JP6561134B2 - 湾曲情報導出装置 - Google Patents

Description

本発明は、可撓性を有する可撓部の湾曲状態を表す湾曲情報を導出する湾曲情報導出装置に関する。

挿入装置（例えば、内視鏡）の可撓性の挿入部に組み込んで挿入部の湾曲状態を検出するための装置が知られている。例えば特許文献１は、光ファイバを用いた内視鏡形状検出プローブを開示している。このプローブは、挿入部と一体的に曲がる光ファイバを有する。光ファイバには、その長手方向において略同一の位置に、例えばＸ方向及びＹ方向である２方向の曲率を検出するための２つの光変調部が設けられる。光変調部は、光ファイバを伝達する光の波長成分の強度等を変調する。このプローブでは、光変調部を通過する前後の波長成分の強度等に基づいて、光変調部における光ファイバの曲率、延いては光ファイバと一体的に曲がった挿入部の曲率が検出される。

日本国特許第４７１４５７０号公報

特許文献１は、変調前における光変調部（挿入部）の曲げのみに由来（起因）するスペクトルの変化をどのように取得するか具体的に開示しておらず、光変調部の湾曲状態を表す湾曲情報（曲げの向き及び曲げの大きさ）を導出できない。ここでスペクトルとは、所定の波長領域における波長毎の光強度の関係を表す検出光量情報を含む。

湾曲状態は、曲げのみに由来するスペクトルの変化を基に演算される必要がある。しかしながら、通常、例えば、光源周辺の環境温度と光源の駆動電流と光源に備えられる発光素子の発熱と光源の経時的な変化との少なくとも１つによって、光源のスペクトルは変化する。光源のスペクトルの変化は、曲げのみに由来するスペクトルの変化に重畳される。したがって、導出される湾曲情報と実際の湾曲情報との間では、光源のスペクトルの変化に由来する誤差が発生し、正確な湾曲情報は導出されない。

本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、正確な湾曲情報（曲げの向き及び曲げの大きさ）を導出する湾曲情報導出装置を提供することを目的とする。

本発明の湾曲情報導出装置の一態様は、光を出射する光源と、前記光の一部である第１光を導光する第１の導光部材と、前記第１の導光部材に設けられ、前記第１の導光部材によって導光される前記第１光のスペクトルに対して影響を与える被検出部と、前記光の一部であって、前記第１光と異なる第２光を導光する第２の導光部材と、所定の第１光透過率を有する第１透過部と、前記第１光透過率と異なる第２光透過率を有する第２透過部と、遮光部とを有し、前記第１の導光部材によって導光された前記第１光と前記第２の導光部材によって導光された第２光とが進行する切替部材と、前記切替部材を駆動することで、前記第１光の光路上に前記第１透過部が配置されて前記第１光を透過し前記第２光の光路上に前記遮光部が配置されて前記第２光を遮光する第１状態と、前記第１光の光路上に前記遮光部が配置されて前記第１光を遮光し前記第２光の光路上に前記第２透過部が配置されて前記第２光を透過する第２状態を切り替える駆動部と、前記第１状態における前記第１透過部を透過した前記第１光のスペクトルの変化である第１スペクトルの変化と、前記第２状態における前記第２透過部を透過した前記第２光のスペクトルの変化である第２スペクトルの変化とを検出する検出器と、前記第２スペクトルの変化に基づき、前記光源のスペクトルの変化が前記第１スペクトルの変化に与える影響を抑制する抑制情報を算出する生成ユニットと、前記第１スペクトルの変化と前記抑制情報とに基づき、前記第１スペクトルの変化における前記光源のスペクトルの変化の影響を抑制したスペクトルの変化である変化情報を算出し、前記変化情報を基に前記第１の導光部材の曲げの向きと曲げの大きさを表す湾曲情報を導出する湾曲情報演算部とを具備する。

本発明によれば、正確な湾曲情報（曲げの向き及び曲げの大きさ）を導出する湾曲情報導出装置を提供できる。

図１Ａは、本発明の第１の実施形態の湾曲情報導出装置を有する内視鏡システムの構成を概略的に示す図である。 図１Ｂは、可撓部の湾曲の状態を表す量について説明するための図である。 図２は、センサの構成の一例を示すブロック図である。 図３は、導光部材の縦断面図である。 図４は、図３のＡ−Ａ線に沿った導光部材の横断面図である。 図５は、所定の波長領域における波長毎の光強度の関係を表す第１スペクトルに関して、基準状態における第１スペクトルＩ０と湾曲状態における第１スペクトルＩ１との関係を示す図である。 図６は、各波長における光強度の変化率を示し、具体的には基準状態における第１スペクトルＩ０に対する湾曲状態における第１スペクトルＩ１の湾曲変化率を示す図である。 図７は、所定の波長領域における波長毎の光強度の関係を表す第２スペクトルに関して、時刻Ｔ０における第２スペクトルＱ０と時刻Ｔ２における第２スペクトルＱ２との関係を示す図である。 図８は、各波長における光強度の変化率を示し、具体的には時刻Ｔ０における第２スペクトルＱ０に対する、時刻Ｔ２における第２スペクトルＱ２の光源変化率を示す図である。 図９は、各波長における光強度の変化率を示し、具体的には基準状態且つ時刻Ｔ０における第１スペクトルＩ０に対する湾曲状態且つ時刻Ｔ４における第１スペクトルＩ４の変化率を示す図である。 図１０は、制御部における処理の流れの一部を示すフローチャートである。 図１１は、第１の実施形態の第１変形例におけるセンサの構成の一例を示すブロック図である。 図１２は、第１の実施形態の第２変形例におけるセンサの構成の一例を示すブロック図である。 図１３Ａは、第２の実施形態におけるセンサの構成の一例を示すブロック図である。 図１３Ｂは、切替部材が第１状態であることを示す図である。 図１３Ｃは、図１３Ｂに示す切替部材が第２状態であることを示す図である。 図１３Ｄは、図１３Ｂに示す切替部材が第３状態であることを示す図である。 図１４Ａは、第２の実施形態の第１変形例を示し、遮光部材が第１状態であることを示す図である。 図１４Ｂは、図１４Ａに示す遮光部材が第２状態であることを示す図である。 図１４Ｃは、図１４Ａに示す遮光部材が第３状態であることを示す図である。 図１５Ａは、第２の実施形態の第２変形例を示し、遮光部材が第１状態であることを示す図である。 図１５Ｂは、図１５Ａに示す遮光部材が第２状態であることを示す図である。 図１５Ｃは、図１５Ａに示す遮光部材が第３状態であることを示す図である。 図１６は、第３の実施形態におけるセンサの構成の一例を示すブロック図である。 図１７は、第４の実施形態におけるセンサの構成の一例を示すブロック図である。

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。

［第１の実施形態］
図１Ａと図１Ｂと図２乃至図１０を参照して第１の実施形態について説明する。

図１Ａに示すように、内視鏡システム１は、内視鏡８１０と、内視鏡制御部８２０と、入力機器１９０と、表示部１８０と、湾曲情報導出装置（以下、導出装置１０と称する）とを有する。

本実施形態の内視鏡８１０は、被挿入体に挿入される挿入装置の一例である。内視鏡８１０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。内視鏡８１０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、被挿入体の内部に挿入される軟性の挿入部８１２を有していればよい。被挿入体は、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。

内視鏡８１０は、被挿入体の内部に挿入される挿入部８１２と、挿入部８１２の基端部に連結され、内視鏡８１０を操作する操作部８１４と、操作部８１４に連結され、内視鏡制御部８２０に着脱自在なコード（図示しない）とを有する。

挿入部８１２は、例えば、中空で、細長い。挿入部８１２は、挿入部８１２の先端部から基端部に向かって、内視鏡８１０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８１６と、所望の方向に所望の量だけ湾曲可能な湾曲部８１７と、可撓性を有し外力によって撓む可撓管部８１８とを有する。内部部材は、例えば、不図示の照明光学系と不図示の撮像素子とを有する。

