(57)【要約】  挿入システム（１０）は、挿入装置（２０）と、姿勢検出領域を有し、挿入装置（２０）に内蔵されており、姿勢検出領域の第１回転変化量と第１方向変化量との少なくとも一方を検出可能な１以上の姿勢検出部（１００）とを有する。挿入システム（１０）は、姿勢検出部（１００）によって検出された第１回転変化量と第１方向変化量との少なくとも一方を基に、挿入装置（２０）の姿勢情報を演算する姿勢演算部（７０）とを有する。
2017104080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被挿入体の内部に挿入される挿入部を有する挿入装置と、
所望に規定される姿勢検出領域を有し、前記挿入装置に内蔵されており、前記姿勢検出領域の回転の変化量である第１回転変化量と前記姿勢検出領域の方向の変化量である第１方向変化量との少なくとも一方を検出可能な１以上の姿勢検出部と、
前記姿勢検出部によって検出された前記第１回転変化量と前記第１方向変化量との少なくとも一方を基に、前記挿入装置の姿勢情報を演算する姿勢演算部と、
を具備する挿入システム。
【請求項２】
前記姿勢検出部が前記挿入装置に内蔵された際に生じる前記挿入装置に対する前記姿勢検出部の軸ずれを補正するための補正値を記憶する補正値記憶部を具備し、
前記姿勢演算部は、前記補正値を基に、前記姿勢検出部によって検出された前記第１回転変化量と前記第１方向変化量との少なくとも一方を補正する補正部を有する請求項１に記載の挿入システム。
【請求項３】
前記姿勢演算部は、前記補正部によって補正された前記第１回転変化量と前記第１方向変化量との少なくとも一方を基に、前記挿入装置の前記姿勢情報を演算する請求項２に記載の挿入システム。
【請求項４】
前記姿勢検出部は、前記姿勢検出領域に作用する重力の方向を検出可能で、検出した前記重力の方向を基に前記第１回転変化量を検出する重力センサを有する請求項３に記載の挿入システム。
【請求項５】
前記姿勢演算部は、
前記重力センサによって検出された後に前記補正部によって補正された前記第１回転変化量から重力情報を抽出する抽出部と、
前記抽出部によって抽出された前記重力情報を基に、前記挿入装置の前記姿勢情報に含まれる前記挿入装置の長手方向の軸周りにおける前記挿入装置の変化量である第２回転変化量を演算する回転量演算部と、
を有する請求項４に記載の挿入システム。
【請求項６】
記憶指示が入力された際に、前記回転量演算部によって演算された前記第２回転変化量を、前記回転量演算部から入力されて、基準として記憶する基準記憶部を具備し、
前記回転量演算部は、前記基準記憶部によって記憶されている前記第２回転変化量を基準として現在の前記第２回転変化量を演算する請求項５に記載の挿入システム。
【請求項７】
前記重力センサは、２軸以上の前記重力の方向を検出可能で、検出した前記重力の方向を基に前記第１回転変化量を検出する加速度センサを有する請求項４に記載の挿入システム。
【請求項８】
前記重力センサは、
前記挿入装置の回転に伴い変化し且つ前記姿勢検出部に作用する前記重力の方向に従って移動可能な錘部材と、
前記挿入装置に対する前記錘部材の位置または方向を検出可能で、検出した前記位置または前記方向を基に前記第１回転変化量を検出可能な検出部材と、
を有する請求項４に記載の挿入システム。
【請求項９】
前記姿勢検出部は、前記姿勢検出領域の角速度における前記第１回転変化量と前記第１方向変化量との少なくとも一方を検出するジャイロセンサを有する請求項３に記載の挿入システム。
【請求項１０】
前記ジャイロセンサは、検出した前記角速度である前記姿勢検出領域の長手方向に直交する方向周りにおける第１直交回転変化量を検出し、
前記姿勢演算部は、
前記ジャイロセンサによって検出された後に前記補正部によって補正された前記第１回転変化量を基に、前記挿入装置の前記姿勢情報に含まれる前記挿入装置の長手方向の軸周りにおける前記挿入装置の変化量である第２回転変化量の演算と、前記ジャイロセンサによって検出された後に前記補正部によって補正された前記第１直交回転変化量を基に、前記挿入装置の前記姿勢情報に含まれる前記挿入装置の前記長手方向に直交する方向周りにおける前記挿入装置の変化量である第２直交回転変化量の演算との少なくとも一方を実施する回転量演算部と、
を有する請求項９に記載の挿入システム。
【請求項１１】
前記姿勢演算部は、
前記回転量演算部によって演算された前記第２直交回転変化量を基に、前記挿入装置の前記姿勢情報に含まれる前記挿入装置の前記長手方向における前記挿入装置の変化量である第２方向変化量を演算する方向演算部と、
を有する請求項１０に記載の挿入システム。
【請求項１２】
記憶指示が入力された際に、前記回転量演算部によって演算された前記第２回転変化量を、前記回転量演算部から入力されて、基準として記憶する基準記憶部を具備し、
前記回転量演算部は、前記基準記憶部によって記憶されている前記第２回転変化量を基準として現在の前記第２回転変化量を演算する請求項１１に記載の挿入システム。
【請求項１３】
記憶指示が入力された際に、前記方向演算部によって演算された前記第２方向変化量を、前記方向演算部から入力されて、基準として記憶する基準記憶部を具備し、
前記方向演算部は、前記基準記憶部によって記憶されている前記第２方向変化量を基準として現在の前記第２方向変化量を演算する請求項１１に記載の挿入システム。
【請求項１４】
前記姿勢検出部は、
前記姿勢検出領域に作用する重力の方向を検出可能で、検出した前記重力の方向における前記第１回転変化量と第１直交回転変化量との少なくとも一方を検出する重力センサと、
前記姿勢検出領域の角速度における前記第１回転変化量と前記第１直交回転変化量との少なくとも一方を検出するジャイロセンサと、
を有し、
前記姿勢演算部は、前記重力センサによって検出された前記第１回転変化量または前記第１直交回転変化量を基に演算され、前記挿入装置の前記姿勢情報に含まれる前記挿入装置の長手方向の軸周りにおける前記挿入装置の変化量である第２回転変化量または前記挿入装置の前記姿勢情報に含まれる前記挿入装置の前記長手方向に直交する方向周りにおける前記挿入装置の変化量である第２直交回転変化量を、前記ジャイロセンサによって検出された前記第１回転変化量または前記第１直交回転変化量を基に演算された第２回転変化量または第２直交回転変化量で補間する請求項３に記載の挿入システム。
【請求項１５】
前記ジャイロセンサは、検出した前記角速度である前記姿勢検出領域の長手方向に直交する方向周りにおける前記第１直交回転変化量を検出し、
前記姿勢演算部は、
前記重力センサによって検出された後に前記補正部によって補正された前記第１回転変化量から重力情報を抽出する抽出部と、
前記抽出部によって抽出された前記重力情報と、前記ジャイロセンサによって検出された後に前記補正部によって補正された前記第１回転変化量とを基に、前記挿入装置の前記姿勢情報に含まれる前記挿入装置の前記長手方向の軸周りにおける前記挿入装置の変化量である第２回転変化量の演算と、前記ジャイロセンサによって検出された後に前記補正部によって補正された前記第１直交回転変化量を基に、前記挿入装置の前記姿勢情報に含まれる前記挿入装置の前記長手方向に直交する方向周りにおける前記挿入装置の変化量である第２直交回転変化量の演算との少なくとも一方を実施する回転量演算部と、
を有する請求項１４に記載の挿入システム。
【請求項１６】
前記姿勢演算部は、
前記回転量演算部によって演算された前記第２直交回転変化量を基に、前記挿入装置の前記姿勢情報に含まれる前記挿入装置の前記長手方向における前記挿入装置の変化量である第２方向変化量を演算する方向演算部と、
を有する請求項１５に記載の挿入システム。
【請求項１７】
記憶指示が入力された際に、前記回転量演算部によって演算された前記第２回転変化量を、前記回転量演算部から入力されて、基準として記憶する基準記憶部を具備し、
前記回転量演算部は、前記基準記憶部によって記憶されている前記第２回転変化量を基準として現在の前記第２回転変化量を演算する請求項１６に記載の挿入システム。
【請求項１８】
記憶指示が入力された際に、前記方向演算部によって演算された前記第２方向変化量を、前記方向演算部から入力されて、基準として記憶する基準記憶部を具備し、
前記方向演算部は、前記基準記憶部によって記憶されている前記第２方向変化量を基準として現在の前記第２方向変化量を演算する請求項１６に記載の挿入システム。
【請求項１９】
前記姿勢検出部は、地磁気の方向を検出可能で、検出した前記地磁気の方向を基に前記第１方向変化量を検出する地磁気センサを有する請求項３に記載の挿入システム。
【請求項２０】
前記姿勢演算部は、前記地磁気センサによって検出された後に前記補正部によって補正された前記第１方向変化量を基に、前記挿入装置の前記姿勢情報に含まれる前記挿入装置の長手方向における前記挿入装置の変化量である第２方向変化量を演算する方向演算部を有する請求項１９に記載の挿入システム。
【請求項２１】
記憶指示が入力された際に、前記方向演算部によって演算された前記第２方向変化量を、前記方向演算部から入力されて、基準として記憶する基準記憶部を具備し、
前記方向演算部は、前記基準記憶部によって記憶されている前記第２方向変化量を基準として現在の前記第２方向変化量を演算する請求項２０に記載の挿入システム。
【請求項２２】
前記姿勢演算部は、複数の前記姿勢検出部それぞれによって検出された前記第１回転変化量と前記第１方向変化量との少なくとも一方を基に、前記挿入装置の前記姿勢情報を演算する請求項３に記載の挿入システム。
【請求項２３】
複数の前記姿勢検出部は、前記挿入装置の長手方向において、前記挿入装置にて互いに異なる位置に配置され、
前記姿勢演算部は、隣り合う前記姿勢検出部によって検出された前記第１回転変化量それぞれを基に演算された前記挿入装置の前記姿勢情報それぞれの差を基に、捩じれ量を演算する請求項２２に記載の挿入システム。
【請求項２４】
前記挿入装置に配置される所望の形状検出範囲の湾曲形状を検出及び演算するファイバセンサと、
前記姿勢演算部によって演算された前記挿入装置の前記姿勢情報と、前記ファイバセンサによって演算された前記形状検出範囲の湾曲形状とを基に姿勢形状情報を演算する姿勢形状演算部と、
を具備する請求項１に記載の挿入システム。
【請求項２５】
前記姿勢検出領域と、前記形状検出範囲の少なくとも一部とは、互いに重複または隣接し、
前記姿勢演算部によって演算される前記挿入装置の前記姿勢情報は、前記形状検出範囲の姿勢情報を含む請求項２４に記載の挿入システム。
【請求項２６】
前記姿勢形状演算部は、前記挿入装置の前記姿勢情報が反映された前記湾曲形状を前記姿勢形状情報として演算する請求項２５に記載の挿入システム。
【請求項２７】
前記姿勢形状演算部は、前記姿勢検出部に対する前記形状検出範囲の相対的な位置情報を、前記姿勢形状情報として演算する請求項２５に記載の挿入システム。
【請求項２８】
前記姿勢形状演算部は、前記姿勢情報と前記ファイバセンサが演算した前記湾曲形状とに基づいて、前記形状検出範囲の前記姿勢情報と異なる位置の姿勢情報を、前記姿勢形状情報として演算する請求項２５に記載の挿入システム。
【請求項２９】
複数の前記姿勢検出部が、前記形状検出範囲の長手方向において、互いに異なる位置に配置され、
前記姿勢形状演算部は、前記ファイバセンサによって演算された前記形状検出範囲の前記湾曲形状を、前記姿勢検出部の検出結果を基に補正し、前記姿勢形状情報を演算する請求項２５に記載の挿入システム。
【請求項３０】
前記姿勢検出部それぞれは、それぞれの配置位置における方向を検出し、
前記姿勢形状演算部は、前記ファイバセンサによって演算された前記形状検出範囲の前記湾曲形状を、前記方向それぞれを基に補正し、前記姿勢形状情報を演算する請求項２９に記載の挿入システム。
【請求項３１】
前記姿勢演算部は、隣り合う前記姿勢検出部によって検出された前記第１回転変化量それぞれを基に演算された前記挿入装置の前記姿勢情報それぞれの差を基に、前記形状検出範囲における捩じれ量を演算し、
前記姿勢形状演算部は、前記ファイバセンサによって演算された前記形状検出範囲の前記湾曲形状を、前記捩じれ量を基に補正し、前記姿勢形状情報を演算する請求項２９に記載の挿入システム。
【請求項３２】
前記姿勢演算部は、前記被挿入体の姿勢情報を基準として、前記被挿入体に対する相対的な前記挿入装置の前記姿勢情報を演算する請求項２５に記載の挿入システム。
【請求項３３】
所望に規定される被挿入体用姿勢検出領域を有し、前記被挿入体に配置され、前記被挿入体用姿勢検出領域の長手方向の軸周りにおける前記被挿入体用姿勢検出領域の変化量である第１被挿入体回転変化量と前記被挿入体用姿勢検出領域の長手方向における前記被挿入体用姿勢検出領域の変化量である第１被挿入体方向変化量との少なくとも一方を検出可能な１以上の被挿入体用姿勢検出部を具備し、
前記姿勢演算部は、前記被挿入体用姿勢検出部によって検出された前記第１被挿入体回転変化量と前記第１被挿入体方向変化量との少なくとも一方を基に、前記被挿入体の前記姿勢情報を演算し、
前記姿勢形状演算部は、前記姿勢演算部によって演算された前記挿入装置の前記姿勢情報と、前記被挿入体用姿勢検出部によって演算された前記被挿入体の前記姿勢情報と、前記ファイバセンサによって演算された前記形状検出範囲の前記湾曲形状とを基に、前記姿勢形状情報を演算する請求項３２に記載の挿入システム。
【請求項３４】
前記姿勢検出部は、前記挿入装置に内蔵され且つ前記挿入装置が機能するために必要な電子部品に一体化される請求項１に記載の挿入システム。
【請求項３５】
前記電子部品は、前記挿入部の先端部に内蔵される撮像素子と、前記挿入装置の操作部に内蔵される電子部材と、前記挿入装置に内蔵されるハイブリッドＩＣとの少なくとも１つを有する請求項３４に記載の挿入システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、挿入システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１は、フレキシブルな挿入部可撓管を有する可撓性内視鏡装置を開示している。可撓性内視鏡装置において、複数のフレキシブルな曲り検出用光ファイバは、曲げられた角度の大きさに対応して変化する光の光伝達量を検出する曲り検出部を有する。曲り検出用光ファイバは、可撓性の帯状部材に並列に並んだ状態に取り付けられ、挿入部可撓管内にほぼ全長に渡って挿通配置される。各曲り検出部が位置する部分における帯状部材の湾曲形状は、各曲り検出用光ファイバの光伝達量を基に検出される。帯状部材の湾曲形状は、挿入部可撓管の湾曲形状として表示部の表示画面に表示される。このような可撓性内視鏡装置は、湾曲する挿入装置の湾曲形状（曲げの方向及び曲げの大きさ）を検出するファイバセンサとして機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−５２６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、特許文献１のようなファイバセンサが用いられることによって、挿入装置の湾曲形状（曲げの方向及び曲げの大きさ）は検出及び表示可能である。しかしながら、挿入装置の姿勢情報は、検出及び表示されない。姿勢情報とは、例えば現在の姿勢に関する情報と、姿勢の変化に関する情報とを含む。このため操作者は、表示部から目を離し、挿入装置を直接見て挿入装置の姿勢情報を大まかに把握するのみである。また挿入装置が被検体に挿入されると、操作者は、挿入装置を目視できないため、挿入装置の姿勢情報を明確に把握できない。このような状況は、挿入装置の操作性の低下につながる。このため、挿入装置の姿勢情報を容易且つ確実に検出することが求められる。【０００５】
