本發(fā)明涉及能夠檢測(cè)內(nèi)窺鏡的形狀的曲率傳感器及具備它的內(nèi)窺鏡裝置。

背景技術(shù)：

以往，存在具備形狀檢測(cè)探頭的內(nèi)窺鏡。該形狀檢測(cè)探頭，通過(guò)與內(nèi)窺鏡的觀測(cè)器(scope)一體地彎曲，能夠檢測(cè)觀測(cè)器的形狀。形狀檢測(cè)探頭具備曲率檢測(cè)用纖維和光調(diào)制部，曲率檢測(cè)用纖維傳遞具有相互不同的波長(zhǎng)成分的檢測(cè)光，光調(diào)制部設(shè)于曲率檢測(cè)用纖維，將檢測(cè)光具有的相互不同的波長(zhǎng)成分各自的強(qiáng)度或波長(zhǎng)的某種進(jìn)行調(diào)制。

形狀檢測(cè)探頭基于光調(diào)制部的調(diào)制前后的波長(zhǎng)成分各自的強(qiáng)度或波長(zhǎng)、以及光調(diào)制部與曲率檢測(cè)用纖維的射出端之間的距離，檢測(cè)觀測(cè)器的形狀。光調(diào)制部設(shè)有與檢測(cè)光中包含的波長(zhǎng)成分的數(shù)量相同的數(shù)量，將相互不同的波長(zhǎng)成分的某個(gè)有選擇地吸收(例如參照專利文獻(xiàn)1)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利第4714570號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

能夠?qū)⒉ㄩL(zhǎng)成分的一部分有選擇地吸收的材料實(shí)際上不存在很多。因此，想要在曲率檢測(cè)用纖維的長(zhǎng)度方向上的多個(gè)部位設(shè)置光調(diào)制部的情況下，由于該材料不足，存在能夠設(shè)置光調(diào)制部的數(shù)量受限的問(wèn)題。

此外，在光調(diào)制部中被調(diào)制的光通常成為散射光的情況較多。散射光中的大部分無(wú)法返回到曲率檢測(cè)用纖維。因此，在以往的形狀檢測(cè)探頭中，無(wú)法將調(diào)制后的光充分地回收，有檢測(cè)分辨度差、精度下降的問(wèn)題。

本發(fā)明的目的是，提供一種提高了檢測(cè)精度的曲率傳感器。

用于解決課題的手段

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案的曲率傳感器，沿著有撓性的線狀的檢測(cè)對(duì)象設(shè)置，能夠檢測(cè)上述檢測(cè)對(duì)象的曲率，具有：光源；導(dǎo)光部件，沿著上述檢測(cè)對(duì)象設(shè)置，將來(lái)自上述光源的光導(dǎo)光；多個(gè)被檢測(cè)部，設(shè)在沿著上述導(dǎo)光部件的長(zhǎng)度方向的多個(gè)部位，具有光吸收性，并且具備具有相互不同的固有的吸收?qǐng)D案的吸收帶、和具有上述吸收帶中的固有的特征性吸收?qǐng)D案的特征性吸收帶；光檢測(cè)器，能夠檢測(cè)從上述光源向上述被檢測(cè)部照射的與上述特征性吸收帶對(duì)應(yīng)的帶寬的光中的、沒(méi)有被上述特征性吸收帶吸收的余部光；運(yùn)算部，基于上述余部光的變化率運(yùn)算上述檢測(cè)對(duì)象的曲率。

發(fā)明效果

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠提供一種提高了檢測(cè)精度的曲率傳感器。

附圖說(shuō)明

圖1是表示第1實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡裝置的整體結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖2是表示圖1所示的內(nèi)窺鏡裝置的曲率傳感器的框圖。

圖3是將圖2所示的曲率傳感器的導(dǎo)光部件用與長(zhǎng)度方向交叉的面切斷而表示的剖視圖。

圖4表示圖2所示的曲率傳感器的導(dǎo)光部件的其他例，是將導(dǎo)光部件用與長(zhǎng)度方向交叉的面切斷而表示的剖視圖。

圖5是將圖2所示的曲率傳感器的導(dǎo)光部件在被檢測(cè)部的位置沿長(zhǎng)度方向切斷而表示的剖視圖。

圖6是在圖5所示的F6－F6的位置將導(dǎo)光部件切斷而表示的剖視圖。

圖7表示圖2所示的曲率傳感器的其他例，是將導(dǎo)光部件在被檢測(cè)部的位置用與長(zhǎng)度方向交叉的面切斷而表示的剖視圖。

圖8表示圖2所示的曲率傳感器的被檢測(cè)部的其他例，是將導(dǎo)光部件在被檢測(cè)部的位置用與長(zhǎng)度方向交叉的面切斷而表示的剖視圖。

圖9是表示圖2所示的曲率傳感器的被檢測(cè)部的吸收帶及特征性吸收帶(λ1)的曲線圖。

圖10是表示圖2所示的曲率傳感器的被檢測(cè)部的吸收帶及特征性吸收帶(λ2)的曲線圖。

圖11是表示圖2所示的曲率傳感器的被檢測(cè)部的吸收帶及特征性吸收帶(λ3)的曲線圖。

圖12是表示圖2所示的曲率傳感器的被檢測(cè)部的吸收帶及特征性吸收帶(λ4)的曲線圖。

圖13是表示圖2所示的曲率傳感器的第1被檢測(cè)部的第1吸收帶及第1特征性吸收帶(λ1)、和第2被檢測(cè)部的第2吸收帶及第2特征性吸收帶(λ2)的曲線圖。

