(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーム状の測定光を水平垂直方向に走査するスポット光走査手段と、前記スポット光走査手段により水平垂直方向に走査されたスポット光を入射端より入射し出射端より出射するイメージガイドファイバと、前記イメージガイドファイバの出射端に設けられたテレセントリック光学系とを有し、被測定面に測定光を投影する測定光投光手段と、
前記被測定面からの前記測定光の反射光を受光して三角測量の原理により前記被測定面の高さ情報を算出する高さ情報算出手段と、
を備えたことを特徴とする三次元形状計測装置。
【請求項２】
前記テレセントリック光学系は、前記イメージガイドファイバの出射端の各開口に対応して設けられた屈折率分布型のマイクロレンズアレイであることを特徴とする請求項１記載の三次元形状計測装置。
【請求項３】
前記イメージガイドファイバは、更に、前記被測定面を観察するための観察用照明光を出射し、前記テレセントリック光学系は、前記測定光のみに有効な絞り機能を有することを特徴とする請求項１または２に記載の三次元形状計測装置。
【請求項４】
ビーム状の測定光を水平垂直方向に走査するスポット光走査手段と、前記スポット光走査手段により水平垂直方向に走査されたスポット光を入射端より入射し出射端より出射するイメージガイドファイバと、前記イメージガイドファイバの出射端に設けられたテレセントリック光学系とを有し、被測定面に測定光を投影する測定光投光手段と、
前記被測定面からの前記測定光の反射光を受光して三角測量の原理により前記被測定面の高さ情報を算出する高さ情報算出手段と、
を有し、
前記イメージガイドファイバを挿入部に挿通し、前記テレセントリック光学系を挿入部の先端部に設けたことを特徴とする内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対象物の三次元形状を計測する三次元形状計測装置、更に詳しくは医用内視鏡に応用して胃壁や大腸壁等の生体内の形状を計測したり、工業用内視鏡に応用して水道管、ガス管等の変形や傷の大きさ、複雑な機械の内部の形状を計測する三次元形状計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、測定光を対象物に投光して対象物の凹凸や大きさ、すなわち三次元形状を測定するには、三角法による距離計測を用いて、スポット光を対象物に投影し、一方向にのみ分解能のある光検出器でスポット光の像の位置を検出し、スポット光の発光位置と受光位置から物体上のスポットの位置がどれだけずれるかを検知して高さ情報を算出することが行われていた。この場合、対象物の広い範囲を計測するには、スポット光で計測領域全体を二次元走査して計測を行っていた。
【０００３】
また、前記スポット光による高さ情報の計測をライン状に同時に行う光切断法による三次元計測なども行われている。光切断法による三次元計測において、スポット光の代わりに線状のスリット光を対象物に投影し、スリット光の変形によってスリット光が投影されている線状部分の凹凸を算出する方法が提案されている。この場合、対象物の広い範囲を計測するには、スリット光で計測領域全体を一次元走査して計測を行っていた。
【０００４】
従来の三次元形状計測装置における投光系の概略構成を図１３に示す。三次元形状計測を行う際には、レーザ光源１０１からのビーム光を投光用ファイバ１０２に入射し、物体面に対して出射した測定用レーザ光１０３をレンズ１０４で集光して物体面に投光する。そして、測定用レーザ光１０３のビームスポット１０５の物体面上での位置から三角測量の原理により物体面の高さ情報を計算して求める。光切断法による三次元計測においては、この測定光のビームスポットがライン状に連続したものとなる。
【０００５】
