば、被検体の粘液などの影響を受けて、計測光に基づき撮像される撮像信号の信号レベルが十分なものとして得られなくなると、自動的に送水ユニット８の送水機能が動作することになる。
【００９２】
したがって、内視鏡２の使用者が知らないうちに３次元計測が行えなくなることはなく、また、、内視鏡２の使用者の手を煩わせることもなく、計測用内視鏡装置４４によって、常に良好な３次元計測が行える状態を保つことができる。
【００９３】
次に、図４を用いて、本願発明の変形例を説明する。
図４の示した計測用内視鏡装置４６は、図１に示した第１の実施形態の計測用内視鏡装置１に対して、計測用メモリ３０に記憶された信号に基づき計測用光源ユニット４の出力を制御する計測用光源調光回路４７を設けた点が異なっている。
【００９４】
計測用光源調光回路４７は、計測用メモリ３０に記憶された撮像信号の信号レベルを検出し、その信号レベルが所定のレベルより小さいときには、計測光の輝度が高くなるように計測用光源ユニット４の制御電圧を制御し、信号レベルが所定のレベルより大きいときには、計測光の輝度が低くなるように計測用光源ユニット４の制御電圧を制御するものである。
【００９５】
すなわち、この図４に示した変形例の計測用内視鏡装置４６では、計測光に基づき撮像される観察物体１３の撮像信号レベルが、ある所定の輝度レベルとして得られるようにするとともに、所定の輝度レベル以上の信号にならないように制御している。
【００９６】
これにより、計測用光源ユニット４を必要最低限の発光状態で動作するような制御を行うことができ、それによって、計測用光源ユニット４の寿命を長くすることができる。
【００９７】
また、この変形例の計測用内視鏡装置４６によれば、計測用光源ユニット４が経時変化などにより劣化し、計測光の輝度が低下するようなことがあっても、計測用光源調光回路４７からの電圧制御信号に応じて、その発光状態を所定の状態に制御できるものである。
【００９８】
[付記]
（１）被計測物に計測光を照射して、該被計測物の形状に係わる情報を測定する計測用内視鏡装置において、
内視鏡の先端部に設けられ、前記計測光を前記被計測物に照射する計測光出射部と、
前記内視鏡の先端部に設けられ、前記計測光が照射された前記被計測物を撮像する撮像手段と、
前記内視鏡の先端面または前記被計測物の少なくとも一方に対して洗浄液を噴出可能な洗浄液噴出部と、
前記洗浄液噴出部に洗浄液を送水して、該洗浄液噴出部から洗浄液を噴出させる送水手段と、
前記撮像手段の出力信号に基づき、前記送水手段の送水動作を制御する送水動作制御手段と
を具備したことを特徴とする計測用内視鏡装置。
（２）被計測物に計測光を照射して、該被計測物の形状に係わる情報を測定する計測用内視鏡装置において、
内視鏡の先端部に設けられ、前記計測光を前記被計測物に照射する計測光出射部と、
前記内視鏡の先端部に設けられ、前記計測光が照射された前記被計測物を撮像する撮像手段と、
前記内視鏡の先端面または前記被計測物の少なくとも一方に対して洗浄液を噴出可能な洗浄液噴出部と、
前記洗浄液噴出部に洗浄液を送水して、該洗浄液噴出部から洗浄液を噴出させる送水手段と、
前記撮像手段の出力信号に基づき、前記内視鏡の先端部から前記被計測物までの距離を演算する演算手段と、
前記演算手段の演算結果に基づき、前記送水手段の送水動作を制御する送水動作制御手段と
を具備したことを特徴とする計測用内視鏡装置。
（３）被計測物に計測光を照射して、該被計測物の形状に係わる情報を測定する計測用内視鏡装置において、
内視鏡の先端部に設けられ、前記計測光を前記被計測物に照射する計測光照射部と、
前記内視鏡の先端部に設けられ、前記計測光が照射された前記被計測物を撮像する撮像手段と、
前記内視鏡の先端面または前記被計測物の少なくとも一方に対して洗浄液を噴出可能な洗浄液噴出部と、
前記洗浄液噴出部に洗浄液を送水して、該洗浄液噴出部から洗浄液を噴出させる送水手段と、
前記撮像手段の出力信号の信号レベルを検出する撮像信号レベル検出手段と、
前記撮像信号レベル検出手段の検出結果に応じて、前記送水手段の送水動作を制御する送水動作制御手段と
を具備したことを特徴とする計測用内視鏡装置。
（４）被計測物に計測光を照射して、該被計測物の形状に係わる情報を測定する計測用内視鏡装置において、
内視鏡の先端部に設けられ、前記計測光を前記被計測物に照射する計測光照射部と、
前記内視鏡の先端部に設けられ、前記計測光が照射された前記被計測物を撮像する撮像手段と、
前記内視鏡の先端面または前記被計測物の少なくとも一方に対して洗浄液を噴出可能な洗浄液噴出部と、
前記洗浄液噴出部に洗浄液を送水して、該洗浄液噴出部から洗浄液を噴出させる送水手段と、
前記撮像手段の出力信号の信号レベルを検出する撮像信号レベル検出手段と、前記撮像信号レベル検出手段の検出結果に応じて、前記計測光の照射光とを調整する計測光レベル調整手段と、
とを具備したことを特徴とする計測用内視鏡装置。
（５）付記項２の計測用内視鏡装置であって、
前記送水動作制御手段は、前記演算手段が、前記内視鏡の先端から前記被計測物までの距離を演算することが可能になったことに基づき、前記送水手段で送水するように制御することを特徴とする。
（６）付記項１〜３記載の計測用内視鏡装置であって、
