CN108698283A - 标志器 - Google Patents
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Abstract
本发明的标志器具有透光性,包含:第一面,是将具有沿着第一方向的第一棱线的柱面形状的多个凸面,在与第一方向垂直的第二方向上排列而成的;以及第二面,其具有:多个被检测部,被投影于多个凸面;及反射部,是多个被检测部以外的区域,且包含多个凹部或多个凸部。在反射部中,以周期性地配置第二棱线的方式配置有多个凹部,或以周期性地配置第二谷底线的方式配置有多个凸部。在俯视时,第二棱线或第二谷底线相对于第一棱线倾斜。
Description
技术领域
本发明涉及标志器。
背景技术
作为基于透镜和图案的组合的图像显示体(标志器),已知具有柱状透镜和图像形成层的图像显示板。柱状透镜具有多个柱面透镜排列而成的结构。图像形成层是与柱面透镜的每一个对应的图案。若从柱面透镜的凸面侧观察图像显示体,则观察到图案的像根据观察的位置而移动或变形。这样的图像显示体在增强现实(Augmented Reality:AR)或机器人技术等领域中,作为用于识别物体的位置和姿势等的标志器是有用的。另外,对各用途中的图案的配置等进行了各种研究(例如,参照专利文献1)。
在专利文献1中记载了一种标志器,该标志器具有:包含多个柱面透镜的透镜板;以及包含可光学识别的多个反射部及平面部的彩色板。图1是表示专利文献1中记载的标志器的结构的图。如图1所示,多个柱面透镜分别以其棱线22沿着Y方向的方式配置。另外,多个柱面透镜在与Y方向正交的X方向上排列。反射部12具有四棱锥形状的多个凸部16。多个凸部16配置为,使凸部16间的谷底线18分别周期性地位于X方向及Y方向上。另外,可通过使用了具有透光性的树脂的射出成型,来制造专利文献1中记载的标志器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2015-194732号公报
发明内容
发明要解决的问题
在通过射出成型制造专利文献1中记载的标志器的情况下,可设想在合模的模具的内部沿Y方向填充熔融状态的树脂。在该情况下,由于沿Y方向配置凸面的棱线22,因此在与表侧的柱面透镜对应的部分中,熔融树脂顺利地流入。另一方面,对于与里侧的多个凸部16对应的部分,与其谷底线18对应的部分沿着X方向及Y方向配置。由此,在与里侧的多个凸部16对应的部分中,熔融树脂能够在Y方向上顺利地流入,但不能在X方向上顺利地流入。其结果,有时未适当地形成应沿X方向形成的凸部16间的谷底线18。由此,在通过射出成型制造的专利文献1中记载的标志器中,有时在沿X方向反射的光、与沿Y方向反射的光之间的反射方式中产生差异,反射光不均匀。另外,在专利文献1中记载的标志器中,存在产生莫尔条纹的情况,有时得不到所希望的光学特性。
这样,在通过射出成型对专利文献1中记载的标志器进行成型的情况下,熔融树脂难以在反射部12的X方向上流入,由此有时标志器的光学特性降低,并且标志器的生产率降低。
本发明的目的在于,提供能够在保持光学特性的同时提高生产率的标志器。
解决问题的方案
本发明的标志器由具有透光性的材料形成,其中,包含:第一面,是将具有沿着第一方向的第一棱线的柱面形状的多个凸面,在与所述第一方向垂直的第二方向上排列而成的;以及第二面,其具有:多个被检测部,位于与所述多个凸面呈表里关系的位置,且作为能够以光学方式检测出来的像被投影于所述多个凸面;及反射部,是所述多个被检测部以外的区域,且包含多个凹部或多个凸部,在所述反射部中,以周期性地配置所述凹部间的第二棱线的方式配置有所述多个凹部,或以周期性地配置所述凸部间的第二谷底线的方式配置有所述多个凸部,在从所述第一面侧俯视时,所述第二棱线或所述第二谷底线相对于所述第一棱线倾斜。
发明效果
本发明能够提供能够在保持光学特性的同时提高生产率的标志器。
附图说明
图1是表示专利文献1中记载的标志器的结构的图。
图2A、图2B是表示本发明的实施方式1的标志器的结构的图。
