技术领域
本发明涉及多点检测光纤传感器及具备多点检测光纤传感器的插入装置。
背景技术
已知与具备可挠的插入部的插入装置一起使用的弯曲形状检测传感器(光纤传感器)。这样的光纤传感器被组装到插入装置的插入部中而与插入部一体地弯曲，检测插入部的弯曲形状。
例如，专利文献1公开了一种安装着这样的光纤传感器的内窥镜装置。光纤传感器具有多个光纤，在各光纤中，设有对应于弯曲的角度的大小而使光的传递量变化的被检测部。光纤以并列排列的状态安装于可挠的带状部件，带状部件在内窥镜的插入部内遍及大致全长地插通。在该内窥镜装置中，根据各光纤的光传递量来检测各被检测部所在的部分的带状部件的弯曲形状，将该弯曲形状作为插入部的弯曲形状显示在监视器画面上。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2003－52614号公报
发明内容
发明要解决的课题
为了精度良好地检测较长的插入部的弯曲形状，需要许多检测点。例如，在专利文献1所记载的内窥镜装置中，为了设置许多检测点而在插入部中组装许多光纤来检测插入部的弯曲形状。但是，如果组装到插入部中的光纤的根数增加，则插入部的直径变粗。这从插入部的细径化的观点看并不好。
所以，本发明的目的在于，提供一种细径且实现高精度的弯曲形状检测的多点检测光纤传感器及具备多点检测光纤传感器的插入装置。
用于解决课题的手段
本发明的一个技术方案，是在多个位置具有分别能够检测不同的弯曲量的多个被检测部的多点检测光纤传感器，上述多点检测光纤传感器具备在作为上述多点检测光纤传感器检测弯曲量的范围的整体有效检测区域中配置的多个光纤。上述多个光纤分别具有多个被检测部。此外，多点检测光纤传感器具备：光源，向光纤供给光；受光部，接收在被供给了光的上述光纤中通过并射出的光。
此外，本发明的另一技术方案，是一种插入装置，具备：可挠的插入部，向被插入体插入；多个光纤，在上述插入部的多个位置具有分别能够检测不同的弯曲量的多个被检测部，配置在上述多个被检测部检测弯曲量的范围即整体有效检测区域中，上述多个光纤分别具有多个被检测部；光源，向光纤供给光；受光部，接收在被供给了光的上述光纤中通过并射出的光。
根据本发明，能够提供一种细径且实现高精度的弯曲形状检测的多点检测光纤传感器及具备多点检测光纤传感器的插入装置。
附图说明
图1是表示第1实施方式的多点检测光纤传感器的整体结构的图。
图2是第1光纤的光轴方向的放大剖视图。
图3是沿着图2的B－B线的剖视图。
图4是表示被检测部的吸收波长特性的曲线图。
图5a是概略地表示在被检测部向内侧弯曲的状态下在被检测部附近导光的光的图。
图5b是概略地表示在被检测部为直线状态下在被检测部附近导光的光的图。
图5c是概略地表示在被检测部向外侧弯曲的状态下在被检测部附近导光的光的图。
图6是表示第1实施方式的其他多点检测光纤传感器的整体结构的图。
图7是表示第1实施方式的再其他多点检测光纤传感器的整体结构的图。
图8a是第1光纤的沿着图7的C－C线的剖视图。
图8b是第2光纤的沿着图7的C－C线的剖视图。
图8c是第3光纤的沿着图7的C－C线的剖视图。
图8d是第4光纤的沿着图7的C－C线的剖视图。
图9是表示第1实施方式的变形例1的多点检测光纤传感器的整体结构的图。
图10是表示第1实施方式的变形例2的多点检测光纤传感器的整体结构的图。
图11是表示第1实施方式的变形例3的多点检测光纤传感器的整体结构的图。
图12是表示第1实施方式的变形例4的多点检测光纤传感器的整体结构的图。
图13a是第1光纤的沿着图12的D－D线的剖视图。
图13b是第2光纤的沿着图12的D－D线的剖视图。
图13c是第3光纤的沿着图12的D－D线的剖视图。
图14是表示第1实施方式的变形例5的多点检测光纤传感器的整体结构的图。
图15是表示第1实施方式的变形例6的多点检测光纤传感器的整体结构的图。
图16是表示第1实施方式的变形例7的多点检测光纤传感器的整体结构的图。
图17是表示第1实施方式的变形例8的多点检测光纤传感器的整体结构的图。
图18是表示第1实施方式的变形例9的多点检测光纤传感器的整体结构的图。
图19是表示第2实施方式的插入装置的整体结构的图。
图20是表示插入部的内部的构造的图。
具体实施方式
[第1实施方式]
(多点检测光纤传感器的概要)
图1是表示第1实施方式的多点检测光纤传感器1的整体结构的图。另外，本说明书中的“多点”是指两个以上的点。多点检测光纤传感器1由第1传感器单元10、第2传感器单元20及第3传感器单元30构成。
第1传感器单元10具有第1光纤11、向第1光纤11供给光的光源12、接收穿过第1光纤11而射出的光的受光部13、以及将第1光纤11与光源12及第1光纤11与受光部13连接的光耦合器14。第2传感器单元20及第3传感器单元30也同样，分别具有第2光纤21及第3光纤31、向第2光纤21及第3光纤31供给光的光源22、32、接收穿过第2光纤21及第3光纤31而射出的光的受光部23、33、以及将各个光纤与光源及各个光纤与受光部连接的光耦合器24、34。
