JP4044171B2 - Wood texture embossed sheet creation method and creation device - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、木調質感エンボスシートおよびこれを用いた建材に関し、特に、天然木材の表面に現れる「照り」あるいは「もく」と呼ばれている光沢模様を表現するために、木目柄パターンの印刷面の上に積層して用いる木調質感エンボスシートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
壁紙や床材などの建材の表面装飾や、家具の表面装飾の模様として、木目柄パターンは最も好まれて用いられるモチーフである。このような木目柄パターンをもった印刷物を作成する場合、通常は、天然木の材面をカメラなどで撮影し、この天然木のもつ木目柄パターンをそのまま利用する方法が採られる。近年では、印刷分野においてもコンピュータを利用した画像処理技術が普及してきているため、天然木の木目柄パターンをＣＣＤカメラなどで画像データとして取り込み、この画像データに対して、コンピュータを利用して必要な画像処理を施し、処理後の画像データに基づいて印刷を行うという手法も広く行われている。
【０００３】
また、最近は、意匠性の高い木目柄をもった天然木を入手することが困難になってきており、実際の天然木材を全く用いることなしに、コンピュータを利用して完全に人為的に木目柄パターンを作成しようとする試みもなされている。たとえば、特開平８−２２５３８号公報には、三次元空間内に三次元樹木モデルを定義し、これを所定の切断面で切断することにより、木目導管断面パターンを得る手法が開示されている。
【０００４】
一般に、天然木にみられる木目模様は、主に、年輪模様、導管溝模様、照り模様などから構成されている。年輪模様は、一年ごとの寒暖差に基づいて天然木の一年の成長に合わせて形成される細胞組織の粗密の模様である。導管溝模様は、天然木の成長に必要な水分や養分の通路として用いられる繊維状の導管を切断することによって得られる断面模様であり、通常は、ややいびつな楕円状をした模様になる。一方、照り模様は、一般に「照り」あるいは「もく」と呼ばれている光沢模様であり、材面からの反射光に基づいて生じる模様である。天然木の材面では、繊維質の配向性が部分ごとに異なっており、この配向性の分布が照り模様として観察されることになる。光の反射に基づいて生じる模様であるため、同一の材面であっても、光源からの光の入射方向および観察者による観察方向によって、異なった照り模様が現れることになる。
【０００５】
このように、照り模様は、光学的な観察条件によって変化するという特有の性質をもった模様であるため、塩化ビニールなどのシート上に木目柄を印刷した人工的な建材の場合、通常の印刷層のみによって表現することは困難である。そこで、印刷シートの上にエンボスシートを形成した積層構造を採り、このエンボスシートの表面の凹凸構造により、照り模様を表現する技術が提案されている。たとえば、特開平５−２８９３０２号公報には、表面に多数の万線条溝を形成した木調質感エンボスシートを用いて、照り模様を表現する手法が開示されており、特開平８−３２３９４８号公報には、この木調質感エンボスシート上の照り模様を、年輪模様および導管溝模様に融合させるための手法が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した万線条溝を用いた木調質感エンボスシートを用いれば、観察方向に応じて変化する照り模様を表現することは可能である。しかしながら、従来提案されている万線条溝による照り模様の表現は、あくまでも疑似的な表現であり、天然木の材面から得られる実際の照り模様を十分に再現することはできない。このため、天然の照り模様に比べて不自然さが残り、観察者に違和感を抱かせてしまう結果となる。
【０００７】
そこで本発明は、より天然木の材面に近い自然な照り模様を表現することが可能な木調質感エンボスシートを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
(1) 本発明の第１の態様は、天然木材の表面に現れる木調質感を表現するために用いる木調質感エンボスシートを作成する方法において、
樹木を構成する繊維質の流れの向きを示す三次元ベクトル場内に、多数の画素からなる画素配列を有する画像形成面を配置し、各画素に、当該画素の所定点位置における三次元ベクトル場のベクトルの向きと画像形成面とのなす角を示す繊維もぐり角ξを定義する繊維もぐり角定義段階と、
繊維もぐり角ξの変化に対して単調増加もしくは単調減少する角度θが得られるように、ξからθへの変換を行う変換式を定義し、画像形成面上に参照線Ｒを定義し、各画素に定義された繊維もぐり角ξを定義した変換式を用いて変換することにより角度θを求め、各画素の上記所定点に、画像形成面に含まれ参照線Ｒに対して当該画素について求められた角度θをなす方向ベクトルを定義する方向ベクトル生成段階と、
画像形成面上に、個々の画素に定義されている方向ベクトルに沿った流れをもち、隣接画素の集合体からなる多数の万線を定義する万線形成段階と、
万線を構成する画素からなる領域が凹部もしくは凸部を形成する二値段差構造をもった凹凸パターンが表面に形成されたエンボスシートを作成するエンボスシート作成段階と、
を行うようにしたものである。
【０００９】
(2) 本発明の第２の態様は、上述の第１の態様に係る木調質感エンボスシートの作成方法において、
縦横に配列された多数の画素からなる画素配列を有する画像形成面を用い、各画素の中心点に繊維もぐり角ξおよび方向ベクトルを定義し、
万線形成段階で、
画素配列の第１行目に、互いに所定間隔をおいて配置された複数の代表画素を定義し、各代表画素の近傍に、第１行目に連続配置された画素群からなる画素帯をそれぞれ定義する第１のステップと、
第ｉ行目の各代表画素について、これら各代表画素の中心点を通り当該中心点に定義された方向ベクトルの方向に延びる直線に最も近い中心点を有する第（ｉ＋１）行目の画素を求め、求めたこれらの画素を第（ｉ＋１）行目の代表画素と定義し、これら第（ｉ＋１）行目の代表画素の近傍に、第（ｉ＋１）行目に連続配置された画素群からなる画素帯をそれぞれ定義する第２のステップと、
パラメータｉの値をｉ＝１から１ずつ増加させながら、第２のステップを繰り返し実行する第３のステップと、
を行い、最終的に得られた画素帯の集合によって万線を形成するようにしたものである。
【００１０】
(3) 本発明の第３の態様は、上述の第２の態様に係る木調質感エンボスシートの作成方法において、
第２のステップの後に、相互の間隔が所定の基準以上離れた一対の画素帯が存在する場合には、この一対の画素帯の間に新たな代表画素を定義し、この新たな代表画素に基づいて新たな画素帯を発生させる調整処理を行うようにしたものである。
【００１１】
(4) 本発明の第４の態様は、上述の第２の態様に係る木調質感エンボスシートの作成方法において、
第２のステップの後に、自己の左側に隣接する画素帯と自己の右側に隣接する画素帯との間隔が所定の基準以下に接近している画素帯が存在する場合には、当該画素帯およびその代表画素を消滅させる調整処理を行うようにしたものである。
【００１２】
(5) 本発明の第５の態様は、天然木材の表面に現れる木調質感を表現するために用いる木調質感エンボスシートを作成する装置において、
樹木を構成する繊維質の流れの向きを示す三次元ベクトル場を発生させるベクトル場発生手段と、
三次元ベクトル場内に、多数の画素からなる画素配列を有する画像形成面を配置し、画素に、当該画素の中心点位置における三次元ベクトル場のベクトルの向きと画像形成面とのなす角を示す繊維もぐり角ξを定義する繊維もぐり角演算手段と、
繊維もぐり角ξの変化に対して単調増加もしくは単調減少する角度θが得られるように、ξからθへの変換を行う変換式に基づいて、画素に定義された繊維もぐり角ξを変換式を用いて変換することにより角度θを求め、画素の中心点に、画像形成面に含まれ、画像形成面上に定義された所定の参照線Ｒに対して当該画素について求められた角度θをなす方向ベクトルを定義する方向ベクトル演算手段と、
画像形成面上に、個々の画素に定義されている方向ベクトルに沿った流れをもち、隣接画素の集合体からなる多数の万線を定義し、これら万線から構成される二値画像パターンを生成するパターン生成手段と、
二値画像パターンに基づいて、万線を構成する画素からなる領域が凹部もしくは凸部を形成する二値段差構造をもった凹凸パターンを有するエンボス版を作成する刷版手段と、
エンボス版を用いてエンボスシートを作成するエンボス加工手段と、
を設けるようにしたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。
【００２０】
§１． 天然木の材面に現れる照り模様の本質
本発明の主眼は、天然木の材面に現れる自然な照り模様を、エンボスシートを用いて人為的に再現することにある。そこで、ここでは、天然木の材面に現れる照り模様の本質について述べておく。
【００２１】
既に述べたように、一般的な天然木の材面には、年輪模様、導管溝模様、照り模様が存在する。ここで照り模様は、入射光の角度や観察方向によって変化する特有の模様であり、一般に「照り」あるいは「もく」と呼ばれている。たとえば、天然木から切り出した材木板をある方向から観察すると、図１(a) にハッチングを施して示す領域が白っぽく光って見え、観察方向を若干変えると、今度は、図１(b) に示すように、別な領域が白っぽく光って見える。このように、照り模様のパターンが観察角度によって変化するのは、天然木の材面上では、繊維質の配向性が部分ごとに異なっているためである。天然木の内部には、植物としての営みを行うために、細胞、導管、繊維などの種々の要素が含まれており、これらの要素は全体的には樹木の成長方向を向いている。ここでは、このように樹木の成長方向に沿った軸方向要素を包括的に繊維質と呼ぶことにする。
【００２２】
このように、天然木の繊維質は、全体的には樹木の成長方向を向いているものの、部分的にはその向きにバラツキを生じていることが多い。このような配向性は一般に「木理」と呼ばれており、配向性の状態により、波状木理、螺旋木理、交錯木理といった名称で呼ばれている。たとえば、実際の天然木の成長方向が基準軸Ａの方向だとすると、天然木内部の繊維質は全体としてはこの基準軸Ａに沿った方向に伸びているが、部分的にはその向きにバラツキが生じていることになる。このような部分的な向きのバラツキが、材面上では照り模様として認識されることになる。
【００２３】
ここでは、この「木理」の概念を視覚的に把握できるように、図２に示すような基準繊維束モデルを考えてみる。ここに示すモデルは、樹木内の導管や繊維などの軸方向要素の向きを、多数の細長い円筒状繊維の束で示したものであり、樹木を構成する繊維質の流れの向きを示すものである。もちろん、実際の天然木は、このような単純な円筒状繊維の束から構成されるわけではなく、細胞、導管、繊維など多数の要素を含んでいるが、ここではこれら多数の要素の軸方向要素の向きを示すモデルとして、円筒状の繊維束モデルを用いることにする。基本的には、この図２に示すように、繊維束は成長方向を向いた基準軸Ａに沿ったものとなり、個々の繊維はいずれも基準軸Ａに平行に配置されるはずである。すなわち、ある繊維上での着目点Ｐと、同じ繊維上の隣接点Ｑとの位置関係を考えると、点Ｐから点Ｑへ向かうベクトル（以下、繊維方向ベクトルと呼ぶ）は、基準軸Ａの方向を向いたものになる。しかしながら、自然界で成長する樹木には、その成長過程において、部分的に繊維質の向きが異なる現象が多くみられ、そのような向きのバラツキ現象が「木理」として現れることになる。
【００２４】
たとえば、図３左に示すように、基準軸Ａに対して垂直な方向Ｂを定義し、基準軸Ａに沿った方向を示すベクトルに方向Ｂの成分を部分的に付加することにより繊維方向ベクトルＦ１→（電子出願の制約から、本願明細書においては、本来符号の上部に付記するベクトル記号“→”を符号右側に付記することにする）を定義する。そして、個々の繊維がこの繊維方向ベクトルＦ１→に沿った方向を向くように、図２に示す基準繊維束モデルを歪ませると、図３右に示すような歪曲繊維束モデルが得られる。図２のモデルにおける点Ｐ，Ｑは、図３のモデルではそれぞれ点Ｐ′，Ｑ′へと変位しており、点Ｐ′から点Ｑ′へ向かうベクトルは、点Ｐ（もしくは点Ｐ′）の位置における繊維方向ベクトルＦ１→となる。このような歪曲繊維束モデルは、一般に波状木理と呼ばれている木理を含んだモデルとなる。
【００２５】
また、図４左に示すように、基準軸Ａの周囲を螺旋状に取り巻く繊維方向ベクトルＦ２→を定義し、個々の繊維がこの繊維方向ベクトルＦ２→に沿った方向を向くように、図２に示す基準繊維束モデルを歪ませると、図４右に示すような歪曲繊維束モデルが得られる。図２のモデルにおける点Ｐ，Ｑは、図４のモデルではそれぞれ点Ｐ′，Ｑ′へと変位しており、点Ｐ′から点Ｑ′へ向かうベクトルは、点Ｐ（もしくは点Ｐ′）の位置における繊維方向ベクトルＦ２→となる。このような歪曲繊維束モデルは、一般に螺旋木理と呼ばれている木理を含んだモデルとなる。
【００２６】
続いて、繊維質の向きと照り模様との関係を考えてみる。いま、図２に示すような基準繊維束モデル（すなわち、繊維質がすべて基準軸Ａに沿ったモデル）を、図５に示すように、基準軸Ａに垂直な切断面Ｊで切った場合と、図６に示すように、基準軸Ａに平行な切断面Ｊで切った場合について、それぞれ切断面Ｊの鏡面反射光強度（光沢度）を比べてみる。一般に、図５に示すように、樹木の成長方向（基準軸Ａの方向）に対して垂直な切断面で天然木を切断したときに現れる切り出し面は「木口面」と呼ばれており、図６に示すように、樹木の成長方向（基準軸Ａの方向）に対して平行な切断面で天然木を切断したときに現れる切り出し面は「柾目面」と呼ばれている（より正確には、「柾目面」とは、特に中心軸を通る面で切断した場合の切り出し面をいい、切断面が成長方向に平行ではあるが、中心軸からはずれている場合は「板目面」という）。
【００２７】
図５に示すような「木口面」による切断を行うと、材木板表面に対して、個々の繊維は垂直に潜るような配向性を有することになり、照射された光は材木板内部で吸収されやすくなり、外部に出てきにくくなる。したがって、表面の鏡面反射率は低くなり、光沢感のない面になる。これに対し、図６に示すような「柾目面」による切断を行うと、材木板表面に対して、個々の繊維は水平に寝るような配向性を有することになり、照射された光の多くは材木板内部へは浸透せずに表面で反射することになる。したがって、表面の鏡面反射率は高くなり、光沢感のある面になる。もちろん、観察者から見た光沢感は、表面の鏡面反射率だけでなく、光源の方向および観察方向に基づいて定まる。
【００２８】
