JP2000102467A

JP2000102467A - 立体模型の外装用プレート

Info

Publication number: JP2000102467A
Application number: JP10274638A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Yunoki; 健一郎柚木; Takeyuki Nakai; 健之中井; Yoshinori Murai; 芳典村井
Original assignee: KYADEIKKUSU MEDIA RABO KK; Minolta Co Ltd
Current assignee: KYADEIKKUSU MEDIA RABO KK; Minolta Co Ltd
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1998-09-29
Publication date: 2000-04-11

Abstract

(57)【要約】【課題】顔の側面の部分又は髪の部分などのように形状
データが不十分であったり又はないためにそれらの部分
を満足のいく形状とすることができない場合でも、ユー
ザに満足度の高い立体模型を提示すること。【解決手段】立立体模型を嵌め込むための凹部５０１
と、立体模型を嵌め込んだときに、立体模型の観賞面が
見えるように設けられた窓部５０２と、立体模型を嵌め
込んだときに、立体模型の観賞面の周囲の少なくとも一
部を覆うように設けられた縁部５０３とを有して構成さ
れ、縁部５０３は、頭部の立体模型における髪の一部及
び顔の周辺を覆うように設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立体模型を装着し
て観賞するために用いられる外装用プレートに関する。

【０００２】

【従来の技術】可搬型の非接触式３次元計測装置（３次
元カメラ）が商品化され、ＣＧシステムやＣＡＤシステ
ムへのデータ入力、身体計測、ロボットの視覚認識など
に利用されている。

【０００３】このような３次元計測装置には、投光部、
受光部、及び演算部が備えられている。投光部によって
計測対象にスリット光を照射し、その反射光を受光部で
受光することによって計測対象を撮影し、受光部からの
出力などに基づいて演算部で３次元データを算出する。

【０００４】一方、利用客の顔写真シールをその場で作
成する一種の自動販売機が人気を集めている。利用客は
料金分のコインを投入し、モニタの表示面を見ながらカ
メラの前で好みのポーズをとる。そして、所定の操作を
行うと、一定数のシールが並んだシートが作成されて取
出口に排出される。

【０００５】上述の３次元計測装置によれば、写真をと
るのと同程度の手軽さで人物を含む各種物体の形状をデ
ータ化することができる。非接触式であるので、人物を
計測する場合であっても、計測対象者が煩わしさを感じ
ることはない。そこで、３次元計測装置を用いて計測対
象者を撮影し、得られた３次元データに基づいて計測対
象者の立体模型を製造することが考えられる。

【０００６】その場合に、計測対象者のどの部分をどの
ように撮影し、計測対象者の形状をどこまで忠実に再現
するかが問題である。この問題に対して、本願の出願人
は、予め所定のひな型形状に形成された部分を有する加
工用材料を用い、３次元計測装置の撮影によって得られ
た３次元データに基づいて、加工用材料のひな型形状以
外の部分を加工して計測対象者の頭部の立体模型を製造
する方法を、特願平９−３２７９５５号として提案し
た。

【０００７】それによると、１台の３次元計測装置を用
いて短時間で撮影することが可能であり、装置が複雑化
することなく、実用的な立体模型を得ることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、計測対象者の
頭部を３次元計測装置で形状測定すると、測定方向つま
り撮影方向から見て傾斜が急な部分、例えば計測対象者
の顔の側面の部分については、データの解像度が悪くな
る。したがって、そのような解像度の悪い形状データに
基づいて材料の加工を行うと、その部分の加工が荒くな
り、立体模型の全体の質感を損ねるという問題があっ
た。

【０００９】また、光切断法による３次元計測によって
形状測定を行った場合には、計測対象の反射率の低い部
分、例えば髪の部分の測定が行えない。したがって、髪
の部分についてはそのままでは加工が行えないという問
題があった。

【００１０】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたも
ので、顔の側面の部分又は髪の部分などのように形状デ
ータが不十分であったり又はないためにそれらの部分を
満足のいく形状とすることができない場合でも、ユーザ
に満足度の高い立体模型を提示することのできる立体模
型の外装用プレートを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る外
装用プレートは、図２３乃至図２５に示すように、立立
体模型ＭＳを嵌め込むための凹部５０１と、前記立体模
型ＭＳを嵌め込んだときに、前記立体模型ＭＳの観賞面
ＦＣが見えるように設けられた窓部５０２と、前記立体
模型ＭＳを嵌め込んだときに、前記立体模型ＭＳの観賞
面ＦＣの周囲の少なくとも一部を覆うように設けられた
縁部５０３とを有して構成される。

