JP2019074332A - Marker - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マーカに関する。 The present invention relates to a marker.
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)。 In the fields of Augmented Reality (hereinafter, also referred to as “AR”) and robotics, so-called visual recognition markers are used to recognize the position, posture, and the like of an object. As the marker, for example, a marker in which a lenticular lens is disposed on a black stripe pattern is reported (Patent Document 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(レンズ部ともいう)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、前記レンズ部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。 The lenticular lens is generally a lens body in which cylindrical lenses obtained by dividing a cylinder in the axial direction are continuously arranged such that the axial direction is parallel. In the marker, a cylindrical lens (also referred to as a lens portion) having a convex portion extending in the axial direction is parallel to the axial direction and the black line direction of the stripe pattern, and the pitch is the lens portion And are arranged and formed on the striped pattern so as to be different from the pitch of. With such a structure, when the marker is viewed by a camera or the like from the convex portion side of the lenticular lens, an image of the pattern projected on the lenticular lens is detected by movement or deformation depending on the visual direction. . For this reason, the visual direction can be known from the detected image, and it is possible to recognize the position, posture, etc. of the object as described above.
しかしながら、前記マーカの各レンズ部において、光軸の傾斜によって、収差が発生し、前記被検出部の像をクリアに現出できない場合がある。 However, in each lens unit of the marker, the tilt of the optical axis may cause an aberration, and the image of the detected unit may not appear clear.
そこで、本発明は、光軸の傾斜による、各レンズ部における収差の発生を抑制し、前記被検出部からの像をクリアに現出させ、検出できるマーカの提供を目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a marker capable of suppressing the occurrence of aberration in each lens unit due to the inclination of the optical axis, making the image from the detected unit appear clearly, and detecting it.
前記目的を達成するために、本発明のマーカは、
レンズ本体を含み、
前記レンズ本体は、
一方の表面側において、平面方向に連続的に配置された複数のレンズ部を有し、
他方の表面側において、前記一方の表面側から検出可能であり、且つ、前記各レンズ部に対応する複数の被検出部を有し、
前記複数のレンズ部のピッチと、前記複数の被検出部のピッチとが、異なり、
前記複数のレンズ部は、
それぞれ、中心軸方向に対して、0°を超える傾きを有する表面全域が光学機能部であり、
任意のレンズ部を基準レンズ部として、上流側のレンズ部群と下流側のレンズ部群とを含み、
前記上流側のレンズ部群および前記下流側のレンズ部群は、
各レンズ部が、中心軸に対して、左右非対称な非球面形状であり、
前記各レンズ部は、
それぞれの断面形状により、対応する各被検出部に光が集光することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the marker of the present invention is
Including the lens body,
The lens body is
On one surface side, it has a plurality of lens parts arranged continuously in the plane direction,
In the other surface side, it has a plurality of detected parts which can be detected from the one surface side and correspond to the respective lens parts,
The pitches of the plurality of lens portions and the pitches of the plurality of detected portions are different,
The plurality of lens portions are
Each of the entire surface having an inclination of more than 0 ° with respect to the central axis direction is an optical function unit,
An optional lens unit as a reference lens unit, including an upstream lens unit group and a downstream lens unit group;
The upstream lens unit group and the downstream lens unit group are
Each lens portion has an aspheric shape that is asymmetrical with respect to the central axis,
Each lens unit is
It is characterized in that the light is condensed on each corresponding detection target according to each cross-sectional shape.
本発明のマーカは、前述のように、前記基準レンズ部、前記上流側レンズ部群および前記下流側レンズ部群の断面形状によって、対応する各被検出部へ光を集光させることにより、光軸の傾斜による、各レンズ部における収差の発生を抑制し、前記被検出部からの像をクリアに現出させ、マーカの検出精度を向上することができる。 In the marker of the present invention, as described above, the light is collected by focusing the light on the corresponding detected portions according to the cross-sectional shapes of the reference lens portion, the upstream lens portion group, and the downstream lens portion group. It is possible to suppress the occurrence of aberration in each lens unit due to the inclination of the axis, make the image from the detected unit appear clearly, and improve the detection accuracy of the marker.
本発明のマーカは、例えば、前記連続的な配置方向に対する垂直方向の断面において、前記上流側レンズ部群は、各レンズ部が、それぞれ異なる非球面形状であり、前記下流側レンズ部群は、各レンズ部が、それぞれ異なる非球面形状である。 In the marker according to the present invention, for example, in the cross section in the direction perpendicular to the continuous arrangement direction, each lens portion of the upstream side lens portion group has a different aspheric shape, and the downstream side lens portion group Each lens portion has a different aspheric shape.
