JPS63240831A - 計測内視鏡装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、体内の病変等の凹凸を認識することができ
る計測内視鏡装置に関する。

（従来の技術） 内視鏡による体内の病変等の大きさを計測することがで
きる従来技術としては、例えば第１１図ないし第１３図
に示ずような装置を用いたものが知られＣいる（Ｑａｓ
ｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌｏｇｉｃａｌ　　ｌ：ｎｄｓｃｏ
ｐｙ　、Ｖｏｌ、（２５＞６．Ｊｕｎ、１９８３．ｐ８
６８）。

第１１図中、１１はレーザ光源、１２は透過形ファイバ
回折格子であり、透過形ファイバ回折格子１２は、グラ
スファイバを平面状に並べたちの２枚を、各面のファイ
バ束が互いに直交するように組合わせて構成されている
。グラスファイバは、例えば直径２５μｍのものを一面
に１００本程変周いて正方形となるように構成しである
ので、透過形ファイバ回折格子１２は、−辺が２．５ｍ
ｍ程度となり、スコープ先端部に十分に装着できる大き
さとされている。

そして、レーザ光源１１からのレーザ光が透過形ファイ
バ回折格子１２に垂直に入射されると、行列状に配列さ
れた二次元のスポット状の回折光１３が得られ、これを
透過形回折格子１２と平行なスクリーン上に投影すると
、行列状の二次元のスポット光パターンが得られる。

第１２図は、スクリーンを傾むけて、そのスクリーンの
下方から回折光を投影し、透過形ファイバ回折格子と所
定間隔をおいた上方から観測した場合のスポット光パタ
ーンの投影像を示すものである。スポット同士の間隔は
、第１２図の上方側のものほど大きくなっており、その
間隔は、透過形ファイバ回折格子からの距離に比例して
大きくなる現象が観測されている。

上記の従来技術は、この現象を利用して観測点と病変等
の生じている被測定対象との距離およびその大きさ等を
計測するようにしている。

第１３図は、透過形ファイバ回折格子の配設点Ｇと対物
レンズまたは撮像素子等の配設点である観測点Ａとの間
に一定の間隔をとり、上述のように被測定対象１４に投
影されたスポット同士の間隔に、その被測定対象１４の
形状に応じた変化を生じさせると、被測定対ｇＡ１４に
関する所要の計測が可能となることを示しているもので
ある。

（発明が解決しようとする問題点） ところで生体の被測定対象には、規則的に凹凸が繰返さ
れるパターン形状がみられることがあり、このような凹
凸の平均的な大きさまたは大きさの割合等が分れば疾患
の診断に極めて有用であると考えられる。

しかしながら従来技術にあっては、凹凸の識別の可能性
についての示唆があるのみで、被測定対象に生じている
凹凸の平均的な大きさまたは大ぎざの割合等についての
計測は行なわれていなかった。

この発明は上記事情に基づいてなされたもので、被測定
対象に生じている凹凸の平均的な大きさまたは大きさの
割合等を計測することのできる計測内視鏡装置を提供す
ることを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明は上記問題点を解決するために、スコープ先端
側に装着され光源からの光を回折して被測定対象に行列
状の二次元のスポット光パターンを投影させる透過形回
折格子と、前記スコープ先端側に航記透過形回折格子と
は視差に対応した所定の間隔をおいて装着され前記被測
定対象上に生じるスポット光パターンの投影像を撮像す
る撮像手段と、該ｍｆＩａ手段で撮像された前記スポッ
ト光パターンから前記視差に基づいて前記被測定対象の
形状に応じた複数個の変位量曲線を作成する曲線作成手
段と、該曲線作成手段で作成された複数個の変位母曲線
をそれぞれフーリエ変換することにより前記被測定対象
の凹凸を検知する演算手段とを有することを要旨とする
。

（作用） スコープ先端側に透過形回折格子と撮像手段とが視差に
対応した所定の間隔をおいて装着され、光源からの光が
透過形回折格子で回折されて被測定対象に行列状の二次
元のスポット光パターンが投影され、この投影像が撮像
手段で撮像される。

ｆｉｔ像されたスポット光パターンの画像は、行列状の
スポットの間隔が被測定対象の形状に応じて変化する。

曲線作成手段により、撮像されたスポット光バター・ン
から前記視差に基づいて被測定対象の形状に応じた列方
向の複数個の変位Ｉｎ曲線が作成される９、ぞして演算
手段によりその複数個の変位は曲線がそれぞれフーリエ
変換されて、周波数字ｔｒｙ　、ｈｒ定早化され、被測
定対象に生じている凹凸の平均的な大きさ、または大き
さの割合等がバ１測される。

