JP2013178210A - ファイバ湾曲センサ - Google Patents

Abstract

【課題】湾曲性を向上できるファイバ湾曲センサを提供する。
【解決手段】ファイバ湾曲センサは、光を導光する少なくとも１本の光供給ファイバ４１と、光供給ファイバ４１と光結合し、光供給ファイバ４１によって導光された光を伝播する光結合部材と、光結合部材と光結合し、光結合部材によって伝播された光を導光する複数のセンサファイバ８１と、光供給ファイバ４１と複数のセンサファイバ８１とを保持する保持部材１２１とを有している。またファイバ湾曲センサは、複数のセンサファイバ８１と保持部材１２１とに配設されている回転抑止機構をさらに有している。回転抑止機構として機能する側面８７ａと内面１２９ａとは、複数のセンサファイバ８１が保持部材１２１に対して複数のセンサファイバの軸周りに回転することを抑止する。
【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、湾曲状態を検出するファイバ湾曲センサに関する。

例えば特許文献１には、光ファイバテープ心線が開示されている。光ファイバテープ心線は、並列に束ねられた光ファイバと、束ねられた光ファイバの一方の片面全体を覆い、光ファイバを一体化する樹脂と、他方の片面に光ファイバの長さ方向において間欠的に存在し隣接する光ファイ同士を接着する複数の接着性樹脂とを有している。

光ファイバ同士は、樹脂と接着性樹脂とによってばらばらになりにくい。

特開２００３−２３２９７３号公報

光ファイバテープ心線が例えば湾曲の向きと湾曲量とを含む湾曲状態を多点的に検出するファイバ湾曲センサとして利用されるためには、複数のセンサファイバが光ファイバテープ心線に配設される必要がある。しかし、複数のセンサファイバが配設されると、光ファイバテープ心線の剛性が上がり、光ファイバの湾曲性が低下する。
以上により、湾曲性が維持された状態で正確な湾曲状態を検出することは、困難である。

本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、湾曲性が維持された状態で正確な湾曲状態を検出できるファイバ湾曲センサを提供することを目的とする。

本発明は目的を達成するために、光を導光する少なくとも１本の光供給ファイバと、前記光供給ファイバと光結合し、前記光供給ファイバによって導光された前記光を伝播させる光結合部材と、前記光供給ファイバの湾曲状態を検出する湾曲状態検出手段を有し、前記光結合部材と光結合し、前記光結合部材によって伝播された前記光を導光する複数のセンサファイバと、前記光供給ファイバと前記複数のセンサファイバとを保持する保持部材と、前記複数のセンサファイバと前記保持部材とに配設され、前記複数のセンサファイバが前記保持部材に対して前記複数のセンサファイバの軸周りに回転することを抑止する回転抑止機構と、を具備することを特徴とするファイバ湾曲センサを提供する。

本発明によれば、湾曲性が維持された状態で正確な湾曲状態を検出できるファイバ湾曲センサを提供することができる。

図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係るファイバ湾曲センサの概略図である。 図１Ｂは、図１Ａに示す１Ｂ−１Ｂ線からみたファイバ湾曲センサの図である。 図２Ａは、第１の実施形態の第１の変形例を示し、保持部材に保持されるセンサファイバの断面図である。 図２Ｂは、第１の実施形態の第２の変形例を示し、保持部材に保持されるセンサファイバの断面図である。 図２Ｃは、第１の実施形態の第３の変形例を示し、保持部材に保持されるセンサファイバの断面図である。 図２Ｄは、第１の実施形態の第４の変形例を示し、保持部材に保持されるセンサファイバの断面図である。 図２Ｅは、第１の実施形態の第５の変形例を示し、図１Ａに示す１Ｂ−１Ｂ線からみたファイバ湾曲センサの図である。 図３は、第２の実施形態におけるファイバ湾曲センサの断面図である。 図４Ａは、第３の実施形態に係るファイバ湾曲センサの概略図である。 図４Ｂは、図４Ａに示す４Ｂ−４Ｂ線からみたファイバ湾曲センサの図である。 図５は、第４の実施形態に係るファイバ湾曲センサの概略図である。 図６は、第５の実施形態に係るファイバ湾曲センサの概略図である。

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。
[第１の実施形態]
図１Ａと図１Ｂとを参照して第１の実施形態について説明する。なお図示の明瞭化のために、一部の図面では部材の一部の図示を省略している。
図１Ａに示すように、ファイバ湾曲センサ１０は、光を出射する光源２１と、光源２１から出射された光を導光する少なくとも１本の光供給ファイバ４１と、光供給ファイバ４１と光結合し、光供給ファイバ４１によって導光された光を伝播する光結合部材６１と、光結合部材６１と光結合し、光結合部材６１によって伝播された光を導光する複数のセンサファイバ８１と、センサファイバ８１によって導光された光の強度を測定する光強度測定部１０１と、光供給ファイバ４１とセンサファイバ８１とを保持する保持部材１２１とを有している。

