(57)【要約】  形状演算装置（１０）は、複数の被検出部（２６）各々に応じた波長について検出される光量が複数の被検出部の各々の形状に応じて異なるように構成されたセンサ（１２）を用いて取得された波長と光量との関係である光量情報を検出する光検出器（１６）と、光量情報に基づき複数の被検出部の各々の形状に関わる演算を行う演算部（５０）とを備える。形状演算装置（１０）は、更に、センサに入力される光の強度、及びセンサから出力された光に基づき光検出器によって生成される電気信号、のうち少なくとも一方のダイナミックレンジを変更する設定変更部（４０Ａ，４２，１４Ａ）を備える。
2017009984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の被検出部各々に応じた波長について検出される光量が前記複数の被検出部の各々の形状に応じて異なるように構成されたセンサを用いて取得された前記波長と前記光量との関係である光量情報を検出する光検出器と、
前記光量情報に基づき前記複数の被検出部の各々の形状に関わる演算を行う演算部と、
前記センサに入力される光の強度、及び前記センサから出力された光に基づき前記光検出器によって生成される電気信号、のうち少なくとも一方のダイナミックレンジを変更する設定変更部と、
を備える形状演算装置。
【請求項２】
前記設定変更部は、前記光検出器の露光時間を変更することで、前記電気信号のダイナミックレンジを変更する請求項１に記載の形状演算装置。
【請求項３】
前記設定変更部は、前記光検出器の検出に関する同期信号の周波数を変更することで、前記電気信号のダイナミックレンジを変更する請求項１又は２に記載の形状演算装置。
【請求項４】
前記設定変更部は、前記光検出器の検出感度を変更することで、前記電気信号のダイナミックレンジを変更する請求項１に記載の形状演算装置。
【請求項５】
前記設定変更部は、前記光検出器からの検出信号のレンジを変更することで、前記電気信号のダイナミックレンジを変更する請求項１に記載の形状演算装置。
【請求項６】
前記光検出器からの前記検出信号の前記レンジの変更は、デジタル変換に関する変更を含む請求項５に記載の形状演算装置。
【請求項７】
前記設定変更部は、前記センサに入力する光強度を変更することで、前記センサに入力される光の強度のダイナミックレンジを変更する請求項１に記載の形状演算装置。
【請求項８】
前記設定変更部は、前記ダイナミックレンジの変更の方法の二つ以上を組み合わせた変更を行う請求項２乃至７の何れかに記載の形状演算装置。
【請求項９】
前記設定変更部における前記ダイナミックレンジの変更を行うか否かを判定する判定部を更に備える請求項２乃至８の何れかに記載の形状演算装置。
【請求項１０】
前記判定部は、前記光検出器の検出信号を検出下限及び検出上限と比較することにより、前記検出信号が検出可能範囲にないと判定したとき、前記ダイナミックレンジの変更を行うと判定する請求項９に記載の形状演算装置。
【請求項１１】
前記検出下限及び検出上限に関する閾値を格納する記憶部を更に備える請求項１０に記載の形状演算装置。
【請求項１２】
前記判定部での判定に関わる情報の変更または前記設定変更部による前記ダイナミックレンジの変更の方法を指示する指示部を更に備える請求項９乃至１１の何れかに記載の形状演算装置。
【請求項１３】
前記設定変更部は、前記ダイナミックレンジの変更を段階的に行う請求項１乃至１２の何れかに記載の形状演算装置。
【請求項１４】
光を射出する光源と、
前記センサと、
をさらに備え、
前記センサは、
前記光源から射出された前記光を導光する導光部材と、
前記導光部材に設けられた複数の光学特性変化部材であって前記導光部材によって導光される光のスペクトルに対して互いに異なる影響を与える複数の光学特性変化部材の各々を含む複数の前記被検出部と、
を含み、
前記光検出器は、前記導光部材によって導光される光であって、前記複数の光学特性変化部材によって影響を受けた光を検出し、前記光量情報を出力する請求項１乃至１３の何れかに記載の形状演算装置。
【請求項１５】
被検体に挿入される挿入部を備える内視鏡と、
前記内視鏡に接続されたコントローラと、
請求項１４に記載の形状演算装置と、
を備え、
前記形状演算装置の前記センサの前記導光部材は、前記内視鏡の前記挿入部に設けられ、
前記形状演算装置の前記演算部は、前記コントローラに設けられ、前記光量情報に基づいて前記内視鏡の前記挿入部の形状を算出する内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の被検出部各々に応じた波長について検出される光量が上記複数の被検出部の各々の形状に応じて異なるように構成されたセンサを用いて取得された上記波長と上記光量との関係である光量情報から、上記被検出部各々の形状を算出する形状演算装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許第４７１４５７０号公報（以下、特許文献１と記す）には、スコープと一体的に曲折し、スコープの形状を検出する内視鏡形状検出プローブが開示されている。この検出プローブは、曲率検出用ファイバに設けられた被検出部として、曲率に応じて光量が変化する光変調部を有している。このような構成の検出プローブは、光変調部で変調された光の強度もしくは波長と、光変調部と曲率検出用ファイバの出射端との距離と、に基づいて、スコープの形状を検出することが可能である。【０００３】
また、上記特許文献１は、曲率検出用ファイバに、互いに異なる波長成分に対応した被検出部を複数個設けることで、スコープの一部分だけでなく所望の長さに亘った様々な部分の形状を検出可能とすることも開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４７１４５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数の被検出部は、その対応する波長成分が異なれば、発生する光量ロスは異なる。また、曲率検出用ファイバの出射端において光量を検出する検出器に関しても、波長成分毎に感度が異なっている。そのため、或る波長成分については高精度に光量を検出できるが、別の波長成分については低精度でしか光量を検出できないといったことがあり得る。従って、複数の被検出部各々の形状を正確に算出することができない虞がある。【０００６】
上記特許文献１には、このような課題に対する解法は何ら記載されていない。【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、複数の被検出部を有するセンサから波長と光量との関係である光量情報を高精度に取得可能とし、以て被検出部各々の形状を正確に算出できる形状演算装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の形状演算装置の一態様は、
複数の被検出部各々に応じた波長について検出される光量が前記複数の被検出部の各々の形状に応じて異なるように構成されたセンサを用いて取得された前記波長と前記光量との関係である光量情報を検出する光検出器と、
前記光量情報に基づき前記複数の被検出部の各々の形状に関わる演算を行う演算部と、
前記センサに入力される光の強度、及び前記センサから出力された光に基づき前記光検出器によって生成される電気信号、のうち少なくとも一方のダイナミックレンジを変更する設定変更部と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数の被検出部を有するセンサから波長と光量との関係である光量情報を高精度に取得可能とし、以て被検出部各々の形状を正確に算出できる形状演算装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る形状演算装置の概略的な構成を示す図である。
【図２】図２は、被検出部が設けられた部分の光導通部材の断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、光導通部材を湾曲しないときの光伝達量を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、光導通部材を被検出部が設けられた側とは反対側に湾曲したときの光伝達量を示す図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、光導通部材を被検出部が設けられた側に湾曲したときの光伝達量を示す図である。
【図４】図４は、各被検出部の光の吸収スペクトルを示す図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係る形状演算装置のプロセッサ部及びその周辺部の機能的な構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、可変量設定変更の一例としてセンサ部に入力される光強度のダイナミックレンジのシーケンシャル変更を行うために、光源の光強度の設定をシーケンシャルに変更する場合のタイムチャートを示す図である。
【図７】図７は、可変量設定変更の一例として光検出器によって生成される電気信号のダイナミックレンジのシーケンシャル変更を行うために、光検出器の露光時間の設定をシーケンシャルに変更する場合のタイムチャートを示す図である。
【図８】図８は、可変量設定変更の一例として光検出器によって生成される電気信号のダイナミックレンジのシーケンシャル変更を行うために、光検出器の感度のゲインの設定をシーケンシャルに変更する場合のタイムチャートを示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、可変量設定変更の一例として光検出器の同期信号の変更を行う場合の、変更前の一定同期信号に従って光検出器で取得される各波長の検出信号を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、可変量設定変更の一例として光検出器の同期信号の変更を行う場合の、必要な波長に応じて変更された後の同期信号に従って光検出器で取得される各波長の検出信号を示す図である。
【図１０】図１０は、第１実施形態に係る形状演算装置の動作フローチャートを示す図である。
