JP3191932B2 - 計測用内視鏡装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被写体に計測のための測定光を照射し、被
写体の距離等を計測できる計測内視鏡装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、医療用分野及び工業用分野において、内視鏡が
広く使用されるようになってきている。

ところで、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算出できることが
知られている。この原理を応用して、内視鏡による被写
体上の任意の点の３次元的な位置情報を得ることも提案
されている。

一方、二次元の一定間隔のスポット光を被写体に照射
し、そのスポット光同士の間隔がスポット光照射源と被
写体までの距離に応じて変化することを応用して、被写
体までの距離等を計測する内視鏡も提案されている。

上述の各計測原理による計測を行える内視鏡にあって
は、計測用のスポット光を照射し、これを基に計測を行
う機能の他に、観察用照明光を出射する光源が付設され
て通常観察を行う機能が備えられているものが一般的で
ある。

しかしながら、被写体にスポット光が投射されている
ときに、観察用照明光が同時に照射されると、その反射
成分のために類似スポット光が生じたり、またスポット
光が生体組織に当たってにじんだ場合等にはスポット光
が投射されている部位と他の部位との輝度差があまりな
くなり、スポット同士のつながり等が生じて各スポット
の正確な中心位置をもとめることが困難になり、正確な
計測を行うことが難しくなる場合があるという問題点が
あった。

このような問題点を解消するために、特開昭63−2422
32号公報には、スコープ先端部に装着されレーザ光源か
らのレーザ光を回折して被測定対象に所要の回折パター
ンを投影させる透過形ファイバ回折格子と、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回折パターンの投影
像を撮像する撮像手段と、該撮像手段の出力から前記レ
ーザ光源からのレーザ光に特有の色情報を抽出する色情
報抽出手段と、該色情報抽出手段で抽出された色情報に
より前記被測定対象上に投影された回折パターンを認識
して当該被測定対象の所要の計測をする処理手段とを有
する内視鏡装置が提案されている。

この内視鏡によれば、レーザ光に特有な色情報を抽出
しているので、上述の問題を解消することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、レーザ光特有の色情報を抽出し強調す
る上記従来の内視鏡においては、生体粘膜等の被写体が
赤色調を呈している場合、赤色（Ｒ）のレーザ光を使用
すると、被写体からの反射光が非常に多くなって、観察
像と計測用のパターン像の分離が困難となるという問題
点があった。さらに、上記内視鏡にあっては、被写体が
赤色調を呈している場合に、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）系
のレーザ光にて計測用パターンを投影した場合、被写体
での吸収が非常に多いため、遠点のパターン投影位置の
検出が困難になるという問題点があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、計測用
のパターンを明瞭に検出することができて確度良く計測
を行うことのできる計測用内視鏡装置を提供することを
目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による計測用内視鏡は、被写体に面順次の観察
光を照射する観察光照射手段と、被写体に計測のための
測定光を照射する測定光照射手段と、被写体を撮像する
撮像手段と、前記撮像手段にて得られた測定光位置に基
づいて被写体に関する距離情報を演算する演算手段と、
を有すると共に、前記観察光照射手段から照射される面
順次の観察光のうち、被写体に吸収され易く反射の少な
い波長領域の観察光成分の照射時に、前記被写体に吸収
され易く反射の少ない波長領域の観察光成分に比較して
被写体に吸収されにくく反射の多い波長領域の測定光を
前記測定光照射手段から照射することを特徴とする。

また、本発明による計測用内視鏡は、被写体に白色の
観察光を照射する観察照明手段と、前記被写体に計測す
るための略赤外波長域の測定光を照射する測定光照射手
段と、前記観察光と前記測定光とが照射される前記被写
体を撮像するための撮像手段と、前記撮像手段の視野が
形成する撮像光路上に設けられ、前記略赤外波長域より
前記被写体の反射が少ない第１の波長域及び前記略赤外
波長域を透過する複数の第１のフィルタと、前記第１の
波長域より前記被写体の反射が多い第２の波長域を透過
するとともに前記略赤外波長域を遮断する複数の第２の
フィルタとを二次元的に異なる光路領域毎に配置した色
フィルタアレイと、前記色フィルタアレイを透過した被
写体光を受光して前記撮像手段が出力する撮像信号に基
づき、前記被写体に関する距離情報を演算する演算手段
と、を具備することを特徴とする。

