(57)【要約】  本発明のマーカ（１００）は、Ｘ方向に沿って配置された複数の凸面部（１１２）と、これに対応して配置される複数の被検出部（１２０）とを有する。いずれの被検出部（１２０）も、凸面部（１１２）の突出方向において、Ｘ方向における１番目の光学ユニットの凸面部（１１２）の像面（Ｆ）における焦点（Ｆ１）よりも凸面部（１１２）側に位置し、かつ、像面（Ｆ）の端よりも上記突出方向とは反対側に位置する一平面上に位置する。像面（Ｆ）は、Ｘ方向において、１番目の光学ユニットからｎ番目の前記光学ユニットまで延出する。ただし、ｎは２以上である。
2018030063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有するとともに、少なくとも一つの配列方向に沿って配置されている複数の光学ユニットで構成されているマーカであって、
前記光学ユニットは、凸面部と、前記凸面部に対応して前記凸面部の突出方向とは反対側に離れた位置に配置され、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、を含み、
いずれの前記被検出部も、前記突出方向において、前記配列方向における任意の１番目の前記光学ユニットの前記凸面部の像面における焦点よりも前記凸面部側に位置し、かつ、前記像面の端よりも前記突出方向とは反対側に位置する一平面上に位置し、
前記像面は、前記配列方向において、前記１番目の光学ユニットから前記ｎ番目の前記光学ユニットまで延出する、
マーカ（ただしｎは２以上）。
【請求項２】
前記ｎは、６以下である、請求項１に記載のマーカ。
【請求項３】
前記配列方向におけるｍ番目の前記光学ユニットの前記被検出部は、その表面が前記像面と交差する位置にある、請求項１または請求項２に記載のマーカ（ただしｍは２以上ｎ未満）。
【請求項４】
前記ｍはｎ／２以上である、請求項３に記載のマーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
レンズと模様との組み合わせによる画像表示体（マーカ）には、レンチキュラーレンズと画像形成層とを有する画像表示シートが知られている。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ている。また、画像形成層は、シリンドリカルレンズのそれぞれに対応する模様である。シリンドリカルレンズの凸面部側から画像表示体を見ると、見る位置に応じて模様の像が移動または変形して観察される。画像表示体は、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ためのマーカとして有用である。また、各用途における模様の配置などは、様々な検討がなされている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−０２５０４３号公報
【特許文献２】特開２０１２−１４５５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記マーカでは、上記の用途から、広範囲での角度の検知が求められることがあり、あるいは、感度の向上が求められることがあり、あるいはその両方が求められることがある。その両方を解決するための手段として、一つの凸面部で互いに隣り合う複数の被検出部を観察可能に構成すること（一つの凸面部に像を複数回投影させる方法）が考えられる。しかしながら、この手段では、凸面部の並列方向において、その凸面部に投影させるべき被検出部が離れるほど、凸面部による像面湾曲などの収差が発生し、投影される像の鮮明さが低下することがある。【０００５】
このように、上記マーカには、広範囲での角度の検知と感度の向上との両方を達成させる観点から検討の余地が残されている。【０００６】
本発明は、広範囲での角度の検知と感度の向上との両方を達成させることが可能なマーカを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、透光性を有するとともに、少なくとも一つの配列方向に沿って配置されている複数の光学ユニットで構成されているマーカであって、上記光学ユニットは、凸面部と、上記凸面部に対応して上記凸面部の突出方向とは反対側に離れた位置に配置され、光学的に検出可能な像として上記凸面部に投影される被検出部と、を含み、いずれの上記被検出部も、上記突出方向において、上記配列方向における任意の１番目の上記光学ユニットの上記凸面部の像面における焦点よりも上記凸面部側に位置し、かつ、上記像面の端よりも上記突出方向とは反対側に位置する一平面上に位置し、上記像面は、上記配列方向において、上記１番目の光学ユニットから上記ｎ番目の上記光学ユニットまで延出するマーカを提供する。ただし、上記ｎは２以上である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、広範囲での角度の検知と感度の向上との両方を達成可能なマーカが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１Ａは、本発明の第１の実施の形態に係るマーカの構成を模式的に示す平面図であり、図１Ｂは、当該マーカの構成を模式的に示す、ハッチングを省略した断面図である。
【図２】図２Ａは、仮想のマーカの構成を模式的に示す図であり、図２Ｂは、本実施の形態に係るマーカの構成を模式的に示す図である。
