CN109313012A - 标志器 - Google Patents
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Abstract
本发明的标志器包括:第一面,包含至少沿着第一方向配置的多个凸面;以及第二面,配置于与第一面呈表里的位置,且作为能够以光学方式检测出来的像投影于多个凸面。第二面包含能够以光学方式相互区别辨识的多个第一区域和多个第二区域,第一方向上的多个第一区域的中心间的间隔比第一方向上的多个凸面的顶点间的间隔宽。多个第一区域配置在比多个凸面的焦点位置更远离凸面的位置,在沿着表里的方向使平行光从外部入射至凸面时,在配置有第一区域的高度上,通过凸面形成的光束的第一方向上的宽度为第一方向上的第一区域的宽度以下。
Description
技术领域
本发明涉及标志器。
背景技术
近年来,在增强现实(Augmented Reality:AR)或机器人技术等领域中,作为用于识别物体的位置和姿势等的标志器,使用基于透镜和图案的组合的图像显示体(例如,参照专利文献1)。
专利文献1中记载了一种标志器,该标志器具有:多个柱面透镜(cylindricallens)(凸面)并列而成的透镜板(lenticular sheet);以及包含与柱面透镜的每一个对应的图像的图像形成层。柱面透镜以其焦点位于图像上的方式形成。若从柱面透镜侧观察标志器,则观察到图案的像根据观察的位置而移动。
图1是示意性地表示改变了专利文献1中的标志器10的观察角度时的黑色的集合像的外观的图。如图1所示,在专利文献1中记载的标志器10中,多个柱面透镜12以多个柱面透镜12的焦点F’位于与被检测部(第一区域)14的表面16相同的高度的方式形成。在该情况下,如图1所示,在专利文献1中记载的标志器10中,能与观察角度无关地,清楚地区别开被检测部14的像与被检测部14以外的区域(第二区域)18的像之间的边界。另外,在专利文献1中记载的标志器10中,多个被检测部(第一区域)14的像作为一个集合像被观察到。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-025043号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是,在专利文献1中记载的标志器10中,考虑到制造误差等,在制造的全部的标志器10中,使柱面透镜12的焦点F’位于与被检测部14的表面16相同的高度是困难的。另外,即使在一个标志器10内,使多个柱面透镜12的焦点F’全部位于与被检测部14的表面16相同的高度也是困难的。在专利文献1中记载的标志器10中,在如上述这样柱面透镜12的焦点F’从被检测部14的表面16的高度错开的情况下,根据观察角度的不同,被检测部(第一区域)14的像与被检测部14以外的区域(第二区域)18的像之间的边界有可能会不清楚。另外,多个被检测部(第一区域)14的像也有可能分离,而无法作为一个集合像被观察。
因此,本发明的目的在于提供一种标志器,该标志器即使在多个凸面的焦点不位于与被检测部的表面相同的高度的情况下,也能够与观察角度无关地,清楚地区别开第一区域的像与第二区域的像之间的边界,并且能够使多个第一区域的像作为一个集合像被观察。
解决问题的方案
本发明的标志器是由具有透光性的材料形成的标志器,其包括:第一面,包含至少沿着第一方向配置的多个凸面;以及第二面,配置于与所述第一面呈表里的位置,且作为能够以光学方式检测出来的像投影于所述多个凸面,所述第二面包含能够以光学方式相互区别辨识的多个第一区域和多个第二区域,所述第一方向上的所述多个凸面的顶点间的间隔比所述第一方向上的所述多个第一区域的中心间的间隔宽,所述多个第一区域配置在比所述多个凸面的焦点位置更远离所述凸面的位置,在沿着所述表里的方向使平行光从外部入射至所述凸面时,在配置有所述第一区域的高度上,通过所述凸面形成的光束的所述第一方向上的宽度为所述第一方向上的所述第一区域的宽度以下。
另外,本发明的标志器是由具有透光性的材料形成的标志器,其包括:第一面,包含至少沿着第一方向配置的多个凸面;以及第二面,配置于与所述第一面呈表里的位置,且作为能够以光学方式检测出来的像投影于所述多个凸面,所述第二面包含能够以光学方式相互区别辨识的多个第一区域和多个第二区域,所述第一方向上的所述多个凸面的顶点间的间隔比所述第一方向上的所述多个第一区域的中心间的间隔窄,所述多个第一区域配置在比所述多个凸面的焦点位置更接近所述凸面的位置,在沿着所述表里的方向使平行光从外部入射至所述凸面时,在配置有所述第一区域的高度上,通过所述凸面形成的光束的所述第一方向上的宽度为所述第一方向上的所述第一区域的宽度以下。
发明效果
根据本发明,能够提供一种标志器,该标志器即使在多个凸面的焦点的位置因制造误差等而错开的情况下,也能够与观察角度无关地,清楚地区别开第一区域的像与第二区域的像之间的边界,并且能够使多个第一区域的像作为一个集合像被观察。
