JP5186849B2 - Relief recording medium manufacturing method and concavo-convex structure data generation apparatus used therefor - Google Patents

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本発明は、任意の面から構成される立体画像の特徴を、表面の凹凸構造として記録したレリーフ記録媒体を製造する方法に関する。また、そのようなレリーフ記録媒体を製造するために利用される凹凸構造データを生成する装置に関する。   The present invention relates to a method for producing a relief recording medium in which the features of a stereoscopic image composed of an arbitrary surface are recorded as a concavo-convex structure on the surface. The present invention also relates to an apparatus for generating concavo-convex structure data used for manufacturing such a relief recording medium.

カタログ、パンフレット、ポスター、カレンダー、トレーディングカード、包装パッケージ、書籍などの様々な印刷物において、表面に凹凸構造を形成してレリーフ模様を浮き上がらせる手法は古くから用いられている。また、この凹凸構造の表面に金属箔を張りつけた箔押製品も様々な商品として利用されている。このようなレリーフ記録媒体としては、紙の他にも様々な材質のものが利用されている。たとえば、金属製の銘板や樹脂成型品からなる贈答品、土産物、雑貨など様々である。   In various printed materials such as catalogs, brochures, posters, calendars, trading cards, packaging packages, books, etc., a method of forming a relief structure on the surface to raise a relief pattern has been used for a long time. In addition, foil stamping products in which a metal foil is attached to the surface of the concavo-convex structure are also used as various products. As such a relief recording medium, various materials other than paper are used. For example, there are various gifts, souvenirs, miscellaneous goods made of metal nameplates and resin molded products.

このようなレリーフ記録媒体の特徴は、表面の凹凸構造として模様や絵柄となるモチーフが表現されるため、平面的な印刷物に比べて、より立体感のある表現が可能になる点である。もちろん、通常の平面的な印刷物でも、三次元立体を照明環境に配慮して撮影して印刷するようにすれば、ある程度は立体感をもった画像の提示を行うことは可能であるが、そこに再現されている陰影情報は、あくまでも被写体を特定の照明環境で撮影して得られた情報であり、単なる二次元画像にすぎない。これに対して、レリーフ記録媒体では、表面に実際の凹凸構造が形成されているため、より立体感をもった模様や絵柄の表現が可能になる。   A feature of such a relief recording medium is that a motif that becomes a pattern or a picture is expressed as a concavo-convex structure on the surface, so that a more three-dimensional expression can be achieved compared to a planar printed matter. Of course, it is possible to present an image with a certain degree of stereoscopic effect, even if it is a normal flat print, if a 3D solid is taken and printed in consideration of the lighting environment. The shadow information reproduced in the above is information obtained by photographing the subject in a specific lighting environment, and is merely a two-dimensional image. On the other hand, in the relief recording medium, an actual concavo-convex structure is formed on the surface, so that it is possible to express a pattern or a pattern with a more three-dimensional effect.

なお、二次元記録媒体上に三次元画像を記録する方法としては、ホログラムの手法があるが、製造コストが高く、一般的な印刷物に商業的に利用するのには不適当である。また、ホログラム記録媒体の再生像は、あくまでも視覚的にのみ把握される虚像であるのに対して、レリーフ記録媒体上に記録される模様や絵柄は、実在の凹凸構造体であり、触覚的な把握を行うことができる点において、レリーフ記録媒体は固有の利点を有している。   As a method for recording a three-dimensional image on a two-dimensional recording medium, there is a hologram method, but the manufacturing cost is high, and it is not suitable for commercial use for general printed matter. In addition, the reproduced image of the hologram recording medium is a virtual image that can be grasped only visually. On the other hand, the pattern or pattern recorded on the relief recording medium is an actual concavo-convex structure and is tactile. The relief recording medium has an inherent advantage in that it can be grasped.

このようなレリーフ記録媒体を製造する手法として、たとえば、下記の特許文献1には、二値画像に基づいてレリーフ模様となる凹凸構造を作成する手法が開示されており、特許文献2には、階調画像に基づいてレリーフ模様となる凹凸構造を作成する手法が開示されている。更に、特許文献3〜5には、階調画像に基づいてレリーフ模様となる凹凸構造を作成する手法が開示されている。
特開平5−120450号公報 特開平5−158207号公報 特開平5−158208号公報 特開平5−158209号公報 特開平5−158210号公報
As a technique for manufacturing such a relief recording medium, for example, the following Patent Document 1 discloses a technique for creating a concavo-convex structure that becomes a relief pattern based on a binary image. A technique for creating a concavo-convex structure that becomes a relief pattern based on a gradation image is disclosed. Furthermore, Patent Documents 3 to 5 disclose methods for creating a concavo-convex structure that becomes a relief pattern based on a gradation image.
Japanese Patent Laid-Open No. 5-120450 Japanese Patent Laid-Open No. 5-158207 JP-A-5-158208 Japanese Patent Laid-Open No. 5-158209 Japanese Patent Laid-Open No. 5-158210

前掲の各特許文献に開示されている従来技術を利用すれば、原画像として二次元画像を用い、この二次元画像上に表現された模様や絵柄をモチーフとして、レリーフ記録媒体上に凹凸構造を形成することができる。しかしながら、これらの従来技術では、原画像として三次元の立体画像を用いることはできない。   If the conventional techniques disclosed in the above-mentioned patent documents are used, a two-dimensional image is used as an original image, and a concavo-convex structure is formed on a relief recording medium using a pattern or a pattern expressed on the two-dimensional image as a motif. Can be formed. However, these conventional techniques cannot use a three-dimensional stereoscopic image as an original image.

最近は、コンピュータグラフィックス技術の発展により、様々な三次元オブジェクトの立体画像データを容易に入手することができるようになってきている。したがって、任意の立体画像を原画像として利用し、この立体画像の特徴をモチーフとして、レリーフ記録媒体上に凹凸構造を形成することができれば、レリーフとして表現可能な模様や絵柄の自由度は著しく向上する。しかしながら、レリーフ記録媒体の表面に形成される凹凸構造は、その高低差の寸法が限られているため、一般的な立体画像をそのままレリーフ記録媒体に記録することはできない。   Recently, with the development of computer graphics technology, it has become possible to easily obtain stereoscopic image data of various three-dimensional objects. Therefore, if an arbitrary three-dimensional image is used as an original image, and a relief structure can be formed on the relief recording medium using the feature of this three-dimensional image as a motif, the degree of freedom of patterns and patterns that can be expressed as a relief is remarkably improved. To do. However, since the uneven structure formed on the surface of the relief recording medium has a limited height difference, a general stereoscopic image cannot be recorded on the relief recording medium as it is.

たとえば、高さ5cmの物体からなる立体画像を、高低差1mmの凹凸構造をもったレリーフ記録媒体上にそのまま記録するには、従来の手法では、高さ寸法を1/50に縮小して記録するような方法を採らざるを得ないが、このような方法では、もとの物体の特徴を適確に表現することは困難である。   For example, in order to record a stereoscopic image consisting of an object having a height of 5 cm as it is on a relief recording medium having a concavo-convex structure with a height difference of 1 mm, the conventional method reduces the height dimension to 1/50. However, with such a method, it is difficult to accurately represent the characteristics of the original object.

そこで本発明は、原画像として任意の立体画像を用い、この立体画像の特徴をモチーフとして、レリーフ記録媒体上に凹凸構造を形成する手法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a method of forming an uneven structure on a relief recording medium using an arbitrary stereoscopic image as an original image and using the characteristics of the stereoscopic image as a motif.

(1) 本発明の第1の態様は、任意の面から構成される立体画像の特徴を、表面の凹凸構造として記録したレリーフ記録媒体を製造するレリーフ記録媒体の製造方法において、
XYZ三次元座標系上に、立体画像を定義する段階と、
この座標系のXY平面上に、それぞれ閉領域からなる画素Pを多数配列することによって構成される二次元画素配列を定義する段階と、
所定の調整パラメータk(但し、0<k<1)を設定する段階と、
各画素Pの所定位置に、座標値(x,y)をもつ代表点R(x,y)を定義し、個々の画素Pについて、この代表点R(x,y)を通りZ軸に平行な参照直線Lと立体画像を構成する面との交点Q(x,y,z)を求める段階と、
交点Q(x,y,z)の位置を起点として、立体画像を構成する面についての単位法線ベクトルNを求める段階と、
各単位法線ベクトルNを、その起点が代表点R(x,y)に到達するまで、参照直線Lに沿って平行移動させ、代表点R(x,y)を起点とする平行移動ベクトルVを求める段階と、
各平行移動ベクトルVについて、参照直線Lに対してなす鋭角角度を、当該平行移動ベクトルVの天頂角φとして求める段階と、
各平行移動ベクトルVについて、当該平行移動ベクトルVおよび参照直線Lを含む平面を調整平面と定め、この調整平面内で、当該平行移動ベクトルVを、その起点を固定したまま、天頂角がk・φになるように回転することにより得られる回転移動ベクトルWを求める段階と、
二次元画素配列を構成する個々の画素Pについて、当該画素Pの代表点R(x,y)を起点とする回転移動ベクトルWに対して直交し、当該代表点R(x,y)を通る平面を、当該画素Pの参照平面Uと定める段階と、
二次元画素配列を構成する個々の画素Pについて、その輪郭線CをZ軸方向に投影し、当該画素Pの参照平面U上に形成される当該輪郭線Cの投影像Dの内部の領域を、当該画素Pについてのレリーフ単位面Sとして求める段階と、
二次元画素配列を構成する個々の画素Pについて求められたレリーフ単位面Sの集合体を媒体の表面上に形成する段階と、
を行うようにしたものである。
(1) A first aspect of the present invention is a relief recording medium manufacturing method for manufacturing a relief recording medium in which features of a stereoscopic image composed of an arbitrary surface are recorded as a concavo-convex structure on a surface.
Defining a stereoscopic image on an XYZ three-dimensional coordinate system;
Defining a two-dimensional pixel array configured by arranging a large number of pixels P each consisting of a closed region on the XY plane of the coordinate system;
Setting a predetermined adjustment parameter k (where 0 <k <1);
A representative point R (x, y) having a coordinate value (x, y) is defined at a predetermined position of each pixel P, and each pixel P passes through this representative point R (x, y) and is parallel to the Z axis. Obtaining an intersection point Q (x, y, z) between a simple reference line L and a plane constituting the stereoscopic image;
Obtaining a unit normal vector N for a plane constituting the stereoscopic image starting from the position of the intersection point Q (x, y, z);
Each unit normal vector N is translated along the reference straight line L until the starting point reaches the representative point R (x, y), and the parallel moving vector V starting from the representative point R (x, y). The stage of seeking
Obtaining an acute angle formed with respect to the reference straight line L for each translation vector V as a zenith angle φ of the translation vector V;
For each translation vector V, a plane including the translation vector V and the reference straight line L is defined as an adjustment plane, and in this adjustment plane, the zenith angle is k · obtaining a rotational movement vector W obtained by rotating to φ;
The individual pixels P constituting the two-dimensional pixel array are orthogonal to the rotational movement vector W starting from the representative point R (x, y) of the pixel P and pass through the representative point R (x, y). Defining the plane as a reference plane U for the pixel P;
For each pixel P constituting the two-dimensional pixel array, the contour line C is projected in the Z-axis direction, and an area inside the projected image D of the contour line C formed on the reference plane U of the pixel P is determined. Obtaining a relief unit surface S for the pixel P;
Forming on the surface of the medium an aggregate of relief unit surfaces S determined for individual pixels P constituting a two-dimensional pixel array;
Is to do.

(2) 本発明の第2の態様は、上述の第1の態様に係るレリーフ記録媒体の製造方法において、
記録対象となる立体画像を、XYZ三次元座標系上に配置された多数のポリゴンもしくはパラメトリック曲面として定義し、参照直線Lとの交点Q(x,y,z)を、ポリゴンもしくはパラメトリック曲面を示すデータを用いた演算処理によって求めるようにしたものである。
(2) According to a second aspect of the present invention, in the method for manufacturing a relief recording medium according to the first aspect described above,
A stereoscopic image to be recorded is defined as a large number of polygons or parametric curved surfaces arranged on an XYZ three-dimensional coordinate system, and an intersection Q (x, y, z) with a reference straight line L indicates a polygon or a parametric curved surface. It is obtained by an arithmetic process using data.

(3) 本発明の第3の態様は、上述の第1または第2の態様に係るレリーフ記録媒体の製造方法において、
個々の画素Pを互いに同一サイズの矩形領域によって構成し、この矩形領域を縦横に隙間なく並べることによって二次元画素配列の定義を行い、各画素Pの中心位置に代表点R(x,y)を定義するようにしたものである。
(3) According to a third aspect of the present invention, in the method for manufacturing a relief recording medium according to the first or second aspect described above,
Each pixel P is constituted by rectangular regions of the same size, and the rectangular regions are arranged without gaps in the vertical and horizontal directions to define a two-dimensional pixel array, and a representative point R (x, y) is placed at the center position of each pixel P. Is defined.

(4) 本発明の第4の態様は、上述の第1〜第3の態様に係るレリーフ記録媒体の製造方法において、
最大のZ座標値をもつ交点もしくは最小のZ座標値をもつ交点のいずれか一方を統一して選択する選択ルールを予め定めておき、
所定の画素Pについて、参照直線Lに対して交差する面が複数あるために複数の交点が求まる場合には、当該選択ルールに基づいて選択された単一の交点を、当該画素Pについての交点Q(x,y,z)とするようにしたものである。
(4) A fourth aspect of the present invention is the relief recording medium manufacturing method according to the first to third aspects described above,
A selection rule for selecting either the intersection having the maximum Z coordinate value or the intersection having the minimum Z coordinate value in a unified manner is determined in advance.
When a plurality of intersections are obtained for a predetermined pixel P because there are a plurality of planes intersecting the reference straight line L, a single intersection selected based on the selection rule is determined as the intersection for the pixel P. Q (x, y, z).

(5) 本発明の第5の態様は、上述の第1〜第4の態様に係るレリーフ記録媒体の製造方法において、
立体画像を構成する各面について、ベクトルを配置する側となるベクトル配置面を予め定めておき、各交点Q(x,y,z)を起点とする単位法線ベクトルNを、ベクトル配置面側に配置するようにしたものである。
(5) According to a fifth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a relief recording medium according to the first to fourth aspects described above,
For each surface constituting the stereoscopic image, a vector arrangement surface on the side where the vector is arranged is determined in advance, and the unit normal vector N starting from each intersection Q (x, y, z) is set as the vector arrangement surface side. It is intended to be placed in.

(6) 本発明の第6の態様は、上述の第1〜第5の態様に係るレリーフ記録媒体の製造方法において、
隣接画素の境界に生じるレリーフ単位面S間の段差部に、XY平面に垂直な段差壁面Fを定義し、レリーフ単位面Sと段差壁面Fとの集合体を媒体の表面上に形成するようにしたものである。
(6) According to a sixth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a relief recording medium according to the first to fifth aspects described above,
A step wall surface F perpendicular to the XY plane is defined at the step portion between the relief unit surfaces S generated at the boundary between adjacent pixels, and an aggregate of the relief unit surface S and the step wall surface F is formed on the surface of the medium. It is a thing.

(7) 本発明の第7の態様は、上述の第1〜第6の態様に係るレリーフ記録媒体の製造方法において、
表面にレリーフ単位面Sの集合体が形成された原版となる媒体を作成した後、当該原版を用いたプレス加工により、多数の媒体を製造するようにしたものである。
(7) A seventh aspect of the present invention is the relief recording medium manufacturing method according to the first to sixth aspects described above,
After a medium serving as an original plate having an assembly of relief unit surfaces S formed on the surface, a large number of media are manufactured by press working using the original plate.

(8) 本発明の第8の態様は、上述の第7の態様に係るレリーフ記録媒体の製造方法において、
NC工作機械を用いた切削加工により、被加工媒体の表面にレリーフ単位面Sの集合体からなる凹凸構造を形成し、原版となる媒体を作成するようにしたものである。
(8) An eighth aspect of the present invention is the relief recording medium manufacturing method according to the seventh aspect described above,
A concave / convex structure composed of an assembly of relief unit surfaces S is formed on the surface of a medium to be processed by cutting using an NC machine tool, thereby creating a medium serving as an original plate.

(9) 本発明の第9の態様は、上述の第7の態様に係るレリーフ記録媒体の製造方法において、
表面に被加工媒体を巻き付けた状態で回転駆動する回転ドラムと、強度変調したレーザビームを照射するレーザビーム照射部と、このレーザビームを回転ドラムの回転軸方向に走査する走査部と、を有する製版装置を用いたレーザ加工により、被加工媒体の表面にレリーフ単位面Sの集合体からなる凹凸構造を形成し、原版となる媒体を作成するようにしたものである。
(9) A ninth aspect of the present invention is the relief recording medium manufacturing method according to the seventh aspect described above,
A rotating drum that is driven to rotate while a workpiece medium is wound around the surface; a laser beam irradiation unit that irradiates an intensity-modulated laser beam; and a scanning unit that scans the laser beam in the rotation axis direction of the rotating drum. An irregular structure composed of an assembly of relief unit surfaces S is formed on the surface of a medium to be processed by laser processing using a plate making apparatus, and a medium serving as an original plate is created.

(10) 本発明の第10の態様は、上述の第1〜第9の態様に係るレリーフ記録媒体の製造方法において、
二次元画素配列を構成する個々の画素Pを複数に分割することにより副画素PPを定義し、1枚のレリーフ単位面Sの代わりに、Z座標値を画素値としてもつ副画素PPの集合からなる「height field」として代替レリーフ単位面SS定義し、媒体の表面上に、副画素単位で段差構造を有する代替レリーフ単位面SSの集合体を形成するようにしたものである。
(10) A tenth aspect of the present invention is the relief recording medium manufacturing method according to the first to ninth aspects described above,
A subpixel PP is defined by dividing each pixel P constituting the two-dimensional pixel array into a plurality of parts, and instead of a single relief unit surface S, a set of subpixels PP having a Z coordinate value as a pixel value is used. An alternative relief unit surface SS is defined as a “height field”, and an assembly of alternative relief unit surfaces SS having a step structure in units of subpixels is formed on the surface of the medium.

