JP2002113786A - 三次元物体の生成方法 - Google Patents
三次元物体の生成方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 原物体を高分解能及び高忠実度で
走査し、そのため原物体から極めて原型に（形状が）忠
実に物体を生成（ないし再現）することができる、三次
元の原物体から三次元の物体を生成する方法。 【解決手段】 原物体が光源からの光線で走査
され、該原物体から逆戻りする光が検出され、原物体デ
ータが生成する形式の、三次元の原物体からの三次元の
物体の生成方法は、走査光学系（７、８、９）が、共焦
点的（コンフォーカル）に作動することを特徴とする。
走査し、そのため原物体から極めて原型に（形状が）忠
実に物体を生成（ないし再現）することができる、三次
元の原物体から三次元の物体を生成する方法。 【解決手段】 原物体が光源からの光線で走査
され、該原物体から逆戻りする光が検出され、原物体デ
ータが生成する形式の、三次元の原物体からの三次元の
物体の生成方法は、走査光学系（７、８、９）が、共焦
点的（コンフォーカル）に作動することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原物体（試料）が
光源からの光線で走査されそして原物体から逆戻りする
光線が検出される形式の、三次元（立体）の原物体から
三次元（立体）の物体を生成する方法に関する。
光源からの光線で走査されそして原物体から逆戻りする
光線が検出される形式の、三次元（立体）の原物体から
三次元（立体）の物体を生成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の方法は以前から知られている。
例えば三次元の原物体をパターン（ないしモデル）投影
法（Musterprojektionsverfahren）で測定し、記録され
た像データに基づいて、三次元の原物体から三次元の物
体を生成することができる。
例えば三次元の原物体をパターン（ないしモデル）投影
法（Musterprojektionsverfahren）で測定し、記録され
た像データに基づいて、三次元の原物体から三次元の物
体を生成することができる。
【０００３】パターン投影法では、原物体は、例えばス
トライプパターンで照明され、照明された原物体は、１
つの又は複数のカメラで検出される。計算による再構成
処理ないし復元処理（Rekonstruktionsverfahren）或い
は評価処理に基づいて、形状、それゆえ三次元の原物体
の空間的座標を推計・計算することができる。
トライプパターンで照明され、照明された原物体は、１
つの又は複数のカメラで検出される。計算による再構成
処理ないし復元処理（Rekonstruktionsverfahren）或い
は評価処理に基づいて、形状、それゆえ三次元の原物体
の空間的座標を推計・計算することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしこの種の方法
は、その撮像プロセスため、分解能の点で制限を受け
る。達成可能な分解能は、三次元の原物体に投影される
パターンの種類、精細度及び等級、パターンの配向、結
像光学系の伝送性能並びに撮像される原物体の像の数に
依存する。計算による評価法の観点からは、特に、大き
な焦点深度範囲が、結像光学系に重大な問題を惹き起
す。というのは、撮像され投影された二次元の原物体の
像から、三次元の原物体の空間座標を投影面に対し垂直
な方向においても−即ち光軸に沿っても−高い忠実度で
抽出しなければならないからである。
は、その撮像プロセスため、分解能の点で制限を受け
る。達成可能な分解能は、三次元の原物体に投影される
パターンの種類、精細度及び等級、パターンの配向、結
像光学系の伝送性能並びに撮像される原物体の像の数に
依存する。計算による評価法の観点からは、特に、大き
な焦点深度範囲が、結像光学系に重大な問題を惹き起
す。というのは、撮像され投影された二次元の原物体の
像から、三次元の原物体の空間座標を投影面に対し垂直
な方向においても−即ち光軸に沿っても−高い忠実度で
抽出しなければならないからである。
【０００５】それゆえ本発明の課題は、原物体が高分解
能及び高忠実度で走査され、そのため原物体から極めて
原型に（形状が）忠実に物体を生成（ないし再現）する
ことができる、三次元の原物体から三次元の物体を生成
する方法を提供することである。
能及び高忠実度で走査され、そのため原物体から極めて
原型に（形状が）忠実に物体を生成（ないし再現）する
ことができる、三次元の原物体から三次元の物体を生成
する方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明の一
視点によれば、請求項１の特徴により解決される。即
ち、原物体が光源からの光線で走査され、原物体から逆
戻りする光が検出され、原物体データが生成される形式
の、三次元の原物体からの三次元の物体の生成方法にお
いて、走査光学系が共焦点的（コンフォーカル）に作動
することを特徴とする。
視点によれば、請求項１の特徴により解決される。即
ち、原物体が光源からの光線で走査され、原物体から逆
戻りする光が検出され、原物体データが生成される形式