【図１１】図１１は、光導通部材の形状と、シーケンシャルな可変量設定変更による検出信号と、の関係を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の第２実施形態に係る形状演算装置のプロセッサ部及びその周辺部の機能的な構成を示すブロック図である。
【図１３】図１３は、第２実施形態に係る形状演算装置の動作フローチャートを示す図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、光検出器の検出信号が上限閾値を上回った時の可変量設定変更前の検出信号を示す図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、光検出器の検出信号が上限閾値を上回った時の可変量設定変更後の検出信号を示す図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、光検出器の検出信号が下限閾値を下回った時の可変量設定変更前の検出信号を示す図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、光検出器の検出信号が下限閾値を下回った時の可変量設定変更後の検出信号を示す図である。
【図１６】図１６は、本発明の第３実施形態に係る形状演算装置のプロセッサ部及びその周辺部の機能的な構成を示すブロック図である。
【図１７】図１７は、第３実施形態に係る形状演算装置の動作フローチャートを示す図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、可変量設定変更の一例としてＡＤ変換器の基準電圧変更によるレンジ変更前の検出信号を示す図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、可変量設定変更の一例としてＡＤ変換器の基準電圧変更によるレンジ変更後の検出信号を示す図である。
【図１９】図１９は、本発明の第４実施形態に係る形状演算装置のプロセッサ部及びその周辺部の機能的な構成を示すブロック図である。
【図２０】図２０は、第４実施形態に係る形状演算装置の動作フローチャートを示す図である。
【図２１Ａ】図２１Ａは、複数の可変量設定変更による最適検出信号取得の例において、設定変更前の検出信号を示す図である。
【図２１Ｂ】図２１Ｂは、複数の可変量設定変更による最適検出信号取得の例において、図２１Ａの設定から光検出器の露光時間の設定を変更した後の検出信号を示す図である。
【図２１Ｃ】図２１Ｃは、複数の可変量設定変更による最適検出信号取得の例において、図２１Ｂの設定から光検出器の露光時間の設定を更に変更した後の検出信号を示す図である。
【図２１Ｄ】図２１Ｄは、複数の可変量設定変更による最適検出信号取得の例において、図２１Ｃの設定から光源の光強度の設定を変更した後の検出信号を示す図である。
【図２２】図２２は、何れかの実施形態に係る形状演算装置を搭載した内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
［第１実施形態］
図１に示すように、本第１実施形態に係る形状演算装置１０は、センサ部１２と、光源１４と、光検出器１６と、光分岐部１８と、反射防止部材２０と、プロセッサ部２２と、から構成される。センサ部１２は、光導通部材２４と、ｎ個の被検出部２６（第１の被検出部２６−１、第２の被検出部２６−２、…、第ｎの被検出部２６−ｎ）と、反射部材２８と、より構成される。
【００１３】
光源１４は、レーザダイオード（ＬＤ）、ＬＥＤ、ランプ、等の光、またはこれらの光により蛍光材を発光させた光などが利用でき、これら複数の組み合わせにより、形状演算装置１０に必要な波長特性の光（例えば白色光）を整えて出射する。光分岐部１８は、例えばファイバカプラ、ハーフミラー、またはビームスプリッタで構成され、上記光源１４から出射された光を光導通部材２４の一端に入射させる。なお、上記光分岐部１８がファイバカプラの場合、光源１４とは、ファイバカプラのファイバに光を集光して入射させるレンズ系なども含めている。上記光分岐部１８がハーフミラーまたはビームスプリッタの場合は、光源１４は、光を平行光に整えるレンズ系なども含めている。さらに、レーザダイオードのように戻り光が出力に影響を与える場合、光源１４は、アイソレータなども含める。
【００１４】
光導通部材２４は、上記光分岐部１８によって上記一端に入射された光を他端まで導光して、その他端から出射する。反射部材２８は、上記光導通部材２４の他端から出射した光を反射して、上記光導通部材２４の上記他端に再び入射させる。これにより、上記光導通部材２４は、この他端に入射された光を上記一端まで導光し、上記一端から出射する。上記光分岐部１８は、この光導通部材２４の一端から出射された光を光検出器１６に入力させる。光検出器１６は、入力された光のうち所定の波長の光量を検出し、波長と光量との関係である光量情報をプロセッサ部２２に出力する。
【００１５】
なお、反射防止部材２０は、光導通部材２４に入射されなかった光が光検出器１６に戻るのを防ぐために使用される。
【００１６】
ここで、上記光導通部材２４は、当該形状演算装置１０により曲率情報を検出するべき構造体、例えば内視鏡の挿入部の長手軸方向に沿って延在配置され、上記構造体の湾曲状態に倣って湾曲するような可撓性を有している。
【００１７】
具体的には、上記光導通部材２４は、光ファイバによって構成されることができる。図２は、この光ファイバの長手軸方向に直交する方向である径方向の断面構造を示している。すなわち、上記光ファイバは、中心に存在する、光を導光するコア３０と、当該コア３０の周りに設けられた、光を安定的にコア３０に閉じ込めるクラッド３２と、更にこれらコア３０及びクラッド３２を物理的な衝撃及び熱的な衝撃から保護するためのジャケット３４と、によって構成されている。
【００１８】
なお、上記光導通部材２４は、光ファイバに限るものではなく、光導波路によって構成されても良い。
【００１９】
また、上記光導通部材２４には、曲率情報を検出するべき上記構造体の各位置に対応する箇所に、互いに光の吸収スペクトルが異なる被検出部２６（第１の被検出部２６−１、第２の被検出部２６−２、…、第ｎの被検出部２６−ｎ）が設けられる。ここで、曲率情報は、曲げの向きと曲げの大きさの情報である。
【００２０】
上記光導通部材２４の曲率を変えると、上記光導通部材２４に導光されている光量の大きさが変化する。図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃは、上記光導通部材２４の湾曲に応じた光伝達量の模式図を示すものである。ここで、図３Ａは、上記光導通部材２４を湾曲しないときの光伝達量を示し、図３Ｂは、上記光導通部材２４を上記被検出部２６が設けられた側とは反対側に湾曲したときの光伝達量を示し、図３Ｃは、上記光導通部材２４を上記被検出部２６が設けられた側に湾曲したときの光伝達量を示す。これら図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、上記光導通部材２４を上記被検出部２６が設けられた側に湾曲したときの光伝達量が最も多く、次に上記光導通部材２４を湾曲しないときの光伝達量、次に上記光導通部材２４を上記被検出部２６が設けられた側とは反対側に湾曲したときの光伝達量の順である。よって、上記光導通部材２４から出射される光信号の光強度を測定することで、上記被検出部２６における湾曲量を検出することができる。そして、上記被検出部２６が設けられている上記光導通部材２４における径方向の位置つまり上記被検出部２６の向きが既知であるので、湾曲方向も知ることができ、この湾曲方向と上記湾曲量とにより、曲率情報が検出されることができる。
【００２１】
上記被検出部２６は、例えば、図２に示すように、上記光導通部材２４の長手軸方向の所望位置において、上記ジャケット３４と上記クラッド３２を除去して上記コア３０の一部を露出させ、この露出させた上記コア３０の部分に、特定の方向の曲がり量に応じてこれに入射した光のスペクトルに対して、他の被検出部２６とは異なる光学的な影響を与える光学特性変化部材で構成される被検出部材３６を、光導通部材２４の元の形状が回復される程度の厚みに形成したものである。上記被検出部材３６は、柔軟性のある部材もしくは弾性のある材料、例えば、アクリル系、エポキシ系、シリコン系、フッ素系などの樹脂、軟性の水ガラス、などの低屈折率の材料でなる。なお、上記被検出部材３６は、略クラッド厚程度に形成し、この被検出部材３６上の上記ジャケット３４と上記クラッド３２とを除去した部分に対してジャケット様の部材を満たすことで、光導通部材２４の元の形状が回復されるようにしても良い。
【００２２】
なお、上記ジャケット３４及び上記クラッド３２の除去は、レーザ加工によって、あるいは、フォト工程及びエッチング工程などを利用して行う。このとき、上記コア３０にミクロな傷を付けてしまうと、光を漏らし、導光する光を損失させてしまったり、曲げに弱くなったりしたりするので、上記コア３０に極力傷を付けない方法で加工することが望ましい。
【００２３】
被検出部材３６を構成する光学特性変化部材としては、各被検出部２６において、図４に示すように、光吸収スペクトルが異なる光吸収体とすることができる。すなわち、各被検出部２６において、所定の波長域が吸収されることで、当該波長の光量を検出すれば、その光量に基づいて当該被検出部２６の湾曲量を求めることができる。
【００２４】
あるいは、上記被検出部材３６は、所定の波長域の光を吸収する、金属粒子からなる光学特性変化部材によって構成しても良い。この金属粒子からなる光学特性変化部材は、当該金属固有の分光吸収スペクトルとは異なる特殊分光吸収スペクトルを有するものである。例えば、この金属粒子からなる光学特性変化部材は、少なくとも１種類の光源の光でプラズモンを励起可能な光励起プラズモン生成機能を有する。すなわち、金属固有の分光吸収スペクトルと、表面プラズモン効果による特殊吸収スペクトルの和を吸収スペクトルとして有する金属ナノ粒子である。光励起プラズモン生成機能は、少なくとも１種類のプラズモン物質、ナノサイズ化した物質、ナノサイズ化した鉱物、ナノサイズ化した金属、の何れかで構成される。ここで、プラズモン物質とは、自由電子が集団的に振動して擬似的な粒子として振舞っている状態を有する物質である。また、ナノサイズとは１μｍより小さいという意味である。金属粒子は、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、等であり、分散媒である。金属粒子の形状は、球または円柱または多角柱である。
