JPH10239031A - 三次元計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 動きのある被写体の場合でも、三次元計測を
精度良く行うことができる三次元計測装置を提供する。 【解決手段】 レーザアレイ３３における水平方向に配
列された各レーザは周波数多重変調器３５によりそれぞ
れ異なる周波数で多重化されて発光し、ＡＯＤ３６で垂
直方向に走査された後、内視鏡２のイメージガイド３
１、投光レンズ４５を介して被写体５０面にライン状に
投影され、その反射光は対物レンズ４６、イメージガイ
ド３２等を経て垂直方向にファイバを重ねてテープ状に
したテープ状ファイバ束４８（ｉ）をさらに水平方向に
積層したテープ状ファイバ束アレイ４８を用いた測定光
検知手段により高速に検知することにより、三次元形状
を表示する。一度にライン状の測定光を被写体に投影す
るので、二次元的広がりがある被写体に対し、動きがあ
る場合での精度良く計測できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は被写体に対する三次
元計測を行う三次元計測装置に係り、更に詳しくは医用
内視鏡に応用した場合には生体内の形状を計測可能で、
あるいは工業用内視鏡に応用した場合には水道管、ガス
管、複雑な機械の内部の形状を計測することができるも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来は計測対象に測定光として、スポッ
ト光或いはスリット光を投影し、測定対象の凹凸によっ
てそれらの光がどのようにずれるかをテレビカメラ等の
撮像手段で検知し、そのずれ量から三次元計測を行って
いた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法ではテレビカメラの１フレーム或いはフィールド画像
当たり１点のスポット光或いは１本のスリット光の計測
しかできず、リアルタイムで計測対象全面の計測を行う
ことが出来なかった。

【０００４】さらに特公平ー１６６０８号公報のごと
く、点滅するライン光を走査しながら測定対象に投影
し、そのずれ量を複数の受光素子で高速に検知する提案
もあるが、この場合でも例えば２５６本のライン光の分
解能を得るにはスキャンを８回行わなければならず、被
写体に動きがある場合、実用的ではなかった。

【０００５】また、アレイ状の光源をそれぞれ独立の変
調信号で変調し、検出系でその変調信号を弁別して、光
源の位置と検出系の画素あるいはラインの位置関係から
三角測量法の原理により、光切断で三次元形状の計測を
行う装置はすでに特開平８−１７８６３２で開示されて
いるが、これらの方式だと光源の数と変調信号源の数が
同じでなければならない。

【０００６】（発明の目的）本発明は、上述した点に鑑
みてなされたもので、動きのある被写体の場合でも、三
次元計測を精度良く行うことができる三次元計測装置を
提供することを第１の目的とする。

【０００７】また、測定の分解能を容易に上げることが
できる三次元計測装置を提供することを第２の目的とす
る。

【０００８】さらに、感度を保ったまま、通常の撮像素
子を用いて三次元計測を行うことができる三次元計測装
置を提供することを第３の目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】光の波長及び光の強度変
調の少なくとも一方の組み合わせによって空間コーディ
ングされた測定光を被写体に照射する測定光照射手段
と、被写体像から測定光を検知する測定光検知手段と、
該測定光検知手段の出力を用いて被写体の三次元形状を
計算する三次元形状計算手段と、を設けることにより、
被写体像から測定光を検知することによって空間コーデ
ィングされて測定光が照射された部分に対する三次元位
置情報を一度に検出すること等ができ、動きのある被写
体の場合でも三次元計測を精度良く行うことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 （第１の実施の形態）図１に示すように本発明の第１の
実施の形態の三次元計測内視鏡装置１は、管腔内に挿通
される挿入部６を備えた内視鏡２と、この内視鏡２に可
視光による照明光を供給する光源装置３と、内視鏡２に
計測光を供給すると共に、この計測光の被写体での反射
光を受光して三次元計測を行う三次元計測装置４と、三
次元計測された被写体像を表示するディスプレイ５とを
有する。

【００１１】内視鏡２は管腔内に挿通される可撓性を有
する挿入部６と、この挿入部６の後端に設けられた操作
部７と、この操作部７の後端に設けられた接眼部８と、
操作部７から延出されたユニバーサルケーブル９とを有
し、このユニバーサルケーブル９の端部には光源装置３
に着脱自在の第１のコネクタと、三次元計測装置４に着
脱自在の第２のコネクタとが設けてある。

【００１２】光源装置３内にはランプ駆動回路１３によ
り発光駆動されるランプ１４が内蔵され、このランプ１
４で発光された白色光は集光レンズ１５で集光されて照
明光伝送用ライトガイド１６の光入射端に供給される。
この白色光はユニバーサルケーブル９、操作部７、挿入
部６を挿通された照明光伝送用ライトガイド１６により
伝送され、挿入部６の先端部１７に固定された先端面か
らさらに観察照明用レンズ１８を介して拡開して出射さ
れ、体腔内の患部等の被写体５０側を照明する。

【００１３】硬質の先端部１７には観察照明用レンズ１
８が取り付けられた照明窓に隣接して観察窓が設けら
れ、この観察窓には観察用対物レンズ１９が取り付けて
あり、その結像位置に照明された被写体の光学像を結
ぶ。この結像位置には観察用イメージガイド２１の先端
面が配置され、この観察用イメージガイド２１によって
光学像はその後端面に伝送される。

【００１４】この後端面が位置する付近の接眼部８には
前記後端面に対向して接眼レンズ２２が設けてあり、こ
の接眼レンズ２２を介して観察用イメージガイド２１に
よって伝送された光学像を肉眼で観察することができ
る。

【００１５】また、この内視鏡２には照明光伝送用ライ
トガイド１６と同様に挿入部６、操作部７、ユニバーサ
ルケーブル９内に測定光伝送用イメージガイド３１及び
形状測定用イメージガイド３２とが挿通され、それぞれ
ユニバーサルケーブル９の端部の光入射端と光出射端と
が三次元計測装置４に接続される。２つの測定光伝送用
イメージガイド３１及び形状測定用イメージガイド３２
は例えば同じファイバを多数規則的に配列した特性等が
等しいイメージガイドで形成されている。

【００１６】三次元計測装置４はレーザ光を走査するレ
ーザ光走査手段３０を有し、このレーザ光走査手段３０
は複数のレーザ３３−ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）を例え
ば水平方向に配置して形成したレーザアレイ３３を有す
る。

【００１７】このレーザアレイ３３のレーザ３３−ｉは
直流電源（ＤＣ電源）３４と周波数多重変調器３５で同
時に発光駆動され、水平方向にライン状のレーザスポッ
ト列となる。なお、測定光となるレーザ３３−ｊは例え
ば非可視光にして、肉眼で観察する場合に影響しないよ
うにしても良い。また、測定光の強度が大きい場合には
接眼レンズ２２に測定光をカットするフィルタを設ける
と良い。

