JPH01145619A - 計測用内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明の複数の画像における同一対象点の指定手段を設
けた計測用内視鏡装置に関する。

［従来の技術］ 近年、医療用分野及び工業用分野において、内視鏡が広
く用いられるようになった。

例えば、通常の内視鏡による観察像では一般には被検部
位は平面的なものとなり、凹凸等を認識しにくい。この
ため、例えば本出願人は、特願昭６２−１８１８８号に
て内視鏡の先端部に２系統の対物レンズを設け、得られ
た２枚の画像をイメージガイドを通して接眼部に導き、
双眼により、立体的視野を得られる先行例を提案した。

ところで空間内の異る２点より、ある−点を見た時のそ
れぞれの方位から、前記−点までの距離を定め得ること
は、いわゆる三角側ｍとして公知である。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記先行例は双眼内視鏡により立体的視野を得る事は可
能であるが、視野内の像までの距離を得る事はできなか
った。

双眼内視鏡において、２系統の対物レンズより得られた
画像をＡ／Ｄ変換装置によりディジタル化して計算装置
に導き、画像内の点に対して三角測量の原理を用いて測
距、測長を行う事は可能であるが、２枚の画像において
、測距したい点の位置合わせを行わせる為には強力な計
算装置と長い計算時間とを要求する相関演算等の処理が
必要であった。

本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、大が
かりな相関演算処理等を必要とせず、短時間に視野内の
対象部位までの測距を行うことのできる計測用内視鏡装
置を提供することを目的とする。

［問題点を解決する手段及び作用］ 本発明では空間内の同一対象部位に対し、空間的に異る
位置から画像を取り込む事を可能とする画像取り込み手
段と、これら異る位置から取り込んだ異る画像に対して
、ある対象点に対応する画像上の位置を指定する事ので
きる指定手段と、指定された点の画像上の位置から距離
を計算する計算手段とにより、相関演算処理等を必要と
することなく、簡単な計算により距離を算出できるよう
にしている。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図ないし第７図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例の計測用内視鏡装置の全体を示す構成図
、第２図は信号処理部の構成を示すブロック図、第３図
は表示画面に表示される通常の表示例を示す説明図、第
４図ないし第６図は測長操作による表示画面の様子を示
す説明図、第７図は測距及び測長の原理図である。

第１図に示すように第１実施例の計測用内視鏡装置１は
、計測用内視鏡２と、この内視鏡２のユニバーサルコー
ド３を接続することにより、この内祝ｖｔ２に照明光を
供給する光源手段及び信号処理手段とを内蔵したビデオ
プロセッサ４と、このビデオプロセッサ４から出力され
る信号をカラー表示する表示装置５とから構成される。

上記内視鏡２は、体腔内等に挿入し易いように細長の挿
入部６を有し、この挿入部６内には照明光を伝送するラ
イトガイド７が挿通しである。このライトガイド７は、
操作部８から延出しｔｓユニバーサルコード３内をさら
に挿通され、このライトガイド７の入射端面には光源装
置から照明光が供給される。しかして、この照明光を伝
送して挿入部６の先端側に配置した出射端面から、ざら
に照明レンズ９を経て被写体側に照明光を出射する。

照明された被写体は、挿入部先端部に設けた２つの対物
レンズ１１ａ、１１ｂにより、各焦点面に配置したイメ
ージガイド１２ａ、１２ｂの入射端面に結像される。各
入射端面に結像された光学像は、挿入部６内を挿通され
たイメージガイド１２ａ、１２ｂにより、その出射端面
に伝送される。