图3是背面的局部放大俯视图。
图4A、图4B是用于说明射出成型法的填充工序中的熔融树脂的流动的示意图。
图5是比较例的标志器的局部放大俯视图。
图6A、图6B是表示实施方式1的变形例的标志器的结构的图。
图7A、图7B是表示实施方式2的标志器的结构的图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的一实施方式的标志器进行说明。
[实施方式1]
(标志器的结构)
图2A、图2B是表示本发明的实施方式1的标志器100的结构的图。图2A是本发明的实施方式1的标志器100的俯视图,图2B是主视图。图3是背面的局部放大俯视图。
如图2A及图2B所示,标志器100具有表面(第一面)120、和背面(第二面)140。对于标志器100的材料,只要是具有透光性的材料即可,不特别地进行限定。作为标志器100的材料的例子,包括:聚碳酸酯、丙烯酸树脂、环烯烃聚合物(COP)、环烯烃共聚物(COC)等透明的树脂或玻璃等。在本实施方式中,标志器100的材料是折射率nd为1.54的环烯烃共聚物(COC)。表面120包含多个柱面形状的凸面121。另外,背面140包含多个被检测部141、和多个反射部142。标志器100的厚度例如是1mm。
多个凸面121沿着第一方向(图2中的X方向)排列。多个凸面121分别在与第一方向及标志器100的高度方向(第二方向;图2中的Z方向)垂直的第三方向(图2中的Y方向)上延伸。凸面121是包含向第三方向(Y方向)呈直线状延伸的第一棱线122,且仅在第一方向(X方向)上具有曲率的曲面。即,本实施方式的标志器100具有透镜状的结构。
多个凸面121中的相邻的两个凸面121可以间隔开配置,也可以无间隙地配置。在本实施方式中,多个凸面121中的相邻的两个凸面121无间隙地配置。
多个凸面121的大小全部相同。例如,一个凸面121的曲率半径R为246μm,一个凸面121的宽度W1(第一方向上的长度)为440μm,多个凸面121的间距PCL为440μm。在此,“间距”是指相邻的凸面121的第一方向上的第一棱线122(光轴LA或中心轴CA)间的距离,也是凸面121的第一方向上的长度(宽度)。在此,“凸面121的光轴LA”或“凸面121的中心轴CA”是指,在俯视凸面121时为凸面121的中心,且沿着与第一方向(X方向)及第三方向(Y方向)都垂直的第二方向(图2中的Z方向)的直线。
在包含沿着第一方向(X方向)的直线的、第二方向(高度方向)的剖面中,凸面121的形状可以是弧,也可以是圆弧。在此,“弧”是指圆弧以外的曲线,例如是曲率半径不同的圆弧连结而成的曲线。在本实施方式中,优选弧是随着远离凸面121的第一棱线122而曲率半径变大的曲线。
多个被检测部141配置于与多个凸面121呈表里关系的位置,且作为能够以光学方式检测出来的像分别被投影于多个凸面121。被检测部141在俯视标志器100时沿着第三方向(Y方向)延伸。如上所述,对于被检测部141的结构,只要是作为能够以光学方式检测出来的像分别被投影于多个凸面121即可,不特别地进行限定。被检测部141可以是凹部,也可以是凸部。在本实施方式中,被检测部141是凹部。对于凹部的形状,只要在俯视标志器100时为规定的宽度即可,不特别地进行限定。另外,也可以在该凹部中配置涂覆涂料而形成的涂膜143。在本实施方式中,被检测部141的俯视形状是以第三方向为长度方向的矩形。
另外,对于用于构成被检测部141的凹部的深度,只要能够发挥所期望的功能(像的显示)即可,不特别地进行限定。可以从10~100μm的范围中适当地决定用于构成被检测部141的凹部的深度。在本实施方式中,用于构成被检测部141的凹部的深度为10μm。用于构成被检测部141的凹部的第一方向(X方向)上的长度(宽度)W2例如是45μm。若相对于PCL减小被检测部141的宽度W2,则有在凸面121侧观察到的像的对比度变得良好并且标志的边缘变得清晰的趋势。另外,若相对于PCL增大被检测部141的宽度W2,则有被检测部141的制作变得容易的趋势。从得到充分清楚的上述像的观点来看,优选被检测部141的宽度W2相对于间距PCL之比(W2/PCL)为1/200~1/5。
