JP6811040B2

JP6811040B2 - ３ｄプリンタデータ配信装置、立体物変更プログラム

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Publication number: JP6811040B2
Application number: JP2016132046A
Authority: JP
Inventors: 政之鎌田
Original assignee: Daiichikosho Co Ltd
Current assignee: Daiichikosho Co Ltd
Priority date: 2016-07-01
Filing date: 2016-07-01
Publication date: 2021-01-13
Anticipated expiration: 2036-07-01
Also published as: JP2018005577A

Description

本発明は３Ｄプリンタデータ配信装置、および立体物変更プログラムに関する。

周知のごとく、３Ｄプリンタは立体物を造形して出力する装置である。そして当初の３Ｄプリンタは、高価で大型であったことから、主に業務用途として普及した。しかし近年の３Ｄプリンタは、高性能化とともに、小型化、低価格化も進み、個人でも十分に所有可能な３Ｄプリンタが急速に普及し始めた。そして小型で安価な３Ｄプリンタは、個人が所有してその利用者の趣味に基づく様々な立体物（フィギュア、組立式模型の部品など）を出力する用途に供されるだけではなく、その３Ｄプリンタを備えた作業場所を利用者に時間貸しする「貸し工房」や期限を設けて３Ｄプリンタを個人に貸し出す「レンタル３Ｄプリンタ」などの新たなビジネスの創出にも寄与している。

利用者が３Ｄプリンタを用いて立体物を出力するためには、通常、利用者が使用するパーソナル・コンピュータなど（以下、利用者端末）に３Ｄプリンタを制御するための専用ソフトウェア（以下、プリンタソフトとも言う）をインストールしておき、出力したい立体物の形状を表現するとともに、プリンタソフトが解釈可能な所定の形式の３Ｄプリンタデータ（例えば、ＳＴＬ形式など）を用意しておく。そして３Ｄプリンタが接続された利用者端末にて実行中のプリンタソフトが３Ｄプリンタデータを処理することで、３Ｄプリンタが制御されて立体物が出力される。

周知のごとく、３Ｄプリンタデータの本質は立体物をポリゴンなどで表現した３Ｄモデリングデータである。したがって個人の利用者が自身の、あるいは借り受けた３Ｄプリンタで任意の立体物を出力するためには、その出力作業に先立って３Ｄプリンタデータそのものを作成する作業が必要となる。３Ｄプリンタデータは、利用者端末にて実行可能な周知の３ＤＣＡＤソフトウエアや３ＤＣＧの作成ソフトウエアなどの３Ｄモデル作成ソフトウエアを用いることで作成することができる。あるいは３Ｄスキャナを用いて出力対象物の原型となる造形物をスキャンしたりすることで作成することができる。また３Ｄモデル作成ソフトウエアは、利用者端末を操作する利用者に対し、作成済みの３Ｄプリンタデータに対する様々な編集操作を受け付けるためのＧＵＩ環境を提供し、例えば、当初の３Ｄプリンタデータに基づく立体物を利用者端末に表示させつつ利用者の操作入力を受け付け、その表示中の立体物を画面上で自在に編集することができる。立体物の一部あるいは全体の形状を変更することはもちろん、縮小や拡大、個別の３Ｄプリンタデータとして用意された複数の立体物に対する各種操作（接合、型抜き、合成など）、立体物の表面の質感変更（平滑面、梨地など）、立体物表面への２次元画像の投影など、当初の立体物に対する様々な操作を受け付けて立体物の状態を自在に変更することができる。そして変更後の立体物に対応する３Ｄプリンタデータを再作成することができる。なお３Ｄプリンタは、機種によって扱えるデータ形式が異なる場合もあることから、３Ｄモデル作成ソフトウエアの多くは、作成する３Ｄプリンタデータのフォーマットを選択することができる。現状ではＳＴＬ形式の３Ｄプリンタデータが実質的な標準フォーマットになっており、多くの３Ｄプリンタや３Ｄモデル作成ソフトウエアがこのＳＴＬ形式に対応している。

このように３Ｄプリンタは、多くの利用者に対し多様な造形物を創造させる可能性をもたらした。しかしその一方で、３Ｄプリンタデータの作成や編集作業には、ある程度の専門知識や技術、あるいは３Ｄプリンタデータを作成するための作業環境（高性能な利用者端末、ソフトウエア、スキャン装置など）が必要となる。したがって、３Ｄプリンタを所持する利用者の中には、その３Ｄプリンタを用いて自身が所望する立体物を自由自在に出力できるほどの環境やスキルを有しない者が少なからずいると思われる。

そこで最近では、例えば、アニメキャラクタのフィギュア、立体地図、オリジナルデザインのインテリア、玩具、スマートホンのカバー、市販家電製品の補修パーツなど、３Ｄプリンタで出力した立体物の見本画像をインターネット上に公開するとともに、その立体物の３Ｄプリンタデータを有償あるいは無償でダウンロードできるサービス（以下、３Ｄプリンタデータ配信サービスとも言う）が提供されている。それによって３Ｄプリンタを所持する利用者は、利用者端末に実装されているブラウザによって上記の３Ｄプリンタデータ配信サービスを提供しているＷｅｂサイトにアクセスし、そのＷｅｂサイト上にて見本画像として示された様々な立体物から所望の立体物を選択し、その３Ｄプリンタデータをダウンロードする。そして利用者端末がダウンロードした３Ｄプリンタデータを上記のプリンタソフトによって処理する。それによって立体物が３Ｄプリンタに出力される。

