JP2002365561A

JP2002365561A - 内視鏡の測距装置

Info

Publication number: JP2002365561A
Application number: JP2001175989A
Authority: JP
Inventors: Moriyasu Kanai; 守康金井; Kazushige Tanaka; 千成田中
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2001-06-11
Filing date: 2001-06-11
Publication date: 2002-12-18

Abstract

(57)【要約】【目的】近接拡大時に測距エリアの全体が拡大観察する
ことが可能となる内視鏡の測距装置を得る。【構成】内視鏡本体の先端部の発光源に送光する送光系
を、送光レンズ３と、発光体と、発光体の光を送光レン
ズ３に送光する、体内挿入部内に挿通した複数の測距光
専用送光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃとから構成し、複
数の測距光専用送光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃから１
つの観察物体１１の複数の測距エリアａ、ｂ、ｃにＡＦ
参照ビームを照射し、各測距エリアａ、ｂ、ｃからの複
数の測距光に基いて測距を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、医療及び工業等の分野に用いら
れる内視鏡の測距装置に関する。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】消化管の診断に用いる内視
鏡装置は、消化管内壁の観察対象の領域全体を観察した
撮像画像を出力する構成のものであり、消化管内壁の広
い領域を撮像し、この撮像信号を映像信号に信号処理し
てモニターに映し出している。

【０００３】この種の内視鏡装置では、微細な病変を部
分的に拡大して詳細に観察するため、拡大内視鏡装置が
開発されている。拡大内視鏡装置は近接拡大時の焦点深
度が狭いためにオートフォーカス機構を備えることが好
ましい。オートフォーカス機構を備えた拡大内視鏡装置
は特開平１０−１６５３５８号公報に記載されている。

【０００４】しかしながら、先行例のオートフォーカス
内視鏡装置は、観察物体までの観察観察物体距離を測距
する測距装置が具体的に開示されておらず、オートフォ
ーカス機構を備えた拡大内視鏡装置は実機として存在し
ないのが現状である。

【０００５】オートフォーカス機構はムービーを含むカ
メラの分野で既に採用されており、特にＣＣＤを撮像素
子に用いたカメラのオートフォーカス機構は、撮像素子
に結像する像のコントラストを検知してオートフォーカ
スを行うことが一般的であり、デフォーカス方向を検知
するための複雑なシステムが必要である。

【０００６】内視鏡の先端部に設けられる体内挿入部は
患者の体腔内に挿入するものであるから、その直径が高
々１０ｍｍ程度に制限されるものであり、前記複雑なシ
ステムをもつカメラ等の測距手段を内視鏡にそのまま適
用することは事実上不可能である。

【０００７】さらに、コントラストによるオートフォー
カスは、デフォーカス方向を検知するための複雑なシス
テムが必要であり、また低コントラストな物体には焦点
が合せ難いという問題があった。

【０００８】

【発明の目的】本発明は、拡大内視鏡の特性に合致した
内視鏡の測距装置を得ることを目的とする。

【０００９】

【発明の概要】前記目的を達成するため、本発明に係る
内視鏡の測距装置は、内視鏡の体内挿入部の先端部に、
基線長だけ離隔させた発光源と測距受光系とを設け、発
光源から出射され観察物体で反射して測距受光系に入射
する測距光の位置から複数の測距エリアの観察物体距離
を検出する三角測量方式の内視鏡の測距装置であって、
前記体内挿入部の先端部の発光源に送光する送光系は、
該体内挿入部の先端に設けた送光レンズと、内視鏡の操
作部側に設けた発光体と、該発光体の光を送光レンズに
送光する、体内挿入部内に挿通した複数の測距光専用送
光ファイバーとから構成され、前記複数の測距光専用送
光ファイバーは、前記体内挿入部内に並列に挿通され、
前記発光体からの光を、前記送光レンズを介して観察物
体の複数の測距エリアの異なる照射位置に出射すること
を特徴とする。

【００１０】前記測距受光系は、具体的には、観察物体
で反射された光を受光する、体内挿入部先端に配置した
受光レンズと、該受光レンズで結像される測距光の位置
を検出する位置検出センサとから構成したことが望まし
い。

【００１１】また前記複数の測距光専用送光ファイバー
の発光を時分割で行い、前記発光の時分割に同期して前
記測距受光系は、入光する測距光で時分割順に測距を行
うことにより、複数の測距エリアからの測距光の入替り
等を回避して、誤った測距を防止する。