(11) 本発明の第11の態様は、任意の面から構成される立体画像の特徴を、表面の凹凸構造として記録したレリーフ記録媒体を製造するプロセスで用いられるプログラムにおいて、
XYZ三次元座標系上に定義された立体画像を示す立体画像データを入力する段階と、
座標系のXY平面上に、それぞれ閉領域からなる画素Pを多数配列することによって構成される二次元画素配列を示すデータを設定する段階と、
所定の調整パラメータk(但し、0<k<1)を設定する段階と、
各画素Pの所定位置に、座標値(x,y)をもつ代表点R(x,y)を定義し、個々の画素Pについて、この代表点R(x,y)を通りZ軸に平行な参照直線Lと立体画像を構成する面との交点Q(x,y,z)を求める段階と、
交点Q(x,y,z)の位置を起点として、立体画像を構成する面についての単位法線ベクトルNを求める段階と、
各単位法線ベクトルNを、その起点が代表点R(x,y)に到達するまで、参照直線Lに沿って平行移動させ、代表点R(x,y)を起点とする平行移動ベクトルVを求める段階と、
各平行移動ベクトルVについて、参照直線Lに対してなす鋭角角度を、当該平行移動ベクトルVの天頂角φとして求める段階と、
各平行移動ベクトルVについて、当該平行移動ベクトルVおよび参照直線Lを含む平面を調整平面と定め、この調整平面内で、当該平行移動ベクトルVを、その起点を固定したまま、天頂角がk・φになるように回転することにより得られる回転移動ベクトルWを求める段階と、
二次元画素配列を構成する個々の画素Pについて、当該画素Pの代表点R(x,y)を起点とする回転移動ベクトルWに対して直交し、当該代表点R(x,y)を通る平面を、当該画素Pの参照平面Uと定める段階と、
二次元画素配列を構成する個々の画素Pについて、その輪郭線CをZ軸方向に投影し、当該画素Pの参照平面U上に形成される当該輪郭線の投影像Dの内部の領域を、当該画素Pについてのレリーフ単位面Sとして求める段階と、
二次元画素配列を構成する個々の画素Pについて求められたレリーフ単位面Sの集合体を示すデータを出力する段階と、
をコンピュータに実行させるようにしたものである。
(11) In an eleventh aspect of the present invention, in a program used in a process for manufacturing a relief recording medium in which features of a three-dimensional image composed of an arbitrary surface are recorded as a concavo-convex structure on a surface,
Inputting stereoscopic image data indicating a stereoscopic image defined on an XYZ three-dimensional coordinate system;
Setting data indicating a two-dimensional pixel array configured by arranging a large number of pixels P each formed of a closed region on the XY plane of the coordinate system;
Setting a predetermined adjustment parameter k (where 0 <k <1);
A representative point R (x, y) having a coordinate value (x, y) is defined at a predetermined position of each pixel P, and each pixel P passes through this representative point R (x, y) and is parallel to the Z axis. Obtaining an intersection point Q (x, y, z) between a simple reference line L and a plane constituting the stereoscopic image;
Obtaining a unit normal vector N for a plane constituting the stereoscopic image starting from the position of the intersection point Q (x, y, z);
Each unit normal vector N is translated along the reference straight line L until the starting point reaches the representative point R (x, y), and the parallel moving vector V starting from the representative point R (x, y). The stage of seeking
Obtaining an acute angle formed with respect to the reference straight line L for each translation vector V as a zenith angle φ of the translation vector V;
For each translation vector V, a plane including the translation vector V and the reference straight line L is defined as an adjustment plane, and in this adjustment plane, the zenith angle is k · obtaining a rotational movement vector W obtained by rotating to φ;
The individual pixels P constituting the two-dimensional pixel array are orthogonal to the rotational movement vector W starting from the representative point R (x, y) of the pixel P and pass through the representative point R (x, y). Defining the plane as a reference plane U for the pixel P;
For each pixel P constituting the two-dimensional pixel array, the contour line C is projected in the Z-axis direction, and the region inside the projected image D of the contour line formed on the reference plane U of the pixel P is Obtaining a relief unit surface S for the pixel P;
Outputting data indicating an aggregate of relief unit surfaces S obtained for individual pixels P constituting a two-dimensional pixel array;
Is executed by a computer.

(12) 本発明の第12の態様は、任意の面から構成される立体画像の特徴を、表面の凹凸構造として記録したレリーフ記録媒体を製造するために利用される、凹凸構造データを生成するレリーフ記録媒体用の凹凸構造データ生成装置において、
XYZ三次元座標系上に定義された立体画像を示す立体画像データを格納する立体画像データ格納部と、
この座標系のXY平面上に、それぞれ閉領域からなる画素Pを多数配列することによって構成される二次元画素配列を定義するための画素配列データを格納し、各画素Pの所定位置に定義された代表点R(x,y)の位置を示す代表点位置データと、各画素Pの輪郭線Cを示す輪郭線データと、を提供する画素配列データ提供部と、
所定の調整パラメータk(但し、0<k<1)を格納するパラメータ格納部と、
代表点位置データと立体画像データとに基づいて、個々の画素Pについて、その代表点R(x,y)を通りZ軸に平行な参照直線Lと立体画像を構成する面との交点Q(x,y,z)を求める交点演算部と、
交点演算部によって求められた交点Q(x,y,z)の座標値と立体画像データとに基づいて、交点Q(x,y,z)の位置を起点として、立体画像を構成する面についての単位法線ベクトルNを求める単位法線ベクトル演算部と、
各単位法線ベクトルNを、その起点が代表点R(x,y)に到達するまで、参照直線Lに沿って平行移動させ、代表点R(x,y)を起点とする平行移動ベクトルVを求める平行移動ベクトル演算部と、
各平行移動ベクトルVについて、参照直線Lに対してなす鋭角角度を、当該平行移動ベクトルVの天頂角φとして求める天頂角演算部と、
各平行移動ベクトルVについて、当該平行移動ベクトルVおよび参照直線Lを含む平面を調整平面と定め、調整パラメータkの値を用いて、調整平面内で、当該平行移動ベクトルVを、その起点を固定したまま、天頂角がk・φになるように回転することにより得られる回転移動ベクトルWを求める回転移動ベクトル演算部と、
二次元画素配列を構成する個々の画素Pについて、当該画素Pの代表点R(x,y)を起点とする回転移動ベクトルWに対して直交し、当該代表点R(x,y)を通る平面を、当該画素Pの参照平面Uとして求める参照平面演算部と、
二次元画素配列を構成する個々の画素Pについて、画素配列データ提供部から提供される輪郭線CをZ軸方向に投影し、当該画素Pの参照平面U上に形成される当該輪郭線の投影像Dの内部の領域を、当該画素Pについてのレリーフ単位面Sとして求めるレリーフ単位面演算部と、
二次元画素配列を構成する個々の画素Pについて求められたレリーフ単位面Sの集合体を示すデータを、レリーフ記録媒体の表面に形成すべき凹凸構造データとして出力するデータ出力部と、
を設けるようにしたものである。
(12) A twelfth aspect of the present invention generates concavo-convex structure data used for manufacturing a relief recording medium in which features of a stereoscopic image composed of an arbitrary surface are recorded as a concavo-convex structure on a surface. In the concavo-convex structure data generation apparatus for relief recording media,
A stereoscopic image data storage unit for storing stereoscopic image data indicating a stereoscopic image defined on an XYZ three-dimensional coordinate system;
On the XY plane of this coordinate system, pixel array data for defining a two-dimensional pixel array configured by arranging a large number of pixels P each consisting of a closed region is stored, and is defined at a predetermined position of each pixel P. A pixel array data providing unit that provides representative point position data indicating the position of the representative point R (x, y) and contour data indicating the contour C of each pixel P;
A parameter storage unit for storing a predetermined adjustment parameter k (where 0 <k <1);
Based on the representative point position data and the stereoscopic image data, for each pixel P, the intersection point Q () of the reference straight line L passing through the representative point R (x, y) and parallel to the Z axis and the plane constituting the stereoscopic image x, y, z) intersection calculation unit
On the surface constituting a stereoscopic image starting from the position of the intersection Q (x, y, z) based on the coordinate value of the intersection Q (x, y, z) obtained by the intersection calculation unit and the stereoscopic image data A unit normal vector calculation unit for obtaining a unit normal vector N of
Each unit normal vector N is translated along the reference straight line L until the starting point reaches the representative point R (x, y), and the parallel moving vector V starting from the representative point R (x, y). A translation vector calculation unit for obtaining
For each translation vector V, a zenith angle calculation unit for obtaining an acute angle formed with respect to the reference straight line L as a zenith angle φ of the translation vector V;
For each translation vector V, a plane including the translation vector V and the reference straight line L is defined as an adjustment plane, and the starting point of the translation vector V is fixed in the adjustment plane using the value of the adjustment parameter k. And a rotational movement vector computing unit for obtaining a rotational movement vector W obtained by rotating so that the zenith angle is k · φ,
The individual pixels P constituting the two-dimensional pixel array are orthogonal to the rotational movement vector W starting from the representative point R (x, y) of the pixel P and pass through the representative point R (x, y). A reference plane calculation unit for obtaining a plane as a reference plane U of the pixel P;
For each pixel P constituting the two-dimensional pixel array, the contour line C provided from the pixel array data providing unit is projected in the Z-axis direction, and the contour line formed on the reference plane U of the pixel P is projected. A relief unit surface calculation unit for obtaining a region inside the image D as a relief unit surface S for the pixel P;
A data output unit that outputs data indicating an assembly of relief unit surfaces S obtained for individual pixels P constituting a two-dimensional pixel array as uneven structure data to be formed on the surface of the relief recording medium;
Is provided.

(13) 本発明の第13の態様は、上述の第12の態様に係るレリーフ記録媒体用の凹凸構造データ生成装置において、
立体画像データ格納部が、XYZ三次元座標系上に配置された多数のポリゴンもしくはパラメトリック曲面を示すデータを、立体画像データとして格納するようにしたものである。
(13) According to a thirteenth aspect of the present invention, in the relief structure data generating apparatus for a relief recording medium according to the twelfth aspect described above,
The stereoscopic image data storage unit stores data indicating a large number of polygons or parametric curved surfaces arranged on an XYZ three-dimensional coordinate system as stereoscopic image data.

(14) 本発明の第14の態様は、上述の第12または第13の態様に係るレリーフ記録媒体用の凹凸構造データ生成装置において、
画素配列データ提供部が、画素Pを構成する矩形の縦サイズと横サイズを示すデータを画素配列データとして格納しており、この画素Pを縦横に隙間なく並べることによって二次元画素配列の定義を行い、各画素Pの中心位置に定義された代表点R(x,y)の位置を示す代表点位置データと、各画素Pを構成する矩形を示す輪郭線データと、を演算によって求めるようにしたものである。
(14) According to a fourteenth aspect of the present invention, in the concavo-convex structure data generating apparatus for a relief recording medium according to the twelfth or thirteenth aspect described above,
The pixel array data providing unit stores the data indicating the vertical and horizontal sizes of the rectangles constituting the pixel P as pixel array data, and the two-dimensional pixel array is defined by arranging the pixels P vertically and horizontally without any gaps. The representative point position data indicating the position of the representative point R (x, y) defined at the center position of each pixel P and the contour line data indicating the rectangle constituting each pixel P are obtained by calculation. It is a thing.

(15) 本発明の第15の態様は、上述の第12〜第14の態様に係るレリーフ記録媒体用の凹凸構造データ生成装置において、
交点演算部が、最大のZ座標値をもつ交点もしくは最小のZ座標値をもつ交点のいずれか一方を統一して選択する選択ルールを保持しており、
所定の画素Pについて、参照直線Lに対して交差する面が複数あるために複数の交点が求まる場合には、当該選択ルールに基づいて選択された単一の交点を、当該画素Pについての交点Q(x,y,z)とするようにしたものである。
(15) According to a fifteenth aspect of the present invention, in the relief structure data generating apparatus for a relief recording medium according to the twelfth to fourteenth aspects described above,
The intersection calculation unit holds a selection rule for selecting either the intersection with the maximum Z coordinate value or the intersection with the minimum Z coordinate value in a unified manner,
When a plurality of intersections are obtained for a predetermined pixel P because there are a plurality of planes intersecting the reference straight line L, a single intersection selected based on the selection rule is determined as the intersection for the pixel P. Q (x, y, z).

(16) 本発明の第16の態様は、上述の第12〜第15の態様に係るレリーフ記録媒体用の凹凸構造データ生成装置において、
立体画像データ格納部が、立体画像を構成する各面について、ベクトルを配置する側となるベクトル配置面を示すデータを保持しており、
単位法線ベクトル演算部が、各交点Q(x,y,z)を起点とする単位法線ベクトルNを、ベクトル配置面側に配置するようにしたものである。
(16) According to a sixteenth aspect of the present invention, in the relief structure data generating apparatus for a relief recording medium according to the twelfth to fifteenth aspects described above,
The stereoscopic image data storage unit holds data indicating a vector arrangement plane on the side on which the vector is arranged for each plane constituting the stereoscopic image,
The unit normal vector computing unit arranges the unit normal vector N starting from each intersection Q (x, y, z) on the vector arrangement plane side.

(17) 本発明の第17の態様は、上述の第12〜第16の態様に係るレリーフ記録媒体用の凹凸構造データ生成装置において、
データ出力部が、隣接画素の境界に生じるレリーフ単位面S間の段差部に、XY平面に垂直な段差壁面Fを定義し、レリーフ単位面Sと段差壁面Fとの集合体を示すデータを、レリーフ記録媒体の表面に形成すべき凹凸構造データとして出力するようにしたものである。
(17) According to a seventeenth aspect of the present invention, in the relief structure data generating apparatus for a relief recording medium according to the twelfth to sixteenth aspects described above,
The data output unit defines a step wall surface F perpendicular to the XY plane at the step portion between the relief unit surfaces S generated at the boundary between adjacent pixels, and data indicating an aggregate of the relief unit surface S and the step wall surface F. This is output as uneven structure data to be formed on the surface of the relief recording medium.

本発明に係るレリーフ記録媒体の製造方法およびこれに用いる凹凸構造データ生成装置によれば、原画像として任意の立体画像を用い、この立体画像の特徴をモチーフとして、レリーフ記録媒体上に凹凸構造を形成することが可能になる。   According to the method for manufacturing a relief recording medium and the concavo-convex structure data generation apparatus used therefor according to the present invention, an arbitrary three-dimensional image is used as an original image, and the concavo-convex structure is formed on the relief recording medium using the feature of the three-dimensional image as a motif. It becomes possible to form.

以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。   Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiments.

<<< §1.本発明に係るレリーフ記録媒体の製造方法の基本手順 >>>
ここでは、まず、本発明に係るレリーフ記録媒体の製造方法の基本手順を説明する。この方法を用いれば、任意の面から構成される立体画像の特徴を、レリーフ記録媒体の表面の凹凸構造として記録することが可能になる。
<<< §1. Basic procedure of manufacturing method of relief recording medium according to the present invention >>
Here, first, the basic procedure of the method for manufacturing a relief recording medium according to the present invention will be described. By using this method, it is possible to record the feature of a stereoscopic image composed of an arbitrary surface as a concavo-convex structure on the surface of a relief recording medium.

たとえば、図1に示すような立体画像Aをレリーフ記録媒体の表面に記録することを考えてみよう。図示の立体画像Aは、三次元の複雑な構造をもった「やかん」を示す立体画像であり、実際には、その表面を形成する面のデータによって定義することができる(内部構造を示すデータは不要である)。ここでは、この立体画像Aの高さ寸法がHであったとしよう。このような立体画像Aを、レリーフ記録媒体の表面に記録しようとしても、立体情報をそのまま記録することはできない。レリーフ記録媒体は、表面に凹凸構造が形成された三次元物体であるが、当該凹凸構造の高低差hには制限があり(カタログ、パンフレット、ポスター、カレンダーなどの一般的な紙製品の場合、せいぜいh=数mm程度である)、立体画像Aの高さ方向の立体情報をそのまま凹凸構造として記録することはできない。   For example, consider recording a stereoscopic image A as shown in FIG. 1 on the surface of a relief recording medium. The illustrated three-dimensional image A is a three-dimensional image showing a “kettle” having a three-dimensional complex structure, and can actually be defined by the data of the surface forming the surface (data indicating the internal structure). Is not required). Here, it is assumed that the height dimension of the stereoscopic image A is H. Even if such a stereoscopic image A is recorded on the surface of the relief recording medium, the stereoscopic information cannot be recorded as it is. The relief recording medium is a three-dimensional object having a concavo-convex structure formed on the surface, but the height difference h of the concavo-convex structure is limited (in the case of general paper products such as catalogs, brochures, posters, calendars, The height information of the stereoscopic image A cannot be recorded as a concavo-convex structure as it is.

図2は、図1に示す立体画像Aを高さ方向に縮小してレリーフ記録媒体M上に記録した例を示す斜視図である。すなわち、立体画像Aを高さ方向にh/H倍に縮小した立体構造が、レリーフ記録媒体Mの表面に凹凸構造として形成されることになる。このように、高さ方向について縮小すれば、レリーフ記録媒体Mの表面上の凹凸構造の高低差はhに抑えられる。しかしながら、縮小倍率h/Hが小さくなればなるほど、レリーフ記録媒体M上に形成される立体構造体の立体画像Aに対する形状の歪みが増大し、観察者による、もとの立体画像Aの形状把握が困難になる。   FIG. 2 is a perspective view showing an example in which the stereoscopic image A shown in FIG. 1 is reduced and recorded on the relief recording medium M in the height direction. That is, a three-dimensional structure obtained by reducing the three-dimensional image A by h / H times in the height direction is formed on the surface of the relief recording medium M as an uneven structure. Thus, if the height direction is reduced, the height difference of the concavo-convex structure on the surface of the relief recording medium M can be suppressed to h. However, as the reduction ratio h / H decreases, the distortion of the shape of the three-dimensional structure formed on the relief recording medium M with respect to the three-dimensional image A increases, and the observer grasps the shape of the original three-dimensional image A. Becomes difficult.

本発明の根源は、もとの立体画像Aを縮小して媒体上に記録するという手法を採る代わりに、もとの立体画像Aの立体的な形状の特徴を抽出して媒体上に記録するという手法を採るという発想にある。本願発明者は、図1に示すような立体画像Aを上方から観察したときの立体画像A表面各部の面の傾きの情報を抽出し、この傾きの情報を媒体Mの表面上に凹凸構造として記録することにより、立体画像Aを上方から観察した場合の特徴を記録できるのではないかと考えた。以下に述べる手法は、このような基本的な考え方に基づくものである。   The root of the present invention is to extract the feature of the three-dimensional shape of the original stereoscopic image A and record it on the medium instead of taking the method of reducing the original stereoscopic image A and recording it on the medium. The idea is to adopt this method. The inventor of the present application extracts information on the inclination of each part of the surface of the stereoscopic image A when the stereoscopic image A is observed from above as shown in FIG. It was thought that the characteristics when the stereoscopic image A was observed from above could be recorded by recording. The method described below is based on such a basic concept.

結局、本発明では、レリーフ記録媒体M上には、立体画像Aの面の傾きの情報のみが記録されることになるので、観察者に対して、もとの立体画像Aの全体的な形状を正確に伝達することはできない。しかしながら、カタログ、パンフレット、ポスター、カレンダーなど、一般的な用途に利用されるレリーフ記録媒体の役割は、観察者に対して、何らかの模様や絵柄を提示することにあるので、もとの立体画像Aの特徴に由来する何らかのモチーフが表現されていれば足りる。したがって、以下に述べる本発明に係る手法で作成されるレリーフ記録媒体は、産業上、十分な利用可能性を有するものである。   Eventually, in the present invention, only the information on the inclination of the surface of the stereoscopic image A is recorded on the relief recording medium M, so that the overall shape of the original stereoscopic image A is given to the observer. Cannot be accurately communicated. However, since the role of relief recording media used for general purposes such as catalogs, brochures, posters, and calendars is to present some pattern or picture to the observer, the original stereoscopic image A It would be enough if any motif derived from the characteristics of was expressed. Therefore, the relief recording medium created by the method according to the present invention described below has sufficient industrial applicability.

