JP3889873B2 - 計測内視鏡装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は計測内視鏡装置、更に詳しくは測定光の投影制御及び形状計算部分に特徴のある計測内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、測定光を被観察物体に投影して大きさや凹凸形状、すなわち三次元形状を計測するには、半導体レーザ等によるスポット光を測定光として光ファイバによって被観察物体に導いて投影し、被観察物体上の測定光の位置があらかじめ測定しておいた基準値とどれだけずれるかを検知することにより算出していた。
【０００３】
また、測定光として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等によりスリット光に変換した物も用い、被観察物体に投影されたスリット光の反射した画像をフレームメモリの取り込み、スリット光の変形から、投影された線上の凹凸を算出する光切断法も知られている。
【０００４】
なお、これらの計測内視鏡には、例えば本出願人が先に出願した特願平９−１３５５５１号に示されるように、凹凸形状を測定するだけでなく、通常のビデオ内視鏡画像を得るための固体撮像素子も設けられている。
【０００５】
また、ビデオ内視鏡画像を得る方法として、色成分の異なる照明光を順次照射しながら、画像を得る面順次方式の内視鏡装置も一般的であるが、その特性を利用して、レーザ治療時に用いるレーザ光の見かけ上の色をレーザ自身の波長と異なる色にした例が、例えば特開昭６１−９４６４４号公報に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の計測内視鏡においては、被写体の動きが激しくても遅くても、スリット光の抽出を単一のフレームメモリに記憶した画像を用いて行っていたため、被写体の動きが遅い場合においても計測値に対する測定誤差が大きるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、計測値に対する測定誤差を改善し、常に高精度で三次元形状計測を行うことのできる計測内視鏡装置を提供することを目的としている。
【０００８】
本発明の計測内視鏡装置は、被写体へ測定光を投影する測定光投影手段と、前記被写体に面順次式の照明光を照射する照明光照射手段と、前記被写体へ投影した前記測定光の反射光から前記被写体の形状を計算する計測手段とを備えた計測内視鏡装置において、前記照明光照射手段の動作状態に応じて前記測定光投影手段を制御する投影制御手段と、前記投影制御手段の動作状態に基づいて前記面順次式の照明光の色成分毎に画像を記憶する複数の画像記憶手段と、を備え、前記測定光の投影制御手段は、前記照明光照射手段による前記面順次式の照明光の所定の色成分の発光期間に動作し、前記計測手段は、前記複数の画像記憶手段が色成分毎に記憶した前記被写体の複数の画像に基づき、前記被写体の形状を計算するものであって、前記複数の画像記憶手段に記憶された画像のうち、前記所定の色成分の画像を選択して使用し、前記被写体の形状を計算することを特徴とする。
【０００９】
本発明の計測内視鏡装置では、前記計測手段が、前記照明光照射手段の動作状態に応じて前記測定光投影手段を制御する前記投影制御手段の動作状態に基づいて前記画像記憶手段が記憶した前記被写体の複数の画像に基づき、前記被写体の形状を計算することで、計測値に対する測定誤差を改善し、常に高精度で三次元形状計測を行うことを可能とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
【００１１】
第１の実施の形態：
図１は本発明の第１の実施の形態に係る計測内視鏡装置の構成を示す構成図である。
【００１２】
（構成）
図１に示すように、本実施の形態の計測内視鏡装置１は、体腔内に挿入する挿入部２を備え体腔内の観察部位３を撮像すると共に体腔内の三次元計測を行う内視鏡４と、前記内視鏡４に観察用の照明光を供給する観察用照明光源５と、半導体レーザ等のシリンドリカルレンズ等との組み合わせによりスリット状の測定光を発生し前記内視鏡４に供給する測定光投影光源６と、内視鏡４により撮像された観察部位３の撮像信号を処理することで観察部位３の内視鏡像の映像信号を生成すると共に体腔内の三次元映像信号を生成する信号処理装置７とから構成される。
【００１３】
内視鏡４には観察用照明光源５から供給される照明光を伝送する観察用ライトガイド８が内挿されており、観察用照明光源５のランプ９から発せられた白色光は、ランプ９と観察用ライトガイド８の入射端面との間に配設された、モータ１０により回転駆動される、赤色光透過部、緑色光透過部、青色光透過部及び不透過部からなる回転フィルタ１１を介して、観察用ライトガイド８の入射端面に供給されるようになっている。
【００１４】
また、この回転フィルタ１１と観察用ライトガイド８との間には、照明光の伝送を内視鏡４の操作部等に設けられた図示しないリモートスイッチからの計測開始指示に応じて、シャッタ制御回路１５の制御により照明光を遮断するためのシャッタ１６が設けられている。
【００１５】
さらに、内視鏡４には、測定光投影光源６から供給される測定光を伝送する測定光伝送用イメージガイド１２も内挿されている。
【００１６】
内視鏡４の先端部内には、観察用ライトガイド８の出射端前方に観察用照明レンズ１３が設けられており、観察用ライトガイド８により伝送された照明光は、観察用ライトガイド８の出射端面より出射し、観察用照明レンズ１３を介して体腔内の観察部位３に照明されるようになっている。
【００１７】
また、同様に内視鏡４の先端部内には、測定光伝送用イメージガイド１２の出射端の前方に測定用投影レンズ１４も設けられており、測定光伝送用イメージガイド１２により伝送された測定光は、測定光伝送用イメージガイド１２の出射端面より出射し、測定用投影レンズ１４を介して体腔内に照明されるようになっている。
【００１８】
観察部位３の像及び測定光の戻り光は、内視鏡４の先端部内において、対物レンズ１７を介してＣＣＤ等の固体撮像素子１８により撮像され、その撮像信号が信号処理装置７のプロセス回路１９に出力されるようになっている。
【００１９】
前記モータ１０及び固体撮像素子１８は、信号処理装置７のそれぞれモータ１０用の駆動回路２０及び固体撮像素子１８用の駆動回路２１により駆動され、これらの駆動回路２０、２１及び前記測定光投影光源６は、信号処理装置７内部のディジタル回路の動作タイミングを生成する同期回路２２からの同期信号により制御され、駆動するようになっていて、体腔内に順次、赤色光、緑色光、青色光の観察用照明光と共に、回転フィルタ１１の緑色光透過部と青色光透過部が光路中に挿入されているときに測定光が同期して照射されるようになっている。
【００２０】
信号処理装置７は、固体撮像素子１８からの撮像信号を増幅処理する前記プロセス回路１９と、前記プロセス回路１９の出力ディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２３と、Ａ／Ｄ変換器２３の出力を選択的に後段の３つのメモリに振り分けて出力するマルチプレクサ２４を備えており、Ｒ用メモリ２５、Ｇ用メモリ２６、Ｂ用メモリ２７のそれぞれに、回転フィルタ１１の回転駆動に同期して赤色光、緑色光、青色光による照明に対応する信号がマルチプレクサ２４によって振り分けて入力されるようになっている。
【００２１】