図７は、材木板表面の繊維質の配向性と鏡面反射率との関係を説明する図である。いま、材木板１００の表面（切断面Ｊ）に、図に繊維方向ベクトルＦ→として示すような配向性をもって繊維Ｆが配置されているものとする。このとき、切断面Ｊと繊維Ｆとのなす角ξは、繊維もぐり角と呼ばれている。図５に示す「木口面」による切断の場合、繊維もぐり角ξ＝９０°となり、図６に示す「柾目面」による切断の場合、繊維もぐり角ξ＝０°となる。ここでは、材木板１００の上方に仮想光源２００（面光源）を仮定し、この仮想光源２００から材木板１００の表面（切断面Ｊ）に対して垂直な光線が照射され、この表面からの拡散反射光および鏡面反射光を観察する単純な場合を考える。この場合、観察される拡散反射光の強度は、材木板１００の表面の木目模様の色成分によって左右され、この拡散反射光による画像は、いわゆる着色された模様として認識されることになる。一方、観察される鏡面反射光の強度Ｗ（光沢度）は、繊維もぐり角ξによって左右され、通常、図８のグラフに示すような関係が定義される。
【００２９】
より正確には、各部における鏡面反射光強度は、光の照射方向と繊維もぐり角ξとの双方によって決定される。すなわち、図７に示すように、切断面Ｊ上の点Ｐにおいて、光線方向ベクトルＬ→と繊維方向ベクトルＦ→とを図のように定義すれば、両ベクトルの交錯角φによって点Ｐにおける鏡面反射光強度が決定されることになる。上述の例のように、光線方向ベクトルＬ→が切断面Ｊに対して垂直であるモデルの場合、ベクトル交錯角φ＝９０°−ξとなり、図８のグラフに示すように、φ＝９０°のときに鏡面反射光強度が最高になり、φ＝０°のときに最低となる。図５に示す「木口面」による切断の場合、繊維もぐり角ξ＝９０°となるため鏡面反射光強度Ｗが小さくなり、光沢感が少なくなる。逆に、図６に示す「柾目面」による切断の場合、繊維もぐり角ξ＝０°となるため鏡面反射光強度Ｗが大きくなり、光沢感が大きくなる。
【００３０】
ところで、図２に示すような基準繊維束モデルを平面で切断した場合、その切断方向によって、切断面全体の光沢感の大小は左右されるが、光沢感の部分的な大小分布は生じないので、いわゆる照り模様は発生しない。実際の天然木から切り出した材木板の表面に照り模様が見られるのは、実際の天然木には、図３あるいは図４に示したような木理の要素が含まれているためである。このように、木理の要素を含んだ樹木を切断すると、切断面上の各部分ごとに異なる繊維もぐり角ξが得られることになり、この部分ごとの異なる繊維もぐり角ξに基づいて照り模様が現れることになる。もっとも、天然木の木理に基づく繊維質の向きの変化は、自然の揺らぎをもった緩やかなものであるため、材面の観察角度を変えることにより現れる照り模様の変化も、自然の揺らぎをもった緩やかなものになる。要するに、天然木には、木理による「繊維質の独特な流れ」が存在し、部分的に繊維質の流れが変わると、上述したように鏡面反射光の強度にも変化が現れるため、部分的に「反射ムラ」が生じることになり、いわゆる「照り模様」が現れることになる。
【００３１】
§２． 本発明による照り模様再現のアプローチ
このように、天然木の材面に現れる照り模様の本質は、木理に基く繊維もぐり角ξの分布にあり、繊維もぐり角ξがほぼ同じ領域が、ある特定の観察条件において同時に光って見えることになる。したがって、天然木の照り模様を全く同じ原理で再現するためには、エンボスシートの表面に種々の繊維もぐり角ξをもった繊維質の構造を物理的に再現する必要がある。しかしながら、現在のエンボス加工技術では、商業用の建材製造プロセスに、このような実際の繊維質構造を再現するための複雑な工程を組み込むことは現実的ではない。現在、一般的に利用されているエンボス版の製造方法は、ダイレクトエッチング法と呼ばれる方法であり、この方法で作成されたエンボス版上には、凹部と凸部との二段階の段差構造が形成されるだけである。このダイレクトエッチング法を何回か繰り返し行えば、多段構造を得ることもできるが、種々の繊維もぐり角ξをもった繊維質の構造を物理的に再現することは不可能である。
【００３２】
本発明の基本概念は、実際の天然木の材面に現れる繊維もぐり角ξという要素を、エンボスシート上では万線条溝の方向に置き換え、多数の万線条溝として、照り模様を表現する点にある。一般に、多数の細かな線からなるパターンは、万線パターンと呼ばれており、本発明では、この万線をエンボスシート上に凹凸構造をもった万線条溝として形成することになる。
【００３３】
図９は、エンボスシートＥ上に形成された万線条溝Ｇの基本構造を示す斜視図である。この例では、幅Ｗ１の万線条溝Ｇが相互に間隔Ｗ２を保ちながら多数形成されている。エンボスシートＥの全体の厚みＤ１に対して、万線条溝Ｇは深さＤ２の溝を形成しており、多数の万線条溝Ｇがほぼ平行に配置されている。このような万線条溝Ｇからなるパターンは、幅Ｗ１をもった凹部と幅Ｗ２をもった凸部との二段階の段差構造からなり、従来の一般的なダイレクトエッチング法を用いて容易に構成することができる。
【００３４】
このような万線条溝Ｇが形成されたエンボスシートＥは、その表面から得られる反射光の強度が観察方向によって異なることが知られている。このエンボスシートＥを、万線条溝Ｇに平行な面で切断した断面を図１０(a) に示し、万線条溝Ｇに垂直な面で切断した断面を図１０(b) に示す。図１０(a) に示すように、万線条溝Ｇに対して平行な方向から入射した光は、万線条溝Ｇの底面で反射して、そのまま万線条溝Ｇに沿った方向へと鏡面反射光として射出する。これに対して、図１０(b) に示すように、万線条溝Ｇに対して垂直な方向から入射した光は、万線条溝Ｇの壁面および底面で何回も反射して、最終的にバラバラな方向へ拡散反射光として射出する。このため、万線条溝Ｇに平行な方向から観察すると、強い鏡面反射光が得られるが、万線条溝Ｇに垂直な方向から観察すると、鏡面反射光は弱くなる。
【００３５】
万線条溝Ｇのこのような性質を利用すれば、照り模様を疑似的に表現することが可能になる。たとえば、図１１の平面図に示すように、エンボスシートＥの表面全体に渡って万線条溝Ｇを形成しておき、しかも、ある部分領域についての万線条溝Ｇの向きを異ならせておけば、この部分領域から得られる鏡面反射光の強度は、他の部分領域から得られる鏡面反射光の強度とは異なることになり（強くなるか、弱くなるかは、観察方向によって変化する）、いわゆる照り模様が観察されることになる。したがって、このようなエンボスシートＥを透明材料によって構成しておき、図１２に示すように、このエンボスシートＥを木目柄を印刷した印刷シートＳ上に積層するようにして壁紙や床材などの建材を構成すれば、照り模様をもった木目柄建材を得ることができる。
【００３６】
もっとも、このような万線条溝ＧをもったエンボスシートＥを建材に用いて、照り模様を表現する手法自体は、既に述べたように、特開平５−２８９３０２号公報や特開平８−３２３９４８号公報に開示されている。しかしながら、従来の手法では、たとえば正弦波を基調とした波状の万線条溝を形成したり、便宜的に複数の閉領域を定義して各閉領域ごとに所定の向きの万線条溝を形成したりしていたため、実際の天然木の材面に見られる自然な風合いをもった照り模様を十分に再現することが困難であった。
【００３７】
本発明の特徴は、§１で述べた天然木の材面に現れる照り模様の本質を踏まえた上で、同様の照り模様を万線条溝によって疑似的に表現する点にある。天然木の材面に現れる照り模様は、繊維もぐり角ξの分布に基づくものであるのに対し、万線条溝を有するエンボスシート上に現れる照り模様は、万線条溝の平面上での向き（方向ベクトル）の分布に基づくものである。そして、前者では、繊維もぐり角ξがほぼ等しい領域が、ある状態において同時に白っぽく光っている様子が見られるのに対し、後者では、万線条溝の方向ベクトルがほぼ等しい領域が、ある状態において同時に白っぽく光っている様子が見られることになる。もともと繊維もぐり角ξは、図７に示すように、平面と繊維ベクトルＦ→との交差角として定義されたものであるのに対し、万線条溝の方向ベクトルは、平面上での万線条溝の向きを示すものである。したがって、繊維もぐり角ξと万線条溝の方向ベクトルとは、理論的には全く異なる物理量である。しかしながら、両者はいずれも観察時の反射光強度を支配するパラメータとして機能するという共通点を有する。本願発明者は、この共通点に着目し、実際の天然木の材面に現れる繊維もぐり角ξという要素を、万線条溝の方向ベクトルという要素に関連づけ、エンボスシートにより天然木に近い照り模様を表現することに想到したのである。
【００３８】
§３． 本発明に係る木調質感エンボスシートの作成方法
続いて、図１３の流れ図を参照しながら、本発明に係る木調質感エンボスシートの作成方法の基本手順を説明する。まず、ステップＳ１０において、繊維もぐり角の定義を行う。すなわち、まず所定の画像形成面を定義し、この画像形成面上の各点に、それぞれ木材の繊維の配向性を示す繊維もぐり角ξを定義することになる。図１３では、流れ図の右脇に、各ステップで行われる処理の概念図が示されており、ステップＳ１０の右脇の概念図は、画像形成面Ｊ上の点Ｐに、繊維ベクトルＦ→と画像形成面Ｊとのなす角度ξを繊維もぐり角として定義した状態を示している。ステップＳ１０では、このように、画像形成面Ｊ上のすべての点に対して、それぞれ所定の繊維もぐり角ξが定義されることになる。もっとも、実際には、後の§４で述べるように、最終的な万線パターンは個々の画素によって構成されることになるので、画像形成面Ｊ上に有限個の点を定義し、これらの各点について、それぞれ繊維もぐり角ξを定義しておけば十分である。
【００３９】
以下、繊維もぐり角ξを定義する具体的な方法を述べる。本願発明者が最も好ましい実施形態と考えている方法は、所定の基準軸に対する配向性が部分ごとに異なる三次元ベクトル場を定義し、この三次元ベクトル場を画像形成面で切断し、切断面上の各点におけるベクトル場の配向性に基づいて繊維もぐり角を定義する方法である。たとえば、図１４に示すような波状木理を表現した歪曲繊維束モデルを生成し、このモデルを所定の切断面Ｊ（この例では木口面）で切断したとしよう。すると、図１５に示すように、切断面Ｊ上の任意の点Ｐについて、繊維ベクトルＦ→を求めることができる。ここで、繊維ベクトルＦ→は、図１４に示す歪曲繊維束モデルを構成する繊維のうち、点Ｐに位置する繊維の向きを示すベクトルである。このような繊維ベクトルＦ→が求まったら、切断面Ｊと繊維ベクトルＦ→とのなす角ξを求めれば、この角ξが点Ｐにおける繊維もぐり角となる。切断面Ｊを画像形成面とすれば、画像形成面上の各点に、それぞれ所定の繊維もぐり角ξを定義することができる。
【００４０】
ところで、図１４に示す歪曲繊維束モデルは、図２に示す基準繊維束モデルを、図３左に示す繊維ベクトルＦ１→に沿って歪ませることにより得られたものであり、その本質は、三次元ベクトル場に他ならない。この三次元ベクトル場は、所定の方程式を用いて定義することができる。たとえば、ＸＹＺ三次元座標系において、図２に示すような基準繊維束モデルを構成する各点の位置を座標値（ｘ，ｙ，ｚ）で定義しておき、
ｘ′＝ｘ＋α・ｓｉｎ（β・ｚ）
ｙ′＝ｙ
ｚ′＝ｚ
なる変換式（αおよびβは所定の定数、乱数もしくは関数）に基づいて、新たな座標値（ｘ′，ｙ′，ｚ′）を求め、座標値（ｘ，ｙ，ｚ）に位置していた点を、新たな座標値（ｘ′，ｙ′，ｚ′）へと移動させれば、移動後の点の集合によって図３に示すような波状木理の歪曲繊維束モデルが形成される。ここで、図２のモデルにおいて基準軸Ａに沿って配置されていた２点Ｐ，Ｑが、図３のモデルではそれぞれ点Ｐ′，Ｑ′に移動したとすれば、点Ｐ′から点Ｑ′に向かう方向を、たとえば点Ｐ′におけるベクトル場の方向と定義することができる。別言すれば、上述の変換式によって、図３に示すような波状木理に相当する三次元ベクトル場を定義することができる。同様に、図４に示すような螺旋木理に相当する三次元ベクトル場は、θ０およびβを所定の定数、乱数もしくは関数として、
ｘ′＝ｒ・ｃｏｓ（θ０＋θ）
ｙ′＝ｒ・ｓｉｎ（θ０＋θ）
ｚ′＝ｚ
ただし、ｒ＝（ｘ２＋ｙ２）１／２
θ＝β・ｚ
なる座標変換式によって定義することができる。
【００４１】
結局、ステップＳ１０における繊維もぐり角の定義処理は、上述した座標変換式などを用いて三次元ベクトル場を定義し、この三次元ベクトル場内に所定の切断面Ｊ（画像形成面）を定義し、この切断面Ｊ上の各位置について、ベクトルと切断面とのなす角度ξを演算によって求める処理として実行することができる。いわば、この方法は、コンピュータ内に木理の要素をもった三次元の仮想樹木モデルを構築し、これを仮想切断面で切断したときの繊維もぐり角を求める処理ということができる。
【００４２】
もちろん、仮想樹木モデルを用いる代わりに、実際の天然木を用いて繊維もぐり角を定義することも可能である。すなわち、天然木材の表面上の各点からの反射光の強度を測定することができる測定系を用い、この天然木材を種々の角度から観察したときの各点からの反射光強度を測定し、この測定結果に基づいて天然木材表面上の各点の繊維もぐり角を演算により求めるのである。たとえば、図１６に示すように、天然木材Ｔを用意し、所定点Ｐを観察方向Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３，…と種々の方向から観察して、それぞれの場合の反射光強度を求める。§１で述べたように、点Ｐにおける繊維もぐり角ξと、各観察方向における反射光強度との間には所定の相関関係があるので、観察方向の数をある程度増やせば、各観察方向における反射光強度の結果を解析することにより、点Ｐにおける繊維もぐり角ξをある程度の精度で決定することができる。このように、天然木材の表面の反射光強度を実際に測定することによっても、ステップＳ１０における繊維もぐり角の定義を行うことは可能である。
【００４３】
ただ、この天然木の反射光強度を測定して繊維もぐり角を定義する手法は、反射光強度を測定する段階での作業負担が重く、また、測定結果を解析して繊維もぐり角を決定するための演算負担も重くなる。したがって、建材などを製造するための商業利用上は、前述した三次元ベクトル場を定義する手法の方が実用的である。
【００４４】
続いて、ステップＳ２０において、画像形成面上の各点に方向ベクトルが生成される。そのために、まず、与えられた繊維もぐり角ξを画像形成面Ｊに沿った方向ベクトルに変換する変換式を定義しておく必要がある。図１３のステップＳ２０の右脇に示す概念図では、画像形成面Ｊ上の点Ｐの位置に、画像形成面Ｊに含まれる方向ベクトルＶ→が定義されている。ここでは、この方向ベクトルＶ→を、画像形成面Ｊ上に定義された参照線Ｒとのなす各θで表わすことにし、変換式としてθ＝ｆ（ξ）なる関数を用い、繊維もぐり角ξを角度θに変換することにする。このような変換式を用いれば、ステップＳ１０において定義されたすべての繊維もぐり角ξを、角度θに変換することができ、画像形成面上の各点にそれぞれ所定の方向ベクトルＶ→を定義することができる。
【００４５】
図１７は、繊維もぐり角ξを角度θに変換するための変換式の一例を示すグラフである。この例では、θ＝９０°＋ξなる変換式を用いて線形変換を行っている。すなわち、繊維もぐり角ξ＝−９０°に対しては、角度θ＝０°が与えられ、繊維もぐり角ξ＝０°に対しては、角度θ＝９０°が与えられ、繊維もぐり角ξ＝９０°に対しては、角度θ＝１８０°が与えられる。もちろん、本発明におけるξとθとの間の変換式は、図１７のグラフに示す変換式に限定されるものではなく、所定のξに対して何らかのθが定まれば、どのような変換式を用いてもかまわない。しかしながら、より効果的な照り模様を得るためには、繊維もぐり角ξの増加に対して、角度θが単調増加もしくは単調減少するような変換式を用いるのが好ましい。
