WO2018131680A1 - マーカ搭載用ユニット - Google Patents

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Abstract

例えば、ＲＡＳマーカ等のマーカを搭載するためのユニットであって、検出基準部を精度よく検出できるマーカ搭載用ユニットを提供する。　本発明のマーカ搭載用ユニット（１）は、上基板（１０）と、下基板（１１）とを含み、下基板（１１）の上に、上基板（１０）が積層された積層体であり、上基板（１０）は、貫通孔（１０２）を有し、下基板（１１）は、上基板（１０）の貫通孔（１０２）と対応する箇所に、検出基準部となる凸部（１１２）を有し、下基板（１１）の凸部（１１２）は、上基板（１０）の貫通孔（１０２）に挿入されており、前記積層体において、下基板（１１）の凸部（１１２）の上表面（１１２ａ）が、上基板（１０）の上表面と同じ位置または高い位置になるように配置されていることを特徴とする。

Description

マーカ搭載用ユニット
　本発明は、マーカ搭載用ユニットに関する。
　拡張現実感（Augmented　Reality、以下、「ＡＲ」ともいう）およびロボティクス等の分野において、物体の位置および姿勢等を認識するために、いわゆる視認マーカが使用されている。前記マーカとしては、例えば、ＡＲマーカが一般的である。また、前記マーカの他の例としては、例えば、黒の縞模様の上に、レンチキュラレンズが配置されたマーカが報告されている（特許文献１）。前記マーカは、一般的に、ＲＡＳ（Rotation　Angle　Scale；回転角度）マーカと呼ばれる。カメラ等の検出機器によって、前記マーカに現れる像を検出すると、前記マーカに対する前記カメラの視認角度に依存して、前記像は、濃淡パターンが変化する。このため、前記マーカの濃淡パターンを検出することによって、前記マーカの回転角度を判断することができる。
　前記視認マーカは、通常、基板上に配置されており、前記基板には、前記カメラが検出すべき領域の目印となる複数の検出基準部が設けられ、マーカユニットとして使用されている。前記マーカユニットの一例を、図８に示す。図８は、ＲＡＳマーカが搭載されたマーカユニットの概略図であり、図８（Ａ）は、上面図、図８（Ｂ）は、Ｖ－Ｖ方向の断面図である。
　マーカユニット６は、上表面が黒色の下基板４１と、上表面が白色の介在基板４２と、透明の上基板４０と、ＲＡＳマーカ４３とを含み、下基板４１の上に、介在基板４２が配置され、介在基板４２の上に、上基板４０とＲＡＳマーカ４３とが配置されている。介在基板４２と上基板４０とは、それぞれ対応する箇所に、円状の貫通孔を有しており、下基板４１の黒色の表面が露出することで、円形の検出基準部４１２が形成されている。また、上基板４０は、隣り合う検出基準部４１２の間に、角形の貫通孔４０１を有し、ＲＡＳマーカ４３は、介在基板４２上であり、且つ、上基板４０の角形の貫通孔４０１の内部領域に配置されている。
特開２０１２－１４５５５９号公報
　マーカユニット６について、ＲＡＳマーカ４３の像４３１を検出する前提として、検出基準部４１２を精度良く検出することが重要となるが、検出精度が十分ではないという問題がある。
　そこで、本発明は、例えば、ＲＡＳマーカ等のマーカを搭載するためのユニットであって、前記検出基準部を精度よく検出できるマーカ搭載用ユニットを提供することを目的とする。
　前記目的を達成するために、本発明のマーカ搭載用ユニットは、
上基板と、下基板とを含み、
前記下基板の上に、前記上基板が積層された積層体であり、
前記上基板は、貫通孔を有し、
前記下基板は、前記上基板の貫通孔と対応する箇所に、検出基準部となる凸部を有し、
前記下基板の凸部は、前記上基板の貫通孔に挿入されており、
前記積層体において、前記下基板の凸部の上表面が、前記上基板の上表面と同じ位置または高い位置になるように配置されていることを特徴とする。
　本発明のマーカユニットは、
マーカ搭載用ユニットとマーカとを含み、
前記マーカ搭載用ユニットが、前記本発明のマーカ搭載用ユニットであり、
前記マーカ搭載用ユニットに、前記マーカが配置されていることを特徴とする。
　本発明のマーカ搭載用ユニットは、前述のように、前記下基板が凸部を有し、前記凸部が、前記上基板の貫通孔に挿入されており、これによって、前記凸部の上表面である検出基準部は、前記下基板の他の上表面よりも高い位置となり、且つ、前記上基板の上表面と同じ位置または高い位置となるように配置されている。これによって、本発明のマーカ搭載用ユニットは、前記検出基準部を精度よく検出できる。
図１（Ａ）は、実施形態１のマーカ搭載用ユニットの一例を示す上面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＩ－Ｉ方向から見たマーカ搭載用ユニットの断面図である。 図２は、実施形態１のマーカ搭載用ユニットの変形例を示す上面図である。 図３は、実施形態２のマーカ搭載用ユニットの一例を示す断面図である。 図４は、実施形態３のマーカ搭載用ユニットの一例を示す断面図である。 図５（Ａ）は、実施形態４のマーカユニットの一例を示す上面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のII－II方向から見たマーカユニットの断面図であり、図５（Ｃ）は、実施形態４のマーカユニットの変形例を示す上面図であり、図５（Ｄ）は、図５（Ｃ）のIII‐III方向から見たマーカユニットの断面図である。 図６（Ａ）は、実施形態５のマーカ搭載用ユニットの一例を示す平面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のIV－IV方向から見たマーカユニットの断面図である。 図７は、実施形態６のマーカ搭載用ユニットの一例を示す断面図である。 図８（Ａ）は、従来のマーカユニットの一例を示す上面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＶ－Ｖ方向から見たマーカユニットの断面図である。
