JP5355489B2 - 光学式ポテンショメータ - Google Patents
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Description
そこで本発明は、線状動力伝達部材の長手方向への変位を検出可能な小型の光学式ポテンショメータを提供することを目的にする。
以下、本発明の第1の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態の説明では、操作装置として医療用マニピュレータを例に挙げる。勿論、本実施形態の構成は、内視鏡や処置具等他の操作装置に適用されても良い。
図1に示すように、本発明の第1の実施の形態に係る操作装置としての医療用マニピュレータは、患者の体内に挿入される挿入部1と、該挿入部1を動作させる制御装置2と、本発明の第1の実施の形態に係る光学式ポテンショメータ3と、を備えている。挿入部1は、管状部11と、動作部12と、ワイヤ13と、を具備する。また、制御装置2は、駆動部21と、制御部22と、操作部23と、表示部24とを有する。そして、光学式ポテンショメータ3は、光ファイバ31と、ポテンショメータリンク部32と、ポテンショメータ部33と、ポテンショメータ信号処理部34と、を備え、ポテンショメータ信号処理部34は、光学部35と信号処理部36とを有している。
制御部22は、この様にして算出されたワイヤ13の変位量から動作部12の屈曲角度を算出する。ワイヤ13の変位量から動作部12の屈曲角度を算出する方法は様々であるが、1つの方法は実際にワイヤ13の変位量を様々に変化させながら動作部12の屈曲角度を測定し、その関係式を導くものである。或いは、ワイヤ13の変位量と動作部12の屈曲角度との関係のテーブルを作成しておいて、それを読み出しても良い。この様に、制御部22は、例えば、線状動力伝達部材の変位量に基づいて前記動作手段の屈曲角度を算出する演算部として機能する。
次に本実施形態の変形例を図面を参照して説明する。尚、本実施形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
次に、本実施形態における図4(b)に相当する図9(a)及び(b)を参照して、本実施形態の第3の変形例に係る光学式ポテンショメータを説明する。図9(a)に示した変形例では、本実施形態におけるポテンショメータ部33のプリズム46を、ミラー47に置き換えている。即ち、光学部35の光源から出射した光は、光ファイバ31によってミラー47に導かれる。ミラー47は導かれた前記光の進行方向を90度変化させる。前記光は光路孔45を介して、反射部41に照射される。また、図9(b)に示した変形例では、光ファイバ31は、光ファイバ用孔44を挿通し、光ファイバ用孔44の端部で湾曲し、光路孔45を挿通する。図9(a)(b)いずれの構成でも、伝搬される光は、反射部41の反射面42に垂直に照射する。反射面42による反射光は、入射光と同光路を通り光ファイバ31によって光学部35に導かれる。この様に、ミラー47及び光ファイバ31の湾曲部は、例えば、線状光伝送手段の光路を光学素子へ向ける光路変換部材として機能する。
尚、第3の変形例、第4の変形例及び第1又は第2の変形例はそれぞれ組み合わせて用いても良い。
次に、本発明の第2の実施形態について図面を参照して説明する。ここでは、第1の実施形態との相違点に限定して説明する。尚、第1の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
次に、第2の実施形態の変形例を図面を参照して説明する。尚、本実施形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
いずれの構成でも、伝搬される光は、透過板52と垂直に透過板52を透過する。
尚、第2の変形例は、第1の変形例と組み合わせて用いても良い。
次に、本発明の第3の実施形態について図面を参照して説明する。ここでは、第2の実施形態との相違点に限定して説明する。尚、第2の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
