專利名稱：光學(xué)式位移傳感器以及操作裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)式位移傳感器和具有該光學(xué)式位移傳感器的醫(yī)療用機(jī)械手等操作裝置。
背景技術(shù)：
一般而言，在內(nèi)窺鏡、醫(yī)療用機(jī)械手、處置器具等操作裝置中，在插入到患者體內(nèi)的插入部中具備彎曲的動(dòng)作部。在大多的這些動(dòng)作部中，采用了通過線等線狀動(dòng)力傳遞部件的牽引驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。為了對(duì)操作裝置進(jìn)行準(zhǔn)確操作，需要設(shè)置檢測(cè)動(dòng)作部的彎曲角度的單元。但是由于操作裝置的直徑較細(xì)，因此難以內(nèi)置以往的位移傳感器和編碼器。此外，在 操作裝置的自由度高的情況下，伴隨關(guān)節(jié)數(shù)的增加，檢測(cè)這些部件的彎曲角度的單元數(shù)量變多，該檢測(cè)單元的計(jì)測(cè)部中的電布線變多。難以穿過較細(xì)的操作裝置內(nèi)的機(jī)械機(jī)構(gòu)的縫隙進(jìn)行較多的布線。例如在專利文獻(xiàn)I中公開了不需要在計(jì)測(cè)部中進(jìn)行電布線的光學(xué)式位移傳感器。專利文獻(xiàn)I所公開的光學(xué)式位移傳感器在被可動(dòng)支撐的編碼板的面上具有透射率沿著其移動(dòng)方向而不同的讀取用通道、以及夾著該讀取用通道相對(duì)配置的發(fā)光頭和受光頭。該光學(xué)式位移傳感器利用如下情況計(jì)測(cè)編碼板的移動(dòng)從發(fā)光頭發(fā)出、透過讀取用通道并由受光頭接收的光量由于編碼板的移動(dòng)而發(fā)生變化?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本實(shí)開昭55-40312號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題上述專利文獻(xiàn)I所公開的光學(xué)式位移傳感器檢測(cè)旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)信息，不像內(nèi)窺鏡、醫(yī)療用機(jī)械手、處置器具等操作裝置的動(dòng)作部那樣，檢測(cè)線等線狀動(dòng)力傳遞部件在長(zhǎng)度方向上的移位。本發(fā)明的目的在于提供一種能夠檢測(cè)線狀動(dòng)力傳遞部件在長(zhǎng)度方向上的移位的小型的光學(xué)式位移傳感器、以及能夠使用該光學(xué)式位移傳感器檢測(cè)動(dòng)作部的彎曲角度的操作裝置。用于解決課題的手段根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，光學(xué)式位移傳感器的特征在于，具有線狀動(dòng)力傳遞部件，其在長(zhǎng)度方向上移動(dòng)；保持部件，其以能夠在長(zhǎng)度方向上移動(dòng)的方式保持所述線狀動(dòng)力傳遞部件；光學(xué)元件，其具有沿著所述線狀動(dòng)力傳遞部件的移動(dòng)方向連續(xù)變化的光學(xué)特性；發(fā)出光的光源；受光部，其將入射的光的光學(xué)特性轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；線狀光傳送部件，其引導(dǎo)從所述光源發(fā)出的光使該光射出到所述光學(xué)元件，并且將從所述光學(xué)元件入射的光引導(dǎo)至所述受光部，并相對(duì)于所述光學(xué)元件具有恒定距離地保持有從所述光源發(fā)出的光的出射位置和從所述光學(xué)元件入射的所述光的入射位置；以及計(jì)算部，其根據(jù)所述受光部輸出的電信號(hào)，計(jì)算所述線狀動(dòng)力傳遞部件的移動(dòng)方向上的所述線狀動(dòng)力傳遞部件與所述保持部件之間的移位量。此外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，操作裝置的特征在于，具有長(zhǎng)且細(xì)徑的管狀部件；線狀動(dòng)力傳遞部件，其被貫穿插入到所述管狀部件；動(dòng)作部，其配置于所述管狀部件的一端，固定所述線狀動(dòng)力傳遞部件的一端，并且通過該線狀動(dòng)力傳遞部件在長(zhǎng)度方向上的移動(dòng)進(jìn)行彎曲動(dòng)作；驅(qū)動(dòng)部，其固定所述線狀動(dòng)力傳遞部件的另一端，并且使該線狀動(dòng)力傳遞部件在長(zhǎng)度方向上移動(dòng)；權(quán)利要求I所述的光學(xué)式位移傳感器，其計(jì)測(cè)所述線狀動(dòng)力傳遞部件的移位量；以及運(yùn)算部，其根據(jù)由所述光學(xué)式位移傳感器計(jì)測(cè)的所述線狀動(dòng)力傳遞部件的移位量計(jì)算所述動(dòng)作部的彎曲角度。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，本光學(xué)式位移傳感器僅由光學(xué)元件構(gòu)成，利用伴隨線狀動(dòng)力傳遞部 件在長(zhǎng)度方向上的移位而發(fā)生變化的光學(xué)特性來檢測(cè)線狀動(dòng)力傳遞部件的移位量。因此根據(jù)本發(fā)明，能夠提供小型且節(jié)省空間的光學(xué)式位移傳感器。此外，能夠提供可使用該光學(xué)式位移傳感器檢測(cè)動(dòng)作部的彎曲角度的操作裝置。


圖I是作為本發(fā)明的操作裝置的第I實(shí)施方式的醫(yī)療用機(jī)械手的概略圖。圖2是示出本發(fā)明的第I實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器中的位移傳感器連桿部的結(jié)構(gòu)的一例的圖。圖3A是示出第I實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器中的反射部的結(jié)構(gòu)的一例的立體圖。圖3B是不出第I實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器中的反射部的結(jié)構(gòu)的一例的剖視圖。圖3C是不出第I實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器中的反射部的結(jié)構(gòu)的一例的俯視圖。圖4A是不出第I實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器中的位移傳感器部的結(jié)構(gòu)的一例的立體圖。圖4B是不出第I實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器中的位移傳感器部的結(jié)構(gòu)的一例的剖視圖。圖4C是不出第I實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器中的位移傳感器部的結(jié)構(gòu)的一例的剖視圖。圖5是示出第I實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器中的線的移位與反射光的強(qiáng)度的關(guān)系的一例的圖。圖6A是說明線的移位和醫(yī)療用機(jī)械手的動(dòng)作部的彎曲角度的關(guān)系的圖，是示出筆直狀態(tài)的圖。圖6B是說明線的移位和醫(yī)療用機(jī)械手的動(dòng)作部的彎曲角度的關(guān)系的圖，是示出彎曲狀態(tài)的圖。圖7是示出第I實(shí)施方式的第I變形例的光學(xué)式位移傳感器中的位移傳感器部的結(jié)構(gòu)的一例的剖視圖。圖8A是示出第I實(shí)施方式的第2變形例的光學(xué)式位移傳感器中的位移傳感器部的結(jié)構(gòu)的一例的圖。圖SB是示出第I實(shí)施方式的第2變形例的光學(xué)式位移傳感器中的位移傳感器部的結(jié)構(gòu)的另一例的圖。圖SC是示出第I實(shí)施方式的第2變形例的光學(xué)式位移傳感器中的位移傳感器部的結(jié)構(gòu)的一例的概略的剖視圖。圖8D是示出第I實(shí)施方式的第2變形例的光學(xué)式位移傳感器中的位移傳感器部的結(jié)構(gòu)的另一例的概略的剖視圖。 圖9A是示出第I實(shí)施方式的第3變形例的光學(xué)式位移傳感器中的位移傳感器部的結(jié)構(gòu)的一例的概略的剖視圖。