JPH10337272A - In vivo distance measuring device - Google Patents

In vivo distance measuring device

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Publication number
JPH10337272A
JPH10337272A JP9150770A JP15077097A JPH10337272A JP H10337272 A JPH10337272 A JP H10337272A JP 9150770 A JP9150770 A JP 9150770A JP 15077097 A JP15077097 A JP 15077097A JP H10337272 A JPH10337272 A JP H10337272A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
distance
measurement light
main body
vivo
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9150770A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Hakamata
和男 袴田
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
Priority to JP9150770A priority Critical patent/JPH10337272A/en
Publication of JPH10337272A publication Critical patent/JPH10337272A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an in vivo distance measuring device which can measure the distance to a part in vivo without making contact with that part and which has a fine and easy-to-use measuring part. SOLUTION: An in vivo distance measuring device includes an optical fiber 15 whose front end is placed within a measuring element main body 8 introduced into a living body 13 and whose rear end is placed outside the measuring element main body 8; a measuring beam application system which comprises a light source 22 and the like, causing a measuring beam L2 to impinge on the optical fiber 15 from the rear end and emit from the front end to illuminate a part 45 inside the living body; an interference optical system 100 placed outside the measuring element main body 8, whereby the measuring beam L2 emitted from the rear end after being reflected by the part 45 and returned into the optical fiber 15 is made to interfere with a reference beam L3; and a photodetector 43 detecting the measuring beam L2 and the reference beam L3 which have interfered with each other. An interferometer with a computing means 44 computing the distance from the end of the measuring element main body 8 to the part 45 according to outputs of the photodetector 43 is provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、生体内部を観察す
るための内視鏡に組み込まれる等して、生体内の所定部
位までの距離を測定する装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring a distance to a predetermined portion in a living body, for example, being incorporated in an endoscope for observing the inside of the living body.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、生体内部を観察したり、また
観察しながら治療するために、内視鏡が広く用いられて
いる。この内視鏡を使用する際には、治療操作のため
に、また生体内の観察部位に内視鏡先端を当てて傷付け
ることを防ぐために、内視鏡先端から観察部位までの距
離を正確に測定したいという要求がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, an endoscope has been widely used for observing the inside of a living body or for treating while observing the inside of a living body. When using this endoscope, the distance from the tip of the endoscope to the observation site must be accurately determined for treatment operations and to prevent the endoscope from hitting the observation site in the living body. There is a demand to measure.

【0003】この距離を測定可能にした内視鏡の一つと
して、例えば特公昭61−20488号公報に示される
ように、内視鏡の導入管の鉗子チャンネルに挿通させた
測定子を観察部位に向けて繰り出し、該測定子が観察部
位に当接したときの繰り出し量に基づいて距離測定する
ものが知られている。
As one of the endoscopes capable of measuring this distance, for example, as shown in Japanese Patent Publication No. 61-20488, a probe inserted into a forceps channel of an introduction tube of the endoscope is used as an observation part. To measure the distance based on the amount of extension when the tracing stylus comes into contact with the observation site.

【0004】また、例えば特開昭62−49208号公
報に示されるように、2本の計測用光ビームを用いる等
して、観察部位に非接触で光学的に距離測定するものも
知られている。
Further, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-49208, there is also known a method in which a distance is optically measured in a non-contact manner with an observation site by using two measurement light beams. I have.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
測定子を繰り出して距離測定する内視鏡においては、測
定子によって生体内の観察部位を傷付ける恐れがある。
However, in an endoscope for measuring the distance by extending the tracing stylus as described above, there is a danger that the tracing stylus may damage an observation site in a living body.

【0006】他方、光学的に距離測定する従来の内視鏡
においては、観察部位を傷付けることは防止できるもの
の、大掛かりな光ビーム照射系や計測光学系を組み込む
ために内視鏡の導入管の径が太くなって使い勝手が悪く
なる、という問題が認められる。
On the other hand, in a conventional endoscope that measures the distance optically, it is possible to prevent the observation part from being damaged. However, in order to incorporate a large-scale light beam irradiation system and a measurement optical system, the introduction tube of the endoscope is required. The problem that the diameter becomes large and the usability deteriorates is recognized.

