(57)【要約】【課題】複数のピンを並べて構成されるモデルを用いて立体形状を形成する技術において、ピンを押す押上部材の位置合わせを容易に行うことができる形状形成装置を提供する。【解決手段】軸方向をそろえて配列された複数のピン１１１を軸方向に移動させることにより立体形状を形成する立体モデル形成部１１０と、複数のピン１１１の端部を軸方向に押す複数の押上部材１１５と、押上部材１１５を軸方向に移動させ、押上部材１１５の軸方向の位置が基準位置に到達すると押上部材１１５の移動を停止させることにより、複数の押上部材１１５の位置合わせを行うアクチュエータ１２０と、押上部材１１５にアクチュエータ１２０の動作を伝達する伝動部１３０とを備える。【選択図】図５
2010026719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向をそろえて配列された複数のピンを当該軸方向に移動させることにより立体形状を形成する立体形状形成手段と、
前記複数のピンの全部または一部に対して設けられた複数の部材であって、当該複数のピンの端部を前記軸方向に押すことで当該複数のピンを当該軸方向に移動させる複数の部材である複数の押部材を、当該軸方向に移動させる移動手段と、
前記複数の押部材の各押部材の前記軸方向の位置が基準位置に到達した状態である到達状態を検知する検知手段とを備え、
前記移動手段は、前記各押部材を前記軸方向に移動させ、前記検知手段による前記到達状態の検知に応じて当該各押部材の移動を停止させることにより、前記複数の押部材の位置合わせを行うことを特徴とする形状形成装置。
【請求項２】
前記検知手段は、前記複数の押部材のうちの１つの押部材について前記到達状態を検知するセンサからなり、前記各押部材に対応する位置に当該センサを移動させることにより、当該各押部材について当該到達状態を検知することを特徴とする請求項１記載の形状形成装置。
【請求項３】
前記複数の押部材は、一列の押部材からなり、
前記検知手段は、前記一列の押部材に沿って前記センサを移動させることを特徴とする請求項２記載の形状形成装置。
【請求項４】
前記複数の押部材は、複数列の押部材からなり、
前記検知手段は、前記複数列の押部材のうちの特定の列の押部材に沿って前記センサを移動させた後、前記複数列の押部材のうちの他の列の押部材に沿って前記センサを移動させ、
前記移動手段は、前記特定の列の押部材についての前記検知手段による前記到達状態の検知に応じて当該特定の列の押部材の位置合わせを行った後、前記他の列の押部材の位置合わせの妨げにならない所定量だけ当該特定の列の押部材を移動させ、当該他の列の押部材についての前記検知手段による前記到達状態の検知に応じて当該他の列の押部材の位置合わせを行うことを特徴とする請求項２記載の形状形成装置。
【請求項５】
前記センサは、発光素子と、当該発光素子が発射した光を受光する受光素子とを含み、当該発光素子が発射した光を前記１つの押部材が遮断して当該受光素子が当該光を受光しなくなったときに、前記到達状態を検知することを特徴とする請求項２記載の形状形成装置。
【請求項６】
前記センサは、物体の物理的な接触を感知するスイッチを含み、当該スイッチが前記１つの押部材の物理的な接触を感知したときに、前記到達状態を検知することを特徴とする請求項２記載の形状形成装置。
【請求項７】
前記検知手段は、基準線が設けられた被写体を撮像するカメラを含み、当該カメラが撮像した画像上で前記各押部材が当該基準線を遮蔽したときに、前記到達状態を検知することを特徴とする請求項１記載の形状形成装置。
【請求項８】
前記移動手段は、装置への電源の投入、前回の位置合わせ後の所定回数目の前記立体形状の形成、ユーザによる指示の少なくとも何れか１つが行われた時点で、前記複数の押部材の位置合わせを行うことを特徴とする請求項１記載の形状形成装置。
【請求項９】
軸方向をそろえて配列された複数のピンを当該軸方向に移動させることにより立体形状を形成する立体形状形成手段と、
前記複数のピンを前記軸方向に移動させる移動手段と、
前記複数のピンの各ピンの前記軸方向の位置が基準位置に到達した状態である到達状態を検知する検知手段とを備え、
