JP2020003454A - 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 markers.
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 fields such as augmented reality (hereinafter, also referred to as "AR") and robotics, so-called visual markers are used to recognize the position and orientation of an object. As the marker, for example, a marker in which a lenticular lens is arranged on a black stripe pattern has been 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縞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。 Generally, the lenticular lens is a lens body in which cylindrical lenses obtained by dividing a cylinder in the axial direction are continuously arranged so that the axial directions are parallel to each other. In the marker, a cylindrical lens (also referred to as a lens portion) having a convex portion extending in the axial direction is such that the axial direction thereof is parallel to the black line direction of the striped pattern, and the pitch is the lens portion. Are arranged on the striped pattern so as to have a pitch different from the pitch. With such a structure, when the marker is visually recognized by a camera or the like from the convex side of the lenticular lens, the image of the striped pattern projected on the lenticular lens is detected by being moved or deformed according to the visual direction. You. For this reason, the visual recognition direction can be known from the detected image, and the position and orientation of the object can be recognized as described above.
しかしながら、前記マーカの各レンズ部において、入射光の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, aberration may occur due to the inclination of the optical axis of the incident light, and the image of the detected portion may not be able to appear clearly.
そこで、本発明は、入射光の光軸の傾斜による、各レンズ部における収差の影響を緩和し、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。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide a marker capable of reducing the influence of aberration in each lens unit due to the inclination of the optical axis of incident light, allowing the image from the detected portion to appear clearly and to be detected.
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、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、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、前記一方の表面側に、凸部を有し、
任意のレンズ部を基準レンズ部とし、前記複数のレンズ部の連続的な配置方向において、前記基準レンズ部から前記レンズ本体の端部へ向かうにしたがって、それぞれの前記凸部は、相対的に大きな中心曲率半径を有することを特徴とする。
To achieve the above object, the marker of the present invention comprises:
Including the lens body,
The lens body is
On one surface side, it has a plurality of lens parts arranged continuously,
On the other surface side, it is detectable from the one surface side, and has a plurality of detected parts corresponding to each of the lens units,
The pitch of the plurality of lens portions and the pitch of the plurality of detected portions are different,
The plurality of lens units,
Each has a convex portion on the one surface side,
An arbitrary lens portion is used as a reference lens portion, and in the continuous arrangement direction of the plurality of lens portions, each of the convex portions is relatively large from the reference lens portion toward the end of the lens body. It has a center radius of curvature.
本発明のマーカは、前述のようにして、各レンズ部の凸部の中心曲率半径を変化させることによって、入射光の光軸の傾斜による、各レンズ部における収差の影響を緩和し、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できる。 As described above, the marker of the present invention reduces the influence of aberration at each lens portion due to the inclination of the optical axis of the incident light by changing the center radius of curvature of the convex portion of each lens portion as described above. The image from the detection unit can be made to appear clearly, and the detection accuracy of the marker can be improved.
本発明のマーカは、例えば、前記レンズ本体において、前記基準レンズ部の被検出部の中心軸は、前記基準レンズ部の凸部の中心軸に位置している。 In the marker according to the present invention, for example, in the lens body, the center axis of the detected portion of the reference lens portion is located at the center axis of the convex portion of the reference lens portion.
本発明のマーカにおいて、例えば、前記複数のレンズ部は、それぞれ、前記複数のレンズの連続的な配置方向において、前記凸部の幅が、同じである。 In the marker of the present invention, for example, each of the plurality of lens portions has the same width of the convex portion in a continuous arrangement direction of the plurality of lenses.
本発明のマーカにおいて、例えば、前記複数のレンズ部は、それぞれ、前記凸部の中心軸における頂点が、前記レンズ本体において、同じ高さに位置する。 In the marker of the present invention, for example, in each of the plurality of lens portions, a vertex at a central axis of the convex portion is located at the same height in the lens body.
本発明のマーカにおいて、例えば、前記複数のレンズ部は、それぞれ、前記凸部における少なくとも一方の端部が、隣接するレンズ部の凸部における端部と接触している。 In the marker of the present invention, for example, each of the plurality of lens portions has at least one end of the convex portion in contact with an end of the convex portion of an adjacent lens portion.
