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WO2018116375A1 - 湾曲情報導出装置、この装置を含む内視鏡システム、及び湾曲情報導出方法 - Google Patents

湾曲情報導出装置、この装置を含む内視鏡システム、及び湾曲情報導出方法 Download PDF

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WO2018116375A1
WO2018116375A1 PCT/JP2016/087944 JP2016087944W WO2018116375A1 WO 2018116375 A1 WO2018116375 A1 WO 2018116375A1 JP 2016087944 W JP2016087944 W JP 2016087944W WO 2018116375 A1 WO2018116375 A1 WO 2018116375A1
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WO
WIPO (PCT)
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light
detected
guide member
bending
detected portion
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2016/087944
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English (en)
French (fr)
Inventor
憲 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Corp filed Critical Olympus Corp
Priority to PCT/JP2016/087944 priority Critical patent/WO2018116375A1/ja
Publication of WO2018116375A1 publication Critical patent/WO2018116375A1/ja
Priority to US16/445,633 priority patent/US11399697B2/en
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/005—Flexible endoscopes
    • A61B1/009—Flexible endoscopes with bending or curvature detection of the insertion part
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00002—Operational features of endoscopes
    • A61B1/00004—Operational features of endoscopes characterised by electronic signal processing
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    • A61B1/005—Flexible endoscopes
    • A61B1/0051—Flexible endoscopes with controlled bending of insertion part
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    • A61B1/06—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
    • A61B1/07—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements using light-conductive means, e.g. optical fibres
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G—PHYSICS
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    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
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    • G01B11/255—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures for measuring radius of curvature
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2061—Tracking techniques using shape-sensors, e.g. fiber shape sensors with Bragg gratings

Definitions

  • the present invention relates to a bending information deriving device for deriving bending information including a bending direction and a bending magnitude, an endoscope system including the device, and a bending information deriving method.
  • Japanese Patent No. 4714570 discloses an endoscope shape detection probe as a bending information deriving device.
  • This probe has an optical fiber that is incorporated into an insertion portion of an endoscope and is bent integrally therewith.
  • the optical fiber is provided with two light modulation units for detecting curvatures in two directions substantially orthogonal to each other at substantially the same position in the longitudinal direction.
  • the light modulation unit modulates the intensity of the wavelength component of the light transmitted through the optical fiber.
  • the curvature of the optical fiber in the optical modulator, and hence the curvature of the insertion section curved integrally with the optical fiber is detected based on changes in the intensity of the wavelength component before and after passing through the optical modulator.
  • Japanese Patent No. 4714570 does not specifically disclose how to obtain a change in light intensity or the like in the light modulation section of the optical fiber. For this reason, bending information (bending direction and bending magnitude) representing the bending state of the light modulator cannot be derived.
  • an object of the present invention is to provide a bending information deriving device capable of correctly deriving bending information including a bending direction and a bending magnitude, an endoscope system including the device, and a bending information deriving method.
  • One embodiment of the present invention includes a light guide member provided with at least one detected portion, and the amount of light transmitted from the detected portion to the light guide member according to a curved state of the detected portion.
  • Detected light amount information representing the relationship between the wavelength and the light amount in a predetermined wavelength band, the absorption spectrum of each detected portion, the bending direction and the bending magnitude of each detected portion, obtained using a sensor that changes
  • An arithmetic unit for deriving bending information indicating the bending direction and the bending magnitude of each detected part based on the bending coefficient of each detected part that varies depending on the length and the characteristic value unique to each detected part Is a curvature information deriving device.
  • Another embodiment of the present invention is an endoscope system including the bending information deriving device described above and an endoscope having an insertion portion in which the light guide member of the bending information deriving device is incorporated.
  • Another embodiment of the present invention has a light guide member provided with at least one detected part, and the detected part transmits light guided by the detected part according to a curved state of the detected part.
  • a sensor that changes the amount of light, obtaining detected light amount information representing the relationship between the wavelength and the light amount in a predetermined wavelength band, the absorption spectrum of each detected portion, the bending direction and bending of each detected portion Obtaining a curvature coefficient of each detected part that varies depending on the size of the detected part, a characteristic value unique to each detected part, the detected light amount information, the absorption spectrum, the curvature coefficient, and the inherent coefficient
  • a bending information deriving method including deriving bending information indicating a bending direction and a bending magnitude of each detected portion based on the characteristic value.
  • a bending information deriving device capable of correctly deriving bending information including a bending direction and a bending magnitude, an endoscope system including the device, and a bending information deriving method.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of an endoscope system including a curvature information deriving device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a fiber sensor of the bending information deriving device.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view including the optical axis of the light guide member of the sensor unit.
  • FIG. 4 is a sectional view in the radial direction of the light guide member along the line AA in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the relationship between the wavelength and the light intensity in the reference state and the curved state.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the relationship between the wavelength and the change rate of the light intensity.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of an endoscope system including a curvature information deriving device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a fiber sensor of the bending
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a curved state of the light guide member having the configuration (I).
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a curved state of the light guide member having the configuration (II).
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a curved state of the light guide member having the configuration (III).
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the relationship between the wavelength and the absorbance in case 1.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the relationship between the wavelength and the absorbance in Case 2.
  • FIG. FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the relationship between the wavelength and the absorbance including the correction value in Case 1.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the relationship between wavelength and absorbance, including the correction term in Case 2.
  • FIG. 14 is a diagram schematically showing an example of a configuration for determining a correction value for correcting a change over time in the absorption spectrum of the light absorber of the detected portion.
  • FIG. 15 is a diagram schematically showing an example of a configuration for determining a correction value for correcting a change over time in the absorption spectrum of the light absorber of the detected portion.
  • FIG. 16 is a diagram schematically showing an example of a configuration for determining a correction value for correcting a change with time of the absorption spectrum of the light absorber of the detected portion.
  • FIG. 17 is a diagram schematically illustrating an example of an endoscope system including a curvature information deriving device for determining a correction value for correcting a change over time of an absorption spectrum of a light absorber of a detected portion. It is.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of an endoscope system 1 including a curvature information deriving device 10 according to a first embodiment of the present invention.
  • the endoscope system 1 includes a bending information deriving device 10, an endoscope device 20, an input device 50, and a display device 60.
  • the endoscope device 20 includes an endoscope 30 and an endoscope control device 40.
  • the endoscope 30 is connected to the endoscope control device 40 via a universal cord (not shown).
  • the endoscope 30 has an insertion portion 31 to be inserted into the insertion object and an operation portion 32 connected to the proximal end side of the insertion portion 31.
  • the insertion portion 31 is an elongated tubular portion on the distal end side of the endoscope and has flexibility.
  • the insertion portion 31 incorporates an illumination optical system, an observation optical system, an image sensor, and the like (not shown) at the distal end.
  • the insertion portion 31 includes a bending portion that bends in a desired direction when the user operates the operation portion 32.
  • Various operations of the endoscope 30 including the bending operation are input to the operation unit 32.
  • the endoscope control device 40 includes an endoscope light source 41 for supplying illumination light to the illumination optical system of the endoscope 30.
  • the endoscope light source 41 includes general light emitting elements such as a halogen lamp, a xenon lamp, a laser diode (LD), and a light emitting diode (LED).
  • the endoscope control device 40 includes the endoscope 30 and the endoscope 30, such as drive control of the imaging element of the endoscope 30, drive control of the endoscope light source 41, and dimming control of illumination light from the endoscope light source 41.
  • Various operations of the endoscope light source 41 are controlled.
  • the endoscope control device 40 includes an image processing unit 42 for processing an image acquired by the observation optical system and the imaging element of the endoscope 30.
  • the bending information deriving device 10 is a device for deriving bending information of the insertion portion 31 of the endoscope 30.
  • the bending direction and the bending magnitude are collectively referred to as bending information.
  • the bending information deriving device 10 includes a control device 100 and a fiber sensor 400 including a sensor unit 200 and a sensor control unit 300. Details of these will be described later.
  • the input device 50 is a general input device such as a keyboard and a mouse.
  • the input device 50 is connected to the control device 100 of the bending information deriving device 10.
  • the input device 50 is used for a user to input various commands for operating the bending information deriving device 10.
  • the input device 50 may be a storage medium. In this case, information stored in the storage medium is input to the control device 100.
  • the display device 60 is a general monitor such as a liquid crystal display.
  • the display device 60 is connected to the endoscope control device 40 and displays an observation image acquired by the endoscope 30.
  • the display device 60 is connected to the bending information deriving device 10 and displays the bending information obtained thereby, the bending shape of the insertion portion 31, and the like.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a fiber sensor 400 including the sensor unit 200 and the sensor control unit 300.
  • the sensor unit 200 includes a light guide member 210, at least one detected portion 220 provided on the light guide member 210, and a reflection member 230.
  • the sensor control unit 300 includes a sensor light source 310, a photodetector 320, and a light branching unit 330.
  • the light guide member 210 is an optical fiber, for example, and has flexibility.
  • the base end of the light guide member 210 is connected to the light branching unit 330 of the sensor control unit 300.
  • the light guide member 210 is incorporated in the insertion portion 31 of the endoscope 30 along the longitudinal direction thereof.
  • At least one detected portion 220 of the light guide member 210 is arranged at a point or a region where the bending information should be obtained in the insertion portion 31.
  • the 1 and 2 show a plurality of detected parts 220.
  • These detected portions 220 include a first detected portion 221 and can further include an m-th detected portion 22m, that is, m light-detecting portions 220 are provided on the light guide member 210. Can do.
  • m is an arbitrary number.
  • the m detected parts 221 to 22m are arranged at different positions in the longitudinal direction (optical axis direction) of the light guide member 210, that is, spaced from each other.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view including the optical axis of the light guide member 210.
  • 4 is a cross-sectional view in the radial direction of the light guide member 210 taken along the line AA in FIG.
  • the light guide member 210 has a three-layer structure including a core 211, a clad 212 surrounding the core 211, and a jacket (covering / buffer) 213 surrounding the clad 212.
  • the detected part 220 is formed by removing a part of the jacket 213 and the clad 212 to expose the core 211 and providing the light absorber 214 on the exposed core 211.
  • a substance colored with a coloring material (pigment) whose refractive index is larger than the refractive index of the core 211 and smaller than the refractive index of the jacket 213 is used.
  • the color material for example, dyes, pigments, and metal nanoparticles are used.
  • the reflection member 230 is connected to the tip of the light guide member 210, that is, the side not connected to the light branching unit 330 of the sensor control unit 300.
  • the reflection member 230 is, for example, a mirror.
  • the reflection member 230 reflects the light transmitted from the proximal end of the light guide member 210 to the distal end so that the light branching portion 330 returns in a certain direction.
  • the sensor light source 310 (hereinafter simply referred to as the light source 310) includes, for example, general light emitting elements such as a halogen lamp, a xenon lamp, a laser diode (LD), and a light emitting diode (LED).
  • the photodetector 320 is a detector that acquires light intensity for each wavelength (wavelength band), and includes a combination of a spectroscope, a color filter, and a light receiving element.
  • the light branching unit 330 is a branching unit that branches light transmitted from the light source 310 to the sensor unit 200 via the light guide member 311 and light transmitted from the sensor unit 200 to the photodetector 320 via the light guide member 321. Yes, including optical couplers, half mirrors, etc.
  • the light guide members 311 and 321 may also be flexible optical fibers.
  • the light source 310 emits light in a predetermined emission wavelength region.
  • the emitted light is guided from the light guide member 311 to the light guide member 210 via the light branching unit 330, reflected by the reflecting member 230 and turned back, and again guided from the light guide member 210 via the light branching unit 330.
  • the light is guided to the member 321 and reaches the photodetector 320.
  • the light detector 320 shows the relationship between the spectrum of light that has passed through the detected portion 220 (221 to 22m), reflected by the reflecting member 230, and returned, that is, the wavelength in a predetermined wavelength region and the light intensity (light quantity).
  • the detected light quantity information is detected.
  • the light absorber 214 absorbs light having a predetermined wavelength (wavelength band) among the light transmitted through the light guide member 210. For example, when the detected part 220 is in a straight state, part of the light guided through the light guide member 210 is absorbed by the light absorber 214. On the other hand, when the light guide member 210 is curved so that the detected portion 220 is located inside the bend, the amount of light hitting the light absorber 214 decreases, so the amount of light absorbed by the light absorber 214 is small. Become.
  • the transmission amount of the light transmitted through the light guide member 210 is larger than that in the linear state.
  • the amount of light hitting the light absorber 214 increases, and the amount of light absorbed by the light absorber 214 increases. Therefore, the transmission amount of light transmitted through the light guide member 210 is smaller than that in the linear state.
  • the detected portion 220 modulates the light transmitted through the light guide member 210 according to the curved state of the detected portion 220.
  • the light absorber 214 of the detected portion 220 modulates the amount of light (light intensity) transmitted through the light guide member 210.
  • the amount of light transmitted by the light guide member 210 changes because the amount of light absorbed by the light absorber 214 of the detected portion 220 changes according to the curved state of the detected portion 220.
  • the curvature information deriving device 10 derives the curvature information of the detected part 220 using this light amount change, that is, based on the spectrum detected by the photodetector 320, that is, the detected light amount information.
  • the light absorbers 214 having different light absorptance at each wavelength, that is, having different light modulation characteristics, are detected portions 220. Applies to That is, the same number of different types of light absorbers 214 as the number of detected portions 221 to 22m can be prepared. In this case, the characteristics of the absorption spectrum of each light absorber 214 (the relationship between the wavelength and the amount of light absorption) differ in each of the detected parts 221 to 22m.
  • the control device 100 is configured by an electronic computer that is a personal computer, for example.
  • the control device 100 includes an input unit 110, a storage unit 120, a bending information calculation unit 130, an endoscope shape calculation unit 140, a sensor driving unit 150, and an output unit 160.