図3は、本発明に係るレリーフ記録媒体の製造方法の手順を示す流れ図であり、任意の面から構成される立体画像の特徴を、表面の凹凸構造として記録したレリーフ記録媒体を製造するプロセスが示されている。この流れ図におけるステップS1〜S10の手順は、設計者が手作業や計算機を利用して実行することも可能であるが、実用上は、これらの各手順を実行する専用プログラムを用意し、当該プログラムを組み込んだコンピュータによって実行させることになる。したがって、ステップS1〜S10の処理は、実際には、コンピュータによって実行される処理ということになる。なお、最後のステップS11は、このコンピュータから出力される凹凸構造データを利用して、物理的な媒体の表面に凹凸構造を形成する工程であり、何らかの加工装置を用いて行われるプロセスになる。このステップS11の具体的なプロセスについては、§3で述べることにする。   FIG. 3 is a flowchart showing the procedure of the method for manufacturing a relief recording medium according to the present invention. The process for manufacturing a relief recording medium in which the features of a stereoscopic image composed of an arbitrary surface are recorded as a concavo-convex structure on the surface. It is shown. The procedure of steps S1 to S10 in the flowchart can be executed manually by a designer or using a computer, but in practice, a dedicated program for executing each of these procedures is prepared, and the program It will be executed by a computer with embedded. Therefore, the processes in steps S1 to S10 are actually processes executed by a computer. The final step S11 is a process of forming a concavo-convex structure on the surface of a physical medium using the concavo-convex structure data output from the computer, and is a process performed using some processing apparatus. The specific process of step S11 will be described in §3.

まず、ステップS1において、XYZ三次元座標系上に、立体画像Aを定義する段階が行われる。この立体画像Aは、原画像となる仮想物体であり、この仮想物体の表面形状の特徴(各部の面の傾きの情報)が抽出され、記録媒体Mの表面上に凹凸構造として記録されることになる。ここでは、図4に示すように、XYZ三次元座標系上に、「やかん」を示す立体画像Aが定義されたものとしよう。上述したとおり、本発明で用いられる立体画像Aは、その表面が定義されていれば足り、内部構造の定義は不要である。   First, in step S1, a step of defining a stereoscopic image A on the XYZ three-dimensional coordinate system is performed. This stereoscopic image A is a virtual object that becomes an original image, and the surface shape characteristics (information of the inclination of the surface of each part) of this virtual object are extracted and recorded as a concavo-convex structure on the surface of the recording medium M. become. Here, as shown in FIG. 4, it is assumed that a three-dimensional image A indicating “a kettle” is defined on the XYZ three-dimensional coordinate system. As described above, it is sufficient that the surface of the stereoscopic image A used in the present invention is defined, and the definition of the internal structure is unnecessary.

コンピュータ上での立体画像Aの定義は、立体画像Aを示す三次元形状データをコンピュータ内の格納場所に格納することによって行われる。通常、コンピュータグラフィックスの分野では、三次元の立体画像は、XYZ三次元座標系上に配置された多数のポリゴンもしくはパラメトリック曲面として定義される。本発明においても、このようなポリゴンもしくはパラメトリック曲面を示すデータによって、立体画像Aを定義することができる。   The definition of the stereoscopic image A on the computer is performed by storing the three-dimensional shape data indicating the stereoscopic image A in a storage location in the computer. Usually, in the field of computer graphics, a three-dimensional stereoscopic image is defined as a large number of polygons or parametric curved surfaces arranged on an XYZ three-dimensional coordinate system. Also in the present invention, the stereoscopic image A can be defined by data indicating such polygons or parametric curved surfaces.

続くステップS2では、このXYZ三次元座標系におけるXY平面上に、それぞれ閉領域からなる画素Pを多数配列することによって構成される二次元画素配列を定義する段階が行われる。個々の画素Pは、それぞれが閉領域を構成していれば、どのような大きさ、どのような形状のものであってもかまわない。もちろん、個々の画素の大きさや形状が、それぞれ異なっていてもかまわないし、これらの画素をどのように並べて二次元画素配列を定義してもかまわない。ただ、後のステップにおける演算負担を軽減するために、実用上は、個々の画素Pを互いに同一サイズの矩形領域によって構成し、この矩形領域を縦横に隙間なく並べることによって二次元画素配列の定義を行うようにするのが好ましい。   In the subsequent step S2, a step of defining a two-dimensional pixel array constituted by arranging a large number of pixels P each consisting of a closed region on the XY plane in the XYZ three-dimensional coordinate system is performed. Each pixel P may have any size and any shape as long as each pixel P forms a closed region. Of course, the size and shape of the individual pixels may be different from each other, and the two-dimensional pixel array may be defined by arranging these pixels. However, in order to reduce the calculation burden in the subsequent steps, in practice, each pixel P is composed of rectangular regions of the same size, and the rectangular regions are arranged vertically and horizontally without any gaps, thereby defining a two-dimensional pixel array. It is preferable to carry out.

図4に示す例では、XY平面上に正方形状をした画素Pを縦横にマトリックス状に隙間なく並べることによって二次元画素配列の定義が行われた例が示されている。図に示す画素P(i,j)は、この二次元画素配列におけるi行j列目の画素である。コンピュータ上で、このような二次元画素配列を定義するには、1つの画素Pの寸法(正方形状の画素の場合は、その一辺の長さ)を示すデータをコンピュータ内の格納場所に格納するだけで足りる。矩形状の画素Pの寸法が規定されていれば、図示のように、座標系の原点Oを基準として、多数の画素を座標系に正則な状態で多数配置することが可能であるから、i行j列目の画素の位置を一義的に求めることができる。   In the example shown in FIG. 4, an example is shown in which a two-dimensional pixel array is defined by arranging pixels P having a square shape on an XY plane in rows and columns with no gaps. A pixel P (i, j) shown in the figure is a pixel in the i-th row and j-th column in this two-dimensional pixel array. To define such a two-dimensional pixel array on a computer, data indicating the size of one pixel P (in the case of a square pixel, the length of one side thereof) is stored in a storage location in the computer. Just enough. If the size of the rectangular pixel P is defined, a large number of pixels can be arranged in a regular state in the coordinate system with reference to the origin O of the coordinate system as shown in the figure. The position of the pixel in the row j column can be uniquely determined.

ステップS3では、所定の調整パラメータkを設定する段階が行われる。この調整パラメータkは、後述するステップS8の演算で利用される数値であり、理論的には、0<k<1なる条件を満たす数値であれば、どのような数値を設定してもかまわない。その役割については、ステップS8の処理で詳述する。コンピュータ上での調整パラメータkの設定は、kの値を示すデータをコンピュータ内の格納場所に格納することによって行われる。kの値を固定値とするのであれば、当該固定値を予めコンピュータ内の格納場所に格納しておけばよいが、このkの値を変えることによって、最終的に作成されるレリーフ記録媒体上の凹凸構造も変化することになる。したがって、実用上は、オペレータの設定操作によって、0<k<1の範囲内の所望の値に設定できるようにしておくのが好ましい。   In step S3, a step of setting a predetermined adjustment parameter k is performed. The adjustment parameter k is a numerical value used in the calculation in step S8 described later. Theoretically, any numerical value may be set as long as it satisfies the condition 0 <k <1. . The role will be described in detail in the process of step S8. The adjustment parameter k is set on the computer by storing data indicating the value of k in a storage location in the computer. If the value of k is a fixed value, the fixed value may be stored in advance in a storage location in the computer. However, by changing this value of k, The uneven structure of this will also change. Therefore, in practice, it is preferable that a desired value within a range of 0 <k <1 can be set by an operator's setting operation.

以上述べたステップS1〜S3の各段階は、いわば準備処理というべき段階である。続いて述べるステップS4〜S10の各段階は、この準備処理で用意されたデータに基づいて、媒体表面上に形成すべき凹凸構造データを生成する処理を行う段階である。   Each stage of steps S1 to S3 described above is a stage that should be called a preparation process. Each of steps S4 to S10 described below is a step of performing processing for generating concavo-convex structure data to be formed on the medium surface based on the data prepared in the preparation processing.

まず、ステップS4では、各画素Pの所定位置に、座標値(x,y)をもつ代表点R(x,y)を定義し、個々の画素Pについて、この代表点R(x,y)を通りZ軸に平行な参照直線Lと立体画像Aを構成する面との交点Q(x,y,z)を求める段階が行われる。代表点R(x,y)は、当該画素Pを代表する点であり、当該画素Pの輪郭線を含めた内部の点であれば、どの点を代表点に定めてもかまわない。たとえば、各画素の左上隅点を代表点と定めてもかまわない。   First, in step S4, a representative point R (x, y) having a coordinate value (x, y) is defined at a predetermined position of each pixel P. For each pixel P, this representative point R (x, y) is defined. The step of obtaining the intersection point Q (x, y, z) between the reference straight line L that passes through and parallel to the Z axis and the plane that forms the stereoscopic image A is performed. The representative point R (x, y) is a point representing the pixel P, and any point may be determined as a representative point as long as it is an internal point including the outline of the pixel P. For example, the upper left corner point of each pixel may be determined as the representative point.

ここでは、各画素Pの中心位置に代表点R(x,y)を定義した例を述べることにする。図4に示す代表点R(x,y)は、i行j列目の画素P(i,j)の中心点であり、座標値(x,y)で示される点である。同様に、すべての画素Pについて、それぞれ中心点が代表点R(x,y)と定められる。   Here, an example in which a representative point R (x, y) is defined at the center position of each pixel P will be described. A representative point R (x, y) shown in FIG. 4 is a center point of the pixel P (i, j) in the i-th row and j-th column, and is a point indicated by a coordinate value (x, y). Similarly, for all the pixels P, the center point is determined as the representative point R (x, y).

続いて、この代表点R(x,y)を通りZ軸に平行な参照直線L(XY平面に直交する線)が定義される。図4には、画素P(i,j)について定義された参照直線Lが破線で示されている。そして、図示のとおり、参照直線Lと立体画像Aを構成する面との交点Q(x,y,z)が求められる。前述したとおり、立体画像Aは、多数のポリゴンもしくはパラメトリック曲面として定義されているので、参照直線Lとの交点Q(x,y,z)は、これらポリゴンもしくはパラメトリック曲面を示すデータを用いた演算処理によって求めることができる。なお、任意の直線とポリゴンもしくはパラメトリック曲面との交点座標(x,y,z)を求める具体的な演算手法は、既にコンピュータグラフィックスの分野で広く利用されている手法であるので、ここでは詳しい説明は省略する。   Subsequently, a reference straight line L (a line orthogonal to the XY plane) passing through the representative point R (x, y) and parallel to the Z axis is defined. In FIG. 4, the reference straight line L defined for the pixel P (i, j) is indicated by a broken line. Then, as shown in the drawing, an intersection point Q (x, y, z) between the reference straight line L and the surface constituting the stereoscopic image A is obtained. As described above, since the stereoscopic image A is defined as a large number of polygons or parametric curved surfaces, the intersection point Q (x, y, z) with the reference straight line L is calculated using data indicating these polygons or parametric curved surfaces. It can be determined by processing. A specific calculation method for obtaining the intersection coordinates (x, y, z) between an arbitrary straight line and a polygon or a parametric curved surface is a method that has already been widely used in the field of computer graphics, and is detailed here. Description is omitted.

ところで、図4では、参照直線Lと立体画像Aを構成する面との交点Q(x,y,z)を1点だけしか示していないが、図示のような複雑な立体構造をもつ立体画像Aを用いた場合、参照直線Lとの交点が複数存在する場合もありうる。このように複数の交点が存在する場合には、いずれか1つの交点を選択する必要がある。図5は、この交点選択プロセスの一例を示す断面図である。図示の例の場合、参照直線Lと立体画像Aを構成する面との交点として、Q1〜Q4の4点が示されている。これは、参照直線Lが立体画像Aを構成する4つの独立した面と交差するためである。   Incidentally, in FIG. 4, only one intersection point Q (x, y, z) between the reference straight line L and the surface constituting the stereoscopic image A is shown, but the stereoscopic image having a complicated stereoscopic structure as shown in the figure. When A is used, there may be a plurality of intersections with the reference straight line L. Thus, when there are a plurality of intersections, it is necessary to select any one of the intersections. FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of this intersection selection process. In the case of the illustrated example, four points Q1 to Q4 are shown as the intersections of the reference straight line L and the surface constituting the stereoscopic image A. This is because the reference straight line L intersects with four independent planes constituting the stereoscopic image A.

このように、複数の交点が存在する場合には、予めいずれか1つの交点を選択するための選択ルールを定めておき、当該ルールに従って、1つの交点のみを選択するようにすればよい。具体的には、たとえば、「最大のZ座標値をもつ交点を選択する」という統一した選択ルールを予め定めておき、いずれの画素についても、複数の交点が存在する場合には、常に「最大のZ座標値をもつ交点を選択する」という選択ルールを適用して1つの交点を選択するようにすればよい。図5に示す例の場合、交点Q4が選択されることになる。   Thus, when there are a plurality of intersections, a selection rule for selecting any one of the intersections may be determined in advance, and only one intersection may be selected according to the rule. Specifically, for example, a unified selection rule of “selecting an intersection having the maximum Z coordinate value” is determined in advance, and if there are a plurality of intersections for any pixel, the maximum One intersection point may be selected by applying a selection rule of “select an intersection point having a Z coordinate value”. In the case of the example shown in FIG. 5, the intersection point Q4 is selected.

もちろん、「最小のZ座標値をもつ交点を選択する」という統一した選択ルールを予め定めた場合は、図5に示す例の場合、交点Q1が選択されることになる。要するに、予め何らかの統一した選択ルールを定めておくようにし、所定の画素Pについて、参照直線Lに対して交差する面が複数あるために複数の交点が求まる場合には、当該選択ルールに基づいて選択された単一の交点を、当該画素Pについての交点Q(x,y,z)とすればよい。   Of course, when a unified selection rule of “selecting an intersection having the minimum Z coordinate value” is determined in advance, the intersection Q1 is selected in the example shown in FIG. In short, when some kind of unified selection rule is determined in advance, and there are a plurality of intersections with respect to the reference straight line L with respect to the predetermined pixel P, a plurality of intersections are obtained. The selected single intersection point may be the intersection point Q (x, y, z) for the pixel P.

このように、統一した選択ルールを予め定めることは、結局、立体画像Aのうちの特定の面を選択することに他ならない。たとえば、「最大のZ座標値をもつ交点を選択する」という選択ルールを定めた場合、図4に示す例において、立体画像Aを上方から見下ろすように観察した場合に最前面に位置する面を選択することを意味し、後述するステップで最終的に作成される凹凸構造データは、当該最前面の特徴を抽出したデータということになる。したがって、この場合、「やかん」の把手の上面を含めた特徴情報が、レリーフ記録媒体上に記録されることになる。   Thus, predetermining a unified selection rule is nothing but selecting a specific surface of the stereoscopic image A after all. For example, when the selection rule of “selecting the intersection having the maximum Z coordinate value” is defined, in the example shown in FIG. 4, when the stereoscopic image A is viewed from above, the surface positioned at the forefront is displayed. This means that the concavo-convex structure data finally created in the steps described later is data obtained by extracting the foreground feature. Therefore, in this case, the feature information including the upper surface of the “kettle” handle is recorded on the relief recording medium.

一方、「最小のZ座標値をもつ交点を選択する」という選択ルールを定めた場合、図4に示す例において、立体画像Aを上方から見下ろすように観察した場合に最背面(実際には、隠面となる)に位置する面を選択することを意味し、後述するステップで最終的に作成される凹凸構造データは、当該最背面の特徴を抽出したデータということになる。したがって、この場合、「やかん」の底面を含めた特徴情報が、レリーフ記録媒体上に記録されることになる。   On the other hand, when the selection rule of “selecting the intersection having the minimum Z coordinate value” is defined, in the example shown in FIG. 4, when the stereoscopic image A is observed as viewed from above, the rearmost surface (in practice, This means that the surface located in the hidden surface is selected, and the concavo-convex structure data finally created in the steps described later is data obtained by extracting the feature of the back surface. Therefore, in this case, the feature information including the bottom surface of the “kettle” is recorded on the relief recording medium.

結局、図4に示す「やかん」のような複雑な立体構造をもった立体画像Aの全表面のデータを用意したとしても、選択ルールによって選択された面のデータのみが利用されることになるので、実用上は、ステップS1で定義する立体画像Aは、特徴を抽出する対象となる特定の面のみを有する画像で十分である。たとえば、図4に示す「やかん」の場合、「最大のZ座標値をもつ交点を選択する」という選択ルールを定めるのであれば、「やかんの底面」を示すデータなどは不要になる。   Eventually, even if the data of the entire surface of the stereoscopic image A having a complicated three-dimensional structure such as “kettle” shown in FIG. 4 is prepared, only the data of the surface selected by the selection rule is used. Therefore, in practice, the stereoscopic image A defined in step S1 is sufficient if it has only a specific surface from which features are to be extracted. For example, in the case of “kettle” shown in FIG. 4, if the selection rule of “selecting an intersection having the maximum Z coordinate value” is defined, data indicating “bottom face of the kettle” is not necessary.

図6は、立体画像Aとして、上方に凸となる半球面を用いた場合の交点決定プロセスを示す斜視図である。この立体画像Aを示すデータは、半球面の表面を示すデータのみで十分であり、底面を示すデータは必要ない。このようなデータによって立体画像Aを示せば、交点Q(x,y,z)は常に単一の点となるので、上述したような選択処理を行う必要はなくなる。   FIG. 6 is a perspective view showing an intersection determination process when a hemisphere convex upward is used as the stereoscopic image A. FIG. As the data indicating the stereoscopic image A, only the data indicating the surface of the hemisphere is sufficient, and the data indicating the bottom surface is not necessary. If the three-dimensional image A is shown by such data, the intersection point Q (x, y, z) is always a single point, so that it is not necessary to perform the selection process as described above.

さて、こうして、i行j列目の画素P(i,j)についての交点Q(x,y,z)が求まったら、続くステップS5において、当該交点Q(x,y,z)の位置を起点として、立体画像Aを構成する面についての単位法線ベクトルNを求める段階が行われる。図4に矢印として示されているベクトルNは、こうして求められた交点Q(x,y,z)の位置を起点とする単位法線ベクトルNである。ベクトルNは、法線ベクトルであるから、交点Q(x,y,z)の近傍における立体画像Aの構成面に対して直交する方向(面に対する法線方向)を向いている。また、ベクトルNは、単位ベクトルであるから、その長さは所定の単位長である。   When the intersection point Q (x, y, z) for the pixel P (i, j) in the i-th row and j-th column is obtained in this way, the position of the intersection point Q (x, y, z) is determined in the subsequent step S5. As a starting point, a step of obtaining a unit normal vector N with respect to the surface constituting the stereoscopic image A is performed. A vector N shown as an arrow in FIG. 4 is a unit normal vector N starting from the position of the intersection Q (x, y, z) thus determined. Since the vector N is a normal vector, it is directed in a direction (normal direction with respect to the surface) orthogonal to the constituent surface of the stereoscopic image A in the vicinity of the intersection Q (x, y, z). Further, since the vector N is a unit vector, its length is a predetermined unit length.

