JPH03197806A - 測距システム - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、λ１象物に測定光を投影Ｊる測定光投影装置
に関する。

［従来の技術］ 従来、視差のある複数の光学系によって得られる複数の
画像において、被写体上の同一点に対応する点が、互い
にどの位ずれているかを検知することにより、三角測量
の原理で被写体までの距離を篩用できることが知られて
いる。

従来、被写体上の同一点に対応する点を特定する場合、
ｖＡ察壱が画像を見て判断し、ライトベン等のボインテ
ィングデイバイスを用いて指示していた。一方、特開昭
５９−１８７３１０号公報では、走査スポット光を被写
体に投影し、被写体上の同一点に対応づる各画像上の点
を、観察者が指示をせずに検知する方法が提案されてい
る。

また特公平１−４３２８２号公報や特開平１１１３７１
７号公報に示されるように、ファイバレンズによってレ
ーザ光を多数のスポット光に変換したり、ライトガイド
ファイバ端面のパターンを利用して多数のスポット光を
得てこれを対象物に投影し、各スポット間の距離の変化
から対象物の凹凸を耐測する試みもある。

［発明が解決しようとする課題］ 前記特開昭５９−１８７３１０号公報に示される装置で
は、スポット光を走査するのに内部観察装置先端部に設
けられた走査機構で行っており、内部観察装置先端部の
形状が大きくなってしまうという欠点がある。その結果
、例えば、この装ｄを医療用内視鏡に応用した場合、内
視鏡先端部の径が人ぎくなり、患者に苦痛を与える虞が
あった。

また、特公平１−４．３２８２号公報に示される方法で
は、スボッ１−とスポットの間の計測ができず、空間分
解能に難点があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、先端
部の形状を大きくりることなく、月つ空間分解能の高い
測定を可能にする測定光投影装置を提供りることを目的
どしている。

［課題を解決するための手段］ 本発明の測定光投影装置は、一方の端部に投影された像
を他方の端面に伝達づる像伝達手段と、前記像伝達手段
の前記一方の端部に、測定光を投影する第１の測定光投
影手段と、前記像伝達手段の前記他方の端部に伝達され
た前記測定光を、対象物に投影する第２の測定光投影手
段と、前記像伝達手段の前記一方の端面と、この端面に
投影される前記測定光との相対位置を変化させる走査手
段とを備えたものである。

［作用］ 本発明では、第１の測定光投影手段によって、像伝達手
段の一方の端面に測定光が投影される。

この測定光ｔｌ！、像伝達手段の他方の端面に伝達され
、第２の測定光投影手段によって、対象物に投影される
。走査手段によって像伝達手段の一方の端面とこの端面
に投影される測定光との相対位１ｒ１を変化させること
によって、対蒙物上での測定光の位置が変化する。

［実施例１ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は測距システムの構成を示１説明図、第２図はイメー
ジガイドの入射端面を示す説明図、第３図はＣＣＤ上の
測定光を示す説明図である。

本実施例は、本発明を、ステレオ電子内視鏡を用いた測
距システムに応用した例である。

第１図に示Ｊように、測距システムは、ステレ′Ａ電子
内視鏡（以下、内視鏡と記す。）１と、この内視鏡１が
接続される測定光発生装置２０とを備えている。

前記内視鏡１は、細長で可撓性を有する挿入部２と、こ
の挿入部２の後端に連設された操作部３と、この操作部
３の側部から延設されたユニバーサル」−ド４とを備え
ている。前記１ニバーサルコード４の端部は、前記測定
光発生装２？　２０に接続されるようになっている。前
記挿入部２の先端部には、視Ｘ”を有する２つの位置に
ｖｉｉ像レンズ６Ｒ，６Ｌが設りられている。この搬像
レンズ６　Ｒ。

６Ｌの各結像位置には、それぞれ、Ｃ０Ｄ７Ｒ。

７Ｌが配設されている。前記ＣＣＤ７Ｒ，７Ｌに接続さ
れた信号線８Ｒ，８１は、挿入部２．操作部３及びコー
ニバーリルコード４内を挿通されて首記測定光発生装置
２０内の計測手段２１に接続されるようになっている。

また、挿入部２の先端部には、通常照明用レンズ１０と
、測定光投影レンズ１１とが設けられている。前記通常
照明用レンズ１０の後端に１．フライトガイド１２が連
設され、前記測定光投影レンズ１１の後端にはグラスフ
ァイバの束からなるイメージガイド１３が連設されてい
る。このライトガイド１２及びイメージガイド１３は、
挿入部２゜操作部３及びユニバーサルコード４内を挿通
されて、入射端部は前記測定光発生装置２０内に呑かれ
ている。

一方、前記測定光発生装置２０内には、前記ｉ１測手段
２１と、通常照明光を出！：）Ｊするランプ２２と、測
定光を出射するレーザ２３とが設けられている。前述の
ように、前記計１１１１１手段２１には、Ｃ０Ｄ７Ｒ，
７Ｌに接続された信号Ｆｉ１８Ｒ，８１−が接続される
ようになっている。また、前記ランプ２２から出射され
た照明光は、コンデンサレンズ２４によって集光され、
前記ライトガイド１２の入射端面に入射するようになっ
ている。また、前記レーザ２３から出射された測定光は
、集光レンズ２５で集光されて、前記イメージガイド１
３の入射端部１３ａに入射するようになっている。また
、前記イメージガイド１３の入射端部は、連結部材２６
を介して、圧電素子やスピーカ（ボイスコイル）笠で構
成された走査手段２７にｉ結され、この走査手段２７を
動作させることによって、測定光の光軸に垂直な方向に
ｔｉ復運動覆るようになっている。

次に、第２図及び第３図を参照して、本実施例の作用に
ついて説明する。

測定光発生装置２０内のランプ２２がら出射された光は
、二ｒンデンリレンズ２４で集光されてライトガイド１
２の入射端部に入則し、このライトガイド１２を通り、
通常照明用レンズ１０によって照明光１８として対象物
１９に照射される。