図１Ａに示すように、光供給ファイバ４１は、光源２１と光結合する一端部と、光結合部材６１と光結合する他端部とを有している。一端部は、例えば図示しない光学的に透明な接着材によって光源２１に接着している。他端部も、例えば図示しない光学的に透明な接着材によって光結合部材６１に接着している。

図１Ｂに示すように、光供給ファイバ４１は、コア４１ａと、コア４１ａを密着して覆うクラッド４１ｂと、クラッド４１ｂを密着して覆うジャケット４１ｃとによって形成されている。光供給ファイバ４１とコア４１ａとは円柱形状を有しており、クラッド４１ｂとジャケット４１ｃとは円筒形状を有している。

光結合部材６１は、例えば反射膜を有するガラスロッドなどである。光結合部材６１は、光をセンサファイバ８１に向けて反射する。光結合部材６１は、１つのみ配設されている。

図１Ａに示すように、センサファイバ８１は、光結合部材６１と光結合する一端部と、光強度測定部１０１と光結合する他端部とを有している。一端部は、例えば図示しない光学的に透明な接着材によって光結合部材６１に接着している。他端部も例えば図示しない光学的に透明な接着材によって光源２１に接着している。

図１Ａと図１Ｂとに示すように、センサファイバ８１は、光供給ファイバ４１の湾曲状態が多点的に検出されるために、例えば複数配設されている。この湾曲状態は、例えば、センサファイバ８１の湾曲の向きとセンサファイバ８１の湾曲量とを示す。図１Ａに示すように、センサファイバ８１は、光供給ファイバ４１に対して平行に配設されている。図１Ｂに示すように、センサファイバ８１は、ファイバ湾曲センサ１０の周方向において光供給ファイバ４１を囲うように、例えば６個配設されている。センサファイバ８１は、光供給ファイバ４１を中心に同心円上に配設されている。なおセンサファイバ８１は、光供給ファイバ４１を中心に回転対称に配設されていることが好適である。またセンサファイバ８１は、例えば周方向に互いに等間隔離れて配設されているが、これに限定する必要はない。ファイバ湾曲センサ１０が湾曲した際の各センサファイバ８１の曲率半径は、それぞれ異なる。

図１Ａに示すように、センサファイバ８１と光強度測定部１０１とは、同数配設されている。１本のセンサファイバ８１は、１つの光強度測定部１０１と光結合している。

このようなセンサファイバ８１も、図１Ｂに示すように、光供給ファイバ４１と同様に、コア８１ａと、コア８１ａを密着して覆うクラッド８１ｂと、クラッド８１ｂを密着して覆うジャケット８１ｃとによって形成されている。

また図１Ａに示すように、センサファイバ８１は、光損失部８３を有している。光損失部８３は、ジャケット８１ｃの一部がクラッド８１ｂの一部から剥離し、剥離した部分に図示しない吸収体が配設されることで、形成される。吸収体は、センサファイバ８１が導光する光の一部を吸収する。これにより、光強度測定部１０１は、センサファイバ８１によって導光され、吸収体によって吸収されなかった光の強度を測定する。後述の通り、当該光の強度は、光損失部８３の湾曲状態、例えば、光損失部８３の湾曲の向きと、光損失部８３の湾曲量とによって変化する。よって、光強度測定部１０１で測定された値から光損失部８３の湾曲状態が分かる。換言すれば、光強度測定部１０１は、光損失部８３の湾曲状態を検出する。
詳細には、例えば光損失部８３が外側に位置するようにファイバ湾曲センサ１０が湾曲すると、光損失部８３に入射する光は、言い換えると光損失部８３が吸収する光は多くなる。また例えば光損失部８３が内側に位置するようにファイバ湾曲センサ１０が湾曲すると、光損失部８３に入射する光は、言い換えると光損失部８３が吸収する光は少なくなる。光損失部８３に入射する光量に応じて、光強度測定部１０１が受光する光の量は増減する。この受光する光の量の増減を、光強度測定部１０１で測定した値を基に光損失部８３の湾曲状態を求めることができる。
このように光損失部８３を有するセンサファイバ８１と光強度測定部１０１とは、光供給ファイバ４１の湾曲状態を多点的に検出するために、湾曲状態検出手段として配設される。
なお、図１Ａに示すように、センサファイバ８１の軸方向において、２本の光損失部８３は例えばＸ方向については同じ位置に配設されていて、一方の光損失部８３は例えばＹ方向の湾曲を検出し、他方の光損失部８３は例えばＺ方向の湾曲を検出する。このＹ方向は、例えば、センサファイバ８１の径方向を示す。Ｚ方向は、例えば、センサファイバ８１の径方向を示し、Ｙ方向に対して直交している。なお、ここでは一例としてセンサファイバ８１は、光供給ファイバ４１を中心に同心円上に回転対称に配設されている。また例えば光損失部８３は、１本のセンサファイバ８１に１つ配設されている。
本実施形態では、なお、湾曲状態検出部の一部は、光損失部８３を一例として説明しているが、これに限定されない。湾曲状態検出部の一部は、例えば発光体である蛍光体や量子ドットなどであっても良い。

