(57)【要約】  形状推定装置は、複数の形状検出部の各々に応じた波長についての検出される光量が前記複数の形状検出部の各々の形状に応じて異なるように構成された形状推定用センサ部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と、前記形状推定用センサ部の周辺の温度関連情報が入力されるように構成された入力部（１３０）と、前記複数の形状検出部の各々についての前記形状と前記波長と前記光量との関係を表す形状特性情報を含む光量推定関係を記憶する記憶部（１２０）と、前記光量情報と、前記光量推定関係に基づいて算出される前記波長と前記光量との関係である光量推定値と、前記温度関連情報とに基づいて、前記複数の形状検出部の各々の形状を演算する演算部（１１０）とを備えている。
2017221355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の形状検出部の各々に応じた波長についての検出される光量が前記複数の形状検出部の各々の形状に応じて異なるように構成された形状推定用センサ部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と、前記形状推定用センサ部の周辺の温度関連情報が入力されるように構成された入力部と、
前記複数の形状検出部の各々についての前記形状と前記波長と前記光量との関係を表す形状特性情報を含む光量推定関係を記憶する記憶部と、
前記光量情報と、前記光量推定関係に基づいて算出される前記波長と前記光量との関係である光量推定値と、前記温度関連情報とに基づいて、前記複数の形状検出部の各々の形状を演算する演算部とを備えている形状推定装置。
【請求項２】
前記形状推定用センサ部は、前記形状検出部が設けられた光導通部材を有するファイバセンサであり、
前記ファイバセンサに光を供給する光源と、
前記ファイバセンサを通過した光を検出する光検出器を備えている請求項１に記載の形状推定装置。
【請求項３】
前記温度関連情報を検出する温度推定用センサ部を備えている請求項２に記載の形状推定装置。
【請求項４】
前記温度推定用センサ部は、前記形状検出部の少なくとも１つの周辺に設けられた少なくとも１つの温度測定器を有している請求項３に記載の形状推定装置。
【請求項５】
前記温度推定用センサ部は、少なくとも１つの温度検出部が設けられた光導通部材を有する第２のファイバセンサであり、
前記第２のファイバセンサに光を供給する光源と、
前記第２のファイバセンサを通過した光を検出する光検出器を備えている請求項３に記載の形状推定装置。
【請求項６】
前記温度検出部は、温度に依存して光吸収率が変化する光吸収体を有している請求項５に記載の形状推定装置。
【請求項７】
前記温度検出部は、形状変化が与えられない箇所に配置されている請求項６に記載の形状推定装置。
【請求項８】
前記温度推定用センサ部は、前記形状推定用センサ部の前記光導通部材に設けられた少なくとも１つの温度検出部を有している請求項３に記載の形状推定装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの温度検出部は、前記形状検出部の少なくとも１つに隣接して配置されている請求項８に記載の形状推定装置。
【請求項１０】
前記形状検出部は、曲率に応じて光吸収率が変化する光吸収体を有しており、
前記温度検出部の前記光吸収体が光を吸収する波長帯は、前記形状検出部の前記光吸収体が光を吸収する波長帯とは異なっている請求項６に記載の形状推定装置。
【請求項１１】
前記ファイバセンサの形状に基づいて前記温度関連情報を推定する演算部を備えている請求項２に記載の形状推定装置。
【請求項１２】
前記ファイバセンサの挿入量を検出する挿入量センサと、
前記挿入量センサによって検出される情報に基づいて前記温度関連情報を推定する演算部を備えている請求項２に記載の形状推定装置。
【請求項１３】
前記温度関連情報を入力するための入力機器を備えている請求項１に記載の形状推定装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれかひとつに記載の形状推定装置と、
前記複数の形状検出部が挿入部内に設けられた内視鏡と、
前記演算部によって得られた前記複数の形状検出部の各々の形状に基づいて前記挿入部の形状を算出する挿入部形状演算部を備える内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可撓性を有する物体の曲げ形状を推定する形状推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１６−００７５０５公報は、このような形状推定装置を開示している。この形状推定装置では、複数の光吸収体の検出部の各々に応じた波長について、検出される光量情報が複数の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、光量情報と光量推定関係に基づいて算出される波長と光量との関係である光量推定値に基づいて、複数の検出部の各々の形状が演算される。さらに、複数の検出部の各々の形状と位置情報に基づいて、形状推定装置が組み込まれた可撓性を有する物体の曲げ形状が推定される。
【発明の概要】
【０００３】
本発明者らは、形状推定装置において検出される光量情報が、温度に依存して変化することを見いだした。つまり、形状推定装置によって推定される形状には、温度に起因する誤差が含まれていることを本発明者らは発見した。
【０００４】
本発明は、このような実状を考慮してなされたものであり、その目的は、温度に起因する誤差を含まない正確な形状を推定する形状推定装置を提供することである。
【０００５】
本発明による形状推定装置は、複数の形状検出部の各々に応じた波長についての検出される光量が前記複数の形状検出部の各々の形状に応じて異なるように構成された形状推定用センサ部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と、前記形状推定用センサ部の周辺の温度関連情報が入力されるように構成された入力部と、前記複数の形状検出部の各々についての前記形状と前記波長と前記光量との関係を表す形状特性情報を含む光量推定関係を記憶する記憶部と、前記光量情報と、前記光量推定関係に基づいて算出される前記波長と前記光量との関係である光量推定値と、前記温度関連情報とに基づいて、前記複数の形状検出部の各々の形状を演算する演算部とを備えている。
【０００６】
本発明によれば、温度に起因する誤差を含まない正確な形状を推定する形状推定装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１実施形態による形状推定装置の構成図である。
【図２】図２は、光導通部材の軸に垂直な平面に沿った形状検出部の断面図を示している。
【図３】図３は、第１の光吸収体と第２の光吸収体と第ｎの光吸収体における光の波長と吸収率との関係の一例を示している。
【図４Ａ】図４Ａは、光導通部材の曲がりの内側に形状検出部がくるように光導通部材が曲げられたときの光の伝達を概略的に示している。
【図４Ｂ】図４Ｂは、光導通部材が曲げられていないときの光の伝達を概略的に示している。
【図４Ｃ】図４Ｃは、光導通部材の曲がりの外側に形状検出部がくるように光導通部材が曲げられたときの光の伝達を概略的に示している。
