(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
挿入部と、
前記挿入部に設けられ、中心を有しかつ閉じた線からなる干渉縞を被検体に投影するための干渉縞投影部と、
前記干渉縞投影部とは異なる位置に配置された観察窓を通して、前記被検体に投影された前記干渉縞を含む被検体画像を得るために前記被検体を撮像する撮像部と、
前記干渉縞を生じさせる光の位相をシフトさせる位相シフト部と、
前記撮像部で得られた前記被検体画像中の前記干渉縞の前記中心の位置から算出して得られた前記中心に対応する前記被検体の表面上の点までの距離情報と、前記位相シフト部により前記光の位相を変化させて得られた前記干渉縞を含む複数の被検体画像に基づき位相シフト法により算出して得られた前記被検体の表面の三次元形状情報とから、実空間内における前記被検体の表面の形状情報を算出する三次元形状情報算出部と、
を有することを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記干渉縞は、円形、楕円あるいは矩形であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記干渉縞投影部と前記撮像部は、前記挿入部の先端部に設けられ、視差を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記干渉縞投影部の投影光学系の第１の光軸と、前記撮像部の撮像光学系の第２の光軸は、平行で、所定の距離だけ離間していることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記位相シフト部は、電気的な制御により前記光の位相をシフトさせる装置であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の内視鏡装置。
【請求項６】
前記干渉縞投影部は、凹レンズ及び複屈折素子を有していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の内視鏡装置。
【請求項７】
前記干渉縞投影部と前記撮像部の間に配置された光発散部を有し、
前記干渉縞投影部と前記撮像部は、前記干渉縞投影部の投影窓と、前記撮像部の観察窓が対向するように配置され、
前記干渉縞投影部からの前記干渉縞の光は、前記光発散部により、前記挿入部の軸に対して所定の角度の方向に向けて前記被検体へ出射され、
前記撮像部は、前記光発散部において反射された前記被検体からの光を受光することを特徴とする請求項１又は２に記載の内視鏡装置。
【請求項８】
前記干渉縞投影部は、互いに平行に配置された２枚のハーフミラーを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の内視鏡装置。
【請求項９】
前記位相シフト部は、前記２枚のハーフミラーの間隔を変化させるための間隔変化部を有することを特徴とする請求項８に記載の内視鏡装置。
【請求項１０】
前記間隔変化部は、圧電素子を有することを特徴とする請求項９に記載の内視鏡装置。
【請求項１１】
中心を有しかつ閉じた線からなる干渉縞を被検体（人体を除く）に投影し、
前記干渉縞を出射する位置とは異なる位置から、前記被検体に投影された前記干渉縞を含む被検体画像を得るために前記被検体を撮像し、
前記被検体画像中の前記干渉縞の前記中心の位置から算出して得られた前記中心に対応する前記被検体の表面上の点までの距離情報と、前記干渉縞を生じさせる光の位相を変化させて得られた前記干渉縞を含む複数の被検体画像に基づき位相シフト法により算出して得られた前記被検体の表面の三次元形状情報とから、実空間内における前記被検体の表面の形状情報を算出することを特徴とする被検体表面の三次元形状の計測方法。
【請求項１２】
前記被検体画像は、内視鏡装置の挿入部に設けられた撮像部により撮像して得られた画像であり、