【００１２】請求項２の発明に係る外装用プレートで
は、前記縁部５０３は、頭部の立体模型における髪の一
部及び顔の周辺を覆うように設けられてなる。請求項３
の発明に係る外装用プレートにおいて、前記立体模型Ｍ
Ｓは、３次元計測によって得られた形状データに基づい
て加工されたものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る立体模型を製
作するための人物模型製造システム１の外観を示す図、
図２は人物模型製造装置３の構成を示すブロック図、図
３は操作部１３を示す正面図である。

【００１４】人物模型製造システム１は、そのユーザで
あり計測対象でもある操作者ＨＭがコインを投入して必
要な操作を行うことにより、操作者ＨＭの頭部の形状を
３次元計測し、その計測結果に基づいてその場で加工用
材料（被加工物）を自動的に加工し、操作者ＨＭの顔を
かたどった立体模型（人物模型）ＭＳを製造して販売す
る装置である。

【００１５】図１及び図２において、人物模型製造シス
テム１は、人物模型製造装置３及び背景幕４からなる。
背景幕４は、青色であり、操作者ＨＭの背後に背景とし
て配置されている。

【００１６】人物模型製造装置３は、計測部１１、制御
部１２、操作部１３、モニタ部１４、スピーカ１５、コ
イン投入部１６、加工部１７、排出部１８、材料装着口
３０、及びのぞき窓３１からなる。これらは、本体ケー
ス１０に内蔵され、又はその一部が本体ケース１０の表
面に露出するように取り付けられる。

【００１７】図２に示すように、計測部１１は、３次元
計測部１１１、２次元撮影部１１２、及び計測系コント
ローラ１１３からなる。３次元計測部１１１は、操作者
ＨＭの頭部、特にそのうちの顔を撮影して３次元データ
を得るためのものである。２次元撮影部１１２は、操作
者ＨＭの頭部の全体及び胴体部の一部を撮影し、その２
次元データ（カラー画像データ）を得るためのものであ
る。

【００１８】３次元計測部１１１は、参照光を照射する
ための投光窓２０ａ及びその反射光を受光するための受
光窓２０ｂを有する。受光窓２０ｂは２次元撮影部１１
２と共用される。投光窓２０ａ及び受光窓２０ｂは、図
１に示すように、本体ケース１０の前面であって且つモ
ニタ部１４の表示面１４ａの上辺に沿って、左右に基線
長の分だけ互いに間隔をあけて配置される。

【００１９】３次元計測部１１１は、投光窓２０ａ及び
受光窓２０ｂから一定の距離の範囲内にある計測対象に
対して３次元計測が可能である。この計測可能な距離の
範囲を計測可能距離範囲という。つまり、計測可能距離
範囲の内側の対象物については正常な３次元データを得
ることが可能であり、計測可能距離範囲の外側の対象物
は計測不可能であって３次元データを得ることができな
い。

【００２０】人物模型製造システム１において、操作者
ＨＭが操作部１３を操作可能な通常の位置にいる限り
は、この計測可能距離範囲の内側に入るようになってお
り、計測を正常に行って３次元データを得ることができ
る。しかし、もし操作者ＨＭが計測可能距離範囲に入っ
ていない場合、例えば遠すぎる場合には、近づくように
警告が発せられる。なお、後述するように、背景幕４は
計測可能距離範囲の外側に配置されている。

【００２１】計測部１１の光学ユニットが射出するスリ
ット光（所定幅ｗの帯状のレーザビーム）Ｕは、投光窓
２０ａを通って操作者ＨＭに向かう。スリット光の長さ
方向の放射角度φは固定である。操作者ＨＭの表面で反
射したスリット光の一部が受光窓２０ｂを通って光学ユ
ニットに入射する。

【００２２】計測系コントローラ１１３は、３次元計測
部１１１及び２次元撮影部１１２を制御するとともに、
それらから得られたデータを処理して３次元データ及び
２次元データを算出する。

【００２３】制御部１２には、データ処理部１２１、加
工データ生成部１２２、特性データ記憶部１２３が設け
られる。制御部１２は、計測部１１によって得られた３
次元データ及び２次元データに基づいて、加工部１７を
制御し、加工部１７において供給される加工用材料に加
工を行って操作者ＨＭの立体模型を製造する。また、撮
像された操作者ＨＭの２次元画像（カラー画像）を確認
のためにモニタ部１４に表示し、また、操作者ＨＭの位
置や顔の向きが悪い場合にモニタ部１４への表示やスピ
ーカ１５による音声によってその旨を警告するように制
御する。さらに、操作部１３からの指令に対応して動作
モードを切り換えるなど、人物模型製造装置３の全体を
制御する。なお、制御部１２は、種々の電子デバイスを
用いたハードウエア回路、プログラムを実行するコンピ
ュータ又はマイクロプロセッサの機能、又はそれらの組
み合わせなどにより実現することができる。

