JPH0613805U - ３次元モデル製造装置 - Google Patents

３次元モデル製造装置

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JPH0613805U
JPH0613805U JP5190392U JP5190392U JPH0613805U JP H0613805 U JPH0613805 U JP H0613805U JP 5190392 U JP5190392 U JP 5190392U JP 5190392 U JP5190392 U JP 5190392U JP H0613805 U JPH0613805 U JP H0613805U
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昌克 五十部
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 内部構造をもつ３次元モデルを作成する。 【構成】 光硬化性の液体３の液面をレーザビーム１ａ
で走査して、３次元物体の第１の断面を表わす第１硬化
体を作成する。次に、第１硬化体を少し液体中に沈め、
その上側で、前記工程と同様にして、３次元物体の第２
の断面を表わす第２硬化体を作成する。このとき、第１
硬化体と第２硬化体の位置を合せて連続させる。このよ
うな工程を繰り返して、３次元物体の第１の断面から第
ｎの断面を表わす第１硬化体から第ｎ硬化体までを連続
して積み重ね、３次元モデルＭを作成する。 【効果】 外科手術シミュレーション用の３次元モデル
を製造できる。

Description

【考案の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この考案は、３次元モデル製造装置に関し、さらに詳しくは、内部構造をもつ ３次元モデルを製造できる３次元モデル製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来の３次元モデル製造装置の一例を示す構成図である。 この３次元モデル製造装置３００において、レーザ測定器３０１は、実物Ｈの 周囲を回転しながら下降し、レーザ光線３０１ａにより前記実物Ｈの表面を走査 して、表面形状データを収集する。この表面形状データは、制御装置３０２に送 られる。 制御装置３０２は、ワークＷを回転させながら、前記表面形状データに基づい て刃物台３０３を前後し、バイト３０３ａによってワークＷを切削する。 これにより、３次元モデルＭ’が作成される。
【０００３】
【考案が解決しようとする課題】
上記従来の３次元モデル製造装置３００は、実物Ｈの表面形状を忠実にならっ た３次元モデルＭ’を製造できる。 しかし、この３次元モデルＭ’は内部構造をもたないため、例えば外科手術シ ミュレーションには利用することができない。 そこで、この考案の目的は、内部構造をも含めた３次元モデルを製造可能な３ 次元モデル製造装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、この考案は、３次元物体の断面を表わす第１スライスから第 ｎスライスまでの画像情報を記憶する画像情報記憶手段と、光または熱または放 射線硬化性の液体を入れた液槽と、その液槽中の液面を光線または熱線または放 射線のスポットで走査するスポット走査手段と、光線または熱線または放射線を 照射されて液面で硬化した硬化体を支持すると共に昇降可能な昇降支持手段と、 前記第１スライスの画像情報に基づいて液槽中の液体の液面を光線または熱線ま たは放射線のスポットで走査し前記第１スライスの画像を表わす第１硬化体を作 成し，その第１硬化体を前記昇降支持手段で支持しつつ少し降ろして液体中に少 し沈め，次に前記第２スライスの画像情報に基づいて液槽中の液体の液面を光線 または熱線または放射線のスポットで走査し前記第２スライスの画像を表わす第 ２硬化体を前記第１硬化体の上に連続性を持たせて作成し，その第２硬化体を前 記昇降支持手段で支持しつつ少し降ろして液体中に少し沈め，このような工程を 第ｎスライスまで繰り返す工程制御手段とを具備したことを特徴とする３次元モ デル製造装置を提供する。
