JPWO2017094082A1 - 湾曲情報導出装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1Aと図1Bと図2乃至図10を参照して第1の実施形態について説明する。
第1変化情報とは、例えば被検出部411の曲げに由来しないスペクトルの変化を表す。被検出部411の曲げに由来しないスペクトルの変化一例として、例えば光源310のスペクトルの変化が挙げられる。光源310のスペクトル(以下、第2スペクトルと称する)とは、例えば、光源310から出射された直後の光のスペクトルであり、導光部材420とは異なる導光部材601によって生成ユニット600に導光された光のスペクトルをいう。つまり、導光部材601によって生成ユニット600に導光される光は、被検出部411によって変調されていない光である。第2スペクトルとは、所定の波長領域における波長毎の光強度の関係を表す検出光量情報である。
第2変化情報とは、第1変化情報を含み且つ被検出部411の曲げに由来するスペクトルの変化を表す。第2変化情報は、記憶部120に記憶される第1スペクトルを基に、後述する湾曲情報演算部110によって算出される。
なお本実施形態では、後述するが、被検出部411の曲げのみに由来するスペクトルの変化を、第3変化情報と表す。すなわち、第3変化情報は、第2変化情報から第1変化情報を取り除いた情報である。言い換えれば、第2変化情報は、曲げのみに由来する第3変化情報に、曲げに由来しない第1変化情報が重畳している。
本体部605は、第2スペクトルを基に、第1変化情報を生成する。なお第2光検出器603は第2スペクトルを湾曲情報演算部110に出力し、湾曲情報演算部110が第1変化情報を生成してもよい。または第2スペクトルは記憶部120に記憶され、本体部605または湾曲情報演算部110は記憶部120に記憶される第2スペクトルを基に第1変化情報を生成してもよい。湾曲情報演算部110が生成した場合、第1変化情報は、本体部605に出力されてもよいし、記憶部120に記憶され本体部605に読み出されてもよい。
光量情報関係は、例えば、被検出部411それぞれに配置された光吸収体424の吸収スペクトルと、被検出部441それぞれが変調する光の強度と湾曲情報との関係とを示す。
内視鏡810の挿入部812は、ユーザによって被挿入体内に挿入される。このとき、挿入部812は、被挿入体の形状に追従して湾曲する。内視鏡810は、挿入部812内の観察光学系及び撮像素子により画像信号を得る。得られた画像信号は、内視鏡制御部820の画像処理部822に伝達される。画像処理部822は、取得した画像信号に基づいて、被挿入体の内部の画像を作成する。画像処理部822は、作成した画像を表示部180に表示させる。
以下において、時刻T0では、被検出部411は、例えば直線状態といった基準状態となっている。
時刻T1では、被検出部411は、基準状態に対して変化した変化状態、例えば湾曲状態である。
図5は、時刻T0および時刻T1において、第1の光検出器320によって検出された、所定の波長領域における波長毎の光強度の関係である第1スペクトルI0,I1の関係を示す。時刻T0における第1スペクトルI0は、被検出部411が基準状態におけるスペクトルを示す。時刻T1における第1スペクトルI1は、被検出部411が湾曲状態におけるスペクトルを示す。被検出部411が湾曲すると、曲げの向きと曲げの大きさとによって、光吸収体424で吸収される光量が変化する。ここでは、光源310のスペクトルの変化(第1変化情報)を考慮しないものとする。
図6は、各波長における光強度の変化率を示し、具体的には基準状態における第1スペクトルI0に対する湾曲状態における第1スペクトルI1の変化率(I1/I0)である。この変化率を、以下において湾曲変化率と称する。湾曲変化率は、被検出部411の曲げのみに由来するスペクトルの変化率であり、第3変化情報である。
時刻T2では、被検出部411は、基準状態のままであり、光源310のスペクトルが変化した状態である。
