WO2015182480A1 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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optical
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light
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良 東條
藤田　浩正
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オリンパス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a multipoint detection fiber sensor and an insertion device including the multipoint detection fiber sensor.
  • a curved shape detection sensor used together with an insertion device having a flexible insertion portion is known.
  • Such a fiber sensor is incorporated in the insertion portion of the insertion device, is bent integrally with the insertion portion, and detects the curved shape of the insertion portion.
  • Patent Document 1 discloses an endoscope apparatus to which such a fiber sensor is attached.
  • the fiber sensor has a plurality of optical fibers, and each optical fiber is provided with a detected portion that changes the amount of transmitted light according to the magnitude of the bent angle.
  • the optical fiber is attached in a state of being arranged in parallel with the flexible belt-like member, and the belt-like member is inserted through the insertion portion of the endoscope over almost the entire length.
  • the curved shape of the belt-like member in the portion where each detected portion is located is detected from the light transmission amount of each optical fiber, and the curved shape is displayed on the monitor screen as the curved shape of the insertion portion. .
  • a large number of detection points are required.
  • a large number of optical fibers are incorporated in the insertion portion to detect the curved shape of the insertion portion.
  • the diameter of the insertion portion becomes thick. This is not preferable from the viewpoint of reducing the diameter of the insertion portion.
  • an object of the present invention is to provide a multi-point detection fiber sensor that realizes small-diameter and high-precision curved shape detection and an insertion device including the multi-point detection fiber sensor.
  • One embodiment of the present invention is a multi-point detection fiber sensor having a plurality of detected portions capable of detecting different bending amounts at a plurality of positions, wherein the multi-point detection fiber sensor is the multi-point detection fiber sensor. Includes a plurality of optical fibers arranged in the entire effective detection region which is a range in which the amount of bending is detected. Each of the plurality of optical fibers has a plurality of detected parts.
  • the multipoint detection fiber sensor includes a light source that supplies light to the optical fiber, and a light receiving unit that receives light emitted through the optical fiber to which the light is supplied.
  • another embodiment of the present invention has a flexible insertion portion to be inserted into the inserted body, and a plurality of detected portions capable of detecting different bending amounts at a plurality of positions of the insertion portion. And a plurality of optical fibers arranged in an overall effective detection region that is a range in which the plurality of detected portions detect the amount of bending, and each of the plurality of optical fibers has a plurality of detected portions,
  • An insertion device including a light source that supplies light to an optical fiber and a light receiving unit that receives light emitted through the optical fiber to which light is supplied.
  • the present invention it is possible to provide a multi-point detection fiber sensor that realizes small-diameter and high-precision curved shape detection and an insertion device including the multi-point detection fiber sensor.
  • FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a multipoint detection fiber sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the first optical fiber in the optical axis direction.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line BB in FIG.
  • FIG. 4 is a graph showing the absorption wavelength characteristic of the detected part.
  • FIG. 5A is a diagram schematically illustrating light that guides the vicinity of the detected portion in a state where the detected portion is curved inward.
  • FIG. 5b is a diagram schematically showing light that guides the vicinity of the detected portion when the detected portion is in a straight line state.
  • FIG. 5c is a diagram schematically showing light that guides the vicinity of the detected portion in a state where the detected portion is curved outward.
  • FIG. 5A is a diagram schematically illustrating light that guides the vicinity of the detected portion in a state where the detected portion is curved inward.
  • FIG. 5b is a diagram schematically showing light that guides the vicinity of
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an overall configuration of another multipoint detection fiber sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing an overall configuration of still another multi-point detection fiber sensor according to the first embodiment.
  • 8a is a cross-sectional view of the first optical fiber taken along line CC of FIG. 8b is a cross-sectional view of the second optical fiber taken along line CC of FIG. 8c is a cross-sectional view of the third optical fiber taken along the line CC of FIG. 8d is a cross-sectional view of the fourth optical fiber taken along line CC of FIG.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an overall configuration of a multipoint detection fiber sensor according to Modification 1 of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an overall configuration of a multipoint detection fiber sensor according to Modification 2 of the first embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an overall configuration of a multipoint detection fiber sensor according to Modification 3 of the first embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an overall configuration of a multipoint detection fiber sensor according to Modification 4 of the first embodiment.
  • 13a is a cross-sectional view of the first optical fiber taken along line DD of FIG. 13b is a cross-sectional view of the second optical fiber taken along line DD of FIG. 13c is a cross-sectional view of the third optical fiber taken along line DD of FIG.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an overall configuration of a multipoint detection fiber sensor according to Modification 5 of the first embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an overall configuration of a multipoint detection fiber sensor according to Modification 6 of the first embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an overall configuration of a multipoint detection fiber sensor according to Modification 7 of the first embodiment.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating an overall configuration of a multipoint detection fiber sensor according to Modification 8 of the first embodiment.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating an overall configuration of a multipoint detection fiber sensor according to Modification 9 of the first embodiment.
  • FIG. 19 is a diagram showing an overall configuration of the insertion device according to the second embodiment.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating an internal structure of the insertion portion.
  • FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a multipoint detection fiber sensor 1 according to the first embodiment.
  • “multi-point” is used to mean two or more points.
  • the multipoint detection fiber sensor 1 includes a first sensor unit 10, a second sensor unit 20, and a third sensor unit 30.
  • the first sensor unit 10 includes a first optical fiber 11, a light source 12 that supplies light to the first optical fiber 11, and a light receiving unit 13 that receives light emitted through the first optical fiber 11.
  • the first optical fiber 11 and the light source 12 and the optical coupler 14 that connects the first optical fiber 11 and the light receiving unit 13 are provided.
  • the second sensor unit 20 and the third sensor unit 30 emit light to the second optical fiber 21 and the third optical fiber 31, respectively, and to the second optical fiber 21 and the third optical fiber 31, respectively.
  • Light receiving units 23 and 33 for receiving light emitted through the second optical fiber 21 and the third optical fiber 31, the respective optical fibers and light sources, and the respective optical fibers.
  • optical couplers 24 and 34 for connecting the light receiving unit.
  • the configurations of the first sensor unit 10, the second sensor unit 20, and the third sensor unit 30 are the same except for the arrangement of the detected portions 15, 25, and 35 described later.
  • the structure of the 1st sensor unit 10 is demonstrated and description of the structure of the 2nd sensor unit 20 and the 3rd sensor unit 30 is abbreviate
  • the light source 12 emits light including a wavelength component in an absorption wavelength region described later.
  • the light source 12 and the base end of the first optical fiber 11 are optically connected by an optical coupler 14.
  • the light emitted from the light source 12 enters the first optical fiber 11 through the optical coupler 14.
  • the optical coupler 14 may have other configurations as long as it can split light, such as a beam splitter.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the first optical fiber 11 (hereinafter referred to as the optical fiber 11) in the optical axis direction (longitudinal direction).
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line BB in FIG.
  • the optical fiber 11 includes a core 16, a clad 17 that surrounds the core 16, and a jacket 18 that surrounds the clad 17.
  • the optical fiber 11 is provided with a plurality of detected portions 15 that detect different amounts of bending at different positions in the longitudinal direction. Since a plurality of detected portions 15 are provided in the optical fiber 11, the amount of bending at a plurality of locations can be detected with a single optical fiber.
  • the detected part 15 is provided with an absorbing member for removing a part of the jacket 18 and the clad 17 by, for example, laser processing to expose the core 16 and generating a characteristic absorption band to be described later on the exposed core 16. It is formed by.
  • the absorbing member is formed of, for example, a member obtained by mixing a pigment with a resin having a refractive index lower than that of the core 16. Different dyes are used for the plurality of detected portions 15 of the optical fiber 11.
