JPH0285706A - 計測内視鏡 - 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
る計測内視鏡に関する。

（従来の技術） 内視鏡による体内の凹凸を認識することができる第１の
従来技術として、例えば第７図ないし第１０図に示すよ
うな装置を用いたもの （Ｇａｓｔｒｏｅｎｌｅｒｏｔｏｇｌｃａｌ　　Ｅｎｄ
ｏｓｃｏｐｙ、Ｖｏｌ。

（２５）６．　　Ｊｕｎ、１９８３．ｐｐｓ　６ｇ〜８
７４）が知られている。

第７図中、３１はレーザ光源、３２は二次元の透過形フ
ァイバ回折格子であり、二次元の透過形ファイバ回折格
子３２は、第８図に示すように、それぞれグラスファイ
バ３３ａ、３４ａを平面状に並べて構成した一次元ファ
イバ回折格子３３．３４の２枚を、そのグラスファイバ
３３ａ１３４ａが互いに直交するように重ね合わせて構
成されている。

レーザ光源３１からのレーザ光が透過形ファイバ回折格
子３２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（以下スポット光ともいう）３
５が得られ、これをスクリーン上に投影すると、第９図
に示すような行列上の二次元のスポット光パターンが得
られる。

第１０図において、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索子等の配設点である観測点Ａ
との間に視差に対応した一定の間隔をとって被検査対象
３６にスポット光３５を投影すると、スポット光パター
ンに視差に対応した規則的なパターンずれが生じるので
、この現象を利用することにより観測点Ａと病変等の生
じている被検査対象３６上の各スポットとの距離を測定
し、凹凸を認識することができることを示している。

第２の従来技術として本願発明者により特許出願中の特
願昭６２−２０５０５１号がある。この出願について以
下第１１図ないし第１３図を使って説明する。第１１図
においてレーザ光源（図示省略）からのレーザ光を導く
ための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４１が構成されている。そして、スコープ４１先
端側におけるレーザ光を導く光ファイバの出射端面に臨
む部位に、後述するような構造からなる二次元の透過形
回折格子４６が装着されている。また、この透過形回折
格子４６とは視差に対応した間隔Ｐａをおいて撮像手段
としてのＣＣＤからなる固体撮像素子４２が装着されて
いる。

固体撮像索子４２の出力信号線には、図示省略の次のよ
うな各機器が接続されている。即ち、その出力信号線に
は、カメラコントロールユニット、デコーダ、フレーム
メモリおよびモニタ等が接続され、またカメラコントロ
ールユニットから分岐された輝度信号出力線には、被検
査対象４３に投影されたスポットの各中心点、“即ち各
ピクセルおよびこのピクセルの座標を検出するためのノ
イズ処理部、２値化処理部、細線化処理部およびピクセ
ル座標検出部等が接続されている。

第１２図は、二次元の透過形回折格子４６の構造を詳細
に示すものであり、二次元の透過形回折格子４６は、レ
ーザ光を列方向に回折する第１の一次元ファイバ回折格
子４４と、この第１の一次元ファイバ回折格子４４で回
折された回折光を行方向に回折するための第１の一次元
ファイバ回折格子４４とは回折角の異なる第２の一次元
ファイバ回折格子４５とを重ね合わせて構成されている
。

第１の一次元ファイバ回折格子４４を構成しているグラ
スファイバ４４ａは、直径が例えば１００μｍ程度のも
のが用いられており、第２の一次元ファイバ回折格子を
構成しているグラスファイバ４５ａは、直径が例えば１
０μｍ程度のものが用いられている。

