WO2023100483A1 - 触覚センサ装置およびロボットアーム装置 - Google Patents

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WO2023100483A1
WO2023100483A1 PCT/JP2022/038025 JP2022038025W WO2023100483A1 WO 2023100483 A1 WO2023100483 A1 WO 2023100483A1 JP 2022038025 W JP2022038025 W JP 2022038025W WO 2023100483 A1 WO2023100483 A1 WO 2023100483A1
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WO
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light
layer
pinhole
marker
sensor device
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/038025
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
智子 勝原
博之 茂井
哲也 成田
哲平 高橋
Original Assignee
ソニーグループ株式会社
Priority date (The priority date 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 date listed.)
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Publication date
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes

Definitions

  • the present disclosure relates to a tactile sensor device and a robot arm device.
  • a tactile sensor device includes a pinhole layer, an optical sensor, a plurality of light sources, a deformation layer and markers.
  • a plurality of pinholes and a plurality of first through holes are formed in the pinhole layer.
  • the optical sensor is arranged at a position facing the plurality of pinholes with a predetermined gap therebetween.
  • a plurality of light sources are arranged in a layer between the pinhole layer and the optical sensor and at locations facing the plurality of through holes.
  • the deformation layer is arranged on the side opposite to the plurality of light sources in terms of the positional relationship with the pinhole layer.
  • the markers are arranged on the surface of the deformation layer or inside the deformation layer.
  • a robot arm device includes one or more of the tactile sensor devices.
  • a plurality of pinholes are used in the tactile sensor device according to the first aspect of the present disclosure and the robot arm device according to the second aspect of the present disclosure.
  • the optical path length can be shortened and the depth of field can be increased as compared to when a lens is used. If the pinhole is used to shorten the optical path length, the size of the tactile sensor device itself can be reduced.
  • the plurality of light sources are arranged in the layer between the pinhole layer and the optical sensor and at locations facing the plurality of through holes 12b. As a result, light emitted from each light source does not directly enter the pinhole, so stray light can be suppressed.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a cross-sectional configuration example of a tactile sensor device according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating the arrangement of pinholes in the tactile sensor device of FIG. 1;
  • FIG. 2 is a diagram showing a planar configuration example of a pinhole layer in FIG. 1 ;
  • FIG. 2 is a diagram showing a planar configuration example of a light shielding layer in FIG. 1 ;
  • FIG. 2 is a diagram showing a planar configuration example of a light emitting substrate in FIG. 1;
  • FIG. 2 is a diagram showing a planar configuration example of the sensor substrate of FIG. 1; 1. It is a figure showing the example of a changed completely type of the planar structure of the sensor substrate of FIG.
  • FIG. 2 is a diagram showing a planar configuration example of the marker in FIG. 1; FIG. 1. It is a figure showing an example of a deformation
  • FIG. 11 is a diagram showing a modification of the cross-sectional configuration of the tactile sensor device of FIG. 10; 11. It is a figure showing the example of a changed completely type of cross-sectional structure of the touch sensor apparatus of FIG.
  • FIG. 14 is a diagram showing a modified example of the cross-sectional configuration of the tactile sensor device of FIG. 13; 1. It is a figure showing the example of a changed completely type of cross-sectional structure of the touch sensor apparatus of FIG. FIG. 11 is a diagram showing a modification of the cross-sectional configuration of the tactile sensor device of FIG. 10; 11.
  • FIG. 14 is a diagram showing a modified example of the cross-sectional configuration of the tactile sensor device of FIG. 13; 1. It is a figure showing the example of a changed completely type of cross-sectional structure of the touch sensor apparatus of FIG.
  • FIG. 11 is a diagram showing a modification of the cross-sectional configuration of the tactile sensor device of FIG. 10; 11. It is a figure showing the example of a changed completely type of cross-sectional structure of the touch sensor apparatus of FIG.
  • FIG. 14 is a diagram showing a modified example of the cross-sectional configuration of the tactile sensor device of FIG. 13;
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the appearance of a robot device in which the tactile sensor device is applied to the tip portion of a robot arm device;
  • Modification C Example in which a light guide plate is provided on the pinhole (Fig. 13)
  • Modification D Example in which the surface in contact with the outside is composed of a transparent layer (Figs. 14 to 17)
  • Modification E Example in which a dome-shaped gap is provided instead of a deformation layer (Figs. 18 to 21)
  • Modification F Example in which gaps are provided by spacers (Figs. 22 to 25) 3.
  • Application example (robot equipment) Example of applying the above tactile sensor device to the tip of a robot arm device (Fig. 26)
  • FIG. 1 shows a cross-sectional configuration example of a tactile sensor device 1.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the arrangement of pinholes 12a (described later) in the tactile sensor device 1.
  • the tactile sensor device 1 is a device that can be suitably applied as a sensor that detects contact of the tip portion of the robot arm device with an external object.
  • the tactile sensor device 1 includes, for example, a pinhole substrate 10, a light shielding layer 20, a light emitting substrate 30, a sensor substrate 40, and a controller substrate 50, as shown in FIGS.
  • the tactile sensor device 1 further includes, for example, a deformation layer 60, a light shielding layer 70, and a marker 80, as shown in FIG.
  • the pinhole substrate 10 has a pinhole layer 12 and a support 11 that supports the pinhole layer 12 .
  • the support 11 is a substrate made of a transparent material.
  • the support 11 is, for example, a glass substrate.
  • the thickness of the glass substrate that can be used for the support 11 is, for example, about 0.7 mm.
  • transparent refers to having at least light transmittance with respect to light emitted from the light emitting element 32, which will be described later.
  • the support 11 only needs to have light transmittance to the extent that the function of the tactile sensor device 1 can be realized.
  • the pinhole layer 12 is arranged in contact with the back surface of the support 11 (the surface on the light emitting substrate 30 side).
  • the pinhole layer 12 is made of an opaque material.
  • the term “opaque” refers to having a light shielding property against at least the light emitted from the light emitting element 32 .
  • a plurality of pinholes 12 a are formed in the pinhole layer 12 .
  • the pinhole layer 12 only needs to have a light shielding property that can realize the function of the pinhole 12a.
  • the pinhole layer 12 is further formed with a plurality of through holes 12b.
  • the through-hole 12b is formed at least in a region facing a light-emitting element 32, which will be described later. It's getting bigger.
  • the inner diameter of the pinhole 12a is uniform, for example, 29 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the inner diameter of the pinhole 12a may be different between the support 11 side and the light emitting substrate 30 side.
  • the opening of the pinhole 12a is, for example, circular as shown in FIG.
  • the opening of the through-hole 12b has a rectangular shape, for example, as shown in FIG.
  • the plurality of pinholes 12a are two-dimensionally arranged in the pinhole layer 12, as shown in FIGS. 2 and 3, for example.
  • the plurality of pinholes 12a are arranged, for example, at positions where the image lights formed by the pinholes 12a do not overlap each other on the surface of the sensor section 41, which will be described later, as indicated by the dashed lines in FIG.
  • the arrangement pitch of the plurality of pinholes 12a is, for example, about 2.4 mm.
  • the plurality of through holes 12b are two-dimensionally arranged in the pinhole layer 12 and are arranged so as to surround each pinhole 12a.
  • the light shielding layer 20 is arranged in contact with the pinhole layer 12 , and arranged on the side of the light emitting substrate 30 and the sensor substrate 40 in a positional relationship with the pinhole substrate 10 . That is, the light shielding layer 20 is arranged in a region between the pinhole layer 12 and the light emitting substrate 30 and the sensor substrate 40 .
  • the light shielding layer 20 is made of an opaque material like the pinhole layer 12 .
  • the light shielding layer 20 is provided with a plurality of through holes 20a and a plurality of through holes 20b.
  • the light shielding layer 20 corresponds to a specific example of the "first light shielding layer" of the present disclosure.
  • the through hole 20a corresponds to a specific example of the "second through hole” of the present disclosure.
  • the through hole 20b corresponds to a specific example of the "third through hole” of the present disclosure.
  • the through hole 20a is provided at a position facing the pinhole 12a and communicates with the pinhole 12a.
  • the size of the through hole 20a is at least larger than the size of the pinhole 12a in plan view.
  • the size of the through hole 20a is such that the image light formed by the pinhole 12a is not blocked by the light shielding layer 20, as indicated by the dashed line in FIG.
  • the through hole 20b is provided at a position facing the through hole 12b and communicates with the through hole 12b.
  • the size of the through-hole 20b is at least smaller than the size of the through-hole 12b in plan view and is a size capable of accommodating the light emitting element 32 .
  • the opening of the through hole 20a has, for example, a rectangular shape as shown in FIG.
  • the opening of the through-hole 20b has a rectangular shape, for example, as shown in FIG.
  • the plurality of through holes 20a are two-dimensionally arranged in the light shielding layer 20 as shown in FIG.
  • the plurality of through holes 20b are two-dimensionally arranged in the light shielding layer 20 and are arranged so as to surround each through hole 20a.
  • the light emitting substrate 30 includes a transparent substrate 31, a wiring layer (not shown) formed on the transparent substrate 31, and a plurality of light emitting elements connected to the wiring layer. 32 and a driver 33 connected to the plurality of light emitting elements 32 via wiring layers.
  • the light emitting element 32 corresponds to a specific example of the "light source" of the present disclosure.
  • the transparent substrate 31 is a substrate made of a transparent material.
  • the transparent substrate 31 is, for example, a glass substrate.
  • the term “transparent” refers to having light transmittance at least for the light emitted from the light emitting element 32 .
  • the transparent substrate 31 only needs to have enough light transmittance to realize the functions of the tactile sensor device 1 .
  • the wiring layer is a layer that includes wiring that electrically connects the plurality of light emitting elements 32 and the drivers 33 to each other.
  • the wiring layer is formed, for example, at least at locations facing the light emitting elements 32 and the drivers 33, and has openings at least at locations facing the through holes 20a.
