(57)【要約】【課題】デザインフィルムを使用しなくても、所定のデザイン（例えばロゴマーク）を光スポットに表示可能なセンサ装置を提供する。【解決手段】センサ装置１は、照射光を投光する投光部１ａと、受光素子９を有する受光部１ｂとを備え、投光された検出領域からの反射光を受光部１ｂで受光して、その受光結果に基づいて検出信号を出力し、投光部１ａの照射光により所定のデザインを表示するものであり、投光部１ａは、ＬＤ３と、ＬＤ３から出射された光を集光して二次光源を形成する光学素子４と、二次光源が出射される出射面５ｂと、出射された二次光源が入射され、該二次光源上に焦点を有する光学レンズ７とを有し、出射面５ｂに、デザインに対応した凸部およびデザインに対応した凹部の少なくともいずれかの三次元形状が形成されている。【選択図】図１
2019100963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射光を投光する投光部と、受光素子を有する受光部とを備え、所定の検出領域からの光を前記受光部で受光して、その受光結果に基づいて検出信号を出力するセンサ装置であって、
前記センサ装置は、前記投光部の照射光により所定のデザインを表示するものであり、
前記投光部は、発光素子と、前記発光素子から出射された光を集光して二次光源を形成する光学素子と、前記二次光源が出射される出射面と、出射された前記二次光源が入射され、該二次光源上に焦点を有する光学レンズとを有し、
前記出射面に、前記デザインに対応した凸部および前記デザインに対応した凹部の少なくともいずれかの三次元形状が形成されていることを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
前記光学素子と前記出射面とが一体化され、前記光学素子の表面である前記出射面に前記三次元形状が形成されていることを特徴とする請求項１記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記三次元形状は、前記出射面に直交する方向に突出した又は凹んだ、前記出射面に平行な平面と、該平行な平面と前記出射面とを連結し、前記出射面に対して所定角度傾斜した平面とを有することを特徴とする。また、前記三次元形状は、前記出射面に直交する方向に突出した又は凹んだ、前記出射面に平行な平面と、該平行な平面と前記出射面とを連結する曲面とを有することを特徴とする請求項１または請求項２記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記受光部と前記投光部とで、前記光学レンズが共有化され、前記所定の検出領域からの光が前記光学レンズを通って、前記受光素子に受光されることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記センサ装置は、車両に装着され、該センサ装置から出力される検出信号に基づいて、前記車両のドアの開閉を制御するドア開閉制御装置に用いられることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ装置に関し、特に車両などのドア開閉制御装置に用いられるセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両に搭載したセンサによってユーザの動作を検出して、当該車両のドアの開閉を制御するドア開閉制御装置が提案されている。ドア開閉制御装置に用いられるセンサとして、例えば光センサ装置がある。光センサ装置は、発光素子と受光素子とを備え、発光素子から照射された光が検出対象によって反射され、その反射光を受光素子で受光することで物体の有無を検出する。例えば、光センサ装置によるドア開閉制御では、車両ドア付近の地面に光スポットが照射され、ユーザがその光スポットの上に足を置くなどして反射光を遮ることでドアが開放される。
【０００３】
特許文献１には、少なくとも２つの光スポットを投光する投光手段と、それぞれの光スポットの光量の変化を検出するセンサ部とを備えたドア開閉制御装置が記載されている。当該装置では、複数の光スポットを用いて、ユーザの足の配置などによるジェスチャーコマンドが所定の順序などに従って実行されたかを判断することによって、誤検出によるドアの開放を抑制し、動作信頼性を確保している。また、特許文献１には、光スポットに矢印などの任意の光パタンを形成できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１６−５３２７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、任意の光パタンを形成する場合、デザインが施されたデザインフィルムが用いられる。上記光センサ装置は、装置自体が小型であるため、内蔵されるデザインフィルムは、設計上微小となる。この場合、デザインフィルムを高精度で作製しなければジャギーがそのまま光パタンに表れ、品質に影響してしまう。そのため、デザインフィルムのコストが非常に高価になるという問題がある。また、デザインフィルムをセンサ装置に組み込む際には、その都度正確にデザインフィルムの位置決めをする必要があるため、デザインフィルム単体として扱いにくい部品となっている。