【００４６】
図１８および図１９は、図１７のグラフに示す変換式を用いて、繊維もぐり角ξを角度θに変換する処理の具体例を示す図である。図１８（斜視図）に示すように、切断面Ｊ（画像形成面）上の所定点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３には、各位置における繊維ベクトルＦ１→，Ｆ２→，Ｆ３→（三次元ベクトル場における各点のベクトル）と切断面Ｊとのなす角として、それぞれ繊維もぐり角ξ１＝６０°，ξ２＝０°，ξ３＝−３０°が定義されている。この場合、θ＝９０°＋ξなる変換式を用いて、図１９（平面図）に示すように、点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の各位置には、切断面Ｊ（画像形成面）に含まれる方向ベクトルＶ１→，Ｖ２→，Ｖ３→が定義されることになる。ここで、切断面Ｊの一片に参照線Ｒを定義すると、方向ベクトルＶ１→，Ｖ２→，Ｖ３→と参照線Ｒとのなす角は、それぞれθ１＝１５０°，θ２＝９０°，θ３＝６０°になる。
【００４７】
この具体例では、所定点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の３点についての例を示したが、実際には、§４で詳述するように、切断面Ｊ上に所定の解像度で画素配列を定義し、個々の画素位置（たとえば、各画素の中心位置）に対応する有限個の点について、このような処理が実行されることになる。繊維もぐり角ξは、−９０°≦ξ≦９０°の範囲をとるので、たとえば、この例のように、θ＝９０°＋ξなる変換式を用いた変換を行うと、角度θは、０°≦θ≦１８０°の範囲をとる角度になり、図１９に示す参照線Ｒを基準にすると、方向ベクトルＶは、図の右方向（θ＝０°の場合）および左方向（θ＝１８０°の場合）の臨界方向を含めて、図の下方へ向かうベクトルになる。この方向ベクトルＶのとるべき方向の範囲は、定義すべき変換式次第で制御することが可能であり、たとえば、θ＝９０°＋ξ／２なる変換式を定義すれば、角度θは、４５°≦θ≦１３５°の範囲をとることになる。
【００４８】
こうして、切断面（画像形成面）Ｊ上の各点（個々の画素位置）にそれぞれ方向ベクトルＶが定義できたら、ステップＳ３０において、各方向ベクトルに沿った万線が形成される。図１３のステップＳ３０の右脇の概念図には、点Ｐにおいて、方向ベクトルＶに沿った万線Ｍを形成した状態が示されている。画像形成面Ｊ上の各点に定義された方向ベクトルＶにより、この面上には二次元ベクトル場が形成されている。ステップＳ３０の万線形成段階では、この二次元ベクトル場に沿った多数の万線を形成する処理が行われることになる。その具体的な処理手順については、§４において述べる。
【００４９】
最後に、ステップＳ４０において、形成された万線を凹凸パターンとして表現したエンボスシートが作成される。ステップＳ３０において、万線パターンを二値画像のパターンとして用意しておけば、この二値画像パターンに基づいて、従来の一般的なダイレクトエッチング法によりエンボス版を作成し、このエンボス版を用いて木調質感エンボスシートを大量生産することができる。ステップＳ４０の右脇には、こうして生産されたエンボスシートＥの概念を示す側断面図である。
【００５０】
このような工程により、透明材料からなるエンボスシートＥを大量生産し、このエンボスシートＥを、図１２に示すように、木目柄の印刷シートＳ上に積層して建材を構成すれば、天然木の材面に近い自然な照り模様が表現された建材が得られる。すなわち、特定の方向から観察すると、エンボスシートＥ上に形成された万線条溝の方向ベクトルがほぼ等しい領域が、同時に白っぽく光り、光沢領域が観察されることになる。この光沢領域は、観察方向を変えると変化する。しかも、各万線条溝の方向ベクトルは、繊維もぐり角に基づいて決定されているため、天然木の材面に近い自然な照り模様が観察されることになる。
【００５１】
なお、図１２に示す印刷シートＳ上に印刷される木目柄パターンとして、コンピュータで発生させた人為的なパターンを用いる場合には、印刷シートＳ上の木目柄のパターンと、木調質感エンボスシートＥ上の万線のパターンとを、同一の三次元ベクトル場を用いたコンピュータ画像処理によって形成するのが好ましい。たとえば、特開平８−２２５３８号公報には、コンピュータ内の三次元仮想空間内に、三次元樹木モデルを定義し、この三次元樹木モデルを所定の切断面で切断したときに、切断面上に得られる二次元パターンに基づいて、木目柄模様を人為的に発生させる手法が開示されている。また、特願平８−１６８５０４号明細書には、三次元ベクトル場を用いて、木理を考慮した三次元樹木モデルを定義し、この木理を考慮した三次元樹木モデルを切断することにより、木理の要素が含まれた二次元木目柄模様を人為的に発生させる手法が開示されている。このように、印刷シートＳ上の木目柄パターンを、三次元ベクトル場を利用して人為的に発生させる場合には、エンボスシートＥ上の万線パターンも、同じ三次元ベクトル場を利用して発生させるのが好ましい。既に述べたように、三次元ベクトル場を用いると、三次元樹木モデルに木理に基づく歪みの要素を付加することができるが、同一の三次元ベクトル場を用いて、印刷シートＳ上の木目柄パターンと、エンボスシートＥ上の万線パターンとを形成するようにすれば、印刷シートＳ上の木目模様に含まれる木理の成分と、エンボスシートＥ上の照り模様に含まれる木理の成分とが整合性をもつことになる。そのため、照り模様と木目模様とが同調した、全体的に自然な木調質感を表現することができるようになる。
【００５２】
§４． 万線形成処理の具体的な手順
ここでは、図１３の流れ図にステップＳ３０として示した万線形成段階の具体的な手法を述べる。図２０は、その具体的な手順を示す流れ図である。まず、ステップＳ３１において、画像形成面上に画素配列を定義する。ここでは、図２１に示すように、画像形成面上に縦横に配列された画素配列を定義し、左上隅の画素を第１行目の第１列目の画素として画素Ｐ（１，１）と呼び、一般に、第ｉ行目の第ｊ列目の画素を画素Ｐ（ｉ，ｊ）と呼ぶことにする。既に述べたように、画像形成面上の各点には、それぞれ所定の方向ベクトルＶが定義されている。したがって、任意の画素Ｐ（ｉ，ｊ）には、それぞれ所定の方向ベクトルＶ（ｉ，ｊ）を対応づけることができる。たとえば、各画素の中心点の位置に定義された方向ベクトルを、その画素の方向ベクトルと定義すればよい。
【００５３】
このように、ここで述べる方法では、個々の画素の中心点についての方向ベクトルが定義できれば足りるので、ステップＳ１０で定義すべき繊維もぐり角ξや、ステップＳ２０で定義すべき方向ベクトルＶ（角度θ）は、いずれも個々の画素の中心点位置についてのみ求めておけば十分である。
【００５４】
さて、続くステップＳ３２では、この画素配列の第１行目に、互いに所定間隔をおいて配置された複数の代表画素を定義し、各代表画素の近傍に、連続配置された画素群からなる画素帯をそれぞれ定義する処理が行われる。たとえば、図２２には、第１行目に配置された多数の画素の中から、代表画素Ｒ１１，Ｒ１２を定義した状態が示されている。この例では、第７列目の画素Ｐ（１，７）を最初の代表画素Ｒ１１と定義し、以下、１０画素ピッチで現れる画素Ｐ（１，１７），画素Ｐ（１，２７），画素Ｐ（１，３７），…を代表画素Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４，…と定義している。
【００５５】
続いて、これら各代表画素の近傍に、画素帯を定義する。たとえば、図２３には、各代表画素の左右に隣接する各２画素を含めた全５画素からなる画素帯Ｈ１１，Ｈ１２，…を定義した状態が示されている。ここに示す実施形態では、画素帯は常に代表画素を中心とした全５画素からなる画素群によって構成されるような設定を行っている。もちろん、個々の画素帯は連続配置された複数の画素から構成されていれば、いくつの画素から構成してもかまわない。たとえば、全７画素により個々の画素帯を構成してもよいし、全８画素により個々の画素帯を構成してもよい。ここでは、画素帯を構成する画素については、内部にハッチングを施して示すことにし、特に、代表画素については、中心に黒丸を付して示すことにする。
【００５６】
次のステップＳ３３では、画素配列の行数を示すパラメータｉが初期値１に設定され、以下、ステップＳ３４およびステップＳ３５の処理が繰り返し実行される。すなわち、ステップＳ３６において、パラメータｉ＝ｎ−１（ただし、ｎは全行数）と判断されるまで、ステップＳ３７においてパラメータｉが１ずつ更新され、ステップＳ３４およびステップＳ３５の処理が繰り返されることになる。
【００５７】
ステップＳ３４では、第ｉ行目の各代表画素について、これら各代表画素内の点に定義された方向ベクトルの示す方向に位置する第（ｉ＋１）行目の画素を求め、求めたこれらの画素を第（ｉ＋１）行目の代表画素と定義し、これら第（ｉ＋１）行目の代表画素の近傍に、連続配置された画素群からなる画素帯をそれぞれ定義する処理が実行される。たとえば、ｉ＝１の場合、図２４に示すように、第１行目の代表画素Ｒ１１，Ｒ１２，…に基づいて、第２行目の代表画素Ｒ２１，Ｒ２２，…が決定され、図２５に示すように、この第２行目の代表画素Ｒ２１，Ｒ２２に基づいて、第２行目の画素帯Ｈ２１，Ｈ２２，…が定義されることになる。第２行目の代表画素Ｒ２１，Ｒ２２は、図２４に示すように、第１行目の代表画素Ｒ１１，Ｒ１２について定義されている方向ベクトルＶ１１→，Ｖ１２→に基づいて決定される。具体的には、第２行目の画素のうち、方向ベクトルＶ１１→に最も近い中心点を有する画素が代表画素Ｒ２１として選択され、同様に、方向ベクトルＶ１２→に最も近い中心点を有する画素が代表画素Ｒ２２として選択される。また、第２行目の画素帯Ｈ２１，Ｈ２２は、この例では、各代表画素Ｒ２１，Ｒ２２の左右に隣接する各２画素を含めた全５画素からなる画素帯として定義されている。
【００５８】
このように、ステップＳ３４において、第２行目の代表画素および画素帯の定義が行われると、続くステップＳ３５で調整処理が行われる。この調整処理については後述する。続いて、ステップＳ３６およびステップＳ３７を経て、ｉ＝２に更新され、再びステップＳ３４の処理が実行されることになる。今度は、第２行目の代表画素Ｒ２１，Ｒ２２，…に定義されている方向ベクトルＶ２１→，Ｖ２２→に基づいて、第３行目の代表画素Ｒ３１，Ｒ３２，…が決定され、これら代表画素Ｒ３１，Ｒ３２に基づいて、第３行目の画素帯Ｈ３１，Ｈ３２，…が定義されることになる。以上の処理をｉ＝ｎ−１になるまで繰り返してゆけば、最終的に得られた画素帯の集合によって、たとえば、図２６に示すような万線Ｍ１，Ｍ２，…が形成されることになる（実際には、個々の万線Ｍ１，Ｍ２は、より上下方向に伸びた細い線状のパターンになる）。結局、上述の繰り返し処理は、個々の万線を図の下方へと伸ばしてゆく処理ということになる。
【００５９】
こうして得られた万線の特徴は、個々の画素に定義されている方向ベクトルに沿った流れをもっている、という点にあり、万線によって示される流れは、ステップＳ２０において定義された方向ベクトルの流れを示すものになる。
【００６０】
なお、方向ベクトルの流れをより高い精度で表現した万線を形成するには、方向ベクトルの始点を、前の行の方向ベクトルの終点に連結させるようにするとよい。たとえば、図２７に示すように、第ａ行目の代表画素Ｒａ内の点Ｑａを始点として、この画素について定義された方向ベクトルＶａ→を考えた場合、この方向ベクトルＶａ→と第ｂ行目の中心線（図に一点鎖線で示す）との交点Ｑｂを方向ベクトルＶａ→の終点とする。そして、この第ｂ行目の代表画素Ｒｂに基づいて、第ｃ行目の代表画素Ｒｃを求める際には、方向ベクトルＶａ→の終点を、代表画素Ｒｂについて定義された方向ベクトルＶｂ→の始点とするのである。そして、この方向ベクトルＶｂ→と第ｃ行目の中心線（図に一点鎖線で示す）との交点Ｑｃを方向ベクトルＶｂ→の終点とすればよい。もちろん、各代表画素の中心点を常に方向ベクトルの始点とする方法を採ることもできるが、図２７に示すように、方向ベクトルを連結させてゆく方法を採れば、二次元ベクトル場の流れをより忠実に万線の流れとして表現することができる。
【００６１】
また、この図２０の流れ図に示す手法により万線を形成する場合には、図１３の流れ図におけるステップＳ２０で定義される角度θの値は、０°≦θ≦１８０°にしておく必要がある。このような設定にすれば、万線は、図の上方から下方へと伸びてゆくことになる。なお、第ｉ行目の代表画素に基づいて、第（ｉ＋１）行目の代表画素が決定できない場合（たとえば、θ＝０°の場合や、θ＝１８０°の場合）は、第（ｉ＋１）行目には代表画素も画素帯も定義せず、第ｉ行目の画素帯をもって当該万線の終端とすればよい。
【００６２】
以上、各画素帯の中心位置に代表画素を定義する手法を述べたが、必ずしも代表画素が中心にくるように画素帯を構成する必要はなく、たとえば、代表画素とその右に隣接する４画素との合計５画素により個々の画素帯を構成することもできる。あるいは、２つの代表画素によって１つの画素帯を定義するような手法を採ることも可能である。たとえば、１つの画素帯の左端画素および右端画素をそれぞれ代表画素として、常に、両代表画素に挟まれた部分を画素帯とするような手法を採ることも可能である。
【００６３】
続いて、図２０にステップＳ３５として示した調整処理について説明する。この調整処理の第１の目的は、新たな万線を発生させることにある。たとえば、図２８に示す例のように、２本の万線Ｍ１，Ｍ２を図の下方へと徐々に伸ばしていったときに、両万線Ｍ１，Ｍ２の間隔が徐々に広がってきたとしよう。このような場合、そのまま放置しておくと、両万線Ｍ１，Ｍ２の間に、大きな空隙領域が発生することになり好ましくない。そこで、図示のように、両万線Ｍ１，Ｍ２間に、新たな万線Ｍ３を発生させる調整処理を行うのが好ましい。また、ステップＳ３５の調整処理の第２の目的は、互いに接近する一対の万線に挟まれた万線を終端させることにある。たとえば、図２９に示す例のように、３本の万線Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を図の下方へと徐々に伸ばしていったときに、両万線Ｍ１，Ｍ３の間隔が徐々に狭くなってきたとしよう。このような場合、そのまま放置しておくと、３本の万線Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３が互いに接触するようになり好ましくない。そこで、図示のように、中央の万線Ｍ２を終端させる調整処理を行うのが好ましい。
【００６４】
