(57)【要約】  ファイバセンサは、少なくとも一部が湾曲可能な検出対象物に敷設され、検出対象物の少なくとも一部である検出対象範囲（ＤＲ）に前記検出対象物の長手方向に沿って配置され、１つ又は複数の被検出部を有する、少なくとも一本の光ファイバ（３０）からなり、少なくとも一本の光ファイバ内を導光した光を検出することで、検出対象物の検出対象範囲の状態を検出できる。検出対象物の検出対象範囲が取り得る形状又は検出対象範囲において検出可能な状態から想定する、検出対象範囲の形状の変曲点を想定変曲点（５８１，５８２）とすると、少なくとも１本の光ファイバは、想定変曲点の数＋１個以上の被検出部（３２１，３２２，３２３）を有する。
2016163030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部が湾曲可能な検出対象物に敷設され、前記検出対象物の前記少なくとも一部である検出対象範囲に前記検出対象物の長手方向に沿って配置され、前記検出対象範囲の状態を検出するための、１つ又は複数の被検出部を有する、少なくとも一本の光ファイバからなり、前記少なくとも一本の光ファイバ内を導光した光を検出することで、前記検出対象物の前記検出対象範囲の状態を検出可能なファイバセンサであって、
前記検出対象物の前記検出対象範囲が取り得る形状又は前記検出対象範囲において検出可能な状態から想定する、前記検出対象範囲の形状の変曲点を想定変曲点とすると、前記少なくとも１本の光ファイバは、前記想定変曲点の数＋１個以上の前記被検出部を有する、ことを特徴とするファイバセンサ。
【請求項２】
前記想定変曲点の数は、前記検出対象物の湾曲形状の自由度を制限する、機能的または構造的な制限に基づいて決定する、ことを特徴とする請求項１に記載のファイバセンサ。
【請求項３】
前記検出対象範囲における前記検出対象物の構造は、
複数の硬質部材と、
前記複数の硬質部材からなる前記検出対象物の範囲を湾曲させる湾曲機構と、
からなり、
前記想定変曲点の間隔は、前記硬質部材の１０倍以上とする、ことを特徴とする請求項２に記載のファイバセンサ。
【請求項４】
前記検出対象物は、長尺な管状形状を有し、
前記想定変曲点の間隔は、前記検出対象範囲における前記検出対象物の直径の１０倍以上とする、ことを特徴とする請求項２に記載のファイバセンサ。
【請求項５】
前記想定変曲点の間隔は、当該間隔をＬ１、前記検出対象物の前記検出対象範囲の最大湾曲時の曲率半径をｒ１、前記最大湾曲時の前記想定変曲点の間隔が作る弧の中心角をθ１とすると、
Ｌ１＝ｒ１・θ１
であり、
この時、
θ１≧π／２
である、ことを特徴とする請求項２に記載のファイバセンサ。
【請求項６】
前記検出対象物の前記検出対象範囲は、被検体に挿入される挿入部を有し、
前記想定変曲点の数は、前記被検体の構造に基づいて決定する、ことを特徴とする請求項１に記載のファイバセンサ。
【請求項７】
前記検出対象範囲における前記検出対象物は、前記長手方向に異なる構造を有し、
前記複数の被検出部は、前記検出対象範囲における前記検出対象物の前記構造に基づいて、密または粗に配置される、ことを特徴とする請求項２に記載のファイバセンサ。
【請求項８】
前記検出対象範囲における前記検出対象物の構造は、
複数の第１の硬質部材と、
前記長手方向の長さが前記第１の硬質部材よりも短い、複数の第２の硬質部材と、
前記複数の第１の硬質部からなる前記検出対象物の範囲を湾曲させる第１の湾曲機構と、
前記複数の第２の硬質部からなる前記検出対象物の範囲を湾曲させる第２の湾曲機構と、
からなり、
前記複数の被検出部は、前記複数の第１の硬質部材で構成される前記検出対象物の範囲より、前記複数の第２の硬質部材で構成される前記検出対象物の範囲で、密に配置される、ことを特徴とする請求項７に記載のファイバセンサ。
【請求項９】
前記検出対象範囲における前記検出対象物の構造は、湾曲に対する硬さが前記長手方向に異なり、
前記複数の被検出部は、前記湾曲に対する硬さが硬い前記検出対象物の範囲よりも、軟らかい範囲に、密に配置される、ことを特徴とする請求項７に記載のファイバセンサ。
【請求項１０】
前記検出対象範囲における前記検出対象物の湾曲に対する硬さは、
前記検出対象物の硬さを判断する一定範囲の一方の端部で支える支点に対する、前記一定範囲の他方の端部である力点に、一定の力を加えた時に、
前記支点での、前記検出対象物の前記長手方向に沿う軸と、前記力点での、前記検出対象物の前記長手方向に沿う軸と、がなす角に基づいて判断する、ことを特徴とする請求項９に記載のファイバセンサ。
【請求項１１】
前記複数の被検出部は、隣同士の前記想定変曲点に囲まれる範囲、または、想定変曲点と前記検出対象範囲の端部とに囲まれる範囲、の前記長手方向の略中心に配置される、ことを特徴とする請求項１に記載のファイバセンサ。
【請求項１２】
前記検出対象範囲における前記検出対象物の前記長手方向に隣り合う前記被検出部の各中心の間隔である被検出部間隔は、該被検出部間隔をＬ２、前記検出対象物の前記検出対象範囲の最大湾曲時の曲率半径をｒ２、前記最大湾曲時の前記被検出部間隔が作る弧の中心角をθ２とすると、
Ｌ２＝ｒ２・θ２
であり、
この時
θ２≦π
である、ことを特徴とする請求項１に記載のファイバセンサ。
【請求項１３】
前記複数の被検出部の内の少なくとも１つは、その１つの被検出部を前記長手方向に複数に分割した複数の分割被検出部として配置する、ことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載のファイバセンサ。
【請求項１４】
前記複数の分割被検出部の内側の端部同士の間隔である分割被検出部間隔、または、前記複数の分割被検出部について検出した前記状態に基づいて前記検出対象物の前記検出対象範囲の形状を算出する範囲である形状算出範囲の端と、前記複数の分割被検出部の前記形状算出範囲の端側の端部と、の間隔である分割被検出部間隔は、当該分割被検出部間隔をＬ３、前記検出対象物の前記検出対象範囲の最大湾曲時の曲率半径をｒ３、前記最大湾曲時の前記分割被検出部間隔が作る弧の中心角をθ３とすると、
Ｌ３＝ｒ３・θ３
であり、
この時
θ３≦π／２
となるように、前記複数の分割被検出部の分割数と配置とを決定する、ことを特徴とする請求項１３に記載のファイバセンサ。
【請求項１５】
前記複数の分割被検出部は、隣り合う分割被検出部の内側の端部同士の間隔が略均等になるように配置される、ことを特徴とする請求項１３または１４に記載のファイバセンサ。
【請求項１６】
前記少なくとも１本の光ファイバの内、１本の光ファイバは、第１の被検出部と、前記第１の被検出部と異なる方向の状態を検出するための第２の被検出部と、を有し、
前記第１及び第２の被検出部の少なくとも一方は、前記長手方向に複数に分割された分割被検出部として構成され、
前記第１及び第２の被検出部の少なくとも一方の前記分割被検出部は、少なくとも一部が、前記長手方向に他方の被検出部を挟むように配置される、ことを特徴とする請求項１３に記載のファイバセンサ。
【請求項１７】
前記複数の被検出部のそれぞれの前記長手方向の長さは、前記複数の被検出部について検出した前記状態に基づいて前記検出対象物の前記検出対象範囲の形状を算出する範囲である形状算出範囲の１／８以上である、ことを特徴とする請求項１または１３に記載のファイバセンサ。