投光用ファイバ１０２として、マルチモードファイバを用いた場合、開口特性として通常５％パワーで１７°の開口角度を持っているため、測定用レーザ光１０３はレンズ１０４によって拡がったビームを絞っても図１３に示したように光軸方向の位置によってビーム径が変化するようになる。なお、レーザ光源１０１からの出射光が平行ビームであっても投光用ファイバ１０２から出射する光はビーム径が太くなるため、隣接したファイバを出射した光とのオーバーラップが生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、従来の三次元形状計測装置において投光用ファイバとしてマルチモードファイバを用いた場合、投光用ファイバから出射する測定光のビームはマルチモードファイバの開口角度により拡散するため、レンズで絞っても光軸方向の位置によってビーム径が変化するという問題点があった。また、内視鏡のような広角な光学系を用いた三次元形状計測装置では、投光用ファイバから出射しレンズで集光した測定用レーザ光をさらに拡大して投光するので、ビーム径の光軸方向の位置による変化はさらに大きくなる。
【０００７】
このため従来の構成では、前記測定光のビーム径の変化に伴って、光切断法などによる三次元形状計測を行う場合に誤差が生じてしまうという問題点があった。このような不具合を解消するためには、観測された画像を複雑な画像処理等によって測定光の細線化などを行わなければならなかった。
【０００８】
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたもので、測定光のビーム径の位置による変化をなくすことができ、三次元形状計測の精度を向上させることが可能な三次元形状計測装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による三次元形状計測装置は、ビーム状の測定光を水平垂直方向に走査するスポット光走査手段と、前記スポット光走査手段により水平垂直方向に走査されたスポット光を入射端より入射し出射端より出射するイメージガイドファイバと、前記イメージガイドファイバの出射端に設けられたテレセントリック光学系とを有し、被測定面に測定光を投影する測定光投光手段と、前記被測定面からの前記測定光の反射光を受光して三角測量の原理により前記被測定面の高さ情報を算出する高さ情報算出手段と、を備えたことを特徴とし、前記テレセントリック光学系は、前記イメージガイドファイバの出射端の各開口に対応して設けられた屈折率分布型のマイクロレンズアレイであり、前記イメージガイドファイバは、更に、前記被測定面を観察するための観察用照明光を出射し、前記テレセントリック光学系は、前記測定光のみに有効な絞り機能を有することを特徴とする。
また、本発明による内視鏡装置は、ビーム状の測定光を水平垂直方向に走査するスポット光走査手段と、前記スポット光走査手段により水平垂直方向に走査されたスポット光を入射端より入射し出射端より出射するイメージガイドファイバと、前記イメージガイドファイバの出射端に設けられたテレセントリック光学系とを有し、被測定面に測定光を投影する測定光投光手段と、前記被測定面からの前記測定光の反射光を受光して三角測量の原理により前記被測定面の高さ情報を算出する高さ情報算出手段と、を有し、前記イメージガイドファイバを挿入部に挿通し、前記テレセントリック光学系を挿入部の先端部に設けたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１ないし図７は本発明の第１実施形態に係り、図１は三次元形状計測内視鏡装置の全体構成を示す構成説明図、図２は三次元形状計測装置における光学系の概略構成を示す構成説明図、図３はマルチモードファイバの開口特性を示す特性図、図４はシングルモードファイバの開口特性を示す特性図、図５は投光用ファイバの出射端に屈折率分布型マイクロレンズアレイを設けた場合の出射光の状態を示す作用説明図、図６は屈折率分布型マイクロレンズアレイの形成方法を示す構成説明図、図７は投光用ファイバにシングルモードファイバを用いた場合の出射光の状態を示す作用説明図である。
【００１１】
本実施形態では、三次元形状計測装置の構成例として、内視鏡を用いて構成した三次元形状計測内視鏡装置を示す。
【００１２】
