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公開番号2021189073
公報種別公開特許公報(A)
公開日20211213
出願番号2020095724
出願日20200601
発明の名称マーカ
出願人株式会社エンプラス
代理人個人
主分類G01B 11/26 20060101AFI20211115BHJP(測定;試験)
要約【課題】高精度に傾きを検出できる、マーカを提供する。
【解決手段】マーカ1は、下基板12の上に上基板11が積層された本体を有し、前記下基板の上面122と前記上基板の上面111とが段差を有し、前記上基板の上面および前記下基板の上面は、それぞれ、二組の対辺を有し、前記上基板の二組の対辺と、前記下基板の二組の対辺二対の辺とが、非平行であり、前記上基板の上面は、前記下基板の上面よりも小さく、前記本体の上面側において、前記上基板の上面の露出領域および前記下基板の上面の露出領域に、それぞれ、少なくとも4つの傾き検出用の参照マーク13を有し、前記本体の上面の法線に対して任意の傾き角度範囲(±A度)を、精度向上範囲と設定した際、前記精度向上傾き角度範囲からの前記本体の上面の撮影において、前記下基板の前記参照マークが撮影できる部位に、前記参照マークが配置されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
下基板の上に上基板が積層された本体を有し、
前記下基板の上面と前記上基板の上面とが段差を有し、
前記上基板の上面および前記下基板の上面は、それぞれ、二組の対辺を有し、
前記上基板の二組の対辺と、前記下基板の二組の対辺二対の辺とが、非平行であり、
前記上基板の上面は、前記下基板の上面よりも小さく、
前記本体の上面側において、前記上基板の上面の露出領域および前記下基板の上面の露出領域に、それぞれ、少なくとも4つの傾き検出用の参照マークを有し、
前記本体の上面の法線に対して任意の傾き角度範囲(±A度)を、精度向上範囲と設定した際、
前記精度向上傾き角度範囲からの前記本体の上面の撮影において、前記下基板の前記参照マークが撮影できる部位に、前記参照マークが配置されている
ことを特徴とするマーカ。
続きを表示(約 1,100 文字)【請求項2】
下記式(a)を満たす、請求項1に記載のマーカ。
15° ≦ atan(RS

/S

)*180/π ≦25° ・・・(a)
前記式中、S

は、前記段差の高さであり、RS

は、前記下基板の参照マークの段差側の端点と、前記段差の位置との間の距離である。
【請求項3】
下記式(1)および(2)を満たす、請求項1または2に記載のマーカ。


≦ V
MD
= tan(α*π/180)*R
TY
−R
TX
・・・(1)


≦ V
MA
= atan(V
MD
/M

)*180/π ・・・(2)
前記式中、V

は、視認距離、V
MD
は、視認最大距離、αは、参照マーカの端点の視認角度、R
TY
は、マーカの傾斜角度≠0°の時の、Y軸方向における、参照マーカの端点の位置、R
TX
は、マーカの傾斜角度≠0°の時の、X方向における、参照マーカの端点の位置、V