また、信号処理装置７は、Ｒ用メモリ２５、Ｇ用メモリ２６及びＢ用メモリ２７に格納された各信号を入力し内視鏡映像信号を生成する映像信号処理回路２８と、この映像信号処理回路２８の出力信号をアナログ信号に変換し観察モニタとして使用されるディスプレイ２９に出力するＤ／Ａ変換器３０と、前記Ｇ用メモリ２６、Ｂ用メモリ２７に格納された画像信号中からそれぞれに含まれている測定光の戻り成分を抽出し２つの成分を加算平均をとる加算平均回路３１と、加算平均回路３１にて加算平均した信号から被写体の凹凸形状を計算する測定処理回路３２と、測定処理回路３２の計算結果に基づき三次元形状を表すグラフィックを三次元計測画像モニタとして使用されるディスプレイ３３に描画する三次元映像処理回路３４と、距離算出用の基準データが記憶されているルックアップテーブル（以下、ＬＵＴと略記する）３６とを備えている。
【００２２】
なお、信号処理装置７内部のディジタル回路、すなわち、Ａ／Ｄ変換器２３、マルチプレクサ２４、Ｒ用メモリ２５、Ｇ用メモリ２６、Ｂ用メモリ２７、映像処理回路２８、Ｄ／Ａ変換器３０、加算平均回路３１、測定処理回路３２、三次元映像処理回路３４、ＬＵＴ３６の動作タイミングを制御する同期信号が、同期回路２２から供給されるようになっている。
【００２３】
（作用）
次に、このように構成された第１の実施の形態の作用について説明する。
【００２４】
観察用照明光源５から出た光は、モータ１０による回転フィルタ１１の回転により順次赤色光、緑色光、青色光に変換されて、観察光伝送用ライトガイド８及び観察用照明レンズ１３を介して観察部位３を照明する。
【００２５】
また、回転フィルタ１１の緑色光透過部と青色光透過部が光路中に挿入されているとき、同期回路２２からの同期信号に基づいて、測定光投影光源６が発光して測定光伝送用イメージガイド１２、測定用投影レンズ１４を介して観察部位３に測定光を投影する。
【００２６】
さらに、計測開始指示入力時においては、シャッタ制御回路１５がシャッタ１６を閉じるように動作を行い、照明光が観察光伝送用ライトガイド８に入射するのを阻害するので、観察部位３には測定光のみが投影されることになる。
【００２７】
このようにして照明された観察部位３は、対物レンズ１７により固体撮像素子１８上に結像される。固体撮像素子１８は、同期回路２２からの同期信号に基づき回転フィルタ１１の回転に同期して駆動回路２１により作動され、赤色光、緑色光、青色光による観察部位３の像の信号を順次出力し、この信号はプロセス回路１９で増幅、処理を施される。
【００２８】
その後、Ａ／Ｄ変換器２３によりアナログ信号からディジタル信号に変換され、マルチプレクサ２４によって、各Ｒ用メモリ２５、Ｇ用メモリ２６、Ｂ用メモリ２７に振り分けられる。すなわち、赤色光による画像信号がＲ用メモリ２５へ、緑色光による画像信号がＧ用メモリ２６へ、青色光による画像信号がＢ用メモリ２７へ、各々入力され記憶される。
【００２９】
Ｒ用メモリ２５、Ｇ用メモリ２６及びＢ用メモリ２７に記憶された各画像信号は、映像処理回路２８にてガンマ補正、輪郭補正等の各種処理が施された後、Ｄ／Ａ変換器３０にてアナログ信号に変換され、ディスプレイ２９上にカラー映像として表示される。
【００３０】
このカラー映像において、測定光の見かけ上の色調は、測定光自身の波長に関係なく、照明光の赤色光発光時に測定光の発光がなされないので、赤色成分が抜けた緑色成分と青色成分の合成成分であるシアン成分となる。
【００３１】
さらに、前記Ｇ用メモリ２６及びＢ用メモリ２７に記憶された各画像信号は、計測開始指示入力時には、加算平均回路３１にも転送される。この場合には、シャッタ制御回路１５がシャッタ１６を閉じるように動作を行って照明光が消灯状態になっているので、Ｇ用メモリ２６及びＢ用メモリ２７に記憶された各画像信号には、回転フィルタ１１の緑色光透過部と青色光透過部が光路中に挿入されているとき同期回路２２からの同期信号に基づいて測定光投影光源６が発光するスリット状の測定光による反射成分のみが存在する。従って、前記加算平均回路３１では、各画像信号からがスリット状の測定光による反射成分を２値化処理によって抽出した後、お互いを加算し、２で除算することにより平均値をが求めている。
【００３２】
この画像信号は、スリット状の測定光が観察部位３に投射され、観察部位３の凹凸に応じて形態が変化した緑色撮像時の信号と青色撮像時の信号の平均信号であるから、ＬＵＴ３６に予め測定、記憶されている基準位置データとの比較により、観察部位３の凹凸形状が計算され、三次元映像処理回路３４にて三次元形状を表すグラフィックに処理され、ディスプレイ３３上に三次元グラフィックス映像が表示される。
【００３３】
（効果）
このように本実施の形態によれば、スリット光の抽出を加算平均回路３１によりＧ用メモリ２６とＢ用メモリ２７に記憶した画像の平均を求めて行っているので、測定誤差を小さくできる。
【００３４】
また、測定光の投影を照明光の赤色光発光時を除いて行っているので、測定光の見た目の色調が、緑色成分と青色成分の合成成分であるシアン成分となり、人の体腔内において、粘膜の色調とスリット光の投影されている部分の識別を容易にすることができる。
【００３５】
なお、本実施の形態においては、Ｇ用メモリ２６とＢ用メモリ２７が各１枚分の容量しか設けられていないが、昨今の電子内視鏡においては、色ズレの補正や連続した静止画像の記録のために、Ｒ用メモリ、Ｇ用メモリ、Ｂ用メモリが複数枚数分の容量を有して設けられるようになってきた。従って、本実施の形態においてもメモリ容量を増やし各メモリによる加算平均枚数を多くすることで、より高精度の計測が可能であることは、自明である。
【００３６】
また、測定光による反射成分を２値化処理によって抽出する方法として、輝点の中心を求める、あるいは輝点のピーク位置を検出する等があるが、輝点の強度分布から重心を求めても良い。
【００３７】
また、本実施の形態においては、測定光の見かけ上の色調を赤色成分を除いたシアン成分になる例を示したが、内視鏡の手技には、メチレンブルー等の青色の色素にて、病変部を染色する場合があり、前述の如く、測定光の見かけ上の色調が、シアン成分である場合には、測定光の判別がしづらくなる。従って、操作者の指示に応じて、どの色成分で計測するかを選択するようにしても良い。
【００３８】
第２の実施の形態：
図２は本発明の第２の実施の形態に係る計測内視鏡装置の構成を示す構成図である。
【００３９】
第２の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００４０】
（構成）
本実施の形態における信号処理装置７は、図２に示すように、観察部位３の画像の動き量を検出する動き検出回路４１が追加されて構成されており、Ｇ用メモリ２６とＢ用メモリ２７の画像信号が動き検出回路４１にも入力されるようになっている。
【００４１】
動き検出回路４１での動き検出方法としては、一般のＴＶ等のビデオ回路に用いられている動き適応型ＹＣ分離回路のようにライン間の相関から検出する方法等、各種の方法が存在する。
【００４２】
動き検出回路４１にて判断された画像信号の動き量の判定結果は、加算平均回路３１に入力されるようになっている。動き検出回路４１の動作も同期回路２２からの同期信号に基づいて行われる。
【００４３】
その他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００４４】
（作用）
次に、このように構成された本実施の形態の作用について説明する。
【００４５】
動き検出回路４１は、常にＧ用メモリ２６とＢ用メモリ２７の画像信号から観察部位３の画像の動き量を検出しており、予め定めてある動き量のしきい値より早い、もしくは、遅いを判定し、加算平均回路３１に伝送する。
【００４６】
加算平均回路３１においては、画像信号の動き量の判定結果がしきい値より遅い場合には、第１の実施の形態の如く、Ｇ用メモリ２６からの画像信号とＢ用メモリ２７からの画像信号の加算平均をとる。
