(57)【要約】      （修正有）【課題】細径かつ高精度な湾曲形状検出を実現する多点検出ファイバセンサ及び多点検出ファイバセンサを備えた挿入装置を提供する。【解決手段】それぞれ異なる湾曲量を検出可能な被検出部を複数の位置に有する多点検出ファイバセンサ１であり、多点検出ファイバセンサが湾曲量を検出する範囲である全体有効検出領域Ａ１を有し、全体有効検出領域には、複数の光ファイバ１１，２１，３１が配置されている。光ファイバは複数の被検出部１５，２５，３５を有し、光ファイバに光を入射する光源と、光ファイバを通って出射する光を受光する受光部１３，２３，３３とを具備する。また、一実施形態は、このような多点検出ファイバセンサが組み込まれた挿入装置である。【選択図】図１
2015223440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ異なる湾曲量を検出可能な被検出部を複数の位置に有する多点検出ファイバセンサであって、
前記多点検出ファイバセンサは、前記多点検出ファイバセンサが湾曲量を検出する範囲である全体有効検出領域を有し、
前記全体有効検出領域には、複数の光ファイバが配置され、
前記光ファイバは複数の前記被検出部を有し、
前記光ファイバに光を入射する光源と、
前記光ファイバを通って出射する光を受光する受光部とを具備する多点検出ファイバセンサ。
【請求項２】
前記複数の被検出部の各々は、前記光ファイバの長手方向において湾曲量を検出する範囲である個別有効検出領域を有し、前記個別有効検出領域が前記長手方向に連なることにより前記全体有効検出領域を構成している請求項１に記載の多点検出ファイバセンサ。
【請求項３】
前記複数の光ファイバの各々は、先端と基端とを有し、
前記複数の光ファイバの各々は、前記先端に折返し反射部を有し、
前記光源及び前記受光部は、前記基端に光学的に接続され、
前記全体有効検出領域において、前記光源から入射されて前記折返し反射部に進む光と、前記折返し反射部を介して前記受光部で受光される光とが、同一の光ファイバに共存する請求項２に記載の多点検出ファイバセンサ。
【請求項４】
前記複数の光ファイバのうち少なくとも１つの光ファイバは、前記先端と、前記複数の被検出部のうち前記先端に最も近い被検出部である先端被検出部との間の距離が、前記先端被検出部の湾曲を妨げない長さであるように構成されている請求項３に記載の多点検出ファイバセンサ。
【請求項５】
前記先端被検出部の湾曲を妨げない長さは、５〜５０ｍｍである請求項４に記載の多点検出ファイバセンサ。
【請求項６】
前記複数の光ファイバの各々において、前記先端と前記複数の被検出部の各々との間の距離が、同一であり、
前記複数の光ファイバの各光ファイバの先端の位置が、前記長手方向において互いに異なっている請求項３に記載の多点検出ファイバセンサ。
【請求項７】
前記先端と前記複数の被検出部の各々との間の距離が、前記複数の光ファイバの全てにおいて同一であり、
前記複数の光ファイバのうちの２つの光ファイバからなる光ファイバ対の前記複数の被検出部が、前記長手方向において同一の位置にあり、かつ、径方向において異なる位置にある請求項３に記載の多点検出ファイバセンサ。
【請求項８】
前記複数の光ファイバの各々は、先端と基端とを有し、
多点検出ファイバセンサは、各々が前記複数の光ファイバのうちの２つの光ファイバと、前記２つの光ファイバの前記先端を光学的に接続する光接続部とを備えた１以上の光ファイバユニットを有し、
前記光源は、前記光ファイバユニットの一方の光ファイバの前記基端に光学的に接続され、前記受光部は、前記光ファイバユニットの他方の光ファイバの前記基端に光学的に接続され、
前記全体有効検出領域において、前記光源から入射されて前記光接続部に進む光と、前記光接続部を介して前記受光部で受光される光とが、前記光ファイバユニットのうちの異なる光ファイバに存在する請求項２に記載の多点検出ファイバセンサ。
【請求項９】
前記光接続部は、前記一方の光ファイバを導光する光を前記他方の光ファイバに反射により光学的に接続する光接続反射部である請求項８に記載の多点検出ファイバセンサ。
【請求項１０】
前記光接続部は、光ファイバである請求項８に記載の多点検出ファイバセンサ。
【請求項１１】
前記光ファイバユニットは、前記光接続部の先端と、前記複数の被検出部のうち前記光接続部に最も近い被検出部である先端被検出部との間の距離が、前記先端被検出部の湾曲を妨げない長さであるように構成されている請求項８に記載の多点検出ファイバセンサ。
【請求項１２】
前記先端被検出部の湾曲を妨げない長さは、５〜５０ｍｍである請求項１１に記載の多点検出ファイバセンサ。
【請求項１３】
前記光ファイバユニットを複数有し、
前記光接続部の先端と前記複数の被検出部の各々との間の距離が、前記複数の光ファイバユニットの全てにおいて同一であり、
前記複数の光ファイバユニットの各々の先端の位置が、前記長手方向において互いに異なっている請求項８に記載の多点検出ファイバセンサ。
【請求項１４】
前記光ファイバユニットを複数有し、
前記光接続部の先端と前記複数の被検出部の各々との間の距離が、前記複数の光ファイバユニットの全てにおいて同一であり、
前記光ファイバユニットの前記２つの光ファイバの前記複数の被検出部が、前記長手方向において同一の位置にあり、かつ、径方向において異なる位置にある請求項８に記載の多点検出ファイバセンサ。
【請求項１５】
前記複数の被検出部は、それぞれ吸収波長特性が異なる光吸収特性を有し、
前記光吸収特性は、光を相互吸収する波長範囲で、かつ、互いに吸収波長特性が異なる波長範囲である特徴的吸収帯を、被検出部の数以上有し、
前記光源は、前記特徴的吸収帯の波長成分を含み、
前記受光部は、前記特徴的吸収帯の光量を検出する請求項１、２、３又は８に記載の多点検出ファイバセンサ。
【請求項１６】
多点検出ファイバセンサの長手方向に同じ位置にあり、かつ、径方向において異なる位置にある被検出部、及び／または、隣り合う被検出部は、前記全体有効検出領域において前記複数の光ファイバのうちの異なる光ファイバに配置されている請求項１、２、３又は８に記載の多点検出ファイバセンサ。
【請求項１７】
前記複数の光ファイバの各々の前記複数の被検出部は、前記光ファイバの長手方向に同じ位置に、径方向において互いに異なる位置に配置されている請求項１、２、３又は８に記載の多点検出ファイバセンサ。
【請求項１８】
被挿入体に挿入される可撓性の挿入部と、
前記挿入部に、それぞれ異なる湾曲量を検出可能な被検出部を複数の位置に有し、前記複数の被検出部が湾曲量を検出する範囲である全体有効検出領域に複数配置される光ファイバが組み込まれ、
前記光ファイバは複数の前記被検出部を有し、
前記光ファイバに光を入射する光源と、
前記光ファイバを通って出射する光を受光する受光部とを具備する挿入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多点検出ファイバセンサ及び多点検出ファイバセンサを備えた挿入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
