JPH039734B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内視鏡用測長装置に関し、より詳細に
は、内視鏡下で体腔内等における病変部等の被検
部の大きさを測定するための装置に関する。

従来において、内視鏡を使用して体腔内や工業
上の空洞内における被検部の大きさを測定する装
置としては、西ドイツ特許公開第2847561号公報
に開示された装置が知られている。この装置は、
ライトガイドフアイバー出射端面と焦点深度の浅
い結像レンズとの間に目盛部材を配置した光学系
を、内視鏡の挿入部外周面にその長手方向に沿つ
て固定したものであり、ライトガイドフアイバー
入射端面に光を入射すると、結像レンズによつて
被検物が存在する観察面、たとえば病変部を有す
る体腔内壁面に目盛部材を投影させることができ
るものである。そして、この観察面に投影された
目盛を内視鏡で観察してピントを合わせた時に、
目盛部材と結像レンズとの距離、投影された目盛
の大きさ、及び観察面と結像レンズとの距離が一
定の関係にあることを利用し、これによつて投影
された目盛の１目盛分の長さを知り、被検物の大
きさを測定するものである。ところが、内視鏡と
組み合わせて使う場合、結像レンズの有効径はせ
いぜい数ミリメートルのオーダーであるから、前
述した装置に必要とされる焦点深度の浅い結像レ
ンズを実現することは不可能であつた。そして、
焦点深度の深い結像レンズの場合には、観察面ま
での距離にさほど関係なく投影された目盛のピン
トが合つてしまうから、投影された目盛のピント
合わせによつて、前記装置で利用した一定関係に
基づき観察面と結像レンズとの距離を正確に決め
ることは不可能である。このため、当然のことな
がら、観察面上の被検物の大きさを正確に測定す
ることは不可能となる。前記装置において焦点深
度の深い結像レンズを使用した場合でも、観察面
と結像レンズとの距離が測定できれば、前述した
一定関係に基づき、観察面に投影された１目盛分
の長さを知ることは可能となり、被検物の大きさ
を測定することができる。しかしながら、内視鏡
が体腔内等に位置している場合に、体腔内壁面等
の観察面と結像レンズとの距離を正確に知ること
は困難である。このように、前記従来装置では体
腔内等の被検物の大きさを正確に測定することは
不可能であつたから、これを可能とする、焦点深
度の深い結像レンズを使用するとともに、観察面
と結像レンズとの距離を測定する必要がない内視
鏡用の測長装置の開発が要望されていた。

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされ
たもので、簡単な操作によつて、迅速、軽便かつ
正確に、内視鏡下で体腔内等における病変部等の
大きさを測定することができ、しかも安価に供給
できる内視鏡用測長装置を提供することを目的と
する。

本発明の特徴は、内視鏡の鉗子チヤンネルに挿
通しうるよう形成された測長ライトガイドと、こ
の測長ライトガイド内に配設される目盛投影用ラ
イトガイドフアイバー、目盛部を有する目盛部
材、及び有効径５mm以下で後側（出射側）焦点が
レンズ後側（出射側）端面のごく近傍にある結像
レンズとから成る結像光学系と、同じく前記測長
ライトガイド内に前記結像光学系の周囲に位置す
るよう配設される指標光用ライトガイドフアイバ
ーと、前記各ライトガイドフアイバーにそれぞれ
光を導入するための２つの光源とから構成し、体
腔内等における被検物である病変部等に、結像光
学系の目盛投影用ライトガイドフアイバーと指標
光用ライトガイドフアイバーとからそれぞれ目盛
部の目盛像と指標像とを投影して、基準となる目
盛像と指標像とが交差するよう調整し、この時、
あらかじめ算出しておいた基準目盛分の長さに基
づき、あたかも物差しを病変部等に置いた状態と
して目盛部の目盛を読み取ることにより、病変部
等の大きさを測定するものである。

