JP6926715B2

JP6926715B2 - 三次元造形データの生成装置、三次元造形装置、及び三次元造形データの生成プログラム

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Publication number: JP6926715B2
Application number: JP2017122330A
Authority: JP
Inventors: 智也高橋
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2017-06-22
Filing date: 2017-06-22
Publication date: 2021-08-25
Anticipated expiration: 2037-06-22
Also published as: JP2019005964A

Description

本発明は、三次元造形データの生成装置、三次元造形装置、及び三次元造形データの生成プログラムに関する。

特許文献１には、着色インクが吐出された単位層が積層された三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法であって、前記三次元造形物の三次元形状データを元に、前記三次元造形物表面の複数の部位における、前記単位層の面方向Ａと、前記三次元造形物の表面方向Ｂとで形成される鋭角の角度θに応じて、色補正を行うことを特徴とする三次元造形物の製造方法が開示されている。

特許文献２には、表面が色彩化された三次元物品を印刷する方法であって、表面の色彩化を表すデータを受け取るステップと、物品の表面の色彩化を表すデータをボクセルデータに変換するステップと、を含む方法が開示されている。

特許文献３には、着色インクまたは透明インクから形成された層を積層する形成部を備え、上記形成部は、同じインクによって形成する層同士の重畳領域を、該インクによって形成する該重畳領域以外の領域であって、該インクによって形成する層同士が重畳しない領域よりも単位容積あたりのインクの吐出容積が小さくなるように形成することを特徴とする立体物造形装置が開示されている。

特開２０１５−９８０９１号公報米国特許出願公開第２０１５／０２５８７７０号明細書特開２０１５−２２１５１５号公報

三次元形状の表面に色情報が付与された三次元形状データを造形する場合、三次元形状の内側に向かって厚みを持った三次元的な色情報を生成し、三次元形状を積層方向にスライスした際に上下層で色分布が異なるようにすることで、三次元形状の厚み方向に発色性がばらつくのを抑える必要がある。

しかしながら、三次元形状が複雑な形状の場合、三次元形状の内側に向かって厚みを持たせる処理や、積層方向にスライスしたスライス画像内の厚み部分の色分布が、上下層で色分布が異なるように三次元的な色分布を生成するのは困難である。

本発明は、積層する層毎に層の面方向と三次元形状の表面方向とで形成される角度に応じて造形材の吐出パターンを異ならせる場合と比較して、複雑な形状を有する三次元形状であっても、様々な角度から観察した場合に発色性のばらつきを抑えた三次元形状が容易に得られる三次元形状データの生成装置、三次元造形装置、及び三次元造形データの生成プログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の三次元形状データの生成装置の発明は、三次元形状データで表された三次元形状の表面に指定された色情報を二次元に展開して厚みを持たせた二次元展開画像を生成する二次元展開画像生成部と、上下層で異なる色分布となるように前記二次元展開画像を三次元的にハーフトーン処理するハーフトーン処理部と、前記ハーフトーン処理部によりハーフトーン処理された三次元の色分布画像を前記三次元形状に貼り付けることで三次元造形データを生成する三次元造形データ生成部と、前記三次元形状の複数の面が成す角度が１８０度未満となる前記複数の面に前記色分布画像を貼り付けた際に生じる重複領域については、前記複数の面の各々の前記重複領域に貼り付けられる前記色分布画像が表す色情報を合成する合成部と、を備える。

請求項２記載の発明は、前記二次元展開画像の色分布情報は、上下層で異なる色分布となる複数の層の色分布情報を含む。

請求項３記載の発明は、前記色分布情報生成部は、前記二次元展開画像の最上部から最下部にかけて異なる色分布となるように前記二次元展開画像の色分布情報を生成する際に、連続する上下層で異なるパターンとなるように前記色情報を用いてハーフトーン処理する。