もっとも、任意の面についての法線ベクトルは、当該面の表側に向いたベクトルと、当該面の裏側に向いたベクトルとの2種類があるので、単位法線ベクトルNを求める具体的な演算を行う上では、立体画像Aを構成する各面について、ベクトルを配置する側となるベクトル配置面を予め定めておき、交点Q(x,y,z)を起点とする単位法線ベクトルNを、このベクトル配置面側に配置するようにすればよい。   However, since there are two types of normal vectors for an arbitrary surface, a vector directed to the front side of the surface and a vector directed to the back side of the surface, a specific calculation for obtaining the unit normal vector N is performed. In performing, for each surface constituting the stereoscopic image A, a vector arrangement surface on the vector arrangement side is determined in advance, and a unit normal vector N starting from the intersection point Q (x, y, z) is defined as It may be arranged on the vector arrangement plane side.

たとえば、図6に示すような半球状の立体画像Aを用いる場合は、Z座標値が大きくなる側をベクトル配置面と定めれば、球面の外側に向かう単位法線ベクトルNを定義することができるし、逆に、Z座標値が小さくなる側をベクトル配置面と定めれば、球面の内側に向かう単位法線ベクトルNを定義することができる。また、図4に示す例のように、複雑な立体構造をもつ立体画像Aを用いる場合は、個々の面について、表面と裏面との属性を定義しておき、単位法線ベクトルNを表面(もしくは裏面)に定義するように定めておけばよい。   For example, when a hemispherical stereoscopic image A as shown in FIG. 6 is used, if the side on which the Z coordinate value increases is defined as the vector arrangement plane, the unit normal vector N toward the outside of the spherical surface can be defined. On the other hand, if the side where the Z coordinate value becomes smaller is determined as the vector arrangement plane, the unit normal vector N toward the inside of the spherical surface can be defined. Further, as in the example shown in FIG. 4, when a stereoscopic image A having a complicated stereoscopic structure is used, attributes of the front surface and the back surface are defined for each surface, and the unit normal vector N is set to the front surface ( Alternatively, it may be determined to be defined on the back side.

もちろん、このような単位法線ベクトルNは、個々の画素Pごとに別個独立して求められるので、XY平面上に定義された個々の画素Pごとに、それぞれ対応する単位法線ベクトルNが求められることになる。こうして求められた単位法線ベクトルNは、結局、個々の画素Pの上方に位置する立体画像Aの微小表面の向きを示している。   Of course, such a unit normal vector N is obtained independently for each individual pixel P, and therefore a corresponding unit normal vector N is obtained for each individual pixel P defined on the XY plane. Will be. The unit normal vector N obtained in this way indicates the direction of the minute surface of the stereoscopic image A located above each pixel P after all.

なお、任意の曲面上の1点についての単位法線ベクトルNを求める具体的な演算手法は、既にコンピュータグラフィックスの分野で広く利用されている手法であるので、ここでは詳しい説明は省略する。   Note that a specific calculation method for obtaining the unit normal vector N for one point on an arbitrary curved surface is a method already widely used in the field of computer graphics, and thus detailed description thereof is omitted here.

続いて、ステップS6〜S8までの手順を、図7の斜視図を参照して説明しよう。図7では、説明の便宜上、立体画像AをポリゴンTの集合体として示してある。図示の例では、ポリゴンTは三角形から構成されており、その3頂点の座標値によって定義されることになる。一方、XY平面上には、i行j列目の画素P(i,j)が示されている。この画素P(i,j)の輪郭線C(i,j)は、図示のとおり矩形であり、その中心点に代表点R(x,y)が定義されている。前述したとおり、図示の交点Qは、この代表点R(x,y)を通りZ軸に平行な参照直線LとポリゴンTとが交差する点として求められる。また、単位法線ベクトルNは、交点Qの位置に立てた法線方向を向く単位ベクトルであり、ポリゴンTに直交している。   Next, steps S6 to S8 will be described with reference to the perspective view of FIG. In FIG. 7, for convenience of explanation, the stereoscopic image A is shown as an aggregate of polygons T. In the illustrated example, the polygon T is composed of triangles, and is defined by the coordinate values of the three vertices thereof. On the other hand, on the XY plane, a pixel P (i, j) in the i-th row and j-th column is shown. The outline C (i, j) of the pixel P (i, j) is rectangular as shown in the figure, and a representative point R (x, y) is defined at the center point. As described above, the illustrated intersection point Q is obtained as a point where the reference line L passing through the representative point R (x, y) and parallel to the Z axis intersects with the polygon T. The unit normal vector N is a unit vector that faces the normal direction set at the position of the intersection point Q and is orthogonal to the polygon T.

さて、続くステップS6では、この単位法線ベクトルNをZ軸に平行な方向に平行移動し、XY平面上に起点をもつ平行移動ベクトルVを求める段階が行われる。具体的には、図7に示すように、単位法線ベクトルNを、その起点が代表点R(x,y)に到達するまで、図に破線で示す参照直線Lに沿って下方に平行移動させ、移動後のベクトルを平行移動ベクトルVとすればよい。このような平行移動ベクトルVを求める演算は、コンピュータ上では、単なる座標値の加減算として行うことができる。   In the subsequent step S6, the unit normal vector N is translated in a direction parallel to the Z-axis to obtain a translation vector V having a starting point on the XY plane. Specifically, as shown in FIG. 7, the unit normal vector N is translated downward along a reference straight line L indicated by a broken line in the drawing until the starting point reaches the representative point R (x, y). Then, the vector after the movement may be the translation vector V. Such a calculation for obtaining the translation vector V can be performed as simple addition / subtraction of coordinate values on the computer.

こうして求められた平行移動ベクトルVは、代表点R(x,y)を起点とするベクトルであり、単位法線ベクトルNと平行なベクトルになるので、画素P(i,j)の上方に位置する立体画像Aの微小表面(図示の例の場合、ポリゴンT)の向きを示している。   The translation vector V thus obtained is a vector starting from the representative point R (x, y), and is a vector parallel to the unit normal vector N. Therefore, the translation vector V is located above the pixel P (i, j). The direction of the minute surface (polygon T in the illustrated example) of the stereoscopic image A to be displayed is shown.

次のステップS7では、この平行移動ベクトルVの天頂角φを求める段階が行われる。すなわち、平行移動ベクトルVについて、参照直線Lに対してなす鋭角角度を、当該平行移動ベクトルVの天頂角φとして求める処理が行われる。天頂角φは鋭角側の角度であるから、0≦φ≦90°の値をとる。このような天頂角φを求める演算は、単純な幾何学演算である。   In the next step S7, a step of obtaining the zenith angle φ of the translation vector V is performed. That is, for the translation vector V, a process for obtaining the acute angle formed with respect to the reference straight line L as the zenith angle φ of the translation vector V is performed. Since the zenith angle φ is an acute angle, it takes a value of 0 ≦ φ ≦ 90 °. Such an operation for obtaining the zenith angle φ is a simple geometric operation.

続くステップS8では、天頂角がk・φになるように、平行移動ベクトルVを、その起点を固定したまま回転し、回転移動ベクトルWを求める段階が行われる。ここで、kは、ステップS3で設定した調整パラメータである。すなわち、平行移動ベクトルVについて、当該平行移動ベクトルVおよび参照直線Lを含む平面を調整平面と定め、この調整平面内で、当該平行移動ベクトルVを、その起点を固定したまま、天頂角がk・φになるように回転し、回転後のベクトルを回転移動ベクトルWとする処理が行われる。このような処理も、単純な幾何学演算として行うことができる。   In the subsequent step S8, the translation vector V is rotated with its starting point fixed so that the zenith angle becomes k · φ, and a step of obtaining the rotational vector W is performed. Here, k is the adjustment parameter set in step S3. That is, for the translation vector V, a plane including the translation vector V and the reference straight line L is defined as an adjustment plane, and the zenith angle is k in the adjustment plane while the origin of the translation vector V is fixed. A process of rotating to φ and making the rotated vector a rotational movement vector W is performed. Such processing can also be performed as a simple geometric operation.

前述したとおり、0≦φ≦90°であり、0<k<1であるから、回転移動ベクトルWの天頂角「k・φ」は、0≦k・φ<90°となる。すなわち、平行移動ベクトルVの天頂角φが90°をとることがあるのに対して(図7に示すポリゴンTがZ軸に平行な面の場合、φ=90°になる)、回転移動ベクトルWの天頂角「k・φ」は、90°をとることはない。たとえば、k=0.5に設定した場合、0≦φ≦90°に対して、0≦k・φ≦45°になる。このように、調整パラメータkは、回転移動ベクトルWの天頂角があまり大きくならないように調整する機能を有している。後述するように、この調整パラメータkの値は、最終的に作成されるレリーフ記録媒体上の凹凸構造の高低差hを所定範囲内に抑える役割を果たすことになる。   As described above, since 0 ≦ φ ≦ 90 ° and 0 <k <1, the zenith angle “k · φ” of the rotational movement vector W is 0 ≦ k · φ <90 °. That is, while the zenith angle φ of the translation vector V may take 90 ° (when the polygon T shown in FIG. 7 is a plane parallel to the Z axis, φ = 90 °), the rotation vector The zenith angle “k · φ” of W never takes 90 °. For example, when k = 0.5, 0 ≦ k · φ ≦ 45 ° is satisfied with respect to 0 ≦ φ ≦ 90 °. Thus, the adjustment parameter k has a function of adjusting so that the zenith angle of the rotational movement vector W does not become too large. As will be described later, the value of the adjustment parameter k plays a role of suppressing the height difference h of the concavo-convex structure on the relief recording medium to be finally created within a predetermined range.

次に、ステップS9〜S10までの手順を、図8の斜視図を参照して説明する。図8において、画素P(i,j)は、XY平面上に定義されたi行j列目の画素であり、その輪郭線C(i,j)は矩形形状をしている。代表点R(x,y)は、この実施形態の場合、画素P(i,j)の中心点であり、この代表点R(x,y)を起点とするベクトルW(i,j)は、ステップS8で求められた回転移動ベクトルWである。   Next, the procedure from step S9 to S10 will be described with reference to the perspective view of FIG. In FIG. 8, a pixel P (i, j) is a pixel in the i-th row and j-th column defined on the XY plane, and its outline C (i, j) has a rectangular shape. In this embodiment, the representative point R (x, y) is the center point of the pixel P (i, j), and the vector W (i, j) starting from this representative point R (x, y) is , The rotational movement vector W obtained in step S8.

ステップS9では、XY平面上に定義された二次元画素配列を構成する個々の画素Pについて、当該画素Pの代表点R(x,y)を起点とする回転移動ベクトルWに対して直交し、当該代表点R(x,y)を通る平面を、当該画素Pの参照平面Uと定める段階が実行される。図8には、画素P(i,j)について求められた参照平面U(i,j)が示されている。この参照平面U(i,j)は、代表点R(x,y)を通る平面であり、回転移動ベクトルW(i,j)に直交する平面である。図8に破線で示す直線Gは、参照平面U(i,j)とXY平面との交線であり、この交線Gより右側に示された参照平面U(i,j)は、XY平面の上方に位置し、この交線Gより左側に示された参照平面U(i,j)は、XY平面の下方に位置することになる。このような参照平面U(i,j)を求める演算も、単純な幾何学演算である。   In step S9, the individual pixels P constituting the two-dimensional pixel array defined on the XY plane are orthogonal to the rotational movement vector W starting from the representative point R (x, y) of the pixel P, A step of defining a plane passing through the representative point R (x, y) as the reference plane U of the pixel P is executed. FIG. 8 shows the reference plane U (i, j) obtained for the pixel P (i, j). The reference plane U (i, j) is a plane that passes through the representative point R (x, y) and is a plane that is orthogonal to the rotational movement vector W (i, j). A straight line G indicated by a broken line in FIG. 8 is an intersection line of the reference plane U (i, j) and the XY plane, and the reference plane U (i, j) shown on the right side of the intersection line G is an XY plane. The reference plane U (i, j) shown on the left side of the intersection line G is located below the XY plane. The operation for obtaining such a reference plane U (i, j) is also a simple geometric operation.

続くステップS10では、XY平面上に定義された二次元画素配列を構成する個々の画素Pについて、その輪郭線CをZ軸方向に投影し、当該画素Pの参照平面U上に形成される当該輪郭線Cの投影像Dの内部の領域を、当該画素Pについてのレリーフ単位面Sとして求める段階が行われる。図8には、画素P(i,j)の輪郭線C(i,j)をZ軸方向に投影することにより、参照平面U(i,j)上に、図に一点鎖線で示されている投影像D(i,j)を求め、この投影像D(i,j)の内部の領域を、画素P(i,j)についてのレリーフ単位面S(i,j)とした例が示されている。結局、レリーフ単位面S(i,j)は、代表点R(x,y)を通り、回転移動ベクトルW(i,j)に直交し、そのXY平面への投影像の輪郭線が、画素P(i,j)の輪郭線C(i,j)に一致する平面ということになる。   In subsequent step S10, for each pixel P constituting the two-dimensional pixel array defined on the XY plane, the contour C is projected in the Z-axis direction, and the pixel P is formed on the reference plane U of the pixel P. A step of obtaining an area inside the projected image D of the contour line C as a relief unit surface S for the pixel P is performed. In FIG. 8, the contour line C (i, j) of the pixel P (i, j) is projected in the Z-axis direction, so that it is shown on the reference plane U (i, j) by a one-dot chain line. An example is shown in which a projected image D (i, j) is obtained, and a region inside this projected image D (i, j) is used as a relief unit surface S (i, j) for the pixel P (i, j). Has been. Eventually, the relief unit surface S (i, j) passes through the representative point R (x, y), is orthogonal to the rotational movement vector W (i, j), and the contour line of the projected image on the XY plane is a pixel. This is a plane that matches the contour line C (i, j) of P (i, j).

さて、以上述べたステップS4〜S10の手順は、個々の画素Pごとに行われることになるので、ステップS10が完了した段階で、個々の画素Pのそれぞれについて、レリーフ単位面が求められていることになる。最後のステップS11では、こうして、二次元画素配列を構成する個々の画素Pについて求められたレリーフ単位面Sの集合体を媒体の表面上に形成する段階が行われ、最終的に、物理的なレリーフ記録媒体が得られることになる。   Now, since the procedure of steps S4 to S10 described above is performed for each individual pixel P, a relief unit surface is obtained for each of the individual pixels P when step S10 is completed. It will be. In the final step S11, a step of forming an aggregate of relief unit surfaces S obtained for the individual pixels P constituting the two-dimensional pixel array on the surface of the medium is performed. A relief recording medium is obtained.

<<< §2.レリーフ記録媒体上に形成される凹凸構造の特徴 >>>
ここでは、§1で述べたステップS1〜S11の手順によりレリーフ記録媒体上に形成される凹凸構造の特徴を述べる。上述したとおり、レリーフ単位面S(i,j)のXY平面への投影像の輪郭線は、画素P(i,j)の輪郭線C(i,j)に一致する。したがって、レリーフ単位面Sの集合体を上方(Z軸方向)から観察すると、図9の上面図に示すようになる(単位面S(i,j)の近傍の9枚のみを示す)。この上面図は、XY平面上に定義された二次元画素配列と同じであり、上方から観察する限り、各単位面Sの境界線は、各画素Pの境界線に一致する。但し、各画素PがXY平面上の矩形であるのに対して、各単位面Sは所定の勾配をもった傾斜面になる。
<<< §2. Features of uneven structure formed on relief recording medium >>>
Here, the features of the concavo-convex structure formed on the relief recording medium by the procedure of steps S1 to S11 described in §1 will be described. As described above, the contour line of the projection image of the relief unit surface S (i, j) on the XY plane matches the contour line C (i, j) of the pixel P (i, j). Accordingly, when the aggregate of the relief unit surfaces S is observed from above (Z-axis direction), it is as shown in the top view of FIG. 9 (only 9 sheets near the unit surface S (i, j) are shown). This top view is the same as the two-dimensional pixel array defined on the XY plane, and the boundary line of each unit surface S coincides with the boundary line of each pixel P as long as it is observed from above. However, while each pixel P is a rectangle on the XY plane, each unit surface S is an inclined surface having a predetermined gradient.

図10は、図3に示す流れ図におけるステップS10の手順で決定されたレリーフ単位面の一例を示す断面図である。図におけるY軸は、XY平面の位置を示しており、破線で示す区画は、個々の画素Pの位置を示している。たとえば、レリーフ単位面S(i,j)は、画素P(i,j)の中心点である代表点R(x,y)を通る平面であり、その傾斜具合は、画素P(i,j)についての回転移動ベクトルW(i,j)によって定まる(回転移動ベクトルW(i,j)に直交する面となる)。そして、回転移動ベクトルW(i,j)の向きは、画素P(i,j)の上方に位置する立体画像Aの微小表面の向きに応じて決定されているので、結局、レリーフ単位面S(i,j)の傾きは、画素P(i,j)の上方に位置する立体画像Aの微小表面の向きを反映したものになる。   FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of the relief unit surface determined by the procedure of step S10 in the flowchart shown in FIG. The Y axis in the figure indicates the position of the XY plane, and the section indicated by a broken line indicates the position of each pixel P. For example, the relief unit surface S (i, j) is a plane that passes through the representative point R (x, y), which is the center point of the pixel P (i, j), and its inclination is determined by the pixel P (i, j). ) Is determined by the rotational movement vector W (i, j) (the surface is orthogonal to the rotational movement vector W (i, j)). The direction of the rotational movement vector W (i, j) is determined according to the direction of the minute surface of the stereoscopic image A located above the pixel P (i, j). The inclination of (i, j) reflects the direction of the minute surface of the stereoscopic image A located above the pixel P (i, j).

前述したとおり、平行移動ベクトルVは、立体画像Aの微小表面に立てた法線の向きをそのまま示しているが、回転移動ベクトルWは、この平行移動ベクトルVの天頂角φに調整パラメータkを乗ずることによって向き補正を行ったものである。このような向き補正を行うのは、回転移動ベクトルWの天頂角があまり大きくならないように調整するためである。   As described above, the translation vector V indicates the normal direction set up on the minute surface of the stereoscopic image A as it is, but the rotation vector W has the adjustment parameter k set to the zenith angle φ of the translation vector V. Direction correction is performed by multiplication. Such orientation correction is performed so that the zenith angle of the rotational movement vector W is adjusted so as not to become too large.

たとえば、k=0.5に設定した場合、平行移動ベクトルVの天頂角φは、0≦φ≦90°の範囲内の値になるのに対して、回転移動ベクトルWの天頂角「k・φ」は、0≦k・φ≦45°になる。これは、図10に示すレリーフ単位面S(i,j)のXY平面に対する傾きが、0≦k・φ≦45°の範囲内に抑制されることを意味する。レリーフ単位面S(i,j)のXY平面に対する傾きが大きくなればなるほど、レリーフ記録媒体上の凹凸構造の高低差hは大きくなる。たとえば、レリーフ単位面S(i,j)のXY平面に対する傾き角が90°になったとすると、そのような単位面SはXY平面に直交する面になるため、凹凸構造の高低差h=無限大となってしまう。したがって、調整パラメータkの値を0<k<1に設定し、少なくとも、高低差h=無限大となることは避ける必要がある。   For example, when k = 0.5 is set, the zenith angle φ of the translation vector V becomes a value in the range of 0 ≦ φ ≦ 90 °, whereas the zenith angle “k · “φ” is 0 ≦ k · φ ≦ 45 °. This means that the inclination of the relief unit surface S (i, j) shown in FIG. 10 with respect to the XY plane is suppressed within a range of 0 ≦ k · φ ≦ 45 °. As the inclination of the relief unit surface S (i, j) with respect to the XY plane increases, the height difference h of the concavo-convex structure on the relief recording medium increases. For example, if the inclination angle of the relief unit surface S (i, j) with respect to the XY plane is 90 °, the unit surface S becomes a surface orthogonal to the XY plane, and therefore the height difference of the concavo-convex structure h = infinite. It becomes big. Therefore, it is necessary to set the value of the adjustment parameter k to 0 <k <1, and at least avoid the height difference h = infinity.

