JP5514633B2 - The endoscope system - Google Patents

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保文 ▲高▼橋
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富士フイルム株式会社
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00064Constructional details of the endoscope body
    • A61B1/00071Insertion part of the endoscope body
    • A61B1/00078Insertion part of the endoscope body with stiffening means

Description

本発明は、挿入部の硬度を変化させ、かつその形状を検出する内視鏡システムに関する。 The present invention alters the hardness of the insertion portion, and an endoscope system for detecting the shape.

一般的に、内視鏡は、例えば体腔内の管腔に長尺状の内視鏡挿入部を外部から挿入して被観察部位を観察し、必要に応じて処置が行えるようになっている。 Generally, endoscopes, for example, the lumen of a body cavity by inserting the endoscope insertion portion of the elongated externally observing the object of interest, are able to perform the treatment if necessary . ところが、体腔内の管腔の形状は大腸や小腸等のように複雑に曲がりくねっており、挿入した内視鏡挿入部がどのような形状になってどの位置まで挿入されたかを、術者は容易に把握することができない。 However, the shape of the lumen in the body cavity is tortuous complex as such colon and small intestine, or have been inserted to any position become inserted endoscope insertion portion is what shape, the operator easily not be able to grasp to. そこで、内視鏡挿入部の体腔内に挿入された状態における形状を把握できるようにする装置が種々提案されている。 Therefore, apparatus to make the shape in the insertion state into the body cavity of the endoscope insertion portion can be grasped have been proposed.

例えば特許文献1には、歪みの検出を行う歪センサとして機能す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沿って配置し、この光ファイバの一端側から光を入射して、FBGから生じる回折戻り光の波長遷移量から、FBGの位置に生じた歪を検出し、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。 For example, Patent Document 1, a fiber Bragg grating that functions as a strain sensor for detecting a strain (Fiber Bragg Greating: FBG) arranged along the endoscope insertion portion of an optical fiber having, from one end of the optical fiber incident light, the wavelength transition of diffracted return light resulting from the FBG, and detecting the strain generated in the position of the FBG, describes a device for determining the endoscope insertion portion shape by this strain. 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FBGの位置に生じた歪を検出し、内視鏡挿入部の形状を求める装置が記載されている。 Further, Patent Document 2, similarly embedded in the endoscope insertion portion of an optical fiber having a FBG, and light enters from one end of the optical fiber, the missing portion of the specific wavelength component to the transmitted light having passed through the FBG detecting a strain occurring in the position of the FBG wavelength transition of, apparatus for determining the shape of the endoscope insertion portion is described.

図19に特許文献1の測定光学系を示した。 Showing the measurement optical system of Patent Document 1 in Figure 19. 上側が無歪状態における光ファイバ1の測定光学系、下側が歪が生じた状態における光ファイバ1の測定光学系を表している。 Upper measurement optical system of the optical fiber 1 in the strain-free state, represent measurement optical system of the optical fiber 1 in a state in which the lower distortion occurs. 各測定光学系では、光源からの白色入射光L 0がカプラを介して光ファイバ1に導入され、光ファイバ1の光導入側から距離d のFBG1で波長λ 1の回折戻り光が光ファイバ1の光入射側に戻される。 Each measurement optical system, white incident light L 0 from the light source is introduced into the optical fiber 1 via the coupler, diffracted return light optical fiber having a wavelength lambda 1 from the light introduction side of the optical fiber 1 in FBG1 distance d 1 It is returned to the first light incident side. 次の距離d 2のFBG2には、波長λ 1成分の欠落した透過光L 1が入射され、波長λ 2の回折戻り光が光ファイバ1の光入射側に戻される。 The FBG2 of the next distance d 2, missing the transmitted light L 1 having a wavelength lambda 1 component is incident, diffracted return light having a wavelength lambda 2 is returned to the light incident side of the optical fiber 1. 更に次の距離d3のFGB3には、波長λ 1 ,λ 2成分の欠落した透過光L 2が入射され、波長λ 3の反射回折光が光ファイバ1の光入射側に戻される。 More FGB3 the next distance d3, the wavelength lambda 1, missing the transmitted light L 2 of lambda 2 component is incident, reflected diffracted light with wavelength lambda 3 is returned to the light incident side of the optical fiber 1. そして、FBG3の下流側には波長λ 1 ,λ 2 ,λ 3成分の欠落した透過光L 3が導光される。 Then, the wavelength lambda 1 on the downstream side of the FBG 3, lambda 2, lambda 3 components missing transmitted light L 3 of the light guide.

一方、各回折戻り光は、光ファイバ1からカプラを介して分光検出器に導光され、分光検出器により波長毎に切り出される。 On the other hand, the diffracted return light is guided to the spectroscopic detector from the optical fiber 1 via the coupler are cut for each wavelength by the spectral detector. そして、歪の生じていたFBG2からの回折戻り光は、無歪状態における波長λ 2から微少量Δだけ波長遷移しており、この波長遷移量を測定することで光ファイバ1の歪量を検出している。 The diffracted return light from FBG2 which occurs distortion is wavelength transition by a minute amount Δ from the wavelength lambda 2 in a strain-free state, detects the distortion amount of the optical fiber 1 by measuring the wavelength transition amount are doing.

また、特許文献2の測定光学系は、図19の測定光学系における透過光を測定して、特定波長成分の欠落した部分の波長遷移量から光ファイバ1の歪量を検出している。 The measurement optical system of Patent Document 2, by measuring the transmitted light in the measurement optical system 19, and detects the strain of the optical fiber 1 from the wavelength transition of missing part of the specific wavelength component.

このように、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による反射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。 Thus, in any of the devices, depending on the distortion of the fiber utilizes a characteristic that the wavelength of the reflected light is shifted by FBG, expensive with a complicated optical system for detecting the wavelength transition spectrometer is required. また、分光器による分光分析を行うため、歪量を得るための手順が複雑になり、装置が大型化することも避けられない。 Moreover, since the spectroscopic analysis by spectrometer, the procedure for obtaining the distortion amount becomes complicated, nor inevitable that the device becomes large. また、回折戻り光や透過光の波長成分によりFBGの位置を間接的に識別する構成であるため、検出されたデータが確かに測定対象となるFBGによるデータであるかどうかの検証ができない。 Further, since the wavelength component of the diffracted return light and transmitted light are indirectly identifying configuration the position of the FBG, it can not be verified whether the data by the FBG detected data is certainly measured.

また、内視鏡には、体腔内挿入性の低下を防止し、内視鏡検査の効率を向上させる目的で、内視鏡挿入部の硬さ・弾発性を術者の好みや挿入手技に対応できるようにしたものが提案されている(例えば特許文献3参照)。 Further, in the endoscope, to prevent a decrease in the body cavity insertion of an endoscope for the purpose of improving the efficiency of the inspection, the endoscope insertion portion of the hardness-elastically resistance to surgeon preference and inserted procedure It has been proposed which is adapted accommodate (for example, see Patent Document 3). この内視鏡は硬度可変機構を設けた構成となっており、挿入部内に硬度調節用コイル及びこのコイル内に挿通された硬度調節用ワイヤとが固着されている。 The endoscope has a structure in which a hardness variable mechanism, and hardness adjustment wire inserted through the hardness adjusting coil and the coil within the insertion portion is fixed. ワイヤを牽引しない状態では、コイルは可撓性を有する状態であり、ワイヤを引っ張ると、コイルに圧縮力が加えられて、屈曲することが抑えられる状態、つまり硬度が高くなる状態に調整できるようにしている。 In the state of not pulling the wire, the coil is in a state having flexibility, pull the wire, the compression force is applied to the coil, the state where the bending is suppressed, that is to be adjusted to a state where the hardness is increased I have to. さらに、硬度可変機構として所謂、人工筋肉アクチュエータを用いたものが提案されている(例えば特許文献4)。 Furthermore, so-called as a rigidity changing mechanism, those using artificial muscle actuators have been proposed (e.g. Patent Document 4).

ところが、このようなコイルや人工筋肉アクチュエータを用いた硬度可変機能を備えた内視鏡は、電磁界コイルから構成される検出機構の形状検出部を内蔵するために形状検出部と硬度可変部材とを同一位置で併設するスペース(径)がなかったため、硬度可変領域における形状を検出できない等、配置の自由度に乏しく、内視鏡挿入部の細径化が困難であった。 However, the endoscope having a hardness variable function using such a coil and artificial muscle actuators, the shape detection unit and the hardness varying member for incorporating a shape detection unit of the constructed detection mechanism of the electromagnetic field coil the reason there was no space for features at the same position (diameter), or the like can not detect the shape of the hardness variable region, poor flexibility of the arrangement, diameter of the endoscope insertion portion is difficult.

特開2004−251779号公報 JP 2004-251779 JP 特開2008−173395号公報 JP 2008-173395 JP 特開2000−166854号公報 JP 2000-166854 JP 特開2005−304778号公報 JP 2005-304778 JP

本発明は、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、内視鏡挿入部の形状検出を可能にするとともに、内視鏡挿入部を細径化しつつ、硬度を可変にできる内視鏡システムを提供することを目的とする。 The present invention is a configuration suitable for inexpensive and compact without performing spectroscopic analysis by spectrometer, while allowing the shape detection of the endoscope insertion section, while the endoscope insertion portion reduced in diameter, hardness the aims to provide an endoscope system capable of variably.

本発明は下記構成からなる。 The present invention comprises the following configuration.
内視鏡挿入部の硬度を変化させる硬度可変手段が前記内視鏡挿入部の長手方向に沿った複数箇所に分散して配置される内視鏡装置と、 And an endoscope apparatus hardness varying means for varying the hardness of the endoscope insertion portion is placed distributed over multiple locations along the longitudinal direction of the endoscope insertion portion,
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が形成され、前記内視鏡挿入部の長手方向に沿って配置される少なくとも一対の光ファイバと、 At least one pair of optical fibers in which a plurality of fiber Bragg gratings of different grating period with each other are formed, are arranged along the longitudinal direction of the endoscope insertion portion,
前記複数のファイバブラッググレーティングのそれぞれの回折格子周期に対応した波長の入射光を出射する光源部と、 A light source unit for emitting incident light having a wavelength corresponding to the respective diffraction grating period of said plurality of fiber Bragg gratings,
前記光ファイバに導入された前記入射光が前記ファイバブラッググレーティングで回折して生じる回折戻り光を、前記入射光の光路から分離して取り出す光路分離部と、 The diffracted return beam the incident light introduced into the optical fiber occurs diffracted by the fiber Bragg grating, and an optical path separating portion taken out separately from the optical path of the incident light,
取り出された前記回折戻り光を検出する光検出部と、 A light detector for detecting the diffracted return light taken out,
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、特定のファイバブラッググレーティングからの回折戻り光を選択的に透過させる光シャッタと、 An optical shutter disposed on an optical path midway selectively transmits the diffracted return light from a particular fiber Bragg grating between the light detector and the optical path separating portion,
前記光検出部で検出される前記特定のファイバブラッググレーティングからの回折戻り光が有する波長と前記入射光が有する波長との波長遷移量に基づいて、前記ファイバブラッググレーティングの歪量を求め、該歪量から前記内視鏡挿入部の形状を検出する制御部と、 Based on the wavelength transition of the wavelength having the wavelength and the incident light diffracted return light has from the particular fiber Bragg grating which is detected by the light detection unit obtains the strain amount of the fiber Bragg grating, strained a control unit for detecting the shape of the endoscope insertion portion from the quantity,
を備え、 Equipped with a,
前記内視鏡挿入部の長手方向における前記ファイバブラッググレーティングの配置密度が、前記硬度可変手段の配置位置に対応して変化している内視鏡システム The arrangement density of the fiber Bragg grating, wherein the hardness varying means endoscope system change in response that the arrangement position of the longitudinal direction of the endoscope insertion portion.