圖14是表示圖2所示的曲率傳感器的第1被檢測(cè)部的第1吸收帶及第1特征性吸收帶(λ1)、和第2被檢測(cè)部的第2吸收帶及第2特征性吸收帶(λ2)的其他例的曲線圖。

圖15表示圖2所示的曲率傳感器的被檢測(cè)部的其他例，是表示被檢測(cè)部的反射波譜的曲線圖。

圖16表示圖2所示的曲率傳感器的其他例，是將導(dǎo)光部件在被檢測(cè)部的位置沿長(zhǎng)度方向切斷而表示的剖視圖。

圖17是表示圖2所示的曲率傳感器的光檢測(cè)器的檢測(cè)波段的例子的曲線圖。

圖18是表示圖2所示的曲率傳感器的光檢測(cè)器的檢測(cè)波段的其他例的曲線圖。

圖19是表示圖2所示的曲率傳感器的第2光源的光強(qiáng)度及波段的曲線圖。

圖20是表示圖2所示的曲率傳感器的第2光源的光強(qiáng)度及波段的其他例的曲線圖。

圖21是表示圖2所示的曲率傳感器的第2光源的光強(qiáng)度及波段的其他例的曲線圖。

圖22是表示圖2所示的曲率傳感器的第2光源的光強(qiáng)度及波段的其他例的曲線圖。

圖23是表示在圖2所示的曲率傳感器中使用被檢測(cè)部感知檢測(cè)對(duì)象的曲率的原理的示意圖。

圖24與圖23同樣地表示感知檢測(cè)對(duì)象的曲率的原理，是表示圖23所示的導(dǎo)光部件向被檢測(cè)部所在的方向彎曲了的狀態(tài)的示意圖。

圖25與圖23同樣地表示感知檢測(cè)對(duì)象的曲率的原理，是表示圖23所示的導(dǎo)光部件向與被檢測(cè)部所在的方向相反的方向彎曲了的狀態(tài)的示意圖。

圖26是示意地表示在圖2所示的曲率傳感器中、從第2光源發(fā)出并穿過(guò)芯的光在被檢測(cè)部中衰減、再次向芯返回的過(guò)程的圖。

圖27是表示第2實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡裝置的從第2光源發(fā)出的光的波段及光檢測(cè)器的檢測(cè)帶寬的曲線圖。

圖28是表示第2實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡裝置的從第2光源發(fā)出、與圖27所示的光有時(shí)間差地從第2光源發(fā)出的光的波段及光檢測(cè)器的檢測(cè)帶寬的曲線圖。

具體實(shí)施方式

[第1實(shí)施方式]

圖1表示本發(fā)明的內(nèi)窺鏡裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，內(nèi)窺鏡裝置11具有內(nèi)窺鏡12、控制器13(控制裝置)、光源裝置14(第1光源)、圖像拍攝裝置15、送氣－送水－吸引裝置16、鍵盤(pán)17、監(jiān)視器18、驅(qū)動(dòng)器部21、以及曲率傳感器22。

光源裝置14在控制器13的控制下，向處于內(nèi)窺鏡12的前端部的照明透鏡供給光。送氣－送水－吸引裝置16在控制器13的控制下，對(duì)處于內(nèi)窺鏡12的前端部的噴嘴進(jìn)行送氣－送水，或經(jīng)由噴嘴從生物體內(nèi)吸引液體、組織等。圖像拍攝裝置15在控制器13的控制下，將通過(guò)內(nèi)窺鏡12的前端部的物鏡而拍攝到的被檢體的圖像進(jìn)行圖像處理并顯示在監(jiān)視器18上。

控制器13與內(nèi)置在內(nèi)窺鏡12的后述的操作部23中的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)傳感器連接。旋轉(zhuǎn)檢測(cè)傳感器檢測(cè)操作用的旋鈕24的旋轉(zhuǎn)方向及旋轉(zhuǎn)量，向控制器13發(fā)送檢測(cè)信號(hào)。控制器13根據(jù)由旋轉(zhuǎn)檢測(cè)傳感器檢測(cè)出的旋轉(zhuǎn)量而使驅(qū)動(dòng)器部21動(dòng)作，使插入部26向規(guī)定的方向彎曲。驅(qū)動(dòng)器部21能夠施加驅(qū)動(dòng)力以使內(nèi)窺鏡12的插入部26按規(guī)定彎曲。驅(qū)動(dòng)器部21例如由伺服馬達(dá)等馬達(dá)構(gòu)成。

如圖1所示，內(nèi)窺鏡12具有通用軟線27、操作部23、和從操作部23延伸而向孔內(nèi)(被檢體)插入的插入部26。插入部26是被曲率傳感器22檢測(cè)曲率的檢測(cè)對(duì)象的一例。

