JP2016088066A - スライスデータ作成装置、スライスデータ作成方法、プログラムおよびコンピューター読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 完全なソリッドモデルとしての条件を満たしていないポリゴンメッシュに対して修正を施す必要なしにスライスデータの生成を可能にする。【解決手段】 三次元造形物を切断した断面を表すスライスデータを生成するスライスデータ生成装置において、ポリゴンメッシュを輪切りにした際の輪郭線を示す輪郭ポリラインが得られるように、ポリゴンメッシュの位相情報を変更する変更手段と、上記変更手段によって位相情報を変更されたポリゴンメッシュから輪郭ポリラインを取得し、上記取得した輪郭ポリライン内の領域である内部を正常に塗り潰すことができるように上記輪郭ポリラインを修正する修正手段とを有し、上記修正手段によって修正された輪郭ポリラインに基づきスライスデータを生成する。【選択図】 図５

Description

本発明は、スライスデータ作成装置、スライスデータ作成方法、プログラムおよびコンピューター読み取り可能な記録媒体に関し、さらに詳細には、光を照射すると硬化する光硬化性樹脂などを用いて三次元造形物を作製するような三次元造形装置などに用いて好適なスライスデータを作成するスライスデータ作成装置、スライスデータ作成方法、プログラムおよびコンピューター読み取り可能な記録媒体に関する。

従来より、可視光または紫外光などの光の照射により硬化する性質を有する光硬化性樹脂を用いた三次元造形装置が知られている。

こうした三次元造形装置では、例えば、以下のような手法により三次元造形物を作製するようにしていた。

即ち、貯留槽に貯留された光硬化性樹脂に対して光を照射することにより、貯留槽に貯留された光硬化性樹脂に浸漬されて三次元造形物の土台となるベース部材表面に、所定の液層厚さ分だけ光硬化性樹脂を硬化して硬化層を形成する。

さらに、所定の液層厚さ分だけベース部材を移動させた後、光硬化性樹脂に対して光を照射し、先に硬化した硬化層上に新たな硬化層を形成する。

こうした硬化層上に新たな硬化層を形成するという動作を順次繰り返して、硬化層を積層することにより三次元造形物を作製するようになされている。

なお、こうした三次元造形装置としては、例えば、特開平６−２４６８３８号公報（特許文献１）に詳細な内容が開示されている。なお、特開平６−２４６８３８号公報に記載された内容は、引用によりその内容の全体が本明細書に組み込まれる。

ここで、こうした三次元造形装置において、硬化層を形成する場合には、例えば、ベクトルイメージを描きながら光硬化性樹脂にレーザー光を照射し、光硬化性樹脂を所定の液層厚さで所定の形状に硬化するようにしていた。

具体的には、三次元造形装置においては、プロジェクターから２次元画像を投影したり、あるいは、２次元のＸＹ平面上を移動させるＸＹ駆動装置またはガルバノミラーなどを用いてレーザー光を移動させることによって、光硬化樹脂を硬化させて３次元形状を形成するようにしている。

ここで、１つの硬化層を形成する場合には、例えば、硬化層の形状を表すデータに基づいて、まず、光硬化性樹脂に対して、硬化層の輪郭に沿ってレーザー光を走査して硬化層の輪郭を形成する。その後、当該輪郭内の領域でレーザー光を走査して当該領域内の光硬化性樹脂を硬化して、所定の形状の硬化層を形成するようにしていた。

なお、こうした硬化層の形状を表すデータとは、作製する対象の三次元造形物を所定の間隔で切断した断面を表す断面形状のデータであり、本明細書においては、こうした三次元造形物の断面を表す断面形状のデータを「スライスデータ」と称することとする。

上記したスライスデータは、一般には、３次元ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）システムによって作成されるデータたる、作製する対象の三次元造形物のポリゴンメッシュから生成される。

そして、スライスデータを生成するためのポリゴンメッシュは全て三角面により構成されており、このポリゴンメッシュからスライスデータを生成して三次元造形装置において造形処理を行うためには、ポリゴンメッシュが完全なソリッドモデルとしての条件を満たしている必要がある。

ここで、「ポリゴンメッシュが完全なソリッドモデルとしての条件を満たしている」とは、ポリゴンメッシュを構成する全ての三角面は互いに辺で接続しており、全ての辺にはそれぞれ三角面が２つ接続している状態を意味する。

ところで、三次元造形装置において実際に運用されているポリゴンメッシュは、上記した完全なソリッドモデルとしての条件を満たしていない場合がある。

そして、その場合には、スライスデータを生成する前に、作業者が市販されている修正用ソフトウェアなどを用いて、完全なソリッドモデルとしての条件を満たしていないポリゴンメッシュに対して修正を施し、予め完全なソリッドモデルとしての条件を満たすポリゴンメッシュを作成する必要があった。

しかしながら、作業者がポリゴンメッシュの修正用ソフトウェアで修正作業を施しても、スライスデータを生成できるようにするために必要な修正を施すことは容易ではなく、作業者は高度な修正作業を強いられるという問題点が指摘されていた。

また、市販されている修正用ソフトウェアは極めて高価であり、こうした修正用ソフトウェア自体を購入することも容易ではないという問題点も指摘されていた。

特開平６−２４６８３８号公報

本発明の様々な実施形態により、従来の技術の有する上記したような種々の問題点に鑑みてなされたものであり、完全なソリッドモデルとしての条件を満たしていないポリゴンメッシュに対して高度な修正作業を行うことなしにスライスデータの生成を可能にしたスライスデータ作成装置、スライスデータ作成方法、プログラムおよびコンピューター読み取り可能な記録媒体を提供する。

上記目的を達成するために、本発明の一態様は、
（１）ポリゴンメッシュを輪切りにした際の輪郭線を示すポリラインである輪郭ポリ ライン（連続線分）が得られるように、ポリゴンメッシュの位相情報（「ポリ ゴンメッシュの位相情報」とは、ポリゴンメッシュを構成する三角面の接続情 報である。）を変更する、
（２）上記（１）で得られた輪郭ポリラインを、当該輪郭ポリライン内の領域である 内部を正常に塗り潰すことができるように修正する、
という処理を行うようにしたものである。

ここで、上記（１）の処理は、具体的には、全ての辺にそれぞれ三角面が２つ接続するようにする処理である。

また、上記（２）の処理は、輪郭ポリラインが不正に交差している状態を削除する処理である。

これにより、本発明の様々な実施形態では、完全なソリッドモデルとしての条件を満たしていないポリゴンメッシュに対して高度な修正作業を行うことなしに、スライスデータを生成することができるようになる。

したがって、本発明の様々な実施形態によれば、作業者にポリゴンメッシュの高度な修正作業を強いる必要がなく、さらには、高価な修正用ソフトウェアを購入する必要もない。

即ち、本発明の一態様によるスライスデータ作成装置は、三次元造形物を切断した断面を表すスライスデータを生成するスライスデータ生成装置において、ポリゴンメッシュを輪切りにした際の輪郭線を示す輪郭ポリラインが得られるように、ポリゴンメッシュの位相情報を変更する変更手段と、上記変更手段によって位相情報を変更されたポリゴンメッシュから輪郭ポリラインを取得し、上記取得した輪郭ポリライン内の領域である内部を正常に塗り潰すことができるように上記輪郭ポリラインを修正する修正手段とを有し、上記修正手段によって修正された輪郭ポリラインに基づきスライスデータを生成するようにしたものである。