【００２４】操作部１３には、図３に示すように、スタ
ートボタン１３１、確認ボタン（ＯＫボタンともいう）
１３２、キャンセルボタン（ＮＧボタンともいう）１３
３、及びジョイスティック１３４が備えられる。確認ボ
タン１３２は、例えばモニタ部１４に表示される確認画
面や選択画面でＯＫを出すときに押され、キャンセルボ
タン１３３はモニタ部１４に表示される操作者ＨＭの画
像が予想と異なる場合に再度別のポーズをとるために押
される。ジョイスティック１３４は、表示面１４ａに表
示される複数のボタン又はＧＵＩなどのいずれかを選択
するために用いられる他、表示面１４ａに表示される画
像を３次元の様々な方向に回転させるために用いられ
る。なお、ジョイスティック１３４で選択した後は、例
えば確認ボタン１３２を押すことにより、その選択内容
に対する入力指示が行われる。

【００２５】モニタ部１４は、表示面１４ａが、操作者
ＨＭの正面に見えるように本体ケース１０の前面ほぼ中
央に臨むように設置された表示システムである。モニタ
部１４は、ＣＲＴ、ＬＣＤ、又はＰＤＰなどの表示デバ
イスを備えた表示装置、又はこれに光学的機構を加えて
構成される。表示デバイスの表示部分が表示面１４ａに
一致する場合には、モニタ部１４の構造は最も簡単であ
る。表示デバイスを表示面１４ａよりも奥側に配置し、
表示面１４ａに透明のガラス板を嵌め込むように構成す
ると、それらの間にミラー又はハーフミラーを配置する
ことができる。特に、表示デバイスの表示面の前方にハ
ーフミラーを配置する場合には、表示デバイスを表示面
１４ａの奥に配置する必要がある。この場合には、表示
面１４ａは単なる表示窓と同意である。

【００２６】表示面１４ａには、操作者ＨＭが構図を決
めるための２次元画像、操作者ＨＭの３次元計測を行っ
た結果である３次元画像（３次元形状画像）、操作のた
めのボタン又はＧＵＩ、及び操作方法の説明や警告など
が表示される。

【００２７】スピーカ１５からは、人物模型製造装置３
の操作方法の説明、使用上の注意、操作者ＨＭの撮影位
置及び状態などに対する警告などが、音声で発せられ
る。適宜、効果音や音楽が流される。スピーカ１５は、
本体ケース１０の前面に配置されているが、本体ケース
１０の側面、上面、又は底面などに配置してもよい。

【００２８】コイン投入部１６は、人物模型製造システ
ム１を使用するために必要な料金を操作者ＨＭが投入す
るためのものである。コインの返却のために返却ボタン
が設けられている。正規のコインが投入されると、その
旨の信号が制御部１２に出力され、立体模型ＭＳの製造
に向けて動作が開始される。

【００２９】加工部１７には、加工系コントローラ１７
１、加工機構１７２、材料固定機構１７３、材料排出機
構１７４、Ｙ軸駆動装置１７５、及び切削屑回収装置１
７６などが備えられる。

【００３０】材料排出機構１７４は、複数種類の加工用
材料の中から操作者ＨＭが予め選択したものを、排出部
１８に排出する。操作者ＨＭは、排出部１８に加工用材
料が排出されると、そのカバーを開けて加工用材料を取
り出す。そして、取り出した加工用材料を、材料装着口
３０から材料固定機構１７３にセットする。材料固定機
構１７３は、加工用材料が正しくセットされた場合に、
その加工用材料を固定して位置決めする。材料固定機構
１７３が着脱位置から加工位置に移動した後、加工機構
１７２が、計測部１１で計測された３次元データに基づ
き、加工系コントローラ１７１の制御によって、固定さ
れた加工用材料に操作者ＨＭの顔の部分を加工する。こ
れによって、操作者ＨＭの立体模型ＭＳが製作される。

【００３１】加工用材料ＡＭの加工が完了し、立体模型
ＭＳが完成すると、材料固定機構１７３は加工位置から
着脱位置に移動し、そこで加工用材料ＡＭ（立体模型Ｍ
Ｓ）の固定を解除する。操作者ＨＭは、材料装着口３０
から完成した立体模型ＭＳを取り出して利用する。