【００１２】前記送光レンズは、ファイバーの出射端面
から出射する光を略平行光とすることが望ましい。

【００１３】本発明に係る内視鏡の測距装置は、例え
ば、撮像光学系の撮像レンズによる像を撮像素子に結像
させる電子内視鏡に適用することができる。電子内視鏡
では、前記送光レンズと前記測距受光系の受光レンズと
のいずれか一方が、撮像光学系の撮像レンズで兼用する
ことができる。前記測距受光系の受光レンズを内視鏡の
撮像レンズで兼用する態様では、この兼用した撮像レン
ズで集光した測距光を撮像光学系から分岐することが望
ましい。勿論、前記送光レンズと前記測距受光系の受光
レンズの双方を、撮像光学系の撮像レンズとは独立させ
て設けてもよい。

【００１４】測距光の結像位置を検出する位置検出セン
サは、電子内視鏡の場合、撮像素子で兼用することがで
きる。この態様では、前記撮像素子の出力を測距用と撮
像用に時分割して出力することが望ましい。

【００１５】また前記位置検出センサは、ＰＳＤ又はＣ
ＣＤから構成し、或いは光ファイバーの受光端を直線状
に並べたファイバーアレイから構成してもよい。

【００１６】観察物体の複数の測距エリアにおいては、
前記複数の測距エリアの中から指定された測距エリアに
対して測距処理を行う、前記複数の測距エリアの測距情
報を平均化して測距処理を行う、前記複数の測距エリア
の中から最近点又は最遠点を選択して測距処理を行う、
観察物体距離に応じて各測距エリアを担当する送光ビー
ムを変更して測距処理を行うことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例と共に説明する。

【００１８】図１（ａ）は本発明を適用した電子内視鏡
システムの全体を示す図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ
部のうち撮像光学系を拡大して示す構成図である。図２
は、図１（ａ）のＡ部のうち、内視鏡の特性に合致した
小型で簡易な、本発明を電子内視鏡システムに適用した
第１の実施形態に係る内視鏡の測距装置を拡大して示す
構成図である。図３は観察物体で反射した測距光を用い
て測距するアクティブ方式の三角測量式測距装置の原理
図である。

【００１９】一般的に、三角測量方式は無限遠物体の検
知を正確に行うことが困難であるが、拡大内視鏡装置は
近接拡大時の焦点深度の狭い領域のみ測距が必要であ
り、無限遠の検知は必要がない。また近接拡大時は観察
物体距離に対し長い基線長がとれるため、精度の高い測
距が可能である。さらに送光系の光源として測距光専用
送光ファイバーを利用して内視鏡先端部まで送光するこ
とにより、大きなスペースを必要とする発光素子を内視
鏡装置の外部装置に設置することが可能となり、測距手
段を小型化して、内視鏡先端部の寸法拡大を抑制するこ
とが可能である。

【００２０】上述した基本的思想に基いて、図１（ａ）
に示すように、本発明を適用した電子内視鏡システムは
内視鏡本体１と外部装置１３とから構成しており、内視
鏡本体１は、外部装置１３とのコネクタ１０を有する。
内視鏡本体１は、先端側の体内挿入部１ａと基部の操作
部１ｄを備えている。

【００２１】図１（ａ）に示す内視鏡本体１における体
内挿入部１ａの先端硬性部１ｅには、図１（ｂ）に示す
ように観察物体を結像する撮像レンズ１ｂと撮像レンズ
１ｂが結像した観察物体像を電気信号としての撮像信号
に変換する撮像素子１ｃ等を含む撮像光学系が組み込ま
れている。そして、電子内視鏡システムの撮像光学系の
撮像レンズ１ｂによる像が撮像素子１ｃに結像され、そ
の撮像した撮像信号が図１（ａ）に示す外部装置１３に
伝送され、その撮像信号を図１（ａ）に示す外部装置１
３内のプロセッサ１４で画像処理して図示しないモニタ
ーに表示し観察物体の観察を行う。また図１（ａ）に示
すように、外部装置１３には照明用光源１５が設けら
れ、該照明用光源１５からの光が図１（ｂ）に示すよう
に照明用ライトガイド１５ａを通して内視鏡本体１の先
端硬性部１ｅまで伝送され、集光レンズ１６を通して観
察物体を照明する。また撮像素子１ｃは固体撮像素子、
特にＣＣＤ（電荷結合素子）が用いられるが、これに限
定されるものではない。以下、撮像素子１ｃとしてＣＣ
Ｄを用いる例を説明するため、撮像素子をＣＣＤ１ｃと
して表記する。

