JPH10286221A - 内視鏡形状検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】内視鏡挿入部の外径寸法を太径にすることな
く、内視鏡挿入部の形状を容易に検出することが可能な
内視鏡形状検出装置を提供すること。 【解決手段】制御装置１６は、信号処理回路３１と、パ
ルス発生回路３２と、レーザー装置３３ａ，３３ｂと、
ビームスプリッター３４ａ，３４ｂと、ＡＰＤ３５ａ，
３５ｂと、増幅装置３６ａ，３６ｂ及び光ファイバーケ
ーブル１５が接続される接続部１８とを備えて構成され
ている。レーザー装置３３ａ，３３ｂから照射されたパ
ルス光は、ビームスプリッター３４ａ，３４ｂを通過し
て光ファイバー２１，２２の端面に光学的に入射して伝
搬していく。ＡＰＤ３５ａ，３５ｂには、光ファイバー
２１，２２で発生した後方向散乱光が入射し、信号処理
回路３１で、増幅装置３６ａ，３６ｂで増幅された電気
信号を演算処理して挿入部７の曲げ角や曲げ方向を求め
ると共に、挿入部７の湾曲形状の映像信号を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内視鏡挿入部の被
検部内での形状を検出する内視鏡形状検出装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、内視鏡は医療用分野及び工業用分
野で広く用いられるようになった。特に、医療用分野で
使用される挿入部が軟性の内視鏡では、この挿入部を屈
曲した体腔内に口や肛門などから挿入することにより、
切開することなく体腔内深部の臓器を診断したり、必要
に応じて内視鏡に設けた管路チャンネル内に処置具を挿
通してポリープ等を切除するなどの治療処置を行うこと
ができる。

【０００３】例えば内視鏡を肛門側から挿入して下部消
化管内を検査する場合、屈曲した体腔内に挿入部を円滑
に挿入するためにはある程度の熟練を要する。つまり、
内視鏡の挿入作業を行う場合、体腔内の屈曲に応じて挿
入部に設けた湾曲部を湾曲させる等の作業を円滑に行っ
て挿入する必要があり、そのためには挿入部の先端位置
等が、体腔内のどこに位置しているなど、現在の内視鏡
挿入部の湾曲状態等を知ることができると便利である。

【０００４】そこで、挿入部にＸ線不透過部を形成し、
Ｘ線を照射することによって、Ｘ線不透過部を検出して
挿入部の先端位置や挿入部の湾曲状態を観察することが
考えられている。

【０００５】しかし、Ｘ線を照射するための装置は大型
である。すなわち、Ｘ線を照射するための装置を検査室
に設けるためには検査室が十分に広くなければならな
い。また、術者は、内視鏡検査の際に、内視鏡の操作の
ほかに、Ｘ線を照射する操作を行わなければならなくな
るので、術者にかかる負担が大きくなると共に、頻繁に
Ｘ線照射を行うと被爆量が増大して患者のみならず術者
に対しても有害になるおそれがある。

【０００６】このため、特開平５−９１９７２号公報に
は内視鏡の挿入部の湾曲状態を表示する湾曲表示装置が
開示されている。この湾曲表示装置は、第１の光ファイ
バーと第２の光ファイバーとを可撓性部材に沿って配置
し、光源からの光を前記第１の光ファイバー及び第２の
光ファイバーの各入り口から導入したときに、導入され
た光を前記第１の光ファイバー及び第２の光ファイバー
の出口において光検出器で電気信号に変換するように構
成してあると共に、前記第１の光ファイバーは複数の光
ファイバー対で構成し、さらに各光ファイバー対は２本
の光ファイバーエレメントで構成してあり、前記光ファ
イバーエレメントには異なる対では互いに異なる位置に
なるように同じ対ではほぼ同じ位置になるように接続部
を形成してあり、前記光ファイバー対は、前記光ファイ
バーエレメントに設けた各接続部が、互いに直交する２
方向の軸線傾斜角に応じた開き角を形成するように配置
してあり、前記電気信号を用いて前記各接続部での前記
光ファイバーエレメントの軸線傾斜角を演算部で算定す
ることによって、前記可撓性部材の湾曲状態をモニター
に表示できるように構成している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平５−９１９７２号公報に示されている湾曲表示装置
では例えば、挿入部のｎ箇所の湾曲情報を得ようとする
場合には、ｎ対の光ファイバーを設ける必要であると共
に、各光ファイバーを往復させる必要があるので、内視
鏡挿入部内に最低（４Ｘｎ）本の光ファイバーを設けな
ければならない。