前記洗浄液噴出部は、前記前記計測光出射部と前記撮像手段の表面に対して洗浄液を噴出可能であることを特徴とする。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明の計測用内視鏡装置は、計測光が照射された被計測物を撮像する撮像手段の出力信号に基づき、送水手段の動作を制御し、内視鏡の先端面または被計測物の少なくとも一方に洗浄液を噴出可能な洗浄液噴出部から洗浄液を噴出するようにしている。
【０１００】
したがって、内視鏡の使用者の手を煩わすことなく、良好な状態で、観察物体の状態を計測できる計測用内視鏡装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１の実施形態に係わる計測用内視鏡装置の全体構成を表すブロック図
【図２】内視鏡と送水ユニットの外観図
【図３】本願発明の第２の実施形態に係わる計測用内視鏡装置の全体構成を表すブロック図
【図４】本願発明の変形例に係わる計測用内視鏡装置の全体構成を示すブロック図
【符号の説明】
１ 計測用内視鏡装置
２ 内視鏡
３ 観察用照明光源ユニット
４ 計測用光源ユニット
５ 信号処理ユニット
６ 観察用ディスプレイ
７ 計測用ディスプレイ
８ 送水ユニット
１１ 観察光用ライトガイド
１２ 計測光用ライトガイド
１４ 観察光照明レンズ
１５ 計測光投影レンズ
１６ 撮像素子
１７ 対物レンズ
１８ 光源ランプ
１９ 回転フィルタ
２０ モータ
２１ 同期回路
２２ モータ駆動回路
２３ 撮像素子駆動回路
２４ プロセス回路
２６ マルチプレクサ
２７ Ｒ用メモリ
２８ Ｇ用メモリ
２９ Ｂ用メモリ
３０ 計測用メモリ
３１ 映像処理回路
３３ 計測処理回路
３４ 距離算出用データメモリ
３５ ３次元映像処理回路
３６ チャンネル口
３７ 送水ポンプ
３８ 送水タンク
３９ 接続チューブ
４０ 送水チューブ
４１ 口金
４２ 制御信号ケーブル
４３ 送水ボタン
４４ 計測用内視鏡装置
４５ 比較回路
４６ 計測用内視鏡装置
４７ 計測用光源調光回路
【発明の属する技術分野】
本願発明は、被観察物体に関して、その大きさや形状などの情報を取得するために用いられる計測用内視鏡装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来より、内視鏡分野では、内視鏡が挿入される被検体内部の観察物体に関して、その大きさや形状などの２次元情報、あるいは３次元情報を取得することが望まれていた。そのため、様々な計測用内視鏡装置が提案されている。
【０００３】
例えば、半導体レーザ等により発生されたレーザ光を光ファイバで導光し、それをスポット状の計測光として被観察物体に照射する。そして、被観察物体上で、そのスポット光がどの点に位置するかを測定し、この測定結果と予め測定しておいた基準値とを比較する。この比較結果に基づき、被観察物体の２次元情報あるいは３次元情報を算出するものが提案されている。
【０００４】
また、測定光として、スポット光ではなく、スリット光を用いるものも提案されている。
これは、例えばレーザ光をポリゴンミラーもしくはシリンドリカルレンズなどを用いて、スリット状の計測光を作り出す。このスリット状の計測光を被観察物体に投影し、その反射光を固体撮像素子などで２次元的に受光し、その出力をフレームメモリなどに記憶する。そして、このフレームメモリに記憶されたスリット状の計測光の変形情報に基づき、被観察物体の凹凸情報などを計算するものである。これは、光切断法などとして知られている。
【０００５】
また、内視鏡の分野では、上述したような測定機能だけを備えるのではなく、固体撮像素子を用いて、通常の内視鏡像を撮像する機能も兼ね備えた計測用内視鏡装置も提案されている。
【０００６】
さらに、このような計測用内視鏡装置では、例えば特開平９−６１１３２号公報に開示されているように、測定光の反射計測を容易にするような染色液を内視鏡から観察物体に対して散布するような技術も提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような計測用内視鏡で被検体内の観察・計測を行っていると、内視鏡先端面に被検体の粘液などが付着する。このとき、内視鏡先端に設けられた対物レンズ、観察光照明用のレンズ、計測光照明用のレンズの各表面にも粘液が付着する。
【０００８】
対物レンズ表面に粘液が付着すると、粘液の存在によって視野が確保されなくなる。
通常、このような場合には、内視鏡の使用者は、その視野を確保するために内視鏡に設けられた送水機能を用い、内視鏡先端面を洗浄し、先端面に付着した粘液を除去する。これによって、内視鏡の視野を確保するようにしている。
【０００９】
しかし、計測用の内視鏡では、内視鏡の視野が確保されるのみではなく、計測用の照明光が正確に照射されることが重要である。
すなわち、内視鏡の視野が確保されたとしても、計測光照明用レンズに粘液が付着した状態であると、計測光の照明強度が十分得られない、あるいは計測光が散乱するなどして、観察物体の正確な計測が行えなくなる。
【００１０】
また、観察物体の表面に粘液が付着していると、その粘液により計測光が乱反射するなどして、観察物体から反射される計測光を正確に測定することができないこともある。
【００１１】
このような不具合を取り除くため、使用者が、常に計測光照明用レンズの表面を洗浄すること、あるいは観察物体の表面の粘液などを除去することを意識して、頻繁に内視鏡の送水機能を操作することは繁雑な作業であり、使用者に多大な付加を与えることになる。
【００１２】
また、従来の内視鏡装置においては、上述したように、内視鏡の使用者の意志によって、内視鏡先端面の洗浄が行われる。
