(57)【要約】【課題】  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供する。【解決手段】  光学部材１１は、周囲光Ｌが入射する入射面１１ａと、周囲光Ｌを反射させる反射部１５とを有する中実な透光性材料からなる。撮像手段１３は、反射部１５で反射された周囲光Ｌを撮像する。光学部材１１は凹部１６ｂを有する。反射部１５は、凹部１６ｂに形成された反射層である。反射部１５は、双曲面形状である。光学部材１１の入射面１１ａは、双曲面形状の焦点ｆ１を中心とする球面である。【選択図】図１
2005109786.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と、前記光学部材と一体的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、を有することを特徴とする視覚センサ。
【請求項２】
前記光学部材の少なくとも前記入射面に低反射層を形成した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】
前記光学部材は凹部を有し、前記反射部材は前記凹部に設けられた反射層であ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】
前記反射層は、前記凹部にコーティングされてなることを特徴とする請求項３に記載の視覚センサ。
【請求項５】
前記反射層は、双曲面形状であることを特徴とする請求項３に記載の視覚センサ。
【請求項６】
前記反射層は、前記双曲面形状の焦点を中心とする球面であることを特徴とする請求項５に記載の視覚センサ。
【請求項７】
前記双曲面形状の焦点に向かう前記周囲光は、前記入射面で屈折して前記光学部材に入射することを特徴とする請求項６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。斯かる全方位視覚センサ１は、双曲面形状の反射ミラー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５参照）。
【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】
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の内部に反射ミラー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に反射ミラー２が固定されている。反射ミラー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。
【０００４】
全方位視覚センサ１は、仰角約２０°までの視野範囲Ａ１及び俯角約５０°までの視野範囲Ａ２を有しており、単一の撮像素子３で広い領域を監視できるという利点を有している。なお、視野範囲とは撮像素子３によって監視できる領域のことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、全方位視覚センサ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。特に、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。本発明の第一の目的は、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を提供することである。
【０００６】
更に、全方位視覚センサ１は、蓋体７が妨げになるため、下向きの視野範囲Ａ２に比較して、上向きの視野範囲Ａ１が若干狭く、また、ケース体５の側壁部５ｂが妨げになって、下方に死角範囲Ｓを有しているという問題を有していた。本発明の第二の目的は、設計される視野範囲に自由度がある視覚センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、請求項１に記載したように、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、前記光学部材と一体的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、を有するものである。
【０００８】
また、本発明は、請求項２に記載したように、前記光学部材の少なくとも前記入射面に低反射層を形成したものである。
【０００９】
また、本発明は、請求項３に記載したように、前記光学部材は凹部を有し、前記反射部材は前記凹部に設けられた反射層であるものである。
【００１０】
また、本発明は、請求項４に記載したように、前記反射層は、前記凹部にコーティングされてなるものである。
【００１１】
また、本発明は、請求項５に記載したように、前記反射層は、双曲面形状であるものである。
【００１２】
また、本発明は、請求項６に記載したように、前記反射層は、前記双曲面形状の焦点を中心とする球面であるものである。
【００１３】
また、本発明は、請求項７に記載したように、前記双曲面形状の焦点に向かう前記周囲光は、前記入射面で屈折して前記光学部材に入射するものである。
【発明の効果】
【００１４】
部品数を少なくすることができ、安価な視覚センサを提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【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及び図２は第一実施形態を示すものである。