【００２２】さらに内視鏡本体１の撮像光学系には図示
しない焦点調節機構が連動している。この焦点調整機構
は、測距手段による距離情報等に基いて、図１（ｂ）に
示す撮像レンズ１ｂとＣＣＤ１ｃとの相対距離を変化さ
せて焦点合せ（オートフォーカス）を行う。

【００２３】図２に示す実施形態に係る、内視鏡の特性
に合致した小型で簡易な本発明による三角測量方式内視
鏡の測距装置は、内視鏡本体１の体内挿入部１ａの先端
部に、基線長だけ離隔させた発光源と測距受光系とを設
け、発光源から出射され観察物体で反射して測距受光系
に入射する測距光の位置から複数の測距エリアの観察物
体距離を検出する構成としたものである。

【００２４】この実施形態では、前記体内挿入部１ａの
先端部の発光源に送光する送光系は図２に示すように、
該体内挿入部１ａの先端に設けた送光レンズ３と、内視
鏡の操作部側に設けた図１（ａ）の発光体２と、該発光
体２の光を送光レンズ３に送光する、体内挿入部１ａ内
に挿通した測距光専用送光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃ
とから構成している。前記測距光専用送光ファイバー６
ａ、６ｂ、６ｃは、図１（ｂ）に示す外部装置１３の照
明用光源１５からの観察物体の照明用光を内視鏡本体１
の先端硬性部１ｅまでが伝送する照明用ライトガイド１
５ａとは独立させて設けられている。また、発光体２が
設けられる内視鏡の「操作部側」には、図１（ａ）に示
す内視鏡本体１の操作部１ｄ及び内視鏡本体１の操作部
１ｄから内視鏡装置の外部装置１３に至る部分が含まれ
るものであり、要は、発光体２が設けられる内視鏡の操
作部側とは、内視鏡本体１の先端部に設けられる体内挿
入部１ａを除く個所を意味する。また発光体２にはＬＥ
Ｄが用いられるが、ＬＥＤに限定されるものではなく、
赤外光を出射する発光素子も用いてもよく、要は測距光
を発光できるものであれば、いずれのものでもよい。

【００２５】この実施形態では複数の測距エリアの観察
物体距離を検出するために、図２に示すように前記発光
体２の光を送光レンズ３に送光する、体内挿入部１ａ内
に挿通した測距光専用送光ファイバーとして複数の測距
光専用送光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃを備えており、
前記複数の測距光専用送光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃ
に通した前記発光体２からの光（スポット状ビーム）
を、前記送光レンズ３を介して観察物体１１の複数の測
距エリアの異なる照射位置ａ、ｂ、ｃに出射する。以
下、この発光体２からの光（スポット状ビーム）をＡＦ
参照ビームとして表記する。なお、図２では３本の測距
光専用送光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃのみを図示して
いるが、この本数に限定されるものではない。

【００２６】図２に示す測距受光系は、観察物体で反射
された光（測距光）を受光する、体内挿入部１ａの先端
に配置した受光レンズ４と、受光レンズ４で結像される
測距光の位置を検出する位置検出センサ５とから構成し
ている。この実施形態では、図１（ｂ）に示す内視鏡本
体１の撮像光学系（撮像レンズ１ｂ、ＣＣＤ１ｃ等を含
む）から独立した、測距専用の光学系によって測距装置
が構成されている。すなわち、測距受光系は図２に示す
ように、図１（ｂ）に示す撮像光学系の撮像レンズ１ｂ
から独立した受光レンズ４を含んでおり、観察物体１１
で反射した反射光（測距光）を受光レンズ４で撮像光学
系の撮像素子１ｃ（図１（ｂ）参照）から独立した位置
検出センサ５の受光面上にスポット状に結像する。

【００２７】図２に示す位置検出センサ５は、複数の光
ファイバー８ａ、８ｂ、８ｃ・・・の受光端を直線状に
並べたファイバーアレイ８を用いている。ファイバーア
レイ８の複数の光ファイバー８ａ、８ｂ、８ｃ・・・は
受光レンズ４の光軸Ｘと平行に配置され、複数の光ファ
イバー８ａ、８ｂ、８ｃ・・・の受光端が受光レンズ４
の光軸Ｘと直交する方向に規則的に配列される。また、
この実施形態では、測距光専用送光ファイバー６ａ、６
ｂ、６ｃで送光されるＡＦ参照ビームに赤外光を用い
る。このため、ファイバーアレイ８の前方に、内視鏡本
体１の撮像光がファイバーアレイ８に混入するのを防止
する赤外透過フィルタ９を配置し、赤外透過フィルタ９
で可視光である撮像光をカットして赤外光である観察物
体１１からの反射光（測距光）のみをファイバーアレイ
８に入光させる。