図１Ｂに示すように、センサファイバ８１において、コア８１ａは円柱形状を有し、クラッド８１ｂは円筒形状を有している。

図１Ｂに示すように、ジャケット８１ｃは、円筒の一部がセンサファイバ８１の軸方向に沿って切り欠かれ、クラッド８１ｂの側面の一部が外部に露出するように、形成されている。つまりジャケット８１ｃは、Ｃ字形状の断面を有している。このようにジャケット８１ｃは、略Ｃ字の筒形状を有している。

またセンサファイバ８１は、非円柱形状を有している。詳細には、センサファイバ８１は、ジャケット８１ｃによって、円柱の一部がセンサファイバ８１の軸方向に沿って切り欠かれ、クラッド８１ｂの側面の一部が外部に露出するように、形成されている。このようにセンサファイバ８１は、非円形の断面８５を有している。この断面８５は、１本の直線８５ａと１本の円弧８５ｂとによって形成されている。この直線８５ａは、断面８５の直径８５ｃよりも短い。なお断面８５の面積は、直径８５ｃを有する半円の面積よりも大きい。円弧８５ｂは、直線８５ａの両端部と接している。円弧８５ｂは、ジャケット８１ｃの縁に該当する。

直線８５ａを含むセンサファイバ８１の側面８７ａは、平面状に形成されている。この側面８７ａは、センサファイバ８１の一端部からセンサファイバ８１の他端部まで配設されている。円弧８５ｂを含むセンサファイバ８１の外周面８７ｂは、ジャケット８１ｃの外周面に該当し、センサファイバ８１の一端部からセンサファイバ８１の他端部まで配設されている。

図１Ａに示すように、保持部材１２１は、例えば３個配設されている。保持部材１２１は、光供給ファイバ４１の軸方向に沿って互いに離れて配設されている。保持部材１２１は、光損失部８３の両脇に配設されている。言い換えると、光損失部８３は、光供給ファイバ４１の軸方向において保持部材１２１によって挟まれている。

図１Ａに示すように、保持部材１２１は、光供給ファイバ４１を保持するために光供給ファイバ４１が貫通する貫通孔１２３と、センサファイバ８１を保持するためにセンサファイバ８１が貫通する貫通孔１２５とを有している。これにより保持部材１２１は、センサファイバ８１が光供給ファイバ４１を中心に回転対称に配設されるように、光供給ファイバ４１とセンサファイバ８１とを保持している。

図１Ｂに示すように、貫通孔１２３は、円柱形状を有している。貫通孔１２３には、光供給ファイバ４１を保持部材１２１に接着する接着材１２３ａが配設されている。これにより保持部材１２１は、光供給ファイバ４１の軸方向への保持部材１２１の移動と光供給ファイバ４１の軸周りへの保持部材１２１の回転とが固定されるように、接着材１２３ａによって光供給ファイバ４１に固定されている。よって、保持部材１２１の間の距離は、光供給ファイバ４１によって保持され、所望に維持される。

図１Ｂに示すように、貫通孔１２５は、非円柱形状を有している。詳細には、貫通孔１２５は、円柱の一部が保持部材１２１の軸方向に沿って切り欠かれた形状を有している。貫通孔１２５の断面１２７は、非円形断面を有している。この断面１２７は、１本の直線１２７ａと１本の円弧１２７ｂとによって形成されている。この直線１２７ａは、断面１２７の直径１２７ｃよりも短い。なお断面１２７の面積は、直径１２７ｃを有する半円の面積よりも大きい。

図１Ｂに示すように、このような貫通孔１２５の断面１２７は、例えば、センサファイバ８１の断面８５と略合同の形状、または断面８５よりも大きい略相似の形状を有している。１つの貫通孔１２５には、１本のセンサファイバ８１が貫通する。よって、貫通孔１２５とセンサファイバ８１との間には、隙間部１５１が形成される。

このとき直線１２７ａを含む貫通孔１２５の平面状の内面１２９ａは、直線８５ａを含むセンサファイバ８１の平面状の側面８７ａと対向する。内面１２９ａの大きさは、内面１２９ａに対向している側面８７ａの大きさと略同一である。また、円弧１２７ｂを含む貫通孔１２５の周面１２９ｂは、円弧８５ｂを含むセンサファイバ８１の外周面８７ｂと対向する。周面１２９ｂの大きさは、周面１２９ｂに対向している外周面８７ｂの大きさと略同一である。なお隙間部１５１には、接着材１２３ａは配設されていない。

