JP6287575B2

JP6287575B2 - 光学マーカー

Info

Publication number: JP6287575B2
Application number: JP2014104990A
Authority: JP
Inventors: 俊寛林; 肇坂野
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2014-05-21
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2018-03-07
Anticipated expiration: 2034-05-21
Also published as: JP2015219206A

Description

本発明は光を発光する光学マーカーに関する。

近年、様々な分野で三次元計測が利用されている（例えば、特許文献１参照）。立体形状等を特定する三次元計測では、反射マーカーを利用する方法がある。具体的には、三次元計測の対象物の基準点に反射マーカーを貼付し、この反射マーカーに光を照射して画像を撮影し、撮影した画像からその光の位置を特定し、最終的に立体的形状を求める方法がある。また、対象物の基準点に発光体を貼付し、この光を発光する発光体を撮影し、撮影した画像からその位置を特定し、最終的に立体形状を求める方法もある。

また、従来から、シグナルタワー等、光を発光することで、その発光する色や方法で利用者に様々なメッセージを伝えようとする物もある（例えば特許文献２参照）。

しかしながら、従来から、発光する光が特定しにくいことがあった。例えば、三次元測定において、外乱光や反射光により、基準点を示す光を判別しにくかったり、シグナルタワーにおいても、外乱光や反射光により、発光された光が判断しにくいことがある。

特開２０１０−０１４５４６号公報特開平１１−１８４４１８号公報

上述したように、従来の光の発光では、外乱光や反射光の影響により、実際に必要な発光が区別できない問題がある。

上記課題に鑑み、区別可能な光を発光する光マーカーを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、光源と、筒の中心軸に対して４５度の角度の偏光フィルタで筒状に形成され、当該光源の外周に配置されるカバー部とを備える。

また、請求項２の発明は、光源と、円偏光フィルタで筒状に形成され、当該光源の外周に配置されるカバー部とを備える。

また、請求項３の発明は、前記カバー部は、円筒形状に形成される。

本発明によれば、光学マーカーの光の視認精度を向上することができる。

第１実施形態に係る光マーカーの構成を説明する概略図である。図１の光マーカーで利用するフィルタ部を説明する図である。図１の光マーカーにおける光の偏光を説明する他の図である。光の透過率と偏光の角度差を表わすグラフである。図１の光マーカーを利用した場合の光の遮断について説明する概略図である。

以下に、本発明の各実施形態に係る光マーカについて説明する。本発明に係る光マーカーは、光源が発光する光で、光マーカーの位置や発光の有無を特定可能とさせるものである。例えば、この光マーカーの発光位置を含む画像を利用して三次元測定が可能である。または、この光マーカーの光をシグナルタワーの光とすることもできる。

［第１実施形態］
図１（ａ）に示すように、本発明の実施形態に係る光マーカー１は、光源１１と、筒の中心軸に対して４５度の角度の偏光フィルタで筒状に形成され、この光源１１の外周に配置されるカバー部１２とを備えている。なお、図１（ａ）では省略されているが、光源１１は、支持手段によって支持されている。

光源１１は、カバー部１２内に設置可能であって、全周方向に光が拡散するものであればよい。例えば、図１（ｂ）に示す光マーカー１Ａのように、ＬＥＤ１１Ａを光源として利用することができる。また、図１（ｃ）に示す光マーカー１Ｂのように、光源に拡散反射膜１１Ｂを利用してもよい。例えば、拡散反射膜１１Ｂは、光源で発光する光を全周方向に均一に拡散することができ、光マーカー１からの位置に依存することなく、その全周で受光する光が均一になる。なお、図１（ｂ）及び図１（ｃ）では、カバー部１２の後ろ面のみ示しており、前面は省略している。