【０００８】また、内視鏡の挿入部の湾曲状態をより精
度良く得るためには、より多くの点で湾曲情報を得る必
要があるので、精度の高い湾曲測定を行うために測定箇
所を多くすると、このことに伴って光ファイバーの本数
が多くなり、内視鏡挿入部外径寸法が太径になるという
問題がある。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、内視鏡挿入部の外径寸法を太径にすることなく、
内視鏡挿入部の形状を容易に検出することが可能な内視
鏡形状検出装置を提供することを目的にしている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の内視鏡形状検出
装置は、曲がり角度検出部を複数設けた光ファイバー
と、この光ファイバーを内視鏡挿入部内に長手方向に沿
わせて配置した内視鏡と、前記光ファイバーにパルス光
を供給するパルス光照射手段と、前記光ファイバーに入
射した前記パルス光照射手段からのパルス光によって、
前記光ファイバーの任意の位置で発生した後方向散乱光
を検出する光検出手段と、この光検出手段で検出した後
方向散乱光の強度から前記光ファイバーに設けた曲がり
角度検出部における曲がり方向及び曲がり角を演算処理
すると共に、内視鏡挿入部形状を映像信号に生成する信
号処理手段とを具備している。

【００１１】この構成によれば、内視鏡の挿入部に設け
た光ファイバーに送り込まれたパルス光に対する、光フ
ァイバーの任意の位置からの後方向散乱光を光検出手段
で検出し、信号処理手段で前記光検出手段で検出した後
方向散乱光の強度から曲がり角検出部における曲がり角
度及び曲がり方向が算出されると共に映像信号が生成さ
れる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１ないし図６は本発明の第１実
施形態に係り、図１は内視鏡形状検出装置の概略構成を
示す説明図、図２は内視鏡の挿入部の断面図、図３は挿
入部内に配置されている光ファイバーの概略構成を示す
説明図、図４は形状検出制御装置の構成を示すブロック
図、図５は形状検出制御装置の動作を説明する流れ図、
図６は角度検出部における曲がり状態と光損失との関係
を示す図である。

【００１３】図１に示すように本実施形態の内視鏡形状
検出装置１は、体腔内に挿入され術部を観察及び処置す
る内視鏡２と、この内視鏡２と共に使用されて体腔内に
挿入されている内視鏡挿入部の位置及び内視鏡挿入部の
湾曲形状を検出する形状検出制御装置３とで主に構成さ
れている。

【００１４】本実施形態の内視鏡形状検出装置１におい
ては、内視鏡検査用ベッド４のベッド４ａ上に横たわっ
ている患者５の体腔内に、例えば肛門から、前記内視鏡
２の挿入部７が挿入されている。

【００１５】前記内視鏡２の操作部８の一側面部からは
ユニバーサルケーブル９が延出しており、このユニバー
サルケーブル９はビデオプロセッサー１０に接続されて
いる。このビデオプロセッサー１０には、内視鏡に観察
用照明光を供給する光源部（不図示）及び内視鏡の先端
部などに設けられているＣＣＤなどの撮像素子で光電変
換された電気信号を映像信号に処理する信号処理部（不
図示）が内蔵されている。

【００１６】光源部からの照明光は、内視鏡２内を挿通
しているライトガイドを介して挿入部７の先端面に設け
られている照明窓まで伝送されて、この照明窓から体腔
内に照射される。そして、この照明光によって照射され
た体腔内臓器等の術部は、挿入部７の先端面に設けられ
ている観察窓に取り付けられている対物光学系により、
対物光学系の焦点面に配置されている撮像素子の撮像面
に結像して電気信号に光電変換される。この撮像素子で
光電変換された電気信号は、信号線を介してビデオプロ
セッサー１０内の信号処理部に伝送されて、標準的な映
像信号に生成されてカラーモニター１１に出力される。
このことにより、カラーモニタ１１の画面上に術部の内
視鏡像が表示される。

【００１７】また、前記内視鏡２の操作部８の他側面部
からは前記形状検出制御装置３に接続される光ファイバ
ーケーブル１５が延出している。この光ファイバーケー
ブル１５の内部には後述する光ファイバが挿通されてい
る。なお、前記内視鏡挿入部の位置及び形状を検出する
ための形状検出制御装置３は、後述する制御装置１６と
モニター１７とから構成され、前記光ファイバーケーブ
ル１５の基端部が接続部１８に着脱自在な構成になって
いる。

【００１８】図２（ａ）に示すように内視鏡２の挿入部
７の内周面には長手方向に延びる第１の光ファイバー２
１及び第２の光ファイバー２２が配置されている。この
光ファイバー２１，２２は、挿入部先端から挿入部７内
を通って操作部８まで導かれ、光ファイバーケーブル１
５内を通って光ファイバーケーブル１５の基端部まで延
出している。

【００１９】図２（ｂ）に示すように前記第１の光ファ
イバー２１と第２の光ファイバー２２との配置位置関係
は、挿入部７内部で９０度位置ずれした位置関係となる
ように配置されている。

【００２０】図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように前
記挿入部７内に配置されている第１の光ファイバー２１
には曲がり角度検出部２５が複数、任意の間隔（例えば
等間隔など）で設けられている。