附图说明
图1A~图1D是示意性地表示改变了专利文献1中的标志器的观察角度时的黑色的集合像的外观的图。
图2A、图2B是表示本发明的实施方式1的标志器的结构的图。
图3A~图3D是示意性地表示在对于比较例1的标志器改变了观察角度时的黑色的集合像的外观的图。
图4A~图4D是示意性地表示在对于实施方式1的标志器改变了观察角度时的黑色的集合像的外观的图。
图5A、图5B是表示实施方式2的标志器的结构的图。
图6A~图6D是示意性地表示在对于比较例2的标志器改变了观察角度时的黑色的集合像的外观的图。
图7A~图7D是示意性地表示在对于实施方式2的标志器改变了观察角度时的黑色的集合像的外观的图。
图8A~图8C是表示本发明的实施方式3的标志器的结构的图。
图9A~图9C是表示本发明的实施方式4的标志器的结构的图。
图10A~图10D是表示本发明的实施方式5的标志器的结构的图。
图11A~图11D是表示本发明的实施方式6的标志器的结构的图。
图12A~图12D是表示本发明的实施方式7的标志器的结构的图。
具体实施方式
下面,参照附图,对本发明的一实施方式的标志器进行说明。
[实施方式1]
(标志器的结构)
图2A、图2B是表示本发明的实施方式1的标志器100的结构的图。图2A是本发明的实施方式1的标志器100的俯视图,图2B是主视图。
如图2A和2B所示,标志器100具有表面(第一面)120、背面(第二面)140。对于标志器100的材料,只要是具有透光性的材料即可,不特别地进行限定。作为标志器100的材料的例子,包括:聚碳酸酯、丙烯酸树脂、环烯烃聚合物(COP)、环烯烃共聚物(COC)等透明的树脂或玻璃等。在本实施方式中,标志器100的材料是折射率为1.54的环烯烃共聚物(COC)。表面120包含多个柱面形状的凸面121。另外,背面140包含多个第一区域(被检测部)141和多个第二区域(反射部)142。第一区域141与第二区域142能够以光学方式相互区别辨识。另外,优选第一区域141与第二区域142配置于不同的高度。
此处,“能够以光学方式区别开”是指第一区域141与第二区域142在光学特性上具有明显的差别。此处,“光学特性”是指例如明度、彩度、色相等色调或者辉度等光的强度。可以根据标志器100的用途来适当地决定上述差别,例如可以是能够通过目视确认的差别,也可以是能够利用以光学方式检测的装置确认的差别。另外,上述差别可以是能够从第一区域141和第二区域142直接检测出来的差别,也可以是例如在第一区域141和第二区域142中的至少一者为发出荧光的透明的膜的情况下那样,能够伴随紫外灯的照射等进一步的操作来检测出来的差别。
多个凸面121沿着第一方向(图2中的X方向)排列。多个凸面121分别在与第一方向(X方向)以及标志器100的高度方向(表里的方向;第二方向;图2中的Z方向)垂直的第三方向(图2中的Y方向)上延伸。凸面121是包含向第三方向(Y方向)以直线状延伸的棱线122,且仅在第一方向(X方向)上具有曲率的曲面。即,本实施方式的标志器100具有透镜阵列(lenticular)状的结构。另外,在沿着第一方向(X方向)的标志器100的高度方向(Z方向)的剖面中,棱线122和顶点123一致。另外,在本实施方式中,多个凸面121中的相邻的两个凸面121无间隙地配置。
多个凸面121的大小全部相同。例如,一个凸面121的宽度W1(第一方向上的长度)为440μm,多个凸面121的间距PCL为440μm。此处,“凸面121的间距”是指相邻的凸面121的第一方向上的棱线122(顶点123或中心轴CA)间的距离。另外,在本实施方式中,凸面121的间距也是凸面121的第一方向(X方向)上的长度(宽度)。此处,“凸面121的中心轴CA”是指在俯视凸面121时为凸面121的中心,且沿着与第一方向(X方向)和第三方向(Y方向)都垂直的第二方向(Z方向)的直线。另外,“凸面121的顶点123”是指沿着第一方向(X方向)的标志器100的高度方向(Z方向)的剖面中的棱线122的位置。即,在本实施方式中,在包含中心轴CA的剖面中,凸面121的顶点123是凸面121与中心轴CA的交点。
沿着第一方向(X方向)的标志器100的高度方向(Z方向)的剖面中的、多个凸面121的每一个的剖面形状为圆弧或弧。在本实施方式中,该剖面中的凸面121的剖面形状是曲率半径为0.25mm的圆弧。另外,在本实施方式中,凸面121的焦点F1位于凸面121与通过多个第一区域141的虚拟平面之间。换言之,第一区域141位于比凸面121的焦点F1距表面(第一面)120更远的位置(更远离的位置)。
在从表面(第一面)120观察时,从各凸面121入射的平行光在比第一区域141更靠表面120侧的位置会聚于各凸面121的焦点F1。这时,在使平行光沿着高度方向(表里的方向)从外部向凸面121入射时,在配置有第一区域141的高度上,通过凸面121形成的光束的第一方向(X方向)上的宽度为第一方向(X方向)上的第一区域141的宽度以下。此外,在本实施方式中,通过凸面121形成的光束的宽度与第一区域141的宽度相同。
