JP2002274100A

JP2002274100A - 透明体内部への立体モデルの表現方法、立体モデルが表現された透明体及びその受注システム

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Publication number: JP2002274100A
Application number: JP2001076381A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Kihara; 均木原; Naoya Ishikawa; 猶也石川; Nobuyuki Kondo; 信幸近藤; Tatsuyuki Nakagawa; 龍幸中川; Takafumi Nakayama; 隆文中山; Komei Noguchi; 孔明野口
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2002-09-25
Anticipated expiration: 2021-03-16
Also published as: TW556119B; KR20030085001A; JP3495717B2; WO2002074554A1

Abstract

(57)【要約】【課題】彫刻物表面に濃淡を表現することのできる透明
体内部への立体モデルの表現方法を提供する。【解決手段】透明体内部に、光のスポット照射により、
立体モデルの形状を表現する場合に、立体モデルの濃淡
情報３ａ〜３ｄを抽出し、この抽出された濃淡情報３ａ
〜３ｄに基づいて、明るい部分は、レーザスポットが密
になるように照射し、暗い部分は、スポットが疎になる
ように照射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透明体内部に、光
のスポット照射により、立体モデルの形状を表現する方
法、立体モデルが表現された透明体、及びその受注シス
テムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】立体モデルの表面形状を、ガラス体の中
にレーザ彫刻する方法が知られている。この方法は、レ
ーザ光線をガラス体の中に集束させて紡錘状のスポット
を形成する。その部分の温度は高くなるのでガラスは溶
融する。冷却後、スポットの部分は、不透明又は半透明
になって残り、立体モデル表面形状を彫刻することがで
きる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述の方法
では、彫刻物表面は、まったく濃淡が表現されておら
ず、立体モデルの明度情報（例えばテクスチュア）を再
現できなかった。図７は、濃淡（明度差）のついた球状
の立体モデル２１を、従来の方法でガラス体５の中にレ
ーザ彫刻した結果物を示す図である。ガラス体５の中に
彫刻されたものは、濃淡表現がなく、一様に白い物体と
して映る。

【０００４】これは、彫刻物表面に一様な密度でレーザ
光線を集束させていたからである。そこで、本発明は、
彫刻物表面に濃淡を表現することのできる透明体内部へ
の立体モデルの表現方法、立体モデルが表現された透明
体、及びその受注システムを提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】(1)本発
明の透明体内部への立体モデルの表現方法は、透明体内
部に、光のスポット照射により、立体モデルの形状を表
現する方法であって、立体モデルの濃淡情報を抽出し、
この抽出された濃淡情報に基づいて、透明体内部の立体
モデルの形状表面に濃淡を表現する方法である。前記の
方法によれば、透明体内部の立体モデルの形状表面に濃
淡が表現される。したがって、実際の立体モデルに、よ
り近づいたリアルな表現ができる。

【０００６】前記濃淡表現は、透明体内部の立体モデル
の形状表面において、レーザ照射間隔ごとにスポットを
照射するか否かに基づいて、決定することができる。よ
り具体的には、立体モデル形状表面の点群の座標値及び
輝度値をレーザ照射間隔に応じて抽出し、方向別の２次
元投影画像を生成し、その２次元投影画像に対して、濃
淡表現可能な２値化処理を行い、各点の２値レベルに応
じて各点にスポットを照射するか否かを決定する。

【０００７】この方法によれば、立体モデルの淡い部分
（明るい部分）については、透明体内部の立体モデルの
形状表面に不透明ないし半透明のスポットが残るので、
明るく見える。濃い部分は、スポットが照射されないの
で、透明なままとなり、相対的に暗く見える。したがっ
て、立体モデルの濃淡を再現することができる。 (2) 本発明の透明体は、光のスポット照射により、立体
モデルの形状が内部に表現されたものであって、立体モ
デルの濃淡情報に基づいて、立体モデルの表面形状に濃
淡が表現されていることを特徴とする。これによれば、
内部の立体モデルの形状表面に濃淡が表現された透明体
を得ることができる。したがって、実際の立体モデルに
より近づいたリアルな表現のモデルの彫刻がなされた透
明体を提供することができる。したがって、透明体の価
値を高めることができる。