第1传感器单元10、第2传感器单元20及第3传感器单元30的结构除了后述的被检测部15、25、35的配置以外是相同的。以下，说明第1传感器单元10的结构，第2传感器单元20及第3传感器单元30的结构的说明省略。
(光源及光耦合器)
光源12将包含后述的吸收波长域的波长成分的光射出。光源12和第1光纤11的基端利用光耦合器14光学地连接。从光源12射出的光穿过光耦合器14向第1光纤11入射。光耦合器14也可以是分束器等能够将光分割的其他结构。
(光纤)
图2是第1光纤11(以下称作光纤11)的光轴方向(长度方向)的放大剖视图。图3是沿着图2的B－B线的剖视图。光纤11具有芯16、将芯16包围的包层17、和将包层17包围的护套18。在光纤11，分别检测不同的弯曲量的多个被检测部15在长度方向上设在不同的位置。由于在光纤11设有多个被检测部15，所以能够用1根光纤检测多个部位的弯曲量。
被检测部15通过以下方式形成：例如通过激光加工将护套18及包层17的一部分除去而使芯16露出，并在露出的芯16上设置用来产生后述的特征性吸收带的吸收部件。吸收部件例如由在比芯16低折射率的树脂中混合有色素的部件形成。对光纤11的多个被检测部15，分别使用不同的色素。
被检测部15的吸收部件，根据色素的吸收波长特性而将在被检测部15中通过的光的一部分(特定的波长或波长范围的光)吸收。其他波长或波长范围的光由于吸收部件的树脂比芯16低折射率从而被反射而在芯16中导光。
图4是表示被检测部15的吸收波长特性的曲线图。在图4中，将光纤11的多个被检测部15中的最前端侧的被检测部设为第1被检测部，将其相邻的被检测部设为第2被检测部。第1被检测部及第2被检测部具有被检测部的数量以上(即2以上)的相互吸收的波长范围(即，第1被检测部及第2被检测部都在该波长范围中具有吸收率的波长范围)即特征性吸收带，并且，所述波长范围是吸收波长特性相互不同(即，第1被检测部和第2被检测部的吸收率相互不同)的波长范围。
在图4中，这样的两个特征性吸收带被表示为第1特征性吸收带R1及第2特征性吸收带R2。第1特征性吸收带R1是包含波长λ1的频带，第1特征性吸收带R1中的第1被检测部的吸收率的范围α1a和第2被检测部的吸收率的范围α1b相互不同。此外，第2特征性吸收带R2是包含波长λ2的频带，第2特征性吸收带R2中的第1被检测部的吸收率的范围α2a和第2被检测部的吸收率的范围α2b相互不同。另外，特征性吸收带也可以设为不具有波长范围的特定波长(例如，λ1、λ2)。此外，在图4中，为了使说明简单而表示了两处被检测部，但3处以上的情况也同样。
图5a至图5c是概略地表示在光纤11的被检测部15附近导光的光的图。在光纤11是直线状态的情况下，如图5b所示，在光纤11中导光的光的一部分由被检测部15吸收。在光纤11以被检测部15来到内侧的方式弯曲的情况下，由于照在被检测部15上的光减少，所以被检测部15的光吸收量变小(图5a)。因而，在光纤11中导光的光的传递量增加。另一方面，在光纤11以被检测部15来到外侧的方式弯曲的情况下，由于照在被检测部15上的光增加，所以被检测部15的光吸收量变大(图5c)。因而，在光纤11中导光的光的传递量减少。
这样，对应于被检测部15的弯曲，在光纤11中导光的光中的朝向被检测部15的光的量变化。即，特征性吸收带的、由被检测部15的吸收部件吸收的光的量变化。并且，通过由未图示的运算部基于多个特征性吸收带的光的变化量进行运算，求出被检测部15的弯曲量。另外，各被检测部15的弯曲量与光的变化量之间的关系通过测定而事先取得。
在光纤11的与连接着光耦合器14的一侧不同的端部、即光纤11的前端，设有折返反射部19。折返反射部19例如通过在光纤11的前端蒸镀铝而形成。在光纤11中导光了的光利用折返反射部19反射而在相同的光纤11中向反方向导光，向光耦合器14入射。
(受光部)
受光部13光学连接于光纤11的基端。受光部13接收在光纤11中导光并返回的光。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侧导光，其余的50％的光被向光源12导光。导光到受光部13侧的光被受光部13接收。受光部13是能够至少将多个特征性吸收带分别分离而检测光量的分光器。
(光纤中的被检测部的配置)