【０００６】
本発明はこのような問題に対処するためになされたもので、デザインフィルムを使用しなくても、所定のデザイン（例えばロゴマーク）を光スポットに表示可能なセンサ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のセンサ装置は、照射光を投光する投光部と、受光素子を有する受光部とを備え、所定の検出領域からの光を上記受光部で受光して、その受光結果に基づいて検出信号を出力するセンサ装置であって、上記センサ装置は、上記投光部の照射光により所定のデザインを表示するものであり、上記投光部は、発光素子と、上記発光素子から出射された光を集光して二次光源を形成する光学素子と、上記二次光源が出射される出射面と、出射された上記二次光源が入射され、該二次光源上に焦点を有する光学レンズとを有し、上記出射面に、上記デザインに対応した凸部および上記デザインに対応した凹部の少なくともいずれかの三次元形状が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
上記光学素子と上記出射面とが一体化され、上記光学素子の表面である上記出射面に上記三次元形状が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
上記三次元形状は、上記出射面に直交する方向に突出した又は凹んだ、上記出射面に平行な平面と、該平行な平面と上記出射面とを連結し、上記出射面に対して所定角度傾斜した平面とを有することを特徴とする。また、上記三次元形状は、上記出射面に直交する方向に突出した又は凹んだ、上記出射面に平行な平面と、該平行な平面と上記出射面とを連結する曲面とを有することを特徴とする。
【００１０】
上記受光部と上記投光部とで、上記光学レンズが共有化され、上記所定の検出領域からの光が上記光学レンズを通って、上記受光素子に受光されることを特徴とする。
【００１１】
上記センサ装置は、車両に装着され、該センサ装置から出力される検出信号に基づいて、上記車両のドアの開閉を制御するドア開閉制御装置に用いられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のセンサ装置は、投光部と受光部とを備え、所定の検出領域からの光を受光部で受光し、その受光結果に基づいて検出信号を出力するものであり、投光部の照射光により所定のデザインを表示するので、例えば、検出領域に所定のデザインを表示する場合は、当該センサ装置による検出領域が可視化され、検出領域が分かりにくいといった不具合を解消でき、利便性を向上できる。また、照射光により所定のデザインが表示可能で、デザイン性にも優れる。
【００１３】
さらに、投光部は、発光素子と、発光素子から出射された光を集光して二次光源を形成する光学素子と、二次光源が出射される出射面と、出射された二次光源が入射され、該二次光源上に焦点を有する光学レンズとを有し、出射面にデザインに対応した三次元形状が形成されているので、出射面から出射される二次光源はデザインに対応した三次元形状によって意図的に屈折または反射される。その結果、光学レンズに入射される光線量が減少し、その減少した部分が陰影となって表れるため、所定のデザインとして表示される。これにより、高精度加工のデザインフィルムを使用しなくても、所定のデザインを表示することができ、デザインフィルムに起因する不具合を解消することができる。
【００１４】
光学素子と出射面とが一体化され、光学素子の表面である出射面に三次元形状が形成されているので、デザインが施された部品が別途必要にならず、部品点数を少なくすることができる。さらに、二次光源から出た光線が界面に接触する機会を減らすことで、光の利用効率を高くすることができる。
【００１５】
上記三次元形状は、出射面に直交する方向に突出した又は凹んだ、出射面に平行な平面と、該平行な平面と出射面とを連結し、出射面に対して所定角度傾斜した平面とを有する。この場合、平行な平面から出射される光は屈折または反射しないため、光学レンズに入射される光線量は維持される。一方、傾斜した平面から出射される光は一様に屈折または反射するため、光学レンズに入射される光線量は減少する。その結果、傾斜した平面に相当する部分が、光スポットにおいて所定の太さの陰影となって表される。また、傾斜した平面の傾斜角度に応じて光の屈折量または反射量が変化することを加味して、陰影の濃淡を調整することができる。
【００１６】
