CN104105438B - 插入部检测装置及插入部检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种插入量的检测装置及检测系统，减少插入量及/或旋转量的检测误差且不需要对插入部进行加工或追加新的部件。插入量检测装置及插入量检测系统，具有：光源部，朝向插入被插入体并作为检测对象的插入部的圆筒形状的外周面射出光源光；光学图案检测部，接收来自上述外周面的反射光，将包含任意光学图案的外周面的规定范围的多个图像数据以至少一部分光学图案一致的方式依次取得；以及位移量运算部，从多个图像数据中检测一致的光学图案，并算出插入部的插入量与绕圆筒形状的中心轴的旋转量中的至少一方。由此，插入量的检测装置及检测系统减少插入量及/或旋转量的检测误差，且不需要对插入部进行加工或追加新的部件。

Description

插入部检测装置及插入部检测系统
技术领域
本发明涉及检测圆筒形状的插入部的插入量、绕圆筒形状的中心轴的旋转量的检测装置及插入部检测系统。
背景技术
通常，在将内窥镜装置等的插入部插入被插入体的情况下，需要检测插入量。例如，专利文献1中提出了一种系统，为了检测插入部相对于插入辅助用具的相对插入量，至少由设置于插入辅助用具的辊、和对辊的转数进行检测的传感器构成。
在该构成中，辊一边与插入部的外周面接触一边旋转，通过检测其转数而算出插入量。此外，作为其他实施方式，还记载有对插入部配置光学标线或磁标线、通过利用光学传感器或磁传感器读取标线来检测插入量的系统等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005－185308号公报
但是，专利文献1所提出的利用辊的检测中，有辊不旋转地在插入部的外周面上滑动或辊与插入部的外周面分离、从而检测产生误差或无法进行检测的可能性。另一方面，使用了光学传感器或磁传感器的非接触式检测系统中，必须对插入部新设置多个光学标线或磁标线，不易搭载于在售的内窥镜装置。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种降低插入量及/或旋转量的检测误差、并且不需要对插入部进行加工或追加新的部件的插入量及/或旋转量的检测装置及检测系统。
为了解决上述的课题，本发明的插入部检测装置具有：光源部，朝向插入被插入体并作为检测对象的插入部的圆筒形状的外周面射出光源光；光学图案检测部，接收来自外周面的反射光，将包含任意的光学图案的外周面的规定范围的多个图像数据，以至少一部分的光学图案一致的方式依次取得；以及位移量运算部，从多个图像数据中检测一致的光学图案，并算出插入部的插入量与绕圆筒形状的中心轴的旋转量中的至少一方。
根据上述的实施方式，提供一种插入部的插入量及/或旋转量的检测误差减少且能够通用地使用的检测装置及插入部检测系统。
本发明的实施方式的检测装置及插入部检测系统，能够减少插入量及/或旋转量的检测误差，不需要对被检体的插入部进行加工或追加新的部件，能够容易地检测插入量及/或旋转量。
附图说明
图1是第一实施方式的插入部检测系统的立体图。
图2是插入部检测系统的插入部检测装置的配置图。
图3是插入部检测装置的构成图。
图4是光学图案检测部的概略图。
图5是表示基准图案的位移的图。
图6是表示向被插入体进行直接插入的插入部的图。
图7是第二实施方式的插入部检测装置的立体图。
图8A是具有圆筒型的位置限制部的插入部检测装置的立体图。
图8B是具有球体型的位置限制部的插入部检测装置的立体图。
图9是第二实施方式的插入部检测装置的立体图。
具体实施方式
以下参照附图详细说明本发明的实施方式。
[第一实施方式]
图1是第一实施方式的插入部检测系统1的立体图。
插入部检测系统1具有：插入部检测装置111，检测插入部的动态插入量及/或旋转量；控制部13，对由插入部检测装置111取得的数据进行处理及解析；监视器14，显示由控制部13处理后的结果等；以及输入部15，由操作者输入对控制部13的指示。图2表示插入部检测系统1的插入部检测装置111的配置例。如图2所示，插入部检测装置111以在与被插入体21的插入口22之间相对位置(间隔)不变的方式设置于插入口22的附近。例如，该情况下，设置为：将插入部检测装置111的位置与插入口22的位置中的某一个位置作为基准位置，并使另一个位置不改变。