  • the input unit 110, the storage unit 120, and the bending information calculation unit 130 constitute a calculation unit 101.
  • the control device 100 is communicably connected to the endoscope control device 40. In FIG. 1, the control device 100 of the bending information deriving device 10 and the endoscope control device 40 are separated, but the control device 100 may be incorporated in the endoscope control device 40.
  • the above-described detected light amount information is input to the input unit 110 from the photodetector 320 of the sensor control unit 300.
  • the input unit 110 transmits the detected light amount information to the bending information calculation unit 130.
  • the information output from the endoscope control device 40 is also input to the input unit 110.
  • information input to the input device 50 is also input to the input unit 110.
  • the input unit 110 transmits a signal including the input information to the bending information calculation unit 130 or the sensor driving unit 150.
  • the storage unit 120 stores various information necessary for the calculation performed by the bending information calculation unit 130.
  • the storage unit 120 stores, for example, a program including a calculation algorithm.
  • the bending information calculation unit 130 calculates the bending information of each detected unit 220 based on information such as the detected light amount information acquired via the input unit 110 and information, calculation formulas, and the like stored in the storage unit 120. calculate.
  • the bending information calculation unit 130 transmits the calculated bending information of the detected unit 220 to the endoscope shape calculation unit 140 and the output unit 160.
  • the bending information calculation unit 130 outputs information related to the operation of the photodetector 320 necessary for calculating bending information, such as the gain of the photodetector 320, to the sensor driving unit 150.
  • the endoscope shape calculation unit 140 includes, for example, a CPU or an ASIC.
  • the endoscope shape calculation unit 140 determines the shape of the insertion unit 31 of the endoscope 30 in which the detected unit 220 is arranged based on the bending information of each detected unit 220 calculated by the bending information calculation unit 130. calculate.
  • the calculated shape of the insertion unit 31 is transmitted to the output unit 160.
  • the endoscope shape calculation unit 140 may be incorporated in the bending information calculation unit 130.
  • the sensor driving unit 150 generates a driving signal for the photodetector 320 based on the information acquired from the input unit 110 or the bending information calculation unit 130. Based on this drive signal, the sensor drive unit 150 switches the on / off of the light detector 320 based on, for example, a user instruction input to the input device 50 acquired via the input unit 110, or a bending information calculation unit. Based on the information acquired from 130, the gain of the photodetector 320 is adjusted. The sensor driving unit 150 also controls the operation of the light source 310. The sensor drive unit 150 transmits the generated drive signal to the output unit 160.
  • the output unit 160 outputs the bending information of the detected unit 220 acquired from the bending information calculation unit 130 or the shape of the insertion unit 31 acquired from the endoscope shape calculation unit 140 to the display device 60. Further, the output unit 160 outputs the bending information of the detected unit 220 acquired from the bending information calculation unit 130 or the shape of the insertion unit 31 acquired from the endoscope shape calculation unit 140 to the endoscope control device 40. Further, the output unit 160 outputs a drive signal from the sensor drive unit 150 to the photodetector 320.
  • the insertion part 31 of the endoscope 30 is inserted into the body to be inserted by the user. At this time, the insertion portion 31 bends following the bending state of the inserted body.
  • the endoscope 30 obtains an image signal by an observation optical system and an image sensor provided at the distal end of the insertion portion 31, and the obtained image signal is transmitted to the endoscope control device 40.
  • the endoscope control device 40 creates an observation image by the image processing unit 42 based on the acquired image signal, and causes the display device 60 to display the created observation image.
  • the user wants to display the bending information of the insertion portion 31 of the endoscope 30 on the display device 60 or when the user wants the endoscope control device 40 to perform various operations using the bending information of the insertion portion 31, the user This is input to the control device 100 by the input device 50. At this time, the bending information deriving device 10 operates.
  • the light source 310 of the sensor control unit 300 is activated based on the drive signals transmitted to the sensor drive unit 150, the output unit 160, and the sensor control unit 300.
  • the light source 310 emits light in a predetermined emission wavelength region. Then, as described above, the amount of light transmitted through the light guide member 210 changes according to the curved state of the detected portion 220, and the changed light intensity is detected for each wavelength by the photodetector 320. That is, the light detector 320 acquires detected light amount information.
  • the light detector 320 transmits the acquired detected light amount information to the input unit 110 of the control device 100.
  • the transmitted detected light amount information is acquired by the bending information calculation unit 130, and the bending information calculation unit 130 calculates the bending information of each detected unit 220.
  • the bending information of each detected unit 220 calculated by the bending information calculation unit 130 is acquired by the endoscope shape calculation unit 140.
  • the endoscope shape calculation unit 140 calculates the shape of the insertion part 31 of the endoscope 30 based on the curvature information of the detected part 220.
  • the bending information of each detected unit 220 calculated by the bending information calculation unit 130 or the shape of the insertion unit 31 calculated by the endoscope shape calculation unit 140 is acquired by the endoscope control device 40 via the output unit 160. Is done.
  • the endoscope control device 40 controls the operation of the endoscope 30 based on the curvature information of the detected part 220 or the shape of the insertion part 31.
  • the bending information of each detected unit 220 calculated by the bending information calculation unit 130 or the shape of the insertion unit 31 calculated by the endoscope shape calculation unit 140 is displayed on the display device 60 via the output unit 160.
  • the information input to the input unit 110 and the bending information of each detected unit 220 calculated by the bending information calculation unit 130 are acquired by the sensor driving unit 150. Based on the acquired information, the sensor driving unit 150 transmits a driving signal to the photodetector 320 via the output unit 160 to control the operation of the photodetector 320.
  • the bending information of each detected unit 220 is derived by the bending information calculation unit 130. Further, the endoscope shape calculation unit 140 calculates the shape of the insertion unit 31 of the endoscope 30 based on the derived curvature information of the detected portion 220. Thereby, the user can obtain the curvature information of each detected portion 220 or the shape of the insertion portion 31 during the operation of the endoscope 30. Further, the endoscope control device 40 can appropriately control the operation of the endoscope 30 according to the calculated curvature information of each detected part 220 or the shape of the insertion part 31.
  • a spectrum that is a relationship between the wavelength and the light intensity detected by the photodetector 320 when the detected portion 220 has a predetermined shape as a reference is referred to as a spectrum I 0 in the reference state.
  • the reference state refers to, for example, a state where the detected portion 220 is in a straight state, that is, a state where the location of the light guide member 210 including the detected portion 220 is in a straight state. Of course, other states may be used as the reference state.
  • An example of the spectrum I 0 in the reference state is shown by a solid line in FIG.
  • the spectrum I 0 in the reference state is acquired in advance when the bending information deriving device 10 is shipped from the factory and stored in the storage unit 120, for example. Alternatively, it may be stored in advance in a sensor storage unit (not shown) provided in the sensor unit 200 or the sensor control unit 300. Alternatively, it may be acquired every time the optical branching unit 330 of the sensor control unit 300 and the light guide member 210 of the sensor unit 200 are separated and reconnected, such as during maintenance by a service person.
  • the amount of light absorbed by the light absorber 214 of the detected portion 220 changes according to the bending direction and the bending magnitude.
  • the spectrum that is the relationship between the wavelength detected by the detector 320 and the light intensity, that is, the spectrum I 1 in the curved state is different from the spectrum I 0 in the reference state.
  • An example of the spectrum I 1 in the curved state is shown by a broken line in FIG.
  • the change rate I 1 / I 0 shown in FIG. 6 is a change in the spectrum due to the curvature of the detected portion 220.
  • the spectrum (the amount of light at each wavelength) changes according to the curved state.
  • the spectrum of the light absorber 214 provided in the detected part 220 is acquired by curving the detected part 220.
  • the first detected portion 221 and the second detected portion 222 are provided in the light guide member 210.
  • the second detected portion 222 including the second light absorber 216, that is, one detected portion, is kept straight without bending the first detected portion 221 including the second light absorber 215.
  • the spectrum of the first light absorber 215 is obtained by curving only the light.
  • the first detected portion 221 and the second detected portion 222 that are close to each other constitute a detected portion group.
  • the other detected portion 222 (or 221) is inevitably bent, and therefore only one detected portion cannot be bent. .
  • the detected part 221 or 222 instead of the detected part 221 or 222 itself, an alternative detected part corresponding to the detected part 221 or 222, or the light of the detected part 221 or 222
  • the spectrum of the light absorber 215 or 216 of the detected portion 221 or 222 is acquired by another optical characteristic acquisition unit that simulates light absorption by the absorber 215 or 216.
  • the solution / dispersion spectrum is obtained by dissolving or dispersing the color material constituting the light absorber 215 or 216 in the liquid.
  • the first light absorber provided in the first detected portion 221. 215 and the second light absorber 216 provided in the second detected portion 222 are different light absorbers.
  • the same light absorber 216 is provided in the second detected unit 222 and the third detected unit 223 adjacent to each other. In other words, the detected part provided with the same light absorber 216 is divided into two parts.
  • the detection range by the light absorber 216 becomes long, the structural strength of the light guide member 210 is maintained, or the fixing portion when the light guide member 210 is fixed to another member Is secured between the second detected portion 222 and the third detected portion 223 (that is, the light guide member 210 is not fixed at the location of the detected portion).
  • the same light absorber 216 is provided in the second detected portion 222 and the third detected portion 223 that are curved, as in the configuration (III) of the light guide member 210 shown in FIG.
  • the two detected parts 222 and 223 are regarded as one detected part. That is, the configuration (III) is handled in the same manner as the configuration (I), and the two detected parts 222 and 223 in which the same light absorber 216 is arranged are set to the same curved state (curvature).
  • the number of detected parts regarded as one detected part may be three or more.
  • the configuration (I) For example, in order to acquire the spectrum of the light absorber of each of the detected portions 221 and 222 constituting the detected portion group in the light guide member 210 of the configuration (II), the configuration (I) The light guide member 210 is prepared separately. And the spectrum of the light absorber of each to-be-detected part 221 and 222 is acquired by curving each to-be-detected part 221 and 222 as mentioned above about composition (I).
  • the same first light absorber 215 and second light absorber 216 are used for the first detected portion 221 and the second detected portion 222 of the configurations (I) and (II), respectively.
  • the absorption spectrum of the light absorbers 215 and 216 of the detected parts 221 and 222 in the configuration (I) and the absorption spectrum of the light absorbers 215 and 216 of the detected parts 221 and 222 in the configuration (II) are completely Does not match (strictly). This is because the absorption spectrum of the color material contained in the light absorber constituting the light absorber in each detected portion changes (case 1) and the addition of new light absorption (scattering). There are two main cases: the case where the absorption spectrum of the light absorber changes (case 2).
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of the relationship between wavelength and absorbance in Case 1.
  • the absorption spectrum Ui in the configuration (I) is indicated by a solid line
  • the absorption spectrum Uii in the configuration (II) is indicated by a broken line.
  • the maximum values of the absorption spectra Ui and Uii are the same. Comparing the absorption spectrum Ui and the absorption spectrum Uii, for example, the peak wavelength of the absorption spectrum Uii is shifted to the longer wavelength side with respect to the absorption spectrum Ui (change indicated by a right arrow in FIG. 10). Further, for example, the peak of the absorption spectrum Uii changes with respect to the peak of the absorption spectrum Ui (change indicated by the up and down arrows in FIG. 10).
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of the relationship between wavelength and absorbance in Case 2.
  • the absorption spectrum Ui in the configuration (I) is indicated by a solid line
  • the absorption spectrum Uii in the configuration (II) is indicated by a broken line. Comparing the absorption spectrum Ui and the absorption spectrum Uii, for example, the absorption spectrum Uii is generally shifted upward with respect to the absorption spectrum Ui (change indicated by an upward arrow in FIG. 11). That is, light absorption occurs as a whole.
  • the correct bending information is obtained in the bending information deriving device 10 including the light guide member 210 as in the configuration (II). May not be derived.
  • the change rate V of the light amount at each wavelength is expressed by an equation including the absorption spectrum and curvature information of the light absorber constituting the detected part.
  • the correction value which is a characteristic value peculiar to each to-be-detected part is given to said formula.
  • the absorption spectrum of the light absorber 214 (215, 216) of each detected portion 220 (221, 222) can be acquired as in the configuration (I) (absorption of the light absorber of the detected portion 220 in the configuration (II))
  • the light quantity change rate V of the light modulated by the detected portion 220 is the spectrum I 0 in the reference state and the spectrum I 1 in the curved state, including the case where the spectrum is completely equal to the configuration (I). It is expressed as a ratio. That is, the light quantity change rate V is defined by the following equation (1).
  • the light quantity change rate V can be expressed using a curvature coefficient as shown in Equation (2).
  • V is a light amount change rate of the entire fiber sensor 400, and exists for each wavelength in a predetermined wavelength band of light emitted from the light source 310 (V ⁇ 1 to V ⁇ n).
  • V A is a light amount change rate in the first detected unit 221
  • V B is a light amount change rate in the second detected unit 222.
  • These light quantity change rates V A and V B also exist for each wavelength in a predetermined wavelength band of light emitted from the light source 310 (V A ⁇ 1 to V A ⁇ n, V B ⁇ 1 to V B ⁇ n).
  • ⁇ A is a curvature coefficient of the first detected portion 221 and is a function of the curvature and the bending direction.
  • ⁇ B is a curvature coefficient of the second detected portion 222 and is a function of the curvature and the bending direction. These curvature coefficients ⁇ A and ⁇ B do not depend on the wavelength, and change depending on the bending direction and size of each detected portion.
  • U A is the absorption spectrum of the first light absorber 215 of the first detection target portion 221
  • U B is the absorption spectrum of the second light absorber 216 of the second detection target portion 222.
  • These absorption spectra U A and U B exist for each wavelength in a predetermined wavelength band of light emitted from the light source 310 (U A ⁇ 1 to U A ⁇ n, U B ⁇ 1 to U B ⁇ n).
