(57)【要約】【課題】マッチング精度が向上する内視鏡装置を提供する。【解決手段】照明用光源３２は照明用の光を生成する。ＬＤ３３は、コヒーレントな光を生成する。光ファイバー８１は、ＬＤ３３によって生成された光に対して、空間的にランダムな回折界スペックルを発生させる。温度制御回路３６は、計測モード中に、回折界スペックルによるスペックルパターンが被写体に投射され、観察モード中に、被写体に投射されるスペックルパターンが計測モード中よりも低減するように回折界スペックルを制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光を生成する第１の光源と、
コヒーレントな第２の光を生成する半導体光源であって前記第１の光源と異なる第２の光源と、
観察モード中に前記第１の光源と前記第２の光源とを点灯させ、計測モード中に前記第１の光源を点灯または消灯させると共に前記第２の光源を点灯させる光源制御部と、
物体の内部の被写体を複数の視点から撮像し、前記被写体の複数の像の画像データを生成する撮像部と、
前記計測モード中に生成された前記画像データに基づいて前記被写体の３次元形状を算出する演算部と、
前記観察モード中に生成された前記画像データに基づく画像を前記観察モード中に表示する表示部と、
前記物体の内部に挿入される挿入部であって、前記撮像部が配置され、前記第１の光と前記第２の光とを前記挿入部の先端から前記被写体に投射する、または前記第１の光と前記第２の光とを、前記先端に装着された光学アダプタを介して前記被写体に投射する前記挿入部と、
前記第２の光に対して、空間的にランダムな回折界スペックルを発生させるスペックルパターン発生部と、
前記計測モード中に、前記回折界スペックルによるスペックルパターンが前記被写体に投射され、前記観察モード中に、前記被写体に投射される前記スペックルパターンが前記計測モード中よりも低減するように前記回折界スペックルを制御するスペックルパターン制御部と、
を有する内視鏡装置。
【請求項２】
第１の光を生成する第１の光源と、
コヒーレントな第２の光を生成する半導体光源であって前記第１の光源と異なる第２の光源と、
観察モード中に前記第１の光源を点灯させると共に前記第２の光源を計測モード中の前記第２の光源の光量よりも少ない光量で点灯させる、または前記第２の光源を消灯させ、前記計測モード中に前記第１の光源を点灯または消灯させると共に前記第２の光源を点灯させる光源制御部と、
物体の内部の被写体を複数の視点から撮像し、前記被写体の複数の像の画像データを生成する撮像部と、
前記計測モード中に生成された前記画像データに基づいて前記被写体の３次元形状を算出する演算部と、
前記観察モード中に生成された前記画像データに基づく画像を前記観察モード中に表示する表示部と、
前記物体の内部に挿入される挿入部であって、前記撮像部が配置され、前記第１の光と前記第２の光とを前記挿入部の先端から前記被写体に投射する、または前記第１の光と前記第２の光とを、前記先端に装着された光学アダプタを介して前記被写体に投射する前記挿入部と、
前記第２の光に対して、空間的にランダムな回折界スペックルを発生させるスペックルパターン発生部と、
を有する内視鏡装置。
【請求項３】
前記第１の光は、第１の光ファイバーによって前記先端に伝送され、
前記第２の光は、前記第１の光ファイバーと異なる第２の光ファイバーによって前記先端に伝送され、
前記第１の光と前記第２の光とを出射する共通の窓が前記先端に形成されている請求項１または請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記挿入部の前記先端に配置され、前記第１の光と前記第２の光とを前記被写体に投射する範囲を調節する配光調節光学系をさらに有する請求項１または請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記被写体を複数の視点から見た複数の像を形成する対物レンズと、前記第１の光と前記第２の光とを前記被写体に投射する範囲を調節する配光調節光学系と、前記先端から出射された前記第１の光と前記第２の光とを前記配光調節光学系に導く導光光学系とを有する前記光学アダプタを前記挿入部の前記先端に装着すること、および前記先端に装着された前記光学アダプタを前記先端から取り外すことが可能である請求項１または請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項６】
前記第１の光は、第１の光ファイバーによって前記先端に伝送され、
前記第２の光は、前記第１の光ファイバーと異なる第２の光ファイバーによって前記先端に伝送され、
前記導光光学系の前記先端側の端面の外径は前記第１の光ファイバーの外径と前記第２の光ファイバーの外径とのどちらよりも大きい請求項５に記載の内視鏡装置。
【請求項７】
前記光学アダプタは、前記光学アダプタの種類に応じた電気特性を有する電気的素子と、前記挿入部の前記先端と電気的に接続する第１の接続部と、をさらに有し、
前記挿入部の前記先端に配置され、前記第１の接続部と電気的に接続する第２の接続部と、
前記電気的素子から出力された信号を検出する信号検出部と、
前記信号検出部によって検出された信号に基づいて前記光学アダプタの種類を識別する識別部と、
をさらに有する請求項５に記載の内視鏡装置。
【請求項８】
前記第１の光源は、第１の波長に対応する第１の光を生成する半導体光源であり、
前記第２の光源は、前記第１の波長と異なる第２の波長に対応するコヒーレントな第２の光を生成し、
前記第１の光と前記第２の光とを混合した光が白色光であり、
前記光源制御部は、観察モード中に前記第１の光源と前記第２の光源とを点灯させ、計測モード中に前記第１の光源と前記第２の光源とを点灯させる請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項９】
前記第１の光源は、第１の波長に対応する光と、前記第１の波長と異なる第２の波長に対応する光とを含む第１の光を生成する半導体光源であり、
前記第２の光源は、前記第１の波長および前記第２の波長と異なる第３の波長に対応するコヒーレントな第２の光を生成し、
前記第１の光と前記第２の光とを混合した光が白色光であり、
前記光源制御部は、観察モード中に前記第１の光源と前記第２の光源とを点灯させ、計測モード中に前記第１の光源と前記第２の光源とを点灯させる請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項１０】
前記第１の光がコヒーレントな光であり、
前記スペックルパターン発生部は、前記第１の光と前記第２の光とに対して、空間的にランダムな回折界スペックルを発生させる請求項９に記載の内視鏡装置。
【請求項１１】
前記光源制御部は、前記計測モード中に前記第１の光源と前記第２の光源とを点灯させる請求項１または請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項１２】
前記光源制御部は、前記計測モード中に前記第１の光源を点灯させると共に前記第２の光源を前記撮像部による撮像と同期したタイミングで点灯させ、前記計測モードにおいて、前記撮像部による撮像の露光時間当たりの前記第２の光源の光量を前記露光時間当たりの前記第１の光源の光量よりも大きくする請求項１１に記載の内視鏡装置。
【請求項１３】
前記第１の光ファイバーによって伝送された前記第１の光を広角に出射する第１の光学素子と、
前記第２の光ファイバーによって伝送された前記第２の光を広角に出射する第２の光学素子と、
が前記窓の内部に配置されている請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項１４】
前記第１の光ファイバーによって伝送された前記第１の光と、前記第２の光ファイバーによって伝送された前記第２の光とを広角に出射する共通の光学素子が前記窓の内部に配置されている請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項１５】
前記第１の光ファイバーと前記第２の光ファイバーとが少なくとも前記先端の内部で束ねられた複合型光ファイバーを有する請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項１６】
前記第１の光ファイバーと前記第２の光ファイバーとが前記挿入部の内部で束ねられ、前記第１の光ファイバーと前記第２の光ファイバーとが前記挿入部の内部で共通の管状部材によって被覆されている複合型光ファイバーを有する請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項１７】
前記先端において前記第２の光ファイバーが前記複合型光ファイバーの中心側に配置され、
前記先端において前記第１の光ファイバーが前記複合型光ファイバーの外側に配置されている請求項１６に記載の内視鏡装置。
【請求項１８】
前記複合型光ファイバーとして束ねられた前記第１の光ファイバーと前記第２の光ファイバーとは、前記先端と前記第１の光源との間かつ前記先端と前記第２の光源との間で分離されている請求項１５または請求項１６に記載の内視鏡装置。
【請求項１９】
前記スペックルパターン制御部は、前記観察モード中に、前記撮像部による撮像の露光時間と同じ、または前記露光時間よりも短い周期で空間内の前記回折界スペックルの分布が変化するように前記回折界スペックルを制御する請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項２０】
前記スペックルパターン制御部は、前記計測モード中に、前記回折界スペックルによるスペックルパターンが前記被写体に投射される第１の状態と、前記被写体に投射される前記スペックルパターンが前記第１の状態よりも低減された第２の状態とが順次切り替わるように前記回折界スペックルを制御し、
前記撮像部は、前記第１の状態と前記第２の状態とのそれぞれで撮像を行う請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項２１】
前記スペックルパターン制御部は前記光源制御部であり、
前記光源制御部は、前記第２の光源によって生成された光の波長を制御することにより前記回折界スペックルを制御する請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項２２】
前記光源制御部は、前記観察モード中に前記第２の光源によって生成された光の波長の変化の周期を、前記撮像部による撮像の露光時間と同じ、または前記露光時間よりも短くし、前記計測モード中に前記第２の光源によって生成された光の波長を一定に保つ、または前記計測モード中に前記第２の光源によって生成された光の波長の変化の周期を前記露光時間よりも長くすることにより前記回折界スペックルを制御する請求項２１に記載の内視鏡装置。
【請求項２３】
前記撮像部は、電子シャッターにより撮像の露光時間を調整し、
前記第２の光源によって生成された光の波長の変化の周期を、前記電子シャッターのシャッタースピードに応じて決定する周期決定部をさらに有する請求項２２に記載の内視鏡装置。
【請求項２４】
前記光源制御部は、前記第２の光源を駆動する電流を制御することにより前記回折界スペックルを制御する請求項２１に記載の内視鏡装置。
【請求項２５】
前記スペックルパターン制御部は、前記第２の光源の温度を制御することにより前記回折界スペックルを制御する請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項２６】
前記スペックルパターン発生部は、前記第２の光の光路に配置され、前記第２の光の進行方向に垂直な方向の位置に応じて光路長が異なり、前記第２の光に対して、前記光路長に応じた位相分布を与える光路長分散部を有し、
前記スペックルパターン制御部は、前記光路長分散部を振動させ、振動の周期を制御することにより前記回折界スペックルを制御する請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項２７】
前記スペックルパターン発生部は、前記第２の光を前記先端に伝送すると共に前記第２の光に対して、空間的にランダムな回折界スペックルを発生させる光ファイバーを有し、
前記スペックルパターン制御部は、前記光ファイバーを振動させ、振動の周期を制御することにより前記回折界スペックルを制御する請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項２８】
前記スペックルパターン発生部は、前記第２の光の位相を分散させることにより前記第２の光に対して、空間的にランダムな回折界スペックルを発生させる位相分散部を有し、
前記スペックルパターン制御部は、前記位相分散部を振動させ、振動の周期を制御することにより前記回折界スペックルを制御する請求項１に記載の内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被写体の３次元形状を取得する計測内視鏡装置として、複数の視点から被写体を撮像して得た被写体像を用いて、ステレオ法による３次元計測を行う装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ステレオ法では、被写体像が撮像された画像の画素毎に、異なる視点に対応した複数の被写体像間での対応付け（“マッチング処理”と言う）が行われる。マッチング処理では被写体の特徴（模様等）を手掛かりにして、対応点の探索が行われる。よって、被写体の表面において特徴が少ない領域では、マッチングが正しく行われず（“誤対応”と言う）、取得された３次元形状が不正確になることがある。この課題を解決するために、パターンを投射して被写体に模様を外部から与えることで、特徴が少ない領域の誤対応を低減する方法がある。
