(57)【要約】【課題】  撮像素子による撮像に関与できない画素領域における不使用部分を低減して、解像度を向上させることが可能な視覚センサ装置を提供する。【解決手段】  凸面鏡２５は、周囲光Ｌを反射させる反射面Ｒを有する。撮像素子２３は、反射面Ｒにて反射された前記周囲光Ｌを撮像する。撮像素子２３の光軸Ａに垂直な平面で切断した反射面Ｒの仮想稜線Ｘ，Ｖは長円形状である。凸面鏡２５の反射面Ｒの一部Ｒ１は、回転体形状である。光学部材２６は、周囲光Ｌが入射する入射面２６ａを有する透光性材料からなり、反射面Ｒが形成される凹部２６ｂを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲光を反射させる反射面を有する凸面鏡と、前記反射面にて反射された前記周囲光を撮像する撮像素子と、を備えた視覚センサ装置であって、前記撮像素子の光軸に垂直な平面で切断した前記反射面の仮想稜線が長円形状であることを特徴とする視覚センサ装置。
【請求項２】
前記凸面鏡の前記反射面の一部は、回転体形状であることを特徴とする請求項１に記載の視覚センサ装置。
【請求項３】
前記周囲光が入射する入射面を有する透光性材料からなり、前記反射面が形成される凹部を有する光学部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の視覚センサ装置。
【請求項４】
前記凸面鏡から前記撮像素子までの間隔を調整するピント調整機構と、前記ピント調整機構を回動可能に保持する保持部材と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の視覚センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広範囲の周囲光を反射面にて反射させ、ＣＣＤ（Charge Coupled
Device）等の撮像素子によって撮像する視覚センサ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、視覚センサが種々提案されており、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されている。斯かる視覚センサ１は、双曲面形状の凸面鏡２で周囲光を反射させ、ＣＣＤ等の撮像素子３によって周囲の様子を撮像するものである（図１０参照）。撮像素子３は回路基板４上に搭載されており、撮像素子３が搭載された回路基板４はケース体５の底壁部５ａに配置されている。ケース体５の側壁部５ｂには、透光性材料からなる円筒状の筒体６が設けられており、この筒体６の内部に凸面鏡２が配置されている。筒体６の上部開口６ａには蓋体７が配設されており、この蓋体７に凸面鏡２が固定されている。凸面鏡２は、双曲面形状になっており、前記双曲面形状の頂点を下向きにして、蓋体７から垂下するように配置されている。
【０００３】
しかし、視覚センサ１は、部品数が多いため、安価に提供することができないという問題を有していた。つまり、透光性材料からなる筒体６は、光学的には何ら作用を有しないのであるから、この筒体６を無くすことができれば、部品数を低減できる。そこで、本願出願人は、部品数が少なく安価に製造することが可能な視覚センサ１０を提案している（特許文献３参照）。
【０００４】
斯かる視覚センサ１０は、光学部材１１と、ケース体１２と、撮像素子１３と、回路基板１４と、反射層１５とから構成されるものである（図１１参照）。周囲光Ｌは、入射面１６ａから入光部１６の内部に入射し、反射層１５で反射され、導光部１７によって撮像素子１３に導かれる。反射層１５で下方に反射された周囲光Ｌは、出射面１７ｂから出て、撮像素子１３によって撮像される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１６０４６３号公報
【特許文献２】特開２０００−１２８０３１号公報
【特許文献３】特開２００５−１０９７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、一般的に入手可能な汎用の撮像素子３，１３は、画素領域Ｓが長方形であるため、撮像素子３，１３の画素領域Ｓに不使用部分Ｎがあった。つまり、視覚センサ１，１０は、反射ミラー２または反射層１５にて反射された周囲光Ｌが、撮像素子３，１３の円形領域Ｙで結像するため、その円形領域Ｙ以外の部分が、撮像素子３，１３による撮像に関与できない不使用部分Ｎになり、画素領域Ｓの画素を全て使用することができないため、撮像素子３，１３が出力する画像データの解像度が低いという問題を有していた。
【０００７】