【０００５】 第２の観点では、この考案は、３次元物体の断面を表わす第１スライスから第 ｎスライスまでの画像情報を記憶する画像情報記憶手段と、２液混合硬化性液体 の第１液を入れた液槽と、前記２液硬化性液体の第２液をスポット噴射しながら 液槽中の液面を走査するスポット走査手段と、前記第１液と第２液の混合により 液面で硬化した硬化体を支持すると共に昇降可能な昇降支持手段と、前記第１ス ライスの画像情報に基づいて液槽中の第１液の液面に第２液をスポット噴射しな がら走査し前記第１スライスの画像を表わす第１硬化体を作成し，その第１硬化 体を前記昇降支持手段で支持しつつ少し降ろして第１液中に少し沈め，次に前記 第２スライスの画像情報に基づいて液槽中の第１液の液面に第２液をスポット噴 射しながら走査し前記第２スライスの画像を表わす第２硬化体を前記第１硬化体 の上に連続性を持たせて作成し，その第２硬化体を前記昇降支持手段で支持しつ つ少し降ろして第１液中に少し沈め，このような工程を第ｎスライスまで繰り返 す工程制御手段とを具備したことを特徴とする３次元モデル製造装置を提供する 。
【０００６】 第３の観点では、この考案は、３次元物体の断面を表わす第１スライスから第 ｎスライスまでの画像情報を記憶する画像情報記憶手段と、光または熱または放 射線硬化性の液体を入れた液槽と、その液槽中の液面に光線または熱線または放 射線を照射する照射手段と、光線または熱線または放射線を照射されて液面で硬 化した硬化体を支持すると共に昇降可能な昇降支持手段と、前記第１スライスの 画像情報に基づいて液槽中の液体の液面に光線または熱線または放射線による画 像を投影し前記第１スライスの画像を表わす第１硬化体を作成し，その第１硬化 体を前記昇降支持手段で支持しつつ少し降ろして液体中に少し沈め，次に前記第 ２スライスの画像情報に基づいて液槽中の液体の液面に光線または熱線または放 射線による画像を投影し前記第２スライスの画像を表わす第２硬化体を前記第１ 硬化体の上に連続性を持たせて作成し，その第２硬化体を前記昇降支持手段で支 持しつつ少し降ろして液体中に少し沈め，このような工程を第ｎスライスまで繰 り返す工程制御手段とを具備したことを特徴とする３次元モデル製造装置を提供 する。
【０００７】 第４の観点では、この考案は、３次元物体の断面を表わす第１スライスから第 ｎスライスまでの画像情報を記憶する画像情報記憶手段と、２液混合硬化性液体 の第１液を入れた液槽と、前記２液硬化性液体の第２液を液槽中の液面に噴射す る噴射手段と、前記第１液と第２液の混合により液面で硬化した硬化体を支持す ると共に昇降可能な昇降支持手段と、前記第１スライスの画像を転写するように 液槽中の第１液の液面に第２液を噴射し前記第１スライスの画像を表わす第１硬 化体を作成し，その第１硬化体を前記昇降支持手段で支持しつつ少し降ろして第 １液中に少し沈め，次に前記第２スライスの画像を転写するように液槽中の第１ 液の液面に第２液を噴射し前記第２スライスの画像を表わす第２硬化体を前記第 １硬化体の上に連続性を持たせて作成し，その第２硬化体を前記昇降支持手段で 支持しつつ少し降ろして第１液中に少し沈め，このような工程を第ｎスライスま で繰り返す工程制御手段とを具備したことを特徴とする３次元モデル製造装置を 提供する。
【０００８】 上記構成において、硬化体を着色する着色手段をさらに具備するのが好ましい 。
【０００９】
【作用】
この考案の３次元モデル製造装置では、３次元物体の第１の断面を表わす第１ スライスの画像情報に基づいて液体を硬化させ、３次元物体の第１の断面を表わ す第１硬化体を作成する。次に、第１硬化体を少し液体中に沈め、その上側で、 ３次元物体の第２の断面を表わす第２スライスの画像情報に基づいて液体を硬化 させ、３次元物体の第２の断面を表わす第２硬化体を作成する。このとき、第１ 硬化体と第２硬化体の位置を合せて連続させる。このような工程を繰り返して、 ３次元物体の第１の断面から第ｎの断面を表わす第１硬化体から第ｎ硬化体まで を連続して積み重ねる。 これにより、内部構造をもつ３次元モデルが得られる。
【００１０】 なお、硬化後は透明となる液体を用いると共に、各スライスの含まれる関心部 位（例えば患部）のみに着色すると、３次元モデルの外部から内部の関心部位を 視認できるようになり、好ましい。
【００１１】
【実施例】
以下、図に示す実施例によりこの考案をさらに説明する。なお、これによりこ の考案が限定されるものではない。
【００１２】 −第１実施例− 図１は、この考案の第１実施例の３次元モデル製造装置を示す要部説明図であ る。 この３次元モデル製造装置１００において、レーザビーム走査装置１は、制御 装置７により制御され、レーザビーム１ａにより液体３の液面を走査する。 着色装置２は、制御装置７により制御され、ノズルより着色料２ａを液体３の 液面に噴射する。