  • ⁇ A is a curvature coefficient of the first detected portion 221 and is a function of the curvature and the bending direction.
  • ⁇ B is a curvature coefficient of the second detected portion 222 and is a function of the curvature and the bending direction.
  • the bending information calculation unit 130 of the bending information deriving device 10 performs, for example, the bending coefficients of the first detected unit 221 and the second detected unit 222 and the first light absorption of the first detected unit 221. Acquisition from the storage unit 120 storing the body 215 and the absorption spectrum of the second light absorber 216 of the second detected portion 222 in advance, and further detecting the detected light amount information detected by the photodetector 320
  • the curve information of the detected parts 221 and 222 can be derived from the equation (2) representing the relationship between the absorption spectrum, the curve coefficient, and the detected light quantity information.
  • U C1 is a correction value of the absorption spectrum of the light absorber 215 of the first detected unit 22
  • U C2 is a correction value of the absorption spectrum of the light absorber 216 of the second detected unit 222. is there.
  • These correction values U C1 and U C2 of the absorption spectrum also exist for each wavelength in a predetermined wavelength band of the light emitted from the light source 310 (U C1 ⁇ 1 to U c1 ⁇ n, U C2 ⁇ 1 to U C2 ⁇ 2).
  • the correction values U C1 and U C2 of the absorption spectra of the light absorbers 215 and 216 in the detected parts 221 and 222 are defined by, for example, the expression (1) when the detected part is bent into various shapes. Is determined together with the curvature coefficients ⁇ A and ⁇ B so that the sum of absolute values of the difference between the light amount change rate V and the light amount change rate V ′ obtained from the equation (3) is minimized ( ⁇ A , ⁇ B is expressed as a function of curvature and bending direction as described above).
  • the bending information deriving device 10 uses the fiber sensor 400 to acquire detected light amount information representing the relationship between the wavelength and the light amount in a predetermined wavelength band emitted from the light source 310 by the photodetector 320.
  • the fiber sensor 400 includes a light guide member 210 provided with at least one detected portion 220, and light to be transmitted by the detected portion 220 to the light guide member 210 according to the curved state of the detected portion 220. The amount of light is changed. Then, the calculation unit 101 of the control device 100 of the curvature information deriving device 10 acquires the detected light amount information acquired by the photodetector 320.
  • the calculation unit 101 obtains, for example, the curvature coefficient of the detected unit 220, the absorption spectrum of the light absorber 214 of the detected unit 220, and the correction value of the absorption spectrum of the light absorber 214 of the detected unit 220. To do. And the calculating part 101 can derive
  • the calculation unit 101 absorbs the coloring material by giving a correction value to the calculation formula of the light amount change rate used for calculating the bending information. Even if the spectrum changes, the light amount change rate of the detected portion can be expressed by an expression of a curvature coefficient. Therefore, it is possible to provide a bending information deriving device that can perform correct bending information calculation even when the absorption spectrum changes.
  • V D is a light amount change rate in the virtual detection target part and exists for each wavelength in a predetermined wavelength band of light emitted from the light source 310 (V D ⁇ 1 to V D ⁇ n).
  • ⁇ D is a curvature coefficient of the virtual detected portion, and is a function of the curvature and the bending direction. This does not depend on the wavelength, and changes depending on the bending direction and size of the virtual detection target portion.
  • U D is an absorption spectrum of the light absorber in the virtual detection target part, and exists for each wavelength in a predetermined wavelength band of light emitted from the light source 310 (U D ⁇ 1 to U D ⁇ n).
  • ⁇ D is a curvature coefficient of the virtual detected portion, and is a function of the curvature and the bending direction. This does not depend on the wavelength, and changes depending on the bending direction and size of the virtual detection target portion.
  • Figure 13 is an absorption spectrum U A light absorbing 215 of the first detection target portion 221 are an example of the absorption spectrum U D of the light absorber virtual detected portion is shown.
  • the correction term in this embodiment is determined in the same way as the correction value in the first embodiment.
  • a correction term corresponding to each detected part is given.
  • a new light absorption is generated in the light absorber by giving a correction term indicating a pseudo virtual detected portion to the light amount change rate used by the bending information calculation unit 130 for calculating the bending information.
  • the light amount change rate of the detected portion can be expressed by an equation of a curvature coefficient. Therefore, it is possible to provide a bending information deriving device that can perform correct bending information calculation even when new light absorption occurs.
  • Equation (5) a correction value and a correction term are given as shown in Equation (5) by combining the first embodiment and the second embodiment.
  • the correction value and the correction term can be determined in the same way as in the first embodiment and the second embodiment.
  • a correction value corresponding to each color material and a correction term corresponding to each detected part group may be given.
  • the amount-of-light change rate of the detection target group can be expressed by the equation of the curvature coefficient. It is possible to provide a bending information deriving device that can express the bending state correctly.
  • the bending information estimation device represents the change rate of the light amount at each wavelength by the relational expression between the absorption spectrum of the light absorber constituting the detected portion and the bending information.
  • the absorption of the light absorber is obtained by giving at least one of a correction value and a correction term (characteristic value peculiar to the detected portion) for correcting individual differences and variations in the absorption spectrum of the light absorber to the relational expression. Even if there are individual differences and variations in the spectrum, it is possible to accurately derive the curvature information of the detected portion.
  • the control device 100 notifies an error code or a notification that the derivation accuracy is low when at least one of the correction value and the correction term exceeds the set range. It may be configured to notify the user audibly or visually.
  • UP1 is a value for correcting the change due to the light energy of the absorption spectrum of the first light absorber 215 of the first detected portion 221.
  • U O1 is a value for correcting a change due to oxidation of the absorption spectrum of the first light absorber 215 of the first detected portion 221.
  • U T1 is a value for correcting a change in the absorption spectrum of the first light absorber 215 of the first detected portion 221 due to heat.
  • UP2 is a value for correcting a change due to light energy in the absorption spectrum of the second light absorber 216 of the second detected portion 222.
  • U O2 is a value for correcting a change due to oxidation of the absorption spectrum of the second light absorber 216 of the second detected portion 222.
  • U T2 is a value for correcting a change due to heat in the absorption spectrum of the second light absorber 216 of the second detected portion 222.
  • correction values U P2, U O2, U T2 is also present for each wavelength in the predetermined wavelength band of the light emitted from the light source 310 (U P2 ⁇ 1 ⁇ U P2 ⁇ n, U O2 ⁇ 1 ⁇ U O2 ⁇ n, U T2 ⁇ 1 to U T2 ⁇ n).
  • U P2 ⁇ 1 ⁇ U P2 ⁇ n, U O2 ⁇ 1 ⁇ U O2 ⁇ n, U T2 ⁇ 1 to U T2 ⁇ n it is not necessary to use all these six correction values, and it is not necessary to give a correction value that is not affected by light energy, oxidation, or heat, or small enough to ignore the influence (set to 0).
  • the reference light absorber is arranged in an environment equivalent to the detected unit 220 or an environment in which the environment of the detected unit 220 can be estimated. Then, by measuring the absorption spectrum of the reference light absorber, the amount of change in the absorption spectrum of the light absorber 214 of the detected portion 220 is derived. For example, in an equivalent environment, the derived change amount is used as the correction value. For example, if the environment can be estimated, the correction value is obtained from the derived change amount.
  • the environment in which the environment of the detected unit 220 can be estimated is, for example, an environment where a known light intensity (for example, 20% light intensity) of the detected unit 220 is given.
  • FIG. 14 is a diagram schematically showing an example of a configuration for determining a correction value for correcting a change over time in the absorption spectrum of the light absorber of the detected portion 220.
  • a fiber sensor 400a including the sensor unit 200 and the sensor control unit 300a determines a correction value for correcting the change with time of the absorption spectrum of the light absorber of the detected unit 220.
  • the sensor control unit 300a of the fiber sensor 400a includes, for example, a flexible optical fiber in addition to the light source 310, the photodetector 320, and the light branching unit 330 similar to those described in the first embodiment. It has an optical member 340, a detected part 350 provided on the light guide member 340, and a reference photodetector 360. The proximal end of the light guide member 340 is connected to the light source 310, and the distal end is connected to the reference photodetector 360.
  • the detected part 350 provided in the light guide member 340 has the same configuration as the detected part 220 provided in the light guide member 210.
  • the detected portion 350 includes a reference light absorber that absorbs light in a predetermined wavelength band that is emitted from the light source 310 and guided through the light guide member 340.
  • the reference light absorber is the same type as the light absorber of the detected portion 220.
  • the reference photodetector 360 is a detector that acquires light intensity for each wavelength (wavelength band), and includes a combination of a spectroscope, a color filter, and a light receiving element.
  • the detected light amount information detected by the reference photodetector 360 is output to the control device 100 in the same manner as the detected light amount information detected by the photodetector 320.
  • the temporal change of the light absorber due to the light energy, oxidation, and heat given to the detected part 220 occurs more slowly than the one-time use of the endoscope (a few hours at the longest). Therefore, when the endoscope 30 is connected to the bending information deriving device 10, for example, the light branching unit 330 of the sensor control unit 300 and the light guide member 210 of the sensor unit 200 are connected. Sometimes you can do it.
  • the acquisition of the correction value is performed by the control device 100, for example, and the acquired correction value is stored in the storage unit 120, for example. Alternatively, a correction value may be acquired separately, and the value may be input from the input device 50 and stored in the storage unit 120. If more precise correction is required, correction values may be acquired at regular intervals such as every 30 minutes.
  • the form of the detected portion 350 including the reference light absorber is the same as that of the detected portion 220 as shown in FIG. 14, and the transmitting member coated on the glass plate and the reflecting member coated on the mirror The form of the filter containing these may be sufficient.
  • the detected part 350 including the reference light absorber has the same form as the detected part 220 and is placed in the same environment as the detected part 220 and performs the acquisition operation as described above, the reference light The amount of change in the absorption spectrum of the absorber is used as a correction value. Further, if the reference light absorber is a structure such as a filter or an environment in which the environment of the detected part can be estimated, the obtained change amount of the absorption spectrum of the reference light absorber is stored in the storage unit 120. Then, the bending information calculation unit 130 obtains the correction value by converting the amount of change.
  • the bending information calculation unit 130 of the control device 100 acquires the absorption spectrum of the reference light absorber of the detected unit 350 using, for example, the photodetector 320 such as a spectroscope, and performs initial processing.
  • a correction value is obtained by obtaining a change amount of the acquired absorption spectrum with respect to an absorption spectrum in a state (for example, at the time of factory shipment).
  • the bending information calculation unit 130 uses the obtained correction value to calculate the bending information of the detected unit 220 from the above equation (6) in the same procedure as in the first to third embodiments.
  • FIG. 15 schematically shows an example of a configuration for determining a correction value for correcting the change over time of the absorption spectrum of the light absorber of the detected part 220 (two detected parts 221 and 222).
  • a fiber sensor 400b including the sensor unit 200 and the sensor control unit 300b determines a correction value for correcting a change over time in the absorption spectrum of the light absorber of the detected unit 220.
  • the sensor control unit 300b of the fiber sensor 400b includes a light source 310, a photodetector 320, and an optical branching unit 330 similar to those described in the first embodiment, for example, a guide that is a flexible optical fiber.
  • the proximal ends of the light guide members 341 and 342 are connected to the light source 310, and the distal ends are connected to the optical path switch 370.
  • the detected part 351 provided in the light guide member 341 has the same configuration as the first detected part 221 provided in the light guide member 210, and the detected part 352 is the second detected part.
  • the configuration is the same as that of 222. That is, each of the detected parts 351 and 352 includes a reference light absorber that absorbs light in a predetermined wavelength band that is emitted from the light source 310 and guided through the light guide members 341 and 342.
  • the reference light absorbers of the detected portions 351 and 352 are the same type as the light absorbers of the detected portions 221 and 222, respectively, and are different from each other.
  • the reference photodetector 360 is a detector that acquires light intensity for each wavelength (wavelength band), and includes a combination of a spectroscope, a color filter, and a light receiving element.
  • the detected light amount information detected by the reference photodetector 360 is output to the control device 100 in the same manner as the detected light amount information detected by the photodetector 320.
  • the optical path switch 370 switches the optical path of the light from the light guide members 341 and 342.
  • the reference photodetector 360 may be disposed at the tip of each of the light guide members 341 and 342. This eliminates the need for the optical path switch 370 and eliminates the need to switch the optical path.
  • the optical path may be switched using the photodetector 320. This also reduces the number of photodetectors arranged in the fiber sensor 400b. Moreover, it is not necessary to consider the influence of the sensitivity of the photodetector.
  • the fiber sensor 400 is fixed in a predetermined shape, for example, a linear shape, and the absorption spectrum of the reference light absorber is acquired in a state where the fiber sensor 400 cannot be bent.
  • a predetermined shape for example, a linear shape
  • the reference light absorber When the reference light absorber is in the form of a filter, measurement is performed at a predetermined film thickness of the reference light absorber. Absent).
  • the location of the predetermined film thickness to be measured may be one location, or may be measured at a plurality of locations having the same thickness and averaged. Alternatively, measurement may be performed at a plurality of locations with different film thicknesses, and the correction value may be obtained from the difference. Alternatively, the correction value may be obtained from the difference in the color material concentration of the light absorber and the difference in the number of filter structures.
  • FIG. 16 is a diagram schematically illustrating an example of a configuration for determining a correction value for correcting a change over time in the absorption spectrum of the light absorber of the detected unit 220 (detected units 221 to 22m). is there.
  • the correction value for correcting the change with time of the absorption spectrum of the light absorber of the detection target 220 is determined by the fiber sensor 400c including the sensor unit 200 and the sensor control unit 300c.