【図５】図５は、第１実施形態におけるプロセッサ部およびその周辺部を示している。
【図６】図６は、第１実施形態における形状推定のフローチャートである。
【図７】図７は、第２実施形態による形状推定装置の構成図である。
【図８】図８は、温度変動に伴う各温度検出部の光量変化率の変化を示している。
【図９】図９は、第２実施形態におけるプロセッサ部およびその周辺部を示している。
【図１０】図１０は、第２実施形態における形状推定のフローチャートである。
【図１１】図１１は、第３実施形態による形状推定装置の構成図である。
【図１２】図１２は、各形状検出部と温度検出部の光吸収体の光吸収スペクトルを示している。
【図１３】図１３は、第３実施形態におけるプロセッサ部およびその周辺部を示している。
【図１４】図１４は、第３実施形態における形状推定のフローチャートである。
【図１５】図１５は、第４実施形態による形状推定装置の構成図である。
【図１６】図１６は、第４実施形態におけるプロセッサ部およびその周辺部を示している。
【図１７】図１７は、第４実施形態における形状推定のフローチャートである。
【図１８】図１８は、第５実施形態による形状推定装置の構成図である。
【図１９】図１９は、第５実施形態の形状推定装置が組み込まれた内視鏡を模式的に示している。
【図２０】図２０は、第５実施形態におけるプロセッサ部およびその周辺部を示している。
【図２１】図２１は、管腔内に挿入されてＳ字形状になった内視鏡の挿入部を示している。
【図２２】図２２は、第５実施形態における形状推定のフローチャートである。
【図２３】図２３は、第６実施形態による形状推定装置の構成図である。
【図２４】図２４は、第６実施形態の形状推定装置が組み込まれた内視鏡システムを模式的に示している。
【図２５】図２５は、第６実施形態におけるプロセッサ部およびその周辺部を示している。
【図２６】図２６は、第６実施形態における形状推定のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態による形状推定装置の構成図である。形状推定装置は、形状推定用センサ部２０と、形状推定用センサ部２０に光を供給する光源部１０と、形状推定用センサ部２０を通過した光を検出する光検出器３０と、光源部１０からの光を形状推定用センサ部２０に導くとともに形状推定用センサ部２０からの光を光検出器３０に導く光分岐部５０と、光分岐部５０に接続された反射防止部材６０と、形状推定用センサ部２０の周辺の温度関連情報を検出する温度測定部７０と、形状推定用センサ部２０の形状を推定するプロセッサ部１００を有している。
【０００９】
形状推定用センサ部２０は、光分岐部５０に接続された光導通部材ＬＧ２と、光導通部材ＬＧ２に設けられた複数の形状検出部（第１の形状検出部ＤＰ１、第２の形状検出部ＤＰ２、…、第ｎの形状検出部ＤＰｎ）と、光導通部材ＬＧ２の端部に設けられた反射部材４０とを有している。以下では、第１の形状検出部ＤＰ１、第２の形状検出部ＤＰ２、…、第ｎの形状検出部ＤＰｎを単に形状検出部ＤＰｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）と表記する。
【００１０】
各形状検出部ＤＰｉは、光導通部材ＬＧ２によって導光される光の強度を低減する物質で構成されている。複数の形状検出部ＤＰｉは、それぞれ、異なる波長の光を低減する。各形状検出部ＤＰｉは、例えば、曲率に応じて光吸収率が変化する光吸収体で構成されている。光導通部材ＬＧ２は、光ファイバで構成されており、可撓性を有している。形状推定用センサ部２０は、複数の形状検出部ＤＰｉが設けられた光ファイバを有するファイバセンサで構成されている。
【００１１】
反射部材４０は、光分岐部５０から光導通部材ＬＧ２によって導かれた光を、光分岐部５０の方向に戻すように反射する。
【００１２】
光源部１０は、光導通部材ＬＧ１を介して光分岐部５０と光学的に接続されている。光検出器３０は、光導通部材ＬＧ４を介して光分岐部５０と光学的に接続されている。反射防止部材６０は、光導通部材ＬＧ３を介して光分岐部５０と光学的に接続されている。光導通部材ＬＧ１，ＬＧ３，ＬＧ４は、例えば、光ファイバで構成されており、可撓性を有している。
【００１３】
光源部１０は、形状推定用センサ部２０に光を供給する。光源部１０は、例えば、ランプ、ＬＥＤ、レーザダイオードなどの一般的に知られた発光素子を有している。光源部１０はさらに、波長を変換するための蛍光体などを有していてもよい。
【００１４】
光分岐部５０は、光源部１０からの光を形状推定用センサ部２０に導くとともに形状推定用センサ部２０からの光を光検出器３０に導く。光分岐部５０は、光カプラやハーフミラー等を有している。例えば、光分岐部５０は、光導通部材ＬＧ１を通して入力される光源部１０から射出された光を分割して、２本の光導通部材ＬＧ２，ＬＧ３に導く。光分岐部５０はまた、光導通部材ＬＧ２を通して入力される反射部材４０からの反射光を、光導通部材ＬＧ４を通して光検出器３０に導く。
【００１５】
光検出器３０は、形状推定用センサ部２０を通過した光を検出する。光検出器３０は、受光した光の強度を波長ごとに検出する機能、すなわち分光して検出する機能を有している。光検出器３０は、例えば、分光器や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を有している。光検出器３０は、所定の波長領域の光の強度を検出し、検出光量情報を出力する。ここで、検出光量情報とは、所定の波長領域における特定の波長とその波長における光強度との関係を表す情報である。
【００１６】
反射防止部材６０は、光源部１０から射出された光のうち光導通部材ＬＧ２に入射しなかった光が光検出器３０に戻るのを防ぐ。
【００１７】
温度測定部７０は、形状推定用センサ部２０の周辺の温度関連情報を検出する。温度測定部７０は、形状推定用センサ部２０の形状検出部ＤＰｉの少なくとも１つの周辺に設けられた少なくとも１つの温度測定器を有している。例えば、温度測定部７０は、複数の温度測定器（第１の温度測定器ＴＤ１、第２の温度測定器ＴＤ２、…、第ｍの温度測定器ＴＤｍ）を有している。以下では、第１の温度測定器ＴＤ１、第２の温度測定器ＴＤ２、…、第ｍの温度測定器ＴＤｍを単に温度測定器ＴＤｊ（ｊ＝１，２，…，ｍ）と表記する。例えば、温度測定器ＴＤｊの個数は、形状検出部ＤＰｉの個数と同数であり、温度測定器ＴＤｊは、それぞれ、形状検出部ＤＰｉの周辺に配置されている。温度測定器ＴＤｊは、たとえば、熱伝対、抵抗温度計等で構成されてよい。
【００１８】
図２は、光導通部材ＬＧ２の軸に垂直な平面に沿った形状検出部ＤＰｉの断面図を示している。光導通部材ＬＧ２は、コア５１２と、コア５１２を囲んでいるクラッド５１４と、クラッド５１４を囲んでいるジャケット５１６とを有している。
【００１９】
形状検出部ＤＰｉは、ジャケット５１６とクラッド５１４の一部を除去しコア５１２を露出させて、露出したコア５１２上に光吸収体５１８を設けることにより形成されている。複数の形状検出部ＤＰｉの光吸収体５１８は、それぞれ、波長毎の光吸収率が異なっている。言い換えれば、複数の形状検出部ＤＰｉの光吸収体５１８は、異なる光変調特性を有している。形状検出部ＤＰｉに利用される部材は、光吸収体に限定されない。導光される光のスペクトルに対して影響を与える光学部材が用いられることができる。そのような光学部材は、例えば波長変換部材（蛍光体）であってもよい。