被检测部141配置于以下位置:当从表面120侧在凸面121的第一方向(X方向)及第三方向(Y方向)上的中央观察标志器100时,使被检测部141的像处于凸面121的中央部的位置。
例如,在第一方向(X方向)上,与位于表面120的中央的凸面121(图2B中的n=0的凸面121)对应的被检测部141配置于其中心C0与n=0的凸面121的中心轴CA重合的位置。
与第一方向(X方向)上相邻的凸面121对应的被检测部141的中心间的距离(|Cn-Cn-1|)以PCL+nG(μm)表示。如上所述,PCL表示相邻的凸面121的第一方向(X方向)上的第一棱线122间的距离。另外,G表示用于使像的光学效果显现的、第一方向(X方向)上的自PCL起的规定的间隔(例如8μm)。并且,n表示是将中心的凸面121设为第0个时的第一方向(X方向)上的第n个的凸面121。
这样,与位于离开中心(n=0)的凸面121的位置的凸面121对应的被检测部141配置于,在第一方向(X方向)上比该凸面121的中心轴CA更靠外侧的位置。
在被检测部141中形成有涂膜143。涂膜143例如是黑色的液体涂料的固化物。
通过涂料的涂覆及固化来制作涂膜143。黑色的液体涂料具有流动性,例如是液状的组合物,或者是粉体。对于涂覆涂料或使涂料固化的方法,可以从公知的方法中根据涂料来适当地决定。例如,作为黑色的液体涂料的涂覆方法的例子,包括:喷涂及丝网印刷。另外,作为黑色的液体涂料的固化方法的例子,包括:黑色的液体涂料的干燥、黑色的液体涂料中的固化成分(自由基聚合性化合物等)的固化、及粉体的烧结。
涂膜143形成在光学上可区别开的部分。在光学上可区别开是指,该涂膜143与其以外的部分在光学的特性上具有明显的差别。在此,“光学的特性”例如是指明度、色度、色调等色彩、或者辉度等光的强度。可以根据标志器100的用途适当地决定上述的差别,例如,可以是能够通过目视确认的差别,也可以是能够利用光学的检测装置来确认的差别。另外,上述的差别可以是能够从涂膜143直接检测的差别,也可以是例如在涂膜143为发出荧光的透明的膜的情况那样,能够伴随紫外灯的照射等进一步的操作来检测的差别。
反射部142是第二面140中的被检测部141以外的区域。反射部142包含多个凸部151。不特别地限定多个凸部151的形状。凸部151的形状可以是三棱锥,也可以是四棱锥,也可以是其他的多棱锥。另外,凸部151的形状也可以是多棱锥的角被施加了R倒角的大致多棱锥。在本实施方式中,凸部151的形状为正四棱锥。正四棱锥的四个侧面中的、对置的两组侧面151a、151a、151b、151b分别作为入射面或反射面而发挥功能。对置的两组侧面151a、151a、151b、151b形成为,将从第一面120入射的光向第一面120全反射。
多个凸部151配置在通过成为被检测部141的凹部的开口缘部的、沿着第一方向(X方向)及第三方向(Y方向)的平面上。多个凸部151分别沿着该平面上的第四方向(图3中的V方向)及与第四方向(图3中的W方向)正交的第五方向排列。在此,第四方向及第五方向都是与第一方向(X方向)及第三方向(Y方向)不同的方向。另外,多个凸部151分别在第四方向(V方向)及第五方向(W方向)上无间隙地排列。在由沿着第四方向(V方向)配置的多个凸部151构成的凸部列152之间形成第二谷底线153。同样地,在由配置于第五方向(W方向)上的多个凸部构成的两个凸部列152之间形成第二谷底线153。即,在本实施方式中,在反射部142中,以在第四方向(V方向)及第五方向(W方向)上分别周期性地配置凸部151间的第二谷底线153的方式,配置有凸部151。