插入部12向被插入体21内的插入量及/或旋转量以插入部检测装置111的设置位置或插入口22为基准而被检测。
如图1所示，控制部13通过配线等而与后述的插入部检测装置111、监视器14及输入部15连接，相互收发电信号。控制部13对后述的由插入部检测器111取得的数据进行解析及处理，将结果作为电信号发送给监视器14。监视器14将该结果显示在画面上。此时，操作者通过利用输入部15输入所期望的解析及处理的指示，能够操作控制部13的动作。例如，控制部13是个人计算机。
插入部12是细长的部件。例如，插入部12具有细长的圆筒部件，截面的直径是2mm～20mm。作为一例，插入部12是软性或硬性内窥镜主体、操控器(manipulator)以及导管(catheter)等治疗用具的插入部，插入到生物体内进行使用，或者如工业用内窥镜那样插入到构造物内而被使用。此外，插入部12也可以是将这些内窥镜主体的插入部与这些治疗用具的插入部组合的结构。以下，插入部12作为内窥镜的插入部来进行说明。
图3是插入部检测装置111的构成图。
插入部检测装置111至少具有收容于壳体的内部的传感器部31。如图3所示，传感器部31具有：将光(光源光)朝向插入部12照射的光源部301、取得插入部12的光学图案的光学图案检测部302、以及算出位移量的位移量运算部303。
传感器部31利用光学图案检测器302的受光元件对在插入部12的外周反射后的光的一部分进行受光，以规定范围的图像数据的至少一部分的光学图案一致的方式依次取得该光的一部分。此外，位移量运算部303具有如下功能：选定所取得的多个图像数据的任意图像数据的一部分的进行关注的光学图案，从经过任意时间后的图像数据中检测与所关注的光学图案一致的光学图案，并根据图像上的所关注的光学图案的移动量算出位移量。这里，规定范围是指，作为拍摄设备的光学图案检测部302的可拍摄及可检测的范围或区域。另外，插入部检测装置111也可以没有壳体。以下，将在任意图像数据的图像内被关注的光学图案称为基准图案。此外，对图像数据进行拍摄的时间称为检测时间。另外，也可以是，光学图案检测器302连续地取得规定范围的图像数据，位移量运算部303具有从该图像数据中检测一致的光学图案的功能。
光源部301配置为：将光束朝向作为检测对象的圆筒形状的插入部12的外周面(被检测区域)射出，使在外周面反射后的反射光的一部分向光学图案检测部302入射。此外，为了使从光源部301射出的光高效地向插入部12的外周面照射，在光源部301与插入部12之间设置有聚光透镜(未图示)。以下，将从光源部照射出的光或光束称为光源光。
例如，光源部301是射出相干光作为光源光的光源，是LED或激光光源。本实施方式中，光源部301作为激光光源来说明。
相干光由于存在相位相关，因此即使照射的物体是微小的凹凸，也能够使反射光产生明确的相位差。例如，即使是向有光泽的平滑表面进行了照射的情况，也能够通过使用相干光而取得平滑表面的鲜明的图像数据。即，通过使用相干光，能够取得插入部12的外周面的信息作为鲜明的光学图案。光学图案例如是光斑(speckle)图案。
图4是光学图案检测部302的概略图。
光学图案检测部302在与插入部12之间配置有物镜(未图示)，以使得在插入部12的外周面反射后的光源光向光学图案检测部302的受光面合焦。
光学图案检测部302具有将多个受光元件至少在2维方向上排列的拍摄设备。例如，光学图案检测部302具有将多个受光元件以矩阵状排列的拍摄设备。拍摄设备例如是CCD或C－MOS图像传感器等。如图4所示，利用光学图案检测部302，将与插入方向平行的方向上的轴作为x轴41，将与该x轴41正交的轴作为y轴42。
光学图案检测部302至少具有将有曲率的光滑表面的信息作为图像数据而连续地拍摄并处理的功能。即，光学图案检测部302具有对含有任意光学图案的插入部12的外周面的规定范围(被检测区域)连续地进行拍摄并进行图像处理、将外周面的光学图案作为图像数据进行输出的功能。另外，关于光学图案检测部302，能够根据外周面的形状来进行处理是不被限制的。例如，即使是有凹凸的平面，光学图案检测部302也能够将平面的信息作为图像数据来处理。
