(57)【要約】【課題】  屋外においても適応可能か視覚センサを提供すること。【解決手段】  視覚センサ１０は、周囲光Ｌが入射する入射面１７ａを有する中実な透光性材料からなる光学部材１１と、光学部材１１の双曲面形状の凹部１７ｂに設けられ、周囲光Ｌを反射させる反射層１５と、反射層１５で反射された周囲光Ｌを撮像する撮像素子１３と、凹部１７ｂに配設される被覆部材である蓋体１６とを備えている。【選択図】図１
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【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と、前記光学部材の凹部に設けられ、前記周囲光を反射させる反射部材と、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、前記凹部に配設される被覆部材と、を設けてなることを特徴とする視覚センサ。
【請求項２】
前記凹部の頂部に穴部を有し、前記被覆部材である蓋体に前記反射部材との対向面から前記穴部まで達する延設部を設けてなることを特徴とする請求項１に記載の視覚センサ。
【請求項３】
前記凹部の頂部に穴部を有し、前記被覆部材である蓋体に前記反射部材との非対向面側に他の凹部を備え、前記他の凹部に前記穴部まで達する延設部を配設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。
【請求項４】
前記延設部は、不透明材料からなることを特徴とする請求項２もしくは請求項３に記載の視覚センサ。
【請求項５】
前記被覆部材である蓋体と前記光学部材との何れか一方に係止部を形成し、また他方に前記係止部に係合する係合部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。
【請求項６】
前記被覆部材を蓋体から構成するとともに、前記蓋体に他の部分と比べ薄肉となる薄肉部を設けてなることを特徴とする請求項１に記載の視覚センサ。
【請求項７】
前記凹部の頂部に穴部を有し、前記穴部に光吸収性の色味を有する充填部材を配設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。
【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部材で反射させ、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像手段によって撮像する視覚センサ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を提案した。
【０００５】
かかる視覚センサは、周囲光が入射する外周面及び前記周囲光を反射させる反射部を有する透光性材料からなる光学部材と、前記反射部で反射された前記周囲光を撮像する撮像手段とを有し、前記光学部材は、双曲面形状からなる凹部を有し、前記凹部に反射層を形成することで、前記反射部を構成するものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、屋外で前記視覚センサを使用する場合、前記光学部材の前記反射部に雨滴，ゴミ及び塵等が付着することで、前記反射部に剥離や腐食等の劣化が生じやすくなり、結果として前記視覚センサから得られる全方位画像において、部分的に映らない個所が発生したり、また変色等の画像劣化を生じてしまうといった問題点を有している。また、前記視覚センサは、前記外周面から入射した周囲光がその内面によって反射し、ゴースト像を発生させてしまう恐れもあった。
【０００７】
そこで本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、第１の目的は、本願出願人が提案した視覚センサを更に改良し、屋外においても適応可能で、画像劣化の発生を抑制することが可能な視覚センサを提供するものである。また、第２の目的は、画像劣化の発生を抑制し、かつゴースト像の発生を抑制することが可能な視覚センサ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と、前記光学部材の凹部に設けられ、前記周囲光を反射させる反射部材と、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、前記凹部に配設される被覆部材と、を設けてなるものである。
【０００９】
また、請求項２に記載した視覚センサは、請求項１に記載した視覚センサにおいて、前記凹部の頂部に穴部を有し、前記被覆部材である蓋体に前記反射部材との対向面から前記穴部まで達する延設部を設けてなるものである。