可撓性の挿入部を備えた挿入装置と共に使用される湾曲形状検出センサ（ファイバセンサ）が知られている。このようなファイバセンサは、挿入装置の挿入部に組み込まれて挿入部と一体的に湾曲され、その湾曲形状を検出することにより挿入部の湾曲形状を検出する。
【０００３】
例えば、特許文献１は、このようなファイバセンサが取り付けられた内視鏡装置を開示している。ファイバセンサは、複数の光ファイバを有し、各光ファイバには、曲げられた角度の大きさに対応して光の伝達量が変化する被検出部が設けられている。光ファイバは可撓性の帯状部材に並列に並んだ状態で取り付けられ、帯状部材が内視鏡の挿入部内にほぼ全長にわたって挿通されている。この内視鏡装置では、各光ファイバの光伝達量から各被検出部が位置された部分における帯状部材の湾曲形状が検出され、その湾曲形状が挿入部の湾曲形状としてモニタ画面に表示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−５２６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
長尺の挿入部の湾曲形状を精度良く検出するためには、多数の検出点が必要となる。例えば、特許文献１に記載の内視鏡装置では、挿入部に多数の光ファイバを組み込んで挿入部の湾曲形状を検出している。しかしながら、組み込まれる光ファイバの本数が増えると挿入部の径が太くなってしまい、挿入部の細径化の観点からは好ましくない。
【０００６】
そこで、本発明は、細径かつ高精度な湾曲形状検出を実現する多点検出ファイバセンサ及び多点検出ファイバセンサを備えた挿入装置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】
本発明の一実施形態は、それぞれ異なる湾曲量を検出可能な被検出部を複数の位置に有する多点検出ファイバセンサであって、前記多点検出ファイバセンサは、前記多点検出ファイバセンサが湾曲量を検出する範囲である全体有効検出領域を有し、前記全体有効検出領域には、複数の光ファイバが配置され、前記光ファイバは複数の前記被検出部を有し、
前記光ファイバに光を入射する光源と、前記光ファイバを通って出射する光を受光する受光部とを具備する多点検出ファイバセンサである。
【０００８】
また、本発明の他の実施形態は、被挿入体に挿入される可撓性の挿入部と、前記挿入部に、それぞれ異なる湾曲量を検出可能な被検出部を複数の位置に有し、前記複数の被検出部が湾曲量を検出する範囲である全体有効検出領域に複数配置される光ファイバが組み込まれ、前記光ファイバは複数の前記被検出部を有し、前記光ファイバに光を入射する光源と、前記光ファイバを通って出射する光を受光する受光部とを具備する挿入装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、細径かつ高精度な湾曲形状検出を実現する多点検出ファイバセンサ及び多点検出ファイバセンサを備えた挿入装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１の実施形態の多点検出ファイバセンサの全体構成を示す図である。
【図２】図２は、第１の光ファイバの光軸方向の拡大断面図である。
【図３】図３は、図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図４】図４は、被検出部の吸収波長特性を示すグラフである。
【図５】図５（ａ）は、被検出部が内側に湾曲した状態での被検出部付近を導光する光を概略的に示す図であり、（ｂ）は、被検出部が直線状態での被検出部付近を導光する光を概略的に示す図であり、（ｃ）は、被検出部が外側に湾曲した状態での被検出部付近を導光する光を概略的に示す図である。
【図６】図６は、第１の実施形態の他の多点検出ファイバセンサの全体構成を示す図である。
【図７】図７は、第１の実施形態のさらなる他の多点検出ファイバセンサの全体構成を示す図である。
【図８】図８（ａ）乃至（ｄ）は、図７のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図９】図９は、第１の実施形態の変形例１の多点検出ファイバセンサの全体構成を示す図である。
【図１０】図１０は、第１の実施形態の変形例２の多点検出ファイバセンサの全体構成を示す図である。
【図１１】図１１は、第１の実施形態の変形例３の多点検出ファイバセンサの全体構成を示す図である。
【図１２】図１２は、第１の実施形態の変形例４の多点検出ファイバセンサの全体構成を示す図である。
【図１３】図１３（ａ）乃至（ｃ）は、図１２のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。
【図１４】図１４は、第１の実施形態の変形例５の多点検出ファイバセンサの全体構成を示す図である。
【図１５】図１５は、第１の実施形態の変形例６の多点検出ファイバセンサの全体構成を示す図である。
【図１６】図１６は、第１の実施形態の変形例７の多点検出ファイバセンサの全体構成を示す図である。
【図１７】図１７は、第１の実施形態の変形例８の多点検出ファイバセンサの全体構成を示す図である。
【図１８】図１８は、第１の実施形態の変形例９の多点検出ファイバセンサの全体構成を示す図である。
【図１９】図１９は、第２の実施形態の挿入装置の全体構成を示す図である。
【図２０】図２０は、挿入部１１１の内部の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１の実施形態］  
（多点検出ファイバセンサの概要）  
図１は、第１の実施形態の多点検出ファイバセンサ１の全体構成を示す図である。なお、本明細書における「多点」は、２以上の点を意味するものとして用いられる。多点検出ファイバセンサ１は、第１、第２及び第３のセンサユニット１０、２０、３０により構成されている。
【００１２】
第１のセンサユニット１０は、第１の光ファイバ１１と、第１の光ファイバ１１に光を入射する光源１２と、第１の光ファイバ１１を通って出射する光を受光する受光部１３と、第１の光ファイバ１１と光源１２、及び第１の光ファイバ１１と受光部１３を接続する光カプラ１４とを有している。第２及び第３のセンサユニット２０、３０も、同様に、それぞれ、第２及び第３の光ファイバ２１、３１と、第２及び第３の光ファイバ２１、３１に光を入射する光源２２、３２と、第２及び第３の光ファイバ２１、３１を通って出射する光を受光する受光部２３、３３と、それぞれの光ファイバと光源、及びそれぞれの光ファイバと受光部とを接続する光カプラ２４、３４とを有している。
【００１３】
第１、第２及び第３のセンサユニット１０、２０、３０の構成は、後述する被検出部１５、２５、３５の配置を除いて同じであるから、以下では、第１のセンサユニット１０の構成を説明し、第２及び第３のセンサユニット２０、３０の構成の説明は省略する。
【００１４】
（光源及び光カプラ）  