は、視認角度、V
MA
は、視認最大角度、M

は、マーカ距離である。
【請求項4】
前記上基板と前記下基板とは、前記上基板の二組の対辺と前記下基板の二組の対辺とが、30度〜60度ずれた状態で積層されている、請求項1から3のいずれか一項に記載のマーカ。
【請求項5】
前記上基板と前記下基板とは、前記上基板の二組の対辺と前記下基板の二組の対辺とが、45度ずれた状態で積層されている、請求項4に記載のマーカ。
【請求項6】
前記上基板の上面および前記下基板の上面は、四角形である、請求項1から5のいずれか一項に記載のマーカ。
【請求項7】
前記上基板および前記下基板のそれぞれにおいて、前記4つの参照マークのうち、2つが一対となり対角に位置し、他の2つが一対となり対角に位置する、請求項1から6のいずれか一項に記載のマーカ。
【請求項8】
前記参照マークの形状が、正円である、請求項1から7のいずれか一項に記載のマーカ。
【請求項9】
前記上基板の上面の露出領域は、さらに認識マークを有する、請求項1から8のいずれか一項に記載のマーカ。
【請求項10】
前記上基板および前記下基板は、それぞれ、立方体である、請求項1から9のいずれか一項に記載のマーカ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、マーカに関する。
続きを表示(約 2,900 文字)【背景技術】
【0002】
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、二次元コードであるARパターンコードが一般的である。前記ARパターンコードは、一般的に、基板上に図形(パターン)で表わされている。前記ARパターンコードは、カメラ等の撮像装置によって検出されるが、前記ARパターンコードを見る角度(すなわち、前記検出機器に対する前記ARマーカの傾き)に依存して、検出される前記図形の画像が変化する。この変化した画像に基づいて、前記検出機器に対する前記ARパターンコードの傾き角度(回転角度)が検出される。しかしながら、前記ARパターンコードのみでは、回転角度が小さい場合に、検出精度が十分ではないという問題があった。
【0003】
そこで、基板の上面の四隅に、傾きの検出の精度を向上するための傾き検出用の円形の参照マークを配置し、基板上の中央に前記ARパターンコードを配置したマーカが報告されている(特許文献1)。前記上面の一面に前記参照マーク等を配置することから、以下、平面型マーカともいう。前記マーカを所定位置のカメラから撮像すると、例えば、前記マーカが傾斜することにより、画像における前記参照マークの円形状が変形し、前記4つの参照マーク間の距離が変化するため、これによって、前記マーカの傾きが検出され、さらに、前記参照マークに囲まれる領域を前記ARパターンコードの計測領域として決定できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
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】
【0005】
しかしながら、前記平面型マーカは、正面方向(法線方向)に近い角度から撮影した場合、得られる傾き角度の結果に大きなバラつきが発生する。これは、前記平面型マーカの傾き角度が小さくなると、前記参照マークの円形状の変形が区別しにくかったり、前記参照マーク間の距離の変化が区別しにくいことによると考えられる。そこで、発明者は、新たに、下基板に上基板が積層された立体型マーカの構成を提案した。このマーカでは、相対的に大きな四角平面の下基板の上に、相対的に小さな四角平面の上基板を、それぞれの四隅の角部がずれるように積層されている。そして、前記上基板の四隅と、前記下基板の露出する四隅とに、それぞれ同じ大きさの4つの前記参照マークが配置されている。段差の無い一つの平面上に参照マークが配置されている前記平面型マーカに対して、このマーカは、段差がある下基板の表面と上基板の表面とに、それぞれ参照マークが配置されていることから、前述のように立体型マーカともいう。
【0006】
前記立体型マーカによれば、段差がある二つの平面に、それぞれ参照マークを有することから、画像から、平面ごとの参照マークの形状および距離の変化の情報が得られることに加えて、前記上基板の参照マークと前記下基板の参照マークの大きさ、形状、距離のズレ等の情報も得ることができる。このため、前記立体型マーカは、前記平面型マーカと比較して、二つの平面の利用によって、傾きの検出精度、特にマーカの法線に近い傾き角度の検出精度をさらに向上でき、これによって、前記マーカの検出精度もさらに向上する。一方、このように前記立体型マーカは、前記平面型マーカと比較して精度は向上するものの、例えば、カメラの設置位置との距離によって、さらなる精度が求められる傾き角度の範囲も異なってくる。しかし、前記立体型マーカは、前記上基板と前記下基板とが積層された形状であり、前記上基板と前記下基板との両方に前記参照マークを配置する必要もあり、求められる精度を維持するための構造を容易に決定できることが望ましい。
【0007】
そこで、本発明は、例えば、特に法線近くの傾き角度に対する検出精度をさらに向上できるマーカを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記目的を達成するために、本発明のマーカは、
下基板の上に、上基板が積層された本体を有し、
前記下基板の上面と前記上基板の上面とが段差を有し、
前記上基板の上面および前記下基板の上面は、それぞれ、直交する二対の辺を有し、
前記上基板の二組の対辺と、前記下基板の二組の対辺とが、非平行であり、
前記上基板の上面は、前記下基板の上面よりも小さく、
前記本体の上面側において、前記上基板の上面の露出領域および前記下基板の上面の露出領域に、それぞれ、少なくとも4つの傾き検出用の参照マークを有し、
前記本体の上面の法線に対して任意の傾き角度範囲を、精度向上傾き角度範囲と設定した際、
前記精度向上傾き角度範囲からの前記本体の上面の撮影において、前記下基板の前記参照マークが撮影できる部位に、前記参照マークが配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明者らは、前述のように、求められる傾き角度に応じて精度が維持できる立体型マーカが、どのようなものであればよいかについて、鋭意研究を行った。その結果、以下のようなことを見出し、本発明を確立するに至った。
【0010】
まず、前記立体型マーカは、法線からの傾き角度範囲が狭い程、画像において、前記上基板と前記下基板との間において、前記参照マークの大きさおよび形状等の違いが判別しがたい傾向となることがわかった。このため、前記上基板と前記下基板との段差を、相対的に高く設定することで、前記上基板と前記下基板の前記参照マークをより判別し易くなるとの知見を得た。しかしながら、一方で、前記段差を高く設定しすぎると、法線からの傾き角度によっては、前記下基板の参照マークが前記段差の影になって見えにくくなり、結果的に参照マークが検出できない場合があることもわかった。そこで、本発明者らは、前記立体型マーカに対して任意の精度向上傾き角度(±A°)を設定した場合に、二つの平面を段差をもって有するように下基板と上基板とが積層された本体とし、且つ、前記精度向上傾き角度範囲から撮影した際に、前記下基板の参照マークが撮影できる部位に、前記参照マークを配置したマーカとすることで、さらに精度よく傾きを検出できるマーカになるとして、本発明を確立するに至った。本発明のマーカによれば、目的の精度向上傾き角度範囲において、前記上基板と前記下基板の参照マークをそれぞれ区別して検出できるため、前記マーカの傾きをより精度良く検出できる。
【図面の簡単な説明】
(【0011】以降は省略されています)

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