【００１８】ここで各レーザ３３−ｉをそれぞれ異なる
周波数で変調すると、レーザアレイ３３のアレイ数だけ
の多数の発振器が必要となるので、後述するように周波
数多重変調器３５は変調周波数を多重化することによ
り、発振器の数を大幅に減らすようにしている。

【００１９】各レーザ３３−ｉのレーザ光を音響光学偏
向器（以下、ＡＯＤと略記）３６を通して垂直方向に走
査する垂直走査を行い、レンズ３７により測定光伝送用
イメージガイド３１の入射端にその端面に垂直に入射さ
せるようにしている。

【００２０】つまり、レーザアレイ３３からのレーザ光
はレーザ３３ｉの配列方向となる水平方向に垂直な垂直
方向に偏向を行うための手段によって、測定光伝送用イ
メージガイド３１への垂直方向の入射位置を走査する。

【００２１】偏向手段としては、ポリゴンミラー、ガル
バノスキャンミラーあるいは、ＰｄＭｏ０４、ＬｉＮｂ
０３、ＧａＰ等の音響光学偏向器（ＡＯＤ）などがあ
る。図１の具体例ではＡＯＤ３６を用いている。

【００２２】この走査手段においてはレーザアレイ３３
の光の垂直方向の位置を規定する走査を行うＡＯＤ３６
とそれを駆動する信号源用となる電圧制御発振器（ＶＣ
Ｏと略記）３８から垂直方向の偏向角度の情報を得るこ
とができる。

【００２３】ここで、レンズ３７をｆ−θレンズとすれ
ばビームの偏向角度はそのまま結像面の位置情報と線形
に対応するので、ＶＣＯ３８の駆動ＤＣ電圧によりスポ
ット光のイメージガイド３１の入射端面における垂直方
向の照射位置（入射位置）を与える。このＶＣＯ３８の
駆動ＤＣ電圧はＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器３９を介し
て後述するレーザスポットを検出するレーザスポット検
出回路５３に入力される。

【００２４】測定光伝送用イメージガイド３１の先端面
は挿入部６の先端部１７に取り付けられ、この先端面に
対向して測定光投光レンズ４５が設けてある。そして、
この測定光伝送用イメージガイド３１により伝送された
光はこの測定光投光レンズ４５を通して被写体に投影さ
れる。

【００２５】先端部１７にはこの測定光投光レンズ４５
に隣接して形状測定用対物レンズ４６が設けてあり、こ
の形状測定用対物レンズ４６は測定光投光レンズ４５に
より被写体面に投影されたレーザスポットの位置をその
結像位置に配置された形状測定用イメージガイド３２の
先端面に結像させるものである。

【００２６】そして、この形状測定用イメージガイド３
２によりその後端面の光出射端に伝送される。この光出
射端に対向して結像レンズ４７が配置され、この結像レ
ンズ４７によってその結像位置に配置されたテープ状フ
ァイバ束アレイ４８に結像される。

【００２７】テープ状ファイバ束アレイ４８はテープ状
ファイバ束４８（１）〜４８（ｎ）で形成され、光入射
端となる一方の端部ではこれらのテープ状ファイバ束４
８（１）〜４８（ｎ）は積層に配置した構造で、図２の
ように例えば正方形状の端面となっている。

【００２８】また、光出射端となる他端側は図１に概略
で示すように縦列がそれぞれ例えば丸く束ねられて分離
され、各端面に対向して配置された光電変換素子４９
（ｉ）（ｉ＝１，２，…，ｎ）により、各端面から出射
される光を検出する。

【００２９】つまり、テープ状のファイバ束４８（ｉ）
の入射端は例えば図２に示すように配列され、各縦方向
の１列で検出された光を他端側に対向して配置した例え
ば同一の点検出型の光電変換素子４９（ｉ）で検出する
ようになっている。

【００３０】本実施の形態ではレーザアレイ３３により
測定光投光レンズ４５を介してライン状に投影されるレ
ーザスポット列が例えば水平方向であると、そのレーザ
スポット列を形状測定用イメージガイド３２における前
記水平方向と直交する垂直方向のファイバ位置で検出す
るようにしている。

【００３１】このため、形状測定用イメージガイド３２
の光入射端面と光出射端面とでのファイバの配列が同じ
であるとすると、光出射端面で垂直方向に各テープ状に
ファイバを配列させ、水平方向に積層したテープ状ファ
イバ束アレイ４８で検出するようにしている。

【００３２】光電変換素子４９（ｉ）の出力はそれぞれ
フィルタバンク５１（ｉ）を通して多重化した周波数成
分を検出した後、コーディング検出手段５２に入力され
る。このコーディング検出手段５２で周波数コーディン
グが検出された後、レーザスポット位置検知回路５３に
入力される。

【００３３】このレーザスポット位置検知回路５３には
ＶＣＯ３８の駆動ＤＣ電圧がＡ／Ｄ変換器３９を介して
入力される。そして、その駆動ＤＣ電圧が垂直方向のど
の走査位置に対応するかの情報を参照してレーザスポッ
ト検知回路５３はレーザスポット位置を検出する。

【００３４】このレーザスポット検知回路５３の出力は
高さ情報計算回路５４に入力され、高さが算出される。
この高さ計算回路５４の出力はフレームメモリ５５に一
時記憶される。このフレームメモリ５５には接眼部８に
テレビカメラ５６が装着された場合には観察画像処理装
置５７を介して観察画像信号がフレームメモリ５５に入
力される。そして、ビデオ信号生成回路５８を経てビデ
オ信号が生成され、ディスプレイ５には観察画像と共
に、三次元形状が左右に隣接する等して表示される。

【００３５】本実施の形態における周波数多重変調器３
５は例えば図３に示すようにレーザアレイ３３に接続し
ている。ここでは簡単のためにレーザアレイ３３を構成
するレーザ素子（単にレーザという）の数を２の４乗−
１（＝１５）個とし、３３ー１〜３３ー１５で示す。こ
の場合には、周波数多重変調器３５は４個の変調器６１
ー１，６１ー２，６１ー３，６１ー４を有し、変調周波
数はそれぞれｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４である。

【００３６】これらは図３に示すとおりに１５個の積算
器６２ー１〜６２ー１５と接続しており、その混合信号
は１５個のＢｉａｓ−Ｔに接続する等してＤＣ電源３４
のＤＣ信号が重畳されて各レーザ３３−ｊ（ｊ＝１，
２，…，１５）を発光駆動する。

