JP2017116531A - 薄膜光センシングネットワークを用いた触覚センシングシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
可撓性材料に配置された導光路のアレイから成り、前記導光路の各々は、第1端を入力端とし、第2端を出力端とするものであるセンシングネットワークと、
前記導光路の各々に対して1つずつ設けられており、対応する導光路の入力端にそれぞれ結合されており、対応する導光路に所定の第1周波数及び特性を有する光信号をそれぞれ供給する複数の光源と、
前記導光路の各々に対して1つずつ設けられており、対応する導光路の出力端にそれぞれ結合されており、対応する導光路からそれぞれ光信号を受信して、受信した前記光信号の大きさに対応した出力信号を所定の第2周波数で生成する複数の光検出器と、
前記複数の光検出器の各々から前記出力信号を受信するように接続されており、前記複数の光検出器から受信した信号に基づいて、前記センシングネットワークに加えられた圧力を特定するよう構成されたプロセッサと、を含む、可撓性薄膜触覚センサ。
前記プロセッサは、さらに、前記センシングネットワークに加えられた前記圧力の前記触覚センサ内の位置を、前記複数の光検出器から受信した信号に基づいて特定するように構成されている、付記1に記載の可撓性薄膜触覚センサ。
前記複数の光源の各々と、対応する導光路の入力端との間にそれぞれ結合された光入射部をさらに含む、付記1に記載の可撓性薄膜触覚センサ。
前記光入射部には、偏光子、偏光回転子、及び波長セレクタのうちの少なくとも1つが含まれる、付記3に記載の可撓性薄膜触覚センサ。
前記複数の光検出器の各々と、対応する導光路の出力端との間にそれぞれ結合された光出射部をさらに含む、付記1に記載の可撓性薄膜触覚センサ。
前記光出射部には、波長セレクタ及び偏光セレクタのうちの少なくとも1つが含まれる、付記5に記載の可撓性薄膜触覚センサ。
前記アレイ内の領域において導光路に圧力が加えられると、前記導光路の各々は、当該導光路を通過して第2端に到達する光の大きさに変化を生じさせ、前記プロセッサは、前記導光路アレイ内の前記領域に加えられた圧力を、当該圧力が加えられた1つ又は複数の導光路に結合された1つ又は複数の光検出器からの出力信号の変化に少なくとも基づいて特定するよう構成されている、付記1に記載の可撓性薄膜触覚センサ。
前記導光路アレイ内の領域に圧力が加えられると、前記導光路の各々は、当該導光路を通過して第2端に到達する光の大きさに変化を生じさせ、前記プロセッサは、前記導光路アレイ内の前記領域に加えられた圧力を、当該圧力が加えられた1つ又は複数の導光路に結合された1つ又は複数の光検出器からの出力信号の変化に少なくとも基づいて特定するよう構成されている、付記1に記載の可撓性薄膜触覚センサ。
前記アレイ内の領域において導光路に圧力が加えられると、前記導光路の各々は、当該導光路を通過して第2端に到達する光の大きさに変化を生じさせ、前記プロセッサは、前記導光路アレイ内の前記領域に加えられた圧力を、圧力が加えられた1つ又は複数の導光路の第2端に到達した光の大きさの変化を反映する、1つ又は複数の光検出器からの前記所定の第2周波数の出力信号の変化に少なくとも基づいて特定するよう構成されている、付記1に記載の可撓性薄膜触覚センサ。
前記所定の第2周波数は、前記所定の第1周波数の2倍である、付記1に記載の可撓性薄膜触覚センサ。
前記所定の第2周波数は、前記所定の第1周波数のラマンストークス出力又はアンチストークス出力に対応する、付記1に記載の可撓性薄膜触覚センサ。
前記導光路の各々に対して1つずつ設けられており、対応する導光路の入力端にそれぞれ結合されており、対応する導光路に所定の第3周波数及び特性を有する光信号をそれぞれ供給する複数の第2光源をさらに含み、
前記所定の第2周波数は、前記所定の第1周波数と前記所定の第3周波数との関数に基づいて決定される、付記1に記載の可撓性薄膜触覚センサ。
前記関数は、和周波関数(sum-frequency function)である、付記12に記載の可撓性薄膜触覚センサ。