【図３】本実施の形態に係るマーカにおける、基準凸面部から被検出部に向かう光束および基準凸面部に投影される像のそれぞれを模式的に示す図である。
【図４】上記仮想のマーカにおける、基準凸面部から被検出部に向かう光束および基準凸面部に投影される像のそれぞれを模式的に示す図である。
【図５】マーカにおける平面形状が円形である被検出部のＺ方向における位置を変えたときのスポットダイヤグラムの結果を模式的に示す図である。
【図６】図６Ａは、本発明の第２の実施の形態に係るマーカの構成を模式的に示す平面図であり、図６Ｂは、上記マーカの断面の要部を拡大して模式的に示す、ハッチングを省略した断面図であり、図６Ｃは、上記マーカの構成を模式的に示す底面図である。
【図７】図７Ａは、本発明の第３の実施の形態に係るマーカの構成を模式的に示す平面図であり、図７Ｂは、上記マーカの断面の要部を拡大して模式的に示す、ハッチングを省略した断面図であり、図７Ｃは、上記マーカの構成を模式的に示す底面図である。
【図８】本発明の実施の形態５に係るマーカの構成を模式的に示す、ハッチングを省略した断面図である。
【図９】図９Ａ〜Ｄは、本発明の実施の形態６に係るマーカの構成を示す平面図であり、図９Ｂは、図９ＡにおけるＢ−Ｂ線で切断したマーカの一部を示す、ハッチングを省略した部分断面図であり、図９Ｃは、マーカの底面図であり、図９Ｄは、マーカの側面図である。
【図１０】図１０Ａ〜Ｄは、本発明の実施の形態７に係るマーカの構成を示す平面図であり、図１０Ｂは、図１０ＡにおけるＢ−Ｂ線で切断したマーカの一部を示す、ハッチングを省略した部分断面図であり、図１０Ｃは、マーカの底面図であり、図１０Ｄは、マーカの側面図である。
【図１１】図１１Ａ〜Ｄは、本発明の実施の形態８に係るマーカの構成を示す平面図であり、図１１Ｂは、図１１ＡにおけるＢ−Ｂ線で切断したマーカの一部を示す、ハッチングを省略した部分断面図であり、図１１Ｃは、マーカの底面図であり、図１１Ｄは、マーカの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付した図面を参照して、本発明の一実施の形態に係るマーカについて説明する。
【００１１】
［実施の形態１］
（マーカの構成）
図１Ａは、本発明の実施の形態１に係るマーカ１００の構成を模式的に示す平面図であり、図１Ｂは、マーカ１００の構成を模式的に示す正面図である。なお、図中の矢印は、Ｘ、ＹおよびＺのそれぞれの方向を表している。Ｘ方向およびＹ方向は、互いに直交し、Ｚ方向は、Ｘ方向およびＹ方向のいずれにも直交している。
【００１２】
図１Ａおよび１Ｂに示されるように、マーカ１００は、レンチキュラーレンズ部１１０と被検出部１２０とから構成されている。
【００１３】
レンチキュラーレンズ部１１０は、Ｘ方向に並ぶ複数のシリンドリカルレンズ部が接合した構成を有し、その平面形状が矩形である板状体として、透光性を有する材料で構成されている。透光性を有する材料の例には、ポリカーボネート、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）などの透明な樹脂、および、ガラスなどの樹脂以外の材料、が含まれる。レンチキュラーレンズ部１１０の材料は、例えば、屈折率ｎｄが１．５４のシクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）である。
【００１４】
レンチキュラーレンズ部１１０のＺ方向における一方の面（表面）には、複数の凸面部１１２が形成されている。凸面部１１２は、レンチキュラーレンズ部１１０におけるＺ方向に沿って突出している部分であり、Ｘ方向に並んで配置されている。凸面部１１２のＺ方向に沿って見た平面形状（ＸＹ平面形状）は、Ｙ方向に細長い矩形である。凸面部１１２は、例えばシリンドリカルレンズであり、凸面部１１２のＹ方向に沿って見た正面形状（ＹＺ平面形状）は、例えば、Ｚ方向の一方（上方）に向けて突出する円弧である。
【００１５】
レンチキュラーレンズ部１１０のＺ方向における他方の面（裏面）には、複数の被検出部１２０が配置されている。たとえば、レンチキュラーレンズ部の裏面には、Ｙ方向に延出する、断面形状が矩形の溝が複数、Ｘ方向に並んで配置されている。当該溝には、黒色などの色の着色部が収納されている。被検出部１２０は、このような溝および着色部によって構成することができる。
【００１６】
上記着色部は、例えば塗膜によって形成され、例えば黒色の塗料の固化物である。当該塗料は、流動性を有する組成物であり、例えば液体であってもよいし、粉体であってもよい。当該塗料の塗布および固化は、公知の技術によって行うことができる。たとえば、上記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。また、上記塗料の固化方法の例には、当該塗料の乾燥、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。
【００１７】
なお、凸面部１１２のＸ方向における中心間距離（ピッチ）Ｐ１は、例えば０．５ｍｍであり、被検出部１２０における上記溝の幅（Ｘ方向における長さ）は０．１ｍｍである。また、図１Ｂの二点鎖線で囲まれた部分に示されるように、レンチキュラーレンズ部１１０における一つの凸面部とそれに対応する被検出部とによって一つの光学ユニットが構成されている。
【００１８】