【００２１】図３（ｃ）に示すようにこの曲がり角度検
出部２５の内部には、３つの光ファイバー止め部２６が
配置されており、前記３つの光ファイバー止め部２６に
対して前記第１の光ファイバー２１を引っかけて配置す
ることによって、前記光ファイバー２１が紙面で示す上
下方向にだけ曲がって、紙面に直交する方向に対して曲
がらない構成になっている。

【００２２】すなわち、前記第１の光ファイバー２１に
対して紙面上下方向からの外力が加わった場合、この第
１の光ファイバー２１は曲がり角度検出部２５内で上下
方向に湾曲するが、紙面に直交する方向から外力が加わ
った場合には曲がり角度検出部２５内でこの第１の光フ
ァイバー２１は湾曲しないようになっている。

【００２３】なお、前記第２の光ファイバー２２につい
ても上述した第１の光ファイバー２１と同様に複数の曲
がり角度検出部２５が任意の間隔で設けられている。ま
た、前記第１の光ファイバー２１に設けられている曲が
り角度検出部２５と第２の光ファイバー２２に設けられ
ている曲がり角度検出部２５とが対になるように構成し
ている。このため、第１の光ファイバー２１及び第２の
光ファイバー２２に対で設けられている角度検出部２５
を、挿入部７内の略同位置に配置しさせて、この曲がり
角度検出部２５における光ファイバー２１，２２の上下
方向及び左右方向の湾曲状態を検出するようになってい
る。すなわち、前記曲がり角度検出部２５に配置されて
いる第１の光ファイバー２１と前記第２の光ファイバー
２２との曲がる方向が９０度異なった向きになってい
る。

【００２４】図４に示すように形状検出制御装置３は、
制御装置１６と表示手段であるモニター１７とで構成さ
れている。前記制御装置１６は、映像信号を生成する信
号処理手段である信号処理回路３１と、パルス発生手段
であるパルス発生回路３２と、パルス光照射手段である
レーザー装置３３ａ，３３ｂと、光方向性結合手段であ
るビームスプリッター３４ａ，３４ｂと、光検出手段で
あるアバランシュフォトダイオード（以下ＡＰＤと略記
する）３５ａ，３５ｂと、このＡＰＤ３５ａ，３５ｂで
検出した信号を増幅する増幅手段であるオペアンプなど
の増幅装置３６ａ，３６ｂ及び光ファイバーケーブル１
５の基端部が着脱自在に接続される接続部１８とを備え
て主に構成されている。

【００２５】前記レーザー装置３３ａ，３３ｂには例え
ば半導体レーザが備えられており、この半導体レーザか
らは、前記パルス発生回路３２からの出力信号を受けて
パルス光が照射されるようになっている。前記レーザー
装置３３ａ，３３ｂから照射されたパルス光は、ビーム
スプリッター３４ａ，３４ｂを通過して接続部１８に接
続されている光ファイバーケーブル１５内に配設されて
いる第１の光ファイバー２１及び第２の光ファイバー２
２の端面に光学的に入射して光ファイバー２１，２２内
を伝搬していく。

【００２６】なお、前記第１光ファイバー２１及び第２
の光ファイバー２２はそれぞれシングルモードファイバ
ーが望ましく、この光ファイバー２１，２２に入射した
パルス光は光ファイバー内を伝搬して、第１及び第２の
光ファイバー２１，２２の長さ方向のいずれの位置から
もレーリー散乱光を全方向に対して発生させる。そし
て、本発明では、必要なレーリー散乱光を、光ファイバ
ー２１，２２内を伝搬されてパルス光入射端に戻ってく
る後方レーリー散乱光である後方向散乱光としている。
このため、本実施形態においては前記第１の光ファイバ
ー２１及び第２の光ファイバー２２を挿入部内で往復さ
せる必要はないので、１本ずつの配置になっている。

【００２７】前記ＡＰＤ３５ａ，３５ｂは、ビームスプ
リッター３４ａ，３４ｂの反射位置に配置されており、
光ファイバーケーブル１５で発生した後方向散乱光がビ
ームスプリッター３４ａ，３４ｂで反射してこのＡＰＤ
３５ａ，３５ｂに入射するようになっている。

【００２８】前記増幅装置３６ａ，３６ｂは、ＡＰＤ３
５ａ，３５ｂに入射した後方向散乱光によって得られる
電気信号を増幅するものであり、増幅した電気信号を信
号処理回路３１に出力するようになっている。

【００２９】信号処理回路３１は、前記増幅装置３６
ａ，３６ｂからの電気信号を受けて、後方向散乱光の強
度を演算処理すると共に、内視鏡２の挿入部７の湾曲形
状の映像信号を生成する。この信号処理回路３１で生成
された映像信号は、信号処理回路３１に接続されている
モニター１７に出力されて、モニター画面上に挿入部７
の湾曲形状が表示されるようになっている。