また、本発明の一態様によるスライスデータ作成方法は、三次元造形物を切断した断面を表すスライスデータを生成するスライスデータ生成方法において、ポリゴンメッシュを輪切りにした際の輪郭線を示す輪郭ポリラインが得られるように、ポリゴンメッシュの位相情報を変更し、上記変更によって位相情報を変更されたポリゴンメッシュから輪郭ポリラインを取得し、上記取得した輪郭ポリライン内の領域である内部を正常に塗り潰すことができるように上記輪郭ポリラインを修正し、上記修正された輪郭ポリラインに基づきスライスデータを生成するようにしたものである。

また、本発明の一態様によるプログラムは、上記したスライスデータ生成装置としてコンピューターを機能させるためのプログラムである。

また、本発明の一態様によるプログラムは、上記したスライスデータ生成方法をコンピューターに実行させるためのプログラムである。

また、本発明の一態様によるコンピューター読み取り可能な記録媒体は、上記したプログラムを記録したコンピューター読み取り可能な記録媒体である。

本発明の一態様に係るスライスデータ生成装置は、三次元造形物を切断した断面を表すスライスデータを生成するスライスデータ生成装置であって、ポリゴンメッシュを輪切りにした際の輪郭線を示す輪郭ポリラインが得られるように、ポリゴンメッシュの位相情報を変更する変更手段と、前記変更手段によって位相情報を変更されたポリゴンメッシュから輪郭ポリラインを取得し、前記取得した輪郭ポリライン内の領域である内部を正常に塗り潰すことができるように前記輪郭ポリラインを修正する修正手段と、前記修正手段により修正された前記輪郭ポリラインとスライスデータを構成する複数の第１ピクセルの各々との位置関係に基づいて各第１ピクセルに対して輝度値を設定する設定手段と、を具備する。
本発明の一態様に係る三次元造形装置は、スライスデータ生成装置により生成されたスライスデータを入力する入力手段と、複数の第２ピクセルの各々に対応するように設けられ、前記光源により発せられた光を反射させて前記光硬化性材料に導く第１の位置と前記光源により発生された光を前記光硬化性材料に導かない第２の位置との間において回動自在に支持された複数の反射手段と、各第２ピクセルに対して、前記複数の第１ピクセルのうち対応する２つ以上の第１ピクセルに対して設定された輝度値を用いた補間処理により、輝度値を設定する設定手段と、前記複数の反射手段の各々の回動を、該反射手段に対応する第２ピクセルに対して設定された輝度値に基づいて制御する制御手段と、を具備する。

本発明の様々な実施形態によれば、以上説明したように構成されているので、完全なソリッドモデルとしての条件を満たしていないポリゴンメッシュに対して高度な修正作業を行うことなしに、スライスデータを生成することができるようになるという優れた効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態の一例によるスライスデータ作成装置のハードウェア構成を表すブロック構成説明図である。 図２は、本発明の実施の形態の一例によるスライスデータ作成装置の機能的構成を表すブロック構成説明図である。 図３は、本発明の一実施形態によるスライスデータの生成から光造形までの処理の流れを概念的に例示する説明図である。 図４は、ポリゴンメッシュの境界表現を説明するための説明図である。 図５（ａ）（ｂ）は、ノンマニフォールドの修正の処理を説明するための説明図である。 図６（ａ）（ｂ）は、ポリゴンメッシュの切断線分の接続の方法を説明するための説明図である。 図７は、ポリラインが交差する場合のスキャンコンバージョン処理による塗り潰し結果を示す説明図である。 図８（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、ポリラインの合成の処理を説明するための説明図である。 図９（ａ）（ｂ）（ｃ）は、ワールド座標系と画像座標系との関係を示す説明図である。 図１０は、リエントラント型多角形クリッピング（パイプラインクリッピング）の処理を示す説明図である。 図１１は、スキャンコンバージョンによるポリラインの塗り潰しの処理を示す説明図である。 図１２は、アプリケーションソフトウェアの構造を示す説明図である。 図１３は、ポリゴンメッシュ生成部における処理を示すフローチャートである。 図１４は、輪郭抽出部における処理を示すフローチャートである。 図１５は、本発明の一実施形態に係るスライスデータ作成装置において一部が輪郭ポリラインの内部又は外部に含まれるピクセルに対する輝度値を決定する方法の一例を模式的に示す図である。 図１６（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は、本発明の一実施形態に係るスライスデータ作成装置及び３次元造形装置において行われる処理を示す模式図である。 図１７は、本発明の一実施形態に係るスライスデータ作成装置において用いられる光量設計値（光量測定値）テーブルの一例を示す模式図である。 図１８は、本発明の一実施形態に係る三次元造形装置の構成の一例を示す模式図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の様々な実施形態によるスライスデータ作成装置、スライスデータ作成方法、プログラムおよびコンピューター読み取り可能な記録媒体の実施の形態の一例を詳細に説明することとする。

図１には、本発明の実施の形態の一例によるスライスデータ作成装置のハードウェア構成を表すブロック構成説明図が示されている。

即ち、本発明の一実施形態によるスライスデータ作成装置１０は、公知のパーソナルコンピューターや汎用のコンピューターなどで実現されており、その動作を中央処理装置（ＣＰＵ）１２を用いて制御するように構成されている。

そして、このＣＰＵ１２には、バス１４を介して、ＣＰＵ１２の制御のためのプログラムや各種のデータなどを記憶するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）やＣＰＵ１２のためのワーキングエリアとして用いられる記憶領域などを備えたランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などから構成される記憶装置１６と、ＣＰＵ１２の制御に基づいて各種の表示を行うＣＲＴや液晶パネルなどの画面を備えた表示装置１８と、表示装置１８の表示画面上における任意の位置を指定する入力装置たるマウスなどのポインティングデバイス２０と、任意の文字を入力するための入力装置たるキーボードなどの文字入力デバイス２２と、外部に接続される各種機器の入出力インターフェース回路（Ｉ／Ｏ）２４とが接続されている。

また、このスライスデータ作成装置１０においては、ハードディスクなどの外部記憶装置２６がＩ／Ｏ２４を介して接続されている。

さらに、スライスデータ作成装置１０においては、コンパクトディスク（ＣＤ）やデジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）などのようなコンピューター読み取り可能な記録媒体（以下、単に「記録媒体」と適宜に称する。）２８へＣＰＵ１２の制御に基づき作成された各種データを書き込んで記憶させたり、記憶媒体２８に記憶された各種データを記憶装置１６へ書き込むためのリードライト装置３０がＩ／Ｏ２４を介して接続されている。

さらにまた、スライスデータ作成装置１０においては、このスライスデータ作成装置１０により作成されたスライスデータを用いて三次元造形物を作製する三次元造形装置１００がＩ／Ｏ２４を介して接続されている。

