JP2013250209A - バンドル型ファイバセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】少なくとも２軸方向に容易に湾曲し、かつ、湾曲による応力の発生を低減させるバンドル型ファイバセンサを提供する。
【解決手段】検出光を照射する光源５と、被測定物の湾曲に倣って可撓し、検出光を伝搬する複数の光ファイバ３と、光ファイバ３に設けられ、光ファイバ３の湾曲に相関して検出光の光量を変化させる湾曲状態検出部１１と、湾曲状態検出部１１で変化した検出光を受光し、この検出光の光量を測定する受光器６とを具備するバンドル型ファイバセンサ１である。このファイバセンサ１は、さらに、光ファイバ３の光軸方向に連設され、光ファイバ３が通されるファイバ貫通孔が形成された複数のファイバ整列部材４を具備し、光ファイバ３は、これらファイバ整列部材４によって光軸方向に摺動可能に保持されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の光ファイバを束ねて形成されたバンドル型ファイバセンサに関する。

一般的に、複数の光ファイバを束ねて形成されたバンドル型ファイバセンサ（以下、ファイバセンサと称する）が知られている。このようなファイバセンサには、湾曲方向や曲率を検出するための検出部が複数設けられており、検出部を通過する検出光の変化量を受光部で測定することにより、被測定物の湾曲方向や曲率を検出する。ファイバセンサは、例えば、医療用あるいは工業用内視鏡の可撓湾曲部の内部に延伸したチャンネル中に挿通され、内視鏡の湾曲方向や曲率を検出する。

例えば、特許文献１には、複数の光ファイバが束ねられた光ファイバテープ心線が開示されている。この光ファイバテープ心線では、並列に束ねられた複数の光ファイバの一方の面が樹脂で全体的に被覆され、また、他方の面が接着性樹脂で間欠的に接着されている。この光ファイバテープ心線は、他方の面の接着性樹脂で接着されていない部分を起点として湾曲する。

特開２００３−２３２９７３号公報

特許文献１に記載の光ファイバテープ心線では、光ファイバの軸方向と直交する一方向を中心とした湾曲は容易になされる。しかしながら、この光ファイバテープ心線は、これ以外の方向に対して容易には湾曲し難い。

例えば、これら光ファイバを光ファイバの軸方向と直交する他方向を中心に湾曲させた場合、これら光ファイバのうち、曲げ中心線よりも外側の光ファイバには軸方向両端向きに引張応力が発生し、また、曲げ中心線よりも内側の光ファイバには軸方向両端から内向きに圧縮応力が発生する。しかしながら、光ファイバは径方向中心部に石英ガラス等の光学ガラスを備え、伸縮性に乏しいため、このような応力を受けると破損してしまう虞がある。特に、束ねられた光ファイバの本数が多いと、曲げ中心線よりも外側あるいは内側の光ファイバにおいて曲げ中心線からの距離が大きくなるため、光ファイバに発生する応力も大きくなり、光ファイバが破損し易くなりうる。

従って、特許文献１に記載の光ファイバテープ心線の構造は、少なくとも２軸方向に湾曲する被測定物の湾曲方向や曲率を測定するファイバセンサの構造には適していない。

そこで、本発明は、少なくとも２軸方向に容易に湾曲し、かつ、湾曲による応力の発生を低減させるバンドル型ファイバセンサを提供することを目的とする。

本発明の一実施形態は、検出光を照射する光源と、被測定物の湾曲に倣って可撓し、前記検出光を伝搬する複数の光ファイバと、前記光ファイバに設けられ、前記光ファイバの湾曲に相関して前記検出光の光量を変化させる湾曲状態検出部と、前記湾曲状態検出部で変化した前記検出光を受光し、該検出光の光量を測定する受光器と、を具備するバンドル型ファイバセンサにおいて、前記光ファイバの光軸方向に連設され、前記光ファイバが通されるファイバ貫通孔が形成された複数のファイバ整列部材をさらに具備し、前記光ファイバは、前記ファイバ整列部材によって光軸方向に摺動可能に保持されていることを特徴とする。