しかし、この場合、使用者が送水機能を動作させて内視鏡先端面を洗浄する、あるいは観察対象物表面の粘液などを除去することを忘れることも起こる。
【００１３】
すると適切な計測用照明光の照射あるいは反射を得ることができず、その結果、良好な計測も行えなくなる。
また、計測光の照明強度が十分得られないことに対しては、予め計測用照明光を高照度で照明することも考えられるが、この場合は、計測用照明光の光源の劣化が激しくなるという不具合も生じる。
【００１４】
本願発明は、上述したような課題を解決するためのもので、内視鏡使用者に多大な負担をかけることなく、容易かつ正確に観察物体の計測を行うことができる計測用内視鏡装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の一態様による計測用内視鏡装置は、被計測物に計測光を照射して、該計測物の形状に係わる情報を測定する計測用内視鏡装置において、内視鏡の先端部に設けられ、前記計測光と前記被計測物に照射する計測光出射部と、前記内視鏡の先端部に設けられ、前記計測光照射された前記被計測物を撮像する撮像手段と、前記内視鏡の先端面または前記被計測物の少なくとも一方に対して洗浄液を噴出可能な洗浄液噴出部と、前記洗浄液噴出部に洗浄液を送水して、該洗浄液噴出部から洗浄液を噴出させる送水手段と、前記計測光による前記撮像手段の出力信号に基づき、前記内視鏡の先端部から前記被計測物までの距離を演算する演算手段と、前記演算手段の演算結果に基づき、前記送水手段の送水動作を制御する送水動作制御手段と、を具備している。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本願発明の実施の形態について述べる。
図１および図２は、本願発明の第１の実施形態に係わり、図１は計測用内視鏡装置の全体構成を表すブロック図、図２は、計測用内視鏡装置の内視鏡と送水ユニットの外観図である。
【００１７】
図１に示すように、第１の実施形態の計測用内視鏡装置１は、内視鏡２、観察用照明光源ユニット３、計測用光源ユニット４、信号処理ユニット５、観察用ディスプレイ６、計測用ディスプレイ７、送水ユニット８とから構成されている。
【００１８】
内視鏡２は、被検体内に挿入される挿入部９とその手元側に設けられた操作部１０とを備えている。
この内視鏡２には、観察用照明光源ユニット３で発生された照明光を導光するための観察光用ライトガイド１１と、計測用光源ユニット４で発生された計測光を導光するための計測光用ライトガイド１２とが備えられ、この観察光用ライトガイド１１および計測光用ライトガイド１２は、それぞれ操作部１０から挿入部９の先端まで延在している。
【００１９】
挿入部９の先端には、観察光用ライトガイド１１で導光された照明光と、計測光用ライトガイド１２で導光された計測光とを観察物体１３に対して照射するための観察光照明レンズ１４と計測光投影レンズ１５とを備えている。
【００２０】
また、挿入部１２の先端には、観察物体１３の像を撮像するための撮像素子１６を設けるとともに、この撮像素子１６の撮像面に観察物体１３の像を結像する対物レンズ１７を備えている。
【００２１】
観察用照明光源ユニット３は、内視鏡２で観察物体１３を観察するために必要な照明光を発生するためのもので、内視鏡２に設けられた照明用ライトガイド１１が接続される。
【００２２】
この第１の実施形態における観察用照明光源ユニット３は、白色光を発生する光源ランプ１８と、赤、青、緑の面順次光を発生するための回転フィルタ１９と、この回転フィルタ１９を回転させるためのモータ２０とを備えている。
【００２３】
光源ランプ１８で発生された照明光は、観察用照明光源ユニット３に対して着脱自在に接続される観察光用ライトガイド１１の端面に集光される。
そして、この光源ランプ１８と観察光用ライトガイド１１の端面の間に回転フィルタ１９が配置される。
【００２４】
回転フィルタ１９には、赤色光だけを透過する赤色光透過部、青色光だけを透過する赤色光透過部、緑色光だけを透過する緑色光透過部、および光を遮光する遮光部とが設けられている。
【００２５】
回転フィルタ１９に設けられた遮光部は、撮像素子１６が、赤、青、緑のそれぞれの照明光で撮像した撮像信号を転送するための期間を作成するとともに、観察照明光を完全に遮光し、計測用光源ユニット４で発生された計測光のみを観察物体１３に照明するための期間を作成するために設けられている。
【００２６】
そして、モータ２０によって、光源ランプ１８の光路上で、回転フィルタ１９を回転させることによって、赤色光透過状態、青色光透過状態、緑光透過状態、遮光状態のそれぞれを形成する。
【００２７】
このように形成された遮光状態において、観察物体１３に対して計測光が投影されるように、内視鏡２に設けられた計測用ライトガイド１２の手元側端部には計測用光源装置４が接続されている。
【００２８】
計測用光源装置４は、レーザ光を発生するための図示しない、例えば半導体レーザと、この半導体レーザによって発生されたレーザ光を通すシリンドリカルレンズとを備えている。
【００２９】
この構成は、スリット状の計測光を発生するために設けているものである。
すなわち、半導体レーザで発生されたレーザ光を、シリンドリカルレンズに通すことによって、スリット状の計測光を生成する。そして、このスリット状の計測光を、計測用光源ユニット４に対して着脱自在に接続される計測光用ライトガイド１２の端面に入射する。