各出射端面に対向して配置された結像レンズ１３ａ、１
３ｂにより、それぞれ固体撮像素子１４ａ。

１４ｂに結像され、光電変換されて電気信号になり、信
号処理部１５を形成し、第２図に示す画像生成袋に１６
に入力される。

画像生成装置１６の出力は、Ａ／Ｄコンバータ１７に入
力され、ディジタル信号に変換されて画像メモリ１８に
記憶される。

ところで表示装置５の表示画面上には内′ｐＡ鏡画像画
像に、カーソルを表示できるようにしである。

このカーソルは、画像上のある一点を示す指示であり、
このカーソルは座標値と表示用パターン（矢印等）を持
つ。

上記カーソルは、第１図に示づように、ビデオプロセッ
サ４の前面パネル２１上に設けられたカーソル移動用ス
イッチ２２にて移動操作を行うことができる。

上記カーソル移動用スイッチ２２及び前面パネル２１に
設けた選択スイッチ２３は、その操作状態が第２図に示
すパネル制御装置２４によって認識される。インターバ
ルタイマ２５により間欠的に起動されるカーソル制御装
置２６は、パネル制御装置２４のデータを読み出し、カ
ーソル移動用スイッチ２２が押されている場合、画面上
の指定された方向へのカーソルの移動を行う。即ち、座
標記憶装置２７の値を更新し、カーソルイメージメモリ
２８上のパターンを移動させる。

上記画像メモリ１８のデータは加算器２９により、カー
ソルイメージメモリ２８の出力がスーパーインポーズさ
れた後、Ｄ／Ａコンバータ３１を経て表示装置５に出力
され、表示画面上に表示される。

ところで、上記選択スイッチ２３が押し下げられた場合
、パネル制御装置２４、カーソル制御装置２６を介して
信号を受は取る制御装置３２は、座標記憶装置２７によ
りカーソルの座標値を読み取り、計ｎ装置３３に入力す
る。しかして、この計算装置３３は、距離計算等の処理
を行ない、その結果を画像メモリ１８に書き込む。従っ
て、画像メモリ１８には、画像生成装置１６から入力さ
れる画像データと共に、計算装置３３から入力される距
離計算結果等が記憶され、表示装置５に表示できるよう
にしである。

このように構成された第１実施例の動作を実際の画面側
を用いて以下に説明づる。

第３図は第１実施例の装置１における通常の画面である
。表示装置５の画面５Ａには一方の対物レンズ１１ａに
より取り込んだ画像が表示されている。

ここで前面パネル２１に設けたカーソル移動用スイッチ
２２を操作することにより、カーソル１９を画面下部の
灘能表示“測長”の上に移動させ、選択スイッチ２３を
押下づる。この操作はパネル制御装置２４でその選択が
認識される。しかして、画像生成袋＠１６を介して画像
メモリ１８に記憶された２つの画像が読み出され、表示
装置５の画面５Ａに第４図に示すように２つの画像が表
示されることになる。つまり、対物レンズ１１ａにより
取り込んだ画像が画面５Ａの左側に表示され、対物レン
ズ１１ｂにより取り込んだ画像が画面５Ａの右側に表示
される。この時、画面５Ａはフリーズモードであり、両
画像は静止画になる。また、左右の画面には各々１つづ
つのカーソル１９．１９が表示される。

このような表示モードになった場合、例えばまず左画面
上の測長第１端点にカーソル１９を移動させ選択スイッ
チ２３を押下する。

次に、左画面上で指定した副長第１端点に対応する（同
一対象を示す）右画面上の点に右画面上のカーソル１９
を移動させ、選択スイッチ２３を押下する。

この結果、計算装置３３は後述する測距の表式の計算を
行い、その計算結果を第５図に示すように画面５Ａ下部
に内８２鏡先端から測長第１端点まで距離が表示される
ことになる。

次に、副長第２端点の指定を第１端点の指定の場合と同
様に行う。

しかして、測長第２端点の指定を終了すると、内視鏡先
端から測長第２端点までの距離及び第１端点と第２端点
との距離を計算し、表示する。この場合の画面５Ａは第
６図に示１ようになり、機能表示゛終了′”の上にカー
ソル１９を移動させ、選択スイッチ２３を押下する事に
より、画面のフリーズが解除され、第３図の状態に戻る
。

次に、第４図に示す２つの画像が表示された画面５Ａに
おいて、それぞれ対応する点の指定により、内視鏡先端
面からこの指定された点に至る距―１を計σする測長原
理について以下に説明する。

