JP5875845B2 - 測距機能付内視鏡 - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、工業用内視鏡において、内視鏡先端から観察対象までの距離を測定する計測機能を備えた測距機能付内視鏡に関するものである。
従来、この種の内視鏡としては、例えば次の特許文献１に測距機能付ファイバ走査型内視鏡が記載されている。
特許文献１に記載の内視鏡は、例えば、図１６（ａ）、（ｂ）に示すように光源５１ａと可撓性を有する光ファイバ５１ｂとファイバたわみ駆動システム５１ｃを有する照明サブシステム５１と、検出器サブシステム５２を有する。
そして、光源５１ａから出射した光を光ファイバ５１ｂが対象物（以下、「観察対象」とする。）まで導きながら、ファイバたわみ駆動システム５１ｃが光ファイバ５１ｂからの光を観察対象上で走査する。
そして、観察対象からの反射光を集光器／検出器サブシステム５２が検出し、例えば、位相差法や干渉法等を用いることによって、内視鏡先端から観察対象までの距離が測定されるように構成されている。
そして、光源５１ａから出射した光を光ファイバ５１ｂが対象物（以下、「観察対象」とする。）まで導きながら、ファイバたわみ駆動システム５１ｃが光ファイバ５１ｂからの光を観察対象上で走査する。
そして、観察対象からの反射光を集光器／検出器サブシステム５２が検出し、例えば、位相差法や干渉法等を用いることによって、内視鏡先端から観察対象までの距離が測定されるように構成されている。
ところで、工業用内視鏡においては、例えば、航空機のエンジン内部や原子炉等、観察用途によっては、内視鏡挿入部の先端領域から内視鏡本体部が十分に離れるように、内視鏡挿入部を長く構成し、内視鏡本体部から遠隔操作で内視鏡挿入部の先端領域を操作して観察対象を観察するものがある。そして、干渉計等の測距機能を備えた工業用内視鏡として、測距用の参照光光路は内視鏡本体部に設けられ、測距用の信号光光路は内視鏡本体部と内視鏡挿入部とに亘って設けられるものがある。
このような工業用内視鏡では、その使用環境によっては、内視鏡挿入部の温度が内視鏡本体部の温度に対して著しく異なる場合がある。例えば、内視鏡本体部は２５度程度の自然環境下に配置され、内視鏡挿入部が２００度を超える高温環境下に配置された場合である。
このように、内視鏡挿入部が内視鏡本体部に対して著しく高温環境下に晒された場合、内視鏡挿入部を構成する各部材の熱膨張により、内視鏡挿入部がその延在方向に膨張し、挿入部の長さが伸びることに伴い、測距用の信号光光路長が伸びてしまう。これに対して、内視鏡本体部では使用環境の温度変化が僅かであるため、測距用の参照光光路長はほとんど変化しない。
このため、内視鏡先端から観察対象までの実際の距離が同じであっても、内視鏡挿入部が置かれる環境温度が自然環境下における環境温度に対して異なると、内視鏡挿入部内の測距用の信号光光路長が変化してしまい、また、環境温度に応じてその光路長の変化量が変わってくることから、測距結果が異なってしまい、測距精度が低下する虞がある。
また、内視鏡の使用環境に関わらず、内視鏡挿入部先端を湾曲させる場合であっても、その湾曲時に内視鏡挿入部長が伸びることがあり、それに伴い内視鏡挿入部内に配設された測距用の信号光光路長が伸びてしまう虞がある。これに対して、内視鏡本体部内に配設される測距用の参照光光路長に変化はないため、結果的に測距精度が低下してしまう。
このように、内視鏡挿入部内に測距用の信号光光路を配設し、内視鏡本体部内に参照光光路を配設すると、測距精度が低下する虞がある。
このような工業用内視鏡では、その使用環境によっては、内視鏡挿入部の温度が内視鏡本体部の温度に対して著しく異なる場合がある。例えば、内視鏡本体部は２５度程度の自然環境下に配置され、内視鏡挿入部が２００度を超える高温環境下に配置された場合である。
このように、内視鏡挿入部が内視鏡本体部に対して著しく高温環境下に晒された場合、内視鏡挿入部を構成する各部材の熱膨張により、内視鏡挿入部がその延在方向に膨張し、挿入部の長さが伸びることに伴い、測距用の信号光光路長が伸びてしまう。これに対して、内視鏡本体部では使用環境の温度変化が僅かであるため、測距用の参照光光路長はほとんど変化しない。
このため、内視鏡先端から観察対象までの実際の距離が同じであっても、内視鏡挿入部が置かれる環境温度が自然環境下における環境温度に対して異なると、内視鏡挿入部内の測距用の信号光光路長が変化してしまい、また、環境温度に応じてその光路長の変化量が変わってくることから、測距結果が異なってしまい、測距精度が低下する虞がある。
また、内視鏡の使用環境に関わらず、内視鏡挿入部先端を湾曲させる場合であっても、その湾曲時に内視鏡挿入部長が伸びることがあり、それに伴い内視鏡挿入部内に配設された測距用の信号光光路長が伸びてしまう虞がある。これに対して、内視鏡本体部内に配設される測距用の参照光光路長に変化はないため、結果的に測距精度が低下してしまう。
このように、内視鏡挿入部内に測距用の信号光光路を配設し、内視鏡本体部内に参照光光路を配設すると、測距精度が低下する虞がある。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、測距精度の劣化を抑制する測距機能付内視鏡を提供することを目的する。
上記目的を達成するため、本発明による測距機能付内視鏡は、内視鏡に備わる照明光源が観察対象に対して照射する観察用照明光とは異なる波長の光を出射する計測用光源と、前記計測用光源からの光の光路を信号光路と参照光路とに分割するとともに、信号光の戻り光と参照光の戻り光とを合成する光路分割部材と、前記参照光路上に設けられたミラーと、前記光路分割部材を介して合成された前記信号光と前記参照光の戻り光を検出する光検出器と、前記光検出器による前記信号光と前記参照光の戻り光の検出に際して得られる所定情報に基づいて、個々の走査範囲における計測対象の距離を検出する距離検出部を有する距離計測手段と、前記信号光路上に設けられていて、前記計測用光源からの前記信号光を前記計測対象に導く信号光導光部と、前記信号光導光部から出射された前記信号光を前記計測対象に対しスポット状に照射するスポット光生成部と、前記スポット状の信号光の射出方向を走査する光走査部と、前記計測対象で反射された前記信号光の戻り光を受光する反射光受光部と、前記反射光受光部が受光した前記信号光の戻り光を前記光路分割部材に導く反射光導光部と、前記信号光導光部の先端近傍における、前記光走査部による走査範囲の一部に設けられた反射部と、を備え、前記距離計測手段は、前記反射部において監視対象となっている少なくとも一部の走査範囲で前記距離検出部が検出した前記反射部の距離の検出値が前記監視対象となっている他の走査範囲で前記距離検出部が検出した前記反射部の距離の検出値と異なるとき、前記距離検出部が検出した全ての走査範囲における前記計測対象の距離の検出値を無効とし、前記光走査部による個々の走査範囲の走査及び前記距離検出部による個々の走査範囲における前記計測対象の距離の検出のやり直し要求を所定の通知手段を介して通知する環境変化監視部を有することを特徴としている。
また、本発明による測距機能付内視鏡は、内視鏡に備わる照明光源が観察対象に対して照射する観察用照明光とは異なる波長の光を出射する計測用光源と、前記計測用光源からの光の光路を信号光路と参照光路とに分割するとともに、信号光の戻り光と参照光の戻り光とを合成する光路分割部材と、前記参照光路上に設けられたミラーと、前記光路分割部材を介して合成された前記信号光と前記参照光の戻り光を検出する光検出器と、前記光検出器による前記信号光と前記参照光の戻り光の検出に際して得られる所定情報に基づいて、個々の走査範囲における計測対象の距離を検出する距離検出部を有する距離計測手段と、前記信号光路上に設けられていて、前記計測用光源からの前記信号光を前記計測対象に導く信号光導光部と、前記信号光導光部から出射された前記信号光を前記計測対象に対しスポット状に照射するスポット光生成部と、前記スポット状の信号光の射出方向を走査する光走査部と、前記計測対象で反射された前記信号光の戻り光を受光する反射光受光部と、前記反射光受光部が受光した前記信号光の戻り光を前記光路分割部材に導く反射光導光部と、前記信号光導光部の先端近傍における、前記光走査部による走査範囲の一部に設けられた段差面を有する反射部と、を備え、前記距離計測手段は、前記距離検出部が前記光検出器による前記信号光と前記参照光の戻り光の検出に際して得られる所定情報に基づいて検出した、前記段差面における夫々の高さでの前記反射部の距離の検出値を差分して段差を算出し、段差の算出値から予め測定されている前記反射部の段差面の段差の固定値を差分し、その差分値を、前記予め測定されている前記反射部の段差面の段差の固定値で除算して、前記反射部を除く個々の走査範囲における前記計測対象の距離の検出値に対する補正率を算出する補正率算出部と、前記補正率算出部が算出した前記補正率を、前記距離検出部が前記光検出器による前記信号光と前記参照光の戻り光の検出に際して得られる所定情報に基づいて検出した、前記反射部を除く個々の走査範囲における前記計測対象の距離の検出値に乗算し、その乗算値を、前記距離検出部が前記光検出器による前記信号光と前記参照光の戻り光の検出に際して得られる所定情報に基づいて検出した、前記反射部を除く個々の走査範囲における前記計測対象の距離の検出値から差分することで、前記反射部を除く個々の走査範囲における前記計測対象の距離の検出値を補正する、検出距離補正部をさらに有することを特徴としている。
また、本発明による測距機能付内視鏡は、内視鏡に備わる照明光源が観察対象に対して照射する観察用照明光とは異なる波長の光を出射する計測用光源と、前記計測用光源からの光の光路を信号光路と参照光路とに分割するとともに、信号光の戻り光と参照光の戻り光とを合成する光路分割部材と、前記参照光路上に設けられたミラーと、前記光路分割部材を介して合成された前記信号光と前記参照光の戻り光を検出する光検出器と、前記光検出器による前記信号光と前記参照光の戻り光の検出に際して得られる所定情報に基づいて、個々の走査範囲における計測対象の距離を検出する距離検出部を有する距離計測手段と、前記信号光路上に設けられていて、前記計測用光源からの前記信号光を前記計測対象に導く信号光導光部と、前記信号光導光部から出射された前記信号光を前記計測対象に対しスポット状に照射するスポット光生成部と、前記スポット状の信号光の射出方向を走査する光走査部と、前記計測対象で反射された前記信号光の戻り光を受光する反射光受光部と、前記反射光受光部が受光した前記信号光の戻り光を前記光路分割部材に導く反射光導光部と、前記信号光導光部の先端近傍における、前記光走査部による走査範囲の一部に設けられた段差面を有する反射部と、を備え、前記距離計測手段は、前記距離検出部が前記光検出器による前記信号光と前記参照光の戻り光の検出に際して得られる所定情報に基づいて検出した、前記段差面における夫々の高さでの前記反射部の距離の検出値を差分して段差を算出し、段差の算出値から予め測定されている前記反射部の段差面の段差の固定値を差分し、その差分値を、前記予め測定されている前記反射部の段差面の段差の固定値で除算して、前記反射部を除く個々の走査範囲における前記計測対象の距離の検出値に対する補正率を算出する補正率算出部と、前記補正率算出部が算出した前記補正率を、前記距離検出部が前記光検出器による前記信号光と前記参照光の戻り光の検出に際して得られる所定情報に基づいて検出した、前記反射部を除く個々の走査範囲における前記計測対象の距離の検出値に乗算し、その乗算値を、前記距離検出部が前記光検出器による前記信号光と前記参照光の戻り光の検出に際して得られる所定情報に基づいて検出した、前記反射部を除く個々の走査範囲における前記計測対象の距離の検出値から差分することで、前記反射部を除く個々の走査範囲における前記計測対象の距離の検出値を補正する、検出距離補正部をさらに有することを特徴としている。