〔作用〕

本発明では、被写体形状を計測するに当たり、使用す
る計測光の波長を被写体の吸収の少ない波長にて照明
し、得られた計測光を生体の吸収の大きい波長における
画像と同様の処理を行うことにより色分離を行い、明瞭
な計測光を得られるようにし、もって精度の良い形状デ
ータを得るようにしている。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図ないし第５図は本発明の第１実施例に係り、第
１図は内視鏡計測装置の構成を示すブロック図、第２図
は観察光とレーザ光の照射タイミングを示すタイミング
チャート、第３図はCCD上のスポット像を示す説明図、
第４図及び第５図は測距の原理を示す説明図である。

第１図に示すように、この実施例の内視鏡計測装置
は、面順次式の撮像方式を用いており、電子内視鏡１
と、この電子内視鏡１に接続されるコントロールユニッ
ト20と、このコントロールユニット20に接続されるテレ
ビモニタ29R、29Lと、前記コントロールユニット20に接
続されるパーソナルコンピュータ（以下、パソコンと記
す。）30と、このパソコン30に接続されるパソコンモニ
タ31とを備えている。

前記電子内視鏡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コード４と
を備えている。前記ユニバーサルコード４の端部には、
前記コントロールユニット20に接続されるコネクタ５が
設けられている。前記挿入部２の先端部には、視差を有
する２つの位置に対物レンズ6R,6Lが設けられている。
この対物レンズ6R,6Lの各結像位置には、それぞれCCD7
R,7Lが配設されている。また、挿入部２の先端部には、
測定光を出射するレーザダイオード８が設けられてい
る。このレーザダイオード８は例えば赤色光を出射し、
この光を集光レンズ９によって集光し、スポット光とし
て被写体10に投影されるようになっている。前記CCD7R,
7L、及びレーザダイオード８に接続された信号線は、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
れてコネクタ５に接続されている。また、挿入部２の先
端部には、ライトガイド12の先端面が配置されている。
このライトガイド12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、入射端部をコネクタ５に
接続している。

前記コントロールユニット20内には、観察光を出射す
るランプ21が設けられ、このランプ21と前記ライトガイ
ド12の入射端との間の光路上に、ランプ21側から順に、
集光レンズ22、回転フィルタ23が配設されている。前記
回転フィルタ23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す
るフィルタを有し、モータ24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、コントロールユニット20内には、前記CCD7R,7L
に接続されるビデオ回路26R,26Lと、レーザダイオード
８に接続されるレーザ駆動回路28が設けられている。レ
ーザ駆動回路28は、その発振タイミングをタイミングコ
ントローラ25に同期して発信するモードと発振を行わな
いモードのいずれかにモード切替え信号MSにて切替え可
能となっている。

前記ビデオ回路26R,26Lは、それぞれCCD7R,7Lを駆動
するとともに、CCD7R,7Lの出力信号を映像処理するよう
になっている。

また、ビデオ回路26Rにはフレームメモリ27Rが接続さ
れ、ビデオ回路26Lにはフレームメモリ27Lが接続されて
いる。

フレームメモリ27Rは、パソコン30及びテレビモニタ2
9Rが接続され、フレームメモリ27Lは、パソコン30及び
テレビモニタ29Lが接続されている。

また、レーザ駆動回路28、フレームメモリ27R,27L
は、タイミングコントローラ25によってタイミングが制
御されている。

ここで、色分離手段は、被写体からの反射が多い波長
のレーザ光を出力できるレーザダイオード８を選択し、
かつ回転フィルタ23を通して得た観察用照明光が被写体
に吸収され易い波長の光のときに、前記レーザダイオー
ド８からスポット光を出力することにより、被写体に吸
収され易い波長のスポット反射光が得られるようにした
ものである。

次に、第２図ないし第５図を参照して本実施例の作用
について説明する。

ランプ21から出射された光は集光レンズ22で集光さ
れ、回転フィルタ23の各フィルタを透過することによ
り、R,G,Bの各波長領域の光に時系列的に分離される。
この時系列的にR,G,Bに分離された観察用照明光は、電
子内視鏡１のライトガイド12の入射端に入射し、電子内
視鏡１の挿入部２の先端部から被写体10に向けて照射さ
れる。

一方、レーザ駆動回路28は、モード切替え信号MSによ
り、計測モードと観察モードに切替え可能となってい
る。

ここで、観察モードが選択されている場合は、レーザ
ダイオード８は、第２図に示すように発振は行わず、通
常の観察を行う。この場合、CCD7R,7Lで得た映像信号
は、ビデオ回路26R,26Lで処理されてフレームメモリ27
R,27Lに格納される。フレームメモリ27R,27Lからのデー
タは、テレビモニタ29R,29Lで映像化される。