本発明の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に検出でき、しかも、挿入部を細径化しつつ硬度を可変にできる。 According to the endoscope system of the present invention, the distortion of the optical fiber, the spectral analysis by a spectroscope inexpensive to detect without, moreover, possible hardness vary the insertion portion while reduced in diameter.

本発明の実施形態を説明するための図で、内視鏡装置を含む内視鏡システムの全体構成図である。 A diagram for explaining an embodiment of the present invention, is an overall configuration diagram of an endoscope system including an endoscope apparatus. 内視鏡挿入部の先端部付近の概略図である。 It is a schematic view of the vicinity of the leading end portion of the endoscope insertion portion. 図2のA−A断面図である。 It is an A-A sectional view of FIG. コイルバネ構造の硬度可変部の一例を表す模式図である。 It is a schematic view illustrating an example of a hardness variable portion of the coil spring structure. 人工筋肉構造の硬度可変部の一例を表す模式図である。 Is a schematic view illustrating an example of a hardness variable portion of the artificial muscle structure. (A)は人工筋肉構造の駆動動作の説明図で非駆動時の状態を示す図、(B)は人工筋肉構造の駆動動作の説明図で駆動時の状態を示す図である。 (A) is a diagram showing FIG., The (B) state at the time of driving an explanatory view of a driving operation of the artificial muscle structure showing a state at the time of non-driving an explanatory view of a driving operation of the artificial muscle structure. 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。 It is a schematic diagram illustrating the configuration of a fiber Bragg grating formed in an optical fiber. ファイバブラッググレーティングに生じる歪と回折戻り光を示す説明図である。 Is an explanatory view showing the strain and the diffracted return light generated in the fiber Bragg grating. 波長に対する回折戻り光の強度の関係を示すグラフである。 Is a graph showing the relationship between the intensity of the diffracted return light with respect to wavelength. 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。 It is a block diagram showing a measuring optical system by the shape detection unit and the optical fiber. 光シャッタの構成図である。 A configuration diagram of an optical shutter. 光源部から出射されるパルス光の分光強度を示すグラフである。 Is a graph showing the spectral intensity of the pulsed light emitted from the light source unit. 制御部による制御タイムチャート図である。 It is a control time chart of the control unit. 対向配置された一対の光ファイバの歪分布と内視鏡挿入部の変形状態を示す説明図である。 It is an explanatory view showing a deformed state of the strain distribution and the endoscope insertion portion of the oppositely disposed pair of optical fibers. 内視鏡挿入部の湾曲状態の一例を示す説明図である。 Is an explanatory diagram showing an example of a curved state of the endoscope insertion portion. 形状検出部の他の構成例を示すブロック構成図である。 It is a block diagram showing another configuration example of the shape detecting unit. 内視鏡挿入部の鉗子孔に挿通される処置具を示す斜視図である。 It is a perspective view showing a treatment instrument to be inserted into the forceps hole of the endoscope insertion portion. 図17のB−B断面図である。 It is a B-B sectional view of FIG. 17. 従来のファイバブラッググレーティングによる歪の検出原理を示す説明図である。 Is an explanatory view showing the detection principle of the distortion caused by conventional fiber Bragg grating.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の実施形態を説明するための図で、内視鏡装置を含む内視鏡システム200の全体構成図である。 Figure 1 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention, is an overall configuration diagram of an endoscope system 200 includes an endoscope apparatus.
内視鏡システム200は、硬度可変手段である硬度可変部11を有した内視鏡装置(以下、内視鏡とも称する)100と、この内視鏡100に接続される制御装置13と、制御装置13に接続されたモニタ等の表示部15を備え、更に制御装置13には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。 The endoscope system 200 includes an endoscope apparatus having a hardness variable portion 11 is a hardness varying means (hereinafter, endoscope also referred to) 100, a control unit 13 connected to the endoscope 100, the control a display unit 15 such as a monitor connected to the apparatus 13, is connected with a further keyboard as an input means (not shown) to the control unit 13. この制御装置13は、内視鏡100に照明光を供給する光源部と、内視鏡100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とを有し、更に制御装置13には、詳細を後述する形状検出部10が内蔵されている。 The control unit 13, and a processor unit for converting a video signal by performing a light source unit for supplying illumination light to the endoscope 100, various types of image processing on the image pickup signal from the endoscope 100, further control device 13, the shape detection unit 10, which will be described in detail later is built.

内視鏡100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、本体操作部17に接続され各種管路及び信号ケーブルが内包されたユニバーサルコード21と、このユニバーサルコード21の先端に取り付けられ制御装置13に着脱自在に連結されるコネクタ23と、を含んで構成される。 The endoscope 100 includes a main body operation unit 17, the endoscope insertion portion 19 to be inserted into a body cavity is provided continuously to the main body operation unit 17, connected to various conduits and the signal cable are enclosed in the main body operation unit 17 It constructed and a universal cord 21, a connector 23 which is detachably connected to the controller 13 attached to the distal end of the universal cord 21, contains. 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。 Connector 23 is a composite type connector, the light source unit and the processor unit of the control unit 13 may be respectively configured to connect a separate connector.

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100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 endoscope 100 through the connector 23 and the universal cord 21, it is transmitted as an illumination light to the illumination optical system provided at the distal end of the endoscope insertion portion 19.

内視鏡100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が設けられる。 The of the endoscope 100 main body operation unit 17, gas supply and water supply button, a suction button, a shutter button, along with various buttons 25 are arranged such function switching button, a pair of bending operation the distal end side of the endoscope of the angle knob 27 is provided.

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。 The endoscope insertion portion 19, the flexible portion 31 in this order from the manipulation section 17 side, a bending portion 33, and a distal end (endoscope front end portion) 35. 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。 Flexible portion 31 is connected to the proximal end of a flexible curved portion 33, curved portion 33, the endoscope insertion portion 19 by rotationally operating the angle knob 27 of the manipulation section 17 inserted by wire (Zushiryaku) is adapted to bending operation, driven by. 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。 This makes it possible to direct the endoscope front end portion 35 in a desired direction.

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。 The connecting portion 37 between the main body operation unit 17 and the endoscope insertion portion 19, a forceps insertion portion 39 is provided with a treatment instrument such as forceps is inserted, the treatment instrument that is inserted from the forceps insertion portion 39 It is derived from the forceps port (not shown) of the endoscope front end portion 35.

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。 Endoscopes imaging optical system provided at the distal end of the insertion portion 19 has an imaging device for imaging the illuminated observation region in the illumination optical system, an image signal of an observation image obtained from the imaging device to the control unit 13 Output. 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。 The processor of the control unit 13 displays on the display section 15 the image information the image processing the input image signal. 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。 These series of processes are instructed from a connected keyboard or the like to the control unit 13 is enabled input. 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。 The imaging element of the imaging optical system, CCD (Charge Coupled Device) image sensor or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor is used.

内視鏡100は、内視鏡挿入部19の長手方向に沿った複数箇所に分散配置され、本体操作部17からの操作によって内視鏡挿入部19の硬度(曲げ剛性)を変化させる硬度可変部11を備える。 The endoscope 100 is distributed in a plurality of locations along the longitudinal direction of the endoscope insertion portion 19, the rigidity changing changing the hardness (flexural rigidity) of the endoscope insertion portion 19 by the operation from the main body operation unit 17 It comprises a section 11. この硬度可変部11は公知の構成のものが使用でき、例えばコイルを軸方向に伸縮させてコイルに圧縮力を加えることで、内視鏡挿入部19が屈曲されることを抑えるもの、電気的に伸縮駆動する素材を用いて内視鏡挿入部19を屈曲しにくくするもの等が利用できる。 The hardness variable portion 11 can be used those known structure, for example, by by stretching axially coil applies a compressive force to the coil, thereby suppressing that the endoscope insertion portion 19 is bent, electrically the material for stretch driving an endoscope insertion portion 19 can be utilized such as those less likely to bend is used. これら各硬度可変部11により内視鏡挿入部19の硬度を高くすることで、内視鏡挿入部19の曲げ剛性が高くなり、硬度を低くすることで、内視鏡挿入部19の曲げ剛性が低くなる。 By increasing the hardness of the endoscope insertion portion 19 by respective rigidity changing portion 11, it increases the bending rigidity of the endoscope insertion portion 19, by lowering the hardness, flexural rigidity of the endoscope insertion portion 19 It is low. 上記のように、硬度可変部11は、他の部材の硬度を変化させることで内視鏡挿入部19の曲げ剛性を変化させるもの、又は自身の硬度を変化させて内視鏡挿入部19の曲げ剛性を変化させるもののいずれであってもよい。 As described above, the rigidity changing portion 11, which changes the bending stiffness of the endoscope insertion portion 19 by changing the hardness of the other members, or their varying hardness of the endoscope insertion portion 19 it may be any of those causing the flexural stiffness changes.

また、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。 Also, the endoscope insertion portion 19 from the endoscope front end portion 35, the manipulation section 17, until the connector 23 through the universal cord 21, the optical fiber 41 for detecting the strain in a section of the endoscope insertion portion 19 is It is inserted. 光ファイバ41は、中心のコアとその周囲にクラッドが形成されており、内視鏡挿入部19の範囲に配置される領域に発生する歪みにより、内視鏡挿入部19の形状を検出ための複数の形状検出点をコア内に有している。 Optical fiber 41 is clad is formed in the core and surrounding the center, the strain generated in the region arranged in the range of the endoscope insertion portion 19, for detecting the shape of the endoscope insertion portion 19 and it has a plurality of shape detection points within the core. 複数の形状検出点の配置密度は、硬度可変部11の配置場所に応じて異ならせている。 Arrangement density of the plurality of shape detecting point is made different depending on the location of the rigidity changing portion 11.

上記の内視鏡挿入部19における光ファイバ41と硬度可変部11の配置について、更に詳細に説明する。 The arrangement of the optical fiber 41 and the rigidity varying portion 11 in the endoscope insertion portion 19 will be described in more detail.
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。 Schematic view of the vicinity of the leading end portion 35 of the endoscope insertion portion 19 in FIG. 2, showing the A-A sectional view of FIG. 2 in FIG.
光ファイバ41の構成及びその配置は、次に示すようになっている。 Construction and arrangement of the optical fiber 41 is as shown below.
内視鏡挿入部19の内部には、内視鏡挿入部19の長手方向に沿って光ファイバ41A,41B,41C,41Dが挿通されている。 Inside the endoscope insertion portion 19, the optical fiber 41A in the longitudinal direction of the endoscope insertion portion 19, 41B, 41C, 41D is inserted. これら光ファイバ41A,41B,41C,41Dには、互いに回折格子周期の異なる複数の形状検出点であるファイバブラッググレーティングFBG1,FBG2,・・・が形成されている。 These optical fibers 41A, 41B, 41C, the 41D, fiber Bragg grating FBG 1, FBG 2 is a plurality of shape detecting point different grating period to each other, it is ... are formed.

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,41C,41Dの長手方向に対してそれぞれ同じ位置に配置され、各配置位置で生じる歪みの検出を行う歪センサとして機能する。 Fiber Bragg grating FBG 1, FBG 2, · · · are in a section of the endoscope insertion portion 19, the optical fibers 41A, 41B, 41C, respectively to the longitudinal direction of the 41D are arranged in the same positions, at each position functions as a strain sensor for detecting a strain occurring.