圖9B是示出第I實(shí)施方式的第3變形例的光學(xué)式位移傳感器中的位移傳感器部的結(jié)構(gòu)的另一例的概略的剖視圖。圖10是示出第I實(shí)施方式的第4變形例的光學(xué)式位移傳感器中的位移傳感器部的結(jié)構(gòu)的一例的剖視圖。圖11是示出本發(fā)明的第2實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器中的透射板支撐部的結(jié)構(gòu)的一例的立體圖。圖12是不出第2實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器中的位移傳感器部的結(jié)構(gòu)的一例的立體圖。圖13A是不出第2實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器中的位移傳感器部的結(jié)構(gòu)的一例的剖視圖。圖13B是不出第2實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器中的位移傳感器部的結(jié)構(gòu)的一例的剖視圖。圖13C是不出第2實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器中的位移傳感器部的結(jié)構(gòu)的一例的剖視圖。圖14是示出第2實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器中的線的移位與透射光的強(qiáng)度的關(guān)系的一例的圖。圖15A是示出第2實(shí)施方式的第I變形例的光學(xué)式位移傳感器中的位移傳感器部的結(jié)構(gòu)的一例的剖視圖。圖15B是示出第2實(shí)施方式的第I變形例的光學(xué)式位移傳感器中的位移傳感器部的結(jié)構(gòu)的另一例的剖視圖。圖16A是示出第2實(shí)施方式的第2變形例的光學(xué)式位移傳感器中的位移傳感器部的結(jié)構(gòu)的一例的圖。圖16B是示出第2實(shí)施方式的第2變形例的光學(xué)式位移傳感器中的位移傳感器部的結(jié)構(gòu)的另一例的圖。圖17是示出本發(fā)明的第3實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器中的偏振片支撐部的結(jié)構(gòu)的一例的圖。圖18是示出本發(fā)明的第4實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器中的位移傳感器連桿部的周邊部分的概略的立體圖。
圖19是示出第4實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器中的位移傳感器連桿部的導(dǎo)孔的一例的立體圖。圖20是示出第4實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器中的沿著導(dǎo)孔的位移傳感器連桿部的一例的剖視圖。圖21是示出第4實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器中的線的徑向截面的一例的圖。圖22是示出第4實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器中的線的軸向截面的一例的圖。
圖23是示出第4實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器中的位移傳感器連桿部和線的截面的一例的圖。圖24是示出第4實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器中的線的移位與反射光的強(qiáng)度的關(guān)系的一例的圖。圖25A是示出第4實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器中的位移傳感器連桿部和線的變形例的主要部分的一例的側(cè)視圖。圖25B是示出第4實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器中的位移傳感器連桿部和線的變形例的主要部分的一例的立體圖。
具體實(shí)施例方式[第I實(shí)施方式]參照附圖來說明本發(fā)明的第I實(shí)施方式。在本實(shí)施方式的說明中，列舉醫(yī)療用機(jī)械手作為操作裝置的例子。當(dāng)然，本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)也可以應(yīng)用于內(nèi)窺鏡或處置器具等其他的操作裝置。如圖I所示，作為本發(fā)明的第I實(shí)施方式的操作裝置的醫(yī)療用機(jī)械手具有插入到患者體內(nèi)的插入部I、使該插入部I動(dòng)作的控制裝置2、和本發(fā)明的第I實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器3。插入部I具有管狀部11、動(dòng)作部12和線13?？刂蒲b置2具有驅(qū)動(dòng)部21、控制部22、操作部23和顯部24。光學(xué)式位移傳感器3具有光纖31、位移傳感器連桿部32、位移傳感器部33和位移傳感器信號(hào)處理部34。位移傳感器信號(hào)處理部34具有光學(xué)部35和信號(hào)處理部36。管狀部11例如具有外徑10mm、長(zhǎng)度I 2m的細(xì)長(zhǎng)形狀，其一端具有例如長(zhǎng)度5 6cm左右的彎曲自如的動(dòng)作部12。該動(dòng)作部12具有利用線13的移位而被驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。即，插入部I在其內(nèi)部，在長(zhǎng)度方向上具有與這些部件的中心軸線平行的孔。線13在插入部I的長(zhǎng)度方向上貫穿插入到所述孔中。插入部I的與長(zhǎng)度方向中心軸垂直的面(以下稱作“圓周面”)內(nèi)的孔以及貫穿插入到該孔的線13的位置例如是如下位置兩個(gè)孔關(guān)于插入部I的圓周面的中心對(duì)稱，另外兩個(gè)孔以插入部I的圓周面的中心為對(duì)稱軸相對(duì)于上述兩個(gè)孔旋轉(zhuǎn)90度且對(duì)稱。分別貫穿插入到所述插入部的4個(gè)孔的4根線13的一端固定于動(dòng)作部12的不與管狀部11連接一端(前端側(cè))的附近，另一端與驅(qū)動(dòng)部21連接，該驅(qū)動(dòng)部21設(shè)置于管狀部11的與連接有動(dòng)作部12的一端不同的另一端側(cè)(基端側(cè))的驅(qū)動(dòng)部21連接。驅(qū)動(dòng)部21例如是旋轉(zhuǎn)型電機(jī)和帶輪的組合或直線型的電機(jī)等。4根線13分別與電機(jī)或帶輪連接?；蛘?，具有如下結(jié)構(gòu)關(guān)于插入部I的圓周面的中心對(duì)稱的兩根線13分別一體化并構(gòu)成2組線13，該2組線13分別卷繞到各個(gè)帶輪。該驅(qū)動(dòng)部例如與插入部I 一體構(gòu)成，經(jīng)由未圖示的連接器與例如計(jì)算機(jī)等的控制部連接。
控制部22通過未圖示的照相機(jī)，基于將該插入部I的動(dòng)作部和處置部位等收納到同一視野而拍攝的圖像的信號(hào)，將該圖像顯示到由顯示器等構(gòu)成的顯示部24上。操作者為了在觀察該照相機(jī)拍攝并顯示在顯示部24上的圖像的同時(shí)，使動(dòng)作部12進(jìn)行想要的動(dòng)作，對(duì)例如操縱桿或把手等操作部23進(jìn)行操作。操作部23將操作者輸入的信號(hào)輸出到控制部22。控制部22根據(jù)從操作部23輸入的信號(hào)，用預(yù)定的計(jì)算方法生成動(dòng)作部21進(jìn)行動(dòng)作所需的用于使驅(qū)動(dòng)部21的電機(jī)動(dòng)作的信號(hào)，并將該信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)部21。驅(qū)動(dòng)部21根據(jù)從控制部22輸入的該信號(hào)使電機(jī)動(dòng)作。其結(jié)果，線13被送出或牽引，并在插入部I的長(zhǎng)度方向上移動(dòng)。動(dòng)作部12通過該線13的移位而發(fā)生彎曲。例如，在牽引I根線、并送出關(guān)于動(dòng)作部12的圓周面中心處于與該線對(duì)稱的位置的線的情況下，動(dòng)作部12相對(duì)于該中心軸朝被牽引的線所處位置的方向彎曲。