【０００４】
一方、被写体にパターンを投射して３次元計測を行う方法が特許文献２と特許文献３とに記載されている。特許文献２で提案されている計測内視鏡装置では、平行な縞からなるパターンを被写体の表面に投射し、縞の位置を時間的に変化させ、被写体像の各画素の輝度の変化を元に３次元計測を行う位相シフト法が用いられている。また、特許文献３では、ドット状のパターンを被写体の表面に投射した状態で被写体像を取得し、３次元計測を行う方法が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４７５９１８４号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００９／０２２５３２１号明細書
【特許文献３】米国特許第７４８６８０５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２と特許文献３とで被写体に投射されるパターンは規則的なパターンである。ステレオ法において規則的なパターンを使用した場合、被写体の表面において、特徴がない部分では、撮影されたパターンが規則的となりやすい。この部分では、誤対応が起こりやすくなるため、マッチング精度が低下しやすい。
【０００７】
本発明は、マッチング精度が向上する内視鏡装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、第１の光を生成する第１の光源と、コヒーレントな第２の光を生成する半導体光源であって前記第１の光源と異なる第２の光源と、観察モード中に前記第１の光源と前記第２の光源とを点灯させ、計測モード中に前記第１の光源を点灯または消灯させると共に前記第２の光源を点灯させる光源制御部と、物体の内部の被写体を複数の視点から撮像し、前記被写体の複数の像の画像データを生成する撮像部と、前記計測モード中に生成された前記画像データに基づいて前記被写体の３次元形状を算出する演算部と、前記観察モード中に生成された前記画像データに基づく画像を前記観察モード中に表示する表示部と、前記物体の内部に挿入される挿入部であって、前記撮像部が配置され、前記第１の光と前記第２の光とを前記挿入部の先端から前記被写体に投射する、または前記第１の光と前記第２の光とを、前記先端に装着された光学アダプタを介して前記被写体に投射する前記挿入部と、前記第２の光に対して、空間的にランダムな回折界スペックルを発生させるスペックルパターン発生部と、前記計測モード中に、前記回折界スペックルによるスペックルパターンが前記被写体に投射され、前記観察モード中に、前記被写体に投射される前記スペックルパターンが前記計測モード中よりも低減するように前記回折界スペックルを制御するスペックルパターン制御部と、を有する内視鏡装置である。
【０００９】
本発明は、第１の光を生成する第１の光源と、コヒーレントな第２の光を生成する半導体光源であって前記第１の光源と異なる第２の光源と、観察モード中に前記第１の光源を点灯させると共に前記第２の光源を計測モード中の前記第２の光源の光量よりも少ない光量で点灯させる、または前記第２の光源を消灯させ、前記計測モード中に前記第１の光源を点灯または消灯させると共に前記第２の光源を点灯させる光源制御部と、物体の内部の被写体を複数の視点から撮像し、前記被写体の複数の像の画像データを生成する撮像部と、前記計測モード中に生成された前記画像データに基づいて前記被写体の３次元形状を算出する演算部と、前記観察モード中に生成された前記画像データに基づく画像を前記観察モード中に表示する表示部と、前記物体の内部に挿入される挿入部であって、前記撮像部が配置され、前記第１の光と前記第２の光とを前記挿入部の先端から前記被写体に投射する、または前記第１の光と前記第２の光とを、前記先端に装着された光学アダプタを介して前記被写体に投射する前記挿入部と、前記第２の光に対して、空間的にランダムな回折界スペックルを発生させるスペックルパターン発生部と、を有する内視鏡装置である。
【００１０】
また、本発明の内視鏡装置において、前記第１の光は、第１の光ファイバーによって前記先端に伝送され、前記第２の光は、前記第１の光ファイバーと異なる第２の光ファイバーによって前記先端に伝送され、前記第１の光と前記第２の光とを出射する共通の窓が前記先端に形成されている。
【００１１】
また、本発明の内視鏡装置は、前記挿入部の前記先端に配置され、前記第１の光と前記第２の光とを前記被写体に投射する範囲を調節する配光調節光学系をさらに有する。
【００１２】
また、本発明の内視鏡装置において、前記被写体を複数の視点から見た複数の像を形成する対物レンズと、前記第１の光と前記第２の光とを前記被写体に投射する範囲を調節する配光調節光学系と、前記先端から出射された前記第１の光と前記第２の光とを前記配光調節光学系に導く導光光学系とを有する前記光学アダプタを前記挿入部の前記先端に装着すること、および前記先端に装着された前記光学アダプタを前記先端から取り外すことが可能である。
【００１３】
また、本発明の内視鏡装置において、前記第１の光は、第１の光ファイバーによって前記先端に伝送され、前記第２の光は、前記第１の光ファイバーと異なる第２の光ファイバーによって前記先端に伝送され、前記導光光学系の前記先端側の端面の外径は前記第１の光ファイバーの外径と前記第２の光ファイバーの外径とのどちらよりも大きい。
【００１４】
また、本発明の内視鏡装置において、前記光学アダプタは、前記光学アダプタの種類に応じた電気特性を有する電気的素子と、前記挿入部の前記先端と電気的に接続する第１の接続部と、をさらに有し、前記挿入部の前記先端に配置され、前記第１の接続部と電気的に接続する第２の接続部と、前記電気的素子から出力された信号を検出する信号検出部と、前記信号検出部によって検出された信号に基づいて前記光学アダプタの種類を識別する識別部と、をさらに有する。
【００１５】
また、本発明の内視鏡装置において、前記第１の光源は、第１の波長に対応する第１の光を生成する半導体光源であり、前記第２の光源は、前記第１の波長と異なる第２の波長に対応するコヒーレントな第２の光を生成し、前記第１の光と前記第２の光とを混合した光が白色光であり、前記光源制御部は、観察モード中に前記第１の光源と前記第２の光源とを点灯させ、計測モード中に前記第１の光源と前記第２の光源とを点灯させる。
【００１６】
また、本発明の内視鏡装置において、前記第１の光源は、第１の波長に対応する光と、前記第１の波長と異なる第２の波長に対応する光とを含む第１の光を生成する半導体光源であり、前記第２の光源は、前記第１の波長および前記第２の波長と異なる第３の波長に対応するコヒーレントな第２の光を生成し、前記第１の光と前記第２の光とを混合した光が白色光であり、前記光源制御部は、観察モード中に前記第１の光源と前記第２の光源とを点灯させ、計測モード中に前記第１の光源と前記第２の光源とを点灯させる。
【００１７】
また、本発明の内視鏡装置において、前記第１の光がコヒーレントな光であり、前記スペックルパターン発生部は、前記第１の光と前記第２の光とに対して、空間的にランダムな回折界スペックルを発生させる。
【００１８】
また、本発明の内視鏡装置において、前記光源制御部は、前記計測モード中に前記第１の光源と前記第２の光源とを点灯させる。
【００１９】
また、本発明の内視鏡装置において、前記光源制御部は、前記計測モード中に前記第１の光源を点灯させると共に前記第２の光源を前記撮像部による撮像と同期したタイミングで点灯させ、前記計測モードにおいて、前記撮像部による撮像の露光時間当たりの前記第２の光源の光量を前記露光時間当たりの前記第１の光源の光量よりも大きくする。
【００２０】
また、本発明の内視鏡装置において、前記第１の光ファイバーによって伝送された前記第１の光を広角に出射する第１の光学素子と、前記第２の光ファイバーによって伝送された前記第２の光を広角に出射する第２の光学素子と、が前記窓の内部に配置されている。
【００２１】
また、本発明の内視鏡装置において、前記第１の光ファイバーによって伝送された前記第１の光と、前記第２の光ファイバーによって伝送された前記第２の光とを広角に出射する共通の光学素子が前記窓の内部に配置されている。
【００２２】
また、本発明の内視鏡装置は、前記第１の光ファイバーと前記第２の光ファイバーとが少なくとも前記先端の内部で束ねられた複合型光ファイバーを有する。
【００２３】
また、本発明の内視鏡装置は、前記第１の光ファイバーと前記第２の光ファイバーとが前記挿入部の内部で束ねられ、前記第１の光ファイバーと前記第２の光ファイバーとが前記挿入部の内部で共通の管状部材によって被覆されている複合型光ファイバーを有する。
【００２４】
また、本発明の内視鏡装置において、前記先端において前記第２の光ファイバーが前記複合型光ファイバーの中心側に配置され、前記先端において前記第１の光ファイバーが前記複合型光ファイバーの外側に配置されている。
【００２５】
また、本発明の内視鏡装置において、前記複合型光ファイバーとして束ねられた前記第１の光ファイバーと前記第２の光ファイバーとは、前記先端と前記第１の光源との間かつ前記先端と前記第２の光源との間で分離されている。
【００２６】
また、本発明の内視鏡装置において、前記スペックルパターン制御部は、前記観察モード中に、前記撮像部による撮像の露光時間と同じ、または前記露光時間よりも短い周期で空間内の前記回折界スペックルの分布が変化するように前記回折界スペックルを制御する。
【００２７】
また、本発明の内視鏡装置において、前記スペックルパターン制御部は、前記計測モード中に、前記回折界スペックルによるスペックルパターンが前記被写体に投射される第１の状態と、前記被写体に投射される前記スペックルパターンが前記第１の状態よりも低減された第２の状態とが順次切り替わるように前記回折界スペックルを制御し、前記撮像部は、前記第１の状態と前記第２の状態とのそれぞれで撮像を行う。
【００２８】
また、本発明の内視鏡装置において、前記スペックルパターン制御部は前記光源制御部であり、前記光源制御部は、前記第２の光源によって生成された光の波長を制御することにより前記回折界スペックルを制御する。
【００２９】
また、本発明の内視鏡装置において、前記光源制御部は、前記観察モード中に前記第２の光源によって生成された光の波長の変化の周期を、前記撮像部による撮像の露光時間と同じ、または前記露光時間よりも短くし、前記計測モード中に前記第２の光源によって生成された光の波長を一定に保つ、または前記計測モード中に前記第２の光源によって生成された光の波長の変化の周期を前記露光時間よりも長くすることにより前記回折界スペックルを制御する。
【００３０】
また、本発明の内視鏡装置において、前記撮像部は、電子シャッターにより撮像の露光時間を調整し、前記第２の光源によって生成された光の波長の変化の周期を、前記電子シャッターのシャッタースピードに応じて決定する周期決定部をさらに有する。
【００３１】
また、本発明の内視鏡装置において、前記光源制御部は、前記第２の光源を駆動する電流を制御することにより前記回折界スペックルを制御する。
【００３２】
また、本発明の内視鏡装置において、前記スペックルパターン制御部は、前記第２の光源の温度を制御することにより前記回折界スペックルを制御する。
【００３３】
また、本発明の内視鏡装置において、前記スペックルパターン発生部は、前記第２の光の光路に配置され、前記第２の光の進行方向に垂直な方向の位置に応じて光路長が異なり、前記第２の光に対して、前記光路長に応じた位相分布を与える光路長分散部を有し、前記スペックルパターン制御部は、前記光路長分散部を振動させ、振動の周期を制御することにより前記回折界スペックルを制御する。
【００３４】
また、本発明の内視鏡装置において、前記スペックルパターン発生部は、前記第２の光を前記先端に伝送すると共に前記第２の光に対して、空間的にランダムな回折界スペックルを発生させる光ファイバーを有し、前記スペックルパターン制御部は、前記光ファイバーを振動させ、振動の周期を制御することにより前記回折界スペックルを制御する。
【００３５】
また、本発明の内視鏡装置において、前記スペックルパターン発生部は、前記第２の光の位相を分散させることにより前記第２の光に対して、空間的にランダムな回折界スペックルを発生させる位相分散部を有し、前記スペックルパターン制御部は、前記位相分散部を振動させ、振動の周期を制御することにより前記回折界スペックルを制御する。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、計測モード中に、ランダムな回折界スペックルによるスペックルパターンが被写体に投射されるので、マッチング精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態による内視鏡装置の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態による内視鏡装置の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態による内視鏡装置に用いられる複合型光ファイバーの構成を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態による内視鏡装置の挿入部の先端と光学アダプタとの構成を示す斜視図と断面図である。
【図５】本発明の実施形態による内視鏡装置の挿入部の先端と光学アダプタとの構成を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態による内視鏡装置の挿入部の先端と光学アダプタとの構成を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態による内視鏡装置の挿入部の先端と光学アダプタとの構成を示す断面図である。