これらの光ファイバ41A,41B,41C,41Dは、内視鏡挿入部19の外周側で直径方向に対峙する位置に少なくとも一対、図示例では互いに直交する2つの直径方向、即ち、90度の円周角となる位置関係で合計4箇所に配置されている。 These optical fibers 41A, 41B, 41C, 41D are at least a pair in positions facing the diameter direction on the outer peripheral side of the endoscope insertion portion 19, two diametrically in the illustrated example that are perpendicular to each other, i.e., 90 degrees of a circle in a positional relationship where the circumferential angle are arranged in a total of four places. 各光ファイバの対から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。 Based on the distortion amount of information detected from the pair of the optical fibers, the displaced shape in the vertical direction and the horizontal direction of the endoscope insertion portion 19 is detectable. なお、光ファイバは、簡略的には一対の光ファイバのみ配置した場合には、一対の光ファイバを含む面内における内視鏡挿入部19の変形が検出できる。 The optical fiber is in a simplified manner when placed only a pair of optical fibers can be detected deformation of the endoscope insertion portion 19 is in a plane including a pair of optical fibers.

硬度可変部11は、内視鏡挿入部19の長手方向に、所定の間隔を有して複数箇所に設けられ、図3に示すように、光ファイバ41A,41B,41C,41Dの内側に配置されている。 Hardness variable portion 11 in the longitudinal direction of the endoscope insertion portion 19, provided at a plurality of positions with a predetermined interval, as shown in FIG. 3, arranged optical fibers 41A, 41B, 41C, on the inside of 41D It is. 複数の硬度可変部11は、それぞれ本体操作部17からの操作により一斉に硬度が変更される。 A plurality of variable hardness portion 11, simultaneously the hardness is changed by operation from the respective main body operation unit 17.

本構成の内視鏡100においては、形状検出点となる複数のファイバブラッググレーティングFBG1,FBG2,・・・を、硬度可変部11の配置された硬度可変領域Uの位置に対応させて、内視鏡挿入部19の長手方向における配置密度を変化させて設けている。 In the endoscope 100 of this configuration, a plurality of fiber Bragg gratings FBG1 as the shape detection point, FBG 2, a ..., corresponding to the position of the deployed hardness variable region U rigidity changing portion 11, the endoscope It is provided by changing the arrangement density in the longitudinal direction of the lens insertion portion 19. つまり、硬度可変部11の配置された硬度可変領域Uに、ファイバブラッググレーティングFBG1,FBG2,・・・が配置密度を高めて配置されている。 That is, arranged hardness variable region U rigidity changing portion 11, the fiber Bragg grating FBG 1, FBG 2, · · · are arranged to increase the arrangement density. これにより、硬度可変領域U内においても、高精度に歪み検出が可能となり、内視鏡挿入部19の形状を高精度に検出することが可能となる。 Thus, even in the hardness variable regions U, it is possible to strain detection with high accuracy, it is possible to detect the shape of the endoscope insertion portion 19 with high accuracy.

この硬度可変部11の具体的な構成例を説明する。 A specific configuration example of the hardness varying unit 11 will be described.
図4は1つの硬度可変部の構成例を表す模式図である。 Figure 4 is a schematic diagram illustrating a configuration example of one hardness variable portion.
内視鏡挿入部19に分散配置される硬度可変部11の例として、コイルバネ構造のものが挙げられる。 Examples of variable hardness portion 11 which is distributed in the endoscope insertion portion 19, are those of the coil spring structure. コイルバネ構造は、本体操作部17に、硬度調節ノブ81の回動軸81aと、この回動軸81aの回動運動を内視鏡挿入部19の長手方向の直線運動に変換するカム機構83と、このカム機構83により内視鏡挿入部19の長手方向に牽引される硬度調節用ワイヤ85とを設けて構成される。 Coil spring structures, the main body operation unit 17, and the rotation shaft 81a of hardness adjustment knob 81, a cam mechanism 83 for converting the rotational motion of the rotation shaft 81a in the longitudinal direction of the linear movement of the endoscope insertion portion 19 constituted by a hardness adjusting wire 85 is pulled in the longitudinal direction of the endoscope insertion portion 19 is provided by the cam mechanism 83. この硬度調節用ワイヤ85は、内視鏡挿入部19の硬度可変部11の配置場所まで延出されている。 The hardness adjustment wire 85 is extended to the location of the rigidity changing portion 11 of the endoscope insertion portion 19. なお、図示例では1つの硬度可変部11のみ示してあるが、硬度調節用ワイヤ85は、複数の硬度可変部11のそれぞれに接続されている。 While in the illustrated example it is shown only one hardness variable portion 11, the hardness adjustment wire 85 is connected to each of the plurality of variable hardness portion 11. この硬度調節用ワイヤ85は、内視鏡挿入部19に設けた硬度調節用コイルバネ87内を挿通して配置されている。 The hardness adjustment wire 85 is disposed by inserting the endoscope insertion portion hardness adjusting spring 87 provided in the 19. 硬度調節用コイルバネ87は、一端側が内視鏡挿入部19に形成した固定部19aに当接し、他端側が硬度調節用ワイヤ85に形成された止め輪85aに固定されている。 Hardness adjusting spring 87 contacts the fixing portion 19a whose one end is formed in the endoscope insertion portion 19, the other end is fixed to the retaining ring 85a formed on the hardness adjusting wire 85.

上記構成によれば、硬度調節用ワイヤ85が長手方向手元側(本体操作部17側)へ牽引されると、この硬度調節用ワイヤ85の止め輪85aにより、先端の固定された硬度調節用コイルバネ87が縮められる。 According to the above construction, the hardness adjustment wire 85 is pulled in the longitudinal direction proximal side (the manipulation section 17 side), the retaining ring 85a of the hardness adjustment wire 85, the tip fixed hardness adjusting coil spring 87 can be shortened. すると、コイルに圧縮力が加えられて、コイルの屈曲が抑えられる状態となる。 Then, the compression force is applied to the coil, a state of bending of the coil can be suppressed. その結果、内視鏡挿入部19の硬度(曲げ剛性)が高くなる。 As a result, the hardness of the endoscope insertion portion 19 (flexural rigidity) increases. また、硬度調節用ワイヤ85を長手方向先端側(内視鏡先端側)へ押し出すと、硬度調節用コイルバネ87が伸ばされて、コイルに加えられていた圧縮力が解除され、コイルが屈曲しやすい状態となる。 Further, when extruding the hardness adjustment wire 85 longitudinally distal side (endoscope tip end), is stretched hardness adjusting spring 87, the compression force applied to the coil is released, the coil is likely bend the state. その結果、内視鏡挿入部19の硬度(曲げ剛性)が低くなる。 As a result, the hardness of the endoscope insertion portion 19 (flexural rigidity) becomes lower. 従って、硬度調節ノブ81を回動操作することで、内視鏡挿入部19の硬度が自在に調節できる。 Therefore, the hardness adjustment knob 81 by rotating operation, the hardness of the endoscope insertion portion 19 can be adjusted freely.

上記の他、内視鏡挿入部19に配置される硬度可変部11の例として、所謂、人工筋肉アクチュエータが挙げられる。 Besides the above, as an example of variable hardness portion 11 disposed in the endoscope insertion portion 19, so-called artificial muscle actuators like.
図5は人工筋肉構造の硬度可変部の一例を表す模式図である。 Figure 5 is a schematic diagram showing an example of a hardness variable portion of the artificial muscle structure. 図示例における人工筋肉アクチュエータは、本体操作部17に設けた操作ボタン89と、この操作ボタン89の操作によってドライバ90を介して駆動される内視鏡挿入部19の所望の位置(複数箇所)の密閉空間内に設けた人工筋肉91とによって構成されている。 Artificial muscle actuators in the illustrated example, the operation buttons 89 provided on the main body operation unit 17, the desired position of the endoscope insertion portion 19 that is driven through the driver 90 by the operation of the operation buttons 89 (a plurality of locations) It is constituted by the artificial muscle 91 which is provided in a sealed space. 人工筋肉91は、内視鏡挿入部19の外周に周全体を覆うようにそれぞれ配設されている。 Artificial muscle 91 are respectively disposed such that the entire periphery to the outer periphery of the endoscope insertion portion 19 of the cover.

図6(A)は人工筋肉構造の非駆動時の動作を説明する図で非駆動時の状態を示す図、(B)は人工筋肉構造の駆動時の状態を示す図である。 FIG 6 (A) is a diagram showing a state at the time of non-driving a view for explaining an operation during non-driving of the artificial muscular structure, (B) is a diagram showing a state at the time of driving of the artificial muscular structure.
人工筋肉91は、ゴム状の薄い高分子膜(エラストマー)93を伸び縮み可能な電極95a,95bで挟んだ構造で、電極95a,95b間に電位差V 1を与えると、静電力によって両方の電極95a,95bが引き合い、その結果、図6(B)に示すように高分子膜93が厚さ方向に収縮し、面方向に伸張するものである。 Artificial muscle 91, the rubber-like thin polymer film (elastomer) elongation 93 contraction possible electrode 95a, with sandwiched at 95b, the electrodes 95a, when a potential difference V 1 between 95b, both by electrostatic forces of the electrodes 95a, 95b attract a result, the polymer film 93 is contracted in the thickness direction as shown in FIG. 6 (B), it is to stretch in the plane direction. この人工筋肉91は、印加する電圧による電解強度の略2乗に比例して歪み量が変化する。 The artificial muscle 91, the distortion amount in proportion to approximately the square of the electric field intensity by the voltage applied is changed. これにより、図5に示す操作ボタン89を押下操作することで、人工筋肉91が収縮又は伸張すると、内視鏡挿入部19の密閉された人工筋肉91の配置スペース内で人工筋肉91の内部応力が増減し、その結果、内視鏡挿入部19の硬度(曲げ剛性)が調節される。 Thus, by depressing the operation button 89 shown in FIG. 5, the artificial muscle 91 is contracted or extended, the internal stress of the artificial muscle 91 in an arrangement space of the endoscope enclosed artificial muscle 91 of the insertion portion 19 There was increased or decreased, as a result, the hardness of the endoscope insertion portion 19 (bending rigidity) is adjusted. また、帯状の人工筋肉91の両端に電極を形成したものを複数本用意して、これらを内視鏡挿入部19の長手方向に沿って、円周方向の異なる位置に一端を固定端、他端を可動端として配設した構成としてもよい。 Further, those having electrodes formed on both ends of the belt-like artificial muscle 91 and a plurality of prepared, they along the longitudinal direction of the endoscope insertion portion 19, the fixed end to end in the circumferential direction at different positions, other end may be configured to disposed as a movable end to. この場合も電極間に電位差V 1を与えると、人工筋肉91が長手方向に収縮又は伸張して、内視鏡挿入部19の硬度を調整することができる。 In this case a potential difference V 1 between the electrodes, can be artificial muscle 91 is contracted or stretched in the longitudinal direction, to adjust the hardness of the endoscope insertion portion 19.

また、上記の人工筋肉は、これ以外にも誘電体の電歪効果を用いるものや、イオン交換膜内のイオンの移動によるもの、更には、ポリマーの構造が変化するもの等、種々の構造のものが利用可能である。 Also, the artificial muscle, or those using electrostrictive effect of the dielectric in addition to this, due to the movement of ions within the ion-exchange membrane, further, such as those structures of the polymer is changed, various structures what is available.