第７図（八）において、点りは対象物体３５の上目点、
点１２点Ｑは各々測長点指定操作によって、指定された
画面５Ａ上の点に対応する対物レンズ１１ａ、ｌｌｂの
焦点面上の点である。また点Ｏは対物レンズ１１ａ、１
１ｂの光軸の中線と内視鏡先端面３６との交点である。

上記点りと内視鏡先端面３６との距離をｄ１対物レンズ
１１ａ、１１ｂの光軸の中線に対する横方向のずれをＸ
とする。

上記内視鏡先端面３６と対物レンズ１１ａ、１１ｂの焦
点面との距離をｆとし、対物レンズ１１ａ、１１ｂの光
軸間の距離を２１とりる。また、対物レンズ１１ａの光
軸と点Ｐとの距離をａ１対物レンズ１１ｂの光軸と点Ｑ
との距離をｂとする。

このように設定すると、第７図（八）にお番プる三角形
の相似から ｆ　（ｊ）　−Ｘ　）　＝　ａ　ｄ　　　　　−・−・
−（１）ｆ　ｌ　＋　ｘ　）　−ｂ　ｄ　　　　　・−
・・−（２）が成立する。上記表式（１）、　（２）か
らｘ、ｄについて解くと、 ｘ＝（ｂ−ａ）／（ａ＋ｂ＞　−ｊｌ　　・・・・・・
（３）ｄ＝２ｆｊｌ　／　（ａ＋ｂ）　　　　　　・・
−・−・（４）となる。上記表式（３）、　（４）にお
いて、ａ、ｂ、ｆ。

１は既知の量であるから、未知のｘ、ｄを求めることが
できる。

また、内視鏡先端部３６から着目点りまでの距１ｉ１ｉ
０Ｄは、 ｏｏ＝Ｆ７丁Ｔ１ゴ　　　　　・・・・・・（５）で与
えられ、この（５）式におけるｘ、ｄに対して（３）、
　（４）代価を代入すれば、着目点までの距離が求めら
れることになる。

次に、測長第１端点をＤｌ、測長第２端点をＤ２とする
と、上記計算により（３）、　（４）式から各々第７図
（Ｂ）に示すｄｌ　、ｘｌ、ｃｊ２　、ｘ２が求まる。

（ここで、例えばｄｌは副長第１端点Ｄ１と内視鏡先端
面３６との距離である。） しかして、測長を望む測長第１端点Ｄ１と測長第１端点
Ｄ２との距離Ｄｉ　Ｄ２は、 Ｄｔ　Ｄ２　＝（了ｄ１−ヨ「ＴＹ７ ＋　（Ｘｌ−Ｘ２　）２　・・・・・・（６）で与えら
れる。

上記第１実施例によれば、異る位置から同一対象物体に
対して取込んだ２つの異る画像に対して、各画像におけ
る同一点を操作者が指定するようにしているので、信号
処理側にて２つの画像に対して対応する位置がどの点に
なるかを決めるための大がかりな相関演算処理等を必要
としないで、極めて簡単な計算により測距とか対物物体
における２点間の距離の測長を簡単且つ短時間に求める
ことができ、旦つ画面上に表示させることができる。

従って、安価な計算装置により、短時間に測距あるいは
副長できる。

また非接触で、対象物体の測長等を行うことができる。

第８図は本発明の第２実施例における計測用内視鏡４１
を示す。

上記第１実施例ではイメージガイド１２８．１２ｂを用
いているが、この計測用内視鏡４１ではこれらイメージ
ガイド１２ａ、１２ｂを介装することなく、対物レンズ
１１ａ、１１ｂの焦点面に固体撮像素子１４ａ、１４ｂ
を配置したものにしである。その他は上記第１実施例と
同様の構成であり、またその作用効果もほぼ同様のもの
となる。

第９図は本発明の第３実施例における計測用内視Ｗ１５
１を示す。

上記第１実施例の計測用内視鏡２において、２つの固体
撮像素子１４ａ、１４ｂを用いる代りに、撮像面積の大
ぎい１個の固体撮像素子５２を配置し、これら２つの画
像を分割使用したものである。