接着，对多个被检测部的检测范围进行说明。由各被检测部(在图1中在1根光纤11中示出了3个被检测部15)检测被检测部自身的弯曲量，但实际上，起因于多点检测光纤传感器1自身或组装有多点检测光纤传感器1的部件的构造及材质，不会有仅被检测部(例如在多点检测光纤传感器1的长度方向上具有5mm的长度)弯曲那样的情况。多点检测光纤传感器1在长度方向上以某种程度的范围(例如60mm)弯曲，所以可以认为：被检测部不仅在被检测部存在的位置、而且在某种程度的范围(例如，根据在长度方向上具有5mm的长度的被检测部15，从被检测部15的长度方向的中心向光纤11的长度方向前后各30mm、合计60mm)中检测弯曲。
以下，将认为能作为多点检测光纤传感器1整体而检测弯曲的范围设为整体有效检测区域A1，将认为能由1个被检测部检测弯曲的范围设为个别有效检测区域A2(参照图1)。在将个别有效检测区域A2设定得较宽的情况下能够减少被检测部的数量，但弯曲形状检测的精度变差。为了高精度地检测弯曲形状，需要将个别有效检测区域A2设定在精度没有问题的范围中而增加被检测部的数量。
为了增加每1根光纤的被检测部的数量，需要与被检测部的数量相同数量的、用来产生特征性吸收带的不同的吸收部件。由于吸收部件的种类有限，所以在每1根光纤中能够设置的被检测部的数量有限。此外，在每1根光纤的被检测部的数量变多的情况下，用来求出各被检测部的弯曲量的运算变得复杂等，技术上的难度提高。
所以，为了增加被检测部的数量，整体有效检测区域A1由多个光纤的多个被检测部构成。在本实施方式中，第1传感器单元10的第1光纤11、第2传感器单元20的第2光纤21、和第3传感器单元30的第3光纤31这3根光纤11、21、31配置在整体有效检测区域A1中。换言之，整体有效检测区域A1通过使分别设于这些光纤11、21、31的多个被检测部15、25、35的个别有效检测区域A2在长度方向上相连而构成。第1光纤11的多个被检测部15、第2光纤21的多个被检测部25及第3光纤31的多个被检测部35在长度方向上配置在相互不同的位置。
在本实施方式中，在多点检测光纤传感器1的长度方向上相邻的被检测部被配置在不同的光纤。多个被检测部例如如图1所示，从多点检测光纤传感器1的前端侧起，以第1光纤11的被检测部15、第2光纤21的被检测部25、第3光纤31的被检测部35的顺序重复配置，通过被检测部15、25、35的个别有效检测区域A2的相连而构成整体有效检测区域A1。
使用这样的多点检测光纤传感器1，根据作为事先信息而给出的各被检测部的个别有效检测区域的长度和检测出的各被检测部的弯曲量，由未图示的运算部计算多点检测光纤传感器1的弯曲形状。
(效果)
根据本实施方式，多点检测光纤传感器1在长度方向上检测弯曲量的范围即整体有效检测区域A1，由各光纤11、21、31的多个被检测部15、25、35的个别有效检测区域A2构成。因而，能够在使光纤的根数较少的同时增加检测点的数量，能够提供细径且实现精度高的弯曲形状检测的多点检测光纤传感器1。
此外，通过将设于多个光纤的多个被检测部在长度方向上配置在相互不同的位置，能够在多点检测光纤传感器1的长度方向上在多个部位测定弯曲量。
此外，在本实施方式中，在整体有效检测区域A1中将相邻的被检测部配置于不同的光纤。由此，与将相邻的被检测部连续配置于同一光纤相比，1根光纤的各被检测部间的间隔扩大。在为了形成被检测部15而进行将光纤11的护套18及包层17除去的激光加工时，需要将光纤11固定以使其不动，但如果被检测部间的间隔较窄则难以确保固定范围，被检测部的制作难度提高。根据本实施方式，将相邻的被检测部配置于不同的光纤而扩大了1根光纤上的被检测部间的间隔，所以容易确保被检测部的制作所需要的固定范围，能够降低被检测部的制作难度。
此外，当取得光纤的各被检测部的弯曲量与导光的光的变化量之间的关系时，需要使被检测部1个部位1个部位地弯曲来测定光的变化量。此时，如果1根光纤的被检测部间的间隔较窄，则与测定的被检测部不同的被检测部容易同时弯曲，所以仅使1个部位的被检测部弯曲可能变得困难。根据本实施方式，将相邻的被检测部配置于不同的光纤而扩大了1根光纤上的被检测部间的间隔，所以能够容易地仅将1处的被检测部弯曲。
此外，在本实施方式中，在形成于同一光纤的多个被检测部，分别设有具有相互吸收的特征性吸收带的吸收部件。由此，与不使多个被检测部产生相互吸收的结构相比，在材料及吸收波谱的赋予方式上有自由度，对于1根光纤能够设置更多的被检测部。
进而，在本实施方式中，在光纤11、21、31的与连接着光耦合器14、24、34的一侧不同的端部设有折返反射部19、29、39，所以从光源侧导光了的光在同一光纤11、21、31中返回而向受光部13、23、33导光。即，从光源12、22、32供给而入射并向折返反射部19、29、39行进的光、和经由折返反射部19、29、39而被受光部13、23、33受光的光，共存于同一光纤11、21、31中。因而，与从光源侧导光了的光穿过不同的光纤向受光部导光的情况相比，能够以更少的根数的光纤实现细径的多点检测光纤传感器1。