上記三次元形状は、出射面に直交する方向に突出した又は凹んだ、出射面に平行な平面と、該平行な平面と出射面とを連結する曲面とを有する。この場合、平行な平面から出射される光は屈折または反射しないため、光学レンズに入射される光線量は維持される。一方、曲面から出射される光は曲面に沿って連続的に屈折または反射するため、光学レンズに入射される光線量は緩やかに減少する。その結果、曲面に相当する部分が、光スポットにおいて陰影のグラデーションとなって表される。これにより、デザインフィルムでは表すことが困難な陰影のグラデーションを、簡便な手法で表示することができる。
【００１７】
受光部と投光部とで、光学レンズが共有化され、所定の検出領域からの光が該光学レンズを通って受光素子に受光される、つまり投光部と受光部が一つのレンズユニットで形成されるので、センサ装置全体の大きさを小型化かつ部品点数の削減ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態の一例であるセンサ装置の概略構成図である。
【図２】光学素子の出射面の拡大図である。
【図３】図２の光学素子により表示される光スポットを示した図である。
【図４】屈折による光線量の変化を示す図である。
【図５】傾斜角度を変化させた場合の屈折を示す図である。
【図６】図５の傾斜角度を変化させた場合の陰影の濃淡を示す図である。
【図７】曲面での屈折を示す図である。
【図８】図７の曲面での陰影の濃淡を示す図である。
【図９】被写界深度と凸部の高さの関係を示す図である。
【図１０】第２実施形態の一例であるセンサ装置の概略構成図である。
【図１１】本発明のセンサ装置をドア開閉制御に用いた概略図である。
【図１２】本発明のセンサ装置をドア開閉制御に用いた概略図である。
【図１３】第２実施形態の他の例であるセンサ装置の概略構成図である。
【図１４】第２実施形態の他の例であるセンサ装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１実施形態）
第１実施形態のセンサ装置の一例を図１に基づいて説明する。このセンサ装置は、所定の検出領域内への検出対象（ユーザなど）の進入を検出すると、検出信号を出力するように構成された反射型光センサである。図１において、センサ装置１は、照射光を投光する投光部１ａと、所定の検出領域からの光を受光する受光部１ｂと、受光結果に基づいて検出信号を制御する信号制御部１ｃとを有する略円箱状のセンサ装置である。
【００２０】
センサ装置１は、箱状のハウジング２の空間内に、発光素子としてのＬＤ３と、ＬＤ３の光軸方向（図中左から図中右方向）に沿って配置された光学素子４と、光学レンズ７とを備えており、これらで投光部１ａが構成されている。また、センサ装置１は、投光部１ａとは独立して、光学素子８と受光素子９で構成される受光部１ｂを備えている。ハウジング２には、投光部１ａおよび受光部１ｂに対応して開口部２ａが設けられており、開口部２ａを介して照射光が投光され、また、開口部２ａを介して検出領域からの光が入射される。ここで投光部１ａ、受光部１ｂの外形形状は球体や長方形でも良いが円柱状、ＡＳＳＹユニットとしての外寸は箱型形状が比較的好ましい。また、開口部２ａは光学レンズの仕様によって最善の位置に設定される。
【００２１】
図１において、ＬＤ３は、基板上に設けられている。ＬＤ３としては、例えば、青色、赤色、および緑色などの単色系ＬＤ、あるいは単色系ＬＥＤ、青色系ＬＥＤ、赤色系ＬＥＤ、および緑色系ＬＥＤを備えたＲＧＢ型のＬＥＤを使用できる。なお、ＬＤ３として、表面実装型ＬＥＤの他に、砲弾型ＬＥＤを用いることができる。また上記ＬＤに代わって電球でもよい。
【００２２】
光学素子４は、ＬＤ３から出射された光を集光して、二次光源を形成する光学素子であり、ポリカーボネートやアクリル、ガラスなどの透明材質によって形成されている。光学素子４は、光軸方向中央部に位置するレンズ部５と、光学レンズ７側のレンズ部５の周方向に拡がるフランジ部６とを有している。レンズ部５において、ＬＤ３と対向する面は凸曲面（半球面）状の入射面５ａを構成しており、光学レンズ７と対向する面は光軸方向に対する垂直面である出射面５ｂを構成している。この出射面５ｂには、後述する三次元形状が形成されている。
【００２３】
光学レンズ（投影レンズ）７は、任意のデザインが形成された光スポットＬを投影面（地面など）に映すレンズであって、二次光源上に焦点を有している。光学レンズ７は、ポリカーボネートやアクリル、ガラスなどの透明材質によって形成されている。光学レンズ７は、単一のレンズから構成されてもよく、複数のレンズから構成されてもよい。
【００２４】
第１実施形態では、投光部１ａによって表示される光スポットＬの照射領域が検出領域Ｄとなる。つまり、検出領域Ｄで反射される反射光が受光部１ｂで受光され、その受光光量が検出される。