具体的には、ステップＳ３５では、ステップＳ３４で発生させた第（ｉ＋１）行目の画素帯について、次のようなチェックを行い、必要に応じて調整処理を行えばよい。まず、相互の間隔が所定の基準以上離れた一対の画素帯が存在するか否かをチェックする。そして、そのような画素帯が存在する場合には、この一対の画素帯の間に新たな代表画素を定義し、この新たな代表画素に基づいて新たな画素帯を発生させる調整処理を行う。図２８に示す例では、所定の基準をｄ１として、ｄ１＝１１画素なる設定を行っており、一対の画素帯Ｍ１，Ｍ２の間隔がｄ１以上となった第１２行目において、新たな代表画素ＲＲおよびこれを含む新たな画素帯を発生させ、新たな万線Ｍ３を発生させるようにしている。また、自己の左側に隣接する画素帯と自己の右側に隣接する画素帯との間隔が所定の基準以下に接近している画素帯が存在するか否かのチェックも行う。そして、そのような画素帯が存在する場合には、当該画素帯およびその代表画素を消滅させる調整処理を行う。図２９に示す例では、所定の基準をｄ２として、ｄ２＝１０画素なる設定を行っており、画素帯Ｍ２の左側に隣接する画素帯Ｍ１と、画素帯Ｍ２の右側に隣接する画素帯Ｍ３との間隔が、ｄ２以下となった第１１行目において、当該画素帯およびその代表画素ＲＲを消滅させている。
【００６５】
§５． 木調質感エンボスシートの作成装置
最後に、本発明に係る木調質感エンボスシートの作成装置の構成を、図３０のブロック図に基づいて説明する。この装置は、ベクトル場発生手段１０、繊維もぐり角演算手段２０、方向ベクトル演算手段３０、パターン生成手段４０、刷版手段５０、エンボス加工手段６０によって構成されている。ベクトル場発生手段１０は、天然木の木理を表現する三次元ベクトル場を発生させる機能をもった手段であり、たとえば、図３に示すような歪曲繊維束モデルに対応する三次元ベクトル場を発生させる機能を有する。具体的には、図３に示す繊維ベクトルＦ１→を示すための方程式を格納することができる手段であればよい。
【００６６】
繊維もぐり角演算手段２０は、所定の画像形成面によって、ベクトル場発生手段１０が発生した三次元ベクトル場を切断したときに、この切断面上の各点におけるベクトル場の配向性に基づいて繊維もぐり角を求め、画像形成面上の各点に繊維もぐり角を定義する演算を行う構成要素である。具体的には、ベクトル場発生手段１０内に格納されている三次元ベクトル場を示す方程式と、画像形成面を示す方程式とに基づいて、幾何学演算を実行し、画像形成面上の各点（たとえば、各画素の中心位置に対応する点など、後の演算で必要になる点）について、それぞれ繊維もぐり角ξを求める処理を行う構成要素になる。
【００６７】
方向ベクトル演算手段３０は、与えられた繊維もぐり角ξを画像形成面に沿った方向ベクトルに変換する所定の変換式を格納しており、この変換式に基づいて、画像形成面上の各点に定義された繊維もぐり角ξをそれぞれ方向ベクトルに変換する演算を行う。具体的には、方向ベクトルは所定の参照線Ｒとのなす角度θによって表現される。たとえば、θ＝２・ξなる変換式を用意しておけば、この変換式に基づいて、画像形成面上の各点に定義された繊維もぐり角ξが角度θに変換されることになる。
【００６８】
パターン生成手段４０は、画像形成面上に、所定の幅を有し、方向ベクトル演算手段３０によって求められた方向ベクトルに沿って配置された万線を定義し、これら万線から構成される二値画像パターンを生成する演算を行う。この演算処理の具体的な手法は、既に§４で述べたとおりである。
【００６９】
結局、上述したベクトル場発生手段１０，繊維もぐり角演算手段２０，方向ベクトル演算手段３０，パターン生成手段４０の各構成要素は、いずれもコンピュータを利用して構築される構成要素であり、最終的に、このコンピュータによって、二値画像パターン（万線パターン）を示す画像データが出力されることになる。
【００７０】
刷版手段５０は、こうしてパターン生成手段４０から出力された二値画像パターンに基づいて、凹凸パターンをもったエンボス版を作成する手段である。たとえば、一般的なダイレクトエッチング法を用いてエンボス版を作成するのであれば、パターン生成手段４０から出力される二値画像パターンをマスクに焼き付け、このマスクを用いて、露光、現像、エッチングといったフォトリソグラフィ工程を行うためのシステムによって、刷版手段５０を構成することができる。ダイレクトエッチング法を用いてエンボス版を作成すれば、万線部分が凸部もしくは凹部を形成する二値段差構造をもったエンボス構造を得ることができる。エンボス加工手段６０は、こうして作成されたエンボス版を用いて、エンボスシートを大量生産するための装置であり、最終的に、万線部分が凹部もしくは凸部を形成する二値段差構造をもったエンボスシートが得られる。
【００７１】
なお、エンボスシート上に形成される万線は、§２で述べた光学的な特性（観察方向に応じて異なる光沢感を提示する特性）を示すのに適当な寸法値を有している必要がある。ここに示す実施形態では、次のような条件設定を行っている。まず、パターン生成手段４０から出力される二値画像パターンを、一辺が１０μｍの正方形の画素の集合によって構成し、かつ、図２０に示した万線形成手順では、代表画素を中心とした合計９画素によって１つの画素帯を構成するようにしている。その結果、１本の万線の幅は、９０μｍとなる。また、図２０のステップＳ３２では、個々の画素帯の間隙部分の寸法も９画素分の９０μｍとなるような設定を行っており、９０μｍ幅のライン、９０μｍ幅のスペースからなるライン／スペースパターンを基本として、万線形成を行っている。
【００７２】
最後に、この木調質感エンボスシート作成装置によって、実際に作成された二値画像パターン（パターン生成手段４０から出力されるパターン）の例を図３１および図３２に示しておく。このような万線パターンを有するエンボスシートを作成し、木目柄の印刷シート上に積層させたところ、天然木の材面に近い自然な照り模様を観察することができた。
【００７３】
以上、本発明を図示する実施形態に基づいて説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、この他にも種々の態様で実施可能である。特に、上述の実施形態で示した具体的な数値は、一例として提示したものであり、本発明はこれらの数値によって何ら限定されるものではない。また、上述の実施形態では、本発明を木調質感を表現するための手法として説明したが、本発明は木調質感と等価な質感をもった模様（たとえば、流体の流れの要素が含まれた石目模様など）にも適用することができる。
【００７４】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明に係る木調質感エンボスシートでは、天然木材の繊維の流れを示す繊維もぐり角を方向ベクトルに置換して万線として表現するようにしたため、天然木の材面に近い自然な照り模様を表現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な天然木の材面に見られる照り模様を示す図である。
【図２】繊維束がすべて基準軸Ａの方向を向いた基準繊維束モデルを示す斜視図である。
【図３】繊維束の方向が波状木理に基づいて変化する歪曲繊維束モデルを示す斜視図である。
【図４】繊維束の方向が螺旋木理に基づいて変化する歪曲繊維束モデルを示す斜視図である。
【図５】図２に示す基準繊維束モデルを木口面で切断した状態を示す斜視図である。
【図６】図２に示す基準繊維束モデルを柾目面で切断した状態を示す斜視図である。
【図７】一般的な材木板における繊維方向ベクトルＦ→と光線方向ベクトルＬ→との関係を示す側断面図である。
【図８】一般的な材木板におけるベクトル交錯角φ（繊維もぐり角ξ）と鏡面反射光強度Ｗとの関係を示すグラフである。
【図９】木調質感エンボスシートの表面に形成された万線条溝Ｇの構造を示す斜視図である。
【図１０】図９に示す万線条溝Ｇにおける光の反射特性を示す断面図である。
【図１１】万線条溝を形成した本発明に係る木調質感エンボスシートＥの基本構成を示す平面図である。
【図１２】図１１に示す木調質感エンボスシートＥを、木目柄を印刷した印刷シートＳに積層することにより建材を構成する状態を示す斜視図である。
【図１３】本発明に係る木調質感エンボスシートの作成方法の基本手順を示す流れ図である。
【図１４】図１３の流れ図におけるステップＳ１０での繊維もぐり角ξの定義方法の一例を示す斜視図である。
【図１５】図１４に示す定義方法によって、画像形成面Ｊ上の点Ｐに定義された繊維もぐり角ξを示す斜視図である。
【図１６】図１３の流れ図におけるステップＳ１０での繊維もぐり角ξの別な定義方法の一例を示す斜視図である。
【図１７】図１３の流れ図におけるステップＳ２０で方向ベクトルを生成する際に用いるξ／θの変換式の一例を示すグラフである。
【図１８】図１３の流れ図におけるステップＳ１０で、画像形成面Ｊ上に定義された繊維もぐり角ξの一例を示す斜視図である。
【図１９】図１８に示す繊維もぐり角ξを、画像形成面Ｊに沿った方向ベクトルを示す角度θに変換した状態を示す平面図である。
【図２０】図１３の流れ図におけるステップＳ３０の万線形成段階の詳細な処理手順を示す流れ図である。
【図２１】図２０の流れ図におけるステップＳ３１で定義される画素配列の具体例を示す図である。
【図２２】図２０の流れ図におけるステップＳ３２で、第１行目に定義された代表画素を示す図である。
【図２３】図２０の流れ図におけるステップＳ３２で、第１行目に定義された画素帯を示す図である。
【図２４】図２０の流れ図におけるステップＳ３４で、第１行目の代表画素に基づいて、第２行目に定義された代表画素を示す図である。
【図２５】図２０の流れ図におけるステップＳ３４で、第１行目の代表画素に基づいて、第２行目に定義された画素帯を示す図である。
【図２６】図２０の流れ図に示す手順により生成された万線を示す図である。
【図２７】図２０の流れ図に示す手順を、より高い精度で実行するための手法を示す図である。
【図２８】図２０の流れ図におけるステップＳ３５の調整処理により、新たな万線Ｍ３が発生した状態を示す図である。
【図２９】図２０の流れ図におけるステップＳ３５の調整処理により、万線Ｍ２が終端した状態を示す図である。
【図３０】本発明に係る木調質感エンボスシートの作成装置の基本構成を示すブロック図である。
【図３１】図３０に示す装置によって作成された万線パターンの一例を示す図である。
【図３２】図３０に示す装置によって作成された万線パターンの別な一例を示す図である。
【符号の説明】
１０…ベクトル場発生手段
２０…繊維もぐり角演算手段
３０…方向ベクトル演算手段
４０…パターン生成手段
５０…刷版手段
６０…エンボス加工手段
１００…材木板
２００…仮想光源
Ａ…基準軸
Ｅ…エンボスシート
Ｆ…繊維
Ｆ→，Ｆ１→，Ｆ２→…繊維方向ベクトル
Ｇ…万線条溝
Ｈ１１，Ｈ１２，Ｈ２１，Ｈ２２…画素帯
Ｊ…切断面（画像形成面）
Ｌ→…光線方向ベクトル
Ｍ，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３…万線
Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３…観察方向
Ｐ，Ｑ…繊維束モデルあるいは画像形成面上の点
Ｐ′，Ｑ′…歪曲繊維束モデル上の点
Ｐ（ｉ，ｊ）…画素配列上の画素
Ｑａ，Ｑｂ，Ｑｃ…ベクトルの端点
Ｒ…参照線
Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，ＲＲ…代表画素
Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ…代表画素
Ｓ…木目柄の印刷シート
Ｔ…天然木材
Ｖ→…方向ベクトル
Ｖ１１→，Ｖ１２→…方向ベクトル
Ｖａ→，Ｖｂ→…方向ベクトル
Ｖ（ｉ，ｊ）…画素Ｐ（ｉ，ｊ）についての方向ベクトル
Ｗ…鏡面反射光強度（光沢度）
ξ…繊維もぐり角
φ…ベクトル交錯角
θ…方向ベクトルＶ→と参照線Ｒとのなす角[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wood texture embossed sheet and a building material using the same, and in particular, to express a glossy pattern called “shine” or “moku” appearing on the surface of natural wood, The present invention relates to a wood texture embossed sheet used by being laminated on a printed surface.
[0002]
[Prior art]
Wood grain patterns are the most popular motifs used as surface decorations for building materials such as wallpaper and flooring, and furniture surface decorations. When creating a printed matter having such a wood grain pattern, a method is usually employed in which the surface of the natural wood is photographed with a camera or the like and the wood grain pattern of the natural wood is used as it is. In recent years, since image processing technology using computers has become widespread in the printing field, a natural wood grain pattern is captured as image data by a CCD camera or the like, and this image data is required using a computer. There has also been a widespread method of performing simple image processing and printing based on the processed image data.
[0003]
In recent years, it has become difficult to obtain natural wood with a high-design wood grain pattern, and it is completely artificially made using a computer without using actual natural wood. Attempts have also been made to create pattern patterns. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-22538 discloses a technique for obtaining a wood grain conduit cross-sectional pattern by defining a three-dimensional tree model in a three-dimensional space and cutting the model at a predetermined cutting plane.
