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公開番号2024119724
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-03
出願番号2023145606
出願日2023-09-07
発明の名称光学センサ、製造方法
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人,個人
主分類G02B 7/00 20210101AFI20240827BHJP(光学)
要約【課題】光軸調整精度を確保する光学センサの提供。
【解決手段】光学センサ10は、YZ平面に沿うベース面141及びXZ平面に沿うベース面142を形成するセンサベース14と、三次元座標系における姿勢の調整された受光光軸Orに沿って反射ビームを受光する受光ユニット41と、センサベース14に対して受光ユニット41をY軸まわり及びZ軸まわりに位置決めする三箇所の第一シム15と、センサベース14に対して受光ユニット41をX軸まわりに位置決めする二箇所の第二シム16とを備える。各第一シム15は、受光光軸Orの姿勢角θに応じた厚さにより角部を受光ユニット41の接触面と接触させた状態下、当該接触面と面141との間に螺子留めされ、各第二シム16は、姿勢角θに応じた厚さにより角部160を面142と接触させた状態下、受光ユニット41において接触面451とは直交位置関係の接触面452と面142との間に螺子留めされる。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
投光ビーム（Ｂｐ）を外界へ向けて投光し、前記投光ビームに対して前記外界から反射された反射ビーム（Ｂｒ）を受光することにより、前記外界を検出する光学センサ（１０）であって、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸により三次元座標系が定義され、
前記三次元座標系のＹＺ平面に沿う第一ベース面（１４１）、及び前記三次元座標系のＸＺ平面に沿う第二ベース面（１４２）を、形成するセンサベース（１４）と、
前記センサベースに固定され、前記三次元座標系における姿勢の調整された受光光軸（Ｏｒ）に沿って前記反射ビームを受光する受光ユニット（４１）と、
前記センサベースに対して前記受光ユニットを前記Ｙ軸まわり及び前記Ｚ軸まわりに位置決めする三箇所（Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３）の第一シム（１５）と、
前記センサベースに対して前記受光ユニットを前記Ｘ軸まわりに位置決めする二箇所（Ｐ２１，Ｐ２２）の第二シム（１６）とを、備え、
各前記第一シムは、それぞれ前記三次元座標系における前記受光光軸の調整姿勢角（θ）に応じた個別の厚さにより角部（１５０）を、前記受光ユニットにおける第一接触面（４５１）と前記第一ベース面とのうち一方に接触させた状態下、前記第一ベース面及び前記第一接触面間に螺子留めされ、
各前記第二シムは、それぞれ前記三次元座標系における前記受光光軸の前記調整姿勢角に応じた個別の厚さにより角部（１６０）を、前記受光ユニットにおいて前記第一接触面とは直交位置関係の第二接触面（４５２）と前記第二ベース面とのうち一方に接触させた状態下、前記第二ベース面及び前記第二接触面間に螺子留めされる光学センサ。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
各前記第一シムと各前記第二シムとは、それぞれ個別に対応して前記受光ユニットを前記センサベースに固定する固定螺子（１７，１８）の頭部における角部（１７０，１８０）が前記受光ユニット又は前記センサベースと接触した状態下、当該個別対応の前記固定螺子により螺子留めされる請求項１に記載の光学センサ。
【請求項３】
各前記第一シムと各前記第二シムとは、それぞれ個別に対応して前記受光ユニットを前記センサベースに固定する固定螺子（１７，１８）の頭部と、前記受光ユニット又は前記センサベースとの間にスプリングワッシャ（２０１７，２０１８）を挟んで、螺子留めされる請求項１に記載の光学センサ。
【請求項４】
前記センサベースに固定され、前記投光ビームを投光光軸（Ｏｐ）に沿って導光する投光ユニット（２１）を、備え、
前記受光光軸が前記投光光軸と沿う前記調整姿勢角に応じた厚さを、各前記第一シムと各前記第二シムとがそれぞれ有する請求項１に記載の光学センサ。