  • the absorbing member of the detected portion 15 absorbs a part of light passing through the detected portion 15 (light having a specific wavelength or wavelength range) due to the absorption wavelength characteristic of the dye. Light of other wavelengths or wavelength ranges is reflected and guided through the core 16 because the resin of the absorbing member has a lower refractive index than the core 16.
  • FIG. 4 is a graph showing the absorption wavelength characteristics of the detected portion 15.
  • the detected portion on the most distal side is the first detected portion
  • the adjacent detected portion is the second detected portion.
  • the first detected portion and the second detected portion are in a wavelength range that mutually absorbs (that is, a wavelength range in which both the first detected portion and the second detected portion have an absorptance in the wavelength range)
  • a characteristic absorption band having a wavelength range in which the absorption wavelength characteristics are different from each other is equal to or more than the number of detected portions (that is, 2 or more).
  • such two characteristic absorption bands are shown as a first characteristic absorption band R1 and a second characteristic absorption band R2.
  • the first characteristic absorption band R1 is a band including the wavelength ⁇ 1, and the absorption ratio range ⁇ 1a of the first detected part and the absorption ratio of the second detected part in the first characteristic absorber R1
  • the range ⁇ 1b is different from each other.
  • the second characteristic absorption band R2 is a band including the wavelength ⁇ 2, and the absorption range ⁇ 2a of the first detected part in the second characteristic absorber R2 and the second detected part
  • the absorptance range ⁇ 2b is different from each other.
  • the characteristic absorption band may be a specific wavelength (for example, ⁇ 1, ⁇ 2) that does not have a wavelength range.
  • two detected parts are shown for ease of explanation, but the same applies to cases where there are three or more parts.
  • FIGS. 5a to 5c are diagrams schematically showing light guided near the detected portion 15 of the optical fiber 11.
  • FIG. 5a When the optical fiber 11 is in a straight line state, a part of the light guided through the optical fiber 11 is absorbed by the detected portion 15 as shown in FIG.
  • the optical fiber 11 When the optical fiber 11 is bent so that the detected part 15 comes inside, the light hitting the detected part 15 decreases, so that the amount of light absorbed by the detected part 15 becomes small (FIG. 5a). Therefore, the transmission amount of the light guided through the optical fiber 11 increases.
  • FIG. 5c when the optical fiber 11 is bent so that the detected portion 15 comes outside, the amount of light hitting the detected portion 15 increases, and the amount of light absorbed by the detected portion 15 increases (FIG. 5c). Therefore, the amount of light transmitted through the optical fiber 11 is reduced.
  • the amount of light directed to the detected part 15 among the light guided through the optical fiber 11 changes. That is, the amount of light absorbed by the absorbing member of the detected portion 15 in the characteristic absorption band changes. Then, the amount of bending of the detected portion 15 is obtained by performing a calculation based on the amount of change in light of the plurality of characteristic absorption bands in a calculation unit (not shown). Note that the relationship between the amount of bending of each detected portion 15 and the amount of change in light is acquired in advance by measurement.
  • a folded reflection portion 19 is provided at the end of the optical fiber 11 different from the side to which the optical coupler 14 is connected, that is, at the tip of the optical fiber 11.
  • the folded reflection part 19 is formed by evaporating aluminum at the tip of the optical fiber 11, for example.
  • the light guided through the optical fiber 11 is reflected by the folded reflection portion 19, guided in the same optical fiber 11 in the reverse direction, and enters the optical coupler 14.
  • the light receiving unit 13 is optically connected to the proximal end of the optical fiber 11.
  • the light receiving unit 13 receives light that has been guided back through the optical fiber 11 and returned.
  • a part of the light incident on the optical coupler 14, for example, 50% of the light is guided to the light receiving unit 13 side, and the remaining 50% of the light is guided to the light source 12.
  • the light guided to the light receiving unit 13 side is received by the light receiving unit 13.
  • the light receiving unit 13 is a spectroscope capable of detecting the amount of light by separating at least a plurality of characteristic absorption bands.
  • Each detected part (three detected parts 15 are shown in one optical fiber 11 in FIG. 1) detects the amount of bending of the detected part itself. Due to the structure and material of the fiber sensor 1 itself and the member incorporating the multipoint detection fiber sensor 1, only the portion to be detected (for example, having a length of 5 mm in the longitudinal direction of the multipoint detection fiber sensor 1) is curved. There is nothing to do. Since the multipoint detection fiber sensor 1 is curved in a certain range (for example, 60 mm) in the longitudinal direction, the detected portion is not limited to the position where the detected portion exists, but is also in a certain range (for example, the longitudinal direction). It is considered that the detected portion 15 having a length of 5 mm is detecting the curvature at 60 mm in total 30 mm from the center in the longitudinal direction of the detected portion 15 to the longitudinal direction of the optical fiber 11.
  • a range in which bending can be detected as a whole of the multi-point detection fiber sensor 1 is defined as an overall effective detection region A1, and a range in which bending can be detected by one detected portion is referred to as an individual effective detection region A2 (FIG. 1). reference).
  • the individual effective detection area A2 is set wide, the number of detected parts can be reduced, but the accuracy of the curved shape detection deteriorates. In order to detect the curved shape with high accuracy, it is necessary to set the individual effective detection area A2 in a range where the accuracy does not cause a problem and to increase the number of detected parts.
  • the same number of different absorbing members for generating characteristic absorption bands as the number of detected parts are required. Since there is a limit to the type of absorbing member, there is a limit to the number of detected parts that can be provided per optical fiber. Further, when the number of detected parts per optical fiber increases, the technical difficulty increases, for example, the calculation for obtaining the bending amount of each detected part becomes complicated.
  • the entire effective detection area A1 is composed of a plurality of detected parts of a plurality of optical fibers.
  • the first optical fiber 11 of the first sensor unit 10 the second optical fiber 21 of the second sensor unit 20, and the third optical fiber 31 of the third sensor unit 30.
  • Three optical fibers 11, 21, and 31 are arranged in the entire effective detection area A1.
  • the entire effective detection area A1 is configured by the individual effective detection areas A2 of the plurality of detected parts 15, 25, and 35 provided in the optical fibers 11, 21, and 31, respectively, in the longitudinal direction.
  • the plurality of detected portions 15 of the first optical fiber 11, the plurality of detected portions 25 of the second optical fiber 21, and the plurality of detected portions 35 of the third optical fiber 31 are at different positions in the longitudinal direction. Has been placed.
  • the detected parts adjacent in the longitudinal direction of the multipoint detection fiber sensor 1 are arranged in different optical fibers.
  • the plurality of detected parts are detected from the tip side of the multipoint detection fiber sensor 1, the detected part 15 of the first optical fiber 11, and the detected part of the second optical fiber 21.
  • the detected portion 35 of the third optical fiber 31 is repeatedly arranged in this order, and the entire effective detection region A1 is configured by a series of the individual effective detection regions A2 of the detected portions 15, 25, 35.
  • multi-point detection is performed by a calculation unit (not shown) from the length of the individual effective detection region of each detected unit given as prior information and the detected bending amount of each detected unit.
  • the curved shape of the fiber sensor 1 is calculated.
  • the entire effective detection area A1 which is a range in which the multipoint detection fiber sensor 1 detects the amount of bending in the longitudinal direction, is a plurality of detected portions 15, 25, It is composed of 35 individual effective detection areas A2. Therefore, it is possible to increase the number of detection points while reducing the number of optical fibers, and it is possible to provide the multi-point detection fiber sensor 1 that realizes a curved shape detection with a small diameter and high accuracy.