【００４７】
一方、画像信号の動き量の判定結果がしきい値より速い場合には、計測開始指示入力の時点の撮像画像、すなわち、Ｇ用メモリ２６、もしくは、Ｂ用画像メモリ２７のどちらかの画像信号を測定処理回路３２に出力するようになっている。
【００４８】
その他の作用は第１の実施の形態と同じである。
【００４９】
（効果）
このように第２の実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加えて、観察部位３の動きの速度に応じて、複数の画像メモリの画像信号の加算平均をとって計算するか、一枚の画像メモリの画像信号で計算するかを切り換えているので、常に最適な測定精度での計測ができる。
【００５０】
第３の実施の形態：
図３は本発明の第３の実施の形態に係る測定光投影光源の構成を示す構成図である。
【００５１】
第３の実施の形態は、第１の実施の形態の測定光投影光源６の内部構成を変えたのみで、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００５２】
（構成）
本実施の形態の測定光投影光源６は、図３に示すように、測定光を発生する半導体レーザ５１と、同期回路２２からの同期信号に基づいて半導体レーザ５１のＯＮ／ＯＦＦを駆動するレーザ駆動回路５２と、半導体レーザ５１から出射されるスポット光をスリット状の測定光に変換するためのポリゴンミラー５３と、ポリゴンミラー５３を回転させるモータ５４と、モータ５４を駆動するポリゴンミラー駆動回路５５と、前記ポリゴンミラー５３により変換されたスリット状の測定光を走査するためのガルバノミラー５６と、ガルバノミラー５６を駆動するガルバノミラー駆動回路５７と、ガルバノミラー５６により走査されたスリット状光を測定光伝送用イメージガイド１２に集光するレンズ５８とから構成されている。
【００５３】
その他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００５４】
（作用）
次に、このように構成された本実施の形態の作用について説明する。
【００５５】
通常の１ライン上の凹凸計測時には、ポリゴンミラー５３が回転することにより、スリット状の測定光が測定光伝送用イメージガイド１２に出射される。
【００５６】
この場合の測定光の見かけ上の色調は、第１の実施の形態と同様に、照明光の緑色光と青色光発光時に半導体レーザ５１をＯＮし、赤色光発光時には、半導体レーザ５１をＯＦＦするようにレーザ駆動回路５２が同期回路２２からの同期信号に基づいて動作させているので、シアン成分となる。
【００５７】
ここで、特に具体的な手段を記載してはいないが、マウス等の入力手段により、スリット状の測定光が投影されている部分の内、特定の２点の位置を指示入力すると、この指示された部分を測定光が投影する場合のみレーザ駆動回路５２の動作を前述と異ならせて、第１の指示点では照明光の緑色発光時にのみ、半導体レーザ５１がＯＮするようにし、第２の指示点では照明光の青色光発光時にのみ、半導体レーザ５１をＯＮするようになっている。
【００５８】
従って、第１の指示点の位置においては、見かけ上の色調が緑色のスポット測定光が出射され、第２の指示点の位置においては、見かけ上の色調が青色のスポット測定光が出射される。
【００５９】
そして、測定処理回路３２では、第１の指示点の画像をＧ用メモリ２６から読みだして、スポットの位置を抽出し、ＬＵＴ３６に予め測定、記憶してある基準位置データとの比較により、第１の指示点の位置を計算する。
【００６０】
次に、第２の指示点の画像をＢ用メモリ２７から読み出して、スポットの位置を抽出し、ＬＵＴ３６に予め測定、記憶してある基準位置データとの比較により、第２の指示点の位置を計算する。さらに、計算された第１の指示点と第２の指示点の位置から両者の距離が計算される。
【００６１】
その他の作用は第１の実施の形態と同じである。
【００６２】
（効果）
このように第３の実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加えて、スリット光による１ライン上の計測と並行して、２点間の距離をスポット光を用いた計測により、精度良く行える。
【００６３】
第４の実施の形態：
図４及び図５は本発明の第４の実施の形態に係わり、図４は測内視鏡装置の構成を示す構成図、図５は図４の測定光投影光源の構成を示す構成図である。
【００６４】
第４の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００６５】
（構成）
本実施の形態の信号処理装置７には、図４に示すように、スリット状の測定光の観察部位３への投影ラインの投影角度を３種類の回転角（θ＝−４５゜、θ＝０゜、θ＝＋４５゜）から選択する回転角選択部６１と、３種類の回転角度に応じた距離算出用の基準データが記憶されている第１ＬＵＴ６２、第２ＬＵＴ６３及び第３ＬＵＴ６４と、第１ＬＵＴ６２、第２ＬＵＴ６３及び第３ＬＵＴ６４から１つを選択するＬＵＴ選択回路６５と、回転角選択部６１により選択された回転角度に応じて測定光投影光源６の回転角度を制御する角度調節部６６とから構成されている。
【００６６】
また、測定光投影光源６は、図５に示すように、レーザ光発生器とシリンドリカルレンズ等の組み合わせによりスリット状の測定光を発生するスリット光発生部７１と、スリット光発生部７１を角度調節部６６からの指示により任意の角度で回転するステッピングモータ７２とから構成されている。
【００６７】
その他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００６８】
（作用）
次に、このように構成された本実施の形態の作用について説明する。
【００６９】
特に入力方法の図示はしていないが、使用者は、ディスプレイ２９に表示される観察部位３の内視鏡ビデオ画像を見ながら、回転角選択部６１にてスリット光が観察部位３をできるだけ横切るような角度を３つ角度（θ＝−４５゜、θ＝０゜、θ＝＋４５゜）の内から選択する。
【００７０】
選択された角度に応じてＬＵＴ選択回路６５は、第１ＬＵＴ６２、第２ＬＵＴ６３及び第３ＬＵＴ６４の内、１つのＬＵＴが選択し、そのデータが測定処理回路３２での計算に用いられる。
【００７１】
また、同時に選択された角度に応じて、角度調節部６６がステッピングモータ７２の回転角度を選択された角度にするように制御を行うようになっている。
【００７２】
その他の作用は第１の実施の形態と同じである。
【００７３】
（効果）
このように第４の実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加えて、観察部位３に応じたスリット光の投影を選択した計測ができる。
【００７４】
なお、スリット光を回転させる手段に必ずしもステッピングモータ７２を用いる必要はないし、スリット光発生部７１全体を回転させるのではなく、シリンドリカルレンズだけを回転させるようにしても良い。
【００７５】
また、本実施の形態では計測内視鏡装置の回転角度をコスト等を考慮して３段階の固定式としていたが、ＬＵＴの個数を増加し、選択角度の個数を増やしても良いし、回転角度に応じてＬＵＴのデータをシフトさせる演算手段を設けて任意の回転角度に対応させてもよい。
【００７６】
［付記］
（付記項１） 被写体へ測定光の投影する測定光投影手段と、前記被写体に面順次式の照明光を照射する照明光照射手段と、前記被写体へ投影した前記測定光の反射光から前記被写体の形状を計算する計測手段とを備えた計測内視鏡装置において、
前記照明光照射手段の動作状態に応じて前記測定光投影手段を制御する投影制御手段と、
前記投影制御手段の動作状態に基づいて前記被写体の複数の画像を記憶する画像記憶手段とを備え、