本発明によれば、少なくとも２軸方向に容易に湾曲し、かつ、湾曲による応力の発生を低減させるバンドル型ファイバセンサを提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態のファイバセンサを示す軸方向の断面図である。 図２は、図１のファイバセンサのＡ−Ａ矢視断面図である。 図３は、図１のファイバセンサの湾曲状態の拡大図である。 図４は、本発明の第１の実施形態の変形例のファイバセンサを示す軸方向の断面図である。 図５は、本発明の第２の実施形態のファイバセンサを示す軸方向の断面図である。 図６（ａ）乃至（ｃ）は、それぞれ、図５のファイバセンサのＢ−Ｂ、Ｃ−Ｃ及びＤ−Ｄ矢視断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態のバンドル型ファイバセンサ（以下、ファイバセンサと称する）１の全体構成を示す軸方向の断面図である。図２は、図１のファイバセンサ１のＡ−Ａ矢視断面図である。

ファイバセンサ１は、その中心に配設され軸方向に延伸した１本の入射ファイバ２と、入射ファイバ２を囲むようにして円形状に配設され軸方向に延伸した複数の反射ファイバ３ａ〜３ｈとを有している。図２には、８本の反射ファイバ３ａ〜３ｈが示されている。これら反射ファイバ３ａ〜３ｈは、ファイバセンサ１の軸方向（光軸方向）に連続して隣接配置された、すなわち連設された複数のコマ４ａ〜４ｚによって束ねられて保持されている。ファイバセンサ１の軸方向において最後端側のコマをコマ４ａ、最先端側のコマをコマ４ｚとする。

入射ファイバ２は、例えば、光ファイバである。入射ファイバ２の後端側には、所望の波長特性を有する検出光を照射する光源５（例えば、ＬＥＤ光源やレーザ光源）が接続されている。また、反射ファイバ３ａ〜３ｈは、光ファイバである。反射ファイバ３ａ〜３ｈの後端側には、検出光の光量を測定する受光器６が接続されている。なお、反射ファイバ３ａ〜３ｈは、湾曲による各反射ファイバ３ａ〜３ｈの軸方向の移動を阻害しないようにして、不図示のコネクタ等により後端側で適宜束ねられている。

入射ファイバ２及び反射ファイバ３ａ〜３ｈの先端側の端部には、先端固定部７が設けられている。先端固定部７は、最先端側のコマ４ｚに形成されたファイバ保持固定部８と、光拡散部材９と、反射部１０とを有している。反射部１０は、光拡散部材９の先端側の面に設けられている。反射部１０は、例えば、光拡散部材９の前記面にミラーを貼付したり金属薄膜を成膜したりすることにより形成されている。

反射ファイバ３ａ〜３ｈには、被測定物の湾曲方向や曲率を検出するための湾曲状態検出部１１が、所望の位置にそれぞれ少なくとも１箇所設けられている。湾曲状態検出部１１は、反射ファイバ３ａ〜３ｈの図示しないジャケット（被覆）もしくはジャケット及び図示しないクラッド加工した開口部に所望の光学特性を有する樹脂（例えば、特定の波長の光を吸収する吸収体あるいは蛍光体）を充填した構造となっている。

湾曲状態検出部１１が湾曲すると、その湾曲方向や曲率に応じて湾曲状態検出部１１から外部に漏れる検出光の光量が変化する。すなわち、湾曲状態検出部１１は、反射ファイバ３ａ〜３ｈの湾曲に相関して検出光の光量を変化させる。

従って、光源５から入射された検出光が入射ファイバ２を通って伝搬し、光拡散部材９内に拡散されて反射部１０で軸方向先端側から後端側へ反射された後、反射ファイバ３ａ〜３ｈを通って伝搬する反射した検出光の光量が湾曲状態検出部１１で変化して、この変化した検出光の光量が受光器６で検出される。かくして、湾曲状態検出部１１で変化した検出光の光量を受光器６で測定し、その湾曲方向や曲率を検出する。