なお上述した３Ｄプリンタデータ配信サービスとしては、例えば、以下の非特許文献１に示したアメリカ航空宇宙局（ＮＡＳＡ）のＷｅｂサイト（NASA 3D Resources）で提供されているものがある。このＷｅｂサイトでは月面の立体地図や各種宇宙探査機の立体模型などを出力するための３Ｄプリンタデータが無償でダウンロード可能に用意されている。また以下の非特許文献２には３Ｄプリンタデータの作成方法やその３Ｄプリンタデータを用いて立体物を３Ｄプリンタにて出力させる手順などが記載されている。また３Ｄプリンタデータに対する編集操作に関連して、以下の特許文献１には、３Ｄプリンタを用いて所定の立体物を出力するためのプリンタデータに別情報を合成してユーザに配信する方法について記載されている。そして当該方法では、その合成された別情報は、立体物の内部に外部からでは視認不可能な（Ｘ線スキャナなどでしか確認できない）構造物、すなわち３次元バーコードを造形するためのデータであり、その３次元バーコードをプリンタデータの出所を特定するためのデータや、著作権保護を目的としたデータとして利用することができるようになっている。

特開２０１５−０８２６７８号公報

National Aeronautics and Space Administration、" 3D Models - 3D printable"、[online]、[平成２８年６月２０日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：https://nasa3d.arc.nasa.gov/models/printable＞株式会社インプレス、"ここから始める、3Dプリンタ＆モデリング基礎知識"、[online]、[平成２８年６月２３日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://akiba-pc.watch.impress.co.jp/docs/column/3dpcontest/620205.html＞

３Ｄプリンタ配信サービスにおいて、当初から用意されている３Ｄプリンタデータが表現する立体物（以下、原型立体物とも言う）としては、まず、応用美術品や工業製品(以下、工業製品)が挙げられる。例えば、上述したアニメキャラクタのフィギュア、立体地図、オリジナルデザインのインテリア、各種玩具、スマートホンのカバー、市販家電製品の補修パーツなどである。これら工業製品では、３Ｄプリンタで出力された同一の物が世の中に数多く存在したとしても特に違和感はない。むしろ必ず同一の原型立体物が出力される方が望ましい。

一方３Ｄプリンタで出力する立体物には、木彫りの彫刻や観賞用の陶器などのような工芸品や美術品(以下、美術品)を原型としたものもある。そして美術品は、上記の工業製品とは異なり、本来、それが唯一無二の「一点物」という価値を感じて所有されるものである。そのため、美術品を模した立体物を３Ｄプリンタで大量に複製して出力することが可能になってしまうと、利用者は却って３Ｄプリンタで出力された立体物に対して味気なさを感じてしまったり、単なる模造品を製造して所持しているという後ろめたさを感じたりする可能性がある。もちろん利用者が自身の好みで原型立体物の３Ｄプリンタデータを編集し、配色や形状などを部分的に変え、原型立体物に対してカスタマイズした立体物を出力することも考えられるが、そのカスタマイズには前述のように専門知識や技術、作業環境が必要になってしまう。

そこで本発明は、利用者に専門的な知識や技術あるいは特殊な作業環境がなくても、原型立体物に対して変更された立体物を利用者の３Ｄプリンタに出力させることができる３Ｄプリンタデータ配信装置、およびプログラム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の主たる発明は、ネットワークを介して利用者端末と通信する手段と記憶装置とを備えたコンピュータシステムによって構成され、３Ｄプリンタに立体物を出力させるための３Ｄプリンタデータを利用者端末にダウンロードさせる３Ｄプリンタデータ配信装置であって、
前記記憶装置には、立体物を表現する原型３Ｄプリンタデータ、および原型３Ｄプリンタデータに対する編集方法を指定する３Ｄ編集データが格納され、
前記原型３Ｄプリンタデータを前記３Ｄ編集データに従って編集することで、前記原型３Ｄプリンタデータに基づく立体物に対して変更が加えられた立体物を前記３Ｄプリンタに出力させるための変更３Ｄプリンタデータを作成する立体物変更手段と、
利用者端末から指定された立体物に対応する前記変更３Ｄプリンタデータを当該利用者端末に返送する３Ｄプリンタデータ返送手段と、
を備え、
前記立体物変更手段は、前記３Ｄ編集データにて指定された編集の処理に際して採用する変数を自動設定する、
ことを特徴とする３Ｄプリンタデータ配信装置としている。

また所定の数値範囲内で乱数を発生する乱数発生手段を備え、前記立体物変更手段は、発生された前記乱数に基づいて前記変数を自動設定することを特徴とする３Ｄプリンタデータ配信装置とすることもできる。そして発生した前記乱数を記憶する手段を備え、前記乱数発生手段は、記憶されている発生済みの乱数と新規に発生した乱数が一致した場合に乱数を再度発生し、前記立体物変更手段は再発生された当該乱数に基づいて前記変数を自動設定することを特徴とする３Ｄプリンタデータ配信装置としてもよい。