上記光学ユニットは、より具体的には、Ｘ方向における隣り合う凸面部のそれぞれから等距離となる線によって区切られる。このとき、上記被検出部は、通常は、その全体が対応する光学ユニットに含まれるが、対応する凸面部からの光束が被検出部に十分に（例えば、はみ出さずに）収束する範囲において、被検出部の一部は、対応する光学ユニットの外にはみ出ていてもよい。
【００１９】
図２Ａは、仮想のマーカの構成を模式的に示す図であり、図２Ｂは、マーカ１００の構成を模式的に示す図である。マーカ１００のＸ方向における被検出部１２０の配置は、仮想のマーカ１００Ｘのそれと同じである。
【００２０】
仮想のマーカ１００Ｘにおける凸面部１１２は、マーカ１００のそれと同じである。仮想のマーカ１００Ｘにおけるレンチキュラーレンズ部１１０Ｘの厚さは、後に詳述するが、マーカ１００のそれよりもやや厚い。仮想のマーカ１００Ｘにおける被検出部１２０の大きさおよびＸ方向における配置は、マーカ１００のそれらと同じである。
【００２１】
仮想のマーカ１００Ｘにおける被検出部１２０は、Ｘ方向において、凸面部１１２のピッチＰ１よりもやや短い間隔で配置されている。たとえば、仮想のマーカ１００Ｘにおいて互いに隣り合う被検出部１２０のＸ方向における中心間距離をＰ２としたときに、当該Ｐ２は、凸面部１１２のピッチＰ１よりも一定の長さＧだけ短い（Ｐ２＝Ｐ１−Ｇ）。
【００２２】
このように、仮想のマーカ１００Ｘでは、Ｘ方向においては、被検出部１２０は、いずれも、マーカの直上から検出可能角度の範囲（例えば±３０°）まで相対的に傾ける間に、凸面部１１２に投影される像が、Ｘ方向における観察している側に近づくように、そして、マーカのＸ方向における中央から端まで移動するように観察される位置に配置されている。
【００２３】
ここで、マーカ１００および仮想のマーカ１００Ｘの両方において、前述のＸ方向における任意の（１番目の）光学ユニットを、ＸＺ平面における凸面部１１２の中心を通る法線がその凸面部１１２に対応する被検出部１２０の中心を通る凸面部および被検出部を有する光学ユニットとし、その凸面部および被検出部を、それぞれ基準凸面部１１２Ｓ、基準被検出部１２０Ｓとする。基準被検出部１２０Ｓは、１番目（ｎ＝１）の被検出部であり、Ｘ方向の一方向におけるその隣りの被検出部は、２番目（ｎ＝２）の被検出部であり、そのさらに隣りの被検出部は、３番目（ｎ＝３）の被検出部である。マーカ１００および仮想のマーカ１００Ｘは、いすれも、例えばｎが６までの態様である。
【００２４】
仮想のマーカ１００Ｘでは、基準凸面部１１２Ｓの像面Ｆは、Ｘ方向において、１番目の光学ユニットからｎ番目の前記光学ユニットまで延出している。すなわち、基準凸面部１１２Ｓは、マーカ１００の検出可能角度（例えば±３０°超）の範囲において、ｎ＝１〜６の被検出部１２０のそれぞれに光束を収束させられるように形成されている。基準凸面部１２０Ｓから１番目から６番目までの被検出部１２０に向かう集光点は、それぞれ、Ｆ１〜Ｆ６で表される。
【００２５】
Ｆ１は、１番目の被検出部１２０（基準被検出部１２０Ｓ、ｎ＝１）に向かう光束の集光点であり、基準凸面部１１２Ｓの光軸上の焦点である。集光点Ｆ２〜Ｆ６は入射角度により、Ｆ１よりも凸面部１１２に近い位置に集光する。集光点Ｆ１〜Ｆ６は、図中（ＸＹ平面）において、像面Ｆ上にある。
【００２６】
像面Ｆは、凸面部１１２の突出方向とは反対側に突出する、主に像面湾曲により形成される曲面である。像面Ｆは、基準凸面部１１２Ｓの像面湾曲のために湾曲して表される。
【００２７】
マーカ１００では、図２Ａおよび図２Ｂに示されるように、被検出部１２０は、いずれも、Ｚ方向において、仮想のマーカ１００Ｘのそれよりもより凸面部１１２側に位置する一平面上にある。当該一平面は、Ｚ方向において、Ｘ方向における１番目の光学ユニットの基準凸面部１１２Ｓの像面Ｆにおける焦点Ｆ１の位置Ｒ１よりも凸面部１１２側に位置し、かつ、像面Ｆの端の位置Ｒ２よりもＺ方向の凸面部１１２とは反対側に位置している。当該像面Ｆの端とは、図２Ｂ中、ｎ番目の光学ユニットにおける１番目の光学ユニットからより遠くの側縁と像面Ｆとの交点で表される。図２Ｂから明らかなように、マーカ１００では、上記の一平面は、Ｚ方向における集光点Ｆ４の近傍（集光点Ｆ４が４番目の被検出部１２０の表面に位置する位置）に位置している。
【００２８】
マーカ１００および仮想のマーカ１００Ｘでは、いずれも、一つの凸面部１１２に対して、１〜６番目の被検出部１２０のそれぞれが、マーカのＸ方向に当該像が一巡するたびに投影される。すなわち、マーカを観察する角度を相対的に傾けていくことにより、一つの凸面部１１２に６回、被検出部の像が投影される。
【００２９】
たとえば、マーカ１００をＺ方向に対する第１の角度で（例えばＺ方向に沿って）見たときには、基準凸面部１１２Ｓには、直近の基準被検出部１２０Ｓ（１番目の被検出部１２０（ｎ＝１））の像が投影される。マーカ１００のＺ方向に対する角度を相対的に大きくすると、個々の被検出部１２０が、それに対応する個々の凸面部１１２に像として、Ｘ方向における観察している側に近づくように順次投影される。こうして、上記像は、マーカ１００の全ての凸面部１１２を一巡する。
【００３０】
マーカ１００をＺ方向に対する第２の角度まで相対的に傾けて見ると、基準凸面部１１２Ｓには、２番目の被検出部１２０（ｎ＝２）の像が投影される。マーカ１００のＺ方向に対する角度を相対的にさらに大きくすると、それぞれの凸面部１１２に対して２番目の被検出部１２０が、それぞれの凸面部１１２に像として、Ｘ方向における観察している側に近づくように順次投影され、上記像は、マーカ１００の全ての凸面部１１２をさらに一巡する。