【００３０】
この計測光用ライトガイド１２に入射された計測光は、内視鏡２の先端から観察物体１３に対して、スリット状の形状を保ったまま投影される。
【００３１】
内視鏡２、観察用照明光源ユニット３および計測用光源ユニット４と接続された信号処理ユニット５は、観察用照明光源ユニット３および計測用光源ユニット４の照明状態を制御するとともに、内視鏡２に設けられた撮像素子１６の駆動制御および信号処理を行う。
【００３２】
すなわち、信号処理ユニット５は、１つの機能として、撮像素子１６の撮像期間および信号転送期間と、観察用照明光源ユニット３から発生される赤、青、緑の照明光の照明期間、および計測用光源ユニット４から発生される計測光の投影期間のそれおれを適切な状態にするための同期制御機能を有している。
【００３３】
このため信号処理ユニット５は、計測用内視鏡装置１の動作状態を制御するための基準となる同期信号を発生する同期回路２１を備えている。
同期回路２１で発生された同期信号は、観察用照明光源ユニット３の照明状態を制御するために、モータ駆動回路２２に入力される。
【００３４】
モータ駆動回路２２は、モータ２０の回転状態を制御するもので、同期回路２１から入力された同期信号に基づき、モータ２０の回転状態を制御するモータ駆動制御信号を生成し、このモータ駆動制御信号によってモータ２０の回転を制御する。
【００３５】
また、同期回路２１で発生された同期信号は、計測用光源ユニット４に入力され、計測光の投影期間を制御する。
すなわち、上述したように、観察用照明光源ユニット３の回転フィルタ１９の回転によって作り出される遮光期間に、計測光を観察物体１３に対して投影するように、同期回路２１で発生された同期信号に基づきそのタイミングを制御するように構成されている。
【００３６】
また、同期回路２１で発生された同期信号は、撮像素子１６の駆動状態を制御するための撮像素子駆動回路２３に対しても入力される。
撮像素子駆動回路２３は、この同期信号に基づき、撮像素子１６の各動作を制御する。すなわち撮像素子１６が、赤、青、緑の各照明光および計測光で観察物体１３を撮像するとともに、各撮像期間で得た撮像信号を読み出すように制御する。
【００３７】
さらに、同期回路２１から発生される同期信号は、信号処理ユニット５の後述する各構成のタイミング制御信号として用いられる。
【００３８】
撮像素子１６で撮像した撮像信号は、上述したように、撮像素子駆動回路２３の制御によって読み出され、信号処理ユニット５のプロセス回路２４に入力される。
【００３９】
プロセス回路２４は、撮像素子２４から読み出された撮像信号に対して増幅処理などを施すものである。
プロセス回路２４で処理された撮像信号は、A/D変換器２５に入力され、デジタル信号に変換される。
【００４０】
A/D変換器２５でデジタル信号に変換された撮像信号は、マルチプレクサ２６に入力され、R用メモリ２７、G用メモリ２８、B用メモリ２９あるいは計測用メモリ３０に振り分けられる。
【００４１】
すなわち、マルチプレクサ２１は、同期回路２１から出力された同期信号に基づき、赤色の照明光によって撮像された撮像信号はR用メモリ２７に、緑色の照明光によって撮像された撮像信号はG用メモリ２８に、青色の照明光によって撮像された撮像信号はB用メモリ２９に、そして、計測光によって撮像された撮像信号は、計測用メモリ３０に切換入力して、それぞれのメモリにそれぞれの撮像信号を記憶させる。
【００４２】
それぞれのメモリは、例えば１フレーム分の撮像信号が記憶可能な記憶容量を持を有している。
R用メモリ２８，G用メモリ２９、B用メモリに記憶された撮像信号は、同時化して映像処理回路３１に出力される。
【００４３】
映像処理回路３１は、R,G,Bの各撮像信号に基づき、観察物体１３の画像を再生するための映像信号を生成する。
映像処理回路３１で生成された映像信号は、D/A変換器３２によって、デジタルからアナログの信号に変換され、観察用ディスプレイ６に入力される。
【００４４】
観察用ディスプレイ６では、生成された映像信号に基づき、内視鏡２によって撮像された通常の観察画像を表示する。
また、計測用メモリ３０に記憶された計測光に基づく撮像信号は、計測処理回路３３に入力される。
【００４５】
この計測処理回路３３には、観察物体１３の３次元情報を計測するためのデータが記憶された距離算出用データメモリ３４とも接続されている。
距離算出用データメモリ３４は、スリット状計測光を用いたときの距離算出のための基準データを記憶するもので、ルックアップテーブル（LUTと略記される）などを用いて構成される。
【００４６】
計測処理回路３３は、スリット状計測光によって得られた撮像信号と、距離算出用データメモリ３４に記憶された基準データとに基づき、内視鏡２の先端から観察物体１３までの距離と、観察物体の３次元形状を演算し、その演算結果を３次元映像処理回路３５に出力する。
【００４７】
３次元映像処理回路３５は、計測処理回路３３で演算された３次元形状情報に基づき、３次元形状のグラフィック信号を作成し、計測用ディスプレイ７に、観察物体１３の凹凸状態などの３次元情報を表示する。
【００４８】
この３次元情報を表示するための計測用光源ユニット４による計測光の発生、計測処理回路３３および３次元映像処理回路３５による処理などは、信号処理ユニット５または内視鏡２などに設けられる図示しない計測開始ボタンを操作することによって、その動作を開始することができるようになっている。
