JP2006203494A - 視覚センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 撮像素子の光軸が所定方向から外れる虞が少ない視覚センサを提供する。
【解決手段】 光学部材２１は、周囲光Ｌが入射する入射面２８ａを有する中実な透光性材料からなる。反射部材２５は、光学部材２１と一体的に設けられ、周囲光Ｌを反射させる。撮像手段２３は、反射部材２５で反射された前記周囲光Ｌを撮像する。回路基板２４には撮像手段２３が搭載される。支持部材２２は、光学部材２１を支持すると共に、回路基板２４を収容する。押圧部材２６は、回路基板２４を支持部材２２に押圧することによって回路基板２４を固定する。支持部材２２は、撮像手段２３の向きを示す指標部２２ｃを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、広範囲の周囲光を反射部材で反射させ、ＣＣＤ（Charge
Coupled Device）等の撮像手段によって撮像する視覚センサに関するものである。

従来より、全方位視覚センサが種々提案されており、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されている。斯かる全方位視覚センサ１は、双曲面形状の反射ミラー２で周囲光Ｌを反射させ、ＣＣＤ等の撮像素子３によって周囲の様子を撮像するものである（図３参照）。
特開平１０−１６０４６３号公報 特開２０００−１２８０３１号公報

撮像素子３は回路基板４上に搭載されており、撮像素子３が搭載された回路基板４はケース体５の底壁部５ａに配置されている。ケース体５の側壁部５ｂには、透光性材料からなる円筒状の筒体６が設けられており、この筒体６の内部に反射ミラー２が配置されている。筒体６の上部開口６ａには蓋体７が配設されており、この蓋体７に反射ミラー２が固定されている。反射ミラー２は、双曲面形状になっており、前記双曲面形状の頂点を下にして、蓋体７から垂下するように配置されている。

しかし、全方位視覚センサ１は、部品数が多いため、安価に提供することができないという問題を有していた。つまり、透光性材料からなる筒体６は、光学的には何ら作用を有しないのであるから、この筒体６を無くすことができれば、部品数を低減できる。そこで、本願出願人は、特願平２００３−３３９３０６号及び特願平２００３−３３９３０９号として、部品数が少なく安価に製造することが可能な視覚センサ１０を提案した。

斯かる視覚センサ１０は、光学部材１１と、支持部材１２と、撮像素子１３と、回路基板１４と、反射層１５とから構成されるものである（図４参照）。撮像素子１３は回路基板１４に搭載されており、この回路基板１４は、支持部材１２に設けられた係止部１２ａによって保持されている。撮像素子１３は、光学部材１１の中心軸と撮像素子１３の光軸が合うように配置される。
周囲光Ｌは、入射面１６ａから基部１６の内部に入射し、反射層１５で反射され、導光部１７によって撮像素子１３に導かれる。反射層１５で下方に反射された周囲光Ｌは、出射面１７ｂから出て、撮像素子１３によって撮像される。

しかしながら、支持部材１２の係止部１２ａと回路基板１４の間には若干の隙間があり、例えば車両に視覚センサ１０を設置する場合、車両の振動に伴って回路基板１４に搭載された撮像素子１３の光軸が所定方向から外れてしまう虞があった。
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、本願出願人が提案した視覚センサを更に改良し、撮像素子の光軸が所定方向から外れる虞が少ない視覚センサを提供するものである。

本発明は、請求項１に記載したように、周囲光Ｌが入射する入射面２８ａを有する中実な透光性材料からなる光学部材２１と、前記光学部材２１と一体的に設けられ前記周囲光Ｌを反射させる反射部材２５と、前記反射部材２５で反射された前記周囲光Ｌを撮像する撮像手段２３と、前記撮像手段２３が搭載された回路基板２４と、前記光学部材２１を支持すると共に前記回路基板２４を収容する支持部材２２と、前記回路基板２４を前記支持部材２２に押圧することによって前記回路基板２４を固定する押圧部材２６と、を有するものである。

また、本発明は、請求項２に記載したように、前記支持部材２２は、前記撮像手段２３の向きを示す指標部２２ｃを有するものである。

撮像手段を搭載した回路基板を支持部材と押圧部材で挟持することによって、撮像手段を固定することができ、撮像手段の光軸が所定方向から外れる虞が少ない。

以下、添付の図面に基づいて、本発明の一実施形態について説明する。なお、図面が煩雑になることを防止するため、図１では、光学部材２１の断面における平行斜線（ハッチング）を省略している。
視覚センサ２０は、光学部材２１と、支持部材２２と、撮像素子２３（撮像手段）と、回路基板２４と、反射層２５（反射部材）と、押圧部材２６と、キャップ２７とから構成されている。