【００３２】なお、材料装着口３０は、その開口部に透
明のカバー３０ａが設けられており、そのカバー３０ａ
が自動的に開閉するようになっている。カバー３０ａが
透明であるので、加工用材料ＡＭの装着状況を容易に確
認することができる。また、カバー３０ａが開いている
場合に操作者ＨＭの手が中に入いっている状態か否かを
検出するためのセンサが設けられている。もし操作者Ｈ
Ｍの手が材料装着口３０の中に入っている場合には、カ
バー３０ａが閉じたり材料固定機構１７３が作動したり
しないように、安全のための制御が行われている。ま
た、制御部１２と加工系コントローラ１７１の制御範囲
の受持ちについては、種々の形態を取ることができる。

【００３３】背景幕４は、先に述べたように青色であ
り、操作者ＨＭの背後に背景として配置されているが、
その位置は、人物模型製造装置３から見て操作者ＨＭの
後方であって３次元計測部１１１の計測可能距離範囲の
外側に配置される。また、背景幕４の大きさに関して
は、３次元計測部１１１及び２次元撮影部１１２の両方
についての撮影範囲、つまり後述する計測用センサ５３
及びカラーセンサ５４の視野範囲のほぼ全域をカバーす
るように設けられる。なお、２次元撮影部１１２は、操
作者ＨＭのみならず、背景幕４も正常に撮像してそれら
のカラー画像データを得ることができる。

【００３４】したがって、計測部１１によって撮影が行
われると、操作者ＨＭの３次元データと、操作者ＨＭ及
び背景幕４の２次元データとが得られる。つまり、背景
幕４は計測可能距離範囲の外側に配置されているので、
３次元計測部１１１による計測を行った場合に、操作者
ＨＭについてのみ３次元データが得られ、背景幕４の部
分については３次元データを得ることができずエラー情
報となる。

【００３５】また、背景幕４が青色であるので、３次元
計測部１１１の照射する参照光の波長域に対して、背景
幕４による反射率は極めて低く、３次元計測に必要な受
光量が得られない。したがって、背景幕４が青色である
ことのみによっても、背景幕４の部分については３次元
データを得ることはほとんどできず、操作者ＨＭの３次
元データのみが得られる。したがって、背景幕４を仮に
計測可能距離範囲の内側に配置した場合であっても、３
次元計測部１１１によって操作者ＨＭのみの３次元デー
タが得られる。

【００３６】次に、加工用材料ＡＭ、及び材料固定機構
１７３による加工用材料ＡＭの位置決め方法について説
明する。図４は材料固定機構１７３による加工用材料Ａ
Ｍ１の位置決めの様子を示す斜視図、図５は材料固定機
構１７３による加工用材料ＡＭ１の位置決めの様子を示
す正面図、図６は材料固定機構１７３による加工用材料
ＡＭ１の位置決めの様子を示す断面側面図、図７は材料
固定機構１７３による加工用材料ＡＭ１の位置決めの様
子を示す平面図である。

【００３７】図４乃至図７において、加工用材料ＡＭ１
は、ＡＢＳ、ポリカーボネート、又はアクリルなどの合
成樹脂からなり、概略長方形の板状を呈している。加工
用材料ＡＭ１は、その表面側に円板状の加工領域２０８
Ａが設けられており、その下面及び側面の一部に、表面
側に向かって傾斜するテーパ面ＴＰ２１，２２，２３が
設けられ、その上面に同じくテーパ面ＴＰ２４が設けら
れている。加工領域２０８Ａにおいて、計測により得ら
れた３次元データに基づいて、例えば操作者ＨＭの顔の
画像が彫られる。

【００３８】材料固定機構１７３は、２つのテーパ面保
持部４０１，４０２、２つのガイド部４０３，４０４、
１つの平面保持部４０５、及び可動基部材４１１からな
る。テーパ面保持部４０１，４０２は、テーパ面ＴＰ２
１と当接するテーパ面ＴＰ３１，３２を有する。ガイド
部４０３，４０４は、テーパ面ＴＰ２２，２３と当接し
て仮受けするための仮受け部ＨＰ３１，３２を有する。

【００３９】可動基部材４１１には、加工用材料ＡＭ１
のテーパ面ＴＰ２４に当接するテーパ面ＴＰ３３、及び
裏面に当接する垂直面ＳＰ３１が設けられている。加工
用材料ＡＭ１を材料固定機構１７３によって保持するに
は、加工用材料ＡＭ１を、これらテーパ面保持部４０
１，２、ガイド部４０３，４、及び平面保持部４０５に
対して上方から下方へ挿入する。そうすると、まず、加
工用材料ＡＭ１の側面がガイド部４０３，４０４により
ガイドされて挿入し易くなり、次に加工用材料ＡＭ１の
裏面が平面保持部４０５によってガイドされる。そし
て、加工用材料ＡＭ１のテーパ面ＴＰ２２，２３が、ガ
イド部４０３，４の仮受け部ＨＰ３１，３２によって仮
受けされる。さらに挿入すると、テーパ面ＴＰ２１がテ
ーパ面保持部４０１，２のテーパ面ＴＰ３１，３２に当
接する。

