JP4383104B2 - 立体像形成装置 - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明は立体像形成装置に係り、とくに対象物の画像を取込んで立体像を形成する立体像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
インスタント写真ボックスは、ボックス内の椅子に座ると、その人物の映像をカメラが捉えるとともに、捉えた映像をプリンタ等によって出力するようにしたものであって、自分自身の画像が数分間で得られる。このようなインスタント写真ボックスを応用したものに、プリクラ(プリントクラブ)等がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようなインスタント写真ボックスは、その中に入ってカメラに向ってポーズをとった人の画像をシート状の媒体の上に表示して出力するものである。すなわち対象物たる人物の画像が平面状の媒体の上に表示して得られるだけであって、立体像を得ることができない。
【0004】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、対象物の画像を取込むとともに、この画像を基に立体像を形成するようにした立体像形成装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本願の主要な発明は、
対象物の画像を取込む画像取込み手段と、
前記画像取込み手段によって取込まれた画像を演算処理して前記対象物の立体像の輪切りデータを作成する演算手段と、
前記演算手段で得られる輪切りデータを用いて前記対象物の立体像を形成する造形装置と、
を具備し、前記造形装置が光硬化性樹脂を用いた光造形装置であって、前記輪切りデータに基いて光を照射して前記光硬化性樹脂を硬化させて前記立体像を形成するとともに、
前記造形装置がパネル状のディスプレイと、該パネル状のディスプレイと重ねて配されて前記ディスプレイからの光が側方に散乱するのを防止するパネル状の散乱防止板とを備え、該ディスプレイに対して前記輪切りデータを供給して対応する領域を発光させて前記散乱防止板を通して前記光硬化性樹脂に導くことによって前記光硬化性樹脂を硬化させて前記立体像を形成することを特徴とする立体像形成装置に関するものである。
【0006】
ここで、前記光硬化性樹脂がデンドリマであることが好ましい。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下本願発明を図示の実施の形態によって説明する。図1は本実施の形態に係る立体像形成装置の全体の構成の概略を示すものであって、ここでは対象物たる人物10が座る椅子11が設けられており、この椅子11に座った人物10の画像をその周囲に配された複数の画像取込む用カメラ12によって画像取込みを行なうようにしている。カメラ12はアクチュエータ13によって送りねじ14を介して高さ方向に移動されるようになっており、これによって対象物10をそれぞれの高さにおいて画像取込みできるようにしている。
【0008】
またこの装置はコントロールボックス17を備えるとともに、このコントロールボックス17の前面側に操作パネル18が配され、この操作パネル18を人物10が操作できるようになっている。そしてコントロールボックス17上には光造形装置20が配されている。またコントロールボックス17の側部には載置台21が設けられ、この載置台21によって光造形装置20で得られた造型物を取出して載置するようにしている。
【0009】
次に上記光造形装置20について説明すると、この光造形装置20は図2に示すようにコンピュータ25を備え、このコンピュータ25に上記カメラ12で取込まれた画像データが入力されるようになっている。そしてコンピュータ25は画像処理用の演算手段を構成しており、ここで画像データを演算処理して対象物10の輪切りデータを作成するようにしている。またコンピュータ25にはパネル駆動回路26とアクチュエータ駆動回路27とが接続されている。
【0010】
上記パネル駆動回路26は発光パネル30を駆動するようになっており、発光パネル30の所定の位置を点灯させて光を発生する。なお発光パネル30の前面側であって発光面には散乱防止板31が配されている。この散乱防止板31は発光パネル30から発光された光が側方に散乱するのを防止することによって、正確な画像を形成するものである。すなわち図4に示すように、散乱防止板31は細かな格子32を備え、この格子32によって光の散乱を防止している。
【0011】
散乱防止板31による光の散乱の防止の構造は、図4および図5に示すような格子状にしてもよく、あるいはまた図6に示すような細かなハニカム構造としてもよい。これらの散乱防止板31を配することによって、発光パネル30の前方から出たほぼ平行な光のみを上記光造形装置20に照射することが可能になる。
