JP2011200341A - Endoscope shape detector and endoscope system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内視鏡挿入部の形状を検出する内視鏡形状検出装置及びこれを備えた内視鏡システムに関する。 The present invention relates to an endoscope shape detection device that detects the shape of an endoscope insertion portion and an endoscope system including the same.
一般的な内視鏡は、体腔内の管腔に長尺状の内視鏡挿入部を挿入し、病変部等の被観察部位の診断や処置が行なえるようになっている。ところが、体腔内に挿入した内視鏡の形状は外部からは容易に判断できず、観察している部位が体腔内のどの位置であるかを正確に掌握することができない。特に小腸のような三次元的に複雑に曲がりくねった管路の中では、内視鏡がどの位置まで挿入されたかを見極めることは難しかった。そこで、内視鏡挿入部の形状を検出して、体腔内に挿入された状態を内視鏡挿入部の形状から把握する装置が種々提案されている。 In a general endoscope, a long endoscope insertion portion is inserted into a lumen in a body cavity so that an observation site such as a lesion can be diagnosed and treated. However, the shape of the endoscope inserted into the body cavity cannot be easily determined from the outside, and it is impossible to accurately grasp the position in the body cavity where the part being observed is located. In particular, it was difficult to determine how far the endoscope was inserted in a three-dimensionally winding pipe like the small intestine. Therefore, various devices have been proposed that detect the shape of the endoscope insertion portion and grasp the state of insertion into the body cavity from the shape of the endoscope insertion portion.
例えば特許文献1には、歪センサであるファイバブラッググレーティング(Fiber Bragg Greating:FBG)を有する光ファイバを内視鏡挿入部に埋め込み、この光ファイバの一端側から光を入射して、FBGから生じる回折光の波長遷移量から歪を検出し、この歪によって内視鏡挿入部の形状を求める装置が記載されている。また、特許文献2には、同様にFBGを有する光ファイバを内視鏡挿入部に埋め込み、この光ファイバの一端側から光を入射して、FBGを通過した透過光に対する特定波長成分の欠落部の波長遷移量から歪を検出し、内視鏡挿入部の形状を求める装置が記載されている。
For example, in
しかし、いずれの装置においても、ファイバに生じる歪に応じてFBGによる回折光の波長が遷移する特性を利用しており、この波長遷移を検出するためには複雑な光学系を有する高価な分光器が必要となる。また、分光器による分光分析を行うため、歪量を得る手順が複雑になり、装置が大型化することも避けられない。更に、特許文献1の方式では光ファイバを合計4本敷設する必要があり、内視鏡挿入部の細径化に不利な構成となった。
However, in any apparatus, the characteristic that the wavelength of the diffracted light by the FBG shifts according to the strain generated in the fiber is used, and an expensive spectrometer having a complicated optical system is used to detect this wavelength transition. Is required. Further, since the spectroscopic analysis is performed by the spectroscope, the procedure for obtaining the amount of distortion becomes complicated, and it is inevitable that the apparatus becomes large. Furthermore, in the method of
本発明は、内視鏡挿入部に挿通された光ファイバに生じる歪を、分光器による分光分析を行うことなく安価でしかも小型化に適した構成で検出して、各光ファイバのファイバブラッググレーティングの配置位置における歪量を求め、これにより、内視鏡挿入部の形状を簡単な手順で正確に検出できる内視鏡形状検出装置及び内視鏡システムを提供することを目的とする。 According to the present invention, a fiber Bragg grating of each optical fiber is detected by detecting distortion generated in an optical fiber inserted through an endoscope insertion portion with a configuration that is inexpensive and suitable for downsizing without performing spectroscopic analysis by a spectroscope. It is an object of the present invention to provide an endoscope shape detecting device and an endoscope system that can obtain the amount of distortion at the arrangement position of the endoscope and thereby accurately detect the shape of the endoscope insertion portion with a simple procedure.
本発明は、下記構成からなる。
(1) 回折格子を有する少なくとも2本の光ファイバをそれぞれ内視鏡挿入部の長手方向に沿った異なる位置に配設し、前記内視鏡挿入部の変形により前記各光ファイバに生じる歪みを前記回折格子の回折光から求めることで前記内視鏡挿入部の形状を検出する内視鏡形状検出装置であって、
前記各光ファイバが、互いに回折格子周期の異なる第1ファイバブラッググレーティング及び第2ファイバブラッググレーティングが相互に重なり合って形成された回折格子対を、ファイバ軸に沿った複数位置にそれぞれ離散配置し、前記ファイバ軸方向に垂直な面内における直交二軸方向で複屈折率差を有するものであり、
前記回折格子対の各回折格子周期に対応した波長を含む入射光を前記光ファイバにそれぞれ導入する光源部と、
前記各光ファイバに導入した入射光が前記回折格子対で回折して戻り来る回折戻り光を前記入射光の光路から取り出す光路分離部と、
前記光路分離部から取り出された前記各光ファイバの回折戻り光を検出する光検出部と、
前記光路分離部と前記光検出部との間の光路途中に配置された光シャッタ部と、
前記光シャッタを開閉駆動して、特定の前記ファイバブラッググレーティングからの回折戻り光を前記光検出部により選択的に検出させる光シャッタ駆動部と、
前記入射光が前記第1ファイバブラッググレーティングにより前記複屈折率差に応じた互いに異なる波長で回折する第1の回折戻り光及び第2の回折戻り光、前記入射光が前記第2ファイバブラッググレーティングにより前記複屈折率差に応じた互いに異なる波長で回折する第3の回折戻り光及び第4の回折戻り光、を含む各波長情報に基づいて、前記各回折格子対に作用する前記直交二軸方向及びファイバ軸方向の歪量を前記各光ファイバそれぞれに対して求め、前記各光ファイバの前記回折格子対の位置と前記各方向の歪量との関係から前記内視鏡挿入部の形状を検出する演算処理部と、
を備えた内視鏡形状検出装置。
The present invention has the following configuration.
(1) At least two optical fibers each having a diffraction grating are arranged at different positions along the longitudinal direction of the endoscope insertion portion, and distortions generated in the respective optical fibers due to deformation of the endoscope insertion portion. An endoscope shape detection device that detects the shape of the endoscope insertion portion by obtaining from the diffracted light of the diffraction grating,
Each optical fiber is discretely arranged at a plurality of positions along a fiber axis, each of which includes a pair of diffraction gratings formed by overlapping a first fiber Bragg grating and a second fiber Bragg grating having mutually different diffraction grating periods, It has a birefringence difference in the biaxial direction perpendicular to the fiber axis direction,
A light source unit for introducing incident light including a wavelength corresponding to each diffraction grating period of the diffraction grating pair into the optical fiber;
An optical path separating unit that extracts the diffracted return light that is diffracted and returned by the diffraction grating pair from the incident light introduced into each of the optical fibers; and
A light detection unit for detecting diffraction return light of each of the optical fibers taken out from the optical path separation unit;
An optical shutter disposed in the middle of the optical path between the optical path separator and the light detector;
An optical shutter driving unit that opens and closes the optical shutter and selectively detects the diffracted return light from the specific fiber Bragg grating by the light detection unit;
The first fiber Bragg grating causes the first fiber Bragg grating to diffract the first diffraction return light and the second diffraction return light that are diffracted at mutually different wavelengths according to the birefringence difference, and the incident light is caused to the second fiber Bragg grating. The orthogonal biaxial directions acting on each diffraction grating pair based on each wavelength information including third diffraction return light and fourth diffraction return light diffracted at different wavelengths according to the birefringence difference The amount of strain in the fiber axis direction is obtained for each optical fiber, and the shape of the endoscope insertion portion is detected from the relationship between the position of the diffraction grating pair of each optical fiber and the amount of strain in each direction. An arithmetic processing unit to perform,
An endoscope shape detection apparatus comprising:
(2) 内視鏡挿入部の先端側に設けた撮像手段から被検体の撮像画像情報を取得する内視鏡システムであって、
内視鏡形状検出装置と、
前記内視鏡挿入部の形状の検出情報及び前記撮像画像情報を表示する表示部と、
を備えた内視鏡システム。
(2) An endoscope system for acquiring captured image information of a subject from an imaging means provided on a distal end side of an endoscope insertion portion,
An endoscope shape detection device;
A display unit for displaying the detection information of the shape of the endoscope insertion unit and the captured image information;
Endoscope system equipped with.
本発明に係る内視鏡形状検出装置及び内視鏡システムによれば、光ファイバに生じる歪を、分光器による分光分析を行うことなく安価でしかも小型化に適した構成で検出でき、光ファイバの各ファイバブラッググレーティングの配置位置における歪量がそれぞれ検出されるので、内視鏡挿入部の形状を簡単な手順で正確に検出できる。 According to the endoscope shape detection device and the endoscope system according to the present invention, the distortion generated in the optical fiber can be detected with a configuration that is inexpensive and suitable for downsizing without performing spectroscopic analysis with a spectroscope. Since the amount of strain at the position where each fiber Bragg grating is arranged is detected, the shape of the endoscope insertion portion can be accurately detected by a simple procedure.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明の実施形態を説明するための図で、内視鏡形状検出装置を含む内視鏡システム100の全体構成図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention, and is an overall configuration diagram of an endoscope system 100 including an endoscope shape detection device.