　本発明者らは、図８に示す従来のマーカユニット６について、検出基準部４１２の検出精度が十分ではないことについて、鋭意研究を行った。その結果、マーカユニット６において、上基板４０の表面を基準とした場合に、検出基準部４１２を有する下基板４１の表面が、前記基準よりも極めて低い位置に存在するため、視認角度が大きくなるほど前記上基板の貫通孔の縁が前記検出基準部を覆ってしまい、検出精度に影響を与えているとの着想を得た。そこで、発明者らは、前記下基板には凸部を設け、前記凸部の上表面を前記検出基準とし、前記下基板の凸部が前記上基板の貫通孔に挿入され、且つ、前記下基板の凸部の上表面が、前記上基板の上表面とほぼ同位置または高い位置となるように配置する本発明の形態を見出すに到った。本発明のマーカ搭載用ユニットによれば、例えば、視認角度が大きくなった場合でも、前記検出基準部が前記上基板の貫通孔の縁で覆われることを抑制できるため、結果として、前記検出基準部の検出精度を向上できる。
　本発明のマーカ搭載用ユニットは、例えば、前記下基板の上に、直接、前記上基板が積層されており、前記下基板の凸部の外周と、前記上基板の前記貫通孔の内周との間に隙間が存在しない、または検出可能な隙間が存在しない。
　本発明のマーカ搭載用ユニットは、例えば、前記上基板が、透明基板である。
　本発明のマーカ搭載用ユニットにおいて、例えば、前記下基板の凸部の上表面は、着色部材で形成されている。
　本発明のマーカ搭載用ユニットは、例えば、さらに、介在基板を含み、
前記積層体において、前記介在基板は、前記下基板と前記上基板との間に配置され、
前記介在基板は、前記上基板の貫通孔と対応する箇所に、貫通孔を有し、
前記下基板の凸部は、前記介在基板の貫通孔と前記上基板の貫通孔とに挿入されている。
　本発明のマーカ搭載用ユニットは、例えば、前記積層体の上面側において、
　同一の平面方向における、前記下基板の凸部の外周と前記介在基板の貫通孔の内周との間の隙間（Ａ）の長さ、および、前記凸部（Ｃ）の長さが、Ａ≦０．０５×Ｃを満たす。
　本発明のマーカ搭載用ユニットにおいて、例えば、前記介在基板は、前記貫通孔の周囲に、上方向に突出する筒部を有し、前記下基板の凸部は、前記介在基板の筒部内の前記貫通孔に挿入されている。
　本発明のマーカ搭載用ユニットにおいて、例えば、前記積層体の上面側において、
　同一の平面方向における、前記下基板の凸部の外周と前記上基板の貫通孔の内周との間の隙間（Ａ）の長さ、および、前記介在基板の筒部の外周と前記上基板の貫通孔の内周との間に隙間（Ｂ）の長さが、Ａ＜Ｂを満たす。
　本発明のマーカ搭載用ユニットは、例えば、前記下基板の上に、前記介在基板を介して、前記上基板が積層されており、
前記下基板の凸部の外周と前記介在基板の前記貫通孔の内周との間の距離、または前記下基板の凸部の外周と前記介在基板の前記筒部の内周との間に隙間が存在しない、または検出可能な隙間が存在しない。
　本発明のマーカ搭載用ユニットにおいて、例えば、前記介在基板は、反射板である。
　本発明のマーカ搭載用ユニットにおいて、例えば、前記下基板の凸部の上表面は、前記介在基板の上表面と、色相、明度および彩度の少なくとも一つが異なる。
　本発明のマーカ搭載用ユニットにおいて、例えば、前記上基板は、透明基板であり、前記介在基板は、前記上表面が白色の基板であり、前記下基板は、前記凸部の上表面が黒色の基板である。
　本発明のマーカ搭載用ユニットは、例えば、さらに、マーカを有する。
　つぎに、本発明の実施形態について、図を用いて説明する。本発明は、下記の実施形態によって何ら限定および制限されない。各図において、同一箇所には同一符号を付している。なお、図においては、説明の便宜上、各部の構造は、適宜、簡略化して示す場合があり、各部の寸法比等は、図の条件には制限されない。
［実施形態１］
　実施形態１は、本発明のマーカ搭載用ユニットの例である。図１に、本実施形態のマーカ搭載用ユニットの一例を示す。図１（Ａ）は、マーカ搭載用ユニット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搭載用ユニット１の断面図である。
　図１（Ａ）および（Ｂ）に示すとおり、マーカ搭載用ユニット１は、上基板１０と下基板１１とを含み、下基板１１の上に、上基板１０が積層された積層体である。上基板１０は、四隅に円状の貫通孔１０２を有する。上基板１０は、例えば、円状の貫通孔１０２の間に、マーカ配置領域１０１を有する。点線で囲んだマーカ配置領域１０１は、例えば、ＲＡＳ等のマーカになる領域であり、上基板１０におけるマーカ配置領域１０１の上表面は、例えば、前記マーカの上表面を兼ねる。下基板１１は、上基板１０の貫通孔１０２と対応する箇所に、凸部１１２を有し、凸部１１２の上表面１１２ａが検出基準部となる。そして、前記積層体において、下基板１１の凸部１１２は、上基板１０の円形の貫通孔１０２に挿入されており、下基板１１の凸部１１２の上表面１１２ａは、上基板１０の上表面と同じ位置または高い位置になるように配置されている。前述のように、上基板１０は、例えば、マーカ搭載用ユニット１にマーカを配置した場合、マーカ配置領域１０１の上表面が、前記マーカの上表面となるため、前記マーカが搭載されたマーカユニットにおいては、凸部１１２の上表面１１２ａが、前記マーカの上表面と、同じ位置または高い位置になっているということもできる。
　なお、マーカ搭載用ユニット１において、前記マーカの搭載方法は、特に制限されず、例えば、前記マーカがＲＡＳマーカ等である場合、上基板１０の下表面であって、マーカ配置領域１０１に対応する領域に、黒縞模様等の被検出部を形成することによって、上基板１０におけるマーカ配置領域１０１を、ＲＡＳマーカ等のマーカにすることができる。本発明において、「マーカの配置」とは、前記マーカ搭載用ユニットに対して、物理的に独立したマーカを置くという形態でもよいし、前記マーカ搭載用ユニットを構成する部材の所定の領域に、ＲＡＳマーカ等のマーカ機能を付与することで、前記領域をマーカとする形態の意味も含む。