（実施例） 以下、この発明の実施例を第１図ないし第１０図に基づ
いて説明する。

なお、第１図において前記第１１図における機器または
部材等と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を以
って示し、重複した説明を省略する。

まず、第１図および第２図を用いて計測内視鏡装置の構
成を説明すると、これらの図中、１５はレーザ光源から
のレープ光を導びくための光ファイバであり、この光フ
ァイバ１５、図示省略の通常照明光を導ひくだめの他の
光ファイバおよび次に述べる固体撮像素子に接続された
信号線等が一体に束ねられて体内に挿入されるスコープ
１６が構成されている。

そして、光ファイバ１５の出射端面側、即ちスコープ先
端側に透過形ファイバ回折格子１２が装着されている。

、１７は通常照明光を照明するための照明レンズ、１８
は撮像手段としてのＧＣＤからなる固体ｌ！ｉＩ像素子
であり、固体ｌｌｉ！（！Ｉ素子１８は、透過形ファイ
バ回折格子１２に対して視差に対応した所定の間隔ｐａ
をおいて装着されている。上記の透過形）？イバ回折格
子１２、照明レンズ１７および固体撮像素子１８は、第
２図に示すように、スコープ先端側におけるスコープ１
６の側部に配列されており、この実施例における内？［
は、側祝形内視鏡として構成されている。

また、固体１１［１像素子１８の信号線１９には、カメ
ラコントロールユニット２１が接続され、このカメラコ
ントロールユニット２１のテレビ信号出力線側に番よ、
デコーダ２２および各色成分Ｍ＠記憶用のメモリ２３ｒ
、２３ｇ、２３ｂが順次接続されている。カメラコント
、ロールユニット２１には、スポット光パターンを処理
するため別途に輝度信号出力線が接続されており、この
輝度信号出力線に、２値化処理部２４、ノイズ処理部２
５、細線化処理部２６、曲線作成手段２７およびプーリ
１Ｘ変換演算をするための演算手段２８が順次接続され
ている。

次に第３図ないし第９図および第１０図のフローチャー
トを用いて作用を説明する。なお、以下の説明において
第１０図中の各ステップは、巾にステップと記載する。

スコープ１６が体内の所要部位に挿入され、透過形ファ
イバ回折６子１２からのスポット光１３および照明レン
ズ１７からの通常照明光が被測定対象１４に照射され、
その像が固体撮像素子１８により瞳像される。

固体撮像素子１８から出力された画像信号は、カメラコ
ント０−ルユニット２１に入力されて、そのカラープロ
セス回路により輝度信号Ｅｙおよび色差信号Ｅｉ、Ｅｑ
Ｉｆｉ得られ、さらに、これらの信号は、デコーダ２２
でＲ，Ｇ、Ｂの各色成分信号Ｅｒ、Ｅｑ、Ｅｂとされた
のち、Ａ／Ｄ変換されて各メモリ２３ｒ、２３ｇ、２３
ｂにそれぞれ記録される。そしてメモリ２３ｒ、２３ｇ
、２３ｂから、テレビ信号が例えばＮ丁ＳＣ方式の標準
信号として出力され、図示省略のＣＲＴモニタにカラー
画像が表示されて、被測定対象が１１２察される。

一方、輝度信号Ｅｙが２値化処理部２４側に導ひかれて
、スポット光の検出が行なわれる。まず、２値化処理部
２４により輝度信号Ｅｙについて、基準の閾値レベルＴ
ｈよりも輝度の大なる部分は「１」、小なる部分は「０
」として２値化処理が行なわれる（ステップ３１）。ス
ポット光１３の照射されている部位は輝度が高いため「
１」となり、伯の部分は「０」となってスポット光１３
の照射部位が検出される。

次いで、２値化処理された画像信号にノイズ処理部２５
でノイズ処理がされくステップ３２）、細線化処理部２
６で細線化処理が行なわれてスボッ１〜光１３の各中心
点、即ち、各ビクセルが得られる（ステップ３３〉。得
られたスポット光パターンの画像は、行、列状のスポッ
トの間隔が被測定対策の形状に応じて変化している。

曲線作成手段２７では、得られたスポット光パターンの
画像により、まず第３図に示すように、Ｘ方向、即ち視
差方向のＯ次項の座標検出が行なわれる（ステップ３５
）。Ｏ次項の！ｉ！！標検出は、中心の０次の回折光の
みを明るくする方法（Ｑａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌｏｇ
ｔｃａｌ　　　Ｅ　ｎｄｓｃｏｇｙ　　、　　ＶＯｌ、
　　　（２５＞６２、Ｊｕｎ、１９８３．’ｂｐａｅｓ
　〜８７４）により行なわれる。