【００３７】図３に示した例では例えば１番目のレーザ
３３ー１は４個の周波数の全てで変調され、５番目のレ
ーザ３３ー５はｆ１，ｆ３，ｆ４で変調していることに
なる。このようにレーザアレイ３３のレーザ３３−ｊの
位置と変調周波数の種類の対応づけをすると図４の様に
なる。

【００３８】レーザ３３−ｊをそれぞれ異なる周波数で
変調すると、レーザアレイ３３のアレイ数だけの発振器
が必要になるので、本実施の形態では多重化して変調周
波数の組み合わせによる周波数コーディングを行うこと
により、発振器の数を大幅に減らすようにしている。

【００３９】ここで、水平方向にレーザアレイ３３が配
置されているとして、図４では簡単化のため、一部のレ
ーザのみに符号を付けている。、レーザにある周波数の
変調器が接続していればそれをＯＮで表しバイナリコー
ドでは「１」とする。

【００４０】このような規則によれば１番目のレーザ３
３ー１は｛１，１，１，１｝であり、５番目のレーザ３
３ー５は｛１，０，１，１｝となる。このようにしてレ
ーザアレイ３３の水平方向の位置を規定するこの方式を
以下では変調周波数コーディングを呼ぶことにする。

【００４１】また、光電変換素子４９（ｉ）の出力信号
が入力されるフィルタバンク５１（ｉ）の構成及び変調
周波数コーディング検出手段５２の構成を図５に示す。

【００４２】フィルタバンク５１（ｉ）は前述の変調周
波数，ｆ１，ｆ２，…，に対応する４種類の狭帯域のバ
ンドパスフィルタ６５ー１、６５ー２、６５ー３、６５
ー４により構成される。

【００４３】コーディング検出手段５２はそれぞれの変
調周波数成分の有無を検出するため、各バンドパスフィ
ルタ６５−ｋ（ｋ＝１，…，４）の出力を比較器６６−
ｋで基準レベルと比較し、バイナリレベルすなわち１，
０のコードとして表して出力する。なお、ここでは２進
法のバイナリコーディングを用いたが、この他の例えば
グレーコード８者２択等のコードを用いても良い。

【００４４】レーザスポット検出回路５３ではこのバイ
ナリコードが判れば、ある光電変換素子４９（ｉ）に入
射した光がライン光のどの位置から照射されたかがわか
るようにしてある。このバイナリコードに対応する投光
光学系の位置情報と、バイナリコードの光が入射した光
電変換素子４９（ｉ）の位置情報を高さ情報計算回路５
４に入力し、後述する方式に従って物体表面の高さ情報
を計算する。その結果を各画素位置と高さ情報を対応づ
けてフレームメモリ５５に記録する。

【００４５】また、三次元の形状計測と同時に、物体表
面の観察像を得る。そのために前述のようにランプ１４
の光（白色光）をファイバ１２で伝送し物体表面に照射
する。このときランプ１４の光は無変調なので、上述の
三次元形状検出系にたいして影響を及ぼさない。

【００４６】観察像はイメージガイド２１を通して接眼
レンズ２２及びＴＶカメラ５６を介して観察画像処理装
置５７に導かれる。このようにして得られた観察像とフ
レームメモリ５５の内容を対応づけておく。ディスプレ
イ５では三次元の形状情報と観察像の情報を表示する。

【００４７】本実施の形態における測定原理は、通常の
光切断法の逆の発想によるものと考えると理解しやす
い。すなわち、物体表面に照射された光はスポット位置
に対応した元の像面での点が分かっていて、撮像系は縦
１ライン毎に単一の撮像素子で撮像しているので水平方
向にのみ分解能を持つものである。図６を参照してその
原理を説明する。

【００４８】投光系のファイバの仮想的な像面および、
撮像系のファイバの仮想的な結像面は平行で水平方向を
Ｅｘ，垂直方向をＥｙとし、投光系および撮像系のレン
ズが同一の光軸の向きＥｚをもっているとする。

【００４９】幾何学的な原点を投光用レンズの光学中心
Ｆ（０，０，０）とする。いま、投光系はｊ番目のライ
ンを投光しておりそのなかで左から３番目の点で前述の
変調周波数コーディングの方式を用いて４種類の多重周
波数変調によって（１，１，０，１）に周波数コーディ
ングされたポイントＱ（Ｘ3，Ｙj ，Ｚｏ）を出射した
光が物体面Ｉで当たったスポットＰ（Ｘp ，Ｙp ，Ｚp
）が観察系でｉ番目のファイバ列に入射した状況を考
える。投光したビームはＱとＦを結ぶ直線ＱＦ上にある
のでその点の満たす条件は ｘ/Ｘ3 ＝ｙ/Ｙj ＝ｚ/Ｚｏ （ｎ．１） ここで、Ｘ3 は変調周波数コーディングの値から知るこ
とができる。Ｙj の値は投光しているライン光を垂直方
向に走査する手段より得られる。例えば音響光学偏向器
であればそれを駆動するＶＣＯの電圧から得られ、ポリ
ゴンミラーであればエンコーダによって得られ、ガルバ
ノスキャナであればその駆動信号の位相から得られる。

【００５０】Ｚｏは投光系の光学中心Ｆと投光系の像面
の仮想的な距離によって規定されている。ここではＺｏ
は固定と考えて良い。次に、ｉ番目のファイバ列に結像
する光線はそのファイバ列と観察用のレンズの光学中心
Ｍ（Ｘm ，Ｙm ，Ｚm ）を含む面Ｓに含まれる。ここで
光軸の向きと面Ｓのなす角をφとする。面Ｓの方程式は Ｘm −ｘ＝(Ｚm −ｚ) tanφ （ｎ．２） となる。ここで角度φは撮像レンズと撮像面の仮想的な
距離と、撮像レンズの主軸の通るファイバ列ｈとｉのず
れより算出することができる。Ｐ（Ｘp ，Ｙp，Ｚp ）
は直線ＱＦ上にありかつ面Ｓに含まれるため、二つの条
件を満たすことから Ｘp /Ｘ3 ＝Ｙp /Ｙj ＝Ｚp /Ｚｏ （ｎ．３） Ｘm−Ｘp ＝(Ｚm−Ｚp ) tanφ （ｎ．４） となる。これを解くと Ｘm−(Ｚp /Ｚｏ)Ｘ3 ＝(Ｚm−Ｚp ) tanφ （ｎ．５） Ｚp (tanφ−Ｘ3 /Ｚｏ)＝Ｚm tanφ−Ｘm （ｎ．６） Ｚp ＝（Ｚm tanφ−Ｘm ）/（ tanφ−Ｘ3 /Ｚｏ） （ｎ．７） Ｘp ＝(Ｚp /Ｚｏ)Ｘ3 ＝(Ｚm tanφ−Ｘm / Ｚｏtanφ−Ｘ3 )Ｘ3 ＝（Ｚm tan φ−Ｘm ）/（(Ｚｏ/Ｘ3 ) tanφ−１） （ｎ．８） Ｙp ＝(Ｚp /Ｚｏ)Ｙj ＝(Ｚm tanφ−Ｘm ）/（Ｚｏ tanφ−Ｘ3)Ｙj （ｎ．９） となり点Ｐの座標を求めることができた。