前記干渉縞は、前記挿入部に設けられた投影部から投影されることを特徴とする請求項１１に記載の被検体表面の三次元形状の計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡装置及び被検体表面の三次元形状の計測方法に関し、特に、被検体の表面の三次元形状を計測可能な内視鏡装置及び被検体表面の三次元形状の計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検体を検査するために、長尺の挿入部を備え、挿入部の先端に光学系及び撮像素子等の撮像部を有する内視鏡が使用されている。  
このような内視鏡を利用した内視鏡装置には、被検体に対して、干渉縞を投影した縞画像を、その干渉縞の光の位相をずらしつつ複数取得し、取得した複数の縞画像を用いた公知の位相シフト法により被検体の表面の三次元形状を算出するものが知られている。
【０００３】
さらに、特開２０１２−２２８４５９号に開示のように、干渉縞を投影するための投影窓を一つにして、内視鏡の挿入部の細径化した内視鏡装置も提案されている。その提案では、被検体に投影する干渉縞は、平行な複数の線の明暗パターンだけでなく、同心円状の明暗パターンでもよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２２８４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記提案では、被検体に投影する干渉縞は、同心円状の明暗パターンでもよい旨の記載はあるが、どのようにして、被検体の表面の三次元空間内の絶対値距離あるいは絶対値形状を計測するかについては開示ない。
【０００６】
そこで、本発明は、同心円などの閉じた干渉縞パターンを投影して被検体の表面の三次元空間内の絶対値形状を計測することができる内視鏡装置及び被検体表面の三次元形状の計測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、挿入部と、前記挿入部に設けられ、中心を有しかつ閉じた線からなる干渉縞を被検体に投影するための干渉縞投影部と、前記干渉縞投影部とは異なる位置に配置された観察窓を通して、前記被検体に投影された前記干渉縞を含む被検体画像を得るために前記被検体を撮像する撮像部と、前記干渉縞を生じさせる光の位相をシフトさせる位相シフト部と、前記撮像部で得られた前記被検体画像中の前記干渉縞の前記中心の位置から算出して得られた前記中心に対応する前記被検体の表面上の点までの距離情報と、前記位相シフト部により前記光の位相を変化させて得られた前記干渉縞を含む複数の被検体画像に基づき位相シフト法により算出して得られた前記被検体の表面の三次元形状情報とから、実空間内における前記被検体の表面の形状情報を算出する三次元形状情報算出部と、を有する内視鏡装置を提供することができる。
【０００８】
本発明の一態様によれば、中心を有しかつ閉じた線からなる干渉縞を被検体（人体を除く）に投影し、前記干渉縞を出射する位置とは異なる位置から、前記被検体に投影された前記干渉縞を含む被検体画像を得るために前記被検体を撮像し、前記被検体画像中の前記干渉縞の前記中心の位置から算出して得られた前記中心に対応する前記被検体の表面上の点までの距離情報と、前記干渉縞を生じさせる光の位相を変化させて得られた前記干渉縞を含む複数の被検体画像に基づき位相シフト法により算出して得られた前記被検体の表面の三次元形状情報とから、実空間内における前記被検体の表面の形状情報を算出する被検体表面の三次元形状の計測方法を提供することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、同心円などの閉じた干渉縞パターンを投影して被検体の表面の三次元空間内の絶対値形状を計測することができる内視鏡装置及び被検体表面の三次元形状の計測方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係わる内視鏡装置１の構成を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る挿入部１１の先端部２１の構成と、円形の干渉縞パターンを投影する投影原理を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る、各光学素子を通る光の偏光方向を