另外,在俯视第一面120时,第二谷底线153相对于第一棱线122倾斜。对于第二谷底线153相对于第一棱线122的倾斜角度θ1,不特别地进行限定,但优选为10°以上且为80°以下的范围内,更优选为30°以上且为60°以下。关于细节虽然将在后面进行说明,但是,在第二谷底线153相对于第一棱线122的倾斜角度θ1处于上述的范围外的情况下,熔融树脂有可能不遍及模具整体,而导致效果不充分。由此,有可能得不到所希望的形状的标志器100。在本实施方式中,第二谷底线153相对于第一棱线122的倾斜角度θ1为45°。在此,“第二谷底线153相对于第一棱线122的倾斜角度θ1”是指第一棱线122与第二谷底线153所成的角度中的、较小的角度。
在将标志器100载置于白色的物体上的情况下,由各个凸面121入射的光中的、到达被检测部141的光被涂膜143吸收。另一方面,由各个凸面121入射的光中的、到达反射部142的光由侧面151a、151a反射、或由侧面151b、151b反射并返回至凸面121。因此,在凸面121上,涂膜143的颜色(黑色)的线的像被投影于白色的背景上。
而且,由于根据距标志器100的第一方向上的中心的距离而适当地配置被检测部141,因此若从表面120侧观察标志器100,则观察到黑色的线的像集合而成的黑色的集合像。
例如,在从第一方向(X方向)上的中央观察标志器100时,在第一方向上的中央部观察到黑色的集合像。若针对第一方向(X方向)改变角度来观察标志器100,则根据角度而在第一方向上的不同位置观察到集合像。因此,根据集合像的第一方向(X方向)上的位置,确定标志器100的观察位置的角度。
(标志器的制造方法)
接着,对标志器100的制造方法进行说明。通过射出成型来制造本实施方式的标志器100。基于射出成型法的标志器100的制造方法包括以下工序:以在内部形成型腔的方式将模具合模的合模工序;将熔融树脂填充于模具的内部(型腔内)的填充工序;使填充于型腔内的树脂保持压力的保持压力工序;以及将模具开模的开模工序。
在此,对填充工序中的熔融树脂的流动方式进行说明。图4A、图4B是用于说明射出成型法的填充工序中的熔融树脂的流动的示意图。图4A是用于说明在制造比较例的标志器的情况下的填充工序中的熔融树脂的流动的示意图,图4B是用于说明在制造本实施方式的标志器100的情况下的填充工序中的熔融树脂的流动的示意图。图4A、图4B的粗线箭头的粗细表示熔融树脂的流动的难易程度。另外,图4A、图4B的右侧的双箭头表示第一棱线122的延伸方向。并且,在图4A、图4B中示出了从纸面下侧向上侧填充熔融树脂的例子。图5是比较例的标志器100’的局部放大俯视图。如图5所示,比较例的标志器100’以使第一棱线122’、与第二谷底线153’平行或垂直的方式配置。即,在比较例的标志器100’中,第二谷底线153’相对于第一棱线122’的倾斜角度θ1’为0°或90°。另外,比较例的标志器100’的厚度为1mm。
如图4A及图5所示,在制造比较例的标志器100’的情况下,相对于成为与第一棱线122’平行的第二谷底线153’的区域,熔融树脂顺利地填充。由此,适当地对与第一棱线122’平行的第二谷底线153’进行成形。另一方面,相对于成为与第一棱线122’垂直的第二谷底线153’的区域,熔融树脂未顺利地填充。由此,无法适当地对与第一棱线122’垂直的第二谷底线153’进行成形。即,在比较例的标志器100’中,与第一棱线122’平行的第二谷底线153’被适当地形成,因此与该第二谷底线153’相接的两个侧面151a’、151a’能够呈现出适当的光学特性。另一方面,与第一棱线122’垂直的第二谷底线153’未被适当地形成。具体而言,在包含沿着第二方向(Z方向)的直线及沿着第三方向(Y方向)的直线的剖面中,凸部151’形成为,从顶部至成为第二谷底线153’的区域为平缓的曲线。由此,与该第二谷底线153’相接的两个侧面151b’、151b’呈现不出所希望的光学特性。因此,到达侧面151a’、151a’的光两次反射后向适当的方向返回,但到达侧面151b’、151b’的光无法适当地反射,整体上反射的光的均匀性受损。这样,在标志器100’的厚度为1mm以下时,会明显地产生由于熔融树脂的流动方式不均匀导致的填充不均。另外,相邻的凸面的第一方向(X方向)上的第一棱线122’间的距离(PCL)、与相邻的第二谷底线153’间的距离之比越接近1:1则越容易产生莫尔条纹,例如即使在为1:30左右时,有时也会产生莫尔条纹,有可能得不到所希望的光学特性。并且,在标志器100’的厚度方向上,在第一面的凸面与第二面的凸部151之间的关系中,有可能壁厚部分与壁薄部分的厚度之差会变大,从而导致生产率的降低。