光源１２は、後述する吸収波長領域の波長成分を含む光を出射する。光源１２と第１の光ファイバ１１の基端は、光カプラ１４で光学的に接続されている。光源１２から出射された光は、光カプラ１４を通して第１の光ファイバ１１に入射される。光カプラ１４は、ビームスプリッタ等、光を分割できるものであれば他の構成でもよい。
【００１５】
（光ファイバ）  
図２は、第１の光ファイバ１１（以下、光ファイバ１１と称する）の光軸方向（長手方向）の拡大断面図である。図３は、図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。光ファイバ１１は、コア１６と、コア１６を囲んでいるクラッド１７と、クラッド１７を囲んでいるジャケット１８とを有している。また、光ファイバ１１には、それぞれ異なる湾曲量を検出する被検出部１５が複数の位置に設けられている。光ファイバ１１に複数の被検出部１５が設けられているため、１本の光ファイバで複数箇所の湾曲量が検出可能である。
【００１６】
被検出部１５は、ジャケット１８及びクラッド１７の一部を、例えばレーザー加工により除去しコア１６を露出させて、露出したコア１６上に後述する特徴的吸収帯を発生させるための吸収部材を設けることにより形成されている。吸収部材は、例えば、コア１６よりも低屈折率の樹脂に色素を混ぜた部材により形成されている。光ファイバ１１の複数の被検出部１５には、それぞれ異なる色素を用いる。
【００１７】
被検出部１５の吸収部材は、色素の吸収波長特性により被検出部１５を通る光の一部（特定の波長又は波長範囲の光）を吸収する。その他の波長又は波長範囲の光は、吸収部材の樹脂がコア１６よりも低屈折率であるため、反射されてコア１６を導光する。
【００１８】
図４は、被検出部１５の吸収波長特性を示すグラフである。図４では、光ファイバ１１の複数の被検出部１５のうち最も先端側の被検出部を第１の被検出部、その隣の被検出部を第２の被検出部としている。第１及び第２の被検出部は、相互吸収する波長範囲（即ち、第１の被検出部も第２の被検出部もその波長範囲において吸収率を有する）で、かつ、吸収波長特性が互いに異なる（即ち、第１の被検出部と第２の被検出部との吸収率が互いに異なる）波長範囲である特徴的吸収帯を、被検出部の数以上（即ち、２以上）有している。
【００１９】
図４では、このような２つの特徴的吸収帯が、第１の特徴的吸収帯Ｒ１及び第２の特徴的吸収帯Ｒ２として示される。第１の特徴的吸収帯Ｒ１は、波長λ１を含む帯域であり、第１の特徴的吸収体Ｒ１における第１の被検出部の吸収率の範囲α１ａと第２の被検出部の吸収率の範囲α１ｂとが互いに異なっている。また、第２の特徴的吸収帯Ｒ２は、波長λ２を含む帯域であり、第２の特徴的吸収体Ｒ２における第１の被検出部の吸収率の範囲α２ａと、第２の被検出部の吸収率の範囲α２ｂとが互いに異なっている。なお、特徴的吸収帯は、波長範囲をもたない特定の波長（例えば、λ１やλ２）としてもよい。また、図４では説明を簡単にするために２箇所の被検出部が示されるが、３箇所以上の場合であっても同様である。
【００２０】
図５（ａ）乃至（ｃ）は、光ファイバ１１の被検出部１５付近を導光する光を概略的に示す図である。光ファイバ１１が直線状態の場合には、図５（ｂ）に示されるように、光ファイバ１１を導光する光の一部が被検出部１５に吸収される。光ファイバ１１が被検出部１５が内側にくるように湾曲した場合には、被検出部１５に当たる光が減少するため、被検出部１５による光の吸収量が小さくなる（図５（ａ））。従って、光ファイバ１１を導光する光の伝達量が増加する。一方、光ファイバ１１が被検出部１５が外側にくるように湾曲した場合には、被検出部１５に当たる光が増加するため、被検出部１５による光の吸収量が大きくなる（図５（ｃ））。従って、光ファイバ１１を導光する光の伝達量が減少する。
【００２１】
このように、被検出部１５の湾曲に応じて、光ファイバ１１を導光する光のうち被検出部１５に向かう光の量が変化する。即ち、特徴的吸収帯における、被検出部１５の吸収部材により吸収される光の量が変化する。そして、複数の特徴的吸収帯の光の変化量に基づいた演算を行うことにより、被検出部１５の湾曲量を求める。なお、各被検出部１５の湾曲量と光の変化量との関係は、測定により事前に取得しておく。
【００２２】
光ファイバ１１の光カプラ１４が接続されている側と異なる端部、即ち光ファイバ１１の先端には、折返し反射部１９が設けられている。折返し反射部１９は、光ファイバ１１の先端にアルミニウムを蒸着することにより形成されている。光ファイバ１１を導光した光は、折返し反射部材１９により反射して同じ光ファイバ１１を逆方向に導光し、光カプラ１４に入射する。
【００２３】
（受光部）  
受光部１３は、光ファイバ１１の基端に光学的に接続されている。受光部１３は、光ファイバ１１を導光して戻ってきた光を受光する。光カプラ１４に入射した光の一部、例えば５０％の光が受光部１３側に導光され、残りの５０％の光は光源１２に導光される。受光部１３側に導光された光は、受光部１３で受光される。受光部１３は、少なくとも複数の特徴的吸収帯をそれぞれ分離して光量を検出可能な分光器である。
【００２４】
（光ファイバにおける被検出部の配置）  
次に、複数の被検出部による検出範囲について説明する。各被検出部（図１には光ファイバ１１に３つの被検出部１５が示されている）により、被検出部自体の湾曲量が検出されるが、実際には、多点検出ファイバセンサ１自体や多点検出ファイバセンサ１を組み込んだ部材の構造や材質に起因して、被検出部（例えば、多点検出ファイバセンサ１の長手方向に５ｍｍの長さを有する）のみが湾曲するようなことはない。多点検出ファイバセンサ１は、長手方向にある程度の範囲（例えば、６０ｍｍ）で湾曲するので、被検出部は、被検出部が存在している位置のみではなく、ある程度の範囲（例えば、被検出部１５の長手方向の中心から光ファイバ１１の長手方向前後に３０ｍｍずつ、合わせて６０ｍｍ）で湾曲を検出していると考えられる。
【００２５】
以下、多点検出ファイバセンサ１全体として湾曲を検出可能と考えられる範囲を全体有効検出領域Ａ１、１つの被検出部で湾曲を検出可能と考えられる範囲を個別有効検出領域Ａ２とする（図１参照）。個別有効検出領域Ａ２を広く設定すると被検出部の数を減らすことができるが、湾曲形状検出の精度が悪くなる。高精度に湾曲形状検出するためには、個別有効検出領域Ａ２を精度が問題ない範囲に設定し、被検出部の数を増やす必要がある。
【００２６】
光ファイバ１本当たりの被検出部の数を増やすためには、被検出部の数と同じ数の、特徴的吸収帯を発生させるための異なる吸収部材が必要である。吸収部材の種類には限界があるため、光ファイバ１本当たりに設けることが可能な被検出部の数には限界がある。また、光ファイバ１本当たりの被検出部の数が多くなると、各被検出部の湾曲量を求めるための演算が複雑になる等、技術的な難易度が上がる。
【００２７】
