JP6373452B2 - 距離計測機能付き内視鏡および距離計測方法 - Google Patents
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Description
図1から図6に示すように、本発明の第1実施形態による距離計測機能付き内視鏡10は内視鏡本体11、チューブ21および観察機構31から構成される。
発光ダイオードが単波長光源34になる場合、発光ダイオードは直接観察機構31の管状基部32に配置される。光ファイバーと発光光源の組み合わせが単波長光源34になる場合、発光光源は内視鏡本体11に配置される。光ファイバーは内視鏡本体11に配置され、先端がチューブ21を通って観察機構31の管状基部32内に据えられる。発光光源から放出された光線を光ファイバーによって誘導する技術は従来の技術であるため、配置方法についての説明および図面を省略する。
単波長光源34から0次光点L0とその両側に隣接する光点L1、L−1の間へのベクトルの角度θは一定した波長λおよび回折格子36のスリット361の幅sに基づいて算出される。ベクトルの角度θ、回折格子36のスリット361の幅sおよび単波長光の波長λの関係式はssinθ=λである。一方、実際の回折格子3のスリット361は図面に表示し切れないほど密集する。説明の便をはかるため、図中の回折格子36のスリット361は実際の比によって作成されてない。
内視鏡によって観察対象99を観察する際、観察距離は非常に短く、20センチ以内が一般的であるため、観察距離内に内視鏡の観察機構31を移動させても単波長光が観察対象99に当たって生じた光点の大きさはあまり変わらない。従って製作業者は標準条件(例えば所定の距離)を設定し、かつ標準条件を設定したうえで撮像する際の単波長光点の画素数を標準光点画素数Pと定義することができる。
図7から図9に示したのは本発明の第2実施形態である。第1実施形態との違いは下記のとおりである。
11 内視鏡本体
12 計算機構
121 第一演算論理
122 第二演算論理
123 第三演算論理
21 チューブ
31 観察機構
32 管状基部
33 開口部
34 単波長光源
36 回折格子
361 スリット
38 撮像機構
381 画像センサー
382 レンズ
39 遮光板
99 観察対象
D 回折格子と0次光点との間の距離
I 画像
L0 0次光点
L1 1次光点
L−1 −1次光点
s スリットの幅
θ ベクトルの角度
△X 観察対象上の二つの隣り合う光点の間の距離
△X’ 画像上の二つの隣り合う光点の間の距離
10’ 距離計測機能付き内視鏡
12’ 計算機構
121’ 第一演算論理
122’ 第二演算論理
123’ 第三演算論理
124’ 第四演算論理
34’ 単波長光源
36’ 回折格子
42’ サブレンズ
d1 0次光点および1次光点の間の距離
d2 0次光点およびー1次光点の間の距離
Claims (15)
- チューブによって連結された内視鏡本体および観察機構を備え、
前記観察機構は、管状基部、単波長光源、回折格子(diffraction grating)、撮像機構および遮光板を有し、
前記管状基部は、先端に開口部を有し、
前記単波長光源は、前記管状基部の内部に配置され、波長が一定した光線を前記開口部から放出し、
前記回折格子は、前記管状基部の内部かつ前記単波長光源と前記開口部との間に配置され、複数のスリットを有し、単波長光は前記回折格子の前記スリットを通って回折し、前記開口部から観察対象に当たり、0次光点、0次光点の両側に位置する+1次光点および−1次光点を生じ、前記単波長光源から前記0次光点とその両側に隣接する光点の間へのベクトルの角度は一定した波長および前記回折格子の前記スリットの幅に基づいて算出され、
前記撮像機構は、前記管状基部の内部に配置され、画像センサーおよびレンズ拡大率を有するレンズを有し、前記撮像機構は前記開口部から前方を撮像し、画像を生成し、撮像範囲が前記0次光点、前記+1次光点および前記−1次光点を含み、
