JP2018072112A - マーカ - Google Patents

Abstract

【課題】 検出された像から、視覚方向を判断可能なマーカを提供する。
【解決手段】 本発明のマーカ１００は、複数のレンズユニット１１１を有するレンズ本体１１０を含み、複数のレンズユニット１１１は、平面方向において連続的に配置され、前記各レンズユニット１１１は、それぞれ、レンズ本体の一方の表面１２０側に、レンズユニット１１１が連続する配置方向に向かって、集光部１２１ａと非集光部１２１ｂとを有し、レンズ本体１１０の他方の表面１４０側に、一方の表面１２０側から検出可能な被検出部１４１を有し、複数のレンズユニット１１１のピッチと、複数の被検出部１４１のピッチとが異なる
ことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マーカに関する。

拡張現実感（Augmented Reality、以下、「ＡＲ」ともいう）およびロボティクス等の分野において、物体の位置および姿勢等を認識するために、いわゆる視認マーカが使用されている。前記マーカとしては、例えば、黒の縞模様の上に、レンチキュラレンズが配置されたマーカが報告されている（特許文献１）。

前記レンチキュラレンズは、一般に、円柱を軸方向に分割したシリンドリカルレンズが、前記軸方向が平行となるように連続して配置されたレンズ体である。そして、前記マーカは、前記軸方向に伸びる凸部を有するシリンドリカルレンズが、その軸方向と前記縞模様の黒線方向とが平行となり、かつ、そのピッチが、レンチキュラレンズのピッチと異なるように、前記縞模様の上に配置されて、形成されている。このような構造により、前記マーカを、前記レンチキュラレンズの凸部側から、カメラ等により視認すると、その視覚方向によって、前記レンチキュラレンズに投影される前記模様の像が移動または変形して検出される。このため、検出される像により、視認方向がわかり、前述のように、物体の位置および姿勢等を認識することが可能となる。

特開２０１２−１４５５５９号公報

しかしながら、例えば、前記マーカの平面に対する法線を基準とした場合、視認方向が、前記法線に対してプラスの角度に傾斜する場合および前記法線に対してマイナスの角度に傾斜する場合の両方において、同じ位置に同じ像が検出される場合がある。この場合、像を検出しても、前記プラスの角度に傾斜した視覚方向から検出された像であるのか、前記マイナスの角度に傾斜した視覚方向から検出された像であるのか、判断できない場合がある。

この問題を解決する方法として、例えば、以下のような方法が考えられる。すなわち、前記模様を示した基板上に、前記レンチキュラレンズを配置し、さらに、前記基板上であって、前記レンチキュラレンズが配置されていない領域に、円を記し、前記円の中心にピン（ポールともいう）を立てたマーカを使用する方法である。前記マーカについては、前記レンチキュラレンズに投影される像の検出とあわせて、前記ピンによって、前記円のいずれの部分が隠れるかを検出する。このように、前記ピンによって前記円のいずれの部分が隠れるかを検出すれば、検出された像が、前記マイナスの角度に傾斜された視覚方向から検出された像であるか、前記プラスの角度に傾斜された視覚方向から検出された像であるかを判断することが可能になる。しかしながら、このような方法では、前記ピンを設けるために、前記マーカが全体的に厚くなり、また、製造コストもかさんでしまう。

そこで、本発明は、例えば、前述のようなピンを使用することなく、検出された像から、視覚方向を判断可能なマーカを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明のマーカは、複数のレンズユニットを有するレンズ本体を含み、
前記複数のレンズユニットは、
平面方向において連続的に配置され、
前記各レンズユニットは、それぞれ、
前記レンズ本体の一方の表面側に、前記レンズユニットが連続する配置方向に向かって、集光部と非集光部とを有し、
前記レンズ本体は、
前記レンズ本体の他方の表面側に、前記一方の表面側から検出可能な複数の被検出部を有し、
前記複数のレンズユニットのピッチと、前記複数の被検出部のピッチとが異なることを特徴とする。

本発明のマーカは、前述のように、前記レンズユニットが、集光部と非集光部とを有することによって、例えば、視覚方向が、法線を基準としてプラスの角度に傾斜しているのか、法線を基準としてマイナスの角度に傾斜しているのかを判別することができる。

図１（Ａ）は、実施形態１のマーカの一例を示す上面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＩ−Ｉ方向から見たマーカの断面図である。 図２（Ａ）は、図１に示すマーカについて、プラスの角度への光線の傾斜によって変化する像について説明する概略図であり、図２（Ｂ）は、図１に示すマーカについて、マイナスの角度への光線の傾斜によって変化する像について説明する概略図である。 図３は、実施形態１のマーカの変形例を示す断面図である。 図４は、実施形態１のマーカの変形例を示す断面図である。 図５（Ａ）〜（Ｄ）は、実施形態２のマーカセットの例を示す上面図である。 図６は、実施形態２のマーカセットに用いられる双方向視認性マーカの一例を示す断面図である。 図７は、比較形態のマーカを示す断面図であり、図７（Ａ）は、前記マーカについて、プラスの角度への光線の傾斜によって変化する像について説明する概略図であり、図７（Ｂ）は、前記マーカについて、マイナスの角度への光線の傾斜によって変化する像について説明する概略図である。 図８は、実施形態１のマーカの変形例を示す断面図である。