そこで、被検出部の数を増やすために、全体有効検出領域Ａ１は、複数の光ファイバの複数の被検出部により構成される。本実施形態では、第１のセンサユニット１０の第１の光ファイバ１１と、第２のセンサユニット２０の第２の光ファイバ２１と、第３のセンサユニット３０の第３の光ファイバ３１とである３本の光ファイバが全体有効検出領域Ａ１に配置されている。換言すれば、全体有効検出領域Ａ１が、これら光ファイバにそれぞれ設けられた複数の被検出部１５、２５、３５の個別有効検出領域Ａ２が長手方向に連なることにより構成されている。第１、第２及び第３の光ファイバ１１、２１、３１の各被検出部１５、２５、３５は、長手方向に互いに異なる位置に配置されている。
【００２８】
本実施形態では、多点検出ファイバセンサ１の長手方向において隣り合う被検出部は、異なる光ファイバに配置されている。被検出部は、例えば、図１に示されるように、多点検出ファイバセンサ１の先端側から、第１の光ファイバ１１の被検出部１５、第２の光ファイバ２１の被検出部２５、第３の光ファイバ３２の被検出部３５の順に繰り返して配置され、被検出部１５、２５、３５の個別有効検出領域Ａ２の連なりにより全体有効検出領域Ａ１を構成している。
【００２９】
このような多点検出ファイバセンサ１を用い、事前情報として与えられる各被検出部の個別有効検出領域の長さと検出した各被検出部の湾曲量とから、不図示の演算部により多点検出ファイバセンサ１の湾曲形状を計算する。
【００３０】
（効果）  
本実施形態によれば、多点検出ファイバセンサ１が長手方向において湾曲量を検出する範囲である全体有効検出領域Ａ１が、各光ファイバ１１、２１、３１の複数の被検出部１５、２５、３５の個別有効検出領域Ａ２により構成されている。従って、光ファイバの本数を少なくしつつ、検出点の数を増やすことが可能となり、細径で、かつ精度の高い湾曲形状検出を実現する多点検出ファイバセンサを提供することができる。
【００３１】
また、複数の光ファイバに設けられた複数の被検出部を長手方向において互いに異なる位置に配置することにより、多点検出ファイバセンサ１の長手方向において複数箇所で湾曲量を測定することができる。
【００３２】
また、本実施形態では、全体有効検出領域Ａ１において隣り合う被検出部を異なる光ファイバに配置している。これにより、隣り合う被検出部を同じ光ファイバに連続して配置するよりも各被検出部間の間隔が広がる。被検出部１５を形成するためにジャケット１８及びクラッド１７を除去するレーザー加工を行う際に、光ファイバ１１が動かないように固定する必要があるが、各被検出部間の間隔が狭いと固定範囲を確保しにくくなり、被検出部の作製難易度が上がる。本実施形態によれば、隣り合う被検出部を異なる光ファイバに配置して１本の光ファイバにおける被検出部間の間隔を広げているため、被検出部の作製に必要な固定範囲を確保し易くなり、被検出部の作製難易度を下げることができる。
【００３３】
また、光ファイバの各被検出部の湾曲量と導光する光の変化量との関係を取得する際に、被検出部を１箇所ずつ湾曲させて光の変化量を測定する必要がある。このとき、１本の光ファイバにおける被検出部間の間隔が狭いと、測定する被検出部とは異なる被検出部も同時に湾曲し易くなり、１箇所の被検出部のみを湾曲させることが困難となりうる。本実施形態によれば、隣り合う被検出部を異なる光ファイバに配置して１本の光ファイバにおける被検出部間の間隔を広げているため、１箇所の被検出部のみを湾曲し易くすることができる。
【００３４】
また、本実施形態では、同一の光ファイバに形成する複数の被検出部に、それぞれ、相互吸収させる特徴的吸収帯を有する吸収部材を設けている。これにより、複数の被検出部に相互吸収を生じさせない構成と比較して材料や吸収スペクトルの付与の仕方に自由度があり、１本の光ファイバに対してより多くの被検出部を設けることが可能となる。
【００３５】
さらに、本実施形態では、光ファイバの光カプラが接続されている側とは異なる端部に折返し反射部を設けているため、光源側から導光した光が同一の光ファイバを戻って受光部へと導光する。即ち、光源から入射されて折返し反射部に進む光と、折返し反射部を介して受光部で受光される光とが、同一の光ファイバに共存する。従って、光源側から導光した光が異なる光ファイバを通って受光部へと導光するよりも少ない本数の光ファイバで、細径の多点検出ファイバセンサを実現することができる。
【００３６】
以上の説明では、多点検出ファイバセンサ１の長手方向において隣り合う被検出部１５が異なる光ファイバに配置されているが、図６に示されるように、隣り合う被検出部を１本の（同一の）光ファイバに形成してもよい。
【００３７】
図６は、第１の実施形態の他の多点検出ファイバセンサ１ａの全体構成を示す図である。被検出部は、多点検出ファイバセンサ１の先端側から、第１の光ファイバ１１の３つの被検出部１５、第２の光ファイバ２１の３つの被検出部２５、第３の光ファイバ３１の３つの被検出部３５の順に配置され、全体有効検出領域Ａ１を構成している。
【００３８】
このような構成であっても、多点検出ファイバセンサ１ａの長手方向において複数箇所で湾曲量を測定することができる。
【００３９】
また、以上の説明では、湾曲方向が１方向であるとしているが、多点検出ファイバセンサの長手方向において同一の位置にあり、かつ、径方向において異なる位置にある２つの被検出部を設けることにより、２方向の湾曲を検出可能である。
【００４０】
図７は、第１の実施形態のさらなる他の多点検出ファイバセンサ１ｂの全体構成を示す図である。図８（ａ）乃至（ｄ）は、図７のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。多点検出ファイバセンサ１ｂは、Ｘ軸方向及びＸ軸方向に直交するＹ軸方向にそれぞれ向けられた被検出部を多点検出ファイバ１ｂの長手方向において同一の位置に設けることにより、それぞれの方向の湾曲量を検出する。
【００４１】
多点検出ファイバセンサ１ｂは、第１、第２、第３及び第４のセンサユニット４０、５０、６０、７０により構成されている。第１のセンサユニット４０は、第１の光ファイバ４１と、第１の光ファイバ４１に光を供給する光源４２と、第１の光ファイバ４１からの光を受光する受光部４３と、第１の光ファイバ４１と光源４２、及び第１の光ファイバ４１と受光部４３とを接続する光カプラ４４とを有している。第２〜第４のセンサユニット５０、６０、７０も、同様に、第２〜第４の光ファイバ５１、６１、７１と、それぞれの光ファイバに光を供給する光源５２、６２、７２と、それぞれの光ファイバからの光を受光する受光部５３、６３、７３と、それぞれの光ファイバと光源、及びそれぞれの光ファイバと受光部とを接続する光カプラ５４、６４、７４とを有している。
【００４２】
第１の光ファイバ４１には、複数の被検出部４５が設けられている。被検出部４５は、Ｘ軸方向の湾曲を検出する向きに、被検出部１５と同様にして形成されている。また、第２の光ファイバ５１には、複数の被検出部５５が設けられている。被検出部５５は、Ｙ軸方向の湾曲を検出する向きに同様に形成されている。被検出部４５、５５は、図８（ａ）並びに（ｂ）に示されるように、多点検出ファイバセンサ１の長手方向において同一の位置に、径方向に９０°ずれて配置されている。このように、第１の光ファイバ４１と第２の光ファイバ５１とは、対をなす光ファイバ（以下、第１の光ファイバ対と称する）であり、被検出部４５、５５（以下、第１の被検出部対と称する）が長手方向において同一の位置にあり、かつ、径方向において異なる位置にある。