本発明の範囲には、３Ｄプリンタに接続されているコンピュータにより実行されるプログラムも含まれており、当該プログラムは、前記コンピュータに、
任意の立体物を前記３Ｄプリンタに出力させるための原型３Ｄプリンタデータと当該原型３Ｄプリンタデータに対する編集方法を指定する３Ｄ編集データとを読み込ませるとともに、当該原型３Ｄプリンタデータを当該３Ｄ編集データに従って編集させて、前記原型３Ｄプリンタデータに基づく立体物に対して変更が加えられた立体物を出力させるための変更３Ｄプリンタデータを作成する立体物変更ステップを実行させ、
当該立体物変更ステップでは、前記３Ｄ編集データにて指定された編集の処理に際して採用する変数を自動設定させる、
ことを特徴とする立体物変更プログラムとしている。

本発明によれば、利用者に専門的な知識や技術あるいは特殊な作業環境がなくても、原型立体物に対して変更された立体物を利用者の３Ｄプリンタに出力させることができる。

本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタデータ配信装置を含むネットワーク構成を示す図である。上記３Ｄプリンタデータ配信装置の構成を示すブロック図である。上記３Ｄプリンタデータ配信装置による３Ｄプリンタデータ配信サービスの提供手順を示す図である。３Ｄプリンタデータ配信サービスの提供過程で利用者端末に表示されるＷｅｂページの概略を示す図である。第１の実施例に係る３Ｄプリンタデータの編集操作を説明するための図である。第２の実施例に係る３Ｄプリンタデータの編集操作の概略を示す図である。上記第２の実施例に係る３Ｄプリンタデータの編集操作を具体的に説明するための図である。

本発明の実施例について、以下に添付図面を参照しつつ説明する。なお以下の説明に用いた図面において、同一または類似の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略することがある。ある図面において符号を付した部分について、不要であれば他の図面ではその部分に符号を付さない場合もある。

＝＝＝ネットワーク構成＝＝＝
本発明の実施形態として、コンピュータシステムにより構成されて、利用者端末と通信可能にインターネットに接続された３Ｄプリンタデータ配信装置（以下、配信サーバ）を挙げる。図１に本発明の一実施形態に係る配信サーバ１を含むネットワーク構成の概略を示した。利用者端末３０と配信サーバ１とがインターネット１００に接続されている。利用者端末３０にはブラウザが実装されているとともに、３Ｄプリンタ３１がＵＳＢ、有線あるいは無線のイーサネット（登録商標）などの適宜な通信インタフェースを介して接続されている。配信サーバ１は、インターネット１００上にＷｅｂサイトを公開するコンピュータシステムであり、記憶装置２０と１台あるいは複数台のコンピュータ（以下、制御部）１０によって構成され、利用者端末３０とのＨＴＴＰ通信を通して利用者に３Ｄプリンタデータ配信サービスを提供している。

＝＝＝配信サーバの構成＝＝＝
図２は配信サーバ１における制御部１０の機能や記憶装置２０に格納されているデータの概略を示すブロック図であり、記憶装置２０にはインターネット上に公開するＷｅｂサイトを構成する個々のＷｅｂページに対応するＨＴＭＬ文書データや画像などのＷｅｂコンテンツ２１や立体物を表現する３Ｄプリンタデータ（以下、原型３Ｄプリンタデータ）２３などが格納されている。またこの例では、原型３Ｄプリンタデータに基づいて３Ｄプリンタにて出力される上記の立体物のそれぞれについての見本画像データ２２もＷｅｂコンテンツ２１として格納されている。したがって本実施形態においては、原型３Ｄプリンタデータを用いて３Ｄプリンタで出力される立体物が上記の原型立体物であり、この原型立体物を表現する画像データが見本画像データとなる。なお見本画像データは３Ｄプリンタにて出力された原型立体物を撮影して得た画像データであってもよいし、原型３Ｄプリンタデータを処理することで得られる３ＤＣＧ画像であってもよい。さらに本実施形態では、原型３Ｄプリンタデータ２３に対する編集操作の方法を指定する３Ｄ編集データ２４が記憶装置２０に格納されている。また制御部１０は各種機能を実現するためのハードウエアとソフトウエアを備えている。本実施形態では、各機能に対応して、インターネットを介して利用者端末と通信するためのネットワーク通信部１１、ＷＷＷサーバ部１２、記憶装置２０の格納情報を管理するデータベース管理部１３などＷｅｂサイトをインターネット上に公開するための周知の機能を実現するための構成を備えている。また原型３Ｄプリンタデータ２３を３Ｄ編集データ２４にて指定された方法で編集することで、原型立体物に対して変更が加えられた立体物の３Ｄプリンタデータ（以下、変更３Ｄプリンタデータ）を作成する立体物変更部１４を備えている。