[0004]
In general, the grain pattern found in natural wood is mainly composed of annual ring patterns, conduit groove patterns, shimmering patterns, and the like. The annual ring pattern is a dense and dense pattern of cellular tissue formed in accordance with the annual growth of natural wood based on the annual temperature difference. The conduit groove pattern is a cross-sectional pattern obtained by cutting a fibrous conduit used as a passage for moisture and nutrients necessary for growth of natural wood, and usually has a slightly distorted elliptical pattern. On the other hand, the shimmering pattern is a glossy pattern generally called “shining” or “moku”, and is a pattern generated based on the reflected light from the material surface. On the surface of natural wood, the orientation of the fiber is different for each part, and this orientation distribution is observed as a shimmering pattern. Since it is a pattern generated based on the reflection of light, even on the same material surface, different illumination patterns appear depending on the incident direction of light from the light source and the observation direction by the observer.
[0005]
In this way, the shimmering pattern has a unique property of changing depending on the optical observation conditions. Therefore, in the case of an artificial building material in which a wood grain pattern is printed on a sheet of vinyl chloride or the like, normal printing is performed. It is difficult to express only by layer. In view of this, a technique has been proposed in which a laminated structure in which an embossed sheet is formed on a printed sheet is employed, and a shimmering pattern is expressed by the uneven structure on the surface of the embossed sheet. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-289302 discloses a technique for expressing a shimmering pattern using a wood-tone embossed sheet having a large number of ridges formed on the surface, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-323948. The gazette discloses a technique for fusing the shimmering pattern on the wood texture embossed sheet into an annual ring pattern and a conduit groove pattern.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
If the wood texture embossed sheet using the above-mentioned line-shaped grooves is used, it is possible to express a shimmering pattern that changes according to the observation direction. However, the conventionally proposed expression of the shimmering pattern by the striated grooves is only a pseudo expression, and the actual shimmering pattern obtained from the surface of natural wood cannot be sufficiently reproduced. For this reason, unnaturalness remains as compared with a natural shimmering pattern, resulting in an observer feeling uncomfortable.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide a wood texture embossed sheet capable of expressing a natural shimmering pattern closer to the surface of a natural wood.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  (1) A first aspect of the present invention is a method of creating a wood texture embossed sheet used to express a wood texture that appears on the surface of natural wood.
  An image forming surface having a pixel array consisting of a large number of pixels is arranged in a three-dimensional vector field indicating the direction of the flow of fibers constituting the tree, and each pixel has a three-dimensional vector field at a predetermined point position of the pixel. A fiber boring angle defining step for defining a fiber boring angle ξ indicating an angle formed by a vector direction and an image forming surface;
  In order to obtain a monotonically increasing or monotonically decreasing angle θ with respect to the change in the fiber boring angle ξ, a conversion equation for converting from ξ to θ is defined, a reference line R is defined on the image forming surface, The angle θ is obtained by converting the fiber defined in the pixel using a conversion formula that defines the bore angle ξ, and the pixel is obtained with respect to the reference line R included in the image forming surface at the predetermined point of each pixel. A direction vector generation step for defining a direction vector having a given angle θ;
  A line forming step for defining a number of lines on the image forming surface along a direction vector defined for each pixel and defining a number of lines consisting of a collection of adjacent pixels;
  A region consisting of pixels constituting a line has a binary step structure in which a concave or convex portion is formed.An embossed sheet creating stage for creating an embossed sheet having an uneven pattern formed on the surface;
  Is to do.
[0009]
  (2) According to a second aspect of the present invention, in the method for creating a wood texture embossed sheet according to the first aspect described above,
  Using an image forming surface having a pixel array composed of a large number of pixels arranged vertically and horizontally, a fiber counterbore angle ξ and a direction vector are defined at the center point of each pixel,
At the line formation stage,
A plurality of representative pixels arranged at predetermined intervals are defined in the first row of the pixel array, and a pixel band composed of a pixel group continuously arranged in the first row is provided in the vicinity of each representative pixel. A first step to define;
For each representative pixel in the i-th row, a pixel in the (i + 1) -th row having a center point closest to a straight line passing through the center point of each representative pixel and extending in the direction of the direction vector defined at the center point is obtained. The obtained pixels are defined as representative pixels in the (i + 1) th row, and pixels each including a pixel group continuously arranged in the (i + 1) th row in the vicinity of the representative pixels in the (i + 1) th row. A second step of defining each band;
A third step of repeatedly executing the second step while increasing the value of the parameter i by 1 from i = 1;
A line is formed by a set of finally obtained pixel bands.
[0010]
  (3) The third aspect of the present invention is:In the method for creating a wood texture embossed sheet according to the second aspect described above,
After the second step, if there is a pair of pixel bands whose mutual distance is more than a predetermined reference, a new representative pixel is defined between the pair of pixel bands, and the new representative pixel Based on this, adjustment processing for generating a new pixel band is performed.
[0011]
  (4) The fourth aspect of the present invention is:In the method for creating a wood texture embossed sheet according to the second aspect described above,
After the second step, if there is a pixel band in which the interval between the pixel band adjacent to the left side of the self and the pixel band adjacent to the right side of the self is close to a predetermined reference or less, the pixel band and Adjustment processing for eliminating the representative pixel is performed.
[0012]
  (5) A fifth aspect of the present invention is an apparatus for creating a wood texture embossed sheet used for expressing a wood texture that appears on the surface of natural wood.
  A vector field generating means for generating a three-dimensional vector field indicating the direction of flow of fibers constituting the tree;
  An image forming surface having a pixel array of a large number of pixels is arranged in the three-dimensional vector field, and the angle between the image forming surface and the direction of the vector of the three-dimensional vector field at the center point position of the pixel is indicated. A fiber boring angle calculating means for defining the fiber boring angle ξ;
  Based on the conversion formula for converting from ξ to θ, so that the angle θ monotonously increasing or decreasing monotonously with respect to the change in the fiber boring angle ξ is obtained, the conversion formula for the fiber boring angle ξ defined in the pixel is The angle θ is obtained by conversion using the image, and the angle θ obtained for the pixel is formed at a center point of the pixel with respect to a predetermined reference line R included in the image forming surface and defined on the image forming surface. Direction vector calculation means for defining a direction vector;
  On the image forming surface, a flow along a direction vector defined for each pixel is defined, and a large number of lines consisting of a collection of adjacent pixels are defined, and a binary image pattern composed of these lines is defined. Pattern generation means for generating;
  Based on the binary image patternA region composed of pixels constituting a line has a concavo-convex pattern having a binary step structure that forms a concave or convex portion.A printing plate means for creating an embossed plate;
  An embossing means for creating an embossed sheet using an embossed plate;
  Is provided.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiments.
[0020]
§1. The essence of shimmering patterns that appear on the surface of natural wood
The main point of the present invention is to artificially reproduce the natural shimmering pattern that appears on the surface of natural wood using an embossed sheet. Therefore, here I will describe the essence of shimmering patterns that appear on the surface of natural wood.
[0021]
As already mentioned, there are annual ring patterns, conduit groove patterns, and shimmer patterns on the surface of general natural wood. Here, the shining pattern is a peculiar pattern that varies depending on the angle of the incident light and the observation direction, and is generally called “shining” or “moku”. For example, when a timber board cut out from natural wood is observed from a certain direction, the hatched area shown in FIG. 1 (a) appears whitish, and if the observation direction is slightly changed, this time, FIG. 1 (b) As shown, another area appears whitish. In this way, the reason why the pattern of the shining pattern changes depending on the observation angle is that the orientation of the fiber is different for each part on the surface of the natural wood. The natural tree contains various elements such as cells, conduits, fibers, etc. in order to operate as a plant, and these elements are generally oriented in the growth direction of the tree. Here, the axial element along the growth direction of the tree is generally called fiber.
[0022]
  Thus, natural woodFiber, Generally facing the growth direction of trees, but in partIn the directionThere are many variations. Such orientation is generally called “wood”, and it is called by the names of wavy wood, spiral wood, cross wood, etc., depending on the state of orientation. For example, if the growth direction of the actual natural tree is the direction of the reference axis A, the fiber inside the natural tree extends in a direction along the reference axis A as a whole.In the directionThere will be variations. Such partialDirectionThe variation is recognized as a shimmering pattern on the material surface.
[0023]
  Here, a reference fiber bundle model as shown in FIG. 2 is considered so that the concept of “wood” can be visually grasped. The model shown here is for axial elements such as conduits and fibers in trees.DirectionIt is shown by a bundle of a large number of elongated cylindrical fibers, and indicates the direction of the flow of fibers constituting the tree. Of course, actual natural wood is not composed of such simple bundles of cylindrical fibers, but includes many elements such as cells, conduits, fibers, etc., but here the axial direction of these many elements Elements of theDirectionA cylindrical fiber bundle model will be used as a model to be shown. Basically, as shown in FIG.Fiber bundleEach of the individual fibers should be arranged parallel to the reference axis A along the reference axis A facing the growth direction. That is, considering the positional relationship between a point of interest P on a certain fiber and an adjacent point Q on the same fiber, a vector (hereinafter referred to as a fiber direction vector) from the point P to the point Q is It will turn to the direction. However, trees that grow in nature are partlyFiber orientationThere are many different phenomena, such asDirectionThe variation phenomenon appears as “wood”.
[0024]
For example, as shown in FIG. 3 left, a fiber direction vector is defined by defining a direction B perpendicular to the reference axis A and partially adding a component of the direction B to a vector indicating the direction along the reference axis A. F1 → (in the present specification, a vector symbol “→” that is originally added to the upper part of the code is added to the right side of the code) due to restrictions of the electronic application. Then, when the reference fiber bundle model shown in FIG. 2 is distorted so that the individual fibers are directed in the direction along the fiber direction vector F1 →, a distorted fiber bundle model as shown on the right in FIG. 3 is obtained. The points P and Q in the model of FIG. 2 are displaced to the points P ′ and Q ′ in the model of FIG. 3 respectively, and the vector from the point P ′ to the point Q ′ is the point P (or point P ′). The fiber direction vector F1 → at the position. Such a distorted fiber bundle model is a model including a wood grain generally called a wavy wood grain.
[0025]
Further, as shown on the left side of FIG. 4, a fiber direction vector F2 → that spirals around the reference axis A is defined, and the individual fibers are directed in the direction along the fiber direction vector F2 →. When the reference fiber bundle model shown in FIG. 4 is distorted, a distorted fiber bundle model as shown on the right in FIG. 4 is obtained. The points P and Q in the model of FIG. 2 are displaced to the points P ′ and Q ′ in the model of FIG. 4 respectively, and the vector from the point P ′ to the point Q ′ is the point P (or point P ′). The fiber direction vector F2 → at the position. Such a distorted fiber bundle model is a model including a tree structure generally called a spiral tree structure.
[0026]
  Followed by fibrousdirectionThink about the relationship between shining patterns and shimmering patterns. Now, a reference fiber bundle model as shown in FIG.FiberAll models along the reference axis A) are cut by a cutting plane J perpendicular to the reference axis A as shown in FIG. 5, and at a cutting plane J parallel to the reference axis A as shown in FIG. In the case of cutting, the specular reflection light intensity (glossiness) of the cut surface J will be compared. In general, as shown in FIG. 5, a cut surface that appears when a natural tree is cut by a cut surface perpendicular to the growth direction of the tree (the direction of the reference axis A) is referred to as a “front surface”. As shown in FIG. 6, the cut surface that appears when a natural tree is cut with a cut surface parallel to the growth direction of the tree (the direction of the reference axis A) is called a “grid plane” (more precisely, "Cut plane" refers to a cut plane when cut along a plane passing through the central axis, and when the cut plane is parallel to the growth direction but deviates from the central axis, it is called "plate plane") .
[0027]
When cutting with the “cut end” as shown in FIG. 5, the individual fibers have an orientation that dive perpendicular to the surface of the timber board, and the irradiated light is absorbed inside the timber board. It becomes easy to be done and becomes difficult to come out outside. Therefore, the specular reflectance of the surface is low, and the surface is not glossy. On the other hand, when cutting with a “grid surface” as shown in FIG. 6, each fiber has an orientation that lies horizontally on the surface of the timber board, and much of the irradiated light Does not penetrate into the timber board and reflects off the surface. Therefore, the specular reflectance of the surface becomes high and the surface becomes glossy. Of course, the glossiness seen from the observer is determined based on the direction of the light source and the observation direction as well as the specular reflectance of the surface.
[0028]
FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the fiber orientation on the surface of the timber board and the specular reflectance. Now, it is assumed that the fibers F are arranged on the surface (cut plane J) of the timber board 100 with an orientation as indicated by a fiber direction vector F → in the figure. At this time, an angle ξ formed by the cut surface J and the fiber F is called a fiber boring angle. In the case of cutting by the “front surface” shown in FIG. 5, the fiber boring angle ξ = 90 °, and in the case of cutting by the “grid surface” shown in FIG. 6, the fiber boring angle ξ = 0 °. Here, a virtual light source 200 (surface light source) is assumed above the timber board 100, light rays perpendicular to the surface (cut plane J) of the timber board 100 are irradiated from the virtual light source 200, and diffusion from this surface is performed. Consider the simple case of observing reflected light and specularly reflected light. In this case, the intensity of the diffuse reflected light to be observed depends on the color component of the wood grain pattern on the surface of the timber board 100, and the image by the diffuse reflected light is recognized as a so-called colored pattern. On the other hand, the intensity W (glossiness) of the specular reflection light to be observed depends on the fiber boring angle ξ, and usually a relationship as shown in the graph of FIG. 8 is defined.
[0029]
More precisely, the specular reflection light intensity in each part is determined by both the light irradiation direction and the fiber boring angle ξ. That is, as shown in FIG. 7, at the point P on the cutting plane J, if the ray direction vector L → and the fiber direction vector F → are defined as shown in the figure, the mirror surface at the point P is determined by the intersection angle φ of both vectors. The reflected light intensity is determined. In the case of a model in which the ray direction vector L → is perpendicular to the cutting plane J as in the above example, the vector crossing angle φ = 90 ° −ξ, and φ = 90 ° as shown in the graph of FIG. , The specular reflection light intensity is the highest, and is the lowest when φ = 0 °. In the case of cutting by the “front surface” shown in FIG. 5, the fiber boring angle ξ = 90 °, so that the specular reflected light intensity W becomes small and the glossiness decreases. On the other hand, in the case of cutting by the “grid surface” shown in FIG. 6, the fiber boring angle ξ = 0 °, so that the specular reflected light intensity W increases and the glossiness increases.
[0030]
  By the way, when the reference fiber bundle model as shown in FIG. 2 is cut in a plane, the size of the glossiness of the entire cut surface depends on the cutting direction, but the partial size distribution of the glossiness does not occur. No so-called shimmering pattern is generated. The reason why the shimmer pattern is seen on the surface of the timber board cut out from the actual natural wood is that the actual natural wood includes the elements of the wood as shown in FIG. 3 or FIG. In this way, when cutting a tree containing a wood element, a different fiber boring angle ξ is obtained for each part on the cut surface, and the different fiber grooving angle ξ for each part is illuminated. Will appear. However, based on the wood of natural woodThe change in fiber orientationBecause it is a gentle one with natural fluctuations, the change in the shimmering pattern that appears by changing the observation angle of the material surface also becomes a gentle one with natural fluctuations. In short, in natural wood, there is a “unique fiber flow” due to wood, and if the flow of the fiber partially changes, the intensity of the specular reflected light also changes as described above. In other words, “reflection unevenness” occurs, and so-called “shining pattern” appears.