前記関数は、差周波関数(difference-frequency function)である、付記12に記載の可撓性薄膜触覚センサ。
前記関数は、誘導ラマン散乱関数(stimulated Raman Scattering function)である、付記12に記載の可撓性薄膜触覚センサ。
前記導光路は、2次元のデカルトグリッドを形成し、前記導光路は、前記2次元のデカルトグリッドの各交点で接続されている、付記1に記載の可撓性薄膜触覚センサ。
前記導光路の各々は、前記可撓性材料内に形成されている、付記1に記載の可撓性薄膜触覚センサ。
前記導光路の各々は、前記可撓性材料に埋設された別個の光ファイバである、付記1に記載の可撓性薄膜触覚センサ。
可撓性材料に配置された1つ又は複数の導光路のアレイから成り、前記導光路の各々は、第1端を入力端とし、第2端を出力端とするものであるセンシングネットワークと、
前記導光路の各々に対して1つずつ設けられており、対応する導光路の入力端にそれぞれ結合されており、対応する導光路に所定の第1周波数及び特性を有する光信号をそれぞれ供給する1つ又は複数の光源と、
前記導光路の各々に対して1つずつ設けられており、対応する導光路の出力端にそれぞれ結合されており、対応する導光路からそれぞれ光信号を受信して、受信した前記光信号の大きさに対応した出力信号を所定の第2周波数で生成する1つ又は複数の光検出器と、
前記1つ又は複数の光検出器の各々から前記出力信号を受信するように接続されており、前記1つ又は複数の光検出器から受信した信号に基づいて、前記センシングネットワークに加えられた圧力を特定するよう構成されたプロセッサと、を含む、可撓性薄膜触覚センサ。
前記プロセッサは、さらに、前記センシングネットワークに加えられた前記圧力の前記触覚センサ内の位置を、前記1つ又は複数の光検出器から受信した信号に基づいて特定するように構成されている、付記19に記載の可撓性薄膜触覚センサ。
前記アレイ内の領域において導光路に圧力が加えられると、前記導光路の各々は、当該導光路を通過して第2端に到達する光の大きさに変化を生じさせ、前記プロセッサは、前記導光路アレイ内の前記領域に加えられた圧力を、当該圧力が加えられた前記1つ又は複数の導光路の第2端に到達した光の大きさの変化を反映する、前記1つ又は複数の光検出器からの前記所定の第2周波数の出力信号の変化に少なくとも基づいて特定するよう構成されている、付記19に記載の可撓性薄膜触覚センサ。
可撓性材料に配置された導光路のアレイから成るセンシングネットワークを用いて圧力を感知する方法であって、前記導光路の各々は、第1端を入力端とし、第2端を出力端とするものであり、
複数の光源から前記導光路の各々に、それぞれ所定の第1周波数及び特性を有する光信号を供給し、
前記導光路の各々の出力端において、光信号を受信して、対応する導光路の出力端において受信した前記光信号の大きさに対応する出力信号を所定の第2周波数で生成し、
前記出力信号を処理することにより、前記センシングネットワークに加えられた前記圧力を特定する、各工程を含む方法。
前記出力信号を処理することにより、前記センシングネットワークに加えられた前記圧力の当該センシングネットワーク内の位置を特定する工程をさらに含む、付記22に記載の方法。
Claims (14)
- 可撓性材料に配置された導光路のアレイから成り、前記導光路の各々は、第1端を入力端とし、第2端を出力端とするものであるセンシングネットワークと、
前記導光路の各々に対して1つずつ設けられており、対応する導光路の入力端にそれぞれ結合されており、対応する導光路に所定の第1周波数及び特性を有する光信号をそれぞれ供給する複数の光源と、
前記導光路の各々に対して1つずつ設けられており、対応する導光路の出力端にそれぞれ結合されており、対応する導光路からそれぞれ光信号を受信して、受信した前記光信号の大きさに対応した出力信号を所定の第2周波数で生成する複数の光検出器と、
