KR102129244B1 - 3차원 물체 인쇄에서 깊이를 이용하여 시야각 및 조명각에 따라 변하는 색들의 형성 - Google Patents

3차원 물체 인쇄에서 깊이를 이용하여 시야각 및 조명각에 따라 변하는 색들의 형성 Download PDF

Info

Publication number
KR102129244B1
KR102129244B1 KR1020170041776A KR20170041776A KR102129244B1 KR 102129244 B1 KR102129244 B1 KR 102129244B1 KR 1020170041776 A KR1020170041776 A KR 1020170041776A KR 20170041776 A KR20170041776 A KR 20170041776A KR 102129244 B1 KR102129244 B1 KR 102129244B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
different
color
surface area
region
regions
Prior art date
Application number
KR1020170041776A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170119289A (ko
Inventor
에이. 맨텔 데이비드
Original Assignee
제록스 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제록스 코포레이션 filed Critical 제록스 코포레이션
Publication of KR20170119289A publication Critical patent/KR20170119289A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102129244B1 publication Critical patent/KR102129244B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/112—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using individual droplets, e.g. from jetting heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C67/00—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00
    • B29C67/0007—Manufacturing coloured articles not otherwise provided for, e.g. by colour change
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B29C64/393—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44F—SPECIAL DESIGNS OR PICTURES
    • B44F1/00—Designs or pictures characterised by special or unusual light effects
    • B44F1/08—Designs or pictures characterised by special or unusual light effects characterised by colour effects
    • B44F1/14—Iridescent effects
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/46—Colour picture communication systems
    • H04N1/56—Processing of colour picture signals
    • H04N1/60—Colour correction or control
    • H04N1/6083—Colour correction or control controlled by factors external to the apparatus
    • H04N1/6088—Colour correction or control controlled by factors external to the apparatus by viewing conditions, i.e. conditions at picture output
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/0005—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing compounding ingredients
    • B29K2105/0032—Pigments, colouring agents or opacifiyng agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
    • B29K2995/0018—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds having particular optical properties, e.g. fluorescent or phosphorescent
    • B29K2995/002—Coloured
    • B29K2995/0021—Multi-coloured
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
    • B29K2995/0018—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds having particular optical properties, e.g. fluorescent or phosphorescent
    • B29K2995/0026—Transparent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24802—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Printing Methods (AREA)

Abstract

3차원 인쇄물은 물체의 표면 영역을 함께 획정하는 복수의 상이한 물질 영역을 포함한다. 복수의 상이한 물질 영역은 제1 물질 영역 및 제2 물질 영역을 포함한다. 제1 물질 영역은 제1 색을 갖고, 제2 물질 영역은 제1 색과는 다른 제2 색을 갖는다. 상이한 물질 영역들은 상이한 방향으로부터 본 상이한 양만큼 물체 내부에서 서로 중첩되어, 복수의 상이한 물질 영역으로부터의 광의 상이한 비율이 상이한 시야 방향, 상이한 시야각으로부터, 그리고 상이한 각도로 표면 영역을 비추는 조명에 따라 3차원 인쇄물의 표면 영역을 보는 관찰자에게 보여질 수 있다. 표면 영역의 색상은 관찰자에게 보여질 수 있는 복수의 상이한 물질 영역으로부터의 광의 비율에 기초하여 변경된다.