在以上的说明中，在多点检测光纤传感器1的长度方向上相邻的被检测部15、25、35配置于不同的光纤，但也可以如图6所示那样，将相邻的被检测部形成于1根(相同的)光纤。
图6是表示第1实施方式的其他的多点检测光纤传感器1a的整体结构的图。多个被检测部从多点检测光纤传感器1的前端侧起，以第1光纤11的3个被检测部15、第2光纤21的3个被检测部25、第3光纤31的3个被检测部35的顺序配置，构成整体有效检测区域A1。
在这样的结构下，也能够在多点检测光纤传感器1a的长度方向上在多个部位测定弯曲量。
此外，在以上的说明中，假设弯曲方向是1个方向，但多点检测光纤传感器通过设置在多点检测光纤传感器的长度方向上处于相同的位置、并且在径向上处于不同位置的两个被检测部，能够检测两方向的弯曲。
图7是表示第1实施方式的再其他的多点检测光纤传感器1b的整体结构的图。图8a至图8d是沿着图7的C－C线的剖视图。多点检测光纤传感器1b，通过将分别朝向X轴方向及与X轴方向正交的Y轴方向的两个被检测部设置在多点检测光纤传感器1b的长度方向上的同一位置，检测各个方向的弯曲量。
多点检测光纤传感器1b由第1传感器单元40、第2传感器单元50、第3传感器单元60及第4传感器单元70构成。第1传感器单元40具有第1光纤41、向第1光纤41供给光的光源42、接收来自第1光纤41的光的受光部43、以及将第1光纤41与光源42及第1光纤41与受光部43连接的光耦合器44。第2～第4传感器单元50、60、70也同样，具有第2～第4光纤51、61、71、向各个光纤供给光的光源52、62、72、接收来自各个光纤的光的受光部53、63、73、以及将各个光纤与光源及各个光纤与受光部连接的光耦合器54、64、74。此外，在各光纤41、51、61、71的前端侧，设有折返反射部49、59、69、79。各光纤41、51、61、71分别具有芯46、56、66、67、将芯46、56、66、76包围的包层47、57、67、77、和将包层47、57、67、77包围的护套48、58、68、78。
在第1光纤41，设有多个被检测部45。被检测部45以检测X轴方向的弯曲的朝向，与被检测部15同样地形成。此外，在第2光纤51，设有多个被检测部55。被检测部55以检测Y轴方向的弯曲的朝向同样地形成。被检测部45、55如图8a及图8b所示，在多点检测光纤传感器1b的长度方向上的同一位置，在径向上错开90°而配置。这样，第1光纤41和第2光纤51是成对的光纤(以下称作第1光纤对)，被检测部45、55(以下称作第1被检测部对)在长度方向上处于相同的位置，并且在径向上处于不同的位置。
同样，在第3光纤61，设有多个被检测部65。被检测部65以检测X轴方向的弯曲的朝向同样地形成。此外，在第4光纤71，设有多个被检测部75。被检测部75以检测Y轴方向的弯曲的朝向同样地形成。被检测部65、75与被检测部45、55同样地，在多点检测光纤传感器1b的长度方向上的同一位置上在径向上错开90°而配置。第3光纤61和第4光纤71也是成对的光纤(以下称作第2光纤对)，被检测部65、75(以下称作第2被检测部对)在长度方向上处于相同的位置，并且在径向上处于不同的位置。
第1被检测部对和第2被检测部对如图7所示，在多点检测光纤传感器1b的长度方向上配置在相互不同的位置。此外，在多点检测光纤传感器1b的长度方向上相邻的被检测部对配置于不同的光纤对。被检测部例如如图7所示，从多点检测光纤传感器1b的前端侧起，以第1被检测部对、第2被检测部对的顺序重复配置，虽然没有图示，但构成整体有效检测区域A1。
根据多点检测光纤传感器1b的结构，通过设置分别朝向X轴方向及与X轴方向正交的Y轴方向的被检测部对，能够检测各个方向的弯曲量。
另外，形成被检测部对的各个被检测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°的角度的情况下，弯曲方向的分离精度有可能变低，所以优选的是接近于90°。
[变形例]
以下，对第1实施方式的变形例进行说明。在以下的说明中，对于与第1实施方式同样的构成要素赋予与第1实施方式相同的标号，其详细的说明省略。
图9是表示变形例1的多点检测光纤传感器1c的整体结构的图。多点检测光纤传感器1c由第1传感器单元40c和第2传感器单元60c构成。
第1传感器单元40c具有第1光纤41c及第2光纤51c、向第1光纤41c供给光的光源42、和接收在第2光纤51c中通过并射出的光的受光部53。第2传感器单元60c也同样，具有第3光纤61c及第4光纤71c、向第3光纤61c供给光的光源62、和接收在第4光纤71c中通过并射出的光的受光部73。