多个第一区域141配置于与多个凸面121呈表里的位置,且作为能够以光学方式检测出来的像分别投影于多个凸面121。第一区域141在俯视标志器100时沿着第三方向(Y方向)延伸。如上述那样,对于第一区域141的结构,只要作为能够以光学方式检测出来的像分别投影于多个凸面121即可,不特别地进行限定。第一区域141可以是凹部,也可以是凸部。在本实施方式中,第一区域141是凹部。对于凹部的形状,只要在俯视标志器100时为规定的宽度即可,不特别地进行限定。另外,也可以在该凹部中配置涂覆涂料形成的涂膜143。在本实施方式中,第一区域141的俯视形状是以第三方向(Y方向)为长度方向的矩形。“第一区域141的中心”是指为第一方向(X方向)上的第一区域141的中点、且为第三方向(Y方向)上的第一区域141的中点。
另外,对于用于构成第一区域141的凹部的深度,只要能够发挥所期望的功能(像的显示)即可,不特别地进行限定。例如可以从5~100μm的范围中适当决定用于构成第一区域141的凸部的高度。在本实施方式中,用于构成第一区域141的凹部的深度例如是10μm。用于构成第一区域141的凹部的第一方向(X方向)上的长度(宽度)W2例如是45μm。存在若使得第一区域141的宽度W2相对于PCL减小,则在凸面121侧观察到的像的对比度变大的趋势。另外,存在若使得第一区域141的宽度W2相对于PCL增大,则第一区域141的制作变得容易的趋势。从得到充分清楚的上述像的观点来看,优选第一区域141的宽度W2相对于间距PCL之比(W2/PCL)为1/200~1/5。
第一区域141配置为:当从表面120侧在凸面121的第一方向(X方向)和第三方向(Y方向)上的中央观察标志器100时,第一区域141的像位于凸面121的中央部。
例如,在第一方向(X方向)上,与位于表面120的中央的凸面121(图2B中的n=0的凸面121)对应的第一区域141配置于其中心C0与n=0的凸面121的中心轴CA重叠的位置。
在本实施方式中,与第一方向(X方向)上的相邻的凸面121对应的第一区域141的中心间的距离(|Cn-Cn-1|)以PCL+nG(μm)表示。如上述那样,PCL表示相邻的凸面121的顶点123间的距离。另外,G表示用于使像的光学效果显现的、第一方向(X方向)上的规定的距离(例如8μm)。并且,n表示是将中心的凸面121设为0号时的第一方向(X方向)上的第n个的凸面121。
这样,与位于远离中心(n=0)的凸面121的位置的凸面121对应的第一区域141配置于,在第一方向(X方向)上比该凸面121的中心轴CA更远离中心(n=0)的凸面121的位置。即,在本实施方式中,第一方向(X方向)上的相邻的第一区域141的中心间的间隔(第一区域的间距)比第一方向(X方向)上的相邻的凸面121的顶点123间的间隔(凸面121的间距)宽。
在本实施方式中,在第一区域141中形成涂膜143。涂膜143例如是黑色的液体涂料的固化物。
通过涂料的涂覆以及固化来制作涂膜143。黑色的液体涂料具有流动性,例如是液状的组合物,或者是粉体。对于涂覆涂料或使涂料固化的方法,可以从公知的方法中根据涂料来适当地决定。例如,作为黑色的液体涂料的涂覆方法的例子,包括:喷涂以及丝网印刷。另外,作为黑色的液体涂料的固化方法的例子,包括:黑色的液体涂料的干燥、黑色的液体涂料中的固化成分(自由基聚合化合物等)的固化、以及粉体的焙烧。
涂膜143形成能够以光学方式区别开的部分。能够以光学方式区别开是指该涂膜143与其以外的部分在光学特性上具有明显的差别。此处,“光学特性”是指例如明度、彩度、色相等色调或者辉度等光的强度。可以根据标志器100的用途来适当地决定上述差别,例如可以是能够通过目视确认的差别,也可以是能够利用以光学方式检测的装置确认的差别。另外,上述差别可以是能够从涂膜143直接检测出来的差别,也可以是例如在涂膜143为发出荧光的透明的膜的情况下那样,能够伴随紫外灯的照射等进一步的操作来检测出来的差别。
在将标志器100载置于白色的物体上的情况下,由各个凸面121入射的光中的、到达第一区域141的光被涂膜143吸收。另一方面,由各个凸面121入射的光中的、到达第二区域142的光由其表面反射后返回至凸面121。因此,在凸面部121上,涂膜143的颜色(黑色)的线的像投影于白色的背景上。
而且,由于根据距标志器100的第一方向上的中心的距离适当地配置第一区域141,因此若从表面120侧观察标志器100,则观察到黑色的线的像集合而成的黑色的集合像。
例如,在从第一方向(X方向)上的中央观察标志器100时,在第一方向上的中央部观察到黑色的集合像。若针对第一方向(X方向)改变角度来观察标志器100,则集合像对应于观察角度而在第一方向上的不同的位置被观察到。从而,根据集合像的第一方向(X方向)上的位置,确定标志器100的观察角度。