前記複数の光検出器の各々から前記出力信号を受信するように接続されており、前記複数の光検出器から受信した信号に基づいて、前記センシングネットワークに加えられた圧力を特定するよう構成されたプロセッサと、を含む、可撓性薄膜触覚センサ。 - 前記プロセッサは、さらに、前記センシングネットワークに加えられた前記圧力の前記触覚センサ内の位置を、前記複数の光検出器から受信した信号に基づいて特定するように構成されている、請求項1に記載の可撓性薄膜触覚センサ。
- 前記複数の光源の各々と、対応する導光路の入力端との間にそれぞれ結合された光入射部をさらに含む、請求項1又は2に記載の可撓性薄膜触覚センサ。
- 前記光入射部には、偏光子、偏光回転子、及び波長セレクタのうちの少なくとも1つが含まれる、請求項3に記載の可撓性薄膜触覚センサ。
- 前記複数の光検出器の各々と、対応する導光路の出力端との間にそれぞれ結合された光出射部をさらに含み、前記光出射部には、波長セレクタ及び偏光セレクタのうちの少なくとも1つが含まれる、請求項1〜4いずれかに記載の可撓性薄膜触覚センサ。
- 前記アレイ内の領域において導光路に圧力が加えられると、前記導光路の各々は、当該導光路を通過して第2端に到達する光の大きさに変化を生じさせ、前記プロセッサは、前記導光路アレイ内の前記領域に加えられた圧力を、当該圧力が加えられた1つ又は複数の導光路に結合された1つ又は複数の光検出器からの出力信号の変化に少なくとも基づいて特定するよう構成されている、請求項1〜5のいずれかに記載の可撓性薄膜触覚センサ。
- 前記導光路アレイ内の領域に圧力が加えられると、前記導光路の各々は、当該導光路を通過して第2端に到達する光の大きさに変化を生じさせ、前記プロセッサは、前記導光路アレイ内の前記領域に加えられた圧力を、当該圧力が加えられた1つ又は複数の導光路に結合された1つ又は複数の光検出器からの出力信号の変化に少なくとも基づいて特定するよう構成されている、請求項1〜5のいずれかに記載の可撓性薄膜触覚センサ。
- 前記アレイ内の領域において導光路に圧力が加えられると、前記導光路の各々は、当該導光路を通過して第2端に到達する光の大きさに変化を生じさせ、前記プロセッサは、前記導光路アレイ内の前記領域に加えられた圧力を、当該圧力が加えられた1つ又は複数の導光路の第2端に到達した光の大きさの変化を反映する、1つ又は複数の光検出器からの前記所定の第2周波数の出力信号の変化に少なくとも基づいて特定するよう構成されている、請求項1〜5のいずれかに記載の可撓性薄膜触覚センサ。
- 前記所定の第2周波数は、前記所定の第1周波数の2倍である、請求項1〜8のいずれかに記載の可撓性薄膜触覚センサ。
- 前記第2周波数は、前記第1周波数のラマンストークス出力又はアンチストークス出力に対応する、請求項1〜9のいずれかに記載の可撓性薄膜触覚センサ。
- 前記導光路の各々に対して1つずつ設けられており、対応する導光路の入力端にそれぞれ結合されており、対応する導光路に所定の第3周波数及び特性を有する光信号をそれぞれ供給する複数の第2光源をさらに含み、
前記所定の第2周波数は、前記所定の第1周波数と前記所定の第3周波数との関数に基づいて決定される、請求項1〜10のいずれかに記載の可撓性薄膜触覚センサ。 - 前記導光路は、2次元のデカルトグリッドを形成し、前記導光路は、前記2次元のデカルトグリッドの各交点で接続されている、請求項1〜11のいずれかに記載の可撓性薄膜触覚センサ。
- 可撓性材料に配置された導光路のアレイから成るセンシングネットワークを用いて圧力を感知する方法であって、前記導光路の各々は、第1端を入力端とし、第2端を出力端とするものであり、
複数の光源から前記導光路の各々に、それぞれ所定の第1周波数及び特性を有する光信号を供給し、
前記導光路の各々の出力端において、複数の光検出器で光信号を受信して、対応する導光路の出力端において受信した前記光信号の大きさに対応する出力信号を所定の第2周波数で生成し、
前記出力信号を処理することにより、前記センシングネットワークに加えられた圧力を特定する、各工程を含む方法。 - 前記出力信号を処理することにより、前記センシングネットワークに前記圧力が加えられた、前記センシングネットワーク内の位置を特定する工程をさらに含む、請求項13に記載の方法。
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