モード切替え信号MSにより、第２図（ｃ）のように時
刻ｔで計測モードが選択されたばあいは、タイミングコ
ントローラ25に同期して、第２図（ａ）に示すように観
察光がＢ色の照明のタイミングにて、レーザ駆動回路28
がレーザダイオード８を駆動し、スポット光を被写体10
に照明する。

ここで、被写体として生体粘膜を計測している場合、
生体に含まれる色素により被写体は赤色調を呈してい
る。このことは、Ｂ、Ｇ色の反射に比較してＲ色の反射
が大きい事を意味し、逆にＢ、Ｇ色の波長領域の照明光
はＲ色に比較して吸収が大きいことを意味している。し
たがって、レーザダイオード８の発振波長を一般的な赤
色、または赤外領域などの長波長に選択することによ
り、生体粘膜への吸収が少なく発振強度が微弱であって
も十分な光量の計測用のスポット光が得られることにな
る。

一方、観察用の照明光であるＲ、Ｇ、Ｂの各照明光の
うち、Ｂの照明光は上記の理由によりその反射光がきわ
めて微弱である。そこで、タイミングコントローラ25に
より、観察光のＢ色の照明タイミングにおいて、生体粘
膜による吸収が少ない長波長のレーザダイオード８にて
スポット光を照明することにより、遠景においても明瞭
な計測用のスポット光が得られることになる。

観察光及びレーザ光にて生体粘膜等の被写体は、対物
レンズ6R,6Lにて結像されCCD7R,7Lにて光電変換された
後、ビデオ回路26R,26Lにて生体粘膜のカラー画像及び
レーザダイオード８による計測用スポット光が映像化さ
れる。ここで、上記実施例では、レーザダイオード８の
発振波長は生体に吸収されにくい長波長の光を発振して
いるものの、観察光がＢ色の照明のタイミングにて照射
されているため、Ｂ色の画像として処理される。

処理された画像はフレームメモリ27R,27Lに記憶さ
れ、テレビモニタ29R、29Lで画像として表示される。ま
た、前記フレームメモリ27R,27Lに記憶されたスポット
光像は、パソコン30に入力され、電子内視鏡１の先端か
ら被写体上のスポット光までの距離が計算されることに
なる。

尚、メチレンブルー、コンゴーレッドなどにより染色
を観察時に行った場合に、被写体の分光特性が変化する
ことで観察画像のＧ成分、またはＲ成分に比較してレベ
ルが小さくなった場合は、タイミングコントローラ25に
よるレーザ光源34の発光タイミングをＢ色から、Ｇ色ま
たはＲ色に変更しても良い。上記の変更は、観察画像の
各GBのうち最も低い画像の照明光の発光タイミングに自
動的に変更しても良い。

また、上記実施例は、第２図（ｄ）に示すように、生
体の反射の多いＲ色と、生体の反射の少ないＢ色のタイ
ミングにて、レーザダイオード８から計測光を照射する
ことにより、計測光がMg（マゼンタ）に発色するので、
これにより計測光を照明光より分離しても良い。

次に、第３図ないし第５図を参照して前記パソコン30
における測距の原理について説明する。尚、説明を簡単
にするため、第４図及び第５図は、対物レンズ6R、6Lの
光軸を含む平面で切断した図としている。

第４図に示すように、被写体上の点Ｐから発せられた
光は、対物レンズ6R,6Lによって、CCD7R,7L上の点Ａ、
Ｂに結像する。対物レンズ6R,6Lの中心Ｃと点Ａを結ぶ
線分を平行移動し、対物レンズ6Rの中心にＣ点を重ね
る。このとき点Ａは、CCD7R上の点Ａ′に位置すること
になる。CCD7L上の点Ａ、CCD7R上の点Ｂ、Ａ′の一例
を、それぞれ第３図（ａ）、（ｂ）に示す。第４図に示
すように、三角形PCDと、三角形DA′Ｂは相似であり、
その高さｈ、ｆは、以下の関係にある。

h:f＝CD:A′Ｂ ゆえに、ｈ＝fl/d …（１） 尚、ｈは点Ｐとレンズ6R,6Lの中心を結ぶ線との距離
であり、ｆは対物レンズ6R,6LとCCD7R,7Lとの距離であ
り、ｌは対物レンズ6R,6Lの中心間の距離であり、ｄは
Ａ′Ｂである。