なお、この三次元造形装置１００としては、従来より公知の三次元造形装置を用いることができるので、その詳細な説明は省略することとする。

また、以下の説明においては、スライスデータ作成装置１０の理解を容易にするために、記憶装置１６にスライスデータ作成装置１０によるスライスデータの作成の処理を実行するためのプログラムや当該スライスデータの作成の処理に用いる各種データが予め記憶されているものとする。

なお、スライスデータ作成装置１０によるスライスデータの作成の処理を実行するためのプログラムや当該スライスデータの作成の処理に用いる各種データは、通信により外部からスライスデータ作成装置１０の記憶装置１６のランダムアクセスメモリへ読み込むようにしてもよい。

次に、図２を参照しながら、本発明の実施の形態の一例による三次元造形用スライスデータ作成装置１０について、詳細に説明することとする。

この図２には、本発明の実施の形態の一例によるスライスデータ作成装置１０の機能的構成を表すブロック構成説明図が示されている。

このスライスデータ作成装置１０は、ＳＴＬ（Ｓｔｅｒｅｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）ファイルからポリゴンメッシュのデータを読み込み、三次元造形装置１００による光造形で使用するスライスデータを生成するものである。

なお、一般に、三次元造形装置における光造形の手法としては、ラスター方式とベクター方式とが知られている。

ここで、ラスター方式においては２次元画像を投影するプロジェクター装置が用いられ、また、ベクター方式にはレーザーポインターをＸＹ方向に走査する装置やガルバノミラーでレーザー光を高速に走査する装置が用いられている。

このスライスデータ作成装置１０で生成されるスライスデータは、上記したいずれの方式を採用する三次元造形装置における三次元光造形においても利用することができるものである。

具体的には、スライスデータ作成装置１０においては、作製する対象の三次元造形物たる三次元モデルの下端から上端までを細かな間隔で輪切りにした複数の輪郭形状を得て、次に、それらの内部を塗りつぶしたビットマップ画像を得る処理が行われることになる。

なお、図３には、上記したスライスデータの生成から光造形までの処理の流れを概念的に例示する説明図が示されている。

スライスデータ作成装置１０は、ラピッドプロトタイピングに用いられるＳＴＬファイルからポリゴンメッシュを読み込んで、本発明の一実施形態によるノンマニフォールドの修正の処理などを施したポリゴンメッシュを生成するポリゴンメッシュ生成部４２と、ポリゴンメッシュ生成部４２で生成したポリゴンメッシュをスライスして輪郭形状を取得する輪郭抽出部４４と、輪郭抽出部４４にて抽出された輪郭形状の内部をビットマップで塗りつぶす塗り潰しデータ生成部４６とを有して構成されており、最終的に塗り潰しデータ生成部４６で生成されたデータが三次元造形装置１００の光造形で用いられるスライスデータとして、三次元造形装置１００へ出力される。

以下、ポリゴンメッシュ生成部４２、輪郭抽出部４４ならびに塗り潰しデータ生成部４６において行われる処理の詳細について説明する。

（１）ポリゴンメッシュ生成部４２における処理
ポリゴンメッシュ生成部４２においては、ＳＴＬファイルからポリゴンメッシュの情報を読み込み、読み込んだポリゴンメッシュに対してスライスデータを生成するために必要な調整を行うものであり、以下に図１３に示すフローチャートを参照しながらその技術内容を詳細に説明する。

なお、以下の説明の理解を容易にするために、まず、スライスデータを生成するために必要な内部表現方法として、ポリゴンメッシュの境界表現について説明する。

即ち、スライスデータ作成装置１０においては、ポリゴンメッシュの情報を図４に示す公知の境界表現で管理するようにしている。

即ち、頂点（Ｖ_ｉ）は３次元座標値（幾何）を持ち、稜線（Ｅ_ｉ）は両端の頂点の情報（位相）を持つ。

また、面（Ｆ_ｉ）は、面を囲む３本の稜線の情報（位相）を持つ。なお、面の稜線データの持つ順序は、面の法線ベクトルの進行方向の右回りになるようにする。

（１−１）ＳＴＬファイルのロード（読み込み）・・・ステップＳ１３０２
ポリゴンメッシュ生成部４２においては、まず、ＳＴＬファイルをロードしてポリゴンメッシュの情報を読み込む。

ここで、ＳＴＬファイルフォーマット仕様は公知の技術であるので、その詳細な説明は省略するが、ＳＴＬファイルフォーマット仕様に従って、上記において説明したポリゴンメッシュの境界表現となるように、頂点と面とのデータを作成するとともに、各面についてそれを構成する３本の稜線のデータも作成する。

なお、上記した頂点、面および稜線のデータの作成処理については公知の技術であるので、その詳細な説明は省略する。

（１−２）重複頂点と重複稜線の統合・・・ステップＳ１３０４
上記（１−１）、即ち、ステップＳ１３０２で作成したデータの状態では、隣り合う面と座標値が同じ頂点が重複して存在しているため、それらを１つに統合する処理を行う。それに伴い、各稜線の頂点の情報を更新する。その結果、隣り合う面の境界の稜線も同じ頂点の構成となり重複するので、それらも統合して面と稜線間の位相情報も更新する。

なお、上記した重複頂点と重複稜線の統合の処理については公知の技術であるので、その詳細な説明は省略する。

（１−３）ノンマニフォールドの修正・・・ステップＳ１３０６
ソリッドモデルで扱われるポリゴンメッシュは二多様体であり、１つの稜線に三角面は必ず２つ接続するが、稀に頂点の座標値が非常に接近している場合などは４つ以上接続してしまう場合がある。

そのような立体は非多様体（ノンマニフォールド）と呼ばれるが、上記（１−２）、即ち、ステップＳ１３０４の処理で説明した重複頂点と重複稜線の統合の処理を単純に行うと、そのような状態になることがある。

図５（ａ）には、２つの四面体が接近して、本来は別の稜線が１つに重なっている例が示されている。

この場合には、輪郭抽出部４４の処理に関して後述する輪郭ポリラインの取得が正常に行われないことになる。

即ち、スライス平面と各稜線との交差点を面の接続情報に従ってつなぐ際に、接続進行方向がこの稜線で複数に分岐することになり、ポリラインの取得結果が不定になるためである。つまり、全ての交点を辿れずに、終了してしまう場合がある。

そこで、図５（ｂ）に示すように、面が４つ以上接続している稜線Ｅがあれば、その複製Ｅ’を作り、それぞれの稜線に面が２つ接続するように位相情報を変更する。

その２つの面のペアの選び方は、その稜線に接続する１つの面を選んだとき、その面の裏側にあるもっとも近いものを採用する。

そうすることで、例えば、図５（ａ）（ｂ）に示す例では、本来の１つの三角柱を構成する面が選ばれ、その面と接続する位相情報が再構築される。

ここで、裏側にあるもっとも近いペアの面を選ぶ方法は、以下に説明する通りである。なお、「ｎ」は稜線に接続している「面の数−１」を示す。したがって、図５（ａ）（ｂ）に示す例では、「ｎ＝３」となる。

