高速コーンビーム走査による細径内視鏡三次元計測

概要

近年医療や産業分野において，細い管状構造の内部形状を三次元的に計測する技術への需要が高まっている． 特に気管などの生体組織では，呼吸に伴う高速な形状変化を観察できることが望まれるが， 数mm程度の細径内視鏡では，計測機構の小型化と高速化を両立することは容易ではない． また，内視鏡先端に駆動機構や光学素子を搭載する方式では，安全性や小型化にも課題がある．

本研究では，マルチモード光ファイバが生成するコーンビームと， 高速回転ミラーおよび楕円曲面ミラーを組み合わせた， 高速コーンビーム走査システムを提案する（図1）． 提案光学系では光ファイバ端への入射角を高速に制御することで， 内視鏡先端から射出されるコーンビームの角度を高速に走査でき（図2）， 従来の回転ステージを用いた方式と比較して大幅な高速化が可能である（図3）． 数mm径の細径プローブを用いて，円筒内面および角柱内面の三次元形状計測も実証している（図4）． 本研究は細径内視鏡による三次元計測の高速化に向けた基盤技術であり， 医療診断やロボットによる狭小空間計測への応用が期待される．

図1 提案コンセプト	図2 光学設計．a)従来, b)提案
図3 コーンビーム高速走査．a)従来, b)提案	図4 内視鏡三次元形状計測

参考文献

1. Tomohiro Sueishi, Makoto Komura, and Masatoshi Ishikawa: High-speed Scanning Design of Fiber-optic Cone Beam for Fast Three-dimensional Endoscopic Measurement, SICE Festival 2026 with Annual Conference (SICE FES 2026) (Yokohama, 2026.9.17)/Proceedings, pp.1209-1216