【０００８】(3)本発明の受注システムは、店頭に配備
された受注コンピュータと、事業者の管理部門に配備さ
れる受付処理コンピュータと、事業者の製造部門に配備
される製造管理コンピュータとを通信回線でつないだ、
請求項３記載の立体モデルが表現された透明体、の受注
システムであって、店頭には立体物の情報入力装置が備
えられ、請求項５記載の(a)〜(d)の処理が可能である。
この受注システムによれば、顧客、管理部門及び製造部
門間で、迅速かつ正確な情報の提供が可能となり、業務
の効率化を図ることができる。

【０００９】特に、店頭の受注コンピュータ又は他の任
意のコンピュータにより、発注した情報の確認、進捗状
況の確認ができることとすれば、顧客にとって、簡便
に、かつ即座に必要な情報の提示を受けることができ
る。また、店頭の受注コンピュータ又は他の任意のコン
ピュータにより、発注した情報の修正、追加ができれ
ば、顧客は、画面を見ながら、的確に修正、変更の指示
を出すことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態で
は、ガラス体の中に、近赤外ＹＡＧレーザを照射して立
体モデル（例えば人の顔）を彫刻する方法を説明する。
図１は、立体モデルの平面図である。立体モデル１を正
面、背面、右面、左面からカメラ２で撮像し、それぞれ
の投影画像３ａ〜３ｄ（以下総称するときは「投影画像
３」という）を作成する。これにより立体モデル１の形
状情報及び濃淡情報を得る。

【００１１】詳しくいえば、立体モデルを円筒体の中に
入れ、円筒体を、円柱座標で表した場合の単位領域（ボ
クセル）に分割する。カメラの投影中心を頂点とし、投
影画像中の物体像を断面形状とする錐状の領域（仮定存
在領域）を決定する。円筒体の仮定存在領域に「１」を
投票する（ボーティング処理）。このようなボーティン
グ処理をすべて方向からの投影画像に対して行う。そし
て、閾値を設けて、この閾値以上の投票数を持つ部分
を、立体モデルの立体形状とする（特開平10-124704
号公報参照）。

【００１２】さらに、前記投影画像３に表れる輝度値に
基づき、立体モデル１のテクスチュア（濃淡情報）を取
得する。これらのカメラ２、及び立体モデル１の形状情
報及び濃淡情報を得るコンピュータ（図示せず）を含め
て、映像入力装置３０ということにする。次に、直方体
であるガラス体５の所定方向（例えば、正面、背面、右
面、左面の４方向）から、集光手段（レンズ、凹面鏡な
ど）で絞ったレーザ光線を照射する。

【００１３】図２は、レーザ装置７からガラス体５にレ
ーザ光線を照射する様子を示す図である。レーザ光線
は、回転ミラー６により、単位角度ずつ振られて照射さ
れる。この単位角度を「レーザ照射間隔」という。レー
ザ光線は、前記濃淡情報により、強度変調されている。
図３は、「レーザ照射間隔」ごとの各点（以下「画素」
ということがある）における濃淡の表現方法の一例を示
す図である。１つの画素は、ここでは４つのサブ画素に
区画している。白丸はレーザスポットを示す。１画素あ
たり、暗い階調ほどレーザスポットの数を減らし、明る
い階調ほどレーザスポットの数を増やしていく。これに
より、０から４まで５段階の諧調が表現できる。

【００１４】なお、階調数は、前記例に限られない。例
えば、１画素＝１サブ画素という設定をして、レーザス
ポットの有無で、０か１かの２段階の階調を表現しても
よい。また、濃淡の表現として、前記の他にディザ処
理、誤差拡散法を施すことも可能である。図４は、濃淡
表現の具体例を描いた図である。上の段は、正面、右
面、背面、左面の投影画像３ａ〜３ｄを示し、下の段
は、レーザ光線の照射により再現された濃淡を示してい
る。明るい部分ほど、レーザスポット密度が高く、白ベ
タに映っている。

【００１５】図５は、以上に述べた濃淡表現方法を実施
する手順を説明するためのフローチャートである。ま
ず、各方向からカメラで撮像し、レーザ照射間隔ごとの
点群データを抽出して形状を決定する（ステップＳ
１）。そして、各点の輝度情報を得（ステップＳ２）、
この輝度値情報に基づいて投影画像を作成する（ステッ
プＳ３）。次に濃淡表現用の２値化処理を行う（ステッ
プＳ４）。具体的には、図３を用いて説明した処理であ
る。この２値化処理に基づいて各画像の重複個所をなく
した上でレーザ照射点群を抽出し（ステップＳ５）、レ
ーザ加工を行う（ステップＳ６）。