動(dòng)作部12在關(guān)于插入部I的圓周面中心旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的位置具有2組關(guān)于該中心對(duì)稱的2根線，因此能夠朝所有的方向自由彎曲。管狀部11例如作為長(zhǎng)且細(xì)徑的管狀部件發(fā)揮功能。線13例如作為線狀動(dòng)力傳遞 部件發(fā)揮功能。動(dòng)作部12例如作為固定線狀動(dòng)力傳遞部件的一端，并且通過線狀動(dòng)力傳遞部件在長(zhǎng)度方向上的移動(dòng)進(jìn)行彎曲動(dòng)作的動(dòng)作部發(fā)揮功能。驅(qū)動(dòng)部21例如作為固定線狀動(dòng)力傳遞部件的另一端，并且使線狀動(dòng)力傳遞部件在長(zhǎng)度方向上移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部發(fā)揮功能。如圖I所示，在插入部I的管狀部11的所述動(dòng)作部12附近，配設(shè)有本實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器中的計(jì)測(cè)部即圓柱形狀的位移傳感器連桿部32。在本實(shí)施方式中，位移傳感器連桿部32配設(shè)于管狀部11，但也可以配設(shè)為動(dòng)作部12的一部分。如圖2所示，位移傳感器連桿部32具有在其長(zhǎng)度方向與中心軸平行配置的圓柱形狀的位移傳感器部33。位移傳感器部33的數(shù)量與線13的根數(shù)相同，在本實(shí)施方式中為4個(gè)。位移傳感器部33在圓周面上的位置取決于線13在插入部I中的貫通位置。線13貫通位移傳感器部33。如圖3A所,與該貫通部對(duì)應(yīng)地設(shè)置有反射部41。圖3A是反射部41的立體圖。圖3B示出剖切反射部41的圓周面后的剖視圖。圖3C示出從與反射面42相對(duì)的方向觀察到的反射部41的俯視圖。反射部41形成如下形狀用與細(xì)長(zhǎng)的圓筒形狀的中心軸平行的面剖切該圓筒形狀并在長(zhǎng)度方向上設(shè)置了平面。所述平面構(gòu)成了反射面42。反射面42在其面內(nèi)根據(jù)長(zhǎng)度方向的位置，將光反射率設(shè)為不同。在本實(shí)施方式中，反射面42的光反射率從反射面42的長(zhǎng)度方向的一端朝另一端連續(xù)發(fā)生變化。該反射面42例如用如下方式形成通過涂敷在反射部41上形成恒定反射率的部件后，在其上載置透射率連續(xù)發(fā)生變化的ND濾光片。另外，該反射率的不同不限于模擬的連續(xù)變化，也可以是在數(shù)字上連續(xù)的變化。即，該反射率只要滿足所需的分辨率則也可以離散發(fā)生變化。反射部41用線13貫穿插入的方式而被固定于線。此外，反射部41 (和反射面42)也可以由具有柔性、且根據(jù)線13的彎曲而彎曲的部件構(gòu)成。反射部41例如作為如下部件發(fā)揮功能柱狀形狀的光反射體支撐部件，其軸線與在長(zhǎng)度方向上移動(dòng)的線狀動(dòng)力傳遞部件的中心軸線平行，并且具有與該軸線平行的平面；或者設(shè)置成能夠相對(duì)于線狀動(dòng)力傳遞部件一體移動(dòng)的光學(xué)元件支撐部件。反射面42例如作為如下部件發(fā)揮功能光學(xué)元件，其具有沿著線狀動(dòng)力傳遞部件的移動(dòng)方向連續(xù)發(fā)生變化的光學(xué)特性；或者反射率沿著所述移動(dòng)方向連續(xù)發(fā)生變化的光反射體。如圖4A所示，在位移傳感器部33中，導(dǎo)入光纖31的一端。圖4A示出位移傳感器部的立體圖。圖4B示出在該位移傳感器部33的長(zhǎng)度方向上，沿著圖4C所示的4B-4B線的截面的圖。圖4C示出圖4B中的4C-4C線箭頭截面。固定于線13的反射部41貫穿插入在反射部用孔43 (支撐部件孔)中，該反射部用孔43在長(zhǎng)度方向上與位移傳感器部33的中心軸平行地貫通位移傳感器部33，由反射部用孔43和反射部41形成嵌合結(jié)構(gòu)。反射部41沿著反射部用孔43滑動(dòng)自如。并且，在位移傳感器部33內(nèi)與反射部用孔43平行地設(shè)置有光纖用孔44，光纖31插入到該光纖用孔44而被固定。光纖31的端部處于該位移傳感器部33內(nèi)。在光纖31的端部位置配設(shè)有棱鏡46。在位移傳感器部33內(nèi)，在所述反射部用孔43與該棱鏡46之間，還具有與所述反射部用孔43垂直的孔即光路孔45。利用這種結(jié)構(gòu)，光纖31的端部與光路孔45的一端用棱鏡46以光學(xué)方式連接。光纖31通過管狀部11內(nèi)，與該位移傳感器部33連接一端(前端側(cè))的另一端(基端側(cè))經(jīng)由未圖示的光連接器等與位移傳感器信號(hào)處理部34連接，該位移傳感器信號(hào)處理部34設(shè)置于管狀部11的與配設(shè)有動(dòng)作部12的一端(前端側(cè))相反側(cè)的一端(基端側(cè))的外部。如上所述，位移傳感器信號(hào)處理部34具有光學(xué)部35和信號(hào)處理部36。光學(xué)部35具有光源351、透鏡和受光元件352。所述光纖31與光學(xué)部35連接。 光學(xué)部35內(nèi)的光源351構(gòu)成為福射恒定強(qiáng)度的光。光學(xué)部35內(nèi)的透鏡等光學(xué)部件將光源351輻射的光引導(dǎo)至光纖31。光纖31將所述光傳播到位移傳感器部33。處于光纖31的端部的棱鏡46使通過光纖31引導(dǎo)的光的行進(jìn)方向改變90度，并通過光路孔45將光照射到反射部41的反射面42。此處，與反射面42的移動(dòng)方向平行即與線13平行地保持光纖31，以及在用于將光纖31引導(dǎo)的光垂直照射到反射面42的光路變換中使用棱鏡46有助于本實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器的小型化。光學(xué)部35內(nèi)的光源351例如作為發(fā)出光的光源發(fā)揮功能。光纖31例如作為引導(dǎo)從光源發(fā)出的光井射出到光學(xué)元件的線狀光傳送部件發(fā)揮功能。棱鏡46例如作為使線狀光傳送部件的光路朝向光學(xué)元件的光路變換部件發(fā)揮功能。所述反射面42對(duì)所入射的光進(jìn)行反射。此時(shí),在為了使插入部I的動(dòng)作部12動(dòng)作而使線13在其長(zhǎng)度方向上移動(dòng)時(shí)，固定于線13的反射部41也伴隨線13的移動(dòng)而在長(zhǎng)度方向上移動(dòng)。如上所述，設(shè)置于反射部41的反射面42的光反射率在長(zhǎng)度方向上連續(xù)發(fā)生變化。反射面42也伴隨反射部41的移動(dòng)而移動(dòng)，與此相對(duì),將向反射面42射出光的光纖31的端部、棱鏡46以及光路孔45固定到位移傳感器部33。即，在位移傳感器部33中相對(duì)于反射面42具有恒定距離地保持光從光源351的出射位置。因此，對(duì)朝向反射面42射出的光進(jìn)行反射的部分的反射面42的反射率根據(jù)線13的移位發(fā)生變化。因此，入射到反射面42并被反射的光的強(qiáng)度根據(jù)線13的移位發(fā)生變化。此外，如上所述反射部41與位移傳感器部33的反射部用孔43成為嵌合結(jié)構(gòu)。因此，反射部41在位移傳感器部33內(nèi)不發(fā)生變形，因此所述光的光路長(zhǎng)度不發(fā)生變化。圖5示出線13的移位與反射光的強(qiáng)度的關(guān)系的一例。位移傳感器部33例如作為可移動(dòng)地保持設(shè)置有光學(xué)元件的部分的線狀動(dòng)カ傳遞部件的保持部件發(fā)揮功能。此外，位移傳感器部33例如作為相對(duì)于所述光學(xué)元件具有恒定距離地保持線狀光傳送部件的光的出射位置和入射位置的保持部件發(fā)揮功能。在本實(shí)施方式中，為了使光纖13兼用作引導(dǎo)從光學(xué)部35射出到反射面42的光的線狀光傳送部件和將從反射面42反射的光引導(dǎo)至光學(xué)部35的線狀光傳送部件，使反射面42反射的光通過與向反射面42射出時(shí)相同的光路來弓丨導(dǎo)至光學(xué)部35。即，反射面42反射的光通過光路孔45入射到棱鏡46。棱鏡46使所述反射光的行進(jìn)方向改變90度，并將該反射光引導(dǎo)至光纖31。光纖31將所述反射光傳播到光學(xué)部35。光纖31例如作為將從光學(xué)元件入射的光引導(dǎo)至受光部的線狀光傳送部件發(fā)揮功能。