本発明のマーカでは、例えば、前記レンズユニットにおいて、前記集光部の表面は、凸面状であり、前記非集光部の上面は、平面状または凹面状である。

本発明のマーカにおいて、例えば、前記レンズユニットは、その凸部の一部が欠失したシリンドリカルレンズであり、前記凸部における前記欠失領域が、前記非集光部であり、前記凸部におけるその他の領域が、前記集光部である。

本発明のマーカでは、例えば、前記シリンドリカルレンズにおいて、前記欠失領域が、平面状または凹面状である。

本発明のマーカにおいて、例えば、前記レンズユニットは、厚み方向の断面において、前記配置方向における前記集光部の長さ（Ｃ）と、前記配置方向における前記非集光部の長さ（ＮＣ）との比（Ｃ：ＮＣ）が、１：１〜３：１である。

本発明のマーカにおいて、例えば、前記集光部の長さ（Ｃ）と、前記非集光部の長さ（ＮＣ）との比（Ｃ：ＮＣ）が、１：１〜２：１である。

本発明のマーカにおいて、例えば、前記レンズ本体は、前記レンズ本体の他方の表面側に、複数の凹部を有し、前記各凹部は、その内部に、前記被検出部として着色膜を有する。

本発明のマーカにおいて、例えば、前記各レンズユニットは、それぞれ、前記レンズ本体の一方の表面側において、表面の形状および大きさが、同一である。

本発明のマーカでは、例えば、前記レンズ本体において、前記複数の被検出部により、模様が形成されている。

本発明のマーカでは、例えば、前記レンズ本体において、前記被検出部が、前記配置方向に対する垂直方向に伸びる線であり、前記模様が、前記各線により形成される縞模様である。

本発明のマーカにおいて、例えば、前記レンズ本体は、前記レンズ本体の他方の表面側が平面であり、前記平面上に、前記各被検出部が固定化されている。

本発明のマーカにおいて、例えば、前記レンズ本体は、透光性部材である。

本発明のマーカにおいて、例えば、前記レンズ本体は、前記複数のレンズユニットの一体成形品である。

本発明のマーカにおいて、例えば、前記レンズ本体は、射出成形品である。

つぎに、本発明の実施形態について、図を用いて説明する。本発明は、下記の実施形態によって何ら限定および制限されない。各図において、同一箇所には同一符号を付している。なお、図においては、説明の便宜上、各部の構造は、適宜、簡略化して示す場合があり、各部の寸法比等は、図の条件には制限されない。

［実施形態１］
実施形態１は、本発明のマーカの例である。図１に、本実施形態のマーカの一例を示す。図１（Ａ）は、マーカ１００の平面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＩ−Ｉ方向から見たマーカ１００の断面図である。図１（Ｂ）においては、見やすさを考慮して、断面を表すハッチを省略している。以下、他の断面図においても同様である。

図１（Ａ）および（Ｂ）に示すとおり、マーカ１００は、複数のレンズユニット１１１を有するレンズ本体１１０を含み、複数のレンズユニット１１１は、平面方向において連続的に配置されている。複数のレンズユニット１１１が配置されている方向を、配置方向または幅方向といい、図１において、矢印Ｘで示す。説明の便宜上、図１において、配置方向Ｘは、左方向を上流といい、右方向を下流という。マーカ１００について、平面方向における配置方向Ｘに対する垂直方向を、長さ方向といい、図１（Ａ）において、矢印Ｙで示し、配置方向（幅方向）Ｘと長さ方向Ｙとに対する垂直方向を、厚み方向といい、図１（Ｂ）において、矢印Ｚで示す。

レンズユニット１１１は、それぞれ、レンズ本体１１０の一方の表面側、すなわち、図１（Ｂ）における上方向の表面（上面）側に、配置方向Ｘに向かって、集光部１２１と非集光部１２２とを有する。具体的には、レンズユニット１１１は、それぞれ、配列方向Ｘの上流側から下流側に向かって、集光部１２１を同方向に有し、非集光部１２２を同方向に有する。図１（Ｂ）に示すように、配置方向Ｘの断面図において、集光部１２１は、矢印Ｃで示す領域であり、非集光部１２２は、矢印ＮＣで示す領域である。レンズ本体１１０は、レンズ本体１１０の他方の表面側、すなわち、図１（Ｂ）における下方向の表面１４０（下面または裏面）側に、複数の被検出部１４１を有する。

本発明のマーカは、前述のように、前記各レンズユニットが、前記レンズ本体の一方の表面側に、前記レンズユニットが連続する配列方向に向かって、前記集光部と前記非集光部とを有していればよく、その他の構成は、特に制限されない。本発明において、前記集光部とは、光を集める機能を有する表面であることを意味する。本発明において、前記非集光部とは、光の集光に関して、前記集光部と比較した場合に、相対的に、光を集める機能が劣る表面であればよく、好ましくは、光を集める機能を有さない表面である。

レンズユニット１１１において、集光部１２１は、その表面が、凸面状であり、非集光部１２２は、その表面が、平面状である。集光部１２１の表面および非集光部１２２の表面の形状は、例えば、厚み方向Ｚの断面における表面形状であり、具体的には、配置方向（幅方向）Ｘに沿った厚み方向Ｚの断面における表面形状である。