【００２０】
図３は、第１の光吸収体と第２の光吸収体と第ｎの光吸収体における光の波長と吸収率との関係の一例を示している。図３において、実線は第１の光吸収体の吸光特性を示し、破線は第２の光吸収体の吸光特性を示し、二点鎖線は第ｎの光吸収体の吸光特性を示している。図３に示されるように、異なる形状検出部ＤＰｉに設けられた光吸収体は、互いに異なる吸光特性を有している。
【００２１】
光導通部材ＬＧ２によって導光される検出光は形状検出部ＤＰｉにおいて損失される。その導光損失量は、図４Ａないし図４Ｃに示されるように、光導通部材ＬＧ２の曲がりの方向と量に応じて変化する。たとえば、図４Ａに示されるように光導通部材ＬＧ２の曲がりの内側に形状検出部ＤＰｉがくるように光導通部材ＬＧ２が曲げられた場合、図４Ｂに示されるように光導通部材ＬＧ２が曲げられていない場合と比較して導光損失量は小さくなる。また導光損失量は、光導通部材ＬＧ２の曲がり量に比例して小さくなる。これとは逆に、図４Ｃに示されるように光導通部材ＬＧ２の曲がりの外側に形状検出部ＤＰｉがくるように光導通部材ＬＧ２が曲げられた場合、図４Ｂに示されるように光導通部材ＬＧ２が曲げられていない場合と比較して導光損失量は大きくなる。また導光損失量は、光導通部材ＬＧ２の曲がり量に比例して大きくなる。
【００２２】
この導光損失量の変化は、光検出器３０によって受光される検出光の量に反映される。すなわち、光検出器３０の出力信号に反映される。したがって、光検出器３０の出力信号を監視することによって、光導通部材ＬＧ２の曲がりの方向と量を把握することができる。
【００２３】
すなわち、形状推定用センサ部２０は、複数の形状検出部ＤＰｉの各々に応じた波長についての検出される光量が、複数の形状検出部ＤＰｉの各々の形状に応じて異なるように構成されている。
【００２４】
光源部１０から射出された光は、光導通部材ＬＧ１によって導光され、光分岐部５０に入射する。光分岐部５０は、入力した光を分割して、２本の光導通部材ＬＧ２，ＬＧ３にそれぞれ出力する。光導通部材ＬＧ３によって導光された光は、光導通部材ＬＧ３の端部に設けられた反射防止部材６０によって例えば吸収される。光導通部材ＬＧ２によって導光された光は、光導通部材ＬＧ２の端部に設けられた反射部材４０によって反射された後、再び光導通部材ＬＧ２によって導光されて光分岐部５０に戻る。光導通部材ＬＧ２によって導光される光は、導光される間、形状検出部ＤＰｉによって、形状検出部ＤＰｉに対応する波長成分が損失される。光分岐部５０は、戻って来た光を分割して、一部を光導通部材ＬＧ４に出力する。光導通部材ＬＧ４に出力された光は、光導通部材ＬＧ４によって導光されて光検出器３０に入射する。光検出器３０が受光する光は、形状検出部ＤＰｉを通過した光であり、形状検出部ＤＰｉの曲率および温度に依存して変化する。
【００２５】
温度測定部７０は、光導通部材ＬＧ２の周辺の温度関連情報を取得し、取得した温度関連情報をプロセッサ部１００に出力する。より詳しくは、温度測定部７０は、温度測定器ＴＤｊによって、形状検出部ＤＰｉの周辺の温度を測定し、測定した温度の情報をプロセッサ部１００に出力する。
【００２６】
プロセッサ部１００は、形状推定用センサ部２０の形状を推定する。
【００２７】
［演算処理部（プロセッサ部およびその周辺部）］
続いて、形状推定用センサ部２０の形状を推定する演算処理部について説明する。図５は、プロセッサ部１００およびその周辺部を示している。プロセッサ部１００は、例えばパーソナルコンピュータである電子計算機によって構成されている。プロセッサ部１００には、表示部１６０と入力機器１７０が接続されている。
【００２８】
プロセッサ部１００は、入力部１３０と、制御部２００と、記憶部１２０と、温度演算部２１０と、曲率演算部１１０と、形状演算部１５０と、光検出器駆動部１８０と、光源駆動部１９０と、出力部１４０を有している。
【００２９】
入力部１３０は、形状推定用センサ部２０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が入力されるように構成されている。ここで、波長と光量との関係である光量情報とは、例えば、光吸収率が異なるスペクトルである。
【００３０】
入力部１３０はまた、形状推定用センサ部２０の周辺の温度関連情報が入力されるように構成されている。例えば、入力部１３０は、温度測定部７０によって取得された温度関連情報が入力されるように構成されている。
【００３１】
入力部１３０にはさらに、入力機器１７０から、形状推定開始信号、形状推定終了信号、光量読み取り開始信号、光量読み取り終了信号、曲率演算開始信号、曲率演算終了信号、曲率演算部１１０の設定に関する信号、形状演算開始信号、形状演算終了信号、形状演算部１５０の設定に関する信号等が入力されるように構成されている。
【００３２】
制御部２００は、入力機器１７０からの信号に応じて光源駆動部１９０を通じて光源部１０の各光源の光量強度の設定を制御する。
【００３３】
記憶部１２０は、複数の形状検出部ＤＰｉの各々についての形状と波長と光量との関係を表す形状特性情報を含む光量推定関係を記憶している。記憶部１２０はまた、形状演算部１５０が行う演算に必要な各種情報を記憶している。記憶部１２０はさらに、例えば、計算アルゴリズムを含むプログラム、形状検出部ＤＰｉの形状特性情報を含む光量推定関係等を記憶している。
【００３４】
温度演算部２１０は、温度測定部７０からの情報すなわち複数の温度測定器ＴＤｊの検出情報に基づいて温度関連情報を推定し、温度関連情報を曲率演算部１１０と記憶部１２０へ送信する。
【００３５】
曲率演算部１１０は、記憶部１２０から光量推定関係を読み出し、光量推定関係に基づいて各形状検出部ＤＰｉに対応する波長と光量との関係である光量推定値を算出する。曲率演算部１１０はさらに、入力部１３０から供給される光量情報と、記憶部１２０から読み出した光量推定関係に基づいて算出した光量推定値と、温度演算部２１０から供給される温度関連情報とに基づいて、複数の形状検出部ＤＰｉの各々の曲率を算出する。曲率演算部１１０は、算出した各形状検出部ＤＰｉの曲率を形状演算部１５０に出力する。
【００３６】
形状演算部１５０は、供給される各形状検出部ＤＰｉの曲率と位置の情報すなわち形状情報に基づいて、複数の形状検出部ＤＰｉが設けられている光導通部材ＬＧ２の形状情報を算出する。形状演算部１５０は、算出した光導通部材ＬＧ２の形状情報を出力部１４０に出力する。
【００３７】
光検出器駆動部１８０は、入力部１３０や形状演算部１５０から取得した情報に基づいて光検出器３０の駆動信号を生成し、生成した駆動信号を出力部１４０へ送信する。光検出器３０の駆動信号は、光検出器３０のオンオフの切り替えや光検出器３０のゲイン調整をおこなうための信号である。
【００３８】
光源駆動部１９０は、光源部１０の駆動信号を生成し、生成した駆動信号を出力部１４０へ送信する。
【００３９】
出力部１４０は、形状演算部１５０から取得した光導通部材ＬＧ２の形状情報を表示部１６０に出力する。また、出力部１４０は、光源駆動部１９０からの駆動信号を光源部１０へ送信する。出力部１４０は、光検出器駆動部１８０からの駆動信号を光検出器３０へ送信する。
