WO2017099007A1 - マーカ - Google Patents

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WO2017099007A1
WO2017099007A1 PCT/JP2016/085847 JP2016085847W WO2017099007A1 WO 2017099007 A1 WO2017099007 A1 WO 2017099007A1 JP 2016085847 W JP2016085847 W JP 2016085847W WO 2017099007 A1 WO2017099007 A1 WO 2017099007A1
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convex surface
marker
convex
optical axis
surface portion
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PCT/JP2016/085847
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Inventor
共啓 斉藤
Original Assignee
株式会社エンプラス
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Publication date
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Priority to CN201680069646.2A priority patent/CN108292486A/zh
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
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    • G—PHYSICS
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    • G02B27/18—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical projection, e.g. combination of mirror and condenser and objective
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
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    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/32—Fiducial marks and measuring scales within the optical system
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/60—Systems using moiré fringes
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B35/00—Stereoscopic photography
    • G03B35/18—Stereoscopic photography by simultaneous viewing
    • G03B35/24—Stereoscopic photography by simultaneous viewing using apertured or refractive resolving means on screens or between screen and eye
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F19/00—Advertising or display means not otherwise provided for
    • G09F19/12—Advertising or display means not otherwise provided for using special optical effects

Definitions

  • the present invention relates to a marker.
  • An image display sheet having a lenticular lens and a colored layer is known as a marker (also referred to as “image display body”) for projecting a pattern onto a convex lens portion having a convex surface portion.
  • the lenticular lens has a configuration in which a plurality of cylindrical lenses are arranged in parallel, and the colored layer is arranged corresponding to each of the cylindrical lenses and is observed as an image of each cylindrical lens.
  • the above pattern is constituted by a set of these images.
  • the image display sheet is useful for recognizing the position and orientation of an object in fields such as augmented reality (AR) and robotics (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
  • AR augmented reality
  • FIG. 1A is a diagram schematically showing a cross section along a parallel direction of a cylindrical lens portion in one reference example of a marker having a colored layer in the arrangement described in the above-mentioned patent document
  • FIG. 1B is a cylindrical lens in the marker. It is a figure which shows typically arrangement
  • X represents one direction in the planar direction of the marker
  • Y represents a direction orthogonal to the X direction in the planar direction
  • Z represents a direction orthogonal to both the X direction and the Y direction (marker thickness).
  • Direction) 1B shows a cylindrical lens portion included in the lenticular lens portion of FIG. 1A.
  • the marker 100 includes a lenticular lens unit 110 formed of a light-transmitting material, and the lenticular lens unit 110 includes a plurality of cylindrical lens units 120 arranged in a planar direction.
  • the cylindrical lens portion 120 has a convex surface portion 130 on the front surface side, a groove 140 on the back surface side, a coloring portion 150 accommodated in the groove 140, and a back surface portion 160 that is optically distinguishable from the coloring portion 150.
  • the groove 140 is disposed at a position where a straight line (optical axis OA) extending radially from the optical reference point OP of the marker 100 intersects the center of the bottom surface of the groove 140.
  • the position and shape of the observed pattern change according to the position of the observation position in the X direction.
  • the said pattern is set only by the position of the coloring part in the direction along the back surface of a convex lens part.
  • the aberration generated in the convex lens portion becomes larger as it is closer to the end in the X direction. For this reason, the image projected on the convex surface portion tends to lack sharpness as it approaches the end in the X direction. Thus, in the marker, there is still room for study from the viewpoint of enhancing the clarity of the observed pattern.
  • An object of the present invention is to provide a marker that projects a clearer pattern.
  • the present invention is formed of a light-transmitting material and has a plurality of convex surface portions that are arranged in at least one direction, and is disposed corresponding to each of the convex surface portions, and optically.
  • the straight line orthogonal to the imaging surface on the convex surface side is the optical axis of the convex surface portion corresponding to the detected portion, and the alignment passes through the intersection of the optical axes of the convex surface portions at both ends in the direction in which the convex surface portions are arranged.
  • each of the optical axes of the plurality of convex parts intersects the optical axis of the double lens part on the convex part side of the detected part.
  • the detected portion of the convex portion has an optical axis in front of Intersection of the focal plane to provide a marker, including the detection target portions arranged at the focal a position by the convex portion.
  • the marker according to the present invention is more vivid because the occurrence of aberration and the influence thereof are further suppressed as compared with the marker in which the pattern is set only at the position of the colored portion in the direction along the back surface of the convex lens portion. Can project simple patterns.
  • FIG. 1A is a diagram schematically showing a cross section along the parallel direction of the cylindrical lens portion in one reference example of the marker, omitting hatching
  • FIG. 1B schematically shows the arrangement of only the cylindrical lens portion in the marker.
  • FIG. FIG. 2A is a plan view schematically showing the marker according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 2B is a bottom view schematically showing the marker.
  • FIG. 3A is a diagram schematically showing a cross section of the marker according to the first embodiment of the present invention along the parallel direction of the convex surface portion, omitting hatching
  • FIG. 3B is a structural unit of the cylindrical lens portion. It is a figure which shows typically arrangement
  • FIG. 4A is a diagram schematically showing a cross section of the marker according to the second embodiment of the present invention along the parallel direction of the convex surface portion with hatching omitted
  • FIG. 4B is a cylindrical lens in the marker. It is a figure which shows typically arrangement
  • FIG. 5A is a plan view schematically showing a marker according to the third embodiment of the present invention
  • FIG. 5B is an enlarged view of a part of a cross section of the marker along the parallel direction of the convex portion.
  • FIG. 5C is a partially enlarged sectional view schematically showing hatching
  • FIG. 5C is a bottom view schematically showing the marker.
  • FIG. 5A is a diagram schematically showing a cross section of the marker according to the second embodiment of the present invention along the parallel direction of the convex surface portion with hatching omitted
  • FIG. 4B is a cylindrical lens in the marker. It is a
  • FIG. 6A is a partially enlarged cross-sectional view in which hatching is omitted, schematically showing a part of a cross-section along the other parallel direction of the convex portion of the marker according to the third embodiment.
  • FIG. 7A is a plan view schematically showing a first modification of the recess in the marker according to the third embodiment
  • FIG. 7B is a plan view schematically showing a second modification of the recess.
  • FIG. 7C is a plan view schematically showing a second modification of the concave portion.
  • FIG. 8A is a plan view schematically showing a marker according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG.
  • FIG. 8B is an enlarged view of a part of a cross section of the marker along the parallel direction of the convex portion.
  • FIG. 8C is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing hatching, and FIG. 8C is a bottom view schematically showing the marker.
  • FIG. 9A is a partially enlarged cross-sectional view in which hatching is omitted, schematically showing an enlarged part of a cross-section along the other parallel direction of the convex portion of the marker according to the fourth embodiment.
  • FIG. 2A is a plan view schematically showing the marker 10 according to the present embodiment
  • FIG. 2B is a bottom view schematically showing the marker 10.
  • FIG. 3A is a diagram schematically showing a cross section of the marker 10 along the parallel direction of the convex surface portion 13 with hatching omitted
  • FIG. 3B shows the cylindrical lens portion of the marker 10 as a structural unit. It is a figure which shows typically arrangement
  • the marker 10 includes a lenticular lens portion 11 formed of a translucent material, for example, a transparent material.
  • the lenticular lens unit 11 is a molded product having a shape in which a plurality of cylindrical lenses arranged in parallel in the X direction are integrated. For example, a plurality of cylindrical lenses are arranged between the individual cylindrical lenses when arranged as illustrated. The gap is filled with a transparent material and integrated.
  • the lenticular lens unit 11 corresponds to a double lens unit.
  • the planar shape of the lenticular lens unit 11 is, for example, a rectangle with the X direction as the long direction and the Y direction as the short direction.
  • the translucent material constituting the lenticular lens unit 11 include transparent resins such as polycarbonate and acrylic resin, and transparent inorganic materials such as glass. From the viewpoint of mass productivity, the translucent material is preferably a translucent resin, and the lenticular lens portion 11 is preferably an injection-molded product of the resin.
  • the lenticular lens portion 11 has a plurality of convex surface portions 13 arranged side by side in the X direction.
  • the planar shape of the convex surface portion 13 is a rectangle in which the Y direction is the longitudinal direction and the X direction is the short direction.
  • the size of the planar shape of any convex surface portion 13 is the same.
  • the width (length in the X direction) is 370 ⁇ m
  • the length (length in the Y direction) is 3 mm.
  • the pitch is a center-to-center distance in the X direction between adjacent detected parts.
  • the shape of the convex portion 13 in the cross section of the lenticular lens portion 11 taken along the XZ plane is, for example, a semicircle or a non-semicircle.