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る、本体装置４における絶対値形状計測処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態に係る、中心Cまでの距離計測の方法を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態の変形例１に係る内視鏡装置の挿入部の先端部の構成を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態の変形例２に係る２枚のハーフミラーと圧電素子を有する光学部材の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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は、本実施の形態に係わる内視鏡装置１の構成を示す構成図である。図１に示すように、本実施の形態の内視鏡装置１は、計測用内視鏡装置であり、電子内視鏡（以下、内視鏡という）２と、この内視鏡２が接続される光源装置３、カメラコントロールユニット（以下、CCUという）などを含む本体装置４と、レーザ光源５と、モニタ６を備えている。
【００１２】
内視鏡２は、細長の挿入部１１と、この挿入部１１の基端に接続された操作部１２と、この操作部１２から延出するユニバーサルケーブル１３を有する。  
操作部１２から延出されたユニバーサルケーブル１３の先端に設けられたコネクタ１４は、光源装置３に対して着脱自在に装着することができるようになっている。このコネクタ１４から２本の信号ケーブル１５と１６が延出している。信号ケーブル１５の端部に設けたコネクタ１７は、本体装置４に着脱自在に装着することができるようになっている。信号ケーブル１６の端部に設けたコネクタ１８は、レーザ光源５に着脱自在に装着することができるようになっている。
【００１３】
内視鏡２の挿入部１１は、その先端に硬質の先端部２１が形成され、この先端部２１に隣接して湾曲自在の湾曲部２２が形成され、さらにこの湾曲部２２の基端側に長尺の軟性部２３が形成されている。内視鏡装置１のユーザは、上記湾曲部２２は操作部１２に設けた湾曲ノブ２４を操作することにより、湾曲部２２を湾曲することができる。
【００１４】
光源装置３は、ユニバーサルケーブル１３及び挿入部１１内に挿通された光ファイバ４６（図２）の基端面に入射して、挿入部１１の先端から出射して被検体を照明する照明光を生成するランプ等の光源を含む。
【００１５】
本体装置４は、CCUに加えて、内視鏡装置１全体を制御するための制御部を内蔵している。本体装置４は、中央処理装置（以下、CPUという）４ａ、図示しないROM、RAM等を含み、ユーザは、図示しない操作パネルに対して各種操作を行うことができる。本体装置４は、操作に応じた機能を実現するために、その機能に応じたプログラムを実行する。本体装置４は、CCUにおいて生成された被検体画像である内視鏡画像の画像信号をモニタ６へ出力して、内視鏡画像は、モニタ６に表示される。
【００１６】
本体装置４のCPU４ａは、後述するように、被検体表面の三次元形状情報を演算などにより生成する。  
レーザ光源５は、三次元形状情報を得るための干渉縞のための光を生成するための装置である。
【００１７】
図２は、本実施の形態に係る挿入部１１の先端部２１の構成と、円形の干渉縞パターンを投影する投影原理を説明するための図である。  
挿入部１１の先端部２１の先端面には、投影窓２５と、観察窓２６と、照明窓２７が設けられている。
【００１８】
投影窓２５には、投影光学系を構成する凹レンズ３１が配設されている。先端部２１の内部には、凹レンズ３１の後ろに、偏光板３２と、複屈折素子３３と、光ファイバ３４の先端面が、配設されている。
【００１９】
光ファイバ３４は、挿入部１１内に挿通された偏波面保持ファイバであり、光ファイバ３４の基端部は、レーザ光源５の位相シフタ３５に接続されている。位相シフタ３５には、レーザダイオード３６からの所定の波長のレーザ光が入射され、位相シフタ３５を通った光は、光ファイバ３４の基端面に入射する。位相シフタ３５とレーザダイオード３６は、レーザ光源５内に設けられている。
