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公開番号2025035811
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-14
出願番号2023143086
出願日2023-09-04
発明の名称圧力センサ
出願人富士フイルム株式会社
代理人個人,個人
主分類G01L 1/24 20060101AFI20250307BHJP(測定;試験)
要約【課題】触覚機能と近接覚機能とを有する圧力センサを提供する。
【解決手段】撮像素子と、撮像素子の撮像面と対面して、撮像素子と離間して配置された、圧力に応じて反射特性が変化する光反射層と、光反射層に光を出射する光源と、を有し、光反射層が、圧力がかかっていない状態および圧力がかかっている状態のいずれにおいても撮像素子が感知する光に対して透明である第1領域と、圧力がかかっていない状態および圧力がかかっている状態で反射波長が変化する第2領域とを有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
撮像素子と、
前記撮像素子の撮像面と対面して、前記撮像素子と離間して配置された、圧力に応じて反射特性が変化する光反射層と、
前記光反射層に光を出射する光源と、を有し、
前記光反射層が、圧力がかかっていない状態および圧力がかかっている状態のいずれにおいても前記撮像素子が感知する光に対して透明である第１領域と、圧力がかかっていない状態および圧力がかかっている状態で反射波長が変化する第２領域とを有する、圧力センサ。
続きを表示（約 770 文字）【請求項２】
前記撮像素子が感知する光が可視光領域のいずれかの波長の光である、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記撮像素子は、カラー二次元センサである、請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記光反射層が液晶層である、請求項１～３のいずれか１項に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記第２領域が、コレステリック液晶層である、請求項４に記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記第２領域は、圧力がかかっていない状態および圧力がかかっている状態で、前記撮像素子が感知する光を反射する、請求項１～３のいずれか１項に記載の圧力センサ。
【請求項７】
前記光反射層は、前記第２領域を複数有し、前記複数の第２領域が離散的に配置され、離散的に配置された前記複数の第２領域間に前記第１領域が配置される、請求項１～３のいずれか１項に記載の圧力センサ。
【請求項８】
前記光反射層は、面内方向にかかる応力によって変形可能であり、前記第２領域の位置の変化を検出することによって前記面内方向にかかるズリ応力を検知する、請求項７に記載の圧力センサ。
【請求項９】
前記第２領域に圧力がかかっていない状態と圧力がかかっている状態との状態変化に対応して、前記光源から出射される光の強度を変更する、請求項１～３のいずれか１項に記載の圧力センサ。
【請求項１０】
前記撮像素子に光を入射させる光学系を有し、
前記第２領域に圧力がかかっていない状態と圧力がかかっている状態との状態変化に対応して、前記光学系の焦点位置を変更する、請求項１～３のいずれか１項に記載の圧力センサ。
（【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】
本発明は、触覚センサ等に利用される圧力センサに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
圧力センサが、様々な分野で利用されている。例えば、ロボティクスおよび入力インターフェースなどの触覚センシング（触覚検出）の用途で、圧力センサに対する要求が高まっている。具体的には、ロボット用途では、ロボットが何かを掴む際に形および硬さ等に応じた適切な力を加えられるように、圧力、接触面積および変形量を常に検出し続けることが望まれている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、１個又は複数個の光源によって照明されており透光性を備えている塊状のエラストマと、そのエラストマを覆っており含有する反射粒子でエラストマの内部からの入射光を反射させる反射皮膜と、その反射光の一部を受光しうるよう配置された光検知機構と、を備え、その反射皮膜に物体が接触し圧力が加わったときに、反射皮膜が幾何学的に変形してその面法線が局所的に変化し、その変化に伴い反射皮膜から光検知機構に向かう反射光の量が局所的に変化し、圧力を及ぼしている物体に備わる１個又は複数個の特徴を示す画像状の反射光が光検知機構に入射する接触センサが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特表２０１１－５２５２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
触覚センサは接触するまで物体を検出できないことから、例えば、ロボット用途では、ロボットが何かをつかむ際に、動作を低速にする必要があったり、所望の位置で物をつかめるかどうかの判断が難しいという問題があった。
【０００６】
これに対して、物体表面が近距離にあることを検知できる近接覚センサは、センサに接触していない物体を検出できる。そのため、例えば、ロボット用途では、ロボットが何かをつかむ際に、比較的高速な動作を可能にでき、また、より適切な位置で物をつかむようにすることが可能である。
【０００７】
しかしながら、従来の圧力センサでは、触覚センサとして機能するものであり、近接覚センサとしての機能を有するものはなかった。
【０００８】
本発明の課題は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、触覚機能と近接覚機能とを有する圧力センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題を解決するために、本発明は、以下の構成を有する。
［１］撮像素子と、
撮像素子の撮像面と対面して、撮像素子と離間して配置された、圧力に応じて反射特性が変化する光反射層と、
光反射層に光を出射する光源と、を有し、
光反射層が、圧力がかかっていない状態および圧力がかかっている状態のいずれにおいても撮像素子が感知する光に対して透明である第１領域と、圧力がかかっていない状態および圧力がかかっている状態で反射波長が変化する第２領域とを有する、圧力センサ。
［２］撮像素子が感知する光が可視光領域のいずれかの波長の光である、［１］に記載の圧力センサ。
［３］撮像素子は、カラー二次元センサである、［２］に記載の圧力センサ。
［４］光反射層が液晶層である、［１］～［３］のいずれかに記載の圧力センサ。
［５］第２領域が、コレステリック液晶層である、［４］に記載の圧力センサ。
［６］第２領域は、圧力がかかっていない状態および圧力がかかっている状態で、撮像素子が感知する光を反射する、［１］～［５］のいずれかに記載の圧力センサ。
［７］光反射層は、第２領域を複数有し、複数の第２領域が離散的に配置され、離散的に配置された複数の第２領域間に第１領域が配置される、［１］～［６］のいずれかに記載の圧力センサ。
［８］光反射層は、面内方向にかかる応力によって変形可能であり、第２領域の位置の変化を検出することによって面内方向にかかるズリ応力を検知する、［７］に記載の圧力センサ。
［９］第２領域に圧力がかかっていない状態と圧力がかかっている状態との状態変化に対応して、光源から出射される光の強度を変更する、［１］～［８］のいずれかに記載の圧力センサ。
［１０］撮像素子に光を入射させる光学系を有し、
第２領域に圧力がかかっていない状態と圧力がかかっている状態との状態変化に対応して、光学系の焦点位置を変更する、［１］～［９］のいずれかに記載の圧力センサ。
［１１］光反射層の撮像素子とは反対側の面に、第２領域に対応する位置に配置される黒色部を有する、［１］～［１０］のいずれかに記載の圧力センサ。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、触覚機能と近接覚機能とを有する圧力センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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