CN111684331A - 光学形状传感器、光学形状感测控制台和系统、以及光学形状感测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光学形状传感器(OS)，包括：光纤(F2)，其具有定义纵向方向的长度，所述光纤(F2)具有沿着所述光纤(F2)的所述长度延伸的至少两个纤芯(C21、C22)；光学耦合构件(OCM2)，其被布置在所述光纤(F2)的近侧光纤端处，所述耦合构件(OCM2)具有第一远侧端面(OF2)和近侧第二端面(IF2)，所述第一远侧端面被光学地连接到所述近侧光纤端，所述近侧第二端面在所述光纤(F2)的所述纵向方向上与所述第一远侧端面(OF2)间隔开，所述光学耦合构件(OCM2)被配置为将光耦合到所述纤芯(C21、C22、C23)中的每一个内。从所述光学耦合构件(OCM2)到所述近侧光纤端的过渡处的光学界面(OI)是部分反射并且大幅度透射的，其中，所述光学界面(OI)从所述近侧第二端面(IF2)远侧以这种距离被布置并且被配置为使得光在所述光学界面(OI)处以实质上不与在所述光学耦合构件(OCM2)的所述第二端面(IF2)处反射的光的反射强度分布交叠的反射强度分布被反射。

Description

光学形状传感器、光学形状感测控制台和系统、以及光学形状 感测方法

技术领域

本发明涉及光学形状感测的领域。本发明适用于介入医学设备和介入处置程序，具体涉及使用光学探询技术的微创医学程序。

背景技术

在微创医学介入中，导丝被用于将导管推进到目标区域(例如，导丝用于在微创心血管介入期间将导管推进到心脏)。这些程序一般利用例如实时X-射线成像来引导，所述实时X-射线成像描绘导管和导丝的二维投影图像。然而，利用X-射线成像的挑战包括成像的2D性质和可能对患者和医师有害的电离辐射以及对患者的肾脏有毒的造影剂。更可行的替代方案是使用光学形状感测技术，所述光学形状感测技术可以提供医学设备的三维形状信息而无需任何有害辐射。使用光纤来实现空间敏感性弯曲和扭曲的一种方式是组合沿着其长度具有纤维布拉格光栅的多个芯。一种可能设置可以是沿着纵向纤维轴线以螺旋结构方式取向的三个或更多个纤芯，包括在螺旋中心中的额外笔直纤芯。

具体地，在微创程序中使用光学形状感测导丝，所述光学形状感测导丝具有用于便于在导丝的近端上面后加载导管的光学连接器。导丝可以在诊断或治疗导管的引入之前被推进到介入的目标区域。导丝通常是允许在导丝的近端上面加载导管并且在导丝上面推进导管以到达目标区域的细丝。

为了允许后加载后加载，需要用于导丝的光学连接器，所述光学连接器小到足以允许标准导管在重新建立形状感测使能导丝与光学形状感测控制台的光学连接之前被后加载到导丝上。

对于可后加载导丝，已经提出了包括一个或多个渐变折射率(GRIN)透镜的光学连接器，如例如在WO2016/193051A1中描述的。GRIN透镜由于其紧凑性和其固有低的表面反射是作为光学连接器中的光学耦合构件中的有希望选择。在常规透镜中，表面上的任何点处的弧形表面和透镜材料的折射率的组合引起光在给定点处沿期望方向折射。通常在透镜的玻璃材料与周围空气之间的折射率差对常规透镜的作用来说是必要的，但是作为缺点，它也引起一些入射光被反射。在GRIN透镜中，与常规透镜相反，光束由于沿径向方向改变的透镜的折射率分布而被弯折。GRIN透镜的作用因此不是关键取决于透镜材料与在GRIN透镜的输入端或输出端处的沿着光学路径的任何相邻材料之间的折射率差。当两个光学连接器之间的连接被建立时，这种性质用来通过避免任何空气到玻璃过渡而消除或至少在很大程度上抑制光学路径中的反射。当折射率在沿着光学路径的任何点处被紧密地匹配时，实现了低反射。应当使反射低，因为要不然它会在形状感测流程期间淹没来自感测光纤的每个点的相对弱的光学响应信号。

GRIN透镜的一个特性是所谓的节距。进入GRIN透镜的光束由于沿GRIN透镜的径向方向的折射率分布而被连续地折射，并且GRIN透镜内部的光学场因此沿着光传播轴线以周期长度周期性地改变。GRIN透镜的节距被定义为GRIN透镜的几何长度除以周期长度。例如，如果节距是1/4或3/4或5/4等，当光束在输入端面处从光纤的纤芯进入GRIN透镜时，一组准直光束可以在输出端面处离开GRIN透镜，并且反之亦然。当GRIN透镜应当具有预定节距时，那么GRIN透镜的几何长度基于GRIN透镜的轴向中心中的折射率和GRIN透镜的数值孔径来确定。

在光学形状感测(OSS)中，测量例如光纤传感器的四个芯中的应变，并且根据这些测量来计算传感器的3D形状。为了定义用于传感器的3D形状重建的开始位置，需要一些方法在下至微米水平对齐多芯感测纤维的所有纤芯的相对形状重建开始位置。一种可能性是使用关联方法，所述关联方法使用纤维中的来自纤维布拉格光栅的反射或瑞利背向散射。该方法比较背向散射的目前状态与纤维的之前记录的相距可能几毫米的反射分布，作为校准。另一方法采用折射率阶跃处(例如连接器界面处)处的反射，特别是当连接器在直角处被抛光时。折射率阶跃精确地发生在所有芯的相同位置处，这是非常有用的性质，因为它独立于校准方法。将会合理的是，也使用该原则用于可后加载导丝的连接，即，使用导丝连接器透镜与插接线连接器透镜之间的界面处的折射率阶跃作为用于形状重建的开始点。然而，该方法存在一些问题。一个问题由插接线的两个连接器端与导丝之间的无菌屏障(例如箔)的必要性引起，以短距离(短时间延迟)引入不能被准确地分开的具有两个反射的两个折射率阶跃。另一问题发生在导丝的重新连接期间，特别是在连接器上后卸载导管之后。连接器将会被污染或至少变湿，这改变了该界面处的折射率阶跃并且因此改变反射的强度。又一问题是可后加载导丝的任何重新连接将示出中间层(例如形成无菌屏障的箔)的稍微不同的压缩，这再次改变了反射。因此，两个连接器之间的界面处的折射率阶跃是可变的，致使该界面在来自纤芯的光学响应信号中的识别困难并且形状传感器的形状重建更不准确。