（Ｉ）稜線に接続する各面Ｆ_０〜Ｆ_ｎについて、それぞれ稜線に属さない頂点Ｐ０〜Ｐｎを選ぶ。

（ＩＩ）頂点Ｐ_０〜Ｐ_ｎから稜線へ下ろした垂線の足Ｐ’_０〜Ｐ’_ｎを求める。

（ＩＩＩ）

の単位ベクトル

と、面の法線

の逆方向ベクトルとの外積

を求める。

（ＩＶ）

から

の右回りに、

の中から最も近い角度にあるベクトルを選ぶ。

ここで、その角度は次のように求められる数値の大きさで評価できる。

ｄｏｔ_ｉは、

と

の内積である。

と

の外積が

と同じ向きならば１−ｄｏｔ_ｉを求め、そうでなければ３＋ｄｏｔ_ｉを求める。

このように得られた値は、０以上４未満の範囲をとり、０度以上３６０度未満の角度に比例する、

の右回りを正として

から

への角度の大きさを示す。

例えば、図５に示す例の場合では、

がもっとも近いベクトルに選ばれ、その結果、面Ｆ_０のペアは面Ｆ_１に選ばれる。選ばれた２つの面についての位相情報を稜線Ｅの複製Ｅ’に移動する。

図５（ｂ）では稜線が切り離されるイメージを表現するため離して描かれているが、実際には稜線の頂点の座標は移動しない。即ち、頂点の要素は共通のまま、稜線の要素を複製することになる。

そして、面が６つ、８つと接続している場合は、上記した稜線の分離操作を残りの接続面数が２つになるまで繰り返す。

なお，以上の結果では、頂点の要素はそのままで稜線だけが複製されることになり、このような位相情報はソリッドモデルとしては正しいとはいえない。

しかしながら、ここではスライス面と稜線との交点算出とそれらの接続情報を得ることが目的であるので、この情報を用いることにする。

（２）輪郭抽出部４４における処理
輪郭抽出部４４においては、ポリゴンメッシュ生成部４２の処理による境界表現により生成されたポリゴンメッシュを任意のＺ座標の平面で切断し、そのときの輪郭形状（輪郭ポリライン）を得る処理を行う。

さらに、輪郭抽出部４４においては、ポリラインの内部を適切に塗りつぶすことができるように交差部分などを削除し、最後に出力データの座標系にマッピングする処理を行う。

以下に、図１４に示すフローチャートを参照しながら、その技術内容について詳細に説明する。

（２−１）輪郭ポリラインの生成・・・ステップＳ１４０２
（２−１−１）稜線と平面との交差点
ポリゴンメッシュの各稜線と、スライス面（法線ベクトルがＺ軸に平行な平面）との交差点の座標を求める。その結果は、各稜線と関連付けて保持する。

（２−１−２）交差点を繋いで輪郭ポリラインを生成
輪郭ポリラインの進行方向は、ポリゴンメッシュをＺ軸上方から下方に見て右回りに囲むようにする。交差座標が関連付けられている稜線に着目し、その稜線に接続する面の他方の稜線にも交差座標が関連付けられている場合、それら２点の交差点を繋いで１つの切断線分を得る。そのときの交差点を繋ぐ方向は次のように決定する。

・両稜線のＺ上方の端点が同じ座標の場合（図６（ａ）を参照する。）

終点側の稜線の下向きのベクトル

から始点側の稜線の下向きのベクトル

へ回転する方向が、面の法線ベクトル

と同じ向きになるように、始点終点を選ぶ。

・両稜線のＺ下方の端点が同じ座標の場合（図６（ｂ）を参照する。）
始点側の稜線の上向きのベクトル

から終点側の綾線の上向きのベクトル

へ回転する方向が、面の法線ベクトル

と同じ向きになるように、始点終点を選ぶ。

これらの処理を、追跡を開始した交点に戻るまで繰り返す。

（２−２）ポリラインの合成・・・ステップＳ１４０４
次に、上記の処理により得られた切断面のポリラインを塗り潰す準備をする。

ここで、ラピッドプロトタイピングで用いられるソリッドモデルのポリゴンメッシュは、位相情報に矛盾がないことが理想である。

そのようなモデルを平面で切断した場合の輪郭は完全に閉じた交差のない１つのポリラインになり、その内部を塗り潰すことは公知のスキャンコンバージョン処理などにより容易にできる。

しかしながら，実際にＣＡＤシステムなどで運用されるＳＴＬデータでは、微細なポリゴンが密集し座標値が非常に接近している箇所などがあり、ポリラインが自己交差することがある。

また、複数の形状が互いに潜り込んで配置されている場合なども多く、その場合は複数のポリラインが交差することになる。

このような状況で単純なスキャンコンバージョン処理により塗り潰しを行うと、順に線分と交差する度にポリラインの内外を判定するため、本来のモデルの内部を正しく塗り潰すことはできない（図７を参照する。）。

そこで、本発明の一実施形態による「（２−２）ポリラインの合成」、即ち、ステップＳ１４０４の処理では、そのような交差点で別のポリラインに分割して内部に残る線分を削除し、モデルの外形の輪郭のみを辿るポリラインに合成する。

（２−２−１）自己交差の解消（図８（ａ）を参照する。）
まず、１つのポリラインについて、以下の分割合成処理を行う。複数ある場合は、それぞれについて行う。

（Ｉ）自己交差点でポリラインを分割
各ポリラインについて、そのポリラインが交差する点である自己交差点で、複数のポリラインに分割（Ｓｅｐａｒａｔｅ）する。分割されたポリラインは、端点が開いた状態になる。

（ＩＩ）裏返し・重複部分の判定と削除
ポリラインのある一つの線分に着目し、次の処理を繰り返す。

（ｉ）線分の中点の座標を通るＸまたはＹ方向のスキャンラインを引き、それと交差するすべての線分について交差点の座標を求める。

（ｉｉ）スキャンライン上の交差点を座標値の昇順でソートする。

（ｉｉｉ）各交差点での内外判定値を設定する。スキャンラインの方向ベクトルと、交差点の属する線分の方向ベクトルとの外積を求める。そのＺ成分がプラス（図８で紙面の裏側から表側方向）の場合は「ＯＮ」、マイナス（図８で紙面の表側から裏側方向）の場合は「ＯＦＦ」を設定する。

（ｉｖ）交差点の座標値が小さい方から塗り潰しステータスを設定する。最初のステータス値を「０」とする。交差点の内外判定値が「ＯＮ」ならば「１」を加え、「ＯＦＦ」ならば「１」を引く。

（ｖ）着目線分が属する交差点の内外判定が「ＯＦＦ」でステータス値が「−１以下」の場合、または内外判定が「ＯＮ」でステータス値が「０以下」の場合は、その線分が属するポリラインは裏返しになっており、本来モデルを囲む輪郭線ではないので、これを削除（Ｄｅｌｅｔｅ）する。