ここで−次元ファイバ回折格子の回折角φｈとその一次
元ファイバ回折格子を構成しているグラスファイバの直
径りとの間には次式の関係がある。

、−１ φｈ−ｓｌｎ　　　（ｈｅλ／Ｄ）　　　　　（１）こ
こに ｈ：回折光の次数（０，±１、±２・・・）λ：入射光
であるレーザ光の波長 上記（１）式の関係から、−次元ファイバ回折格子の回
折角φｈは１．それを構成しているグラスファイバの直
径りが大になるほど小さくなり、例えばλ−４８８ｎｍ
とすると、直径が１００μｍのグラスファイバ４４ａを
用いた第１の一次元ファイバ回折格子４４では、回折角
φｈは０．２８°、直径が１０μｍのグラスファイバ４
５ａを用いた第２の一次元ファイバ回折格子４５では回
折角φｈは２．７５°となる。したがってレーザ光源か
らのレーザ光が透過形回折格子４６に入射されると、被
検査対象４３には、列方向のスポット間隔が短縮された
縦縞パターンに近似した二次元のスポット光パターンが
投影される。

第１３図は、固体撮像索子４２で撮像されたそのスポッ
ト光パターンの画像を示すものであり、被検査対象４３
の形状に応じてスポットの間隔に変化のある縦縞パター
ンに近似したスポット光パターンが得られ、被検査対象
の凹凸が認識される。

（発明が解決しようとする課題） 第１の従来技術では透過形回折格子を構成している２枚
の一次元ファイバ回折格子の回折角が同一となっていた
ためスポット光が離散的となり凹凸情報が視覚的に分り
にくいという課題があった。

上記の課題を補うようにした第２の従来技術では、被検
査対象の凹凸情報が視覚的に分りやすくなってはいるが
第１の従来技術同様、形状を計測するためには各スポッ
ト光の回折次数を求めなければならず、スポット光が固
体撮像索子２によってとらえられない場合や、被検査対
象の粘膜によリスポット光かにじんでいる場合など、形
状を正確に計測するためにはスポット光の補正など複雑
な処理系が必要となる。また、被検査対象全体にスポッ
ト光を拡散させるため、レーザ光源の光量を大きくする
必要性から光源部の大型化をまねくという課題もあった
。

この発明は上記事情に基づいてなされたもので単純な構
造と処理系により被検査対象の凹凸情報を得ることので
きる計測内視鏡を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は上記課題を解決するために、被検査対象にパ
ターン光を投影する投影部と、被検査対象上に生じるパ
ターン光の投影像を撮像する撮像手段とをスコープ先端
側に配置し、被検査対象の凹凸等を検知するものであっ
て、前記パターン光は少なくとも二本の交差する線状で
あることを要旨とする。

（作用） パターン光を、線状に投影することにより離散的ではな
い連続した凹凸情報が撮像手段によって得られる。線状
パターン光を交差させることにより、ある一方向だけで
はない詳細な凹凸情報が得られ、線状パターン光の本数
を少なくとも二本という少数におさえることにより、パ
ターン光源の大型化、処理系の複雑化の回避が可能とな
る。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図ないし第６図は、この発明の第１の実施例を示す
図である。まず、第１図および第４図を用いて計測内視
鏡の構成を説明すると、レーザ光源３からのレーザ光ガ
イド用の図示省略の光ファイバ、白色光光源１からの通
常照明光ガイド用の図示省略の光ファイバおよび次に述
べる固体撮像索子５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８が構成されている。

そして、スコープ８先端側に、パターン光投影部として
の透過形ファイバ回折格子６、撮像手段としての固体撮
像素子５および通常照明光を照射するための照明レンズ
（図示省略）が装着されている。

透過形ファイバ回折格子６は後述の構造により直交する
２本の線状のレーザ光パターンを投影する。そして第２
図に示すように、固体撮像素子５と透過形回折格子６と
のそれぞれの中心をむすぶ直線（第２図におけるＹ軸）
とレーザ光とが４５°の角度を成すように装着されてい
る。白色光光源１には白色光光源のコントロールユニッ
ト２、レーザ光光源３にはレーザ光光源のコントロール
ユニット４がそれぞれ接続され、それぞれの光源の照射
を制御している。