本発明のマーカにおいて、例えば、前記複数のレンズ部は、それぞれ、前記複数のレンズ部の連続的な配置方向において、前記基準レンズ部から前記レンズ本体の端部へ向かうにしたがって、前記凸部が、相対的に大きな幅を有する。 In the marker of the present invention, for example, in each of the plurality of lens portions, in the continuous arrangement direction of the plurality of lens portions, the convex portion is arranged from the reference lens portion toward the end of the lens body. Have a relatively large width.
本発明のマーカにおいて、例えば、前記レンズ本体は、前記レンズ部としてシリンドリカルレンズが、一方向に連続的に配置されたレンチキュラレンズである。 In the marker of the present invention, for example, the lens body is a lenticular lens in which a cylindrical lens as the lens unit is continuously arranged in one direction.
本発明のマーカにおいて、例えば、前記レンズ本体は、前記レンズ部が、交差する二方向に連続的に配置されたレンズアレイである。 In the marker of the present invention, for example, the lens body is a lens array in which the lens units are continuously arranged in two intersecting directions.
本発明のマーカにおいて、例えば、前記レンズ本体は、一体成形品である。 In the marker according to the present invention, for example, the lens body is an integrally molded product.
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 with reference to the drawings. The present invention is not limited or limited in any way by the following embodiments. In the drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals. In the drawings, for convenience of explanation, the structure of each part may be simplified in some cases, and the dimensional ratio of each part is not limited to the conditions in 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の一例を示す。図1(A)は、マーカ1の上面図であり、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し、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Zの軸である。図1(B)において、Z方向の点線Dは、被検出部200の中心軸を示し、中心軸とは、各被検出部において、幅方向Xにおける中心を通る厚み方向Z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 marker according to the present embodiment. FIG. 1A is a top view of the marker 1, and FIG. 1B is a cross-sectional view of the marker 1 as viewed from the II direction in FIG. 1A. In FIG. 1B, a hatch representing a cross section is omitted for easy viewing. Hereinafter, the same applies to other cross-sectional views. In FIG. 1, for convenience, arrow X is referred to as a width direction, arrow Y is referred to as a length direction, and arrow Z is referred to as a thickness direction. In the direction X, the X1 direction toward the left is referred to as upstream, and the X2 direction toward the right is referred to as downstream. In FIG. 1B, a dotted line C in the Z direction indicates a central axis of each lens unit, and the central axis is an axis in the thickness direction Z passing through the center in the width direction X in each lens unit. In FIG. 1B, a dotted line D in the Z direction indicates a central axis of the detected
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、前記複数のレンズ部は、それぞれ、前記一方の表面側に、凸部を有する。また、レンズ本体10は、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について、それぞれの凸部を、以下のような中心曲率半径とすることによって、対応する各被検出部に光が集光させ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
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, the width direction). Hereinafter, the arrangement direction of the plurality of lens units will be described as the width direction X, and the direction perpendicular 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 include a lens unit at an arbitrary position as a
マーカ1において、例えば、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を有することから、中心軸Cと同軸方向の入射光の光軸(0°)用のレンズであり、レンズ部112aおよび113a、レンズ部112bおよび113b、レンズ部112cおよび113c、レンズ部112dおよび113dは、それぞれ、中心軸Cから所定角度傾斜した入射光の光軸(例えば、5°、10°、15°、20°)用のレンズとなる。
In the marker 1, for example, the
前記複数のレンズ部は、それぞれの凸部の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。前記凸部は、例えば、その表面全体が、例えば、曲率を有する非球面の凸形状である。厚み方向Zの断面において、前記複数のレンズ部の凸部は、それぞれ、例えば、中心軸Cに対して、左右対称な非球面形状であり、その頂点は、中心軸C上である。前記各凸部の中心曲率半径は、例えば、頂点の曲率半径で表すことができる。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。前記各凸部は、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。 In the plurality of lens portions, the entire surface of each convex portion is an optical function portion. The optical function unit means transmitting or refracting and condensing light arriving from the outside. The convex portion has, for example, an entire surface having an aspheric convex shape having a curvature, for example. In the cross section in the thickness direction Z, each of the convex portions of the plurality of lens portions has, for example, an aspherical shape that is bilaterally symmetric with respect to the central axis C, and the vertex is on the central axis C. The center radius of curvature of each of the protrusions can be represented by, for example, the radius of curvature of the vertex. In the present invention, the term “symmetric” includes, for example, a shape that is completely the same and, for example, substantially the same meaning as long as the same function is performed. Each of the convex portions has, for example, a radius of curvature increases from an apex thereof to an adjacent lens portion, and the radius of curvature may increase continuously, for example, or may increase intermittently. .