よって、センサファイバ８１は、センサファイバ８１の軸方向に沿って貫通孔１２５を摺動可能である。このように保持部材１２１は、センサファイバ８１がセンサファイバ８１の軸方向に沿って貫通孔１２５を摺動可能となるように、センサファイバ８１を保持している。また側面８７ａと内面１２９ａとは、センサファイバ８１が貫通孔１２５に対してセンサファイバ８１の軸周りに回転することを抑止する回転抑止機構として機能する。

[作用・効果]
次に本実施形態の作用と、作用に対応する効果とについて図１Ａと図１Ｂとを参照して説明する。

[作用１]
ファイバ湾曲センサ１０が湾曲する際、回転抑止機構である側面８７ａと内面１２９ａとによって、センサファイバ８１は、貫通孔１２５に対してセンサファイバ８１の軸周りに回転することを抑止される。またこのとき、センサファイバ８１は、センサファイバ８１の軸方向に沿って貫通孔１２５を摺動可能である。また光供給ファイバ４１と保持部材１２１とは、接着材１２３ａによって互いに固定されている。

[効果１]
ファイバ湾曲センサ１０が湾曲する際、センサファイバ８１の曲率半径がそれぞれ異なっていても、センサファイバ８１は、回転抑止機構である側面８７ａと内面１２９ａとによって貫通孔１２５に対するセンサファイバ８１の軸周りへのセンサファイバ８１の回転を抑止され、センサファイバ８１の軸方向に沿って貫通孔１２５を摺動可能である。よって、歪みがファイバ湾曲センサ１０にて生じにくくなり、歪みに伴う応力が発生しにくい。このため当該応力に対応する力の分だけより大きな力によってファイバ湾曲センサ１０を湾曲させる必要がない。これによりセンサファイバ８１が複数配設されても、ファイバ湾曲センサ１０の湾曲性を向上できる。
同時に、センサファイバ８１は貫通孔１２５に対してセンサファイバ８１の軸周りに回転することを回転抑止機構によって抑止される。この結果、光損失部８３も貫通孔１２５に対してセンサファイバ８１の軸周りに回転することを抑止されるため、光強度測定部１０１が受光する光の量は光損失部８３の湾曲状態に応じて正確に増減する。これにより、湾曲状態が正確に検出される。
また複数のセンサファイバ８１がファイバ湾曲センサ１０に配設され、ファイバ湾曲センサ１０の剛性が上がるが、前記によって、ファイバ湾曲センサ１０の湾曲性を向上できる。よって光供給ファイバ４１の湾曲状態を多点的に検出することには、好適である。
また図示しない駆動源がファイバ湾曲センサ１０を湾曲させる駆動力を発生する際、前記によって、駆動力を発生のための消費エネルギを小さくでき、省エネルギ化もできる。

[作用２・効果２]
保持部材１２１は、センサファイバ８１が光供給ファイバ４１を中心に回転対称に配設されるように、光供給ファイバ４１とセンサファイバ８１とを保持している。よって、ファイバ湾曲センサ１０の各湾曲方向に対する剛性を比較的均一にでき、ファイバ湾曲センサ１０をどの向きにも容易に湾曲できる。

[作用３]
センサファイバ８１は、貫通孔１２５を貫通し、センサファイバ８１の軸方向に沿って貫通孔１２５を摺動する。このとき、保持部材１２１は、センサファイバ８１がセンサファイバ８１の軸方向に沿って貫通孔１２５を摺動可能となるように、センサファイバ８１を保持している。

[効果３]
センサファイバ８１の曲率半径がそれぞれ異なっていても、センサファイバ８１に歪みが発生しにくい。そして歪みに伴う応力が発生しにくい。よってファイバ湾曲センサ１０の耐久性を向上できる。
またファイバ湾曲センサ１０の湾曲半径を小さくできる。

[作用４]
保持部材１２１は、光供給ファイバ４１の軸方向への保持部材１２１の移動と光供給ファイバ４１の軸周りへの保持部材１２１の回転とが固定されるように、光供給ファイバ４１に固定されている。

[効果４]
光供給ファイバ４１は、光を供給する機能と、保持部材１２１同士の間の距離と保持部材１２１の回転位置の関係とを保持する機能とを有することとなる。よって、１つの部材が光供給と位置決めとの２つの機能を有するため、低コストと小型にできる。

[第１の実施形態の第１の変形例]
図２Ａに示すように、断面８５は、２本の直線８５ａと２本の円弧８５ｂとによって形成されている。これにより側面８７ａと外周面８７ｂとは、２つ形成される。