【００３０】図５を参照して上述のように構成した形状
検出制御装置３の動作を説明する。ステップＳ１に示す
ように内視鏡２の挿入部７を体腔内に挿入していく。こ
のとき、前記光ファイバーケーブル１５に内蔵されてい
る第１の光ファイバー２１及び第２の光ファイバー２２
にレーザー装置３３ａ，３３ｂからのパルス光を供給し
ている。

【００３１】ステップＳ２に示すように前記挿入部７が
体腔内に挿入されると、体腔内の屈曲した形状にならっ
て挿入部７が湾曲する。そして、ステップＳ３に示すよ
うに挿入部７内に配設されている第１の光ファイバ２１
及び第２の光ファイバー２２も前記挿入部７の湾曲に応
じて曲がる。このため、ステップＳ４に示すように前記
第１の光ファイバー２１及び第２の光ファイバー２２が
曲がることによって、この光ファイバー２１，２２の曲
がった位置で曲げ損失が生じて後方向散乱光の強度が変
化する。

【００３２】一方、ステップＳ５に示すようにＡＰＤ３
５ａ，３５ｂでは、ビームスプリッター３４ａ，３４ｂ
で一端反射してから入射される第１の光ファイバー２１
及び第２の光ファイバー２２からの後方向散乱光の強度
が測定されている。つまり、ステップＳ６に示すように
後方向散乱光の強度の違いによって起こる電気信号を信
号処理回路３１に供給して角度検出部２５における曲げ
角や曲げ方向を演算処理すると共に、ステップＳ７に示
すように挿入部７の湾曲形状の映像信号を生成する。こ
の信号処理回路３１で生成された映像信号は、モニタ１
７に出力されてモニタ画面上に内視鏡挿入部の湾曲形状
として描出される。

【００３３】図６（ａ）−（Ｉ）に示すように内視鏡２
の挿入部７が体腔内に挿入されて紙面上の例えば上方向
に曲げられたとき、曲がり角度検出部２５における第１
の光ファイバ２１は上方向に移動する。このときの曲げ
角度θをθ＝θ（＋）と定義する。また、図６（ａ）−
（III）に示すように内視鏡２の挿入部７が体腔内に挿
入されて紙面上の例えば下方向に曲げられたとき、曲が
り角度検出部２５における第１の光ファイバ２１は下方
向に移動する。このときの曲げ角度θをθ＝θ（−）と
定義する。また、図６（ａ）−(II)に示すように第１の
光ファイバ２１が曲がり角度検出部２５において曲がっ
ていない状態のとき、曲げ角度θをθ＝θ（0）と定義
する。

【００３４】また、図６（ａ）−（Ｉ）〜 (III)に示し
たそれぞれの曲げ角度に対応する光損失は図６（ｂ）に
示すとおりであり、同図に示すように曲げ角度θがθ＝
θ（＋）のときグラフＩに示すとおり光損失がＡ1 であ
り、θ＝θ（0）のときグラフIIに示すとおり光損失が
Ａ2 であり、θ＝θ（−）のときグラフIIIに示すとお
り光損失がＡ3 になっている。

【００３５】ここで、後方向散乱光の強度から、内視鏡
２の挿入部７の任意の位置における曲がり角度、つまり
第１の光ファイバー２１及び第２の光ファイバー２２の
各位置（任意の曲がり角度検出部２５）における曲がり
角度を算出する原理を簡単に説明する。

【００３６】まず、光ファイバーの曲げ損失について説
明する。光ファイバーに曲げ（マイクロベンド）が生じ
ると、光ファイバー内を伝搬している一部の光が光ファ
イバー外部に放出されることによって光損失が生じる。
このとき生じる光損失量は、曲げ強度（曲げ角）に比例
する。つまり、曲げ角度の値を得たい位置での光損失量
を測定することができれば、逆に光ファイバーの曲げ角
度を算出（検出）することが可能になる。

【００３７】このため、光学時間領域反射率計（ＯＴＤ
Ｒと略記する）を用いた測定法を利用する。前記ＯＴＤ
Ｒを用いた測定法は、光ファイバーの一端面からパルス
光を入射させ、このパルス光を入射させた一端面である
パルス光入射端に戻ってくる光（この光が後方向散乱光
である）を計測する測定法である。前記後方向散乱光
は、光ファイバー内を伝搬されてくるため、光ファイバ
ーの各位置における光損失量が反映されている。したが
って、後方向散乱光の強度を光ファイバー全長にわたっ
て測定することにより、各位置での相対的な損失量を得
ることができる。尚、ＯＴＤＲによる測定法は公知の技
術であり、田幸敏治・本田辰篤編による「光測定器ガイ
ド」（オプトロニクス社）のｐ９７〜９８に記載されて
いる。

