JPH0417834A

JPH0417834A - 形状計測内視鏡装置及びこれを用いた形状計測方法

Info

Publication number: JPH0417834A
Application number: JP2119984A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Saito; 智斉藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-05-11
Filing date: 1990-05-11
Publication date: 1992-01-22

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）本発明は、被写体の形状を精度良く計測する形状計測内
視鏡装置、及びこの内視鏡装置を用いた形状計測方法に
関する。

（従来の技術）一般に、形状計測内視鏡では内視鏡スコープの先端部か
ら被写体ヘレーザ光パターンを出射し、この反射光を撮
像素子で検出することて被写体の形状を計測している。

第４図は形状計測内視鏡装置の従来例を示すものであり
、内視鏡スコープ１７の先端面１の中心からやや離れた
位置からレーザ光パターン２が出射されると、被写体で
ある対象物３にパターン光４が投影される。

そして、このパターン光４は撮像部５で検出され、図示
しない画像処理装置によって対象物３の形状が計測され
る。

次に、このときの計測原理を第５図を基に説明する。

同図において、レーザ光パターン２の出射方向をθ１．
撮像部５におけるパターン光４の検出方向をθｐ、レー
ザ光パターン２の出射位置と撮像部５の中心位置との距
離を視差Ｐａとすると、先端面１からパターン光投影点
までの距離Ｚｐは次の（１）式で示される。

Ｚｐ　＝Ｐ、　／　（ｔａｎθ、　＋ｔａｎθｐ）　　
　＝ｌＩ）また、この距離Ｚｐを２座標とし、第５図の
紙面に垂直な平面をｘ　−ｙ平面とすると、パターン光
投影点のｘ、ｙ座標Ｘｐ、Ｙｐは、撮像部５の検出位置
を基準位置として次の（２）、　（３）式で求められる
。

Ｘ、−Ｚ、　　・　ｔａｎ　　θ、　　　　　　　　　
　　　　　・＝　（２）Ｙ、−Ｚ、　　・　ｔａｎ　　
θｖ　　　　　　　　　　　　　　−（３）ただし、θ
２．θＹはそれぞれパターン光４が検出されるＸ軸方向
、ｙ軸方向の角度である。

こうして、（１）〜（３）式によりパターン光投影点の
位置座標（Ｘｐ　、　Ｙｐ　、　　Ｚｐ　）が求められ
、対象物３の形状か計測される。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、このような従来装置では、レーザ光パタ
ーン２を出射するために、レーザ光を伝達するためのレ
ーザ光導光ファイバを内視鏡スコープ１７内に配設しな
ければならないので、スコープの径が太くなるという欠
点がある。

また、この問題を解決するために、レーザ光導光ファイ
バを、内視鏡スコープ１７内に設けられた鉗子チャンネ
ル内に挿入する方法が考えられるが、この方法では内視
鏡スコープ１７先端部にパターン光投影部材を固定する
ことができないので、レーザ光パターン２の出射方向θ
、を固定することかできない。

このため、形状計測時に第５図に示すレーザ光パターン
２の出射方向θ。が変動してしまい、正確な形状を計測
できないという問題点があった。

また、鉗子チャンネル内にレーザ光導光ファイバを挿入
すると、第６図に示すようにスコープ先端部の屈曲方向
によってファイバ先端部に取付けられたパターン投影部
材６の突出距離ｄが異なってしまうので、測定誤差が生
じてしまうという課題があった。

この発明はこのような従来の課題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、高精度に形状を
計測することのできる電子内視鏡装置、及びこの電子内
視鏡を用いた形状計測方法を提供することにある。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明は、請求項１ては、内
視鏡スコープ先端部からパターン投影光を被写体に投影
し、この反射光を撮像素子て検出して被写体の形状を計
測する形状計測内視鏡装置において、前記内視鏡スコー
プ内に、操作端から回転操作自在な管筒を設け、該管筒
内部に前記パターン投影光を照射する照射手段を設けた
こと、か特徴である。

また、請求項２ては、請求項１において、前記管筒は内
視鏡スコープの鉗子チャンネル内に挿入したこと、が特
徴である。

更に、請求項３ては、内視鏡スコープ先端部に取付けら
れたパターン投影部材からパターン投影光を被写体に投
影し、この反射光を撮像素子で検出して被写体の形状を
計測する形状計＃ｊ方法において、前記パターン投影部
材をスコープ先端部から徐々に突出させ、該パターン投
影部材が前記撮像素子の視野内の所定位置に侵入したと
き被写体の形状を計測すること、か特徴である。

（作用）上記構成において、請求項１．及び２ては、被写体に投
影するパターン投影光の照射手段が、操作端から回転操
作自在な管筒内に設けられているので、レーザ光パター
ンの照射角度を常に一定に固定することができる。

また、請求項３ては、パターン投影部材を内視鏡スコー
プの先端部から徐々に突出させ、この先端部が撮像素子
の視野内の所定位置に侵入したときに被写体の形状を計
測している。従って、常に同一の位置からレーザ光パタ
ーンを照射できるようになる。

