JPH0727515A - 光学式３次元位置検出装置 - Google Patents
光学式３次元位置検出装置Info
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- JPH0727515A JPH0727515A JP19784893A JP19784893A JPH0727515A JP H0727515 A JPH0727515 A JP H0727515A JP 19784893 A JP19784893 A JP 19784893A JP 19784893 A JP19784893 A JP 19784893A JP H0727515 A JPH0727515 A JP H0727515A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 人の顔の凹凸や頭の形状などの測定に必要な
３次元位置計測を、周囲光の影響をさけつつ短時間で実
行する光学式３次元位置計測装置を得る。 【構成】 発光強度を時間的に制御可能な発光源と、こ
の発光源の波長域の光を選択的に透過する外套部と該外
套内に設置された蛍光材料、及び該蛍光を外套外に導き
放射する光ファイバーを有するプローブと、該蛍光波長
を選択的に受光する複数の受光素子とから構成され、プ
ローブの位置を画像上で検出する機構と、画像上の差分
によって背景光との分離を行う機構とよりなる。
３次元位置計測を、周囲光の影響をさけつつ短時間で実
行する光学式３次元位置計測装置を得る。 【構成】 発光強度を時間的に制御可能な発光源と、こ
の発光源の波長域の光を選択的に透過する外套部と該外
套内に設置された蛍光材料、及び該蛍光を外套外に導き
放射する光ファイバーを有するプローブと、該蛍光波長
を選択的に受光する複数の受光素子とから構成され、プ
ローブの位置を画像上で検出する機構と、画像上の差分
によって背景光との分離を行う機構とよりなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はノイズ光の多い環境下に
おいて、人の顔の凹凸や頭の形状の検出及び、手術時の
生体内位置計測など、人間工学や医療機器分野で幅広く
必要とされる光学式３次元位置計測装置に関するもので
ある。
おいて、人の顔の凹凸や頭の形状の検出及び、手術時の
生体内位置計測など、人間工学や医療機器分野で幅広く
必要とされる光学式３次元位置計測装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、人体などの３次元位置を測定する
手法としては直角方向に固定配置された高周波励磁コイ
ルと、プローブコイルを組み合わせた電磁的方法、又は
モアレ縞による体表面の凹凸計測などが主として用いら
れてきた。
手法としては直角方向に固定配置された高周波励磁コイ
ルと、プローブコイルを組み合わせた電磁的方法、又は
モアレ縞による体表面の凹凸計測などが主として用いら
れてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】併しながら、前者の電
磁的方法にあっては、金属材料の存在が測定精度を著し
く損なうことから、金属製のベッドや、メス、鉗子など
を多用する一般の手術環境での利用には適さなかった。
またモアレ縞を用いる方法は、表面の形状全体を測定す
るのには適していても、術者が意図する特定部位の３次
元的位置の絶対座標を読み取ることはできず、また、手
術用照明などのもとでの正確な測定は困難であった。
磁的方法にあっては、金属材料の存在が測定精度を著し
く損なうことから、金属製のベッドや、メス、鉗子など
を多用する一般の手術環境での利用には適さなかった。
またモアレ縞を用いる方法は、表面の形状全体を測定す
るのには適していても、術者が意図する特定部位の３次
元的位置の絶対座標を読み取ることはできず、また、手
術用照明などのもとでの正確な測定は困難であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
係わる光学式３次元位置検出装置は、発光強度を時間的
に制御可能な発光源と、プローブを有し、該プローブは
発光源の特定波長域の光のみを選択的に透過させる外套