[0031]
§2. An approach for reproducing shimmering patterns according to the present invention
In this way, the essence of the shining pattern that appears on the surface of natural wood lies in the distribution of fiber boring angle ξ based on wood, and an area where the fiber boring angle ξ is almost the same appears under certain observation conditions at the same time. It will be. Therefore, in order to reproduce the shimmering pattern of natural wood according to the same principle, it is necessary to physically reproduce the structure of the fiber having various fiber piercing angles ξ on the surface of the embossed sheet. However, with current embossing technology, it is not practical to incorporate complex steps to reproduce such an actual fibrous structure in a commercial building material manufacturing process. Currently, the embossing plate manufacturing method that is generally used is a method called the direct etching method. On the embossing plate created by this method, a two-step step structure of a concave portion and a convex portion is formed. It is only done. If this direct etching method is repeated several times, a multi-stage structure can be obtained. However, it is impossible to physically reproduce the fiber structure having various fiber boring angles ξ.
[0032]
The basic concept of the present invention is to replace the element of fiber boring angle ξ that appears on the surface of an actual natural wood with the direction of the line groove on the embossed sheet, and express the shine pattern as a number of line grooves. In the point. In general, a pattern composed of a large number of fine lines is called a line pattern, and in the present invention, this line is formed as a line groove having a concavo-convex structure on an embossed sheet.
[0033]
FIG. 9 is a perspective view showing the basic structure of the multi-row groove G formed on the embossed sheet E. FIG. In this example, a large number of strips G having a width W1 are formed while maintaining a spacing W2. With respect to the total thickness D1 of the embossed sheet E, the single-line groove G forms a groove with a depth D2, and a large number of single-line grooves G are arranged substantially in parallel. Such a pattern consisting of the line grooves G has a two-step structure of a concave portion having a width W1 and a convex portion having a width W2, and can be easily performed using a conventional general direct etching method. Can be configured.
[0034]
It is known that the embossed sheet E in which such a multi-row groove G is formed has different reflected light intensities depending on the observation direction. A cross section of the embossed sheet E cut along a plane parallel to the ridge groove G is shown in FIG. 10A, and a cross section cut along a plane perpendicular to the lane groove G is shown in FIG. As shown in FIG. 10 (a), the light incident from the direction parallel to the line groove G is reflected from the bottom surface of the line groove G, and goes in the direction along the line groove G as it is. And emitted as specular reflection light. On the other hand, as shown in FIG. 10 (b), the light incident from the direction perpendicular to the line groove G is reflected many times on the wall surface and bottom surface of the line groove G, and finally The light is emitted as diffusely reflected light in different directions. For this reason, strong specular reflected light is obtained when observed from a direction parallel to the ridge groove G. However, when observed from a direction perpendicular to the ridge groove G, the specular reflected light becomes weak.
[0035]
If such a property of the line groove G is utilized, it becomes possible to express a shimmering pattern in a pseudo manner. For example, as shown in the plan view of FIG. 11, a line groove G is formed over the entire surface of the embossed sheet E, and the direction of the line groove G in a certain partial region is changed. In this case, the intensity of the specular reflection light obtained from this partial area is different from the intensity of the specular reflection light obtained from other partial areas (whether it becomes stronger or weaker depends on the observation direction). A so-called shimmering pattern will be observed. Therefore, such an embossed sheet E is made of a transparent material, and as shown in FIG. 12, the embossed sheet E is laminated on a printed sheet S on which a wood grain pattern is printed. If a building material is comprised, the wood grain pattern building material with a shimmering pattern can be obtained.
[0036]
However, as described above, the technique itself for expressing the shining pattern using the embossed sheet E having such a line groove G as a building material is disclosed in JP-A-5-289302 and JP-A-8-323948. It is disclosed in the gazette. However, in the conventional method, for example, a wavy line-shaped groove based on a sine wave is formed, or a plurality of closed areas are defined for convenience, and a line-shaped groove having a predetermined direction is formed for each closed area. Since it was formed, it was difficult to fully reproduce the shimmering pattern with the natural texture found on the surface of actual natural wood.
[0037]
The feature of the present invention resides in that the same shine pattern is expressed in a pseudo manner by a multi-row groove in consideration of the essence of the shine pattern appearing on the surface of the natural wood described in §1. The shining pattern that appears on the surface of the natural wood is based on the distribution of the fiber piercing angle ξ, whereas the shining pattern that appears on the embossed sheet having the ridges is on the plane of the ridges. This is based on the distribution of directions (direction vectors). And, in the former, it is seen that the region where the fiber piercing angles ξ are almost equal is shining whitish simultaneously in a certain state, whereas in the latter, the region where the direction vectors of the ridges are almost equal in a certain state At the same time, you can see a white glow. Originally, the fiber boring angle ξ is defined as the crossing angle between the plane and the fiber vector F →, as shown in FIG. 7, whereas the direction vector of the ridge groove is the line on the plane. It indicates the direction of the groove. Therefore, theoretically, the boring angle ξ of the fiber and the direction vector of the line groove are completely different physical quantities. However, both have the common feature that they function as parameters that govern the reflected light intensity during observation. The inventor of the present application pays attention to this common point, and associates the element called fiber boring angle ξ appearing on the surface of the actual natural wood with the element called the direction vector of the ridges, and the embossed sheet is used to shine like natural wood. I came up with the expression of
[0038]
§3. Method for creating a wood texture embossed sheet according to the present invention
Next, a basic procedure of the wood texture embossed sheet creation method according to the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. First, in step S10, a fiber boring angle is defined. That is, first, a predetermined image forming surface is defined, and a fiber boring angle ξ indicating the orientation of the fibers of the wood is defined at each point on the image forming surface. In FIG. 13, a conceptual diagram of processing performed in each step is shown on the right side of the flowchart, and the conceptual diagram on the right side of step S <b> 10 shows a fiber vector F → at a point P on the image forming surface J. An angle ξ formed with the image forming surface J is defined as a fiber boring angle. In step S10, a predetermined fiber counterbore angle ξ is defined for all points on the image forming surface J as described above. However, in reality, as described later in §4, since the final line pattern is composed of individual pixels, a finite number of points are defined on the image forming plane J, and these For each point, it is sufficient to define the fiber drilling angle ξ.
[0039]
Hereinafter, a specific method for defining the fiber boring angle ξ will be described. The method considered by the inventor as the most preferred embodiment is to define a three-dimensional vector field whose orientation with respect to a predetermined reference axis is different for each part, cut this three-dimensional vector field at the image forming surface, This is a method of defining the fiber boring angle based on the orientation of the vector field at each of the above points. For example, suppose that a distorted fiber bundle model expressing wavy wood as shown in FIG. 14 is generated and this model is cut at a predetermined cut surface J (the end surface in this example). Then, as shown in FIG. 15, the fiber vector F → can be obtained for an arbitrary point P on the cutting plane J. Here, the fiber vector F → is a vector indicating the direction of the fiber located at the point P among the fibers constituting the distorted fiber bundle model shown in FIG. If such a fiber vector F → is obtained, an angle ξ formed by the cutting plane J and the fiber vector F → is obtained, and this angle ξ becomes the fiber boring angle at the point P. If the cut surface J is an image forming surface, a predetermined fiber counterbore angle ξ can be defined at each point on the image forming surface.
[0040]
By the way, the distorted fiber bundle model shown in FIG. 14 is obtained by distorting the reference fiber bundle model shown in FIG. 2 along the fiber vector F1 → shown in the left of FIG. None other than the original vector field. This three-dimensional vector field can be defined using a predetermined equation. For example, in the XYZ three-dimensional coordinate system, the position of each point constituting the reference fiber bundle model as shown in FIG. 2 is defined by coordinate values (x, y, z),
x ′ = x + α · sin (β · z)
y ′ = y
z '= z
A new coordinate value (x ′, y ′, z ′) is obtained based on the following conversion formula (α and β are predetermined constants, random numbers, or functions), and is located at the coordinate value (x, y, z). 3 is formed into a new coordinate value (x ′, y ′, z ′), and a wavy grain distorted fiber bundle model as shown in FIG. 3 is formed by the set of points after the movement. . Here, if the two points P and Q arranged along the reference axis A in the model of FIG. 2 are moved to the points P ′ and Q ′ in the model of FIG. The direction toward ′ can be defined as the direction of the vector field at point P ′, for example. In other words, it is possible to define a three-dimensional vector field corresponding to the wavy wood as shown in FIG. Similarly, a three-dimensional vector field corresponding to a spiral tree as shown in FIG. 4 has θ0 and β as predetermined constants, random numbers, or functions.
x ′ = r · cos (θ0 + θ)
y ′ = r · sin (θ0 + θ)
z '= z
Where r = (x2+ Y2)1/2
θ = β ・ z
It can be defined by the coordinate conversion formula.
[0041]
Eventually, the fiber boring angle definition process in step S10 defines a three-dimensional vector field using the coordinate transformation formula described above, etc., defines a predetermined cutting plane J (image forming plane) in the three-dimensional vector field, For each position on the cutting plane J, the angle ξ formed by the vector and the cutting plane can be executed as a process for obtaining by calculation. In other words, this method can be said to be a process of constructing a three-dimensional virtual tree model having a grain element in a computer and obtaining a fiber boring angle when the model is cut by a virtual cutting plane.
[0042]
Of course, instead of using the virtual tree model, it is also possible to define the fiber boring angle using an actual natural tree. That is, using a measurement system that can measure the intensity of reflected light from each point on the surface of natural wood, measure the reflected light intensity from each point when observing this natural wood from various angles, Based on the measurement result, the fiber corner angle at each point on the natural wood surface is obtained by calculation. For example, as shown in FIG. 16, natural wood T is prepared, and a predetermined point P is observed from various directions such as observation directions O1, O2, O3,..., And the reflected light intensity in each case is obtained. As described in §1, there is a predetermined correlation between the fiber boring angle ξ at the point P and the reflected light intensity in each observation direction. Therefore, if the number of observation directions is increased to some extent, By analyzing the result of the reflected light intensity, the fiber boring angle ξ at the point P can be determined with a certain degree of accuracy. Thus, it is possible to define the boring angle of the fiber in step S10 also by actually measuring the reflected light intensity on the surface of natural wood.
[0043]
However, this method of measuring the reflected light intensity of natural wood to define the fiber boring angle has a heavy work load at the stage of measuring the reflected light intensity, and the measurement result is analyzed to determine the fiber boring angle. For this reason, the calculation burden becomes heavy. Therefore, the above-described method for defining a three-dimensional vector field is more practical for commercial use for manufacturing building materials and the like.
[0044]
Subsequently, in step S20, a direction vector is generated at each point on the image forming surface. For this purpose, first, it is necessary to define a conversion formula for converting a given fiber boring angle ξ into a direction vector along the image forming plane J. In the conceptual diagram shown on the right side of step S20 in FIG. 13, the direction vector V → included in the image forming surface J is defined at the position of the point P on the image forming surface J. Here, this direction vector V → is represented by each θ formed with the reference line R defined on the image forming surface J, and a function of θ = f (ξ) is used as a conversion formula, and the fiber boring angle ξ Is converted into an angle θ. By using such a conversion formula, all the fiber counterboring angles ξ defined in step S10 can be converted into an angle θ, and a predetermined direction vector V → is defined for each point on the image forming surface. be able to.
[0045]
FIG. 17 is a graph showing an example of a conversion formula for converting the fiber boring angle ξ to the angle θ. In this example, linear conversion is performed using a conversion formula of θ = 90 ° + ξ. That is, an angle θ = 0 ° is given for the fiber boring angle ξ = −90 °, an angle θ = 90 ° is given for the fiber boring angle ξ = 0 °, and the fiber boring angle ξ = For 90 °, an angle θ = 180 ° is given. Of course, the conversion formula between ξ and θ in the present invention is not limited to the conversion formula shown in the graph of FIG. 17, and any conversion formula can be used as long as some θ is determined for a predetermined ξ. May be used. However, in order to obtain a more effective shine pattern, it is preferable to use a conversion formula in which the angle θ monotonously increases or monotonously decreases with respect to the increase in the fiber boring angle ξ.
[0046]
18 and 19 are diagrams showing a specific example of processing for converting the fiber boring angle ξ to the angle θ using the conversion formula shown in the graph of FIG. 17. As shown in FIG. 18 (perspective view), at predetermined points P1, P2, and P3 on the cut surface J (image forming surface), fiber vectors F1 →, F2 →, F3 → (in a three-dimensional vector field at each position). As the angles formed by the vector of each point) and the cut surface J, fiber boring angles ξ1 = 60 °, ξ2 = 0 °, and ξ3 = −30 ° are defined. In this case, using the conversion formula θ = 90 ° + ξ, as shown in FIG. 19 (plan view), the positions of the points P1, P2, and P3 are directions included in the cut surface J (image forming surface). The vectors V1 →, V2 →, V3 → are defined. Here, when the reference line R is defined on one piece of the cutting plane J, the angles formed by the direction vectors V1 →, V2 →, V3 → and the reference line R are θ1 = 150 °, θ2 = 90 °, and θ3 = 60, respectively. °.
[0047]
In this specific example, an example with respect to three predetermined points P1, P2, and P3 has been shown, but actually, as described in detail in §4, a pixel array is defined on the cut surface J with a predetermined resolution. Such processing is executed for a finite number of points corresponding to individual pixel positions (for example, the center position of each pixel). The fiber boring angle ξ takes a range of −90 ° ≦ ξ ≦ 90 °. Therefore, for example, when conversion using the conversion equation θ = 90 ° + ξ is performed as in this example, the angle θ is 0 °. ≦ θ ≦ 180 °, which is an angle taking a reference line R shown in FIG. 19 as a reference, the direction vector V is in the right direction (when θ = 0 °) and the left direction (θ = 180 °). In the case of (), the vector goes downward in the figure including the critical direction. The range of the direction to be taken by the direction vector V can be controlled depending on the conversion formula to be defined. For example, if the conversion formula θ = 90 ° + ξ / 2 is defined, the angle θ is 45 °. The range is ≦ θ ≦ 135 °.
[0048]
Thus, when the direction vector V can be defined for each point (individual pixel position) on the cut surface (image forming surface) J, a line along each direction vector is formed in step S30. The conceptual diagram on the right side of step S30 of FIG. 13 shows a state in which a line M along the direction vector V is formed at the point P. Due to the direction vector V defined at each point on the image forming plane J, a two-dimensional vector field is formed on this plane. In the line forming stage of step S30, processing for forming a large number of lines along the two-dimensional vector field is performed. The specific processing procedure will be described in §4.
[0049]
Finally, in step S40, an embossed sheet expressing the formed line as an uneven pattern is created. If a line pattern is prepared as a binary image pattern in step S30, an embossed plate is created by a conventional general direct etching method based on the binary image pattern, and this embossed plate is used. It is possible to mass-produce wood texture embossed sheets. On the right side of step S40 is a side sectional view showing the concept of the embossed sheet E produced in this way.