【００１０】
また、請求項３に記載した視覚センサは、請求項１に記載した視覚センサにおいて、前記凹部の頂部に穴部を有し、前記被覆部材である蓋体に前記反射部材との非対向面側に他の凹部を備え、前記他の凹部に前記穴部まで達する延設部を配設してなるものである。
【００１１】
また、請求項４に記載した視覚センサは、請求項２もしくは請求項３に記載した視覚センサにおいて、前記延設部は、不透明材料からなるものである。
【００１２】
また、請求項５に記載した視覚センサは、請求項１に記載した視覚センサにおいて、前記蓋体と前記光学部材との何れか一方に係止部を形成し、また他方に前記係止部に係合する係合部を備えてなるものである。
【００１３】
また、請求項６に記載した視覚センサは、請求項１に記載した視覚センサにおいて、前記被覆部材を蓋体から構成するとともに、前記蓋体に他の部分と比べ薄肉となる薄肉部を設けてなるものである。
【００１４】
また、請求項７に記載した視覚センサは、請求項１に記載した視覚センサにおいて、前記凹部の頂部に穴部を有し、前記穴部に光吸収性の色味を有する充填部材を配設してなるものである。
【発明の効果】
【００１５】
広範囲の周囲光を反射部材で反射させ、撮像手段によって撮像する視覚センサに関し、被覆部材を設けることにより光学部材の反射層が汚れないため、画像劣化の発生を抑制することができる。また、前記反射層に穴部を備え、前記穴部内に前記被覆部材から延設される延設部を設けることからゴースト像の発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付の図面に基づいて、本発明の実施形態について説明する。図１及び図２は本発明の第１の実施形態を示すものである。
【００１７】
視覚センサ１０は、光学部材１１と、ケース体１２と、撮像素子１３（撮像手段）と、回路基板１４と、反射層１５（反射部材）と、蓋体（被覆部材）１６とから構成されている。
【００１８】
光学部材１１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、略球形状の基部１７と、略円柱形状の導光部１８とを有している。光学部材１１の基部１７は、周囲光Ｌが入射する球面形状の入射面１７ａと、双曲面形状の凹部１７ｂとを有している。光学部材１１の入射面１７ａは、凹部１７ｂにおける双曲面の焦点ｆ１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。
【００１９】
光学部材１１の凹部１７ｂ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１５が形成されている。反射層１５は、蒸着等の方法によって凹部１７ｂにコーティングされてなるものである。また双曲面形状の凹部１７ｂの頂部には、穴部１７ｃが設けられている。穴部１７ｃは、前記双曲面形状のＸ軸方向に沿った細長形状になっている。ゴースト像の原因になる周囲光Ｍは穴部１７ｃの周面によって反射されるため、撮像素子１３に達することが抑制される。
【００２０】
光学部材１１の導光部１８は、反射層１５で反射された光をＣＣＤカメラ等からなる撮像素子１３に導くものであり、略円柱形状になっている。導光部１８は、円筒形状の外周面１８ａと、撮像素子１３に対向する出射面１８ｂとを有している。導光部１８の出射面１８ｂは、対になる双曲面の焦点ｆ２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。
【００２１】
ケース体１２は、底壁部１２ａと、円筒状の側壁部１２ｂとからなり、側壁部１２ｂに光学部材１１が固定されている。撮像素子１３は回路基板１４上に実装され、ケース体１２の底壁部１２ｂに固定されている。
【００２２】
周囲光Ｌは、入射面１７ａから基部１７の内部に入射し、反射層１５で反射され、導光部１８によって撮像素子１３に導かれる。視覚センサ１０は、０°から仰角約３０°までの視野Ｃ１及び０°から俯角３０°までの視野Ｃ２を有している。撮像素子１３から出力された画像データは、図示しない画像処理部に出力され、視覚センサ１０の周囲にある障害物の認識等に利用される。
【００２３】