本发明的目的是同时准确地测量若干信道(纤芯)中的信号中的时间延迟，向下到光传播延迟的微米的水平。通过使用合适的物理标记(诸如为所有标记共有的折射率阶跃)，信道中的信号之间的延迟能够被发现和蒋正。在每个单独信道中，存在可能由于串扰而干扰并导致所测量的延迟的系统性或随机误差的其他反射。尽管任何反射在时域中都可能是非常急剧的，但是测量在离散的步骤中完成并且执行有限采样范围的傅里叶变换。这使时域中的反射峰变宽，并且源于不同反射的那些峰的尾部可能开始交叠，导致给定反射之间的测量中的串扰。典型的步长可以是0.05mm，并且典型的采样范围可以包含对应于3.2mm的间隔的64个阶跃(节点)。

除了上面解释的信道中串扰之外，也可能存在必须被类似地考虑的信道间串扰。这种串扰是由光学器件中的不完美性引起的不同信道之间的光学耦合的结果。

发明内容

本发明的目的是提供一种允许具有改善的准确性的形状重建的光学形状传感器。

本发明的又一目的是提供一种被配置为以改善的准确性重建光学形状传感器的形状的光学形状感测控制台。

进一步地，本发明的目的是提供一种包括所述光学形状传感器和所述光学形状感测控制台的光学系统。

又一目的是提供一种允许具有改善的准确性的形状重建的光学形状感测的方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种光学形状传感器，包括

光纤，其具有定义纵向方向的长度，所述光纤具有沿着所述光纤的所述长度延伸的至少两个纤芯，

光学耦合构件，其被布置在所述光纤的近侧光纤端处，所述耦合构件具有第一远侧端面和近侧第二端面，所述第一远侧端面被光学地连接到所述近侧光纤端，所述近侧第二端面在所述光纤的所述纵向方向上与所述第一远侧端面间隔开，所述光学耦合构件被配置为将光耦合到所述纤芯中的每个纤芯内，

在从所述光学耦合构件到所述近侧光纤端的过渡处的光学界面，所述光学界面是部分反射并且大幅度透射的，其中，所述光学界面从所述近侧第二端面远侧以这种距离被布置并且被配置为使得光在所述光学界面处以在时间上基本上不与在所述光学耦合构件的所述第二端面处反射的光的反射强度分布交叠的反射强度分布被反射。

本发明是基于在光学形状传感器中在从光学耦合构件到近侧光纤端的过渡的位置处提供具有折射率阶跃的光学界面的构思。这种光学界面可以被有利地用作用于形状重建的所有纤芯的开始位置。不同于光学耦合构件的近端处(即光学形状传感器连接器与插接线对应连接器之间的界面处)的光学界面，纤维/耦合构件-过渡处的光学界面不经受来自两个连接器之间的无菌屏障、压力等的影响。因此，这种界面处的反射是稳定的，并且能够在来自所有纤芯的光学响应信号中被容易地复原。纤芯的光学响应信号中的这种光学界面处的光反射的时间位置可以被可靠地测量，并且纤芯的响应信号中的时间延迟可以被调整至零，使得光纤的所有纤芯的相对开始位置可以被准确地对齐，向下到微米水平。从光学耦合构件到近侧光纤端的过渡处的光学界面是部分反射的，例如可以提供小于-50dB的反射，并且是大幅度透射的，例如光学界面处的插入损失可以小于1dB。进一步地，根据本发明，光学界面与光学耦合构件的近侧端面充分间隔开，使得在从纤维到耦合构件的过渡处反射的光的反射强度分布在时间上基本上不与在耦合构件的近侧端面处反射的光的反射强度分布交叠。“基本上”还包括根本不存在交叠，但是可以包括小的可忽略的交叠，使得来自纤维/耦合构件-过渡处的光学界面的光反射是用于形状重建的开始位置的很好辨别且合适的选择。

纤维/耦合构件-过渡处的光学界面相距耦合构件的近侧端面的距离可以在1mm–5mm或更多的范围内。在该配置中，纤维/耦合构件-过渡处的反射的反射强度峰在时域中与光学耦合构件的近侧端面处的反射的反射强度峰充分分开。简言之，如果例如在一定强度水平的反射处，傅里叶变换需要0.05mm的64个节点来确定准确到微米的反射峰位置，那么耦合构件端面应当分开至少3.2mm。

进一步地，从光学耦合构件到近侧光纤端的过渡处的光学界面应当被配置为使得，其光反射不仅在时域中与其他测量的输入光反射充分分开，并且且本身具有足够的强度并且因此能够很好地辨别。这能够通过降低光学耦合构件的近侧端面处的反射率和/或通过增加从光学耦合构件到近侧光纤端的过渡处的光学界面处的反射率来实现。增加或降低光学界面的反射率可以通过调谐从光学耦合构件到光纤端的过渡处的光学界面处的折射率差来实现。

一方面，关键的是标记(从光学耦合构件到近侧纤维端的过渡处的光学界面)反射高于来自传感器的形状感测信号，使得可清楚地辨别。另一方面，标记反射峰的尾部将与传感器信号交叠。必须小心来自纤维传感器的形状感测信号不被标记反射淹没。通常，发现在传感器信号之上15dB-20dB的标记信号是合适的，传感器信号通常在噪声本底或瑞利散射之上多于25dB，并且传感器信号是由于来自纤维布拉格光栅的背向反射。然而，应当注意，传感器信号的已知结构允许它被滤除，使得标记反射峰可以在残余的经滤波的背景之上30dB–40dB的水平的情况下变得可见。

以下将描述根据本发明的光学形状传感器的其他实施例。

在优选的实施例中，所述光学耦合构件是渐变折射率(GRIN)透镜，其优选地具有k/4的节距，其中，k是大于或等于1的奇整数。

如果光学形状传感器是可后加载光学形状传感器(例如，可后加载形状感测使能导丝)，GRIN透镜作为光学耦合构件是有利的。1/4、3/4、5/4……的这种GRIN透镜的节距是有利的，因为一方面，形成用于形状重建的开始点的标记光学界面于是与GRIN透镜的近侧端面充分间隔开，标记光学界面处的光反射的强度与GRIN透镜的近侧端面处的光反射的强度很好地分开，并且另一方面，具有这些节距的GRIN透镜提供准直光束在近侧端面处到传感器光纤的近侧纤维端上的聚焦。