また、ファイバブラッググレーティングFBG1,FBG2,・・・は、硬度可変領域Uよりも、この硬度可変領域Uと隣接する他の硬度可変領域Uとの間Kの配置密度を高くしてもよい。 Further, the fiber Bragg grating FBG 1, FBG 2, · · ·, rather than the hardness variable region U, may be higher arrangement density between K and other hardness variable region U adjacent to the hardness variable region U. 硬度可変領域U同士の間Kに対する形状検出点の配置密度を高めることにより、変形量が硬度可変領域Uより大きくなりやすい領域Kに対して、形状検出精度を高めることができる。 By increasing the arrangement density of the shape detection point for hardness variable region U K between the adjacent, deformation amount with respect to the hardness variable region U greater than prone regions K, it is possible to improve the shape detection accuracy. これにより、曲がりが強い部位ほど形状検出精度が必要となる要請に応えることができる。 Thus, it is possible to meet demands for a required stronger the bending portion shape detection accuracy. そのため、内視鏡挿入部19の曲がりが大きくなるS字結腸部等を通過させる場合には、硬度可変領域U間のファイバブラッググレーティングの配置密度を高めた構成が好ましい。 Therefore, when passing the S-shaped colon portion bending increases of the endoscope insertion portion 19 or the like, configured with increased arrangement density of the fiber Bragg grating between hardness variable regions U are preferred.

このように、ファイバブラッググレーティングFBG1,FBG2,・・・を、硬度可変領域Uに対応して配置密度を変化させることにより、内視鏡挿入部19を硬度可変領域Uの配置位置によらずに全範囲にわたって高精度で形状検出が行え、例えば、S状結腸などの体腔内形状に合わせて形状保持する等の高度な挿入手技が可能となる。 Thus, the fiber Bragg grating FBG 1, FBG 2, a., By varying the arrangement density so as to correspond to the hardness variable region U, the endoscope insertion portion 19 irrespective of the position of the hardness variable region U can do high precision shape detection over the whole range, for example, it is possible to highly insertion procedure, such that the shape retention in accordance with the body cavity shape such as S-shaped colon. また、細い光ファイバを用いて内視鏡挿入部19の形状を検出するため、内視鏡挿入部19を細径化でき、体腔内への挿入性が向上する。 Further, in order to detect the shape of the endoscope insertion portion 19 by using a thin optical fiber, the endoscope insertion portion 19 can be reduced in diameter, it is improved insertability into the body cavity.

更に、内視鏡挿入部19は、前述したように、本体操作部17のアングルノブ27の操作によって湾曲部33が湾曲自在である。 Furthermore, the endoscope insertion portion 19, as described above, the bending portion 33 by the operation of an angle knob 27 of the manipulation section 17 is bendable. そこで、ファイバブラッググレーティングFBG1,FBG2,・・・の配置密度を、湾曲部33に対して他の領域よりも高くしてもよい。 Therefore, the fiber Bragg grating FBG 1, FBG 2, the arrangement density of ..., may be higher than other regions with respect to the curved portion 33. この場合、湾曲部33が操作されて湾曲した際、他の領域よりも配置密度が高くされた各形状検出点によって、湾曲部33の湾曲形状が高精度に検出され、被検体の部位等に応じた内視鏡操作が容易になる。 In this case, when the bending portion 33 is bent being operated by the shape detection point which is higher arrangement density than other regions, the curved shape of the curved portion 33 is detected with high accuracy, the region of the subject depending endoscope operation is facilitated. このように、内視鏡挿入部19の形状変化が大きい箇所や高い検出精度を要求される部位に対して、ファイバブラッググレーティングFBG1,FBG2,・・・の配置密度を選択的に高めることで、より高精度で確実な形状検出が可能となる。 Thus, for site change in shape of the endoscope insertion portion 19 is required large portions and high detection accuracy, the fiber Bragg grating FBG 1, FBG 2, by selectively increasing the arrangement density of ..., it is possible to reliably shape detection with higher accuracy.

次に、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。 Next, description will be given of a measurement principle of construction and distortion of an optical fiber having a fiber Bragg grating.
図7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。 Figure 7 is a schematic diagram illustrating the configuration of a fiber Bragg grating formed in an optical fiber. 光ファイバ41は、クラッド43、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、周期的に屈折率が変化する構造のブラッグ回折格子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。 Optical fiber 41, the cladding 43 is formed by crust core 45, and not shown, in the interval of the endoscope insertion portion 19, the periodic refractive index consists of a Bragg grating structure that changes the fiber Bragg grating ( hereinafter abbreviated as FBG) is formed in the core 45.

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。 FBG has, for example, so that its preparation is disclosed in JP 2000-258190, in the core 45 of the optical fiber 41, the refractive index modulation structure whose refractive index changes in a particular period [delta]. 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FBGによって選択的に反射されることになる。 Light of the Bragg wavelength determined by the average refractive index n of the particular cycle δ and a core 45 (λ = 2nδ) is to be selectively reflected by the FBG. 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の軸方向に所定の間隔で配置されている。 Further, FBG is the clad 43 having a diameter of about 0.1 mm, 5 to 20 mm in the axial direction of the core 45, preferably formed to a size of about 10 mm, are arranged at predetermined intervals in the axial direction of the core 45 ing.

図8に示すように、上記構成の光ファイバ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、その入射光成分が回折して反射回折光(波長λ r0 )となり、光ファイバ41の光導入側に戻される。 As shown in FIG. 8, the introduction of light from one end of the optical fiber 41 of the above construction, when there is incident light component having a wavelength corresponding to the diffraction grating period of the FBG, reflected diffraction the incident light components diffracted light (wavelength lambda r0), and the returned to the light introduction side of the optical fiber 41. そして、光ファイバ41内のFBGに歪が生じると、FBGの回折格子周期δ が変化して、これにより反射回折光の波長がシフトする。 When distortion occurs in the FBG of the optical fiber 41, after changing the grating period [delta] p of the FBG, thereby the wavelength of the reflected diffracted light is shifted. 具体的には、回折戻り光の波長λ r1は、λ r1 =λ r0 +2n(δ −δ)で表される波長に遷移する。 Specifically, the wavelength lambda r1 of the diffracted return light transits to a wavelength represented by λ r1 = λ r0 + 2n ( δ p -δ).

つまり、図9に波長に対する回折戻り光の強度の関係を示すように、回折戻り光のピーク波長はFBGに生じた歪に応じて遷移し、無歪状態下の基準回折格子周期に対応する反射回折光のピーク波長λ r0から増減する。 That is, as shown the relation of the intensity of the diffracted return beam with respect to a wavelength in FIG. 9, the peak wavelength of the diffracted return light transitions in response to the strain caused in FBG, corresponding to the reference grating period under no strain state reflection increases or decreases from the peak wavelength lambda r0 of the diffracted light. このときのピーク波長λ r0からの波長遷移量を求めることで、このFBGの配置位置における光ファイバ41に発生した歪を検出することができる。 By obtaining the wavelength transition of the peak wavelength lambda r0 in this case, it is possible to detect the strain generated in the optical fiber 41 at the location of the FBG.

なお、図2に示したように、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が配置されるが、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に生じた歪を個別に検出できる。 Incidentally, as shown in FIG. 2, although the optical fiber 41 has a peak wavelength of the diffracted return light different FBG is disposed, diffracted return light from each FBG from the light introduction side of the optical fiber 41 for different optical path lengths, the light detection unit (details will be described later) by extracting selectively depending on the difference in time to reach, the distortion generated in the FBG can be detected individually.

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がそれぞれ検出される。 Thus, the diffracted return light from the FBG optical fiber 41 respectively detect separately, by obtaining the wavelength transition of the diffracted return light, the strain in the arrangement positions of the FBG on the optical fiber 41 is respectively detected It is. 更に、内視鏡挿入部19の直径方向に並設された光ファイバ対同士で、内視鏡挿入部19の同じ軸方向位置における歪を比較することで、この直径方向の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。 Furthermore, in the endoscope insertion portion 19 optical fiber pairs are arranged in parallel in a diameter direction of each other by comparing the distortion at the same axial position of the endoscope insertion portion 19, at the location of the diametral FBG the shape of the endoscope insertion portion 19, i.e., capable of detecting the curved state.

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。 Wavelength of the light emitted from the light source unit 49 400nm~2200nm can be suitably used. また、内視鏡100により蛍光観察や狭帯域光観察等を行うための特殊光を、この形状検出用の光として利用することも可能であり、その場合、光源の共用化によって低コスト化、装置の小型化に有利な構成となる。 Further, a special light for performing fluorescent observation and narrow band imaging or the like by the endoscope 100, it is also possible to use as light for this shape detection, in which case, cost reduction by common use of a light source, an advantageous configuration for downsizing of the apparatus.

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。 Next, a configuration example and operation of specific measurement optical system for detecting the shape of the endoscope insertion portion 19.
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。 Figure 10 is a block diagram showing a measuring optical system by the shape detection unit and the optical fiber. 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。 Optical fiber 41A inserted through the endoscope insertion portion 19 (see FIG. 1) is connected the control device 13 in the optical unit 47A of the shape detection unit 10 in (see FIG. 1). 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,・・・からの反射回折光を検出して、回折戻り光の検出信号OUTを制御部51に出力する。 The optical unit 47A is to introduce the light emitted from the light source unit 49 to the optical fiber 41A, the FBG 1, FBG 2, detects the reflected and diffracted light from ..., the detection signal OUT of the diffracted return light to the control unit 51 Output. また、光ファイバ41B,41C,41Dについても同様に、形状検出部10の光学ユニット47B,47C,47D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。 The optical fiber 41B, 41C, the same applies to 41D, the optical unit 47B of the shape detection unit 10, 47C, each connected to 47D, the detection signal OUT of the diffracted return light is input to the control unit 51.

光ファイバ41A,41B,41C,41Dと、光学ユニット47A,47B,47C,47D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。 Optical fibers 41A, 41B, 41C, and 41D, the optical unit 47A, 47B, 47C, 47D are each the same configuration, here to simplify the description, the optical fiber 41A, an optical unit 47A as an example. 光ファイバ41Aには、光ファイバ41Aの光導入端53から距離D 1 /2、距離D 2 /2、距離D 3 /2の位置にFBG1,FBG2,FBG3,・・・がそれぞれ配置されている。 The optical fiber 41A, the distance D 1/2 from the light introduction end 53 of the optical fiber 41A, the distance D 2/2, the distance FBG1 to D 3/2 positions, FBG 2, FBG 3, · · · are arranged respectively . 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λ 1 ,λ 2 ,λ 3 ,・・・とされている。 Each FBG 1, FBG 2, FBG 3, ... has a different grating period to each other, different wavelengths lambda 1 is the wavelength of the diffracted return beam generated respectively, lambda 2, lambda 3, there is a ....

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 optical unit 47A of the shape detection unit 10 that the optical fiber 41A is connected, the beam splitter 55 which functions as an optical path separating portion on the way of the light path connecting the light source unit 49 and the optical fiber 41A is disposed, separated by the beam splitter 55 has been on the way of the light path is disposed an optical shutter 57, light detector 59 in the optical path ahead of the light shutter 57 is disposed.

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,FBG2,FBG3,・・・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。 Further, the light source unit 49 receives the light source control signal RO from the control unit 51, FBG 1 to the optical fiber 41A via the optical unit 47A, FBG 2, FBG 3, of a different wavelength corresponding to a grating period of ... pulse chronologically emit light. 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。 The light source unit 49, for example, a laser light source capable of wavelength sweeping light source or the like for selectively emit only a specific wavelength component by connecting an optical filter such as a band-pass filter in the white light source, a known light source may be used.

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。 Optical shutter 57 of the optical unit 47A is an electro-optic shutter formed by the optical functional material having an electro-optical effect capable of high-speed optical modulation, as an optical functional material, for example, PLZT (lead lanthanum zirconate titanate) and (potassium dihydrogen phosphate) nonlinear optical crystal is a KDP crystal, etc. are available.
図11に光シャッタ57の構成を示した。 Showing the configuration of the optical shutter 57 in Figure 11. 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。 Optical functional material 61 having an electro-optical effect, by utilizing the fact that the orientation direction of the crystal by the driving voltage from the driving circuit 63 is changed, by combining a polarizing plate 65, 67 which are arranged crossed Nicols, transmission / shielding the can be controlled at high speed with nsec order.