【００４３】
同様に、第３の光ファイバ６１には、複数の被検出部６５が設けられている。被検出部６５は、Ｘ軸方向の湾曲を検出する向きに同様に形成されている。また、第４の光ファイバ７１には、複数の被検出部７５が設けられている。被検出部７５は、Ｙ軸方向の湾曲を検出する向きに同様に形成されている。被検出部６５、７５は、被検出部４５、５５と同様に、多点検出ファイバセンサ１の長手方向において同一の位置に、径方向に９０°ずれて配置されている。第３の光ファイバ６１と第４の光ファイバ７１もまた、対をなす光ファイバ（以下、第２の光ファイバ対と称する）であり、被検出部６５、７５（以下、第２の被検出部対と称する）が長手方向において同一の位置にあり、かつ、径方向において異なる位置にある。
【００４４】
第１の被検出部対と第２の被検出部対とは、図７に示されるように、多点検出ファイバセンサ１ｂの長手方向において互いに異なる位置に配置されている。また、多点検出ファイバセンサ１ｂの長手方向において隣り合う被検出部対は、異なる光ファイバ対に配置されている。被検出部は、例えば、図７に示されるように、多点検出ファイバセンサ１ｂの先端側から、第１の被検出部対、第２の被検出部対の順に繰り返して配置され、図示しないが全体有効検出領域Ａ１を構成している。
【００４５】
多点検出ファイバセンサ１ｂの構成によれば、Ｘ軸方向及びＸ軸方向に直交するＹ軸方向にそれぞれ向けられた被検出部対を設けることで、それぞれの方向の湾曲量を検出することができる。
【００４６】
なお、それぞれの被検出部の方向は、互いに９０°の方向に限定されるものではなく、１８０°以外の異なる方向を向いていればよい。ただし、０°及び１８０°に近い角度の場合、湾曲方向の分離精度が低くなる虞があるため、９０°に近い方が好ましい。
【００４７】
［変形例］  
以下、第１の実施形態の変形例について説明する。以下の説明では、第１の実施形態と同様の構成要素には第１の実施形態と同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４８】
図９は、変形例１の多点検出ファイバセンサ１ｃの全体構成を示す図である。多点検出ファイバセンサ１ｃは、第１のセンサユニット４０ｃと、第２のセンサユニット６０ｃとにより構成されている。
【００４９】
第１のセンサユニット４０ｃは、第１及び第２の光ファイバ４１ｃ、５１ｃと、第１の光ファイバ４１ｃに光を入射する光源４２と、第２の光ファイバ５１ｃを通って出射する光を受光する受光部５３とを有している。第２のセンサユニット６０ｃも同様に、第３及び第４の光ファイバ６１ｃ、７１ｃと、第３の光ファイバ６１ｃに光を入射する光源６２と、第４の光ファイバ５１ｃを通って出射する光を受光する受光部７３とを有している。
【００５０】
第１〜第４の光ファイバ４１ｃ、５１ｃ、６１ｃ、７１ｃには、第１の実施形態と同様にして形成された複数の被検出部４５ｃ、５５ｃ、６５ｃ、７５ｃが設けられている。これら被検出部４５ｃ、５５ｃ、６５ｃ、７５ｃは、長手方向に互いに異なる位置に配置され、多点検出ファイバセンサ１ｃの全体有効検出領域Ａ１を構成している。多点検出ファイバセンサ１ｃの長手方向において隣り合う被検出部は、異なる光ファイバに配置されている。被検出部は、例えば、図９に示されるように、多点検出ファイバセンサ１ｃの先端側から、第１の光ファイバ４１ｃの被検出部４５ｃ、第２の光ファイバ５１ｃの被検出部５５ｃ、第３の光ファイバ６１ｃの被検出部６５ｃ、第４の光ファイバ７１ｃの被検出部７５ｃの順に繰り返して配置され、全体有効検出領域Ａ１を構成している。
【００５１】
第１のセンサユニット４０ｃにおいて、第１の光ファイバ４１ｃの先端と第２の光ファイバ５１ｃの先端とは、光接続部により光学的に接続されている。本変形例では、光接続部は、第１の光ファイバ４１ｃと第２の光ファイバ５１ｃとを全体有効検出領域Ａ１の外で接続している光ファイバ４９ｃである。このように、第１及び第２の光ファイバ４１ｃ、５１ｃ及び接続用の光ファイバ４９ｃが、第１の光ファイバユニットを構成している。同様に、第２のセンサユニット６０ｃにおいて、第３の光ファイバ６１ｃの先端と第４の光ファイバ７１ｃの先端も、光接続部である光ファイバ６９ｃにより全体有効検出領域Ａ１の外で互いに接続されている。第３及び第４の光ファイバ６１ｃ、７１ｃ及び光ファイバ６９ｃもまた、第２の光ファイバユニットを構成している。
【００５２】
第１の光ファイバ４１ｃと第２の光ファイバ５１ｃとは、融着により光ファイバ４９ｃで接続された、即ち光ファイバを折り返したような構成である。第３の光ファイバ６１ｃ及び第４の光ファイバ７１ｃも同様である。
【００５３】
このように、第１の実施形態では光源側から導光した光が同一の光ファイバを通って受光部に導光されたが、全体有効検出領域に複数の光ファイバが配置されていれば他の構成でもよく、本変形例のように、複数の光ファイバを光接続部で接続し、全体有効検出領域Ａ１において光源側から光接続部へ進む光と光接続部から受光部側へ進む光とが、異なる光ファイバに存在してもよい。折り返された光ファイバは、多点検出ファイバセンサにつき１本（全体有効検出領域では２本と数える）でもよいし、複数本でもよい。
【００５４】
本変形例によれば、折返し反射部を作製する必要がなく、光カプラも不要であり、構成を簡素化することができる。
【００５５】
図１０は、変形例２の多点検出ファイバセンサ１ｄの全体構成を示す図である。多点検出ファイバセンサ１ｄは、変形例１と同様の第１、第２、第３及び第４の光ファイバ４１ｃ、５１ｃ、６１ｃ、７１ｃと、第１の光ファイバ４１ｃに光を入射する光源４２と、第４の光ファイバ７１ｃを通って出射する光を受光する受光部７３とを有している。各光ファイバに設けられた被検出部４５ｃ、５５ｃ、６５ｃ、７５ｃの配置もまた、変形例１と同様である。
【００５６】
本変形例では、変形例１と同様の光接続部である光ファイバ４９ｃ、６９ｃに加えて、第２の光ファイバ５１ｃの基端と第３の光ファイバ６１ｃの基端とが、さらなる光接続部により光学的に接続されている。さらなる光接続部は、第２の光ファイバ５１ｃと第３の光ファイバ６１ｃとを全体有効検出領域Ａ１の外で互いに接続している光ファイバ６９ｄである。これら光接続部は、１本の光ファイバを３回折り返したような、複数回折り返した構成でもあってもよい。
【００５７】
本変形例においても、折返し反射部を作製する必要がなく、構成を簡素化することができる。
【００５８】