  • the said non-semicircle is a convex curve other than a semicircle, for example, a curve formed by connecting arcs having different curvature radii.
  • the non-semicircle is preferably a curve having a radius of curvature that increases with distance from the center of the convex portion 13 in the cross section.
  • the convex surface portion 13 includes a ridge line extending in the Y direction at the top thereof.
  • a plurality of grooves 14 are formed on the back surface of the lenticular lens portion 11. Each groove 14 corresponds to each of the convex surface portions 13.
  • the planar shape of the groove 14 is an elongated rectangle whose longitudinal direction is the Y direction, and the cross-sectional shape of the groove 14 in the XZ plane is a rectangle.
  • the depth of the groove 14 (the distance from the back surface to the bottom surface of the groove 14) is preferably 10 to 100 ⁇ m.
  • each of the optical axes OA1 has an optical reference point OP. It is formed in the direction that intersects.
  • each groove 14 is formed in a direction in which the optical axes OA1 intersect each other on the convex surface portion 13 side than the groove 14.
  • the optical reference point OP is an arbitrary point on the product optical axis PA.
  • the product optical axis PA corresponds to the optical axis of the double-lens portion, is an axis that is an optical center of the marker 10, and can be a reference for designing the marker 10.
  • the product optical axis PA is a straight line that is orthogonal to the arrangement direction (for example, the X direction) of the convex surface portion 13 and that passes through the point where the optical axes OA1 of the convex surface portions 13 at both ends of the arrangement direction intersect.
  • the product optical axis PA of the marker 10 overlaps with the optical axis OA1 of the convex surface portion 13 located at the center in the X direction.
  • any groove 14 is disposed at a position where the intersection of the optical axis OA1 and the bottom surface becomes a focal point of each convex surface portion 13.
  • the focal point by the convex surface portion 13 is a point that substantially intersects the optical axis OA1 when light parallel to the optical axis OA1 of the convex surface portion 13 enters and refracts the convex surface portion 13; This is the position where the area of the cross section of the light beam that converges on the bottom surface of the groove 14 is minimized.
  • the optical axis OA1 of the convex surface portion 13 is overlapped with the optical axis OA1 of the convex surface portion 13 that overlaps the central axis CA of the convex surface portion 13.
  • the central axis CA of the convex surface portion 13 is a normal line of the convex surface portion 13 passing through the center of the shape (rectangular shape) surrounded by the edge of the convex surface portion 13.
  • both ends of the convex surface portion 13 in the XZ plane are It is represented by a straight line passing through the midpoint of the connecting straight line and orthogonal to the straight line.
  • the groove 14 accommodates the coloring portion 15.
  • the colored portion 15 is a colored composition, for example, and is a solidified product of a paint containing a colorant such as a black pigment.
  • the paint has fluidity, and is, for example, a liquid composition or a powder.
  • the method of applying and solidifying the paint can be appropriately determined from known methods according to the paint.
  • coating application methods include spray coating and screen printing.
  • the solidification method of the paint include drying of the liquid paint, curing of a curing component (such as a radical polymerizable compound) in the paint, and baking of the powder.
  • the groove 14 and the colored portion 15 correspond to the detected portion. Further, the bottom surface of the groove 14 corresponds to an imaging surface on the convex surface portion 13 side with the lenticular lens portion 11 of the detected portion.
  • the marker 10 has a cylindrical lens portion in which the detected portion is disposed on the central axis CA of the convex surface portion 13 as one constituent unit.
  • Each of the cylindrical lens portions has substantially the same structure as the aggregate structure in which the convex surface portion 13 is disposed with the optical reference point OP facing.
  • the back surface of the lenticular lens unit 11 may be smooth or have an appropriate surface roughness.
  • the roughening of the back surface can be performed by a normal roughening process such as a blasting process, and the surface roughness is preferably 1 to 10 ⁇ m in arithmetic mean roughness Ra, for example.
  • the image of the colored portion 15 is projected onto each of the convex surface portions 13 as an optically detectable (for example, black) image, and a pattern as an aggregate of the images is observed on the surface of the lenticular lens portion 11.
  • optically detectable means that the image of the colored portion 15 projected on the convex surface portion 13 is detected by optical characteristics.
  • the optical characteristics are, for example, shades such as brightness, saturation, hue, or light intensity such as luminance.
  • the method for detecting the optical characteristics can be determined as appropriate according to the application of the marker 10. For example, visual confirmation or detection by an optical detection device may be used.
  • the detection method may be a direct method or a method using another instrument.
  • the colored portion 15 is a transparent composition that emits fluorescence.
  • irradiation of a UV lamp to excite the composition is irradiation of a UV lamp to excite the composition.
  • the groove 140 is formed along the flat back surface of the cylindrical lens unit 120. Therefore, in the marker 100, the distance from the convex surface portion 130 to the coloring portion 150 (the bottom surface of the groove 140) on the optical axis OA in the cylindrical lens portion 120 becomes longer as the distance from the optical reference point OP in the X direction. For this reason, in each cylindrical lens part 120, as it approaches the end in the X direction, the spherical aberration increases, and the shift between the focal point of the convex surface part 130 and the coloring part 150 increases. Therefore, the image of each colored portion 150 constituting the pattern observed with the marker 100 decreases in sharpness as it approaches the end in the X direction. As a result, the X of the pattern observed with the marker 100 is reduced. The sharpness of the end in the direction is reduced.
  • the bottom surface of any groove 14 is positioned in a direction perpendicular to the optical axis OA ⁇ b> 1 and at the focal position by the convex surface portion 13. Therefore, all the colored portions 15 face the optical reference point OP, and the images of the individual colored portions 15 constituting the pattern observed by the marker 10 are almost the maximum and constant regardless of the position in the X direction. It becomes size. For this reason, the pattern observed with the marker 10 is clearer than the pattern observed with the marker 100 at any observation position in the X direction.
  • the marker 10 is formed of a material having translucency, and each of the lenticular lens portion 11 having a plurality of convex surface portions 13 arranged in the X direction and the convex surface portion 13. And a colored portion 15 projected onto the convex surface portion 13 as an optically detectable image.
  • a straight line orthogonal to the imaging surface (that is, the bottom surface of the groove 14) of the coloring portion 15 with the lenticular lens portion 11 of the coloring portion 15 is defined as the optical axis OA1 of the convex portion 13 corresponding to the coloring portion 15.
  • each of the optical axes OA1 of the plurality of convex portions 13 is It intersects with the product optical axis PA on the convex surface portion 13 side (for example, the optical reference point OP) with respect to the coloring portion 15, and each of the plurality of coloring portions 15 is an intersection between the optical axis OA1 of the convex surface portion 13 and the imaging surface.
  • the marker 10 can project a clearer pattern than the conventional marker 100 in which the pattern is set only at the position of the colored portion in the direction along the back surface of the convex lens portion.
  • the optical axis OA1 of the plurality of convex surface portions 13 overlap with the central axis CA of the convex surface portion 13. That is, not only the convex surface portion 13 where the optical axis OA1 and the central axis CA overlap the product optical axis PA, but also the optical axis OA1 of the other convex surface portion 13 overlaps the central axis of the convex surface portion 13 and CA.
  • the optical axis OA1 of the convex surface portion 13 in which the optical axes OA1 of the plurality of convex surface portions 13 overlap with the central axis CA of the convex surface portion 13 includes the specific cylindrical lens portion as one structural unit. Therefore, it is more effective from the viewpoint of designing the marker 10 easily.
  • the lenticular lens portion 11 is made of a transparent resin allows the lenticular lens portion 11 to be manufactured by injection molding. Therefore, the positional relationship between the convex surface portion 13 and the groove 14 is precisely controlled. Since the lens part 11 can be manufactured in large quantities, it is much more effective from the viewpoint of mass productivity of the marker 10.
  • FIG. 4A is a diagram schematically illustrating a cross section of the marker 20 along the parallel direction of the convex surface portion 23 with hatching omitted
  • FIG. 4B is a diagram illustrating the cylindrical lens portion of the marker 20 as a constituent unit. It is a figure which shows typically arrangement
  • the marker 20 includes a lenticular lens portion 21 formed of a material having translucency.
  • the lenticular lens portion 21 is formed of a light-transmitting material and has a plurality of convex surface portions 23 arranged side by side in the X direction.
  • the lenticular lens portion 21 is made of, for example, a transparent resin and corresponds to a double lens portion.
  • the lenticular lens portion 21 is a molded product having a shape in which a plurality of cylindrical lenses arranged in parallel in the X direction are integrated, and the lens portion is directed in the Z direction, for example, as shown in FIG. 4B. In addition, it has substantially the same structure as a structure in which a plurality of cylindrical lenses arranged along the X direction are integrated.