以下、本発明の好適な実施例を添付図面の第１
図ないし第９図に基づいて詳細に説明する。

第１図は本装置を内視鏡に使用した状態を示
し、測長ライトガイド１は、内視鏡２の鉗子チヤ
ンネル３に挿通しうる太さと長さに構成されてい
る。前記測長ライトガイド１内には、指標光用ラ
イトガイドフアイバー４と目盛投影用ライトガイ
ドフアイバー５とが出射端方向から挿入配置さ
れ、これら両ガイドフアイバー４，５の入射端
は、光源ボツクス６内に導かれている。第２図及
び第３図に示したように、前記指標光用ライトガ
イドフアイバー４は、その出射端面が測長ライト
ガイド１の先端面と一致するように、前記測長ラ
イトガイド１の内周面に沿つて環状に配設されて
いる。そして、前記指標光用ライトガイドフアイ
バー４と同軸に、目盛投影用ライトガイドフアイ
バー５が管状の支持部材７を介して配設され、前
記目盛投影用ライトガイドフアイバー５の出射端
面は、前記測長ライトガイド１の先端面より後方
に位置している。前記支持部材７には、前記目盛
投影用ライトガイドフアイバー５と同軸に、互い
に所定距離をおいて、同一径を有する目盛部材た
る目盛板８及び結像レンズ９が支持され、結像レ
ンズ９の出射側端面は測長ライトガイド１の先端
面と一致している。そして、前記結像レンズ９、
前記目盛板８、前記目盛投影用ライトガイドフア
イバー５によつて結像光学系１０を構成してい
る。この結像光学系１０における位置関係は、前
記目盛板８が前記結像レンズ９の前側（入射側）
焦点位置よりも前記目盛投影用ライトガイドフア
イバー５の出射端面寄りに位置する一方、前記目
盛板８と前記目盛投影用ライトガイドフアイバー
５の出射端面との距離は、投影像に前記目盛投影
用ライトガイドフアイバー５の出射端面の網目状
模様がのらない範囲でなるべく近く設定されてい
る。前記結像レンズ９の有効径は５mm以下であ
り、後側（出射側）焦点はレンズ後側（出射側）
端面のごく近傍に位置している。また、目盛板８
には、第４図に示したように、目盛板８の中心で
直交する２本の座標軸１１ａ，１１ｂとこれら座
標軸１１ａ，１１ｂに直交するよう配置された複
数の直状な目盛１２とから成る目盛部１３が形成
されており、この目盛部１３のみを光が透過しう
るよう構成されている。そして、第４図では明ら
かでないが、前記目盛部１３の前記各目盛１２，
……は、結像レンズ９の歪曲収差を考慮して、等
間隔目盛にはなつていない。

第５図に示したように、光源ボツクス６内に
は、指標光用と目盛投影用の光源及びそれらに付
随する各光学系が設けられている。指標光用光源
たるレーザー発振器１４から発射されたレーザー
ビームは、コンデンサーレンズ１５を通つたのち
コリメーターレンズ１６で平行光束とされ、円錐
形状の固定部材１７の周面に沿つて一定長だけ固
定された指標光用ライトガイドフアイバー４の入
射端面に入射するよう構成されている。第６図で
明らかなように、前記固定部材１７はその頂角が
2θであり、またその底面が前記コリメーターレン
ズ１６で平行光束とされたレーザービームに対し
て垂直となるよう配設されている。ここで、前記
固定部材１７の半頂角たるθを、指標光用ライト
ガイドフアイバー４の素線におけるコアの屈折率
をn_p、クラツドの屈折率をn_cとして、θ＜sin^-1√
n_p ²−n_c ²を満足する値に設定し、入射角度を受光
角度より小さく設定する一方、コリメーターレン
ズ１６で平行光束となつたレーザービームが、指
標光用ライトガイドフアイバー４の入射端面のす
べてを覆うように構成することによつて、レーザ
ー発振器１４から発射されたレーザービームを、
効率よく前記指標光用ライトガイドフアイバー４
の出射端から出射することができる。第３図及び
第７図で明らかなように、前記指標光用ライトガ
イドフアイバー４の素線の配置は、入射側と出射
側で順番を揃えた一層としている。一方、目盛投
影用光源たる光源ランプ１８から発せられた光
は、反射鏡１９によつて効率よくコンデンサーレ
ンズ２０に導かれ、コリメーターレンズ２１を通
つて平行光束とされたのち、カラーフイルター２
２を通つて目盛投影用ライトガイドフアイバー５
の入射端の全面から入射するように構成されてい
る。前記カラーフイルター２２は、病変部等の被
検部の色調と異なる色調の目盛部投影像を作成
し、また、光量調節を可能として、目盛部投影像
を容易に見分けるために設けられているものであ
つて、赤と青というように異なつた発色をするエ
レクトロクロミツク機能性薄膜素子を多層に重ね
て成り、通常は消色しておき、必要に応じて図示
していない切り換え操作機構によつて前記素子の
任意のものを選択発色させ、被検部の色調と異な
る色調に目盛部投影像を変色させるよう構成され
ているものである。