光学图案检测部302与位移量运算部303连接，发送所检测出的图像数据。例如，光学图案检测部302中，设检测开始的检测时间为t0，将在任意的检测时间t1、t2…tn…连续地拍摄而得到的图像数据向位移量运算部303发送。
位移量运算部303被连接到控制部13，并被驱动控制。位移量运算部303具有所谓的图案匹配功能，即：在由光学图案检测部302拍摄到的多个图像数据中，选定在图像内的一部分中存在的任意的基准图案，从规定的时间经过后的多个图像数据内的任意图像数据中，检测与基准图案一致的光学图案，并算出图像内的这些光学图案间的位移量。这里，进行检测的光学图案的范围能够调整。
进而，位移量运算部303具有根据图像数据内的基准图案的位移量、算出插入部12向插入方向的移动量及绕圆筒形状的中心轴的旋转量的功能。
图5是表示基准图案的位移的图。
如图5所示，位移量运算部303对基准图案α与光学图案α′的图像数据上的位移进行比较，并算出x轴41方向及y轴42方向的各个位移量，上述基准图案α是在图像数据51的图像内存在的被任意地选择的图案，上述光学图案α′是在图像数据52的图像内的一部分中存在的与基准图案α一致的图案，上述图像数据51是由光学图案检测部302在任意的时间tn－1拍摄到的，上述图像数据52是从该时间tn－1起经过任意的时间后的时间tn拍摄到的。因而，位移量运算部303对任意的连续的时间的基准图案的位移量进行累计，能够算出从任意的检测时间起到所期望的检测时间为止的插入部12的插入量和旋转量。
在上述的根据图像数据上的基准图案的位移量算出插入量和旋转量的过程中，事先求出从图像数据上的基准图案的位移量向插入量和旋转量进行变换的各方向的系数。从而，通过对各坐标的位移量乘以各系数，算出插入量和旋转量。所算出的结果能够对所期望的方向选择性地输出。以下表示作为插入量的计算式的式1和作为旋转量的计算式的式2。即，位移量运算部303重复上述的处理，对任意的连续的检测时间的各坐标的位移量进行累计，从而算出从任意的检测时间起到所期望的检测时间为止的插入部12的插入量和旋转量。
[数学式1]
ΔL＝α×Δx 式(1)
这里，设从时间tn－1起到时间tn为止的插入量为ΔL，时间tn－1到时间tn的图像数据一致的图案在x轴41方向上的坐标差为Δx，插入量变换系数为α。
[数学式2]
Δθ＝β×Δy 式(2)
这里，设从时间tn－1起到时间tn为止的旋转量为Δθ，时间tn－1与时间tn的图像数据一致的图案在y轴42方向上的坐标差为Δy，旋转量变换系数为β。
本实施方式中，在检测开始时，从光源部301向插入部12的外周面照射相干光。所照射的相干光在外周面反射，反射光的一部分向光学图案检测部302入射。光学图案检测部302在任意的检测时间拍摄光学图案，并作为图像数据而输出。此时，在任意的检测时间t0，t1，t2···tn···连续地取得多个图像数据。所取得的多个图像数据被向位移量运算部303发送。
位移量运算部303决定在任意的检测时间拍摄到的图像数据的图像内存在的至少1个基准图案，从自该检测时间起经过规定时间后的多个图像数据的图像内，检测与基准图案一致的光学图案。此外，位移量运算部303根据图像内的这些光学图案的位移，算出沿x轴41和y轴42的各方向的位移量。所算出的沿各轴的坐标的位移量被向插入量和旋转量变换。
同样，执行任意的时刻间、例如时间t1和时间t2、时间t2和时间t3、···时间tn－1和时间tn那样各个时刻间的各位移量的运算处理。并且，将基准图案在连续的时刻间的位移量累计，例如，算出从开始检测的检测时间t0的位置起到结束检测的时间tn的位置为止的插入部12的移动量和旋转量。另外，关于插入部12的移动量及旋转量，能够算出任意的时间间隔的量。
根据本实施方式，插入部检测器111具有通过传感器部31至少将有曲率的光滑表面的信息作为图像数据而连续地拍摄并进行处理的功能，从在任意的时间拍摄到的多个图像数据中，检测与基准图案一致的光学图案，能够根据这些图案的位移量算出插入部12的插入量及旋转量。因此，使用者能够选择性地输出插入部12的插入量及/或旋转量的处理结果。从而，本实施方式的检测器111不对插入部12进行加工或附加新的部件就能够正确地检测插入量及/或旋转量。