内視鏡システム100は、内視鏡11と、この内視鏡11に接続される制御装置13とを備え、制御装置13にはモニタ等の表示部15や、図示しない入力手段としてのキーボード等が接続されている。この制御装置13は、内視鏡11に照明光を供給する光源部と、内視鏡11からの撮像信号に各種画像処理を施して映像信号に変換するプロセッサ部を有し、更に、詳細を後述する形状検出部10を内蔵している。
The endoscope system 100 includes an
内視鏡11は、本体操作部17と、本体操作部17に連設され体腔内に挿入される内視鏡挿入部19とを備える。本体操作部17には、各種管路と信号ケーブルが内包されたユニバーサルコード21が接続され、このユニバーサルコード21の先端には制御装置13に着脱自在に連結されるコネクタ23が取り付けられている。コネクタ23は、複合タイプのコネクタとし、制御装置13の光源部及びプロセッサ部にそれぞれ個別のコネクタで接続する構成としてもよい。
The
制御装置13の光源部からの出射光は、コネクタ23とユニバーサルコード21を通じて内視鏡11に供給され、内視鏡挿入部19の先端に設けられた照明光学系に照明光として伝送される。
Light emitted from the light source unit of the control device 13 is supplied to the
また、内視鏡挿入部19の先端に設けられた撮像光学系は、照明光学系で照明された観察部位を撮像する撮像素子を有し、撮像素子から得られる観察像の撮像信号を制御装置13に出力する。そして、制御装置13のプロセッサ部は、入力された撮像信号を画像処理した画像情報を表示部15に表示する。これらの一連の処理は、制御装置13に接続されたキーボード等から指示が入力可能になっている。撮像光学系の撮像素子としては、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサが用いられる。
In addition, the imaging optical system provided at the distal end of the
また、内視鏡11の本体操作部17には、送気・送水ボタン、吸引ボタン、シャッターボタン、機能切替ボタン等の各種ボタン25が並設されるとともに、内視鏡の先端側を湾曲操作させる一対のアングルノブ27が設けてある。
Various buttons 25 such as an air supply / water supply button, a suction button, a shutter button, a function switching button and the like are arranged in parallel on the main body operation unit 17 of the
内視鏡挿入部19は、本体操作部17側から順に軟性部31、湾曲部33、先端部(内視鏡先端部)35で構成される。軟性部31は可撓性を有して湾曲部33の基端側に連設され、湾曲部33は、本体操作部17のアングルノブ27を回動操作することで内視鏡挿入部19内に挿設されたワイヤ(図視略)が牽引されて湾曲動作するようになっている。これにより、内視鏡先端部35を所望の方向に向けることができる。
The
本体操作部17と内視鏡挿入部19との間の連設部37には、鉗子等の処置具が挿入される鉗子挿入部39が設けられ、鉗子挿入部39から挿入された処置具は、内視鏡先端部35の不図示の鉗子口から導出される。
A forceps insertion portion 39 into which a treatment tool such as forceps is inserted is provided in the connecting portion 37 between the main body operation portion 17 and the
本内視鏡システム100においては、上記の内視鏡の基本構成に加えて、内視鏡先端部35から内視鏡挿入部19、本体操作部17、ユニバーサルコード21を通じたコネクタ23までの間に、内視鏡挿入部19の区間における歪を検出する光ファイバ41が挿通されている。この光ファイバ41は以下に示す構成となっている。
In the present endoscope system 100, in addition to the basic configuration of the endoscope described above, the space from the endoscope distal end portion 35 to the
図2に内視鏡挿入部19の先端部35付近の概略図、図3に図2のA−A断面図を示した。内視鏡挿入部19の内部には、互いに回折格子周期の異なる複数のファイバブラッググレーティングFBG1,FBG2,・・・が形成された光ファイバ41A,41Bが挿通されている。ファイバブラッググレーティングFBG1,FBG2,・・・は、内視鏡挿入部19の区間内で、各光ファイバ41A,41Bの長手方向に対してそれぞれ同じ位置に配置され、各配置位置における歪検出を行う歪センサとして機能する。つまり、光ファイバ41AのFBG1の位置と、光ファイバ42AのFBG1の位置は長手方向の同じ位置に配置されて同じ位置の歪を検出する。
FIG. 2 is a schematic view of the vicinity of the distal end portion 35 of the
これらの光ファイバ41A,41Bは、内視鏡挿入部19の中心に対して互いに直交する外周側に配置され、検出される歪量の情報に基づいて、内視鏡挿入部19の上下方向及び左右方向に変位した形状を検出可能にしている。
These
まず、ファイバブラッググレーティングを有する光ファイバの構成及び歪の測定原理について説明する。
図4(A)は光ファイバの断面図、図4(B)は2つのファイバブラッググレーティングが相互に重なり合って形成された回折格子対の模式図、図5は光ファイバに形成されたファイバブラッググレーティングの模式的な構成説明図である。
First, the configuration of an optical fiber having a fiber Bragg grating and the principle of strain measurement will be described.
4A is a cross-sectional view of an optical fiber, FIG. 4B is a schematic diagram of a diffraction grating pair formed by overlapping two fiber Bragg gratings, and FIG. 5 is a fiber Bragg grating formed in an optical fiber. It is typical structure explanatory drawing of these.
光ファイバ41A,41Bは、クラッド43、楕円形のコア45、及び図示しない外皮により形成され、内視鏡挿入部19の区間内においては、周期的な屈折率構造のブラッグ回折格子対からなるファイバブラッググレーティング(以下、FBGと略記する)がコア45内に形成されている。
The
各FBG1,FBG2,・・・は、互いに回折格子周期の異なる第1ファイバブラッググレーティングFBGa及び第2ファイバブラッググレーティングFBGbが相互に重なり合って形成された回折格子対を有し、FBG1a,FBG1b,FBG2a,FBG2b,・・・で構成されている。また、コア45が楕円形であることからファイバ軸方向に垂直な面内における直交二軸方向(XY方向)で複屈折率差を有する。
Each FBG1, FBG2,... Has a diffraction grating pair in which a first fiber Bragg grating FBGa and a second fiber Bragg grating FBGb having different diffraction grating periods are overlapped with each other, and FBG1a, FBG1b, FBG2a,. FBG2b,... Further, since the
FBGは、例えば特開2000−258190号公報にその製法が示されるように、光ファイバ41のコア45内に、屈折率が特定の周期δで変化した屈折率変調構造を有する。光ファイバ41に光が入射すると、この特定の周期δとコア45の平均屈折率nとによって規定されるブラッグ波長(λ=2nδ)の光が回折戻り光となって入射側に戻されることになる。また、FBGは、直径0.1mm程度のクラッド43に対して、コア45の軸方向に5〜20mm、好ましくは10mm程度の大きさに形成され、コア45の軸方向に所定の一定間隔で配置されている。
The FBG has a refractive index modulation structure in which the refractive index is changed at a specific period δ in the
図6は2つのファイバブラッググレーティングFBGa及びFBGbによって回折する第1〜第4の回折戻り光の分光強度を示すグラフである。図5及び図6に示すように、本構成例の各FBGは、互いに異なる周期δa,δbで変化する第1及び第2ファイバブラッググレーティングFBGa,FBGbの回折格子対からなる屈折率変調構造であり、かつファイバ軸方向に垂直な面内における直交二軸方向(XY方向)で複屈折率差を有する。従って、光ファイバ41の一端側から光を導入すると、FBGの回折格子周期に対応した波長の入射光成分がある場合に、第1及び第2ファイバブラッググレーティングFBGa,FBGbの周期δa,δbと、コア45の二軸方向(XY方向)における平均屈折率n1,n2とによって規定されるブラッグ波長(λap=2n1δa,λaq=2n2δa,λbp=2n1δb,λbq=2n2δb)の光が回折格子対によって選択的に回折光が発生し、回折戻り光となって光ファイバ41の光導入側に戻される。そして、光ファイバ41内のFBGa,FBGbに歪が生じると、FBGa,FBGbの回折格子周期δa,δbが変化するので、これにより回折戻り光の波長が遷移する。 FIG. 6 is a graph showing the spectral intensities of the first to fourth diffracted return lights diffracted by the two fiber Bragg gratings FBGa and FBGb. As shown in FIGS. 5 and 6, each FBG in this configuration example has a refractive index modulation structure including a diffraction grating pair of first and second fiber Bragg gratings FBGa and FBGb that change at different periods δ a and δ b. And has a birefringence difference in an orthogonal biaxial direction (XY direction) in a plane perpendicular to the fiber axis direction. Therefore, when light is introduced from one end side of the optical fiber 41, when there is an incident light component having a wavelength corresponding to the diffraction grating period of the FBG, the periods δ a , of the first and second fiber Bragg gratings FBG a , FBG b Bragg wavelengths (λ ap = 2n 1 δ a , λaq = 2n 2 δ a , λ bp = 2n) defined by δ b and average refractive indexes n 1 and n 2 in the biaxial direction (XY direction) of the core 45 1 δ b , λ bq = 2n 2 δ b ) selectively generates diffracted light by the diffraction grating pair and returns to the light introduction side of the optical fiber 41 as diffracted return light. Then, FBGa in the optical fiber 41, when distortion occurs in FBGb, FBG a, grating period [delta] a of FBG b, since [delta] b is changed, thereby the wavelength of the diffracted return light is changed.
図7(A),(B),(C)は光ファイバの軸方向に対して直交方向の歪によりファイバブラッググレーティングからの回折戻り光の波長幅が変化する状態を示すグラフ、図8(A),(B),(C)は光ファイバの軸方向歪によりファイバブラッググレーティングからの回折戻り光の波長が遷移する状態を示すグラフである。なお、ここでは理解を容易にするため、回折格子対(FBGa,FBGb)の一方の回折格子FBGaについて説明するが、他方の回折格子FBGbについても同様である。 FIGS. 7A, 7B, and 7C are graphs showing a state in which the wavelength width of the diffracted return light from the fiber Bragg grating changes due to strain in a direction orthogonal to the axial direction of the optical fiber, FIG. ), (B), and (C) are graphs showing states in which the wavelength of the diffracted return light from the fiber Bragg grating transitions due to axial strain of the optical fiber. Here, for easy understanding, one diffraction grating FBGa of the diffraction grating pair (FBGa, FBGb) will be described, but the same applies to the other diffraction grating FBGb.