【００１３】 液体３は、光硬化性物質であり、特定の光が照射されると、その照射部分が硬 化し、固体となる。固体になると、液体３中に沈む。４は、液体を溜める液槽で ある。 昇降装置６は、硬化物を支持するテーブル６ａを昇降させる。
【００１４】 制御装置７は、Ｘ線ＣＴ，ＭＲＩ，超音波診断装置，ＰＥＴなどの医用画像診 断装置で得られた患者の断層像である第１スライスから第ｎスライスの画像情報 （ここでは、２値であるとする）を記憶している。そして、レーザビーム走査装 置１，着色装置２および昇降装置６を制御して、次のような動作で３次元モデル Ｍを作成する。
【００１５】 まず、テーブル６ａを液面の少し下に位置させ、テーブル６ａと液面の距離を 、断層像のスライス厚と同じにする。 次に、第１スライスの画像における各画素の位置と画素値を読み取り、画素の 位置をレーザビーム１ａの照射位置に対応させ且つ画素値をレーザビーム１ａの オン／オフに対応させて、液体３の液面を走査する。また、予め指定された関心 部位では、着色料２ａを噴射する。
【００１６】 第１スライスの画像を表わす第１硬化体を作成し終えたら、テーブル６ａを少 し下降させ、第１硬化体と液面の距離を断層像のスライス厚と同じにする。 次に、第２スライスの画像における各画素の位置と画素値を読み取り、画素の 位置をレーザビーム１ａの照射位置に対応させ且つ画素値をレーザビーム１ａの オン／オフに対応させて、液体３の液面を走査する。また、予め指定された関心 部位では、着色料２ａを噴射する。なお、第１スライスと第２スライスが３次元 的に連続するように位置合せする必要がある。
【００１７】 以下、上記工程を第ｎスライスまで繰り返せば、内部構造をもつ３次元モデル Ｍが得られる。硬化物が透明な光硬化性物質を用いれば、外部から内部の着色部 分を見ることが出来る。また、硬化物が切削しやすい光硬化性物質を用いれば、 外科手術シミュレーションに利用することが出来る。
【００１８】 −第２実施例− 図２は、この考案の第２実施例の３次元モデル製造装置を示す要部説明図であ る。 この３次元モデル製造装置２００は、第１実施例の３次元モデル製造装置１０ ０においてレーザビーム走査装置１で液面を走査する代りに、投影装置２１によ り各スライスの画像を液面に投影するものである。 制御装置２７は、投影装置２１，着色装置２および昇降装置６を制御する。
【００１９】 −他の実施例− 他の実施例としては、図１の構成において、液体３の代りに，２液混合硬化性 液体の第１液を用い、レーザビーム走査装置１の代りに，２液硬化性液体の第２ 液をスポット噴射する噴射装置を用いるものが挙げられる。
【００２０】 さらに他の実施例としては、図２の構成において、液体３の代りに，２液混合 硬化性液体の第１液を用い、投影装置２１の代りに，２液硬化性液体の第２液に よる画像を液面に転写する転写装置を用いるものが挙げられる。
【００２１】
【考案の効果】
この考案の３次元モデル製造装置によれば、内部構造をもつ３次元モデルを製 造することが出来る。特に、外科手術シミュレーションに有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この考案の第１実施例の３次元モデル製造装置
を示す要部説明図である。
【図２】この考案の第２実施例の３次元モデル製造装置
を示す要部説明図である。
【図３】従来の３次元モデル製造装置の一例を示す構成
図である。
【符号の説明】
１００，２００ ３次元モデル製造装置 １ レーザビーム走査装置 １ａ レーザビーム ２ 着色装置 ３ 光硬化性の液体 ４ 液槽 ６ａ テーブル ６ 昇降装置 ７，２７ 制御装置 ２１ 投影装置 Ｍ ３次元モデル

Claims (5)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ３次元物体の断面を表わす第１スライス
    から第ｎスライスまでの画像情報を記憶する画像情報記
    憶手段と、 光または熱または放射線硬化性の液体を入れた液槽と、 その液槽中の液面を光線または熱線または放射線のスポ
    ットで走査するスポット走査手段と、 光線または熱線または放射線を照射されて液面で硬化し
    た硬化体を支持すると共に昇降可能な昇降支持手段と、 前記第１スライスの画像情報に基づいて液槽中の液体の
    液面を光線または熱線または放射線のスポットで走査し
    前記第１スライスの画像を表わす第１硬化体を作成し，
    その第１硬化体を前記昇降支持手段で支持しつつ少し降