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。 Light transmitted through the optical shutter 57, a photodiode or a phototransistor, or the optical detection unit 59 shown in FIG. 10 using the photoelectric effect of the photoelectric tube or the like, is detected at the timing of receiving the control signal of the control unit 51.

つまり、FBG1,FBG2,FBG3,・・・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, FBG 1, FBG 2, FBG 3, diffracted return light coming back from ... are, by the beam splitter 55 of the optical unit 47A, is retrieved from the incident light path from the light source unit 49, is detected by the light detection unit 59 through the optical shutter 57 It has become so.

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。 Next, a description by the optical fiber 41A and the shape detection unit 10 for the strain detection procedure of the optical fiber. 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。 Here, the light incident end of the optical fiber 41A, the light source unit 49, a beam splitter 55, the optical shutter 57, the respective optical path length to the photodetector unit 59 will be omitted.

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。 First, the control unit 51 outputs a light source control signal RO to the light source unit 49 to sequentially emit pulse light of a plurality of narrow wavelength light source unit 49. パルス光は、図12に一例を示すように、特定のFBG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)λ 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)λ i−2Δ 、λ i−Δ 、λ i+Δ 、λ i+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。 Pulsed light, as exemplified in FIG. 12, focusing on a particular FBG wavelength (central narrow wavelength) lambda i corresponding to the grating period in the strain-free state of before and after the wavelength, the predetermined variation wavelength having different delta (proximity narrow wavelength) λ i-2Δ, λ i -Δ, λ i + Δ, a total of five kinds of pulse light λ i + 2Δ, from the light source unit 49 they correspond to one of the FBG It is sequentially emitted. これら複数のパルス光は、前述の図9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が反射回折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。 The plurality of light pulses is a pulse light for detecting the wavelength transition amount corresponding to the distortion state of the FBG shown in FIG. 9 described above, the wavelength of any of the pulse light FBG to generate a reflected diffraction light, to detect the strain state of the FBG.

FBG1に対しては、中心狭帯域波長をλ とし、その波長の前後に波長λ 1−2Δ 、λ 1−Δ 、λ 1+Δ 、λ 1+2Δのパルス光を光源部49から順次出射する。 For FBG 1, the central narrow band wavelength is lambda 1, wavelength lambda 1-2Deruta before and after the wavelength, λ 1-Δ, λ 1 + Δ, sequentially emits pulse light lambda 1 + 2.DELTA. From the light source unit 49. 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。 Each pulse light emitted is irradiated to the light incident end of the optical fiber 41A passes through the beam splitter 55 of the optical unit 47A, are successively introduced as an incident light into an optical fiber 41A.

図13に制御部による制御タイムチャートを示した。 Illustrating a control time chart of the control unit in FIG. 13. 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λ 1−2Δのパルス光を光ファイバ41Aに導入する。 First, the light source unit 49 of the light source control signal RO from the control unit 51 as a trigger introduces pulse light of wavelength lambda 1-2Deruta the optical fiber 41A. すると、光ファイバ41A内では、波長λ 1−2Δのパルス光が、入射端から距離D 1 /2の位置のFBG1にta(ta=D 1 /(2C))の時間で到達し(ただし、Cは光速)、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。 Then, in the optical fiber 41A, the pulse light having a wavelength lambda 1-2Deruta is reached in time FBG1 to ta position of the distance D 1/2 from the incident end (ta = D 1 / (2C )) ( where C is the speed of light), diffracted return light P1 generated here, returns to the incident end of the optical fiber 41A at the same time ta. 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。 Diffracted return light P2 returned is guided to the light shutter 57 by the beam splitter 55 shown in FIG. 10.

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。 Then, the control unit 51 from the RO outputs a light source control signal RO is the active state, from the pulsed light introduction side of the optical fiber 41A to FBG 1, 2 times the round-trip transit time of the pulse light one-way transit time ta after a delay time corresponding to, for outputting a shutter control signal OC to the optical shutter 57 in the open state to the light shutter 57. 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。 Thereby, the optical shutter 57, when the diffracted return light P2 has come back, the light shutter 57 is in its timing has become light-shielding state to the light transmission state, the returning diffraction light P2 in the optical detection unit 59 is irradiated .

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期間に照射された回折戻り光P2の信号電荷を選択的に検出する。 The light detecting unit 59 accumulates the signal charges Lo period of the reset control signal RS output from the control unit 51 performs control to charge reset at Hi period, irradiating the Lo period of the reset control signal RS the signal charges of the diffracted return light P2 selectively detected.

上記の波長λ 1−2Δのパルス光に対する検出を終了すると、続いて、波長λ 1−Δのパルス光に対する検出を行う。 Upon completion of the detection for the pulse light of the wavelength lambda 1-2Deruta, subsequently, it performs the detection for the pulse light of the wavelength lambda 1-delta. 波長λ 1−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。 Pulsed light having a wavelength of lambda 1-delta is emitted from the light source control signal RO in synchronization with the light source unit 49 from the control unit 51, in synchronization with the shutter control signal OC is detected by the light detection unit 59. 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。 Thus each pulse light is sequentially introduced into the optical fiber 41A at intervals of period tp, the detection of the diffracted return light by the light detector 59 are repeated.

図13に示す例では、波長λ 1−2Δ 、λ 1−Δ 、λ 、λ 1+Δ 、λ 1+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λ 1−Δのパルス光のみFBG1から回折戻り光P3が発生した様子を示している。 In the example shown in FIG. 13, the wavelength λ 1-2Δ, λ 1-Δ, λ 1, λ 1 + Δ, λ 1 + each pulse light are sequentially introduced in the pitch tp optical fiber 41A, light detection every each period tp when detecting in parts 59, diffracted return light P3 from the pulse light only FBG1 the second wavelength lambda 1-delta indicates a state occurred. 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。 Since the position of the FBG1 in the optical fiber 41A is not changed, the time diffracted return light for each pulse light reaches the optical shutter 57, light detector 59 are the same. 図示例では、パルス光の波長がλ 1−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。 In the illustrated example, the wavelength of the pulsed light in the non-lambda 1-delta, the pulse light passes through the FBG1 without diffraction by FBG1, diffracted return light does not return to the beam splitter 55. パルス光の波長がλ 1−Δの場合のみ、出射から2ta(D 1 /c)の時間後に回折戻り光の信号電荷が検出される。 If the wavelength of the pulsed light is lambda 1-delta only diffracted return light signal charge time after the 2ta from the exit (D 1 / c) is detected. 上記の場合では、FBG1の回折格子周期は1/λ 1−Δであり、基準回折格子周期1/λ 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 above case, the diffraction grating period of FBG1 is 1 / lambda 1-delta, period 1 / from the reference grating period 1 / lambda 1 (- [delta]) it can be seen that only shift distortion has occurred.

次に、上記のFBG1の歪状態の検出と同様に、光入射端からD 2 /2の位置にあるFBG2、D 3 /2の位置にあるFBG3、・・・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。 Then, similarly to the detection of strain on the above FBG 1, from the light incident end to the FBG 2, D 3/2 positions in the position of D 2/2 FBG 3, even for ... different wavelengths sequentially introducing pulsed light to the optical fiber 41A, it detects the diffracted return light respectively. 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。 This procedure, of the optical fiber 41A FBG 1, FBG 2, FBG 3, can detect the respective strain state from ..., strain distribution is calculated with respect to the longitudinal direction of the optical fiber 41. 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。 In the above example uses a pulsed light of the five wavelengths for one FBG, but further by using pulsed light of a wavelength of a wide, can be improved expansion and the detection accuracy of the distortion measurement range.

また、同様にして光ファイバ41B,41C,41Dに対しても、光学ユニット47B,47C,47Dにより回折戻り光を検出することで、各光ファイバ41B,41C,41Dの歪分布を求めることができる。 Further, similarly to the optical fiber 41B, 41C, even for 41D, it is possible to obtain optical unit 47B, 47C, by detecting the diffracted return light by 47D, the optical fibers 41B, 41C, the strain distribution of 41D .

いま、対向配置された一対の光ファイバ41A,41Bの歪分布が図14に示す状態であったとすると、それぞれの歪分布から内視鏡挿入部19の変形状態(内視鏡挿入部の中立線69)が推測できる。 Now, oppositely disposed pair of optical fibers 41A, the strain distribution of 41B is assumed to be in the state shown in FIG. 14, the neutral line of deformation (endoscope insertion portion of the endoscope insertion portion 19 from each of the strain distribution 69) can be estimated. 例えば、FBG2の配置位置において、光ファイバ41Aの歪ε 2が+δ(伸張)、光ファイバ41Bの歪ε 2が−δ(圧縮)であると、FBG2の配置位置では、図14において上側に凸となる湾曲状態であることがわかり、歪値が大きい程、湾曲の曲率が大きくなる。 For example, a convex at the location of FBG 2, strain of the optical fiber 41A epsilon 2 is + [delta] (stretching), the strain epsilon 2 of the optical fiber 41B is a - [delta (compression), the position of the FBG 2, the upper side in FIG. 14 found to be curved state as a, the larger the distortion value, the curvature of the curved increases. 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の変形による歪みが大きくなり、歪の検出精度を向上できる。 Incidentally, by arranging the diameter direction outer peripheral side to the optical fiber 41A of the endoscope insertion portion 19, 41B, respectively, distortion is increased due to deformation of the endoscope insertion portion 19, thereby improving the detection accuracy of the distortion.

本構成例では、光ファイバを、内視鏡挿入部19の外周側で直径方向に対峙して一対、更にこの一対の光ファイバに対する直径方向とは直交する他の直径方向に対峙して一対、合計4箇所に配置されており、従って、図15に内視鏡挿入部の湾曲状態の一例を示すように、例えば光ファイバ41A,41Bの対によりO−X−Z平面上の内視鏡挿入部19の形状がトレースでき、光ファイバ41C,41Dの対によりO−Y−Z平面上の内視鏡挿入部19の変形形状がトレースできる。 In this configuration example, the optical fiber pair to face the outer peripheral side of the endoscope insertion portion 19 in the diameter direction, and further facing the other diametrical direction perpendicular to the diametrical direction relative to the pair of optical fiber pair, are arranged in a total of four positions, thus, as an example of a curved state of the endoscope insertion portion 15, for example, optical fiber 41A, the endoscope insertion on O-X-Z plane by a pair of 41B shape parts 19 can be traced, the optical fiber 41C, the pair of 41D are deformed shape of the O-Y-Z inner on plane endoscope insertion portion 19 can be traced.

得られた内視鏡挿入部19の形状情報は、図1に示す表示部15等に入力され、内視鏡挿入部19の形状が表示される。 Shape information of the endoscope insertion portion 19 obtained is input to the display unit 15 such as shown in FIG. 1, the shape of the endoscope insertion portion 19 is displayed. これにより、内視鏡100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。 Thus, the operator of the endoscope 100, three-dimensional shape of the endoscope insertion portion 19 in the operation, which is inserted into the body cavity can be grasped, specific or inspected portion, the endoscope insertion portion 19 it is possible to perform the retreat operation smoothly.

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。 The optical system of the shape detection unit 10 is not limited to the above embodiments, it is to be. 例えば図16に示すように、4本の光ファイバ41A、41B,41C,41D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。 For example, as shown in FIG. 16, after taking out each four optical fibers 41A, 41B, 41C, the diffracted return light from 41D by a beam splitter 55, and is combined with the optical path by a half mirror 75 to introduce the light shutter 57 it may be configured. 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。 In this case, the optical shutter 57 and the light detecting portion 59 is only need to place only one system, on the configuration can be simplified, the control also allows easy.