【００５１】すなわち、ｉ番目のファイバ列の光を検出
する受光素子に入射した光の強度変調の変調周波数コー
ディングを前述のフィルタバンクを用いて分析し、その
変調周波数コーディングが（１，１，０，１）であれ
ば、投光光学系で左から３番目のファイバより出射した
スポット光に対応する物体表面の三次元情報は（ｎ７，
ｎ８，ｎ９）で与えられる。

【００５２】ここで、計測光は図６のｘ軸方向にライン
状にならんでそれぞれ異なる周波数コーディングをして
いる光を同時に物体表面に照射している。ｘ軸方向にの
み分解能をもつ三次元形状測定系は各ファイバ列に入射
した光の強度変調の周波数コーディングを検知すること
により、上述と同様の方法でライン光が照射されている
位置の三次元形状を計測することができる。

【００５３】本実施の形態は以下の効果を有する。

【００５４】本実施の形態によれば、一次元的に配列さ
れたライン状のレーザアレイ３３により、水平方向等に
ライン状の測定光を同時に発光し、それらの光をアレイ
の方向と垂直な方向に走査しているので、計測対象とな
る二次元的な領域としての被写体に対しても高速度で走
査でき、かつ前記アレイ方向と垂直な方向を各光検出素
子で検出することにより、位置検出できるようにしてい
るので、位置検出系を簡単な構成にでき、かつ高速で被
写体に対する三次元計測ができる。従って、動きがある
被写体の場合に対しても高い精度で三次元計測ができ、
精度良く被写体の三次元形状を表示できる。

【００５５】また、本実施の形態によれば、ｍ個の変調
器をもって最大２のｍ乗個の変調周波数コーディングを
行うことができ、また検出系においてはｍ個のバンドパ
スフィルタで２のｍ乗個の変調周波数コーディングを復
調することができる。

【００５６】従って、前出の従来例におけるアレイ状光
源の変調手段およびビームスポットの検出手段において
装置構成を簡略化することができ、またライン状の光を
同時に投光し並列に検出する特徴と利点を保持してい
る。

【００５７】即ち、本実施の形態はアレイ状に配列した
光源（ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＬａｓｅｒ，Ｌｕｍ
ｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｏｄｅ，Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍ
ｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｏｄｅ）の各々を複数の交流
信号源の組み合わせの変調信号によって独立に変調する
変調手段を有し、このライン光を物体表面にライン光に
対して垂直方向に走査しながら照射する測定投光光学系
を有し、物体面に投影されたビームのスポット位置を画
像の１ラインに対して受光素子が１個対応するようにフ
ァイバで連結するような検出系を有し、交流信号の組み
合わせ（変調周波数コーティング）がアレイ状の光源の
位置を規定し、前述のライン毎の検出系は前述の交流信
号源の周波数に対応するフィルタバンクを備え、フィル
タバンクの各々のバンドパスフィルタの出力信号から前
述の変調周波数コーディングを検出し投光光学系のビー
ムの位置と検出系のラインの位置と対応付け、ライン状
の光を同時に投光し並列に検出する特徴とし、三角測量
の原理に基づく物体の高さ情報の計測を行うことを特徴
とする。

【００５８】また、測定光の物体表面への投光と、物体
面のスポット位置の検出を、ファイババンドルのイメー
ジガイドを用いて上述の方式で物体の高さ情報を計測す
ることを特徴としている。

【００５９】（第２の実施の形態）次に本発明の第２の
実施の形態を図７を参照して説明する。図７に示す第２
の実施の形態の三次元計測内視鏡装置１１１は内視鏡１
１２と、この内視鏡１１２に通常観察の照明光を供給す
ると共に、計測用照明光を供給する光源ユニット１１３
と、内視鏡１１２に装着され、三次元計測の撮像を行う
測定ヘッド１１４と、この計測ヘッド１１４の出力に対
する信号処理を行う三次元計測ユニット１１５と、この
三次元計測ユニット１１５の映像信号を表示するディス
プレイ１１６とからなる。

【００６０】内視鏡１１２は細長の挿入部１１７とその
後端の操作部１１８と、この操作部１１８の後端に設け
られた接眼部１１９と、操作部１１８から延出されたラ
イトガイドケーブル１２０とを有し、このライトガイド
ケーブル１２０の端部を光源ユニット１１３に着脱自在
で接続することができる。

【００６１】内視鏡１１２の挿入部１１７内には照明光
伝送用のライトガイド１２１が挿通され、このライトガ
イド１２１の後端の入射端はライトガイドケーブル１２
０の端部に至る。この入射端には光源ユニット１１３内
のランプ駆動回路１２２のランプ駆動信号により発光す
るランプ１２３の白色光が集光レンズ１２４を介して入
射される。

【００６２】この白色光はライトガイド１２１で伝送さ
れ、挿入部１１７の先端部１２５に取り付けられた先端
面からさらに照明レンズ１２６を介して前方に照射さ
れ、被写体側を照明する。

【００６３】また、この内視鏡１１２にはライトガイド
１２１と同様に挿入部１１７からライトガイドケーブル
１２０にわたり、測定光伝送用のイメージガイド１２７
が挿通され、その端部となる入射端には測定光が入射さ
れる。

【００６４】つまり、光源ユニット１１３内には複数
（具体例では５個）のランプ１３１−１，１３１−２，
…，１３１ー５が設けられ、各ランプ１３１ーｋ（ｋ＝
１，２，…，５）の前方の光路上にはコード板１３２ー
ｋが配置され、各ランプ１３１ーｋの光をコーディング
する。