內(nèi)窺鏡12經(jīng)由通用軟線27而與控制器13、光源裝置14、圖像拍攝裝置15及送氣－送水－吸引裝置16等連接。

如圖1、圖2所示，曲率傳感器22，具有：呈線狀的導(dǎo)光部件31；設(shè)在導(dǎo)光部件31的一個(gè)端部(根側(cè)的端部)上的第2光源32(光源)及光檢測(cè)器33；將來(lái)自第2光源32的光向?qū)Ч獠考?1供給或?qū)⒈环瓷洳考?4反射了的光向光檢測(cè)器33供給的光分支部35；在導(dǎo)光部件31的中途例如以一定間隔設(shè)置的多個(gè)被檢測(cè)部36；設(shè)在導(dǎo)光部件31的另一個(gè)端部(前端側(cè)的端部)上、使在導(dǎo)光部件31中穿過(guò)的光向光檢測(cè)器33側(cè)反射的反射部件34；連接于光分支部35的防反射部件37；以及根據(jù)由光檢測(cè)器33檢測(cè)到的光計(jì)算內(nèi)窺鏡的曲率的控制運(yùn)算部38(運(yùn)算部)。第2光源32是曲率傳感器22用的光源。防反射部件37防止從導(dǎo)光部件31分支到光檢測(cè)器33中的光中以菲涅耳反射為主的反射光使光檢測(cè)器的檢測(cè)范圍變窄。

光分支部35例如由光耦合器、半反射鏡、或者分束器構(gòu)成。反射部件34例如由在光纖的端面上蒸鍍鋁等而形成的反射鏡構(gòu)成。

從第2光源32發(fā)出的光穿過(guò)光分支部35，被聚光透鏡聚光而供給到導(dǎo)光部件31。關(guān)于從導(dǎo)光部件31向光檢測(cè)器33返回的光，由光入射部接受從導(dǎo)光部件31射出的光并調(diào)整為平行光，由光分支部35使其朝向反射例如90度，被光檢測(cè)器33檢測(cè)。

光檢測(cè)器33具有與后述的多個(gè)被檢測(cè)部36所固有的特征性吸收帶的全部相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)波段。在圖17中，例如示出了與兩個(gè)被檢測(cè)部36的特征性吸收帶λ1、λ2對(duì)應(yīng)的兩個(gè)檢測(cè)波段B1、B2(實(shí)際上，具有與全部的被檢測(cè)部36的特征性吸收帶對(duì)應(yīng)的數(shù)量的檢測(cè)波段)。光檢測(cè)器33的檢測(cè)波段既可以如圖17所示那樣檢測(cè)波段彼此相互分離，或者也可以如圖18所示那樣檢測(cè)波段彼此相互重疊而構(gòu)成寬帶中的一個(gè)檢測(cè)波段。如圖17所示，相互分離的檢測(cè)波段例如能夠通過(guò)利用分光器、或?qū)V色器或利用了光的干涉的濾波器搭載(包括片上搭載(on chip))在光電變換元件上來(lái)實(shí)現(xiàn)。

第2光源32的光例如如圖19所示，能夠?qū)⒍鄠€(gè)比較小的小帶寬的光相加(合成)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在此情況下，多個(gè)小帶寬的光分別對(duì)應(yīng)于被檢測(cè)部36所固有的特征性吸收帶(例如，λ1、λ2)。一個(gè)小帶寬的光的波段與其他小帶寬的光的波段分離。本實(shí)施方式的第2光源32例如能夠?qū)l(fā)出小帶寬的光的LED或LD(激光二極管)組合多個(gè)來(lái)實(shí)現(xiàn)。第2光源32也可以采取以下這樣的結(jié)構(gòu)。

第2光源32例如如圖20所示，也能夠使用如白色光那樣波長(zhǎng)譜連續(xù)的光源。圖20所示的第2光源32的光(白色光)例如能夠?qū)晒怏w用低波長(zhǎng)的光激勵(lì)而產(chǎn)生。在此情況下，第2光源32的波長(zhǎng)譜包含與多個(gè)被檢測(cè)部36對(duì)應(yīng)的多個(gè)特征性吸收帶(例如，λ1、λ2等)。

第2光源32的光例如如圖21所示，也能夠?qū)⒈葓D19所示的小帶寬的光更窄的窄帶寬的光相加(合成)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在此情況下，窄帶寬的光的波段包含被檢測(cè)部36的特征性吸收帶(λ1～λ2、λ3～λ4)的一部分。像這樣構(gòu)成第2光源32也能夠用光檢測(cè)器33感知與特征性吸收帶對(duì)應(yīng)的帶域中的光的衰減。圖21所示的第2光源32例如能夠?qū)l(fā)出小帶寬的光的LED或LD(激光二極管)組合多個(gè)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

進(jìn)而，第2光源32例如如圖22所示，也可以是在較寬波段的整個(gè)波段中具有大致均勻的光強(qiáng)度的光源。為了降低檢測(cè)精度的偏差，優(yōu)選使用圖22所示的光源作為第2光源32。

如圖3所示，導(dǎo)光部件36具有所謂的光纖狀的構(gòu)造。導(dǎo)光部件31具有由具有透光性的材料形成而使光穿過(guò)的芯41、將芯41的周?chē)鼑鴮⒐夥€(wěn)定地封入在芯41內(nèi)的包層42、和將包層42的周?chē)鼑淖o(hù)套43。芯41的折射率比包層42的折射率大。護(hù)套43對(duì)芯41及包層42進(jìn)行保護(hù)以防止外部的物理沖擊及熱沖擊的影響。