本発明のマーカは、例えば、前記レンズ部のピッチが、等ピッチである。 In the marker of the present invention, for example, the pitch of the lens units is equal.
本発明のマーカは、例えば、前記レンズ部のピッチが、前記被検出部のピッチよりも大きい。 In the marker of the present invention, for example, the pitch of the lens unit is larger than the pitch of the detection target.
本発明のマーカは、例えば、前記上流側レンズ部群および前記下流側レンズ部群において、各レンズ部は、それぞれ、前記基準レンズ部に近い半分の表面の曲率半径Rnと、前記基準レンズ部から遠い半分の表面の曲率半径Rfとが、Rn>Rfの関係を満たす。 In the marker according to the present invention, for example, in each of the upstream lens unit group and the downstream lens unit group, each lens unit has a curvature radius R n of a surface close to the reference lens unit and the reference lens unit And the radius of curvature R f of the surface of the far half satisfy the relationship of R n > R f .
本発明のマーカは、例えば、前記レンズ部のピッチが、前記被検出部のピッチよりも小さい。 In the marker of the present invention, for example, the pitch of the lens unit is smaller than the pitch of the detection target.
本発明のマーカは、例えば、前記上流側レンズ部群および前記下流側レンズ部群において、各レンズ部は、それぞれ、前記基準レンズ部に近い半分の表面の曲率半径Rnと、前記基準レンズ部から遠い半分の表面の曲率半径Rfとが、Rn<Rfの関係を満たす。 In the marker according to the present invention, for example, in each of the upstream lens unit group and the downstream lens unit group, each lens unit has a curvature radius R n of a surface close to the reference lens unit and the reference lens unit And the radius of curvature R f of the surface far from the point satisfy the relationship of R n <R f .
本発明のマーカは、例えば、前記上流側レンズ部群および前記下流側レンズ部群において、各レンズ部の曲率半径Ruと、前記基準レンズ部の曲率半径Rsとの差(Ru−Rs)の絶対値が、前記基準レンズから離れる程、大きくなる。 The marker according to the present invention is, for example, a difference between a curvature radius R u of each lens portion and a curvature radius R s of the reference lens portion in the upstream lens portion group and the downstream lens portion group (R u −R The absolute value of s ) increases with distance from the reference lens.
本発明のマーカは、例えば、前記レンズ部が、シリンドリカルレンズである。 In the marker of the present invention, for example, the lens unit is a cylindrical lens.
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。 Next, an embodiment of the present invention will be described using the drawings. The present invention is not limited or limited at all by the following embodiments. In each figure, the same reference numerals are given to the same parts. In the drawings, for convenience of explanation, the structure of each part may be appropriately simplified and shown, and the dimensional ratio etc. of each part is not limited to the conditions of the drawing.
[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におけるレンズ本体の一例を示す。図1(A)は、マーカ1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1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において、便宜上、矢印Xを幅方向、矢印Yを長さ方向、矢印Zを厚み方向という。方向Xにおいて、左側に向かうX1方向を、上流といい、右側に向かうX2方向を、下流という。図1(B)において、Z方向の点線Cは、各レンズ部の中心軸を示す。中心軸とは、各レンズ部において、幅方向Xにおける中心を通る厚み方向の軸である。
Embodiment 1
Embodiment 1 is an example of the marker of the present invention. FIG. 1 shows an example of the lens body in the marker of this embodiment. FIG. 1A is a plan view of the marker 1, and FIG. 1B is a cross-sectional view of the marker 1 viewed from the I-I direction of FIG. In FIG. 1 (B), hatches representing cross sections are omitted in consideration of legibility. The same applies to the other cross-sectional views below. In FIG. 1, for convenience, the arrow X is referred to as a width direction, the arrow Y is referred to as a length direction, and the arrow Z is referred to as a thickness direction. In the direction X, the X1 direction toward the left is referred to as the upstream, and the X2 direction toward the right is referred to as the downstream. In FIG. 1B, a dotted line C in the Z direction indicates the central axis of each lens unit. The central axis is an axis in the thickness direction passing through the center in the width direction X in each lens portion.