また、内外判定が「ＯＦＦ」でステータス値が「１以上」の場合、または内外判定が「ＯＮ」でステータス値が「２以上」の場合は、その線分が属するポリラインは重複分であるので、これを削除する。

これらをまとめると、結局削除すべきポリラインは次のように判定できる。

内外判定＝ＯＦＦ，ステータス＝０以外、または、
内外判定＝ＯＮ，ステータス＝１以外

（２−２−２）他のポリラインとの交差の解消（図８（ｂ）を参照する。）
個々の閉じたポリラインについて自己交差を解消した後、他のポリライン同士との交差を解消する。

この場合、自己交差の場合のように裏返しになる部分は発生しないが、重複する部分はありうる。

これも自己交差の場合と同様に、スキャンラインによる判定を行うことができる。

（２−２−３）合成（図８（ｃ）を参照する。）
全ての線分について判定と削除処理が終わったならば、残った開ポリラインをつないで閉じたポリラインを形成する。

（２−３）出力座標系へマッピング・・・ステップＳ１４０６
次に，上記した（２−２−３）の処理により合成された輪郭ポリラインを出力するビットマップ出力用画像座標系に当てはめる。

（２−３−１）ワールド座標値を出力画像座標系の値へ変換
ワールド座標値を（Ｘ_ｗ，Ｙ_ｗ）、ワールド→画像座標スケーリング係数を（ｓ_ｘ，ｓ_ｙ）、画像座標原点の平行移動量を（ｔ_ｘ，ｔ_ｙ）とおくと、画像座標値を（ｕ，ｖ）は次式で求められる。

図９（ｂ）（ｃ）に示すように、画像座標系にはビットマップ用とベクトル用との２種類ある（なお、図９（ａ）は、ワールド座標系を示している。）。それぞれに変換行列Ｈを求めておく。

ここで、ワールド座標系の幅、高さをそれぞれＷ，Ｈ［ｍｍ］、ビットマップ用画像座標系の幅、高さをそれぞれｗ_ｂｍｐ，ｈ_ｂｍｐとおくと、変換行列Ｈの各パラメータは以下のとおりとなる。

なお、ｗ_ｂｍｐ，ｈ_ｂｍｐにはプロジェクターの画像サイズを用いる。

（２−３−２）座標値のレンズ歪補正
プロジェクターを使用して造形する場合は、調査済みの歪み係数を用いて画像座標の変更を行う。また、その画像座標から、対応するワールド座標値を計算する。

本来の画像座標（ｕ，ｖ）と、レンズの放射方向への歪曲後の画像座標（ｕ_ｄ，ｖ_ｄ）の関係は次式で表される。

ここで、（ｕ_０，ｖ_０）は放射歪の中心座標、ｒ^２＝ｘ^２＋ｙ^２，ｘ，ｙは正規化画像座標値、ｋ_１，ｋ_２は予め求めておくべき放射方向歪み係数である。

本発明の一実施形態においては、レンズにより歪む座標値を逆に補正することで投影後の座標が本来の値になるようにしたいので、上記した式（２）の逆変換を行う。これには、ニュートン法による３次方程式の解法を用いる。

（２−３−３）画像座標系範囲でクリッピング
三次元モデルの輪郭ポリライン全域が出力画像座標系に収まらない場合は、その境界線でクリップする。図１０には公知のリエントラント型多角形クリッピング（パイプラインクリッピング）の処理を示す説明図が示されているが、この図１０に示すように、画像座標範囲の上辺、下辺、左辺、右辺それぞれ順にポリラインをクリップしていく。ただしそれらの順序は問わないものとする。

（３）塗り潰しデータの生成部４６（輝度設定部４６）における処理
塗り潰しデータ生成４６（輝度設定部４６）においては、上記した処理で得られた輪郭ポリラインの内部を塗り潰すビットマップデータを生成する。

即ち、輪郭ポリラインで囲まれた領域の内部を、公知のスキャンコンバージョンに基づく処理により塗りつぶすビットマップデータを生成するものであるが、以下にその技術内容について詳細に説明する。

（３−１）ピクセルデータベースの作成
図１１にはスキャンコンバージョンによるポリラインの塗り潰しの処理を示す説明図が示されているが、図１１において、１つの正方形のマスがビットマップ画像の１つのピクセルを表すものとする。

これらピクセルの角が、ポリラインで囲まれた領域内部にあるかそうでないかのデータを設定する。

ピクセルの各エッジに、ポリラインとの交差座標を計算し設定する。そして、ピクセルエッジに沿った横方向／縦方向のスキャンラインを座標値の小さい方から大きい方向へ辿り、交差座標を通る毎にそこに「ＯＮ」／「ＯＦＦ」のステータスを交互に設定する。

「ＯＮ」から「ＯＦＦ」の間にあるピクセルの角は、多角形の内部であるので「ＩＮ」（図１１中の白抜きの丸）を，そうでないピクセルの角はポリラインの外部なので「ＯＵＴ」のステータスを設定する．

（３−２）ビットマップの各ピクセルに輝度値を設定
ビットマップの各ピクセルに輝度値の設定については、ＩＮ／ＯＵＴステータスによって、８ｂｉｔグレースケールビットマップの各ピクセルの値を、例えば、次に示す第１の手法〜第３の手法を用いて設定することができる。

（第１の手法：２値化処理を用いた手法）
第１の手法では、４つの角のすべてが「ＩＮ」であるピクセルには、第１の輝度値（例えば２５５）が設定される。また、４つの角のすべてが「ＯＵＴ」であるピクセルには、第２の輝度値（例えば０）が設定される。これら以外のピクセル、すなわち、４つの角のうちのいずれかの角が「ＩＮ」及び「ＯＵＴ」の両方であるピクセルには、第１の輝度値（例えば２５５）が設定される。
この手法を用いた場合には、全体が輪郭ポリラインの内部に存在するピクセルには、第１の輝度値（例えば２５５）が設定され、全体が輪郭ポリラインの外部に存在するピクセルには、第２の輝度値（例えば０）が設定される。さらに、一部が輪郭ポリラインの内部又は外部に存在するピクセルには、第１の輝度値（例えば２５５）が設定される。
なお、第１の輝度値としては、１つの値（例えば２５５）ではなく、ある範囲を有する値（例えば２５０〜２５５）の中から選択された値を用いてもよい。同様に、第２の輝度値としては、１つの値（例えば０）ではなく、ある範囲を有する値（例えば０〜５）の中から選択された値を用いてもよい。これは、後述する第２の手法及び第３の手法にも同様に適用可能である。

（第２の手法：２値化処理を用いた手法）
第２の手法は、４つの角のうちのいずれかの角が「ＩＮ」及び「ＯＵＴ」の両方であるピクセルに第２の輝度値（例えば０）が設定される点のみにおいて、第１の手法と相違する。
この手法を用いた場合には、第１の手法を用いた場合と同様に、全体が輪郭ポリラインの内部に存在するピクセルには、第１の輝度値（例えば２５５）が設定され、全体が輪郭ポリラインの外部に存在するピクセルには、第２の輝度値（例えば０）が設定される。ところが、第２の手法を用いた場合には、第１の手法を用いた場合とは異なり、一部が輪郭ポリラインの内部又は外部に存在するピクセルには、第２の輝度値（例えば０）が設定される。
この第２の手法を用いた場合には（第１の手法を用いた場合にも同様に）、後述する第３の手法に比べて、実行すべき処理がより簡単となるので、処理速度を向上させることができる。