図7は、時刻T0および時刻T2において、第2の光検出器603によって検出された、所定の波長領域における波長毎の光強度の関係である第2スペクトルQ0,Q2の関係を示す。第2スペクトルQ0は、時刻T0における第2スペクトルを示す。第2スペクトルQ1は、時刻T0から所定の時間経過した時刻T2における第2スペクトルを示す。第2スペクトルQ2は、例えば、所定時刻経過に伴い、光源310周辺の環境温度と光源310の駆動電流と光源310に備えられる発光素子の発熱と光源310の経時的な変化との少なくとも1つによって、第2スペクトルQ0に対して変化する。第2スペクトルQ0,Q2は、第2光検出器603によって検出されることで、既知となる。
なお、第2スペクトルQ0,Q2は、被検出部411の湾曲の状態の影響を受けない。
図8は、各波長における光強度の変化率を示し、具体的には時刻T0における第2スペクトルQ0に対する時刻T2における第2スペクトルQ2の変化率(Q2/Q0)である。この変化率を、以下において、光源変化率と称する。光源変化率は、光源310のスペクトルの変化率であり、第1変化情報を表す。この光源変化率は、例えば生成ユニット600の本体部605によって演算され、入力部130を介して湾曲情報演算部110に出力される。光源変化率(Q2/Q0)は、既知であるQ2,Q0を用いるため、既知となる。
時刻T0(基準状態)における第1スペクトルI0に対する時刻T3(基準状態)における第1スペクトルI3の湾曲変化率は、I3/I0=Q2/Q0であり、湾曲情報演算部110によって演算される。
(I4/I0)×(Q0/Q2)・・・式(1)
=(I1×Q2/Q0/I0)×(Q0/Q2)
=I1/I0。
図示はしないが、第1光検出器320と第2光検出器603とは、異なるポートから入射された光のスペクトルをそれぞれ検出するマルチチャンネルの光検出器としてもよい。この場合、光検出器は、1台で複数のポートからスペクトルをそれぞれ検出できる。
以下に図11を参照して、本実施形態の第1変形例について説明する。
図11に示すように、生成ユニット600は、光源310から出射された光を、第2光検出器603に分割するビームスプリッタ607を有してもよい。ビームスプリッタ607は、光の進行方向において、光源310と光分岐部330との間に配置される。導光部材601は、光がビームスプリッタ607から第2光検出器603に直接入射するのであれば省略されてもよいし、ビームスプリッタ607と第2光検出器603との間に配置されてもよい。
以下に図12を参照して、本実施形態の第1変形例について説明する。
図12に示すように、生成ユニット600は光分岐部330を有する。本実施形態の光分岐部330は、光源310から出射された光の一部を導光部材420に導き、導光部材420によって導かれた光を第1光検出器320に導き、光源310から出射された光の他部を第2光検出器603に導く。
図13Aと図13Bと図13Cと図13Dとを参照して、第2の実施形態について説明する。本実施形態では、第1の実施形態とは異なる部分のみ記載する。
以下に図14Aと図14Bと図14Cとを参照して、本実施形態の第1変形例について説明する。
以下に図15Aと図15Bと図15Cとを参照して、本実施形態の第2変形例について説明する。
図16を参照して、第3の実施形態について説明する。本実施形態では、第1の実施形態とは異なる部分のみ記載する。
本実施形態では、光分岐部330と反射部材430とが省略されており、導光部材420の一端部は光源310に光学的に接続され、導光部材420の他端部は第1光検出器320に光学的に接続される。
また本実施形態では、導光部材601の一端部は光源310に光学的に接続され、導光部材601の他端部は第2光検出器603に光学的に接続される。導光部材601は、導光部材420に並んでいる。
図17を参照して、第4の実施形態について説明する。本実施形態では、第1の実施形態とは異なる部分のみ記載する。本実施形態の構成は、第1の実施形態の構成と略同一で、第3変化情報の演算の手順が第1の実施形態とは異なる。このため第2光検出器603が省略され、生成ユニット600は、第1光検出器320と第1光検出器320に接続される本体部605とを有する。