【００４０】
［曲率演算および形状演算］
曲率演算部１１０は、記憶部１２０に格納されている温度演算部２１０からの温度関連情報に応じた光量情報の波長毎の曲率特性情報（光量推定関係）を取得する。なお、曲率特性情報とは、形状推定用センサ部２０の光量変化率および形状導出に使用されるパラメータである。曲率演算部１１０は、曲率特性情報に基づいて光量変化率（光量推定値）を算出する。光量変化率は、式（１）により与えられる。なお、基準となる光量は、形状推定用センサ部２０が直線時の光量情報である。
【００４１】
【数１】
2017221355.tif 000003
【００４２】
温度変化に応じて、式（１）の基準となる光量（ＣＲ０）が変化する。基準となる光量は、温度に関する情報を変数として表現され、式（２）のように表現される。式（２）は、温度に関する情報の関数として表現されているが、基準となる光量は、マップを用いて取得されてもよい。
【００４３】
【数２】
2017221355.tif 000004
【００４４】
式（１）の光量変化率と各形状検出部ＤＰｉの形状情報（曲率情報）との間には式（３）の関係がある。
【００４５】
【数３】
2017221355.tif 000005
【００４６】
曲率演算部１１０により算出された各形状検出部ＤＰｉの形状情報は、形状演算部１５０に送信される。形状演算部１５０は、各形状検出部ＤＰｉの形状情報に基づいて、光導通部材ＬＧ２の形状を算出する。光導通部材ＬＧ２の形状情報は、出力部１４０を通じて表示部１６０へ送信される。表示部１６０は、形状情報を表示する。表示部１６０は、形状情報だけでなく、曲率や形状の演算結果等を表示してもよい。数式は、例として温度に応じて基準となる光量情報ＣＲ０を変化させる式であるが、各形状検出部ＤＰｉの形状情報算出（ＣＲｎ）に温度関連情報（Ｔｅ）を変数として算出してもよい。
【００４７】
［形状推定のフローチャート］
図６は、本実施形態における形状推定のフローチャートである。
【００４８】
ステップ１Ｓ１において、制御部２００から光検出器駆動部１８０と光源駆動部１９０へ初期設定を送信し駆動を開始する。
【００４９】
ステップ１Ｓ２において、光検出器３０からの光量読み取りを開始する。
【００５０】
ステップ１Ｓ３において、光量読み取り終了信号を受信する。
【００５１】
ステップ１Ｓ４において、光検出器３０からの検出信号（光量情報）と温度測定部７０からの温度関連情報を取得する。
【００５２】
ステップ１Ｓ５において、温度関連情報を記憶部１２０へ送信し、記憶部１２０から温度関連情報に応じた曲率特性情報を取得する。
【００５３】
ステップ１Ｓ６において、取得した光検出器３０の検出信号と、温度測定部７０から取得した温度関連情報と、記憶部１２０から取得した曲率特性情報とに基づいて各形状検出部ＤＰｉの曲率を算出する。
【００５４】
ステップ１Ｓ７において、各形状検出部ＤＰｉの曲率と各形状検出部ＤＰｉの位置情報とに基づいて光導通部材ＬＧ２の形状を推定する。
【００５５】
ステップ１Ｓ８において、推定した光導通部材ＬＧ２の形状を表示部１６０に表示する。
【００５６】
ステップ１Ｓ９において、終了信号を受信したか判断する。判断結果がＮｏの場合にはステップ１Ｓ２に戻る。判断結果がＹｅｓの場合には形状推定を終了する。
【００５７】
本実施形態による形状推定装置は、光量情報と光量推定値に加えて温度関連情報をも使用して形状推定をおこなうことにより、温度変化に伴う形状検出結果の誤差を除去しているため、各形状検出部ＤＰｉの曲率の算出と光導通部材ＬＧ２の形状の推定を高い精度でおこなうことができる。
【００５８】
＜第２実施形態＞
図７は、第２実施形態による形状推定装置の構成図である。図７において、図１に示された部材と同一の参照符号が付された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。以下、第２実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５９】
相違点は、温度測定部の構成である。本実施形態では、温度測定部７０Ａは、温度推定用センサ部２０Ａと、温度推定用センサ部２０Ａに光を供給する光源部１０Ａと、温度推定用センサ部２０Ａを通過した光を検出する光検出器３０Ａと、光源部１０Ａからの光を温度推定用センサ部２０Ａに導くとともに温度推定用センサ部２０Ａからの光を光検出器３０Ａに導く光分岐部５０Ａと、光分岐部５０Ａに接続された反射防止部材６０Ａを有している。
【００６０】
光源部１０Ａは、光導通部材ＬＧＡ１を介して光分岐部５０Ａと光学的に接続されている。光検出器３０Ａは、光導通部材ＬＧＡ４を介して光分岐部５０Ａと光学的に接続されている。反射防止部材６０Ａは、光導通部材ＬＧＡ３を介して光分岐部５０Ａと光学的に接続されている。
【００６１】
光源部１０Ａ、光検出器３０Ａ、光分岐部５０Ａ、反射防止部材６０Ａ、光導通部材ＬＧＡ１，ＬＧＡ３，ＬＧＡ４の構成は、それぞれ、光源部１０、光検出器３０、光分岐部５０、反射防止部材６０、光導通部材ＬＧ１，ＬＧ３，ＬＧ４と同様である。
【００６２】
温度推定用センサ部２０Ａは、ファイバセンサで構成されており、光分岐部５０Ａに接続された光導通部材ＬＧＡ２と、光導通部材ＬＧＡ２に設けられた複数の温度検出部（第１の温度検出部ＴＤＡ１、第２の温度検出部ＴＤＡ２、…、第ｍの温度検出部ＴＤＡｍ）と、光導通部材ＬＧＡ２の端部に設けられた反射部材４０Ａとを有している。以下では、第１の温度検出部ＴＤＡ１、第２の温度検出部ＴＤＡ２、…、第ｍの温度検出部ＴＤＡｍを単に温度検出部ＴＤＡｊ（ｊ＝１，２，…，ｍ）と表記する。
【００６３】
各温度検出部ＴＤＡｊは、温度に依存して光吸収率が変化する光吸収体で構成されている。また、温度検出部ＴＤＡｊは、それぞれ、異なる波長の光を吸収する。各温度検出部ＴＤＡｊは、温度変動に伴い図８に示されるように光量変化率が変わる。温度推定用センサ部２０Ａは、形状推定用センサ部２０の周辺に配置されている。各温度検出部ＴＤＡｊは、例えば、形状推定用センサ部２０の各形状検出部ＤＰｉの周辺であって形状変化が与えられない箇所に配置されている。これにより、温度を安定して計測することが可能となる。
【００６４】
本実施形態では、温度推定用センサ部２０Ａは、図７には反射型で構成されているように図示されているが、透過型で構成されてもよい。
【００６５】
［演算処理部（プロセッサ部およびその周辺部）］
続いて、本実施形態の形状推定装置の演算処理部について説明する。図９は、本実施形態におけるプロセッサ部１００およびその周辺部を示している。本実施形態におけるプロセッサ部１００の構成は、第１実施形態におけるプロセッサ部１００と基本的には同様である。以下、相違点について説明する。
【００６６】
入力部１３０は、温度推定用センサ部２０Ａを通過した光を検出する光検出器３０Ａからの検出信号が入力されるように構成されている。光源駆動部１９０は、光源部１０に加えて、温度推定用センサ部２０Ａに光を供給する光源部１０Ａを駆動するように構成されている。光検出器駆動部１８０は、光検出器３０に加えて、温度推定用センサ部２０Ａを通過した光を検出する光検出器３０Ａを駆動するように構成されている。出力部１４０は、光源駆動部１９０からの駆動信号を光源部１０Ａへ、光検出器駆動部１８０からの駆動信号を光検出器３０Ａへ送信するように構成されている。