Description

3차원 물체 인쇄에서 깊이를 이용하여 시야각 및 조명각에 따라 변하는 색들의 형성{USING DEPTH IN THREE-DIMENSIONAL OBJECT PRINTING TO FORM COLORS THAT CHANGE WITH VIEWING AND ILLUMINATION ANGLES}
본 개시 내용은 일반적으로 3차원 물체 인쇄에 관한 것으로, 특히 시야 및 조명각과 방향에 기초하여 변하는 색들을 갖는 3차원 물체들을 인쇄하는 것에 관한 것이다.
무지갯빛(iridescent) 표면들, 즉, 표면의 시야각 또는 조명각이 변함에 따라 색이 변하는 것으로 보여지는 표면을 갖는 물체들을 형성하는데 다양한 기술이 사용되어 왔다. 하나의 예에서는, 표면 상에 배치된 회절 격자가 상이한 입사광 부분을 반사 또는 투과시키는데 사용된다. 상이한 광 부분은 입사각이 변함에 따라 변하는 이미지의 뷰(view)로서 보여진다. 다른 예에서는, 다수의 이미지가 스트립들로 분리되고, 표면 상에서 서로 인터레이싱되며, 렌티큘러 렌즈들로 덮어씌어진다. 렌즈들은 이미지들의 인터레이싱과 정렬되어 각각의 개별 이미지로부터의 광이 동일한 각각의 방향으로 보내진다. 이 구성은 상이한 시야각에 걸쳐서 관찰자에게 상이한 이미지를 나타낸다. 또 다른 예에서는, 표면의 영역들이 각각의 방향으로 주기적인 변형을 갖도록 양각된다. 상기 영역들은 주기적인 변형과 정렬된 변형들로 착색되어 시야각의 변화가 하나 이상의 색들을 숨기거나, 완화시키거나, 또는 강조할 수 있게 한다.
상기한 예들과 같은, 물체 상에 무지갯빛 표면을 형성하는 공지된 기술들은 일반적으로 단일의 시야 축(view axis) 상에서만 색이 변하는 영역들로 구성된다. 예를 들면, 이미지는 관찰자의 시야가 좌우로 천이됨에 따라 변할 수 있지만, 시야가 상하로(up-down) 또는 원근(toward-away)으로 천이될 때, 또는 시야가 회전될 때에는 변하지 않는다. 다른 예에서, 일부 무지갯빛 페인트, 예를 들어 진주 광택 페인트는 시야각에 기초하여 색이 변하지만, 시야 방향에는 상관없이 동일한 방식으로 변한다. 또한, 무지갯빛 표면들은 전형적으로 구조화된 표면, 예컨대, 회절 격자, 렌티큘러 렌즈, 또는 양각된 융기를 필요로 하거나, 또는 어떠한 색 변화가 이용 가능한지의 관점에서 제한된다. 이러한 구조화된 표면들은 무지갯빛 표면을 형성하는 비용 및 복잡성을 증가시키고, 그 표면의 의도된 색상과 간섭할 수 있는 손상에 민감한 표면을 초래한다. 또한, 이러한 구성은 하나보다 많은 축을 따라 색이 변하는 비평면형 또는 불규칙 형상을 갖는 3차원 인쇄물 상에 형성하는 것이 비실용적이거나 불가능하다.
디지털 적층 가공(digital additive manufacturing)이라고도 알려진 디지털 3차원 물체 가공은 디지털 모델로부터 사실상 임의의 형상의 3차원 고체 물체를 제조하는 공정이다. 3차원 물체 인쇄는 물질의 연속적인 층들이 상이한 형상으로 기판 상에 형성되는 애디티브 공정(additive process)이다. 상기 층들은 바인더 물질을 배출하는 것, 지향성 에너지 피착, 물질을 압출하는 것, 물질을 토출하는 것, 파우더 베드(powder bed)들을 융합하는 것, 시트들을 적층하는 것, 또는 액체 포토폴리머 물질을 경화 방사선에 노출시키는 것에 의해 형성될 수 있다. 층들이 형성되는 기판은, 플랫폼에 작동 가능하게 연결된 액추에이터들의 작동에 의해 3차원으로 이동될 수 있는 플랫폼 상에, 또는 물질 피착 장치들의 제어된 이동을 위해 하나 이상의 액추에이터에 작동 가능하게 연결되어 물체를 형성하는 층들을 생성하는 물질 피착 장치들 상에 지지된다. 3차원 물체 인쇄는, 주로 절삭 또는 드릴링과 같은 서브트랙티브 공정(subtractive process)에 의해 워크 피스로부터 물질을 제거하는 것에 의존하는 전통적인 물체 형성 기술들과는 구별될 수 있다.
물체가 인쇄된 후에 색상을 적용하는 것을 포함하는 3차원 인쇄물들의 표면을 착색하고, 상이한 색을 갖는 상이한 물질로부터 물체를 인쇄하기 위한 기술들이 또한 개발되어 왔다. 그러나, 3차원 인쇄는 무지갯빛 물체들을 형성하는데 적합하지 않았다. 따라서, 상이한 각도 및 방향에서 봤을 때와 상이한 각도로부터 광을 조명했을 때에 변하는 색상을 갖는 표면들을 갖는 3차원 물체들을 생성하는 적층 가공 공정들이 유리할 것이다.
무지갯빛을 갖는 물체들, 특히 불규칙한 형상 및 표면을 갖는 무지갯빛 3차원 물체들의 3차원 인쇄를 용이하게 하기 위해서, 본 개시 내용에 따른 3차원 물체는 3차원 인쇄물의 표면 영역을 함께 획정하는 복수의 상이한 물질 영역을 포함한다. 상기 복수의 상이한 영역은 제1 색을 갖는 제1 물질 영역 및 제1 색과는 다른 제2 색을 갖는 제2 물질 영역을 포함한다. 상기 상이한 물질 영역들은 상이한 방향들로부터 본 상이한 양만큼 서로 중첩되어, 복수의 상이한 물질 영역으로부터의 광의 상이한 비율이 상이한 시야 방향, 상이한 시야각으로부터, 그리고 상이한 각도로 표면 영역을 비추는 조명에 따라 3차원 인쇄물의 표면 영역을 보는 관찰자에게 보여질 수 있게 한다. 상기 복수의 상이한 물질 영역의 배열은 또한 3차원 인쇄물의 표면 영역의 색상이 관찰자에게 보여질 수 있는 복수의 상이한 물질 영역으로부터의 광의 비율에 기초하여 변경될 수 있게 한다.
본 개시 내용에 따른 예시적인 시스템은, 3차원 물체가 상이한 시야 방향, 상이한 시야각으로부터, 그리고 상이한 각도로 표면 영역을 비추는 조명에 따라 표면 영역을 보는 관찰자에게 보여질 수 있는 상이한 색 배열을 갖는 표면 영역을 갖도록, 3차원 물체를 인쇄하기 위해 3차원 데이터를 수정하도록 구성된다. 상기 시스템은, 메모리, 입력 장치, 프로세서, 및 출력 장치를 포함한다. 3차원 물체를 인쇄하는 프린터를 작동시키기 위한 3차원 데이터가 메모리 내에 저장된다. 상기 입력 장치는 3차원 물체의 표면 영역에 대해 적어도 2개의 상이한 색 배열에 대응하는 데이터, 및 각각의 상이한 색 배열에 할당된 시야 방향, 시야각, 및 조명각 중 적어도 하나에 대응하는 데이터를 수신하도록 구성된다. 상기 프로세서는, 이 프로세서가 3차원 물체 프린터를 작동시키는 3차원 데이터를 수정하여, 상이한 시야 방향, 상이한 시야각으로부터, 그리고 상이한 각도로 표면 영역을 비추는 조명에 따라 표면 영역을 보는 관찰자에게 보여질 수 있는 상이한 색 배열들을 갖는 3차원 물체를 형성할 수 있게 하는, 메모리 내에 저장된 프로그래밍된 명령어들로 구성된다. 이에 따라, 상기 프로세서는, 3차원 물체의 표면 영역의 기하학적 구조에 대응하는 3차원 데이터, 표면 영역에 대한 적어도 2개의 상이한 색 배열에 대응하는 입력 장치에 의해 수신된 데이터, 및 각각의 상이한 색 배열에 할당된 시야 방향, 시야각, 및 조명각 중 적어도 하나에 대응하는 입력 장치에 의해 수신된 데이터의 일부분을 참조하여 3차원 물체의 표면 영역에 대한 색 변화 맵(color change map)을 생성하도록 구성된다. 상기 프로세서는 복수의 상이한 물질 영역에 대응하는 데이터를 포함하는 3차원 물질의 모델을 생성하고, 상기 복수의 상이한 물질 영역은, 모델의 모델 표면 영역을 함께 획정하고, 상이한 방향으로부터 본 상이한 양만큼 중첩되어, 상이한 시야각, 상이한 시야 방향으로부터, 그리고 상이한 각도로 모델 표면 영역을 비추는 조명에 따라 모델 표면 영역을 보는 관찰자에게 보여질 수 있는 상이한 물질 영역들로부터의 광의 상이한 비율을 식별할 수 있게 한다. 상기 프로세서는, 각각의 상이한 색 배열에 할당된 시야 방향, 시야각, 및 조명각 중 적어도 하나에 대응하는 데이터를 참조하여 모델 표면 영역을 보는 관찰자의 시야를 시뮬레이션하고, 시뮬레이션된 관찰자의 시야를 참조하여 각각의 상이한 색 배열에 할당된 시야 방향, 시야각, 및 조명각 중 적어도 하나로부터 관찰자에게 보여질 수 있는 상이한 물질 영역들로부터의 광의 상이한 비율을 식별한다. 상기 프로세서는, 관찰자에게 보여질 수 있는 각각의 물질 영역으로부터의 광의 식별된 비율을 참조하여 모델 표면 영역의 색 변화 맵을 생성하고, 모델 표면 영역의 생성된 색 변화 맵을 3차원 물체의 표면 영역에 대한 생성된 색 변화 맵과 비교하여 모델 표면 영역의 생성된 색 변화 맵과 3차원 물체의 표면 영역의 생성된 색 변화 맵 간의 색조 및 색 위치 중 적어도 하나의 유사성을 측정한다. 상기 프로세서는, 할당된 시야 방향, 시야각, 및 조명각 중 적어도 하나에서의 미리 정해진 임계값보다도 작은 측정된 유사성에 응답하여 3차원 물체의 모델을 생성하고, 3차원 물체의 표면 영역에 대한 생성된 색 변화 맵과 모델 표면 영역의 생성된 색 변화 맵 간의 측정된 유사성이 할당된 시야 방향, 시야각, 및 조명각 중 적어도 하나에서의 임계값보다도 클 때까지 모델 표면 영역을 보는 관찰자의 시뮬레이션, 광의 비율의 식별, 모델 표면 영역의 색 변화 맵의 생성, 모델 표면 영역의 생성된 색 변화 맵과 3차원 물체의 표면 영역에 대한 생성된 색 변화 맵의 비교, 및 측정된 유사성을 참조한 3차원 물체의 모델의 생성을 계속한다. 상기 측정된 유사성이 미리 정해진 임계값보다도 크면, 상기 프로세서는 할당된 시야 방향, 시야각, 및 조명각 중 적어도 하나에서의 미리 정해진 임계값보다도 큰 측정된 유사성을 갖는 3차원 물체의 생성된 모델을 참조하여 3차원 물체를 인쇄하기 위해 3차원 데이터를 수정하고, 수정된 3차원 데이터를 3차원 물체 프린터에 전송하여, 프린터가 각각의 상이한 색 배열에 할당된 시야 방향, 시야각, 및 조명각 중 적어도 하나로부터 표면 영역을 보는 관찰자에게 보여질 수 있는 적어도 2개의 상이한 색 배열을 갖는 표면 영역을 갖는 3차원 물체를 생성할 수 있게 한다.
본 개시 내용에 따른 무지갯빛 3차원 물체를 인쇄하는 3차원 물체 프린터를 작동시키기 위한 예시적인 방법은, 3차원 인쇄물의 표면 영역을 함께 획정하는 복수의 상이한 물질 영역을 형성하도록 컨트롤러에 의해 3차원 프린터의 복수의 이젝터를 작동시키는 단계를 포함한다. 상기 복수의 상이한 물질 영역을 형성하도록 이젝터들을 작동시키는 단계는, 제1 색을 갖는 물질의 액적들을 토출하여 제1 색의 제1 물질 영역을 형성하는 복수의 이젝터의 제1 하위 세트를 작동시키는 단계, 및 제1 색과는 다른 제2 색을 갖는 물질의 액적들을 토출하여 제2 색의 제2 물질 영역을 형성하는 복수의 이젝터의 제2 하위 세트를 작동시키는 단계를 포함한다. 상기 복수의 상이한 물질 영역은 상이한 방향으로부터 본 상이한 양만큼 서로 중첩되어, 복수의 상이한 물질 영역으로부터의 광의 상이한 비율이 상이한 시야 방향, 상이한 시야각으로부터, 그리고 상이한 각도로 표면 영역을 비추는 조명에 따라 3차원 인쇄물의 표면 영역을 보는 관찰자에게 보여질 수 있게 한다. 상기 복수의 상이한 물질 영역의 배열은 또한 3차원 인쇄물의 표면 영역의 색상이 관찰자에게 보여질 수 있는 제1 물질 영역 및 제2 물질 영역의 광의 비율에 기초하여 변경될 수 있게 한다.
본 개시 내용의 상기한 측면들 및 다른 특징들은 첨부 도면과 관련하여 이루어지는 다음의 설명에서 설명되며, 도면에서:
도 1 내지 도 5는 본 개시 내용에 따른 상이한 시야각, 시야 방향, 및 조명각에 걸쳐서 변하는 뚜렷한 색상(apparent coloration)을 갖는 표면들을 갖는 3차원 인쇄물들의 상이한 예시적인 실시예의 측단면도이다.
도 6은 본 개시 내용에 따른, 적어도 2개의 상이한 축을 따르는 주어진 상이한 시야각, 시야 방향, 및 조명각으로 변하는 뚜렷한 색상들을 갖는 물질 영역들의 배열들의 수개의 상이한 예시적인 실시예의 평면도이다.
도 7a 내지 도 8은 본 개시 내용에 따른 상이한 시야각, 시야 방향, 및 조명각에 걸쳐서 변하는 뚜렷한 색상을 갖는 표면들을 갖는 3차원 인쇄물들의 또 다른 상이한 예시적인 실시예의 측단면도이다.
도 9a는 본 개시 내용에 따른 상이한 시야각, 시야 방향, 및 조명각에 걸쳐서 변하는 뚜렷한 색상을 갖는 표면을 갖는 불규칙한 3차원 인쇄물의 예시적인 실시예의 측단면도이다.
도 9b는 본 개시 내용에 따른 상이한 시야각, 시야 방향, 및 조명각으로 3차원 인쇄물의 표면 상에 보여질 수 있는 상이한 이미지의 개략도이다.
도 9c는 도 9b의 3차원 인쇄물의 단면 상세도이다.
도 10a는 본 개시 내용에 따른, 상이한 시야 방향, 상이한 시야각으로부터, 그리고 상이한 각도로 표면 영역을 비추는 조명에 따라 표면 영역을 보는 관찰자에게 보여질 수 있는 상이한 색 배열을 갖는 표면 영역을 갖는 3차원 물체를 생성하기 위한 방법의 예시적인 실시예의 흐름도이다.
도 10b는 도 10a의 방법을 수행하도록 구성된 시스템의 예시적인 실시예의 개략도이다.
도 11은 본 개시 내용에 따른 3차원 물체를 인쇄하기 위한 3차원 물체 프린터의 예시적인 실시예의 개략도이다.
본 실시예들의 일반적인 이해를 위해서, 도면들에 대한 참조가 이루어진다. 도면들에서, 유사한 참조번호들은 전반에 걸쳐서 유사한 요소들을 지칭하기 위해서 사용된다.