部と、外套部内部に設けられた蛍光材料と、蛍光材料か
ら発光した光を外套の外部に導きその両端から放射する
光ファイバーとを有し、更に放射された光を撮影する３
個またはそれ以上のビデオカメラと、各カメラで撮影さ
れた２次元画面上の当該光の座標位置から、プローブの
３次元的位置を算定する演算機構とを備えたものであ
る。
係わる光学式３次元位置検出装置は、発光強度を時間的
に制御可能な発光源と、プローブを有し、該プローブは
発光源の特定波長域の光のみを選択的に透過させる外套
部と、外套部内部に設けられた蛍光材料と、蛍光材料か
ら発光した光を外套の外部に導きその両端から放射する
光ファイバーとを有し、更に放射された光を撮影する３
個またはそれ以上のビデオカメラと、各カメラで撮影さ
れた２次元画面上の当該光の座標位置から、プローブの
３次元的位置を算定する演算機構とを備えたものであ
る。
【０００５】また、請求項２に記載の発明に係る光学式
３次元位置検出装置は、プローブ内に設けた一対の能動
発光源の光をほぼ全方向から大きな輝度変化を伴わずに
観測できるように、微小球による散乱機構を設けたもの
である。
３次元位置検出装置は、プローブ内に設けた一対の能動
発光源の光をほぼ全方向から大きな輝度変化を伴わずに
観測できるように、微小球による散乱機構を設けたもの
である。
【０００６】また、請求項３に記載の発明に係る光学式
３次元位置検出装置は、受光素子群の可動保持機構と、
この移動量によってプローブ位置の観測値を補正し、受
光素子の移動によらない位置観測機構を設けたものであ
る。
３次元位置検出装置は、受光素子群の可動保持機構と、
この移動量によってプローブ位置の観測値を補正し、受
光素子の移動によらない位置観測機構を設けたものであ
る。
【０００７】
【作用】請求項１に記載の発明における光学式３次元位
置検出装置は、光源をパルス的に動作させ、この発光源
の波長域の光を透過する外套内に設置された蛍光材料を
パルス的に発光させ、この２次光を光ファイバーで、外
套端部に導き散乱放射させ、この蛍光像を波長選択性の
ある複数の受光素子でとらえ、発光休止時の背景像との
差分から蛍光発光点像のみを顕在化させ、蛍光発光源も
しくはこれと機械的に一体構造をなすプローブの先端位
置を算出する。
置検出装置は、光源をパルス的に動作させ、この発光源
の波長域の光を透過する外套内に設置された蛍光材料を
パルス的に発光させ、この２次光を光ファイバーで、外
套端部に導き散乱放射させ、この蛍光像を波長選択性の
ある複数の受光素子でとらえ、発光休止時の背景像との
差分から蛍光発光点像のみを顕在化させ、蛍光発光源も
しくはこれと機械的に一体構造をなすプローブの先端位
置を算出する。
【０００８】請求項２に記載の発明における発光プロー
ブは、粗な面を有する微小反射球を２方向から照明する
ことで、あらゆる方向から安定した点光源像として観測
され、位置計測を安定化ならしめる。
ブは、粗な面を有する微小反射球を２方向から照明する
ことで、あらゆる方向から安定した点光源像として観測
され、位置計測を安定化ならしめる。
【０００９】請求項３に記載の発明における受光素子可
動保持機構および、その動きを補正する機構は手術環境
などにあっても術者などとの干渉を最小限に抑えつつ安
定した位置計測を可能ならしめるものである。
動保持機構および、その動きを補正する機構は手術環境
などにあっても術者などとの干渉を最小限に抑えつつ安
定した位置計測を可能ならしめるものである。
【００１０】
実施例１．以下、この発明の実施例１を図について説明
する。図１は請求項１に記載した発明の第一の実施例を
示す図である。
する。図１は請求項１に記載した発明の第一の実施例を
示す図である。
【００１１】プローブ１は比較的尖鋭な先端２を有する
グリップ３と、該グリップの基端に同心に固定された保
護用透明管４とを有する。透明管４内には円筒状の発光
用フィルタ外套Ｆ２が２個の透明支持リング５、６によ
って管内に支持されている。フィルタ外套Ｆ２の中には
蛍光材を含んだ光ファイバーが充填され、その両端が発
光点ｐ１、ｐ２で露出している。
グリップ３と、該グリップの基端に同心に固定された保
護用透明管４とを有する。透明管４内には円筒状の発光
用フィルタ外套Ｆ２が２個の透明支持リング５、６によ