【００２５】
光励起プラズモン生成機能は、同じ光学特性変化部材、例えば同じ金属粒子であっても、その大きさ、長さ、及び厚みの少なくとも一つが異なると、特殊分光吸収スペクトルが異なる。例えば、粒子サイズが大きくなるにつれて、光の吸収率のピーク波長（吸収波長特徴領域）が長波長側に移動していく。従って、複数の被検出部２６は、光学特性変化部材として、同じ金属元素で異なる特殊分光吸収スペクトルを有する組み合わせがある。
【００２６】
また、光励起プラズモン生成機能は、別の光学特性変化部材、例えば別の金属粒子であれば、特殊分光吸収スペクトルが異なる。
【００２７】
さらに、複数の金属粒子を混合した複合光学特性変化部材とすることも可能である。
【００２８】
従って、複数の光学特性変化部材、例えば複数の金属粒子を、それぞれ大きさ、長さ、及び厚みの少なくとも一つを異ならせて使用することで、互いに異なる特殊分光吸収スペクトルを有する被検出部材３６が実現でき、他の被検出部２６とは異なる光学的な特性変化を与える被検出部２６を多数形成することが可能となる。
【００２９】
また、光学特性変化部材としては、例えば、積層誘電体膜を有する光学特性変化部材、蛍光体を有する光学特性変化部材、グレーティング構造を有する光学特性変化部材、等であっても良い。
【００３０】
以上のような構成の形状演算装置１０では、光源１４から光分岐部１８を通じて光導通部材２４に光が入射される。入射された光は、光導通部材２４先端の反射部材２８より反射される。反射された光は、光分岐部１８を通じて光検出器１６へ受光される。光検出器１６が受光する光は、被検出部２６（第１の被検出部２６−１、第２の被検出部２６−２、…、第ｎの被検出部２６−ｎ）を通過した光であり、光導通部材２４の曲率に応じて異なる。光検出器１６が受光した各被検出部２６に関する波長の光量が光量情報（Ｄλｎ）としてプロセッサ部２２に与えられ、プロセッサ部２２は、この光量情報に基づいて曲率情報を算出する。
【００３１】
図５に示すように、光源１４は、出射する光の強度を変更する電流調整機能部１４Ａを備えることができる。また、光検出器１６は、露光時間を変更する露光時間調整機能部１６Ａを備えることができる。あるいは、光検出器１６は、光検出器１６のチャージアンプ回路（図示せず）のゲイン設定を変更することで感度を変更する感度調整機能部１６Ｂを備えることができる。これらの機能の詳細については、後述する。
【００３２】
また、プロセッサ部２２は、入力部３８と、分解能向上機能部４０と、光源駆動部４２と、光検出器駆動部４４と、出力部４６と、記憶部４８と、曲率演算部５０と、形状演算部５２と、を備える。プロセッサ部２２は、例えば、コンピュータによって構成することができる。
【００３３】
入力部３８は、当該プロセッサ部２２の外部から与えられる入力データを受け取り、分解能向上機能部４０及び曲率演算部５０に適宜供給する。具体的には、入力部３８には、光検出器１６よりＡＤ変換器５４でデジタルデータ化されたセンサ部１２の各波長の検出信号が入力される。さらに、入力部３８には、光検出器１６から露光終了信号も入力される。また、入力部３８には、入力機器５６から曲率導出開始信号、曲率導出終了信号、センサ識別情報、曲率演算部５０の設定に関する信号、等が入力される。入力機器５６は、曲率導出の開始／終了を指示するためのスイッチまたは釦を含む。また、表示部５８に表示されたメニューや選択項目に対して情報を入力することで、センサ部１２の種別や曲率演算部５０の設定を行うためのキーボードを含む。さらには、無線または有線によるネットワークを介して外部から情報を入力する通信機器を含むこともできる。
【００３４】
分解能向上機能部４０は、センサ部１２に入力される光の強度、及びセンサ部１２から出力された光に基づき光検出器１６によって生成される電気信号、のうちの一つのダイナミックレンジを変更することで、光量情報の分解能を向上する機能を果たすものである。この分解能向上機能部４０は、光検出器１６より露光終了信号を入力部３８が取得したとき、光源１４の電流調整機能部１４Ａによる光強度、光検出器１６の露光時間調整機能部１６Ａによる露光時間、光検出器１６の感度調整機能部１６Ｂによるチャージアンプ回路のゲイン設定、のうちの何れかの設定を変更する可変量設定部４０Ａを備える。本実施形態では、可変量設定部４０Ａは、この設定の変更を段階的に行うことで、ダイナミックレンジの変更を段階的に行う。また、可変量設定部４０Ａは、この段階的な変更を、入力部３８が光検出器１６より露光終了信号を取得する毎に行うことで、シーケンシャルな設定変更を行う。
【００３５】
この可変量設定部４０Ａによる設定変更は、具体的には、可変量設定部４０Ａが、光源駆動部４２または光検出器駆動部４４へＸ段階の段階的な設定のうちの何段階目かを表す順番信号を送信することにより行われる。
【００３６】
すなわち、段階的に光強度を変更する場合、可変量設定部４０Ａは、順番信号を光源駆動部４２に送信することができる。光源駆動部４２は、設定されている光強度の情報を、この送信されてきた順番信号に基づいて変更する。そして、光源駆動部４２は、この変更によって新たに設定された光強度の情報を、出力部４６を介して光源１４の電流調整機能部１４Ａに送信する。電流調整機能部１４Ａは、この光源駆動部４２からの光強度の情報に従った駆動電流でＬＤ等を駆動することで、センサ部１２に入力される光の強度を調整することができる。
【００３７】
このように光源１４の電流調整機能部１４Ａによって光強度を段階的に変更する場合には、図６のタイムチャートに示すように、入力部３８が光検出器１６より露光終了信号を取得する毎に、「順番番号１：強」→「順番番号２：中」→「順番番号３：弱」→「順番番号１：強」→…と３段階（すなわちＸ＝３）の光強度の変更をシーケンシャルに行うように、可変量設定部４０Ａは、順番番号を順次に光源駆動部４２に送信する。なおこのとき、光検出器駆動部４４へは順番番号が送信されないので、露光時間及びチャージアンプ回路のゲイン設定は何ら調整されず、入力部３８が光検出器１６より取得する露光終了信号は、一定の周期で取得され、光検出器１６の感度も時間によらず一定である。
【００３８】
また、段階的に露光時間を変更する場合、可変量設定部４０Ａは、順番信号を光検出器駆動部４４に送信することができる。光検出器駆動部４４は、設定されている露光時間の情報を、この送信されてきた順番信号に基づいて変更するように、順番信号に露光時間が関連付けられている。そして、光検出器駆動部４４は、この変更によって新たに設定された露光時間の情報を、出力部４６を介して光検出器１６の露光時間調整機能部１６Ａに送信する。露光時間調整機能部１６Ａは、この光検出器駆動部４４からの露光時間の情報に従った露光時間で、センサ部１２からの各波長の検出信号の検出を行うことで、センサ部１２から出力された光に基づき光検出器１６によって生成される電気信号を調整することができる。
【００３９】
従って、光検出器１６の露光時間調整機能部１６Ａによって露光時間を段階的に変更する場合には、図７のタイムチャートに示すように、「順番番号１：長」→「順番番号２：中」→「順番番号３：短」→「順番番号１：長」→…と３段階の露光時間の変更をシーケンシャルに行うように、可変量設定部４０Ａは、順番信号を順次に光検出器駆動部４４に送信する。これにより、入力部３８が光検出器１６より取得する露光終了信号は、一定周期とはならず、時間と共に変化する。なおこのとき、光源駆動部４２には、順番信号が出力されないので、光源１４が出射する光の強度は、時間によらず一定となる。また、光検出器駆動部４４では、順番信号に対して光検出器１６のチャージアンプ回路のゲイン設定は関連付けられていないので、光検出器１６の感度も時間によらず一定である。
【００４０】
あるいは、段階的に光検出器１６のチャージアンプ回路のゲイン設定を変更する場合、可変量設定部４０Ａは、順番信号を光検出器駆動部４４に送信することができる。光検出器駆動部４４は、設定されているチャージアンプ回路のゲイン設定の情報を、この送信されてきた順番信号に基づいて変更するように、順番信号にチャージアンプ回路のゲイン設定が関連付けられている。そして、光検出器駆動部４４は、この変更によって新たに設定されたチャージアンプ回路のゲイン設定の情報を、出力部４６を介して光検出器１６の感度調整機能部１６Ｂに出力する。感度調整機能部１６Ｂは、この光検出器駆動部４４からのチャージアンプ回路のゲイン設定の情報に従った感度で、センサ部１２からの各波長の検出信号の検出を行うことで、センサ部１２から出力された光に基づき光検出器１６によって生成される電気信号を調整することができる。
【００４１】
従って、光検出器１６の感度調整機能部１６Ｂによってチャージアンプ回路のゲイン設定を段階的に変更する場合には、図８のタイムチャートに示すように、入力部３８が光検出器１６より露光終了信号を取得する毎に、「順番番号１：ゲイン大」→「順番番号２：ゲイン中」→「順番番号３：ゲイン小」→「順番番号１：ゲイン大」→…と３段階の感度の変更をシーケンシャルに行うように、可変量設定部４０Ａは、順番信号を順次に光検出器駆動部４４に設定する。なおこのとき、光検出器駆動部４４では、順番番号に対して露光時間が関連付けられていないので、露光時間は何ら調整されず、入力部３８が光検出器１６より取得する露光終了信号は、一定の周期で取得されることとなる。また、光源駆動部４２には、順番信号が出力されないので、光源１４が出射する光の強度も、時間によらず一定となる。
【００４２】
なお、光検出器駆動部４４における順番信号に対する光検出器１６の露光時間または光検出器１６の感度の関連付けは、工場出荷時等に予め行っておく。あるいは、入力機器５６から入力部３８に入力されるセンサ識別情報に基づいて、関連付けを変更できるようにしても良い。
【００４３】
可変量設定部４０Ａが順番信号を光源駆動部４２と光検出器駆動部４４のどちらに送信するかについても、工場出荷時等に予め行っておいても良いし、入力機器５６から入力部３８に入力されるセンサ識別情報に基づいて選択するようにしても良い。
【００４４】
また、可変量設定部４０Ａがシーケンシャルに変更する段階数Ｘは、３段階（Ｘ＝３）に限るものではなく、２段階（Ｘ＝２）でも良いし、４段階以上（Ｘ≧４）であっても良いことは勿論である。
【００４５】
記憶部４８は、使用可能なセンサ部１２の種類毎に、光検出器１６及び光源１４の各種設定に応じた曲率特性情報を予め記憶している。