図1(A)および(B)に示すとおり、マーカ1は、レンズ本体10を含む。レンズ本体10は、一方の表面側、すなわち、図1(B)における上面側において、平面方向に連続的に配置された複数のレンズ部を有し、他方の表面側、すなわち、図1(B)における下面側において、前記一方の表面側から検出可能であり、且つ、各レンズ部に対応する複数の被検出部を有する。本発明のマーカは、前記複数のレンズ部を、以下のような断面形状とすることによって、対応する各被検出部に光が集光することがポイントであって、その他の構成等は、何ら制限されない。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the marker 1 includes a
前記複数のレンズ部は、それぞれ、中心軸C方向に対して、0°を超える傾きを有する表面全域が光学機能部である。前記光学機能部であるとは、外部から到達した光を、透過または屈折させ、且つ集光させることを意味する。表面全域が光学機能部となるレンズ部は、例えば、その表面全体が、曲率を有する非球面の凸形状であればよい、前記曲率は、適宜決定できる。具体例である図1(B)のレンズ本体10は、レンズ部間に段差を有する形態である。例えば、レンズ部112bは、レンズ部112a側において、レンズ部112aとの境界において、中心軸C方向に対して0°の面を有している。この場合、レンズ部112bは、曲率を有する表面全域が光学機能部であり、前記0°の面(すなわち、曲率を有さない面)は、光学機能部ではない。また、前記中心軸C方向に対して0°の面には、例えば、製造上の誤差等により、0°を超えた形状(例えば、中心軸C方向に対する角度Dが0°<D≦3°程度の面)となる場合、すなわち、面の角度Dが0°ではないが曲率を有さない面も含まれる。そして、各レンズは、それぞれの断面形状により、対応する各被検出部に光が集光するように設計されている。
Each of the plurality of lens portions has an optical function portion over the entire surface area having an inclination of more than 0 ° with respect to the central axis C direction. The term “optical function part” means to transmit or refract and collect light arriving from the outside. The lens portion whose entire surface is an optical function portion may be, for example, an aspheric convex shape having a curvature, and the curvature may be appropriately determined. The lens
図1において、前記複数のレンズ部は、X方向、すなわち幅方向に連続的に配置されている。以下、前記複数のレンズ部の配置方向は、幅方向X、連続的な配置方向に対する垂直方向は、厚み方向Zとして説明する。 In FIG. 1, the plurality of lens units are continuously arranged in the X direction, that is, in the width direction. Hereinafter, the arrangement direction of the plurality of lens portions will be described as the width direction X, and the perpendicular direction to the continuous arrangement direction will be described as the thickness direction Z.
具体的には、前記複数のレンズ部は、任意の位置のレンズ部を基準レンズ部111とし、さらに、基準レンズ部111よりも、上流側に連続的に配置された上流側レンズ部群112と、下流側に連続的に配置された下流側レンズ部群113とを含む。基準レンズ部111と、上流側レンズ部群112と、下流側レンズ部群113とにより、レンズ本体10の一方の表面側に、レンズ面11が形成されている。
Specifically, the plurality of lens units have a lens unit at an arbitrary position as a
図1において、レンズ本体10における前記レンズ部の数は、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。例えば、前記レンズ部の数が偶数である場合、前記基準レンズは2個でもよい。また、上流側レンズ部群112におけるレンズ部の数と、下流側レンズ部群113におけるレンズ部の数は、例えば、同じでもよいし、異なってもよい。レンズ本体10におけるレンズ部の数は、特に制限されず、例えば、221個、101個、51個である。
Although the number of the lens portions in the
レンズ本体10は、例えば、前記レンズ部が、シリンドリカルレンズである。前記レンズ部は、例えば、レンチキュラレンズともいう。レンズ本体10において、各レンズ部の大きさは、特に制限されず、例えば、前記レンズ部の数、マーカ1の用途等に応じて、適宜決定できる。各レンズ部は、幅方向Xの長さW1が、例えば、1mm、0.5mm、0.37mm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の中心軸Cを通る長さ(厚み)が、例えば、1.7mm、1mm、0.6mmである。
In the
厚み方向Zの断面において、基準レンズ部111は、例えば、その中心軸Cに対して、左右対称な非球面形状であることが好ましく、その場合、その頂点は、中心軸C上となる。基準レンズ部111は、例えば、その頂点から、隣り合うレンズ部に向かうにつれて曲率半径が大きくなり、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。基準レンズ部111の曲率半径は、例えば、頂点の曲率半径で表すことができ、具体例として、0.25〜1mmの範囲である。本発明において、「対称」とは、例えば、形状が完全同一である他に、例えば、同様の機能を奏する範囲で、略同一の意味も含む。
In the cross section in the thickness direction Z, the