　本発明において、「凸部が貫通孔に挿入されている」とは、前記貫通孔と前記凸部との位置関係を意味するものである。本発明において、前記凸部は、前記貫通孔の内部に配置されていればよく、例えば、前記凸部と前記貫通孔との間には、隙間があってもよく、隙間が無くてもよい。より具体的には、例えば、前記貫通孔を有する上基板と、前記凸部を有する下基板とを別個に準備し、前者の貫通孔に後者の凸部を挿入する動作により形成された状態には限定されず、後者の下基板に対して、その凸部を囲むように、前者の上基板の材料を成形して前記上基板が形成された状態であってもよい。以下、同様である。
　実施形態１におけるマーカ搭載用ユニット１は、上基板１０と下基板１１との二層構造であるが、本発明は、これには制限されず、例えば、上基板１０と下基板１１との間に、介在基板を有してもよい。前記介在基板を有する形態については、後述する。
　マーカ搭載用ユニット１において、下基板１１の凸部１１２の上表面１１２ａは、上基板１０の上表面と同じ位置または高い位置になるように配置されている。前記同じ位置とは、例えば、両者がフラットな状態であるということもでき、両者の間に実質的に段差がないことを意味する。下基板１１の凸部１１２の上表面１１２ａと上基板１０の上表面との関係は、下基板１１の凸部１１２の上表面１１２ａが、上基板１０の上表面と同じ位置または高い位置になるように配置されている状態を満たしていればよく、特に制限されない。具体例として、上基板１０の下表面を基準として、上基板１０の上表面までの高さを１とした場合、前記基準から下基板１１の凸部１１２の上表面１１２ａまでの高さの相対値は、例えば、１～１．２、１～１．３５、１～１．５の範囲である。
　マーカ搭載用ユニット１において、下基板１１の凸部１１２の上表面１１２ａは、例えば、上基板１０の上表面とほぼ同じ位置に配置されることが好ましい。「ほぼ同じ位置」とは、例えば、下基板１１の凸部１１２の上表面１１２ａが、上基板１０の上表面と同じ位置であること、または、前記高さの相対値が１～１．２の範囲になるように配置されることを含む。本実施形態のマーカ搭載用ユニット１がこの条件を満たす場合、例えば、マーカを搭載すると、前記上基板の上表面が、前記搭載したマーカの上表面となり、カメラ等の検出機器により、前記マーカが搭載されたマーカ搭載用ユニットを検出する際、前記検出機器から、前記搭載されたマーカと前記検出基準部との距離がほぼ同一となる。そのため、検出機器による、前記マーカと前記検出基準部との検出条件とがほぼ一定となり、結果として、前記検出基準部の検出精度をさらに向上できる。
　マーカ搭載用ユニット１において、下基板１１の凸部１１２の外周と、上基板１０の貫通孔１０２の内周との間は、例えば、隙間があってもよく、隙間が無くてもよい。前記隙間の形態は、特に制限されず、例えば、下基板１１の凸部１１２の外周と、上基板１０の貫通孔１０２の内周とが、平行に対向し、ほぼ一定の距離で離間している形態、および、下基板１１の凸部１１２が円柱形状であり、他方、上基板１０の貫通孔１０２が上基板１０の下表面から上表面にかけて径が増加するテーパ形状または階段形状である形態等を含む。
　マーカ搭載用ユニット１において、下基板１１の凸部１１２の外周と、上基板１０の貫通孔１０２の内周との間は、例えば、隙間が存在しない、または検出可能な隙間が存在しないことが好ましい。「検出可能な隙間が存在しない」とは、例えば、仮に隙間が存在しても、カメラ等の検出機器で検出した際に、検知できないことをいう。具体例として、検出機器がＣＣＤカメラ、マーカ搭載用ユニット１と前記検出機器との距離（観測距離）が１ｍ、画角が２５°、マーカ搭載用ユニット１の大きさが４０ｍｍの条件においては、分解能が０．２２ｍｍ／ピクセルであり、０．２２ｍｍ以下の分解能であれば、隙間は前記検出機器の画素内でぼやけて表示されることから、０．２２ｍｍ以下の隙間が好ましく、０．１８ｍｍ以下の隙間がより好ましく、０．１２ｍｍ以下の隙間がさらに好ましい。
　下基板１１の凸部１１２と、上基板１０の貫通孔１０２とは、例えば、前者の形状と後者の形状とが、実質的に同じ形状であり、且つ、前者の平面（例えば、平面方向における断面、具体例は、上表面１１２ａ）の面積と、後者の貫通孔１０２の孔面積とが、実質的に同じであることが好ましい。「面積が実質的に同じ」とは、例えば、凸部１１２の平面の面積が、貫通孔１０２の孔面積に対して、０．８～１倍の範囲である。
　下基板１１の凸部１１２の平面（例えば、平面方向における断面、具体例は、上表面１１２ａ）の形状は、特に制限されず、例えば、円形、角形等があげられる。前記円形は、例えば、真円、楕円等であり、真円が好ましい。前記角形は、例えば、三角形、四角形等の多角形であり、前記四角形は、例えば、正方形、長方形等である。凸部１１２の形状は、例えば、前記上表面１１２ａと同じ柱状であり、例えば、円柱状、角柱状等である。
　下基板１１において、検出基準部１１２ａ（凸部１１２）の数および位置は、特に制限されず、マーカ搭載用ユニット１にマーカ（図示せず）を搭載した際に、例えば、検出基準部１１２ａが、前記カメラが検出すべき領域の目印となる個数および位置で形成されていればよい。図１のマーカ搭載用ユニット１において、検出基準部１１２ａは、４つであり、検出基準部１１２ａの位置は、例えば、マーカ配置領域１０１の長手方向の両端部付近である。
　本発明において、検出基準部１１２ａの個数および位置は、この例には制限されない。本発明のマーカ搭載用ユニットにおける、検出基準部１１２ａの他の例を、図２の上面図に示す。図２に示すように、マーカ搭載用ユニット１は、例えば、１つのマーカ配置領域１０１に対して、４つの検出基準部１１２ａを有してもよい。