前記計測手段は、前記画像記憶手段が記憶した前記被写体の複数の画像に基づき、前記被写体の形状を計算することを特徴とする計測内視鏡装置。
【００７７】
（付記項２） 前記計測手段は、前記画像記憶手段に記憶している複数の画像を加算平均する加算平均手段を備えていることを特徴とする付記項１に記載の計測内視鏡装置。
【００７８】
（付記項３） 前記被写体の動き量を抽出する動き量抽出手段を備え、
前記加算平均手段は、前記画像記憶手段に記憶している複数の画像の枚数を前記動き量抽出手段の指示により可変して加算平均する
ことを特徴とする付記項２に記載の計測内視鏡装置。
【００７９】
（付記項４） 前記計測手段は、前記測定光の反射光の反射成分を２値化処理する２値化手段を備え、
前記２値化手段による前記２値化処理は、前記反射光の重心を用いて処理されることを特徴とする付記項１に記載の計測内視鏡装置。
【００８０】
（付記項５） 前記投影制御手段は、前記照明光照射手段の赤色光の発光期間、もしくは前記照明光照射手段の緑色光及び青色光の発光期間のどちらかに選択的に動作し、
前記計測手段は、前記投影制御手段が動作する選択された発光期間に対応する前記画像記憶手段に記憶している画像を使用し、前記被写体の形状を計算することを特徴とする付記項１に記載の計測内視鏡装置。
【００８１】
（付記項６） 前記画像記憶手段は、前記照明光照射手段による前記面順次式の照明光の各色毎に複数の画像を記憶することを特徴とする付記項１に記載の計測内視鏡装置。
【００８２】
（付記項７） 前記計測手段は、前記投影制御手段の動作状態に基づいて、前記画像記憶手段が記憶している各色毎の複数の画像を選択して使用し、前記被写体の形状を計算することを特徴とする付記項６に記載の計測内視鏡装置。
【００８３】
（付記項８） 前記測定光の投影制御手段は、前記照明光照射手段による前記面順次式の照明光の赤色の発光期間を除いた緑色光と青色光の期間に動作し、
前記計測手段は、前記画像記憶手段が記憶している緑色と青色の複数の画像を選択して使用し、前記被写体の形状を計算することを特徴とする付記項６に記載の計測内視鏡装置。
【００８４】
人の体腔内では、粘膜の色調と、現在、一般的な半導体レーザの色調である赤色が酷似している為、通常観察光の照明下に於いては、スリット光の投影されている部分が識別しにくいといった問題があるが、計測内視鏡装置を付記項８のように構成することで、これらの問題の解決を可能とする。
【００８５】
（付記項９） 被写体へ測定光の投影する測定光投影手段と、前記被写体に面順次式の照明光を照射する照明光照射手段と、前記被写体へ投影した前記測定光の反射光から前記被写体の形状を計算する計測手段とを備えた計測内視鏡装置において、
前記照明光照射手段の動作状態に応じて前記測定光投影手段を制御する投影制御手段と、
前記投影制御手段の動作状態に基づいて前記被写体の複数の画像を記憶する画像記憶手段と、
前記画像記憶手段が記憶した画像の任意の２点間の指示する指示手段とを備え、
前記投影制御手段は、前記指示手段の動作に基づいて前記測定光投影手段を制御することを特徴とする計測内視鏡装置。
【００８６】
スリット光を利用した光切断法とスポット光をスキャンした計測を比べた場合、光切断法の方が高速に１ライン上の計測ができるという利点がある。しかし、単に２点間の距離を計測するだけで良い場合においては、スリット光を画像から抽出するに当たって、スリット光のボケなどが生じ易く、スポット光を用いた計測より誤差が増大する傾向があり、問題となっている。そこで、計測内視鏡装置を付記項９のように構成することで、これらの問題の解決を可能とする。
【００８７】
（付記項１０） 前記投影制御手段は、前記指示手段の動作時においては、前記測定光投影手段が前記照明光照射手段の緑色光の発光期間にのみ動作するように制御することを特徴とする付記項９に記載の計測内視鏡装置。
【００８８】
（付記項１１） 被写体へスリット状の測定光の投影する測定光投影手段を備え、前記被写体へ投影した前記測定光の反射光から前記被写体の形状を計算する計測手段とを備えた計測内視鏡装置において、
前記測定光投影手段が前記被写体へ投影するスリット状の前記測定光を任意の角度で回転する測定光回転手段と、
前記測定光の回転角度に応じた所定の基準データを格納した複数のデータ格納手段とを備えた事を特徴とする計測内視鏡装置。
【００８９】
測定部位によっては、スリット光が任意の部分を通るように内視鏡を操作することは困難であり、例えば、胃の噴門部分のように内視鏡の先端部にアングルをかけないと観察が困難である被写体等の場合、さらに加えて病変部をスリット光が横切るように内視鏡に追加の操作を加えることは困難であるが、計測内視鏡装置を付記項１１のように構成することで、これらの問題の解決を可能とする。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の計測内視鏡装置によれば、計測手段が、照明光照射手段の動作状態に応じて測定光投影手段を制御する投影制御手段の動作状態に基づいて画像記憶手段が記憶した被写体の複数の画像に基づき、被写体の形状を計算するので、計測値に対する測定誤差を改善し、常に高精度で三次元形状計測を行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る測内視鏡装置の構成を示す構成図
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る測内視鏡装置の構成を示す構成図
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る測定光投影光源の構成を示す構成図
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る測内視鏡装置の構成を示す構成図
【図５】図４の測定光投影光源の構成を示す構成図
【符号の説明】
１…計測内視鏡装置
２…挿入部
３…観察部位
４…内視鏡
５…観察用照明光源
６…測定光投影光源
７…信号処理装置
８…観察用ライトガイド
９…ランプ
１０…モータ
１１…回転フィルタ
１２…測定光伝送用イメージガイド
１３…観察用照明レンズ
１４…測定用照明レンズ
１５…シャッタ制御回路
１６…シャッタ
１７…対物レンズ系
１８…固体撮像素子
１９…プロセス回路
２０、２１…駆動回路
２２…同期回路
２３…Ａ／Ｄ変換器
２４…マルチプレクサ
２５…Ｒ用メモリ
２６…Ｇ用メモリ
２７…Ｂ用メモリ
２８…映像信号処理回路
２９、３３…ディスプレイ
３０…Ｄ／Ａ変換器
３１…加算平均回路
３２…測定処理回路
３４…三次元映像処理回路
３６…ＬＵＴ
【発明の属する技術分野】
本発明は計測内視鏡装置、更に詳しくは測定光の投影制御及び形状計算部分に特徴のある計測内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、測定光を被観察物体に投影して大きさや凹凸形状、すなわち三次元形状を計測するには、半導体レーザ等によるスポット光を測定光として光ファイバによって被観察物体に導いて投影し、被観察物体上の測定光の位置があらかじめ測定しておいた基準値とどれだけずれるかを検知することにより算出していた。
【０００３】
また、測定光として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等によりスリット光に変換した物も用い、被観察物体に投影されたスリット光の反射した画像をフレームメモリの取り込み、スリット光の変形から、投影された線上の凹凸を算出する光切断法も知られている。
【０００４】