[作用・効果]
ジャケット８１ｃが両脇から押圧されることで、２本の直線８５ａ（２つの側面８７ａ）は形成される。
本変形例では、２本の直線８５ａ（２つの側面８７ａ）は、センサファイバ８１を両脇から押圧する荷重と押圧時の温度とを管理すれば、再現良く製造できるので、２本の直線８５ａ（２つの側面８７ａ）をより容易に形成できる。本変形例では、センサファイバ８１の設計や製造方法の自由度を向上できる。

[第１の実施形態の第２の変形例]
図２Ｂに示すように、直線８５ａ（側面８７ａ）は、クラッド８１ｂにも形成される。

[作用・効果]
本変形例では、センサファイバ８１の設計の自由度をより向上できる。

[第１の実施形態の第３の変形例]
図２Ｃに示すように、本変形例では、ジャケット８１ｃは、円筒形状を有している。よってセンサファイバ８１は円形の断面８５を有し、センサファイバ８１は円柱形状を有している。センサファイバ８１は、センサファイバ８１（ジャケット８１ｃ）の外周面と密着するフェルール１５５によって覆われている。

フェルール１５５は、非円筒形状を有している。フェルール１５５は、例えばセンサファイバ８１の屈曲部分を除いて、センサファイバ８１を覆っている。少なくともフェルール１５５は、光損失部８３のある部位に設けないようにする。詳細には、フェルール１５５は、例えば、センサファイバ８１において、保持部材１２１によって保持される部分のみ覆っている。フェルール１５５は、円筒の一部がセンサファイバ８１の軸方向に沿って切り欠かれるように、形成されている。そしてフェルール１５５は、回転抑止機構として機能する平面状の側面１５５ａを有している。

フェルール１５５の一部は保持部材１２１によって保持され、フェルール１５５の他部は保持部材１２１によって保持されない。側面１５５ａは、フェルール１５５の一端部からフェルール１５５の他端部まで配設されている。保持部材１２１によって保持されるフェルール１５５において、側面１５５ａは、貫通孔１２５の平面状の内面１２９ａに対向する。

このようにセンサファイバ８１は、センサファイバ８１（ジャケット８１ｃ）の外周面に配設される別部材であるフェルール１５５によって、非円形断面を有することとなる。この非円形断面は、貫通孔１２５の断面１２７と略相似で、断面１２７よりも小さい。非円形断面は、断面１２７と略合同であっても良い。

[作用・効果]
本変形例では、センサファイバ８１の設計の自由度を向上できる。

[第１の実施形態の第４の変形例]
図２Ｄに示すように、本変形例では、ジャケット８１ｃは、円筒形状を有している。よってセンサファイバ８１は円形の断面８５を有し、センサファイバ８１は円柱形状を有している。

ジャケット８１ｃの一部は、貫通孔１２５に配設され、保持部材１２１によって保持される。このジャケット８１ｃの一部の外周面には、回転抑止機構として機能し、外周面から凸設される接着材１５７が塗布される。

センサファイバ８１は、センサファイバ８１（ジャケット８１ｃ）の外周面に配設される別部材である接着材１５７によって、非円形断面を有することとなる。

貫通孔１２５は、接着材１５７を含むセンサファイバ８１の非円形断面と略相似の形状を有している。貫通孔１２５は、このセンサファイバ８１の非円形断面よりも大きい。貫通孔１２５は、センサファイバ８１の非円形断面と略合同であっても良い。

[作用・効果]
本変形例では、センサファイバ８１の設計の自由度を向上できる。

[第１の実施形態の第５の変形例]
図２Ｅに示すように、一部のセンサファイバ８１１は、円柱形状を有している。このセンサファイバ８１１は、センサファイバ８１１（ジャケット８１ｃ）の外周面と密着するフェルール１５５によって覆われている。フェルール１５５は、保持部材１２１によって保持される部分にのみ配設されている。

フェルール１５５は、抑止機能として機能し、フェルール１５５の外周面から凸設される凸部１５５ｂを有している。

センサファイバ８１１は、センサファイバ８１（ジャケット８１ｃ）の外周面に配設される別部材である凸部１５５ｂを有するフェルール１５５によって、非円形の断面８５を有することとなる。

一部の貫通孔１２５１において、貫通孔１２５１の断面１２７は、フェルール１５５を含むセンサファイバ８１１の断面８５と略相似の形状を有している。断面１２７は、断面８５よりも大きい。断面１２７は、断面８５と略合同であっても良い。よって貫通孔１２５１は、凸部１５５ｂが嵌めこまれる凹部１３１を有している。貫通孔１２５１は、貫通孔１２３を中心に回転対称に配設される。このような貫通孔１２５１を有する保持部材１２１は、例えば、第１の実施形態における図１Ａに示す構成のように、光損失部８３の近接にのみ配設されている。