在第1光纤41c、第2光纤51c、第3光纤61c及第4光纤71c，分别设有与第1实施方式同样地形成的多个被检测部45c、55c、65c、75c。这些被检测部45c、55c、65c、75c在长度方向上配置在相互不同的位置，构成多点检测光纤传感器1c的整体有效检测区域A1。在多点检测光纤传感器1c的长度方向上相邻的被检测部配置于不同的光纤。多个被检测部例如如图9所示，从多点检测光纤传感器1c的前端侧起，以第1光纤41c的被检测部45c、第2光纤51c的被检测部55c、第3光纤61c的被检测部65c、第4光纤71c的被检测部75c的顺序重复配置，构成整体有效检测区域A1。
在第1传感器单元40c中，第1光纤41c的前端和第2光纤51c的前端利用光连接部而光学地连接。在本变形例中，光连接部是将第1光纤41c和第2光纤51c在整体有效检测区域A1之外连接的光纤49c。这样，第1光纤41c、第2光纤51c及连接用的光纤49c构成了第1光纤单元。同样，在第2传感器单元60c中，第3光纤61c的前端和第4光纤71c的前端利用作为光连接部的光纤69c在整体有效检测区域A1之外相互连接。第3光纤61c、第4光纤71c及光纤69c构成了第2光纤单元。
第1光纤41c和第2光纤51c是通过熔合而用光纤49c连接的、使光纤发生了折返那样的结构。第3光纤61c及第4光纤71c也是同样的。
这样，在第1实施方式中，从光源侧导光了的光穿过同一个光纤被向受光部导光，但只要在整体有效检测区域A1中配置有多个光纤，则也可以是其他结构。即，也可以如本变形例那样将多个光纤用光连接部连接，在整体有效检测区域A1中从光源侧向光连接部前进的光和从光连接部向受光部侧前进的光存在于不同的光纤中。折返了的光纤可以是按每个多点检测光纤传感器1c为1根(在整体有效检测区域中计数为两根)，也可以是多根。
根据本变形例，不需要制作折返反射部，光耦合器也不需要。因而，能够使结构简单化。
图10是表示变形例2的多点检测光纤传感器1d的整体结构的图。多点检测光纤传感器1d具有与变形例1同样的第1光纤41c、第2光纤51c、第3光纤61c及第4光纤71c、向第1光纤41c供给光的光源42、和接收在第4光纤71c中通过并射出的光的受光部73。设于各光纤41c、51c、61c、71c的被检测部45c、55c、65c、75c的配置也与变形例1是同样的。
在本变形例中，除了与变形例1同样的作为光连接部的光纤49c、69c以外，第2光纤51c的基端和第3光纤61c的基端也利用进一步的光连接部光学地连接。进一步的光连接部是将第2光纤51c和第3光纤61c在整体有效检测区域A1之外相互连接的光纤59d。利用这些作为光连接部的光纤49c、59d、69c，多点检测光纤传感器1d成为将1根光纤3次(多次)折返那样的结构。
在本变形例中，也不需要制作折返反射部。因而能够使结构简化。
图11是表示变形例3的多点检测光纤传感器1e的整体结构的图。多点检测光纤传感器1e由第1传感器单元40e和第2传感器单元60e构成。第1传感器单元40e与变形例1同样地，具有第1光纤41e及第2光纤51e、向第1光纤41e供给光的光源42、和接收在第2光纤51e中通过并射出的光的受光部53。第2传感器单元60e也同样，具有第3光纤61e及第4光纤71e、向第3光纤61e供给光的光源62、和接收在第4光纤71e中通过并射出的光的受光部73。在各光纤41e、51e、61e、71e中分别设置的被检测部45e、55e、65e、75e的配置也与变形例1是同样的。
在本变形例中，作为光连接部，设有代替变形例1的光纤49c、69c的光连接反射部49e、69e。即，光连接部是将第1光纤41e与第2光纤51e、以及将第3光纤61e与第4光纤71e在整体有效检测区域A1之外分别光学地连接的光连接反射部49e、69e。光连接反射部49e、69e例如通过在作为透射部件的玻璃49e1上粘贴作为反射部件的铝49e2而形成。这样，第1光纤41e、第2光纤51e及光连接反射部49e构成第1光纤单元。此外，第3光纤61e、第4光纤71e及光连接反射部69e构成第2光纤单元。
在如变形例1、2那样设置将光纤折返那样的光连接部的情况下，由于光纤的最小弯曲半径的限制，有折返部位变大的情况。但是，在本变形例中，光连接部是光连接反射部49e、69e，不受光纤的弯曲半径的限制。因此，能够不使折返部位变大而将光从第1光纤41e向第2光纤51e、以及从第3光纤61e向第4光纤71e引导。
图12是表示变形例4的多点检测光纤传感器1f的整体结构的图。图13a至图13c是沿着图12的D－D线的剖视图。多点检测光纤传感器1f由第1传感器单元10f、第2传感器单元20f及第3传感器单元30f构成。