前記複数のレンズ部は、X方向において、基準レンズ部111からレンズ本体10の端部に向かうにしたがって、つまり、基準レンズ部111から離れるにしたがって、それぞれの前記凸部が、相対的に大きな中心曲率半径を有する。図1の場合、上流側レンズ部群112は、基準レンズ部111からレンズ本体10の上流側の端部に向かって、レンズ部112a、112b、112c、112dを含み、基準レンズ部111からレンズ部112dに向かって、それぞれの凸部の中心曲率半径は、相対的に大きくなるように設定されている。また、下流側レンズ部群113は、基準レンズ部111からレンズ本体10の下流側の端部に向かって、レンズ部113a、113b、113c、113dを含み、基準レンズ部111からレンズ部113dに向かって、それぞれの凸部の中心曲率半径は、相対的に大きくなるように設定される。
In the X direction, each of the convex portions has a relatively large center as it moves from the
マーカ1は、前記複数のレンズ部の各凸部が、前述のような中心曲率半径を有することによって、以下のような理由から、前記各レンズ部において、例えば、収差等の影響を緩和し、より良い精度で、被検出部200の像を現出し、検出できる。
The marker 1 is configured such that each of the convex portions of the plurality of lens portions has the above-described center radius of curvature, so that, for each of the following reasons, in each of the lens portions, for example, the influence of aberration or the like is reduced. The image of the detected
本発明者は、各レンズ部の中心曲率半径が均一の場合、入射光の光軸が中心軸Cから傾斜する程、焦点位置にバラつきが生じることについて、各レンズ部の中心曲率半径が均一であることに着目した。各レンズ部の中心曲率半径が均一ということは、入射光の光軸の傾斜にかかわらず、各レンズ部の焦点距離が一定ということになる。そこで、入射光の光軸が中心軸Cから傾斜する程、それに対応する各レンズ部の凸部について、中心曲率半径を相対的に大きく設定することで、焦点距離を相対的に長くし、その結果、入射光の光軸が傾斜しても、収差の影響を緩和できることを見出した。 The present inventor has found that when the center radius of curvature of each lens portion is uniform, the more the optical axis of the incident light is inclined from the center axis C, the more the focus position varies, so that the center radius of curvature of each lens portion is uniform. I noticed that there is. The uniform radius of curvature of the center of each lens unit means that the focal length of each lens unit is constant regardless of the inclination of the optical axis of the incident light. Therefore, as the optical axis of the incident light is inclined from the central axis C, the central curvature radius is set to be relatively large with respect to the corresponding convex portion of each lens unit, so that the focal length is relatively increased. As a result, they have found that even if the optical axis of the incident light is inclined, the influence of aberration can be reduced.