第2の実施形態と同様に、光ファイバ31aは、光学手段16内の光源が輻射する前記光をポテンショメータ部に伝搬する。光ファイバ31aの端部にあるプリズム46aは、全反射プリズムであり、光ファイバ31aにより導かれる光の進行方向を90度変化させ、光路孔54aを通して、偏光板62に光を照射する。偏光板62は、入射された光を透過させる際に偏光させる。この時、挿入部1の動作部12を作動させるために、ワイヤ13がその長手方向に移動すると、ワイヤ13に固定される偏光板支持部61もワイヤ13の移動に伴って長手方向に移動する。偏光板支持部61に設けられた偏光板62は、長手方向に偏光の角度が異なるため、偏光板62に入射し透過する透過光の偏光の角度は、ワイヤ13の変位に応じて変化する。偏光板62を透過する光は、光路孔54bを通り、プリズム46bに入射する。プリズム46bは、全反射プリズムであり、光の進行方向を90度変化させ、光ファイバ31bに光を導く。光ファイバ31bは、第2の実施形態と同様に、前記透過光を光学部35に伝搬する。光学部35は、回転する偏光板等、偏光の角度の情報を得ることができる手段を備えており、透過光の偏光の角度の変化を知ることができる。透過光の偏光の角度の変化を知ることで、ワイヤ13の相対的な変位情報を得る。この様に、光ファイバ31aは、例えば、光源からの光を導いて光透過体へ出射する第1の線状光伝送体として機能し、光ファイバ31bは、例えば、前記光透過体を透過してきた光を入射して受光手段へ導く第2の線状光伝送体として機能する。
また、第2の変形例は、第1の変形例と組み合わせて用いても良い。
次に、本発明の第4の実施形態について図面を参照して説明する。ここでは、第1の実施形態との相違点に限定して説明する。尚、第1の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
尚、ワイヤ413の変位量から動作部12の屈曲角度を算出する方法は、上記第1の実施形態で示した通りであるため、その説明は省略する。
Claims (3)
- 長手方向に移動する線状動力伝達部材と、
前記線状動力伝達部材を長手方向に移動可能に保持する保持部材と、
前記線状動力伝達部材の移動方向に沿って連続的に変化する光学特性を有する光学素子と、
光を発する光源と、
入射される光の光学特性を電気信号に変換する受光手段と、
前記光源からの光を導いて前記光学素子へ出射すると共に、前記光学素子から入射した光を前記受光手段へと導き、前記光源からの光の出射位置及び前記光学素子からの前記光の入射位置が前記光学素子に対して一定の距離を有して保持された線状光伝送手段と、
前記受光手段が出力する電気信号に基づいて、前記線状動力伝達部材の移動方向における前記線状動力伝達部材と前記保持部材間の変位量を算出する算出手段と、
を備え、
前記光学素子は、前記保持部材に設けられ、
前記線状光伝送手段は、前記出射位置及び前記入射位置が前記線状動力伝達部材に保持されており、
前記線状動力伝達部材は、少なくとも部分的に中空部を有し、
前記線状光伝送手段は、少なくとも一部が前記中空部内に通され、前記中空部内に該線状光伝送手段の端面に配設された前記光の光路を前記光学素子へ向ける光路変換部材を備え、
前記線状動力伝達部材は、前記光路変換部材と前記線状動力伝達部材の外部空間との間の光の行き来を可能にする透光部を有しており、
前記透光部は前記光学素子に対向している、
光学式ポテンショメータ。 - 長手方向に移動する線状動力伝達部材と、
前記線状動力伝達部材を長手方向に移動可能に保持する保持部材と、
前記線状動力伝達部材の移動方向に沿って連続的に変化する光学特性を有する光学素子と、
光を発する光源と、
入射される光の光学特性を電気信号に変換する受光手段と、
前記光源からの光を導いて前記光学素子へ出射すると共に、前記光学素子から入射した光を前記受光手段へと導き、前記光源からの光の出射位置及び前記光学素子からの前記光の入射位置が前記光学素子に対して一定の距離を有して保持された線状光伝送手段と、
前記受光手段が出力する電気信号に基づいて、前記線状動力伝達部材の移動方向における前記線状動力伝達部材と前記保持部材間の変位量を算出する算出手段と、
を備え、
前記光学素子は、前記保持部材の前記線状動力伝達部材が保持される部分に設けられ、
前記線状光伝送手段は、前記光学素子に対して前記一定の距離を有して、前記線状動力伝達部材と一体に移動可能に設けられ、
前記線状動力伝達部材は、少なくとも部分的に中空部を有し、
前記線状光伝送手段は、少なくとも一部が前記中空部内に通され、前記中空部内に該線状光伝送手段の端面に配設された前記光の光路を前記光学素子へ向ける光路変換部材を備え、
前記線状動力伝達部材は、前記光路変換部材と前記線状動力伝達部材の外部空間との間の光の行き来を可能にする透光部を有しており、
前記透光部は前記光学素子に対向している、
光学式ポテンショメータ。 - 前記線状動力伝達部材が中空ワイヤで構成され、
前記透光部が孔で構成されている、
請求項1又は2に記載の光学式ポテンショメータ。
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