これに対して、厚み方向Zの断面において、上流側レンズ部群112の各レンズ部112a、112b、112c、112dおよび下流側レンズ部群113の各レンズ部113a、113b、113c、113dは、例えば、それぞれ、中心軸Cに対して、左右非対称な非球面形状である。上流側レンズ部群112は、例えば、各レンズ部が、それぞれ異なる非球面形状であり、基準レンズ部111から離れるにしたがって、形状が変化する。具体的に、上流側レンズ部群112の各レンズ部は、例えば、基準レンズ部111から離れるにしたがって、その頂点が、表面において中心軸Cとの交点よりも遠くに位置するように変化する。また、下流側レンズ部群113も同様であり、例えば、各レンズ部が、それぞれ異なる非球面形状であり、基準レンズ部111から離れるにしたがって、形状が変化する。具体的に、下流側レンズ部群113の各レンズ部は、例えば、基準レンズ部111から離れるにしたがって、その頂点が、表面において中心軸Cとの交点よりも遠くに位置するように変化する。
On the other hand, in the cross section in the thickness direction Z, the
上流側レンズ部群112および下流側レンズ部群113において、前記各レンズ部は、例えば、その頂点から、隣り合うレンズ部に向かうにつれて曲率半径が大きくなり、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。前記各レンズ部の非対称性は、例えば、基準レンズ部111に近い半分の表面の曲率半径と、基準レンズ部111に遠い半分の表面の曲率半径とにより規定でき、前記一方の曲率半径と他方の曲率半径とが異なっていればよい。前記各レンズ部において、全体の曲率半径は、例えば、レンズ部の両端部と中心軸とを通る曲線の曲率半径であり、前記一方の曲率半径と、前記他方の曲率半径とは、例えば、レンズ部の一端部から中心軸までの曲線の曲率半径である。前記一方の曲率半径および前記他方の曲率半径の大小関係は、例えば、レンズ部の形状から判断できる。
In the upstream
厚み方向Zの断面において、上流側レンズ部群112は、例えば、各レンズ部112a、112b、112c、112dの曲率半径Ruと、基準レンズ111の曲率半径Rsとの差(Ru−Rs)の絶対値が、基準レンズ111から離れる程、大きくなる。また、上流側レンズ部群112において、例えば、基準レンズ111から最も離れたレンズ部112dは、その曲率半径Ruと、前記基準レンズ部の曲率半径Rsとの差(Ru−Rs)の絶対値が、他のレンズ部112a、112b、112cよりも大きいことが好ましい。
In the cross section in the thickness direction Z, for example, the upstream-side
また、厚み方向Zの断面において、下流側レンズ部群113は、例えば、各レンズ部113a、113b、113c、113dの曲率半径Ruと、基準レンズ111の曲率半径Rsとの差(Ru−Rs)の絶対値が、基準レンズ111から離れる程、大きくなる。また、上流側レンズ部群113において、例えば、基準レンズ111から最も離れたレンズ部113dは、その曲率半径Ruと、前記基準レンズ部の曲率半径Rsとの差(Ru−Rs)の絶対値が、他のレンズ部113a、113b、113cよりも大きいことが好ましい。
Further, in the cross section in the thickness direction Z, for example, a difference between the curvature radius R u of each of the
厚み方向Zの断面において、例えば、上流側レンズ部群112の全体形状と、下流側レンズ部群113の全体形状とは、対称である。具体的には、図1(B)に示すように、基準レンズ部111を中心として、対称な位置にある上流側のレンズ部112aと下流側のレンズ部113a、レンズ部112bとレンズ部113b、レンズ部112cとレンズ部113c、レンズ部112dとレンズ部113dは、それぞれ、対称形状である。このため、上流側レンズ部群112の全体形状と、下流側レンズ部群113の全体形状とは、対称となる。本発明において、「対称」とは、例えば、形状が完全同一である他に、例えば、同様の機能を奏する範囲で、略同一の意味も含む。
In the cross section in the thickness direction Z, for example, the overall shape of the upstream side
図2に、前記レンズ部のピッチの概略を示す。図2は、図1(B)と同じ、マーカ1の断面図である。本発明のマーカにおいて、前記複数のレンズ部のピッチとは、幅方向Xにおいて、隣り合うレンズ部間のピッチP1を意味する。具体的に、「隣り合うレンズ部間のピッチP1」とは、隣り合うレンズ部におけるレンズ部の幅W1の中点の間隔であり、例えば、幅方向Xにおけるレンズ部の幅W1と同じである。上流側レンズ部群112の各レンズ部、基準レンズ部111および下流側レンズ部群113の各レンズ部のピッチP1は、例えば、同じでもよいし異なってもよく、好ましくは等ピッチである。前記複数のレンズ部のピッチを等ピッチとすることによって、本発明のマーカを視認した際、被検出部200の像の動きを、より一定にすることができる。
The outline of the pitch of the said lens part is shown in FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of the marker 1 as in FIG. 1 (B). In the marker of the present invention, the pitch of the plurality of lens portions means the pitch P1 between the adjacent lens portions in the width direction X. Specifically, “the pitch P1 between adjacent lens portions” is the distance between the midpoints of the widths W1 of the lens portions in adjacent lens portions, and is, for example, the same as the width W1 of the lens portions in the width direction X . The pitches P1 of the respective lens portions of the upstream side