  • the amount of bending can be measured at a plurality of locations in the longitudinal direction of the multipoint detection fiber sensor 1.
  • adjacent detection target portions in the entire effective detection region A1 are arranged in different optical fibers.
  • interval between each to-be-detected part in one optical fiber spreads rather than arrange
  • an absorbing member having a characteristic absorption band for mutual absorption is provided in each of a plurality of detected parts formed in the same optical fiber.
  • the reflection reflection parts 19, 29, and 39 are provided at the ends of the optical fibers 11, 21, and 31 that are different from the side to which the optical couplers 14, 24, and 34 are connected, the light source side
  • the light guided from the light returns through the same optical fiber 11, 21, 31 and is guided to the light receiving units 13, 23, 33. That is, light supplied from the light sources 12, 22, and 32 and incident on the folding reflection units 19, 29, and 39, and light received by the light receiving units 13, 23, and 33 via the folding reflection units 19, 29, and 39 Coexist in the same optical fiber 11, 21, 31. Therefore, the small-diameter multipoint detection fiber sensor 1 can be realized with a smaller number of optical fibers than when the light guided from the light source side is guided to the light receiving section through different optical fibers.
  • the detection target portions 15, 25, and 35 adjacent in the longitudinal direction of the multipoint detection fiber sensor 1 are arranged in different optical fibers.
  • a single (identical) optical fiber may be formed.
  • FIG. 6 is a diagram showing an overall configuration of another multi-point detection fiber sensor 1a according to the first embodiment.
  • a plurality of detected parts are arranged from the front end side of the multipoint detection fiber sensor 1 to three detected parts 15 of the first optical fiber 11, three detected parts 25 of the second optical fiber 21, and third light. It arrange
  • the bending amount can be measured at a plurality of locations in the longitudinal direction of the multipoint detection fiber sensor 1a.
  • the bending direction is assumed to be one direction.
  • the multipoint detection fiber sensor is in the same position in the longitudinal direction of the multipoint detection fiber sensor and is in a different position in the radial direction. By providing two detected parts, it is possible to detect bending in two directions.
  • FIG. 7 is a diagram showing an overall configuration of still another multi-point detection fiber sensor 1b according to the first embodiment.
  • 8a to 8d are sectional views taken along the line CC of FIG.
  • the multi-point detection fiber sensor 1b is provided with two detected portions respectively directed in the X-axis direction and the Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction at the same position in the longitudinal direction of the multi-point detection fiber sensor 1b. The amount of bending in each direction is detected.
  • the multi-point detection fiber sensor 1b includes a first sensor unit 40, a second sensor unit 50, a third sensor unit 60, and a fourth sensor unit 70.
  • the first sensor unit 40 includes a first optical fiber 41, a light source 42 that supplies light to the first optical fiber 41, a light receiving unit 43 that receives light from the first optical fiber 41, The optical fiber 41 and the light source 42, and the optical coupler 44 that connects the first optical fiber 41 and the light receiving unit 43 are included.
  • the second to fourth sensor units 50, 60, and 70 also include second to fourth optical fibers 51, 61, and 71, and light sources 52, 62, and 72 that supply light to the respective optical fibers, Receiving portions 53, 63, 73 for receiving light from the respective optical fibers, optical fibers and light sources, and optical couplers 54, 64, 74 for connecting the respective optical fibers and light receiving portions.
  • folded reflection portions 49, 59, 69, and 79 are provided on the distal ends of the optical fibers 41, 51, 61, and 71.
  • Each optical fiber 41, 51, 61, 71 includes a core 46, 56, 66, 67, a clad 47, 57, 67, 77 surrounding the core 46, 56, 66, 76, and a clad 47, 57, respectively. , 67, 77 surrounding the jacket 48, 58, 68, 78.
  • the first optical fiber 41 is provided with a plurality of detected portions 45.
  • the detected part 45 is formed in the same manner as the detected part 15 in the direction of detecting the curvature in the X-axis direction.
  • the second optical fiber 51 is provided with a plurality of detected portions 55.
  • the detected portion 55 is similarly formed in the direction in which the curvature in the Y-axis direction is detected. As shown in FIGS. 8a and 8b, the detected portions 45 and 55 are disposed at the same position in the longitudinal direction of the multipoint detection fiber sensor 1b and shifted by 90 ° in the radial direction.
  • first optical fiber pairs are paired optical fibers (hereinafter referred to as first optical fiber pairs), and the detected portions 45 and 55 (hereinafter referred to as first optical fibers). 1 to be detected) are at the same position in the longitudinal direction and at different positions in the radial direction.
  • the third optical fiber 61 is provided with a plurality of detected portions 65.
  • the detected portion 65 is similarly formed in the direction in which the curvature in the X-axis direction is detected.
  • the fourth optical fiber 71 is provided with a plurality of detected portions 75.
  • the detected portion 75 is similarly formed in the direction in which the curvature in the Y-axis direction is detected. Similar to the detected portions 45 and 55, the detected portions 65 and 75 are disposed at the same position in the longitudinal direction of the multipoint detection fiber sensor 1b and shifted by 90 ° in the radial direction.
  • the third optical fiber 61 and the fourth optical fiber 71 are also a pair of optical fibers (hereinafter referred to as a second optical fiber pair), and the detected portions 65 and 75 (hereinafter referred to as the second detected fibers). Are called the same position in the longitudinal direction and are different in the radial direction.
  • the first detected part pair and the second detected part pair are arranged at different positions in the longitudinal direction of the multipoint detecting fiber sensor 1b as shown in FIG. Further, the pair of detection parts adjacent in the longitudinal direction of the multipoint detection fiber sensor 1b are arranged in different optical fiber pairs. For example, as shown in FIG. 7, the detected portions are repeatedly arranged in the order of the first detected portion pair and the second detected portion pair from the front end side of the multipoint detecting fiber sensor 1b, not shown. Constitutes the entire effective detection area A1.
  • the multipoint detection fiber sensor 1b it is possible to detect the amount of bending in each direction by providing a pair of detected portions respectively directed in the X-axis direction and the Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction. it can.
  • the direction of each detected part which makes a to-be-detected part pair is not limited to a 90 degree direction mutually, What is necessary is just to face different directions other than 180 degree.
  • the separation accuracy in the bending direction may be lowered, and therefore it is preferable that the angle is close to 90 °.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an overall configuration of the multipoint detection fiber sensor 1c according to the first modification.
  • the multipoint detection fiber sensor 1c is composed of a first sensor unit 40c and a second sensor unit 60c.
  • the first sensor unit 40c includes a first optical fiber 41c and a second optical fiber 51c, a light source 42 that supplies light to the first optical fiber 41c, and light emitted through the second optical fiber 51c. And a light receiving portion 53 for receiving light.
  • the second sensor unit 60c emits light through the third optical fiber 61c and the fourth optical fiber 71c, the light source 62 that supplies light to the third optical fiber 61c, and the fourth optical fiber 71c. And a light receiving portion 73 for receiving the light to be transmitted.
  • the first optical fiber 41c, the second optical fiber 51c, the third optical fiber 61c, and the fourth optical fiber 71c each have a plurality of detected portions 45c formed in the same manner as in the first embodiment. , 55c, 65c, and 75c. These detected portions 45c, 55c, 65c, and 75c are arranged at positions that are different from each other in the longitudinal direction, and constitute the entire effective detection region A1 of the multipoint detection fiber sensor 1c.
  • the detected parts adjacent in the longitudinal direction of the multipoint detection fiber sensor 1c are arranged in different optical fibers. For example, as shown in FIG.