の、三次元の原物体からの三次元の物体の生成方法にお
いて、走査光学系が共焦点的（コンフォーカル）に作動
することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】生成方法は、検出された原物体デ
ータが、像処理アルゴリズムにより処理されることが好
ましい。生成方法は、検出された原物体データ又は処理
された原物体データが、物体生成装置に送られることが
好ましい。生成方法は、原物体の走査が、共焦点走査型
（ラスタ）顕微鏡で行われることが好ましい。生成方法
は、物体生成が、本質的に切削式造形法（spanende For
mung）により行なわれることが好ましい。生成方法は、
物体生成が、本質的にレーザ光線リソグラフィ法により
行われることが好ましい。
ータが、像処理アルゴリズムにより処理されることが好
ましい。生成方法は、検出された原物体データ又は処理
された原物体データが、物体生成装置に送られることが
好ましい。生成方法は、原物体の走査が、共焦点走査型
（ラスタ）顕微鏡で行われることが好ましい。生成方法
は、物体生成が、本質的に切削式造形法（spanende For
mung）により行なわれることが好ましい。生成方法は、
物体生成が、本質的にレーザ光線リソグラフィ法により
行われることが好ましい。
【０００８】本発明によれば、第一に、三次元（ないし
立体）の原物体（観察されるべき試料）を走査する際、
とりわけ光軸の方向において共焦点的（コンフォーカル
な）結像を行うことにより分解能を改善することができ
ることが確認されている。これに関して、拡大された二
次元のパターンを三次元の原物体に投影する従来のパタ
ーン投影法（Musterprojektionsverfahren）とは異な
り、原物体は合焦された光線で点状に走査される。共焦
点原理に基づき、原物体から逆戻りする光（戻り光）の
強さは、この点状に照明された領域からの戻り光のみが
測定され、他方結像光学系の合焦領域外の領域からの戻
り光は抑止される（検出されない）。三次元の物体デー
タは、三次元の原物体を共焦点的に走査することにより
得られる。これに関し一般的には、照明点は、結像光学
系の合焦面内において、原物体上を蛇行して平行走査線
を順次（ジグザグ状に）移動し、これにより原物体の二
次元の断面像（ないし断層像）が測定される。この過程
は、原物体と結像光学系との距離をそれぞれ（各過程ご
とに）変更して、順次繰り返され、その結果三次元の原
物体に関する多数の二次元の断層像が検出され、記憶さ
れる。
立体）の原物体（観察されるべき試料）を走査する際、
とりわけ光軸の方向において共焦点的（コンフォーカル
な）結像を行うことにより分解能を改善することができ
ることが確認されている。これに関して、拡大された二
次元のパターンを三次元の原物体に投影する従来のパタ
ーン投影法（Musterprojektionsverfahren）とは異な
り、原物体は合焦された光線で点状に走査される。共焦
点原理に基づき、原物体から逆戻りする光（戻り光）の
強さは、この点状に照明された領域からの戻り光のみが
測定され、他方結像光学系の合焦領域外の領域からの戻
り光は抑止される（検出されない）。三次元の物体デー
タは、三次元の原物体を共焦点的に走査することにより
得られる。これに関し一般的には、照明点は、結像光学
系の合焦面内において、原物体上を蛇行して平行走査線
を順次（ジグザグ状に）移動し、これにより原物体の二
次元の断面像（ないし断層像）が測定される。この過程
は、原物体と結像光学系との距離をそれぞれ（各過程ご
とに）変更して、順次繰り返され、その結果三次元の原
物体に関する多数の二次元の断層像が検出され、記憶さ
れる。
【０００９】とりわけ有利な方法では、三次元の原物体
を共焦点的に走査することにより、分解能を殆ど自在に
大きくすることができる。これに関し、結像光学系は、
点状の照明パターンの三次元的広がりがそれに対応して
小さくなるように構成される。選択される点状の照明パ
ターンが小さいほど、達成可能な分解能は大きくなる。
これに応じて、選択される蛇行走査パターンも精細にさ
れるべきである。
を共焦点的に走査することにより、分解能を殆ど自在に
大きくすることができる。これに関し、結像光学系は、
点状の照明パターンの三次元的広がりがそれに対応して
小さくなるように構成される。選択される点状の照明パ
ターンが小さいほど、達成可能な分解能は大きくなる。
これに応じて、選択される蛇行走査パターンも精細にさ
れるべきである。
【００１０】とりわけ光軸に沿った分解能を大きくする
ことにより−二次元のパターン投影法との比較において
−原物体を検出する際に分解能を大きくすることがで
き、そのため本発明の方法により三次元の原物体からほ
ぼ原型に忠実な三次元の複製（物）を得ることができ
る。
ことにより−二次元のパターン投影法との比較において
−原物体を検出する際に分解能を大きくすることがで
き、そのため本発明の方法により三次元の原物体からほ
ぼ原型に忠実な三次元の複製（物）を得ることができ
る。
【００１１】共焦点的結像は、光線路に少なくとも１つ
の照明ピンホール及び少なくとも１つの検出ピンホール
を形成することにより実現される。照明ピンホール及び
検出ピンホールは、それぞれ原物体に関し光学的に共役
するように配置されている。照明ピンホールは、点状光