また、第５図に示すように、対物レンズ6Lの中心から
光軸を引き、この光軸とCCD7Lが交差する点をＭ、点Ｐ
から光軸に垂直に下ろした線と交差する点、この交点を
Ｑとする。三角形PQCと三角形AMCは相似であり、その高
さｈ、ｆは、以下の関係にある。

h:f＝PQ:AM ゆえに、 Ｗ＝eh/f 尚、Ｗは点Ｐから対物レンズ6Lの光軸までの距離（点
PQ間の距離）、ｅは点AM間の距離である。

上式に式（１）を代入すると、次の式（２）が得られ
る。

Ｗ＝el/d …（２） 第３図（ａ）、（ｂ）に示すように、レーザスポット
光像45として点Ａ、Ｂに結像しているとすれば、CCD上
における左右画像のずれｄ、及びCCD7L上のスポット光
像45の光軸からの距離ｅは、パソコン30で容易に計算で
きる。

また、対物レンズ6R,6LとCCD7R,7Lの位置関係からｆ
が導かれ、対物レンズ6R,6Lの間隔すなわち視差ｌは既
知である。

従って、パソコン30で、前記距離ｄ及びｅを求め、前
記式（１）、式（２）に代入することにより、ｈとＷが
計算される。すなわち、対物レンズ6Lの中心と被写体上
のスポット光との位置関係が求められる。その結果、対
物レンズ6Lの中心と被写体上のスポット光Ｐの距離PC
は、 PC＝（W2＋h2）1/2 として求められる。同様にして、対物レンズ6Rと被写体
上のスポット光Ｐの距離も求めることができる。

尚、測距の結果は、パソコンモニタ31に表示される。
また、必要に応じてスポット光像もパソコンモニタ31に
表示しても良い。

このように上記第１実施例は、上述のように、ランプ
21、集光レンズ22、回転フィルタ23、モータ24、タイミ
ングコントローラ25からなる観察光照射手段で被写体像
を複数の色情報に分離し、レーザ駆動回路28、レーザダ
イオード８からなる測定光照射手段により照射される照
明光（スポット光）を、前記色分離した複数の色情報の
うちで被写体における反射率の低い波長領域での色信号
とすることにより色分離を行い、色分離手段により色分
離された被写体像を撮像することにより、計測用のスポ
ット光を明瞭に検出することを可能とした。これによ
り、撮像手段から得られた色情報を基に前記被写体上の
測定光の位置に関連した計測演算を精度良く演算するこ
とができる。

第６図は本発明の第２実施例におけるCCD上のスポッ
ト像を示す説明図である。

第１実施例では、レーザスポットは１個のみであった
が、本実施例ではレーザダイオード８を２個用いたり、
レーザ光をガラスファイバ等で分割したりすることによ
り、被写体上にスポット光を２個照射するようにしたも
のである。

このように被写体上にスポット光を２個照射すると、
CCD7R,7L上でのスポット光像は、それぞれ第６図
（ａ），（ｂ）に示すようになる。尚、図中、点Ｊと点
Ｓ、点Ｋと点Ｒと、それぞれ被写体上の同一のスポット
に対応している。また、点Ｊ′,K′は、CCD7L上の点J,K
に対応するCCD7R上の点である。

第１実施例と同様の原理により、各スポットに対応す
るCCD上における左右画像のずれ及びCCD7L上のスポット
光像の光軸からのずれ、すなわち、第６図のey1,ey2,ex
1,ex2,dx1,dx2,dy1,dy2を基に、対物レンズ6Lの中心と
被写体上の２つのスポット光の位置関係が求められる。
その結果、被写体上の２つのスポット光間の距離を算出
することができる。

その他の構成、作用及び効果は第１実施例と同様であ
る。

第７図ないし第10図は本発明の第３実施例に係り、第
７図は本発明の第３実施例の計測内視鏡装置の構成を示
すブロック図、第８図は同実施例の内視鏡の先端構成部
を示す説明図、第９図はCCDにおける光フィルタの特性
を示す説明図、第10図は同実施例の処理を説明するため
のフローチャートである。

まず、第７図及び第８図を用いて計測内視鏡装置の構
成を説明すると、レーザ光源34からのレーザ光をガイド
するライトガイド35と、白色光光源36からの観察光をガ
イドするライトガイド37とが束ねられており、かつ先端
構成部に、透過型ファイバ解析格子38と、観察光照明用
レンズ39と、CCD40と、被写体像を色情報に分離する光
フィルタ41と、対物レンズ42とを設けて、電子内視鏡43
が構成されている。