此外，本实施方式中，对从光源6照射的光源光使用相干光，因此，即使插入部12的外周面上的凹凸微小以至于在照射非相干的光的情况下在光学图案中不易出现明暗差，当相干光在插入部12的外周面上反射时，也能够产生相位差，并产生被强调后的能够清楚地确认该明暗差的像。即，能够产生光斑图案，光学图案检测机构通过检测光斑图案，从而容易地检测用非相干的光难以检测的光学图案。此外，在插入部检测装置111的内部设置的传感器部31利用拍摄设备能够同时检测插入部12的x轴41方向和y轴42方向的光学图案的位移。从而，插入部检测装置111不需要在内部设置用于对各方向进行检测的多个传感器部。因此，插入部检测装置111例如能够小型化。
进而，在插入部检测装置111与插入口22一致地配置，或在附近以相对位置(间隔)不变的方式配置的情况下，插入部检测装置111与被插入体21内的插入量及/或旋转量的误差减少。
另外，在对软性内窥镜应用本实施方式的情况下，在向被插入体21插入时，在软性内窥镜的前端触碰到被插入体的某个部分等不进行推进的状况下，在插入部检测装置111与插入口22之间产生挠曲。由于该挠曲，产生插入量及/或旋转量的误差。因此，插入部检测装置111也可以是如吹口(mouthpiece)那样将至少一部分插入到被插入体21的插入口22中的构造。例如，如图6所示，插入部检测装置111也可以是圆锥台形状。由此，插入部检测装置111与插入口22之间的间隔消失，因此，插入部检测装置111与插入口22的设置位置几乎一致，所以能够减少由挠曲引起的插入量及/或旋转量的误差。
[第二实施方式]
图7是第二实施方式的插入部检测装置112的立体图。本实施方式以与第一实施方式的插入部检测系统1几乎相同的方式构成，插入部检测装置112的构成不同。因而，本实施方式中，对与第一实施方式同等的构成部位赋予同一附图标记而省略说明。
如图7所示，本实施方式的插入部检测装置112具有传感器部32、位置限制部61和传感器距离维持部62。传感器部32是与第一实施方式的传感器部31同等的构成。因而，传感器部32具有光源部301、对插入部进行拍摄的光学图案检测部302、算出位移量的位移量运算部303，这些部件被收纳在壳体内。此外，例如，虽未图示，但如第一实施方式的插入部检测装置那样，插入部检测装置112通过配线等而与控制部13连接。
为了限制插入部12的大幅的位移，位置限制部61以将插入部12夹持的方式设置。如图7所示，位置限制部61由一对构成，通过从对置的位置、例如从上下夹着插入部12来进行挟持。此外，位置限制部61沿着插入部12的插入方向而设置V字的槽构造，限制插入部12向左右方向的移动。例如，位置限制部61被配置在插入部检测器112的入口侧。另外，位置限制部61可以设置多个。例如，可以在插入部检测器112进行插入的入口侧和出口侧分别各设置一对位置限制部61。另外，虽然位置限制部61的槽构造设为V字形状，但只要能够限制插入部的移动，则也可以是例如半圆形或矩形形状等。
位置限制部61分别能够调整与插入部12的间隔。例如，位置限制部61能够在各设置位置向与插入部12的外周面垂直的方向调整或移动，对于各种直径的插入部12都能够适用。此时，位置限制部61被固定部件固定以使得不进行位移。例如，位置限制部61通过螺钉等固定在插入部检测装置112的内壁。此外，位置限制部61具有当对插入部12进行夹持时不妨碍插入部12的插入动作的空隙。这里，空隙是指，通过一对位置限制部61夹持了插入部12时，在这些位置限制部61与插入部12之间产生的间隙。即，一对位置限制部61不完全抵接于插入部12而具有微小的空隙，夹持插入部12。
传感器距离维持部62在与插入部12的外周对置的前端部具有传感器部32，被设置在规定的位置。例如，传感器距离维持部62是弹簧构造，相对于前端部，另一方的端部例如通过螺钉等被固定于插入部检测装置112的内壁。例如，为了进行检测，作为适当的距离，该光学图案检测部302与插入部12的外周面(被检测区域)的距离被设定为5mm。这里，适当的距离是指，插入部12的插入量及旋转量被正确地检测的距离。例如，若作为被检体的插入部与实际进行检测的光学图案检测部之间的距离过远或过近，则光的焦点不对焦于受光面，无法正确地检测图像数据的图案检测。因此，适当的距离是指，例如来自被检体的外周面(被检测区域)的反射光的焦点对焦于光学图案检测部302的受光面的距离。