  • the plurality of detected parts are detected from the front end side of the multipoint detection fiber sensor 1c, the detected part 45c of the first optical fiber 41c, and the detected part of the second optical fiber 51c. 55c, the detected portion 65c of the third optical fiber 61c, and the detected portion 75c of the fourth optical fiber 71c are repeatedly arranged in this order to constitute the entire effective detection region A1.
  • the distal end of the first optical fiber 41c and the distal end of the second optical fiber 51c are optically connected by an optical connecting portion.
  • the optical connecting portion is an optical fiber 49c that connects the first optical fiber 41c and the second optical fiber 51c outside the entire effective detection region A1.
  • the 1st optical fiber 41c, the 2nd optical fiber 51c, and the optical fiber 49c for a connection comprise the 1st optical fiber unit.
  • the tip end of the third optical fiber 61c and the tip end of the fourth optical fiber 71c are connected to each other outside the entire effective detection region A1 by the optical fiber 69c that is an optical connecting portion.
  • the third optical fiber 61c, the fourth optical fiber 71c, and the optical fiber 69c also constitute a second optical fiber unit.
  • the first optical fiber 41c and the second optical fiber 51c are connected by the optical fiber 49c by fusion, that is, the optical fiber is folded.
  • the light guided from the light source side is guided to the light receiving unit through the same optical fiber.
  • a plurality of optical fibers are arranged in the entire effective detection region A1.
  • Other configurations may be used. That is, as in this modification, a plurality of optical fibers are connected by an optical connection portion, and light traveling from the light source side to the optical connection portion and light traveling from the optical connection portion to the light receiving portion side in the entire effective detection region A1 It may be present in different optical fibers.
  • the number of folded optical fibers may be one for each multi-point detection fiber sensor 1c (counted as two in the entire effective detection region) or a plurality of optical fibers.
  • FIG. 10 is a diagram showing an overall configuration of the multipoint detection fiber sensor 1d of the second modification.
  • the multipoint detection fiber sensor 1d includes a first optical fiber 41c, a second optical fiber 51c, a third optical fiber 61c, a fourth optical fiber 71c, and the first optical fiber 41c similar to those of the first modification.
  • the light source 42 that supplies light and the light receiving unit 73 that receives the light emitted through the fourth optical fiber 71c are provided.
  • the arrangement of the detected parts 45c, 55c, 65c, and 75c provided in each of the optical fibers 41c, 51c, 61c, and 71c is also the same as that in the first modification.
  • the proximal end of the second optical fiber 51c and the proximal end of the third optical fiber 61c are further optically connected.
  • the further optical connecting portion is an optical fiber 59d that connects the second optical fiber 51c and the third optical fiber 61c to each other outside the entire effective detection region A1.
  • FIG. 11 is a diagram showing an overall configuration of a multipoint detection fiber sensor 1e of Modification 3.
  • the multipoint detection fiber sensor 1e includes a first sensor unit 40e and a second sensor unit 60e. Similar to the first modification, the first sensor unit 40e includes a first optical fiber 41e and a second optical fiber 51e, a light source 42 that supplies light to the first optical fiber 41e, and a second optical fiber. And a light receiving portion 53 that receives light emitted through 51e. Similarly, the second sensor unit 60e emits light through the third optical fiber 61e and the fourth optical fiber 71e, the light source 62 that supplies light to the third optical fiber 61e, and the fourth optical fiber 71e. And a light receiving portion 73 for receiving the light to be transmitted.
  • the arrangement of the detected parts 45e, 55e, 65e, and 75e provided in each of the optical fibers 41e, 51e, 61e, and 71e is also the same as that in the first modification.
  • optical connection reflectors 49e and 69e instead of the optical fibers 49c and 69c of Modification 1 are provided as the optical connection parts. That is, the optical connection unit optically connects the first optical fiber 41e and the second optical fiber 51e, and the third optical fiber 61e and the fourth optical fiber 71e outside the entire effective detection region A1.
  • the optical connection reflection portions 49e and 69e are connected to each other.
  • the optical connection reflection portions 49e and 69e are formed, for example, by attaching aluminum 49e2 as a reflection member to glass 49e1 as a transmission member.
  • the 1st optical fiber 41e, the 2nd optical fiber 51e, and the optical connection reflection part 49e comprise the 1st optical fiber unit.
  • the third optical fiber 61e, the fourth optical fiber 71e, and the optical connection reflection portion 69e constitute a second optical fiber unit.
  • the folded portion may become large due to the limitation of the minimum bending radius of the optical fiber.
  • the optical connection portions are the optical connection reflection portions 49e and 69e, and are not limited by the bending radius of the optical fiber. For this reason, it is possible to guide light from the first optical fiber 41e to the second optical fiber 51e and from the third optical fiber 61e to the fourth optical fiber 71e without enlarging the folded portion.
  • FIG. 12 is a diagram showing an overall configuration of the multipoint detection fiber sensor 1f of Modification 4.
  • 13a to 13c are cross-sectional views taken along the line DD of FIG.
  • the multipoint detection fiber sensor 1f includes a first sensor unit 10f, a second sensor unit 20f, and a third sensor unit 30f.
  • the first sensor unit 10f includes a first optical fiber 11f, a light source 12 that supplies light to the first optical fiber 11f, and a light receiving unit 13 that receives light emitted through the first optical fiber 11f.
  • the first optical fiber 11 f and the light source 12, and the first optical fiber 11 f and the optical coupler 14 that connects the light receiving unit 13 are included.
  • the second sensor unit 20f and the third sensor unit 30f emit light to the second optical fiber 21f and the third optical fiber 31f, and the second optical fiber 21f and the third optical fiber 31f, respectively.
  • optical couplers 24 and 34 for connecting the light receiving unit.
  • the same folding reflection parts 19, 29, and 39 as those in the first embodiment are provided on the distal ends of the optical fibers 11f, 21f, and 31f.
  • the first optical fiber 11f includes a detected portion 15f1 for detecting a curvature in the X-axis direction and a detected portion 15f2 for detecting a curvature in the Y-axis direction in the longitudinal direction. They are provided at the same position and 90 ° in the radial direction. These detected parts 15f1 and 15f2 constitute a detected part pair 15f.
  • the first optical fiber 11f is provided with a plurality of detected portion pairs 15f.
  • the second optical fiber 21f and the third optical fiber 31f have a plurality of detected portion pairs 25f each including a detected portion 25f1 and a detected portion 25f2, and each of the detected portions 35f1 and 25f1.
  • a plurality of detected portion pairs 35f each including a detecting portion 35f2 are provided.
  • a plurality of detected portion pairs are detected from the front end side of the multipoint detecting fiber sensor 1f by the detected portion pair 15f of the first optical fiber 11f and the detected portions of the second optical fiber 21f.
  • the detection portion pair 25f and the detected portion pair 35f of the third optical fiber 32f are repeatedly arranged in this order, and although not shown, the entire effective detection region A1 is configured.
  • the multi-point detection fiber sensor detects both the X-axis direction and Y-axis direction curvatures, if one detected part and the other detected part of the detected part pair are formed on different optical fibers, respectively. It is necessary to assemble a multi-point detection fiber sensor by combining each optical fiber while adjusting the relative detection direction angle of the detection unit pair. At this time, since the width of the detected part is small (for example, several tens of ⁇ m), it is necessary to assemble the parts in the same direction while using a microscope.
  • the detected parts in the respective directions may be provided in the same optical fiber as the detected part pairs. Therefore, since the relative angle of the to-be-detected part of a X-axis direction and the to-be-detected part of a Y-axis direction does not change, the multipoint detection fiber sensor 1f can be assembled without minding a rotation direction.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an overall configuration of a multipoint detection fiber sensor 1g according to the fifth modification.
  • the multipoint detection fiber sensor 1g includes a first sensor unit 10g, a second sensor unit 20g, and a third sensor unit 30g.