另外，導(dǎo)光部件31如圖4所示，也可以在柔性基板44上形成為波導(dǎo)狀。在此情況下，導(dǎo)光部件31包括截面四邊形的芯41及處于其周?chē)慕孛嫠倪呅蔚陌鼘?2。圖4所示的芯41及包層42的作用與圖3所示的截面圓形的芯41及包層42大致是同樣的。

如圖5所示，多個(gè)被檢測(cè)部36分別設(shè)于在導(dǎo)光部件31的包層42的中途設(shè)置的開(kāi)口部的內(nèi)側(cè)。各個(gè)被檢測(cè)部36具有光吸收性。因此，在被檢測(cè)部36中，進(jìn)行以下處理：取得在芯41中穿過(guò)且漏出到被檢測(cè)部36側(cè)的光(倏逝光(evanescent light)：相對(duì)于在芯41中穿過(guò)的光的整體為幾％的量的光)，以被檢測(cè)部36所固有的吸收波譜使該光在一部分波段中衰減后對(duì)芯41返回。

如圖5、圖6所示，多個(gè)被檢測(cè)部36分別包括第1部分36A、和設(shè)在從第1部分36A以芯41(導(dǎo)光部件31)的中心軸C為中心旋轉(zhuǎn)了例如90°的位置上的第2部分36B。第1部分36A和第2部分36B在插入部26(導(dǎo)光部件31)的長(zhǎng)度方向L上設(shè)在相同的位置，但只要是成為相同曲率的范圍，也可以在長(zhǎng)度方向L上位置錯(cuò)開(kāi)。第1部分36A及第2部分36B分別由含有規(guī)定量的色素的樹(shù)脂材料(以規(guī)定的濃度混合了色素的樹(shù)脂材料)構(gòu)成，具有與包層42相同程度的厚度。含有規(guī)定量的色素的樹(shù)脂材料也可以通過(guò)使玻璃質(zhì)的膜中含有色素來(lái)形成。構(gòu)成第1部分36A及第2部分36B的樹(shù)脂材料具有與包層42同等的柔軟性，并且具有被調(diào)整為與包層42相同程度的折射率。第1部分36A及第2部分36B被埋入到包層42的開(kāi)口部中而形成。這樣，在由繞中心軸C位置錯(cuò)開(kāi)了90°的第1部分36A及第2部分36B構(gòu)成被檢測(cè)部36的情況下，不僅能夠檢測(cè)檢測(cè)對(duì)象的曲率，還能夠檢測(cè)檢測(cè)對(duì)象彎曲的方向。不需要在長(zhǎng)度方向上嚴(yán)格相同的位置錯(cuò)開(kāi)約90度配置，在成為相同曲率的范圍在長(zhǎng)度方向上錯(cuò)開(kāi)也沒(méi)有問(wèn)題。另外，并不限于多個(gè)被檢測(cè)部36(第1部分36A、第2部分36B)的折射率比芯41的折射率小的情況(在此情況下，芯41的光作為倏逝波浸入到被檢測(cè)部36)。多個(gè)被檢測(cè)部36的折射率也可以與芯41的折射率同等或比芯41的折射率大，在此情況下，光從芯41泄漏到被檢測(cè)部36，光在被檢測(cè)部36中衰減。此外，在本實(shí)施方式中，由繞中心軸C位置錯(cuò)開(kāi)了90°的第1部分36A及第2部分36B構(gòu)成被檢測(cè)部36，但也可以僅由第1部分36A構(gòu)成被檢測(cè)部36。

被檢測(cè)部36的第1部分36A及第2部分36B并不限定于上述。如圖7所示，曲率傳感器22也可以在第1部分36A及第2部分36B的上側(cè)(外側(cè))具有用來(lái)保護(hù)它們的保護(hù)部件45。該保護(hù)部件45例如由與護(hù)套43同樣的材質(zhì)形成。在圖7的情況下，由于保護(hù)部件45的折射率被設(shè)定為比被檢測(cè)部36的折射率小，所以在被檢測(cè)部36在特征性吸收帶中受到了吸收的余部光不漏出到比被檢測(cè)部36靠外側(cè)的保護(hù)部件45，而是返回芯41。此外，第1部分36A及第2部分36B也可以如圖8所示那樣形成為，具有將包層42和護(hù)套43的厚度相加的厚度程度。在圖8的情況下，被檢測(cè)部36的折射率設(shè)定得比芯41的折射率小。在圖8中，對(duì)于從芯41以倏逝波為主而浸入到被檢測(cè)部36的光，能夠在被檢測(cè)部36的吸收帶46(特征性吸收帶)中吸收，使沒(méi)有在吸收帶46中被吸收的余部光再次向芯41返回。