  • the plurality of light emitting elements 32 are arranged in a layer between the pinhole substrate 10 and the sensor substrate 40 and at locations facing the plurality of through holes 12b.
  • the plurality of light emitting elements 32 are two-dimensionally arranged on the light emitting substrate 30 as shown in FIG. 5, for example.
  • the light emitting element 32 is, for example, a semiconductor light emitting diode (LED) or an organic light emitting diode (OLED).
  • the light emitting element 32 irradiates the deformation layer 60 with light through the through holes 20b and 12b.
  • the light emitting element 32 emits light at a predetermined divergence angle with respect to the normal direction of the light emitting substrate 30 .
  • the light emitting element 32 is, for example, an element that emits light in the visible region. Note that the light emitting element 32 may be, for example, an element that emits light in a range other than the visible range (for example, the infrared range).
  • the light emitting element 32 is accommodated in the through hole 20a. That is, the light emitting element 32 is arranged in the same layer as the light shielding layer 20, and is arranged at a position where the light emitted from the light emitting element 32 does not directly enter the pinhole 12a. For example, by bonding the light shielding layer 20 to the surface of the light emitting substrate 30 (the surface on the light emitting element 32 side), the light emitting elements 32 can be accommodated in the through holes 20a.
  • the driver 33 is an IC chip that controls light emission/quenching of the plurality of light emitting elements 32 .
  • a plurality of light emitting elements 32 and drivers 33 are mounted, for example, on a wiring layer.
  • the sensor substrate 40 is arranged to face the pinhole substrate 10 with the light emitting substrate 30 interposed therebetween.
  • the sensor substrate 40 has a sensor section 41 and a drive substrate 42 that drives the sensor section 41 .
  • the sensor unit 41 corresponds to a specific example of the “optical sensor” of the present disclosure.
  • the sensor unit 41 is arranged at a position facing the plurality of pinholes 2a with a predetermined gap therebetween.
  • the sensor unit 41 detects light incident through the plurality of pinholes 12a.
  • the sensor unit 41 is, for example, a camera that generates image data by receiving image light formed by each pinhole 12a.
  • This camera includes a CCD (Charge Coupled Devices) image sensor or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor.
  • This camera for example, has sensitivity to at least the wavelength range of light emitted from the light emitting element 32 .
  • This camera is, for example, sensitive to light in the visible range. Note that this camera may have sensitivity to light in a region other than the visible region (for example, the infrared region), for example.
  • the sensor section 41 is arranged in a region capable of receiving image light formed by each pinhole 12a.
  • the light receiving surface of the sensor section 41 is arranged in a region facing all the pinholes 12a.
  • the light receiving surface of the sensor section 41 may be, for example, an assembly of a plurality of light receiving surfaces separated from each other, as shown in FIG.
  • the distance between the light receiving surface of the sensor section 41 and each pinhole 12a is, for example, about 1.1 mm.
  • the controller board 50 is arranged on the back surface of the sensor board 40, for example.
  • the controller board 50 has a control IC for controlling light emission/quenching in the light emitting board 30 and light reception in the sensor board 40 .
  • the control IC outputs a control signal for controlling light emission/extinction to the light emitting substrate 30 via, for example, a wire connecting the controller substrate 50 and the light emitting substrate 30 to each other.
  • the control IC outputs a control signal for controlling light reception to the sensor substrate 40 via, for example, a wire connecting the controller substrate 50 and the sensor substrate 40 to each other.
  • the control IC for example, outputs image data obtained from the sensor substrate 40 to the outside (for example, a control unit that controls the operation of the robot in the robot apparatus).
  • the control unit of the robot device controls each portion of the surface of the tactile sensor device 1 (the surface of the light shielding layer 70) based on data such as a plurality of image data with different detection times obtained from the tactile sensor device 1, for example. , and the force (vector) applied to each portion of the surface of the tactile sensor device 1 (the surface of the light shielding layer 70).
  • the control section of the robot device controls the actuator section of the robot, for example, based on the information obtained by such estimation.
  • the deformation layer 60 deforms in response to an external physical stimulus (for example, displacement in the vertical direction (pressing) or displacement in the shear direction (rubbing)).
  • the deformation layer 60 is arranged on the opposite side of the plurality of light emitting elements 32 in terms of the positional relationship with the pinhole layer 12 .
  • the deformation layer 60 is arranged in contact with the upper surface of the support 11 (the surface opposite to the surface in contact with the pinhole layer 12).
  • the deformation layer 60 is arranged at a position facing the plurality of light emitting elements 32 .
  • the deformation layer 60 is a substrate made of a transparent material.
  • the deformation layer 60 is made of, for example, a rubber material.
  • the term “transparent” refers to having optical transparency to at least the light emitted from the light emitting element 32 .
  • the deformation layer 60 only needs to have light transmittance to the extent that the function of the tactile sensor device 1 can be achieved.
  • the deformation layer 60 has, for example, a dome shape as shown in FIG. When the deformation layer 60 has a dome shape, it is possible to measure the initial slippage when an object comes into contact with it from the outside.
  • the light shielding layer 70 is arranged in contact with the surface of the deformation layer 60 .
  • the light shielding layer 70 corresponds to a specific example of the "second light shielding layer" of the present disclosure.
  • the light shielding layer 70 is arranged so as to cover the deformation layer 60 and the marker 80, and has a function of blocking leakage of light (light from the light emitting element 32) propagating through the deformation layer 60 to the outside.
  • the light shielding layer 70 is made of an opaque material with a higher refractive index than the support 11 .
  • the term “opaque” refers to having a light shielding property against at least the light emitted from the light emitting element 32 .
  • the deformable layer 60 is made of a material with a refractive index of 1.5, for example. As a result, it is possible to allow light with a wide angle of view to enter each pinhole 12a.
  • the marker 80 is arranged, for example, between the deformation layer 60 and the light shielding layer 70 .
  • the marker 80 is arranged, for example, on the surface of the deformation layer 60 or inside the deformation layer 60 .
  • the marker 80 is arranged, for example, in contact with the surface of the deformation layer 60 (the surface in contact with the light shielding layer 70), and is formed, for example, by printing or embedding beads on the surface of the deformation layer 60.
  • the marker 80 functions as a reflective layer that reflects at least light from the light emitting element 32 .
  • the marker 80 is made of a material that reflects at least the light emitted from the light emitting element 32 .
  • the marker 80 has a lattice shape, for example, as shown in FIG. Note that the shape of the marker 80 is not limited to a lattice shape, and may be, for example, a dot shape.
  • the marker 80 has a grid shape
  • the marker 80 when a part of the light shielding layer 70 is pressed with a finger, the marker 80 is formed as if a part of the grid is expanded, for example, as shown in FIG. Transform into shape.
  • the image data obtained by the sensor unit 41 may include a marker image that looks like a grid partly expanded.
  • a control signal for causing each light emitting element 32 to emit light is output from the controller board 50 to the light emitting board 30 . Then, each light emitting element 32 is driven by the driver 33 and light is emitted from each light emitting element 32 . The light emitted from each light emitting element 32 reaches the deformation layer 60 via the through holes 20b and 12b and is reflected by the marker 80. FIG. Part of the light (reflected light) reflected by the marker 80 is refracted at the interface between the deformation layer 60 and the support 11 and enters each pinhole 12a. The light incident on each pinhole 12a irradiates the surface of the sensor section 41 with a predetermined angle of view. As a result, an image including part of the marker 80 is formed on the surface of the sensor section 41 . Image data including an image formed by each pinhole 12 a is generated by the sensor section 41 and output to the outside via the controller board 50 .
  • a plurality of pinholes 12a are used instead of lenses.
  • the optical path length can be shortened and the depth of field can be increased as compared to when a lens is used.
  • the pinhole 12a is used to shorten the optical path length, the size of the tactile sensor device 1 itself can be reduced.
  • the detection area can be widened by arranging the plurality of pinholes 12a in an array. Also, as a result of the deep depth of field, the dynamic range can be widened.
  • each light-emitting element 32 is arranged in a region sandwiched between the sensor section 41 and the pinhole layer 12 in the stacking direction and out of the angle of view of the pinhole 12a.
  • the light shielding layer 20 is arranged in the same layer as the plurality of light emitting elements 32 .
  • the light emitted from each light emitting element 32 does not directly enter the pinhole 12a, so stray light can be suppressed. Therefore, miniaturization and suppression of stray light can be achieved.
  • a light shielding layer 70 covering the deformation layer 60 and the marker 80 is arranged. This can prevent the tip of the robot arm from shining when the tactile sensor device 1 is arranged at the tip of the robot arm.
  • a marker 80 that functions as a reflective layer is provided. Accordingly, the displacement of the marker 80 can be measured by detecting the light reflected by the marker 80 (reflected light).
  • a light source section 90 may be provided at the position of the light emitting substrate 30 instead of the light emitting substrate 30 .
  • the light source section 90 has, for example, a light source 91, a light guide plate 92, a plurality of scattering layers 93, and a driver.
  • the light source 91 has a light emitting element that irradiates the end face of the light guide plate 92 with light.
  • the light-emitting elements are, for example, semiconductor light-emitting diodes or organic light-emitting diodes.
  • a light-emitting element is, for example, an element that emits light in the visible region. Note that the light-emitting element may be, for example, an element that emits light in a region other than the visible region (for example, the infrared region).
  • Light emitted from the light emitting element propagates to the light guide plate 92 through the end surface of the light guide plate 92 .
  • the driver is an IC chip that controls light emission/quenching of the light source 91 .
  • the light guide plate 92 is arranged between the sensor substrate 40 (sensor section 41 ) and the light shielding layer 20 .
  • the plurality of scattering layers 93 are arranged in contact with the surface of the light guide plate 92 (the surface on the light shielding layer 20 side).
  • the plurality of scattering layers 93 are arranged at positions facing the plurality of through holes 12b and accommodated in the plurality of through holes 12b.