【００２５】
光学素子８は、検出領域からの光（反射光）を集光する光学素子であり、プラスのパワーを持つレンズあるいはレンズ群となっている。受光素子９と対向する面（反射光の出射面）は、反射光が受光素子９に集光するように形成される。光学素子８は、ポリカーボネートやアクリル、ガラスなどの透明材質によって形成されている。
【００２６】
受光素子９は、反射光を受ける電子部品であり、たとえばフォトダイオードである。反射光は、光学素子８を介して受光素子９に受光され、その受光光量が信号制御部１ｃに出力される。
【００２７】
信号制御部１ｃは、受光素子９の受光結果（受光光量）に基づいて、検出領域への検出対象の進入を判定する。例えば、受光光量を予め設定された閾値と比較して判定する。検出対象が進入したと判定すると、検出信号を外部に出力する。
【００２８】
センサ装置１の投光部１ａは、例えば直径０．１〜５ｃｍの略円柱状をしており、投影面までの距離に応じて例えば２〜２００倍の倍率で投影像を映すことができる。ＬＤ３から出射された光は、光学素子４の入射面５ａによって屈折される。屈折された光は、二次光源として出射面５ｂから光学レンズ７に向かって出射される。
【００２９】
なお、センサ装置１は、開口部２ａの形状などに応じて任意の形状とすることができる。また、センサ装置１は、必要に応じて、ＬＤ３と光学素子４の間に波長変換素子を備えていてもよい。波長変換素子は、例えば、ＹＡＧ発光体を含んだシリコンなどの透過性材料などから構成され、ＬＤ３から出射された第１の分光分布の光を、第２の分光分布の光に波長変換する。波長変換素子によって、例えば、ＬＤ３の青色光の一部が黄色光に変換されると、白色光として出射される。
【００３０】
本発明のセンサ装置を車両のドア開閉制御装置に適用した例を図１１に基づいて説明する。図１１は、車両の後方斜視図である。図１１において、センサ装置１は、車両Ｖのバックドア２１の開閉動作を制御するドア開閉制御装置のセンサとして用いられる。バックドア２１は、ダンパ装置などのアクチュエータにより駆動されるパワーバックドアである。ドア開閉制御装置は、センサ装置１と、検出対象の接近を認識する認識手段としての赤外線センサ２２と、アクチュエータを制御するためのドア制御部２３とを備えている。センサ装置１は、照射光が下方を向く姿勢でバックドア２１、あるいはバックドア２１付近の非可動部（バンパーなど）に固定され、赤外線センサ２２もバックドア２１、あるいはバックドア２１付近の非可動部に固定される。この場合、赤外線センサ２２は、センサ装置１と一体的なセンサユニットとして設けてもよく、別体として設けてもよい。
【００３１】
ドア開閉制御装置の一連の動作について説明する。まず、赤外線センサ２２によって、ユーザの接近が認識されると、センサ装置１のＬＤ３が通電され、バックドア２１付近の地面に光スポットＬが表示される。光スポットＬが表示された投光状態において、検出領域Ｄ内に検出対象の進入がなければ検出信号は出力されない。この投光状態において、ユーザが光スポット上に何らかの物体を差し出すと、検出領域Ｄからの反射が妨げられ、受光部１ｂで受光される受光光量が低下する。その受光光量に基づいて、センサ装置１からドア制御部２３に検出信号が出力される。そして、この検出信号に基づいて、ドア制御部２３からアクチュエータに駆動信号が出力され、アクチュエータの駆動によってバックドア２１が開放される。
【００３２】
第１実施形態のセンサ装置では、光スポットＬの照射領域がそのまま検出領域Ｄとなるので、センサ装置の検出領域が視認でき、ユーザの利便性を向上できる。また、後述するように、光学素子４の出射面５ｂには所定のデザインに対応した三次元形状が形成され、光スポットに所定のデザインが表示されるので、スイッチとして機能する光スポットに多様なデザインを付与できる。
【００３３】
ところで、任意のデザインを表示する場合、従来では、そのデザインが施されたデザインフィルムが用いられていた。この場合、デザインフィルムは光学素子４と光学レンズ７の間に配置される。しかしながら、センサ装置１は小型であるためデザインフィルムが微小となるところ、デザインフィルムには微小でありながらも設計に高い精度が求められるため、非常に高価な部品となっていた。
【００３４】
そこで、本発明では、光学素子４の出射面５ｂにデザインに対応した三次元形状を設けた。三次元形状としては、凸部および凹部の少なくともいずれかを設けた。すなわち、出射面５ｂから出射される二次光源を凸部や凹部によって意図的に屈折させることで、光学レンズ７に入射される光線量を変化させ、所定のデザインを表示させる。これにより、デザインフィルムを使用しなくても、光スポットに所定のデザインを表示できる。
【００３５】
三次元形状について、図２に基づいて説明する。図２は、光学素子４の出射面５ｂの拡大図である。例えば、直径Φ１〜１０ｍｍの円形の出射面５ｂには、フライ返し状の凸部および凹部が複数形成されている。