【００６５】コード板１３２−ｋの具体例を図８（Ａ）
〜（Ｅ）に示す。コード板１３２−１は黒部分で示す遮
光部と白部分で示す透過部とが横等の所定方向に２等分
した形状であり、コード板１３２−２はコード板１３２
−１の各遮光部と透過部とを前記所定方向にさらに遮光
部と透過部とに２等分した形状であり、コード板１３２
−３はコード板１３２−２の各遮光部と透過部とを前記
所定方向にさらに遮光部と透過部とに２等分した形状で
あり、コード板１３２−４はコード板１３２−３の各遮
光部と透過部とを前記所定方向にさらに遮光部と透過部
とに２等分した形状であり、コード板１３２−５はコー
ド板１３２−４の各遮光部と透過部とを前記所定方向に
さらに遮光部と透過部とに２等分した形状にしている。

【００６６】図示では５ビットまでのライン状パターン
にして、それぞれランプ１３１−ｋの光を２値化コーデ
ィングしている。

【００６７】各コード板１３２−ｋの前方の光路上には
それぞれ４５°の角度でダイクロイックミラー１３３−
ｋが配置され、各コード板１３２−ｋを経た光を反射
し、この反射方向に対向する結像レンズ１３４等により
イメージガイド１２７の入射端面に入射させる。

【００６８】この場合、結像レンズ１３４の光軸上にダ
イクロイックミラー１３３−１〜１３３ー５が一定間隔
等で重なるように配置されている。なお、各コード板１
３２−ｋは結像レンズ１３４から等しい距離に設定され
ている。これらのダイクロイックミラー１３３−１〜１
３３ー５の反射特性を図８（Ｆ）〜（Ｊ）に示す。

【００６９】各ダイクロイックミラー１３３−ｋは狭帯
域の特定の波長λｋの光を強く反射し、他の波長の光を
透過する。

【００７０】図８（Ｆ）〜（Ｊ）の例では測定光は狭帯
域で可視光域より長波長（非可視光）の光、具体的には
赤外、或いは近赤外の光となる。なお、測定光の波長が
可視光域内でも、狭帯域ならば良い場合がある（この場
合には通常観察光側で、その測定光の波長が欠落するよ
うにするダイクロイックミラー１４２の特性をそのよう
に設定する）。

【００７１】従って、具体的には、コード板１３２ーｋ
のコード（遮光部と透過部）の像が波長λｋの光でそれ
ぞれイメージガイド１２７の入射端面に結ぶことにな
る。つまり、５個のコード板１３２−１〜１３２ー５の
コード模様が重畳或いは多重化されてイメージガイド１
２７の入射端面に結ばれる。

【００７２】このイメージガイド１２７の入射端面の像
はそれぞれイメージガイド１２７を形成するファイバで
先端面に伝送される。このイメージガイド１２７の先端
面は、先端部１２５に固定され、この先端面に対向して
配置された測定光投影用レンズ１３５により、被写体側
に投影される。

【００７３】この先端部１２５には対物レンズ１３７が
設けてあり、被写体で反射された光により、結像位置に
被写体像を結ぶ。この結像位置には被写体像伝送用のイ
メージガイド１３８の先端面が配置され、先端面の像を
後端面に伝送する。

【００７４】この後端面に対向して接眼部１１９には接
眼レンズ１３９が設けてあり、この接眼レンズ１３９を
介して白色光のもとで照明された被写体を肉眼で拡大し
て観察することができる。

【００７５】この接眼部１１９に着脱自在の測定ヘッド
１１４には接眼レンズ１３９に対向してヘッドレンズ１
４１が設けてあり、このヘッドレンズ１４１の光軸上で
後方に配置したダイクロイックミラー１４２及びこのダ
イクロイックミラー１４２の反射光軸上の通常観察用結
像レンズ１４３を介して通常観察用撮像素子１４４でダ
イクロイックミラー１４２で反射された像を撮像する。

【００７６】また、ヘッドレンズ１４１の光軸上で、ダ
イクロイックミラー１４２の後方位置には５個のダイク
ロイックミラー１４５ー１〜１４５ー５が順次配置さ
れ、各ダイクロイックミラー１４５ーｋの反射光軸上に
はそれぞれ撮像素子１４６ーｋが配置されている。

【００７７】これらダイクロイックミラー１４５ー１〜
１４５ー５の反射特性を図８（Ｋ）〜（Ｏ）に示す。つ
まり、ダイクロイックミラー１４５ー１〜１４５ー５の
反射特性は、ダイクロイックミラー１３３−１〜１３３
ー５の反射特性と同じである。

【００７８】また、ダイクロイックミラー１４５ー５の
後方位置にはヘッド接眼レンズ１４７が設けてあり、通
常観察光での照明の下での被写体像を観察者は肉眼で観
察することができるようにしている。

【００７９】なお、ダイクロイックミラー１４２の反射
特性を図８（Ｐ）に示す。このダイクロイックミラー１
４２は可視光域を選択的に反射する。ヘッド接眼レンズ
１４７を介して肉眼でも観察可能にしているので、ダイ
クロイックミラー１４５ーｋ等の１００パーセントに近
い反射率に比べて反射率の値を下げて、一部を透過する
ように設定している。

【００８０】なお、ダイクロイックミラー１４５ー５の
後方位置にダイクロイックミラー１４２を配置し、その
反射光軸上に通常観察用結像レンズ１４３、通常観察用
撮像素子１４４を配置した場合には特定の波長の光を選
択的に反射する特性を有するダイクロイックミラーでな
く、波長依存性を有しない反射特性を有するハーフミラ
ーを用いることができる。

【００８１】通常観察用撮像素子１４４で光電変換され
た撮像信号は通常観察用映像回路１５１に入力され、映
像信号に変換され、三次元表示回路１５２を経てモニタ
１１６に表示される。

【００８２】また、各撮像素子１４６ーｋで光電変換さ
れた（各波長λｋで撮像された）撮像信号は映像回路１
５３ーｋにそれぞれ入力され、映像信号に変換された
後、それぞれ比較器１５４ーｋに入力され、各波長λｋ
成分の有無が検出され、その有無に対応したビットデー
タを出力する。

【００８３】そして、比較器１５４ーｋを通した出力信
号はビットデータ合成回路１５５に入力され、被写体各
部に対してビットデータの合成が行われる。このビット
データは距離算出回路１５６に入力され、各部の距離が
算出され、三次元形状メモリ１５７に格納される。

【００８４】この三次元形状メモリ１５７に格納された
距離データは三次元表示回路１５２に入力され、三次元
形状の画像が生成され、モニタ１１６に表示される。ま
た、内視鏡１１２には内視鏡特性記憶手段１６１が設け
てあり、この内視鏡特性記憶手段１６１の記憶内容は測
定ヘッド１１４内の信号線を介して三次元計算ユニット
１１５の三次元表示回路１５２に入力され、使用される
内視鏡１１２の光学系の特性を補正する。