在以上的說明中，使用了作為線狀光傳送部件的光纖31、棱鏡46以及光學(xué)部35內(nèi)的光學(xué)部件，但還可以進(jìn)ー步設(shè)置使光纖31的射出光成為準(zhǔn)直光的凸透鏡或球面透鏡等。光學(xué)部35內(nèi)的受光元件352接收由所述反射面42反射并經(jīng)由光纖31傳播來的光，生成與光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。光學(xué)部35將所生成的電信號(hào)輸出到信號(hào)處理部36。信號(hào)處理部36對(duì)從光學(xué)部35輸入的電信號(hào),進(jìn)行作為在位移傳感器中進(jìn)行的一般的信號(hào)處理的波形處理等預(yù)定處理。信號(hào)處理部36將所得到的信號(hào)處理的結(jié)果的信號(hào)輸出到控制部 22?？刂撇?2根據(jù)從信號(hào)處理部36輸入的信號(hào)，使用已知信號(hào)與移位的關(guān)系計(jì)算線13的移位量。在本實(shí)施方式中，在位移傳感器部33中固定從光纖31射出來自光源351的光的出射位置、以及將由反射面42反射后的光入射到光纖31的入射位置。因此，線13的移位量成為線13與位移傳感器部33之間的移位量。光學(xué)部35內(nèi)的受光元件352例如作為將從光學(xué)元件傳播來的光的光學(xué)特性轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的受光部發(fā)揮功能。信號(hào)處理部36例如作為計(jì)算線狀動(dòng)力傳遞部件與保持部件之間的移位量的計(jì)算部發(fā)揮功能?？刂撇?2根據(jù)這樣計(jì)算出的線13的移位量計(jì)算動(dòng)作部12的彎曲角度。根據(jù)線13的移位量計(jì)算動(dòng)作部12的彎曲角度的方法各種各樣。I個(gè)方法是ー邊實(shí)際使線13的移位量進(jìn)行各種改變一邊測(cè)量動(dòng)作部12的彎曲角度，并導(dǎo)出其關(guān)系式?；蛘撸梢灾瞥删€13的移位量與動(dòng)作部12的彎曲角度的關(guān)系的表，并讀出該表。由此，控制部22例如作為根據(jù)線狀動(dòng)力傳遞部件的移位量計(jì)算動(dòng)作部的彎曲角度的運(yùn)算部發(fā)揮功能。參照?qǐng)D6A和6B說明根據(jù)線13的移位量求出動(dòng)作部12的彎曲角度的另一方法。如圖6A所示，在動(dòng)作部12的前端附近，有安裝線13的線安裝位置Pl。在動(dòng)作部12中，有在牽引線13時(shí)彎曲的部分的最基端側(cè)的彎曲開始位置P2。將線安裝位置Pl與彎曲開始位置P2之間在中心軸線C上的長(zhǎng)度設(shè)為し將中心軸線C到線安裝位置Pl的徑向長(zhǎng)度設(shè)為r。如圖6B所示，驅(qū)動(dòng)部21在將一方的線13牽引Λ χ，另一方的線13送出Ax時(shí)，在Pl到Ρ2的曲率在任意ー個(gè)位置都相同的情況下，L不發(fā)生變化，因此線13的移位量ΛΧ相對(duì)于彎曲開始位置Ρ2與線安裝位置Pl之間的角度Θ的關(guān)系成為Θ=ΛΧ/Γ。此處說明了關(guān)于I組動(dòng)作部12的中心處于對(duì)稱的位置的線13，但在同時(shí)牽引和送出多組線13的情況下上式也成立。因此，如果求出線13的移位，則也求出動(dòng)作部12的彎曲量。如上所述，本實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器在插入部I內(nèi)僅使用光纖31和棱鏡46等光學(xué)部件構(gòu)成，并且即使動(dòng)作部的關(guān)節(jié)數(shù)増加，位移傳感器連桿部32的數(shù)量也不增加。因此，本實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器能夠小型化，還能夠搭載于直徑為10_以下的細(xì)徑的醫(yī)療用機(jī)械手。此外，在插入部I內(nèi)，沒有為了用于位移傳感器而使用電氣部件，因此不需要電源線和信號(hào)線的布線，從而節(jié)省空間。本實(shí)施方式的操作裝置能夠通過將光學(xué)式位移傳感器的位移傳感器連桿部32設(shè)置于動(dòng)作部12附近，更準(zhǔn)確地求出動(dòng)作部12的實(shí)際移位。在ー邊使用通過本光學(xué)式位移傳感器得到的實(shí)際移位與目標(biāo)移位的差分進(jìn)行反饋控制ー邊使驅(qū)動(dòng)部21的電機(jī)動(dòng)作時(shí)，能夠提高動(dòng)作部12的定位精度。在本實(shí)施方式中，在插入部I內(nèi)沒有使用任何電氣部件，因此設(shè)置于插入部I的光學(xué)式位移傳感器的計(jì)測(cè)部即位移傳感器連桿部32在使用時(shí)不會(huì)受到電噪聲的影響。并且由于相同理由，插入部I的滅菌和清洗也容易。如果在插入部I的前端內(nèi)置照相機(jī)，則操作者能夠ー邊在顯示部24上觀察插入部I的前端所朝方向的圖像，ー邊對(duì)操作部進(jìn)行操作。由此，能夠容易地使動(dòng)作部12進(jìn)行想要的動(dòng)作。接著，參照附圖來說明本實(shí)施方式的變形例。此處，對(duì)與本實(shí)施方式相同的部分標(biāo)注相同標(biāo)號(hào)并省略其說明。
首先，參照與本實(shí)施方式中的圖4C相當(dāng)?shù)膱D7，說明本實(shí)施方式的第I變形例的光學(xué)式位移傳感器。在本變形例中，為了防止反射部41相對(duì)于位移傳感器部33在圓周方向上旋轉(zhuǎn)，在位移傳感器部33和反射部41中分別設(shè)置凹部和凸部，并構(gòu)成為凹部和凸部嵌合。圖7所示的形狀是ー個(gè)例子，反射部41和位移傳感器部33的截面形狀只要是相互嵌合并且不旋轉(zhuǎn)的形狀，則可以是任何形狀。接著，參照與本實(shí)施方式中的圖3A相當(dāng)?shù)膱D8A和8B，說明本實(shí)施方式的第2變形例的光學(xué)式位移傳感器。反射部41的形狀可以如圖8A所示那樣是具有貫穿插入線13的中間空間的四棱柱，也可以如圖8B所示那樣是具有貫穿插入線13的中間空間的三棱柱。圖8C和8D是圖8A和圖8B的各個(gè)情況下的、與本實(shí)施方式中的圖4C相當(dāng)?shù)钠室晥D。如這些圖所示，所述反射部41與位移傳感器部33形成嵌合結(jié)構(gòu)。能夠利用這種形狀，與第I變形例同樣地防止反射部41相對(duì)于位移傳感器部33的圓周方向的旋轉(zhuǎn)。其結(jié)果，能夠穩(wěn)定進(jìn)行向反射部41的光照射和來自反射部41的反射光的接收。另外，在第I實(shí)施方式及其第I和第2變形例中，反射部41可以不具有線13貫穿插入的中間空間，而是在反射部41的長(zhǎng)度方向兩端面上固定線13的結(jié)構(gòu)。接著，參照與本實(shí)施方式中的圖4B相當(dāng)?shù)膱D9A和9B，說明本實(shí)施方式的第3變形例的光學(xué)式位移傳感器。在圖9A所示的變形例中，將本實(shí)施方式中的位移傳感器部33的棱鏡46置換為反射鏡47。S卩，通過光纖31將從光學(xué)部35的光源351射出的光引導(dǎo)至反射鏡47。反射鏡47將引導(dǎo)來的所述光的行進(jìn)方向改變90度。經(jīng)由光路孔45將所述光照射到反射部41。此外，在圖9B所示的變形例中，光纖31貫穿插入到光纖用孔44中，在光纖用孔44的端部彎曲，并貫穿插入到光路孔45中。在圖9A和9B的任意一個(gè)結(jié)構(gòu)中，都將待傳播的光垂直照射到反射部41的反射面42。反射面42的反射光被光纖31通過與入射光相同的光路引導(dǎo)至光學(xué)部35。由此，反射鏡71和光纖31的彎曲部例如作為使線狀光傳送部件的光路朝向光學(xué)元件的光路變換部件發(fā)揮功能。接著，參照與本實(shí)施方式中的圖4C相當(dāng)?shù)膱D10，說明本實(shí)施方式的第4變形例的光學(xué)式位移傳感器。在本變形例中，將向反射面42的入射光的光路和來自反射面42的反射光的光路設(shè)為不同。S卩，將光學(xué)部35內(nèi)的光源351福射的光引導(dǎo)至光纖31。光纖31a將所述光傳播到位移傳感器部。處于光纖31a的端部的棱鏡46a改變通過光纖31a引導(dǎo)的光的行進(jìn)方向，并通過光路孔45a將光照射到反射部41的反射面42。反射面42反射的光通過光路孔45b入射到棱鏡46b。