JP7036236B2 - 触覚及び近接センサ - Google Patents
触覚及び近接センサ Download PDFInfo
- Publication number
- JP7036236B2 JP7036236B2 JP2020572098A JP2020572098A JP7036236B2 JP 7036236 B2 JP7036236 B2 JP 7036236B2 JP 2020572098 A JP2020572098 A JP 2020572098A JP 2020572098 A JP2020572098 A JP 2020572098A JP 7036236 B2 JP7036236 B2 JP 7036236B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- light source
- light receiving
- tactile
- optical sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 74
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 56
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 131
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 3
- 230000035807 sensation Effects 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000015541 sensory perception of touch Effects 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/28—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with deflection of beams of light, e.g. for direct optical indication
- G01D5/30—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with deflection of beams of light, e.g. for direct optical indication the beams of light being detected by photocells
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/026—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring distance between sensor and object
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Description
実施形態1では、本発明に係る触覚及び近接センサの一例として、簡単な光学的機構によって触覚及び近接のセンシングを両立する光学センサについて説明する。なお、触覚及び近接センサによる接触の感知は、物体による接触の有無を感知することだけでなく、物体の接触により作用する力(即ち接触力)の程度を感知することであってもよい。
実施形態1に係る光学センサの構成について、図1を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る光学センサ1の概要を説明するための図である。
実施形態1に係る光学センサ1の構造について、図2,3を用いて説明する。図2は、本実施形態に係る光学センサ1の構造を示す断面図である。図3は光学センサ1の構造を説明するための各種平面図を示す。
以上のように構成される光学センサ1の動作について、以下説明する。
以上のように、本実施形態の光学センサ1は、光の受光結果に応じて、物体による接触及び近接を感知する触覚及び近接センサである。光学センサ1は、光源11と、受光部12と、弾性部材2と、凹面鏡51とを備える。光源11は、検出光L1を発光する。受光部12は、光を受光して、受光結果を示す受光信号S1を生成する。弾性部材2は、外力に応じて変形する透明層20等の弾性体で構成される。弾性部材2は、光を反射する反射部としての反射体21、及び光を透過する透過部としての各光学窓23a,23bを備える。凹面鏡51は、光源11からの検出光L1を反射部及び透過部に導光するように、光源11に対向して配置される。
実施形態1では、光源11からの検出光L1を導光するための凹面鏡51を備える光学センサ1を説明した。実施形態2では、さらに、受光部12に光を導光するための凹面鏡を備える光学センサについて、図4,5を参照して説明する。
δ=W×H/D …(1)
実施形態1,2の光学センサ1,1Aでは、透明な弾性部材2を用いた。実施形態3では、別例の弾性部材を備える光学センサについて、図6を用いて説明する。
上記の実施形態1ないし3では、凹面鏡51が放物面状である例を説明したが、凹面鏡51は放物面に限らず、種々の形状であってもよい。本変形例について、図7を用いて説明する。
10 透明基板
11 光源
12 受光部
2,2A 弾性部材
21 反射体
23a 発光用の光学窓
23b 受光用の光学窓
31 光源駆動回路
32 検出回路
4 対象物
51,51A 凹面鏡
52 受光用の凹面鏡
Claims (7)
- 光の受光結果に応じて、物体による接触及び近接を感知する触覚及び近接センサであって、
光を発光する光源と、
光を受光して、受光結果を示す信号を生成する受光部と、
外力に応じて変形する弾性体で構成され、光を反射する反射部、及び光を透過する透過部を備える弾性部材と、
前記光源からの光を前記反射部及び前記透過部に導光するように、前記光源に対向して配置される第1の反射鏡と、
前記弾性部材と前記第1の反射鏡との間に設けられ、前記弾性部材側の主面と前記第1の反射鏡側の主面とを有する基板とを備え、
前記基板における前記第1の反射鏡側の主面上に、前記光源が設けられる
触覚及び近接センサ。 - 前記第1の反射鏡は、前記光源からの光を平行化する又は集光するように、凹面状に形成される
請求項1に記載の触覚及び近接センサ。 - 光を前記受光部に導光するように、前記受光部に対向して配置される第2の反射鏡をさらに備える
請求項1又は2に記載の触覚及び近接センサ。 - 前記受光部が、前記基板における前記弾性部材側の主面上に設けられる
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の触覚及び近接センサ。 - 前記受光部が、前記基板における前記第1の反射鏡側の主面上に設けられる
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の触覚及び近接センサ。 - 前記透過部は、前記光源が発光して外部に出射する光が透過する第1の透過領域と、外部から前記受光部に入射する光が透過する第2の透過領域とを含む
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の触覚及び近接センサ。 - 前記光源が出射する光を変調する変調回路と、