【００４６】
曲率演算部５０は、入力部３８が取得した調整に応じた検出信号のうちの最適な光量情報（詳細は後述する）と、入力機器５６から入力部３８に入力されるセンサ識別情報に対応する記憶部４８に格納されている光検出器１６及び光源１４の各種設定に応じた曲率特性情報と、に基づいて、センサ部１２の各被検出部２６（第１の被検出部２６−１、第２の被検出部２６−２、…、第ｎの被検出部２６−ｎ）の曲率情報を算出する。曲率演算部５０は、算出した各被検出部２６の曲率情報を形状演算部５２に送信する。
【００４７】
形状演算部５２は、各被検出部２６の曲率情報を、内視鏡の挿入部等の構造体の形状情報へ変換する。形状演算部５２は、この構造体の形状情報を、出力部４６を通じて表示部５８へ送信する。
【００４８】
表示部５８は、構造体の形状情報を表示する。
【００４９】
なお、光検出器１６として、図９Ａに示すように、検出波長つまり露光する波長が同期信号に応じて切り替わるタイプのものを使用しても良い。但し、このタイプの光検出器１６を使用する場合には、露光時間調整機能部１６Ａによって露光時間を段階的に変更する際に、その変更された露光時間内に全波長（λ１〜λｍ：ｍ＞ｎ）が露光されるように、同期信号の周期（周波数）を調整することが必要である。
【００５０】
また、単純に同期信号の周期（周波数）を調整しただけでは、露光時間を「短」としたときに、各波長についての露光時間が短くなり、ＡＤ変換器５４が高精度なデータを全て取得できなくなるおそれがある。一方、センサ部１２の複数の被検出部２６について利用する波長つまり曲率演算に使用する波長は、全波長（λ１〜λｍ）のうちの一部、例えばλ４〜λｍ−２（この場合にはｎ＝ｍ−５となる）だけであり、これら曲率演算に使用する波長の検出信号のみを高精度に取得できれば良い。そこで、図９Ｂに示すように、各被検出部２６に対応する波長では周期が長く（周波数が低く）なり、且つ、曲率演算に使用しない波長では周期が短く（周波数が高く）なるような同期信号とすることが望ましい。
【００５１】
そこで、光検出器駆動部４４は、露光時間情報を「短」に設定した場合には、このような波長に応じた可変の同期信号が出力部４６から光検出器１６へ供給されるように、同期信号の設定情報も変更することができる。
【００５２】
なお、このような同期信号の可変については、露光時間情報を「短」に設定した場合に限らず、本実施形態のようなシーケンシャルなＸ段階の変更を行う場合には常に実施するようにしても良い。前述したようなシーケンシャルな変更、例えば３段階の変更を行うとすると、プロセッサ部２２が曲率演算のために使用する光量情報の取得には、変更を行わない場合に比べて３倍の時間がかかることになる。使用する波長域に応じて同期信号を可変することで、１回の曲率演算に必要なトータルの光量情報取得時間を減少させることが可能となる。
【００５３】
以下、本第１実施形態に係る形状演算装置１０のプロセッサ部２２の動作を、図１０のフローチャートを参照して、さらに説明する。
【００５４】
入力部３８が入力機器５６から曲率導出開始信号を受信すると、このフローチャートの動作が開始され、まず、分解能向上機能部４０は、可変量設定部４０Ａが送信するべき順番番号ｎを１にする、すなわちｎ＝１と初期設定する（ステップＳ１０１）。
【００５５】
その後、分解能向上機能部４０は、可変量設定部４０Ａにより、順番信号を光源駆動部４２または光検出器駆動部４４に送信する（ステップＳ１０２）。
【００５６】
そして、順番信号を受信した光源駆動部４２または光検出器駆動部４４は、この可変量設定部４０Ａからの順番信号に基づいて、当該光源駆動部４２または光検出器駆動部４４の設定を変更し（ステップＳ１０３）、その設定された情報を出力部４６を通じて光源１４または光検出器１６へ送信する（ステップＳ１０４）。これにより、順番番号に対応する光強度、露光時間、または感度の設定が変更される。
【００５７】
このように設定変更がなされた後、光源１４から光の出射が開始されて、光検出器１６がセンサ部１２からの光における各波長の光量検出を開始する（ステップＳ１０５）。検出された光量情報は、ＡＤ変換器５４を介して入力部３８に入力される。この入力された光量情報は、入力部３８内に構成した不図示のメモリに一時的に記憶される。あるいは、光量情報は、入力部３８から記憶部４８に供給して、そこに記憶するようにしても構わない。
【００５８】
光検出器１６は、全波長（λ１〜λｍ）の光量を検出し終えたならば、露光終了信号を出力する。そこで、入力部３８が光検出器１６から、この露光終了信号を受信すると（ステップＳ１０６）、分解能向上機能部４０は、１シーケンス（Ｘ段階）のデータ取得が終了したか否か、つまりｎ＝Ｘか否かを判別する（ステップＳ１０７）。
【００５９】
ここで、１シーケンスのデータ取得が終了していない、つまりｎ＜Ｘであると判別した場合には、順番番号に１を加える、すなわちｎ＝ｎ＋１とする（ステップＳ１０８）。そして、動作は、上記ステップＳ１０２の処理に戻る。
【００６０】
このようにして、ステップＳ１０２乃至ステップＳ１０８でなるルーチンＡが繰り返される。これにより、Ｘ段階の設定情報で設定された光強度、露光時間、または感度で、光量情報が検出される。
【００６１】
例えば、図１１に示すように、ｎ＝１であるシーケンシャル１では、光強度、露光時間、または感度の設定情報が、図３Ｂに示したような光伝達量が小さくなる光導通部材２４が被検出部２６が設けられた側とは反対側に湾曲したときに、光検出器１６の検出信号の最大値がほぼ当該光検出器１６の測定限界となるような値に設定される。従って、このような湾曲状態であっても、各被検出部２６に対応する波長の光量が検出でき、全ての被検出部２６の光量情報が高い分解能で取得できる。なお、図１１において、黒丸が各被検出部２６に対応して取得される光量情報を示している。
【００６２】
しかしながら、このような設定情報では、図３Ａに示したような光伝達量が中となる光導通部材２４が湾曲しないときや、図３Ｃに示したような光伝達量が大となる光導通部材２４が被検出部２６が設けられた側に湾曲したときには、光検出器１６の検出信号が光検出器１６の測定限界を超えたオーバーシュートとなる部分が発生してしまい、このオーバーシュート部分では光量情報を取得することができない。
【００６３】
そこで、次のｎ＝２であるシーケンシャル２において、光強度、露光時間、または感度の設定情報が、図３Ａに示したような光伝達量が中となる光導通部材２４が湾曲しないときに、光検出器１６の検出信号の最大値がほぼ当該光検出器１６の測定限界となるような値に設定される。これにより、シーケンシャル１の設定ではオーバーシュートとなって取得できなかった光量情報について、高い分解能で取得することが可能となる。
【００６４】
しかしながら、このようなシーケンシャル２の設定情報であっても、図３Ｃに示したような光伝達量が大となる光導通部材２４が被検出部２６が設けられた側に湾曲したときには、まだオーバーシュートとなる部分が発生してしまう。
【００６５】
そこで、更に次のｎ＝３であるシーケンシャル３において、光強度、露光時間、または感度の設定情報が、図３Ｃに示したような光伝達量が大となる光導通部材２４が被検出部２６が設けられた側に湾曲したときに、光検出器１６の検出信号の最大値がほぼ当該光検出器１６の測定限界となるような値に設定される。これにより、シーケンシャル１及び２の設定ではオーバーシュートとなって取得できなかった光量情報について、高い分解能で取得することが可能となる。
【００６６】
こうして、シーケンス１〜Ｘ（図１１の例ではＸ＝３）の１シーケンスのデータ取得が終了したならば、上記ステップＳ１０７においてｎ＝Ｘであると判別される。そして、曲率演算部５０は、光検出器１６から取得した複数（Ｘ段階）の設定情報での光量情報の中から、曲率演算に使用する最適な光量情報を選択する（ステップＳ１０９）。
【００６７】
すなわち、シーケンシャル１において全ての被検出部２６の光量情報が取得できた場合には、曲率演算部５０は、それらを曲率演算に使用する最適な光量情報として選択する。これに対して、オーバーシュートにより取得できなかった被検出部２６の光量情報が存在する場合には、その被検出部２６の光量情報については、曲率演算部５０は、シーケンシャル２で取得した光量情報を選択する。さらに、このシーケンシャル２においてもオーバーシュートにより取得できなかった被検出部２６の光量情報が存在する場合には、その被検出部２６の光量情報については、曲率演算部５０は、シーケンシャル３で取得した光量情報を選択する。このように、曲率演算部５０は、オーバーシュートしていない最適な（最も大きな）光量情報を選択する。あるいは、波長毎に、シーケンシャル１乃至３の何れの検出信号を光量情報として選択するかを予め決めておいても良い。
【００６８】
そして、曲率演算部５０は、これら選択した使用する光量情報でのセンサ部１２の曲率特性情報を記憶部４８から取得し、被検出部２６の曲率を算出する（ステップＳ１１０）。すなわち、使用する各光量情報がシーケンシャル１乃至３の何れのものかにより曲率特性情報は異なるため、各光量情報に応じた曲率特性情報を取得して、各光量情報に対応する被検出部２６の曲率を算出することになる。
【００６９】
形状演算部５２は、曲率演算部５０で算出した被検出部２６の曲率と、先見情報である被検出部２６の位置情報とを基に、構造体の形状を作成する（ステップＳ１１１）。そして、形状演算部５２は、この作成した構造体の形状を、出力部４６を介して表示部５８にて表示する（ステップＳ１１２）。
【００７０】
その後、上記ステップＳ１０１からの動作が繰り返される。
【００７１】
このようにして、ステップＳ１０１乃至ステップＳ１１２でなるルーチンＢが繰り返される。これにより、構造体の変位に応じた構造体の形状を表示部５８に更新表示していくことができる。
【００７２】
そして、以上のようなルーチンＡまたはルーチンＢの実行中に、入力部３８が入力機器５６から曲率導出終了信号を受信すると（ステップＳ１２０）、このフローチャートの処理が終了される。
【００７３】