도 1은 본 개시 내용에 따른 3차원 물체(100)의 예시적인 실시예의 측단면도를 도시하고 있다. 물체(100)는 제1 물질 영역들(104), 제2 물질 영역들(106), 제3 물질 영역(108), 제4 물질 영역(110), 및 제5 물질 영역(112)을 포함한다. 물질 영역들(104-112)은 복수의 물질 영역(102)이라고 총칭된다. 제5 물질 영역은 다양한 배열(116, 122 및 124)로 조립되는 물질 영역들(102)의 나머지 부분을 캡슐화한다. 각각의 배열(116, 122, 및 124)은, 이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 상이한 색을 갖는 적어도 2개의 상이한 물질 영역을 포함한다. 배열들(116, 122, 및 124)은 제5 물질 영역의 부분들에 의해 서로로부터 이격되어 있다.
제5 물질 영역(112)은 물체(100)의 표면 영역(114)을 획정하고, 다양한 배열(116, 122, 및 124)이 표면 영역(114)의 표면(115)을 통해 적어도 부분적으로 보여질 수 있도록 적어도 부분적으로 투명하다. 나머지 물질 영역들(102)은 상이한 방향으로부터 본 상이한 양만큼 서로 중첩되어, 복수의 상이한 물질 영역(102)으로부터의 광의 상이한 비율이 상이한 시야 방향, 시야각으로부터, 그리고 상이한 각도로 표면 영역을 비추는 조명에 따라 3차원 인쇄물(100)의 표면 영역(114)을 보는 관찰자에게 보여질 수 있게 한다. 이 실시예에서, 제1 물질 영역(104)은 마젠타이고, 제2 물질 영역(106)은 시안이며, 제3 물질 영역(108)은 황색이고, 제4 물질 영역(110)은 흑색이지만, 다른 색상들 및 색상들의 조합이 또한 고려된다.
각각의 배열(116)에서, 제1 물질 영역(104) 및 제2 물질 영역(106)은 표면(115)으로부터 상이한 거리에 있고, 제1 물질 영역(104)은 제2 물질 영역(106)보다도 표면(115)에 더 가깝다. 이러한 구성으로 인해, 제1 물질 영역(104) 및 제2 물질 영역(106)의 상이한 부분이 상이한 시야각으로 표면 영역(114)을 보는 관찰자에게 보여질 수 있다.
본 개시에서는, 다양한 관찰자가 다양한 물체의 표면 영역들을 보는 것으로 설명된다. 독자는 도면들이 실제 축척대로 도시되어 있지 않음을 이해해야 한다. 구체적으로, 도 1에서 복수의 물질 영역(102)은 다양한 배열(116, 122, 및 124)의 측면들의 적어도 일부분이 사각(oblique angle)에서 표면 영역(114)을 보는 관찰자에게 보여지도록 하는 크기로 되고 배열된다. 또한, 달리 제시되지 않는 한, 다양한 관찰자는 물체의 표면 영역을 조명하는 일반적인 확산광 아래에서 물체들을 보고 있다.
도 1에서의 제1 관찰자(118)는 일반적으로 연직각, 즉 표면 영역(114)에 대하여 약 90도로 표면 영역(114)을 보고 있다. 제1 관찰자(118)의 시각(perspective)으로부터, 배열(116) 내의 제2 물질 영역(106)의 적어도 일부분은 제1 물질 영역(104)에 의해 시야로부터 차단된다. 따라서, 제1 관찰자(118)의 시각으로부터, 물체(100)의 표면 영역(114)의 뚜렷한 색상은 일반적으로 마젠타이다.
대조적으로, 제2 관찰자(120)는 사각, 즉 90도 및 0도와는 다른 각도로 표면 영역(114)을 보고 있다. 제2 관찰자(120)의 시각으로부터, 제2 물질 영역(106)의 적어도 일부분은 배열들(116) 내의 제1 물질 영역(104) 아래에서 보여질 수 있다. 제2 물질 영역(106)이 시안이기 때문에, 제2 관찰자(120)의 시각으로부터의 표면 영역(114)의 뚜렷한 색상은 제2 물질 영역(106)으로부터의 시안과 제1 물질 영역(104)으로부터의 마젠타의 혼합이다. 마젠타 및 시안은 배열(116)에서 보여질 수 있는 제1 물질 영역(104)의 부분에 대하여 보여질 수 있는 제2 물질 영역(106)의 부분에 비례하여 혼합된다. 따라서, 제2 물질 영역(106)의 작은 부분만이 보여질 수 있는 대부분의 연직각에 대해, 표면 영역의 뚜렷한 색상은 일반적으로 마젠타이지만, 시야각이 더욱 경사짐에 따라, 제2 물질 영역(106)의 더 큰 부분이 제2 관찰자(120)에게 보여질 수 있게 되고, 배열(116)의 표면(115)의 뚜렷한 색상은 시얀과 마젠타의 혼합인 청색 쪽으로 변한다.
일관된 색상 행동(coloration behavior)을 갖는 표면 영역(114)의 더 큰 부분을 형성하기 위해서, 다수의 배열(116)이 서로 나란히 반복된다. 관찰자들(118 및 120)의 시각으로부터, 반복된 배열들은 함께 배합되고 단일 색상 영역의 외관을 보여준다. 이러한 방식으로 유사한 색상의 큰 영역들이 개별 물질 영역들의 크기에 상관없이 형성될 수 있다.
배열(122)에서, 제3 물질 영역(108)은 표면(115)에 관하여 제1 물질 영역(104) 아래에 있다. 제1 관찰자(118)의 시각으로부터, 제3 물질 영역(108)은 제1 물질 영역(104)에 의해 시야로부터 차단되고, 이에 따라 배열(122)에서의 물체의 표면 영역(114)의 뚜렷한 색상은 일반적으로 배열들(116)에서의 표면 영역(114)과 유사한 마젠타를 나타낸다. 그러나, 시야각이 더욱 경사지게 됨에 따라, 제3 물질 영역(108)으로부터의 광의 더 큰 비율이 보여질 수 있게 된다. 따라서, 제2 관찰자(120)의 시각으로부터, 표면 영역(114)의 뚜렷한 색상은 제3 물질 영역(108)으로부터의 황색과 혼합하는 제1 물질 영역(104)으로부터의 마젠타로 인해 적색 쪽으로 천이한다.
배열(124)에서, 제2 물질 영역(106)은 표면(115)에 관하여 제4 물질 영역(110) 아래에 있다. 제1 관찰자(118)의 시각으로부터, 표면 영역(114)은 제4 물질 영역(110)으로부터의 흑색으로 인해 배열(124)에서의 흑색 색상 부분을 갖고, 제2 관찰자(120)의 시각으로부터, 표면 영역은 제4 물질 영역(110)으로부터의 흑색과 제2 물질 영역(106)으로부터의 시안의 혼합으로부터 진한 시안 색상 부분을 갖는다. 이 실시예에서, 제5 물질 영역(112)은, 이 제5 물질 영역(112)의 적어도 일부분이 나머지 물질 영역들(102)과 표면 영역(114) 사이에 배치되도록 나머지 물질 영역들을 캡슐화한다. 제5 물질 영역(112)의 이 부분은 나머지 물질 영역들을 손상, 마모, 스크래치 등으로부터 보호하는 보호 코팅층으로서 구성될 수 있다.
배열들(116, 122, 및 124)과 같이, 물체(100) 내부의 배열들에 포함되는 물질 영역들을 가변시키면, 상이한 시야각에서 표면 영역(114)의 상이한 색상을 형성할 수 있게 한다. 도 1이 측단면도이므로, 독자는 물질 영역들(102)의 배열들의 분포가 3차원에 걸쳐서 확장될 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 물질 영역들(102)의 배열은 상이한 시야각으로 볼 수 있는 표면(115) 상에 상이한 이미지를 형성하는데 사용될 수 있다.
또한, 도 1에서의 물질 영역들(102)의 간격, 크기, 및 위치 설정은 일반적으로 규칙적인 것으로 도시되어 있지만, 물질 영역들의 크기, 형상, 및 간격은 가변될 수 있다. 물질 영역의 형상 및 크기는 해당 물질 영역이 보여질 수 있는 각도 범위에 관련되며, 영역들 간의 간격 및 상대 크기는 다양한 각도로 볼 수 있는 중첩하는 물질 영역들의 부분들로 인해 물질 영역들 간의 색 혼합에 관련된다. 따라서, 물질 영역들의 형상, 크기, 및 간격을 조절하면, 물체(100)의 표면 영역(114)의 색 변화 행동(color change behavior)을 변경시킬 수 있다.
물질 영역들(102)의 크기는 또한 관찰자에 대한 의도된 시야 거리에 관련될 수도 있다. 일 실시예에서, 물질 영역들(102)은 미리 정해진 거리로부터 물체(100)의 표면 영역(114)을 보는 관찰자가 표면(115) 상에 중단되지 않는 색상을 형성하는 것으로 복수의 물질 영역(102)을 인지하도록 하는 크기로 된다. 개별 물질 영역들은 센티미터, 밀리미터, 수십 마이크로미터, 또는 그 미만 정도의 크기로 될 수 있다.
도 2는 본 개시 내용에 따른 3차원 물체(200)의 다른 예시적인 실시예를 도시하고 있다. 물체(200)는 제1 물질 영역(204), 제2 물질 영역(206), 제4 물질 영역(210) 및 제5 물질 영역(212)을 갖는 배열(201)을 포함한다. 배열(201)은 서로로부터 분리되고 물체(200)의 표면 영역(214)을 획정하는 제4 물질 영역(208)에 의해 캡슐화되어 있다. 물질 영역들(204-212)은 복수의 영역(202)이라고 총칭된다. 이 실시예에서, 제1 물질 영역(204)은 마젠타이고, 제2 물질 영역(206)은 시안이지만, 다른 색 조합들이 또한 고려된다. 제3 물질 영역(208)은 적어도 부분적으로 투명하고, 제4 물질 영역(210)은 백색이며, 제5 물질 영역(212)은 흑색이다.
제2 물질 영역(206) 및 제1 물질 영역(204)은 표면 영역(214)의 표면(215)으로부터 상이한 거리에 있고, 제1 물질 영역(204)이 표면(215)에 더 가깝다. 투명한 제3 물질 영역(208)의 적어도 일부분은 표면(215)에 관하여 제1 물질 영역(204)과 제2 물질 영역(206) 사이에 배치된다. 이 구성은, 제2 물질 영역(206)으로부터의 광의 더 큰 비율이 도 1에 도시된 실시예에서 다양한 각도로 볼 수 있는 제2 물질 영역들(106)로부터의 광의 비율에 비해서 다양한 시야각으로부터 보여질 수 있게 한다.
일부 실시예에서, 물질 영역들(202) 중 하나 이상은 완전히 불투명하지 않을 수도 있다. 반투명 정도는, 물체의 표면 영역(214)의 뚜렷한 색상에 영향을 미칠 수 있는, 시야로부터 바람직하게 차단되는 물질 영역들의 색의 원하지 않는 블리드-스루(bleed-through)를 초래할 수도 있다. 이 실시예에서는, 백색의 제4 물질 영역(210)이 버퍼 또는 산란 물질로서 작용하여 블리드-스루를 억제한다. 제4 물질 영역(210)은 표면(215)에 대하여 제1 물질 영역(204)과 제2 물질 영역(206) 사이에 배치된다. 달리 투과될 착색 광은 그 대신에 제4 물질 영역(210) 내부에서 산란되어, 제2 물질 영역(206)으로부터의 시안 광이 제1 물질 영역(204)을 통해 투과되는 것을 억제한다.
일부 실시예에서, 제3 물질 영역(208)은 완전히 투명하지 않을 수 있어, 그 영역을 통과하는 광이 어느 정도 산란된다. 산란은 원하지 않는 시야각들로부터 표면 영역(214) 상에 보여질 수 있는 착색 광을 초래할 수 있다. 예를 들면, 시안의 제2 물질 영역(206)으로부터 반사되거나 투과되는 광량의 일부는 제3 물질 영역(208) 내부에서 산란할 수 있다. 제2 물질 영역(206)이 제1 관찰자(216)의 시각으로부터 제1 물질 영역(204)에 의해 시야로부터 차단되더라도, 제2 물질 영역(206)으로부터의 산란된 시안 광의 일부분은 제1 관찰자(216)에게 보여질 수 있는 방식으로 표면 영역(214)을 빠져나갈 수 있다.
도 2의 실시예에서, 제5 물질 영역(212)은 산란 가드(scatter guard)로 작용하고, 상기 산란 가드는 이 산란 가드의 영역에서 보여질 수 있는 제3 물질 영역(208) 내부의 광의 산란을 억제한다. 이 실시예에서, 제5 물질 영역(212)은 흑색이지만, 다른 실시예들에서는 다른 색들의 다른 물질 영역들이 또한 산란 가드로서 사용될 수도 있다. 달리 제1 물질 영역(204) 부근의 제3 물질 영역(208)을 통해 산란될 광은 그 대신에 산란 가드에 의해 흡수되거나 차단된다. 이와 같이, 제1 관찰자(216)의 시각으로부터의 표면 영역의 색상은 차단된 물질 영역들로부터의 산란 광에 의해 왜곡되지 않는다. 다른 실시예(미도시)에서, 산란 가드 물질 영역은 제2 물질 영역(206)을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 배치된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제4 물질 영역(210) 및 제5 물질 영역(212)은 제1 물질 영역(204) 및 제2 물질 영역(206)보다도 얇다. 이러한 두께 차는 제2 관찰자(218)가 보았을 때 표면 영역(214)의 뚜렷한 색상에 대한 제4 물질 영역(210) 및 제5 물질 영역(212) 각각으로부터의 백색 및 흑색의 분포를 감소시킨다.
도 3은 본 개시 내용에 따른 3차원 물체(300)의 또 다른 예시적인 실시예를 도시하고 있다. 물체(300)는 도 2와 관련하여 상기한 복수의 영역과 유사한 제1의 복수의 물질 영역(202)을 포함한다. 상기 물체는 다른 표면 영역(314)을 획정하는 복수의 물질 영역(302) 및 제1 물질 영역(202)과 제2 물질 영역(302) 사이에 배치된 베이스(330)를 더 포함한다. 이 실시예에서, 베이스(330)는 백색이며, 제1 물질 영역들(202)과 제2 물질 영역들(302) 사이의 블리드-스루를 억제하기 위한 버퍼로서 작용한다. 이 버퍼는 3차원 물체(300)의 표면 영역들(214 및 314)이 서로 간섭하지 않는 상이한 색상 행동을 가질 수 있게 한다. 이 실시예에서는 베이스(330)가 백색이지만, 다른 색들 및 색들의 조합의 베이스가 또한 고려된다. 또한, 도 3에 도시된 베이스(330)가 일반적으로 평면형 부재이지만, 다른 구성들이 또한 고려된다. 예를 들면, 베이스(330)는 불규칙한 표면 영역들을 가질 수 있고 임의의 3차원 형상을 가질 수 있다.