なお、これらの計測内視鏡には、例えば本出願人が先に出願した特願平９−１３５５５１号に示されるように、凹凸形状を測定するだけでなく、通常のビデオ内視鏡画像を得るための固体撮像素子も設けられている。
【０００５】
また、ビデオ内視鏡画像を得る方法として、色成分の異なる照明光を順次照射しながら、画像を得る面順次方式の内視鏡装置も一般的であるが、その特性を利用して、レーザ治療時に用いるレーザ光の見かけ上の色をレーザ自身の波長と異なる色にした例が、例えば特開昭６１−９４６４４号公報に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の計測内視鏡においては、被写体の動きが激しくても遅くても、スリット光の抽出を単一のフレームメモリに記憶した画像を用いて行っていたため、被写体の動きが遅い場合においても計測値に対する測定誤差が大きるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、計測値に対する測定誤差を改善し、常に高精度で三次元形状計測を行うことのできる計測内視鏡装置を提供することを目的としている。
【０００８】
本発明の計測内視鏡装置は、被写体へ測定光を投影する測定光投影手段と、前記被写体に面順次式の照明光を照射する照明光照射手段と、前記被写体へ投影した前記測定光の反射光から前記被写体の形状を計算する計測手段とを備えた計測内視鏡装置において、前記照明光照射手段の動作状態に応じて前記測定光投影手段を制御する投影制御手段と、前記投影制御手段の動作状態に基づいて前記面順次式の照明光の色成分毎に画像を記憶する複数の画像記憶手段と、を備え、前記測定光の投影制御手段は、前記照明光照射手段による前記面順次式の照明光の所定の色成分の発光期間に動作し、前記計測手段は、前記複数の画像記憶手段が色成分毎に記憶した前記被写体の複数の画像に基づき、前記被写体の形状を計算するものであって、前記複数の画像記憶手段に記憶された画像のうち、前記所定の色成分の画像を選択して使用し、前記被写体の形状を計算することを特徴とする。
【０００９】
本発明の計測内視鏡装置では、前記計測手段が、前記照明光照射手段の動作状態に応じて前記測定光投影手段を制御する前記投影制御手段の動作状態に基づいて前記画像記憶手段が記憶した前記被写体の複数の画像に基づき、前記被写体の形状を計算することで、計測値に対する測定誤差を改善し、常に高精度で三次元形状計測を行うことを可能とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
【００１１】
第１の実施の形態：
図１は本発明の第１の実施の形態に係る計測内視鏡装置の構成を示す構成図である。
【００１２】
（構成）
図１に示すように、本実施の形態の計測内視鏡装置１は、体腔内に挿入する挿入部２を備え体腔内の観察部位３を撮像すると共に体腔内の三次元計測を行う内視鏡４と、前記内視鏡４に観察用の照明光を供給する観察用照明光源５と、半導体レーザ等のシリンドリカルレンズ等との組み合わせによりスリット状の測定光を発生し前記内視鏡４に供給する測定光投影光源６と、内視鏡４により撮像された観察部位３の撮像信号を処理することで観察部位３の内視鏡像の映像信号を生成すると共に体腔内の三次元映像信号を生成する信号処理装置７とから構成される。
【００１３】
内視鏡４には観察用照明光源５から供給される照明光を伝送する観察用ライトガイド８が内挿されており、観察用照明光源５のランプ９から発せられた白色光は、ランプ９と観察用ライトガイド８の入射端面との間に配設された、モータ１０により回転駆動される、赤色光透過部、緑色光透過部、青色光透過部及び不透過部からなる回転フィルタ１１を介して、観察用ライトガイド８の入射端面に供給されるようになっている。
【００１４】
また、この回転フィルタ１１と観察用ライトガイド８との間には、照明光の伝送を内視鏡４の操作部等に設けられた図示しないリモートスイッチからの計測開始指示に応じて、シャッタ制御回路１５の制御により照明光を遮断するためのシャッタ１６が設けられている。
【００１５】
さらに、内視鏡４には、測定光投影光源６から供給される測定光を伝送する測定光伝送用イメージガイド１２も内挿されている。
【００１６】
内視鏡４の先端部内には、観察用ライトガイド８の出射端前方に観察用照明レンズ１３が設けられており、観察用ライトガイド８により伝送された照明光は、観察用ライトガイド８の出射端面より出射し、観察用照明レンズ１３を介して体腔内の観察部位３に照明されるようになっている。
【００１７】
また、同様に内視鏡４の先端部内には、測定光伝送用イメージガイド１２の出射端の前方に測定用投影レンズ１４も設けられており、測定光伝送用イメージガイド１２により伝送された測定光は、測定光伝送用イメージガイド１２の出射端面より出射し、測定用投影レンズ１４を介して体腔内に照明されるようになっている。
【００１８】
観察部位３の像及び測定光の戻り光は、内視鏡４の先端部内において、対物レンズ１７を介してＣＣＤ等の固体撮像素子１８により撮像され、その撮像信号が信号処理装置７のプロセス回路１９に出力されるようになっている。
【００１９】
前記モータ１０及び固体撮像素子１８は、信号処理装置７のそれぞれモータ１０用の駆動回路２０及び固体撮像素子１８用の駆動回路２１により駆動され、これらの駆動回路２０、２１及び前記測定光投影光源６は、信号処理装置７内部のディジタル回路の動作タイミングを生成する同期回路２２からの同期信号により制御され、駆動するようになっていて、体腔内に順次、赤色光、緑色光、青色光の観察用照明光と共に、回転フィルタ１１の緑色光透過部と青色光透過部が光路中に挿入されているときに測定光が同期して照射されるようになっている。
【００２０】
信号処理装置７は、固体撮像素子１８からの撮像信号を増幅処理する前記プロセス回路１９と、前記プロセス回路１９の出力ディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２３と、Ａ／Ｄ変換器２３の出力を選択的に後段の３つのメモリに振り分けて出力するマルチプレクサ２４を備えており、Ｒ用メモリ２５、Ｇ用メモリ２６、Ｂ用メモリ２７のそれぞれに、回転フィルタ１１の回転駆動に同期して赤色光、緑色光、青色光による照明に対応する信号がマルチプレクサ２４によって振り分けて入力されるようになっている。
【００２１】
また、信号処理装置７は、Ｒ用メモリ２５、Ｇ用メモリ２６及びＢ用メモリ２７に格納された各信号を入力し内視鏡映像信号を生成する映像信号処理回路２８と、この映像信号処理回路２８の出力信号をアナログ信号に変換し観察モニタとして使用されるディスプレイ２９に出力するＤ／Ａ変換器３０と、前記Ｇ用メモリ２６、Ｂ用メモリ２７に格納された画像信号中からそれぞれに含まれている測定光の戻り成分を抽出し２つの成分を加算平均をとる加算平均回路３１と、加算平均回路３１にて加算平均した信号から被写体の凹凸形状を計算する測定処理回路３２と、測定処理回路３２の計算結果に基づき三次元形状を表すグラフィックを三次元計測画像モニタとして使用されるディスプレイ３３に描画する三次元映像処理回路３４と、距離算出用の基準データが記憶されているルックアップテーブル（以下、ＬＵＴと略記する）３６とを備えている。
【００２２】
なお、信号処理装置７内部のディジタル回路、すなわち、Ａ／Ｄ変換器２３、マルチプレクサ２４、Ｒ用メモリ２５、Ｇ用メモリ２６、Ｂ用メモリ２７、映像処理回路２８、Ｄ／Ａ変換器３０、加算平均回路３１、測定処理回路３２、三次元映像処理回路３４、ＬＵＴ３６の動作タイミングを制御する同期信号が、同期回路２２から供給されるようになっている。
【００２３】
（作用）
次に、このように構成された第１の実施の形態の作用について説明する。
【００２４】