FBGaに軸方向に対して直交方向の歪が生じると、図7(A),(B),(C)に示すように、FBGaからの回折戻り光のピーク波長は、FBGaに生じた歪の大きさに応じて遷移する。例えば、Y方向に圧縮が起こるとY方向屈折率が増加すると共に、X方向に膨張してX方向屈折率が減少し、結果として各ピーク波長が互いに逆向きに遷移する。即ち、無歪状態下の回折戻り光のピーク波長幅W1から増減する。このときの回折戻り光のピーク波長幅W1からの波長幅遷移量が、このFBGaの配置位置における光ファイバ41に発生した軸方向に対して直交方向の歪量に相当する。 When strain in the direction orthogonal to the axial direction occurs in the FBGa, as shown in FIGS. 7A, 7B, and 7C, the peak wavelength of the diffracted return light from the FBGa is the strain generated in the FBGa. Transition according to size. For example, when compression occurs in the Y direction, the refractive index in the Y direction increases and expands in the X direction to decrease the refractive index in the X direction. As a result, the peak wavelengths transition in opposite directions. That is, it increases / decreases from the peak wavelength width W1 of the diffracted return light in the undistorted state. The amount of wavelength width transition from the peak wavelength width W1 of the diffracted return light at this time corresponds to the amount of strain in the direction orthogonal to the axial direction generated in the optical fiber 41 at the FBGa arrangement position.
また、FBGaに軸方向の歪が生じると、図8(A),(B),(C)に示すように、FBGaからの回折戻り光のピーク波長は、FBGaに生じた軸方向の歪に応じて遷移し、無歪状態下の回折戻り光のピーク波長の間隔を保ったまま平行に遷移する。このときの回折戻り光のピーク波長からの波長遷移量が、このFBGaの配置位置における光ファイバ41に発生した軸方向の歪量に相当する。 Further, when axial strain occurs in FBGa, as shown in FIGS. 8A, 8B, and 8C, the peak wavelength of the diffracted return light from FBGa is the axial strain generated in FBGa. Transition is made in response, and the transition is made in parallel while maintaining the interval between the peak wavelengths of the diffracted return light in the unstrained state. The amount of wavelength transition from the peak wavelength of the diffracted return light at this time corresponds to the amount of axial strain generated in the optical fiber 41 at the FBGa arrangement position.
また、光ファイバ41には回折戻り光のピーク波長が異なる複数のFBG(FBG1,FBG2,・・・)がそれぞれ異なる位置に配置されるが、各FBGからの回折戻り光は、光ファイバ41内の光導入側からの光路長が異なるため、光検出部(詳細は後述)に到達するまでの時間差に応じて選択的に取り出すことで、各FBGの各位置で生じた歪を個別に検出できる。 In addition, a plurality of FBGs (FBG1, FBG2,...) Having different peak wavelengths of the diffracted return light are arranged at different positions in the optical fiber 41, but the diffracted return light from each FBG is within the optical fiber 41. Since the optical path lengths from the light introduction side are different, the distortion generated at each position of each FBG can be detected individually by selectively taking out according to the time difference until reaching the light detection unit (details will be described later) .
このように、光ファイバ41の各FBGからの回折戻り光をそれぞれ個別に検出し、各回折戻り光のピーク波長幅遷移量、及び波長遷移量を求めることで、光ファイバ41上の各FBGの配置位置における歪(軸方向に対して直交方向の歪、及び軸方向歪)がそれぞれ検出される。各FBGは、軸方向、及び軸方向に対して直交する2軸方向の歪を検出可能であるので、FBGの配置位置における内視鏡挿入部19の形状、即ち、湾曲状態を検出できる。
In this manner, the diffracted return light from each FBG of the optical fiber 41 is individually detected, and the peak wavelength width transition amount and the wavelength transition amount of each diffracted return light are obtained, so that each FBG on the optical fiber 41 is obtained. Distortion at the arrangement position (distortion in the direction orthogonal to the axial direction and axial distortion) is detected. Since each FBG can detect the axial direction and the distortion in the biaxial direction orthogonal to the axial direction, it is possible to detect the shape of the
なお、光源部49からの出射光の波長は400nm〜2200nmが好適に使用できる。
In addition, 400 nm-2200 nm can use the wavelength of the emitted light from the
次に、内視鏡挿入部19の形状を検出するための手順の概略について説明する。
図9は各回折格子対に所定の波長の光を照射して内視鏡挿入部の形状を推定するフローチャートであり、ステップS1でFBGia(i=1,2,3,・・・)のX方向歪、及びY方向歪に対応する波長λapi,λaqiを設定し、ステップS2でλapiの掃引波形のパルスを順次光ファイバ41に導入し、回折戻り光波長を測定する。同様に、ステップS3でλaqiの掃引波形のパルスを順次光ファイバ41に導入し、回折戻り光波長を測定する。
Next, an outline of a procedure for detecting the shape of the
FIG. 9 is a flowchart for estimating the shape of the endoscope insertion portion by irradiating each diffraction grating pair with light of a predetermined wavelength. In step S1, FBG ia (i = 1, 2, 3,...) Wavelengths λ api and λ aqi corresponding to the X direction strain and the Y direction strain are set, and pulses having a sweep waveform of λ api are sequentially introduced into the optical fiber 41 in step S2, and the diffraction return light wavelength is measured. Similarly, in step S3, pulses having a sweep waveform of λ aqi are sequentially introduced into the optical fiber 41, and the diffraction return light wavelength is measured.
同様に、ステップS4でFBGib(i=1,2,3,・・・)のX方向歪、及びY方向歪に対応する波長λbpi,λbqiを設定し、ステップS5でλbpiの掃引波形のパルスを順次光ファイバ41に導入し、回折戻り光波長を測定し、ステップS6でλbqiの掃引波形のパルスを順次光ファイバ41に導入し、回折戻り光波長を測定する。 Similarly, the wavelengths λ bpi and λ bqi corresponding to the X-direction distortion and Y-direction distortion of FBG ib (i = 1, 2, 3,...) Are set in step S4, and λ bpi is swept in step S5. Waveform pulses are sequentially introduced into the optical fiber 41 to measure the diffraction return light wavelength. In step S6, pulses having a sweep waveform of λ bqi are sequentially introduced into the optical fiber 41 to measure the diffraction return light wavelength.
次いで、上記の各ステップで測定された波長λapi,λaqi,λbpi,λbqiの波長遷移量に基づいて、ステップS7で演算処理部がFBGi位置の歪成分εx,εy,εzを算出する。 Next, on the basis of the wavelength transition amounts of the wavelengths λ api , λ aqi , λ bpi , λ bqi measured in the above steps, in step S 7, the arithmetic processing unit performs distortion components ε x , ε y , ε at the FBG i position. z is calculated.
歪成分εx,εy,εzの算出は、
第1の回折戻り光の波長λapiの無歪み状態からの変化分をΔλax、第2の回折戻り光の波長λaqiの無歪み状態からの変化分をΔλay、第3の回折戻り光の波長λbpiの無歪み状態からの変化分をΔλbx、第4の回折戻り光の波長λbqiの無歪み状態からの変化分をΔλby、環境温度の変化分をΔT、x方向、y方向及びz方向の歪変化量をΔεx、Δεy、Δεz、マトリクス係数をKijとするとき、米国特許第5591965号明細書に記載される次式から求められる。
The calculation of the strain components ε x , ε y , ε z
Δλ ax represents the change from the undistorted state of the wavelength λ api of the first diffracted return light, Δλ ay represents the change from the undistorted state of the wavelength λ aqi of the second diffracted return light, and the third diffracted return light. wavelength lambda bpi variation of [Delta] [lambda] bx from unstrained state of the fourth diffraction return light having a wavelength of lambda variation of [Delta] [lambda] by from unstrained state of the BQI, [Delta] T the change in environmental temperature, x-direction, y When the strain change amount in the direction and z direction is Δε x , Δε y , Δε z , and the matrix coefficient is K ij , it can be obtained from the following equation described in US Pat. No. 5,591,965.
なお、上式によると、Δεx、Δεy、Δεz以外に、環境温度の変化分ΔTも同時に求められるが、体腔内に挿入された内視鏡挿入部19の温度は体温で略一定となるので、本構成例においては特に重要な項目ではない。
According to the above formula, in addition to Δε x , Δε y , Δε z , the environmental temperature change ΔT is also obtained at the same time, but the temperature of the
そして、ステップS8で光ファイバ41の軸方向に沿って配設されたFBG1,FBG2,・・・の最終のFBGの歪変化量Δεx、Δεy、Δεzの演算が終了したか否かが判別され、最終FBGでなければステップS9でインクリメントしてステップS1に戻り、測定を続行する。 In step S8, it is determined whether or not the calculation of the strain change amounts Δε x , Δε y , Δε z of the final FBGs of FBG1, FBG2,... Arranged along the axial direction of the optical fiber 41 is completed. If it is discriminated and it is not the final FBG, it is incremented in step S9 and the process returns to step S1 to continue the measurement.