請求項４記載の発明は、前記合成部は、前記重複領域における前記複数の面の各々の前記色情報の代表値を前記重複領域の色情報として設定する。

請求項５記載の発明は、前記合成部は、前記重複領域のうち前記複数の面からの距離が近い領域ほど、距離が近い面の前記色情報の割合が多くなるように前記代表値を算出する。

請求項６記載の発明は、前記合成部は、前記重複領域を前記複数の面が成す角度の２等分線で分割した分割領域の各々に、前記複数の面の各々の前記色情報を設定する。

請求項７記載の発明は、三次元形状データで表された三次元形状の表面に指定された色情報を二次元に展開して厚みを持たせた二次元展開画像を生成する二次元展開画像生成部と、前記厚みを持たせた二次元展開画像の最上部から最下部にかけて異なる色分布となるように前記二次元展開画像の色分布情報を生成する色分布情報生成部と、前記色分布情報生成部により生成された、前記二次元展開画像の色分布情報で表される色分布画像を前記三次元形状に貼り付けることで三次元造形データを生成する三次元造形データ生成部と、前記三次元形状の複数の面が成す角度が１８０度を越える前記複数の面に前記色分布画像を貼り付けた際に生じる隙間領域に前記色分布画像が表す色情報を補完する補完部と、を備える。

請求項８記載の発明は、前記補完部は、前記複数の面に貼り付けられた色分布画像の前記隙間領域側の色情報から前記隙間領域の色情報を内挿することにより、前記隙間領域に前記色情報を補完する。

請求項９記載の発明は、前記複数の面の外側に擬似的に設けた複数の擬似領域に、前記複数の面に貼り付けられた色分布画像を貼り付け、前記複数の擬似領域に貼り付けられた色分布画像が重複する重複領域については、前記複数の擬似領域の各々に貼り付けられた前記色分布画像が表す色情報を合成する合成部を備え、前記補完部は、前記重複領域に設定された前記色情報を前記隙間領域に補完する。

請求項１０記載の発明の三次元造形装置は、造形材を吐出する吐出ヘッドと、請求項１〜９の何れか１項に記載の三次元造形データの生成装置により生成された前記三次元造形データを取得する取得部と、前記三次元造形データを複数の面でスライスしたスライスデータを生成する生成部と、前記生成部により生成されたスライスデータを用いて、三次元形状が造形されるように前記吐出ヘッドを制御する制御部と、を備える。

請求項１１記載の発明の三次元造形データの生成プログラムは、コンピュータを、請求項１〜９の何れか１項に記載の三次元造形データの生成装置の各部として機能させるための三次元造形データの生成プログラムである。

請求項１、請求項１０、及び請求項１１に記載の発明によれば、積層する層毎に層の面方向と三次元形状の表面方向とで形成される角度に応じて造形材の吐出パターンを異ならせる場合と比較して、複雑な形状を有する三次元形状であっても、様々な角度から観察した場合に発色性のばらつきを抑えた三次元形状が容易に得られる、という効果を有する。

請求項２に記載の発明によれば、二次元展開画像の色分布情報が複数の層の色分布情報に分かれていない場合と比較して、上下層で異なる色分布情報の生成が容易になる、という効果を有する。

請求項３に記載の発明によれば、ハーフトーン処理以外の処理で二次元展開画像の色分布情報を生成する場合と比較して、連続する上下層で異なるパターンとなる色分布情報を容易に生成できる、という効果を有する。

請求項４に記載の発明によれば、重複領域における複数の面の各々の色情報の代表値以外の色情報を重複領域の色情報として設定する場合と比較して、重複領域の色情報を適切に設定することができる、という効果を有する。

請求項５に記載の発明によれば、重複領域のうち複数の面からの距離に関係なく重複領域の色情報を設定する場合と比較して、重複領域の色情報を適切に設定することができる、という効果を有する。

請求項６に記載の発明によれば、複数の面の各々の重複領域に貼り付けられる色分布画像が表す色情報を合成することで重複領域に色情報を設定する場合と比較して、簡単な処理で重複領域に色情報を設定することができる、という効果を有する。

請求項７に記載の発明によれば、三次元形状の複数の面が成す角度が１８０度を越える複数の面に色分布画像を貼り付けた際に生じる隙間領域に色情報を補完しない場合と比較して、発色性のばらつきを抑えることができる、という効果を有する。

請求項８に記載の発明によれば、複数の面に貼り付けられた色分布画像の隙間領域側の色情報から隙間領域の色情報を内挿せずに隙間領域に色情報を設定する場合と比較して、隙間領域に色情報を適切に設定することができる、という効果を有する。