【0007】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、生体内において生体内の部位までの距離を該部
位に非接触で測定することができ、その上、測定部が細
くて使いやすい生体内距離測定装置を提供することを目
的とする。
[0007] The present invention has been made in view of the above circumstances, and can measure the distance to a site in a living body without contacting the site. It is an object of the present invention to provide an in-vivo distance measuring device that is easy to use.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明による生体内距離
測定装置は、生体内に挿入可能な測定子本体と、先端部
がこの測定子本体の内部に配され、後端部が該測定子本
体の外に配された光ファイバーと、この光ファイバーに
前記後端から測定光を入射させて前記先端から出射さ
せ、生体内部の部位に照射する測定光照射系と、前記部
位で反射して前記光ファイバー内に戻り、その後端から
出射した測定光を参照光と干渉させる、前記測定子本体
の外に配された干渉光学系と、この干渉光学系で干渉し
た前記測定光および参照光を検出する光検出器と、この
光検出器の出力に基づいて前記測定子本体の先端から前
記部位までの距離を演算する演算手段とから構成された
ことを特徴とするものである。
According to the present invention, there is provided an in-vivo distance measuring apparatus comprising: a probe main body which can be inserted into a living body; a distal end disposed inside the probe main body; An optical fiber disposed outside the main body, a measurement light irradiation system that causes measurement light to enter the optical fiber from the rear end and emit from the front end, and irradiates a part inside a living body; and the optical fiber reflected at the part. And an interference optical system disposed outside the tracing stylus main body for causing the measurement light emitted from the rear end to interfere with the reference light, and a light for detecting the measurement light and the reference light that interfered with the interference optical system. And a calculating means for calculating a distance from the tip of the tracing stylus main body to the site based on an output of the photodetector.

【0009】なお上記の干渉光学系としては、ヘテロダ
イン干渉光学系が用いられるのが望ましい。
It is desirable that a heterodyne interference optical system be used as the above-mentioned interference optical system.

【0010】また上記測定光照射系としては、測定光と
して近赤外光を発するものが用いられるのが望ましい。
It is desirable that the measurement light irradiation system be one that emits near-infrared light as measurement light.

【0011】さらにこの生体内距離測定装置において
は、上記演算手段が演算した距離が所定距離よりも小さ
いときに警報を発する手段が設けられるのが望ましい。
Further, it is desirable that the in-vivo distance measuring device is provided with a means for issuing an alarm when the distance calculated by the calculating means is smaller than a predetermined distance.

【0012】[0012]

【発明の効果】本発明の生体内距離測定装置は、生体の
内部に導入される測定子本体に光ファイバーが組み込ま
れてなる干渉計によって距離測定するように構成された
ものであるから、該測定子本体から観察部位までの距離
を該観察部位に非接触で測定可能となる。
The in-vivo distance measuring apparatus according to the present invention is configured to measure the distance by an interferometer in which an optical fiber is incorporated in a main body of a measuring element introduced into a living body. The distance from the child main body to the observation site can be measured without contacting the observation site.

【0013】そして、上述のような構成の生体内距離測
定装置は、内視鏡の導入管の鉗子孔に挿通して該導入管
と一体化することも可能であるから、既存の内視鏡と組
み合わせて使用することができる。
The in-vivo distance measuring apparatus having the above-described configuration can be inserted into a forceps hole of an introduction tube of an endoscope and integrated with the introduction tube. Can be used in combination with

【0014】また、測定子本体に組み込みまれて測定光
を伝搬させる光ファイバーとしては、十分に細いものが
使用可能であるから、この生体内距離測定装置は測定部
が細くて使いやすいものとなり、そして、生体の小さな
孔の中等における微小な距離も測定可能となる。
In addition, as an optical fiber that is incorporated in the main body of the probe and propagates the measuring light, a sufficiently thin one can be used. Therefore, this in-vivo distance measuring apparatus has a thin measuring section and is easy to use. Also, a minute distance in a small hole of a living body or the like can be measured.

【0015】なお一般には、上記光ファイバーの先端側
に、測定光を集光するための光学系を配することが必要
であるが、そのような光学系は基本的に1枚のレンズで
構成可能であるから、この光学系が設けられたとして
も、測定子本体の径が特に太くなることはない。
In general, it is necessary to dispose an optical system for condensing measurement light at the tip side of the optical fiber. Such an optical system can be basically constituted by one lens. Therefore, even if this optical system is provided, the diameter of the tracing stylus main body does not become particularly large.

【0016】なお測定光として、生体での吸収が比較的
少ない近赤外光を利用すれば、干渉光学系に戻って来る
測定光の光量が高く確保され、干渉光学系で干渉した測
定光および参照光のビート成分検出信号はS/Nが高い
ものとなる。
If near-infrared light, which has relatively little absorption in a living body, is used as the measurement light, a large amount of measurement light returning to the interference optical system is ensured, and the measurement light and the interference caused by the interference optical system are secured. The beat component detection signal of the reference light has a high S / N.

【0017】またこの生体内距離測定装置において、演
算手段が演算した距離が所定距離よりも小さいときに警
報を発する手段が設けられていると、測定子によって生
体内の観察部位を傷付けるようなことが未然に防止され
る。
Further, in this in-vivo distance measuring apparatus, if a means for issuing an alarm is provided when the distance calculated by the calculating means is smaller than the predetermined distance, the measuring element may damage an observation site in the living body. Is prevented beforehand.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明の第1の実
施形態による生体内距離測定装置が装着された内視鏡を
示すものである。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an endoscope equipped with an in-vivo distance measuring device according to a first embodiment of the present invention.