【００３６】
図２において、複数の凸部のうち凸部１１について説明する。凸部１１は、出射面５ｂから光学素子４外側に（光学レンズ７側に向かって）突出して形成されており、出射面５ｂに平行な平面である頂面Ａと、頂面Ａと出射面５ｂとを連結する傾斜面Ｂを有している。傾斜面Ｂは、出射面５ｂに対して所定角度傾斜した平面Ｂ１、および、出射面５ｂと頂面Ａを滑らかに連結する曲面Ｂ２で構成される。また、高さＨ１は、出射面５ｂから凸部１１の最高点までの距離、つまり出射面５ｂから頂面Ａまでの距離を示しており、例えば５μｍ〜５００μｍである。なお、高さＨ１は、複数の凸部間で、同じであってもよく、異なっていてもよい。
【００３７】
続いて、複数の凹部のうち凹部１２について説明する。凹部１２は、出射面５ｂから光学素子４内側に（ＬＤ３側に向かって）凹んで形成されており、出射面５ｂに平行な平面である底面Ｃと、底面Ｃと出射面５ｂとを連結する傾斜面Ｄを有している。傾斜面Ｄは、出射面５ｂに対して所定角度傾斜した平面Ｄ１、および、出射面５ｂと底面Ｃを滑らかに連結する曲面Ｄ２の少なくともいずれかで構成される。また、深さＨ２は、出射面５ｂから凹部１２の最低点までの距離、つまり出射面５ｂから底面Ｃまでの距離を示しており、例えば５μｍ〜５００μｍである。なお、深さＨ２は、複数の凹部間で、同じであってもよく、異なっていてもよい。
【００３８】
図３は、図２に示した三次元形状を有する光学素子４を用いて、０．５ｍ先の投影面に映した光スポットの写真である。この場合、円形の光スポットの直径は、Φ５〜５００ｍｍである。図３に示すように、複数のフライ返し状の凸部および凹部に対応するデザイン（フライ返し状模様）が、複数映し出される。各デザインの輪郭は、陰影として表されており、各陰影の太さや濃淡（グラデーションを含む）はそれぞれ異なっている。この陰影は、凸部の傾斜面や凹部の傾斜面に対応する。すなわち、凸部の傾斜面や凹部の傾斜面を適宜調整することで、所定のデザインに応じた陰影の太さや濃淡を映すことができる。
【００３９】
ここで、図４に基づいて屈折による光線量の変化を説明する。図４（ａ）は、出射面５ｂに凸部および凹部が形成されていない場合を示しており、図４（ｂ）は、出射面５ｂに凸部が形成されている場合を示している。図４（ａ）では、二次光源として出射面５ｂのＰ点から出射される光は、屈折することなく光学レンズ７に入射される。一方、図４（ｂ）では、二次光源として出射面５ｂのＰ点から出射される光は、傾斜した平面Ｂ１によって屈折する。この場合、屈折によって光線の一部が光学レンズ７から外れるため、光学レンズ７に入射される光線量が減少する。その結果、投影面に陰影が生じる。ここで、出射面５ｂと傾斜した平面Ｂ１がなす傾斜角度をθとすると、例えば、好ましい傾斜角度θは、１０〜８０度に設定される。
【００４０】
図５および図６に、傾斜角度θに応じた陰影の濃淡の変化を示す。図５において、出射面５ｂには、傾斜角度が異なる４つの平面Ｂ１ａ〜Ｂ１ｄが形成されており、各平面Ｂ１ａ〜Ｂ１ｄの傾斜角度をθａ〜θｄとする。なお、傾斜角度θａ〜θｄの大小は、θａ＜θｂ＜θｃ＜θｄとなっている。この場合、傾斜角度θが大きくなるほど光の屈折量が多くなり、光学レンズ７に入射される光線量は減少する。その結果、図６に示すように、投影面での陰影の濃淡は、傾斜角度θが大きくなるほど濃くなる。言い換えると、陰影の明るさは、傾斜角度θが大きくなるほど暗くなる。また、各平面Ｂ１ａ〜Ｂ１ｄにおいては陰影の濃淡が一定となっており、各平面Ｂ１ａ〜Ｂ１ｄの幅に対応して陰影が所定の太さとなる。このように、傾斜した平面Ｂ１の傾斜角度θや幅によって、陰影の濃淡や太さを調整することができる。
【００４１】
なお、図４〜図６では、凸部の平面Ｂ１における光の屈折を示したが、凹部の平面Ｄ１についても同様のことが言える。具体的には、出射面５ｂと傾斜した平面Ｄ１がなす傾斜角度をαとすると、例えば、好ましい傾斜角度αは、１０〜８０度に設定される。そして、傾斜角度αが大きいほど光学レンズ７に入射される光線量は減少し、陰影の濃淡が濃くなる。つまり、平面Ｄ１の傾斜角度αや幅によって、陰影の濃淡や太さを調整することができる。
【００４２】
一方、図７および図８には、凸部の傾斜面Ｂが曲面Ｂ２である場合の陰影の濃淡の変化を示す。図７において、出射面５ｂには、２つの曲面Ｂ２ａ、Ｂ２ｂが形成されている。出射面５ｂから出射する光は、曲面Ｂ２ａ、Ｂ２ｂによって屈折する。このとき、当該光は、曲面に沿って連続的に屈折するため、光学レンズ７に入射される光線量は緩やかに減少する。具体的には、出射面５ｂに近づくほど傾斜角度が大きくなり、光の屈折量が多くなる。その結果、陰影の濃淡が連続的に変化し、陰影にグラデーションが生じる。また、図７において、曲面Ｂ２ａ、Ｂ２ｂは、各曲率が同じであり、各高さＨ１が異なっている。この場合、高さＨ１が大きい曲面Ｂ２ａの方が、出射面５ｂに対して急勾配となるため、図８に示すように、陰影の濃淡が濃い部分が曲面Ｂ２ｂよりも大きくなる。その他、曲面の曲率を変更させることによって、グラデーションを調整することができる。