【００４９】
また、計測処理回路３３には、送水ユニット８が接続されている。
送水ユニット８は、内視鏡２に設けられた図示しない送水チャンネルと接続される。
【００５０】
内視鏡２に設けられた、送水チャンネルの先端部は、内視鏡２の先端面、具体的には、観察光照明レンズ１４、計測光投影レンズ１５、対物レンズ１７の表面に対して送水を行うことができるようになっている。
【００５１】
また、これと同時に、撮像素子１６によって観察される観察対象物に対しても水を噴射できるようなノズルが形成されている。
したがって、送水ユニット８を動作させて送水チャンネルに送水すると、内視鏡２の先端面の洗浄を行うことができるとともに、観察物体に対して送水を行い、観察物体の表面の粘液を除去することができる。
【００５２】
図２に、この送水ユニット８と内視鏡２の外観図を示す。
内視鏡２には、内視鏡２は、上述した図示しない送水チャンネルと連通するチャンネル口３６を備えている。
【００５３】
このチャンネル口３６に、送水ユニット８を接続することによって、内視鏡２ので送水を行うことができるようになる。
送水ユニット８は、送水ポンプ３７と送水タンク３８とから構成されている。
【００５４】
送水タンク３８は、洗浄液を貯蔵するもので、接続チューブ３９によって送水ポンプ３７に接続されている。
送水ポンプ３７には、送水チューブ４０が接続され、送水タンク３８に貯蔵された洗浄液を接続チューブ３９および送水チューブ４０を介して送水できるようになっている。
【００５５】
送水チューブ４０の端部には口金４１が設けられ、この口金４１は、内視鏡２に設けられたチャンネル口３６に対して、送水チューブ４０を着脱自在に接続できるように構成されている。
【００５６】
また、送水ポンプ３７には、信号処理ユニット５に設けられた計測処理回路３３からの制御信号を入力する制御信号ケーブル４２が接続される。
この制御信号ケーブル４２からは、次のような制御信号が、送水ポンプ３７に対して入力される。
【００５７】
計測処理回路３３では、上述したように、内視鏡２の先端から観察物体１４までの距離を演算している。
そして、観察物体１４までの距離が予め決めておいた所定距離以下になったときに、計測処理回路３３から送水ポンプ３７に対して動作制御信号が出力され、送水動作がなされる。
【００５８】
例えば、この送水動作を行うようにする基準値としては、内視鏡２の先端面から観察物体１３までの距離が、計測光によって３次元形状の計測を行うことが可能な距離、すなわち計測光に基づき得られた撮像信号の信号レベルが、３次元計測を行うことが可能なレベルになるときの値とすることができる。
【００５９】
このようにして、制御信号ケーブル４２から送水ポンプ３７に対して動作制御信号が入力される。
また、使用者の意志によって送水動作を行うことができるようにするため、内視鏡２の操作部１０に、送水ボタン４３を設けている。
【００６０】
この送水ボタン４３には、図示しない信号ケーブルが接続され、その操作信号が信号処理ユニット５に設けられている図示しない制御回路に入力される。
この制御回路に送水ボタン４３の操作信号が入力されると、上述した計測処理回路３３からの制御信号と同様に、制御信号ケーブル４２を介して送水ポンプ３７に動作制御信号が入力される。
【００６１】
すなわち、送水ボタン４３を操作すると送水ポンプ３７が動作し、内視鏡２の先端から洗浄液が噴出され、内視鏡２の先端面の洗浄、および観察物体３の洗浄が行えるようになっている。
【００６２】
図２は、内視鏡２の先端から送水されている状態を示している。
また、第１の実施形態では、送水ユニット８と信号処理ユニット５とを別体に構成したものとして説明したが、この送水ユニット８は信号処理ユニット５内に一体的に設けることもできる。
【００６３】
次に、以上のように構成された第１の実施形態の計測用内視鏡装置１の作用を説明する。
まず、図２に示す内視鏡２のチャンネル口３６と送水チューブ４０の口金４１とを接続し、内視鏡２が送水可能な状態にする。
【００６４】
そして、計測用内視鏡装置１を動作させ、内視鏡２の挿入部９を被検体内に挿入していく。
このとき、図示しない計測開始ボタンを操作し、計測用内視鏡装置１によって、３次元計測が行えるように設定しておく。なお、内視鏡２の挿入開始当初、３次元計測の必要性を有していないときは、計測開始ボタンを操作せず、計測用内視鏡１の計測機能を非動作状態にして、通常の内視鏡装置として扱うこともできる。
【００６５】
この場合は、内視鏡検査の途中で、計測開始ボタンを操作し、その時点から３次元計測を行うようにすることができる。
ここでは、計測開始ボタンが内視鏡２の挿入前に操作され、３次元計測機能が働いているものとして、計測用内視鏡装置１の作用を説明していく。
【００６６】
被検体内に挿入された内視鏡２の先端からは、観察用照明光源ユニット３から発生された赤、緑、青の照明光と、計測用光源ユニット４から発生されるスリット状の計測光とが順次照射される。
【００６７】
これらの照明光の照射タイミングは、同期回路２１から出力される同期信号に基づいて制御される。
撮像素子１６は、撮像素子駆動回路２３からの駆動信号に基づき、赤、緑、青の照明光で照明された被検体内像と、計測光で照明された被検体内像それぞれを撮像するとともに、それによって得られたそれぞれの撮像信号を各々出力する。
【００６８】