棱鏡46b改變所述反射光的行進(jìn)方向，并將該光引導(dǎo)至光纖31b。光纖31b將所述反射光傳播到光學(xué)部35。由此,光纖31a例如作為將光從光源引導(dǎo)至所述光學(xué)元件的第I線狀光傳送體發(fā)揮功能，光纖31b例如作為將光從光學(xué)元件引導(dǎo)至所述受光部的第2線狀光傳送體發(fā)揮功能。可以分別組合使用第3變形例、第4變形例以及第I或第2變形例。[第2實(shí)施方式]參照附圖來說明本發(fā)明的第2實(shí)施方式。此處，限定為與第I實(shí)施方式的不同點(diǎn)進(jìn)行說明。對(duì)與第I實(shí)施方式相同的部分標(biāo)注相同標(biāo)號(hào)并省略其說明。在第I實(shí)施方式中，在位移傳感器部33內(nèi)設(shè)置光反射率根據(jù)長(zhǎng)度方向的位置發(fā)生變化的反射面42。在第I實(shí)施方式中，不出了如下的光學(xué)式位移傳感器將由光纖31引導(dǎo)的光照射到該反射面42，得到反射光，根據(jù)反射光強(qiáng)度計(jì)測(cè)反射面42的位置、即線13的移位。在第2實(shí)施方式中，在位移傳感器部33內(nèi)，替代將光反射率設(shè)為不同的部件，而設(shè)置將光透射率設(shè)為不同的部件。 S卩，如圖11所示，本第2實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器替代所述第I實(shí)施方式中的反射部41，而具有透射板支撐部51和透射板52。透射板支撐部51例如形成貫穿插入了線13的細(xì)長(zhǎng)的圓筒形狀，并在圓筒的外部支撐透射板52。透射板52例如形成細(xì)長(zhǎng)的平板形狀，安裝成與透射板支撐部51的圓周面垂直且透射板支撐部51的中心軸與透射板52的長(zhǎng)度方向平行。透射板52的光透射率根據(jù)其長(zhǎng)度方向的位置而不同。如圖11所示，在本實(shí)施方式中，透射板52的光透射率從長(zhǎng)度方向的一端朝另一端連續(xù)發(fā)生變化。該光透射率的不同可以不是模擬的連續(xù)變化，而是數(shù)字的連續(xù)變化。透射板支撐部51用貫穿插入線13的方式而被固定于線。并且，透射板支撐部51和透射板52由具有柔性的部件形成，根據(jù)線的彎曲而彎曲。由此，透射板支撐部51例如作為設(shè)置成可相對(duì)于線狀動(dòng)カ傳遞部件一體移動(dòng)的光學(xué)元件支撐部件發(fā)揮功能。透射板52例如作為如下部件發(fā)揮功能光學(xué)元件，其具有沿著線狀動(dòng)力傳遞部件的移動(dòng)方向連續(xù)發(fā)生變化的光學(xué)特性；或者透射率沿著所述移動(dòng)方向連續(xù)發(fā)生變化的光透射體。在本實(shí)施方式中，如圖12、13A、13B和13C所示，在位移傳感器部33中，導(dǎo)入了光纖31a和光纖31b。固定于線13的透射板支撐部51貫穿插入透射板支撐部用孔53 (支撐部件孔)，用透射板支撐部51以及透射板52和透射板支撐部用孔53形成嵌合結(jié)構(gòu)，所述透射板支撐部用孔53在長(zhǎng)度方向上與位移傳感器部33的中心軸平行地貫通位移傳感器部33，并與透射板支撐部51以及透射板52的形狀對(duì)應(yīng)。透射板支撐部51以及透射板52沿著透射板支撐部用孔53滑動(dòng)自如。位移傳感器部33與透射板支撐部用孔53平行地具有光纖用孔44a和光纖用孔44b。光纖用孔44a和光纖用孔44b例如處于以貫穿插入透射板支撐部用孔53的透射板52為對(duì)稱軸的對(duì)稱位置。光纖31a和光纖31b分別被插入并固定到該光纖用孔44a和光纖用孔44b中。位移傳感器部33在其內(nèi)部，在光纖用孔44a和光纖用孔44b的端部、且夾著透射板52對(duì)峙的位置具有棱鏡46a和棱鏡46b。位移傳感器部33在連接棱鏡46a和棱鏡46b的位置具有光路孔54a和光路孔54b。棱鏡46a和棱鏡46b使光路改變90度，以夾著透射板52、光路孔54a和光路孔54b，連接光纖31a和光纖31b的光路。與第I實(shí)施方式同樣,光纖31a將光學(xué)部35內(nèi)的光源351福射的光傳播到位移傳感器部。處于光纖31a的端部的棱鏡46a使通過光纖31a引導(dǎo)的光的行進(jìn)方向改變90度，并通過光路孔54a將光照射到透射板52。
入射的光透過透射板52。此時(shí)，在為了使插入部I的動(dòng)作部12動(dòng)作而使線13在其長(zhǎng)度方向上移動(dòng)時(shí)，固定于線13的透射板支撐部51也伴隨線13的移動(dòng)而在長(zhǎng)度方向上移動(dòng)。設(shè)置于透射板支撐部51的透射板52的光透射率在長(zhǎng)度方向上連續(xù)發(fā)生變化，因此入射并透過透射板52的透射光的強(qiáng)度根據(jù)線13的移位發(fā)生變化。透射板52與位移傳感器部33的透射板支撐部用孔53成為嵌合結(jié)構(gòu)，在位移傳感器部33內(nèi)不發(fā)生變形，因此光路不發(fā)生變化。圖14示出線13的移位與透射光的強(qiáng)度的關(guān)系的一例。透過透射板52的光通過光路孔54b入射到棱鏡46b。棱鏡46使所述透射光的行進(jìn)方向改變90度，并將該透射光引導(dǎo)至光纖31b。光纖31b將所述透射光傳播到光學(xué)部35。與第I實(shí)施方式同樣，傳播到光學(xué)部35的所述透射光被進(jìn)行信號(hào)處理。結(jié)果求出線13的移位。由此，光纖31a例如作為引導(dǎo)來自光源的光井射出到光透射體的第I線狀光傳送體發(fā)揮功能。光纖31b例如作為入射透過所述光透射體后的光并將其引導(dǎo)至受光部的第2線狀光傳送體發(fā)揮功能。
與第I實(shí)施方式同樣,本實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器在插入部I內(nèi)僅使用光纖和棱鏡等光學(xué)部件，而沒有使用電氣部件。因此，不需要電源線和信號(hào)線的布線。并且，即使動(dòng)作部的關(guān)節(jié)數(shù)増加，位移傳感器連桿部32的數(shù)量也不增加。因此，本實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器可實(shí)現(xiàn)小型且節(jié)省空間。此外，在本實(shí)施方式中，與第I實(shí)施方式同樣，能夠通過將光學(xué)式位移傳感器的位移傳感器連桿部設(shè)置于動(dòng)作部12附近，更準(zhǔn)確地求出動(dòng)作部12的實(shí)際移位。其結(jié)果，能夠提高插入部I的定位精度。在插入部I內(nèi)沒有使用電氣部件，因此設(shè)置于插入部I的光學(xué)式位移傳感器的計(jì)測(cè)部即位移傳感器連桿部在使用時(shí)不會(huì)受到電噪聲的影響。并且該插入部I的滅菌和清洗也容易。接著，參照附圖來說明第2實(shí)施方式的變形例。此外，對(duì)與該實(shí)施方式相同的部分標(biāo)注相同標(biāo)號(hào)并省略其說明。圖15A和15B相當(dāng)于本實(shí)施方式中的圖13C。如該圖15A和15B所示，本實(shí)施方式的第I變形例的光學(xué)式位移傳感器不將透射板支撐部設(shè)為圓柱形狀而設(shè)為了三棱柱或四棱柱。與第I實(shí)施方式及其變形例同樣，透射板支撐部51可以不具有線13貫穿插入的中間空間，而是在透射板支撐部51的長(zhǎng)度方向兩端面上固定線13的結(jié)構(gòu)。接著，參照與本實(shí)施方式中的圖13B相當(dāng)?shù)膱D16A和16B，說明本實(shí)施方式的第2變形例的光學(xué)式位移傳感器。與所述第I實(shí)施方式的第2變形例同樣，在第2實(shí)施方式中，可以如圖16A所不,將位移傳感器部33的棱鏡46a和46b分別置換為反射鏡47a和47b,可以如圖16B所示，使光纖31a和31b彎曲。在置換為了反射鏡47a和47b的情況下,通過光纖31a將從光學(xué)部35的光源351射出的光引導(dǎo)至反射鏡47a。反射鏡47a將引導(dǎo)來的所述光的行進(jìn)方向改變90度。所述光通過光路孔54a，透過透射板52，并通過光路孔54b到達(dá)反射鏡47b。反射鏡47b使所述光的行進(jìn)方向改變90度，并將該光引導(dǎo)至光纖3 Ib。在使光纖31a和31b彎曲的情況下，光纖31a和光纖31b分別貫穿插入到光纖用孔44a和44b中，在光纖用孔44a和44b的端部彎曲，并分別貫穿插入到光路孔54a和54b中。無論是哪ー個(gè)結(jié)構(gòu)，傳播的光都與透射板52垂直地透過透射板52。