基準レンズ部111の凸部の中心曲率半径およびそれを基準とする中心曲率半径の変化の程度は、特に制限されない。基準レンズ部111の凸部の中心曲率半径は、例えば、0.1〜1mmの範囲である。
The center radius of curvature of the convex portion of the
基準レンズ部111を中心とした場合、例えば、上流側レンズ部群112における各凸部の中心曲率半径の変化と、下流側レンズ部群113における各凸部の中心曲率半径の変化とは、同じ変化でもよいし、異なる変化でもよい。具体的に、前者の場合は、例えば、基準レンズ部111を中心として、上流側のレンズ部112aと下流側のレンズ部113aとが同じ中心曲率半径であり、同様に、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が、それぞれ同じ中心曲率半径である。また、後者の場合は、上流側レンズ部群112の中心曲率半径の変化が、下流側レンズ部群113の中心曲率半径の変化より大きくてもよいし、小さくてもよい。
When the
言い換えると、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、対称でもよいし、非対称でもよい。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、図1(B)の場合、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 other words, in the cross section in the thickness direction Z, for example, the entire shape of the upstream
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、基準レンズ111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、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。
In FIG. 1, the number of the lens portions in the
レンズ本体10は、例えば、前記レンズ部としてシリンドリカルレンズが一方向に連続的に配置されたものでもよく、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、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。幅方向Xの長さW1は、例えば、0.65mm、0.5mm、0.37mmであり、これは、後述する前記レンズ部のピッチ(P1)ともいえる。
The
図1のレンズ本体10は、前記各レンズ部のピッチ(P1)、つまり、幅方向Xの長さが均一であり、また、前記各レンズ部の頂点、すなわち前記各凸部の頂点が、同じ高さの例である。なお、本発明は、この例には制限されず、その他の例については、後述する。
In the
レンズ本体10について、図1(B)におけるレンズ面11の一部を、図2(A)の断面図に示し、図2(A)の丸で囲んだ領域の拡大図を、図2(B)に示す。図2(A)において、符号Eは、各レンズ部の頂点を結ぶ線であり、前述のように、本実施形態のレンズ本体10は、前記各レンズ部の頂点が同じ高さである。そして、本実施形態のレンズ本体10は、前述のように、前記各レンズ部の幅方向Xの長さW1が均一な例である。このため、前記凸部の中心曲率半径が変化する前記複数のレンズ部を有する場合、その中心曲率半径の変化から、レンズ部とレンズ部との間(例えば、基準レンズ部111とレンズ部113aとの間、レンズ部113aとレンズ部113bとの間)の隣接箇所に段差が生じる。この段差は、例えば、一方のレンズ部のsagと他方のレンズ部のsagとの差(sag差)で表すことができる。前記各レンズ部において、「sag」は、例えば、Z方向における、頂点の座標と凸部の最大半径の座標との差で表すことができる。具体的に、図2(A)において、例えば、基準レンズ部111の頂点の座標と、基準レンズ部111の最大半径F111の座標との差G111が、基準レンズ部111のsagであり、レンズ部113aの頂点の座標と、レンズ部113aの最大半径F113aの座標との差G113aが、レンズ部113aのsagであり、レンズ部113bの頂点の座標と、レンズ部113bの最大半径F113bの座標との差G113bが、レンズ部113bのsagである。そして、基準レンズ部111とレンズ部113aとのsag差は、例えば、「F111の座標−F113aの座標」で求めることができ、レンズ部113aとレンズ部113bとのsag差は、例えば、「F113aの座標−F113bの座標」で求めることができる。
As for the
前記レンズ部間のsag差は、例えば、基準レンズ部111から上流側端部に向かって、および、基準レンズ部111から下流側端部に向かって、それぞれ、変化してもよいし、同じでもよい。
For example, the sag difference between the lens units may change from the
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、図1のマーカ1は、前述のように、幅W1が均一であることから、前記各レンズ部が等ピッチの例である。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。
In the marker of the present invention, the pitch of the plurality of lens units means a pitch P1 between adjacent lens units in the width direction X. Specifically, the “pitch P1 between adjacent lens units” is an interval between the center points of the widths W1 of the lens units in the adjacent lens units, and is, for example, the same as the width W1 of the lens units in the width direction X. . The pitch P1 of each lens unit of the upstream
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