【００２８】以上の図２に示す測距光学系において、発
光体２、送光レンズ３及び測距光専用送光ファイバー６
ａ、６ｂ、６ｃを介して１つの観察物体１１の複数の測
距エリアの異なる照射位置ａ、ｂ、ｃに向けてＡＦ参照
ビームを発すると、測距光専用送光ファイバー６ａ、６
ｂ、６ｃの先端から出射される光は送光レンズ３により
略平行光のビームに整形され、スポット状ビームとして
観察物体１１の複数の測距エリアの異なる照射位置ａ、
ｂ、ｃに照射される。図２においては、前記ＡＦ参照ビ
ームが観察物体１１の複数の測距エリアの異なる照射位
置ａ、ｂ、ｃで反射し、その反射光（測距光）が位置検
出センサ５に結像するときの結像位置をＡ、Ｂ又はＣと
し、その結像位置Ａ、Ｂ又はＣと前記受光レンズ４の光
軸との間の距離をｄとして表記している。

【００２９】次に図３を用いて、測距光が位置検出セン
サ５に結合するときの結合位置（Ａ、Ｂ、Ｃ）と受光レ
ンズ４の光軸Ｘとの間の距離（ｄ）等のデータに基いて
三角測距を行なう場合について説明する。図３は、説明
を簡単にするために図２に示す複数の測距光専用送光フ
ァイバーａ、６ｂ、６ｃから２本の測距光専用送光ファ
イバーａ、６ｂを選択し、これらの測距光専用送光ファ
イバーａ、６ｂからＡＦ参照ビームを２つの測距エリア
の異なる照射位置ａ、ｂに照射した場合における三角測
距について説明する。

【００３０】図３において、発光体２、送光レンズ３及
び測距光専用送光ファイバー６ａ、６ｂを介して２つの
測距エリアの異なる照射位置ａ、ｂに向けて測距光（Ａ
Ｆ参照光）を発すると、測距光専用送光ファイバー６
ａ、６ｂの先端から出射される光は送光レンズ３により
略平行光のビームに整形され、異なる照射位置ａ、ｂに
照射される。このＡＦ参照ビームが照射位置ａ点又はｂ
点で反射し、その反射光が位置検出センサ５に結像する
ときの結像位置をＡ又はＢとし、その結像位置Ａ又はＢ
と前記受光レンズ４の光軸Ｘとの間の距離をｄ１、ｄ
２、前記受光レンズ４の焦点距離をｆ、前記受光レンズ
４と前記送光レンズ３の光軸間距離をＬ、観察物体距離
をＤ１、Ｄ２とする。

【００３１】位置検出センサ５が測定した距離ｄ１、ｄ
２を式Ｄ＝Ｌ／（Ｌ／Ｄ₀−ｄ／ｆ）・・・・・・・・・・・（１）に代入して、観察物体距離Ｄ（Ｄ１、Ｄ２）を求める。
ただし、Ｄ₀はＡＦ参照ビームが受光レンズ４の光軸Ｘ
と交わる点までの図示しない予め設定された観察物体距
離である。また、ｄ（ｄ１、ｄ２）の符号については受
光レンズ４の光軸Ｘを原点とし、送光レンズ３の設置方
向を正とする。したがって図３の場合ｄ１の符号は正、
ｄ２の符号は負となる。これらの距離ｄ１、ｄ２及び観
察物体距離Ｄの距離データがフォーカシングを行う距離
データとして用いられる。なお、２本の測距光専用送光
ファイバーａ、６ｂ以外の残りの測距光専用送光ファイ
バーｃ・・・についても同様に図３に示す原理に基いて
三角測距を行ない、距離ｄ及び観察物体距離Ｄの距離デ
ータがフォーカシング用の距離データとして用いられ
る。

【００３２】そして内視鏡本体１の撮像光学系に連動し
た、図示しない焦点調節機構は、測距手段による前記距
離情報等に基いて、図１（ｂ）に示す撮像光学系の撮像
レンズ１ｂとＣＣＤ１ｃとの相対距離を変化させて焦点
合せ（オートフォーカス）を行うこととなる。