  • the first sensor unit 10g is configured similarly to the first sensor unit 10 of the first embodiment.
  • the second sensor unit 20g and the third sensor unit 30g are configured similarly to the second sensor unit 20 and the third sensor unit 30 of the first embodiment.
  • the distance between the tip of the optical fiber 11 and the tip detected portion 15g1, which is the detected portion closest to the tip is L1.
  • the distances between the tip ends of the optical fibers 21 and 31 and the tip detected portions 25g1 and 35g1, which are the detected portions closest to the tip are also L1 and the same.
  • L1 is set to have a length that does not hinder the bending of the tip detected portions 15g1, 25g1, and 35g1, and is, for example, 5 to 50 mm.
  • the tip of the second optical fiber 21 is disposed at a position shifted from the tip of the first optical fiber 11 to the base end side, and the tip of the third optical fiber 31 is The second optical fiber 21 is disposed at a position shifted from the distal end to the proximal end side.
  • the positions of the tips of the optical fibers 11, 21, 31 are different from each other in the longitudinal direction, and the number of optical fibers on the tip side of the multipoint detection fiber sensor 1g is reduced.
  • the distance L1 between the tip of the optical fiber 11 and the tip detected portion 15g1, which is the detection portion closest to the tip is a length that does not hinder the bending of the tip detected portion 15g1. Set to.
  • the length L1 from the tip of the optical fiber to the tip detected portion 15g1 should not be longer than necessary.
  • the length L1 is, for example, 5 mm to 50 mm. Since the detection accuracy of the bending amount varies depending on how the fiber sensor is used, L1 may be as short as 5 mm if the detection accuracy may be low. On the other hand, when high detection accuracy is required, L1 is preferably as long as 50 mm. Accordingly, the number of optical fibers can be reduced as the distance from the tip of the multi-point detection fiber sensor 1g is reduced while maintaining the accuracy required for the tip detected portion 15g1, and thus the space required for arranging the optical fibers can be reduced. it can.
  • the object to be detected by the multi-point detection fiber sensor 1g may be easily bent depending on the position and direction due to its structure and material.
  • the tip detected portion 15g1 When the tip detected portion 15g1 is provided in a place where it is difficult to bend, the followability required for the bending of the object is reduced, and therefore the length L1 may be as short as 5 mm.
  • the tip detected portion 15g1 when the tip detected portion 15g1 is provided in a place where it can be easily bent, the followability required for the bending of the object is increased, and thus the length L1 is preferably as long as 50 mm.
  • the ease of bending differs depending on the diameter and material of the optical fiber.
  • the length L1 may be as short as 5 mm.
  • the length L1 is preferably as long as 50 mm.
  • the tip detected portions 15g1, 25g1, 35g1 It becomes easy to damage 35g1, and the difficulty of manufacture of a multipoint detection fiber sensor goes up. Therefore, if the length L1 is 5 mm or more, preferably 15 mm or more, the difficulty of production is lowered.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an overall configuration of a multipoint detection fiber sensor 1h according to Modification 6.
  • the plurality of detected parts are provided with the three detected parts 15 of the first optical fiber 11 from the front end side of the multipoint detecting fiber sensor 1 h.
  • the three detected portions 25 of the second optical fiber 21 and the three detected portions 35 of the third optical fiber 31 are arranged in this order to constitute the entire effective detection region A1.
  • the detected parts adjacent to each other in the longitudinal direction of the multipoint detection fiber sensor 1g are arranged in different optical fibers, but as in Modification 6, they are adjacent to each other in the longitudinal direction of the multipoint detection fiber sensor 1h. You may form a to-be-detected part in one optical fiber. Even with such a configuration, the bending amount can be measured at a plurality of locations in the longitudinal direction of the multipoint detection fiber sensor 1h.
  • the distance between the tip of the optical fiber 11 and the tip detected portion 15g1, which is the detection portion closest to the tip is L1.
  • the distances between the tips of the optical fibers 21 and 31 and the tip detected portions 25g1 and 35g1 which are detection portions closest to the tip are also L1.
  • the number of optical fibers on the tip side of the multipoint detection fiber sensor 1h is reduced.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an overall configuration of a multipoint detection fiber sensor 1i according to Modification 7.
  • the multipoint detection fiber sensor 1i includes a first sensor unit 40i and a second sensor unit 60i.
  • the first sensor unit 40i and the second sensor unit 60i have the same configuration as the first sensor unit 40c and the second sensor unit 60c of Modification 1 shown in FIG.
  • the distance between the tip of the optical fiber 49c that is the optical connecting portion and the tip detected portion 45c1 that is the detected portion closest to the tip is L2.
  • the distance between the tip of the optical fiber 69c and the tip detected portion 65c1, which is the detected portion closest to the tip is also L2, which is the same.
  • the length L2 from the optical connecting part to the tip detected part closest to the optical connecting part is set to a length L2 that does not hinder the bending of the tip detected part, as in Modified Example 5, and It is possible not to make it longer than necessary.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating an overall configuration of a multipoint detection fiber sensor 1j according to Modification 8.
  • the multi-point detection fiber sensor 1j includes a first sensor unit 40j, a second sensor unit 50j, a third sensor unit 60j, and a fourth sensor unit 70j similar to those in the first embodiment shown in FIG. Has been.
  • the distance between the tip of the first optical fiber pair and the tip detected portion pair (detected portions 45j1 and 55j1) that is the detected portion pair closest to the tip is L3. Further, the distance between the distal end of the first optical fiber pair and the detected portion pair (detected portions 45j2, 55j2) closer to the proximal end than the detected tip pair (detected portions 45j1, 55j1) is L4. It is. Similarly, the distance between the distal end of the first optical fiber pair and the detected portion pair consisting of the detected portions 45j3 and 55j3 closer to the base end side than the detected portion pair consisting of the detected portions 45j2 and 55j2 is L5.
  • the distance between the distal end of the first optical fiber pair and the detected portion pair consisting of the detected portions 45j4 and 55j4 closer to the base end side than the detected portion pair consisting of the detected portions 45j3 and 55j3 is L6. It is.
  • the second pair of optical fibers is also provided with the pair of detection parts at the same distances L3 to L6.
  • the distance between the tip of the optical fiber and each of the plurality of detected portion pairs is the same in all of the plurality of optical fibers.
  • a plurality of optical fibers having the same lengths L3 to L6 from the folded reflection part to each detected part pair are produced, and each optical fiber is connected to the multipoint detection fiber sensor 1j. It is shifted in the longitudinal direction or rotated around the rotation axis of the optical fiber.
  • the base end side of the optical fiber is lengthened in advance, and the base end position can be aligned by cutting as necessary.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating an overall configuration of a multipoint detection fiber sensor 1k according to Modification 9.
  • the multipoint detection fiber sensor 1k includes a first sensor unit 40k and a second sensor unit 60k.
  • the first sensor unit 40k includes a first optical fiber 41k and a second optical fiber 51k, a light source 42 that supplies light to the first optical fiber 41k, and light emitted through the second optical fiber 51k. And a light receiving portion 53 for receiving light.
  • the second sensor unit 60k emits light through the third optical fiber 61k and the fourth optical fiber 71k, the light source 62 that supplies light to the third optical fiber 61k, and the fourth optical fiber 71k. And a light receiving portion 73 for receiving the light to be transmitted.
  • the first optical fiber 41k is provided with a plurality of detected portions 45k formed in the same manner as the detected portion 15 in the direction of detecting the curvature in the X-axis direction.
  • the second optical fiber 51k is provided with a plurality of detected portions 55k that are similarly formed in the direction in which the curvature in the Y-axis direction is detected.
