本發(fā)明涉及多點檢測光纖傳感器及具備多點檢測光纖傳感器的插入裝置。

背景技術(shù)：

已知與具備可撓的插入部的插入裝置一起使用的彎曲形狀檢測傳感器(光纖傳感器)。這樣的光纖傳感器被組裝到插入裝置的插入部中而與插入部一體地彎曲，檢測插入部的彎曲形狀。

例如，專利文獻(xiàn)1公開了一種安裝著這樣的光纖傳感器的內(nèi)窺鏡裝置。光纖傳感器具有多個光纖，在各光纖中，設(shè)有對應(yīng)于彎曲的角度的大小而使光的傳遞量變化的被檢測部。光纖以并列排列的狀態(tài)安裝于可撓的帶狀部件，帶狀部件在內(nèi)窺鏡的插入部內(nèi)遍及大致全長地插通。在該內(nèi)窺鏡裝置中，根據(jù)各光纖的光傳遞量來檢測各被檢測部所在的部分的帶狀部件的彎曲形狀，將該彎曲形狀作為插入部的彎曲形狀顯示在監(jiān)視器畫面上。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：特開2003－52614號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

為了精度良好地檢測較長的插入部的彎曲形狀，需要許多檢測點。例如，在專利文獻(xiàn)1所記載的內(nèi)窺鏡裝置中，為了設(shè)置許多檢測點而在插入部中組裝許多光纖來檢測插入部的彎曲形狀。但是，如果組裝到插入部中的光纖的根數(shù)增加，則插入部的直徑變粗。這從插入部的細(xì)徑化的觀點看并不好。

所以，本發(fā)明的目的在于，提供一種細(xì)徑且實現(xiàn)高精度的彎曲形狀檢測的多點檢測光纖傳感器及具備多點檢測光纖傳感器的插入裝置。

用于解決課題的手段

本發(fā)明的一個技術(shù)方案，是在多個位置具有分別能夠檢測不同的彎曲量的多個被檢測部的多點檢測光纖傳感器，上述多點檢測光纖傳感器具備在作為上述多點檢測光纖傳感器檢測彎曲量的范圍的整體有效檢測區(qū)域中配置的多個光纖。上述多個光纖分別具有多個被檢測部。此外，多點檢測光纖傳感器具備：光源，向光纖供給光；受光部，接收在被供給了光的上述光纖中通過并射出的光。

此外，本發(fā)明的另一技術(shù)方案，是一種插入裝置，具備：可撓的插入部，向被插入體插入；多個光纖，在上述插入部的多個位置具有分別能夠檢測不同的彎曲量的多個被檢測部，配置在上述多個被檢測部檢測彎曲量的范圍即整體有效檢測區(qū)域中，上述多個光纖分別具有多個被檢測部；光源，向光纖供給光；受光部，接收在被供給了光的上述光纖中通過并射出的光。

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種細(xì)徑且實現(xiàn)高精度的彎曲形狀檢測的多點檢測光纖傳感器及具備多點檢測光纖傳感器的插入裝置。

附圖說明

圖1是表示第1實施方式的多點檢測光纖傳感器的整體結(jié)構(gòu)的圖。

圖2是第1光纖的光軸方向的放大剖視圖。

圖3是沿著圖2的B－B線的剖視圖。

圖4是表示被檢測部的吸收波長特性的曲線圖。

圖5a是概略地表示在被檢測部向內(nèi)側(cè)彎曲的狀態(tài)下在被檢測部附近導(dǎo)光的光的圖。

圖5b是概略地表示在被檢測部為直線狀態(tài)下在被檢測部附近導(dǎo)光的光的圖。

圖5c是概略地表示在被檢測部向外側(cè)彎曲的狀態(tài)下在被檢測部附近導(dǎo)光的光的圖。

圖6是表示第1實施方式的其他多點檢測光纖傳感器的整體結(jié)構(gòu)的圖。

圖7是表示第1實施方式的再其他多點檢測光纖傳感器的整體結(jié)構(gòu)的圖。

圖8a是第1光纖的沿著圖7的C－C線的剖視圖。

圖8b是第2光纖的沿著圖7的C－C線的剖視圖。

圖8c是第3光纖的沿著圖7的C－C線的剖視圖。

圖8d是第4光纖的沿著圖7的C－C線的剖視圖。

圖9是表示第1實施方式的變形例1的多點檢測光纖傳感器的整體結(jié)構(gòu)的圖。

圖10是表示第1實施方式的變形例2的多點檢測光纖傳感器的整體結(jié)構(gòu)的圖。

圖11是表示第1實施方式的變形例3的多點檢測光纖傳感器的整體結(jié)構(gòu)的圖。

圖12是表示第1實施方式的變形例4的多點檢測光纖傳感器的整體結(jié)構(gòu)的圖。

圖13a是第1光纖的沿著圖12的D－D線的剖視圖。

圖13b是第2光纖的沿著圖12的D－D線的剖視圖。

圖13c是第3光纖的沿著圖12的D－D線的剖視圖。

圖14是表示第1實施方式的變形例5的多點檢測光纖傳感器的整體結(jié)構(gòu)的圖。

圖15是表示第1實施方式的變形例6的多點檢測光纖傳感器的整體結(jié)構(gòu)的圖。

圖16是表示第1實施方式的變形例7的多點檢測光纖傳感器的整體結(jié)構(gòu)的圖。

圖17是表示第1實施方式的變形例8的多點檢測光纖傳感器的整體結(jié)構(gòu)的圖。

圖18是表示第1實施方式的變形例9的多點檢測光纖傳感器的整體結(jié)構(gòu)的圖。

圖19是表示第2實施方式的插入裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。

圖20是表示插入部的內(nèi)部的構(gòu)造的圖。

具體實施方式

[第1實施方式]

(多點檢測光纖傳感器的概要)

圖1是表示第1實施方式的多點檢測光纖傳感器1的整體結(jié)構(gòu)的圖。另外，本說明書中的“多點”是指兩個以上的點。多點檢測光纖傳感器1由第1傳感器單元10、第2傳感器單元20及第3傳感器單元30構(gòu)成。