請求項９に記載の発明によれば、隙間領域に設定する色情報をまとめて設定することができる、という効果を有する。

三次元造形データの生成装置の構成例を示す図である。三次元形状データの生成処理の流れの一例を示すフローチャートである。三次元形状の一例を示す斜視図である。二次元展開画像の平面図である。二次元展開画像の一部の斜視図である。二次元展開画像の一部の側面図である。複数の面が成す角度が１８０度未満の場合に生じる重複領域に色情報を設定する場合について説明するための図である。複数の面が成す角度が１８０度未満の場合に生じる重複領域に色情報を設定する場合の変形例について説明するための図である。複数の面が成す角度が１８０度を越える場合に生じる隙間領域に色情報を設定する場合について説明するための図である。複数の面が成す角度が１８０度を越える場合に生じる隙間領域に色情報を設定する場合の変形例について説明するための図である。三次元造形装置の構成例を示す図である。他の例に係る三次元形状の斜視図である。他の例に係る三次元形状をＵＶ展開した画像を示す図である。他の例に係る三次元形状の断面を示す図である。他の例に係る三次元形状の断面を示す図である。他の例に係る三次元形状の断面を示す図である。他の例に係る三次元形状をスライスしたスライス画像を示す図である。他の例に係る三次元形状をスライスしたスライス画像を示す図である。他の例に係る三次元形状の斜視図である。他の例に係る三次元形状をＵＶ展開した画像を示す図である。他の例に係る三次元形状の断面を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態例を詳細に説明する。

まず、図１を参照して、本実施の形態に係る三次元形状データの生成装置１０の構成について説明する。

生成装置１０は、例えばパーソナルコンピュータ等で構成され、コントローラ１２を備える。コントローラ１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２Ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２Ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２Ｃ、不揮発性メモリ１２Ｄ、及び入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）１２Ｅを備える。そして、ＣＰＵ１２Ａ、ＲＯＭ１２Ｂ、ＲＡＭ１２Ｃ、不揮発性メモリ１２Ｄ、及びＩ／Ｏ１２Ｅがバス１２Ｆを介して各々接続されている。

また、Ｉ／Ｏ１２Ｅには、操作部１４、表示部１６、通信部１８、及び記憶部２０が接続されている。なお、ＣＰＵ１２Ａは、二次元展開画像生成部、ハーフトーン処理部、三次元造形データ生成部、合成部、及び補完部の一例である。

操作部１４は、生成装置１０のユーザーから指示を受け付ける、例えばマウス、キーボード、及びタッチパネル等の入力デバイスを含んで構成される。

表示部１６は、例えば液晶ディスプレイ及び有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等の表示デバイスを含んで構成される。

通信部１８は、例えばインターネット及びＬＡＮ(Local Area Network)といった通信回線に接続され、通信回線に接続されたパーソナルコンピュータ等の外部装置とデータ通信を行うためのインターフェースを有する。

記憶部２０は、ハードディスク等の不揮発性の記憶装置で構成され、後述する三次元造形データの生成プログラム、三次元形状データ等を記憶する。ＣＰＵ１２Ａは、記憶部２０に記憶された三次元造形データの生成プログラムを読み込んで実行する。

次に、図２を参照して、本実施の形態に係る生成装置１０の作用を説明する。ＣＰＵ１２Ａが三次元造形データの生成プログラムを読み込んで実行することにより、図２に示す生成処理が実行される。なお、図２に示す生成処理は、例えば、ユーザーの操作により生成プログラムの実行が指示された場合に実行される。

ステップＳ１００では、記憶部２０から三次元形状データを読み込む。

ステップＳ１０２では、三次元形状データで表された三次元形状の表面のボクセルに指定された色情報を二次元に展開して厚みを持たせた二次元展開画像を生成する。

ここでは、一例として三次元造形データで表された三次元形状が、図３に示すようなサイコロの三次元形状４０の場合について説明する。図３に示すように、三次元形状４０は、サイコロの目の部分が黒で着色されている。

この場合、図４に示すように、三次元形状４０を二次元平面に展開する。なお、図４の例では６面図に展開した場合を示した。そして、図５に示すように、予め定めた厚みｄを持たせた二次元展開画像４２を生成する。このとき、図６に示すように、サイコロの目が「１」の面４２−１を例にすると、着色されたサイコロの目４４−１の部分が厚さｄに伸張される。このように、二次元展開画像４２は、図４の二次元平面に展開された画像に単に厚みを持たせた画像である。