また、測定光発生装置２０内のレー＋ｆ２３がら出射さ
れた平行光は、集光レンズ２５によって集光され、イメ
ージガイド１３の入射端部１３ａにスポット像として投
影される。このスポット光の直径は１ミクロン程度にづ
ることが可能であり、イメージガイド１３を構成づるグ
ラスファイバ１本（直径数ミクロン）のみにレーザ光が
投影される。このレーザ光は、グラスファイバ内を伝送
され、イメージガイド１３の出射端面１３ｂに到達し、
出射され、測定光投影レンズ１１によって測定光１７と
して対象物１９に投影される。この測定光１７は、広が
りを持った光ではあるが、イの光束は非常に細く、対象
物上にはスポット光が投影される。前記イメージガイド
１３の入射端部は、連結部材２６によって走査手段２７
に連結されており、走査手段２７によって連結部材２６
が図中矢印方向へ往復運動さＵられると、それに伴って
イメージガイド１３の入射端部１３　ａ　ｂ往復運動を
する。前記イメージガイド１３は、第２図に示づように
、グラスファイバ１４が規則正しく整然と並べられて構
成されており、往復運動の結果、レーザ光が入射づるグ
ラスファイバ１４は、第２図中Ｘ印で示すように、直線
的に変化する。その結果、イメージガイド１３の出射端
面１３ｂにおいてもレーザ光が出射するグラスファイバ
１４は１ｉ１４線的に変化する。測定光投影レンズ１１
は、レーザ出射端面をそのまま対象物１９に投影するの
で、対象物１９上の測定光１７も直線的に移動すること
になる。

以上の動作により、内視鏡１の先端部に走査機構を設け
ずに、対象物１９上に投影された測定光１７の走査が可
能になる。

り・１象物１９に投影された測定光１７は、Ｒ像レンズ
６Ｒ，６ＬによってＣ０Ｄ７Ｒ，７Ｌ上に結像される。

走査手段２７が駆動されると、Ｃ０Ｄ７Ｌ、、７Ｒ上に
結像された１画像、８画像中にお（）る測定光１７は、
それぞれ、第３図（ａ）。

（ｂ）に示すように破線の範囲を移動する。前記ＣＣＤ
７Ｒ，７Ｌの出力信号は、測定光発生装置２０内の計測
手段２１に入力され、この計測手段２１によって、内８
＋！鏡先端と対象物１９土の測定光１７との距離、及び
相対的な位置関係が計算される。この計ｔ１方法として
は、例えば、本出願人が先に提出した特願平１＝３０２
４８６Ｍに記載された方法を用いることができる。

尚、前記ＣＣＤ７Ｒ，７Ｌの出力信号は図示しない信号
処理回路にて映像信号処理され、この信号処理回路から
の映像信号が図示しないモニタに入力され、このモニタ
に対象物の左右多像が表示されるようになっている。

このように本実施例によれば、内祝ｆ１１の先端部の形
状を大ぎくづることなく対象物１９上に投影された測定
光１７の走査が可能となり、これにより空間分解能の高
い測定が可能となる。

第４図は本発明の第２実施例の測距システムの構成を示
づ説明図である。

本実施例の測距システムは、内視鏡１と、この内視鏡１
が接続される＃１８１ＩＩ装置３０及び光源ユニット５
０と、前記計測装置３０に接続されるカラーモニタ５５
とを備えている。内視鏡１のイメージガイド１３の入射
端部と信号線８Ｒ，８Ｌは、前記測定装置３０に接続さ
れ、ライトガイド１２の入射端部は光源ユニット５０に
接続されるようになっている。

前記測定装置３０は、半導体レーザ３１と、この半導体
レー奢ア３１の出射光を集光してイメージガイド１３の
入）」端面に投影する集光レンズ３２を備え、この半導
体レーＩア３１と集光レンズ３２は一体化され、連結部
材３４を介して連結されたスピーカ３３によって光軸に
垂直な方向にａ復運動されるようになっている。これに
よって、第１実施例と同様に、レーザ光の入射するグラ
スファイバが変化し、対象物１９に投影される測定光１
７が走査される。前記？１′導体レー’ｆ３１は、レー
ザ駆ｖＪ回路３５によって駆動されるようになっている
。また、測定装置３０には、クロック発１：器３Ｇが設
りられ、このり［１ツク発生器３６の発生するり［１ツ
クは、カウンタ３７に入力されるようになっている。こ
のカウンタ３７の出力は、Ｄ／Ａ変換？！Ａ３８とコン
パレータ３９とに入力されるようになっている。前記Ｄ
／Ａ変換器３８の出力は、アンプ４０を介して前記スピ
ーカ３３に入力されるようになっている。前記コンパレ
ータ３９には、プリセット値発生回路４１からの上限及
び下限のプリセット値が人力されるようになっている。

そして、このコンパレータ３９は、カウンタ３７の出力
が上限または下限のプリセット値に達すると反転する出
力を、前記カウンタ３７に送るようになっている。カウ
ンタ３７は、コンパレータ３９からの信号が反転すると
カウントアツプとカウントダウンとを切換えるようにな
っている。

前記測定装置３０は、ビデ４回路（Ｒ）４３Ｒ。

ビデオ回路（Ｌ）４３Ｌを備え、内視鏡１のＣＣＤ７Ｒ
，７Ｌの出力は、それぞれ、前記ビデ４回路４３Ｒ，４
３Ｌに入力されるようになっている。

前記ビデオ回路４３Ｒ，４３Ｌの出力は、それぞれ、測
定光位置検知回路（Ｒ）４４Ｒ，測定光位置検知回路（
Ｌ）４４１に入力されるようにイ１っている。この測定
光位置検知回路４４Ｒ，４４１の出力は、距離口出手段
４５に入力され、この距離わ出回路４５の出力は、距離
情報表示手段４６に入力され、この距離情報表示手段４
６の出力がカラーモニタ５５に入力されるようになって
いる。