【図８】本発明の実施形態による内視鏡装置の挿入部の先端の構成を示す断面図である。
【図９】本発明の実施形態による内視鏡装置の挿入部の先端の構成を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施形態による内視鏡装置に用いられる側視型の光学アダプタの構成を示す平面図と断面図である。
【図１１】本発明の実施形態による内視鏡装置に用いられる側視型の光学アダプタの構成を示す平面図と断面図である。
【図１２】本発明の実施形態による内視鏡装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施形態による内視鏡装置が撮影した画像を示す参考図である。
【図１４】本発明の実施形態の第２の変形例による内視鏡装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の実施形態の第３の変形例による内視鏡装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明の実施形態の第３の変形例による内視鏡装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の実施形態の第７の変形例による内視鏡装置において、光に光路長差を与えるための光学部材の構成を示すブロック図を示している。
【図１８】本発明の実施形態の第９の変形例による内視鏡装置において、光ファイバーを振動させるための構成を示すブロック図を示している。
【図１９】本発明の実施形態の第１０の変形例による内視鏡装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。本実施形態では、計測時に、空間的にランダムな回折界スペックルによるスペックルパターンが被写体に投射される。回折界スペックルは、ある面積を持つ窓から拡散されて空間に出射されたレーザー光の光束内の位相分布が一様でない場合にレーザー光が空間内で干渉することにより発生する。レーザー光が照射された被写体の表面では、スペックルパターンがランダムな明暗の分布として観察される。
【００３９】
光束内の位相分布がランダムな場合の回折界スペックルは、空間的にランダムな構造を有する。このため、レーザー光の出射窓に対する被写体の位置が変化すると、観察される斑状のスペックルパターンがランダムに変化する。レーザー光の光束内の位相分布と、レーザー光の出射窓に対する被写体の位置とが時間的に安定していれば、スペックルパターンは固定パターンとして観察される。視点が変わっても固定パターンは変化しないので、この固定パターンを、ステレオ法による３次元計測すなわちステレオ計測の補助として用いることができる。
【００４０】
図１は、本実施形態による内視鏡装置１の全体の構成を示している。図１に示すように、内視鏡装置１は、挿入部２と、コントロールユニット３と、操作部４と、表示部５とを有する。
【００４１】
挿入部２は、観察対象の物体の内部に挿入される。挿入部２の先端２０（先端部）には、被写体からの光を先端２０に取り込むための光学系を有する光学アダプタを装着することが可能である。例えば、ステレオ光学アダプタを先端２０に装着することで、異なる複数の視点に対応する２つの被写体像を取得することが可能となる。コントロールユニット３は、内視鏡装置１の制御を行うための構成を有する。操作部４は、ユーザが行う操作を受け付ける。表示部５は、内視鏡装置１によって撮影された画像や処理メニュー等を表示する。
【００４２】
図２は、内視鏡装置１の詳細な構成を示している。図２に示すように、挿入部２の先端２０に光学アダプタ６が装着されている。本実施形態の光学アダプタ６は、複数の視点からの複数の像を形成するステレオ光学アダプタである。光学アダプタ６は、対物レンズ６０と配光調節光学系６１とを有する。撮像部２１が挿入部２の先端２０に配置されている。コントロールユニット３は、撮像制御部３０と、映像処理回路３１と、照明用光源３２と、レーザーダイオード３３と、光源制御回路３４と、温度制御素子３５と、温度制御回路３６と、ＣＰＵ３７とを有する。以下では、レーザーダイオードはＬＤと記載される。
【００４３】
対物レンズ６０は、被写体からの光を取り込む。対物レンズ６０によって取り込まれた光は撮像部２１に入射する。撮像部２１は、挿入部２の先端２０に配置され、挿入部２が挿入された物体の内部の被写体を複数の視点から撮像し、被写体の複数の像の画像データを生成する。撮像部２１によって生成された画像データは、挿入部２およびコントロールユニット３内に配置された信号線８０を介して、撮像制御部３０に伝送される。
【００４４】
撮像制御部３０は、信号線８０を介して撮像部２１に制御信号を出力し、撮像部２１を制御する。また、撮像制御部３０は、撮像部２１から出力された画像データを映像処理回路３１に出力する。映像処理回路３１は、撮像制御部３０から出力された画像データに対して、各種の画像処理を行う。また、映像処理回路３１は、観察モード中に生成された画像データに基づく画像を観察モード中に表示する表示部５に画像データを出力する出力部である。
【００４５】
照明用光源３２（第１の光源）は、照明用の光（第１の光）を生成する。例えば、照明用光源３２は、一般的に白色光と呼ばれる、輝度の高い光を生成する光源である。例えば、照明用光源３２は、白色ＬＥＤ、キセノンランプ、水銀ランプ、ハロゲンランプ、またはメタルハライドランプである。照明用光源３２として、白色光を生成する光源を用いる場合には、観察モードにおける照明の演色性が高まり、視認性が増す。
【００４６】
ＬＤ３３（第２の光源）は、コヒーレントな光（第２の光）を生成する半導体光源（コヒーレント光源）である。本実施形態では、半導体光源から出射された光の干渉によって発生する回折光スペックルを利用するため、可干渉性が高い半導体光源が使用される。よって、ＬＤを半導体光源に用いることが望ましい。本実施形態では、ＬＤ３３を光源に用いた例を説明する。ＬＤ３３は、単一の波長に対応するコヒーレントな単色光を生成する。
【００４７】
光源制御回路３４は、照明用光源３２とＬＤ３３とを制御する光源制御部である。本実施形態では、光源制御回路３４は、観察モード中に照明用光源３２とＬＤ３３とを点灯させ、計測モード中に照明用光源３２を点灯または消灯させると共にＬＤ３３を点灯させる。あるいは、光源制御回路３４は、観察モード中に照明用光源３２を点灯させると共にＬＤ３３を計測モード中のＬＤ３３の光量よりも少ない光量で点灯させる、またはＬＤ３３を消灯させ、計測モード中に照明用光源３２を点灯または消灯させると共にＬＤ３３を点灯させる。
【００４８】
照明用光源３２から出射された光は、挿入部２およびコントロールユニット３内に配置された光ファイバー８１（第１の光ファイバー）を介して、挿入部２の先端２０に伝送される。ＬＤ３３から出射された光は、挿入部２およびコントロールユニット３内に配置された光ファイバー８２（第２の光ファイバー）を介して、挿入部２の先端２０に伝送される。
【００４９】
例えば、光ファイバー８２はマルチモードファイバーである。ＬＤ３３から出射された光は一様な位相分布を有する。この光が、マルチモードファイバーである光ファイバー８２を通る際に、光束内の位置に応じて、コアとクラッドとの境界における反射の回数に差が生じる。これによって、光束内で光路長の差が生じる。その結果、光ファイバー８２の先端側の端面から出射される光はランダムな位相分布を有する。このランダムな位相分布によって回折界スペックルが発生する。つまり、光ファイバー８２は、ＬＤ３３によって生成された光を挿入部２の先端２０に伝送する導光部であると共に、ＬＤ３３によって生成された光に対して、空間的にランダムな回折界スペックルを発生させるスペックルパターン発生部である。光ファイバー８１は、シングルモードファイバーとマルチモードファイバーとのどちらであってもよい。
【００５０】
光ファイバー８１と光ファイバー８２とは、少なくとも挿入部２の先端２０の内部で束ねられた複合型光ファイバーを形成している。例えば、光ファイバー８１と光ファイバー８２とが挿入部２の内部で束ねられ、光ファイバー８１と光ファイバー８２とが挿入部２の内部で共通の管状部材によって被覆されることで複合型光ファイバーが構成される。複合型光ファイバーを用いることによって、挿入部２の細径化が可能となる。
【００５１】
複合型光ファイバーとして束ねられた光ファイバー８１と光ファイバー８２とは、挿入部２の先端２０と照明用光源３２との間かつ挿入部２の先端２０とＬＤ３３との間で分離されている。光ファイバー８１と光ファイバー８２とが分離する場所である分離部８３の位置は、挿入部２の先端２０から照明用光源３２までの間かつ挿入部２の先端２０からＬＤ３３までの間のどの位置であってもよい。例えば、分離部８３は、コントロールユニット３において、挿入部２とＬＤ３３との間にある。この場合、光ファイバー８１と光ファイバー８２とは、複合型光ファイバーとして束ねられたままの状態で挿入部２に挿入されている。
【００５２】
分離部８３では、複合型光ファイバーの外側の被覆材に穴が形成され、その穴から光ファイバー８２が取り出される。分離部８３よりも照明用光源３２に近い側において、被覆材の内部にある光ファイバー８１は束ねられている。光ファイバー８１の端部の外側に口金が設けられている。これによって、光ファイバー８１が照明用光源３２に接続しやすくなる。また、分離部８３よりもＬＤ３３に近い側において、光ファイバー８２の端部の外側にも口金を設けるとよい。また、分離部８３において、光ファイバー８２を取り出すための穴が形成された部分にテープを巻く等の方法によって分離部８３を補強してもよい。
【００５３】
複数種類の光ファイバーが束ねられた複合型光ファイバーを用いた内視鏡システムが、例えば参考文献である特許第４５２１５２８号公報に開示されている。参考文献における内視鏡システムは、被写体の形状を解析する装置ではない。
【００５４】
光ファイバー８１から出射された光と、光ファイバー８２から出射された光とは配光調節光学系６１に入射する。配光調節光学系６１は、挿入部２の先端２０から導かれる光が撮像部２１によって撮像される視野全体を照らすように配光を調節し、その光を被写体に照射する。つまり、配光調節光学系６１は、挿入部２の先端２０から導かれる光を投射する範囲を調節する。配光調節光学系６１は、例えば照明光学系である。配光調節光学系６１に用いられる照明光学系は、例えば径が小さいボールレンズ、または凹レンズ等である。上記のように、本実施形態の挿入部２は、物体の内部に挿入され、撮像部２１が配置され、照明用光源３２によって生成された光と、ＬＤ３３によって生成された光とを、先端２０に装着された光学アダプタ６を介して被写体に投射する。
【００５５】
温度制御素子３５は、ＬＤ３３を加熱または冷却することによって、ＬＤ３３の温度を制御する。ＬＤ３３の温度が時間的に変化するようにその温度を制御することによって、スペックルパターンの目立ちやすさを制御することが可能である。半導体光源の温度を制御することによりスペックルパターンの目立ちやすさを効率よく、効果的に変化させるには、半導体光源の放熱性をできるだけ高くすることが望ましい。
【００５６】
例えば、温度制御素子３５は、温度を上昇させるためのヒーターと、冷却のためのヒートシンクまたは空冷ファンとの組み合わせである。あるいは、電流の制御によって素子の加熱と冷却とを行うことができるペルチェ素子を温度制御素子３５として用いてもよい。
【００５７】
温度制御回路３６は、温度制御素子３５を制御する。温度制御回路３６は、計測モード中に、回折界スペックルによるスペックルパターンが被写体に投射され、観察モード中に、被写体に投射されるスペックルパターンが計測モード中よりも低減するように回折界スペックルを制御するスペックルパターン制御部である。温度制御回路３６は、ＬＤ３３の温度を制御することにより回折界スペックルを制御する。
【００５８】
計測モード中は、ステレオ法におけるマッチングの精度を向上させるため、被写体の表面に投射されたスペックルパターンが目立つように回折界スペックルが制御される。また、観察モード中は、被写体の表面を視認しやすくするため、被写体の表面に投射されたスペックルパターンが目立たなくなるように回折界スペックルが制御される。
【００５９】
ＣＰＵ３７は、内視鏡装置１内の各部を制御する。ＣＰＵ３７は、計測モード中に映像処理回路３１によって処理された画像データを取り込み、計測モード中に生成された画像データに基づいて被写体の３次元形状を算出する演算部である。また、ＣＰＵ３７は、操作部４の状態を監視する。これによって、ＣＰＵ３７は、内視鏡装置１のモードを変更する操作や、計測モード中の計測に関する操作等を検出する。
【００６０】
図３は、複合型光ファイバー８４の構成を示している。図３では複合型光ファイバー８４の断面が示されている。
【００６１】
図３（ａ）は、複合型光ファイバー８４の全体の断面を示している。図３（ａ）に示すように、複合型光ファイバー８４の表面は管状の被覆材８５（管状部材）で被覆されている。また、照明用光源３２によって生成された光を伝送する光ファイバー８１と、ＬＤ３３によって生成された光を伝送する光ファイバー８２とが被覆材８５の内部で束ねられている。
【００６２】
少なくとも挿入部２の先端２０において光ファイバー８２が複合型光ファイバー８４の中心側に配置され、少なくとも挿入部２の先端２０において光ファイバー８１が複合型光ファイバー８４の外側に配置されている。つまり、光ファイバー８２が複合型光ファイバー８４のほぼ中心に配置され、光ファイバー８１が光ファイバー８２の周囲に配置されている。
【００６３】