次に、内視鏡装置の他の構成例を説明する。 Next, another configuration example of the endoscope apparatus.
上記の内視鏡システム200においては、形状検出部10と接続される光ファイバ41A,41B,41C,41Dを内視鏡挿入部19内に設けていたが、ここでは、図17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。 In the endoscope system 200 described above, an optical fiber 41A connected to the shape detection unit 10, 41B, 41C, had provided in the endoscope insertion portion 19 to 41D, where, as shown in FIG. 17 It is provided to the treatment instrument 79 which is inserted into the forceps hole 77 which communicates with the longitudinal direction of the endoscope insertion portion 19. この場合、硬度可変部11は内視鏡挿入部19に設けるが、鉗子孔77に挿入する処置具79に設けてもよい。 In this case, the rigidity changing portion 11 is provided in the endoscope insertion portion 19 but may be provided in the treatment instrument 79 to be inserted into the forceps hole 77. 処置具79に設ける場合は、処置具79が内視鏡挿入部19の鉗子孔77内で回転しないように、凹部と凸部の嵌合からなる回転防止機構を処置具79と鉗子孔77の少なくとも一部に設けておけばよい。 If provided in the treatment instrument 79, as the treatment instrument 79 does not rotate in the forceps channel 77 of the endoscope insertion portion 19, the treatment instrument 79 of the rotation preventing mechanism comprising a fitting concave portion and the convex portion and the forceps channel 77 it is sufficient to provided at least in part.

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。 The endoscope insertion portion 19, the forceps channel 77 are formed to the endoscope front end portion 35 from the forceps insertion portion 39 shown in FIG. 1, or disconnect freely inserted into the forceps channel 77 elongated treatment instrument 79 It is. そして、処置具79のB−B断面を図18に示すように、前述と同様の光ファイバ41A,41B,41C,41Dが、処置具79の外周側で45度の円周角位置で互いに直交する直径方向に2対配置されている。 Then, the cross section B-B of the treatment instrument 79 as shown in FIG. 18, the same optical fiber 41A as described above, 41B, 41C, 41D are each other at circumferential angle position of 45 degrees on the outer peripheral side of the treatment instrument 79 perpendicular are two pairs disposed diametrically to.

各光ファイバ41A,41B,41C,41Dは、処置具79から延出される図示しないコネクタを介して、前述の図10に示す形状検出部10、又は図16に示す形状検出部10Aにそれぞれ接続され、各FBGの歪が検出されるようになっている。 Each optical fiber 41A, 41B, 41C, 41D via a connector (not shown) extending from the treatment instrument 79 are connected to the shape detecting unit 10A shown in the shape detection unit 10, or 16 depicted in FIG. 10 distortion of each FBG is adapted to be detected. 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。 According to this arrangement, without changing the design of the endoscope insertion portion 19, it is possible to detect the deformation of the endoscope insertion portion 19 only by simply inserting the treatment tool 79.

以上説明した内視鏡装置によれば、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に検出でき、硬度可変領域であっても高い精度で形状検出できる。 According to the endoscope apparatus described above, the distortion of the optical fiber, the spectral analysis by a spectroscope inexpensive to detect without, can shape detected with high even hardness variable region accuracy. 特に、光ファイバを用いた形状検出においては、内視鏡の基端側から検出された歪みを積み上げて測定するので、誤差の蓄積の影響を受けやすいが、本構成では、高精度で歪みを測定できるため、内視鏡の形状検出精度が高い。 In particular, the shape detection using an optical fiber, since the measures stacked distortion detected from the base end side of the endoscope, susceptible to error accumulation. In this configuration, the distortion with high precision because be measured, a high shape detection accuracy of the endoscope.

例えば、光ファイバ内のFBGから戻り来る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。 For example, when detecting the diffracted return light coming back from FBG of the optical fiber to identify the location of the FBG from the light intensity conversion by the interference between the reflected light from the reference reflection surface and the diffraction light returning from FGB OFDR (Optical Although Frequency Domain Reflectometry) method can be used, becomes necessary expensive optical spectrum analyzer in this manner, also would be complicated equipment. 一方、本構成の内視鏡装置によれば、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。 On the other hand, according to the endoscope apparatus of the present configuration, since a high-speed drivable optical shutter is selectively retrieve configuration diffracted return light from the FBG, without the spectral characteristics measurement, moreover compact and inexpensive It can detect distortion of the optical fiber in a configuration suitable for. 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。 Further, since the amount of strain at the location of each FBG of the optical fiber is reliably detected respectively, it can accurately detect the shape of the endoscope insertion portion 19 in a simple procedure.

また、内視鏡挿入部19に挿通する光ファイバは、断面上で互いに直交する直径方向にそれぞれ対峙して配置された4本(二対)の構成に限らず、更に多数対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。 The optical fiber to be inserted through the endoscope insertion portion 19 is not limited to the structure of the four which are disposed to face each diametrically mutually orthogonal directions on section (two pairs), optical fibers of a greater number pairs It may be placed, can be further improved the shape detection accuracy of the endoscope insertion portion 19 in that case.

また、光ファイバ内のFBGの配置位置は、内視鏡挿入部19の硬度可変手段による硬度可変領域に対応して設定しているが、更に、内視鏡先端部ほど密に配置する構成にすれば、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の状態をより正確に把握することができる。 The arrangement positions of the FBG in the optical fiber, although the set corresponding to the hardness variable region according to the hardness varying means of the endoscope insertion portion 19, further, a configuration that closely spaced about endoscope leading end portion by words, that arrangement intervals of the FBG of the endoscope front end portion is narrowed, the detection accuracy of the deformation is increased, it is possible to know the state of the endoscope tip portion more precisely, which is important particularly in matters of shape detection .

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。 Incidentally, when detecting the distortion due to the diffraction light returning from the FBG, the endoscope insertion portion 19 is maintained at a temperature near body temperature through the mucosa in the body cavity is inserted into a body cavity, the influence of change in environmental temperature the result receiving difficult, it is suppressed to a small temperature error of the strain detection value.

また、上記例では、内視鏡100を例に説明したが、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。 Further, in the above example has been described an endoscope 100 as an example, the present invention is not limited to the above embodiments, the description, and based on the well known those skilled in the art to make modifications, it is also the place where schedule of the present invention to apply, are included in the scope for which protection is sought. 例えば、光ファイバ内のFBGは、光ファイバ内に設けることに限らず、光ファイバとは別体の回折格子を内視鏡挿入部19内の光路途中に介装し、光ファイバと回折格子とが交互に光学接続された光ファイバの構成としてもよい。 For example, FBG of the optical fiber is not limited to be provided in the optical fiber, the optical fiber interposed on the way of the light path of the endoscope insertion portion 19 of the diffraction grating separate, the optical fibers and the diffraction grating There may be configured of an optical connected optical fiber alternately. この場合、回折格子のサイズを拡大できるため、歪みの検出感度と回折光強度が向上する。 In this case, since it is possible to increase the size of the diffraction grating, the detection sensitivity and the diffracted light intensity of the strain can be improved. また、光検出部59の光検出性能が低いものでも利用可能となる。 Further, the light detection performance of the optical detection unit 59 is also made available low.

また、上記説明した発明は、例えば、スコープ内視鏡、各種手術用機器等の各種医療機器に対する特定部位の形状検出、及び硬度変更を行うことにも適用可能である。 Further, the invention has been described above, for example, a scope endoscope, a shape detection of a particular site for various medical devices such as various surgical instruments, and is also applicable to performing hardness changes.

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。 As described above, the present specification discloses the following matters.
(1) 被検体内に挿入する長尺状の内視鏡挿入部と、該内視鏡挿入部の基端側に配置された操作部とを有する内視鏡装置であって、 (1) In the endoscopic device having a elongated endoscope insertion portion to be inserted into a subject, an operation section arranged on the proximal side of the endoscope insertion portion,
前記内視鏡挿入部の長手方向に沿った複数箇所に分散して配置された硬度変更手段と、 A hardness changing means arranged distributed at a plurality of positions along the longitudinal direction of the endoscope insertion portion,
前記内視鏡挿入部の長手方向に沿った複数箇所に配置され、前記内視鏡挿入部の形状検出に利用される歪検出センサと、を具備し、 Arranged in a plurality of locations along the longitudinal direction of the endoscope insertion portion, anda strain detection sensor that is used to shape the detection of the endoscope insertion portion,
前記硬度変更手段は、前記操作部の操作に応じて、当該硬度変更手段の配置箇所における前記内視鏡挿入部の硬度を変化させるものであり、 The hardness changing means, in response to operation of the operation unit, which changes the hardness of the endoscope insertion portion in the arrangement position of the hardness changing means,
前記歪検出センサは、光ファイバ内に形成された回折格子からなり、前記光ファイバに導入された光のうちの特定波長の光を回折して光導入側に戻すものであり、 The strain detecting sensor is made from the diffraction grating formed in the optical fiber, and the diffraction light of a specific wavelength of light introduced into the optical fiber is intended to return to the light introduction side,
前記歪検出センサの配置密度は、前記硬度可変手段の配置位置に対応して変化している内視鏡装置。 The arrangement density of the strain detection sensor, the hardness varying means endoscope apparatus is changed corresponding to the arrangement position of.
この内視鏡装置によれば、光ファイバの回折格子が形状検出点となるため、硬度可変手段の配置された硬度可変領域に対しても形状検出点を配置でき、内視鏡挿入部の硬度可変機能と形状検出機能とを、細径化しつつ実現することができる。 According to this endoscope apparatus, since the diffraction grating of the optical fiber is a shape detection point, also can place shape detection points for arranged hardness variable region of the hardness varying means, the hardness of the endoscope insertion portion a variable function and shape detecting function can be realized with smaller diameter.

(2) (1)の内視鏡装置であって、 (2) (1) In the endoscopic device,
前記内視鏡挿入部が、前記操作部からの操作によって湾曲自在となる湾曲部を有し、 The endoscope insertion portion includes a bending portion to be bendable by the operation from the operation unit,
前記歪検出センサが、前記湾曲部内で他の領域よりも配置密度を高めて配置された内視鏡装置。 The strain detection sensors, said curved portion in other areas endoscope apparatus arranged to increase the arrangement density than.
この内視鏡装置によれば、湾曲部が湾曲操作された際、歪検出センサの湾曲部における配置密度が他の領域よりも高いため、湾曲部の湾曲状態が高精度に検出される。 According to this endoscope apparatus, when the curved portion is bending operation, the arrangement density of the curved portion of the strain detecting sensor is higher than other regions, the bending state of the bending portion can be detected with high accuracy.

(3) (1)又は(2)の内視鏡装置であって、 (3) The endoscope apparatus according to (1) or (2),
前記歪検出センサが、前記硬度可変手段の配置箇所内で他の領域よりも配置密度を高めて配置された内視鏡装置。 The strain detection sensors, other regions endoscope apparatus arranged to increase the arrangement density than in the arrangement position of the hardness varying means.
この内視鏡装置によれば、内視鏡挿入部の硬度可変手段の配置箇所内に対しても、精度を高めた形状検出が可能となる。 According to this endoscope apparatus, even for the arrangement position of the hardness varying means of the endoscope insertion portion, it is possible to shape detection with improved accuracy.