前記移動手段は、前記各ピンを前記軸方向に移動させ、前記検知手段による前記到達状態の検知に応じて当該各ピンの移動を停止させることにより、前記複数のピンの位置合わせを行うことを特徴とする形状形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２次元マトリクス状に複数の「ピン」と呼ばれる棒状の部材を並べ、個々のピンを軸方向に移動させることで立体形状のモデルを構成し、このモデルを用いて立体画像を表示するピンディスプレイと呼ばれる技術がある。以下、本明細書でいうピンとは、このピンディスプレイに用いられるピンを意味する。従来技術における画像を表示する手段は、ピンをスクリーンとして用いて画像を投影するものや、ピン自体を表示素子として用いるもの、ピンを布状のスクリーンで覆って画像を投影するもの等、様々である。
【０００３】
特許文献１に記載されたこの種の従来技術は、角柱のピン（形状可変素子）により構成された立体形状モデルと、立体形状モデルの側面に配置された反射ミラーと、立体形状モデルの形状情報並びに立体形状モデルの上面および側面の表面テクスチャの画像情報を格納する制御装置と、前記形状情報に基づいて角柱のピンを駆動する形状可変素子駆動装置と、前記画像情報に基づいて立体形状モデルの上面の表面テクスチャ画像を立体形状モデルの上面に投影し、また立体形状モデルの側面の表面テクスチャ画像を反射ミラーを介して立体形状モデルの側面に投影するプロジェクタとを備えるものである。制御装置には入力装置が接続される。
【０００４】
また、特許文献２に記載されたこの種の従来技術は、一定の間隔をおいて配列される複数の平行なピンと、該ピンを軸線方向に沿って別々に直線移動させる複数のアクチュエータと、該アクチュエータを駆動するドライバとを具備し、各ピンの先端位置を変化させて立体的な画像を表示するものである。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３３８１８１号公報
【特許文献２】特開平８−３６６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、複数のピンを並べて構成されるモデルを用いて立体形状を形成する技術において、ピンまたはピンを押す押部材の位置合わせを容易に行うことができる形状形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、軸方向をそろえて配列された複数のピンを当該軸方向に移動させることにより立体形状を形成する立体形状形成手段と、前記複数のピンの全部または一部に対して設けられた複数の部材であって、当該複数のピンの端部を前記軸方向に押すことで当該複数のピンを当該軸方向に移動させる複数の部材である複数の押部材を、当該軸方向に移動させる移動手段と、前記複数の押部材の各押部材の前記軸方向の位置が基準位置に到達した状態である到達状態を検知する検知手段とを備え、前記移動手段は、前記各押部材を前記軸方向に移動させ、前記検知手段による前記到達状態の検知に応じて当該各押部材の移動を停止させることにより、前記複数の押部材の位置合わせを行うことを特徴とする形状形成装置である。
請求項２に記載の発明は、前記検知手段は、前記複数の押部材のうちの１つの押部材について前記到達状態を検知するセンサからなり、前記各押部材に対応する位置に当該センサを移動させることにより、当該各押部材について当該到達状態を検知することを特徴とする請求項１記載の形状形成装置である。
請求項３に記載の発明は、前記複数の押部材は、一列の押部材からなり、前記検知手段は、前記一列の押部材に沿って前記センサを移動させることを特徴とする請求項２記載の形状形成装置である。
請求項４に記載の発明は、前記複数の押部材は、複数列の押部材からなり、前記検知手段は、前記複数列の押部材のうちの特定の列の押部材に沿って前記センサを移動させた後、前記複数列の押部材のうちの他の列の押部材に沿って前記センサを移動させ、前記移動手段は、前記特定の列の押部材についての前記検知手段による前記到達状態の検知に応じて当該特定の列の押部材の位置合わせを行った後、前記他の列の押部材の位置合わせの妨げにならない所定量だけ当該特定の列の押部材を移動させ、当該他の列の押部材についての前記検知手段による前記到達状態の検知に応じて当該他の列の押部材の位置合わせを行うことを特徴とする請求項２記載の形状形成装置である。