  • the first optical fiber 41k and the second optical fiber 51k are a pair of optical fibers (hereinafter referred to as a first optical fiber pair), and the detected portions 45k and 55k (hereinafter referred to as a first detected fiber). Are called the same position in the longitudinal direction and are different in the radial direction.
  • the third optical fiber 61k and the fourth optical fiber 71k are paired optical fibers (hereinafter referred to as second optical fiber pairs), and the detected portions 65k and 75k (hereinafter referred to as second optical fibers). (Referred to as a pair of detected parts) are at the same position in the longitudinal direction and at different positions in the radial direction.
  • the tip end of the first optical fiber 41k and the tip end of the second optical fiber 51k are optically connected outside the entire effective detection region A1 by the optical fiber 49k which is an optical connecting portion. ing.
  • the tip end of the third optical fiber 61k and the tip end of the fourth optical fiber 71k are optically detected outside the entire effective detection region A1 by the optical fiber 69k which is an optical connection portion. It is connected to the.
  • the multi-point detection fiber sensor 1k according to the present modification can be regarded as a configuration in which Modification 1, Modification 7 and Modification 8 are combined, and the effects of these modifications can be achieved.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating an overall configuration of the insertion device 100 according to the second embodiment.
  • the insertion device 100 incorporates any one of the multipoint detection fiber sensors 1 to 1k according to the first embodiment in a flexible insertion portion to be inserted into an inserted body, and can detect the shape of the insertion portion.
  • the insertion device 100 is, for example, an endoscope or a catheter. In the present embodiment, description will be made assuming that the insertion device is an endoscope.
  • the insertion apparatus 100 incorporating the multipoint detection fiber sensor 1j of the modification 8 shown by FIG. 17 is demonstrated.
  • the insertion device 100 includes an endoscope 110 in which the multipoint detection fiber sensor 1j is incorporated, a device main body 120 connected to the endoscope 110, and a display unit 130 connected to the device main body 120.
  • the apparatus main body 120 includes light sources 42, 52, 62, and 72 (only the light sources 42 and 72 are shown in FIG. 19) that supply light to the multipoint detection fiber sensor 1j, and light that returns from the multipoint detection fiber sensor 1j.
  • the light receiving units 43, 53, 63, 73 that receive light (only the light receiving units 43, 73 are shown in FIG.
  • the apparatus main body 120 includes a control unit (not illustrated) that controls predetermined functions of peripheral devices connected to the apparatus main body 120 including the endoscope 110.
  • the endoscope 110 includes a flexible insertion portion 111 that is inserted into the insertion target 200, an operation portion main body 112 that is coupled to the proximal end side of the insertion portion 111, and a multiplicity that extends from the operation portion main body 112.
  • the endoscope 110 is detachably connected to the apparatus main body 120 via the cord portion 113 and communicates with the apparatus main body 120.
  • the insertion portion 111 is an elongated tubular portion on the distal end side of the endoscope.
  • the insertion portion 111 has a bending portion 114 on the distal end side and a long flexible tube portion 115 on the proximal end side.
  • an observation optical system including an objective lens, an imaging element that forms an optical image obtained from the observation optical system and converts it into an electrical signal, an illumination optical system including an illumination lens, and the like Is built-in.
  • the bending portion 114 is bent in a desired direction when the operator manually operates the operation knob 116 provided on the operation portion main body 112.
  • the flexible tube portion 115 can be bent along the curved shape of the inserted body 200.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating an internal structure of the insertion unit 111.
  • Built-in components such as a channel tube 117 through which the treatment tool passes, an optical fiber 118 for illumination light, and an image sensor wiring 119 are incorporated in the insertion portion 111.
  • a plurality of optical fibers 41j, 51j, 61j, 71j are fixed to the outer peripheral surface of the channel tube 117 by bonding or the like.
  • the built-in material for fixing the optical fiber is not limited to the channel tube 117, but may be any member that is displaced along the movement of the insertion portion 111.
  • the illumination light optical fiber 118, the image sensor wiring 119, and the like may be used.
  • the calculation unit 121 solves the mathematical expression from the amount of change in light in a plurality of characteristic wavelength bands received by each of the light receiving units 43, 53, 63, 73, and changes the amount of bending and light of each detection unit obtained by measurement in advance.
  • the amount of bending of each of the detected portions 45j1, 55j1, 65j1, and 75j1 (the amount of bending of the detected portion pair that includes the detected portions 45j1 and 55j1 and the detected portion pair that includes the detected portions 65j1 and 75j1) Ask for.
  • the curved shape of the insertion portion 111 is calculated from the positional information of the detected portions and the amount of bending of the detected portions.
  • the display unit 130 is detachably connected to the apparatus main body 120.
  • the display unit 130 displays an image in the insertion target 200 captured by the endoscope 110 and a curved shape of the insertion unit 111 calculated by the calculation unit 121.
  • the multi-point detection fiber sensor into the insertion device, it is possible to increase the number of detection points of the bending amount of the insertion portion while reducing the number of optical fibers. That is, highly accurate curved shape detection can be realized while suppressing an increase in the diameter of the insertion portion. And if the diameter of an insertion part is thin, it will become possible to insert an insertion apparatus also into the to-be-inserted body with a narrow inside. In addition, since the operator of the insertion device can operate the insertion device while looking at the shape of the insertion portion detected with high accuracy, the operability of the insertion device is improved.
  • SYMBOLS 1 Multi-point detection fiber sensor, 10 ... 1st sensor unit, 11 ... Optical fiber, 12 ... Light source, 13 ... Light-receiving part, 14 ... Optical coupler, 15 ... Detected part, 16 ... Core, 17 ... Cladding, 18 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Jacket, 19 ... Folding reflection part, 20 ... 2nd sensor unit, 21 ... Optical fiber, 22 ... Light source, 23 ... Light receiving part, 24 ... Optical coupler, 25 ... Detected part, 100 ... Insertion device, 110 ... Inside Scope: 111 ... Insertion part, 112 ... Operation part main body, 113 ...
  • Cord part 114 ... Bending part, 115 ... Flexible tube part, 116 ... Operation knob, 118 ... Optical fiber for illumination light, 119 ... Wiring for image sensor DESCRIPTION OF SYMBOLS 120 ... Device main body 121 ... Operation part 130 ... Display part 200 ... Insert object, A1 ... Whole effective detection area, A2 ... Individual effective detection area.