【請求項１８】
前記検出対象物は、被検体の内表面を観察するための内視鏡挿入部である、ことを特徴とする請求項１乃至１７の何れか１項に記載のファイバセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許第３９２０６０３号公報（以下、特許文献１と記す）には、ファイバセンサを組み込んだ可撓性内視鏡が開示されている。ファイバセンサは、それぞれ被検出部を設けた複数の光ファイバを内視鏡の挿入部可撓管に搭載し、挿入部可撓管の屈曲状態を検出してモニタ画面に表示する。この特許文献１に開示されたファイバセンサでは、各被検出部同士を互いに、挿入部可撓管の軸線方向に間隔を開けて並べて配置している。ここで、各被検出部間の間隔は、挿入部可撓管の基端寄りの部分に比べて、先端寄りの部分において狭くすることで、小さな曲率半径で屈曲される先端寄りの部分の検出を高精度に行い得るようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９２０６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内視鏡の挿入部は長尺であり、このような長尺の挿入部の屈曲状態を精度良く検出するためには、被検出部の点数を増やすことが考えられる。そのためには、ファイバセンサの光ファイバの本数を増やすか、１本の光ファイバで複数の湾曲を検出できるようにすることが考えられる。しかしながら、光ファイバの本数を増やす方法では、スペースの問題から、増やせる被検出部点数には限界がある。また、１本の光ファイバで複数の湾曲を検出できるようにする方法は、被検出部の数が増えるといった技術的な難易度が上がる。また、どちらの方法も被検出部の数が増えるとコストが上がってしまう。【０００５】
上記特許文献１では、複数の被検出部を基端寄りの部分に比べて先端寄りの部分に狭く配置することを開示しているが、必要な被検出部の数や、被検出部の間隔については記載されていない。【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、被検出部を適切に配置し、必要以上に被検出部の数を増やすことなく、高精度に湾曲を検出可能なファイバセンサ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】
【０００７】
本発明の一態様によれば、少なくとも一部が湾曲可能な検出対象物に敷設され、前記検出対象物の前記少なくとも一部である検出対象範囲に前記検出対象物の長手方向に沿って配置され、前記検出対象範囲の状態を検出するための、１つ又は複数の被検出部を有する、少なくとも一本の光ファイバからなり、前記少なくとも一本の光ファイバ内を導光した光を検出することで、前記検出対象物の前記検出対象範囲の状態を検出可能なファイバセンサであって、前記検出対象物の前記検出対象範囲が取り得る形状又は前記検出対象範囲において検出可能な状態から想定する、前記検出対象範囲の形状の変曲点を想定変曲点とすると、前記少なくとも１本の光ファイバは、前記想定変曲点の数＋１個以上の前記被検出部を有する、ことを特徴とするファイバセンサが提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、被検出部を適切に配置し、必要以上に被検出部の数を増やすことなく、高精度に湾曲を検出可能なファイバセンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係るファイバセンサを組み込んだ内視鏡システムの全体構成を示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、ファイバセンサの被検出部の構成の一例を示す断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、被検出部の光ファイバの長手軸方向に沿った断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、ファイバセンサの検出原理を説明するための、光ファイバが湾曲していな場合を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、ファイバセンサの検出原理を説明するための、紙面上方向に光ファイバが湾曲した場合を示す図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、ファイバセンサの検出原理を説明するための、紙面下方向に光ファイバが湾曲した場合を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、光ファイバに入射する光のスペクトルの一例を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、被検出部に配した光吸収部材の吸収スペクトルの一例を示す図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、光ファイバから出射する光のスペクトルの一例を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、透過型のファイバセンサの構成を説明するための図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、反射型のファイバセンサの構成を説明するための図である。
【図６Ａ】図６Ａは、被検出部を複数備える透過型のファイバセンサの構成を説明するための図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、被検出部を複数備える反射型のファイバセンサの構成を説明するための図である。
【図７】図７は、光ファイバにおける被検出部の構成の別の例を示す光ファイバの経方向断面図である。
【図８】図８は、第１実施形態に係るファイバセンサの被検出部の数の決定方法を説明するための図である。
【図９】図９は、第１実施形態に係るファイバセンサが適用される内視鏡の操作湾曲部の内部構造の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、内視鏡の操作湾曲部の内部構造の別の例を示す図である。
【図１１】図１１は、内視鏡の操作湾曲部へのファイバセンサの被検出部の配置の第３の決定方法を説明するための図である。
【図１２】図１２は、被検体の一例として大腸の概略形状を示す図である。
【図１３】図１３は、形状算出範囲を説明するための図である。
【図１４】図１４は、内視鏡の操作湾曲部へのファイバセンサの被検出部の配置の別の例を説明するための図である。
【図１５】図１５は、１つの被検出部を２つに分けて配置する場合の、内視鏡の操作湾曲部へのファイバセンサの被検出部の配置の一例を説明するための図である。
【図１６】図１６は、１つの被検出部を４つに分割して均等配置する場合の、ファイバセンサの被検出部の配置の例を説明するための図である。
【図１７】図１７は、同一の光ファイバに第１の被検出部と、該第１の被検出部とは異なる方向の湾曲量を検出する第２の被検出部と、を有するファイバセンサの構成を説明するための図である。