集光部１２１は、光を集光できればよく、例えば、前記凸面の曲率は、特に制限されない。集光部１２１において、厚み方向の断面における前記凸面は、その曲率半径（Ｒ）が、例えば、集光部１２１の頂点から、隣り合う上流側のレンズユニット１１１に向かうにつれて、曲率半径が大きくなる。前記曲率半径（Ｒ）は、例えば、連続的に大きくなってもよいし、断続的に大きくなってもよい。集光部１２１の頂点の曲率半径は、例えば、０．２５〜１ｍｍである。

非集光部１２２は、その表面が、例えば、同じレンズユニット１１１の集光部１２１の下流側端部から、隣り合うレンズユニット１１１の集光部１２１の上流側端部に向かった、平面状の斜面である。非集光部１２２の形状は、この例には、制限されず、例えば、厚み方向の断面図において、その表面が、凹面状であってもよい。

図３の断面図に、非集光部１２２の形状が凹面状であるマーカ１００の一例を示す。非集光部１２２は、その表面が、例えば、同じレンズユニット１１１の集光部１２１の下流側端部から、隣り合うレンズユニット１１１の集光部１２１の上流側端部に向かった、凹面状である。凹面の曲率半径（Ｒ）は、特に制限されず、例えば、光を集光しない曲面である。

レンズユニット１１１は、例えば、凸部の一部が欠失したシリンドリカルレンズである。この場合、前記シリンドリカルレンズにおいて、前記凸部における欠失領域が、非集光部１２２となり、前記凸部におけるその他の領域が、集光部１２１となる。前記凸部の欠失領域は、例えば、厚み方向の断面において、長さ方向Ｙに伸びる欠失領域である。レンズ本体１１０は、例えば、レンチキュラレンズともいう。

レンズユニット１１１における、集光部１２１と非集光部１２２との大きさの比率は、特に制限されない。幅方向Ｘにおいて、集光部１２１の幅（Ｃ）と非集光部１２２の幅（ＮＣ）との比（Ｃ：ＮＣ）は、例えば、１：１〜３：１、１：１〜２：１である。レンズユニット１１１の幅方向Ｘの長さ、つまり、図１（Ｂ）における幅（Ｗ１）は、例えば、１０００μｍ、５００μｍ、３７０μｍである。

図１（Ｂ）において、レンズユニット１１１における集光部１２１の幅（Ｃ）と非集光部１２２の幅（ＮＣ）との比（Ｃ：ＮＣ）は、例えば、１：１である。本発明は、この例には制限されず、図４に、異なる比のマーカの例を示す。図４のマーカ１００は、集光部１２１の幅（Ｃ）と非集光部１２２の幅（ＮＣ）との比（Ｃ：ＮＣ）が、例えば、７：３である。図４のマーカ１００は、前記比（Ｃ：ＮＣ）が異なる以外は、図１（Ｂ）のマーカと同じである。

レンズ本体１１０を構成するレンズユニット１１１は、例えば、それぞれ、前記レンズ本体１１０の一方の表面側（上面側）において、表面の形状および大きさが、同一である。具体的に、各レンズユニット１１１は、例えば、同形状の集光部１２１および同形状の非集光部１２２を、それぞれ同方向に有していることが好ましい。本発明において、「同一」とは、例えば、完全同一の他に、同様の機能を奏する範囲で、略同一の意味も含む。

レンズ本体１１０は、例えば、別個に調製された複数のレンズユニット１１１を連結することで形成してもよいし、複数のレンズユニット１１１の一体成形品でもよい。レンズ本体１１０は、例えば、射出成形品であり、特に、前記一体成形品の場合、射出成形品であることが好ましい。レンズ本体１１０において、複数のレンズユニット１１１は、隣り合うレンズユニット１１１と隙間なく連結していることが好ましい。

レンズ本体１１０は、例えば、透光性部材である。前記透光性部材は、特に制限されず、例えば、樹脂およびガラス等があげられる。前記樹脂は、例えば、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）等のアクリル樹脂、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）等があげられる。

レンズ本体１１０の大きさは、特に制限されず、例えば、レンズユニット１１１の数、マーカ１００の用途等に応じて、適宜決定できる。レンズ本体１１０は、例えば、幅方向Ｘの長さ（幅）が、例えば、１１０ｍｍ、２０ｍｍであり、長さ方向Ｙの長さが、例えば、２５ｍｍ、５ｍｍであり、厚み方向Ｚの長さ（厚み）が、例えば、１ｍｍ、０．６ｍｍ、１．７ｍｍである。

図１（Ａ）および（Ｂ）において、レンズ本体１１０のレンズユニット１１１の数は、９個であるが、これは例示であって、本発明は、これには限定されない。レンズ本体１１０におけるレンズユニット１１１の数は、特に制限されず、例えば、２２１個、１０１個、５１個である。

レンズユニット１１１の大きさは、特に制限されず、例えば、レンズユニット１１１の数、マーカ１００の用途等に応じて、適宜決定できる。レンズユニット１１１は、幅方向Ｘの長さ、すなわち、図１（Ｂ）における幅Ｗ１が、前述の通り、例えば、１０００μｍ、５００μｍ、３７０μｍである。レンズユニット１１１は、例えば、長さ方向Ｙの長さが、例えば、２５ｍｍ、５ｍｍｍｍである。レンズユニット１１１は、厚み方向Ｚにおける全体の長さ（厚み）が、例えば、１ｍｍ、０．６ｍｍである。