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、挿入装置の姿勢情報を容易且つ確実に検出可能な挿入システム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】
【０００６】
本発明の挿入システムの一態様は、被挿入体の内部に挿入される挿入部を有する挿入装置と、所望に規定される姿勢検出領域を有し、前記挿入装置に内蔵されており、前記姿勢検出領域の回転の変化量である第１回転変化量と前記姿勢検出領域の方向の変化量である第１方向変化量との少なくとも一方を検出可能な１以上の姿勢検出部と、前記姿勢検出部によって検出された前記第１回転変化量と前記第１方向変化量との少なくとも一方を基に、前記挿入装置の姿勢情報を演算する姿勢演算部とを具備する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、挿入装置の姿勢情報を容易且つ確実に検出可能な挿入システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係り、重力センサを有する挿入システムの概略図である。
【図２Ａ】図２Ａは、重力センサにおける加速度センサの座標系を説明する図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａの状態に対して挿入装置が操作部の長手方向の軸周りに１８０度回転した図である。
【図３Ａ】図３Ａは、第２回転変化量を説明する図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、第２回転変化量を説明する図である。
【図４】図４は、第２回転変化量を表示する表示例を示す図である。
【図５】図５は、重力センサにおける錘センサを説明する図である。
【図６】図６は、ジャイロセンサを有する挿入システムの概略図である。
【図７】図７は、加速度センサとジャイロセンサとを有する挿入装置の概略図である。
【図８Ａ】図８Ａは、地磁気センサを有する挿入システムの概略図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、第２方向変化量を表示する表示例を示す図である。
【図９】図９は、第１の実施形態の変形例１を示し、姿勢検出部の配置位置を説明する図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、第１の実施形態の変形例２を示し、挿入部における捩じれ量を説明する図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、第２回転変化量θ１を説明する図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、第２回転変化量θ２を説明する図である。
【図１０Ｄ】図１０Ｄは、第２回転変化量θ３を説明する図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、第１の実施形態の変形例３を示し、操作部に対する挿入部の捩じれ量を説明する図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、図１１Ａに示す捩じれ量を表示する表示例を示す図である。
【図１２】図１２は、第１の実施形態の変形例４を示し、姿勢検出部と電子部品との関係を説明する図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、本発明の第２の実施形態に係る挿入システムの概略図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、図１３Ａに示す形状検出範囲における被検出部と姿勢検出部との位置関係を説明する図である。
【図１３Ｃ】図１３Ｃは、形状検出範囲における被検出部と姿勢検出部との位置関係の一例を説明する図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、第２の実施形態の変形例１を示し、形状検出範囲の一例である挿入部全体の実際の姿勢情報が反映された実際の湾曲形状を示す図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、姿勢情報が反映されているが、ファイバセンサの検出誤差が発生している挿入部の湾曲形状を示す図である。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、姿勢情報が反映され、且つファイバセンサの検出誤差が低減された挿入部の湾曲形状を示す図である。
【図１５】図１５は、第２の実施形態の変形例２を示し、形状検出範囲における捩じれ量を基に姿勢形状情報の演算を説明する図である。
【図１６】図１６は、第２の実施形態の変形例３に係る挿入システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、一部の図面では図示の明瞭化のために部材の一部の図示を省略する。
【００１０】
［第１の実施形態］
図１乃至図１２を参照して第１の実施形態について説明する。
図１に示すように、挿入システム１０は、挿入装置２０と、本体部６０ａと、表示部６０ｂとを有する。
【００１１】
本実施形態の挿入装置２０は、例えば医療用の軟性内視鏡として説明するが、これに限定される必要はない。挿入装置２０は、例えば、医療用の硬性内視鏡、工業用の軟性内視鏡または工業用の硬性内視鏡、カテーテル、処置具といったように、被挿入体１５の内部に挿入される挿入部３０を有していればよい。本実施形態の挿入部３０は、軟性であっても硬性であってもよい。被挿入体１５は、例えば、人に限らず、動物、またはほかの構造物であってもよい。
【００１２】
挿入装置２０は、被挿入体１５の内部に挿入される挿入部３０と、挿入部３０の基端部に連結され、挿入装置２０を操作する操作部４０と、操作部４０に連結されるコード５０を有する。コード５０は、コード５０の端部に配置され、本体部６０ａに着脱自在なコネクタ部５１を有する。
【００１３】
挿入部３０は、例えば、中空で、細長い。挿入部３０は、挿入部３０の先端部から基端部に向かって、挿入装置２０の用途に応じた様々な内部部材が内部に配置される先端硬質部３１と、所望の方向に所望の量だけ湾曲可能な湾曲部３３と、可撓性を有し外力によって撓む可撓管部３５とを有する。内部部材は、例えば、撮像素子３１ａ（図１２参照）と、撮像素子３１ａに光学的に接続される図示しない対物レンズとを含む。内部部材は、本体部６０ａに配置される図示しない後述する光源ユニットから出射された光源光を照明光として被挿入体１５内を照明する図示しない照明部と、挿入装置２０とは別体の図示しない処置具が挿通する図示しないチャンネルの図示しない開口部とをさらに含む。撮像素子３１ａが被挿入体１５内を撮像した際、撮像素子３１ａは、画像信号を本体部６０ａの図示しない後述する画像処理部に伝送する。湾曲部３３は、挿入部３０の内部に配置される図示しない操作ワイヤを介して、操作部４０に配置される湾曲操作部に連結される。湾曲操作部の操作によって操作ワイヤが牽引されることによって、湾曲部３３は所望の方向に所望の量だけ湾曲可能である。
【００１４】
操作部４０は、操作者の片手によって把持される。
【００１５】
操作者は、被挿入体１５の開口部、例えば患者の口から、挿入部３０を被挿入体１５の内部に挿入させ、被挿入体１５の内部及びを観察及び処置する。
【００１６】
本体部６０ａは、図示しない光源ユニットと、図示しない画像処理部とを内蔵する。
【００１７】
光源ユニットは、光源光を出射する図示しない光源を有する。光源は、例えば、キセノンランプまたはハロゲンランプといったランプと、ＬＥＤと、ＬＤなどの半導体光源との少なくとも１つを有する。光源から出射された光源光は、コード５０と操作部４０と挿入部３０とに内蔵される図示しない導光部材によって照明部まで導光される。光源光の光学特性が照明部によって所望に変換されることによって、光源光は照明光に変換される。照明光は、照明部から出射され、被挿入体１５内を照明する。
【００１８】
画像処理部は、撮像素子３１ａによって撮像された被挿入体１５内の画像信号を、挿入部３０と操作部４０とコード５０とに内蔵される図示しない信号線を経由して伝送される。画像処理部は画像信号を処理し、表示部６０ｂは画像を表示する。
【００１９】
本体部６０ａは、例えばＣＰＵまたはＡＳＩＣなどを含む演算回路等によって構成される姿勢演算部７０と、メモリ等の基準記憶部８０とをさらに内蔵する。詳細については後述するが、姿勢演算部７０は、挿入装置２０の姿勢情報を演算するものである。姿勢情報とは、例えば、挿入装置２０の現在の姿勢に関する情報と、この姿勢の変化に関する情報とを含む。挿入装置２０の姿勢とは、例えば、後述する姿勢検出領域の姿勢を含む。姿勢演算部７０は、挿入装置２０の姿勢情報を、表示部６０ｂが表示する形態である後述する数値などに変換する。基準記憶部８０については、後述する。
【００２０】
表示部６０ｂは、一般的な表示装置であり、例えば、液晶ディスプレイ、ＣＲＴディスプレイまたは有機ＥＬディスプレイである。表示部６０ｂは、撮像素子３１ａによって撮像された被挿入体１５の内部の画像を表示する。表示部６０ｂは、挿入装置２０の姿勢情報を、例えば、数値、グラフまたは画像として表示する。この画像は、２Ｄであっても３Ｄであってもよい。表示部６０ｂは、挿入装置２０の図を表示し、この表示する図を姿勢演算部７０によって演算された姿勢情報に対応させて変化させてもよい。表示部６０ｂの代わりに、音などを出力する出力部が配置されてもよい。つまり挿入システム１０は、姿勢情報を何らかの形態で操作者に告知する告知部を有していればよい。
【００２１】
挿入装置２０は、１以上の姿勢検出部１００を内蔵する。本実施形態では、１つの姿勢検出部１００が配置されるものとする。姿勢検出部１００は、所望に規定される１つの姿勢検出領域（以下、領域Ａと称する）を有する。領域Ａは、姿勢検出部１００を含む姿勢検出部１００周辺の領域であり、姿勢検出部１００から分離していない。例えば、姿勢検出部１００は、領域Ａの中心に位置してもよい。この領域Ａは、姿勢検出部１００が領域Ａの姿勢情報を検出可能な領域を示す。姿勢検出部１００は、領域Ａの長手方向の軸周りにおける領域Ａの変化量である第１回転変化量と、領域Ａの長手方向における領域Ａの変化量である第１方向変化量との少なくとも一方を検出可能となっている。領域Ａの長手方向は、操作部４０の長手方向Ｌに沿って配置される。操作部４０の長手方向Ｌは、挿入部３０の長手方向でもあり、挿入装置２０の長手方向でもある。第１回転変化量と第１方向変化量とは、領域Ａの姿勢情報である。姿勢検出部１００は、信号線１５１を通じて、姿勢演算部７０に電気的に接続される。姿勢検出部１００は、姿勢演算部７０に無線によって電気的に接続されてもよい。例えば、姿勢検出部１００は、検出結果を、姿勢演算部７０に常にリアルタイムで出力する。そして、姿勢演算部７０は、姿勢検出部１００によって検出された第１回転変化量と第１方向変化量との少なくとも一方を基に、挿入装置２０の姿勢情報を演算する。
【００２２】
本実施形態では、姿勢検出部１００は、硬性部である操作部４０に内蔵されるものとする。操作部４０の一部分は、操作部４０の他の部分に対して相対的に変化しない、つまり湾曲せず及び撓まない。このため、操作部４０のような硬性部全体を１つの領域Ａと定義でき、領域Ａの第１回転変化量は操作部４０の第１回転変化量とみなすことができ、領域Ａの第１方向変化量は操作部４０の第１方向変化量とみなすことができる。よって、姿勢検出部１００は、操作部４０の第１回転変化量と第１方向変化量との少なくとも一方を検出可能となる。操作部４０の第１回転変化量と第１方向変化量とは、操作部４０の姿勢情報に含まれる。
【００２３】
姿勢検出部１００が操作部４０に内蔵される場合、操作部４０は硬性部であるため、操作部４０の一部の姿勢の変化は操作部４０全体の姿勢変化とみなせる。この状態では、領域Ａは操作部４０全体として設定できる。
【００２４】
また例えば軟性内視鏡において、姿勢検出部１００が操作部４０に内蔵され、挿入部３０全体が操作部４０の長手方向Ｌの軸周りにおける操作部４０の回転に追従し、挿入部３０の先端部の回転量が挿入部３０の基端部の回転量または操作部４０の回転量と常に略一致するとみなせるとする。この場合、操作部４０の回転に追従する全ての範囲、例えば挿入部３０全体は、領域Ａに含まれるとみなすことが可能となる。よって、姿勢検出部１００によって検出される操作部４０の第１回転変化量は、挿入部３０の第１回転変化量とみなすことが可能であり、挿入装置２０自体の第１回転変化量とみなすことが可能である。
【００２５】
なお、姿勢検出部１００が内蔵される部位は、検出される部位に応じて異なる。
例えば、挿入部３０の先端部の第１回転変化量と第１方向変化量との少なくとも一方を姿勢検出部１００が検出する必要がある場合、図８Ａと図９とに示すように、姿勢検出部１００は、挿入部３０の先端部または挿入部３０の先端部近傍に内蔵される。
【００２６】
図９に示すように、姿勢検出部１００は、軟性内視鏡の可撓性を有する可撓部に内蔵されてもよい。可撓部とは、例えば湾曲部３３または可撓管部３５を示す。領域Ａ１は、例えば、可撓部に内蔵される姿勢検出部１００が姿勢情報を検出可能な領域である。領域Ａ２は、例えば、硬性部に内蔵される姿勢検出部１００が姿勢情報を検出可能な領域である。通常、可撓部において、長手方向における位置が異なると、姿勢も異なる。このため領域Ａ１は微小な範囲に設定される。ただし、領域Ａ１の長さは、挿入装置２０の用途に必要な姿勢検出の精度に応じて所望に調整されてもよい。精度がある程度低くても良い場合、より広い範囲を同じ姿勢とみなせる。このため、可撓部において、例えば長手方向に５ｃｍの範囲が、１つの姿勢検出領域とみなされてもかまわない。また、可撓性を有する挿入部３０であっても、回転が各部で追従する場合、回転が追従する全ての範囲を１つの姿勢検出領域としてもかまわない。回転が各部で追従するとは、例えば挿入部３０の基端の回転量が挿入部３０の先端の回転量と常にほぼ同じであるとみなせることをいう。
【００２７】
また例えば挿入装置２０が硬性内視鏡であり、姿勢検出部１００が硬性内視鏡のどこかに内蔵される場合、姿勢検出部１００が配置される部分は、他の部分に対して相対的に変化しない、つまり他の部分に対して湾曲及び撓まない。このため、硬性内視鏡全体のような硬性部全体を１つの領域Ａと定義できる。そして、姿勢検出部１００は、硬性内視鏡全体の第１回転変化量と第１方向変化量との少なくとも一方を検出可能である。
【００２８】
本実施形態の姿勢検出部１００の構成として、例えば、下記のような姿勢検出部１００の構成１乃至５のいずれかが挙げられる。そして、本体部６０ａの構成も、姿勢検出部１００の構成に応じるものである。このような構成それぞれについて、以下に説明する。