【図１８】図１８は、１つの被検出部を２つに分けて配置する場合の、ファイバセンサの被検出部の配置の別の例を説明するための図である。
【図１９】図１９は、本発明の第２実施形態に係るファイバセンサが適用される内視鏡の湾曲部の内部構造の一例を示す図である。
【図２０】図２０は、内視鏡の湾曲部の内部構造の別の例を示す図である。
【図２１】図２１は、長手方向で湾曲に対する硬さが異なる構造の内視鏡の挿入部に適用する場合の、ファイバセンサの被検出部の配置を説明するための図である。
【図２２】図２２は、挿入部の湾曲に対する硬さの判断手法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための実施形態を説明する。
【００１１】
なお、以下の説明は、本発明を医療用の軟性内視鏡（上部消化管内視鏡、大腸内視鏡、超音波内視鏡、膀胱鏡、腎盂鏡、気管支鏡、等）に適用した場合を例にとるが、本発明は、それに限定されるものではない。例えば、本発明は、医療用内視鏡以外にも、カテーテル、処置具、工業用の内視鏡、などの、被検体に挿入し、少なくとも一部が可撓性を持つ挿入部を有し、挿入部の湾曲量を検出する検出装置にも適用可能である。さらには、本発明は、構造物に配置して構造物の湾曲量を検出する検出装置など、湾曲量を検出する検出装置にも適用できる。また、被検体は人に限らず、動物や他の構造物でも構わない。本発明は、そのような被検体に挿入される又は配置される、少なくとも一部が湾曲可能な検出対象物に対し、内部に組み込んだり、外面に取り付けたりする、など、被検出部を有する光ファイバを検出対象物に予め或いは必要に応じて敷設することで、利用可能となる。
【００１２】
［第１実施形態］
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係るファイバセンサを組み込んだ内視鏡システムは、本体１０、内視鏡１２（即ち、本実施形態において、内視鏡１２は本体１０を含まないものを指す。）及び表示部１４を有している。内視鏡１２は、観察対象物である被検体（例えば体腔（管腔））内における患部や病変部等を撮像する。本体１０は、内視鏡１２の撮像結果を画像処理する。表示部１４は、本体１０と接続し、内視鏡１２により撮像され、本体１０によって画像処理された観察画像を表示する。本体１０は、内視鏡１２とは別体であり、内視鏡１２の接続ケーブル２０が接続する筐体部である。
【００１３】
内視鏡１２には、湾曲部材である細長い挿入部１６と、該挿入部１６の基端部と連結した操作部１８と、接続ケーブル２０と、が配設される。内視鏡１２は、管状の挿入部１６を体腔内に挿入する管状挿入装置である。挿入部１６は例えば口から挿入され、内視鏡システムは体内を観察する。
【００１４】
挿入部１６は、挿入部１６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２２と、可撓管部と、を有している。ここで、先端硬質部の基端部は、操作湾曲部２２の先端部と連結し、操作湾曲部２２の基端部は、可撓管部の先端部と連結している。
【００１５】
先端硬質部は、挿入部１６の先端部及び内視鏡１２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、撮像部２４が設けられている。
【００１６】
操作湾曲部２２は、操作部１８に設けられた湾曲操作ノブ２６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２６を操作することで、操作湾曲部２２を湾曲させる。この操作湾曲部２２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２４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２２は、図示しない複数個の節輪が挿入部１６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２２は湾曲する。
【００１７】
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１８から延出されている管状部材である。
【００１８】
接続ケーブル２０は、操作部１８と本体１０との間を接続している。
【００１９】
また、内視鏡システムは、操作湾曲部２２を含む検出対象物である挿入部１６の所定の範囲（検出対象範囲）内の複数の部分での湾曲状態（湾曲量）を検出する、本実施形態に係るファイバセンサ２８を有している。
【００２０】
ファイバセンサ２８は、検出対象範囲に挿入部１６の長手方向に沿って配置される複数の被検出部３２を有する光ファイバ３０と、発光部３４と、受光部３６と、を含む。光ファイバ３０は、本体１０から接続ケーブル２０内及び操作部１８内を介して、挿入部１６内を挿通されることで、少なくとも一部が湾曲可能な検出対象物である挿入部１６に敷設されている。
【００２１】
発光部３４は、例えばＬＥＤ等の光源を含み、光ファイバ３０に光を入射させる。受光部３６は、例えば受光素子等を含み、光ファイバ３０から出射された光を受光し、受光した光量等に応じた受光信号を出力する。
【００２２】
ここで、被検出部３２は、挿入部１６の湾曲に従って光ファイバ３０が湾曲すると、光ファイバ３０内を導光する光を、当該光ファイバ３０の湾曲状態に応じて当該光ファイバ３０の外部に向けて出射させる、あるいは、吸収する。光ファイバ３０の外部に向けて出射するあるいは吸収する光量は、当該光ファイバ３０の湾曲量に対応する。被検出部３２は、光ファイバ３０の湾曲量に対応した光量の光を光ファイバ３０の外部に漏らす又は吸収するような加工が施されている。換言すれば、被検出部３２は、光ファイバ３０によって導光される光の光学特性、例えば光量を挿入部１６の湾曲状態に応じて変化させるものとなる（光学特性変化部）。被検出部３２は、少なくとも挿入部１６の、湾曲を検出すべき箇所又は当該箇所の近傍である、検出対象範囲に配設される。
【００２３】
従って、受光部３６が受光する光量等は、挿入部１６の湾曲の大きさ（湾曲量）に応じたものとなるため、受光部３６が出力する受光信号は、挿入部１６の湾曲量を示す情報となる。このように、受光部３６は、検出対象物である挿入部１６の検出対象範囲の状態を検出する状態検出部として機能する。
【００２４】
本体１０は、このファイバセンサ２８が検出した湾曲量を形状に変換する演算部３８を更に有しており、変換した挿入部１６の所定の範囲（検出対象範囲）の形状を表示部１４に表示することができる。
【００２５】
ここで、光ファイバ３０に設けられる被検出部３２について説明する。
【００２６】
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、光ファイバ３０は、中心に存在する、光を導光するコア４０と、当該コア４０の周りに設けられた、光を安定的にコア４０に閉じ込めるクラッド４２と、更にこれらコア４０及びクラッド４２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４４と、によって構成されている。
【００２７】