  • the central axis CA of the convex surface portion 23 is represented by a straight line along the Z direction.
  • the marker 20 is disposed corresponding to each of the convex surface portions 23 and includes a detected portion that is projected onto the convex surface portion 23 as an optically detectable image.
  • the to-be-detected portion is constituted by a groove 24 arranged corresponding to each convex surface portion 23 in the lenticular lens portion 21 and a colored layer 25 accommodated therein.
  • the groove 24 is formed on the back surface of the lenticular lens portion 21. Similar to the marker 10, a straight line that is orthogonal to the imaging surface (bottom surface) of the groove 24 on the convex surface 23 side of the groove 24 and the center of the imaging surface corresponds to the detected portion in the XZ plane.
  • the optical axis OA2 of the convex surface portion 23 is set, the optical axis OA2 of the convex surface portion 23 intersects the product optical axis PA on the convex surface portion 23 side (optical reference point OP) with respect to the detected portion. .
  • the product optical axis PA is represented by a straight line parallel to the Z direction passing through the intersection of the optical axes OA2 of the convex portions 23 at both ends in the X direction, and overlaps the optical axis OA2 of the convex portion 23 at the center in the X direction.
  • the central axis CA of the central convex surface portion 23 also overlaps with the optical axis OA2 of the central convex surface portion 23.
  • each of the plurality of detected portions is arranged at a position where the intersection of the optical axis OA2 of the convex surface portion 23 and the imaging surface is a focal point by the convex surface portion 23.
  • the position of the focal point (image surface) by the convex surface portion 23 is a convex surface in the Z direction on the XZ plane. It is located on a convex curve that protrudes away from the portion 23.
  • the groove 24 is located outside the central axis CA of the convex portion 23 corresponding to the groove 24 in the X direction, and has a focal point determined by incident light from the optical reference point OP to the corresponding convex portion 23. It arrange
  • the image plane is represented by a convex curved surface that is assumed in the lenticular lens portion 21 and that protrudes in a direction away from the convex surface portion 23 in the Z direction (on the opposite side to the convex surface portion 23).
  • the image plane is partitioned by one optical unit including one convex surface portion 23.
  • the optical unit is represented by a substantially quadrangular prism-shaped region having a planar (rectangular) planar shape including one convex surface portion 23. In the present embodiment, the optical unit is the same as the structural unit of the cylindrical lens unit shown in FIG. 4B.
  • the groove 14 is disposed at a position (focal position) where the bottom surface of the groove 14 is in contact with the image plane on the central axis CA in the XZ plane, and the optical unit is a cylindrical structure shown in FIG. 3B. This is the same as the lens unit.
  • the optical axis OA ⁇ b> 2 of the plurality of convex surface portions 23 includes an optical axis that intersects the central axis CA of the convex surface portion 23.
  • the bottom surface of any groove 24 is located in the direction perpendicular to the optical axis OA ⁇ b> 2 and at the focal position by the convex surface portion 23. Therefore, since any colored portion 25 faces the optical reference point OP, the images of the individual colored portions 25 constituting the pattern observed by the marker 20 are almost the maximum and constant size regardless of the position in the X direction. It becomes. For this reason, the pattern observed with the marker 20 is clearer than the pattern observed with the marker 100 at any observation position in the X direction.
  • FIG. 5A is a plan view schematically showing the marker 30, and FIG. 5B is a partially enlarged cross-sectional view in which hatching is omitted, schematically showing a part of the cross section of the marker 30 along the XZ plane.
  • FIG. 5C is a bottom view schematically showing the marker 30.
  • 6A is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing an enlarged part of the cross section of the marker 30 along the YZ plane, with hatching omitted, and FIG. 6B shows the light of the marker 30 in the XZ plane. It is a figure which shows arrangement
  • the marker 30 is formed of a material having translucency, and is arranged corresponding to each of the double lens portion 31 having a plurality of convex surface portions 33 arranged in the XY direction, and the convex surface portion 33, And a detected portion projected onto the convex surface portion 33 as an optically detectable image.
  • the central surface of the convex surface portion 33 in the structural unit is Z as in the second embodiment. It arrange
  • the optical unit of the marker 30 has a planar shape defined by a set of points having the same distance to the center of adjacent convex surface portions 33 in the X direction and the Y direction, and the individual convex surface portions 33 are partitioned. It is an area. That is, the optical unit of the marker 30 includes a single convex surface portion 33, and is a rectangular (square) composed of four straight lines orthogonal to each other at the midpoint of a straight line connecting the centers of the convex surface portions 33 adjacent to the convex surface portion 33. It is represented by a region having a planar shape.
  • the marker 30 has a first surface 301 and a second surface 302.
  • the first surface 301 includes a plurality of convex surface portions 33.
  • the second surface 302 includes a plurality of detected parts and a reflecting part 36, and the detected part is constituted by the concave part 34 and the colored part 35 accommodated therein.
  • the reflecting portion 36 is, for example, a portion on the second surface 302 corresponding to each convex surface portion 33 and having the same planar shape as the convex surface portion 33.
  • the product optical axis of the marker 30 is a straight line along the Z direction that passes through the intersection of the optical axes of the convex portions 33 at both ends in the XZ plane, and the Z direction that passes through the intersection of the optical axes of the convex portions 33 at both ends in the XY plane. It is a straight line along. Further, the optical axis OA of the convex surface portion 33 is a straight line extending in a direction intersecting the product optical axis on the detected portion side outside the marker 30.
  • the convex surface portion 33 has a semicircular or non-semicircular cross section.
  • the convex surface portion 33 having a semicircular arc in cross section forms a spherical lens, and the convex surface portion 33 having a non-semicircular arc configures an aspheric lens, for example.
  • the convex surface portion 33 constituting the aspherical lens is represented by a curve having a radius of curvature that increases with distance from the vertex 331 along the X direction in the cross section cut along the XZ plane of the marker 30.
  • the curvature radius may increase continuously as the distance from the vertex 331 increases, or may increase intermittently.
  • the vertex 331 of the convex surface portion 33 is an intersection of the convex surface portion 33 and the central axis CA.
  • the central axis CA of the convex surface portion 33 is represented by a straight line passing through the center of the convex surface portion 33 along the Z direction.
  • the planar shape of the convex surface portion 33 is the same size, for example, a circular shape.
  • the diameter of the convex shape 33 in plan view is 350 ⁇ m.
  • the shape of the convex portion 33 has rotational symmetry with the central axis CA as the rotation axis.
  • Pitch P CL of the convex portion 33 both of X and Y directions is 350 .mu.m.
  • the “pitch” means a distance (P CL ) between the centers of adjacent convex surface portions 33.
  • the pitch is a distance in the X direction or the Y direction between the intersections of the convex surface portion 33 and the central axis CA in adjacent convex surface portions 33.
  • the concave portion 34 is a substantially cylindrical concave portion formed on the back surface side (second surface 302) of the double lens portion 31.
  • the bottom surface of the concave portion 34 intersects with the optical axis of the convex surface portion 33, and the intersection point thereof is disposed at a position that coincides with the focal point (image surface) of the convex surface portion 33.
  • the concave portion 34 is formed, for example, on the back surface side of the double lens portion 31 so as to be orthogonal to the bottom surface at the center of the bottom surface with respect to the optical axis of the convex surface portion 33.
  • the focal point of the convex surface portion 33 is located on the detected portion, and any of the detected portions is disposed at a position that becomes the focal point of the corresponding convex surface portion 33.
  • the planar shape of the concave portion 34 is circular, its diameter (W2) is 45 ⁇ m, and its depth is 10 ⁇ m.
  • the planar shape of the recess 34 may be another shape.
  • the planar shape of the recess 34 may be a square as shown in FIG. 7A, a rectangle as shown in FIG. 7B, or a cross shape as shown in FIG. 7C. There may be.
  • ) between the detected parts adjacent in the X direction is P CL + nG ⁇ m, and for example, between the detected parts adjacent in the Y direction.
  • ) is P CL + mG ⁇ m.
  • n indicates the nth convex surface portion 33 in the X direction when a certain convex surface portion 33 is set to 0.
  • m indicates the m-th convex surface portion 33 in the Y direction when a certain convex surface portion 33 is set to 0.
  • the center-to-center distance between the detected parts is larger than the center-to-center distance (P CL ) of the convex surface part. That is, in the marker 30, the pitch between the adjacent convex surface portions 33 is narrower than the interval between the centers of the adjacent detected portions (recess portions 34) in both the X direction and the Y direction.