以上のように、本第１実施形態に係る形状演算装置１０は、複数の被検出部２６各々に応じた波長について検出される光量が複数の被検出部２６の各々の形状に応じて異なるように構成されたセンサ部１２を用いて取得された波長と光量との関係である光量情報を検出する光検出器１６と、光量情報に基づき複数の被検出部２６の各々の形状に関わる演算を行う曲率演算部５０と、センサ部１２に入力される光の強度、及びセンサ部１２から出力された光に基づき光検出器１６によって生成される電気信号である光検出器１６の検出信号、のうち一方のダイナミックレンジを変更する設定変更部（分解能向上機能）と、を備える。ここで、設定変更部は、分解能向上機能部４０の可変量設定部４０Ａに加えて、光源駆動部４２及び光源１４の電流調整機能部１４Ａと、光検出器駆動部４４及び光検出器１６の露光時間調整機能部１６Ａと、光検出器駆動部４４及び光検出器１６の感度調整機能部１６Ｂと、の何れか一つを含む。
【００７４】
このような形状演算装置１０は、センサ部１２に入力される光の強度、及びセンサ部１２から出力された光に基づき光検出器１６によって生成される電気信号、のうち一方のダイナミックレンジを変更することで、複数の被検出部２６を有するセンサ部１２から波長と光量との関係である光量情報を高精度に取得することができるようになるので、被検出部２６各々の形状を正確に算出できるようになる。
【００７５】
すなわち、分解能向上機能部４０の可変量設定部４０Ａと光検出器駆動部４４と光検出器１６の露光時間調整機能部１６Ａとは、光検出器１６の露光時間を変更することで、光検出器１６の検出信号のダイナミックレンジを変更することができる。
【００７６】
なお、可変量設定部４０Ａと光検出器駆動部４４とは、光検出器１６の検出に関する同期信号の周波数を変更することで、光検出器１６の検出信号のダイナミックレンジを変更するようにしても良い。
【００７７】
あるいは、可変量設定部４０Ａと光検出器駆動部４４と光検出器１６の感度調整機能部１６Ｂとは、光検出器１６の検出感度を変更することで、光検出器１６の検出信号のダイナミックレンジを変更することができる。
【００７８】
また、可変量設定部４０Ａと光源駆動部４２と光源１４の電流調整機能部１４Ａとは、センサ部１２に入力する光強度を変更することで、センサ部に入力される光の強度のダイナミックレンジを変更することができる。
【００７９】
なお、形状演算装置１０は、これらダイナミックレンジの変更の方法のうち使用する方法を指示する指示部としての入力機器５６を更に備えることができる。
【００８０】
更に、形状演算装置１０は、ダイナミックレンジの変更を段階的に行うことができ、この段階的な変更をシーケンシャルに行うことができる。
【００８１】
なお、形状演算装置１０は、光を射出する光源１４と、上記センサ部１２と、をさらに備えることができる。ここで、センサ部１２は、光源１４から射出された光を導光する導光部材である光導通部材２４と、光導通部材２４に設けられた光学特性変化部材で構成される複数の被検出部材３６であって光導通部材２４によって導光される光のスペクトルに対して互いに異なる影響を与える複数の被検出部材３６の各々を含む複数の被検出部２６と、を含む。そして、光検出器１６は、光導通部材２４によって導光される光であって、複数の被検出部材３６によって影響を受けた光を検出し、光量情報を出力する。
【００８２】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。ここでは、前述の第１実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００８３】
第１実施形態に係る形状演算装置１０では、露光終了信号に応じて光検出器１６の検出信号の大きさが段階的に変わるように、光源１４の光強度、光検出器１６の露光時間、または光検出器１６の感度の設定を、露光終了信号に応じてシーケンシャルに変更している。
【００８４】
これに対して、本第２実施形態に係る形状演算装置１０では、光源１４の光強度、光検出器１６の露光時間、または光検出器１６の感度の設定を、光検出器１６の検出信号の大きさがどのような状態であるかを判定した上で、変更するようにしたものである。
【００８５】
そこで、本実施形態に係る形状演算装置１０は、図１２に示すように、プロセッサ部２２の分解能向上機能部４０が、可変量設定部４０Ａに加えて、ダイナミックレンジの変更を行うか否かを判定する判定部４０Ｂを更に備え、可変量設定部４０Ａが、この判定部４０Ｂの判定に応じて動作するようにしている。ここで、判定部４０Ｂは、光検出器１６の検出信号を検出下限に関する閾値（下限閾値）及び検出上限に関する閾値（上限閾値）と比較することにより、検出信号が検出可能範囲にないと判定したとき、ダイナミックレンジの変更を行うと判定する。
【００８６】
なお、この判定部４０Ｂで用いるための上限閾値及び下限閾値は、記憶部４８に予め記憶されている。あるいは、入力機器５６から上限閾値及び下限閾値を入力して記憶部４８に記憶させるようにしても良い。すなわち、入力機器５６を、判定部４０Ｂでの判定に関わる情報の変更を指示する指示部として用いることができる。
【００８７】
以下、本第２実施形態に係る形状演算装置１０のプロセッサ部２２の動作を、図１３のフローチャートを参照して説明する。
【００８８】
入力部３８が入力機器５６から曲率導出開始信号を受信すると、このフローチャートの動作が開始され、まず、分解能向上機能部４０は、可変量設定部４０Ａから光源駆動部４２または光検出器駆動部４４へ初期設定を送信すると共に、記憶部４８から上限閾値及び下限閾値の情報を読み出して判定部４０Ｂへ送信する（ステップＳ２０１）。この可変量設定部４０Ａからの初期設定に従って、光源駆動部４２または光検出器駆動部４４は、当該光源駆動部４２または光検出器駆動部４４の設定を変更し、その設定された情報を出力部４６を通じて光源１４または光検出器１６へ送信する。これにより、光強度、露光時間、または感度の設定が初期状態に設定される。この光強度、露光時間、または感度の初期設定値は特に限定しないが、例えば、可変量設定部４０Ａから光源駆動部４２または光検出器駆動部４４へ第１実施形態におけるシーケンシャル２の設定を指示する順番番号を送信することによって、シーケンシャル２の設定とすることができる。あるいは、光強度、露光時間、または感度の設定情報自体を直接、可変量設定部４０Ａから光源駆動部４２または光検出器駆動部４４へ送信することで、その設定情報に従った設定変更が行われるようにしても良い。
【００８９】
このように初期設定がなされることで、光源１４から光の出射が開始されて、光検出器１６がセンサ部１２からの光における各波長の光量検出を開始する（ステップＳ１０５）。検出された光量情報は、ＡＤ変換器５４を介して入力部３８に入力され、入力部３８内に構成した不図示のメモリ、あるいは、記憶部４８に記憶される。
【００９０】
光検出器１６は、全波長（λ１〜λｍ）の光量を検出し終えたならば、露光終了信号を出力する。そこで、入力部３８が光検出器１６から、この露光終了信号を受信すると（ステップＳ１０６）、分解能向上機能部４０の判定部４０Ｂは、光検出器１６からの検出信号が上限閾値を超えたか否かを判別する（ステップＳ２０２）。なお、この上限閾値は、光検出器１６の測定限界より僅かに小さい値であることが望ましい。また、この判定部４０Ｂによる判定は、光検出器１６の検出信号の全ての波長に関して行っても良いし、予め指定された一つ又は複数の特定の波長についてのみ行うようにしても構わない。
【００９１】
例えば、図１４Ａに示すように、曲率演算に使用する光量情報の一つ（例えば光量情報Ｄλ２）が上限閾値を超えた場合、すなわち光検出器１６の検出信号のうち曲率演算に使用する一つの波長の光強度が上限閾値を超えた場合、判定部４０Ｂは、そのことを示す情報を可変量設定部４０Ａに出力する。
【００９２】
このような曲率演算に使用する光量情報の一つが上限閾値を超えたことを示す情報を受けると、可変量設定部４０Ａは、図１４Ｂに示すように光検出器１６の検出信号が小さくなるように、光源１４または光検出器１６の設定を変更する（ステップＳ２０３）。すなわち、可変量設定部４０Ａは、光源１４の電流調整機能部１４Ａ、または光検出器１６の露光時間調整機能部１６Ａ、または光検出器１６の感度調整機能部１６Ｂの設定を、光検出器１６の検出信号が小さくなるように変更するための順番番号または設定情報を、光源駆動部４２または光検出器駆動部４４へ送信する。そして、動作は、上記ステップＳ１０５の処理に戻る。
【００９３】
なお、ステップＳ２０３において光源１４または光検出器１６の設定を変更するだけでなく、判定部４０Ｂの判定基準である上限閾値も変更するようにしても構わない。すなわち、設定変更後の光検出器１６の検出信号に最適な上限閾値に変更することができる。
【００９４】
このようにして、ステップＳ１０５、ステップＳ１０６、ステップＳ２０２、及びステップＳ２０３でなるルーチンＡが繰り返されることができる。すなわち、設定変更後も上限閾値を超える際は、光検出器１６の検出信号が更に小さくなるように、光源１４の電流調整機能部１４Ａ、光検出器１６の露光時間調整機能部１６Ａ、または感度調整機能部１６Ｂの設定が、光源１４または光検出器駆動部４４を通じて変更される。このように、光検出器１６の検出信号を最適な設定で取得できるよう、光源１４の電流調整機能部１４Ａ、光検出器１６の露光時間調整機能部１６Ａ、または光検出器１６の感度調整機能部１６Ｂの設定変更が段階的に行われることができる。
【００９５】
一方、上記ステップＳ２０２において、判定部４０Ｂが、光検出器１６からの検出信号が上限閾値を超えていないと判別した場合には、判定部４０Ｂは、更に、光検出器１６からの検出信号が下限閾値より小さいか否かを判別する（ステップＳ２０４）。なお、この判定部４０Ｂによる判定についても、上限閾値に対する判定の場合と同様、光検出器１６の検出信号の全ての波長に関して行っても良いし、予め指定された一つ又は複数の特定の波長についてのみ行うようにしても構わない。
【００９６】
例えば、図１５Ａに示すように、曲率演算に使用する光量情報の一つ（例えば光量情報Ｄλ４）が下限閾値を下回った場合、判定部４０Ｂは、そのことを示す情報を可変量設定部４０Ａに出力する。これを受けて、可変量設定部４０Ａは、図１５Ｂに示すように光検出器１６の検出信号が大きくなるように、光源１４または光検出器１６の設定を変更する（ステップＳ２０５）。すなわち、可変量設定部４０Ａは、光源１４の電流調整機能部１４Ａ、光検出器１６の露光時間調整機能部１６Ａ、または光検出器１６の感度調整機能部１６Ｂの設定を、光検出器１６の検出信号が大きくなるように変更するための順番番号または設定情報を、光源駆動部４２または光検出器駆動部４４へ送信する。これにより、例えば、上記ステップＳ２０３で光検出器１６の検出信号が小さくなるように設定変更した結果、光検出器１６の検出信号が下限閾値を下回ってしまうようになった際は、一段階前の設定に戻るように、光源１４または光検出器１６の設定を変更することができる。そして、動作は、上記ステップＳ１０５の処理に戻る。