そして以上の構成を備えた配信サーバ１が提供する３Ｄプリンタデータ配信サービスでは、制御部１０が立体物変更部１４により原型３Ｄプリンタデータと３Ｄ編集データを処理することで、利用者端末３０からある原型立体物についての３Ｄプリンタデータのダウンロード要求を受け付けると、原型立体物の基本的なデザインを踏襲しながら一部の形状や表層の文様、質感などが微妙に異なる立体物の３Ｄプリンタデータを利用者端末に送付する。しかも本実施形態における立体物変更部１４によれば、ある原型立体物について、同じ利用者端末からの複数回のダウンロード要求、あるいは複数の利用者端末からのダウンロード要求があった場合、その要求の受け付け機会ごとに原型立体物に加えられる変更の度合いが異なるようになっている。それによって同一の原型立体物を表現する原型３Ｄプリンタデータを用いながら美術品のような「一品物」に近い立体物を出力することができる。以下に配信サーバ１の機能と動作についてより詳しく説明する。

＝＝＝配信サーバの機能と動作＝＝＝
＜データベース管理部、立体物変更部＞
図２を参照しつつ、配信サーバ１が提供する３Ｄプリンタデータ配信サービスに関わる機能について説明する。３Ｄプリンタデータ配信サービスに関わる主要な機能は、データベース管理部１３と立体物変更部１４にあり、制御部１０は、データベース管理部１３により各原型立体物を固有の識別情報によって管理するとともに、多数の原型立体物のそれぞれに見本画像データ２２、原型３Ｄプリンタデータ２３、および３Ｄ編集データ２４を対応づけして管理する。それによって原型立体物の識別情報が入力されると対応するデータを特定して読み出し、その読み出したデータをその後の処理に供することができる。

立体物変更部１４は、例えば、３Ｄモデル作成ソフトウエアにおける３Ｄプリンタデータの編集処理を実行するコンピュータによって構成することができる。しかし制御部１０に実装される３Ｄモデル作成ソフトウエアは、３Ｄプリンタデータを３Ｄ編集データにて指定された方法で編集する点が従来の３Ｄモデル作成ソフトウエアとは異なっている。一例を挙げると、ある原型立体物についての３Ｄ編集データにおいて、その原型立体物における所定の部位と、その部位に突起を形成する旨が指定されていたとすると、制御部１０は、立体物変更部１４により指定された変形部位ごとに突起の高さや突起の形状などを規定する変数を自動設定する。すなわち原型３Ｄプリンタデータに対し、自動設定した変数を３Ｄ編集データにて指定された編集操作に適用する。なお利用者端末に実装された３Ｄモデル作成ソフトを用いた従来の編集操作では、利用者端末に対する操作入力により、ある３Ｄプリンタデータによって表現される立体物の所定の部位に対して所定の変形操作を行うと、その変形操作の種別や変形の度合いを示す変数が設定されることになる。一方、本実施形態における立体物変更部１４では、その変数が利用者端末に対する操作入力を経ずに自動設定される。もちろん立体物変更部１４による原型３Ｄプリンタデータに対する編集操作のためのデータ処理自体は、従来の３Ｄモデル作成ソフトウエアによって実現可能である。言い換えれば、原型３Ｄプリンタデータに対する各種編集操作に関わるデータ処理については、既存のアルゴリズムを採用することができる。したがって立体物変更部１４を実現するために複雑な編集操作プログラムを新規に作成する必要がなく、既存の３Ｄモデル作成ソフトウエアのデータ一部を変更するだけで本実施形態に特有の３Ｄプリンタデータ配信サービスを利用者に提供することができる。もちろん配信サーバ１を安価に構築することもできる。

＜通信手順＞
つぎに利用者に対する３Ｄプリンタデータ配信サービスの提供手順について説明する。図３は３Ｄプリンタデータ配信サービスの提供過程における配信サーバ１と利用者端末３０との通信手順やその通信に基づく情報処理の流れの一例を示す図であり、図４は３Ｄプリンタデータ配信サービスの提供過程で利用者端末のブラウザにより表示されるＷｅｂページの画面遷移を示している。利用者が３Ｄプリンタデータ配信サービスを享受するためには、まず自身の利用者端末３０のブラウザにより、配信サーバ１がインターネット上に公開しているＷｅｂサイトのホームページを取り寄せ、そのホームページを利用者端末３０のディスプレイに表示させる（図３，ｓ１〜ｓ３）。図４（Ａ）に示したように、ホームページ４０には多数の立体物から利用者が自身の３Ｄプリンタで出力させたい立体物を検索するためのクエリを受け付けるための各種フォーム（４１，４２）が含まれている。この例では、立体物に関するキーワードを入力するためのテキストボックス４１や立体物のカテゴリを指定するためのラジオボタン４２が含まれている。