本発明において、「複数のレンズユニットのピッチ」とは、隣り合うレンズユニット間のピッチＰを意味する。前記複数のレンズユニットにおいて、隣り合うレンズユニットの各ピッチは、同じでもよいし異なってもよく、好ましくは同じである。本発明において、前記配列方向における「複数のレンズユニットのピッチ」は、前記配列方向における「複数の被検出部のピッチ」と異なる。

本発明において、「隣り合うレンズユニット間のピッチＰ」とは、例えば、隣り合うレンズユニット１１１の集光部１２１の頂点間の距離（稜線間の距離）である。集光部１２１の頂点とは、例えば、厚み方向において、最も高い部位であり、集光部１２１の稜線とは、例えば、厚み方向の断面において、最も高い部位であり、且つ、長さ方向Ｙに伸びる直線である。隣り合うレンズユニット１１１間のピッチＰは、例えば、レンズユニット１１１の幅Ｗ１と同様である。

レンズ本体１１０は、前述のように、レンズ本体１１０の他方の表面側、すなわち、図１（Ｂ）における下方向の表面（下面）側に、複数の被検出部１４１を有する。図１（Ｂ）において、被検出部１４１は、レンズ本体１１０の長さ方向Ｙに沿って伸びる線であり、複数の線により、縞模様が形成されている。複数の被検出部１４１は、例えば、光学的に検出可能な像として、レンズ本体１１０の上面側に投影され、光学的に検出できる。

被検出部１４１の幅方向Ｘの幅Ｗ３は、特に制限されず、例えば、５０μｍ、４５μｍ、３０μｍである。被検出部１４１の幅は、例えば、隣り合うレンズユニット１１１間のピッチＰに応じて、適宜決定できる。被検出部１４１の幅Ｗ３と、レンズユニット１１１間のピッチの幅Ｐとの比は、例えば、１：２００〜１：５である。被検出部１４１の幅Ｗ３は、レンズユニット１１１間のピッチＰに対して、相対的に大きく設定することによって、例えば、検出される像のコントラストを相対的に大きくでき、相対的に小さく設定することによって、例えば、被検出部の感度を、より向上させることができる。

本発明において、「複数の被検出部のピッチ」とは、隣り合う被検出部間のピッチＷ２を意味する。前記複数の被検出部において、隣り合う被検出部の各ピッチは、同じでもよいし異なってもよく、好ましくは同じである。本発明において、「複数の被検出部のピッチ」は、「複数のレンズユニットのピッチ」と異なる。

本発明において、「隣り合う被検出部間のピッチ」は、例えば、幅方向Ｘにおいて、隣り合う被検出部１４１の中心間の距離Ｗ２である。被検出部１４１の中心とは、例えば、幅方向Ｘの中点であり、且つ、長さ方向Ｙとの中点である。

隣り合う被検出部１４１の距離Ｗ２は、前述のように、レンズユニット１１１の幅Ｗ１と異なる。隣り合う被検出部１４１の距離Ｗ２は、例えば、図１（Ｂ）に示すように、レンズユニット１１１の幅Ｗ１より短くてもよいし、レンズユニット１１１の幅Ｗ１より長くてもよい。

被検出部１４１は、光学的に検出できればよく、例えば、着色膜があげられる。前記着色膜の色は、特に制限されず、例えば、黒である。前記着色膜は、例えば、塗膜であり、塗料により形成できる。前記塗料は、特に制限されず、例えば、液体塗料でもよいし、粉体塗料でもよい。前記塗料は、例えば、塗布および／または固化することによって、前記塗膜を形成できる。前記塗布方法は、例えば、スプレー塗布、スクリーン印刷等があげられる。前記固化方法は、例えば、前記液体塗料の乾燥、前記塗料中の硬化成分（例えば、ラジカル重量性化合物等）の硬化、前記粉末塗料の焼き付け等があげられる。

被検出部１４１は、例えば、レンズ本体１１０の他方の表面（下面）１４０の露出面を基準として、レンズ本体１１０の内部側に位置するように配置されてもよいし、レンズ本体１１０から外部に突出するように配置されてもよい。前者の場合、例えば、レンズ本体１１０の他方の表面１４０は、凹部を有し、前記凹部内に前記着色膜が配置された形態があげられる。後者の場合、例えば、レンズ本体１００の他方の表面１４０が、フラットであり、前記フラットな表面上に、前記着色膜が配置（積層）された形態があげられる。また、後者の場合、例えば、レンズ本体１００の他方の表面１４０が、凸部を有し、前記凸部の突出した先端部に、前記着色膜が配置（積層）された形態があげられる。

前述した図１（Ｂ）、図３および図４の断面図は、レンズ本体１００の他方の表面（下面）１４０が凹部を有し、前記凹部内に着色膜等が配置されて、被検出部１４１を形成している形態の一例である。図８の断面図に、レンズ本体１００の他方の表面が、凸部を有し、前記凸部の突出した先端部に前記着色膜等が配置されて、前記被検出部を形成している形態を示す。図８（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、レンズ本体１１０の他方の表面１４０が凸部１４２を有し、凸部１４２に被検出部１４１が設けられている以外は、前記図１（Ｂ）、図３および図４のマーカと同様である。