【００４０】加工用材料ＡＭ１が挿入されたことを図示
しないセンサが検出すると、可動基部材４１１が下降動
作し、そのテーパ面ＴＰ３３が加工用材料ＡＭ１のテー
パ面ＴＰ２４に当接し、加工用材料ＡＭ１を下方へ強く
押し付けて位置決めを行う。加工用材料ＡＭ１は、各テ
ーパ面ＴＰによって保持され、押圧することによって楔
状に入り込んで確実に固定されるとともに、精度よく位
置決めされる。

【００４１】また、材料固定機構１７３の配置位置は、
加工用材料ＡＭ１の加工領域２０８Ａよりも後退した位
置であるから、切り粉が材料固定機構１７３に付着しに
くい。しかも、テーパ面保持部４０１，２はその上面が
テーパ面ＴＰ３１，３２であり、且つ平面保持部４０５
とは千鳥状にずれて配置されているから、切り粉が付着
した場合でもそれが滞留することがない。付着した切り
粉は、加工用材料ＡＭ１を取り外した後に、吸引式の切
削屑回収装置によって回収される。

【００４２】また、テーパ面保持部４０１，２と平面保
持部４０５とが千鳥状にずれて配置されているので、テ
ーパ面ＴＰ２１及びテーパ面ＴＰ３１，３２の加工誤差
や配置誤差などが吸収される。つまり、位置決め時にお
いて、加工用材料ＡＭ１に適量の撓み又は歪みが生じ、
加工用材料ＡＭ１のテーパ面ＴＰ２１がテーパ面保持部
４０１，２のテーパ面ＴＰ３１３，３２に倣うようにな
って位置決めが確実に行われる。

【００４３】また、仮に、操作者ＨＭが加工用材料ＡＭ
１の表裏を逆にして挿入しようとした場合であっても、
図７（Ｂ）に示すように、加工用材料ＡＭ１の側部がガ
イド部４０３，４０４の仮受け部ＨＰ３１，３２に当接
してそれ以上挿入することができなくなるので、加工用
材料ＡＭ１を誤ってセットすることがない。

【００４４】加工用材料ＡＭ１は、材料固定機構１７３
によって固定された状態で、加工機構１７２によって切
削加工され、これによって立体模型ＭＳ１が作製され
る。次に、加工用材料ＡＭ１を加工して得られる立体模
型ＭＳ１の利用方法について説明する。

【００４５】図８は立体模型ＭＳ１の例を示す図、図９
は外装用プレートＧＰ１の正面図、図１０は外装用プレ
ートＧＰ１に立体模型ＭＳ１を装着した状態を示す背面
図、図１１は外装用プレートＧＰ１に立体模型ＭＳ１を
装着した状態の断面図である。

【００４６】図８において、立体模型ＭＳ１は、加工用
材料ＡＭ１の加工領域２０８Ａに操作者ＨＭの顔ＦＣの
画像が彫られたものである。図９乃至図１１において、
外装用プレートＧＰ１は、ＡＢＳ、ポリカーボネート、
又はアクリルなどの合成樹脂からなり、概略横長の長方
形の板状を呈している。

【００４７】外装用プレートＧＰ１には、立体模型ＭＳ
１を嵌め込むための各穴である凹部５０１、立体模型Ｍ
Ｓ１を嵌め込んだときに、立体模型ＭＳ１の加工面（観
賞面）である顔ＦＣが見えるように設けられた窓部５０
２、立体模型ＭＳ１を嵌め込んだときに立体模型ＭＳ１
の顔ＦＣの周辺部を覆う縁部５０３、及び、立体模型Ｍ
Ｓ１を嵌め込んだ後で脱落するのを防ぐための固定爪５
０４が設けられている。

【００４８】縁部５０３は、立体模型ＭＳ１の顔ＦＣに
対して、それを修飾したり、変装したりするような図柄
としておくことができる。例えば、マンガやテレビのキ
ャラクターを模した図柄、種々の職業、国、時代などの
風俗を表した図柄などとすることができる。

【００４９】なお、立体模型ＭＳ１は、凹部５０１に嵌
め込んだ際に、加工領域２０８Ａの周囲の平面の部分が
外装用プレートＧＰ１の平面と面一となるように位置決
めされる。