源であり、検出ピンホールは、点状検出器として機能す
る。
の照明ピンホール及び少なくとも１つの検出ピンホール
を形成することにより実現される。照明ピンホール及び
検出ピンホールは、それぞれ原物体に関し光学的に共役
するように配置されている。照明ピンホールは、点状光
源であり、検出ピンホールは、点状検出器として機能す
る。
【００１２】走査過程は、制御装置により制御され、光
線は、光線偏向装置により偏向される。光線偏向装置
は、光線を偏向する少なくとも１つの可動ミラーを有す
る。光線偏向装置の実際位置−即ち例えば可動ミラーの
位置−は、制御装置へ伝達され、そのため制御装置は、
走査過程の時間経過における（ないしリアルタイムで
の）実際の光線位置ないし実際の走査位置を把握してい
る。この状態データないし位置データに基づいて、原物
体の照明点に対応して測定された強さの値が、像位置の
値に割り当てられ、そして一般的にはデータ担体（メモ
リ）に記憶される。通常は、光線偏向装置の位置要素と
しては、各可動ミラーのためのガルバノメータ又は共振
（共鳴）ガルバノメータ（resonantes Galvanometer）
が用いられる。
線は、光線偏向装置により偏向される。光線偏向装置
は、光線を偏向する少なくとも１つの可動ミラーを有す
る。光線偏向装置の実際位置−即ち例えば可動ミラーの
位置−は、制御装置へ伝達され、そのため制御装置は、
走査過程の時間経過における（ないしリアルタイムで
の）実際の光線位置ないし実際の走査位置を把握してい
る。この状態データないし位置データに基づいて、原物
体の照明点に対応して測定された強さの値が、像位置の
値に割り当てられ、そして一般的にはデータ担体（メモ
リ）に記憶される。通常は、光線偏向装置の位置要素と
しては、各可動ミラーのためのガルバノメータ又は共振
（共鳴）ガルバノメータ（resonantes Galvanometer）
が用いられる。
【００１３】原物体からの戻り光は、反射光及び／又は
散乱光及び／又は蛍光でありうるであろう。これに応じ
て、光線路には、適当なフィルタが配されているが、こ
のフィルタは、例えば蛍光を検出する場合にとりわけ原
物体で反射された反射光を波長選択性（二色性）ビーム
スプリッタにより検出光線路から遮断ないし抑制し、そ
の結果蛍光のみが検出される。
散乱光及び／又は蛍光でありうるであろう。これに応じ
て、光線路には、適当なフィルタが配されているが、こ
のフィルタは、例えば蛍光を検出する場合にとりわけ原
物体で反射された反射光を波長選択性（二色性）ビーム
スプリッタにより検出光線路から遮断ないし抑制し、そ
の結果蛍光のみが検出される。
【００１４】具体的な処理ステップでは、検出された原
物体データを像処理アルゴリズムにより処理することが
予定されている。この処理はコンピュータにより行うこ
とも可能であろう。像処理アルゴリズムとしては、好ま
しくは、物体セグメント化（Objektsegmentierung）
法、表面レンダリング（Oberflaechenrendering）法及
び／又は表面スムージング（Oberflaechenglaettung）
法が考慮の対象となる。まず始めに、検出された三次元
の像データセットから、複製（ないし再現）されるべき
三次元の原物体をセグメント化する。次にセグメント化
された原物体の表面の計算（表面レンダリング）を行
う。このように求められた表面は、必要に応じ、例えば
表面を計算する際に生じる計算アーチファクト（Berech
nungsartefakte）を補償（補正）するのに適合するスム
ージングアルゴリズムで更に処理を行う。
物体データを像処理アルゴリズムにより処理することが
予定されている。この処理はコンピュータにより行うこ
とも可能であろう。像処理アルゴリズムとしては、好ま
しくは、物体セグメント化（Objektsegmentierung）
法、表面レンダリング（Oberflaechenrendering）法及
び／又は表面スムージング（Oberflaechenglaettung）
法が考慮の対象となる。まず始めに、検出された三次元
の像データセットから、複製（ないし再現）されるべき
三次元の原物体をセグメント化する。次にセグメント化
された原物体の表面の計算（表面レンダリング）を行
う。このように求められた表面は、必要に応じ、例えば
表面を計算する際に生じる計算アーチファクト（Berech
nungsartefakte）を補償（補正）するのに適合するスム
ージングアルゴリズムで更に処理を行う。
【００１５】ここで、処理された原物体データを三次元
の物体を生成する物体生成装置へ伝達することが可能と
なる。これに関し選択的に、検出された原物体データを
−像処理アルゴリズムを使用することなしに−物体生成
装置へ直接伝達することも可能であろう。後者の場合に
は、三次元の物体を生成するために必須のデータを検出
された像データセットから直接得なければならない。
の物体を生成する物体生成装置へ伝達することが可能と
なる。これに関し選択的に、検出された原物体データを
−像処理アルゴリズムを使用することなしに−物体生成
装置へ直接伝達することも可能であろう。後者の場合に
は、三次元の物体を生成するために必須のデータを検出
された像データセットから直接得なければならない。
【００１６】具体的には、生成した物体は、走査された