って管内に支持されている。フィルタ外套Ｆ２の中には
蛍光材を含んだ光ファイバーが充填され、その両端が発
光点ｐ１、ｐ２で露出している。
【００１２】このプローブ１を使用する場所、例えば手
術用ベッド（図示せず）に接近してフィルタＦ１を有す
る発光源７（例えばストロボ）が設けられている。更に
３台の受光装置８ａ、８ｂ、８ｃ（例えばＣＣＤカメ
ラ）が設置されている。各受光装置には夫々フィルタＦ
３が設けられている。更に、発光源７を間欠的に作動発
光させ、また受光するためにタイミングパルス発生器１
０が設けられている。
術用ベッド（図示せず）に接近してフィルタＦ１を有す
る発光源７（例えばストロボ）が設けられている。更に
３台の受光装置８ａ、８ｂ、８ｃ（例えばＣＣＤカメ
ラ）が設置されている。各受光装置には夫々フィルタＦ
３が設けられている。更に、発光源７を間欠的に作動発
光させ、また受光するためにタイミングパルス発生器１
０が設けられている。
【００１３】発光源７のフィルタＦ１の透過特性は図２
（ａ）に示すように、蛍光物質を励起するのに必要な波
長域のみを透過させるようになっている。プローブのフ
ィルタ外套Ｆ２の特性は図２（ｂ）に示すように、前記
の光ファイバー内の蛍光材を励起させるのに必要な波長
λ1を通過させるものが選ばれている。
（ａ）に示すように、蛍光物質を励起するのに必要な波
長域のみを透過させるようになっている。プローブのフ
ィルタ外套Ｆ２の特性は図２（ｂ）に示すように、前記
の光ファイバー内の蛍光材を励起させるのに必要な波長
λ1を通過させるものが選ばれている。
【００１４】従って発光源７よりの光は、透明管４及び
フィルタ外套Ｆ２を通過し、光ファイバー内の蛍光材を
励起する。波長λ1の光は蛍光によって波長シフトして
波長λ2の光となる。この波長λ2の光は光ファイバー内
を通過して、フィルタ外套Ｆ２の両端から散乱放出され
る。
フィルタ外套Ｆ２を通過し、光ファイバー内の蛍光材を
励起する。波長λ1の光は蛍光によって波長シフトして
波長λ2の光となる。この波長λ2の光は光ファイバー内
を通過して、フィルタ外套Ｆ２の両端から散乱放出され
る。
【００１５】なお、この波長λ2の光はフィルタ外套Ｆ
２を通過できないので、波長λ2の輝点は発光点ｐ１、
ｐ２のみとなる。
２を通過できないので、波長λ2の輝点は発光点ｐ１、
ｐ２のみとなる。
【００１６】３台の受光装置８ａ、８ｂ、８ｃによって
点ｐ１、ｐ２における輝映が得られるが、背景照明光の
影響もフィルタＦ３だけでは十分に低減できない。従っ
て、発光源を間欠動作させ、受光コントローラ１１によ
って受光を制御し、画面減算器１２により、光源発光時
の画像と、発光休止時の画像の差をとって、ｐ１、ｐ２
を顕在化させている。ｐ１、ｐ２各点の３次元的座標は
プローブ位置算出機構１３において、いわゆる三角測量
によって得られる。これらの３次元位置ベクトルをＰ1
、Ｐ2 とするとき、プローブ先端２の位置の３次元位
置ベクトルＰｄは次式によって与えられる。 Ｐｄ ＝ Ｐ２ ＋ （Ｌ２／Ｌ１）（Ｐ２ − Ｐ
１） ただし、Ｌ1 はｐ１、ｐ２間の距離、Ｌ２はｐ２、ｐｄ
間の距離を表す。
点ｐ１、ｐ２における輝映が得られるが、背景照明光の
影響もフィルタＦ３だけでは十分に低減できない。従っ
て、発光源を間欠動作させ、受光コントローラ１１によ
って受光を制御し、画面減算器１２により、光源発光時
の画像と、発光休止時の画像の差をとって、ｐ１、ｐ２
を顕在化させている。ｐ１、ｐ２各点の３次元的座標は
プローブ位置算出機構１３において、いわゆる三角測量
によって得られる。これらの３次元位置ベクトルをＰ1
、Ｐ2 とするとき、プローブ先端２の位置の３次元位
置ベクトルＰｄは次式によって与えられる。 Ｐｄ ＝ Ｐ２ ＋ （Ｌ２／Ｌ１）（Ｐ２ − Ｐ
１） ただし、Ｌ1 はｐ１、ｐ２間の距離、Ｌ２はｐ２、ｐｄ
間の距離を表す。
【００１７】蛍光物質を励起して照明し、位置検出を行
う光の例としては二種のものがある。一つは紫外域で照
明し、青〜緑の可視蛍光で位置検出を行うもの、他の一
つは赤の可視光で照明し、近赤外光で位置検出を行うも
のである。前者ではλ1＝３２０〜３７０nm程度、λ2＝
４５０〜５００nm程度であり、後者では、λ1＝６３０
ｎm 程度、λ2＝８７０nm程度となる。