【００２０】
観察窓２６には、対物光学系を構成する凹レンズ４１が配設されている。先端部２１の内部には、凹レンズ４１の後ろに、凹レンズ４１と同様に対物光学系を構成するレンズ群４２と、絞り４３と、撮像素子４４とが、配設されている。
【００２１】
凹レンズ４１に入射した光は、レンズ群４２と絞り４３を通って、撮像素子４４の撮像面に照射される。撮像素子４４は、CCD等であり、撮像面に形成された光学像を光電変換して撮像信号を本体装置４内のCCUへ出力する。本体装置４は、入力された撮像信号から、モニタ６に内視鏡画像を表示するための表示信号を生成してモニタ６へ出力する。
【００２２】
投影窓２５の投影光学系の光軸OL1と、観察窓２６の観察光学系の光軸OL2が、略平行で、かつ所定の距離dだけ離間して、投影窓２５の投影光学系と観察窓２６の観察光学系は配置されている。
【００２３】
照明窓２７には、照明光学系を構成する凹レンズ４５が配設されている。凹レンズ４５は、光源装置３からの照明光を光ファイバ４６から受けて、照明窓２７の凹レンズ４５の光軸OL3に沿って被検体へ出射する。
【００２４】
投影窓２５の凹レンズ３１により、後述する円形の干渉縞パターンIP は、投影窓２５から拡がるように被検体へ照射される。  
投影窓２５の凹レンズ３１の後ろ側に配置された偏光板３２は、複屈折素子３３の光軸に対して４５度だけ傾けた偏光軸を有する。すなわち、偏光板３２は、複屈折素子３３からの互いに直交する２つの偏波成分の光から可干渉波となるそれぞれの４５度成分を取り出すための光学素子である。
【００２５】
複屈折素子３３は、ルチル結晶、水晶等からなる複屈折板であり、複屈折素子３３の結晶軸は、投影光学系の光軸OL1に直交する。複屈折素子３３は、入射した光から、互いに直交する２つの偏波成分の光を分離する光学素子である。複屈折素子３３から出射された２つの光は、あたかも、光軸OL1上の互いに異なる位置の２つの点P1とP2から出射された光となる。
【００２６】
光ファイバ３４は、偏波面保持ファイバであるパンダファイバである。  
位相シフタ３５は、一方向に偏光しているレーザダイオード３６からの入射光の位相をシフトさせる素子である。位相シフタ３５は、電気的な制御により光の位相をシフトさせる装置であり、電気的な入力信号（例えば電圧信号）に応じて、互いに直交する２つの光の一方の位相を他方に対してシフトする電気光学装置である。
【００２７】
なお、ここでは、位相シフタ３５は、電気光学装置であるが、例えば、特開平５−８７５４３号公報の実施例に示すような、四分の１波長板（λ／４波長板）を回転させて、透過する光の位相を変化させることにより、位相シフトを行うような構造を有していてもよい。
【００２８】
図３は、各光学素子を通る光の偏光方向を説明するための図である。レーザダイオード３６から出射される光は、矢印A1で示す方向に偏光した光であるとする。  
レーザダイオード３６からの出射光は、位相シフタ３５に入射する。位相シフタ３５から出射された光は、偏波面が維持された状態で光ファイバ３４を通って光ファイバ３４の先端面から、出射される。偏波面保持ファイバである光ファイバ３４から出射する光は、矢印A2又はA3で示す偏波面保持ファイバの偏波面の方向に偏光した光である。図３では、矢印A2とA3は、それぞれx軸とy軸方向を示す。
【００２９】
光ファイバ３４の先端面から出射した光は、複屈折素子３３を通ることにより、互いに偏光方向が直交する２つの光線に分離されて複屈折素子３３から出射される。複屈折素子３３の結晶軸の方向は、矢印A2又はA3の方向と一致している。
【００３０】
複屈折素子３３から出射した２つの光線は、偏光板３２を透過する。入射した偏光方向が互いに直交する２つの光は、偏光板３２により、偏光板３２の偏光方向と同じ偏光方向を有する、可干渉性の２つの光となる。偏光板３２の偏光方向が矢印A1で示す方向であれば、２つの光は、矢印A1で示す方向に偏光した光となる。その結果、複屈折素子３３から出射された位相の異なる２つの点P1とP2から出射された２つの光線は、干渉可能な光となって、被検体の表面には、円形の干渉縞パターンIPが現れる。
【００３１】