本実施形態では、８本の反射ファイバ３ａ〜３ｈが設けられているため、１本の反射ファイバにつき１箇所ずつ湾曲状態検出部１１を設けたとすると、８箇所（１軸方向）もしくは４箇所（２軸方向）の曲率を求めることが可能である。

コマ４ａ〜４ｚは、入射ファイバ２及び反射ファイバ３ａ〜３ｈを軸方向に整列させて数珠状に保持するファイバ整列部材である。コマ４ａ〜４ｚには、図２に示すように、入射ファイバ２の外径よりも大きな内径を備え軸方向に貫通している入射ファイバ貫通孔１２と、反射ファイバ３ａ〜３ｈの外径よりも大きな内径を備え軸方向に貫通している反射ファイバ貫通孔１３ａ〜１３ｈとが形成されている。入射ファイバ貫通孔１２には、入射ファイバ２が挿通され、また、反射ファイバ貫通孔１３ａ〜３ｈには、それぞれ、反射ファイバ３ａ〜３ｈが挿通されている。

入射ファイバ貫通孔１２は、コマ４ａ〜４ｚの中心に配設され、最先端側のコマ４ｚに形成された入射ファイバ貫通孔１２を除いて入射ファイバ２を軸方向に摺動可能に保持している。同様に、反射ファイバ貫通孔１３ａ〜１３ｈは、入射ファイバ貫通孔１２を囲むようにして円形状に配設され、最先端側のコマ４ｚに形成された反射ファイバ貫通孔１３ａ〜１３ｈを除いて反射ファイバ３ａ〜３ｈを軸方向に摺動可能に保持している。つまり、入射ファイバ２及び反射ファイバ３ａ〜３ｈは、最先端側のコマ４ｚを除くコマ４ａ〜４ｙに対する光軸方向の摺動性を確保した状態でこれらコマに保持されている。

入射ファイバ２及び反射ファイバ３ａ〜３ｈは、図２に示すように、最先端側のコマ４ｚの入射ファイバ貫通孔１２及び反射ファイバ貫通孔１３ａ〜１３ｈに充填された接着剤により形成されたファイバ保持固定部８により、光拡散部材９に固定されている。この固定により、入射ファイバ２及び反射ファイバ３ａ〜３ｈは、径方向の回転及び軸方向の位置ずれが生じないようになっている。なお、ファイバ保持固定部８は、最先端側のコマ４ｚにではなく、光拡散部材９に設けられてもよい。

反射ファイバ貫通孔１３ａ〜１３ｈは、コマ４の中心を軸として径方向に対称な形状に配置されている。本実施形態では、図２に示すように、８つの反射ファイバ貫通孔１３ａ〜１３ｈが４５°等配分されている。例えば、反射ファイバが３本の場合には３つの反射ファイバ貫通孔が１２０°等配分、４本の場合には９０°等配分で配置される。

反射ファイバ３ａ〜３ｈの外径は、例えば、１００〜５００μｍ程度であり。また、反射ファイバ貫通孔１３ａ〜１３ｈの外径は、反射ファイバ３ａ〜３ｈの外径より数十μｍ程度（例えば、２０〜５０μｍ）大きい。

最後端側のコマ４ａの後端側には、コマ４ａ〜４ｙの軸方向の移動を制限するストッパ１４が入射ファイバ２に固定されている。コマ４ａとストッパ１４との間には弾性部材としてのバネ１５が介在され、このバネ１５の弾性力により所望の力でコマ４が軸方向に付勢される。

図３は、図１のファイバセンサ１の湾曲状態の拡大図である。湾曲状態検出部１１の光軸方向前後に配置されたコマ４ｍ、４ｎには、反射ファイバ貫通孔１３ａ〜１３ｈの軸方向両端側（隣接するコマ側）に、不干渉孔としてのクリアランス１６が形成されている。クリアランス１６は、所望の曲げ半径でファイバセンサ１が湾曲したときに反射ファイバ３ａ〜３ｈと干渉しない内径、すなわち、反射ファイバ貫通孔１３ａ〜１３ｈよりも大きな径を有している。クリアランス１６は、例えば、段付き（ザグリ）形状もしくはコマ４の内側に向かって先細りとなるテーパ形状である。