光学部材２１は、中実な透光性樹脂（例えばポリカーボネート）からなるものであり、略球形状の基部２８と、略円柱形状の導光部２９とを有している。光学部材２１の基部２８は、周囲光Ｌが入射する球面形状の入射面２８ａと、双曲面形状の凹部２８ｂとを有している。なお、本明細書において、「球面」とは球の表面の少なくとも一部であり、球の表面全体ではない。

光学部材２１の凹部２８ｂには、アルミニウム（Ａｌ）からなる反射層２５が形成されている。反射層２５は、蒸着等の方法によって凹部２８ｂにコーティングされてなるものである。光学部材２１の導光部２９は、反射層２５で反射された光を撮像素子２３に導くものであり、略円柱形状になっている。導光部２９は、円筒形状の外周面２９ａと、撮像素子２３に対向する出射面２９ｂとを有している。光学部材２１の上端には、キャップ２７が固着されており、凹部２８ｂに塵埃が入ることを防いでいる。

支持部材２２は、略円筒状になっており、上端部に光学部材２１が固定され、下端部に押圧部材２６が固定されている。支持部材２２の内面側には、遮光壁２２ａが設けられており、所定の光路以外からは撮像素子２３に光が入射しないようになっている。回路基板２４の上面には撮像素子２３が実装され、下面には電子回路部品２４ａが実装されている。

支持部材２２には、段差部２２ｂが形成されており、この段差部２２ｂに回路基板２４が配置されている。支持部材２２の外面側には、撮像素子２３の向きを示すＤ字形状の切欠き部２２ｃ（指標部）が形成されている。押圧部材２６は、リブ形状の突出部２６ａが設けられており、この突出部２６ａで回路基板２４を段差部２２ｂに押圧している。押圧部材２６は、ビス３０によって支持部材２２の下面に固定されている。

周囲光Ｌは、入射面２８ａから基部２８に入射し、反射層２５で反射され、導光部２９によって撮像素子２３に導かれる。撮像素子１３から出力された画像データは、図示しない画像処理部に出力され、視覚センサ２０の周囲にある障害物の認識等に利用される。

本実施形態によれば、従来は必要であった筒体６及び蓋体７が無く、部品数が少ないため、組付けが簡易になり、視覚センサ２０を安価に製造することができる。且つ、回路基板２４を支持部材２２と押圧部材２６で挟持することによって、撮像素子２３を搭載した回路基板２４を固定することができ、撮像素子２３の光軸が所定方向から外れる虞が少ない。

なお、撮像素子２３の向きを示す指標部は切欠き部２２ｃに限定されるものではなく、例えば、凸部または凹部であっても良い。また、反射層２５は、双曲面形状に限定されるものではなく、例えば円錐形状であっても良い。また、本実施形態の反射部材は凹部２８ｂにコーティングされた反射層２５であったが、例えば、金属薄板からなる反射部材を光学部材２１にインサート成形しても良い。また、撮像手段はＣＣＤ等の撮像素子２３であったが、例えばＣＭＯＳカメラであっても良い。

本発明の実施形態を示す断面図。 同上実施形態を示す正面図。 従来例を示す断面図。 他の従来例を示す断面図。

符号の説明

２１ 光学部材
２２ 支持部材
２２ｃ 指標部
２３ 撮像素子（撮像手段）
２４ 回路基板
２５ 反射層（反射部材）
２６ 押圧部材
２８ａ 入射面

Claims (2)

1. 周囲光が入射する入射面を有する中実な透光性材料からなる光学部材と、前記光学部材と一体的に設けられ前記周囲光を反射させる反射部材と、前記反射部材で反射された前記周囲光を撮像する撮像手段と、前記撮像手段が搭載された回路基板と、前記光学部材を支持すると共に前記回路基板を収容する支持部材と、前記回路基板を前記支持部材に押圧することによって前記回路基板を固定する押圧部材と、を有することを特徴とする視覚センサ。
2. 前記支持部材は、前記撮像手段の向きを示す指標部を有することを特徴とする請求項１に記載の視覚センサ。

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