実用上は、調整パラメータk=0.5の近辺に設定するのが好ましい。たとえば、調整パラメータk=0.5に設定すれば、レリーフ単位面S(i,j)のXY平面に対する傾き角は、最大でも45°に抑えることができるので、画素の幅(図10に示す破線の間隔)をbとすれば、凹凸構造の高低差は最大でもh=bになる。   Practically, it is preferable to set it in the vicinity of the adjustment parameter k = 0.5. For example, if the adjustment parameter k is set to 0.5, the inclination angle of the relief unit surface S (i, j) with respect to the XY plane can be suppressed to 45 ° at the maximum, so the pixel width (shown in FIG. 10). If b is the distance between the broken lines, the height difference of the concavo-convex structure is at most h = b.

このように、調整パラメータkの値は、最終的に作成されるレリーフ記録媒体上の凹凸構造の高低差hの最大値を決定するパラメータになり、kの値を大きく設定すればするほど、高低差hの最大値は大きくなり、kの値を小さく設定すればするほど、高低差hの最大値は小さくなる。もちろん、高低差hの最大値は、調整パラメータkの値のみに依存して決まるわけではなく、画素の幅にも依存することになるので、設計者は、画素幅と高低差hの最大値との双方を考慮した上で、適切な調整パラメータkの値を設定するようにすればよい。   As described above, the value of the adjustment parameter k is a parameter that determines the maximum value of the height difference h of the uneven structure on the relief recording medium to be finally created, and the higher the value of k, the higher the value. The maximum value of the difference h increases, and the smaller the value of k, the smaller the maximum value of the height difference h. Of course, the maximum value of the height difference h does not depend on only the value of the adjustment parameter k, but also depends on the width of the pixel. Therefore, the designer can determine the maximum value of the pixel width and the height difference h. In consideration of both, an appropriate value of the adjustment parameter k may be set.

画素の幅が大きくなると、レリーフ記録媒体を観察した場合に、個々の画素が肉眼で観察可能となるため、モザイク状の凹凸構造が視覚的に把握されることになる。このようなモザイク状の凹凸構造を露見させたくない場合には、画素の幅を小さく設定するのが好ましいが、画素の幅が小さくなればなるほど、媒体上に物理的な凹凸構造を形成するための加工がむずかしくなる。一般的な用途に用いるレリーフ記録媒体であれば、画素の幅は、1mm〜100μm程度に設定すれば十分である。   When the width of the pixels is increased, when the relief recording medium is observed, each pixel can be observed with the naked eye, so that a mosaic uneven structure is visually grasped. If you do not want to reveal such a mosaic-like uneven structure, it is preferable to set the pixel width smaller, but the smaller the pixel width, the more the physical uneven structure is formed on the medium. Processing becomes difficult. In the case of a relief recording medium used for general purposes, it is sufficient to set the pixel width to about 1 mm to 100 μm.

図10には、各画素について求められたレリーフ単位面Sが離散的に示されているが、物理的な媒体の表面上に、このようなレリーフ単位面Sの集合体を形成するためには、これらレリーフ単位面Sの集合体を何らかの連続面として具現化する必要がある。図11は、図10に示すレリーフ単位面Sの集合体を連続面として、物理的なレリーフ記録媒体Mの表面上に具現化した状態を示す断面図である。図にハッチングを施した部分が、物理的なレリーフ記録媒体Mの実体部分であり、図10に示す個々のレリーフ単位面Sは、このレリーフ記録媒体Mの表面の一部分によって構成されている。図示のとおり、隣接画素の境界(図に破線で示す位置)に生じるレリーフ単位面S間の段差部には、XY平面に垂直な段差壁面Fが定義されている。結局、このレリーフ記録媒体Mの上面は、レリーフ単位面Sと段差壁面Fとの集合体によって構成されている。   In FIG. 10, the relief unit surfaces S obtained for each pixel are shown discretely. In order to form such an assembly of relief unit surfaces S on the surface of a physical medium, FIG. It is necessary to embody the aggregate of these relief unit surfaces S as some continuous surface. FIG. 11 is a sectional view showing a state in which the assembly of the relief unit surfaces S shown in FIG. 10 is embodied as a continuous surface on the surface of the physical relief recording medium M. The hatched portions in the figure are physical portions of the physical relief recording medium M, and each relief unit surface S shown in FIG. 10 is constituted by a part of the surface of the relief recording medium M. As shown in the figure, a stepped wall surface F perpendicular to the XY plane is defined at the stepped portion between the relief unit surfaces S generated at the boundary of adjacent pixels (position indicated by a broken line in the drawing). After all, the upper surface of the relief recording medium M is constituted by an assembly of the relief unit surface S and the stepped wall surface F.

図11に示すY軸の位置は、XYZ三次元座標系におけるXY平面の位置であり、レリーフ記録媒体Mの底面Bは、XYZ三次元座標系における「Z=−d」なる式で示される平面(XY平面に平行な平面)になる。ここで、dは、レリーフ記録媒体Mの平均的な厚みである。   The position of the Y axis shown in FIG. 11 is the position of the XY plane in the XYZ three-dimensional coordinate system, and the bottom surface B of the relief recording medium M is a plane represented by the expression “Z = −d” in the XYZ three-dimensional coordinate system. (A plane parallel to the XY plane). Here, d is an average thickness of the relief recording medium M.

図12は、図11に示すレリーフ記録媒体Mの一部分を示す斜視図である。ここで、たとえば、S(i,j)なる符号を付した面は、i行j列目の画素P(i,j)について求められたレリーフ単位面である。たとえば、その左隣には、i行j−1列目の画素P(i,j−1)について求められたレリーフ単位面S(i,j−1)が配置されており、両者間の段差部には、段差壁面Fが形成されている。図12において、ハッチングが施された面は、このように隣接するレリーフ単位面間に定義された段差壁面Fである。この段差壁面Fは、XY平面に対して直交する面であり、XY平面との交線は、各画素の輪郭線Cに一致する。   FIG. 12 is a perspective view showing a part of the relief recording medium M shown in FIG. Here, for example, the surface labeled S (i, j) is the relief unit surface obtained for the pixel P (i, j) in the i-th row and j-th column. For example, the relief unit surface S (i, j-1) obtained for the pixel P (i, j-1) in the i-th row and j-1th column is arranged on the left side, and the step between the two is located. A stepped wall surface F is formed in the part. In FIG. 12, the hatched surface is a stepped wall surface F defined between adjacent relief unit surfaces. The step wall surface F is a surface orthogonal to the XY plane, and the intersection line with the XY plane coincides with the contour line C of each pixel.

このように、本発明に係る方法で作成されたレリーフ記録媒体Mの表面には、多数のレリーフ単位面Sが形成されており、しかも個々のレリーフ単位面Sの傾斜方向は、それぞれ原画像となる立体画像Aの対応位置の微小面の向きを反映したものとなっている。このため、このレリーフ記録媒体全体を観察すると、各部で原画像となる立体画像Aの形状を反映した異方性反射が生じることになり、立体画像Aのモチーフに応じた模様や絵柄が把握できる。もちろん、各レリーフ単位面Sにおける異方性反射の態様は、照明条件や観察位置を変えると変化するが、個々のレリーフ単位面Sの傾斜方向は、原画像となる立体画像Aの表面の情報をもっているため、異方性反射の変化の態様からも、立体画像Aの形状に関する特徴が視覚的に把握できる。   Thus, a large number of relief unit surfaces S are formed on the surface of the relief recording medium M produced by the method according to the present invention, and the inclination directions of the individual relief unit surfaces S are the same as the original image. The direction of the minute surface at the corresponding position of the stereoscopic image A is reflected. For this reason, when the entire relief recording medium is observed, anisotropic reflection reflecting the shape of the stereoscopic image A that is the original image is generated in each part, and a pattern or a pattern corresponding to the motif of the stereoscopic image A can be grasped. . Of course, the anisotropic reflection mode on each relief unit surface S changes when the illumination conditions and the observation position are changed, but the inclination direction of each relief unit surface S is information on the surface of the stereoscopic image A that is the original image. Therefore, the feature relating to the shape of the stereoscopic image A can be visually grasped from the aspect of change in anisotropic reflection.

もっとも、このレリーフ記録媒体の表面に形成された凹凸構造の情報は、ホログラムの情報ではないので、原画像となる立体画像Aの三次元形状がそのまま記録されているわけではない。したがって、たとえば、図1に示すような「やかん」の立体画像Aをレリーフ記録媒体上に記録したとしても、図2に示すような「やかん」の立体像が再生されるわけではない。しかしながら、「やかん」の各部の面の傾斜方向を示す情報が記録されることになるので、観察者は、「やかん」というモチーフに固有の特徴を視覚的に把握することが可能になる。結局、レリーフ記録媒体M上の凹凸構造は、任意の立体画像Aの特徴をモチーフとした異方性反射を生じる構造になる。   However, since the information on the concavo-convex structure formed on the surface of the relief recording medium is not information on the hologram, the three-dimensional shape of the stereoscopic image A that is the original image is not recorded as it is. Therefore, for example, even if the “kettle” stereoscopic image A as shown in FIG. 1 is recorded on the relief recording medium, the “kettle” stereoscopic image as shown in FIG. 2 is not reproduced. However, since information indicating the inclination direction of the surface of each part of the “kettle” is recorded, the observer can visually grasp the characteristic unique to the motif “kettle”. Eventually, the concavo-convex structure on the relief recording medium M becomes a structure that generates anisotropic reflection with the motif of an arbitrary stereoscopic image A.

図13は、図6に示すような半球からなる立体画像に基づいて、本発明に係る方法で作成されたレリーフ単位面の集合体の凹凸構造を濃淡パターンとして示す平面図である。すなわち、この濃淡パターンは、XY平面を上方から見下ろしたときの各レリーフ単位面の傾斜具合を示すものであり、個々の正方形は1つ1つの画素(すなわち、1枚1枚のレリーフ単位面)を示している。そして、白い部分は高く盛り上がった部分(Z座標値が最大値をとる部分)、黒い部分は低く窪んだ部分(Z座標値が最小値をとる部分)を示し、グレーの部分はその中間部分を示している。   FIG. 13 is a plan view showing a concavo-convex structure of an assembly of relief unit surfaces created by the method according to the present invention as a gray pattern based on a stereoscopic image including a hemisphere as shown in FIG. That is, this shading pattern shows the inclination of each relief unit surface when the XY plane is looked down from above, and each square is one pixel (that is, one relief unit surface). Is shown. And, the white part shows a high swelled part (the part where the Z coordinate value takes the maximum value), the black part shows the part where the low part is depressed (the part where the Z coordinate value takes the minimum value), and the gray part shows the intermediate part. Show.

このような多数の傾斜面(レリーフ単位面)から構成されるレリーフ記録媒体は、原画像となった半球そのものを再生像として提示するものではないが、原画像となった半球の特徴をモチーフとした異方性反射を生じる媒体になり、観察者に対して、原画像となった半球の特徴を彷彿させる模様を提示することができる。   Such a relief recording medium composed of a large number of inclined surfaces (relief unit surfaces) does not present the original hemisphere itself as a reproduced image, but uses the characteristics of the original hemisphere as a motif. Thus, it is possible to present a pattern reminiscent of the characteristics of the hemisphere that is the original image.

<<< §3.本発明に係る凹凸構造データの生成装置 >>>
続いて、本発明に係るレリーフ記録媒体用の凹凸構造データ生成装置の構成および動作を説明する。このデータ生成装置は、任意の面から構成される立体画像の特徴を、表面の凹凸構造として記録したレリーフ記録媒体を製造するために利用される、凹凸構造データを生成するための装置であり、図3の流れ図に示すステップS1〜S10までの手順を実行する機能を有する。実際には、当該装置は、コンピュータに専用のプログラムを組み込むことによって構成される。このようなプログラムは、次のような各処理段階から構成される。
<<< §3. Projection device for concavo-convex structure data according to the present invention >>
Next, the configuration and operation of the relief structure data generating apparatus for relief recording media according to the present invention will be described. This data generation device is a device for generating concavo-convex structure data used for manufacturing a relief recording medium in which features of a stereoscopic image composed of an arbitrary surface are recorded as a concavo-convex structure on a surface. It has the function to perform the procedure from step S1 to S10 shown in the flowchart of FIG. Actually, the apparatus is configured by incorporating a dedicated program into a computer. Such a program is composed of the following processing steps.

(1) XYZ三次元座標系上に定義された立体画像Aを示す立体画像データを入力する段階(図3のステップS1の処理段階に対応)。   (1) A step of inputting stereoscopic image data representing the stereoscopic image A defined on the XYZ three-dimensional coordinate system (corresponding to the processing step of step S1 in FIG. 3).

(2) 当該座標系のXY平面上に、それぞれ閉領域からなる画素Pを多数配列することによって構成される二次元画素配列を示すデータを設定する段階(図3のステップS2の処理段階に対応)。   (2) A step of setting data indicating a two-dimensional pixel arrangement formed by arranging a large number of pixels P each formed of a closed region on the XY plane of the coordinate system (corresponding to the processing step of step S2 in FIG. 3) ).

(3) 所定の調整パラメータk(但し、0<k<1)を設定する段階(図3のステップS3の処理段階に対応)。   (3) A step of setting a predetermined adjustment parameter k (where 0 <k <1) (corresponding to the processing step of step S3 in FIG. 3).

(4) 各画素Pの所定位置に、座標値(x,y)をもつ代表点R(x,y)を定義し、個々の画素Pについて、この代表点R(x,y)を通りZ軸に平行な参照直線Lと立体画像Aを構成する面との交点Q(x,y,z)を求める段階(図3のステップS4の処理段階に対応)。   (4) A representative point R (x, y) having a coordinate value (x, y) is defined at a predetermined position of each pixel P, and each pixel P passes through this representative point R (x, y) and Z A step of obtaining an intersection point Q (x, y, z) between a reference straight line L parallel to the axis and a plane constituting the stereoscopic image A (corresponding to the processing step of step S4 in FIG. 3).

(5) 求まった交点Q(x,y,z)の位置を起点として、立体画像Aを構成する面についての単位法線ベクトルNを求める段階(図3のステップS5の処理段階に対応)。   (5) A step of obtaining a unit normal vector N for a surface constituting the stereoscopic image A, starting from the position of the obtained intersection point Q (x, y, z) (corresponding to the processing step of step S5 in FIG. 3).

(6) 求まった各単位法線ベクトルNを、その起点が代表点R(x,y)に到達するまで、参照直線Lに沿って平行移動させ、代表点R(x,y)を起点とする平行移動ベクトルVを求める段階(図3のステップS6の処理段階に対応)。   (6) The obtained unit normal vectors N are translated along the reference straight line L until the starting point reaches the representative point R (x, y), and the representative point R (x, y) is set as the starting point. The step of obtaining the translation vector V to be performed (corresponding to the processing step of step S6 in FIG. 3).

(7) 各平行移動ベクトルVについて、参照直線Lに対してなす鋭角角度を、当該平行移動ベクトルVの天頂角φとして求める段階(図3のステップS7の処理段階に対応)。   (7) For each translation vector V, a step of obtaining an acute angle with respect to the reference straight line L as a zenith angle φ of the translation vector V (corresponding to the processing step of step S7 in FIG. 3).

(8) 各平行移動ベクトルVについて、当該平行移動ベクトルVおよび参照直線Lを含む平面を調整平面と定め、この調整平面内で、当該平行移動ベクトルVを、その起点を固定したまま、天頂角がk・φになるように回転することにより得られる回転移動ベクトルWを求める段階(図3のステップS8の処理段階に対応)。   (8) For each translation vector V, a plane including the translation vector V and the reference straight line L is defined as an adjustment plane, and the zenith angle of the translation vector V is fixed in the adjustment plane with its starting point fixed. A step of obtaining a rotational movement vector W obtained by rotating so that becomes k · φ (corresponding to the processing step of step S8 in FIG. 3).

(9) 二次元画素配列を構成する個々の画素Pについて、当該画素Pの代表点R(x,y)を起点とする回転移動ベクトルWに対して直交し、当該代表点R(x,y)を通る平面を、当該画素Pの参照平面Uと定める段階(図3のステップS9の処理段階に対応)。   (9) The individual pixels P constituting the two-dimensional pixel array are orthogonal to the rotational movement vector W starting from the representative point R (x, y) of the pixel P, and the representative point R (x, y ) Is defined as the reference plane U of the pixel P (corresponding to the processing step of step S9 in FIG. 3).

(10) 二次元画素配列を構成する個々の画素Pについて、その輪郭線CをZ軸方向に投影し、当該画素Pの参照平面U上に形成される当該輪郭線の投影像Dの内部の領域を、当該画素Pについてのレリーフ単位面Sとして求める段階(図3のステップS10の処理段階に対応)。   (10) For each pixel P constituting the two-dimensional pixel array, the contour C is projected in the Z-axis direction, and the inside of the projected image D of the contour formed on the reference plane U of the pixel P A step of obtaining a region as a relief unit surface S for the pixel P (corresponding to the processing step of step S10 in FIG. 3).

(11) 二次元画素配列を構成する個々の画素Pについて求められたレリーフ単位面Sの集合体を示すデータを出力する段階。   (11) A step of outputting data indicating the aggregate of relief unit surfaces S obtained for each pixel P constituting the two-dimensional pixel array.

本発明に係るレリーフ記録媒体用の凹凸構造データ生成装置は、上記各段階を実行するプログラムを組み込んだコンピュータによって実現されることになるが、その基本構成は、図14のブロック図に示す各構成要素の集合として把握することができる。以下、この図14に示す個々の構成要素の機能を説明する。   The concavo-convex structure data generating apparatus for a relief recording medium according to the present invention is realized by a computer in which a program for executing each of the above steps is incorporated. The basic configuration thereof is shown in the block diagram of FIG. It can be understood as a set of elements. Hereinafter, the function of each component shown in FIG. 14 will be described.

「立体画像データ格納部110」
XYZ三次元座標系上に定義された立体画像Aを示す立体画像データを格納する構成要素である。前述したとおり、立体画像Aは、XYZ三次元座標系上に配置された多数のポリゴンもしくはパラメトリック曲面を示すデータとして用意することができる。なお、必要に応じて、この立体画像データには、立体画像Aを構成する各面について、単位法線ベクトルNを配置する側となるベクトル配置面を示すデータを含ませておくようにする。
“Stereoscopic image data storage unit 110”
It is a component that stores stereoscopic image data indicating a stereoscopic image A defined on an XYZ three-dimensional coordinate system. As described above, the stereoscopic image A can be prepared as data indicating a large number of polygons or parametric curved surfaces arranged on the XYZ three-dimensional coordinate system. If necessary, the stereoscopic image data includes data indicating a vector arrangement plane on the side where the unit normal vector N is arranged for each plane constituting the stereoscopic image A.