以上のように構成されたファイバセンサ１が、例えば、可撓湾曲部を有する長尺の軟性内視鏡（小腸内視鏡、大腸内視鏡など）の内部に軸方向に延伸した鉗子チャンネル中に挿通される。内視鏡が小腸、大腸などの体内に挿入されたとき、ファイバセンサ１、すなわち入射ファイバ２及び反射ファイバ３ａ〜３ｈは、被測定物となる内視鏡の湾曲に倣って可撓する。そして、上述のように、光源５、湾曲状態検出部１１及び受光器６により、検出光の変化量から被測定物の湾曲状態を検出する。

ファイバセンサ１が湾曲したとき、図３に示すように、ファイバセンサ１の中心よりも外側に配置された反射ファイバ３ａは、曲げ半径が大きい分、湾曲に必要な長さが長くなる。しかしながら、反射ファイバ３ａは、最先端側のコマ４ｚの反射ファイバ貫通孔１３ａでファイバ保持固定部８により固定されているだけで、それ以外はコマ内を軸方向に摺動可能なため、反射ファイバ３ａは湾曲によって先端側に移動する。このため、反射ファイバ３ａに曲げ応力（引張応力）が発生することはない。

同様に、ファイバセンサ１の中心よりも内側に配置された反射ファイバ３ｅは、曲げ半径が小さい分、湾曲に必要な長さが短くなる。しかしながら、反射ファイバ３ｅは、最先端側のコマ４ｚの反射ファイバ貫通孔１３ｅでファイバ保持固定部８により固定されているだけで、それ以外はコマ内を軸方向に摺動可能なため、反射ファイバ３ｅは湾曲によって後端側に移動する。このため、反射ファイバ３ｅに曲げ応力（圧縮応力）が発生することはない。

また、反射ファイバ３ａ〜３ｈは、独立した反射ファイバ貫通孔１３ａ〜１３ｈによってそれぞれ軸方向に摺動可能に保持されている。このため、各反射ファイバ３ａ〜３ｈが互いに絡まったり接触したりすることがなく、後端側でこれら反射ファイバが束ねられていても、反射ファイバ３ａ〜３ｈの摺動性を阻害されることがない。

湾曲状態検出部１１は、例えば、光ファイバのジャケットを剥ぎ取り、そこに樹脂を充填した構造であるため、樹脂が光ファイバのジャケットよりも径方向に盛り上がっていることがある。このような盛り上がりがあっても、湾曲状態検出部１１近傍のコマ４ｍ、４ｎにクリアランス１６が形成されていることにより、クリアランス１６と反射ファイバ３ａ〜３ｈとは互いに干渉しない。このため、反射ファイバ３ａ〜３ｈは所望の曲げ半径で湾曲可能であり、また、反射ファイバ３ａ〜３ｈが反射ファイバ貫通孔１３ａ〜１３ｈと接触して摺動性を阻害されることはない。湾曲状態検出部１１がコマ４ｍ、４ｎと接触して湾曲状態検出部１１が破損することもない。

コマ４は、量産性を考慮すると、プラスチック成型により製造されることが好ましい。特に、耐摩耗性等を考慮すると、ＰＯＭ、ナイロン、ＰＥＥＫ、高密度ＰＥ、ＰＰＳ等のエンジニアリングプラスチック、所謂エンプラにより形成されることが好ましい。さらに、コマ４の摺動のし易さ（動き易さ）を考慮すると、動摩擦係数が０．３以下の摺動性グレードが適している。このような摺動性グレードのエンプラを使用することにより、コマ４と入射ファイバ２及び反射ファイバ３の耐久性、コマ４の外周面と図示しない被測定物との耐久性を向上させることができる。

また、摺動性に関して、静電気等により反射ファイバ３ａ〜３ｈのジャケットにゴミが付着して反射ファイバ貫通孔１３ａ〜１３ｈが詰まるのを防止するため、コマ４は、体積固有抵抗率が１０^１０Ω・ｃｍ以下の導電性を有するエンプラであることが好ましい。