また、光源ユニット５０は、通常照明光を出射するキセ
ノンランプ等からなるランプ５１と、このランプ５１を
駆動するランプ駆動回路５２と、前記ランプ５１から出
射された光を集光してライトガイド１２の入射端面に入
射させるコンデンサレンズ５３とを備えている。

次に、本実施例の作用について説明する。

クロック発生器３６からのクロックがカウンタ３７に入
力され、このカウンタ３７はまずカウントアツプを行う
。このカウンタ３７の出力は、Ｄ／Ａ変換３３７にてア
ナログ信号に変換され、従って、Ｄ／Ａ変換器３７の出
力はカウンタ３７のカウントアツプに従って増加する。

Ｄ／Ａ変換器３８の出力は、アンプ４０を介してスピー
カ３３に送られ、スピーカ３３は徐々に前方へ駆動され
る。カウンタ３７の出力は、コンパレータ３９にも入力
され、カウンタ３７の出力が上限プリセット値に達りる
とコンパレータ３９の出力が反転し、カウンタ３７はダ
ウンカウント動作を始める。その結果、Ｄ／Ａ変換器３
８の出力は徐々に減少し、スピーカ３３は徐々に後退づ
る。カウンタ３７が下限プリセット値に達すると、コン
パレータ３９の出力が再度反転し、カウンタ３７はカウ
ントアブを始める。このようにしてスピーカ３３は往復
運動を続け、これに伴って、半導体レーザ３１と集光レ
ンズ３２が一体的に往復運動する。

一方、Ｃ０Ｄ７Ｒ，７Ｌの出力信号は、ビデオ回路４３
Ｒ，４３Ｌによってビデオ信号化され、測定光位置検知
回路４４Ｒ，４４１に入力される。

この測定光位置検知回路４／ＩＲ，４４Ｌでは、測定光
の像がビデオ画像上のどの位置にあるかを検知し、ビデ
オ画像の左端を１２１とした水平方向座標を出力する。

距１！ＩＩＲ出手段４５は、各測定光位置検知回路４４
Ｒ，４４Ｌから出力される座標を使って内視鏡先端から
対象物上の測定光までの距離を算出し、距離情報表示手
段４６に入力する。

この動作を走査範凹仝域にわたって行うことにＪこり、
走査範囲の表面の凹凸情報を得ることができる。前記距
離情報表示手段４６は、１７られた距離情報を種々の形
態でカラーモニタ５５上に表示する。第４図には、測定
光の走査範囲５６Ｒ，５６Ｌとその走査範囲の表面の断
面形状５７Ｒ，５７Ｌを、右画像５８Ｒ１左画＠５８［
と共に表示した例を示している。尚、内視鏡先端から対
象物上の測定光までの距離の静出方法は、第１実施例と
同様に、例えば、本出願人が先に提出した特願平１−３
０２／１８６＠に記載された方法を用いることができる
。

また、測定光とは別に、通常照明光が、ランプ５１、」
ンノ“フサレンズ５３．ライトガイド１２によって、内
視鏡先端から出射され、一般の観察しできるようになっ
ている。

尚、マウス等のボインティングデイバイスで走査範囲の
任意の一点を指定し、そこまでの距離を数値で表示する
ようにしても良い。

また、走査と同期して半導体レー［１３′１を高速にオ
ン／オフサれば、イメージガイド１３中の任意のグラス
ファイバのみにレーザ光を入射させることができる。従
って、どのファイノ＼にレーザ光を入射りるかを選択で
きるようにすれ（ｊ、内視鏡先端と対象物１９上の走査
範囲内の任意の点までの距離を知ることができる。

その他の構成２作用及び効果は第１実施例と同様である
。

第５図は本発明の第３実施例の測距システムの構成を示
を説明図である。

本実施例の測距システムは、内視鏡１と、この内視鏡１
が接続される計測装置６０及び光源ユニット５０と、前
記内視ｍｌの鉗子チャンネル６４内に挿通されるイメー
ジガイドプローブ６６と、このイメージガイドプローブ
６６が接続される測定光発生装置７０とを備えている。

内７Ｉｌ！鏡１の信号線８Ｒ，８Ｌは前記測定Ｈ置６０
に接続され、ライトガイド１２の人（ト）端部１，１光
源ユニツ［−５０に接続されるようになっている。前記
光源ユニット５０の構成は、第２実施例における光源ユ
ニット５０と同様である。

本実施例における内視鏡１は、測定光を導くイメージガ
イドを内蔵せず、操作部３の鉗子孔６５から挿入部２の
先端部の間口まで鉗子チＸ・ンネル６４が設けられてい
る。そして、この鉗子チャンネル６４内に、測定光を導
く前記イメージガイドプローブ６６が挿通されるように
なって０る。前記イメージガイドプローブ６６は、グラ
スファイバの束からなるイメージガイド６７とこのイメ
ージガイド６７の先端面に対向配置された測定光投影レ
ンズ６８とで構成されている。このイメージガイドプロ
ーブ６６の入射端部は前記測定光発生装７１７０に接続
されるようになっている。

前記測定光発生装置７０は、Ｈｅ　Ｎ　ｅレーザ７１と
、この＠ｅＮｅレー１ア７１からの光を平イテ光にする
コリメータレンズ７２と、このコリメータレンズ７２を
経た光を反）１１゛るブレズム７３と、このプリズム７
３で反制された光を集光して前記イメージガイドプロー
ブ６６の入射端面に入射される集光レンズ７４とを備え
ている。前記ブ！ノヌム７３と集光レンズ７４は一体化
され、連結部１を介して連結されたスピーカ３３によっ
て光軸に重直な方向に往復運動されるようになって！／
）る。

これにＪ、って、レーザ光の入０４するグラスノア１バ
が変化するようになっている。前記１（ＩＥ！　Ｎ　ｅ
　ＬｉＪ″７１はレーザ駆動回路７５によって駆動さオ
スビーカ３３はスピーカ駆φ）Ｊ回路７６によって駆動
されるようになっている。