操作部８１４は、湾曲部８１７を含む内視鏡８１０の各種操作のために用いられる。

内視鏡制御部８２０は、撮像素子の駆動及び照明光の調光といった内視鏡８１０の各種動作を制御する。内視鏡制御部８２０は、撮像素子によって取得された画像を処理する画像処理部８２２を有する。

表示部１８０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１８０は、内視鏡制御部８２０に接続され、画像処理部８２２で処理された画像を表示する。また、表示部１８０は、後述する制御部１００に接続され、導出装置１０により得られた湾曲情報等を表示する。

入力機器１９０は、一般的な入力用の機器であり、例えば、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、タグリーダ、ボタンスイッチ、スライダ、ダイヤルである。入力機器１９０は、制御部１００に接続される。入力機器１９０は、ユーザが導出装置１０を動作させるための各種指令を入力するために用いられる。入力機器１９０は、記憶媒体であってもよい。この場合、記憶媒体に記憶された情報が制御部１００に入力される。

導出装置１０は、挿入部８１２の、特に湾曲部８１７または可撓管部８１８（以下、これらを可撓部８１９と称する）の湾曲状態を表す湾曲情報を導出するための装置である。

湾曲情報について、図１Ｂを参照して説明する。図１Ｂには、原点Ｐ_０（０，０，０）から点Ｐ_１（０，０，Ｌ）にわたって直線状に位置された長さＬの可撓部８１９が実線で示されている。可撓部８１９が図１Ｂに想像線で示されるように湾曲し、点Ｐ_１（０，０，Ｌ）が点Ｐ’_１（ｘ，ｙ，ｚ）まで変位したとする。ここで、可撓部８１９は、便宜上、円弧状に湾曲しているとする。このとき、可撓部８１９の湾曲状態を表すためには、曲げの向きと曲げの大きさとの２つの情報が必要である。曲げの向きは、例えば、点Ｐ’_１（ｘ，ｙ，ｚ）をｘｙ平面に投影した点（ｘ，ｙ，０）と原点Ｐ_０（０，０，０）とを通る直線とｘ軸とがなす角度θで表される。また、曲げの大きさは、例えば、曲率κ、曲率半径ｒ＝κ^−１、中心角φ＝Ｌ／ｒ＝κＬなどで表される。このように、本明細書では、可撓部８１９の湾曲状態を表すために必要な曲げの向き及び曲げの大きさが湾曲情報と称される。後述するが、このために導出装置１０は、検出用の光を導光する導光部材４２０に設けられた１以上の被検出部４１１の曲げの向き及び曲げの大きさを表す湾曲情報を導出する。

図１Ａに示すように、導出装置１０は、センサ駆動部３００及びセンサ部４００を有するセンサ５００と、制御部１００とを有する。センサ駆動部３００は、内視鏡８１０とは別体であり、内視鏡８１０に接続される。センサ部４００は、内視鏡８１０内にその長手方向に沿って組み込まれる。

図１Ａと図２とに示すように、センサ駆動部３００は、光源３１０と、第１光検出器３２０と、光分岐部３３０と、生成ユニット６００とを有する。センサ部４００は、１以上の被検出部４１１が設けられた導光部材４２０と、反射部材４３０とを有する。

光源３１０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部である。光源３１０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。光源３１０は、照明光学系に供給される照明用の光を出射するのではなく、湾曲情報のための検出用の光を導光部材４２０に出射する。

光分岐部３３０は、光源３１０及び第１光検出器３２０に光学的に接続される。光分岐部３３０は、例えば光カプラまたはビームスプリッタを有する。光分岐部３３０は、光源３１０から出射された光を導光部材４２０に導き、また、導光部材４２０によって導かれた光を第１光検出器３２０に導く。

導光部材４２０は、例えば光ファイバであり、可撓性を有する。導光部材４２０の基端は、光分岐部３３０に接続される。導光部材４２０は、図１Ａに概略的に示されるように、挿入部８１２内にその長手方向に沿って組み込まれる。導光部材４２０において、挿入部８１２のうち湾曲情報を算出したい箇所に、例えば可撓部８１９に被検出部４１１が配置される。被検出部４１１は、可撓部８１９の長手方向または可撓部８１９の周方向において互いに異なる位置に配置される。

図３は、導光部材４２０の光軸を含む縦断面図である。図４は、図３のＡ−Ａ線に沿った導光部材４２０の径方向の断面図である。導光部材４２０は、コア４２３と、コア４２３を囲んでいるクラッド４２２と、クラッド４２２を囲んでいるジャケット４２１とを有している。

被検出部４１１は、ジャケット４２１及びクラッド４２２の一部を除去しコア４２３を露出させて、露出したコア４２３上に光吸収体４２４を設けることにより形成されている。光吸収体４２４は、導光部材４２０によって導光される光の一部を吸収する。光吸収体４２４が吸収する光量は、被検出部４１１の湾曲状態によって変化する。被検出部４１１それぞれに設けられた光吸収体４２４の吸収スペクトルの特性は、被検出部４１１毎に異なる。

被検出部４１１の湾曲状態と導光部材４２０を導光する光の伝達量との関係について簡単に説明する。導光部材４２０が直線状態の場合には、導光部材４２０を導光する光の一部が光吸収体４２４に吸収される。これに対して、光吸収体４２４が内側にくるように導光部材４２０が湾曲した場合には、光吸収体４２４に当たる光が減少するため、光吸収体４２４による光の吸収量が小さくなる。従って、導光部材４２０を導光する光の伝達量が増加する。一方、被検出部４１１が外側にくるように導光部材４２０が湾曲した場合には、光吸収体４２４に当たる光が増加するため、光吸収体４２４による光の吸収量が大きくなる。従って、導光部材４２０を導光する光の伝達量が減少する。

このように、被検出部４１１の湾曲状態に応じて、導光部材４２０を導光する光の量が変化する。つまり被検出部４１１は、導光部材４２０に導光された光を可撓部８１９の湾曲状態によって変調する光変調部として機能する。

なお、光吸収体４２４に限定されることなく、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、光学部材は、例えば波長変換部材であってもよい。つまり、被検出部４１１は、導光部材４２０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領域の光を発する物質、例えば蛍光体で構成されてよい。

図２に示すように、導光部材４２０の光分岐部３３０に接続されていない側の端部、すなわち先端には、反射部材４３０が設けられる。反射部材４３０は、光分岐部３３０から導光部材４２０によって導かれた光を、光分岐部３３０の方向に戻るように反射させる。

第１光検出器３２０は、波長毎の光強度を検出する検出器である。第１光検出器３２０は、例えば、分光器である。第１光検出器３２０は、反射部材４３０によって反射された後に導光部材４２０によって導光された光のスペクトルである第１スペクトルを検出する。第１スペクトルは、入力部１３０を介して記憶部１２０に記憶される。ここで第１スペクトルとは、所定の波長領域における波長毎の光強度の関係を表す検出光量情報である。

なお、光検出器は、分光特性を有する光検出器に限定されない。光源及び光検出器には、光源と光検出器との組み合わせにより複数の所定の波長領域ごとの光量を検出する態様が含まれる。例えば、光源及び光検出器には、光源から狭帯域光を時間で順番に出射し、広帯域光検出器で各波長領域の光量を検出する態様が含まれる。

生成ユニット６００は、第２変化情報における第１変化情報を抑制する抑制情報を生成する。抑制情報の生成については、後述する。
第１変化情報とは、例えば被検出部４１１の曲げに由来しないスペクトルの変化を表す。被検出部４１１の曲げに由来しないスペクトルの変化一例として、例えば光源３１０のスペクトルの変化が挙げられる。光源３１０のスペクトル（以下、第２スペクトルと称する）とは、例えば、光源３１０から出射された直後の光のスペクトルであり、導光部材４２０とは異なる導光部材６０１によって生成ユニット６００に導光された光のスペクトルをいう。つまり、導光部材６０１によって生成ユニット６００に導光される光は、被検出部４１１によって変調されていない光である。第２スペクトルとは、所定の波長領域における波長毎の光強度の関係を表す検出光量情報である。
第２変化情報とは、第１変化情報を含み且つ被検出部４１１の曲げに由来するスペクトルの変化を表す。第２変化情報は、記憶部１２０に記憶される第１スペクトルを基に、後述する湾曲情報演算部１１０によって算出される。
なお本実施形態では、後述するが、被検出部４１１の曲げのみに由来するスペクトルの変化を、第３変化情報と表す。すなわち、第３変化情報は、第２変化情報から第１変化情報を取り除いた情報である。言い換えれば、第２変化情報は、曲げのみに由来する第３変化情報に、曲げに由来しない第１変化情報が重畳している。