なお、ファイバセンサ１の外周面には保護カバーが設けられてもよい。また、入射ファイバ２及び反射ファイバ３は、少なくとも１本ずつ存在すればよく、本実施形態で示したように反射ファイバ３の本数を８本に限定するものではない。

また、コマの中心に配置される入射ファイバ２は、必ずしも光ファイバである必要はなく、導光路であってもよいし、可撓性を有する芯材であってもよい。ただし、その芯材が入射ファイバの機能を有していない場合は、他の反射ファイバに入射ファイバとしての機能を代替えされる必要がある。

また、本実施形態では、反射ファイバ貫通孔１３ａをコマ４の中心に対し対称的に（同軸に均等角度配分で）配置したが、これに限定されるものではなく、中心からの距離や配置角度は同一でなくても構わない。

本実施形態によれば、複数の反射ファイバを束ねた構造のバンドル型ファイバセンサにおいて、湾曲による応力の発生を低減させることができる。従って、従来技術の構造を用いたファイバセンサと比較して、１軸方向のみならず２軸方向に湾曲させたとしても、破損しにくく、より小さな曲げ半径の湾曲状態を測定可能なファイバセンサを提供することができる。

また、本実施形態では、バンドル型ファイバセンサを用いることにより、１本の光ファイバに複数の湾曲状態検出部を設けるよりも安価に、少なくとも２軸方向の湾曲を検出可能な比較的細径のファイバセンサを提供することができる。

さらに、本実施形態によれば、各反射ファイバに設けられた湾曲状態検出部は、反射ファイバの先端をコマに、もしくはその近傍を光拡散部材に固定されることにより、所望の位置及び角度で保持される。従って、各反射ファイバが捩れることなく、所望のポイントの湾曲方向や曲率を測定することができる。

また、各反射ファイバは、先端固定部以外はコマに固定されていないため、ファイバセンサが湾曲しても軸方向に自在に移動可能である。従って、反射ファイバが湾曲による曲げ応力を受けることはなく、反射ファイバに設けられた湾曲状態検出部に過度の曲げ応力が作用することはない。それ故、湾曲状態検出部の光学特性等が曲げ応力の影響を受けて変化して検出に影響を及ぼすことがないので、被測定物の湾曲状態を確実に検出することができる。

さらに、各ファイバは、コマに設けられたファイバ貫通孔により互いに干渉することなく独立に保持されるので、複数の光ファイバが束ねられたバンドル型ファイバセンサであっても、各ファイバの湾曲による軸方向の移動が阻害されることはない。

以上説明したように、本実施形態によれば、複数の光ファイバを独立して保持可能な複数のコマであるファイバ整列部材が、光軸方向に連設され、かつ、光ファイバが湾曲したときにファイバ整列部材が軸方向に摺動可能であるように保持することで湾曲による光ファイバへの応力の発生を低減させるバンドル型ファイバセンサを提供することができる。

（第１の実施形態の変形例）
図４は、本発明の第１の実施形態の変形例のファイバセンサ２０の全体構成を示す軸方向の断面図である。以下では、第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。

本変形例では、入射ファイバ２は、各コマ４ａ〜４ｙの入射ファイバ貫通孔１２において各コマ４ａ〜４ｙと接着部２１により接着固定されている。互いに隣接するコマ４は、所望の曲率でファイバセンサ２０が湾曲したときに隣接するコマ４同士が互いに干渉して湾曲が阻害されないように、所望の隙間をもって、すなわち所定の間隔だけ離間されて接着固定されている。反射ファイバ３ａ〜３ｈは、第１の実施形態と同様に、最先端側のコマ４ｚのファイバ保持固定部８でのみ接着固定されている。