  • the plurality of scattering layers 93 extract the light propagating through the light guide plate 92 from the light guide plate 92 and irradiate the deformable layer 60 with the extracted light through the through holes 20b and 12b.
  • the scattering layer 93 irradiates light at a predetermined divergence angle with respect to the normal direction of the light guide plate 92 .
  • each scattering layer 93 functions as the light emitting element 32 in the above embodiment.
  • the scattering layer 93 emits light propagating through the light guide plate 92 toward the marker 80 through the through holes 20b and 12b.
  • the scattering layer 93 corresponds to a specific example of the "light source" of the present disclosure.
  • the scattering layer 93 is arranged in the same layer as the light shielding layer 20, and is arranged at a position where the light emitted from the scattering layer 93 does not directly enter the pinhole 12a. For example, by attaching the light shielding layer 20 to the surface of the light guide plate 92 (the surface on the side of the scattering layer 93), the scattering layer 93 can be accommodated in the through holes 20a.
  • a control signal for causing the light source 91 to emit light is output from the controller board 50 to the light source section 90 . Then, the light source 91 is driven by the driver and light is emitted from the light source 91 . Light emitted from the light source 91 is scattered by each scattering layer 93 after propagating through the light guide plate 92 . Light generated by scattering in each scattering layer 93 reaches the deformation layer 60 via the through holes 20b and 12b and is reflected by the marker 80. FIG. Part of the light (reflected light) reflected by the marker 80 is refracted at the interface between the deformation layer 60 and the support 11 and enters each pinhole 12a.
  • each pinhole 12a irradiates the surface of the sensor section 41 with a predetermined angle of view. As a result, an image including part of the marker 80 is formed on the surface of the sensor section 41 . Image data including an image formed by each pinhole 12 a is generated by the sensor section 41 and output to the outside via the controller board 50 .
  • the light propagating through the light guide plate 92 is taken out by the scattering layer 93 and emitted toward the marker 80 through the through holes 20b and 12b.
  • the thickness of the tactile sensor device 1 can be reduced as compared with the case where the light emitting substrate 30 is provided.
  • a Fresnel substrate 110 may be provided instead of the pinhole substrate 10 and the light shielding layer 20, as shown in FIG.
  • the Fresnel substrate 110 has a Fresnel layer 112 and a support 111 that supports the Fresnel layer 112 .
  • the support 111 is a substrate made of a transparent material.
  • the support 111 is, for example, a glass substrate.
  • the thickness of the glass substrate that can be used for the support 111 is, for example, about 0.7 mm.
  • the term “transparent” refers to having light transmittance at least for the light emitted from the light emitting element 32 .
  • the support 111 only needs to have light transmittance to the extent that the function of the tactile sensor device 1 can be realized.
  • the Fresnel layer 112 is arranged in contact with the surface of the support 111 (the surface on the deformation layer 60 side). Fresnel layer 112 is composed of an opaque material.
  • “opaque” refers to having a light shielding property against at least the light emitted from the light source 91 .
  • the Fresnel layer 112 is provided with, for example, a concentric striped pattern as shown in FIG.
  • the Fresnel layer 112 only needs to have a light shielding property capable of realizing the function of a Fresnel zone plate.
  • the light source section 90 is arranged between the Fresnel substrate 110 and the deformation layer 60 .
  • the light guide plate 92 is arranged in contact with the Fresnel layer 112 of the Fresnel substrate 110 .
  • the plurality of scattering layers 93 are arranged in contact with the surface of the light guide plate 92 (the surface on the deformation layer 60 side).
  • the plurality of scattering layers 93 are arranged at positions facing the light shielding portions of the Fresnel pattern.
  • a control signal for causing the light source 91 to emit light is output from the controller board 50 to the light source section 90 . Then, the light source 91 is driven by the driver and light is emitted from the light source 91 . Light emitted from the light source 91 is scattered by each scattering layer 93 after propagating through the light guide plate 92 . Light generated by scattering in each scattering layer 93 reaches the marker 80 via the deformation layer 60 and is reflected by the marker 80 . Part of the light reflected by the marker 80 (reflected light) is refracted at the interface between the deformation layer 60 and the support 111 and enters the Fresnel layer 112 .
  • the light incident on the Fresnel layer 112 is collected by interference in the Fresnel layer 112 and illuminates the surface of the sensor section 41 .
  • an image including the marker 80 is formed on the surface of the sensor section 41 .
  • Image data including an image formed by the Fresnel layer 112 is generated by the sensor section 41 and output to the outside via the controller board 50 .
  • a Fresnel substrate 110 is provided.
  • the opening area is wider, so the light efficiency can be improved.
  • a bright image can be obtained.
  • the power of the light source 91 is kept low, it is possible to obtain an image with brightness equivalent to that obtained when the pinhole substrate 10 is provided.
  • the pinhole substrate 10 may be provided at the position of the Fresnel substrate 110 instead of the Fresnel substrate 110, as shown in FIG.
  • the pinhole substrate 10 has a pinhole layer 13 and a support 11 that supports the pinhole layer 13 .
  • the pinhole layer 13 is arranged in contact with the upper surface of the support 11 (the surface on the light source section 90 side).
  • the pinhole layer 13 is made of an opaque material.
  • “opaque” refers to having a light shielding property against at least the light emitted from the light source 91 .
  • the pinhole layer 13 is provided with a plurality of pinholes 13a.
  • the pinhole layer 13 only needs to have a light shielding property that can realize the function of the pinhole 13a.
  • the inner diameter of the pinhole 13a is uniform, for example, 29 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the inner diameter of the pinhole 13a may be different between the support 11 side and the light source section 90 side.
  • the opening of the pinhole 13a is circular, for example.
  • the plurality of pinholes 13a are two-dimensionally arranged in the pinhole layer 13, for example.
  • the plurality of pinholes 13 a are arranged, for example, at positions where the image lights formed by the pinholes 13 a do not overlap each other on the surface of the sensor section 41 .
  • the arrangement pitch of the plurality of pinholes 13a is, for example, about 2.4 mm.
  • the light source section 90 is arranged between the pinhole substrate 10 and the deformation layer 60 .
  • the light guide plate 92 is arranged in contact with the pinhole layer 13 of the pinhole substrate 10 .
  • the plurality of scattering layers 93 are arranged in contact with the surface of the light guide plate 92 (the surface on the deformation layer 60 side).
  • the plurality of scattering layers 93 are arranged at positions not facing the pinholes 13a in plan view.
  • a control signal for causing the light source 91 to emit light is output from the controller board 50 to the light source section 90 . Then, the light source 91 is driven by the driver and light is emitted from the light source 91 . Light emitted from the light source 91 is scattered by each scattering layer 93 after propagating through the light guide plate 92 . Light generated by scattering in each scattering layer 93 reaches the marker 80 via the deformation layer 60 and is reflected by the marker 80 . Part of the light (reflected light) reflected by the marker 80 is refracted at the interface between the deformation layer 60 and the light guide plate 92 and enters each pinhole 12a.
  • each pinhole 12a irradiates the surface of the sensor section 41 with a predetermined angle of view. As a result, an image including part of the marker 80 is formed on the surface of the sensor section 41 . Image data including an image formed by each pinhole 12 a is generated by the sensor section 41 and output to the outside via the controller board 50 .
  • a light source section 90 is arranged on the pinhole substrate 10 .
  • the tactile sensor device 1 can be realized with a simple configuration.
  • the transparent layer 120 is arranged to cover the deformation layer 60 and the markers 80, and is a light transmission layer that transmits external light.
  • the transparent layer 120 is a flexible layer made of a transparent material.
  • the transparent layer 120 is made of, for example, a rubber material having optical transparency.
  • the term “transparent” refers to having light transmittance at least for external light (light in the visible region).
  • the sensor unit 41 is sensitive not only to the wavelength range of light emitted from the light emitting element 32 or the light source 91 but also to the wavelength range (visible range) of external light. When the sensor section 41 emits light in the visible range, the sensor section 41 has sensitivity to light in the visible range.
  • the light emitted from the light emitting element 32 or the light source 91 is reflected by the marker 80, and part of the light (reflected light) reflected by the marker 80 enters the sensor section 41. Part of the light (light in the visible region) that has entered from the outside via 120 enters the sensor section 41 .
  • the image data generated by the sensor unit 41 can include not only the marker 80 but also an object existing in the external environment close to the tactile sensor device 1 .
  • the tactile sensor device 1 can detect, for example, an external object approaching the tactile sensor device 1 before it touches the external object. Therefore, in the robot apparatus provided with the sensor device 1, based on the image data obtained from the sensor device 1, the motion of the robot arm can be controlled so that, for example, an approaching external object can be successfully grasped. becomes possible.
  • Air gap 130 is surrounded by light shielding layer 70 and support 11 or light guide plate 92 .
  • the gap 130 may be sealed (sealed) by the light shielding layer 70 and the support 11 or the light guide plate 92, and the gap 130 may be filled with air or a gas such as nitrogen.
  • the elasticity of the gap 130 restores the shape of the light-shielding layer 70 to the shape before pressing. can be done.
  • the gap 130 does not have to be sealed.
  • a transparent layer 120 may be provided instead of the light shielding layer 70 .
  • the spacer 140 supports the edges of the light shielding layer 150 and the marker 160 .
  • the spacer 140 has a cylindrical shape and is located between the light shielding layer 150 and the marker 160 and the support 11 or the light guide plate 92 and in a region facing the plurality of pinholes 12a and the plurality of light emitting elements 32.
  • a void 170 is formed.
  • the light shielding layer 150 is arranged in contact with the spacer 140 and arranged to face the support 11 or the light guide plate 92 with the gap 170 interposed therebetween.
  • the light shielding layer 150 is flat unlike the light shielding layer 70 of the above embodiment.
  • the light shielding layer 150 has a function of blocking leakage of light (light from the light emitting element 32) propagating through the gap 170 to the outside.