【００５０】立体模型ＭＳ１を外装用プレートＧＰ１に
装着することによって、顔ＦＣの側面の部分又は髪の部
分などのように、３次元の形状データが不十分であった
り又はないために満足のいく形状とすることができない
部分を縁部５０３によって旨く隠して目立たなくすると
ともに、縁部５０３によって好みの装飾を施すことがで
きる。したがって、ユーザである操作者ＨＭに対して、
満足度の高い立体模型ＭＳ１を提示することができる。

【００５１】また、外装用プレートＧＰ１に、立体模型
ＭＳ１を嵌め込む部分とは別に、マンガやテレビのキャ
ラクターを模した立体模型を設けておくと、それらと自
分の顔ＦＣとが並んで配置されることとなり、一層興味
深くなる。

【００５２】なお、加工用材料ＡＭ１及び外装用プレー
トＧＰ１は、例えば合成樹脂材料を用いた射出成形によ
って製造される。加工用材料ＡＭ１の加工領域２０８Ａ
を除いた表面に、予め所定の色又は模様を付しておくこ
とができる。また、加工領域２０８Ａについては、加工
を行うことによって原料の地の色が現れるので、原料の
色を立体模型ＭＳ１に応じた所望の特定の色、例えば
白、黄、赤、茶、黒などとしておけばよい。立体模型Ｍ
Ｓ１が人物についてのものである場合には、原料を肌の
対象者の色と合わせておけばよい。また、加工用材料Ａ
Ｍ１を透明材料を用いて製造してもよい。加工用材料Ａ
Ｍ１が透明な場合には、作製された立体模型ＭＳ１はク
リスタルのような仕上がりとなる。

【００５３】次に、加工部１７の構造の例について説明
する。図１２は加工部１７の構造の例を示す斜視図、図
１３は本体ケース１０内における加工部１７の配置状態
を示す斜視図、図１４は本体ケース１０内における加工
部１７の配置状態を示す断面側面図である。なお、これ
らの図は、本体ケース１０に設けられた加工部１７の構
成の例を示すものであるから、上に述べた人物模型製造
装置３の構成と異なる場合がある。但し、上に述べた加
工部１７の機能と同様の機能を有する部分については同
一の符号を付した。

【００５４】図１２に示す加工用材料ＡＭは、頭部と胴
体部とからなる人体のひな型であり、その顔の部分には
加工領域２０８Ａに対応して凸状部が設けられている。
凸状部が、加工機構１７２の刃物ＥＴにより切削加工さ
れ、髪の毛及び耳などの他の部分と連続した顔に形成さ
れる。

【００５５】図１２において、加工部１７として、加工
機構１７２、材料固定機構１７３、Ｙ軸駆動装置１７
５、切削屑回収装置１７６、及び材料着脱部１７７が設
けられる。

【００５６】加工機構１７２には、加工工具としての刃
物ＥＴ、刃物ＥＴを支持して回転駆動するスピンドル部
ＳＰＤ、スピンドル部ＳＰＤをＸ軸方向に移動駆動する
Ｘ軸駆動装置１７２１、及びスピンドル部ＳＰＤをＺ軸
方向に移動駆動するＺ軸駆動装置１７２２が設けられ
る。Ｘ軸駆動装置１７２１及びＺ軸駆動装置１７２２
は、それぞれサーボモータ又はパルスモータなどにより
駆動され、高精度の位置決めが可能である。Ｚ軸駆動装
置１７２２は、本体ケース１０に対して固定されてい
る。加工機構１７２の配置されている位置、さらに正確
にいうと刃物ＥＴにより加工可能な位置が、加工位置で
ある。

【００５７】加工機構１７２による加工を行う際には、
図１２で示されるように、Ｚ軸駆動装置１７２２によっ
てスピンドル部ＳＰＤが前方に移動し、刃物ＥＴが切削
屑回収装置１７６の吸引パイプ１７６１の切削用溝１７
６２から中に入り込み、刃物ＥＴの先端で加工用材料Ａ
Ｍを加工する。加工機構１７２による加工が終了する
と、スピンドル部ＳＰＤが後方に移動し、刃物ＥＴが吸
引パイプ１７６１から離れる。

【００５８】材料固定機構１７３には、基部材３４２及
び可動基部材３４５からなる位置決め部ＦＸが設けられ
る。また、加工用材料ＡＭが位置決め部ＦＸに正常にセ
ットされたか否か、及びセットされた加工用材料ＡＭの
種類を検出するための材料センサＳＡ（図示せず）が設
けられる。