【００４３】
このように、凸部において、傾斜した平面Ｂ１では陰影の濃淡が一定であるのに対し、曲面Ｂ２では光線量を可変的に変化させることにより陰影にグラデーションを持たせることができる。なお、図７および図８では、凸部の曲面Ｂ２における光の屈折を示したが、凹部の曲面Ｄ２についても同様のことが言える。
【００４４】
ところで、図２における凸部１１の高さＨ１や凹部１２の深さＨ２は、例えば、光学素子４と光学レンズ７の距離に応じて設定される。この場合、高さＨ１や深さＨ２は、光学レンズ７の被写界深度に応じて設定されることが好ましい。被写界深度は、肉眼で投影像のぼけの発生を判別できない距離範囲である。すなわち、凹凸面が被写界深度の範囲内にある場合は、投影像は鮮明となり、凹凸面が被写界深度の範囲外にある場合は、投影像は不鮮明となる。この現象を考慮して、三次元形状が、光学レンズ７の被写界深度の範囲内となる部分と光学レンズ７の被写界深度の範囲外となる部分を含むようにすることで、陰影の濃淡を変化させることができる。
【００４５】
図９に、被写界深度と凸部１１の高さＨ１の関係を示す。図９（ａ）は、凸部１１がすべて被写界深度内にある場合を示している。この場合、凸部１１は被写界深度の範囲Ｑ内となるため、平面Ｂ１に対応する陰影は鮮明に映し出される。一方、図９（ｂ）は、凸部１１が被写界深度の範囲Ｑ内の部分と範囲Ｑ外の部分を有する場合を示している。この場合、平面Ｂ１に対応する陰影は、被写界深度の範囲Ｑ内では鮮明に映し出され、被写界深度の範囲Ｑ外ではぼやけて映し出される。これにより、ピントの合った鮮明部とピントから外れ気味のボケといった両方をデザイン効果として取り入れることができる。なお、凸部１１がすべて被写界深度の範囲Ｑ外となるようにしてもよい。このように、光学レンズ７の被写界深度に対して、凸部１１の高さＨ１を調整することで、陰影の濃淡を調製することができる。なお、凹部１２の深さＨ２についても光学レンズ７の被写界深度に対して、設定することができる。
【００４６】
本発明の三次元形状を有する光学素子４は、精密な切削加工や電気鋳造によって加工された金型を用いた間接的な成形や、精密な切削加工、ポッティング、エッチングなどの直接的な成形によって得ることができる。前者の成形（間接的な成形）に用いる金型は、所定のデザインに応じて、凸部や凹部のパラメータ（高さＨ１、深さＨ２、傾斜角度θ、傾斜角度αなど）を調整して設計される。光学素子４に形成される三次元形状は、凸部のみでもよく、凹部のみでもよい。また、図２に示すように凸部と凹部を組み合わせてもよい。なお、三次元形状として凸部を設けるのか、凹部を設けるのかについては、成形の際に生じる凸部または凹部の稜線部の加工Ｒとエッジ部の関係から、成形方法と加工時に発生するエッジ部の位置によって設定される。成形方法は、金型を用いた間接的な成形方法（例えば射出成形）、および直接的な成形方法（例えば光学素子に切削加工）である。一例として、金型やレンズへの切削加工では、一般的安価な方法のエンドミル使用が多く、刃物先端Ｒによって付加される加工Ｒを考慮せざるを得ない場合に適用することが好ましい。
【００４７】
ここで、エッジ部とは、陰影においてコントラストが最も高くなる陰影部（例えば、図３のＳ１やＳ２）に対応する三次元形状の部分であり、図２のＥ１やＥ２が相当する。エッジ部の位置とは、エッジ部に対応する陰影部の、その陰影における位置である。例えば、図３のＳ１は、陰影の外側に位置しており、図３のＳ２は、陰影の内側に位置している。すなわち、陰影を、外側から内側に向かって薄く（コントラストが低く）なるように表すことと、陰影を、内側から外側に向かって薄く（コントラストが低く）なるように表すことに相当する。ここで、図２では、出射面５ｂの三次元形状を金型による間接的な成形方法で形成している。さらに、図３のＳ１において外側から内側に向かって陰影が薄くなるようにするため、エッジ部Ｅ１に係る三次元形状を凸部としている。一方、図３のＳ２において内側から外側に向かって陰影が薄くなるようにするため、エッジ部Ｅ２に係る三次元形状を凹部としている。このように、凸部または凹部とすることで、陰影のコントラストの向きを調整することができる。
【００４８】