被検出部３２は、光ファイバ３０の長手軸方向の所望位置において、ジャケット４４と上記クラッド４２を除去してコア４０の一部を露出させ、この露出させたコア４０の部分に、吸収波長特徴領域を発生させるための光吸収部材４６を形成したものである。光吸収部材４６は、略クラッド厚程度に形成する。なお、上記ジャケット４４及びクラッド４２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４０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４０に極力傷を付けない方法で加工することが望ましい。
【００２８】
このような被検出部３２では、光ファイバ３０が湾曲すると、これに伴って光ファイバ３０内を伝達する光の極々一部が上記被検出部３２内に漏れる。すなわち、上記被検出部３２は、光ファイバ３０の一側面に設けられ、光ファイバ３０の湾曲に応じて上記漏れる光（滲み出す程度の光）の量が変化する。つまり、被検出部３２は、光ファイバ３０の光学特性、例えば光伝達量を変化させるものである。
【００２９】
図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃは、光ファイバ３０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、光ファイバ３０を湾曲しないときの光伝達量を示し、図３Ｂは、光ファイバ３０を上記被検出部３２が設けられた側に湾曲したときの光伝達量を示し、図３Ｃは、光ファイバ３０を上記被検出部３２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。これら図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、光ファイバ３０を被検出部３２が設けられた側に湾曲したときの光伝達量が最も多く、次に光ファイバ３０を湾曲しないときの光伝達量、次に光ファイバ３０を被検出部３２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、光ファイバ３０から出射される光の光強度を測定することで、被検出部３２における湾曲量を検出することができる。そして、被検出部３２が設けられている光ファイバ３０における径方向の位置つまり被検出部３２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、演算部３８は、ファイバセンサ２８の検出対象である挿入部１６の湾曲形状を算出すことができる。
【００３０】
発光部３４からの光は、光吸収部材４６に当たると一部の光が吸収され、残った光がコア４０に戻る。このことを分かり易くイメージで描くと、図２Ｂとなる。実線の矢印が発光部３４から供給された光であり、被検出部３２に当たった光が一部吸収され、残りが点線の矢印としてコア４０に戻されている。
【００３１】
よって、被検出部３２の光吸収部材４６を通過した後の光強度を測定することで、被検出部３２の部分の湾曲量の変化を検出することができる。
【００３２】
そのため、ファイバセンサ２８は、光ファイバ３０に光を入射させる上記発光部３４と、光ファイバ３０から出射された光を検出する上記受光部３６と、を備えている。ここで、上記ファイバセンサ２８の構成としては、透過型と反射型の二つのタイプがある。
【００３３】
透過型は、図５Ａに示すように、光ファイバ３０の一端に配置した発光部３４から光ファイバ３０に光を供給し、光ファイバ３０で導光した光に対し光ファイバ３０の途中にある被検出部３２の光吸収部材４６により光学的な影響を与え、光ファイバ３０の他端に配置した受光部３６で、光ファイバ３０を透過してきた光を受光する構成である。このように、透過型は、光ファイバ３０の両側に、発光部３４と受光部３６とを分配配置している。このような透過型を採用する場合には、光ファイバ３０を挿入部１６の先端硬質部で折り返して、挿入部１６内を挿通すれば良い。なお、上記受光部３６によって検出される光強度から求められる湾曲量は、上記被検出部３２が配された部分だけではなく、上記被検出部３２を含めた前後所定の長さの範囲（後述する形状算出範囲ＣＲ）に関するものである。
【００３４】
これに対して、反射型は、図５Ｂに示すように、光ファイバ３０の同一側に発光部３４と受光部３６とを配置し、光ファイバ３０の他端には反射部材４８を設けて、光ファイバ３０の一端から入射された光を反射部材４８で反射して、光ファイバ３０の上記一端から出射させる構成である。そのため、発光部３４及び受光部３６と光ファイバ３０の上記一端とを光分岐部５０を介して光学的に接続している。この光分岐部５０は、光分配器（光カプラ）、ハーフミラー、ビームスプリッタ、などであり、ここでは、２×２ポートの光分岐部としている。発光部３４、受光部３６及び光ファイバ３０が光学的に接続されていない残りのポートには、反射防止部材５２が光学的に接続されている。また、上記反射部材４８は、例えば光ファイバにアルミなどを蒸着して形成したミラーである。つまり、反射部材４８は、発光部３４から供給された光が被検出部３２を経て光ファイバ３０の端に達した光を受光部３６側に戻すものとなっている。
【００３５】
従って、このような反射型のファイバセンサ２８では、発光部３４からの光は光分岐部５０により分岐されて、光ファイバ３０の上記一端と反射防止部材５２とに入射される。光ファイバ３０に供給されて導光した光は、光ファイバ３０の途中にある被検出部３２の光吸収部材４６により光学的な影響が与えられ、光ファイバ３０の上記他端に配置した反射部材４８によって反射される。この反射した光は、光ファイバ３０を反対方向に導光される戻り光となり、被検出部３２の光吸収部材４６によって再び光学的な影響が与えられ、光ファイバ３０の上記一端から出射される。この光ファイバから出射された戻り光は、光分岐部５０に入射され、光分岐部５０により分岐されて、発光部３４と受光部３６とに入射される。そして、受光部３６は、この入射された戻り光の光強度を検出する。この受光部３６出力信号は、上記演算部３８に送られる。
【００３６】
なお、上記光分岐部５０により分岐されて発光部３４に入射される、光ファイバ３０からの戻り光の他方は、発光部３４に影響を与えることはなく、無視される。また、光分岐部５０により分岐された発光部３４からの光の他方は、反射防止部材５２に入射されるので、その光が受光部３６に入射されることはなく、受光部３６の検出に影響を及ぼすことはない。また、上記反射防止部材５２の代わりに、光源モニタ部を設けても良い。この光源モニタ部により、分岐されて入射された発光部３４からの光を検出することで、発光部３４の発光量をフィードバック制御することが可能になる。もちろん、この光源モニタ部に入射されなかった光が反射されて受光部３６に影響を及ぼさないように、光源モニタ部と反射防止部材５２との両方を設けることが、より望ましい。
【００３７】
以上のように、一本に１箇所の被検出部３２を設けた光ファイバ３０を複数使用し、被検出部３２が挿入部１６の長手方向に異なる位置にあるように配置することで、複数の範囲の状態を検出することが出来る。
【００３８】