原物体と縮尺どおりであることが見込まれている。共焦
点的結像を行う場合、一般的には、光軸に沿った分解能
は、それに垂直な方向での−即ち焦点面内での−分解能
とは異なる。そのため検出される原物体像データは、分
解能に対応しかつ空間上の方向に依存して種々異なる広
がりないし画素寸法を有する。本発明の方法を実施する
に当たってはこの事実を考慮しなければならず、これに
適合して、検出ないし処理された原物体データは、倍率
変更（skalieren）される。実施に際して、多くは、生
成した物体は原物体より大きいが、走査された原物体の
縮小（縮小した物体を生成すること）も同様に考えられ
る。具体的な使用に当たっては、尺度は“１”の大きさ
を有する、即ち生成した物体は走査された原物体と同じ
大きさを持つ。
原物体と縮尺どおりであることが見込まれている。共焦
点的結像を行う場合、一般的には、光軸に沿った分解能
は、それに垂直な方向での−即ち焦点面内での−分解能
とは異なる。そのため検出される原物体像データは、分
解能に対応しかつ空間上の方向に依存して種々異なる広
がりないし画素寸法を有する。本発明の方法を実施する
に当たってはこの事実を考慮しなければならず、これに
適合して、検出ないし処理された原物体データは、倍率
変更（skalieren）される。実施に際して、多くは、生
成した物体は原物体より大きいが、走査された原物体の
縮小（縮小した物体を生成すること）も同様に考えられ
る。具体的な使用に当たっては、尺度は“１”の大きさ
を有する、即ち生成した物体は走査された原物体と同じ
大きさを持つ。
【００１７】とりわけ巨視的な（ないし大きな）原物体
の場合、原物体を種々異なる方向から走査することが必
要となりうる。この場合、原物体が不透明な三次元の物
体であるとき、とりわけ必要となる。この場合、共焦点
原理により、走査光学系に指向する原物体の表面の部分
のみが走査され、そのため当該部分から表面に関する情
報（表面情報）しか得ることができない。走査光学系に
指向しない原物体の表面の部分は、光線が原物体の当該
部分に向かって進むことができないので、表面に関する
信号ないし情報（表面信号ないし情報）を生成すること
ができない。ここで、断層撮影結像法の場合のように、
走査光学系に対し少なくとも１つの軸の周りに原物体を
回転させることも可能であろう。これに関し、原物体又
は走査光学系を互いに一定の角度をなした複数の軸周り
でそれぞれ回転することが目的に適う。あるいは、これ
に関し、複数の走査装置によりそれぞれ異なる方向から
原物体を同時に検出（ないし走査）することも可能であ
ろう。
の場合、原物体を種々異なる方向から走査することが必
要となりうる。この場合、原物体が不透明な三次元の物
体であるとき、とりわけ必要となる。この場合、共焦点
原理により、走査光学系に指向する原物体の表面の部分
のみが走査され、そのため当該部分から表面に関する情
報（表面情報）しか得ることができない。走査光学系に
指向しない原物体の表面の部分は、光線が原物体の当該
部分に向かって進むことができないので、表面に関する
信号ないし情報（表面信号ないし情報）を生成すること
ができない。ここで、断層撮影結像法の場合のように、
走査光学系に対し少なくとも１つの軸の周りに原物体を
回転させることも可能であろう。これに関し、原物体又
は走査光学系を互いに一定の角度をなした複数の軸周り
でそれぞれ回転することが目的に適う。あるいは、これ
に関し、複数の走査装置によりそれぞれ異なる方向から
原物体を同時に検出（ないし走査）することも可能であ
ろう。
【００１８】とりわけ好ましい方法では、微視的な大き
さの（ないし小さい）原物体の走査は、共焦点走査型
（ラスタ）顕微鏡で行われる。この場合、（走査）可能
な原物体としては、一般に共焦点走査型顕微鏡で検出さ
れる全ての物体が対象となりうる。これにはとりわけ一
般に少なくとも部分的に透明な生物学的物体（ないし試
料）が含まれる。
さの（ないし小さい）原物体の走査は、共焦点走査型
（ラスタ）顕微鏡で行われる。この場合、（走査）可能
な原物体としては、一般に共焦点走査型顕微鏡で検出さ
れる全ての物体が対象となりうる。これにはとりわけ一
般に少なくとも部分的に透明な生物学的物体（ないし試
料）が含まれる。
【００１９】物体の生成は、例えば、本質的に切削式造
形法（spanende Formung）又は非切削式造形ないし成形
法（spanlose Formung）により行うことができる。更に
物体の生成は、本質的にレーザ光線リソグラフィ法によ
り行うことも可能であろう。その場合、レーザ光線リソ
グラフィのレーザ光線は、レーザ光線で硬化可能な液体
ポリマ（ないし光硬化性樹脂）を露光することも可能で
あろう。硬化可能な液体ポリマの照射（露光）は、原物
体の走査過程と同じように行うことができるであろう。
まず、原物体の１つの走査された二次元断層像を、次の
走査された断層像がレーザ光線リソグラフィで露光され
る前に、レーザ光線リソグラフィで露光する。この場
合、レーザ光線リソグラフィの光学系も、共焦点的（コ
ンフォーカル）に作動しうるであろう。全く同様に、物
体の生成は、ラピッドプロトタイピング法（Rapid-Prot
otyping-Verfahren）により行うことができるであろ
う。
形法（spanende Formung）又は非切削式造形ないし成形