【００２９】
［姿勢検出部１００の構成１］
以下に、図１と図２Ａと図２Ｂと図３Ａと図３Ｂと図４とを参照して、姿勢検出部１００の構成１を説明する。
図２Ａと図２Ｂとに示すように、姿勢検出部１００は、領域Ａに作用する重力の方向ｇを検出可能で、検出した重力の方向ｇを基に第１回転変化量を検出する重力センサを有してもよい。
【００３０】
図２Ａと図２Ｂとに示すように、重力センサは、２軸以上の重力の方向ｇを検出可能で、検出した重力の方向ｇを基に第１回転変化量を検出する１以上の加速度センサ１０３を有してもよい。本実施形態では、１つの加速度センサ１０３が配置されるものとする。通常、加速度センサ１０３は重力に対する反力の加速度を検出するが、反力とは逆向きの力が重力となる。このため、以下において、加速度センサ１０３は、重力の方向ｇを検出できるものとして説明する。また本実施形態では、加速度センサ１０３は、３軸の重力を検出するものとする。図２Ｂは、図２Ａの状態に対して挿入装置２０が操作部４０の長手方向Ｌの軸周りに１８０度回転した図である。
【００３１】
加速度センサ１０３が重力の方向ｇを検出可能であれば、加速度センサ１０３の種類は特に限定されない。なお、内部スペースが限られる挿入装置２０に加速度センサ１０３が内蔵されることを考慮すると、加速度センサ１０３は小型であることが好ましい。このためには、加速度センサ１０３は、Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ（以下、ＭＥＭＳ）技術を用いた、半導体ピエゾ抵抗型または静電容量型であることが好ましい。
【００３２】
図２Ａと図２Ｂとに示すように、加速度センサ１０３の座標系を、ｘ軸と、ｘ軸に直交するｙ軸と、ｘ軸及びｙ軸に直交するｚ軸の右手系と定義する。この場合、挿入部３０が直線状に配置された状態で、ｘ軸とｙ軸とが操作部４０の長手方向Ｌに対して直交して配置され、ｚ軸が操作部４０の長手方向Ｌに沿って配置され、撮像素子３１ａが撮像する画像の縦軸に沿ってｙ軸が配置され、ｙ軸の正の向きが縦軸の正、すなわち表示部６０ｂ（ディスプレイ）に表示された際の上の向きに一致し、ｘ軸が画像の横軸に沿って配置されるように、加速度センサ１０３は操作部４０の内部に取り付けられる。
【００３３】
図示はしないが、本実施形態の挿入装置２０が使用される際、例えば、ｚ軸が地面に対して平行に配置され、つまり、画像の縦軸と横軸とを有する撮像素子３１ａの撮像平面の縦軸、すなわち加速度センサのｙ軸が地面に対して垂直に配置されている状態が、加速度センサ１０３によって検出される操作部４０の第１回転変化量の基準となる。
【００３４】
例えば操作部４０が操作部４０の長手方向Ｌの軸周りに回転した際、領域Ａは、操作部４０の回転に従って領域Ａの長手方向の軸周りに回転する。加速度センサ１０３は、領域Ａの回転に伴う加速度から重力の方向ｇを検出する。加速度センサ１０３は、検出した重力の方向ｇを基に、操作部４０の第１回転変化量を検出する。加速度センサ１０３によって検出された操作部４０の第１回転変化量は、電気信号として、姿勢演算部７０に常にリアルタイムで出力される。
【００３５】
［補正］
次に、第１回転変化量の補正について説明する。
一般的に、加速度センサ１０３が操作部４０の内部に取り付けられる際に、取り付け誤差が発生することが考えられる。取り付け誤差は、挿入装置２０に対する加速度センサ１０３の軸がずれることを意味し、結果的に、例えば第１回転変化量の検出誤差に繋がる。このため例えば挿入装置２０の製造工程において加速度センサ１０３が操作部４０に取り付けられた際に、挿入装置２０に対する加速度センサ１０３の軸ずれが測定される。例えば、ｙ軸が画像の縦軸に対してどの程度傾いているかを基に、加速度センサ１０３の軸ずれが測定される。この測定された軸ずれが解消されるように、第１回転変化量が補正される必要がある。
【００３６】
このために、図１に示すように、挿入システム１０は、姿勢検出部１００が挿入装置２０に内蔵された際に生じる挿入装置２０に対する姿勢検出部１００の軸ずれを補正するための補正値を記憶する補正値記憶部４１と、補正値を読み込み、読み込んだ補正値を基に姿勢検出部１００によって検出された第１回転変化量を補正する補正部７１とを有する。補正値記憶部４１は、例えば、メモリなどによって構成される。補正値記憶部４１は、例えば挿入装置２０に内蔵される。補正値記憶部４１は、挿入部３０の狭い内部スペースを考慮すると、例えば操作部４０に内蔵されるとよい。補正部７１は、例えば、姿勢演算部７０に含まれるとよい。補正値は、通常挿入装置２０毎に異なる。
【００３７】
補正値記憶部４１は、挿入装置２０の製造工程において、例えば、図示しないキーボードなどの外部操作部の入力操作によって、補正値を予め記憶する。または、補正値は、図示しない測定機によって測定されて、補正値記憶部４１に入力及び記憶されても良い。補正部７１は、例えば、挿入装置２０がコード５０を介して本体部６０ａに接続され、加速度センサ１０３によって検出された第１回転変化量が補正部７１に入力された際に、補正する。
【００３８】
補正部７１が第１回転変化量を補正するため、第１回転変化量の精度は向上する。加速度センサ１０３の軸ずれを気にすることなく、加速度センサ１０３は操作部４０に取り付けられることが可能となる。このため、挿入装置２０の製造効率は向上し、挿入装置２０の製造コストは低減する。補正値記憶部４１が挿入装置２０に内蔵されるため、本体部６０ａの構成は簡素になる。本体部６０ａは、挿入装置２０毎に共有することができる。なお取り付け誤差の発生と軸ずれと補正とは、姿勢検出部１００がどこに取り付けられても、共通している。
【００３９】
［演算］
次に、姿勢演算部７０の演算について説明する。
加速度センサ１０３は、重力の方向ｇだけを検出するのではなく、挿入装置２０が動いた際に生じる加速度も検出する。つまり、加速度センサ１０３が検出し且つ補正部７１によって補正された第１回転変化量は、例えば、領域Ａに作用する重力の方向ｇを含む重力情報だけでなく、挿入装置２０の動きよって発生する加速度も含む。このため、図１に示すように、姿勢演算部７０は、重力センサによって検出された後に補正部７１によって補正された第１回転変化量から重力情報のみを抽出する抽出部７３を有する。抽出部７３は、例えば、第１回転変化量から加速度をローパスフィルタによって除去するなど、一般的に知られている方法により、第１回転変化量から重力情報のみを抽出する。姿勢演算部７０は、抽出部７３によって抽出された重力情報を基に、挿入装置２０の姿勢情報に含まれる第２回転変化量を演算する回転量演算部７５を有する。第２回転変化量は、挿入装置２０の長手方向の軸周りにおける挿入装置２０の変化量である。ここでは、第２回転変化量は、重力情報のみを基に演算される。
【００４０】
なお本実施形態では、姿勢検出部１００が操作部４０に内蔵されるため、第２回転変化量は、操作部４０における変化量とみなすことが可能である。また本実施形態では、挿入部３０全体が操作部４０の回転に追従するため、第２回転変化量は挿入部３０全体の第２回転変化量及び挿入装置２０全体の第２回転変化量とみなすことが可能である。このように、回転量演算部７５は、第１回転変化量を基に、挿入装置２０の姿勢情報に含まれる第２回転変化量を演算する。
【００４１】
回転量演算部７５は、重力情報を図３Ａと図３Ｂとに示すＸ−Ｙ平面の成分に分離する。加速度センサ１０３のｙ軸と撮像素子３１ａが撮像する画像の縦軸とにおいて、ｙ軸の正の向きが縦軸の正の向きに一致するように、加速度センサ１０３は取り付けられており、軸ずれも補正されている。挿入部３０が直線状のとき、画像の縦軸と横軸とを有する撮像素子３１ａの撮像平面の縦軸が地面に対して垂直に配置されている場合、Ｘ−Ｙ平面の成分に分離された重力情報に含まれる重力の方向ｇは、ｙ軸の負の向きを示す。このような状態は一般的に、本実施形態の挿入装置２０が使用される際、操作者にとって認識がしやすい状態であり、撮像素子３１ａの撮像平面の縦軸が地面に対して垂直に配置されている状態が、回転量演算部７５によって演算される第２回転変化量の基準、すなわち第２回転変化量が０度の状態となる。そして図３Ａと図３Ｂとに示すように、ｙ軸の負側の軸と、Ｘ−Ｙ平面の成分に分離した重力の方向ｇとがなす角度θが挿入装置２０の第２回転変化量となる。
【００４２】
なお第２回転変化量の基準は、撮像素子３１ａの撮像平面が地面に対して垂直に配置されている状態に限定される必要はない。例えば、被挿入体１５の正面に対する第２回転変化量が演算される必要がある場合、基準は、例えば、被挿入体１５への挿入装置２０の挿入開始時における操作部４０の状態となる。このように基準は、任意の状態であってもよい。
【００４３】
この場合、図１に示すように、本体部６０ａは回転量演算部７５に電気的に接続される基準記憶部８０を有し、操作部４０は回転量演算部７５と基準記憶部８０とに電気的に接続される例えばスイッチなどの指示部４３を有する。指示部４３から出力された記憶指示が回転量演算部７５に入力された際に、基準記憶部８０は、回転量演算部７５によって演算された第２回転変化量を、回転量演算部７５から入力されて、基準として記憶する。
【００４４】
図示はしないが、挿入装置２０が被挿入体１５に挿入される際に、例えば、操作部４０の長手方向Ｌが被挿入体１５の正面に直交するように、位置合わせが実施される。なお位置合わせは、例えば、湾曲部３３が湾曲する上方向と被挿入体１５の正面の上側とをあわせてもよい。次に指示部４３が押圧されると、基準記憶部８０は、指示部４３が押圧されたタイミングである例えば挿入開始時における第２回転変化量を、基準として記憶する。回転量演算部７５は、記憶された挿入開始時の第２回転変化量と挿入後の第２回転変化量との差を演算する。回転量演算部７５は、演算結果を基に、挿入開始時を基準とした第２回転変化量を演算する。このように回転量演算部７５は、基準記憶部８０によって記憶されている挿入開始時の第２回転変化量を基準として現在の第２回転変化量を演算する。
【００４５】
つまり姿勢演算部７０が被挿入体１５に対する挿入装置２０の姿勢情報である第２回転変化量を演算する場合、例えば挿入開始時における挿入装置２０が被挿入体１５に位置合わせされ、基準記憶部８０は、位置合わせされたときの挿入装置２０の姿勢情報を、指示部４３からの記憶指示が入力された際に基準として記憶する。そして、その後に検出された挿入装置２０の姿勢情報と記憶された挿入装置２０の姿勢情報との差を基に、姿勢演算部７０は、被挿入体１５に対する挿入装置２０の姿勢情報を演算する。
【００４６】
表示部６０ｂは、例えば、図４に示すように、Ｘ−Ｙ平面における座標系と、Ｘ−Ｙ平面の成分に分離した重力の方向ｇと、ｙ軸の負側の軸と重力の方向ｇとがなす角度θである第２回転変化量（挿入装置２０の姿勢情報）と、操作部４０の上面図４０ａとを表示する。表示部６０ｂは、例えば、第２回転変化量を数値６１ａで表示し、Ｘ−Ｙ平面における座標系と重力の方向ｇと操作部の上面図４０ａとを重ね合わせて表示する。このため、操作者は、挿入装置２０の姿勢情報を知ることとなる。
【００４７】
本実施形態では、姿勢検出部１００は、挿入装置２０に内蔵され、第１回転変化量を検出する。姿勢演算部７０は、第１回転変化量を基に、挿入装置２０の姿勢情報に含まれる第２回転変化量を演算する。このように本実施形態では、挿入装置２０の姿勢情報を、確実且つ容易に検出できる。そして表示部６０ｂは、挿入装置２０の姿勢情報を表示する。よって、操作者は、表示部６０ｂから目を離すことなく、挿入装置２０の姿勢情報を容易に確認できる。操作者は、表示部６０ｂから目を離し、挿入装置２０を直接見て挿入装置２０の姿勢情報を把握する必要がなくなる。操作者は、撮像素子３１ａによって撮像され且つ表示部６０ｂに表示される観察画像を目視しながら、挿入装置２０の姿勢情報を確認できる。操作者は、挿入装置２０の挿入操作に専念でき、挿入装置２０の操作性を向上できる。
【００４８】
本実施形態では、補正部７１は第１回転変化量を補正するため、第１回転変化量の精度を向上できる。また本実施形態では、加速度センサ１０３の軸ずれを気にすることなく、加速度センサ１０３を操作部４０に取り付けることが可能となる。よって挿入装置２０の製造効率を向上でき、挿入装置２０の製造コストを低減できる。
【００４９】
本実施形態では、姿勢演算部７０は、補正部７１によって補正された第１回転変化量を基に挿入装置２０の姿勢情報を演算する。このため、精度の高い挿入装置２０の姿勢情報を、確実且つ容易に検出できる。
【００５０】
本実施形態では、加速度センサ１０３によって、精度の高い第１回転変化量を検出できる。なお加速度センサ１０３が検出し且つ補正部７１によって補正された第１回転変化量は、加速度も含む。しかしながら本実施形態では、抽出部７３によって第１回転変化量から重力情報のみを抽出し、回転量演算部７５によって第１回転変化量ではなく重力情報を基に第２回転変化量を演算する。よって本実施形態では、精度の高い挿入装置２０の姿勢情報を、確実且つ容易に検出できる。
【００５１】
本実施形態の回転量演算部７５は、重力情報を基に第２回転変化量を演算する。このため、第２回転変化量の基準を地面に合わせる調整を不要にでき、回転量演算部７５は第２回転変化量を常に素早く演算できる。
【００５２】
本実施形態では、基準記憶部８０によって、基準に対する現在の姿勢の変化量である挿入装置２０の姿勢情報を、確実且つ容易に検出できる。
【００５３】
加速度センサ１０３が検出した重力をＸ−Ｙ平面の成分に分離して第２回転変化量を演算するとしたが、Ｘ−Ｙ平面に限らず、検出したい挿入装置２０の姿勢情報に応じて重力の方向成分を分離するようにしてかまわない。さらに、加速度センサ１０３の取り付けにおいて、ｘ軸とｙ軸とが操作部４０の長手方向Ｌに対して直交して配置されているとしたが、検出したい挿入装置２０の姿勢情報に応じて、加速度センサ１０３の取り付けにおける座標系の配置は、特に限定されない。また検出したい挿入装置２０の姿勢情報に応じて、複数の加速度センサ１０３が配置され、加速度センサ１０３の座標系それぞれは互いに異なる向きに配置されてもよい。
【００５４】
姿勢演算部７０は、操作部４０、またはコネクタ部５１に内蔵されてもよい。
【００５５】
補正値記憶部４１は、本体部６０ａに内蔵されてもよい。この場合、補正値記憶部４１は内部スペースが限られる挿入装置２０に内蔵される必要はなく、内部スペースを有効に利用でき、挿入装置２０の製造効率を向上できる。また操作者は、図示しないキーボードなどの外部操作部によって所望な補正値を所望なタイミングで補正値記憶部４１に記憶させてもよい。例えば、操作者は、挿入装置２０に貼られているラベルなどによって挿入装置２０の製造番号を特定し、Ｗｅｂなどから製造番号に対応する補正値を補正値記憶部４１にダウンロードし、ダウンロードした補正値を補正値記憶部４１に記憶させてもよい。この操作者は、実際の操作者に限らず、挿入システム１０を購入した購入者に挿入システム１０に配達する配達人、または挿入システム１０をメンテナンスするメンテナンス者であってもよい。補正値記憶部４１は、複数の挿入装置２０に対する補正値を記憶しており、例えば挿入装置２０の製造番号などを特定して、補正値を使ってもよい。