第1傳感器單元10具有第1光纖11、向第1光纖11供給光的光源12、接收穿過第1光纖11而射出的光的受光部13、以及將第1光纖11與光源12及第1光纖11與受光部13連接的光耦合器14。第2傳感器單元20及第3傳感器單元30也同樣，分別具有第2光纖21及第3光纖31、向第2光纖21及第3光纖31供給光的光源22、32、接收穿過第2光纖21及第3光纖31而射出的光的受光部23、33、以及將各個光纖與光源及各個光纖與受光部連接的光耦合器24、34。

第1傳感器單元10、第2傳感器單元20及第3傳感器單元30的結(jié)構(gòu)除了后述的被檢測部15、25、35的配置以外是相同的。以下，說明第1傳感器單元10的結(jié)構(gòu)，第2傳感器單元20及第3傳感器單元30的結(jié)構(gòu)的說明省略。

(光源及光耦合器)

光源12將包含后述的吸收波長域的波長成分的光射出。光源12和第1光纖11的基端利用光耦合器14光學(xué)地連接。從光源12射出的光穿過光耦合器14向第1光纖11入射。光耦合器14也可以是分束器等能夠?qū)⒐夥指畹钠渌Y(jié)構(gòu)。

(光纖)

圖2是第1光纖11(以下稱作光纖11)的光軸方向(長度方向)的放大剖視圖。圖3是沿著圖2的B－B線的剖視圖。光纖11具有芯16、將芯16包圍的包層17、和將包層17包圍的護(hù)套18。在光纖11，分別檢測不同的彎曲量的多個被檢測部15在長度方向上設(shè)在不同的位置。由于在光纖11設(shè)有多個被檢測部15，所以能夠用1根光纖檢測多個部位的彎曲量。

被檢測部15通過以下方式形成：例如通過激光加工將護(hù)套18及包層17的一部分除去而使芯16露出，并在露出的芯16上設(shè)置用來產(chǎn)生后述的特征性吸收帶的吸收部件。吸收部件例如由在比芯16低折射率的樹脂中混合有色素的部件形成。對光纖11的多個被檢測部15，分別使用不同的色素。

被檢測部15的吸收部件，根據(jù)色素的吸收波長特性而將在被檢測部15中通過的光的一部分(特定的波長或波長范圍的光)吸收。其他波長或波長范圍的光由于吸收部件的樹脂比芯16低折射率從而被反射而在芯16中導(dǎo)光。

圖4是表示被檢測部15的吸收波長特性的曲線圖。在圖4中，將光纖11的多個被檢測部15中的最前端側(cè)的被檢測部設(shè)為第1被檢測部，將其相鄰的被檢測部設(shè)為第2被檢測部。第1被檢測部及第2被檢測部具有被檢測部的數(shù)量以上(即2以上)的相互吸收的波長范圍(即，第1被檢測部及第2被檢測部都在該波長范圍中具有吸收率的波長范圍)即特征性吸收帶，并且，所述波長范圍是吸收波長特性相互不同(即，第1被檢測部和第2被檢測部的吸收率相互不同)的波長范圍。

在圖4中，這樣的兩個特征性吸收帶被表示為第1特征性吸收帶R1及第2特征性吸收帶R2。第1特征性吸收帶R1是包含波長λ1的頻帶，第1特征性吸收帶R1中的第1被檢測部的吸收率的范圍α1a和第2被檢測部的吸收率的范圍α1b相互不同。此外，第2特征性吸收帶R2是包含波長λ2的頻帶，第2特征性吸收帶R2中的第1被檢測部的吸收率的范圍α2a和第2被檢測部的吸收率的范圍α2b相互不同。另外，特征性吸收帶也可以設(shè)為不具有波長范圍的特定波長(例如，λ1、λ2)。此外，在圖4中，為了使說明簡單而表示了兩處被檢測部，但3處以上的情況也同樣。

圖5a至圖5c是概略地表示在光纖11的被檢測部15附近導(dǎo)光的光的圖。在光纖11是直線狀態(tài)的情況下，如圖5b所示，在光纖11中導(dǎo)光的光的一部分由被檢測部15吸收。在光纖11以被檢測部15來到內(nèi)側(cè)的方式彎曲的情況下，由于照在被檢測部15上的光減少，所以被檢測部15的光吸收量變小(圖5a)。因而，在光纖11中導(dǎo)光的光的傳遞量增加。另一方面，在光纖11以被檢測部15來到外側(cè)的方式彎曲的情況下，由于照在被檢測部15上的光增加，所以被檢測部15的光吸收量變大(圖5c)。因而，在光纖11中導(dǎo)光的光的傳遞量減少。

這樣，對應(yīng)于被檢測部15的彎曲，在光纖11中導(dǎo)光的光中的朝向被檢測部15的光的量變化。即，特征性吸收帶的、由被檢測部15的吸收部件吸收的光的量變化。并且，通過由未圖示的運算部基于多個特征性吸收帶的光的變化量進(jìn)行運算，求出被檢測部15的彎曲量。另外，各被檢測部15的彎曲量與光的變化量之間的關(guān)系通過測定而事先取得。

在光纖11的與連接著光耦合器14的一側(cè)不同的端部、即光纖11的前端，設(shè)有折返反射部19。折返反射部19例如通過在光纖11的前端蒸鍍鋁而形成。在光纖11中導(dǎo)光了的光利用折返反射部19反射而在相同的光纖11中向反方向?qū)Ч?，向光耦合?4入射。

(受光部)

受光部13光學(xué)連接于光纖11的基端。受光部13接收在光纖11中導(dǎo)光并返回的光。入射到光耦合器14中的光的一部分、例如50％的光被向受光部13側(cè)導(dǎo)光，其余的50％的光被向光源12導(dǎo)光。導(dǎo)光到受光部13側(cè)的光被受光部13接收。受光部13是能夠至少將多個特征性吸收帶分別分離而檢測光量的分光器。

(光纖中的被檢測部的配置)