一方、測定ｆｉ置６０は、信号線８Ｒ，８Ｌを介して内
視鏡１のＣＣＤ７Ｒ，７Ｌに１名続されるビデオ回路（
Ｒ）４３Ｒ，ビデオ回路（Ｌ）４３１を備え、このビデ
オ回路４３Ｒ，４３１のｉ：１１力（ま、座標計測回路
６１に入力されるようになって１．する。

この座標計測回路６１の出力（よ、座標表示手段６２に
入力されるようになっても入る。

次に本実施例の作用について説明する。

イメージガイドプローブ６６＆よ、鋤１子１１．６５　
ｆＪＸら内視鏡１の鉗子チｉ／ンネル６４内にｉ４ｉ人
さｈ、内視鏡先端から突出される。このイメージガイ１
ニブローブ６６の入射端面に（よ、）（ｅ　Ｎ　ｅシー
１１フ１の出射光がコンメータレンズ７２．プ１ノズム
７３、集光レンズ７４を介して微小スポット光として投
影される。前記プリズム７３と集光レンズ７４は、スピ
ーカ３３によって１１復運すＪをさせられ、レーザ光が
入射するグラスファイ／（ｈ（走査される。

これに伴い、測定光投影レンズ６８ににつ−Ｃ３を象物
１つに投影される測定光も走査される。

この測定光は、Ｃ０Ｄ７Ｒ，７Ｌで撮像され、ビデ３回
路４３１？、４３１−によってビデオ信号化され、座標
５Ｉ測回路６１に入力される。この座標δ１測回路６１
は、コンピュータ等で構成され、測定光像が左右の画像
でどの位置にあるかを基に、内視鏡先端に対するり・１
象物１９上の測定光１７の座標を計約？ｌる。この座標
は、ＴＶモニタ等で構成される座標表示手段６２に入力
され、この座標表示手段６２によって前記座標が数値あ
るいはグラフィックスで表示される。尚、内視鏡先端に
対する対蒙物上の測定光の座標のＱ出方法は、第１実施
例と同様に、例えば、本出願人が先に提出した特願平１
−３０２４８６号に記載されたｈ法を用いることができ
る。

尚、イメージガイドプローブ６６の直径は、イメージガ
イド６７のファイバ本数が数万木であっても数ミリに過
ぎず、鉗子チセンネル６４から挿入することは極めて容
易である。

その他の構成９作用及び効果は第１実施例と同様である
。

第６図は本発明の第４実施例の測距システムの構成を示
す説明図である。

本実施例の測距システムは、色順次（面順次）式電子内
視鏡８１と、この内視鏡８１が接続されるコントロール
ユニット９ｏとを備えている。

前記内祝ｖｉ８１　テハ、Ｃ０Ｄ７Ｒ，７１−４，ｔｅ
順次〈面順次）式のものである。また、測定光伝達用の
イメージガイド１３の人！ｌ）Ｉ端部は、操作部こ３内
に配置されている。この操作部３内には、半導体レーザ
３１と、この半導体レーザ３１がらの光を平行光にする
コリメータレンズ７２と、このコリメータレンズ７２を
経た光を反射覆るプリズム７３と、このプリズム７３で
反射された光を集光して前記イメージガイド１３の入射
端面に入用される集光レンズ７４と、スピーカ３３とが
設けられている。前記プリズム７３と集光レンズ７４は
一体化され、連結部材を介して連結されたスピーカ３３
によって光軸に垂直な方向に往復連動されるようになっ
ている。これによって、レーザ光の入射スるグラスファ
イバが変化するようになっている。面記半導体レーザ３
１は信号線８３を介して、コント【コールコニブト９０
内のレーザ駆動回路７５に接続され、スピーカ３３は信
号線８４を介してコントロールユニット９０内のスピー
カ駆動回路７６に接続されるようになっている。また、
操作部３には、計測命令信号を発生する測定スイッチ８
２が設けられている。電子内視鏡８１のその他の構成は
、第１実施例における内視鏡１と同様である。

一方、前記コントロールユニット９０内には、通常照明
光を出射するランプ９１が設けられ、このランプ９１と
ライトガイド１２の入射端との間の光路上に、ランプ９
１側から順に、コンデンサレンズ９２１回転カラー円板
９３が配設されている。前記回転カラー円板９３は、周
方向に沿って配列された赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）
の各波長領域の光を透過Ｊるフィルタを有し、モータ９
４によって回転されて、前記各フィルタが順次照明光路
中に介装されるようになっている。また、前記ランプ９
１とコンデンサレンズ９２との間の照明光路上に挿脱自
在なシャッタ９５が設けられ、このシ１？ツタ９５は、
ソレノイド等で構成されたシャッタ駆動手段９６によっ
て駆動されるようになっている。萌紀シｉｔツタ駆動手
段９６は、シャッタ制御回路９７によって制御されてい
る。

また、コント［１−ルユニツＩ−９０内には、前記電子
内視鏡８１のＣＣＤ７Ｒ，７Ｌに接続されるビデオ回路
４３Ｒ，４３Ｌと、半導体レー＋Ｊ″３１に接続される
レーザ駆動回路７５と、スピーカ３３に接続されるスピ
ーカ駆動回路７６が設けられている。前記ビデオ回路４
３Ｒ，４３Ｌの出力は、座標計測回路６１に入力される
ようになっている。

この座標計測回路６１の出力は、座標表示手段６２に入
力されるようになっている。また、コントロールユニッ
ト９０内には、前記レーザ駆動回路７５、スピーカ駆動
回路７６及びシャッタ制御回路９７を制御するタイミン
グコントローラ９８が設けられ、このタイミングコンｌ
−ローラ９８には前記電子内視鏡８１の測定スイッチ８
２からの計測命令信岡が入力されるようになっている。