法（spanlose Formung）により行うことができる。更に
物体の生成は、本質的にレーザ光線リソグラフィ法によ
り行うことも可能であろう。その場合、レーザ光線リソ
グラフィのレーザ光線は、レーザ光線で硬化可能な液体
ポリマ（ないし光硬化性樹脂）を露光することも可能で
あろう。硬化可能な液体ポリマの照射（露光）は、原物
体の走査過程と同じように行うことができるであろう。
まず、原物体の１つの走査された二次元断層像を、次の
走査された断層像がレーザ光線リソグラフィで露光され
る前に、レーザ光線リソグラフィで露光する。この場
合、レーザ光線リソグラフィの光学系も、共焦点的（コ
ンフォーカル）に作動しうるであろう。全く同様に、物
体の生成は、ラピッドプロトタイピング法（Rapid-Prot
otyping-Verfahren）により行うことができるであろ
う。
【００２０】好ましい方法では、物体の生成は原物体の
走査とほぼ同時に行われる。従って、原物体の走査と三
次元の物体のレーザリソグラフィによる露光とがほぼ同
時に行われるので、生成されるべき三次元の物体は、原
物体の走査過程（終了）直後に出来上がっていることも
ありうるであろう。とりわけ好ましい方法では、生成さ
れる物体は、種々異なる材料から作ることができる。例
えばレーザリソグラフィにより、種々異なる液体ポリマ
の混合物を種々異なる波長のレーザ光線により露光する
ことも可能であろう。この場合、ある波長のレーザ光線
が、１つの液体ポリマのみを有効に硬化することがで
き、他方他の波長のレーザ光線は、（それに対応する）
他の液体ポリマのみを露光しかつ硬化する。これに応じ
て、生成される物体は、種々異なるポリマ材料から生成
することも可能であろう。
走査とほぼ同時に行われる。従って、原物体の走査と三
次元の物体のレーザリソグラフィによる露光とがほぼ同
時に行われるので、生成されるべき三次元の物体は、原
物体の走査過程（終了）直後に出来上がっていることも
ありうるであろう。とりわけ好ましい方法では、生成さ
れる物体は、種々異なる材料から作ることができる。例
えばレーザリソグラフィにより、種々異なる液体ポリマ
の混合物を種々異なる波長のレーザ光線により露光する
ことも可能であろう。この場合、ある波長のレーザ光線
が、１つの液体ポリマのみを有効に硬化することがで
き、他方他の波長のレーザ光線は、（それに対応する）
他の液体ポリマのみを露光しかつ硬化する。これに応じ
て、生成される物体は、種々異なるポリマ材料から生成
することも可能であろう。
【００２１】とりわけ好ましい方法では、生成される物
体は、透明及び／又は部分透明（ないし半透明：teiltr
ansparent）の材料ないし物体領域を有する。とりわ
け、共焦点走査型顕微鏡で検出される生物学的物体（試
料）の透明な物体領域は、極めて原物に忠実に同様に透
明に複製（ないし再生）することができる。部分透明
（ないし半透明）の物体の生成についても同様に考えら
れる。種々異なる透明度を実現するために、レーザリソ
グラフィとの関連において、露光時間に応じて種々異な
る透明度の硬化材料を生成する１つの対応する液体ポリ
マを使用することも可能であろう。この生成された三次
元の物体は、微視的な（ないし小さい）原物体の縮尺ど
おりの、場合によっては色（彩）及び透明度に忠実な複
製物である。とりわけ、研究及び教育目的については、
研究者又は学生は、物体の実際の空間的（ないし立体
的）形態並びに個々の物体部分の相対的配置を生成され
た物体を用いた有利な方法で直接的に調べることがで
き、その際、コンピュータのモニタで、場合によっては
更に立体眼鏡ないしそれに類似の補助具を用いて、煩雑
な方法により物体の（擬似）三次元像を扱う必要はな
い。
体は、透明及び／又は部分透明（ないし半透明：teiltr
ansparent）の材料ないし物体領域を有する。とりわ
け、共焦点走査型顕微鏡で検出される生物学的物体（試
料）の透明な物体領域は、極めて原物に忠実に同様に透
明に複製（ないし再生）することができる。部分透明
（ないし半透明）の物体の生成についても同様に考えら
れる。種々異なる透明度を実現するために、レーザリソ
グラフィとの関連において、露光時間に応じて種々異な
る透明度の硬化材料を生成する１つの対応する液体ポリ
マを使用することも可能であろう。この生成された三次
元の物体は、微視的な（ないし小さい）原物体の縮尺ど
おりの、場合によっては色（彩）及び透明度に忠実な複
製物である。とりわけ、研究及び教育目的については、
研究者又は学生は、物体の実際の空間的（ないし立体
的）形態並びに個々の物体部分の相対的配置を生成され
た物体を用いた有利な方法で直接的に調べることがで
き、その際、コンピュータのモニタで、場合によっては
更に立体眼鏡ないしそれに類似の補助具を用いて、煩雑
な方法により物体の（擬似）三次元像を扱う必要はな
い。
【００２２】とりわけ生物学的原物体の共焦点走査型蛍
光顕微鏡との関連において、生成される物体は種々の色
で生成される。例えば３つの異なる蛍光着色物質で標識
された１つの物体を、蛍光着色物質それぞれに対する特
定の蛍光放射波長に対応する複数の（３つの）色で複製
することができる。この場合もまた、レーザ光線リソグ
ラフィにより、液体ポリマの相応の混合物を種々異なる
波長のレーザ光線で露光することも可能であろう。更に