また、光ファイバ３０一本あたりの被検出部３２の数は、複数にすることも可能である。図６Ａは、第１の被検出部３２１と第２の被検出部３２２と第３の被検出部３２３との３つを持つ透過型のファイバセンサ２８を示している。また、図６Ｂは、第１乃至第ｎの被検出部３２１〜３２ｎのｎ個の被検出部３２を持つ反射型のファイバセンサ２８を示している。
【００３９】
ここで、複数の被検出部３２を設ける場合、図６Ａ及び図６Ｂに示すように光ファイバ３０の長手軸に沿って並べて配置するだけで無く、図７に示すように、１つの被検出部（第ｉの被検出部３２ｉ）に対して、長手軸の略同じ箇所で、直交方向に或いは径方向の軸が異なる向きに、もう１つの被検出部（第ｊの被検出部３２ｊ）を設けても良い。この構造では、被検出部に対応する測定範囲の湾曲量だけではなく、湾曲の方向も検出可能となる。
【００４０】
なお、各被検出部は、図２Ａ及び図２Ｂのように光吸収部材４６を剥き出しのままとしても良いが、図７に示す第ｉの被検出部３２ｉのように、光吸収部材４６上のジャケット４４とクラッド４２とを除去した部分に対してジャケットのような部材を被検出部保護部材５４として満たして、光ファイバ３０の元の形状に回復させても良い。あるいは、図７に示す第ｊの被検出部３２ｊのように、ジャケット４４とクラッド４２を除去した部分を満たすように、光吸収部材４６を形成することで、光ファイバ３０の元の形状に回復させても良い。
【００４１】
光ファイバ３０一本あたりの被検出部３２の数を複数にする場合、光ファイバ３０の被検出部３２に設けられた上記光吸収部材４６は、例えば図４Ａに示すような波長帯域λＬ〜λＵの間で略均一な光スペクトルを有する理想的な光源からの光に対し、図４Ｂに示すような吸収スペクトルを有した材料を使用する。ここで、Ｗは上記理想的な光源の発光波長領域である。上記理想的な光源からの光は、光吸収部材４６に当たると、上記吸収スペクトルの割合で吸収し、残った光をコア４０に戻す。
【００４２】
発光部３４から供給された略均一な光は、図４Ｃに示すスペクトルのように、被検出部３２の吸収スペクトルで光学的な影響を受けたスペクトルとなる。
【００４３】
それぞれの被検出部３２における光吸収部材４６は、それぞれ異なる吸収スペクトルを持つものを使用する。そして、それぞれの被検出部３２による光学的な影響を分離して検出することで、光ファイバ３０に被検出部３２を複数、例えば図６Ｂに示すように第１乃至第ｎの被検出部３２１〜３２ｎのｎ個形成した場合、それぞれの被検出部３２に対応する測定範囲の湾曲量及び湾曲方向を検出することが出来る。
【００４４】
なお、被検出部３２において光学的な影響を与える構成としては、前述したような光吸収部材４６による以外の手法を用いても良い。さらには、上記光吸収部材４６とその他の手法とを組み合わせて用いても構わない。このような組み合せを用いれば、更に被検出部３２の数を増加することが可能になる。すなわち、上記被検出部３２は、光ファイバ３０の光学特性である光伝達量を変化させるものに限定されるものではなく、例えば、スペクトルや偏波などの光の状態を変更させるものであっても良い。また、受光部３６は、上記のように光強度、例えばスペクトルや偏波などの光の状態に対応した光学特性を検出するものであれば良い。
【００４５】
例えば、被検出部３２に、上記光吸収部材４６の代わりに、蛍光部材などの発光体を形成することができる。蛍光部材は、短波長側の光を吸収して、長波長側に発光を発生させる特性を有している。このような蛍光部材の場合、光の変換方法が上記光吸収部材４６と異なり、被検出部３２に当たった光が吸収され、被検出部３２が散乱光を発光する。この発光の発光量は、曲げの湾曲量により蛍光部材に当たる光の量が増減するので、湾曲方向と湾曲量に伴って変化する。このような蛍光部材を用いた場合は、上記光吸収部材４６を用いた場合と比較すると、若干、検出感度が悪い場合が多い。
【００４６】
また、上記光吸収部材４６の代わりに、積層誘電体膜を設けても良い。積層誘電体膜は、光の入射角つまり光ファイバの曲げに伴って、特定のスペクトルを光ファイバ外へ損失させる特性を有している。この積層誘電体膜上には、さらに、誘電体膜効果増大樹脂を形成することが好ましい。
【００４７】
次に、ファイバセンサ２８の被検出部３２の数の決定方法を、図８を参照して説明する。
【００４８】
ファイバセンサ２８は、１つの被検出部３２を設けた１本の光ファイバ３０を複数本使用する場合、複数の被検出部３２を設けた１本の光ファイバ３０を使用する場合、またはその両方で複数の被検出部３２を有する１本の光ファイバ３０を複数本使用する場合がある。いずれの場合であっても、挿入部１６の検出対象範囲ＤＲ内であって、挿入部１６の長手方向に沿った異なる位置に、被検出部３２が複数配置されるように構成することで、挿入部１６のこの検出対象範囲ＤＲについて複数の状態つまり湾曲量を検出することができ、この部分の形状を算出することが可能となる。なお、図８において、参照符号５６Ｄは検出対象範囲ＤＲの先端を、参照符号５６Ｐは検出対象範囲ＤＲの基端を、それぞれ示している。
【００４９】
そして、本実施形態では、この検出対象範囲ＤＲにおける被検出部３２の数は、形状検出を行う実使用上で発生が想定される挿入部１６の形状の変曲点（湾曲方向が変化する点）を想定変曲点とすると、この想定変曲点の数＋１個以上を設けるようにする。
【００５０】
ここで、想定変曲点は、挿入部１６の実使用上の形状において、湾曲量の変化が小さいと予想できる範囲の両端の点である。すなわち、挿入部１６の長手方向に隣り合う想定変曲点（第１の想定変曲点５８１と第２の想定変曲点５８２）に囲まれる範囲（後述する形状算出範囲ＣＲ）においては、１つの被検出部３２で精度の良い湾曲量の検出が可能となる。逆に、想定変曲点を超えた範囲では、湾曲量が大きく変化する可能性が高くなり、１つの被検出部３２で精度の良い湾曲量を検出することが出来なくなる。
【００５１】
なお、湾曲量は、この形状算出範囲ＣＲの平均的な曲率と言うこともできる。そのため、曲率と湾曲量は、厳密には異なるものであるが、ファイバセンサ２８の検出値に限っては、実質的に等価とみなすことができる。
【００５２】
また、想定変曲点は、挿入部１６の構造や硬さから発生する間隔、すなわち想定変曲点の数を想定する。具体的には、次に説明するような第１乃至第４の決定方法の１つ以上を選択して、変曲点の間隔を想定して、想定変曲点の数を決定する。
【００５３】
まず、第１の決定方法を説明する。  
操作湾曲部２２は、前述したように、複数個の節輪が挿入部１６の長手方向に沿って連結されることにより、構成されている。具体的には、図９に示すように、節輪である筒状の硬質部材６０が複数個、湾曲機構６２で連結されている。湾曲機構６２は、例えば、リベットにより、前後の硬質部材６０を回動可能なように連結している。なお、図９は、説明を簡単にするために、１平面上での湾曲が可能な操作湾曲部２２の構造の例を示している。例えば、湾曲機構６２を挿入方向に沿う軸周りに９０度回転して設けるような組合せ構造とすることにより、挿入方向に対してあらゆる方向へ湾曲することが可能な操作湾曲部２２を構成することができる。
【００５４】
このように、操作湾曲部２２の構造が、硬質部材６０と湾曲機構６２とからなる場合、変曲点の間隔は、硬質部材６０の１０倍以上として、想定変曲点数を決定する。