次に、本実施例の作用についで説明する。

コントロールユニット９０内のランプ９１．コンデンサ
ー２１９２２回転カラー円板９３によって、赤、緑、青
の色順次光が発生され、これがライトガイド１２によっ
て電子内視鏡８１の先端に導かれ対象物１９を照明する
。この各色順次光で照明された対象物１９の像は、ＣＣ
Ｄ７Ｒ，７Ｌで画像され、ビデオ回路４３Ｒ，４３１−
でビデオ仁２；化され、図示し４家いカラーモニタ等で
観察される。

対象物１９の凹凸を測定する場合、操作者は電子内視鏡
８１の操作部３に設置ノられた測定スイッチ８２を押１
゜りるど、図示しない（Ｍ　目線を介して剖測命令信２
Ｊがコン１〜ロールユニツト９０内のタイミングコント
ローラ９８に入力される。このタイミングコント［−１
−ラ９８は、シ１７ツタａｌ１１６１１　［＋１路９７
を介してシャッタ駆動手段９６を駆動し、シ１！ツタ９
５を色順次光発生ランプ９１の光路に挿入する。その結
末、色順次光による照明は停止する。

次に、タイミングコントローラ９８は、レーザ駆ＩＪＪ
回路７５とスピーカ駆動回路７６とを作動し、内視鏡８
１内の半導体レーザ゛３１を発光させると同時にスピー
カ３３に連結されたプリズム７３及び集光レンズ７４を
往復運動させる。スピーカ３３の駆Ｖ」は回転カラー円
板９３０回転に同Ｓ’ＪＩ　ｕて行われ、所定のフレー
ム周期でスピーカ３３は往復運動を繰り返Ｊ０ 電荀蓄積と電向転送とを同一の領域で行うフレームトラ
ンスファーＣＯＤを用いた色順次式電子内視鏡の場合、
ＣＯＤ電荷転送中にはＣＯＤに光が当らないようにηる
必要がある。そこでタイミングコントローラ９８は、半
導体レーザ３１を回転カラー円板９３の回転と同期させ
てＡン／Ａ）し、本来の色順次光と同じ期間だけレーザ
光を発光さＶる。その結果、ビデ３回路４３１１．４３
１からは、正常なビデオ信号として通常照明画像と測定
光による画像信号が得られる。

ビデオ回路４３Ｒ，４３１−の出力は、第３実施例と同
様に、コンピュータ等で構成される座標８１測回路６１
に入力され、この座標調測回路６１によって内視鏡先端
を基準とした対象物１９上の測定光１７の座標が；１算
され、この座標が座標表示手段６２によって表示される
。

（の他の構成１作用及び効果は第３実施例と同様である
。

第７図は本発明の第５実施例の測定光投影装置の構成を
承り説明図である。

本実施例の測定光投影装置は、測定光を出射するレーザ
“とし゛Ｃ１波長が可変の色素レーＩＪ”　１０１を備
えている。この色素レーザ１０１から出射されたシー１
１光は、集光レンズ１０２によっＣ集光され°（、ｌい
数または複数のグラスファイバで構成されたライトガイ
ド１０３に入射し、ライトガイド１０３の他端に導かれ
て出射されるようになっている。前記ライｌ−ガイド１
０３の出射端部は、連結部材１０４を介して圧電素子等
で構成されたアクＦユエータ１０５に連結されており、
このアクデユーＬ−夕１０５の動きに応じて光軸に垂直
な方向に往復運動するようになっている。このライトガ
イド１０３の出ＤＡ端から出射される光は、縮小レンズ
１０６によって、グラスファイバの束からなるイメージ
ガイド１０７の入射端１０７ａに縮小投影されるように
なっている。このイメージガイド１０７の直径と縮小レ
ンズ１０６の縮小イ８率を適当に選べば、イメージガイ
ド１０７の入射端１０７ａに投影されるライトガイド１
０３出射端の画像は数ミクロン以下にできる。その結果
、イメージガイド１０７を構成づるグラスファイバ１本
にライトガイド１０３からの光を入射さけることができ
る。前記イメージガイド１０７の出射端１０７ｂに伝達
された光は、測定光投影レンズ１０８によって、測定光
１７として対象物１０９に投影される。

本実施例の測定光投影装置は、第１ないし第４実施例の
いずれにも適用づることができる。すなわち、第１また
は第２実施例のようにイメージガイド１０７を内視鏡に
内蔵しでも良いし、第３実施例のようにイメージガイド
１０７を内視鏡の鉗子チャンネルに挿通しても良い。ま
た、第４実施例のように色順次式電子内視鏡に適用して
も良い。

色素レーザ１０１は、その発生する光の波長を変化させ
ることができるので、木実ｍ例を応用Ｊれぼ、種々の波
長にお【ノる対象物の凹凸あるいは大きさを測定づるこ
とができる。特に、体表を透過して体内に到達Ｊる赤外
光を用いれば、生体内部には３１プる血管の大きさやそ
の深さを測定づることができ、医学的な価（山は高い。

イの他の作用及び効果は第１実施例と同様である。

第８図及び第９図は本発明の第６実施例に係り、Ｉｎ８
図【よ測定光投影装置の要部の構成を示Ｊ斜視図、第９
図はイメージガイド上のピンホール像の移動を示１３１
明図である。

本実施例の測定光投影装置は、ランプ１１１を備え、こ
のランプ１１１の出射光の光路上に、多数のピンホール
が開けられたピンホール板１１２が配設されている。こ
のピンホール板１１２は、連結部材１１３を介してアク
ヂ：ＬＪ−タ１１４に連結され、このアクチュエータ１
１４によって光軸方向に垂直なＸ方向に往復運動される
ようになっている。前記ピンホール板１１２の像は、縮
小レンズ１１５によってイメージガイド１１６の入射端
面に縮小投影されるようになっている。このイメージガ
イド１１６の入ｒ）Ｉ端部は、連結部材１１７を介して
アクチュエータ１１８に連結され、このアクチュエータ
１１８によって光軸方向及びＸ方向に垂直なＸ方向に往
復運動されるようになっている。前記イメージガイド１
１６の入射端面に投影されたピンホール板１１２の像は
、内視鏡先端へ尋かれ、図示しない測定光投影レンズに
よって対象物に投影されるようになっている。