請求項５に記載の発明は、前記センサは、発光素子と、当該発光素子が発射した光を受光する受光素子とを含み、当該発光素子が発射した光を前記１つの押部材が遮断して当該受光素子が当該光を受光しなくなったときに、前記到達状態を検知することを特徴とする請求項２記載の形状形成装置である。
請求項６に記載の発明は、前記センサは、物体の物理的な接触を感知するスイッチを含み、当該スイッチが前記１つの押部材の物理的な接触を感知したときに、前記到達状態を検知することを特徴とする請求項２記載の形状形成装置である。
請求項７に記載の発明は、前記検知手段は、基準線が設けられた被写体を撮像するカメラを含み、当該カメラが撮像した画像上で前記各押部材が当該基準線を遮蔽したときに、前記到達状態を検知することを特徴とする請求項１記載の形状形成装置である。
請求項８に記載の発明は、前記移動手段は、装置への電源の投入、前回の位置合わせ後の所定回数目の前記立体形状の形成、ユーザによる指示の少なくとも何れか１つが行われた時点で、前記複数の押部材の位置合わせを行うことを特徴とする請求項１記載の形状形成装置である。
請求項９に記載の発明は、軸方向をそろえて配列された複数のピンを当該軸方向に移動させることにより立体形状を形成する立体形状形成手段と、前記複数のピンを前記軸方向に移動させる移動手段と、前記複数のピンの各ピンの前記軸方向の位置が基準位置に到達した状態である到達状態を検知する検知手段とを備え、前記移動手段は、前記各ピンを前記軸方向に移動させ、前記検知手段による前記到達状態の検知に応じて当該各ピンの移動を停止させることにより、前記複数のピンの位置合わせを行うことを特徴とする形状形成装置である。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、複数のピンを並べて構成されるモデルを用いて立体形状を形成する技術において、本構成を有していない場合に比較して、ピンを押す押部材の位置合わせを容易に行うことができる。
請求項２の発明によれば、１つのセンサを用いた簡易な構成で、押部材の位置合わせを行うことができる。
請求項３の発明によれば、押部材を一列に並べた構成で、押部材の位置合わせを行うことができる。
請求項４の発明によれば、押部材を複数列に並べた構成で、押部材の位置合わせを行うことができる。
請求項５の発明によれば、押部材による光の遮断を検知することにより、押部材の位置合わせを行うことができる。
請求項６の発明によれば、押部材の物理的な接触を検知することにより、押部材の位置合わせを行うことができる。
請求項７の発明によれば、１つのセンサを移動させる機構を設けることなく画像処理を行うことにより、押部材の位置合わせを行うことができる。
請求項８の発明によれば、電源投入時に発生し易い押部材の位置のばらつきを抑制したり、立体形状の形成を繰り返すことで発生し易い押部材の位置のばらつきを抑制したり、ユーザが指示したときに押部材の位置のばらつきを抑制したりすることができる。
請求項９の発明によれば、複数のピンを並べて構成されるモデルを用いて立体形状を形成する技術において、本構成を有していない場合に比較して、ピンの位置合わせを容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。
図１は、本実施形態が適用される形状形成装置の全体構成を示す図である。
図１に示すように、本実施形態の形状形成装置は、立体形状の表面に立体画像を投影できるようになっており、表面に立体画像を表示する立体ディスプレイ１００と、立体ディスプレイ１００を囲むように四方に配置された反射鏡２００ａ〜２００ｄと、立体ディスプレイ１００の上面および側面の表面テクスチャの画像データを保持する制御装置３００と、制御装置３００の画像データに基づいて立体ディスプレイ１００に画像を投影するプロジェクタ４００とを備える。ここで、投影される画像は、上面の表面テクスチャ画像が立体ディスプレイ１００の上面に直接投影され、側面の表面テクスチャ画像が反射鏡２００ａ〜２００ｄを介して立体ディスプレイ１００の側面に投影される。制御装置３００は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等のコンピュータで構成することができる。