【請求項５】
前記投光ユニットには、前記Ｚ軸に沿う投光仮想軸（Ｖｐ）が想定されると共に、前記受光ユニットには、前記第一接触面及び前記第二接触面の双方に沿う受光仮想軸（Ｖｒ）が想定されるとすると、
前記三次元座標系において前記受光仮想軸の位置決め姿勢角（ψ）を、前記投光仮想軸に対する前記投光光軸の姿勢角偏差（δｐ）と、前記受光仮想軸に対する前記受光光軸の姿勢角偏差（δｒ）との、相対誤差（δｐ＿ｒ）に合致させる前記調整姿勢角に応じた厚さを、各前記第一シムと各前記第二シムとがそれぞれ有する請求項４に記載の光学センサ。
【請求項６】
前記受光ユニットには、前記第一接触面及び前記第二接触面の双方に沿う受光仮想軸（Ｖｒ）が想定されるとすると、
前記三次元座標系において前記受光仮想軸の位置決め姿勢角（ψ）を、前記受光仮想軸に対する前記受光光軸の姿勢角偏差（δｒ）に合致させる前記調整姿勢角に応じた厚さを、各前記第一シムと各前記第二シムとがそれぞれ有する請求項１に記載の光学センサ。
【請求項７】
投光ビーム（Ｂｐ）を外界へ向けて投光し、前記投光ビームに対して前記外界から反射された反射ビーム（Ｂｒ）を受光することにより、前記外界を検出する光学センサ（１０）であって、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸により三次元座標系が定義され、
前記三次元座標系のＹＺ平面に沿う第一ベース面（１４１）、及び前記三次元座標系のＸＺ平面に沿う第二ベース面（１４２）を、形成するセンサベース（１４）と、
前記センサベースに固定され、前記投光ビームを投光光軸（Ｏｐ）に沿って導光する投光ユニット（２１）と、
前記センサベースに対して前記投光ユニットを前記Ｙ軸まわり及び前記Ｚ軸まわりに位置決めする三箇所（Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３）の第一シム（１５）と、
前記センサベースに対して前記投光ユニットを前記Ｘ軸まわりに位置決めする二箇所（Ｐ２１，Ｐ２２）の第二シム（１６）とを、備え、
各前記第一シムは、それぞれ前記三次元座標系における前記投光光軸の調整姿勢角（θ）に応じた個別の厚さにより角部（１５０）を、前記投光ユニットにおける第一接触面（４５１）と前記第一ベース面とのうち一方に接触させた状態下、前記第一ベース面及び前記第一接触面間に螺子留めされ、
各前記第二シムは、それぞれ前記三次元座標系における前記投光光軸の前記調整姿勢角に応じた個別の厚さにより角部（１６０）を、前記投光ユニットにおいて前記第一接触面とは直交位置関係の第二接触面（４５２）と前記第二ベース面とのうち一方に接触させた状態下、前記第二ベース面及び前記第二接触面間に螺子留めされる光学センサ。
【請求項８】
各前記第一シムと各前記第二シムとは、それぞれ個別に対応して前記投光ユニットを前記センサベースに固定する固定螺子（１７，１８）の頭部における角部（１７０，１８０）が前記投光ユニット又は前記センサベースと接触した状態下、当該個別対応の前記固定螺子により螺子留めされる請求項７に記載の光学センサ。
【請求項９】
各前記第一シムと各前記第二シムとは、それぞれ個別に対応して前記投光ユニットを前記センサベースに固定する固定螺子（１７，１８）の頭部と、前記投光ユニット又は前記センサベースとの間にスプリングワッシャ（２０１７，２０１８）を挟んで、螺子留めされる請求項７に記載の光学センサ。
【請求項１０】
前記センサベースに固定され、前記三次元座標系における姿勢の調整された受光光軸（Ｏｒ）に沿って前記反射ビームを受光する受光ユニット（４１）を、備え、
前記投光光軸が前記受光光軸と沿う前記調整姿勢角に応じた厚さを、各前記第一シムと各前記第二シムとがそれぞれ有する請求項７に記載の光学センサ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、光学センサ及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、投光ビームを外界へ向けて投光し、投光ビームに対して外界から反射された反射ビームを受光することで、外界を検出する光学センサは、広く知られている。この種の光学センサとして特許文献１に開示される技術では、投光ビームを発生させる光源モジュールに対して、光源モジュールからの投光ビームを外界側へ導光するレンズモジュールの光軸が、姿勢調整されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－３９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に開示の装置では、光源モジュール及びレンズモジュールから構成される投光ユニットに対して、投光ビームに対する反射ビームを受光する受光ユニットの光軸も、さらに姿勢調整する必要がある。そうした受光ユニットの光軸調整では、特許文献１に開示されるように三軸方向での調整手法が適用可能であるものの、当該三軸方向に実質限定される調整では製造公差に起因して調整精度に限界が生じてしまう。