そして利用者端末３０により、配信サーバ１にクエリを送付すると（ｓ４，ｓ５）、配信サーバ１は、図４（Ｂ）に示したような、クエリに該当する原型立体物の見本画像データから生成されるサムネイル画像５１を一覧にしたＷｅｂページ（以下、検索結果ページ）５０を作成して利用者端末３０に返送する（ｓ６〜ｓ８）。それによって検索結果ページ５０が利用者端末３０に表示される（ｓ９）。利用者が検索結果ページ５０においてサムネイル画像５１として掲載されている複数の原型立体物を見て、その原型立体物の中に自身の３Ｄプリンタ３１で立体物として出力したいものがあったならば、利用者端末３０により該当する原型立体物のサムネイル画像５１をマウスクリックなどの操作によって指示する（ｓ１０）。各サムネイル画像５１には原型立体物の識別情報を含む見本画像データの送付要求を配信サーバ１に送信するためのフォームデータが含まれており、配信サーバ１は当該送付要求を受け付けると、指定された原型立体物に対応する見本画像データを含むＷｅｂページ（見本画像ページ）を利用者端末３０に返送する（ｓ１１，ｓ１２）。図４（Ｃ）に見本画像ページ６０の概略を示した。見本画像ページ６０には、原型立体物の見本画像６１に加え、３Ｄプリンタデータのダウンロード要求を受け付ける「ダウンロード」ボタン６２が配置されている。

利用者が利用者端末３０に表示された見本画像ページ６０に掲載されている原型立体物についての詳細な見本画像６１を見て、その原型立体物を３Ｄプリンタにより出力したいと希望し、当該見本画像ページ６０中のダウンロードボタン６２を利用者端末３０により指示すると（ｓ１３，ｓ１４）、原型立体物の識別情報と３Ｄプリンタデータのダウンロード要求が配信サーバ１に送信される（ｓ１５）。配信サーバ１は受信した原型立体物の識別情報に基づいて対応する原型３Ｄプリンタデータと３Ｄ編集データを記憶装置から読み込み（ｓ１６，ｓ１７）、制御部１０の立体物変更部１４がこれらのデータを処理する（ｓ１８）。概略的には、立体物変更部１４は、３Ｄ編集データにより指定された編集操作に適用される変数を自動設定するとともに、読み込んだ原型３Ｄプリンタデータに対して自動設定した変数を採用しつつ指定の編集操作を施して変更３Ｄプリンタデータを作成する（ｓ１９）。そして制御部１０はネットワーク通信部により、その変更３Ｄプリンタデータを利用者端末３０に返送する（ｓ２０）。利用者は利用者端末３０を操作し、ダウンロードした変更３Ｄプリンタデータに基づく立体物を３Ｄプリンタ３１から出力させる（ｓ２１，ｓ２２）。

このようにして、本実施形態に係る配信サーバ１によって提供される３Ｄプリンタデータ配信サービスでは、所定の造形を有する画一的な原型立体物に対し、「一品物」のように形状や質感などが原型立体物とは少し異なる立体物を３Ｄプリンタ３１で出力することができる。なお配信サーバ１における立体物変更部１４では、従来の３Ｄモデル作成ソフトウエアと同様に多種多様な編集操作が可能である。以下ではその編集操作の具体例を本発明の実施例として挙げる。

＝＝＝第１の実施例＝＝＝
図５は第１の実施例に係る３Ｄプリンタデータの編集操作を説明するための図である。図５は、先に図４（Ｃ）に示した見本画像ページ６０に掲載される見本画像６１の例であり、見本画像６１が示すのは、自然木からなる複雑な突起が各所に形成された台座７１の上に火を吐く龍７２がとぐろを巻いた彫刻像を模した原型立体物７０（以下、彫刻像７０）である。そして第１の実施例における編集操作では、上記彫刻像７０の原型３Ｄプリンタデータと、彫刻像７０における所定の部位を所定の方法で変形させる旨の編集操作が記述されている３Ｄ編集データを用いる。この例では、図中にて「○印」で示した台座７１の４カ所の部位７３に形状や高さが異なる突起を形成することとしている。そしてこのような編集操作には、例えば、原型３Ｄプリンタデータにおいて、台座７１の基本形状を表現する立体物に対して３次元座標によって特定される上記の４カ所の部位７３に突起を表現する立体物を別パーツとして合成するというアルゴリズムなどが採用できる。そして４カ所の部位７３に設ける突起を所定の関数によって定義しておくとともに、各部位７３に形成される突起のそれぞれに対応する変数（例えば、α１,α２,α３,α４）を個別に自動設定する。そして各変数を上記の関数に代入する。なお各変数の初期値、すなわち原型３Ｄプリンタデータでは、例えば各変数をα１＝α２＝α３＝α４＝０．５などと設定しておき、各変数を０〜１の間で可変設定させる。そして関数としては、変数の大小に応じて突起部分が急峻になったり、緩やかになったりするものを採用することができる。例えば、２次関数ｙ＝ａｘ^２のｙ軸周りの回転体によって突起を表現し、係数ａやｘの範囲を変数として自動設定すれば、突起部分の急峻度や大きさを可変制御することができる。そして立体物において突起を形成する部位の法線方向をｙ軸とすれば、立体物における所定の位置に突起を形成することができる。