【００６７】
温度演算部２１０は、光検出器３０Ａの検出信号を温度関連情報に変換する。温度推定用センサ部２０Ａの温度検出部ＴＤＡｊは、形状が変化せずに常に直線の形状であるため、光検出器３０Ａによって検出される光量変化は温度変化だけに依存したものとなる。従って、光量変化と温度変化の関係を数式化またはマップ化することによって、光検出器３０Ａによって検出される光量変化から温度関連情報を取得することができる。式（４）に光量変化率と温度検出部ＴＤＡｊの温度関連情報の関係を示す。
【００６８】
【数４】
2017221355.tif 000006
【００６９】
式（３）と同式であるが、温度検出部ＴＤＡｊは、形状が変化しない箇所に配置されているため、各温度検出部ＴＤＡｊの光量変化ＣＲＴｅは、温度変化だけに依存したものとなる。
【００７０】
温度演算部２１０において算出された式（４）の各温度検出部ＴＤＡｊの温度関連情報は記憶部１２０へ送信される。記憶部１２０は、格納している温度関連情報に応じた曲率特性情報を曲率演算部１１０へ送信する。曲率演算部１１０は、温度演算部２１０からの温度関連情報と、光検出器３０からの検出信号と、記憶部１２０からの曲率特性情報とに基づいて、吸光度を使用した数学的手法や温度関連情報を用いた数値解析手法等より各形状検出部ＤＰｉの光量変化量を算出する。算出された光量変化量と曲率の関係に基づいて、図７の各形状検出部ＤＰｉの曲率を算出する。
【００７１】
以下、第１実施形態と同様、形状演算部１５０において、各形状検出部ＤＰｉの曲率と各形状検出部ＤＰｉの位置情報とに基づいて、複数の形状検出部ＤＰｉが設けられている光導通部材ＬＧ２の形状情報を算出する。算出された光導通部材ＬＧ２の形状情報は表示部１６０に表示される。
【００７２】
［形状推定のフローチャート］
図１０は、本実施形態における形状推定のフローチャートである。
【００７３】
ステップ２Ｓ１において、制御部２００から光検出器駆動部１８０と光源駆動部１９０へ設定を送信し駆動を開始する。
【００７４】
ステップ２Ｓ２において、形状推定用センサ部２０用の光検出器３０からの光量読み取りと温度推定用センサ部２０Ａ用の光検出器３０Ａからの光量読み取りを開始する。
【００７５】
ステップ２Ｓ３において、光量読み取り終了信号を受信する。
【００７６】
ステップ２Ｓ４において、形状推定用センサ部２０用の光検出器３０からの検出信号と温度推定用センサ部２０Ａ用の光検出器３０Ａからの検出信号とを取得する。
【００７７】
ステップ２Ｓ５において、温度検出部ＴＤＡｊの光量変化率から温度関連情報を算出する。温度関連情報Ｔｅは、Ｔｅ＝Ｆ（λｎ）に従って算出される。ここで、λｎは光量変化率である。
【００７８】
ステップ２Ｓ６において、取得した温度関連情報を記憶部１２０に送信し、温度関連情報に応じた曲率特性情報を取得する。
【００７９】
ステップ２Ｓ７において、取得した光検出器３０の検出信号と、ステップ２Ｓ５において算出した温度関連情報と、記憶部１２０から取得した曲率特性情報とに基づいて各形状検出部ＤＰｉの曲率を算出する。
【００８０】
ステップ２Ｓ８において、各形状検出部ＤＰｉの曲率と各形状検出部ＤＰｉの位置情報とに基づいて形状推定用センサ部２０の光導通部材ＬＧ２の形状を推定する。
【００８１】
ステップ２Ｓ９において、推定した形状推定用センサ部２０の光導通部材ＬＧ２の形状を表示部１６０に表示する。
【００８２】
ステップ２Ｓ１０において、終了信号を受信したか判断する。判断結果がＮｏの場合にはステップ２Ｓ２に戻る。判断結果がＹｅｓの場合には形状推定を終了する。
【００８３】
本実施形態による形状推定装置は、第１実施形態と同様に、温度変化に伴う形状検出結果の誤差を除去しているため、各形状検出部ＤＰｉの曲率の算出と光導通部材ＬＧ２の形状の推定を高い精度でおこなうことができる。
【００８４】
また、温度測定部７０Ａの温度推定用センサ部２０Ａは、ファイバセンサで構成されているため、細径に構成されることが可能である。
【００８５】
＜第３実施形態＞
図１１は、第３実施形態による形状推定装置の構成図である。図１１において、図１に示された部材と同一の参照符号が付された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。以下、第３実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００８６】
本実施形態による形状推定装置では、形状推定用センサ部２０の光導通部材ＬＧ２に、形状検出部ＤＰｉに加えて、温度検出部ＴＤが設けられている。温度検出部ＴＤは、形状変化が与えられない箇所に配置されている。温度検出部ＴＤは、温度に依存して光吸収率が変化する光吸収体を有している。図１２に示すように、温度検出部ＴＤの光吸収体の光吸収スペクトルＣＴＤは、波長λｋにピークを有しており、波長λ１，λ２，…，λｎにそれぞれピークを有する形状検出部ＤＰｉの光吸収体の光吸収スペクトルＣ１，Ｃ２，…，Ｃｎと異なる波長帯に存在している。すなわち、温度検出部ＴＤの光吸収体の光吸収スペクトルＣＴＤが存在する温度検出領域は、形状検出部ＤＰｉの光吸収体の光吸収スペクトルＣ１，Ｃ２，…，Ｃｎが存在する形状検出領域とは異なる波長帯にある。例えば、波長λｋの光は、温度検出部ＴＤの光吸収体としか反応しないため、温度検出と形状検出の分離をおこないやすい。
【００８７】
温度検出部ＴＤは、形状推定用センサ部２０の光導通部材ＬＧ２に設けられているが、これに代えて、反射防止部材６０が接続されている光導通部材ＬＧ４に設けられてもよい。また、図１１には、光導通部材ＬＧ２にただ１つの温度検出部ＴＤが設けられているように描かれているが、光導通部材ＬＧ２に複数の温度検出部が設けられもよい。
【００８８】
［演算処理部（プロセッサ部およびその周辺部）］
続いて、本実施形態の形状推定装置の演算処理部について説明する。図１３は、本実施形態におけるプロセッサ部１００およびその周辺部を示している。本実施形態におけるプロセッサ部１００の構成は、第１実施形態におけるプロセッサ部１００と基本的には同様である。以下、相違点について説明する。
【００８９】
光検出器３０は、形状検出部ＤＰｉを通過した光に加えて、温度検出部ＴＤを通過した光を検出するように構成されている。温度演算部２１０は、光検出器３０によって検出される波長λｋの光の検出信号を温度関連情報に変換するように構成されている。
【００９０】
温度演算部２１０において、図１２の温度検出領域の波長λｋの光量変化より、温度関連情報たとえば温度変化に関する情報を算出する。温度変化に関する情報は、式（５）のように温度変化（Ｔｅ）と波長λｋの光量変化（ＣＲλｋ）の関係を近似した数式により算出することができる。または、温度変化に関する情報は、波長λｋの光量変化率と温度の関係を表現したマップより取得することができる。
【００９１】
【数５】
2017221355.tif 000007
【００９２】
温度演算部２１０より取得された温度関連情報（Ｔｅ）は記憶部１２０へ送信される。記憶部１２０は、格納している温度関連情報に応じた曲率特性情報を曲率演算部１１０へ送信する。曲率演算部１１０は、温度演算部２１０からの温度関連情報と、光検出器３０からの検出信号と、記憶部１２０からの曲率特性情報とに基づいて、吸光度を使用した数学的手法や近似式等を使用した数値解析手法等を用いて各形状検出部ＤＰｉの光量変化量を算出する。算出された光量変化量と曲率の関係に基づいて、図１１の各形状検出部ＤＰｉの曲率を算出する。