本实施方式的标志器100将多个第一区域141投影于在第一方向(X方向)上排列的多个凸面121来发挥功能。即,优选为,在从规定的位置观察标志器100时,黑色的线的像作为连续的黑色的集合像被观察。为了使黑色的线的像作为连续的黑色的集合像被观察,第一方向(X方向)上的凸面121的顶点123间的间隔、第一方向(X方向)上的第一区域141的中心间的间隔、第一区域141(凸面121的焦点F1)的位置、以及配置有第一区域141的高度上的、通过凸面121形成的光束的第一方向(X方向)上的宽度和第一区域141的宽度之间的关系是重要的。
接下来,对第一方向(X方向)上的通过凸面121形成的光束的宽度和第一区域141的宽度之间的关系进行说明。图3A~图3D是示意性地表示在对于标志器100’改变了观察角度时的黑色的集合像的外观的图,该标志器100’中,第一方向(X方向)上的第一区域141’的中心间的间隔比顶点123’间的间隔宽,且第一区域141’配置于比凸面121’的焦点(F1’)位置更远离凸面121’的位置,并且在配置有第一区域141’的高度上,通过凸面121’形成的光束的第一方向(X方向)上的宽度为超过第一方向(X方向)上的第一区域141’的宽度的长度。图4A~图4D是示意性地表示在对于实施方式1的标志器100改变了观察角度时的黑色的集合像的外观的图。在图3A~图3D和图4A~图4D中示出了,在将凸面121、121’的中心轴CA、CA’的延伸方向设为观察角度0°,且设为随着靠近纸面右侧观察角度向正侧变大,随着靠近纸面左侧观察角度向负侧变大时,使观察角度从观察角度0°逐渐向负侧变大的情况下的黑色的集合像的外观。
如图3A~图3D所示,在标志器100’中,第一区域141’的中心间的间隔比顶点123’间的间隔宽,且第一区域141’配置于比凸面121’的焦点(F1’)位置更远离凸面121’的位置,并且在配置有第一区域141’的高度上,通过凸面121’形成的光束的宽度为超过第一区域141’的宽度的长度,对于该标志器100’,针对多个第一区域141’的像(黑色的集合像)的移动方向尝试观察时,若使观察角度从0°向负侧逐渐变大(从纸面中央逐渐向纸面左侧移动),则可观察到多个第一区域141’的像从纸面中央向纸面右侧移动。即,在标志器100’中,黑色的集合像以远离观察对象的方式移动。另外,在对于标志器100’针对多个第一区域141’的像的外观尝试观察时,多个第一区域141’的像并不是作为一个集合像被观察到。换言之,在一个凸面121’观察到的第一区域141’和在与该凸面121’相邻的凸面121’观察到的第一区域141’之间存在不是黑色的区域。这是由于,第二区域142’的一部分投影于凸面121’。另外可以认为是由于,因为第一区域141’配置于比凸面121’的焦点(F1’)位置更远离凸面121’的位置,所以第一区域141’和第二区域142’在第一方向(X方向)上反转并投影于凸面121’。并且可以认为,由于在配置有第一区域141’的高度上,通过凸面121’形成的光束的宽度为超过第一区域141’的宽度的长度,所以在与凸面121’相邻的凸面121’观察到的第一区域141’之间存在不是黑色的区域。
另一方面,如图4A~图4D所示,在对于本实施方式的标志器100针对多个第一区域141的像(黑色的集合像)的移动方向尝试观察时,若使观察角度从0°向负侧逐渐变大(从纸面中央逐渐向纸面左侧移动),则可观察到多个第一区域141的像(黑色的集合像)从纸面中央向纸面右侧移动。即,在该标志器100中,黑色的集合像以远离观察对象的方式移动。另外,在对于该标志器100针对多个第一区域141的像的外观尝试观察时,多个第一区域141的像作为一个集合像被观察到。另外,在本实施方式的标志器100中,与图3所示的标志器100’同样地存在第二区域142的一部分投影于凸面121的情况。但是,在该标志器100中,即使在那样的情况下,由于第一区域141的中心间的间隔比凸面121的顶点123间的间隔宽,且第一区域141配置于比凸面121的焦点位置更远离凸面121的位置,并且,在配置有第一区域141的高度上,通过凸面121形成的光束的宽度为第一区域141的宽度以下,因此,第二区域142的一部分在第一方向(X方向)上投影于在外侧(第二区域142侧)相邻的凸面121侧。由此,在实施方式1的标志器100中,第一区域141的像作为一个像被观察到。并且,第一区域141与第二区域142的对比度变大。
(效果)
如以上那样,在本实施方式的标志器100中,虽然多个凸面121的焦点位置不在第一区域141上,但能够与观察角度无关地,清楚地区别开第一区域141与第二区域142之间的边界,并且多个第一区域141的像能够作为一个像被观察到。因此,即使在多个凸面121的焦点的位置因制造误差等而错开的情况下,也能够与观察角度无关地,清楚地区别开第一区域141与第二区域142之间的边界,并且多个第一区域141的像能够作为一个集合像被观察到。