蓋体１６は、樹脂製材料から構成され、反射層１５が形成される凹部１７ｂ上を覆うよいうに光学部材１１（基部１７）の開口端部１７ｄに配設される。蓋体１６は、凹部１７ｂへの水や塵等の侵入を防止するべく、図示しない接着剤を介して密閉性良く開口端部１７ｄ上に配設される。図３（Ａ）（Ｂ）は、蓋体１６と光学部材１１における基部１７の開口端部１７ｄとの配設状態を示すものである。蓋体１６の周縁全周には、後述する突起部と係合する係止片（係止部）１６ａが形成されている。一方、基部１７の開口端部１７ｄの全周には、係止片１６ａと係合する突起部（係合部）１７ｅが形成されている。従って、蓋体１６の係止片１６ａと基部１７の開口端部１７ｄに形成される突起部１７ｅとを図示しない接着剤やシーリング剤を介して係合させることで、組み付け性も良好で、かつ密閉性に優れる接合構造を得ることができる。尚、前述の構成は、蓋体１６に係止片１６ａを設け、基部１７に突起部１７ｅを設ける構成であるが、基部１７に係止部を設け、また蓋体１６に突起部を設ける構成であっても良い。
【００２４】
尚、図３（Ｂ）に示すように、蓋体１６に他の部分に比べて薄肉となる薄肉部１６ｂを形成しても良い。前記薄肉部１６ｂを、例えば蓋体１６の上部に設けることによって、凹部１７ｂと蓋体１６との間の空間部における内圧変化によって蓋体１６の積極的に変位させることが可能となり、前記内圧変化に伴う蓋体１６に発生する応力を吸収することができるため、蓋体１６が破損してしまうことを防止できる。この際、薄肉部１６ｂに加えて蛇腹状の柔軟部を追加することによってさらに内圧変化に対する追従性を高めることが可能となるものであり、従って使用環境（低温環境，高温環境）が目まぐるしく変化する車両への搭載をも可能とする。
【００２５】
次に、図４を用いて本発明の第２の実施形態について説明するが、第１の実施形態と同様もしくは相当個所には同一符号を付してその詳細な説明は省く。
【００２６】
本発明の第２の実施形態の視覚センサ１０が第１の実施形態における視覚センサ１０と比べ異なる点は、蓋体の構成にある。蓋体２０は、開口端部１７ｄを密閉するための覆い部２０ａと、反射層１５と対向する対向面から鉛直方向に延設され、凹部１７ｂの底部側に設けられた穴部１７ｃ内に配設される延設部２０ｂとによって構成され、覆い部２０ａと延設部２０ｂとは一体的に形成されている。覆い部２０ａ及び延設部２０ｂは、光吸収性の色味（例えば、黒色系）を有する樹脂材料から構成されている。尚、光吸収性の色味は、少なくとも延設部２０ｂに施されるものであれば良い。また、蓋体２０は、第１の実施形態の蓋体１６と同様の接合構造を用いるものであって良い。
【００２７】
前述した視覚センサ１０は、穴部１７ｃ内に光吸収性の色味を有する延設部２０ｂを配設することによって、ゴースト像の原因になる周囲光Ｍが撮像素子１３に達することを更に抑制する構成とすることに特徴を有するものである。即ち、視覚センサ１０は、穴部１７ｃに入射した周囲光Ｍがその内面にて反射し、出射面１８ｂから撮像手段１３に達してしまう恐れがあるが、穴部１７ｃに光吸収性の色味を有する延設部２０ａを配設することから、穴部１７ｃ内における光反射を防止できるため、ゴースト像の発生を更に抑制することが可能となる。さらに、周囲光Ｍによる穴部１７ｃ内での反射が生じないために、画像中に輝点の発生が生じず、画像コントラストを低下させることもない。
【００２８】
次に、図５を用いて本発明の第３の実施形態について説明するが、前述の第１，第２の実施形態と同様もしくは相当個所には、同一符号を付してその詳細な説明は省く。
【００２９】
本発明の第３の実施形態における視覚センサ１０は、第２の実施形態の視覚センサ１０と機能的には同等であり、その差異は延設部の構成にある。即ち、蓋体２１は、覆い部２１ａと延設部２１ｂとを備えている。覆い部２１ａの略中央（反射層１５との非対向面側）には、凹部（他の凹部）２１ｃが形成されており、この凹部２１ｃには、その底面から基部１７の穴部１７ｃに達する光吸収性の色味を有するビスなどの固定部材からなる延設部２１ｂが配設され、凹部２１ｃ内にエポキシ等の熱硬化型接着剤からなる充填部材２２を充填することによって延設部２１ｂは凹部２１ｃに水密状態を保ちながら固定されることになる。かかる構成によって、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。尚、蓋体２１は、第１の実施形態の蓋体１６と同様の接合構造を用いるものであって良い。
【００３０】
次に、図６を用いて本発明の第４の実施形態について説明するが、前述の第１，第２，第３の実施形態と同様もしくは相当個所には、同一符号を付してその詳細な説明は省く。
【００３１】
本発明の第４の実施形態が前述した各実施形態と比べ異なる点は、蓋体を設けず反射層１５を保護することと、基部１７に設けられる穴部１７ｃの光反射防止構造にある。即ち、第４の実施形態における視覚センサ１０は、シリコーンゲルやエポキシ等からなる充填部材２３を有するものであり、この充填部材２３は、光吸収性の色味（例えば、黒色）を有し、穴部１７ｃ及び凹部１７ｂ内に充填される。この充填部材２３の製造工程としては、真空雰囲気中にて充填部材２３が充填されるためその充填物中に気泡が混入されることが無く、反射膜１５の反射性能を損なうことはない。従って、充填部材２３を用いることによって、反射膜１５を保護することができるとともに、穴部１７ｃ内の反射光によるゴースト像の発生を抑制することが可能となる。さらに、周囲光Ｍによる穴部１７ｃ内での反射が生じないために、画像中に輝点の発生が生じず、画像コントラストを低下させることもない。