レンズ本体10は、前述のように、他方の表面側、すなわち、図1(B)における下面側において、前記一方の表面側から検出可能であり、且つ、前記各レンズ部に対応する複数の被検出部200を有する。図1において、被検出部200は、レンズ本体10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200は、例えば、光学的に検出可能な像として、レンズ本体10の上面側に投影され、光学的に検出できる。本発明における被検出部の形状は、これに限定されず、被検出部200の形状は、例えば、点(ドット)が、長さ方向Yに整列された形状でもよい。
As described above, the
図2に、被検出部200のピッチP2の概略を、合わせて示す。複数の被検出部200のピッチは、前記複数のレンズ部のピッチP1と異なる。前記複数の被検出部200のピッチとは、幅方向Xにおいて、隣り合う被検出部200間のピッチP2を意味する。具体的に、「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200の中心間の距離である。被検出部200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。複数の被検出部200のピッチP2は、例えば、同じでもよいし異なってもよく、好ましくは等ピッチである。
The outline of the pitch P2 of the to-
被検出部200の幅方向Xの幅W2は、特に制限されず、例えば、45μm、30μm、10μmである。被検出部200の幅は、例えば、隣り合うレンズ部間のピッチP1に応じて、適宜決定できる。被検出部200の幅W2と、レンズ部間のピッチP1との比は、例えば、1:200〜1:5である。被検出部200の幅W2は、前記レンズ部間のピッチP1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、より向上できる。
The width W2 in the width direction X of the
本実施形態のマーカは、例えば、基準レンズ部111の中心軸C上に、基準レンズ部111の頂点を有し、且つ、基準レンズ部111に対応する被検出部200を有する。このため、本実施形態のマーカは、例えば、前記マーカに対して正対した方向、すなわち、基準レンズ111の中心軸Cを光軸(0°)とする方向から、前記マーカを観察すると、基準レンズ111に対応する被検出部200の像が観察される。
The marker of the present embodiment has, for example, an apex of the
本発明のマーカにおいて、「複数のレンズ部のピッチ」と「複数の被検出部のピッチ」とは、異なる。このため、基準レンズ111の中心軸Cを基準として、任意のピッチP1で、他のレンズ部が、上流側と下流側とに連続して配置され、ピッチP1とは異なる任意のピッチP2で、他の被検出部が、上流側と下流側とに連続して配置される。前記レンズ部のピッチP1は、例えば、被検出部200のピッチP2より、大きくてもよいし、被検出部200のピッチP2より、小さくてもよい。
In the marker of the present invention, the “pitch of the plurality of lens portions” and the “pitch of the plurality of detected portions” are different. Therefore, with reference to the central axis C of the
前記レンズ部のピッチP1が、被検出部200のピッチP2よりも大きい場合、例えば、上流側レンズ部群112および下流側レンズ部群113において、各レンズ部は、それぞれ、基準レンズ部111に近い半分の表面の曲率半径Rnと、基準レンズ部111から遠い半分の表面の曲率半径Rfとが、Rn>Rfの関係を満たすことが好ましい。
When the pitch P1 of the lens units is larger than the pitch P2 of the
他方、前記レンズ部のピッチP1が、被検出部200のピッチP2よりも小さい場合、例えば、上流側レンズ部群112および下流側レンズ部群113において、各レンズ部は、それぞれ、基準レンズ部111に近い半分の表面の曲率半径Rnと、基準レンズ部111から遠い半分の表面の曲率半径Rfとが、Rn<Rfの関係を満たすことが好ましい。
On the other hand, when the pitch P1 of the lens units is smaller than the pitch P2 of the
レンズ本体10は、例えば、別個に調製された複数のレンズユニット、すなわち、前記レンズ部を有するレンズユニットを、連結することで形成してもよいし、一体成形品でもよい。レンズ本体10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10において、複数のレンズ部は、隣り合うレンズ部と隙間なく連結していることが好ましい。
The
レンズ本体10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。
The
レンズ本体10の大きさは、特に制限されず、例えば、前記レンズ部の数、マーカ1の用途等に応じて、適宜決定できる。レンズ本体10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、中心軸Cを通る厚み方向Zの長さ(厚み)が、例えば、1mm、0.6mm、1.7mmである。
The size of the
マーカ1において、被検出部200は、前記一方の表面側から、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、塗布する、または塗布後に定着させることによって、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。前記定着方法は、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。
In the marker 1, the
被検出部200は、例えば、レンズ本体10の他方の表面側の露出面を基準として、レンズ本体10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10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10の前記他方の表面は、内部に凹む凹部を有し、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10の前記他方の表面が、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10の前記他方の表面が、凸部を有し、前記凸部の突出した先端部に、前記着色膜が配置(積層)された形態があげられる。
The to-