如图7所示，传感器部32以按压于插入部12的方式与传感器距离维持部62的前端部接合。此外，由传感器距离维持部62作用的力是不妨碍插入部12的插入动作及旋转动作的强度。即，插入部12的外周面与传感器部32不会过于远离。另外，只要在为了进行检测的适当的范围内，传感器部32也可以不抵接于插入部12而在与插入部12之间具有空隙。
在传感器部32的内部，例如光学图案检测部302、位移量运算部303、透镜(未图示)以及收纳有传感器部32的壳体等构造物，通过用于设置这些构成要素的夹具等而设置在规定的位置。因此，插入部12的外周面(被检测区域)与实际进行检测的光学图案检测部302之间的距离通过传感器距离维持部62而被大致一定地维持。即，插入部12的外周面与光学图案检测部302不会过近。从而，传感器部32被维持在能够正确地检测插入部12的插入量及旋转量的距离。
根据本实施方式，如图7所示，插入部12被从附图上的左侧插入。此时，位置限制部61以不妨碍插入部12的插入及旋转的动作的方式被调整。因此，当插入部12被插入到插入部检测装置112中时，插入部12以不进行位移的方式被夹持，并且插入及旋转都顺利完成。从而，位置限制部61将传感器部32取得图像数据的插入部的外周面上的区域(被检测区域)的、向与作为上述插入部的插入量而被检测的方向垂直的方向的移动，限制在能够检测的范围。此外，即使插入部12在位置限制部61的空隙所容许的范围内发生了位移，传感器距离维持部62也发挥作用，以使得为了进行检测而将传感器部32与插入部12的距离维持在适当的距离。即，传感器距离维持部62发挥作用，以防止传感器部32与插入部12过远，并且通过将光学图案检测部(未图示)设置在传感器部32的内部的规定位置，防止实际进行检测的光学图案检测部302过于接近插入部12。因而，位置限制部61发挥作用，以使得至少将插入部12的外周面的被照射光源光的部分的移动限制在传感器部32可检测的范围。此外，传感器距离维持部62发挥作用，以使得至少将插入部12的外周面的被照射光源光的部分与传感器部32之间的距离限制在传感器部32可检测的范围。
根据本实施方式，通过位置限制部61及传感器距离维持部62，将在传感器部32的内部设置的光学图案检测器302与插入部12的外周面之间的距离维持在用于检测的适当的距离。因而，由插入部12的位移引起的漏检测减少。即，插入部12的插入量及/或旋转量的检测误差减少。
进而，位置限制部61能够根据插入部12的直径来调整与插入部12之间的间隔，因此本实施方式的插入部检测装置112能够适用于各种直径的插入部12，能够恰当地检测插入量及/或旋转量。
接着，说明第二实施方式的变形例。
图8A是具有圆筒型的位置限制部71的插入部检测装置113的立体图。图8B是具有球体型的位置限制部72的插入部检测装置114的立体图。
本实施方式的变形例的各插入部检测装置113、114与上述的第二实施方式的插入部检测装置112是大致同等的结构，但位置限制部71、72的形状及配置不同。因而，在本实施方式的变形例的构成要素的参照附图标记中，对与第二实施方式的构成要素共通的要素赋予相同的参照附图标记，省略其详细说明。
图8A中，为了将插入部12保持在适当的位置以便对其进行检测，在插入部检测装置113的内部设有多个由圆筒型部件构成的位置限制部71。这里，例如，位置限制部71以与插入部12的外周面抵接的方式在上下及1个侧方(传感器部32的对置侧)这3方分别设置各1个。这些位置限制部71以不妨碍插入部12的插入及/或旋转的方式被设置。例如，也可以将所设置的全部的由圆筒型部件构成的位置限制部71设置成相对于插入部12垂直。此外，位置限制部71也如第二实施方式的位置限制部61那样发挥作用，以使得至少将插入部12的外周面(被检测区域)的被照射光源光的部分的移动限制在传感器部32可检测的范围。
此外，图8B中，在插入部检测装置114的内部，多个由球体型部件构成的位置限制部72也在相同的3个方向上分别设置1个，从上下及1个侧方与插入部12的外周面抵接。这些位置限制部72以不妨碍插入部12的插入及旋转的方式设置。此外，位置限制部72也如第二实施方式的位置限制部61那样发挥作用，以使得至少将插入部12的外周面(被检测区域)的被照射光源光的部分的移动限制在传感器部32可检测的范围。