【００１０】
図２は、立体ディスプレイ１００および反射鏡２００ａ〜２００ｄをプロジェクタ４００のレンズ位置から見下ろした様子を示す図である。
図２の中央には立体ディスプレイ１００の上面が位置し、立体ディスプレイ１００の各側面には反射鏡２００ａ〜２００ｄの反射面が相対する。反射鏡２００ａ〜２００ｄは、反射鏡２００ａ〜２００ｄの設置により側面から立体ディスプレイ１００が見えなくなるのを防ぐために、ハーフミラーで構成しても良い。
【００１１】
図３は、立体ディスプレイ１００に投影される表面テクスチャ画像の一例を示す図である。
図示の画像は、自動車の表面テクスチャ画像であり、カラー写真のように色や表面形状等の質感が反映されたものである。また図示の画像は、上面の表面テクスチャ画像３０１、前後左右の側面の表面テクスチャ画像３０２〜３０５の合計５種類の投影画像からなる。これらの表面テクスチャ画像３０１〜３０５は、制御装置３００が保持する画像データに基づいて形成されたものである。プロジェクタ４００は、この表面テクスチャ画像３０１〜３０５をそれぞれ対応する立体ディスプレイ１００および反射鏡２００ａ〜２００ｄに投射する。なお、プロジェクタ４００からの投影画像は、表面テクスチャ画像３０１〜３０５以外の部分３０６については黒くすることが好ましい。この部分３０６が明るいと、光が投射すべき立体ディスプレイ１００の反対側に漏れ、そこでの立体ディスプレイ１００の観察に適さなくなるからである。
【００１２】
図４は、立体ディスプレイ１００および反射鏡２００ａ〜２００ｄに投影された表面テクスチャ画像３０１〜３０５を示す図である。
立体ディスプレイ１００の上面には対応する上面の表面テクスチャ画像３０１が投影され、立体ディスプレイ１００の各側面に相対する反射鏡２００ａ〜２００ｄには対応する前後左右の側面の表面テクスチャ画像３０２〜３０５が投影される。このようにして、立体ディスプレイ１００の表面に立体画像が表示されることとなる。
【００１３】
図５は、本実施形態による立体ディスプレイ１００の構成を示す図、図６および図７は、図５に示す立体ディスプレイ１００を図５の矢印方向から見た図である。
図５乃至図７に示すように、本実施形態の立体ディスプレイ１００は、軸方向をそろえて配列された複数のピン１１１により構成される立体形状形成手段の一例である立体モデル形成部１１０と、複数のピン１１１を押す押部材の一例である押上部材１１５と、移動手段の一例であるアクチュエータ１２０と、アクチュエータ１２０の動作を押上部材１１５に伝える伝動部１３０とを備える。なお、立体モデル形成部１１０は立体形状形成手段の一例であるが、本実施形態では、この立体モデル形成部１１０の表面に画像を表示させる。
【００１４】
上述したように、立体モデル形成部１１０は、軸方向をそろえて配列された複数のピン１１１により構成される。このピン１１１が各々独立に軸方向へ移動することにより、所望の立体形状を形成させることができる。ピン１１１は、例えばｎ本×ｍ本のマトリクス状に配列されている。立体モデル形成部１１０を構成するピン１１１が細く、その数が多いほど精細な立体形状を形成できることは言うまでもない。
【００１５】
また、ピン１１１は、断面が正方形または長方形の細長の角柱部材である。具体的な断面のサイズは、例えば、３ｍｍ×３ｍｍ程度とする。ピン１１１を角柱とすることにより、複数のピン１１１をマトリクス状に配列すると、各ピン１１１が隙間なく並び、表面を、画像を表示するためのスクリーンとして用いるのに好適となる。
【００１６】
押上部材１１５は、ピン１１１のアクチュエータ１２０側の端部に接触することにより、ピン１１１を指定された高さに押し上げる角柱状の部材（例えば、ピン）である。押上部材１１５は、ピン１１１の一列に対して設けられ、まず、ピン１１１の１列目を押し上げる。次にピン１１１を１列ずらし、同様にして１列のピン１１１を押し上げる。この動作を全ての列について行い、指定された立体形状をピン１１１によって形成する。
【００１７】