電子内視鏡43において、レーザ光源34からのレーザ光
は、ライトガイド35を介して透過型ファイバ解析格子38
に導かれ、透過型ファイバ解析格子38で一定の間隔の行
列状の光スポット55にして被写体56に照射される。白色
光光源36の観察光は、ライトガイド37で導かれレンズ39
を介して被写体56に照射される。観察光及びレーザ光の
スポット光で照明された被写体56は、対物レンズ42、光
フィルタ41を介してCCD40上に結像される。このCCD40上
の像は、電気信号に変換されて、カメラコントロールユ
ニット44に入力される。カメラコントロールユニット44
で形成された映像信号は、デコーダー45でＲ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）の格色成分の信号に変換され、A/D変
換コンバータ46でデジタル化される。A/D変換コンバー
タ46の出力は、フレームメモリ47に記憶される。このフ
レームメモリ47に記憶されたデータは、D/A変換コンバ
ータ48でアナログ信号に変換された後、モニタ49に表示
される。

デコーダー45からの所定の色信号、例えばＢ信号は比
較演算部50に入力されている。この比較演算部50には、
基準レベル発生部51からの基準信号が入力されている。
比較演算部50で比較された結果は、スポット座標検出部
52でスポット座標が検出されてメモリ53に記憶される。
このメモリ53のデータは、読み出してモニタ54或いはモ
ニタ49に表示できる。

次に、第９図及び第10図を用いて作用を説明する。

まず、光フィルタ41は、第９図に示すように、シア
ン、マゼンタ、イエローグリーンの四色をモザイク状に
配置したフィルタで構成されている。このマゼンタとシ
アンのフィルタ以外を赤外光カット特性を持たせ、かつ
レーザ光源34を赤外レーザ光が出力できるものにしてい
る。

このような条件で、電子内視鏡43の先端を被写体56部
に挿入する。そして、レーザ光源34を動作させてレーザ
光は、ライトガイド35を介して透過型ファイバ解析格子
38に導かれ、透過型ファイバ解析格子38で一定の間隔の
行列状の光スポット55にして被写体56に照射される。白
色光光源36の観察光は、ライトガイド37で導かれレンズ
39を介して被写体56に照射される。観察光及びレーザ光
のスポット光で照明された被写体56は、対物レンズ42、
第９図の特性を有した光フィルタ41を介してCCD40上に
結像される。CCD40から出力された映像信号は、カメラ
コントロールユニット44に入力されると、カメラコント
ロールユニット44内のカラー演算回路（図示せず）によ
り輝度信号及び色差信号が得られて、これがデコーダー
45に与えられる。このデコーダー45に与えられた信号
は、デコーダー45によりR,G,Bの格色成分情報とされ
て、A/D変換コンバータ46でA/D変換されてフレームメモ
リ47に記憶される。フレームメモリ47からのデータは、
D/A変換コンバータ48でD/A変換されて、モニタ49がカラ
ー表示される。

一方、被写体56の計測に関しては、デコーダー45で得
られた例えばＢ色成分情報がノイズ処理を行われた後
（ステップ57）、比較演算部50に導かれる。比較演算部
50では、基準レベル発生部51から基準レベルThより大き
いレベル成分のみが取り出される（ステップ58）。この
比較演算部50からの出力は、スポット座標検出部52に入
力されて、スポット座標検出部52において、基準レベル
Thより大きいレベル部分を“1"とし、小さい部分を“0"
とする２値化処理が行われる（ステップ59）。このよう
にして得たデータは、スポット座標検出部52において、
さらに細線化してスポットの中心点を求める細線化処理
が行われる（ステップ60）。そして、当該スポット光パ
ターンの画像により、透過型ファイバ解析格子38とCCD4
0との間に設定された所定の間隔に対応した視差方向の
座標を検出し、各光スポットの座標データが求められる
（ステップ61）。このようにして求めた座標データは、
一旦メモリ53に記憶される（ステップ62）。

このようにしてメモリ53に記憶されたデータは、適宜
読み出されてモニタ54に表示される。

この第３実施例は、白色光光源36からの観察光を被写
体56に照射し、かつ例えば被写体で良く反射する赤色レ
ーザ光或いは赤外レーザ光を発光するレーザ光源34を選
択し、観察光と計測光（レーザ光スポット）とで得た被
写体を光フィルタ41で分離し、被写体で反射が一番少な
い色のの光フィルタ41を通して光スポットを分離し、こ
れをCCD40で撮像する。この撮像した映像信号を処理す
ることにより映像の距離を求めることができる。