【００１６】レーザスポットは、不透明になって残る。
明るい部分は、レーザスポット密度が増えて、白く見え
るようになる。暗い部分は、レーザスポット密度が減
り、白い部分に比べて黒っぽく見える。したがって、も
との立体モデルの濃淡情報を忠実に再現できる。以上
で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施
は、前記の形態に限定されるものではない。例えば、濃
淡の表現方法として、図３に示した方法以外に、図６に
示すように、レーザ出力を複数段階に変えていく方法も
採用できる。レーザ出力が高ければ温度が高く、スポッ
トは大きくなり、白っぽく見える。レーザ出力が低いほ
ど温度は低く、スポットは小さく、全体として暗く見え
る。図６では、レーザ出力を段階的に変えているが、連
続的に変化させることもできる。また、レーザの照射時
間を変える方法も可能である。

【００１７】また、前記の形態では、実物の立体モデル
の投影画像を撮影して、その画像に基づいて濃淡表現を
行った。しかしこれ以外に、立体モデルのＣＧ（コンピ
ュータグラフィックス）データ（その立体モデルは想像
上作成したものでもよい）や、ＣＡＤデータ、２次元デ
ータに基づいて、濃淡画像を作成してもよい。前記の形
態では、近赤外ＹＡＧレーザを使用していたが、これ以
外の種類のレーザ光源を用いてもよく、発光ダイオード
などのノンコヒーレントな光源を用いてもよい。

【００１８】また、ガラス体の中に、立体モデルを彫刻
していたが、ガラスに代えてアクリル樹脂、メタクリル
樹脂、ポリカーボネート樹脂等、を採用してもよい。こ
の場合、最適なレーザ光線の波長、出力等は、樹脂に応
じて決定されるものとなる。図８は、立体モデルの彫刻
受注システムの概念図である。図８では、矢印付きの細
線は、データ通信回線を表し、太線は、配送経路を表し
ている。事業者は複数の店頭、管理部門（営業所）、製
造部門（工場）を有している。店頭には、立体モデルの
映像入力装置（図１参照）３０を含む受注コンピュータ
３１が備えられている。管理部門には、受付処理をする
コンピュータ３２が備えられているとともに、各種デー
タを保存するサーバ３３が備えられている。製造部門
は、立体モデルを製造する製造プロセス及び製造管理コ
ンピュータ３４が配置され、製品を検査する検査装置３
５、検査合格後製品を出荷する出荷部３６を有してい
る。

【００１９】受注コンピュータ３１と、管理部門の受付
処理コンピュータ３２及びサーバ３３とは、データ通信
回線４１で結ばれている。また、受付処理コンピュータ
３２及びサーバ３３と、製造部門の製造管理コンピュー
タ３４、検査装置３５のコンピュータとは、データ通信
回線４２で結ばれている。出荷部３６から出荷された製
品は、配送業者により、店頭又は依頼者に直接配送され
る。

【００２０】以上のシステムにおいて、顧客は、サーバ
３３のウェブ画面を開いて、受注コンピュータ３１の操
作により、立体画像を、映像入力装置３０を通して入力
するとともに、依頼する立体モデルの種類の指定を行う
ことができる。受付処理コンピュータ３２は、入力され
た受注内容をサーバ３３に登録し、その受注内容を製造
管理コンピュータ３４に送信する。製造管理コンピュー
タ３４は、受注内容に基づき製造の指示をし、製造プロ
セスを管理する。また、出来上がり予想画面を作成す
る。

【００２１】受付処理コンピュータ３２は、製造管理コ
ンピュータ３４から製造状況の報告を受け、製造進捗状
況を管理する。また必要な時に、製造管理コンピュータ
３４から出来上がり予想画面を取得する。顧客は、店頭
の受注コンピュータ３１により、発注した情報の確認、
進捗状況の確認ができる。また、顧客は、店頭の受注コ
ンピュータ３１又は家庭等に設置したコンピュータ３７
により、発注した内容の修正、追加ができる。