観察用照明光源５から出た光は、モータ１０による回転フィルタ１１の回転により順次赤色光、緑色光、青色光に変換されて、観察光伝送用ライトガイド８及び観察用照明レンズ１３を介して観察部位３を照明する。
【００２５】
また、回転フィルタ１１の緑色光透過部と青色光透過部が光路中に挿入されているとき、同期回路２２からの同期信号に基づいて、測定光投影光源６が発光して測定光伝送用イメージガイド１２、測定用投影レンズ１４を介して観察部位３に測定光を投影する。
【００２６】
さらに、計測開始指示入力時においては、シャッタ制御回路１５がシャッタ１６を閉じるように動作を行い、照明光が観察光伝送用ライトガイド８に入射するのを阻害するので、観察部位３には測定光のみが投影されることになる。
【００２７】
このようにして照明された観察部位３は、対物レンズ１７により固体撮像素子１８上に結像される。固体撮像素子１８は、同期回路２２からの同期信号に基づき回転フィルタ１１の回転に同期して駆動回路２１により作動され、赤色光、緑色光、青色光による観察部位３の像の信号を順次出力し、この信号はプロセス回路１９で増幅、処理を施される。
【００２８】
その後、Ａ／Ｄ変換器２３によりアナログ信号からディジタル信号に変換され、マルチプレクサ２４によって、各Ｒ用メモリ２５、Ｇ用メモリ２６、Ｂ用メモリ２７に振り分けられる。すなわち、赤色光による画像信号がＲ用メモリ２５へ、緑色光による画像信号がＧ用メモリ２６へ、青色光による画像信号がＢ用メモリ２７へ、各々入力され記憶される。
【００２９】
Ｒ用メモリ２５、Ｇ用メモリ２６及びＢ用メモリ２７に記憶された各画像信号は、映像処理回路２８にてガンマ補正、輪郭補正等の各種処理が施された後、Ｄ／Ａ変換器３０にてアナログ信号に変換され、ディスプレイ２９上にカラー映像として表示される。
【００３０】
このカラー映像において、測定光の見かけ上の色調は、測定光自身の波長に関係なく、照明光の赤色光発光時に測定光の発光がなされないので、赤色成分が抜けた緑色成分と青色成分の合成成分であるシアン成分となる。
【００３１】
さらに、前記Ｇ用メモリ２６及びＢ用メモリ２７に記憶された各画像信号は、計測開始指示入力時には、加算平均回路３１にも転送される。この場合には、シャッタ制御回路１５がシャッタ１６を閉じるように動作を行って照明光が消灯状態になっているので、Ｇ用メモリ２６及びＢ用メモリ２７に記憶された各画像信号には、回転フィルタ１１の緑色光透過部と青色光透過部が光路中に挿入されているとき同期回路２２からの同期信号に基づいて測定光投影光源６が発光するスリット状の測定光による反射成分のみが存在する。従って、前記加算平均回路３１では、各画像信号からがスリット状の測定光による反射成分を２値化処理によって抽出した後、お互いを加算し、２で除算することにより平均値をが求めている。
【００３２】
この画像信号は、スリット状の測定光が観察部位３に投射され、観察部位３の凹凸に応じて形態が変化した緑色撮像時の信号と青色撮像時の信号の平均信号であるから、ＬＵＴ３６に予め測定、記憶されている基準位置データとの比較により、観察部位３の凹凸形状が計算され、三次元映像処理回路３４にて三次元形状を表すグラフィックに処理され、ディスプレイ３３上に三次元グラフィックス映像が表示される。
【００３３】
（効果）
このように本実施の形態によれば、スリット光の抽出を加算平均回路３１によりＧ用メモリ２６とＢ用メモリ２７に記憶した画像の平均を求めて行っているので、測定誤差を小さくできる。
【００３４】
また、測定光の投影を照明光の赤色光発光時を除いて行っているので、測定光の見た目の色調が、緑色成分と青色成分の合成成分であるシアン成分となり、人の体腔内において、粘膜の色調とスリット光の投影されている部分の識別を容易にすることができる。
【００３５】
なお、本実施の形態においては、Ｇ用メモリ２６とＢ用メモリ２７が各１枚分の容量しか設けられていないが、昨今の電子内視鏡においては、色ズレの補正や連続した静止画像の記録のために、Ｒ用メモリ、Ｇ用メモリ、Ｂ用メモリが複数枚数分の容量を有して設けられるようになってきた。従って、本実施の形態においてもメモリ容量を増やし各メモリによる加算平均枚数を多くすることで、より高精度の計測が可能であることは、自明である。
【００３６】
また、測定光による反射成分を２値化処理によって抽出する方法として、輝点の中心を求める、あるいは輝点のピーク位置を検出する等があるが、輝点の強度分布から重心を求めても良い。
【００３７】
また、本実施の形態においては、測定光の見かけ上の色調を赤色成分を除いたシアン成分になる例を示したが、内視鏡の手技には、メチレンブルー等の青色の色素にて、病変部を染色する場合があり、前述の如く、測定光の見かけ上の色調が、シアン成分である場合には、測定光の判別がしづらくなる。従って、操作者の指示に応じて、どの色成分で計測するかを選択するようにしても良い。
【００３８】
第２の実施の形態：
図２は本発明の第２の実施の形態に係る計測内視鏡装置の構成を示す構成図である。
【００３９】
第２の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００４０】
（構成）
本実施の形態における信号処理装置７は、図２に示すように、観察部位３の画像の動き量を検出する動き検出回路４１が追加されて構成されており、Ｇ用メモリ２６とＢ用メモリ２７の画像信号が動き検出回路４１にも入力されるようになっている。
【００４１】
動き検出回路４１での動き検出方法としては、一般のＴＶ等のビデオ回路に用いられている動き適応型ＹＣ分離回路のようにライン間の相関から検出する方法等、各種の方法が存在する。
【００４２】
動き検出回路４１にて判断された画像信号の動き量の判定結果は、加算平均回路３１に入力されるようになっている。動き検出回路４１の動作も同期回路２２からの同期信号に基づいて行われる。
【００４３】
その他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００４４】
（作用）
次に、このように構成された本実施の形態の作用について説明する。
【００４５】
動き検出回路４１は、常にＧ用メモリ２６とＢ用メモリ２７の画像信号から観察部位３の画像の動き量を検出しており、予め定めてある動き量のしきい値より早い、もしくは、遅いを判定し、加算平均回路３１に伝送する。
【００４６】
加算平均回路３１においては、画像信号の動き量の判定結果がしきい値より遅い場合には、第１の実施の形態の如く、Ｇ用メモリ２６からの画像信号とＢ用メモリ２７からの画像信号の加算平均をとる。
【００４７】
一方、画像信号の動き量の判定結果がしきい値より速い場合には、計測開始指示入力の時点の撮像画像、すなわち、Ｇ用メモリ２６、もしくは、Ｂ用画像メモリ２７のどちらかの画像信号を測定処理回路３２に出力するようになっている。
【００４８】
その他の作用は第１の実施の形態と同じである。
【００４９】
（効果）
このように第２の実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加えて、観察部位３の動きの速度に応じて、複数の画像メモリの画像信号の加算平均をとって計算するか、一枚の画像メモリの画像信号で計算するかを切り換えているので、常に最適な測定精度での計測ができる。
【００５０】
第３の実施の形態：
図３は本発明の第３の実施の形態に係る測定光投影光源の構成を示す構成図である。
【００５１】
第３の実施の形態は、第１の実施の形態の測定光投影光源６の内部構成を変えたのみで、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００５２】
（構成）