また、本発明の測距機能付内視鏡においては、前記距離計測手段は、前記距離検出部が前記光検出器による前記信号光と前記参照光の戻り光の検出に際して得られる所定情報に基づいて検出した、前記反射部を除く個々の走査範囲における前記計測対象の距離の検出値から前記反射部の距離の検出値を差分し、その差分値に、予め測定されている前記反射部の距離の固定値を加算することで、前記反射部を除く個々の走査範囲における前記計測対象の補正された距離の計測値を取得する、補正計測値取得部を有するのが好ましい。
また、本発明の測距機能付内視鏡においては、前記反射部が、前記スポット光生成部からのスポット状の前記信号光を、前記反射部を除く前記計測対象に照射させるための開口領域の周囲に設けられているのが好ましい。
また、本発明の測距機能付内視鏡においては、前記反射部が、同一平面上に設けられているのが好ましい。
また、本発明の測距機能付内視鏡においては、さらに、予め前記光走査部によるタイプの異なる走査方法ごとに測定された、前記光走査部による走査開始後の経過時間に対する個々の走査範囲の位置情報を格納したテーブルを有し、前記距離計測手段は、前記反射部における個々の走査範囲の位置情報を、前記光走査部による走査開始後の経過時間に応じて、前記テーブルを用いて抽出するのが好ましい。
また、本発明の測距機能付内視鏡においては、前記補正率算出部による前記補正率の算出指示を入力可能な操作画面を有し、前記補正率算出部は、前記操作画面において前記補正率の算出指示の入力がなされたときに、前記補正率の算出を行うのが好ましい。
また、本発明の測距機能付内視鏡においては、前記補正率算出部は、前記光走査部による個々の走査範囲の走査及び前記距離検出部による個々の走査範囲における前記計測対象の距離の検出の開始に連動して、前記補正率算出部による前記補正率の算出を行うのが好ましい。
本発明によれば、測距用の信号光光路長が変化しても、測距精度の劣化を抑制できる測距機能付内視鏡が得られる。
（第一実施形態）
図１は本発明の参考例としての第一実施形態にかかる測距機能付内視鏡システムの全体構成を模式的に示す説明図である。図２は図１に示す測距機能付内視鏡の要部構成を示す説明図で、（ａ）は光軸に沿う図、（ｂ）は反射部の配置を光軸方向から示す図である。
図１の測距機能付内視鏡システムは、内視鏡挿入部１と、内視鏡本体部２と、表示部３と、操作部４を有している。
内視鏡挿入部１は、可撓性のある筒状部材で構成されており、その内部に照明光源１１と、撮像光学系１２と、撮像部１３と、測距用の光ファイバ１４を有している。
照明光源１１は、観察対象９に対して所定波長の観察光を照射する。撮像光学系１２は、観察対象９からの光を結像する。撮像部１３は、撮像光学系１２からの観察対象９の像を撮像する。
光ファイバ１４は、本発明における信号光導光部と反射光導光部を兼ねた構成に相当し、内視鏡挿入部内の全体に亘って配設されている。そして、光ファイバ１４は、後述する信号光路Ｓ１上（図２参照）に設けられていて、後述する距離計測部２３に備わる計測用光源２３ａからの信号光を計測対象（例えば、観察対象９）に導くとともに、観察対象９で反射された信号光の戻り光を後述する光路分割部材２３ｂに導くように構成されている。
光ファイバ１４の先端部近傍には小型のスキャン機構１５が接続されている。また、光ファイバ１４より射出側には、スポット光学系１６が設けられている。スポット光学系１６は、本発明におけるスポット光生成部と反射光受光部を兼ねた構成に相当し、光ファイバ１４から出射された信号光を観察対象９に対しスポット状（以下、スポット状の信号光を「スポット光」とする。）に照射するとともに、観察対象９で反射された信号光の戻り光が入射するレンズである。スキャン機構１５は、本発明における光走査部に相当し、光ファイバ１４の先端を動かしてスポット光が観察対象９を含む所定の範囲（走査範囲）内を走査するように構成されている。
スポット光学系１６のレンズ表面上には、反射部１７が設けられている（図２参照）。具体的には、反射部１７は、レンズ表面における、走査されるスポット光の走査範囲内で、且つ、撮像部１３の視野範囲から外れた範囲に設けられている。
図１は本発明の参考例としての第一実施形態にかかる測距機能付内視鏡システムの全体構成を模式的に示す説明図である。図２は図１に示す測距機能付内視鏡の要部構成を示す説明図で、（ａ）は光軸に沿う図、（ｂ）は反射部の配置を光軸方向から示す図である。
図１の測距機能付内視鏡システムは、内視鏡挿入部１と、内視鏡本体部２と、表示部３と、操作部４を有している。
内視鏡挿入部１は、可撓性のある筒状部材で構成されており、その内部に照明光源１１と、撮像光学系１２と、撮像部１３と、測距用の光ファイバ１４を有している。
照明光源１１は、観察対象９に対して所定波長の観察光を照射する。撮像光学系１２は、観察対象９からの光を結像する。撮像部１３は、撮像光学系１２からの観察対象９の像を撮像する。
光ファイバ１４は、本発明における信号光導光部と反射光導光部を兼ねた構成に相当し、内視鏡挿入部内の全体に亘って配設されている。そして、光ファイバ１４は、後述する信号光路Ｓ１上（図２参照）に設けられていて、後述する距離計測部２３に備わる計測用光源２３ａからの信号光を計測対象（例えば、観察対象９）に導くとともに、観察対象９で反射された信号光の戻り光を後述する光路分割部材２３ｂに導くように構成されている。
光ファイバ１４の先端部近傍には小型のスキャン機構１５が接続されている。また、光ファイバ１４より射出側には、スポット光学系１６が設けられている。スポット光学系１６は、本発明におけるスポット光生成部と反射光受光部を兼ねた構成に相当し、光ファイバ１４から出射された信号光を観察対象９に対しスポット状（以下、スポット状の信号光を「スポット光」とする。）に照射するとともに、観察対象９で反射された信号光の戻り光が入射するレンズである。スキャン機構１５は、本発明における光走査部に相当し、光ファイバ１４の先端を動かしてスポット光が観察対象９を含む所定の範囲（走査範囲）内を走査するように構成されている。
スポット光学系１６のレンズ表面上には、反射部１７が設けられている（図２参照）。具体的には、反射部１７は、レンズ表面における、走査されるスポット光の走査範囲内で、且つ、撮像部１３の視野範囲から外れた範囲に設けられている。
内視鏡本体部２は、照明制御部２１と、映像処理部２２と、距離計測部２３と、光走査制御部２４と、三次元位置算出部２５と、処理制御部２６を有している。
照明制御部２１は、照明光源１１を制御する。映像処理部２２は、撮像部１３が撮像した観察対象９の画像に対して所定の処理を行う。
照明制御部２１は、照明光源１１を制御する。映像処理部２２は、撮像部１３が撮像した観察対象９の画像に対して所定の処理を行う。
距離計測部２３は、本発明における距離計測手段に相当し、図２に示すように、計測用光源２３ａと、光路分割部材２３ｂと、ミラー２３ｃと、光路長調整手段２３ｄと、光検出器２３ｅと、距離検出部２３ｆと、補正計測値取得部２３ｇを有している。
なお、後述するが、計測用光源２３ａ、光路分割部材２３ｂ、ミラー２３ｄ、光検出器２３ｅは、測距用の光学系としての信号光路Ｓ１及び参照光路Ｒ１の一部を構成する。具体的には、信号光路Ｓ１は、出射光光路として計測用光源２３ａから光路分割部材２３ｂ、光ファイバ１４を介してスポット光学系１６まで、戻り光光路としてスポット光学系１６から光ファイバ１４、光路分割部材２３ｂを介して光検出器２３ｅまでとなる。また、参照光路Ｒ１は、出射光光路として計測用光源２３ａから光路分割部材２３ｂを介して（反射して）ミラー２３ｃまで、戻り光光路として、ミラー２３ｃから光路分割部材２３ｂを介して（透過して）光検出器２３ｅまでとなる。
なお、後述するが、計測用光源２３ａ、光路分割部材２３ｂ、ミラー２３ｄ、光検出器２３ｅは、測距用の光学系としての信号光路Ｓ１及び参照光路Ｒ１の一部を構成する。具体的には、信号光路Ｓ１は、出射光光路として計測用光源２３ａから光路分割部材２３ｂ、光ファイバ１４を介してスポット光学系１６まで、戻り光光路としてスポット光学系１６から光ファイバ１４、光路分割部材２３ｂを介して光検出器２３ｅまでとなる。また、参照光路Ｒ１は、出射光光路として計測用光源２３ａから光路分割部材２３ｂを介して（反射して）ミラー２３ｃまで、戻り光光路として、ミラー２３ｃから光路分割部材２３ｂを介して（透過して）光検出器２３ｅまでとなる。
計測用光源２３ａは、照明光源１１から出射される観察用照明光とは異なる波長の計測用照明光を出射する。
光路分割部材２３ｂは、例えば、ハーフミラーで構成されており、計測用光源２３ａから出射される計測用照明光を信号光と参照光とに分割するとともに、信号光の戻り光と参照光の戻り光とを合成し、光検出器２３ｅに向かわせる。
ミラー２３ｃは、参照光路Ｒ１上に設けられている。
光路長調整手段２３ｄは、例えば、ミラー２３ｃを参照光の光軸に沿って移動させる駆動部であって、参照光路Ｒ１の光路長を調整することができるように構成されている。また、光路長調整手段２３ｄは、ミラー２３ｃの移動量に基づき参照光路Ｒ１の光路長を検出するように構成されている。詳細は後述するが、光路長調整手段２３ｄは、最大強度の干渉光が得られるようにミラー２３ｃの位置を移動させ、且つ、最大強度の干渉光が得られたときのミラー２３ｃの位置に基づいて参照光路Ｒ１の光路長を検出する。
光検出器２３ｅは、受光される信号光の戻り光と参照光の戻り光との合成光から干渉光を検出する。
距離検出部２３ｆは、光検出器２３ｅが最大強度の干渉光を検出したときのミラー２３ｃの位置に基づく参照光路Ｒ１の光路長を用いて、観察対象９までの実際の距離と、反射部１７までの実際の距離をそれぞれ検出する。即ち、出射信号光がスポット光学系１６のレンズを透過し、観察対象９で反射された戻り光を受光して得られる観察対象９までの実際の距離と、出射信号光がスポット光学系１６のレンズ上に設けられた反射部１７で反射され、その戻り光を受光して得られる反射部１７までの実際の距離とを検出する。