【００５９】材料固定機構１７３の全体は、Ｙ軸駆動装
置１７５によってＹ軸方向に移動駆動される。Ｙ軸駆動
装置１７５は、サーボモータ又はパルスモータなどによ
り駆動され、高精度の位置決めが可能である。Ｙ軸駆動
装置１７５自体は、本体ケース１０に対して固定され
る。

【００６０】Ｙ軸駆動装置１７５の駆動によって、材料
固定機構１７３は、刃物ＥＴによって加工可能な位置で
ある加工位置と、加工位置からは上方に離れた位置であ
って加工用材料ＡＭの着脱を行うための着脱位置とに位
置決めされる。但し、材料固定機構１７３が加工位置に
位置決めされた後は、加工機構１７２による加工が開始
されると、Ｙ軸駆動装置１７５は、加工用材料ＡＭに対
する加工形状に応じて材料固定機構１７３をＹ軸方向に
移動駆動する。つまり、Ｙ軸駆動装置１７５は、材料固
定機構１７３を着脱位置と加工位置との間で移動させる
機能と、加工の際にＹ軸方向に移動駆動する機能とを兼
用する。これによって、駆動装置の構成がそれだけ簡単
となり、省スペース化が図られる。なお、材料固定機構
１７３は、加工位置の近辺に原点位置がある。

【００６１】切削屑回収装置１７６は、吸引パイプ１７
６１、可撓パイプ１７６３、及び吸引装置１７６４など
から構成される。吸引パイプ１７６１は、加工用材料Ａ
Ｍが加工位置にあるときに、その周囲を覆うことによっ
て、加工により生じる切削屑（切り粉）を空気流によっ
て吸引するためのものである。吸引パイプ１７６１は固
定されているが、材料固定機構１７３がＹ軸駆動装置１
７５により移動することにより、吸引パイプ１７６１の
中に加工用材料ＡＭが入ってくる。吸引パイプ１７６１
は、アクリルなどの透明な合成樹脂からなる。加工位置
には上に述べた透明ののぞき窓３１が設けられ、加工用
材料ＡＭの加工の際には、その様子をのぞき窓３１から
観察することができる。

【００６２】吸引パイプ１７６１には、上に述べたよう
に、加工の際に刃物ＥＴが干渉せずに入り込むための切
削用溝１７６２が設けられている。刃物ＥＴは、Ｘ軸方
向及びＺ軸方向にのみ移動し、Ｙ軸方向には移動しない
ので、切削用溝１７６２はＸ軸方向に長く開口してい
る。可撓パイプ１７６３は、吸引パイプ１７６１と吸引
装置１７６４とを繋ぐ。

【００６３】吸引装置１７６４には、切削屑回収カート
リッジ１７６５及び吸引ファン１７６６が備えられる。
切削屑回収カートリッジ１７６５には、吸引パイプ１７
６１及び可撓パイプ１７６３を通って送られてきた切削
屑が溜まる。切削屑回収カートリッジ１７６５内に切削
屑が満杯になれば、切削屑回収カートリッジ１７６５を
取り出して切削屑を捨てる。

【００６４】材料着脱部１７７は、上に述べたカバー３
０ａの部分を除いて加工用材料ＡＭを囲むように設けら
れた安全カバー１７７１、及び安全カバー１７７１の底
面に設けられた通過穴１７７２を開閉するように設けら
れたシャッター１７７４から構成される。安全カバー１
７７１によって、操作者ＨＭが加工用材料ＡＭを着脱す
る際に加工機構１７２及び切削屑回収装置１７６から隔
離され、操作者ＨＭの安全が確保されている。

【００６５】通過穴１７７２は、加工用材料ＡＭが着脱
位置と加工位置との間を移動する際に、安全カバー１７
７１の底面と干渉しないように設けられる。シャッター
１７７４は、加工用材料ＡＭが底面を通過する際に開
き、通過後に閉じる。シャッター１７７４の主な機能
は、加工用材料ＡＭの装着時に誤って加工用材料ＡＭが
落下するのを防止すること、及び、操作者ＨＭが通過穴
１７７２から下方に手を突っ込んで悪戯するのを防止す
ることである。シャッター１７７４の開いた位置を退避
位置といい、閉じた位置をセット位置という。

【００６６】安全カバー１７７１には、通過穴１７７２
の他に、位置決め部ＦＸの基部材３４２及び可動基部材
３４５が移動する際に干渉しないように、通過穴１７７
２と連続する通過穴１７７３が設けられる。なお、上述
の吸引パイプ１７６１は、その上端が安全カバー１７７
１の底面の直ぐ近辺まで延びている。