【００３３】図２において、比較的近接した複数の測距
光専用送光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃからのＡＦ参照
ビームを同時に観察物体１１に照射して観察物体１１の
異なる照射位置ａ、ｂ、ｃで反射した反射光を１つの位
置検出センサ５上に同時に結像させると、異なる複数の
測距光専用送光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃからのＡＦ
参照ビームによる反射光（測距光）の結像点が重なった
り、或いは並び順の入れ替わりが起こる場合があり、誤
った測距をしてしまう可能性がある。そこで、図１
（ａ）に示すプロセッサ１４は、前記発光体２から前記
複数の測距光専用送光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃへの
測距光の送光を時分割で制御し、前記発光体２から前記
複数の測距光専用送光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃへの
光（ＡＦ参照ビーム）の送光の時分割に同期して前記測
距受光系は、複数の測距光の位置検出Ａ、Ｂ、Ｃを時分
割順に行い、観察物体１１の複数の測距エリアの照射位
置までの観察物体距離の測距を行う。

【００３４】この実施形態では、送光系の光源として測
距光専用送光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃを利用して内
視鏡本体1の先端部までＡＦ参照ビームを送光すること
により、大きなスペースを必要とする発光素子を図１
（ａ）に示す内視鏡装置の外部装置１３に設置すること
が可能となり、測距手段を小型化することができ、内視
鏡先端部の寸法拡大を抑制することができる。

【００３５】さらに図２に示すファイバーアレイ８によ
ると、スポット像がファイバーアレイ８の光ファイバー
８ａを介して内視鏡本体１から内視鏡装置の外部装置１
３に送光され、その光強度分布を維持したまま外部装置
１３内に設けた受光素子を使って電気信号に変換され、
距離データを算出して測距を行う。

【００３６】次に図２に示す測距装置でフォーカシング
に必要な距離データの測距を行い、焦点合せを行った後
に取り込んだ画像に各種の処理を施す場合について図７
に基いて説明する。

【００３７】図２において、近接拡大時の内視鏡による
観察可能な全体測距エリアはａ、ｂ、ｃ点を含む観察物
体面とする。この場合、近接拡大時の内視鏡による観察
可能な測距エリア（ａ、ｂ又はｃ）までの観察物体距離
がそれぞれ異なるため、1つの測距エリアの観察物体距
離データを用いてフォーカシングを行うと、残りの測距
エリアではピンボケが生じてしまい、複数の測距エリア
での合焦を行うことが不可能となる。そこで、図６に示
すような処理を行う。

【００３８】図６のステップＳ１において、内視鏡本体
１の先端硬性部１ｅが、観察物体１１の複数の測距エリ
アａ、ｂ、ｃが観察可能な位置にある。一方、発光体２
から複数の測距光専用送光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃ
への送光順に時分割制御を予め設定しておく。ここで、
前記送光順を、測距光専用送光ファイバー６ａ、測距光
専用送光ファイバー６ｂ、測距光専用送光ファイバー６
ｃの順に設定した場合を例にとって説明する。

【００３９】ステップＳ２において、前記送光順が一番
目の測距光専用送光ファイバー６ａに発光体２からＡＦ
参照ビームを入射させると、そのＡＦ参照ビームが測距
光専用送光ファイバー６ａを通して送光レンズ３まで送
光される。前記ＡＦ参照ビームは送光レンズ３により略
平行光のビームに整形され、観察物体１１の第１の測距
エリアである照射位置ａにスポット状に照射される。

【００４０】次にステップＳ３に示すように、測距光専
用送光ファイバー６ａからのＡＦ参照ビームは観察物体
１１の第１の測距エリアである照射位置ａで反射し、そ
の反射光（測距光）は測距受光系の受光レンズ４で位置
検出センサ５上に結像する。測距受光系（特に図１
（ａ）のプロセッサ１４）は、前記位置検出センサ５上
での測距光の結像位置データから図２の距離ｄを求め
る。

【００４１】引続いて測距受光系（特に図１（ａ）のプ
ロセッサ１４）は、前記距離ｄを前記（１）式に代入し
て観察物体距離を算出し（ステップＳ４）、その測距デ
ータを図示しないメモリに記憶する。

【００４２】次にステップＳ５において、同様に前記送
光順が二番目の測距光専用送光ファイバー６ｂに発光体
２からＡＦ参照ビームを入射させると、そのＡＦ参照ビ
ームが測距光専用送光ファイバー６ｂを通して送光レン
ズ３まで送光される。前記ＡＦ参照ビームは送光レンズ
３により略平行光のビームに整形され、観察物体１１の
第２の測距エリアである照射位置ｂにスポット状に照射
される。

【００４３】次にステップＳ６に示すように、測距光専
用送光ファイバー６ｂからのＡＦ参照ビームは観察物体
１１の第２の測距エリアである照射位置ｂで反射し、そ
の反射光（測距光）は測距受光系の受光レンズ４で位置
検出センサ５上に結像する。測距受光系（特に図１
（ａ）のプロセッサ１４）は、上述したと同様に前記位
置検出センサ５上での測距光の結像位置データから図２
の距離ｄを求める。