　上基板１０は、下基板１１の凸部１１２と対応する箇所に、貫通孔１０２を有する。貫通孔１０２の形状は、特に制限されず、例えば、凸部１１２の形状と同じ形状であり、具体例として、円形、角形等があげられる。
　上基板１０において、凸部１１２が挿入される貫通孔１０２の数および位置は、特に制限されず、下基板１１における凸部１１２に対応することから、前述した凸部１１２の記載を援用できる。
　上基板１０において、前記マーカが搭載されるマーカ配置領域１０１の形、数および位置は、特に制限されず、マーカ搭載用ユニット１に搭載するマーカの形、数および位置に応じて、適宜決定できる。
　下基板１１と上基板１０の色の組合せは、特に制限されず、マーカ搭載用ユニット１にマーカを搭載して検出する際、前記検出基準部として凸部１１２の上表面１１２ａおよび搭載したマーカを検出可能であればよい。
　それぞれの基板の色は、例えば、以下のような組合せがあげられる。下基板１１は、例えば、凸部１１２の上表面１１２ａが、黒色であり、また、下基板１１の凸部１１２を含む上表面全体または下基板１１全体が、黒色でもよい。また、上基板１０の色は、特に制限されず、例えば、透明基板である。下基板１１および上基板１０は、例えば、樹脂基板である。
　本実施形態のマーカ搭載用ユニットの製造方法は、特に制限されず、例えば、樹脂を用いた成形方法により製造できる。上基板１０と下基板１１との積層体は、例えば、別個に成形したものを積層してもよいし、二色成形により形成してもよい。後者の場合、例えば、いずれか一方の基板を成形した後、その成形基板に対して他方の基板を成形することで、前記積層体を形成できる。後者の方法によれば、例えば、下基板１１の凸部１１２の周りに、実質的な隙間なく、上基板１０を形成できる。また、この方法によれば、例えば、下基板１１の凸部１１２を、上基板１０の貫通孔１０２に挿入する必要がないため、凸部１１２の先端の角部が、挿入時の接触により欠けたりすることを防止でき、凸部１１２の形状を維持できる。
　これらの各種基板の成形樹脂としては、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル系樹脂（例えば、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ））、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。また、前記基板を着色する場合、前記樹脂に目的とする色の着色剤（例えば、マスターバッチ、ドライカラー等）を添加した所望の着色樹脂を成形材料とすることができる。
［実施形態２］
　実施形態２は、さらに介在基板を有するマーカ搭載用ユニットの例である。図３に、本実施形態のマーカ搭載用ユニットの一例を示す。図３は、マーカ搭載用ユニット２の断面図である。本実施形態において、特に示さない限り、実施形態１の記載を援用できる。
　図３に示すとおり、マーカ搭載用ユニット２は、上基板１０と下基板１１と、さらに介在基板２０を含み、下基板１１の上に、介在基板２０を介して、上基板１０が積層された積層体である。介在基板２０は、上基板１０と同様に、四隅に円状の貫通孔２０１を有する。そして、前記積層体において、下基板１１の凸部１１２は、介在基板２０の円形の貫通孔２０１および上基板１０の円形の貫通孔１０２に挿入されており、下基板１１の凸部１１２の上表面１１２ａは、上基板１０の上表面と同じ位置または高い位置になるように配置されている。
　マーカ搭載用ユニット２において、下基板１１の凸部１１２の上表面１１２ａと上基板１０の上表面との関係は、下基板１１の凸部１１２の上表面１１２ａが、上基板１０の上表面と同じ位置または高い位置になるように配置されている状態を満たしていればよく、特に制限されない。具体例として、介在基板２０の下表面を基準として、上基板１０の上表面までの高さを１とした場合、前記基準から下基板１１の凸部１１２の上表面１１２ａまでの高さの相対値は、例えば、１～１．２、１～１．３５、１～１．５の範囲である。
　マーカ搭載用ユニット２において、下基板１１の凸部１１２の上表面１１２ａは、例えば、上基板１０の上表面とほぼ同じ位置に配置されることが好ましい。「ほぼ同じ位置」とは、例えば、下基板１１の凸部１１２の上表面１１２ａが、上基板１０の上表面と同じ位置であること、または、前記高さの相対値が１～１．２の範囲になるように配置されることを含む。本実施形態のマーカ搭載用ユニット２がこの条件を満たす場合、例えば、マーカを搭載すると、前記上基板の上表面が、前記搭載したマーカの上表面となり、カメラ等の検出機器により、前記マーカが搭載されたマーカ搭載用ユニットを検出する際、前記検出機器から、前記搭載されたマーカと前記検出基準部との距離がほぼ同一となる。そのため、検出機器による、前記マーカと前記検出基準部との検出条件とがほぼ一定となり、結果として、前記検出基準部の検出精度をさらに向上できる。
　マーカ搭載用ユニット２において、下基板１１の凸部１１２の外周と、介在基板２０の貫通孔２０１の内周との間は、例えば、隙間が存在しない、または検出可能な隙間が存在しないことが好ましい。「検出可能な隙間が存在しない」とは、例えば、仮に隙間が存在しても、カメラ等の検出機器で検出した際に、検知できないことをいう。具体例として、検出機器がＣＣＤカメラ、マーカ搭載用ユニットと検出機器との距離（観測距離）が１ｍ、画角が２５°、マーカ搭載用ユニット２の大きさが４０ｍｍの条件においては、分解能が０．２２ｍｍ／ピクセルであり、０．２２ｍｍ以下の分解能であれば、画素内でぼやけて表示されることから、０．２２ｍｍ以下の隙間が好ましく、０．１８ｍｍ以下の隙間がより好ましく、０．１２ｍｍ以下の隙間がさらに好ましい。