図１に示すように、三次元形状計測内視鏡装置は、管腔内等に挿通される細長の挿入部２を備えた内視鏡１と、内視鏡１にビーム状の測定光を出射して対象物に投光し走査するための測定用光源部３と、内視鏡１を介して伝送される対象物からの前記測定光の戻り光を受光する受光部４と、観察用の照明光を出射する白色光ランプ６と、受光部４で受光した測定光の戻り光を基に三次元形状計測処理を行う三次元形状計測演算部７と、算出された対象物の三次元形状に関する計測画像を表示する表示部８と、を有して構成される。
【００１３】
内視鏡１は、前記測定光及び観察用照明光を伝送する投光用イメージガイド１０、前記測定光の戻り光を伝送する形状計測用イメージガイド１１、被写体の観察像を伝送する観察像伝送用イメージガイド１２を備えており、挿入部２の先端には、投光レンズ１３、形状計測用対物レンズ１４、観察用対物レンズ１５が設けられている。
【００１４】
測定用光源部３において、半導体レーザ１９を出射した測定光のビームは、スポット光を垂直水平方向に走査するスポット光走査手段２０で位置を移動しながら出射され、ハーフミラー２４，レンズ２１を介して内視鏡１の投光用イメージガイド１０の入射端に照射される。スポット光走査手段２０は、例えばポリゴンミラー（水平走査用）とガルバノメータスキャナ（垂直走査用）の組み合わせ等から構成される。測定用光源は半導体レーザに限らず、直進性の良いものであればレーザ，発光ダイオード等を用いても良い。
【００１５】
スポット光走査手段２０にはフィードバック用のエンコーダ２２が接続されており、スポット光走査手段２０の走査方向をエンコーダ２２により検出してその出力をＡ／Ｄ変換器２３でＡ／Ｄ変換することにより、このデジタルデータと測定光照射用光学系の構成データとを基に三次元形状測定用の測定光のビームの位置と照射方向を得るようになっている。
【００１６】
本実施形態の三次元形状計測装置では、投光系より対象物の表面に照射された測定光はスポット位置に対応した元の像面での点がわかっていて、撮像系は縦方向１ライン毎に単一の撮像素子で撮像するようになっており、水平方向にのみ分解能を持つような構成である。
【００１７】
内視鏡１の投光用イメージガイド１０を伝搬し投光レンズ１３を通して対象物に照射された測定光は、物体面で反射して形状計測用対物レンズ１４を通して形状計測用イメージガイド１１を伝搬し、レンズ２８を介して複数（ｎ個）のテープ状ファイバ２９−１〜２９−ｎからなるテープ状光ファイバ列２９に投光される。一つのテープ状ファイバ２９−１〜２９−ｎは、それぞれ１列の画素に対応し、各ファイバに入射した反射光が集光されてそれぞれ一つの受光素子３０−１〜３０−ｎに導かれる。受光素子３０−１〜３０−ｎとしては、フォトマルチプライヤ（光電子増倍管）等の高感度の受光素子が用いられる。
【００１８】
前述したように、スポット光走査手段２０の走査方向を検出するエンコーダ２２の出力をＡ／Ｄ変換器２３でＡ／Ｄ変換し、そのデジタルデータと測定光照射用光学系の構成データとを基に走査した測定光のビームの位置と照射方向を求めることができる。
【００１９】
ここで、測定光のビームの水平走査方向へのずれは考慮しないことにしておけば、受光素子３０−１〜３０−ｎのいずれに入射したかでビームの垂直方向へのずれの情報を得ることができる。
【００２０】
受光素子３０−１〜３０−ｎのいずれに測定光が入射したかを判断するためには、各受光素子３０−１〜３０−ｎの出力信号を同一の特性を持つ増幅器３１−１〜３１−ｎで増幅し、多チャンネルの比較器３２で比較して最もレベルが高い受光素子の位置から垂直方向の位置を求める。そして、レーザスポット検知回路３３によって、前記垂直方向の位置データとＡ／Ｄ変換器２３の出力より計算して求めた水平方向の位置データとから測定光のビームスポットの位置を検知する。
【００２１】
次に、高さ情報計算回路３４によって、対象物の高さ情報を算出するために、測定光のビームの垂直方向の照射位置に対応するＡ／Ｄ変換器２３の出力と測定光のビームスポットの位置とから各ビームスポットの位置と高さ情報とを対応させて求める。この算出された高さ情報はフレームメモリ３５に記憶され、三次元形状の計測画像として表示部８に出力されて表示される。
【００２２】