【0019】この内視鏡は、白色光である照明光L1を
発する照明光源10と、この照明光L1を集光する集光レ
ンズ11と、集光された照明光L1が入射するように配置
された光ファイバーからなるライトガイド12とを有して
いる。このライトガイド12は、生体13の内部に導入され
る可撓性の導入管14内に収められている。
This endoscope is provided with an illumination light source 10 for emitting illumination light L1 which is white light, a condenser lens 11 for condensing the illumination light L1, and an arrangement so that the collected illumination light L1 enters. And a light guide 12 made of an optical fiber. The light guide 12 is housed in a flexible introduction tube 14 introduced into the living body 13.

【0020】導入管14の先端部には結像レンズ16が設け
られ、またこの結像レンズ16に対し導入管14の内側から
対面する位置にはプリズム19が配設されている。このプ
リズム19で反射した光を受ける位置には、CCD撮像素
子等の固体撮像素子20が設けられている。この固体撮像
素子20は画像表示手段21に接続されている。
An imaging lens 16 is provided at the tip of the introduction tube 14, and a prism 19 is provided at a position facing the imaging lens 16 from the inside of the introduction tube 14. At a position where the light reflected by the prism 19 is received, a solid-state imaging device 20 such as a CCD imaging device is provided. This solid-state imaging device 20 is connected to image display means 21.

【0021】導入管14には、通常の内視鏡と同様に鉗子
孔9が設けられている。この鉗子孔9には管状の測定子
本体8が挿通されて、導入管14と一体化できるようにな
っている。測定子本体8のほぼ中央部は可撓性を有する
ように形成され、その部分には細い偏波面保存ファイバ
ー15が配されている。この偏波面保存ファイバー15が配
された部分よりも先端側(図中左端側)において測定子
本体8内には、偏波面保存ファイバー15側から順に集光
レンズ17、λ/4板18が配されている。一方、偏波面保
存ファイバー15が配された部分よりも後端側(図中右端
側)において測定子本体8内には、集光レンズ30が配さ
れている。
The introduction tube 14 is provided with a forceps hole 9 as in a normal endoscope. A tubular measuring element main body 8 is inserted through the forceps hole 9 so that it can be integrated with the introduction tube 14. A substantially central portion of the probe body 8 is formed to have flexibility, and a thin polarization preserving fiber 15 is disposed in that portion. A converging lens 17 and a λ / 4 plate 18 are arranged inside the tracing stylus main body 8 from the polarization plane preserving fiber 15 side on the tip side (left end side in the figure) of the portion where the polarization plane preserving fiber 15 is disposed. Have been. On the other hand, a condensing lens 30 is arranged in the tracing stylus main body 8 at the rear end side (right end side in the figure) of the portion where the polarization maintaining fiber 15 is arranged.

【0022】測定子本体8の後端は導入管14の外に出さ
れており、この後端から該偏波面保存ファイバー15内に
測定光L2を入射させる測定光照射系が、同じく導入管
14の外に設けられている。
The rear end of the tracing stylus main body 8 extends out of the introduction tube 14, and a measurement light irradiating system for allowing the measurement light L2 to enter the polarization plane preserving fiber 15 from this rear end is also provided by the introduction tube.
It is provided outside of 14.

【0023】上記測定光照射系は、直線偏光した光L4
を発する光源22と、この光L4を平行光化するコリメー
ターレンズ23と、平行光とされた光L4を測定光L2と
参照光L3とに分岐させるビームスプリッタ24と、測定
光L2の周波数を所定量シフトさせる周波数シフターと
してのAOM(音響光学光変調器)25と、測定光L2の
光路を90°変えるミラー26と、λ/2板27と、偏光ビ
ームスプリッタ28と、ミラー29とから構成されており、
測定光L2は前記測定子本体8の集光レンズ30により偏
波面保存ファイバー15の後端面上で集束するように集光
されて、該ファイバー15内に入射する。
The above-mentioned measuring light irradiating system comprises a linearly polarized light L4
, A collimator lens 23 for converting the light L4 into parallel light, a beam splitter 24 for splitting the parallel light L4 into a measurement light L2 and a reference light L3, and a frequency of the measurement light L2. An AOM (acousto-optic light modulator) 25 as a frequency shifter for shifting by a predetermined amount, a mirror 26 for changing the optical path of the measurement light L2 by 90 °, a λ / 2 plate 27, a polarizing beam splitter 28, and a mirror 29 Has been
The measurement light L2 is condensed by the condenser lens 30 of the tracing stylus main body 8 so as to converge on the rear end face of the polarization plane preserving fiber 15, and is incident on the fiber 15.