第1传感器单元10f具有第1光纤11f、向第1光纤11f供给光的光源12、接收在第1光纤11f中通过并射出的光的受光部13、以及将第1光纤11f与光源12及第1光纤11f与受光部13连接的光耦合器14。第2传感器单元20f及第3传感器单元30f也同样，分别具有第2光纤21f及第3光纤31f、向第2光纤21f及第3光纤31f供给光的光源22、32、接收在第2光纤21f及第3光纤31f中通过并射出的光的受光部23、33、以及将各个光纤与光源及各个光纤与受光部连接的光耦合器24、34。此外，在各光纤11f、21f、31f的前端侧，设有与第1实施方式同样的折返反射部19、29、39。
在本变形例中，在第1光纤11f中，在长度方向上的相同的位置、且在径向上错开90°而设有用来检测X轴方向的弯曲的被检测部15f1、和用来检测Y轴方向的弯曲的被检测部15f2。这些被检测部15f1、15f2构成被检测部对15f。在第1光纤11f中设有多个被检测部对15f。在第2光纤21f及第3光纤31f中，也同样地分别设有分别由被检测部25f1和被检测部25f2构成的多个被检测部对25f、和分别由被检测部35f1和被检测部35f2构成的多个被检测部对35f。多个被检测部对例如如图12所示，从多点检测光纤传感器1f的前端侧起，以第1光纤11f的被检测部对15f、第2光纤21f的被检测部对25f、第3光纤32f的被检测部对35f的顺序重复配置，虽然没有图示，但构成整体有效检测区域A1。
在多点检测光纤传感器检测X轴方向、Y轴方向的双方的弯曲的情况下，如果在不同的光纤中分别形成被检测部对的一方的被检测部及另一方的被检测部，则在制作时需要一边使被检测部对的相对的检测方向的角度匹配一边将各光纤组合来组装多点检测光纤传感器。此时，被检测部由于宽度小(例如，几十μm)，所以必须一边使用显微镜一边将方向匹配来进行组装等，花费工夫。
所以，也可以如本变形例那样，将各个方向的被检测部作为被检测部对而设于相同的光纤。由此，X轴方向的被检测部和Y轴方向的被检测部的相对角度不变化，所以能够不在意旋转方向地组装多点检测光纤传感器1f。
图14是表示变形例5的多点检测光纤传感器1g的整体结构的图。多点检测光纤传感器1g由第1传感器单元10g、第2传感器单元20g及第3传感器单元30g构成。第1传感器单元10g与第1实施方式的第1传感器单元10同样地构成。第2传感器单元20g及第3传感器单元30g也与第1实施方式的第2传感器单元20及第3传感器单元30同样地构成。
在本变形例中，光纤11的前端与作为距前端最近的被检测部的前端被检测部15g1之间的距离是L1。光纤21、31的前端与作为距前端最近的被检测部的前端被检测部25g1、35g1之间的距离也分别是L1，是相同的。L1被设定为不妨碍前端被检测部15g1、25g1、35g1的弯曲的长度，例如是5～50mm。
此外，在本变形例中，第2光纤21的前端配置在从第1光纤11的前端向基端侧偏移了的位置，此外，第3光纤31的前端配置在从第2光纤21的前端向基端侧偏移了的位置。这样，各光纤11、21、31的前端的位置在长度方向上相互不同，位于多点检测光纤传感器1g的前端侧的光纤的根数变少。
光纤的折返反射部侧的端部、即前端的附近有难以顺畅地弯曲而不符合多点检测光纤传感器的弯曲的情况。因此，如果在光纤的前端附近存在检测部，则无法精度良好地检测弯曲量。所以，在本变形例中，将光纤11的前端与作为距前端最近的检测部的前端被检测部15g1之间的距离L1设定为不妨碍前端被检测部15g1的弯曲的长度。此外，使得从光纤前端到前端被检测部15g1的长度L1不会不必要地增长。
长度L1例如是5mm～50mm。由于弯曲量的检测精度根据光纤传感器的使用方式而不同，所以在检测精度较低也无妨的情况下，L1可以如5mm那样较短。另一方面，在需要较高的检测精度的情况下，L1优选如50mm那样较长。由此，在保持前端被检测部15g1所需要的精度的同时，距多点检测光纤传感器1g的前端方向越近则越使光纤的根数减少，所以能够使光纤的配置所需的空间较少。
此外，成为多点检测光纤传感器1g的检测对象的对象物因为其构造及材质而有根据位置及方向而弯曲容易度不同的情况。在将前端被检测部15g1设在不易弯曲的地方的情况下，对于对象物的弯曲所要求的追随性变低，所以长度L1可以如5mm那样较短。另一方面，在将前端被检测部15g1设在容易弯曲的地方的情况下，对于对象物的弯曲所要求的追随性变高，所以长度L1优选如50mm那样较长。
此外，根据光纤的直径的粗细及材质，弯曲容易度也不同。如果是直径较细且柔软的材料、例如直径为200μm且芯及包层是树脂制的光纤，则长度L1也可以如5mm那样较短。另一方面，如果是直径较粗且较硬的材料、例如直径为500μm且芯及包层是玻璃制的光纤，则长度L1优选如50mm那样较长。
此外，当在光纤11、21、31的前端制作折返反射部19、29、39时，在前端被检测部15g1、25g1、35g1距前端过近的情况下，容易对前端被检测部15g1、25g1、35g1带来损伤，多点检测光纤传感器的制作的难度提高。因此，在长度L1是5mm以上、优选的是15mm以上的情况下，制作的难度下降。