う光の例としては二種のものがある。一つは紫外域で照
明し、青〜緑の可視蛍光で位置検出を行うもの、他の一
つは赤の可視光で照明し、近赤外光で位置検出を行うも
のである。前者ではλ1＝３２０〜３７０nm程度、λ2＝
４５０〜５００nm程度であり、後者では、λ1＝６３０
ｎm 程度、λ2＝８７０nm程度となる。
【００１８】実施例２ 次に、この発明の実施例２について説明する。図３は請
求項２に記載した本発明の第二の実施例を示す構成図で
ある。前述の実施例１において、プローブ１の発光源は
短波長光によって励起される蛍光を用いているが、照明
条件によっては十分な強度が得られない場合もある。
求項２に記載した本発明の第二の実施例を示す構成図で
ある。前述の実施例１において、プローブ１の発光源は
短波長光によって励起される蛍光を用いているが、照明
条件によっては十分な強度が得られない場合もある。
【００１９】図３はこのプローブ発光源を能動的な一対
のレーザ光源１４によって照明される微小球１５でおき
かえたものである。すなわち第二の実施例では図示の微
小球による発光源を２組プローブ内に設けている。通常
この種の用途には、微小発光ダイオード等が用いられる
が、本装置のように、プローブ軸と受光素子との位置関
係に極めて大きな自由度を与えている場合には発光素子
のビーム開口角が原理的に１８０度以上にはならないた
め、ビーム光が受光素子８ａ、８ｂ、８ｃに達し得ない
場合が生じる。
のレーザ光源１４によって照明される微小球１５でおき
かえたものである。すなわち第二の実施例では図示の微
小球による発光源を２組プローブ内に設けている。通常
この種の用途には、微小発光ダイオード等が用いられる
が、本装置のように、プローブ軸と受光素子との位置関
係に極めて大きな自由度を与えている場合には発光素子
のビーム開口角が原理的に１８０度以上にはならないた
め、ビーム光が受光素子８ａ、８ｂ、８ｃに達し得ない
場合が生じる。
【００２０】そこで、本発明では、図３に示すように、
粗面を有する微小反射球１５を透明リング１６で保持
し、相対する２方向から半導体レーザもしくはＬＥＤの
光をマイクロレンズ１９を介して照らし、散乱反射光を
もって位置計測用のプローブ光源としている。微小反射
球をプローブの軸に平行な強度Ｉ0の一様光束で照明す
ると、軸から角度θをなす軸を法線にもつ面は Ｉi＝ Ｉ0 ｃｏｓθ の強度で照明されるが、今、微小球の表面からの反射強
度分布についてLambertの余弦則が成り立つと仮定し、
反射率をＲとすると、この面から、プローブ軸と直角な
方向（観測条件としては最も悪い場合）に散乱される光
束の強度は反射面の法線と観測方向のなす角度すなわち
（９０°− θ）の余弦に比例する。したがって、この
面からの散乱反射光強度は、次式によってあたえられ
る。 Ｉｒ（θ） ＝ Ｒ・Ｉi ・ｃｏｓ（９０°− θ） ＝ Ｒ・Ｉ0 ・ｃｏｓθ・ｃｏｓ( ９０°− θ） ＝ （Ｒ／２）ｓｉｎ（２θ） この値はθ＝４５°の時、最大値（Ｒ／２）をとる。
粗面を有する微小反射球１５を透明リング１６で保持
し、相対する２方向から半導体レーザもしくはＬＥＤの
光をマイクロレンズ１９を介して照らし、散乱反射光を
もって位置計測用のプローブ光源としている。微小反射
球をプローブの軸に平行な強度Ｉ0の一様光束で照明す
ると、軸から角度θをなす軸を法線にもつ面は Ｉi＝ Ｉ0 ｃｏｓθ の強度で照明されるが、今、微小球の表面からの反射強
度分布についてLambertの余弦則が成り立つと仮定し、
反射率をＲとすると、この面から、プローブ軸と直角な
方向（観測条件としては最も悪い場合）に散乱される光
束の強度は反射面の法線と観測方向のなす角度すなわち
（９０°− θ）の余弦に比例する。したがって、この
面からの散乱反射光強度は、次式によってあたえられ
る。 Ｉｒ（θ） ＝ Ｒ・Ｉi ・ｃｏｓ（９０°− θ） ＝ Ｒ・Ｉ0 ・ｃｏｓθ・ｃｏｓ( ９０°− θ） ＝ （Ｒ／２）ｓｉｎ（２θ） この値はθ＝４５°の時、最大値（Ｒ／２）をとる。
【００２１】一方、微小球をプローブ軸方向から観測す
ると（観測条件として最も良い場合）、言うまでもなく
θ＝０°の正面からの反射強度が最大になり、最大値Ｒ
をとる。これをプローブを側面から観察したときの最大