視覚センサ１０は、光学部材１１と、ケース体１２と、撮像素子１３（撮像手段）と、回路基板１４と、反射層１５（反射部材）とから構成されている。
【００１６】
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１６と、略円柱形状の導光部１７とを有している。光学部材１１の基部１６は、周囲光Ｌが入射する球面形状の入射面１６ａと、双曲面形状の凹部１６ｂとを有している。光学部材１１の入射面１６ａは、前記双曲面形状の焦点ｆ１を中心とする球面となっている。基部１６の入射面１６ａと、導後部１７の外周面１７ａには、夫々低反射層１８，１９がコーティングされている。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。
【００１７】
光学部材１１の凹部１６ｂには、アルミニウム（Ａｌ）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１６ｂにコーティングされてなるものである。光学部材１１の導光部１７は、反射層１５で反射された光を撮像素子１３に導くものであり、撮像素子１３に対向する出射面１７ｂを有している。導光部１７の出射面１７ｂは凸レンズ形状となっている。なお、焦点ｆ２は、凹部１６ｂの双曲面形状（二葉曲面の一方）と対になる双曲面形状（二葉曲面の他方）の焦点である。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。
【００１８】
周囲光Ｌは、入射面１６ａから基部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（図２参照）。双曲面形状の焦点ｆ１に向かう周囲光Ｌは、入射面１６ａに垂直に入射するため、入射面１６ａで屈折することがない。反射層１５で下方に反射された周囲光Ｌは、焦点ｆ２を通り、出射面１７ｂから出て、撮像素子１３によって撮像される。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。
【００１９】
図３及び図４は第二実施形態を示すものである。第二実施形態は、光学部材２１が異なるだけであり、他の構成は第一実施形態と同様であるので、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００２０】
光学部材２１は、中実な透光性樹脂からなるものであり、略半球形状の基部２６と、略円柱形状の導光部２７とを有している。光学部材２１の基部２６は、周囲光Ｌが入射する入射面２６ａと、双曲面形状の凹部２６ｂとを有している。光学部材２１の凹部２６ｂには、反射層２５（反射部材）が形成されている。基部２６の入射面２６ａには、低反射層２８がコーティングされている。
【００２１】
周囲光Ｌは、入射面２６ａで屈折して、光学部材２１の内部に入射し、反射層２５で反射される（図４参照）。反射層２５で下方に反射された周囲光Ｌは、撮像素子１３によって撮像される。視覚センサ２０は、俯角８０°までの視野Ｄを有している。光学部材２１の入射面２６ａの形状は、視野Ｄから入射し、入射面２６ａで屈折して、反射層２５で反射され焦点ｆ２に向かう周囲光Ｌの、各入射個所における各入射角Ｉが夫々等しく、且つ、各屈折角Ｒが夫々等しくなるような形状になっている。
【００２２】
第一実施形態，第二実施形態によれば、従来は必要であった筒体６及び蓋体７が無く、部品数が少ないため、組付けが簡易になり、視覚センサ１０を安価に製造することができる。
また、本発明によれば、視野範囲を適宜設計することができ、第一実施形態では、従来の蓋体７が無いため、上向きの視野範囲Ｃ１が従来の視野範囲Ａ１よりも広くなり、第二実施形態では、下方から入射する周囲光Ｌが入射面２１ａにて屈折するため、下方の周囲光Ｌも撮像素子１３で捕らえることができ、下向きの視野範囲Ｄが従来の視野範囲Ａ２よりも広くなる。
【００２３】
また、光学部材１１，２１に低反射層１８，１９，２８を設けたことにより、周囲光Ｌが光学部材１１，２１に入射するときに、周囲光Ｌが反射することがなく、周囲光Ｌのロスが小さくなり、鮮明な画像が得られる。なお、反射層１５は、双曲面形状に限定されるものではなく、例えば円錐形状であっても良い。
【００２４】
また、各実施形態の反射部材は凹部１６ｂ，２６ｂにコーティングした反射層１５，２５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１１，２１にインサート成形しても良い。また、撮像手段は、例えばＣＭＯＳ型の撮像素子であっても良い。また、低反射層１８，１９，２８は、少なくとも入射面１６ａ，２６ａに形成されていれば良く、例えば出射面１７ｂ，２７ｂにも設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第一実施形態を示す断面図。
【図２】同上第一実施形態を示す光路説明図。
【図３】本発明の第二実施形態を示す断面図。
【図４】同上第二実施形態を示す光路説明図。
【図５】従来例を示す断面図。
【符号の説明】
【００２６】
１１    光学部材
１３    撮像素子
１５    反射層（反射部材）
１６ａ  入射面
１６ｂ  凹部
２１    光学部材
２５    反射層（反射部材）
２６ａ  入射面
２６ｂ  凹部
【図１】
2005109786.tif 000003
【図２】
2005109786.tif 000004
【図３】
2005109786.tif 000005
【図４】
2005109786.tif 000006
【図５】
2005109786.tif 000007