  • the light shielding layer 150 is made of an opaque material with a higher refractive index than the support 11 or the light guide plate 92 .
  • the term “opaque” refers to having a light shielding property against at least the light emitted from the light emitting element 32 .
  • the gap 170 is made of a material with a refractive index of 1, for example. As a result, it is possible to allow light with a wide angle of view to enter each pinhole 12a.
  • the marker 160 is arranged, for example, on the surface of the light shielding layer 150 on the void 170 side.
  • the marker 160 is formed, for example, by printing or embedding beads on the surface of the light shielding layer 150 on the side of the gap 170 .
  • the marker 160 functions as a reflective layer that reflects at least light from the light emitting element 32 .
  • the marker 160 is made of a material that reflects at least the light emitted from the light emitting element 32 .
  • the marker 160 has, for example, a lattice shape. Note that the shape of the marker 160 is not limited to a lattice shape, and may be, for example, a dot shape.
  • the marker 160 When the marker 160 has a lattice shape and a finger presses a portion of the light shielding layer 150, the marker 160 deforms into a shape in which a portion of the lattice is expanded, for example.
  • the image data obtained by the sensor unit 41 may include a marker image that looks like a grid partly expanded.
  • the void 170 is surrounded by the light shielding layer 150 and the support 11 or the light guide plate 92 and is sealed (sealed) by the light shielding layer 150 and the support 11 or the light guide plate 92 .
  • the air gap 170 may be filled with the atmosphere, or may be filled with a gas such as nitrogen.
  • the elasticity of the void 170 restores the shape of the light-shielding layer 150 to the shape before pressing. can be done.
  • FIG. 26 shows a perspective configuration example of the robot device 200 .
  • the robot device 200 includes, for example, a main body 210 , two robot arm devices 220 , a moving mechanism 230 and a plurality of non-contact sensors 240 .
  • the main body 210 includes, for example, a power unit and a control unit of the robot device 200, and is a central part to which each part of the robot device 200 is attached.
  • the controller controls two robot arm devices 220 , a moving mechanism 230 and a plurality of non-contact sensors 240 provided in the robot device 200 .
  • Body 210 may be shaped to simulate the upper human body, including the head, neck, and torso.
  • Each robot arm device 220 is, for example, an articulated manipulator attached to the main body 210.
  • One robot arm device 220 is attached, for example, to the right shoulder of a main body 210 imitating a human upper body.
  • the other robot arm device 220 is attached, for example, to the left shoulder of a main body 210 imitating a human upper body.
  • One or a plurality of tactile sensor devices 1 according to the above embodiment and its modifications are attached to the tip portion of each robot arm device 220 .
  • the movement mechanism 230 is, for example, a part provided in the lower part of the main body 210 and responsible for movement of the robot device 200 .
  • the movement mechanism 230 may be a two-wheeled or four-wheeled movement device, or a two-legged or four-legged movement device.
  • the movement mechanism 230 may be a hover-type, propeller-type, or track-type movement device.
  • the non-contact sensor 240 is, for example, a sensor that is provided on the main body 210 or the like and detects (senses) information about the surrounding environment (external environment) of the robot device 200 in a non-contact manner.
  • the non-contact sensor 240 outputs sensor data obtained by sensing.
  • the non-contact sensor 240 is, for example, an imaging device such as a stereo camera, monocular camera, color camera, infrared camera, or polarization camera.
  • the non-contact sensor 240 is an environmental sensor for detecting weather or the like, a microphone for detecting voice, an ultrasonic sensor, a ToF (Time of Flight) sensor, or a LiDAR (Light Detection and Ranging) sensor. It may be a depth sensor.
  • the non-contact sensor 240 may be a position sensor such as a Global Navigation Satellite System (GNSS) sensor.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • the robot device 200 in the robot device 200 , one or a plurality of tactile sensor devices 1 according to the above embodiment and its modification are attached to the robot arm device 220 .
  • the robot arm device 220 can be downsized, and high operability can be obtained.
  • the present disclosure can have the following configurations. (1) a pinhole layer in which a plurality of pinholes and a plurality of first through holes are formed; an optical sensor facing the plurality of pinholes with a predetermined gap; a plurality of light sources arranged in a layer between the pinhole layer and the optical sensor and at locations facing the plurality of first through holes; a deformation layer arranged at a position opposite to the plurality of light sources in terms of positional relationship with the pinhole layer; A tactile sensor device comprising: a marker arranged on the surface of the deformation layer or inside the deformation layer.