補正計測値取得部２３ｇは、距離検出部２３ｆでそれぞれ検出された観察対象９までの実際の距離と、反射部１７までの実際の距離とに基づいて、内視鏡挿入部先端１ａから観察対象９までの補正後の距離を演算し取得する。具体的には、距離検出部２３ｆは、光検出器２３ｅが最大強度の干渉光を検出したときに得られる参照光の光路長を用いて検出した、反射部１７を除く個々の走査範囲における観察対象９までの距離から、反射部１７までの距離を差分すると共に、その差分値に対して、予め測定されている反射部１７から内視鏡先端１ａまでの距離（ＬＭ：予め図示しないメモリに記憶）を減算することで、内視鏡挿入部先端１ａから観察対象９までの距離を求める。
光路分割部材２３ｂは、例えば、ハーフミラーで構成されており、計測用光源２３ａから出射される計測用照明光を信号光と参照光とに分割するとともに、信号光の戻り光と参照光の戻り光とを合成し、光検出器２３ｅに向かわせる。
ミラー２３ｃは、参照光路Ｒ１上に設けられている。
光路長調整手段２３ｄは、例えば、ミラー２３ｃを参照光の光軸に沿って移動させる駆動部であって、参照光路Ｒ１の光路長を調整することができるように構成されている。また、光路長調整手段２３ｄは、ミラー２３ｃの移動量に基づき参照光路Ｒ１の光路長を検出するように構成されている。詳細は後述するが、光路長調整手段２３ｄは、最大強度の干渉光が得られるようにミラー２３ｃの位置を移動させ、且つ、最大強度の干渉光が得られたときのミラー２３ｃの位置に基づいて参照光路Ｒ１の光路長を検出する。
光検出器２３ｅは、受光される信号光の戻り光と参照光の戻り光との合成光から干渉光を検出する。
距離検出部２３ｆは、光検出器２３ｅが最大強度の干渉光を検出したときのミラー２３ｃの位置に基づく参照光路Ｒ１の光路長を用いて、観察対象９までの実際の距離と、反射部１７までの実際の距離をそれぞれ検出する。即ち、出射信号光がスポット光学系１６のレンズを透過し、観察対象９で反射された戻り光を受光して得られる観察対象９までの実際の距離と、出射信号光がスポット光学系１６のレンズ上に設けられた反射部１７で反射され、その戻り光を受光して得られる反射部１７までの実際の距離とを検出する。
補正計測値取得部２３ｇは、距離検出部２３ｆでそれぞれ検出された観察対象９までの実際の距離と、反射部１７までの実際の距離とに基づいて、内視鏡挿入部先端１ａから観察対象９までの補正後の距離を演算し取得する。具体的には、距離検出部２３ｆは、光検出器２３ｅが最大強度の干渉光を検出したときに得られる参照光の光路長を用いて検出した、反射部１７を除く個々の走査範囲における観察対象９までの距離から、反射部１７までの距離を差分すると共に、その差分値に対して、予め測定されている反射部１７から内視鏡先端１ａまでの距離（ＬＭ：予め図示しないメモリに記憶）を減算することで、内視鏡挿入部先端１ａから観察対象９までの距離を求める。
光走査制御部２４は、スキャン機構１５の駆動を制御することで走査範囲を作り出す。また、光走査制御部２４は、スキャン機構１５の駆動状態から、スキャン機構１５によって走査されるスポット光が走査範囲内のどこに位置しているのかを示す走査位置情報を検出し、その検出を走査範囲に亘って行う。そして、走査範囲に亘って検出した検出結果を三次元位置算出部２５に出力する。
三次元位置算出部２５は、映像処理部２２、距離計測部２３及び光走査制御部２４にそれぞれ接続されている。そして、三次元位置算出部２５は、距離計測部２３から入力される距離情報と、光走査制御部２４から入力される走査位置情報と、を関連付けることができるようになっている。そして、三次元位置算出部２５は、光走査制御部２４から入力される走査位置情報と、距離計測部２３から入力される当該走査位置における距離情報とを用いて、個々の走査位置に関する距離、即ち三次元位置情報を求めることができる。そして、その三次元位置情報を走査範囲全体に亘って求めることができる。さらに、算出した三次元位置情報に基づいて、映像処理部２２が処理した観察対象９の三次元画像を生成する。
処理制御部２６は、三次元位置算出部２５と、映像処理部２２と、表示部３と、操作部４に接続されている。処理制御部２６は、操作部４の操作情報に基づき、三次元位置算出部２５が生成した三次元画像、映像処理部２２が処理した画像を表示部３に表示させる。
三次元位置算出部２５は、映像処理部２２、距離計測部２３及び光走査制御部２４にそれぞれ接続されている。そして、三次元位置算出部２５は、距離計測部２３から入力される距離情報と、光走査制御部２４から入力される走査位置情報と、を関連付けることができるようになっている。そして、三次元位置算出部２５は、光走査制御部２４から入力される走査位置情報と、距離計測部２３から入力される当該走査位置における距離情報とを用いて、個々の走査位置に関する距離、即ち三次元位置情報を求めることができる。そして、その三次元位置情報を走査範囲全体に亘って求めることができる。さらに、算出した三次元位置情報に基づいて、映像処理部２２が処理した観察対象９の三次元画像を生成する。
処理制御部２６は、三次元位置算出部２５と、映像処理部２２と、表示部３と、操作部４に接続されている。処理制御部２６は、操作部４の操作情報に基づき、三次元位置算出部２５が生成した三次元画像、映像処理部２２が処理した画像を表示部３に表示させる。
次に、本実施形態における測距機能付内視鏡の作用効果について、図２を参照して説明する。
まず始めに、内視鏡の観察環境下の温度が内視鏡本体部２と内視鏡挿入部１とで異ならず、また、内視鏡挿入部１を変形させない状態での測距について説明する。
計測用光源２３ａから出射された光が光路分割部材２３ｂにて信号光と参照光とに分割される。信号光は信号光路Ｓ１を、参照光は参照光路Ｒ１を通る。
光路分割部材２３ｂを透過した信号光は、光ファイバ１４を通り、スポット光学系１６に入射する。このとき、光ファイバ１４はスキャン機構１５によってその先端が振動させられることで、光ファイバ１４を出射する信号光は走査されてスポット光学系１６に入射する。
信号光は走査されてスポット光学系１６に入射することで、スポット光学系１６のレンズ表面に設けられた反射部１７にて反射される光と、当該反射部１７以外のレンズ表面に入射し、そのレンズ機能によって集光されて観察対象９に向かって進む光とに分割される。
反射部１７での反射光（戻り光）は直接光ファイバ１４に、また観察対象９での反射光（戻り光）はスポット光学系１６を介して光ファイバ１４に入射し、光路分割部材２３ｂに入射する。
光路分割部材２３ｂにて反射された参照光は、ミラー２３ｃで反射され、その反射光（戻り光）は再び光路分割部材２３ｂに入射する。
信号光の戻り光は、光路分割部材２３ｂにて反射され、参照光の戻り光は光路分割部材２３ｂを透過し、それぞれの光は共に光検出器２３ｅにて受光される。
なお、信号光の戻り光が光検出器２３ｅにて受光されている間、光路長調整手段２３ｄは、ミラー２３ｃを参照光の光軸方向に沿って移動させている。
そして、距離検出部２３ｆは、光路長調整手段２３ｄによるミラー２３ｃの駆動中に亘って光検出器２３ｅが検出する干渉光強度を検出し、その干渉光強度が最大になったときのミラー２３ｃの位置に基づく参照光路長を光路長調整手段２３ｄから入力する。
まず始めに、内視鏡の観察環境下の温度が内視鏡本体部２と内視鏡挿入部１とで異ならず、また、内視鏡挿入部１を変形させない状態での測距について説明する。
計測用光源２３ａから出射された光が光路分割部材２３ｂにて信号光と参照光とに分割される。信号光は信号光路Ｓ１を、参照光は参照光路Ｒ１を通る。
光路分割部材２３ｂを透過した信号光は、光ファイバ１４を通り、スポット光学系１６に入射する。このとき、光ファイバ１４はスキャン機構１５によってその先端が振動させられることで、光ファイバ１４を出射する信号光は走査されてスポット光学系１６に入射する。
信号光は走査されてスポット光学系１６に入射することで、スポット光学系１６のレンズ表面に設けられた反射部１７にて反射される光と、当該反射部１７以外のレンズ表面に入射し、そのレンズ機能によって集光されて観察対象９に向かって進む光とに分割される。
反射部１７での反射光（戻り光）は直接光ファイバ１４に、また観察対象９での反射光（戻り光）はスポット光学系１６を介して光ファイバ１４に入射し、光路分割部材２３ｂに入射する。
光路分割部材２３ｂにて反射された参照光は、ミラー２３ｃで反射され、その反射光（戻り光）は再び光路分割部材２３ｂに入射する。
信号光の戻り光は、光路分割部材２３ｂにて反射され、参照光の戻り光は光路分割部材２３ｂを透過し、それぞれの光は共に光検出器２３ｅにて受光される。
なお、信号光の戻り光が光検出器２３ｅにて受光されている間、光路長調整手段２３ｄは、ミラー２３ｃを参照光の光軸方向に沿って移動させている。
そして、距離検出部２３ｆは、光路長調整手段２３ｄによるミラー２３ｃの駆動中に亘って光検出器２３ｅが検出する干渉光強度を検出し、その干渉光強度が最大になったときのミラー２３ｃの位置に基づく参照光路長を光路長調整手段２３ｄから入力する。
また、距離検出部２３ｆは、求めた参照光路長に基づいて、信号光の戻り光を受光することで、光検出器２３ｅからスポット光が照射した観察対象９上の位置までの距離を検出する。具体的には、観察対象９で反射して戻ってきた戻り光に基づいて、光検出器２３ｅから観察対象９までの距離（Ｌｏｂｊ）を検出し、反射部１７で反射して戻ってきた戻り光に基づいて、光検出器２３ｅから反射部１７までの距離（Ｌ０）を検出する。また、観察対象９までの距離に関しては、観察対象９上でのスポット光の各照射位置を走査範囲に亘って検出することで、観察対象９上におけるスポット光が照射された各照射位置までの距離を検出する。
そして、走査範囲内の各スポット光の観察対象９上での各照射位置までの距離（Ｌｏｂｊ）と、反射部１７までの距離（Ｌ０）とに基づいて、反射部１７から観察対象９上での各反射位置までの距離（ΔＬ）を求めることができる。
具体的には、ΔＬは次式で求めることができる。
ΔＬ＝Ｌｏｂｊ−Ｌ０
そして、内視鏡挿入部先端１ａから観察対象９までの距離（Ｌａｃｔ）は次式で求めることができる。
Ｌａｃｔ＝ΔＬ−ΔＭ
具体的には、ΔＬは次式で求めることができる。
ΔＬ＝Ｌｏｂｊ−Ｌ０
そして、内視鏡挿入部先端１ａから観察対象９までの距離（Ｌａｃｔ）は次式で求めることができる。
Ｌａｃｔ＝ΔＬ−ΔＭ
次に、内視鏡挿入部１が高温に晒された場合での測距について説明する。なお、ここでは、内視鏡本体部２は、内視鏡挿入部１に比べて観察対象９から十分に離れていて、内視鏡挿入部１ほど温度変化の影響を受けていないものと仮定して説明する。内視鏡挿入部１が晒される環境の温度が、内視鏡本体部２が晒される環境の温度に対して著しく高い場合、内視鏡挿入部１が膨張し、挿入部の延在方向に沿って伸張する。それに伴い信号光路Ｓ１の光路長が変化してしまう。この信号光路Ｓ１の光路長の変化分をΔｌとする。
この状態で距離検出部２３ｆが検出する、光検出器２３ｅから反射部１７までの距離をＬ０’とすると、Ｌ０’は次式で表される。
Ｌ０’＝Ｌ０＋Δｌ
また、このときの光検出器２３ｅから観察対象９までの距離の検出値をＬｏｂｊ’とすると、Ｌｏｂｊ’は次式で表される。
Ｌｏｂｊ’＝Ｌｏｂｊ＋Δｌ
Ｌ０’＝Ｌ０＋Δｌ
また、このときの光検出器２３ｅから観察対象９までの距離の検出値をＬｏｂｊ’とすると、Ｌｏｂｊ’は次式で表される。