【0012】
光造形装置20は槽から構成されており、その内部に造型物22を支持する載置台35が取付けられる。そして載置台35はアーム36を介して昇降用アクチュエータ37によって昇降動作されるようになっている。そしてこのような光造形装置20の槽内に樹脂溶液40が所定の液面まで注入されており、この樹脂溶液40の液面のすぐ上側に近接して散乱防止板31が配される。
【0013】
ここでとくに樹脂溶液40として、本実施の形態においてはデンドリマが用いられる。デンドリマは樹枝状オリゴマであって、例えばアンモニアとアクリル酸メチルとエチレンジアミンを出発物質とし、マイケル型付加と縮合反応とを繰返すことによって、第1、第2、第3、・・・世代のデンドリマを得ることができる。第7世代では分子量が5万を超えるようになる。デンドリマは対称性のよい構造と高度の分枝のために球状構造をとっており、従来のオリゴマとは全く異なっている。このデンドリマを二官能性試薬で鎖伸長反応するとスターバーストポリマを生成する。花火が開いたような形の星型高分子であって、従来の星型高分子と区別するためにスターバーストポリマあるいはカリフラワーポリマと呼ばれる。
【0014】
またデンドリマの別の特徴は、紫外線のみならずエネルギの低い赤外線でも化学反応を起すことである。すなわちデンドリマは微弱な光エネルギで硬化させることが可能なために、レーザ光のような高エネルギ光を照射することなく、ディスプレイパネル30が発射する光によっても硬化させることができる特徴を有している。
【0015】
次にこのようなデンドリマを樹脂溶液40とする光造形の動作を説明する。図3に示すように対象物たる人物10の画像を取込む。そしてこのような画像をコンピュータ25によって演算処理し、これによって対象物の立体像の輪切りデータを作成する。そしてこのような輪切りデータを用いてパネル駆動回路26および発光パネル30によって発光の制御を行なうとともに、アクチュエータ駆動回路27によって昇降用アクチュエータ37を駆動し、これによって支持台35の高さを変更させながら造形物22を輪切り状に造形していく。
【0016】
支持台35は造形の開始時点において、樹脂溶液40の液面とほぼ同じ高さにあり、このような状態で支持台35の上面の薄い樹脂溶液の膜に対して発光パネル30から光を照射する。なおこのときに散乱防止板31によって側方への光の散乱を防止し、正確な第1層目の輪切り像を形成する。そしてこの後に昇降用アクチュエータ37によって輪切りのピッチに応じて支持台35を下降させ、この後2段目の輪切り像を形成する。このような動作をステップ状に、あるいはまた連続的に行なうことによって、順次造形物22が積重ねるようにして形成される。形成された造形物22はこの光造形装置20から取出されて図1に示すコントロールボックス17の側部の載置台21上に載置される。
【0017】
このような立体像形成装置によると、例えば自分自身の胸から上の上半身像等をデンドリマによって光造形で作成することが可能になる。しかもデンドリマによる光硬化の速度が早いために、短時間で、例えば数分〜10数分で造形物22を形成することが可能になる。このときに操作者が操作パネル18を操作することによって、造形物22の大きさを選択することができる。従って例えば自分自身のミニチュア像や携帯電話機のストラップに取付ける自分自身の半身像のマスコットアクセサリ等を簡単にその場で作ることが可能になる。
【0018】
次に別の実施の形態を図7によって説明する。この実施の形態は支持台35の下面に造形物22を形成した例を示している。すなわち樹脂溶液40によって硬化させて得られる造形物22の比重が樹脂溶液40のそれに比べて小さい場合には、発光パネル30と散乱防止板31とをこの光造形装置の槽の底部に配するとともに、支持台35を昇降用アクチュエータ37によって徐々に上方に移動させるようにする。
【0019】
このような構成は、まず昇降用アクチュエータ37によって支持台35を散乱防止板31の上部にほぼ近接するように配し、この状態で発光パネル30からの光を支持体35の下面に集光させ、発光パネル30からの光によって支持台35の下面に第1層目の輪切り像を形成する。そしてこの後昇降用アクチュエータ37によって支持台35を輪切りのピッチに相当する高さだけ上方に移動させ、発光パネル30からの光によって次の層の発光を行ない、2段目の輪切り像を形成する。このような光造形を断続的に、あるいは連続的に行なうことによって、支持台35の下面に造型物22を形成する。
【0020】
図8はさらに別の実施の形態を示している。ここでは発光パネル30に代えてダイオードアレイ等の線状光源43を用いて光造形を行なう。線状光源43は送りねじ44およびアクチュエータ45によって、この光造形装置の樹脂溶液の液面と平行な平面上を線状光源43の長さ方向と直角方向に移動されるようになっており、線状光源43が走査を行なうようにしている。