【００５６】
挿入装置２０の使用頻度が増すと、加速度センサ１０３ががたつき、加速度センサ１０３の軸ずれが発生することが考えられる。挿入装置２０が本体部６０ａに接続された際に、本体部６０ａが加速度センサ１０３の軸ずれを測定でき及び表示部６０ｂが測定結果を表示できれば、操作者またはメンテナンス者は、図示しないキーボードなどの外部操作部によって所望な補正値を所望なタイミングで補正値記憶部４１に記憶させることができる。そして、挿入装置２０の状態に合わせた最新の補正値を利用可能となり、第１回転変化量の精度はさらに向上する。またこの場合、同じ挿入装置２０であっても、挿入装置２０の用途に応じて補正値を適宜調整可能にできる。
【００５７】
［姿勢検出部１００の構成２］
以下に、図５を参照して、姿勢検出部１００の構成２を説明する。
【００５８】
重力センサは、領域Ａに作用する重力の方向ｇを検出するために加速度センサ１０３を有しているが、領域Ａに作用する重力の方向ｇを検出できれば、加速度センサ１０３を有する必要はなく、１以上の錘センサ１０５を有してもよい。錘センサ１０５は、内部空間部１０５ｂを有する本体部１０５ｃと、内部空間部１０５ｂに配置される錘部材１０５ｄと、内部空間部１０５ｂの内周面に配置される複数の検出部材１０５ｅとを有する。
【００５９】
本体部１０５ｃは、例えば、操作部４０の筐体であってもよいし、筐体に内蔵される部材であってもよい。
【００６０】
錘部材１０５ｄは、挿入装置２０の長手方向の軸周りにおける挿入装置２０の回転に伴い変化し且つ姿勢検出部１００に作用する重力の方向ｇに従って、内部空間部１０５ｂ内を移動可能となっている。錘部材１０５ｄは、導電性を有する。
【００６１】
検出部材１０５ｅは、挿入装置２０に対する錘部材１０５ｄの位置または方向を検出可能で、検出した位置または方向を基に領域Ａ（操作部４０）の第１回転変化量を検出可能である。このため、例えば、検出部材１０５ｅは、検出部材１０５ｅに対する錘部材１０５ｄの当接によって錘部材１０５ｄの位置または錘部材１０５ｄの方向を検出可能である。検出部材１０５ｅは、位置または方向を基に重力の方向ｇを検出可能であり、重力の方向ｇによって操作部４０の第１回転変化量を検出する。検出部材１０５ｅは、例えば電極を有する。内部空間部１０５ｂは例えば８角形形状を有し、検出部材１０５ｅは８つの角部に配置される。
【００６２】
錘センサ１０５の座標系を、ｘ軸と、ｘ軸に直交するｙ軸と、ｘ軸及びｙ軸に直交するｚ軸の右手系と定義する。この場合、挿入部３０が直線状に配置された状態で、ｘ軸とｙ軸とが操作部４０の長手方向Ｌに対して直交して配置され、ｚ軸が操作部４０の長手方向Ｌに沿って配置され、撮像素子３１ａが撮像する画像の縦軸に沿ってｙ軸が配置され、ｙ軸の正の向きが縦軸の正の向きに一致し、ｘ軸が画像の横軸に沿って配置されるように、錘センサ１０５は操作部４０の内部に取り付けられる。
【００６３】
構成２の姿勢検出部１００が使用される際、例えば、ｚ軸が地面に対して平行に配置され、つまり、画像の縦軸と横軸とを有する撮像素子３１ａの撮像平面が地面に対して垂直に配置されている状態が、錘センサ１０５によって検出される操作部４０の第１回転変化量の基準となる。
【００６４】
例えば操作部４０が操作部４０の長手方向Ｌの軸周りに回転した際、領域Ａは、操作部４０の回転に従って領域Ａの長手方向の軸周りに回転する。また錘部材１０５ｄは、操作部４０の回転に伴って変化する重力によって、内部空間部１０５ｂを移動し、検出部材１０５ｅのいずれかに当接する。検出部材１０５ｅは、検出部材１０５ｅに対する錘部材１０５ｄの当接によって錘部材１０５ｄの位置または錘部材１０５ｄの方向を検出する。次に、検出部材１０５ｅは、位置または方向を基に重力の方向ｇを検出可能する。最後に、検出部材１０５ｅは、重力の方向ｇによって操作部４０の第１回転変化量を検出する。検出部材１０５ｅによって検出された操作部４０の第１回転変化量は、電気信号として、姿勢演算部７０に常にリアルタイムで出力される。
【００６５】
姿勢検出部１００の構成２における第１回転変化量の補正は、加速度センサ１０３（姿勢検出部１００の構成１）と同様である。また、錘センサ１０５は、構造上、重力情報（重力の方向のＸ−Ｙ平面の成分）のみ検出する。このため、錘センサ１０５に対する姿勢演算部７０の演算において、重力情報（重力の方向成分）を分離する演算は不要であるが、その他の演算については同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００６６】
なお内部空間部１０５ｂは例えば８角形形状を有し、検出部材１０５ｅは８つの角部に配置される。このため、錘センサ１０５は、４つの重力の方向ｇを検出可能である。ただし、内部空間部１０５ｂの形状と検出部材１０５ｅの数と検出部材１０５ｅの配置位置とは、検出したい回転量の分解能に応じて変更しても構わない。
【００６７】
検出部材１０５ｅは、電気ではなく、光または磁気など他の方法によって、錘部材１０５ｄの位置または方向を検出してもよい。
【００６８】
姿勢検出部１００の構成２は、その他、姿勢検出部１００の構成１と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
［姿勢検出部１００の構成３］
以下に、図６を参照して、姿勢検出部１００の構成３を説明する。
【００７０】
姿勢検出部１００は、領域Ａの角速度を検出可能で、検出した角速度における第１回転変化量と第１方向変化量との少なくとも一方を検出するジャイロセンサ１０７を有してもよい。本実施形態では、姿勢検出部１００が操作部４０に内蔵されるため、領域Ａの角速度は操作部４０の角速度とみなすことが可能である。ジャイロセンサ１０７は、例えば、ＭＥＭＳ技術により作製される静電容量型、またはピエゾ型である。ジャイロセンサ１０７は、例えば、３軸のセンサである。
【００７１】
ここでジャイロセンサ１０７の座標系を、ｘ軸と、ｘ軸に直交するｙ軸と、ｘ軸及びｙ軸に直交するｚ軸の右手系と定義する。この場合、挿入部３０が直線状に配置された状態で、ｘ軸とｙ軸とが操作部４０の長手方向Ｌに対して直交して配置され、ｚ軸が操作部４０の長手方向Ｌに沿って配置され、撮像素子３１ａが撮像する画像の縦軸に沿ってｙ軸が配置され、ｙ軸の正の向きが縦軸の正、すなわち表示部６０ｂ（ディスプレイ）に表示されたときの上の向きに一致し、ｘ軸が画像の横軸に沿って配置されるように、ジャイロセンサ１０７は操作部４０の内部に取り付けられる。
【００７２】
この状態で、ジャイロセンサ１０７は、例えば操作部４０の長手（Ｚ）軸周りの角速度とｘ軸周りの角速度とｙ軸周りの角速度とを検出する。ジャイロセンサ１０７は、長手（Ｚ）軸周りの角速度を基に、操作部４０における長手（Ｚ）軸周りの第１回転変化量を検出可能である。ジャイロセンサ１０７は、ｘ軸周りの角速度を基に、操作部４０におけるｘ軸周りの第１Ｘ回転変化量を検出可能である。またジャイロセンサ１０７は、ｙ軸周りの角速度を基に、操作部４０におけるｙ軸周りの第１Ｙ回転変化量を検出可能である。第１Ｘ回転変化量と第１Ｙ回転変化量とは、操作部４０（姿勢検出部１００）の長手方向Ｌに直交する方向周りにおける操作部４０の変化量（以下、第１直交回転変化量と称する）に含まれ、操作部４０の姿勢情報に含まれる。つまりジャイロセンサ１０７は、検出した角速度における、第１回転変化量と、操作部４０（領域Ａ）の長手方向Ｌに直交する方向周りにおける第１直交回転変化量とを検出する。第１直交回転変化量は、検出した角速度である。ジャイロセンサ１０７によって検出された第１回転変化量と第１Ｘ回転変化量と第１Ｙ回転変化量とは、電気信号として、姿勢演算部７０に常にリアルタイムで出力される。
【００７３】
なおジャイロセンサ１０７で回転を検出するために、第１回転変化量及び第１直交回転変化量の基準、つまり第１回転変化量及び第１直交回転変化量が０度の状態を決める必要がある。基準が決められていない状態で任意の位置にて検出及び演算される回転量は、例えば、挿入システム１０の電源が入れられ、挿入システム１０の動作が開始された時点を基準としてしまう。挿入システム１０の動作開始時における挿入装置２０の姿勢は、操作者にとって不明確で、基準としては適さないためである。基準は、例えば、被挿入体１５への挿入装置２０の挿入開始時における操作部４０の状態といったような、任意の状態である。この基準は、指示部４３が押圧され、記憶指示が指示部４３から回転量演算部７５に入力されたタイミングとなる。
【００７４】
挿入装置２０が被挿入体１５に挿入される際に、指示部４３が押圧される。これにより指示部４３から出力された記憶指示が回転量演算部７５に入力された際に、基準記憶部８０は、回転量演算部７５から入力される後述する第２回転変化量と第２Ｘ回転変化量と第２Ｙ回転変化量とを、基準として記憶する。
なお、指示部４３から出力された指示が方向演算部７７に入力されたタイミングにて後述する姿勢演算部７０は角速度の積分を開始してもかまわない。これにより、指示部４３から出力された指示が方向演算部７７に入力されたタイミングを基準として、角度の第２回転変化量と第２Ｘ回転変化量と第２Ｙ回転変化量とが演算される。この場合、基準記憶部８０は不要となる。
【００７５】
［補正］
補正部７１は、補正値を基に、姿勢検出部１００によって検出された第１回転変化量を補正する。姿勢検出部１００の構成３における第１回転変化量の補正は、加速度センサ１０３（姿勢検出部１００の構成１）と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。補正部７１は、補正値を基に、姿勢検出部１００によって検出された第１Ｘ回転変化量と第１Ｙ回転変化量とを補正する。第１Ｘ回転変化量と第１Ｙ回転変化量との補正も、第１回転変化量の補正と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００７６】
［演算］
次に、姿勢演算部７０の演算について説明する。
姿勢演算部７０は、ジャイロセンサ１０７によって検出された後に補正部７１によって補正された第１回転変化量を基に、挿入装置２０の姿勢情報に含まれる第２回転変化量を演算する回転量演算部７５を有する。詳細には、回転量演算部７５は、基準から第１回転変化量、すなわち角速度を積分して角度に変換することにより、第２回転変化量を演算する。例えば、指示部４３の押圧後に操作部４０が長手（Ｚ）方向Ｌの軸周りに回転すると、ジャイロセンサ１０７によって検出され補正部７１によって補正された第１回転変化量は、姿勢演算部７０に入力される。回転量演算部７５は、基準時における第１回転変化量と現在の第１回転変化量とを基に、第２回転変化量を演算する。
【００７７】
また回転量演算部７５は、ジャイロセンサ１０７によって検出された後に補正部７１によって補正された第１直交回転変化量を基に、挿入装置２０の姿勢情報に含まれる第２直交回転変化量を演算する。第２直交回転変化量は、挿入装置２０の長手方向に直交する方向周りにおける挿入装置２０の変化量である。第２直交回転変化量は、後述する第２Ｘ回転変化量と第２Ｙ回転変化量とを含み、挿入装置２０の姿勢情報に含まれる。
つまり、回転量演算部７５は、ジャイロセンサ１０７によって検出された後に補正部７１によって補正された第１Ｘ回転変化量を基に、挿入装置２０のｘ軸周りの変化量である第２Ｘ回転変化量を演算する。詳細には、回転量演算部７５は、基準から第１Ｘ回転変化量を積分して、第２Ｘ回転変化量を演算する。例えば、指示部４３の押圧後に操作部４０がＸ方向の軸周りに回転すると、ジャイロセンサ１０７によって検出され補正部７１によって補正された第１Ｘ回転変化量は、姿勢演算部７０に入力される。回転量演算部７５は、基準時における第２Ｘ回転変化量と現在の第２Ｘ回転変化量との差から、基準に対する第２Ｘ回転変化量を演算する。
なお回転量演算部７５は、第２Ｘ回転変化量の演算と第２Ｘ直交回転変化量の演算との少なくとも一方を実施してもよい。
回転量演算部７５は、同様に第２Ｙ回転変化量を演算する。
【００７８】
なお構成３では、姿勢検出部１００が操作部４０に内蔵されるため、第２直交回転変化量は、操作部４０における変化量とみなすことが可能である。このように、回転量演算部７５は、第１直交回転変化量を基に、操作部４０の姿勢情報に含まれる第２直交回転変化量を演算する。
【００７９】
姿勢演算部７０は、回転量演算部７５によって演算された第２直交回転変化量に含まれる第２Ｘ回転変化量と第２Ｙ回転変化量とを基に、操作部４０の姿勢情報に含まれる第２方向変化量を演算する方向演算部７７を有する。第２方向変化量は、操作部４０の長手方向における操作部４０の変化量である。
【００８０】
なお構成３では、姿勢検出部１００が操作部４０に内蔵されるため、第２方向変化量は、操作部４０における変化量とみなすことが可能である。
【００８１】
このように姿勢演算部７０は、ジャイロセンサ１０７によって検出された角速度を基に、操作部４０の姿勢情報に含まれる操作部４０の第２回転変化量と操作部４０の第２方向変化量との少なくとも一方を演算する。
【００８２】
なお基準は、被挿入体１５への挿入装置２０の挿入開始時に限定される必要はなく、指示部４３が押圧された際の所望なタイミングでもよい。所望なタイミングとは、例えば、被挿入体１５への挿入装置２０の挿入開始後、臓器の入口に達した時などである。この場合、指示部４３から出力された記憶指示が回転量演算部７５に入力された際に、基準記憶部８０は、回転量演算部７５によって演算された第２回転変化量を、回転量演算部７５から入力されて、基準として記憶する。つまり基準記憶部８０は、所望なタイミングにおける第２回転変化量を基準として記憶する。
【００８３】
回転量演算部７５は、所望なタイミングでの操作部４０の第２回転変化量と所望なタイミングよりも後の現在の操作部４０の第２回転変化量とを基に基準に対する姿勢の変化量を演算する。このように回転量演算部７５は、基準記憶部８０によって記憶されている所望なタイミングでの操作部４０の第２回転変化量を基準として現在の第２回転変化量を演算する。
【００８４】
また指示部４３から出力された記憶指示が回転量演算部７５に入力された際に、基準記憶部８０は、回転量演算部７５によって演算された第２Ｘ回転変化量と第２Ｙ回転変化量とを、回転量演算部７５から入力されて、記憶すると共に、方向演算部７７によって演算された第２方向変化量を、方向演算部７７から入力されて、記憶する。
回転量演算部７５は、基準記憶部８０によって記憶されている所望なタイミングでの操作部４０の第２Ｘ回転変化量と第２Ｙ回転変化量とを基準として現在の第２Ｘ回転変化量と第２Ｙ回転変化量とを演算する。また方向演算部７７は、基準記憶部８０によって記憶されている所望なタイミングでの操作部４０の第２方向変化量を基準として現在の第２方向変化量を演算する。
【００８５】
なお基準記憶部８０は、基準として、ジャイロセンサ１０７によって検出される第１回転変化量及び第１直交回転変化量を記憶してもよい。
【００８６】