  • the tactile sensor device functions as a reflective layer that reflects light from the light source.
  • the marker functions as a reflective layer that reflects light from the light source.
  • the light source is a light emitting element.
  • the tactile sensor device is a scattering layer that emits light propagating through the light guide plate toward the marker through the first through hole. .
  • the tactile sensor device is a pinhole layer in which a plurality of pinholes and a plurality of first through holes are formed; an optical sensor facing the plurality of pinholes with a predetermined gap; a plurality of light sources arranged in a layer between the pinhole layer and the optical sensor and at locations facing the plurality of first through holes; a deformation layer arranged at a position opposite to the plurality of light sources in terms of positional relationship with the pinhole layer; and a marker arranged on the surface of the deformation layer or inside the deformation layer.
  • a plurality of pinholes are used in the tactile sensor device according to the first aspect of the present disclosure and the robot arm device according to the second aspect of the present disclosure.
  • the optical path length can be shortened and the depth of field can be increased as compared to when a lens is used. If the pinhole is used to shorten the optical path length, the size of the tactile sensor device itself can be reduced.
  • the plurality of light sources are arranged in the layer between the pinhole layer and the optical sensor and at locations facing the plurality of through holes 12b. As a result, light emitted from each light source does not directly enter the pinhole, so stray light can be suppressed. Therefore, miniaturization and suppression of stray light can be achieved.

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Abstract

本開示の一側面に係る触覚センサ装置は、ピンホール層、光センサ、複数の光源、変形層およびマーカを備えている。ピンホール層には、複数のピンホールと複数の第１貫通孔とが形成されている。光センサは、所定の間隙を介して前記複数のピンホールと対向する位置に配置されている。複数の光源は、ピンホール層と光センサとの間の層内であって、かつ複数の貫通孔と対向する箇所に配置されている。変形層は、ピンホール層との位置関係で複数の光源とは反対側の位置に配置されている。マーカは、変形層の表面もしくは変形層の内部に配置されている。

Description

触覚センサ装置およびロボットアーム装置
　本開示は、触覚センサ装置およびロボットアーム装置に関する。
　ロボットによる物体のハンドリングを制御するために、ロボットには多くのセンサが用いられる。ロボットに用いられ得るセンサが、例えば、下記の特許文献１に開示されている。
特許第６８６４４０１号
　ところで、センサをロボットアームの先端部分に適用するためには、小型化が必要となる。特に、ロボットアームの先端部分の表面変位をカメラで測定するビジョン方式の接触センサをロボットアームの先端部分に適用する場合には、カメラの焦点距離の分だけデバイスが大きくなってしまう。また、カメラでの測定の際に、光源からの光の反射光を利用する場合には、迷光がノイズとなって検出感度の低下を招く可能性がある。従って、小型化と迷光抑制を実現することの可能な触覚センサ装置およびロボットアーム装置を提供することが望ましい。
　本開示の第１の側面に係る触覚センサ装置は、ピンホール層、光センサ、複数の光源、変形層およびマーカを備えている。ピンホール層には、複数のピンホールと複数の第１貫通孔とが形成されている。光センサは、所定の間隙を介して前記複数のピンホールと対向する位置に配置されている。複数の光源は、ピンホール層と光センサとの間の層内であって、かつ複数の貫通孔と対向する箇所に配置されている。変形層は、ピンホール層との位置関係で複数の光源とは反対側の位置に配置されている。マーカは、変形層の表面もしくは変形層の内部に配置されている。
　本開示の第２の側面に係るロボットアーム装置は、１または複数の上記触覚センサ装置を備えている。
　本開示の第１の側面に係る触覚センサ装置および本開示の第２の側面に係るロボットアーム装置では、複数のピンホールが用いられる。これにより、レンズを用いたときと比べて、光路長を短くすることができ、しかも、被写界深度を深くすることができる。ピンホールを用いて光路長を短くした場合、触覚センサ装置自体のサイズを小さくすることができる。また、本開示では、複数の光源がピンホール層と光センサとの間の層内であって、かつ複数の貫通孔１２ｂと対向する箇所に配置されている。これにより、各光源から発せられた光が直接、ピンホールに入射しないので、迷光を抑制することができる。
本開示の一実施の形態に係る触覚センサ装置の断面構成例を表す図である。 図１の触覚センサ装置におけるピンホールの配置について説明する図である。 図１のピンホール層の平面構成例を表す図である。 図１の遮光層の平面構成例を表す図である。 図１の発光基板の平面構成例を表す図である。 図１のセンサ基板の平面構成例を表す図である。 図１のセンサ基板の平面構成の一変形例を表す図である。 図１のマーカの平面構成例を表す図である。 図１の遮光層を外部から押圧したときのマーカの変形の一例を表す図である。 図１の触覚センサ装置の断面構成の一変形例を表す図である。 図１の触覚センサ装置の断面構成の一変形例を表す図である。 図１１のフレネル層の平面構成例を表す図である。 図１の触覚センサ装置の断面構成の一変形例を表す図である。 図１の触覚センサ装置の断面構成の一変形例を表す図である。 図１０の触覚センサ装置の断面構成の一変形例を表す図である。 図１１の触覚センサ装置の断面構成の一変形例を表す図である。 図１３の触覚センサ装置の断面構成の一変形例を表す図である。 図１の触覚センサ装置の断面構成の一変形例を表す図である。 図１０の触覚センサ装置の断面構成の一変形例を表す図である。 図１１の触覚センサ装置の断面構成の一変形例を表す図である。 図１３の触覚センサ装置の断面構成の一変形例を表す図である。 図１の触覚センサ装置の断面構成の一変形例を表す図である。 図１０の触覚センサ装置の断面構成の一変形例を表す図である。 図１１の触覚センサ装置の断面構成の一変形例を表す図である。 図１３の触覚センサ装置の断面構成の一変形例を表す図である。 上記触覚センサ装置をロボットアーム装置の先端部分に適用したロボット装置の外観の一例を表す図である。
　以下、本開示を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本開示の一具体例であって、本開示は以下の態様に限定されるものではない。また、本開示は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比などについても、それらに限定されるものではない。なお、説明は、以下の順序で行う。

　　１．実施の形態（触覚センサ装置）
　　　　ピンホールよりもセンサ寄りの位置に光源を設けた例（図１～図９）
　　２．変形例（触覚センサ装置）
　　　　変形例Ａ：光源として導光板を用いた例（図１０）
　　　　変形例Ｂ：ピンホールの代わりにフレネル層を用いた例
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（図１１，図１２）
　　　　変形例Ｃ：ピンホール上に導光板を設けた例（図１３）
　　　　変形例Ｄ：外部と接触する面を透明層で構成した例
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（図１４～図１７）
　　　　変形例Ｅ：変形層の代わりにドーム状の空隙を設けた例
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（図１８～図２１）
　　　　変形例Ｆ：スペーサで空隙を設けた例（図２２～図２５）
　　３．適用例（ロボット装置）
　　　　上記触覚センサ装置をロボットアーム装置の先端部分に
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　適用した例（図２６）
＜１．実施の形態＞
[構成]
　本開示の一実施の形態に係る触覚センサ装置１について説明する。図１は、触覚センサ装置１の断面構成例を表したものである。図２は、触覚センサ装置１におけるピンホール１２ａ（後述）の配置について説明した図である。触覚センサ装置１は、ロボットアーム装置の先端部分が外部の物体と接触するのを検出するセンサとして好適に適用可能なデバイスである。
　触覚センサ装置１は、例えば、図１，図２に示したように、ピンホール基板１０と、遮光層２０と、発光基板３０と、センサ基板４０と、コントローラ基板５０とを備えている。触覚センサ装置１は、さらに、例えば、図１に示したように、変形層６０と、遮光層７０と、マーカ８０とを備えている。
（ピンホール基板１０）
　ピンホール基板１０は、ピンホール層１２と、ピンホール層１２を支持する支持体１１とを有している。支持体１１は、透明な材料によって構成された基板である。支持体１１は、例えば、ガラス基板である。支持体１１に用いられ得るガラス基板の厚さは、例えば、０．７ｍｍ程度となっている。ここで、「透明」とは、少なくとも後述の発光素子３２から発せられる光に対して光透過性を有することを指している。支持体１１は、触覚センサ装置１の機能を実現できる程度の光透過性を有していればよい。
　ピンホール層１２は、支持体１１の裏面（発光基板３０側の表面）に接して配置されている。ピンホール層１２は、不透明な材料によって構成されている。ここで、「不透明」とは、少なくとも発光素子３２から発せられる光に対して遮光性を有することを指している。ピンホール層１２には、複数のピンホール１２ａが形成されている。ピンホール層１２は、ピンホール１２ａの機能を実現できる程度の遮光性を有していればよい。ピンホール層１２には、さらに、複数の貫通孔１２ｂが形成されている。貫通孔１２ｂは、少なくとも後述の発光素子３２と対向する領域に形成されており、貫通孔１２ｂのサイズは、平面視で、少なくともピンホール１２ａのサイズよりも大きく、かつ発光素子３２のサイズよりも大きくなっている。ピンホール１２ａの内径は、例えば、均一となっており、例えば、２９μｍ～５０μｍとなっている。ピンホール１２ａの内径は、支持体１１側と発光基板３０側とで互いに異なっていてもよい。ピンホール１２ａの開口は、例えば、図３に示したように、円形状となっている。貫通孔１２ｂの開口は、例えば、図３に示したように、方形状となっている。