アクチュエータ１２０は、立体モデル形成部１１０を構成する各ピン１１１を軸方向に押し上げる押上部材１１５の移動を制御する。本実施形態では、アクチュエータ１２０は一列の押上部材１１５に１対１で対応させて設けられている。図６、７に示すように、各アクチュエータ１２０は、各押上部材１１５に対応する駆動軸１２１を動作させることにより、各押上部材１１５を独立に移動させる。各アクチュエータ１２０による各押上部材１１５の移動量は、制御装置３００により制御される。制御装置３００は、立体モデル形成部１１０により形成する立体形状を表すデータに基づいてアクチュエータ１２０の動作を制御する。立体形状を表すデータとしては、例えば、立体表示しようとする物体の形状が３ＤモデリングされたＣＡＤデータ等として与えられていれば、これを用いれば良い。また、任意の演算処理によりデータを計算しても良いし、外部装置により計算されたデータを受信して用いても良い。
【００１８】
伝動部１３０は、アクチュエータ１２０の駆動軸１２１の動作を押上部材１１５に伝達する。図５乃至図７に示すように、本実施形態の伝動部１３０は、アクチュエータ１２０の駆動軸１２１と押上部材１１５とを接続する伝動線１３１と、伝動線１３１を誘導するための誘導パイプ１３２、伝動線１３１および誘導パイプ１３２を位置決めするための上部固定板１３３および下部固定板１３４とを備える。
【００１９】
伝動線１３１は、例えばワイヤ（金属線）で構成される。本実施形態では、図示のようにある程度の柔軟性を持った（可撓性のある）材料が用いられる。伝動線１３１の一端はアクチュエータ１２０の駆動軸１２１に接続され、他端は押上部材１１５の端に接続されている。これにより、アクチュエータ１２０における駆動軸１２１の動作が伝動線１３１を介して押上部材１１５に伝達されることとなる。
【００２０】
上述したように、立体モデル形成部１１０は、ピン１１１が細くかつピン１１１どうしの間隔が狭いほど精細な立体形状を形成することができる。従って、押上部材１１５も細くその間隔が狭い方が好ましい。一方、アクチュエータ１２０は、駆動機構を設けるために小型化には限界がある。そのため、細い押上部材１１５を狭い間隔で配列すると、アクチュエータ１２０の位置と対応する押上部材１１５の位置とが離れてしまう（駆動軸１２１の動作方向と押上部材１１５の移動方向とが直線上に乗らない）。そこで、本実施形態では、柔軟な伝動線１３１を介在させることで、アクチュエータ１２０の駆動軸１２１の動作を押上部材１１５に伝達している。
【００２１】
誘導パイプ１３２は、内部に伝動線１３１を通す。そして、上部固定板１３３および下部固定板１３４と共に、伝動線１３１を位置決めし、アクチュエータ１２０における駆動軸１２１の動作が適切に押上部材１１５に伝達されるように伝動線１３１の移動を誘導する。この誘導パイプ１３２は、例えば合成樹脂、具体的にはフッ素樹脂などで形成される。ある程度の柔軟性を有し、伝動線１３１の動きを妨げないように表面の滑らかな材料が用いられる。
【００２２】
上部固定板１３３は、誘導パイプ１３２の押上部材１１５側の端を固定する。上部固定板１３３には、押上部材１１５の配列に対応する間隔で伝動線１３１が通る孔が開いており、この孔の押上部材１１５とは反対側の面に誘導パイプ１３２の端が固定される。上部固定板１３３は、硬質の合成樹脂や金属など、変形の少ない材料で形成される。
【００２３】
下部固定板１３４は、誘導パイプ１３２のアクチュエータ１２０側の端を固定する。下部固定板１３４には、立体モデル形成部１１０におけるアクチュエータ１２０の設置間隔に対応する間隔で伝動線１３１が通る孔が開いており、この孔のアクチュエータ１２０とは反対側の面に誘導パイプ１３２の端が固定される。下部固定板１３４は、硬質の合成樹脂や金属など、変形の少ない材料で形成される。
【００２４】
ところで、このような立体ディスプレイ１００において、アクチュエータ１２０の電源を切って、再び電源を入れることを考える。
図８は、アクチュエータ１２０の電源をオフにしたときの状態を示す図であり、図９は、アクチュエータ１２０の電源を再びオンにしたときの状態を示す図である。
アクチュエータ１２０の電源を切ると、誘導パイプ１３２の遊び、押上部材１１５の駆動方向への遊び等により、図８に示すように、押上部材１１５の初期高さが個々の押上部材１１５ごとに変わって高さがそろわなくなる。
このままの状態で再び電源を入れて立体形状を形成すると、図９に示すように、ばらつきのあった初期高さがそのまま立体形状に現れ、例えば、本来平面であるはずの面が凸凹の面になるといった事態が生じてしまう。