Ｌｏｂｊ’＝Ｌｏｂｊ＋Δｌ
そして、反射部１７から観察対象９までの距離ΔＬは、
ΔＬ＝Ｌｏｂｊ’−Ｌ０’
＝（Ｌｏｂｊ＋Δｌ）−（Ｌ０＋Δｌ）
＝Ｌｏｂｊ−Ｌ０
となり、内視鏡挿入部１と内視鏡本体部２とで晒される環境温度が変わらない場合と同じになる。つまり、熱膨張によって信号光路Ｓ１の光路長が伸張したとしても、求めるΔＬにはΔｌが重畳されていないため、Δｌの影響を受けない測距結果を得ることができる。なお、挿入部１が熱膨張することによって、反射部１７から内視鏡先端１ａまでの距離ＬＭについても、予め測定していた距離から厳密には変化してしまう。しかしながら、そもそも距離ＬＭはその長さが極めて短いため、熱膨張に伴う距離の変化量は十分に無視できる。
ΔＬ＝Ｌｏｂｊ’−Ｌ０’
＝（Ｌｏｂｊ＋Δｌ）−（Ｌ０＋Δｌ）
＝Ｌｏｂｊ−Ｌ０
となり、内視鏡挿入部１と内視鏡本体部２とで晒される環境温度が変わらない場合と同じになる。つまり、熱膨張によって信号光路Ｓ１の光路長が伸張したとしても、求めるΔＬにはΔｌが重畳されていないため、Δｌの影響を受けない測距結果を得ることができる。なお、挿入部１が熱膨張することによって、反射部１７から内視鏡先端１ａまでの距離ＬＭについても、予め測定していた距離から厳密には変化してしまう。しかしながら、そもそも距離ＬＭはその長さが極めて短いため、熱膨張に伴う距離の変化量は十分に無視できる。
このように、第一実施形態の測距機能付内視鏡によれば、挿入部先端に設けたスポット光生成部としてのスポット光学系１６のレンズ面の一部に、反射部としての反射部１７を設け、測距用の信号光を走査させることで、当該信号光を観察対象９及び反射部１７に択一的に照射させ、それぞれの反射光を受光することで、観察対象９までの距離と反射部１７までの距離のそれぞれを計測し、両者の差分に基づいて内視鏡挿入部先端１ａから観察対象９までの距離を計測している。このため、挿入部１の変形に伴う信号光路Ｓ１の光路長に変化が生じても、その影響を抑えることができ、精度の高い測距が可能となる。
なお、本実施形態では、反射部１７を、スポット光学系１６のレンズの出射光入射側に設けたが、これに限定されるものではない。例えば、スポット光学系１６のレンズの出射光出射側（挿入部先端側）に設けても良い。この場合、距離ＬＭが短くなり、ＬＭ自体に熱膨張による距離の変化を受け難くなるため、より測距精度を向上させることが可能となる。さらに好ましくは、反射部１７を内視鏡挿入部先端１ａ上に配置するのが良い。
また、本実施形態においては、距離計測部２３は、参照光路Ｒ１上に光路調整手段２３ｄを備え、光検出器２３ｅが検出した参照光と信号光との干渉光が最大強度となるときの参照光路の光路長を用いて、距離検出部２３ｆが個々の走査範囲における計測対象の距離を検出する、いわゆる干渉計方式を用いた構成となっているが、この構成に限定されるものではなく、光検出器２３ｅによる信号光と参照光の戻り光の検出に際して得られる所定情報に基づいて、距離検出部２３ｆが個々の走査範囲における計測対象の距離を検出することができれば、どのような構成・方式を用いても良い。
例えば、参照光路Ｒ１上のミラー２３ｃを所定量駆動することで、参照光と信号光との間に一定の位相差を与えたときに得られる複数個の干渉画像から位相差を求め、それを信号光の距離に換算する、いわゆる位相シフト方式を用いた構成としてもよい。また、例えば、参照光路の光路長を固定し、周波数シフタを用いて計測用光源２３ａから出射する光の周波数を時間の経過に応じてシフトさせ、参照光と信号光の戻り光とで発生するビート周波数を検出し、検出したビート周波数から信号光の光路長を検出する、いわゆる周波数差方式を用いた構成としてもよい。その場合、計測用光源２３ａとしては、例えば、周波数シフタを備えた低コヒーレンス光源、周波数シフト帰還型レーザ、周波数シフタを備えた光コムレーザ等を用いるとよい。
例えば、参照光路Ｒ１上のミラー２３ｃを所定量駆動することで、参照光と信号光との間に一定の位相差を与えたときに得られる複数個の干渉画像から位相差を求め、それを信号光の距離に換算する、いわゆる位相シフト方式を用いた構成としてもよい。また、例えば、参照光路の光路長を固定し、周波数シフタを用いて計測用光源２３ａから出射する光の周波数を時間の経過に応じてシフトさせ、参照光と信号光の戻り光とで発生するビート周波数を検出し、検出したビート周波数から信号光の光路長を検出する、いわゆる周波数差方式を用いた構成としてもよい。その場合、計測用光源２３ａとしては、例えば、周波数シフタを備えた低コヒーレンス光源、周波数シフト帰還型レーザ、周波数シフタを備えた光コムレーザ等を用いるとよい。
また、本実施形態の測距機能付内視鏡では、光ファイバ１４が、本発明における信号光導光部と反射光導光部を兼ねた構成としたが、信号光導光部に相当する光ファイバと反射光導光部に相当する光ファイバとを別個に備えた構成であってもよい。
また、スポット光学系１６は、本発明のスポット光生成部と反射光受光部を兼ねた構成としたが、スポット光生成部と反射光受光部とを別個に構成してもよい。
また、スポット光学系１６は、本発明のスポット光生成部と反射光受光部を兼ねた構成としたが、スポット光生成部と反射光受光部とを別個に構成してもよい。
（第二実施形態）
図３は本発明の第二実施形態にかかる測距機能付内視鏡の全体構成を模式的に示す説明図である。図４は図３に示す測距機能付内視鏡の要部構成を示す説明図で、（ａ）はその一例にかかる光軸に沿う図、（ｂ）は（ａ）の例における反射部の形状及び配置を光軸方向から示す図ある。図５は図４における反射部の配置の変形例を示す説明図で、（ａ）は第一変形例にかかる光軸に沿う図、（ｂ）は第二変形例にかかる光軸に沿う図、（ｃ）は（ｂ）の例における反射部の形状及び配置を光軸方向から示す図、（ｄ）は第三変形例にかかる光軸に沿う図、（ｅ）は第四変形例にかかる光軸に沿う図である。図６は第二実施形態の測距機能付内視鏡におけるスキャン機構によるタイプの異なる走査方法による走査範囲を示す説明図で、（ａ）はラスタスキャンの場合の走査範囲を示す図、（ｂ）はらせんスキャンの場合の走査範囲を示す図である。図７は第二実施形態の測距機能付内視鏡における反射部と観察対象との位置関係の一例を示す説明図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のα断面図である。図８は第二実施形態の測距機能付内視鏡における反射部と観察対象とが図７（ｂ）に示した位置関係にある例において、スキャン機構により矢印Ａ方向にスキャン中に環境の変化が生じた場合に観察対象を計測したときの距離の検出値の実際の距離とのズレを概念的に示す説明図である。図９は第二実施形態の測距機能付内視鏡における距離計測手順の一例を示すフローチャートである。図１０は第二実施形態の測距機能付内視鏡における環境変化監視部が反射部において監視対象とする走査範囲（距離計測部による反射部上の計測点）の一例を概念的に示す説明図である。図１１は第二実施形態の測距機能付内視鏡における距離計測部による反射部上の計測点の他の例を概念的に示す説明図である。図１２は第二実施形態の測距機能付内視鏡におけるテーブルのデータ構成を図１１に対応させて概念的に示す説明図である。図１３はスキャン機構により図１１に示す方向に走査して観察対象を計測したときの距離検出部による距離の検出値を概念的に示す説明図で、（ａ）は走査中に環境の変化が生じない場合の反射部上の各測定点における距離の検出値と観察対象の距離の検出値を示すグラフ、（ｂ）は走査中に環境の変化が生じた場合の反射部上の各測定点における距離の検出値と観察対象の距離の検出値を示すグラフ、（ｃ）は新たな距離の検出値を反射部の距離の基準検出値とし、再走査して観察対象を計測したときであって再走査中に環境の変化が生じない場合の反射部上の各測定点における距離の検出値と観察対象の距離の検出値を示すグラフである。なお、第一実施形態と同じ機能を持つ光学部材には同じ符号を付してある。
図３は本発明の第二実施形態にかかる測距機能付内視鏡の全体構成を模式的に示す説明図である。図４は図３に示す測距機能付内視鏡の要部構成を示す説明図で、（ａ）はその一例にかかる光軸に沿う図、（ｂ）は（ａ）の例における反射部の形状及び配置を光軸方向から示す図ある。図５は図４における反射部の配置の変形例を示す説明図で、（ａ）は第一変形例にかかる光軸に沿う図、（ｂ）は第二変形例にかかる光軸に沿う図、（ｃ）は（ｂ）の例における反射部の形状及び配置を光軸方向から示す図、（ｄ）は第三変形例にかかる光軸に沿う図、（ｅ）は第四変形例にかかる光軸に沿う図である。図６は第二実施形態の測距機能付内視鏡におけるスキャン機構によるタイプの異なる走査方法による走査範囲を示す説明図で、（ａ）はラスタスキャンの場合の走査範囲を示す図、（ｂ）はらせんスキャンの場合の走査範囲を示す図である。図７は第二実施形態の測距機能付内視鏡における反射部と観察対象との位置関係の一例を示す説明図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のα断面図である。図８は第二実施形態の測距機能付内視鏡における反射部と観察対象とが図７（ｂ）に示した位置関係にある例において、スキャン機構により矢印Ａ方向にスキャン中に環境の変化が生じた場合に観察対象を計測したときの距離の検出値の実際の距離とのズレを概念的に示す説明図である。図９は第二実施形態の測距機能付内視鏡における距離計測手順の一例を示すフローチャートである。図１０は第二実施形態の測距機能付内視鏡における環境変化監視部が反射部において監視対象とする走査範囲（距離計測部による反射部上の計測点）の一例を概念的に示す説明図である。図１１は第二実施形態の測距機能付内視鏡における距離計測部による反射部上の計測点の他の例を概念的に示す説明図である。図１２は第二実施形態の測距機能付内視鏡におけるテーブルのデータ構成を図１１に対応させて概念的に示す説明図である。図１３はスキャン機構により図１１に示す方向に走査して観察対象を計測したときの距離検出部による距離の検出値を概念的に示す説明図で、（ａ）は走査中に環境の変化が生じない場合の反射部上の各測定点における距離の検出値と観察対象の距離の検出値を示すグラフ、（ｂ）は走査中に環境の変化が生じた場合の反射部上の各測定点における距離の検出値と観察対象の距離の検出値を示すグラフ、（ｃ）は新たな距離の検出値を反射部の距離の基準検出値とし、再走査して観察対象を計測したときであって再走査中に環境の変化が生じない場合の反射部上の各測定点における距離の検出値と観察対象の距離の検出値を示すグラフである。なお、第一実施形態と同じ機能を持つ光学部材には同じ符号を付してある。
第二実施形態の測距機能付内視鏡は、図４（ａ）に示すように、光ファイバ１４の先端面に光ファイバの径と同程度の径を持つスポット光学系１６を備え、さらに、その射出側に、スポット光走査幅拡大光学系１８、反射部１７、カバーガラス１９を備えている。
スポット光走査幅拡大光学系１８は、例えば、光ファイバ１４側が凹面で観察対象９側が平面の平凹レンズで構成されており、図１に示したスキャン機構１５による光ファイバ１４の先端部の走査幅が小さい場合にスポット光学系１６により生成されるスポット光の走査幅を拡大させる機能を備えている。