  • the sensor control unit 300c of the fiber sensor 400c includes, for example, a flexible optical fiber in addition to the light source 310, the light detector 320, and the light branching unit 330 similar to those described in the first embodiment. It has an optical member 340c, a detected portion 350c provided on the light guide member 340c, and a reference photodetector 360. The proximal end of the light guide member 340 c is connected to the light source 310, and the distal end is connected to the reference photodetector 360.
  • each of the detected parts 351 to 358 has the same configuration as the first to m-th detected parts 221 to 22m provided in the light guide member 210. That is, each of the detected portions 351 to 35m includes a reference light absorber that absorbs light in a predetermined wavelength band that is emitted from the light source 310 and guided through the light guide member 340c.
  • the reference light absorbers of the detected portions 351 to 358 are the same type as the light absorbers of the detected portions 221 to 22m, and are different from each other.
  • the number of the light guide members 340c is not limited to one, and two light guide members 340c having four detected portions (light absorbers for reference) arranged may be prepared. Good.
  • the detection target 350c including all the reference light absorbers arranged on the same light guide member 340c is fixed in a predetermined shape, for example, a linear shape, and then the measurement target is detected. Only the portion is curved, and the absorption spectrum of the reference light absorber is acquired by the reference photodetector 360. And the curvature information calculating part 130 calculates a correction value by calculating
  • reference light absorbers corresponding to all the detected portions 220 (221 to 22m) are prepared. However, in the following method 1-3, some of the detected portions are detected. Only a reference light absorber corresponding to 220 (a part of representative colors) is prepared.
  • Method 1-3 Arrange only some reference light absorbers
  • the relationship of changes with time between the respective reference light absorbers each color
  • the change in the second color and the third color can be estimated from the change in the first color.
  • a relational expression for estimating the change is stored in advance in the storage unit 120 of the control device 100 or input from the input unit 110. Then, for example, the calculation unit 101 of the control device 100 determines a correction value for a light absorber that is not prepared using the relational expression for this estimation.
  • the reference photodetector of the sensor control unit measures the change in the absorption spectrum of the two colors.
  • the change in the absorption spectrum of the other colors is calculated by the calculation unit 101 estimating from the change in the absorption spectra of the two colors. Then, the calculation unit 101 determines a correction value for correcting the change with time of the absorption spectrum of the light absorber of the detected unit 220.
  • a color material that is easy to evaluate the influence of change over time may be used instead of the color material actually used for the light absorber of the detected portion.
  • the relationship of change with time of each color material is known.
  • Method 2 Correction value is determined by estimation
  • the correction values U Pn , U On , and U Tn are determined by estimation without arranging a reference light absorber.
  • FIG. 17 schematically illustrates an example of an endoscope system 1d including a curvature information deriving device 10d for determining a correction value for correcting a change over time in the absorption spectrum of the light absorber of the detected portion 220.
  • the bending information deriving device 10d includes a fiber sensor 400d including a sensor unit 200 and a sensor control unit 300d.
  • the sensor control unit 300 d includes an integrated drive time measurement unit 381, a light intensity measurement unit 382, and an elapsed time measurement unit 383.
  • the integrated drive time measuring unit 381 is, for example, an hour meter.
  • the light intensity measurement unit 382 is, for example, an optical power meter.
  • the elapsed time measuring unit 383 is, for example, a clock.
  • the storage unit 33 is provided in the operation unit 32 of the endoscope 30d.
  • the storage unit 33 stores information on the date of manufacture of the endoscope 30d, information on the number of uses of the endoscope 30d, and the like.
  • a temperature sensor 500 is disposed on the light guide member 210 of the sensor unit 200.
  • the temperature sensor 500 is preferably arranged in the vicinity of the detected part 220.
  • the change in the absorption spectrum due to light energy can be estimated by the integrated amount of the applied light energy. That is, the calculation unit 101 of the control device 100 integrates the light intensity of the light source 310 measured by the light intensity measurement unit 382 or the drive current of the light source 310 (or the indicated value from the control device 100) by an ammeter (not shown). Based on the accumulated drive time measured by the drive time measuring unit 381 and the information stored in the storage unit 33, a correction value UPn for correcting a change in the absorption spectrum due to light energy is calculated. The calculated correction value UPn is stored in the storage unit 120 and used for derivation of bending information by the bending information calculation unit 130.
  • the change in the absorption spectrum due to oxidation can be estimated from the elapsed time from the production. That is, the calculation unit 101 of the control device 100 estimates the elapsed time based on the information of the elapsed time measurement unit 383 that measures the elapsed time from the time of manufacture and the storage unit 33 of the endoscope 30d, and absorbs by oxidation. A correction value U On for correcting the change in the spectrum is calculated. The calculated correction value U On is also stored in the storage unit 120 and used for derivation of bending information by the bending information calculation unit 130.
  • the change in the absorption spectrum due to heat can be estimated from the integrated amount of heat applied to the light absorber 214 of the detected portion 220. That is, the calculation unit 101 of the control device 100 has a temperature in the vicinity of the detected portion 220 measured by the temperature sensor 500, an accumulated drive time measured by the accumulated drive time measuring unit 381, and information stored in the storage unit 33.