如圖9至圖12所示，多個(gè)被檢測(cè)部36(第1部分36A及第2部分36B)分別具備具有固有的吸收?qǐng)D案的吸收帶46。在各吸收帶46中，包含多個(gè)特征性吸收帶λ(λ1～λn)(在圖9至圖12中，僅表示了多個(gè)特征性吸收帶λ中的1個(gè)。)。各吸收帶46中的多個(gè)特征性吸收帶中的一個(gè)的波段與各吸收帶46中的多個(gè)特征性吸收帶中的其他特征性吸收帶的波段不同。并且，多個(gè)被檢測(cè)部36(包括第1部分36A及第2部分36B)中的一個(gè)具有與多個(gè)被檢測(cè)部36中的其以外的被檢測(cè)部36不同的吸收帶46。另外，圖9至圖12所示的被檢測(cè)部36的吸收帶46及特征性吸收帶是一例，除了它們以外還可以采用各種各樣的吸收波譜的圖案(pattern)。此外，第1吸收帶46A中包含的特征性吸收帶的數(shù)量例如與設(shè)在導(dǎo)光部件31的中途的被檢測(cè)部36的總數(shù)一致。即，在設(shè)在導(dǎo)光部件31的中途的被檢測(cè)部36的總數(shù)是10的情況下，第1吸收帶46A中包含的特征性吸收帶的數(shù)量例如被設(shè)定為10個(gè)，在被檢測(cè)部36的總數(shù)是20的情況下，第1吸收帶46A中包含的特征性吸收帶的數(shù)量被設(shè)定為例如20個(gè)。另外，也可以將特征性吸收帶的數(shù)量設(shè)定為被檢測(cè)部36的總數(shù)以上。由此，能夠進(jìn)一步提高曲率及彎曲的方向的檢測(cè)精度。

特征性吸收帶既可以如圖9、圖10、圖12所示那樣是波譜圖案中的例如峰的部分(峰值部分)，也可以如圖11所示那樣是波譜圖案中的例如谷的部分。另外，構(gòu)成一個(gè)被檢測(cè)部36的第1部分36A和第2部分36B使樹(shù)脂及色素的組成不同、或使色素相對(duì)于樹(shù)脂的含有量具有差異，以使得具有相互不同的吸收帶46。

在本實(shí)施方式中，一個(gè)被檢測(cè)部36的吸收帶46的帶寬與其他被檢測(cè)部36的吸收帶46的帶寬部分或全部重疊。此外，一個(gè)被檢測(cè)部36的特征性吸收帶的帶寬與其他被檢測(cè)部36的特征性吸收帶的帶寬重疊。在本實(shí)施方式中，通過(guò)使特征性吸收帶彼此的光的吸收率具有差異，能夠掌握在哪個(gè)地點(diǎn)的被檢測(cè)部36處檢測(cè)對(duì)象彎曲。

被檢測(cè)部36中含有的色素根據(jù)外觀的顏色而能夠吸收的光的波長(zhǎng)不同。因此，被檢測(cè)部36的吸收帶46(吸收?qǐng)D案)及特征性吸收帶(特征性吸收?qǐng)D案)能夠通過(guò)調(diào)整被檢測(cè)部36中含有的色素的種類及含有量(濃度)、在使多個(gè)色素混合時(shí)調(diào)整其配比等而自由地設(shè)計(jì)。

接著，參照?qǐng)D13、圖26對(duì)使用本實(shí)施方式的曲率傳感器22的檢測(cè)對(duì)象的曲率的感知方法進(jìn)行說(shuō)明。這里，在說(shuō)明中，假設(shè)被檢測(cè)部36的總數(shù)是兩個(gè)而進(jìn)行說(shuō)明，但實(shí)際上存在兩個(gè)以上的被檢測(cè)部36。在圖13中表示了兩個(gè)被檢測(cè)部36具有的吸收波譜圖案的典型例。兩個(gè)被檢測(cè)部36具有相互不同的吸收帶46及特征性吸收帶。即，第1被檢測(cè)部36具有第1吸收帶46A和包含在第1吸收帶46A中的兩個(gè)特征性吸收帶。第2被檢測(cè)部36具有第2吸收帶46B和包含在第2吸收帶46B中的兩個(gè)特征性吸收帶。

當(dāng)從第2光源32出來(lái)的光進(jìn)入第1被檢測(cè)部36，則光以圖13中實(shí)線所示的第1吸收帶46A所表示的比率而在第1被檢測(cè)部36內(nèi)衰減。此時(shí)，在第1特征性吸收帶λ1中，光以a的吸收率(比率)衰減。在第2特征性吸收帶λ2中，光以b的吸收率(比率)衰減。即，如圖26所示，以第1被檢測(cè)部36所固有的吸收?qǐng)D案(吸收帶)受到了吸收的光的殘余部(余部光)向?qū)Ч獠考?1的芯41返回，被反射部件34反射而被光檢測(cè)器33檢測(cè)。

同樣，當(dāng)從第2光源32出來(lái)的光進(jìn)入第2被檢測(cè)部36，則光以圖13中虛線所示的第2吸收帶46B所表示的比率而在第2被檢測(cè)部36內(nèi)衰減。此時(shí)，在第1特征性吸收帶λ1中，光以c的吸收率(比率)衰減。在第2特征性吸收帶λ2中，光以d的吸收率(比率)衰減。

這樣，在本實(shí)施方式中，按每個(gè)被檢測(cè)部36而特征性吸收帶(λ1～λn)中的光的吸收率不同。因此，在光檢測(cè)器33中檢測(cè)在被檢測(cè)部36中沒(méi)有受到吸收的光(余部光)且與特征性吸收帶對(duì)應(yīng)的帶寬的光，通過(guò)在控制運(yùn)算部38中根據(jù)余部光的光強(qiáng)度(光量)計(jì)算曲率，能夠感知哪個(gè)位置的被檢測(cè)部36以何種程度的曲率彎曲。另外，到達(dá)光檢測(cè)器33的光(余部光)的強(qiáng)度(光量)相對(duì)于檢測(cè)對(duì)象(插入部26)的曲率變化的變化率優(yōu)選是固定的。在到達(dá)光檢測(cè)器33的光(余部光)的強(qiáng)度(光量)相對(duì)于檢測(cè)對(duì)象(插入部26)的曲率變化的變化率變動(dòng)的情況下，能夠基于與檢測(cè)對(duì)象(插入部26)的曲率對(duì)應(yīng)的光(余部光)的強(qiáng)度(光量)的實(shí)驗(yàn)值計(jì)算檢測(cè)對(duì)象(插入部26)的曲率。