[实施方式2]
实施方式2的标志器200中,仅在以下方面与实施方式1的标志器100的结构不同:凸面221的顶点223间的间隔和第一区域241的中心间的间隔、第一区域241(凸面221的焦点F2)的位置、以及配置有第一区域241的高度上的通过凸面221形成的光束的宽度和第一区域241的宽度之间的大小关系。因此,对于与实施方式1的标志器体100相同的结构,标以相同的附图标记并省略其说明。
图5A、图5B是表示本发明的实施方式2的标志器200的结构的图。图5A是本发明的实施方式2的标志器200的俯视图,图5B是主视图。如图5A和5B所示,实施方式2的标志器200具有第一面220和第二面240。第一面220具有多个凸面221。另外,第二面240具有多个第一区域241、和多个第二区域242。
在本实施方式中,沿着第一方向(X方向)的标志器200的高度方向(Z方向)的剖面中的、多个凸面221的每一个的剖面形状为弧。更具体地,在本实施方式中,凸面221的剖面形状是随着远离中心轴CA(棱线222)曲率半径逐渐变大的形状。另外,在从凸面221观察时,凸面221的焦点F2位于比包含多个第一区域241的虚拟平面更远的位置。换言之,第一区域241配置于比凸面221的焦点位置更接近凸面221的位置。
第一区域241配置为:当从表面220侧在凸面221的第一方向(X方向)以及第三方向(Y方向)上的中央观察标志器200时,第一区域241的像位于凸面221的中央部。
例如,在第一方向(X方向)上,与位于表面220的中央的凸面221(图5B中的n=0的凸面221)对应的第一区域241配置于其中心C0与n=0的凸面221的中心轴CA重叠的位置。
在本实施方式中,与第一方向(X方向)上的相邻的凸面221对应的第一区域241的中心间的距离(|Cn-Cn-1|)以PCL-nG(μm)表示。如上述那样,PCL表示相邻的凸面221的顶点223间的距离。另外,G表示用于使像的光学效果显现的、第一方向(X方向)上的规定的距离(例如8μm)。并且,n表示是将中心的凸面221设为0号时的第一方向(X方向)上的第n个的凸面221。
这样,与位于远离中心(n=0)的凸面221的位置的凸面221对应的第一区域241配置于,在第一方向(X方向)上比该凸面221的中心轴CA更靠向中心(n=0)的凸面221侧的位置。即,在本实施方式中,相邻的第一区域241的中心间的间隔比相邻的凸面221的顶点223间的间隔(凸面122的间距)窄。
另外,在沿着高度方向(表里的方向)使平行光从外部入射至凸面221时,在配置有第一区域241的高度上,通过凸面221形成的光束的第一方向(X方向)上的宽度为第一方向(X方向)上的第一区域241的宽度以下。此外,在本实施方式中,通过凸面221形成的光束的宽度为与第一区域241的宽度相同的宽度。
接下来,对第一方向(X方向)上的通过凸面221形成的光束的宽度和第一区域141的宽度之间的关系进行说明。图6A~图6D是示意性地表示在对于标志器200’改变了观察角度时的黑色的集合像的外观的图,该标志器200’中,第一方向(X方向)上的第一区域241’的中心间的间隔比顶点223’间的间隔窄,且第一区域241’配置于比凸面221’的焦点(F2’)位置更接近凸面221’的位置,并且在配置有第一区域141’的高度上,通过凸面221’形成的光束的第一方向(X方向)上的宽度为超过第一方向(X方向)上的第一区域241’的宽度的长度。图7A~图7D是示意性地表示在对于实施方式2的标志器200改变了观察角度时的黑色的集合像的外观的图。在图6A~图6D和图7A~图7D中示出了,在将凸面221、221’的中心轴CA、CA’的延伸方向设为观察角度0°,且设为随着靠近纸面右侧观察角度向正侧变大,随着靠近纸面左侧观察角度向负侧变大时,使观察角度从观察角度0°逐渐向负侧改变的情况下的黑色的集合像的外观。
如图6A~图6D所示,在标志器200’中,第一区域241’的中心间的间隔比顶点223’间的间隔窄,且第一区域241’配置于比凸面221’的焦点(F2’)位置更接近凸面221’的位置,并且在配置有第一区域241’的高度上,通过凸面221’形成的光束的宽度为超过第一区域241’的宽度的长度,对于该标志器200’,针对多个第一区域241’的像(黑色的集合像)的移动方向尝试观察时,若使观察角度从0°向负侧逐渐变大(从纸面中央逐渐向纸面左侧移动),则可观察到多个第一区域241’的像从纸面中央向纸面左侧移动。即,黑色的集合像以接近观察对象的方式移动。另外,在对于标志器200’针对多个第一区域241’的像的外观尝试观察时,多个第一区域241’的像并不是作为一个集合像被观察到。换言之,在投影于一个凸面221’的第一区域241’和投影于与该凸面221’相邻的凸面221’的第一区域241’之间存在不是黑色的区域。这可以认为是由于,第二区域242’的一部分投影于凸面221’。可以认为是由于,因为第一区域241’配置于比凸面221’的焦点(F2’)位置更接近凸面221’的位置,所以第一区域241’和第二区域242’在第一方向(X方向)上不反转地投影于凸面221’。并且可以认为,由于在配置有第一区域241’的高度上,通过凸面221’形成的光束的宽度为超过第一区域241’的宽度的长度,所以在与凸面221’相邻的凸面221’观察到的第一区域241’之间存在不是黑色的区域。