時刻T0において、被検出部411は基準状態であるとする。このとき導光部材420に第1スペクトルI0の光が導光されて第1光検出器320は第1スペクトルI0を検出すると定義し、導光部材601に第2スペクトルQ0の光が導光されると定義する。
I5’/I0=(I5/I0)×(Q2/Q0)。
本実施形態では、第1変化情報(Q2/Q0)は既知であるため、第3変化情報(I1/I0)を求めることができる。このため、具体的な第2スペクトルQ0,Q2,Q6を直接検出する必要がない。したがって、第1の実施形態において第2光検出器603を省略でき、第2の実施形態では切替器609を省略できる。
光量情報関係は、例えば、被検出部411それぞれに配置された光吸収体424の吸収スペクトルと、被検出部411それぞれが変調する光の強度と湾曲情報との関係とを示す。
時刻T2では、被検出部411は、基準状態のままであり、光源310のスペクトルが変化した状態である。
図7は、時刻T0および時刻T2において、第2の光検出器603によって検出された、所定の波長領域における波長毎の光強度の関係である第2スペクトルQ0,Q2の関係を示す。第2スペクトルQ0は、時刻T0における第2スペクトルを示す。第2スペクトルQ2は、時刻T0から所定の時間経過した時刻T2における第2スペクトルを示す。第2スペクトルQ2は、例えば、所定時刻経過に伴い、光源310周辺の環境温度と光源310の駆動電流と光源310に備えられる発光素子の発熱と光源310の経時的な変化との少なくとも1つによって、第2スペクトルQ0に対して変化する。第2スペクトルQ0,Q2は、第2光検出器603によって検出されることで、既知となる。
なお、第2スペクトルQ0,Q2は、被検出部411の湾曲の状態の影響を受けない。
以下に図11を参照して、本実施形態の第1変形例について説明する。
図11に示すように、生成ユニット600は、光源310から出射された光を、第2光検出器603と光分岐部330とに分割するビームスプリッタ607を有してもよい。ビームスプリッタ607は、光の進行方向において、光源310と光分岐部330との間に配置される。導光部材601は、光がビームスプリッタ607から第2光検出器603に直接入射するのであれば省略されてもよいし、ビームスプリッタ607と第2光検出器603との間に配置されてもよい。
以下に図12を参照して、本実施形態の第2変形例について説明する。
図12に示すように、生成ユニット600は光分岐部330を有する。本実施形態の光分岐部330は、光源310から出射された光の一部を導光部材420に導き、導光部材420によって導かれた光を第1光検出器320に導き、光源310から出射された光の他部を第2光検出器603に導く。
Claims (12)
- 検出用の光を導光する導光部材に設けられた1以上の被検出部の曲げの向き及び前記曲げの大きさを表す湾曲情報を導出する湾曲情報導出装置であって、
前記光を前記導光部材に出射する光源と、
前記導光部材によって導光された前記光のスペクトルである第1スペクトルを検出する第1光検出器と、
前記被検出部の前記曲げに由来しないスペクトルの変化を表す第1変化情報を抑制する抑制情報を生成する生成ユニットと、
前記第1変化情報を含み且つ前記曲げに由来するスペクトルの変化を表す第2変化情報を前記第1スペクトルを基に算出し、前記第2変化情報と前記抑制情報とを基に、前記第2変化情報から前記第1変化情報を取り除いた情報であり、前記曲げのみに由来するスペクトルの変化を表す第3変化情報を演算し、前記第3変化情報を基に前記湾曲情報を演算する湾曲情報演算部と、
を具備する湾曲情報導出装置。 - 前記生成ユニットは、
前記光源が出射した前記光のスペクトルである第2スペクトルを検出する第2光検出器と、
前記第2スペクトルを基に前記第1変化情報を生成し、前記第1変化情報を基に前記抑制情報を生成する本体部と、