最終のFBGに対する演算が終了したと判別された場合、ステップS10ですべての光ファイバ(本構成例においては2本の光ファイバ41A,41B)の検出が終了したか否かが判別され、未検出の光ファイバがある場合には、ステップS1に戻り、未検出の光ファイバの測定を続行する。そして、求められた各光ファイバの全FBGの歪変化量Δεx、Δεy、Δεzから、ステップS11で内視鏡挿入部19の形状を推定する。形状の推定手順については、後に詳述する。
If it is determined that the calculation for the final FBG has been completed, it is determined in step S10 whether or not the detection of all the optical fibers (two
次に、内視鏡挿入部19の形状を検出するための具体的な測定光学系の構成例及び作用を説明する。図10は形状検出部と光ファイバによる測定光学系を示すブロック構成図である。内視鏡挿入部19(図1参照)に挿通される光ファイバ41Aは、制御装置13(図1参照)内の形状検出部10の光学ユニット47Aに接続される。光学ユニット47Aは、光源部49からの出射光を光ファイバ41Aに導入し、各FBG1,FBG2,・・・からの回折戻り光を検出して、回折戻り光の検出信号OUTを制御部51に出力する。また、光ファイバ41Bについても同様に、形状検出部10の光学ユニット47Bにそれぞれ接続され、回折戻り光の検出信号OUTがそれぞれ制御部51に入力される。
Next, a configuration example and operation of a specific measurement optical system for detecting the shape of the
光ファイバ41A,41Bと、光学ユニット47A,47Bはそれぞれ同一の構成であり、ここでは説明を簡略化するため、光ファイバ41A、光学ユニット47Aを例に説明する。光ファイバ41Aには、光ファイバ41Aの光導入端53から異なる所定の距離の位置にFBG1,FBG2,FBG3,・・・がそれぞれ配置されている。各FBG1,FBG2,FBG3,・・・は、それぞれ互いに異なる回折格子周期を有し、発生する回折戻り光の波長はそれぞれ異なる波長λ1,λ2,λ3,・・・とされている。
The
より詳細には、各FBG1,FBG2,FBG3,・・・は、それぞれ2つのFBG(FBGa及びFBGb)からなり、かつXY方向の屈折率が異なるので、例えば、FBG1のFBGa(以後FBG1aとも称する)からの回折戻り光の波長は、λap1,λaq1となり、FBG1のFBGb(以後FBG1bとも称する)からの回折戻り光の波長は、λbp1,λbq1となる。同様に、FBG2からの回折戻り光の波長は、λap2,λaq2,λbp2,λbq2となる。 More specifically, each FBG1, FBG2, FBG3,... Is composed of two FBGs (FBGa and FBGb), and has different refractive indexes in the XY directions. wavelength of the diffracted return light from, lambda ap1, next lambda aq1, the wavelength of the diffracted return light from FBGb (hereinafter also referred to as FBG1b) of FBG1 is, lambda bp1, the lambda BQ1. Similarly, the wavelengths of the diffracted return light from the FBG 2 are λ ap2 , λ aq2 , λ bp2 , and λ bq2 .
一方、光ファイバ41Aが接続される形状検出部10の光学ユニット47Aは、光源部49と光ファイバ41Aを結ぶ光路途中に光路分離部として機能するビームスプリッタ55が配設され、ビームスプリッタ55により分離された光路途中には光シャッタ57が配置され、光シャッタ57の光路前方に光検出部59が配置されている。
On the other hand, the
また、光源部49は、制御部51からの光源制御信号ROを受けて、光学ユニット47Aを介して光ファイバ41AにFBG1(FBG1a,FBG1b),FBG2(FBG2a,FBG2b),FBG3(FBG3a,FBG3b),・・・の回折格子周期に対応する異なる波長のパルス光を時系列的に出射する。光源部49としては、例えば波長スイープが可能なレーザ光源、白色光源にバンドパスフィルタ等の光学フィルタを接続して特定波長成分のみ選択的に出射させる光源等、公知の光源が使用できる。
Further, the
光学ユニット47Aの光シャッタ57は、高速な光変調が可能な電気光学効果を有する光学機能材料で形成された電気光学シャッタであり、光学機能材料として、例えば、PLZT(チタン酸ジルコン酸ランタン鉛)や非線形光学結晶であるKDP(2水素リン酸カリウム)結晶等が利用可能である。図11に光シャッタ57の構成例を示した。電気光学効果を有する光学機能材料61は、駆動回路63からの駆動電圧により結晶の配向方向が変化することを利用して、クロスニコル配置された偏光板65,67と組み合わせることで、透過/遮光をnsecオーダで高速に制御できる。
The
この光シャッタ57を透過した光は、フォトダイオードやフォトトランジスタ、或いは光電管等の光電効果を利用した図10に示す光検出部59により、制御部51の制御信号を受けたタイミングで検出される。
The light transmitted through the
つまり、FBG1a,FBG1b,FBG2a,FBG2b,FBG3a,FBG3b,・・・から戻り来る回折戻り光は、光学ユニット47Aのビームスプリッタ55により、光源部49からの入射光路から取り出され、光シャッタ57を通じて光検出部59で検出されるようになっている。
That is, the diffracted return light returning from FBG1a, FBG1b, FBG2a, FBG2b, FBG3a, FBG3b,... Is extracted from the incident light path from the
次に、光ファイバ41Aと形状検出部10による光ファイバの歪検出手順について説明する。なお、ここでは、光ファイバ41Aの光入射端から、光源部49、ビームスプリッタ55、光シャッタ57、光検出部59までの各光路長については省略して説明する。
Next, an optical fiber strain detection procedure by the
まず、制御部51は、光源制御信号ROを光源部49に出力して光源部49から複数の狭帯域波長のパルス光を順次出射させる。パルス光は、図12に一例を示すように、特定のFBG(例えば、FBG1a)の無歪状態における回折格子周期に対応した波長(中心狭帯域波長)λiを中心に、その波長の前後に、所定の変化分Δを異ならせた波長(近接狭帯域波長)λi−2Δ、λi−Δ、λi+Δ、λi+2Δの合計5種類のパルス光であり、これらが1つのFBGに対応して光源部49から順次出射される。これら複数のパルス光は、前述の図7及び図8に示すFBGの歪状態に応じた波長遷移量を検出するためのパルス光であり、FBGが回折戻り光を発生するいずれかのパルス光の波長から、FBGの歪状態を検出する。
First, the
FBG1(例えば、FBG1a)に対しては、中心狭帯域波長をλ1とし、その波長の前後に波長λ1−2Δ、λ1−Δ、λ1+Δ、λ1+2Δのパルス光を光源部49から順次出射する。出射された各パルス光は、光学ユニット47Aのビームスプリッタ55を通過して光ファイバ41Aの光入射端に照射され、光ファイバ41A内に入射光として順次導入される。
FBG 1 (e.g., FBG1a) relative to the center of the narrow band wavelength is lambda 1, sequentially wavelength lambda 1-2Deruta before and after the wavelength, λ 1-Δ, λ 1 + Δ, the pulse light of lambda 1 + 2.DELTA. From the
ここで、図13に制御部による制御タイムチャートを示した。まず、制御部51からの光源制御信号ROをトリガとして光源部49は波長λ1−2Δのパルス光を光ファイバ41Aに導入する。すると、光ファイバ41A内では、波長λ1−2Δのパルス光が、FBG1aにtaの時間で到達し、ここで発生した回折戻り光P1が、同じ時間taで光ファイバ41Aの入射端に戻る。戻された回折戻り光P2は、図10に示すビームスプリッタ55により光シャッタ57に導かれる。
Here, a control time chart by the control unit is shown in FIG. First, using the light source control signal RO from the
そして、制御部51は、光源制御信号ROを出力してROがアクティブ状態になってから、光ファイバ41Aのパルス光導入側からFBG1(FBG1a)までの、パルス光片道通過時間taの2倍の往復通過時間に相当する遅延時間後に、光シャッタ57を開状態にするシャッタ制御信号OCを光シャッタ57に出力する。これにより、光シャッタ57は、回折戻り光P2が戻り来たときに、そのタイミングでは光シャッタ57が遮光状態から透光状態になっており、光検出部59に回折戻り光P2が照射される。
Then, the
そして、光検出部59は、制御部51から出力されるリセット制御信号RSのLo期間で信号電荷を蓄積し、Hi期間で電荷リセットする制御を行い、リセット制御信号RSのLo期間に照射された光の回折光P2の信号電荷を選択的に検出する。
Then, the
上記の波長λ1−2Δのパルス光に対する検出を終了すると、続いて、波長λ1−Δのパルス光に対する検出を行う。波長λ1−Δのパルス光は制御部51からの光源制御信号ROに同期して光源部49から出射され、シャッタ制御信号OCに同期して光検出部59により検出される。このように各パルス光は、周期tpの間隔で順次光ファイバ41Aに導入されて、光検出部59による回折戻り光の検出が繰り返し行われる。
When the detection with respect to the pulsed light with the wavelength λ1-2Δ is completed, the detection with respect to the pulsed light with the wavelength λ1 -Δ is subsequently performed. The pulsed light of wavelength λ 1-Δ is emitted from the
図13に示す例では、波長λ1−2Δ、λ1−Δ、λ1、λ1+Δ、λ1+2Δの各パルス光を光ファイバ41Aに周期tpで順次導入して、各周期tp毎に光検出部59で検出する際、2回目の波長λ1−Δのパルス光のみFBG1(FBG1a)から回折戻り光P3が発生した様子を示している。光ファイバ41A内のFBG1の位置は変化しないため、それぞれのパルス光に対する回折戻り光が光シャッタ57、光検出部59に到達する時間は同一となる。図示例では、パルス光の波長がλ1−Δ以外では、パルス光がFBG1で回折することなくFBG1を通過するため、回折戻り光がビームスプリッタ55に戻ることはない。パルス光の波長がλ1−Δの場合のみ、出射から2taの時間後に回折戻り光の信号電荷が検出される。上記の場合では、FBG1の回折格子周期は1/λ1−Δであり、基準回折格子周期1/λ1から周期1/(−Δ)だけずれる歪が生じていたことがわかる。
In the example shown in FIG. 13, pulsed light beams having wavelengths λ 1-2Δ , λ 1-Δ , λ 1 , λ 1 + Δ , and λ 1 + 2Δ are sequentially introduced into the
次に、上記のFBG1aの歪状態の検出と同様に、FBG1bに対してもFBG1bの回折格子周期に対応する異なる波長のパルス光を光ファイバ41Aに順次導入し、回折戻り光をそれぞれ検出して、FBG1bの歪状態を検出する。これにより、FBG1の歪状態が検出される。
Next, similarly to the detection of the strain state of the FBG 1a described above, pulse light having different wavelengths corresponding to the diffraction grating period of the FBG 1b is sequentially introduced into the