【００４４】引続いて測距受光系（特に図１（ａ）のプ
ロセッサ１４）は、前記距離ｄを前記（１）式に代入し
て観察物体距離を算出し（ステップＳ７）、その測距デ
ータを図示しないメモリに記憶する。

【００４５】次にステップＳ８において、同様に前記送
光順が三番目の測距光専用送光ファイバー６ｃに発光体
２からＡＦ参照ビームを入射させると、そのＡＦ参照ビ
ームが測距光専用送光ファイバー６ｃを通して送光レン
ズ３まで送光される。前記ＡＦ参照ビームは送光レンズ
３により略平行光のビームに整形され、観察物体１１の
第３の測距エリアである照射位置ｃにスポット状に照射
される。なお、図６のステップＳ１０、Ｓ１１では、符
号「ｎ」を用いて表記しているが、「ｎ」は前記送光順
が最後のものを意味するものであり、図２の例では、
「ｎ」の送光順には第三番目が該当する。

【００４６】次にステップＳ９に示すように、測距光専
用送光ファイバー６ｃからのＡＦ参照ビームは観察物体
１１の第３の測距エリアである照射位置ｃで反射し、そ
の反射光（測距光）は測距受光系の受光レンズ４で位置
検出センサ５上に結像する。測距受光系（特に図１
（ａ）のプロセッサ１４）は、上述と同様に前記位置検
出センサ５上での測距光の結像位置データから図２の距
離ｄを求める。

【００４７】引続いて測距受光系（特に図１（ａ）のプ
ロセッサ１４）は、前記距離ｄを前記（１）式に代入し
て観察物体距離を算出し（ステップＳ１０）、その測距
データを図示しないメモリに記憶する。

【００４８】次に図１（ａ）に示す外部装置１３のプロ
セッサ１４は、使用者により予め設定された処理方法に
則って１つの観察物体１１での測距エリア（照射位置
ａ、ｂ、ｃ）に対するのため演算処理を行う（ステップ
Ｓ１３）。前記予め設定された処理には、前記複数の
測距エリアの中から指定された測距エリアの測距情報の
みを使用してＡＦ処理データの演算（測距処理）を行
う、前記複数の測距エリアの測距情報を平均化してＡ
Ｆ処理データの演算（測距処理）を行う、前記複数の
測距エリアの中から最も近接側（図２のｃ点最近点）
又は最も遠い側（図２のａ点最遠点）を選択してＡＦ
処理データの演算（測距処理）を行う、観察物体距離
に応じて各測距エリアを担当する送光ビームを変更して
ＡＦ処理データの演算（測距処理）を行う等の処理が含
まれる。

【００４９】次にステップＳ１４において、プロセッサ
１４はステップＳ１３で得られたデータを図示しない焦
点調節機構に出力して観察対象となる測距エリアに対し
てフォーカシング（ＡＦ）を行う。

【００５０】なお、図２に示す実施形態では、観察物体
１１の各測距エリアａ、ｂ、ｃに対しそれぞれピントを
合わせて撮像し、得られた複数の画像データの合成を行
うことにより、焦点深度が狭い場合にも測距エリアａ、
ｂ、ｃの全面内でピントが合った全体画像を得るように
してもよい。

【００５１】図４は本発明の第２の実施形態に係る内視
鏡の測距装置を示す構成図である。この実施形態では、
受光レンズ４を内視鏡１の撮像レンズ１ｂで兼用し、観
察物体からの測距光を撮像レンズ１ｂでスポット状に結
像させ、そのスポット像を内視鏡１の撮像光学系からビ
ームスプリッタ７で分岐する。その分岐したスポット像
の結像位置を位置検出センサ５で検出する。位置検出セ
ンサ５として図２に示すファイバーアレイ８を用いてい
る。

【００５２】この場合、測距光専用送光ファイバーで送
光されるＡＦ参照ビームに赤外光を用いることにより、
撮像レンズ１ｂを通過した光束はビームスプリッタ７で
撮像光と測距光とに分岐され、測距光のみが測距受光系
のファイバーアレイ８（位置検出センサ５）上にスポッ
ト状に結像される。測距光は赤外光であるから、ビーム
スプリッタ７は可視光を通過させ、赤外光を反射させる
ような特性をもつ。したがって、この実施形態では内視
鏡の撮像光学系による撮像と測距装置による測距とを同
時に行うことができる。

【００５３】図５は本発明の第３の実施形態に係る内視
鏡の測距装置を示す構成図である。この実施形態では、
送光レンズ３を撮像光学系の撮像レンズ１ｂで兼用し、
測距受光系を撮像光学系から独立させたものである。