この問題を解決するため、例えば、画素領域Ｓが正方形である撮像素子を用いることが考えられるが、画素領域Ｓが正方形である撮像素子３，１３を専用品として製造した場合は、撮像素子３，１３を安価に入手することが困難になり、視覚センサ１，１０が高価になる虞がある。
本発明は、撮像素子による撮像に関与できない画素領域における不使用部分を低減して、解像度を向上させることが可能な視覚センサ装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、周囲光Ｌを反射させる反射面Ｒを有する凸面鏡２５，３５，６５と、前記反射面Ｒにて反射された前記周囲光Ｌを撮像する撮像素子２３，３３と、を備えた視覚センサ装置２０，３０であって、前記撮像素子２３，３３の光軸Ａに垂直な平面で切断した前記反射面Ｒの仮想稜線Ｘ，Ｖが長円形状であるものである。
【０００９】
また、本発明は、前記凸面鏡２５，３５の前記反射面Ｒの一部Ｒ１は、回転体形状であるものである。
【００１０】
また、本発明は、前記周囲光Ｌが入射する入射面２６ａ，４６ａを有する透光性材料からなり、前記反射面Ｒが形成される凹部２６ｂ，４６ｂを有する光学部材２１，４６を備えたものである。
【００１１】
また、本発明は、前記凸面鏡３５から前記撮像素子３３までの間隔を調整するピント調整機構３６と、前記ピント調整機構３６を回動可能に保持する保持部材３７と、を備えたものである。
【００１２】
本明細書において、「長円」とは、「角丸長方形」及び「楕円」を含む概念である。
【発明の効果】
【００１３】
凸面鏡は反射面にて反射された周囲光を長円形状で撮像素子に結像させることができ、撮像素子による撮像に関与できない不使用部分を低減して、解像度を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第一実施形態を示す断面図。
【図２】同上実施形態を示す断面図。
【図３】同上実施形態を示す要部拡大図。
【図４】同上実施形態を示す撮像素子の正面図。
【図５】本発明の第二実施形態を示す断面図。
【図６】同上実施形態を示す断面図。
【図７】同上実施形態を示す撮像素子の正面図。
【図８】本発明の他の実施形態を示す要部拡大図。
【図９】同上他の実施形態を示す撮像素子の正面図。
【図１０】従来例を示す断面図。
【図１１】他の従来例を示す断面図。
【図１２】従来例を示す撮像素子の正面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付の図面に基づいて、本発明の一実施形態について説明する。図１乃至図４は第一実施形態を示すものである。
【００１６】
視覚センサ装置２０は、光学部材２１と、ケース体２２と、撮像素子２３と、回路基板２４と、反射層２５（凸面鏡）とを備えている。光学部材２１は、中実な透光性樹脂（例えばポリカーボネート）からなるものであり、入光部２６及び導光部２７を有している。光学部材２１の入光部２６は、周囲光Ｌが入射する入射面２６ａと、反射層２５が形成される凹部２６ｂとを有している。光学部材２１の凹部２６ｂには、アルミニウム（Ａｌ）からなる反射層２５が形成されている。反射層２５は、蒸着等の方法によって凹部２６ｂに所定の膜厚でコーティングされてなるものである。
【００１７】
光学部材２１の導光部２７は、反射層２５で反射された周囲光Ｌを撮像素子２３に導くものであり、略円柱形状になっている。導光部２７は、円筒形状の外周面２７ａと、レンズ３１を介して撮像素子２３に対向する出射面２７ｂとを有している。レンズ３１は凸レンズであり、レンズ３１の光軸は撮像素子２３の光軸Ａと一致している。視覚センサ装置２０は所定の視野範囲を有しており、前記視野範囲の周囲光Ｌは、入射面２６ａから入光部２６の内部に入射し、反射層２５で反射され、導光部２７によって撮像素子２３に導かれる。
【００１８】
反射層２５は、軸Ｐを中心として双曲線を１８０度だけ回転させた形状の回転体部Ｒ１と、前記双曲線を平行移動させた形状の平行移動体部Ｒ２と、からなっており、反射層２５の稜線２５ａは、二つの半円形と、二つの長さの等しい平行線とからなる角丸長方形（Rounded Rectangle）になっている（図３参照）。撮像素子２３の光軸Ａに垂直な平面で反射層２５を切断した反射面Ｒの仮想稜線Ｘは角丸長方形になっている。反射層２５で反射された周囲光Ｌは、撮像素子２３の長方形の画素領域Ｓにおいて、角丸長方形領域Ｚに結像される（図４参照）。
【００１９】
