JP4474645B2 - Visual sensor device - Google Patents
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Description
本発明は、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に凹部を設けるとともに、前記凹部に前記周囲光を反射させる反射部材が備えられた光学レンズと、前記反射部材で反射された前記周囲光を撮像するCCD(Charge Coupled Device)等の撮像手段と、を有する視覚センサ装置に関するものである。 The present invention provides an optical lens provided with a concave portion in an optical member made of a solid translucent material having an incident surface on which ambient light is incident, and provided with a reflective member that reflects the ambient light in the concave portion, The present invention relates to a visual sensor device having imaging means such as a CCD (Charge Coupled Device) that images the ambient light reflected by a reflecting member.
従来より、全方位視覚センサ装置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。かかる全方位視覚センサ装置は、双曲面形状の反射ミラーで周囲光を反射させ、CCD等の撮像素子によって周囲の様子を撮像するものである。
前記撮像素子は、回路基板上に搭載されており、前記撮像素子が搭載された前記回路基板はケース体の底壁部に配置されている。前記ケース体の側壁部には、透光性材料からなる円筒状の筒体が設けられており、この筒体の内部に反射ミラーが配置されている。前記筒体の上部開口には蓋体が配設されており、この蓋体に前記反射ミラーが固定されている。前記反射ミラーは、双曲面形状になっており、前記双曲面形状の頂点を下向きにして、前記蓋体から垂下するように配置されている。 The image sensor is mounted on a circuit board, and the circuit board on which the image sensor is mounted is disposed on the bottom wall portion of the case body. A cylindrical cylindrical body made of a translucent material is provided on the side wall of the case body, and a reflection mirror is disposed inside the cylindrical body. A lid is disposed in the upper opening of the cylindrical body, and the reflection mirror is fixed to the lid. The reflecting mirror has a hyperboloid shape, and is arranged so as to hang from the lid with the apex of the hyperboloid shape facing downward.
しかし、前述した全方位視覚センサ装置は、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前記筒体は、光学的には何ら作用を有しないのであるから、前記筒体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装置を提案している。 However, the omnidirectional visual sensor device described above has a problem that it cannot be provided at low cost because of the large number of parts. That is, the cylindrical body made of a light-transmitting material has no optical effect, and therefore the number of parts can be reduced if the cylindrical body can be eliminated. Therefore, the applicant of the present application has proposed a visual sensor device that has a small number of parts and can be manufactured at low cost as Japanese Patent Application No. 2003-339306 and Japanese Patent Application No. 2003-339309.
かかる視覚センサ装置1は、図6に示すように、周囲光が入射する入射面2a及び双曲面形状の凹部2bに設けられる周囲光を反射させる反射層3を有する中実な透光性材料からなる光学レンズ2と、反射層3で反射された周囲光を撮像するCCDカメラ等からなる撮像手段4とを有するものである。撮像手段4は、回路基板5上に実装されるとともに、回路基板5とともにケース体6内に配設されるものである。ケース体6は、底壁部6a及び側壁部6bを有しており、底壁部6aには回路基板6が配設固定されるとともに、側壁部6bの開口端部には、光学レンズ2の入射面2aの終端から鉛直方向に延長形成される導光部2cの下端(ストレート部の終端)とが接合されている。尚、導光部2cは、反射層3にて反射した周囲光Lを出射面2dを介して撮像手段4へ導くものである。
As shown in FIG. 6, the
このような構造を有する視覚センサ装置1は、全方位に関する周囲画像を得ることが可能であるため、安全運転に寄与することでできるシステムとして自動車への搭載が望まれている。そこで、ケース体への塵や埃,水分等の侵入を阻止し、厳しい条件下でも適用することが可能な構造を得るために改善の余地があった。
Since the
そこで本発明は、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、厳しい条件下でも適用することが可能な構造を有する視覚センサ装置を提供するものである。 Therefore, the present invention has been made in view of this problem, and provides a visual sensor device having a structure that can be applied even under severe conditions by further improving the visual sensor proposed by the applicant of the present application. .