【００２２】図９は、家庭に設置したコンピュータ３７
により、発注した内容の修正、追加をする様子を示す図
である。コンピュータ３７の画面には、出来上がり予想
画面が映し出されてあり、顧客は、この画面の上で、修
正、背景の追加等をしている。この修正、追加内容は、
製造管理コンピュータ３４に送られ、ここにおいて、受
注内容の修正、追加がなされて、サーバ３３に変更登録
される。そして、その変更内容が製造管理コンピュータ
３４に送信され、製造プロセスの変更が行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】立体モデルの平面図である。

【図２】レーザ装置７からガラス体５にレーザ光線を照
射する様子を示す図である。

【図３】濃淡の表現方法の一例を示す図である。

【図４】濃淡表現の具体例を示す図である。

【図５】濃淡表現方法を実施する手順を説明するための
フローチャートである。

【図６】濃淡の表現方法の他の具体例を示す図である。

【図７】濃淡（明度差）のついた球状の立体モデル２１
を、従来の方法でガラス体５の中にレーザ彫刻した結果
物を示す図である。

【図８】立体モデルの彫刻受注システムの概念図であ
る。

【図９】家庭に設置したコンピュータ３７により、発注
した内容の修正、追加をする様子を示す図である。

【符号の説明】

１立体モデル２カメラ３、３ａ〜３ｄ投影画像５ガラス体６回転ミラー７レーザ装置３１受注コンピュータ３２受付処理コンピュータ３３サーバ３４製造管理コンピュータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０６Ｆ 17/60 ３１８Ｇ０６Ｆ 17/60 ３１８Ｅ (72)発明者近藤信幸大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者中川龍幸大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者中山隆文大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者野口孔明大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内Ｆターム(参考） 4G059 AA20 AC08 HB00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明体内部に、光のスポット照射により、
立体モデルの形状を表現する方法であって、立体モデルの濃淡情報を抽出し、この抽出された濃淡情
報に基づいて、透明体内部の立体モデルの形状表面に濃
淡を表現することを特徴とする透明体内部への立体モデ
ルの表現方法。
【請求項２】前記濃淡は、透明体内部の立体モデルの形
状表面において、レーザ照射間隔ごとにスポットを照射
するか否かに基づいて、表現されることを特徴とする請
求項１記載の透明体内部への立体モデルの表現方法。
【請求項３】立体モデル形状表面の点群の座標値及び輝
度値をレーザ照射間隔に応じて抽出し、方向別の２次元
投影画像を生成し、その２次元投影画像に対して、濃淡
表現可能な２値化処理を行い、各点の２値レベルに応じ
て各点にスポットを照射するか否かを決定することを特
徴とする請求項１記載の透明体内部への立体モデルの表
現方法。
【請求項４】光のスポット照射により、立体モデルの形
状が内部に表現された透明体であって、立体モデルの濃淡情報に基づいて、透明体内部の立体モ
デルの表面形状に濃淡が表現されていることを特徴とす
る、立体モデルが表現された透明体。
【請求項５】店頭に配備された受注コンピュータと、事
業者の管理部門に配備される受付処理コンピュータと、
事業者の製造部門に配備される製造管理コンピュータと
を通信回線でつないだ、請求項３記載の立体モデルが表
現された透明体、の受注システムであって、店頭には立体物の情報入力装置が備えられ、次の(a)〜
(d)の処理が可能であることを特徴とする受注システ
ム。 (a)顧客は、受注コンピュータの操作により、立体モデ
ルの画像を、情報入力装置を通して入力する。 (b)受付処理コンピュータは、入力された受注内容を登
録し、その受注内容を製造管理コンピュータに送信す
る。 (c)製造管理コンピュータは、受注内容に基づき製造の
指示をし、製造プロセスを管理する。 (d)受付処理コンピュータは、製造管理コンピュータか
ら製造プロセスの報告を受け、製造進捗状況を管理す
る。
【請求項６】顧客は、店頭の受注コンピュータ又は他の
任意のコンピュータにより、発注した情報の確認、進捗
状況の確認ができることを特徴とする請求項５記載の受
注システム。
【請求項７】顧客は、店頭の受注コンピュータ又は他の
任意のコンピュータにより、発注した情報の修正、追加
ができることを特徴とする請求項６記載の受注システ
ム。