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Abstract

　それぞれ異なる湾曲量を検出可能な複数の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が提供される。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に配置された複数の光ファイバを具備する。複数の光ファイバの各々が複数の被検出部を有する。また、多点検出ファイバセンサは、光ファイバに光を供給する光源と、光が供給された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。また、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が提供される。

Description

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
　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。
　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、挿入部の湾曲形状を検出する。
　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を変化させ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。
特開２００３－５２６１４号公報
　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、多数の検出点を設けるために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、挿入部に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う。これは、挿入部の細径化の観点からは好ましくない。
　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。
　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複数の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に配置された複数の光ファイバを具備する。前記複数の光ファイバの各々が複数の被検出部を有する。また、多点検出ファイバセンサは、光ファイバに光を供給する光源と、光が供給された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。
　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、前記挿入部の複数の位置に、それぞれ異なる湾曲量を検出可能な複数の被検出部を有し、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配置された複数の光ファイバが組み込まれ、前記複数の光ファイバの各々は複数の被検出部を有し、光ファイバに光を供給する光源と、光が供給された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。
　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１は、第１の実施形態による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は、図２のＢ－Ｂ線に沿った断面図である。 図４は、被検出部の吸収波長特性を示すグラフである。 図５ａ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る。 図５ｂ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る。 図５ｃ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は、第１の実施形態によ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７は、第１の実施形態による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８ａは、第１の光ファイバの図７のＣ－Ｃ線に沿った断面図である。 図８ｂは、第２の光ファイバの図７のＣ－Ｃ線に沿った断面図である。 図８ｃは、第３の光ファイバの図７のＣ－Ｃ線に沿った断面図である。 図８ｄは、第４の光ファイバの図７のＣ－Ｃ線に沿った断面図である。 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１３ａは、第１の光ファイバの図１２のＤ－Ｄ線に沿った断面図である。 図１３ｂは、第２の光ファイバの図１２のＤ－Ｄ線に沿った断面図である。 図１３ｃは、第３の光ファイバの図１２のＤ－Ｄ線に沿った断面図である。 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は、第２の実施形態による挿入装置の全体構成を示す図である。 図２０は、挿入部の内部の構造を示す図である。
　［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の実施形態による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のセンサユニット１０、第２のセンサユニット２０及び第３のセンサユニット３０により構成されている。
　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に光を供給する光源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のセンサユニット２０及び第３のセンサユニット３０も、同様に、それぞれ、第２の光ファイバ２１及び第３の光ファイバ３１と、第２の光ファイバ２１及び第３の光ファイバ３１に光を供給する光源２２、３２と、第２の光ファイバ２１及び第３の光ファイバ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。
　第１のセンサユニット１０、第２のセンサユニット２０及び第３のセンサユニット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。以下では、第１のセンサユニット１０の構成を説明し、第２のセンサユニット２０及び第３のセンサユニット３０の構成の説明は省略する。
　（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。
　（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。光ファイバ１１には、それぞれ異なる湾曲量を検出する複数の被検出部１５が長手方向において異なる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。
　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が用いられる。
　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。
　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の被検出部及び第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波長範囲）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。
　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、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。
　図５ａ乃至図５ｃ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５ｂ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５ａ）。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５ｃ）。従って、光ファイバ１１を導光する光の伝達量が減少する。
　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、不図示の演算部で複数の特徴的吸収帯の光の変化量に基づいた演算が行われることにより、被検出部１５の湾曲量が求められる。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。
　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、例えば、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。
　（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。
　（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１本の光ファイバ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、長手方向に５ｍｍの長さを有する被検出部１５では、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。
　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。高精度に湾曲形状を検出するためには、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。
　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。
　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１１、２１、３１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１１、２１、３１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の光ファイバ１１の複数の被検出部１５、第２の光ファイバ２１の複数の被検出部２５及び第３の光ファイバ３１の複数の被検出部３５は、長手方向に互いに異なる位置に配置されている。
　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。複数の被検出部が、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３１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。
　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。
　（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１を提供することができる。
　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。
　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、１本の光ファイバにおける各被検出部間の間隔が広がる。被検出部１５を形成するために光ファイバ１１のジャケット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を動かないように固定する必要があるが、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。
　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。
　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。
　さらに、本実施形態では、光ファイバ１１、２１、３１の光カプラ１４、２４、３４が接続されている側とは異なる端部に折返し反射部１９、２９、３９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１１、２１、３１を戻って受光部１３、２３、３３へと導光する。即ち、光源１２、２２、３２から供給されて入射し折返し反射部１９、２９、３９に進む光と、折返し反射部１９、２９、３９を介して受光部１３、２３、３３で受光される光とが、同一の光ファイバ１１、２１、３１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１を実現することができる。
　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、２５、３５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。
　図６は、第１の実施形態による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。複数の被検出部が、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。
　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。
　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は、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。
　図７は、第１の実施形態による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８ａ乃至図８ｄ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２つの被検出部を多点検出ファイバセンサ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。
　多点検出ファイバセンサ１ｂは、第１のセンサユニット４０、第２のセンサユニット５０、第３のセンサユニット６０及び第４のセンサユニット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。また、各光ファイバ４１、５１、６１、７１の先端側には、折返し反射部４９、５９、６９、７９が設けられている。各光ファイバ４１、５１、６１、７１は、それぞれ、コア４６、５６、６６、６７と、コア４６、５６、６６、７６を囲んでいるクラッド４７、５７、６７、７７と、クラッド４７、５７、６７、７７を囲んでいるジャケット４８、５８、６８、７８とを有している。
　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８ａ並びに図８ｂ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。
　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１ｂ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。
　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。
　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。
　なお、被検出部対をなす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。
　［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。
　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。
　第１のセンサユニット４０ｃは、第１の光ファイバ４１ｃ及び第２の光ファイバ５１ｃと、第１の光ファイバ４１ｃに光を供給する光源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の光ファイバ６１ｃ及び第４の光ファイバ７１ｃと、第３の光ファイバ６１ｃに光を供給する光源６２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。
　第１の光ファイバ４１ｃ、第２の光ファイバ５１ｃ、第３の光ファイバ６１ｃ及び第４の光ファイバ７１ｃには、それぞれ、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。複数の被検出部が、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。
　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の光ファイバ４１ｃ、第２の光ファイバ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の先端とは、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の光ファイバ６１ｃ、第４の光ファイバ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。
　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。
　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Ａ１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い。つまり、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１ｃ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。
　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る。従って、構成を簡素化することができる。
　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の光ファイバ４１ｃ、第２の光ファイバ５１ｃ、第３の光ファイバ６１ｃ及び第４の光ファイバ７１ｃと、第１の光ファイバ４１ｃに光を供給する光源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４１ｃ、５１ｃ、６１ｃ、７１ｃ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。
　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５９ｄである。これら光接続部となる光ファイバ４９ｃ、５９ｄ、６９ｃにより、多点検出ファイバセンサ１ｄは、１本の光ファイバを３回（複数回）折り返したような構成となっている。
　本変形例においても、折返し反射部を作製する必要がない。従って、構成を簡素化することができる。
　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の光ファイバ４１ｅ及び第２の光ファイバ５１ｅと、第１の光ファイバ４１ｅに光を供給する光源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の光ファイバ６１ｅ及び第４の光ファイバ７１ｅと、第３の光ファイバ６１ｅに光を供給する光源６２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４１ｅ、５１ｅ、６１ｅ、７１ｅにそれぞれ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。