도 4a는 본 개시 내용에 따른 3차원 물체(400)의 또 다른 실시예를 도시하고 있다. 물체(400)는 제1 물질 영역(406) 및 제2 물질 영역(408)을 각각 포함하는 배열들(414)을 포함한다. 물체(400)는 배열들(414) 사이에 배치된 투명한 물질 영역들(412), 및 배열들(414) 및 투명한 물질 영역들(412)을 지지하는 베이스(410)를 또한 포함한다. 물질 영역들(406, 408, 및 412)은 복수의 물질 영역(402)이라고 총칭된다. 도 1 내지 도 3에 도시된 실시예들과는 달리, 표면 영역(404)의 표면(405)은 투명한 물질 영역(412)에 의해서만 획정되지 않는다. 대신에, 표면(405)은 투명한 물질 영역(412)과 함께 제1 물질 영역들(406) 및 제2 물질 영역들(408)에 의해 획정된다.
이 실시예에서, 제1 물질 영역(406)은 황색이고, 제2 물질 영역은 시안이지만, 다른 실시예에서는 다른 색 조합들이 또한 고려된다. 각각의 배열(414)에서, 제1 물질 영역(406)은 표면(405)과 일반적으로 평행한 방향으로 제2 물질 영역(408)과 중첩된다. 후술하는 바와 같이, 이 구성은 상이한 시야 방향들로부터 표면 영역(404)의 뚜렷한 색상을 상이하게 할 수 있다.
제1 시야 방향(419)으로부터 표면 영역(404)을 보는 제1 관찰자(418)의 시각으로부터, 제2 물질 영역(408)의 적어도 일부분이 제1 물질 영역(406)에 의해 시야로부터 차단되기 때문에, 제1 물질 영역(406)으로부터의 광의 더 큰 비율이 제2 물질 영역(408)보다도 더 보여질 수 있다. 즉, 표면(405)과 대향하는 제2 물질 영역(408)의 최상부 표면 영역만이 제1 관찰자(418)에게 보여질 수 있지만, 표면(405)과 대향하는 제1 물질 영역(406)의 최상부 부분과 투명한 물질 영역(412)을 통해 볼 수 있는 측면 부분 양쪽 모두가 보여질 수 있다. 따라서, 제1 관찰자(418)의 시각으로부터, 표면 영역(404)의 뚜렷한 색상은 일반적으로 황색이다. 제2 시야 방향(421)으로부터 표면 영역(404)을 보는 제2 관찰자(420)의 시각으로부터, 제2 물질 영역(408)으로부터의 광의 더 큰 비율이 제1 물질 영역(406)보다도 더 보여질 수 있다. 그러나, 제2 관찰자(420)의 시각으로부터, 표면 영역(404)의 뚜렷한 색상은 시안이다. 또한, 관찰자의 시야각이 어느 시야 방향으로부터 90도에 접근함에 따라, 표면 영역(404)의 뚜렷한 색상은 제1 물질 영역(406) 및 제2 물질 영역(408)으로부터의 일반적으로 동일한 가시 비율로 인해 녹색 쪽으로 천이하여, 시안 및 황색 광이 함께 혼합된다. 제1 물질 영역(406) 및 제2 물질 영역(408)이 적어도 부분적으로 투명한 경우, 착색된 물질 영역들 중 하나로부터의 착색 광은 다른 것으로 블리드 스루될 수 있다. 또한, 투명한 물질 영역(412)이 충분히 투명하지 않은 경우, 제1 및 제2 물질 영역(406 및 408)으로부터의 착색 광은 적어도 부분적으로 산란할 수 있고 원하지 않는 시야각들로부터 보여질 수 있다.
도 4b는 도 4a에 도시된 물체(400)와 유사하지만, 추가적으로 버퍼들(430) 및 산란 가드들(432)을 포함하는 3차원 물체(428)의 다른 예시적인 실시예를 도시하고 있다. 버퍼들(430)은 각각의 배열(414) 내의 제1 물질 영역들(406)과 제2 물질 영역들(408) 사이에 배치되고, 하나의 착색된 물질 영역으로부터 다른 것으로의 광의 블리드-스루를 억제하도록 구성된다. 이 실시예에서, 버퍼들(430)은 백색이지만, 다른 색들의 버퍼들이 또한 고려된다. 또한, 이 실시예에서, 버퍼들(430)은 제1 및 제2 물질 영역(406 및 408)에 비해서 좁다. 더 좁은 버퍼(430)는 물체(428)의 표면 영역(404)의 색상에 대한 버퍼(430)의 색의 영향을 제한할 수 있다.
산란 가드들(432)은 제1 및 제2 물질 영역(406 및 408)의 배열들(414) 사이의 투명한 물질 영역들(412) 내부에 배치되고, 투명한 물질 영역들(412) 내부에서 일어나는 산란의 양을 제한하도록 구성된다. 이 실시예에서, 산란 가드들(432)은 베이스(410)와 동일한 색이 되도록 백색이다. 베이스(410)와 동일한 색을 갖는 산란 가드(432)를 가지면, 물체(428)의 표면 영역(404)의 색상에 대한 산란 가드(432)의 색의 영향을 제한할 수 있다. 다른 색들 및 색상들의 산란 가드들이 또한 고려된다. 이 실시예에서, 산란 가드들(432)은 제1 및 제2 물질 영역(406 및 408)의 높이보다도 낮은 높이를 갖는다. 물체 내의 착색된 영역들보다도 높이가 낮은 산란 가드(432)를 가지면, 산란 가드가 사각으로 표면 영역(404)을 보는 관찰자들의 시각으로부터 착색된 영역들의 측면들의 시인성을 현저히 차단하지 않으면서 투명한 물질(412)에서 일어나는 산란을 제한할 수 있게 한다.
도 5는 도 4a 및 도 4b에서의 배열들(414)과 유사한 배열들(514)을 포함하는 3차원 물체(500)의 다른 예시적인 실시예를 도시하고 있다. 각각의 배열(514)은 표면 영역(501)에 평행한 방향으로 중첩하는 제1 물질 영역(406) 및 제2 물질(408)을 또한 포함한다. 그러나, 각각의 배열(514)은 백색인 제3 물질 영역(502)을 더 포함한다. 제3 물질 영역(502)의 제1 부분(504)은 제1 물질 영역(406)과 제2 물질 영역(408) 사이에 배치되고 버퍼로서 작용하여 블리드-스루를 억제한다. 제3 물질 영역(502)의 제2 부분(506)은 표면 영역(501)의 표면(503) 쪽으로 향하는 제1 물질 영역(406) 및 제2 물질 영역(408)의 측면 상에 배치된다. 제3 물질 영역(502)들의 제2 부분들(506)은 투명한 물질 영역들(412)과 함께 표면 영역(501)을 획정한다.
이 구성에서, 백색의 제3 물질 영역(502)은 시야로부터 투명한 물질 영역들(412) 쪽으로 향하는 제1 물질 영역(406) 및 제2 물질 영역(408)의 부분들을 차단하지 않는다. 따라서, 제1 관찰자(418)에게는, 주로 제3 물질 영역(502)으로부터의 백색 및 제1 물질 영역(406)으로부터의 황색이 보여질 수 있고, 제2 관찰자(420)에게는, 주로 제3 물질 영역(502)으로부터의 백색 및 제2 물질 영역(408)으로부터의 시안이 보여질 수 있다. 또한, 제3 물질 영역(502)의 제2 부분(506)으로 인해, 시야각이 제3 관찰자(508)의 90도 시각을 향하여 이동함에 따라, 표면 영역(501)의 뚜렷한 색상은 백색 쪽으로 이동한다. 다른 실시예들(미도시)에서, 제3 물질 영역(502)은 상이한 색들 또는 색들의 조합을 가질 수 있다. 다른 실시예(미도시)에서, 물체(500)는 도 4b에 도시된 산란 가드(432)와 유사한, 투명한 물질 영역(412) 내부에 배치된 산란 가드를 더 포함한다. 독자는, 도 4a, 도 4b 및 도 5가 3차원 물체들(400 및 500)의 2차원 단면을 도시하지만, 물질 영역들의 배열이 3차원으로 확장될 수 있음을 또한 이해해야 한다.
도 6은 좌측 시야 방향 및 우측 사야 방향뿐만 아니라, 전방 시야 방향 및 후방 시야 방향 등으로부터 상이한 뚜렷한 색들을 갖는 물질 영역들의 수개의 예시적인 배열의 평면도를 도시하고 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상이하게 착색된 물질 영역들은 규칙적인 형상 및 불규칙한 형상 양쪽으로 그리고 상이한 수의 착색된 물질 영역들로 배열되어 상이한 색상 행동을 달성할 수 있다. 도 6의 예들은 자신의 표면들 상에 상이한 색을 갖는 피라미드(604), 상이한 색을 갖는 섹터들로 분할된 직원기둥(608), 및 상이한 착색 세그먼트들로 구성된 불규칙한 3차원 형상(612)을 포함한다. 도 6에 도시된 배열들로 인한 표면 영역의 뚜렷한 색상이 다수의 상이한 시야 방향에 대해 다르기 때문에, 이러한 배열들은 표면 영역들이 물체의 회전에 따라 변하는 색상을 갖게 할 수 있다. 물체가 회전함에 따라, 배열들의 상이한 측면들이 상이한 비율로 관찰자에게 노출되고, 이에 따라 관찰자에 대한 물체의 뚜렷한 색상이 변한다.
상기 실시예들에서는, 다양한 관찰자가, 예를 들어 시야 방향 또는 시야각에 상관없이 균일한 일반적으로 확산 광 아래에서 3차원 물체의 표면 영역을 보는 것으로 설명되어 있다. 그러나, 3차원 물체의 표면 영역의 변화하는 뚜렷한 색상과 유사한 효과는 고정된 관찰자 및 변화하는 초점식(focused) 조명원으로, 즉 상이한 각도로 표면 영역을 비추는 조명으로 달성될 수 있다. 즉, 상기한 관찰자들이 초점식 조명원들로 대체되는 경우, 3차원 물체로부터 반사되거나 투과되는 광의 적어도 상당 부분은 조명원들로부터의 광에 의해 조명되는 물질 영역들의 비율과 대응한다. 이 조명은 관찰자의 위치 또는 배향에 상관없이 3차원 물체의 표면 영역의 뚜렷한 색상을 초래한다.
다른 예에서는, 유사한 색상 변화 효과가 비초점식(non-focused) 조명을 사용하여 달성될 수 있다. 예를 들면, 태양은 일반적으로 하룻동안 변하는 배향으로 확산 광을 제공한다. 본 개시 내용에 따른 3차원 인쇄물은 태양의 배향에 기초하여 변하는 색상을 나타내도록 구성될 수 있다. 즉, 물체를 보는 관찰자의 고정된 시각을 고려하면, 관찰자, 물체, 및 조명원 사이의 상대적인 움직임은 본 개시 내용에 따른 색상 변화를 야기하는데 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 본 개시 내용에 따른 3차원 물체는 내부 조명을 포함할 수 있다. 이러한 조명은, 예를 들어 물체 내부에 배치된 광원, 인광, 또는 물체 내로 투과되는 광, 예를 들어 백라이트에 기인할 수 있다. 초점식 내부 조명을 통한 표면 영역의 뚜렷한 색상의 변화는 외부 초점식 조명과 유사한 방식으로 작동할 수 있다. 하나의 예에서, 내부 조명은 일반적으로 제1 시야 방향으로 배향되는 3차원 물체 내부에서 생성된다. 3차원 물체로부터 방출되는 광의 상당 부분은 제1 시야 방향을 따라 방출되고, 제1 시야 방향과 반대인 제2 시야 방향을 따라 볼 수 있는 물질 영역들의 부분들로부터 방출된다. 그 결과, 표면 영역의 뚜렷한 색상은 내부 조명의 방향을 바꿈으로써 변경될 수 있다.
물체의 조명이 적어도 일반적으로 외부에 있는 실시예들에서, 복수의 상이하게 착색된 물질 영역에 대한 색은 유리하게는 시안, 마젠타, 황색, 흑색, 백색을 포함하고, 반사성이며, 적어도 부분적으로 투명하다. 대조적으로, 물체의 조명이 일반적으로 내부에 있는 실시예들에서, 복수의 상이하게 착색된 물질 영역에 대한 색은 유리하게는 적색, 녹색, 청색, 흑색, 백색을 포함하고, 반사성이며, 적어도 부분적으로 투명하다. 즉, 물질들에 대한 색 선택은 다양한 조명 형태에 대해 가색(additive coloration) 및 감색(subtractive coloration)의 원리를 따른다.
도 7a는 본 개시 내용에 따른 3차원 물체(700)의 또 다른 실시예를 도시하고 있다. 물체(700)는, 각각이 제1 물질 영역(706), 제2 물질 영역(708), 제3 물질 영역(710), 제5 물질 영역(714), 및 제6 물질 영역(716)을 갖는 배열들(718)을 포함한다. 물체(700)는 제1 물질 영역(706) 및 제2 물질 영역(708)을 지지하는 베이스(718), 및 제3 물질 영역(710), 제5 물질 영역(714) 및 제6 물질 영역(716)을 지지하는 제4 물질 영역(712)을 더 포함한다. 제4 물질 영역(712)은 추가적으로 물질 영역들(706, 708, 710, 714, 및 716)을 캡슐화하고, 표면(705)을 갖는 물체(700)의 표면 영역(704)을 획정한다. 물질 영역들(706-716)은 복수의 물질 영역(702)이라고 총칭된다. 배열들(718)은 상기 다른 실시예들에서 논의된 다양한 배열의 원리들을 조합한다. 다른 조합들이 또한 고려된다. 이러한 조합들은 시야각과 조명각 및 시야 방향들 모두에 걸쳐서 변화하는 색상을 갖는 표면 영역들을 갖는 3차원 물체들을 형성할 수 있게 한다.