また変数は乱数によって自動設定することができる。例えば、ｒを乱数として、０＜ｒ＜１の範囲で４個の乱数ｒ１,ｒ２,ｒ３,ｒ４を発生させ、各変数をα１＝ｒ１，α２＝ｒ２，α３＝α３，α４＝ｒ４とすることで設定することができる。あらかじめ各変数（α１,α２,α３,α４）をｎ個ずつ用意しておいてもよい。例えば各変数（α１,α２,α３,α４）が１０個あれば、１０^４通りの変数の組み合わせがあり、その組み合わせを乱数によって決定してもよい。利用者は実質的に「一品物」の立体物を得ることができる。あるいは１０^４通りの変数の組み合わせのそれぞれに順番を付与しておき、３Ｄプリンタデータの送付要求を受け付けた順番と同じ変数の組み合わせを採用する。いずれにしても、本実施形態に係る配信サーバによって提供される３Ｄプリンタデータ配信サービスでは、原型立体物、あるいは原型立体物の模倣対象となったオリジナルの造形物をスケール変更（伸長／圧縮）した上で精密に再現したり、精緻な立体物の３Ｄプリンタデータを最初から生成したりすることに主眼を置いたものではない。３Ｄプリンタで出力された立体物と原型立体物との間の自然な差異を利用者に感じさせるともに、同じ立体物が再現され難いようにすることの方が重要である。そして第１の実施例では、木彫りという天然素材を用いた人間的な作業に類似する「バラつき感」を再現でき、乱数や膨大な変数の組み合わせに基づく多種多様な立体物を利用者の３Ｄプリンタに出力させることができる。

もちろん変更前後の立体物の差異を利用者が確認できるのであれば、原型立体物に対する変更対象部位はどこでもよい。例えば台座の上の龍の鱗の一部、頭部の突起、龍の口から吐き出された炎など、変更部位の形状を所定の関数で記述しておき、その関数に代入する変数を乱数などに基づいて設定すれば、任意の部位の造形を変更することができる。

＜第２の実施例＞
図６は第２の実施例に係る３Ｄプリンタデータの編集操作の概略を説明するための図である。第２の実施例では、１本の木材９０から彫られた一木造の仏像を模した原型立体物８０の３Ｄプリンタデータを編集することとしており、木材９０の年輪９１が立体物（以下、仏像８０）の表面形状に沿うように木目となって現れるようにしている。そしてその年輪９１を起源とした木目が木材９０と仏像８０との配置関係に応じて変化するように原型３Ｄプリンタデータを編集する。

図７に第２の実施例に係る３Ｄプリンタデータの編集操作に関わるデータ処理の概略を示した。図７（Ａ１）〜図７（Ａ３）は、仏像８０と木材９０との位置関係が所定の基準状態にあるときの木目の付き方を説明するための図であり、図７（Ｂ１）〜図７（Ｂ３）はその基準状態から上記位置関係を変更したときの木目の付き方を説明するための図を示している。なお以下では、図中に示したように、年輪９１が刻まれた木材９０の面を水平面として上下方向を規定することとし、仏像８０が前方を向きつつ下方に座すこととして上下前後の各方向を規定する。また上下前後の各方向に直交する方向を左右方向とするとともに、前方から後方を見たときの方向に応じて左と右の各方向を規定することとする。そして木材９０を上下方向を軸として回転させる編集操作を施すことで、仏像８０の表面に現れる木目の態様を変化させることとしている。したがって図７（Ｂ１）〜図７（Ｂ３）は、基準状態に対して木材９０を仏像８０に対して相対的に回転させたときの配置関係を示している。なお図７（Ａ１）と図７（Ｂ１）は、仏像８０を上方から見たときの仏像８０と木材９０との配置関係を示しており、図７（Ａ２）と図７（Ｂ２）は、仏像８０を前方から見たときの仏像８０と木材との配置関係を示している。また図７（Ａ３）と図７（Ｂ３）は、仏像８０の表面に現れる木目８３の状態を示している。なお木目８３は仏像８０の全表面に形成されるが、ここでは簡易的に図７（Ａ２）と図７（Ｂ２）に示した仏像８０の脚部に対応する領域８１に形成される木目８３の状態を図７（Ａ３）と図７（Ｂ３）に示した。なお図７（Ａ１）、図７（Ａ３）、図７（Ｂ１）、および図７（Ｂ３）では、その脚部に対応する領域８１が斜線のハッチングで示されている。つぎに図７を参照しつつ第２の実施例における編集操作について説明する。

第２の実施例では仏像８０に対応する原型３Ｄプリンタデータと３Ｄ編集データを用いて原型３Ｄプリンタデータを編集する。３Ｄ編集データは、仮想的な木材９０を表現する３Ｄモデリングデータと編集操作の方法を指定するデータを含んでいる。木材９０は径が異なる複数の円柱で表現されており、具体的には仏像８０の原型３Ｄプリンタデータから求められる仏像８０の全領域を包含する直径や長さを有して木材９０の外形に対応する円柱と、その円柱内に複数の年輪９１のそれぞれに対応する複数の円柱を記述した３Ｄモデリングデータによって表現されている。また自然な年輪９１を表現するために、各年輪９１を規定する円柱にそれぞれ個別の軸が設定されている。ここでは各円柱の軸を互いに平行としつつ同軸にせず、図７(Ａ１）と図７（Ｂ１）に示したように、一番内側の年輪９１ａに対応する円柱の軸９２を一番外側の年輪９１ｂの円柱の円周に近接させている。そして編集操作方法の指定データには、木目８３に対応する所定幅の溝を木材９０と仏像８０との位置関係に基づいて仏像８０の表面に配置する操作が指定されている。