図３（ｂ）は、光ファイバー８１の断面を示している。図３（ｂ）では、図３（ａ）に示す光ファイバー８１の一部のみが示されている。図３（ｂ）に示すように、光ファイバー８１は、複数の光ファイバー８１０の集合体（光ファイバーバンドル）である。光ファイバー８１０は、中心にあるコア８１１と、コア８１１を囲むクラッド８１２とを有する。
【００６４】
図３（ｃ）は、光ファイバー８２の断面を示している。図３（ｃ）に示すように、光ファイバー８２は単一のファイバーである。光ファイバー８２は、中心にあるコア８２０と、コア８２０を囲むクラッド８２１とを有する。
【００６５】
被写体を撮像する視野の範囲において、スペックルパターンが部分的な領域に投射されるよりも、スペックルパターンができるだけ広い領域に投射され、かつ、光量の偏りが少なくなることが望ましい。このため、図３（ａ）に示すように、複合型光ファイバー８４のほぼ中心に光ファイバー８２が配置されるとよい。また、光ファイバー８２の位置と、配光調節光学系６１の光軸の位置（配光調節光学系６１の中心の位置）とができるだけ合うように複合型光ファイバー８４が配置されるとよい。
【００６６】
光ファイバー８２は、光が出射される端面において複合型光ファイバー８４のほぼ中心に配置されている。光が出射される端面以外の部分では、光ファイバー８１と光ファイバー８２との位置は任意である。つまり、光が出射される端面以外の部分では、光ファイバー８１が複合型光ファイバー８４の中心に配置されていなくてもよい。光が出射される端面から、光ファイバー８１と光ファイバー８２とが分離する分離部８３までに渡って、光ファイバー８２が複合型光ファイバー８４のほぼ中心に配置されるように複合型光ファイバー８４が形成されていてもよい。
【００６７】
光が被写体に投射される際に通過する凹レンズの径が光ファイバー８２の径よりも十分に大きい場合には、複合型光ファイバー８４における光ファイバー８２の位置によらず、回折光スペックルを含む光を広角に投射することができる。したがって、複合型光ファイバー８４を比較的容易に製作することができる。複合型光ファイバー８４の先端は、挿入部２の先端２０に形成される窓の形状に合わせて成型するとよい。
【００６８】
図４は、挿入部２の先端２０と光学アダプタ６との構成を示している。図４（ａ）は、挿入部２の先端２０と光学アダプタ６との外観を示している。図４（ｂ）は、挿入部２の先端２０と光学アダプタ６との断面を示している。図４（ｂ）では、対物レンズ６０ａと対物レンズ６０ｂとを含む断面が示されている。
【００６９】
光学アダプタ６が挿入部２の先端２０に装着されている。光学アダプタ６は、固定リング６３の雌ねじ６４により挿入部２の先端２０の雄ねじ６５と螺合されて固定される。光学アダプタ６の先端には、２つの対物レンズ６０ａ、対物レンズ６０ｂと窓６２とが設けられている。対物レンズ６０ａと対物レンズ６０ｂとは図２の対物レンズ６０に対応している。対物レンズ６０ａと対物レンズ６０ｂとは、挿入部２の先端２０内に設けられた撮像部２１上に被写体の２つの像を結像する。撮像部２１は信号線８０に接続され、撮像部２１から信号線８０に画像データが出力される。挿入部２の先端２０の端面には、撮像部２１を保護するためのカバーガラス６６が配置されている。
【００７０】
本実施形態では、挿入部２の先端２０の外径に対する制約を減らすために、照明光を投射するための窓と、計測用のスペックルパターンを投射するための窓とが共通化されている。窓６２は、これら２種類の窓を共通化した窓である。配光調節光学系６１が窓６２に配置されている。照明用光源３２によって生成された光と、ＬＤ３３によって生成された光とが配光調節光学系６１によって被写体に投射される。２種類の光に共通な窓６２を設けることによって、挿入部２の先端２０の細径化が可能となる。
【００７１】
図５は、挿入部２の先端２０と光学アダプタ６との構成の第１の例を示している。図５では、窓６２を含む断面が示されている。
【００７２】
挿入部２の先端２０に複合型光ファイバー８４が配置されている。前述したように、複合型光ファイバー８４のほぼ中心に光ファイバー８２が配置され、光ファイバー８１が光ファイバー８２の周囲に配置されている。挿入部２の先端２０の端面には、光ファイバー８１と光ファイバー８２とを保護するためのカバーガラス６７が配置されている。
【００７３】
光学アダプタ６に形成された窓６２に、カバーガラス６８と、導光光学系６９と、配光調節光学系６１と、カバーガラス７０とが配置されている。挿入部２の先端２０と接続する部分に、導光光学系６９を保護するためのカバーガラス６８が配置されている。導光光学系６９はカバーガラス６８の前方に配置されている。導光光学系６９は、光ファイバー８１によって伝送されて挿入部２の先端２０から出射された光と、光ファイバー８２によって伝送されて挿入部２の先端２０から出射された光とを配光調節光学系６１に導く。
【００７４】
導光光学系６９は、光ファイバー７１と光ファイバー７２とを有する。例えば、導光光学系６９は複合型光ファイバー８４と同様の構造を有している。光ファイバー７２が導光光学系６９の中心側に配置され、光ファイバー７１が導光光学系６９の外側に配置されている。つまり、光ファイバー７２が導光光学系６９のほぼ中心に配置され、光ファイバー７１が光ファイバー７２の周囲に配置されている。光ファイバー７１は、複数の光ファイバーの集合体である。
【００７５】
導光光学系６９の、挿入部２の先端２０側の端面の外径は光ファイバー８１の外径と光ファイバー８２の外径とのどちらよりも大きい。光ファイバー８１の外径は、複数のファイバーの集合体である光ファイバー８１の全体の最大径である。これによって、導光光学系６９の位置と複合型光ファイバー８４の位置とを容易に合わせることができる。
【００７６】
光ファイバー７１が、光ファイバー８１と対応する位置に配置され、光ファイバー７２が、光ファイバー８２と対応する位置に配置されるように、導光光学系６９の位置と複合型光ファイバー８４の位置とが調節されている。光ファイバー８１によって伝送されてカバーガラス６７を介して光ファイバー８１から出射された光はカバーガラス６８を介して光ファイバー７１に入射する。また、光ファイバー８２によって伝送されてカバーガラス６７を介して光ファイバー８２から出射された光はカバーガラス６８を介して光ファイバー７２に入射する。光ファイバー７１は、光ファイバー８１から出射された光を配光調節光学系６１に導く。また、光ファイバー７２は、光ファイバー８２から出射された光を配光調節光学系６１に導く。
【００７７】
配光調節光学系６１は導光光学系６９の前方に配置されている。配光調節光学系６１は、導光光学系６９によって導かれた光を被写体に投射する。配光調節光学系６１は、複数の球状のボールレンズ７３と、凹レンズ７４とを有する。凹レンズ７４が配光調節光学系６１の中心側に配置され、ボールレンズ７３が配光調節光学系６１の外側に配置されている。つまり、凹レンズ７４が配光調節光学系６１のほぼ中心に配置され、ボールレンズ７３が凹レンズ７４の周囲に配置されている。
【００７８】
ボールレンズ７３が、光ファイバー７１と対応する位置に配置され、凹レンズ７４が、光ファイバー７２と対応する位置に配置されるように、配光調節光学系６１の位置と導光光学系６９の位置とが調節されている。複数のボールレンズ７３を照明光用の配光調節光学系に用いる場合、それぞれのボールレンズ７３の軸の位置と、光ファイバー７１のコアの位置とを厳密に合わせる必要はない。光ファイバー７１によって導かれた光はボールレンズ７３に入射する。また、光ファイバー７２によって導かれた光は凹レンズ７４に入射する。ボールレンズ７３は、光ファイバー８１から出射された光を広角に出射する。また、凹レンズ７４は、光ファイバー８２から出射された光を広角に出射する。光学アダプタ６において、光が出射される端面に、ボールレンズ７３と凹レンズ７４とを保護するためのカバーガラス７０が配置されている。
【００７９】
図５に示す第１の例では、光ファイバー８１によって伝送された光を広角に出射する第１の光学素子であるボールレンズ７３と、光ファイバー８２によって伝送された光を広角に出射する第２の光学素子である凹レンズ７４とが窓６２の内部に配置されている。
【００８０】
図６は、挿入部２の先端２０と光学アダプタ６との構成の第２の例を示している。図６では、窓６２を含む断面が示されている。
【００８１】
挿入部２の先端２０に複合型光ファイバー８４が配置されている。前述したように、複合型光ファイバー８４のほぼ中心に光ファイバー８２が配置され、光ファイバー８１が光ファイバー８２の周囲に配置されている。挿入部２の先端２０の端面には、光ファイバー８１と光ファイバー８２とを保護するためのカバーガラス６７が配置されている。
【００８２】
光学アダプタ６に形成された窓６２に導光光学系６９と配光調節光学系６１とが配置されている。挿入部２の先端２０と接続する部分に導光光学系６９が配置されている。導光光学系６９は、光ファイバー８１によって伝送されて挿入部２の先端２０から出射された光と、光ファイバー８２によって伝送されて挿入部２の先端２０から出射された光とを配光調節光学系６１に導く。導光光学系６９はロッドレンズである。導光光学系６９の、挿入部２の先端２０側の端面の外径は光ファイバー８１の外径と光ファイバー８２の外径とのどちらよりも大きい。
【００８３】
配光調節光学系６１は導光光学系６９の前方に配置されている。配光調節光学系６１は、導光光学系６９によって導かれた光を被写体に投射する。配光調節光学系６１は凹レンズである。光ファイバー８１から出射された光と、光ファイバー８２から出射された光とが、共通の配光調節光学系６１によって被写体に投射される。
【００８４】
図６に示す第２の例では、光ファイバー８１によって伝送された光と、光ファイバー８２によって伝送された光とを広角に出射する共通の光学素子である配光調節光学系６１が窓６２の内部に配置されている。
【００８５】
図７は、挿入部２の先端２０と光学アダプタ６との構成の第３の例を示している。図７では、窓６２を含む断面が示されている。
【００８６】
挿入部２の先端２０に複合型光ファイバー８４が配置されている。前述したように、複合型光ファイバー８４のほぼ中心に光ファイバー８２が配置され、光ファイバー８１が光ファイバー８２の周囲に配置されている。挿入部２の先端２０の端面には、光ファイバー８１と光ファイバー８２とを保護するためのカバーガラス６７が配置されている。
【００８７】
光学アダプタ６に形成された窓６２に、カバーガラス６８と、導光光学系６９と、配光調節光学系６１とが配置されている。挿入部２の先端２０と接続する部分に、導光光学系６９を保護するためのカバーガラス６８が配置されている。導光光学系６９はカバーガラス６８の前方に配置されている。導光光学系６９は、光ファイバー８１によって伝送されて挿入部２の先端２０から出射された光と、光ファイバー８２によって伝送されて挿入部２の先端２０から出射された光とを配光調節光学系６１に導く。導光光学系６９の、挿入部２の先端２０側の端面の外径は光ファイバー８１の外径と光ファイバー８２の外径とのどちらよりも大きい。
【００８８】
導光光学系６９は、光ファイバー７１と光ファイバー７２とを有する。前述したように、光ファイバー７２が導光光学系６９の中心側に配置され、光ファイバー７１が導光光学系６９の外側に配置されている。つまり、光ファイバー７２が導光光学系６９のほぼ中心に配置され、光ファイバー７１が光ファイバー７２の周囲に配置されている。光ファイバー７１は、複数の光ファイバーの集合体である。
【００８９】
前述したように、光ファイバー７１は、光ファイバー８１から出射された光を配光調節光学系６１に導く。また、光ファイバー７２は、光ファイバー８２から出射された光を配光調節光学系６１に導く。
【００９０】
配光調節光学系６１は導光光学系６９の前方に配置されている。配光調節光学系６１は、導光光学系６９によって導かれた光を被写体に投射する。配光調節光学系６１は、入射した光を拡散して広角に出射する、すりガラス等の拡散板である。光ファイバー８１から出射された光と、光ファイバー８２から出射された光とが、共通の配光調節光学系６１によって被写体に投射される。
【００９１】
図７に示す第３の例では、光ファイバー８１によって伝送された光と、光ファイバー８２によって伝送された光とを広角に出射する共通の光学素子である配光調節光学系６１が窓６２の内部に配置されている。
【００９２】
図７に示す配光調節光学系６１は拡散板である。このため、配光調節光学系６１は、入射した光を拡散することにより、光に対して、空間的にランダムな回折界スペックルを発生させるスペックルパターン発生部として機能する。配光調節光学系６１がスペックルパターン発生部として機能するため、光ファイバー８２は回折界スペックルを発生させなくてもよい。したがって、図７に示す光ファイバー８２はシングルモードファイバーであってもよい。
【００９３】
図８は、挿入部２の先端２０の構成を示している。図８では、挿入部２の先端２０の断面が示されている。
【００９４】
撮像部２１を保護するカバーガラス６６と、複合型光ファイバー８４とが挿入部２の先端２０に配置されている。前述したように、複合型光ファイバー８４のほぼ中心に光ファイバー８２が配置され、光ファイバー８１が光ファイバー８２の周囲に配置されている。
【００９５】
本実施形態では、被写体を複数の視点から見た複数の像を形成する対物レンズ６０ａ、対物レンズ６０ｂと、照明用光源３２によって生成された第１の光と、ＬＤ３３によって生成された第２の光とを被写体に投射する範囲を調節する配光調節光学系６１と、挿入部２の先端２０から出射された第１の光と第２の光とを配光調節光学系６１に導く導光光学系６９とを有する光学アダプタ６を挿入部２の先端２０に装着すること、および先端２０に装着された光学アダプタ６を先端２０から取り外すことが可能である。つまり、本実施形態では、交換式の光学系が使用される。
【００９６】