【００６７】このように構成された加工部１７におい
て、加工用材料ＡＭが装着されていない待ち状態、つま
り初期状態においては、カバー３０ａは閉位置、シャッ
ター１７７４は退避位置、可動基部材３４５は退避位置
（開位置）、材料固定機構１７３は原点位置（加工位
置）、加工機構１７２及び吸引装置１７６４は停止状態
である。

【００６８】上述の実施形態においては、加工用材料Ａ
Ｍとして合成樹脂を成形したものを用いたが、木系の粉
末材料を結着剤とともに成形して固めたものを用いるこ
とも可能である。また、紙、粘土、金属、合成ゴムなど
の材料を用いて成形してもよい。加工用材料ＡＭは、型
を用いて製造することが大量生産の点から有利である
が、必ずしも型を用いる必要はない。

【００６９】上述の実施形態において、加工機構１７２
として、切削加工を行う場合には例えばフライス盤が用
いられる。その刃物として、エンドミル、スローアウエ
イフライスなどが用いられる。切削加工によらない場合
には、積層造形法（光造形法を含む）、レーザ加工（熱
加工）、放電加工、成型加工（加圧など）などの手法を
用いることが可能である。材料固定機構１７３として種
々の機構を用いることが可能である。例えば多関節のロ
ボット又はマニピュレータを用いることも可能である。

【００７０】上述の実施形態において、外装用プレート
ＧＰ１を横長の長方形状としたが、縦長の長方形状、正
方形状、三角形状、六角形状、その他の多角形状、円形
状、楕円形状、星形状、その他の形状とすることができ
る。

【００７１】上述の実施形態では、自動販売機としての
使用を想定した人物模型製造システム１を例示したが、
製造した立体模型ＭＳ１及び外装用プレートＧＰ１など
を無償で配付するものであってもよい。立体模型ＭＳ１
及び外装用プレートＧＰ１のサイズは、縮小サイズに限
らず、実物大でも拡大サイズでもよい。計測対象は人物
以外の生物でも無生物でもよい。その他、人物模型製造
システム１、人物模型製造装置３、又は加工部１７、材
料固定機構１７３、又は外装用プレートＧＰ１の全体又
は各部の構成、構造、形状、寸法、材質、動作内容、動
作順序、タイミングなどは、本発明の趣旨に沿って適宜
変更することができる。

【００７２】

【発明の効果】本発明によると、顔の側面の部分又は髪
の部分などのように形状データが不十分であったり又は
ないためにそれらの部分を満足のいく形状とすることが
できない場合でも、ユーザに満足度の高い立体模型を提
示することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】人物模型製造システムの外観を示す図である。

【図２】人物模型製造装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図３】操作部を示す正面図である。

【図４】他の実施形態による材料固定機構の加工用材料
の位置決めの様子を示す斜視図である。

【図５】材料固定機構による加工用材料位置決めの様子
を示す正面図である。

【図６】材料固定機構による加工用材料の位置決めの様
子を示す断面側面図である。

【図７】材料固定機構による加工用材料の位置決めの様
子を示す平面図である。

【図８】立体模型の例を示す図である。

【図９】外装用プレートの正面図である。

【図１０】外装用プレートに立体模型を装着した状態を
示す背面図である。

【図１１】外装用プレートに立体模型を装着した状態の
断面図である。

【図１２】加工部の構造の例を示す斜視図である。

【図１３】本体ケース内における加工部の配置状態を示
す斜視図である。

【図１４】本体ケース内における加工部の配置状態を示
す断面側面図である。

【符号の説明】

５０１凹部５０２窓部５０３縁部ＭＳ１立体模型ＦＣ顔（観賞面）ＧＰ１外装用プレート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中井健之大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者村井芳典東京都世田谷区桜新町１−12−10 株式会社キャディックスメディアラボ内Ｆターム(参考） 3B111 BB01 CA01 CD05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】立体模型を観賞するために用いられる外装
用プレートであって、前記立体模型を嵌め込むための凹部と、前記立体模型を嵌め込んだときに、前記立体模型の観賞
面が見えるように設けられた窓部と、前記立体模型を嵌め込んだときに、前記立体模型の観賞
面の周囲の少なくとも一部を覆うように設けられた縁部
と、を有してなることを特徴とする立体模型の外装用プレー
ト。
【請求項２】前記縁部は、頭部の立体模型における髪の
一部及び顔の周辺を覆うように設けられてなる、請求項１記載の立体模型の外装用プレート。
【請求項３】前記立体模型は、３次元計測によって得ら
れた形状データに基づいて加工されたものである、請求項１又は請求項２記載の立体模型の外装用プレー
ト。