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。ピッチP2は、例えば、各レンズ部の中心位置とそれらに対応する各被検出部の中心位置との関係で決定できる。具体的には、例えば、以下のように決定できる。まず、基準レンズ部111は、その中心位置(中心軸C)と、基準レンズ部111に対応する被検出部200の中心位置(中心軸D)とを一致させる。これに対して、例えば、上流側レンズ群112および下流側レンズ群113は、それぞれのレンズ部が基準レンズ部111から離れるにしたがって、すなわち、基準レンズ部111から何個隣(n個)であるかによって、レンズ部の中心位置(中心軸C)と、それに対応する被検出部200の中心位置(中心軸D)との距離が開くように設定できる。より具体的には、基準レンズ部111の1個隣(n=1)の上流側のレンズ部112aおよび下流側のレンズ部113aは、それぞれ、その中心位置(中心軸C)と、対応する被検出部200の中心位置(中心軸D)とを任意の距離α×n(n=1)だけずらし、他の上流側レンズ群112および下流側レンズ群113も同様に、基準レンズ部111のn個隣の上流側のレンズ部および下流側のレンズ部は、それぞれ、距離α×n(n≧2)だけ、その中心位置(中心軸C)と、対応する被検出部200の中心位置(中心軸D)をずらすように設定できる。αは、例えば、任意の正数である(以下、同様)。被検出部200の中心とは、例えば、幅方向Xの中点、且つ、長さ方向Yとの中点であり、中心軸Dが通る点である。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、図1のマーカ1は、前記各レンズ部が等ピッチの例である。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。
The pitch of the plurality of detected
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 of the detected
マーカ1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、マーカ1は、例えば、マーカ1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を入射光の光軸(0°)とする方向から、マーカ1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 1 has, for example, a vertex 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、0.65mm、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、インクジェット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 detected
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。
For example, the
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 detected
マーカ1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 1 is placed on, for example, a white object, of the light incident from the upper surface of the
マーカ1は、例えば、前記基準レンズ部の中心軸Cを0°として、入射光が±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 1 detects an image of the detection unit in a range of an optical axis in which incident light is inclined at ± 30 ° with the center axis C of the reference lens unit being 0 °.
本実施形態は、前記レンズ本体として、レンチキュラレンズを例にあげたが、これには制限されず、例えば、前記レンズ部が、交差する二方向に連続的に配置されたレンズアレイでもよい。なお、この点は、後述する実施形態についても同様である。 In the present embodiment, a lenticular lens has been described as an example of the lens body. However, the present invention is not limited to this. For example, a lens array in which the lens units are continuously arranged in two intersecting directions may be used. In addition, this point is the same also about embodiment mentioned later.
[実施形態2]
前記実施形態1のレンズ本体10は、前述のように、前記各レンズ部の凸部の幅が同じであり、前記各レンズ部の頂点を同じ高さに設定することで、前記各レンズ部間の隣接箇所に段差を有する形態である。これに対して、本実施形態のレンズ本体20は、前記レンズ部間の隣接箇所に段差を有さない本発明のマーカの例である。本実施形態のマーカは、特に示さない限り、前記実施形態1のマーカの記載を援用できる。
[Embodiment 2]
As described above, the
図3に、本実施形態のマーカの一例を示す。図3(A)は、マーカ2の上面図であり、図3(B)は、図3(A)のII−II方向から見たマーカ2の断面図である。図3(A)および(B)に示すとおり、マーカ2は、レンズ本体20を含む。
FIG. 3 shows an example of the marker according to the present embodiment. FIG. 3A is a top view of the marker 2, and FIG. 3B is a cross-sectional view of the marker 2 as viewed from the II-II direction in FIG. As shown in FIGS. 3A and 3B, the marker 2 includes a