第11図は本発明の第４実施例の計測内視鏡装置を示す
構成図である。

本実施例では、第１実施例における電子内視鏡１の代
わりに、ファイバスコープ63と２つのテレビカメラ64R,
64Lを用いている。また、ファイバスコープ63と２つの
テレビカメラ64R,64Lとにより、第３実施例の色分離手
段を採用している。すなわち、第４実施例では、観察光
を白色を使用し、かつ赤色レーザ光・外レーザ光を計測
光としてレーザスポットを照射し、テレビカメラ64R,64
Lの三原色分離用のフイルタにより被写体の反射の少な
い波長域の色情報を含む色信号を取り出してレーザスポ
ットをを確実に抽出している。

ここで、第４実施例では、前記ファイバースコープ63
は、操作部３の後端に、右目に対応する接眼部65Rと、
左目に対応する接眼部65Lとが設けられている。また、
対物レンズ6R,6Lの結像位置に、CCD7R,7Lの代わりに、
イメージガイド66R,66Lの先端面が配置されている。こ
のイメージガイド66R,66Lは、挿入部２及び操作部３内
を挿通され、後端部は前記接眼部65R,65Lに導かれてい
る。そして、対物レンズ6R,6Lによって結像された各被
写体は、それぞれイメージガイド66R,66Lによって接眼
部65R,65Lに伝達され、この接眼部65R,65Lから観察され
るようになっている。また、この接眼部65R,65Lには、
それぞれ接眼部65R,65Lから観察される画像を撮像する
超小型のテレビカメラ64R,64Lが接続されている。この
テレビカメラ64R,64Lは、それぞれ第３実施例と同様の
コントロールユニット70内のビデオ回路71R,71Lに接続
されている。また、本実施例では、レーザ光ライトガイ
ド69が設けられている。このレーザ光ライトガイド69
は、挿入部２内に挿通され、入射部はレーザダイオード
72を含むレーザユニット73に接続されている。また、こ
のレーザ光ライトガイド69は、その先端部が屈曲可能
で、レーザスポットを被写体の任意の位置に投射できる
ようになっている。このレーザ光ライトガイド69は、そ
の先端側に屈曲させる手段を設けても良いし、ファイバ
スコープ63の鉗子チャネルを通して先端部に導入し、フ
ァイバスコープ63に組み込まれている鉗子起上装置を用
いて先端の方向に変えるようにしても良い。

本実施例によれば、観察像を固定したままで、測定用
のレーザスポットの位置を変えることができる。

その他の構成は、第１実施例と同様であり、その作
用、効果は第３実施例と同様である。

次に、第12図及び第13図は、本発明の応用例に係り、
第12図は本発明の応用例を示すブロック図、第13図は先
端部の構造を示す説明図である。

第12図及び第13図に示す応用例は、被写体に観察光を
照射する観察照射手段と、被写体に計測のため測定光を
照射する測定光照射手段とを備えた内視鏡計測装置にお
いて、前記観察照射手段及び測定光照射手段により照射
された被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段にし
て得られた被写体の色情報のうち、相関の高い二つの色
情報から測定光を抽出する色分離手段と、前記被写体像
上の測定光位置に関連した計測演算を行う演算手段とを
備えており、具体的構成は以下の通りである。

すなわち、第12図及び第13図を用いて計測内視鏡装置
の構成を説明すると、レーザ光源74からのレーザ光をガ
イドする光ファイバ75と、白色光光源76からの観察光を
ガイドする光ファイバ77とが束ねられており、かつ先端
構成部に、透過型ファイバ解析格子78と、観察光照明用
レンズ79と、CCD80と、被写体像を色情報に分離するR,
G,Bをモザイク状に配置した光フィルタ81と、対物レン
ズ82とを設けて、電子内視鏡83が構成されている。

電子内視鏡83において、レーザ光源74からのレーザ光
は、光ファイバ75を介して透過型ファイバ解析格子78に
導かれ、透過型ファイバ解析格子78で一定の間隔の行列
状の光スポット95にて被写体96に照射される。白色光光
源76の観察光は、光ファイバ77で導かれレンズ79を介し
て被写体96に照射される。観察光及びレーザスポットで
照明された被写体96は、対物レンズ82、光フィルタ81を
介してCCD80上に結像される。このCCD80上の像は、電気
信号に変換されて、カメラコントロール84に入力され
る。カメラコントロールユニット84で形成された映像信
号は、デコーダー85でＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の
各色成分の信号に変換され、A/D変換コンバータ86でデ
ジタル化される。A/D変換コンバータ86の出力は、フレ
ームメモリ87に記憶される。このフレームメモリ87に記
憶されたデータは、D/A変換コンバータ88でアナログ信
号に変換された後、モニタ89に表示される。