輝度面（θ＝４５°）の散乱光強度と比較すると、その
比はたかだか１：２であり、プローブ軸の傾斜に伴う最
大輝度面の光度に大きな隔たりがなく、発光素子の感度
を一定としても十分観測できる範囲にあることが理解さ
れる。
ると（観測条件として最も良い場合）、言うまでもなく
θ＝０°の正面からの反射強度が最大になり、最大値Ｒ
をとる。これをプローブを側面から観察したときの最大
輝度面（θ＝４５°）の散乱光強度と比較すると、その
比はたかだか１：２であり、プローブ軸の傾斜に伴う最
大輝度面の光度に大きな隔たりがなく、発光素子の感度
を一定としても十分観測できる範囲にあることが理解さ
れる。
【００２２】微小球はプローブ軸上の２方向から照明さ
れているので、ほぼ全方向から微小光源を安定した観測
条件で観測できることになり、安定した位置計測が可能
になる。
れているので、ほぼ全方向から微小光源を安定した観測
条件で観測できることになり、安定した位置計測が可能
になる。
【００２３】尚、微小球としては、発砲スチロール又は
セラミックなどで作られたものである。
セラミックなどで作られたものである。
【００２４】実施例３ 次に、この発明の実施例３を図について説明する。図４
は請求項３に記載した本発明の第三の実施例を示す構成
図である。前述の第一の実施例において、受光素子８
ａ、８ｂ、８ｃの位置は固定となっていたが、実際の手
術環境などでは、プローブと受光素子群の間の光路が術
者などによって遮断されことも多く、安定した位置計測
を継続することが困難になる。
は請求項３に記載した本発明の第三の実施例を示す構成
図である。前述の第一の実施例において、受光素子８
ａ、８ｂ、８ｃの位置は固定となっていたが、実際の手
術環境などでは、プローブと受光素子群の間の光路が術
者などによって遮断されことも多く、安定した位置計測
を継続することが困難になる。
【００２５】位置計測の精度を上げるという立場から
は、なるべく光源と受光素子との距離を小さく保ちたい
が、位置計測を優先するあまり手術操作位置近傍に受光
素子を配置すると、今度は肝心の手術操作に支障を与え
る。したがって、必要なときにだけ、手術操作部近傍に
受光素子群を移動できる機構が理想的である。
は、なるべく光源と受光素子との距離を小さく保ちたい
が、位置計測を優先するあまり手術操作位置近傍に受光
素子を配置すると、今度は肝心の手術操作に支障を与え
る。したがって、必要なときにだけ、手術操作部近傍に
受光素子群を移動できる機構が理想的である。
【００２６】図４に記した受光部可動保持機構は本体が
例えば手術用ベッド１７に固定された基台１８を有し、
その上に回転台２０が回転可能に支持されており、更に
その上にテレスコピックの伸縮自在支柱２１が固定され
ている。支柱２１の伸縮部２２の頂部にアーム２３が形
成されている。アームは末広がりとなっており、そこに
３個の受光素子８ａ、８ｂ、８ｃが取付けられている。
すなわち、受光素子を固定したアームが上下動及び回転
できるようになっている。
例えば手術用ベッド１７に固定された基台１８を有し、
その上に回転台２０が回転可能に支持されており、更に
その上にテレスコピックの伸縮自在支柱２１が固定され
ている。支柱２１の伸縮部２２の頂部にアーム２３が形
成されている。アームは末広がりとなっており、そこに
３個の受光素子８ａ、８ｂ、８ｃが取付けられている。
すなわち、受光素子を固定したアームが上下動及び回転
できるようになっている。
【００２７】これらの動きの量はエンコーダを経て時々
刻々コンピュータ内に取り込まれ、可動アーム上の座標
で測定されたプローブ位置（Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ）をプロ
ーブ位置の観測データをベッドに固定された座標（Ｘ
ｂ、Ｙｂ、Ｚｂ）に変換する。すなわち、アームの回転
角をφ、アームの基準点からの上昇量をｈとするとき、
ベッド座標系でのプローブ位置は次式で与えられる。 Ｘｂ ＝ Ｘａ・ｃｏｓφ − Ｙａ・ｓｉｎφ Ｙｂ ＝ Ｘａ・ｓｉｎφ ＋ Ｙａ・ｃｏｓφ Ｚｂ ＝ Ｚａ ＋ ｈ かくして術者は自由に受光素子群を移動しつつもプロー
ブのベッドに対する位置を正確に計測することができ
る。以上は簡単のために２自由度アームの例について記