可以與第I變形例組合使用第2變形例。[第3實(shí)施方式]參照附圖來說明本發(fā)明的第3實(shí)施方式。此處，限定為與第2實(shí)施方式的不同點(diǎn)進(jìn)行說明。對(duì)與第2實(shí)施方式相同的部分標(biāo)注相同標(biāo)號(hào)并省略其說明。在所述第2實(shí)施方式中，在位移傳感器部33內(nèi)設(shè)置光透射率根據(jù)長(zhǎng)度方向的位置發(fā)生變化的透射板52。作為第2實(shí)施方式，示出了如下的光學(xué)式位移傳感器將由光纖31a引導(dǎo)的光照射到該透射板52，得到透射光，根據(jù)透射光強(qiáng)度計(jì)測(cè)透射板52的位置、即線13的移位。在第3實(shí)施方式中，在位移傳感器部33內(nèi)，替代將光透射率設(shè)為不同的部件，而設(shè)置將偏振特性設(shè)為不同的部件。如圖17所示，第3實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器分別將參照?qǐng)D11說明的第2實(shí)施方式中的透射板支撐部51變更為偏振片支撐部61、將透射板52變更為偏振片62。其他結(jié)構(gòu)與第2實(shí)施方式相同。偏振片62的偏振特性根據(jù)其長(zhǎng)度方向的位置而不同。在本實(shí) 施方式中，如圖17所示，根據(jù)偏振片62的長(zhǎng)度方向的位置，偏振的角度以所需的分辨率離散不同。由此，偏振片支撐部61例如作為設(shè)置成可相對(duì)于線狀動(dòng)カ傳遞部件一體移動(dòng)的光學(xué)元件支撐部件發(fā)揮功能。偏振片62例如作為光學(xué)元件發(fā)揮功能，該光學(xué)元件具有沿著線狀動(dòng)カ傳遞部件的移動(dòng)方向連續(xù)不同的光學(xué)特性。本實(shí)施方式的位移傳感器部33與參照?qǐng)D12、13A、13B和13C說明的第2實(shí)施例中的位移傳感器部33相同，不同點(diǎn)為分別將透射板支撐部51變更為偏振片支撐部61、將透射板52變更為偏振片62。與第2實(shí)施方式同樣，光纖31a將光學(xué)部16內(nèi)的光源351輻射的所述光傳播到位移傳感器部。處于光纖31a的端部的棱鏡46a是全反射棱鏡。棱鏡46a使通過光纖31a引導(dǎo)的光的行進(jìn)方向改變90度，并通過光路孔54a將光照射到偏振片62。偏振片62在使所入射的光透過時(shí)偏振。此時(shí)，在為了使插入部I的動(dòng)作部12動(dòng)作而使線13在其長(zhǎng)度方向上移動(dòng)時(shí)，固定于線13的偏振片支撐部61也伴隨線13的移動(dòng)而在長(zhǎng)度方向上移動(dòng)。設(shè)置于偏振片支撐部61的偏振片62的偏振角度沿長(zhǎng)度方向而不同，因此入射并透過偏振片62的透射光的偏振的角度根據(jù)線13的移位發(fā)生變化。透過偏振片62的光通過光路孔54b入射到棱鏡46b。棱鏡46是全反射棱鏡,使光的行進(jìn)方向改變90度,并將光引導(dǎo)至光纖31b。與第2實(shí)施方式同樣，光纖31b將所述透射光傳播到光學(xué)部35。光學(xué)部35具有旋轉(zhuǎn)的偏振片等、能夠得到偏振的角度信息的器具，能夠得知透射光的偏振的角度變化。通過得知透射光的偏振的角度變化，得到線13的相對(duì)移位信息。由此，光纖31a例如作為引導(dǎo)來自光源的光井射出到光透射體的第I線狀光傳送體發(fā)揮功能。光纖31b例如作為入射透過所述光透射體后的光井引導(dǎo)至受光部的第2線狀光傳送體發(fā)揮功能。與第I和第2實(shí)施方式同樣,本實(shí)施方式的光學(xué)式位移傳感器在插入部I內(nèi)僅使用光纖和全反射棱鏡等光學(xué)元件，而不使用電氣部件。因此，不需要電源線和信號(hào)線的布線。并且，即使動(dòng)作部的關(guān)節(jié)數(shù)増加，光學(xué)元件的數(shù)量也不增加。其結(jié)果，本光學(xué)式位移傳感器可實(shí)現(xiàn)小型且節(jié)省空間。在本實(shí)施方式中，與第I實(shí)施方式同樣，能夠通過將光學(xué)式位移傳感器的位移傳感器連桿部設(shè)置于動(dòng)作部12附近，更準(zhǔn)確地求出動(dòng)作部12的實(shí)際移位。其結(jié)果，能夠提高動(dòng)作部的定位精度。并且，在插入部I內(nèi)沒有使用電氣部件，因此設(shè)置于插入部I的光學(xué)式位移傳感器的計(jì)測(cè)部即位移傳感器連桿部在使用時(shí)不會(huì)受到電噪聲的影響。并且該插入部I的滅菌和清洗也容易。在第I或第2實(shí)施方式中，反射部41的光反射率或透射板52的光透射率根據(jù)其位置而模擬地連續(xù)不同，與其不同，本實(shí)施方式的偏振片62的偏振的角度根據(jù)其位置而離散不同。但是，以所需的分辨率離散不同，即數(shù)字地連續(xù)不同，因此能夠與上述第I和第2實(shí)施方式同樣地進(jìn)行移位量檢測(cè)。并且，在本實(shí)施方式中，利用了偏振特性，因此在本實(shí)施方式中不需要在第I和第2實(shí)施方式中所需的、與光源的輻射光的強(qiáng)度變化和光學(xué)部件中的光強(qiáng)度的衰減等光強(qiáng)度變化對(duì)應(yīng)的校正。作為本實(shí)施方式的變形例，能夠與第2實(shí)施方式的變形例設(shè)為相同。即，在第I變形例中，與參照?qǐng)D15A和15B說明的第2實(shí)施例的第I變形例相同，位移傳感器部33不限于圓柱形狀，也可以設(shè)為三棱柱或四棱柱的形狀。此外，與第I實(shí)施方式及其變形例同樣，偏振片支撐部61可以不具有線13貫穿插入的中間空間，而是在偏振片支撐部61的長(zhǎng)度方向兩端面上固定線13的結(jié)構(gòu)。在第2變形例中，可以與參照?qǐng)D16A說明的第2實(shí)施方式的第2變形例相同，將位 移傳感器部33的全反射棱鏡46a、46b置換為反射鏡47a、47b。與參照?qǐng)D16B說明的第2實(shí)施方式的第2變形例相同，光纖31a和光纖31b可以是如下結(jié)構(gòu)分別貫穿插入光纖用孔44a和44b，在光纖用孔44a和44b的端部彎曲，并分別貫穿插入到光路孔54a和54b中?？梢耘c第I變形例組合使用第2變形例。[第4實(shí)施方式]參照附圖來說明本發(fā)明的第4實(shí)施方式。此處，限定為與第I實(shí)施方式的不同點(diǎn)進(jìn)行說明。對(duì)與第I實(shí)施方式相同的部分標(biāo)注相同標(biāo)號(hào)并省略其說明。在第I實(shí)施方式中，在作為線狀動(dòng)カ傳遞部件發(fā)揮功能的線13中設(shè)置了作為光學(xué)元件、或光反射體發(fā)揮功能的反射面42。作為線狀光傳送部件發(fā)揮功能的光纖31被保持于位移傳感器部33，位移傳感器部33作為相對(duì)于上述光學(xué)元件以恒定距離保持線狀光傳送部件的光的出射位置和入射位置的保持部件發(fā)揮功能。在第4實(shí)施方式中，將作為線狀光傳送部件發(fā)揮功能的光纖31保持于作為線狀動(dòng)力傳遞部件的線413，在作為在長(zhǎng)度方向上可移動(dòng)地保持線413的保持部件發(fā)揮功能的光學(xué)式位移傳感器400中設(shè)置作為上述光學(xué)元件、或上述光反射體發(fā)揮功能的反射面442。在第4實(shí)施方式中,光學(xué)式位移傳感器400和位移傳感器連桿部432 —體形成。光學(xué)式位移傳感器400和位移傳感器連桿部432可以分開，將光學(xué)式位移傳感器400組裝到位移傳感器連桿部432中。圖18示出位移傳感器連桿部432的周邊部位的概略。如圖18所示，位移傳感器連桿部432具有4個(gè)導(dǎo)孔433。導(dǎo)孔433直線貫通位移傳感器連桿部432。4根線413分別通過4個(gè)導(dǎo)孔433。線413可相對(duì)于位移傳感器連桿部432在長(zhǎng)度方向上移動(dòng)。線413至少在后述的反射面442所處的范圍內(nèi)直線移動(dòng)。圖19示出位移傳感器連桿部432的導(dǎo)孔433。圖20示出沿著導(dǎo)孔433的位移傳感器連桿部432的截面。如圖19和圖20所示，在導(dǎo)孔433的內(nèi)表面的整周范圍內(nèi)形成反射面442。與上述第I實(shí)施方式同樣，反射面442在其面內(nèi)根據(jù)長(zhǎng)度方向的位置，將光反射率設(shè)為不同。