　下基板１１の凸部１１２と、介在基板２０の貫通孔２０１とは、例えば、前者の形状と後者の形状とが、実質的に同じ形状であり、且つ、前者の平面（例えば、平面方向における断面、具体例は、上表面１１２ａ）の面積と、後者の貫通孔２０１の孔面積とが、実質的に同じであることが好ましい。「面積が実質的に同じ」とは、例えば、凸部１１２の平面の面積が、貫通孔２０１の孔面積に対して、０．８～１倍の範囲である。
　介在基板２０は、下基板１１の凸部１１２と対応する箇所に、貫通孔２０１を有する。貫通孔２０１の形状は、特に制限されず、例えば、凸部１１２の形状と同じ形状であり、具体例として、円形、角形等があげられる。
　介在基板２０において、貫通孔２０１の数および位置は、特に制限されず、下基板１１における凸部１１２に対応することから、前記実施形態１における凸部１１２の記載を援用できる。
　下基板１１と介在基板２０と上基板１０の色の組合せは、特に制限されず、マーカ搭載用ユニット２にマーカを搭載して検出する際、前記検出基準部として凸部１１２の上表面１１２ａおよび搭載したマーカを検出可能であればよい。
　介在基板２０の色は、例えば、上基板１０、下基板１１および搭載するマーカに応じて設定できる。介在基板２０の上表面の色は、例えば、前記検出基準部である下基板１１の凸部１１２の上表面１１２ａの色とは異なる色である。また、介在基板２０の上表面の色と、下基板１１の凸部１１２の上表面１１２ａの色とは、例えば、コントラスト差が生じやすい組合せであることが好ましい。
　それぞれの基板の色は、例えば、以下のような組合せがあげられる。下基板１１は、例えば、凸部１１２の上表面１１２ａが、黒色であり、また、下基板１１の凸部１１２を含む上表面全体または下基板１１全体が、黒色でもよい。介在基板２０は、例えば、前記搭載するマーカに対する反射板ということもできる。介在基板２０は、例えば、その上表面が、白色であり、また、介在基板２０の全体が、白色でもよい。上基板１０は、例えば、透明基板である。下基板１１、介在基板２０および上基板１０は、例えば、樹脂基板である。
　本実施形態によれば、前記検出基準部である下基板１１の凸部１１２（例えば、黒色）の周囲に、例えば、コントラスト差が生じやすい色の組合せとなる介在基板２０（例えば、白色）が配置される。このため、検出基準部１１２ａの検出精度を、より向上できる。
　本実施形態のマーカ搭載用ユニットの製造方法は、特に制限されず、例えば、前記実施形態１と同様であり、好ましくは二色成形である。下基板１１と介在基板２０との積層は、例えば、二色成形により、着色樹脂（例えば、黒色）を用いて凸部１１２を有する下基板１１を成形した後、下基板１１上に、異なる色の着色樹脂（例えば、白色）を用いて介在基板２０を成形することで行うことができる。これにより、凸部１１２の周りに、実質的な隙間なく、介在基板２０を形成できる。また、この方法によれば、例えば、下基板１１の凸部１１２を、介在基板２０の貫通孔２０１に挿入する必要がないため、凸部１１２の先端の角部が、挿入時の接触により欠けたりすることを防止でき、凸部１１２の形状を維持できる。上基板１０の積層は、特に制限されず、例えば、別個に成形したものを、介在基板２０上に積層してもよいし、二色成形した下基板１１と介在基板２０との積層体の上に、さらに、樹脂（例えば、透明樹脂）を用いて積層してもよい。
［実施形態３］
　実施形態３は、前記介在基板がガイドとなる筒部を有する形態であるマーカ搭載用ユニットの例である。図４に、本実施形態のマーカ搭載用ユニットの一例を示す。図４は、マーカ搭載用ユニット２の断面図である。本実施形態において、特に示さない限り、実施形態１および２の記載を援用できる。
　図４に示すとおり、マーカ搭載用ユニット２は、介在基板２０が、貫通孔２０１の周囲に、上方向に突出する筒部２０２を有する。そして、下基板１１の凸部１１２は、介在基板２０の筒部２０２内の貫通孔２０１に挿入された状態である。
　マーカ搭載用ユニット２において、前記実施形態１と同様に、下基板１１の凸部１１２の上表面１１２ａは、上基板１０の上表面と、同じ位置または高い位置になるように配置されている。下基板１１の凸部１１２の上表面１１２ａと、介在基板２０の筒部２０２の上表面２００ａとの関係は、特に制限されず、介在基板２０の筒部２０２の上表面２００ａは、例えば、図４に示すように、上基板１０の上表面とフラットな状態でもよいし、下基板１１の凸部１１２の上表面１１２ａとフラットな状態であってもよい。
　マーカ搭載用ユニット２において、下基板１１の凸部１１２の外周と、介在基板２０の筒部２０２の内周との間は、例えば、実質的に隙間がないことが好ましい。「実質的に隙間が無い」とは、例えば、仮に隙間が存在しても、カメラ等の検出機器で検出した際に、検知できないことをいう。具体例として、検出機器がＣＣＤカメラ、マーカ搭載用ユニットと検出機器との距離（観測距離）が１ｍ、画角が２５°、マーカ搭載用ユニット２の大きさが４０ｍｍの条件においては、分解能が０．２２ｍｍ／ピクセルであり、０．２２ｍｍ以下の分解能であれば、隙間は、画素内でぼやけて表示されることから、０．２２ｍｍ以下の隙間が好ましく、０．１８ｍｍ以下の隙間がより好ましく、０．１２ｍｍ以下の隙間がさらに好ましい。
　下基板１１の凸部１１２と、介在基板２０の筒部２０２の内部とは、例えば、前者の形状と後者の形状とが、実質的に同じ形状であり、且つ、前者の平面（例えば、凸部１１２の平面方向における断面、具体例は、上表面１１２ａ）の面積と、後者の内部空間の平面（例えば、筒部２０２の内部空間であって、平面方向における断面）の面積とが、実質的に同じであることが好ましい。「面積が実質的に同じ」とは、例えば、凸部１１２の平面の面積が、筒部２０２の内部空間の平面の面積に対して、０．８～１倍である。