GRIN透镜可以具有5/4或7/4的节距。如果GRIN透镜具有3/4、5/4或7/4的节距，则可以找到在于光学界面距GRIN透镜的近侧端面的充分大的距离(一方面)与将GRIN透镜像差保持在可控范围内之间的好的折衷。在这些节距的情况下，GRIN透镜的数值孔径和径向横截面能够基本上保持与在1/4节距GRIN透镜的情况下相同。进一步地，在上面提到的GRIN透镜的节距的范围内，具有GRIN透镜的光学连接器的机械强度仍然可以是高的，即使当考虑光学形状传感器的可后加载版本中的GRIN透镜的非常小的直径时。典型直径可以是0.2mm–0.4mm。

进一步重要的是，梯度折射率过渡层可以由于结合透镜的玻璃材料和纤维的熔接工艺而被形成。该层的厚度可以通常为10nm–100nm或甚至更多，这取决于确切的程序。这种层一般会降低反射强度。

为了好的近似，折射率n₀＝1、472的GRIN透镜与具有模态折射率n_模态＝1、451的光纤之间的急剧过渡的反射由以下给出：

对于给定值，这导致R＝5.1x10^-5的反射，由于本发明的目的，这是相当高的。使用梯度折射率过渡层的优点能够以10–100的因子进一步降低反射，并且在实际情况下发现大约50的因子。

在光学界面(OI)处反射的光的强度与入射到光学界面(OI)上的光的强度的比可以在从10^-6至10^-5的范围内。

进一步地，纤维/耦合构件-过渡处的光学界面的光学过渡层折射率可以不同于光纤的光纤折射率和光学耦合构件的光学耦合构件折射率中的至少一个。

在该实施例中，由于标记光学界面与近侧光纤端之间和/或标记光学界面与光学耦合构件的折射率之间的折射率阶跃，标记光学界面处的光反射是很好辨别的。例如，光学耦合构件和光纤可以具有相同或基本上相同的折射率，其中，在这种情况下，标记光学界面可以由在光纤端与远侧光学耦合构件端之间的薄材料层来提供，所述薄材料层具有与光纤材料和光学耦合构件材料的折射率不同的折射率。这能够例如通过使用具有与光纤和光学耦合构件的折射率不同的折射率的粘合剂或粘结剂来实现。在另一范例中，光纤可以具有与光学耦合构件的折射率不同的折射率，其中，在这种情况下，光纤端可以被熔接到光学耦合构件，并且然后熔接本身提供从近侧光纤端到光学耦合构件的远侧端面的过渡处的光学界面的折射率阶跃。

因此，在一个实施例中，所述光学耦合构件的所述远侧第一端可以被熔接到所述近侧光纤端，并且所述光学界面被提供在所述熔接处。

在替代实施例中，所述光学耦合构件的所述远侧第一端可以经由粘结剂层被连接到所述近侧光纤端，并且所述光学界面被提供在所述粘结剂层处。

如果所述光学耦合构件的所述近侧端面被配置为被连接到供应所述输入光的所述光供应插接线的远端，其中，箔可以被布置在所述光学耦合构件的所述近侧端面处，所述箔被配置为降低光在所述光学耦合构件的所述近侧端面和所述光供应插接线的所述远端的连接处的反射。

这种措施降低了耦合构件的近侧端面处的反射的反射强度。箔优选地与形状传感器侧上的光学耦合构件和插接线侧上的对应光学耦合构件折射率匹配，使得相对于从光学耦合构件到近侧光纤端的过渡处的标记光学界面处的反射的反射强度，它进一步降低光学耦合构件的近侧端面处的反射的反射强度。因此，光学界面处的反射的反射峰的识别的可靠性并且因此用于形状重建的开始点的确定的准确性被进一步改善。

具体地，如果箔是可压缩的和/或弹性的，它是有利的。可压缩箔可以有助于补偿可能是由于制造公差的光学耦合构件的近侧端面的倾斜角度或弯曲。光学耦合构件的近侧端面和/或对应光学耦合构件的远侧端面的倾斜角度或弯曲可以由于气隙而导致近侧端面处的折射，其能够通过形状传感器连接器部分的光学耦合构件与对应光学耦合构件连接器部分之间的可压缩箔来避免。

根据本发明的第二方面，提供了一种光学形状感测控制台，包括：

光学探询单元，其被配置为将输入光传输到根据第一方面的光学形状传感器内，并且响应于所述输入光而接收来自所述光学形状传感器的所述纤芯中的每个纤芯的光学响应信号，

形状重建单元，所述形状重建单元被配置为根据所述光学响应信号来重建所述光学传感器的形状，其中，所述形状重建单元被配置为根据所述光学响应信号来确定针对形状重建的所述纤芯中的每个纤芯的开始点，其中，所述形状重建单元被配置为在所述光学响应信号中识别在所述光学界面处反射的输入光的反射强度分布的相应峰，并且根据所述峰确定用于形状重建的开始位置。

根据本发明的该方面，所述光学形状感测控制台使用光学响应信号中的纤维/耦合构件过渡处的光学界面处的反射的反射强度分布的峰来确定用于利用高准确度进行形状重建的开始点。所述形状重建单元从来自所有纤芯的光学响应信号中的峰确定纤芯例如在时域中的相对开始位置。所述形状重建单元可以通过将经确定的相对开始位置之间的延迟调整至零而在时域中进一步对齐相对开始位置。这可以通过使用相位恢复算法来完成。

所述形状重建单元然后可以重建从纤芯的对齐的开始位置开始光学形状传感器的3D形状。

根据本发明的第三方面，提供了一种光学形状感测系统，包括根据第一方面的光学形状传感器和根据第二方面的光学形状感测控制台。

根据本发明的第四方面，提供了一种光学形状感测的方法，包括：

将输入光传输到根据第一方面的光学形状传感器内，

响应于所述输入光而接收来自所述光学形状传感器的所述纤芯中的每个纤芯的光学响应信号，

在所述光学响应信号中识别在所述光学界面处反射的输入光的反射强度分布的相应峰，

根据所述峰来确定针对所述纤芯中的每个纤芯的形状重建开始位置，并且

重建从所述形状重建开始位置开始的所述光学形状传感器的形状。

根据本发明的又一方面，提供了一种包括程序代码单元的计算机程序，当所述计算机程序在计算机上被执行时，所述程序代码单元用于使所述计算机执行根据第四方面的方法的步骤。

根据本发明的光学形状感测控制台、光学形状感测系统和光学形状感测的方法具有与在上面关于光学形状传感器指出的相同的或类似的优点。应当理解，请求保护的方法、请求保护的控制台、请求保护的系统和请求保护的计算机程序具有与请求保护的光学形状传感器类似的和/或完全相同的优选实施例，具体地如所附权利要求书中定义的和如本文中公开的。