構成３では、姿勢検出部１００は、挿入装置２０に内蔵され、第１回転変化量を検出する。姿勢演算部７０は、第１回転変化量を基に、挿入装置２０の姿勢情報に含まれる挿入装置２０の第２回転変化量と第２方向変化量との少なくとも一方を演算する。このように本実施形態では、挿入装置２０の姿勢情報を、確実且つ容易に検出できる。そして表示部６０ｂは、挿入装置２０の姿勢情報を表示する。よって、操作者は、表示部６０ｂから目を離すことなく、挿入装置２０の姿勢情報を容易に確認できる。操作者は、表示部６０ｂから目を離し、挿入装置２０を直接見て挿入装置２０の姿勢情報を把握する必要がなくなる。操作者は、撮像素子３１ａによって撮像され且つ表示部６０ｂに表示される観察画像を目視しながら、挿入装置２０の姿勢情報を確認できる。操作者は、挿入装置２０の挿入操作に専念でき、挿入装置２０の操作性を向上できる。
【００８７】
構成３では、補正部７１は第１回転変化量と第１直交回転変化量とを補正するため、第１回転変化量の精度と第１直交回転変化量の精度とを向上できる。また本実施形態では、ジャイロセンサ１０７の軸ずれを気にすることなく、ジャイロセンサ１０７を操作部４０に取り付けることが可能となる。そして、挿入装置２０の製造効率を向上でき、挿入装置２０の製造コストを低減できる。
【００８８】
構成３では、姿勢演算部７０は、補正部７１によって補正された第１回転変化量と第１直交回転変化量とを基に挿入装置２０の姿勢情報を演算する。このため、精度の高い挿入装置２０の姿勢情報を、確実且つ容易に検出できる。
【００８９】
構成３では、ジャイロセンサ１０７によって、精度の高い第１回転変化量と第１直交回転変化量とを検出できる。よって本実施形態では、精度の高い挿入装置２０の姿勢情報を、確実且つ容易に検出できる。
【００９０】
構成３では、基準記憶部８０によって、基準に対する現在の姿勢の変化量である挿入装置２０の姿勢情報を、確実且つ容易に検出できる。
【００９１】
例として、３軸のジャイロセンサ１０７を用いて説明したが、これに限定される必要はなく、検出に必要な数の軸を有するジャイロセンサ１０７が用いられてもよい。
【００９２】
［姿勢検出部１００の構成４］
以下に、図７を参照して、姿勢検出部１００の構成４を説明する。
姿勢検出部１００は、加速度センサ１０３とジャイロセンサ１０７とを有してもよい。加速度センサ１０３は重力の方向ｇを検出するが、挿入装置２０が重力の方向ｇの軸周りに回転すると、重力の方向ｇは変化しない。このため、加速度センサ１０３は検出を実施できず、姿勢演算部７０は挿入装置２０の姿勢情報を演算できない。これに対して、ジャイロセンサ１０７を用いて回転が検出される場合、角速度を積分して角度に演算するため、演算された第２回転変化量に誤差が蓄積する虞がある。
【００９３】
そこで、挿入装置２０が重力の方向ｇの軸周り以外に回転する場合、誤差の蓄積が発生しない加速度センサ１０３が検出を実施する。そして、挿入装置２０が重力の方向ｇの軸周りに回転する場合、加速度センサ１０３は検出を実施できないため、ジャイロセンサ１０７が検出を実施する。ジャイロセンサ１０７は、挿入装置２０が重力の方向ｇの軸周り以外に再び回転するまで、検出を補間する。この補間において誤差が蓄積しても、挿入装置２０が重力の方向ｇの軸周り以外に再び回転し、加速度センサ１０３が検出を再度実施すれば、誤差の蓄積は解消される。このように、通常では、加速度センサ１０３を利用することによって、誤差の積分が無い、精度の高い操作部４０の第２回転変化量が演算される。そして、挿入装置２０が重力の方向ｇの軸周りに回転した際、加速度センサ１０３を利用できないが、ジャイロセンサ１０７を利用することによって、操作部４０の第２回転変化量が演算される。つまり、検出が継続される。
なお加速度センサ１０３及びジャイロセンサ１０７は、第１直交回転変化量を検出するようにしても良い。そして、挿入装置２０が重力の方向ｇの軸周りに回転していない場合、姿勢演算部７０は、加速度センサ１０３によって検出される第１直交回転変化量を基に、第２直交回転変化量を演算するようにしてもよい。また挿入装置２０が重力の方向ｇの軸周りに回転している場合は、姿勢演算部７０は、ジャイロセンサ１０７によって検出される第１直交回転変化量を基に第２直交回転変化量を演算するようにしてもよい。また重力センサは、前記第１回転変化量と第１直交回転変化量との少なくとも一方を検出し、ジャイロセンサ１０７は領域Ａの角速度における第１回転変化量と第１直交回転変化量との少なくとも一方を検出してもよい。したがって、姿勢演算部７０は、重力センサによって検出された第１回転変化量または第１直交回転変化量を基に演算した第２回転変化量または第２直交回転変化量を、ジャイロセンサ１０７によって検出された第１回転変化量または第１直交回転変化量を基に演算した第２回転変化量または第２直交回転変化量で補間する。
【００９４】
構成４は、構成１と構成３と同様の効果を得ることができる。
【００９５】
［姿勢検出部１００の構成５］
以下に、図８Ａと図８Ｂとを参照して、姿勢検出部１００の構成５を説明する。
姿勢検出部１００は、地磁気の方向を検出可能で、検出した地磁気の方向を基に第１方向変化量を検出する地磁気センサ１０９を有してもよい。地磁気センサ１０９は、例えば、Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ（以下、ＭＲ）素子、Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ（以下、ＭＩ）素子、またはホール素子であり、３軸を有する。
【００９６】
地磁気センサ１０９の座標系を、ｘ軸と、ｘ軸に直交するｙ軸と、ｘ軸及びｙ軸に直交するｚ軸の右手系と定義する。通常、操作者は、挿入部３０の先端部がどちらを向いているか、を知りたい場合が多い。このため、地磁気センサ１０９の座標系の方向は、例えば加速度センサ１０３の座標系と同様に配置され、挿入部３０の先端部の内部に取り付けられる。ただし、方向を検出したい挿入装置２０の位置によって、地磁気センサ１０９の取り付け位置は変えてかまわない。
【００９７】
なお地磁気センサ１０９が地磁気を検出する前に、第１方向変化量の基準、つまり第１方向変化量が０度の状態を決める必要がある。基準は、例えば、被挿入体１５への挿入装置２０の挿入開始時における挿入部３０の状態といったような、任意の状態である。この基準は、指示部４３が押圧され、記憶指示が指示部４３から方向演算部７７に入力されたたタイミングとなる。
【００９８】
この状態で、地磁気センサ１０９は、地磁気の方向を３軸で検出し、検出した地磁気の方向を基に、第１方向変化量を検出する。地磁気センサ１０９によって検出された挿入部３０の第１方向変化量は、電気信号として、姿勢演算部７０に常にリアルタイムで出力される。
【００９９】
［補正］
補正部７１は、補正値を基に、姿勢検出部１００によって検出された第１方向変化量を補正する。姿勢検出部１００の構成５における第１方向変化量の補正は、加速度センサ１０３（姿勢検出部１００の構成１）と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１００】
［演算］  
次に、姿勢演算部７０の演算について説明する。
姿勢演算部７０は、地磁気センサ１０９によって検出された後に補正部７１によって補正された第１方向変化量を基に、挿入装置２０の姿勢情報に含まれる第２方向変化量を演算する方向演算部７７を有する。第２方向変化量は、挿入装置２０の長手方向における挿入装置２０の方向の変化量である。
【０１０１】
なお基準は、被挿入体１５への挿入装置２０の挿入開始時に限定される必要はなく、指示部４３が押圧された際の所望なタイミングでもよい。所望なタイミングとは、例えば、被挿入体１５への挿入装置２０の挿入開始後、臓器の入口に到達したときなどである。この場合、指示部４３から出力された記憶指示が方向演算部７７に入力された際に、基準記憶部８０は、方向演算部７７によって演算された第２方向変化量を、方向演算部７７から入力されて、基準として記憶する。つまり基準記憶部８０は、所望なタイミングでの第２方向変化量を基準として記憶する。
【０１０２】
方向演算部７７は、所望なタイミングでの挿入部３０の第２方向変化量と所望なタイミングよりも後の挿入部３０の現在の第２方向変化量とを基に、基準に対する姿勢の変化量を演算する。このように方向演算部７７は、基準記憶部８０によって記憶されている所望なタイミングでの挿入部３０の第２方向変化量を基準として現在の第２回転変化量を演算する。
【０１０３】
補正部７１は第１方向変化量を補正するため、第１方向変化量の精度を向上できる。また構成５では、地磁気センサ１０９の軸ずれを気にすることなく、地磁気センサ１０９を挿入部３０に取り付けることが可能となる。そして、挿入装置２０の製造効率を向上でき、挿入装置２０の製造コストを低減できる。
【０１０４】
構成５では、地磁気センサ１０９によって、精度の高い第１方向変化量を検出できる。よって構成５では、精度の高い挿入装置２０の姿勢情報を、確実且つ容易に検出できる。
【０１０５】
構成５の方向演算部７７は、地磁気の方向を基に第２方向変化量を演算する。このため、第２方向変化量の基準を地面に合わせる調整を不要にでき、第２方向変化量を常に素早く演算できる。
【０１０６】
構成５では、図８Ｂに示すように表示部６０ｂが挿入装置２０の姿勢情報である第２方向変化量６１ｂを３Ｄで表示することで、操作者は簡単に基準方向Ｂに対する第２方向変化量を知ることができる。なお表示部６０ｂに表示される基準方向は、指示部４３検出指示が基準記憶部８０に入力された際に、方向演算部７７によって演算された方向であり、図８Ｂで示す表示部６０ｂに表示される座標系のｚ軸となる。
【０１０７】
例として、３軸の地磁気センサ１０９を用いて説明したが、これに限定される必要はなく、検出に必要な数の軸を有する地磁気センサ１０９が用いられてもよい。
【０１０８】
［まとめ］
本実施形態の姿勢検出部１００の構成として、例えば、姿勢検出部１００の構成１乃至５のいずれかを挙げたが、これに限定される必要はない。ここで、回転センサは例えば重力センサとジャイロセンサ１０７との少なくとも一方を有し、方向センサは例えばジャイロセンサ１０７と地磁気センサ１０９との少なくとも一方を有するとする。
姿勢検出部１００は、回転センサによって第１回転変化量を検出可能である。姿勢検出部１００は、方向センサによって第１方向変化量を検出可能である。姿勢検出部１００は回転センサと方向センサとによって第１回転変化量と第１方向変化量とを検出可能である。このように、センサに応じて、姿勢検出部１００は第１回転変化量と第１方向変化量との少なくとも一方を検出可能である。そして姿勢演算部７０は、姿勢検出部１００によって検出された第１回転変化量と第１方向変化量との少なくとも一方を基に、挿入装置２０の姿勢情報を演算する。補正部７１は、補正値を基に、姿勢検出部１００によって検出された第１回転変化量と第１方向変化量との少なくとも一方を補正する。姿勢演算部７０は、姿勢検出部１００によって検出され且つ補正部７１によって補正された第１回転変化量と第１方向変化量との少なくとも一方を基に、挿入装置２０の姿勢情報を演算する。
【０１０９】
また本実施形態では、加速度センサ１０３とジャイロセンサ１０７と地磁気センサ１０９とが配置されてもよい。
【０１１０】
［変形例１］
以下に図９を参照して、本実施形態の変形例１を説明する。
姿勢検出部１００は、例えば挿入部３０の先端部と基端部との間に配置される中間部など、挿入装置２０における姿勢情報を検出したい範囲に及びその近傍に配置されればよい。
【０１１１】
また図９に示すように、複数の姿勢検出部１００が挿入装置２０に配置されるとする。姿勢演算部７０は、複数の姿勢検出部１００それぞれによって検出された第１回転変化量と第１方向変化量との少なくとも一方を基に、挿入装置２０の姿勢情報を演算してもよい。これにより、例えば、先端硬質部３１と可撓管部３５と操作部４０といった各部位の姿勢情報を、確実且つ容易に検出できる。
【０１１２】
図示はしないが、姿勢検出部１００の配置位置は、実際に姿勢情報を検出したい範囲における姿勢変化が領域Ａの姿勢変化に追従するのであれば、特に限定されない。例えば、この範囲が挿入部３０で、挿入部３０が操作部４０の姿勢変化に追従するのであれば、姿勢検出部１００は操作部４０に配置されてもよい。
【０１１３】
なお、図示はしないが、複数の姿勢検出部１００が、検出したい範囲、例えば挿入部３０全体に渡って、配置されてもよい。
【０１１４】
図示はしないが、複数の姿勢検出部１００が配置される場合、全ての姿勢検出部１００が３軸である必要はなく、姿勢検出部１００それぞれは、検出に必要な軸数を有していればよい。
【０１１５】
複数の姿勢演算部７０が、挿入装置２０の長手方向に沿って、挿入装置２０にて互いに異なる位置に配置されているとする。この場合、長手方向に隣り合う複数の姿勢検出部１００が１つのユニットとして機能してもよい。これにより、ユニットにおいて、不足している軸が補間され、挿入装置２０の姿勢情報の検出精度が向上する。
【０１１６】
［変形例２］
以下に図１０Ａと図１０Ｂと図１０Ｃと図１０Ｄとを参照して、本実施形態の変形例２を説明する。
本変形例の可撓管部３５は、回転追従性を有していない。つまり、可撓管部３５の一部分は、他の部分の回転に対して追従しないものとする。言い換えると、一部分の回転量は他の部分の回転量とは異なり、捩じれが発生するものとする。
【０１１７】
このため、複数の姿勢検出部１００（以下、３つとして、それぞれを姿勢検出部１００ａ，１００ｂ，１００ｃと称する）は、可撓管部３５の長手方向において、可撓管部３５の捩じれ量を検出するために、可撓管部３５にて互いに異なる位置に配置される。詳細には、姿勢検出部１００ａ，１００ｂ，１００ｃの配置位置における可撓管部３５の回転量が互いに異なる位置に、姿勢検出部１００ａ，１００ｂ，１００ｃは配置される。例えば、姿勢検出部１００ａは操作部４０側に配置され、姿勢検出部１００ｃは先端硬質部３１側に配置され、姿勢検出部１００ｂは、姿勢検出部１００ａ，１００ｃの間に配置される。ここでは、姿勢検出部１００ａ，１００ｂ，１００ｃは、加速度センサ１０３を有するものとする。
【０１１８】
姿勢検出部１００ａ，１００ｂ，１００ｃが有する領域Ａを、それぞれ領域Ａａ，Ａｂ，Ａｃと称する。領域Ａａ，Ａｂ，Ａｃは、それぞれ微小な領域である。図１０Ｂと図１０Ｃと図１０Ｄとに示すように、領域Ａａ，Ａｂ，Ａｃそれぞれの第１回転変化量を基に姿勢演算部７０によって演算された第２回転変化量をそれぞれ第２回転変化量θａ，θｂ，θｃと称する。図３Ａと図３Ｂと同様に、第２回転変化量θａ，θｂ，θｃは、ｙ軸の負側の軸と、Ｘ−Ｙ平面の成分に分離した重力の方向ｇとがなす角度を示す。
【０１１９】
姿勢演算部７０は、第２回転変化量θａ，θｂ，θｃを基に、可撓管部３５の捩じれを演算する。例えば、姿勢演算部７０は、第２回転変化量θａ，θｂにおける差と、第２回転変化量θｂ，θｃにおける差とを基に、可撓管部３５の捩じれ量を演算する。なお、姿勢演算部７０は、隣り合う姿勢検出部１００によって検出された第１回転変化量それぞれを基に演算された第２回転変化量それぞれの差を基に、捩じれ量を少なくとも演算すればよい。演算方法は、特に限定されないが、例えば、第２回転変化量θａ，θｂ，θｃを直線近似した式、またはその他の多項式を用いることが考えられる。
【０１２０】
本変形例では、捩じれ量が演算されることによって、挿入装置２０の姿勢情報を、詳しく、確実且つ容易に検出できる。表示部６０ｂが捩じれ量を表示することで、操作者はねじれ量を容易に把握でき、操作性を向上できる。