検出されたＯ次項のＸ座標をＸ０ｐｉＸ（画面左端をＯ
）とする。

次に、第４図に示すように、固体撮像素子１８の配設さ
れている観察系の面からＯ次項スポットの照射されてい
る点を含む基準平面（観察系の面に平行）１０までの基
準路１ｆｆｆＺｏが次のような順序で演算される。

まず、Ｏ次項のみえる方向の角度θＯと画面の視野角２
βとのｔａｎの比が求められる。

ｔａｎθ０　／　ｔ　ａ　ｎβ −（Ｘｏｐ　　ｉ　　ｘ−（Ｘｐｎ／２）　　）／（Ｘ
ｐｎ／２）・・・（１） したがって ｔａｎθｏ　＝　（ＸＯＩ）ｉＸ　−（ＸＤｎ／２））
−ｔａｎβ／（Ｘｐｎ／２） ・・・（２） ここに Ｘｏｐｉｘ：Ｏ次項のビクセル座標 ｘｐｎ　　　：画面のＸ方向のビクセル数基準距１）ｌ
ｌｔ　Ｚ　ｏは、 Ｚ＝Ｘ／ｊａｎθ０ スポット光照射位置をｘ−ｐａとするとＺｏ−Ｐａ／ｌ
ａｎθ０・（３） どして求められる。（３）式中のｊａｎθ０は、前記（
２）式で求められている。

次いで、ステップ３６で０次項スポットの座標Ｘ　Ｏｐ
　ｒ　ｘを中心にして、第５図に承りように、各９１１
のスポットの中心Ｘ座標ＸｈｐｉＸに番地付けが行なわ
れる。番地付（プは、０次項スポットをＯ番地とし、そ
れよりＸｈｐｉＸが小さい方に順次−１、−２、・・番
地が付され、ｘｈｐｉＸが大きい方に＋１、＋２、・・
番地が付される。

番地付けが行なわれたのち、第６図に示ずように、観察
系の面から各次項のスポットまでの距離７ｈが求められ
る。

まずｈ次項スポットを通る直線の方程式ＺはＺ−（Ｘ−
Ｐａ）／ｌａｎψｈ（４） ここにψｈ　Ｇ：ｔ　ｈ次項の回折角であり、ｓｉｎψ
ｈ−ｈ−λ／Ｄ （ｈ＝ｈ±１、＋２・・） λ：波長 り二回折格子（ファイバ）のピッチ ｈ次項スポットがθｈの方向にみえたとするとＺ＝Ｘ／
ｌａｎθｈ　　　　　　　　　−（５）ｈ次項スポット
の当っている点までの距離ｚｈは、上記（４）、（５）
式の交点としで求められるので、次式のようになる。

ＺＦ１＝Ｐａ／　（ｔａｎθｈ−ｔ　ａ　ｎ　（Ｊ）ｈ
　）・・・（６） 各次項のスポットについて距＋ｍｚｈを計算したのち、
第７図に示すように横軸にＸ座４ｆｉＸｈｐｉＸをとり
、縦軸に（Ｚｈ−Ｚｏ　）をとって変位量曲線が作成さ
れる。ここに（Ｚｈ−Ｚｏ　）の値は、基準平面１０か
らの凹凸変位量を表わしている。

上述のように、各次項のスポットまでの距離ＺｈおよＶ
変位母曲線Ｘｈｐ　ｉ　ｘ対（Ｚｈ−Ｚｏ　）が、視差
に対応した所定の間隔ｐａに基づいて求められる。この
変位量曲線Ｘｈｐ　ｉ　ｘ対（Ｚｈ−Ｚｏ　）は、第５
図に示す各行のスポット列について求められる。

スポットの入っていないビクセルについては、その前後
のスポットの変位四価により補間され（ステップ３７）
、これらの変位量曲線データはメ［りに格納される（ス
テップ３８）。

格納された変位量曲線データは、読出しレートｊ′ｏで
読み出されて演算手段２８によりフーリエ変換され、周
波数空間上で定量化されて第８図に示りような周波数ス
ペクトラムが求められる（ステップ４１）。第８図の特
性例は、周波数ｆ１で繰返される大きさの凹凸が多いこ
とを示している。