【００３１】
このように、マーカ１００を相対的に徐々に傾けて見ると、３番目以降の被検出部１２０（ｎ＝３）についても、それぞれの凸面部１１２に対して特定の番号の被検出部１２０の像が順次投影され、そして上記の向きでマーカ１００の全ての凸面部１１２をさらに一巡する。こうして、マーカ１００の最大検出角度まで相対的に傾けると、被検出部１２０の像は、ｎ回、マーカ１００をＸ方向において巡回する。
【００３２】
マーカ１００では、それぞれの凸面部１１２における１〜６番目の被検出部の像のいずれもが、十分な鮮明さで投影される。図３は、マーカ１００における、基準凸面部１１２Ｓから被検出部１２０に向かう光束および基準凸面部１１２Ｓに投影される像のそれぞれを模式的に示す図である。
【００３３】
図３に示されるように、マーカ１００では、基準凸面部１１２Ｓからの光束は、１〜６番目の被検出部１２０のいずれに対しても、被検出部１２０からはみ出ないように収束している。したがって、１〜６番目の被検出部１２０のいずれの像も、基準凸面部１１２Ｓにおいて、Ｘ方向における全範囲に投影される。
【００３４】
特に、マーカ１００では、集光点Ｆ４が４番目の被検出部１２０（ｎ＝４）の表面に位置している。一般に、ｎが４よりも小さな被検出部１２０（１〜３番目）においては、基準凸面部１１２Ｓの像面湾曲による収差の影響は、４番目の被検出部１２０よりも小さく、ｎが４よりも大きな被検出部１２０（５、６番目）においては、基準凸面部１１２Ｓの像面湾曲による収差の影響は、４番目の被検出部１２０よりも大きい。
【００３５】
マーカ１００では、集光点Ｆ４が４番目の被検出部１２０（ｎ＝４）の表面に位置していることから、上記収差の影響がより大きな、ｎが大きな被検出部１２０の結像への上記収差の影響が緩和される。また、上記収差の影響がより小さな被検出部１２０の像は、十分に鮮明に基準凸面部１１２Ｓに投影される。よって、マーカ１００は、１〜６番目の被検出部１２０のいずれの像もを基準凸面部１１２Ｓに十分に鮮明に投影するのにより有利である。
【００３６】
これに対して、仮想のマーカ１００Ｘでは、基準被検出部１２０Ｓから離れるほど、基準凸面部１１２Ｓに投影される像の鮮明さが低下する。図４は、仮想のマーカ１００Ｘにおける、基準凸面部１１２Ｓから被検出部１２０に向かう光束および基準凸面部１１２Ｓに投影される像のそれぞれを模式的に示す図である。
【００３７】
仮想のマーカ１００Ｘでは、図４に示されるように、基準凸面部１１２Ｓからの光束は、基準被検出部１２０Ｓに対して最も収束し、ｎが大きくなるほど、被検出部１２０に対する光束の幅が増している。そして、例えば、上記光束の一部が、５番目の被検出部１２０ではＸ方向における両端側でわずかに、６番目の被検出部１２０では両端側でより大きくはみ出てしまい、その結果、５番目、６番目の像は、基準凸面部１１２Ｓにおいて、それぞれＸ方向における一部（例えば両端側）を欠く像として投影される。
【００３８】
なお、このような光束の収束が不十分なことによる像の欠陥は、上記の説明では、画像の欠落として記載したが、実際には、上記のような像の欠落以外にも、像のコントラストの低下のような他の画像の欠陥、またはこれらが組み合わされた画像欠陥として観察され得る。その結果、仮想のマーカ１００ＸのＺ方向に対する角度を大きくする程、角度の検出の精度が不十分となることがある。
【００３９】
このように、マーカ１００は、仮想のマーカ１００Ｘと同等の角度検出範囲を有し、かつ、当該角度検出範囲でマーカ１００を見たときに、一つの凸面部１１２に投影される像は、マーカ１００の全ての凸面部１１２をｎ回巡回する。このように、マーカ１００は、仮想のマーカ１００Ｘと比べて、同等の角度検出範囲を、あたかもｎ倍長く（ｎ倍多く）配列する光学ユニットで検出するのに等しいと言える。よって、マーカ１００は、上記検出可能角度で像が一巡する従来のマーカに比べて、より高い感度で角度を検出することが可能である。
【００４０】
マーカ１００において、前述したように、被検出部１２０は、いずれも一平面上に位置している。この一平面の位置、すなわちＺ方向における被検出部１２０の位置は、コンピュータによるシミュレーションや、試作品による実測結果などから適宜に決めることが可能である。図５は、平面形状が円形である被検出部のＺ方向における位置を変えたときのスポットダイヤグラムの結果を模式的に示す図である。
【００４１】
このスポットダイヤグラムは、凸面部への入射光の光線を追跡し、Ｚ方向における被検出部の位置の平面上の光線の到達位置をプロットしたものである。なお、このシミュレーションにおいて、凸面部は、その平面形状が当該凸面部のＸ方向における長さを直径とする円形の凸レンズに置き換えられている。また、このシミュレーションは、基準被検出部１２０Ｓから５番目までの被検出部１２０までを対象としている。
【００４２】
Ｚ方向における被検出部１２０の表面の位置が基準被検出部１２０Ｓの焦点Ｆ１の位置（第１の位置）である場合では、基準被検出部１２０Ｓ（ｎ＝１）の像が最も鮮明である。ｎ数が大きくなる程、像は、十分に高いコントラストを有しつつも、縦に（Ｙ方向に沿って）長く、また大きくなる。
【００４３】