ここで、D/A変換コンバータ88の出力は、特に相関の
良いＧおよびＢ画像のレベルを合わせるオートゲイン回
路90に入力される。オートゲイン回路90では、GB画像信
号のレベルを一致させる。オートゲイン回路90でレベル
が一致されたGB画像信号は、差検出器91でレベル差を検
出する。差検出器91で検出されたレベル差画像は、波形
成形回路94において、スポット光以外のノイズ成分を除
去するとともにスポット光パターンのみの波形を出力す
る。この出力はパターン整形回路93に入力されて、この
パターン整形回路93において２値化、細線化等の処理を
行うようになっている。このようにして得られたスポッ
ト光パターンは、パソコン94に入力されて、形状に関す
る情報を計算される。このパソコン94で得られた形状に
関するデータは、TVモニタ97にて表示されるようになっ
ている。

このように構成された応用例の作用を以下に説明す
る。

レーザ光源74からのレーザ光は、光ファイバ75を介し
て透過型ファイバ解析格子78に導かれ、透過型ファイバ
解析格子78で一定の間隔の行列状の光スポット95にして
被写体96に照射される。一方、白色光光源76の観察光
は、光ファイバ77で導かれレンズ79を介して被写体96に
照射される。このような状態にあって、レーザ光源74か
ら赤外線領域の光を照射すると、そのスポット光がＢ画
像化される。ここで、生体粘膜を撮像する内視鏡装置に
おける各RGB画像のうち、GB画像は非常の相関が高いこ
とが知られている。そこで、D/A変換コンバータ88から
出力されるRGB画像信号のうちの相関の高いGB画像信号
を、オートゲイン回路90に入力する。オートゲイン回路
90では、GBの画像間の相関を向上させるために、２種の
画像のレベルをそろえ、差検出回路91に入力する。差検
出回路91は、２種の画像の差を検出する。ここで、通常
の内視鏡画像であればわずかなノイズ成分のみであるの
だが、Ｂ画像において計測用のスポット光が照射されて
いるので、当該スポット光がＢ色信号に変換されてCCD8
0に入力される。したがって、差検出回路91により出力
される画像は、スポット光が出力される。次に、差検出
回路91により出力されたスポット光画像は、波形整形回
路92に入力されノイズ処理を行い波形を整形し、パター
ン整形回路93において２値化及び細線化処理が行われ
る。このようにして得たスポット光パターンは、形状デ
ータとしてパソコン94に入力される。パソコン94では、
当該形状データを演算処理を行うことで、形状データを
TVモニタ97に表示することができる。

このような応用例によれば、相関の良いGBの画像デー
タより計測用のスポット照明光が検出されるので、観察
者は通常の画像を観察しながら被写体の形状データを得
ることが可能となる。

第14図は、本発明の第２の応用例を示すブロック図で
ある。

この第２の応用例は、時系列的に色分離した画像を映
像化する面順次方式電子スコープ101と、面順次方式を
採用した計測内視鏡装置102と、電子スコープ101にて形
成データを得るために被写体にスポット光を照明するレ
ーザ発振装置103と、計測用内視鏡装置102より出力され
た各RGB画像信号のうち相関の高い２種の画像を選択す
るセレクタ104と、セレクタ104にて選択された２つの画
像信号を各々デジタルデータに変換するA/D変換回路10
6,107と、A/D変換回路106,107より出力された画像デー
タの相関を算出し最も相関の高い２種の画像を選択する
ようにセレクタ104をコントロールするとともに、スポ
ット照射時において相関の極端に悪い箇所を算出する相
関演算器108と、相関演算器108にて演算された相関の悪
い箇所のデータよりスポット光の座標を計算するスポッ
ト光座標検出器109と、計算されたスポット光座標を記
録するメモリ回路110と、計算された座標から被写体の
形状に関するデータを計算処理するパソコン111と、計
算結果を表示するTVモニタ112とから構成されている。