更に、上記のFBG1の歪状態の検出と同様に、FBG2(FBG2a,FBG2b)、FBG3(FBG3a,FBG3b)、・・・に対してもそれぞれ異なる波長のパルス光を光ファイバ41Aに順次導入し、回折戻り光をそれぞれ検出する。この手順により、光ファイバ41AのFBG1,FBG2,FBG3,・・・からそれぞれの歪状態が検出でき、光ファイバ41の長手方向に対する歪分布が求められる。なお、上記例では一つのFBGに対して5種類の波長のパルス光を用いているが、更に多種の波長のパルス光を用いることで、歪測定レンジの拡大や検出精度の向上が図れる。
Further, similarly to the detection of the strain state of the
また、同様にして光ファイバ41Bに対しても、光学ユニット47Bにより回折戻り光を検出することで、各光ファイバ41Bの歪分布を求めることができる。
Similarly, the strain distribution of each
以上のようにして求められた光ファイバ41A,41Bの各部のx方向、y方向、及びz方向の歪変化量Δεx、Δεy、Δεzから、内視鏡挿入部19の形状が推定可能となる。図14は内視鏡挿入部の曲げ方向を説明するための断面図、図15は検出された歪と内視鏡挿入部の曲げ方向との関係を示す表である。
The shape of the
例えば、あるFBGの配置位置において、光ファイバ41Aのy方向の歪変化量Δεyaが光ファイバ41Bのy方向の歪変化量Δεybより小さく、かつ光ファイバ41Aのz方向の歪変化量Δεzaが光ファイバ41Bのz方向の歪変化量Δεzbより小さい場合、内視鏡挿入部19は、このFBG位置において、上方(U)に曲がっていることが分かる。即ち、内視鏡挿入部19が上方(U)に曲がる場合、y方向の歪(圧縮)は光ファイバ41Aの方が光ファイバ41Bより大きく、z方向の歪(伸び)は光ファイバ41Bの方が光ファイバ41Aより大きくなる。この歪値は、大きい程、湾曲の曲率が大きくなる。
For example, at a certain FBG arrangement position, the strain change amount Δε ya in the y direction of the
他の曲げ方向(D,L,R)についても同様に推定可能となる。なお、内視鏡挿入部19の直径方向外周側に光ファイバ41A,41Bをそれぞれ配置することで、内視鏡挿入部19の変形による光ファイバ41A,41Bの歪みが大きくなり、歪の検出精度が向上する。
The other bending directions (D, L, R) can be similarly estimated. In addition, by arranging the
本構成例では、内視鏡挿入部19の中心に対して互いに直交する外周側の2箇所に、それぞれx方向、y方向及びz方向の歪変化量Δεx、Δεy、Δεzを検出可能な光ファイバ41A,41Bが配置されているので、図16に内視鏡挿入部の湾曲状態の一例を示すように、光ファイバ41A,41Bの対により内視鏡挿入部19の変形形状がトレースできる。
In this configuration example, strain change amounts Δε x , Δε y , and Δε z in the x direction, the y direction, and the z direction can be detected at two positions on the outer peripheral side orthogonal to the center of the
得られた内視鏡挿入部19の形状は、図1に示す表示部15等に出力され、内視鏡11の術者に内視鏡挿入部19の形状が通知される。これにより、内視鏡11の術者は、体腔内に挿入された操作中の内視鏡挿入部19の3次元的な形状を把握でき、検査対象部位の特定や、内視鏡挿入部19の進退操作を円滑に行うことができる。
The obtained shape of the
なお、形状検出部10の光学系は上記例に限らず、適宜変更が可能である。例えば図17に示すように、2本の光ファイバ41、41Bからの回折戻り光をビームスプリッタ55でそれぞれ取り出した後、ハーフミラー75により光路を合流させて光シャッタ57に投入する構成としてもよい。この場合には、光シャッタ57と光検出部59が1系統のみ配置するだけで済み、構成を簡略化できる上、制御も簡単に行える。この場合には、光ファイバ41、41Bの回折戻り光を判別可能とするため、2本の光ファイバ41、41BのFBGの回折格子周期を異なる周期に設定する必要がある。
The optical system of the
次に、内視鏡形状検出装置の他の構成例を説明する。
上記の内視鏡システム100においては、形状検出部10と接続される光ファイバ41A,41Bを内視鏡挿入部19内に設けていたが、ここでは、図18に示すように、内視鏡挿入部19の長手方向に沿って連通する鉗子孔77に挿入される処置具79に設けている。
Next, another configuration example of the endoscope shape detection apparatus will be described.
In the endoscope system 100 described above, the
内視鏡挿入部19には、鉗子孔77が図1に示す鉗子挿入部39から内視鏡先端部35まで形成されており、長尺状の処置具79が鉗子孔77に抜き差し自在に挿通される。そして、処置具79のB−B断面を図19に示すように、前述と同様の光ファイバ41A,41Bが、処置具79の外周側で互いに直交する方向に配置されている。
A
各光ファイバ41A,41Bは、前述の図10、図17に示すように、それぞれ形状検出部10,10Aに接続されて各FBGの歪が検出されるようになっている。この構成によれば、内視鏡挿入部19を設計変更することなく、単純に処置具79を挿入するだけで内視鏡挿入部19の変形を検出することができる。
As shown in FIGS. 10 and 17, the
また、図20に示すように、光ファイバ41A,41Bとしては、コアを楕円形状としてファイバ軸方向に垂直な面内における直交二軸方向(XY方向)で複屈折率差を付与するようにした光ファイバ(図4参照)以外にも、所謂、パンダファイバも使用することが可能である。パンダファイバ41C,41Dは、コア85の両側のクラッド83に応力付与部87を配置したものであり、応力付与部87に発生する応力によってコア85にX方向引張り応力及びY方向圧縮応力を作用させ、光弾性効果によりXY方向の複屈折率差を誘起させている。
Also, as shown in FIG. 20, the
このようなパンダファイバ41C,41Dは、超音波ドリルでクラッド83に明けた孔に、クラッド83より熱膨張係数が大きなガラスを挿入して線引き母材とし、線引き後のファイバの冷却過程において、クラッド83と比較して大きな熱膨張係数を有する応力付与部87に引張り歪が生じるでコア85に応力を印加する。
以上説明した内視鏡形状検出装置によれば、簡単な光学系により内視鏡挿入部の歪が検出でき、低コストでしかも高精度な形状検出が可能となる。例えば、光ファイバ内のFBGから戻り来た回折戻り光を検出する際に、FGBからの回折戻り光と参照反射面からの反射光との干渉による光強度変換からFBGの位置を特定するOFDR(Optical Frequency Domain Reflectometry)方式も使用できるが、この方式では高価な光スペクトルアナライザが必要となってしまい、また装置を煩雑化させることになる。一方、本構成の内視鏡形状検出装置によれば、高速駆動可能な光シャッタにより各FBGからの回折戻り光を選択的に取り出す構成であるため、分光特性計測を行うことなく、安価でしかも小型化に適した構成で光ファイバに生じる歪を検出できる。更に、光ファイバ内の各FBGの配置位置における歪量がそれぞれ確実に検出されるので、内視鏡挿入部19の形状を簡単な手順で正確に検出できる。
According to the endoscope shape detection device described above, distortion of the endoscope insertion portion can be detected by a simple optical system, and shape detection can be performed at low cost and with high accuracy. For example, when detecting the diffracted return light returning from the FBG in the optical fiber, OFDR (which specifies the position of the FBG from light intensity conversion by interference between the diffracted return light from the FGB and the reflected light from the reference reflecting surface) Optical Frequency Domain Reflectometry) can also be used, but this method requires an expensive optical spectrum analyzer and complicates the apparatus. On the other hand, according to the endoscope shape detection apparatus of this configuration, since the diffraction return light from each FBG is selectively extracted by an optical shutter that can be driven at high speed, it is inexpensive without performing spectral characteristic measurement. The distortion generated in the optical fiber can be detected with a configuration suitable for miniaturization. Furthermore, since the amount of strain at the position where each FBG in the optical fiber is arranged is reliably detected, the shape of the
また、内視鏡挿入部19に挿通する光ファイバは、断面上で中心に対して互いに直交する方向に配置された2本の構成に限らず、更に多数の光ファイバを配置してもよく、その場合には内視鏡挿入部19の形状検出精度を一層向上できる。
In addition, the optical fiber inserted through the
また、光ファイバ内のFBGの配置位置は、内視鏡挿入部19の領域において均等な間隔で配置する以外にも、内視鏡先端部ほど密に配置してもよい。内視鏡先端部のFBGの配置間隔が狭くなることで、変形の検出精度が高くなり、特に形状検出に重要となる内視鏡先端部35の状態を正確に把握することができる。
Further, the positions of the FBGs in the optical fiber may be arranged closer to the distal end of the endoscope in addition to being arranged at equal intervals in the region of the
なお、FBGからの回折戻り光により歪を検出する際は、内視鏡挿入部19が体腔内に挿入されて体腔内の粘膜を介して体温付近の温度に保たれ、環境温度の変化の影響を受けにくくなり、歪検出値の温度誤差を小さく抑えられる。
When strain is detected by diffracted return light from the FBG, the
このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。 As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications and applications by those skilled in the art based on the description of the specification and well-known techniques are also within the scope of the present invention. It is included in the range to calculate.