【０１２１】
［変形例３］
以下に図１１Ａと図１１Ｂとを参照して、本実施形態の変形例３を説明する。
挿入装置２０の種類によっては、挿入装置２０の操作機能の１つとして、挿入部３０を操作部４０に対して独立して挿入装置２０の長手方向の軸周りに回転させ、湾曲部３３の向きと撮像素子３１ａの撮像の向きとを変えられる機能がある。この機能は、操作者によって把持される操作部４０は回転しないため、操作者は操作部４０を安定して把持できる効果がある。このような操作を実施できる挿入装置２０は、例えば気管支鏡である。
【０１２２】
この場合、例えば、姿勢検出部１００は、操作部４０と、挿入部３０の基端部とに配置される。操作部４０に配置される姿勢検出部１００を姿勢検出部１００ｄと称し、挿入部３０の基端部に配置される姿勢検出部１００を姿勢検出部１００ｅと称する。姿勢検出部１００ｄ，１００ｅが有する領域Ａを、それぞれ領域Ａｄ，Ａｅと称する。領域Ａｄは操作部４０全体に及び、領域Ａｅは挿入部３０の基端に位置し領域Ａｄよりも微小である。領域Ａｄ，Ａｅそれぞれの第１回転変化量を基に演算された第２回転変化量をそれぞれ第２回転変化量θｄ，θｅと称する。
【０１２３】
姿勢演算部７０は、第２回転変化量θｄ，θｅにおける差を演算することで、操作部４０に対する挿入部３０の回転量、つまり挿入部３０の捩じれ量θｔを演算する。
【０１２４】
本変形例では、捩じれ量θｔが演算されることによって、挿入装置２０の姿勢の変化を、詳しく、確実且つ容易に検出できる。また図１１Ｂに示すように表示部６０ｂが捩じれ量θｔを表示することで、操作者は操作部４０に対する挿入部３０の回転量である捩じれ量を容易に把握でき、操作性を向上できる。
【０１２５】
［変形例４］
以下に図１２を参照して、本実施形態の変形例４を説明する。
姿勢検出部１００は、挿入装置２０に内蔵され且つ挿入装置２０が機能するために必要な電子部品１５３にＭＥＭＳ技術等によって予め一体化されてもよい。このような電子部品１５３は、例えば、挿入部３０の先端部に内蔵される撮像素子３１ａと、操作部４０に内蔵される電子部材１５３ａと、挿入装置２０に内蔵されるＩＣと電子基板上に一体化し且つ挿入装置２０に内蔵されるハイブリッドＩＣ１５３ｂとの少なくとも１つを有する。姿勢検出部１００は、操作部４０の内壁に固定されてもよい。
【０１２６】
これにより、内部スペースが限られる挿入装置２０に、姿勢検出部１００を容易に配置できる。姿勢検出部１００が撮像素子３１ａと一体である場合、姿勢検出部１００の座標系を撮像素子３１ａの座標系に予め一致できる。
【０１２７】
［第２の実施形態］
図１３Ａと図１３Ｂ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。
【０１２８】
本実施形態の挿入装置２０は、例えば医療用の軟性内視鏡として説明するが、これに限定される必要はない。挿入装置２０は、例えば、工業用の軟性内視鏡、カテーテル、処置具といったように、軟性の挿入部３０を有していればよい。
【０１２９】
本実施形態の挿入システム１０は、挿入装置２０に配置される所望の形状検出範囲（以下、範囲Ｆと称する）の湾曲形状を検出及び演算するファイバセンサ２００を有する。本実施形態の範囲Ｆは、例えば、挿入部３０全体とする。なお範囲Ｆは、挿入部３０の一部のように挿入装置２０の一部であってもよいし、挿入装置２０全体であってもよい。湾曲形状は、湾曲の方向と湾曲の大きさとを含む。本実施形態のファイバセンサ２００は、例えば、挿入部３０に組み込まれて挿入部３０と一体的に湾曲され、挿入部３０の湾曲形状を検出する。例えば、ファイバセンサ２００は、挿入部３０の形状変化に伴い光ファイバに加えられた形状変化に基づいて挿入部３０の形状変化を検出する形状センサである。
【０１３０】
ファイバセンサ２００は、光源２０１と、１以上の被検出部２０３が設けられる光ファイバ２０５と、ミラーなどの反射部２０７と、光検出器２０９と、形状演算部２１１と、光分岐部２１３とを有する。このようなファイバセンサ２００は、光ファイバ２０５への入射光と光ファイバ２０５からの出射光との特性の関係を検出することにより、被検出部２０３の湾曲の方向と大きさを得るセンサである。
【０１３１】
光源２０１は、本体部６０ａに内蔵され、光ファイバ２０５に向かって光を出射する。この光源２０１は、光源光を出射する照明用の光源とは別体であり、湾曲形状の検出のための光を出射する。光源２０１は、例えば、キセノンランプまたはハロゲンランプといったランプと、ＬＥＤと、ＬＤなどの半導体光源との少なくとも１つを有する。光ファイバ２０５は、コネクタ部５１を介して先端硬質部３１まで挿入装置２０に内蔵され、光を導光する。光ファイバ２０５は、可撓性を有する。ファイバセンサ２００が挿入部３０の湾曲形状を検出するため、被検出部２０３は例えば挿入部３０に搭載される。言い換えると、ファイバセンサ２００は、被検出部２０３が搭載される部位の形状を検出する。反射部２０７は、光ファイバ２０５の先端部に配置される。反射部２０７は、光ファイバ２０５によって導光された光を、光ファイバ２０５の基端部に戻すよう反射する。
【０１３２】
挿入部３０が湾曲すると、この湾曲に応じて光ファイバ２０５が湾曲する。これに伴い、光ファイバ２０５を伝搬する光の一部が被検出部２０３を通じて外部に出射する（漏れる）。すなわち、被検出部２０３は、光ファイバ２０５の一側面に設けられ、光ファイバ２０５の湾曲に応じて伝搬する光の一部を外部に出射させる。つまり、被検出部２０３は、光ファイバ２０５の光学特性、例えば光伝達量を変化させるものである。可撓性の挿入部３０の湾曲に伴って光ファイバ２０５が湾曲すると、その湾曲の方向と大きさとに応じて光ファイバ２０５の光伝達量が変化する。この光伝達量の変化の情報を含む光信号は、光検出器２０９によって電気信号に変換されて形状演算部２１１に送られる。形状演算部２１１は、この電気信号を基に、実際に湾曲している部分の挿入部３０の湾曲形状すなわち湾曲の方向と大きさとを演算する。
【０１３３】
光検出器２０９は、例えば、分光器またはカラーフィルタのような分光のための素子と、フォトダイオードのような受光素子とを有してもよい。形状演算部２１１は、例えばＣＰＵまたはＡＳＩＣなどを含む演算回路等によって構成されてもよい。
【０１３４】
なお、光源２０１と光検出器２０９と光ファイバ２０５の基端部とは、光分岐部２１３に光学的に接続される。光分岐部２１３は、例えば光カプラまたはハーフミラーを有する。光分岐部２１３は、光源２０１から出射された光を光ファイバ２０５に導き、また、光ファイバ２０５によって導かれた戻り光を光検出器２０９に導く。
【０１３５】
ここでは、変化する光学特性として、光伝達量の例をあげたが、これに限定されるものではなく、例えばスペクトルまたは偏波などの光の状態であってもよい。この場合、ファイバセンサ２００は、スペクトルや偏波などの光の状態を検出するものであればよい。被検出部２０３は、例えば、光ファイバ２０５によって導光される光の強度（光量）を低減する物質、例えば光吸収体で構成されてもよい。被検出部２０３は、例えば、光ファイバ２０５によって導光される光を吸収して、導光される光とは異なる波長域の光を発する物質、例えば蛍光体で構成されてもよい。
【０１３６】
なお１本の光ファイバ２０５に１つの被検出部２０３が設けられる場合、複数本の光ファイバ２０５が配置される。または１本の光ファイバ２０５に複数の被検出部２０３が設けられる。または１本の光ファイバ２０５に複数の被検出部２０３が設けられ、複数本の光ファイバ２０５が配置される。
【０１３７】
複数の被検出部２０３が、光ファイバ２０５の長手方向において互いに異なる位置にて、設けられるとする。この場合、湾曲の大きさが検出可能となる。なお１つの被検出部２０３が設けられても、湾曲の大きさは検出可能である。
【０１３８】
また光ファイバ２０５の長手方向において同じ位置または近傍の位置、且つ長手方向の軸周り方向において互いに異なる位置に、複数の被検出部２０３が設けられるとする。この場合、複数の被検出部２０３の検出結果の組み合わせによって、湾曲の大きさと方向とが検出可能となる。
【０１３９】
形状演算部２１１は、予め実測により求められた、ファイバセンサ２００の光伝達量の変化Δｌと、被検出部２０３の湾曲形状φの下記式（１）とを基に挿入部３０の湾曲形状を演算する。
φ＝ｆ（Δｌ）・・・式（１）
【０１４０】
なお形状演算部２１１は、式（１）に限らず、光伝達量の変化Δｌと式（１）との関係を有する変換テーブルを有し、変換テーブルを基に挿入部３０の湾曲形状を演算してもよい。
【０１４１】
形状演算部２１１は、各被検出部２０３の湾曲形状と、既知である各被検出部２０３の検出範囲の長さとを基に、挿入部３０の湾曲形状を演算する。演算方法では、例えば、各検出範囲の湾曲を円弧とみなし、円弧をつなぎ合わせることによって、挿入部３０の湾曲形状が演算される。
【０１４２】
ここで、挿入部３０の姿勢情報は不明なため、仮の姿勢情報を規定する必要がある。例えば、挿入部３０の基端部のベクトル（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は（０，０，１）と規定される、すなわち、基端部の方向はｚ軸に沿っているものと定義する。挿入部３０の湾曲方向として、上下左右方向が決まっている。このため、上下方向の湾曲がｙ軸方向に合わさり、左右方向の湾曲がｘ軸方向に合わさる。この状態で、挿入部３０が湾曲した際に、形状演算において、挿入部３０の基端部から１番円の円弧が演算され、２番目、３番目・・・ｎ番目の円弧が演算され、隣り合う円弧同士がつなぎ合わされる。これにより、ファイバセンサ２００は挿入部３０の湾曲形状を検出する。
【０１４３】
被挿入体１５に挿入された挿入部３０に対して、操作者は、目視できないため、挿入部３０の湾曲形状を把握できない。しかしながらファイバセンサ２００で検出された形状が表示部６０ｂに表示されることで、操作者は、挿入部３０の湾曲形状を把握可能である。
【０１４４】
しかし、ファイバセンサ２００は、挿入部３０の姿勢情報（回転変化量と方向変化量）を検出できない。このため、操作者は、表示部６０ｂに表示された挿入部３０の湾曲形状からでは、挿入部３０の姿勢情報を把握できない。姿勢情報が反映されていない挿入部３０の湾曲形状を表示部６０ｂが表示しても、操作者は被挿入体１５の内部で挿入部３０がどのような姿勢であるかを把握しにくい。例えば操作性の向上のためには、操作者は被挿入体１５に対して挿入部３０がどのような姿勢であるかを把握する必要がある。このため、挿入システム１０は、挿入部３０の姿勢情報を検出する必要がある。
【０１４５】
そこで本実施形態の姿勢検出部１００は、範囲Ｆ内つまり挿入部３０に内蔵されることとなる。これにより領域Ａは範囲Ｆに含まれ、姿勢演算部７０によって演算される挿入部３０の姿勢情報は、範囲Ｆの姿勢情報となる。つまり領域Ａが範囲Ｆの少なくとも一部と重複または隣接することで、姿勢検出部１００が範囲Ｆの少なくとも１か所における姿勢情報である第１回転変化量と第１方向変化量との少なくとも一方を検出可能となり、姿勢演算部７０は範囲Ｆである挿入部３０の姿勢情報を演算可能となる。
【０１４６】
ここで、図１３Ｂに示す構成とは異なり、仮に姿勢検出部１００と領域Ａとが範囲Ｆ以外の部位に配置され、領域Ａと範囲Ｆとの間が挿入部３０のように軟性部材であるとする。この場合、領域Ａと範囲Ｆとの間における姿勢が変化することがある。つまり姿勢検出部１００によって検出された領域Ａの姿勢情報と範囲Ｆの姿勢情報とが互いに異なることになり、範囲Ｆの姿勢情報が決定されないこととなる。このため、姿勢検出部１００の領域Ａは、範囲Ｆの少なくとも一部と重複または隣接される必要がある。なお、姿勢検出部１００自体は必ずしも範囲Ｆの中に配置される必要は無く、範囲Ａが範囲Ｆの少なくとも一部と重複または隣接されていればよい。姿勢検出部１００の構成は、第１の実施形態と略同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１４７】
姿勢演算部７０は、姿勢検出部１００によって検出された第１回転変化量と第１方向変化量との少なくとも一方を基に、範囲Ｆである挿入部３０の姿勢情報を演算する。範囲Ｆの姿勢情報は、範囲Ｆの長手方向の軸周りにおける範囲Ｆの変化量である第２回転変化量と、範囲Ｆの長手方向における範囲Ｆの変化量である第２方向変化量との少なくとも一方である。姿勢検出部１００の構成は、第１の実施形態と略同様であるため、詳細な説明は省略する。姿勢演算部７０の構成は、第１の実施形態と同様に、この姿勢検出部１００の構成に対応して異なる。
【０１４８】
挿入システム１０は、姿勢演算部７０によって演算された挿入部３０の姿勢情報と、ファイバセンサ２００の形状演算部２１１によって演算された挿入部３０の湾曲形状とを基に挿入部３０の姿勢形状情報を演算する姿勢形状演算部９０を有する。姿勢形状演算部９０は、例えばＣＰＵまたはＡＳＩＣなどを含む演算回路等によって構成される。形状演算部２１１によって演算された挿入部３０の湾曲形状は、仮の姿勢で演算された形状である。このため、姿勢形状演算部９０は、挿入部３０の姿勢情報が反映された挿入部３０の湾曲形状を挿入部３０の姿勢形状情報として演算する。例えば、挿入部３０の姿勢情報に含まれる第２回転変化量がθである場合、挿入部３０の湾曲形状をθ回転させる演算を、姿勢形状演算部９０は実施する。
【０１４９】
また、挿入部３０の実際のベクトル（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が姿勢検出部１００によって（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）と検出されたとする。仮の姿勢情報を規定するために、挿入部３０のベクトル（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が（０，０，１）と規定されている。このため姿勢形状演算部９０は、挿入部３０の基端部のベクトル（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、（０，０，１）から（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）に変更する演算を実施する。（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、挿入装置２０が使用される部屋または地面に対する座標系である。部屋の場合、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、例えば、壁、床、地面など動かない物体に対する座標系である。
【０１５０】
なお、例えば、姿勢演算部７０が被挿入体１５に対する挿入部３０の姿勢情報を演算する場合、例えば挿入開始時における挿入部３０が被挿入体１５に位置合わせされ、基準記憶部８０は、位置合わせされた挿入部３０の姿勢情報を、指示部４３からの記憶指示が入力された際に基準として記憶する。そして、その後に検出された挿入部３０の姿勢情報と記憶された挿入部３０の姿勢情報との差を基に、姿勢演算部７０は、被挿入体１５に対する挿入部３０の姿勢情報を演算する。これにより本実施形態では、被挿入体１５に対する挿入部３０の姿勢情報が反映された挿入部３０の湾曲形状が演算される。なお被挿入体１５が基準となっているが、挿入装置２０が使用される部屋または地面が基準となってもよい。