  • the concave portion 34 and the colored portion 35 are in a positional relationship between the convex surface portion and the detected portion in the cross section of the marker 10 or the marker 20 on the XZ plane only in one of the two directions on the XY plane. It may be arranged as follows. For example, if the concave portion 34 and the colored portion 35 are formed so as to have the same position and shape as the groove and the colored portion in the cross section of the marker 10 in the XZ plane in one of the X direction and the Y direction, the marker 30 is In the one direction in the X direction and the Y direction, the same effect as the effect of the marker 10 is obtained.
  • the convex surface portion 33 has been described as a mode in which both protrude in the same direction of the Z direction, and the detected portion is disposed at an appropriate position with respect to the convex surface portion 33.
  • the structural unit having the convex surface portion 33 and the concave portion 34 having the center of the planar shape on the central axis CA of each of the convex surface portions 33 is directed toward the optical reference point OP in the marker 30.
  • Any of the central axes CA may be a constituent unit).
  • the “center axis CA of the convex surface portion 33” is represented by a straight line that passes through the midpoint of the straight line A connecting both ends of the convex surface portion 33 in the XZ plane and is orthogonal to the straight line A.
  • the optical unit divides the first surface into the rectangles including the one convex surface portion 33 and passing through the midpoint of the straight line connecting the centers of the adjacent convex surface portions 33, and the second surface is 1st surface side including the said convex surface part and the corresponding to-be-detected part when it divides into the rectangle centering on the central axis CA corresponding to the said to-be-detected part corresponding to the said convex-surface part
  • This is represented by a substantially quadrangular prism-shaped region that gradually expands slightly from the rectangular shape to the rectangular shape on the second surface side.
  • FIG. 8A is a plan view schematically showing the marker 40
  • FIG. 8B is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing an enlarged part of a cross section of the marker 40 along the XZ plane, omitting hatching.
  • FIG. 8C is a bottom view schematically showing the marker 40.
  • FIG. 9A is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing an enlarged part of the cross section of the marker 40 along the YZ plane, with hatching omitted
  • FIG. 9B shows the light of the marker 40 in the X direction. It is a figure which shows arrangement
  • the marker 40 has a first surface 401 and a second surface 302.
  • the first surface 401 includes a plurality of convex surface portions 43.
  • the planar view shape of the convex surface part 43 is a square, and all have the same size.
  • the length of one side of the plan view shape of the convex portion 43 is 350 .mu.m
  • the pitch P CL of the convex portion 43, both of X and Y directions is 350 .mu.m.
  • the reflection portion 46 on the second surface 302 has the same shape as the planar view shape of the convex surface portion 43.
  • the reference numeral 431 indicates the apex of the convex surface portion 43.
  • the optical unit of the marker 40 is represented by, for example, a substantially quadrangular prism-shaped region divided by a planar square of the convex surface portion 43 (a square of the reflecting portion 46).
  • the pitch between the adjacent convex surface portions 43 is narrower than the interval between the centers of the adjacent detected portions (recess portions 34). Similar to the marker 30, the marker 40 also has the same effect as the effect of the marker 10 in one or both of the X direction and the Y direction.
  • the marker according to the present invention can take various forms in addition to the above-described embodiments as long as the effects of the present invention can be obtained.
  • the product optical axis of the marker does not have to overlap any central axis of the plurality of convex portions.
  • the optical axes of all the convex surface portions only need to intersect with the product optical axis, and do not need to intersect only with the optical reference point.
  • the optical axis of the convex portion in one marker includes one or more groups of optical axes of the convex portions having the same angle with respect to the product optical axis within a range in which an intended optical effect can be obtained. May be.