附图说明

本发明的这些和其他方面将参考下文描述的实施例变得显而易见并将参考下文描述的实施例得以阐述。在以下附图中

图1示出了包括光学形状传感器和光学形状感测控制台的光学形状感测系统的略图；

图2示出了用于在图1中的光学形状传感器中使用的一段长度光纤；

图3示出了图2中的光纤的横截面；

图4示出了光纤和GRIN透镜布置的实施例；

图5A-C示出了具有不同节距的三个GRIN透镜；

图6A、B示出了被连接到具有不同节距的GRIN透镜的光纤；

图7A-D示出了来自光纤的四个芯的光学响应信号的强度的示意图；

图8示出了根据本发明的实施例的光纤和GRIN透镜布置的实施例；

图9示出了形状传感器侧上的在1/4节距GRIN透镜的情况下和在3/4节距GRIN透镜情况下的来自根据图4的光纤/GRIN透镜布置的时域中的反射强度分布的示意图；并且

图10A、B示出了均被连接到GRIN透镜的两个光纤以及两个GRIN透镜之间的中间层。

具体实施方式

图1示出了可以被用于微创医学程序的光学形状感测系统10。光学形状感测系统10包括光学形状传感器OS和光学形状感测控制台C。光学形状传感器OS可以经由插接线PC被连接到光学形状感测控制台C。光学形状传感器OS和插接线PC可以经由光学连接设备OCD被连接到彼此。

光学形状传感器OS包括具有至少两个纤芯的光纤，所述至少两个纤芯沿着光纤的长度延伸。在图2和3中示出了用于在光学形状传感器OS中使用的光纤30的范例。在图2和3中示出的光纤30是具有四个纤芯31，32a、32b和32c的多芯纤维。纤芯31是沿着光纤30的中心轴线延伸的中心纤芯。纤芯32a、32b和32c是螺旋地环绕中心芯31的外芯。每个芯31，32a、32b、32c可以被嵌入在包层34中。芯31，32a、32b、32c通过涂层35(未在图2中示出)(例如聚合物涂层)来保护。三个外芯32a、32b、32c在垂直于光纤30的纵向方向的横截面中与彼此等距离，如图3中示出的。

涂层35的外径D可以是200μm。包层的外径d可以是125μm。例如，每个芯31，32a、32b、32c的直径可以是6μm。例如，每个外芯32a、32b、32c与中心芯31之间的距离可以是35μm。

纤芯31，32a、32b、32c均可以沿着其长度具有纤维布拉格光栅。

再次参考图1，光学形状传感器OS可以被配置为可后加载导丝GW。导丝GW的近端部分PE具有作为用于与插接线PC的远端DE连接的连接器部分的功能。导丝GW的连接器部分必须与插接线PC的对应连接器部分相配合。由于导丝GW与患者直接接触，导丝GW必须是无菌的，而插接线和控制台C可以不是无菌的。导丝GW的连接器部分和插接线PC的对应连接器部分形成光学连接设备OCD。线B图示了无菌侧(导丝GW)与非无菌侧(插接线PC，控制台C)之间的屏障。

在导丝GW或一般地光学形状传感器OS的可后加载版本中，光学形状传感器OS与插接线PC之间的连接依赖于两者都包含光学耦合构件的连接器部分。耦合构件可以被配置为分级折射率(GRIN)透镜。在图4中示出了这种光学连接设备OCD的范例。图4示出了光学连接器部分OC1和光学连接器部分OC2，所述光学连接器部分OC1可以是插接线PC的连接器部分，并且所述光学连接器部分OC2可以是图2中的光学形状传感器OS的连接器部分。光学连接器部分OC2包括光学耦合构件OCM2，所述光学耦合构件OCM2可以被配置为被连接到光纤F2的GRIN透镜GRIN2，并且述光学耦合构件OCM2将光耦合到光纤F2的纤芯C21、C22、C23并且从其中出来。耦合构件具有远侧端面OF2和近侧端面IF2，所述远侧端面OF2被光学地连接到纤维F2的近侧光纤端，所述近侧端面IF2沿光纤F2的纵向方向LC与远端间隔开。

光学形状传感器OS的光纤F2可以沿着导丝GW的整个长度延伸，以便在介入程序中感测导丝的光学形状。光纤F2可以是具有纤芯C21、C22、C23的多芯纤维。光纤F2可以具有多于三个纤芯，例如光纤F2可以像图2和3中示出的光纤一样进行布置。在图4中，光纤芯C22是相对于纤维F2的纵向轴线LC的中心芯。

进而可以如图1中示出的那样被连接到光学形状感测控制台C的插接线PC的光学连接器部分OC1包括光学耦合构件OCM1，所述光学耦合构件OCM1可以被配置为被连接到光纤F1的GRIN透镜GRIN1，并且所述光学耦合构件OCM1将光耦合到光纤F1的纤芯C11、C12、C13并且从其中出来。耦合构件具有远侧端面OF1和近侧端面IF1，所述近侧端面IF1被光学地连接到光纤F1的远侧光纤端。连接器部分OC1形成到连接器部分OC2的对应连接器部分。

图4示出了1/4节距GRIN透镜GRIN2的典型情况。随后将会更详细地描述节距。

来自纤芯C11、C12、C13中的每一个的光束在GRIN透镜GRIN1的近侧端面IF1处进入GRIN透镜GRIN1，并且在GRIN透镜GRIN1的远侧端面OF1处作为准直光束离开GRIN透镜GRIN1。GRIN透镜GRIN1的准直效果是由于GRIN透镜GRIN1的1/4的节距。准直光束然后进入具有光学耦合构件OCM2的光学连接器部分OC2，所述光学耦合构件OCM2在这里被配置为被连接到光纤F2的GRIN透镜GRIN2。在图4中，GRIN透镜GRIN1和GRIN透镜GRIN2的整个布置具有1/2的节距。鉴于在每种情况下GRIN透镜GRIN1和GRIN2作为1/4节距透镜的配置，该组准直光束可以从连接器OC1和OC2进入到纤维F1、F2的纤芯C11、C12、C13或C21、C22、C23的焦点并且从其离开，并且反之亦然。应注意，来自纤芯C11的光束在已经传播通过GRIN透镜GRIN1和GRIN2之后进入纤芯C23，即纤芯C11、C12、C13的图像在纤芯C21、C22、C23处被翻转。