生成ユニット６００は、第２スペクトルを既知にする。生成ユニット６００は、導光部材６０１と、第２光検出器６０３と、生成本体部（以下、本体部６０５と称する）とを有する。

導光部材６０１は、導光部材４２０とは異なる部材である。導光部材６０１は、一端部にて光源３１０に光学的に接続され、他端部にて第２光検出器６０３に光学的に接続される。導光部材６０１は、光源３１０から出射された検出用の光を、被検出部４１１等を介さずに、第２光検出器６０３に導光する。導光部材６０１は、例えば光ファイバであり、可撓性を有する。

第２光検出器６０３は、波長毎の光強度を検出する検出器である。第２光検出器６０３は、例えば、被検出部４１１によって変調していない光のスペクトル、つまり第２スペクトルを検出する。第２光検出器６０３は、例えば、分光器である。第２光検出器６０３は、第２スペクトルを、本体部６０５に出力する。
本体部６０５は、第２スペクトルを基に、第１変化情報を生成する。なお第２光検出器６０３は第２スペクトルを湾曲情報演算部１１０に出力し、湾曲情報演算部１１０が第１変化情報を生成してもよい。または第２スペクトルは記憶部１２０に記憶され、本体部６０５または湾曲情報演算部１１０は記憶部１２０に記憶される第２スペクトルを基に第１変化情報を生成してもよい。湾曲情報演算部１１０が生成した場合、第１変化情報は、本体部６０５に出力されてもよいし、記憶部１２０に記憶され本体部６０５に読み出されてもよい。

本体部６０５は、第１変化情報を基に抑制情報を生成し、制御部１００に出力する。抑制情報の生成については、後述する。本体部６０５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いる。本体部６０５は、制御部１００に配置されてもよい。本体部６０５は、湾曲情報演算部１１０に含まれてもよい。

次に、導出装置１０の制御部１００について、図１Ａを再び参照して説明する。制御部１００は、例えばパーソナルコンピュータ等の電子計算機によって構成されることができる。制御部１００は、演算部１０１と、内視鏡湾曲情報計算部１４０と、光検出器駆動部１５０と、出力部１６０とを有している。

演算部１０１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いる。演算部１０１は、入力部１３０と、記憶部１２０と、湾曲情報演算部１１０とを有している。

入力部１３０には、第１光検出器３２０から第１スペクトルと本体部６０５から抑制情報とが入力される。入力部１３０は、入力された第１スペクトルと抑制情報とを湾曲情報演算部１１０に伝達する。また、入力部１３０には、入力機器１９０から被検出部４１１の後述する光量情報関係が入力されてもよい。さらに、入力部１３０には、内視鏡制御部８２０から出力された情報も入力される。入力部１３０は、これら入力された情報を湾曲情報演算部１１０または光検出器駆動部１５０に伝達する。

記憶部１２０は、湾曲情報演算部１１０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、例えば計算アルゴリズムを含むプログラム、被検出部４１１の光量情報関係を記憶している。
光量情報関係は、例えば、被検出部４１１それぞれに配置された光吸収体４２４の吸収スペクトルと、被検出部４１１それぞれが変調する光の強度と湾曲情報との関係とを示す。

湾曲情報演算部１１０は、第２変化情報と抑制情報と、記憶部１２０に記憶されている光量情報関係に基づいて、被検出部４１１の湾曲情報を算出する。湾曲情報演算部１１０は、第１の演算部２１２と第２の演算部２１４とを有している。第１の演算部２１２は、第２変化情報と抑制情報と、記憶部１２０に記憶されている光量情報関係に基づいて被検出部４１１ごとの光量変化情報を算出する。第２の演算部２１４は、第１の演算部２１２によって算出された光量変化情報と、記憶部１２０に記憶されている湾曲係数とに基づいて、被検出部４１１における湾曲情報を算出する。湾曲情報演算部１１０は、算出した湾曲情報を内視鏡湾曲情報計算部１４０に伝達する。また、湾曲情報演算部１１０は、第１光検出器３２０と第２光検出器６０３との動作に関する情報を光検出器駆動部１５０に出力する。

内視鏡湾曲情報計算部１４０は、例えばＣＰＵまたはＡＳＩＣなどを含む。内視鏡湾曲情報計算部１４０は、湾曲情報演算部１１０で算出された被検出部４１１の湾曲情報に基づいて、被検出部４１１が配置されている挿入部８１２の湾曲情報を算出する。算出された湾曲情報は、出力部１６０に伝達される。なお、内視鏡湾曲情報計算部１４０は、湾曲情報演算部１１０に組み込まれていてもよい。

光検出器駆動部１５０は、入力部１３０と湾曲情報演算部１１０とから取得した情報に基づいて、第１光検出器３２０と第２光検出器６０３との駆動信号を生成する。この駆動信号により、光検出器駆動部１５０は、例えば、入力部１３０を介して取得したユーザの指示に基づいて、第１光検出器３２０と第２光検出器６０３との動作のオン／オフを切り替えたり、湾曲情報演算部１１０から取得した情報に基づいて、第１光検出器３２０と第２光検出器６０３とのゲインを調整したりできる。また、光検出器駆動部１５０は、光源３１０の動作も制御する駆動信号を生成できるように構成されていてもよい。光検出器駆動部１５０は、生成した駆動信号を出力部１６０に伝達する。

出力部１６０は、湾曲情報演算部１１０から取得した被検出部４１１の湾曲情報と内視鏡湾曲情報計算部１４０から取得した挿入部８１２の湾曲情報とを表示部１８０に出力する。また、出力部１６０は、取得したこれら湾曲情報を内視鏡制御部８２０に出力する。また、出力部１６０は、光検出器駆動部１５０からの駆動信号を光源３１０と第１光検出器３２０と第２光検出器６０３とに出力する。

本実施形態の内視鏡システム１及び導出装置１０の動作について説明する。
内視鏡８１０の挿入部８１２は、ユーザによって被挿入体内に挿入される。このとき、挿入部８１２は、被挿入体の形状に追従して湾曲する。内視鏡８１０は、挿入部８１２内の観察光学系及び撮像素子により画像信号を得る。得られた画像信号は、内視鏡制御部８２０の画像処理部８２２に伝達される。画像処理部８２２は、取得した画像信号に基づいて、被挿入体の内部の画像を作成する。画像処理部８２２は、作成した画像を表示部１８０に表示させる。

ユーザが挿入部８１２の湾曲情報を表示部１８０に表示させたいとき、あるいは内視鏡制御部８２０に挿入部８１２の湾曲情報を用いた各種動作を行わせたいときには、ユーザはその旨を入力機器１９０により制御部１００に入力する。このとき、導出装置１０が動作する。

導出装置１０が動作すると、センサ駆動部３００の光源３１０は、所定の発光波長領域の光を出射する。光源３１０から出射された光は、光分岐部３３０を介してセンサ部４００の導光部材４２０へと導かれる。導かれた光は、導光部材４２０内を基端側から先端側へと伝達される。その際、導光部材４２０に設けられた被検出部４１１の湾曲状態に応じて導光部材４２０中の光量が変化し、伝達される光量が波長毎に変化する。そして、この光は、反射部材４３０で反射して折り返し、導光部材４２０内を先端側から基端側へと伝達される。このとき反射光において、光量は再度、被検出部４１１よって変化し、伝達される光量は波長毎に変化する。つまり、反射光は、被検出部４１１による光量変化を再度受ける。反射光は、光分岐部３３０を介して第１光検出器３２０に到達する。第１光検出器３２０は、到達した光の強度を波長毎に検出する。