(4) (1)〜(3)のいずれか1つの内視鏡装置であって、 (4) (1) to (3) be any one of an endoscope apparatus,
前記歪検出センサが、前記硬度可変手段の配置箇所とこれに隣接する他の硬度可変手段の配置箇所との間で、他の領域よりも配置密度を高めて配置された内視鏡装置。 The strain detection sensors, the between placement location of the other hardness varying means adjacent thereto and arrangement position of the hardness varying means, the endoscope apparatus is arranged to increase the arrangement density than other regions.
この内視鏡装置によれば、隣接する硬度可変手段の配置箇所の間に対して、歪検出センサの配置密度を高めることにより、変形量が硬度可変手段の配置箇所より大きくなりやすい隣接間領域に対して、形状検出精度を高めることができる。 According to this endoscopic device, with respect to during placement portion adjacent hardness varying means, by increasing the arrangement density of the strain detection sensor, greatly prone adjacent inter-region than the arrangement position of the deformation amount, the hardness varying means respect, it is possible to improve the shape detection accuracy. これにより、曲がりが強い部位ほど形状検出精度が必要となる要請に応えることができる。 Thus, it is possible to meet demands for a required stronger the bending portion shape detection accuracy.

(5) (1)〜(4)のいずれか1つの内視鏡装置であって、 (5) (1) to (4) be any one of an endoscope apparatus,
前記歪検出センサが、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である内視鏡装置。 The strain detection sensors, the endoscope device is a plurality of fiber Bragg gratings of different grating period to each other.
この内視鏡装置によれば、ファイバブラッググレーティングで歪を検出することで、それぞれのファイバブラッググレーティング毎の回折光を波長毎に区別して検出することができる。 According to this endoscope apparatus, by detecting the strain in the fiber Bragg grating can be detected by distinguishing the diffracted light for each respective fiber Bragg grating for each wavelength.

(6) (5)の内視鏡装置と、 And the endoscope apparatus of (6) (5),
前記光ファイバの一端側から、前記ファイバブラッググレーティングそれぞれの回折格子周期に対応した波長の入射光を導入する光源部と、 From one end of the optical fiber, a light source unit for introducing incident light of a wavelength corresponding to the grating period of each of said fiber Bragg grating,
前記光ファイバに導入した入射光が前記ファイバブラッググレーティング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、 And optical path separating unit for taking out the diffracted return beam incident light introduced into the optical fiber comes back diffracted by the fiber Bragg grating from the optical path of the incident light,
前記光路分離部から取り出された前記回折戻り光を検出する光検出部と、 A light detector for detecting the diffracted return light extracted from the optical path separating portion,
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と、 An optical shutter disposed in the optical path midway between the light detector and the optical path separating portion,
前記回折反射光が前記光検出部に到達するタイミングに同期して前記光シャッタを開閉駆動し、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反射光を前記光検出部により選択的に検出させ、該検出された回折戻り光の前記入射光に対する波長遷移量に基づいて前記ファイバブラッググレーティングの歪量を求める制御部と、 Said diffracted and reflected light is synchronized with the timing to reach the light detector by opening and closing the optical shutter, selectively is detected by the light detecting unit diffracted light reflected from a particular said fiber Bragg grating, the detection a control unit based on the wavelength transition amount determining the amount of strain the fiber Bragg grating with respect to the incident light diffracted return light,
を備え、 Equipped with a,
前記光ファイバが、被検体内に挿入され可撓性を有する内視鏡挿入部に少なくとも一対挿通され、 The optical fiber, at least a pair inserted into the endoscope insertion portion having flexibility is inserted into a subject,
前記制御部が、前記検出された歪量に基づいて前記内視鏡挿入部の形状を検出する内視鏡システム。 An endoscope system wherein the control unit detects the shape of the endoscope insertion portion based on the detected strain amount.
この内視鏡システムによれば、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。 According to the endoscope system, are sequentially introduced incident light of a plurality of types of wavelengths in the optical fiber, the diffraction return light coming back from the fiber Bragg grating, through the optical shutter by detecting a predetermined timing, the difference in detection timing, while identifying each of the plurality of fiber Bragg gratings can be detected distortion amount separately. 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。 In other words, the distortion of the optical fiber, are detected by inexpensive and configuration suitable for downsizing without performing spectroscopic analysis by a spectrometer, securely obtains the strain amount at the arrangement position of the fiber Bragg grating of the optical fiber, It can accurately detect the endoscope insertion portion shape by simple steps.

(7) (6)の内視鏡システムであって、 (7) In the endoscope system of (6),
前記制御部が、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回折光を発生する中心狭帯域波長と、該中心狭帯域波長の前後の他の近接狭帯域波長との複数種の狭帯域波長のパルス光を、前記光源部から異なるタイミングで前記光ファイバに順次導入させ、 Wherein the control unit includes a central narrow wavelength that generates diffracted light corresponding to the reference grating period in unstrained state of the fiber Bragg grating, a plurality of kinds of the other adjacent narrow wavelength around the said central narrow wavelength of the pulsed light of narrow wavelength, sequentially introduced into the optical fiber at different timings from said light source unit,
前記光ファイバへの前記パルス光の導入タイミングに応じたタイミングで前記光シャッタを開閉駆動することにより、前記回折戻り光を前記光検出部により選択的に検出し、 By opening and closing the optical shutter at a timing according to the timing of introducing the pulsed light to the optical fiber, the diffraction return light selectively detected by the light detecting unit,
該検出された回折戻り光に対応する前記パルス光の狭帯域波長と、前記中心狭帯域波長との差分を前記波長遷移量として求める内視鏡システム。 A narrow wavelength of the pulsed light corresponding to the detected diffracted return light, an endoscope system for obtaining a difference between the central narrow wavelength as said wavelength transition amount.
この内視鏡システムによれば、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、検出できた回に相当する狭帯域波長と、中心狭帯域波長との差分を求めることで、反射回折光の入射光に対する波長遷移量を求めることができる。 According to the endoscope system, and successively introduced into the optical fiber a plurality of kinds of pulse light centered narrow wavelength and another adjacent narrow wavelength, open the light shutters in synchronization with the diffracted return light coming back respectively since detecting the diffracted return light, among the plurality of detection can be detected diffracted return light any times, and narrow-band wavelength corresponding to the detectable times, by obtaining the difference between the central narrow wavelength, it can be determined wavelength transition amount to the incident light of the reflected diffracted light.

(8) (6)又は(7)の内視鏡システムであって、 (8) (6) or The endoscope system (7),
前記制御部が、前記光源部から光出射させる光源制御信号を出力した後の、歪量の被検出対象となる前記ファイバブラッググレーティングの前記光ファイバ内における配置位置に応じた遅延時間後に、前記光シャッタを所定時間だけ開状態にするシャッタ制御信号を出力する内視鏡システム。 Wherein the control unit, after the output of the light source control signal to the light emitted from the light source unit, after a delay time corresponding to the position of the strain amount in the optical fiber of the fiber Bragg grating as the object to be detected, the light an endoscope system that outputs a shutter control signal to the shutter only open state for a predetermined time.
この内視鏡システムによれば、制御部が光源制御信号出力後の所定の遅延時間後にシャッタ制御信号を出力することで、それぞれ異なる位置に配置されたファイバブラッググレーティングからの回折戻り光を選択的に取り出すことができる。 According to the endoscope system, the control unit by outputting the shutter control signal after a predetermined delay time after the light source control signal output, selectively diffracted return light from the fiber Bragg grating disposed in different positions, respectively it can be taken in.

(9) (6)〜(8)のいずれか1つの内視鏡システムであって、 (9) (6) be any one of an endoscope system to (8),
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システム。 The optical shutter is an endoscope system which is an electro-optical shutter which is configured to include an optical functional material having an electro-optical effect.
この内視鏡システムによれば、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。 According to the endoscope system, by using the high-speed drivable electrooptical shutter nsec order, each fiber Bragg grating in the optical fiber can be detected with high resolution, it can improve the detection accuracy of the strain distribution.

(10) (6)〜(9)のいずれか1つの内視鏡システムであって、 (10) (6) to be any one of an endoscope system of (9),
複数の前記光ファイバが、それぞれ同一構成の光ファイバである内視鏡システム。 A plurality of the optical fiber, an endoscope system is an optical fiber, respectively identical configurations.
この内視鏡システムによれば、歪検出のための光学系を同じ仕様にでき、装置の簡略化が図れる。 According to the endoscope system, it is an optical system for distortion detection to the same specifications, thereby simplifying the device. また、同じ位置に同じ回折格子周期のファイバブラッググレーティングが設けられるので、内視鏡挿入部の軸方向同一位置における歪を検出でき、一対の光ファイバからの内視鏡挿入部の形状検出を正確に行える。 Further, since the fiber Bragg grating of the same grating period in the same position are provided, able to detect the strain in the axial direction the same position of the endoscope insertion portion, the endoscope insertion portion of the shape detection of a pair of optical fibers accurately It can be performed to.

(11) (6)〜(10)のいずれか1つの内視鏡システムであって、 (11) (6) to (10) be any one of an endoscope system,
前記光路分岐部、前記光シャッタ、及び前記光検出部が、複数の前記光ファイバに対してそれぞれ個別に設けられた内視鏡システム。 The optical path branching unit, the optical shutter, and the photo detecting portion, an endoscope system provided individually for a plurality of said optical fiber.
この内視鏡システムによれば、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。 According to the endoscope system, in that each measuring optical system is provided in each optical fiber, can be performed simultaneously distortion detection of the optical fibers, respectively, it can reduce measurement time for shape detection.

(12) (6)〜(11)のいずれか1つの内視鏡システムであって、 (12) (6) to (11) be any one of an endoscope system,
前記光ファイバが、前記内視鏡挿入部の外周側にそれぞれ配置された内視鏡システム。 The optical fiber, an endoscope system that is arranged on the outer peripheral side of the endoscope insertion portion.
この内視鏡システムによれば、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。 According to the endoscope system, for detecting the outer peripheral position distortion caused by deformation of the endoscope insertion portion is largely generated, allows the shape of the detection with high accuracy.

(13) (6)〜(11)のいずれか1つの内視鏡システムであって、 (13) (6) to (11) be any one of an endoscope system,
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、 The endoscope insertion portion, together with a forceps hole communicating along the longitudinal direction of the endoscope insertion portion is internally provided, comprising an insertion has been elongated treatment instrument into the forceps hole,
前記光ファイバが、前記処置具の外周側にそれぞれ配置された内視鏡システム。 The optical fiber, an endoscope system that is arranged on the outer peripheral side of the treatment instrument.
この内視鏡システムによれば、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。 According to the endoscope system, by providing the optical fiber to the treatment instrument can detect the shape of the endoscope insertion portion without changing the configuration of an endoscope.

(14) (6)〜(13)のいずれか1つの内視鏡システムであって、 (14) (6) to (13) be any one of an endoscope system,
前記制御部により検出された前記内視鏡挿入部の形状情報を表示する表示部を備えた内視鏡システム。 The endoscope system provided with a display unit for displaying the shape information of the endoscope insertion portion detected by the control unit.
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簡単かつ正確に把握でき、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。 According to the endoscope system, by displaying the result of detecting the shape of the endoscope insertion portion on the display unit, the endoscope insertion portion shape during operation which is inserted into the body cavity easily and accurately it can be grasped, the particular and the inspected portion, the forward and backward operation of the endoscope insertion portion can be performed smoothly.