反射部１７は、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、平凹レンズ１８の観察対象９側の平面に設けられていて、スポット光生成部１６からのスポット光を、反射部１７を除く観察対象９に照射させるための開口領域１７ａを形成する環状の反射板で構成されている。
カバーガラス１９は、内視鏡挿入部先端１ａ上に配設されている。
なお、反射部１７の配置は、図４（ａ）、図４（ｂ）の例に限定されるものではない。例えば、図５（ａ）に示すように、スポット光生成部１６とスポット光走査幅拡大光学系１８の間に独立して配置してもよい。あるいは、図５（ｂ）、図５（ｃ）に示すように、カバーガラス１９の内側の面や、図５（ｄ）に示すように、カバーガラス１９の外側の面に配置してもよい。
なお、図５（ｄ）の場合、カバーガラス１９の外側の面に反射部１７を配置していることにより、観察対象９までの距離と反射部１７までの距離との差分ΔＬを求めるだけで、内視鏡先端から観察対象９までの距離を求めることができる。
また、図５（ｅ）に示すように、内視鏡挿入部先端に光学アダプタ２０を装着させる場合には、その光学アダプタ２０に反射部１７を配置しても良い。
また、スキャン機構１５は、ラスタスキャン（図６（ａ））、らせんスキャン（図６（ｂ））のいずれの走査方法においても開口領域１７ａを含めて反射部１７全体が走査範囲内になるようにスポット光を走査する。
スポット光走査幅拡大光学系１８は、例えば、光ファイバ１４側が凹面で観察対象９側が平面の平凹レンズで構成されており、図１に示したスキャン機構１５による光ファイバ１４の先端部の走査幅が小さい場合にスポット光学系１６により生成されるスポット光の走査幅を拡大させる機能を備えている。
反射部１７は、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、平凹レンズ１８の観察対象９側の平面に設けられていて、スポット光生成部１６からのスポット光を、反射部１７を除く観察対象９に照射させるための開口領域１７ａを形成する環状の反射板で構成されている。
カバーガラス１９は、内視鏡挿入部先端１ａ上に配設されている。
なお、反射部１７の配置は、図４（ａ）、図４（ｂ）の例に限定されるものではない。例えば、図５（ａ）に示すように、スポット光生成部１６とスポット光走査幅拡大光学系１８の間に独立して配置してもよい。あるいは、図５（ｂ）、図５（ｃ）に示すように、カバーガラス１９の内側の面や、図５（ｄ）に示すように、カバーガラス１９の外側の面に配置してもよい。
なお、図５（ｄ）の場合、カバーガラス１９の外側の面に反射部１７を配置していることにより、観察対象９までの距離と反射部１７までの距離との差分ΔＬを求めるだけで、内視鏡先端から観察対象９までの距離を求めることができる。
また、図５（ｅ）に示すように、内視鏡挿入部先端に光学アダプタ２０を装着させる場合には、その光学アダプタ２０に反射部１７を配置しても良い。
また、スキャン機構１５は、ラスタスキャン（図６（ａ））、らせんスキャン（図６（ｂ））のいずれの走査方法においても開口領域１７ａを含めて反射部１７全体が走査範囲内になるようにスポット光を走査する。
また、第二実施形態の測距機能付内視鏡では、距離計測部２３は、図４に示すように、第一実施形態の構成に加えて、環境変化監視部２３ｈを有している。
環境変化監視部２３ｈは、反射部１７において監視対象となっている少なくとも一部の走査範囲で距離検出部２３ｆが検出した反射部１７の距離が監視対象となっている他の走査範囲で距離検出部２３ｆが検出した反射部１７の距離と異なるとき、距離検出部２３ｆが検出した全ての走査範囲における観察対象９までの距離を無効とし、スキャン機構１５による個々の走査範囲の走査及び距離検出部２３ｆによる個々の走査範囲における観察対象９までの距離の検出のやり直し要求を所定の通知手段（ここでは、処理制御部２６や表示部３）を介して通知する。
環境変化監視部２３ｈは、反射部１７において監視対象となっている少なくとも一部の走査範囲で距離検出部２３ｆが検出した反射部１７の距離が監視対象となっている他の走査範囲で距離検出部２３ｆが検出した反射部１７の距離と異なるとき、距離検出部２３ｆが検出した全ての走査範囲における観察対象９までの距離を無効とし、スキャン機構１５による個々の走査範囲の走査及び距離検出部２３ｆによる個々の走査範囲における観察対象９までの距離の検出のやり直し要求を所定の通知手段（ここでは、処理制御部２６や表示部３）を介して通知する。
この点について、詳しく説明する。
例えば、図７に示すような観察対象９の距離を計測する場合において、反射部１７の形状が、図４、図５に示したように、同一平面上に設けられた既知の形状であってスキャン機構１５による個々の走査範囲の走査中に観察環境の変化がない場合、補正計測値取得部２３ｇが反射部１７までの距離Ｌ０を基準として観察対象９までの距離Ｌｏｂｊとの差分をとることで、個々の走査範囲における反射部１７から観察対象９までの距離ΔＬを、観察環境の変化に影響されない値として取得することができる。
例えば、図７に示すような観察対象９の距離を計測する場合において、反射部１７の形状が、図４、図５に示したように、同一平面上に設けられた既知の形状であってスキャン機構１５による個々の走査範囲の走査中に観察環境の変化がない場合、補正計測値取得部２３ｇが反射部１７までの距離Ｌ０を基準として観察対象９までの距離Ｌｏｂｊとの差分をとることで、個々の走査範囲における反射部１７から観察対象９までの距離ΔＬを、観察環境の変化に影響されない値として取得することができる。
これに対し、スキャン機構１５による個々の走査範囲中に、内視鏡挿入部１の環境温度や内視鏡挿入部１の先端などの観察環境に急激な変化がある場合、反射部１７があたかもゆがんでいるかのように、反射面における個々の走査範囲での距離が異なったものとなる。
例えば、図８に示すように、スキャン機構１５が反射部１７を矢印Ａ方向に走査中に、時刻ｔ＝０から時刻ｔ＝ｔ１までの間には観察環境に変化がなく、時刻ｔ＝ｔ１から時刻ｔ＝ｔ２までの間に観察環境に急激な変化があった場合、その間において検出される観察対象９までの距離が本来の観察対象９までの距離からずれたものとなる。このとき、補正計測値取得部２３ｇが時刻ｔ＝ｔ０から時刻ｔ＝ｔ１までの間の反射部１７の反射面の距離と、観察対象９までの距離との差分をとると、個々の走査範囲における反射部１７から観察対象９までの距離が、観察環境の変化に影響された値として取得されることになる。
また、時刻ｔ＝ｔ３での反射部１７の反射面の距離も、本来の反射面の距離からずれたものとなる。
これにより、時刻ｔ＝ｔ０から時刻ｔ＝ｔ１までの間と、時刻ｔ＝ｔ３での反射部１７の反射面の距離は、同一平面上の値（即ち、同じ値）ではなくなる。
例えば、図８に示すように、スキャン機構１５が反射部１７を矢印Ａ方向に走査中に、時刻ｔ＝０から時刻ｔ＝ｔ１までの間には観察環境に変化がなく、時刻ｔ＝ｔ１から時刻ｔ＝ｔ２までの間に観察環境に急激な変化があった場合、その間において検出される観察対象９までの距離が本来の観察対象９までの距離からずれたものとなる。このとき、補正計測値取得部２３ｇが時刻ｔ＝ｔ０から時刻ｔ＝ｔ１までの間の反射部１７の反射面の距離と、観察対象９までの距離との差分をとると、個々の走査範囲における反射部１７から観察対象９までの距離が、観察環境の変化に影響された値として取得されることになる。
また、時刻ｔ＝ｔ３での反射部１７の反射面の距離も、本来の反射面の距離からずれたものとなる。
これにより、時刻ｔ＝ｔ０から時刻ｔ＝ｔ１までの間と、時刻ｔ＝ｔ３での反射部１７の反射面の距離は、同一平面上の値（即ち、同じ値）ではなくなる。
そこで、本実施形態の測距機能付内視鏡では、環境変化監視部２３ｈが、スキャン機構１５による走査中に反射部１７において監視対象となっている全ての走査範囲で距離検出部２３ｆが検出した反射部１７の距離を監視し、少なくとも一部の走査範囲で距離検出部２３ｆが検出した反射部１７の距離と同一平面上の値でない（即ち、異なる）場合に、距離検出部２３ｆが検出した全ての走査範囲における観察対象９までの距離を無効とし、スキャン機構１５による個々の走査範囲の走査及び距離検出部２３ｆによる個々の走査範囲における計測対象の距離の検出のやり直しをさせることができるように構成されている。
なお、環境変化監視部２３ｈが反射部１７において監視対象とする走査範囲（距離計測部による反射部１７上の計測点）は、例えば、図１０に示すように、紙面において左右方向に走査するときの走査範囲における代表点をＰ1，Ｐ2、上下方向に走査するときの走査範囲における代表点をＰ3，Ｐ4として、開口１７ａを挟んで１点ずつ設けると、観察環境の変化を判別するための処理時間を短縮できる。
なお、もちろん、監視対象とする走査範囲（距離計測部による反射部１７上の計測点）は、図１１に示すように、開口１７ａを挟んで複数点ずつ設けてもよい。このようにすれば、観察環境の変化をより確実に検知することができ、観察対象９までの距離をより高精度に計測することができる。
なお、もちろん、監視対象とする走査範囲（距離計測部による反射部１７上の計測点）は、図１１に示すように、開口１７ａを挟んで複数点ずつ設けてもよい。このようにすれば、観察環境の変化をより確実に検知することができ、観察対象９までの距離をより高精度に計測することができる。
また、本実施形態の測距機能付内視鏡に用いるテーブルは、例えば、図１２に示すようなデータ構成となっている。
具体的には、テーブルには、観察環境の変化のない条件下で、予めスキャン機構１５によるタイプの異なる走査方法（図６に示したラスタスキャン、らせんスキャン）ごとに測定された、スキャン機構１５による走査開始後の経過時間ｔに対する個々の走査範囲の位置情報（ｘ座標位置、ｙ座標位置）が格納されている。これら走査開始後の経過時間、走査範囲の位置情報は、不揮発性メモリに固定値として格納される。
これにより、距離計測部２３は、反射部１７における個々の走査範囲の位置情報を、スキャン機構１５による走査開始後の経過時間に応じて、このテーブルを用いて抽出することができるようになっている。
また、テーブルには、走査開始後の経過時間に対応して、スキャン機構１５による全ての走査範囲における計測対象（反射部１７、観察対象９）までの距離の検出値が格納されるとともに、スキャン機構１５による１回の走査に対応して、走査終了後に反射部１７における距離の基準検出値が更新可能に格納されるようになっている。これらの距離の検出値及び距離の基準検出値は、揮発性メモリに格納される。
具体的には、テーブルには、観察環境の変化のない条件下で、予めスキャン機構１５によるタイプの異なる走査方法（図６に示したラスタスキャン、らせんスキャン）ごとに測定された、スキャン機構１５による走査開始後の経過時間ｔに対する個々の走査範囲の位置情報（ｘ座標位置、ｙ座標位置）が格納されている。これら走査開始後の経過時間、走査範囲の位置情報は、不揮発性メモリに固定値として格納される。