接著，對多個被檢測部的檢測范圍進(jìn)行說明。由各被檢測部(在圖1中在1根光纖11中示出了3個被檢測部15)檢測被檢測部自身的彎曲量，但實際上，起因于多點檢測光纖傳感器1自身或組裝有多點檢測光纖傳感器1的部件的構(gòu)造及材質(zhì)，不會有僅被檢測部(例如在多點檢測光纖傳感器1的長度方向上具有5mm的長度)彎曲那樣的情況。多點檢測光纖傳感器1在長度方向上以某種程度的范圍(例如60mm)彎曲，所以可以認(rèn)為：被檢測部不僅在被檢測部存在的位置、而且在某種程度的范圍(例如，根據(jù)在長度方向上具有5mm的長度的被檢測部15，從被檢測部15的長度方向的中心向光纖11的長度方向前后各30mm、合計60mm)中檢測彎曲。

以下，將認(rèn)為能作為多點檢測光纖傳感器1整體而檢測彎曲的范圍設(shè)為整體有效檢測區(qū)域A1，將認(rèn)為能由1個被檢測部檢測彎曲的范圍設(shè)為個別有效檢測區(qū)域A2(參照圖1)。在將個別有效檢測區(qū)域A2設(shè)定得較寬的情況下能夠減少被檢測部的數(shù)量，但彎曲形狀檢測的精度變差。為了高精度地檢測彎曲形狀，需要將個別有效檢測區(qū)域A2設(shè)定在精度沒有問題的范圍中而增加被檢測部的數(shù)量。

為了增加每1根光纖的被檢測部的數(shù)量，需要與被檢測部的數(shù)量相同數(shù)量的、用來產(chǎn)生特征性吸收帶的不同的吸收部件。由于吸收部件的種類有限，所以在每1根光纖中能夠設(shè)置的被檢測部的數(shù)量有限。此外，在每1根光纖的被檢測部的數(shù)量變多的情況下，用來求出各被檢測部的彎曲量的運算變得復(fù)雜等，技術(shù)上的難度提高。

所以，為了增加被檢測部的數(shù)量，整體有效檢測區(qū)域A1由多個光纖的多個被檢測部構(gòu)成。在本實施方式中，第1傳感器單元10的第1光纖11、第2傳感器單元20的第2光纖21、和第3傳感器單元30的第3光纖31這3根光纖11、21、31配置在整體有效檢測區(qū)域A1中。換言之，整體有效檢測區(qū)域A1通過使分別設(shè)于這些光纖11、21、31的多個被檢測部15、25、35的個別有效檢測區(qū)域A2在長度方向上相連而構(gòu)成。第1光纖11的多個被檢測部15、第2光纖21的多個被檢測部25及第3光纖31的多個被檢測部35在長度方向上配置在相互不同的位置。

在本實施方式中，在多點檢測光纖傳感器1的長度方向上相鄰的被檢測部被配置在不同的光纖。多個被檢測部例如如圖1所示，從多點檢測光纖傳感器1的前端側(cè)起，以第1光纖11的被檢測部15、第2光纖21的被檢測部25、第3光纖31的被檢測部35的順序重復(fù)配置，通過被檢測部15、25、35的個別有效檢測區(qū)域A2的相連而構(gòu)成整體有效檢測區(qū)域A1。

使用這樣的多點檢測光纖傳感器1，根據(jù)作為事先信息而給出的各被檢測部的個別有效檢測區(qū)域的長度和檢測出的各被檢測部的彎曲量，由未圖示的運算部計算多點檢測光纖傳感器1的彎曲形狀。

(效果)

根據(jù)本實施方式，多點檢測光纖傳感器1在長度方向上檢測彎曲量的范圍即整體有效檢測區(qū)域A1，由各光纖11、21、31的多個被檢測部15、25、35的個別有效檢測區(qū)域A2構(gòu)成。因而，能夠在使光纖的根數(shù)較少的同時增加檢測點的數(shù)量，能夠提供細(xì)徑且實現(xiàn)精度高的彎曲形狀檢測的多點檢測光纖傳感器1。

此外，通過將設(shè)于多個光纖的多個被檢測部在長度方向上配置在相互不同的位置，能夠在多點檢測光纖傳感器1的長度方向上在多個部位測定彎曲量。

此外，在本實施方式中，在整體有效檢測區(qū)域A1中將相鄰的被檢測部配置于不同的光纖。由此，與將相鄰的被檢測部連續(xù)配置于同一光纖相比，1根光纖的各被檢測部間的間隔擴大。在為了形成被檢測部15而進(jìn)行將光纖11的護(hù)套18及包層17除去的激光加工時，需要將光纖11固定以使其不動，但如果被檢測部間的間隔較窄則難以確保固定范圍，被檢測部的制作難度提高。根據(jù)本實施方式，將相鄰的被檢測部配置于不同的光纖而擴大了1根光纖上的被檢測部間的間隔，所以容易確保被檢測部的制作所需要的固定范圍，能夠降低被檢測部的制作難度。

此外，當(dāng)取得光纖的各被檢測部的彎曲量與導(dǎo)光的光的變化量之間的關(guān)系時，需要使被檢測部1個部位1個部位地彎曲來測定光的變化量。此時，如果1根光纖的被檢測部間的間隔較窄，則與測定的被檢測部不同的被檢測部容易同時彎曲，所以僅使1個部位的被檢測部彎曲可能變得困難。根據(jù)本實施方式，將相鄰的被檢測部配置于不同的光纖而擴大了1根光纖上的被檢測部間的間隔，所以能夠容易地僅將1處的被檢測部彎曲。

此外，在本實施方式中，在形成于同一光纖的多個被檢測部，分別設(shè)有具有相互吸收的特征性吸收帶的吸收部件。由此，與不使多個被檢測部產(chǎn)生相互吸收的結(jié)構(gòu)相比，在材料及吸收波譜的賦予方式上有自由度，對于1根光纖能夠設(shè)置更多的被檢測部。