【０１５１】
このように、姿勢形状演算部９０は、姿勢演算部７０によって演算された挿入部３０の姿勢情報と、形状演算部２１１によって演算された挿入部３０の湾曲形状とを組み合わせて挿入部３０の姿勢形状情報を演算する。これにより、姿勢形状演算部９０は、姿勢形状情報である、被挿入体１５における挿入部３０の姿勢情報が反映された挿入部３０の湾曲形状を演算する。または姿勢形状演算部９０は、姿勢形状情報である、挿入部３０が使用される部屋または地面に対する挿入部３０の姿勢情報が反映された挿入部３０の湾曲形状を演算する。そして、表示部６０ｂは、姿勢形状情報である、挿入部３０の姿勢情報が反映された挿入部３０の湾曲形状を表示する。
【０１５２】
このように本実施形態では、操作者は、被挿入体１５に挿入された挿入部３０を直接目視できなくても、表示部６０ｂを介して、被挿入体１５における挿入部３０の姿勢情報、または挿入部３０が使用される部屋または地面に対する挿入部３０の姿勢情報が反映された挿入部３０の湾曲形状を把握できる。これにより、操作者は、操作性を向上できる。
【０１５３】
なお本実施形態では、姿勢検出部１００が挿入部３０に内蔵される例を用いて説明したが、これに限定される必要はない。例えば、範囲Ｆが挿入装置２０全体に及ぶ場合、姿勢検出部１００は挿入装置２０全体または挿入装置２０の一部に内蔵される。姿勢検出部１００は、例えば、後述するように操作部４０に内蔵されてもよい。この場合、姿勢演算部７０によって演算される挿入装置２０の姿勢情報は、範囲Ｆの姿勢情報となる。姿勢形状演算部９０は、姿勢演算部７０によって演算された挿入装置２０の姿勢情報と、ファイバセンサ２００によって演算された湾曲形状とを基に挿入装置２０の姿勢形状情報を演算することとなる。つまり、姿勢形状演算部９０は、姿勢演算部７０によって演算された挿入装置２０の姿勢情報が反映され且つ形状演算部２１１によって演算された挿入装置２０の湾曲形状を、挿入装置２０の姿勢形状情報として演算することとなる。
【０１５４】
図１３Ｃに示すように、姿勢検出部１００が操作部４０に内蔵されるとする。このような場合、硬性部である操作部４０全体を領域Ａとみなすことができる。また領域Ａが範囲Ｆに隣接しているとする。この場合、領域Ａの端部と範囲Ｆの端部とが一致（連続）しているため、姿勢検出部１００は範囲Ｆの少なくとも一部の姿勢情報を検出することとなる。このように、領域Ａと範囲Ｆの少なくとも一部とは、互いに重複していればよい。この重複とは、領域Ａの端部と範囲Ｆの端部とが一致していること、すなわち領域Ａの端部と範囲Ｆの端部とが互いに隣接していることも含む。姿勢検出部１００が硬性部である操作部４０に内蔵される一例を説明したが、軟性の挿入部３０に姿勢検出部１００が内蔵される際、前記同様に、領域Ａと範囲Ｆの少なくとも一部とが、互いに重複または隣接していればよい。
ここで、図１３Ｃに示す構成について別の説明を実施する。操作部４０の形状は変化しないため、形状は常に把握される。そして、範囲Ｆが挿入部３０の先端部側から操作部４０と挿入部３０との境界である挿入部３０の基端部まで及ぶ場合、範囲Ｆは操作部４０を含むとみなすことができる。すなわち、領域Ａと範囲Ｆの一部とが互いに重複しているため、挿入システム１０は、姿勢情報が反映された挿入部３０の湾曲形状を演算できる。
【０１５５】
操作部４０の内部スペースは、挿入部３０の内部スペースよりも広い。このため、姿勢検出部１００は、容易に組み込まれる。姿勢検出部１００が挿入部３０に内蔵される場合、挿入部３０が曲がると、挿入部３０に内蔵される操作ワイヤなどの内蔵部材が動くことがある。内蔵部材の動きによって、姿勢検出部１００も動く可能性がある。これは、検出精度の低下につながる可能性がある。また内蔵部材の動きによって、姿勢検出部１００は、摩耗し劣化する可能性がある。姿勢検出部１００が操作部４０に内蔵されると、姿勢検出部１００は内蔵部材の動きの影響を受けず、検出精度の低下は防止され、劣化は防止される。
【０１５６】
本実施形態では、姿勢形状演算部９０は、姿勢形状情報として、挿入部３０の姿勢情報が反映された挿入部３０の湾曲形状を演算したがこれに限定される必要はない。姿勢形状演算部９０は、例えば、姿勢形状演算部９０の位置とは異なる範囲Ｆの任意の位置の姿勢、または姿勢検出部１００に対する範囲Ｆの相対的な位置情報を、姿勢形状情報として演算してもよい。この場合、姿勢形状演算部９０は、姿勢情報とファイバセンサ２００が演算した湾曲形状とに基づいて、範囲Ｆの姿勢情報と異なる位置の姿勢情報を、姿勢形状情報として演算する。
【０１５７】
［変形例１］
以下に図１４Ａと図１４Ｂと図１４Ｃとを参照して、本実施形態の変形例１を説明する。  
図１４Ａは、範囲Ｆの一例である挿入部３０全体の実際の湾曲形状を示す図である。
図１４Ｂは、姿勢情報が反映されているが、ファイバセンサ２００の検出誤差が発生している挿入部３０の湾曲形状を示す図である。この場合、図１４Ａに示す挿入部３０の基端部のベクトルが姿勢検出部１００によって検出され、且つ挿入部３０の湾曲形状が形状演算部２１１によって演算された後に、姿勢形状演算部９０は、挿入部３０の姿勢情報を、挿入部３０の湾曲形状に反映させる。誤差は、例えば、範囲Ｆにおける円弧を基にした形状演算部２１１の演算、または、光源２０１またはコネクタ部５１における光量変化に起因して発生する。形状演算部２１１の演算における円弧のつなぎ合わせにおいて、挿入部３０の基端部から先端部にいくほど方向（位置）の誤差が積分され大きくなる。
【０１５８】
このため、図１４Ｃに示すように、姿勢検出部１００は、挿入部３０の長手方向において、挿入部３０の先端部と基端部とに配置される。以下、先端部に配置される姿勢検出部１００を姿勢検出部１００ｆと称し、基端部に配置される姿勢検出部１００を姿勢検出部１００ｇと称する。姿勢検出部１００ｆは先端部の方向を検出し、姿勢検出部１００ｇは基端部の方向を検出する。このように、複数の姿勢検出部１００が、範囲Ｆの長手方向において、範囲Ｆにて互いに異なる位置に配置される。姿勢形状演算部９０は、形状演算部２１１によって演算された、誤差を有する挿入部３０の湾曲形状を、姿勢検出部１００の検出結果を基に補正し、姿勢形状情報を演算する。
本変形例では、例えば、姿勢検出部１００それぞれは、それぞれの配置位置における方向を検出する。
【０１５９】
例えば、形状演算部２１１によって演算された挿入部３０の湾曲形状の基端部が姿勢検出部１００ｇによって検出された挿入部３０の基端部の方向に合わさるように補正されるのみだと、挿入部３０の湾曲形状の先端部の方向に誤差が発生する。このため姿勢形状演算部９０は、形状演算部２１１によって演算された、誤差を有する挿入部３０の湾曲形状を、方向それぞれを基に補正し、姿勢形状情報を演算する。例えば、挿入部３０の湾曲形状の基端部が姿勢検出部１００ｇによって検出された挿入部３０の基端部の方向に合わさるように補正されると共に、挿入部３０の湾曲形状の先端が姿勢検出部１００ｆによって検出された挿入部３０の先端部の方向に合わさるように補正される。これにより、検出誤差が低減する。
【０１６０】
なお本変形例では、２つの姿勢検出部１００が配置されているが、これに限定される必要はない。複数の姿勢検出部１００が、範囲Ｆの長手方向において、範囲Ｆ内の互いに異なる位置に配置されていればよい。
【０１６１】
［変形例２］
以下に図１５を参照して、本実施形態の変形例２を説明する。
ファイバセンサ２００は、範囲Ｆの一例である挿入部３０の湾曲形状を検出可能であるが、挿入部３０の捩じれを検出できない。捩じれが挿入部３０に発生すると、形状演算部２１１によって演算された挿入部３０の湾曲形状に誤差が発生する。
【０１６２】
このため、複数の姿勢検出部１００（以下、３つとして、それぞれを姿勢検出部１００ａ，１００ｂ，１００ｃと称する）が範囲Ｆである挿入部３０に配置される。姿勢検出部１００ａ，１００ｂ，１００ｃは、挿入部３０の長手方向において、挿入部３０の捩じれ量を検出するために、挿入部３０にて互いに異なる位置に配置され、例えば加速度センサである。例えば姿勢検出部１００ａは挿入部３０の基端部に配置され、姿勢検出部１００ｃは挿入部３０の先端部に配置され、姿勢検出部１００ｂは、姿勢検出部１００ａ，１００ｃの間に配置される。
【０１６３】
姿勢検出部１００ａ，１００ｂ，１００ｃが有する領域Ａを、それぞれ領域Ａａ，Ａｂ，Ａｃと称する。領域Ａａ，Ａｂ，Ａｃは、それぞれ微小な領域である。領域Ａａ，Ａｂ，Ａｃそれぞれの第１回転変化量を基に演算された第２回転変化量をそれぞれ第２回転変化量θａ，θｂ，θｃと称する。図３Ａと図３Ｂと同様に、第２回転変化量θａ，θｂ，θｃは、ｙ軸の負側の軸と、Ｘ−Ｙ平面の成分に分離した重力の方向ｇとがなす角度を示す。
【０１６４】
姿勢演算部７０は、第２回転変化量θａ，θｂ，θｃを基に、挿入部３０の捩じれを演算する。詳細には、姿勢演算部７０は、第２回転変化量θａ，θｂにおける差と、第２回転変化量θｂ，θｃにおける差とを基に、挿入部３０の捩じれ量を演算する。このように姿勢演算部７０は、隣り合う姿勢検出部１００によって検出された第１回転変化量それぞれを基に算出された第２回転変化量それぞれの差を基に、挿入部３０における捩じれ量を演算する。
【０１６５】
姿勢形状演算部９０は、形状演算部２１１によって演算された且つ誤差を有する挿入部３０の湾曲形状を、捩じれ量を基に補正し、姿勢形状情報を演算する。これにより、湾曲形状の誤差が低減する。
【０１６６】
なお本変形例では、３つの姿勢検出部１００が配置されているが、これに限定される必要はない。複数の姿勢検出部１００が、範囲Ｆの長手方向において、範囲Ｆ内の互いに異なる位置に配置されていればよい。
【０１６７】
［変形例３］
以下に図１３Ｂと図１６を参照して、本実施形態の変形例３を説明する。
本実施形態では、例えば、姿勢演算部７０が被挿入体１５に対する挿入装置２０の姿勢情報を演算する場合、例えば挿入開始時における挿入装置２０が被挿入体１５に位置合わせされ、基準記憶部８０は、位置合わせされた挿入装置２０の姿勢情報を、指示部４３からの記憶指示が入力された際に基準として記憶する。そして、その後に検出された挿入装置２０の姿勢情報と記憶された挿入装置２０の姿勢情報との差を基に、姿勢演算部７０は、被挿入体１５に対する挿入装置２０の姿勢情報を演算する。
【０１６８】
しかしながら、挿入システム１０が使用される際、被挿入体１５である例えば患者は、動いたり、操作者または挿入装置２０の使用の都合に応じて、動かす必要がある。つまり、被挿入体１５の姿勢情報は、変化することがある。
【０１６９】
そこで挿入システム１０は、姿勢検出部１００と同様に機能する被挿入体１５のための１以上の被挿入体用姿勢検出部（以下、姿勢検出部１７と称する）を有する。ここでは、１つの姿勢検出部１７が配置されるものとするが、複数の姿勢検出部１７が互いに異なる位置に配置されてもよい。姿勢検出部１７は、挿入装置２０が挿入される被挿入体１５の所定の部位、またはこの部位周辺に配置される。この部位は、例えば、患者の腹部である。姿勢検出部１７には図示しないベルトが取り付けられており、姿勢検出部１７が部位に取り付けられるように、ベルトは患者に装着される。姿勢検出部１７は、所望に規定される姿勢検出領域（以下、領域Ｂと称する）を有する。姿勢検出部１７は、領域Ｂの長手方向の軸周りにおける領域Ｂの変化量である第１回転変化量と領域Ｂの長手方向における領域Ｂの変化量である第１方向変化量との少なくとも一方を検出可能となっている。第１回転変化量と第１方向変化量とは、領域Ｂつまり被挿入体１５の姿勢情報に含まれる。姿勢検出部１７は、信号線を通じて、姿勢演算部７０に電気的に接続される。姿勢検出部１７は、姿勢演算部７０に無線によって電気的に接続されてもよい。姿勢検出部１７は、検出結果を、姿勢演算部７０に常にリアルタイムで出力する。
【０１７０】
姿勢検出部１７の構成は、姿勢検出部１００の構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。第１回転変化量と第１方向変化量との補正は、第１の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１７１】
姿勢演算部７０は、姿勢検出部１７によって検出された第１回転変化量と第１方向変化量との少なくとも一方を基に、被挿入体１５の姿勢情報を演算する。姿勢演算部７０の演算は、第１の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１７２】
姿勢演算部７０は、被挿入体１５の姿勢情報と挿入装置２０の姿勢情報とを基に、被挿入体１５の姿勢情報を基準として、被挿入体１５に対する相対的な挿入装置２０の姿勢情報を演算する。
【０１７３】
姿勢形状演算部９０は、姿勢演算部７０によって演算された挿入装置２０の姿勢情報と、姿勢演算部７０によって演算された被挿入体１５の姿勢情報と、形状演算部２１１によって演算された挿入部３０の湾曲形状とを基に、姿勢形状情報を演算する。この姿勢形状情報は、被挿入体１５に対する相対的な挿入装置２０の姿勢情報が反映された挿入装置２０の湾曲形状である。
【０１７４】
このように本実施形態では、操作者は、被挿入体１５の姿勢情報が変化しても、表示部６０ｂを介して、被挿入体１５に相対する挿入装置２０の姿勢情報が反映された挿入部３０の湾曲形状を把握できる。これにより、操作者は、操作性を向上できる。
【０１７５】
本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示される複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。
【図１】
2017104080.tif 000003
【図２Ａ】
2017104080.tif 000004
【図２Ｂ】
2017104080.tif 000005
【図３Ａ】
2017104080.tif 000006
【図３Ｂ】
2017104080.tif 000007
【図４】
2017104080.tif 000008
【図５】
2017104080.tif 000009
【図６】
2017104080.tif 000010
【図７】
2017104080.tif 000011
【図８Ａ】
2017104080.tif 000012
【図８Ｂ】
2017104080.tif 000013
【図９】
2017104080.tif 000014
【図１０Ａ】
2017104080.tif 000015
【図１０Ｂ】
2017104080.tif 000016
【図１０Ｃ】
2017104080.tif 000017
【図１０Ｄ】
2017104080.tif 000018
【図１１Ａ】
2017104080.tif 000019
【図１１Ｂ】
2017104080.tif 000020
【図１２】
2017104080.tif 000021
【図１３Ａ】
2017104080.tif 000022
【図１３Ｂ】
2017104080.tif 000023
【図１３Ｃ】
2017104080.tif 000024
【図１４Ａ】
2017104080.tif 000025