また、固体撮像索子５の出力信号線には、カメラコント
ロールユニット１２、デコーダ１３、フレームメモリ１
４、第１のモニタ１５が順次接続され、デコーダ１３の
出力線路が分岐され、その分岐路には、Ｈ３Ｉ変換器１
６、ノイズ処理部１７．２値化処理部１８、細線化処理
部１９、ビクセル座標検出部２０、メモリ２１、第２の
モニタ２２が順次接続され、メモリ２１からの分岐路に
は数値演算部２３、目盛り表示部２４が順次接続され、
第２のモニタ２２への入力路へと接続されている。

次に、各部の作用を説明すると、スコープ８が体内の所
要部位に挿入され、透過形ファイバ回折格子６からのレ
ーザ光パターン７および照明レンズ（図示省略）からの
通常照明光が被検査対象９に照射され、その投影像が固
体撮像索子５により撮像される。

固体撮像素子５から出力された画像信号は、カメラコン
トロールユニット１２に入力されて、そのカラープロセ
ス回路により輝度信号および色差信号が得られ、これら
の信号はデコーダ１３でＲｌＧ、Ｂの各色成分情報とさ
れたのち、図示省略のＡ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換さ
れてフレームメモリ１４にそれぞれ記録される。そして
フレームメモリ１４から、テレビ信号が例えばＮＴＳＣ
方式の標準信号として出力され、図示省略のＤ／Ａコン
バータでＤ／Ａ変換されたのち第１のモニタ１５にカラ
ー画像が表示されて被検査対象９の通常観察が行なわれ
る。

一方、被検査対象の計測は次のようにして行なわれる。

まずデコーダで得られたＲ、ＧＳＢの各色成分情報がＨ
８Ｉ変換器１６に導かれ、このＲｌＧ、Ｂの色成分情報
がＨ（色相）、Ｓ（彩度）、■　（強度）空間の色情報
に変換される。なおこの変換技術は公知である。（ＩＢ
Ｍ　　Ｊ、Ｒｅｓ。

Ｄｅｖｅｌｏｐ、　Ｖｏｌ、　２７．　Ｎｏ、４．　　
Ｊｕｌｙ　１９８３による。）そしてＨＳＩ変換器１６
で変換された色情報のうち、彩度Ｓの情報、即ちＳ画像
のみが抽出される。抽出された彩度Ｓのレベルは、次式
％式％ 上記（２）式で求められるレーザ光の彩度Ｓのレベルは
、白色光光源１から出射される通常照明光の彩度と比べ
ると極めて高い。このようにして−レーザ光に特有の色
情報である彩度Ｓの情報が抽出され、これにより被検査
対象９上に投影されたパターン光の検出が行なわれる。

即ち、ノイズ処理部１７でノイズ処理がおこなわれたの
ち、２値化処理部１８において基準の閾値レベルと比較
され、閾値レベルよりも高いレベル部は「１」、それ以
外のレベル部分は「０」として２値化処理が行なわれる
。レーザ光パターン７の照射されている部位は彩度Ｓが
高いため「１」となり、他の部分は「０」となる。尚、
上記の例ではＨ８Ｉ変換後の彩度レベルＳを用いる様説
明したが、Ｈ５Ｉ変換器を用いず、単にＮＴＳＣ信号の
輝度（１）信号を用いてもよい。このようにして得られ
たデータに、細線化処理部１９において細線化処理が行
なわれたのちビクセル座標検出部２０において各々のビ
クセル座標に変換され、メモリ２１に格納され、そのの
ち数値演算部２３において各レーザ光パターンの、固体
撮像索子５の中心を座標原点とした三次元座標がよく知
られた演算により算出される。その後−旦メモリ２１に
格納され適宜、数値演算部に読み出され、レーザ光パタ
ーンの二点間の距離、病変等の大きさ、高まり、陥没の
程度等が算出され、第２のモニタ２２へ出力される。目
盛り表示部２４は、数値演算部２３からのデータによっ
て、第５図（ａ）あるレーザ光パターンの三次元位置を
基準としての縦方向、横方向の目盛り、あるいは第５図
（ｂ）、（Ｃ）レーザ光パターンの曲線に沿った一定間
隔の目盛り等を第２のモニタ２２へ出力する部分である
。