本発明は、請求項1に記載した視覚センサ装置のように、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に凹部を設けるとともに、前記凹部に前記周囲光を反射させる反射部材が備えられた光学レンズと、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、を備えた視覚センサ装置であって、前記撮像手段と電気的に接続する回路基板を配設するための載置部を有するインナーハウジングと、前記光学レンズの前記入射面が露出し且つ前記インナーハウジングを覆うように配設されるアウターハウジングと、前記アウターハウジングの開口端に設けられた蓋体と、を備え、前記インナーハウジングは、前記光学レンズ及び前記撮像手段を配設するホルダー部を有するものである。 In the visual sensor device according to the first aspect of the present invention, a concave portion is provided in an optical member made of a solid translucent material having an incident surface on which ambient light is incident, and the ambient light is supplied to the concave portion. A visual sensor device comprising: an optical lens provided with a reflecting member to be reflected; and an imaging means for imaging the ambient light reflected by the reflecting member, wherein the circuit board is electrically connected to the imaging means. An outer housing having a mounting portion for disposing the optical housing, an outer housing disposed so as to expose the incident surface of the optical lens and covering the inner housing, and an opening end of the outer housing. And the inner housing has a holder portion for disposing the optical lens and the imaging means .
また、請求項2に記載した視覚センサ装置は、請求項1に記載した視覚センサ装置において、前記蓋体は、前記回路基板と接続される配線部材を挿通させるための孔部を有するものである。
The visual sensor device according to
また、請求項3に記載した視覚センサ装置は、請求項1に記載した視覚センサ装置において、前記インナーハウジングは、前記ホルダー部が別体に設けられてなるものである。 A visual sensor device according to a third aspect is the visual sensor device according to the first aspect, wherein the inner housing is provided with the holder portion separately.
また、請求項4に記載した視覚センサ装置は、請求項1に記載した視覚センサ装置において、筒状をなす前記アウターハウジングの一方の開口端部の外側全周に、前記入射面への周囲光の入射を阻止しない第1の傾斜面を有してなるものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the visual sensor device according to the first aspect, in which the ambient light to the incident surface is provided on the entire outer periphery of one opening end of the cylindrical outer housing. The first inclined surface that does not block the incidence of.
また、請求項5に記載した視覚センサ装置は、請求項1に記載した視覚センサ装置において、前記ホルダー部は、前記光学レンズを配設するための第1の配設部と前記撮像手段を配設するための第2の配設部とを連設するための胴部を有し、筒状をなす前記アウターハウジングの一方の開口端部の内壁に前記胴部の外周が対向するように前記ホルダー部を前記アウターハウジングに対して配設するとともに、前記ホルダー部の第1の配設部が前記アウターハウジングから外部に露出するように配設されてなるものである。 The visual sensor device according to a fifth aspect is the visual sensor device according to the first aspect, wherein the holder portion includes a first arrangement portion for arranging the optical lens and the imaging means. A barrel portion that is connected to a second arrangement portion to be installed, and the outer periphery of the barrel portion faces the inner wall of one open end of the cylindrical outer housing. The holder portion is disposed with respect to the outer housing, and the first disposed portion of the holder portion is disposed so as to be exposed to the outside from the outer housing.
また、請求項6に記載した視覚センサ装置は、請求項5に記載した視覚センサ装置において、前記第1の配設部に、前記入射面への周囲光の入射を阻止しない第2の傾斜面を有してなるものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the visual sensor device according to the fifth aspect, the second inclined surface that does not prevent the ambient light from being incident on the incident surface on the first arrangement portion. Is provided.
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に凹部を設けるとともに、前記凹部に前記周囲光を反射させる反射部材が備えられた光学レンズと、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、を備えた視覚センサ装置に関し、前記光学レンズ及び前記撮像手段を配設するホルダー部を有するインナーハウジングをアウターハウジングに収納する構造を得るため、塵や埃,水分等の侵入を防止でき、厳しい条件下でも使用することが可能な視覚センサ装置を得ることができる。 An optical member made of a solid translucent material having an incident surface on which ambient light is incident is provided with a concave portion, and an optical lens provided with a reflective member that reflects the ambient light in the concave portion, and reflected by the reflective member In order to obtain a structure in which an inner housing having a holder portion in which the optical lens and the imaging means are arranged is housed in an outer housing. A visual sensor device that can prevent entry of dust, moisture, and the like and can be used even under severe conditions can be obtained.