【００３８】つまり、本発明では、内視鏡の湾曲形状を
求める際、ＯＴＤＲによって行う。このため、任意の曲
がり角度検出部２５における各光ファイバー２１，２２
の曲げ角度を得るために、間接的に各光ファイバー２
１，２２の各角度検出部２５の位置での光ファイバー２
１，２２の光損失量を予め測定している。前記ＯＴＤＲ
により、後方向散乱光強度を得ることによって、この値
からその位置での光損失量を換算することができるた
め、この光損失量から各位置での光ファイバーの曲げ角
度が換算される。なお、ここでいう、各位置での光損失
量とは、各位置での相対的な光の損失量である。

【００３９】次に、前記図６を用いて後方向散乱光の強
度測定によって、第１の光ファイバー２１及び第２の光
ファイバー２２に複数設けられている曲がり角度検出部
２５における曲がり方向及び曲がり角度の算出方法を具
体的に説明する。

【００４０】図６（ｂ）に示すように第１の光ファイバ
ー２１のある曲がり角度検出部２５近傍の後方向散乱光
測定により光損失を得る場合、前記第１の光ファイバー
２１は、光ファイバー止め部２６によって曲げられてい
るため、たとえ挿入部７が直線状態であっても曲がり角
度検出部２５において曲げ損失が生じている。

【００４１】また、図６（ａ）の（Ｉ）または（III）
に示すように、第１の光ファイバー２１に加わる外力の
方向が異なることによって、光ファイバー止め部２６近
傍での光ファイバー２１の曲げ状態が変化する。つま
り、図６（ａ）の（Ｉ）に示す曲げ状態では曲げ角度θ
がθ（＋）となり、図６（ａ）の（III）に示す曲げ状
態ではθ（−）となる。

【００４２】したがって、図６（ａ）−（Ｉ）〜（II
I）に示す各曲げ状態（曲げ角度θ）によって、図６
（ｂ）−（Ｉ）〜（III）に示すグラフのような光損失
Ａ1 ，Ａ2，Ａ3 が得られる。つまり、第１の光ファイ
バー２１の曲げ角度θと光損失とが対応することから、
光損失を算出することによって曲げ方向及び曲げ角度が
得られる。

【００４３】上述のように構成した内視鏡形状検出装置
１の作用を説明する。まず、パルス発生回路３２からレ
ーザー装置３３ａ，３３ｂへパルス光を出射させるため
の信号が出力される。すると、このレーザー装置３３
ａ，３３ｂから接続部１８に接続されている光ファイバ
ーケーブル１５内に設けられている第１の光ファイバー
２１及び第２の光ファイバー２２のレーザー光入射端面
に向けてレーザーパルス光が出射される。

【００４４】前記レーザー装置３３ａ，３３ｂから光フ
ァイバー２１，２２に向けて出射された実線に示すそれ
ぞれのパルス光は、ビームスプリッター３４ａ，３４ｂ
を通過して、第１の光ファイバー２１及び第２の光ファ
イバー２２に入射して先端方向に伝搬されていく。

【００４５】次に、前記第１の光ファイバー２１及び第
２の光ファイバー２２の前記レーザー光入射端面に後方
向散乱光が戻ってくる。このレーザー光入射端面側に戻
ってくる破線に示す後方向散乱光は、ビームスプリッタ
ー３４ａ，３４ｂで反射されてＡＰＤ３５ａ，３５ｂに
入射して、この入射した後方向散乱光強度に比例した電
気信号に変換される。これらＡＰＤ３５ａ，３５ｂで変
換された電気信号は、増幅装置３６ａ，３６ｂで増幅さ
れた後、信号処理回路３１に出力される。

【００４６】前記増幅装置３６ａ，３６ｂからの電気信
号を受けた信号処理回路３１では、第１の光ファイバー
２１及び第２の光ファイバー２２にそれぞれ設けられて
いる曲がり角度検出部２５の各位置における曲がり方向
及び曲がり角度を算出するため、後方向散乱光の強度を
算出する。そして、後方向散乱光の強度値から挿入部７
の全長にわたる曲がり角度検出部２５における曲がり方
向及び曲がり角度を求めると共に、この値から挿入部７
の３次元的な湾曲形状を映像信号として生成する。

【００４７】そして、前記信号処理回路３１で生成した
映像信号をモニター１７に出力して挿入部７の湾曲形状
をモニター１７画面上に表示する。

【００４８】このように、内視鏡の挿入部内に長手方向
に向かって第１の光ファイバー及び第２の光ファイバー
を配設し、これら第１の光ファイバー及び第２の光ファ
イバーにパルス光を伝搬させ、挿入部全長にわたる後方
向散乱光の測定を行い、曲がり角度検出部のそれぞれの
位置における光損失量を算出することによって、各曲が
り角度検出部における曲がり方向及び曲がり角度を得る
ことができる。このことによって、前記各曲がり角度検
出部における曲がり方向及び曲がり角度を基に映像信号
が生成されるので、この映像信号をモニタ画面上に表示
することで挿入部の湾曲形状を目視で確認しながら内視
鏡の挿入操作を行える。