[0050]
If the embossed sheet E made of a transparent material is mass-produced by such a process, and the embossed sheet E is laminated on a wood grain printed sheet S as shown in FIG. A building material that expresses a natural shimmering pattern close to the surface of the material. That is, when observing from a specific direction, a region where the direction vectors of the line grooves formed on the embossed sheet E are almost equal to each other simultaneously appears whitish, and a glossy region is observed. This glossy region changes when the viewing direction is changed. Moreover, since the direction vector of each striated groove is determined based on the fiber boring angle, a natural shimmering pattern close to the surface of natural wood is observed.
[0051]
When an artificial pattern generated by a computer is used as the wood grain pattern printed on the print sheet S shown in FIG. 12, the wood grain pattern and the wood texture embossed sheet on the print sheet S are used. The line pattern on E is preferably formed by computer image processing using the same three-dimensional vector field. For example, in JP-A-8-22538, when a three-dimensional tree model is defined in a three-dimensional virtual space in a computer and the three-dimensional tree model is cut along a predetermined cut surface, A technique for artificially generating a wood grain pattern based on the obtained two-dimensional pattern is disclosed. In Japanese Patent Application No. 8-168504, a three-dimensional vector field is used to define a three-dimensional tree model that takes account of the tree structure, and by cutting the three-dimensional tree model that takes this tree structure into consideration. A method for artificially generating a two-dimensional grain pattern including a wood element is disclosed. In this way, when the wood grain pattern on the printed sheet S is artificially generated using the three-dimensional vector field, the line pattern on the embossed sheet E also uses the same three-dimensional vector field. Preferably it is generated. As described above, when a three-dimensional vector field is used, an element of distortion based on a tree can be added to a three-dimensional tree model, but the grain on the print sheet S can be obtained using the same three-dimensional vector field. If the pattern pattern and the line pattern on the embossed sheet E are formed, the components of the wood included in the wood grain pattern on the printed sheet S and the wood pattern included in the shimmer pattern on the embossed sheet E The component has consistency. Therefore, it is possible to express an overall natural wood-tone texture in which the shimmering pattern and the wood grain pattern are synchronized.
[0052]
§4. Specific procedure for line forming process
Here, a specific method of the line forming stage shown as step S30 in the flowchart of FIG. 13 will be described. FIG. 20 is a flowchart showing the specific procedure. First, in step S31, a pixel array is defined on the image forming surface. Here, as shown in FIG. 21, a pixel array arranged vertically and horizontally on the image forming surface is defined, and a pixel P (1, 1) is defined with the pixel in the upper left corner as the pixel in the first column in the first row. In general, the pixel in the i-th row and the j-th column is referred to as a pixel P (i, j). As described above, a predetermined direction vector V is defined for each point on the image forming surface. Accordingly, a predetermined direction vector V (i, j) can be associated with each arbitrary pixel P (i, j). For example, a direction vector defined at the position of the center point of each pixel may be defined as the direction vector of that pixel.
[0053]
Thus, in the method described here, it is sufficient to define the direction vector for the center point of each pixel. Therefore, the fiber turning angle ξ to be defined in step S10 and the direction vector V (angle θ to be defined in step S20). ) Is sufficient to obtain only the center point position of each pixel.
[0054]
In the subsequent step S32, a plurality of representative pixels arranged at a predetermined interval are defined in the first row of this pixel array, and pixels comprising a group of pixels arranged continuously in the vicinity of each representative pixel. Processing to define each band is performed. For example, FIG. 22 shows a state in which representative pixels R11 and R12 are defined from a large number of pixels arranged in the first row. In this example, the pixel P (1, 7) in the seventh column is defined as the first representative pixel R11, and hereinafter, the pixel P (1, 17), the pixel P (1, 27), the pixel appearing at a pitch of 10 pixels. P (1, 37),... Are defined as representative pixels R12, R13, R14,.
[0055]
Subsequently, a pixel band is defined in the vicinity of each representative pixel. For example, FIG. 23 shows a state in which pixel bands H11, H12,... Defined by a total of 5 pixels including 2 pixels adjacent to the left and right of each representative pixel are defined. In the embodiment shown here, the pixel band is always set to be composed of a group of pixels consisting of all five pixels centered on the representative pixel. Of course, as long as each pixel band is composed of a plurality of pixels arranged continuously, it may be composed of any number of pixels. For example, an individual pixel band may be configured by all seven pixels, or an individual pixel band may be configured by all eight pixels. Here, the pixels constituting the pixel band are shown with hatching inside, and the representative pixels are shown with a black circle at the center.
[0056]
In the next step S33, the parameter i indicating the number of rows in the pixel array is set to an initial value 1, and thereafter, the processes in steps S34 and S35 are repeatedly executed. That is, in step S36, parameter i is updated by 1 in step S37 until the parameter i = n-1 (where n is the total number of rows) is determined, and the processes in steps S34 and S35 are repeated. Become.
[0057]
In step S34, for each representative pixel in the i-th row, the (i + 1) -th row pixel located in the direction indicated by the direction vector defined at the point in each representative pixel is obtained, and these obtained pixels are obtained. The pixel is defined as a representative pixel in the (i + 1) th row, and a process of defining a pixel band composed of a group of pixels arranged continuously in the vicinity of the representative pixel in the (i + 1) th row is executed. For example, when i = 1, as shown in FIG. 24, the representative pixels R21, R22,... In the second row are determined based on the representative pixels R11, R12,. As shown, the pixel bands H21, H22,... Of the second row are defined based on the representative pixels R21, R22 of the second row. As shown in FIG. 24, the representative pixels R21 and R22 in the second row are determined based on the direction vectors V11 → and V12 → defined for the representative pixels R11 and R12 in the first row. Specifically, among the pixels in the second row, the pixel having the center point closest to the direction vector V11 → is selected as the representative pixel R21. Similarly, the pixel having the center point closest to the direction vector V12 → Selected as the representative pixel R22. Further, in this example, the pixel bands H21 and H22 in the second row are defined as pixel bands including a total of five pixels including two pixels adjacent to the left and right of the representative pixels R21 and R22.
[0058]
As described above, when the representative pixel and the pixel band in the second row are defined in step S34, the adjustment process is performed in subsequent step S35. This adjustment process will be described later. Subsequently, through step S36 and step S37, i = 2 is updated, and the process of step S34 is executed again. This time, the representative pixels R31, R32,... In the third row are determined based on the direction vectors V21 →, V22 → defined in the representative pixels R21, R22,. Based on R31 and R32, pixel bands H31, H32,... In the third row are defined. If the above processing is repeated until i = n−1, for example, the lines M1, M2,... As shown in FIG. (In actuality, the individual lines M1 and M2 are thin linear patterns extending in the vertical direction). After all, the above-described repetitive process is a process of extending individual lines downward in the drawing.
[0059]
The characteristic of the line thus obtained is that it has a flow along the direction vector defined for each pixel. The flow indicated by the line is the flow of the direction vector defined in step S20. Will be shown.
[0060]
In order to form a line that expresses the flow of direction vectors with higher accuracy, it is preferable to connect the start point of the direction vector to the end point of the direction vector of the previous row. For example, as shown in FIG. 27, when a direction vector Va → defined for this pixel is considered starting from a point Qa in the representative pixel Ra of the ath row, this direction vector Va → and the bth row An intersection point Qb with a center line (indicated by a one-dot chain line in the figure) is an end point of the direction vector Va →. When obtaining the representative pixel Rc in the c-th row based on the representative pixel Rb in the b-th row, the end point of the direction vector Va → is the starting point of the direction vector Vb → defined for the representative pixel Rb. It is. Then, an intersection point Qc between the direction vector Vb → and the center line of the c-th row (indicated by a one-dot chain line in the drawing) may be the end point of the direction vector Vb →. Of course, it is possible to always use the center point of each representative pixel as the starting point of the direction vector. However, as shown in FIG. 27, if the method of connecting the direction vectors is adopted, the flow of the two-dimensional vector field is changed. It can be expressed more faithfully as a flow of lines.
[0061]
Further, when forming a line using the method shown in the flowchart of FIG. 20, the value of the angle θ defined in step S20 in the flowchart of FIG. 13 needs to be 0 ° ≦ θ ≦ 180 °. . With this setting, the line extends from the top to the bottom of the figure. If the representative pixel in the (i + 1) -th row cannot be determined based on the representative pixel in the i-th row (for example, when θ = 0 ° or θ = 180 °), the (i + 1) -th In the row, neither the representative pixel nor the pixel band is defined, and the pixel band in the i-th row may be the end of the line.
[0062]
The method for defining the representative pixel at the center position of each pixel band has been described above. However, it is not always necessary to configure the pixel band so that the representative pixel is at the center, for example, the four pixels adjacent to the right of the representative pixel. It is also possible to form individual pixel bands with a total of 5 pixels. Alternatively, it is possible to adopt a method in which one pixel band is defined by two representative pixels. For example, it is also possible to adopt a method in which the left end pixel and the right end pixel of one pixel band are set as representative pixels, and a portion sandwiched between both representative pixels is always set as a pixel band.
[0063]
Next, the adjustment process shown as step S35 in FIG. 20 will be described. The first purpose of this adjustment process is to generate a new line. For example, suppose that when the two lines M1 and M2 are gradually extended downward in the figure as in the example shown in FIG. 28, the distance between the lines M1 and M2 gradually increases. In such a case, leaving it as it is is not preferable because a large gap region is generated between the two lines M1 and M2. Therefore, as shown in the figure, it is preferable to perform adjustment processing for generating a new line M3 between the lines M1 and M2. The second purpose of the adjustment process in step S35 is to terminate a line sandwiched between a pair of lines approaching each other. For example, as shown in FIG. 29, when the three lines M1, M2, and M3 are gradually extended downward in the figure, the distance between the lines M1 and M3 gradually decreases. Let's say. In such a case, it is not preferable that the three lines M1, M2, and M3 come into contact with each other if left as they are. Therefore, as shown in the figure, it is preferable to perform an adjustment process for terminating the central line M2.
[0064]
Specifically, in step S35, the following check is performed on the pixel band in the (i + 1) th row generated in step S34, and adjustment processing may be performed as necessary. First, it is checked whether or not there is a pair of pixel bands that are separated from each other by a predetermined reference or more. If such a pixel band exists, a new representative pixel is defined between the pair of pixel bands, and an adjustment process for generating a new pixel band based on the new representative pixel is performed. In the example shown in FIG. 28, the predetermined reference is d1, and d1 = 11 pixels is set. In the 12th row in which the distance between the pair of pixel bands M1 and M2 is equal to or greater than d1, a new representative pixel is set. RR and a new pixel band including this are generated, and a new line M3 is generated. It is also checked whether there is a pixel band in which the distance between the pixel band adjacent to the left side of the self and the pixel band adjacent to the right side of the self is close to a predetermined reference or less. If such a pixel band exists, an adjustment process for eliminating the pixel band and its representative pixel is performed. In the example shown in FIG. 29, the predetermined reference is d2, and d2 = 10 pixels is set. The pixel band M1 adjacent to the left side of the pixel band M2 and the pixel band M3 adjacent to the right side of the pixel band M2 In the 11th row in which the interval is d2 or less, the pixel band and its representative pixel RR are extinguished.
[0065]
§5. Wood texture emboss sheet creation device
Finally, the configuration of the wood texture embossed sheet creating apparatus according to the present invention will be described based on the block diagram of FIG. This apparatus comprises a vector field generating means 10, a fiber boring angle calculating means 20, a direction vector calculating means 30, a pattern generating means 40, a printing plate means 50, and an embossing means 60. The vector field generating means 10 is a means having a function of generating a three-dimensional vector field expressing the texture of a natural tree. For example, a three-dimensional vector field corresponding to a distorted fiber bundle model as shown in FIG. It has a function to generate. Specifically, any means capable of storing an equation for indicating the fiber vector F1 → shown in FIG.
[0066]
When the three-dimensional vector field generated by the vector field generating means 10 is cut by a predetermined image forming surface, the fiber boring angle calculating means 20 is based on the orientation of the vector field at each point on the cut surface. It is a component that calculates a corner angle and performs an operation to define a fiber corner angle at each point on the image forming surface. Specifically, based on an equation indicating a three-dimensional vector field stored in the vector field generating means 10 and an equation indicating an image forming surface, a geometric operation is performed, and each point on the image forming surface is determined. For each (for example, a point that is necessary for later calculation, such as a point corresponding to the center position of each pixel), it becomes a component that performs a process for obtaining the fiber boring angle ξ.
[0067]
The direction vector calculation means 30 stores a predetermined conversion formula for converting a given fiber boring angle ξ into a direction vector along the image forming plane, and based on this conversion formula, each point on the image forming plane is stored. The fiber boring angle ξ defined in (1) is converted into a direction vector. Specifically, the direction vector is expressed by an angle θ formed with a predetermined reference line R. For example, if a conversion equation of θ = 2 · ξ is prepared, the fiber boring angle ξ defined at each point on the image forming surface is converted to an angle θ based on this conversion equation.
[0068]
The pattern generating means 40 defines a line having a predetermined width on the image forming surface and arranged along the direction vector obtained by the direction vector calculating means 30, and is formed of these two lines. An operation for generating a value image pattern is performed. The specific method of this arithmetic processing is as already described in §4.
[0069]
As a result, the constituent elements of the vector field generating means 10, the fiber boring angle calculating means 20, the direction vector calculating means 30, and the pattern generating means 40 are all constituent elements constructed using a computer. In addition, the computer outputs image data indicating a binary image pattern (line pattern).
[0070]
The printing plate means 50 is a means for creating an embossed plate having a concavo-convex pattern based on the binary image pattern output from the pattern generation means 40 in this way. For example, if an embossed plate is prepared using a general direct etching method, a binary image pattern output from the pattern generation means 40 is printed on a mask, and exposure, development, etching, or the like is performed using this mask. The printing plate means 50 can be configured by a system for performing a lithography process. If an embossed plate is prepared by using the direct etching method, an embossed structure having a binary step structure in which a line portion forms a convex portion or a concave portion can be obtained. The embossing means 60 is an apparatus for mass-producing an embossed sheet using the embossed plate thus created, and finally has a binary step structure in which the line portion forms a concave portion or a convex portion. An embossed sheet is obtained.
[0071]
In addition, the line formed on the embossed sheet needs to have an appropriate dimensional value to show the optical characteristics described in §2 (characteristics that present different glossiness depending on the observation direction). There is. In the embodiment shown here, the following conditions are set. First, the binary image pattern output from the pattern generation means 40 is constituted by a set of square pixels each having a side of 10 μm. In the line forming procedure shown in FIG. One pixel band is configured by pixels. As a result, the width of one line is 90 μm. Further, in step S32 of FIG. 20, the size of the gap portion of each pixel band is set to be 90 μm corresponding to 9 pixels, and a line / space pattern composed of a 90 μm wide line and a 90 μm wide space is created. As a basic rule, line formation is performed.