撮像素子１６から出力された各々の撮像信号は、プロセス回路２４に入力されて増幅処理され、その後A/D変換器２５でデジタル信号に変換される。
デジタル信号に変換されたそれぞれの撮像信号は、マルチプレクサ２６でR用メモリ２７、G用メモリ２８、B用メモリ２９、および計測用メモリ３０に入力し、記憶される。
【００６９】
観察用ディスプレイ６に通常のリアルタイム画像を表示するため、R用メモリ２７、G用メモリ２８、B用メモリ２９に記憶された撮像信号は、映像処理回路３１に同時化されて順次出力され、映像信号処理する。
【００７０】
そして、この映像処理回路３１で映像信号処理された信号は、D/A変換器３２でアナログ信号に変換し、観察用ディスプレイ６にリアルタイム画像を表示する。
【００７１】
内視鏡２の使用者は、このようにして観察用ディスプレイ６に表示されるリアルタイム画像を観察しながら、内視鏡２を被検体内に挿入していく。
一方、計測処理回路３３では、計測用メモリ３０に記憶された計測光に基づく撮像信号と、距離算出用データメモリ３４に記憶された基準データとに基づき、観察物体１３までの距離と、３次元形状とを演算する。
【００７２】
内視鏡２を被検体に挿入して行く際、内視鏡２の先端面と観察物体１３までの距離が遠いと、計測用光源ユニット４で発生された計測光に基づき撮像素子１６が撮像した観察物体１３の撮像信号レベルは、小さいものとなる。
【００７３】
この撮像信号レベルが、所定の信号レベルに達しないと、計測処理回路３３では、観察物体１３までの距離および３次元形状を演算することができない。
この第１の実施形態の計測用内視鏡装置１では、計測処理回路３３に入力される撮像信号の信号レベルを検出し、その信号レベルが３次元計測可能な信号レベルになると、計測処理回路３３の内部で計測可能になったことを示す計測可能信号を発生するようにしている。
【００７４】
この計測処理回路３３で発生された計測可能信号は、送水ユニット８に対して、送水を行うことを指示する動作制御信号として与えられる。
送水ユニット８は、この動作制御信号に応じて、送水ポンプ４０を一定期間だけ動作させ、内視鏡２の設けられた送水チャンネルを介して送水を行い、内視鏡２の先端面を洗浄して視野を確保するとともに、観察物体１３の表面に対して送水動作を行うことにより粘液などを除去する。
【００７５】
その結果、内視鏡２の先端からは、観察物体１３に対して良好に計測光が照射され、また、観察物体１３からその計測光が良好に反射されることとなる。
そして、撮像素子１６では、良好に計測光に基づく観察物体１３の像を撮像することができる。
【００７６】
このようにして撮像された撮像信号を基にして、計測処理回路３３は観察物体１４の３次元形状を演算し、その演算結果を３次元映像処理回路３５に出力する。
【００７７】
そして、３次元映像処理回路３５は、この信号を処理して計測用ディスプレイ７に３次元情報を表示させるようになっている。
したがって、計測可能信号が発生された後は、計測光に基づき、観察物体１３の３次元情報を良好に得ることができる。
【００７８】
すなわち、内視鏡２の先端から観察物体１３までの距離が、所定の距離、例えば３次元計測が可能な距離になると、そのことを検出して、自動的に送水ユニット８を動作させ先端面の洗浄、および観察物体８の表面を洗浄するようにしている。
【００７９】
したがって、内視鏡２の使用者の手を煩わすことなく、また、特別な注意をすることもなく、良好な３次元計測を行うことができる。
尚、第１の実施形態の計測用内視鏡装置１では、観察物体１３までの距離が、３次元計測可能な距離になったことを検出し、その時点で送水動作がなされるものと説明したが、その距離は任意に設定することができる。
【００８０】
また、内視鏡２の送水動作によって、内視鏡２の先端面と観察物体１３に対して送水が行われるものとしたが、内視鏡２の先端面に対してのみ、または、観察物体１３に対してのみ送水がなされるようにすることもできる。
【００８１】
さらに、第１の実施形態では、内視鏡２の送水チャンネルを用いるものとして説明したが、その他、内視鏡２に設けられる鉗子チャンネルや、その鉗子チャンネルに挿入されるチューブなどを用いて送水を行うこともできる。
【００８２】
また、この第１実施形態の計測用内視鏡装置１では、回転フィルタ１９によって、観察光の遮光期間を作り出し、その遮光期間に計測光を照射して３次元計測を行うものとして説明したが、任意の時点で３次元計測を行えるようにするために、３次元計測ボタンが操作されると、強制的に観察光をシャッタなどで遮光するとともに、計測光を観察物体１３に照射し、３次元計測を行うことができるようにすることもできる。
【００８３】
次に、本願発明の他の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同一部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８４】
図３は、第２の実施形態に係わるもので、計測用内視鏡装置４４の全体構成を示す、
この第２の実施形態の計測用内視鏡装置４４は、第１の実施形態の計測用内視鏡装置１に対して、比較回路４５を設け、この比較回路４５の比較結果に基づき送水ユニット８の動作を制御するようにした点のみが異なっている。
【００８５】
比較回路４５は、計測用メモリ３０に記憶された計測光に基づく撮像信号の信号レベルを、予め決められたレベルと比較するために設けられたものである。