【００２５】
このような場合、押上部材１１５に高さセンサを設置し、アクチュエータ１２０にフィードバックをかけることにより、押上部材１１５を正確な位置に押し上げることも考えられる。しかし、この方法では、コストが非常に高くなる。
また、フィードバック系を持たない安価なアクチュエータ１２０（例えばステッピングモータ等）を用いる場合は、電源投入時、および、前回初期高さを合わせてから数回目の立体形状の形成時に、初期高さを合わせこむ必要がある。
【００２６】
このような高さ合わせは、図１３に示すように目視で行うことも考えられる。
この方法は、詳しくは、次のように行われる。
第一に、押上部材１１５の後方に水平なライン１９１を書き込んだ背景板１９２を置き、押上部材１１５を１本ずつゆっくりと上げていく。そして、押上部材１１５の頭部がライン１９１の高さと一致したときにストップボタンを押す。
第二に、１本の押上部材１１５を上げ下げしながら後方のライン１９１の高さに合わせていく。この際、伝動線１３１および誘導パイプ１３２に遊びがあるため、必ず上がる方向で高さを合わせる必要がある。
しかしながら、このような目視による高さ合わせは、非常に煩わしくまた忍耐の必要な作業である。従って、このような作業を、電源を投入したタイミングで、或いは、数回の立体形状形成に一度のタイミングで実施するのは、現実的ではない。
【００２７】
そこで、本実施形態では、押上部材１１５の高さ合わせを自動的に行う方法を提案する。なお、本明細書では、押上部材１１５の軸を鉛直上向きにとっていることから「高さ合わせ」と称するが、軸をこの向きに限らなければ、軸方向の位置についての「位置合わせ」と言うことができる。
【００２８】
以下、高さ合わせを自動的に行う方法を実施例１〜３として述べる。
［実施例１］
図１０は、実施例１における押上部材１１５の高さ合わせの方法を示す図である。
図１０（ａ）に示すように、検知手段の一例である高さ到達検知機構は、１対の発光素子（ＬＥＤ等）１４１および受光素子（フォトダイオード等）１４２と、これらが向かい合わせにセットされた支持部材１４３とからなる高さセンサ１４０を含む。高さセンサ１４０は押上部材１１５の上部に設置される。そして、発光素子１４１から発射された光（ＬＥＤ光）を押上部材１１５が遮断することで受光素子１４２が受光しなくなると、例えばアクチュエータ１２０に対して高さ到達信号を発信する。
【００２９】
図１０（ｂ）は、高さセンサ１４０によって押上部材１１５の高さが基準の高さに到達した状態（到達状態）を検知する際の動作を示した図である。
図に示すように、高さセンサ１４０を最初の押上部材１１５の上部にセットし、押上部材１１５を上方にゆっくり移動させる。上の図および中央の図では、発光素子１４１から発射された光を押上部材１１５が遮断しておらず、受光素子１４２が受光しているので、高さ到達信号は出力されない。これに対し、下の図では、発光素子１４１から発射された光を押上部材１１５が遮断して受光素子１４２が受光せず、高さ到達信号が出力されるので、アクチュエータ１２０は、直ちに押上部材１１５の移動を止める。
【００３０】
図１０（ｃ）は、高さセンサ１４０が押上部材１１５間を移動する際の動作を示す図である。
上記のように最初の押上部材１１５について高さ到達信号を出力すると、高さ到達検知機構は、高さセンサ１４０を次の押上部材１１５まで移動させ、同様の動作を行う。
これを全ての押上部材１１５について行うことにより、全ての押上部材１１５の高さを自動的に合わせることができる。
【００３１】
なお、この高さ到達検知機構は、例えば、ユーザの指示（例えば、コントロールパネルに設置された「高さ合わせ」ボタンの押下）により、起動するとよい。
また、装置への電源投入時にこの機構を必ず起動するようにしてもよい。そうすれば、電源投入時に発生し易い高さのばらつきを抑制することができる。
更に、立体形状の形成を複数回（例えば１０回）繰り返すと、この機能を起動するようにしてもよい。即ち、前回の高さ合わせ後の所定回数目の立体形状の形成時にこの機能を起動する。このようにすれば、経時的な高さのばらつきを抑制することができる。
【００３２】