以下透過形回折格子６の構造を第４図によって説明する
。レーザ光を縦方向に回折する一次元ファイバ回折格子
１０および横方向に回折する一次元ファイバ回折格子１
１を、それぞれの回折格子を形成しているファイバ１０
ａおよびｌｌａが互いに垂直となるよう並列に接合する
。上記透過形回折格子に、レーザ光がそれぞれの一次元
ファイバ回折格子１０および１１を等量透過するように
垂直に入射すれば、回折格子に水平に配置されたスクリ
ーン上には、直交する十字状のスポットパターンが得ら
れる。ファイバ１０ａおよびｌｌａを２０μｍないし１
００μｍの太さにすることにより前述の（１）の関係に
よりスポットパターンは線状とみなすことのできるレー
ザ光パターンとなる。

以上の説明において、固体撮像素子と透過形回折格子と
のそれぞれの中心を結ぶ直線（第３図におけるＹ軸）と
レーザ光との成す角を４５°とした（第３図）のは視差
を最も有効に利用するためである。レーザ光パターンの
どちらかの直線と第２図におけるＹ軸との成す角が４５
°より小さい場合被検査対象の凹凸からのパターンずれ
も小さくなる。またレーザ光パターンを２方向の直線と
しているためレーザ光光源の光量の大型化を回避するこ
とができる。

第６図（ａ）、（ｂ）は、この発明の第２の実施例を示
すものである。第５図（ａ）は第１の実施例におけるレ
ーザ光パターンと同様のパターン光を得るためのスリッ
ト板２５．第６図（ａ）中斜線部は光を完全に遮蔽し、
乱反射を防ぐ材質、あるいは同性質を存するよう加工し
たもの。

２５ａはスリットである。第６図（ｂ）は、より詳細な
凹凸情報を得るためにパターン光を三本の線状にするた
めのスリット板２６である。第６図（ｂ）中耕線部は第
６図（ａ）斜線部と同性質を存するもの。２６ａはスリ
ットである。第１の実施例における透過形回折格子を第
６図（ａ）あるいは第６図（ｂ）に示すものとして、レ
ーザ光光源を彩度のとくに高い光を出す光源とすること
により第１の実施例と同様に実施可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によって簡便な構造によ
り、被検査対象の凹凸情報を視覚的、定量的に求めるこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図はこの発明に係る計測内視鏡の第一
の実施例を示すもので、第１図は、全体構成を示すブロ
ック図、第２図はスコープ先端部の正面図、第３図はス
コープ先端部の構成図、第４図は透過形回折格子の斜視
図、第５図はモニタの表示例を示す図、第６図は、第二
の実施例におけるパターン光を投影するためのスリット
を示す図、第７図は第一の従来技術である透過形ファイ
バ回折格子による回折光を示す図、第８図は、同上透過
形ファイバ回折格子の拡大斜視図、第９図は回折光によ
り得られるスポット光パターンの投影像を示す図、第１
０図は、第８図の透過形ファイバ回折格子を用いた被検
査対象の観察例を示す、図、第１１図は第二の従来技術
におけるスコープ先端部の構成図、第１２図は同上透過
形ファイバ回折格子の拡大斜視図、第１３図は同撮像手
段で撮像されたレーザ光パターンを示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被検査対象にパターン光を投影する投影部と、被検査対
   象上に生じるパターン光の投影像を撮像する撮像手段と
   をスコープ先端側に配置し、被検査対象の凹凸等を検知
   するものであって、前記パターン光は少なくとも二本の
   交差する線状であることを特徴とする計測内視鏡。