前述した図1(B)の断面図は、レンズ本体10の前記他方の表面(下面)が前記凹部を有し、前記凹部内に着色膜等が配置されて、被検出部200を形成している形態の一例である。
In the cross-sectional view of FIG. 1B described above, the other surface (lower surface) of the
被検出部200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200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200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。
The detected
被検出部200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。
The pattern formed by the
マーカ100を、例えば、白色の物体の上に置いた場合、マーカ1のレンズ本体10の上面から入射した光のうち、被検出部200に到達した光は、被検出部200(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10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10の上面には、白色の背景上に、被検出部200の像(例えば、黒色の線)が投影される。
When the marker 100 is placed on a white object, for example, among the light incident from the upper surface of the
つぎに、本実施形態1のマーカを使用した場合における、被検出部200の像について、図3〜図6を用いて説明する。図3は、図1のマーカ1のうち、基準レンズ部111と上流側レンズ部群112とを含む領域の断面図である。なお、図3において、各レンズ部は、図1と同じ位置に被検出部を有するが、便宜上、図示していない。また、図3において、下流側レンズ部113は、割愛するが、基準レンズ部111を中心として、上流側レンズ部112と対称であり、図1と同様である。
Next, an image of the
マーカ1において、基準レンズ部111は、その中心軸C上に、頂点を有し、且つ、対応する被検出部200を有しており、中心軸Cと同軸方向の光軸(0°)用のレンズであり、レンズ部112a、レンズ部112b、レンズ部112c、レンズ部112dは、それぞれ、中心軸Cから所定角度傾斜した光軸(5°、10°、15°、20°)用のレンズである。
In the marker 1, the
図6は、基準レンズ部111、および上流側レンズ部群112の各レンズ部112a、112b、112c、112dについて、厚み方向の断面における、曲面形状を示すグラフである。図6(A)は、各レンズ部の全体の曲面形状を示すグラフであり、図6(B)は、各レンズ部の中心軸C周辺(中心部)の曲面形状を示すグラフである。図6において、グラフのX軸は、幅方向Xの形状を示し、ゼロの位置は、前記レンズ部の中心軸Cであり、グラフのY軸は、厚み方向Zの形状を示す。図6(A)および(B)に示すように、光軸0°用の基準レンズ部111は、中心軸Cに対して左右対称の非球面形状(曲面形状)を有している。他方、図6(A)および(B)に示すように、光軸が5°、10°、15°、20°と傾斜にするにつれて、レンズ部112a、112b、112c、レンズ部112dは、頂点が、中心軸Cとの交点より遠くに位置し、且つ、基準レンズ部111と比較して、基準レンズ部111に近い曲面は、曲率半径が小さくなり、基準レンズ部111に遠い曲面は、曲率半径が大きくなっている。
FIG. 6 is a graph showing a curved surface shape in a cross section in the thickness direction for the
そして、図3に示すように、マーカ1に、光軸0°の光が到達すると、基準レンズ部111は、対応する被検出部200に光を集光させ、光軸5°の光が到達すると、レンズ部112aは、その表面で光を屈折し、対応する被検出部に光を集光させ、光軸10°の光が到達すると、レンズ部112bは、その表面で光を屈折し、対応する被検出部に光を集光させ、光軸15°の光が到達すると、レンズ部112cは、その表面で光を屈折し、対応する被検出部に光を集光させ、光軸20°の光が到達すると、レンズ部112dは、その表面で光を屈折し、対応する被検出部に光を集光させる。前述のように、マーカ1は、光軸に応じて、厚み方向の断面における各レンズ部の曲面を変え、前記各レンズ部が対応する被検出部200に、光が集光するように設計されている。このため、このように前記各レンズ部において、収差の発生を抑制し、より良い精度で、被検出部200の像を現出し、検出できる。
Then, as shown in FIG. 3, when the light at the
他方、厚み方向の断面において、前記複数のレンズ部を、全て基準レンズ部111と同じ形状としたマーカの場合、前記本実施形態のマーカ1のような効果は得られない。この参照例のマーカを、図4に示す。図4は、参照例のマーカ4の断面図であり、各レンズ部が、全て、前記実施形態1のマーカ1における非球面の基準レンズ部111と同じ形状である。なお、図4において、各レンズ部は、図3のマーカと同じ位置(すなわち、図1のマーカと同じ位置)に被検出部を有するが、便宜上、図示していない。参照例のマーカ5は、光軸0°の光が到達すると、右端のレンズ部111は、前記被検出部の位置で光を集光しているが、他のレンズ部111a、111b、112c、112dは、基準レンズ部111から離れる程、焦点にずれが生じ(図4において、円で囲んだ領域)、前記被検出部の位置で光が十分に集光できていない。このため、前記各レンズ部において、光軸の傾斜によって、収差が発生し、前記被検出部の検出の精度は向上できない。
On the other hand, in the case of a marker in which the plurality of lens portions have the same shape as that of the
具体的に、図3における光軸20°の光と、図4における光軸20°の光について、図5にあらためて示す。図5(A)に示すように、実施形態1のマーカ1に、光軸20°の光が到達すると、前記レンズ部は、その表面で光を屈折し、対応する被検出部200に光を集光させる。これに対して、図5(B)に示すように、参照例のマーカ4に、光軸20°の光が到達すると、前記レンズ部は、実施形態1のマーカ1と同じ位置に対応する被検出部200を有するが、被検出部200の位置で十分な集光が起こらない。