【0024】上記測定子本体8の外には、測定光L2と
参照光L3とを干渉させる干渉光学系100 が配されてい
る。この干渉光学系100 は、上記ビームスプリッタ24お
よび偏光ビームスプリッタ28に加えて、ビームスプリッ
タ24からの参照光L3の周波数を所定量シフトさせる周
波数シフターとしてのAOM31と、参照光L3の光路を
90°変えるミラー32と、λ/2板33と、偏光ビームス
プリッタ34と、集光レンズ35と、この集光レンズ35によ
って集光された参照光L3が入射するように配された偏
波面保存ファイバー36と、この偏波面保存ファイバー36
の先端から出射した参照光L3を平行光化する集光レン
ズ37と、λ/4板38と、このλ/4板38を通過した参照
光L3を反射させる可動ミラー39と、この可動ミラー39
を図中で左右方向に移動させるミラー移動手段40と、後
述のようにして入射して来る測定光L2と参照光L3と
を合波するビームスプリッタ41とから構成されている。
An interference optical system 100 for causing the measurement light L2 and the reference light L3 to interfere with each other is provided outside the tracing stylus body 8. The interference optical system 100 includes, in addition to the beam splitter 24 and the polarization beam splitter 28, an AOM 31 as a frequency shifter for shifting the frequency of the reference light L3 from the beam splitter 24 by a predetermined amount, and an optical path of the reference light L3 of 90 °. A mirror 32 for changing, a λ / 2 plate 33, a polarizing beam splitter 34, a condenser lens 35, and a polarization preserving fiber 36 arranged so that the reference light L3 condensed by the condenser lens 35 enters. And this polarization preserving fiber 36
, A λ / 4 plate 38, a movable mirror 39 for reflecting the reference light L3 passing through the λ / 4 plate 38, and a movable mirror 39
Are moved in the left-right direction in the figure, and a beam splitter 41 for multiplexing the incident measuring light L2 and reference light L3 as described later.

【0025】上記ミラー移動手段40の駆動は、駆動制御
回路42によって制御される。この駆動制御回路42は可動
ミラー39の位置を示す位置信号S3を演算回路44に入力
する。また、上記ビームスプリッタ41により合波された
測定光L2と参照光L3の強度を検出する光検出器43が
設けられ、この光検出器43も上記演算回路44に接続され
ている。
The driving of the mirror moving means 40 is controlled by a drive control circuit 42. The drive control circuit 42 inputs a position signal S3 indicating the position of the movable mirror 39 to the arithmetic circuit 44. Further, a photodetector 43 for detecting the intensity of the measurement light L2 and the reference light L3 combined by the beam splitter 41 is provided, and this photodetector 43 is also connected to the arithmetic circuit.

【0026】以下、内視鏡の作用について説明する。生
体13の内部の部位45を観察する際には、内視鏡の導入管
14が生体13内に導入され、ライトガイド12から照明光L
1が観察部位45に照射される。結像レンズ16は、この照
明光L1による観察部位45の像を、プリズム19を介して
固体撮像素子20上に結像させる。固体撮像素子20はこの
像を撮像して、それを示す画像信号S1を画像表示手段
21に入力する。
The operation of the endoscope will be described below. When observing the site 45 inside the living body 13, the introduction tube of the endoscope is used.
14 is introduced into the living body 13 and the illumination light L
1 is applied to the observation site 45. The imaging lens 16 forms an image of the observation site 45 by the illumination light L1 on the solid-state imaging device 20 via the prism 19. The solid-state imaging device 20 captures this image, and displays an image signal S1 indicating the image on an image display unit.
Enter 21.

【0027】画像表示手段21はこの画像信号S1に基づ
いて画像を表示する。そこで術者や助手は、表示された
この画像を観察することにより、観察部位45の状態や、
導入管14と観察部位45との位置関係を確認することがで
きる。
The image display means 21 displays an image based on the image signal S1. Therefore, the operator or assistant observes the displayed image to check the state of the observation site 45,
The positional relationship between the introduction tube 14 and the observation site 45 can be confirmed.