進(jìn)而，在本實施方式中，在光纖11、21、31的與連接著光耦合器14、24、34的一側(cè)不同的端部設(shè)有折返反射部19、29、39，所以從光源側(cè)導(dǎo)光了的光在同一光纖11、21、31中返回而向受光部13、23、33導(dǎo)光。即，從光源12、22、32供給而入射并向折返反射部19、29、39行進(jìn)的光、和經(jīng)由折返反射部19、29、39而被受光部13、23、33受光的光，共存于同一光纖11、21、31中。因而，與從光源側(cè)導(dǎo)光了的光穿過不同的光纖向受光部導(dǎo)光的情況相比，能夠以更少的根數(shù)的光纖實現(xiàn)細(xì)徑的多點檢測光纖傳感器1。

在以上的說明中，在多點檢測光纖傳感器1的長度方向上相鄰的被檢測部15、25、35配置于不同的光纖，但也可以如圖6所示那樣，將相鄰的被檢測部形成于1根(相同的)光纖。

圖6是表示第1實施方式的其他的多點檢測光纖傳感器1a的整體結(jié)構(gòu)的圖。多個被檢測部從多點檢測光纖傳感器1的前端側(cè)起，以第1光纖11的3個被檢測部15、第2光纖21的3個被檢測部25、第3光纖31的3個被檢測部35的順序配置，構(gòu)成整體有效檢測區(qū)域A1。

在這樣的結(jié)構(gòu)下，也能夠在多點檢測光纖傳感器1a的長度方向上在多個部位測定彎曲量。

此外，在以上的說明中，假設(shè)彎曲方向是1個方向，但多點檢測光纖傳感器通過設(shè)置在多點檢測光纖傳感器的長度方向上處于相同的位置、并且在徑向上處于不同位置的兩個被檢測部，能夠檢測兩方向的彎曲。

圖7是表示第1實施方式的再其他的多點檢測光纖傳感器1b的整體結(jié)構(gòu)的圖。圖8a至圖8d是沿著圖7的C－C線的剖視圖。多點檢測光纖傳感器1b，通過將分別朝向X軸方向及與X軸方向正交的Y軸方向的兩個被檢測部設(shè)置在多點檢測光纖傳感器1b的長度方向上的同一位置，檢測各個方向的彎曲量。

多點檢測光纖傳感器1b由第1傳感器單元40、第2傳感器單元50、第3傳感器單元60及第4傳感器單元70構(gòu)成。第1傳感器單元40具有第1光纖41、向第1光纖41供給光的光源42、接收來自第1光纖41的光的受光部43、以及將第1光纖41與光源42及第1光纖41與受光部43連接的光耦合器44。第2～第4傳感器單元50、60、70也同樣，具有第2～第4光纖51、61、71、向各個光纖供給光的光源52、62、72、接收來自各個光纖的光的受光部53、63、73、以及將各個光纖與光源及各個光纖與受光部連接的光耦合器54、64、74。此外，在各光纖41、51、61、71的前端側(cè)，設(shè)有折返反射部49、59、69、79。各光纖41、51、61、71分別具有芯46、56、66、67、將芯46、56、66、76包圍的包層47、57、67、77、和將包層47、57、67、77包圍的護(hù)套48、58、68、78。

在第1光纖41，設(shè)有多個被檢測部45。被檢測部45以檢測X軸方向的彎曲的朝向，與被檢測部15同樣地形成。此外，在第2光纖51，設(shè)有多個被檢測部55。被檢測部55以檢測Y軸方向的彎曲的朝向同樣地形成。被檢測部45、55如圖8a及圖8b所示，在多點檢測光纖傳感器1b的長度方向上的同一位置，在徑向上錯開90°而配置。這樣，第1光纖41和第2光纖51是成對的光纖(以下稱作第1光纖對)，被檢測部45、55(以下稱作第1被檢測部對)在長度方向上處于相同的位置，并且在徑向上處于不同的位置。

同樣，在第3光纖61，設(shè)有多個被檢測部65。被檢測部65以檢測X軸方向的彎曲的朝向同樣地形成。此外，在第4光纖71，設(shè)有多個被檢測部75。被檢測部75以檢測Y軸方向的彎曲的朝向同樣地形成。被檢測部65、75與被檢測部45、55同樣地，在多點檢測光纖傳感器1b的長度方向上的同一位置上在徑向上錯開90°而配置。第3光纖61和第4光纖71也是成對的光纖(以下稱作第2光纖對)，被檢測部65、75(以下稱作第2被檢測部對)在長度方向上處于相同的位置，并且在徑向上處于不同的位置。

第1被檢測部對和第2被檢測部對如圖7所示，在多點檢測光纖傳感器1b的長度方向上配置在相互不同的位置。此外，在多點檢測光纖傳感器1b的長度方向上相鄰的被檢測部對配置于不同的光纖對。被檢測部例如如圖7所示，從多點檢測光纖傳感器1b的前端側(cè)起，以第1被檢測部對、第2被檢測部對的順序重復(fù)配置，雖然沒有圖示，但構(gòu)成整體有效檢測區(qū)域A1。

根據(jù)多點檢測光纖傳感器1b的結(jié)構(gòu)，通過設(shè)置分別朝向X軸方向及與X軸方向正交的Y軸方向的被檢測部對，能夠檢測各個方向的彎曲量。

另外，形成被檢測部對的各個被檢測部的方向并不限定于相互90°的方向，只要朝向180°以外的不同的方向就可以。但是，在接近于0°及180°的角度的情況下，彎曲方向的分離精度有可能變低，所以優(yōu)選的是接近于90°。

[變形例]

以下，對第1實施方式的變形例進(jìn)行說明。在以下的說明中，對于與第1實施方式同樣的構(gòu)成要素賦予與第1實施方式相同的標(biāo)號，其詳細(xì)的說明省略。

圖9是表示變形例1的多點檢測光纖傳感器1c的整體結(jié)構(gòu)的圖。多點檢測光纖傳感器1c由第1傳感器單元40c和第2傳感器單元60c構(gòu)成。

第1傳感器單元40c具有第1光纖41c及第2光纖51c、向第1光纖41c供給光的光源42、和接收在第2光纖51c中通過并射出的光的受光部53。第2傳感器單元60c也同樣，具有第3光纖61c及第4光纖71c、向第3光纖61c供給光的光源62、和接收在第4光纖71c中通過并射出的光的受光部73。