光学系が交換式でなくてもよい。つまり、被写体を複数の視点から見た複数の像を形成する対物レンズ６０ａ、対物レンズ６０ｂと、照明用光源３２によって生成された第１の光と、ＬＤ３３によって生成された第２の光とを被写体に投射する範囲を調節する配光調節光学系６１と、挿入部２の先端２０から出射された第１の光と第２の光とを配光調節光学系６１に導く導光光学系６９とが挿入部２の先端２０に配置されていてもよい。この場合、観察のための第１の窓と、照明およびパターン投射のための共通の第２の窓とが挿入部２の先端２０に設けられ、第１の窓に対物レンズ６０ａと対物レンズ６０ｂとが配置され、第２の窓に配光調節光学系６１と導光光学系６９とが配置される。このように構成された挿入部２は、物体の内部に挿入され、撮像部２１が配置され、照明用光源３２によって生成された第１の光と、ＬＤ３３によって生成された第２の光とを先端２０から被写体に投射する。
【００９７】
図９は、挿入部２の先端２０に光学系が設けられる場合の挿入部２の先端２０の構成を示している。図９では、挿入部２の先端２０の断面が示されている。
【００９８】
対物レンズ６０ａと、対物レンズ６０ｂと、複合型光ファイバー８４とが挿入部２の先端２０に配置されている。複合型光ファイバー８４は、挿入部２の先端２０に形成された窓７５に配置されている。前述したように、複合型光ファイバー８４のほぼ中心に光ファイバー８２が配置され、光ファイバー８１が光ファイバー８２の周囲に配置されている。光ファイバー８１は複数の光ファイバーの集合体である。光ファイバー８２は単一のファイバーである。図９に示されていないが、挿入部２の先端２０の端面側には配光調節光学系６１が配置されている。
【００９９】
図９に示す構成では、照明用光源３２によって生成された第１の光は、光ファイバー８１によって挿入部２の先端２０に伝送され、ＬＤ３３によって生成された第２の光は、光ファイバー８１と異なる光ファイバー８２によって挿入部２の先端２０に伝送される。また、第１の光と第２の光とを出射する共通の窓７５が挿入部２の先端２０に形成されている。また、第１の光と第２の光とを被写体に投射する範囲を調節する配光調節光学系６１が挿入部２の先端２０に配置されている。挿入部２の先端２０に配置される配光調節光学系６１は、図５から図７に示す配光調節光学系６１のいずれであってもよい。
【０１００】
図４から図７に示す光学アダプタ６は、挿入部２が挿入される方向に観察を行うための直視型の光学アダプタである。挿入部２が挿入される方向に垂直な方向に観察を行うための側視型の光学アダプタを挿入部２の先端２０に装着してもよい。
【０１０１】
図１０は、側視型の光学アダプタ６ａの構成を示している。図１０（ａ）では、光学アダプタ６ａを平面的に見た状態が示されている。図１０（ｂ）では、図１０（ａ）の線分Ａ１１−Ａ１２を通る断面が示されている。
【０１０２】
光学アダプタ６ａが挿入部２の先端２０に装着されている。光学アダプタ６ａの側面に対物レンズ６０と配光調節光学系６１とが配置されている。対物レンズ６０は、挿入部２が挿入される方向に対して垂直な方向にある被写体からの光を取り込む。配光調節光学系６１は、照明用光源３２によって生成された光と、ＬＤ３３によって生成された光とを、挿入部２が挿入される方向に対して垂直な方向にある被写体に投射する。
【０１０３】
対物レンズ６０に入射した光は、図１０（ｂ）に示されていない、左側の視点と右側の視点とに対応する２つの導光光学系によって撮像部２１に導かれる。撮像部２１は、画像データを伝送する信号線８０に接続されている。挿入部２の先端２０の端面には、撮像部２１を保護するためのカバーガラス６６が配置されている。
【０１０４】
挿入部２の先端２０に複合型光ファイバー８４が配置されている。前述したように、複合型光ファイバー８４のほぼ中心に光ファイバー８２が配置され、光ファイバー８１が光ファイバー８２の周囲に配置されている。挿入部２の先端２０の端面には、光ファイバー８１と光ファイバー８２とを保護するためのカバーガラス６７が配置されている。
【０１０５】
光学アダプタ６ａに形成された窓６２に、カバーガラス６８と、導光光学系６９と、配光調節光学系６１とが配置されている。挿入部２の先端２０と接続する部分に、導光光学系６９を保護するためのカバーガラス６８が配置されている。導光光学系６９はカバーガラス６８の前方に配置されている。導光光学系６９は、光ファイバー８１によって伝送されて挿入部２の先端２０から出射された光と、光ファイバー８２によって伝送されて挿入部２の先端２０から出射された光とを配光調節光学系６１に導く。導光光学系６９は、複数の光ファイバーの集合体である。導光光学系６９は、挿入部２が挿入される方向に対して垂直な方向に湾曲している。
【０１０６】
導光光学系６９から光が出射される位置に配光調節光学系６１が配置されている。配光調節光学系６１は凹レンズである。光ファイバー８１から出射された光と、光ファイバー８２から出射された光とが、共通の配光調節光学系６１によって被写体に投射される。
【０１０７】
図１１は、光学アダプタ６ａと異なる側視型の光学アダプタ６ｂの構成を示している。図１１（ａ）では、光学アダプタ６ｂを平面的に見た状態が示されている。図１１（ｂ）では、図１１（ａ）の線分Ａ１３−Ａ１４を通る断面が示されている。
【０１０８】
光学アダプタ６ａと光学アダプタ６ｂとの異なる点を説明する。図１１（ｂ）では、導光光学系６９は、光ファイバー７１と光ファイバー７２とを有する。光ファイバー７２が導光光学系６９の中心側に配置され、光ファイバー７１が導光光学系６９の外側に配置されている。つまり、光ファイバー７２が導光光学系６９のほぼ中心に配置され、光ファイバー７１が光ファイバー７２の周囲に配置されている。光ファイバー７１は、複数の光ファイバーの集合体である。
【０１０９】
挿入部２が硬質パイプで形成され、撮像部２１が挿入部２の根元側に配置され、挿入部２内にリレーレンズが配置された硬性鏡型の内視鏡を用いてもよい。
【０１１０】
次に、図１２を参照して内視鏡装置１の動作を説明する。図１２は、内視鏡装置１の動作の手順を示している。
【０１１１】
内視鏡装置１が起動すると、ＣＰＵ３７は、光学アダプタ６に固有な光学特性を示すステレオカメラパラメータを読み込む（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１で読み込まれるステレオカメラパラメータは、対物レンズ６０の焦点距離や、対物レンズ６０の光学収差によって画像に発生する歪みを補正するための内部パラメータ、または一対の対物レンズの位置関係を表す外部パラメータ等である。
【０１１２】
ステレオカメラパラメータが読み込まれた後、ＣＰＵ３７は、内視鏡装置１のモードを観察モードに設定する（ステップＳ１０２）。モードが観察モードに設定されることにより、撮像部２１は撮像を開始する。撮像部２１は連続的に撮像を行い、順次、生成された画像データを出力する。
【０１１３】
モードが設定された後、ＣＰＵ３７は、設定されているモードを判定する（ステップＳ１０３）。内視鏡装置１が起動した直後はモードが観察モードに設定されている。設定されているモードが観察モードである場合、ＣＰＵ３７は、温度制御回路３６に対して、観察モードにおける波長変調の周期を設定する（ステップＳ１０７）。観察モードが継続しており、既に波長変調の周期が設定されている場合には、ステップＳ１０７の処理は飛ばされる。
【０１１４】
本実施形態では、内視鏡装置１は、ＬＤ３３によって生成される光の波長を制御することにより、被写体の表面に投射されたスペックルパターンの目立ちやすさを制御する。観察モードでは、被写体の表面を視認しやすくするため、被写体の表面に投射されたスペックルパターンが目立たなくなるように波長変調が行われる。ステップＳ１０７で設定される波長変調の周期は、撮像部２１による撮像の露光時間と同じ、または露光時間よりも短い周期である。ＬＤ３３によって生成される光の波長の制御は、ＬＤ３３の温度の制御によって行われる。
【０１１５】
本実施形態の撮像部２１は、電子シャッターにより撮像の露光時間を調整する。ＣＰＵ３７は、ＬＤ３３によって生成された光の波長の変化の周期を、電子シャッターのシャッタースピードに応じて決定する。ステップＳ１０７では、この周期が温度制御回路３６に設定される。
【０１１６】
観察モードにおける波長変調の周期が設定された後、光源制御回路３４は照明用光源３２とＬＤ３３との駆動を開始し、照明用光源３２とＬＤ３３とを点灯させる（ステップＳ１０８）。観察モードが継続しており、既に照明用光源３２とＬＤ３３との駆動が開始されている場合には、ステップＳ１０８では照明用光源３２とＬＤ３３との駆動が継続する。
【０１１７】
照明用光源３２とＬＤ３３との駆動が開始された後、温度制御回路３６は、温度制御素子３５による波長変調制御を開始させる（ステップＳ１０９）。波長変調制御が開始されると、温度制御回路３６は、観察モード中に、撮像部２１による撮像の露光時間と同じ、または露光時間よりも短い周期で空間内の回折界スペックルの分布が変化するようにＬＤ３３の温度を制御する。例えば、温度制御素子３５がペルチェ素子である場合、温度制御回路３６は、ペルチェ素子に与える電流を矩形波状に変化させる。矩形波の周期は、ステップＳ１０７で設定された周期である。これによって、例えばＬＤ３３の温度が正弦波状に変化する。観察モードが継続しており、既に波長変調制御が開始されている場合には、ステップＳ１０９では波長変調制御が継続する。
【０１１８】
観察モードにおける波長変調制御が開始された後、映像処理回路３１は、撮像部２１から出力された画像データに画像処理を行い、処理された画像データを表示部５に出力する。表示部５は、画像データに基づいて被写体の画像を表示する（ステップＳ１１０）。
【０１１９】
ＬＤ３３によって生成された光の波長が変化することにより、先端から出射される光束内の位相分布が変化し、空間内での干渉位置が変化する。露光時間内で干渉位置が高速に変化すると、スペックルパターンの分布が高速に変化する。このため、画像内のスペックルパターンの輝度分布が平均化され、斑状のスペックルパターンが目立たなくなる。観察モード中は、後述する計測モード中に被写体の表面に投射されるスペックルパターンよりもスペックルパターンが低減された光が被写体に投射されている。ユーザは、この状態で被写体を観察し、損傷部があるかどうかを検査する。
【０１２０】
観察モード中に被写体の表面に投射されるスペックルパターンは、計測モード中に被写体の表面に投射されるスペックルパターンよりも目立たなくなっていればよい。観察モード中に被写体の表面に投射されるスペックルパターンが視認できなくてもよい。スペックルパターンが視認できない状態は、スペックルパターンが最も低減された状態である。
【０１２１】
被写体の画像が表示された後、ＣＰＵ３７は、操作部４に対してモードを変更する操作が行われたか否かを判定する（ステップＳ１１１）。モードを変更する操作が行われていない場合、ステップＳ１０３における判定が行われる。モードを変更する操作が行われた場合、ＣＰＵ３７は、内視鏡装置１のモードを、設定されているモードと異なるモードに設定する（ステップＳ１１２）。設定されているモードが観察モードである場合、ステップＳ１１２ではモードが計測モードに設定される。また、設定されているモードが計測モードである場合、ステップＳ１１２ではモードが観察モードに設定される。モードが変更された後、ステップＳ１０３における判定が行われる。
【０１２２】
例えば、損傷部が見つかり、モードを計測モードに変更する操作が行われた場合、ステップＳ１１１ではモードを変更する操作が行われたと判定され、ステップＳ１１２ではモードが計測モードに変更される。その後、ステップＳ１０３では設定されているモードが計測モードであると判定される。計測モードでは、ＣＰＵ３７は、温度制御回路３６に対して、計測モードにおける波長制御を開始させる（ステップＳ１０４）。
【０１２３】
計測モードでは、ＬＤ３３によって生成される光の波長が時間的に一定となるように波長制御が行われる。温度制御回路３６は、計測モード中に、空間内の回折界スペックルの分布が一定となるようにＬＤ３３の温度を制御する。つまり、温度制御回路３６は、ＬＤ３３の温度が一定となるように温度制御素子３５を制御する。計測モードが継続しており、既に波長制御が開始されている場合には、ステップＳ１０４では波長制御が継続する。
【０１２４】
計測モードでは、ＬＤ３３によって生成される光の波長が一定となる。これによって、被写体と挿入部２の先端２０との位置関係が一定の間、静止した状態の斑状のスペックルパターンが被写体の表面に投射される。このスペックルパターンが変動しないように、波長制御が行われる。
【０１２５】
計測モードにおける波長制御が開始された後、映像処理回路３１は、撮像部２１から出力された画像データに画像処理を行い、処理された画像データを表示部５に出力する。表示部５は、画像データに基づいて被写体の画像を表示する（ステップＳ１０５）。
【０１２６】
被写体の画像が表示された後、ＣＰＵ３７は、計測に関する操作を受け付け、計測演算処理を行う（ステップＳ１０６）。例えば、計測に関する操作は、表示部５に表示された画像に対して、計測位置を示す計測点を指定する操作である。計測点の指定は、動画像（ライブ画像）あるいは静止画像に対して行われる。計測演算処理は、計測モード中に生成された画像データに基づいて被写体の３次元形状を算出する処理である。ＣＰＵ３７は、複数の被写体像のいずれかに対して指定された計測点に対応する、他の被写体像の対応点をマッチング処理により算出する。さらに、ＣＰＵ３７は、計測点と対応点との画像座標すなわち２次元座標に基づいて、計測点に対応する被写体上の点の空間座標すなわち３次元座標を算出する。
【０１２７】