图15是表示变形例6的多点检测光纤传感器1h的整体结构的图。在本变形例中，与图6所示的第1实施方式同样，多个被检测部从多点检测光纤传感器1h的前端侧起，以第1光纤11的3个被检测部15、第2光纤21的3个被检测部25、第3光纤31的3个被检测部35的顺序配置，构成整体有效检测区域A1。
在变形例5中，将多点检测光纤传感器1g的在长度方向上相邻的被检测部配置于不同的光纤，但也可以如变形例6那样，将多点检测光纤传感器1h的在长度方向上相邻的被检测部形成于1根光纤。在这样的结构下，也能够在多点检测光纤传感器1h的长度方向上在多个部位测定弯曲量。
此外，在本变形例中，光纤11的前端与作为距前端最近的检测部的前端被检测部15g1之间的距离也是L1。光纤21、31的前端与作为距前端最近的检测部的前端被检测部25g1、35g1之间的距离也分别是L1。此外，在本变形例中，位于多点检测光纤传感器1h的前端侧的光纤的根数也变少。
根据本变形例，与变形例5同样，能够在保持前端被检测部所需要的精度的同时，使光纤的配置所需要的空间较少。
图16是表示变形例7的多点检测光纤传感器1i的整体结构的图。多点检测光纤传感器1i由第1传感器单元40i和第2传感器单元60i构成。第1传感器单元40i及第2传感器单元60i是与图9所示的变形例1的第1传感器单元40c及第2传感器单元60c同样的结构。此外，作为光连接部的光纤49c的前端与作为距前端最近的被检测部的前端被检测部45c1之间的距离是L2。光纤69c的前端与作为距前端最近的被检测部的前端被检测部65c1之间的距离也是L2，是相同的。
在本变形例中，也能够使从光连接部到距光连接部最近的前端被检测部的长度L2与变形例5同样地成为不妨碍前端被检测部的弯曲的长度L2、并且不成为需要以上的长度。
图17是表示变形例8的多点检测光纤传感器1j的整体结构的图。多点检测光纤传感器1j由与图7所示的第1实施方式同样的第1传感器单元40j、第2传感器单元50j、第3传感器单元60j及第4传感器单元70j构成。
在本变形例中，第1光纤对的前端与作为距前端最近的被检测部对的前端被检测部对(被检测部45j1、55j1)之间的距离是L3。此外，第1光纤对的前端与比前端被检测部对(被检测部45j1、55j1)靠基端侧的被检测部对(被检测部45j2、55j2)之间的距离是L4。同样，第1光纤对的前端与比由被检测部45j2、55j2构成的被检测部对靠基端侧的由被检测部45j3、55j3构成的被检测部对之间的距离是L5，第1光纤对的前端与比由被检测部45j3、55j3构成的被检测部对靠基端侧的由被检测部45j4、55j4构成的被检测部对之间的距离是L6。在第2光纤对中，也以同样的距离L3～L6配置有被检测部对。
在本变形例中，光纤的前端与多个被检测部对的各自之间的距离在多个光纤的全部中是相同的。即，在本变形例中，制作多个使从折返反射部到各被检测部对的长度即L3～L6分别为相同长度的光纤，将各光纤在多点检测光纤传感器1j的长度方向上错开，或使其绕光纤的旋转轴中心旋转而配置。由此，作为各光纤，只要制作相同结构的光纤就可以，所以能够用相同的工序制作，与制作不同结构的光纤相比其制作变容易。
另外，在将各光纤在长度方向上错开了时，光纤的基端的位置不再对齐。因此，光纤的基端侧预先做得较长，通过根据需要而切断，能够将基端的位置对齐。
图18是表示变形例9的多点检测光纤传感器1k的整体结构的图。多点检测光纤传感器1k由第1传感器单元40k和第2传感器单元60k构成。
第1传感器单元40k具有第1光纤41k及第2光纤51k、向第1光纤41k供给光的光源42、和接收在第2光纤51k中通过并射出的光的受光部53。第2传感器单元60k也同样，具有第3光纤61k及第4光纤71k、向第3光纤61k供给光的光源62、和接收在第4光纤71k中通过并射出的光的受光部73。
在第1光纤41k，以检测X轴方向的弯曲的朝向，设有与被检测部15同样地形成的多个被检测部45k。此外，在第2光纤51k，以检测Y轴方向的弯曲的朝向，设有同样地形成的多个被检测部55k。第1光纤41k和第2光纤51k是成对的光纤(以下称作第1光纤对)，被检测部45k、55k(以下称作第1被检测部对)在长度方向上处于相同的位置，并且在径向上处于不同的位置。第3光纤61k和第4光纤71k也同样是成对的光纤(以下称作第2光纤对)，被检测部65k、75k(以下称作第2被检测部对)在长度方向上处于相同的位置，并且在径向上处于不同的位置。
在第1传感器单元40k中，第1光纤41k的前端与第2光纤51k的前端利用作为光连接部的光纤49k而在整体有效检测区域A1之外光学地连接。同样，在第2传感器单元60k中，第3光纤61k的前端和第4光纤71k的前端利用作为光连接部的光纤69k而在整体有效检测区域A1之外光学地连接。