生成される物体自体に蛍光材料及び／又は燐光材料が配
されていても良いであろう。
光顕微鏡との関連において、生成される物体は種々の色
で生成される。例えば３つの異なる蛍光着色物質で標識
された１つの物体を、蛍光着色物質それぞれに対する特
定の蛍光放射波長に対応する複数の（３つの）色で複製
することができる。この場合もまた、レーザ光線リソグ
ラフィにより、液体ポリマの相応の混合物を種々異なる
波長のレーザ光線で露光することも可能であろう。更に
生成される物体自体に蛍光材料及び／又は燐光材料が配
されていても良いであろう。
【００２３】全く一般的には、生成される物体は、種々
異なる材料から生成され、及び／又は該材料は種々異な
る透明度及び／又は種々異なる色彩を有することが予定
されている。この場合、物体の形態は、検出される原物
体の光の強さ及び／又は波長及び／又は偏光に応じて求
められる。例えば検出される原物体の光の強さに応じ
て、生成される物体の材料の透明度が求められることが
考えられる。更に、検出される原物体の光の波長が、生
成されるべき物体の相応の色に対応することも可能であ
ろう。検出される原物体の光の特性を生成される物体の
材料の質の特性へ対応させる分類付けを利用者が予め決
めておくことが可能であることも予定されている。
異なる材料から生成され、及び／又は該材料は種々異な
る透明度及び／又は種々異なる色彩を有することが予定
されている。この場合、物体の形態は、検出される原物
体の光の強さ及び／又は波長及び／又は偏光に応じて求
められる。例えば検出される原物体の光の強さに応じ
て、生成される物体の材料の透明度が求められることが
考えられる。更に、検出される原物体の光の波長が、生
成されるべき物体の相応の色に対応することも可能であ
ろう。検出される原物体の光の特性を生成される物体の
材料の質の特性へ対応させる分類付けを利用者が予め決
めておくことが可能であることも予定されている。
【００２４】更に本発明の方法によれば、原物体の所定
の範囲についての動的（ダイナミック）プロセスの形成
にも資するであろう。これに関し、物体線（Objektlini
e）を種々異なる時間で検出することができる。このと
き、検出された物体線（即ち原物体の輪郭線）から表面
物体（物体の表面）（Oberflaechenobjekt）が形成され
る。物体面（Objektebene）（即ち原物体の面）の動的
プロセスの形成も同様に考えることができる。この場
合、物体面ないし原物体の断面（ないし断層面）は、種
々異なる時間で検出され、そしてそのように得られた一
連の時間から三次元の物体が形成される。この２つの形
成方法においては、ある空間軸は、動的プロセスの時間
軸に対応する。
の範囲についての動的（ダイナミック）プロセスの形成
にも資するであろう。これに関し、物体線（Objektlini
e）を種々異なる時間で検出することができる。このと
き、検出された物体線（即ち原物体の輪郭線）から表面
物体（物体の表面）（Oberflaechenobjekt）が形成され
る。物体面（Objektebene）（即ち原物体の面）の動的
プロセスの形成も同様に考えることができる。この場
合、物体面ないし原物体の断面（ないし断層面）は、種
々異なる時間で検出され、そしてそのように得られた一
連の時間から三次元の物体が形成される。この２つの形
成方法においては、ある空間軸は、動的プロセスの時間
軸に対応する。
【００２５】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明
する。なお、請求の範囲に付した図面参照符号は、理解
の容易化のためであって、本発明を図示の態様に限定す
ることを意図しない。また、実施例の記載も、発明の理
解の容易化のためであり、本発明の技術的思想を逸脱し
ない範囲において、当業者により実施可能な変更・修正
を含むことは言うまでもない。
する。なお、請求の範囲に付した図面参照符号は、理解
の容易化のためであって、本発明を図示の態様に限定す
ることを意図しない。また、実施例の記載も、発明の理
解の容易化のためであり、本発明の技術的思想を逸脱し
ない範囲において、当業者により実施可能な変更・修正
を含むことは言うまでもない。
【００２６】図１には、三次元の原物体（Objektvorlag
e）２から三次元の物体１を生成する方法を実行するた
めの共焦点走査型（ラスタ）蛍光顕微鏡が描かれてい
る。原物体２は、光源４の光線３により走査される。原
物体２から逆戻りする蛍光光線５は、検出器６で検出さ
れる。
e）２から三次元の物体１を生成する方法を実行するた
めの共焦点走査型（ラスタ）蛍光顕微鏡が描かれてい
る。原物体２は、光源４の光線３により走査される。原
物体２から逆戻りする蛍光光線５は、検出器６で検出さ
れる。
【００２７】この実施例では、走査光学系７、８及び９
は、共焦点的（コンフォーカル）に作動する。これに関
し、照明用ピンホール８は、光源４の照明光線路におい
て、走査光学系の顕微鏡対物レンズ７の原物体側合焦面
と光学的に共役するように配置されている。同様に顕微
鏡対物レンズ７の原物体側合焦面と光学的に共役するよ
うに、検出用ピンホール９が配置されている。原物体２
から反射される照明光線３は、二色性ビームスプリッタ
１０を介して原物体２から逆戻りする蛍光光線５から分