これにより、距離計測部２３は、反射部１７における個々の走査範囲の位置情報を、スキャン機構１５による走査開始後の経過時間に応じて、このテーブルを用いて抽出することができるようになっている。
また、テーブルには、走査開始後の経過時間に対応して、スキャン機構１５による全ての走査範囲における計測対象（反射部１７、観察対象９）までの距離の検出値が格納されるとともに、スキャン機構１５による１回の走査に対応して、走査終了後に反射部１７における距離の基準検出値が更新可能に格納されるようになっている。これらの距離の検出値及び距離の基準検出値は、揮発性メモリに格納される。
このように構成された本実施形態の測距機能付内視鏡の作用効果について説明する。
図９に示すように、スキャン機構１５が反射部１７及び観察対象９を含む全ての計測対象の走査範囲を走査するとともに、距離検出部２３ｆが距離を検出し、その検出値をテーブルに格納する（ステップＳ１）。
次に、環境変化監視部２３ｈが、テーブルに格納された反射部１７において監視対象となっている全ての走査範囲での距離の検出値が同じであるか判別する（ステップＳ２）。
反射部１７において監視対象となっている全ての走査範囲での距離の検出値が同じである場合は、補正計測値取得部２３ｇが、テーブル内に格納されている反射部１７の距離の基準検出値に基づいて、個々の走査範囲における観察対象９の補正された距離の計測値を取得する（ステップＳ５）。なお、補正計測値取得部２３ｇによる距離の計測値の取得に先立ち、環境変化監視部２３ｈが、反射部１７において監視対象となっている各走査範囲での距離の検出値が前回の走査終了時点においてテーブル内に格納されている反射部１７の距離の基準検出値と同じか否かを判別し（ステップＳ３）異なる場合は、反射部１７において監視対象となっている各走査範囲の距離の検出値を新たな距離の基準検出値としてテーブル内の距離の基準検出値を更新する（ステップＳ４）。
図９に示すように、スキャン機構１５が反射部１７及び観察対象９を含む全ての計測対象の走査範囲を走査するとともに、距離検出部２３ｆが距離を検出し、その検出値をテーブルに格納する（ステップＳ１）。
次に、環境変化監視部２３ｈが、テーブルに格納された反射部１７において監視対象となっている全ての走査範囲での距離の検出値が同じであるか判別する（ステップＳ２）。
反射部１７において監視対象となっている全ての走査範囲での距離の検出値が同じである場合は、補正計測値取得部２３ｇが、テーブル内に格納されている反射部１７の距離の基準検出値に基づいて、個々の走査範囲における観察対象９の補正された距離の計測値を取得する（ステップＳ５）。なお、補正計測値取得部２３ｇによる距離の計測値の取得に先立ち、環境変化監視部２３ｈが、反射部１７において監視対象となっている各走査範囲での距離の検出値が前回の走査終了時点においてテーブル内に格納されている反射部１７の距離の基準検出値と同じか否かを判別し（ステップＳ３）異なる場合は、反射部１７において監視対象となっている各走査範囲の距離の検出値を新たな距離の基準検出値としてテーブル内の距離の基準検出値を更新する（ステップＳ４）。
反射部１７において監視対象となっている少なくとも一部の走査範囲での距離の検出値が監視対象となっている他の走査範囲での距離の検出値と異なる場合は、環境変化監視部２３ｈは、距離検出部２３ｆが検出した全ての走査範囲における計測対象の距離の検出値が無効である旨の信号を処理制御部２６に送信する。処理制御部２６は、スキャン機構１５による個々の走査範囲の走査及び距離検出部２３ｆによる個々の走査範囲における計測対象の距離の検出のやり直し要求の通知メッセージを、表示部３の表示画面に表示させる（ステップＳ６、ステップＳ７）。
操作部４によりやり直し要求に応ずる旨の回答情報が入力されたときには、処理制御部２６は、光走査制御部２４に走査のやり直しを指示する信号を送信する。これにより、ステップＳ１からやり直しとなる。
操作部４によりやり直し要求に応じない旨の回答情報が入力されたときには、処理制御部２６は、表示部３にエラーメッセージを表示させ（ステップＳ８）、計測対象に対する距離の測定処理を終了させる。
操作部４によりやり直し要求に応ずる旨の回答情報が入力されたときには、処理制御部２６は、光走査制御部２４に走査のやり直しを指示する信号を送信する。これにより、ステップＳ１からやり直しとなる。
操作部４によりやり直し要求に応じない旨の回答情報が入力されたときには、処理制御部２６は、表示部３にエラーメッセージを表示させ（ステップＳ８）、計測対象に対する距離の測定処理を終了させる。
ここで、図１１に示すように、スキャン機構１５がＡ，Ｂ，Ｃの領域を順に走査する場合についてより具体的に説明する。
テーブルには図１２に示すように、走査開始からの経過時間ｔに応じて検出対象の距離の検出値ｄが格納される。環境変化監視部２３ｈは、反射部１７の走査範囲に対応する走査時間ｔi、ｔi+1、・・・、ｔk、ｔk+1、・・・におけるそれぞれの距離の検出値ｄi、ｄi+1、・・・、ｄk、ｄk+1、・・・が同じ値であるか判別する（ステップＳ２）。
これらの検出値が同じあり、且つ、距離の基準検出値ｄｓとも同じである場合は、前回の走査終了時点から今回の走査中において観察環境に変化がない場合であり、反射部１７から観察対象９までの距離ΔＬは、
ΔＬ＝ｄj+n−ｄｓ
（ここで、ｄj+nはＬｏｂｊ又はＬｏｂｊ’（＝Ｌｏｂｊ＋Δｌ）、ｄｓはＬ０又はＬ０’（＝Ｌ０＋Δｌ）に対応する。）
と表すことができる。このときの反射部１７上の各測定点における距離の検出値と観察対象９の距離の検出値は図１３（ａ）に示すようになる。
例えば、走査時間ｔ＝ｔj+5での観察対象９の測定点における距離の検出値をｄj+5とするとき、そのときの観察対象９と反射部１７との距離ΔＬj+5は、
ΔＬj+5＝ｄj+5−ｄｓ
と表すことができる。
テーブルには図１２に示すように、走査開始からの経過時間ｔに応じて検出対象の距離の検出値ｄが格納される。環境変化監視部２３ｈは、反射部１７の走査範囲に対応する走査時間ｔi、ｔi+1、・・・、ｔk、ｔk+1、・・・におけるそれぞれの距離の検出値ｄi、ｄi+1、・・・、ｄk、ｄk+1、・・・が同じ値であるか判別する（ステップＳ２）。
これらの検出値が同じあり、且つ、距離の基準検出値ｄｓとも同じである場合は、前回の走査終了時点から今回の走査中において観察環境に変化がない場合であり、反射部１７から観察対象９までの距離ΔＬは、
ΔＬ＝ｄj+n−ｄｓ
（ここで、ｄj+nはＬｏｂｊ又はＬｏｂｊ’（＝Ｌｏｂｊ＋Δｌ）、ｄｓはＬ０又はＬ０’（＝Ｌ０＋Δｌ）に対応する。）
と表すことができる。このときの反射部１７上の各測定点における距離の検出値と観察対象９の距離の検出値は図１３（ａ）に示すようになる。
例えば、走査時間ｔ＝ｔj+5での観察対象９の測定点における距離の検出値をｄj+5とするとき、そのときの観察対象９と反射部１７との距離ΔＬj+5は、
ΔＬj+5＝ｄj+5−ｄｓ
と表すことができる。
反射部１７上の各測定点における距離の検出値が異なる場合には、環境変化監視部２３ｈは、距離検出部２３が検出した全ての走査範囲における計測対象の距離の検出値を無効とし、スキャン機構１５による個々の走査範囲の走査及び距離検出部２３による個々の走査範囲における計測対象の距離の検出のやり直し要求を処理制御部２６、表示部３を介して通知させる（ステップＳ６、ステップＳ７）。また、環境変化監視部２３ｈは、反射部１７の走査範囲に対応する走査時間ｔi、ｔi+1、・・・、ｔk、ｔk+1、・・・におけるそれぞれの距離の検出値ｄi、ｄi+1、・・・、ｄk、ｄk+1、・・・が、距離の基準検出値ｄｓと異なる場合は、各走査範囲の距離の検出値を新たな距離の基準検出値としてテーブル内の距離の基準検出値を更新する（ステップＳ４）。補正計測値取得部２３ｇは、テーブル内に格納されている反射部１７の距離の基準検出値に基づいて、個々の走査範囲における観察対象９の補正された距離の計測値を取得する（ステップＳ５）。
例えば、反射部１７の走査範囲に対応する走査時間ｔi、ｔi+1、・・・における距離の検出値ｄi、ｄi+1、・・・と、走査時間ｔk、ｔk+1、・・・における距離の検出値ｄk、ｄk+1、・・・が異なる場合、観察環境に変化がある場合であり、このときの反射部１７上の各測定点における距離の検出値と観察対象９の距離の検出値は図１３（ｂ）に示すようになり、ある時点以降の走査範囲における計測対象の距離の検出値が本来の距離とは異なった値となる。
より詳しくは、例えば、走査時間ｔ＝ｔj+5での観察対象９の測定点における距離の検出値をｄj+5とする。また、走査時間ｔ＝ｔj+5では観察環境に変化が生じていないものとする。そのときの反射部１７から観察対象９までの距離ΔＬj+5を求める際に、走査終了時点での反射部１７の距離の検出値ｄ’ｓで差分をとると、
ΔＬj+5＝ｄj+5−ｄ’ｓ
（ここで、ｄj+5はＬｏｂｊ又はＬｏｂｊ’（＝Ｌｏｂｊ＋Δｌ）、ｄ’ｓはＬ０＋（ｄ’ｓ−ｄｓ）又はＬ０’（＝Ｌ０＋Δｌ）＋（ｄ’ｓ−ｄｓ）に対応する。）
となる。すると、ｄｓに加えてｄ’ｓ−ｄｓ分がｄj+5から余計に差分され、その分、観察対象９の距離の測定値に誤差が生じ、測定精度が低下してしまう。
ΔＬj+5＝ｄj+5−ｄ’ｓ
（ここで、ｄj+5はＬｏｂｊ又はＬｏｂｊ’（＝Ｌｏｂｊ＋Δｌ）、ｄ’ｓはＬ０＋（ｄ’ｓ−ｄｓ）又はＬ０’（＝Ｌ０＋Δｌ）＋（ｄ’ｓ−ｄｓ）に対応する。）
となる。すると、ｄｓに加えてｄ’ｓ−ｄｓ分がｄj+5から余計に差分され、その分、観察対象９の距離の測定値に誤差が生じ、測定精度が低下してしまう。
また、例えば、走査時間ｔ＝ｔj+5+αでの観察対象９の測定点における距離の検出値をｄ’j+5+αとする。また、走査時間ｔ＝ｔj+5+αでは観察環境に変化が生じているものとする。そのときの反射部１７から観察対象９までの距離ΔＬj+5+αを求める際に、前回の走査における反射部１７の距離の基準検出値ｄｓで差分をとると、
ΔＬj+5＝ｄ’j+5+α−ｄｓ
（ここで、ｄ’j+5+αはＬｏｂｊ＋（ｄ’ｓ−ｄｓ）又はＬｏｂｊ’（＝Ｌｏｂｊ＋Δｌ）＋（ｄ’ｓ−ｄｓ）、ｄｓはＬ０又はＬ０’（＝Ｌ０＋Δｌ）に対応する。）
となる。すると、ｄ’ｓ−ｄｓ分がｄ’j+5+αから差分されず、その分、観察対象９の距離の測定値に誤差が生じ、測定精度が低下してしまう。
ΔＬj+5＝ｄ’j+5+α−ｄｓ
（ここで、ｄ’j+5+αはＬｏｂｊ＋（ｄ’ｓ−ｄｓ）又はＬｏｂｊ’（＝Ｌｏｂｊ＋Δｌ）＋（ｄ’ｓ−ｄｓ）、ｄｓはＬ０又はＬ０’（＝Ｌ０＋Δｌ）に対応する。）
となる。すると、ｄ’ｓ−ｄｓ分がｄ’j+5+αから差分されず、その分、観察対象９の距離の測定値に誤差が生じ、測定精度が低下してしまう。
ここで、スキャン機構１５による個々の走査範囲の走査及び距離検出部２３による個々の走査範囲における計測対象の距離の検出のやり直しを行うと、反射部１７の走査範囲に対応する走査時間ｔi、ｔi+1、・・・、ｔk、ｔk+1、・・・におけるそれぞれの距離の検出値ｄi、ｄi+1、・・・、ｄk、ｄk+1、・・・は同じ値となる。また、これらの距離の検出値は、前回の走査終了時点においてテーブルに格納されていた距離の基準値ｄｓとは異なっているので、距離の基準値ｄｓを新しい値ｄ’ｓに更新する。そのときの反射部１７から観察対象９までの距離ΔＬは、