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
(1) 回折格子を有する少なくとも2本の光ファイバをそれぞれ内視鏡挿入部の長手方向に沿った異なる位置に配設し、前記内視鏡挿入部の変形により前記各光ファイバに生じる歪みを前記回折格子の回折光から求めることで前記内視鏡挿入部の形状を検出する内視鏡形状検出装置であって、
前記各光ファイバが、互いに回折格子周期の異なる第1ファイバブラッググレーティング及び第2ファイバブラッググレーティングが相互に重なり合って形成された回折格子対を、ファイバ軸に沿った複数位置にそれぞれ離散配置し、前記ファイバ軸方向に垂直な面内における直交二軸方向で複屈折率差を有するものであり、
前記回折格子対の各回折格子周期に対応した波長を含む入射光を前記光ファイバにそれぞれ導入する光源部と、
前記各光ファイバに導入した入射光が前記回折格子対で回折して戻り来る回折戻り光を前記入射光の光路から取り出す光路分離部と、
前記光路分離部から取り出された前記各光ファイバの回折戻り光を検出する光検出部と、
前記光路分離部と前記光検出部との間の光路途中に配置された光シャッタ部と、
前記光シャッタを開閉駆動して、特定の前記ファイバブラッググレーティングからの回折戻り光を前記光検出部により選択的に検出させる光シャッタ駆動部と、
前記入射光が前記第1ファイバブラッググレーティングにより前記複屈折率差に応じた互いに異なる波長で回折する第1の回折戻り光及び第2の回折戻り光、前記入射光が前記第2ファイバブラッググレーティングにより前記複屈折率差に応じた互いに異なる波長で回折する第3の回折戻り光及び第4の回折戻り光、を含む各波長情報に基づいて、前記各回折格子対に作用する前記直交二軸方向及びファイバ軸方向の歪量を前記各光ファイバそれぞれに対して求め、前記各光ファイバの前記回折格子対の位置と前記各方向の歪量との関係から前記内視鏡挿入部の形状を検出する演算処理部と、
を備えた内視鏡形状検出装置。
この内視鏡形状検出装置によれば、複数種の波長の入射光を光ファイバに順次導入して、ファイバブラッググレーティングから戻り来る回折戻り光を光シャッタを介して所定のタイミングで検出することで、検出タイミングの違いから、複数のファイバブラッググレーティングそれぞれを識別しつつ、個別に歪量を検出できる。つまり、光ファイバに生じる歪を、分光器による分光分析を行うことなく安価でしかも小型化に適した構成で検出して、各光ファイバのファイバブラッググレーティングの配置位置における歪量を確実に求め、内視鏡挿入部の形状を簡単な手順で正確に検出できる。
As described above, the following items are disclosed in this specification.
(1) At least two optical fibers each having a diffraction grating are arranged at different positions along the longitudinal direction of the endoscope insertion portion, and distortions generated in the respective optical fibers due to deformation of the endoscope insertion portion. An endoscope shape detection device that detects the shape of the endoscope insertion portion by obtaining from the diffracted light of the diffraction grating,
Each optical fiber is discretely arranged at a plurality of positions along a fiber axis, each of which includes a pair of diffraction gratings formed by overlapping a first fiber Bragg grating and a second fiber Bragg grating having mutually different diffraction grating periods, It has a birefringence difference in the biaxial direction perpendicular to the fiber axis direction,
A light source unit for introducing incident light including a wavelength corresponding to each diffraction grating period of the diffraction grating pair into the optical fiber;
An optical path separating unit that extracts the diffracted return light that is diffracted and returned by the diffraction grating pair from the incident light introduced into each of the optical fibers; and
A light detection unit for detecting diffraction return light of each of the optical fibers taken out from the optical path separation unit;
An optical shutter disposed in the middle of the optical path between the optical path separator and the light detector;
An optical shutter driving unit that opens and closes the optical shutter and selectively detects the diffracted return light from the specific fiber Bragg grating by the light detection unit;
The first fiber Bragg grating causes the first fiber Bragg grating to diffract the first diffraction return light and the second diffraction return light that are diffracted at mutually different wavelengths according to the birefringence difference, and the incident light is caused to the second fiber Bragg grating. The orthogonal biaxial directions acting on each diffraction grating pair based on each wavelength information including third diffraction return light and fourth diffraction return light diffracted at different wavelengths according to the birefringence difference The amount of strain in the fiber axis direction is obtained for each optical fiber, and the shape of the endoscope insertion portion is detected from the relationship between the position of the diffraction grating pair of each optical fiber and the amount of strain in each direction. An arithmetic processing unit to perform,
An endoscope shape detection apparatus comprising:
According to this endoscope shape detection apparatus, incident light of a plurality of types of wavelengths is sequentially introduced into an optical fiber, and diffracted return light returning from the fiber Bragg grating is detected at a predetermined timing via an optical shutter. From the difference in detection timing, it is possible to individually detect the amount of strain while identifying each of the plurality of fiber Bragg gratings. In other words, the strain generated in the optical fiber is detected with a configuration that is inexpensive and suitable for downsizing without performing spectroscopic analysis with a spectroscope, and the amount of strain at the position where the fiber Bragg grating of each optical fiber is arranged is reliably determined. The shape of the endoscope insertion portion can be accurately detected by a simple procedure.
(2) (1)の内視鏡形状検出装置であって、
前記光源部が、前記ファイバブラッググレーティングの無歪状態における基準回折格子周期に対応した中心回折波長と、該中心回折波長前後の他の波長との複数種の狭帯域波長のパルス光を、それぞれ異なるタイミングで前記光ファイバに順次導入し、
前記光シャッタ駆動部が、前記光源部により前記光ファイバへ前記パルス光を導入するタイミングに合わせて前記光シャッタ部を開状態とする開閉駆動を行い、
前記光検出部が、前記光シャッタ駆動部の光シャッタ駆動タイミングに同期して前記回折戻り光を選択的に検出し、
前記演算処理部が、前記検出された回折戻り光に対応する前記パルス光の波長と、前記中心回折波長との差分から前記回折格子対に作用する歪量を求める内視鏡形状検出装置。
この内視鏡形状検出装置によれば、中心狭帯域波長と他の近接狭帯域波長との複数種のパルス光を光ファイバに順次導入して、それぞれ戻り来る回折戻り光に同期して光シャッタを開き回折戻り光を検出するので、複数回の検出のうちいずれかの回で回折戻り光が検出でき、その回に相当する狭帯域波長の中心狭帯域波長との差分から回折格子対に作用する歪量を求めることができる。
(2) The endoscope shape detection device according to (1),
The light source unit is different from each other in a plurality of types of narrow-band wavelength pulse lights having a center diffraction wavelength corresponding to a reference diffraction grating period in an unstrained state of the fiber Bragg grating and other wavelengths around the center diffraction wavelength. Sequentially introduced into the optical fiber at the timing,
The optical shutter drive unit performs open / close drive to open the optical shutter unit in accordance with the timing of introducing the pulsed light into the optical fiber by the light source unit,
The light detection unit selectively detects the diffracted return light in synchronization with the optical shutter drive timing of the optical shutter drive unit;
An endoscope shape detection apparatus in which the arithmetic processing unit obtains a distortion amount acting on the diffraction grating pair from a difference between the wavelength of the pulsed light corresponding to the detected diffracted return light and the central diffraction wavelength.
According to this endoscope shape detection apparatus, a plurality of types of pulsed light having a central narrowband wavelength and other close narrowband wavelengths are sequentially introduced into an optical fiber, and optical shutters are respectively synchronized with the returning diffracted return light. Diffracted return light is detected, so that the diffracted return light can be detected at any one of the multiple detections, and acts on the diffraction grating pair from the difference between the narrowband wavelength corresponding to that time and the center narrowband wavelength. The amount of distortion to be obtained can be obtained.
(3) (1)又は(2)の内視鏡形状検出装置であって、
前記シャッタ駆動部が、前記光源部から光出射させてから、該出射された光が歪量の検出対象となる前記いずれかのファイバブラッググレーティングに到達して、該ファイバブラッググレーティングからの回折戻り光が前記光シャッタに到達するまでの経過時間に応じて前記光シャッタを閉状態から開状態にする内視鏡形状検出装置。
この内視鏡形状検出装置によれば、ファイバブラッググレーティングからの回折戻り光の戻りタイミングに合わせて光シャッタを開くことで、それぞれ異なる位置に配置された複数のファイバブラッググレーティングそれぞれを識別しつつ、回折戻り光を選択的に取り出すことができる。
(3) The endoscope shape detecting device according to (1) or (2),
After the shutter drive unit emits light from the light source unit, the emitted light reaches one of the fiber Bragg gratings for which the amount of distortion is to be detected, and diffracted return light from the fiber Bragg grating An endoscope shape detection device that changes the optical shutter from a closed state to an open state in accordance with an elapsed time until it reaches the optical shutter.
According to this endoscope shape detection device, by opening the optical shutter in accordance with the return timing of the diffracted return light from the fiber Bragg grating, while identifying each of the plurality of fiber Bragg gratings arranged at different positions, Diffracted return light can be selectively extracted.