【００４９】また、内視鏡の挿入部内に配設した第１の
光ファイバー及び第２の光ファイバーにパルス光を伝搬
させたとき発生する後方向散乱光の強度を測定すること
によって、内視鏡内で第１の光ファイバー及び第２の光
ファイバーを往復させる必要がないので、内視鏡の挿入
部を太径にすることなく、内視鏡挿入部の湾曲形状を検
出することができる。

【００５０】なお、本実施形態の構成では、接続部１８
に接続されている光ファイバーケーブル１５内に配設さ
れている第１の光ファイバー２１及び第２の光ファイバ
ー２２の端面にパルス光を光学的に入射させると共に、
前記第１の光ファイバー２１及び第２の光ファイバー２
２からの後方向散乱光を電気信号に変換するための半導
体レーザ、ビームスプリッター、ＡＰＤ及び増幅装置を
それぞれ２つずつ設けているが、光路中に回転式ミラー
などの光切替え手段を配設することによって、前記半導
体レーザ、ビームスプリッター、ＡＰＤ及び増幅装置を
１つで構成することも可能になる。

【００５１】また、本実施形態では前記第１の光ファイ
バー及び第２の光ファイバーを内視鏡挿入部内に配設し
て、内視鏡挿入部の３次元的な湾曲形状を求めている
が、２本以上の光ファイバーを挿入部内に配設して３次
元的な湾曲形状を得るようにしてもよい。

【００５２】図７ないし図９は本発明の第２実施形態に
係り、図７は内視鏡の概略構成を示す説明図及び内視鏡
挿入部の長手方向断面図、図８は内視鏡形状検出プロー
ブの構成を示す正面及び長手方向断面図、図９は内視鏡
の管路チャンネル内に内視鏡形状検出プローブが挿入さ
れている状態を示す断面図である。なお、本実施形態に
おいて前記第１実施形態と同様の構成については同一符
号を付して詳細な説明を省略する。

【００５３】図７に示すように本実施形態の内視鏡４０
は、前記第１実施形態の内視鏡２と以下の２点が異な
る。すなわち、本実施形態の内視鏡４０は、処置具挿通
用チャンネルなどの管路チャンネル４１を有している。
そして、本実施形態の内視鏡４０では光ファイバーケー
ブル１５を設ける代わりに、操作部８に前記管路チャン
ネル４１に連通する連通口４１ａを設けている。そし
て、前記管路チャンネル４１に後述する内視鏡形状検出
プローブ４２を挿通する。なお、前記管路チャンネル４
１は挿入部７の先端面に設けられている開口４１ｂに連
通している。

【００５４】図８（ａ），（ｂ）に示すように内視鏡形
状検出プローブ４２には第１の光ファイバー２１及び第
２の光ファイバー２２が配設されている。また、前記第
１の光ファイバー２１及び第２の光ファイバー２２には
曲がり角度検出部２５が任意の間隔で複数、設けられて
いる。

【００５５】前記内視鏡形状検出プローブ４２の外径寸
法は、内視鏡４０に設けられている管路チャンネル４１
の内径寸法より細径に設定されている。また、図示しな
いが、内視鏡形状検出プローブ４２の一端部は、制御装
置１６の接続部１８に接続され、他端部は管路チャンネ
ル４１の挿入部７先端部付近まで挿入される。すなわ
ち、前記内視鏡４０と前記内視鏡形状検出プローブ４２
とは別体であり、前記内視鏡形状検出プローブ４２が管
路チャンネル４１に対して挿抜自在である。つまり、図
９に示すように内視鏡形状検出プローブ４２は、内視鏡
４０の管路チャンネル４１内に挿通して使用されるよう
になっている。

【００５６】このように、内視鏡に設けた管路チャンネ
ルに対して挿抜自在な内視鏡形状検出プローブを構成
し、この内視鏡形状検出プローブを管路チャンネルを有
する通常の内視鏡に配設することによって、内視鏡挿入
部の湾曲形状を前記内視鏡形状検出プローブを用いて容
易に検出することができる。このことにより、管路チャ
ンネルを有する内視鏡の外形寸法を太径にすることな
く、内視鏡挿入部の湾曲形状を容易に確認することが可
能になる。その他の作用及び効果は前記第１実施形態と
同様である。