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、視覚センサ装置10の全体構成を示す概略図であり、視覚センサ装置10は、光学レンズ11と、ホルダー部材12と、撮像手段13と、インナーハウジング14と、回路基板15と、アウターハウジング16と、蓋体17とから主に構成されている。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the overall configuration of the visual sensor device 10, which includes an
光学レンズ11は、図2に示すように中実な透光性樹脂(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11aと、略円柱形状の導光部11bとを有している。光学レンズ11の基部11aは、周囲光Lが入射する球面形状の入射面11cと、双曲面形状の凹部11dとを有している。光学レンズ11の入射面11cは、凹部11dにおける双曲面の焦点より上方に中心が位置する球面となっている。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。
As shown in FIG. 2, the
光学レンズ11の凹部11dには、アルミニウム(Al)またはクロム(Cr)等の金属膜からなる反射層(反射部材)11eが形成されている。反射層11eは、蒸着等の方法によって凹部11dにコーティングされてなるものである。
In the
光学レンズ11の導光部11bは、反射層11eで反射された光をCCDカメラ等からなる撮像手段13に導くものであり、略円柱形状をなしている。導光部11bは、円筒形状の外周面11fと、撮像素子13に対向する出射面11gとを有している。導光部11bの出射面11gは、対になる双曲面の焦点に向かう光を撮像素子13に向けて屈折させるとともに、撮像素子13で結像させるものである。また、光学レンズ11は、凹部11dを覆うことで、反射層11eへの塵や埃,水分等の付着を防止するキャップ部材11hを有している。
The light guide portion 11b of the
ホルダー部材12は、PBT等の樹脂材料、あるいはアルミや真鍮等の金属材料等からなり、光学レンズ11及び撮像手段13を配設するものである。ホルダー部材12は、凹部形状の第1の配設部12aと、この第1の配設部12aとの対向するように形成される第2の配設部12bと、第1の配設部12a及び第2の配設部を連通する連通孔12cとを有している。
The
第1の配設部12aには、光学レンズ11の導光部11bの一部分が嵌め込まれるとともに、熱硬化型あるいは紫外線硬化型の接着剤(図示しない)によって光学レンズ11の導光部11bが接着固定される。また、第2の配設部12bには、撮像手段13が配設される。また、第1の配設部12aの外周には、光学レンズ11の入射面11cへの周囲光Lの入射を阻止しないための傾斜面(第2の傾斜面)12dを有してなる。また、第1の配設部12a及び第2の配設部とを連設する胴部12eの略中央部には、後で詳述する弾性部材を配設するための溝部12fが形成されている。
A portion of the light guide portion 11b of the
撮像手段13は、CCDカメラ等の撮像素子13aと、この撮像素子13aを配設するとともに電気的に接続される小型回路基板13bと、この小型回路基板13bと後で詳述する回路基板15とを電気的に接続するための可撓性回路基板(FPC)13cとを有している。撮像手段13は、ホルダー部材12の連通孔12c内に撮像素子13aの一部分が埋設され、熱硬化型あるいは紫外線硬化型の接着剤(図示しない)によって接着固定される。
The image pickup means 13 includes an image pickup element 13a such as a CCD camera, a small circuit board 13b in which the image pickup element 13a is disposed and electrically connected, a small circuit board 13b, and a
ホルダー部材12は、光学レンズ11及び撮像手段12を配設することによって、光ヘッド部を構成する。従って、光学レンズ11による入射される周囲光Lは、光学レンズ11の導光部11b及び貫通孔12cを介して撮像手段13の撮像素子13aに導かれる。撮像素子13aによって得られた周囲光に関する撮像データは、後で詳述する回路基板15に可撓性回路基板13cを介して伝達される。
The
インナーハウジング14は、PBT等の樹脂材料からなり、筒状の壁部を部分的に切り欠き形成してなる開口部14aを有し、この開口個所が回路基板15の配設部を構成する。また、インナーハウジング14の一方の開口端には、ホルダー部材12のフランジ部12dに突き当てるための当接部14bが形成される。インナーハウジング14の内部には、回路基板15を配設するための載置部14cを有しており、回路基板15は、載置部14c上に接着剤を介して配設するか、もしくは載置部14cにビス(図示しない)によって止められることによってインナーハウジング14内に配設固定されるものである。
The
回路基板15は、ガラス繊維入り樹脂や紙フェノール,セラミック等を母材とし、所定の配線パターン(図示しない)が形成されてなるものであり、回路基板15の所定個所には、電源回路やノイズ吸収回路等の電子部品(図示しない)や撮像素子13aからの撮像データを画像データに変換するための集積回路等(図示しない)が実装される。また、回路基板15は、撮像手段13に電源を供給したり、また撮像手段13からの撮像データを受けるものであり、撮像手段13の小型回路基板13bと可撓性回路基板13cを介して電気的に接続される。また、回路基板15は、後で詳述する蓋体17を介して外部に引き出される配線コード18とコネクタ、あるいは半田を介して電気的に接続されており、撮像手段13及び回路基板15に対する電源供給及び信号出力は、この電源コード18によってなされる。また、回路基板15は、撮像手段13の可撓性回路基板13cとコネクタ、あるいは半田によって電気的に接合される。
The
アウターハウジング16は、PBT等の樹脂材料からなり、筒状をなしている。アウターハウジング16は、一方の開口端部の外側全周に、光学レンズ11の入射面11cへの周囲光Lの入射を阻止しないための傾斜面(第1の傾斜面)16aが形成されている。アウターハウジング16は、インナーハウジング14の外形に対応した収納空間16bを有しており、後で詳述する蓋体17によって他方の開口端部を塞ぐことによって、収納空間16bを気密的に密閉できる構造である。
The
蓋体17は、PBT等の樹脂材料からなり、アウターハウジング16の他方の開口端部に塞ぐ形状をなしている。蓋体17には、配線コード(配線部材)18を挿通させるための孔部17aが設けられている。また蓋体17は、アウターハウジング16の他方の開口端部に配設された後、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化型の充填部材19をアウターハウジング16と蓋体17とで構成される凹部17bに充填することで、蓋体17によってインナーハウジング14及びアウターハウジング16内を気密的に塞ぐことが可能となる。
The
以上の各部によって視覚センサ装置10が構成される。視覚センサ装置10の組立方法は、ホルダー部材12に光学レンズ11と撮像手段13とを配設固定し、次いで撮像手段13の可撓性回路基板13cと回路基板15とを電気的に接合し、回路基板15をインナーハウジング14に配設する。そして、ホルダー部材12とインナーハウジング14とを接合してなる組立本体を、光学レンズ11側からアウターハウジング16の内径の大きな他方の開口端部から一方の開口端部へ挿通させ、その後に蓋体17をアウターハウジング16の他方の開口端部に配設し、蓋体17とアウターハウジング16とで構成される凹部17bに充填部材19を充填することで完成する。また、アウターハウジング16とホルダー部材12との密閉構造にあっては、ゴム材料からなるOリング等の弾性部材20をホルダー部材12の溝部12fに配設し、この弾性部材20をアウターハウジング16の一方の開口端部の内壁に押し付けることで得られる。
The visual sensor device 10 is configured by the above-described units. The visual sensor device 10 is assembled by fixing the
かかる視覚センサ装置10は、周囲光Lが入射する入射面11cを有する中実な透光性材料からなる光学部材に凹部11dを設けるとともに、凹部11dに周囲光Lを反射させる反射層11eが備えられた光学レンズ11と、反射層11eで反射された周囲光Lを撮像する撮像手段13と、を備えたものに関し、光学レンズ11及び撮像手段13を配設するホルダー部12を有し、撮像手段13と電気的に接続する回路基板15を配設するための載置部14cを有するインナーハウジング14と、光学レンズ11の少なくとも入射面11cが露出し、かつインナーハウジング14を覆うように配設されるアウターハウジング16と、を有するものであり、光学レンズ11及び撮像手段13を配設するホルダー部材12有するインナーハウジング14をアウターハウジング16に収納する構造を得るため、塵や埃,水分等の侵入を防止でき、厳しい条件下でも使用することが可能な視覚センサ装置10を得ることができる。
The visual sensor device 10 includes a
また、アウターハウジング16の他方の開口端部に回路基板15と接続される配線コード18を外部へ引き出すとともに、前記他方の開口端部を塞ぐ蓋体17を備え、この蓋体17を、蓋体17とアウターハウジング16とで構成される凹部17bに充填部材19を充填することで密閉固定することで、インナーハウジング14内及びアウターハウジング16内の気密性を更に向上させることができる。
In addition, a
また、インナーハウジング14は、ホルダー部材12が別体に設けられることから、視覚センサ装置10を取り付ける場所によってインナーハウジング14及びアウターハウジング16の形状が変わる場合であっても、光ヘッド部(光学レンズ11,撮像手段13及びホルダー部材12)を共通化することができ、他種類の視覚センサ装置へ基本構造を流用することができるようになる。また、視覚センサ装置10の設計業務も簡素化することが可能となる。
Further, since the
また、筒状をなすアウターハウジング16の一方の開口端部の外側全周に、光学レンズ11の入射面11cへの周囲光Lの入射を阻止しない傾斜面16aを形成するものであり、特に光学レンズ11の下方からの周囲光Lの入射を阻止しないことから、センサとしても検出範囲(視覚範囲)を広く確保することができる。