続いて、本実施例の作用について説明する。

測長ライトガイド１を、体腔内に挿入された内
視鏡２の鉗子チヤンネル３に挿通し、レーザー発
振器１４を発振させ、光源ランプ１８を発光させ
る。すると、レーザー発振器１４から発せられた
レーザービームは、コンデンサーレンズ１５とコ
リメーターレンズ１６とによつて適当な径の平行
光束に広げられ、指標光用ライトガイドフアイバ
ー４の素線のすべての入射端面に入射角θで入射
する。前述したようにθ＜sin^-1√_p ²−_c ²であつ
て、入射角度が受光角度より小さいから、レーザ
ービームは前記指標光用ライトガイドフアイバー
４内で伝送され、第８図に示したように、前記指
標光用ライトガイドフアイバー４の出射端面か
ら、出射角θで円錐状ビームとなつて出射する。
一方、光源ランプ１８から発せられた光は、コン
デンサーレンズ２０とコリメーターレンズ２１と
によつて適当な径のほぼ平行な光束となり、カラ
ーフイルター２２を通過したのち、目盛投影用ラ
イトガイドフアイバー５の入射端面に垂直に入射
する。そして入射した光は、前記目盛投影用ライ
トガイドフアイバー５内で伝送され、目盛板８を
照射して目盛部１３のみを透過し、結像レンズ９
によつて前記目盛部１３が体腔内壁面に結像され
る。このとき、結像レンズ９の有効径が小さく、
また、目盛板８の照射光はほぼ平行な光束として
目盛投影用ライトガイドフアイバー５に入射され
ているから、像の被写界深度が非常に深く、結像
レンズ９の出射端面から体腔内壁面までの距離に
ほとんど関係なくピントが合うものである。ま
た、第８図において、Ａ−A′は結像レンズ９の
前側主平面、Ｂ−B′は前記結像レンズ９の後側
主平面であるが、後側焦点は前記結像レンズ９の
出射端面のごく近傍にあるため、体腔内壁面まで
の距離ｌと像の大きさはほぼ比例関係にある。

ここで、測長の原理を説明する。第８図におい
て、目盛投影用ライトガイドフアイバー５の出射
端面から出射して目盛板８の目盛部１３における
２目盛め（第４図のＡ点）を通過した光は、広が
り立体角が小さいから１本の光線で近似すると、
結像レンズ９の中心軸ｃに対して平行に進み、近
軸的にはＢ−B′面で中心軸ｃに対しての角度
で曲げられ、結像レンズ９の後側焦点を通過する
光線lmとなる。但し、θ＜とする。指標光用
ライトガイドフアイバー４の出射端面から出射し
た円錐状の指標光線の最外縁の光線、すなわち円
錐の母線に相当する光線のうち前記光線lmと交
わる光線をlcとし、その交点ｐから中心軸ｃまで
の距離をｈとする。また、前記点ｐから前記中心
軸ｃに下ろした垂線の足をＱとし、結像レンズ９
の出射端面から前記点Ｑまでの距離をｌとする。
いま、光線lmと交わる光線lcとの交点ｐに体腔
内壁面が位置していれば、前記距離ｌは測長ライ
トガイド１の先端面から体腔内壁面までの距離と
なる。したがつてこの場合、距離ｈが目盛部１３
における基点ｏから２目盛めまでの長さに相当す
ることになり、前記距離ｈの値を求めることによ
つて、この値を基準として体腔内壁面上の長さを
求めることが可能となるのである。ところで、第
８図から明らかなように、ｈ＝ltan、ｈ＝ltanθ
＋γ（但し、γは結像レンズ９の中心軸から指標
光用ライトガイドフアイバー４の出射端までの距
離）が成り立つから、両式からｌを消去すると、
ｈ＝γtan／tan−tanθとなる。ここで、γとθの
値は 既知であり、また、の値は計算あるいは実測に
よつて求めることができるから、前記式からｈの
値を算出できる。