另一方面,如图7A~图7D所示,在对于本实施方式的标志器200针对多个第一区域241的像(黑色的集合像)的移动方向尝试观察时,若使观察角度从0°向负侧逐渐变大(从纸面中央逐渐向纸面左侧移动),则可观察到多个第一区域241的像(黑色的集合像)从纸面中央向纸面左侧移动。即,黑色的集合像以接近观察对象的方式移动。另外,在对于实施方式2的标志器200针对多个第一区域241的像的外观尝试观察时,多个第一区域241的像(黑色的集合像)作为一个集合体被观察到。在实施方式2的标志器200中,第二区域242的一部分投影于凸面221。但是,在实施方式2的标志器200中,第一区域241配置于比凸面221的焦点(F2)位置更接近凸面221的位置,因此第二区域242的一部分在第一方向(X方向)上投影于在中央侧相邻的凸面221侧。并且,在配置有第一区域241的高度上,通过凸面221形成的光束的宽度为第一区域241的宽度以下的长度,因此在实施方式2的标志器200中,第一区域241的像作为一个像被观察到。
(效果)
如以上那样,本实施方式的标志器200具有与实施方式1的标志器100相同的效果。
[实施方式3]
实施方式3的标志器300中,凸面321的形状、第一区域341的形状和第二区域342的形状与实施方式2的标志器200的结构不同。因此,对于与实施方式2的标志器200相同的结构,标以相同的附图标记并省略其说明。
图8A~图8C是表示本发明的实施方式3的标志器300的结构的图。图8A是本发明的实施方式3的标志器300的俯视图,图8B是省略了剖面线的局部的放大剖面图,图8C是仰视图。
如图8A~图8C所示,实施方式3的标志器300具有第一面320和第二面340。第一面320包含多个凸面321。另外,第二面340包含多个第一区域341和第二区域342。
凸面321的俯视形状为圆形,都是相同大小。例如,凸面321的俯视形状的直径为440μm,凸面321的间距PCL在第一方向(X方向)和第三方向(Y方向)上都是440μm。此处,“凸面321间距”是指相邻的凸面321的中心(顶点323或中心轴CA)间的距离。另外,“凸面321的中心轴CA”是指在俯视凸面321时通过凸面321的中心、且沿着第二方向(Z方向)的直线。并且,“凸面321的顶点323”是指凸面321与中心轴CA的交点。
在标志器300的高度方向(Z方向)的剖面中,多个凸面321的形状为大致半圆状。即,凸面321的中心轴CA是与第二方向(Z方向)平行的直线,所以凸面321是大致半球面。即,凸面321以中心轴CA为旋转轴旋转对称。另外,在从凸面321观察时,凸面321的焦点F3位于比第一区域341更远的位置。换言之,第一区域(被检测部)341配置于比表面(第一面)320的焦点位置更接近凸面321的位置。
另外,标志器300在其背面侧具有配置于与凸面321的每一个对应的位置的第一区域341。例如,第一区域341的俯视形状为圆形,其直径为45μm,其深度为10μm。
第一方向(X方向)上相邻的第一区域341间的中心间距离(|Cn-Cn-1|)为PCL-nGμm,第三方向(Y方向)上相邻的第一区域341间的中心间距离(|Cm-Cm-1|)为PCL-mGμm。n表示是将某凸面321设为0号时的第一方向(X方向)上的第n个的凸面321。m表示是将某凸面321设为0号时的第三方向(Y方向)上的第m个的凸面321。
这样,与位于在第一方向(X方向)上远离中心(n=0)的凸面321的位置的凸面321对应的第一区域341配置于,比该凸面321的中心轴CA在第一方向(X方向)上更靠近中心(n=0)的凸面321侧的位置。另外,与位于在第三方向(Y方向)上远离中心(m=0)的凸面321的位置的凸面321对应的第一区域341配置于,比该凸面321的中心轴CA在第三方向(Y方向)上更靠近中心(n=0)的凸面321侧的位置。即,在本实施方式中,在第一方向(X方向)以及第三方向(Y方向)上,相邻的第一区域341的中心间的间隔比相邻的凸面321的顶点323间的间隔窄。另外,在本实施方式中同样地,在包含第一方向(X方向)和高度方向(Z方向)的剖面的配置有第一区域341的高度上,通过凸面321形成的光束的宽度为第一区域341的宽度以下。
虽然未特别地图示,但是在对于本实施方式的标志器300,也使观察角度变化的情况下,第一区域341的像作为一个像被观察到。
如以上那样,本实施方式的标志器300具有与实施方式1的标志器100相同的效果。
[实施方式4]