図１１は、変形例３の多点検出ファイバセンサ１ｅの全体構成を示す図である。多点検出ファイバセンサ１ｅは、第１のセンサユニット４０ｅと、第２のセンサユニット６０ｅとにより構成されている。第１のセンサユニット４０ｅは、変形例１と同様に、第１及び第２の光ファイバ４１ｅ、５１ｅと、第１の光ファイバ４１ｅに光を入射する光源４２と、第２の光ファイバ５１ｅを通って出射する光を受光する受光部５３とを有している。第２のセンサユニット６０ｅも同様に、第３及び第４の光ファイバ６１ｅ、７１ｅと、第３の光ファイバ６１ｅに光を入射する光源４２と、第４の光ファイバ７１ｅを通って出射する光を受光する受光部７３とを有している。各光ファイバに設けられた被検出部４５ｅ、５５ｅ、６５ｅ、７５ｅの配置もまた、変形例１と同様である。
【００５９】
本変形例では、光接続部として、変形例１の光ファイバ４９ｃ、６９ｃに代わる光接続反射部４９ｅ、６９ｅが設けられている。即ち、光接続部は、第１の光ファイバ４１ｅと第２の光ファイバ５１ｅとを、及び第３の光ファイバ６１ｅと第４の光ファイバ７１ｅとを全体有効検出領域Ａ１の外でそれぞれ光学的に接続している光接続反射部４９ｅ、６９ｅである。光接続反射部４９ｅ、６９ｅは、例えば、透過部材であるガラス４９ｅ１に反射部材であるアルミニウム４９ｅ２を貼り付けたことにより形成されている。このように、第１及び第２の光ファイバ４１ｅ、５１ｅ及び光接続反射部４９ｅが、第１の光ファイバユニットを、第３及び第４の光ファイバ６１ｅ、７１ｅ及び光接続反射部６９ｅが、第２の光ファイバユニットをそれぞれ構成している。
【００６０】
変形例１、２のように光ファイバを折り返す場合、光ファイバの最小曲げ半径の制限により、折返し箇所が大きくなる場合があるが、本変形例では、光接続部が光接続反射部４９ｅ、６９ｅであり、光ファイバの曲げ半径の制限を受けない。このため、折返し箇所を大きくすることなく、第１の光ファイバ４１ｅから第２の光ファイバ５１ｅへ、及び第３の光ファイバ６１ｅから第４の光ファイバ７１ｅへと光を導光することができる。
【００６１】
図１２は、変形例４の多点検出ファイバセンサ１ｆの全体構成を示す図である。図１３（ａ）乃至（ｃ）は、図１２のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。多点検出ファイバセンサ１ｆは、第１、第２及び第３のセンサユニット１０ｆ、２０ｆ、３０ｆにより構成されている。
【００６２】
第１のセンサユニット１０ｆは、第１の光ファイバ１１ｆと、第１の光ファイバ１１ｆに光を入射する光源１２と、第１の光ファイバ１１ｆを通って出射する光を受光する受光部１３と、第１の光ファイバ１１ｆと光源１２、及び第１の光ファイバ１１ｆと受光部１３を接続する光カプラ１４とを有している。第２及び第３のセンサユニット２０ｆ、３０ｆも、同様に、それぞれ、第２及び第３の光ファイバ２１ｆ、３１ｆと、第２及び第３の光ファイバ２１ｆ、３１ｆに光を入射する光源２２、３２と、第２及び第３の光ファイバ２１ｆ、３１ｆを通って出射する光を受光する受光部２３、３３と、それぞれの光ファイバと光源、及びそれぞれの光ファイバと受光部とを接続する光カプラ２４、３４とを有している。また、各光ファイバ１１ｆ、２１ｆ、３１ｆの先端側には、第１の実施形態と同様の折返し反射部１９、２９、３９が設けられている。
【００６３】
本変形例では、第１の光ファイバ１１ｆには、Ｘ軸方向の湾曲を検出するための被検出部１５ｆ１と、Ｙ軸方向の湾曲を検出するための被検出部１５ｆ２とが、長手方向において同じ位置に、かつ径方向に９０°ずれて設けられ、被検出部対１５ｆを構成している。第１の光ファイバ１１ｆには、複数の被検出部対１５ｆが設けられている。第２及び第３の光ファイバ２１ｆ、３１ｆにも、同様に、各々が被検出部２５ｆ１と被検出部２５ｆ２とからなる複数の被検出部対２５ｆと、各々が被検出部３５ｆ１と被検出部３５ｆ２とからなる複数の被検出部対３５ｆとが設けられている。被検出部対は、例えば、図１２に示されるように、多点検出ファイバセンサ１ｆの先端側から、第１の光ファイバ１１ｆの被検出部対１５ｆ、第２の光ファイバ２１ｆの被検出部対２５ｆ、第３の光ファイバ３２ｆの被検出部３５ｆの順に繰り返して配置され、図示しないが全体有効検出領域Ａ１を構成している。
【００６４】
多点検出ファイバセンサがＸ軸方向、Ｙ軸方向の両方の湾曲を検出する場合、異なる光ファイバに被検出部対の一方及び他方をそれぞれ形成すると、作製時に被検出部対の相対的な検出方向の角度を合わせながら各光ファイバを組み合わせて多点検出ファイバセンサを組み立てる必要がある。このとき、被検出部は幅が小さい（例えば、数十μｍ）ため、顕微鏡を使いながら方向を合わせて組み立てるなどしなければならず、手間がかかる。
【００６５】
そこで、本変形例のように、それぞれの方向の被検出部を被検出部対として同じ光ファイバに設けてもよい。これにより、Ｘ軸方向の被検出部とＹ軸方向の被検出部との相対的な角度が変わらないため、回転方向を気にすることなく多点検出ファイバセンサを組み立てることができる。
【００６６】
図１４は、変形例５の多点検出ファイバセンサ１ｇの全体構成を示す図である。多点検出ファイバセンサ１ｇは、第１、第２及び第３のセンサユニット１０ｇ、２０ｇ、３０ｇにより構成されている。第１のセンサユニット１０ｇは、第１の実施形態の第１のセンサユニット１０と同様に構成されている。第２及び第３のセンサユニット２０ｇ、３０ｇも、第１の実施形態の第２及び第３のセンサユニット２０、３０と同様に構成されている。
【００６７】
本変形例では、光ファイバ１１の先端と、先端に最も近い検出部である先端被検出部１５ｇ１との間の距離が、Ｌ１である。光ファイバ２１、３１の先端と先端に最も近い検出部である先端被検出部２５ｇ１、３５ｇ１との間の距離もまた、それぞれ、Ｌ１であり、同一である。Ｌ１は、先端被検出部１５ｇ１、２５ｇ１、３５ｇ１の湾曲を妨げない長さであるように設定され、例えば、５〜５０ｍｍである。
【００６８】
また、本変形例では、第２の光ファイバ２１の先端は、第１の光ファイバ１１の先端から基端側にずれた位置に配置され、第３の光ファイバ３１の先端は、第２の光ファイバ１１の先端から基端側にずれた位置に配置されている。このように、各光ファイバの先端の位置が長手方向において互いに異なっており、多点検出ファイバセンサ１ｇの先端側にある光ファイバの本数が少なくなっている。
【００６９】
光ファイバの折返し反射部側の端部、即ち先端の近傍は、スムーズに湾曲しにくく、多点検出ファイバセンサの湾曲に沿わない場合がある。このため、光ファイバの先端近傍に検出部があると、湾曲量を精度良く検出することができない。そこで、本変形例では、光ファイバ１１の先端と、先端に最も近い検出部である先端被検出部１５ｇ１との間の距離を、先端被検出部の湾曲を妨げない長さであるように設定する。また、光ファイバ先端から先端被検出部までの長さＬ１が必要以上に長くならないようにする。
【００７０】
長さＬ１は、例えば、５ｍｍ〜５０ｍｍである。湾曲量の検出精度はファイバセンサの使い方によって異なるため、検出精度が低くてもかまわない場合には、Ｌ１は５ｍｍのように短くてかまわない。一方、高い検出精度が必要な場合には、Ｌ１は５０ｍｍのように長い方が好ましい。これにより、先端被検出部に必要な精度を保ちつつ、多点検出ファイバセンサの先端方向に近いほど光ファイバの本数を減らせるため、光ファイバの配置に必要なスペースを少なくすることができる。