そして変更３Ｄプリンタデータは、年輪９１に対応する円柱の３Ｄモデリングデータから求められる円柱表面の座標と、仏像８０の原型３Ｄプリンタデータから求められる仏像８０の表面の座標との交点に木目８３に相当する所定幅の溝が形成された立体物を表現したものとなる。なお仏像８０の原型３Ｄプリンタデータは、基準の配置状態における木目８３を有さず仏像８０の外形のみを定義したものであり、その見本画像は、原型３Ｄプリンタデータに基準の配置状態における木目８３を形成した変更３Ｄプリンタデータで出力した立体物の画像である。

上述したように、第２の実施例では仏像８０に対して木材９０をどのように配置するかによって仏像８０の表面に形成される木目８３の状態が変化する。配信サーバは３Ｄプリンタデータの送付要求を利用者端末から受け付ける機会ごとに、仏像８０と木材９０との相対的な位置関係を変化させる。それによって同じ形状であっても一体一体が異なる木材９０から一木造で彫られた仏像８０（仏像を模した立体物）として３Ｄプリンタから出力される。

３Ｄ編集データに含まれる編集操作の方法を指定するデータに基づいて木材９０と仏像８０との相対的な位置関係を変化させるためのアルゴリズムとしては、例えば、０＜ｒ＜１となるような乱数ｒを発生させ、θ＝３６０×r（deg）とし、木材９０を図７（Ａ１）に示した基準状態に対して回転軸８２の周りに角度θだけ回転させて図７（Ｂ１）に示した状態に変更することが考えられる。なおこの例における回転軸８２は、仏像８０の水平投影領域において前後と左右の幅をそれぞれ２分する点ｏを通って鉛直方向に延長している。そしてこの回転軸８２の周りに木材９０を回転させると、図７（Ａ３）と図７（Ｂ３）に示したように、仏像８０の表面の木目８３の状態が変化する。このように第２の実施例では、利用者が配信サーバから送信されてきた変更３Ｄプリンタデータに基づく仏像８０を３Ｄプリンタに出力させると、その仏像８０には見本画像とは異なる木目８３が入ることになり、やはり一品ものの美術品のような仏像８０を得ることができる。なお木材９０と仏像８０との位置関係については、特定の回転軸ｏ周りに木材９０を角度θで回転させるだけではなく、回転軸８２自体の延長方向や木材９０に対する仏像８０の上下位置なども乱数などに基づいて設定することができる。それによってさらに多彩な木目８３の状態を再現できる。

また木材９０についても原型３Ｄプリンタデータと３Ｄ編集データに相当するデータを用意しておけば、年輪９１の態様なども自在に変更することができる。例えば、年輪９１の数や間隔、年輪９１の偏り具合を変更することができる。なお年輪９１の偏り具合については、水平面における一番内側の年輪９１ａに対応する円柱の軸９２の位置を変更すればよい。そして年輪９１の数や偏り具合を関数化しておき、乱数をその関数に代入する。それによって配信サーバは、利用者端末からの３Ｄプリンタデータの送付要求を受け付ける機会ごとに年輪の態様そのものを変更することができる。つまり変更３Ｄプリンタデータの木目に対して、より多様な変化を与えることができる。

＝＝＝その他の実施例＝＝＝
上記実施例において、原型３Ｄプリンタデータに対する編集操作において適用した関数に代入する変数を乱数に基づいて設定する場合であっても、その編集操作に際して同じ変更３Ｄプリンタデータが生成される確率は「ゼロ」ではない。そこで第１の実施例の場合ではより多くの部位について変更を加えることで同一の変更３Ｄプリンタデータが生成される確率を低下させることができる。あるいは配信サーバが、利用者端末に送付した変更３Ｄプリンタデータにおいて採用した変数の組み合わせを記憶し、過去に用いた変数の組み合わせが再度出現した場合には乱数を再発生してもよい。

変更３Ｄプリンタデータを乱数に基づいて生成するのに代えて、例えば、利用者の個人データ（生年月日、居住地、性別など）や、配信サーバにアクセスした時点の日時、気温、湿度、天候などの環境データを数値化し、その数値を変数として採用することもできる。いずれにしても、一つの原型３Ｄプリンタデータに対して同じ変更３Ｄプリンタデータが生成される可能性を低減させることで、利用者は、限りなく「一品物」に近い立体物を得ることができる。

３Ｄプリンタの出力対象となる立体物は美術品に限らない。フィギュアであれば、原型３Ｄプリンタデータを自動編集し、例えば、四肢の一部が原型３Ｄプリンタデータとは異なる変更３Ｄプリンタデータを生成してポーズを変えたり、原型立体物において身につけているアクセサリを別の物に変更したりすることなどが考えられる。いずれにしても原型立体物と同じ造形を有して大量複製される立体物ではなく、原型立体物に対してカスタマイズしたような立体物を３Ｄプリンタで出力するための変更３Ｄプリンタデータが、利用者が指示することなく自動的に作成されればよい。