（第３の手法：アンチエイリアシング処理を用いた手法）
第３の手法は、４つの角のうちのいずれかの角が「ＩＮ」及び「ＯＵＴ」の両方であるピクセル、すなわち、一部が輪郭ポリラインの内部又は外部に存在するピクセルに、このピクセルにおける輪郭ポリラインの内部に含まれる領域の大きさに基づいた輝度値が設定される点において、第１の手法及び第２の手法と相違する。
かかるピクセルに対しては、例えば次の処理が行われる。図１５は、本発明の一実施形態に係るスライスデータ作成装置において一部が輪郭ポリラインの内部又は外部に含まれるピクセルに対する輝度値を決定する方法の一例を模式的に示す図である。
（１）そのピクセルを１６×１６＝２５６個に細分化した細分化ピクセル群に分割する。
（２）この１６×１６のグリッドを１つの画像とみなし、スキャンコンバージョンにより内外判定を行う。すなわち、各細分化ピクセル（各グリッド）の４つの角（グリッド点）の各々が輪郭ポリラインＰの内部（「ＩＮ」）及び外部（「ＯＵＴ」）のいずれに存在するかを、スキャンコンバージョンにより判定する。
（３）「ＩＮ」と判定されたグリッド点を有する（図１５のグレー領域内にある）細分化ピクセルの総数ｎを計算する。ｍｉｎ（ｎ，２５５）をそのピクセルの輝度値とする。
この手法を用いた場合には、第１の手法及び第２の手法を用いた場合と同様に、全体が輪郭ポリラインの内部に存在するピクセルには、第１の輝度値（例えば２５５）が設定され、全体が輪郭ポリラインの外部に存在するピクセルには、第２の輝度値（例えば０）が設定される。ところが、第３の手法を用いた場合には、第１の手法及び第２の手法を用いた場合とは異なり、一部が輪郭ポリラインの内部又は外部に存在するピクセルには、このピクセルにおける輪郭ポリラインの内部に含まれる領域の大きさに基づいた輝度値が設定される。例えば、図１６（ａ）において、一部が輪郭ポリラインＰの内部又は外部に存在する３つのピクセル３０１、３０２、３０３には、第１の輝度値及び第２の輝度値ではなく、それぞれ、「１２８」、「１２８」及び「２２４」という輝度値が設定されている。
この第３の手法を用いた場合には、図形の輪郭部分が滑らかに表現されたアンチエイリアシング画像が得られる。なお、上記第１の手法又は上記第２の手法を用いた場合には、図形の輪郭部分にジャギーが存在する画像が得られる。
なお、上述したアンチエイリアシング処理は、一部が輪郭ポリラインの内部又は外部に存在するピクセルのすべてに対して実行可能なものであるが、これに代えて、このようなピクセルのすべてに対してではなく任意の一部のピクセルに対してのみ実行されるものとしてもよい。

（３−３）ビットマップの各ピクセルに設定された輝度値の変更（再設定）
三次元造形装置のプロジェクタの光源から投影される光の強度は、必ずしも光硬化性材料における投影面（液面）全域にわたって一様である訳ではなく、一般的には投影面の中心から周辺に近づくほど暗くなる傾向がある。よって、投影面において一様な強度の光が投影されるようにするためには、投影面のうち明るい部分に対応するピクセルに対する輝度値を予め低く設定しておくことが好ましい。
そこで、本発明の様々な実施形態では、スライスデータ生成装置１０は、上述したアンチエイリアシング処理が施されたビットマップ画像（上記第３の手法により輝度が設定された画像）に対して以下に示すようなシェーディング補正を行う。なお、ここで説明するシェーディング補正は、上記第１の手法及び上記第２の手法のいずれかにより輝度が設定された画像に対しても実行可能なものである。

スライスデータ生成装置１０は、まず、例えば図１７に示すような光量測定値テーブルを（ソフトウェアにおいて）保持している。この光量測定値テーブルは、図１７に示すように、例えば１３６６×７６８ピクセルの入力画像を１４×８個のブロック領域に分割し、各ブロック領域に対して割り当てられた光量測定値（単位は％）を記憶するものである。各ブロック領域に割り当てられた光量測定値は、その値が大きい（小さい）程、そのブロック領域が明るい（暗い）領域であることを示す。
なお、このようなこの光量測定値テーブルは、例えば、プロジェクタの出力端にパワーメータを設置した上で、プロジェクタが１４×８個のブロック領域の画像を順次投影したときに、パワーメータが各ブロック領域の光量を測定することによって、得られたものとすることができる。
別の実施形態では、光量測定値テーブルに代えて、これと等価な光量設計値テーブルを用いることができる。この光量設計値テーブルは、プロジェクタの製造者により提供されたものであって、プロジェクタに入力される入力画像における各ブロック領域に対して割り当てられた光量設計値を記憶するものである。

各ブロック領域に割り当てられた光量測定値（光量設計値）とは逆の光量分布の値（光量補正値）を、プロジェクタに入力される入力画像における対応するピクセルに対して掛け合わせることによって、光硬化性材料における投影面での光量分布が均一になる。
よって、スライスデータ生成装置１０は、各ブロック領域の光量補正値をそのブロック領域に割り当てられた光量測定値（光量設計値）から次の式を用いて算出する。
光量補正値（％）＝１００％−（光量測定値−光量測定値の最小値）―――（式Ａ）
このような光量補正値を用いると、光量測定値（光量設計値）が最も小さい（最も暗い）ブロック領域に含まれるピクセルの光量（輝度値）は、最大の割合（１００％）が掛け合わされることにより変化しない一方、光量測定値（光量設計値）が大きい（明るい）ブロック領域に含まれるピクセルの光量（輝度値）は、その光量測定値（光量設計値）に反比例した割合が掛け合わされることにより、その光量測定値（光量設計値）に応じて小さく（暗く）補正されることになる。

図１６に示した例を用いて具体的に説明すると、図１６（ａ）に例示された４×４＝１６個のアンチエイリアシング処理後のビットマップ画像における各ピクセルに対して、上記光量測定値（光量設計値）テーブルから、図１６（ｂ）に例示された光量測定値（光量設計値）が読み取られる。これらの光量測定値（光量設計値）から図１６（ｃ）に示された光量補正値が上記式Ａを用いて算出される。図１６（ａ）に示されたビットマップ画像における各ピクセルに設定された輝度値に対して、図１６（ｃ）に示された光量補正値のうちの対応する補正値を掛け合わせることにより、図１６（ｄ）に示されたシェーディング補正後のビットマップデータ（ビットマップ画像）が得られる。なお、上述したシェーディング補正は、ビットマップ画像におけるすべてのピクセルに対して実行可能なものであるが、これに代えて、ビットマップ画像における任意のピクセルのみに対して実行されるものとしてもよい。
また、本実施形態では、ビットマップ画像における各ピクセルに設定された輝度値に対して、単に、対応する光量補正値を掛け合わせる例について説明した。しかし、別の実施形態では、光量補正値をそのまま用いるのではなく、運用する装置の都合等に合わせて（例えば、プロジェクタの光量と入力画像の輝度値との実測された関係に基づいて）、光量補正値に対して、更に、係数を掛け合わたり、関数を適用することができる。すなわち、光量補正値を用いた別式を導出し、ビットマップ画像における各ピクセルに設定された輝度値に対して、かかる別式により算出された値を掛け合わせることができる。