被検出部１４１は、例えば、光学的に区別可能であればよい。光学的に区別可能とは、例えば、被検出部１４１が、それ以外の領域と比較して、光学的に有意な差をもって検出できることを意味する。光学的に有意な差とは、例えば、光学的な特性について有意な差を有していることを意味する。前記光学的な特性とは、例えば、明度、彩度、色相等の色合い、輝度等の光の強さ等があげられる。前記光学的な有意な差は、例えば、目視で確認可能な差でもよいし、カメラ等の光学的な検出装置で確認可能な差でもよい。また、被検出部１４１が、例えば、蛍光を発する場合、ＵＶランプの照射等の操作によって、確認可能な差でもよい。

被検出部１４１により形成される模様は、何ら制限されない。前記模様が、例えば、前記縞模様の場合、縞模様を形成する色の濃さは、例えば、同じでもよいし、濃淡であってもよい。

マーカ１００を、例えば、白色の物体の上に置いた場合、マーカ１００のレンズ本体１１０の上面から入射した光のうち、被検出部１４１に到達した光は、被検出部１４１（例えば、黒色の着色膜）に吸収され、それ以外の光は、レンズ本体１１０を透過して、前記物体の表面で反射する。このため、レンズ本体１１０の上面には、白色の背景上に、被検出部１４１の像（例えば、黒色の線）が投影される。

本発明のマーカは、前述のように、前記レンズユニットのピッチと、前記被検出部のピッチとが異なる状態において、前記レンズユニットが前記集光部と前記非集光部とを有していればよく、各部位の大きさは特に制限されない。本発明のマーカにおいて、各部位の大きさは、例えば、前記レンズユニットの大きさを設定することによって、適宜設定することができる。以下に、本発明のマーカの大きさを例示するが、例示であって、本発明は、これらには制限されない。

つぎに、図１の本発明のマーカを使用した場合における、光線（視覚方向）のプラスの角度への傾斜によって変化する像と、光線のマイナスの角度への傾斜によって変化する像とについて、図２を用いて説明する。図２において、マーカは、図１のマーカ１００である。

まず、本発明の対比として、前記非集光部を有さず、凸状の集光部を有するレンズユニットが連続して配置されている従来のマーカについて、図７を用いて説明する。図７（Ａ）および（Ｂ）は、従来のマーカ３００の断面図である。マーカ３００は、複数のレンズユニット３１１を有するレンズ本体３１０を含み、複数のレンズユニット３１１は、平面方向（幅方向）において連続的に配置されている。レンズユニット３１１の表面は、非集光部を有しておらず、集光部３１１となる凸部を有している。マーカ３００は、レンズユニット３１１の表面が、非集光部を有しておらず、集光部３１１を有する以外は、図１のマーカ１００と同様である。つまり、例えば、被検出部１４１の条件、レンズユニットの全体の条件等は、マーカ１００と同様である。

図７の各図において、レンズ本体３１０に対して垂直に交差する実線は、法線（０°）である。図７においては、便宜上、幅方向Ｘにおける上流側への傾斜を、プラスの角度への傾斜とし、幅方向Ｘにおける下流側への傾斜を、マイナスの角度への傾斜として、説明する。

マーカ３００のレンズ本体３１０の上面から光が入射すると、集光部３２１から光が収束し、その焦点に被検出部１４１が存在する場合、その被検出部１４１の像が、レンズ本体３１０の上面に投影されることになる。

図７（Ａ）は、マーカ３００に対する光線を、法線（０°）からプラスの角度に傾斜させた場合における、レンズ本体３１０に投影される像の変化を示す断面図である。図７（Ａ）において、一段目の図は、光線が法線と同じ状態、つまり傾斜角度が０°の断面図であり、二段目の図は、光線が、法線からプラスの傾斜角度（＋θ_１°）で傾斜した状態の断面図であり、三段目の図は、光線が、法線からさらにプラスの傾斜角度（＋θ_２°、＋θ_２°＞＋θ_１°）で傾斜した状態の断面図である。

一段目（０°）に示すように、傾斜角度が０°の場合、前述の像が投影される条件を満たすのは、上流側から７番目、８番目および９番目のレンズユニットであり、これらのレンズユニットに、３つの像が連続した状態で投影される。そして、二段目（＋θ_１°）に示すように、光線を、矢印方向にプラスの傾斜角度で傾斜させた場合、前述の像が投影される条件を満たすのは、傾斜角度０°よりも上流側の５番目、６番目、７番目のレンズユニットであり、これらのレンズユニットに３つの像が連続した状態で投影される。さらに、三段目（＋θ_２°）に示すように、二段目よりも大きな傾斜角度に傾斜させた場合、前述の像が投影される条件を満たすのは、傾斜角度＋θ_１°よりも上流側の２番目、３番目、４番目のレンズユニットであり、これらのレンズユニットに３つの像が連続した状態で投影される。これらの図から、傾斜角度をプラス方向に傾斜させていくことによって、投影される像が、同じ幅で、上流側に移動していくことがわかる。