第１光検出器３２０は、各波長における光の強度を表す第１スペクトルを検出する。湾曲情報演算部１１０は、第１スペクトルを基に第２変化情報を生成する。

また光源３１０から出射された光は、導光部材６０１を介して、第２光検出器６０３に検出される。

ここで、第１光検出器３２０と生成ユニット６００と湾曲情報演算部１１０との動作について説明する。
以下において、時刻Ｔ０では、被検出部４１１は、例えば直線状態といった基準状態となっている。

まず、時刻Ｔ０，Ｔ１における第１スペクトルＩ０，Ｉ１を説明する。
時刻Ｔ１では、被検出部４１１は、基準状態に対して変化した変化状態、例えば湾曲状態である。
図５は、時刻Ｔ０および時刻Ｔ１において、第１の光検出器３２０によって検出された、所定の波長領域における波長毎の光強度の関係である第１スペクトルＩ０，Ｉ１の関係を示す。時刻Ｔ０における第１スペクトルＩ０は、被検出部４１１が基準状態におけるスペクトルを示す。時刻Ｔ１における第１スペクトルＩ１は、被検出部４１１が湾曲状態におけるスペクトルを示す。被検出部４１１が湾曲すると、曲げの向きと曲げの大きさとによって、光吸収体４２４で吸収される光量が変化する。ここでは、光源３１０のスペクトルの変化（第１変化情報）を考慮しないものとする。

次に、第１スペクトルＩ０，Ｉ１の変化率について説明する。
図６は、各波長における光強度の変化率を示し、具体的には基準状態における第１スペクトルＩ０に対する湾曲状態における第１スペクトルＩ１の変化率（Ｉ１／Ｉ０）である。この変化率を、以下において湾曲変化率と称する。湾曲変化率は、被検出部４１１の曲げのみに由来するスペクトルの変化率であり、第３変化情報である。

次に時刻Ｔ０，Ｔ２における第２スペクトルＱ０，Ｑ２を説明する。
時刻Ｔ２では、被検出部４１１は、基準状態のままであり、光源３１０のスペクトルが変化した状態である。
図７は、時刻Ｔ０および時刻Ｔ２において、第２の光検出器６０３によって検出された、所定の波長領域における波長毎の光強度の関係である第２スペクトルＱ０，Ｑ２の関係を示す。第２スペクトルＱ０は、時刻Ｔ０における第２スペクトルを示す。第２スペクトルＱ２は、時刻Ｔ０から所定の時間経過した時刻Ｔ２における第２スペクトルを示す。第２スペクトルＱ２は、例えば、所定時刻経過に伴い、光源３１０周辺の環境温度と光源３１０の駆動電流と光源３１０に備えられる発光素子の発熱と光源３１０の経時的な変化との少なくとも１つによって、第２スペクトルＱ０に対して変化する。第２スペクトルＱ０，Ｑ２は、第２光検出器６０３によって検出されることで、既知となる。
なお、第２スペクトルＱ０，Ｑ２は、被検出部４１１の湾曲の状態の影響を受けない。

次に、第２スペクトルＱ０，Ｑ２の変化率について説明する。
図８は、各波長における光強度の変化率を示し、具体的には時刻Ｔ０における第２スペクトルＱ０に対する時刻Ｔ２における第２スペクトルＱ２の変化率（Ｑ２／Ｑ０）である。この変化率を、以下において、光源変化率と称する。光源変化率は、光源３１０のスペクトルの変化率であり、第１変化情報を表す。この光源変化率は、例えば生成ユニット６００の本体部６０５によって演算され、入力部１３０を介して湾曲情報演算部１１０に出力される。光源変化率（Ｑ２／Ｑ０）は、既知であるＱ２，Ｑ０を用いるため、既知となる。

次に、時刻Ｔ０から所定の時間経過した時刻Ｔ３において、光源３１０のスペクトルが時刻Ｔ２と同様に第２スペクトルＱ０から第２スペクトルＱ２と変化し、且つ被検出部４１１が基準状態のままである際に、第１光検出器３２０によって検出された光の第１スペクトルＩ３及び湾曲変化率（第３変化情報）について考える。

時刻Ｔ０において、被検出部４１１は基準状態である。このとき導光部材４２０に第１スペクトルＩ０の光が導光されて第１光検出器３２０は第１スペクトルＩ０を検出すると定義し、導光部材６０１に第２スペクトルＱ０の光が導光されて第２光検出器６０３は第２スペクトルＱ０を検出すると定義する。

時刻Ｔ０から所定の時間経過した時刻Ｔ３において、時刻Ｔ０と同様に、被検出部４１１は基準状態のままである。この場合、光源３１０のスペクトルの変化により導光部材６０１にはスペクトルＱ２の光が導光されると定義する。時刻Ｔ２の時と同様に、時刻Ｔ３において、第２光検出器６０３はスペクトルＱ２を検出すると定義する。時刻Ｔ３において、被検出部４１１が基準状態であるため、曲げのみに由来するスペクトルの変化（第３変化情報）は発生しない。したがって、時刻Ｔ３において、曲げに由来しないスペクトルの変化（第１変化情報）のみが発生する。すなわち、被検出部４１１は基準状態であるため、本来であれば、図５に示す時刻Ｔ０と同様に、第１光検出器３２０は第１スペクトルＩ０と等しい第１スペクトルＩ３を検出する。しかしながら、第１光検出器３２０によって検出される時刻Ｔ３における第１スペクトルＩ３は時刻Ｔ０，Ｔ３における第２スペクトルＱ０，Ｑ２を考慮する必要がある。この場合、第１スペクトルＩ３は、Ｉ０×Ｑ２／Ｑ０となる。このように、被検出部４１１の形状が変化しなくても、光源３１０のスペクトルの変化により、第１スペクトルには曲げに由来しない第１変化情報（光源変化率）が重畳される。
時刻Ｔ０（基準状態）における第１スペクトルＩ０に対する時刻Ｔ３（基準状態）における第１スペクトルＩ３の湾曲変化率は、Ｉ３／Ｉ０＝Ｑ２／Ｑ０であり、湾曲情報演算部１１０によって演算される。

次に時刻Ｔ０から所定の時間経過した時刻Ｔ４において、光源３１０のスペクトルが時刻Ｔ２と同様に第２スペクトルＱ０から第２スペクトルＱ２と変化し、且つ被検出部４１１は基準状態から時刻Ｔ１と同様に湾曲状態に変化した際に、第１光検出器３２０によって検出された光の第１スペクトルＩ４及び湾曲変化率（第３変化情報）について考える。

時刻Ｔ０において、被検出部４１１は基準状態である。このとき導光部材４２０に第１スペクトルＩ０の光が導光されて、第１光検出器３２０は第１スペクトルＩ０を検出すると定義する。また、導光部材６０１に第２スペクトルＱ０の光が導光されて、第２光検出器６０３は第２スペクトルＱ０を検出すると定義する。

時刻Ｔ０から所定の時間経過した時刻Ｔ４において、時刻Ｔ０とは異なり、被検出部４１１は湾曲状態である。この場合、導光部材６０１には第２スペクトルＱ２の光が導光され、第２光検出器６０３は第２スペクトルＱ２を検出すると定義する。被検出部４１１が湾曲状態であるため、本来であれば図５に示す時刻Ｔ１と同様に、第１光検出器３２０は第１スペクトルＩ１と等しい第１スペクトルＩ４を検出する。しかしながら、第１光検出器３２０によって検出される時刻Ｔ４における第１スペクトルＩ４は、時刻Ｔ０，Ｔ４における第２スペクトルＱ０，Ｑ２を考慮する必要がある。この場合、第１スペクトルＩ４は、Ｉ１×Ｑ２／Ｑ０となる。図９に示すように、時刻Ｔ０（基準状態）での第１スペクトルＩ０に対する時刻Ｔ４（湾曲状態）における第１スペクトルＩ４の湾曲変化率は、Ｉ４／Ｉ０＝Ｉ１×Ｑ２／Ｑ０／Ｉ０となる。この変化率は、第１変化情報（Ｑ２／Ｑ０）を含む第２変化情報であり、湾曲情報演算部１１０によって演算される。第２変化情報が第１変化情報を含むため、第２変化情報を基に演算される湾曲情報は、実際の湾曲情報とは異なる。つまり第２変化情報を基に演算された湾曲情報と実際の湾曲情報との間には、第１変化情報によって誤差が発生し、正確な湾曲情報は導出されない。したがって、第１変化情報を抑制し、図６に示す第３情報のみを基に湾曲情報を演算する必要がある。