【００５７】図１０は本発明の第３実施形態にかかる光
ファイバーの構成を示す説明図である。

【００５８】図に示すように本実施形態においては、光
ファイバー５０に内視鏡の湾曲形状を検出する一対で構
成した角度検出部５１ａ，５１ｂを複数箇所に設けてい
る。前記角度検出部５１ａ，５１ｂのそれぞれの構成
は、前記図３（ｃ）で示した角度検出部２５の構成と同
様であり、曲がり角度検出部５１ａ，５１ｂの内部にお
いて光ファイバー５０が一方向にだけ曲がるようになっ
ている。

【００５９】また、図１０に示すように一対で構成され
ている曲がり角度検出部５１ａ，５１ｂは、光ファイバ
ー５０の長手方向に沿って所定の間隔で配設されてお
り、このとき前記曲がり角度検出部５１ａ，５１ｂが交
互に設けられている。これは、前記曲がり角度検出部５
１ａが図中で上下方向にのみ曲がるように設定したもの
であり、前記曲がり角度検出部５１ｂが図中の紙面に対
して直交する方向にのみ曲がるように設定したものであ
るためである。すなわち、前記角度検出部５１ａと前記
角度検出部５１ｂとを略同位置に互いに９０度に直交す
る位置関係で配置して左右方向及び上下方向の検出を行
えるようにしている。その他の構成は上述の実施形態と
同様である。

【００６０】上述のように１本の光ファイバーに、上下
方向にのみ曲がるように設定した曲がり角度検出部と図
中の紙面に対して直交する方向にのみ曲がるように設定
した曲がり角度検出部とがほぼ同位置になるように一対
にして、複数箇所に設けることによって、この１本の光
ファイバーを前記第１の実施形態の内視鏡に設けたり、
第２実施形態の内視鏡形状検出プローブに設けることに
よって、内視鏡挿入部の湾曲形状を立体的に検出するこ
とができる。このことにより、前記第１実施形態及び第
２実施形態で２本の光ファイバーを用いていた構成を１
本の光ファイバーで構成することが可能になる。このこ
とにより、内視鏡２や内視鏡４０の挿入部７を太くする
ことなく内視鏡挿入部の形状の検出が可能になる。

【００６１】また、内視鏡形状を検出するために使用す
る光ファイバーを１本にすることにより、内視鏡形状検
出制御装置内の１組のレーザー装置、ビームスプリッタ
ー、ＡＰＤ及び増幅装置をそれぞれ１つずつにして構成
することができる。このことによって、安価な内視鏡形
状検出制御装置が構成される。

【００６２】なお、本実施形態においては、曲がり角度
検出部５１ａ，５１ｂを別体で構成しているが、曲がり
角度検出部５１ａ，５１ｂを一体にした構成であっても
よい。そのほかの作用及び効果は上述の実施形態と同様
である。

【００６３】なお、本発明は、以上述べた実施形態のみ
に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範
囲で種々変形実施可能である。

【００６４】［付記］以上詳述したような本発明の前記
実施形態によれば、以下の如き構成を得ることができ
る。

【００６５】（１）曲がり角度検出部を複数設けた光フ
ァイバーと、この光ファイバーを内視鏡挿入部内に長手
方向に沿わせて配置した内視鏡と、前記光ファイバーに
パルス光を供給するパルス光照射手段と、前記光ファイ
バーに入射した前記パルス光照射手段からのパルス光に
よって、前記光ファイバーの任意の位置で発生した後方
向散乱光を検出する光検出手段と、この光検出手段で検
出した後方向散乱光の強度から前記光ファイバーに設け
た曲がり角度検出部における曲がり方向及び曲がり角を
演算処理すると共に、内視鏡挿入部形状を映像信号に生
成する信号処理手段と、を具備する内視鏡形状検出装
置。

【００６６】（２） 曲がり角度検出部を複数設けた光
ファイバーを内蔵した内視鏡形状検出プローブと、この
内視鏡形状検出プローブが挿抜自在で、内視鏡挿入部内
の長手方向に設けた管路チャンネルを有する内視鏡と、
前記光ファイバーにパルス光を供給するパルス光照射手
段と、前記光ファイバーに入射した前記パルス光照射手
段からのパルス光によって、前記光ファイバーの任意の
位置で発生した後方向散乱光を検出する光検出手段と、
この光検出手段で検出した後方向散乱光の強度から前記
光ファイバーに設けた曲がり角度検出部における曲がり
方向及び曲がり角を演算処理すると共に、内視鏡挿入部
形状を映像信号に生成する信号処理手段と、を具備する
内視鏡形状検出装置。