ステップＳ１０４では、二次元展開画像４２の厚み方向における上下層で異なる色分布となるように二次元展開画像４２の色分布情報（三次元的な色分布情報）を生成する。すなわち、厚みを持たせた二次元展開画像４２は、上下層で異なる色分布となる複数の層の色分布情報を有する。

以下、色分布情報の具体的な生成方法について説明する。例えば、最上部（三次元形状においては最外郭となる層）が透明色１００％で、最下部（三次元形状においては内側となる層）が、指定された透明度０％の（不透明の）色情報となるように、最上部から最下部に向かうに従って透明度が徐々に変化する色分布となるように色分布情報を生成しても良い。

また、最上部から最下部に向かうに従って、徐々に彩度又は明度が上がるような色分布となるように、若しくは、彩度又は明度が下がるような色分布となるように色分布情報を生成しても良い。

また、色又は形状によって色分布情報の生成方法を変えてもよいし、異なる生成方法を組み合わせても良い。

また、ユーザーによって三次元的な色分布情報の生成方法を指定しても良いし、色の変化パターンを指定しても良いし、ユーザーが直接色分布情報を作成しても良い。

また、三次元形状データ表面に指定された色情報を用いてハーフトーン処理を行っても良い。ハーフトーン処理を行う場合、三次元形状データ表面に指定された色情報を二次元に展開した二次元展開画像のうち、三次元形状の内側の限られた領域だけに指定された色を再現するような画素配置を決定する必要はなく、厚み方向や透明画素を用いた三次元的な画素配置の色分布情報を生成することができる。

ハーフトーン処理は公知の手法であるディザ法又は誤差拡散法等が用いられる。例えばディザ法を用いる場合は、３次元のディザマトリクスを用いてハーフトーン処理すればよい。また、誤差拡散法を用いた場合は、誤差を拡散させる画素を３次元空間に設定してハーフトーン処理すればよい。何れの場合においても、複雑な三次元形状内に収まるように画素配置を決定しなければならないという条件を考慮して、三次元的な色分布情報を生成する場合に比べ、厚みを持った二次元展開画像に単純化して、ハーフトーン処理を高速かつ効率的に行うことができる。

このように、二次元展開画像４２を三次元的にハーフトーン処理することにより、二次元展開画像４２の厚み方向において隣接する上下層の色分布が異なる３次元の色分布情報が生成される。

ステップＳ１０６では、ステップＳ１０４で生成された三次元の色分布情報で表される色分布画像を三次元形状に貼り付けることで三次元造形データを生成する。なお、色分布画像の外側の面が三次元形状の表面と合うように色分布画像を貼り付ける。すなわち、色分布画像を三次元形状の最表面から内側にかけて貼り付ける。

ステップＳ１０８では、三次元形状の複数の面が成す角度が１８０度未満となる複数の面に色分布画像を貼り付けた際に生じる重複領域については、複数の面の各々の重複領域に貼り付けられる色分布画像が表す色情報を合成する。

具体的には、重複領域における複数の面の各々の色情報の代表値を重複領域の色情報として設定する。

ここでは、図７に示すように、複数の面が成す角度が９０度となる複数の面を有する三次元形状５０の場合について説明する。なお、図中矢印Ｈは、面の向きを表す。すなわち、矢印Ｈの方向が三次元形状５０の外側方向を表し、矢印Ｈと反対方向が三次元形状５０の内側方向を表す。図８〜１０についても同様である。三次元形状５０は、第１の面５２−１及び第２の面５２−２を有し、第１の面５２と第２の面５２−２との成す角度θは９０度である。このような三次元形状５０では、第１の面５２−１に貼り付けられた色分布画像５４−１と第２の面５２−２に貼り付けられた色分布画像５４−２とが重複する重複領域５６が生じる。

この場合、第１の面５２−１に貼り付けられた色分布画像５４−１が表す色情報のうち重複領域５６に相当する領域の色情報と、第２の面５２−２に貼り付けられた色分布画像５４−２が表す色情報のうち重複領域５６に相当する領域の色情報と、の代表値を算出し、重複領域５６の色情報として設定する。代表値の例としては、平均値、中央値等が挙げられるが、これらに限られるものではない。

また、重複領域５６のうち第１の面５２−１又は第２の面５２−２からの距離が近い領域ほど、距離が近い面の色情報の割合が多くなるように代表値を算出するようにしてもよい。これにより、色情報の変化が滑らかとなる。