反射面442的光反射率從反射面442的長(zhǎng)度方向的一端朝另一端連續(xù)發(fā)生變化。圖21和圖22示出線413。圖21是示出了線413的徑向截面的立體圖。圖22是線413的軸向的剖視圖。如圖21和圖22所示，線413由中空線構(gòu)成，具有在其全長(zhǎng)范圍內(nèi)延伸的中空部452。光纖31的至少一部分通過線413的中空部452內(nèi)。在線413的中空部452內(nèi)，在光纖31的前端側(cè)位置處，設(shè)置有作為光路變換部件的棱鏡46，該棱鏡46具有使從光纖31射出的光的光路彎曲的作用。棱鏡46例如使從光纖31射出的光彎折90°。線413具有光路孔45，該光路孔45是能夠進(jìn)行棱鏡46與線413的外部空間之間的光的來往的透光部。此處光路變換部件還包含通過偏轉(zhuǎn)使光路彎曲的元件、和通過反射使光路彎曲的元件，可以用反射鏡等替代棱鏡46。圖23示出位移傳感器連桿部432和線413的截面。如圖23所示，形成于線413的光路孔45與反射面442相対。在圖23中，為了容易知曉反射面442，線413的外周面與導(dǎo)孔433的反射面442具有間隙，但實(shí)際上線413和導(dǎo)孔433能夠在長(zhǎng)度方向上滑動(dòng)。在為了使圖I所示的插入部I的動(dòng)作部12動(dòng)作(彎曲)而使線413在其長(zhǎng)度方向上移動(dòng)時(shí)，光纖31和棱鏡46與線413 —起移動(dòng)。其結(jié)果，如上述第I實(shí)施方式所不，光纖31將從光源351發(fā)出的光照射到反射面442，并且將由反射面442進(jìn)行反射后的光傳送到 受光部。此時(shí)，位移傳感器連桿部432與線413的相對(duì)位置發(fā)生變化。因此，設(shè)置于位移傳感器連桿部432的導(dǎo)孔433的反射面442如上述那樣，光反射率在長(zhǎng)度方向上連續(xù)發(fā)生變化，因此入射到反射面442并被反射的光的強(qiáng)度根據(jù)線413的移位發(fā)生變化。圖24示出該線413的移位與反射光的強(qiáng)度的關(guān)系的一例。如前所述，將光纖31 (和棱鏡46)保持在線413的中空部452內(nèi)。線狀光傳送部件的光的出射位置和入射位置隔著作為中空線的線413的周壁413a，相對(duì)于所述光學(xué)元件具有恒定距離。線413被可滑動(dòng)地保持于位移傳感器連桿部432(光學(xué)式位移傳感器400)。由此,位移傳感器連桿部432 (光學(xué)式位移傳感器400)作為保持部件發(fā)揮功能。線413例如作為線狀動(dòng)カ傳遞部件發(fā)揮功能。反射面442例如作為光學(xué)元件發(fā)揮功能，該光學(xué)元件具有沿著線狀動(dòng)力傳遞部件的移動(dòng)方向連續(xù)發(fā)生變化的光學(xué)特性。設(shè)置有反射面442的位移傳感器連桿部432 (光學(xué)式位移傳感器)例如作為在長(zhǎng)度方向上可移動(dòng)地保持線狀動(dòng)力傳遞部件的保持部件發(fā)揮功能。根據(jù)線413的移位量計(jì)算動(dòng)作部12的彎曲角度的方法如上述第I實(shí)施方式所示，因此省略其說明。在本第4實(shí)施方式中，作為線狀光傳送部件的光纖31通過線413的中空部452。因此，不需要重新確保用于配置線狀光傳送部件的空間。因此，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠容易地使得插入部I小型化/細(xì)徑化。此外，在直線貫通位移傳感器連桿部432的導(dǎo)孔433的內(nèi)表面形成有反射面442，因此能夠檢測(cè)線413的直線移動(dòng)量。用中空線構(gòu)成了線413，因此加工容易，且成本方面也良好。光纖31即使彎曲損失也較小，因此能夠可靠檢測(cè)移位。光纖31能夠容易地極細(xì)化，因此能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一歩的小型化和進(jìn)ー步的細(xì)徑化。線413也可以替代由中空線構(gòu)成，而由金屬管或盤管構(gòu)成。線413未必需要在整個(gè)長(zhǎng)度范圍內(nèi)具有中空部452，可以是局部具有中空部452的結(jié)構(gòu)。并且，線413可以不具有中空部452，而如圖25A所示，是光纖31沿著線413b延伸，且在其一方的端面設(shè)置有棱鏡46的結(jié)構(gòu)。該情況下，位移傳感器連桿部432的導(dǎo)孔433的截面形狀與圖25B所示的光纖31和線413b的截面形狀大致相同。反射面442a形成于光纖31側(cè)的導(dǎo)孔433a的內(nèi)表面。此外，將反射面442直接設(shè)置于導(dǎo)孔433的內(nèi)表面，但也可以是在內(nèi)表面安裝形成有反射面442的其他部件或光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)。反射面442不需要設(shè)置在導(dǎo)孔433的內(nèi)表面的整周范圍內(nèi)，可以設(shè)置于一部分。以上，根據(jù)實(shí)施方式說明了本發(fā)明，但本發(fā)明不直接限定于上述實(shí)施方式，在實(shí)施階段當(dāng)然能夠在不脫離本發(fā)明主g的范圍內(nèi)對(duì)結(jié)構(gòu)要素進(jìn)行變形并具體化。例如，在上述實(shí)施方式中，以醫(yī)療用機(jī)械手為例進(jìn)行了說明，但在內(nèi)窺鏡或處置器具等其他的操作裝置中也同樣能夠應(yīng)用。此外，能夠通過上述實(shí)施方式公開的多個(gè)結(jié)構(gòu)要素的適當(dāng)組合形成各種發(fā)明。例如，即使從實(shí)施方式所示的全部結(jié)構(gòu)要素中刪除幾個(gè)結(jié)構(gòu)要素，也能夠解決發(fā)明要解決的課題的欄中記述的課題，并且，在能夠得到發(fā)明的效果的情況下，刪除了該結(jié)構(gòu)要素的結(jié)構(gòu)也可以作為發(fā)明而被提取。并且，可適當(dāng)組合不同實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)要素。標(biāo)號(hào)說明I :插入部；2 :控制裝置；3、400 :光學(xué)式位移傳感器；11 :管狀部；12 :動(dòng)作部；13、 413 :線；21 :驅(qū)動(dòng)部；22 :控制部；23 :操作部；24 :顯示部；31 :光纖；32、432 :位移傳感器連桿部；33 :位移傳感器部；34 :位移傳感器信號(hào)處理部；35 :光學(xué)部；36 :信號(hào)處理部；41 :反射部；42、442 :反射面；43 :反射部用孔；44 :光纖用孔；45 :光路孔；46 :棱鏡；47 :反射鏡；51 :透射板支撐部；52 :透射板；53 :透射板支撐部用孔；54a :光路孔；54b :光路孔；61 :偏振片支撐部；62 :偏振片；413a :周壁；443 :導(dǎo)孔；452 :中空部。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)式位移傳感器，其特征在于，具有 線狀動(dòng)力傳遞部件(13 ;413)，其在長(zhǎng)度方向上移動(dòng)； 保持部件(33 ;432)，其以能夠在長(zhǎng)度方向上移動(dòng)的方式保持所述線狀動(dòng)力傳遞部件；光學(xué)元件(42 ；52 ；62 ;442)，其具有沿著所述線狀動(dòng)力傳遞部件的移動(dòng)方向連續(xù)變化的光學(xué)特性； 發(fā)出光的光源(351)； 受光部(352)，其將入射的光的光學(xué)特性轉(zhuǎn)換為電信號(hào)； 線狀光傳送部件(31 ;31a、31b)，其引導(dǎo)從所述光源發(fā)出的光，使該光射出到所述光學(xué)元件，并且將從所述光學(xué)元件入射的光引導(dǎo)至所述受光部，并相對(duì)于所述光學(xué)元件具有恒定距離地保持有從所述光源發(fā)出的光的出射位置和從所述光學(xué)元件入射的所述光的入射位置；以及計(jì)算部(36)，其根據(jù)所述受光部輸出的電信號(hào)，計(jì)算所述線狀動(dòng)力傳遞部件的移動(dòng)方向上的所述線狀動(dòng)力傳遞部件與所述保持部件之間的移位量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)式位移傳感器，其特征在于， 所述光學(xué)元件(42 ；52 ;62)以能夠與所述線狀動(dòng)力傳遞部件(13)—體移動(dòng)的方式設(shè)置于所述線狀動(dòng)力傳遞部件的一部分， 所述線狀光傳送部件(31 ;31a、31b)被保持于設(shè)置有所述出射位置和所述入射位置的所述保持部件(33)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)式位移傳感器，其特征在于， 所述光學(xué)元件(42 )是反射率沿著所述移動(dòng)方向連續(xù)變化的光反射體(42)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)式位移傳感器，其特征在于， 所述光學(xué)式位移傳感器具有柱狀形狀的光學(xué)元件支撐部件(41)，該光學(xué)元件支撐部件(41)的軸線與在所述長(zhǎng)度方向上移動(dòng)的所述線狀動(dòng)力傳遞部件(13)的中心軸線平行，并且具有與該軸線平行的平面， 所述光反射體(42)設(shè)置于與所述光學(xué)元件支撐部件的所述軸線平行的平面。