前記遮光板は、前記管状基部の内部に配置され、前記単波長光源および前記回折格子の組み合せから前記撮像機構を隔離するため、前記単波長光源から放出された単波長光を前記管状基部の内部の前記撮像機構に反射や屈折させることはなく、
前記内視鏡本体は、内部に標準光点画素数が記録してある計算機構を有し、前記計算機構は第一演算論理、第二演算論理および第三演算論理に基づいて構築され、
前記第一演算論理は、前記レンズ拡大率、前記画像上の任一の光点の画素数および前記標準光点画素数に基づいて計算し、距離拡大率を算出し、
前記第二演算論理は、前記距離拡大率に基づいて前記画像上の二つの隣り合う前記光点の間の距離を計算し、前記観察対象に当たった二つの隣り合う前記光点の間の距離を算出し、
前記第三演算論理は、前記観察対象に当たった二つの隣り合う前記光点の間の距離および前記ベクトルの角度に基づいて前記回折格子と前記0次光点との間の距離を算出することを特徴とする、
距離計測機能付き内視鏡。 - さらにサブレンズを備え、前記サブレンズは、前記単波長光源と前記回折格子との間に配置され、前記単波長光源から放出された前記単波長光は、前記サブレンズを透過して前記回折格子に当たり、前記サブレンズによって拡散せず直線状に維持されることを特徴とする請求項1に記載の距離計測機能付き内視鏡。
- 前記計算機構はさらに第四演算論理を有し、前記第四演算論理は前記0次光点および前記1次光点の間の距離と前記0次光点および前記ー1次光点の間の距離との差に基づいて、前記0次光点を生じさせる前記単波長光の方向に垂直の面と前記観察対象の表面との間の傾斜角度を算出することを特徴とする請求項1に記載の距離計測機能付き内視鏡。
- 前記単波長光源は、発光ダイオード(LED)または光ファイバーと発光光源の組み合わせであることを特徴とする請求項1に記載の距離計測機能付き内視鏡。
- ステップA)、ステップB)およびステップC)を含み、
前記ステップA)は、内視鏡のチューブの前端に位置する観察機構内の単波長光源によって波長が一定した光線を放出し、放出した前記光線を回折格子から観察対象に照射し、前記観察対象の表面に0次光点、前記0次光点の両側に位置する+1次光点および−1次光点を生じさせ、前記単波長光源から前記0次光点とその両側に隣接する光点の間へのベクトルの角度は一定した波長および前記回折格子のスリットの幅に基づいて算出され、
前記ステップB)は、前記内視鏡の撮像機構によって前記観察対象を撮像し、前記0次光点、前記+1次光点および前記−1次光点を含む画像を撮り、
前記ステップC)は、前記内視鏡本体の計算機構によって前記画像中の前記0次光点、前記+1次光点および前記−1次光点の画素数を計算し、続いて前記計算機構の標準光点画素数を参考にし、第一演算論理および前記撮像機構のレンズ拡大率によって距離拡大率を算出し、続いて第二演算論理によって前記距離拡大率を参考に前記画像上の二つの隣り合う前記光点の間の距離を計算し、前記観察対象に当たった二つの隣り合う前記光点の間の距離を算出し、続いて第三演算論理によって前記観察対象に当たった二つの隣り合う前記光点の間の距離および前記ベクトルの角度を参考に前記回折格子と前記0次光点との間の距離を算出することを特徴とする、
内視鏡の距離計測方法。 - 前記計算機構はさらに第四演算論理を有し、前記第四演算論理は前記0次光点および前記1次光点の間の距離と前記0次光点および前記ー1次光点の間の距離との差に基づいて、前記0次光点を生じさせる前記単波長光の方向に垂直の面と前記観察対象の表面との間の傾斜角度を算出することを特徴とする請求項9に記載の内視鏡の距離計測方法。
- 前記単波長光源は、発光ダイオード(LED)または光ファイバーと発光光源の組み合わせであることを特徴とする請求項9に記載の内視鏡の距離計測方法。
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