实施方式4的标志器400中,仅凸面421的形状与实施方式3的标志器300的结构不同。因此,对于与实施方式3的标志器300相同的结构,标以相同的附图标记并省略其说明。
图9A~图9C是表示本发明的实施方式4的标志器400的结构的图。图9A是本发明的实施方式4的标志器400的俯视图,图9B是省略了剖面线的局部放大剖面图,图9C是仰视图。
如图9A~图9C所示,实施方式4的标志器400具有第一面420和第二面340。第一面420包含多个凸面421。另外,第二面340包含多个第一区域341、和第二区域342。
凸面421的俯视形状为正方形,都是相同大小。例如,凸面421的俯视形状的一边的长度为440μm,凸面421的间距PCL在第一方向和第三方向上都是440μm。此处,“凸面421间距”是指相邻的凸面421的中心(顶点423或中心轴CA)间的距离。另外,“凸面421的中心轴CA”是指在俯视凸面421时通过凸面421的中心、且沿着第二方向的直线。并且,“凸面421的顶点423”是指凸面421与中心轴CA的交点。
在标志器400的高度方向(Z方向)的剖面中,多个凸面421是随着远离其顶点423曲率半径变大的曲线。该曲率半径可以随着远离其顶点423连续地变大,也可以断续地变大。
第一方向(X方向)和第三方向(Y方向)上相邻的第一区域341间的中心间距离(|Cn-Cn-1|)为PCL-nGμm,第二方向上相邻的第一区域341间的中心间距离(|Cm-Cm-1|)为PCL-mGμm。如上述那样,n表示是将某凸面421设为0号时的第一方向上的第n个的凸面421。m表示是将某凸面421设为0号时的第二方向上的第m个的凸面421。
这样,与位于在第一方向(X方向)上远离中心(n=0)的凸面421的位置的凸面421对应的第一区域341配置于,比该凸面421的中心轴CA在第一方向(X方向)上更靠近中心(n=0)的凸面421侧的位置。另外,与位于在第三方向(Y方向)上远离中心(m=0)的凸面421的位置的凸面421对应的第一区域341配置于,比该凸面421的中心轴CA在第三方向(Y方向)上更靠内侧的位置。即,在本实施方式中,在第一方向(X方向)和第三方向(Y方向)上,相邻的凸面421的顶点423间的间隔比相邻的第一区域341的中心间的间隔宽。另外,在本实施方式中同样地,在包含第一方向和高度方向的剖面的配置有第一区域341的高度上,通过凸面421形成的光束的宽度或直径为第一区域341的宽度以下。
虽然未特别地图示,但是在对于本实施方式的标志器400,也使观察角度变化的情况下,第一区域341的像作为一个像被观察到。
(效果)
如以上那样,本实施方式的标志器400具有与实施方式3的标志器300相同的效果。
此外,在实施方式3、4中,相邻的第一区域341的中心间的间隔比相邻的凸面341、421的顶点342、423间的间隔窄,但相邻的第一区域341的中心间的间隔也可以比相邻的凸面341、421的顶点342、423间的间隔宽。在该情况下,多个第一区域341配置于比多个凸面321、421的焦点位置更接近凸面321、421的位置。
[实施方式5]
实施方式5的标志器700中,仅第二面140与实施方式6的标志器600不同。因此,对于与实施方式4的标志器400相同的结构,标以相同的附图标记并省略其说明。
图10A是标志器700的俯视图,图10B是表示以图10A中的B-B线剖开后的标志器700的一部分的、省略了剖面线的局部剖面图,图10C是标志器700的仰视图,图10D是标志器700的侧视图。
第二面140与实施方式1相同。即,第二面140具有第一区域141、第二区域142。第一区域141是沿着XY平面中的Y方向的细长的矩形的凹部,形成于架设在沿着Y方向成列的凸面部631的全部的位置。另外,第二区域142与凸面部631的列对应地在X方向上排列配置。
在标志器700中,作为投影于各凸面部631的各个像的集合,观察到沿着Y方向的线状的像。观察到越将标志器700相对于X方向朝向观察者侧倾斜,则该像越向接近该观察者的方向移动。
(效果)
本实施方式的标志器700中,凸面部631不仅在X方向上弯曲,还在Y方向上弯曲,因此具有在Y方向上像的对比度高的效果。
[实施方式6]
实施方式6的标志器800中,仅凸面部831的结构与实施方式5的标志器700不同。因此,对于与实施方式5的标志器700相同的结构,标以相同的附图标记并省略其说明。
图11A是标志器800的俯视图,图11B是表示以图11A中的B-B线剖开后的标志器800的一部分的、省略了剖面线的局部剖面图,图11C是标志器800的仰视图,图11D是标志器800的侧视图。
实施方式6中的凸面部831的平面形状是正方形。另外,例如,凸面部831的沿着光轴的剖面中的形状为,随着远离凸面部831的顶点曲率半径变大的曲线。
(效果)