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)式位移傳感器,其特征在于， 所述光學(xué)元件(52)是透射率沿著所述移動(dòng)方向連續(xù)變化的光透射體。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)式位移傳感器,其特征在于， 所述光學(xué)元件(62)是偏振特性沿著所述移動(dòng)方向連續(xù)變化的偏振體。
7.根據(jù)權(quán)利要求2 6中的任意一項(xiàng)所述的光學(xué)式位移傳感器,其特征在于， 所述線狀光傳送部件(31a、31b)包含引導(dǎo)來自所述光源(351)的光并使該光射出到所述光學(xué)元件(42 ；52 ；62)的第I線狀光傳送體(31a);以及將從所述光學(xué)元件入射的光引導(dǎo)至所述受光部(352)的第2線狀光傳送體(31b)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2 6中的任意一項(xiàng)所述的光學(xué)式位移傳感器,其特征在于， 所述光學(xué)元件(42 ；52 ;62)被支撐于光學(xué)元件支撐部件(41 ；51 ;61)，該光學(xué)元件支撐部件(41 ；51 ;61)被設(shè)置成能夠相對(duì)于所述線狀動(dòng)力傳遞部件(13)—體地移動(dòng)， 所述保持部件(33)具有以能夠滑動(dòng)的方式保持所述光學(xué)元件支撐部件的支撐部件孔(43 ;53)， 所述支撐部件孔和所述光學(xué)元件支撐部件的形狀是僅在設(shè)置有該光學(xué)元件支撐部件的所述線狀動(dòng)力傳遞部件的長(zhǎng)度方向上相互相對(duì)滑動(dòng)且不在圓周方向上旋轉(zhuǎn)的嵌合形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求2 6中的任意一項(xiàng)所述的光學(xué)式位移傳感器,其特征在于，所述保持部件(33)以與所述光學(xué)元件(42 ；52 ;62)的移動(dòng)軸線平行的方式保持所述線狀光傳送部件(31 ;31a、31b)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)式位移傳感器，其特征在于， 所述保持部件(33)在所述線狀光傳送部件(31 ;31a、31b)的端面上，還具有使所述線狀光傳送部件的光路朝向所述光學(xué)元件(42 ；52 ；62)的光路變換部件(46 ；47 ;31)。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)式位移傳感器，其特征在于， 所述光學(xué)元件(442)設(shè)置于所述保持部件(432)， 所述線狀光傳送部件(31)被保持于設(shè)置有所述出射位置和所述入射位置的所述線狀動(dòng)力傳遞部件(413)。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)式位移傳感器，其特征在于， 所述光學(xué)元件(442)設(shè)置于所述保持部件(432)的保持有所述線狀動(dòng)力傳遞部件(413)的部分， 所述線狀光傳送部件被設(shè)置成相對(duì)于所述光學(xué)元件具有所述恒定距離，能夠與所述線狀動(dòng)力傳遞部件一體地移動(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的光學(xué)式位移傳感器，其特征在于， 所述光學(xué)元件(442 )是反射率沿著所述移動(dòng)方向連續(xù)變化的光反射體(442 )。
14.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的光學(xué)式位移傳感器，其特征在于， 所述線狀動(dòng)力傳遞部件(413)至少局部具有中空部(452)， 所述線狀光傳送部件(31)的至少一部分通過所述中空部?jī)?nèi)，在所述中空部?jī)?nèi)具有配設(shè)于該線狀光傳送部件的端面、使所述光的光路朝向所述光學(xué)元件(442)的光路變換部件(46)， 所述線狀動(dòng)力傳遞部件(413)具有能夠進(jìn)行所述光路變換部件與所述線狀動(dòng)力傳遞部件的外部空間之間的光的來往的透光部(45 )， 所述透光部與所述光學(xué)元件相對(duì)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)式位移傳感器,其特征在于， 所述線狀動(dòng)力傳遞部件(413)由中空線(413)構(gòu)成， 所述透光部(45)由孔構(gòu)成。
16.一種操作裝置，其特征在于，具有 長(zhǎng)且細(xì)徑的管狀部件(11); 線狀動(dòng)力傳遞部件(13 ;413)，其被貫穿插入到所述管狀部件； 動(dòng)作部(12)，其配置于所述管狀部件的一端，固定所述線狀動(dòng)力傳遞部件的一端，并且通過該線狀動(dòng)力傳遞部件在長(zhǎng)度方向上的移動(dòng)進(jìn)行彎曲動(dòng)作； 驅(qū)動(dòng)部(21)，其固定所述線狀動(dòng)力傳遞部件的另一端，并且使該線狀動(dòng)力傳遞部件在長(zhǎng)度方向上移動(dòng)； 權(quán)利要求I所述的光學(xué)式位移傳感器，其計(jì)測(cè)所述線狀動(dòng)力傳遞部件的移位量；以及運(yùn)算部(22)，其根據(jù)由所述光學(xué)式位移傳感器計(jì)測(cè)的所述線狀動(dòng)力傳遞部件的移位量計(jì)算所述動(dòng)作部的彎曲角度。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的操作裝置，其特征在于， 所述光學(xué)式位移傳感器的保持部件(33 ;432)配置于與所述動(dòng)作部(12)接近設(shè)置的位置。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的操作裝置，其特征在于， 所述光學(xué)式位移傳感器的保持部件(33 ;432)被組裝到所述動(dòng)作部(12)中。
全文摘要
機(jī)械手的插入部(1)在前端具有動(dòng)作部(12)。動(dòng)作部(12)根據(jù)驅(qū)動(dòng)部(21)驅(qū)動(dòng)的線(13)的移位進(jìn)行動(dòng)作。在線(13)設(shè)置有位移傳感器部(33)。在線(13)的貫通位移傳感器部的部分固定有光反射率在線(13)的長(zhǎng)度方向上連續(xù)地不同的反射面(42)。光源(351)輻射的光被一端固定于位移傳感器部(33)的光纖(31)引導(dǎo)并照射到反射面(42)。通過反射面(42)反射的反射光強(qiáng)度根據(jù)線(13)的移位而不同。所述反射光由光纖(31)引導(dǎo)至光學(xué)部(35)，由受光元件(352)接收并由信號(hào)處理部(36)進(jìn)行信號(hào)處理，從而求出線(13)的移位。
文檔編號(hào)A61B1/00GK102859331SQ20118002077
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2011年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者安田守, 小室考廣 申請(qǐng)人:奧林巴斯株式會(huì)社