【００８５】本実施の形態では被写体にたいし、図８
（Ａ）ないし（Ｅ）に示すように透過部及び遮光部によ
り２値化にコード化されたライン状の測定光を内視鏡１
１２を介して照射し、照射された被写体像をそれぞれ撮
像素子１４６ーｋで撮像し、該撮像素子１４６ーｋの出
力をそれぞれ比較器１５４−ｋで２値化することによ
り、各波長λｋ成分の有無が検出され、その有無に対応
したビットデータを出力し、ビットデータ合成回路１５
５により画像全域に対してそれぞれの波長成分毎に合成
することにより、各波長λｋのライン光で被写体に投影
された投影像（ライン状にコード化された像）が生成
（復調）される。

【００８６】復調された各波長λｋの画像は、コード化
された測定光の投影光学系（例えば投影用レンズ１３５
など）と結像光学系（対物レンズ１３７等）の視差、そ
れらの光学系の焦点距離などの光学特性を用いることに
より、距離算出回路１５６で被写体各部の三次元位置を
算出する。

【００８７】そして、三次元位置データは三次元形状メ
モリ１５７に格納され、三次元表示回路１５８によって
三次元位置データを用いて通常画像観察用映像回路１５
１からの通常画像の映像信号と合成されて三次元形状の
映像信号に変換され、ディスプレイ１１６に被写体像が
三次元形状で表示される。

【００８８】本実施の形態によれば、測定光を走査する
手段を必要としないで、二次元的な広がりを持ち、２値
化された測定光のライン状パターンを複数の波長λｋで
多重化して同時に投影しているので、その撮像された像
を復調することにより、被写体全域に対して各波長λｋ
のライン状パターンの像を得ることができるので、被写
体が動きがある場合でも１フィールド或いは１フレーム
の期間の測定光の投影及び撮像により精度の高い三次元
計測ができる。

【００８９】また、本実施の形態によれば、コード化さ
れたライン状パターンのラインのピッチを細かくすれ
ば、容易に三次元計測の分解能を向上できる（但し、内
視鏡１１２のイメージガイド１２７及び１３８等はその
分解能以上であるとする）。

【００９０】また、本実施の形態によれば、共通のイメ
ージガイド１３８により伝送した像を像分割手段により
分割して三次元計測を行うと共に、通常画像（白色光の
照明の下での可視光域の観察画像）を得るようにしてい
るので、両画像各部を１対１に対比した画像データを得
ることができるので、両画像データから三次元的に表示
する画像を生成する処理が容易になると共に、両データ
の対比等も容易となる。また、本実施の形態では通常の
撮像素子を用いて、三次元計測を行うことができる。

【００９１】（第３の実施の形態）図９は第３の実施の
形態の三次元計測内視鏡装置２０１を示す。この装置２
０１は内視鏡１１２と、この内視鏡１１２に通常観察の
照明光を供給すると共に、計測用照明光を供給する光源
部２０３Ａと信号処理を行う三次元計測部２０３Ｂとを
一体化した三次元計測ユニット２０３と、内視鏡１１２
に装着され、三次元計測の撮像を行う測定ヘッド２０４
と、三次元計測ユニット２０５の映像信号を表示するデ
ィスプレイ２０６とからなる。

【００９２】この内視鏡１１２は図７と同じ構成であ
る。また、光源部２０３Ａは図７の光源ユニット１１３
において、ランプ１３１ーｋの代わりに発光素子２１１
ーｋ及びその前方の光軸上に配置したコンデンサレンズ
２１２ーｋを用いており、各発光素子２１１ーｋの光を
コンデンサレンズ２１２ーｋを介してその前方のコード
板１３２ーｋに照射するようにしている。

【００９３】コード板１３２−ｋは図１０（Ａ）〜
（Ｅ）に示すように図７で採用したコード板１３２ーｋ
と同様にコード化された板である。

【００９４】また、各発光素子２１１−ｋはそれぞれ発
振周波数が異なる発振器（図９ではＯＳＣと略記）２１
４ーｋの発振出力を発光素子駆動回路２１５で増幅して
発光駆動される。

【００９５】従って、各発光素子２１１−ｋの発光出力
の周波数特性は図１０（Ｆ）〜（Ｊ）のようにそれぞれ
異なる周波数ｆｋ成分のみを持つ。

【００９６】また、コード板１３２ーｋを通した光はそ
れぞれミラー２１６−ｋで一部が反射された後、結像レ
ンズ１３４を介してイメージガイド１２７の入射端面に
入射される。

【００９７】この場合、発光素子２１１−ｋの発光波長
をそれぞれ（少しづつ等で）異なる波長に設定し、ミラ
ー２１６−ｋとして各発光素子２１１−ｋの発光波長を
選択的に反射し、他の波長を透過するダイクロイックミ
ラーにすると、各発光素子２１１−ｋの光をより有効に
被写体側に照射することができる。

【００９８】本実施の形態の測定ヘッド２０４は接眼レ
ンズ１３９に対向するヘッドレンズ２２１の光軸上にハ
ーフミラー或いはダイクロイックミラー２２２が配置さ
れ、この反射光軸上の結像位置に通常観察用撮像素子２
２３が配置されている。

【００９９】このハーフミラー（或いはより有効に測定
光及び観察光を分離するダイクロイックミラー）２２２
の透過光側の光軸上には補助レンズ２２４及びプリズム
２２５が配置され、このプリズム２２５で反射された結
像位置に測定位置検知用ファイバアレイ２２６の一方の
端面が支持部材２２７の上面の水平方向に取り付けられ
ている。この測定位置検知用ファイバアレイ２２６は例
えばｍ本のファイバを少なくとも入射端となる一方の端
面を揃えてテープ状に配置したものを接着剤等で支持部
材２２７に取り付けている。

【０１００】この支持部材２２７の下端はファイバ振動
手段２２８に取り付けられ、このファイバ振動手段２２
８は振動信号発生回路２２９の振動信号により、前記水
平方向と直交する垂直方向に振動し、矢印で示すように
測定位置検知用ファイバアレイ２２６を垂直方向に走査
する。

【０１０１】測定位置検知用ファイバアレイ２２６の他
端は各ファイバに対向して光検知素子２３１ーｐ（ｐ＝
１，２，…，ｍ）が配置され、各ファイバで伝送された
光を受光して光電変換する。

【０１０２】各光検知素子２３１ーｐの出力は増幅器２
３２でそれぞれ増幅された後、三次元計測部２０３を形
成するＦＦＴ手段２３３ーｋに入力され、高速に周波数
分析処理を行う。