他方、図７（Ｂ）は、マーカ３００に対する光線を、法線（０°）からマイナスの角度に傾斜させた場合における、レンズ本体３１０に投影される像の変化を示す断面図である。図７（Ｂ）において、一段目の図は、図７（Ａ）と同じであり、光線が法線と同じ状態、つまり傾斜角度が０°の断面図であり、二段目の図は、光線が、法線からマイナスの傾斜角度（−θ_１°）で傾斜した状態の断面図であり、三段目の図は、光線が、法線からさらにマイナスの傾斜角度（−θ_２°、｜−θ_２°｜＞｜−θ_１°｜）で傾斜した状態の断面図である。

一段目（０°）に示すように、傾斜角度が０°の場合、前述のように、上流側から７番目、８番目および９番目のレンズユニットに、３つの像が連続した状態で投影される。そして、二段目（−θ_１°）に示すように、光線を、矢印方向にマイナスの傾斜角度で傾斜させた場合、前述の像が投影される条件を満たすのは、傾斜角度０°とは異なる上流側から１番目、２番目、９番目のレンズユニットであり、これらのレンズユニットに像が投影される。一段目（０°）から二段目（−θ_１°）への傾斜角度の増加にしたがって、像は、下流側に移動し、下流側末端まで到達すると、再度上流側から新たな像が現れる。このため、二段目（−θ_１°）では、９番目のレンズユニットに一つの像が投影され、１番目と２番目のレンズユニットに、２つの像が連続した状態で投影される。さらに、三段目（−θ_２°）に示すように、二段目よりも大きな傾斜角度に傾斜させた場合、傾斜角度−θ_１°とは異なる上流側から３番目、４番目、５番目のレンズユニットであり、これらのレンズユニットに、３つの像が連続した状態で投影される。これらの図から、傾斜角度をマイナス方向に傾斜させていくことによって、投影される像が、同じ幅で、下流側に移動して、さらに上流側から現れることがわかる。

そして、図７（Ａ）のプラスの角度に傾斜した場合の像と、図７（Ｂ）のマイナスの角度に傾斜した場合の像とを比較する。すると、前者の場合も後者の場合も、レンズ本体３１０の表面に、同じ幅の像が現れ、前記幅は変化することなく、下流側から上流側、または下流側から上流側に移動する。このため、プラスの角度に傾斜した場合とマイナスの角度に傾斜した場合に、同じ位置に像が現れ、且つ、その像は同じ幅である。したがって、ある位置における像が、プラスの角度に傾斜した結果の像であるのか、マイナスの角度に傾斜した結果の像であるのかを判断することは困難である。

つづいて、本発明のマーカについて、図２を用いて説明する。図２の各図において、レンズ本体１１０に対して垂直に交差する実線は、法線（０°）である。図２においては、便宜上、幅方向Ｘにおける上流側への傾斜を、プラスの角度への傾斜とし、幅方向Ｘにおける下流側への傾斜を、マイナスの角度への傾斜として、説明する。

マーカ１００のレンズ本体１１０の上面から光が入射すると、集光部１２１から光が収束し、その焦点に被検出部１４１が存在する場合、その被検出部１４１の像が、レンズ本体１１０の上面に投影されることになる。

図２（Ａ）は、マーカ１００に対する光線を、法線（０°）からプラスの角度に傾斜させた場合における、レンズ本体１１０に投影される像の変化を示す断面図である。図２（Ａ）において、一段目の図は、光線が法線と同じ状態、つまり傾斜角度が０°の断面図であり、二段目の図は、光線が、法線からプラスの傾斜角度（＋θ_１°）で傾斜した状態の断面図であり、三段目の図は、光線が、法線からさらにプラスの傾斜角度（＋θ_２°、＋θ_２°＞＋θ_１°）で傾斜した状態の断面図である。

一段目（０°）に示すように、傾斜角度が０°の場合、前述の像が投影される条件を満たすのは、上流側から７番目、８番目および９番目のレンズユニットであり、これらのレンズユニットに３つの像が不連続に投影される。そして、二段目（＋θ_１°）に示すように、光線を、矢印方向にプラスの傾斜角度で傾斜させた場合、前述の像が投影される条件を満たすのは、傾斜角度０°よりも上流側の５番目、６番目、７番目のレンズユニットであり、これらのレンズユニットに３つの像が不連続に投影される。さらに、三段目（＋θ_２°）に示すように、二段目よりも大きな傾斜角度に傾斜させた場合、前述の像が投影される条件を満たすのは、傾斜角度＋θ_１°よりも上流側の２番目、３番目、４番目のレンズユニットであり、これらのレンズユニットに３つの像が不連続に投影される。これらの図から、傾斜角度をプラス方向に傾斜させていくことによって、投影される像が、移動していくことがわかる。

他方、図２（Ｂ）は、マーカ１００に対する光線を、法線（０°）からマイナスの角度に傾斜させた場合における、レンズ本体１１０に投影される像の変化を示す断面図である。図２（Ｂ）において、一段目の図は、図２（Ａ）と同じであり、光線が法線と同じ状態、つまり傾斜角度が０°の断面図であり、二段目の図は、光線が、法線からマイナスの傾斜角度（−θ_１°）で傾斜した状態の断面図であり、三段目の図は、光線が、法線からさらにマイナスの傾斜角度（−θ_２°、｜−θ_２°｜＞｜−θ_１°｜）で傾斜した状態の断面図である。