センサファイバ８１１は、凹部１３１と凸部１５５ｂとによって、センサファイバ８１の軸方向に沿って貫通孔１２５１を摺動可能であり、貫通孔１２５１に対してセンサファイバ８１１の軸周りに回転することを抑止される。このように保持部材１２１は、センサファイバ８１１がセンサファイバ８１１の軸方向に沿って貫通孔１２５１を摺動可能となり、センサファイバ８１１が貫通孔１２５１に対してセンサファイバ８１１の軸周りに回転することを抑止されるように、センサファイバ８１１を保持している。

他部のセンサファイバ８１は、フェルール１５５によって覆われておらず、円柱形状を有している。

他部の貫通孔１２５において、貫通孔１２５の断面１２７は、他部のセンサファイバ８１の断面８５と略相似の形状を有している。断面１２７は、断面８５よりも大きい。断面１２７は、断面８５と略合同であっても良い。

他部のセンサファイバ８１は、センサファイバ８１の軸方向に沿って貫通孔１２５を摺動可能であり、センサファイバ８１の貫通孔１２５に対して軸周りに回転可能である。このように保持部材１２１は、他部のセンサファイバ８１がセンサファイバ８１の軸方向に沿って貫通孔１２５を摺動可能となり、他部のセンサファイバ８１が貫通孔１２５に対してセンサファイバ８１の軸周りに回転可能となるように、センサファイバ８１を保持している。

[作用・効果]
第３の変形例に比べて、フェルール１５５の全体の数を減らすことができ、センサファイバ８１の１本当たりのフェルール１５５の配設数を減らすことができる。よってフェルール１５５の費用を抑えることができ、センサファイバ８１１にフェルール１５５を取り付ける手間を省くことができる。また本変形例では、フェルール１５５の配設面積を減らすことができるため、保持部材１２１を小径にできる。
本変形例は、例えば第３の変形例を組み合わせても良い。

なお本変形例において、センサファイバ８１１は、軸周りへの回転を抑止され、摺動できれば、これを実施するための部材の数と形状等は、特に限定されない。この点は、第１の実施形態と、各変形例についても同様である。

[第２の実施形態]
本実施形態では、以下に、第１の実施形態の構成とは異なる構成のみ説明する。
図３に示すように、直線８５ａが配設されるセンサファイバ８１の側面８７ａと、直線１２７ａが配設される貫通孔１２５の内面１２９ａとは、貫通孔１２３に対向している。貫通孔１２５は、貫通孔１２３を中心に、側面８７ａと内面１２９ａとを含めて回転対称に配設されている。

[作用・効果]
センサファイバ８１はより厳密に回転対称に配設されるため、ファイバ湾曲センサ１０の各湾曲方向に対する剛性を比較的均一にでき、ファイバ湾曲センサ１０をどの向きにも容易に湾曲できる。

[第３の実施形態]
本実施形態では、以下に、第１の実施形態の構成とは異なる構成のみ説明する。
図４Ｂに示すように、全てのセンサファイバ８１と全ての貫通孔１２５とは、円柱形状を有している。

保持部材１２１ａ，１２１ｂは、光損失部８３の近傍に、詳細にはセンサファイバ８１の軸方向において光損失部８３の両脇に配設される。そして保持部材１２１ａ，１２１ｂの少なくとも一方は、貫通孔１２５に配設され、一部のセンサファイバ８１１を貫通孔１２５に固定する固定部材である接着材１３３を有している。センサファイバ８１１は、接着材１３３よって保持部材１２１ａと保持部材１２１ｂとの少なくとも一方に固定されている。よって、保持部材１２１ａ，１２１ｂは、センサファイバ８１１がセンサファイバ８１１の軸方向に沿って貫通孔１２５を摺動せず、さらにセンサファイバ８１１が貫通孔１２５に対してセンサファイバ８１１の軸周りに回転することを抑止されるように、センサファイバ８１を固定保持している。

なお、センサファイバ８１１は、前記したように、接着材１３３よって保持部材１２１ａと保持部材１２１ｂとの少なくとも一方に固定されているが、図４Ａに示すように光損失部８３から離れて配設される保持部材１２１ｃには固定されていない。よってセンサファイバ８１１は、保持部材１２１ｃに対して、センサファイバ８１１の軸方向へ移動可能で、センサファイバ８１１の軸周りに回転可能となっている。

また保持部材１２１ａ，１２１ｂは、保持部材１２１ａ，１２１ｂの外周面に配設され、センサファイバ８１１の軸周りにおいてセンサファイバ８１１を位置決めするための指標部１３５を有している。指標部１３５が参照されることで、一部のセンサファイバ８１１に配設されている光損失部８３が所望の回転角度位置に位置決めされるように、センサファイバ８１１は配設される。本実施形態では、例えば、指標部１３５は、保持部材１２１ａと保持部材１２１ｂとの間に配設される光損失部８３を有するセンサファイバ８１１のために、光損失部８３の近傍に配設される保持部材１２１ａと保持部材１２１ｂとの少なくとも一方に配設される。