【0028】次に、本発明による生体内距離測定装置に
より、測定子本体8の先端と観察部位45との間の距離を
測定する点について説明する。光L4をビームスプリッ
タ24により分岐して得られた測定光L2は、λ/2板27
により直線偏光の向きが調整されて偏光ビームスプリッ
タ28を透過し、集光レンズ30によって集光されて偏波面
保存ファイバー15内に入射する。偏波面保存ファイバー
15の先端から出射した測定光L2は、集光レンズ17を通
過して平行光とされた後、λ/4板18によって直線偏光
から楕円偏光に変換され、結像レンズ16により絞られて
観察部位45上の一点を照射する。
Next, a description will be given of how the distance between the distal end of the tracing stylus body 8 and the observation site 45 is measured by the in-vivo distance measuring apparatus according to the present invention. The measurement light L2 obtained by splitting the light L4 by the beam splitter 24 is applied to the λ / 2 plate 27.
As a result, the direction of the linearly polarized light is adjusted, transmitted through the polarization beam splitter 28, condensed by the condenser lens 30, and incident on the polarization plane preserving fiber 15. Polarization-maintaining fiber
The measurement light L2 emitted from the tip of 15 passes through the condenser lens 17, is converted into parallel light, is converted from linearly polarized light into elliptically polarized light by the λ / 4 plate 18, and is focused by the imaging lens 16 for observation. One point on the part 45 is irradiated.

【0029】観察部位45で反射した測定光L2は、集光
レンズ17によって集光されて偏波面保存ファイバー15に
入射し、該偏波面保存ファイバー15を伝搬して生体13外
に導かれる。なお測定光L2は、観察部位45で反射する
ことによりその楕円偏光の向きが反転し、その後λ/4
板18を通過することにより、偏波面保存ファイバー15か
ら観察部位45側に進む場合と比べて直線偏光の向きが9
0°回転する。
The measurement light L2 reflected by the observation site 45 is condensed by the condenser lens 17, enters the polarization-maintaining fiber 15, propagates through the polarization-maintaining fiber 15, and is guided out of the living body 13. Note that the direction of the elliptically polarized light of the measurement light L2 is inverted by being reflected at the observation site 45, and thereafter, λ / 4
By passing through the plate 18, the direction of the linearly polarized light is 9
Rotate 0 °.

【0030】偏波面保存ファイバー15の後端から出射し
た測定光L2は集光レンズ30によって平行光とされ、上
述のように直線偏光の向きが90°回転したことにより
偏光ビームスプリッタ28で反射し、ビームスプリッタ41
に入射する。
The measurement light L2 emitted from the rear end of the polarization-maintaining fiber 15 is converted into parallel light by the condenser lens 30, and reflected by the polarization beam splitter 28 when the direction of the linearly polarized light is rotated by 90 ° as described above. , Beam splitter 41
Incident on.

【0031】一方、光L4をビームスプリッタ24により
分岐して得られた参照光L3は、ミラー32で反射した
後、λ/2板33により直線偏光の向きが調整されて偏光
ビームスプリッタ34を透過し、集光レンズ35により集光
されて偏波面保存ファイバー36内に入射する。偏波面保
存ファイバー36の先端から出射した参照光L3は、集光
レンズ37を通過して平行光とされた後、λ/4板38によ
って直線偏光から楕円偏光に変換され、可動ミラー39に
入射する。
On the other hand, the reference light L3 obtained by splitting the light L4 by the beam splitter 24 is reflected by a mirror 32, then the direction of linearly polarized light is adjusted by a λ / 2 plate 33, and transmitted through a polarization beam splitter 34. Then, the light is condensed by the condenser lens 35 and enters the polarization preserving fiber 36. The reference light L3 emitted from the end of the polarization plane preserving fiber 36 passes through the condenser lens 37, is converted into parallel light, is converted from linearly polarized light into elliptically polarized light by the λ / 4 plate 38, and is incident on the movable mirror 39. I do.

【0032】参照光L3は前述のように移動するこの可
動ミラー39で反射し、元の光路を戻って偏光ビームスプ
リッタ34に入射する。なお参照光L3は、可動ミラー39
で反射することによりその楕円偏光の向きが反転し、そ
の後λ/4板38を通過することにより、偏波面保存ファ
イバー36から可動ミラー39側に進む場合と比べて直線偏
光の向きが90°回転する。そのため参照光L3は偏光
ビームスプリッタ34において反射し、ビームスプリッタ
41に入射して測定光L2と合波される。
The reference light L3 is reflected by the movable mirror 39 moving as described above, returns to the original optical path, and enters the polarization beam splitter 34. The reference light L3 is transmitted to the movable mirror 39.
The direction of the elliptically polarized light is inverted by reflecting the light, and then the light passes through the λ / 4 plate 38, so that the direction of the linearly polarized light is rotated by 90 ° as compared with the case where the light goes from the polarization-maintaining fiber 36 to the movable mirror 39 side. I do. Therefore, the reference light L3 is reflected by the polarization beam splitter 34,
It is incident on 41 and multiplexed with the measurement light L2.

【0033】ここで、測定光L2と参照光L3はそれぞ
れAOM25とAOM31によって互いに異なる周波数にシ
フトしているので、それらが合波されると干渉(ヘテロ
ダイン干渉)により、両周波数の差の周波数のビート成
分が生じる。合波された測定光L2および参照光L3を
検出する光検出器43の出力信号S2は、演算回路44に入
力される。
Since the measuring light L2 and the reference light L3 are shifted to different frequencies by the AOM 25 and the AOM 31, respectively, when they are multiplexed, interference (heterodyne interference) causes a difference between the two frequencies. A beat component occurs. The output signal S2 of the photodetector 43 that detects the combined measurement light L2 and reference light L3 is input to the arithmetic circuit.