また、例えば図８に示すように、重複領域５６を第１の面５２−１と第２の面５２−２とが成す角度の２等分線５８で分割した分割領域５６−１、５６−２のうち、分割領域５６−１には色分布画像５４−１の分割領域５６−１における色情報を設定し、分割領域５６−２には色分布画像５４−２の分割領域５６−２における色情報を設定するようにしてもよい。

ステップＳ１１０では、三次元形状の複数の面が成す角度が１８０度を越える複数の面に色分布画像を貼り付けた際に生じる隙間領域に色分布画像が表す色情報を補完する。

具体的には、複数の面に貼り付けられた色分布画像の隙間領域側の色情報から隙間領域の色情報を内挿する。

ここでは、図９に示すように、複数の面が成す角度が２７０度となる複数の面を有する三次元形状６０の場合について説明する。三次元形状６０は、第１の面６２−１及び第２の面６２−２を有し、第１の面６２−１と第２の面６２−２との成す角度θは２７０度である。このような三次元形状６０では、第１の面６２−１に貼り付けられた色分布画像６４−１と第２の面６２−２に貼り付けられた色分布画像６４−２との間に隙間領域６６が生じる。

この場合、第１の面６２−１に貼り付けられた色分布画像６４−１のうち隙間領域６６に近い領域の色情報と、第２の面６２−２に貼り付けられた色分布画像６４−２のうち隙間領域６６に近い領域の色情報と、を用いて、隙間領域６６の色情報を内挿する。このとき、隙間領域６６の色情報が滑らかに変化するように、色分布画像６４−１及び色分布画像６４−２の端部からの距離に応じて色情報を変化させてもよい。

また、以下のように隙間領域６６に色情報を設定してもよい。まず、図１０に示すように、第１の面６２−１及び第２の面６２−２の外側に擬似的に設けた擬似領域６８−１、６８−２に、色分布画像６４−１、６４−２を貼り付ける。そして、擬似領域６８−１、６８−２が重複する重複領域７０については、ステップＳ１０８の処理と同様の処理を行うことにより、擬似領域６８−１、６８−２の各々に貼り付けられた色分布画像６４−１、６４−２が表す情報を合成する。

ここで、重複領域７０は、図１０において１８０度回転すると隙間領域６６と同一の図形となる。そこで、重複領域７０に設定された色情報を、隙間領域６６に設定する。

ステップＳ１１２では、上記の処理を行うことにより生成された三次元造形データを記憶部２０に記憶する。

このように、本実施形態では、三次元形状の表面に指定された色情報を二次元に展開して厚みを持たせた二次元展開画像を生成し、上下層で異なる色分布となるように二次元展開画像を三次元的にハーフトーン処理する。そして、ハーフトーン処理された三次元の色分布画像を三次元形状に貼り付けることで三次元造形データを生成する。

上下層で色分布が同じの場合、三次元形状の高さ方向に色が連続して筋のように見えてしまい、発色性のばらつきが生じる場合がある。これに対し、本実施形態では、上記のように上下層で異なる色分布となるように二次元展開画像を三次元的にハーフトーン処理するので、ハーフトーン処理が簡略化される。従って、複雑な形状を有する三次元形状であっても、様々な角度から観察した場合に発色性のばらつきを抑えた三次元形状が得られる三次元造形データが容易に生成される。

次に、三次元造形データの生成装置１０により生成された三次元造形データを用いて三次元形状を造形する三次元造形装置について説明する。

図１１には、本実施の形態に係る三次元造形装置１００の構成を示した。図１１に示すように、三次元造形装置１００は、取得部１０２、生成部１０４、吐出ヘッド１０６、及び制御部１０８を備える。

なお、三次元造形装置１００が採用する造形法としては、例えば粉末状にした材料に対して色付きの結合剤を噴射して積層させることで三次元形状を造形するバインダージェット法、液化した色付きの造形材を噴射して積層させ、三次元形状を造形するインクジェット法等が挙げられるが、他の造形法を用いてもよい。