Specifically, light with an optical axis of 20 ° in FIG. 3 and light with an optical axis of 20 ° in FIG. 4 are shown again in FIG. As shown in FIG. 5A, when light at an optical axis of 20 ° reaches the marker 1 of the first embodiment, the lens unit refracts the light at the surface, and the light is transmitted to the corresponding
したがって、本発明のマーカは、前記各レンズ部を前述のような構成とすることによって、前記各レンズ部において、収差の発生を抑制し、より良い精度で、被検出部200の像を現出し、検出できる。
Therefore, the marker of the present invention suppresses the occurrence of aberration in each of the lens units by configuring each of the lens units as described above, and reveals the image of the
本発明のマーカは、例えば、前記基準レンズ部の中心軸Cを0°として、±30°に傾斜した光軸の範囲で、前記検出部の像を検出することが好ましい。 It is preferable that the marker of the present invention detects the image of the detection unit in the range of the optical axis inclined at ± 30 °, for example, with the central axis C of the reference lens unit as 0 °.
[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。
Second Embodiment
Embodiment 2 is an example of the marker set of the present invention having the marker of the present invention and a two-dimensional pattern code.
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、前記本発明のマーカとが配置されている。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。 The marker set further includes, for example, a substrate, and the two-dimensional pattern code and the marker of the present invention are disposed on the substrate. In the marker set, for example, the two-dimensional pattern code is an AR marker.
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、Arteaga、Cybercide、ARToolKitPlus等があげられる。 The two-dimensional pattern code is not particularly limited, and examples thereof include AR marker and QR marker. AR markers include, for example, ARToolKit, Arteaga, Cybercide, ARToolKit Plus, and the like.
前記マーカセットによれば、前記二次元パターンコードの検出とともに、前記本発明のマーカ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。 According to the marker set, by detecting the marker of the present invention together with the detection of the two-dimensional pattern code, it is possible to determine the inclination direction and the angle of the light beam (vision direction).
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。 Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. The configurations and details of the present invention can be modified in various ways that can be understood by those skilled in the art within the scope of the present invention.
以上のように、本発明のマーカは、前記基準レンズ部、前記上流側レンズ部群および前記下流側レンズ部群の断面形状によって、対応する各被検出部へ光を集光させることにより、光軸の傾斜による、各レンズ部における収差の発生を抑制し、前記被検出部からの像をクリアに現出させ、マーカの検出精度を向上することができる。 As described above, according to the cross-sectional shapes of the reference lens unit, the upstream side lens unit group, and the downstream side lens unit group, the marker of the present invention focuses light on the corresponding detection target units. It is possible to suppress the occurrence of aberration in each lens unit due to the inclination of the axis, make the image from the detected unit appear clearly, and improve the detection accuracy of the marker.