そこで図１０を参照して、第１変化情報を抑制し、第３変化情報を演算する手順を説明する。時刻Ｔ０における被検出部４１１が基準状態で、第１光検出器３２０は第１スペクトルＩ０を検出し、生成ユニット６００の第２光検出器６０３は第２スペクトルＱ０を検出する（Ｓｔｅｐ１）。

時刻Ｔ０から所定の時間経過した時刻Ｔ４における被検出部４１１が湾曲状態で、第１光検出器３２０は第１スペクトルＩ４を検出し、生成ユニット６００の第２光検出器６０３は第２スペクトルＱ２を検出する（Ｓｔｅｐ２）。

時刻Ｔ０，Ｔ４における第２スペクトルＱ０，Ｑ２を考慮すると、第１スペクトルＩ４は、Ｉ１×Ｑ２／Ｑ０となる。時刻Ｔ０（基準状態）における第１スペクトルＩ０に対する時刻Ｔ４（湾曲状態）における第１スペクトルＩ４の湾曲変化率は、Ｉ４／Ｉ０＝Ｉ１×Ｑ２／Ｑ０／Ｉ０となる。

生成ユニット６００の本体部６０５は、第１変化情報の抑制のために、第１変化情報である光源変化率（Ｑ２／Ｑ０）の逆数を、第２変化情報における第１変化情報を抑制する抑制情報として演算する（Ｓｔｅｐ３）。つまり、本体部６０５は、抑制情報として、逆数であるＱ０／Ｑ２を演算する。Ｑ０／Ｑ２は、第２光検出器６０３の検出結果を基に演算される。Ｑ０／Ｑ２は、既知であるＱ２，Ｑ０を用いるため、既知となる。本体部６０５は、抑制情報を、入力部１３０を介して湾曲情報演算部１１０に出力する。

湾曲情報演算部１１０は、第２変化情報（Ｉ４／Ｉ０）と抑制情報（Ｑ０／Ｑ２）とを基に、第３変化情報を演算する（Ｓｔｅｐ４）。つまり湾曲情報演算部１１０は、第２変化情報から第３変化情報を抽出する。このため、湾曲情報演算部１１０は、下記式（１）の演算を実施する。
（Ｉ４／Ｉ０）×（Ｑ０／Ｑ２）・・・式（１）
＝（Ｉ１×Ｑ２／Ｑ０／Ｉ０）×（Ｑ０／Ｑ２）
＝Ｉ１／Ｉ０。

このように、湾曲情報演算部１１０は、抑制情報（Ｑ０／Ｑ２）を用いて、第２変化情報（Ｉ４／Ｉ０）から、第１変化情報（Ｑ２／Ｑ０）を打ち消し、第３変化情報（Ｉ１／Ｉ０）を演算する。

湾曲情報演算部１１０は、第３変化情報を基に、被検出部４１１の湾曲情報（曲げの向き及び曲げの大きさ）を演算する（Ｓｔｅｐ５）。

算出された被検出部４１１の湾曲情報は、内視鏡湾曲情報計算部１４０で取得される。内視鏡湾曲情報計算部１４０は、取得した湾曲情報に基づいて、挿入部８１２の湾曲情報を算出する。

湾曲情報演算部１１０で算出された被検出部４１１の湾曲情報と内視鏡湾曲情報計算部１４０で算出された挿入部８１２の湾曲情報とは、出力部１６０を介して内視鏡制御部８２０で取得される。また、これら湾曲情報は、出力部１６０を介して表示部１８０に表示される。

さらに、入力部１３０に入力された情報及び湾曲情報演算部１１０で算出された被検出部４１１の湾曲情報が、光検出器駆動部１５０で取得される。光検出器駆動部１５０は、取得した情報に基づいて、出力部１６０を介して第１光検出器３２０と第２光検出器６０３とに駆動信号を伝達し、第１光検出器３２０と第２光検出器６０３との動作を制御する。

このように本実施形態では、第２変化情報が第１変化情報を含んでも、抑制情報によって被検出部４１１の曲げのみに由来するスペクトルの変化を表す第３変化情報を演算できる。したがって、演算された湾曲情報と実際の湾曲情報との間に誤差が発生しても、この第３変化情報によって誤差を解消でき、正確な湾曲情報を導出できる。この誤差とは、被検出部４１１の曲げに由来しないスペクトルの変化に由来する誤差である。さらに、取得された湾曲情報に基づいて内視鏡湾曲情報計算部１４０が挿入部８１２の湾曲情報を算出する。これにより、内視鏡８１０の操作中にユーザが被検出部４１１や挿入部８１２の湾曲情報を把握することができる。

本実施形態では、第１光検出器３２０と第２光検出器６０３とが別体である。このため、光検出器それぞれを、それぞれの検出に専念させることができる。また検出に支障が生じた光検出器のみを新規の光検出器に交換でき、故障していない光検出器を使い続けることができる。

なお第２光検出器６０３は、例えばキャリブレーション時に、第２スペクトルＱ０を検出する。このキャリブレーションは、例えば、被検出部４１１が例えば直線状態といった基準状態且つ被検出部４１１の所定の動作回数が終了した際に実施される。キャリブレーションは、内視鏡８１０が導出装置１０に接続された際に、必ず実施されるものとしてもよいし、所望のタイミングで実施されてもよい。

第２光検出器６０３は、例えば下記タイミング１乃至５のいずれかにて、第２スペクトルＱ２を検出する。

タイミング１として、例えば第１光検出器３２０が第１スペクトルＩ１を検出する度に、第２光検出器６０３は第２スペクトルＱ２を検出する。つまり、第２光検出器６０３の検出タイミングは、第１光検出器３２０のタイミングと一致する。

タイミング２として、例えば第１光検出器３２０が第１スペクトルＩ１を所定回数検出すると、第２光検出器６０３は第２スペクトルＱ２を検出する。つまり、第２光検出器６０３の検出タイミングは、第１光検出器３２０のタイミングよりも少ない。例えば、第１光検出器３２０が１０回検出すると、第２光検出器６０３が１回検出する。

タイミング３として、第２光検出器６０３は、所定の時間ごとに、第２スペクトルＱ２を検出する。つまり第２光検出器６０３は、第１光検出器３２０に影響されることなく、独立して検出する。第２光検出器６０３は、例えば、１秒に１回検出する。

タイミング４として、光源３１０の温度が所定の範囲以上に変化した際に、第２光検出器６０３は第２スペクトルＱ２を検出する。例えば光源３１０の温度が所望値に対して±０．２℃以上に変化した際に、第２光検出器６０３は第２スペクトルＱ２を検出する。この場合、光源３１０の温度を計測する温度センサが必要となる。

タイミング５として、光源３１０に流れる駆動電流を基に、光源３１０の明るさが変わると、第２光検出器６０３は第２スペクトルＱ２を検出する。

このように被検出部４１１が基準状態且つ被検出部４１１の所定の動作回数が終了した際、所定の時間が経過した際、光源３１０に所定の温度変化が生じた際、または光源３１０の動作状態が変更された際に、第２光検出器６０３は第２スペクトルＱ０，Ｑ２を検出する。

なお第１変化情報において、波長とその波長における光強度との比が一定に保たれた状態で、光強度が変化することがあらかじめ分かっている光源３１０が使用されるとする。つまり、光源変化率（Ｑ２／Ｑ０）は、波長に依存しないことを示す。この場合、第２光検出器６０３は、波長に対する光強度を検出しない光強度センサを用いてもよい。

第２スペクトルＱ０と第２スペクトルＱ２との差が小さく、光源変化率（Ｑ２／Ｑ０）がほぼ１に近い場合、湾曲情報演算部１１０の負荷を軽減するために、本体部６０５は抑制情報を１としてもよい。

第１変化情報が顕著に表れる波長領域があらかじめ分かっている場合、湾曲情報演算部１１０の負荷を軽減するために、その波長領域のみにおいて、本体部６０５は抑制情報を生成してもよい。