取得部１０２は、三次元造形データの生成装置１０が生成した三次元造形データを取得する。

生成部１０４は、取得部１０２が取得した三次元造形データを複数の面でスライスしたスライスデータを生成する。

制御部１０８は、生成部１０４が生成したスライスデータに従って、造形材を吐出する吐出ヘッドを制御することにより、三次元形状を造形する。

ここで、取得部１０２が取得した三次元造形データは、前述したように、既に三次元的にハーフトーン処理が施されている。このため、三次元造形装置１００においてハーフトーン処理を行う必要がなく、処理負荷が軽減される。

以上、各実施形態を用いて本発明について説明したが、本発明は各実施形態に記載の範囲には限定されない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で各実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、当該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

例えば、図２に示した三次元造形データの生成処理をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウエアで実現するようにしてもよい。この場合、ソフトウエアで実現する場合に比べて、処理の高速化が図られる。

また、各実施形態では、三次元造形データの生成プログラムがＲＯＭ１２Ｂにインストールされている形態を説明したが、これに限定されるものではない。本実施形態に係る三次元造形データの生成プログラムを、コンピュータ読取可能な記憶媒体に記録した形態で提供してもよい。例えば、本発明に係る三次元形状データの生成プログラムを、ＣＤ(Compact Disc)−ＲＯＭ及びＤＶＤ(Digital Versatile Disc)−ＲＯＭ等の光ディスクに記録した形態、若しくはＵＳＢ(Universal Serial Bus)メモリ及びメモリカード等の半導体メモリに記録した形態で提供してもよい。また、本実施形態に係る三次元造形データの生成プログラムを、通信部１８に接続された通信回線を介して外部装置から取得するようにしてもよい。

また、本実施形態では、図３に示すような単純な形状の三次元形状を例に説明したが、複雑な三次元形状についても本発明は適用される。例えば、図１２に示すようなドーナツ形状の三次元形状８０にも本発明は適用される。図１２に示す三次元形状８０を所謂ＵＶ展開すると、図１３に示すような二次元展開画像８２が生成される。

そして、二次元展開画像８２に厚みを持たせて、二次元展開画像８２の厚み方向における上下層で異なる色分布となるように、二次元展開画像８２の三次元的な色分布情報を生成し、三次元形状８０に貼り付ける。

この場合、例えば図１４に示すように、ＸＺ平面と並行な断面８４においては、図１５に示すように、三次元形状８０の最表面から内側にかけて色分布情報８６が設定される。

また、図１６に示すように、ＸＹ平面と並行な断面８８においては、図１７に示すように、三次元形状８０の最表面から内側にかけて色分布情報８６が設定される。そして、図１８に示すように、三次元形状８０をＸＹ平面と並行な面でスライスした複数のスライス画像９０が生成された場合、各スライス画像９０に設定された色分布情報８６は、上下層で異なる色分布となる。

また、図１９に示すようなイルカの形状をした三次元形状９２にも本発明は適用される。図１９に示す三次元形状９２を所謂ＵＶ展開すると、図２０に示すような二次元展開画像９４が生成される。

そして、二次元展開画像９４に厚みを持たせて、二次元展開画像９４の厚み方向における上下層で異なる色分布となるように、二次元展開画像９４の三次元的な色分布情報を生成し、三次元形状９２に貼り付ける。

この場合、例えば図２１に示すように、ＸＹ平面と並行な断面９６においては、図２１に示すように、三次元形状９２の最表面から内側にかけて色分布情報９８が設定される。

従来では、図１８に示すように、表面だけ色情報が設定されている三次元形状をＸＹ平面と並行な面でスライスした複数のスライス画像９０を生成した後で、スライス画像９０毎に、表面から内側にかけて厚みを設けて色情報を設定する。この場合において、上下層で異なる色分布となるように、厚み部分に色情報を設定する必要がある。しかしながら、例えば図１９に示すようなイルカの三次元形状９２のように複雑な形状の場合、上下層で厚み部分の形状等が異なるため、上下層で異なる色分布となるように、厚み部分に色情報設定するのは困難である。

これに対し、本実施形態では、三次元形状を二次元展開した二次元展開画像に厚みを持たせて、二次元展開画像の厚み方向における上下層で異なる色分布となるように、二次元展開画像の三次元的な色分布情報を生成してから、三次元形状に貼り付ける。このため、複雑な形状を有する三次元形状であっても、上下層で異なる色分布となるように色情報を設定するのが容易となる。