(4) (1)〜(3)のいずれかの内視鏡形状検出装置であって、
前記第1の回折戻り光の波長の無歪み状態からの変化分をΔλax、
前記第2の回折戻り光の波長の無歪み状態からの変化分をΔλay、
前記第3の回折戻り光の波長の無歪み状態からの変化分をΔλbx、
前記第4の回折戻り光の波長の無歪み状態からの変化分をΔλby、
環境温度の変化分をΔT、
前記直交二軸方向であるx方向、y方向及び前記ファイバ軸方向であるz方向の歪変化量をΔεx、Δεy、Δεz、
マトリクス係数をKijとするとき、
前記演算処理部が前記歪量を次式から求める内視鏡形状検出装置。
(4) The endoscope shape detection device according to any one of (1) to (3),
Δλ ax , the change from the undistorted state of the wavelength of the first diffracted return light,
Δλ ay , a change from the undistorted state of the wavelength of the second diffracted return light,
Δλ bx , the change from the undistorted state of the wavelength of the third diffracted return light,
The change from the undistorted state of the wavelength of the fourth diffracted return light is expressed as Δλ by ,
ΔT is the change in environmental temperature
The strain variation in the x direction, the y direction, which are the orthogonal biaxial directions, and the z direction, which is the fiber axis direction, is expressed as Δε x , Δε y , Δε z ,
When the matrix coefficient is K ij ,
An endoscope shape detection apparatus in which the arithmetic processing unit obtains the distortion amount from the following equation.
この内視鏡形状検出装置によれば、同一位置に配設した2つのファイバブラッググレーティングのそれぞれからそれぞれ戻り来る各2つ、合計4つの回折戻り光の波長の変化分から、ファイバブラッググレーティングが配置された位置の歪量を求めることができる。 According to this endoscope shape detection apparatus, the fiber Bragg grating is arranged from the change in the wavelength of the total of four diffracted return lights, two each returning from each of the two fiber Bragg gratings arranged at the same position. The amount of distortion at the selected position can be obtained.
(5) (1)〜(4)のいずれかの内視鏡形状検出装置であって、
前記光シャッタが、電気光学効果を有する光学機能材料を含んで構成された電気光学シャッタである内視鏡形状検出装置。
この内視鏡形状検出装置によれば、nsecオーダの高速駆動可能な電気光学シャッタを用いることで、光ファイバ内の各ファイバブラッググレーティングを高い分解能で検出でき、歪分布の検出精度を向上できる。
(5) The endoscope shape detection device according to any one of (1) to (4),
An endoscope shape detection apparatus, wherein the optical shutter is an electro-optical shutter configured to include an optical functional material having an electro-optical effect.
According to this endoscope shape detection apparatus, each fiber Bragg grating in the optical fiber can be detected with high resolution by using an electro-optical shutter that can be driven at a high speed on the order of nsec, and the detection accuracy of the strain distribution can be improved.
(6) (1)〜(4)のいずれかの内視鏡形状検出装置であって、
前記光路分岐部、前記光シャッタ、及び前記光検出部が、前記各光ファイバに対してそれぞれ個別に設けられた内視鏡形状検出装置。
この内視鏡形状検出装置によれば、各光ファイバにそれぞれ測定光学系が設けられることで、各光ファイバの歪検出をそれぞれ同時に行うことができ、形状検出のための測定時間を短縮できる。
(6) The endoscope shape detection device according to any one of (1) to (4),
An endoscope shape detection apparatus in which the optical path branching unit, the optical shutter, and the light detection unit are individually provided for each optical fiber.
According to this endoscope shape detection apparatus, since each optical fiber is provided with a measurement optical system, strain detection of each optical fiber can be performed simultaneously, and the measurement time for shape detection can be shortened.
(7) (1)〜(5)のいずれかの内視鏡形状検出装置であって、
前記各光ファイバから分岐される前記光路分岐部が合流された先に、前記光シャッタと前記光検出部が共通に設けられた内視鏡形状検出装置。
この内視鏡形状検出装置によれば、光シャッタと光検出部が1系統のみ配置するだけで済み、構成が簡略化でき、制御も簡単となる。
(7) The endoscope shape detection device according to any one of (1) to (5),
An endoscope shape detection apparatus in which the optical shutter and the light detection unit are provided in common before the optical path branching portion branched from the optical fibers is joined.
According to this endoscope shape detection apparatus, only one system of the optical shutter and the light detection unit is required, the configuration can be simplified, and the control is also simplified.
(8) (1)〜(7)のいずれかの内視鏡形状検出装置であって、
前記光ファイバが、前記内視鏡挿入部の互いに直交する直径方向のそれぞれ外周側に配置された内視鏡形状検出装置。
この内視鏡形状検出装置によれば、内視鏡挿入部の変形による歪が大きく発生する外周位置で検出するため、高精度で形状の検出が行える。
(8) The endoscope shape detection device according to any one of (1) to (7),
An endoscope shape detection device in which the optical fibers are arranged on the outer peripheral sides of the endoscope insertion portion in the diameter direction perpendicular to each other.
According to this endoscope shape detection apparatus, since the detection is performed at the outer peripheral position where distortion due to deformation of the endoscope insertion portion is greatly generated, the shape can be detected with high accuracy.
(9) (1)〜(8)のいずれかの内視鏡形状検出装置であって、
前記回折格子対の配置密度が、前記内視鏡挿入部の全長に亘って均等にされた内視鏡形状検出装置。
この内視鏡形状検出装置によれば、歪量を内視鏡挿入部の全長に亘って均等に検出できる。
(9) The endoscope shape detection device according to any one of (1) to (8),
An endoscope shape detection apparatus in which the arrangement density of the diffraction grating pairs is made uniform over the entire length of the endoscope insertion portion.
According to this endoscope shape detection apparatus, the amount of distortion can be detected evenly over the entire length of the endoscope insertion portion.
(10) (1)〜(8)のいずれかの内視鏡形状検出装置であって、
前記回折格子対の配置密度が、前記内視鏡挿入部の体腔内への挿入側ほど高くされた内視鏡形状検出装置。
この内視鏡形状検出装置によれば、内視鏡挿入部の体腔内への挿入側の歪量を精度よく検出することができる。
(10) The endoscope shape detection device according to any one of (1) to (8),
An endoscope shape detection apparatus in which an arrangement density of the diffraction grating pairs is increased toward an insertion side of the endoscope insertion portion into a body cavity.
According to this endoscope shape detection apparatus, it is possible to accurately detect the amount of distortion on the insertion side of the endoscope insertion portion into the body cavity.
(11) (1)〜(10)のいずれかの内視鏡形状検出装置であって、
前記内視鏡挿入部が、該内視鏡挿入部の長手方向に沿って連通する鉗子孔が内設されるとともに、前記鉗子孔に挿通された長尺状の処置具を備え、
前記光ファイバが、前記処置具の直径方向外周側の異なる位置にそれぞれ配置された内視鏡形状検出装置。
この内視鏡形状検出装置によれば、処置具に光ファイバを設けることで、内視鏡の構成を変更することなく内視鏡挿入部の形状を検出できる。
(11) The endoscope shape detection device according to any one of (1) to (10),
The endoscope insertion portion is provided with a forceps hole that communicates along the longitudinal direction of the endoscope insertion portion, and includes a long treatment tool inserted into the forceps hole,
An endoscope shape detection device in which the optical fibers are arranged at different positions on the outer peripheral side in the diameter direction of the treatment instrument.
According to this endoscope shape detection device, the shape of the endoscope insertion portion can be detected without changing the configuration of the endoscope by providing the treatment instrument with an optical fiber.
(12) 内視鏡挿入部の先端側に設けた撮像手段から被検体の撮像画像情報を取得する内視鏡システムであって、
(1)〜(11)のいずれかの内視鏡形状検出装置と、
前記内視鏡挿入部の形状の検出情報及び前記撮像画像情報を表示する表示部と、
を備えた内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、内視鏡挿入部の形状を検出した結果と、被検体の撮像画像とを表示部に表示することで、体腔内に挿入された操作中の内視鏡挿入部の形状を把握でき、検査対象部位の特定や、内視鏡挿入部の進退操作を円滑に行うことができる。
(12) An endoscope system that acquires captured image information of a subject from imaging means provided on the distal end side of an endoscope insertion portion,
The endoscope shape detection device according to any one of (1) to (11);
A display unit for displaying the detection information of the shape of the endoscope insertion unit and the captured image information;
Endoscope system equipped with.
According to this endoscope system, the result of detecting the shape of the endoscope insertion portion and the captured image of the subject are displayed on the display portion, thereby inserting the endoscope during operation inserted into the body cavity. The shape of the part can be grasped, and the part to be examined can be specified and the endoscope insertion part can be smoothly advanced and retracted.