複数の被写体像には、ランダムな斑状の模様が付いている。この模様がスペックルパターンである。被写体に特徴がなくても、投射されたスペックルパターンが特徴となるため、マッチング処理において誤った対応点の算出を防止することができる。これによって、被写体の制約が低減されるので、従来のステレオ計測機能が搭載された内視鏡装置では困難であった、特徴が少ない被写体の３次元計測が可能となる。
【０１２８】
計測演算処理が終了した後、ステップＳ１１１における判定が行われる。計測モード中にモードを変更する操作が行われた場合、ステップＳ１１２でモードが観察モードに変更される。その後、ステップＳ１０７とステップＳ１０９との処理により、波長変調制御が行われ、被写体が観察しやすくなる。
【０１２９】
図１２に示す動作では、観察モードと計測モードとのどちらのモードにおいても照明用光源３２とＬＤ３３とが点灯する。これに対して、光源制御回路３４は、観察モード中に照明用光源３２を点灯させると共にＬＤ３３を消灯させてもよい。ＬＤ３３が消灯するため、被写体にスペックルパターンが投射されない。したがって、被写体の表面が視認しやすくなる。また、光源のオンとオフとの切替によって回折界スペックルを制御することが可能となるので、光源制御回路３４の構成をより簡易にすることができる。
【０１３０】
光源制御回路３４は、観察モード中にＬＤ３３を計測モード中のＬＤ３３の光量よりも少ない光量で点灯させてもよい。ＬＤ３３が計測モード中の光量よりも少ない光量で点灯するため、被写体に投射されるスペックルパターンが計測モード中よりも暗くなる。したがって、計測モード中と比べて被写体の表面が視認しやすくなる。
【０１３１】
上記のように、観察モード中にＬＤ３３を消灯させる、またはＬＤ３３の光量を少なくすることによって、スペックルパターンを計測モード中よりも目立たなくすることができる。このような制御を行う場合、回折界スペックルを制御するスペックルパターン制御部を内視鏡装置１が有していなくてもよい。例えば、内視鏡装置１が温度制御素子３５と温度制御回路３６とを有していなくてもよい。
【０１３２】
計測モード中に被写体の表面を視認しやすくするために照明用光源３２が計測モード中も点灯していることが望ましい。しかし、光源制御回路３４は、計測モード中に照明用光源３２を消灯させてもよい。また、光源制御回路３４は、計測モード中に照明用光源３２を観察モード中の照明用光源３２の光量よりも少ない光量で点灯させてもよい。
【０１３３】
スペックルパターンは斑状であるので、パターンが投射されない部分（パターンとパターンとの間の部分）がある。計測モード中に照明用光源３２が点灯する場合、パターンが投射されない部分に白色光が投射される。このため、照明用光源３２によって生成された光が投射された状態の画像データを３次元計測に用いることによって、パターンが投射されない部分のマッチング精度がより向上する。
【０１３４】
図１３は、撮影された画像の例を示している。図１３（ａ）は、観察モード中に撮影された画像Ｍ１を示している。図１３（ｂ）は、計測モード中に撮影された画像Ｍ２を示している。
【０１３５】
観察モード中に撮影された画像Ｍ１は、左右の視点に対応する２つの被写体像である左画像Ｌ１と右画像Ｒ１とを有する。同様に、計測モード中に撮影された画像Ｍ２は、左画像Ｌ２と右画像Ｒ２とを有する。観察モード中に撮影された画像Ｍ１における左画像Ｌ１と右画像Ｒ１とでは、スペックルパターンは目立たない。一方、計測モード中に撮影された画像Ｍ２における左画像Ｌ２と右画像Ｒ２とでは、スペックルパターンが撮影されている。
【０１３６】
観察モードから計測モードへのモードの切替が自動的に行われてもよい。例えば、内視鏡装置１が、撮像部２１によって生成された画像データに基づいて画像のぶれを検出するぶれ検出部（例えばＣＰＵ３７）をさらに有し、画像のぶれ量が所定量以上である場合に内視鏡装置１のモードが観察モードとなり、画像のぶれ量が所定量未満となった場合にモードが観察モードから計測モードに切り替わってもよい。
【０１３７】
内視鏡装置１は、挿入部２の先端２０から被写体までの距離が遠く、撮像部２１に取り込まれる光量が少ない場合に撮像部２１のシャッタースピードが長くなる制御を行ってもよい。また、内視鏡装置１は、挿入部２の先端２０から被写体までの距離が近く、撮像部２１に取り込まれる光量が多い場合に撮像部２１のシャッタースピードが短くなる制御を行ってもよい。この制御の結果を利用して、撮像部２１のシャッタースピードが所定値以上である場合に内視鏡装置１のモードが観察モードとなり、シャッタースピードが所定値未満である場合にモードが観察モードから計測モードに切り替わってもよい。
【０１３８】
内視鏡装置１は、挿入部２の先端２０から被写体までの距離が遠く、撮像部２１に取り込まれる光量が少ない場合に撮像部２１のゲインが大きくなる制御を行ってもよい。また、内視鏡装置１は、挿入部２の先端２０から被写体までの距離が近く、撮像部２１に取り込まれる光量が多い場合に撮像部２１のゲインが小さくなる制御を行ってもよい。この制御の結果を利用して、撮像部２１のゲインが所定値以上である場合に内視鏡装置１のモードが観察モードとなり、ゲインが所定値未満である場合にモードが観察モードから計測モードに切り替わってもよい。
【０１３９】
内視鏡装置１は、挿入部２の先端２０から被写体までの距離が遠く、撮像部２１に取り込まれる光量が少ない場合に照明光量（照明用光源３２の光量）が大きくなる制御を行ってもよい。また、内視鏡装置１は、挿入部２の先端２０から被写体までの距離が近く、撮像部２１に取り込まれる光量が多い場合に照明光量が小さくなる制御を行ってもよい。この制御の結果を利用して、照明光量が所定値以上である場合に内視鏡装置１のモードが観察モードとなり、照明光量が所定値未満である場合にモードが観察モードから計測モードに切り替わってもよい。
【０１４０】
本実施形態に示す構成と方法とは、内視鏡装置に限らず、被写体を複数の視点から撮像し、ステレオ法により被写体の３次元形状を算出する装置であって、プローブ部の大きさの制約が高い他の３次元計測装置にも適用できる。
【０１４１】
本実施形態による内視鏡装置１の撮像部２１は２つの被写体像を同時に撮像する。これに対して、撮像部２１が２つの被写体像を交互に撮像してもよい。例えば、２つの被写体像に対応した第１の光路と第２の光路との一方を遮蔽し、移動可能な遮蔽材が設けられる。撮像部２１は、第１の光路のみが遮蔽材によって遮蔽されている状態と、第２の光路のみが遮蔽材によって遮蔽されている状態とのそれぞれで被写体像を撮像する。
【０１４２】
本実施形態によれば、第１の光を生成する第１の光源（照明用光源３２）と、コヒーレントな第２の光を生成する半導体光源であって第１の光源と異なる第２の光源（ＬＤ３３）と、観察モード中に第１の光源と第２の光源とを点灯させ、計測モード中に第１の光源を点灯または消灯させると共に第２の光源を点灯させる光源制御部（光源制御回路３４）と、物体の内部の被写体を複数の視点から撮像し、被写体の複数の像の画像データを生成する撮像部２１と、計測モード中に生成された画像データに基づいて被写体の３次元形状を算出する演算部（ＣＰＵ３７）と、観察モード中に生成された画像データに基づく画像を観察モード中に表示する表示部５と、物体の内部に挿入される挿入部２であって、撮像部２１が配置され、第１の光と第２の光とを挿入部２の先端２０から被写体に投射する、または第１の光と第２の光とを、先端２０に装着された光学アダプタ６を介して被写体に投射する挿入部２と、第２の光に対して、空間的にランダムな回折界スペックルを発生させるスペックルパターン発生部（光ファイバー８２）と、計測モード中に、回折界スペックルによるスペックルパターンが被写体に投射され、観察モード中に、被写体に投射されるスペックルパターンが計測モード中よりも低減するように回折界スペックルを制御するスペックルパターン制御部（温度制御回路３６）と、を有する内視鏡装置１が構成される。
【０１４３】
また、本実施形態によれば、第１の光を生成する第１の光源（照明用光源３２）と、コヒーレントな第２の光を生成する半導体光源であって第１の光源と異なる第２の光源（ＬＤ３３）と、観察モード中に第１の光源を点灯させると共に第２の光源を計測モード中の第２の光源の光量よりも少ない光量で点灯させる、または第２の光源を消灯させ、計測モード中に第１の光源を点灯または消灯させると共に第２の光源を点灯させる光源制御部（光源制御回路３４）と、物体の内部の被写体を複数の視点から撮像し、被写体の複数の像の画像データを生成する撮像部２１と、計測モード中に生成された画像データに基づいて被写体の３次元形状を算出する演算部（ＣＰＵ３７）と、観察モード中に生成された画像データに基づく画像を観察モード中に表示する表示部５と、物体の内部に挿入される挿入部２であって、撮像部２１が配置され、第１の光と第２の光とを挿入部２の先端２０から被写体に投射する、または第１の光と第２の光とを、先端２０に装着された光学アダプタ６を介して被写体に投射する挿入部２と、第２の光に対して、空間的にランダムな回折界スペックルを発生させるスペックルパターン発生部（光ファイバー８２）と、を有する内視鏡装置１が構成される。
【０１４４】
本実施形態では、計測モード中に、ランダムな回折界スペックルによるスペックルパターンが被写体に投射されるので、マッチング精度が向上する。
【０１４５】
次に、本実施形態の変形例を説明する。
【０１４６】
（第１の変形例）
照明用光源３２とＬＤ３３との一方または両方が挿入部２の先端２０に配置されていてもよい。あるいは、照明用光源３２とＬＤ３３との一方または両方が光学アダプタ６の内部に配置されていてもよい。
【０１４７】
例えば、照明用光源３２とＬＤ３３との両方が挿入部２の先端２０に配置される。この場合、ＬＤ３３によって生成された光に回折界スペックルを発生させるために、光の位相を分散させる位相分散部（図７の配光調節光学系６１と同様の拡散板等）が設けられる。ＬＤ３３によって生成された光が位相分散部を通ることによって、光にランダムな位相分布が与えられ、回折界スペックルが発生する。光ファイバーにおける光の減衰がないので、挿入部２を長くすることができる。
【０１４８】
照明用光源３２がコントロールユニット３に配置され、ＬＤ３３が挿入部２の先端２０に配置されてもよい。この場合、ＬＤ３３によって生成された光に回折界スペックルを発生させるために、光の位相を分散させる位相分散部が設けられる。ＬＤ３３によって生成された光が位相分散部を通ることによって、光にランダムな位相分布が与えられ、回折界スペックルが発生する。照明用光源３２として光量が大きい光源を使用することが可能となるので、照明光の光量を上げやすい。
【０１４９】
照明用光源３２が挿入部２の先端２０に配置され、ＬＤ３３がコントロールユニット３に配置されてもよい。この場合、ＬＤ３３によって生成された光に回折界スペックルを発生させるために、例えばマルチモードファイバーが用いられる。あるいは、シングルモードファイバーと位相分散部との組合せを用いてもよい。
【０１５０】
マルチモードファイバーは、より多くの光を取り込むことが可能である。マルチモードファイバーを用いる場合、シングルモードファイバーと比較して光の減衰が大きいので、挿入部２を短くすることが望ましい。一方、シングルモードファイバーを用いる場合、マルチモードファイバーと比較して光の減衰が小さいので、挿入部２を長くすることができる。
【０１５１】
（第２の変形例）
図２に示す内視鏡装置１を用いて本変形例を説明する。本変形例の内視鏡装置１は、図１４に示す手順で動作する。図１４を参照して、内視鏡装置１の動作を説明する。本変形例では、観察モードにおける波長変調の周期をユーザが指定することが可能である。以下では、図１２に示す手順と異なる点を説明し、図１２に示す手順と同じ点については説明を省略する。
【０１５２】
ステップＳ１０３で内視鏡装置１のモードが観察モードであると判定された場合、ＣＰＵ３７は、設定の変更に係る操作を行うための画面のデータを映像処理回路３１に出力する。映像処理回路３１は、ＣＰＵ３７から出力されたデータに画像データを重畳したデータを表示部５に出力する。表示部５は、このデータに基づいて、設定の変更に係る操作を行うための画面を表示する（ステップＳ２０１）。この画面には、被写体の画像が表示される。
【０１５３】
ユーザは、操作部４を操作し、波長変調の周期を指定することが可能である。ユーザによる操作部４の操作に応じて、ＣＰＵ３７は、温度制御回路３６に設定する周期を順次変化させる。映像処理回路３１が画像データの更新を行うことにより、画面に表示される被写体の画像は順次更新される。表示された画像において、被写体の表面に投射されているスペックルパターンの状態は、ユーザによる操作部４の操作に応じて変化する。ユーザは、被写体の画像を確認しながら、スペックルパターンの状態が観察に適した状態となる周期を決定する。
【０１５４】
波長変調の周期を決定する操作が行われると、ＣＰＵ３７は、温度制御回路３６に対して、上記のように決定された周期を設定する（ステップＳ２０２）。周期が設定された後、ステップＳ１０８で照明用光源３２とＬＤ３３との駆動が開始される。
【０１５５】
本変形例では、波長変調の周期を自動的に設定する場合よりもユーザの操作が煩雑になる。しかし、被写体に応じて、観察モード中に表示される画像の状態を柔軟に制御することができる。
【０１５６】
（第３の変形例）
図１５は、本変形例の内視鏡装置１ａの構成を示している。図１５では、光学アダプタ６ｃの種類を検出するための構成のみが示され、図２に示す構成と同様の構成については省略されている。図１５に示すように、内視鏡装置１ａは、挿入部２ａと、コントロールユニット３ａとを有する。挿入部２ａの先端２０ａには交換式の光学アダプタ６ｃが装着されている。本変形例の内視鏡装置１ａは、挿入部２ａの先端２０ａに装着された光学アダプタ６ｃの種類に応じた処理を行う。
【０１５７】