　介在基板２０の筒部２０２の形状は、特に制限されず、例えば、その内部が凸部１１２の形状と同じ形状である。筒部２０２の形状は、例えば、中空の円筒状、中空の角筒状等があげられる。筒部２０２の内壁は、例えば、面方向に対して垂直でもよいし、テーパでもよい。後者の場合、前記テーパは、上から下に向かって広がる形状があげられる。
　マーカ搭載用ユニット２において、介在基板２０の筒部２０２の外周と、上基板１０の貫通孔１０２の内周との間は、例えば、隙間があってもよく、隙間が無くてもよい。前記隙間の形態は、例えば、介在基板２０の筒部２０２の外周と、上基板１０の貫通孔１０２の内周とが、平行に対向し、ほぼ一定の距離で離間している形態、および、介在基板２０の筒部２０２が円筒形状であり、他方、上基板１０の貫通孔１０２が上基板１０の下表面から上表面にかけて径が増加するテーパ形状または階段形状である形態等を含む。
　マーカ搭載用ユニット２において、介在基板２０の筒部２０２の外周と、上基板１０の貫通孔１０２の内周との間は、例えば、隙間が存在しない、検出可能な隙間が存在しないことが好ましい。「検出可能な隙間が存在しない」とは、例えば、仮に隙間が存在しても、カメラ等の検出機器で検出した際に、検知できないことをいう。具体例として、検出機器がＣＣＤカメラ、マーカ搭載用ユニットと検出機器との距離（観測距離）が１ｍ、画角が２５°、マーカ搭載用ユニット２の大きさが４０ｍｍの条件においては、分解能が０．２２ｍｍ／ピクセルであり、０．２２ｍｍ以下の分解能であれば、隙間は、画素内でぼやけて表示されることから、０．２２ｍｍ以下の隙間が好ましく、０．１８ｍｍ以下の隙間がより好ましく、０．１２ｍｍ以下の隙間がさらに好ましい。
　本実施形態によれば、前記検出基準部である下基板１１の凸部１１２（例えば、黒色）の周囲に、例えば、コントラスト差が生じやすい色の組合せとなる介在基板２０（例えば、白色）の筒部２０２が配置される。このため、検出基準部１１２ａの検出精度を、より向上できる。
　本実施形態のマーカ搭載用ユニットの製造方法は、特に制限されず、例えば、前記実施形態１と同様である。本実施形態において、二色成形を採用する場合、下基板１１と介在基板２０との積層は、例えば、着色樹脂（例えば、黒色）を用いて凸部１１２を有する下基板１１を成形した後、下基板１１上に、異なる色の着色樹脂（例えば、白色）を用いて介在基板２０を成形することで行うことができる。これにより、凸部１１２の周りに、実質的な隙間なく、筒部２０２を有する介在基板２０を形成できる。また、この方法によれば、例えば、下基板１１の凸部１１２を、介在基板２０の貫通孔２０１および筒部２０２に挿入する必要がないため、凸部１１２の先端の角部が、挿入時の接触により欠けたりすることを防止でき、凸部１１２の形状を維持できる。上基板１０の積層は、特に制限されず、例えば、別個に成形したものを、介在基板２０上に積層してもよいし、二色成形した下基板１１と介在基板２０との積層体の上に、さらに、樹脂（例えば、透明樹脂）を用いて積層してもよい。
　また、本実施形態においては、例えば、下基板１１と介在基板２０と上基板１０とを別個に作製し、下基板１１の凸部１１２を、介在基板２０の貫通孔２０１および筒部２０２、ならびに上基板１０の貫通孔１０２に挿入してもよい。本実施形態において、介在基板２０は、貫通孔２０１を形成する筒部２０２を有する。このため、介在基板２０の筒部２０２がガイドとなって、下基板１１の凸部１１２をスムーズに、介在基板２０の貫通孔２０１および筒部２０２に挿入することができる。また、これによって、下基板１１の凸部１１２の先端の角が、挿入時の接触により欠けることも防止でき、凸部１１２の形状を維持できる。
［実施形態４］
　実施形態４は、さらにマーカを有するマーカ搭載用ユニットの例である。本実施形態は、前記マーカを備えることから、マーカユニットの例ともいう。図５に、本実施形態のマーカユニットの一例を示す。図５（Ａ）および（Ｂ）は、図３のマーカ搭載用ユニット２にマーカ３３を搭載したマーカユニット３の概略図であり、図５（Ａ）は、マーカユニット３の上面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のII－II方向から見たマーカユニット３の断面図である。本実施形態において、特に示さない限り、実施形態１～３の記載を援用できる。
　図５（Ａ）および（Ｂ）に示すとおり、マーカユニット３は、図３のマーカ搭載用ユニット２において、介在基板２０上であり、且つ、上基板１０のマーカ配置領域１０１に、マーカ３３が配置されている。本発明のマーカ搭載用ユニットおよび本発明のマーカユニットは、前記検出基準部の構成が特徴であり、搭載されるマーカの種類は、何ら制限されない。本実施形態では、レンチキュラレンズを用いたいわゆるＲＡＳマーカを例示したが、これには制限されず、その他の二次元パターンコード等でもよい。前記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。前記ＡＲマーカは、例えば、ARToolKit、ARTag、CyberCode、ARToolKitPlus等があげられる。
　また、本発明のマーカ搭載用ユニットおよび本発明のマーカユニットは、前述のように、前記検出基準部の構成が特徴であり、搭載されるマーカの位置も、何ら制限されない。例えば、図５（Ａ）において、中心部に、前記マーカを搭載する場合は、例えば、上基板１０が、対応する箇所に前記マーカ配置領域を有し、前記マーカ配置領域に前記マーカを搭載すればよい。
　本発明のマーカ搭載用ユニットおよび本発明のマーカユニットは、例えば、前記上基板の前記マーカ配置領域の上表面が、前記マーカの上表面を兼ねる。前記マーカが、例えば、ＲＡＳマーカ等の場合、前記上基板の下表面であって、前記マーカ配置領域に対応する領域に、前記マーカの被検出部（例えば、検出可能な縞模様、ドット模様等）を形成した状態で、前記上基板と前記下基板と任意で前記介在基板を、前述のように配置する。これによって、前記上基板の前記マーカ配置領域に相対する箇所が、本発明のマーカユニットにおける前記マーカとなる。なお、これには限定されず、例えば、前記上基板において、前記マーカ配置領域が貫通孔であり、前記マーカ搭載用ユニットにおいて、前記下基板の上または任意で介在基板の上であって、前記マーカ配置領域に対応する箇所に、別途調製したマーカを配置してもよい。この場合、前記マーカの上表面は、例えば、前記検出基準部である前記凸部の上表面と同等の高さ位置であることが好ましい。