一段目（０°）に示すように、傾斜角度が０°の場合、前述のように、上流側から７番目、８番目および９番目のレンズユニットに３つの像が不連続に投影される。そして、二段目（−θ_１°）に示すように、光線を、矢印方向にマイナスの傾斜角度で傾斜させた場合、前述の像が投影される条件を満たすのは、傾斜角度０°とは異なる上流側から１番目、２番目、９番目のレンズユニットであり、これらのレンズユニットに像が不連続に投影される。一段目（０°）から二段目（−θ_１°）への傾斜角度の増加にしたがって、像は、下流側に移動し、下流側末端まで到達すると、再度上流側から新たな像が現れる。このため、二段目（−θ_１°）では、９番目のレンズユニットに一つの像が投影され、１番目と２番目のレンズユニットに、２つの像が不連続に投影される。さらに、三段目（−θ_２°）に示すように、二段目よりも大きな傾斜角度に傾斜させた場合、傾斜角度−θ_１°とは異なる上流側から３番目、４番目、５番目のレンズユニットであり、これらのレンズユニットに像が不連続に投影される。これらの図から、傾斜角度をマイナス方向に傾斜させていくことによって、投影される不連続の像が、下流側に移動して、さらに上流側から現れることがわかる。

そして、図２（Ａ）のプラスの角度に傾斜した場合の像と、図２（Ｂ）のマイナスの角度に傾斜した場合の像とを比較する。図２（Ａ）の二段目（＋θ_１°）と図２（Ｂ）の二段目（−θ_１°）は、傾斜角度の絶対値が同じであり（｜θ_１｜°）、図２（Ａ）の三段目（＋θ_２°）と図２（Ｂ）の三段目（−θ_２°）も、傾斜角度の絶対値が同じである（｜θ_２｜°）。しかし、プラスの傾斜角度（＋θ_１°）の像の幅と比較して、マイナスの傾斜角度（−θ_１°）の像の幅は狭くなっている。さらに、プラスの傾斜角度（＋θ_２°）の像と比較して、マイナスの傾斜角度（−θ_２°）の像の幅は、顕著に狭くなっており、マイナスの傾斜角度（−θ_２°）の像の幅は、プラスの傾斜角度（＋θ_２°）の約１／３程度にすぎない。

本実施形態のマーカ１００においても、従来のマーカ３００と同様に、プラスの角度に傾斜した場合およびマイナスの角度に傾斜した場合、像が投影されると、その像は、上流側または下流側に移動していく。しかしながら、本実施形態のマーカ１００は、従来のマーカ３００とは異なり、プラスの角度に傾斜した場合における像の幅と、マイナスの角度に傾斜した場合における像の幅が、全く異なっている。具体的には、マーカ１００の像の幅は、例えば、マイナスの角度が大きくなる程、傾斜角度０°と比較して、小さくなっていき、プラスの角度が大きくなる程、傾斜角度０°と比較して、大きくなっていく。像の幅は、例えば、相対的に大きい程、検出において、前述のような光学的な特性が有意となり、コントラストがより強くなる。このため、マーカ１００においては、プラスの角度に傾斜した場合と、マイナスの角度に傾斜した場合とで、同じ位置に像が投影されても、像の幅が全く異なるため、プラスの角度で投影された像であるか、マイナスの角度で投影された像であるかを判別することが可能である。つまり、本実施形態のマーカ１００であれば、投影される像の位置および光学的特性等から、光線の傾斜方向、さらに任意で傾斜角度を判断することも可能といえる。

本発明のマーカは、前述のように、例えば、プラスの角度に傾斜した場合とマイナスの角度に傾斜した場合とにおいて、それぞれの像から光線方向（視覚方向）を判別することができる。これは、例えば、一方の方向からの像の検出が、その逆方向からの像の検出と比較して、光学的に有意な差を有していることによる。このため、本発明のマーカは、例えば、一方向とその逆方向の両方において、同様に像を検出できる双方向視認性ではなく、一方向において、その逆方向よりも有意に像を検出できることから、一方向視認性のマーカということもできる。なお、前述のように、一方向視認性とは、逆方向における視認ができないことを意味するものではない。

［実施形態２］
実施形態２は、本発明のマーカと二次元パターンコードとを有する本発明のマーカセットの例である。

前記マーカセットは、例えば、さらに、基板を含み、前記基板に、前記２次元パターンコードと、前記マーカとが配置されている。また、前記マーカセットは、例えば、少なくとも２つのマーカを含み、少なくとも１つのマーカが、一方向視認性の前記マーカであり、少なくとも１つの他のマーカが、双方向視認性マーカである。前記マーカセットにおいて、例えば、前記２次元パターンコードは、ＡＲマーカである。

具体例として、図５（Ａ）〜（Ｄ）に、本実施形態のマーカセットの例を示す。

図５（Ａ）は、前記実施形態１の図１のマーカ１００と、二次元パターンコードとを有するマーカセットの平面図である。図５（Ａ）において、矢印Ｘは、図１と同様の幅方向Ｘを示し、矢先は、上流側から下流側に向かう方向であることを示す。

二次元パターンコードは、特に制限されず、例えば、ＡＲマーカ、ＱＲマーカ等があげられる。ＡＲマーカは、例えば、ARToolKit、ARTag、CyberCode、ARToolKitPlus等があげられる。