【0034】演算回路44は、光検出器43の出力信号S2
をバンドパスフィルター等に通して上記ビート成分を抽
出し、そのビート成分に基づいて測定子本体8の先端と
観察部位45との間の距離を演算する。
The arithmetic circuit 44 outputs the output signal S2 of the photodetector 43.
Is passed through a bandpass filter or the like to extract the beat component, and the distance between the tip of the tracing stylus main body 8 and the observation site 45 is calculated based on the beat component.

【0035】すなわち、ビームスプリッタ24から観察部
位45を経てビームスプリッタ41までに至る測定光L2の
光路長と、ビームスプリッタ24から可動ミラー39を経て
ビームスプリッタ41までに至る参照光L3の光路長との
差に応じて、上記ビート成分の位相が変化し、例えば上
記光路長差が無いとき、該ビート成分は鋭いピークを示
す。そこで演算回路44は、このピークが現れたときの可
動ミラー39の位置(位置信号S3が示すものである)に
基づいて、測定光L2の光路長を演算することができ、
ひいては測定子本体8の先端から観察部位45までの距離
を求めることができる。
That is, the optical path length of the measurement light L2 from the beam splitter 24 to the beam splitter 41 via the observation region 45 and the optical path length of the reference light L3 from the beam splitter 24 to the beam splitter 41 via the movable mirror 39 The phase of the beat component changes in accordance with the difference between the two components. For example, when there is no difference in the optical path length, the beat component shows a sharp peak. Then, the arithmetic circuit 44 can calculate the optical path length of the measurement light L2 based on the position of the movable mirror 39 when this peak appears (as indicated by the position signal S3),
Consequently, the distance from the tip of the tracing stylus body 8 to the observation site 45 can be obtained.

【0036】演算回路44は、このようにして求めた距離
を示す信号S4を画像表示手段21に入力し、その距離を
示す情報を表示させる。この表示は図2に示すように、
前述の固体撮像素子20が撮像した観察部位45の像Fと、
距離情報Dおよび距離測定位置を示すマークMとを合成
してなされる。距離測定位置は偏波面保存ファイバー15
が対向する位置であって、これは例えば固体撮像素子20
による撮像範囲の中心となるように、該撮像範囲と対応
付けることができるから、上記マークMはこの対応に従
った固定位置に表示すればよい。
The arithmetic circuit 44 inputs the signal S4 indicating the distance thus obtained to the image display means 21, and displays information indicating the distance. This display is shown in FIG.
An image F of the observation site 45 captured by the aforementioned solid-state imaging device 20;
This is performed by synthesizing the distance information D and the mark M indicating the distance measurement position. Distance measurement position is polarization-maintaining fiber 15
Are opposed to each other, and this is, for example, the solid-state imaging device 20.
Can be associated with the imaging range so as to be at the center of the imaging range, and the mark M may be displayed at a fixed position according to this correspondence.

【0037】なお測定光L2は、生体13の観察部位45の
表面で反射するとともに、この表面から数mm程度まで
の深さの内部でも反射し得る。そこで、この表面で反射
した測定光L2の検出信号強度と、生体13の内部で反射
した測定光L2の検出信号強度との比や減衰を見ること
により、観察部位45の硬さを推定することも可能であ
る。
The measurement light L2 can be reflected not only on the surface of the observation site 45 of the living body 13 but also inside a depth of about several mm from this surface. Therefore, the hardness of the observation site 45 is estimated by observing the ratio or attenuation between the detection signal intensity of the measurement light L2 reflected from the surface and the detection signal intensity of the measurement light L2 reflected inside the living body 13. Is also possible.

【0038】また、演算回路44が演算した距離が所定距
離よりも小さいときに警報を発する手段を設けておけ
ば、測定子本体8や導入管14によって生体13の内部を傷
付けるようなことが未然に防止される。
If a means for issuing an alarm is provided when the distance calculated by the arithmetic circuit 44 is smaller than a predetermined distance, it is possible to prevent the inside of the living body 13 from being damaged by the tracing stylus body 8 and the introducing tube 14. Is prevented.

【0039】次に図3を参照して、本発明の第2の実施
形態による生体内距離測定装置について説明する。なお
この図3において、図1中のものと同等の要素には同番
号を付し、それらについての重複した説明は省略する。
Next, an in-vivo distance measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that, in FIG. 3, the same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.