도 7a의 실시예에서, 제1 물질 영역(706)은 황색이고, 제2 물질 영역(708)은 시안이며, 제3 물질 영역(710)은 마젠타이고, 제4 물질 영역(712)은 적어도 부분적으로 투명하며, 제5 물질 영역(714)은 백색이고, 제6 물질 영역(716)은 흑색이며, 베이스(718)는 백색이다. 다른 실시예들에서는, 다른 색들 및 색들의 조합이 또한 고려된다. 배열들(718)에서, 제1 물질 영역(706) 및 제2 물질 영역(708)은, 제2 물질 영역(708)이 표면(705)에 일반적으로 평행한 방향으로 제1 물질 영역(706)과 중첩하는 상태로 베이스(718) 상에 배치된다. 제3 물질 영역(710)은 표면(705)을 향하는 방향으로 제1 물질 영역(706) 및 제2 물질 영역(708)으로부터 이격된다. 제4 물질 영역(712)의 적어도 일부분은 제3 물질 영역(710)과 제1 및 제2 물질 영역(706 및 708) 사이에 배치된다. 제5 물질 영역(714)은 표면(705)으로부터 멀리 그리고 제1 및 제2 물질 영역(706 및 708) 쪽으로 향하는 제3 물질 영역(710)의 일 측면 상에 배치된다. 제6 물질 영역(716)은 제3 물질 영역(710)으로부터 멀리 그리고 제1 및 제2 물질 영역(706 및 708) 쪽으로 향하는 제5 물질 영역(714)의 일 측면 상에 배치된다. 베이스(718)는, 예를 들어 물체(700)의 표면 영역(704)과 표면 영역(720) 간의 블리드-스루를 억제하기 위한 버퍼로서 작용하도록 또한 구성된다. 제5 물질 영역(714)은 또한 제3 물질 영역(710)과 제1 및 제2 물질 영역(706 및 708) 간의 블리드-스루를 억제하기 위한 버퍼로서도 구성된다. 제6 물질 영역(716)은 산란 가드로서 구성된다.
대략 90도 각도로 표면 영역을 보는 제1 관찰자(722)의 시각으로부터, 볼 수 있는 물질 영역들의 부분들은 단지 제3 물질 영역(710)의 마젠타 및 베이스(718)로부터의 백색이다. 따라서, 표면 영역(704)은 연한 마젠타인 뚜렷한 색상을 갖는다. 사각으로 그리고 우측으로 향하는 시야 방향으로 표면 영역을 보는 제2 관찰자(724)의 시각으로부터, 제3 물질 영역(710)으로부터의 마젠타, 제2 물질 영역(708)으로부터의 시안, 및 베이스(718)로부터의 백색이 보여질 수 있고, 표면 영역은 일반적으로 연한 청색인 뚜렷한 색상을 갖는다. 각도가 더욱 경사짐에 따라, 제2 물질 영역(708)으로부터의 시안이 더 많이 보여질 수 있고, 표면 영역(704)은 더욱 청색을 나타낸다. 또한, 고도의 사각에서는, 제1 물질 영역(706)의 일부분으로부터의 황색이 보여질 수 있고, 이에 따라 표면 영역(704)은 진한 청색인 것으로 보여진다. 사각으로 그리고 좌측으로 향하는 시야 방향으로 표면 영역을 보는 제3 관찰자(726)의 시각으로부터, 제3 물질 영역(710)으로부터의 마젠타, 제1 물질 영역(706)으로부터의 황색, 및 베이스(718)로부터의 백색이 보여질 수 있어, 표면 영역은 일반적으로 연한 적색인 뚜렷한 색상을 갖는다. 각도가 더욱 경사짐에 따라, 제1 물질 영역(706)으로부터의 황색이 더 많이 보여질 수 있고, 표면 영역(704)은 더욱 적색을 나타낸다. 또한, 고도의 사각에서는, 제2 물질 영역(708)의 일부분으로부터의 시안이 보여질 수 있고, 표면 영역(704)은 진한 적색인 것으로 보여진다.
도 7b는, 산란 가드들(716)이 대안적인 산란 가드들(732)로 대체되어 있는 것을 제외하고는, 도 7에서의 물체(700)와 유사한 3차원 물체(730)의 또 다른 예시적인 실시예를 도시하고 있다. 도 7a에서의 산란 가드들(716)과 같은 대안적인 산란 가드들(732)은 제3 물질 영역(710)으로부터 멀리 그리고 제1 및 제2 물질 영역(706 및 708) 쪽으로 향하는 제5 물질 영역(714)의 일 측면 상에 배치된다. 대안적인 산란 가드들(732)은 또한 제1 및 제2 물질 영역(706 및 708)을 향해 연장되고, 특히 제1 및 제2 물질 영역(706 및 708)과 접촉하게 된다. 이 실시예에서, 대안적인 산란 가드들(732)은 일반적으로 T자 형상으로 획정되지만, 다른 실시예들에서는 다른 형상들이 또한 고려된다. 대안적인 산란 가드들(732)은 제1 및 제2 물질 영역(706 및 708)을 시각적으로 분리하도록 구성되어, 표면 영역(704)을 보는 관찰자들은 제1 및 제2 물질 영역(706 및 708) 양쪽 모두의 시인성을 갖지 않는다. 한 번에 제1 및 제2 물질 영역(706 및 708) 중 하나만이 관찰자에게 보여질 수 있는 것을 보장하면, 상이한 물질 영역의 상이한 색의 배합을 감소시킬 수 있다. 이 실시예에서, 대안적인 산란 가드들(432)은 회색이지만, 다른 색상들 및 색상들의 조합이 또한 고려된다. 대안적인 산란 가드들에 대해 회색 물질을 사용하면, 대안적인 산란 가드들(432)이 보여질 수 있는 시각으로부터 표면 영역(704)의 색상의 흑화 효과(darkening effect)를 제한할 수 있다.
도 8은 본 개시 내용에 따른 3차원 물체(800)의 다른 예시적인 실시예를 도시하고 있다. 물체(800)는 도 7a에 도시된 물체(700)와 유사하지만, 배열들(818) 내의 제3 물질 영역(710)과 제1 및 제2 물질 영역(706 및 708)의 위치가 도 7에서의 배열들(718) 내의 그들의 위치에 비해 바뀌어 있다. 그 결과, 제1 관찰자(802)는 표면 영역(804)을 시안과 황색의 혼합, 즉 녹색으로 본다. 우측으로 향하는 방향으로 보는 제2 관찰자(806)는 표면 영역을 시안과 마젠타의 혼합, 즉 청색으로 본다. 좌측으로 향하는 방향으로 보는 제3 관찰자(808)는 표면 영역을 황색과 마젠타의 혼합, 즉 적색으로 본다.
또 다른 실시예들(미도시)에서, 물체(800)는 추가적으로 도 4b에서의 버퍼 영역들(430)과 유사한 제1 및 제2 물질 영역(706 및 708) 사이의 버퍼 영역들을 포함할 수 있고, 추가적으로 도 4b에서의 산란 가드들(432)과 유사한 배열들(818) 사이의 산란 가드들을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 상기 다양한 실시예에서 설명한 상이한 배열 및 구성은 3차원 인쇄물에 대하여 상이한 색상 행동을 형성하기 위해서 조합되고, 수정되고 재배향된다. 상이하게 착색된 물질 영역들의 상기한 배열들에 기초하여, 다양한 시야각, 시야 방향, 및 조명각에 대하여 상이한 색상을 갖는 것으로 보여지는 표면 영역들이 형성될 수 있다.
도 1 내지 도 8에 도시된 물체들이 일반적으로 규칙적인 형상을 갖는 것으로 보이지만, 불규칙한 3차원 물체들이 또한 고려된다. 도 9a는 상기한 실시예들로부터의 다양한 특징을 포함하는 본 개시 내용에 따른 불규칙한 3차원 물체(900)의 예시적인 실시예의 단면도를 도시하고 있다. 독자는 물체(900)가 또한 3차원으로 불규칙한 방식으로 확장될 수 있음도 이해해야 한다. 이 방식에서는, 복잡한 색상 행동을 갖는 표면 영역들이 형성될 수 있다.
도 9b는, 상이한 이미지(902 및 904)가, 물체(910)를 보는 시각에 기초하여 상이한 이미지(902 및 904) 사이에서 변하는 색상을 갖는 본 개시 내용에 따른 3차원 인쇄물(910)의 예시적인 실시예를 형성하는데 사용되는 방법을 도시하는 개략도이다. 도 9c는 물체(910)의 상세 영역(906)의 측단면도를 도시하고 있다. 독자는 도 9b 및 도 9c에서의 물체(910)의 묘사가 상징적인 것이고, 본 개시 내용에 따른 3차원 인쇄물의 표면 색상의 정확한 표현이 아니라는 것을 이해해야 한다. 도 9b 및 도 9c는, 축척대로 도시되지 않은 것 이외에도, 2차원 이미지이고, 따라서 본 개시에 따라 인쇄된 물체들의 3차원 관찰 행동을 상징하는 2차원 도면이다.
도 9c에 나타낸 바와 같이, 물체(910)는, 물질 영역들(914)의 제1 하위 세트 및 물질 영역들(916)의 제2 하위 세트를 포함하는 복수의 상이하게 착색된 물질 영역(912)으로부터 형성된다. 물질 영역들(914)의 제1 하위 세트는 제1 이미지(902)에 대응한다. 즉, 물질 영역들(914)의 제1 하위 세트가 별개로 보이는 경우, 물질 영역들은 제1 이미지(902)를 형성하는 색상을 가질 것이다. 마찬가지로, 물질 영역들(916)의 제2 하위 세트는 제2 이미지(904)에 대응하고, 별개로 보여지는 경우에는 제2 이미지(904)를 형성하는 색상을 가질 것이다.
복수의 물질 영역(912)은, 물체(910)가 제1 시야각으로부터, 예컨대 일반적으로 연직각으로부터 보여질 때, 물질 영역들(914)의 제1 하위 세트 및 이에 따라 제1 이미지(902)가 주로 보여질 수 있도록 배열된다. 복수의 물질 영역(912)은, 물체(910)가 제2 시야각으로부터, 예컨대 일반적으로 사각으로부터 보여질 때, 물질 영역들(916)의 제2 하위 세트 및 이에 따라 제2 이미지(904)가 주로 보여질 수 있도록 또한 배열된다. 이 실시예에서, 복수의 물질 영역(912)의 배열은 백색인 베이스층(918), 베이스층(918) 상에 배치된 물질들(914 및 916)의 제1 및 제2 하위 세트의 인터레이싱된 배열(920), 이 배열(920)의 최상부 상에 배치된 투명한 물질 영역(922), 이 투명한 물질 영역(922)에 의해 배열(920)로부터 이격된 불투명한 영역들(924)을 포함한다. 이 실시예에서, 불투명한 물질 영역들(924)은 흑색이지만, 다른 실시예들에서는 다른 색상들 및 색상들의 조합이 또한 고려된다. 흑색 물질 영역들(924)은 수직 방향으로 물질 영역들(916)의 제2 하위 세트와 적어도 부분적으로 중첩하기 위해서 배열된다. 그 결과, 일반적으로 수직 방향으로부터 물체(910)를 보는 관찰자에게는, 제1 이미지(902)가 주로 보여질 수 있도록 물질 영역들(914)의 제1 하위 세트의 적어도 일부분을 볼 수 있게 하면서 흑색 물질 영역들(924)이 시야로부터 물질 영역들(916)의 제2 하위 세트를 적어도 부분적으로 가린다. 대조적으로, 사각으로부터 물체(910)를 보는 관찰자에게는, 제2 이미지(904)가 주로 보여질 수 있도록 흑색 물질 영역들(922)이 물질 영역들(914)의 제1 하위 세트의 적어도 일부분을 가리고 물질 영역들(916)의 제2 하위 세트의 적어도 일부분을 볼 수 있게 한다.
이미지들(902 및 904)이 상이한 이미지, 예를 들어 각각 미소 짓는 얼굴 및 심장으로 도시되어 있지만, 제2 이미지(904)는 제1 이미지(902)의 변형일 수 있다. 예를 들면, 제1 이미지(902)는 미소 짓는 얼굴일 수 있고, 제2 이미지(904)는 찡그린 얼굴일 수 있다. 다른 예들에서, 제2 이미지(904)는, 상이한 위치 및 시각에서 제1 이미지(902)와는 다른 색, 밝기, 강도를 갖거나, 또는 추가적인 착시를 갖는 물체를 도시할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이 "착시(optical illusion)"는, 인간 관찰자가 인지할 때, 시각적인 이미지에서 물리적으로 일관성이 없거나 실제로 존재하지 않는 특징들을 포함하는 것으로 보여지는 시각적인 이미지를 의미한다.
또한, 물체(910)의 색상 행동이 전술한 복수의 물질 영역(912)의 배열을 사용하여 형성되었지만, 다른 실시예들에서는 본 개시에서 설명된 기술들을 포함하는 다른 배열들이 유사한 색상 행동을 형성하는데 사용될 수 있다. 또한, 물체(910)가 2개의 상이한 이미지(902 및 904)를 포함하지만, 본 개시 내용에 따른 3차원 인쇄물들은 임의의 수의 시야각, 시야 방향, 및 조명 방향으로부터 볼 수 있는 임의의 수의 이미지를 포함할 수 있다.
3차원 물체의 표면 영역 상에 상이한 색상을 가능하게 하는 상이하게 착색된 물질 영역들의 배열은 복잡할 수 있다. 이러한 복잡성은, 3차원 물체의 표면 영역이 불규칙한 형상을 가질 때 및 색상이 높은 수준의 상세 또는 색 변동을 가질 때에 더 심해질 수 있다. 따라서, 원하는 무지갯빛 색상 행동을 갖는 표면 영역을 형성하는 복수의 상이하게 착색된 물질 영역들을 갖도록 3차원 물체를 수정하기 위한 기술이 유리할 것이다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "수정하다(modify)"는 특히 3차원 물체 내부의 상이한 물질 영역의 배열에 관하여 상이한 구성 또는 행동을 나타내기 위해서 적어도 부분적으로 변화하거나 대체하는 것을 의미한다.
도 10b는, 3차원 물체가 상이한 시야 방향, 상이한 시야각으로부터, 그리고 상이한 각도로 표면 영역을 비추는 조명에 따라 표면 영역을 보는 관찰자에게 보여질 수 있는 색 배열들이 상이한 표면 영역을 갖도록 3차원 물체를 인쇄하기 위해 3차원 데이터를 수정함으로써 무지갯빛 3차원 물체를 생성하기 위해서 도 10a에 도시된 방법(1000)을 수행하도록 구성된 시스템(1050)의 예시적인 실시예를 도시하고 있다. 도 10b에 나타낸 바와 같이, 시스템(1050)은 메모리(1052), 입력 장치(1054), 프로세서(1056), 및 출력 장치(1058)를 포함하고, 이들은 시스템 버스(1060)에 의해 상호 연결된다.
3차원 프린터를 작동시키기 위한 3차원 데이터가 메모리(1052) 상에 저장된다. 예를 들면, 3차원 데이터는 인쇄될 물체의 3차원 기하학적 구조를 기술하는 데이터, 인쇄 층 데이터, 물체 재료 데이터, 또는 3차원 프린터가 3차원 물체를 인쇄할 수 있게 하는 다른 데이터를 포함할 수 있다.