【００５５】
これにより、操作湾曲部２２の構造が硬質部材６０と湾曲機構６２とからなる場合の、想定変曲点の数を決定することができ、少ない点数の被検出部３２で精度の良い湾曲量の検出が可能となる。
【００５６】
図１０は、図９とは異なる操作湾曲部２２の内部構造を示している。この操作湾曲部２２の構造は、長尺な硬質の筒状部材６４に、複数のスリット６６を設けたものである。なお、図１０は、図９と同様に、説明を簡単にするために、１平面上での湾曲が可能な操作湾曲部２２の構造の例を示している。例えば、スリット６６を挿入方向に沿う軸周りに９０度回転して設けるような組合せ構造とすることにより、挿入方向に対してあらゆる方向へ湾曲することが可能な操作湾曲部２２を構成することができる。
【００５７】
操作湾曲部２２をこのような構成とした場合、スリット６６を湾曲機構６２とみなし、かつ、筒状部材６４のスリット６６が無い範囲を硬質部材６０とみなして、変曲点の間隔は、この硬質部材６０の１０倍以上として、想定変曲点の数を決定する。
【００５８】
なお、スリット６６の幅が狭い場合には、操作湾曲部２２の長手方向に隣り合うスリット６６において、スリット６６の幅の中心間の範囲を、上記のスリット６６が無い範囲として用いることができる。
【００５９】
次に、第２の決定方法を説明する。  
挿入部１６の曲がり易さは、通常、挿入部１６の直径Φと関係し、直径Φが太いと曲がり難く、細いと曲がり易い。そこで、変曲点の間隔は、図８に示すように、挿入部１６の直径Φの１０倍以上とし、想定変曲点の数を決定する。
【００６０】
これにより、挿入部１６の直径Φ、すなわち挿入部１６の曲がり易さに基づき、想定変曲点の数を決定することができ、少ない点数の被検出部３２で精度の良い湾曲量の検出が可能となる。
【００６１】
次に、第３の決定方法を説明する。  
操作湾曲部２２は、操作部１８に設けられた湾曲操作ノブ２６の操作により湾曲が可能である。通常、操作による操作湾曲部２２の形状は、図１１に示すように、円弧に近い形状となる。すなわち、操作湾曲部２２の長手方向で湾曲量の変化が少ない。そのため、１個の被検出部３２でも湾曲量を検出可能である。一方、外部の力によって変形し、操作湾曲部２２の長手方向で湾曲量が大きく変化する場合もある。そのような場合においても、一定の長手方向の範囲は、操作湾曲部２２の構造に起因して湾曲量の変化が少ない。そこで、湾曲量の変化が少ない範囲を以下の（１）式により求めて、外力が加わった場合の形状に対する想定変曲点の数を決定する。
【００６２】
操作湾曲部２２は構造上の制限により、湾曲量にも制限がある。操作湾曲部２２を最も湾曲させたときの曲率半径をｒ１、中心角をθ１としたとき、操作湾曲部２２の変曲点の間隔Ｌ１は、以下の（１）式を満たすように、想定変曲点の数を決定する。
【００６３】
Ｌ１＝ｒ１・θ１                        （１）
ただし、θ１≧π／２である。
【００６４】
これにより、操作湾曲部２２の最大湾曲量、すなわち最小曲率半径から、想定変曲点の数を決定することができ、少ない点数の被検出部３２で精度の良い湾曲量の検出が可能となる。
【００６５】
なお、操作湾曲部２２が硬度を可変する機構を備えている場合には、上記曲率半径ｒ１は、硬度を最も軟らかい状態に設定したときの値とする。
【００６６】
以上説明した想定変曲点の数の第１乃至第３の決定方法は、被検出部３２の数が無駄に多くならないように上限を決めるものである。
【００６７】
なお、上記第１乃至第３の決定方法は、操作湾曲部２２に限らず、挿入部１６のどの範囲に適用してもかまわない。
【００６８】
また、上記第１乃至第３の決定方法は、挿入部１６の構造や硬さから想定変曲点の数を決定したが、さらに、被検体の構造や硬さ等に基づいて決定してもかまわない。例えば、操作湾曲部２２を被検体の内壁等に押しつける操作を操作者が行うと、その押しつけ力により、湾曲操作ノブ２６による操作湾曲部２２の最大湾曲量を超えて操作湾曲部２２が湾曲することとなる。この場合でも、被検体が何であるのかにより、どのくらいの力が加わるかは想定することが可能であるので、最大湾曲量の値を予め決定することができ、上記第３の決定方法によって想定変曲点の数を決定することができる。
【００６９】
次に、第４の決定方法を説明する。  
挿入部１６が大腸の形状等、ある程度形が決まっている被検体に挿入される場合には、その形状に基づいて想定変曲点の数を決定しても良い。例えば、図１２に示すように、大腸６８では、湾曲量が大きくなる部位７０が５箇所存在するので、想定変曲点の数も５とする。
【００７０】
これにより、実際に状態を検出する形状と同じ又は近い形状に基づいて想定変曲点の数を決定できるので、必要最低限の被検出部３２の数でファイバセンサ２８を構成することができる。
【００７１】
上記のような第１乃至第４の決定方法により、想定変曲点の間隔が無駄に狭くなり過ぎないようにして、想定変曲点の数を決定できる。そして、図８のように想定変曲点が２個と決定した場合、被検出部３２は３個以上設ける。
【００７２】
以上のように、挿入部１６の形状において、湾曲量の変化が小さいと予想できる範囲の両端の点である、想定変曲点が決められ、実使用において最低限の検出点数で精度良く湾曲量を検出できるようになる。
【００７３】
また、被検出部３２の位置は、挿入部１６の長手方向で隣り合う想定変曲点（図８では第１の想定変曲点５８１と第２の想定変曲点５８２）の中心近傍に配置することが望ましい。または、挿入部１６の端部のように、想定変曲点を設定していない場合があるが、そのような場合は、挿入部１６の端部と想定変曲点の中心近傍とすることが望ましい。なお、ここでの挿入部１６の端部とは、ファイバセンサ２８で湾曲状態を検出する範囲である検出対象範囲ＤＲでの端部を示す。例えば、挿入部１６の先端が湾曲しない硬質部であり、湾曲状態の検出が必要ないような場合は、硬質部以外の軟質部のみである、挿入部１６の一部の湾曲状態を検出することが考えられる。このような場合は、湾曲状態を検出する範囲（検出対象範囲ＤＲ）内の端を端部として考える。
【００７４】
これにより、想定変曲点で囲まれる範囲の湾曲量を検出し易くなり、湾曲量の検出精度が向上する。
【００７５】
ここで、形状算出範囲ＣＲについて説明する。  
図１３は、ファイバセンサ２８の被検出部３２について検出した状態つまり湾曲量に基づいて演算部３８が形状を算出する範囲である形状算出範囲ＣＲを示した図である。通常、形状算出範囲ＣＲは、隣り合う想定変曲点で囲まれる範囲で設定すると、精度良く形状を算出できるため、望ましい。
【００７６】
各被検出部３２は、被検出部３２自体の湾曲量について検出されているが、実際には、被検出部３２（例えばファイバセンサ２８の長手方向に５ｍｍの長さを持つ）だけが湾曲するようなことはない。光ファイバ３０自体あるいはファイバセンサ２８を組み込んだ部材の構造や材質に起因して、光ファイバ３０も長手方向にある程度の範囲（例えば６０ｍｍ）が湾曲する。従って、被検出部３２によって、当該被検出部３２が存在している位置のみではなく、ある程度の範囲（＝形状算出範囲ＣＲ）、例えば被検出部３２から光ファイバ３０の長手方向前後に３０ｍｍずつ、合わせて６０ｍｍの湾曲量が検出されると考えることができる。ここで、形状算出範囲ＣＲに対して、被検出部３２の長さが短すぎると、形状算出範囲ＣＲの湾曲量と被検出部３２について検出される湾曲量とが異なる可能性が高くなり、精度が低くなる。そこで、被検出部３２の長手方向の長さＤ１を、挿入部１６の構造や材質に起因して、精度の良い湾曲量が検出可能な長さである、各被検出部３２の形状算出範囲ＣＲの長さＤ２の１／８以上とする。