本実施例の測定光投影装置は、′；５５実施例と同様に
、第１ないし第４実施例のいずれにも適用（ることがで
きる。

本実施例では、アクチュエータ１１４．１１８を適当な
タイミングで駆動すると、イメージガイド１１６上のピ
ンホール像１１９は、イメージガイド１１６入射端面を
第９図に示すように移＃＋　＝Ｊる。イの結果、アクチ
ュエータ１１４．１１８の駆！１ｌｆｆｉが少なくても
、ピンホール＠１１９によつＣイメージガイド１１６入
射端面を全て走査することができる。そして、例えば、
ボインティングデイバイスによって、対象物上に投影さ
れた複数のピンホール像１１９のうちの１つを指定して
、内視鏡先端からくのピンホール像１１９まＣの距離や
、内視鏡先端に対（るピンホール像１１９の座標を求め
たり、２つのピンホール像１１９を指定して、その間の
距離を求めたり捗ることができる。

対象物上に投影されている複数のピンホール像１１９が
ピンホール板１１２上のどのピンホールに対応するかは
、ｌｕ　ＫＬになるピンホール（例えば中心）の大きさ
を変えたり、ビンボールにノ」ラーフィルタを張り付け
り準のピンホールから通過しＣくる光の色を変えること
によ−）で判別づることか可能となる。

尚、ピンホールを大きくすると、ピンホールが一イメー
ジガイド１１６の複数のグラスファイバに投影されるこ
とになるが、そのピンホール付近の測定空間分解能が低
下するのみであり、実用−Ｆはあまり問題はない。

その他の作用及び効果は第１実施例と同様である。

第１０図は本発明の第７実施例の測定光投影装置の要部
の構成を示づ斜視図である。

本実施例の測定光投影装置は、ランプ１２１を備え、こ
のランプ１２１の出射光は、コンデンサレンズ１２２に
よって集光されて多数のグラスファイバ１２３の入（ト
）端に入射するようになっている。この多数のグラスフ
ァイバ１２３の入ｍＥ部は束ねられており、全てのグラ
スファイバ１２３にランプ１２１からの光が入（ト）す
るようになっている。この多数のグラスファイバ１２３
の各出射端部は、保持板１２４に規則正しく配列されて
いる。この保持板１２４は、連結部材１２５を介してリ
ニアモータ１２６に連結され、このリニアモータ１２６
によって光軸方向に垂直なＸ方向に往復運動されるよう
になっている。前記各グラスファイバ１２３の出射端の
像は、縮小レンズ１２７によってイメージガイド１２８
の入（）ｌ端面に縮小１ｑ影されるようになっている。

このイメージガイド１２８の入射端部は、連結部材１２
９を介して圧電バイモルフ１３０に連結され、この圧電
バイモルフ１３０によって光軸方向及びＹ方向に垂直な
Ｘ方向に往復運動されるようになっている。前記イメー
ジガイド１２８の入射端面に投影された各グラスファイ
バ１２３の出射端の像は、内視鏡先端へ枠か机、図示し
ない測定光投影レンズにＪ：って対象物に投影されるに
うになっている。

本実施例の測定光投影装置は、第５，６実施例と同様に
、第１ないし第４実施例のいずれにも適用することがで
きる。

その他の作用及び効果は、第６実施例と同様である。

第１１図及び第１２図は本発明の第８実施例に係り、第
１１図は測距システムの構成を示１説明図、第１２図は
座標計測回路の二個を示ずブロック図である。

本実施例は、１個のＣＯＤを備えた内視鏡で、内視鏡先
端を基準とした対象物上の測定光の３次元座標を得るこ
とができるシステムの例である。

本実施例の測距システムは、電子内視鏡１３１と、この
内視鏡１３１が接続されるコントロールユニット１４０
とを備えている。

前記内８１鏡１３１は、第６図に示づ電子内視鏡８１に
おいて、２つの搬像レンズ６Ｒ，６Ｌ１ＣＣＤ７Ｒ，７
Ｌ、信号線８Ｒ，８ｍを、１つの陽像レンズ６、ＣＣＤ
７、信号１８に代えたものである。

一方、コントロールユニット１４０は、第６図に小すコ
ントロールユニツト９０において、２つのビデオ回路４
３Ｒ，４３ｍを１つのビデオ回路４３に代え、シ１／ツ
タ９５．シャッタ制御手段９６及びシャッタ制御回路９
７を除いたものである。

尚、本実施例における座標Ｊ１測回路６１は、タイミン
グコントローラ９８によって制御されるようになってい
る。

次に、本実施例の作用について説明でる。

半導体レーザ３１から出射された光は、非球面レンズで
構成されたコリメータレンズ７２によって平行光に変換
され、プリズム７３で反射された後、集光レンズ７４に
よってイメージガイド１３の入ｔＡ端に直径１ミクロン
以下の微小スポット光として投影される。このスポット
光は、イメージガイド１３の出ｌ）ｌ端面に伝送され、
測定光投影レンズ１１によって対象物１９に投影される
。前記プリズム７３と集光レンズ７４は連結部材によっ
てスピーカ３３に連結されており、スピーカ３３の往復
運動に従ってイメージガイド１３の入射端のレーザスポ
ットが逢合される。

これとは別に、観察用の通常照明光として、ランプ９１
．ｒｌンデンリレンズ９２１回転カラー円板９３によっ
て色順次光が作られ、ライトガイド１２を介して内視鏡
先端部に送られ、照明レンズ１０によって対東物１９に
照射される。

前記半導体レーザ３１は、色順次光の照介１と同ｌＩシ
て駆動され、半導体レーザ３１のオフ時には、対象物１
９は測定光及び通常ｖＡ察光によって照明されない。

対象物１９に投影された測定光は、通常観察光の対象物
による反射光と共に、元像レンズ６によってＣＣＤ７に
結像される。このＣＣＤ　７の出力は、ビデオ回路４３
によってビデオ信号に変換され、座標計測回路６１によ
って対象物１９−Ｌの測定光１７の内視鏡先端に対する
座標が計算される。