　複数のピンホール１２ａは、例えば、図２，図３に示したように、ピンホール層１２において２次元配置されている。複数のピンホール１２ａは、例えば、図２の破線で示したように、各ピンホール１２ａによって形成される像光が後述のセンサ部４１の表面において互いに重なり合わない位置に配置されている。複数のピンホール１２ａの配列ピッチは、例えば、２．４ｍｍ程度となっている。複数の貫通孔１２ｂは、例えば、図２，図３に示したように、ピンホール層１２において２次元配置されるとともに、各ピンホール１２ａを囲むようにして配置されている。
（遮光層２０）
　遮光層２０は、ピンホール層１２に接して配置されており、ピンホール基板１０との位置関係で発光基板３０およびセンサ基板４０側に配置されている。つまり、遮光層２０は、ピンホール層１２と発光基板３０およびセンサ基板４０との間の領域に配置されている。遮光層２０は、ピンホール層１２と同様、不透明な材料によって構成されている。遮光層２０には、複数の貫通孔２０ａと、複数の貫通孔２０ｂとが設けられている。遮光層２０は、本開示の「第１遮光層」の一具体例に相当する。貫通孔２０ａ、本開示の「第２貫通孔」の一具体例に相当する。貫通孔２０ｂは、本開示の「第３貫通孔」の一具体例に相当する。
　貫通孔２０ａは、ピンホール１２ａと対向する位置に設けられており、ピンホール１２ａと連通している。貫通孔２０ａのサイズは、平面視で、少なくともピンホール１２ａのサイズよりも大きくなっている。貫通孔２０ａのサイズは、図２の破線で示したように、ピンホール１２ａによって形成される像光が遮光層２０で遮られることのない程度の大きさとなっている。貫通孔２０ｂは、貫通孔１２ｂと対向する位置に設けられており、貫通孔１２ｂと連通している。貫通孔２０ｂのサイズは、平面視で、少なくとも貫通孔１２ｂのサイズよりも小さく、かつ発光素子３２を収容可能なサイズとなっている。貫通孔２０ａの開口は、例えば、図４に示したように、方形状となっている。貫通孔２０ｂの開口は、例えば、図４に示したように、方形状となっている。
　複数の貫通孔２０ａは、例えば、図４に示したように、遮光層２０において２次元配置されている。複数の貫通孔２０ｂは、例えば、図４に示したように、遮光層２０において２次元配置されるとともに、各貫通孔２０ａを囲むようにして配置されている。
（発光基板３０）
　発光基板３０は、例えば、図１、図５に示したように、透明基板３１と、透明基板３１上に形成された配線層（図示せず）と、配線層に接続された複数の発光素子３２と、配線層を介して複数の発光素子３２に接続されたドライバ３３とを有している。発光素子３２は、本開示の「光源」の一具体例に相当する。透明基板３１は、透明な材料によって構成された基板である。透明基板３１は、例えば、ガラス基板である。ここで、「透明」とは、少なくとも発光素子３２から発せられる光に対して光透過性を有することを指している。透明基板３１は、触覚センサ装置１の機能を実現できる程度の光透過性を有していればよい。
　配線層は、複数の発光素子３２とドライバ３３とを互いに電気的に接続する配線を含む層である。配線層は、例えば、少なくとも各発光素子３２およびドライバ３３と対向する箇所に形成されており、少なくとも各貫通孔２０ａと対向する箇所に開口を有している。複数の発光素子３２は、ピンホール基板１０とセンサ基板４０との間の層内であって、かつ複数の貫通孔１２ｂと対向する箇所に配置されている。複数の発光素子３２は、例えば、図５に示したように、発光基板３０において２次元配置されている。発光素子３２は、例えば、半導体発光ダイオード（light emitting diode；ＬＥＤ）もしくは有機発光ダイオード（organic light-emitting diode；ＯＬＥＤ）である。発光素子３２は、貫通孔２０ｂ，１２ｂを介して変形層６０に光を照射する。発光素子３２は、発光基板３０の法線方向に対して所定の発散角で光を照射する。発光素子３２は、例えば、可視領域の光を発する素子である。なお、発光素子３２は、例えば、可視領域以外（例えば、赤外域）の光を発する素子であってもよい。
　発光素子３２は、貫通孔２０ａに収容されている。つまり、発光素子３２は、遮光層２０と同一の層内に配置されており、発光素子３２から発せられる光が直接、ピンホール１２ａに入射しない位置に配置されている。例えば、遮光層２０を発光基板３０の表面（発光素子３２側の表面）に貼り合わせることにより、発光素子３２を貫通孔２０ａに収容させることが可能である。ドライバ３３は、複数の発光素子３２の発光・消光を制御するＩＣチップである。複数の発光素子３２およびドライバ３３は、例えば、配線層上に実装されている。
（センサ基板４０）
　センサ基板４０は、発光基板３０を介してピンホール基板１０と対向配置されている。センサ基板４０は、センサ部４１と、センサ部４１を駆動する駆動基板４２とを有している。センサ部４１は、本開示の「光センサ」の一具体例に相当する。センサ部４１は、所定の間隙を介して複数のピンホール２ａと対向する位置に配置されている。センサ部４１は、複数のピンホール１２ａを介して入射してきた光を検出する。センサ部４１は、例えば、各ピンホール１２ａによって形成される像光を受光することにより画像データを生成するカメラである。このカメラは、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）イメージセンサもしくはＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）イメージセンサを含んで構成されている。このカメラは、例えば、少なくとも発光素子３２から発せられた光の波長域に感度を有している。このカメラは、例えば、可視領域の光に感度を有している。なお、このカメラは、例えば、可視領域以外（例えば、赤外域）の光に感度を有していてもよい。
　センサ部４１は、各ピンホール１２ａによって形成される像光を受光することの可能な領域に配置されている。センサ部４１の受光面は、例えば、図６に示したように、全てのピンホール１２ａと対向する領域に配置されている。なお、センサ部４１の受光面は、例えば、図７に示したように、互いに分離された複数の受光面の集合体であってもよい。センサ部４１の受光面と、各ピンホール１２ａとの距離は、例えば、１．１ｍｍ程度となっている。
（コントローラ基板５０）
　コントローラ基板５０は、例えば、センサ基板４０の裏面に配置されている。コントローラ基板５０は、発光基板３０における発光・消光や、センサ基板４０における受光を制御する制御ＩＣを有している。制御ＩＣは、例えば、コントローラ基板５０と発光基板３０とを互いに接続するワイヤを介して、発光・消光を制御する制御信号を発光基板３０に出力する。制御ＩＣは、例えば、コントローラ基板５０とセンサ基板４０とを互いに接続するワイヤを介して、受光を制御する制御信号をセンサ基板４０に出力する。
　制御ＩＣは、例えば、センサ基板４０から得られた画像データを外部（例えば、ロボット装置においてロボットの動作を制御する制御部）に出力する。ロボット装置の制御部は、例えば、触覚センサ装置１から得られた、検出時刻の互いに異なる複数の画像データ等のデータに基づいて、触覚センサ装置１の表面（遮光層７０の表面）の各部分の３次元的な変形や、触覚センサ装置１の表面（遮光層７０の表面）の各部分にかかる力（ベクトル）を推定する。ロボット装置の制御部は、例えば、そのような推定により得られた情報に基づいて、ロボットのアクチュエータ部を制御する。
（変形層６０）
　変形層６０は、外部からの物理的な刺激（例えば、垂直方向への変位（押圧）や、せん断方向への変位（擦り））に応じて変形する。変形層６０は、ピンホール層１２との位置関係で複数の発光素子３２とは反対側の位置に配置されている。変形層６０は、支持体１１の上面（ピンホール層１２に接する面とは反対側の面）に接して配置されている。変形層６０は、複数の発光素子３２と対向する位置に配置されている。変形層６０は、透明な材料によって構成された基板である。変形層６０は、例えば、ゴム材料によって構成されている。ここで、「透明」とは、少なくとも発光素子３２から発せられる光に対して光透過性を有することを指している。変形層６０は、触覚センサ装置１の機能を実現できる程度の光透過性を有していればよい。変形層６０は、例えば、図１に示したように、ドーム形状となっている。変形層６０がドーム形状となっている場合、外部から物体が接触したときの初期滑りの測定が可能になる。
（遮光層７０）
　遮光層７０は、変形層６０の表面に接して配置されている。遮光層７０は、本開示の「第２遮光層」の一具体例に相当する。遮光層７０は、変形層６０およびマーカ８０を覆うように配置されており、変形層６０内を伝搬してきた光（発光素子３２の光）が外部に漏れるのを遮る機能を有している。遮光層７０は、不透明な材料であって、かつ、支持体１１の屈折率よりも大きな屈折率の材料によって構成されている。ここで、「不透明」とは、少なくとも発光素子３２から発せられる光に対して遮光性を有することを指している。
支持体１１がガラス基板（屈折率１．４６）で構成されている場合、変形層６０は、例えば、屈折率１．５の材料によって構成されている。これにより、各ピンホール１２ａに対して広い画角の光を入射させることが可能となる。
（マーカ８０）
　マーカ８０は、例えば、変形層６０と遮光層７０との間に配置されている。マーカ８０は、例えば、変形層６０の表面もしくは変形層６０の内部に配置されている。マーカ８０は、例えば、変形層６０の表面（遮光層７０に接する表面）に接して配置されており、例えば、変形層６０の表面に対する印刷もしくはビーズの埋め込み等によって形成されている。マーカ８０は、少なくとも発光素子３２の光を反射する反射層として機能する。マーカ８０は、少なくとも発光素子３２から発せられる光に対して反射性を有する材料によって構成されている。マーカ８０は、例えば、図８に示したように、格子形状となっている。なお、マーカ８０の形状は、格子形状に限定されるものではなく、例えば、ドット状となっていてもよい。
　マーカ８０が格子形状となっている場合に、遮光層７０の一部を指で押圧したときには、マーカ８０は、例えば、図９に示したように、格子の一部が押し広げられたような形状に変形する。このとき、センサ部４１で得られる画像データには、格子の一部が押し広げられたような形状のマーカ像が含まれ得る。
［動作］
　次に、本実施の形態に係る触覚センサ装置１の動作について説明する。
　コントローラ基板５０から発光基板３０に対して、各発光素子３２を発光させる制御信号が出力される。すると、ドライバ３３によって各発光素子３２が駆動され、各発光素子３２から光が発せられる。各発光素子３２から発せられた光は、貫通孔２０ｂ，１２ｂを介して変形層６０に到達し、マーカ８０で反射される。マーカ８０で反射された光（反射光）の一部は、変形層６０と支持体１１との界面で屈折し、各ピンホール１２ａに入射する。各ピンホール１２ａに入射した光は、所定の画角でセンサ部４１の表面を照射する。その結果、センサ部４１の表面には、マーカ８０の一部を含む像が結像される。各ピンホール１２ａによって結像された像を含む画像データがセンサ部４１で生成され、コントローラ基板５０を介して外部に出力される。
［効果］
　次に、本実施の形態に係る触覚センサ装置１の効果について説明する。
　ロボットによる物体のハンドリングを制御するために、ロボットには多くのセンサが用いられる。センサをロボットアームの先端部分に適用するためには、小型化が必要となる。特に、ロボットアームの先端部分の表面変位をカメラで測定するビジョン方式の接触センサをロボットアームの先端部分に適用する場合には、カメラの焦点距離の分だけデバイスが大きくなってしまう。また、カメラでの測定の際に、光源からの光の反射光を利用する場合には、迷光がノイズとなって検出感度の低下を招く可能性がある。