在第1光纖41c、第2光纖51c、第3光纖61c及第4光纖71c，分別設(shè)有與第1實施方式同樣地形成的多個被檢測部45c、55c、65c、75c。這些被檢測部45c、55c、65c、75c在長度方向上配置在相互不同的位置，構(gòu)成多點檢測光纖傳感器1c的整體有效檢測區(qū)域A1。在多點檢測光纖傳感器1c的長度方向上相鄰的被檢測部配置于不同的光纖。多個被檢測部例如如圖9所示，從多點檢測光纖傳感器1c的前端側(cè)起，以第1光纖41c的被檢測部45c、第2光纖51c的被檢測部55c、第3光纖61c的被檢測部65c、第4光纖71c的被檢測部75c的順序重復(fù)配置，構(gòu)成整體有效檢測區(qū)域A1。

在第1傳感器單元40c中，第1光纖41c的前端和第2光纖51c的前端利用光連接部而光學(xué)地連接。在本變形例中，光連接部是將第1光纖41c和第2光纖51c在整體有效檢測區(qū)域A1之外連接的光纖49c。這樣，第1光纖41c、第2光纖51c及連接用的光纖49c構(gòu)成了第1光纖單元。同樣，在第2傳感器單元60c中，第3光纖61c的前端和第4光纖71c的前端利用作為光連接部的光纖69c在整體有效檢測區(qū)域A1之外相互連接。第3光纖61c、第4光纖71c及光纖69c構(gòu)成了第2光纖單元。

第1光纖41c和第2光纖51c是通過熔合而用光纖49c連接的、使光纖發(fā)生了折返那樣的結(jié)構(gòu)。第3光纖61c及第4光纖71c也是同樣的。

這樣，在第1實施方式中，從光源側(cè)導(dǎo)光了的光穿過同一個光纖被向受光部導(dǎo)光，但只要在整體有效檢測區(qū)域A1中配置有多個光纖，則也可以是其他結(jié)構(gòu)。即，也可以如本變形例那樣將多個光纖用光連接部連接，在整體有效檢測區(qū)域A1中從光源側(cè)向光連接部前進(jìn)的光和從光連接部向受光部側(cè)前進(jìn)的光存在于不同的光纖中。折返了的光纖可以是按每個多點檢測光纖傳感器1c為1根(在整體有效檢測區(qū)域中計數(shù)為兩根)，也可以是多根。

根據(jù)本變形例，不需要制作折返反射部，光耦合器也不需要。因而，能夠使結(jié)構(gòu)簡單化。

圖10是表示變形例2的多點檢測光纖傳感器1d的整體結(jié)構(gòu)的圖。多點檢測光纖傳感器1d具有與變形例1同樣的第1光纖41c、第2光纖51c、第3光纖61c及第4光纖71c、向第1光纖41c供給光的光源42、和接收在第4光纖71c中通過并射出的光的受光部73。設(shè)于各光纖41c、51c、61c、71c的被檢測部45c、55c、65c、75c的配置也與變形例1是同樣的。

在本變形例中，除了與變形例1同樣的作為光連接部的光纖49c、69c以外，第2光纖51c的基端和第3光纖61c的基端也利用進(jìn)一步的光連接部光學(xué)地連接。進(jìn)一步的光連接部是將第2光纖51c和第3光纖61c在整體有效檢測區(qū)域A1之外相互連接的光纖59d。利用這些作為光連接部的光纖49c、59d、69c，多點檢測光纖傳感器1d成為將1根光纖3次(多次)折返那樣的結(jié)構(gòu)。

在本變形例中，也不需要制作折返反射部。因而能夠使結(jié)構(gòu)簡化。

圖11是表示變形例3的多點檢測光纖傳感器1e的整體結(jié)構(gòu)的圖。多點檢測光纖傳感器1e由第1傳感器單元40e和第2傳感器單元60e構(gòu)成。第1傳感器單元40e與變形例1同樣地，具有第1光纖41e及第2光纖51e、向第1光纖41e供給光的光源42、和接收在第2光纖51e中通過并射出的光的受光部53。第2傳感器單元60e也同樣，具有第3光纖61e及第4光纖71e、向第3光纖61e供給光的光源62、和接收在第4光纖71e中通過并射出的光的受光部73。在各光纖41e、51e、61e、71e中分別設(shè)置的被檢測部45e、55e、65e、75e的配置也與變形例1是同樣的。

在本變形例中，作為光連接部，設(shè)有代替變形例1的光纖49c、69c的光連接反射部49e、69e。即，光連接部是將第1光纖41e與第2光纖51e、以及將第3光纖61e與第4光纖71e在整體有效檢測區(qū)域A1之外分別光學(xué)地連接的光連接反射部49e、69e。光連接反射部49e、69e例如通過在作為透射部件的玻璃49e1上粘貼作為反射部件的鋁49e2而形成。這樣，第1光纖41e、第2光纖51e及光連接反射部49e構(gòu)成第1光纖單元。此外，第3光纖61e、第4光纖71e及光連接反射部69e構(gòu)成第2光纖單元。

在如變形例1、2那樣設(shè)置將光纖折返那樣的光連接部的情況下，由于光纖的最小彎曲半徑的限制，有折返部位變大的情況。但是，在本變形例中，光連接部是光連接反射部49e、69e，不受光纖的彎曲半徑的限制。因此，能夠不使折返部位變大而將光從第1光纖41e向第2光纖51e、以及從第3光纖61e向第4光纖71e引導(dǎo)。

圖12是表示變形例4的多點檢測光纖傳感器1f的整體結(jié)構(gòu)的圖。圖13a至圖13c是沿著圖12的D－D線的剖視圖。多點檢測光纖傳感器1f由第1傳感器單元10f、第2傳感器單元20f及第3傳感器單元30f構(gòu)成。

第1傳感器單元10f具有第1光纖11f、向第1光纖11f供給光的光源12、接收在第1光纖11f中通過并射出的光的受光部13、以及將第1光纖11f與光源12及第1光纖11f與受光部13連接的光耦合器14。第2傳感器單元20f及第3傳感器單元30f也同樣，分別具有第2光纖21f及第3光纖31f、向第2光纖21f及第3光纖31f供給光的光源22、32、接收在第2光纖21f及第3光纖31f中通過并射出的光的受光部23、33、以及將各個光纖與光源及各個光纖與受光部連接的光耦合器24、34。此外，在各光纖11f、21f、31f的前端側(cè)，設(shè)有與第1實施方式同樣的折返反射部19、29、39。

在本變形例中，在第1光纖11f中，在長度方向上的相同的位置、且在徑向上錯開90°而設(shè)有用來檢測X軸方向的彎曲的被檢測部15f1、和用來檢測Y軸方向的彎曲的被檢測部15f2。這些被檢測部15f1、15f2構(gòu)成被檢測部對15f。在第1光纖11f中設(shè)有多個被檢測部對15f。在第2光纖21f及第3光纖31f中，也同樣地分別設(shè)有分別由被檢測部25f1和被檢測部25f2構(gòu)成的多個被檢測部對25f、和分別由被檢測部35f1和被檢測部35f2構(gòu)成的多個被檢測部對35f。多個被檢測部對例如如圖12所示，從多點檢測光纖傳感器1f的前端側(cè)起，以第1光纖11f的被檢測部對15f、第2光纖21f的被檢測部對25f、第3光纖32f的被檢測部對35f的順序重復(fù)配置，雖然沒有圖示，但構(gòu)成整體有效檢測區(qū)域A1。

在多點檢測光纖傳感器檢測X軸方向、Y軸方向的雙方的彎曲的情況下，如果在不同的光纖中分別形成被檢測部對的一方的被檢測部及另一方的被檢測部，則在制作時需要一邊使被檢測部對的相對的檢測方向的角度匹配一邊將各光纖組合來組裝多點檢測光纖傳感器。此時，被檢測部由于寬度小(例如，幾十μm)，所以必須一邊使用顯微鏡一邊將方向匹配來進(jìn)行組裝等，花費工夫。

所以，也可以如本變形例那樣，將各個方向的被檢測部作為被檢測部對而設(shè)于相同的光纖。由此，X軸方向的被檢測部和Y軸方向的被檢測部的相對角度不變化，所以能夠不在意旋轉(zhuǎn)方向地組裝多點檢測光纖傳感器1f。

圖14是表示變形例5的多點檢測光纖傳感器1g的整體結(jié)構(gòu)的圖。多點檢測光纖傳感器1g由第1傳感器單元10g、第2傳感器單元20g及第3傳感器單元30g構(gòu)成。第1傳感器單元10g與第1實施方式的第1傳感器單元10同樣地構(gòu)成。第2傳感器單元20g及第3傳感器單元30g也與第1實施方式的第2傳感器單元20及第3傳感器單元30同樣地構(gòu)成。

在本變形例中，光纖11的前端與作為距前端最近的被檢測部的前端被檢測部15g1之間的距離是L1。光纖21、31的前端與作為距前端最近的被檢測部的前端被檢測部25g1、35g1之間的距離也分別是L1，是相同的。L1被設(shè)定為不妨礙前端被檢測部15g1、25g1、35g1的彎曲的長度，例如是5～50mm。

此外，在本變形例中，第2光纖21的前端配置在從第1光纖11的前端向基端側(cè)偏移了的位置，此外，第3光纖31的前端配置在從第2光纖21的前端向基端側(cè)偏移了的位置。這樣，各光纖11、21、31的前端的位置在長度方向上相互不同，位于多點檢測光纖傳感器1g的前端側(cè)的光纖的根數(shù)變少。

光纖的折返反射部側(cè)的端部、即前端的附近有難以順暢地彎曲而不符合多點檢測光纖傳感器的彎曲的情況。因此，如果在光纖的前端附近存在檢測部，則無法精度良好地檢測彎曲量。所以，在本變形例中，將光纖11的前端與作為距前端最近的檢測部的前端被檢測部15g1之間的距離L1設(shè)定為不妨礙前端被檢測部15g1的彎曲的長度。此外，使得從光纖前端到前端被檢測部15g1的長度L1不會不必要地增長。

長度L1例如是5mm～50mm。由于彎曲量的檢測精度根據(jù)光纖傳感器的使用方式而不同，所以在檢測精度較低也無妨的情況下，L1可以如5mm那樣較短。另一方面，在需要較高的檢測精度的情況下，L1優(yōu)選如50mm那樣較長。由此，在保持前端被檢測部15g1所需要的精度的同時，距多點檢測光纖傳感器1g的前端方向越近則越使光纖的根數(shù)減少，所以能夠使光纖的配置所需的空間較少。

此外，成為多點檢測光纖傳感器1g的檢測對象的對象物因為其構(gòu)造及材質(zhì)而有根據(jù)位置及方向而彎曲容易度不同的情況。在將前端被檢測部15g1設(shè)在不易彎曲的地方的情況下，對于對象物的彎曲所要求的追隨性變低，所以長度L1可以如5mm那樣較短。另一方面，在將前端被檢測部15g1設(shè)在容易彎曲的地方的情況下，對于對象物的彎曲所要求的追隨性變高，所以長度L1優(yōu)選如50mm那樣較長。

此外，根據(jù)光纖的直徑的粗細(xì)及材質(zhì)，彎曲容易度也不同。如果是直徑較細(xì)且柔軟的材料、例如直徑為200μm且芯及包層是樹脂制的光纖，則長度L1也可以如5mm那樣較短。另一方面，如果是直徑較粗且較硬的材料、例如直徑為500μm且芯及包層是玻璃制的光纖，則長度L1優(yōu)選如50mm那樣較長。