【０１０３】これらＦＦＴ手段２３３ー１〜２３３ーｍ
の出力は５個のパターンメモリ２３４ーｋにそれぞれ入
力され、周波数分析されたパターンデータが記憶され
る。

【０１０４】パターンメモリ２３４ーｋのデータは距離
計算回路２３５に入力され、被写体像の各部に対する距
離計算が行われる。

【０１０５】この距離計算回路２３５の出力は三次元形
状メモリ２３６に一時格納され、三次元表示回路２３７
を経てディスプレイ２０６に三次元形状を表示する。そ
の他の構成は図７と同様である。

【０１０６】第２の実施の形態では測定光の検知手段と
して撮像素子１５３−１〜１５３−５を用いたが、本実
施の形態では１つの方向に多数配列したファイバからな
るファイバアレイ２２６とこのファイバアレイ２２６の
各ファイバで検知された光を検知する光検知素子２３１
ーｐを用いると共に、ファイバアレイ２２６の入射端を
ファイバの配列方向と直交する方向に走査させる手段を
用いている。

【０１０７】本実施の形態では、撮像期間（電荷蓄積期
間）を必要としないで高速な応答が可能な光検知素子２
３１ーｐを用いているので、図７で撮像素子１５３−１
〜１５３−５を用いた場合のように各波長λｋの成分に
分けるこのなく、これらが多重化されたままで、光電変
換し、その出力信号に対して周波数分離手段で分離する
ことが可能になる。

【０１０８】このため、測定光の検知手段の構成が簡単
になる。また、本実施の形態では復調手段としての周波
数分離手段として、ＦＦＴ手段を用いているが、発振器
２１４−１〜５の周波数を用いてバンドパスフィルタ又
はＡＭ復調等に用いるヘテロダイン検波等で構成しても
良い。その他は第２の実施の形態とほぼ同様の作用及び
効果を有する。

【０１０９】（第４の実施の形態）図１１は本発明の第
４の実施の形態の三次元計測内視鏡装置３０１を示す。
この装置３０１は内視鏡３０２と、この内視鏡３０２に
通常観察の照明光を供給すると共に、計測用照明光を供
給する光源部３０３Ａと信号処理を行う三次元計測部３
０３Ｂとを一体化した三次元計測ユニット３０３と、三
次元計測ユニット３０３の映像信号を表示するディスプ
レイ３０６とからなる。

【０１１０】この装置３０１は通常観察の照明と測定光
とを時分割で行うものである。このため、この内視鏡３
０２は図９の内視鏡１１２において、照明光を伝送する
ライトガイド１２０と測定光伝送用イメージガイド１２
７との代わりに、両機能を兼ねる、つまり測定光と照明
光の伝送も行うことができる測定光・照明光伝送用のイ
メージガイド３０７にし、その先端面から（照明レンズ
１２６及び測定光投影用レンズ１３５の両機能を兼ね
る）測定光・照明光投影用レンズ３０８を介して被写体
側に投影するようにしている。

【０１１１】また、図９のイメージガイド１３８の後端
を接眼レンズ１３９に配置しないで、ユニバサルケーブ
ル１２０側に挿通し、その端部をコネクタ３０９に配置
している。このため、接眼部１１９も有しない。

【０１１２】また、内視鏡特性記憶手段１６１に接続さ
れた信号線もユニバーサルケーブル１２０側に挿通さ
れ、その端部はコネクタ３０９の接点に接続され、この
コネクタ３０９を三次元計測ユニット３０３に接続する
ことにより、三次元計測ユニット３０３の距離算出回路
に接続される。

【０１１３】また、光源部３０３Ａは図９の光源部２０
３Ａにおいて、結像レンズ１３４とイメージガイド３０
７の入射端との間の光路上にモータ３１１で回転される
測定光・照明光切換用の第１の円板３１２を配置してい
る。この第１の円板３１２は円板の円周方向を２等分し
てその一方を透明部３１３、他方を反射部３１４にして
いる。

【０１１４】また、反射部３１４が光路上に配置された
状態の時に、ランプ１２３の照明光が集光レンズ１２４
を経て集光され、反射部３１４で反射されてイメージガ
イド３０７の入射端に入射されるようにしている。

【０１１５】さらに、イメージガイド１３８の端部に対
向して、ミラー３１５が配置され、このミラー３１５で
反射された光路上に例えば２つの結像レンズ３１６、３
１７を介して図９と同様にプリズム２２５側に測定光を
導光している。

【０１１６】これら２つの結像レンズ３１６と３１７の
間の光路上にも通常観察光・測定光切換用の円板３１８
が配置され、モータ３１９で回転するようにしている。
このこの第２の円板３１８は円板の円周方向を２等分し
てその一方を透明部３２１、他方を反射部３２２にして
いる。

【０１１７】また、反射部３２２が光路上に配置された
状態の時に、イメージガイド１３８の端面から出射さ
れ、結像レンズ３１６を介して、反射部３２２で反射さ
れて結像される位置に通常観察用撮像素子２２３を配置
している。

【０１１８】さらにモータ３１１と３１９はモータ同期
化制御回路３２３により、同期して回転するように制御
している。つまり、第１の円板３１２の透明部３１３が
光路上にある時には第２の円板３１８も透明部３２１が
光路上に存在し、第１の円板３１２の反射部３１４が光
路上にある時には第２の円板３１８も反射部３２２が光
路上に存在するように制御している。その他の構成は図
９と同様の構成である。

【０１１９】本実施の形態では通常観察光の照明での撮
像と、測定光の照射での測定光検知とを時分割で行うの
で、一方の光が他方に全く影響しないようにできる。こ
のため、測定光として任意の波長の光を使用することが
できる。例えば、可視領域の波長における３原色と同じ
波長の光を用いても良い。その他は図９の第３の実施の
形態とほぼ同様の作用及び効果を有する。

【０１２０】（第５の実施の形態）図１２は本発明の第
５の実施の形態の三次元計測装置４０１を示す。この装
置４０１は内視鏡を用いることなく、測定光を被写体側
に投影し、かつ被写体側で反射された測定光を受光して
三次元計測を行うものである。

【０１２１】具体的には、図９の三次元計測ユニット２
０３と測定ヘッド２０４とを一体化したものにすると共
に、通常観察の光源部を除去し（つまり、図９のランプ
駆動回路１２２、ランプ１２３及び照明レンズ１２４を
除去）し、結像レンズ１３４の代わりに測定光投影レン
ズ４３４を用い、内視鏡１１２を用いることなく、被写
体４０３に測定光を投影する。

【０１２２】また、測定光が投影された被写体４０３か
らの反射光を対物レンズ４０４、ミラー４０５を介して
図９のダイクロイックミラー２２２側に結像するように
している。その他は図９と同様である。