【００３２】
かかる視覚センサ１０は、周囲光Ｌが入射する入射面１７ａを有する中実な透光性材料からなる光学部材１１と、光学部材１１の双曲面形状の凹部に設けられ、周囲光Ｌを反射させる反射層１５と、反射層１５で反射された周囲光Ｌを撮像する撮像素子１３と、反射層１５が形成される凹部１７ｂに配設される被覆部材である蓋体１６，２０，２１及び充填部材２３と、を設けてなるものであり、反射層１５を保護する１６，２０，２１及び充填部材２３を設けることから、画像が歪んだり、視界を狭めることがなく、屋外においても適応可能か視覚センサを得ることができる。
【００３３】
また、凹部１７ｂの頂部に穴部１７ｃを有する構成によって、ゴースト像の原因になる周囲光Ｍは、穴部１７ｃの周面によって反射されるため、撮像素子１３に達することが抑制される。また、前記被覆部材である蓋体２０，２１に、穴部１７ｃまで達する不透明材料からなる延設部２０ｂ，２１ｂを設けることによって、穴部１７ｃ内の反射光によるゴースト像の発生を更に抑制することが可能となる。
【００３４】
また、蓋体２１の覆い部２１ａにおいて、反射層１５との非対向面側に凹部２１ｃを備え、凹部２１ｃに穴部１７ｃまで達する光吸収性の色味を有するビス部材からなる延設部２１ｂを配設するものであり、穴部１７ｃ内の反射光によるゴースト像の発生を更に抑制することが可能となる。
【００３５】
また、蓋体１６と反射部材１７とに、それぞれ係止片１６ａ及び突起部１７ｅを備え、係止片１６ａと突起部１７ｅとを係合させることで反射部材１７に対して蓋体１６を固定することができ、視覚センサ１０の組立性を向上させることができる。この際、蓋体１６の係止片１６ａと基部１７の開口端部１７ｄに形成される突起部１７ｅとを図示しない接着剤やシーリング剤を介して係合させることで、組み付け性も良好で、かつ密閉性に優れる接合構造を得ることができるものであり、場合によっては、螺子部による廻し締めにて蓋体１６と反射部材１７とを固定保持することが可能である。
【００３６】
また、穴部１７ｃに光吸収性の色味を有する充填部材２３を充填し、また凹部１７ｂ内にも同様の充填部材を充填することで、反射層１５を保護する専用の蓋体を不要とすることが可能であり、また穴部１７ｃ内の反射光によるゴースト像の発生を更に抑制することが可能となる。
【００３７】
尚、反射層１５は、双曲面形状の凹部１７ｂに形成されることに限定されるものではなく、例えば円錐形状の凹部に形成されるものであっても良い。また、各実施形態の反射部材は、凹部１７ｂにコーティングされた被膜状の反射層１５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１１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１３であったが、例えばＣＭＯＳカメラであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態の視覚センサを示す断面図である。
【図２】同上第１の実施形態の光路を示す説明図である。
【図３】図３（Ａ）（Ｂ）は同上第１の実施形態である蓋体の実施態様例を示す要部の拡大断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の視覚センサを示す断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態の視覚センサを示す断面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態の視覚センサを示す断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  視覚センサ
１１  光学部材
１３  撮像素子（撮像手段）
１５  反射層（反射部材）
１６，２０，２１  蓋体（被覆部材）
１６ｂ  薄肉部
１７    基部
１７ａ  入射面
１７ｂ  凹部
１７ｃ  穴部
２０ｂ，２１ｂ  延設部
２３  充填部材
【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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