【００９７】
なお、ステップＳ２０５において光源１４または光検出器１６の設定を変更するだけでなく、判定部４０Ｂの判定基準である下限閾値も変更するようにしても構わない。すなわち、設定変更後の光検出器１６の検出信号に最適な下限閾値に変更することができる。
【００９８】
このようにして、ステップＳ１０５、ステップＳ１０６、ステップＳ２０２、ステップＳ２０４、及びステップＳ２０５でなるルーチンＢが繰り返されることができる。すなわち、設定変更後も下限閾値を下回る際は、光検出器１６の検出信号が更に大きくなるように、光源１４の電流調整機能部１４Ａ、光検出器１６の露光時間調整機能部１６Ａ、または感度調整機能部１６Ｂの設定が、光源駆動部４２または光検出器駆動部４４を通じて変更される。このように、光検出器１６の検出信号を最適な設定で取得できるよう、光源１４の電流調整機能部１４Ａ、光検出器１６の露光時間調整機能部１６Ａ、または光検出器１６の感度調整機能部１６Ｂの設定変更が段階的に行われることができる。
【００９９】
そして、上記ステップＳ２０２において、判定部４０Ｂが、光検出器１６からの検出信号が上限閾値を超えていないと判別し、且つ、上記ステップＳ２０４において、判定部４０Ｂが、光検出器１６からの検出信号が下限閾値を下回っていないと判別した場合には、曲率演算部５０は、記憶部４８から、光源１４及び光検出器１６の設定に応じた曲率特性情報を取得する（ステップＳ２０６）。すなわち、曲率演算部５０は、分解能向上機能部４０の可変量設定部４０Ａからの光源１４の電流調整機能部１４Ａ、光検出器１６の露光時間調整機能部１６Ａ、または光検出器１６の感度調整機能部１６Ｂの設定情報に基づいた曲率特性情報を、記憶部４８から取得する。そして、曲率演算部５０は、取得した光検出器１６の検出信号とこの曲率特性情報とを基に、各被検出部２６の曲率を算出する（ステップＳ２０７）。
【０１００】
その後のステップＳ１１１の構造体の形状作成の処理とステップＳ１１２の形状表示の処理とは、第１実施形態と同様である。
【０１０１】
その後、上記ステップＳ１０５からの動作が繰り返される。
【０１０２】
このようにして、ステップＳ１０５乃至ステップＳ１１２でなるルーチンＣが繰り返される。これにより、構造体の変位に応じた構造体の形状を表示部５８に更新表示していくことができる。
【０１０３】
そして、以上のようなルーチンＡまたはルーチンＢまたはルーチンＣの実行中に、入力部３８が入力機器５６から曲率導出終了信号を受信すると（ステップＳ２２０）、このフローチャートの処理が終了される。
【０１０４】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を説明する。ここでは、前述の第１実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１０５】
第１実施形態に係る形状演算装置１０では、センサ部１２に入力する光強度、光検出器１６の露光時間、及び光検出器１６の検出感度の何れかを変更することで、センサ部１２に入力される光の強度、及びセンサ部１２から出力された光に基づき光検出器１６によって生成される電気信号、のうちの一方のダイナミックレンジを変更する。すなわち、第１実施形態は、光検出器１６にて光量から電気信号へ変換する前または変換する際に、分解能向上機能部４０が介入することを特徴とするものである。
【０１０６】
これに対して、本第３実施形態に係る形状演算装置１０は、分解能向上機能部４０が光量から電気信号へ変換した後に介入するようにしたことを特徴とする。すなわち、光検出器１６からの検出信号のレンジを変更することで、センサ部１２から出力された光に基づき光検出器１６によって生成される電気信号のダイナミックレンジを変更する。より具体的には、電気信号のデジタル変換に関する変更が行われる。
【０１０７】
そのため、本実施形態に係る形状演算装置１０は、図１６に示すように、光検出器１６からの光量情報をデジタルデータ化するＡＤ変換器５４の−側の基準電圧と＋側の基準電圧とを示す基準電圧データを出力するプロセッサ部２２内のＡＤ変換器駆動部６０と、基準電圧データを−側基準電圧ＲＥＦ−と＋側基準電圧ＲＥＦ＋に変換してＡＤ変換器５４に印加するＤＡ変換器６２と、を更に備える。分解能向上機能部４０の可変量設定部４０Ａは、上記基準電圧データをどのようにするかの指令値をＡＤ変換器駆動部６０へ送信する。ＡＤ変換器５４は、印加された−側基準電圧ＲＥＦ−と＋側基準電圧ＲＥＦ＋の範囲で、光量情報のデジタル変換を行う。
【０１０８】
以下、本第３実施形態に係る形状演算装置１０のプロセッサ部２２の動作を、図１７のフローチャートを参照して説明する。
【０１０９】
入力部３８が入力機器５６から曲率導出開始信号を受信すると、このフローチャートの動作が開始され、まず、分解能向上機能部４０は、可変量設定部４０Ａから可変量設定部からＡＤ変換器５４の基準電圧の設定を初期設定としてＡＤ変換器５４に送信する（ステップＳ３０１）。すなわち、図１８Ａに示すように、光検出器１６の検出信号の測定限界〜ＧＮＤ迄が、ＡＤ変換器５４の変換ビット数であるＸビットとなるような指令値を、初期設定として、可変量設定部４０ＡからＡＤ変換器駆動部６０へ送信する。ＡＤ変換器駆動部６０は、受信した指令値を、出力部４６を通じてＤＡ変換器６２へ送信する。ＤＡ変換器６２は、指定されたＧＮＤの電圧を−側基準電圧ＲＥＦ−、測定限界の電圧を＋側基準電圧ＲＥＦ＋としてＡＤ変換器５４へ印加する。
【０１１０】
そして、分解能向上機能部４０は、光源駆動部４２に出力部４６を介して光源１４を駆動させると共に、光検出器駆動部４４に出力部４６を介して光検出器１６へ露光開始信号を送信させて、光検出器１６を駆動させる（ステップＳ３０２）。これにより、光検出器１６がセンサ部１２からの光における各波長の光量検出を開始する。
【０１１１】
入力部３８は、光検出器１６からＡＤ変換器５４にてデジタルデータ化された検出信号を受信し、入力部３８内に構成した不図示のメモリ、あるいは、記憶部４８に記憶する（ステップＳ３０３）。
【０１１２】
光検出器１６は、全波長（λ１〜λｍ）の光量を検出し終えたならば、露光終了信号を出力する。そこで、入力部３８が光検出器１６から、この露光終了信号を受信すると（ステップＳ１０６）、分解能向上機能部４０の可変量設定部４０Ａは、光検出器１６の検出信号から曲率演算に使用する波長の検出信号の上限値と下限値を求める（ステップＳ３０４）。例えば、図１８Ａの例では、光検出器１６の検出信号のうちの光量情報Ｄλ２の値が検出信号の上限値、光量情報Ｄλ３の値が検出信号の下限値として求められる。
【０１１３】
そこで、可変量設定部４０Ａは、デジタル変換する際の基準電圧ＲＥＦ＋、ＲＥＦ−が検出信号の上限値、下限値付近になるように、ＡＤ変換器駆動部６０を設定する（ステップＳ３０５）。すなわち、可変量設定部４０Ａは、求めた検出信号の最大値付近、最小値付近の値をＡＤ変換器５４の−側基準電圧ＲＥＦ−と＋側基準電圧ＲＥＦ＋となるよう指令値をＡＤ変換器駆動部６０へ送信する。ＡＤ変換器駆動部６０は、受信した指令値を、出力部４６を通じてＤＡ変換器６２へ送信する。ＤＡ変換器６２は、指定された−側基準電圧ＲＥＦ−の電圧と＋側基準電圧ＲＥＦ＋の電圧とを、ＡＤ変換器５４へ印加する。
【０１１４】
その後、分解能向上機能部４０は、光源駆動部４２に出力部４６を介して光源１４を駆動させると共に、光検出器駆動部４４に出力部４６を介して光検出器１６へ露光開始信号を送信させて、光検出器１６を駆動させる（ステップＳ３０６）。これにより、光検出器１６がセンサ部１２からの光における各波長の光量検出を開始する。
【０１１５】
入力部３８は、光検出器１６からＡＤ変換器５４にてデジタルデータ化された検出信号を受信し、入力部３８内に構成した不図示のメモリ、あるいは、記憶部４８に記憶する（ステップＳ３０７）。このとき、ＡＤ変換器５４は、図１８Ａに示すように、印加された−基準電圧ＲＥＦ−と＋側基準電圧ＲＥＦ＋の範囲でデジタル変換を行っている。すなわち、ＡＤ変換器５４は、光検出器１６の検出信号のうちＲＥＦ−〜ＲＥＦ＋迄が、ＡＤ変換器５４の変換ビット数であるＸビットとなるように、変換する。
【０１１６】
光検出器１６は、全波長（λ１〜λｍ）の光量を検出し終えたならば、露光終了信号を出力する。そこで、入力部３８が光検出器１６から、この露光終了信号を受信すると（ステップＳ３０８）、曲率演算部５０は、記憶部４８に格納されているセンサ部１２の曲率特性情報を取得し、取得した光検出器１６の検出信号とこのセンサ部１２の曲率特性情報とを基に、各被検出部２６の曲率を算出する（ステップＳ３０９）。
【０１１７】
その後のステップＳ１１１の構造体の形状作成の処理とステップＳ１１２の形状表示の処理とは、第１実施形態と同様である。
【０１１８】
その後、上記ステップＳ３０１からの動作が繰り返される。
【０１１９】
このようにして、ステップＳ３０１乃至ステップＳ１１２でなるルーチンＡが繰り返される。これにより、構造体の変位に応じた構造体の形状を表示部５８に更新表示していくことができる。
【０１２０】
そして、以上のようなルーチンＡの実行中に、入力部３８が入力機器５６から曲率導出終了信号を受信すると（ステップＳ３２０）、このフローチャートの処理が終了される。
【０１２１】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態を説明する。ここでは、前述の第２実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１２２】
第２実施形態に係る形状演算装置１０では、センサ部１２に入力される光の強度、及びセンサ部１２から出力された光に基づき光検出器１６によって生成される電気信号である光検出器１６の検出信号、のうち一方のダイナミックレンジを変更する方法として、光源１４の光強度、光検出器１６の露光時間、及び光検出器１６の感度の何れか一つの可変量設定を使用している。
【０１２３】