【０１２３】本実施の形態は図９において、内視鏡１１
２を用いることなく、測定光を投影し、かつ被写体で反
射された測定光を検知することにより、被写体の三次元
計測を行い、その三次元形状を表示する。

【０１２４】本実施の形態は、内視鏡１１２のイメージ
ガイド１２７、１３８の分解能に左右されることなく、
より容易に分解能を向上できる利点がある。

【０１２５】また、内視鏡１１２の場合にくらべ、投影
レンズ４３４と対物レンズ４０４とを大きな視差等があ
る状態に設定することができる場合があるので、近接し
た点の分離機能がより大きくでき、精度良く計測ができ
る。或いはその他は図９とほぼ同様の作用及び効果を有
する。

【０１２６】（第６の実施の形態）図１３は本発明の第
６の実施の形態の三次元計測装置５０１を示す。この装
置５０１も図１２の装置４０１と同様に内視鏡を用いる
ことなく、測定光を被写体側に投影し、かつ被写体側で
反射された測定光を受光して三次元計測を行うものであ
る。

【０１２７】具体的には、図７で光源ユニット１１３と
測定ヘッド１１４とを一体化したものにおいて、通常観
察の光源部を除去し（つまり、図７のランプ駆動回路１
２２、ランプ１２３及び照明レンズ１２４を除去）し、
結像レンズ１３４の代わりに測定光投影レンズ５０２を
用いて内視鏡１１２を用いることなく、被写体４０３に
測定光を投影する。

【０１２８】また、測定光が投影された被写体からの反
射光を対物レンズ５０４を介して図７のダイクロイック
ミラー１４２側に結像するようにしている。

【０１２９】なお、この場合にはダイクロイックミラー
１４２としては、（肉眼観察する部分を設けていないの
で）可視光領域の光をほぼ１００パーセント反射する特
性のものを使用できる。その他は図７と同様である。

【０１３０】本実施の形態も、内視鏡１１２のイメージ
ガイド１２７、１３８の分解能に左右されることなく、
より容易に分解能を向上できる利点がある。また、より
大きな視差がある状態に設定できるので、測定精度を向
上できる。その他は図７とほぼ同様の作用及び効果を有
する。

【０１３１】なお、上述の各実施の形態等を部分的等で
組み合わせて構成される実施の形態等も本発明に属す
る。例えば、図１の第１の実施の形態では周波数で多重
化変調しているが、レーザとして異なる波長のものをさ
らに組み合わせる等しても良い。図７の波長が異なる光
を用いた２値化コーディングと図９の発振周波数とを用
いた２値化コーディングとを組み合わせても良い。

【０１３２】［付記］ １．光の波長及び光の強度変調の少なくとも一方を用い
てＮビットにバイナリ空間に変調された線状の測定光を
被写体に照射する測定光照射手段と、被写体像を撮像す
る撮像手段と、該撮像手段の出力から前記Ｎビットにバ
イナリ空間に変調された線状の測定光を復調する復調手
段と、前記復調手段の出力から被写体上の線状の測定光
の変形を検知する測定光変形検知手段と、該測定光変形
検知手段の出力と、前記測定光照射手段及び撮像手段と
の視差及び光学特性とから被写体の三次元形状を計算す
る三次元形状計算手段と、を具備した三次元計測装置。

【０１３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
の波長及び光の強度変調の少なくとも一方の組み合わせ
によって空間コーディングされた測定光を被写体に照射
する測定光照射手段と、被写体像から測定光を検知する
測定光検知手段と、該測定光検知手段の出力を用いて被
写体の三次元形状を計算する三次元形状計算手段と、を
設けているので、被写体像から測定光を検知することに
よって空間コーディングされて測定光が照射された部分
に対する三次元位置情報を一度に検出すること等がで
き、動きのある被写体の場合でも三次元計測を精度良く
行うことができる。

【０１３４】一度にライン状等の測定光を照射する等す
ることにより、被写体のライン状の各部に対する三次元
位置情報を検出でき、動きのある被写体の場合でも三次
元計測を精度良く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の三次元計測内視鏡
装置の全体構成図。

【図２】テープ状ファイバ束アレイの入射側の端面を示
す図。

【図３】周波数多重変調器の構成図。

【図４】周波数多重変調器による周波数多重の説明図。

【図５】コーディング検出手段等の構成を示す図。

【図６】三次元計測の原理説明図。

【図７】本発明の第２の実施の形態の三次元計測内視鏡
装置の全体構成図。

【図８】コード板の構造、ダイクロイックミラーの反射
特性等を示す図。

【図９】本発明の第３の実施の形態の三次元計測内視鏡
装置の全体構成図。

【図１０】コード板の構造、発光素子の発光出力の周波
数特性を示す図。

【図１１】本発明の第４の実施の形態の三次元計測内視
鏡装置の全体構成図。

【図１２】本発明の第５の実施の形態の三次元計測内視
鏡装置の全体構成図。

【図１３】本発明の第６の実施の形態の三次元計測内視
鏡装置の全体構成図。

【符号の説明】

１…三次元計測内視鏡装置 ２…内視鏡 ３…光源装置 ４…三次元計測装置 ５…ディスプレイ ６…挿入部 １４…ランプ １６…照明光伝送用ライトガイド １７…先端部 １８…観察照明用レンズ １９…観察用対物レンズ ２１…観察用イメージガイド ３０…レーザ光走査手段 ３１…測定光伝送用イメージガイド ３２…形状測定用イメージガイド ３３−１，…，３３−ｎ…レーザ ３３…レーザアレイ ３４…ＤＣ電源 ３５…周波数多重変調器 ３６…ＡＯＤ ３８…ＶＣＯ ４５…測定光投光レンズ ４６…形状測定用対物レンズ ４７…結像レンズ ４８…テープ状ファイバ束アレイ ４８（１），…，４８（ｎ）…テープ状ファイバ束 ４９（１），…，４９（ｎ）…光電変換素子 ５１（１），…，５１（ｎ）…フィルタバンク ５２…コーディング検出手段 ５３…レーザスポット検知回路 ５４…高さ情報計算回路 ５５…フレームメモリ ５６…テレビカメラ ５７…観察画像処理装置 ５８…ビデオ信号合成回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 正治 秀幸 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 小野 勝也 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 楠元 晃 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 村田 晃 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光の波長及び光の強度変調の少なくとも
   一方の組み合わせによって空間コーディングされた測定
   光を被写体に照射する測定光照射手段と、 被写体像から測定光を検知する測定光検知手段と、 該測定光検知手段の出力を用いて被写体の三次元形状を
   計算する三次元形状計算手段と、 を具備した三次元計測装置。