また、二次元画像の観察を行う際には、白色光ランプ６から出射される観察用照明光をハーフミラー２４，レンズ２１を介して投光用イメージガイド１０に照射して内視鏡先端まで伝送し、投光レンズ１３を介して観察部位を照明して、観察用対物レンズ１５，観察像伝送用イメージガイド１２を通して結像され伝送された被写体像を接眼部の観察レンズ３７より肉眼等で観察する。なお、図示しない撮像手段によって被写体像を撮像して二次元の観察画像として表示部８に表示するような構成としても良い。
【００２３】
ここで、光切断法による三次元形状計測を行うための本実施形態に係る光学系の概略構成を図２に示す。
【００２４】
光源より出射され投光用ファイバ４１を通してライン状に走査されてほぼ平行光の状態になった測定光４２は、レンズ４３で集光され絞り４４を通して凹レンズ４５によって広い開口で出射され、物体面４６に投光される。物体面４６上の位置（ｘ，ｙ）で反射した測定光は、撮像用の凹レンズ４７，レンズ４８で結像され、イメージセンサ５０へ導かれる。このとき、レンズ４８の後段にファイバによる伝送光学系４９がある場合は、測定光のビームを適当に絞って結像させておいて伝送し、イメージセンサ５０に導くようにする。絞り４４は、測定光４２のビームの拡がりのうち、周辺の光の成分を除去する作用を有している。
【００２５】
ここで、図２において対象物の物体面４６の高さ情報を得る方法について説明する。簡単のため、基準面５１から投光用の凹レンズ４５のバックフォーカスＢＦと撮像用の凹レンズ４７のバックフォーカスＢＦ′までの距離は同一でＡとしておく。対象物の高さ方向の軸をｚ軸，紙面に平行で高さ方向と直交する軸をｘ軸，紙面に垂直で高さ方向と直交する軸をｙ軸とする。なお、ｘ軸方向及びｙ軸方向の位置座標ｘ，ｙの基準は撮像系の像面におけるものとする。
【００２６】
物体面４６において点Ｐ（ｘ，ｙ）の位置で反射した測定光４２について考えると、投光系の光軸のｘ座標をＸ0 、ＢＦ及びＢＦ′のｚ座標をＺ0 、ＢＦと点Ｐを結ぶ直線と基準面５１とのなす角を theta（ｘ，ｙ）として、点Ｐの高さ方向の位置ｚは、
0003670787.tif 000002
となる。
【００２７】
このとき、ｘ，ｙの位置精度は、物体面４６上での測定光４２のビームスポットの大きさで決まる。投光するビームに拡がりがある場合は、点Ｐ（ｘ，ｙ）の位置を正確に求めるには、画像処理によって測定光のビームの重心位置を検出したり、あるいは光切断法ではライン状の測定光のライン幅を細線化するようなアルゴリズムを用いる。三次元形状計測を行う際に光学系で測定光のビームの拡がりを抑えて拡散光の影響をなくすようにすれば、これらのアルゴリズムに依存する部分の負荷を低減でき、高精度の計測が可能となる。
【００２８】
図３及び図４はファイバから出射される出射光の強度の角度分布を示したものであり、図３はマルチモードファイバ、図４はシングルモードファイバに係る特性図である。マルチモードファイバでは、５％パワーで１７°の開口角度を持っているが、シングルモードファイバでは、５％パワーで５°の開口角度となっており、出射されるビームの拡がりが小さくなる。しかしながら、５°の開口角でも内視鏡のような広角な光学系では投影面でのビーム拡がりがあるため、ビーム径は投影面の距離に依存する。
【００２９】
投光用ファイバ４１としてマルチモードファイバを用いた場合、図５に示すような屈折率分布型マイクロレンズアレイ５２をマルチモードファイバ５３の出射端に設けてテレセントリック光学系を構成し、ビームの拡がりを抑えるようにする。屈折率分布型マイクロレンズアレイ５２の形成方法を図６に示す。ガラス基板５４の表面に金属コーティング５５を施し、金属コーティング５５に露出部５６を設けてマスクパターンを形成した後、イオン交換を行ってガラス基板５４内部の屈折率を変化させた後に金属コーティング５５のマスクを除去することにより、屈折率分布型マイクロレンズアレイ５２が構成される。
【００３０】
マルチモードファイバ５３から出射した光を屈折率分布型マイクロレンズアレイ５２に通して出射ビーム５７の拡がりを抑えることにより、出射光の集光効率を向上させることができる。このように測定光４２のビームの拡がりを小さくしておいてレンズ４３に投影すれば良い。