【０００５】
以上より本開示の課題は、光軸調整精度を確保する光学センサ及びその製造方法を、提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、課題を解決するための本開示の技術的手段について、説明する。尚、特許請求の範囲及び本欄に記載された括弧内の符号は、後に詳述する実施形態に記載された具体的手段との対応関係を示すものであり、本開示の技術的範囲を限定するものではない。
【０００７】
本開示の第一態様は、
投光ビーム（Ｂｐ）を外界へ向けて投光し、投光ビームに対して外界から反射された反射ビーム（Ｂｒ）を受光することにより、外界を検出する光学センサ（１０）であって、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸により三次元座標系が定義され、
三次元座標系のＹＺ平面に沿う第一ベース面（１４１）、及び三次元座標系のＸＺ平面に沿う第二ベース面（１４２）を、形成するセンサベース（１４）と、
センサベースに固定され、三次元座標系における姿勢の調整された受光光軸（Ｏｒ）に沿って反射ビームを受光する受光ユニット（４１）と、
センサベースに対して受光ユニットをＹ軸まわり及びＺ軸まわりに位置決めする三箇所（Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３）の第一シム（１５）と、
センサベースに対して受光ユニットをＸ軸まわりに位置決めする二箇所（Ｐ２１，Ｐ２２）の第二シム（１６）とを、備え、
各第一シムは、それぞれ三次元座標系における受光光軸の調整姿勢角（θ）に応じた個別の厚さにより角部（１５０）を、受光ユニットにおける第一接触面（４５１）と第一ベース面とのうち一方に接触させた状態下、第一ベース面及び第一接触面間に螺子留めされ、
各第二シムは、それぞれ三次元座標系における受光光軸の調整姿勢角に応じた個別の厚さにより角部（１６０）を、受光ユニットにおいて第一接触面とは直交位置関係の第二接触面（４５２）と第二ベース面とのうち一方に接触させた状態下、第二ベース面及び第二接触面間に螺子留めされる。
【０００８】
本開示の第二態様は、
第一態様の光学センサ（１０）を製造する製造方法であって、
三次元座標系における調整姿勢角に応じた厚さの各第一シムと各第二シムとを、それぞれ第一ベース面及び第一接触面間と第二ベース面及び第二接触面間とに介装することと、
各第一シムを第一ベース面及び第一接触面間に螺子留め後、各第二シムを第二ベース面及び第二接触面間に螺子留めすることとを、含む。
【０００９】
これら第一及び第二態様によると、三箇所の各第一シムは、それぞれ三次元座標系における受光光軸の調整姿勢角に応じた個別の厚さにより角部を、受光ユニットにおける第一接触面とセンサベースにおいてＹＺ平面に沿う第一ベース面とのうち一方に接触させた状態下、第一ベース面及び第一接触面間に螺子留めされる。これにより、センサベースに対する受光ユニットのＹ軸まわり及びＺ軸まわりにおける位置決め状態は、受光光軸の調整姿勢角に合わせた三点支持の状態に、一義的に規定され得る。
【００１０】
それと共に第一及び第二態様によると、二箇所の各第二シムは、それぞれ三次元座標系における受光光軸の調整姿勢角に応じた個別の厚さにより角部を、受光ユニットにおいて第一接触面とは直交位置関係の第二接触面とセンサベースにおいてＸＺ平面に沿う第二ベース面とのうち一方に接触させた状態下、第二ベース面及び第二接触面間に螺子留めされる。これにより、センサベースに対する受光ユニットのＸ軸まわりにおける位置決め状態は、受光光軸の調整姿勢角に合わせただけでなく、上記三点支持への干渉を抑制できる二点支持の状態に規定され得る。
（【００１１】以降は省略されています）

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