【0040】この第2の実施形態の生体内距離測定装置
も、第1の実施形態と同様にヘテロダイン干渉光学系を
用いて距離測定するものであるが、第1の実施形態がO
CDR(Optical Coherence Domain Reflectometry)と
呼ばれる技術によるものであるのに対し、この第2の実
施形態はOFDR(Optical Frequency Domain Reflect
ometry)と呼ばれる技術によるものである。
The in-vivo distance measuring apparatus according to the second embodiment also measures a distance using a heterodyne interference optical system as in the first embodiment.
In contrast to a technique called a CDR (Optical Coherence Domain Reflectometry), the second embodiment is based on an OFDR (Optical Frequency Domain Reflector).
geometry).

【0041】すなわちこの第2の実施形態においては、
直線偏光した光L4を発する光源50として、発振周波数
を掃引することができる半導体レーザが用いられてい
る。この半導体レーザからなる光源50は、例えばレーザ
駆動回路51から与えられる注入電流の値が連続的に変え
られることにより、発振周波数が掃引される。なおレー
ザ駆動回路51はこの発振周波数を示す信号S5を、演算
回路52に入力する。
That is, in the second embodiment,
As the light source 50 that emits the linearly polarized light L4, a semiconductor laser capable of sweeping the oscillation frequency is used. The oscillation frequency of the light source 50 composed of the semiconductor laser is swept by continuously changing the value of the injection current supplied from the laser drive circuit 51, for example. The laser drive circuit 51 inputs a signal S5 indicating the oscillation frequency to the arithmetic circuit 52.

【0042】上記の光L4は測定子本体8の偏波面保存
ファイバー15内に入射してその先端から出射し、その一
部は測定光L2として観察部位45上の一点を照射する。
この測定光L2は観察部位45で反射して偏波面保存ファ
イバー15内に再度入射する。またこの光L4の一部は、
例えばプリズム19等で反射し、参照光L3として偏波面
保存ファイバー15内に再度入射する。
The light L4 enters the polarization plane preserving fiber 15 of the tracing stylus body 8 and exits from the tip thereof, and a part of the light L4 irradiates a point on the observation site 45 as the measuring light L2.
The measurement light L2 is reflected by the observation site 45 and reenters the polarization-maintaining fiber 15. Part of this light L4 is
For example, the light is reflected by the prism 19 and the like, and reenters the polarization-maintaining fiber 15 as the reference light L3.

【0043】これらの測定光L2および参照光L3は偏
光ビームスプリッタ28で反射して光検出器43に入射する
が、この場合も両光が干渉して、それによるビート成分
が光検出器43に検出される。その際、測定光L2と参照
光L3との光路長差が光L4の波長の整数倍になったと
き、該ビート成分は鋭いピークを示す。そこで演算回路
52は、このピークが現れたときの光L4の周波数(信号
S5が示す)に基づいて、測定光L2の光路長を演算す
ることができ、ひいては測定子本体8の先端から観察部
位45までの距離を求めることができる。こうして求めら
れた距離の表示は、第1の実施形態におけるのと同様に
行なえばよい。
The measurement light L2 and the reference light L3 are reflected by the polarization beam splitter 28 and enter the photodetector 43. In this case as well, both lights interfere with each other, and the resulting beat component is transmitted to the photodetector 43. Is detected. At this time, when the optical path length difference between the measurement light L2 and the reference light L3 becomes an integral multiple of the wavelength of the light L4, the beat component shows a sharp peak. So the arithmetic circuit
52 can calculate the optical path length of the measuring light L2 based on the frequency of the light L4 when the peak appears (indicated by the signal S5), and thus can calculate the length from the tip of the measuring element main body 8 to the observation site 45. The distance can be determined. The display of the distance thus obtained may be performed in the same manner as in the first embodiment.

【0044】なお測定光L2としては、生体での吸収が
比較的少ない近赤外光を利用するのが望ましい。そのよ
うにすれば、干渉光学系に戻って来る測定光L2の光量
が高く確保され、ビート成分検出信号はS/Nが高いも
のとなる。
As the measurement light L2, it is desirable to use near-infrared light which has relatively little absorption in a living body. By doing so, a high light amount of the measurement light L2 returning to the interference optical system is secured, and the beat component detection signal has a high S / N.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態による生体内距離測定
装置を備えた内視鏡を示す概略側面図
FIG. 1 is a schematic side view showing an endoscope provided with an in-vivo distance measuring device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の内視鏡における距離表示状態を示す概略
FIG. 2 is a schematic diagram showing a distance display state in the endoscope of FIG. 1;

【図3】本発明の第2の実施形態による生体内距離測定
装置を備えた内視鏡を示す概略側面図
FIG. 3 is a schematic side view showing an endoscope provided with an in-vivo distance measuring device according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