【００３１】
また、図７に示すように、投光用ファイバ４１としてシングルモードファイバ５８を用いるようにすれば、マルチモードファイバの場合のように屈折率分布型マイクロレンズアレイ５２等を用いなくてもビームの拡がりを抑えることができる。シングルモードファイバでは出射光の主光線５９に対してビーム６０の広がりが６°程度であるので、マルチモードファイバに比べてビームの拡がりを小さくでき、投光系の絞り４４で蹴られる周辺部分の光量を少なくすることができる。なお、シングルモードファイバを用いた場合、軟性内視鏡のように屈曲状態が常に変化する光学系では、シングルモードファイバの出射角度が常に一定とはならないことがある。したがって、シングルモードファイバを用いた場合でも図２に示したように出射側にテレセントリックな光学系を構成し絞り４４によってビーム拡がりを制限する必要がある。
【００３２】
以上のように本実施形態では、テレセントリック光学系による投光系を構成して投光用ファイバから出射する測定光のビームの拡がりを抑えることによって、ビーム径の位置による変化をなくすことができ、対象物体面上での測定光のビームスポット位置の検出精度を高めて三次元形状計測の精度を向上させることが可能となる。
【００３３】
図８ないし図１０は本発明の第２実施形態に係り、図８は三次元形状計測装置における投光系の概略構成を示す構成説明図、図９は投光系に設ける測定光拡散防止用絞りの第１の構成例を示す構成説明図、図１０は投光系に設ける測定光拡散防止用絞りの第２の構成例を示す構成説明図である。
【００３４】
第２実施形態では、計測用の近赤外レーザ光源６１からの測定光と観察用の白色光光源６２からの照明光とを共通の投光用のファイババンドル（イメージガイド）により投光する構成例を示す。
【００３５】
図８に示すように、近赤外レーザ光源６１から出射される近赤外のレーザ光は、ハーフミラー６３を介して投光用ファイバ６４に入射され、投光用ファイバ６４により伝送されて測定用レーザ光６５として出射され、集光レンズ６６を通して集光されて対象物へ投光される。また、白色光光源６２から出射される白色光も同様に、ハーフミラー６３を介して投光用ファイバ６４に入射され、投光用ファイバ６４により伝送されて観察用照明光６７として出射され、集光レンズ６６を通して観察部位へ照射される。
【００３６】
このように投光系を構成することにより、測定光と照明光の伝送用に一つのファイババンドルを共用できるので、装置構成を簡単にでき、内視鏡に適用した場合は挿入部等の外径を細径化することができる。
【００３７】
ところで、図８のような一つのファイババンドルで測定光と照明光の伝送を行う光学系では、図２と同様に測定用レーザ光６５のビームの拡がりの周辺成分を除去するために絞りを設けた場合、観察用照明光６７の大部分の光量が絞りで蹴られてしまうので、観察画像が暗くなってしまうという問題点が生じる。
【００３８】
そこで、図９及び図１０に示すように前述の絞り４４の代わりに測定光のみに絞りが機能するような絞りを用いることにより、測定光のみに有効なテレセントリック光学系を構成でき、測定光のビームの拡がりを抑えて計測の精度を向上させ、かつ、明るい観察画像を得ることが可能となる。
【００３９】
図９に示す第１の構成例では、集光レンズ６６の出射側に測定光拡散防止用絞りとして投光系の光学中心近傍に小さな開口を有する赤外吸収フィルタ６８を配設して測定光のみに機能する絞りを形成している。
【００４０】
典型的な赤外吸収フィルタは、ガラスに銅を分散させたもので、１ｍｍの厚みで可視光は７０〜８０％以上の透過率を示すが、１μｍ程度の近赤外光は０．７％以下の透過率を示す。従って、２ｍｍ厚程度では５・１０-5程度に減衰するので、このような材質でできた赤外吸収フィルタによる絞りは近赤外光にのみ有効であることがわかる。赤外吸収フィルタ６８を通すと、測定用レーザ光６５のみが絞られてビームの拡がりの周辺成分が除去され、物体面上のビームスポット６９は位置に関わらず大きさが一定となる。
【００４１】