ケース体２２は、底壁部２２ａと、円筒状の側壁部２２ｂとからなり、側壁部２２ｂに光学部材２１が固定されている。撮像素子２３は長方形の画素領域Ｓを有しており、この画素領域Ｓのアスペクト比は４対３になっている。撮像素子２３は、画素領域Ｓの長辺方向が反射面Ｒの仮想稜線Ｘの長軸方向と平行になり、画素領域Ｓの短辺方向が反射面Ｒの仮想稜線Ｘの短軸方向と平行になるように配置されている。撮像素子２３は回路基板２４上に実装され、ケース体２２の底壁部２２ｂに固定されている。光学部材２６の上部には蓋体３２が設けられている。
【００２０】
図５及び図６は、第二実施形態を示すものである。第二実施形態の撮像素子３３，反射層３５は、夫々、第一実施形態の撮像素子２３，反射層２５と同一であるので、詳細な説明を省略する。
【００２１】
視覚センサ装置３０は、光学部材３１と、撮像素子３３と、回路基板３４と、反射層３５（凸面鏡）と、ピント調整機構３６と、保持部材３７とを備えている。光学部材３１は、中実な透光性樹脂（例えばポリカーボネート）からなるものであり、入光部４６及び導光部４７を有している。光学部材３１の入光部４６は、周囲光Ｌが入射する入射面４６ａと、反射層３５が形成される凹部４６ｂとを有している。
【００２２】
光学部材３１の導光部４７は、反射層３５で反射された周囲光Ｌを撮像素子３３に導くものであり、略円柱形状になっている。導光部３７は、円筒形状の外周面３７ａと、レンズ５１を介して撮像素子３３に対向する出射面３７ｂとを有している。レンズ５１は凸レンズであり、レンズ５１の光軸は撮像素子３３の光軸Ａと一致している。
【００２３】
ピント調整機構３６は、レンズホルダー５２及び支持部材５３からなる。レンズホルダー５２は、有底円筒形状になっており、外周面に雄螺子部５２ａが形成されている。レンズホルダー５２には、光軸Ａ上に貫通孔５２ｂが形成されている。支持部材５３は、レンズホルダー５２よりも径大な有底円筒形状になっており、雄螺子部５２ａに螺着される雌螺子部５３ａを有している。支持部材５３には、貫通孔５２ｂと同径な貫通孔５３ｂが形成されている。ピント調整機構３６によって、周囲光Ｌが撮像素子３３に結像するように、反射層３５から撮像素子３３までの間隔を調整することができる。
【００２４】
保持部材３７は円筒形状の周壁３７ａを有しており、支持部材５３が光軸Ａを中心として回動可能に保持されている。保持部材３７には、貫通孔５２ｂ，５３ｂと同径な貫通孔３７ｂが形成されている。撮像素子３３は回路基板３４上に実装され、この回路基板３４は保持部材３７に固定されている。
【００２５】
ピント調整機構３６によって、レンズホルダー５２と支持部材５３とを光軸Ａを中心として相対的に回動させることによってピント調整を行うと、図７に示すように、角丸長方形領域Ｚの一部が撮像素子３３の画素領域Ｓから外れてしまう虞がある。そこで、角丸長方形領域Ｚが撮像素子３３の画素領域Ｓに完全に入るように、支持部材５３と保持部材３７とを相対的に回動させる。
【００２６】
第一，第二実施形態によれば、反射層２５，３５の反射面Ｒにて反射された周囲光Ｌが、角丸長方形領域Ｚで撮像素子２３，３３の画素領域Ｓに結像するため、撮像素子２３，３３による撮像に関与できない不使用部分Ｎを低減して、解像度を向上させることが可能になる。且つ、画素領域Ｓが長方形である汎用の撮像素子２３を用いることにより、撮像素子２３，３３を比較的安価に入手することができ、視覚センサ装置２０，３０が高価になる虞がない。
【００２７】
本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能であり、例えば、図８及び図９に示す他の実施形態の如く、撮像素子２３，３３の光軸Ａに垂直な平面で反射層６５を切断した反射面Ｒの仮想稜線Ｖが楕円であり、反射層６５の反射面Ｒにて反射された周囲光Ｌを楕円領域Ｗで撮像素子２３，３３の画素領域Ｓに結像させても良く、本実施形態と同様な効果を得ることができる。また、凸面鏡は凹部２６ｂ，４６ｂにコーティングされた反射層２５，３５であったが、例えば、金属薄板からなる反射部材を光学部材２１，３１にインサート成形しても良い。また、撮像手段はＣＣＤ等の撮像素子２３，３３であったが、例えば、ＣＭＯＳカメラであっても良い。
【符号の説明】
【００２８】
２１    光学部材
２３    撮像素子
２５    反射層（凸面鏡）
２６ａ  入射面
２５ｂ  凹部
３１    光学部材
４３    撮像素子
３５    反射層（凸面鏡）
４６ａ  入射面
４５ｂ  凹部
Ｌ    周囲光
Ｒ    反射面
Ａ    光軸
Ｘ    仮想稜線
Ｖ    仮想稜線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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