図５（Ａ）のマーカセットによれば、ＡＲマーカの検出とともに、マーカ１００を検出することによって、光線（視覚方向）の傾斜方向や角度を判断することができる。

図５（Ｂ）は、前記図５（Ａ）の形態が、さらに、一方向視認性のマーカ１００に対する双方向視認性のマーカ３００を有するマーカセットの平面図である。一方向視認性マーカ１００と双方向視認性マーカ３００とは、上流側から下流側に向かう幅方向Ｘが平行になった状態で、配置されている。

双方向視認性のマーカ３００の一例を、図６の断面図に示す。図６において、マーカ３００は、レンズユニット３１１の表面が、非集光部を有しておらず、集光部３２１となる凸部を有している以外は、一方向視認性のマーカ１００と同様である。つまり、例えば、被検出部１４１の条件、レンズユニット３１１の全体の条件等は、マーカ１００と同様である。また、マーカ３００は、例えば、前記図８に示す一方向視認性マーカ１００と同様に、例えば、下面が凸部を有し、前記凸部の突出した先端部に前記着色膜等が配置されて、被検出部１４１を形成する形態でもよい。

図５（Ｂ）のマーカセットによれば、一方向視認性のマーカ１００と双方向性視認性のマーカ３００とが、同方向となるように、平行に配置されている。そして、一方向視認性のマーカ１００は、前述のように、非集光部１２２を有することによって、得られる像から、光線がプラスの角度に傾斜しているか、マイナスの角度に傾斜しているかを判別できる。したがって、前記マーカセットについて、一方向視認性のマーカ１００と双方向視認性のマーカ３００とを検出することによって、例えば、両者から同じ像が検出された場合には、プラスの角度への傾斜と判断し、両者から異なる像が検出された場合には、マイナスの角度への傾斜と判断することができる。

図５（Ｂ）において、マーカ１００とマーカ３００は、二次元パターンコード２００を挟んで配置されているが、これには制限されず、例えば、二次元パターンコード２００のいずれかの脇に、両者が平行に配置されてもよい。

図５（Ｃ）は、前記図５（Ｂ）の形態が、さらに、もう一対の、一方向視認性のマーカ１００と、それに対する双方向視認性のマーカ３００とを有するマーカセットの平面図である。

図５（Ｃ）のマーカセットによれば、例えば、紙面において、上下方向の傾斜だけでなく、左右方向の傾斜についても、判断することができる。

図５（Ｄ）は、前記図５（Ｃ）の形態が、さらに、四隅に、検出位置を特定するための目印（マーク）４００を有するマーカセットの平面図である。

図５（Ｄ）のマーカセットによれば、例えば、検出すべき領域を目印４００によって容易に特定することができる。検出方法が、カメラ等の光学装置の場合、例えば、目印４００を検出することによって、四隅の目印４００で囲まれた領域を、検出すべき領域として特定することができる。

以上のように、本発明のマーカは、前記レンズユニットが、集光部と非集光部とを有することによって、例えば、視覚方向が、法線を基準としてプラスの角度に傾斜しているのか、法線を基準としてマイナスの角度に傾斜しているのかを判別することができる。本発明のマーカの用途は、特に限定されず、例えば、ＡＲやロボティクスの分野において、物体の位置や姿勢等を認識するために、幅広く利用できる。

１００、３００ マーカ
１１０、３１０ レンズ本体
１１１、３１１ レンズユニット
１２１、３２１ 集光部
１２２ 非集光部
１４１ 被検出部
１４１’ 像
１４２ 凸部
２００ 二次元パターンコード
３００ 双方向視認性マーカ

Claims (7)

1. 複数のレンズユニットを有するレンズ本体を含み、
   前記複数のレンズユニットは、
   平面方向において連続的に配置され、
   前記各レンズユニットは、それぞれ、
   前記レンズ本体の一方の表面側に、前記レンズユニットが連続する配置方向に向かって、集光部と非集光部とを有し、
   前記レンズ本体は、
   前記レンズ本体の他方の表面側に、前記一方の表面側から検出可能な複数の被検出部を有し、
   前記複数のレンズユニットのピッチと、前記複数の被検出部のピッチとが異なる
   ことを特徴とするマーカ。
2. 前記レンズユニットにおいて、前記集光部の表面は、凸面状であり、前記非集光部の表面は、平面状または凹面状である、請求項１記載のマーカ。
3. 前記レンズユニットは、その凸部の一部が欠失したシリンドリカルレンズであり、
   前記凸部における前記欠失領域が、前記非集光部であり、前記凸部におけるその他の領域が、前記集光部である、請求項１または２記載のマーカ。
4. 前記レンズユニットは、厚み方向の断面において、前記配置方向における前記集光部の長さ（Ｃ）と、前記配置方向における前記非集光部の長さ（ＮＣ）との比（Ｃ：ＮＣ）が、１：１〜３：１である、請求項１から３のいずれか一項に記載のマーカ。
5. 前記レンズ本体は、前記レンズ本体の他方の表面側に、複数の凹部を有し、
   前記各凹部は、その内部に、前記被検出部として着色膜を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載のマーカ。
6. 前記レンズ本体は、前記複数のレンズユニットの一体成形品である、請求項１から５のいずれか一項に記載のマーカ。
7. 前記レンズ本体は、射出成形品である、請求項１から６のいずれか一項に記載のマーカ。
   
   
   

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