【００７１】
また、多点検出ファイバセンサの検出対象となる対象物は、その構造や材質に起因して、位置や方向により湾曲のし易さが異なる場合がある。先端被検出部を湾曲しにくいところに設ける場合には、対象物の湾曲に対して求められる追従性が低くなるので、長さＬ１は５ｍｍのように短くてかまわない。一方、先端被検出部を湾曲し易い場所に設ける場合には、対象物の湾曲に対して求められる追従性が高くなるので、長さＬ１は５０ｍｍのように長い方が好ましい。
【００７２】
また、光ファイバの径の太さや材質によっても湾曲のし易さが異なる。径が細くて軟らかい材料、例えば径が２００μｍでコアやクラッドが樹脂の光ファイバであれば、長さＬ１は５ｍｍのように短くてよい。一方、径が太くて硬い材料、例えば径が５００μｍでコアやクラッドがガラスの光ファイバであれば、長さＬ１は５０ｍｍのように長い方が好ましい。
【００７３】
また、光ファイバの先端に折返し反射部を作製するときに、先端被検出部が先端に近すぎると、先端被検出部に損傷を与え易くなり、多点検出ファイバセンサの作製の難易度が上がる。そのため、長さＬ１が５ｍｍ以上、好ましくは１５ｍｍ以上あると作製の難易度が下がる。
【００７４】
図１５は、変形例６の多点検出ファイバセンサ１ｈの全体構成を示す図である。本変形例では、図６に示される第１の実施形態と同様に、被検出部は、多点検出ファイバセンサ１ｈの先端側から、第１の光ファイバ１１の３つの被検出部１５、第２の光ファイバ２１の３つの被検出部２５、第３の光ファイバ３１の３つの被検出部３５の順に配置され、全体有効検出領域Ａ１を構成している。
【００７５】
変形例５では、多点検出ファイバセンサ１ｇの長手方向に隣り合う検出部を異なる光ファイバに配置しているが、変形例６のように、多点検出ファイバセンサ１ｈの長手方向に隣り合う検出部を１本の光ファイバに形成してもよい。このような構成であっても、多点検出ファイバセンサ１ｈの長手方向において複数箇所で湾曲量を測定することができる。
【００７６】
また、本変形例においても、光ファイバ１１の先端と、先端に最も近い検出部である先端被検出部１５ｇ１との間の距離が、Ｌ１である。光ファイバ２１、３１の先端と先端に最も近い検出部である先端被検出部２５ｇ１、３５ｇ１との間の距離もまた、それぞれ、Ｌ１である。また、本変形例においても、多点検出ファイバセンサ１ｈの先端側にある光ファイバの本数が少なくなっている。
【００７７】
本変形例によれば、変形例５と同様に、先端被検出部に必要な精度を保ちつつ、光ファイバの配置に必要なスペースを少なくすることができる。
【００７８】
図１６は、変形例７の多点検出ファイバセンサ１ｉの全体構成を示す図である。多点検出ファイバセンサ１ｉは、第１のセンサユニット４０ｉと、第２のセンサユニット６０ｉとにより構成されている。第１及び第２のセンサユニット４０ｉ、６０ｉは、図９に示される変形例１の第１のセンサユニット４０ｃ、６０ｃと同様の構成である。また、光接続部である光ファイバ４９ｃの先端と、先端に最も近い検出部である先端被検出部４５ｃ１との間の距離が、Ｌ２である。光ファイバ６９ｃの先端と、先端に最も近い検出部である先端被検出部６５ｃ１との間の距離もまた、Ｌ２であり、同一である。
【００７９】
本変形例においても、光接続部から、光接続部に最も近い先端被検出部までの長さＬ２を、変形例５と同様に、先端被検出部の湾曲を妨げない長さＬ２とし、かつ、必要以上の長さにしないようにすることができる。
【００８０】
図１７は、変形例８の多点検出ファイバセンサ１ｊの全体構成を示す図である。多点検出ファイバセンサ１ｊは、図７に示される第１の実施形態と同様の第１、第２、第３及び第４のセンサユニット４０ｊ、５０ｊ、６０ｊ、７０ｊにより構成されている。
【００８１】
本変形例では、第１の光ファイバ対の先端と、先端に最も近い被検出部対である先端被検出部対４５ｊ１、５５ｊ１との間の距離が、Ｌ３である。また、第１の光ファイバ対の先端と、先端被検出部対４５ｊ１、５５ｊ１より基端側の被検出部対４５ｊ２、５５ｊ２との間の距離が、Ｌ４である。同様に、第１の光ファイバ対の先端と、被検出部対４５ｊ２、５５ｊ２より基端側の被検出部対４５ｊ３、５５ｊ３との間の距離が、Ｌ５であり、第１の光ファイバ対の先端と、被検出部対４５ｊ３、５５ｊ３より基端側の被検出部対４５ｊ４、５５ｊ４との間の距離が、Ｌ６である。第２の光ファイバ対にも、同様の距離Ｌ３〜Ｌ６で被検出部対が配置されている。
【００８２】
本変形例では、光ファイバの先端と複数の被検出部の各々との間の距離が、複数の光ファイバの全てにおいて同一である。つまり、本変形例では、折返し反射部から各被検出部までの長さであるＬ３〜Ｌ６をそれぞれ同じ長さにした光ファイバを複数作製し、各光ファイバを多点検出ファイバセンサの長手方向にずらす、又は光ファイバの回転軸中心に回転させて配置している。これにより、各光ファイバとして同一の構成の光ファイバを作製すればよいため、同じ工程で作製でき、異なる構成の光ファイバを作製するよりもその作製が容易になる。
【００８３】
なお、各光ファイバを長手方向にずらしたときに、光ファイバの基端の位置が揃わなくなる。このため、光ファイバの基端側は予め長くしておき、必要に応じて切断することで基端の位置を揃えることができる。
【００８４】
図１８は、変形例９の多点検出ファイバセンサ１ｋの全体構成を示す図である。多点検出ファイバセンサ１ｋは、第１のセンサユニット４０ｋと、第２のセンサユニット６０ｋとにより構成されている。
【００８５】
第１のセンサユニット４０ｋは、第１及び第２の光ファイバ４１ｋ、５１ｋと、第１の光ファイバ４１ｋに光を入射する光源４２と、第２の光ファイバ５１ｋを通って出射する光を受光する受光部５３とを有している。第２のセンサユニット６０ｋも同様に、第３の光ファイバ６１ｋと、第４の光ファイバ７１ｋと、第３の光ファイバ６１ｋに光を入射する光源６２と、第４の光ファイバ７１ｋを通って出射する光を受光する受光部７３とを有している。
【００８６】
第１の光ファイバ４１ｋには、Ｘ軸方向の湾曲を検出する向きに、被検出部１５と同様にして形成された複数の被検出部４５ｋが設けられている。また、第２の光ファイバ５１ｋには、Ｙ軸方向の湾曲を検出する向きに同様に形成された複数の被検出部５５ｋが設けられている。第１の光ファイバ４１ｋと第２の光ファイバ５１ｋとは、対をなす光ファイバ（以下、第１の光ファイバ対と称する）であり、被検出部４５ｋ、５５ｋ（以下、第１の被検出部対と称する）が長手方向において同一の位置にあり、かつ、径方向において異なる位置にある。第３の光ファイバ６１ｋと第４の光ファイバ７１ｋも、同様に、対をなす光ファイバ（以下、第２の光ファイバ対と称する）であり、被検出部６５ｋ、７５ｋ（以下、第２の被検出部対と称する）が長手方向において同一の位置にあり、かつ、径方向において異なる位置にある。
【００８７】