このようにしてｈの値をあらかじめ算出してお
き、本装置を内視鏡下に使用するにあたつては、
第９図に示したように、患者の体腔内壁面の被検
物たる病変部２３上に、目盛部投影像２４の２目
盛めと指標像２５の外縁とが交差するように内視
鏡２を操作すればよい。すなわち、測長ライトガ
イド１と体腔内壁面との距離を調節すればよいの
である。すると、２目盛分の長さがｈに相当し、
１目盛分の長さがh/2に相当することになるか
ら、病変部２３上に物差しを置いたのと同じこと
になり、前記病変部２３の大きさを容易に知るこ
とができる。そして、前記病変部２３の色調が目
盛部投影像２４の色調と同一であつて、目盛部投
影像２４の明確な識別が困難な場合には、カラー
フイルター２２のエレクトロクロミツク機能性薄
膜素子のなかから適当なものを選択し、切り換え
操作をしてこれを発色させることにより、前記目
盛部投影像２４の色調を変化させてこれを明確に
識別することができる。

なお、上述の説明においては目盛部１３の２目
盛めを基準としたが、何目盛めを基準としてもよ
く、基準とした目盛分に対する_oを計算または
実測によつて求めたうえｈを算出しておけばよい
ものである。但し、_o＞θでなければならず、
また、読み取り誤差を小さくするために、_oと
θとの差は大きい方が望ましい。

上述した実施例では、目盛板８の目盛部１３の
みを光が透過するよう構成したが、これとは反対
に、前記目盛部１３のみを光が透過できないよう
に構成してもよい。また、目盛部１３の形状は互
いに直交する２本の座標軸１１ａ，１１ｂに直交
する複数の直状な目盛１２……を設けたものとし
て構成したが、第１０図に示したように、各目盛
１２′を円とし、これらを目盛板８′の中心を中心
として同心円状に配設し、目盛部１３′を構成す
ることもできる。この場合においても、第１０図
では明らかでないが、各目盛１２′たる円の間隔
は結像レンズ９の歪曲収差を考慮すると、必ずし
も等間隔にはならない。もちろんこの目盛板８′
にあつても、光の透過を目盛部１３′のみ可能に
したり、これとは反対に、目盛部１３′のみ不可
能とすることができる。さらに、指標用光として
はレーザービームを使用し、投影用光としてはラ
ンプ光を使用した場合について説明したが、この
関係を逆にしたり、あるいは色調を異ならせる等
して識別を可能にすれば、両光ともにレーザービ
ーム、またはランプ光を使用することも可能であ
る。もちろん、レーザービームは可視領域で発振
したものを使用することが望ましく、不可視なレ
ーザービームの場合は、病変部等の被検部にレー
ザービームに照射されると発色する物質をあらか
じめ塗布しておく等の手段を講じなければならな
い。