【００９３】
以下、第１実施形態と同様、形状演算部１５０において、各形状検出部ＤＰｉの曲率と各形状検出部ＤＰｉの位置情報とに基づいて、複数の形状検出部ＤＰｉが設けられている光導通部材ＬＧ２の形状情報を算出する。算出された光導通部材ＬＧ２の形状情報は表示部１６０に表示される。
【００９４】
［形状推定のフローチャート］
図１４は、本実施形態における形状推定のフローチャートである。
【００９５】
ステップ３Ｓ１において、制御部２００から光検出器駆動部１８０と光源駆動部１９０へ設定を送信し駆動を開始する。
【００９６】
ステップ３Ｓ２において、光検出器３０からの光量読み取りを開始する。
【００９７】
ステップ３Ｓ３において、光量読み取り終了信号を受信する。
【００９８】
ステップ３Ｓ４において、光検出器３０からの検出信号を取得する。
【００９９】
ステップ３Ｓ５において、記憶部１２０から各形状検出部ＤＰｉの吸光度を取得し、多変量解析等の手法より各形状検出部ＤＰｉの光量変化を算出する。
【０１００】
ステップ３Ｓ６において、温度検出部ＴＤの光量変化から温度関連情報を算出する。
【０１０１】
ステップ３Ｓ７において、取得した光検出器３０の検出信号と、ステップ３Ｓ６において算出した温度関連情報と、記憶部１２０から取得した曲率特性情報とに基づいて各形状検出部ＤＰｉの曲率を算出する。
【０１０２】
ステップ３Ｓ８において、各形状検出部ＤＰｉの曲率と各形状検出部ＤＰｉの位置情報とに基づいて光導通部材ＬＧ２の形状を推定する。
【０１０３】
ステップ３Ｓ９において、推定した光導通部材ＬＧ２の形状を表示部１６０に表示する。
【０１０４】
ステップ３Ｓ１０において、終了信号を受信したか判断する。判断結果がＮｏの場合にはステップ３Ｓ２に戻る。判断結果がＹｅｓの場合には形状推定を終了する。
【０１０５】
本実施形態による形状推定装置は、第１実施形態と同様に、温度変化に伴う形状検出結果の誤差を除去しているため、各形状検出部ＤＰｉの曲率の算出と光導通部材ＬＧ２の形状の推定を高い精度でおこなうことができる。
【０１０６】
温度関連情報を取得するための温度検出部ＴＤが、形状推定用センサ部２０の光導通部材ＬＧ２に設けられているので、本実施形態の形状推定装置を設置する対象物の径を太くすることなく、温度関連情報を取得することが可能である。
【０１０７】
＜第４実施形態＞
図１５は、第４実施形態による形状推定装置の構成図である。本実施形態による形状推定装置は、第３実施形態による形状推定装置に類似している。図１５において、図１１に示された部材と同一の参照符号が付された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。以下、第４実施形態について、第３実施形態との相違点を中心に説明する。
【０１０８】
本実施形態による形状推定装置では、第３実施形態による形状推定装置と同様に、形状推定用センサ部２０の光導通部材ＬＧ２に、形状検出部ＤＰｉに加えて、温度検出部ＴＤが設けられている。温度検出部ＴＤの構成等は、第３実施形態と同様である。第３実施形態では、温度検出部ＴＤは、形状変化が与えられない箇所に配置されているが、本実施形態では、温度検出部ＴＤは、形状変化が与えられる箇所に配置されている。さらに、本実施形態では、温度検出部ＴＤは、形状検出部ＤＰｉの１つに隣接して配置されている。例えば、温度検出部ＴＤは、第１の形状検出部ＤＰ１に隣接して配置されている。このため、温度検出部ＴＤの曲率は、第１の形状検出部ＤＰ１の曲率と等しくなる。
【０１０９】
図１５には、光導通部材ＬＧ２にただ１つの温度検出部ＴＤが設けられているように描かれているが、複数の温度検出部が複数の形状検出部に隣接して光導通部材ＬＧ２に設けられもよい。
【０１１０】
［演算処理部（プロセッサ部およびその周辺部）］
続いて、本実施形態の形状推定装置の演算処理部について説明する。図１６は、本実施形態におけるプロセッサ部１００およびその周辺部を示している。本実施形態におけるプロセッサ部１００の構成は、第３実施形態におけるプロセッサ部１００と基本的には同様である。以下、相違点について説明する。
【０１１１】
温度演算部２１０において、各形状検出部ＤＰｉの光の吸光度を用いた数学的手法や数値解析等の手法を用いて各形状検出部ＤＰｉの光量変化量を算出する。各波長の光量変化率と各形状検出部ＤＰｉの光量変化は、式（６）の関係式が成り立つ。
【０１１２】
【数６】
2017221355.tif 000008
【０１１３】
各形状検出部ＤＰｉの光量変化情報ＣＲｉは、式（７）によって表される。式（７）から分かるように、各形状検出部ＤＰｉの光量変化情報ＣＲｉには、温度検出部ＴＤの光量変化情報ＣＲＴｅと形状検出部ＤＰｉの光量変化情報ＣＲｉが含まれる。
【０１１４】
【数７】
2017221355.tif 000009
【０１１５】
式（７）より、同じ曲率となる隣接した温度検出部ＴＤの光量変化情報ＣＲＴｅと第１の形状検出部ＤＰ１の光量変化情報ＣＲ１の間には、次の式（８）の関係式が成立する。
【０１１６】
【数８】
2017221355.tif 000010
【０１１７】
式（８）より、温度に関する情報Ｔおよび曲率に関する情報κを取得する。取得した温度に関する情報Ｔを記憶部１２０へ送信する。曲率演算部１１０は、取得した温度に関する情報Ｔに応じた曲率特性情報を記憶部１２０から取得し、取得した曲率特性情報に基づいて再度、各形状検出部ＤＰｉの光量変化を算出する。算出された各形状検出部ＤＰｉの光量変化は、温度による補正がされているため、形状変化情報となる。算出された各形状検出部ＤＰｉの光量情報から、図１５の各形状検出部ＤＰｉの曲率を算出する。
【０１１８】
以下、第３実施形態と同様、形状演算部１５０において、各形状検出部ＤＰｉの曲率と各形状検出部ＤＰｉの位置情報とに基づいて、複数の形状検出部ＤＰｉが設けられている光導通部材ＬＧ２の形状情報を算出する。算出された光導通部材ＬＧ２の形状情報は表示部１６０に表示される。
【０１１９】
［形状推定のフローチャート］
図１７は、本実施形態における形状推定のフローチャートである。
【０１２０】
ステップ４Ｓ１において、制御部２００から光検出器駆動部１８０と光源駆動部１９０へ設定を送信し駆動を開始する。
【０１２１】
ステップ４Ｓ２において、光検出器３０からの光量読み取りを開始する。
【０１２２】
ステップ４Ｓ３において、光量読み取り終了信号を受信する。
【０１２３】
ステップ４Ｓ４において、光検出器３０からの検出信号を取得する。
【０１２４】
ステップ４Ｓ５において、記憶部１２０から温度検出部ＴＤと各形状検出部ＤＰｉの吸光度を取得し、多変量解析等の手法より温度検出部ＴＤと各形状検出部ＤＰｉの光量変化を算出する。
【０１２５】
ステップ４Ｓ６において、温度検出部ＴＤの光量変化と、温度検出部ＴＤに隣接した第１の形状検出部ＤＰ１の光量変化とから、形状変化による光量変化と、温度による光量変化を算出する。
【０１２６】
ステップ４Ｓ７において、温度検出部ＴＤの光量変化率から温度関連情報を算出する。
【０１２７】
ステップ４Ｓ８において、取得した光検出器３０の検出信号と、ステップ４Ｓ７において算出した温度関連情報と、記憶部１２０から取得した曲率特性情報とに基づいて各形状検出部ＤＰｉの曲率を算出する。