Ｚ方向における被検出部１２０の表面の位置が基準被検出部１２０Ｓの焦点Ｆ１の位置よりもさらに凸面部１１２側となる第２の位置である場合では、被検出部１２０の像は、いずれも、十分に高いコントラストを有しており、かつ、同程度の大きさを有している。４番目の像がＸ方向にやや扁平な形状を有しており、５番目の像がＹ方向にやや扁平な形状を有している。
【００４４】
Ｚ方向における被検出部１２０の表面の位置が上記第２の位置よりもさらに凸面部１１２側となる第３の位置である場合でも、被検出部１２０の像は、いずれも、十分に高いコントラストを有しており、かつ、同程度の大きさを有している。５番目の像がＸ方向にやや扁平な形状を有している。
【００４５】
Ｚ方向における被検出部１２０の表面の位置が上記第３の位置よりもさらに凸面部１１２側となる第４の位置である場合は、被検出部１２０の像は、いずれも、他の場合のそれに比べて最も大きく、かつ、同程度の大きさを有している。像のコントラストについては、１、２番目の像がやや薄く、３、４番目の像がわずかに薄く、５番目の像が他の場合のそれと同様に十分に高い。
【００４６】
このように、上記シミュレーションによれば、Ｚ方向における被検出部１２０の位置による、凸面部１１２に投影される像の鮮明さの傾向およびその程度を確認することが可能であり、Ｚ方向における被検出部１２０の位置は、前述の第２〜第４の位置の範囲から選ばれることが好ましいことがわかる。
【００４７】
Ｚ方向における被検出部１２０の位置としていずれの数値を採用するか、は、マーカの使用状況に応じて決めることが可能である。たとえば、上記像をコントラストに基づいて検出する場合には、Ｚ方向における被検出部１２０の位置は、第２〜第３の位置の範囲から選ばれることが適当であると考えられ、上記像を大きさまたは形状に基づいて検出する場合には、第３〜第４の位置の範囲から選ばれることが適当であると考えられる。
【００４８】
上記集光点Ｆ１〜Ｆ５（特にＦ２〜Ｆ５）の位置は、凸面部１１２による像面湾曲以外の収差によって変動する可能性があり、上記像は、像面Ｆの位置以外の要素の影響を受ける可能性がある。よって、上記Ｚ方向における被検出部１２０の位置は、さらに、上記シミュレーションの結果に基づいて試作品を作製し、凸面部に投影される像を実測した結果を加味して最終的に決めることが好ましい。
【００４９】
以上の説明から明らかなように、マーカ１００は、透光性を有するとともに、Ｘ方向に沿って配置されている複数の光学ユニットで構成されており、当該光学ユニットは、凸面部１１２と、凸面部１１２に対応して凸面部１１２の突出方向とは反対側に離れた位置に配置され、光学的に検出可能な像として凸面部１１２に投影される被検出部１２０とを含み、いずれの被検出部１２０も、上記突出方向において、配列方向における任意の１番目の光学ユニットの基準凸面部１１２Ｓの像面Ｆにおける焦点Ｆ１よりも凸面部１１２側に位置し、かつ、像面Ｆの端よりも上記突出方向とは反対側に位置する一平面上に位置し、像面Ｆは、Ｘ方向において、１番目の光学ユニットからｎ番目（ただしｎは２以上）の光学ユニットまで延出している。よって、マーカ１００は、広範囲での角度の検知において被検出部の像が一巡する従来のマーカに比べて、同じ範囲の角度をｎ倍高い感度で検出することができる。
【００５０】
また、ｎが６以下であることは、広範囲での角度の検知と感度の向上との両方を十分に達成させる観点からより一層効果的である。
【００５１】
また、Ｘ方向におけるｍ番目（ただしｍは２以上ｎ未満）の光学ユニットの被検出部１２０が、その表面が像面と交差する位置にあることは、１〜ｎ番目の被検出部１２０の像のいずれをも、対応する一つの凸面部１１２に十分鮮明に投影させる観点からより効果的であり、上記ｍがｎ／２以上であることは、上記の観点からより一層効果的である。
【００５２】
［実施の形態２］
図６Ａ〜Ｃは、本発明の実施の形態２に係るマーカ３００の構成を示す図である。図６Ａは、本発明の実施の形態２に係るマーカ３００の平面図であり、図６Ｂは、ハッチングを省略した部分的拡大断面図であり、図６Ｃは、底面図である。
【００５３】
図６Ａ〜Ｃに示されるように、実施の形態２に係るマーカ３００は、第１面３２０および第２面３４０を有する。第１面３２０は、複数の凸面３２１を含む。また、第２面３４０は、複数の第１領域３４１と、第２領域３４２とを含む。
【００５４】
凸面３２１の平面視形状は円形であり、いずれも同じ大きさである。たとえば、凸面３２１の平面視形状の直径は、４４０μｍであり、凸面３２１のピッチＰＣＬは、第１の方向（Ｘ方向）および第３の方向（Ｙ方向）のいずれも４４０μｍである。ここで「凸面３２１ピッチ」とは、隣り合う凸面３２１の中心（頂点３２３または中心軸ＣＡ）間の距離を意味する。また、「凸面３２１の中心軸ＣＡ」とは、凸面３２１を平面視したときに、凸面３２１の中心を通り、かつ第２の方向（Ｚ方向）に沿う直線を意味する。さらに「凸面３２１の頂点３２３」とは、凸面３２１と、中心軸ＣＡとの交点である。
【００５５】
マーカ３００の高さ方向（Ｚ方向）の断面において、複数の凸面３２１の形状は、ほぼ半円状である。すなわち、凸面３２１の中心軸ＣＡは第２の方向（Ｚ方向）に平行な直線であることから、凸面３２１は、ほぼ半球面である。すなわち、凸面３２１は、中心軸ＣＡを回転軸とした回転対称である。また、凸面３２１の焦点Ｆ３は、凸面３２１からみたとき、第１領域３４１よりも遠くに位置している。言い換えれば、第１領域（被検出部）３４１は、表面（第１面）３２０の焦点位置よりも凸面３２１の近くに配置されている。
【００５６】