【００７７】
上記のように挿入部１６の湾曲状態を検出する通常使用では、挿入部１６の構造や材質に起因して、形状算出範囲ＣＲの長さＤ２の１／８以上となる被検出部３２の長さＤ１があると、所望の検出精度が期待できる。さらに、より高精度な湾曲状態を検出する場合は、被検出部３２の長さＤ１を形状算出範囲ＣＲの長さＤ２の１／２以上とすることが望ましく、逆に、おおまかな湾曲状態を検出する程度の低い精度で構わない場合は、１／３０以上としても良い。
【００７８】
これにより、形状算出範囲ＣＲの湾曲状態を検出するために必要な長さの被検出部３２の構成となるので、精度の良い湾曲量検出が可能となる。
【００７９】
以上説明したように、本第１実施形態によれば、想定変曲点の数を決め、被検出部３２の数を想定変曲点の数＋１個以上とすることで、実使用において検出する湾曲状態を、最低限の検出点数で精度良く検出できるようになる。さらには、必要な被検出部３２の数が減ることで、検出対象物である挿入部１６に組み込む光ファイバ３０の本数を減らせるため、細い挿入部１６を持つ内視鏡１２にも搭載可能となる。また、１本の光ファイバ３０で複数の湾曲状態を検出する方法についても、１本当たりの被検出部３２の数を少なくできるので、技術的な難易度が下がる。また、どちらの方法も、コストを下げることができる。
【００８０】
［変形例］
上記第３の決定方法では、被検出部３２の数が無駄に多くならないように上限を決めているが、被検出部３２の数が少なくならないように下限を決めることもできる。
【００８１】
図１４に示すように、操作部１８に設けられた湾曲操作ノブ２６の操作により操作湾曲部２２を湾曲させた場合、通常、操作湾曲部２２の長手方向の範囲において、同じ方向へ湾曲するため、変曲点は無い。このように、湾曲操作ノブ２６の操作による湾曲では変曲点が無いので、被検出部３２は最低１個あれば良い。しかしながら、１個の被検出部３２の形状算出範囲ＣＲの中で全て同じ曲率であるとは限らず、形状算出範囲ＣＲが広いほど、異なる曲率の形状となる可能性が高い。そのため、変曲点が無い範囲においても、形状算出範囲ＣＲが広くなり過ぎないようにすることが望ましい。
【００８２】
そこで、長手方向に隣り合う被検出部３２の中心同士の間隔をＬ２、湾曲操作ノブ２６の操作による操作湾曲部２２の最大湾曲時の曲率半径（操作湾曲部２２の湾曲形状は、長手方向で湾曲量がある程度異なる事があるが、そのような場合は、操作湾曲部２２の形状と近似する円の曲率半径とする。）をｒ２、最大湾曲時の被検出部３２の間隔が作る弧の中心角をθ２としたとき、Ｌ２は以下の（２）式を満たすようにする。
【００８３】
Ｌ２＝ｒ２・θ２                        （２）
ただし、θ２≦πである。
【００８４】
これにより、形状算出範囲ＣＲが広くなり過ぎないようにすることができる。すなわち、異なる湾曲量で湾曲する可能性が高くなり、１個の被検出部３２では精度の高い検出ができない範囲に対して、湾曲量検出を行うために必要な複数の被検出部３２の配置がされるようになるので、湾曲量の検出精度が向上する。
【００８５】
なお、ここでは操作湾曲部２２の被検出部３２の配置について説明したが、挿入部１６のどの範囲でも構わない。挿入部１６が構造的にまたは機能的に湾曲し得る、あるいは実使用上で湾曲し得る最大湾曲時、例えば、実使用上で想定される、挿入部１６に加わる最大の力で湾曲させたときの湾曲形状で、同様の（２）式により被検出部３２の配置を決めることができる。
【００８６】
また、１つの被検出部３２は、挿入部１６の長手方向に複数に分けて配置しても良い。図１５は、１つの被検出部３２を２つの分割被検出部に分けて配置した図である。第１の被検出部３２１が分割被検出部３２１ＤＡと３２１ＤＢ、第２の被検出部３２２が分割被検出部３２２ＤＡと３２２ＤＢの、それぞれ２つに分割されている。被検出部３２は、形状算出範囲ＣＲにおいてなるべく広い範囲、すなわち挿入部１６の長手方向に長く形成する方が、挿入部１６の曲げを検出し易くなるため、精度が向上する。一方、被検出部３２が長いと、光の減衰が多くなるため、検出感度が低くなり、精度が逆に低下する。そこで、１つの被検出部３２を複数の分割被検出部に分割して配置することで、被検出部３２の長さ（分割した合計の長さ）が長くなり過ぎずに、すなわち感度が低下せずに、形状算出範囲ＣＲにおいて、広い範囲に被検出部３２が配置されるようになり、検出精度が向上する。
【００８７】
また、複数に分けて配置した分割被検出部３２１ＤＡ，３２１ＤＢの内側の端部同士の間隔Ｌ３１または形状算出範囲ＣＲの境と分割被検出部３２１ＤＢの形状算出範囲ＣＲの境側の端部との間隔Ｌ３２である、分割被検出部間隔をＬ３、操作湾曲部２２の最大湾曲時の曲率半径をｒ３、最大湾曲時の分割被検出部間隔が作る弧の中心角をθ３（θ３１，θ３２）とすると、分割被検出部間隔Ｌ３は下式を満たすように、被検出部３２の分割数と配置を決定する。
【００８８】
Ｌ３＝ｒ３・θ３                        （３）
ただし、θ３≦π／２である。
【００８９】
これにより、分割した分割被検出部同士の間隔が長くなり過ぎることがなくなり、形状算出範囲ＣＲの湾曲量の検出精度を高めることができる。
【００９０】
また、１つの被検出部３２を挿入部１６の長手方向に複数に分けて配置する場合は、形状算出範囲ＣＲにおいて分割した分割被検出部を均等、または均等に近い間隔で配置することが望ましい。図１６は、１つの被検出部３２を４つに分割した分割被検出部３２ＤＡ〜３２ＤＤを互いに間隔Ｄ３をおいて均等配置した場合を示している。複数の分割被検出部を均等に配置しない場合には、一部、分割被検出部が無い範囲が広くなるため、形状算出範囲ＣＲにおいて、全体的に湾曲量の変化を検出することが困難となる。これに対して、このように複数の分割被検出部３２ＤＡ〜３２ＤＤを均等に配置することで、形状算出範囲ＣＲの湾曲量を平均的に検出することができ、検出精度が向上する。
【００９１】
図１７は、同一の光ファイバ３０に、図中参照符号７２で示す方向の湾曲量を検出するための第１の被検出部３２１と、この第１の被検出部３２１とは異なる図中参照符号７４で示す方向の湾曲量を検出するための第２の被検出部３２２と、を設けたファイバセンサ２８を示す図である。
【００９２】
挿入部１６の長手方向に同じ位置で、湾曲方向が異なる湾曲量を検出する場合、図７に示したように、被検出部３２の挿入部１６の長手方向の位置は同じか、互いに近傍である方が、互いに異なる位置に設けるよりも湾曲量の精度が高くなるので望ましい。しかし、同一の光ファイバ３０にそれぞれの被検出部３２を設ける場合、挿入部１６の長手方向に同じ位置に被検出部３２を設けると、光ファイバ３０の強度が低下する恐れがある。
【００９３】