(15) 被検体内に挿入する長尺状の挿入部と、該挿入部の基端側に配置された操作部とを有する医療機器であって、 (15) A medical device having an elongated insertion portion to be inserted into a subject, an operation section disposed on the base end side of the insertion portion,
前記挿入部の長手方向に沿った複数箇所に分散して配置された硬度変更手段と、 And placed hardness changing means dispersed in a plurality of locations along the longitudinal direction of the insertion portion,
前記挿入部の長手方向に沿った複数箇所に配置され、前記挿入部の形状検出に利用される歪検出センサと、を具備し、 The insertion portion is disposed at a plurality of positions along the longitudinal direction of, anda strain detection sensors to be used for the shape detection of the insertion portion,
前記硬度変更手段は、前記操作部の操作に応じて、当該硬度変更手段の配置箇所における前記挿入部の硬度を変化させるものであり、 The hardness changing means, in response to operation of the operation unit, which changes the hardness of the insertion portion of the arrangement position of the hardness changing means,
前記歪検出センサは、光ファイバ内に形成された回折格子からなり、前記光ファイバに導入された光のうちの特定波長の光を回折して光導入側に戻すものであり、 The strain detecting sensor is made from the diffraction grating formed in the optical fiber, and the diffraction light of a specific wavelength of light introduced into the optical fiber is intended to return to the light introduction side,
前記歪検出センサの配置密度は、前記硬度可変手段の配置位置に対応して変化している医療機器。 Arrangement density of the strain detecting sensor is a medical device that is changed in accordance with the position of the hardness varying means.
この医療機器によれば、光ファイバの回折格子が形状検出点となるため、硬度可変手段の配置された硬度可変領域に対しても形状検出点を配置でき、挿入部の硬度可変機能と形状検出機能とを、細径化しつつ実現することができる。 According to this medical instrument, the diffraction grating of the optical fiber is a shape detection point, also can place shape detection points for arranged hardness variable region of the hardness varying means, the insertion portion of the hardness variation function and shape detection and a function, can be achieved while reduced in diameter.

11 硬度可変部(硬度可変手段) 11 hardness variable portion (hardness varying means)
10,10A 形状検出部 13 制御装置 19 内視鏡挿入部 31 軟性部 33 湾曲部 35 内視鏡先端部 39 鉗子挿入部 41,41A,41B,41C,41D 光ファイバ 47A,47B,47C,47D 光学ユニット 49 光源部 51 制御部 53 光導入端 55 ビームスプリッタ(光路分離部) 10,10A shape detection unit 13 control unit 19 endoscope insertion portion 31 flexible portion 33 curved portion 35 the endoscope front end portion 39 the forceps insertion portion 41,41A, 41B, 41C, 41D optical fiber 47A, 47B, 47C, 47D optical unit 49 light source unit 51 control unit 53 light introduction end 55 beam splitter (optical path separating portion)
57 光シャッタ 59 光検出部 61 光学機能材料 63 駆動回路 65,67 偏光板 75 ハーフミラー 77 鉗子孔 79 処置具 K 硬度可変領域と隣接する他の硬度可変領域との間 U 硬度可変領域 FBG ファイバブラッググレーティング100 内視鏡装置200 内視鏡システム 57 between U hardness variable region FBG Fiber Bragg the optical shutter 59 light detector 61 an optical functional material 63 driving circuits 65 and 67 a polarizing plate 75 a half mirror 77 other hardness variable region adjacent to the forceps channel 79 treatment instrument K hardness variable region grating 100 endoscope apparatus 200 endoscopic system

Claims (13)

  1. 内視鏡挿入部の硬度を変化させる硬度可変手段が前記内視鏡挿入部の長手方向に沿った複数箇所に分散して配置される内視鏡装置と、 And an endoscope apparatus hardness varying means for varying the hardness of the endoscope insertion portion is placed distributed over multiple locations along the longitudinal direction of the endoscope insertion portion,
    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が形成され、前記内視鏡挿入部の長手方向に沿って配置される少なくとも一対の光ファイバと、 At least one pair of optical fibers in which a plurality of fiber Bragg gratings of different grating period with each other are formed, are arranged along the longitudinal direction of the endoscope insertion portion,
    前記複数のファイバブラッググレーティングのそれぞれの回折格子周期に対応した波長の入射光を出射する光源部と、 A light source unit for emitting incident light having a wavelength corresponding to the respective diffraction grating period of said plurality of fiber Bragg gratings,
    前記光ファイバに導入された前記入射光が前記ファイバブラッググレーティングで回折して生じる回折戻り光を、前記入射光の光路から分離して取り出す光路分離部と、 The diffracted return beam the incident light introduced into the optical fiber occurs diffracted by the fiber Bragg grating, and an optical path separating portion taken out separately from the optical path of the incident light,
    取り出された前記回折戻り光を検出する光検出部と、 A light detector for detecting the diffracted return light taken out,
    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、特定のファイバブラッググレーティングからの回折戻り光を選択的に透過させる光シャッタと、 An optical shutter disposed on an optical path midway selectively transmits the diffracted return light from a particular fiber Bragg grating between the light detector and the optical path separating portion,
    前記光検出部で検出される前記特定のファイバブラッググレーティングからの回折戻り光が有する波長と前記入射光が有する波長との波長遷移量に基づいて、前記ファイバブラッググレーティングの歪量を求め、該歪量から前記内視鏡挿入部の形状を検出する制御部と、 Based on the wavelength transition of the wavelength having the wavelength and the incident light diffracted return light has from the particular fiber Bragg grating which is detected by the light detection unit obtains the strain amount of the fiber Bragg grating, strained a control unit for detecting the shape of the endoscope insertion portion from the quantity,
    を備え、 Equipped with a,
    前記内視鏡挿入部の長手方向における前記ファイバブラッググレーティングの配置密度が、前記硬度可変手段の配置位置に対応して変化している内視鏡システム The arrangement density of the fiber Bragg grating, wherein the hardness varying means endoscope system change in response that the arrangement position of the longitudinal direction of the endoscope insertion portion.
  2. 請求項1記載の内視鏡システムであって、 The endoscope system according to claim 1,
    前記内視鏡挿入部が、 湾曲自在に操作される湾曲部を有し、 The endoscope insertion portion includes a bending portion that is bendable operated,
    前記ファイバブラッググレーティングが、 前記長手方向に沿った前記湾曲部内の領域に、前記湾曲部以外の領域よりも高い配置密度で配置された内視鏡システム Said fiber Bragg grating, the longitudinal in the region of the curved portion along the direction, the endoscope system located at a higher arrangement density than regions other than the curved portion.
  3. 請求項1又は請求項2記載の内視鏡システムであって、 A claim 1 or claim 2 endoscope system according,
    前記ファイバブラッググレーティングが、 前記長手方向に沿った前記硬度可変手段の配置箇所内の領域に、前記配置箇所以外の領域よりも高い配置密度で配置された内視鏡システム It said fiber Bragg grating, wherein the region of the arrangement position of the hardness varying means along the longitudinal direction, the endoscope system located at a higher arrangement density than regions other than the arrangement position.
  4. 請求項1 又は請求項2記載の内視鏡システムであって、 A claim 1 or claim 2 endoscope system according,
    前記ファイバブラッググレーティングが、 前記長手方向に沿って隣接して配置された前記硬度可変手段の配置箇所同士の間の領域に、前記配置箇所同士の間以外の領域よりも高い配置密度で配置された内視鏡システム It said fiber Bragg grating, in the region between the arrangement position between the said hardness varying means disposed adjacent along the longitudinal direction, are arranged at a high arrangement density than regions other than between the arrangement position between endoscope system.
  5. 請求項1〜請求項4のいずれか1項記載の内視鏡システムであって、 A claim 1 endoscope system of any one of claims 4,
    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回折光を当該ファイバブラッググレーティングから発生させる中心狭帯域波長と、該中心狭帯域波長の前後の他の近接狭帯域波長と、の複数種の狭帯域波長のパルス光を出射し、 It said light source unit includes a central narrow wavelength to the diffracted light corresponding to the reference grating period in unstrained state of the fiber Bragg grating is generated from the fiber Bragg grating, another proximity narrowband around the said central narrow wavelength and the wavelength, the pulse light of a plurality of types of narrow band wavelengths emitted,
    前記制御部が、前記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させ、 Wherein the control unit is sequentially introduced into the optical fiber of the plurality of types of narrow-band wavelength of the pulsed light at different timings,
    前記パルス光を前記光ファイバに導入するタイミングに応じたタイミングで前記光シャッタを開閉駆動することにより、前記回折戻り光を前記光検出部により選択的に検出し、 By opening and closing the optical shutter at a timing corresponding to the timing of introducing the pulsed light to the optical fiber, the diffraction return light selectively detected by the light detecting unit,
    該検出された回折戻り光に対応する前記パルス光の狭帯域波長と前記中心狭帯域波長との差分を、前記波長遷移量として求める内視鏡システム。 An endoscope system with narrow band wavelength of the pulsed light corresponding to the detected diffracted return light a difference between the central narrow wavelength, determined as the wavelength transition amount.
  6. 請求項1〜請求項5のいずれか1項記載の内視鏡システムであって、 The endoscope system according to any one of claims 1 to 5,
    前記制御部が、前記回折戻り光が前記光検出部に到達するタイミングに同期して前記光シャッタを開閉駆動する内視鏡システム。 The endoscope system wherein the control unit is, for the diffraction return light for opening and closing the optical shutter in synchronization with the timing of reaching the light detector.
  7. 請求項6記載の内視鏡システムであって、 The endoscope system according to claim 6,
    前記入射光を前記光ファイバに導入させてから、前記光ファイバの光入射端と前記歪量の被検出対象となる前記ファイバブラッググレーティングの配置位置との間を前記入射光が往復する光往復時間経過したときに、前記制御部が、前記光シャッタを所定時間だけ開状態にするシャッタ制御信号を前記光シャッタに出力する内視鏡システム。 After the incident light is introduced into the optical fiber, the optical round trip time the incident light reciprocates between the light incident end and the arrangement position of the fiber Bragg grating as the object to be detected of the amount of distortion of the optical fiber when passed, an endoscope system wherein the control unit outputs a shutter control signal to the optical shutter only open state for a predetermined time to the optical shutter.
  8. 請求項1〜請求項7のいずれか1項記載の内視鏡システムであって、 The endoscope system according to any one of claims 1 to 7,
    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システム。 The optical shutter is an endoscope system which is an electro-optical shutter which is configured to include an optical functional material having an electro-optical effect.
  9. 請求項1〜請求項8のいずれか1項記載の内視鏡システムであって、 The endoscope system according to any one of claims 1 to 8,
    前記少なくとも一対の光ファイバが、それぞれ同一構成の光ファイバである内視鏡システム。 At least one pair of optical fibers, an endoscope system is an optical fiber, respectively identical configurations.
  10. 請求項1〜請求項9のいずれか1項記載の内視鏡システムであって、 The endoscope system according to any one of claims 1 to 9,
    前記光路分離部、前記光シャッタ、及び前記光検出部が、前記光ファイバのそれぞれに対して個別に設けられた内視鏡システム。 The optical path separating portion, the optical shutter, and the photo detecting portion, an endoscope system provided separately for each of the optical fiber.
  11. 請求項1〜請求項10のいずれか1項記載の内視鏡システムであって、 The endoscope system according to any one of claims 1 to 10,
    前記光ファイバが、前記内視鏡挿入部の外周側にそれぞれ配置された内視鏡システム。 The optical fiber, an endoscope system that is arranged on the outer peripheral side of the endoscope insertion portion.
  12. 請求項1〜請求項11のいずれか1項記載の内視鏡システムであって、 The endoscope system according to any one of claims 1 to 11,
    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を有し、 The endoscope insertion portion has a clamp hole communicating along the longitudinal direction of the endoscope insertion portion,
    前記光ファイバが、前記鉗子孔に挿通される長尺状の処置具の外周側にそれぞれ配置された内視鏡システム。 The optical fiber, an endoscope system that is arranged on the outer peripheral side of the elongated treatment instrument to be inserted into the forceps hole.
  13. 請求項1〜請求項12のいずれか1項記載の内視鏡システムであって、 The endoscope system according to any one of claims 1 to 12,
    検出された前記内視鏡挿入部の形状情報を表示する表示部を備えた内視鏡システム。 The endoscope system provided with a display unit for displaying the shape information of the detected the endoscope insertion portion.
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