すなわち、内視鏡２を被検体に挿入していくと、先端面に粘液が付着し、計測光の出射を妨げたり、撮像素子１６の撮像を妨げ、計測光に基づく撮像信号レベルを低減させる。
【００８６】
また、観察物体１３の表面に粘液などが付着している場合も、計測光がその粘液などによって乱反射され、撮像信号のレベルを低下させる。
このように、撮像信号のレベルが低下すると、３次元計測の演算が不能になったり、その精度を低下させてしまう。
【００８７】
そこで、この比較回路４５は、計測光に基づき撮像された撮像信号のレベルが所定の信号レベルより低くなった場合には、内視鏡２の先端面に粘液などが付着している、あるいは、観察物体１３の表面に粘液などが付着しているものとして扱い、これを検出するためのものとして用いられている。
【００８８】
比較回路４５は、計測用メモリ３０から入力された信号と、予め決められた基準信号の信号レベルとを比較する。
その結果、計測メモリ３０から入力された信号が基準の信号レベルより低いと判断されるときには、送水ユニット８に対して、送水を行うことを指示する動作制御信号を出力する。
【００８９】
送水ユニット８は、この動作制御信号に応じて、第１の実施形態と同様に、一定期間送水動作を行う。
この送水動作によって、内視鏡２の先端面および観察物体１３の表面が洗浄され、その結果、計測光に基づく良好な撮像信号が得られるようになる。
【００９０】
この動作は、計測光によって撮像される撮像信号の信号レベルが、基準の信号レベルより低くなるたびに繰り返される。
【００９１】
このように第２の実施形態の計測用内視鏡装置４４によれば、被検体の粘液などの影響を受けて、計測光に基づき撮像される撮像信号の信号レベルが十分なものとして得られなくなると、自動的に送水ユニット８の送水機能が動作することになる。
【００９２】
したがって、内視鏡２の使用者が知らないうちに３次元計測が行えなくなることはなく、また、、内視鏡２の使用者の手を煩わせることもなく、計測用内視鏡装置４４によって、常に良好な３次元計測が行える状態を保つことができる。
【００９３】
次に、図４を用いて、本願発明の変形例を説明する。
図４の示した計測用内視鏡装置４６は、図１に示した第１の実施形態の計測用内視鏡装置１に対して、計測用メモリ３０に記憶された信号に基づき計測用光源ユニット４の出力を制御する計測用光源調光回路４７を設けた点が異なっている。
【００９４】
計測用光源調光回路４７は、計測用メモリ３０に記憶された撮像信号の信号レベルを検出し、その信号レベルが所定のレベルより小さいときには、計測光の輝度が高くなるように計測用光源ユニット４の制御電圧を制御し、信号レベルが所定のレベルより大きいときには、計測光の輝度が低くなるように計測用光源ユニット４の制御電圧を制御するものである。
【００９５】
すなわち、この図４に示した変形例の計測用内視鏡装置４６では、計測光に基づき撮像される観察物体１３の撮像信号レベルが、ある所定の輝度レベルとして得られるようにするとともに、所定の輝度レベル以上の信号にならないように制御している。
【００９６】
これにより、計測用光源ユニット４を必要最低限の発光状態で動作するような制御を行うことができ、それによって、計測用光源ユニット４の寿命を長くすることができる。
【００９７】
また、この変形例の計測用内視鏡装置４６によれば、計測用光源ユニット４が経時変化などにより劣化し、計測光の輝度が低下するようなことがあっても、計測用光源調光回路４７からの電圧制御信号に応じて、その発光状態を所定の状態に制御できるものである。
【００９８】
[付記]
（１）被計測物に計測光を照射して、該被計測物の形状に係わる情報を測定する計測用内視鏡装置において、
内視鏡の先端部に設けられ、前記計測光を前記被計測物に照射する計測光出射部と、
前記内視鏡の先端部に設けられ、前記計測光が照射された前記被計測物を撮像する撮像手段と、
前記内視鏡の先端面または前記被計測物の少なくとも一方に対して洗浄液を噴出可能な洗浄液噴出部と、
前記洗浄液噴出部に洗浄液を送水して、該洗浄液噴出部から洗浄液を噴出させる送水手段と、
前記撮像手段の出力信号に基づき、前記送水手段の送水動作を制御する送水動作制御手段と
を具備したことを特徴とする計測用内視鏡装置。
（２）被計測物に計測光を照射して、該被計測物の形状に係わる情報を測定する計測用内視鏡装置において、
内視鏡の先端部に設けられ、前記計測光を前記被計測物に照射する計測光出射部と、
前記内視鏡の先端部に設けられ、前記計測光が照射された前記被計測物を撮像する撮像手段と、
前記内視鏡の先端面または前記被計測物の少なくとも一方に対して洗浄液を噴出可能な洗浄液噴出部と、
前記洗浄液噴出部に洗浄液を送水して、該洗浄液噴出部から洗浄液を噴出させる送水手段と、
前記撮像手段の出力信号に基づき、前記内視鏡の先端部から前記被計測物までの距離を演算する演算手段と、
前記演算手段の演算結果に基づき、前記送水手段の送水動作を制御する送水動作制御手段と
を具備したことを特徴とする計測用内視鏡装置。
（３）被計測物に計測光を照射して、該被計測物の形状に係わる情報を測定する計測用内視鏡装置において、
内視鏡の先端部に設けられ、前記計測光を前記被計測物に照射する計測光照射部と、
前記内視鏡の先端部に設けられ、前記計測光が照射された前記被計測物を撮像する撮像手段と、
前記内視鏡の先端面または前記被計測物の少なくとも一方に対して洗浄液を噴出可能な洗浄液噴出部と、
前記洗浄液噴出部に洗浄液を送水して、該洗浄液噴出部から洗浄液を噴出させる送水手段と、