以上説明したところで明らかなように、本発明
によれば次のような諸効果を挙げることができ
る。第１に、体腔内等に存在する被検部と非接触
状態で測長ができるから、被検部が病変部等のよ
うに刺激することが好ましくない場合に最適であ
る。第２に、被検部に物差しを置いたのと同等の
状態で測長を行うから、極めて正確である。第３
に、結像レンズから被検部までの距離を測定する
必要がないから、内視鏡用の装置として最適であ
る一方、上述したｈを求める両式からｌ＝
γ／tan−tanθが導けるから、前記距離の算出もで きる。第４に、構造が簡単であるから、故障が少
なく、安価に供給できる。第５に、ピント合せの
必要がなく、操作が極めて容易である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の好適な実施例を示し、第１図は内
視鏡に使用した状態を示す概略図、第２図は測長
ライトガイド内の観察光学系と指標光用ライトガ
イドフアイバーの配置状態を示す概略的な断面
図、第３図は同じく測長ライトガイドの先端面の
概略図、第４図は目盛板の正面図、第５図は光源
ボツクス内を示す装置全体の概略図、第６図は指
標光用ライトガイドフアイバーの入射端における
固定状態及びレーザービームの入射状態を示す概
略的側面図、第７図は指標光用ライトガイドフア
イバーの入射端を示す概略図、第８図は測長原理
を示す説明図、第９図は病変部への投影状態を示
す概略図、第１０図は目盛部の他の実施例を示す
目盛板の正面図である。 １……測長ライトガイド、２……内視鏡、３…
…鉗子チヤンネル、４……指標光用ライトガイド
フアイバー、５……目盛投影用ライトガイドフア
イバー、６……光源ボツクス、８，８′……目盛
板、９……結像レンズ、１０……結像光学系、１
１ａ，１１ｂ……座標軸、１２，１２′……目盛、
１３，１３′……目盛部、１４……レーザー発振
器、１８……光源ランプ、２３……病変部、２４
……目盛部投影像、２５……指標像。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 測長ライトガイドと、目盛投影用ライトガイ
   ドフアイバー、目盛部を有しこの目盛部か目盛部
   以外の部分かのいずれか一方のみを光が透過する
   目盛部材、及び有効径５mm以下で後側焦点がレン
   ズ後側端面のごく近傍にある結像レンズとから成
   り、同軸に前記測長ライトガイド内に配設される
   一方、前記目盛投影用ライトガイドフアイバーの
   入射端は前記測長ライトガイドの外部に位置する
   結像光学系と、この結像光学系の前記目盛投影用
   ライトガイドフアイバーの入射端に光を供給する
   ための光源と、前記結像光学系の周囲に位置する
   よう前記測長ライトガイド内に配設される一方、
   入射端は前記測長ライトガイドの外部に位置する
   指標光用ライトガイドフアイバーと、この指標光
   用ライトガイドフアイバーの入射端に光を供給す
   るための光源とから構成され、かつ目盛投影光の
   出射角の最大値は指標投影光の出射角より大きい
   ことを特徴とする内視鏡用測長装置。 ２ 指標光用ライトガイドフアイバーを、結像光
   学系の周囲全部に及ぶよう同軸に配設したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内視鏡用
   測長装置。 ３ 目盛部材の目盛部を、前記目盛部材の中心で
   直交する２本の座標軸と、これらの座標軸に直交
   するよう配置された複数の直状な目盛とから構成
   し、前記各目盛の間隔は結像レンズの歪曲収差を
   考慮した不等間隔であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の内視鏡用測長装置。 ４ 目盛部材の目盛部を、前記目盛部材の中心を
   中心とする円で構成したことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の内視鏡用測長装置。 ５ 目盛部を複数の同心円で構成し、目盛たる各
   円の間隔は結像レンズの歪曲収差を考慮した不等
   間隔であることを特徴とする特許請求の範囲第４
   項記載の内視鏡用測長装置。 ６ 目盛部材を、目盛部のみを光が透過するよう
   に構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の内視鏡用測長装置。 ７ 目盛部材を、目盛部以外の部分のみを光が透
   過するように構成したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の内視鏡用測長装置。 ８ 光源からの光をカラーフイルターを通過させ
   たのち目盛投影用ライトガイドフアイバーの入射
   端に供給することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の内視鏡用測長装置。 ９ カラーフイルターをエレクトロクロミツク機
   能性薄膜素子で構成したことを特徴とする特許請
   求の範囲第８項記載の内視鏡用測長装置。 １０ 異なる色に発色するエレクトロクロミツク
   機能性薄膜素子を多層に重ね、これらのエレクト
   ロクロミツク機能性薄膜素子を任意選択して発色
   させることを特徴とする特許請求の範囲第９項記
   載の内視鏡用測長装置。