  • the correction value UPn for correcting the change in the absorption spectrum due to oxidation is calculated.
  • the calculated correction value correction value UPn is stored in the storage unit 120 and used for derivation of bending information by the bending information calculation unit 130.
  • the control device 100 audibly notifies that error code or that the derivation accuracy is lowered. It may be configured to notify the user visually or visually.
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Abstract

湾曲情報導出装置において、少なくとも１つの被検出部が設けられた導光部材を有し、被検出部の湾曲状態に応じて被検出部が導光部材を伝達する光の光量を変化させるセンサを用いて、演算部が、所定の波長帯域における波長と光量との関係を表す検出光量情報を取得する。演算部は、各被検出部の吸収スペクトルと、各被検出部の曲げの向き及び曲げの大きさによって変化する各被検出部の湾曲係数と、各被検出部に固有の特性値とに基づいて、各被検出部の曲げの向き及び曲げの大きさを表す湾曲情報を導出する。また、この装置を含む内視鏡システム、及び湾曲情報導出方法が提供される。

Description

湾曲情報導出装置、この装置を含む内視鏡システム、及び湾曲情報導出方法
　本発明は、曲げの向き及び曲げの大きさを含む湾曲情報を導出する湾曲情報導出装置、この装置を含む内視鏡システム、及び湾曲情報導出方法に関する。
　可撓性を有する挿入部を備えた挿入装置に、例えば内視鏡の挿入部に組み込んでその湾曲情報を検出する湾曲情報導出装置が知られている。例えば、特許第４７１４５７０号には、湾曲情報導出装置としての内視鏡形状検出プローブが開示されている。このプローブは、内視鏡の挿入部に組み込まれてこれと一体的に湾曲する光ファイバを有している。光ファイバには、その長手方向において略同一の位置に、互いに略直交する２方向の曲率を検出するための２つの光変調部が設けられている。光変調部は、光ファイバを伝達する光の波長成分の強度等を変調する。このプローブでは、光変調部を通過する前後の波長成分の強度等の変化に基づいて、光変調部における光ファイバの曲率、延いては光ファイバと一体的に湾曲した挿入部の曲率が検出される。
　特許第４７１４５７０号は、光ファイバの光変調部における光の強度等の変化をどのように取得するかを具体的に開示していない。このため、光変調部の湾曲状態を表す湾曲情報（曲げの向き及び曲げの大きさ）を導出できない。
　そこで、本発明は、曲げの向き及び曲げの大きさを含む湾曲情報を正しく導出することができる湾曲情報導出装置、この装置を含む内視鏡システム、及び湾曲情報導出方法を提供することを目的とする。
　本発明の一実施形態は、少なくとも１つの被検出部が設けられた導光部材を有し、前記被検出部の湾曲状態に応じて前記被検出部が前記導光部材を伝達する光の光量を変化させるセンサを用いて取得される、所定の波長帯域における波長と光量との関係を表す検出光量情報と、各被検出部の吸収スペクトルと、各被検出部の曲げの向き及び曲げの大きさによって変化する各被検出部の湾曲係数と、各被検出部に固有の特性値と、に基づいて、各被検出部の曲げの向き及び曲げの大きさを表す湾曲情報を導出する演算部を具備する湾曲情報導出装置である。
　本発明の他の実施形態は、上述の湾曲情報導出装置と、前記湾曲情報導出装置の前記導光部材が組み込まれた挿入部を有する内視鏡と、を具備する内視鏡システムである。
　本発明の他の実施形態は、少なくとも１つの被検出部が設けられた導光部材を有し、前記被検出部の湾曲状態に応じて前記被検出部が前記導光部材を伝達する光の光量を変化させるセンサを用いて、所定の波長帯域における波長と光量との関係を表す検出光量情報を取得することと、各被検出部の吸収スペクトルと、各被検出部の曲げの向き及び曲げの大きさによって変化する各被検出部の湾曲係数と、各被検出部に固有の特性値とを取得することと、前記検出光量情報と、前記吸収スペクトルと、前記湾曲係数と、前記固有の特性値とに基づいて、各被検出部の曲げの向き及び曲げの大きさを表す湾曲情報を導出することと、を含む湾曲情報導出方法である。
　本発明によれば、曲げの向き及び曲げの大きさを含む湾曲情報を正しく導出することができる湾曲情報導出装置、この装置を含む内視鏡システム、及び湾曲情報導出方法を提供することができる。
図１は、本発明の第１の実施形態による湾曲情報導出装置を含む内視鏡システムの一例を概略的に示す図である。 図２は、湾曲情報導出装置のファイバセンサの一例を示すブロック図である。 図３は、センサ部の導光部材の光軸を含む断面図である。 図４は、図３のＡ－Ａ線に沿った導光部材の径方向の断面図である。 図５は、基準状態及び湾曲状態における波長と光強度との関係の一例を示す図である。 図６は、波長と光強度の変化率との関係の一例を示す図である。 図７は、構成（Ｉ）の導光部材の湾曲状態を示す図である。 図８は、構成（ＩＩ）の導光部材の湾曲状態を示す図である。 図９は、構成（ＩＩＩ）の導光部材の湾曲状態を示す図である。 図１０は、ケース１における波長と吸光度との関係の一例を示す図である。 図１１は、ケース２における波長と吸光度との関係の一例を示す図である。 図１２は、ケース１における補正値を含む、波長と吸光度との関係の一例を示す図である。 図１３は、ケース２における補正項を含む、波長と吸光度との関係の一例を示す図である。 図１４は、被検出部の光吸収体の吸収スペクトルの経時的な変化を補正するための補正値を決定するための構成の一例を概略的に示す図である。 図１５は、被検出部の光吸収体の吸収スペクトルの経時的な変化を補正するための補正値を決定するための構成の一例を概略的に示す図である。 図１６は、被検出部の光吸収体の吸収スペクトルの経時的な変化を補正するための補正値を決定するための構成の一例を概略的に示す図である。 図１７は、被検出部の光吸収体の吸収スペクトルの経時的な変化を補正するための補正値を決定するための、湾曲情報導出装置を含む内視鏡システムの一例を概略的に示す図である。
　［第１の実施形態］　
　図１は、本発明の第１の実施形態による湾曲情報導出装置１０を含む内視鏡システム１の一例を概略的に示す図である。内視鏡システム１は、湾曲情報導出装置１０と、内視鏡装置２０と、入力装置５０と、表示装置６０とを有している。内視鏡装置２０は、内視鏡３０と、内視鏡制御装置４０とを含む。内視鏡３０は、不図示のユニバーサルコードを介して内視鏡制御装置４０に接続されている。
　内視鏡３０は、被挿入体に挿入される挿入部３１と、挿入部３１の基端側に連結された操作部３２とを有している。挿入部３１は、内視鏡先端側の細長い管状部分であり、可撓性を有する。挿入部３１には、その先端に不図示の照明光学系、観察光学系、撮像素子等が内蔵されている。挿入部３１は、ユーザーが操作部３２を操作することにより所望の方向に湾曲する湾曲部を含む。操作部３２には、この湾曲操作を初めとする内視鏡３０の各種操作が入力される。
　内視鏡制御装置４０は、内視鏡３０の照明光学系に照明光を供給するための内視鏡用光源４１を含む。内視鏡用光源４１は、ハロゲンランプ、キセノンランプ、レーザーダイオード（ＬＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの一般的な発光素子を含む。内視鏡制御装置４０は、内視鏡３０の撮像素子の駆動制御、内視鏡用光源４１の駆動制御、内視鏡用光源４１からの照明光の調光制御など、内視鏡３０及び内視鏡用光源４１の各種動作の制御を行う。また、内視鏡制御装置４０は、内視鏡３０の観察光学系及び撮像素子により取得された画像を処理するための画像処理部４２を含む。
　湾曲情報導出装置１０は、内視鏡３０の挿入部３１の湾曲情報を導出するための装置である。本明細書では、曲げの向き及び曲げの大きさを併せて湾曲情報と称する。湾曲情報導出装置１０は、制御装置１００と、センサ部２００とセンサ制御部３００とからなるファイバセンサ４００とを有している。これらの詳細は後述する。
　入力装置５０は、キーボード、マウスなどの一般的な入力用機器である。入力装置５０は、湾曲情報導出装置１０の制御装置１００に接続される。入力装置５０は、ユーザーが湾曲情報導出装置１０を動作させるための各種指令を入力するために用いられる。なお、入力装置５０は記憶媒体であってもよく、この場合、記憶媒体に記憶された情報が制御装置１００に入力される。
　表示装置６０は、液晶ディスプレイなどの一般的なモニタである。表示装置６０は、内視鏡制御装置４０に接続され、内視鏡３０で取得した観察画像を表示する。また、表示装置６０は、湾曲情報導出装置１０に接続され、これにより得られた湾曲情報や挿入部３１の湾曲形状などを表示する。
　次に、湾曲情報導出装置１０のファイバセンサ４００について説明する。図２は、センサ部２００とセンサ制御部３００とからなるファイバセンサ４００の一例を示すブロック図である。センサ部２００は、導光部材２１０と、導光部材２１０に設けられた少なくとも１つの被検出部２２０と、反射部材２３０とを有している。センサ制御部３００は、センサ用光源３１０と、光検出器３２０と、光分岐部３３０とを有している。
　導光部材２１０は、例えば光ファイバであり、可撓性を有する。導光部材２１０の基端は、センサ制御部３００の光分岐部３３０に接続されている。導光部材２１０は、図１に概略的に示されるように、内視鏡３０の挿入部３１内にその長手方向に沿って組み込まれている。導光部材２１０の少なくとも１つの被検出部２２０は、挿入部３１のうち湾曲情報を得るべき点に、あるいは領域にわたって配置されている。
　図１並びに図２には、複数の被検出部２２０が示されている。これら被検出部２２０は、第１の被検出部２２１を含み、さらに、第ｍの被検出部２２ｍを含むことができ、すなわち、導光部材２１０にｍ個の被検出部２２０が設けられることができる。ここでｍは任意の数である。ｍ個の被検出部２２１～２２ｍは、導光部材２１０の長手方向（光軸方向）において異なる位置に、すなわち互いに間隔を空けて配置されている。
　図３は、導光部材２１０の光軸を含む断面図である。図４は、図３のＡ－Ａ線に沿った導光部材２１０の径方向の断面図である。導光部材２１０は、コア２１１と、コア２１１を囲んでいるクラッド２１２と、クラッド２１２を囲んでいるジャケット（被覆、バッファ）２１３とを有する３層構造となっている。
　被検出部２２０は、ジャケット２１３及びクラッド２１２の一部を除去しコア２１１を露出させて、露出したコア２１１上に光吸収体２１４を設けることにより形成されている。光吸収体２１４を構成する光吸収剤には、色材（色素）によって着色された、その屈折率がコア２１１の屈折率よりも大きく、かつ、ジャケット２１３の屈折率よりも小さい物質が用いられる。色材には、例えば、染料、顔料、金属ナノ粒子が用いられる。
　反射部材２３０は、導光部材２１０の先端に、すなわち、センサ制御部３００の光分岐部３３０に接続されていない側に接続されている。反射部材２３０は、例えばミラーである。反射部材２３０は、導光部材２１０の基端から先端に伝達された光を、光分岐部３３０がある方向に戻るように反射させる。
　センサ用光源３１０（以下、単に光源３１０と称する）は、例えば、ハロゲンランプ、キセノンランプ、レーザーダイオード（ＬＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの一般的な発光素子を含む。光検出器３２０は、波長（波長帯域）ごとに光強度を取得する検出器であり、分光器、カラーフィルタと受光素子とを組み合わせたものなどを含む。光分岐部３３０は、光源３１０から導光部材３１１を介してセンサ部２００に伝達する光とセンサ部２００から導光部材３２１を介して光検出器３２０に伝達する光とを分岐する分岐部であり、光カプラ、ハーフミラーなどを含む。導光部材３１１、３２１もまた、可撓性を有する光ファイバであってよい。
　ファイバセンサ４００の動作について説明する。光源３１０は、所定の発光波長領域の光を出射する。出射した光は、導光部材３１１から光分岐部３３０を介して導光部材２１０へと導かれ、反射部材２３０で反射して折り返し、再び導光部材２１０から光分岐部３３０を介して導光部材３２１へと導かれ、光検出器３２０に到達する。光検出器３２０は、被検出部２２０（２２１～２２ｍ）を通過し、反射部材２３０で反射して戻ってきた光のスペクトル、すなわち所定の波長領域における波長と光強度（光量）との関係を表す検出光量情報を検出する。
　ここで、被検出部２２０の湾曲状態の変化による被検出部２２０の光吸収体２１４での光の吸収量の変化について説明する。光吸収体２１４は、導光部材２１０を伝達する光のうち所定の波長（波長帯域）の光を吸収する。例えば、被検出部２２０が直線状態の場合、導光部材２１０を導光する光の一部が光吸収体２１４に吸収される。これに対して、導光部材２１０が被検出部２２０が曲げの内側にくるように湾曲した場合には、光吸収体２１４に当たる光量が減少するため、光吸収体２１４による光の吸収量が小さくなる。したがって、導光部材２１０を伝達する光の伝達量は直線状態の場合よりも増加する。一方、導光部材２１０が被検出部２２０が曲げの外側にくるように湾曲した場合には、光吸収体２１４に当たる光量が増加するため、光吸収体２１４による光の吸収量が大きくなる。したがって、導光部材２１０を伝達する光の伝達量は直線状態の場合よりも減少する。
　このように、被検出部２２０は、導光部材２１０を伝達する光を被検出部２２０の湾曲状態に応じて変調させる。本実施形態では、被検出部２２０の光吸収体２１４が、導光部材２１０を伝達する光の量（光強度）を変調させる。言い換えれば、被検出部２２０の湾曲状態に応じてその被検出部２２０の光吸収体２１４での光の吸収量が変化するため、導光部材２１０を伝達する光の量が変化する。湾曲情報導出装置１０は、この光量変化を利用して、すなわち、光検出器３２０で検出されるスペクトル、つまり検出光量情報に基づいて、被検出部２２０の湾曲情報を導出する。
　なお、導光部材２１０に複数の被検出部２２１～２２ｍが設けられる場合には、例えば、各波長における光吸収率が異なる、すなわち異なる光変調特性を有する光吸収体２１４が各被検出部２２０に適用される。つまり、被検出部２２１～２２ｍの数と同じ数の異なる種類の光吸収体２１４が用意されうる。この場合、各光吸収体２１４の吸収スペクトルの特性（波長と光の吸収量との関係）は、各被検出部２２１～２２ｍにおいて異なる。
　次に、湾曲情報導出装置１０の制御装置１００について、再び図１を参照して説明する。制御装置１００は、例えばパーソナルコンピュータである電子計算機によって構成されている。制御装置１００は、入力部１１０と、記憶部１２０と、湾曲情報演算部１３０と、内視鏡形状計算部１４０と、センサ駆動部１５０と、出力部１６０とを有している。このうち、入力部１１０と、記憶部１２０と、湾曲情報演算部１３０とは、演算部１０１を構成している。制御装置１００は、内視鏡制御装置４０と通信可能に接続されている。なお、図１では湾曲情報導出装置１０の制御装置１００と内視鏡制御装置４０とが別体となっているが、制御装置１００が内視鏡制御装置４０に組み込まれてもよい。