ところで、本実施例では、１つの高さセンサ１４０を設け、これを複数の押上部材１１５に沿って移動させることにより、複数の押上部材１１５の高さ合わせを行った。しかしながら、例えば、複数の押上部材１１５のそれぞれに対して高さセンサ１４０を設け、高さセンサ１４０を移動することなく、複数の押上部材１１５の高さ合わせを行うようにしてもよい。
【００３３】
［実施例２］
図１１は、実施例２における押上部材１１５の高さ合わせの方法を示す図である。
図１１（ａ）に示すように、検知手段の一例である高さ到達検知機構は、物体の物理的な接触を感知する１つのスイッチ（マイクロスイッチ等）１４５と、このスイッチ１４５がセットされた支持部材１４６とからなる高さセンサ１４４を含む。高さセンサ１４４は、押上部材１１５の上部に設置される。そして、押上部材１１５がスイッチ１４５の接点を押し上げると、例えばアクチュエータ１２０に対して高さ到達信号を発信する。
【００３４】
図１１（ｂ）は、高さセンサ１４４によって押上部材１１５の高さが基準の高さに到達した状態（到達状態）を検知する際の動作を示した図である。
図に示すように、高さセンサ１４４を最初の押上部材１１５の上部にセットし、押上部材１１５を上方にゆっくり移動させる。上の図および中央の図では、押上部材１１５がスイッチ１４５の接点に接触していないので、高さ到達信号は出力されない。これに対し、下の図では、押上部材１１５がスイッチ１４５の接点に接触して高さ到達信号が出力されるので、アクチュエータ１２０は、直ちに押上部材１１５の移動を止める。
【００３５】
図１１（ｃ）は、高さセンサ１４４が押上部材１１５間を移動する際の動作を示す図である。
上記のように最初の押上部材１１５について高さ到達信号を出力すると、高さ到達検知機構は、高さセンサ１４４を次の押上部材１１５まで移動させ、同様の動作を行う。
これを全ての押上部材１１５について行うことにより、全ての押上部材１１５の高さを自動的に合わせることができる。
【００３６】
なお、この高さ到達検知機構は、例えば、ユーザの指示（例えば、コントロールパネルに設置された「高さ合わせ」ボタンの押下）により、起動するとよい。
また、装置への電源投入時にこの機構を必ず起動するようにしてもよい。そうすれば、電源投入時に発生し易い高さのばらつきを抑制することができる。
更に、立体形状の形成を複数回（例えば１０回）繰り返すと、この機能を起動するようにしてもよい。即ち、前回の高さ合わせ後の所定回数目の立体形状の形成時にこの機能を起動する。このようにすれば、経時的な高さのばらつきを抑制することができる。
【００３７】
ところで、本実施例では、１つの高さセンサ１４４を設け、これを複数の押上部材１１５に沿って移動させることにより、複数の押上部材１１５の高さ合わせを行った。しかしながら、例えば、複数の押上部材１１５のそれぞれに対して高さセンサ１４４を設け、高さセンサ１４４を移動することなく、複数の押上部材１１５の高さ合わせを行うようにしてもよい。
【００３８】
［実施例３］
図１２は、実施例３における押上部材１１５の高さ合わせの方法を示す図である。
図１２（ａ）に示すように、検知手段の一例である高さ到達検知機構は、押上部材１１５の正面に設置された高精細なカメラ１４７と、押上部材１１５の背面に設置された基準の高さを指示する水平なライン１４８が引かれた背景板１４９とを含む。
【００３９】
図１２（ｂ）は、高さ到達検知機構によって押上部材１１５の高さが基準の高さに到達した状態（到達状態）を検知する際の動作を示した図である。
図に示すように、まず、１本の押上部材１１５を上方にゆっくり移動させる。そして、カメラ１４７から取得された画像上で動き検出を行い、移動する押上部材１１５を特定し、この移動する押上部材１１５について基準の高さに到達したかどうか判断する。上の図および中央の図では、カメラ１４７から取得された画像上で背景板１４９上の水平ライン１４８が遮蔽されていないので、高さ到達信号は出力されない。これに対し、下の図では、カメラ１４７から取得された画像上で背景板１４９上の水平ライン１４８が遮蔽されて高さ到達信号が出力されるので、アクチュエータ１２０は、直ちに押上部材１１５の移動を止める。これを全ての押上部材１１５について行うことにより、全ての押上部材１１５の高さを自動的に合わせることができる。
【００４０】