由于其紧凑性和其主要低的表面反射，GRIN透镜在医学介入设备中的光学形状感测技术的可后加载版本中是良好选择。例如，光在空气-玻璃过渡处不被反射或折射，但是在例如沿GRIN透镜的径向方向延伸的渐变折射率分布中被弯曲。当连接被建立时，即当光纤和GRIN透镜被熔接、粘结或要不然连接到彼此时，这种性质用来消除任何空气到玻璃过渡。在连接器OC1和OC2之间，薄的折射率匹配中间层IM(例如箔)可以被布置在减少或消除GRIN透镜GRIN1的远侧端面OF1和GRIN透镜GRIN2的近侧端面IF2处的反射。相同的匹配层可以具有可变形(可压缩)的机械上有利的性质。在一般应用中，它可以是流体或凝胶。在本发明和其应用的范围内，它可以是弹性且可压缩的薄。以此方式，匹配中间层IM能够变形为连接部分的任何表面不规则性，并且提供光学耦合构件OCM1和OCM2的表面OF1和IF2之间的完美的机械和光学匹配。

图4示出了GRIN透镜的例如1.3mm的典型长度L和例如0.3mm的典型直径。参考图5A至5C、图6A和6B，将会更详细地解释GRIN透镜的物理原理。

GRIN透镜或一般地GRIN光学部件具有用来控制通过相应部件的光传播的折射率的渐变的位置依赖变化。GRIN光学器件的重要子集由具有仅沿着径向距离r改变的折射率的圆柱体(也被称为GRIN棒状透镜)组成。例如，GRIN棒状透镜具有几乎抛物线形的径向折射率分布：

其中，g是梯度常数，n₀是GRIN棒状透镜的中心中的折射率，并且r是相对于GRIN棒状透镜的纵向中心轴线的径向位置。进入GRIN棒状透镜的光被连续地折射，并且这种GRIN棒状透镜内部的光学场因此沿着z-轴线(圆柱轴线)以以下的周期长度周期性地改变

表示GRIN棒状透镜的长度的常见方式是关于节距P进行，所述节距P是GRIN棒状透镜的几何长度L除以周期长度z_周期：

根据公式(3)，GRIN透镜的几何长度L与其节距P成比例。

图5A示出了具有节距P＝0.25的GRIN棒状透镜，图5B示出了具有节距P＝0.5的GRIN棒状透镜，并且图5C示出了一些范例中的具有节距P＝1的GRIN棒状透镜。

具有P＝1、2、3、4、…的节距的GRIN棒状透镜将其前平面成像到其后平面上，并且反之亦然。具有P＝0.5、1、5、2、5、…的节距的GRIN棒状透镜也将前平面成像到后平面上，但是图像现在被颠倒，图4中的由GRIN透镜GRIN1和GRIN2两种形成的GRIN透镜布置的情况也是如此。另一通常使用的节距是P＝1/4、3/4、5/4、…，为此GRIN棒状透镜在其后平面处准直来自其前平面上的每一个点的光，并且反之亦然。

图6A示出了具有3/4的节距的GRIN透镜的范例，并且图6B示出了具有5/4的节距的GRIN透镜的范例。

GRIN棒状透镜的数值孔径通过GRIN棒状透镜的中心处的折射率和GRIN棒状透镜的外边界处的折射率来定义：

其中，d是垂直于圆柱轴线的GRIN棒状透镜的直径(参见图1)。

当最小所需NA和最大直径d是已知的时，GRIN棒状透镜可以根据应用的需要被设计为具有梯度常数g：

当此外所需节距P是已知的时，GRIN棒状透镜必须具有如下的长度L：

当制作图4中的形状传感器OS的光学连接器(像光学连接器OC2)时，纤维F2和GRIN透镜GRIN2可以通过熔接工艺被结合到彼此。熔接是光纤F2(图4)或F(图6A、6B)和GRIN透镜GRIN2(图4)或GRIN透镜GRIN(图6A、6B)使用热被端对端结合的工艺。换言之，光纤和GRIN透镜被融合在一起，因为光纤和GRIN透镜的材料被局部地熔化，类似于焊接工艺。作为替代方法，将光纤和GRIN透镜结合到彼此的方法式使用一薄层粘结剂。

在光学形状感测中，应变在光纤F2的纤芯C21、C22、C23(图4)(或在光纤30的四个芯31、32a、32b、32c(图2、3))中进行测量。纤芯中的应变可以是由于光纤中的弯曲和/或扭曲。光学形状感测控制台C(图1)具有光学探询单元OIU，所述光学探询单元OIU被配置为将输入光传输到光学形状传感器OS的光纤F2的纤芯C21、C22、C23内，并且响应于输入光而接收来自光学形状传感器OS的纤芯C21、C22、C23(或31、32a、32b、32c)中的每一个的光学响应信号。来自纤芯中的每一个的光学响应信号指示沿着光学形状传感器OS的光纤F2中的应变。光学形状感测控制台C还包括形状重建单元SRU(图1)，所述形状重建单元SRU被配置为通过计算来从由光学探询单元OIU接收的光学响应信号构建光学形状传感器OS的形状。光学形状感测实现光学形状传感器OS的3D形状重建。光学形状传感器OS的准确形状重建需要用于光学形状传感器OS的3D形状构建的沿着光学形状传感器OS的向下到微米水平的明确定义的开始点或位置。然而，从纤芯接收的光学响应信号可以具有从纤芯到纤芯的在时间上的相对延迟，并且难以从纤芯的光学响应信号恢复用于所有纤芯的形状重建的开始位置。换言之，从纤芯接收的响应信号仅提供从纤芯到纤芯可以不同的相对开始位置。因此，需要一些方法来对齐向下到微米水平的光学形状传感器OS的所有纤芯的这些相对开始位置，以便获得尽可能准确的光学形状传感器的形状重建。

对齐纤芯的相对开始位置的一种可能性可以是使用光纤F2中的来自纤维布拉格光栅的反射或光纤F2中的瑞利背向散射。该方法比较背向散射的目前状态与纤维的之前记录的相距可能几毫米的反射分布，作为校准。然而，该方法是不利的，因为这种校准需要在校准过程期间，有必要具有可以由例如压力点诱发的(临时)物理标记，以精确地定位不同纤芯的关联区段的相对物理位置。该方法也是不利的，因为它会是耗时的。