図１０に示す第２の構成例では、測定光拡散防止用絞りとして赤外吸収フィルタ７０と干渉フィルタ７１とを重ねて配設して測定光のみに機能する絞りを形成している。このように外吸収フィルタ７０と干渉フィルタ７１とを用いた場合も図９の第１の構成例と同等以上に絞りとしての効果が得られる。
【００４２】
上記構成例のように赤外吸収フィルタや干渉フィルタを用いて構成される波長依存性を持った絞りを設けることにより、照明光に影響を与えることなく、測定光のみを絞ることができるため、観察画像の明るさを十分に確保しつつ測定光のビームの拡がりを抑えて計測の精度を向上させることが可能となる。これにより、投光用のファイババンドルを測定光と照明光とで共用することができ、内視鏡光学系の径を細くすることができる。
【００４３】
図１１及び図１２は本発明の第３実施形態に係り、図１１は三次元形状計測装置における光学系の概略構成を示す構成説明図、図１２は色調補正回路の構成を示すブロック図である。
【００４４】
第３実施形態では、測定光の戻り光を伝送する形状計測用の伝送光学系と被写体の観察像を伝送する観察用の伝送光学系とを共通の光学系で構成した例を示す。
【００４５】
図１１に示すように、投光系は図９の構成を図２に適用した形で第２実施形態と同様に構成され、撮像系は、測定光の赤外光と観察像の可視光とを一つのファイババンドルで伝送する共通の伝送光学系８１が設けられている。伝送光学系８１の後段には、赤外光と可視光とを波長により分離するバンドパスフィルタ８２が配設され、分離された光路上にそれぞれ観察像用イメージセンサ８３と赤外光イメージセンサ８４が設けられている。観察像は観察像用イメージセンサ８３に入射して撮像され、測定光は赤外光イメージセンサ８４に入射して受光され、三次元形状計測が行われる。
【００４６】
このように撮像系を構成することにより、測定光と観察像の伝送用に一つの伝送光学系を共用できるので、装置構成を簡単にでき、光学系の部品点数を減らすことができる。内視鏡に適用した場合、伝送光学系はファイババンドルよりなるイメージガイドであり、それぞれで別個であった測定光伝送用と観察像伝送用のイメージガイドを１本にすることで、内視鏡の挿入部等の外径を細径化することができる。
【００４７】
本実施形態では、測定光として近赤外のレーザ光を用いており、バンドパスフィルタ８２は赤外光の波長付近の光を透過し、可視光を反射する。このような機能を有するバンドパスフィルタ８２は、通常、誘電体多層膜等の多層膜コートされた光学ガラスまたは石英を用いて構成されるので、反射した光のスペクトルに対しても影響がある。従って、観察像用イメージセンサ８３で撮像される画像の色調が変化してしまうため、バンドパスフィルタ８２での反射の影響を除去するように、色調補正回路８５を用いて色調に関する補正を行う。
【００４８】
色調補正回路８５は、図１２に示すように観察像用イメージセンサ８３で撮像したＲＧＢの各色信号の値から補正されたＲＧＢの値を得るルックアップテーブル（ＬＵＴ）８６を有して構成されている。ＬＵＴ８６は、観察像の画像信号をＲＧＢ成分に分解した各色信号の値に対して、バンドパスフィルタ８２の反射スペクトルとＲＧＢの等色関数から色調補正後のＲＧＢの値を計算しておき、これを検索可能なようにＲＯＭ上に記憶したもので構成される。
【００４９】
このＬＵＴ８６に観察像用イメージセンサ８３で撮像された観察像の画像信号をＲＧＢ信号に変換して入力することにより、色調補正されたＲＧＢの値を得ることができる。色調補正された観察像の画像信号は画像記録装置８７や表示装置に出力されて記録、表示される。
【００５０】
このように色調補正回路を設けて観察像の色調補正を行うことにより、撮像系の伝送光学系を形状計測用と観察用とで共用した場合においても、測定光と観察像を分離するバンドパスフィルタによる観察像の色調の乱れを補正することができ、正常な色調の観察像を得ることが可能となる。
【００５１】
［付記］
（１）  ビーム状の測定光を水平垂直方向に走査して被測定面に投影する測定光投光手段を有し、前記被測定面からの前記測定光の反射光を受光して三角測量の原理により前記被測定面の高さ情報を算出する三次元形状計測装置において、