次いで周波数スペクトラム上のデータが周波数ｆｏ／２
までｘｐｎ、’２点のデータでサンプリングされ、第９
図に示づように、横軸を（２Ｚｏ　・ｔａｎβ／ＸＤｎ
）　・＜ｆｏ　／ｆ）で表わしたサイズスペクトラムと
されて光学系による距離補正ないしは歪補正が加えられ
る（ステップ４２）。

そして行方向の全てのスポット列について上記のフーリ
エ変換（周波数解析）が行なわれてサイズスペクトラム
が求められ、これらが順次加偉されて最終的に全領域の
サイズスペクトラムが得られる（ステップ４３）。この
全領域のサイズスペクトラムから凹凸の平均の大きさ、
あるいは大きさの割合の分布を知ることができ、例えば
肝硬変の診断などに極めて有用な資料が得られる。

また、第９図の凹凸分布曲線は、ステップ３９で関心領
域（ＲＯＩ　）を設定してその領域のみのサイズスペク
トラムを作成することもできる。このときは、メモリに
格納された変位小曲線のデータのうち、設定された範囲
、即ちＸ−Ｘｐｉ〜Ｘｐｊ、Ｙ−Ｙｐ　１−Ｙｐｊの範
囲の変位！危曲線が読み出されて（ステップ４０）、そ
の周波数スペクトラムおよびサイズスペクトラムが求め
られる。

［発明の効果］ 以ト説明したように、この発明によれば、撮像手段でｍ
ｌ像された行列状のスポット光パターンのスポット間隔
が、踊像手段と透過形回折格子の装着間隔に対応した視
差により被測定対象の形状に応じて変化し、このスポッ
ト光パターンから曲線作成手段により複数個の変位量曲
線が作成され、さらにこれが演算手段によりフーリエ変
換されて被測定対象の凹凸が検知される。したがって被
測定対象に生じている凹凸の平均的な大きさまたは大き
さの割合が適切に計測されて疾患の診断等に極めて有用
な資料が得られるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第１０図は発明に係る計測内視鏡装・貿の
実施例を示すもので、第１図は全体構成を示７ブロツク
図、第２図はスコープ先端部の構成図、第３図は被測定
対象に投影されたスポット光パターンの画像を示で図、
第４図は観察系の而り目５０次光スポットを含む基準平
面までの基準距離の演算法を説明するための図、第５図
は各スポットへの番地付けを説明するための図、第６図
は観察系の面から各次項のスポットまでの距離の演ｑ法
を説明するための図、第７図は曲線作成手段で作成され
た変位量曲線の一例を示す特性図、第８図は同上の変位
量曲線をフーリエ変換して求められた周波数スボクトラ
ムを示す特性図、第９図は同上周波数スペクトラムから
求められたサイズスペクトラムを示す特性図、第１０図
は作用を説明するためのフローブＶ−ト、第１１図は従
来の透過形ファイバ回折格子による回折光を示す図、第
１２図は同上回折光により得られるスポット光パターン
の投影像の一例を示す図、第１３図は第１１図の透過形
ファイバ回折格子を用いた被測定対象の観察例を示す図
である。 １１：レーザ光源、 １２：透過形ファイバ回折格子、 １３：２次元のスポット状の回折光、 １８：固体瞳像素子（線像手段）、 ２１：カメラコントロールユニット、 ２４：２値化処理部、　２７：曲線作成手段、２８：演
算手段。 代理人　　弁理士　　則　近　　憲　佑代理人　　弁理
士　　大　胡　　典　失業１　図 １ム 第２図 第３　図　　　　　　　　　　　　　第４　口笛５図　
　　　　　　　　　　　　　第６図Ｚｈ　−’１．　。 第７因 第８′３ 第９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）スコープ先端側に装着され光源からの光を回折し
   て被測定対象に行列状の二次元のスポット光パターンを
   投影させる透過形回折格子と、 前記スコープ先端側に前記透過形回折格子とは視差に対
   応した所定の間隔をおいて装着され前記被測定対象上に
   生じるスポット光パターンの投影像を撮像する撮像手段
   と、 該撮像手段で撮像された前記スポット光パターンから前
   記視差に基づいて前記被測定対象の形状に応じた複数個
   の変位量曲線を作成する曲線作成手段と、 該曲線作成手段で作成された複数個の変位量曲線をそれ
   ぞれフーリエ変換することにより前記被測定対象の凹凸
   を検知する演算手段と を有することを特徴とする計測内視鏡装置。
2. （２）前記被測定対象の凹凸は、当該被測定対象上に任
   意に設定された関心領域について演算することが可能で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の計
   測内視鏡装置。