「画素配列データ提供部120」
XYZ三次元座標系のXY平面上に、それぞれ閉領域からなる画素Pを多数配列することによって構成される二次元画素配列を定義するための画素配列データを格納し、各画素Pの所定位置に定義された代表点R(x,y)の位置を示す代表点位置データと、各画素Pの輪郭線Cを示す輪郭線データと、を提供する構成要素である。実用上は、§1で述べたとおり、個々の画素Pを互いに同一サイズの矩形領域によって構成し、この矩形領域を縦横に隙間なく並べることによって二次元画素配列の定義を行うようにするのが好ましい。この場合、画素配列データ提供部120内には、画素Pを構成する矩形の縦サイズと横サイズを示すデータを画素配列データとして格納しておけばよい。たとえば、縦サイズ=a、横サイズ=bというデータを格納しておけば、図15に示すように、原点Oを基準として、a×bのサイズの矩形からなる画素P1〜P8を縦横に隙間なく並べることによって二次元画素配列の定義を行うことができ、各画素P1〜P8の中心位置に定義された代表点R1〜R8の位置を示す代表点位置データと、各画素P1〜P8を構成する矩形を示す輪郭線データと、を演算によって求めることができる。
“Pixel array data provider 120”
Stores pixel array data for defining a two-dimensional pixel array configured by arranging a large number of pixels P each formed of a closed region on the XY plane of the XYZ three-dimensional coordinate system, and stores each pixel P at a predetermined position. This is a component that provides representative point position data indicating the position of the defined representative point R (x, y) and contour data indicating the contour C of each pixel P. In practical use, as described in §1, each pixel P is configured by rectangular regions of the same size, and the two-dimensional pixel array is defined by arranging the rectangular regions vertically and horizontally without any gaps. preferable. In this case, the pixel array data providing unit 120 may store data indicating the vertical size and the horizontal size of the rectangle constituting the pixel P as pixel array data. For example, if data of vertical size = a and horizontal size = b is stored, as shown in FIG. 15, pixels P1 to P8 made of a rectangle of a × b size are spaced vertically and horizontally with reference to the origin O. The two-dimensional pixel array can be defined by arranging them without any arrangement, and the representative point position data indicating the positions of the representative points R1 to R8 defined at the center positions of the pixels P1 to P8 and the pixels P1 to P8 are configured. The contour line data indicating the rectangle to be obtained can be obtained by calculation.

「交点演算部130」
画素配列データ提供部120から提供される代表点位置データと立体画像データ格納部110内に格納されている立体画像データとに基づいて、個々の画素Pについて、その代表点R(x,y)を通りZ軸に平行な参照直線Lと立体画像Aを構成する面との交点Q(x,y,z)を求める構成要素である。交点の座標値(x,y,z)は、幾何学的な演算によって求めることができる。なお、図5に示すように、参照直線Lに対して交差する面が複数あるために複数の交点が求まるケースがあるので、この交点演算部130内には、1つの交点を選択する選択ルールを格納しておくようにする。たとえば、最大のZ座標値をもつ交点を統一して選択する選択ルールを格納しておき(もしくは最小のZ座標値をもつ交点を統一して選択する選択ルールを格納しておいてもよい)、所定の画素Pについて複数の交点が求まる場合には、この選択ルールに基づいて選択された単一の交点を、当該画素Pについての交点Q(x,y,z)とすればよい。
“Intersection calculator 130”
Based on the representative point position data provided from the pixel array data providing unit 120 and the stereoscopic image data stored in the stereoscopic image data storage unit 110, the representative point R (x, y) for each pixel P is displayed. Is a component for obtaining an intersection point Q (x, y, z) between a reference straight line L that passes through and parallel to the Z axis and a plane that forms the stereoscopic image A. The coordinate value (x, y, z) of the intersection can be obtained by a geometric operation. As shown in FIG. 5, there are cases where a plurality of intersections are obtained because there are a plurality of planes intersecting the reference straight line L. Therefore, a selection rule for selecting one intersection in the intersection calculation unit 130. Is stored. For example, a selection rule for uniformly selecting an intersection having the maximum Z coordinate value is stored (or a selection rule for uniformly selecting an intersection having the minimum Z coordinate value may be stored). When a plurality of intersections are obtained for a predetermined pixel P, a single intersection selected based on this selection rule may be set as the intersection Q (x, y, z) for the pixel P.

「単位法線ベクトル演算部140」
交点演算部130によって求められた交点Q(x,y,z)の座標値(x,y,z)と立体画像データ格納部110内に格納されている立体画像データとに基づいて、交点Q(x,y,z)の位置を起点として、立体画像Aを構成する面についての単位法線ベクトルNを求める構成要素である。単位法線ベクトルNの長さを規定する単位長は、予め任意の値に設定しておけばよい。このような単位法線ベクトルNは、たとえば、起点位置(矢印で示すベクトルの根元位置)の座標値と、終点位置(矢印で示すベクトルの先端位置)の座標値と、の組み合わせによって規定することができる。ここで、終点位置の座標値は、立体画像データ格納部110から読み出した立体画像データによって示される交点Q(x,y,z)近傍の面の情報と、単位法線ベクトルNを配置する側となるベクトル配置面を示す情報とを利用して、幾何学的な演算によって求めることができる。
“Unit Normal Vector Operation Unit 140”
Based on the coordinate value (x, y, z) of the intersection Q (x, y, z) obtained by the intersection calculation unit 130 and the stereoscopic image data stored in the stereoscopic image data storage unit 110, the intersection Q This is a constituent element for obtaining a unit normal vector N for a surface constituting the stereoscopic image A, starting from the position (x, y, z). The unit length that defines the length of the unit normal vector N may be set to an arbitrary value in advance. Such a unit normal vector N is defined by, for example, a combination of the coordinate value of the starting point position (the base position of the vector indicated by the arrow) and the coordinate value of the end point position (the tip position of the vector indicated by the arrow). Can do. Here, the coordinate value of the end point position is information on the surface near the intersection Q (x, y, z) indicated by the stereoscopic image data read from the stereoscopic image data storage unit 110, and the side on which the unit normal vector N is arranged. Can be obtained by geometric calculation using information indicating the vector arrangement plane.

「平行移動ベクトル演算部150」
単位法線ベクトル演算部140で求められた各単位法線ベクトルNを、その起点(交点Q(x,y,z))が代表点R(x,y)に到達するまで、参照直線Lに沿って平行移動させ、代表点R(x,y)を起点とする平行移動ベクトルVを求める構成要素である。実際の演算処理としては、単位法線ベクトルNの起点(交点Q(x,y,z))のZ座標値が0になるように、単位法線ベクトルNの起点および終点のZ座標値から値「z」を減じる演算を行えばよい。
“Translation vector calculation unit 150”
Each unit normal vector N obtained by the unit normal vector calculation unit 140 is changed to the reference straight line L until the starting point (intersection point Q (x, y, z)) reaches the representative point R (x, y). This is a component for obtaining a translation vector V starting from the representative point R (x, y). As an actual calculation process, from the Z coordinate values of the start point and end point of the unit normal vector N, the Z coordinate value of the start point (intersection point Q (x, y, z)) of the unit normal vector N becomes 0. An operation for subtracting the value “z” may be performed.

「天頂角演算部160」
平行移動ベクトル演算部150で求められた各平行移動ベクトルVについて、参照直線Lに対してなす鋭角角度を、当該平行移動ベクトルVの天頂角φとして求める構成要素である。この天頂角φは、単純な幾何学的演算によって求めることができる。
“Zenith angle calculator 160”
For each translation vector V obtained by the translation vector calculation unit 150, the acute angle formed with respect to the reference straight line L is a component for obtaining the zenith angle φ of the translation vector V. This zenith angle φ can be obtained by a simple geometric operation.

「パラメータ格納部170」
所定の調整パラメータk(但し、0<k<1)を格納する構成要素である。調整パラメータkを固定値とするのであれば、たとえば、k=0.5といった値を予め格納しておけばよい。調整パラメータkを可変値とするのであれば、オペレータからの入力操作に応じて、0<k<1の範囲内の値を任意に設定できるようにしておけばよい。
“Parameter storage unit 170”
It is a component that stores a predetermined adjustment parameter k (where 0 <k <1). If the adjustment parameter k is a fixed value, for example, a value such as k = 0.5 may be stored in advance. If the adjustment parameter k is a variable value, a value within the range of 0 <k <1 may be arbitrarily set according to an input operation from the operator.

「回転移動ベクトル演算部180」
平行移動ベクトル演算部150で求められた各平行移動ベクトルVについて、当該平行移動ベクトルVおよび参照直線Lを含む平面を調整平面と定め、パラメータ格納部170内の調整パラメータkの値を用いて、調整平面内で、当該平行移動ベクトルVを、その起点を固定したまま、天頂角がk・φになるように回転することにより得られる回転移動ベクトルWを求める構成要素である。このような回転移動ベクトルWは、たとえば、起点位置(代表点R(x,y)の位置)の座標値と、終点位置(矢印で示すベクトルの先端位置)の座標値と、の組み合わせによって規定することができる。ここで、終点位置の座標値は、平行移動ベクトルVを示すデータと、天頂角「k・φ」の値とを利用して、幾何学的な演算によって求めることができる。
"Rotational movement vector calculation unit 180"
For each translation vector V obtained by translation vector calculation unit 150, a plane including translation vector V and reference straight line L is defined as an adjustment plane, and the value of adjustment parameter k in parameter storage unit 170 is used. This is a component for obtaining a rotational movement vector W obtained by rotating the parallel movement vector V so that the zenith angle is k · φ while fixing the starting point in the adjustment plane. Such a rotational movement vector W is defined by, for example, a combination of the coordinate value of the starting point position (the position of the representative point R (x, y)) and the coordinate value of the end point position (the tip position of the vector indicated by the arrow). can do. Here, the coordinate value of the end point position can be obtained by geometric calculation using the data indicating the translation vector V and the value of the zenith angle “k · φ”.

「参照平面演算部190」
二次元画素配列を構成する個々の画素Pについて、当該画素Pの代表点R(x,y)を起点とする回転移動ベクトルWに対して直交し、当該代表点R(x,y)を通る平面を、当該画素Pの参照平面Uとして求める構成要素である。具体的には、回転移動ベクトル演算部180で求められた回転移動ベクトルWを示すデータに基づく幾何学的な演算により、参照平面Uを示す式を決定することができる。
"Reference plane calculation unit 190"
The individual pixels P constituting the two-dimensional pixel array are orthogonal to the rotational movement vector W starting from the representative point R (x, y) of the pixel P and pass through the representative point R (x, y). This is a component for obtaining a plane as a reference plane U of the pixel P. Specifically, an expression indicating the reference plane U can be determined by a geometric calculation based on data indicating the rotation movement vector W obtained by the rotation movement vector calculation unit 180.

「レリーフ単位面演算部200」
二次元画素配列を構成する個々の画素Pについて、画素配列データ提供部120から提供される輪郭線CをZ軸方向に投影し、当該画素Pの参照平面U上に形成される当該輪郭線の投影像Dの内部の領域を、当該画素Pについてのレリーフ単位面Sとして求める構成要素である。投影像Dを構成する直線は、幾何学的な演算によって求めることができる。
"Relief unit surface calculation unit 200"
For each pixel P constituting the two-dimensional pixel array, the contour line C provided from the pixel array data providing unit 120 is projected in the Z-axis direction, and the contour line formed on the reference plane U of the pixel P This is a component for obtaining the area inside the projection image D as the relief unit surface S for the pixel P. The straight line constituting the projection image D can be obtained by geometric calculation.

「データ出力部210」
レリーフ単位面演算部200によって個々の画素Pについて求められたレリーフ単位面Sの集合体を示すデータを、レリーフ記録媒体の表面に形成すべき凹凸構造データとして出力する構成要素である。なお、レリーフ単位面Sの集合体は、図10に示すように、隣接画素の境界に段差が生じた不連続面になるので、必要に応じて、図11に示すように、隣接画素の境界に生じるレリーフ単位面S間の段差部に、XY平面に垂直な段差壁面Fを定義し、レリーフ単位面Sと段差壁面Fとの集合体を示すデータを、レリーフ記録媒体の表面に形成すべき凹凸構造データとして出力するようにする。
“Data Output Unit 210”
This is a component that outputs data indicating the aggregate of relief unit surfaces S obtained for each pixel P by the relief unit surface calculation unit 200 as concavo-convex structure data to be formed on the surface of the relief recording medium. As shown in FIG. 10, the aggregate of the relief unit surfaces S becomes a discontinuous surface in which a step is generated at the boundary between adjacent pixels. Therefore, as shown in FIG. The stepped wall surface F perpendicular to the XY plane is defined at the stepped portion between the relief unit surfaces S generated on the surface, and data indicating the aggregate of the relief unit surface S and the stepped wall surface F should be formed on the surface of the relief recording medium. Output as uneven structure data.

こうして、最終的にデータ出力部210から出力される凹凸構造データは、たとえば、図12の斜視図に示されているような凹凸構造体の表面を示すデータとなる。具体的には、この凹凸構造データは、いわゆる「height field」と呼ばれる二次元画像データ(XY平面上の個々の位置について、それぞれ高さ(Z座標値)を定義したデータ)によって表現することができる。この「height field」は、画素配列データ提供部120で定義された画素Pを更に細かく分割して副画素PPを定義し、これら個々の副画素PPの画素値として、それぞれ当該副画素PPの位置の高さ(Z座標値)を定義した画像ということができる。   Thus, the concavo-convex structure data finally output from the data output unit 210 is data indicating the surface of the concavo-convex structure as shown in the perspective view of FIG. 12, for example. Specifically, the uneven structure data can be expressed by two-dimensional image data called “height field” (data defining height (Z coordinate value) for each position on the XY plane). it can. This “height field” defines the subpixel PP by further finely dividing the pixel P defined by the pixel array data providing unit 120, and the position of the subpixel PP is set as the pixel value of each of the subpixels PP. It can be said that the image defines the height (Z coordinate value).

たとえば、図15に示す個々の画素P1〜P8は、縦サイズ=a、横サイズ=bという矩形からなる画素であり、1枚のレリーフ単位面Sに対応する領域としての意味をもっている。ここで、この1つの画素Pを、たとえば、図16に示す例のように、縦横にそれぞれ10分割して、縦サイズ=a/10、横サイズ=b/10という矩形からなる副画素PPを定義してみる。そうすれば、1枚のレリーフ単位面Sは、100個の副画素の画素値(Z座標値)として表現することができるので、データ出力部210から出力される凹凸構造データは、このような副画素PPの集合からなる「height field」によって構成することができる。この場合、段差壁面F自身を示すデータは不要である。   For example, each of the pixels P1 to P8 shown in FIG. 15 is a pixel having a rectangle of vertical size = a and horizontal size = b, and has a meaning as a region corresponding to one relief unit surface S. Here, for example, as shown in the example shown in FIG. 16, this one pixel P is divided into 10 parts vertically and horizontally, and sub-pixels PP each having a rectangle of vertical size = a / 10 and horizontal size = b / 10 are obtained. Let's define it. Then, since one relief unit surface S can be expressed as a pixel value (Z coordinate value) of 100 subpixels, the concavo-convex structure data output from the data output unit 210 is such as A “height field” composed of a set of sub-pixels PP can be used. In this case, data indicating the step wall surface F itself is not necessary.

もっとも、このような「height field」として凹凸構造データを構成すると、1枚のレリーフ単位面Sは、幾何学的な平面として正確に表現することはできず、副画素単位で段差構造を有する疑似的な平面として表現されることになる。ここでは、このような段差構造として疑似的に表現されるレリーフ単位面Sを「代替レリーフ単位面SS」と呼ぶことにする。   Of course, when the concavo-convex structure data is configured as such a “height field”, one relief unit surface S cannot be accurately expressed as a geometric plane, and a pseudo-structure having a step structure in sub-pixel units. It will be expressed as a typical plane. Here, the relief unit surface S that is artificially expressed as such a step structure is referred to as an “alternative relief unit surface SS”.

図17は、副画素PPを用いた「height field」として代替レリーフ単位面SSを定義した一例を示す断面図である。幅bをもった破線間の区間は、1画素Pの領域を示している。図示のとおり、この1画素の領域は10分割され、幅b/10をもった副画素PPが定義されている。図に一点鎖線で示すレリーフ単位面Sは、本来は幾何学的に完全な平面である。しかしながら、「height field」として表現する場合は、図に実線で示すような段差構造をもった代替レリーフ単位面SSとして表現することになる。1枚のレリーフ単位面Sの代わりに用いられる代替レリーフ単位面SSは、100個の副画素PPの画素値(Z座標値)で表現されることになる。   FIG. 17 is a cross-sectional view showing an example in which an alternative relief unit surface SS is defined as a “height field” using subpixels PP. A section between broken lines having a width b indicates a region of one pixel P. As shown in the figure, this one-pixel region is divided into ten, and a sub-pixel PP having a width b / 10 is defined. The relief unit surface S indicated by the alternate long and short dash line in the figure is originally a geometrically perfect plane. However, when expressed as “height field”, it is expressed as an alternative relief unit surface SS having a step structure as indicated by a solid line in the figure. An alternative relief unit surface SS used in place of one relief unit surface S is expressed by pixel values (Z coordinate values) of 100 sub-pixels PP.

このように、1枚の平面からなるレリーフ単位面Sの代わりに、段差構造をもった代替レリーフ単位面SSを用いたとしても、副画素の縦横サイズをある程度小さく設定すれば、視覚的な観察態様に大きな差は生じない。なお、図16,図17には、1画素を縦横にそれぞれ10分割して、1つの代替レリーフ単位面SSを、100個の副画素PPの画素値(Z座標値)で表現する例を示したが、実用上は、分割数をより増やし(たとえば、縦横にそれぞれ50分割)、より多数の副画素を用いるようにするのが好ましい。   In this way, even if the alternative relief unit surface SS having a step structure is used instead of the single relief unit surface S, if the vertical and horizontal sizes of the sub-pixels are set to be small to some extent, visual observation is performed. There is no significant difference in the aspect. 16 and 17 show an example in which one pixel is divided into 10 parts vertically and horizontally, and one alternative relief unit surface SS is expressed by pixel values (Z coordinate values) of 100 sub-pixels PP. However, in practice, it is preferable to increase the number of divisions (for example, 50 divisions vertically and horizontally) and use a larger number of subpixels.

このように、二次元画素配列を構成する個々の画素Pを複数に分割することにより副画素PPを定義し、1枚のレリーフ単位面Sの代わりに、Z座標値を画素値としてもつ副画素PPの集合からなる「height field」として代替レリーフ単位面SS定義し、媒体の表面上に、副画素単位で段差構造を有する代替レリーフ単位面SSの集合体を形成するようにすると、§4で述べる物理的な媒体を製造するプロセスを容易にするメリットが得られる。   In this way, the subpixel PP is defined by dividing the individual pixels P constituting the two-dimensional pixel array into a plurality of subpixels, and the subpixel having a Z coordinate value as a pixel value instead of one relief unit surface S When an alternative relief unit surface SS is defined as a “height field” consisting of a set of PPs, and an assembly of alternative relief unit surfaces SS having a step structure in units of subpixels is formed on the surface of the medium, §4 The benefits of facilitating the process of manufacturing the physical medium described are obtained.