この第３実施例は信号処理のタイミング等が異る他は基
本的には第１実施例と同様の信号処理で済む。

この第３実施例の作用効果も上記第１実施例とほぼ同様
のものとなる。

また、上述の第１又は第３実施例において、固体ＶＱ像
素子を内視鏡本体に着脱可能な構造にしても良い。

また、上述の実施例では、測距時に、画面のフリーズを
行っているが、内視鏡先端面が移動しなければ、フリー
ズは行わなくても良い。

尚、カーソル移動用スイッチとしては、押ボタン以外の
スティック等を使用しても良く、また画面上の座標指定
装置としてはライトベン、ディジタイザ等を用いても良
い。

第１０図は本発明の第４実施例における計測用内祝１１
６１の先端側の構造を示す。

内視鏡先端部６２には、例えば左右に偏心して２本のラ
イトガイド６３．６３の先端側の出射端が固定され、各
出射端面に対向して照明レンズ６４．６４．・・・が配
置してあり、照明光を出射する。

各ライトガイド６３．６３の入ＤＪ　Ｇａ側は、図示し
ない光源装置に接続される。

上記２つの照明レンズ６４．６４の間の先端面には凹部
６６が形成され、この凹部６６には、対物レンズ６８及
びこの対物レンズ６８の焦点面に配置した固体撮像素子
６９を取付けた可動部材７０が収納されている。

上記可動部材７０は、上記凹部６６に嵌装され、この凹
部６６内を前後（対物レンズ６８の光軸方向）に移動可
能であり、第１０図（八）は凹部６６内に収納された状
態を示し、同図（Ｂ）は繰り出された状態を示す。

上記可動部材７０は、この可動部材７０の裏面側の凹部
６６内に収納したばね７１により、前方への付勢力が与
えられている。また、この可動部＋Ａ７０の裏面にはワ
イヤ７２の先端が固定され、このワイＡ７７２の（ｌ！
！　端側は図示しない操作部に設けたレバーにより、こ
のワイヤ７２の長さを変化させることができるようにし
である。つまり、ワイヤ７２を最も長くした場合（ワイ
ヤを繰り出した場合）にはばね７１の付勢力にＪ：す、
第１０図（Ｂ）に示すように突出する状態となり、−力
量も短くした場合には同図（Ａ）に示すようになる。

このように対物レンズ６８及び固体撮像素子６９とによ
る撮像手段に対しての可動機能を設ける事により、第１
実施例と同様の測長が可能になる原理を第１１図を参照
して以下に説明する。

点りを物体上の着目点、点２２点Ｑは各々可動部材７０
の繰り出し時及び収納時の点りの対物レンズ焦点面上の
像とする。また、繰り出し時の内視鏡先端面から点りの
距離をｄ、対物レンズ光軸と点りとの距離をＸとする。

上記可動部材７０の繰り出し量を１、先端面と焦点面の
距離をｆとする。また、点８１点Ｑの対物レンズ光軸と
の距離を各々ａ、ｂとする。しかして三角形の相似によ
り、 ｆｘ＝ａｄ　　　　　　　　　　・・・・・・（７）ｆ
ｘ＝ｂ（ｄ＋ρ）　　　　　・・・・・・（８）が成立
する。これら（７）、　（８）式に対し、ｘ、ｄについ
て解くと、 ｘ＝ａｂｊ　／　（ｆ　（ａ−ｂ））　　−・−（’ａ
）ｄ＝ｂＪ）　／　（ａ−ｂ）　　　　　　・−・−・
（１０）となる。ここで、ａ、ｂ、ｆ、１は既知である
から未知のｌｘ、ｄを求める事ができる。

