(57)【要約】【課題】  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こと。【解決手段】  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を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、を備えた視覚センサ装置１０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材１２を有し、撮像手段１３と電気的に接合する回路基板１５を配設すための配設部を有するインナーハウジング１４と、光学レンズ１１の入射面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。【選択図】図１
2006208489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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し、前記撮像手段と電気的に接続する回路基板を配設すための配設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、か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、
を有することを特徴とする視覚センサ装置。
【請求項２】
前記アウターハウジングの開口端に、前記回路基板と接続される配線部材を外部へ引き出すとともに、前記開口端を塞ぐ蓋体を備えてな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】
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５】
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６】
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ことを特徴とする請求項５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、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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【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
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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カメラ等かななる撮像手段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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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し、前記撮像手段と電気的に接続する回路基板を配設すための配設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、か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、を有するものである。
【０００９】
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、前記アウターハウジングの開口端に、前記回路基板と接続される配線部材を外部へ引き出すとともに、前記開口端を塞ぐ蓋体を備えてなるものである。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【発明の効果】
【００１４】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態の視覚センサ装置を示す要部断面図である。
【図２】同上実施形態の光学レンズを示す要部断面図である。
【図３】同上実施形態のホルダー部材を示す要部断面である。
【図４】同上実施形態のインナーハウジングを示す側面図である。
【図５】同上実施形態のアウターハウジング１６の要部断面図である。
【図６】従来の視覚センサ装置を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
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
１４ｂ  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）
【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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