【図１４Ｂ】
2017104080.tif 000026
【図１４Ｃ】
2017104080.tif 000027
【図１５】
2017104080.tif 000028
【図１６】
2017104080.tif 000029
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月14日(2018.6.14)
【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】
被挿入体の内部に挿入される挿入部を有する挿入装置と、
前記挿入部に配置され、前記挿入部における所望の形状検出範囲の湾曲形状を検出するファイバセンサと、
前記挿入装置に設けられ、設けられた位置における前記挿入装置の長手軸を中心とした回転の変化量に係る第１回転変化量と、前記挿入装置の前記長手軸の方向の変化量に係る第１方向変化量との少なくとも一方を検出可能な１以上の姿勢検出部と、
前記ファイバセンサによって検出された前記湾曲形状と、前記姿勢検出部によって検出された前記第１回転変化量及び前記第１方向変化量とに基づき、前記湾曲形状の回転の変化量と前記湾曲形状の方向の変化量との少なくとも一方を含む情報である姿勢形状情報を演算する姿勢形状演算部と、
を具備する挿入システム。
【請求項２】
前記姿勢検出部によって検出された前記第１回転変化量と前記第１方向変化量との少なくとも一方を基に、前記挿入装置の前記長手軸を中心とした回転の変化量と前記挿入装置の前記長手軸の方向の変化量とを含んだ情報である前記挿入装置の姿勢情報を演算する姿勢演算部をさらに備え、
前記姿勢形状演算部は、前記ファイバセンサによって検出された前記湾曲形状と前記姿勢演算部によって演算された前記姿勢情報とに基づき、前記姿勢形状情報を演算する請求項１に記載の挿入システム。
【請求項３】
前記姿勢検出部が前記挿入装置に内蔵された際に生じる前記挿入装置に対する前記姿勢検出部の軸ずれを補正するための補正値を記憶する補正値記憶部を具備し、
前記姿勢演算部は、前記補正値を基に、前記姿勢検出部によって検出された前記第１回転変化量と前記第１方向変化量との少なくとも一方を補正する補正部を有する請求項２に記載の挿入システム。
【請求項４】
前記姿勢演算部は、前記補正部によって補正された前記第１回転変化量と前記第１方向変化量との少なくとも一方を基に、前記挿入装置の前記姿勢情報を演算する請求項３に記載の挿入システム。
【請求項５】
前記姿勢検出部は、所望に規定された前記姿勢検出部の姿勢検出領域に作用する重力の方向を検出可能で、検出した前記重力の方向を基に前記第１回転変化量を検出する重力センサを有する請求項４に記載の挿入システム。
【請求項６】
前記姿勢演算部は、
前記重力センサによって検出された後に前記補正部によって補正された前記第１回転変化量から重力情報を抽出する抽出部と、
前記抽出部によって抽出された前記重力情報を基に、前記挿入装置の前記姿勢情報に含まれる前記挿入装置の長手方向の軸周りにおける前記挿入装置の変化量である第２回転変化量を演算する回転量演算部と、
を有する請求項５に記載の挿入システム。
【請求項７】
記憶指示が入力された際に、前記回転量演算部によって演算された前記第２回転変化量を、前記回転量演算部から入力されて、基準として記憶する基準記憶部を具備し、
前記回転量演算部は、前記基準記憶部によって記憶されている前記第２回転変化量を基準として現在の前記第２回転変化量を演算する請求項６に記載の挿入システム。
【請求項８】
前記重力センサは、２軸以上の前記重力の方向を検出可能で、検出した前記重力の方向を基に前記第１回転変化量を検出する加速度センサを有する請求項５に記載の挿入システム。
【請求項９】
前記重力センサは、
前記挿入装置の回転に伴い変化し且つ前記姿勢検出部に作用する前記重力の方向に従って移動可能な錘部材と、
前記挿入装置に対する前記錘部材の位置または方向を検出可能で、検出した前記位置または前記方向を基に前記第１回転変化量を検出可能な検出部材と、
を有する請求項５に記載の挿入システム。
【請求項１０】
前記姿勢検出部は、所望に規定された前記姿勢検出部の姿勢検出領域の角速度における前記第１回転変化量と前記第１方向変化量との少なくとも一方を検出するジャイロセンサを有する請求項４に記載の挿入システム。
【請求項１１】
前記ジャイロセンサは、検出した前記角速度である前記姿勢検出領域の長手方向に直交する方向周りにおける第１直交回転変化量を検出し、
前記姿勢演算部は、
前記ジャイロセンサによって検出された後に前記補正部によって補正された前記第１回転変化量を基に、前記挿入装置の前記姿勢情報に含まれる前記挿入装置の長手方向の軸周りにおける前記挿入装置の変化量である第２回転変化量の演算と、前記ジャイロセンサによって検出された後に前記補正部によって補正された前記第１直交回転変化量を基に、前記挿入装置の前記姿勢情報に含まれる前記挿入装置の前記長手方向に直交する方向周りにおける前記挿入装置の変化量である第２直交回転変化量の演算との少なくとも一方を実施する回転量演算部と、
を有する請求項１０に記載の挿入システム。
【請求項１２】
前記姿勢演算部は、
前記回転量演算部によって演算された前記第２直交回転変化量を基に、前記挿入装置の前記姿勢情報に含まれる前記挿入装置の前記長手方向における前記挿入装置の変化量である第２方向変化量を演算する方向演算部と、
を有する請求項１１に記載の挿入システム。
【請求項１３】
記憶指示が入力された際に、前記回転量演算部によって演算された前記第２回転変化量を、前記回転量演算部から入力されて、基準として記憶する基準記憶部を具備し、
前記回転量演算部は、前記基準記憶部によって記憶されている前記第２回転変化量を基準として現在の前記第２回転変化量を演算する請求項１２に記載の挿入システム。
【請求項１４】
記憶指示が入力された際に、前記方向演算部によって演算された前記第２方向変化量を、前記方向演算部から入力されて、基準として記憶する基準記憶部を具備し、
前記方向演算部は、前記基準記憶部によって記憶されている前記第２方向変化量を基準として現在の前記第２方向変化量を演算する請求項１２に記載の挿入システム。
【請求項１５】
前記姿勢検出部は、
所望に規定された前記姿勢検出部の姿勢検出領域に作用する重力の方向を検出可能で、検出した前記重力の方向における前記第１回転変化量と第１直交回転変化量との少なくとも一方を検出する重力センサと、
前記姿勢検出領域の角速度における前記第１回転変化量と前記第１直交回転変化量との少なくとも一方を検出するジャイロセンサと、
を有し、
前記姿勢演算部は、前記重力センサによって検出された前記第１回転変化量または前記第１直交回転変化量を基に演算され、前記挿入装置の前記姿勢情報に含まれる前記挿入装置の長手方向の軸周りにおける前記挿入装置の変化量である第２回転変化量または前記挿入装置の前記姿勢情報に含まれる前記挿入装置の前記長手方向に直交する方向周りにおける前記挿入装置の変化量である第２直交回転変化量を、前記ジャイロセンサによって検出された前記第１回転変化量または前記第１直交回転変化量を基に演算された第２回転変化量または第２直交回転変化量で補間する請求項４に記載の挿入システム。
【請求項１６】
前記ジャイロセンサは、検出した前記角速度である前記姿勢検出領域の長手方向に直交する方向周りにおける前記第１直交回転変化量を検出し、
前記姿勢演算部は、
前記重力センサによって検出された後に前記補正部によって補正された前記第１回転変化量から重力情報を抽出する抽出部と、
前記抽出部によって抽出された前記重力情報と、前記ジャイロセンサによって検出された後に前記補正部によって補正された前記第１回転変化量とを基に、前記挿入装置の前記姿勢情報に含まれる前記挿入装置の前記長手方向の軸周りにおける前記挿入装置の変化量である第２回転変化量の演算と、前記ジャイロセンサによって検出された後に前記補正部によって補正された前記第１直交回転変化量を基に、前記挿入装置の前記姿勢情報に含まれる前記挿入装置の前記長手方向に直交する方向周りにおける前記挿入装置の変化量である第２直交回転変化量の演算との少なくとも一方を実施する回転量演算部と、
を有する請求項１５に記載の挿入システム。
【請求項１７】
前記姿勢演算部は、
前記回転量演算部によって演算された前記第２直交回転変化量を基に、前記挿入装置の前記姿勢情報に含まれる前記挿入装置の前記長手方向における前記挿入装置の変化量である第２方向変化量を演算する方向演算部と、
を有する請求項１６に記載の挿入システム。
【請求項１８】
記憶指示が入力された際に、前記回転量演算部によって演算された前記第２回転変化量を、前記回転量演算部から入力されて、基準として記憶する基準記憶部を具備し、
前記回転量演算部は、前記基準記憶部によって記憶されている前記第２回転変化量を基準として現在の前記第２回転変化量を演算する請求項１７に記載の挿入システム。
【請求項１９】
記憶指示が入力された際に、前記方向演算部によって演算された前記第２方向変化量を、前記方向演算部から入力されて、基準として記憶する基準記憶部を具備し、
前記方向演算部は、前記基準記憶部によって記憶されている前記第２方向変化量を基準として現在の前記第２方向変化量を演算する請求項１７に記載の挿入システム。
【請求項２０】
前記姿勢検出部は、地磁気の方向を検出可能で、検出した前記地磁気の方向を基に前記第１方向変化量を検出する地磁気センサを有する請求項４に記載の挿入システム。
【請求項２１】
前記姿勢演算部は、前記地磁気センサによって検出された後に前記補正部によって補正された前記第１方向変化量を基に、前記挿入装置の前記姿勢情報に含まれる前記挿入装置の長手方向における前記挿入装置の変化量である第２方向変化量を演算する方向演算部を有する請求項２０に記載の挿入システム。
【請求項２２】
記憶指示が入力された際に、前記方向演算部によって演算された前記第２方向変化量を、前記方向演算部から入力されて、基準として記憶する基準記憶部を具備し、
前記方向演算部は、前記基準記憶部によって記憶されている前記第２方向変化量を基準として現在の前記第２方向変化量を演算する請求項２１に記載の挿入システム。
【請求項２３】
前記姿勢演算部は、複数の前記姿勢検出部それぞれによって検出された前記第１回転変化量と前記第１方向変化量との少なくとも一方を基に、前記挿入装置の前記姿勢情報を演算する請求項４に記載の挿入システム。
【請求項２４】
複数の前記姿勢検出部は、前記挿入装置の長手方向において、前記挿入装置にて互いに異なる位置に配置され、
前記姿勢演算部は、隣り合う前記姿勢検出部によって検出された前記第１回転変化量それぞれを基に演算された前記挿入装置の前記姿勢情報それぞれの差を基に、捩じれ量を演算する請求項２３に記載の挿入システム。
【請求項２５】
所望に規定された前記姿勢検出部の姿勢検出領域と、前記形状検出範囲の少なくとも一部とは、互いに重複または隣接し、
前記姿勢演算部によって演算される前記挿入装置の前記姿勢情報は、前記形状検出範囲の姿勢情報を含む請求項２に記載の挿入システム。
【請求項２６】
前記姿勢形状演算部は、前記挿入装置の前記姿勢情報が反映された前記湾曲形状を前記姿勢形状情報として演算する請求項２５に記載の挿入システム。
【請求項２７】
前記姿勢形状演算部は、前記姿勢検出部に対する前記形状検出範囲の相対的な位置情報を、前記姿勢形状情報として演算する請求項２５に記載の挿入システム。
【請求項２８】
前記姿勢形状演算部は、前記姿勢情報と前記ファイバセンサによって演算された前記湾曲形状とに基づいて、前記形状検出範囲の前記姿勢情報と異なる位置の姿勢情報を、前記姿勢形状情報として演算する請求項２５に記載の挿入システム。
【請求項２９】
複数の前記姿勢検出部が、前記形状検出範囲の長手方向において、互いに異なる位置に配置され、
前記姿勢形状演算部は、前記ファイバセンサによって演算された前記形状検出範囲の前記湾曲形状を、前記姿勢検出部の検出結果を基に補正し、前記姿勢形状情報を演算する請求項２５に記載の挿入システム。
【請求項３０】
前記姿勢検出部それぞれは、それぞれの配置位置における方向を検出し、
前記姿勢形状演算部は、前記ファイバセンサによって演算された前記形状検出範囲の前記湾曲形状を、前記方向それぞれを基に補正し、前記姿勢形状情報を演算する請求項２９に記載の挿入システム。
【請求項３１】
前記姿勢演算部は、隣り合う前記姿勢検出部によって検出された前記第１回転変化量それぞれを基に演算された前記挿入装置の前記姿勢情報それぞれの差を基に、前記形状検出範囲における捩じれ量を演算し、
前記姿勢形状演算部は、前記ファイバセンサによって演算された前記形状検出範囲の前記湾曲形状を、前記捩じれ量を基に補正し、前記姿勢形状情報を演算する請求項２９に記載の挿入システム。
【請求項３２】
前記姿勢演算部は、前記被挿入体の姿勢情報を基準として、前記被挿入体に対する相対的な前記挿入装置の前記姿勢情報を演算する請求項２５に記載の挿入システム。
【請求項３３】
所望に規定される被挿入体用姿勢検出領域を有し、前記被挿入体に配置され、前記被挿入体用姿勢検出領域の長手方向の軸周りにおける前記被挿入体用姿勢検出領域の変化量である第１被挿入体回転変化量と前記被挿入体用姿勢検出領域の長手方向における前記被挿入体用姿勢検出領域の変化量である第１被挿入体方向変化量との少なくとも一方を検出可能な１以上の被挿入体用姿勢検出部を具備し、
前記姿勢演算部は、前記被挿入体用姿勢検出部によって検出された前記第１被挿入体回転変化量と前記第１被挿入体方向変化量との少なくとも一方を基に、前記被挿入体の前記姿勢情報を演算し、
前記姿勢形状演算部は、前記姿勢演算部によって演算された前記挿入装置の前記姿勢情報と、前記被挿入体用姿勢検出部によって演算された前記被挿入体の前記姿勢情報と、前記ファイバセンサによって演算された前記形状検出範囲の前記湾曲形状とを基に、前記姿勢形状情報を演算する請求項３２に記載の挿入システム。
【請求項３４】
前記姿勢検出部は、前記挿入装置に内蔵され且つ前記挿入装置が機能するために必要な電子部品に一体化される請求項１に記載の挿入システム。
【請求項３５】
前記電子部品は、前記挿入部の先端部に内蔵される撮像素子と、前記挿入装置の操作部に内蔵される電子部材と、前記挿入装置に内蔵されるハイブリッドＩＣとの少なくとも１つを有する請求項３４に記載の挿入システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の挿入システムの一態様は、被挿入体の内部に挿入される挿入部を有する挿入装置と、前記挿入部に配置され、前記挿入部における所望の形状検出範囲の湾曲形状を検出するファイバセンサと、前記挿入装置に設けられ、設けられた位置における前記挿入装置の長手軸を中心とした回転の変化量に係る第１回転変化量と、前記挿入装置の前記長手軸の方向の変化量に係る第１方向変化量との少なくとも一方を検出可能な１以上の姿勢検出部と、前記ファイバセンサによって検出された前記湾曲形状と、前記姿勢検出部によって検出された前記第１回転変化量及び前記第１方向変化量とに基づき、前記湾曲形状の回転の変化量と前記湾曲形状の方向の変化量との少なくとも一方を含む情報である姿勢形状情報を演算する姿勢形状演算部と、を具備する。
【国際調査報告】
2017104080.tif 000030
2017104080.tif 000031