例如，如圖23所示，在作為檢測(cè)對(duì)象的插入部26筆直地配置的情況下，在導(dǎo)光部件31內(nèi)傳遞的光的一部分在被檢測(cè)部36受到衰減而成為余部光。該余部光以及沒(méi)有穿過(guò)被檢測(cè)部36的光的光傳遞量?jī)烧叨紴橹械瘸潭取Ｈ鐖D24所示，在插入部26向被檢測(cè)部36所在的方向彎曲的情況下，在被檢測(cè)部36受到衰減的光的量變少。因此，在圖24的狀態(tài)下，相對(duì)于圖23的狀態(tài)，不穿過(guò)被檢測(cè)部36的光的相對(duì)光傳遞量變大(另一方面，在被檢測(cè)部36受到了衰減的余部光的光量變小)。

如圖25所示，在插入部向與被檢測(cè)部36所在的方向相反的方向彎曲的情況下，在被檢測(cè)部36受到了衰減的余部光的量變多。因此，在圖25的狀態(tài)下，相對(duì)于圖23的狀態(tài)，不穿過(guò)被檢測(cè)部36的光的相對(duì)光傳遞量變少(余部光的相對(duì)光傳遞量變大)。這樣，根據(jù)檢測(cè)對(duì)象及導(dǎo)光部件31彎曲的方向而余部光的光量變化，所以根據(jù)該變化率，能夠精度良好地檢測(cè)設(shè)置被檢測(cè)部36的地點(diǎn)處的曲率及彎曲方向。

另外，被檢測(cè)部36如上述那樣由相對(duì)于中心軸C位置錯(cuò)開(kāi)90°的第1部分36A及第2部分36B構(gòu)成。因此，曲率傳感器22不僅感知一個(gè)面內(nèi)的彎曲(例如向UD方向的彎曲)，也能夠感知與一個(gè)面交叉(正交)的面內(nèi)的彎曲(例如向RL方向的彎曲)。此外，在上述中，對(duì)于從第2光源32朝向反射部件34而在導(dǎo)光部件31中通過(guò)的光，以在被檢測(cè)部36中賦予光學(xué)影響(光強(qiáng)度的衰減)的情況為例進(jìn)行了說(shuō)明，但本實(shí)施方式的被檢測(cè)部36，對(duì)于從反射部件34朝向光檢測(cè)器33而在導(dǎo)光部件31中通過(guò)的光，也能夠賦予光學(xué)影響(光強(qiáng)度的衰減)。

如圖14所示，被檢測(cè)部36的特征性吸收帶(λ1、λ2)也可以定義為遍及一定的波段。此時(shí)，各特征性吸收帶的吸收率例如能夠采用特征性吸收帶中包含的吸收率的最大值和最小值的中間值。

多個(gè)被檢測(cè)部36也可以由在厚度方向上層疊的多個(gè)電介質(zhì)膜形成。例如，多個(gè)被檢測(cè)部36中的一個(gè)被檢測(cè)部36(電介質(zhì)膜)具有圖15所示那樣的反射率的反射波譜。電介質(zhì)膜具有將沒(méi)有被反射的光吸收的特性。電介質(zhì)膜如圖15所示，具有反射波譜以波段隨著光的入射角而移位的方式變化的特性。被檢測(cè)部36通過(guò)將折射率和厚度不同的多個(gè)電介質(zhì)膜適當(dāng)?shù)貙盈B，能夠自由地設(shè)計(jì)反射波譜(及從光源的波譜減去反射波譜而計(jì)算的吸收帶)。因此，在被檢測(cè)部36中使用電介質(zhì)膜的情況下，能夠使得反射波譜在被檢測(cè)部36彼此之間相互不同。

多個(gè)被檢測(cè)部36也可以通過(guò)上述含有規(guī)定量的色素的樹(shù)脂材料與上述多個(gè)電介質(zhì)膜的組合而形成。在此情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)具有更多種多樣的吸收帶46及特征性吸收帶的許多被檢測(cè)部36。

如圖16所示，曲率傳感器22也可以在被檢測(cè)部36(第1部分36A及第2部分36B)的上側(cè)(外側(cè))具有電介質(zhì)膜效果增大樹(shù)脂51。電介質(zhì)膜效果增大樹(shù)脂51緊密接觸于電介質(zhì)膜而設(shè)置。電介質(zhì)膜效果增大樹(shù)脂51是折射率比導(dǎo)光部件31的芯41高的部件的一例，由具有比芯41的折射率高的折射率的樹(shù)脂構(gòu)成。電介質(zhì)膜效果增大樹(shù)脂51有容易使光從芯41朝向被檢測(cè)部36泄漏的效果。作為電介質(zhì)膜效果增大樹(shù)脂51，能夠利用折射率為例如1.45～1.6的樹(shù)脂粘接劑。