前記測定光投光手段は、テレセントリック光学系よりなる投光光学系を備えたことを特徴とする三次元形状計測装置。
【００５２】
（２）  前記投光光学系は、前記測定光の拡散した周辺成分を除去する絞りを有してなることを特徴とする付記１に記載の三次元形状計測装置。
【００５３】
（３）  前記投光光学系は、前記測定光を伝送する伝送光学系としてシングルモードファイバのファイババンドルを有してなることを特徴とする付記１に記載の三次元形状計測装置。
【００５４】
（４）  前記投光光学系は、前記測定光を伝送するファイババンドルよりなる伝送光学系と、この伝送光学系の出射端近傍に配置した屈折率分布型マイクロレンズアレイとを有してなることを特徴とする付記１に記載の三次元形状計測装置。
【００５５】
（５）  前記投光光学系は、前記測定光と観察用の白色照明光とを伝達して前記被測定面または観察対象部位に投光する測定用と観察用で共通の光学系であり、前記測定光にのみ有効なテレセントリック光学系で構成されることを特徴とする付記１に記載の三次元形状計測装置。
【００５６】
（６）  前記投光光学系は、特定波長の光を吸収する媒質よりなる絞りを有して構成されることを特徴とする付記５に記載の三次元形状計測装置。
【００５７】
（７）  前記投光光学系は、特定波長の光を干渉する媒質よりなる絞りを有して構成されることを特徴とする付記５に記載の三次元形状計測装置。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、測定光のビーム径の位置による変化をなくすことができ、三次元形状計測の精度を向上させることが可能な三次元形状計測装置を提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る三次元形状計測内視鏡装置の全体構成を示す構成説明図
【図２】第１実施形態に係る三次元形状計測装置における光学系の概略構成を示す構成説明図
【図３】マルチモードファイバの開口特性を示す特性図
【図４】シングルモードファイバの開口特性を示す特性図
【図５】投光用ファイバの出射端に屈折率分布型マイクロレンズアレイを設けた場合の出射光の状態を示す作用説明図
【図６】屈折率分布型マイクロレンズアレイの形成方法を示す構成説明図
【図７】投光用ファイバにシングルモードファイバを用いた場合の出射光の状態を示す作用説明図
【図８】第２実施形態に係る三次元形状計測装置における投光系の概略構成を示す構成説明図
【図９】投光系に設ける測定光拡散防止用絞りの第１の構成例を示す構成説明図
【図１０】投光系に設ける測定光拡散防止用絞りの第２の構成例を示す構成説明図
【図１１】第３実施形態に係る三次元形状計測装置における光学系の概略構成を示す構成説明図
【図１２】図１１における色調補正回路の構成を示すブロック図
【図１３】従来の三次元形状計測装置における投光系の概略構成を示す構成説明図
【符号の説明】
１…内視鏡
３…測定用光源部
４…受光部
６…白色光ランプ
７…三次元形状計測演算部
８…表示部
４１…投光用ファイバ
４３，４８…レンズ
４４…絞り
４５，４７…凹レンズ
４６…物体面
４９…伝送光学系
５０…イメージセンサ
５２…屈折率分布型マイクロレンズアレイ
５３…マルチモードファイバ
５８…シングルモードファイバ
６８，７０…赤外吸収フィルタ
７１…干渉フィルタ
【図１】
0003670787.tif 000003
【図２】
0003670787.tif 000004
【図３】
0003670787.tif 000005
【図４】
0003670787.tif 000006
【図５】
0003670787.tif 000007
【図６】
0003670787.tif 000008
【図７】
0003670787.tif 000009
【図８】
0003670787.tif 000010
【図９】
0003670787.tif 000011
【図１０】
0003670787.tif 000012
【図１１】
0003670787.tif 000013
【図１２】
0003670787.tif 000014
【図１３】
0003670787.tif 000015