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公開番号2025035826
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-14
出願番号2023143122
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】触覚および近接覚機能を有する、新規な圧力センサの提供を課題とする。
【解決手段】撮像素子と、撮像素子と対面する圧力に応じて反射波長が変化する光反射層と、光反射層に光を照射する光源とを有し、光反射層が加圧されていない状態では、光反射層は、撮像素子が感度を有する光および光源が出射する光に対して透明であり、光反射層が加圧されていない状態では、光反射層は光源が出射する光を反射し、撮像素子は光源が出射して光反射層が反射した光を撮像することにより、課題を解決する。
【選択図】図3
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、圧力に応じて反射波長が変化する光反射層と、
前記光反射層に光を照射する光源と、を有し、
前記光反射層に圧力がかかっていない状態では、前記光反射層は、前記撮像素子が感度を有する光、および、前記光源が出射する光に対して透明であり、
前記光反射層に圧力がかかっている状態では、前記光反射層の圧力がかかってる部分は前記光源が出射する光を反射し、かつ、前記撮像素子は、前記光源が出射して前記光反射層が反射した光を撮像する、圧力センサ。
続きを表示（約 480 文字）【請求項２】
前記光反射層が液晶層である、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記光反射層がコレステリック液晶層である、請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記撮像素子が、カラー画像を撮像する二次元センサである、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記光反射層は、圧力がかかっていない状態では赤外線の波長域に選択的な反射波長域を有し、圧力がかかった状態では、可視光の波長域に選択的な反射波長域を有する、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記光反射層は、圧力がかかった状態における、前記圧力に応じて反射波長が変化した波長域での最大反射率が２０％以上である、請求項４または５に記載の圧力センサ。
【請求項７】
前記撮像素子が撮像した画像に応じて、前記光源の出力を調節する、請求項４または５に記載の圧力センサ。
【請求項８】
前記撮像素子が撮像した画像に応じて、前記撮像素子の焦点位置を調節する、請求項４または５に記載の圧力センサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット等に利用される圧力センサに関する。
続きを表示（約 2,000 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。
一例として、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】
このような目的を達成するために、各種の接触センサが提案されている。
例えば、特許文献１には、ロボット用フィンガーパッド等に用いられる接触センサとして、１個また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、反射皮膜に物体が接触し圧力が加わった際に、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個また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】
特許文献１に記載される接触センサは、ロボット用フィンガーパッド等の用途等において、対象物を把持した際に、小さな圧力偏差を検知できると共に、対象物の把持による加圧に応じて弾性変形する柔軟性も備えている。
【０００６】
ここで、近年、ロボットアーム等では、把持する物体がアームの先端に近づいている状況を検出する、いわゆる近接覚機能を有することが求められている。
例えば、ロボットアームでは、近接覚をロボットアームにフィードバックすることで、対象物を把持する際の力の入れ具合、ロボットアームによる把持位置と把持する対象物との位置関係の調節、対象物を把持するロボットアームに動きの速度等を制御して、対象物の適正な把持が可能になる。
【０００７】
そのため、ロボットアーム等の用途において、触覚機能に加え、近接覚機能を有する圧力センサの出現が望まれている。
【０００８】
本発明の目的は、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、新規な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、圧力に応じて反射波長が変化する光反射層と、
光反射層に光を照射する光源と、を有し、
光反射層に圧力がかかっていない状態では、光反射層は、撮像素子が感度を有する光、および、光源が出射する光に対して透明であり、
光反射層に圧力がかかっている状態では、光反射層の圧力がかかってる部分は光源が出射する光を反射し、かつ、撮像素子は、光源が出射して光反射層が反射した光を撮像する、圧力センサ。
［２］光反射層が液晶層である、請求項１に記載の圧力センサ。
［３］光反射層がコレステリック液晶層である、［２］に記載の圧力センサ。
［４］撮像素子が、カラー画像を撮像する二次元センサである、［１］～［３］のいずれかに記載の圧力センサ。
［５］光反射層は、圧力がかかっていない状態では赤外線の波長域に選択的な反射波長域を有し、圧力がかかった状態では、可視光の波長域に選択的な反射波長域を有する、［１］～［４］のいずれかに記載の圧力センサ。
［６］光反射層は、圧力がかかった状態における、圧力に応じて反射波長が変化した波長域での最大反射率が２０％以上である、［１］～［５］のいずれかに記載の圧力センサ。
［７］撮像素子が撮像した画像に応じて、光源の出力を調節する、［１］～［６］のいずれかに記載の圧力センサ。
［８］撮像素子が撮像した画像に応じて、撮像素子の焦点位置を調節する、［１］～［７］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、触覚機能および近接覚機能を有する新規な圧力センサが提供される。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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