本実施の形態の測定光投影光源６は、図３に示すように、測定光を発生する半導体レーザ５１と、同期回路２２からの同期信号に基づいて半導体レーザ５１のＯＮ／ＯＦＦを駆動するレーザ駆動回路５２と、半導体レーザ５１から出射されるスポット光をスリット状の測定光に変換するためのポリゴンミラー５３と、ポリゴンミラー５３を回転させるモータ５４と、モータ５４を駆動するポリゴンミラー駆動回路５５と、前記ポリゴンミラー５３により変換されたスリット状の測定光を走査するためのガルバノミラー５６と、ガルバノミラー５６を駆動するガルバノミラー駆動回路５７と、ガルバノミラー５６により走査されたスリット状光を測定光伝送用イメージガイド１２に集光するレンズ５８とから構成されている。
【００５３】
その他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００５４】
（作用）
次に、このように構成された本実施の形態の作用について説明する。
【００５５】
通常の１ライン上の凹凸計測時には、ポリゴンミラー５３が回転することにより、スリット状の測定光が測定光伝送用イメージガイド１２に出射される。
【００５６】
この場合の測定光の見かけ上の色調は、第１の実施の形態と同様に、照明光の緑色光と青色光発光時に半導体レーザ５１をＯＮし、赤色光発光時には、半導体レーザ５１をＯＦＦするようにレーザ駆動回路５２が同期回路２２からの同期信号に基づいて動作させているので、シアン成分となる。
【００５７】
ここで、特に具体的な手段を記載してはいないが、マウス等の入力手段により、スリット状の測定光が投影されている部分の内、特定の２点の位置を指示入力すると、この指示された部分を測定光が投影する場合のみレーザ駆動回路５２の動作を前述と異ならせて、第１の指示点では照明光の緑色発光時にのみ、半導体レーザ５１がＯＮするようにし、第２の指示点では照明光の青色光発光時にのみ、半導体レーザ５１をＯＮするようになっている。
【００５８】
従って、第１の指示点の位置においては、見かけ上の色調が緑色のスポット測定光が出射され、第２の指示点の位置においては、見かけ上の色調が青色のスポット測定光が出射される。
【００５９】
そして、測定処理回路３２では、第１の指示点の画像をＧ用メモリ２６から読みだして、スポットの位置を抽出し、ＬＵＴ３６に予め測定、記憶してある基準位置データとの比較により、第１の指示点の位置を計算する。
【００６０】
次に、第２の指示点の画像をＢ用メモリ２７から読み出して、スポットの位置を抽出し、ＬＵＴ３６に予め測定、記憶してある基準位置データとの比較により、第２の指示点の位置を計算する。さらに、計算された第１の指示点と第２の指示点の位置から両者の距離が計算される。
【００６１】
その他の作用は第１の実施の形態と同じである。
【００６２】
（効果）
このように第３の実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加えて、スリット光による１ライン上の計測と並行して、２点間の距離をスポット光を用いた計測により、精度良く行える。
【００６３】
第４の実施の形態：
図４及び図５は本発明の第４の実施の形態に係わり、図４は測内視鏡装置の構成を示す構成図、図５は図４の測定光投影光源の構成を示す構成図である。
【００６４】
第４の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００６５】
（構成）
本実施の形態の信号処理装置７には、図４に示すように、スリット状の測定光の観察部位３への投影ラインの投影角度を３種類の回転角（θ＝−４５゜、θ＝０゜、θ＝＋４５゜）から選択する回転角選択部６１と、３種類の回転角度に応じた距離算出用の基準データが記憶されている第１ＬＵＴ６２、第２ＬＵＴ６３及び第３ＬＵＴ６４と、第１ＬＵＴ６２、第２ＬＵＴ６３及び第３ＬＵＴ６４から１つを選択するＬＵＴ選択回路６５と、回転角選択部６１により選択された回転角度に応じて測定光投影光源６の回転角度を制御する角度調節部６６とから構成されている。
【００６６】
また、測定光投影光源６は、図５に示すように、レーザ光発生器とシリンドリカルレンズ等の組み合わせによりスリット状の測定光を発生するスリット光発生部７１と、スリット光発生部７１を角度調節部６６からの指示により任意の角度で回転するステッピングモータ７２とから構成されている。
【００６７】
その他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００６８】
（作用）
次に、このように構成された本実施の形態の作用について説明する。
【００６９】
特に入力方法の図示はしていないが、使用者は、ディスプレイ２９に表示される観察部位３の内視鏡ビデオ画像を見ながら、回転角選択部６１にてスリット光が観察部位３をできるだけ横切るような角度を３つ角度（θ＝−４５゜、θ＝０゜、θ＝＋４５゜）の内から選択する。
【００７０】
選択された角度に応じてＬＵＴ選択回路６５は、第１ＬＵＴ６２、第２ＬＵＴ６３及び第３ＬＵＴ６４の内、１つのＬＵＴが選択し、そのデータが測定処理回路３２での計算に用いられる。
【００７１】
また、同時に選択された角度に応じて、角度調節部６６がステッピングモータ７２の回転角度を選択された角度にするように制御を行うようになっている。
【００７２】
その他の作用は第１の実施の形態と同じである。
【００７３】
（効果）
このように第４の実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加えて、観察部位３に応じたスリット光の投影を選択した計測ができる。
【００７４】
なお、スリット光を回転させる手段に必ずしもステッピングモータ７２を用いる必要はないし、スリット光発生部７１全体を回転させるのではなく、シリンドリカルレンズだけを回転させるようにしても良い。
【００７５】
また、本実施の形態では計測内視鏡装置の回転角度をコスト等を考慮して３段階の固定式としていたが、ＬＵＴの個数を増加し、選択角度の個数を増やしても良いし、回転角度に応じてＬＵＴのデータをシフトさせる演算手段を設けて任意の回転角度に対応させてもよい。
【００７６】
［付記］
（付記項１） 被写体へ測定光の投影する測定光投影手段と、前記被写体に面順次式の照明光を照射する照明光照射手段と、前記被写体へ投影した前記測定光の反射光から前記被写体の形状を計算する計測手段とを備えた計測内視鏡装置において、
前記照明光照射手段の動作状態に応じて前記測定光投影手段を制御する投影制御手段と、
前記投影制御手段の動作状態に基づいて前記被写体の複数の画像を記憶する画像記憶手段とを備え、
前記計測手段は、前記画像記憶手段が記憶した前記被写体の複数の画像に基づき、前記被写体の形状を計算することを特徴とする計測内視鏡装置。
【００７７】
（付記項２） 前記計測手段は、前記画像記憶手段に記憶している複数の画像を加算平均する加算平均手段を備えていることを特徴とする付記項１に記載の計測内視鏡装置。
【００７８】
（付記項３） 前記被写体の動き量を抽出する動き量抽出手段を備え、
前記加算平均手段は、前記画像記憶手段に記憶している複数の画像の枚数を前記動き量抽出手段の指示により可変して加算平均する
ことを特徴とする付記項２に記載の計測内視鏡装置。
【００７９】
（付記項４） 前記計測手段は、前記測定光の反射光の反射成分を２値化処理する２値化手段を備え、
前記２値化手段による前記２値化処理は、前記反射光の重心を用いて処理されることを特徴とする付記項１に記載の計測内視鏡装置。
【００８０】
（付記項５） 前記投影制御手段は、前記照明光照射手段の赤色光の発光期間、もしくは前記照明光照射手段の緑色光及び青色光の発光期間のどちらかに選択的に動作し、