  • the optical reference point may not be on the central axis of the central cylindrical lens portion or the convex lens portion.
  • the optical reference point may be located on the central axis of the cylindrical lens portion or the convex lens portion at the end in the arrangement direction (for example, the X direction) of the cylindrical lens portion or the convex lens portion in the marker.
  • the detected part is constituted by a groove and a colored part, but may take other structures.
  • the detected part may be constituted by a ridge or a convex part and a colored part, or a colored part such as an elongated colored resin casing disposed in a transparent resin molded body. It may consist only of.
  • the coloring part is comprised with the solidified material of the coating material, the colored sheet
  • the back surface (surface opposite to the convex surface portion) of the double lens portion can take various forms as long as it is optically recognizable with respect to the detected portion.
  • the back surface portion may be an uneven surface by a pyramid-shaped microprism, a reflective surface by a metal vapor deposition film, or the like, or may be colored by a color other than the colored portion.
  • the double lens portion does not have to be an integrally molded product.
  • the marker is composed of a plurality of cylindrical lens portions or convex lens portions that can be structural units of the double lens portion, and a base material for holding each cylindrical lens portion or convex lens portion in a desired orientation and position. May be.
  • each optical axis OA passes through the center of the image plane of the detected portion (groove, concave portion), but each optical axis OA is associated with each connection. It does not have to pass through the center of the image plane.
  • the optical axes OA may intersect at any position on the imaging plane within a range orthogonal to the imaging plane.
  • the position of the groove is convex along the direction parallel to the bottom surface of the groove as the distance from the product optical axis PA in the X direction increases. It is also possible to dispose further from the center axis CA of the part.
  • the convex surface portion including the product optical axis PA is designated as 0, and the n-th groove corresponding to the n-th convex surface portion in the X direction is the center of the groove from the central axis of the n-th convex surface portion.
  • the marker according to the present invention is useful for recognizing the position and orientation of an object, and is effective for expanding the observation range effective in this application in a specific direction or in general. Therefore, the present invention is expected to contribute to further development of the technical field related to the above-mentioned application.

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Abstract

マーカ（１０）は、透光性を有する材料で形成され、例えば、少なくとも一方向に並んで配置されている複数の凸面部（１３）を有するレンチキュラーレンズ部（１１）を含む。凸面部（１３）の光軸（ＯＡ１）は、いずれも、製品光軸（ＰＡ）上にある光学基準点（ＯＰ）で交わる。凸面部（１３）の光軸（ＯＡ１）は、いずれも、溝（１４）の底面に直交し、かつその中心を通る。溝（１４）には着色部（１５）が収容されている。

Description

マーカ
　本発明は、マーカに関する。
　凸面部を有する凸レンズ部に模様が投影されるマーカ（「画像表示体」とも言われる）には、レンチキュラーレンズと着色層とを有する画像表示シートが知られている。当該レンチキュラーレンズは、複数のシリンドリカルレンズが並列した構成を有し、当該着色層は、当該シリンドリカルレンズのそれぞれに対応して配置され、個々のシリンドリカルレンズの像として観察される。そして、これらの像の集合によって上記模様が構成される。上記画像表示シートは、拡張現実感（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ　Ｒｅａｌｉｔｙ：ＡＲ）やロボティクスなどの分野において、物体の位置や姿勢などを認識するのに有用である（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
特開２０１３－０２５０４３号公報 特開２０１２－１４５５５９号公報
　図１Ａは、上記特許文献に記載された配置で着色層を有するマーカの一参考例におけるシリンドリカルレンズ部の並列方向に沿う断面を模式的に示す図であり、図１Ｂは、当該マーカにおけるシリンドリカルレンズ部のみの配置を模式的に示す図である。図中、Ｘは、マーカの平面方向における一方向を表し、Ｙは、当該平面方向においてＸ方向と直交する方向を表し、Ｚは、Ｘ方向およびＹ方向の両方に直交する方向（マーカの厚さ方向）を表す。なお、図１Ｂは、図１Ａのレンチキュラーレンズ部中に含まれているシリンドリカルレンズ部の部分を示している。
　マーカ１００は、例えば、図１に示されるように、透光性を有する材料で形成されたレンチキュラーレンズ部１１０を含み、レンチキュラーレンズ部１１０は、平面方向に配置されている複数のシリンドリカルレンズ部１２０を含む。シリンドリカルレンズ部１２０は、その表面側に凸面部１３０を有し、裏面側に溝１４０、それに収容されている着色部１５０および着色部１５０に対して光学的に識別可能な裏面部１６０を有する。溝１４０は、マーカ１００の光学基準点ＯＰから放射状に延出する直線（光軸ＯＡ）が溝１４０の底面の中心と交わる位置に配置されている。
　マーカ１００では、観察位置のＸ方向における位置に応じて、観察される模様の位置および形が変化する。このように、マーカ１００では、凸レンズ部の裏面に沿う方向における着色部の位置のみで上記模様が設定されている。
　マーカ１００では、凸レンズ部において生じる収差は、Ｘ方向の端に近いほど大きくなる。このため、凸面部に投影される像は、Ｘ方向の端に近いほど鮮明さに欠ける傾向にある。このように、上記マーカでは、観察される模様の鮮明さを高める観点から検討の余地が残されている。
　本発明は、より鮮明な模様を投影するマーカを提供することを課題とする。