そして、スライスデータ生成装置１０は、塗り潰しデータの生成部４６における処理で生成されたデータ（ビットマップデータ）を光造形用のスライスデータとして三次元造形装置１００へ出力する。なお、スライスデータ生成装置１０は、上記第１の手法〜上記第３の手法のいずれかにより輝度が設定されたビットマップデータをスライスデータとして三次元造形装置１００に出力してもよいし、さらに、これに加えて、上述したシェーディング補正が施されたビットマップデータをスライスデータとして三次元造形装置１００に出力してもよい。

三次元造形装置１００としては、例えば、特許公報第４０４９６５４号に開示されたものを利用することができる。なお、特許公報第４０４９６５４号に記載された内容は、引用によりその内容の全体が本明細書に組み込まれる。
図１８は、本発明の一実施形態に係る三次元造形装置１００の構成の一例を示す模式図である。図１８に示すように、三次元造形装置１００は、主に、スライスデータ生成装置１０からスライスデータを入力する入力部５００と、入力したスライスデータを用いて輝度値の設定を行う設定部５０５と、デジタルミラー素子５１０と、光を照射する光源５２０と、光源５２０からの光を平行光にしてデジタルミラー素子５１０に照射するレンズ５３０と、デジタルミラー素子５１０により反射された光を収束させるレンズ５４０と、光硬化性材料５５４を収容する容器５５０と、を含む。

設定部５０５は、入力したスライスデータを用いて、三次元造形装置１００（プロジェクタ）により取り扱われるデジタル画像を構成する各ピクセルに対して輝度値を設定するものである。
スライスデータ作成装置１０により作成されるビットマップ画像を構成する各ピクセルと、三次元造形装置１００（プロジェクタ）により取り扱われるデジタル画像を構成する各ピクセルとは、図１６（ｄ）と図１６（ｅ）との比較から明らかであるように、相互に形状が異なることにより、１対１で対応していない。すなわち、スライスデータを構成する各ピクセルは略正方形状であるのに対して、三次元造形装置１００（プロジェクタ）により取り扱われるデジタル画像を構成する各ピクセルは略菱形状であるため、両者は１対１で対応しない。
そこで、設定部５０５は、スライスデータ作成装置１０から入力したスライスデータ（ビットマップ画像）を用いて、三次元造形装置１００（プロジェクタ）により取り扱われるデジタル画像を構成する各ピクセルに対して輝度値を設定する。具体的には、スライスデータ作成装置１０から入力したスライスデータ（ビットマップ画像）を構成するピクセルを「第１ピクセル」とし、三次元造形装置１００（プロジェクタ）により取り扱われるデジタル画像を構成するピクセルを「第２ピクセル」とすると、設定部５０５は、各第２ピクセルに対して、複数の第１ピクセルのうち対応する２つ以上の第１ピクセルに対して設定された輝度値を用いた補間処理により、輝度値を設定する。例えば、図１６（ｄ）及び図１６（ｅ）を参照すると、図１６（ｅ）において太枠が付された１つの略菱形状のピクセルに対する輝度値は、図１６（ｄ）において同じく太枠が付された４つの略正方形状ピクセルに対して設定された輝度値（２５５、２３７、２２４、２３７）を用いたバイリニア法による補間処理により、「２３８」に設定される。なお、図１６には、設定部５０５が、各第２ピクセルに対して、複数の第１ピクセルのうち対応する「４つ」の第１ピクセルに対して設定された輝度値を用いた補間処理により、輝度値を設定する例が示されているが、設定部５０５は、各第２ピクセルに対して、複数の第１ピクセルのうち対応する「任意の数（複数）の」第１ピクセルに対して設定された輝度値を用いた補間処理により、輝度値を設定するようにしてもよい。
なお、補間処理としては、バイリニア法によるものだけでなく、ニアレストネイバー及びバイキュービック法等を含む任意の手法によるものを用いることができる。

デジタルミラー素子５１０は、マトリックス状に配列された複数の可動ミラー群（複数の反射手段）５１２と、可動ミラー群５１２を行方向に制御する行制御部５１４と、可動ミラー群５１２を列方向に制御する列制御部５１６と、行制御部５１４及び列制御部５１６を制御する制御部５１８と、を含む。

可動ミラー群５１２の各々は、各第２ピクセルに対応付けて配置されており、光源５２０により発せられた光を反射させて光硬化性材料５５４の液面５５２に導く第１の位置（オン位置）と、光源５２０により発せられた光を光硬化性材料５５４の液面５５２に導かない第２の位置（オフ位置）と、の間において回動自在に支持されている。

制御部５１８は、可動ミラー群５１２の各可動ミラーの回動（ミラー角度）を、この可動ミラーに対応する第２ピクセルに対して設定部５０５により設定された輝度値に基づいて、行制御部５１４及び列制御部５１６を介して制御する。具体的には、制御部５１８は、より大きな（小さな）輝度値が設定された第２ピクセルに対応する可動ミラー５１２が、より長い（短い）時間、第１（第２）の位置に位置するように、行制御部５１４及び列制御部５１６を制御する。これにより、液面５５２におけるこの第２ピクセルに対応する位置は、より長い（短い）時間、光の照射を受けることにより、その硬化量が多く（少なく）なる。

このように、本発明の実施形態によれば、スライスデータ生成装置により生成されたスライスデータを構成する各第１ピクセルと、三次元造形装置において用いられるデジタル画像を構成する各第２ピクセルとが、形状等の違いによって１対１に対応しない場合であっても、各第２ピクセルに対して、複数の第１ピクセルのうち対応する２つ以上の第１ピクセルに対して設定された輝度値を用いた補間処理により、輝度値を設定する。これにより、三次元造形装置は、スライスデータ生成装置から入力したスライスデータに基づいて、適切に三次元造形物を作製することができる。なお、上述したビットマップ画像に対するアンチエイリアシング処理を行わない場合であっても、上述した各第２ピクセルに対して複数の第１ピクセルのうち対応する２つ以上の第１ピクセルに対して設定された輝度値を用いた補間処理により輝度値を設定するという処理を実行することによって、輪郭ポリラインのエッジ付近に対応する「第２ピクセル」の輝度値が輪郭ポリラインの外部に位置する「第１ピクセル」の輝度値を用いて実質的に補正されることにより、最終的に得られる３次元造形物の輪郭部分が滑らかに形成されるという効果が得られる。上述したビットマップ画像に対するアンチエイリアシング処理を行う場合には、このような効果に加えて、上述したアンチエイリアシング処理に起因する効果が相まって、最終的に得られる３次元造形物の輪郭部分がより滑らかに形成されるという効果が得られる。