１０生成装置
１２コントローラ
１４操作部
１６表示部
１８通信部
２０記憶部
３２、４０、５０、６０三次元形状
３４ボクセル
４２二次元展開画像
５４色分布画像
５６重複領域
５８二等分線
６４色分布画像
６６隙間領域
６８擬似領域
７０重複領域
１００三次元造形装置
１０２取得部
１０４生成部
１０６吐出ヘッド
１０８制御部

Claims

三次元形状データで表された三次元形状の表面に指定された色情報を二次元に展開して厚みを持たせた二次元展開画像を生成する二次元展開画像生成部と、
前記厚みを持たせた二次元展開画像の最上部から最下部にかけて異なる色分布となるように前記二次元展開画像の色分布情報を生成する色分布情報生成部と、
前記色分布情報生成部により生成された、前記二次元展開画像の色分布情報で表される色分布画像を前記三次元形状に貼り付けることで三次元造形データを生成する三次元造形データ生成部と、
前記三次元形状の複数の面が成す角度が１８０度未満となる前記複数の面に前記色分布画像を貼り付けた際に生じる重複領域については、前記複数の面の各々の前記重複領域に貼り付けられる前記色分布画像が表す色情報を合成する合成部と、
を備えた三次元造形データの生成装置。
前記二次元展開画像の色分布情報は、上下層で異なる色分布となる複数の層の色分布情報を含む
請求項１記載の三次元造形データの生成装置。
前記色分布情報生成部は、前記二次元展開画像の最上部から最下部にかけて異なる色分布となるように前記二次元展開画像の色分布情報を生成する際に、連続する上下層で異なるパターンとなるように前記色情報を用いてハーフトーン処理する
請求項１又は請求項２記載の三次元造形データの生成装置。
前記合成部は、前記重複領域における前記複数の面の各々の前記色情報の代表値を前記重複領域の色情報として設定する
請求項１〜３の何れか１項に記載の三次元造形データの生成装置。
前記合成部は、前記重複領域のうち前記複数の面からの距離が近い領域ほど、距離が近い面の前記色情報の割合が多くなるように前記代表値を算出する
請求項４記載の三次元造形データの生成装置。
前記合成部は、前記重複領域を前記複数の面が成す角度の２等分線で分割した分割領域の各々に、前記複数の面の各々の前記色情報を設定する
請求項１〜３の何れか１項に記載の三次元造形データの生成装置。
三次元形状データで表された三次元形状の表面に指定された色情報を二次元に展開して厚みを持たせた二次元展開画像を生成する二次元展開画像生成部と、
前記厚みを持たせた二次元展開画像の最上部から最下部にかけて異なる色分布となるように前記二次元展開画像の色分布情報を生成する色分布情報生成部と、
前記色分布情報生成部により生成された、前記二次元展開画像の色分布情報で表される色分布画像を前記三次元形状に貼り付けることで三次元造形データを生成する三次元造形データ生成部と、
前記三次元形状の複数の面が成す角度が１８０度を越える前記複数の面に前記色分布画像を貼り付けた際に生じる隙間領域に前記色分布画像が表す色情報を補完する補完部と、
を備えた三次元造形データの生成装置。
前記補完部は、前記複数の面に貼り付けられた色分布画像の前記隙間領域側の色情報から前記隙間領域の色情報を内挿することにより、前記隙間領域に前記色情報を補完する
請求項７記載の三次元造形データの生成装置。
前記複数の面の外側に擬似的に設けた複数の擬似領域に、前記複数の面に貼り付けられた色分布画像を貼り付け、前記複数の擬似領域に貼り付けられた色分布画像が重複する重複領域については、前記複数の擬似領域の各々に貼り付けられた前記色分布画像が表す色情報を合成する合成部を備え、
前記補完部は、前記重複領域に設定された前記色情報を前記隙間領域に補完する
請求項７記載の三次元造形データの生成装置。
造形材を吐出する吐出ヘッドと、
請求項１〜９の何れか１項に記載の三次元造形データの生成装置により生成された前記三次元造形データを取得する取得部と、
前記三次元造形データを複数の面でスライスしたスライスデータを生成する生成部と、
前記生成部により生成されたスライスデータを用いて、三次元形状が造形されるように前記吐出ヘッドを制御する制御部と、
を備えた三次元造形装置。
コンピュータを、請求項１〜９の何れか１項に記載の三次元造形データの生成装置の各部として機能させるための三次元造形データの生成プログラム。