【0021】
支持台35を樹脂溶液40の液面とほぼ近接する高さに保持しておき、このような状態で線状光源43の長さ方向の所定の位置を発光させる。そしてこの後線状光源43の走査のピッチに相当する距離だけアクチュエータ45および送りねじ44によってこの線状光源43を横方向に移動させる。そして再び線状光源43の所定の位置を光らせる。この動作を順次行なうことによって、1層目の光造形が行なわれる。そしてこの後に支持台35を輪切り像のピッチに相当する距離だけ下降させて再び上記線状光源43を順次横方向にアクチュエータ45および送りねじ44によって送りながら走査を行なう。この操作を繰返すことによって、支持台35上に造形物22の造形が行なわれる。
【0022】
以上本願に含まれる発明を図示の実施の形態によって説明したが、本願に含まれる発明は上記実施の形態によって限定されることなく、本願に含まれる発明の技術的思想の範囲内で各種の変更が可能である。例えば上記実施の形態は、樹脂溶液40として弱い光でも容易に反応できるデンドリマを用いているが、本願発明は必ずしもデンドリマに限らず、その他の光硬化性樹脂を用いて光造形を行なうようにしてもよい。また造形物は必ずしも人物像である必要はなく、ペットやあるいは有体物であってよく、有体物のミニチュアを作るのに用いることも可能である。
【0023】
【発明の効果】
本願の主要な発明は、対象物の画像を取込む画像取込み手段と、画像取込み手段によって取込まれた画像を演算処理して対象物の立体像の輪切りデータを作成する演算手段と、演算手段で得られる輪切りデータを用いて対象物の立体像を形成する造形装置と、を具備し、造形装置が光硬化性樹脂を用いた光造形装置であって、輪切りデータに基いて光を照射して光硬化性樹脂を硬化させて立体像を形成するとともに、造形装置がパネル状のディスプレイと、該パネル状のディスプレイと重ねて配されてディスプレイからの光が側方に散乱するのを防止するパネル状の散乱防止板とを備え、該ディスプレイに対して輪切りデータを供給して対応する領域を発光させて散乱防止板を通して光硬化性樹脂に導くことによって光硬化性樹脂を硬化させて立体像を形成するようにしたものである。
【0024】
従ってこのような立体像形成装置によれば、画像取込み手段によって対象物の画像を取込み、演算手段によって画像情報を演算処理して対象物の立体像の輪切りデータを作成し、この輪切りデータを用いて造形装置によって対象物の立体像をその場で形成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】立体像形成装置の全体の構成を示す側断面図である。
【図2】光造形装置の縦断面図である。
【図3】光造形装置による光造形の動作を示すフローチャートである。
【図4】格子状の散乱防止板の斜視図である
【図5】同散乱防止板の縦断面図である。
【図6】ハニカム状の散乱防止板の斜視図である。
【図7】支持台の下側に光造形を行なう光造形装置の縦断面図である。
【図8】線状光源を用いる光造形装置の縦断面図である。
【符号の説明】
10 対象物(人物)
11 椅子
12 画像取込み用カメラ
13 アクチュエータ
14 送りねじ
17 コントロールボックス
18 操作パネル
20 光造形装置
21 載置台
22 造形物
25 コンピュータ
26 パネル駆動回路
27 アクチュエータ駆動回路
30 発光パネル
31 散乱防止板
32 格子
35 支持台
36 アーム
37 昇降用アクチュエータ
40 樹脂溶液
43 線状光源
44 送りねじ
45 アクチュエータ
46 アクチュエータ駆動回路
Claims (2)
- 対象物の画像を取込む画像取込み手段と、
前記画像取込み手段によって取込まれた画像を演算処理して前記対象物の立体像の輪切りデータを作成する演算手段と、
前記演算手段で得られる輪切りデータを用いて前記対象物の立体像を形成する造形装置と、
を具備し、前記造形装置が光硬化性樹脂を用いた光造形装置であって、前記輪切りデータに基いて光を照射して前記光硬化性樹脂を硬化させて前記立体像を形成するとともに、
前記造形装置がパネル状のディスプレイと、該パネル状のディスプレイと重ねて配されて前記ディスプレイからの光が側方に散乱するのを防止するパネル状の散乱防止板とを備え、該ディスプレイに対して前記輪切りデータを供給して対応する領域を発光させて前記散乱防止板を通して前記光硬化性樹脂に導くことによって前記光硬化性樹脂を硬化させて前記立体像を形成することを特徴とする立体像形成装置。 - 前記光硬化性樹脂がデンドリマであることを特徴とする請求項1に記載の立体像形成装置。
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