そこで、図１７に示すように、第１及び第２の被検出部３２１、３２２をそれぞれ、挿入部１６の長手方向に複数に分割した分割被検出部３２１Ｄ、３２２Ｄとして構成し、第１の分割被検出部３２１Ｄと第２の分割被検出部３２２Ｄとを、挿入部１６の長手方向に互いに挟むように配置、すなわち、交互に配置する。これにより、第１、第２の被検出部３２は互いに近傍に配置されつつ、挿入部１６の長手方向に同じ位置には片方の分割被検出部３２１Ｄ又は３２２Ｄのみが設けられるようになるので、精度を向上しつつ、光ファイバ３０の強度低下も避けることができる。
【００９４】
なお、図１７では、分割した分割被検出部３２１Ｄ、３２２Ｄが全て交互に配置されている例を示したが、第１または第２の被検出部３２１または３２２の少なくとも一部が、他方の分割被検出部３２１Ｄまたは３２２Ｄに（挿入部１６の長手方向の位置が）挟まれるように配置されていれば良い。例えば、一部のみ交互に配置されていても構わないし、分割した第１の分割被検出部３２１Ｄの間に複数の分割した第２の分割被検出部３２２Ｄを配置するようにしても構わない。
【００９５】
図１８は、１つの被検出部３２を２つの分割被検出部３２ＤＡ、３２ＤＢに分けて配置した図である。このように被検出部３２が複数に分割されている場合は、両端の長さＤ４を、当該被検出部３２について検出した湾曲量に基づいて演算部３８が形状を算出する範囲である形状算出範囲ＣＲの１／８以上とする。
【００９６】
以上、挿入部１６が全て湾曲可能な例で説明したが、一部湾曲しない硬質部が有る場合も同様に被検出部３２の数を決定することができる。この時、硬質部は形状が変化しないので、被検出部３２を配置する必要は無い。
【００９７】
また、挿入部１６の全長に関して湾曲状態を検出するとは限らない。例えば、大腸（図１２）の挿入においては、Ｓ字結腸を通過することが困難であり、挿入部１６の後ろ側よりも前側の形状が重要となる。そこで、挿入部１６の先端側の範囲でＳ字結腸において湾曲状態が検出可能なように、例えば挿入部１６の先端から４０ｃｍのみを検出対象範囲ＤＲとして被検出部３２を配置するようにしても構わない。これにより、被検出部３２の点数を少なくしつつ、挿入部１６の状態検出が必要であるＳ字結腸を抜ける時には、確実に検出可能となる。
【００９８】
［第２実施形態］
本第２実施形態では、挿入部１６が長手方向に異なる構造を有する場合の被検出部３２の配置方法について説明する。
【００９９】
操作湾曲部２２の構成として、図１９に示すように、筒状で複数の第１の硬質部材６０１と、この第１の硬質部材６０１よりも短い第２の硬質部材６０２とが、湾曲機構６２で回動可能なように連結されている場合がある。湾曲機構６２は例えば、リベットにより前後の硬質部材６０１、６０２を回動可能なように連結している。第１の硬質部材６０１で構成される操作湾曲部２２の長手方向の範囲に対して、第２の硬質部材６０２で構成される操作湾曲部２２の長手方向の範囲は、第１の硬質部材６０１より第２の硬質部材６０２が短いため、最大で湾曲した場合の曲率が大きくなる。大きい曲率を取り得る範囲は、小さい曲率でしか曲がらない範囲よりも複雑な形状になり易い。すなわち、大きい曲率の湾曲状態を精度良く検出するためには、小さい曲率の湾曲状態を検出する場合よりも、被検出部３２を多くする必要がある。そこで、第１の硬質部材６０１で構成される範囲よりも、第２の硬質部材６０２で構成される範囲の被検出部３２を密に配置する。
【０１００】
図２０は、図１９とは異なる操作湾曲部２２の内部構造であり、長尺な硬質の筒状部材６４に複数のスリット６６を設けている。スリット６６が湾曲機構６２となり、スリット６６に挟まれる範囲が第１及び第２の硬質部材６０１、６０２となる。第２の硬質部材６０２は第１の硬質部材６０１よりも短い、すなわちスリット６６の間隔が狭い構成となっている。このような構造の場合も同様で、第１の硬質部材６０１で構成される範囲よりも、第２の硬質部材６０２で構成される範囲の被検出部３２を密に配置する。
【０１０１】
以上のように、本第２実施形態によれば、挿入部１６の硬質部材６０の長さが、挿入部１６の長手方向で異なる構造を有する場合でも、硬質部が長い範囲より短い範囲で被検出部３２を密に配置することで、必要以上に被検出部３２の数を増やすことなく、湾曲量を精度良く検出することができる。
【０１０２】
［変形例］
挿入部１６において、図２１に示すように、長手方向で湾曲に対する硬さが異なる構造を持つものが知られている。先端側が軟らかい軟構造部７６、基端側が硬い硬構造部７８となっている。このような構造の挿入部１６では、軟構造部７６の軟らかい範囲では、挿入部１６の長手方向で湾曲量が大きく異なる形状になり易いため、硬構造部７８の硬い範囲よりも軟構造部７６の軟らかい範囲で被検出部３２を密に配置する。
【０１０３】
ここで、挿入部１６の湾曲に対する硬さの判断について、図２２で説明する。硬さを判断したい範囲において、一方の端部を支点８０として挿入部１６を支える。また、他方の端部を力点８２として一定の力を加える。そして、支点８０の挿入部１６の長手方向に沿う軸と力点８２の挿入部１６の長手方向に沿う軸とがなす角を湾曲角８４としたとき、湾曲角８４が小さい範囲は軟らかく、湾曲角８４が大きい範囲は硬いと判断する。なお、異なる範囲で硬さを比較する場合は、支点８０と力点８２の間隔は一定として比較する。
【０１０４】
このようにして、挿入部１６の湾曲に対する硬さを判断することができるようになる。そして、長手方向で湾曲に対する硬さが異なる構造の挿入部１６において、硬い範囲よりも軟らかい範囲には被検出部３２を密に配置することで、必要以上に被検出部３２の数を増やすことなく、湾曲量を精度良く検出することができる。
【０１０５】
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】
【０１０６】
１０…本体、  １２…内視鏡、  １４…表示部、  １６…挿入部、  １８…操作部、  ２０…接続ケーブル、  ２２…操作湾曲部、  ２４…撮像部、  ２６…湾曲操作ノブ、  ２８…ファイバセンサ、  ３０…光ファイバ、  ３２，３２１〜３２９，３２ｎ，３２ｉ，３２ｊ…被検出部、  ３２ＤＡ〜３２ＤＤ，３２１Ｄ，３２１ＤＡ，３２１ＤＢ，３２２Ｄ，３２２ＤＡ，３２２ＤＢ…分割被検出部、  ３４…発光部、  ３６…受光部、  ３８…演算部、  ４０…コア、  ４２…クラッド、  ４４…ジャケット、  ４６…光吸収部材、  ４８…反射部材、  ５０…光分岐部、  ５２…反射防止部材、  ５４…被検出部保護部材、  ５６Ｄ…検出対象範囲の先端、  ５６Ｐ…検出対象範囲の基端、  ５８１，５８２…想定変曲点、  ６０，６０１，６０２…硬質部材、  ６２…湾曲機構、  ６４…筒状部材、  ６６…スリット、  ６８…大腸、  ７０…湾曲量が大きくなる部位、  ７２…第１の被検出部で湾曲量を検出する方向、  ７４…第２の被検出部で湾曲量を検出する方向、  ７６…軟構造部、  ７８…硬構造部、  ８０…支点、  ８２…力点、  ８４…湾曲角、  ＤＲ…検出対象範囲、  ＣＲ…形状算出範囲。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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