図２に示すように、ここでは、干渉縞パターンIPは、中心Cを有する円形の多重リングである。干渉縞の中心Cは、投影光学系の光軸OL1上にある。干渉縞パターンIPは、円形の中心縞R1の周りに、複数のリング状の縞R2,R3を有する。中央の円形の干渉縞R1の中心は、Cで示されている。
【００３２】
位相シフタ３５に対する入力信号を制御して、２つの光の一方の位相を他方に対してずらすことによって、中心Cからの各干渉縞R1,R2,R3の位置を被検体の表面上で変更することができる。言い換えれば、位相シフタ３５は、干渉縞を生じさせる光の位相をシフトさせる位相シフト部であり、位相シフタ３５を制御することにより、各干渉縞のサイズを変更することができる。換言すれば、各干渉縞の明暗を連続的に変更することができる。
【００３３】
撮像素子４４の撮像面４４ａには、凹レンズ４１等の対物光学系により、投影窓２５から被検体の表面に投影された干渉縞パターンIPを含む被検体画像が形成される。  
以上のように、投影窓２５に配設された凹レンズ３１、偏光板３２、複屈折素子３３等は、前記挿入部に設けられた干渉縞投影部を構成する。干渉縞投影部は、中心Cを有しかつ閉じた線（ここではリング状の線）からなる干渉縞を被検体に投影する。
【００３４】
観察窓２６に設けられた凹レンズ４１等の対物光学系と、撮像素子４４は、撮像部を構成する。すなわち、観察窓２６と撮像素子４４は、上述した干渉縞投影部とは異なる位置に配置された観察窓２６を通して、被検体に投影された干渉縞を含む被検体画像を得るために被検体を撮像する撮像部を構成する。
【００３５】
そして、干渉縞投影部の投影光学系の光軸OL1と、撮像部の撮像光学系の光軸OL2は、略平行で、所定の距離dだけ離間している。言い換えれば、干渉縞投影部と撮像部は、挿入部１１の先端部２１に設けられ、視差を有している。
（作用）
次に、本体装置４の動作について説明する。内視鏡装置１のユーザは、本体装置４の図示しない操作パネルに対して所定の操作を行うことにより、本体装置４のCPU４ａに対して絶対値形状計測処理の実行を指示することができる。本体装置４は、絶対値形状計測処理の実行指示を受けるとレーザ光源５を動作させる。その結果、上述したような干渉縞パターンIPが、被写体の表面上に投影される。
【００３６】
図４は、本体装置４における絶対値形状計測処理の流れを示すフローチャートである。図５は、中心Cまでの距離計測の方法を説明するための図である。  
本体装置４のCPU４ａは、まず、撮像素子４４で撮像して得られた内視鏡画像から、干渉縞パターンIPの中心Cまでの距離を算出する（ステップ（以下、Sと略す）1）。図５に示すように、干渉縞パターンIPの中心Cの位置は、被検体の表面の位置に応じて、三次元空間内において光軸OL1上で変化するが、距離dは固定である。また、凹レンズ４１及びレンズ群４２からなる対物光学系を通った被検体からの光のうちで、中心Cの位置は、被検体までの距離に応じて、撮像素子４４の撮像面４４ａ上において一義的に決まる。例えば、図５では、先端部２１の先端面からの距離z1のときの中心Cの位置からの光は、光路L1に沿って進み、撮像面４４ａ上で点P1となる。また、先端部２１の先端面からの距離z2のときの中心Cの位置からの光は、光路L2に沿って進み、撮像面４４ａ上で点P2となる。
【００３７】
よって、本体装置４のCPU４ａは、所謂三角測量の原理から、撮像面４４ａ上（すなわち内視鏡画像上）の中心Cの位置に基づき、三次元空間内における、先端部２１の先端面から中心Cまでの距離を算出することができる。
【００３８】
なお、図２に示すように、中心Cは、点として内視鏡画像中に現れないが、円形の干渉縞R1の中心であるので、画像処理により、内視鏡画像上の円形の干渉縞R1の中心Cを求めることができる。
【００３９】
次に、本体装置４のCPU４ａは、位相シフト法により被検体の表面の三次元形状を計測する（S2）。  