カバー部１２は、光を特定の偏光方向の光のみを透過させる偏光フィルタで筒状に形成されている。また、この偏光フィルタは、「反射型」ではなく、「吸収型」のフィルタで形成されていることが好ましい。カバー部１２の生成に利用する偏光フィルタは、例えば、図２（ａ）に示すような四角形で辺ｌ１及び１２に対して偏光方向が４５度のフィルタである。図２（ａ）に示すフィルタで、図２（ｂ）に示すように中心軸が辺ｌ１及びｌ２と平行になるような円筒形状を形成する。このように形成したとき、カバー部１２の中心軸を挟んで径方向に対向する２箇所（例えば、図２（ｂ）の点Ｙ１と点Ｙ２）の偏光方向は、９０度ずれる。なお、図１や図２に示す例では、カバー部１２は、偏光フィルタによって円筒形状に形成されるものとして図示しているが、円筒形状には限られない。すなわち、筒の中心軸に対して４５度の角度の偏光フィルタで筒状に形成されていればよい。

図１では省略しているが、カバー部１２の円筒形状の上下の開口部分は、外部の光が光マーカー１の内部に侵入するのを防止するように構成されていることが好ましい。光マーカー１の外部から侵入する光がカバー部２０の内から外に透過して光源１１の光を区別しにくくなるのを防止するためである。

また、カバー部１２の外表面には、光の反射を防止するためのＡＲコーティング（Anti Reflection Coating）などの反射防止加工を施していてもよい。このようにＡＲコーティングを施すことで、カバー部１２の表面での光の反射も防止することができる。また、カバー部１２のＡＲコーティングを光源１１が発光する光の波長に合わせることで、光源１１からの反射光の影響を軽減することができる。

光マーカー１のサイズ、すなわち、光源１１やカバー部１２のサイズは限定されず、その用途によって異なる。

図３（ａ）は、図２を用いて説明したように円筒形状に生成されたカバー部１２の上面図である。例えば、カバー部１２の外部から、カバー部１２内に光Ｌが入射する場合、カバー部１２の外（例えば、点Ｙ０）では、光Ｌの偏光は無偏光である。この光Ｌがカバー部１２内に進入するとしたとき、カバー部１２の外面（点Ｙ１）の偏光方向が４５度であることから、点Ｙ１を通過した光Ｌの偏光は４５度となる。また、カバー部１２内の点Ｙ３においても、カバー部１２上の内側の点Ｙ２においても光Ｌの偏光は４５度となる。しかしながら、上述したように、フィルタの点Ｙ１と点Ｙ２の偏光方向が９０度異なるので、カバー部１２の外側から内側に点Ｙ１を通過した４５度偏光の光Ｌは、径方向に対向する点Ｙ２において、カバー部１２の内側から外側に通過できない。

このとき、図３（ｂ）に示すように、カバー部１２の内部に通過した偏光方向が４５度の光は、直線方向に進む光が最も強いが、カバー部１２で多方向にも拡散する。したがって、拡散した一部の弱い光が、例えば、点Ｙ２１や点Ｙ２２等の広い範囲に進む。このとき、点Ｙ１に対して点Ｙ２１や点Ｙ２２はそれぞれフィルタの偏光方向のずれが９０度ではなくなる為に、その光がカバー部１２内部から外部へ漏れることとなる。しかしながら、その光は弱いうえに、偏光の異なるフィルタ間での光の透過率は図４に示すように、もともと低い。したがって、外部に漏れる光は少なく、カバー部１２内に配置される光源１１が発光する光が強いとき、影響は少ない。

図４は、光の透過率を表すグラフである。図４において、横軸は光の偏光と偏光フィルタの偏光方向との角度差であり、縦軸は光の透過率である。図４に示す例によれば、光の偏光と偏光フィルタの偏光方向の角度差がないときには１００％の透過率であるが、角度差４５度のときには５０％の透過率となり、角度差９０度のときには光が透過しないことが分かる。