【０１２８】
ステップ４Ｓ９において、各形状検出部ＤＰｉの曲率と各形状検出部ＤＰｉの位置情報とに基づいて光導通部材ＬＧ２の形状を推定する。
ステップ４Ｓ１０において、推定した光導通部材ＬＧ２の形状を表示部１６０に表示する。
【０１２９】
ステップ４Ｓ１１において、終了信号を受信したか判断する。判断結果がＮｏの場合にはステップ４Ｓ２に戻る。判断結果がＹｅｓの場合には形状推定を終了する。
【０１３０】
本実施形態による形状推定装置は、第１実施形態と同様に、温度変化に伴う形状検出結果の誤差を除去しているため、各形状検出部ＤＰｉの曲率の算出と光導通部材ＬＧ２の形状の推定を高い精度でおこなうことができる。
【０１３１】
温度関連情報を取得するための温度検出部ＴＤが、形状推定用センサ部２０の光導通部材ＬＧ２に設けられているので、本実施形態の形状推定装置を設置する対象物の径を太くすることなく、温度関連情報を取得することが可能である。
【０１３２】
＜第５実施形態＞
図１８は、第５実施形態による形状推定装置の構成図である。図１８において、図１に示された部材と同一の参照符号が付された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。以下、第５実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【０１３３】
本実施形態の形状推定装置は、第１実施形態の形状推定装置から、温度測定部７０は省かれた構成となっている。
【０１３４】
図１９は、本実施形態の形状推定装置が組み込まれた内視鏡３００を模式的に示している。内視鏡３００は、操作者が内視鏡３００を保持するための保持部３１０と、保持部３１０から延びている挿入部３２０を有している。挿入部３２０は、例えば人間の体内の管腔内に挿入される中空の細長い可撓性部材である。挿入部３２０の内部空間内に形状推定用センサ部２０が設けられている。形状推定用センサ部２０は、挿入部３２０に沿って延びている。形状推定装置の他の構成、例えば光源部１０や光検出器３０や光分岐部５０等は、保持部３１０内に配置されている。
【０１３５】
［演算処理部（プロセッサ部およびその周辺部）］
続いて、本実施形態の形状推定装置の演算処理部について説明する。図２０は、本実施形態におけるプロセッサ部１００およびその周辺部を示している。図２０において、図５に示された部材と同一の参照符号が付された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。以下、相違点について説明する。
【０１３６】
本実施形態の形状推定装置のプロセッサ部１００は、温度演算部２１０に代えて、今現在、内視鏡３００の挿入部３２０が人間の体内の管腔内に挿入されている状態かどうかを判断する体内判断部２２０を備えている。
【０１３７】
曲率演算部１１０は、所定の温度たとえば室温を暫定的な温度関連情報として、光検出器３０からの検出信号に基づいて各形状検出部ＤＰｉの光量変化率を算出する。曲率演算部１１０は、記憶部１２０から各形状検出部ＤＰｉの吸光度を取得し、多変量解析等の手法より各形状検出部ＤＰｉの光量変化を算出する。形状演算部１５０は、算出された各形状検出部ＤＰｉの光量変化、記憶部１３０に設定されている曲率特性情報から光導通部材ＬＧ２の形状を算出する。光導通部材ＬＧ２の形状情報は、体内判断部２２０に送信される。体内判断部２２０は、今現在、内視鏡３００の挿入部３２０が管腔内に挿入されている状態かどうかを判断する。この判断は、挿入部３２０が特徴的な形状になっているかどうかによりおこなう。例えば、挿入部３２０は、管腔内に挿入されているときに、図２１に示されるようなＳ字形状になることがある。
【０１３８】
体内判断部２２０は、光導通部材ＬＧ２の形状情報から、挿入部３２０がＳ字形状になっているかどうかを判断する。体内判断部２２０は、挿入部３２０がＳ字形状になっていると判断した場合、人間の体温相当の温度（３５度〜３７度）の情報を温度関連情報として曲率演算部１１０と記憶部１２０に出力する。
【０１３９】
温度関連情報は、体内判断部２２０が出力する代わりに、入力機器１７０を介して手入力されてもよい。
【０１４０】
以下、第１実施形態と同様に、記憶部１２０は、体内判断部２２０から供給される温度関連情報に応じた曲率特性情報を曲率演算部１１０に出力する。曲率演算部１１０は、光検出器３０の検出信号と、記憶部１２０から取得した曲率特性情報と、体内判断部２２０から供給される温度関連情報とに基づいて、複数の形状検出部ＤＰｉの各々の曲率を算出する。曲率演算部１１０は、算出した各形状検出部ＤＰｉの曲率を形状演算部１５０に出力する。形状演算部１５０は、各形状検出部ＤＰｉの曲率と各形状検出部ＤＰｉの位置情報とに基づいて、光導通部材ＬＧ２の形状情報を挿入部３２０の形状情報として算出する。算出された光導通部材ＬＧ２すなわち挿入部３２０の形状情報は表示部１６０に表示される。
【０１４１】
［形状推定のフローチャート］
図２２は、本実施形態における形状推定のフローチャートである。
【０１４２】
ステップ５Ｓ１において、制御部２００から光検出器駆動部１８０と光源駆動部１９０へ設定を送信し駆動を開始する。
【０１４３】
ステップ５Ｓ２において、吸光度および予め設定された曲率特性情報を記憶部１２０から読み取る。
【０１４４】
ステップ５Ｓ３において、光検出器３０からの光量読み取りを開始する。
【０１４５】
ステップ５Ｓ４において、光量読み取り終了信号を受信する。
【０１４６】
ステップ５Ｓ５において、光検出器３０からの検出信号を取得する。
【０１４７】
ステップ５Ｓ６において、曲率演算部１１０において各形状検出部ＤＰｉの吸光度を取得し、各形状検出部ＤＰｉの光量変化率を算出する。
【０１４８】
ステップ５Ｓ７において、各形状検出部ＤＰｉの光量変化と曲率特性情報、各形状検出部ＤＰｉの位置情報に基づいて光導通部材ＬＧ２の形状を推定する。
【０１４９】
ステップ５Ｓ８において、挿入部３２０が体内の管腔内に挿入されているかを判断する。具体的には、光導通部材ＬＧ２がＳ字形状になっているかを判断する。
【０１５０】
ステップ５Ｓ８の判断結果がＹｅｓの場合には、ステップ５Ｓ９において、曲率特性情報を、体温相当の温度に応じた曲率特性情報へ変更する。
【０１５１】
続いて、ステップ５Ｓ１０において、取得した光検出器３０の検出信号と、体温相当の温度の情報と、記憶部１２０から取得した曲率特性情報とに基づいて各形状検出部ＤＰｉの曲率を算出する。
【０１５２】
ステップ５Ｓ１１において、各形状検出部ＤＰｉの曲率と各形状検出部ＤＰｉの位置情報とに基づいて光導通部材ＬＧ２の形状を推定する。
【０１５３】
ステップ５Ｓ１２において、ステップ５Ｓ１１において推定した光導通部材ＬＧ２の形状を内視鏡３００の挿入部３２０の形状として表示部１６０に表示する。
【０１５４】
一方、ステップ５Ｓ８の判断結果がＮｏの場合には、ステップ５Ｓ９ないしステップ５Ｓ１１を飛ばしてステップ５Ｓ１２に進み、ステップ５Ｓ７において推定した光導通部材ＬＧ２の形状を内視鏡３００の挿入部３２０の形状として表示部１６０に表示する。
【０１５５】
ステップ５Ｓ１３において、終了信号を受信したか判断する。判断結果がＮｏの場合にはステップ５Ｓ３に戻る。判断結果がＹｅｓの場合には形状推定を終了する。