湾曲情報演算部１１０において、導出の一例として、挿入部８１２の湾曲を挙げたが、これに限定する必要はなく、構造物のヘルスモニタリングのための歪みの検出でもよい。

第１光検出器３２０および第２光検出器６０３は、カラーフィルタのような所定の波長領域のみを透過させる素子と、フォトダイオードのような受光素子とで構成されても良い。
図示はしないが、第１光検出器３２０と第２光検出器６０３とは、異なるポートから入射された光のスペクトルをそれぞれ検出するマルチチャンネルの光検出器としてもよい。この場合、光検出器は、１台で複数のポートからスペクトルをそれぞれ検出できる。

第２光検出器６０３は、光源３１０から直接光を検出せず、例えば導光部材４２０から拡散された光を検出してもよい。

［第１変形例］
以下に図１１を参照して、本実施形態の第１変形例について説明する。
図１１に示すように、生成ユニット６００は、光源３１０から出射された光を、第２光検出器６０３と光分岐部３３０とに分割するビームスプリッタ６０７を有してもよい。ビームスプリッタ６０７は、光の進行方向において、光源３１０と光分岐部３３０との間に配置される。導光部材６０１は、光がビームスプリッタ６０７から第２光検出器６０３に直接入射するのであれば省略されてもよいし、ビームスプリッタ６０７と第２光検出器６０３との間に配置されてもよい。

［第２変形例］
以下に図１２を参照して、本実施形態の第２変形例について説明する。
図１２に示すように、生成ユニット６００は光分岐部３３０を有する。本実施形態の光分岐部３３０は、光源３１０から出射された光の一部を導光部材４２０に導き、導光部材４２０によって導かれた光を第１光検出器３２０に導き、光源３１０から出射された光の他部を第２光検出器６０３に導く。

［第２の実施形態］
図１３Ａと図１３Ｂと図１３Ｃと図１３Ｄ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。

本実施形態では、第２光検出器６０３が省略され、生成ユニット６００は導光部材６０１と切替器６０９と第１光検出器３２０と本体部６０５とを有する。

導光部材６０１は、一端部にて光源３１０に光学的に接続され、他端部にて切替器６０９に光学的に接続される。導光部材６０１によって切替器６０９に導光される光は、光源３１０から出射された光であり、被検出部４１１によって変調されていない光である。

切替器６０９は、光の進行方向において、導光部材６０１と第１光検出器３２０との間、且つ光分岐部３３０と第１光検出器３２０との間に配置される。

ここで、導光部材４２０を通じて光分岐部３３０から伝達された光を、第１光Ｌ１と称する。光源３１０から導光部材６０１を通じて直接伝達された光を、第２光Ｌ２と称する。図１３Ｂと図１３Ｃとに示すように、切替器６０９は、第１光Ｌ１と第２光Ｌ２とのいずれか一方を遮光する。これにより、第１光検出器３２０が検出する光は、第１光Ｌ１と第２光Ｌ２とのいずれか一方となる。図１３Ｄに示すように、切替器６０９は、切り替えにおいて、第１光Ｌ１と第２光Ｌ２とを遮光してもよい。このように、切替器６０９は、第１光検出器３２０が検出するスペクトルを、第１光Ｌ１の第１スペクトル、または第２光Ｌ２の第２スペクトルに切り替える。そして本体部６０５は、第１光検出器３２０によって検出された第２スペクトルを基とする第１変化情報を基に抑制情報を生成する。

切替器６０９は、切替部材６１１と、切替部材６１１と第１光検出器３２０との間に配置されるレンズのような光学部材６１３と、切替部材６１１を駆動する駆動部６１５とを有する。

切替部材６１１は、例えば板部材である。切替部材６１１は、第１光Ｌ１が透過する第１透過部６１１ａと、第２光Ｌ２が透過する第２透過部６１１ｂと、第１光Ｌ１及び第２光Ｌ２を選択的に遮光する遮光部６１１ｃとを有する。

一般的に、第１光Ｌ１の量は、第２光Ｌ２の量に比べて、少ない。これは、第１光Ｌ１が、光分岐部３３０と被検出部４１１と反射部材４３０とにおいて、損失するためである。第１光検出器３２０が第１光Ｌ１と第２光Ｌ２とをそれぞれ受光する際、それぞれの光量が同一であると、第１光検出器３２０の駆動条件は同じになる。このため、第２透過部６１１ｂの光透過率は、第１光検出器３２０が受光するそれぞれの光量が同一になるように、第１透過部６１１ａの光透過率よりも低いことが好ましい。

光源３１０が励起型の白色ＬＥＤである場合、励起光の波長成分の光強度は大きい。また、光吸収体４２４の吸収スペクトルに合わせて、光源３１０に特定の波長の光強度を大きくする場合がある。このような場合、第１光検出器３２０のダイナミックレンジを適した状態で使用するために、第２透過部６１１ｂは特定の波長を減衰させるような透過スペクトルを有することが好ましい。このため第２透過部６１１ｂの透過スペクトルは、第１透過部６１１ａの透過スペクトルと異なっていればよい。

このように、第２透過部６１１ｂの光透過率は第１透過部６１１ａの光透過率よりも低い、及びまたは、第２透過部６１１ｂの透過スペクトルは第１透過部６１１ａの透過スペクトルと異なる。

第１透過部６１１ａと第２透過部６１１ｂとは、例えば、板部材の貫通孔に配置されるレンズのような光学部材を有する。光透過率と透過スペクトルを考慮しなくてもよい場合、第１透過部６１１ａと第２透過部６１１ｂの代わりに貫通孔が配置されてもよい。

遮光部６１１ｃは、切替部材６１１において第１透過部６１１ａと第２透過部６１１ｂとを除く領域であり、遮光カバーを有する。遮光部６１１ｃの材料は、例えば、銅またはステンレスなどの金属である。遮光部６１１ｃは、例えば、拡散、吸収、または反射してもよい。

光学部材６１３は、切替部材６１１を透過した光を、第１光検出器３２０に導光する。

駆動部６１５は、後述する第１乃至第３状態のいずれかに切替部材６１１を切り替える。このため、例えば駆動部６１５は、切替部材６１１を移動させる。移動は、図１３Ｂと図１３Ｃと図１３Ｄとにおいて図面の上下において実施されるが、これに限定されることはなく、回転で実施されてもよい。

図１３Ｂに示すように、駆動部６１５は、第１状態に切替部材６１１を切り替える。すると、第１光Ｌ１は、第１透過部６１１ａを透過し、光学部材６１３によって第１光検出器３２０に導光され、第１光検出器３２０に検出される。また、第２光Ｌ２は、遮光部６１１ｃによって遮光され、第１光検出器３２０に検出されない。これにより、第１光検出器３２０は、第１の実施形態の第１光検出器３２０と同様に機能する。したがって第１光検出器３２０は、第１スペクトルを検出する。そして、例えば、本体部６０５は、第１スペクトルを基に第２変化情報を生成する。

図１３Ｃに示すように、駆動部６１５は、第２状態に切替部材６１１を切り替える。すると、第２光Ｌ２は、第２透過部６１１ｂを透過し、光学部材６１３によって第１光検出器３２０に導光され、第１光検出器３２０に検出される。第１光Ｌ１は、遮光部６１１ｃによって遮光され、第１光検出器３２０に検出されない。これにより、第１光検出器３２０は、第１の実施形態の第２光検出器６０３と同様に機能する。したがって、第１光検出器３２０は、第２スペクトルを検出する。そして本体部６０５は、抑制情報を生成する。

切替部材６１１が駆動部６１５によって第２状態に切り替わるタイミングは、例えば第１の実施形態で説明したタイミング１乃至５と同一である。また被検出部４１１が基準状態且つ被検出部４１１の所定の動作回数が終了した際、所定の時間が経過した際、光源３１０に所定の温度変化が生じた際、または光源３１０の動作状態が変更された際に、切替部材６１１は駆動部６１５によって第２状態に切り替わってもよい。このとき、第１光検出器３２０は、切替器６０９の切り替えによって第２スペクトルを検出してもよい。