另一方面,如图4B所示,在制造第二谷底线153相对于第一棱线122倾斜(倾斜角度θ1为45°)的本实施方式的标志器的情况下,相对于成为第二谷底线153的区域,熔融树脂都被顺利地填充。由此,能够适当地对所有第二谷底线153进行成形。即,能够制造具有所希望的光学特性的标志器100。由此,能够使由凸面121入射的光适当地逆反射。另外,在从第一面120侧观察时,第一棱线122、与由凸面121入射后逆反射的光的方向不同,因此不易产生莫尔条纹。另外,第二谷底线153相对于第一棱线122倾斜,因此相对于成为第二谷底线153的区域,熔融树脂都被顺利地填充,生产率不会降低。这样,在实施方式1的标志器100中,即使厚度为1mm,也能顺利地填充熔融树脂,成为所希望的形状。
(变形例)
图6是表示实施方式1的变形例的标志器300的结构的图。图6A是实施方式1的变形例的标志器300的主视图,图6B是图6A的局部放大图。
如图6A、图6B所示,实施方式1的变形例的标志器300具有表面(第一面)120、和背面(第二面)340。表面120包含多个凸面121。另外,背面340包含多个被检测部141、和具有多个凹部351的多个反射部342。
多个凹部351配置在通过成为被检测部141的凹部的开口缘部的、沿着第一方向(X方向)及第三方向(Y方向)的平面上。多个凹部351分别沿着该平面上的第四方向(图4中的V方向)及与第四方向(图4中的W方向)正交的第五方向无间隙地排列。在配置于第四方向上的多个凹部351间周期性地形成第二棱线353。同样地,在配置于第五方向上的多个凹部351间周期性地形成第二棱线353。
另外,在俯视第一面120时,第二棱线353相对于第一棱线122倾斜。对于俯视第一面120时的第二棱线353相对于第一棱线122的倾斜角度θ2,不特别地进行限定,但优选为10°以上且为80°以下的范围内,更优选为30°以上且为60°以下。在第二棱线353相对于第一棱线122的倾斜角度θ2处于上述的范围外的情况下,熔融树脂有可能不遍及模具整体,导致效果不充分。由此,有可能得不到所希望的形状的标志器100。在此,“第二棱线353相对于第一棱线122的倾斜角度θ2”是指第二棱线353与第一棱线122所成的角度中的、较小的角度。
(效果)
如上所述,在本实施方式的标志器100、300中,第二谷底线153或第二棱线353相对于第一棱线122倾斜配置。由此,本实施方式的标志器100、300能够在保持光学特性的同时提高生产率。
[实施方式2]
实施方式2的标志器200仅反射部242的结构与实施方式1的标志器100不同。因此,对于与实施方式1的标志器100相同的结构,标以相同的附图标记并省略其说明。
图7A、图7B是表示本发明的实施方式2的标志器200的结构的图。图7A是本发明的实施方式2的标志器200的主视图,图7B是图7A的局部放大俯视图。
如图7A、图7B所示,标志器200具有表面(第一面)120、和背面(第二面)240。表面220包含多个凸面121。另外,背面240包含多个被检测部141、和多个反射部242。
反射部242具有多个凸部251或多个凹部。在本实施方式中,反射部242具有多个凸部。凸部251是具有第一侧面251a、第二侧面251b、和配置于第一侧面251a及第二侧面251b之间的第三棱线243的凸条面。第一侧面251a及第二侧面251b形成为,使从第一面120入射并由第一侧面251a(第二侧面251b)反射后的光,由第二侧面251b(第一侧面251a)向第一面120逆反射。
多个凸部251配置在通过成为被检测部141的凹部的开口缘部的、沿着第一方向(X方向)及第三方向(Y方向)的平面上。多个凸部251在该平面上的第四方向(图7中的V方向)上无间隙地排列。即,在本实施方式中,在反射部242中,以在第四方向(V方向)上分别周期性地配置凸部251间的第二谷底线253,配置有凸部251。