前記計測手段は、前記投影制御手段が動作する選択された発光期間に対応する前記画像記憶手段に記憶している画像を使用し、前記被写体の形状を計算することを特徴とする付記項１に記載の計測内視鏡装置。
【００８１】
（付記項６） 前記画像記憶手段は、前記照明光照射手段による前記面順次式の照明光の各色毎に複数の画像を記憶することを特徴とする付記項１に記載の計測内視鏡装置。
【００８２】
（付記項７） 前記計測手段は、前記投影制御手段の動作状態に基づいて、前記画像記憶手段が記憶している各色毎の複数の画像を選択して使用し、前記被写体の形状を計算することを特徴とする付記項６に記載の計測内視鏡装置。
【００８３】
（付記項８） 前記測定光の投影制御手段は、前記照明光照射手段による前記面順次式の照明光の赤色の発光期間を除いた緑色光と青色光の期間に動作し、
前記計測手段は、前記画像記憶手段が記憶している緑色と青色の複数の画像を選択して使用し、前記被写体の形状を計算することを特徴とする付記項６に記載の計測内視鏡装置。
【００８４】
人の体腔内では、粘膜の色調と、現在、一般的な半導体レーザの色調である赤色が酷似している為、通常観察光の照明下に於いては、スリット光の投影されている部分が識別しにくいといった問題があるが、計測内視鏡装置を付記項８のように構成することで、これらの問題の解決を可能とする。
【００８５】
（付記項９） 被写体へ測定光の投影する測定光投影手段と、前記被写体に面順次式の照明光を照射する照明光照射手段と、前記被写体へ投影した前記測定光の反射光から前記被写体の形状を計算する計測手段とを備えた計測内視鏡装置において、
前記照明光照射手段の動作状態に応じて前記測定光投影手段を制御する投影制御手段と、
前記投影制御手段の動作状態に基づいて前記被写体の複数の画像を記憶する画像記憶手段と、
前記画像記憶手段が記憶した画像の任意の２点間の指示する指示手段とを備え、
前記投影制御手段は、前記指示手段の動作に基づいて前記測定光投影手段を制御することを特徴とする計測内視鏡装置。
【００８６】
スリット光を利用した光切断法とスポット光をスキャンした計測を比べた場合、光切断法の方が高速に１ライン上の計測ができるという利点がある。しかし、単に２点間の距離を計測するだけで良い場合においては、スリット光を画像から抽出するに当たって、スリット光のボケなどが生じ易く、スポット光を用いた計測より誤差が増大する傾向があり、問題となっている。そこで、計測内視鏡装置を付記項９のように構成することで、これらの問題の解決を可能とする。
【００８７】
（付記項１０） 前記投影制御手段は、前記指示手段の動作時においては、前記測定光投影手段が前記照明光照射手段の緑色光の発光期間にのみ動作するように制御することを特徴とする付記項９に記載の計測内視鏡装置。
【００８８】
（付記項１１） 被写体へスリット状の測定光の投影する測定光投影手段を備え、前記被写体へ投影した前記測定光の反射光から前記被写体の形状を計算する計測手段とを備えた計測内視鏡装置において、
前記測定光投影手段が前記被写体へ投影するスリット状の前記測定光を任意の角度で回転する測定光回転手段と、
前記測定光の回転角度に応じた所定の基準データを格納した複数のデータ格納手段とを備えた事を特徴とする計測内視鏡装置。
【００８９】
測定部位によっては、スリット光が任意の部分を通るように内視鏡を操作することは困難であり、例えば、胃の噴門部分のように内視鏡の先端部にアングルをかけないと観察が困難である被写体等の場合、さらに加えて病変部をスリット光が横切るように内視鏡に追加の操作を加えることは困難であるが、計測内視鏡装置を付記項１１のように構成することで、これらの問題の解決を可能とする。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の計測内視鏡装置によれば、計測手段が、照明光照射手段の動作状態に応じて測定光投影手段を制御する投影制御手段の動作状態に基づいて画像記憶手段が記憶した被写体の複数の画像に基づき、被写体の形状を計算するので、計測値に対する測定誤差を改善し、常に高精度で三次元形状計測を行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る測内視鏡装置の構成を示す構成図
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る測内視鏡装置の構成を示す構成図
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る測定光投影光源の構成を示す構成図
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る測内視鏡装置の構成を示す構成図
【図５】図４の測定光投影光源の構成を示す構成図
【符号の説明】
１…計測内視鏡装置
２…挿入部
３…観察部位
４…内視鏡
５…観察用照明光源
６…測定光投影光源
７…信号処理装置
８…観察用ライトガイド
９…ランプ
１０…モータ
１１…回転フィルタ
１２…測定光伝送用イメージガイド
１３…観察用照明レンズ
１４…測定用照明レンズ
１５…シャッタ制御回路
１６…シャッタ
１７…対物レンズ系
１８…固体撮像素子
１９…プロセス回路
２０、２１…駆動回路
２２…同期回路
２３…Ａ／Ｄ変換器
２４…マルチプレクサ
２５…Ｒ用メモリ
２６…Ｇ用メモリ
２７…Ｂ用メモリ
２８…映像信号処理回路
２９、３３…ディスプレイ
３０…Ｄ／Ａ変換器
３１…加算平均回路
３２…測定処理回路
３４…三次元映像処理回路
３６…ＬＵＴ
Claims (5)
- 被写体へ測定光を投影する測定光投影手段と、前記被写体に面順次式の照明光を照射する照明光照射手段と、前記被写体へ投影した前記測定光の反射光から前記被写体の形状を計算する計測手段とを備えた計測内視鏡装置において、
前記照明光照射手段の動作状態に応じて前記測定光投影手段を制御する投影制御手段と、
前記投影制御手段の動作状態に基づいて前記面順次式の照明光の色成分毎に画像を記憶する複数の画像記憶手段と、
を備え、
前記測定光の投影制御手段は、前記照明光照射手段による前記面順次式の照明光の所定の色成分の発光期間に動作し、
前記計測手段は、前記複数の画像記憶手段が色成分毎に記憶した前記被写体の複数の画像に基づき、前記被写体の形状を計算するものであって、前記複数の画像記憶手段に記憶された画像のうち、前記所定の色成分の画像を選択して使用し、前記被写体の形状を計算する ことを特徴とする計測内視鏡装置。 - 前記面順次式の照明光は、赤色、緑色、および青色の色成分の光からなり、前記所定の色成分は、緑色および青色の色成分の光であることを特徴とする請求項１に記載の計測内視鏡装置。
- 前記画像記憶手段は、それぞれ複数枚の画像を記憶するための容量を有して設けられ、
前記計測手段は、前記所定の色成分の前記複数枚の画像に基づいて前記被写体の形状を計算することを特徴とする請求項１又は２のいずれか一方に記載の計測内視鏡装置。 - 前記複数の画像記憶手段が記憶した画像の任意の２点間を指示する指示手段をさらに備え、
前記投影制御手段は、前記指示手段の動作に基づいて前記測定光投影手段を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の計測内視鏡装置。 - 前記測定光投影手段が前記被写体へ投影するスリット状の前記測定光を任意の角度で回転する測定光回転手段と、
前記測定光の回転角度に応じた所定の基準データを格納した複数のデータ格納手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の計測内視鏡装置。
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