입력 장치(1054)는 3차원 물체의 표면 영역에 대한 적어도 2개의 상이한 색 배열에 대응하는 데이터, 및 각각의 상이한 색 배열에 할당된 시야 방향, 시야각, 및 조명각 중 적어도 하나에 대응하는 데이터를 수신하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 입력 장치(1054)는 3차원 데이터를 수신하고 3차원 데이터를 메모리(1052) 내에 저장하도록 또한 구성된다. 입력 장치는, 예를 들어 상이한 색 배열의 색상과 결과로서 생기는 수정된 3차원 물체 간의 유사성을 측정하기 위한 미리 정해진 임계값에 관한 사용자 명령어들과 같은 다른 정보를 수신하도록 또한 구성될 수 있다.
프로세서(1056)는, 3차원 물체가 상이한 시야 방향, 상이한 시야각으로부터, 그리고 상이한 각도로 표면 영역을 비추는 조명에 따라 표면 영역을 보는 관찰자에게 보여질 수 있는 상이한 색 배열들로 형성될 수 있도록 프로세서(1056)가 3차원 데이터를 수정할 수 있게 하는, 메모리(1052) 내에 저장되는 프로그래밍된 명령어들로 구성된다. 따라서, 프로세서(1056)는 도 10a에 도시된 다음의 동작들을 수행하도록 구성되고, 출력 장치(1058)는 수정된 3차원 데이터를 3차원 물체 프린터로 출력하도록 구성된다.
3차원 물체의 표면 영역에 대한 색 변화 맵이 생성된다(블록 1004). 본원에서 사용되는 바와 같이, "생성하다(generate)"는 알고리즘, 미리 정해진 명령어들을 통해, 또는 입력 정보를 이용한 수학 과정을 통해 산출하는 것을 의미한다. 색 변화 맵은, 다양한 시야 방향, 시야각, 및 조명각으로부터의 표면 영역의 색상을 기술하고 있고, 3차원 물체의 표면 영역의 기하학적 구조에 대응하는 3차원 데이터, 표면 영역에 대한 적어도 2개의 상이한 색 배열에 대응하는 입력 장치에 의해 수신된 데이터, 및 각각의 상이한 색 배열에 할당된 시야 방향, 시야각, 및 조명각 중 적어도 하나에 대응하는 입력 장치에 의해 수신된 데이터의 적어도 일부분을 참조하여 결정된다. 표면 영역의 기하학적 구조는 물체의 표면 영역의 3차원 형상을 기술하고 있다. 예를 들면, 기하학적 구조는 정육면체, 구체 또는 임의의 다른 규칙적이거나 불규칙한 3차원 형상의 표면 영역을 획정할 수 있다. 색 배열들은 생성된 맵에 대한 할당된 시야각, 시야 방향, 또는 조명각으로부터 볼 수 있는 표면 영역에 대한 특정 색상을 지칭한다. 예를 들면, 물체에 대한 색 배열들은 좌측으로부터의 녹색 배경을 갖는 청색 텍스트 및 우측으로부터의 적색 배경을 갖는 황색 텍스트를 포함할 수 있다. 색 배열들에 대한 다른 예들은 이미지들, 착시들, 입체 이미지들, 상이한 시점들에서 상이한 구성요소 이미지를 갖는 애니메이션들, 또는 임의의 다른 채택 가능한 유형의 색상을 포함한다. 각각의 색 배열에는 특정 시야 방향, 시야각, 및 조명각이 할당된다. 기하학적 구조, 색 배열들, 및 시야각들, 시야 방향들, 및 조명각들은 함께 물체의 표면 영역에 대한 원하는 색상 행동을 기술한다.
공정(1000)은 맵을 참조하여 물체의 모델 생성을 계속한다(블록 1008). 본원에서 사용되는 바와 같이, "모델(model)"은 3차원 요소의 특성을 시험하는데 사용될 수 있는 상기 요소의 모방 또는 개략적인 표현을 의미한다. 모델은 이 모델의 모델 표면 영역을 함께 획정하는 복수의 상이한 물질 영역에 대응하는 데이터를 포함한다. 복수의 상이한 물질 영역은 상이한 방향으로부터 본 상이한 양만큼 중첩되어, 상이한 물질 영역으로부터의 광의 상이한 비율이 상이한 시야각, 상이한 시야 방향으로부터, 그리고 상이한 각도로 모델 표면을 비추는 조명에 따라 모델 표면 영역을 보는 관찰자에게 보여질 수 있다. 모델 표면 영역은 거의 3차원 물체의 표면 영역에 대응한다. 즉, 모델 내부의 복수의 물질 영역의 내부 기하학적 구조는 3차원 물체의 기하학적 구조와 다르지만, 모델의 형상을 획정하는 모델의 외부 기하학적 구조는 일반적으로 3차원 물체의 형상과 대응한다. 모델 내부의 복수의 물질 영역은 무작위로 배열될 수 있거나, 색 배열들 중 적어도 하나를 참조하여 배열될 수 있다.
그런 다음, 관찰자로부터의 모델의 표면 영역의 시야가 다양한 색 배열에 할당된 시야각들, 시야 방향들, 및 조명각들 각각에 대해 시뮬레이션된다(블록 1012). 본원에서 사용되는 바와 같이, "시뮬레이션하다(simulate)"는, 시스템의 행동 또는 특성을 예측하기 위해서, 시스템, 특히 모델의 표면 영역의 표현을 수행하는 것을 의미한다.
시뮬레이션에 기초하여, 각각의 할당된 시야 방향, 시야각, 및 조명각으로 관찰자에게 보여질 수 있는 복수의 물질 영역 각각으로부터의 광의 비율이 식별된다(블록 1016). 본원에서 사용되는 바와 같이, "식별하다(identify)"는 알고리즘, 미리 정해진 명령어들, 또는 특징 또는 특성을 참조하여 수치 결과를 제공하는 수학 과정을 통해 소정의 특성 또는 특징을 갖는 것으로 확인하는 것을 의미한다. 그런 다음, 표면 영역의 일부분에서 볼 수 있는 상이하게 착색된 물질 영역들로부터의 광의 상이한 비율이 표면 영역의 해당 부분의 뚜렷한 색상을 규정하기 때문에, 물질 영역들로부터의 가시광의 시뮬레이션된 비율이 모델의 표면 영역에 대한 색 변화 맵을 형성하는데 사용될 수 있다(블록 1020).
모델의 표면 영역의 색 변화 맵은 원하는 3차원 물체의 표면 영역의 색 변화 맵과 비교되어, 모델의 생성된 색 맵과 3차원 물체의 생성된 색 맵 간의 색조 및 색 위치 중 적어도 하나의 유사성을 측정한다(블록 1024). 그들이 정합하는 경우, 즉 측정된 유사성이 할당된 시야 방향, 시야각, 및 조명각 중 적어도 하나에서의 미리 정해진 임계값보다도 큰 경우이면, 모델은 원하는 색상 행동을 가능하게 하는 물질 영역들의 배열을 달성한다(블록 1028). 측정된 유사성에 대한 임계값은, 예를 들면, 할당된 시야각들, 시야 방향들, 및 조명각들 각각에서 보았을 때, 표면 영역의 원하는 색상에 대응하는 색상을 갖는 모델 표면 영역의 미리 정해진 백분율을 기술할 수 있다. 임계값은 또한 모델 표면 영역 및 원하는 물체의 표면 영역 상에서 볼 수 있는 색 또는 색들 간의 미리 정해진 색조 유사성을 기술할 수도 있다. 모델 표면 영역의 색 변화 맵이 원하는 3차원 물체의 표면 영역의 색 변화 맵과 정합하지 않는 경우, 즉 유사성의 미리 정해진 임계값 밖에 있는 경우이면, 표면 영역의 맵 및 모델의 맵이 충분히 정합할 때까지 모델 내의 물질 영역들의 배열 및 시야들의 시뮬레이션(블록 1008 - 1020)이 반복된다(블록 1024). 하나의 예에서, 물체는 표면 영역에 수직인 시각으로부터 청색을, 표면 영역의 좌측으로의 시각으로부터 녹색을 나타내도록 하는 것이 바람직하다. 시뮬레이션된 시야들에서 좌측 및 수직 시야 양쪽으로부터 청색을 나타내는 초기 모델이 형성된다. 그런 다음, 모델 내의 물질 영역들의 배열은 원하는 외관이 유사성의 미리 정해진 임계값 이내에서 달성될 때까지 조절될 수 있다.
독자는 상이한 물질이 상이한 시야각, 시야 방향, 및 조명각에서의 물질들의 색상 행동을 제한하는 상이한 광학 특성을 갖는 것을 이해해야 한다. 예를 들면, 물질의 투명성, 산란성, 흡수성, 또는 다른 특성의 양이 소정의 시야각들, 시야 방향들, 및 조명각들에서의 물질에 대한 색상 범위를 제한할 수 있다. 또한, 이러한 특성들은 상이한 물질이 서로 근접하게 위치해 있을 때에 상호 작용하는 방법에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 상호 작용은 원하는 3차원 물체의 색 변화 맵과 유사성의 임계값 이내에 있는 모델의 표면 영역의 색 변화 맵을 달성함에 있어서의 어려움을 더욱 심하게 할 수 있다. 일 실시예에서, 원하는 3차원 물체의 색 맵은 색들의 미리 정해진 선택에 제한되도록 조절된다. 다른 실시예에서, 유사성에 대한 임계값은 원하는 색 맵이 인쇄에 사용 가능한 물질들에 의해 가능해지는 색상 범위 밖에 있다는 결정에 응답하여 증가된다. 또 다른 실시예에서, 원하는 물체에 대한 색 맵은 색상의 결과로서 생기는 색들이 정합하지 않는 경우에도 상이한 시각에 걸친 색상의 변화를 우선시하도록 조절된다. 예를 들면, 원하는 물체는 2개의 상이한 시각에 걸쳐서 분홍색으로부터 녹색으로 변하는 색상을 포함한다. 사용 가능한 물질들을 고려하면, 주황색으로부터 녹색으로의 변화는 2개의 할당된 시각에 걸쳐서 불가능할 수도 있다. 원하는 물체의 색 변화 모델은, 변화의 정확한 색들이 상이한 경우에도 원하는 크기의 색상 변화가 생기도록 주황색으로부터 녹색 대신에 적색으로부터 녹색으로의 색 변화가 되도록 변화된다. 또 다른 실시예에서, 원하는 물체의 색 변화 맵은 특정 색상 행동, 예를 들어 특정 시야각 또는 시야 방향에 걸친 변화를 우선시하도록 조절된다. 일 실시예에서, 원하는 물체의 색 변화 맵의 색상 행동 내의 색들은 사용 가능한 물질들에 의해 가능해지는 색들의 범위 이내에서 가장 근접하게 정합하는 색이 되도록 조절된다.
모델의 색 변화 맵의 반복의 하나의 예에서, 초기 모델은 도 1에서의 배열(116)과 유사한 배열을 포함할 수 있다. 반복에서, 배열(116)은 도 4에서의 배열(414)과 같은 다른 배열로 대체될 수 있다. 반복 이내의 조절들은 물질 영역의 색을 조절하는 것, 물질 영역의 크기를 조절하는 것, 인접하는 물질 영역들 간의 간격을 조절하는 것, 베이스 영역, 버퍼 영역, 또는 산란 가드 영역의 형상 조절, 또는 임의의 다른 채택 가능한 조절들을 또한 포함할 수 있다. 그런 다음, 모델의 시야들이 다시 시뮬레이션되어 원하는 색상 행동이 달성되는 경우를 결정할 수 있다. 모델이 원하는 색상 행동을 가능하게 하는 물질 영역들의 배열을 정확하게 기술하면, 모델은 3차원 물체를 인쇄하기 위해 3차원 데이터를 수정하는데 사용된다(블록 1026). 그런 다음, 수정된 3차원 데이터가 3차원 물체 프린터로 전송되고(블록 1028), 3차원 물체 프린터는 수정된 데이터를 사용하여, 할당된 시야각들, 시야 방향들, 및 조명각들에서 상이한 색 배열에 의해 규정된 색상 거동을 갖는 표면 영역을 갖도록 물체를 인쇄한다(블록 1030).
일 실시예에서, 시스템(1050)은 3차원 물체 프린터의 컨트롤러와 일체화된다. 다른 실시예에서, 시스템(1050)은 3차원 물체 프린터와 분리되어 있고, 예를 들면, 네트워크 또는 신호선을 통해 전송된 신호와 같은 전자 신호를 통해, 디스크, 드라이브, 또는 다른 휴대용 컴퓨터 판독 가능 메모리를 통해, 사용자에게 전달되는 명령어들을 통해, 또는 기타 등등을 통해 프린터와 통신하도록 구성될 수 있다. 또한, 도 10a가 단일의 프로세서(1056)를 도시하고 있지만, 독자는 각각이 본원에서 설명되는 하나 이상의 작업 또는 기능을 형성하도록 구성되는 하나보다도 많은 프로세서 및 관련 회로 및 구성요소들로 시스템(1050)이 구현될 수 있음을 이해해야 한다.
도 11은 본 개시 내용에 따른 3차원 물체(1102)를 인쇄하기 위한 3차원 물체 프린터(1100)의 예시적인 실시예를 도시하고 있다. 프린터(1100)는 제1의 복수의 이젝터(1104), 제2의 복수의 이젝터(1106), 및 컨트롤러(1108)를 포함한다. 제1의 복수의 이젝터(1104)는 제1 색을 갖는 물질의 액적들을 토출하도록 작동 가능하며, 제2의 복수의 이젝터는 제1 색과는 다른 제2 색을 갖는 물질의 액적들을 토출하도록 작동 가능하다. 컨트롤러(1108)는, (i) 제1의 복수의 이젝터(1104) 및 제2의 복수의 이젝터(1106)를 이동시키고, (ii) 서로에 대하여 물체(1102)를 이동시키도록 구성된다. 컨트롤러(1108)는, 물체(1102)를 형성하기 위해서, 제1의 복수의 이젝터(1104) 및 제2의 복수의 이젝터(1106)를 작동시켜 물질을 토출해서 제1 물질 영역들(1110) 및 제2 물질 영역들(1112)을 각각 형성하도록 또한 구성된다. 프린터(1100)의 다른 구성요소들 및 측면들은 명료화를 위해 상세하게 포함되지 않는다. 물체(1102) 및 프린터(1100)는 축척대로 도시되어 있지 않고, 추가 요소들, 예를 들어 당 기술분야의 숙련자에게 공지된 3차원 물체 프린터의 지지 구조체들, 액추에이터들, 및 다른 구성요소들은 도 11에 도시되어 있지 않다.
일 실시예에서, 컨트롤러(1108)는 제1의 복수의 이젝터(1104) 및 제2의 복수의 이젝터(1106)를 작동시켜 물질의 액적들을 토출해서 점차적으로 함께 만드는 층들을 형성하여 3차원 물체를 형성한다. 즉, 각각의 제1의 복수의 이젝터(1104) 및 제2의 복수의 이젝터(1106)는 후속 층을 형성하기 시작하기 전에 현재 층 내에 임의의 제1 물질 영역들(1110 및 1112)을 형성한다. 이 방식에서는, 물질의 연속하는 층들이 토출되어 층별로(layer by layer) 3차원 물체를 형성한다.
다른 실시예에서, 컨트롤러(1108)는 제1의 복수의 이젝터(1104)를 작동시켜 제1 물질 영역(1110)을 완전히 형성하고, 그런 다음 제2의 복수의 이젝터(1106)가 작동되어 제2 물질 영역(1112)을 형성한다. 즉, 물체(1102)는 층별보다는 영역별로(region by region) 형성되고, 여기서 각각의 개별 영역은 층별로 형성된다.