【００５４】具体的に説明すると、この実施形態では、
測距光専用送光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃは、発光体
２から出射されるＡＦ参照ビームを内視鏡１の体内挿入
部１ａまで送光し、測距光専用送光ファイバー６ａ、６
ｂ、６ｃの先端から出射されるＡＦ参照ビームはビーム
スプリッタ１２で内視鏡の撮像レンズ１ｂに向けて反射
され、撮像レンズ１ｂを介し、観察物体面の複数の測距
エリアの異なる照射位置ａ、ｂ、ｃにスポット状ビーム
としてそれぞれ照射される。なお、撮像レンズ１ｂが複
数の光学レンズを組合せて構成されている場合には、撮
像レンズ１ｂの一部又は全部を使って測距光専用送光フ
ァイバーからの光を撮像レンズ１ｂに入射することにな
る。撮像レンズ１ｂの一部を使う場合には、その個所に
ビームスプリッタ１２を設置することになる。

【００５５】また内視鏡本体１の撮像光学系（撮像レン
ズ１ｂ、ＣＣＤ１ｃ等を含む）から独立した測距専用の
測距受光系を備えているため、観察物体面で反射した測
距光は、受光レンズ４で位置検出センサ５にスポット状
に結像する。また測距光専用送光ファイバー６ａ、６
ｂ、６ｃで送光されるＡＦ参照ビームに赤外光を用いる
場合には、内視鏡本体１の撮像光が測距センサ５に混入
するのを防止するために赤外透過フィルタ９を用い、赤
外透過フィルタ９で可視光である撮像光をカットして赤
外光である被写体からの反射光のみを位置検出センサ５
に入光させる。

【００５６】この実施形態では、送光レンズ３として内
視鏡１の撮像レンズ１ｂを兼用しているため、距離によ
る測距点の移動が無く、特に基線長に対して観察物体距
離が非常に短い近接拡大観察を行う場合には有効であ
る。

【００５７】この実施形態においても、位置検出センサ
５として、ＣＣＤ１ｃに代えて図２に示すファイバーア
レイ８を用いてもよい。

【００５８】以上の実施形態では、消化管等の観察に用
いる内視鏡について説明したが、これに限定されるもの
ではなく、工業用に用いられる内視鏡についても同様に
適用することができるものである。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、内
視鏡の先端部から複数のＡＦ参照ビームを観察物体の複
数の測距エリアに向けて照射し、その測距光を利用して
測距を行うため、コントラストによるオートフォーカス
でのデフォーカス方向を検知するための複雑なシステム
が不要となり、しかも低コントラストな物体に対して合
焦を容易に行うことができる。

【００６０】一般的に三角測量方式は無限遠物体の検知
を正確に行うことが困難であるが、拡大内視鏡は近接拡
大時の焦点深度の狭い領域のみ測距が必要であり、無限
遠の検知は必要がなく、高々数センチ程度が測距できれ
ばよいことに鑑みて三角測量方式を内視鏡に採用するこ
とができ、かつ焦点深度が浅い拡大観察に多点測距を行
うことができる。

【００６１】さらに送光系の光源として並列配列の測距
光専用送光ファイバーを利用して内視鏡先端部まで送光
することにより、大きなスペースを必要とする発光素子
を内視鏡装置の外部装置側に設置することが可能とな
り、内視鏡本体を小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本発明を適用した電子内視鏡シス
テムの全体を示す図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ部の
うち撮像光学系を拡大して示す構成図である。

【図２】図１（ａ）のＡ部のうち、内視鏡の特性に合致
した小型で簡易な、本発明を電子内視鏡システムに適用
した第１の実施形態に係る内視鏡の測距装置を拡大して
示す構成図である。