　本発明は、透光性を有する材料で形成され、少なくとも一方向に並んで配置されている複数の凸面部を有する複レンズ部と、前記凸面部のそれぞれに対応して配置され、光学的に検出可能な像として前記凸面部に投影される被検出部と、を含むマーカであり、平面視した前記マーカの前記凸面部の並ぶ方向に沿う断面において、前記被検出部の前記複レンズ部との前記凸面部側の結像面に直交する直線を前記被検出部に対応する前記凸面部の光軸とし、前記凸面部が並ぶ方向における両端の前記凸面部の光軸の交点を通る前記並ぶ方向に対する垂線を複レンズ部の光軸としたときに、複数の前記凸面部の光軸のそれぞれは、前記被検出部よりも前記凸面部側で前記複レンズ部の光軸と交差し、複数の前記被検出部は、前記凸面部の光軸と前記結像面との交点が前記凸面部による焦点となる位置に配置されている被検出部を含むマーカ、を提供する。
　本発明に係るマーカは、凸レンズ部の裏面に沿う方向における着色部の位置のみで上記模様が設定されているマーカに比べて、収差の発生およびそれによる影響がより一層抑えられることから、より鮮明な模様を投影することができる。
図１Ａは、マーカの一参考例におけるシリンドリカルレンズ部の並列方向に沿う断面を、ハッチングを省略して模式的に示す図であり、図１Ｂは、当該マーカにおけるシリンドリカルレンズ部のみの配置を模式的に示す図である。 図２Ａは、本発明の第１の実施の形態に係るマーカを模式的に示す平面図であり、図２Ｂは、当該マーカを模式的に示す底面図である。 図３Ａは、本発明の第１実施の形態に係るマーカの、凸面部の並列方向に沿う断面を、ハッチングを省略して模式的に示す図であり、図３Ｂは、シリンドリカルレンズ部を構成単位としたときの当該マーカにおける当該シリンドリカルレンズ部の配置を模式的に示す図である。 図４Ａは、本発明の第２の実施の形態に係るマーカの、凸面部の並列方向に沿う断面を、ハッチングを省略して模式的に示す図であり、図４Ｂは、当該マーカにおけるシリンドリカルレンズ部を構成単位としたときの当該マーカにおける当該シリンドリカルレンズ部の配置を模式的に示す図である。 図５Ａは、本発明の第３の実施の形態に係るマーカを模式的に示す平面図であり、図５Ｂは、上記マーカの、凸面部の一並列方向に沿う断面の一部を拡大して模式的に示す、ハッチングを省略した部分拡大断面図であり、図５Ｃは、当該マーカを模式的に示す底面図である。 図６Ａは、第３の実施の形態に係るマーカの、凸面部の他の並列方向に沿う断面の一部を拡大して模式的に示す、ハッチングを省略した部分拡大断面図であり、図６Ｂは、上記マーカの、凸面部の一並列方向における光軸の配置を模式的に示す図である。 図７Ａは、第３の実施の形態に係るマーカにおける凹部の第１の変形例を模式的に示す平面図であり、図７Ｂは、当該凹部の第２の変形例を模式的に示す平面図であり、図７Ｃは、当該凹部の第２の変形例を模式的に示す平面図である。 図８Ａは、本発明の第４の実施の形態に係るマーカを模式的に示す平面図であり、図８Ｂは、上記マーカの、凸面部の一並列方向に沿う断面の一部を拡大して模式的に示す、ハッチングを省略した部分拡大断面図であり、図８Ｃは、上記マーカを模式的に示す底面図である。 図９Ａは、第４の実施の形態に係るマーカの、凸面部の他の並列方向に沿う断面の一部を拡大して模式的に示す、ハッチングを省略した部分拡大断面図であり、図９Ｂは、上記マーカの、凸面部の一並列方向における光軸の配置を模式的に示す図である。
　［第１の実施の形態］
　図２Ａは、本実施の形態に係るマーカ１０を模式的に示す平面図であり、図２Ｂは、マーカ１０を模式的に示す底面図である。図３Ａは、マーカ１０の、凸面部１３の並列方向に沿う断面を、ハッチングを省略して模式的に示す図であり、図３Ｂは、マーカ１０におけるシリンドリカルレンズ部を構成単位としたときの当該マーカにおける当該シリンドリカルレンズ部の配置を模式的に示す図である。
　マーカ１０は、透光性を有する材料、例えば透明な材料で形成されているレンチキュラーレンズ部１１を含む。レンチキュラーレンズ部１１は、Ｘ方向に並列している複数のシリンドリカルレンズが一体化した形状を有する成形物であり、例えば、複数のシリンドリカルレンズを図示の通りに並べたときの個々のシリンドリカルレンズ間の隙間が透明材料で埋められて一体化した形状を有する。レンチキュラーレンズ部１１は、複レンズ部に相当する。
　レンチキュラーレンズ部１１の平面形状は、例えば、Ｘ方向を長手方向、Ｙ方向を短手方向とする矩形である。レンチキュラーレンズ部１１を構成する、透光性を有する材料の例には、ポリカーボネートやアクリル樹脂などの透明樹脂、および、ガラスなどの透明無機材料、が含まれる。量産性の観点から、上記透光性を有する材料は、透光性を有する樹脂であることが好ましく、レンチキュラーレンズ部１１は、当該樹脂の射出成形品であることが好ましい。
　レンチキュラーレンズ部１１は、Ｘ方向に並んで配置されている複数の凸面部１３を有する。凸面部１３の平面形状は、Ｙ方向を長手方向としＸ方向を短手方向とする矩形である。いずれの凸面部１３の平面形状のサイズは同じであり、たとえば、幅（Ｘ方向における長さ）は３７０μｍであり、長さ（Ｙ方向における長さ）は３ｍｍである。当該ピッチは、隣り合う被検出部のＸ方向における中心間距離である。
　レンチキュラーレンズ部１１のＸＺ平面による断面における凸面部１３の形状は、例えば、半円または非半円である。当該非半円とは、半円以外の凸曲線であり、例えば、曲率半径が異なる円弧が連結してなる曲線である。上記非半円は、上記断面において、凸面部１３の中心から離れるに連れて曲率半径が大きくなる曲線であることが好ましい。凸面部１３は、その頂部に、Ｙ方向に延出する稜線を含む。
　レンチキュラーレンズ部１１の裏面には、複数の溝１４が形成されている。それぞれの溝１４は、凸面部１３のそれぞれに対応している。溝１４の平面形状は、Ｙ方向を長手方向とする細長な矩形であり、溝１４のＸＺ平面における断面形状は矩形である。溝１４の深さ（上記裏面から溝１４の底面までの距離）は、好ましくは１０～１００μｍである。
　それぞれの溝１４の底面に直交し、かつＸＺ平面における当該底面の中心と交わる直線をそれぞれの凸面部１３の光軸ＯＡ１とすると、それぞれの溝１４は、いずれの光軸ＯＡ１も光学基準点ＯＰで交差する向きに形成されている。このように、それぞれの溝１４は、光軸ＯＡ１が溝１４よりも凸面部１３側で互いに交差する向きに形成されている。
　ここで、光学基準点ＯＰとは、製品光軸ＰＡ上の任意の点である。製品光軸ＰＡとは、複レンズ部の光軸に相当し、マーカ１０の光学的な中心となる軸であり、マーカ１０を設計する際の基準となり得る。製品光軸ＰＡは、凸面部１３の配列方向（例えばＸ方向）に対して直交する直線であって、当該配列方向の両端の凸面部１３の光軸ＯＡ１が交差する点を通る直線で表される。マーカ１０の製品光軸ＰＡは、Ｘ方向の中央に位置する凸面部１３の光軸ＯＡ１と重なっている。
　また、いずれの溝１４も、光軸ＯＡ１と上記底面との交点がそれぞれの凸面部１３による焦点となる位置に配置されている。ここで、凸面部１３による焦点とは、その凸面部１３の光軸ＯＡ１に平行な光が凸面部１３に入射、屈折したときに光軸ＯＡ１と実質的に交差する点であり、例えば、交差する光線が溝１４の底面に集光する光束の断面の面積が最小になる位置である。
　さらに、凸面部１３の光軸ＯＡ１は、いずれも、凸面部１３の中心軸ＣＡと重なる凸面部１３の光軸ＯＡ１と重なっている。ここで、凸面部１３の中心軸ＣＡとは、凸面部１３の端縁で囲まれる形状（長方形）の中心を通る凸面部１３の法線であり、例えば、ＸＺ平面において凸面部１３の両端を結ぶ直線の中点を通り、かつ当該直線と直交する直線で表される。
　溝１４は、着色部１５を収容している。着色部１５は、例えば有色の組成物であり、例えば黒色顔料などの着色剤を含有する塗料の固化物である。当該塗料は、流動性を有し、例えば液状の組成物であり、あるいは粉体である。塗料を塗布、固化する方法は、公知の方法の中から塗料に応じて適宜に決めることができる。たとえば、塗料の塗布方法の例には、スプレー塗布およびスクリーン印刷が含まれる。塗料の固化方法の例には、液状の塗料の乾燥、当該塗料中の硬化成分（ラジカル重合性化合物など）の硬化、および、粉体の焼き付け、が含まれる。
　ここで、溝１４および着色部１５は、被検出部に相当している。また、溝１４の底面は、当該被検出部のレンチキュラーレンズ部１１との凸面部１３側の結像面に相当している。
　以上の説明から明らかなように、マーカ１０は、図３Ｂに示されるように、凸面部１３の中心軸ＣＡ上に被検出部が配置されているシリンドリカルレンズ部を一構成単位としたときに、当該シリンドリカルレンズ部のそれぞれを、その凸面部１３を光学基準点ＯＰに向けて配置した集合体構造と実質的には同じ構造を有している。
　なお、レンチキュラーレンズ部１１の裏面は、平滑であってもよいし、または適度な表面粗さを有していてもよい。当該裏面の粗面化は、ブラスト処理などの通常の粗面化処理によって行うことが可能であり、その表面粗さは、例えば算術平均粗さＲａで１～１０μｍであることが好ましい。
　マーカ１０では、着色部１５の像が光学的に検出可能な（例えば黒色の）像として凸面部１３のそれぞれに投影され、レンチキュラーレンズ部１１の表面に当該像の集合体としての模様が観察される。
　ここで、「光学的に検出可能」とは、凸面部１３に投影された着色部１５の像が光学的な特性によって検出されることを意味する。当該光学的な特性とは、例えば、明度、彩度、色相などの色合いであり、あるいは、輝度などの光の強さである。上記光学的な特性の検出方法は、マーカ１０の用途に応じて適宜に決めることができ、例えば、目視での確認であってもよいし、光学的な検出装置による検出であってもよい。また、当該検出方法は、直接的な方法であってもよいし、他の器具を介する方法であってもよく、後者の例には、例えば着色部１５が蛍光を発する透明な組成物である場合の、当該組成物を励起させるためのＵＶランプの照射、が含まれる。
　マーカ１０では、前述のマーカ１００に比べて、より鮮明に模様が観察される。
　マーカ１００では、溝１４０は、シリンドリカルレンズ部１２０の平らな裏面に沿って形成されている。よって、マーカ１００では、シリンドリカルレンズ部１２０における光軸ＯＡにおける凸面部１３０から着色部１５０（溝１４０の底面）までの距離が、Ｘ方向において、光学基準点ＯＰから離れるほど長くなる。このため、それぞれのシリンドリカルレンズ部１２０では、Ｘ方向の端に近づくに連れて、球面収差が大きくなり、また、凸面部１３０による焦点と着色部１５０との位置のずれが大きくなる。したがって、マーカ１００で観察される模様を構成する個々の着色部１５０の像は、Ｘ方向の端に近づくに連れて、鮮明さが低下し、その結果、マーカ１００で観察される上記模様のＸ方向における端部の鮮明さが低くなる。