Claims (29)

  1. 3차원 인쇄물(three-dimensionally printed object)로서,
    상기 3차원 인쇄물의 제 1 표면 영역을 획정하는 복수의 상이한 물질 영역들을 포함하되, 상기 복수의 상이한 물질 영역들은,
    제 1 하위세트의 물질 영역들로서, 상기 제 1 하위세트의 물질 영역들의 각각의 물질 영역은 개별 색을 갖고, 상기 제 1 하위세트의 물질 영역들은 적어도, 제 1 색을 갖는 제 1 물질 영역을 포함하는, 상기 제 1 하위세트의 물질 영역들; 및
    제 2 하위세트의 물질 영역들로서, 상기 제 2 하위세트의 물질 영역들의 각각의 물질 영역은 개별 색을 갖고, 상기 제 2 하위세트의 물질 영역들은 적어도, 상기 제 1 색과는 다른 제 2 색을 갖는 제 2 물질 영역을 포함하는, 상기 제 2 하위세트의 물질 영역들; 을 포함하고,
    상기 복수의 상이한 물질 영역들은 상이한 방향들을 따라 상이한 양만큼 서로 중첩되어, (i) 상기 복수의 상이한 물질 영역들로부터의 광의 상이한 비율들이 상이한 시야 방향들, 상이한 시야각들 중 적어도 하나로부터 그리고 상이한 각도들로 상기 제 1 표면 영역을 비추는 조명으로 상기 3차원 인쇄물의 상기 제 1 표면 영역을 바라보는 관찰자에게 보여질 수 있게 하고, (ii) 상기 3차원 인쇄물의 상기 제 1 표면 영역의 색상이, 관찰자에게 보여질 수 있는 상기 복수의 상이한 물질 영역들로부터의 광의 상기 비율들에 기초하여 변경될 수 있게 하여서,
    상기 제 1 하위세트의 물질 영역들은 제 1 시야 방향, 제 1 시야각 범위, 및 제 1 조명각 범위 중 적어도 하나에 걸쳐 상기 제 1 표면 영역에서 이미지를 형성하고,
    상기 제 2 하위세트의 물질 영역들은 제 2 시야 방향, 제 2 시야각 범위, 및 제 2 조명각 범위 중 적어도 하나에 걸쳐 상기 제 1 하위세트의 물질 영역들에 의해 상기 제 1 표면 영역에 형성된 상기 이미지를 수정하는, 3차원 인쇄물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 물질 영역 및 상기 제 1 물질 영역은 상기 제 1 표면 영역의 표면으로부터 상이한 거리에 있는, 3차원 인쇄물.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 상이한 물질 영역들은 적어도 부분적으로 투명한 제 3 물질 영역을 더 포함하고, 상기 제 3 물질 영역은 상기 표면에 관하여 상기 제 1 물질 영역과 상기 제 2 물질 영역 사이에 위치되는, 3차원 인쇄물.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 상이한 물질 영역들은 백색인 적어도 하나의 제 4 물질 영역을 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 제 4 물질 영역은 상기 표면으로부터 멀어지는 쪽을 향하는 상기 제 1 물질 영역과 상기 제 2 물질 영역 중 적어도 하나의 물질 영역의 측에 위치되는, 3차원 인쇄물.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 상이한 물질 영역들은 흑색인 제 5 물질 영역을 더 포함하고 상기 제 5 물질 영역은 상기 제 1 물질 영역과 상기 제 3 물질 영역 사이에 위치되는, 3차원 인쇄물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 물질 영역은 상기 제 1 표면 영역의 표면에 평행한 방향으로 상기 제 1 물질 영역과 중첩되는, 3차원 인쇄물.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 상이한 물질 영역들은 상기 표면에 평행한 방향을 따라 상기 제 1 물질 영역 및 상기 제 2 물질 영역과 중첩되는 투명한 물질 영역을 더 포함하는, 3차원 인쇄물.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 상이한 물질 영역들은 상기 제 1 색 및 상기 제 2 색과는 다른 제 3 색을 갖는 제 3 물질 영역을 더 포함하고, 상기 제 3 물질 영역의 적어도 일부가 상기 제 1 물질 영역과 상기 제 2 물질 영역 사이에 위치되는, 3차원 인쇄물.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 상이한 물질 영역들은 상기 제 1 색 및 상기 제 2 색과는 다른 제 3 색을 갖는 제 3 물질 영역을 더 포함하고, 상기 제 1 물질 영역과 상기 제 3 물질 영역은 상기 표면에 관하여 상이한 거리에 있는, 3차원 인쇄물.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 상이한 물질 영역들을 지지하는 베이스; 및
    다른 복수의 상이한 물질 영역들로서, 상기 복수의 상이한 물질 영역들과 상기 다른 복수의 상이한 물질 영역들이 상기 베이스에 의해 분리되도록 상기 제 1 표면 영역의 표면으로부터 멀어지는 쪽을 향하는 상기 3차원 인쇄물의 다른 표면 영역을 함께 획정하는, 상기 다른 복수의 상이한 물질 영역들을 더 포함하고,
    상기 다른 복수의 상이한 물질 영역들은
    제 3 색을 갖는 제 3 물질 영역; 및
    상기 제 3 색과는 다른 제 4 색을 갖는 제 4 물질 영역을 포함하고
    상기 상이한 물질 영역들은 상이한 방향들로부터 보이는 상이한 양만큼 서로 중첩되어, 상기 다른 복수의 상이한 물질 영역들로부터의 광의 상이한 비율들이 상이한 시야 방향들, 상이한 시야각들 중 적어도 하나로부터 그리고 상이한 각도들로 표면을 비추는 조명으로 상기 3차원 인쇄물의 다른 표면 영역을 바라보는 관찰자에게 보여질 수 있게 하고,
    상기 3차원 인쇄물의 다른 표면 영역의 색상은 관찰자에게 보여질 수 있는 상기 다른 복수의 상이한 물질 영역들로부터의 광의 비율들에 기초하여 변경되는, 3차원 인쇄물.
  11. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 상이한 물질 영역들을 지지하는 베이스; 및
    다른 복수의 상이한 물질 영역들로서, 상기 복수의 상이한 물질 영역들과 상기 다른 복수의 상이한 물질 영역들이 상기 베이스에 의해 분리되도록 상기 제 1 표면 영역의 표면으로부터 멀어지는 쪽을 향하는 상기 3차원 인쇄물의 다른 표면 영역을 함께 획정하는, 상기 다른 복수의 상이한 물질 영역들을 더 포함하고,
    상기 다른 복수의 상이한 물질 영역들은
    제 3 색을 갖는 제 4 물질 영역; 및
    상기 제 3 색과는 다른 제 4 색을 갖는 제 5 물질 영역을 포함하고,
    상기 상이한 물질 영역들은 상이한 방향들로부터 보이는 상이한 양만큼 서로 중첩되어, 상기 다른 복수의 상이한 물질 영역들로부터의 광의 상이한 비율들이 상이한 시야 방향들, 상이한 시야각들 중 적어도 하나로부터 그리고 상이한 각도들로 표면을 비추는 조명으로 상기 3차원 인쇄물의 다른 표면 영역을 바라보는 관찰자에게 보여질 수 있게 하고,
    상기 3차원 인쇄물의 다른 표면 영역의 색상은 관찰자에게 보여질 수 있는 상기 다른 복수의 상이한 물질 영역들로부터의 광의 비율들에 기초하여 변경되는, 3차원 인쇄물.
  12. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 상이한 물질 영역들을 지지하는 베이스; 및
    다른 복수의 상이한 물질 영역들로서, 상기 복수의 상이한 물질 영역들과 상기 다른 복수의 상이한 물질 영역들이 상기 베이스에 의해 분리되도록 상기 제 1 표면 영역의 표면으로부터 멀어지는 쪽을 향하는 상기 3차원 인쇄물의 다른 표면 영역을 함께 획정하는, 상기 다른 복수의 상이한 물질 영역들을 더 포함하고,
    상기 다른 복수의 상이한 물질 영역들은
    제 3 색을 갖는 제 6 물질 영역; 및
    상기 제 3 색과는 다른 제 4 색을 갖는 제 7 물질 영역을 포함하고,
    상기 상이한 물질 영역들은 상이한 방향들로부터 보이는 상이한 양만큼 서로 중첩되어, 상기 다른 복수의 상이한 물질 영역들로부터의 광의 상이한 비율들이 상이한 시야 방향들, 상이한 시야각들 중 적어도 하나로부터 그리고 상이한 각도들로 표면을 비추는 조명으로 상기 3차원 인쇄물의 다른 표면 영역을 바라보는 관찰자에게 보여질 수 있게 하고,
    상기 3차원 인쇄물의 다른 표면 영역의 색상은 관찰자에게 보여질 수 있는 상기 다른 복수의 상이한 물질 영역들로부터의 광의 비율들에 기초하여 변경되는, 3차원 인쇄물.
  13. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 상이한 물질 영역들은 적어도 부분적으로 투명한 제 3 물질 영역을 더 포함하고, 상기 제 3 영역은 상기 복수의 상이한 물질 영역들 중 나머지를 캡슐화하는, 3차원 인쇄물.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 하위세트의 물질 영역들은 상기 제 1 하위세트의 물질 영역들에 의해 상기 제 1 표면 영역에 형성된 상기 이미지를 착시, 다른 이미지, 상기 이미지의 강도 변화, 및 상기 이미지의 색상 변화 중 적어도 하나에 의해 수정하는, 3차원 인쇄물.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 3 색은 흑색인, 3차원 인쇄물.
  16. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 3 물질 영역은 상기 제 1 물질 영역 및 상기 제 2 물질 영역과 접촉하도록 연장되는, 3차원 인쇄물.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 3 색은 회색인, 3차원 인쇄물.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 색 및 상기 제 2 색은 각각 황색, 마젠타, 및 시안 중 하나인, 3차원 인쇄물.
  19. 3차원 인쇄물을 생성하기 위한 프린터를 작동시키는 방법으로서,
    상기 3차원 인쇄물의 표면 영역의 기하학적 구조, 상기 표면 영역을 위한 적어도 2 개의 상이한 색 배열들, 및 각각의 상이한 색 배열에 할당된 시야 방향, 시야각과 조명각 중 적어도 하나를 규정하는 3차원 데이터를 수신하는 단계;
    복수의 상이한 물질 영역들에 대응하는 데이터를 포함하는 상기 3차원 인쇄물의 모델을 생성하는 단계로서, 상기 복수의 상이한 물질 영역들은, 상기 모델의 모델 표면 영역을 함께 획정하며, 상이한 방향으로부터 보여지는 상이한 양만큼 중첩되어, 상기 복수의 물질 영역들로부터의 광의 상이한 비율이 상이한 시야 방향, 상이한 시야각 중 적어도 하나로부터 그리고 상이한 각도로 상기 표면 영역을 비추는 조명으로 상기 모델 표면 영역을 바라보는 관찰자에게 보여질 수 있게 하여서, 상기 3차원 데이터에 의해 규정된 상기 시야 방향들, 시야각들, 및 조명각들로부터 보여진 상기 모델 표면 영역의 색상이 상기 시야 방향들, 시야각들, 및 조명각들이 할당되어 있는 적어도 2개의 색 배열들에 대응되게 하는, 상기 모델을 생성하는 단계;
    상기 표면 영역의 상기 기하학적 구조, 상기 표면 영역을 위한 상기 적어도 2개의 상이한 색 배열들, 및 각각의 상이한 색 배열에 할당된 적어도 하나의 시야 방향, 시야각, 및 조명각을 참조하여 상기 표면 영역에 대한 색 변화 맵을 생성하는 단계;
    상기 모델 표면 영역을 함께 획정하는 복수의 상이한 물질 영역들에 대응하는 데이터 및 각각의 상이한 색 배열에 할당된 상기 적어도 하나의 시야 방향, 시야각, 및 조명각을 참조하여 상기 모델 표면 영역의 색 변화 맵을 생성하는 단계;
    상기 표면 영역의 색 변화 맵을 상기 모델 표면 영역의 색 변화 맵과 비교하여 상기 표면 영역의 색 변화 맵과 상기 모델 표면 영역의 색 변화 맵 사이의 색조 및 색 위치 중 적어도 하나의 유사성을 측정하는 단계;
    상기 표면 영역의 색 변화 맵과 상기 모델 표면 영역의 색 변화 맵 사이의 측정된 상기 유사성이 각각의 상이한 색 배열에 할당된 상기 적어도 하나의 시야 방향, 시야각, 및 조명각에서의 미리 정해진 임계값보다 더 클 때까지 상기 모델의 생성을 계속하는 단계;
    생성된 상기 모델을 참조하여 상기 3차원 인쇄물의 상기 표면 영역의 상기 기하학적 구조를 수정하는 단계;
    상기 표면 영역의 수정된 상기 기하학적 구조를 참조하여, 제 1 색을 갖는 물질의 액적들을 토출하여 상기 제 1 색의 제 1 물질 영역을 형성하는 복수의 이젝터들의 제 1 하위세트를 작동시키는 단계; 및
    상기 표면 영역의 수정된 상기 기하학적 구조를 참조하여, 상기 제 1 색과는 다른 제 2 색을 갖는 물질의 액적들을 토출하여 상기 제 2 색의 제 2 물질 영역을 형성하는 복수의 이젝터들의 제 2 하위세트를 작동시키는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 상이한 물질 영역들은 상이한 방향으로부터 보여지는 상이한 양만큼 서로 중첩되어, 상기 복수의 상이한 물질 영역들로부터의 광의 상이한 비율들이 상이한 시야 방향, 상이한 시야각 중 적어도 하나로부터 그리고 상이한 각도로 상기 표면 영역을 비추는 조명으로 상기 3차원 인쇄물의 상기 표면 영역을 바라보는 관찰자에게 보여질 수 있게 하고, 상기 3차원 인쇄물의 상기 표면 영역의 색상이 상기 관찰자에게 보여질 수 있는 상기 제 1 물질 영역 및 제 2 물질 영역의 광의 비율들에 기초하여 변경될 수 있게 하는, 3차원 인쇄물을 생성하기 위한 프린터를 작동시키는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    착색된 제 2 물질 영역 및 착색된 제 1 물질 영역은 상기 표면 영역의 표면으로부터 상이한 거리에 있는, 3차원 인쇄물을 생성하기 위한 프린터를 작동시키는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 복수의 상이한 물질 영역들을 형성하기 위한 상기 복수의 이젝터들의 작동은,
    투명한 제 3 색을 갖는 물질의 액적들을 토출하여 투명한 제 3 물질 영역을 형성하는 상기 복수의 이젝터들의 제 3 하위세트를 작동시키는 단계로서, 상기 제 3 물질 영역은 상기 표면에 관하여 제 1 물질 영역과 제 2 물질 영역 사이에 위치되는, 상기 제 3 하위세트를 작동시키는 단계; 및
    백색인 물질의 액적들을 토출하여 백색인 적어도 하나의 제 4 물질 영역을 형성하는 상기 복수의 이젝터들의 제 4 하위세트를 작동시키는 단계로서, 상기 적어도 하나의 제 4 물질 영역은 상기 표면으로부터 멀어지는 쪽을 향하는 상기 제 1 물질 영역과 상기 제 2 물질 영역 중의 적어도 하나의 물질 영역의 측에 위치되는, 상기 제 4 하위세트를 작동시키는 단계;
    를 더 포함하는, 3차원 인쇄물을 생성하기 위한 프린터를 작동시키는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 복수의 상이한 물질 영역들을 형성하기 위한 상기 복수의 이젝터들의 작동은,
    흑색인 물질의 액적들을 토출하여 흑색이며 상기 표면에 관하여 제 1 물질 영역과 제 3 물질 영역 사이에 위치되는 제 5 물질 영역을 형성하는 상기 복수의 이젝터들의 제 5 하위세트를 작동시키는 단계
    를 더 포함하는, 3차원 인쇄물을 생성하기 위한 프린터를 작동시키는 방법.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 2 물질 영역은 상기 표면 영역의 표면에 평행한 방향으로 상기 제 1 물질 영역과 중첩되는, 3차원 인쇄물을 생성하기 위한 프린터를 작동시키는 방법.
  24. 제 19 항에 있어서,
    상기 복수의 상이한 물질 영역들을 형성하기 위한 상기 복수의 이젝터들의 작동은,
    제 1 시야 방향, 제 1 시야각 범위, 및 제 1 조명각 범위 중 적어도 하나에 걸쳐 표면 영역에 이미지를 형성하는 제 1 하위세트의 물질 영역들을 형성하도록 상기 복수의 이젝터들을 작동시키는 단계; 및
    제 2 시야 방향, 제 2 시야각 범위, 및 제 2 조명 범위 중 적어도 하나에 걸쳐 상기 제 1 복수의 물질 영역들에 의해 표면에 형성된 상기 이미지를 수정하는 제 2 하위세트의 물질 영역들을 형성하도록 상기 복수의 이젝터들을 작동시키는 단계;
    를 더 포함하는, 3차원 인쇄물을 생성하기 위한 프린터를 작동시키는 방법.
  25. 제 19 항에 있어서,
    각각의 상이한 색 배열에 할당된 시야 방향, 시야각, 및 조명각 중 적어도 하나에서 상기 모델 표면 영역을 바라보는 관찰자의 시야를 시뮬레이션하는 단계; 및
    상기 관찰자의 시뮬레이션된 시야를 참조하여 각각의 상이한 색 배열에 할당된 시야 방향, 시야각, 및 조명각 중 적어도 하나로부터 상기 관찰자에게 보여질 수 있는 상기 상이한 물질 영역들로부터의 광의 상이한 비율들을 식별하는 단계;
    를 더 포함하고,
    상기 모델 표면 영역의 색 변화 맵이 각각의 상이한 색 배열에 할당된 시야 방향, 시야각, 및 조명각 중 적어도 하나로부터 상기 관찰자에게 보여질 수 있는 각각의 물질 영역으로부터의 광의 식별된 비율들을 더 참조하여 생성되는, 3차원 인쇄물을 생성하기 위한 프린터를 작동시키는 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 모델의 생성의 계속이,
    상기 모델의 각각의 생성에 대해, 상기 모델 표면 영역을 바라보는 관찰자의 시야의 시뮬레이션, 상기 관찰자에게 보여질 수 있는 상이한 물질 영역들로부터의 광의 상이한 비율들의 식별, 및 상기 표면 영역의 색 변화 맵과 상기 모델 표면 영역의 색 변화 맵의 비교를 계속하는 것
    을 포함하는, 3차원 인쇄물을 생성하기 위한 프린터를 작동시키는 방법.
  27. 상이한 시야 방향, 상이한 시야각으로부터 그리고 상이한 각도로 표면 영역을 비추는 조명으로 상기 표면 영역을 바라보는 관찰자에게 보여질 수 있는 상이한 색 배열들을 갖는 상기 표면 영역을 갖는 3차원 인쇄물을 생성하기 위한 3차원 물체 프린터를 작동시키는 방법으로서,
    상기 3차원 인쇄물의 표면 영역의 기하학적 구조, 상기 표면 영역에 대한 적어도 2 개의 상이한 색 배열들, 및 각각의 상이한 색 배열에 할당된 시야 방향, 시야각, 및 조명각 중 적어도 하나를 규정하는 3차원 데이터를 제공하는 단계;
    복수의 상이한 물질 영역들에 대응하는 데이터를 포함하는 상기 3차원 인쇄물의 모델을 생성하는 단계로서, 상기 복수의 상이한 물질 영역들은, 상기 모델의 모델 표면 영역을 함께 획정하며, 상이한 방향으로부터 보여지는 상이한 양만큼 중첩되어, 상기 복수의 물질 영역들로부터의 광의 상이한 비율이 상이한 시야 방향, 상이한 시야각 중 적어도 하나로부터 그리고 상이한 각도로 상기 표면 영역을 비추는 조명으로 상기 모델 표면 영역을 바라보는 관찰자에게 보여질 수 있게 하여서, 상기 3차원 데이터에 의해 규정된 상기 시야 방향들, 시야각들, 및 조명각들로부터 보여진 상기 모델 표면 영역의 색상이 상기 시야 방향들, 시야각들, 및 조명각들이 할당되어 있는 적어도 2개의 색 배열들에 대응되게 하는, 상기 모델을 생성하는 단계;
    상기 표면 영역의 상기 기하학적 구조, 상기 표면 영역을 위한 상기 적어도 2개의 상이한 색 배열들, 및 각각의 상이한 색 배열에 할당된 적어도 하나의 시야 방향, 시야각, 및 조명각을 참조하여 상기 표면 영역에 대한 색 변화 맵을 생성하는 단계;
    상기 모델 표면 영역을 함께 획정하는 복수의 상이한 물질 영역들에 대응하는 데이터 및 각각의 상이한 색 배열에 할당된 상기 적어도 하나의 시야 방향, 시야각, 및 조명각을 참조하여 상기 모델 표면 영역의 색 변화 맵을 생성하는 단계;
    상기 표면 영역의 색 변화 맵을 상기 모델 표면 영역의 색 변화 맵과 비교하여 상기 표면 영역의 색 변화 맵과 상기 모델 표면 영역의 색 변화 맵 사이의 색조 및 색 위치 중 적어도 하나의 유사성을 측정하는 단계;
    상기 표면 영역의 색 변화 맵과 상기 모델 표면 영역의 색 변화 맵 사이의 측정된 상기 유사성이 각각의 상이한 색 배열에 할당된 상기 적어도 하나의 시야 방향, 시야각, 및 조명각에서의 미리 정해진 임계값보다 더 클 때까지 상기 모델의 생성을 계속하는 단계;
    생성된 상기 모델을 참조하여 상기 3차원 인쇄물의 상기 표면 영역의 상기 기하학적 구조를 수정하는 단계; 및
    수정된 상기 기하학적 구조를 참조하여 3차원 물체 프린터를 작동시켜 상기 3차원 물체를 생성하는 단계를 포함하는, 3차원 물체 프린터를 작동시키는 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    각각의 상이한 색 배열에 할당된 시야 방향, 시야각, 및 조명각 중 적어도 하나에서 상기 모델 표면 영역을 바라보는 관찰자의 시야를 시뮬레이션하는 단계; 및
    상기 관찰자의 시뮬레이션된 시야를 참조하여 각각의 상이한 색 배열에 할당된 시야 방향, 시야각, 및 조명각 중 적어도 하나로부터 상기 관찰자에게 보여질 수 있는 상기 상이한 물질 영역들로부터의 광의 상이한 비율들을 식별하는 단계;
    를 더 포함하고,
    상기 모델 표면 영역의 색 변화 맵이 각각의 상이한 색 배열에 할당된 시야 방향, 시야각, 및 조명각 중 적어도 하나로부터 상기 관찰자에게 보여질 수 있는 각각의 물질 영역으로부터의 광의 식별된 비율들을 더 참조하여 생성되는, 3차원 물체 프린터를 작동시키는 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 모델의 생성의 계속이,
    상기 모델의 각각의 생성에 대해, 상기 모델 표면 영역을 바라보는 관찰자의 시야의 시뮬레이션, 상기 관찰자에게 보여질 수 있는 상이한 물질 영역들로부터의 광의 상이한 비율들의 식별, 및 상기 표면 영역의 색 변화 맵과 상기 모델 표면 영역의 색 변화 맵의 비교를 계속하는 것
    을 포함하는, 3차원 물체 프린터를 작동시키는 방법.
KR1020170041776A 2016-04-18 2017-03-31 3차원 물체 인쇄에서 깊이를 이용하여 시야각 및 조명각에 따라 변하는 색들의 형성 KR102129244B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/131,819 2016-04-18
US15/131,819 US9821510B2 (en) 2016-04-18 2016-04-18 Using depth in three-dimensional object printing to form colors that change with viewing and illumination angles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170119289A KR20170119289A (ko) 2017-10-26
KR102129244B1 true KR102129244B1 (ko) 2020-07-02