上記（９）、　（１０）式から第１実施例と同様に、２
点Ｄ１．Ｄ２の距離を求めることができる。

以上の原理により、単眼視内視鏡においても内視鏡先端
に撮像手段の可動機構を設けることにより、測長が可能
になる。

他の部分の構成及び動作は上記第１実施例と同様である
。

上記各実施例では取り込む画像は２枚であったが、３枚
以上の画像を用いても良い。

又、画像の取り込み法としては同一出願人による特願昭
６２−３４８８４号に記載されている方法等を用いても
良い。

［発明の効果］ 以上述べたよう本発明によれば、空間的に異る位置から
同一対象物体に対する画像の取込み手段と、取り込んだ
画像に対して互いに対応する同一点に対する位置指定手
段とを設けているので、大がかりで時間のかかる相関演
輝処理等を必要とすることなく、簡単な計悼処理で短時
間に測距あるいは副長を行う事ができる。

【図面の簡単な説明】 第１図ないし第７図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例の計測用内視鏡装置の全体を示す構成図
、第２図は信号処理部の構成を示すブロック図、第３図
は表示画面に表示される通常の表示例を示す説明図、第
４図ないし第６図は測長操作による表示画面の様子を示
す説明図、第７図は測距及び副長の原理図、第８図は本
発明の第２実施例における計測用内視鏡の概略の構造を
示す説明図、第９図は本発明の第３実施例における計測
用内視鏡の概略の構造を示す説明図、第１Ｏ図は本発明
の第４実施例における計測用内視鏡の先端側の概略の構
造を示す説明図、第１１図は第４実施例における測距及
び測長の原理図である。 １・・・計測内視鏡装置　　２・・・計測用内視鏡３・
・・ユニバーサルコード ４・・・ビデオプロセッサ　５・・・表示装置６・・・
挿入部 １１ａ、１１ｂ・・・対物レンズ １２ａ、１２ｂ・・・イメージガイド １４ａ、１４ｂ・・・固体撮像素子 １５・・・信号処理部　　　１６・・・画像生成装置１
８・・・画像メモリ　　　１９・・・カーソル２２・・
・カーソル移動用スイッチ ２３・・・選択スイッチ　　２４・・・パネルｌｉ、制
御装置２６・・・カーソル制御装置 ２８・・・カーソルメモリ　３３・・・計算装置第２図 第３図　　　　　　第４図 １日 第５図　　　　　　第６図 第７図 第８図 源 渋 置 第９図 第１０図 第１１図 特許庁長官　　小　川　邦　夫　殿 １．事件の表示　　　昭和６２年特許願第３０５３８４
号住　　所　　　東京都渋谷区幡ケ谷二丁目４３番２号
名　　称　　（０３７）オリンパス光学工業株式会社代
表者　　下　　山　　敏　　部 ４、代理人 住　所　　　東京都新宿区西新宿７丁目４番４号５、補
正命令の日付　　　（自　発） ６、補正の対象　　　明細書の「特許請求の範囲」「発
明の詳細な説明」の欄 １、特許請求の範囲を次のように訂正します。 「視差を有する複数の画像の撮像手段（有する内視鏡装
置において、前記複数の画像における同一対象点を指定
する指定手段と、内視鏡先端から指定された点までの距
離を計算する計算手段とを有することを特徴とする計測
用内視鏡装置。」２、明細書の第１ページの第１９行目
に「・・・被検部位・・・」とあるのを「・・・被検査
部位・・・」に訂正します。 ３、明細書の第５ページの第１８行目に「・・・指示・
・・」とあるのを「・・・指標・・・」に訂正します。 ４、明細書の第７ページの第１２行目に「・・・画面側
・・・」とあるのを「・・・画面例・・・」に訂正しま
す。 ５、明ｌ１ｌｌＢの第１０ページの第１６行目に［ｘ＝
（ｂ−ａ＞／　（ａ＋ｂ）−ρ・・・」とあるのを［Ｘ
−（ｂ−ａ＞４１　／　（ａ＋ｂ）・・・」に訂正しま
す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 視差を有する複数の画像の撮像手段を有する内視鏡を有
   する内視鏡装置において、前記複数の画像における同一
   対象点を指定する指定手段と、内視鏡先端から指定され
   た点までの距離を計算する計算手段とを有することを特
   徴とする計測用内視鏡装置。