此外，这些位置限制部71、72在各设置位置能够向与插入部12的外周面垂直的方向调整或移动。因此，位置限制部71、72也能够容易地适用于各种直径的插入部12。此外，在插入部12向插入方向移动时，这些位置限制部71、72以各自中心轴或中心为基点旋转，将插入部12向插入方向送出。此时，这些位置限制部71、72以不发生位移的方式通过固定部件等被固定。
根据本实施方式的变形例，通过位置限制部71、72，将在传感器部32的内部设置的光学图案检测器302与插入部12的外周面(被检测区域)之间的距离维持在用于检测的适当的距离。即，由插入部12的位移引起的漏检测减少。此外，各位置限制部71、72是圆筒型或球体型的进行旋转的部件，以便对插入及旋转进行辅助，因此摩擦阻力减小。因此，插入部12的插入性及旋转性提高。另外，本实施方式及本实施方式的变形例并不限制位置限制部的形状、配置、设置个数。
[第三实施方式]
图9是第三实施方式的插入部检测装置115的立体图。第三实施方式与第二实施方式的插入部检测系统1大致相同地构成，具备传感器部的传感器距离维持部的配置不同。因此，第三实施方式中，对与第二实施方式同等的构成部位赋予同一附图标记而省略说明。
如图9所示，本实施方式的插入部检测装置115具有：第1及第2传感器部33、34，位置限制部81，第1及第2传感器距离维持部82、83。例如，第1及第2传感器距离维持部82、83各自是弹簧构造。这些传感器部33、34都是与第一实施方式的传感器部31同等的构成。从而，传感器部33、34各自具有光源部301、对插入部进行拍摄的光学图案检测部302、和算出位移量的位移量运算部303，上述部件被收纳于壳体。此外，虽未图示，但例如插入部检测装置115如第一实施方式的插入部检测装置那样，通过配线等而与控制部连接。
此外，位置限制部81是与第二实施方式的位置限制部61同等的构成。
因而，一对位置限制部81分别能够向与插入部12的外周面垂直的方向例如上下方向调整或移动，对于各种直径的插入部12都能够适用。此时，位置限制部81通过固定部件被固定从而不发生位移。例如，位置限制部81通过螺钉等被固定于插入部检测装置115的内壁。此外，与位置限制部61同样地，位置限制部81具有在保持插入部12时不妨碍插入部12的插入动作的空隙。位置限制部81也不与插入部12完全地抵接而具有微小的空隙，将插入部12夹持。另外，对于第1及第2传感器部33、34和传感器距离维持部82、83而言，也可以将传感器部与传感器距离维持部的组合设置3个以上。此外，一对位置限制部81也可以设置多个。此外，位置限制部81只要如第二实施方式的变形例所示那样是圆筒型部件、球型部件、或者是能够将插入部维持在用于检测的适当范围的形状，则可以是任何形状。
本实施方式中，第1传感器部33和第2传感器部34各自以被向插入部12的外周面按压的方式与各传感器距离维持部82、83的前端部接合。例如，如图9所示，第1传感器部和第2传感器部以夹持插入部12而对置的方式被设置。此外，从各传感器距离维持部82、83作用的力是不妨碍插入部12的插入动作及旋转动作的强度。即，插入部12的外周面和各传感器部33、34不会过于远离。另外，第1传感器部33和第2传感器部34各自只要在用于检测的适当范围内，则也可以不与插入部12抵接而在与插入部12之间具有间隙。
在各传感器部33、34的内部，例如分别将光学图案检测部302、位移量运算部303、透镜(未图示)以及收纳各传感器部33、34的壳体等的构造物通过用于设置这些构成要素的夹具等而设置在规定位置。因此，插入部12的外周面(被检测区域)与实际上进行检测的各光学图案检测部302之间的距离通过各传感器距离维持部82、83而被大致一定地维持。即，插入部12的外周面与各光学图案检测部302不会过于接近。因而，传感器部32被维持在能够正确地检测插入部12的插入量及旋转量的距离。