另一种可能性是采用图4中的两个GRIN透镜GRIN1和GRIN2之间的界面处(即GRIN透镜GRIN1的端面OF1与GRIN透镜GRIN2的端面IF2处的界面)的输入光的反射。该方法具有以下优点：它独立于任何校准方法。在该方法中，玻璃-空气-玻璃的折射率阶跃是用于GRIN透镜GRIN1和GRIN2之间的光学界面处的反射的基础。该步骤精确地发生在所有纤芯的相同位置处，并且相对开始位置的对齐可以被容易地获得。

在后者方法中，然而存在至少两个问题，其中，一个是基于当后者是可后加载导丝时在插接线PC的两个连接器OC1和OC2与导丝GW之间具有无菌屏障(像中间层IM(图4)，例如箔)的必要性。进一步地，在图4中的两个GRIN透镜GRIN1和GRIN2之间的界面处，输入光的反射强度可以由于血液的污染、连接界面上的可变压力和由于将两个连接器OC1和OC2的连接的无菌性固定到彼此所存在的中间层IM的情况而强烈地改变。另一问题是，端面OF1和IF2不能在与光轴的直角处被精确地抛光，使得可变气隙可能存在。这些情况可以妨碍来自纤芯的光学响应信号中的这种界面的准确恢复，如将会在下面解释的。

图7A-D示出了当进行具有1/4节距GRIN透镜GRIN1和GRIN2的两个纤维F1和F2之间的连接时响应于输入光而从以图4的布置(具有图2和3中示出的光纤)方式的四纤芯，芯0至芯3，接收的光学响应信号的范例。芯0表示中心纤芯，并且芯1、芯2、芯3表示光纤F2的外芯。

图7A-D针对纤芯，芯0、芯1、芯2、芯3中的每个示出了沿着光学连接器OC1和OC2(图4)(时域光学响应信号中的节点4000-4200)的对应纤芯的光学响应信号的幅值分布。FP表示光在图4中的两个GRIN透镜GRIN1和GRIN2之间的光学界面(即在它们之间具有中间层IM(箔)的GRIN透镜端面OF1和IF2处)的反射的反射峰。纤芯芯0、芯1、芯2、芯3之间的反射峰FP的比较揭露了中心芯芯0的反射峰FP是更高的，因为光学界面是在与中心芯芯0的直角处，并且大部分反射光被聚焦笔直回到光纤F1的纤芯芯0内。

SP2表示光在图4中的光纤F2与GRIN透镜GRIN2之间的光学界面处(即在GRIN透镜GRIN2的远侧端面OF2处)的反射的反射峰。如针对纤芯芯0示出的，在为1/4节距GRIN透镜的GRIN透镜GRIN2的情况下，反射峰FP和SP2与彼此分开大约27个折射率(indices)(节点)。如还能够从图7A-D获取的，对于外芯芯1-芯3，反射峰SP2高于反射峰FP，而对于芯0，反射峰SP2低于反射峰FP。

SP1表示光在图4中的光纤F1与GRIN透镜GRIN1之间的光学界面(即在GRIN透镜GRIN1的近侧端面IF1处)的反射的反射峰。CTP表示由于从外芯进入中心芯芯0的串扰的光学响应信号的振幅分布的峰。

从图7A-D显而易见的是，对于可后加载光学形状传感器OS，光纤F2与GRIN透镜GRIN2之间的光学界面处的反射可以对于充当用于形状重建的所有纤芯的共同开始位置是有用的。这意味着，测量从光学形状传感器OS的GRIN透镜GRIN2到光纤F2的过渡处的光学界面处的光反射的时间位置并且将纤芯之间的时间延迟调整至零是可能的。此时，该光学界面的反射是轻微的或能够变得是轻微的，但是很好地可见的且稳定的。

然而，两个GRIN透镜GRIN1和GRIN2之间的界面处的反射的反射强度分布的尾部能够与光纤F2和GRIN透镜GRIN2之间的光学界面处的反射的反射强度分布交叠，恶化位置的准确性(在典型系统中，其应当为大约0.02的节点距离或1微米传播延迟)，反射峰SP2能够随之被测量。这种交叠因此会由于来自光纤F2与GRIN透镜GRIN2之间的光学界面的反射峰SP2而阻止光纤F2的纤芯中的每一个的开始位置的准确恢复。

因此，根据本发明，从GRIN透镜GRIN2到光纤F2的近侧纤维端的过渡处的部分反射且大幅度透射的光学界面应当从GRIN透镜GRIN2的近侧端面IF2远侧以这种距离被布置并且被配置为使得光在从GRIN透镜GRIN2到光纤F2的过渡处的光学界面处以基本上不与在GRIN透镜GRIN2的近侧端面IF2处反射的光的反射强度分布交叠的反射强度分布被反射。

根据本发明的原理，GRIN透镜GRIN2的长度被增大以拉动反射峰FP和SP2更远离彼此。然而，在形状感测使能导丝GW的可后加载版本中，GRIN透镜GRIN2必须具有小直径。考虑到通常NA＝0.21的光纤F2的数值孔径和对于125微米光纤传感器的70微米的典型场直径，这需要1、0-1、5mm的相当小的焦距(1/4节距长度)，使得光可以在在所有纤芯的0.25-0.40mm直径内以充分低的GRIN透镜像差被准直。这些参数与0.36mm、0.46mm或0.89mm的最广泛使用的导丝直径兼容。

因此，对于给定情况，GRIN透镜GRIN2的加长应当在不改变GRIN透镜GRIN2的数值孔径和径向横截面的情况下被完成。根据本发明，这能够通过使用也产生准直光束的更高节距透镜(诸如3/4和5/4节距GRIN透镜)来完成。此类GRIN透镜是GRIN透镜像差与反射峰FP和SP2的充分分开之间的非常好的折衷，其中，后者提供了用于形状重建和用于这些相对开始位置的对齐的每个纤芯的相对开始位置的更准确恢复以找到用于形状重建的共同开始位置。