　一方、マーカ１０では、いずれの溝１４の底面も、光軸ＯＡ１に対して直交する向きで、かつ凸面部１３による焦点の位置に位置している。よって、いずれの着色部１５も光学基準点ＯＰに正対しており、マーカ１０で観察される模様を構成する個々の着色部１５の像は、Ｘ方向における位置に関わらず、ほぼ最大かつ一定の大きさとなる。このため、マーカ１０で観察される上記模様は、Ｘ方向におけるいずれの観察位置においても、マーカ１００で観察される模様に比べて、より鮮明である。
　以上の説明から明らかなように、マーカ１０は、透光性を有する材料で形成され、Ｘ方向に並んで配置されている複数の凸面部１３を有するレンチキュラーレンズ部１１と、凸面部１３のそれぞれに対応して配置され、光学的に検出可能な像として凸面部１３に投影される着色部１５とを含む。そして、ＸＺ平面において、着色部１５のレンチキュラーレンズ部１１との凸面部１３側の結像面（すなわち溝１４の底面）に直交する直線を着色部１５に対応する凸面部１３の光軸ＯＡ１とし、Ｘ方向における両端の凸面部１３の光軸ＯＡ１の交点（光学基準点ＯＰ）を通るＸ方向に対する垂線を製品光軸ＰＡとしたときに、複数の凸面部１３の光軸ＯＡ１のそれぞれは、着色部１５よりも凸面部１３側（例えば光学基準点ＯＰ）で製品光軸ＰＡと交差し、複数の着色部１５は、いずれも、凸面部１３の光軸ＯＡ１と上記結像面との交点が凸面部１３による焦点となる位置に配置されている。よって、マーカ１０は、凸レンズ部の裏面に沿う方向における着色部の位置のみで上記模様が設定されている従来のマーカ１００に比べて、より鮮明な模様を投影することができる。
　また、複数の凸面部１３の光軸ＯＡ１のいずれもが、凸面部１３の中心軸ＣＡと重なる。すなわち、製品光軸ＰＡに光軸ＯＡ１および中心軸ＣＡが重なる凸面部１３はもちろんこと、それ以外の凸面部１３の光軸ＯＡ１が、その凸面部１３の中心軸とＣＡと重なっている。このように複数の凸面部１３の光軸ＯＡ１が凸面部１３の中心軸ＣＡと重なる凸面部１３の光軸ＯＡ１を含むことは、特定のシリンドリカルレンズ部を一構成単位としてレンチキュラーレンズ部１１を光学的に構築することが可能であるので、マーカ１０を容易に設計する観点からより一層効果的である。
　また、レンチキュラーレンズ部１１が透明樹脂製であることは、レンチキュラーレンズ部１１を射出成形で製造することが可能であることから、凸面部１３と溝１４との位置関係が精密に制御されたレンチキュラーレンズ部１１を大量に製造することができるので、マーカ１０の量産性の観点からより一層効果的である。
　［第２の実施の形態］
　図４Ａは、マーカ２０の、凸面部２３の並列方向に沿う断面を、ハッチングを省略して模式的に示す図であり、図４Ｂは、マーカ２０におけるシリンドリカルレンズ部を構成単位としたときの当該マーカにおける当該シリンドリカルレンズ部の配置を模式的に示す図である。
　マーカ２０は、透光性を有する材料で形成されているレンチキュラーレンズ部２１を含む。レンチキュラーレンズ部２１は、透光性を有する材料で形成され、Ｘ方向に並んで配置されている複数の凸面部２３を有する。レンチキュラーレンズ部２１は、例えば透明樹脂製であり、複レンズ部に相当する。レンチキュラーレンズ部２１は、Ｘ方向に並列している複数のシリンドリカルレンズが一体化した形状を有する成形物であり、そのレンズの部分は、例えば、図４Ｂに示されるように、Ｚ方向に向けられ、かつＸ方向に沿って並べられた複数のシリンドリカルレンズを一体化した構造と実質的に同じ構造を有している。このように、凸面部２３の中心軸ＣＡは、いずれもＺ方向に沿う直線で表される。
　マーカ２０は、凸面部２３のそれぞれに対応して配置され、光学的に検出可能な像として凸面部２３に投影される被検出部を含む。当該被検出部は、レンチキュラーレンズ部２１においてそれぞれの凸面部２３に対応して配置される溝２４およびそれに収容される着色層２５によって構成される。
　溝２４は、レンチキュラーレンズ部２１の裏面に形成される。マーカ１０と同様に、ＸＺ平面において溝２４のレンチキュラーレンズ部２１との凸面部２３側の結像面（底面）に直交し、かつ当該結像面の中心と交わる直線を上記被検出部に対応する凸面部２３の光軸ＯＡ２としたときに、凸面部２３の光軸ＯＡ２のそれぞれは、上記被検出部よりも凸面部２３側（光学基準点ＯＰ）で製品光軸ＰＡに交差している。製品光軸ＰＡは、Ｘ方向における両端の凸面部２３の光軸ＯＡ２の交点を通る、Ｚ方向に平行な直線で表され、Ｘ方向の中央の凸面部２３の光軸ＯＡ２に重なっている。なお、当該中央の凸面部２３の中心軸ＣＡも、当該中央の凸面部２３の光軸ＯＡ２と重なっている。
　また、複数の上記被検出部は、いずれも、凸面部２３の光軸ＯＡ２と上記結像面との交点が凸面部２３による焦点となる位置に配置されている。凸面部２３間のピッチ（中心間距離）が被検出部間のピッチ（中心間距離）よりも小さい場合では、凸面部２３による焦点（像面）の位置は、ＸＺ平面において、Ｚ方向における凸面部２３から離れる向きに突出する凸曲線上に位置する。溝２４は、ＸＺ平面において、その溝２４に対応する凸面部２３の中心軸ＣＡよりもＸ方向における外側であって、対応する凸面部２３への光学基準点ＯＰからの入射光によって決まる焦点の位置で上記凸曲線に接する位置に配置される。
　上記像面は、レンチキュラーレンズ部２１内に想定される、凸面部２３による焦点を中心とし、Ｚ方向における凸面部２３から離れる向き（凸面部２３とは反対側）に突出する凸曲面で表される。上記像面は、一つの凸面部２３を含む一光学ユニットで区画される。当該光学ユニットは、一つの凸面部２３を含む一格子（矩形）の平面形状を有する、略四角柱形状の領域で表される。本実施の形態では、上記光学ユニットは、図４Ｂに示されるシリンドリカルレンズ部の構成単位と同じである。
　なお、マーカ１０では、溝１４は、その底面がＸＺ平面における中心軸ＣＡ上の、上記像面に接する位置（焦点の位置）に配置されており、その光学ユニットは、図３Ｂに示されるシリンドリカルレンズ部の構成単位と同じである。
　マーカ２０では、複数の凸面部２３の光軸ＯＡ２のうちの、製品光軸ＰＡに光軸ＯＡ２および中心軸ＣＡが重なる（Ｘ方向における中央の）凸面部２３以外の凸面部２３の光軸ＯＡ２は、その凸面部２３の中心軸ＣＡと交差している。このように、マーカ２０では、複数の凸面部２３の光軸ＯＡ２は、凸面部２３の中心軸ＣＡに交差する光軸を含んでいる。
　マーカ２０でも、マーカ１０と同様に、いずれの溝２４の底面も、光軸ＯＡ２に対して直交する向きで、かつ凸面部２３による焦点の位置に位置している。よって、いずれの着色部２５も光学基準点ＯＰに正対するので、マーカ２０で観察される模様を構成する個々の着色部２５の像は、Ｘ方向における位置に関わらず、ほぼ最大かつ一定の大きさとなる。このため、マーカ２０で観察される上記模様は、Ｘ方向におけるいずれの観察位置においても、マーカ１００で観察される模様に比べて、より鮮明である。
　［第３の実施の形態］
　図５Ａは、マーカ３０を模式的に示す平面図であり、図５Ｂは、マーカ３０のＸＺ平面に沿う断面の一部を拡大して模式的に示す、ハッチングを省略した部分拡大断面図であり、図５Ｃは、マーカ３０を模式的に示す底面図である。また、図６Ａは、マーカ３０の、ＹＺ平面に沿う断面の一部を拡大して模式的に示す、ハッチングを省略した部分拡大断面図であり、図６Ｂは、マーカ３０の、ＸＺ平面における光軸ＯＡの配置を模式的に示す図である。
　マーカ３０は、透光性を有する材料で形成され、ＸＹ方向のそれぞれに並んで配置されている複数の凸面部３３を有する複レンズ部３１と、凸面部３３のそれぞれに対応して配置され、光学的に検出可能な像として凸面部３３に投影される被検出部とを含む。マーカ３０では、例えば、凸面部３３とそれに対応する被検出部とを一構成単位としたときに、第２の実施の形態のように、上記構成単位における凸面部３３は、その中心軸がＺ方向に沿って延出するように配置されており、上記被検出部は、光軸ＯＡに直交する上記構成単位における特定の位置に配置されている。
　マーカ３０の光学ユニットは、Ｘ方向およびＹ方向における、隣り合う凸面部３３の中心までの距離が等しい点の集合で構成される直線で区切られる平面形状で、個々の凸面部３３が区切られてなる領域である。すなわち、マーカ３０の光学ユニットは、一つの凸面部３３を含み、その凸面部３３と隣り合う凸面部３３の中心を結ぶ直線の中点で直交する四つの直線で構成される矩形（正方形）の平面形状を有する領域で表される。
　マーカ３０は、第１面３０１および第２面３０２を有する。第１面３０１は、複数の凸面部３３を含む。また、第２面３０２は、複数の被検出部と、反射部３６とを含み、当該被検出部は、凹部３４およびそれに収容されている着色部３５により構成されている。反射部３６は、例えば、凸面部３３のそれぞれに対応する、第２面３０２における部分であって、凸面部３３と同じ平面形状を有する部分である。
　マーカ３０の製品光軸は、ＸＺ平面における両端の凸面部３３の光軸の交点を通るＺ方向に沿う直線であって、かつＸＹ平面における両端の凸面部３３の光軸の交点を通るＺ方向に沿う直線である。また、凸面部３３の光軸ＯＡは、マーカ３０の外方における上記被検出部側において当該製品光軸と交差する向きに延出する直線である。
　凸面部３３は、その断面形状が半円弧または非半円弧である。上記断面形状が半円弧の凸面部３３は、球面レンズを構成しており、非半円弧の凸面部３３は、例えば非球面レンズを構成している。非球面レンズを構成する凸面部３３は、マーカ３０のＸＺ平面で切断した断面において、その頂点３３１からＸ方向に沿って離れるに連れて曲率半径が大きくなる曲線で表される。当該曲率半径は、その頂点３３１から離れるに連れて連続して大きくなってもよいし、断続的に大きくなってもよい。
　なお、マーカ３０において、凸面部３３の頂点３３１は、凸面部３３と中心軸ＣＡとの交点である。凸面部３３の中心軸ＣＡは、凸面部３３の中心を通る、Ｚ方向に沿う直線で表される。
　凸面部３３の平面視形状は、いずれも同じ大きさであり、例えば円形である。たとえば、凸面部３３の平面視形状の直径は、３５０μｍである。凸面部３３の形状は、その中心軸ＣＡを回転軸とした回転対称性を有している。
　凸面部３３のピッチＰＣＬは、Ｘ方向およびＹ方向のいずれも３５０μｍである。当該「ピッチ」とは、隣り合う凸面部３３の中心間の距離（ＰＣＬ）を意味する。たとえば、上記ピッチは、隣り合う凸面部３３における、凸面部３３とその中心軸ＣＡとの交点間のＸ方向またはＹ方向における距離である。