【図３】観察物体で反射した測距光を用いて測距するア
クティブ式の三角測量式測距装置の原理図である。

【図４】本発明の第２の実施形態に係る内視鏡の測距装
置を示す構成図である。

【図５】本発明の第３の実施形態に係る内視鏡の測距装
置を示す構成図である。

【図６】本発明の実施形態において多点測距によるデー
タを用いて処理を行う場合のフローチャートである。

【符号の説明】

１内視鏡本体１ａ体内挿入部１ｂ撮像レンズ１ｃ撮像素子（ＣＣＤ）２発光体３送光レンズ４受光レンズ５位置検出センサ６ａ６ｂ６ｃ測距光専用送光ファイバー８ファイバーアレイ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｂ 7/28 Ｇ０２Ｂ 7/11 Ｈ 7/32 ＢＦターム(参考） 2F065 AA06 AA60 BB08 DD02 FF09 GG07 HH04 JJ02 JJ03 JJ16 JJ24 JJ25 JJ26 LL01 LL03 LL21 LL46 PP22 QQ23 QQ26 QQ28 QQ29 QQ42 2F112 AA06 AA08 BA10 CA01 CA12 DA02 DA10 DA19 DA26 DA30 EA11 FA21 FA45 2H040 BA06 BA22 CA12 CA13 CA22 CA24 DA12 GA02 2H051 AA00 4C061 AA00 AA29 CC06 FF40 FF46 FF47 HH52 JJ20 LL02 NN01 PP13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内視鏡の体内挿入部の先端部に、基線長だ
け離隔させた発光源と測距受光系とを設け、発光源から
出射され観察物体で反射して測距受光系に入射する測距
光の位置から複数の測距エリアの観察物体距離を検出す
る三角測量方式の内視鏡の測距装置であって、前記体内挿入部の先端部の発光源に送光する送光系は、
該体内挿入部の先端に設けた送光レンズと、内視鏡の操
作部側に設けた発光体と、該発光体の光を送光レンズに
送光する、体内挿入部内に挿通した複数の測距光専用送
光ファイバーとから構成され、前記複数の測距光専用送光ファイバーは、前記体内挿入
部内に並列に挿通され、前記発光体からの光を、前記送
光レンズを介して観察物体の複数の測距エリアの異なる
照射位置に出射することを特徴とする内視鏡の測距装
置。
【請求項２】請求項１記載の内視鏡の測距装置におい
て、前記測距受光系を、観察物体で反射された光を受光す
る、体内挿入部先端に配置した受光レンズと、該受光レ
ンズで結像される測距光の位置を検出する位置検出セン
サとから構成したことを特徴とする内視鏡の測距装置。
【請求項３】請求項１記載の内視鏡の測距装置におい
て、前記複数の測距光専用送光ファイバーの発光を時分割で
行い、前記発光の時分割に同期して前記測距受光系は、
入光する測距光で時分割順に測距を行うことを特徴とす
る内視鏡の測距装置。
【請求項４】請求項１記載の内視鏡の測距装置におい
て、前記送光レンズは、ファイバーの出射端面から出射する
光を略平行光とすることを特徴とする内視鏡の測距装
置。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれか１項記載の内
視鏡の測距装置において、前記内視鏡は、撮像光学系の撮像レンズによる像を撮像
素子に結像させる電子内視鏡であることを特徴とする内
視鏡の測距装置。
【請求項６】請求項２記載の内視鏡の測距装置におい
て、前記送光レンズと前記測距受光系の受光レンズとのいず
れか一方が、撮像光学系の撮像レンズで兼用されている
ことを特徴とする内視鏡の測距装置。
【請求項７】請求項２記載の内視鏡の測距装置におい
て、前記測距受光系の受光レンズとして兼用した撮像レンズ
で集光した測距光を撮像光学系から分岐することを特徴
とする内視鏡の測距装置。
【請求項８】請求項２記載の内視鏡の測距装置におい
て、前記送光レンズと前記測距受光系の受光レンズの双方
が、撮像光学系の撮像レンズとは独立したものであるこ
とを特徴とする内視鏡の測距装置。
【請求項９】請求項５記載の内視鏡の測距装置におい
て、前記位置検出センサが電子内視鏡の撮像素子で兼用さ
れ、前記撮像素子の出力を測距用と撮像用に時分割して
出力することを特徴とする内視鏡の測距装置。
【請求項１０】請求項２記載の内視鏡の測距装置におい
て、前記位置検出センサがＰＳＤ又はＣＣＤから構成された
ことを特徴とする内視鏡の測距装置。
【請求項１１】請求項２記載の内視鏡の測距装置におい
て、前記位置検出センサが、光ファイバーの受光端を直線状
に並べたファイバーアレイから構成されたことを特徴と
する内視鏡の測距装置。
【請求項１２】請求項１記載の内視鏡の測距装置におい
て、前記複数の測距エリアの中から指定された測距エリアに
対して測距処理を行うことを特徴とする内視鏡の測距装
置。
【請求項１３】請求項１記載の内視鏡の測距装置におい
て、前記複数の測距エリアの測距情報を平均化して測距処理
を行うことを特徴とする内視鏡の測距装置。
【請求項１４】請求項１記載の内視鏡の測距装置におい
て、前記複数の測距エリアの中から最近点又は最遠点を選択
して測距処理を行うことを特徴とする内視鏡の測距装
置。