本実施形態では、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また本実施形態では、第１光検出器３２０は、第１光Ｌ１の検出と第２光Ｌ２の検出とにおいて、共用される。つまり単一の光検出器によって、例えば時間によって第１変化情報と第２変化情報とが切り替わって出力される。このため、光検出器の特性の差が発生せず、第１変化情報を抑制する効果を向上でき、光検出器の台数を削減でき、コストを削減できる。

なお図１３Ｄに示すように、駆動部６１５は、第３状態に切替部材６１１を切り替える。これにより、遮光部６１１ｃは第１光Ｌ１と第２光Ｌ２とを遮光し、第１光Ｌ１と第２光Ｌ２とは第１光検出器３２０によって検出されない。遮光部６１１ｃは、第１光Ｌ１と第２光Ｌ２とを同時に遮光することが可能である。

したがって第１光検出器３２０は、暗電流（暗時出力）を取得する。第１光検出器３２０の周囲環境が変化すると、第１光検出器３２０の温度も変化する。これにより、第１光検出器３２０の出力も、変化する。出力の変化は、第１光検出器３２０の暗時出力を取得することによって抑制可能である。

本実施形態では、光源３１０が消灯することなく、第１光検出器３２０の暗時出力を測定可能である。光源３１０が消灯すると、光源３１０の発熱が無くなり、光源３１０の温度が変化する。すると、再点灯した場合に、光源３１０のスペクトルの変化が大きくなる。このため、光源３１０のスペクトルの変化の発生を抑制し、第１光検出器３２０の温度変化を抑制すると共に、発生した光源３１０のスペクトルの変化を抑制できる。

駆動部６１５は、第１状態と第２状態との遷移を基本に切り替えを実施する。第１光検出器３２０の温度変化による出力変化は、光源３１０のスペクトルの変化に比べて小さいためである。

被検出部４１１が基準状態で、第１光検出器３２０が第１スペクトルＩ０と第２スペクトルＱ０とを検出する際に、駆動部６１５は切替部材６１１を第３状態に切り替え、第１光検出器３２０は暗時出力を取得することが好ましい。

切替部材６１１は、被検出部４１１が基準状態且つ被検出部４１１の所定の動作回数が終了した際、所定の時間が経過した際、または第１光検出器３２０に所定の温度変化が生じた際、第３状態に切り替わる。切り替えは、例えば、第２状態において第１光検出器３２０が第２光Ｌ２を１００回検出する度に１回実施される、１分に１回実施される、第１光検出器の温度が所望値に対して±０．２℃以上に変化した際に実施される。切り替えが温度変化によって実施される場合、第１光検出器３２０の温度を計測する温度センサが必要となる。

［第１変形例］
以下に図１４Ａと図１４Ｂと図１４Ｃとを参照して、本実施形態の第１変形例について説明する。

切替器６０９は、第１光Ｌ１と第２光Ｌ２との少なくとも一方を遮光する遮光部材６１７と、遮光部材６１７を駆動する駆動部６１５とを有する。

遮光部材６１７は、例えば板部材である。遮光部材６１７の材料は、例えば、銅またはステンレスなどの金属である。遮光部材６１７は、例えば、拡散、吸収、または反射してもよい。遮光部材６１７は、駆動部６１５によって、第１状態（図１４Ａ参照）と、第２状態（図１４Ｂ参照）と、第３状態（図１４Ｃ参照）とのいずれかに切り替わる。第１状態（図１４Ａ参照）では、遮光部材６１７は、導光部材６０１と第１光検出器３２０との間に配置されて第２光Ｌ２のみを遮光する。第２状態（図１４Ｂ参照）では、遮光部材６１７は、導光部材４２０と第１光検出器３２０との間に配置されて第１光Ｌ１のみを遮光する。第３状態（図１４Ｃ参照）では、遮光部材６１７は、導光部材６０１と第１光検出器３２０との間に配置されて第２光Ｌ２を遮光し且つ導光部材４２０と第１光検出器３２０との間に配置されて第１光Ｌ１を遮光する。このように、遮光部材６１７は、第１光Ｌ１と第２光Ｌ２とを選択的に遮光する。

図１４Ａに示すように、遮光部材６１７が第１状態に切り替わると、第１光Ｌ１は、光学部材６１３によって第１光検出器３２０に導光され、第１光検出器３２０に検出される。また、第２光Ｌ２は、遮光部材６１７によって遮光され、第１光検出器３２０に検出されない。これにより、第１光検出器３２０は、第１の実施形態の第１光検出器３２０と同様に機能する。したがって第１光検出器３２０は、第２変化情報を出力する。

図１４Ｂに示すように、遮光部材６１７が第２状態に切り替わると、第２光Ｌ２は、光学部材６１３によって第１光検出器３２０に導光され、第１光検出器３２０に検出される。第１光Ｌ１は、遮光部材６１７によって遮光され、第１光検出器３２０に検出されない。これにより、第１光検出器３２０は、第１の実施形態の第２光検出器６０３と同様に機能する。したがって、第１光検出器３２０は、第１変化情報のみを出力する。そして本体部６０５は、抑制情報を生成する。

図１４Ｃに示すように、遮光部材６１７が第３状態に切り替わると、遮光部材６１７は第１光Ｌ１と第２光Ｌ２とを遮光し、第１光Ｌ１と第２光Ｌ２とは第１光検出器３２０によって検出されない。したがって第１光検出器３２０は、暗電流（暗時出力）を取得する。遮光部６１１ｃは、第１光Ｌ１と第２光Ｌ２とを同時に遮光することが可能である。

遮光部材６１７は、被検出部４１１が基準状態且つ被検出部４１１の所定の動作回数が終了した際、所定の時間が経過した際、または第１光検出器３２０に所定の温度変化が生じた際、第３状態に切り替わる。

本変形例では、第１光Ｌ１のみを遮光する遮光部材と第２光Ｌ２のみを遮光する遮光部材とがそれぞれ別体で配置されてもよい。

［第２変形例］
以下に図１５Ａと図１５Ｂと図１５Ｃとを参照して、本実施形態の第２変形例について説明する。

切替器６０９は、切替部材６１１と、第１光Ｌ１と第２光Ｌ２との少なくとも一方を遮光する遮光部材６１７と、遮光部材６１７を駆動する駆動部６１５とを有する。切替部材６１１は、第１光Ｌ１が透過する第１透過部６１１ａと、第２光Ｌ２が透過する第２透過部６１１ｂとを有する。

遮光部材６１７は、駆動部６１５によって、第１状態（図１５Ａ参照）と、第２状態（図１５Ｂ参照）と、第３状態（図１５Ｃ参照）とのいずれかに切り替わる。第１状態（図１５Ａ参照）では、遮光部材６１７は、第２透過部６１１ｂと導光部材６０１との間に配置されて第２光Ｌ２のみを遮光する。第２状態（図１５Ｂ参照）では、遮光部材６１７は、第１透過部６１１ａと光分岐部３３０との間に配置されて第１光Ｌ１のみを遮光する。第３状態（図１５Ｃ参照）では、遮光部材６１７は、第１透過部６１１ａと光分岐部３３０との間と第２透過部６１１ｂと導光部材６０１との間に配置されて第１光Ｌ１と第２光Ｌ２とを遮光する。このように、遮光部材６１７は、第１光Ｌ１と第２光Ｌ２とを選択的に遮光する。

図１５Ａに示す第１状態では、第１光Ｌ１は、第１透過部６１１ａを透過し、光学部材６１３によって第１光検出器３２０に導光され、第１光検出器３２０に検出される。また、第２光Ｌ２は、遮光部材６１７によって遮光され、第１光検出器３２０に検出されない。これにより、第１光検出器３２０は、第１の実施形態の第１光検出器３２０と同様に機能する。したがって第１光検出器３２０は、第２変化情報を出力する。

図１５Ｂに示す第２状態では、第２光Ｌ２は、第２透過部６１１ｂを透過し、光学部材６１３によって第１光検出器３２０に導光され、第１光検出器３２０に検出される。第１光Ｌ１は、遮光部材６１７によって遮光され、第１光検出器３２０に検出されない。これにより、第１光検出器３２０は、第１の実施形態の第２光検出器６０３と同様に機能する。したがって、第１光検出器３２０は、第１変化情報のみを出力する。そして本体部６０５は、抑制情報を生成する。