【０１５６】
本実施形態による形状推定装置は、第１実施形態と同様に、温度変化に伴う形状検出結果の誤差を除去しているため、各形状検出部ＤＰｉの曲率の算出と光導通部材ＬＧ２の形状の推定を高い精度でおこなうことができる。
【０１５７】
また本実施形態によれば、内視鏡３００の挿入部３２０の形状が精度良く推定可能である内視鏡が提供される。
【０１５８】
＜第６実施形態＞
図２３は、第６実施形態による形状推定装置の構成図である。図２３において、図１に示された部材と同一の参照符号が付された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。以下、第６実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【０１５９】
本実施形態の形状推定装置は、第１実施形態の形状推定装置の温度測定部７０に代えて、挿入量センサ８０を備えている構成となっている。挿入量センサ８０は、形状推定用センサ部２０またはこれが組み込まれた内視鏡３００の挿入部３２０が、例えば人間の体内の管腔内に挿入されているかを判断するための情報を提供する機能を有している。
【０１６０】
図２４は、本実施形態の形状推定装置が組み込まれた内視鏡システムを模式的に示している。内視鏡システムは、内視鏡３００と、内視鏡３００の各種動作を制御する内視鏡制御部８２０を有している。
【０１６１】
内視鏡３００は、第５実施形態において説明したように、操作者が内視鏡３００を保持するための保持部３１０と、保持部３１０から延びている挿入部３２０を有している。挿入部３２０は、例えば人間の体内の管腔内に挿入される中空の細長い可撓性部材である。挿入部３２０の内部空間内に形状推定用センサ部２０が設けられている。形状推定用センサ部２０は、挿入部３２０に沿って延びている。
【０１６２】
内視鏡制御部８２０は、内視鏡３００の挿入部３２０の先端に設けられた撮像素子により取得された画像を処理するための画像処理部８２２を有している。
【０１６３】
内視鏡３００の挿入部３２０には、挿入量センサ８０が設けられている。例えば、挿入部３２０は挿入量センサ８０に対して移動可能であり、挿入量センサ８０は、挿入量センサ８０よりも前方に位置している挿入部３２０の部分の長さに相当する信号を出力する。
【０１６４】
［演算処理部（プロセッサ部およびその周辺部）］
続いて、本実施形態の形状推定装置の演算処理部について説明する。図２５は、本実施形態におけるプロセッサ部１００およびその周辺部を示している。図２５において、図５に示された部材と同一の参照符号が付された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。以下、相違点について説明する。
【０１６５】
入力部１３０は、挿入量センサ８０からの検出信号が入力されるように構成されている。形状推定装置のプロセッサ部１００は、温度演算部２１０に代えて、今現在、内視鏡３００の挿入部３２０が人間の体内に挿入されている状態かどうかを判断する体内判断部２２０を備えている。
【０１６６】
体内判断部２２０は、挿入量センサ８０からの検出信号に基づいて、今現在、内視鏡３００の挿入部３２０が人間の体内に挿入されている状態かどうかを判断する。例えば、挿入量センサ８０は、それよりも前方に位置している挿入部３２０の部分の長さに相当する検出信号を出力し、体内判断部２２０は、挿入量センサ８０からの検出信号を所定のしきい値と比較する。体内判断部２２０は、挿入量センサ８０からの検出信号が所定のしきい値よりも大きい場合には、挿入部３２０が体内に挿入されていると判断する。その場合、体内判断部２２０は、人間の体温相当の温度（３５度〜３７度）の情報を温度関連情報として曲率演算部１１０と記憶部１２０に出力する。
【０１６７】
以下、第１実施形態と同様に、記憶部１２０は、体内判断部２２０から供給される温度関連情報に応じた曲率特性情報を曲率演算部１１０に出力する。曲率演算部１１０は、光検出器３０の検出信号と、記憶部１２０から取得した曲率特性情報と、体内判断部２２０から供給される温度関連情報とに基づいて、複数の形状検出部ＤＰｉの各々の曲率を算出する。曲率演算部１１０は、算出した各形状検出部ＤＰｉの曲率を形状演算部１５０に出力する。形状演算部１５０は、各形状検出部ＤＰｉの曲率と各形状検出部ＤＰｉの位置情報とに基づいて、光導通部材ＬＧ２の形状情報を挿入部３２０の形状情報として算出する。算出された光導通部材ＬＧ２すなわち挿入部３２０の形状情報は表示部１６０に表示される。
【０１６８】
［形状推定のフローチャート］
図２６は、本実施形態における形状推定のフローチャートである。
【０１６９】
ステップ６Ｓ１において、制御部２００から光検出器駆動部１８０と光源駆動部１９０へ設定を送信し駆動を開始する。
【０１７０】
ステップ６Ｓ２において、光検出器３０からの光量読み取りを開始する。
【０１７１】
ステップ６Ｓ３において、光量読み取り終了信号を受信する。
【０１７２】
ステップ６Ｓ４において、挿入量センサ８０からの検出信号を取得する。
【０１７３】
ステップ６Ｓ５において、内視鏡３００の挿入部３２０が体内に挿入されているかを判断する。具体的には、挿入量すなわち挿入量センサ８０からの検出信号がしきい値Ａよりも大きいかを判断する。
【０１７４】
ステップ６Ｓ５の判断結果がＹｅｓの場合には、ステップ６Ｓ６において、記憶部１２０から体温相当の温度に応じた曲率特性情報を取得する。
【０１７５】
続いて、ステップ６Ｓ７において、取得した光検出器３０の検出信号と、体温相当の温度の情報と、記憶部１２０から取得した曲率特性情報とに基づいて各形状検出部ＤＰｉの曲率を算出する。
【０１７６】
一方、ステップ６Ｓ５の判断結果がＮｏの場合には、ステップ６Ｓ８において、予め設定されている温度に応じた曲率特性情報に基づいて各形状検出部ＤＰｉの曲率を算出する。
【０１７７】
ステップ６Ｓ９において、各形状検出部ＤＰｉの曲率と各形状検出部ＤＰｉの位置情報とに基づいて光導通部材ＬＧ２の形状を推定する。
【０１７８】
ステップ６Ｓ１０において、推定した光導通部材ＬＧ２の形状を表示部１６０に表示する。
【０１７９】
ステップ６Ｓ１１において、終了信号を受信したか判断する。判断結果がＮｏの場合にはステップ６Ｓ２に戻る。判断結果がＹｅｓの場合には形状推定を終了する。
【０１８０】
本実施形態による形状推定装置は、第１実施形態と同様に、温度変化に伴う形状検出結果の誤差を除去しているため、各形状検出部ＤＰｉの曲率の算出と光導通部材ＬＧ２の形状の推定を高い精度でおこなうことができる。
【０１８１】
また本実施形態によれば、内視鏡３００の挿入部３２０の形状が精度良く推定可能である内視鏡システムが提供される。
【０１８２】
本実施形態では、挿入量センサ８０を使用して、内視鏡３００の挿入部３２０が体内に挿入されているかを判断しているが、挿入量センサ８０を使用する代わりに、カメラや内視鏡システムからの画像情報等を利用して、内視鏡３００の挿入部３２０が体内に挿入されているかを判断してもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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