なお、以上において説明した本実施の形態の一例による一連の三次元造形用スライスデータ生成処理のプログラムの実装に際しては、プラットフォームに依存しないようにＳＴＬ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｍｐｌａｔｅ Ｌｉｂｒａｒｙ）とＯｐｅｎＣＶという一般的なライブラリのみを利用し、ユーザーインターフェースと三次元造形装置の制御についてのみプラットフォームに応じた実装を行うようにすることができる（図１２を参照する。）。このようにすることで、様々なプラットフォームへの実装が容易になる。

即ち、ソリッドモデルのポリゴンメッシュから三次元造形用スライスデータを計算し取得するソフトウェアに、本発明の様々な実施形態による手法をプログラムすることもできる。

また、上記においてその詳細な説明は省略したが、作業者の作業を容易にするとともに作業者に安心感を与えるために、三次元造形物の上端から下端までを一定のピッチでスライスした場合の輪郭形状を表示装置１８上に表示するようにしてもよい。

そして、この表示結果としては、その内部を正常に塗り潰すことができるように自動で修正された外形のみを表示するようにしてもよい。

以上において説明したように、本発明の様々な実施形態による手法においては、完全なソリッドモデルとしての条件を満たしていないポリゴンメッシュに対して高度な修正作業を行うことなしにスライスデータを生成することができる。

したがって、本発明の様々な実施形態による手法においては、ポリゴンメッシュを修正するために特別なソフトウェアを用意する必要がなく、作業者は高度なソフトウェア操作のスキルを必要としない。

また、本発明の様々な実施形態による手法においては、本発明の様々な実施形態に係る処理により修正された修正後の輪郭形状を三次元造形前に表示することで、三次元造形が可能であることを作業者に理解させることができ、作業者を安心させることができる。

そして、こうした本発明の様々な実施形態による手法は、光造形だけでなくラスターで描画を行う様々な製品にも適用可能であり、また、様々なプラットフォームへの移植も容易である。

本発明の様々な実施形態は、光を照射すると硬化する光硬化性樹脂を用いて三次元造形物を作製する三次元造形装置などのような各種の装置に用いるスライスデータを作成する際に利用することができるものである。

１０ スライスデータ作成装置、 １２ 中央処理装置（ＣＰＵ）、 １４ バス、 １６ 記憶装置、 １８ 表示装置、 ２０ ポインティングデバイス，２２ 文字入力デバイス、 ２４ 入出力インターフェース回路（Ｉ／Ｏ）、 ２６ 外部記憶装置、 ２８ 記録媒体、 ３０ リードライト装置、 ４２ ポリゴンメッシュ作成部、 ４４ 輪郭抽出部、 ４６ 塗り潰しデータ作成部、 １００ 三次元造形装置

Claims (11)

1. 三次元造形物を切断した断面を表すスライスデータを生成するスライスデータ生成装置であって、
   ポリゴンメッシュを輪切りにした際の輪郭線を示す輪郭ポリラインが得られるように、ポリゴンメッシュの位相情報を変更する変更手段と、
   前記変更手段によって位相情報を変更されたポリゴンメッシュから輪郭ポリラインを取得し、前記取得した輪郭ポリライン内の領域である内部を正常に塗り潰すことができるように前記輪郭ポリラインを修正する修正手段と、
   前記修正手段により修正された前記輪郭ポリラインとスライスデータを構成する複数の第１ピクセルの各々との位置関係に基づいて各第１ピクセルに対して輝度値を設定する設定手段と、
   を具備することを特徴とするスライスデータ生成装置。
2. 前記設定手段は、全体が前記輪郭ポリラインの内部に存在する第１ピクセルに対して第１の輝度値を設定し、全体が前記輪郭ポリラインの外部に存在する第１ピクセルに対して前記第１の輝度値より小さい第２の輝度値を設定する、請求項１に記載のスライスデータ生成装置。
3. 前記設定手段は、一部が前記輪郭ポリラインの内部又は外部に存在する第１ピクセルに対して前記第１の輝度値又は前記第２の輝度値を設定する、請求項２に記載のスライスデータ生成装置。
4. 前記設定手段は、一部が前記輪郭ポリラインの内部又は外部に存在する第１ピクセルに対して、該第１ピクセルにおける前記輪郭ポリラインの内部に含まれる領域の大きさに基づいた輝度値を設定する、請求項２に記載のスライスデータ生成装置。
5. 前記設定手段は、前記スライスデータに基づいて三次元造形物を作製する三次元造形装置に用いられる光源の特性に基づいて設定された補正値を用いて、各第１ピクセルに対して設定された輝度値のうちの少なくとも一部の輝度値を補正する、請求項１から請求項４のいずれかに記載のスライスデータ生成装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載のスライスデータ生成装置により生成されたスライスデータを入力する入力手段と、
   複数の第２ピクセルの各々に対応するように設けられ、前記光源により発せられた光を反射させて前記光硬化性材料に導く第１の位置と前記光源により発生された光を前記光硬化性材料に導かない第２の位置との間において回動自在に支持された複数の反射手段と、
   各第２ピクセルに対して、前記複数の第１ピクセルのうち対応する２つ以上の第１ピクセルに対して設定された輝度値を用いた補間処理により、輝度値を設定する設定手段と、
   前記複数の反射手段の各々の回動を、該反射手段に対応する第２ピクセルに対して設定された輝度値に基づいて制御する制御手段と、
   を具備することを特徴とする三次元造形装置。
7. 前記複数の第１ピクセルの各々は略正方形状であり、前記複数の第２ピクセルの各々は略菱形状であり、
   前記設定手段は、各第２ピクセルに対して、前記複数の第１ピクセルのうち該第２ピクセルと重なる任意の数の第１ピクセルに対して設定された輝度値を用いた補間処理により、輝度値を設定する、請求項６に記載の三次元造形装置。
8. 三次元造形物を切断した断面を表すスライスデータを生成するスライスデータ生成方法であって、
   ポリゴンメッシュを輪切りにした際の輪郭線を示す輪郭ポリラインが得られるように、ポリゴンメッシュの位相情報を変更する段階と、
   前記変更によって位相情報を変更されたポリゴンメッシュから輪郭ポリラインを取得し、前記取得した輪郭ポリライン内の領域である内部を正常に塗り潰すことができるように前記輪郭ポリラインを修正する段階と、
   修正された前記輪郭ポリラインと複数の第１ピクセルの各々との位置関係に基づいて各第１ピクセルに対して輝度値を設定する段階と、
   を含むことを特徴とするスライスデータ生成方法。
9. 請求項１から請求項５のいずれかに記載のスライスデータ生成装置としてコンピューターを機能させるためのプログラム。
10. 請求項８に記載のスライスデータ生成方法をコンピューターに実行させるためのプログラム。
11. 請求項９または１０に記載のプログラムを記録したコンピューター読み取り可能な記録媒体。

Images