上記実施形態に係る配信サーバによって提供される３Ｄプリンタデータ配信サービスでは、利用者端末にてある原型が指定されると、編集済みの変更３Ｄプリンタデータが利用者端末に返送されていたが、この実施形態に限らず、利用者が原型３Ｄプリンタデータと変更３Ｄプリンタデータのいずれかを選択できるようにしてもよい。例えば、図４（Ｃ）に示した見本画像ページ６０に、変更３Ｄプリンタデータのダウンロードを指示するボタン６２に加え、原型３Ｄプリンタデータのダウンロードを指示するボタンを含ませておく。配信サーバは、いずれかのボタンが指示された旨のデータを受け付けると、該当する３Ｄプリンタデータを利用者端末に返送する。この構成により利用者は「一品物モード」と「量産モード」を選択することができる。

上記実施形態に係る配信サーバでは、利用者は見本画像ページから３Ｄプリンタデータのダウンロードを指示していたが、検索結果ページ上でもダウンロードの指示が行えるようにしてもよい。利用者が原型立体物をサムネイル画像だけでも十分に確認できるのであれば、利用者は見本画像ページを利用者端末に表示させる手順を省略して検索結果ページから３Ｄプリンタデータの送付を配信サーバに指示することができる。

もちろん原型立体物を熟知している利用者であれば、見本画像はもちろん、サムネイル画像の確認も不要である。そこで配信サーバにこのような利用者にも対応できる機能を実装しておいてもよい。例えば配信サーバは、個々の原型立体物の識別符号に対応する「型番」を管理し、原型立体物を型番によって利用者に指定させるためのＷｅｂページと、そのＷｅｂページにて指定された型番を提示するとともに３Ｄプリンタデータの送付指示を受け付けるボタンなどを含んだＷｅｂページを利用者端末に送付することとしてもよい。

上記各実施例では配信サーバと利用者端末とがインターネットなどの情報通信網を介して通信し、配信サーバ側で原型３Ｄプリンタデータを編集することとしていたが、配信サーバにおける立体物変更部に相当するプログラムを利用者端末側に実装させることも可能である。すなわち、利用者端末に原型３Ｄプリンタデータと３Ｄ編集データのセットが入力されると、３Ｄ編集データに記述された編集方法に採用される変数を自動生成し、その生成した変数を指定の編集方法に適用して原型３Ｄプリンタデータを編集するプログラムをインストールしておく。そのプログラムとしては、適宜な記憶媒体やネットワーク上にダウンロード可能に用意された単体のソフトウエアであってもよいし、既存の３Ｄモデル生成ソフトのプラグインであってもよい。

１３Ｄプリンタデータ配信装置（配信サーバ）、１０制御部、１３データベース管理部、１４立体物変更部、２０記憶装置、２３原型３Ｄプリンタデータ、２４３Ｄ編集データ、３０利用者端末、３１３Ｄプリンタ、６１見本画像、７０，８０立体物

Claims

ネットワークを介して利用者端末と通信する手段と記憶装置とを備えたコンピュータシステムによって構成され、３Ｄプリンタに立体物を出力させるための３Ｄプリンタデータを利用者端末にダウンロードさせる３Ｄプリンタデータ配信装置であって、
前記記憶装置には、立体物を表現する原型３Ｄプリンタデータ、および原型３Ｄプリンタデータに対する編集方法を指定する３Ｄ編集データが格納され、
前記原型３Ｄプリンタデータを前記３Ｄ編集データに従って編集することで、前記原型３Ｄプリンタデータに基づく立体物に対して変更が加えられた立体物を前記３Ｄプリンタに出力させるための変更３Ｄプリンタデータを作成する立体物変更手段と、
利用者端末から指定された立体物に対応する前記変更３Ｄプリンタデータを当該利用者端末に返送する３Ｄプリンタデータ返送手段と、
所定の数値範囲内で乱数を発生する乱数発生手段と、
を備え、
前記立体物変更手段は、前記３Ｄ編集データにて指定された編集の処理に際して採用する変数を前記乱数に基づいて自動設定する
ことを特徴とする３Ｄプリンタデータ配信装置。
請求項１において、発生した前記乱数を記憶する手段を備え、前記乱数発生手段は、記憶されている発生済みの乱数と新規に発生した乱数が一致した場合に乱数を再度発生し、前記立体物変更手段は再発生された当該乱数に基づいて前記変数を自動設定することを特徴とする３Ｄプリンタデータ配信装置。
３Ｄプリンタに接続されているコンピュータにより実行されるプログラムであって、当該コンピュータに、
任意の立体物を前記３Ｄプリンタに出力させるための原型３Ｄプリンタデータと当該原型３Ｄプリンタデータに対する編集方法を指定する３Ｄ編集データとを読み込ませるとともに、当該原型３Ｄプリンタデータを当該３Ｄ編集データに従って編集させて、前記原型３Ｄプリンタデータに基づく立体物に対して変更が加えられた立体物を出力させるための変更３Ｄプリンタデータを作成する立体物変更ステップを実行させ、
当該立体物変更ステップでは、前記３Ｄ編集データにて指定された編集の処理に際して採用する変数を所定の数値範囲内で発生させた乱数に基づいて自動設定させる、
ことを特徴とする立体物変更プログラム。