　図５に示すマーカ３３の一例について、以下に説明する。なお、本発明において、マーカは、以下の説明には何ら制限されない。
　マーカ３３は、複数のレンズユニットを有するレンズ本体を含み、前記複数のレンズユニットは、平面方向において連続的に配置されている。前記複数のレンズユニットが配置されている方向を、配置方向または幅方向といい、平面方向において前記配置方向に対する垂直方向を、長さ方向という。
　前記レンズ本体における前記レンズユニットは、例えば、シリンドリカルレンズがあげられる。前記レンズ本体は、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）等のアクリル系樹脂、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。
　前記レンズ本体は、一方の表面側が、光を集める機能を有する集光部を有し、他方の表面側に、複数の被検出部を有する。前記被検出部は、例えば、前記レンズ本体の前記長さ方向に沿って伸びる線であり、前記レンズ本体の他方の表面側において、複数の線により、縞模様が形成されている。前記複数の被検出部は、例えば、光学的に検出可能な像として、前記レンズ本体の上面側に投影され、光学的に検出できる。
　前記被検出部は、光学的に検出できればよく、例えば、着色膜があげられる。前記着色膜の色は、特に制限されず、例えば、黒である。前記着色膜は、例えば、塗膜であり、塗料により形成できる。前記塗料は、特に制限されず、例えば、液体塗料でもよいし、粉体塗料でもよい。前記塗料は、例えば、塗布および／または固化することによって、前記塗膜を形成できる。前記塗布方法は、例えば、スプレー塗布、スクリーン印刷等があげられる。前記固化方法は、例えば、前記液体塗料の乾燥、前記塗料中の硬化成分（例えば、ラジカル重合性化合物等）の硬化、前記粉体塗料の焼き付け等があげられる。
　前記被検出部により形成される模様は、何ら制限されない。前記模様が、例えば、前記縞模様の場合、縞模様を形成する色の濃さは、例えば、同じでもよいし、濃淡であってもよい。
　マーカ３３を、例えば、白色の物体の上に置いた場合、マーカ３３の前記レンズ本体の上面から入射した光のうち、前記被検出部に到達した光は、前記被検出部（例えば、黒色の着色膜）に吸収され、それ以外の光は、前記レンズ本体を透過して、前記物体の表面で反射する。このため、前記レンズ本体の上面には、白色の背景上に、前記被検出部の像（例えば、黒色の線）が投影される。このため、マーカユニット３において、マーカ３３が配置される介在基板２０は、反射板の役割を果たすことから、例えば、マーカ３３の被検出部が黒色で形成されている場合、マーカ３３の下に位置する介在基板２０は、その上面が白色であることが好ましい。
　図５（Ａ）および（Ｂ）においては、図３のマーカ搭載用ユニット２にマーカ３３が搭載されたマーカユニット３の例を示したが、これには限定されない。図５（Ｃ）および（Ｄ）には、図４のマーカ搭載用ユニット２にマーカ３３を搭載したマーカユニット３の断面図を示す。図５（Ｃ）および（Ｄ）に示すとおり、マーカユニット３は、図４のマーカ搭載用ユニット２において、介在基板２０上であり、且つ、上基板１０のマーカ配置領域１０１に、マーカ３３が配置されてもよい。また、図示していないが、例えば、図１のマーカ搭載用ユニット１において、下基板１１上であり、且つ、上基板１０のマーカ配置領域１０１に、マーカ３３が配置されてもよい。
［実施形態５］
　実施形態５は、本発明のマーカ搭載用ユニットの他の例として、前記実施形態３と同様に、三層の基板で構成される変形例を示す。図６は、本実施形態のマーカ搭載用ユニット４の概略図であり、（Ａ）は、平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のIV－IV方向から見た断面図である。
　前記実施形態３におけるマーカ搭載用ユニット２は、図４に示すように、その上面側において、下基板１１の凸部１１２の上表面１１２ａの全周が、介在基板２０の筒部２０２の上表面２００ａに囲まれ、さらに、その全周が、上基板１０に囲まれた形態である。これに対して、本実施形態におけるマーカ搭載用ユニット４は、その上面側において、下基板１１の凸部１１２の上表面１１２ａの全周が、介在基板２０の筒部２０２の上表面２００ａに囲まれているが、その全周は、上基板１０に囲まれていない形態である。
　マーカ搭載用ユニット４における凸部１１２上面の検出基準部１１２ａの検出は、一般に、凸部１１２と、その全周を囲む基板（図６において介在基板２０）とのエッジの検出により行われる。このため、三層の基板で構成される場合、例えば、凸部１１２の全周を囲む基板（介在基板２０）は、その全周が、さらに他の基板（上基板１０）で囲まれることは必須ではない。
［実施形態６］
　実施形態６は、マーカ搭載用ユニットにおいて、前記下基板の凸部の外周と前記介在基板の貫通孔の内周との間の隙間、および、前記介在基板の筒部の外周と前記上基板の貫通孔の内周との間の隙間が所定の関係を満たす場合の形態をあげる。
　図７は、本実施形態のマーカ搭載用ユニット５の概略図であり、（Ａ）は、図４と同様の方向から見た断面図であり、（Ｂ）は、前記（Ａ）の点線で囲んだ領域を抜き出した部分断面図である。本実施形態において、特に示さない限り、実施形態３の記載を援用できる。