對(duì)被檢測(cè)部36的第1部分36A及第2部分36B的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。在長(zhǎng)度方向L的一部分，將護(hù)套43和包層42的一部分利用激光加工或光刻工序、蝕刻工序程等，使芯41的一部分露出。此時(shí)，如果芯41帶有微小的損傷則光泄漏而使導(dǎo)光的光損失、或變得不耐彎曲，所以優(yōu)選的是，以盡量不帶來(lái)?yè)p傷的方法進(jìn)行加工。

根據(jù)第1實(shí)施方式，曲率傳感器22沿著具有撓性的線狀的檢測(cè)對(duì)象設(shè)置，能夠檢測(cè)上述檢測(cè)對(duì)象的曲率，具有：光源；導(dǎo)光部件31，沿著上述檢測(cè)對(duì)象設(shè)置，將來(lái)自上述光源的光導(dǎo)光；多個(gè)被檢測(cè)部36，設(shè)在沿著上述導(dǎo)光部件31的長(zhǎng)度方向L的多個(gè)部位，具有光吸收性，并且，具備具有相互不同的固有的吸收?qǐng)D案的吸收帶46和具有上述吸收帶46中的固有的特征性吸收?qǐng)D案的特征性吸收帶；光檢測(cè)器33，能夠檢測(cè)從上述光源照射到上述被檢測(cè)部36中的與上述特征性吸收帶對(duì)應(yīng)的帶寬的光中的、沒(méi)有被上述特征性吸收帶吸收的余部光；運(yùn)算部，基于上述余部光的變化率運(yùn)算上述檢測(cè)對(duì)象的曲率。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過(guò)按每個(gè)被檢測(cè)部36設(shè)定吸收帶及特征性吸收帶，能夠在沿著導(dǎo)光部件31的長(zhǎng)度方向L的多個(gè)部位設(shè)置被檢測(cè)部36，所以能夠更高精度地檢測(cè)檢測(cè)對(duì)象的曲率。

在此情況下，多個(gè)被檢測(cè)部36中的一個(gè)被檢測(cè)部36的吸收帶46的帶寬與多個(gè)被檢測(cè)部36中的其他被檢測(cè)部36的吸收帶46的帶寬至少一部分重疊。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過(guò)容許吸收帶46彼此的重疊，能夠沿著導(dǎo)光部件31的長(zhǎng)度方向L設(shè)置許多被檢測(cè)部36。

多個(gè)被檢測(cè)部36中的一個(gè)被檢測(cè)部36的上述特征性吸收帶的帶寬與多個(gè)被檢測(cè)部36中的其他被檢測(cè)部36的上述特征性吸收帶的帶寬至少一部分重疊，并且，一個(gè)被檢測(cè)部36的上述特征性吸收帶的吸收率與其他被檢測(cè)部36的上述特征性吸收帶的吸收率不同。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即使容許特征性吸收帶彼此的重復(fù)，通過(guò)使特征性吸收帶彼此的光的吸收率具有差異，也能夠由運(yùn)算部掌握在哪個(gè)地點(diǎn)的被檢測(cè)部36中檢測(cè)對(duì)象發(fā)生了彎曲。由此，能夠使沿著檢測(cè)對(duì)象的長(zhǎng)度方向L設(shè)置的被檢測(cè)部36的數(shù)量進(jìn)一步增加，能夠更高精度地檢測(cè)檢測(cè)對(duì)象的曲率。

被檢測(cè)部36由含有色素的樹(shù)脂、電介質(zhì)膜、以及上述含有色素的樹(shù)脂與上述電介質(zhì)膜的組合中的某種構(gòu)成。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，容易設(shè)計(jì)被檢測(cè)部36所固有的吸收帶46及固有的特征性吸收帶，能夠設(shè)置許多被檢測(cè)部36而高精度地運(yùn)算曲率。

導(dǎo)光部件31具有芯41和將芯41包圍并且在沿著導(dǎo)光部件31的長(zhǎng)度方向L的多個(gè)部位包含容納了1個(gè)或多個(gè)被檢測(cè)部36的多個(gè)容納部的包層42，上述含有色素的樹(shù)脂具有與包層42同等的柔軟性。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠在維持導(dǎo)光部件31的柔軟性的狀態(tài)下，在導(dǎo)光部件31的長(zhǎng)度方向L上的多個(gè)部位設(shè)置被檢測(cè)部36。

光檢測(cè)器33具有多個(gè)檢測(cè)波段，上述多個(gè)檢測(cè)波段中的一個(gè)具有與上述多個(gè)檢測(cè)波段中的其他檢測(cè)波段的一部分重疊的部分。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)具有連續(xù)的檢測(cè)波段的光檢測(cè)器33，能夠?qū)?yīng)于該連續(xù)的檢測(cè)波段而以較小的間距設(shè)計(jì)特征性吸收帶。由此，容易沿著檢測(cè)對(duì)象的長(zhǎng)度方向L以高密度設(shè)置多個(gè)被檢測(cè)部36，能夠提高檢測(cè)對(duì)象的曲率的檢測(cè)精度。

上述光源照射包含上述特征性吸收帶的一部分的光。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠提高光源的自由度，能夠使材料籌備時(shí)的制約較少而實(shí)現(xiàn)低成本化。