本实施方式中，如图9所示，插入部12被从附图上的左侧插入。此时，位置限制部81以不妨碍插入部12的插入及旋转的动作的方式被设置。因此，当插入部12被插入到插入部检测装置115时，插入部12以不发生位移的方式被夹持，且插入及旋转都顺利完成。此外，即使插入部12在位置限制部81的空隙的容许范围内发生了位移，各传感器距离维持部82、83也发挥作用，将各传感器部33、34中的至少一方与插入部12的外周面(被检测区域)之间的距离维持在用于检测的适当的距离。即，各传感器距离维持部82、83发挥作用，以防止各传感器部33、34从插入部12过于远离，并通过将光学图案检测部302设置在各传感器部33、34的内部的规定位置，从而防止实际上进行检测的光学图案检测部302过于接近插入部12。即，位置限制部81发挥作用，以使得至少将插入部12的外周面(被检测区域)的被照射光源光的部分的移动限制在各传感器部33、34可检测的范围。此外，各传感器距离维持部82、83发挥作用，以使得至少将插入部12的外周面(被检测区域)的被照射光源光的部分与各传感器部33、34之间的距离限制在各传感器部33、34可检测的范围。
根据本实施方式，为了进行检测，通过各位置限制部82、83及各传感器距离维持部33、34，将在各传感器部33、34的内部设置的各光学图案检测器302与插入部12的外周面(被检测区域)之间的距离中的至少某一个维持在适当的距离。因而，由插入部12的位移引起的漏检测减少。即，插入部12的插入量及/或旋转量的检测误差减少。
此外，由于设置有多个传感器部33、34，因此即使相干光所照射的插入部12的外周面部分是不能得到充足的反射光的平滑状态，传感器部33、34也能够相互辅助检测。因此，能够减少由于各传感器部33、34的漏检测而产生的误差等，对于插入部12的位移的容许范围扩大。此外，通过比较第1及第2传感器部33、34的检测值，能够取得更正确的检测值。
根据以上说明的实施方式，提供一种插入部的插入量及/或旋转量的检测误差减少且能够用于通用的内窥镜的插入部检测装置系统。
另外，上述的实施方式中，光源部设为相干光源部，但也可以是非相干光源部。上述的实施方式中，光学图案检测部还能够检测由非相干光产生的光学图案。因此，具备具有非相干光源部的传感器部的插入部检测装置能够检测插入量及/或旋转量。此外，非相干光源一般来说是便宜的，因此能够减少成本。
此外，上述的实施方式中，位移量运算部也可以设置在传感器部之外。例如，控制部也可以兼作位移量运算部。结果，传感器部例如能够小型化。
以上说明的实施方式并不限制各构成要素的设置个数、配置及形状等。
以上说明的本发明的各实施方式包含以下的付记中记载的要点。
[1]一种插入部检测系统，具备：输入部，输入指示；控制部，按照上述输入部的指示来进行处理；监视器，显示由上述控制部处理后的数据；以及插入部检测装置，检测作为检测对象的呈圆筒形状的插入部；其特征在于，具备传感器部，该传感器部具有：光学图案检测部，将来自上述外周面的反射光受光，将包含任意的光学图案的该外周面的规定范围的多个图像数据以至少一部分的上述光学图案一致的方式依次取得；以及位移量运算部，从上述多个图像数据中检测一致的光学图案，并算出插入部的插入量与绕圆筒形状的中心轴的旋转量中的至少一方。
[2]如[1]中记载的插入部检测系统，其特征在于，上述插入部检测装置对上述插入部的插入量和旋转量同时进行检测。
[3]如[1]或[2]中记载的插入部检测系统，其特征在于，从上述光源部射出的光源光是相干光。
[4]如[1]或[3]中记载的插入部检测系统，其特征在于，上述光学图案检测部取得光斑图案作为上述多个图像数据。
[5]如[1]～[4]中任一项记载的插入部检测系统，其特征在于，上述光学图案检测部具有将多个受光元件向2维方向以矩阵状排列的拍摄设备。
[6]如[1]中记载的插入部检测系统，其特征在于，配置在与被插入体的插入口一致的位置或配置在被插入体的插入口附近。
[7]如[1]中记载的插入部检测系统，其特征在于，具有使插入部通过的开口部，开口部的至少一部分被插入到被插入体的插入口的内部，或者，开口部与被插入体的插入口在插入轴方向上接近地配置。
[8]如[1]中记载的插入部检测系统，其特征在于，具有1个或多个位置限制部，上述位置限制部将被检测区域的向与作为上述插入部的插入量而被检测的方向垂直的方向的移动，限制在传感器部可检测的范围，上述被检测区域是被取得上述图像数据的上述插入部的外周面上的区域。
[9]如[8]中记载的插入部检测系统，其特征在于，位置限制部具有用于夹持插入部的多个形状，从适合于所插入的插入部的形状的位置限制部的多个形状中被选择，以至少2个从对置的位置夹持插入部，从而限制被检测区域的移动。