（実施例）第１図は本発明が適用された電子内視鏡装置の主要部分
であるレーザ光導光ファイバ及びパターン投影部材の構
成図である。

同図に示すパターン投影部材１８は、レーザ光導光ファ
イバ１９によって伝搬したレーザ光８を焦束する焦束レ
ンズ９と、レーザ光８の光量を調節する絞り１０と、光
量か調節されたレーザ光８の向きを変える変更プリズム
１１と、紙面に垂直方向のライン状パターン光１２を作
成する回折格子１３を有している。

また、レーザ光導光ファイバ１９は、中心部に単芯光フ
ァイバ７を有しており、その周囲はシリコンチューブ等
の被ｙ１１４に覆われている。また、更にこの被覆１４
は、トルクケーブル１５によって覆設されている。

トルクケーブル１５は、直径か２，０〜２．５［ｍｍ］
程度の管筒状のケーブルであり、一端から回転力を加え
て所定角度たけ回転させると、他端も同一角度だけ回転
する構造となっている。

第２図は内視鏡スコープ１７の先端部の詳細を示してお
り、スコープ先端部１の中心からやや離れた位置に鉗子
チャンネル１６が内設されている。

鉗子チャンネル１６は、対象物３に洗浄水を噴射したり
、対象物３を切取る等の操作を行なう各種部材を挿入す
るために設けられたものであり、本実施例ではこの鉗子
チャンネル１６内に第１図に示したパターン投影部材を
挿入している。

このような構成において、内視鏡スコープ１７の操作側
からパターン投影部材を所定角度たけ回転させると、第
１図に示すトルクケーブルの作用によって、これと同一
角度たけ先端部が回転することになる。

このため、パターン投影部材から出射されるレーザ光パ
ターンの出射角度θ、を一定値に固定することかできる
ようになる。

また、このような構成で形状を計測する場合内視鏡スコ
ープ１７先端部の屈曲方向によって、第６図（Ａ）、（
Ｂ）に示すように、パターン投影部材１８の先端部の突
出長ｄが変化するので、オペレータはモニタ画面（不図
示）、を見ながら徐々にパターン投影部材を挿入し、第
３図に示すようにこの先端部２０かモニタ画面２３の指
定領域２１に侵入した位置で挿入を停止させる。そして
、この位置で計測を行なう。

これによって、レーザ光パターンの出射位置を固定する
ことができるようになる。

このようにして、本実施例では、レーザ光導光ファイバ
１９をトルクケーブル１５を用いて構成しているので、
レーザ光パターンの出射角度θ。

を固定することができる。また、形状計測時には、パタ
ーン投影部材１８の先端部の突出長ｄを一定に固定する
ことができるので、従来例で示した（１）〜（３）式に
よる演算結果の信頼性が著しく向上し、高精度な形状計
測か可能となる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明では、パターン投影光の照
射手段を操作端から回転操作自在なトルクケーブル等の
管筒内に設けているので、レーザ光パターンの出射角度
を一定に固定することができる。

また、形状を測定するときは、パターン投影部材をスコ
ープ先端部から徐々に突出させ、この投影部材か撮像素
子による視野内の所定位置に侵入したときに測定を行な
っている。このため、常時パターン投影部材の突出長を
固定することができる。

その結果、高精度な形状計測か可能になるという効果か
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の主要部であるパターン投影部材、及び
レーザ光導光ファイバの構成図、第２図は内視鏡スコー
プの先端部の詳細図、第３図はバターン投影部材が画面
に表示されたときの説明図。第４図は従来例を示す構成図、第５図は形状計測の原理
を説明する図、第６図は内視鏡スコープ先端部の屈曲方
向の違いによるパターン投影部材の突出長さを示す説明
図である。５・・・撮像部　６・・・パターン投影部材１５・・・
トルクケーブル　１６・・・鉗子チャンネル１７・・・
内視鏡スコープ　１８・・・パターン投影部材１９・・
・レーザ光導光ファイバ２１・・・指定領域代理人　弁理士　則　近　　憲　佑代理人　弁理士　近　藤　　　猛第３図昆５図第１ＷＪ２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内視鏡スコープ先端部からパターン投影光を被写
体に投影し、この反射光を撮像素子で検出して被写体の
形状を計測する形状計測内視鏡装置において、前記内視鏡スコープ内に、操作端から回転操作自在な管
筒を設け、該管筒内部に前記パターン投影光を照射する
照射手段を設けたことを特徴とする形状計測内視鏡装置。
（２）前記管筒は内視鏡スコープの鉗子チャンネル内に
挿入した請求項１記載の形状計測内視鏡装置。
（３）内視鏡スコープ先端部に取付けられたパターン投
影部材からパターン投影光を被写体に投影し、この反射
光を撮像素子で検出して被写体の形状を計測する形状計
測方法において、前記パターン投影部材をスコープ先端部から徐々に突出
させ、該パターン投影部材が前記撮像素子の視野内の所
定位置に侵入したとき被写体の形状を計測することを特徴とする形状計測内視鏡による形状計測方法。