レンズ本体20は、前記複数のレンズ部を含み、任意の位置のレンズ部を基準レンズ部211とし、上流側に連続的に配置された上流側レンズ部群212と、下流側に連続的に配置された下流側レンズ部群213とを含む。基準レンズ部211と、上流側レンズ部群212と、下流側レンズ部群213とにより、レンズ本体20の一方の表面側に、レンズ面21が形成されている。また、レンズ本体20は、前記実施形態1と同様に、前記各レンズ部の幅が均一である。
The
レンズ本体20における各レンズ部の凸部の中心曲率半径レンズ本体20について、図3(B)におけるレンズ面21の一部を、図4(A)の断面図に示し、図4(A)の丸で囲んだ領域の拡大図を、図4(B)に示す。図4(A)において、E211は、基準レンズ部211の頂点の高さを示し、E213aは、レンズ部213aの頂点の高さを示し、E213bは、レンズ部213bの頂点の高さを示す。図4(A)に示すように、基準レンズ部211とレンズ部213aとの間、レンズ部213aとレンズ部213bとの間は、それぞれ、その隣接箇所に段差を有していない。そして、レンズ本体20において、各レンズ部の凸部の中心曲率半径は、基準レンズ部211から下流側および上流側に向かうにしたがって、相対的に大きくなるように変化することから、前記各レンズ部の頂点は、基準レンズ211から端部に向かうにしたがって、相対的に低くなっている。前記各レンズ部の頂点の段差は、例えば、一方のレンズ部のsagと他方のレンズ部のsagとの差(sag差)で表すことができる。具体的に、図4(A)において、例えば、基準レンズ部211の頂点の座標と、基準レンズ部211の最大半径F211の座標との差G211が、基準レンズ部211のsagであり、レンズ部213aの頂点の座標と、レンズ部213aの最大半径F213aの座標との差G213aが、レンズ部213aのsagであり、レンズ部213bの頂点の座標と、レンズ部213bの最大半径F213bの座標との差G213bが、レンズ部213bのsagである。そして、基準レンズ部211の頂点とレンズ部213aとのsag差は、例えば、「F211の座標−F213aの座標」で求めることができ、レンズ部213aとレンズ部213bとのsag差は、例えば、「F213aの座標−F213bの座標」で求めることができる。
FIG. 4 (A) is a cross-sectional view showing a part of the
[実施形態3]
前記実施形態1のレンズ本体10は、前述のように、前記各レンズ部間の隣接箇所に段差を有する形態であり、前記実施形態2のレンズ本体20は、前述のように、前記各レンズ部の頂点が、基準レンズ211から端部に向かうにしたがって、相対的に低くなる形態である。これに対して、本実施形態のレンズ本体30は、前記各レンズ部の凸部の幅を、基準レンズから端部に向かうにしたがって、相対的に大きくすることで、前記レンズ部間の隣接箇所に段差を有さず、且つ、前記レンズ部の頂点が同じ高さとなる本発明のマーカの例である。本実施形態のマーカは、特に示さない限り、前記実施形態1または2のマーカの記載を援用できる。
[Embodiment 3]
As described above, the
図5に、本実施形態のマーカの一例を示す。図5(A)は、マーカ3の上面図であり、図5(B)は、図5(A)のIII−III方向から見たマーカ3の断面図である。図5(A)および(B)に示すとおり、マーカ3は、レンズ本体30を含む。
FIG. 5 shows an example of the marker according to the present embodiment. FIG. 5A is a top view of the marker 3, and FIG. 5B is a cross-sectional view of the marker 3 as viewed from the III-III direction in FIG. As shown in FIGS. 5A and 5B, the marker 3 includes a
レンズ本体30は、前記複数のレンズ部を含み、任意の位置のレンズ部を基準レンズ部311とし、上流側に連続的に配置された上流側レンズ部群312と、下流側に連続的に配置された下流側レンズ部群313とを含む。基準レンズ部311と、上流側レンズ部群312と、下流側レンズ部群313とにより、レンズ本体30の一方の表面側に、レンズ面31が形成されている。マーカ3は、図5(B)において線Eが示すように、各レンズ部の頂点が同じ高さであり、且つ、線Fが示すように、各レンズ部の隣接箇所に段差がなく、隣接箇所が同じ高さである。そして、これに伴い、マーカ3は、レンズ部のピッチが、基準レンズ部311から上流側および下流側に向かうに従って、大きくなっている。
The
レンズ本体30において、各レンズ部の幅は、特に制限されず、前記凸部の中心曲率半径を維持した状態で、且つ、レンズ部間の隣接部で段差が生じない幅であればとよい。
In the
マーカ3において、前記各レンズ部の凸部の幅は、前述のように、基準レンズ部311から上流側の端および下流側の端に向かうにしたがって、相対的に大きくなる。つまり、マーカ3において、前記各レンズ部の凸部のピッチは、基準レンズ部311から上流側の端および下流側の端に向かうにしたがって、相対的に大きくなる。また、マーカ3において、被検出部200のピッチも、例えば、基準レンズ部311から上流側の端および下流側の端に向かうにしたがって、相対的に大きくなる。前記各レンズ部のピッチと、前記被検出部のピッチとは、前述のように異なる。前記各ピッチは、例えば、各レンズ部の中心位置とそれらに対応する各被検出部の中心位置との関係で決定できる。具体的には、例えば、以下のように決定できる。まず、基準レンズ部311は、その中心位置(中心軸C)と基準レンズ部311に対応する被検出部200の中心位置(中心軸D)とを一致させる。これに対して、例えば、上流側レンズ群312および下流側レンズ群313は、それぞれのレンズ部が基準レンズ部311から離れるにしたがって、すなわち、基準レンズ部311から何個隣(n個)であるかによって、レンズ部の中心位置(中心軸C)と、それに対応する被検出部200の中心位置(中心軸D)との距離が開くように設定できる。より具体的には、基準レンズ部311の1個隣(n=1)の上流側のレンズ部312aおよび下流側のレンズ部313aは、それぞれ、その中心位置(中心軸C)と、対応する被検出部200の中心位置(中心軸D)とを任意の距離α×n(n=1)だけずらし、他の上流側レンズ群312および下流側レンズ群313も同様に、基準レンズ部311のn個隣の上流側のレンズ部および下流側のレンズ部は、それぞれ、距離α×n(n≧2)だけ、その中心位置(中心軸C)と、対応する被検出部200の中心位置(中心軸D)をずらすように設定できる。