[10]如[8]或[9]中记载的插入部检测系统，其特征在于，多个位置限制部能够根据插入部的直径进行调整。
[11]如[1]中记载的插入部检测系统，其特征在于，具有能够调整传感器部的设置位置的传感器距离维持部，用来将光学图案检测部与被检测区域之间的距离维持在传感器部可检测的范围内。
[12]如[11]中记载的插入部检测系统，其特征在于，传感器距离维持部是通过向被检测区域的方向施加力而使传感器部在可检测的范围运动的弹簧构造。
[13]如[1]中记载的插入部检测系统，其特征在于，具有多个传感器部。
附图标记说明
1…插入部检测系统，12…插入部，13…控制部，14…监视器，15…输入部，21…被插入体，22…插入口，31，32，33，34…传感器部，41…光学图案检测部的x轴，42…光学图案检测部的y轴，51…时间tn-1的光斑图案，52…时间tn的光斑图案，61…位置限制部，62，82，83…传感器距离维持部，71…圆筒型的位置限制部，72…球型的位置限制部，81…位置限制部，111，112，113，114，115…插入部检测装置，301…光源部，302…光学图案检测部，303…位移量运算部。

Claims (13)

1.一种插入部检测装置，其特征在于，
具备传感器部，
该传感器部具有：
光源部，朝向插入部的圆筒形状的外周面射出光源光，该插入部插入被插入体并作为检测对象；
光学图案检测部，接收来自上述外周面的反射光，将包含任意的光学图案的该外周面的规定范围的多个图像数据，以至少一部分的上述光学图案一致的方式依次取得；以及
位移量运算部，从上述多个图像数据中检测一致的光学图案，并算出上述插入部的插入量与绕圆筒形状的中心轴的旋转量中的至少一方，
该插入部检测装置具有能够移动上述传感器部的位置的传感器距离维持部，用于将上述光学图案检测部与被检测区域之间的距离维持在该传感器部可检测的范围内，上述被检测区域是被取得上述图像数据的上述插入部的外周面上的区域。
2.如权利要求1所述的插入部检测装置，其特征在于，
上述插入部检测装置对上述插入部的插入量和旋转量同时进行检测。
3.如权利要求1所述的插入部检测装置，其特征在于，
从上述光源部射出的光源光是相干光。
4.如权利要求1所述的插入部检测装置，其特征在于，
上述光学图案检测部取得光斑图案作为上述多个图像数据。
5.如权利要求1～4中任一项所述的插入部检测装置，其特征在于，
上述光学图案检测部具有将多个受光元件向2维方向以矩阵状排列的拍摄设备。
6.如权利要求1所述的插入部检测装置，其特征在于，
该插入部检测装置配置在与上述被插入体的插入口一致的位置或配置在上述被插入体的插入口附近。
7.如权利要求6所述的插入部检测装置，其特征在于，
该插入部检测装置具有使上述插入部通过的开口部，上述开口部的至少一部分被插入到上述被插入体的插入口的内部，或者，上述开口部与上述被插入体的插入口在插入轴方向上接近地配置。
8.如权利要求1所述的插入部检测装置，其特征在于，
该插入部检测装置具有1个或多个位置限制部，该位置限制部将被检测区域的向与作为上述插入部的插入量而被检测的方向垂直的方向的移动，限制在上述传感器部可检测的范围，上述被检测区域是被取得上述图像数据的上述插入部的外周面上的区域。
9.如权利要求8所述的插入部检测装置，其特征在于，
上述位置限制部具有用于夹持上述插入部的多个槽构造，通过利用至少2个上述槽构造夹持上述插入部，来限制上述被检测区域的移动。
10.如权利要求9所述的插入部检测装置，其特征在于，
上述多个位置限制部能够根据上述插入部的直径来调整与上述插入部的间隔。
11.如权利要求10所述的插入部检测装置，其特征在于，
上述传感器距离维持部是通过向上述被检测区域的方向施加力而使上述传感器部在可检测的范围运动的弹簧构造。
12.如权利要求1所述的插入部检测装置，其特征在于，
该插入部检测装置具有多个上述传感器部。
13.一种插入部检测系统，其特征在于，具备：
输入部，输入指示；
控制部，按照上述输入部的指示来进行处理；
监视器，显示由上述控制部处理后的数据；以及
对作为检测对象的呈圆筒形状的插入部进行检测的如权利要求1～12中的任一项所记载的插入部检测装置。
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