第１のセンサユニット４０ｋにおいて、第１の光ファイバ４１ｋの先端と第２の光ファイバ５１ｋの先端とは、光接続部ある光ファイバ４９ｋにより全体有効検出領域Ａ１の外で光学的に接続されている。同様に、第２のセンサユニット６０ｋにおいて、第３の光ファイバ６１ｋの先端と第４の光ファイバ７１ｋの先端とは、光接続部である光ファイバ６９ｋにより全体有効検出領域Ａ１の外で互いに接続されている。
【００８８】
本変形例は、変形例１と変形例７と変形例８とを組み合わせた構成とみなすことができ、これら変形例の効果を奏することができる。
【００８９】
［第２の実施形態］  
図１９は、第２の実施形態の挿入装置１００の全体構成を示す図である。挿入装置１００は、被挿入体に挿入される可撓性の挿入部に第１の実施形態の多点検出ファイバセンサを組み込み、挿入部の形状を検出可能な装置である。挿入装置１００は、例えば、内視鏡、カテーテル等である。本実施形態では、挿入装置は内視鏡であるとして説明する。また、以下では、図１７に示される変形例８の多点検出ファイバセンサ１ｊが組み込まれた挿入装置１００を説明する。
【００９０】
（本体）  
挿入装置１００は、多点検出ファイバセンサ１ｊが組み込まれた内視鏡１１０と、内視鏡１１０に接続される装置本体１２０と、装置本体１２０に接続される表示部１３０とを有している。装置本体１２０は、ファイバセンサ１ｊに光を供給する光源４２、５２、６２、７２（光源４２、７２のみが図示される）と、ファイバセンサ１ｊから戻る光を受光する受光部４３、５３、６３、７３（受光部４３、７３のみが図示される）と、これら受光部４３、５３、６３、７３での受光量に基づいて内視鏡１１０の後述する挿入部１１１の湾曲形状を演算する演算部１２１とを有している。また、装置本体１２０は、内視鏡１１０を始めとして装置本体１２０に接続される周辺機器の所定の機能を制御する不図示の制御部等を有している。
【００９１】
（内視鏡）  
内視鏡１１０は、被挿入体２００に挿入される可撓性の挿入部１１１と、挿入部１１１の基端側に連結された操作部本体１１２と、操作部本体１１２から延出しているファイバセンサの複数の光ファイバ４１ｊ、５１ｊ、６１ｊ、７１ｊ、照明光用光ファイバ１１８及び撮像素子用配線１１９（後述する図２０参照）を含むコード部１１３とを有している。内視鏡１１０は、コード部１１３を介して装置本体１２０に着脱可能に接続され、装置本体１２０と通信する。
【００９２】
挿入部１１１は、内視鏡先端側の細長い管状部分である。挿入部１１１は、先端側の湾曲部１１４と、基端側の長尺な可撓管部１１５とを有している。挿入部１１１の先端には、図示しないが、対物レンズを含む観察光学系、観察光学系から得られた光学像を結像して電気信号に変換する撮像素子、照明レンズを含む照明光学系等が内蔵されている。湾曲部１１４は、操作部本体１１２に設けられた操作ノブ１１６を操作者が手動で操作することにより所望の方向に湾曲する。可撓管部１１５は、被挿入体２００の湾曲形状に沿って湾曲自在である。
【００９３】
挿入部１１１には、多点検出ファイバセンサ１ｊの少なくとも全体有効検出領域Ａ１が配置されている。図２０は、挿入部１１１の内部の構造を示す図である。挿入部１１１の内部には、処置具を通すチャンネルチューブ１１７、照明用光ファイバ１１８、撮像素子用配線１１９等の内蔵物が組み込まれている。そして、複数の光ファイバ４１ｊ、５１ｊ、６１ｊ、７１ｊが、チャンネルチューブ１１７に固定されている。光ファイバを固定するための内蔵物はチャンネルチューブ１１７に限らず、挿入部１１１の動きに沿って変位する部材であればよい。例えば、照明用光ファイバ１１８、撮像素子用配線１１９等であってもよい。
【００９４】
（演算部）  
演算部１２１は、各受光部４３、５３、６３、７３が受光した複数の特徴的波長帯の光の変化量から数式を解き、事前に測定により取得した各検出部の湾曲量と光の変化量との関係から、各被検出部４２、５２、６２、７２の湾曲量を求める。挿入部に対する各被検出部４２、５２、６２、７２の位置は既知であるから、各被検出部の位置情報と各被検出部の湾曲量から、湾曲部の形状を演算する。
【００９５】
（表示部）  
表示部１３０は、装置本体１２０に着脱可能に接続される。表示部１３０は、内視鏡１１０が撮像した被挿入体２００内の画像や演算部１２１で演算した挿入部１１１の湾曲形状を表示する。
【００９６】
（効果）  
本実施形態によれば、挿入装置に多点検出ファイバセンサを組み込むことにより、光ファイバの本数を少なくしつつ、挿入部の湾曲量の検出箇所を増やすことが可能となる。即ち、挿入部の径が太くなることを抑えつつ、精度の高い湾曲形状検出を実現することができる。そして、挿入部の径が細いと、内部が狭い被挿入体にも挿入装置を挿入することが可能となる。また、挿入装置の操作者が高精度に検出された挿入部形状を見ながら挿入装置を操作することができるため、挿入装置の操作性が向上する。
【００９７】
以上、本発明の実施形態を説明してきたが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内でさまざまな改良及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１…多点検出ファイバセンサ、１０…第１のセンサユニット、１１…光ファイバ、１２…光源、１３…受光部、１４…光カプラ、１５…被検出部、１６…コア、１７…クラッド、１８…ジャケット、１９…折返し反射部、２０…第２のセンサユニット、２１…光ファイバ、２２…光源、２３…受光部、２４…光カプラ、２５…被検出部、１００…挿入装置、１１０…内視鏡、１１１…挿入部、１１２…操作部本体、１１３…コード部、１１４…湾曲部、１１５…可撓管部、１１６…操作ノブ、１１８…照明光用光ファイバ、１１９…撮像素子用配線、１２０…装置本体、１２１…演算部、１３０…表示部、２００…被挿入体、Ａ１…全体有効検出領域、Ａ２…個別有効検出領域。
【図１】
2015223440.tif 000003
【図２】
2015223440.tif 000004
【図３】
2015223440.tif 000005
【図４】
2015223440.tif 000006
【図５】
2015223440.tif 000007
【図６】
2015223440.tif 000008
【図７】
2015223440.tif 000009
【図８】
2015223440.tif 000010
【図９】
2015223440.tif 000011
【図１０】
2015223440.tif 000012
【図１１】
2015223440.tif 000013
【図１２】
2015223440.tif 000014
【図１３】
2015223440.tif 000015
【図１４】
2015223440.tif 000016
【図１５】
2015223440.tif 000017
【図１６】
2015223440.tif 000018
【図１７】
2015223440.tif 000019
【図１８】
2015223440.tif 000020
【図１９】
2015223440.tif 000021
【図２０】
2015223440.tif 000022