計粋された座標は、座標表示手段６２によって表示され
る。

タイミングコントローラ９８からはスピーカ３３の位置
の情報が座標計測回路６１に送られている。座標計測回
路６１では、このスピーカ３３の位にの情報と、ビデオ
回路４３からｖ、１られる測定光像の位置から、内視鏡
先端を基準とした対象物上の測定光の座標を３ｔ　Ｏす
る。

尚、第１２図に示すように、イメージガイド１３０入射
端部を、３１！結部材１３２を介して圧電り子等で構成
されるアクチュエータ１３３に連結し、このアクチュエ
ータ１３３によってイメージガイド１３の入射端部を往
復運動させて、レー１１スボットを走査しても良い。

次に、前記が標計測回路６１における測定の原理につい
て説明する。

第１２図に示づように、イメージガイド１３の出射端か
ら出射される測定光Ｌ１．Ｌ２．Ｌ３゜［４４と甲面△
との交点をｒ’１．Ｐ２．Ｐ３．Ｐ４とし、平面Ｂとの
交点をＱｌ、Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４とＪる。尚、平面Ａ、Ｂ
は平行であり、測定光投影レンズ１１の光軸に垂直であ
るとする。

搬像レンズ６とＣＣＤ７とぐ、これらの点Ｐ１〜Ｐ４．
（１）１〜Ｑ４を画像した場合、測定光［１士の点Ｐ１
ど点Ｑ１の位置１ユ異％つでＨル像されるこれは、測定
光の投影光学系と撮像光学系の位置が５′・ｉなってい
るからである。同様に、Ｐ２とＱ２Ｐ３どＣ３、Ｐ４と
Ｃ４も、それぞれ別の点として搬像される。また、測定
光Ｌ１．Ｌ２．Ｌ３゜Ｌ４は、アクチュエータ１３３（
またはスピーカ３３）の変位に対応して一義的に決まる
。

その結果、対象物上の測定光がＣ０Ｄ７−ヒてどの位置
に結像しているか、またそのときのアクチュエータ（ま
たはスピーカ３３）の変位がいくらであるかが分かれば
、対象物上の測定光の絶対位置が決まる。

次に、第１２図を参照して座標計測回路６１の一例を説
明づる。

クロック発生器（１）１４１の出力は、カウンタ（１）
１４２でカウントアツプされ、そのカウント値は人容聞
の半導体メモリ等で構成されるメモリ１４３のアドレス
入力の下位ビットに接続されると共に、Ｄ／Ａ変換器１
４４とカウントＵＰ／　Ｄ　ＯＷ　Ｎ　ｉｌ、ｌ　Ｉ１
１回路１４５とに人力されるようになっている。前記Ｄ
／Ａ変換器１４４の出力は、ドライバ１４６を介してア
クヂＪ１−夕１３３に入力され、前記カウンタ（１）１
４２のカウント値に応じてアクチュエータ１３３は変位
づる。その結果、アクチュエータ１３３に連結部材１３
２を介して連結されているイメージガイド１３の入Ｑ４
端部も変位し、測定光がＬｌ、Ｌ２．Ｌ３．Ｌ４の順に
照射される。また、前記カウントＵＰ／Ｄ　ＯＷ　Ｎ　
ＩＩＩ　ＩＩ］回路１４５は、カウンタ（１）１４２０
カウント値が一定値に達するとカウンタ（１］１４２を
カウントダウン動性に切り換え、これに上りカウンタ（
１）１４２はカウントダウンを始め、アクチュエータ１
３３ｔよ往復運動をする。

一方、ＣＣＤ７の出力は、ビデオ回路４３でビデオ信号
化され、コンパレータ１５１．水平同期信号検出回路１
５２９画像領域検知回路１５３に入力される。水晶発振
品等′Ｃ−構成されるクロック発生ｉ！！＋（２）１５
／ｌの出力はゲート回路１５５に人力され、このゲート
回路１５５は、画像領域検知回路１５３の出力に基づき
、ビデオ信号のうちｉｉ！＋ｉ　’ｆＡ部分の仁弓が出
力されている場合にのみクロッ信号をカウンタ（２＞１
５６に入力するようになっている。一般に、ＣＯＤを用
いた内視鏡は出力のビデオ信号のうち、画像が表示され
るのはビデＡ画面仝体にえ１して一部の領域であるため
、画像領域の左端を座ｅＡＯとでるために、このゲート
が必要である。

一方、コンパレータ１５１は、測定光検出レベルと比較
することによって、人力されたビデオ信号から測定光に
対応する信号のみを検出する。このコンパレータ１５１
の出力は、ラッチ１５７に、制御入力として入力され、
ラッチ１５７には、カウンタ（２）１５６の値、すなわ
ちビデオ信号の画像領域の１ｒＬ端を基準とした測定光
の座標が記憶される。また、水平同期信号検出回路１５
２は、ビデオ信号から水平同期信号を分離し、ブランキ
ング期間中にラッチ１５７とカウンタ（２）１５６をリ
セットする。前記ラッチ１５７の出力は、メモリ１４３
のアドレス入力の上位ビットに接続されている。

前述のように、投影している測定光とその測定光像の位
置が分かれば、対象物に投影されている測定光の位置が
一義的に決まる。本例では、前記測定光の位置に対応づ
るカウンタ（１）１４２からの照射スポット光番号と、
ラッチ１５７からの測定光像位置は、それぞれ、メモリ
１４３のアドレス入力の上位ビット、下位ビットに与え
られる構成になっており、そのアドレスに対応してメモ
リ１４３から、測定光の内視鏡先端からの距離／位置の
情報としてのドツト番号が出力される。例えば、メモリ
１４３に内視鏡先端に対１６対象物上の測定光の座標を
記憶させておけば、メモリ１４３の読み出し時間のみで
対象物上の測定光の座標が計０できる。