また、マーカ３００は、その裏面側に、凸面３２１のそれぞれに対応する位置に配置された第１領域３４１を有している。たとえば、第１領域３４１の平面視形状は円形であり、その直径は４５μｍであり、その深さは１０μｍである。
【００５７】
第１の方向（Ｘ方向）において隣り合う第１領域３４１間の中心間距離（｜Ｃｎ−Ｃｎ−１｜）は、ＰＣＬ−ｎＧμｍであり、第３の方向（Ｙ方向）において隣り合う第１領域３４１間の中心間距離（｜Ｃｍ−Ｃｍ−１｜）は、ＰＣＬ−ｍＧμｍである。ｎは、ある凸面３２１を０番としたときの第１の方向（Ｘ方向）におけるｎ番目の凸面３２１であることを示す。ｍは、ある凸面３２１を０番としたときの第３の方向（Ｙ方向）におけるｍ番目の凸面３２１であることを示す。
【００５８】
このように、中心（ｎ＝０）の凸面３２１から第１の方向（Ｘ方向）離れた位置にある凸面３２１に対応する第１領域３４１は、その凸面３２１の中心軸ＣＡよりも第１の方向（Ｘ方向）において、より中心（ｎ＝０）の凸面３２１側に配置されている。また、中心（ｍ＝０）の凸面３２１から第３の方向（Ｙ方向）離れた位置にある凸面３２１に対応する第１領域３４１は、その凸面３２１の中心軸ＣＡよりも第３の方向（Ｙ方向）において、より中心（ｎ＝０）の凸面３２１側に配置されている。すなわち、本実施の形態では、第１の方向（Ｘ方向）および第３の方向（Ｙ方向）において、隣接する第１領域３４１の中心間の間隔は、隣接する凸面３２１の頂点３２３間の間隔よりも狭い。また、本実施の形態においても、第１の方向（Ｘ方向）および高さ方向（Ｚ方向）を含む断面の第１領域３４１が配置された高さにおいて、凸面３２１により形成される光束の幅は、第１領域３４１の幅以下である。
【００５９】
本実施の形態において、凸面３２１は、凸面部に相当する。第１領域３４１は、被検出部に相当する。また、第２領域３４２は、互いにＸ方向およびＹ方向に隣接して配置されている。本実施の形態における像面の平面形状は、互いに配列する第２領域３４２の等距離点を表す線で囲まれた形状、すなわち第２領域３４２に外接する正方形、である。また、本実施の形態における光学ユニットは、第２面３４０における当該平面形状の部分を底面とし、頂部に凸面３２１を有する略四角柱形状の領域である。
【００６０】
特に図示しないが、本実施の形態に係るマーカ３００においても、観察角度を変化させた場合に、第１領域３４１の像が十分に鮮明な一つの像としてｎ回観察される。
【００６１】
以上のように、本実施の形態に係るマーカ３００は、実施の形態１のマーカ１００と同様の効果を有する。
【００６２】
［実施の形態３］
実施の形態３に係るマーカ４００は、凸面４２１の形状のみが実施の形態２に係るマーカ３００の構成と異なる。そこで、実施の形態２に係るマーカ３００と同じ構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
【００６３】
図７Ａ〜Ｃは、本発明の実施の形態３に係るマーカ４００の構成を示す図である。図７Ａは、本発明の実施の形態３に係るマーカ４００の平面図であり、図７Ｂは、ハッチングを省略した部分拡大断面図であり、図７Ｃは、底面図である。
【００６４】
図７Ａ〜Ｃに示されるように、実施の形態３に係るマーカ４００は、第１面４２０および第２面３４０を有する。第１面４２０は、複数の凸面４２１を含む。また、第２面３４０は、複数の第１領域３４１と、第２領域３４２とを含む。
【００６５】
凸面４２１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４２１の平面視形状の一辺の長さは、４４０μｍであり、凸面４２１のピッチＰＣＬは、第１の方向および第３の方向のいずれも４４０μｍである。ここで「凸面４２１ピッチ」とは、隣り合う凸面４２１の中心（頂点４２３または中心軸ＣＡ）間の距離を意味する。また、「凸面４２１の中心軸ＣＡ」とは、凸面４２１を平面視したときに、凸面４２１の中心を通り、かつ第２の方向に沿う直線を意味する。さらに「凸面４２１の頂点４２３」とは、凸面４２１と、中心軸ＣＡとの交点である。
【００６６】
マーカ４００の高さ方向（Ｚ方向）の断面において、複数の凸面４２１は、その頂点４２３から離れるにつれて曲率半径が大きくなる曲線である。当該曲率半径は、その頂点４２３から離れるにつ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。
【００６７】
第１の方向（Ｘ方向）および第３の方向（Ｙ方向）において隣り合う第１領域３４１間の中心間距離（｜Ｃｎ−Ｃｎ−１｜）は、ＰＣＬ−ｎＧμｍであり、第２の方向において隣り合う第１領域３４１間の中心間距離（｜Ｃｍ−Ｃｍ−１｜）は、ＰＣＬ−ｍＧμｍである。ｎは、前述したように、ある凸面４２１を０番としたときの第１の方向におけるｎ番目の凸面４２１であることを示す。ｍは、ある凸面４２１を０番としたときの第２の方向におけるｍ番目の凸面４２１であることを示す。
【００６８】
このように、中心（ｎ＝０）の凸面４２１から第１の方向（Ｘ方向）離れた位置にある凸面４２１に対応する第１領域３４１は、その凸面４２１の中心軸ＣＡよりも第１の方向（Ｘ方向）において、より中心（ｎ＝０）の凸面４２１側に配置されている。また、中心（ｍ＝０）の凸面４２１から第３の方向（Ｙ方向）離れた位置にある凸面４２１に対応する第１領域３４１は、その凸面４２１の中心軸ＣＡよりも第３の方向（Ｙ方向）において、より内側に配置されている。すなわち、本実施の形態では、第１の方向（Ｘ方向）および第３の方向（Ｙ方向）において、隣接する凸面４２１の頂点４２３間の間隔は、隣接する第１領域３４１の中心間の間隔よりも広い。また、本実施の形態においても、第１の方向および高さ方向を含む断面の第１領域３４１が配置された高さにおいて、凸面４２１により形成される光束の幅または径は、第１領域３４１の幅以下である。