Family

ID=58744970

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170041776A KR102129244B1 (ko) 2016-04-18 2017-03-31 3차원 물체 인쇄에서 깊이를 이용하여 시야각 및 조명각에 따라 변하는 색들의 형성

Country Status (6)

Country Link
US (2) US9821510B2 (ko)
EP (1) EP3235656B1 (ko)
JP (1) JP6826937B2 (ko)
KR (1) KR102129244B1 (ko)
CN (1) CN107303723B (ko)
CA (1) CA2962990C (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10167560B2 (en) * 2016-07-08 2019-01-01 The Chinese University Of Hong Kong Method and apparatus for structural coloration of metallic surfaces
WO2019182617A1 (en) * 2018-03-23 2019-09-26 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Build material particle optical property identification
CN109049722B (zh) * 2018-10-15 2024-04-02 鑫烯三维科技浙江有限公司 连续协同的熔融沉积3d打印系统及方法
CN109978758B (zh) * 2019-03-25 2022-06-21 深圳职业技术学院 一种基于计算机图形图像的三维建模方法
WO2021080570A1 (en) * 2019-10-22 2021-04-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Recoater operation adjustments based on layer structures
CN112721485B (zh) * 2020-12-31 2022-12-27 东莞市图创智能制造有限公司 应用于短焦光栅投影幕布的打印方法及打印设备

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4968064A (en) 1987-01-13 1990-11-06 Mancuso Robert J Variable color print
US6176521B1 (en) 1998-01-16 2001-01-23 Robert J. Mancuso Variable color print with locally colored regions and method of making same
US20040080078A1 (en) * 2002-10-25 2004-04-29 Collins David C. Methods and systems for producing a desired apparent coloring in an object produced through rapid prototyping
US20050275709A1 (en) 2004-06-09 2005-12-15 Yung Kwan M Wire printer for printing additive color image
EP2630952A1 (en) * 2012-02-23 2013-08-28 Novagali Pharma S.A. Self-preserved oil dispersions comprising boric acid
US9185923B2 (en) * 2012-11-01 2015-11-17 Xerox Corporation Printing 3D tempered chocolate
US9643362B2 (en) 2013-03-15 2017-05-09 Microsoft Technology Licensing, Llc Full color three-dimensional object fabrication
US9114625B2 (en) 2013-06-26 2015-08-25 Nike, Inc. Additive color printing
US9434838B2 (en) 2013-10-02 2016-09-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Multi-color ink for 3D printing, 3D printer, and method of controlling the 3D printer
CN105722663B (zh) 2013-11-18 2019-05-21 张凯瑞 彩色或多材质3d打印机
US9498919B2 (en) 2014-01-14 2016-11-22 Adobe Systems Incorporated 3D printing with small geometric offsets to affect surface characteristics
US20150239270A1 (en) 2014-02-26 2015-08-27 Sedny Attia Adding Strength, Color, and Finish to 3D Printed Objects
US10052861B2 (en) * 2014-03-11 2018-08-21 3D Systems, Inc. Inks for 3D printing
US9348069B2 (en) * 2014-03-19 2016-05-24 Nike, Inc. Article having a plurality of optical structures
JP6461488B2 (ja) * 2014-05-21 2019-01-30 株式会社ミマキエンジニアリング 三次元構造物を形成する形成装置
EP3152035B1 (en) 2014-06-09 2020-09-02 3D Systems, Inc. Methods of printing full-color 3d articles
US20150375451A1 (en) 2014-06-30 2015-12-31 Disney Enterprises, Inc. Multi-color 3d printer
JP6532286B2 (ja) * 2014-07-07 2019-06-19 株式会社ミマキエンジニアリング 立体物造形装置及び立体物造形方法
JP6491492B2 (ja) * 2015-02-13 2019-03-27 株式会社ミマキエンジニアリング 立体物造形装置及び立体物造形方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017193171A (ja) 2017-10-26
US20170361526A1 (en) 2017-12-21
US10335996B2 (en) 2019-07-02
EP3235656A1 (en) 2017-10-25
EP3235656B1 (en) 2019-01-09
CA2962990C (en) 2021-01-19
CA2962990A1 (en) 2017-10-18
CN107303723B (zh) 2020-03-06
US9821510B2 (en) 2017-11-21
JP6826937B2 (ja) 2021-02-10
KR20170119289A (ko) 2017-10-26
CN107303723A (zh) 2017-10-31
US20170297260A1 (en) 2017-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102129244B1 (ko) 3차원 물체 인쇄에서 깊이를 이용하여 시야각 및 조명각에 따라 변하는 색들의 형성
US20160339337A1 (en) Retroreflective surface with integrated fiducial markers for an augmented reality system
JP2021182152A (ja) 空中で結像するためのシステム
US10317691B2 (en) Arrays of individually oriented micro mirrors providing infinite axis activation imaging for imaging security devices
US20180314204A1 (en) Recording holographic data on reflective surfaces
CN112572015A (zh) 光学防伪元件及防伪产品
CN109143756A (zh) 一种光学组件、光学投影模组、感测装置及设备
US10481553B2 (en) Relightable holograms
US20180321639A1 (en) Applying holographic effects to prints
KR102569427B1 (ko) 인쇄물에의 홀로그래픽 효과의 적용
JP2019093716A (ja) 装飾体、装飾体照明設備、装飾体製造装置及び装飾体製造方法
CN109143749A (zh) 一种光学组件、光学投影模组、感测装置及设备
CN109143752A (zh) 一种光学组件、光学投影模组、感测装置及设备
KR101962213B1 (ko) 표면 요철형 미세픽셀의 회절을 이용하여 입체영상이 나타나는 글래스 마스터 제작방법
CN109143754A (zh) 一种光学组件、光学投影模组、感测装置及设备
CN109143755A (zh) 一种光学组件、光学投影模组、感测装置及设备
WO2018208449A1 (en) Arrays of individually oriented micro mirrors providing infinite axis activation imaging for imaging security devices
CN109143753A (zh) 一种光学组件、光学投影模组、感测装置及设备
CN109143751A (zh) 一种光学组件、光学投影模组、感测装置及设备
CN109254476A (zh) 一种光学投影方法、感测方法及物体三维信息应用方法
CN109188835A (zh) 一种光学组件、光学投影模组、感测装置及设备
CN109143748A (zh) 一种光学组件、光学投影模组、感测装置及设备

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right