本实施方式的标志器800除了与实施方式5的标志器700相同的效果以外,还与朝向柱状透镜部的第一面的入射光的强度无关地,清楚地检测出像。这可以认为是由于,若入射光较强,则如第一面处的反射光那样地、标志器800中的反射光也较强,有时难以观察到上述像,但是标志器800的第一面实质上仅由凸面部631(曲面)构成,实质上不包含平面,因此与标志器700相比,第一面处的反射光不易产生,且反射光较弱。
[实施方式7]
实施方式7的标志器900中,仅凸面部931的结构与实施方式5的标志器700不同。因此,对于与实施方式5的标志器700相同的结构,标以相同的附图标记并省略其说明。
图12A是标志器900的俯视图,图12B是表示以图12A中的B-B线剖开后的标志器900的一部分的、省略了剖面线的局部剖面图,图12C是标志器900的仰视图,图12D是标志器900的侧视图。
实施方式9中的凸面部931的平面形状是正六边形。另外,例如,凸面部931的沿着光轴的剖面中的形状以随着远离凸面部73的顶点曲率半径变大的曲线表示。Y方向上的凸面部931的列以各个凸面部931通过对置的一对边接连的方式在Y方向上排列构成。另外,凸面部931的列以在一个列中的凸面部73之间的连接部抵接另一个列中的凸面部931的六边形的一角的方式配置,以此方式凸面部931的列在X方向上排列。这样,标志器900中,柱状透镜部的第一面的整个面实质上由凸面部931的最密排列的集合构成。
(效果)
本实施方式的标志器900具有与实施方式6的标志器800相同的效果。
此外,在实施方式5~7中,相邻的第一区域141的中心间的间隔可以比相邻的凸面831、931的顶点间的间隔窄,也可以比相邻的凸面831、931的顶点间的间隔宽。在相邻的第一区域141的中心间的间隔比相邻的凸面831、931的顶点间的间隔窄的情况下,多个第一区域141配置于比多个凸面831、931的焦点位置更远离凸面141的位置。另外,在相邻的第一区域141的中心间的间隔比相邻的凸面831、931的顶点间的间隔宽的情况下,多个第一区域141配置于比多个凸面831、931的焦点位置更接近凸面141的位置。
本申请主张基于在2016年6月9日提出的日本专利申请2016-115484号的优先权。将该申请说明书以及附图中记载的内容全部引用到本申请说明书中。
工业实用性
本发明的标志器作为用于识别物体的位置和姿势等的位置检测用标志器(或者角度检测用标志器)是有用的。由此,可期待本发明有助于上述标志器的技术领域的进一步发展。
附图标记说明
100、100’、200、200’、300、400、700、800、900 标志器
120、220、320、420 第一面
121、121’、221、221’、321、421、831、931 凸面
122 棱线
123、123’、223、223’、323、423 顶点
140、240、340、440、540 第二面
141、141’、241、241’、341 被检测部
142、142’、242、242’、342 反射部
143 涂膜
F’、F1、F1’、F2、F2’ 焦点
CA 中心轴。
Claims (5)
1.一种标志器,是由具有透光性的材料形成的标志器,其包括:
第一面,包含至少沿着第一方向配置的多个凸面;以及
第二面,配置于与所述第一面呈表里的位置,且作为能够以光学方式检测出来的像投影于所述多个凸面,
所述第二面包含能够以光学方式相互区别辨识的多个第一区域和多个第二区域,
所述第一方向上的所述多个凸面的顶点间的间隔比所述第一方向上的所述多个第一区域的中心间的间隔宽,
所述多个第一区域配置在比所述多个凸面的焦点位置更远离所述凸面的位置,
在沿着所述表里的方向使平行光从外部入射至所述凸面时,在配置有所述第一区域的高度上,通过所述凸面形成的光束的所述第一方向上的宽度为所述第一方向上的所述第一区域的宽度以下。
2.一种标志器,是由具有透光性的材料形成的标志器,其包括:
第一面,包含至少沿着第一方向配置的多个凸面;以及
第二面,配置于与所述第一面呈表里的位置,且作为能够以光学方式检测出来的像投影于所述多个凸面,
所述第二面包含能够以光学方式相互区别辨识的多个第一区域和多个第二区域,
所述第一方向上的所述多个凸面的顶点间的间隔比所述第一方向上的所述多个第一区域的中心间的间隔窄,
所述多个第一区域配置在比所述多个凸面的焦点位置更接近所述凸面的位置,
在沿着所述表里的方向使平行光从外部入射至所述凸面时,在配置有所述第一区域的高度上,通过所述凸面形成的光束的所述第一方向上的宽度为所述第一方向上的所述第一区域的宽度以下。
3.如权利要求1或权利要求2所述的标志器,其中,
所述第一区域与所述第二区域配置于不同的高度。
4.如权利要求1~3中任意一项所述的标志器,其中,
所述凸面具有向与所述第一方向以及所述表里的方向正交的方向延伸的直线状的棱线。
5.如权利要求1~3中任意一项所述的标志器,其中,
所述凸面以沿着所述表里的方向的轴为旋转轴旋转对称。
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