光学アダプタ６ｃは、電気的素子７６と、第１の接続部である接続部７７ａ、接続部７７ｂとを有する。挿入部２ａの先端２０ａは、第２の接続部である接続部７８ａ、接続部７８ｂを有する。コントロールユニット３ａは、ＣＰＵ３７と信号検出回路３８とを有する。
【０１５８】
電気的素子７６は、光学アダプタ６ｃの種類に応じた電気特性を有する。例えば、電気的素子７６は抵抗素子であり、光学アダプタ６ｃの種類に応じた抵抗値を有する。電気的素子７６の第１の端子は接続部７７ａに電気的に接続され、電気的素子７６の第２の端子は接続部７７ｂに電気的に接続されている。接続部７７ａと接続部７７ｂとは、光学アダプタ６ｃが挿入部２ａの先端２０ａに装着されることにより、挿入部２ａの先端２０ａと電気的に接続される。
【０１５９】
挿入部２ａの先端２０ａには、接続部７７ａと接続部７７ｂとに対応した接続部７８ａと接続部７８ｂとが配置されている。接続部７８ａは接続部７７ａと電気的に接続され、接続部７８ｂは接続部７７ｂと電気的に接続される。また、接続部７８ａと接続部７８ｂとは信号検出回路３８に電気的に接続されている。
【０１６０】
信号検出回路３８は、電気的素子７６から出力された信号を検出する信号検出部である。例えば、信号検出回路３８は、電気的素子７６に所定の電圧を印加する電圧源と、電気的素子７６から出力された電流値を検出する電流検出回路とを有する。ＣＰＵ３７は、信号検出回路３８によって検出された信号に基づいて光学アダプタ６ｃの種類を識別する識別部である。例えば、光学アダプタ６ｃの種類に応じて電気的素子７６の抵抗値が異なるため、所定の電圧が電気的素子７６に印加されたときに電気的素子７６に流れる電流が光学アダプタ６ｃの種類に応じて異なる。ＣＰＵ３７は、信号検出回路３８によって検出された電流値に基づいて光学アダプタ６ｃの種類を識別する。
【０１６１】
本変形例の内視鏡装置１ａは、図１６に示す手順で動作する。図１６を参照して、内視鏡装置１ａの動作を説明する。以下では、図１２に示す手順と異なる点を説明し、図１２に示す手順と同じ点については説明を省略する。
【０１６２】
ステップＳ１０３において、設定されているモードが計測モードである場合、ＣＰＵ３７は、信号検出回路３８に信号の検出を行わせ、信号検出回路３８によって検出された信号に基づいて光学アダプタ６ｃの種類を識別する（ステップＳ３０１）。光学アダプタ６ｃの種類が識別された後、ＣＰＵ３７は、光学アダプタ６ｃの種類が、スペックルパターンの投射に対応したステレオ光学アダプタであるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。
【０１６３】
光学アダプタ６ｃの種類が、スペックルパターンの投射に対応したステレオ光学アダプタでない場合、例えば光学アダプタ６ｃの種類が通常のステレオ光学アダプタである場合、ステップＳ１０５の処理が行われる。この場合、観察モード時の波長変調制御が計測モード中も継続するため、被写体の表面に投射されるスペックルパターンが低減される。
【０１６４】
光学アダプタ６ｃの種類が、スペックルパターンの投射に対応したステレオ光学アダプタである場合、ステップＳ１０４の処理が行われる。この場合、ＬＤ３３によって生成される光の波長が一定となるように制御が行われるため、被写体の表面に投射されるスペックルパターンは低減されない。
【０１６５】
上記のように、ＣＰＵ３７は、光学アダプタ６ｃの種類に応じて、計測モード中にスペックルパターンを低減するか否かを決定する。つまり、光学アダプタ６ｃの種類が、スペックルパターンの投射に対応していないステレオ光学アダプタである場合、ＣＰＵ３７は、被写体の表面に投射されるスペックルパターンを低減する制御を行う。また、光学アダプタ６ｃの種類が、スペックルパターンの投射に対応したステレオ光学アダプタである場合、ＣＰＵ３７は、被写体の表面にスペックルパターンを投射する制御を行う。
【０１６６】
本変形例では、スペックルパターンの投射に対応したステレオ光学アダプタと、スペックルパターンの投射に対応していないステレオ光学アダプタとの間で、機能を優先するか、コストを優先するかに応じて光学アダプタを選択することができる。
【０１６７】
（第４の変形例）
図２に示す内視鏡装置１を用いて本変形例を説明する。本変形例では、照明用光源３２は、白色光を生成する白色ＬＥＤである。また、ＬＤ３３は、青色の波長に対応する青色光を生成する青色ＬＤである。
【０１６８】
照明用光源３２によって生成された光を伝送する光ファイバー８１はマルチモードファイバーである。また、ＬＤ３３によって生成された光を伝送する光ファイバー８２はマルチモードファイバーである。光ファイバー８２にシングルモードファイバーを用いてもよい。この場合、光ファイバー８２によって伝送された光を、光の位相を分散させる位相分散部に入射させることによって、回折界スペックルが発生する。
【０１６９】
本変形例では、光源制御回路３４は、計測モード中に照明用光源３２とＬＤ３３とを点灯させる。つまり、照明用光源３２は、観察モード中と計測モード中との両方で点灯する。ＬＤ３３は、観察モード中に消灯する、または計測モード中のＬＤ３３の光量よりも少ない光量で点灯する。また、本変形例では、光源制御回路３４は、計測モード中に照明用光源３２を点灯させると共にＬＤ３３を撮像部２１による撮像と同期したタイミングで点灯させる。さらに、光源制御回路３４は、計測モードにおいて、撮像部２１による撮像の露光時間当たりのＬＤ３３の光量を露光時間当たりの照明用光源３２の光量よりも大きくする。さらに、撮像制御部３０は、計測モードにおいて、撮像部２１による撮像の露光時間を観察モードにおける露光時間よりも短くする、すなわちシャッタースピードを短くする。
【０１７０】
以下では、光源の制御の一例を説明する。照明用光源３２の光量は観察モードと計測モードとで一定である。光源制御回路３４は、計測モードにおいて、露光時間当たりのＬＤ３３の光量を露光時間当たりの照明用光源３２の光量の３倍に設定する。また、撮像制御部３０は、計測モードにおいて、露光時間を観察モードにおける露光時間の３分の１に設定する。光源制御回路３４は、露光時間以外の時間にＬＤ３３を消灯させ、露光時間にＬＤ３３を点灯させる。光源制御回路３４は、計測モード中に撮像部２１による撮像と同期して周期的にＬＤ３３を複数回点灯させる。あるいは、光源制御回路３４は、計測モード中に撮像部２１による撮像と同期して１回だけＬＤ３３を点灯させる。
【０１７１】
計測モード中に撮影された画像では、照明用光源３２の光量がＬＤ３３の光量よりも少ないため、照明用光源３２によって生成された光の反射光はＬＤ３３によって生成された光の反射光よりも相対的に暗く撮影される。これによって、スペックルパターンが目立った画像を得ることができる。また、観察モードと計測モードとの両方で照明用光源３２が点灯するので、照明用光源３２の光量に関する制御を簡易にすることができる。さらに、計測モードにおいて、撮像部２１による撮像の露光時間を観察モードにおける露光時間よりも短くすることによって、ぶれに強い画像を得ることができる。
【０１７２】
また、計測モード中に、照明用光源３２によって生成された光が投射されるので、スペックルパターンが投射されない部分（パターンとパターンとの間の部分）のマッチング精度がより向上する。
【０１７３】
（第５の変形例）
図２に示す内視鏡装置１を用いて本変形例を説明する。本変形例では、照明用光源３２は、第１の波長に対応する第１の光を生成する半導体光源である。また、ＬＤ３３は、第１の波長と異なる第２の波長に対応するコヒーレントな第２の光を生成する。第１の光と第２の光とを混合した光は白色光である。例えば、照明用光源３２は、黄色の波長（第１の波長）に対応する黄色光を生成する黄色ＬＥＤである。また、ＬＤ３３は、青色の波長（第２の波長）に対応する青色光を生成する青色ＬＤである。
【０１７４】
あるいは、照明用光源３２とＬＤ３３とは以下の光源であってもよい。照明用光源３２とは、第１の波長に対応する光と、第１の波長と異なる第２の波長に対応する光とを含む第１の光を生成する半導体光源である。また、ＬＤ３３は、第１の波長および第２の波長と異なる第３の波長に対応するコヒーレントな第２の光を生成する。第１の光と第２の光とを混合した光は白色光である。例えば、照明用光源３２は、赤色の波長（第１の波長）に対応する赤色光を生成する赤色ＬＥＤと、緑色の波長（第２の波長）に対応する緑色光を生成する緑色ＬＥＤとの組合せである。また、ＬＤ３３は、青色の波長（第３の波長）に対応する青色光を生成する青色ＬＤである。
【０１７５】
本変形例では、光源制御回路３４は、観察モード中に照明用光源３２とＬＤ３３とを点灯させ、計測モード中に照明用光源３２とＬＤ３３とを点灯させる。つまり、照明用光源３２とＬＤ３３とは、観察モード中と計測モード中との両方で点灯する。内視鏡装置１のモードが切り替わっても、それぞれの光源の光量は一定で良い。また、本変形例では、温度制御回路３６は、計測モード中に、回折界スペックルによるスペックルパターンが被写体に投射され、観察モード中に、被写体に投射されるスペックルパターンが計測モード中よりも低減するように回折界スペックルを制御する。
【０１７６】
観察モード中は、スペックルパターンが低減された白色光が被写体に投射される。このため、被写体の視認性が向上する。また、計測モード中に、照明用光源３２によって生成された光が投射されるので、スペックルパターンが投射されない部分（パターンの明部とパターンの暗部との間の部分）のマッチング精度がより向上する。さらに、照明用光源３２とＬＤ３３との光量の制御を簡易にすることができる。また、観察モードと計測モードとで撮像部２１に入る光量は変わらないため、撮像部２１の自動露光制御に影響を与えずに自動露光制御が安定する。
【０１７７】
照明用光源３２によって生成される光の色とＬＤ３３によって生成される光の色との組合せは上記の組合せ以外であってもよい。例えば、照明用光源３２が、赤色の波長に対応する赤色光を生成する赤色ＬＥＤと、青色の波長に対応する青色光を生成する青色ＬＥＤとの組合せであり、ＬＤ３３が、緑色の波長に対応する緑色光を生成する緑色ＬＤであってもよい。
【０１７８】
あるいは、照明用光源３２が、赤色の波長に対応する赤色光を生成する赤色ＬＤと、緑色の波長に対応する緑色光を生成する緑色ＬＤとの組合せであり、ＬＤ３３は、青色の波長に対応する青色光を生成する青色ＬＤであってもよい。この場合、照明用光源３２が、コヒーレントな光を生成するＬＤである。
【０１７９】
スペックルパターン発生部は、照明用光源３２によって生成された第１の光と、ＬＤ３３によって生成された第２の光とに対して、空間的にランダムな回折界スペックルを発生させてもよい。この場合、スペックルパターン制御部は、計測モード中に、回折界スペックルによるスペックルパターンが被写体に投射され、観察モード中に、被写体に投射されるスペックルパターンが計測モード中よりも低減するように回折界スペックルを制御する。
【０１８０】
例えば、照明用光源３２によって生成された光を伝送する光ファイバー８１は、回折界スペックルを発生するマルチモードファイバーである。また、照明用光源３２を加熱または冷却することによって、照明用光源３２の温度を制御する温度制御素子が設けられる。温度制御回路３６は、計測モード中に、回折界スペックルによるスペックルパターンが被写体に投射され、観察モード中に、被写体に投射されるスペックルパターンが計測モード中よりも低減するように回折界スペックルを制御する。温度制御回路３６は、照明用光源３２の温度とＬＤ３３の温度とを制御することによって、上記のように回折界スペックルを制御する。
【０１８１】
上記の例では、計測モード中に、照明用光源３２によって生成された光に含まれる回折界スペックルと、ＬＤ３３によって生成された光に含まれる回折界スペックルとが被写体に投射される。これによって、より密なスペックルパターンが被写体に投射される。このため、マッチング精度がより向上する。
【０１８２】
（第６の変形例）
図２に示す内視鏡装置１を用いて本変形例を説明する。波長可変レーザーを用いて、ＬＤ３３によって生成される光の波長を変調させる制御を行うことが可能である。
【０１８３】
本変形例では、光源制御回路３４は、ＬＤ３３によって生成された光の波長を制御することにより回折界スペックルを制御する。例えば、ＬＤ３３を駆動する電流を変化させることによって、ＬＤ３３によって生成される光の波長が変化する。したがって、光源制御回路３４は、ＬＤ３３を駆動する電流を制御することにより回折界スペックルを制御する。
【０１８４】
光源制御回路３４は、観察モード中にＬＤ３３によって生成された光の波長の変化の周期を、撮像部２１による撮像の露光時間と同じ、または露光時間よりも短くすることにより回折界スペックルを制御する。つまり、光源制御回路３４は、観察モード中にＬＤ３３を駆動する電流の変化の周期を、撮像部２１による撮像の露光時間と同じ、または露光時間よりも短くすることにより回折界スペックルを制御する。
【０１８５】
観察モード中は、電流の変化に応じて光の波長が高速に変化する。これによって、空間内での干渉位置が変化し、被写体の表面に投射されるスペックルパターンの分布が変動する。この波長変調により、画像内のスペックルパターンの輝度分布が平均化され、スペックルパターンが低減される。
【０１８６】
また、光源制御回路３４は、計測モード中にＬＤ３３によって生成された光の波長を一定に保つ、または計測モード中にＬＤ３３によって生成された光の波長の変化の周期を露光時間よりも長くすることにより回折界スペックルを制御する。つまり、光源制御回路３４は、計測モード中にＬＤ３３を駆動する電流を一定に保つ、または計測モード中にＬＤ３３を駆動する電流の変化の周期を露光時間よりも長くすることにより回折界スペックルを制御する。
【０１８７】