【００６９】
本実施の形態においても、凸面４２１は、凸面部に相当し、第１領域３４１は、被検出部に相当する。また、本実施の形態において、第２領域３４２の平面形状は、正方形であり、第２領域３４２は、互いにＸ方向およびＹ方向に隣接して配置されている。本実施の形態における像面の平面形状は、第２領域３４２と同じである。また、本実施の形態における光学ユニットは、第２領域３４２を底面とし、頂面を凸面４２１とする略四角柱形状の領域である。
【００７０】
特に図示しないが、本実施の形態に係るマーカ４００においても、観察角度を変化させた場合に、第１領域３４１の像が十分に鮮明な一つの像としてｎ回観察される。
【００７１】
（効果）
以上のように、本実施の形態に係るマーカ４００は、実施の形態２のマーカ３００と同様の効果を有する。
【００７２】
なお、実施の形態２、３では、隣接する第１領域３４１の中心間の間隔は、隣接する凸面３２１、４２１の頂点３２３、４２３間の間隔よりも狭いが、隣接する第１領域３４１の中心間の間隔は、隣接する凸面３２１、４２１の頂点３２３、４２３間の間隔よりも広くてもよい。この場合、複数の第１領域３４１は、複数の凸面３２１、４２１の焦点位置よりも凸面３２１、４２１の近くに配置される。
【００７３】
なお、上記マーカは、凸面部の配列方向において隣り合う凸面部間に隙間があってもよい。光学ユニットは、凸面部の配列方向において隣り合う凸面部の中点（等距離点）を表す線で囲まれる平面形状を有する。よって、マーカが凸面部間に隙間を有する場合には、光学ユニットは、その平面方向において、凸面部の配列方向における、当該隙間の中点（互いに隣り合う凸面部の上記配列方向における中心からの等距離点）までの領域となる。たとえば、図８に示されるマーカ５００のように、凸面部の配列方向において凸面部の周縁間に隙間（平面部）を有する場合には、光学ユニットは、図８中、第１面、第２面およびＺ方向に沿う破線で囲まれる部分で表される。
【００７４】
なお、上記被検出部は、光学的に検出可能な像を凸面部に投影可能であればよい。光学的に検出可能とは、被検出部とそれ以外の部分とが光学的な特性で明らかな差を有することを意味する。ここで、「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を意味する。上記の差は、マーカの用途に応じて適宜に決めることができ、例えば、目視で確認可能な差であってもよいし、光学的な検出装置で確認可能な差であってもよく、さらにはＵＶランプの照射などのさらなる操作を伴って検出可能な差であってもよい。
【００７５】
また、例えば、上記被検出部は、凸部および着色部であってもよい。また、着色部は、塗膜以外のもの、例えば着色されたシール、であってもよい。さらに、上記マーカの上記被検出部側の面における被検出部以外の部分は、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などであってもよい。さらに、被検出部は、像として検出されるべき部分以外の部分が光学的に検出可能に構成されていても（例えば、着色されていても、あるいは上記凹凸や上記反射面などで構成されていても）よい。
【００７６】
上記マーカは、像の巡回数を直接または間接的に表示する適当な他の手段と併せて配置され、用いられることが、位置検出の用途の観点から好ましい。当該他の手段の例には、同じ角度の範囲を検出可能な従来の、像が一巡するマーカが含まれる。
【００７７】
［実施の形態６］
実施の形態６に係るマーカ６００は、第２面６４０のみが第２の実施の形態に係るマーカ３００と異なる。そこで、第２の実施の形態に係るマーカ３００と同じ構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
【００７８】
図９Ａは、マーカ６００の平面図であり、図９Ｂは、図９ＡにおけるＢ−Ｂ線で切断したマーカ６００の一部を示す、ハッチングを省略した部分断面図であり、図９Ｃは、マーカ６００の底面図であり、図９Ｄは、マーカ６００の側面図である。
【００７９】
第２面６４０は、実施の形態１と同様である。すなわち、第２面６４０は、第１領域６４１と、第２領域６４２とを有する。第１領域６４１は、ＸＹ平面におけるＹ方向に沿って細長な矩形の凹部であり、Ｙ方向に沿って列をなす凸面３２１の全てに架け渡される位置に形成されている。また、第２領域６４２は、凸面３２１の列に対応してＸ方向に並んで配置されている。
【００８０】
マーカ６００では、各凸面３２１に投影される個々の像の集合として、Ｙ方向に沿う線状の像が観察される。この像は、マーカ６００をＸ方向に対して観察者側に傾ける程に当該観察者に近づく方向に移動するように観察される。
【００８１】
（効果）
本実施の形態に係るマーカ６００は、凸面３２１がＸ方向のみならずＹ方向にも湾曲していることから、像のＹ方向におけるコントラストが高い効果を有する。
【００８２】
［実施の形態７］
実施の形態７に係るマーカ７００は、凸面７３１の構成のみが実施の形態６に係るマーカ６００と異なる。そこで、実施の形態６に係るマーカ６００と同じ構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