图8示出了根据本发明的原理配置的光学形状传感器OS的实施例。光学形状传感器OS包括具有3/4节距的GRIN透镜GRIN2的光学连接器OC2。以此方式，光纤F2的近端到GRIN透镜GRIN2的远侧端面OF2的过渡处的光学界面OI在远侧地相距GRIN透镜GRIN2的近侧端面IF2的充分距离中，使得光学界面OI处的反射强度分布的反射峰SP2与GRIN透镜GRIN2的近侧端面IF2处的反射强度分布的反射峰FP很好地分开。在图8中还示出了容纳光纤F2的纤维套圈FF和以机械稳定方式容纳纤维套圈FF和GRIN透镜GRIN2的管或套管SL。

光纤F2可以被熔接到GRIN透镜GRIN2。在这种情况下，熔接可以形成光学界面OI。梯度折射率过渡层可以由于结合透镜的玻璃材料和纤维的熔接工艺而被形成。该层的厚度可以通常为10nm–100nm或甚至更多，这取决于精确的程序。这种层一般会降低反射强度。

为了好的近似，折射率n₀＝1.472的GRIN透镜与具有模式折射率n_模态＝1.451的光纤之间的急剧过渡的反射由以下给出：

对于给定值，这导致R＝5.1x10^-5的反射，由于本发明的目的，这是相当高的。使用梯度折射率过渡层的优点能够以10–100的因子进一步降低反射，并且在实际情况下发现大约50的因子。

如果通过将它们粘结到彼此而将光纤F2连接到GRIN透镜GRIN2，光学界面OI可以由由一层粘合剂或粘结剂形成。还可能的是，使用图6B中的具有5/4的节距的GRIN透镜作为GRIN透镜GRIN2，或甚至更高的1/4奇数倍节距的GRIN透镜可以被用作透镜GRIN2，如果GRIN透镜像差不是太高的话。

一般来说，在光学界面OI处反射的光的强度与入射到光学界面OI上的光的强度的比可以在从10^-6至10^-5的范围内。

图9示出了针对1/4节距GRIN透镜GRIN2和3/4节距GRIN透镜GRIN2的来自图4中的布置的时域中的光学响应信号。如果GRIN透镜GRIN2是1/4节距GRIN透镜，来自两个GRIN透镜GRIN1和GRIN2之间的光学界面的反射峰FP和从光纤F2到GRIN透镜GRIN2的过渡处的光学界面的反射峰的确基本上交叠。在使用3/4节距GRIN透镜GRIN2的根据图8的布置的情况下，情况好得多。

根据图8的光学形状传感器OS的有利效果是，如图9中示出的，相比于具有1/4节距(图9中的“SP2(1/4节距”))的GRIN透镜，在两个GRIN透镜GRIN1和GRIN2之间的界面处反射的光的反射峰FP的尾部与在3/4节距GRIN透镜GRIN2的光学界面OI处反射的光的峰SP2周围的反射强度分布具有少得多的交叠。相比于反射峰SP2(1/4节距)，反射峰SP2(3/4节距)从反射峰FP被偏移3的因子。如通过图9中的箭头V示出的，反射峰FP是可变的且不可预测的(取决于箔的压缩、血液污染等)，并且因此不能针对其影响容易地进行调整。这例如不同于具有是可预测的并且能够被滤除的来自纤维布拉格光栅的信号的情况。

在图9中还示出了光纤F1与具有1/4的节距的GRIN透镜GRIN1之间的光学界面处的反射峰SP1。更高节距GRIN透镜GRIN1的使用不是必要的，因为反射峰SP1比反射峰FP与反射峰SP2(3/4节距)更远地分开。

因此，通过使用3/4节距GRIN透镜GRIN2，两个GRIN透镜GRIN1和GRIN2之间的界面处的反射的反射峰FP对来自光学界面OI处的反射的反射峰SP2的影响被降低，并且因此每个纤芯C21-C23(或31、32a、32b、32c)的峰SP2的位置能够在更低背景情况的情况下并且因此更准确地被测量。

3/4节距或5/4节距GRIN透镜GRIN2的反射峰SP2的反射峰位置确定的准确性能够通过增加反射峰SP2相对于反射峰FP的高度而被进一步改善。这能够借助于通过使用折射率匹配的优化的中间层IM或通过在小角度下抛光图4中的GRIN透镜GRIN1和GRIN2的端面OF1和IF2降低反射峰FP来实现，如图10A和B中示出的。层IM(例如箔)可以是足够厚的且压缩的，以克服由端面OF1和IF2的角度抛光引入的几何差异。在没有箔IM的情况下，光将在由于端面OF1的角度抛光的角度下离开GRIN透镜GRIN1。因为角度抛光的取向不能在两个透镜GRIN1和GRIN2中是完全相同的，所以透镜之间的适当光学连接将是不可能的。通过在两个透镜GRIN1和GRIN2之间中使用可压缩箔IM中使用可压缩箔IM，光再次朝向第二GRIN透镜GRIN2笔直离开。以此方式，可压缩箔实现适当连接而无需GRIN透镜GRIN1和GRIN2两者上的角度抛光以相同的方式被取向。箔IM可以是折射率匹配的，以降低光在GRIN透镜GRIN2的端面IF2处的反射。

替代或额外措施是增加反射峰SP2，这能够通过调谐GRIN透镜GRIN2与光纤F2之间的折射率差来完成，例如通过选择具有充分不同的折射率以在光学界面OI处提供充分折射率阶跃的材料用于这些元件，对于熔接版本(参见上面的针对n₀和n_模式的范例)或假如光纤F2和GRIN透镜GRIN2被粘结在一起，通过使用在光学界面OI处提供充分折射率阶跃的适当粘结剂。一般来说，光学界面OI的光学界面折射率可以不同于光纤F1的光纤折射率和光学耦合构件OCM2的光学耦合构件折射率中的至少一个。

再次参考图1，光学探询单元OIU被配置为将输入光传输到光学形状传感器OS内，并且响应于输入光而接收来自光学形状传感器OS的纤芯(例如C21、C22、C23)中的每一个的光学响应信号。针对每个信道或纤芯的接收光以输出的方式从干涉仪来测量，并且因此相位和强度两者被测量。形状重建单元SRU被配置为从光学响应信号重建光学形状传感器OS的形状，其中，形状重建单元SRU被配置为从光学响应信号确定用于形状重建的光学形状传感器的纤芯中的每一个的开始位置。形状重建单元SRU被配置为在光学响应信号中识别或测量如上面描述的从光纤F2到GRIN透镜GRIN2的过渡处的光学界面OI处的反射的反射强度分布的相应峰SP2，并且从这些峰确定用于形状重建的纤芯中的每一个的相对开始位置。