　入力部１１０には、センサ制御部３００の光検出器３２０から上述の検出光量情報が入力される。入力部１１０は、検出光量情報を湾曲情報演算部１３０に伝達する。また、入力部１１０には、内視鏡制御装置４０から出力された情報も入力される。あるいは、入力部１１０には、入力装置５０に入力された情報も入力される。入力部１１０は、入力された情報を含む信号を湾曲情報演算部１３０又はセンサ駆動部１５０に伝達する。
　記憶部１２０は、湾曲情報演算部１３０が行う演算に必要な各種情報を記憶している。記憶部１２０は、例えば計算アルゴリズムを含むプログラム等を記憶している。
　湾曲情報演算部１３０は、入力部１１０を介して取得した検出光量情報などの情報と、記憶部１２０に記憶されている情報、計算式等とに基づいて、各被検出部２２０の湾曲情報を算出する。湾曲情報演算部１３０は、算出した被検出部２２０の湾曲情報を内視鏡形状計算部１４０及び出力部１６０に伝達する。また、湾曲情報演算部１３０は、光検出器３２０のゲイン等、湾曲情報算出に必要な光検出器３２０の動作に関する情報をセンサ駆動部１５０に出力する。
　内視鏡形状計算部１４０は、例えばＣＰＵあるいはＡＳＩＣなどを含む。内視鏡形状計算部１４０は、湾曲情報演算部１３０で算出された各被検出部２２０の湾曲情報に基づいて、被検出部２２０が配置されている内視鏡３０の挿入部３１の形状を算出する。算出された挿入部３１の形状は、出力部１６０に伝達される。なお、内視鏡形状計算部１４０は、湾曲情報演算部１３０に組み込まれていてもよい。
　センサ駆動部１５０は、入力部１１０又は湾曲情報演算部１３０から取得した情報に基づいて、光検出器３２０の駆動信号を生成する。この駆動信号により、センサ駆動部１５０は、例えば入力部１１０を介して取得した入力装置５０へ入力されたユーザーの指示に基づいて、光検出器３２０のオン／オフを切り替えたり、湾曲情報演算部１３０から取得した情報に基づいて、光検出器３２０のゲインを調整したりする。また、センサ駆動部１５０は、光源３１０の動作も制御する。センサ駆動部１５０は、生成した駆動信号を出力部１６０に伝達する。
　出力部１６０は、湾曲情報演算部１３０から取得した被検出部２２０の湾曲情報又は内視鏡形状計算部１４０から取得した挿入部３１の形状を表示装置６０に出力する。また、出力部１６０は、湾曲情報演算部１３０から取得した被検出部２２０の湾曲情報又は内視鏡形状計算部１４０から取得した挿入部３１の形状を内視鏡制御装置４０に出力する。また、出力部１６０は、センサ駆動部１５０からの駆動信号を光検出器３２０に出力する。
　次に、本実施形態の内視鏡システム１及び湾曲情報導出装置１０の動作について説明する。
　内視鏡３０の挿入部３１は、ユーザーによって被挿入体内に挿入される。このとき、挿入部３１は、被挿入体の湾曲状態に追従して湾曲する。内視鏡３０は、挿入部３１の先端に設けられた観察光学系及び撮像素子により画像信号を得て、得られた画像信号が、内視鏡制御装置４０に伝達される。内視鏡制御装置４０は、取得した画像信号に基づいて画像処理部４２で観察画像を作成し、作成した観察画像を表示装置６０に表示させる。
　ユーザーが内視鏡３０の挿入部３１の湾曲情報を表示装置６０に表示させたいとき、あるいは内視鏡制御装置４０に挿入部３１の湾曲情報を用いた各種動作を行わせたいときには、ユーザーはその旨を入力装置５０で制御装置１００に入力する。このとき、湾曲情報導出装置１０が動作する。
　湾曲情報導出装置１０が動作すると、センサ駆動部１５０、出力部１６０、センサ制御部３００と伝達される駆動信号に基づいて、センサ制御部３００の光源３１０が起動する。光源３１０は、所定の発光波長領域の光を出射する。そして、上述したように、導光部材２１０を伝達する光の量が、被検出部２２０の湾曲状態に応じて変化し、変化した光の強度が光検出器３２０で波長ごとに検出される。すなわち、光検出器３２０が検出光量情報を取得する。
　光検出器３２０は、取得した検出光量情報を制御装置１００の入力部１１０に伝達する。伝達された検出光量情報は、湾曲情報演算部１３０で取得されて、湾曲情報演算部１３０が各被検出部２２０の湾曲情報を算出する。
　湾曲情報演算部１３０で算出された各被検出部２２０の湾曲情報は、内視鏡形状計算部１４０で取得される。内視鏡形状計算部１４０は、被検出部２２０の湾曲情報に基づいて、内視鏡３０の挿入部３１の形状を算出する。
　湾曲情報演算部１３０で算出された各被検出部２２０の湾曲情報あるいは内視鏡形状計算部１４０で算出された挿入部３１の形状は、出力部１６０を介して内視鏡制御装置４０で取得される。内視鏡制御装置４０は、被検出部２２０の湾曲情報あるいは挿入部３１の形状に基づいて内視鏡３０の動作を制御する。
　また、湾曲情報演算部１３０で算出された各被検出部２２０の湾曲情報あるいは内視鏡形状計算部１４０で算出された挿入部３１の形状は、出力部１６０を介して表示装置６０に表示される。
　さらに、入力部１１０に入力された情報及び湾曲情報演算部１３０で算出された各被検出部２２０の湾曲情報が、センサ駆動部１５０で取得される。センサ駆動部１５０は、取得した情報に基づいて、出力部１６０を介して光検出器３２０に駆動信号を伝達し、光検出器３２０の動作を制御する。
　このように、湾曲情報導出装置１０では、湾曲情報演算部１３０により各被検出部２２０の湾曲情報が導出される。また、導出された被検出部２２０の湾曲情報に基づいて、内視鏡形状計算部１４０が内視鏡３０の挿入部３１の形状を算出する。これにより、ユーザーが内視鏡３０の操作中に各被検出部２２０の湾曲情報あるいは挿入部３１の形状を得ることができる。また、内視鏡制御装置４０が、算出された各被検出部２２０の湾曲情報あるいは挿入部３１の形状に応じて内視鏡３０の動作を適切に制御することができる。
　次に、湾曲情報演算部１３０による各被検出部２２０の湾曲情報の導出の概略について説明する。
　被検出部２２０が基準となる所定の形状であるときに光検出器３２０で検出された波長と光強度との関係であるスペクトルを、基準状態でのスペクトルＩ０と称する。基準状態は、例えば、被検出部２２０が直線状態であるとき、すなわち、その被検出部２２０を含む導光部材２１０の箇所が直線状態である状態を指す。もちろん、これ以外の状態を基準状態としてもよい。基準状態でのスペクトルＩ０の一例が図５に実線で示される。
　基準状態でのスペクトルＩ０は、例えば、湾曲情報導出装置１０の工場出荷時に予め取得されて記憶部１２０に記憶されている。あるいは、センサ部２００又はセンサ制御部３００に設けられる不図示のセンサ記憶部に予め記憶されていてもよい。あるいは、サービスマンによるメンテナンス時など、センサ制御部３００の光分岐部３３０とセンサ部２００の導光部材２１０との分離、再接続が行われる度に取得されるようになっていてもよい。
　被検出部２２０が湾曲した状態では、上述したように、その曲げの向き及び曲げの大きさに応じてその被検出部２２０の光吸収体２１４での光の吸収量が変化するため、光検出器３２０で検出される波長と光強度の関係であるスペクトル、すなわち湾曲状態でのスペクトルＩ１は、基準状態でのスペクトルＩ０とは異なる。湾曲状態でのスペクトルＩ１の一例が図５に破線で示される。
　湾曲情報導出装置１０の湾曲情報演算部１３０は、例えば、図６に示されるように、基準状態のスペクトルＩ０と湾曲状態でのスペクトルＩ１との比である変化率Ｉ１／Ｉ０から、被検出部２２０の湾曲情報（曲げの向き及び曲げの大きさ）を求める。図６に示される変化率Ｉ１／Ｉ０が被検出部２２０の湾曲に起因するスペクトルの変化である。
　次に、被検出部４２０に設けられた光吸収体２１４の吸収スペクトルの個体差やバラツキにより起こりうる事象について、図７乃至図９を参照して説明する。
　上述したように、光変調部である被検出部２２０では、その湾曲状態に応じてスペクトル（各波長における光量）が変化する。被検出部２２０に設けられた光吸収体２１４のスペクトルは、その被検出部２２０を湾曲させることによって取得する。図７に示される導光部材２１０の構成（Ｉ）のように、導光部材２１０に第１の被検出部２２１と第２の被検出部２２２とが設けられている場合には、第１の光吸収体２１５を含む第１の被検出部２２１を湾曲させることなく直線状に保ったまま、第２の光吸収体２１６を含む第２の被検出部２２２を、すなわち１つの被検出部のみを湾曲させることによって、第１の光吸収体２１５のスペクトルが取得される。
　しかしながら、図８に示される導光部材２１０の構成（ＩＩ）のように、近接している第１の被検出部２２１と第２の被検出部２２２とが被検出部群を構成している場合には、一方の被検出部２２１（又は２２２）を湾曲させると必然的に他方の被検出部２２２（又は２２１）も湾曲してしまうため、１つの被検出部のみを湾曲させることができない。このため、構成（ＩＩ）の場合には、その被検出部２２１又は２２２そのものではなく、その被検出部２２１又は２２２に相当する代替の被検出部、あるいは、その被検出部２２１又は２２２の光吸収体２１５又は２１６での光の吸収を模擬した他の光学特性取得手段により、その被検出部２２１又は２２２の光吸収体２１５又は２１６のスペクトルを取得する。例えば、光吸収体２１５又は２１６を構成している色材を液体に溶解させたり分散させたりすることにより、溶液／分散液のスペクトルを取得する。
　なお、図７に示される導光部材２１０の構成（Ｉ）並びに図８に示される導光部材２１０の構成（ＩＩ）では、第１の被検出部２２１に設けられた第１の光吸収体２１５と第２の被検出部２２２に設けられた第２の光吸収体２１６とは異なる光吸収体であるが、図９に示される導光部材２１０の構成（ＩＩＩ）では、複数の被検出部２２１、２２２、２２３のうち、隣り合う第２の被検出部２２２及び第３の被検出部２２３に同一の光吸収体２１６が設けられている。言い換えれば、同一の光吸収体２１６が設けられた被検出部が２つに分割されて配置されている。このような構成によれば、光吸収体２１６による検出範囲が長くなる、導光部材２１０の構造的な強度が保たれる、あるいは、導光部材２１０を他の部材に固定する際の固定箇所が第２の被検出部２２２と第３の被検出部２２３との間に確保される（すなわち、被検出部の箇所で導光部材２１０を固定しない）。
　図９に示される導光部材２１０の構成（ＩＩＩ）のように、湾曲している第２の被検出部２２２及び第３の被検出部２２３に同一の光吸収体２１６が設けられている場合には、これら２つの被検出部２２２、２２３を１つの被検出部とみなす。すなわち、構成（ＩＩＩ）は構成（Ｉ）と同様に扱うこととし、同一の光吸収体２１６が配置されている２つの被検出部２２２、２２３は同じ湾曲状態（曲率）に設定する。１つの被検出部とみなす被検出部の数は、３つ以上であってもよい。
　例えば、構成（ＩＩ）の導光部材２１０において被検出部群を構成している各被検出部２２１、２２２の光吸収体のスペクトルを取得するために、代替の被検出部として構成（Ｉ）の導光部材２１０が別途用意される。そして、構成（Ｉ）について上述したようにして各被検出部２２１、２２２を個別に湾曲させることにより、各被検出部２２１、２２２の光吸収体のスペクトルが取得される。
　構成（Ｉ）、（ＩＩ）の第１の被検出部２２１及び第２の被検出部２２２にはそれぞれ同一の第１の光吸収体２１５及び第２の光吸収体２１６が用いられている。しかしながら、構成（Ｉ）における被検出部２２１、２２２の光吸収体２１５、２１６の吸収スペクトルと構成（ＩＩ）における被検出部２２１、２２２の光吸収体２１５、２１６の吸収スペクトルとは、完全には（厳密には）一致しない。この原因は、各被検出部において光吸収体を構成している光吸収剤に含まれる色材の吸収スペクトルが変化する場合（ケース１）と、新たな光の吸収（散乱）が加わることによって光吸収剤の吸収スペクトルが変化する場合（ケース２）との２つに大別される。
　ケース１では、色材粒子の寸法により光吸収体の吸収スペクトルが決まるため、プラズモン吸収を利用した色材、例えば、金属ナノ粒子において粒子の寸法にバラツキがあると、吸収スペクトルが変化する。
　図１０は、ケース１における波長と吸光度との関係の一例を示す図である。構成（Ｉ）での吸収スペクトルＵｉが実線で、構成（ＩＩ）での吸収スペクトルＵｉｉが破線でそれぞれ示されている。なお、吸光度の最大値を規格化しているので吸収スペクトルＵｉ、Ｕｉｉの最大値は同じである。吸収スペクトルＵｉと吸収スペクトルＵｉｉとを比較すると、例えば、吸収スペクトルＵｉｉのピーク波長が吸収スペクトルＵｉに対して長波長側にシフトしている（図１０に右方向の矢印で示される変化）。また、例えば、吸収スペクトルＵｉｉのピークが吸収スペクトルＵｉのピークに対して変化している（図１０に上下方向の矢印で示される変化）。
　ケース２では、光吸収剤に溶解又は分散している色材が析出又は凝集することで光の散乱が発生し、どの波長帯域にも光の吸収が生じて吸収スペクトルが変化する（濁ったような状態）。例えば、染料では溶解・析出が発生し、顔料では分散・凝集が発生する。また、光吸収剤に含まれる不純物や作業時に混入したゴミなどの異物によって光の散乱が発生し、どの波長帯域にも光の吸収が生じて光吸収体の吸収スペクトルが変化する（濁ったような状態）。
　図１１は、ケース２における波長と吸光度との関係の一例を示す図である。構成（Ｉ）での吸収スペクトルＵｉが実線で、構成（ＩＩ）での吸収スペクトルＵｉｉが破線でそれぞれ示されている。吸収スペクトルＵｉと吸収スペクトルＵｉｉとを比較すると、例えば、吸収スペクトルＵｉｉが吸収スペクトルＵｉに対して全体的に上にシフトしている（図１１に上方向の矢印で示される変化）。つまり、全体的に光の吸収が発生している。
　このように、被検出部を構成している光吸収体の吸収スペクトルの個体差やバラツキなどがあると、構成（ＩＩ）のような導光部材２１０を含む湾曲情報導出装置１０において正しい湾曲情報が導出できないことがある。
　このような事象に対処するために、本実施形態では、まず、各波長における光量の変化率Ｖを、被検出部を構成する光吸収体の吸収スペクトルと湾曲情報とを含む式で表す。そして、光吸収体の吸収スペクトルの個体差やバラツキを補正するために、各被検出部に固有の特性値である補正値を上記の式に与える。
　ここで、光吸収体の吸収スペクトルの個体差やバラツキの補正を説明するのに先立って、補正不要の場合、すなわち、構成（Ｉ）の場合の被検出部の湾曲情報の導出について説明する。構成（Ｉ）のように各被検出部２２０（２２１、２２２）の光吸収体２１４（２１５、２１６）の吸収スペクトルを取得できる場合（構成（ＩＩ）における被検出部２２０の光吸収体の吸収スペクトルが構成（Ｉ）と完全に等しい場合を含む）、被検出部２２０で変調された光の光量変化率Ｖは、上述したように、基準状態のスペクトルＩ０と湾曲状態でのスペクトルＩ１との比で表される。すなわち、光量変化率Ｖは、以下の式（１）で定義される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　また、光量変化率Ｖは、式（２）のように湾曲係数を用いて表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ここで、Ｖはファイバセンサ４００全体の光量変化率であり、光源３１０から出射される光の所定の波長帯域における波長ごとに存在する（Ｖλ１～Ｖλｎ）。ＶＡは第１の被検出部２２１での光量変化率であり、ＶＢは第２の被検出部２２２での光量変化率である。これら光量変化率ＶＡ、ＶＢもまた、光源３１０から出射される光の所定の波長帯域における波長ごとに存在する（ＶＡλ１～ＶＡλｎ、ＶＢλ１～ＶＢλｎ）。αＡは第１の被検出部２２１の湾曲係数であり、曲率と曲げの向きの関数である。αＢは、第２の被検出部２２２の湾曲係数であり、曲率と曲げの向きの関数である。これら湾曲係数αＡ、αＢは、波長に依存せず、各被検出部の曲げの向き及び大きさによって変化する。ＵＡは第１の被検出部２２１の第１の光吸収体２１５の吸収スペクトルであり、ＵＢは第２の被検出部２２２の第２の光吸収体２１６の吸収スペクトルである。これら吸収スペクトルＵＡ、ＵＢは、光源３１０から出射される光の所定の波長帯域における波長ごとに存在する（ＵＡλ１～ＵＡλｎ、ＵＢλ１～ＵＢλｎ）。βＡは第１の被検出部２２１の湾曲係数であり、曲率と曲げの向きの関数である。βＢは第２の被検出部２２２の湾曲係数であり、曲率と曲げの向きの関数である。これら湾曲係数βＡ、βＢは、波長に依存せず、各被検出部の曲げの向き及び曲げの大きさによって変化する。