本変形例では、第１の実施形態の構成部材である後端側のストッパ１４及びバネ１５は設けられていない。

各反射ファイバ３ａ〜３ｈは、ファイバセンサ１が湾曲したときの曲げ半径の違いにより湾曲に必要なファイバ長が異なる状態になるが、反射ファイバ３ａ〜３ｈはコマ４に対して摺動性が確保されているため、曲げ応力を受けることなく湾曲する。また、コマ４に接着固定されている入射ファイバ２は、コマ４、すなわち湾曲の曲げ中心に配置されているため、湾曲による曲げ応力の影響は無視できる。

本変形例においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本変形例によれば、後端側のストッパ及びバネを用いる必要がないため、ファイバセンサの構成部材を減らしてその構成を簡素化することができる。

（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態のファイバセンサ１００の全体構成を示す軸方向の断面図である。図６（ａ）乃至（ｃ）は、それぞれ、図５のファイバセンサのＢ−Ｂ、Ｃ−Ｃ及びＤ−Ｄ矢視断面図である。

ファイバセンサ１００は、円形状に配設され軸方向に延伸した複数（例えば、８本）の光ファイバ１０１ａ〜１０１ｈを有している。これら光ファイバ１０１ａ〜１０１ｈは、ファイバセンサ１００の軸方向に連続して隣接配置される複数のコマ１０２ａ〜１０２ｚによって束ねられて保持されている。

光ファイバ１０１ａ〜１０１ｈの後端側には、光カプラ１０３を介して、所望の光学特性を有する検出光を照射可能な光源１０４及び検出光の光量を測定可能な受光器１０５が接続されている。光カプラ１０３は、光源１０４から照射された検出光を（受光器１０５側へは伝搬させずに）後端側から先端側に伝搬させ、さらに、先端側から後端側に伝搬（反射）された検出光を（光源１０４側へは分岐させずに）受光器１０５側に分岐可能になっている。なお、図５には光ファイバ１０１ａ、１０１ｅに光学的に接続された２つの光カプラ１０３、光源１０４及び受光器１０５が示されているが、８本の光ファイバ１０１ａ〜１０１ｈ全てに同様の構成部が接続されている。

光ファイバ１０１ａ〜１０１ｈの先端側には、それぞれ、入射した検出光を反射可能な反射部１０６が設けられている。これら反射部１０６は、例えば、光ファイバ１０１ａ〜１０１ｈの図示しないコアを研磨加工した端面に、アルミや金を蒸着もしくはスパッタリングした薄膜や、コアを研磨加工した端面に反射ミラーを貼付したものなどである。

最先端側のコマ１０２ｚと反射部１０６との間には、ストッパ１０７及びバネ１０８が介在され、コマ１０２を軸方向に押圧可能になっている。最後端側のコマ１０２ａの後端側には、第１の実施形態と同様にストッパ１１１及びバネ１１２が介在され、コマ１０２を軸方向に付勢可能になっている。

光ファイバ１０１ａ〜１０１ｈには、第１の実施形態と同様の湾曲状態検出部１１が設けられている。

コマ１０２ａ〜１０２ｚには、図６（ａ）乃至（ｃ）に示すように、光ファイバ１０１ａ〜１０１ｈの外径よりも大きな内径を備え軸方向に貫通しているファイバ貫通孔１１０ａ〜１１０ｈが形成されている。光ファイバ１０１ａ〜１０１ｈは、各光ファイバ１０１ａ〜１０１ｈに設けられた湾曲状態検出部１１の近傍１箇所（本実施形態では、後端側のコマ１０２）のみで、コマ１０２に接合保持されている。

例えば、光ファイバ１０１ａには、コマ１０２ｍとコマ１０２ｎとの間に湾曲状態検出部１１が設けられている。そして、図６（ａ）に示すように、コマ１０２ｍのファイバ貫通孔１１０ａに充填された接着剤により形成された接合保持部１０９により、コマ１０２ｍが光ファイバ１０１ａに接着固定されている。光ファイバ１０１ｇも同様にして、コマ１０２に接合保持されている。光ファイバ１０１ａとコマ１０２及び光ファイバ１０１ｇとコマ１０２とが固定されているのは、それぞれ、この１箇所の接合保持部１０９のみであり、当該箇所以外のコマ１０２と光ファイバ１０１とは、軸方向に摺動可能に保持されている。