これに対して、本第４実施形態に係る形状演算装置１０は、それら光源１４の光強度、光検出器１６の露光時間、及び光検出器１６の感度、のうちの複数の可変量設定を組み合わせて使用するものである。これにより、本第４実施形態に係る形状演算装置１０は、センサ部１２に入力される光の強度、及びセンサ部１２から出力された光に基づき光検出器１６によって生成される電気信号である光検出器１６の検出信号、の両方のダイナミックレンジを変更することも可能である。複数の組み合わせ方法としては、最初は、任意の一つの可変量設定で対応し、その可変量設定での対応が難しくなった場合は、別の可変量設定で対応することや、各種調整機能の二つ以上を組み合わせて、その中で順番に設定を変更することで対応する、などがある。
【０１２４】
本第４実施形態に係る形状演算装置１０は、図１９に示すように、プロセッサ部２２の分解能向上機能部４０の可変量設定部４０Ａが、光強度、露光時間、感度の何れかが任意の閾値を超えたか否かを判定する設定閾値判定部４０Ａ１を有している。可変量設定部４０Ａは、最初、任意の可変量設定で対応し、必要に応じて別の可変量設定で対応する。例えば、最初は光源１４の電流調整機能部１４Ａによる可変量設定で対応し、可変量設定部４０Ａにて設定を行っていく中で光源１４の電流設定指示値が任意の閾値を超えたことを設定閾値判定部４０Ａ１が判定した場合は、光検出器１６の露光時間調整機能部１６Ａによる可変量設定で対応を行う。あるいは、最初は光検出器１６の露光時間調整機能部１６Ａや感度調整機能部１６Ｂによる可変量設定で行い、必要に応じて別の可変量設定で対応を行うようにしても良い。
【０１２５】
以下、本第４実施形態に係る形状演算装置１０のプロセッサ部２２の動作を、図２０のフローチャートを参照して説明する。なお、このフローチャートは、最初は光検出器１６の露光時間調整機能部１６Ａによる可変量設定で対応し、必要に応じて光源１４の電流調整機能部１４Ａによる可変量設定で対応する場合の例を示している。
【０１２６】
入力部３８が入力機器５６から曲率導出開始信号を受信すると、このフローチャートの動作が開始される。ここで、ステップＳ２０１の初期設定と、ステップＳ１０５、ステップＳ１０６、ステップＳ２０２、及びステップＳ２０３でなるルーチンＡは、第２実施形態と同様である。
【０１２７】
そして、ステップＳ２０４において、判定部４０Ｂが、図２１Ａに示すように、光検出器１６からの検出信号が下限閾値より小さいと判別した場合に、本実施形態では、分解能向上機能部４０の可変量設定部４０Ａは、光検出器１６の検出信号が大きくなるよう光検出器１６の露光時間の設定指示値を算出する（ステップＳ４０１）。例えば、現在の露光時間の設定指示値がＡだったとすると、これに所定の時間ΔＴを加算した露光時間の設定指示値Ｂ（Ｂ＝Ａ＋ΔＴ）を算出する。そして、可変量設定部４０Ａは、設定閾値判定部４０Ａ１により、この算出した露光時間の設定指示値Ｂが露光時間閾値ＥＴを超えたか否か（Ｂ＜ＥＴ）を判定する（ステップＳ４０２）。設定閾値判定部４０Ａ１が露光時間の設定指示値Ｂが露光時間閾値ＥＴを超えていないと判定した場合には、可変量設定部４０Ａは、この算出した露光時間の設定指示値Ｂを光検出器駆動部４４に送信することで、この露光時間に光検出器１６の露光時間調整機能部１６Ａの設定を変更する。なお、このとき、光検出器１６の設定を変更するだけでなく、判定部４０Ｂの判定基準である下限閾値も変更するようにしても構わない。すなわち、設定変更後の光検出器１６の検出信号に最適な下限閾値に変更することができる。その後、動作は、上記ステップＳ１０５の処理に戻る。
【０１２８】
このように露光時間を長くしたとしても、図２１Ｂに示すように、光検出器１６からの検出信号が下限閾値より小さい場合、動作は、再度、ステップＳ２０４からステップＳ４０１の処理へと進む。そして、分解能向上機能部４０の可変量設定部４０Ａは、再度、光検出器１６の検出信号が大きくなるよう光検出器１６の露光時間の設定指示値を算出する。今度は、現在の露光時間の設定指示値Ｂに所定の時間ΔＴを加算した露光時間の設定指示値Ｃ（Ｃ＝Ｂ＋ΔＴ）が算出される。そして、ステップＳ４０２において、設定閾値判定部４０Ａ１が露光時間の設定指示値Ｃが露光時間閾値ＥＴを超えていないと判定されれば、可変量設定部４０Ａは、この算出した露光時間の設定指示値Ｃを光検出器駆動部４４に送信することで、この露光時間に光検出器１６の露光時間調整機能部１６Ａの設定を変更する。なお、このとき、光検出器１６の設定を変更するだけでなく、判定部４０Ｂの判定基準である下限閾値も変更するようにしても構わない。その後、動作は、上記ステップＳ１０５の処理に戻る。
【０１２９】
こうして再度、露光時間を長くしたとしても、図２１Ｃに示すように、光検出器１６からの検出信号が下限閾値より小さい場合、動作は、再び、ステップＳ２０４からステップＳ４０１の処理へと進む。そして、分解能向上機能部４０の可変量設定部４０Ａは、再度、光検出器１６の検出信号が大きくなるよう光検出器１６の露光時間の設定指示値を算出する。今度は、現在の露光時間の設定指示値Ｃに所定の時間ΔＴを加算した露光時間の設定指示値Ｄ（Ｄ＝Ｃ＋ΔＴ）が算出される。もし、この算出した露光時間の設定指示値Ｄが露光時間閾値ＥＴを超えているとすると、ステップＳ４０２において、設定閾値判定部４０Ａ１がそう判定する。このような場合には、可変量設定部４０Ａは、光検出器１６の露光時間はＤではなく露光時間閾値ＥＴの時間とし、光源１４に流れる電流指示値を算出する（ステップＳ４０３）。すなわち、露光時間による設定変更が不可なため、電流による設定を行う。例えば、現在の光源１４の電流指示値がＹだったとすると、これに所定の電流ΔＩを加算した光源１４の電流指示値Ｚ（Ｚ＝Ｙ＋ΔＩ）を算出する。そして、可変量設定部４０Ａは、設定閾値判定部４０Ａ１により、この算出した光源１４の電流指示値Ｚが電流閾値ＩＴを超えたか否か（Ｚ＜ＩＴ）を判定する（ステップＳ４０４）。設定閾値判定部４０Ａ１が光源１４の電流指示値Ｚが電流閾値ＩＴを超えていないと判定した場合には、可変量設定部４０Ａは、この算出した光源１４の電流指示値Ｚを光源駆動部４２に送信することで、この電流指示値Ｚに光源１４の電流調整機能部１４Ａの設定を変更する。なお、このとき、光源１４の設定を変更するだけでなく、判定部４０Ｂの判定基準である下限閾値も変更するようにしても構わない。すなわち、設定変更後の光検出器１６の検出信号に最適な下限閾値に変更することができる。その後、動作は、上記ステップＳ１０５の処理に戻る。
【０１３０】
なお、ステップＳ４０４において、設定閾値判定部４０Ａ１により算出した光源１４の電流指示値Ｚが電流閾値ＩＴを超えていると判定された場合には、可変量設定部４０Ａは、光検出器１６の露光時間は露光時間閾値ＥＴの時間とし、光源１４に流れる電流についても電流閾値ＩＴとする（ステップＳ４０５）。すなわち、電流による設定変更も不可となった場合には、最大の電流に設定し、これ以上の設定変更は行わない。その後、動作は、上記ステップＳ１０５の処理に戻る。
【０１３１】
このようにして、ステップＳ１０５、ステップＳ１０６、ステップＳ２０２、ステップＳ２０４、及びステップＳ４０１乃至ステップＳ４０でなるルーチンＢが繰り返されることができる。すなわち、設定変更後も下限閾値を下回る際は、光検出器１６の検出信号が更に大きくなるように、光検出器１６の露光時間調整機能部１６Ａ及び光源１４の電流調整機能部１４Ａの設定が、光検出器駆動部４４及び光源駆動部４２を通じて変更される。このように、光検出器１６の検出信号を最適な設定で取得できるよう、光検出器１６の露光時間調整機能部１６Ａ及び光源１４の電流調整機能部１４Ａの設定変更が段階的に行われることができる。
【０１３２】
なお、電流による設定変更も不可となった場合に、更に光検出器１６の感度調整機能部１６Ｂによる可変量設定を行えるようにしても良いことは勿論である。
【０１３３】
そして、上記ステップＳ２０２において、判定部４０Ｂが、光検出器１６からの検出信号が上限閾値を超えていないと判別し、且つ、上記ステップＳ２０４において、判定部４０Ｂが、光検出器１６からの検出信号が下限閾値を下回っていないと判別した場合には、動作は、ステップＳ２０４からステップＳ２０６の処理に進む。例えば、光源１４の駆動電流を大きくして光源１４から出射される光の強度を強くしたことで、図２１Ｄに示すように、光検出器１６からの検出信号が下限閾値を上回る。ステップＳ２０６の曲率特性情報の取得処理、ステップＳ２０７の各被検出部２６の曲率の算出処理、ステップＳ１１１の構造体の形状作成の処理、及びステップＳ１１２の形状表示の処理は、第２実施形態と同様である。
【０１３４】
その後、上記ステップＳ１０５からの動作が繰り返される。
【０１３５】
このようにして、ステップＳ１０５乃至ステップＳ１１２でなるルーチンＣが繰り返される。これにより、構造体の変位に応じた構造体の形状を表示部５８に更新表示していくことができる。
【０１３６】
そして、以上のようなルーチンＡまたはルーチンＢまたはルーチンＣの実行中に、入力部３８が入力機器５６から曲率導出終了信号を受信すると（ステップＳ４２０）、このフローチャートの処理が終了される。
【０１３７】
以上のように、本第４実施形態に係る形状演算装置１０は、センサ部１２に入力される光の強度、及びセンサ部１２から出力された光に基づき光検出器１６によって生成される電気信号である光検出器１６の検出信号、の二つのダイナミックレンジを変更する設定変更部（分解能向上機能）を備える。すなわち、光源駆動部４２及び光源１４の電流調整機能部１４Ａと、光検出器駆動部４４及び光検出器１６の露光時間調整機能部１６Ａと、光検出器駆動部４４及び光検出器１６の感度調整機能部１６Ｂと、の何れか二つ以上を含む。よって、ダイナミックレンジの変更の方法の二つ以上を組み合わせた変更を行うことができる。
【０１３８】
さらに、第３実施形態のようなデジタル変換に関する変更を組み合わることも可能なことは言うまでも無い。
【０１３９】
なお、第１乃至第４実施形態に係る形状演算装置１０は、内視鏡に搭載することができる。本明細書において、内視鏡とは、医療用内視鏡及び工業用内視鏡に限定するものではなく、被挿入体に挿入される挿入部を備える機器一般を指している。
【０１４０】
以下、内視鏡として医療用内視鏡を例に説明する。  
例えば、図２２は、本実施形態に係る形状演算装置１０の光導通部材２４を、構造体としての内視鏡の挿入部６４に沿って設置した内視鏡システムを示している。この内視鏡システムは、観察対象物である被検体（例えば体腔（管腔））内に挿入される構造体である細長い挿入部６４と、該挿入部６４の基端部と連結した操作部６６と、接続ケーブル６８と、が配設される内視鏡を含む。さらに、内視鏡システムは、内視鏡を制御するコントローラ７０を含んでいる。