此外，當(dāng)在光纖11、21、31的前端制作折返反射部19、29、39時，在前端被檢測部15g1、25g1、35g1距前端過近的情況下，容易對前端被檢測部15g1、25g1、35g1帶來損傷，多點檢測光纖傳感器的制作的難度提高。因此，在長度L1是5mm以上、優(yōu)選的是15mm以上的情況下，制作的難度下降。

圖15是表示變形例6的多點檢測光纖傳感器1h的整體結(jié)構(gòu)的圖。在本變形例中，與圖6所示的第1實施方式同樣，多個被檢測部從多點檢測光纖傳感器1h的前端側(cè)起，以第1光纖11的3個被檢測部15、第2光纖21的3個被檢測部25、第3光纖31的3個被檢測部35的順序配置，構(gòu)成整體有效檢測區(qū)域A1。

在變形例5中，將多點檢測光纖傳感器1g的在長度方向上相鄰的被檢測部配置于不同的光纖，但也可以如變形例6那樣，將多點檢測光纖傳感器1h的在長度方向上相鄰的被檢測部形成于1根光纖。在這樣的結(jié)構(gòu)下，也能夠在多點檢測光纖傳感器1h的長度方向上在多個部位測定彎曲量。

此外，在本變形例中，光纖11的前端與作為距前端最近的檢測部的前端被檢測部15g1之間的距離也是L1。光纖21、31的前端與作為距前端最近的檢測部的前端被檢測部25g1、35g1之間的距離也分別是L1。此外，在本變形例中，位于多點檢測光纖傳感器1h的前端側(cè)的光纖的根數(shù)也變少。

根據(jù)本變形例，與變形例5同樣，能夠在保持前端被檢測部所需要的精度的同時，使光纖的配置所需要的空間較少。

圖16是表示變形例7的多點檢測光纖傳感器1i的整體結(jié)構(gòu)的圖。多點檢測光纖傳感器1i由第1傳感器單元40i和第2傳感器單元60i構(gòu)成。第1傳感器單元40i及第2傳感器單元60i是與圖9所示的變形例1的第1傳感器單元40c及第2傳感器單元60c同樣的結(jié)構(gòu)。此外，作為光連接部的光纖49c的前端與作為距前端最近的被檢測部的前端被檢測部45c1之間的距離是L2。光纖69c的前端與作為距前端最近的被檢測部的前端被檢測部65c1之間的距離也是L2，是相同的。

在本變形例中，也能夠使從光連接部到距光連接部最近的前端被檢測部的長度L2與變形例5同樣地成為不妨礙前端被檢測部的彎曲的長度L2、并且不成為需要以上的長度。

圖17是表示變形例8的多點檢測光纖傳感器1j的整體結(jié)構(gòu)的圖。多點檢測光纖傳感器1j由與圖7所示的第1實施方式同樣的第1傳感器單元40j、第2傳感器單元50j、第3傳感器單元60j及第4傳感器單元70j構(gòu)成。

在本變形例中，第1光纖對的前端與作為距前端最近的被檢測部對的前端被檢測部對(被檢測部45j1、55j1)之間的距離是L3。此外，第1光纖對的前端與比前端被檢測部對(被檢測部45j1、55j1)靠基端側(cè)的被檢測部對(被檢測部45j2、55j2)之間的距離是L4。同樣，第1光纖對的前端與比由被檢測部45j2、55j2構(gòu)成的被檢測部對靠基端側(cè)的由被檢測部45j3、55j3構(gòu)成的被檢測部對之間的距離是L5，第1光纖對的前端與比由被檢測部45j3、55j3構(gòu)成的被檢測部對靠基端側(cè)的由被檢測部45j4、55j4構(gòu)成的被檢測部對之間的距離是L6。在第2光纖對中，也以同樣的距離L3～L6配置有被檢測部對。

在本變形例中，光纖的前端與多個被檢測部對的各自之間的距離在多個光纖的全部中是相同的。即，在本變形例中，制作多個使從折返反射部到各被檢測部對的長度即L3～L6分別為相同長度的光纖，將各光纖在多點檢測光纖傳感器1j的長度方向上錯開，或使其繞光纖的旋轉(zhuǎn)軸中心旋轉(zhuǎn)而配置。由此，作為各光纖，只要制作相同結(jié)構(gòu)的光纖就可以，所以能夠用相同的工序制作，與制作不同結(jié)構(gòu)的光纖相比其制作變?nèi)菀住?/p>

另外，在將各光纖在長度方向上錯開了時，光纖的基端的位置不再對齊。因此，光纖的基端側(cè)預(yù)先做得較長，通過根據(jù)需要而切斷，能夠?qū)⒒说奈恢脤R。

圖18是表示變形例9的多點檢測光纖傳感器1k的整體結(jié)構(gòu)的圖。多點檢測光纖傳感器1k由第1傳感器單元40k和第2傳感器單元60k構(gòu)成。

第1傳感器單元40k具有第1光纖41k及第2光纖51k、向第1光纖41k供給光的光源42、和接收在第2光纖51k中通過并射出的光的受光部53。第2傳感器單元60k也同樣，具有第3光纖61k及第4光纖71k、向第3光纖61k供給光的光源62、和接收在第4光纖71k中通過并射出的光的受光部73。

在第1光纖41k，以檢測X軸方向的彎曲的朝向，設(shè)有與被檢測部15同樣地形成的多個被檢測部45k。此外，在第2光纖51k，以檢測Y軸方向的彎曲的朝向，設(shè)有同樣地形成的多個被檢測部55k。第1光纖41k和第2光纖51k是成對的光纖(以下稱作第1光纖對)，被檢測部45k、55k(以下稱作第1被檢測部對)在長度方向上處于相同的位置，并且在徑向上處于不同的位置。第3光纖61k和第4光纖71k也同樣是成對的光纖(以下稱作第2光纖對)，被檢測部65k、75k(以下稱作第2被檢測部對)在長度方向上處于相同的位置，并且在徑向上處于不同的位置。