    ろして液体中に少し沈め，次に前記第２スライスの画像
    情報に基づいて液槽中の液体の液面を光線または熱線ま
    たは放射線のスポットで走査し前記第２スライスの画像
    を表わす第２硬化体を前記第１硬化体の上に連続性を持
    たせて作成し，その第２硬化体を前記昇降支持手段で支
    持しつつ少し降ろして液体中に少し沈め，このような工
    程を第ｎスライスまで繰り返す工程制御手段とを具備し
    たことを特徴とする３次元モデル製造装置。
  2. 【請求項２】 ３次元物体の断面を表わす第１スライス
    から第ｎスライスまでの画像情報を記憶する画像情報記
    憶手段と、 ２液混合硬化性液体の第１液を入れた液槽と、 前記２液硬化性液体の第２液をスポット噴射しながら液
    槽中の液面を走査するスポット走査手段と、 前記第１液と第２液の混合により液面で硬化した硬化体
    を支持すると共に昇降可能な昇降支持手段と、 前記第１スライスの画像情報に基づいて液槽中の第１液
    の液面に第２液をスポット噴射しながら走査し前記第１
    スライスの画像を表わす第１硬化体を作成し，その第１
    硬化体を前記昇降支持手段で支持しつつ少し降ろして第
    １液中に少し沈め，次に前記第２スライスの画像情報に
    基づいて液槽中の第１液の液面に第２液をスポット噴射
    しながら走査し前記第２スライスの画像を表わす第２硬
    化体を前記第１硬化体の上に連続性を持たせて作成し，
    その第２硬化体を前記昇降支持手段で支持しつつ少し降
    ろして第１液中に少し沈め，このような工程を第ｎスラ
    イスまで繰り返す工程制御手段とを具備したことを特徴
    とする３次元モデル製造装置。
  3. 【請求項３】 ３次元物体の断面を表わす第１スライス
    から第ｎスライスまでの画像情報を記憶する画像情報記
    憶手段と、 光または熱または放射線硬化性の液体を入れた液槽と、 その液槽中の液面に光線または熱線または放射線を照射
    する照射手段と、 光線または熱線または放射線を照射されて液面で硬化し
    た硬化体を支持すると共に昇降可能な昇降支持手段と、 前記第１スライスの画像情報に基づいて液槽中の液体の
    液面に光線または熱線または放射線による画像を投影し
    前記第１スライスの画像を表わす第１硬化体を作成し，
    その第１硬化体を前記昇降支持手段で支持しつつ少し降
    ろして液体中に少し沈め，次に前記第２スライスの画像
    情報に基づいて液槽中の液体の液面に光線または熱線ま
    たは放射線による画像を投影し前記第２スライスの画像
    を表わす第２硬化体を前記第１硬化体の上に連続性を持
    たせて作成し，その第２硬化体を前記昇降支持手段で支
    持しつつ少し降ろして液体中に少し沈め，このような工
    程を第ｎスライスまで繰り返す工程制御手段とを具備し
    たことを特徴とする３次元モデル製造装置。
  4. 【請求項４】 ３次元物体の断面を表わす第１スライス
    から第ｎスライスまでの画像情報を記憶する画像情報記
    憶手段と、 ２液混合硬化性液体の第１液を入れた液槽と、 前記２液硬化性液体の第２液を液槽中の液面に噴射する
    噴射手段と、 前記第１液と第２液の混合により液面で硬化した硬化体
    を支持すると共に昇降可能な昇降支持手段と、 前記第１スライスの画像を転写するように液槽中の第１
    液の液面に第２液を噴射し前記第１スライスの画像を表
    わす第１硬化体を作成し，その第１硬化体を前記昇降支
    持手段で支持しつつ少し降ろして第１液中に少し沈め，
    次に前記第２スライスの画像を転写するように液槽中の
    第１液の液面に第２液を噴射し前記第２スライスの画像
    を表わす第２硬化体を前記第１硬化体の上に連続性を持
    たせて作成し，その第２硬化体を前記昇降支持手段で支
    持しつつ少し降ろして第１液中に少し沈め，このような
    工程を第ｎスライスまで繰り返す工程制御手段とを具備
    したことを特徴とする３次元モデル製造装置。
  5. 【請求項５】 請求項１から請求項４のいずれかに記載
    の３次元モデル製造装置において、硬化体を着色する着
    色手段をさらに具備することを特徴とする３次元モデル
    製造装置。
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