前記受光部からの信号に基づいて、前記変調回路によって変調された光の受光結果を検出する検出回路とをさらに備える
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の触覚及び近接センサ。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019025590 | 2019-02-15 | ||
JP2019025590 | 2019-02-15 | ||
PCT/JP2019/048239 WO2020166185A1 (ja) | 2019-02-15 | 2019-12-10 | 触覚及び近接センサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2020166185A1 JPWO2020166185A1 (ja) | 2021-09-30 |
JP7036236B2 true JP7036236B2 (ja) | 2022-03-15 |
Family
ID=72045270
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020572098A Active JP7036236B2 (ja) | 2019-02-15 | 2019-12-10 | 触覚及び近接センサ |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11953351B2 (ja) |
JP (1) | JP7036236B2 (ja) |
CN (1) | CN113424034B (ja) |
WO (1) | WO2020166185A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020017177A1 (ja) * | 2018-07-18 | 2020-01-23 | 株式会社村田製作所 | 触覚及び近接センサ、並びにセンサアレイ |
WO2022230410A1 (ja) * | 2021-04-28 | 2022-11-03 | 株式会社村田製作所 | センサ装置 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007071564A (ja) | 2005-09-05 | 2007-03-22 | Institute Of Physical & Chemical Research | 光学式触覚近接センサ |
US20100108870A1 (en) | 2007-07-12 | 2010-05-06 | Abb Research Ltd | Pressure sensor |
JP2013007744A (ja) | 2011-06-22 | 2013-01-10 | Biosense Webster (Israel) Ltd | 光学的圧力測定 |
US20130036829A1 (en) | 2010-04-12 | 2013-02-14 | Universiteit Gent | Optical shear sensor and method of producing such an optical shear sensor |
JP2015500057A5 (ja) | 2012-11-27 | 2016-01-21 | ||
JP2016512772A (ja) | 2013-03-19 | 2016-05-09 | エラスムス ユニヴァーシティ メディカル センター ロッテルダム | 血管内光学撮像システム |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5917180A (en) * | 1997-07-16 | 1999-06-29 | Canadian Space Agency | Pressure sensor based on illumination of a deformable integrating cavity |
JP4087238B2 (ja) * | 2002-12-10 | 2008-05-21 | シャープ株式会社 | 触覚センサ |
EP2034287A1 (en) * | 2007-09-10 | 2009-03-11 | Nederlandse Organisatie voor Toegepast-Natuuurwetenschappelijk Onderzoek TNO | Optical sensor for measuring a force distribution |
JP5128232B2 (ja) * | 2007-10-16 | 2013-01-23 | アズビル株式会社 | 反射型光電センサ |
JP5251641B2 (ja) * | 2008-04-28 | 2013-07-31 | オムロン株式会社 | 光電センサ |
JP5089774B2 (ja) | 2008-05-29 | 2012-12-05 | 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ | 複合型センサおよびロボットハンド |
WO2013082006A1 (en) | 2011-11-28 | 2013-06-06 | Urinary Biosolutions, Llc | Treatment of urinary incontinence |
WO2014045685A1 (ja) | 2012-09-21 | 2014-03-27 | 株式会社安川電機 | 力センサおよび力センサを有するロボット |
JP5869156B2 (ja) * | 2013-01-31 | 2016-02-24 | シャープ株式会社 | 光センサおよび電子機器 |
US10726241B2 (en) * | 2015-04-06 | 2020-07-28 | Identification International, Inc. | Systems and methods for capturing images using a pressure sensitive membrane |
CN106092972A (zh) * | 2015-04-27 | 2016-11-09 | 松下知识产权经营株式会社 | 光传感装置 |
JP2017090954A (ja) * | 2015-11-02 | 2017-05-25 | シャープ株式会社 | 電子機器 |
US9934418B2 (en) * | 2015-12-03 | 2018-04-03 | Synaptics Incorporated | Display integrated optical fingerprint sensor with angle limiting reflector |
EP3387516B1 (en) * | 2015-12-09 | 2022-04-20 | FlatFrog Laboratories AB | Improved stylus identification |
US10514448B2 (en) | 2016-05-17 | 2019-12-24 | Sharp Kabushiki Kaisha | Proximity sensor, proximity illumination intensity sensor, electronic device, and proximity sensor calibration method |