In addition, an inclined surface 16a that does not prevent the ambient light L from being incident on the incident surface 11c of the
また、ホルダー部材12は、光学レンズ11を配設するための第1の配設部12aと撮像手段13を配設するための第2の配設部12bとを連設するための胴部12eを有し、筒状をなすアウターハウジング16の一方の開口端部の内壁に胴部12eを対向させてホルダー部12をアウターハウジング16に対して配設するとともに、ホルダー部材12の第1の配設部12aがアウターハウジング16から外部に露出するように配設され、ホルダー部材12の第1の配設部12aに、光学レンズ11の入射面11cへの周囲光Lの入射を阻止しない傾斜面12dを形成してなるものであり、特に光学レンズ11の下方からの周囲光Lの入射を阻止しないことから、センサとしても検出範囲を広く確保することができる。
In addition, the
尚、本発明の実施形態は、インナーハウジング14及びアウターハウジング16を略筒状に形成し、インナーハウジング14をアウターハウジング16に挿通させるものであったが、例えば、インナーハウジング14の外周の少なくとも一部分に突起部を設け、またアウターハウジング16の内壁に前記突起部に対応する凹部を設けることで、配設方向を規制することが可能となり、組み付け性を向上させることが可能となる。
In the embodiment of the present invention, the
また、本発明の実施形態では、ホルダー部材12とインナーハウジング14とを別体に設けるものであったが、本発明は、ホルダー部材の機能を有する構造をインナーハウジングに設けることで、ホルダー部材とインナーハウジングとを一体的に構成するものであっても良い。
Further, in the embodiment of the present invention, the
10 視覚センサ装置
11 光学レンズ
11c 入射面
11d 凹部
11e 反射層(反射部材)
12 ホルダー部材(ホルダー部)
12a 第1の配設部
12b 第2の配設部
12d 傾斜面(第2の傾斜面)
13 撮像手段
13a 撮像素子
13b 小型回路基板
14 インナーハウジング
14a 開口部
14c 載置部
15 回路基板
16 アウターハウジング
16a 傾斜面(第1の傾斜面)
17 蓋体
18 配線コード(配線部材)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
12 Holder member (holder part)
12a First arrangement portion 12b Second arrangement portion 12d Inclined surface (second inclined surface)
13 Image pickup means 13a Image pickup device 13b
17
Claims (6)
前記撮像手段と電気的に接続する回路基板を配設するための載置部を有するインナーハウジングと、前記光学レンズの前記入射面が露出し且つ前記インナーハウジングを覆うように配設されるアウターハウジングと、前記アウターハウジングの開口端に設けられた蓋体と、を備え、
前記インナーハウジングは、前記光学レンズ及び前記撮像手段を配設するホルダー部を有することを特徴とする視覚センサ装置。 An optical member made of a solid translucent material having an incident surface on which ambient light is incident is provided with a concave portion, and an optical lens provided with a reflective member that reflects the ambient light in the concave portion, and reflected by the reflective member An imaging means for imaging said ambient light, wherein the visual sensor device comprises:
An inner housing having a mounting portion for disposing a circuit board electrically connected to the imaging means; and an outer housing disposed so that the incident surface of the optical lens is exposed and covers the inner housing And a lid provided at the opening end of the outer housing,
The visual sensor device according to claim 1, wherein the inner housing has a holder portion in which the optical lens and the imaging unit are disposed .
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