【００６７】（３）前記曲がり角度検出部で光ファイバ
ーが曲折している付記１または付記２記載の内視鏡形状
検出装置。

【００６８】（４）前記曲がり角度検出部に３つの光フ
ァイバー止めを設けた付記１または付記２記載の内視鏡
形状検出装置。

【００６９】（５）前記光ファイバーは、シングルモー
ドファイバーである付記１または付記２記載の内視鏡形
状検出装置。

【００７０】（６）前記パルス光照射手段はレーザー装
置である付記１または付記２記載の内視鏡形状検出装
置。

【００７１】（７）前記レーザー装置が半導体レーザー
である付記６記載の内視鏡形状検出装置。

【００７２】（８）前記光検出手段は、アバランシュフ
ォトダイオードである付記１または付記２記載の内視鏡
形状検出装置。

【００７３】（９）前記後方向散乱光は、レーリー散乱
光である付記１または付記２記載の内視鏡形状検出装
置。

【００７４】（１０）前記光ファイバーが複数本である
付記１または付記２記載の内視鏡形状検出装置。

【００７５】（１１）前記光ファイバーは、第１の光フ
ァイバー及び第２の光ファイバーである付記１０記載の
内視鏡形状検出装置。

【００７６】（１２）前記第１の光ファイバーと第２の
光ファイバーとが、互いに９０度位置ずれして配置され
ている付記１１記載の内視鏡形状検出装置。

【００７７】（１３）前記光ファイバーは１本である付
記１または付記２記載の内視鏡形状検出装置。

【００７８】（１４）前記曲がり角度検出部を、光ファ
イバーが曲がる方向で９０度ずれて交互に配置した付記
１３記載の内視鏡形状検出装置。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、内
視鏡挿入部の外径寸法を太径にすることなく、内視鏡挿
入部の形状を容易に検出することが可能な内視鏡形状検
出装置を提供することができる。

【００８０】内視鏡挿入部を太くすることなく、内視鏡
挿入部の湾曲形状検出が可能なことである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１ないし図６は本発明の第１実施形態に係
り、図１は内視鏡形状検出装置の概略構成を示す説明図

【図２】内視鏡の挿入部の断面図

【図３】挿入部内に配置されている光ファイバーの概略
構成を示す説明図

【図４】形状検出制御装置の構成を示すブロック図

【図５】形状検出制御装置の動作を説明する流れ図

【図６】角度検出部における曲がり状態と光損失との関
係を示す図

【図７】図７ないし図９は本発明の第２実施形態に係
り、図７は内視鏡の概略構成を示す説明図及び内視鏡挿
入部の長手方向断面図

【図８】内視鏡形状検出プローブの構成を示す正面及び
長手方向断面図

【図９】内視鏡の管路チャンネル内に内視鏡形状検出プ
ローブが挿入されている状態を示す断面図

【図１０】本発明の第３実施形態にかかる光ファイバー
の構成を示す説明図

【符号の説明】

３…形状検出制御装置 １６…制御装置 ２１，２２…光ファイバー ３１…信号処理回路 ３２…パルス発生回路 ３３ａ，３３ｂ…レーザー装置 ３５ａ，３５ｂ…アバランシュフォトダイオード（ＡＰ
Ｄ） ３６ａ，３６ｂ…増幅装置

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成９年１２月２４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】前記制御装置１６は、映像信号を生成する
信号処理手段である信号処理回路３１と、パルス発生手
段であるパルス発生回路３２と、パルス光照射手段であ
るレーザー装置３３ａ，３３ｂと、光方向性結合手段で
あるビームスプリッター３４ａ，３４ｂと、光検出手段
であるアバランシェフォトダイオード（以下ＡＰＤと略
記する）３５ａ，３５ｂと、このＡＰＤ３５ａ，３５ｂ
で検出した信号を増幅する増幅手段であるオペアンプな
どの増幅装置３６ａ，３６ｂ及び光ファイバーケーブル
１５の基端部が着脱自在に接続される接続部１８とを備
えて主に構成されている。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７２】（８）前記光検出手段は、アバランシェフ
ォトダイオードである付記１または付記２記載の内視鏡
形状検出装置。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】符号の説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【符号の説明】 ３…形状検出制御装置 １６…制御装置 ２１，２２…光ファイバー ３１…信号処理回路 ３２…パルス発生回路 ３３ａ，３３ｂ…レーザー装置 ３５ａ，３５ｂ…アバランシェフォトダイオード（ＡＰ
Ｄ） ３６ａ，３６ｂ…増幅装置

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 曲がり角度検出部を複数設けた光ファイ
   バーと、 この光ファイバーを内視鏡挿入部内に長手方向に沿わせ
   て配置した内視鏡と、 前記光ファイバーにパルス光を供給するパルス光照射手
   段と、 前記光ファイバーに入射した前記パルス光照射手段から
   のパルス光によって、前記光ファイバーの任意の位置で
   発生した後方向散乱光を検出する光検出手段と、 この光検出手段で検出した後方向散乱光の強度から前記
   光ファイバーに設けた曲がり角度検出部における曲がり
   方向及び曲がり角を演算処理すると共に、内視鏡挿入部
   形状を映像信号に生成する信号処理手段と、 を具備することを特徴とする内視鏡形状検出装置。