10 形状検出部(内視鏡形状検出装置)
11 内視鏡
13 制御装置
15 表示部
19 内視鏡挿入部
35 内視鏡先端部
41,41A,41B 光ファイバ
49 光源部
51 制御部(演算処理部)
55 ビームスプリッタ(光路分離部)
57 光シャッタ(光シャッタ部、電気光学シャッタ)
59 光検出部
63 駆動回路(光シャッタ駆動部)
77 鉗子孔
79 処置具
100 内視鏡システム
FBG ファイバブラッググレーティング
δa,δb 回折格子周期
10 Shape Detection Unit (Endoscope Shape Detection Device)
DESCRIPTION OF
55 Beam splitter (optical path separator)
57 Optical shutter (optical shutter, electro-optical shutter)
59
77
Claims (12)
前記各光ファイバが、互いに回折格子周期の異なる第1ファイバブラッググレーティング及び第2ファイバブラッググレーティングが相互に重なり合って形成された回折格子対を、ファイバ軸に沿った複数位置にそれぞれ離散配置し、前記ファイバ軸方向に垂直な面内における直交二軸方向で複屈折率差を有するものであり、
前記回折格子対の各回折格子周期に対応した波長を含む入射光を前記光ファイバにそれぞれ導入する光源部と、
前記各光ファイバに導入した入射光が前記回折格子対で回折して戻り来る回折戻り光を前記入射光の光路から取り出す光路分離部と、
前記光路分離部から取り出された前記各光ファイバの回折戻り光を検出する光検出部と、
前記光路分離部と前記光検出部との間の光路途中に配置された光シャッタ部と、
前記光シャッタを開閉駆動して、特定の前記ファイバブラッググレーティングからの回折戻り光を前記光検出部により選択的に検出させる光シャッタ駆動部と、
前記入射光が前記第1ファイバブラッググレーティングにより前記複屈折率差に応じた互いに異なる波長で回折する第1の回折戻り光及び第2の回折戻り光、前記入射光が前記第2ファイバブラッググレーティングにより前記複屈折率差に応じた互いに異なる波長で回折する第3の回折戻り光及び第4の回折戻り光、を含む各波長情報に基づいて、前記各回折格子対に作用する前記直交二軸方向及びファイバ軸方向の歪量を前記各光ファイバそれぞれに対して求め、前記各光ファイバの前記回折格子対の位置と前記各方向の歪量との関係から前記内視鏡挿入部の形状を検出する演算処理部と、
を備えた内視鏡形状検出装置。 At least two optical fibers each having a diffraction grating are arranged at different positions along the longitudinal direction of the endoscope insertion portion, and distortion generated in each optical fiber due to deformation of the endoscope insertion portion is the diffraction grating. An endoscope shape detecting device for detecting the shape of the endoscope insertion portion by obtaining from the diffracted light of
Each optical fiber is discretely arranged at a plurality of positions along a fiber axis, each of which includes a pair of diffraction gratings formed by overlapping a first fiber Bragg grating and a second fiber Bragg grating having mutually different diffraction grating periods, It has a birefringence difference in the biaxial direction perpendicular to the fiber axis direction,
A light source unit for introducing incident light including a wavelength corresponding to each diffraction grating period of the diffraction grating pair into the optical fiber;
An optical path separating unit that extracts the diffracted return light that is diffracted and returned by the diffraction grating pair from the incident light introduced into each of the optical fibers; and
A light detection unit for detecting diffraction return light of each of the optical fibers taken out from the optical path separation unit;
An optical shutter disposed in the middle of the optical path between the optical path separator and the light detector;
An optical shutter driving unit that opens and closes the optical shutter and selectively detects the diffracted return light from the specific fiber Bragg grating by the light detection unit;
The first fiber Bragg grating causes the first fiber Bragg grating to diffract the first diffraction return light and the second diffraction return light that are diffracted at different wavelengths according to the birefringence difference, and the incident light is caused to the second fiber Bragg grating. The orthogonal biaxial directions acting on each diffraction grating pair based on each wavelength information including third diffraction return light and fourth diffraction return light diffracted at different wavelengths according to the birefringence difference The amount of strain in the fiber axis direction is obtained for each optical fiber, and the shape of the endoscope insertion portion is detected from the relationship between the position of the diffraction grating pair of each optical fiber and the amount of strain in each direction. An arithmetic processing unit to perform,
An endoscope shape detection apparatus comprising:
前記光源部が、前記ファイバブラッググレーティングの無歪状態における基準回折格子周期に対応した中心回折波長と、該中心回折波長前後の他の波長との複数種の狭帯域波長のパルス光を、それぞれ異なるタイミングで前記光ファイバに順次導入し、
前記光シャッタ駆動部が、前記光源部により前記光ファイバへ前記パルス光を導入するタイミングに合わせて前記光シャッタ部を開状態とする開閉駆動を行い、
前記光検出部が、前記光シャッタ駆動部の光シャッタ駆動タイミングに同期して前記回折戻り光を選択的に検出し、
前記演算処理部が、前記検出された回折戻り光に対応する前記パルス光の波長と、前記中心回折波長との差分から前記回折格子対に作用する歪量を求める内視鏡形状検出装置。 The endoscope shape detecting device according to claim 1,
The light source unit is different from each other in a plurality of types of narrow-band wavelength pulse lights having a center diffraction wavelength corresponding to a reference diffraction grating period in an unstrained state of the fiber Bragg grating and other wavelengths around the center diffraction wavelength. Sequentially introduced into the optical fiber at the timing,
The optical shutter drive unit performs open / close drive to open the optical shutter unit in accordance with the timing of introducing the pulsed light into the optical fiber by the light source unit,
The light detection unit selectively detects the diffracted return light in synchronization with the optical shutter drive timing of the optical shutter drive unit;
An endoscope shape detection apparatus in which the arithmetic processing unit obtains a distortion amount acting on the diffraction grating pair from a difference between the wavelength of the pulsed light corresponding to the detected diffracted return light and the central diffraction wavelength.
前記シャッタ駆動部が、前記光源部から光出射させてから、該出射された光が歪量の検出対象となる前記いずれかのファイバブラッググレーティングに到達して、該ファイバブラッググレーティングからの回折戻り光が前記光シャッタに到達するまでの経過時間に応じて前記光シャッタを閉状態から開状態にする内視鏡形状検出装置。 The endoscope shape detection device according to claim 1 or 2,
After the shutter drive unit emits light from the light source unit, the emitted light reaches one of the fiber Bragg gratings for which the amount of distortion is to be detected, and diffracted return light from the fiber Bragg grating An endoscope shape detection device that changes the optical shutter from a closed state to an open state in accordance with an elapsed time until it reaches the optical shutter.
前記第1の回折戻り光の波長の無歪み状態からの変化分をΔλax、
前記第2の回折戻り光の波長の無歪み状態からの変化分をΔλay、
前記第3の回折戻り光の波長の無歪み状態からの変化分をΔλbx、
前記第4の回折戻り光の波長の無歪み状態からの変化分をΔλby、
環境温度の変化分をΔT、
前記直交二軸方向であるx方向、y方向及び前記ファイバ軸方向であるz方向の歪変化量をΔεx、Δεy、Δεz、
マトリクス係数をKijとするとき、
前記演算処理部が前記歪量を次式から求める内視鏡形状検出装置。
Δλax is the change from the undistorted state of the wavelength of the first diffracted return light,
Δλ ay , a change from the undistorted state of the wavelength of the second diffracted return light,
Δλ bx , the change from the undistorted state of the wavelength of the third diffracted return light,
The change from the undistorted state of the wavelength of the fourth diffracted return light is expressed as Δλ by ,
ΔT is the change in environmental temperature
The strain variation in the x direction, the y direction, which are the orthogonal biaxial directions, and the z direction, which is the fiber axis direction, is expressed as Δε x , Δε y , Δε z ,
When the matrix coefficient is K ij ,
An endoscope shape detection apparatus in which the arithmetic processing unit obtains the distortion amount from the following equation.
前記光シャッタが、電気光学効果を有する光学機能材料を含んで構成された電気光学シャッタである内視鏡形状検出装置。 The endoscope shape detection device according to any one of claims 1 to 4,
An endoscope shape detection apparatus, wherein the optical shutter is an electro-optical shutter configured to include an optical functional material having an electro-optical effect.
前記光路分岐部、前記光シャッタ、及び前記光検出部が、前記各光ファイバに対してそれぞれ個別に設けられた内視鏡形状検出装置。 The endoscope shape detection device according to any one of claims 1 to 5,
An endoscope shape detection apparatus in which the optical path branching unit, the optical shutter, and the light detection unit are individually provided for each optical fiber.
前記各光ファイバから分岐される前記光路分岐部が合流された先に、前記光シャッタと前記光検出部が共通に設けられた内視鏡形状検出装置。 The endoscope shape detection device according to any one of claims 1 to 5,
An endoscope shape detection apparatus in which the optical shutter and the light detection unit are provided in common before the optical path branching portion branched from the optical fibers is joined.
前記光ファイバが、前記内視鏡挿入部の互いに直交する直径方向のそれぞれ外周側に配置された内視鏡形状検出装置。 The endoscope shape detection device according to any one of claims 1 to 7,
An endoscope shape detection device in which the optical fibers are arranged on the outer peripheral sides of the endoscope insertion portion in the diameter direction perpendicular to each other.
前記回折格子対の配置密度が、前記内視鏡挿入部の全長に亘って均等にされた内視鏡形状検出装置。 The endoscope shape detection device according to any one of claims 1 to 8,
An endoscope shape detection apparatus in which the arrangement density of the diffraction grating pairs is made uniform over the entire length of the endoscope insertion portion.
前記回折格子対の配置密度が、前記内視鏡挿入部の体腔内への挿入側ほど高くされた内視鏡形状検出装置。 The endoscope shape detection device according to any one of claims 1 to 8,
An endoscope shape detection apparatus in which an arrangement density of the diffraction grating pairs is increased toward an insertion side of the endoscope insertion portion into a body cavity.
前記内視鏡挿入部が、該内視鏡挿入部の長手方向に沿って連通する鉗子孔が内設されるとともに、前記鉗子孔に挿通された長尺状の処置具を備え、
前記光ファイバが、前記処置具の直径方向外周側の異なる位置にそれぞれ配置された内視鏡形状検出装置。 The endoscope shape detection device according to any one of claims 1 to 10,
The endoscope insertion portion is provided with a forceps hole that communicates along the longitudinal direction of the endoscope insertion portion, and includes a long treatment tool inserted into the forceps hole,
An endoscope shape detection device in which the optical fibers are arranged at different positions on the outer peripheral side in the diameter direction of the treatment instrument.
請求項1〜請求項11のいずれか1項記載の内視鏡形状検出装置と、
前記内視鏡挿入部の形状の検出情報及び前記撮像画像情報を表示する表示部と、
を備えた内視鏡システム。 An endoscope system for acquiring captured image information of a subject from imaging means provided on the distal end side of an endoscope insertion portion,
The endoscope shape detection device according to any one of claims 1 to 11,
A display unit for displaying the detection information of the shape of the endoscope insertion unit and the captured image information;
Endoscope system equipped with.
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