上記第１実施形態では、透明な部材からなる光学素子４の表面に三次元形状を設け、三次元形状によって意図的に光を屈折させることで陰影を映し出した。これに限らず、例えば、光学素子４の表面を反射面とし、その表面に三次元形状を設けてもよい。この場合、二次光源として反射面から出射される光が、三次元形状により意図的に反射されることで、光学レンズ７へ入射する光線量が減少する。その結果、投影面に陰影を映し出すことができる。また、光学レンズ７として反射面で構成されていてもよい。また、図１に示す実施形態では、光学素子４の表面、つまり２次光源となる面上に一体的に三次元形状を形成したが、これに限らない。例えば、光学素子４とは別に２次光源となる面の部品を設け、この部品の表面に三次元形状を設けてもよい。
【００４９】
（第２実施形態）
第２実施形態のセンサ装置の一例を図１０に基づいて説明する。センサ装置において、第１実施形態では、投光部と受光部を別体として構成したが、第２実施形態では、投光部と受光部とを一体的なレンズユニットとして構成している。具体的には、図１０のセンサ装置１’において、投光部１ａと受光部１ｂとで、光学素子４および光学レンズ７が共有化されている。つまり、投光部１ａが、ＬＤ３と、光学素子４の一部（投光部位）と、光学レンズ７の一部（投光部位）で構成され、受光部１ｂが、受光素子９と、光学素子４の一部（受光部位）と、光学レンズ７の一部（受光部位）で構成されている。言い換えると、光学素子４の投光部位と受光部位が一体形成され、光学レンズ７の投光部位と受光部位が一体形成されている。
【００５０】
第２実施形態の構成とすることで、第１実施形態のように別途設けられた受光部１ｂのスペースが不要となり、ハウジング２の省スペースが図れ、センサ装置１’の小型化が図れる。
【００５１】
図１０において、センサ装置１’は、照射光を投光する投光部１ａと、検出領域Ｄからの光を受光する受光部１ｂと、受光結果に基づいて検出信号を制御する信号制御部１ｃとを有する。ＬＤ３と受光素子９は、同一の基板上に実装されている。この場合、ＬＤ３からの照射光が直接受光素子９に受光されないように、ＬＤ３と受光素子９との間に仕切り板などを設けるとよい。
【００５２】
投光部１ａを構成する光学素子４の出射面５ｂには、上述のデザインに対応した三次元形状（図１０では凸部１１）が形成されている。二次光源として出射面５ｂから出射される光は、凸部１１によって屈折されて、デザインが形成された光スポットＬが表示される。一方、受光部１ｂを構成する光学素子４の出射面５ｂには、三次元形状が形成されておらず、検出領域Ｄからの光の受光素子９への供給光量が確保されている。
【００５３】
第２実施形態において、光学素子４の入射面５ａの投光部位は、ＬＤ３に焦点距離を一致させるように形成されるとよく、光学素子４の入射面５ａの受光部位は、受光素子９に焦点距離を一致させるように形成されるとよい。例えば、光学素子４の入射面５ａが、ＬＤ３に対向する凸曲面と受光素子９に対向する凸曲面を組み合わされて形成されていてもよい。また、光学素子４において、投光部位と受光部位の境界部（図１０の光学素子４の光軸方向中央部）に溝などを形成してもよい。
【００５４】
図１０の形態では、センサ装置１’を投影面に照射させた場合、光スポットＬの照射領域と検出領域Ｄとがｙ軸方向で所定距離離れており、重なっていない。所定距離は、例えば、車両のドア制御装置のセンサとして地面に照射する場合、１〜１００ｃｍである。
【００５５】
図１０のセンサ装置１’を車両のドア制御装置に適用した例を図１２に示す。図１２のドア開閉制御装置の基本的な構成は、図１１と同様である。図１２では、センサ装置１’が、車両Ｖの進行方向軸（図中矢印）に沿って光スポットＬと検出領域Ｄが配置されるように固定されている。また、車両Ｖの近距離側に光スポットＬが表示され、車両Ｖの遠距離側に検出領域Ｄが配置されるようになっている。例えば、バックドア２１を開放する際、ユーザは車両Ｖ後方からバックドア２１に近づくと考えられ、検出領域Ｄを光スポットＬよりもユーザの手前側に配置させることで、光スポットＬが検出領域の目印となりユーザの利便性を向上できる。なお、ユーザがバックドア２１に接近してくる方向を他のセンサで検出して、その方向に沿って、光スポットＬ、検出領域Ｄが車両Ｖに近い順で同軸上に配置されるようにしてもよい。
【００５６】
第２実施形態のセンサ装置の他の例を図１３および図１４に基づいて説明する。これらの図に示すセンサ装置は、投光部と受光部とが一体的なレンズユニットとして構成されている。
【００５７】
図１３に示すセンサ装置１’において、投光部１ａは、ＬＤ３と、凸レンズ１０と、光学素子４の一部（投光部位）と、第１光学レンズ７ａの一部（投光部位）と、第２光学レンズ７ｂの一部（投光部位）とで構成され、受光部１ｂは、受光素子９と、凸レンズ１０と、光学素子４の一部（受光部位）と、第１光学レンズ７ａの一部（受光部位）と、第２光学レンズ７ｂの一部（受光部位）とで構成されている。図１３では、光学レンズ７は第１光学レンズ７ａと第２光学レンズ７ｂからなっている。すなわち、投光部１ａと受光部１ｂとで、凸レンズ１０、二次光源を形成する光学素子４、該二次光源上に焦点を有する光学レンズ７が共有化されている。