なお図示はしないが、光損失部８３は、他部のセンサファイバ８１にも配設されている。この場合、光損失部８３は、例えば保持部材１２１ｂと保持部材１２１ｃとの間に配設される。この場合、前記同様に、接着材１３３と指標部１３５とが、保持部材１２１ｂと保持部材１２１ｃとの少なくとも一方に配設されている。

[作用１・効果１]
直線８５ａと側面８７ａとが形成される必要がない。よって、センサファイバ８１のコストを削減できる。

[作用２・効果２]
指標部１３５によってセンサファイバ８１１の回転角度位置を保持部材１２１に対して容易且つ正確に位置決めできる。よって、ファイバ湾曲センサ１０の組立性を容易且つ正確にできる。
なお指標部１３５の形状や数や配設位置等は、特に限定されない。

また本実施形態は、他の実施形態や各変形例と組み合わせることもできる。例えば、指標部１３５は、センサファイバ８１の回転方向に対応するように保持部材１２１に配設されていてもよい。

[第３の実施形態の第１の変形例]
本変形例では、以下に、第１，２，３の実施形態の構成とは異なる構成のみ説明する。
接着材１３３は、配設されない。これにより前記したように、保持部材１２１は、センサファイバ８１の軸方向への保持部材１２１の移動とセンサファイバ８１の軸周りへの保持部材１２１の回転とが固定され、保持部材１２１の間の距離が所望に保持されるように、接着材１３３によってセンサファイバ８１に固定されているのみである。よって、保持部材１２１の間の距離は、センサファイバ８１１によって保持され、所望に維持される。

[作用]
保持部材１２１は、センサファイバ８１１によって、位置を固定される。保持部材１２１の間の距離は、センサファイバ８１１によって保持される。またセンサファイバ８１１は、光強度測定部１０１に光を導光する機能と、保持部材１２１同士の間の距離と保持部材１２１の回転位置の関係とを保持する機能とを有することとなる。

[効果]
よって、１つの部材が２つの機能を有するため、ファイバ湾曲センサ１０を低コスト且つ小型にできる。特に本変形例では、接着材１２３ａのコストと、接着材１２３ａを塗布するためのコストとを削減できる。

[第４の実施形態]
本実施形態の構成は、例えば第１の実施形態の構成をベースとしている。以下に、第１の実施形態の構成とは異なる点について説明する。
図５に示すように接着材１２３ａは、配設されない。ファイバ湾曲センサ１０は、全ての保持部材１２１と光結合部材６１とが内部に配設されているシース１５９をさらに有している。シース１５９は、保持部材１２１を位置決めしている。つまりシース１５９は、センサファイバ８１の軸方向とセンサファイバ８１の周方向とへの保持部材１２１の移動を固定し、保持部材１２１の間の距離を所望に保持するように、保持部材１２１を保持している。

シース１５９は保持部材１２１と接合しており、シース１５９の内周面は保持部材１２１の外周面と接合している。シース１５９は、保持部材１２１を一体的に保持している。シース１５９は、光結合部材６１とにも接着固定されている。このように、シース１５９は、保持部材１２１同士を互いに連結する連結部材として機能する。

[作用]
保持部材１２１は、シース１５９によって、位置を固定される。保持部材１２１の間の距離は、シース１５９によって保持される。またシース１５９は、ファイバ湾曲センサ１０が他の部材に搭載される際に、センサファイバ８１を保護する機能と、保持部材１２１の位置を固定する機能と、保持部材１２１の間の距離を保持する機能と、保持部材１２１同士を連結する機能とを有することとなる。

[効果]
１つの部材が４つの機能を有するため、ファイバ湾曲センサ１０を低コスト且つ小型にできる。特に本実施形態では、接着材１３３のコストと、接着材１３３を塗布するためのコストとを削減できる。

[第５の実施形態]
本実施形態の構成は、例えば第１の実施形態の構成をベースとしている。以下に、第１の実施形態の構成とは異なる点について説明する。
図６に示すように、保持部材１２１を含むファイバ湾曲センサ１０は、センサファイバ８１によって測定される例え管状の測定対象物１６１に直接配設される。この場合、例えば、全ての保持部材１２１と光結合部材６１とは、測定対象物１６１に挿入され、測定対象物１６１の内周面に例えば接着によって固定される。

［効果］
本実施形態では、保持部材１２１が測定対象物１６１に固定されるため、保持部材１２１を固定するための部材が不要となる。よって本実施形態では、ファイバ湾曲センサ１０のためのコストを削減でき、ファイバ湾曲センサ１０を小型にできる。