在第1傳感器單元40k中，第1光纖41k的前端與第2光纖51k的前端利用作為光連接部的光纖49k而在整體有效檢測區(qū)域A1之外光學(xué)地連接。同樣，在第2傳感器單元60k中，第3光纖61k的前端和第4光纖71k的前端利用作為光連接部的光纖69k而在整體有效檢測區(qū)域A1之外光學(xué)地連接。

本變形例的多點檢測光纖傳感器1k能夠看作將變形例1、變形例7和變形例8組合的結(jié)構(gòu)，能夠起到這些變形例的效果。

[第2實施方式]

圖19是表示第2實施方式的插入裝置100的整體結(jié)構(gòu)的圖。插入裝置100是在向被插入體插入的可撓的插入部中組裝有第1實施方式的多點檢測光纖傳感器1～1k中的某個而成的結(jié)構(gòu)，是能夠檢測插入部的形狀的裝置。插入裝置100例如是內(nèi)窺鏡、導(dǎo)管等。在本實施方式中，假設(shè)插入裝置是內(nèi)窺鏡而進(jìn)行說明。此外，以下說明組裝了圖17所示的變形例8的多點檢測光纖傳感器1j的插入裝置100。

(插入裝置的概要)

插入裝置100具有組裝了多點檢測光纖傳感器1j的內(nèi)窺鏡110、連接于內(nèi)窺鏡110的裝置主體120、和連接于裝置主體120的顯示部130。裝置主體120具有：向多點檢測光纖傳感器1j供給光的光源42、52、62、72(在圖19中僅表示了光源42、72)、接收從多點檢測光纖傳感器1j返回的光的受光部43、53、63、73(在圖19中僅表示受光部43、73)、和基于這些受光部43、53、63、73的受光量來運算內(nèi)窺鏡110的后述的插入部111的彎曲形狀的運算部121。此外，裝置主體120具有控制以內(nèi)窺鏡110為代表而與裝置主體120連接的周邊設(shè)備的規(guī)定功能的未圖示的控制部等。

(內(nèi)窺鏡)

內(nèi)窺鏡110具有向被插入體200插入的可撓的插入部111、連結(jié)在插入部111的基端側(cè)的操作部主體112、從操作部主體112延伸出的多點檢測光纖傳感器1j的多個光纖41j、51j、61j、71j、和包括照明光用光纖118及拍攝元件用配線119(參照后述的圖20)的軟繩部113。內(nèi)窺鏡110經(jīng)由軟繩部113而可拆裝地連接于裝置主體120，與裝置主體120通信。

插入部111是內(nèi)窺鏡前端側(cè)的細(xì)長的管狀部分。插入部111具有前端側(cè)的彎曲部114和基端側(cè)的長尺寸的可撓管部115。在插入部111的前端，雖然沒有圖示，但內(nèi)置有包含物鏡的觀察光學(xué)系統(tǒng)、將從觀察光學(xué)系統(tǒng)得到的光學(xué)像成像并變換為電信號的拍攝元件、包括照明透鏡的照明光學(xué)系統(tǒng)等。彎曲部114通過操作者手動操作設(shè)在操作部主體112上的操作旋鈕116而向希望的方向彎曲?？蓳瞎懿?15依照被插入體200的彎曲形狀而彎曲自如。

在插入部111，配置有多點檢測光纖傳感器1j的至少整體有效檢測區(qū)域A1。圖20是表示插入部111的內(nèi)部的構(gòu)造的圖。在插入部111的內(nèi)部，組裝有將處置工具穿通的通道管117、照明光用光纖118、拍攝元件用配線119等內(nèi)置物。并且，多個光纖41j、51j、61j、71j通過粘接等固定在通道管117的外周面。將光纖固定的內(nèi)置物并不限于通道管117，只要是根據(jù)插入部111的運動而移位的部件就可以。例如，也可以是照明光用光纖118、拍攝元件用配線119等。

(運算部)

運算部121根據(jù)各受光部43、53、63、73接收到的多個特征性波段的光的變化量而求解數(shù)學(xué)式，根據(jù)事先通過測定而取得的各檢測部的彎曲量與光的變化量之間的關(guān)系，求出各被檢測部45j1、55j1、65j1、75j1的彎曲量(由被檢測部45j1、55j1構(gòu)成的被檢測部對及由被檢測部65j1、75j1構(gòu)成的被檢測部對的彎曲量)。由于各被檢測部45j1、55j1、65j1、75j1相對于插入部111的位置是已知的，所以根據(jù)各被檢測部的位置信息和各被檢測部的彎曲量，運算插入部111的彎曲形狀。

(顯示部)

顯示部130可拆裝地與裝置主體120連接。顯示部130顯示內(nèi)窺鏡110拍攝到的被插入體200內(nèi)的圖像及由運算部121運算出的插入部111的彎曲形狀。

(效果)

根據(jù)本實施方式，通過在插入裝置中組裝多點檢測光纖傳感器，能夠在減少光纖的根數(shù)的同時，增加插入部的彎曲量的檢測部位。即，能夠在抑制插入部的直徑變粗的同時，實現(xiàn)精度高的彎曲形狀檢測。并且，在插入部的直徑較細(xì)的情況下，向內(nèi)部狹窄的被插入體也能夠?qū)⒉迦胙b置插入。此外，由于插入裝置的操作者能夠一邊觀察高精度地檢測出的插入部形狀一邊操作插入裝置，所以插入裝置的操作性提高。

以上，說明了本發(fā)明的實施方式，但本發(fā)明并不限定于上述實施方式，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種各樣的改良及變更。

標(biāo)號說明

1多點檢測光纖傳感器；10第1傳感器單元；11光纖；12光源；13受光部；14光耦合器；15被檢測部；16芯；17包層；18護(hù)套；19折返反射部；20第2傳感器單元；21光纖；22光源；23受光部；24光耦合器；25被檢測部；100插入裝置；110內(nèi)窺鏡；111插入部；112操作部主體；113軟繩部；114彎曲部；115可撓管部；116操作旋鈕；118照明光用光纖；119拍攝元件用配線；120裝置主體；121運算部；130顯示部；200被插入體；A1整體有效檢測區(qū)域；A2個別有效檢測區(qū)域。