As described above, in the marker 3, the width of the convex portion of each lens portion becomes relatively larger from the
[実施形態4]
実施形態4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。
[Embodiment 4]
Embodiment 4 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 arranged 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 an AR marker and a QR marker. Examples of the AR marker include ARToolKit, Arteaga, Cybercide, ARToolKitPlus, 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 angle of the light beam (visual 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できる。 Although the present invention has been described with reference to the exemplary embodiments, the present invention is not limited to the above exemplary embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the present invention.
以上のように、本発明のマーカは、本発明のマーカは、前述のようにして、各レンズ部の凸部の中心曲率半径を変化させることによって、入射光の光軸の傾斜による、各レンズ部における収差の影響を緩和し、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できる。 As described above, the marker according to the present invention is different from the marker according to the present invention in that, as described above, by changing the center curvature radius of the convex portion of each lens portion, the inclination of the optical axis of incident light The influence of the aberration in the section can be reduced, and the image from the detected section can appear clearly, so that the marker detection accuracy can be improved.
1、2、3 マーカ
10、20、30 レンズ本体
111、211、311 基準レンズ部
112、212、312 上流側レンズ部群
113、213、313 下流側レンズ部群
200 被検出部
1, 2, 3
Claims (9)
前記レンズ本体は、
一方の表面側に、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、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、前記一方の表面側に、凸部を有し、
任意のレンズ部を基準レンズ部とし、前記複数のレンズ部の連続的な配置方向において、前記基準レンズ部から前記レンズ本体の端部へ向かうにしたがって、それぞれの前記凸部は、相対的に大きな中心曲率半径を有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,
On the other surface side, it is detectable from the one surface side, and has a plurality of detected parts corresponding to each of the lens units,
The pitch of the plurality of lens portions and the pitch of the plurality of detected portions are different,
The plurality of lens units,
Each has a convex portion on the one surface side,
An arbitrary lens portion is used as a reference lens portion, and in the continuous arrangement direction of the plurality of lens portions, each of the convex portions is relatively large from the reference lens portion toward the end of the lens body. A marker having a center radius of curvature.
前記複数のレンズ部の連続的な配置方向において、前記基準レンズ部から前記レンズ本体の端部へ向かうにしたがって、前記凸部が、相対的に大きな幅を有する、請求項1または2に記載のマーカ。 The plurality of lens units are respectively
The said convex part has a relatively large width | variety as it goes to the edge part of the said lens main body from the said reference lens part in the continuous arrangement | positioning direction of these several lens parts, The Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. Marker.
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