図５は、光マーカー１と光マーカーを利用する利用者２０との位置関係と光の進行を説明する図である。図５（ａ）に示すように、光源１１から光Ｌ１を発光する光マーカー１内に利用者２０と対向する側から外乱光Ｌ２が進入したとする。仮に、カバー部１２がなく光源１１のみであった場合には、利用者２０にとっては、光源１１の光Ｌ１と外乱光Ｌ２の光との区別がつかない。しかしながら、上述したように、この光マーカー１内に光が透過したとしても、光マーカー１内において、透過点と対向する点とは偏光方向が９０度ずれているため、透過光Ｌ２は光マーカー１の外へ透過することはできない。したがって、図５（ａ）に示すように、外乱光Ｌ２は光マーカー１の外に透過されることなく、光源１１の光Ｌ１のみが光マーカー１から透過され、利用者２０からは、カバー部１２を通して光源１１の光Ｌ１のみを視認することが可能になる。

また、図５（ｂ）に示すように、光マーカー１を基準として、利用者２０と対向する位置に反射体２が存在するとする。反射体２は、金属や明るい色の物体等の光を反射する性質を持つものである。この図５（ｂ）に示すような状態の場合、光源１１から発光される光は全周方向に発光されるため、カバー部１２を透過して利用者２０の方向へ進行むとともに、反射体２の方向へも進む。また、反射体２では、この光を反射した反射光となって、カバー部１２に透過する。しかしながら、反射体２を反射した反射光がカバー部１２内に透過する透過点と、この透過点と対向する点とは偏光方向が９０度ずれているため、透過光は光マーカー１の中から外へ透過することはできない。したがって、図５（ｂ）に示すように、反射光は光マーカー１の反対まで透過することができず、光源１１の光のみが光マーカー１から透過され、利用者２０からは、カバー部１２を介して光源１１の光のみを視認することが可能になる。

上述したように、第１実施形態に係る光マーカー１では、偏光フィルタを利用するカバー部１２内に光源１１を配置することによって外乱光や光源１１からの光の反射光が光マーカー１から漏れるのを防止し、光源１１の光のみをカバー部１２を介して視認可能にする。これにより、第１実施形態に係る光マーカー１では、光の視認精度を向上することができる。

［第２実施形態］
第２実施形態に係る光マーカーは、図１の光マーカーと同様に、光源と、光源の外周に配置されるカバー部とを備えている点では同一であるが、偏光フィルタを利用するカバー部１２に代えて、円偏光フィルタを利用するカバー部を備えている点で異なる。なお、第２実施形態に係る光マーカーについては、図示は省略し、図１及び図５（ｂ）を参照して説明する。

また、円偏光フィルタを透過した透過光は、反射面で円偏光の回転偏光が逆向きの反射光となり、円偏光フィルタで吸収される。したがって、図５（ｂ）に示すように、光源１１から発光された光がフィルタ部の内側から外側へ透過し、反射体２で反射された場合であっても、その反射光は回転偏光が逆向きとなるため、再びフィルタ部の内側へは透過することができない。したがって、光マーカーに対して反射体２とは対向する位置に利用者によっては視認されることはない。

上述したように、第２実施形態に係る光マーカーでは、円偏光フィルタを利用するカバー部内に光源を配置することによって、光源からの光の反射光が光マーカーから漏れるのを防止し、光源の光のみをカバー部を介して視認可能にする。これにより、第２実施形態に係る光マーカー１では、光の視認精度を向上することができる。

以上、各実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。

１，１Ａ，１Ｂ…光マーカー
１１…光源
１１Ａ…ＬＥＤ
１１Ｂ…拡散反射膜
１２…カバー部

Claims

光源と、
筒の中心軸に対して４５度の角度の偏光フィルタで筒状に形成され、当該光源の外周に配置されるカバー部と、
を備えることを特徴とする光学マーカー。
光源と、
円偏光フィルタで筒状に形成され、当該光源の外周に配置されるカバー部と、
を備えることを特徴とする光学マーカー。
前記カバー部は、円筒形状に形成されることを特徴とする請求項１又は２記載の光学マーカー。