　一方、本実施の形態では、レンズの代わりに複数のピンホール１２ａが用いられる。これにより、レンズを用いたときと比べて、光路長を短くすることができ、しかも、被写界深度を深くすることができる。ピンホール１２ａを用いて光路長を短くした場合、触覚センサ装置１自体のサイズを小さくすることができる。さらに、画角を広くすることができるので、複数のピンホール１２ａをアレイ状に配置することで検出領域を広くすることができる。また、被写界深度が深くなった結果、ダイナミックレンジを広くすることができる。また、本実施の形態では、各発光素子３２が積層方向において、センサ部４１とピンホール層１２とで挟まれた領域であって、かつピンホール１２ａの画角から外れた領域に配置されている。これにより、各発光素子３２から発せられた光が直接、ピンホール１２ａに入射しないので、迷光を抑制することができる。従って、小型化と迷光抑制を実現することができる。
　本実施の形態では、複数の発光素子３２と同一層内に遮光層２０が配置されている。これにより、各発光素子３２から発せられた光が直接、ピンホール１２ａに入射しないので、迷光を抑制することができる。従って、小型化と迷光抑制を実現することができる。
　本実施の形態では、変形層６０およびマーカ８０を覆う遮光層７０が配置されている。これにより、触覚センサ装置１をロボットアームの先端に配置したときに、ロボットアームの先端が光るのを防止することができる。
　本実施の形態では、反射層として機能するマーカ８０が設けられている。これにより、マーカ８０で反射された光（反射光）を検出することにより、マーカ８０の変位を計測することができる。
＜２．変形例＞
[変形例Ａ]
　上記実施の形態において、例えば、図１０に示したように、発光基板３０の位置に、発光基板３０の代わりに光源部９０が設けられていてもよい。光源部９０は、例えば、光源９１、導光板９２、複数の散乱層９３およびドライバを有している。
　光源９１は、導光板９２の端面に光を照射する発光素子を有している。発光素子は、例えば、半導体発光ダイオードもしくは有機発光ダイオードである。発光素子は、例えば、可視領域の光を発する素子である。なお、発光素子は、例えば、可視領域以外（例えば、赤外域）の光を発する素子であってもよい。発光素子から発せられた光は、導光板９２の端面を介して導光板９２に伝搬する。ドライバは、光源９１の発光・消光を制御するＩＣチップである。
　導光板９２は、センサ基板４０（センサ部４１）と遮光層２０との間に配置されている。複数の散乱層９３は、導光板９２の表面（遮光層２０側の表面）に接して配置されている。複数の散乱層９３は、複数の貫通孔１２ｂと対向する位置に配置されており、複数の貫通孔１２ｂ内に収容されている。複数の散乱層９３は、導光板９２を伝搬してきた光を導光板９２から取り出し、取り出した光を貫通孔２０ｂ，１２ｂを介して変形層６０に光を照射する。散乱層９３は、導光板９２の法線方向に対して所定の発散角で光を照射する。このように、各散乱層９３が、上記実施の形態における発光素子３２として機能する。
　散乱層９３は、導光板９２を伝搬する光を、貫通孔２０ｂ，１２ｂを介してマーカ８０に向かって出射させる。散乱層９３が、本開示の「光源」の一具体例に相当する。散乱層９３は、遮光層２０と同一の層内に配置されており、散乱層９３から発せられる光が直接、ピンホール１２ａに入射しない位置に配置されている。例えば、遮光層２０を導光板９２の表面（散乱層９３側の表面）に貼り合わせることにより、散乱層９３を貫通孔２０ａに収容させることが可能である。
　本変形例では、コントローラ基板５０から光源部９０に対して、光源９１を発光させる制御信号が出力される。すると、ドライバによって光源９１が駆動され、光源９１から光が発せられる。光源９１から発せられた光は、導光板９２を伝搬した後、各散乱層９３で散乱される。各散乱層９３での散乱によって生成された光は、貫通孔２０ｂ，１２ｂを介して変形層６０に到達し、マーカ８０で反射される。マーカ８０で反射された光（反射光）の一部は、変形層６０と支持体１１との界面で屈折し、各ピンホール１２ａに入射する。各ピンホール１２ａに入射した光は、所定の画角でセンサ部４１の表面を照射する。その結果、センサ部４１の表面には、マーカ８０の一部を含む像が結像される。各ピンホール１２ａによって結像された像を含む画像データがセンサ部４１で生成され、コントローラ基板５０を介して外部に出力される。
　本変形例では、導光板９２を伝搬してきた光が散乱層９３によって取り出され、貫通孔２０ｂ，１２ｂを介してマーカ８０に向かって出射させる。これにより、発光基板３０を設けた場合と比べて、触覚センサ装置１の厚さを薄くすることができる。
[変形例Ｂ]
　上記変形例Ａにおいて、例えば、図１１に示したように、ピンホール基板１０および遮光層２０の代わりにフレネル基板１１０が設けられていてもよい。フレネル基板１１０は、フレネル層１１２と、フレネル層１１２を支持する支持体１１１とを有している。支持体１１１は、透明な材料によって構成された基板である。支持体１１１は、例えば、ガラス基板である。支持体１１１に用いられ得るガラス基板の厚さは、例えば、０．７ｍｍ程度となっている。ここで、「透明」とは、少なくとも発光素子３２から発せられる光に対して光透過性を有することを指している。支持体１１１は、触覚センサ装置１の機能を実現できる程度の光透過性を有していればよい。
　フレネル層１１２は、支持体１１１の表面（変形層６０側の表面）に接して配置されている。フレネル層１１２は、不透明な材料によって構成されている。ここで、「不透明」とは、少なくとも光源９１から発せられる光に対して遮光性を有することを指している。フレネル層１１２には、例えば、図１２に示したような同心円状の縞模様が設けられている。フレネル層１１２は、フレネルゾーンプレートの機能を実現できる程度の遮光性を有していればよい。
　本変形例では、光源部９０は、フレネル基板１１０と変形層６０との間に配置されている。導光板９２は、フレネル基板１１０のフレネル層１１２に接して配置されている。複数の散乱層９３は、導光板９２の表面（変形層６０側の表面）に接して配置されている。複数の散乱層９３は、フレネル模様のうちの遮光部分と対向する位置に配置されている。
　本変形例では、コントローラ基板５０から光源部９０に対して、光源９１を発光させる制御信号が出力される。すると、ドライバによって光源９１が駆動され、光源９１から光が発せられる。光源９１から発せられた光は、導光板９２を伝搬した後、各散乱層９３で散乱される。各散乱層９３での散乱によって生成された光は、変形層６０を介してマーカ８０に到達し、マーカ８０で反射される。マーカ８０で反射された光（反射光）の一部は、変形層６０と支持体１１１との界面で屈折し、フレネル層１１２に入射する。フレネル層１１２に入射した光は、フレネル層１１２での干渉により集光され、センサ部４１の表面を照射する。その結果、センサ部４１の表面には、マーカ８０を含む像が結像される。フレネル層１１２によって結像された像を含む画像データがセンサ部４１で生成され、コントローラ基板５０を介して外部に出力される。
　本変形例では、フレネル基板１１０が設けられている。これにより、ピンホール基板１０を設けた場合と比べて、開口面積が広いので光効率を向上させることができる。その結果、明るい画像を取得することができる。また、光源９１のパワーを低く抑えたとしても、ピンホール基板１０を設けた場合と同等の明るさの画像を取得することができる。
[変形例Ｃ]
　上記変形例Ｂにおいて、例えば、図１３に示したように、フレネル基板１１０の位置に、フレネル基板１１０の代わりにピンホール基板１０が設けられていてもよい。
　本変形例では、ピンホール基板１０は、ピンホール層１３と、ピンホール層１３を支持する支持体１１とを有している。ピンホール層１３は、支持体１１の上面（光源部９０側の表面）に接して配置されている。ピンホール層１３は、不透明な材料によって構成されている。ここで、「不透明」とは、少なくとも光源９１から発せられる光に対して遮光性を有することを指している。ピンホール層１３には、複数のピンホール１３ａが設けられている。ピンホール層１３は、ピンホール１３ａの機能を実現できる程度の遮光性を有していればよい。ピンホール１３ａの内径は、例えば、均一となっており、例えば、２９μｍ～５０μｍとなっている。ピンホール１３ａの内径は、支持体１１側と光源部９０側とで互いに異なっていてもよい。ピンホール１３ａの開口は、例えば、円形状となっている。
　複数のピンホール１３ａは、例えば、ピンホール層１３において２次元配置されている。複数のピンホール１３ａは、例えば、各ピンホール１３ａによって形成される像光がセンサ部４１の表面において互いに重なり合わない位置に配置されている。複数のピンホール１３ａの配列ピッチは、例えば、２．４ｍｍ程度となっている。
　本変形例では、光源部９０は、ピンホール基板１０と変形層６０との間に配置されている。導光板９２は、ピンホール基板１０のピンホール層１３に接して配置されている。複数の散乱層９３は、導光板９２の表面（変形層６０側の表面）に接して配置されている。複数の散乱層９３は、平面視において、各ピンホール１３ａと非対向の位置に配置されている。
　本変形例では、コントローラ基板５０から光源部９０に対して、光源９１を発光させる制御信号が出力される。すると、ドライバによって光源９１が駆動され、光源９１から光が発せられる。光源９１から発せられた光は、導光板９２を伝搬した後、各散乱層９３で散乱される。各散乱層９３での散乱によって生成された光は、変形層６０を介してマーカ８０に到達し、マーカ８０で反射される。マーカ８０で反射された光（反射光）の一部は、変形層６０と導光板９２との界面で屈折し、各ピンホール１２ａに入射する。各ピンホール１２ａに入射した光は、所定の画角でセンサ部４１の表面を照射する。その結果、センサ部４１の表面には、マーカ８０の一部を含む像が結像される。各ピンホール１２ａによって結像された像を含む画像データがセンサ部４１で生成され、コントローラ基板５０を介して外部に出力される。
　本変形例では、ピンホール基板１０上に光源部９０が配置されている。これにより、遮光層２０を省略することができるので、簡易な構成で触覚センサ装置１を実現することができる。
[変形例Ｄ]
　上記実施の形態およびその変形例において、例えば、図１４、図１５、図１６、図１７に示したように、遮光層７０の位置に、遮光層７０の代わりに透明層１２０が設けられていてもよい。透明層１２０は、変形層６０およびマーカ８０を覆うように配置されており、外光を透過する光透過層である。透明層１２０は、透明な材料によって構成されたフレキシブルな層である。透明層１２０は、例えば、光透過性を有するゴム材料によって構成されている。ここで、「透明」とは、少なくとも外光（可視領域の光）に対して光透過性を有することを指している。本変形例では、センサ部４１は、発光素子３２もしくは光源９１から発せられた光の波長域だけでなく、外光の波長域（可視領域）にも感度を有している。センサ部４１が可視領域の光を発する場合、センサ部４１は、可視領域の光に感度を有している。
　本変形例では、発光素子３２もしくは光源９１から発せられた光がマーカ８０で反射され、マーカ８０で反射された光（反射光）の一部がセンサ部４１に入射するだけでなく、透明層１２０を介して外部から入射してきた光（可視領域の光）の一部がセンサ部４１に入射する。これにより、センサ部４１で生成される画像データには、マーカ８０だけでなく、触覚センサ装置１に近接する外部環境に存在する物体が含まれ得る。その結果、触覚センサ装置１は、例えば、触覚センサ装置１に近づいてくる外部の物体を、外部の物体に触れる前から検出することが可能となる。従って、センサ装置１を備えたロボット装置では、センサ装置１から得られた画像データに基づいて、例えば、近づいてくる外部の物体を首尾よくつかむことができるよう、ロボットアームの動作を制御することが可能となる。
[変形例Ｅ]
　上記実施の形態およびその変形例において、例えば、図１８、図１９、図２０、図２１に示したように、変形層６０の位置に、変形層６０の代わりに空隙１３０が設けられていてもよい。空隙１３０は、遮光層７０と、支持体１１もしくは導光板９２とにより囲まれている。空隙１３０は、遮光層７０と、支持体１１もしくは導光板９２とにより封止（密閉）されていてもよく、空隙１３０には、例えば、大気や窒素などのガスが封入されていてもよい。このようにした場合には、遮光層７０が物体によって外部から押圧された後、物体が遮光層７０から離れたとき、空隙１３０の弾力性により遮光層７０の形状を押圧前の形状に戻すことができる。