[0072]
Finally, FIGS. 31 and 32 show examples of binary image patterns (patterns output from the pattern generating means 40) actually created by the wood texture embossed sheet creating apparatus. When an embossed sheet having such a line pattern was prepared and laminated on a woodgrain printed sheet, a natural shimmering pattern close to the surface of natural wood could be observed.
[0073]
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment shown in figure, this invention is not limited to this embodiment, In addition, it can implement in a various aspect. In particular, the specific numerical values shown in the above-described embodiment are presented as examples, and the present invention is not limited to these numerical values. In the above-described embodiment, the present invention has been described as a technique for expressing a wood texture, but the present invention includes a pattern (for example, an element of fluid flow) having a texture equivalent to the wood texture. It can also be applied to the grain pattern.
[0074]
【The invention's effect】
As described above, in the wood texture embossed sheet according to the present invention, the fiber boring angle representing the flow of natural wood fibers is replaced with a direction vector so that it is expressed as a line. It is possible to express a shining pattern.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a shimmering pattern seen on a general natural wood surface.
FIG. 2 is a perspective view showing a reference fiber bundle model in which all fiber bundles are oriented in the direction of a reference axis A.
FIG. 3 is a perspective view showing a distorted fiber bundle model in which the direction of the fiber bundle changes based on wavy wood.
FIG. 4 is a perspective view showing a distorted fiber bundle model in which the direction of the fiber bundle changes based on spiral wood.
FIG. 5 is a perspective view showing a state in which the reference fiber bundle model shown in FIG.
6 is a perspective view showing a state in which the reference fiber bundle model shown in FIG. 2 is cut along a grid surface. FIG.
FIG. 7 is a side sectional view showing a relationship between a fiber direction vector F → and a light beam direction vector L → in a general timber board.
FIG. 8 is a graph showing a relationship between a vector crossing angle φ (fiber boring angle ξ) and specular reflection light intensity W in a general timber board.
FIG. 9 is a perspective view showing the structure of a line groove G formed on the surface of a wood texture embossed sheet.
10 is a cross-sectional view showing light reflection characteristics in the multi-row groove G shown in FIG.
FIG. 11 is a plan view showing a basic configuration of a wood-like texture embossed sheet E according to the present invention in which a line-shaped groove is formed.
12 is a perspective view showing a state in which a building material is configured by laminating the wood texture embossed sheet E shown in FIG. 11 on a printed sheet S on which a wood grain pattern is printed. FIG.
FIG. 13 is a flowchart showing a basic procedure of a method for creating a wood texture embossed sheet according to the present invention.
14 is a perspective view showing an example of a method for defining a fiber boring angle ξ in step S10 in the flowchart of FIG.
15 is a perspective view showing a fiber boring angle ξ defined at a point P on the image forming surface J by the definition method shown in FIG.
16 is a perspective view showing an example of another method for defining the fiber boring angle ξ in step S10 in the flowchart of FIG. 13;
FIG. 17 is a graph showing an example of a ξ / θ conversion equation used when generating a direction vector in step S20 in the flowchart of FIG. 13;
18 is a perspective view showing an example of a fiber counterbore angle ξ defined on the image forming surface J in step S10 in the flowchart of FIG.
19 is a plan view showing a state in which the fiber boring angle ξ shown in FIG. 18 is converted into an angle θ indicating a direction vector along the image forming surface J. FIG.
20 is a flowchart showing a detailed processing procedure of a line forming stage in step S30 in the flowchart of FIG.
FIG. 21 is a diagram showing a specific example of the pixel array defined in step S31 in the flowchart of FIG.
FIG. 22 is a diagram showing representative pixels defined in the first row in step S32 in the flowchart of FIG. 20;
FIG. 23 is a diagram illustrating a pixel band defined in the first row in step S32 in the flowchart of FIG.
FIG. 24 is a diagram illustrating representative pixels defined in the second row based on the representative pixels in the first row in step S34 in the flowchart of FIG. 20;
FIG. 25 is a diagram illustrating a pixel band defined in the second row based on the representative pixels in the first row in step S34 in the flowchart of FIG. 20;
26 is a diagram showing a line generated by the procedure shown in the flowchart of FIG.
FIG. 27 is a diagram showing a technique for executing the procedure shown in the flowchart of FIG. 20 with higher accuracy.
28 is a diagram showing a state in which a new line M3 has been generated by the adjustment process in step S35 in the flowchart of FIG.
FIG. 29 is a diagram showing a state in which the line M2 is terminated by the adjustment process in step S35 in the flowchart of FIG.
FIG. 30 is a block diagram showing a basic configuration of the wood texture embossed sheet creating apparatus according to the present invention.
31 is a diagram showing an example of a line pattern created by the apparatus shown in FIG. 30. FIG.
32 is a diagram showing another example of the line pattern created by the apparatus shown in FIG. 30. FIG.
[Explanation of symbols]
10: Vector field generating means
20 ... Fiber boring angle calculating means
30: Direction vector calculation means
40. Pattern generation means
50. Printing plate means
60. Embossing means
100 ... timber board
200: Virtual light source
A ... Reference axis
E ... Embossed sheet
F ... Fiber
F →, F1 →, F2 → ... Fiber direction vector
G ...
H11, H12, H21, H22 ... Pixel band
J: Cut surface (image forming surface)
L-> ray direction vector
M, M1, M2, M3 ... million lines
O1, O2, O3 ... Observation direction
P, Q: Fiber bundle model or points on the image forming surface
P ', Q' ... Points on the distorted fiber bundle model
P (i, j): Pixel on the pixel array
Qa, Qb, Qc ... Vector endpoints
R ... Reference line
R11, R12, R21, R22, RR ... representative pixels
Ra, Rb, Rc ... representative pixels
S ... wood grain print sheet
T ... Natural wood
V → Direction vector
V11 →, V12 →… direction vector
Va →, Vb → ... direction vector
V (i, j) ... direction vector for pixel P (i, j)
W ... Specular reflection light intensity (glossiness)
ξ ... Fiber bore angle
φ ... Vector crossing angle
θ: Angle formed by the direction vector V → and the reference line R

Claims (5)

天然木材の表面に現れる木調質感を表現するために用いる木調質感エンボスシートを作成する方法であって、
樹木を構成する繊維質の流れの向きを示す三次元ベクトル場内に、多数の画素からなる画素配列を有する画像形成面を配置し、前記画素に、当該画素内の所定点位置における前記三次元ベクトル場のベクトルの向きと前記画像形成面とのなす角を示す繊維もぐり角ξを定義する繊維もぐり角定義段階と、
繊維もぐり角ξの変化に対して単調増加もしくは単調減少する角度θが得られるように、ξからθへの変換を行う変換式を定義し、前記画像形成面上に参照線Ｒを定義し、前記画素に定義された繊維もぐり角ξを前記変換式を用いて変換することにより角度θを求め、前記画素の所定点に、前記画像形成面に含まれ前記参照線Ｒに対して当該画素について求められた角度θをなす方向ベクトルを定義する方向ベクトル生成段階と、
前記画像形成面上に、個々の画素に定義されている方向ベクトルに沿った流れをもち、隣接画素の集合体からなる多数の万線を定義する万線形成段階と、
前記万線を構成する画素からなる領域が凹部もしくは凸部を形成する二値段差構造をもった凹凸パターンが表面に形成されたエンボスシートを作成するエンボスシート作成段階と、
を有することを特徴とする木調質感エンボスシートの作成方法。A method of creating a wood texture embossed sheet used to express a wood texture that appears on the surface of natural wood,
An image forming surface having a pixel array composed of a large number of pixels is arranged in a three-dimensional vector field indicating the direction of the flow of fibers constituting the tree, and the three-dimensional vector at a predetermined point position in the pixel is disposed on the pixel. A fiber boring angle defining step for defining a fiber boring angle ξ indicating an angle formed by the direction of the field vector and the image forming surface;
Define a conversion equation for converting from ξ to θ so as to obtain an angle θ that monotonously increases or monotonously decreases with respect to the change in the fiber boring angle ξ, and defines a reference line R on the image forming surface, An angle θ is obtained by converting the fiber boring angle ξ defined in the pixel using the conversion formula, and the pixel is located at a predetermined point of the pixel with respect to the reference line R included in the image forming surface. A direction vector generation step for defining a direction vector forming the obtained angle θ;
A line forming step for defining a number of lines consisting of a collection of adjacent pixels having a flow along a direction vector defined for each pixel on the image forming surface;
An embossed sheet creating step for creating an embossed sheet having a concavo-convex pattern having a binary step structure in which a region consisting of pixels constituting the line forms a concave or convex part, and a convex part, and
A method for producing a wood-like textured embossed sheet, comprising: 請求項１に記載の作成方法において、
縦横に配列された多数の画素からなる画素配列を有する画像形成面を用い、各画素の中心点に繊維もぐり角ξおよび方向ベクトルを定義し、
万線形成段階で、
前記画素配列の第１行目に、互いに所定間隔をおいて配置された複数の代表画素を定義し、各代表画素の近傍に、前記第１行目に連続配置された画素群からなる画素帯をそれぞれ定義する第１のステップと、
第ｉ行目の各代表画素について、これら各代表画素の中心点を通り当該中心点に定義された方向ベクトルの方向に延びる直線に最も近い中心点を有する第（ｉ＋１）行目の画素を求め、求めたこれらの画素を第（ｉ＋１）行目の代表画素と定義し、これら第（ｉ＋１）行目の代表画素の近傍に、前記第（ｉ＋１）行目に連続配置された画素群からなる画素帯をそれぞれ定義する第２のステップと、
パラメータｉの値をｉ＝１から１ずつ増加させながら、前記第２のステップを繰り返し実行する第３のステップと、
を行い、最終的に得られた画素帯の集合によって万線を形成することを特徴とする木調質感エンボスシートの作成方法。The creation method according to claim 1,
Using an image forming surface having a pixel array composed of a large number of pixels arranged vertically and horizontally, a fiber counterbore angle ξ and a direction vector are defined at the center point of each pixel,
At the line formation stage,
A plurality of representative pixels arranged at predetermined intervals in the first row of the pixel array are defined, and a pixel band including a pixel group continuously arranged in the first row in the vicinity of each representative pixel A first step for defining each of
For each representative pixel in the i-th row, a pixel in the (i + 1) -th row having a center point closest to a straight line passing through the center point of each representative pixel and extending in the direction of the direction vector defined at the center point is obtained. These obtained pixels are defined as representative pixels in the (i + 1) th row, and are composed of a pixel group continuously arranged in the (i + 1) th row in the vicinity of the representative pixels in the (i + 1) th row. A second step of defining each pixel band;
A third step of repeatedly executing the second step while increasing the value of the parameter i by 1 from i = 1;
And creating a wood texture embossed sheet, wherein a line is formed by a set of pixel bands finally obtained. 請求項２に記載の作成方法において、
第２のステップの後に、相互の間隔が所定の基準以上離れた一対の画素帯が存在する場合には、この一対の画素帯の間に新たな代表画素を定義し、この新たな代表画素に基づいて新たな画素帯を発生させる調整処理を行うことを特徴とする木調質感エンボスシートの作成方法。The creation method according to claim 2,
After the second step, if there is a pair of pixel bands whose mutual distance is more than a predetermined reference, a new representative pixel is defined between the pair of pixel bands, and the new representative pixel A wood texture embossed sheet creating method, characterized in that an adjustment process for generating a new pixel band is performed on the basis thereof. 請求項２に記載の作成方法において、
第２のステップの後に、自己の左側に隣接する画素帯と自己の右側に隣接する画素帯との間隔が所定の基準以下に接近している画素帯が存在する場合には、当該画素帯およびその代表画素を消滅させる調整処理を行うことを特徴とする木調質感エンボスシートの作成方法。The creation method according to claim 2,
After the second step, if there is a pixel band in which the distance between the pixel band adjacent to the left side of the self and the pixel band adjacent to the right side of the self is close to a predetermined reference or less, the pixel band and A wood texture embossed sheet producing method, characterized in that an adjustment process for eliminating the representative pixel is performed. 天然木材の表面に現れる木調質感を表現するために用いる木調質感エンボスシートを作成する装置であって、
樹木を構成する繊維質の流れの向きを示す三次元ベクトル場を発生させるベクトル場発生手段と、
前記三次元ベクトル場内に、多数の画素からなる画素配列を有する画像形成面を配置し、前記画素に、当該画素の中心点位置における前記三次元ベクトル場のベクトルの向きと前記画像形成面とのなす角を示す繊維もぐり角ξを定義する繊維もぐり角演算手段と、
繊維もぐり角ξの変化に対して単調増加もしくは単調減少する角度θが得られるように、ξからθへの変換を行う変換式に基づいて、前記画素に定義された繊維もぐり角ξを前記変換式を用いて変換することにより角度θを求め、前記画素の中心点に、前記画像形成面に含まれ、前記画像形成面上に定義された所定の参照線Ｒに対して当該画素について求められた角度θをなす方向ベクトルを定義する方向ベクトル演算手段と、
前記画像形成面上に、個々の画素に定義されている方向ベクトルに沿った流れをもち、隣接画素の集合体からなる多数の万線を定義し、これら万線から構成される二値画像パターンを生成するパターン生成手段と、
前記二値画像パターンに基づいて、前記万線を構成する画素からなる領域が凹部もしくは凸部を形成する二値段差構造をもった凹凸パターンを有するエンボス版を作成する刷版手段と、
前記エンボス版を用いてエンボスシートを作成するエンボス加工手段と、
を備えることを特徴とする木調質感エンボスシートの作成装置。A device for creating a wood texture embossed sheet used to express the wood texture that appears on the surface of natural wood,
A vector field generating means for generating a three-dimensional vector field indicating the direction of flow of fibers constituting the tree;
An image forming surface having a pixel array composed of a large number of pixels is arranged in the three-dimensional vector field, and the direction of the vector of the three-dimensional vector field at the center point position of the pixel and the image forming surface are arranged on the pixel. A fiber boring angle calculating means for defining a fiber boring angle ξ indicating an angle formed;
Based on a conversion formula for converting from ξ to θ, the fiber boring angle ξ defined in the pixel is converted to the transformation so that an angle θ that monotonously increases or monotonously decreases with respect to the change in the fiber boring angle ξ is obtained. An angle θ is obtained by conversion using an equation, and is obtained for the pixel with respect to a predetermined reference line R that is included in the image forming surface at the center point of the pixel and defined on the image forming surface. Direction vector calculation means for defining a direction vector forming an angle θ,
On the image forming surface, a binary image pattern having a flow along a direction vector defined for each pixel and defining a large number of lines composed of a collection of adjacent pixels is formed. Pattern generating means for generating
Based on the binary image pattern, a printing plate means for creating an embossed plate having a concavo-convex pattern having a binary step structure in which a region composed of pixels constituting the line forms a concave portion or a convex portion ;
An embossing means for creating an embossed sheet using the embossed plate;
A wood texture embossed sheet creating apparatus, comprising:
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