ΔＬ＝ｄ’j+n−ｄ’ｓ
と表すことができる。
ΔＬ＝ｄ’j+n−ｄ’ｓ
と表すことができる。
このとき、上述したように、内視鏡挿入部１における反射部１７より計測側は、ほとんど変形しない。また、反射部１７と反射部１７より計測側における観察環境下での温度の差もほとんどない。
従って、このときの、反射部１７の距離の基準検出値ｄ’ｓをｄ’ｓ＝ｄｓ＋Δｌ’（但し、Δｌ’は走査途中での内視鏡挿入部１の観察環境下での温度変化や変形に伴う変化量）としたとき、観察対象９の測定点ｊ＋ｎにおける距離の検出値ｄ’j+nはｄ’j+n＝ｄj+n＋Δｌ’とみなすことができる。
そこで、反射部１７から観察対象９までの距離は、
ｄ’j+n−ｄ’ｓ＝（ｄj+n＋Δｌ’）−（ｄｓ＋Δｌ’）
＝ｄj+n−ｄｓ
＝（Ｌｏｂｊj+n＋Δｌ）−（Ｌ０＋Δｌ）
＝Ｌｏｂｊj+n−Ｌ０
となり、Δｌ、Δｌ’に影響されない値で示すことができる。
従って、このときの、反射部１７の距離の基準検出値ｄ’ｓをｄ’ｓ＝ｄｓ＋Δｌ’（但し、Δｌ’は走査途中での内視鏡挿入部１の観察環境下での温度変化や変形に伴う変化量）としたとき、観察対象９の測定点ｊ＋ｎにおける距離の検出値ｄ’j+nはｄ’j+n＝ｄj+n＋Δｌ’とみなすことができる。
そこで、反射部１７から観察対象９までの距離は、
ｄ’j+n−ｄ’ｓ＝（ｄj+n＋Δｌ’）−（ｄｓ＋Δｌ’）
＝ｄj+n−ｄｓ
＝（Ｌｏｂｊj+n＋Δｌ）−（Ｌ０＋Δｌ）
＝Ｌｏｂｊj+n−Ｌ０
となり、Δｌ、Δｌ’に影響されない値で示すことができる。
このときの反射部１７上の各測定点における距離の検出値と観察対象９の距離の検出値は図１３（ｃ）に示すようになり、走査範囲の全体に亘り計測対象の距離が正確に検出される。
例えば、再走査後の走査時間ｔ＝ｔj+5での観察対象９の測定点における距離の検出値はｄ’j+5となり、そのときの反射部１７から観察対象９までの距離ΔＬj+5は、
ΔＬj+5＝ｄ’j+5−ｄ’ｓ
＝Ｌｏｂｊj+5−Ｌ０
となる。
また、例えば、再走査後の走査時間ｔ＝ｔj+5+αでの観察対象９の測定点における距離の検出値はｄ’j+5+αとなり、そのときの反射部１７から観察対象９までの距離ΔＬj+5+αは、
ΔＬj+5+α＝ｄ’j+5+α−ｄ’ｓ
＝Ｌｏｂｊj+5+α−Ｌ０
となる。
例えば、再走査後の走査時間ｔ＝ｔj+5での観察対象９の測定点における距離の検出値はｄ’j+5となり、そのときの反射部１７から観察対象９までの距離ΔＬj+5は、
ΔＬj+5＝ｄ’j+5−ｄ’ｓ
＝Ｌｏｂｊj+5−Ｌ０
となる。
また、例えば、再走査後の走査時間ｔ＝ｔj+5+αでの観察対象９の測定点における距離の検出値はｄ’j+5+αとなり、そのときの反射部１７から観察対象９までの距離ΔＬj+5+αは、
ΔＬj+5+α＝ｄ’j+5+α−ｄ’ｓ
＝Ｌｏｂｊj+5+α−Ｌ０
となる。
第二実施形態の測距機能付内視鏡によれば、環境変化監視部２３ｈが、反射部１７において監視対象となっている少なくとも一部の走査範囲で距離検出部２３ｆが検出した反射部１７の距離の検出値が監視対象となっている他の走査範囲で距離検出部２３ｆが検出した反射部１７の距離の検出値と異なるとき、距離検出部２３ｆが検出した全ての走査範囲における計測対象の距離の検出値を無効とし、スキャン機構１５による個々の走査範囲の走査及び距離検出部２３ｆによる個々の走査範囲における計測対象の距離の検出のやり直し要求を所定の通知手段（ここでは、処理制御部２６、表示部３）を介して通知するようにしたので、走査中に観察環境の急激な変化が生じた場合であっても、観察対象９の距離を正確に計測することができる。
また、第二実施形態の測距機能付内視鏡によれば、さらに、予めスキャン機構１５によるタイプの異なる走査方法ごとに測定された、スキャン機構１５による走査開始後の経過時間に対する個々の走査範囲の位置情報を格納したテーブルを有し、距離計測部２３が、反射部１７における個々の走査範囲の位置情報を、スキャン機構１５による走査開始後の経過時間に応じて、テーブルを用いて抽出するようにしたので、センサ等の位置検出手段を用いることなく異なる走査方法に対し、計測対象の走査位置を把握することができる。
その他の構成及び作用効果は、第一実施形態の測距機能付内視鏡と略同じである。
その他の構成及び作用効果は、第一実施形態の測距機能付内視鏡と略同じである。
（第三実施形態）
図１４は本発明の第三実施形態にかかる測距機能付内視鏡の要部構成の一例にかかる光軸に沿う説明図である。図１５は図１４に示す測距機能付内視鏡における反射部の構成を示す説明図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。なお、第一実施形態と同じ機能を持つ光学部材には同じ符号を付してある。
図１４は本発明の第三実施形態にかかる測距機能付内視鏡の要部構成の一例にかかる光軸に沿う説明図である。図１５は図１４に示す測距機能付内視鏡における反射部の構成を示す説明図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。なお、第一実施形態と同じ機能を持つ光学部材には同じ符号を付してある。
本実施形態の測距機能付内視鏡は、例えば、水中の観察対象９を観察する場合等、内視鏡挿入部１の内部とは媒質の屈折率が異なる観察環境下において、媒質の屈折率に変化が生じても正確な距離を計測できるようにしている。
また、反射部１７は、図１５に示すように、段差面１７ｂ（α面１７ｂ１、β面１７ｂ２）を有している。
また、距離計測部２３は、図１４に示すように、補正率算出部２３ｉと、検出距離補正部２３ｊをさらに有している。
補正率算出部２３ｉは、距離検出部２３ｆが光検出器２３ｅによる信号光と参照光の戻り光の検出に際して得られる所定情報に基づいて検出した、段差面１７ｂ（α面１７ｂ１、β面１７ｂ２）における夫々の高さでの反射部１４の距離の検出値を差分して段差を算出し、段差の算出値から予め測定されている反射部１７の段差面１７ｂ（α面１７ｂ１、β面１７ｂ２）の段差の固定値を差分し、その差分値を、予め測定されている反射部１７の段差面１７ｂ（α面１７ｂ１、β面１７ｂ２）の段差の固定値で除算して、反射部１７を除く個々の走査範囲における観察対象９の距離の検出値に対する補正率を算出する。
また、反射部１７は、図１５に示すように、段差面１７ｂ（α面１７ｂ１、β面１７ｂ２）を有している。
また、距離計測部２３は、図１４に示すように、補正率算出部２３ｉと、検出距離補正部２３ｊをさらに有している。
補正率算出部２３ｉは、距離検出部２３ｆが光検出器２３ｅによる信号光と参照光の戻り光の検出に際して得られる所定情報に基づいて検出した、段差面１７ｂ（α面１７ｂ１、β面１７ｂ２）における夫々の高さでの反射部１４の距離の検出値を差分して段差を算出し、段差の算出値から予め測定されている反射部１７の段差面１７ｂ（α面１７ｂ１、β面１７ｂ２）の段差の固定値を差分し、その差分値を、予め測定されている反射部１７の段差面１７ｂ（α面１７ｂ１、β面１７ｂ２）の段差の固定値で除算して、反射部１７を除く個々の走査範囲における観察対象９の距離の検出値に対する補正率を算出する。
詳しくは、反射部１７は、予め形状及び段差が精密に計測されている。ここで、この精密計測時のα面１７ｂ１とβ面１７ｂ２の段差の算出値（固定値）をｌｍ、通常の反射部１７の距離の計測における、光検出器２３ｅによるα面１７ｂ１とβ面１７ｂ２の段差の算出値をｌｓ、距離検出部２３ｆが検出する距離の検出値に対する補正率をΔｌ2とすると、補正率Δｌ2は次の式で表すことができる。
Δｌ2＝（ｌｓ−ｌｍ）／ｌｍ
Δｌ2＝（ｌｓ−ｌｍ）／ｌｍ
検出距離補正部２３ｊは、補正率算出部２３ｉが算出した補正率を、距離検出部２３ｆが光検出器２３ｅによる信号光と参照光の戻り光の検出に際して得られる所定情報に基づいて検出した、反射部１７を除く個々の走査範囲における観察対象９の距離の検出値に乗算し、その乗算値を、距離検出部２３ｆが光検出器２３ｅによる信号光と参照光の戻り光の検出に際して得られる所定情報に基づいて検出した、反射部１７を除く個々の走査範囲における観察対象９の距離の検出値から差分することで、反射部１７を除く個々の走査範囲における観察対象９の距離の検出値を補正する。
ここで、内視鏡挿入部１を変形させない状態での観察対象９の距離の検出値をＬｏｂｊ、媒質の屈折率変化分を補正した観察対象９の距離の検出値をＬｏｂｊ2とすると、
Ｌｏｂｊ2＝Ｌｏｂｊ（１−Δｌ2）
と表すことができる。
また、ここでの内視鏡挿入部１が変形した状態での媒質の屈折率変化分を補正した観察対象９の距離の検出値をＬｏｂｊ2’、内視鏡挿入部１の変形に伴う信号光の光路長の変化量をΔｌとすると、
Ｌｏｂｊ2’＝Ｌｏｂｊ2＋Δｌ
＝Ｌｏｂｊ（１−Δｌ2）＋Δｌ
と表すことができる。
ここで、内視鏡挿入部１を変形させない状態での観察対象９の距離の検出値をＬｏｂｊ、媒質の屈折率変化分を補正した観察対象９の距離の検出値をＬｏｂｊ2とすると、
Ｌｏｂｊ2＝Ｌｏｂｊ（１−Δｌ2）
と表すことができる。
また、ここでの内視鏡挿入部１が変形した状態での媒質の屈折率変化分を補正した観察対象９の距離の検出値をＬｏｂｊ2’、内視鏡挿入部１の変形に伴う信号光の光路長の変化量をΔｌとすると、
Ｌｏｂｊ2’＝Ｌｏｂｊ2＋Δｌ
＝Ｌｏｂｊ（１−Δｌ2）＋Δｌ
と表すことができる。
一方、内視鏡挿入部１を変形させない状態での反射部１７の距離の固定値はＬ０、内視鏡挿入部１が変形した状態での反射部１７の距離の検出値Ｌ０’は、
Ｌ０’＝Ｌ０＋Δl
と表すことができる。
そこで、内視鏡挿入部１が変形した状態での反射部１７から媒質の屈折率変化分を補正した観察対象９までの距離は、
Ｌｏｂｊ2’−Ｌ０’＝[Ｌｏｂｊ（１−Δｌ2）＋Δｌ]−（Ｌ０＋Δｌ）
＝Ｌｏｂｊ（１−Δｌ2）−Ｌ０
となり、観察環境下における媒質の屈折率の変化に対応して補正され、且つ、Δｌに影響されない値で示すことができる。
Ｌ０’＝Ｌ０＋Δl
と表すことができる。
そこで、内視鏡挿入部１が変形した状態での反射部１７から媒質の屈折率変化分を補正した観察対象９までの距離は、
Ｌｏｂｊ2’−Ｌ０’＝[Ｌｏｂｊ（１−Δｌ2）＋Δｌ]−（Ｌ０＋Δｌ）
＝Ｌｏｂｊ（１−Δｌ2）−Ｌ０
となり、観察環境下における媒質の屈折率の変化に対応して補正され、且つ、Δｌに影響されない値で示すことができる。
第三実施形態の測距機能付内視鏡によれば、反射部１７に設けられた段差面１７ｂ（α面１７ｂ１、β面１７ｂ２）の段差の膨張・収縮度合いを、反射面１７を除く計測対象（観察対象９）の距離から差分することで、屈折率の異なる観察環境下でも高精度な計測を行うことができる。
なお、補正率算出部２３ｉによる補正率の算出は、手動又は自動で行うように構成するとよい。
補正率の算出を手動で行う場合は、補正率算出部２３ｉによる補正率の算出指示を入力可能な操作画面を例えば表示部３に備え、操作画面において例えば操作部４を介して補正率の算出指示の入力がなされたときに、補正率算出部２３ｉが補正率の算出を行うようにするとよい。