メモリ１４３に書す゛込むデータを作成するのに実際の
内？Ｂ鏡を用いて測定光を走査し、種々の平面に投影さ
れた測定光の位置をカウンタ（２）１５６によって測定
し、イの値を店き込めば、層像レンズ６や測定光投影レ
ンズ１１の収差や組立誤差等を補正できる。

尚、本実施例では、メモリ１４３として半導体メ七りを
用いたが、これに限らず磁気ディスクや光ディスクを用
いても良い。その場合、アドレス人力とディスクの物理
アドレスの管理は、磁気ディスクあるいは光デイスクコ
ントローラによって容易に実現できる。

光デイチクは、数ギガバイトの容量を持つものも丈用化
されており、この場合、−アドレス入力はバイト単位の
出力を前提にした場合、３０〜３２ビットに相当する。

ここで、測定を画面全体について行う場合に必要なメモ
リ容置について考える。

測定光を特定するために、水平方向７ビツト（１２８通
り）、垂直方向７ビツト（１２８通り）、測定光の位置
を特定Ｊるために、水平方向７ビツト（１２８通り）、
垂直方向７ビツ１〜（１２８通り）を用いた場合、全体
で２８ビツト（２５６Ｘ１０６）であり、メモリの出力
としてＸ　Ｙ　Ｚ　）Ｉ標各々について２バイト、５１
６バイ１−を想定して６光デイスクに必要なアドレス入
力は３１ピツト（２Ｘ１０９）に過ぎず、光ディスクで
十分な容量を確保できる。磁気ディスクや光磁気ディス
クの場合は若゛干容吊が少ないが、この場合は複数台の
ディスク装置を用いれば良い。

以上のように、複雑な泪９回路を用いることなく、磁気
ディスクあるいは光ディスクによって内視鏡先端を基準
とした対象物」−の測定光の座標が特定できるのである
。

また、以上の手払は、第１．第２実施例のように、２個
のＣＯＤを用いた場合にも適用できる。

ｔなわち、右側ＣＣＤと左側ＣＣＤ上における測定光の
結像位置の座標をメモリのアドレス入力に使うのぐある
。右側ＣＯＤの測定光の結像位置と左側ＣＯＤの測定光
の結像位置の座標が分かれば、内視鏡先端をＵ準とした
対象物上の測定光の座標が一義的に定まることは、本出
願人が先に提出した特願平’ｌ−３０２４８６号に記載
されている。

本実施例のその他の構成１作用及び効果は第４実施例と
同様である。

尚、本発明は、Ｌ記名実施例に限定されず、例えば、イ
メージガイド（像伝達手段）としては、多数のグラスフ
ァイバを束ねたものに限らず、内視鏡が硬性鏡の場合に
はリレーレンズを用いることも可能である。また、屈折
率が連続的に変化Ｊる光集束性ファイバ、いわゆるセル
フォック（商品名）を用いて良い。要は、入射端におい
て走査されたスポット状の測定光が、イメージを保って
出側端に送られれば何であっても良いのである。

また、第６．第７実施例のように多数のスポット光を得
る方法としては、発光ダイオードを規則正しく配置し、
同時あるいは時分割的に発光させることも考えられる。

また、本発明は、医療用に限らず、水道管やガス管、航
空機エンジン等の傷や変形の測定にも応用でき、その効
果は大きい。

また、測定光を、イメージガイドを構成覆るグラスファ
イバの１本のみに投影するのではなく、近接した複数本
のグラスファイバに投影するようにしても良い。この場
合は、測定の空間分解能は低下するが、測定光の光量が
多くなり、暗いス・１象物の場合は有効である。また、
内？Ｊｌ＆１１先端と対象物とを近接させれば分解能の
低下はある稈瓜解消される。

［発明の効果］ 以上説明したにうに本発明によれば、像伝達手段の入射
端面とこの端面に投影される測定光との相対位置を変化
させることによって、像伝達手段の出射端部に伝達され
対象物に投影される測定光を走査するようにしたので、
先端部の形状を大きくづることなく、且つ空間分解能の
高いヨ１１定が可能になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は測距システムの構成を示す説明図、第２図はイメー
ジガイドの大川端面を示す説明図、第３図はＣＣＤ上の
測定光を示す説明図、第４図１よ本発明の第２実施例の
測距システムの構成を示す説明図、第５図は本発明の第
３実施例の測距シスフ−１１の構成を示？ｌ説明図、第
６図は本発明の第４実施例の測距システムの構成を示す
説明図、第７図（よ本発明の第５実施例の測定光投影装
置の構成を承り説明図、第８図及び第９図は本発明の第
６実施例に係り、第８図μ測定光投影装置の要部の構成
を示ず斜視図、第９図はイメージガイド上のピンホール
像の移動を示Ｊ説明図、第１０図は本発明の第７実施例
の測定光投影装置の要部の構成を示づ斜視図、第１１図
及び第１２図は本発明の第８実施例に係り、第１１図は
測距システムの構成を示１説明図、第１２図は座標δ４
測回路の一例を示すブロック図である。 １・・・ステレオ電子内視鏡 １１・・・測定光投影レンズ １３・・・イメージガイド ２０・・・測定光発生装置 ２３・・・レーザ ２７・・・走査手段 １７・・・測定光 ２１・・・計測手段 ２５・・・集光レンズ 手続補正書く自発） 平成２年 ５月１４日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一方の端面に投影された像を他方の端面に伝達する像伝
   達手段と、 前記像伝達手段の前記一方の端面に、測定光を投影する
   第１の測定光投影手段と、 前記像伝達手段の前記他方の端面に伝達された前記測定
   光を、対象物に投影する第２の測定光投影手段と、 前記像伝達手段の前記一方の端面と、この端面に投影さ
   れる前記測定光との相対位置を変化させる走査手段と を備えたことを特徴とする測定光投影装置。