同様に、光ファイバ１０１ｄ、１０１ｆには、それぞれ、コマ１０２ｏとコマ１０２ｐとの間に湾曲状態検出部１１が設けられ、これら光ファイバ１０１ｄ、１０１ｆは、図６（ｂ）に示すように、コマ１０２оのファイバ貫通孔１１０ｄ、１１０ｆにそれぞれ形成された接合保持部１０９により、コマ１０２оに接着固定されている。光ファイバ１０１ｃ、１０１ｅにもまた、それぞれ、コマ１０２ｑとコマ１０２ｒとの間に湾曲状態検出部１１が設けられ、これら光ファイバ１０１ｃ、１０１ｅは、図６（ｃ）に示すように、コマ１０２ｑのファイバ貫通孔１１０ｃ、１１０ｅにそれぞれ形成された接合保持部１０９により、コマ１０２ｑに接着固定されている。各光ファイバは、固定保持されたコマ以外のコマに対して光軸方向の摺動性を確保した状態でこれらコマに保持されている。

なお、本実施形態では、湾曲状態検出部１１の後端側のコマ１０２が光ファイバ１０１ａ〜１０１ｈに接着固定されているが、先端側のコマ１０２が接着固定されてもよい。

本実施形態によれば、光ファイバ１０１ａ〜１０１ｈとコマ１０２とは、各光ファイバにつき１箇所設けられた接合保持部１０９のみで保持固定され、かつ、それ以外のコマ１０２と光ファイバ１０１ａ〜１０１ｈとは軸方向の摺動性が確保されているため、湾曲による光ファイバの軸方向への移動によって光ファイバ１０１に曲げ応力が発生しない。

また、本実施形態では、各光ファイバ１０１ａ〜１０１ｈを湾曲状態検出部１１の近傍のコマ１０２に固定している。このため、光ファイバ１０１ａ〜１０１ｈの径方向に回転する捩れによる、湾曲状態検出部１１の光軸を中心とした回転方向の位置ずれを効果的に低減させることができる。

このように、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果に加え、回転方向の位置ずれに対処することにより測定精度の向上したファイバセンサを提供することができる。

なお、本実施形態で示したファイバセンサ１００においては、コマ１０２の中心に光ファイバ１０１を配置していないが、この構成に限定されることなく、中心に光ファイバが配置されていても構わない。

また、本実施形態においても、第１の実施形態の変形例と同様の構造を採用することにより、バネ及びストッパを不要とし、その構成を簡素化することも可能である。

以上、本発明の実施形態及び変形例について説明したが、本発明はこれら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。

１…バンドル型ファイバセンサ、２…入射ファイバ、３，３ａ〜３ｈ…反射ファイバ、４，４ａ〜４ｚ…コマ、５…光源、６…受光器、７…先端固定部、８…ファイバ保持固定部、９…光拡散部材、１０…反射部、１１…湾曲状態検出部、１２…入射ファイバ貫通孔、１３，１３ａ〜１３ｈ…反射ファイバ貫通孔、１４…ストッパ、１５…バネ、１６…クリアランス、１００…バンドル型ファイバセンサ、１０１ａ〜１０１ｈ…ファイバ、１０２ａ〜１０２ｚ…コマ、１０３…光カプラ、１０４…光源、１０５…受光器、１０６…反射部、１０７…ストッパ、１０８…バネ、１０９…湾曲状態検出部、１１０ａ〜１１０ｈ…ファイバ貫通孔、１１１…ストッパ、１１２…バネ。

Claims (12)