なお、この高さ到達検知機構は、例えば、ユーザの指示（例えば、コントロールパネルに設置された「高さ合わせ」ボタンの押下）により、起動するとよい。
また、装置への電源投入時にこの機構を必ず起動するようにしてもよい。そうすれば、電源投入時に発生し易い高さのばらつきを抑制することができる。
更に、立体形状の形成を複数回（例えば１０回）繰り返すと、この機能を起動するようにしてもよい。即ち、前回の高さ合わせ後の所定回数目の立体形状の形成時にこの機能を起動する。このようにすれば、経時的な高さのばらつきを抑制することができる。
【００４１】
ところで、本実施例では、１つのカメラ１４７で複数の押上部材１１５を撮像し、動き検出によって特定された移動中の押上部材１１５について高さ合わせを行った。しかしながら、例えば、１つの押上部材１１５の範囲を撮像可能なカメラ１４７を複数設け、動き検出によって特定された押上部材１１５ではなく、各カメラ１４７に予め対応付けられた押上部材１１５について高さ合わせを行うようにしてもよい。或いは、１つの押上部材１１５の範囲を撮像可能なカメラ１４７を１台設け、カメラ１４７を複数の押上部材１１５に沿って移動させることにより、複数の押上部材１１５の高さ合わせを行うようにしてもよい。
【００４２】
なお、上記実施形態では、マトリクス状に配置されたピン１１１の一列に対応するよう一列の押上部材１１５を設けたが、例えば、マトリクス状に配置されたピン１１１の全体に対応するよう、複数列の押上部材１１５を設けることも考えられる。その場合は、まず、最初の列の押上部材１１５について高さ合わせを行い、この列の押上部材１１５を退避させる（次の列の押上部材１１５の高さ合わせの妨げにならない所定量だけ移動させる）。そして、次の列の押上部材１１５について同様に高さ合わせを行い、これも退避させて更に次の列の高さ合わせに移る。このような動作を全ての列の押上部材１１５について行うとよい。
【００４３】
また、上記実施形態では、立体モデル形成部１１０を構成する各ピン１１１を軸方向に押し上げる押上部材１１５について、高さ合わせを行った。しかしながら、立体モデル形成部１１０を構成する各ピン１１１について、同様の高さ到達検知機構を用いて、高さ合わせを行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本実施形態が適用される形状形成装置の構成を示す図である。
【図２】図１の形状形成装置において、立体ディスプレイおよび反射鏡をプロジェクタのレンズ位置から見下ろした様子を示す図である。
【図３】本実施形態の立体ディスプレイに投影される表面テクスチャ画像の一例を示す図である。
【図４】図２の立体ディスプレイおよび反射鏡に投影された表面テクスチャ画像を示す図である。
【図５】本実施形態による立体ディスプレイの構成を示す図である。
【図６】図５に示した立体ディスプレイのピン以外の部分を図５の矢印方向から見た図である。
【図７】図５に示した立体ディスプレイのピン以外の部分を図５の矢印方向から見た図であり、押上部材を駆動した状態を示す図である。
【図８】図５に示した立体ディスプレイのピン以外の部分を図５の矢印方向から見た図であり、電源をオフにした状態を示す図である。
【図９】図５に示した立体ディスプレイのピン以外の部分を図５の矢印方向から見た図であり、押上部材をばらつきを残したまま駆動した状態を示す図である。
【図１０】本実施形態の高さ到達検知機構の第１の実施例を示す図である。
【図１１】本実施形態の高さ到達検知機構の第２の実施例を示す図である。
【図１２】本実施形態の高さ到達検知機構の第３の実施例を示す図である。
【図１３】押上部材の高さ合わせを目視で行う様子を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１００…立体ディスプレイ、１１０…立体モデル形成部、１１１…ピン、１１５…押上部材、１２０…アクチュエータ、１２１…駆動軸、１３０…伝動部、１３１…伝動線、１３２…誘導パイプ、１３３…上部固定板、１３４…下部固定板、１４０、１４４…高さセンサ、１４７…カメラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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