【００８３】
図１０Ａは、マーカ７００の平面図であり、図１０Ｂは、図１０ＡにおけるＢ−Ｂ線で切断したマーカ７００の一部を示す、ハッチングを省略した部分断面図であり、図１０Ｃは、マーカ７００の底面図であり、図１０Ｄは、マーカ７００の側面図である。
【００８４】
実施の形態７における凸面７３１の平面形状は、正方形である。また、例えば、凸面７３１の光軸に沿う断面における形状は、凸面７３１の頂点から離れるにつれて曲率半径が大きくなる曲線である。
【００８５】
（効果）
本実施の形態に係るマーカ７００は、実施の形態６に係るマーカ６００と同様の効果に加え、レンチキュラーレンズ部の第１面への入射光の強度に関わらず、像が明確に検出される。これは、入射光が強いと、第１面での反射光のようなマーカ７００における反射光も強くなり、上記像が見えにくくなることがあるが、マーカ７００の第１面は、実質的には凸面部７３１（曲面）のみで構成され、実質的には平面を含まないため、マーカ６００に比べて、第１面での反射光が生じにくく、また弱いためと考えられる。
【００８６】
［実施の形態８］
実施の形態８に係るマーカ８００は、凸面７３１の構成のみが実施の形態６に係るマーカ６００と異なる。そこで、実施の形態６に係るマーカ６００と同じ構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
【００８７】
図１２Ａは、マーカ８００の平面図であり、図１２Ｂは、図１２ＡにおけるＢ−Ｂ線で切断したマーカ８００の一部を示す、ハッチングを省略した部分断面図であり、図１２Ｃは、マーカ８００の底面図であり、図１２Ｄは、マーカ８００の側面図である。
【００８８】
実施の形態８における凸面８３１の平面形状は、正六角形である。また、例えば、凸面８３１の光軸に沿う断面における形状は、凸面８３１の頂点から離れるにつれて曲率半径が大きくなる曲線で表される。Ｙ方向における凸面８３１の列は、それぞれの凸面８３１が対向する一対の辺で接するようにＹ方向に並んで構成されている。また、凸面８３１の列は、一方の列における凸面８３１同士の接続部に、他方の列における凸面８３１の六角形の一角が当接するように配置されて、Ｘ方向に並んでいる。このように、マーカ８００では、レンチキュラーレンズ部の第１面の全面が、凸面８３１の最密な集合によって実質的に構成されている。
【００８９】
（効果）
本実施の形態に係るマーカ８００は、実施の形態６に係るマーカ６００と同様の効果を有する。
【００９０】
なお、実施の形態６〜８では、隣接する第１領域４４１の中心間の間隔は、隣接する凸面７３１、８３１の頂点間の間隔よりも狭くてもよいし、広くてもよい。隣接する第１領域６４１の中心間の間隔が隣接する凸面７３１、８３１の頂点間の間隔よりも狭い場合には、複数の第１領域６４１は、複数の凸面７３１、８３１の焦点位置よりも凸面６４１から離れて配置される。また、隣接する第１領域６４１の中心間の間隔が隣接する凸面７３１、８３１の頂点間の間隔よりも広い場合には、複数の第１領域６４１は、複数の凸面７３１、８３１の焦点位置よりも凸面６４１の近くに配置される。
【００９１】
本出願は、２０１６年８月９日出願の特願２０１６−１５６７５８に基づく優先権を主張する。当該出願明細書および図面に記載された内容は、すべて本願明細書に援用される。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
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ための位置検出用マーカ（あるいは角度検出用マーカ）として有用であり、特に高感度のマーカに有用である。よって、本発明によれば、上記マーカによる位置検出を利用す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。
【符号の説明】
【００９３】
１００、３００、４００、５００、６００、７００、８００  マーカ
１００Ｘ  仮想のマーカ
１１０  レンチキュラーレンズ部
１１２、２１２  凸面部
１１２Ｓ  基準凸面部
１２０  被検出部
１２０Ｓ  基準被検出部
３２０、４２０  第１面
３２１、４２１、７３１、８３１  凸面
３４０、６４０  第２面
３２３、４２３  頂点
３４１、６４１  第１領域
３４２、６４２  第２領域
ＣＡ  中心軸
Ｆ  像面
Ｆ１  焦点（集光点）
Ｆ２〜Ｆ６、Ｆｎ  集光点
【図１】
2018030063.tif 000003
【図２】
2018030063.tif 000004
【図３】
2018030063.tif 000005
【図４】
2018030063.tif 000006
【図５】
2018030063.tif 000007
【図６】
2018030063.tif 000008
【図７】
2018030063.tif 000009
【図８】
2018030063.tif 000010
【図９】
2018030063.tif 000011
【図１０】
2018030063.tif 000012
【図１１】
2018030063.tif 000013
【国際調査報告】
2018030063.tif 000014
2018030063.tif 000015
2018030063.tif 000016
2018030063.tif 000017