形状重建单元SRU可以还被配置为对齐用于形状重建的纤芯的开始位置，例如使用相位恢复算法用于每个信道的干涉测量信号来对齐用于形状重建的纤芯的所识别的开始位置。

在光学形状感测的方法中，将输入光传输到光学形状传感器OS内，并且响应于输入光而接收来自光学形状传感器OS的纤芯(例如C21、C22、C23)中的每一个的光学响应信号。从光学响应信号重建光学形状传感器OS的形状。在光学响应信号中识别在光学界面OI(图4、8)处反射的光的反射强度分布的相应峰。从所述峰确定用于纤芯中的每一个的形状重建开始位置，并且重建从形状重建开始位置开始的光学形状传感器的形状。

该方法可以由包括程序代码单元的计算机程序执行，当所述计算机程序在计算机上运行时，所述计算机程序用于使计算机执行如上面提到的的方法的。

尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示范性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。

在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个元件或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。尽管特定措施是在互不相同的从属权利要求中记载的，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。

计算机程序可以被存储/分布在合适的非瞬态介质上，例如与其他硬件一起或作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以被以其他形式分布，例如经由互联网或其他有线或无线的电信系统。

权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

Claims (15)

1.一种光学形状传感器，包括：

光纤(F2)，其具有定义纵向方向的长度，所述光纤(F2)具有沿着所述光纤(F2)的所述长度延伸的至少两个纤芯(C21、C22)，

光学耦合构件(OCM2)，其被布置在所述光纤(F2)的近侧光纤端处，所述耦合构件(OCM2)具有第一远侧端面(OF2)和近侧第二端面(IF2)，所述第一远侧端面被光学地连接到所述近侧光纤端，所述近侧第二端面在所述光纤(F2)的所述纵向方向上与所述第一远侧端面(OF2)间隔开，所述光学耦合构件(OCM2)被配置为将光耦合到所述纤芯(C21、C22)中的每个纤芯内，

在从所述光学耦合构件(OCM2)到所述近侧光纤端的过渡处的光学界面(OI)，所述光学界面(OI)是部分反射并且大幅度透射的，其中，所述光学界面(OI)从所述近侧第二端面(IF2)远侧以这种距离被布置并且被配置为使得光在所述光学界面(OI)处以在时间上实质上不与在所述光学耦合构件(OCM2)的所述第二端面(IF2)处反射的光的反射强度分布交叠的反射强度分布被反射，使得所述光学界面(OI)被配置为用作针对所述光学形状传感器的形状重建的所有纤芯(C21、C22)的开始位置。

2.根据权利要求1所述的光学形状传感器，其中，所述光学耦合构件(OCM2)是渐变折射率(GRIN)透镜(GRIN2)。

3.根据权利要求2所述的光学形状传感器，其中，所述GRIN透镜(GRIN2)具有k/4的节距，其中，k是大于或等于1的奇整数。

4.根据权利要求3所述的光学形状传感器，其中，k是3、5或7。

5.根据权利要求1所述的光学形状传感器，其中，所述光学界面(OI)的光学界面折射率不同于所述光纤(F2)的光纤折射率和所述光学耦合构件(OCM2)的光学耦合构件折射率中的至少一个。

6.根据权利要求1所述的光学形状传感器，其中，所述光学耦合构件(OCM2)的所述远侧第一端(OF2)被熔接到所述近侧光纤端，并且所述光学界面(OI)被提供在所述熔接处。

7.根据权利要求1所述的光学形状传感器，其中，所述光学耦合构件(OCM2)的所述远侧第一端(OF2)经由粘结剂层被连接到所述近侧光纤端，并且所述光学界面(OI)被提供在所述粘结剂层处。

8.根据权利要求1所述的光学形状传感器，其中，在所述光学界面(OI)处反射的光的强度与入射到所述光学界面(OI)上的光的强度的比率在10^-6至10^-5的范围内。

9.根据权利要求1所述的光学形状传感器，其中，所述光学耦合构件(OCM2)的所述近侧端面(IF2)被配置为被连接到供应输入光的光供应插接线(PC)的远端，其中，箔(IM)被布置在所述光学耦合构件(OCM2)的所述近侧端面(IF2)处，所述箔(IM)被配置为降低光在所述光学耦合构件(OCM2)的所述近侧端面(IF2)与所述光供应插接线(PC)的所述远端的连接处的反射。

10.一种光学形状感测控制台，包括：

光学探询单元(OIU)，其被配置为将输入光传输到根据权利要求1所述的光学形状传感器(OS)内并且响应于所述输入光而接收来自所述光学形状传感器(OS)的所述纤芯(C21、C22)中的每个纤芯的光学响应信号，

形状重建单元(SRU)，其被配置为根据所述光学响应信号重建所述光学形状传感器(OS)的形状，其中，所述形状重建单元(SRU)被配置为根据所述光学响应信号来确定针对所述纤芯(C21、C22)中的每个纤芯的形状重建的开始位置，其中，所述形状重建单元(SRU)被配置为在所述纤芯(C21、C22)的所述光学响应信号中识别在所述光学界面(OI)处反射的输入光的反射强度分布的相应峰(SP2)并且根据所述峰(SP2)确定用于形状重建的相应开始位置。

11.根据权利要求10所述的光学形状感测控制台，其中，所述形状重建单元还被配置为相对于彼此对齐针对所述纤芯(C21、C22)的所确定的开始位置。

12.根据权利要求11所述的光学形状感测控制台，其中，所述形状重建单元被配置为使用相位恢复算法来对齐所确定的开始位置。

13.一种光学形状感测系统，其包括根据权利要求1所述的光学形状传感器(OS)和根据权利要求10所述的光学形状感测控制台(C)。

14.一种光学形状感测的方法，包括：

将输入光传输到根据权利要求1所述的光学形状传感器内，

响应于所述输入光而接收来自所述光学形状传感器(OS)的所述纤芯(C21、C22)中的每个纤芯的光学响应信号，

在所述光学响应信号中识别在所述光学界面(OI)处反射的输入光的反射强度分布的相应峰(SP2)，

根据所述峰(SP2)确定针对所述纤芯(C21、C22)中的每个纤芯的形状重建开始位置，并且

重建从所述形状重建开始位置开始的所述光学形状传感器(OS)的形状。

15.一种包括程序代码单元的计算机程序，当所述计算机程序在计算机上被执行时，所述程序代码单元用于使所述计算机执行根据权利要求14所述的方法的步骤。

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