具体的には、本体装置４のCPU４ａは、位相シフタ３５を駆動して、２つの光の一方の位相を他方に対してずらすことによって、干渉縞パターンIPの各干渉縞R1,R2,R3の位置を、被検体の表面上で変化させ、位相が異なる干渉縞パターンIPの投影画像を複数枚取得する。本体装置４のCPU４ａは、取得した複数の干渉縞パターンIPの投影画像から、例えば４バケット法を利用した公知の位相シフト法により被検体の表面の三次元形状の情報を算出して得ることができる。すなわち、複数の投影画像から位相成分の情報のみを抽出することにより、被検体の表面の相対的な位置情報、すなわち凹凸情報を算出して得ることができる。
【００４０】
そして、本体装置４のCPU４ａは、中心Cまでの絶対距離情報と、位相シフト法により求めた被検体表面の相対的位置情報とから、被検体の表面の三次元空間内の絶対距離を算出して計測する（S3）。
【００４１】
すなわち、S1で求めた中心Cの絶対距離情報と、位相シフト法により求めた被検体の表面上の各点の相対的位置情報とから、被検体の表面の各点の絶対位置の情報を算出して、被検体の表面の三次元空間における絶対値形状を得ることができる。
【００４２】
すなわち、CPU４ａを含む本体装置４は、撮像部を構成する撮像素子４４で得られた被検体画像中の干渉縞の中心Cの位置から算出して得られた中心Cに対応する被検体の表面上の点までの距離情報と、位相シフト部を構成する位相シフタ３５により光の位相を変化させて得られた干渉縞を含む複数の被検体画像に基づき位相シフト法により算出して得られた被検体の表面の三次元形状情報とから、実空間内における被検体の表面の形状情報を算出する三次元形状情報算出部を構成する。
【００４３】
以上のように、上述した実施の形態によれば、同心円の閉じた干渉縞パターンを投影して被検体の表面の三次元空間内の絶対値形状を計測することができる内視鏡装置を実現することができる。
【００４４】
なお、観察窓２６を通して得られる内視鏡画像の一部に、暗部領域があったとしても、中心Cが内視鏡画像に含まれていれば、暗部以外の表面の各点の絶対位置の情報を得ることができる。
（変形例１）
上述した実施の形態は、挿入部１１の先端部の先端面を被検体の表面に対向するように近づけて被検体の表面の各点の絶対位置の情報を得ることができる内視鏡装置に関するものであるが、本変形例１は、配管などの被検体の内周面の絶対形状を計測することができる内視鏡装置に関する。
【００４５】
図６は、変形例１に係る内視鏡装置の挿入部の先端部の構成を示す断面図である。  
本変形例１の内視鏡装置は、図１に示した実施の形態の内視鏡装置１と同様の構成を有し、光源装置３と本体装置４とモニタ６とを含む。しかし、本変形例１の内視鏡装置には、図１に示したようなレーザ光源５が含まれておらず、挿入部の先端部にレーザ光源が設けられている。さらに、本変形例１は、挿入部１１の先端部の構成において、実施の形態の内視鏡装置とは異なっており、干渉縞投影部と撮像部は対向しており、干渉縞パターンの投影光学系による光の投影方向と、撮像光学系による撮像方向とは逆方向である。
【００４６】
本変形例１の内視鏡装置の挿入部１１は、被検体である配管５１内に挿入される。内視鏡装置の挿入部１１の先端部２１Aは、円筒状の筒形状を有する筐体６１Aと６１Bを有している。筐体６１Aは、挿入部１１の先端部に設けられ、先端側が閉じた形状を有する。筐体６１Aと６１Bの外周面には、複数のセンタリング装置６２が固定されている。
【００４７】
挿入部１１の先端部２１Aが配管５１内に挿入されたときに、円筒形状の筐体６１Aと６１Bの中心軸と配管５１の中心軸とが略一致するように、複数のセンタリング装置６２が、先端部２１Aの先端側の筐体６１Aと基端側の筐体６１Bのそれぞれに、周方向に沿って複数設けられている。
【００４８】
各センタリング装置６２は、バネ部材６２Aと車輪６２Bを有し、バネ部材６２Aは、配管５１内において、車輪６２Bを配管５１の内壁５２に押し付けて接触させるように、筐体６１Aと６１Bの外周部に設けられている。各車輪６２Bは、先端部２１Aが配管５１内において配管５１の軸方向に沿って移動したときに、回動可能にバネ部材６２Aに設けられている。
【００４９】
筐体６１Aと６１Bの間には、透明パイプ６３と６４が設けられている。透明パイプ６３と６４は、例えば、サファイアガラスのパイプである。透明パイプ６３と６４は、接続部材６５を介して接続されている。
【００５０】