　凹部３４は、複レンズ部３１の裏面側（第２面３０２）に形成された、略円柱状の凹部である。凹部３４は、その底面が凸面部３３の光軸と交わり、その交点が凸面部３３の焦点（像面）と一致する位置に配置されている。凹部３４は、例えば、複レンズ部３１の裏面側に、凸面部３３の光軸にその底面の中心で当該底面と直交するように形成されている。このように、凸面部３３の焦点は、上記被検出部上に位置しており、いずれの上記被検出部も、対応する凸面部３３の焦点となる位置に配置されている。
　凹部３４の平面形状は、円形であり、その直径（Ｗ２）は４５μｍであり、その深さは１０μｍである。凹部３４の平面形状は、他の形状であってもよい。たとえば、凹部３４の上記平面形状は、図７Ａに示されるような正方形であってもよいし、図７Ｂに示されるような長方形であってもよいし、図７Ｃに示されるような十字形であってもよい。
　マーカ３０において、例えばＸ方向において隣り合う上記被検出部間の中心間距離（｜Ｃｎ－Ｃｎ－１｜）は、ＰＣＬ＋ｎＧμｍであり、また例えばＹ方向において隣り合う上記被検出部間の中心間距離（｜Ｃｍ－Ｃｍ－１｜）は、ＰＣＬ＋ｍＧμｍである。ｎは、ある凸面部３３を０番としたときのＸ方向におけるｎ番目の凸面部３３であることを示す。ｍは、ある凸面部３３を０番としたときのＹ方向におけるｍ番目の凸面部３３であることを示す。このように、上記被検出部間の中心間距離は、凸面部の中心間距離（ＰＣＬ）よりも大きい。すなわち、マーカ３０では、Ｘ方向およびＹ方向のいずれにおいても、隣接する凸面部３３間のピッチは、隣接する被検出部（凹部３４）の中心間の間隔よりも狭い。
　マーカ３０では、第１および第２の実施の形態の一方の形態の構成のみが採用されていてもよい。すなわち、マーカ３０では、凹部３４および着色部３５が、ＸＹ平面上の二方向の一方のみにおいて、前述したマーカ１０またはマーカ２０のＸＺ平面による断面における凸面部と被検出部との位置関係となるように配置されていてもよい。たとえば、凹部３４および着色部３５が、Ｘ方向およびＹ方向の一方において、マーカ１０のＸＺ平面による断面における溝および着色部と同様の位置および形状となるように形成されていれば、マーカ３０は、Ｘ方向およびＹ方向における上記一方の方向において、マーカ１０の効果と同じ効果を奏する。
　なお、本実施の形態では、凸面部３３がいずれもＺ方向の同方向に突出し、上記被検出部が凸面部３３に対して適切な位置に配置されている形態として説明したが、第１の実施の形態と同様に、凸面部３３とその中心軸ＣＡに平面形状の中心を有する凹部３４とを有する構成単位が、その凸面部３３のいずれもが、マーカ３０における光学基準点ＯＰに向けて（上記中心軸ＣＡのいずれもが構成ユニット）配置されてなる形態であってもよい。この場合、「凸面部３３の中心軸ＣＡ」は、ＸＺ平面において凸面部３３の両端を結ぶ直線Ａの中点を通り、かつ当該直線Ａと直交する直線で表される。
　また、上記の場合、光学ユニットは、第１面を、一つの凸面部３３を含み、隣り合う凸面部３３の中心を結ぶ直線の中点を通る上記の矩形に区画し、第２面を、上記凸面部に対応する一つの上記被検出部を含み、それに対応する中心軸ＣＡを中心とする矩形に区画したときの、上記凸面部とそれに対応する被検出部とを含む、第１面側の矩形から第２面側の矩形に漸次わずかに拡大する略四角柱状の領域で表される。
　［第４の実施の形態］
　マーカ４０は、上記凸面部および上記反射部の平面形状がともに矩形である以外は、マーカ３０と同様に構成される。図８Ａは、マーカ４０を模式的に示す平面図であり、図８Ｂは、マーカ４０のＸＺ平面に沿う断面の一部を拡大して模式的に示す、ハッチングを省略した部分拡大断面図であり、図８Ｃは、マーカ４０を模式的に示す底面図である。また、図９Ａは、マーカ４０の、ＹＺ平面に沿う断面の一部を拡大して模式的に示す、ハッチングを省略した部分拡大断面図であり、図９Ｂは、マーカ４０の、Ｘ方向における光軸ＯＡの配置を模式的に示す図である。
　マーカ４０は、第１面４０１および第２面３０２を有する。第１面４０１は、複数の凸面部４３を含む。凸面部４３の平面視形状は正方形であり、いずれも同じ大きさである。たとえば、凸面部４３の平面視形状の一辺の長さは、３５０μｍであり、凸面部４３のピッチＰＣＬは、Ｘ方向およびＹ方向のいずれも３５０μｍである。また、第２面３０２における反射部４６も、凸面部４３の平面視形状と同じ形状を有している。なお、符号４３１は、凸面部４３の頂点を示している。
　マーカ４０の光学ユニットは、例えば、凸面部４３の平面形状の正方形（反射部４６の正方形）で区画される略四角柱形状の領域で表される。
　マーカ４０でも、マーカ３０と同様に、Ｘ方向およびＹ方向において、隣接する凸面部４３間のピッチは、隣接する被検出部（凹部３４）の中心間の間隔よりも狭い。マーカ４０もまた、マーカ３０と同様に、Ｘ方向およびＹ方向の一方または両方において、マーカ１０の効果と同じ効果を奏する。
　［他の実施の形態］
　本発明に係るマーカは、前述の実施の形態以外にも、本発明の効果が得られる範囲において、種々の形態を取り得る。
　たとえば、マーカの製品光軸は、複数の凸面部のいずれの中心軸とも重なっていなくてもよい。
　また、全ての凸面部の光軸は、製品光軸と交差していればよく、光学基準点のみで交差していなくてもよい。たとえば、一つのマーカにおける凸面部の光軸は、所期の光学的な効果が得られる範囲において、上記製品光軸に対する角度が同じである複数の凸面部の光軸の群を一以上含んでいてもよい。
　また、光学基準点は、中央のシリンドリカルレンズ部または凸レンズ部の中心軸上になくてもよい。たとえば、光学基準点は、マーカにおけるシリンドリカルレンズ部または凸レンズ部の配列方向（例えばＸ方向）における端のシリンドリカルレンズ部または凸レンズ部における中心軸上に位置していてもよい。
　また、上記被検出部は、溝および着色部で構成されているが、他の構成を取り得る。たとえば、被検出部は、突条または凸部と着色部とによって構成されていてもよいし、透明樹脂成形体中に配置された細長の着色された樹脂製の筐体のように、着色部のみから構成されていてもよい。また、着色部は、塗料の固化物で構成されているが、着色されたシートであってもよい。
　また、上記複レンズ部の裏面（凸面部とは反対側の表面）の部分は、被検出部に対して光学的に認識可能な範囲で、種々の形態を取り得る。たとえば、当該裏面の部分は、角錐状の微小プリズムによる凹凸や金属の蒸着膜などによる反射面であってもよいし、上記着色部以外の色で着色されていてもよい。
　また、複レンズ部は、一体成形物でなくてもよい。たとえば、上記マーカは、当該複レンズ部の構成単位となり得る複数のシリンドリカルレンズ部または凸レンズ部と、個々のシリンドリカルレンズ部または凸レンズ部を所望の向きおよび位置に保持するための基材とによって構成されてもよい。
　なお、前述のいずれも実施の形態においても、それぞれの光軸ＯＡは、被検出部（溝、凹部）における結像面の中心を通っているが、それぞれの光軸ＯＡは、それぞれの当該結像面の中心を通らなくてもよい。たとえば、それぞれの光軸ＯＡは、上記結像面と直交する範囲において、結像面のいずれの位置で交わってもよい。
　また、第１の実施の形態（マーカ１０）については、マーカ１００と同様に、Ｘ方向において製品光軸ＰＡから離れるに連れて、溝の底面に平行な方向に沿って、溝の位置を凸面部の中心軸ＣＡからより外側へ配置することも可能である。たとえば、マーカ１０において、製品光軸ＰＡを含む凸面部を０番として、Ｘ方向においてｎ番目の凸面部に対応するｎ番目の溝を、その中心がｎ番目の凸面部の中心軸から溝の底面に平行な方向における所定の間隔ｎＧμｍ（例えば０．８ｎμｍ）だけさらに離れる位置となるように配置してもよい。この場合、複レンズ部の凸面部側の表面に投影される模様の、製品光軸を中心とする観察範囲を、マーカ１０のそれよりも広くすることが可能となる。
　２０１５年１２月８日出願の特願２０１５－２３９１８４の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
　本発明に係るマーカは、物体の位置や姿勢などを認識するのに有用であり、この用途において有効な観察範囲を特定の方向にまたは全般的に拡げるのに有効である。よって、本発明は、上記用途に係る技術分野のさらなる発展に寄与することが期待される。
　１０、２０、３０、４０、１００　マーカ
　１１、２１、１１０　レンチキュラーレンズ部
　１３、２３、３３、４３、１３０　凸面部
　１４、２４、１４０　溝
　１５、２５、３５、１５０　着色部
　３１　複レンズ部
　３４　凹部
　３６、４６　反射部
　１２０　シリンドリカルレンズ部
　１６０　裏面部
　３０１、４０１　第１面
　３０２　第２面
　３３１、４３１　頂点
　ＣＡ　中心軸
　ＰＡ　製品光軸
　ＯＡ、ＯＡ１、ＯＡ２　光軸
　ＯＰ　光学基準点

Claims (4)

  1. 　透光性を有する材料で形成され、少なくとも一方向に並んで配置されている複数の凸面部を有する複レンズ部と、
    　前記凸面部のそれぞれに対応して配置され、光学的に検出可能な像として前記凸面部に投影される被検出部と、
    　を含むマーカであり、
    　平面視した前記マーカの前記凸面部の並ぶ方向に沿う断面において、前記被検出部の前記複レンズ部との前記凸面部側の結像面に直交する直線を前記被検出部に対応する前記凸面部の光軸とし、前記凸面部が並ぶ方向における両端の前記凸面部の光軸の交点を通る前記並ぶ方向に対する垂線を複レンズ部の光軸としたときに、
    　複数の前記凸面部の光軸のそれぞれは、前記被検出部よりも前記凸面部側で前記複レンズ部の光軸と交差し、
    　複数の前記被検出部は、前記凸面部の光軸と前記結像面との交点が前記凸面部による焦点となる位置に配置されている被検出部を含む、
    　マーカ。
  2. 　複数の前記凸面部の光軸は、前記凸面部の中心軸と重なる前記凸面部の光軸を含む、請求項１に記載のマーカ。
  3. 　複数の前記凸面部の光軸は、前記凸面部の中心軸に交差する前記凸面部の光軸を含む、請求項１に記載のマーカ。
  4. 　前記複レンズ部は透明樹脂製である、請求項１～３のいずれか一項に記載のマーカ。
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