　したがって、湾曲情報導出装置１０の湾曲情報演算部１３０が、例えば、第１の被検出部２２１及び第２の被検出部２２２の湾曲係数と、第１の被検出部２２１の第１の光吸収体２１５及び第２の被検出部２２２の第２の光吸収体２１６の吸収スペクトルとを予め記憶している記憶部１２０から取得して、さらに、光検出器３２０により検出された検出光量情報を取得して、これら吸収スペクトルと湾曲係数と検出光量情報との関係を表す式（２）から被検出部２２１、２２２の湾曲情報を導出することができる。
　しかしながら、上述したように、ケース１（図１０）やケース２（図１１）のように各被検出部の光吸収体の吸収スペクトルに変化が発生すると、式（２）から湾曲情報を正しく導出することができない。
　以下、構成（ＩＩ）において、上述のケース１のように光吸収体に含まれる色材の吸収スペクトルが変化する場合の補正値について説明する。
　例えば、光吸収剤に含まれる色材の吸収スペクトルが変化すると、式（２）が成立しなくなる。そこで、吸収スペクトルの変化を補うために、式（３）のように、被検出部の光吸収体のそれぞれの色材の吸収スペクトルに対して補正値を与える。この補正値は、各被検出部に固有の特性値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ここで、ＵＣ１は第１の被検出部２２１の光吸収体２１５の吸収スペクトルの補正値であり、ＵＣ２は、第２の被検出部２２２の光吸収体２１６の吸収スペクトルの補正値である。これら吸収スペクトルの補正値ＵＣ１、ＵＣ２もまた、光源３１０から出射される光の所定の波長帯域における波長ごとに存在する（ＵＣ１λ１～Ｕｃ１λｎ、ＵＣ２λ１～ＵＣ２λ２）。図１２には、第１の被検出部２２１の光吸収体２１５の吸収スペクトルＵＡと、第１の被検出部２２１の光吸収体２１５の吸収スペクトルの補正値ＵＣ１と、これらの足し合わせＵＡ＋ＵＣ１との一例が示されている。
　各被検出部２２１、２２２における各光吸収体２１５、２１６の吸収スペクトルの補正値ＵＣ１、ＵＣ２は、例えば、被検出部をさまざまな形状に湾曲させたときの、式（１）で定義される光量変化率Ｖと式（３）から求めた光量変化率Ｖ’との差の絶対値の総和が最小となるように、湾曲係数αＡ、αＢとともに決定される（αＡ、αＢは上述したように曲率、曲げの向きの関数で表される）。
　なお、被検出部の数（色材の種類）が増えた場合には、それぞれの色材ごとに対応した補正値を与える。
　したがって、本実施形態では、湾曲情報導出装置１０は、ファイバセンサ４００を用いて、光源３１０から出射された所定の波長帯域における波長と光量との関係を表す検出光量情報を光検出器３２０で取得する。なお、このファイバセンサ４００は、少なくとも１つの被検出部２２０が設けられた導光部材２１０を有し、被検出部２２０の湾曲状態に応じて被検出部２２０が導光部材２１０を伝達する光の光量を変化させるものである。そして、湾曲情報導出装置１０の制御装置１００の演算部１０１が、光検出器３２０で取得した検出光量情報を取得する。また、演算部１０１が、例えば、被検出部２２０の湾曲係数と、被検出部２２０の光吸収体２１４の吸収スペクトルと、被検出部２２０の光吸収体２１４の吸収スペクトルの補正値とを取得する。そして、演算部１０１が、取得した検出光量情報と、吸収スペクトルと、湾曲係数と、補正値との関係を表す式（３）から被検出部２２０の湾曲情報を導出することができる。
　本実施形態によれば、演算部１０１（入力部１１０、記憶部１２０及び湾曲情報演算部１３０）が湾曲情報の演算に用いる光量変化率の計算式に補正値を与えることにより、色材の吸収スペクトルが変化しても、被検出部の光量変化率を湾曲係数の式で表すことができる。したがって、吸収スペクトルの変化が生じた場合であっても正しい湾曲情報演算を行える湾曲情報導出装置を提供することができる。
　［第２の実施形態］　
　以下、構成（ＩＩ）において、上述のケース２のように新たな光の吸収が発生する場合に上述の式（２）に加えられる、各被検出部に固有の特性値である補正項について説明する。
　新たな光の吸収が発生する場合、上述の式（２）が成立しない。そこで、新たな光の吸収を新たな色材での光吸収とみなし、擬似的な仮想被検出部を示す補正項を与える（図１３）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　ここで、ＶＤは仮想被検出部での光量変化率であり、光源３１０から出射される光の所定の波長帯域における波長ごとに存在する（ＶＤλ１～ＶＤλｎ）。αＤは仮想被検出部の湾曲係数であり、曲率と曲げの向きの関数である。これは、波長に依存せず、仮想被検出部の曲げの向き及び大きさによって変化する。ＵＤは仮想被検出部での光吸収体の吸収スペクトルであり、光源３１０から出射される光の所定の波長帯域における波長ごとに存在する（ＵＤλ１～ＵＤλｎ）。βＤは仮想被検出部の湾曲係数であり、曲率と曲げの向きの関数である。これは、波長に依存せず、仮想被検出部の曲げの向き及び大きさによって変化する。図１３には、第１の被検出部２２１の光吸収体２１５の吸収スペクトルＵＡと、仮想被検出部の光吸収体の吸収スペクトルＵＤとの一例が示されている。
　本実施形態における補正項は、第１の実施形態における補正値と同様の求め方で決定される。被検出部の数が増えた場合には、それぞれの被検出部ごとに対応した補正項を与える。
　本実施形態によれば、湾曲情報演算部１３０が湾曲情報の演算に用いる光量変化率に擬似的な仮想被検出部を示す補正項を与えることにより、光吸収体において新たな光の吸収が発生しても被検出部の光量変化率を湾曲係数の式で表すことができる。したがって、新たな光の吸収が発生した場合であっても正しい湾曲情報演算を行える湾曲情報導出装置を提供することができる。
　［第３の実施形態］　
　以下、構成（ＩＩ）において、前述のケース１及びケース２の両方が発生する場合に上述の式（２）に加えられる、各被検出部に固有の特性値である補正値及び補正項について説明する。
　本実施形態では、第１の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせることにより、式（５）のように補正値及び補正項を与える。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　補正値及び補正項は、第１の実施形態及び第２の実施形態と同様の求め方で決定されることができる。被検出部群の数が増えた場合は、それぞれの色材ごとに対応した補正値及びそれぞれの被検出部群ごとに対応した補正項を与えればよい。
　本実施形態においても、補正値及び補正項を与えることで、色材の吸収スペクトルの変化や新たな光の吸収の発生が起きても、被検出部群の光量変化率を湾曲係数の式で表すことができ、湾曲状態を正しく求められる湾曲情報導出装置を提供することができる。
　以上、第１乃至第３の実施形態によれば、湾曲情報推定装置は、各波長における光量の変化率を、被検出部を構成する光吸収体の吸収スペクトルと湾曲情報との関係式で表し、光吸収体の吸収スペクトルの個体差やバラツキを補正するための補正値と補正項との少なくとも一方（被検出部に固有の特性値）を前記関係式に与えることにより、光吸収体の吸収スペクトルの個体差やバラツキがあっても精度良く被検出部の湾曲情報を導出することができる。
　なお、第１乃至第３の実施形態において、制御装置１００は、補正値と補正項との少なくとも一方が設定範囲を超えたときには、エラーコードを通知したり導出精度が低下していることを通知したりするなど、その旨を聴覚的又は視覚的にユーザーに通知するように構成されていてもよい。
　［第４の実施形態］　
　第４の実施形態は、導光部材２１０の被検出部２２０に与えられた光エネルギー、酸化、熱により被検出部２２０の光吸収体２１５の吸収スペクトルが経時的に変化する場合に、光量変化率に補正値を与えるものである。
　被検出部２２０に与えられた光エネルギー、酸化、熱により光吸収体２１５の吸収スペクトルが経時的に変化する場合は、以下の式（６）のように、各被検出部に固有の特性値である補正値を与える。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　ここで、ＵＰ１は第１の被検出部２２１の第１の光吸収体２１５の吸収スペクトルの光エネルギーによる変化を補正する値である。ＵＯ１は第１の被検出部２２１の第１の光吸収体２１５の吸収スペクトルの酸化による変化を補正する値である。ＵＴ１は第１の被検出部２２１の第１の光吸収体２１５の吸収スペクトルの熱による変化を補正する値である。これら補正値ＵＰ１、ＵＯ１、ＵＴ１は、光源３１０から出射される光の所定の波長帯域における波長ごとに存在する（ＵＰ１λ１～ＵＰ１λｎ、ＵＯ１λ１～ＵＯ１λｎ、ＵＴ１λ１～ＵＴ１λｎ）。同様に、ＵＰ２は第２の被検出部２２２の第２の光吸収体２１６の吸収スペクトルの光エネルギーによる変化を補正する値である。ＵＯ２は第２の被検出部２２２の第２の光吸収体２１６の吸収スペクトルの酸化による変化を補正する値である。ＵＴ２は第２の被検出部２２２の第２の光吸収体２１６の吸収スペクトルの熱による変化を補正する値である。これら補正値ＵＰ２、ＵＯ２、ＵＴ２もまた、光源３１０から出射される光の所定の波長帯域における波長ごとに存在する（ＵＰ２λ１～ＵＰ２λｎ、ＵＯ２λ１～ＵＯ２λｎ、ＵＴ２λ１～ＵＴ２λｎ）。もちろん、これら６つの補正値全てを用いなくてもよく、光エネルギー、酸化あるいは熱による影響がないかその影響が無視できる程度に小さい補正値は与えなくてもよい（０とする）。
　以下、本実施形態において各補正値ＵＰｎ、ＵＯｎ、ＵＴｎを決定する方法を説明する。
　（方法１：参照用光吸収体を配置する）　
　方法１では、被検出部２２０と同等の環境あるいは被検出部２２０の環境を推定できる環境に参照用光吸収体が配置される。そして、この参照用光吸収体の吸収スペクトルを計測することにより、被検出部２２０の光吸収体２１４の吸収スペクトルの変化量を導出する。例えば、同等の環境であれば、導出した変化量が補正値とされる。例えば、推定できる環境であれば、導出した変化量から補正値が求められる。なお、被検出部２２０の環境を推定できる環境とは、例えば、被検出部２２０の既知の光強度（例えば２０％の光強度）が与えられる環境である。
　図１４は、被検出部２２０の光吸収体の吸収スペクトルの経時的な変化を補正するための補正値を決定するための構成の一例を概略的に示す図である。この例では、センサ部２００とセンサ制御部３００ａとからなるファイバセンサ４００ａにより、被検出部２２０の光吸収体の吸収スペクトルの経時的な変化を補正するための補正値が決定される。
　ファイバセンサ４００ａのセンサ制御部３００ａは、第１の実施形態で説明されたものと同様の光源３１０、光検出器３２０及び光分岐部３３０に加えて、例えば可撓性を有する光ファイバである導光部材３４０と、導光部材３４０に設けられた被検出部３５０と、参照用光検出器３６０とを有している。導光部材３４０の基端は光源３１０に接続され、先端は参照用光検出器３６０に接続されている。導光部材３４０に設けられた被検出部３５０は、導光部材２１０に設けられた被検出部２２０と同様の構成である。すなわち、被検出部３５０は、光源３１０から出射して導光部材３４０を導光する所定の波長帯域の光を吸収する参照用光吸収体を含む。参照用光吸収体は、被検出部２２０の光吸収体と同じ種類である。参照用光検出器３６０は、光検出器３２０と同様に、波長（波長帯域）ごとに光強度を取得する検出器であり、分光器、カラーフィルタと受光素子とを組み合わせたものなどを含む。参照用光検出器３６０で検出した検出光量情報は、光検出器３２０で検出した検出光量情報と同様に、制御装置１００に出力される。
　被検出部２２０に与えられた光エネルギー、酸化、熱による光吸収体の経時変化は、内視鏡の１回の使用時間（長くても数時間）に比べて緩やかに発生する。それ故、補正値の取得は、内視鏡３０が湾曲情報導出装置１０に接続されたとき、例えば、センサ制御部３００の光分岐部３３０とセンサ部２００の導光部材２１０とが接続されたときに行えばよい。この補正値の取得は、例えば、制御装置１００により行われ、取得された補正値が例えば記憶部１２０に記憶される。あるいは、別途補正値を取得してその値が入力装置５０から入力されて記憶部１２０に記憶されてもよい。また、より精緻に補正が必要な場合には、３０分ごとなど一定時間ごとに補正値を取得してもよい。
　なお、参照用光吸収体を含む被検出部３５０の形態は、図１４に示されるように被検出部２２０と同様であるほか、ガラス板に塗膜した透過部材とミラーに塗膜した反射部材とを含むフィルタの形態であってもよい。
　参照用光吸収体を含む被検出部３５０が被検出部２２０と同様の形態であり、かつ、被検出部２２０と同じ環境に配置して上述のような取得動作を行うならば、参照用光吸収体の吸収スペクトルの変化量を補正値とする。また、参照用光吸収体がフィルタのような構造あるいは被検出部の環境を推定できる環境であるならば、取得された参照用光吸収体の吸収スペクトルの変化量が記憶部１２０に記憶されて、湾曲情報演算部１３０がこの変化量から補正値を換算して求める。
　この方法１によれば、制御装置１００の湾曲情報演算部１３０は、例えば、分光器などの光検出器３２０を用いて被検出部３５０の参照用光吸収体の吸収スペクトルを取得して、初期状態（例えば工場出荷時）の吸収スペクトルに対する取得した吸収スペクトルの変化量を求めることにより補正値を得る。そして、湾曲情報演算部１３０は、得られた補正値を用いて、第１乃至第３の実施形態と同様の手順で、上述の式（６）から被検出部２２０の湾曲情報を算出する。
　以上の説明では、センサ部２００の１つの被検出部２２０に対応する参照用光吸収体を配置する一例を述べたが、以下、全ての被検出部２２０（２２１～２２ｍ）に対応する参照用光吸収体を配置する一例を説明する。
　（方法１－１：１つの導光部材に１つの参照用光吸収体（１色）を配置する）　
　図１５は、被検出部２２０（２つの被検出部２２１、２２２）の光吸収体の吸収スペクトルの経時的な変化を補正するための補正値を決定するための構成の一例を概略的に示す図である。この例では、センサ部２００とセンサ制御部３００ｂとからなるファイバセンサ４００ｂにより、被検出部２２０の光吸収体の吸収スペクトルの経時的な変化を補正するための補正値が決定される。