補正率の算出を手動で行う場合は、補正率算出部２３ｉによる補正率の算出指示を入力可能な操作画面を例えば表示部３に備え、操作画面において例えば操作部４を介して補正率の算出指示の入力がなされたときに、補正率算出部２３ｉが補正率の算出を行うようにするとよい。
補正率の算出を自動で行う場合は、補正率算出部２３ｉが、スキャン機構１５による個々の走査範囲の走査及び距離検出部２３ｆによる個々の走査範囲における計測対象の距離の検出の開始に連動して、補正率の算出を行うようにするとよい。このようにすると、スキャン機構１５による最新の走査時点での媒質の屈折率変化に対応した補正率で観察対象９の距離の検出値を補正でき、補正計測値取得部２３ｇを介して取得される観察対象９の距離の計測値がより精度の高いものとなる。
その他の構成及び作用効果は第一実施形態の測距機能付内視鏡と略同じである。
その他の構成及び作用効果は第一実施形態の測距機能付内視鏡と略同じである。
以上、本発明の測距機能付内視鏡の実施形態を説明したが、本発明の測距機能付内視鏡は、上記各実施形態に記載のものに限定されるものではない。
例えば、本実施形態の反射部１７が段差面１７ｂ（α面１７ｂ１、β面１７ｂ２）を有する測距機能付内視鏡において、第二実施形態における環境変化監視部２３ｈを備えてもよい。その場合、環境変化監視部２３ｈの監視対象を、反射部１７において高さが同一となっている段差面（例えば、α面１７ｂ１）に設ければよい。
なお、上記各実施形態では全て内視鏡を例として取り上げたが、本発明は、内視鏡のようには像が見えない、例えば検査プローブに対しても適用が可能である。
また、その検査プローブをチャンネル付内視鏡に組み合わせることで、本願で展開しているような計測内視鏡を実現することも可能である。
例えば、本実施形態の反射部１７が段差面１７ｂ（α面１７ｂ１、β面１７ｂ２）を有する測距機能付内視鏡において、第二実施形態における環境変化監視部２３ｈを備えてもよい。その場合、環境変化監視部２３ｈの監視対象を、反射部１７において高さが同一となっている段差面（例えば、α面１７ｂ１）に設ければよい。
なお、上記各実施形態では全て内視鏡を例として取り上げたが、本発明は、内視鏡のようには像が見えない、例えば検査プローブに対しても適用が可能である。
また、その検査プローブをチャンネル付内視鏡に組み合わせることで、本願で展開しているような計測内視鏡を実現することも可能である。
本発明の測距機能付内視鏡は、例えば、温度変化が大きい観察環境下や、内視鏡挿入部を変形させないと計測が難しいスペースの狭い観察空間における観察対象の距離を計測することが求められるあらゆる分野に有用である。
１ 内視鏡挿入部
１ａ 内視鏡挿入部先端
２ 内視鏡本体部
３ 表示部
４ 操作部
９ 観察対象
１１ 照明光源
１２ 撮像光学系
１３ 撮像部
１４ 光ファイバ
１５ スキャン機構
１６ スポット光学系
１７ 反射部
１７ａ 開口領域
１７ｂ 段差面
１７ｂ１ α面
１７ｂ２ β面
１８ スポット光走査幅拡大光学系
１９ カバーガラス
２０ 光学アダプタ
２１ 照明制御部
２２ 映像処理部
２３ 距離計測部
２３ａ 計測用光源
２３ｂ 光路分割部材
２３ｃ ミラー
２３ｄ 光路調整手段
２３ｅ 光検出器
２３ｆ 距離検出部
２３ｇ 補正計測値取得部
２３ｈ 環境変化監視部
２３ｉ 補正率算出部
２３ｊ 検出距離補正部
２４ 光走査制御部
２５ 三次元位置算出部
２６ 処理制御部
５１ａ 光源
５１ｂ 光ファイバ
５１ｃ ファイバたわみ駆動システム
５２ 検出器サブシステム
１ａ 内視鏡挿入部先端
２ 内視鏡本体部
３ 表示部
４ 操作部
９ 観察対象
１１ 照明光源
１２ 撮像光学系
１３ 撮像部
１４ 光ファイバ
１５ スキャン機構
１６ スポット光学系
１７ 反射部
１７ａ 開口領域
１７ｂ 段差面
１７ｂ１ α面
１７ｂ２ β面
１８ スポット光走査幅拡大光学系
１９ カバーガラス
２０ 光学アダプタ
２１ 照明制御部
２２ 映像処理部
２３ 距離計測部
２３ａ 計測用光源
２３ｂ 光路分割部材
２３ｃ ミラー
２３ｄ 光路調整手段
２３ｅ 光検出器
２３ｆ 距離検出部
２３ｇ 補正計測値取得部
２３ｈ 環境変化監視部
２３ｉ 補正率算出部
２３ｊ 検出距離補正部
２４ 光走査制御部
２５ 三次元位置算出部
２６ 処理制御部
５１ａ 光源
５１ｂ 光ファイバ
５１ｃ ファイバたわみ駆動システム
５２ 検出器サブシステム
Claims (8)
- 内視鏡に備わる照明光源が観察対象に対して照射する観察用照明光とは異なる波長の光を出射する計測用光源と、前記計測用光源からの光の光路を信号光路と参照光路とに分割するとともに、信号光の戻り光と参照光の戻り光とを合成する光路分割部材と、前記参照光路上に設けられたミラーと、前記光路分割部材を介して合成された前記信号光と前記参照光の戻り光を検出する光検出器と、前記光検出器による前記信号光と前記参照光の戻り光の検出に際して得られる所定情報に基づいて、個々の走査範囲における計測対象の距離を検出する距離検出部を有する距離計測手段と、
前記信号光路上に設けられていて、前記計測用光源からの前記信号光を前記計測対象に導く信号光導光部と、
前記信号光導光部から出射された前記信号光を前記計測対象に対しスポット状に照射するスポット光生成部と、
前記スポット状の信号光の射出方向を走査する光走査部と、
前記計測対象で反射された前記信号光の戻り光を受光する反射光受光部と、
前記反射光受光部が受光した前記信号光の戻り光を前記光路分割部材に導く反射光導光部と、
前記信号光導光部の先端近傍における、前記光走査部による走査範囲の一部に設けられた反射部と、を備え、
前記距離計測手段は、前記反射部において監視対象となっている少なくとも一部の走査範囲で前記距離検出部が検出した前記反射部の距離の検出値が前記監視対象となっている他の走査範囲で前記距離検出部が検出した前記反射部の距離の検出値と異なるとき、前記距離検出部が検出した全ての走査範囲における前記計測対象の距離の検出値を無効とし、前記光走査部による個々の走査範囲の走査及び前記距離検出部による個々の走査範囲における前記計測対象の距離の検出のやり直し要求を所定の通知手段を介して通知する環境変化監視部を有する
ことを特徴とする測距機能付内視鏡。 - 内視鏡に備わる照明光源が観察対象に対して照射する観察用照明光とは異なる波長の光を出射する計測用光源と、前記計測用光源からの光の光路を信号光路と参照光路とに分割するとともに、信号光の戻り光と参照光の戻り光とを合成する光路分割部材と、前記参照光路上に設けられたミラーと、前記光路分割部材を介して合成された前記信号光と前記参照光の戻り光を検出する光検出器と、前記光検出器による前記信号光と前記参照光の戻り光の検出に際して得られる所定情報に基づいて、個々の走査範囲における計測対象の距離を検出する距離検出部を有する距離計測手段と、
前記信号光路上に設けられていて、前記計測用光源からの前記信号光を前記計測対象に導く信号光導光部と、
前記信号光導光部から出射された前記信号光を前記計測対象に対しスポット状に照射するスポット光生成部と、
前記スポット状の信号光の射出方向を走査する光走査部と、
前記計測対象で反射された前記信号光の戻り光を受光する反射光受光部と、
前記反射光受光部が受光した前記信号光の戻り光を前記光路分割部材に導く反射光導光部と、
前記信号光導光部の先端近傍における、前記光走査部による走査範囲の一部に設けられた段差面を有する反射部と、を備え、
前記距離計測手段は、
前記距離検出部が前記光検出器による前記信号光と前記参照光の戻り光の検出に際して得られる所定情報に基づいて検出した、前記段差面における夫々の高さでの前記反射部の距離の検出値を差分して段差を算出し、段差の算出値から予め測定されている前記反射部の段差面の段差の固定値を差分し、その差分値を、前記予め測定されている前記反射部の段差面の段差の固定値で除算して、前記反射部を除く個々の走査範囲における前記計測対象の距離の検出値に対する補正率を算出する補正率算出部と、
前記補正率算出部が算出した前記補正率を、前記距離検出部が前記光検出器による前記信号光と前記参照光の戻り光の検出に際して得られる所定情報に基づいて検出した、前記反射部を除く個々の走査範囲における前記計測対象の距離の検出値に乗算し、その乗算値を、前記距離検出部が前記光検出器による前記信号光と前記参照光の戻り光の検出に際して得られる所定情報に基づいて検出した、前記反射部を除く個々の走査範囲における前記計測対象の距離の検出値から差分することで、前記反射部を除く個々の走査範囲における前記計測対象の距離の検出値を補正する、検出距離補正部をさらに有することを特徴とする測距機能付内視鏡。 - 前記距離計測手段は、前記距離検出部が前記光検出器による前記信号光と前記参照光の戻り光の検出に際して得られる所定情報に基づいて検出した、前記反射部を除く個々の走査範囲における前記計測対象の距離の検出値から前記反射部の距離の検出値を差分し、その差分値に、予め測定されている前記反射部の距離の固定値を加算することで、前記反射部を除く個々の走査範囲における前記計測対象の補正された距離の計測値を取得する、補正計測値取得部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の測距機能付内視鏡。
- 前記反射部が、前記スポット光生成部からのスポット状の前記信号光を、前記反射部を除く前記計測対象に照射させるための開口領域の周囲に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の測距機能付内視鏡。
- 前記反射部が、同一平面上に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の測距機能付内視鏡。
- さらに、予め前記光走査部によるタイプの異なる走査方法ごとに測定された、前記光走査部による走査開始後の経過時間に対する個々の走査範囲の位置情報を格納したテーブルを有し、
前記距離計測手段は、前記反射部における個々の走査範囲の位置情報を、前記光走査部による走査開始後の経過時間に応じて、前記テーブルを用いて抽出することを特徴とする請求項１に記載の測距機能付内視鏡。 - 前記補正率算出部による前記補正率の算出指示を入力可能な操作画面を有し、
前記補正率算出部は、前記操作画面において前記補正率の算出指示の入力がなされたときに、前記補正率の算出を行うことを特徴とする請求項２に記載の測距機能付内視鏡。 - 前記補正率算出部は、前記光走査部による個々の走査範囲の走査及び前記距離検出部による個々の走査範囲における前記計測対象の距離の検出の開始に連動して、前記補正率の算出を行うことを特徴とする請求項２に記載の測距機能付内視鏡。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011264868A JP5875845B2 (ja) | 2011-12-02 | 2011-12-02 | 測距機能付内視鏡 |
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