　なお、空隙１３０は、密閉されていなくてもよい。また、本変形例において、遮光層７０の代わりに透明層１２０が設けられていてもよい。
[変形例Ｆ]
　上記実施の形態およびその変形例において、例えば、図２２、図２３、図２４、図２５に示したように、遮光層７０およびマーカ８０の代わりに、スペーサ１４０、遮光層１５０およびマーカ１６０が設けられていてもよい。
　スペーサ１４０は、遮光層１５０およびマーカ１６０の端縁を支持する。スペーサ１４０は、筒形状となっており、遮光層１５０およびマーカ１６０と、支持体１１もしくは導光板９２との間であって、かつ複数のピンホール１２ａおよび複数の発光素子３２と対向する領域に空隙１７０を形成する。
　遮光層１５０は、スペーサ１４０に接して配置されており、空隙１７０を介して支持体１１もしくは導光板９２と対向して配置されている。遮光層１５０は、上記実施の形態の遮光層７０とは異なり、平坦となっている。遮光層１５０は、空隙１７０を伝搬してきた光（発光素子３２の光）が外部に漏れるのを遮る機能を有している。遮光層１５０は、不透明な材料であって、かつ、支持体１１もしくは導光板９２の屈折率よりも大きな屈折率の材料によって構成されている。ここで、「不透明」とは、少なくとも発光素子３２から発せられる光に対して遮光性を有することを指している。支持体１１がガラス基板（屈折率１．４６）で構成されている場合、空隙１７０は、例えば、屈折率１の材料によって構成されている。これにより、各ピンホール１２ａに対して広い画角の光を入射させることが可能となる。
　マーカ１６０は、例えば、遮光層１５０の、空隙１７０側の表面に配置されている。マーカ１６０は、例えば、遮光層１５０の、空隙１７０側の表面に対する印刷もしくはビーズの埋め込み等によって形成されている。マーカ１６０は、少なくとも発光素子３２の光を反射する反射層として機能する。マーカ１６０は、少なくとも発光素子３２から発せられる光に対して反射性を有する材料によって構成されている。マーカ１６０は、例えば、格子形状となっている。なお、マーカ１６０の形状は、格子形状に限定されるものではなく、例えば、ドット状となっていてもよい。
　マーカ１６０が格子形状となっている場合に、遮光層１５０の一部を指で押圧したときには、マーカ１６０は、例えば、格子の一部が押し広げられたような形状に変形する。このとき、センサ部４１で得られる画像データには、格子の一部が押し広げられたような形状のマーカ像が含まれ得る。
　空隙１７０は、遮光層１５０と、支持体１１もしくは導光板９２とにより囲まれており、遮光層１５０と、支持体１１もしくは導光板９２とにより封止（密閉）されている。このとき、空隙１７０には、例えば、大気が封入されていてもよいし、窒素などのガスが封入されていてもよい。このようにした場合には、遮光層１５０が物体によって外部から押圧された後、物体が遮光層１５０から離れたとき、空隙１７０の弾力性により遮光層１５０の形状を押圧前の形状に戻すことができる。
＜３．適用例＞
　次に、触覚センサ装置１がロボットアーム装置２２０の先端部分に設けられたロボット装置２００について説明する。図２６は、ロボット装置２００の斜視構成例を表したものである。ロボット装置２００は、例えば、本体２１０と、２つのロボットアーム装置２２０と、移動機構２３０と、複数の非接触センサ２４０とを備えている。
　本体２１０は、例えば、ロボット装置２００の動力部および制御部を備え、ロボット装置２００の各部が取り付けられる中心部位である。制御部は、ロボット装置２００に設けられた２つのロボットアーム装置２２０、移動機構２３０および複数の非接触センサ２４０を制御する。本体２１０は、頭部、首、及び胴体を含む人間の上半身を模した形状であってもよい。
　各ロボットアーム装置２２０は、例えば、本体２１０に取り付けられた多関節型のマニピュレータである。一方のロボットアーム装置２２０が、例えば、人間の上半身を模した本体２１０の右肩に取り付けられている。他方のロボットアーム装置２２０が、例えば、人間の上半身を模した本体２１０の左肩に取り付けられている。各ロボットアーム装置２２０の先端部分には、上記実施の形態およびその変形例に係る１または複数の触覚センサ装置１が取り付けられている。
　移動機構２３０は、例えば、本体２１０の下部に設けられ、ロボット装置２００の移動を担う部位である。移動機構２３０は、二輪又は四輪の車輪式の移動装置であってもよく、二脚又は四脚の脚式の移動装置であってもよい。さらには、移動機構２３０は、ホバー式、プロペラ式、又は無限軌道式の移動装置であってもよい。
　非接触センサ２４０は、例えば、本体２１０などに設けられ、ロボット装置２００の周囲の環境（外部環境）に関する情報を非接触にて検出（センシング）するセンサである。非接触センサ２４０は、検出（センシング）により得られたセンサデータを出力する。非接触センサ２４０は、例えば、ステレオカメラ、単眼カメラ、カラーカメラ、赤外線カメラ、若しくは偏光カメラなどの撮像装置である。なお、非接触センサ２４０は、天候若しくは気象等を検出するための環境センサ、音声を検出するマイクロフォン、又は超音波センサ、ＴｏＦ（Ｔｉｍｅ　ｏｆ　Ｆｌｉｇｈｔ）センサ、若しくはＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｒａｎｇｉｎｇ）センサなどの深度センサであってもよい。非接触センサ２４０は、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）センサなどの位置センサであってもよい。
　本適用例では、ロボット装置２００において、上記実施の形態およびその変形例に係る１または複数の触覚センサ装置１がロボットアーム装置２２０に取り付けられている。これにより、ロボットアーム装置２２０を小型化できるので、高い操作性が得られる。
　以上、実施の形態、変形例および適用例を挙げて本開示を説明したが、本開示は実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。なお、本明細書中に記載された効果は、あくまで例示である。本開示の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されるものではない。本開示が、本明細書中に記載された効果以外の効果を持っていてもよい。
　また、例えば、本開示は以下のような構成を取ることができる。
（１）
　複数のピンホールと複数の第１貫通孔とが形成されたピンホール層と、
　所定の間隙を介して前記複数のピンホールと対向する光センサと、
　前記ピンホール層と前記光センサとの間の層内であって、かつ前記複数の第１貫通孔と対向する箇所に配置された複数の光源と、
　前記ピンホール層との位置関係で前記複数の光源とは反対側の位置に配置された変形層と、
　前記変形層の表面もしくは前記変形層の内部に配置されたマーカと
　を備えた
　触覚センサ装置。
（２）
　前記ピンホール層と前記光センサとの間の領域に配置され、前記複数のピンホールと連通する複数の第２貫通孔と、前記複数の第１貫通孔と連通する複数の第３貫通孔とが形成された第１遮光層を更に備え、
　前記光源は、前記第３貫通孔に収容されている
　（１）に記載の触覚センサ装置。
（３）
　前記変形層および前記マーカを覆うように配置され、前記光源の光を遮る第２遮光層を更に備えた
　（１）または（２）に記載の触覚センサ装置。
（４）
　前記変形層および前記マーカを覆うように配置され、外光を透過する光透過層を更に備えた
　（１）または（２）に記載の触覚センサ装置。
（５）
　前記マーカは、前記光源の光を反射する反射層として機能する
　（１）ないし（４）のいずれか１つに記載の触覚センサ装置。
（６）
　前記光源は、発光素子である
　（１）ないし（５）のいずれか１つに記載の触覚センサ装置。
（７）
　前記光源と前記センサとの間に導光板を更に備え、
　前記光源は、前記導光板を伝搬する光を、前記第１貫通孔を介して前記マーカに向かって出射させる散乱層である
　（１）ないし（５）のいずれか１つに記載の触覚センサ装置。
（８）
　１または複数の触覚センサ装置を備え、
　前記触覚センサ装置は、
　複数のピンホールと複数の第１貫通孔とが形成されたピンホール層と、
　所定の間隙を介して前記複数のピンホールと対向する光センサと、
　前記ピンホール層と前記光センサとの間の層内であって、かつ前記複数の第１貫通孔と対向する箇所に配置された複数の光源と、
　前記ピンホール層との位置関係で前記複数の光源とは反対側の位置に配置された変形層と、
　前記変形層の表面もしくは前記変形層の内部に配置されたマーカと
　を有する
　ロボットアーム装置。
　本開示の第１の側面に係る触覚センサ装置および本開示の第２の側面に係るロボットアーム装置では、複数のピンホールが用いられる。これにより、レンズを用いたときと比べて、光路長を短くすることができ、しかも、被写界深度を深くすることができる。ピンホールを用いて光路長を短くした場合、触覚センサ装置自体のサイズを小さくすることができる。また、本開示では、複数の光源がピンホール層と光センサとの間の層内であって、かつ複数の貫通孔１２ｂと対向する箇所に配置されている。これにより、各光源から発せられた光が直接、ピンホールに入射しないので、迷光を抑制することができる。従って、小型化と迷光抑制を実現することができる。
　本出願は、日本国特許庁において２０２１年１１月３０日に出願された日本特許出願番号第２０２１－１９４９０８号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
　当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (8)

  1. 　複数のピンホールと複数の第１貫通孔とが形成されたピンホール層と、
    　所定の間隙を介して前記複数のピンホールと対向する光センサと、
    　前記ピンホール層と前記光センサとの間の層内であって、かつ前記複数の第１貫通孔と対向する箇所に配置された複数の光源と、
    　前記ピンホール層との位置関係で前記複数の光源とは反対側の位置に配置された変形層と、
    　前記変形層の表面もしくは前記変形層の内部に配置されたマーカと
    　を備えた
    　触覚センサ装置。
  2. 　前記ピンホール層と前記光センサとの間の領域に配置され、前記複数のピンホールと連通する複数の第２貫通孔と、前記複数の第１貫通孔と連通する複数の第３貫通孔とが形成された第１遮光層を更に備え、
    　前記光源は、前記第３貫通孔に収容されている
    　請求項１に記載の触覚センサ装置。
  3. 　前記変形層および前記マーカを覆うように配置され、前記光源の光を遮る第２遮光層を更に備えた
    　請求項１に記載の触覚センサ装置。
  4. 　前記変形層および前記マーカを覆うように配置され、外光を透過する光透過層を更に備えた
    　請求項１に記載の触覚センサ装置。
  5. 　前記マーカは、前記光源の光を反射する反射層として機能する
    　請求項１に記載の触覚センサ装置。
  6. 　前記光源は、発光素子である
    　請求項１に記載の触覚センサ装置。
  7. 　前記光源と前記センサとの間に導光板を更に備え、
    　前記光源は、前記導光板を伝搬する光を、前記第１貫通孔を介して前記マーカに向かって出射させる散乱層である
    　請求項１に記載の触覚センサ装置。
  8. 　１または複数の触覚センサ装置を備え、
    　前記触覚センサ装置は、
    　複数のピンホールと複数の第１貫通孔とが形成されたピンホール層と、
    　所定の間隙を介して前記複数のピンホールと対向する光センサと、
    　前記ピンホール層と前記光センサとの間の層内であって、かつ前記複数の第１貫通孔と対向する箇所に配置された複数の光源と、
    　前記ピンホール層との位置関係で前記複数の光源とは反対側の位置に配置された変形層と、
    　前記変形層の表面もしくは前記変形層の内部に配置されたマーカと
    　を有する
    　ロボットアーム装置。
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