另外,在俯视第一面120时,第二谷底线253相对于第一棱线122倾斜。对于俯视第一面120时的第二谷底线253相对于第一棱线122的倾斜角度θ3,不特别地进行限定,但优选为10°以上且为80°以下的范围内,更优选为30°以上且为60°以下。在此,“第二谷底线253相对于第一棱线122的倾斜角度θ3”是指第二谷底线253与第一棱线122所成的角度中的、较小的角度。
另外,在将第一棱线及第二谷底线平行地配置的比较例的标志器中,相邻的凸面的第一方向(X方向)上的第一棱线间的距离(PCL)、与相邻的第二谷底线间的距离之比越接近1:1则越容易产生莫尔条纹,例如即使在该比为1:30左右时,有时也会产生莫尔条纹,有可能得不到所希望的光学特性。另一方面,对于实施方式2的标志器200,在从第一面120侧观察时,第一棱线122、与由凸面121入射后逆反射的光的方向不同,因此不易产生莫尔条纹。
(效果)
如上所述,在实施方式2的标志器200中不易产生莫尔条纹。
此外,在实施方式1、2中,与位于离开中心(n=0)的凸面121的位置的凸面121对应的被检测部141配置于,在第一方向上比该凸面121的中心轴CA更靠外侧的位置,但也可以配置于在第一方向上比凸面121的中心轴CA更靠内侧的位置。
另外,在实施方式1、2中,被检测部141由凹部形成,但也可以由凸部形成。在该情况下,也可以在凸部的顶面形成涂膜143。另外,实施方式1、2中的涂膜143也可以是经着色的粘贴片。
并且,被检测部141也可以是在凹部及凹部以外的区域的一者或两者中形成的、角锥状的微棱镜所带来的凹凸或由金属的蒸镀膜等构成的反射面。
另外,在实施方式2中,反射面242也可以具有多个凹部。在该情况下,凹部是具有在第五方向(W方向)上延伸的第三谷底线的凹条面。
本申请主张基于在2016年2月29日提出的日本专利申请2016-037340号的优先权。该申请说明书及附图中记载的内容全部引用到本申请说明书中。
工业实用性
本发明的标志器作为用于识别物体的位置和姿势等的位置检测用标志器(或者角度检测用标志器)是有用的,对于将作为标志器的有效的观察范围在特定的方向上扩展是有效的。由此,可期待本发明有助于上述标志器的技术领域的进一步发展。
附图标记说明
100、200、300 标志器
120 第一面
121 凸面
122 第一棱线
140、240、340 第二面
141 被检测部
142、242、342 反射部
143 涂膜
151、251 凸部
151a、151b、251a、251b 侧面
152 凸部列
153、253 第二谷底线
243 第三棱线
351 凹部
353 第二棱线
Claims (4)
1.一种标志器,由具有透光性的材料形成,其中,包含:
第一面,是将具有沿着第一方向的第一棱线的柱面形状的多个凸面,在与所述第一方向垂直的第二方向上排列而成的;以及
第二面,其具有:多个被检测部,位于与所述多个凸面呈表里关系的位置,且作为能够以光学方式检测出来的像被投影于所述多个凸面;及反射部,是所述多个被检测部以外的区域,且包含多个凹部或多个凸部,
在所述反射部中,以周期性地配置所述凹部间的第二棱线的方式配置有所述多个凹部,或以周期性地配置所述凸部间的第二谷底线的方式配置有所述多个凸部,
在从所述第一面侧俯视时,所述第二棱线或所述第二谷底线相对于所述第一棱线倾斜。
2.如权利要求1所述的标志器,其中,
所述凹部或所述凸部的形状是四棱锥。
3.如权利要求1所述的标志器,其中,
所述凹部或所述凸部在从所述第一面侧俯视时,由具有相对于所述第一棱线倾斜的第三谷底线的凹条面构成,或由具有相对于所述第一棱线倾斜的第三棱线的凸条面构成。
4.如权利要求1~3中任意一项所述的标志器,其中,
从所述第一面侧俯视时的所述第二棱线或所述第二谷底线相对于所述第一棱线的倾斜角度在10°~80°的范围内。
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