【００５８】
凸レンズ１０は、ＬＤ３（または受光素子９）と光学素子４の光軸方向の間に配置され、ＬＤ３から出射された光を光学素子４の１１面上と５ｂ面上に集光させ、また、光学素子４の１１面上と５ｂ面上からの発散光を受光素子９に集光させる。図１３では、光学素子４の出射面５ｂの投光部位にはデザインに対応した三次元形状（凸部１１）が形成されているのに対して、光学素子４の出射面５ｂの受光部位には凸部１１が形成されていない。なお、ＬＤ３と受光素子９は、同一の基板上に実装されている。
【００５９】
また、図１４に示すセンサ装置１’において、投光部１ａは、ＬＤ３と、光学素子４と、第１光学レンズ７ａの一部（投光部位）と、第２光学レンズ７ｂ（投光部位）とで構成され、受光部１ｂは、受光素子９と、第１光学レンズ７ａの一部（受光部位）と、第２光学レンズ７ｂの一部（受光部位）とで構成されている。この場合、投光部１ａと受光部１ｂとで、光学レンズ７が共有化されている。光学素子４から二次光源として出射される光は、凸部１１、第１光学レンズ７ａ、第２光学レンズ７ｂを介して、デザインが形成された光スポットとして表示される。一方、検出領域からの反射光は、第２光学レンズ７ｂ、第１光学レンズ７ａを介して、受光素子９に受光される。また、図１４の構成では、ＬＤ３と受光素子９は同一の基板上に実装されておらず、受光素子９は、該受光面の光軸方向の位置と、二次光源が出射される光学素子４の出射面の光軸方向の位置とが略同一となるように配置されている。
【００６０】
第２実施形態において、ＬＤ３や受光素子９の数は１つに限らず、それぞれ複数設けることができる。例えば、ＬＤ３や受光素子９を２つずつ設けてもよく、１つのＬＤ３に対して受光素子９を複数設けてもよい。後者の場合、１つのＬＤ３の周りに複数の受光素子９を配置して、光スポットＬの周囲に検出領域Ｄが配置されるようにできる。
【００６１】
図１０では、光スポットＬの照射領域と検出領域Ｄとが離間しているが、三次元形状の凹凸を適宜変更して、光スポットＬの照射領域と検出領域Ｄとが部分的に重なるようにしてもよく、完全に重なる（一致する）ようにしてもよい。後者の場合、第１実施形態のように光スポットＬの照射領域がそのまま検出領域Ｄとなるため、視認性の点から好ましい。
【００６２】
本発明のセンサ装置は、投影面を有しておらず、センサ装置外の投影面に照射して、所定のデザインを表示する機能を有する。そのため、投影面にロゴマークを照射し、ロゴマーク上に検出対象を位置させることで当該検出対象の進入を検出する非接触のセンサとして用いることができる。本発明のセンサ装置は、小型設計が可能であるため、車両のドア開閉制御装置として使用する場合、車両のバンパー下などに組み込むことができる。また、車両以外のドア開閉制御にも適用でき、例えば、冷蔵庫などの家電のドア開閉制御に適用できる。
【００６３】
以上のように、本発明のセンサ装置は、別部品のデザインフィルム上に形成された二次元的な遮光・非遮光でデザインを表示するだけでなく、二次光源の出射面に三次元形状（凸部や凹部）を設けて屈折、反射効果を利用することで、光の遮光・非遮光を行いデザイン形成に必要な陰影を作り出すことができる。これにより、高精度な印刷を求められ、製作工法も限定され、製品単価が高額であるデザインフィルムが不要となる。また、三次元形状は、ナノ加工などを金型駒１つに実施すれば連続的に形成が可能であるため、コスト面で有利である。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明のセンサ装置は、デザインフィルムを使用しなくても、所定のデザイン（例えばロゴマーク）を光スポットに表示可能であり、また、検出領域が視認できるので、非接触のセンサ装置として広く用いることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１、１’    センサ装置
２    ハウジング
３    ＬＤ（発光素子）
４    光学素子
５    レンズ部
６    フランジ部
７    光学レンズ
８    光学素子
９    受光素子
１０  凸レンズ
１１  凸部
１２  凹部
２１  バックドア
２２  赤外線センサ
２３  ドア制御部
Ｄ    検出領域
Ｌ    光スポット
Ｖ    車両
【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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【図１３】
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【図１４】
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