前記撮像手段の出力信号の信号レベルを検出する撮像信号レベル検出手段と、
前記撮像信号レベル検出手段の検出結果に応じて、前記送水手段の送水動作を制御する送水動作制御手段と
を具備したことを特徴とする計測用内視鏡装置。
（４）被計測物に計測光を照射して、該被計測物の形状に係わる情報を測定する計測用内視鏡装置において、
内視鏡の先端部に設けられ、前記計測光を前記被計測物に照射する計測光照射部と、
前記内視鏡の先端部に設けられ、前記計測光が照射された前記被計測物を撮像する撮像手段と、
前記内視鏡の先端面または前記被計測物の少なくとも一方に対して洗浄液を噴出可能な洗浄液噴出部と、
前記洗浄液噴出部に洗浄液を送水して、該洗浄液噴出部から洗浄液を噴出させる送水手段と、
前記撮像手段の出力信号の信号レベルを検出する撮像信号レベル検出手段と、前記撮像信号レベル検出手段の検出結果に応じて、前記計測光の照射光とを調整する計測光レベル調整手段と、
とを具備したことを特徴とする計測用内視鏡装置。
（５）付記項２の計測用内視鏡装置であって、
前記送水動作制御手段は、前記演算手段が、前記内視鏡の先端から前記被計測物までの距離を演算することが可能になったことに基づき、前記送水手段で送水するように制御することを特徴とする。
（６）付記項１〜３記載の計測用内視鏡装置であって、
前記洗浄液噴出部は、前記前記計測光出射部と前記撮像手段の表面に対して洗浄液を噴出可能であることを特徴とする。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明の計測用内視鏡装置は、計測光が照射された被計測物を撮像する撮像手段の出力信号に基づき、送水手段の動作を制御し、内視鏡の先端面または被計測物の少なくとも一方に洗浄液を噴出可能な洗浄液噴出部から洗浄液を噴出するようにしている。
【０１００】
したがって、内視鏡の使用者の手を煩わすことなく、良好な状態で、観察物体の状態を計測できる計測用内視鏡装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１の実施形態に係わる計測用内視鏡装置の全体構成を表すブロック図
【図２】内視鏡と送水ユニットの外観図
【図３】本願発明の第２の実施形態に係わる計測用内視鏡装置の全体構成を表すブロック図
【図４】本願発明の変形例に係わる計測用内視鏡装置の全体構成を示すブロック図
【符号の説明】
１ 計測用内視鏡装置
２ 内視鏡
３ 観察用照明光源ユニット
４ 計測用光源ユニット
５ 信号処理ユニット
６ 観察用ディスプレイ
７ 計測用ディスプレイ
８ 送水ユニット
１１ 観察光用ライトガイド
１２ 計測光用ライトガイド
１４ 観察光照明レンズ
１５ 計測光投影レンズ
１６ 撮像素子
１７ 対物レンズ
１８ 光源ランプ
１９ 回転フィルタ
２０ モータ
２１ 同期回路
２２ モータ駆動回路
２３ 撮像素子駆動回路
２４ プロセス回路
２６ マルチプレクサ
２７ Ｒ用メモリ
２８ Ｇ用メモリ
２９ Ｂ用メモリ
３０ 計測用メモリ
３１ 映像処理回路
３３ 計測処理回路
３４ 距離算出用データメモリ
３５ ３次元映像処理回路
３６ チャンネル口
３７ 送水ポンプ
３８ 送水タンク
３９ 接続チューブ
４０ 送水チューブ
４１ 口金
４２ 制御信号ケーブル
４３ 送水ボタン
４４ 計測用内視鏡装置
４５ 比較回路
４６ 計測用内視鏡装置
４７ 計測用光源調光回路
Claims (6)
- 被計測物に計測光を照射して、該計測物の形状に係わる情報を測定する計測用内視鏡装置において、
内視鏡の先端部に設けられ、前記計測光と前記被計測物に照射する計測光出射部と、
前記内視鏡の先端部に設けられ、前記計測光照射された前記被計測物を撮像する撮像手段と、
前記内視鏡の先端面または前記被計測物の少なくとも一方に対して洗浄液を噴出可能な洗浄液噴出部と、
前記洗浄液噴出部に洗浄液を送水して、該洗浄液噴出部から洗浄液を噴出させる送水手段と、
前記計測光による前記撮像手段の出力信号に基づき、前記内視鏡の先端部から前記被計測物までの距離を演算する演算手段と、
前記演算手段の演算結果に基づき、前記送水手段の送水動作を制御する送水動作制御手段と、
を具備したことを特徴とする計測用内視鏡装置。 - 前記洗浄液噴出部は、前記内視鏡の先端面及び前記被計測物に対して洗浄液を噴出可能であることを特徴とする請求項１に記載の計測用内視鏡装置。
- 前記演算手段は、前記計測光による前記撮像信号の出力信号と、距離算出用データメモリに記憶された基準データとに基づき、前記内視鏡の先端部から前記被計測物までの距離を演算することを特徴とする請求項１又は２に記載の計測用内視鏡装置。
- 前記送水動作制御手段は、前記演算手段により得られた距離が予め定めた距離になった場合に、前記送水手段に対して送水動作を行うよう制御することを特徴とする請求項１、２、３の何れか一つに記載の計測用内視鏡装置。
- 前記予め定めた距離は、前記内視鏡の先端から前記被計測物までの距離を演算することが可能な距離であることを特徴とする請求項４に記載の計測用内視鏡装置。
- 前記洗浄液噴出部は、前記計測光射出部と前記撮像手段に対して前記被計測物の像を結像する前記内視鏡の先端部に設けられた対物光学系の表面とに対して洗浄液を噴出可能であることを特徴とする請求項１から５の何れか一つに記載の計測用内視鏡装置。
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