　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の光ファイバ４１ｅ、第２の光ファイバ５１ｅ及び光接続反射部４９ｅが、第１の光ファイバユニットを構成している。また、第３の光ファイバ６１ｅ、第４の光ファイバ７１ｅ及び光接続反射部６９ｅが、第２の光ファイバユニットを構成している。
　変形例１、２のように、光ファイバを折り返したような光接続部を設ける場合、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。しかしながら、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へと光を導くことができる。
　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１３ａ乃至図１３ｃ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のセンサユニット１０ｆ、第２のセンサユニット２０ｆ及び第３のセンサユニット３０ｆにより構成されている。
　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に光を供給する光源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のセンサユニット２０ｆ及び第３のセンサユニット３０ｆも、同様に、それぞれ、第２の光ファイバ２１ｆ及び第３の光ファイバ３１ｆと、第２の光ファイバ２１ｆ及び第３の光ファイバ３１ｆに光を供給する光源２２、３２と、第２の光ファイバ２１ｆ及び第３の光ファイバ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。
　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°ずれて設けられている。これら被検出部１５ｆ１、１５ｆ２は、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の光ファイバ２１ｆ及び第３の光ファイバ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とがそれぞれ設けられている。複数の被検出部対が、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の被検出部対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。
　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の被検出部及び他方の被検出部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。
　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１ｆを組み立てることができる。
　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のセンサユニット１０ｇ、第２のセンサユニット２０ｇ及び第３のセンサユニット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のセンサユニット２０ｇ及び第３のセンサユニット３０ｇも、第１の実施形態の第２のセンサユニット２０及び第３のセンサユニット３０と同様に構成されている。
　本変形例では、光ファイバ１１の先端と先端に最も近い被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被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。
　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、また、第３の光ファイバ３１の先端は、第２の光ファイバ２１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１１、２１、３１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。
　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Ｌ１を、先端被検出部１５ｇ１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１５ｇ１までの長さＬ１が必要以上に長くならないようにする。
　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１５ｇ１に必要な精度を保ちつつ、多点検出ファイバセンサ１ｇ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。
　また、多点検出ファイバセンサ１ｇ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１５ｇ１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１５ｇ１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。
　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製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製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。
　また、光ファイバ１１、２１、３１の先端に折返し反射部１９、２９、３９を作製するときに、先端被検出部１５ｇ１、２５ｇ１、３５ｇ１が先端に近すぎると、先端被検出部１５ｇ１、２５ｇ１、３５ｇ１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。
　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、複数の被検出部が、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。
　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被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被検出部を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。
　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。
　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。
　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のセンサユニット４０ｉ及び第２のセンサユニット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及び第２のセンサユニット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、先端に最も近い被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、先端に最も近い被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。
　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。
　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のセンサユニット４０ｊ、第２のセンサユニット５０ｊ、第３のセンサユニット６０ｊ及び第４のセンサユニット７０ｊにより構成されている。
　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（被検出部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（被検出部４５ｊ１、５５ｊ１）より基端側の被検出部対（被検出部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４５ｊ２、５５ｊ２からなる被検出部対より基端側の被検出部４５ｊ３、５５ｊ３からなる被検出部対との間の距離が、Ｌ５であり、第１の光ファイバ対の先端と、被検出部４５ｊ３、５５ｊ３からなる被検出部対より基端側の被検出部４５ｊ４、５５ｊ４からなる被検出部対との間の距離が、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。
　本変形例では、光ファイバの先端と複数の被検出部対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対までの長さである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１ｊ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。
　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。
　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。
　第１のセンサユニット４０ｋは、第１の光ファイバ４１ｋ及び第２の光ファイバ５１ｋと、第１の光ファイバ４１ｋに光を供給する光源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及び第４の光ファイバ７１ｋと、第３の光ファイバ６１ｋに光を供給する光源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。
　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。
　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、光接続部である光ファイバ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の外で光学的に接続されている。
　本変形例による多点検出ファイバセンサ１ｋ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。
　［第２の実施形態］　
　図１９は、第２の実施形態による挿入装置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の実施形態による多点検出ファイバセンサ１～１ｋのいずれかを組み込んだものであり、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。
　（挿入装置の概要）　
　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、多点検出ファイバセンサ１ｊに光を供給する光源４２、５２、６２、７２（図１９には光源４２、７２のみが示される）と、多点検出ファイバセンサ１ｊから戻る光を受光する受光部４３、５３、６３、７３（図１９には受光部４３、７３のみが示される）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。
　（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から延出している多点検出ファイバセンサ１ｊ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。
　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。
　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、照明光用光ファイバ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の外周面に接着等により固定されている。光ファイバを固定する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、照明光用光ファイバ１１８、撮像素子用配線１１９等であってもよい。
　（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４５ｊ１、５５ｊ１、６５ｊ１、７５ｊ１の湾曲量（被検出部４５ｊ１、５５ｊ１からなる被検出部対及び被検出部６５ｊ１、７５ｊ１からなる被検出部対の湾曲量）を求める。挿入部１１１に対する各被検出部４５ｊ１、５５ｊ１、６５ｊ１、７５ｊ１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、挿入部１１１の湾曲形状を演算する。
　（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。
　（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。
　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。
　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。

Claims (18)

  1. 　それぞれ異なる湾曲量を検出可能な複数の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に配置された複数の光ファイバを具備し、前記複数の光ファイバの各々が複数の被検出部を有し、
    　光ファイバに光を供給する光源と、
    　光が供給された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。
  2. 　前記全体有効検出領域は、前記複数の被検出部の各々が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が前記長手方向に連なることにより構成されている請求項１に記載の多点検出ファイバセンサ。
  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、前記光源から供給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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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、前記光源から供給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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  18. 　被挿入体に挿入される可撓性の挿入部と、
    　前記挿入部の複数の位置に、それぞれ異なる湾曲量を検出可能な複数の被検出部を有し、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配置された複数の光ファイバが組み込まれ、
    　前記複数の光ファイバの各々は前記複数の被検出部を有し、
    　光ファイバに光を供給する光源と、
    　光が供給された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。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109475266A (zh) * 2016-07-11 2019-03-15 奥林巴斯株式会社 内窥镜装置

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6322483B2 (ja) * 2014-05-29 2018-05-09 オリンパス株式会社 曲率センサ、内視鏡装置
JPWO2017175314A1 (ja) 2016-04-05 2019-02-21 オリンパス株式会社 湾曲情報導出装置及び内視鏡システム
CN110740674B (zh) * 2017-06-12 2022-04-01 奥林巴斯株式会社 插入辅助系统和插入辅助方法
WO2019003273A1 (ja) * 2017-06-26 2019-01-03 オリンパス株式会社 ファイバセンサ及びそれを有する湾曲情報導出装置並びにこの装置を含む内視鏡システム
WO2019012602A1 (ja) 2017-07-11 2019-01-17 オリンパス株式会社 内視鏡システム、画像診断システム
US11774644B1 (en) * 2019-08-29 2023-10-03 Apple Inc. Electronic devices with image transport layers having light absorbing material
CN114631002A (zh) * 2019-10-31 2022-06-14 欧特尼斯有限公司 用于测量三维曲线形状的特殊光纤及其制造方法、及利用特殊光纤测量三维曲线形状的系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003225195A (ja) * 2002-02-01 2003-08-12 Pentax Corp 可撓性内視鏡のモニター装置
JP2007143600A (ja) * 2005-11-24 2007-06-14 Pentax Corp 内視鏡形状検出プローブ
JP2012220241A (ja) * 2011-04-05 2012-11-12 Olympus Corp 光学式曲がり測定装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4454747B2 (ja) * 1999-12-21 2010-04-21 オリンパス株式会社 内視鏡挿入形状検出装置
US6846286B2 (en) * 2001-05-22 2005-01-25 Pentax Corporation Endoscope system
JP3917391B2 (ja) 2001-08-17 2007-05-23 ペンタックス株式会社 可撓性内視鏡装置
JP3898910B2 (ja) * 2001-05-31 2007-03-28 ペンタックス株式会社 可撓性内視鏡装置
JP4864249B2 (ja) * 2001-08-31 2012-02-01 Ｈｏｙａ株式会社 可撓性内視鏡装置
JP2004361285A (ja) * 2003-06-05 2004-12-24 Hitachi Cable Ltd 角度センサ及びそれを用いた管路計測装置
JP2007019414A (ja) * 2005-07-11 2007-01-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体集積回路装置
JP5185773B2 (ja) * 2008-10-28 2013-04-17 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 形状測定装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003225195A (ja) * 2002-02-01 2003-08-12 Pentax Corp 可撓性内視鏡のモニター装置
JP2007143600A (ja) * 2005-11-24 2007-06-14 Pentax Corp 内視鏡形状検出プローブ
JP2012220241A (ja) * 2011-04-05 2012-11-12 Olympus Corp 光学式曲がり測定装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109475266A (zh) * 2016-07-11 2019-03-15 奥林巴斯株式会社 内窥镜装置
CN109475266B (zh) * 2016-07-11 2021-08-10 奥林巴斯株式会社 内窥镜装置

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