計測モード中は、光の波長が一定となる、または電流の変化に応じて光の波長が観察モード中よりも低速に変化する。これによって、空間内での干渉位置は一定であるか、あまり変化しない。このため、観察モード中よりも画像内のスペックルパターンが目立つ状態で撮像が行われる。
【０１８８】
撮像部２１は、電子シャッターにより撮像の露光時間を調整する。内視鏡装置１は、ＬＤ３３によって生成された光の波長の変化の周期を、電子シャッターのシャッタースピードに応じて決定する周期決定部を有していてもよい。光源制御回路３４が周期決定部であってもよい。例えば、光源制御回路３４は、ＬＤ３３を駆動する電流の変化の周期を、電子シャッターのシャッタースピードに応じて決定してもよい。
【０１８９】
例えば、以下の制御が行われる。光源制御回路３４は、観察モード中にＬＤ３３によって生成された光の波長の変化の周期を、電子シャッターのシャッタースピードと同じ、または電子シャッターのシャッタースピードよりも短くすることにより回折界スペックルを制御する。つまり、光源制御回路３４は、観察モード中にＬＤ３３を駆動する電流の変化の周期を、電子シャッターのシャッタースピードと同じ、または電子シャッターのシャッタースピードよりも短くすることにより回折界スペックルを制御する。
【０１９０】
また、光源制御回路３４は、計測モード中にＬＤ３３によって生成された光の波長を一定に保つ、または計測モード中にＬＤ３３によって生成された光の波長の変化の周期を電子シャッターのシャッタースピードよりも長くすることにより回折界スペックルを制御する。つまり、光源制御回路３４は、計測モード中にＬＤ３３を駆動する電流を一定に保つ、または計測モード中にＬＤ３３によって生成された光の波長の変化の周期を電子シャッターのシャッタースピードよりも長くすることにより回折界スペックルを制御する。
【０１９１】
本変形例のように、電流制御によってＬＤ３３の波長を変調することによって、ＬＤ３３の温度を変調することなく、スペックルパターンを比較的容易に変化させることができる。このため、制御回路を簡素化し、内視鏡装置を安価にすることができる。本変形例では、温度制御素子３５と温度制御回路３６とは不要である。
【０１９２】
特開２００７−３５９４０号公報に開示されたＬＤを用いてもよい。例えば、複数の電極を有するＬＤにおいて、それぞれの電極に加える電流パルスの周期を制御することでスペックルパターンを制御してもよい。
【０１９３】
（第７の変形例）
スペックルパターンを投射するためのコヒーレント光源であるＬＤから出射された光が光ファイバーに入射する前に光に光路長差を与えることで、光ファイバーから出射される光にランダムな位相分布を与えることができる。
【０１９４】
図１７は、光に光路長差を与えるための光学部材２００の構成を示している。光学部材２００は図１のコントロールユニット３内に配置される。光学部材２００は、レンズ２０１と、レンズ２０２と、光路長分散部２０３と、レンズ２０４とを有する。ＬＤ３３から出射された光は、レンズ２０１とレンズ２０２とによって平行化される。レンズ２０２を通過した時点では光束内の位相分布はほぼ一様である。
【０１９５】
光路長分散部２０３は、光の進行方向に垂直な方向に並べられた、長さの異なる複数のロッドレンズを束ねた部材である。レンズ２０２を通過した光は、複数のロッドレンズのいずれかに入射する。それぞれのロッドレンズの長さが異なるため、ロッドレンズ毎に異なる光路長が光に与えられる。つまり、光路長分散部２０３を通過した光束内の位置に応じて光路長の差が生じる。この光路長の差によって、光束内に位相分布が生じる。図１７では、複数のロッドレンズが長さの順に並んでいるが、各々のロッドレンズの長さが異なっていればよく、複数のロッドレンズの並ぶ順序が規則的である必要はない。
【０１９６】
レンズ２０４の焦点２０５に光ファイバー８２の入射端が配置される。光ファイバー８２に入射した光は、光ファイバー８２によって挿入部２の先端２０まで伝送される。挿入部２の先端２０から出射される光はランダムな位相分布を持ち、回折界スペックルを生じる。
【０１９７】
光路長分散部２０３を光の進行方向に垂直な方向に移動させることで、挿入部２の先端２０から出射される光の位相分布が変化し、スペックルパターンが変化する。したがって、圧電素子等を用いて光路長分散部２０３を振動させることで、スペックルパターンが振動する。レンズ２０２とレンズ２０４との光軸を中心に光路長分散部２０３を回転させてもよい。
【０１９８】
本変形例では、ＬＤ３３によって生成された光の光路に配置され、ＬＤ３３によって生成された光の進行方向に垂直な方向の位置に応じて光路長が異なり、ＬＤ３３によって生成された光に対して、光路長に応じた位相分布を与える光路長分散部２０３がスペックルパターン発生部となる。また、図１７では、振動発生部３９と振動制御回路４０とが設けられている。振動発生部３９と振動制御回路４０とはコントロールユニット３内に配置される。
【０１９９】
振動発生部３９は振動を発生し、光路長分散部２０３に振動を与える。振動制御回路４０は振動発生部３９を制御する。振動制御回路４０は、光路長分散部２０３を振動させ、振動の周期を制御することにより回折界スペックルを制御するスペックルパターン制御部である。
【０２００】
振動制御回路４０は、観察モード中は、撮像部２１による撮像の露光時間と同じ、または露光時間よりも短い周期で光路長分散部２０３を振動させる。これによって、露光時間内にスペックルパターンの明暗が平均化されるので、スペックルパターンを低減することができる。また、振動制御回路４０は、計測モード中は、振動を停止する、または露光時間よりも長い周期で光路長分散部２０３を振動させる。これによって、露光時間内にスペックルパターンの位相が一定であるか、あまり変化しないので、スペックルパターンを目立たせることができる。
【０２０１】
（第８の変形例）
図２に示す内視鏡装置１を用いて本変形例を説明する。本変形例では、内視鏡装置１は、計測モード中は、スペックルパターンが常に投射されている状態と、スペックルパターンが低減されている状態とを高速に切り替えることが可能である。また、内視鏡装置１は、スペックルパターンが投射されている状態の画像と、スペックルパターンが低減されている状態の画像との両方を順次撮影する。
【０２０２】
本変形例では、スペックルパターン制御部（温度制御回路３６等）は、計測モード中に、回折界スペックルによるスペックルパターンが被写体に投射される第１の状態と、被写体に投射されるスペックルパターンが第１の状態よりも低減された第２の状態とが順次切り替わるように回折界スペックルを制御する。撮像部２１は、第１の状態と第２の状態とのそれぞれで撮像を行う。
【０２０３】
例えば、第１の状態では、スペックルパターン制御部は、ＬＤ３３によって生成された光の波長を一定に保つ、またはＬＤ３３によって生成された光の波長の変化の周期を撮像部２１による撮像の露光時間よりも長くする。また、第２の状態では、スペックルパターン制御部は、ＬＤ３３によって生成された光の波長の変化の周期を露光時間と同じ、または露光時間よりも短くする。
【０２０４】
映像処理回路３１は、第２の状態で生成された画像データを表示部５に出力する。これによって、計測モード中にユーザが被写体を観察するための画像は、スペックルパターンが低減された状態で撮影された画像となる。このため、被写体自身の模様等がスペックルパターンによって邪魔されることなく、被写体を観察することができる。
【０２０５】
一方、ＣＰＵ３７は、第１の状態で生成された画像データを映像処理回路３１から取り込み、その画像データに基づいて被写体の３次元形状を算出する。スペックルパターンが投射されている状態で撮影された画像に基づいて３次元計測が行われるので、マッチング精度が向上する。
【０２０６】
ユーザは、第２の状態で撮影された画像を確認した後、計測したい部分の位置を、操作部４を介して指定する。ＣＰＵ３７は、第１の状態で生成された画像データを用いて、ユーザによって指定された位置の画像座標に対応する３次元座標を算出する。
【０２０７】
スペックルパターン制御部は、１フレーム毎に第１の状態と第２の状態とを切り替えてもよい。これによって、スペックルパターンが投射されている状態の画像と、スペックルパターンが低減された状態の画像との撮影の時間差を極力抑えることができる。また、ユーザが操作部４を介して指示を入力するまではスペックルパターン制御部が第２の状態に係る制御を行い、ユーザが操作部４を介して指示を入力した場合にスペックルパターン制御部が第１の状態に係る制御を行ってもよい。
【０２０８】
本変形例では、計測モード中にスペックルパターンが低減された画像が表示されるので、ユーザが、計測したい部分を、より観察しやすい状態で観察することができる。また、スペックルパターンが投射された画像を用いて３次元計測を行うので、被写体の３次元形状をより正確に復元することができる。
【０２０９】
（第９の変形例）
前述したように、マルチモードファイバーである光ファイバー８２は回折界スペックルを発生させる。つまり、光ファイバー８２は、ＬＤ３３によって生成された光を挿入部２の先端２０に伝送すると共に、ＬＤ３３によって生成された光に対して、空間的にランダムな回折界スペックルを発生させる。光ファイバー８２が変形することで、挿入部２の先端２０から出射される光の位相分布が変化し、スペックルパターンが変化する。したがって、圧電素子等を用いて光ファイバー８２を振動させることで、スペックルパターンが振動する。
【０２１０】
図１８は、光ファイバー８２を振動させるための構成を示している。振動発生部３９と振動制御回路４０とは図１のコントロールユニット３内に配置される。振動発生部３９は振動を発生し、光ファイバー８２に振動を与える。振動制御回路４０は振動発生部３９を制御する。振動制御回路４０は、光ファイバー８２を振動させ、振動の周期を制御することにより回折界スペックルを制御するスペックルパターン制御部である。
【０２１１】
振動制御回路４０は、観察モード中は、撮像部２１による撮像の露光時間と同じ、または露光時間よりも短い周期で光ファイバー８２を振動させる。これによって、露光時間内にスペックルパターンの明暗が平均化されるので、スペックルパターンを低減することができる。また、振動制御回路４０は、計測モード中は、振動を停止する、または露光時間よりも長い周期で光ファイバー８２を振動させる。これによって、露光時間内にスペックルパターンの位相が一定であるか、あまり変化しないので、スペックルパターンを目立たせることができる。
【０２１２】
（第１０の変形例）
図１９は、本変形例の内視鏡装置１ｂの構成を示している。図１９に示すように、内視鏡装置１ｂは、挿入部２ｂとコントロールユニット３ｂとを有する。図１９では、回折界スペックルの発生と回折界スペックルの制御とに関する構成のみが示され、図２に示す構成と同様の構成については省略されている。
【０２１３】
本変形例では、ＬＤ３３と、振動発生部３９と、位相分散部４１とが挿入部２ｂの先端２０ｂに配置される。位相分散部４１は、ＬＤ３３によって生成された光の位相を分散させることにより、ＬＤ３３によって生成された光に対して、空間的にランダムな回折界スペックルを発生させるスペックルパターン発生部である。例えば、位相分散部４１は図７の配光調節光学系６１と同様の拡散板である。振動発生部３９は振動を発生し、位相分散部４１に振動を与える。
【０２１４】
コントロールユニット３ｂは、光源制御回路３４と、ＣＰＵ３７と、振動制御回路４０とを有する。光源制御回路３４は、信号線８６によってＬＤ３３と接続されている。振動制御回路４０は、信号線８７によって振動発生部３９と接続されている。振動制御回路４０は、位相分散部４１を振動させ、振動の周期を制御することにより回折界スペックルを制御するスペックルパターン制御部である。
【０２１５】
ＬＤ３３によって生成された光が位相分散部４１を通ることによって、光にランダムな位相分布が与えられ、回折界スペックルが発生する。また、位相分散部４１を振動させることで、挿入部２ｂの先端２０ｂから出射される光の位相分布が変化し、スペックルパターンが変化する。したがって、位相分散部４１を振動させることで、スペックルパターンが振動する。
【０２１６】
振動制御回路４０は、観察モード中は、撮像部２１による撮像の露光時間と同じ、または露光時間よりも短い周期で位相分散部４１を振動させる。これによって、露光時間内にスペックルパターンの明暗が平均化されるので、スペックルパターンを低減することができる。また、振動制御回路４０は、計測モード中は、振動を停止する、または露光時間よりも長い周期で位相分散部４１を振動させる。これによって、露光時間内にスペックルパターンの位相が一定であるか、あまり変化しないので、スペックルパターンを目立たせることができる。
【０２１７】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【０２１８】
１，１ａ，１ｂ  内視鏡装置
２，２ａ，２ｂ  挿入部
３，３ａ，３ｂ  コントロールユニット
４  操作部
５  表示部
６，６ａ，６ｂ，６ｃ  光学アダプタ
２０，２０ａ，２０ｂ  先端
２１  撮像部
３０  撮像制御部
３１  映像処理回路
３２  照明用光源
３３  ＬＤ
３４  光源制御回路
３５  温度制御素子
３６  温度制御回路
３７  ＣＰＵ
３８  信号検出回路
３９  振動発生部
４０  振動制御回路
４１  位相分散部
６０，６０ａ，６０ｂ  対物レンズ
６１  配光調節光学系
６９  導光光学系
７６  電気的素子
７７ａ，７７ｂ，７８ａ，７８ｂ  接続部
２００  光学部材
２０１，２０２，２０４  レンズ
２０３  光路長分散部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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