導(dǎo)光部件31具有芯41和將芯41包圍并且在沿著導(dǎo)光部件31的長(zhǎng)度方向L的多個(gè)部位含有容納了多個(gè)被檢測(cè)部36的多個(gè)容納部的包層42，被檢測(cè)部36是電介質(zhì)膜，在該電介質(zhì)膜中，在與芯41相接的面的相反側(cè)的面上緊密接觸有折射率比芯41高的部件。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠使光容易從芯41對(duì)由電介質(zhì)膜構(gòu)成的被檢測(cè)部36泄漏。由此，能夠充分地得到用來(lái)檢測(cè)曲率的光，能夠提高檢測(cè)對(duì)象的曲率的檢測(cè)精度。

[第2實(shí)施方式]

參照?qǐng)D27、圖28，對(duì)第2實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡裝置進(jìn)行說(shuō)明。第2實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡裝置11，在曲率傳感器22的第2光源32的結(jié)構(gòu)不同這一點(diǎn)上與第1實(shí)施方式不同，但其他部分與第1實(shí)施方式是共通的。因此，主要對(duì)與第1實(shí)施方式不同的部分進(jìn)行說(shuō)明，關(guān)于與第1實(shí)施方式共通的部分省略圖示或說(shuō)明。

如圖27、圖28所示，第2光源32能夠以時(shí)間差將波段不同的多個(gè)光依次有時(shí)間差地發(fā)出。在圖27、圖28中，表示了波段不同的兩個(gè)光，但波段不同的光的數(shù)量并不限于兩個(gè)。能夠由第2光源32照射的多個(gè)波段分別對(duì)應(yīng)于被檢測(cè)部36的特征性吸收帶。

第2光源32具有能夠發(fā)出相互不同的波段的光的多個(gè)LED、和使多個(gè)LED以時(shí)間差發(fā)光的控制電路部。

光檢測(cè)器33與第1實(shí)施方式同樣，具有與多個(gè)被檢測(cè)部36的特征性吸收帶的全部相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)帶寬B。因此，光檢測(cè)器33的檢測(cè)帶寬B對(duì)應(yīng)于由第2光源32照射的波段不同的光的全部。光檢測(cè)器33例如由硅光電二極管構(gòu)成。

根據(jù)第2實(shí)施方式，曲率傳感器22沿著具有撓性的線狀的檢測(cè)對(duì)象設(shè)置，能夠檢測(cè)上述檢測(cè)對(duì)象的曲率，具有：光源，能夠以時(shí)間差照射波長(zhǎng)不同的多個(gè)種類的光；導(dǎo)光部件31，沿著上述檢測(cè)對(duì)象設(shè)置，將來(lái)自上述光源的光導(dǎo)光；多個(gè)被檢測(cè)部36，設(shè)在沿著導(dǎo)光部件31的長(zhǎng)度方向L的多個(gè)部位，具有光吸收性，并且，具備具有相互不同的固有的吸收?qǐng)D案的吸收帶46、和具有吸收帶46中的固有的特征性吸收?qǐng)D案的特征性吸收帶；光檢測(cè)器33，具有與上述多個(gè)被檢測(cè)部36分別具有的上述特征性吸收帶的全部相對(duì)應(yīng)、并且能夠檢測(cè)從上述光源照射在被檢測(cè)部36上的與上述特征性吸收帶對(duì)應(yīng)的帶寬的光中的沒(méi)有被上述特征性吸收帶吸收的余部光的檢測(cè)波段；運(yùn)算部，基于上述余部光的變化率運(yùn)算上述檢測(cè)對(duì)象的曲率。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，與第1實(shí)施方式同樣，能夠通過(guò)與特征性吸收帶對(duì)應(yīng)的帶寬而檢測(cè)到達(dá)光檢測(cè)器33的光(余部光)的變化率。進(jìn)而，在本實(shí)施方式中，由于從光源將波長(zhǎng)不同的多個(gè)種類的光以時(shí)間差照射，所以在光檢測(cè)器33中能夠以時(shí)間差接受光的信息，余部光的分離性變得良好。因此，光檢測(cè)器33的檢測(cè)分辨度提高，能夠進(jìn)一步提高曲率的檢測(cè)精度。此外，作為光檢測(cè)器33，能夠使用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)曲率傳感器22的成本降低。

在上述實(shí)施方式中記載的內(nèi)窺鏡裝置11及曲率傳感器22在不脫離發(fā)明主旨的范圍內(nèi)能夠各種各樣地變形而實(shí)施。進(jìn)而，還能夠?qū)⒌?實(shí)施方式中的構(gòu)成要素與第2實(shí)施方式中的構(gòu)成要素組合來(lái)構(gòu)成1個(gè)發(fā)明。

本發(fā)明的曲率傳感器22也能夠應(yīng)用到不存在設(shè)在前端硬質(zhì)部處的照明光學(xué)系統(tǒng)、圖像拍攝裝置、監(jiān)視器及包括物鏡等的觀察光學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)窺鏡裝置或?qū)Ч苤小４送猓景l(fā)明的曲率傳感器22不僅能夠應(yīng)用到醫(yī)療用內(nèi)窺鏡裝置中，也能夠應(yīng)用到工業(yè)用的內(nèi)窺鏡裝置中。

標(biāo)號(hào)說(shuō)明

11內(nèi)窺鏡裝置；22曲率傳感器；26插入部；31導(dǎo)光部件；32第2光源；33光檢測(cè)器；36被檢測(cè)部；38控制運(yùn)算部；41芯；42包層；46吸收帶；51電介質(zhì)膜效果增大樹(shù)脂。