を有する請求項1に記載の湾曲情報導出装置。 - 前記被検出部が基準状態且つ前記被検出部の所定の動作回数が終了した際、所定の時間が経過した際、前記光源に所定の温度変化が生じた際、または前記光源の動作状態が変更された際に、前記第2光検出器は前記第2スペクトルを検出する請求項2に記載の湾曲情報導出装置。
- 前記生成ユニットは、
前記第1光検出器が検出するスペクトルを、前記第1スペクトル、または前記光源が出射した前記光のスペクトルである第2スペクトルに切り替える切替器と、
前記第1光検出器によって検出された前記第2スペクトルを基とする前記第1変化情報を基に前記抑制情報を生成する本体部と、
を有する請求項1に記載の湾曲情報導出装置。 - 前記被検出部が基準状態且つ前記被検出部の所定の動作回数が終了した際、所定の時間が経過した際、前記光源に所定の温度変化が生じた際、または前記光源の動作状態が変更された際に、前記第1光検出器は前記切替器の切り替えによって前記第2スペクトルを検出する請求項4に記載の湾曲情報導出装置。
- 前記切替器は、
前記導光部材から伝達された第1光が透過する第1透過部と、前記光源から伝達された第2光が透過する第2透過部と、前記第1光及び前記第2光を選択的に遮光する遮光部とを有する切替部材と、
前記切替部材を駆動する駆動部と、
を有し、
前記切替部材は、前記駆動部によって、前記第1光が前記第1透過部を透過し前記第1光検出器に検出され且つ前記遮光部が前記第2光を遮光する第1状態と、前記第2光が前記第2透過部を透過し前記第1光検出器に検出され且つ前記遮光部が前記第1光を遮光する第2状態と、前記遮光部が前記第1光と前記第2光とを遮光する第3状態とのいずれかに切り替わる請求項4に記載の湾曲情報導出装置。 - 前記第2透過部の光透過率は前記第1透過部の光透過率よりも低い、及びまたは、前記第2透過部の透過スペクトルは前記第1透過部の透過スペクトルと異なる請求項6に記載の湾曲情報導出装置。
- 前記切替部材は、前記被検出部が基準状態且つ前記被検出部の所定の動作回数が終了した際、所定の時間が経過した際、または前記第1光検出器に所定の温度変化が生じた際、前記第3状態に切り替わる請求項6に記載の湾曲情報導出装置。
- 前記切替器は、
前記導光部材から伝達された第1光と前記光源から伝達された第2光との少なくとも一方を遮光する遮光部材と、
前記遮光部材を駆動する駆動部と、
を有し、
前記遮光部材は、前記駆動部によって、前記光源と前記第1光検出器との間に配置されて前記第2光のみを遮光する第1状態と、前記導光部材と前記第1光検出器との間に配置されて前記第1光のみを遮光する第2状態と、前記光源と前記第1光検出器との間に配置されて前記第2光のみを遮光し且つ前記導光部材と前記第1光検出器との間に配置されて前記第1光を遮光する第3状態とのいずれかに切り替わる請求項4に記載の湾曲情報導出装置。 - 前記遮光部材は、前記被検出部が基準状態且つ前記被検出部の所定の動作回数が終了した際、所定の時間が経過した際、または前記第1光検出器に所定の温度変化が生じた際、前記第3状態に切り替わる請求項9に記載の湾曲情報導出装置。
- 前記切替器は、
前記導光部材から伝達された第1光が透過する第1透過部と、前記光源から伝達された第2光が透過する第2透過部とを有する切替部材と、
前記第1光と前記第2光との少なくとも一方を遮光する遮光部材と、
前記遮光部材を駆動する駆動部と、
を有し、
前記遮光部材は、前記駆動部によって、前記第2透過部と前記光源との間に配置されて前記第2光のみを遮光する第1状態と、前記第1透過部と前記導光部材と間に配置されて前記第1光のみを遮光する第2状態と、前記第1透過部と前記導光部材と間と前記第2透過部と前記光源との間とに配置されて前記第1光と前記第2光とを遮光する第3状態とのいずれかに切り替わる請求項4に記載の湾曲情報導出装置。 - 前記遮光部材は、前記被検出部が基準状態且つ前記被検出部の所定の動作回数が終了した際、所定の時間が経過した際、または前記第1光検出器に所定の温度変化が生じた際、前記第3状態に切り替わる請求項11に記載の湾曲情報導出装置。
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