前述した各実施形態と各変形例とにおいて、１つのセンサファイバ８１は、光損失部８３を１つ有しているが、これに限定する必要は無く、複数の光損失部８３を有していても良い。
センサファイバ８１の本数は、複数であれば、特に限定されない。また貫通孔１２５の数は、センサファイバ８１の本数に対応すればよい。
また光供給ファイバ４１の数と貫通孔１２３の数とも、特に限定される必要は無く、例えば互いに同数であればよい。

本発明は、前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、前記実施形態に開示されてい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。

１０…ファイバ湾曲センサ、２１…光源、４１…光供給ファイバ、６１…光結合部材、８１…センサファイバ、８３…光損失部、８５…断面、８５ａ…直線、８５ｂ…円弧、８７ａ…側面、１０１…光強度測定部、１２１…保持部材、１２３…貫通孔、１２３ａ…接着材、１２５…貫通孔、１２７…断面、１２７ａ…直線、１２７ｂ…円弧、１２９ａ…平面状の内面。

Claims (14)

1. 光を導光する少なくとも１本の光供給ファイバと、
   前記光供給ファイバと光結合し、前記光供給ファイバによって導光された前記光を伝播させる光結合部材と、
   前記光供給ファイバの湾曲状態を検出する湾曲状態検出手段を有し、前記光結合部材と光結合し、前記光結合部材によって伝播された前記光を導光する複数のセンサファイバと、
   前記光供給ファイバと前記複数のセンサファイバとを保持する保持部材と、
   前記複数のセンサファイバと前記保持部材とに配設され、前記複数のセンサファイバが前記保持部材に対して前記複数のセンサファイバの軸周りに回転することを抑止する回転抑止機構と、
   を具備することを特徴とするファイバ湾曲センサ。
2. 前記複数のセンサファイバが前記保持部材に対して前記複数のセンサファイバの軸方向に沿って摺動可能となるように、前記複数のセンサファイバが前記保持部材によって保持されていることを特徴とする請求項１に記載のファイバ湾曲センサ。
3. 前記保持部材は、前記湾曲状態検出手段の近傍に配設され、
   前記複数のセンサファイバが前記保持部材に対して摺動及び前記複数のセンサファイバの軸周りに回転しないように、前記保持部材によって保持されていることを特徴とする請求項１に記載のファイバ湾曲センサ。
4. 前記保持部材は、前記複数のセンサファイバが前記光供給ファイバを中心に回転対称に配設されるように、前記光供給ファイバと前記複数のセンサファイバとを保持していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のファイバ湾曲センサ。
5. 前記保持部材は、少なくとも２つ配設され、
   前記保持部材は、前記光供給ファイバの軸方向と前記光供給ファイバの周方向とへの保持部材の移動が固定され、前記保持部材の間の距離が所望に保持されるように、前記複数のセンサファイバに固定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のファイバ湾曲センサ。
6. 前記保持部材は、前記光供給ファイバの軸方向への前記保持部材の移動と前記光供給ファイバの軸周りへの前記保持部材の回転とが固定されるように、前記光供給ファイバに固定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のファイバ湾曲センサ。
7. 前記保持部材は、複数配設され、
   前記保持部材同士は、連結部材によって互いに連結されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のファイバ湾曲センサ。
8. 前記保持部材は、前記湾曲状態検出手段の近傍に配設されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のファイバ湾曲センサ。
9. 前記保持部材は、
   前記複数のセンサファイバが貫通する貫通孔と、
   前記貫通孔に配設され、前記複数のセンサファイバを貫通孔に固定する固定部材と、
   を有することを特徴とする請求項３に記載のファイバ湾曲センサ。
10. 前記複数のセンサファイバは、非円形の断面を有し、
    前記保持部材は、前記複数のセンサファイバを保持するために前記複数のセンサファイバが貫通する貫通孔を有し、
    前記貫通孔の断面は、前記非円形の断面と略合同の形状、または前記非円形の断面よりも大きい略相似の形状を有することを特徴とする請求項２に記載のファイバ湾曲センサ。
11. 前記複数のセンサファイバは、前記複数のセンサファイバの一部が変形することによって、前記非円形の断面を有することを特徴とする請求項１０に記載のファイバ湾曲センサ。
12. 前記複数のセンサファイバは、円形の断面を有し、
    前記複数のセンサファイバは、前記複数のセンサファイバの外周面に配設される別部材によって、前記非円形の断面を有することを特徴とする請求項１０に記載のファイバ湾曲センサ。
13. 前記保持部材は、前記複数のセンサファイバの周方向において前記複数のセンサファイバを位置決めするための指標部を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載のファイバ湾曲センサ。
14. 前記保持部材は、前記センサファイバによって測定される測定対象物に配設される請求項１乃至請求項１３のいずれかに記載のファイバ湾曲センサ。

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