離されて、蛍光光線５のみが二色性ビームスプリッタ
（ダイクロイックミラー）１０を通過し、（さらに検出
用ピンボール９を通って）検出器６で検出される。
は、共焦点的（コンフォーカル）に作動する。これに関
し、照明用ピンホール８は、光源４の照明光線路におい
て、走査光学系の顕微鏡対物レンズ７の原物体側合焦面
と光学的に共役するように配置されている。同様に顕微
鏡対物レンズ７の原物体側合焦面と光学的に共役するよ
うに、検出用ピンホール９が配置されている。原物体２
から反射される照明光線３は、二色性ビームスプリッタ
１０を介して原物体２から逆戻りする蛍光光線５から分
離されて、蛍光光線５のみが二色性ビームスプリッタ
（ダイクロイックミラー）１０を通過し、（さらに検出
用ピンボール９を通って）検出器６で検出される。
【００２８】走査プロセスは、制御装置１１で制御され
る。光線３ないし５は、光線偏向装置１２で偏向され
る。光線偏向装置は、一例としてカルダン式に配置され
たミラーであるが、これは光線３ないし５をある方向で
は正弦波形状で、その方向と直交する方向では鋸波形状
で偏向し、そのため顕微鏡対物レンズ７の合焦面での原
物体走査（の軌跡）は蛇行（ジグザグ走査）する。
る。光線３ないし５は、光線偏向装置１２で偏向され
る。光線偏向装置は、一例としてカルダン式に配置され
たミラーであるが、これは光線３ないし５をある方向で
は正弦波形状で、その方向と直交する方向では鋸波形状
で偏向し、そのため顕微鏡対物レンズ７の合焦面での原
物体走査（の軌跡）は蛇行（ジグザグ走査）する。
【００２９】光線偏向装置１２の実際の状態、即ちミラ
ーの各瞬間の空間的位置は、制御装置１１に伝達され
る。そのため走査プロセス中における光線の実際位置の
時間的変化（ないし経過）は、制御装置１１に把握され
ている。光線位置データ１３、更には検出器６で検出・
出力される信号１４は、同様な方法で制御装置１１に伝
えられ、そして制御装置１１でデジタル処理される。
ーの各瞬間の空間的位置は、制御装置１１に伝達され
る。そのため走査プロセス中における光線の実際位置の
時間的変化（ないし経過）は、制御装置１１に把握され
ている。光線位置データ１３、更には検出器６で検出・
出力される信号１４は、同様な方法で制御装置１１に伝
えられ、そして制御装置１１でデジタル処理される。
【００３０】原物体２は、一例として２種類の異なる蛍
光着色剤で特異的に標識された生物試料である。原物体
２から逆戻りする光線（戻り光）５は、それらに対応す
る蛍光光線である。
光着色剤で特異的に標識された生物試料である。原物体
２から逆戻りする光線（戻り光）５は、それらに対応す
る蛍光光線である。
【００３１】検出された原物体データ１４は、制御装置
１１で像処理アルゴリズムにより処理される。まず始め
に、検出された三次元の原物体のデータセットがセグメ
ント化（ないし分割）される。これにより、２つのクラ
スの物体（に関する像情報）が生じる。即ち、一方の蛍
光着色剤で特異的に標識された物体（に関する像情報）
と、他方の蛍光着色剤で特異的に標識された物体（に関
する像情報）である。そして、この分割された物体（に
関する像情報）から更に別の像処理アルゴリズムにより
その表面が求められる（表面レンダリング）。処理され
た原物体データ１５は、物体生成装置１６に送られる。
１１で像処理アルゴリズムにより処理される。まず始め
に、検出された三次元の原物体のデータセットがセグメ
ント化（ないし分割）される。これにより、２つのクラ
スの物体（に関する像情報）が生じる。即ち、一方の蛍
光着色剤で特異的に標識された物体（に関する像情報）
と、他方の蛍光着色剤で特異的に標識された物体（に関
する像情報）である。そして、この分割された物体（に
関する像情報）から更に別の像処理アルゴリズムにより
その表面が求められる（表面レンダリング）。処理され
た原物体データ１５は、物体生成装置１６に送られる。
【００３２】物体生成装置１６は、走査された原物体２
から縮尺どおりに物体１を生成する。この実施例では、
原物体を２００倍に拡大するが、図１では縮尺どおりに
は描かれていない。
から縮尺どおりに物体１を生成する。この実施例では、
原物体を２００倍に拡大するが、図１では縮尺どおりに
は描かれていない。
【００３３】物体の生成は、レーザ光線リソグラフィ法
で行われる。
で行われる。
【００３４】
【発明の効果】本発明の一視点によれば、三次元の原物
体から三次元の物体を生成する方法は共焦点的に作動す
る走査光学系により、原物体を高分解能及び高忠実度で
走査し、そのため原物体から極めて原型に（形状が）忠
実に物体を生成（ないし再現）することができる。（請
求項１以下）さらに各従属請求項により夫々特有の効果
が付加される。特に、レーザ光線リソグラフィ法と組合
せることにより、共焦点走査結果を極めて高精度に忠実
に再現でき、しかしほぼ同時的な再現も可能である。
（請求項６）
体から三次元の物体を生成する方法は共焦点的に作動す
る走査光学系により、原物体を高分解能及び高忠実度で
走査し、そのため原物体から極めて原型に（形状が）忠
実に物体を生成（ないし再現）することができる。（請
求項１以下）さらに各従属請求項により夫々特有の効果
が付加される。特に、レーザ光線リソグラフィ法と組合
せることにより、共焦点走査結果を極めて高精度に忠実