図１５Ｃに示す第３状態では、遮光部材６１７は第１光Ｌ１と第２光Ｌ２とを遮光し、第１光Ｌ１と第２光Ｌ２とは第１光検出器３２０によって検出されない。したがって第１光検出器３２０は、暗電流（暗時出力）を取得する。遮光部６１１ｃは、第１光Ｌ１と第２光Ｌ２とを同時に遮光することが可能である。

遮光部材６１７は、被検出部４１１が基準状態且つ被検出部４１１の所定の動作回数が終了した際、所定の時間が経過した際、または第１光検出器３２０に所定の温度変化が生じた際、第３状態に切り替わる。

本変形例では、第１光Ｌ１のみを遮光する遮光部材と第１光Ｌ２のみを遮光する遮光部材とが別体で配置されてもよい。

［第３の実施形態］
図１６を参照して、第３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。
本実施形態では、光分岐部３３０と反射部材４３０とが省略されており、導光部材４２０の一端部は光源３１０に光学的に接続され、導光部材４２０の他端部は第１光検出器３２０に光学的に接続される。
また本実施形態では、導光部材６０１の一端部は光源３１０に光学的に接続され、導光部材６０１の他端部は第２光検出器６０３に光学的に接続される。導光部材６０１は、導光部材４２０に並んでいる。

本実施形態では、光分岐部３３０と反射部材４３０とが省略されるため、これらに起因する光の損失を低減できる。そして、損失低減のため導光部材４２０を含むセンサ部４００を長くできる。このため、本実施形態の構成は、敷設長さが長くなる構造物のヘルスモニタリングに好適である。

本実施形態では、第２光検出器６０３は第１光検出器３２０の近傍に配置されることが好ましく、導光部材６０１の素材は導光部材４２０の素材と同一であることが好ましく、導光部材６０１は導光部材４２０の近傍に配置されることが好ましい。導光部材４２０における光量の損失は、導光部材４２０が設置される環境（例えば温度）によって、変化する。このため、環境に由来する光量の損失が導光部材４２０と導光部材６０１とにおいて発生し、損失量もそれぞれ略同一となる。このため本実施形態では、互いの損失及び損失の差を考慮しないで済む。

なお図示はしないが、第２光検出器６０３は、光源３１０の近傍に配置されてもよい。この場合、導光部材６０１を短くでき、設置スペースを小さくできる。

本実施形態では、第２の実施形態のように切替器６０９が組み込まれ、第１光検出器３２０のみが配置されてもよい。

［第４の実施形態］
図１７を参照して、第４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。本実施形態の構成は、第１の実施形態の構成と略同一で、第３変化情報の演算の手順が第１の実施形態とは異なる。このため第２光検出器６０３が省略され、生成ユニット６００は、第１光検出器３２０と第１光検出器３２０に接続される本体部６０５とを有する。
時刻Ｔ０において、被検出部４１１は基準状態であるとする。このとき導光部材４２０に第１スペクトルＩ０の光が導光されて第１光検出器３２０は第１スペクトルＩ０を検出すると定義し、導光部材６０１に第２スペクトルＱ０の光が導光されると定義する。

時刻Ｔ５において、全ての被検出部４１１が既知の形状に設定され、第１光検出器３２０は第１スペクトルＩ５を検出したとする。時刻Ｔ５において光源３１０のスペクトルが第２スペクトルＱ０のままであれば、被検出部４１１の形状は既知であるから、第１スペクトルの湾曲変化率も既知となる。すなわち、光源３１０のスペクトルの変化（第１変化情報）を考慮しない場合、湾曲変化率（第３変化情報）はＩ５／Ｉ０となる。

しかしながら、時刻Ｔ５において、光源３１０のスペクトルが第２スペクトルＱ２に変化したとする。また第１光検出器３２０は第１スペクトルＩ５’を検出したとする。したがって変化率（第２変化情報）は、Ｉ５’／Ｉ０となる。

ここで時刻Ｔ５における変化率（第２変化情報）は、以下のように表すことができる。
Ｉ５’／Ｉ０＝（Ｉ５／Ｉ０）×（Ｑ２／Ｑ０）。

したがって光源変化率（第１変化情報（Ｑ２／Ｑ０））を求めることができる。

ここで、第１の実施形態で示した例と同じ時刻Ｔ４について考える。

時刻Ｔ４とほぼ同じ時刻Ｔ６において、全ての被検出部４１１を既知の形状に設定し、第１変化情報（Ｑ６／Ｑ０）を求める。ここで、時刻Ｔ６における第２スペクトルＱ６が時刻Ｔ４における第２スペクトルＱ２と等しい、とみなせるものとする。このため、Ｑ６／Ｑ０＝Ｑ２／Ｑ０となる。

このため、時刻Ｔ６における変化率は、以下のように表すことができる。

Ｉ６／Ｉ０＝（Ｉ１／Ｉ０）×（Ｑ２／Ｑ０）
本実施形態では、第１変化情報（Ｑ２／Ｑ０）は既知であるため、第３変化情報（Ｉ１／Ｉ０）を求めることができる。このため、具体的な第２スペクトルＱ０，Ｑ２，Ｑ６を直接検出する必要がない。したがって、第１の実施形態において第２光検出器６０３を省略でき、第２の実施形態では切替器６０９を省略できる。

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。

Claims (4)

1. 光を出射する光源と、
   前記光の一部である第１光を導光する第１の導光部材と、
   前記第１の導光部材に設けられ、前記第１の導光部材によって導光される前記第１光のスペクトルに対して影響を与える被検出部と、
   前記光の一部であって、前記第１光と異なる第２光を導光する第２の導光部材と、
   所定の第１光透過率を有する第１透過部と、前記第１光透過率と異なる第２光透過率を有する第２透過部と、遮光部とを有し、前記第１の導光部材によって導光された前記第１光と前記第２の導光部材によって導光された第２光とが進行する切替部材と、
   前記切替部材を駆動することで、前記第１光の光路上に前記第１透過部が配置されて前記第１光を透過し前記第２光の光路上に前記遮光部が配置されて前記第２光を遮光する第１状態と、前記第１光の光路上に前記遮光部が配置されて前記第１光を遮光し前記第２光の光路上に前記第２透過部が配置されて前記第２光を透過する第２状態を切り替える駆動部と、
   前記第１状態における前記第１透過部を透過した前記第１光のスペクトルの変化である第１スペクトルの変化と、前記第２状態における前記第２透過部を透過した前記第２光のスペクトルの変化である第２スペクトルの変化とを検出する検出器と、
   前記第２スペクトルの変化に基づき、前記光源のスペクトルの変化が前記第１スペクトルの変化に与える影響を抑制する抑制情報を算出する生成ユニットと、
   前記第１スペクトルの変化と前記抑制情報とに基づき、前記第１スペクトルの変化における前記光源のスペクトルの変化の影響を抑制したスペクトルの変化である変化情報を算出し、前記変化情報を基に前記第１の導光部材の曲げの向きと曲げの大きさを表す湾曲情報を導出する湾曲情報演算部と、
   を具備する湾曲情報導出装置。
2. 前記被検出部が基準状態且つ前記被検出部の所定の動作回数が終了した際、所定の時間が経過した際、前記光源に所定の温度変化が生じた際、または前記光源の動作状態が変更された際に、前記検出器は前記第２スペクトルの変化を検出する請求項１に記載の湾曲情報導出装置。
3. 前記第２透過部の前記第２光透過率は前記第１透過部の前記第１光透過率よりも低い、及びまたは、前記第２透過部の第２透過スペクトルは前記第１透過部の第１透過スペクトルと異なる請求項１に記載の湾曲情報導出装置。
4. 前記被検出部が基準状態且つ前記被検出部の所定の動作回数が終了した際、所定の時間が経過した際、または前記検出器に所定の温度変化が生じた際、前記駆動部は、前記切替部材を駆動することで、前記遮光部が前記第１光と前記第２光とを遮光する第３状態に切り替える請求項１に記載の湾曲情報導出装置。

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