　ファイバセンサ４００ｂのセンサ制御部３００ｂは、第１の実施形態で説明されたものと同様の光源３１０、光検出器３２０及び光分岐部３３０に加えて、例えば可撓性を有する光ファイバである導光部材３４１、３４２を含む導光部材３４０ｂと、これら導光部材３４１、３４２に設けられた被検出部３５１、３５２を含む被検出部３５０ｂと、参照用光検出器３６０と、光路切替器３７０とを有している。導光部材３４１、３４２の基端は光源３１０に接続され、先端は光路切替器３７０に接続されている。導光部材３４１に設けられた被検出部３５１は、導光部材２１０に設けられた第１の被検出部２２１と同様の構成であり、また、被検出部３５２は、第２の被検出部２２２と同様の構成である。すなわち、被検出部３５１、３５２は、それぞれ、光源３１０から出射して導光部材３４１、３４２を導光する所定の波長帯域の光を吸収する参照用光吸収体を含む。被検出部３５１、３５２の参照用光吸収体は、それぞれ、被検出部２２１、２２２の光吸収体と同じ種類であり、互いに異なっている。参照用光検出器３６０は、光検出器３２０と同様に、波長（波長帯域）ごとに光強度を取得する検出器であり、分光器、カラーフィルタと受光素子とを組み合わせたものなどを含む。参照用光検出器３６０で検出した検出光量情報は、光検出器３２０で検出した検出光量情報と同様に、制御装置１００に出力される。
　光路切替器３７０は、導光部材３４１、３４２からの光の光路を切り替える。このような構成を取ることにより、２本の導光部材３４１、３４２が存在しても、参照用光検出器３６０は１つで済む。したがって、参照用光検出器３６０の数が削減される。
　もちろん、各導光部材３４１、３４２の先端にそれぞれ参照用光検出器３６０を配置してもよい。これにより、光路切替器３７０が不要となり、光路の切替えが不要となる。
　あるいは、光検出器３２０を使用して光路を切り替えてもよい。これによっても、ファイバセンサ４００ｂに配置される光検出器の数が削減される。また、光検出器の感度の影響を考慮しなくてよい。
　参照用光吸収体を含む被検出部３５０（３５１、３５２）の形態が被検出部２２０（２２１、２２２）と同様である場合には、第１の実施形態で説明したのと同様にして、ファイバセンサ４００を所定の形状、例えば直線形状にして固定し、湾曲できない状態として、参照用光吸収体の吸収スペクトルを取得する。もちろん、直線形状以外の所定の形状で取得してもよい。
　参照用光吸収体がフィルタのような形態である場合には、参照用光吸収体の所定の膜厚の箇所で測定する（経時変化がない状態では膜厚が一定なら光の吸収量は変わらない）。測定される所定の膜厚の箇所は、１箇所でもよいし、同じの膜厚の複数個所で測定してそれらの測定値を平均してもよい。あるいは、膜厚の異なる複数の箇所で測定し、差分から補正値を求めてもよい。あるいは、光吸収体の色材濃度の違い、フィルタ構造の枚数の違いから補正値を求めてもよい。
　（方法１－２：１つの導光部材に複数の参照用光吸収体（多色）を配置する）　
　図１６は、被検出部２２０（被検出部２２１～２２ｍ）の光吸収体の吸収スペクトルの経時的な変化を補正するための補正値を決定するための構成の一例を概略的に示す図である。この例では、センサ部２００とセンサ制御部３００ｃとからなるファイバセンサ４００ｃにより、被検出部２２０の光吸収体の吸収スペクトルの経時的な変化を補正するための補正値が決定される。
　ファイバセンサ４００ｃのセンサ制御部３００ｃは、第１の実施形態で説明されたものと同様の光源３１０、光検出器３２０及び光分岐部３３０に加えて、例えば可撓性を有する光ファイバである導光部材３４０ｃと、導光部材３４０ｃに設けられた被検出部３５０ｃと、参照用光検出器３６０とを有している。導光部材３４０ｃの基端は光源３１０に接続され、先端は参照用光検出器３６０に接続される。図１６では、１本の導光部材３４０ｃに、センサ部２００ｃの導光部材２１０に設けられた８つの被検出部２２１～２２ｍ（ｍ＝８）にそれぞれ対応する８つの被検出部３５１～３５８を含む被検出部３５０ｃが設けられている。各被検出部３５１～３５８は、導光部材２１０に設けられた第１乃至第ｍの被検出部２２１～２２ｍと同様の構成である。すなわち、被検出部３５１～３５ｍは、それぞれ、光源３１０から出射して導光部材３４０ｃを導光する所定の波長帯域の光を吸収する参照用光吸収体を含む。被検出部３５１～３５８の参照用光吸収体は、それぞれ、被検出部２２１～２２ｍの光吸収体と同じ種類であり、互いに異なっている。
　もちろん、導光部材３４０ｃの数は１本に限定されるものではなく、１本の導光部材３４０ｃに４つの被検出部（参照用光吸収体）を配置したものを２本用意してもよい。
　このような構成においても、同一の導光部材３４０ｃに配置されているすべての参照用光吸収体を含む被検出部３５０ｃを所定の形状、例えば直線形状にして固定したのち、測定対象の被検出部のみを湾曲させて、参照用光検出器３６０で参照用光吸収体の吸収スペクトルが取得される。そして、取得した吸収スペクトルに基づいて吸収スペクトルの変化量を求めることにより、湾曲情報演算部１３０が補正値を算出する。
　以上の方法１－１、１－２では、全ての被検出部２２０（２２１～２２ｍ）に対応する参照用光吸収体を用意したが、以下の方法１－３では、一部の被検出部２２０に対応する参照用光吸収体（代表する一部の色）のみを用意する。
　（方法１－３：一部の参照用光吸収体のみを配置する）　
　方法１－３では、前提として、各参照用光吸収体（各色）同士の経時変化の関係がわかっていて、１色目の変化から２色目、３色目の変化を推定できるものとする。例えば、変化を推定するための関係式が、予め制御装置１００の記憶部１２０に記憶されていたり、入力部１１０から入力されたりする。そして、例えば制御装置１００の演算部１０１が、この推定のための関係式を用いて、用意していない光吸収体の補正値を決定する。
　例えば、８色ある場合には、センサ制御部の参照用光検出器が、２色の吸収スペクトルの変化を測定する。そして、それ以外の色の吸収スペクトルの変化は、演算部１０１が前記２色の吸収スペクトルの変化から推定することにより、算出する。そして、演算部１０１が、被検出部２２０の光吸収体の吸収スペクトルの経時的な変化を補正するための補正値を決定する。
　なお、吸収スペクトルを測定する代表色として、実際に被検出部の光吸収体に用いられている色材ではなく、経時変化の影響を評価しやすい色材を用いてもよい。もちろん、前提として、それぞれの色材の経時変化の関係が分かっているものとする。
　方法１－３によれば、全ての被検出部２２０に対応する参照用光吸収体を配置しなくて済むため、補正値を決定するための構成を簡素化することができる。
　（方法２：推定により補正値を決定する）　
　方法２では、参照用光吸収体を配置することなく、推定により各補正値ＵＰｎ、ＵＯｎ、ＵＴｎを決定する。
　図１７は、被検出部２２０の光吸収体の吸収スペクトルの経時的な変化を補正するための補正値を決定するための、湾曲情報導出装置１０ｄを含む内視鏡システム１ｄの一例を概略的に示す図である。湾曲情報導出装置１０ｄは、センサ部２００とセンサ制御部３００ｄとからなるファイバセンサ４００ｄを有している。センサ制御部３００ｄは、センサ用光源３１０と、光検出器３２０に加えて、積算駆動時間計測部３８１と、光強度測定部３８２と、経過時間計測部３８３とを有している。積算駆動時間計測部３８１は、例えばアワーメーターである。光強度測定部３８２は、例えば光パワーメーターである。経過時間計測部３８３は、例えば時計である。
　内視鏡３０ｄの操作部３２には、記憶部３３が設けられている。記憶部３３には、内視鏡３０ｄの製造日の情報、内視鏡３０ｄの使用回数の情報などが記憶されている。
　センサ部２００の導光部材２１０には、温度センサ５００が配置されている。温度センサ５００は、好ましくは、被検出部２２０の近傍に配置されている。
　光エネルギーによる吸収スペクトルの変化は、与えた光エネルギーの積算量により推定できる。すなわち、制御装置１００の演算部１０１が、光強度測定部３８２で測定される光源３１０の光強度あるいは不図示の電流計による光源３１０の駆動電流（あるいは制御装置１００からの指示値）と、積算駆動時間計測部３８１で測定される積算駆動時間と、記憶部３３に記憶された情報とにより、光エネルギーによる吸収スペクトルの変化を補正する補正値ＵＰｎを算出する。算出した補正値ＵＰｎは、記憶部１２０に記憶されて湾曲情報演算部１３０による湾曲情報の導出のために用いられる。
　酸化による吸収スペクトルの変化は、製造時からの経過時間により推定することができる。すなわち、制御装置１００の演算部１０１が、製造時からの経過時間を計測する経過時間計測部３８３と内視鏡３０ｄの記憶部３３との情報に基づいて経過時間を推定して、酸化による吸収スペクトルの変化を補正する補正値ＵＯｎを算出する。算出した補正値ＵＯｎもまた、記憶部１２０に記憶されて湾曲情報演算部１３０による湾曲情報の導出のために用いられる。
　熱による吸収スペクトルの変化は、被検出部２２０の光吸収体２１４に与えた熱の積算量により推定することができる。すなわち、制御装置１００の演算部１０１が、温度センサ５００により測定される被検出部２２０近傍の温度と、積算駆動時間計測部３８１で測定される積算駆動時間と、記憶部３３に記憶された情報とにより、酸化による吸収スペクトルの変化を補正する補正値ＵＰｎを算出する。算出した補正値補正値ＵＰｎは、記憶部１２０に記憶されて湾曲情報演算部１３０による湾曲情報の導出のために用いられる。
　なお、第４の実施形態においても、制御装置１００は、補正値が設定範囲を超えたときには、エラーコードを通知したり導出精度が低下していることを通知したりするなど、その旨を聴覚的又は視覚的にユーザーに通知するように構成されていてもよい。
　以上説明したように、本実施形態によれば、被検出部４２０に設けられた光吸収体４１４の吸収スペクトルの経時変化が発生しても、光エネルギー、酸化あるいは熱による吸収スペクトルの影響を測定により直接的に、あるいは推定により間接的に導出して、これに基づいた補正値を加えた関係式から湾曲情報を導出することにより、湾曲情報を正しく導出できる湾曲情報導出装置を提供することができる。
　以上、本発明の各実施形態を説明してきたが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内でさまざまな改良及び変更が可能である。また、内視鏡システム１を例に挙げて各実施形態を説明してきたが、湾曲情報導出装置は、内視鏡に限定されない種々の挿入装置に適用可能であることが当業者にとって自明である。

Claims (13)

  1. 　少なくとも１つの被検出部が設けられた導光部材を有し、前記被検出部の湾曲状態に応じて前記被検出部が前記導光部材を伝達する光の光量を変化させるセンサを用いて取得される、所定の波長帯域における波長と光量との関係を表す検出光量情報と、
    　各被検出部の吸収スペクトルと、
    　各被検出部の曲げの向き及び曲げの大きさによって変化する各被検出部の湾曲係数と、
    　各被検出部に固有の特性値と、
    　に基づいて、各被検出部の曲げの向き及び曲げの大きさを表す湾曲情報を導出する演算部を具備する湾曲情報導出装置。
  2. 　前記固有の特性値は、前記吸収スペクトルを補正する吸収スペクトル補正値である請求項１に記載の湾曲情報導出装置。
  3. 　前記固有の特性値は、仮想被検出部の湾曲係数と前記仮想被検出部の吸収スペクトルとからなる被検出部補正項である請求項１に記載の湾曲情報導出装置。
  4. 　前記固有の特性値は、前記吸収スペクトルを補正する吸収スペクトル補正値と、仮想被検出部の湾曲係数と前記仮想被検出部の吸収スペクトルとからなる被検出部補正項と、である請求項１に記載の湾曲情報導出装置。
  5. 　少なくとも１つの被検出部が設けられた導光部材と、
    　前記導光部材に前記所定の波長帯域の光を出射する光源と、
    　前記光源から出射されて前記導光部材を伝達した光のスペクトルを検出する光検出器と、を有するセンサをさらに具備し、前記センサは、前記被検出部の湾曲状態に応じて前記被検出部が前記導光部材を伝達する光の光量を変化させるように構成されている請求項１乃至４のいずれか１に記載の湾曲情報導出装置。
  6. 　前記吸収スペクトル補正値は、参照用光吸収体により導出される請求項２又は４に記載の湾曲情報導出装置。
  7. 　前記吸収スペクトル補正値は、前記被検出部に与えられた積算光量と、積算熱量と、酸素雰囲気での曝露時間との少なくとも１つから導出される請求項２又は４に記載の湾曲情報導出装置。
  8. 　少なくとも１つの被検出部が設けられた導光部材と、
    　前記導光部材に前記所定の波長帯域の光を出射する光源と、
    　前記光源から出射されて前記導光部材を伝達した光のスペクトルを検出する光検出器と、を有するセンサをさらに具備し、前記センサは、前記被検出部の湾曲状態に応じて前記被検出部が前記導光部材を伝達する光の光量を変化させるように構成され、
    　前記センサの積算駆動時間を計測する積算駆動時間計測部をさらに具備し、
    　前記吸収スペクトル補正値は、前記積算駆動時間計測部が計測した積算駆動時間に基づいて導出される請求項２又は４に記載の湾曲情報導出装置。
  9. 　少なくとも１つの被検出部が設けられた導光部材と、
    　前記導光部材に前記所定の波長帯域の光を出射する光源と、
    　前記光源から出射されて前記導光部材を伝達した光のスペクトルを検出する光検出器と、を有するセンサをさらに具備し、前記センサは、前記被検出部の湾曲状態に応じて前記被検出部が前記導光部材を伝達する光の光量を変化させるように構成され、
    　前記光源の光強度を計測するための光強度計測部と、
    　前記光源の積算駆動時間を計測する積算駆動時間計測部とをさらに具備し、
    　前記吸収スペクトル補正値は、前記光強度計測部が計測した光強度と前記積算駆動時間計測部が計測した積算駆動時間とに基づいて算出される請求項２又は４に記載の湾曲情報導出装置。
  10. 　少なくとも１つの被検出部が設けられた導光部材と、
    　前記導光部材に前記所定の波長帯域の光を出射する光源と、
    　前記光源から出射されて前記導光部材を伝達した光のスペクトルを検出する光検出器と、を有するセンサをさらに具備し、前記センサは、前記被検出部の湾曲状態に応じて前記被検出部が前記導光部材を伝達する光の光量を変化させるように構成され、
    　前記被検出部の積算熱量を計測するために、前記被検出部近傍に配置された温度センサと、前記光源の積算駆動時間を計測する積算駆動時間計測部とをさらに具備し、
    　前記吸収スペクトル補正値は、前記温度センサ及び前記積算駆動時間計測部での計測に基づいて算出される請求項２又は４に記載の湾曲情報導出装置。
  11. 　前記補正値と前記補正項との少なくとも一方が設定範囲を超えたとき、その旨を通知する制御部を有する請求項２乃至４のいずれか１に記載の湾曲情報導出装置。
  12. 　請求項１乃至１１のいずれか１に記載の湾曲情報導出装置と、
    　前記湾曲情報導出装置の前記導光部材が組み込まれた挿入部を有する内視鏡と、
    を具備する内視鏡システム。
  13. 　少なくとも１つの被検出部が設けられた導光部材を有し、前記被検出部の湾曲状態に応じて前記被検出部が前記導光部材を伝達する光の光量を変化させるセンサを用いて、所定の波長帯域における波長と光量との関係を表す検出光量情報を取得することと、
    　各被検出部の吸収スペクトルと、各被検出部の曲げの向き及び曲げの大きさによって変化する各被検出部の湾曲係数と、各被検出部に固有の特性値とを取得することと、
    　前記検出光量情報と、前記吸収スペクトルと、前記湾曲係数と、前記固有の特性値とに基づいて、各被検出部の曲げの向き及び曲げの大きさを表す湾曲情報を導出することと、を含む湾曲情報導出方法。
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