したが、一般に多自由度を持つアーム機構にあっても、
各関節ごとに、座標変換行列の演算を行うことで座標変
換が可能である。
刻々コンピュータ内に取り込まれ、可動アーム上の座標
で測定されたプローブ位置（Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ）をプロ
ーブ位置の観測データをベッドに固定された座標（Ｘ
ｂ、Ｙｂ、Ｚｂ）に変換する。すなわち、アームの回転
角をφ、アームの基準点からの上昇量をｈとするとき、
ベッド座標系でのプローブ位置は次式で与えられる。 Ｘｂ ＝ Ｘａ・ｃｏｓφ − Ｙａ・ｓｉｎφ Ｙｂ ＝ Ｘａ・ｓｉｎφ ＋ Ｙａ・ｃｏｓφ Ｚｂ ＝ Ｚａ ＋ ｈ かくして術者は自由に受光素子群を移動しつつもプロー
ブのベッドに対する位置を正確に計測することができ
る。以上は簡単のために２自由度アームの例について記
したが、一般に多自由度を持つアーム機構にあっても、
各関節ごとに、座標変換行列の演算を行うことで座標変
換が可能である。
【００２８】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、プローブ部に
電源を付加することなく発光部の信号に同期して、発光
点のみを画像上で識別できるため、手術用照明等の高光
度背景光の存在下でも、正確にプローブ先端位置情報を
得ることができる。また、請求項２にあっては、更に高
輝度の点光源がほぼ全ての方向から十分な強度で観測で
きるために、プローブの向きによらない安定した位置計
測が可能である。更に、請求項３によれば手術環境など
で、術者によって受光素子の視野が妨げられる場合に
も、受光素子群を容易に移動し、視野を確保することで
安定した位置計測が可能となる。
電源を付加することなく発光部の信号に同期して、発光
点のみを画像上で識別できるため、手術用照明等の高光
度背景光の存在下でも、正確にプローブ先端位置情報を
得ることができる。また、請求項２にあっては、更に高
輝度の点光源がほぼ全ての方向から十分な強度で観測で
きるために、プローブの向きによらない安定した位置計
測が可能である。更に、請求項３によれば手術環境など
で、術者によって受光素子の視野が妨げられる場合に
も、受光素子群を容易に移動し、視野を確保することで
安定した位置計測が可能となる。
【図１】本発明の第一の実施例を示す図である。
【図２】各部のフィルタの作用を示す図である。
【図３】本発明の第二実施例のプローブ発光部の機構を
示す図である。
示す図である。
【図４】本発明の第三実施例の保持機構を示す斜視図で
ある。
ある。
１ プローブ ２ 先端 ３ グリップ ４ 透明管 ５、６ 透明支持リング ７ 発光源 ８ａ、８ｂ、８ｃ 受光素子 １０ タイミングパルス発生器 １１ 受光コントローラ １２ 画面減算器 １３ プローブ位置算出機構 １４ レーザ光源 １５ 微小球 １６ 透明リング １７ 手術用ベッド １８ 基台 １９ マイクロレンズ ２０ 回転台 ２１ 支柱 ２２ 伸縮部 ２３ アーム Ｆ１ フィルタ Ｆ２ フィルタ外套 Ｆ３ フィルタ ｐ１、ｐ２ 発光点
Claims (3)
- 【請求項１】 発光強度を時間的に制御可能な発光源
と、プローブを有し、該プローブは発光源の特定波長域
の光のみを選択的に透過させる外套部と、外套部内部に
設けられた蛍光材料と、蛍光材料から発光した光を外套
の外部に導きその両端から放射する光ファイバーとを有
し、更に放射された光を撮影する３個またはそれ以上の
ビデオカメラと、各カメラで撮影された２次元画面上の
当該光の座標位置から、プローブの３次元的位置を算定
する演算機構とからなる光学式３次元位置検出装置。 - 【請求項２】 前記プローブは時間的に発光強度を制御
可能な発光素子を有し、その発光素子の光を反射放出す
る一対の微小反射球を有することを特徴とする請求項１
に記載の光学式３次元位置検出装置。 - 【請求項３】 前記ビデオカメラの位置を移動可能にす
る保持機構と、移動後のビデオカメラの３次元位置を読
みとる機構と、この座標位置からプローブの３次元的位
置を補正して算定する演算機構を備えた請求項１又は２
の光学式３次元位置検出装置。
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