<<< §4.物理的な媒体の製造方法 >>>
最後に、§3で説明した凹凸構造データの生成装置から出力される凹凸構造データに基づいて、物理的な媒体を製造する具体的な方法(図3の流れ図におけるステップS11のプロセス)を説明する。
<<< §4. Manufacturing method of physical medium >>>
Finally, a specific method for manufacturing a physical medium (process of step S11 in the flowchart of FIG. 3) based on the concavo-convex structure data output from the concavo-convex structure data generation apparatus described in §3 will be described. .

既に述べたとおり、本発明に係るレリーフ記録媒体は、カタログ、パンフレット、ポスター、カレンダー、トレーディングカード、包装パッケージ、書籍などの様々な印刷物、金属製の銘板や樹脂成型品からなる贈答品、土産物、雑貨など様々な商品に利用される。通常、これらの商品は量産されることになるので、まず、表面にレリーフ単位面S(実際には、前述したとおり、代替レリーフ単位面SS)の集合体が形成された原版となる媒体を作成した後、当該原版を用いたプレス加工により、多数の媒体を製造するのが一般的な手法となる。   As already mentioned, the relief recording medium according to the present invention includes various printed materials such as catalogs, brochures, posters, calendars, trading cards, packaging packages, books, gifts made from metal nameplates and resin molded products, souvenirs, Used for various goods such as sundries. Normally, these products will be mass-produced. First, create a medium that will be the original plate with the relief unit surface S (actually, as described above, the alternative relief unit surface SS) formed on the surface. After that, it is a general technique to produce a large number of media by press working using the original plate.

このような原版となる媒体を作成する具体的な方法の一例は、NC工作機械を用いた切削加工により、被加工媒体の表面にレリーフ単位面S(代替レリーフ単位面SS)の集合体からなる凹凸構造を形成する方法である。データ出力部210から「height field」を示すデータとして出力される凹凸構造データを、NC工作機械に与え、金属からなる被加工媒体の表面に対して切削加工を施せば、たとえば、図17に示すように、副画素単位で段差構造を有する代替レリーフ単位面SSの集合体を形成することができる。もっとも、一般的なNC工作機械の加工精度は、せいぜい0.1mm程度であるから、副画素の縦横サイズも、この程度の寸法が限界となる。   An example of a specific method for producing such a medium serving as an original plate includes an assembly of relief unit surfaces S (alternative relief unit surfaces SS) on the surface of a medium to be processed by cutting using an NC machine tool. This is a method for forming an uneven structure. When the uneven structure data output as data indicating “height field” from the data output unit 210 is given to the NC machine tool and the surface of the processing medium made of metal is cut, for example, as shown in FIG. As described above, an assembly of alternative relief unit surfaces SS having a step structure in units of subpixels can be formed. However, since the machining accuracy of a general NC machine tool is at most about 0.1 mm, the size of the subpixel is limited to this size.

より寸法精度の高い加工装置として、フレキソ製版機を用いることができる。図18は、一般的なフレキソ製版機の基本構成を示す図である。図示のとおり、この製版機は、表面に被加工媒体310を巻き付けた状態で、回転軸αを中心として回転駆動する回転ドラム320と、強度変調したレーザビームβ1を照射するレーザビーム照射部330と、このレーザビームβ1を回転ドラム320の回転軸α方向に走査して、走査されたレーザビームβ2を被加工媒体310の表面に照射する走査部340と、を有している。回転ドラム320による回転駆動と、走査部340による走査を制御することにより、レーザビームβ2を被加工媒体310の表面上の任意の位置に照射することができる。また、レーザビームの強度を変調することができるので、各位置ごとに、照射エネルギーを制御することができる。   As a processing device with higher dimensional accuracy, a flexographic plate making machine can be used. FIG. 18 is a diagram showing a basic configuration of a general flexographic plate making machine. As shown in the figure, this plate making machine includes a rotating drum 320 that rotates around a rotation axis α in a state where a medium 310 is wound around a surface, and a laser beam irradiation unit 330 that emits an intensity-modulated laser beam β1. The scanning unit 340 scans the laser beam β1 in the direction of the rotation axis α of the rotary drum 320 and irradiates the surface of the processing medium 310 with the scanned laser beam β2. By controlling the rotation drive by the rotating drum 320 and the scanning by the scanning unit 340, the laser beam β2 can be irradiated to an arbitrary position on the surface of the processing medium 310. Further, since the intensity of the laser beam can be modulated, the irradiation energy can be controlled for each position.

このような制御を、データ出力部210から「height field」を示すデータとして出力される凹凸構造データに基づいて行えば、被加工媒体310の表面にレリーフ単位面S(代替レリーフ単位面SS)の集合体からなる凹凸構造をレーザ加工により形成することができる。一般的なフレキソ製版機は、10μm程度の解像度で加工を行うことが可能である。したがって、たとえば、1画素Pの縦横サイズをそれぞれ500μmに設定し、1画素Pを縦横にそれぞれ50分割して、合計2500個の副画素PPを形成したとしても、副画素の縦横サイズは10μmになるので、一般的なフレキソ製版機を用いた加工が十分に可能である。   If such control is performed based on the concavo-convex structure data output as data indicating the “height field” from the data output unit 210, the relief unit surface S (alternative relief unit surface SS) is formed on the surface of the medium 310 to be processed. A concavo-convex structure made of an aggregate can be formed by laser processing. A general flexographic plate making machine can process with a resolution of about 10 μm. Therefore, for example, even if the vertical and horizontal sizes of one pixel P are set to 500 μm and each pixel P is divided into 50 vertical and horizontal portions to form a total of 2500 subpixels PP, the vertical and horizontal sizes of the subpixels are 10 μm. Therefore, processing using a general flexographic plate making machine is sufficiently possible.

1画素Pの縦横サイズをそれぞれ500μmに設定すれば、肉眼で観察しても、画素構成がモザイクとして把握されることはない。また、1画素Pを2500分割して副画素PPを構成すれば、1枚の平面からなるレリーフ単位面Sの代わりに、段差構造をもった代替レリーフ単位面SSを用いたとしても、視覚的な観察態様に変化が感じられることもない。したがって、現時点では、本発明を実施するにあたって、フレキソ製版機を用いたレーザ加工により凹凸構造を形成するのが最も好ましいと考えられる。   If the vertical and horizontal sizes of each pixel P are set to 500 μm, the pixel configuration is not grasped as a mosaic even when observed with the naked eye. Further, if one pixel P is divided into 2500 to form a sub-pixel PP, even if an alternative relief unit surface SS having a step structure is used instead of the relief unit surface S composed of one plane, the visual There is no change in the observation mode. Therefore, at the present time, in carrying out the present invention, it is most preferable to form the concavo-convex structure by laser processing using a flexographic plate making machine.

もちろん、本発明を実施する際に用いる物理的な媒体の製造方法は、上述したNC工作機械を用いた切削加工や、フレキソ製版機を用いたレーザ加工に限定されるものではない。要するに、何らかの媒体上に凹凸構造が形成できればよいので、たとえば、インクや樹脂などを盛り上げて媒体上に付着させる印刷技術を利用して、凹凸構造を形成することも可能である。   Of course, the method for producing a physical medium used in carrying out the present invention is not limited to the cutting using the NC machine tool described above or the laser processing using the flexographic plate making machine. In short, since it is only necessary to form a concavo-convex structure on some medium, it is also possible to form the concavo-convex structure using, for example, a printing technique in which ink or resin is raised and adhered onto the medium.

原画像として利用される任意の立体画像Aの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the arbitrary three-dimensional images A utilized as an original image. 図1に示す立体画像Aを高さ方向に縮小してレリーフ記録媒体M上に記録した例を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing an example in which the stereoscopic image A shown in FIG. 1 is reduced and recorded on a relief recording medium M in the height direction. 本発明に係るレリーフ記録媒体の製造方法の手順を示す流れ図である。3 is a flowchart showing a procedure of a method for manufacturing a relief recording medium according to the present invention. 図3に示す流れ図におけるステップS1〜S5までの手順を具体例に即して示す斜視図である。It is a perspective view which shows the procedure to step S1-S5 in the flowchart shown in FIG. 3 according to a specific example. 図3に示すステップS4における交点選択プロセスの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the intersection selection process in step S4 shown in FIG. 半球面からなる立体画像Aを用いた場合の交点決定プロセスを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the intersection determination process at the time of using the stereo image A which consists of a hemisphere. 図3に示す流れ図におけるステップS6〜S8までの手順を具体例に即して示す斜視図である。It is a perspective view which shows the procedure to step S6-S8 in the flowchart shown in FIG. 3 according to a specific example. 図3に示す流れ図におけるステップS9〜S10までの手順を具体例に即して示す斜視図である。It is a perspective view which shows the procedure to step S9-S10 in the flowchart shown in FIG. 3 according to a specific example. レリーフ単位面Sの集合体を上方(Z軸方向)から観察した状態を示す上面図である。It is a top view which shows the state which observed the aggregate | assembly of the relief unit surface S from upper direction (Z-axis direction). 図3に示す流れ図におけるステップS10の手順で決定されたレリーフ単位面の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the relief unit surface determined by the procedure of step S10 in the flowchart shown in FIG. 図10に示すレリーフ単位面の集合体を連続面として、物理的なレリーフ記録媒体Mの表面上に具現化した状態を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a state in which the assembly of relief unit surfaces illustrated in FIG. 10 is embodied as a continuous surface on the surface of a physical relief recording medium M. 図11に示すレリーフ記録媒体の一部分を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a part of relief recording medium shown in FIG. 半球からなる立体画像に基づいて作成されたレリーフ単位面の集合体の凹凸構造を濃淡パターンとして示す平面図である。It is a top view which shows the uneven structure of the aggregate | assembly of the relief unit surface produced based on the stereo image which consists of a hemisphere as a light / dark pattern. 本発明に係るレリーフ記録媒体用の凹凸構造データ生成装置の基本構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the basic composition of the uneven | corrugated structure data generation apparatus for relief recording media based on this invention. 図14に示す画素配列データ提供部120内に定義されている二次元画素配列の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the two-dimensional pixel arrangement | sequence defined in the pixel arrangement | sequence data provision part 120 shown in FIG. 1画素Pを複数に分割して副画素PPを定義した一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example which divided | segmented 1 pixel P into plurality and defined subpixel PP. 副画素を用いた「height field」として代替レリーフ単位面SSを定義した一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example which defined alternative relief unit surface SS as "height field" using a subpixel. 媒体上に凹凸構造を形成するフレキソ製版機の基本構成を示す図である。It is a figure which shows the basic composition of the flexographic plate-making machine which forms an uneven | corrugated structure on a medium.

符号の説明Explanation of symbols

110:立体画像データ格納部
120:画素配列データ提供部
130:交点演算部
140:単位法線ベクトル演算部
150:平行移動ベクトル演算部
160:天頂角演算部
170:パラメータ格納部
180:回転移動ベクトル演算部
190:参照平面演算部
200:レリーフ単位面演算部
210:データ出力部
310:被加工媒体
320:回転ドラム
330:レーザビーム照射部
340:走査部
A:立体画像
a:画素の縦サイズ
B:レリーフ記録媒体Mの底面
b:画素の横サイズ
C(i,j):画素P(i,j)の輪郭線
D(i,j):画素P(i,j)の輪郭線の投影像
d:レリーフ記録媒体Mの標準厚
F:段差壁面
G:参照平面U(i,j)とXY平面との交線
H:立体画像Aの高さ寸法
h:レリーフ記録媒体表面の凹凸構造の高低差
i:二次元画素配列の行番号
j:二次元画素配列の列番号
k:調整パラメータ(0<k<1)
L:参照直線
M:レリーフ記録媒体
N:交点Q(x,y,z)の位置における単位法線ベクトル
O:XYZ三次元座標系の原点
P1〜P8:画素
P(i,j):XY平面上に定義されたi行j列目の画素
PP:副画素
Q:参照直線Lと立体画像Aの表面との交点
Q(x,y,z):参照直線Lと立体画像Aの表面との交点(座標値(x,y,z)をもつ)
Q1〜Q4:参照直線Lと立体画像Aの各表面との交点
R,R1〜R8:画素の代表点
R(x,y):画素の代表点(座標値(x,y)をもつ)
S:レリーフ単位面
S(i,j):画素P(i,j)についてのレリーフ単位面
SS:代替レリーフ単位面
S1〜S11:流れ図の各ステップ
T:立体画像Aを構成するポリゴン
U(i,j):画素P(i,j)についての参照平面
V:平行移動ベクトル
W,W(i,j):回転移動ベクトル
X,Y,Z:XYZ三次元座標系の各座標軸
α:回転ドラムの回転軸
β1:強度変調されたレーザビーム
β2:走査されたレーザビーム
φ:平行移動ベクトルVの天頂角(参照直線Lに対してなす鋭角角度)
110: stereoscopic image data storage unit 120: pixel array data providing unit 130: intersection calculation unit 140: unit normal vector calculation unit 150: parallel movement vector calculation unit 160: zenith angle calculation unit 170: parameter storage unit 180: rotational movement vector Calculation unit 190: Reference plane calculation unit 200: Relief unit plane calculation unit 210: Data output unit 310: Processing medium 320: Rotating drum 330: Laser beam irradiation unit 340: Scanning unit A: Stereo image a: Pixel vertical size B : Bottom surface of relief recording medium M: Horizontal size C (i, j) of pixel: Contour line D (i, j) of pixel P (i, j): Projected image of contour line of pixel P (i, j) d: standard thickness F of relief recording medium M: stepped wall G: intersection line of reference plane U (i, j) and XY plane H: height of stereoscopic image A dimension h: height of relief structure on relief recording medium surface Difference i Row number j of a two-dimensional pixel array: column number k of a two-dimensional pixel array: adjustment parameter (0 <k <1)
L: Reference straight line M: Relief recording medium N: Unit normal vector at the position of intersection Q (x, y, z) O: Origin P1 to P8 of XYZ three-dimensional coordinate system: Pixel P (i, j): XY plane Pixel PP in the i-th row and j-th column defined above: Sub-pixel Q: Intersection Q (x, y, z) between reference line L and surface of stereoscopic image A: Reference line L and surface of stereoscopic image A Intersection (with coordinate values (x, y, z))
Q1 to Q4: intersections R, R1 to R8 of the reference straight line L and each surface of the stereoscopic image A: pixel representative points R (x, y): pixel representative points (having coordinate values (x, y))
S: Relief unit surface S (i, j): Relief unit surface SS for pixel P (i, j): Alternative relief unit surfaces S1 to S11: Steps in flowchart T: Polygon U (i , J): Reference plane V for the pixel P (i, j) V: Translation vector W, W (i, j): Rotation vector X, Y, Z: Each coordinate axis α: Rotation drum of the XYZ three-dimensional coordinate system Rotation axis β1: Intensity modulated laser beam β2: Scanned laser beam φ: Zenith angle of translation vector V (acute angle formed with respect to reference straight line L)

Claims (17)