透明パイプ６３の内側には、発散光学系６６が固定されている。発散光学系６６は、先端部２１Aの先端側と基端側に、それぞれ、表面が鏡面である円錐形状部６６Aと６６Bを有している光発散部を構成する。発散光学系６６は、図６に示すように、円錐形状部６６Aと６６Bの底面同士が密着した形状を有している。
【００５１】
透明パイプ６４の内周面上には、透明パイプ６４の軸方向に沿って複数、かつ周方向に沿っても複数配置された発光ダイオード（以下LEDという）６７が固定されている。LED６７からの延出する信号ケーブル６７ａは、挿入部１１内を通って本体装置４に接続されている。
【００５２】
透明パイプ６４の内側には、撮像部を構成する対物光学系６８と撮像素子６９が設けられ、図示しない固定部材により固定されている。対物光学系６８は、凹レンズ６８ａと、レンズ群６８ｂを含み、途中に絞り部材７０が配設されている。凹レンズ６８ａが、観察窓を構成する。撮像素子６９は、CCD等のイメージセンサである。撮像素子６９からの延出する信号ケーブル６９ａは、挿入部１１内を通って本体装置４に接続されている。
【００５３】
筐体６１Aの内側には、発散レンズ７１と、偏光板７２と、複屈折素子７３と、位相変調素子７４と、レーザダイオード７５と、コントローラ７６とが設けられ固定されている。発散レンズ７１等が、干渉縞投影部を構成し、発散レンズ７１が、投影窓を構成する。コントローラ７６は、バッテリ７７を含む。
【００５４】
２本の透明パイプ６３と６４は、干渉縞パターンを投影する発散光学系と、撮像光学系とを保護する部材である。
【００５５】
コントローラ７６は、位相変調素子７４とレーザダイオード７５に電源を供給すると共に、位相変調素子７４を制御して位相を所定の間隔で変化させる。  
配管５１の内壁５２は、周方向に沿って配置された複数のLED６７により照明される。
【００５６】
レーザダイオード７５から出射された光は、位相変調素子７４、複屈折素子７３、偏光板７２を通り、発散レンズ７１で発散されて、発散光学系６６の円錐形状部６６Aに照射される。
【００５７】
円錐形状部６６Aにおいて反射された光は、配管５１の内壁に、周方向に沿って伸びた円形の複数の縞パターンとなって投影される。すなわち、周方向に沿って伸びた円形の縞パターンを生じさせる干渉光が、外径方向に出射する。
【００５８】
発散光学系６６で反射されて対物光学系６８を通った光は、撮像部である撮像素子６９の撮像面に照射される。撮像素子６９で得られる画像は、上述した干渉縞パターンIPと同様の円形の干渉縞パターンを含む内視鏡画像となる。
【００５９】
以上のように、本変形例１の内視鏡装置は、干渉縞投影部と撮像部の間に配置された光発散部を有し、干渉縞投影部と撮像部は、干渉縞投影部の投影窓と、撮像部の観察窓が対向するように配置され、干渉縞投影部からの干渉縞の光は、光発散部により、挿入部１１の軸に対して所定の角度の方向に向けて被検体へ出射される。撮像部は、光発散部において反射された被検体からの光を受光する。
【００６０】
よって、撮像部と干渉縞投影部は先端部２１A内で所定の距離だけ離れて固定されており、かつ位相シフト法によりリング状縞パターンの位相を変更して複数の画像を取得することによって、配管５１の内壁５２の凹凸の情報を得ることができるので、本変形例１の内視鏡装置も、上述した実施の形態の内視鏡装置と同様の効果を有する。
（変形例２）
上述した実施の形態及び変形例１では、複屈折素子を用いて円形の干渉縞パターンを生成し、位相シフト法のために位相シフタ３５により位相をずらしているが、円形の干渉縞パターンの生成と位相シフトために、２枚のハーフミラーと圧電素子を用いてもよい。
【００６１】
図７は、変形例２に係る２枚のハーフミラーと圧電素子を有する光学部材の構成図である。光学部材８１は、ハーフミラー８２と８３をそれぞれ有するガラス板８４と８５を有する。２枚のガラス板８４と８５は、連結部材８６と８７により、互いに光の透過面が平行になるように、固定されている。
【００６２】
連結部材８６と８７は、それぞれ圧電素子８６ａと８７ａを有する。圧電素子８６ａと８７ａに電圧を印加すると、印加された電圧に応じて２枚のハーフミラー８２と８３の間隔d1が変化するように、圧電素子８６ａと８７ａは、それぞれ連結部材８６と８７に設けられている。