8 測定子本体 9 鉗子孔 10 照明光源 11 集光レンズ 12 ライトガイド 13 生体 14 内視鏡の導入管 15 偏波面保存ファイバー 16 結像レンズ 17 集光レンズ 18 λ/4板 19 プリズム 20 固体撮像素子 21 画像表示手段 22 干渉計の光源 23 コリメーターレンズ 24 ビームスプリッタ 25 AOM(周波数シフター) 27 λ/2板 28 偏光ビームスプリッタ 30 集光レンズ 31 AOM(周波数シフター) 33 λ/2板 34 偏光ビームスプリッタ 35 集光レンズ 36 偏波面保存ファイバー 37 集光レンズ 38 λ/4板 39 可動ミラー 40 ミラー移動手段 41 ビームスプリッタ 42 駆動制御回路 43 光検出器 44 演算回路 50 干渉計の光源 51 レーザ駆動回路 52 演算回路 60 ダイクロイックミラー 61 励起光源 62 λ/2板 63 ダイクロイックミラー 64 集光レンズ 65 励起光カットフィルター 66 光検出器 100 干渉光学系 L2 測定光 L3 参照光 8 Measuring element body 9 Forceps hole 10 Illuminating light source 11 Condensing lens 12 Light guide 13 Living body 14 Endoscope introduction tube 15 Polarization preserving fiber 16 Imaging lens 17 Condensing lens 18 λ / 4 plate 19 Prism 20 Solid-state image sensor 21 Image display means 22 Light source of interferometer 23 Collimator lens 24 Beam splitter 25 AOM (frequency shifter) 27 λ / 2 plate 28 Polarizing beam splitter 30 Condensing lens 31 AOM (frequency shifter) 33 λ / 2 plate 34 Polarizing beam splitter 35 Condensing lens 36 Polarization preserving fiber 37 Condensing lens 38 λ / 4 plate 39 Movable mirror 40 Mirror moving means 41 Beam splitter 42 Drive control circuit 43 Photodetector 44 Arithmetic circuit 50 Interferometer light source 51 Laser drive circuit 52 Arithmetic Circuit 60 Dichroic mirror 61 Excitation light source 62 λ / 2 plate 63 Dichroic mirror 64 Condensing lens 65 Excitation light cut filter 66 Photodetector 10 0 Interference optical system L2 Measurement light L3 Reference light

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 生体内に挿入可能な測定子本体と、 先端部がこの測定子本体の内部に配され、後端部が該測
定子本体の外に配された光ファイバーと、 この光ファイバーに前記後端から測定光を入射させて前
記先端から出射させ、生体内部の部位に照射する測定光
照射系と、 前記部位で反射して前記光ファイバー内に戻り、その後
端から出射した測定光を参照光と干渉させる、前記測定
子本体の外に配された干渉光学系と、 この干渉光学系で干渉した前記測定光および参照光を検
出する光検出器と、 この光検出器の出力に基づいて前記測定子本体の先端か
ら前記部位までの距離を演算する演算手段とからなる生
体内距離測定装置。
A measuring element main body which can be inserted into a living body; an optical fiber having a tip disposed inside the measuring element main body and a rear end disposed outside the measuring element main body; A measurement light irradiation system that causes measurement light to enter from the rear end and emits from the front end, and irradiates a part inside the living body, and the measurement light reflected from the part and returned to the optical fiber, and emitted from the rear end to the reference light. An interference optical system arranged outside the tracing stylus main body, a photodetector for detecting the measurement light and the reference light interfered by the interference optical system, and based on an output of the photodetector. An in-vivo distance measuring device comprising: a calculating means for calculating a distance from the tip of the tracing stylus body to the site.
【請求項2】 前記干渉光学系として、ヘテロダイン干
渉光学系が用いられたことを特徴とする請求項1記載の
生体内距離測定装置。
2. The in-vivo distance measuring apparatus according to claim 1, wherein a heterodyne interference optical system is used as the interference optical system.
【請求項3】 前記測定光照射系が、前記測定光として
近赤外光を発するものであることを特徴とする請求項1
または2記載の生体内距離測定装置。
3. The measurement light irradiation system according to claim 1, wherein the measurement light irradiation system emits near-infrared light as the measurement light.
Or the in vivo distance measuring apparatus according to 2.
【請求項4】 前記演算手段が演算した距離が所定距離
よりも小さいときに警報を発する手段が設けられたこと
を特徴とする請求項1から3いずれか1項記載の生体内
距離測定装置。
4. The in-vivo distance measuring apparatus according to claim 1, further comprising means for issuing an alarm when the distance calculated by said calculating means is smaller than a predetermined distance.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000227963A (en) * 1999-02-08 2000-08-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Device and method for preparing image with distance information and recording medium recording program for the method
JP2004321696A (en) * 2003-04-28 2004-11-18 Olympus Corp Optical imaging apparatus
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