本变形例的多点检测光纤传感器1k能够看作将变形例1、变形例7和变形例8组合的结构，能够起到这些变形例的效果。
[第2实施方式]
图19是表示第2实施方式的插入装置100的整体结构的图。插入装置100是在向被插入体插入的可挠的插入部中组装有第1实施方式的多点检测光纤传感器1～1k中的某个而成的结构，是能够检测插入部的形状的装置。插入装置100例如是内窥镜、导管等。在本实施方式中，假设插入装置是内窥镜而进行说明。此外，以下说明组装了图17所示的变形例8的多点检测光纤传感器1j的插入装置100。
(插入装置的概要)
插入装置100具有组装了多点检测光纤传感器1j的内窥镜110、连接于内窥镜110的装置主体120、和连接于装置主体120的显示部130。装置主体120具有：向多点检测光纤传感器1j供给光的光源42、52、62、72(在图19中仅表示了光源42、72)、接收从多点检测光纤传感器1j返回的光的受光部43、53、63、73(在图19中仅表示受光部43、73)、和基于这些受光部43、53、63、73的受光量来运算内窥镜110的后述的插入部111的弯曲形状的运算部121。此外，装置主体120具有控制以内窥镜110为代表而与装置主体120连接的周边设备的规定功能的未图示的控制部等。
(内窥镜)
内窥镜110具有向被插入体200插入的可挠的插入部111、连结在插入部111的基端侧的操作部主体112、从操作部主体112延伸出的多点检测光纤传感器1j的多个光纤41j、51j、61j、71j、和包括照明光用光纤118及拍摄元件用配线119(参照后述的图20)的软绳部113。内窥镜110经由软绳部113而可拆装地连接于装置主体120，与装置主体120通信。
插入部111是内窥镜前端侧的细长的管状部分。插入部111具有前端侧的弯曲部114和基端侧的长尺寸的可挠管部115。在插入部111的前端，虽然没有图示，但内置有包含物镜的观察光学系统、将从观察光学系统得到的光学像成像并变换为电信号的拍摄元件、包括照明透镜的照明光学系统等。弯曲部114通过操作者手动操作设在操作部主体112上的操作旋钮116而向希望的方向弯曲。可挠管部115依照被插入体200的弯曲形状而弯曲自如。
在插入部111，配置有多点检测光纤传感器1j的至少整体有效检测区域A1。图20是表示插入部111的内部的构造的图。在插入部111的内部，组装有将处置工具穿通的通道管117、照明光用光纤118、拍摄元件用配线119等内置物。并且，多个光纤41j、51j、61j、71j通过粘接等固定在通道管117的外周面。将光纤固定的内置物并不限于通道管117，只要是根据插入部111的运动而移位的部件就可以。例如，也可以是照明光用光纤118、拍摄元件用配线119等。
(运算部)
运算部121根据各受光部43、53、63、73接收到的多个特征性波段的光的变化量而求解数学式，根据事先通过测定而取得的各检测部的弯曲量与光的变化量之间的关系，求出各被检测部45j1、55j1、65j1、75j1的弯曲量(由被检测部45j1、55j1构成的被检测部对及由被检测部65j1、75j1构成的被检测部对的弯曲量)。由于各被检测部45j1、55j1、65j1、75j1相对于插入部111的位置是已知的，所以根据各被检测部的位置信息和各被检测部的弯曲量，运算插入部111的弯曲形状。
(显示部)
显示部130可拆装地与装置主体120连接。显示部130显示内窥镜110拍摄到的被插入体200内的图像及由运算部121运算出的插入部111的弯曲形状。
(效果)
根据本实施方式，通过在插入装置中组装多点检测光纤传感器，能够在减少光纤的根数的同时，增加插入部的弯曲量的检测部位。即，能够在抑制插入部的直径变粗的同时，实现精度高的弯曲形状检测。并且，在插入部的直径较细的情况下，向内部狭窄的被插入体也能够将插入装置插入。此外，由于插入装置的操作者能够一边观察高精度地检测出的插入部形状一边操作插入装置，所以插入装置的操作性提高。
以上，说明了本发明的实施方式，但本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种各样的改良及变更。
标号说明
1多点检测光纤传感器；10第1传感器单元；11光纤；12光源；13受光部；14光耦合器；15被检测部；16芯；17包层；18护套；19折返反射部；20第2传感器单元；21光纤；22光源；23受光部；24光耦合器；25被检测部；100插入装置；110内窥镜；111插入部；112操作部主体；113软绳部；114弯曲部；115可挠管部；116操作旋钮；118照明光用光纤；119拍摄元件用配线；120装置主体；121运算部；130显示部；200被插入体；A1整体有效检测区域；A2个别有效检测区域。