【００６３】
ガラス板８５の一方側は、光学部材８１への光の入射側である。光学部材８１への光の入射側には、偏波面保持ファイバである光ファイバ３４の先端部が位置している。  
レーザダイオード３６からの光は、偏波面保持ファイバである光ファイバ３４の先端面から出射され、ガラス板８５とハーフミラー８３を透過する。光ファイバ３４は、レーザダイオード３６からの直線偏光の光を、その直線偏光の偏光方向を維持した状態で、ガラス板８５へ出射する。
【００６４】
ガラス板８５を透過した光は、直線偏光のままハーフミラー８３を透過する。ハーフミラー８３からの光は、ガラス板８４へ入射し、ハーフミラー８２の表面で反射されるが、ハーフミラー８２で反射された光は、再びハーフミラー８３の表面で反射される。
【００６５】
ハーフミラー８３で反射された光は、ガラス板８４とハーフミラー８２を透過して、光学部材８１から出射される。  
その結果、２枚のガラス板８４と８５を透過して出射した光と、ハーフミラー８２と８３で反射して出射した光は、それぞれ、異なる点P3とP4からあたかも出射した光となり、干渉して、リング状縞パターンを投影することができる。さらに、圧電素子８６ａと８７ａに印加する電圧を変化させることにより、２枚のガラス板８４と８５を透過して出射した光と、ハーフミラー８２と８３で反射して出射した光との光路差を変化させて、干渉縞パターンIPを生じさせる光の位相を変化させることができる。
【００６６】
よって、互いに平行に配置された２枚のハーフミラー８２，８３は、干渉縞投影部を構成する。そして、圧電素子８６ａ，８７ａは、２枚のハーフミラーの間隔を変化させるための間隔変化部であり、位相シフト部を構成する。
【００６７】
なお、上述した上述した実施の形態及び各変形例では、投影される閉じた線からなる各干渉縞の形状は、円環状であるが、楕円、矩形などの、中心を有し、閉じた縞でもよい。
【００６８】
楕円の場合は、２つの焦点を結んだ線の中央が、中心となる。矩形の場合は、２本の対角線の交点が、中心となる。  
さらになお、閉じた線の中心が判定できれば、円、楕円、矩形の線の途中は、一部切れていてもよい。
【００６９】
以上のように、上述した実施の形態及び各変形例によれば、同心円などの閉じた干渉縞パターンを投影して被検体の表面の三次元空間内の絶対値形状を計測することができる内視鏡装置、及び被検体表面の三次元形状の計測方法を提供することができる。
【００７０】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１  内視鏡装置、２  内視鏡、３  光源装置、４  本体装置、４ａ  CPU、５  レーザ光源、６  モニタ、１１  挿入部、１２  操作部、１３  ユニバーサルケーブル、１４  コネクタ、１５、１６  信号ケーブル、１７、１８  コネクタ、２１、２１A  先端部、２２  湾曲部、２３  軟性部、２４  湾曲ノブ、２５  投影窓、２６  観察窓、２７  照明窓、３１  凹レンズ、３２  偏光板、３３  複屈折素子、３４  光ファイバ、３５  位相シフタ、３６  レーザダイオード、４１  凹レンズ、４２  レンズ群、４４  撮像素子、４４ａ  撮像面、４５  凹レンズ、４６  光ファイバ、５１  配管、５２  内壁、６１A、６１B  筐体、６２  センタリング装置、６２A  バネ部材、６２B  車輪、６３、６４  透明パイプ、６５  接続部材、６６  発散光学系、６６A、６６B  円錐形状部、６７ａ  信号ケーブル、６８  対物光学系、６８ａ  凹レンズ、６８ｂ  レンズ群、６９  撮像素子、６９ａ  信号ケーブル、７０  絞り部材、７１  発散レンズ、７２  偏光板、７３  複屈折素子、７４  位相変調素子、７５  レーザダイオード、７６  コントローラ、７７  バッテリ、８１  光学部材、８２，８３  ハーフミラー、８４、８５、ガラス板、８６  連結部材、８６ａ，８７ａ  圧電素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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