　図７に示すとおり、マーカ搭載用ユニット５は、図４に示すマーカ搭載用ユニット２と同様に、下基板１１と、介在基板２０とを含み、介在基板２０の上に、さらに、上基板１０が積層された積層体である。
　マーカ搭載用ユニット５において、介在基板２０の筒部２０２の外周と、上基板１０の貫通孔の内周との間は、例えば、図７に示すように、隙間が存在してもよい。
　マーカ搭載用ユニット５において、下基板１１の凸部１１２と介在基板２０の貫通孔２０１との間の隙間（Ａ）５０Ａは、例えば、凸部１１２の大きさ（円形の凸部１１２の直径Ｃ）の５％以下であることが好ましい（Ａ≦０．０５×Ｃ）。隙間Ａは、例えば、０．０４×Ｃ以下、０．０３×Ｃ以下であることが好ましい。他方、介在基板２０の筒部２０２と、上基板１０の貫通孔１０２との隙間（Ｂ）５０Ｂは、隙間５０Ａとの関係において、Ａ＜Ｂを満たすことが好ましい。
　このように下基板１１と介在基板２０と上基板１０との条件を設定すれば、例えば、それぞれの基板をそれぞれ別個に成形して準備し、筒部２０２内の貫通孔２０１への凸部１１２の挿入、上基板１０の貫通孔１０２への筒部２０２の挿入によって、マーカ搭載用ユニット５を形成しても、下基板１１の凸部１１２と介在基板２０の貫通孔２０１との間の隙間を小さくすることができる。このため、凸部１１２の検出精度も向上できる。
　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。
　以上のように、本発明のマーカ搭載用ユニットは、前述のように、前記下基板が凸部を有し、前記凸部が、前記上基板の貫通孔に挿入されており、これによって、前記凸部の上表面である検出基準部は、前記下基板の他の上表面よりも高い位置となり、且つ、前記上基板の上表面と同じ位置または高い位置となるように配置されている。これによって、本発明のマーカ搭載用ユニットは、前記検出基準部を精度よく検出できる。
　この出願は、２０１７年１月１３日に出願された日本国特願２０１７－００４６５４、および２０１７年３月３日に出願された日本国特願２０１７－０４０５６４を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１、２、４、５　　　マーカ搭載用ユニット
３、６　　　マーカユニット
１０、４０　　　上基板
１１、４１　　　下基板
２０、４２　　　介在基板
１０１、４０１　　　マーカ配置領域
１１２　　　凸部
２０２　　　筒部
３３、４３　　　マーカ
３３１、４３１　　　像
５０Ａ、５０Ｂ　　　隙間

 

Claims (12)

  1. 上基板と、下基板とを含み、
    前記下基板の上に、前記上基板が積層された積層体であり、
    前記上基板は、貫通孔を有し、
    前記下基板は、前記上基板の貫通孔と対応する箇所に、検出基準部となる凸部を有し、
    前記下基板の凸部は、前記上基板の貫通孔に挿入されており、
    前記積層体において、前記下基板の凸部の上表面が、前記上基板の上表面と同じ位置または高い位置になるように配置されていることを特徴とするマーカ搭載用ユニット。
  2. 前記下基板の上に、直接、前記上基板が積層されており、
    前記下基板の凸部の外周と、前記上基板の前記貫通孔の内周との間に隙間が存在しない、または検出可能な隙間が存在しない、請求項１記載のマーカ搭載用ユニット。
  3. 前記上基板が、透明基板である、請求項１または２記載のマーカ搭載用ユニット。
  4. 前記下基板の凸部の上表面は、着色部材で形成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のマーカ搭載用ユニット。
  5. さらに、介在基板を含み、
    前記積層体において、前記介在基板は、前記下基板と前記上基板との間に配置され、
    前記介在基板は、前記上基板の貫通孔と対応する箇所に、貫通孔を有し、
    前記下基板の凸部は、前記介在基板の貫通孔と前記上基板の貫通孔とに挿入されている、請求項１から４のいずれか一項に記載のマーカ搭載用ユニット。
  6. 前記積層体の上面側において、
    同一の平面方向における、前記下基板の凸部の外周と前記介在基板の貫通孔の内周との間の隙間（Ａ）の長さ、および、前記凸部（Ｃ）の長さが、Ａ≦０．０５×Ｃを満たす、請求項５記載のマーカ搭載用ユニット。
  7. 前記介在基板において、前記貫通孔の周囲に、上方向に突出する筒部を有し、
    前記下基板の凸部は、前記介在基板の筒部内の前記貫通孔に挿入されている、請求項５または６記載のマーカ搭載用ユニット。
  8. 前記積層体の上面側において、
    同一の平面方向における、前記下基板の凸部の外周と前記介在基板の貫通孔の内周との間の隙間（Ａ）の長さ、および、前記介在基板の筒部の外周と前記上基板の貫通孔の内周との間の隙間（Ｂ）の長さが、Ａ＜Ｂを満たす、請求項７記載のマーカ搭載用ユニット。
  9. 前記下基板の上に、前記介在基板を介して、前記上基板が積層されており、
    前記下基板の凸部の外周と前記介在基板の前記貫通孔の内周との間の距離、または前記下基板の凸部の外周と前記介在基板の前記筒部の内周との間に隙間が存在しない、または検出可能な隙間が存在しない、請求項５から８のいずれか一項に記載のマーカ搭載用ユニット。
  10. 前記介在基板は、反射板である、請求項５から９のいずれか一項に記載のマーカ搭載用ユニット。
  11. 前記下基板の凸部の上表面は、前記介在基板の上表面と、色相、明度および彩度の少なくとも一つが異なる、請求項５から１０のいずれか一項に記載のマーカ搭載用ユニット。
  12. 前記上基板は、透明基板であり、
    前記介在基板は、前記上表面が白色の基板であり、
    前記下基板は、前記凸部の上表面が黒色の基板である、請求項５から１１のいずれか一項に記載のマーカ搭載用ユニット。
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