このように構成した第２の応用例の作用を以下に説明
する。

通常の観察も可能な電子内視鏡101にて被写体の形状
を算出するために、計測用の開始の信号を、フットスイ
ッチにてタイミングコントローラ105及び相関演算器108
に入力する。相関演算器108は、２種の画像の相関を演
算し最も相関の良い２種の画像をセレクタにより切替え
ることにより選択する。この相関演算器108は、選択終
了後、計測用内視鏡装置102内に設ける照明装置の照明
タイミングのうち相関の良い２種の画像の照明タイミン
グの一方について、タイミングコントローラ105を介し
てレーザ発振装置103を駆動する。これにより、先端構
成部から計測用スポット光が照明される。照明されたス
ポット光画像は電子内視鏡101にて撮像され、計測用内
視鏡装置102にて映像化された後、セレクタ104により一
方が計測用のスポット光を照明された互いに相関の良い
二種の画像がセレクタにて選択され、A/Dコンバータ10
6、107にてデジタル信号に変換された後、相関演算器10
8にて２種の相関を算出する。ここで、相関の良い２種
の画像の一方に計測用のスポット光照明を照射している
ので、相関演算器108より算出される相関の極端に外れ
ているポイントをスポット光として検出しスポット光座
標検出器109に出力する。相関演算器108にて検出された
スポット光は、スポット光座標検出器109にて各スポッ
ト光の座標を検出し、メモリ110にて各スポット光の座
標を記録する。この後、パソコン111にて被覆体の形状
データを算出した後TVモニタ112にて表示する。

このように構成された応用例は、相関の良い画像をス
ポット光照射に先立ち算出することで、通常の画像及び
各種染色画像に関しても精度良くスポット光の算出が可
能となり、被写体の各形状データの算出が可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、観察光照射手段
による被写体像を複数の色情報に分離するとともに、測
定光照射手段により照射される照明光を、前記被写体像
を色分離した複数の色情報のうち、被写体の反射率の低
い波長領域の色信号として色分離を行い、色分離された
被写体及び測定光照射手段にて照射された被写体像を撮
像することにより、計測光を明瞭に検出することが可能
となり、かつ色情報により前記被写体上の測定光の位置
に関連した計測演算を精度良く演算することができると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は内視鏡計測装置の構成を示すブロック図、第２図は
観察光とレーザ光の照射タイミングを示すタイミングチ
ャート、第３図はCCD上のスポット像を示す説明図、第
４図及び第５図は測距の原理を示す説明図、第６図は本
発明の第２実施例におけるCCD上のスポット像を示す説
明図、第７図ないし第10図は本発明の第３実施例に係
り、第７図は本発明の第３実施例の計測内視鏡装置の構
成を示すブロック図、第８図は同実施例の内視鏡の先端
構成部を示す説明図、第９図はCCDにおける光フィルタ
の特性を示す説明図、第10図は同実施例の処理を説明す
るためのフローチャート、第11図は本発明の第４実施例
の計測内視鏡装置を示す構成図、第12図及び第13図は本
発明の応用例に係り、第12図は本発明の応用例を示すブ
ロック図、第13図は先端部の構造を示す説明図、第14図
は本発明の第２の応用例を示す説明図である。 １……電子内視鏡、7R,7L……CCD、８……レーザダイオ
ード、21……ランプ、23……フィルタ、25……タイミン
グコントローラ、34……レーザ光源、36……白色光光
源、38……透過型ファイバ解析格子、40……CCD、41…
…フィルタ、44……カメラコントロール、45……デコー
ダー。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被写体に面順次の観察光を照射する観察光
   照射手段と、 被写体に計測のための測定光を照射する測定光照射手段
   と、 被写体を撮像する撮像手段と、 前記撮像手段にて得られた測定光位置に基づいて被写体
   に関する距離情報を演算する演算手段と、 を有すると共に、前記観察光照射手段から照射される面
   順次の観察光のうち、被写体に吸収され易く反射の少な
   い波長領域の観察光成分の照射時に、前記被写体に吸収
   され易く反射の少ない波長領域の観察光成分に比較して
   被写体に吸収されにくく反射の多い波長領域の測定光を
   前記測定光照射手段から照射することを特徴とする計測
   用内視鏡装置。
2. 【請求項２】被写体に白色の観察光を照射する観察照明
   手段と、 前記被写体に計測するための略赤外波長域の測定光を照
   射する測定光照射手段と、 前記観察光と前記測定光とが照射される前記被写体を撮
   像するための撮像手段と、 前記撮像手段の視野が形成する撮像光路上に設けられ、
   前記略赤外波長域より前記被写体の反射が少ない第１の
   波長域及び前記略赤外波長域を透過する複数の第１のフ
   ィルタと、前記第１の波長域より前記被写体の反射が多
   い第２の波長域を透過するとともに前記略赤外波長域を
   遮断する複数の第２のフィルタとを二次元的に異なる光
   路領域毎に配置した色フィルタアレイと、 前記色フィルタアレイを透過した被写体光を受光して前
   記撮像手段が出力する撮像信号に基づき、前記被写体に
   関する距離情報を演算する演算手段と、 を具備することを特徴とする計測用内視鏡装置。