に再現でき、しかしほぼ同時的な再現も可能である。
（請求項６）
【図１】本発明の方法を実行するための共焦点走査型顕
微鏡の模式図。
微鏡の模式図。
フロントページの続き (72)発明者 ユルゲン ホフマン ドイツ連邦共和国 Ｄ−65191 ヴィース バーデン ビーアシュタッター ヘーエ 63 Ｆターム(参考） 2F065 AA52 BB05 BB22 BB23 CC16 DD03 GG04 HH04 LL13 LL28 LL31 LL46 MM16 PP24 QQ03 QQ24 QQ31 QQ33 2H052 AA07 AA08 AC04 AC15 AC27 AC34 AF17 AF25 4F213 AA44 WA25 WL13 WL46 WL67 WL85 WL92 5B047 AA07 AB02 BA02 BC05 BC09 BC11 BC14 BC23 CA04 CA17 CB04 CB05 5B057 AA01 BA02 BA15 CA11 CA16 CB11 CB16 DA07 DA17 DB03 DB09
Claims (6)
- 【請求項１】原物体が光源からの光線で走査され、該原
物体から逆戻りする光が検出され、原物体データが生成
される形式の、三次元の原物体からの三次元の物体の生
成方法において、 走査光学系（７、８、９）は、共焦点的（コンフォーカ
ル）に作動することを特徴とする生成方法。 - 【請求項２】前記検出された原物体データ（１４）は、
像処理アルゴリズムにより処理されることを特徴とする
請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】前記検出された原物体データ（１４）又は
処理された原物体データ（１５）は、物体生成装置（１
６）に送られることを特徴とする請求項１又は２に記載
の方法。 - 【請求項４】前記原物体（２）の走査は、共焦点走査型
（ラスタ）顕微鏡で行われることを特徴とする請求項１
〜３の一に記載の生成方法。 - 【請求項５】前記物体生成は、本質的に切削式造形法に
より行なわれることを特徴とする請求項１〜４の一に記
載の生成方法。 - 【請求項６】前記物体生成は、本質的にレーザ光線リソ
グラフィ法により行われることを特徴とする請求項１〜
５の一に記載の生成方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10027323A DE10027323B4 (de) | 2000-06-05 | 2000-06-05 | Verfahren zum Generieren eines dreidimensionalen Objekts |
| DE10027323.8 | 2000-06-05 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002113786A true JP2002113786A (ja) | 2002-04-16 |
Family
ID=7644432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001163766A Pending JP2002113786A (ja) | 2000-06-05 | 2001-05-31 | 三次元物体の生成方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20020030680A1 (ja) |
| EP (1) | EP1164405A3 (ja) |
| JP (1) | JP2002113786A (ja) |
| DE (1) | DE10027323B4 (ja) |
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| DE102008043324B4 (de) | 2008-10-30 | 2010-11-11 | Carl Zeiss Smt Ag | Optische Anordnung zur dreidimensionalen Strukturierung einer Materialschicht |
| US9595108B2 (en) * | 2009-08-04 | 2017-03-14 | Eyecue Vision Technologies Ltd. | System and method for object extraction |
| KR20120089452A (ko) | 2009-08-04 | 2012-08-10 | 아이큐 비젼 테크놀로지즈 리미티드 | 물체 추출 시스템 및 방법 |
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| KR20170055982A (ko) | 2014-09-10 | 2017-05-22 | 하스브로, 잉크. | 수동식 스캐너를 구비한 토이 시스템 |
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- 2001-05-31 US US09/871,336 patent/US20020030680A1/en not_active Abandoned
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