任意の面から構成される立体画像の特徴を、表面の凹凸構造として記録したレリーフ記録媒体を製造する方法であって、
XYZ三次元座標系上に、前記立体画像を定義する段階と、
前記座標系のXY平面上に、それぞれ閉領域からなる画素Pを多数配列することによって構成される二次元画素配列を定義する段階と、
所定の調整パラメータk(但し、0<k<1)を設定する段階と、
各画素Pの所定位置に、座標値(x,y)をもつ代表点R(x,y)を定義し、個々の画素Pについて、この代表点R(x,y)を通りZ軸に平行な参照直線Lと前記立体画像を構成する面との交点Q(x,y,z)を求める段階と、
前記交点Q(x,y,z)の位置を起点として、前記立体画像を構成する面についての単位法線ベクトルNを求める段階と、
各単位法線ベクトルNを、その起点が前記代表点R(x,y)に到達するまで、前記参照直線Lに沿って平行移動させ、前記代表点R(x,y)を起点とする平行移動ベクトルVを求める段階と、
各平行移動ベクトルVについて、前記参照直線Lに対してなす鋭角角度を、当該平行移動ベクトルVの天頂角φとして求める段階と、
各平行移動ベクトルVについて、当該平行移動ベクトルVおよび前記参照直線Lを含む平面を調整平面と定め、この調整平面内で、当該平行移動ベクトルVを、その起点を固定したまま、天頂角がk・φになるように回転することにより得られる回転移動ベクトルWを求める段階と、
前記二次元画素配列を構成する個々の画素Pについて、当該画素Pの代表点R(x,y)を起点とする回転移動ベクトルWに対して直交し、当該代表点R(x,y)を通る平面を、当該画素Pの参照平面Uと定める段階と、
前記二次元画素配列を構成する個々の画素Pについて、その輪郭線CをZ軸方向に投影し、当該画素Pの参照平面U上に形成される当該輪郭線Cの投影像Dの内部の領域を、当該画素Pについてのレリーフ単位面Sとして求める段階と、
前記二次元画素配列を構成する個々の画素Pについて求められたレリーフ単位面Sの集合体を媒体の表面上に形成する段階と、
を有することを特徴とするレリーフ記録媒体の製造方法。
A method for producing a relief recording medium in which features of a stereoscopic image composed of an arbitrary surface are recorded as a concavo-convex structure on a surface,
Defining the stereoscopic image on an XYZ three-dimensional coordinate system;
Defining a two-dimensional pixel array configured by arranging a large number of pixels P each formed of a closed region on the XY plane of the coordinate system;
Setting a predetermined adjustment parameter k (where 0 <k <1);
A representative point R (x, y) having a coordinate value (x, y) is defined at a predetermined position of each pixel P, and each pixel P passes through this representative point R (x, y) and is parallel to the Z axis. Obtaining an intersection point Q (x, y, z) between a straight reference line L and a plane constituting the stereoscopic image;
Obtaining a unit normal vector N for a plane constituting the stereoscopic image, starting from the position of the intersection point Q (x, y, z);
Each unit normal vector N is translated along the reference straight line L until the starting point reaches the representative point R (x, y), and the parallel starting from the representative point R (x, y). Obtaining a movement vector V;
Obtaining an acute angle formed with respect to the reference straight line L for each translation vector V as a zenith angle φ of the translation vector V;
For each translation vector V, a plane including the translation vector V and the reference straight line L is defined as an adjustment plane, and the zenith angle is k in the adjustment plane while the origin of the translation vector V is fixed. Obtaining a rotational movement vector W obtained by rotating to φ;
The individual pixels P constituting the two-dimensional pixel array are orthogonal to the rotational movement vector W starting from the representative point R (x, y) of the pixel P, and the representative point R (x, y) is Defining a plane that passes through as a reference plane U of the pixel P;
For each pixel P constituting the two-dimensional pixel array, the contour C is projected in the Z-axis direction, and the region inside the projected image D of the contour C formed on the reference plane U of the pixel P As a relief unit surface S for the pixel P;
Forming an aggregate of relief unit surfaces S obtained for individual pixels P constituting the two-dimensional pixel array on the surface of the medium;
A method for producing a relief recording medium, comprising:
請求項1に記載の製造方法において、
記録対象となる立体画像を、XYZ三次元座標系上に配置された多数のポリゴンもしくはパラメトリック曲面として定義し、参照直線Lとの交点Q(x,y,z)を、前記ポリゴンもしくはパラメトリック曲面を示すデータを用いた演算処理によって求めることを特徴とするレリーフ記録媒体の製造方法。
The manufacturing method according to claim 1,
A stereoscopic image to be recorded is defined as a large number of polygons or parametric curved surfaces arranged on an XYZ three-dimensional coordinate system, and an intersection Q (x, y, z) with a reference straight line L is defined as the polygon or parametric curved surface. A method for manufacturing a relief recording medium, characterized in that it is obtained by a calculation process using the indicated data.
請求項1または2に記載の製造方法において、
個々の画素Pを互いに同一サイズの矩形領域によって構成し、この矩形領域を縦横に隙間なく並べることによって二次元画素配列の定義を行い、各画素Pの中心位置に代表点R(x,y)を定義することを特徴とするレリーフ記録媒体の製造方法。
In the manufacturing method of Claim 1 or 2,
Each pixel P is constituted by rectangular regions of the same size, and the rectangular regions are arranged without gaps in the vertical and horizontal directions to define a two-dimensional pixel array, and a representative point R (x, y) is placed at the center position of each pixel P. A method for manufacturing a relief recording medium, characterized in that
請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法において、
最大のZ座標値をもつ交点もしくは最小のZ座標値をもつ交点のいずれか一方を統一して選択する選択ルールを予め定めておき、
所定の画素Pについて、参照直線Lに対して交差する面が複数あるために複数の交点が求まる場合には、前記選択ルールに基づいて選択された単一の交点を、当該画素Pについての交点Q(x,y,z)とすることを特徴とするレリーフ記録媒体の製造方法。
In the manufacturing method in any one of Claims 1-3,
A selection rule for selecting either the intersection having the maximum Z coordinate value or the intersection having the minimum Z coordinate value in a unified manner is determined in advance.
When a plurality of intersections are obtained for a predetermined pixel P because there are a plurality of planes intersecting the reference straight line L, a single intersection selected based on the selection rule is determined as the intersection for the pixel P. A method for manufacturing a relief recording medium, wherein Q (x, y, z) is used.
請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法において、
立体画像を構成する各面について、ベクトルを配置する側となるベクトル配置面を予め定めておき、各交点Q(x,y,z)を起点とする単位法線ベクトルNを、前記ベクトル配置面側に配置することを特徴とするレリーフ記録媒体の製造方法。
In the manufacturing method in any one of Claims 1-4,
For each surface constituting the stereoscopic image, a vector arrangement surface on the side where the vector is arranged is determined in advance, and the unit normal vector N starting from each intersection Q (x, y, z) is defined as the vector arrangement surface. A method for producing a relief recording medium, characterized in that the relief recording medium is arranged on the side.
請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法において、
隣接画素の境界に生じるレリーフ単位面S間の段差部に、XY平面に垂直な段差壁面Fを定義し、レリーフ単位面Sと段差壁面Fとの集合体を媒体の表面上に形成することを特徴とするレリーフ記録媒体の製造方法。
In the manufacturing method in any one of Claims 1-5,
A step wall surface F perpendicular to the XY plane is defined at a step portion between the relief unit surfaces S generated at the boundary of adjacent pixels, and an aggregate of the relief unit surface S and the step wall surface F is formed on the surface of the medium. A method for producing a relief recording medium, which is characterized.
請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法において、
表面にレリーフ単位面Sの集合体が形成された原版となる媒体を作成した後、当該原版を用いたプレス加工により、多数の媒体を製造することを特徴とするレリーフ記録媒体の製造方法。
In the manufacturing method in any one of Claims 1-6,
A method for producing a relief recording medium, comprising producing a medium as an original plate having an assembly of relief unit surfaces S formed on a surface thereof, and then producing a large number of media by pressing using the original plate.
請求項7に記載の製造方法において、
NC工作機械を用いた切削加工により、被加工媒体の表面にレリーフ単位面Sの集合体からなる凹凸構造を形成し、原版となる媒体を作成することを特徴とするレリーフ記録媒体の製造方法。
In the manufacturing method of Claim 7,
A method for producing a relief recording medium, comprising forming an uneven structure comprising an assembly of relief unit surfaces S on a surface of a medium to be processed by cutting using an NC machine tool, and producing a medium as an original plate.
請求項7に記載の製造方法において、
表面に被加工媒体を巻き付けた状態で回転駆動する回転ドラムと、強度変調したレーザビームを照射するレーザビーム照射部と、このレーザビームを前記回転ドラムの回転軸方向に走査する走査部と、を有する製版装置を用いたレーザ加工により、前記被加工媒体の表面にレリーフ単位面Sの集合体からなる凹凸構造を形成し、原版となる媒体を作成することを特徴とするレリーフ記録媒体の製造方法。
In the manufacturing method of Claim 7,
A rotating drum that is rotationally driven in a state in which a medium to be processed is wound around a surface; a laser beam irradiation unit that irradiates an intensity-modulated laser beam; A method for producing a relief recording medium, comprising forming a concave-convex structure comprising an assembly of relief unit surfaces S on the surface of the medium to be processed by laser processing using a plate making apparatus, and producing a medium serving as an original plate .
請求項1〜9のいずれかに記載の製造方法において、
二次元画素配列を構成する個々の画素Pを複数に分割することにより副画素PPを定義し、1枚のレリーフ単位面Sの代わりに、Z座標値を画素値としてもつ副画素PPの集合からなる「height field」として代替レリーフ単位面SS定義し、媒体の表面上に、副画素単位で段差構造を有する代替レリーフ単位面SSの集合体を形成することを特徴とするレリーフ記録媒体の製造方法。
In the manufacturing method in any one of Claims 1-9,
A subpixel PP is defined by dividing each pixel P constituting the two-dimensional pixel array into a plurality of parts, and instead of a single relief unit surface S, a set of subpixels PP having a Z coordinate value as a pixel value is used. A method for manufacturing a relief recording medium, comprising defining an alternative relief unit surface SS as a “height field” and forming an aggregate of alternative relief unit surfaces SS having a step structure in units of subpixels on the surface of the medium .
任意の面から構成される立体画像の特徴を、表面の凹凸構造として記録したレリーフ記録媒体を製造するプロセスで用いられるプログラムであって、
XYZ三次元座標系上に定義された立体画像を示す立体画像データを入力する段階と、
前記座標系のXY平面上に、それぞれ閉領域からなる画素Pを多数配列することによって構成される二次元画素配列を示すデータを設定する段階と、
所定の調整パラメータk(但し、0<k<1)を設定する段階と、
各画素Pの所定位置に、座標値(x,y)をもつ代表点R(x,y)を定義し、個々の画素Pについて、この代表点R(x,y)を通りZ軸に平行な参照直線Lと前記立体画像を構成する面との交点Q(x,y,z)を求める段階と、
前記交点Q(x,y,z)の位置を起点として、前記立体画像を構成する面についての単位法線ベクトルNを求める段階と、
各単位法線ベクトルNを、その起点が前記代表点R(x,y)に到達するまで、前記参照直線Lに沿って平行移動させ、前記代表点R(x,y)を起点とする平行移動ベクトルVを求める段階と、
各平行移動ベクトルVについて、前記参照直線Lに対してなす鋭角角度を、当該平行移動ベクトルVの天頂角φとして求める段階と、
各平行移動ベクトルVについて、当該平行移動ベクトルVおよび前記参照直線Lを含む平面を調整平面と定め、この調整平面内で、当該平行移動ベクトルVを、その起点を固定したまま、天頂角がk・φになるように回転することにより得られる回転移動ベクトルWを求める段階と、
前記二次元画素配列を構成する個々の画素Pについて、当該画素Pの代表点R(x,y)を起点とする回転移動ベクトルWに対して直交し、当該代表点R(x,y)を通る平面を、当該画素Pの参照平面Uと定める段階と、
前記二次元画素配列を構成する個々の画素Pについて、その輪郭線CをZ軸方向に投影し、当該画素Pの参照平面U上に形成される当該輪郭線の投影像Dの内部の領域を、当該画素Pについてのレリーフ単位面Sとして求める段階と、
前記二次元画素配列を構成する個々の画素Pについて求められたレリーフ単位面Sの集合体を示すデータを出力する段階と、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
A program used in a process for manufacturing a relief recording medium in which features of a stereoscopic image composed of an arbitrary surface are recorded as a concavo-convex structure on a surface,
Inputting stereoscopic image data indicating a stereoscopic image defined on an XYZ three-dimensional coordinate system;
Setting data indicating a two-dimensional pixel array configured by arranging a large number of pixels P each formed of a closed region on the XY plane of the coordinate system;
Setting a predetermined adjustment parameter k (where 0 <k <1);
A representative point R (x, y) having a coordinate value (x, y) is defined at a predetermined position of each pixel P, and each pixel P passes through this representative point R (x, y) and is parallel to the Z axis. Obtaining an intersection point Q (x, y, z) between a straight reference line L and a plane constituting the stereoscopic image;
Obtaining a unit normal vector N for a plane constituting the stereoscopic image, starting from the position of the intersection point Q (x, y, z);
Each unit normal vector N is translated along the reference straight line L until the starting point reaches the representative point R (x, y), and the parallel starting from the representative point R (x, y). Obtaining a movement vector V;
Obtaining an acute angle formed with respect to the reference straight line L for each translation vector V as a zenith angle φ of the translation vector V;
For each translation vector V, a plane including the translation vector V and the reference straight line L is defined as an adjustment plane, and the zenith angle is k in the adjustment plane while the origin of the translation vector V is fixed. Obtaining a rotational movement vector W obtained by rotating to φ;
The individual pixels P constituting the two-dimensional pixel array are orthogonal to the rotational movement vector W starting from the representative point R (x, y) of the pixel P, and the representative point R (x, y) is Defining a plane that passes through as a reference plane U of the pixel P;
For each pixel P constituting the two-dimensional pixel array, the contour C is projected in the Z-axis direction, and an area inside the projected image D of the contour formed on the reference plane U of the pixel P is determined. Obtaining a relief unit surface S for the pixel P;
Outputting data indicating an aggregate of relief unit surfaces S obtained for each pixel P constituting the two-dimensional pixel array;
A program that causes a computer to execute.
任意の面から構成される立体画像の特徴を、表面の凹凸構造として記録したレリーフ記録媒体を製造するために利用される、凹凸構造データを生成する装置であって、
XYZ三次元座標系上に定義された立体画像を示す立体画像データを格納する立体画像データ格納部と、
前記座標系のXY平面上に、それぞれ閉領域からなる画素Pを多数配列することによって構成される二次元画素配列を定義するための画素配列データを格納し、各画素Pの所定位置に定義された代表点R(x,y)の位置を示す代表点位置データと、各画素Pの輪郭線Cを示す輪郭線データと、を提供する画素配列データ提供部と、
所定の調整パラメータk(但し、0<k<1)を格納するパラメータ格納部と、
前記代表点位置データと前記立体画像データとに基づいて、個々の画素Pについて、その代表点R(x,y)を通りZ軸に平行な参照直線Lと前記立体画像を構成する面との交点Q(x,y,z)を求める交点演算部と、
前記交点演算部によって求められた交点Q(x,y,z)の座標値と前記立体画像データとに基づいて、前記交点Q(x,y,z)の位置を起点として、前記立体画像を構成する面についての単位法線ベクトルNを求める単位法線ベクトル演算部と、
各単位法線ベクトルNを、その起点が前記代表点R(x,y)に到達するまで、前記参照直線Lに沿って平行移動させ、前記代表点R(x,y)を起点とする平行移動ベクトルVを求める平行移動ベクトル演算部と、
各平行移動ベクトルVについて、前記参照直線Lに対してなす鋭角角度を、当該平行移動ベクトルVの天頂角φとして求める天頂角演算部と、
各平行移動ベクトルVについて、当該平行移動ベクトルVおよび前記参照直線Lを含む平面を調整平面と定め、前記調整パラメータkの値を用いて、前記調整平面内で、当該平行移動ベクトルVを、その起点を固定したまま、天頂角がk・φになるように回転することにより得られる回転移動ベクトルWを求める回転移動ベクトル演算部と、
前記二次元画素配列を構成する個々の画素Pについて、当該画素Pの代表点R(x,y)を起点とする回転移動ベクトルWに対して直交し、当該代表点R(x,y)を通る平面を、当該画素Pの参照平面Uとして求める参照平面演算部と、
前記二次元画素配列を構成する個々の画素Pについて、前記画素配列データ提供部から提供される輪郭線CをZ軸方向に投影し、当該画素Pの参照平面U上に形成される当該輪郭線の投影像Dの内部の領域を、当該画素Pについてのレリーフ単位面Sとして求めるレリーフ単位面演算部と、
前記二次元画素配列を構成する個々の画素Pについて求められたレリーフ単位面Sの集合体を示すデータを、レリーフ記録媒体の表面に形成すべき凹凸構造データとして出力するデータ出力部と、
を備えることを特徴とするレリーフ記録媒体用の凹凸構造データ生成装置。
An apparatus for generating concavo-convex structure data used for manufacturing a relief recording medium in which features of a stereoscopic image composed of an arbitrary surface are recorded as an uneven structure on a surface,
A stereoscopic image data storage unit for storing stereoscopic image data indicating a stereoscopic image defined on an XYZ three-dimensional coordinate system;
Stores pixel array data for defining a two-dimensional pixel array configured by arraying a large number of pixels P each formed of a closed region on the XY plane of the coordinate system, and is defined at a predetermined position of each pixel P. A pixel array data providing unit that provides representative point position data indicating the position of the representative point R (x, y) and contour data indicating the contour C of each pixel P;
A parameter storage unit for storing a predetermined adjustment parameter k (where 0 <k <1);
Based on the representative point position data and the stereoscopic image data, for each pixel P, a reference straight line L that passes through the representative point R (x, y) and is parallel to the Z axis, and a plane that forms the stereoscopic image. An intersection calculation unit for obtaining an intersection Q (x, y, z);
Based on the coordinate value of the intersection point Q (x, y, z) obtained by the intersection point calculation unit and the stereoscopic image data, the position of the intersection point Q (x, y, z) is used as a starting point to convert the stereoscopic image. A unit normal vector calculation unit for obtaining a unit normal vector N for the surface to be constructed;
Each unit normal vector N is translated along the reference straight line L until the starting point reaches the representative point R (x, y), and the parallel starting from the representative point R (x, y). A translation vector calculation unit for obtaining the translation vector V;
For each translation vector V, a zenith angle calculation unit that determines an acute angle formed with respect to the reference straight line L as a zenith angle φ of the translation vector V;
For each translation vector V, a plane including the translation vector V and the reference straight line L is defined as an adjustment plane, and the translation vector V is determined in the adjustment plane using the value of the adjustment parameter k. A rotational movement vector computing unit for obtaining a rotational movement vector W obtained by rotating so that the zenith angle becomes k · φ while fixing the starting point;
The individual pixels P constituting the two-dimensional pixel array are orthogonal to the rotational movement vector W starting from the representative point R (x, y) of the pixel P, and the representative point R (x, y) is A reference plane calculation unit for obtaining a plane passing therethrough as a reference plane U of the pixel P;
For each pixel P constituting the two-dimensional pixel array, the contour line C provided from the pixel array data providing unit is projected in the Z-axis direction, and the contour line formed on the reference plane U of the pixel P A relief unit surface calculation unit for obtaining a region inside the projection image D as a relief unit surface S for the pixel P;
A data output unit for outputting data indicating an assembly of relief unit surfaces S obtained for each pixel P constituting the two-dimensional pixel array as concavo-convex structure data to be formed on the surface of the relief recording medium;
A relief structure data generating apparatus for a relief recording medium, comprising:
請求項12に記載の生成装置において、
立体画像データ格納部が、XYZ三次元座標系上に配置された多数のポリゴンもしくはパラメトリック曲面を示すデータを、立体画像データとして格納することを特徴とするレリーフ記録媒体用の凹凸構造データ生成装置。
The generating device according to claim 12, wherein
A relief structure data generating apparatus for a relief recording medium, wherein the stereoscopic image data storage unit stores data indicating a large number of polygons or parametric curved surfaces arranged on an XYZ three-dimensional coordinate system as stereoscopic image data.
請求項12または13に記載の生成装置において、
画素配列データ提供部が、画素Pを構成する矩形の縦サイズと横サイズを示すデータを画素配列データとして格納しており、この画素Pを縦横に隙間なく並べることによって二次元画素配列の定義を行い、各画素Pの中心位置に定義された代表点R(x,y)の位置を示す代表点位置データと、各画素Pを構成する矩形を示す輪郭線データと、を演算によって求めることを特徴とするレリーフ記録媒体用の凹凸構造データ生成装置。
The generation apparatus according to claim 12 or 13,
The pixel array data providing unit stores the data indicating the vertical and horizontal sizes of the rectangles constituting the pixel P as pixel array data, and the two-dimensional pixel array is defined by arranging the pixels P vertically and horizontally without any gaps. To obtain representative point position data indicating the position of the representative point R (x, y) defined at the center position of each pixel P and contour line data indicating a rectangle constituting each pixel P by calculation. A relief structure data generating apparatus for a relief recording medium, which is characterized.
請求項12〜14のいずれかに記載の生成装置において、
交点演算部が、最大のZ座標値をもつ交点もしくは最小のZ座標値をもつ交点のいずれか一方を統一して選択する選択ルールを保持しており、
所定の画素Pについて、参照直線Lに対して交差する面が複数あるために複数の交点が求まる場合には、前記選択ルールに基づいて選択された単一の交点を、当該画素Pについての交点Q(x,y,z)とすることを特徴とするレリーフ記録媒体用の凹凸構造データ生成装置。
In the production | generation apparatus in any one of Claims 12-14,
The intersection calculation unit holds a selection rule for selecting either the intersection with the maximum Z coordinate value or the intersection with the minimum Z coordinate value in a unified manner,
When a plurality of intersections are obtained for a predetermined pixel P because there are a plurality of planes intersecting the reference straight line L, a single intersection selected based on the selection rule is determined as the intersection for the pixel P. A relief structure data generating apparatus for relief recording media, characterized in that Q (x, y, z).
請求項12〜15のいずれかに記載の生成装置において、
立体画像データ格納部が、立体画像を構成する各面について、ベクトルを配置する側となるベクトル配置面を示すデータを保持しており、
単位法線ベクトル演算部が、各交点Q(x,y,z)を起点とする単位法線ベクトルNを、前記ベクトル配置面側に配置することを特徴とするレリーフ記録媒体用の凹凸構造データ生成装置。
In the production | generation apparatus in any one of Claims 12-15,
The stereoscopic image data storage unit holds data indicating a vector arrangement plane on the side on which the vector is arranged for each plane constituting the stereoscopic image,
Relief structure data for relief recording medium, wherein unit normal vector calculation unit arranges unit normal vector N starting from each intersection Q (x, y, z) on the vector arrangement plane side Generator.
請求項12〜16のいずれかに記載の生成装置において、
データ出力部が、隣接画素の境界に生じるレリーフ単位面S間の段差部に、XY平面に垂直な段差壁面Fを定義し、レリーフ単位面Sと段差壁面Fとの集合体を示すデータを、レリーフ記録媒体の表面に形成すべき凹凸構造データとして出力することを特徴とするレリーフ記録媒体用の凹凸構造データ生成装置。
In the production | generation apparatus in any one of Claims 12-16,
The data output unit defines a step wall surface F perpendicular to the XY plane at the step portion between the relief unit surfaces S generated at the boundary between adjacent pixels, and data indicating an aggregate of the relief unit surface S and the step wall surface F. A concavo-convex structure data generation apparatus for a relief recording medium, wherein the concavo-convex structure data to be formed on the surface of the relief recording medium is output.
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