【０１４１】
ここで、挿入部６４は、挿入部６４の先端部側から基端部側に向かって、先端硬質部と、湾曲する操作湾曲部と、可撓管部と、を有している。先端硬質部は、挿入部６４の先端部であり、硬い部材となっている。この先端硬質部には、図示しない撮像部が設けられている。
【０１４２】
操作湾曲部は、操作部６６に設けられた湾曲操作ノブの内視鏡オペレータ（医師らの作業者）による操作に応じて、所望の方向に湾曲する。オペレータは、この湾曲操作ノブを操作することで、操作湾曲部を湾曲させる。この操作湾曲部の湾曲により、先端硬質部の位置と向きが変えられ、観察対象物が撮像部の撮像範囲である観察視野内に捉えられる。こうして捉えられた観察対象物に対し、先端硬質部に設けられた図示しない照明窓から照明光が照射されて、観察対象物が照明させる。操作湾曲部は、図示しない複数個の節輪が挿入部６４の長手方向に沿って連結されることにより、構成される。節輪同士が互いに対して回動することで、操作湾曲部は湾曲する。
【０１４３】
可撓管部は、所望な可撓性を有しており、外力によって曲がる。可撓管部は、操作部６６から延出されている管状部材である。
【０１４４】
接続ケーブル６８は、操作部６６とコントローラ７０との間を接続している。
【０１４５】
コントローラ７０は、内視鏡の撮像部により撮像された観察画像に対して画像処理を施し、図示しない表示部に画像処理された観察画像を表示させる。そして、本実施形態では、図２２に示すように、このコントローラ７０に、形状演算装置１０の光源１４、光検出器１６、光分岐部１８、及びプロセッサ部２２を内蔵させ、光導通部材２４を、このコントローラ７０から接続ケーブル６８及び操作部６６内を経由して、挿入部６４の長手軸方向に沿って延在配置する。反射部材２８は、挿入部６４の先端硬質部内に設ける。この場合、複数の被検出部２６は、光導通部材２４の内、挿入部６４の操作湾曲部及び可撓管部内に対応する位置に設けられる。
【０１４６】
なお、構造体は、この内視鏡に限定するものではなく、各種プローブ、カテーテル、オーバーシース（内視鏡やカテーテル等を挿入する際の補助に使う管）、などであっても良い。
【０１４７】
以上、実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【符号の説明】
【０１４８】
１０…形状演算装置、  １２…センサ部、  １４…光源、  １４Ａ…電流調整機能部、  １６…光検出器、  １６Ａ…露光時間調整機能部、  １６Ｂ…感度調整機能部、  １８…光分岐部、  ２０…反射防止部材、  ２、  ２…プロセッサ部、  ２４…光導通部材、  ２６，２６−１，２６−２，２６−ｎ…被検出部、  ２８…反射部材、  ３６…被検出部材、  ３８…入力部、  ４０…分解能向上機能部、  ４０Ａ…可変量設定部、  ４０Ａ１…設定閾値判定部、  ４０Ｂ…判定部、  ４２…光源駆動部、  ４４…光検出器駆動部、  ４６…出力部、  ４８…記憶部、  ５０…曲率演算部、  ５２…形状演算部、  ５４…ＡＤ変換器、  ５６…入力機器、  ５８…表示部、  ６０…ＡＤ変換器駆動部、  ６２…ＤＡ変換器、  ６４…挿入部、  ６６…操作部、  ６８…接続ケーブル、  ７０…コントローラ。
【図１】
2017009984.tif 000003
【図２】
2017009984.tif 000004
【図３Ａ】
2017009984.tif 000005
【図３Ｂ】
2017009984.tif 000006
【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2017009984.tif 000010
【図７】
2017009984.tif 000011
【図８】
2017009984.tif 000012
【図９Ａ】
2017009984.tif 000013
【図９Ｂ】
2017009984.tif 000014
【図１０】
2017009984.tif 000015
【図１１】
2017009984.tif 000016
【図１２】
2017009984.tif 000017
【図１３】
2017009984.tif 000018
【図１４Ａ】
2017009984.tif 000019
【図１４Ｂ】
2017009984.tif 000020
【図１５Ａ】
2017009984.tif 000021
【図１５Ｂ】
2017009984.tif 000022
【図１６】
2017009984.tif 000023
【図１７】
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【図１８Ａ】
2017009984.tif 000025
【図１８Ｂ】
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【図１９】
2017009984.tif 000027
【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【図２１Ｄ】
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【図２２】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年1月9日(2018.1.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を射出する光源と、
形状演算対象となる構造体に設置され、前記光源から出射される光を導光する光ファイバと、
前記光ファイバの長手方向に沿って前記光ファイバに設けられた複数の被検出部とを備え、前記複数の被検出部は、互いに異なる光の吸収スペクトルを持ち、前記複数の被検出部は、前記光ファイバの湾曲形状に応じて、前記光ファイバによって伝搬されている光を吸収して光量を減少させ、さらに、
前記光ファイバによって伝搬され前記複数の被検出部によって光量が減少された光の、前記複数の被検出部の前記光の吸収スペクトルに含まれる複数の波長における光量情報を検出する光検出器と、
前記光量情報に基づき前記複数の被検出部の各々の形状に関わる演算を行う演算部と、
前記光の吸収スペクトルに含まれる複数の波長の各々について、前記光ファイバに入力される光の強度、及び前記光ファイバから出力された光に基づき前記光検出器によって生成される電気信号、のうち少なくとも一方のダイナミックレンジを変更する設定変更部とを備える形状演算装置。
【請求項２】
前記設定変更部は、前記光検出器の露光時間を変更することで、前記電気信号のダイナミックレンジを変更する請求項１に記載の形状演算装置。
【請求項３】
前記設定変更部は、前記光検出器の検出に関する同期信号の周波数を変更することで、前記電気信号のダイナミックレンジを変更する請求項１又は２に記載の形状演算装置。
【請求項４】
前記設定変更部は、前記光検出器の検出感度を変更することで、前記電気信号のダイナミックレンジを変更する請求項１に記載の形状演算装置。
【請求項５】
前記設定変更部は、前記光検出器からの検出信号のレンジを変更することで、前記電気信号のダイナミックレンジを変更する請求項１に記載の形状演算装置。
【請求項６】
前記光検出器からの前記検出信号の前記レンジの変更は、デジタル変換に関する変更を含む請求項５に記載の形状演算装置。
【請求項７】
前記設定変更部は、前記光ファイバに入力する光強度を変更することで、前記光ファイバに入力される光の強度のダイナミックレンジを変更する請求項１に記載の形状演算装置。
【請求項８】
前記設定変更部は、前記ダイナミックレンジの変更の方法の二つ以上を組み合わせた変更を行う請求項２乃至７の何れかに記載の形状演算装置。
【請求項９】
前記設定変更部における前記ダイナミックレンジの変更を行うか否かを判定する判定部を更に備える請求項２乃至４の何れかに記載の形状演算装置。
【請求項１０】
前記判定部は、前記光検出器の検出信号を検出下限及び検出上限と比較することにより、前記検出信号が検出可能範囲にないと判定したとき、前記ダイナミックレンジの変更を行うと判定する請求項９に記載の形状演算装置。
【請求項１１】
前記検出下限及び検出上限に関する閾値を格納する記憶部を更に備える請求項１０に記載の形状演算装置。
【請求項１２】
前記判定部での判定に関わる情報の変更または前記設定変更部による前記ダイナミックレンジの変更の方法を指示する指示部を更に備える請求項９乃至１１の何れかに記載の形状演算装置。
【請求項１３】
前記設定変更部は、前記ダイナミックレンジの変更を段階的に行う請求項１乃至１２の何れかに記載の形状演算装置。
【請求項１４】
被検体に挿入される挿入部を備える内視鏡と、
前記内視鏡に接続されたコントローラと、
請求項１に記載の形状演算装置とを備え、
前記光ファイバは、前記内視鏡の前記挿入部に設けられ、
前記演算部は、前記コントローラに設けられ、前記光量情報に基づいて前記内視鏡の前記挿入部の形状を算出する内視鏡システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の一態様に係る形状演算装置は、光を射出する光源と、形状演算対象となる構造体に設置され、前記光源から出射される光を導光する光ファイバと、前記光ファイバの長手方向に沿って前記光ファイバに設けられた複数の被検出部とを備える。前記複数の被検出部は、互いに異なる光の吸収スペクトルを持ち、前記複数の被検出部は、前記光ファイバの湾曲形状に応じて、前記光ファイバによって伝搬されている光を吸収して光量を減少させる。形状演算装置はさらに、前記光ファイバによって伝搬され前記複数の被検出部によって光量が減少された光の、前記複数の被検出部の前記光の吸収スペクトルに含まれる複数の波長における光量情報を検出する光検出器と、前記光量情報に基づき前記複数の被検出部の各々の形状に関わる演算を行う演算部と、前記光の吸収スペクトルに含まれる複数の波長の各々について、前記光ファイバに入力される光の強度、及び前記光ファイバから出力された光に基づき前記光検出器によって生成される電気信号、のうち少なくとも一方のダイナミックレンジを変更する設定変更部とを備える。
【国際調査報告】
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