1. 検出光を照射する光源と、
   被測定物の湾曲に倣って可撓し、前記検出光を伝搬する複数の光ファイバと、
   前記光ファイバに設けられ、前記光ファイバの湾曲に相関して前記検出光の光量を変化させる湾曲状態検出部と、
   前記湾曲状態検出部で変化した前記検出光を受光し、該検出光の光量を測定する受光器と、
   を具備するバンドル型ファイバセンサにおいて、
   前記光ファイバの光軸方向に連設され、前記光ファイバが通されるファイバ貫通孔が形成された複数のファイバ整列部材をさらに具備し、
   前記光ファイバは、前記ファイバ整列部材によって光軸方向に摺動可能に保持されていることを特徴とするバンドル型ファイバセンサ。
2. 前記光ファイバの光軸方向先端側の端部に前記光ファイバを固定する先端固定部が設けられ、
   前記先端固定部は、光軸方向最先端側に配置されたファイバ整列部材に形成されたファイバ保持固定部を含み、
   前記光ファイバは、前記最先端側のファイバ整列部材以外のファイバ整列部材に対する光軸方向の摺動性を確保した状態で保持されていることを特徴とする請求項１に記載のバンドル型ファイバセンサ。
3. 前記先端固定部は、
   前記光ファイバから伝搬される前記検出光を拡散する光拡散部材と、
   前記光拡散部材に設けられ、前記検出光を後端側へ反射する反射部とを有することを特徴とする請求項２に記載のバンドル型ファイバセンサ。
4. 前記光ファイバの各々に、
   前記検出光を反射する反射部と、
   前記光ファイバの後端側と前記光源及び前記受光器との間に介在し、前記光源から照射された前記検出光を先端側に伝搬し、かつ、前記反射部により先端側から後端側へ反射された前記検出光を前記受光器へ分岐する光カプラとが設けられ、
   前記光ファイバは、１本の光ファイバにつき１箇所のみを１つの前記ファイバ整列部材に固定保持され、
   前記光ファイバは、前記固定保持された１つのファイバ整列部材以外のファイバ整列部材に対する光軸方向の摺動性を確保した状態で保持されることを特徴とする請求項１に記載のバンドル型ファイバセンサ。
5. 前記光ファイバは、前記光ファイバに設けられた前記湾曲状態検出部の近傍に配置された先端側及び後端側のいずれか一方のファイバ整列部材によって１箇所のみを固定保持され、
   前記光ファイバは、前記固定保持されたファイバ整列部材以外のファイバ整列部材に対する光軸方向の摺動性を確保した状態で保持されることを特徴とする請求項４に記載のバンドル型ファイバセンサ。
6. 前記ファイバ整列部材の中心に配置される芯材を有し、
   前記ファイバ整列部材は、前記ファイバ貫通孔において前記芯材と接合保持され、かつ、前記ファイバ整列部材は、隣接するファイバ整列部材との間に、湾曲時に隣接するファイバ整列部材が互いに干渉しない所定の間隔だけ離間されて接合保持されることを特徴とする請求項１に記載のバンドル型ファイバセンサ。
7. 最先端側に配置された前記ファイバ整列部材の先端側と、最後端側に配置された前記ファイバ整列部材の後端側との少なくとも一方に配置されたストッパ及びバネを有し、
   前記ファイバ整列部材が、前記バネによって軸方向に押圧されることを特徴とする請求項１乃至６に記載のバンドル型ファイバセンサ。
8. 前記ファイバ貫通孔の軸方向両端側には、前記光ファイバが湾曲したときに前記光ファイバと干渉しない内径を有する不干渉孔が形成されていることを特徴とする請求項１乃至７に記載のバンドル型ファイバセンサ。
9. 前記不干渉孔の形状は、段付き形状もしくはテーパ形状であることを特徴とする請求項８に記載のバンドル型ファイバセンサ。
10. 前記ファイバ整列部材の材質は、ＰＯＭ、ナイロン、ＰＥＥＫ、高密度ＰＥ及びＰＰＳから選択されたエンジニアリングプラスチックであることを特徴とする請求項１乃至９に記載のバンドル型ファイバセンサ。
11. 前記エンジニアリングプラスチックは、動摩擦係数が０．３以下である請求項１０に記載のバンドル型ファイバセンサ。
12. 前記エンジニアリングプラスチックは、体積固有抵抗値が１０^１０Ω・ｃｍ以下の導電性を有する請求項１０又は１１に記載のバンドル型ファイバセンサ。

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