1、5 マーカ
10 レンズ本体
111 基準レンズ部
112 上流側レンズ部群
113 下流側レンズ部群
200 被検出部
1, 5
Claims (8)
前記レンズ本体は、
一方の表面側において、平面方向に連続的に配置された複数のレンズ部を有し、
他方の表面側において、前記一方の表面側から検出可能であり、且つ、前記各レンズ部に対応する複数の被検出部を有し、
前記複数のレンズ部のピッチと、前記複数の被検出部のピッチとが、異なり、
前記複数のレンズ部は、
それぞれ、中心軸方向に対して、0°を超える傾きを有する表面全域が光学機能部であり、
任意のレンズ部を基準レンズ部として、上流側のレンズ部群と下流側のレンズ部群とを含み、
前記上流側のレンズ部群および前記下流側のレンズ部群は、
各レンズ部が、中心軸に対して、左右非対称な非球面形状であり、
前記各レンズ部は、
それぞれの断面形状により、対応する各被検出部に光が集光することを特徴とするマーカ。 Including the lens body,
The lens body is
On one surface side, it has a plurality of lens parts arranged continuously in the plane direction,
In the other surface side, it has a plurality of detected parts which can be detected from the one surface side and correspond to the respective lens parts,
The pitches of the plurality of lens portions and the pitches of the plurality of detected portions are different,
The plurality of lens portions are
Each of the entire surface having an inclination of more than 0 ° with respect to the central axis direction is an optical function unit,
An optional lens unit as a reference lens unit, including an upstream lens unit group and a downstream lens unit group;
The upstream lens unit group and the downstream lens unit group are
Each lens portion has an aspheric shape that is asymmetrical with respect to the central axis,
Each lens unit is
A marker characterized in that light is condensed on each corresponding detected part according to each cross-sectional shape.
前記上流側のレンズ部群は、各レンズ部が、それぞれ異なる非球面形状であり、
前記下流側のレンズ部群は、各レンズ部が、それぞれ異なる非球面形状である、請求項1記載のマーカ。 In the cross section perpendicular to the continuous arrangement direction,
In the upstream lens unit group, the respective lens units have different aspheric shapes,
The marker according to claim 1, wherein each of the lens units in the downstream side lens unit group has a different aspheric shape.
前記上流側のレンズ部群および前記下流側のレンズ部群において、
各レンズ部は、それぞれ、中心軸を基準に、前記基準レンズ部に近い半分の表面の曲率半径Rnと、前記基準レンズ部から遠い半分の表面の曲率半径Rfとが、Rn>Rfの関係を満たす、請求項1から3のいずれか一項に記載のマーカ。 The pitch of the lens portion is larger than the pitch of the detected portion,
In the upstream lens unit group and the downstream lens unit group,
In each lens portion, the radius of curvature R n of the half surface near the reference lens portion and the radius of curvature R f of the half surface far from the reference lens portion with reference to the central axis, R n > R The marker according to any one of claims 1 to 3, which satisfies the relationship of f .
前記上流側のレンズ部群および前記下流側のレンズ部群において、
各レンズ部は、それぞれ、前記基準レンズ部に近い半分の表面の曲率半径Rnと、前記基準レンズ部から遠い半分の表面の曲率半径Rfとが、Rn<Rfの関係を満たす、請求項1から3のいずれか一項に記載のマーカ。 In the upstream lens unit group and the downstream lens unit group, the pitch of the lens unit is smaller than the pitch of the detection unit.
In each lens portion, the curvature radius R n of the surface near the reference lens portion and the curvature radius R f of the surface far from the reference lens portion satisfy the relationship of R n <R f The marker according to any one of claims 1 to 3.
各レンズ部の曲率半径Ruと、前記基準レンズ部の曲率半径Rsとの差(Ru−Rs)の絶対値が、前記基準レンズから離れる程、大きくなる、請求項1から5のいずれか一項に記載のマーカ。 In the upstream lens unit group and the downstream lens unit group,
The absolute value of the difference (R u −R s ) between the radius of curvature R u of each lens portion and the radius of curvature R s of the reference lens portion increases as the distance from the reference lens increases. The marker according to any one of the above.
The marker according to any one of claims 1 to 7, wherein the lens body is an integrally molded article.
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