US10274386B2 (en) * | 2016-06-20 | 2019-04-30 | X Development Llc | Retroreflective multi-axis force torque sensor |
CN108534928A (zh) * | 2017-03-06 | 2018-09-14 | 王永华 | 压力分布传感器 |
-
2019
- 2019-12-10 JP JP2020572098A patent/JP7036236B2/ja active Active
- 2019-12-10 CN CN201980091957.2A patent/CN113424034B/zh active Active
- 2019-12-10 WO PCT/JP2019/048239 patent/WO2020166185A1/ja active Application Filing
-
2021
- 2021-06-15 US US17/347,701 patent/US11953351B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007071564A (ja) | 2005-09-05 | 2007-03-22 | Institute Of Physical & Chemical Research | 光学式触覚近接センサ |
US20100108870A1 (en) | 2007-07-12 | 2010-05-06 | Abb Research Ltd | Pressure sensor |
US20130036829A1 (en) | 2010-04-12 | 2013-02-14 | Universiteit Gent | Optical shear sensor and method of producing such an optical shear sensor |
JP2013007744A (ja) | 2011-06-22 | 2013-01-10 | Biosense Webster (Israel) Ltd | 光学的圧力測定 |
JP2015500057A5 (ja) | 2012-11-27 | 2016-01-21 | ||
JP2016512772A (ja) | 2013-03-19 | 2016-05-09 | エラスムス ユニヴァーシティ メディカル センター ロッテルダム | 血管内光学撮像システム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US11953351B2 (en) | 2024-04-09 |
WO2020166185A1 (ja) | 2020-08-20 |
JPWO2020166185A1 (ja) | 2021-09-30 |
US20210310835A1 (en) | 2021-10-07 |
CN113424034A (zh) | 2021-09-21 |
CN113424034B (zh) | 2023-06-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9671490B2 (en) | Reduced stray radiation optoelectronic device | |
CN112105900B (zh) | 触觉以及接近传感器和传感器阵列 | |
KR101581061B1 (ko) | 물체 검출을 위한 광 배리어 및 방법 | |
JP7036236B2 (ja) | 触覚及び近接センサ | |
CN110061017B (zh) | 光学传感器封装及光学传感器总成 | |
US20160161326A1 (en) | Flexible Optical Sensor Module | |
US11604093B2 (en) | Spectrometer device and method for producing a spectrometer device | |
US8851733B2 (en) | Light signal transmitter and light receiver for an optical sensor | |
US11620805B2 (en) | Integrated electronic module for 3D sensing applications, and 3D scanning device including the integrated electronic module | |
JP2013509699A5 (ja) | ||
US20150108334A1 (en) | Optical Sensor Module | |
WO2021005952A1 (ja) | 光学センサ、及び、それを備えた近接センサ | |
US11692701B2 (en) | Optical barrier using side fill and light source module including the same | |
JP5558893B2 (ja) | 光デバイスの製造方法 | |
WO2021111705A1 (ja) | 光学センサ | |
CN110109128B (zh) | 一种红外发射和探测集成芯片 | |
JP2008277488A (ja) | 受発光モジュール | |
JP2008226969A (ja) | 光通信モジュール | |
US11698295B2 (en) | Optical sensor including a hard resin and a soft resin and proximity sensor including the same | |
WO2022230410A1 (ja) | センサ装置 | |
WO2022255146A1 (ja) | 発光装置および測距装置 | |
WO2023100483A1 (ja) | 触覚センサ装置およびロボットアーム装置 | |
WO2014205860A1 (zh) | 光学感测模块及制造方法 | |
JP2004349579A (ja) | 光学ユニットおよび光学センサ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210409 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20211124 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220114 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220201 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220214 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7036236 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |