(57)【要約】【課題】任意の外形を有し、植物の栽培に用いられる立体形状物を形成する立体形状情報生成システム、立体形状形成装置、立体形状情報生成方法、およびプログラムを提供する。【解決手段】植物の栽培に用いられる立体形状物の外形を表す外形情報に基づいて、少なくとも一部領域が三次元網目状構造である前記立体形状物の形状を表す形状情報を生成する形状情報生成部と、立体形状形成部により前記立体形状物を形成するために前記形状情報を出力する出力部と、を備える、立体形状情報生成システム。【選択図】図１
2016194472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物の栽培に用いられる立体形状物の外形を表す外形情報に基づいて、少なくとも一部領域が三次元網目状構造である前記立体形状物の形状を表す形状情報を生成する形状情報生成部と、
立体形状形成部により前記立体形状物を形成するために前記形状情報を出力する出力部と、
を備える、立体形状情報生成システム。
【請求項２】
前記形状情報生成部は、栽培される前記植物の根または種子の少なくともいずれかの大きさに基づいて、前記三次元網目状構造の網目の大きさを変更する、請求項１に記載の立体形状情報生成システム。
【請求項３】
前記三次元網目状構造には、前記植物の種子が播種されるピットが形成される、請求項１に記載の立体形状情報生成システム。
【請求項４】
前記三次元網目状構造である領域は、前記植物の栽培に用いられる領域である、請求項１に記載の立体形状情報生成システム。
【請求項５】
前記立体形状物は、土の代替物である、請求項１に記載の立体形状情報生成システム。
【請求項６】
前記出力部は、少なくとも前記三次元網目状構造が層で分割された形状に関する情報を含む前記形状情報を出力する、請求項１に記載の立体形状情報生成システム。
【請求項７】
前記立体形状形成部をさらに備える、請求項１に記載の立体形状情報生成システム。
【請求項８】
前記出力部は、前記立体形状物にて栽培される植物に関する情報、および前記植物が栽培される領域の位置に関する情報を含む植生情報をさらに出力する、請求項１に記載の立体形状情報生成システム。
【請求項９】
前記植生情報は、前記立体形状物にて栽培される植物に関する情報に基づいて算出された前記植物の種子と、ゲル状材料との混合割合に関する情報をさらに含む、請求項８に記載の立体形状情報生成システム。
【請求項１０】
前記植生情報は、前記立体形状物の構造または形成材料に関する情報に基づいて算出された前記植物の種子と、ゲル状材料との混合割合に関する情報をさらに含む、請求項８に記載の立体形状情報生成システム。
【請求項１１】
植物の栽培に用いられる立体形状物の外形を表す外形情報を取得する外形情報取得部と、
前記外形情報に基づいて、少なくとも一部領域が三次元網目状構造である前記立体形状物の形状を表す形状情報を生成する形状情報生成部と、
前記形状情報に基づいて、前記立体形状物を形成する立体形状形成部と、
を備える、立体形状形成装置。
【請求項１２】
前記三次元網目状構造内に未発泡の発泡性樹脂を注入し、前記三次元網目状構造内で前記発泡性樹脂を発泡させる樹脂注入部をさらに備える、請求項１１に記載の立体形状形成装置。
【請求項１３】
前記三次元網目状構造の表面の網目の大きさは、前記三次元網目状構造の内部の網目よりも小さい、請求項１２に記載の立体形状形成装置。
【請求項１４】
前記三次元網目状構造内を保水固形物で充填する固形物充填部をさらに備える、請求項１１に記載の立体形状形成装置。
【請求項１５】
前記三次元網目状構造の表面の網目の大きさは、前記三次元網目状構造の内部に充填される前記保水固形物の大きさよりも小さい、請求項１４に記載の立体形状形成装置。
【請求項１６】
前記三次元網目状構造には、前記植物の種が播種されるピットが形成され、前記ピットの網目の大きさは、前記植物の種子の大きさよりも小さい、請求項１４に記載の立体形状形成装置。
【請求項１７】
前記立体形状物に前記植物の種子を播種する種子播種部をさらに備える、請求項１１に記載の立体形状形成装置。
【請求項１８】
前記立体形状形成部は、前記立体形状物を積層造形によって形成する、請求項１１に記載の立体形状形成装置。
【請求項１９】
回路を用い、植物の栽培に用いられる立体形状物の外形を表す外形情報に基づいて、少なくとも一部領域が三次元網目状構造である前記立体形状物の形状を表す形状情報を生成し、
立体形状形成部により前記立体形状物を形成するために前記形状情報を出力する、立体形状情報生成方法。
【請求項２０】
コンピュータを
植物の栽培に用いられる立体形状物の外形を表す外形情報に基づいて、少なくとも一部領域が三次元網目状構造である前記立体形状物の形状を表す形状情報を生成する形状情報生成部と、
として機能させる、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、立体形状情報生成システム、立体形状形成装置、立体形状情報生成方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、任意の三次元オブジェクトを形成可能な３Ｄプリント（三次元造形）技術が急速に発展している。このような３Ｄプリント技術は、ユーザによって入力された三次元形状を有する造形物を簡便に形成することができるため、製品または部品のデザイン試作、またはプレゼンテーション用模型の制作などに広く用いられている。【０００３】
また、上記の３Ｄプリント技術を用いて、より大規模な構造物を形成することが検討されている。例えば、下記の非特許文献１では、３Ｄプリント技術を用いて人が居住可能な住居を形成することが検討されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｋｈｏｓｈｎｅｖｉｓ，Ｂ．，  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｂｙ  Ｃｏｎｔｏｕｒ  Ｃｒａｆｔｉｎｇ−Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｒｏｂｏｔｉｃｓ  ａｎｄ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，  ｖｏｌ．１３，  ｎｏ．１，  ２００４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の非特許文献１では、３Ｄプリント技術を用いて形成する立体形状物として、住居等の人工物しか検討されておらず、植物等の自然物を含む構造物は、検討されていなかった。これは、植物は、生育に水分および養分を必要とし、生育環境に様々な制約を有するため、上記の非特許文献１等にて検討された３Ｄプリント技術では、植物の生育環境を満足する立体形状物を形成することが困難であったためである。【０００６】
したがって、植物の生育環境を満足し、植物の栽培に用いることが可能な任意の外形を有する立体形状物を形成する技術が求められていた。【０００７】
そこで、本開示では、任意の外形を有し、植物の栽培に用いられる立体形状物を形成することが可能な、新規かつ改良された立体形状情報生成システム、立体形状形成装置、立体形状情報生成方法、およびプログラムを提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示によれば、植物の栽培に用いられる立体形状物の外形を表す外形情報に基づいて、少なくとも一部領域が三次元網目状構造である前記立体形状物の形状を表す形状情報を生成する形状情報生成部と、立体形状形成部により前記立体形状物を形成するために前記形状情報を出力する出力部と、を備える、立体形状情報生成システムが提供される。【０００９】
また、本開示によれば、植物の栽培に用いられる立体形状物の外形を表す外形情報を取得する外形情報取得部と、前記外形情報に基づいて、少なくとも一部領域が三次元網目状構造である前記立体形状物の形状を表す形状情報を生成する形状情報生成部と、前記形状情報に基づいて、前記立体形状物を形成する立体形状形成部と、を備える、立体形状形成装置が提供される。【００１０】
また、本開示によれば、回路を用い、植物の栽培に用いられる立体形状物の外形を表す外形情報に基づいて、少なくとも一部領域が三次元網目状構造である前記立体形状物の形状を表す形状情報を生成し、立体形状形成部により前記立体形状物を形成するために前記形状情報を出力する、立体形状情報生成方法が提供される。【００１１】
また、本開示によれば、コンピュータを植物の栽培に用いられる立体形状物の外形を表す外形情報に基づいて、少なくとも一部領域が三次元網目状構造である前記立体形状物の形状を表す形状情報を生成する形状情報生成部と、として機能させる、プログラムが提供される。【００１２】
本開示によれば、取得された外形情報で表される外形を有し、少なくとも一部領域が植物の栽培に適した三次元網目状構造である立体形状物を形成することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように本開示によれば、任意の外形を有し、植物の栽培に用いられる立体形状物を形成することが可能である。【００１４】
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本開示の第１の実施形態に係る立体形状形成システムの概要を説明する模式図である。
【図２】同実施形態に係る立体形状形成システムの内部構成を示すブロック図である。
【図３】植物の栽培に用いられる立体形状物を設計するための入力画面の一例を示す説明図である。
【図４】立体形状物にて栽培される植物の配置を設計するための入力画面の一例を示す説明図である。
【図５】立体形状物にて栽培される植物の生育後の状態を示す画面の一例を示す説明図である。
【図６】立体形状物にて栽培される植物の種子の配置を示す画面の一例を示す説明図である。
【図７】外形情報に基づいて生成される立体形状物を説明する説明図である。
【図８】植物および景観構成物が配置された立体形状物が設計される入力画面の一例を示す説明図である。
【図９】植物および景観構成物が配置された具体的な構造を説明する説明図である。
【図１０】同実施形態に係る立体形状形成システムの動作の流れを示すフローチャート図である。
【図１１】同実施形態に係る立体形状形成システムの動作を説明する説明図である。
【図１２】同実施形態に係る立体形状形成システムの動作を説明する説明図である。
【図１３】本開示の第２の実施形態に係る立体形状形成システムの内部構成を示すブロック図である。
【図１４】同実施形態に係る立体形状形成装置の動作を示す説明図である。
【図１５】同実施形態に係る立体形状形成装置の動作を示す説明図である。
【図１６】本開示の第３の実施形態に係る立体形状形成システムの内部構成を示すブロック図である。
【図１７】同実施形態に係る立体形状形成装置の動作を示す説明図である。
【図１８】同実施形態に係る立体形状形成装置の動作を示す説明図である。
【図１９】本開示の第１の実施形態に係る情報処理装置のハードウェア構成の一例を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１７】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．第１の実施形態
１．１．立体形状形成システムの概要
１．２．立体形状形成システムの構成例
１．３．立体形状形成システムの動作例
２．第２の実施形態
２．１．立体形状形成システムの構成例
２．２．立体形状形成システムの動作例
３．第３の実施形態
３．１．立体形状形成システムの構成例
３．２．立体形状形成システムの動作例
４．ハードウェア構成
５．まとめ
【００１８】
＜１．第１の実施形態＞
［１．１．立体形状形成システムの概要］
まず、図１を参照して、本開示の第１の実施形態に係る立体形状形成システムの概要について説明する。図１は、本実施形態に係る立体形状形成システム１の概要を説明する模式図である。
【００１９】
図１に示すように、立体形状形成システム１は、立体形状情報生成システムである情報処理装置１１と、プリンタ装置１２と、レール１３とを備え、任意の立体形状を有する立体形状物２を形成可能なシステムである。また、立体形状物２は、植物の栽培に用いられる。
【００２０】
情報処理装置１１は、プリンタ装置１２によって形成される立体形状物２の形状を表す形状情報を生成する。具体的には、情報処理装置１１は、まず、ユーザによって入力等された立体形状物２の外形を表す外形情報に基づいて、少なくとも一部が三次元網目状構造である立体形状物２の形状を表す形状情報を生成する。また、生成された形状情報は、垂直方向に複数層に分割され、各層ごとにプリンタ装置１２に送信される。
【００２１】
プリンタ装置１２は、立体形状物２を形成する３Ｄプリンタ装置である。具体的には、プリンタ装置１２は、情報処理装置１１から立体形状物２の形状情報を各層ごとに取得し、各層ごとに立体形状物２を形成する。すなわち、立体形状物２は、層ごとに形成された形状が積層されることで全体の形状が形成される。このような立体形状物２の形成方法を積層造形法という。
【００２２】
例えば、プリンタ装置１２は、溶かした樹脂を射出して積層させることで立体形状を形成する熱溶解積層（Ｆｕｓｅｄ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅｌｉｎｇ：ＦＤＭ）法を用いる３Ｄプリンタ装置であってもよい。また、プリンタ装置１２は、光硬化性樹脂などを用いて立体形状を形成する光造形法、レーザ等による焼結またはバインダによる固着などにて層状に敷き詰められた素材粉末を固めることで立体形状を形成する粉末法などを用いる３Ｄプリンタ装置であってもよい。さらに、プリンタ装置１２は、圧力によってシリンジ等から粘性の素材（シリコーン樹脂など）を押し出す方式を用いる３Ｄプリンタ装置であってもよい。
【００２３】
また、プリンタ装置１２は、複数種のプリンタヘッドを備えていてもよい。このような場合、立体形状形成システム１は、プリンタヘッドごとに積層する材料を変更することができるため、様々な材料を組み合わせた複雑な立体形状物２を形成することが可能になる。
【００２４】
レール１３は、プリンタ装置１２を保持する構台または架橋である。レール１３は、レール１３が延伸する第１の方向にプリンタ装置１２を移動させることが可能であり、また、レール１３本体は、第１の方向と直交する第２の方向に移動可能である。これにより、プリンタ装置１２は、水平面と平行な二次元平面上の任意の位置に移動することができる。
【００２５】
立体形状物２は、植物を栽培可能な成形物であり、土の代替物として用いられる。土の代替物として用いられるためには、立体形状物２（水耕栽培では、培地とも呼ばれる）は、植物、および植物の生育に必要な水や空気を保持可能であり、極端な酸性または塩基性にならずｐＨが安定しており（おおよそｐＨ４〜８）、植物の生育に悪影響を与える化学物質等が放出しないものであることが望ましい。
【００２６】
上述した条件を満たすために、立体形状物２は、植物の栽培に用いられる領域が三次元網目状構造にて形成される。三次元網目状構造は、植物が根を張ることが可能であり、水および空気を保持可能な孔が多数存在するため、上述した条件を満たし、植物の栽培に好適な構造である。なお、立体形状物２は、植物の生育に悪影響を与えないために、化学的に安定であり、ｐＨが中性領域に安定しているプラスチック樹脂、シリコーン樹脂、セラミック、または金属等にて形成されることが好ましい。
【００２７】
本実施形態に係る立体形状形成システム１は、立体形状物２の外形を表す外形情報に基づいて、植物が栽培される領域が三次元網目状構造である立体形状物２の形状を表す形状情報を生成し、該形状情報に基づいて立体形状物２を形成するものである。これにより、立体形状形成システム１は、任意の外形を有し、植物の栽培に好適な立体形状物２を形成することができる。
【００２８】
なお、図１では、情報処理装置１１と、プリンタ装置１２とが分離された立体形状形成システム１を例示したが、本開示に係る技術は、かかる例示に限定されない。本開示に係る技術は、例えば、情報処理装置１１とプリンタ装置１２とが一体化された立体形状形成装置として実現されてもよい。
【００２９】
［１．２．立体形状形成システムの構成例］
次に、図２を参照して、本実施形態に係る立体形状形成システム１の構成例について説明する。図２は、本実施形態に係る立体形状形成システム１の内部構成を示すブロック図である。
【００３０】
図２に示すように、立体形状形成システム１は、デザイン作成装置１０と、情報処理装置１１と、プリンタ装置１２とを備える。また、デザイン作成装置１０は、デザイン部１００を備え、情報処理装置１１は、外形情報取得部１１０と、植生情報取得部１２０と、形状情報生成部１３０と、植物情報記憶部１４０と、層分割部１５０と、出力部１６０と、を備える。また、プリンタ装置１２は、立体形状形成部１７０と、種子播種部１８０とを備える。
【００３１】
（デザイン作成装置の構成）
デザイン部１００は、ユーザの入力に基づいて、立体形状物２の外形を表す外形情報、および立体形状物２にて栽培される植物の配置に関する植生情報を生成する。具体的には、デザイン部１００は、デザイン作成装置１０に備えられた入力部（図示せず）からのユーザの入力に基づいて、立体形状物２の外形を表す外形情報、および立体形状物２にて栽培される植物の配置に関する植生情報を生成する。例えば、入力部（図示せず）には、マウス、キーボード、タッチパネルおよびその他ユーザの入力行為を感知するセンサ等の各種デバイスを用いることができる。また、デザイン部１００によって生成された外形情報および植生情報で表される立体形状物２の様態は、デザイン作成装置１０に備えられた表示部（図示せず）に表示される。例えば、表示部（図示せず）は、液晶ディスプレイ表示装置、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ装置等を用いることができる。これにより、ユーザは、形成する立体形状物２の様態を確認しながら、立体形状物２の外形および植物配置の設計することができる。
【００３２】
ここで、図３〜図６を参照して、デザイン作成装置１０の表示部にて表示される立体形状物２の設計を行う入力画面について説明する。ユーザは、デザイン作成装置１０に備えられた入力部によって形状および植物配置を入力することで立体形状物２を自由に設計することができる。
【００３３】
図３は、植物の栽培に用いられる立体形状物２を設計するための入力画面の一例を示す説明図であり、図４は、立体形状物２にて栽培される植物の配置を設計するための入力画面の一例を示す説明図である。
【００３４】
図３に示す入力画面３００は、立体形状物２を設計する画面である。入力画面３００には、例えば、立体形状物２の外形を表すオブジェクト４００が入力される。
【００３５】
なお、入力画面３００には、オブジェクト４００の入力を支援する各種ツールを選択するためのアイコン群３０１が設けられてもよい。オブジェクト４００の入力を支援する各種ツールは、例えば、四角柱、円柱などの基本的な三次元形状を有するオブジェクトを生成するツール、入力されたオブジェクトの一部を変形、引き伸ばし、拡大および縮小するツールなどを含んでもよい。また、各種ツールは、任意の二次元形状を描画し、描かれた二次元形状を押し出すことで、該二次元形状に対して体積を与える押し出し（エクストルード）ツールを含んでもよい。なお、オブジェクト４００の入力を支援する各種ツールは、上記に限定されず、公知の３Ｄモデリングソフトウェア等で使用されるツールであればいずれも使用可能である。このような入力画面３００によれば、ユーザは直感的に立体形状物２の外形を設計し、入力することができる。
【００３６】
また、図４に示す入力画面３１０は、立体形状物２にて栽培される植物の配置を設計する画面である。入力画面３１０には、例えば、立体形状物２にて栽培される植物の配置が設定されたオブジェクト４１０が入力される。
【００３７】
例えば、図４では、オブジェクト４１０の領域４１１〜４１５は、異なる色で塗り分けられ、異なる種類の植物が栽培されることが設定されている。具体的には、ユーザは、オブジェクト４１０上に所望の領域４１１〜４１５を設定し、それぞれの領域において当該領域にユーザが植えたい植物を入力することで、立体形状物２にて栽培される植物の配置を設定することができる。ここで、配置される植物は、例えば、入力画面３１０に表示されるアイコン群３１１に列挙されてもよい。ユーザは、アイコン群３１１から各領域にて栽培したい植物を選択し、オブジェクト４１０の各領域４１１〜４１５を指定することで、選択した植物の配置を設定することができる。このような入力画面３１０によれば、ユーザは立体形状物２にてどのような植物を栽培するか直感的に設計することができる。
【００３８】
ここで、デザイン部１００は、立体形状物２にて栽培される植物の生育後の状態を予測する機能、および立体形状物２における植物の種子の最適な配置を提示する機能を備えていてもよい。図５は、立体形状物２にて栽培される植物の生育後の状態を示す画面の一例を示す説明図であり、図６は、立体形状物２にて栽培される植物の種子の配置を示す画面の一例を示す説明図である。
【００３９】
図５に示す予測画面３２０は、立体形状物２にて栽培される植物の生育後の状態を予測した画面である。具体的には、予測画面３２０には、入力画面３１０にて入力された植物の生育後の状態を予測した画像を重畳したオブジェクト４２０が表示される。例えば、図５では、オブジェクト４１０の各領域４１１〜４１５に設定された植物の生育後を予測した予測画像４２１〜４２５がオブジェクト４２０上に重畳されて表示されている。このような予測画面３２０によれば、園芸の知識および経験がないユーザであっても、立体形状物２にて栽培される植物の生育後の状態を確認して立体形状物２にて栽培する植物を選択することができる。
【００４０】
植物の生育後の状態を予測する方法としては、公知の植物の生育に関するシミュレーション方法を用いることができる。また、各植物の一般的な生育画像を生育期間ごとに記憶しておき、予測された生育期間に対応する植物の生育画像を予測画像として表示してもよい。なお、植物の生育期間は、例えば、１ヶ月後、３ヶ月後、１年後などのようにユーザが任意に指定可能であってもよい。
【００４１】
また、図６に示す播種画面３３０は、立体形状物２にて栽培される植物の種子の最適な播種位置を提示する画面である。具体的には、播種画面３３０には、入力画面３１０にて入力された植物の配置に基づいて、各植物の種子に対する最適な播種位置が提示されたオブジェクト４３０が表示される。例えば、図６では、オブジェクト４１０の各領域４１１〜４１５に設定された植物の最適な種子の播種位置がオブジェクト４３０上に重畳されて表示される。このような播種画面３３０によれば、園芸の知識および経験がないユーザであっても、適切な間隔および密度で植物の種子を立体形状物２に播種し、栽培される植物が適切に生育した立体形状物２を形成することができる。なお、植物の種子の播種位置は、例えば、各植物の種子の発芽率、各植物の生育に最適な密集性等を考慮することで設定することができる。
【００４２】
（情報処理装置の構成）
外形情報取得部１１０は、立体形状物２の外形を表す外形情報を取得する。具体的には、外形情報取得部１１０は、入力インタフェースであって、デザイン作成装置１０のデザイン部１００から出力された立体形状物２の外形を表す外形情報が入力される。例えば、外形情報取得部１１０は、外形情報を格納したメモリまたは記憶媒体から外形情報を読み出す回路であってもよく、外部から外形情報が入力されるＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）インタフェース、イーサネット（登録商標）インタフェース、ＩＥＥＥ８０２．１１規格インタフェース等の有線または無線の外部インタフェースであってもよい。外形情報は、例えば、ユーザが入力した任意の立体形状物の外形を表す情報である。このような外形情報は、図３〜図６を参照して上述したデザイン部１００によって生成されることが好ましいが、公知の三次元モデリングソフトウェアによって生成されてもよい。
【００４３】
植生情報取得部１２０は、立体形状物２にて栽培される植物に関する植生情報を取得する。具体的には、植生情報取得部１２０は、入力インタフェースであって、デザイン作成装置１０のデザイン部１００から出力された立体形状物２にて栽培される植物に関する植生情報が入力される。例えば、植生情報取得部１２０は、外形情報取得部１１０と同様に、メモリまたは記憶媒体から植生情報を読み出す回路であってもよく、外部から植生情報が入力されるＵＳＢインタフェース、イーサネット（登録商標）インタフェース、ＩＥＥＥ８０２．１１規格インタフェース等の有線または無線の外部インタフェースであってもよい。植生情報は、例えば、立体形状物２にて栽培される植物の種類、栽培される領域および配置に関する情報を含む。また、植生情報は、立体形状物２にて栽培される植物の種子が播種される位置に関する情報を含んでいてもよい。このような植生情報は、図３〜図６を参照して上述したデザイン部１００によって生成されることが好ましい。
【００４４】
形状情報生成部１３０は、立体形状物２の外形を表す外形情報に基づいて、少なくとも一部領域が三次元網目状構造である立体形状物２の形状を表す形状情報を生成する。具体的には、形状情報生成部１３０は、外形情報取得部１１０によって取得された外形情報で表される外形を有し、植物を栽培する領域が三次元網目状構造である立体形状物２の形状を表す形状情報を生成する。すなわち、形状情報生成部１３０は、立体形状物２の植物が栽培される領域を、植物の生育環境として好適な条件を満たす三次元網目状構造に変換して、立体形状物２の形状を表す形状情報を生成するものである。
【００４５】
ここで、三次元網目状構造の網目は、どのような形状で構成されてもよく、例えば、三角形状、四角形状、六角形状、および円形状のいずれで構成されてもよい。また、三次元網目状構造の網目は、複数の形状を組み合わせて構成されてもよく、ランダムな形状で構成されてもよい。
【００４６】
また、三次元網目状構造の網目の大きさは、該三次元網目状構造の領域にて栽培される植物の種類に基づいて設定されることが好ましい。三次元網目状構造の網目が栽培される植物の根よりも過度に小さい場合、栽培される植物が三次元網目状構造内に十分に根を張ることができない可能性がある。また、三次元網目状構造の網目が栽培される植物の根よりも過度に大きい場合、栽培される植物が三次元網目状構造内にて根から十分に水分および養分を吸収できない可能性がある。さらに、三次元網目状構造の網目が栽培される植物の種子よりも過度に大きい場合、植物の種子が三次元網目状構造に保持されない可能性がある。したがって、三次元網目状構造の網目の大きさは、該三次元網目状構造の領域にて栽培される植物の根または種子の少なくともいずれかの大きさに基づいて設定されることが好ましい。
【００４７】
具体的には、三次元網目状構造の網目の大きさは、０．１ｍｍ〜数ｍｍであることが好ましい。例えば、栽培する植物がハーブ類である場合、三次元網目状構造の網目の大きさは、０．２ｍｍ〜１ｍｍであることが好ましく、栽培する植物がトマト等である場合、三次元網目状構造の網目の大きさは、２ｍｍ〜３ｍｍであることが好ましい。また、栽培する植物がスイカ等である場合、三次元網目状構造の網目の大きさは、４ｍｍ〜６ｍｍであることが好ましい。
【００４８】
また、形状情報生成部１３０は、立体形状物２の三次元網目状構造において植物の種子が播種される位置にピット（すなわち、窪みまたは凹み）を形成してもよい。例えば、立体形状物２の傾斜部に植物の種子が播種された場合、植物の種子が播種された位置から転がって移動してしまう可能性がある。そのため、形状情報生成部１３０は、三次元網目状構造内の種子が播種される位置に、播種される種子を収納可能な大きさのピットを形成することが好ましい。
【００４９】
なお、立体形状物２にて栽培される植物の種類に関する情報、および植物の種子が播種される位置に関する情報は、例えば、植生情報取得部１２０にて植生情報として取得されてもよい。また、植物の種および根の大きさに関する情報は、例えば、植物情報記憶部１４０から取得されてもよい。
【００５０】
植物情報記憶部１４０は、植物に関する情報を記憶する。具体的には、植物情報記憶部１４０は、植物の種および根の大きさに関する情報を記憶してもよく、植物の生育状態を予測するための情報、植物の種子の最適な播種位置を設定するための植物の適切な密集性に関する情報を記憶してもよい。
【００５１】
なお、植物情報記憶部１４０は、情報処理装置１１の内部に備えられてもよく、情報処理装置１１の外部に備えられてもよい。植物情報記憶部１４０が情報処理装置１１の外部に備えられる場合、情報処理装置１１は、ネットワーク等を介して植物情報記憶部１４０から植物に関する情報を取得してもよい。
【００５２】
層分割部１５０は、立体形状物２の形状を垂直方向に積層された複数の層に分割し、各層の形状情報を生成する。具体的には、層分割部１５０は、形状情報生成部１３０が生成した形状情報が表す立体形状物２の形状を垂直方向に積層された複数層に分割し、分割した層ごとの形状を表す形状情報を生成する。
【００５３】
出力部１６０は、立体形状物２の層ごとの形状を表す形状情報を出力する。具体的には、出力部１６０は、出力インタフェースであり、層分割部１５０によって複数層に分割された層ごとの形状を表す形状情報を立体形状形成部１７０に出力する。また、出力部１６０は、植生情報取得部１２０が取得した立体形状物２の植生情報を種子播種部１８０に出力してもよい。例えば、出力部１６０は、メモリまたは記憶媒体から情報を出力する回路であってもよく、外部に情報を出力するＵＳＢインタフェース、イーサネット（登録商標）インタフェース、ＩＥＥＥ８０２．１１規格インタフェース等の有線または無線の外部インタフェースであってもよい。
【００５４】
立体形状形成システム１において、立体形状形成部１７０は、積層造形法を用い、垂直方向に積層された複数層の積層体として立体形状物２を形成する。そのため、層分割部１５０は、形状情報生成部１３０によって生成された形状情報を、分割された層ごとの形状情報に変換することで、立体形状形成部１７０による立体形状物２の形成を可能にする。このような層分割部１５０の機能を有するソフトウェアは、一般的にスライシングソフトと呼ばれることもある。
【００５５】
なお、層分割部１５０は、情報処理装置１１ではなく、プリンタ装置１２に備えられていてもよい。このような場合、出力部１６０は、形状情報生成部１３０が生成した立体形状物２の外形を表す外形情報を層分割部１５０に出力してもよい。
【００５６】
（プリンタ装置の構成）
立体形状形成部１７０は、積層造形法によって立体形状物２を形成する。具体的には、立体形状形成部１７０は、出力部１６０から層分割部１５０によって分割された各層の立体形状物２の形状情報を入力され、該形状情報に基づいて、層ごとに立体形状物２を形成する。例えば、立体形状形成部１７０は、プリンタ装置１２に備えられ、立体形状物２を形成する３Ｄプリンタヘッドであってもよい。
【００５７】
ここで、立体形状形成部１７０が立体形状物２を形成する方法は、積層造形法の一種であれば特に限定されない。例えば、立体形状形成部１７０は、溶かした樹脂を射出して積層させることで立体形状を形成する熱溶解積層（ＦＤＭ）法、光硬化性樹脂を用いて立体形状を形成する光造形法、レーザ等による焼結またはバインダによる固着などにて層状に敷き詰められた素材粉末を固めることで立体形状を形成する粉末法、シリンジから粘性を有する素材を押し出すことで立体形状を形成する方法などを用いて、立体形状物２を形成してもよい。
【００５８】
また、立体形状物２を形成する材料は、立体形状形成部１７０が積層造形法にて立体形状物２を形成可能な材料であれば、どのようなものも使用可能である。具体的には、立体形状物２は、プラスチック樹脂、シリコーン樹脂、セラミック、および金属などを用いて形成されてもよい。セラミックは、焼結されていることが好ましい。なお、立体形状物２は、植物の栽培に用いられるため、立体形状物２を形成する材料は、保水性が高くなるように、表面が多孔質であるセラミックなどの材料を用いてもよい。
【００５９】
例えば、熱溶解積層法を用いて立体形状物２を形成する場合、材料として、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリ乳酸樹脂（ＰＬＡ樹脂）、およびポリカーボネート樹脂などの熱可塑性樹脂を好適に用いることができる。また、これらの熱可塑性樹脂には木屑等の不純物が混練されてもよい。また、光造形法を用いて立体形状物２を形成する場合、材料として、アクリル樹脂およびエポキシ樹脂などの紫外線硬化樹脂を好適に用いることができる。また、粉末法を用いて立体形状物２を形成する場合、材料として、ナイロンなどの有機樹脂、青銅、鋼、ニッケル、チタンなどの金属などを好適に用いることができる。さらに、シリンジから粘性素材を押し出して立体形状物２を形成する場合、材料として、シリコーン樹脂などを好適に用いることができる。
【００６０】
種子播種部１８０は、形成された立体形状物２に植物の種子を播種する。具体的には、種子播種部１８０は、出力部１６０から立体形状物２の植生情報を入力され、該植生情報に含まれる種子の播種位置に基づいて、該播種位置にそれぞれ植物の種子を播種する。例えば、種子播種部１８０は、プリンタ装置１２に備えられ、立体形状物２に植物の種子を播種する３Ｄプリンタヘッドであってもよい。
【００６１】
ここで、種子播種部１８０は、複数種の種子を格納することができ、かつ選択的に種子を播種することができれば、どのような機構で構成されていてもよい。例えば、種子播種部１８０は、複数の種子格納室を有し、種子格納室から選択的に特定種の植物の種子を立体形状物２へ投下する機構を有することで、立体形状物２に種子を播種するものであってもよい。
【００６２】
また、種子播種部１８０は、水分を保持可能なゲル状材料との混合物として植物の種子を播種してもよい。具体的には、種子播種部１８０は、ゲル状材料と植物の種子との混合物が充填されたシリンジであり、混合物を立体形状物２に注入することで植物の種子を立体形状物２に播種してもよい。これによれば、ゲル状材料にて水分を種子の周囲に定位させ、定常的に種子に水分を供給することができるため、播種した種子の発芽率を向上させることができる。なお、水分を保持可能なゲル状材料としては、例えば、主として海藻等に含まれるアルギン酸ナトリウム、および吸水性ポリマー等を例示することができる。
【００６３】
ゲル状材料と、播種する植物の種子との混合割合は、種子の種類、ならびに立体形状物２の構造、および形成材料の種類に基づいて設定することが可能である。このような場合、情報処理装置１１は、混合割合算出部をさらに備え、混合割合算出部は、形成する立体形状物２に関する情報、および立体形状物２に播種される植物に関する情報に基づいて、ゲル状材料と、播種する植物の種子との混合割合を自動的に算出してもよい。
【００６４】
例えば、播種される種子が発芽までに時間がかかるバジルなどである場合、または立体形状物２の保水性が低い場合、混合割合算出部は、種子と混合するゲル状材料の割合が多くなるように混合割合を算出してもよい。これによれば、播種された種子が発芽するまでにゲル状材料からの水分供給が途絶え、種子が乾燥してしまう可能性を低下させることができる。また、播種される種子がすぐに発芽するルッコラなどである場合、または立体形状物２の保水性が高い場合、混合割合算出部は、種子と混合するゲル状材料の割合が少なくなるように混合割合を算出してもよい。これによれば、発芽した種子がゲル状材料の中で移動することで、発芽した種子が発育不良となる可能性、および種子の播種位置の移動が生じる可能性を低下させることができる。
【００６５】
例えば、立体形状物２において種子を播種する位置が傾斜している場合、ゲル状材料が傾斜に沿って流れやすい。そのため、混合割合算出部は、流れてしまうゲル状材料の量を考慮し、種子と混合するゲル状材料の割合が多くなるように混合割合を算出してもよい。また、立体形状物２において種子を播種する位置が平坦である場合、ゲル状材料が流れることがないため、混合割合算出部は、種子と混合するゲル状材料の割合が少なくなるように混合割合を算出してもよい。
【００６６】
ゲル状材料と、播種する植物の種子との混合割合が制御される場合、種子播種部１８０は、それぞれ異なる種子が充填された複数のシリンジと、ゲル状材料が充填されたシリンジとを備えてもよい。このような場合、種子播種部１８０は、種子充填シリンジ、およびゲル状材料充填シリンジの注入量をそれぞれ制御することで、種子ごとおよび立体形状物２の領域ごとに、ゲル状材料および種子の混合物の混合割合を変更することができる。
【００６７】
また、情報処理装置１１の混合割合算出部がゲル状材料と播種する植物の種子との混合割合を自動的に算出する場合、情報処理装置１１は、出力部１６０から種子とゲル状材料との混合割合に関する混合割合情報を含む植生情報を出力する。種子播種部１８０は、出力された植生情報に含まれる混合割合情報に基づいて種子充填シリンジと、ゲル状材料充填シリンジとを制御することで、情報処理装置１１にて算出された混合割合に応じて種子の播種を行うことができる。
【００６８】
以上の構成により、本実施形態に係る立体形状形成システム１は、ユーザが入力等した任意の外形を有し、植物の栽培に用いられる立体形状物２を形成することが可能である。また、立体形状形成システム１は、形成した立体形状物２に植物の種子を播種し、立体形状物２上にて植物を栽培することが可能である。
【００６９】
このような本実施形態に係る立体形状形成システム１によって形成される立体形状物について、図７を参照して具体的に説明する。図７は、外形情報に基づいて生成される立体形状物を説明する説明図である。
【００７０】
図７に示すように、例えば、ユーザによって植物が栽培される立体形状物の外形２００が入力された場合、立体形状形成システム１は、入力された外形２００に対応し、内部が三次元網目状構造である立体形状物２１０を形成する。すなわち、形成される立体形状物２１０は、入力された外形２００で表される形状と同一の外縁の形状を有し、三次元網目状構造の構造体として形成される。三次元網目状構造は、植物の本体、水分および空気を保持することが可能であるため、立体形状物２１０は、植物の生育環境として好適な条件を満し、植物を栽培する土の代替物（水耕栽培における培地）として好適に用いることができる。
【００７１】
また、立体形状物２１０には、植物の種子が播種される位置に種子を収納するピット２１１が複数設けられてもよい。この構成によれば、立体形状物２１０は、種子が播種された位置から傾斜に沿って転がって移動してしまうことを防止することができる。
【００７２】
また、本実施形態に係る立体形状形成システム１によって形成される立体形状物は、一部領域にて植物が栽培され、一部領域に池、岩等の景観構成物が配置されることで、庭園等の景観を構成するものであってもよい。このような景観構成物が配置された立体形状物２についてもデザイン部１００によって設計することが可能である。
【００７３】
このような立体形状物について、図８および図９を参照して具体的に説明する。図８は、デザイン作成装置１０の表示部にて表示される植物および景観構成物が配置された立体形状物の設計を行う入力画面の一例を示す説明図である。また、図９は、植物および景観構成物が配置された具体的な構造を説明する説明図である。
【００７４】
なお、景観構成物とは、庭園等において、景観を構成する植物以外の無機物、水源、および人工物等である。例えば、景観構成物は、石、岩および山などの無機物、川および池などの水源、ならびに橋、小屋、ベンチ、灯篭および柵などの人工物である。
【００７５】
例えば、図８に示す入力画面３４０は、立体形状物および立体形状物上に構成される景観を設計する画面である。具体的には、入力画面３４０には、立体形状物上に植物および景観構成物が配置されたオブジェクト４４０が入力される。
【００７６】
図８では、オブジェクト４４０上の領域４４１〜４４４には、栽培される植物が異なる色で塗り分けられることで設定されている。また、オブジェクト４４０上には、岩４４５、池４４６などの景観構成物の配置も設定されている。ここで、オブジェクト４４０上に配置される景観構成物は、例えば、入力画面３４０に表示されるアイコン群３４１に列挙されてもよい。ユーザは、アイコン群３４１からオブジェクト４４０上に配置したい景観構成物を選択し、オブジェクト４４０上の位置を指定することで、選択した景観構成物のオブジェクト４４０上の配置を設定することができる。このような入力画面３４０によれば、ユーザは、立体形状物に植物および景観構成物を配置することで、立体形状物を庭園等として形成することができる。
【００７７】
図８にて示す入力画面３４０にて入力された立体形状物は、例えば、図９にて示すような構造にて実現することができる。
【００７８】
具体的には、図９に示すように、立体形状物２２０は、非栽培領域２２１と、栽培領域２２２とを有する。栽培領域２２２は、植物が栽培される領域であり、植物の生育に適した三次元網目状構造にて形成される。また、非栽培領域２２１は、植物が栽培されない領域であるため、三次元網目状構造である必要はなく、自由な構造にて形成される。例えば、非栽培領域２２１は、密な構造にて形成されることで水を溜められるようにして池として利用したり、岩や灯篭などの形状に形成して景観の形成に利用したりすることができる。
【００７９】
このような構成によれば、立体形状形成システム１は、一部領域にて植物が栽培され、一部領域に橋、灯篭、岩場などが組み込まれた庭園の景観を有する立体形状物を形成することができる。また、立体形状形成システム１は、椅子およびテーブルなどの一部領域にて植物が栽培され、庭が埋め込まれたような外観を有する家具を立体形状物として形成することができる。さらに、立体形状形成システム１は、水の通り道となるパイプラインを非栽培領域の内部に形成することも可能であり、所定の場所に水を注入することで、注入した水が自動的に立体形状物の全体に行き渡るような立体形状物を形成することも可能である。
【００８０】
［１．３．立体形状形成システムの動作例］
続いて、図１０〜図１２を参照して、本実施形態に係る立体形状形成システム１の動作の流れについて説明する。図１０は、本実施形態に係る立体形状形成システム１の動作の流れを示すフローチャート図である。また、図１１および図１２は、本実施形態に係る立体形状形成システム１の動作を説明する説明図である。
【００８１】
図１０に示すように、まず、外形情報取得部１１０は、立体形状物の外形を表す外形情報を取得する。具体的には、外形情報取得部１１０に対して、ユーザによって設計された外形情報がデザイン部１００から入力される（Ｓ１００）。また、植生情報取得部１２０に対しても同様に、立体形状物にて栽培される植物の配置に関する植生情報がデザイン部１００から入力される（Ｓ１１０）。次に、形状情報生成部１３０は、外形情報に基づいて、少なくとも植物が栽培される領域が三次元網目状構造である立体形状物の形状を表す形状情報を生成する（Ｓ１２０）。続いて、層分割部１５０は、生成された形状情報に基づいて、立体形状物を層ごとに分割した各層の形状情報を生成する（Ｓ１３０）。
【００８２】
次に、生成された各層の形状情報は、出力部１６０によって立体形状形成部１７０に出力され、立体形状形成部１７０は、各層の形状情報に基づいて、積層造形法にて立体形状物を形成する（Ｓ１４０）。例えば、図１１に示すように、立体形状形成部１７０は、下方から層を積層させることで立体形状物２１０を形成してもよい。続いて、種子播種部１８０は、形成された立体形状物に対して、栽培する植物の種子を播種する（Ｓ１５０）。例えば、図１２に示すように、種子播種部１８０は、立体形状形成部１７０が形成した立体形状物２１０に対して、生育に最適な間隔および密集度にて種子５を播種してもよい。
【００８３】
以上のような動作により、本実施形態に係る立体形状形成システム１は、任意の外形を有し、植物の栽培に用いられる立体形状物を形成することができる。また、立体形状形成システム１は、形成した立体形状物に対して植物の種子を播種することで、立体形状物にて植物の栽培を行うことができる。
【００８４】
＜２．第２の実施形態＞
［２．１．立体形状形成システムの構成例］
次に、図１３〜図１５を参照して、本開示の第２の実施形態に係る立体形状形成システムについて説明する。図１３は、本開示の第２の実施形態に係る立体形状形成システムの内部構成を示すブロック図である。また、図１４および図１５は、本実施形態に係る立体形状形成装置の動作を示す説明図である。
【００８５】
図１３に示すように、本実施形態に係る立体形状形成システムは、デザイン作成装置１０と、立体形状形成装置１Ａとを含んで構成される。また、デザイン作成装置１０は、デザイン部１００を備え、立体形状形成装置１Ａは、外形情報取得部１１０と、植生情報取得部１２０と、形状情報生成部１３０と、植物情報記憶部１４０と、層分割部１５０と、立体形状形成部１７０と、樹脂注入部１９１と、種子播種部１８０とを備える。
【００８６】
なお、立体形状形成装置１Ａは、複数のハードウェアで構成されていてもよい。例えば、立体形状形成装置１Ａは、外形情報取得部１１０、植生情報取得部１２０、形状情報生成部１３０、植物情報記憶部１４０および層分割部１５０を備える情報処理装置と、立体形状形成部１７０、樹脂注入部１９１および種子播種部１８０とを備えるプリンタ装置とから構成されてもよい。
【００８７】
本実施形態に係る立体形状形成装置１Ａは、第１の実施形態に係る立体形状形成システム１に対して、樹脂注入部１９１をさらに備える点が異なる。以下では、本実施形態に係る立体形状形成装置１Ａにおいて特徴的な構成について説明し、第１の実施形態に係る立体形状形成システム１と実質的に同様な構成の説明は省略する。
【００８８】
樹脂注入部１９１は、立体形状物２の三次元網目状構造内に未発泡の発泡性樹脂を注入する。なお、注入された発泡性樹脂は、三次元網目状構造内にて発泡する。例えば、樹脂注入部１９１は、三次元網目状構造に発泡性樹脂を注入する３Ｄプリンタヘッドであってもよい。なお、発泡性樹脂は、例えば、原料としてポリウレタン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂またはポリプロピレン樹脂などを用い、低沸点溶媒の気化または化学反応により樹脂中に気相を発生させることで、発泡性を付与した樹脂であることが好ましい。具体的には、発泡性樹脂は、軟質ポリウレタンフォームなどであることが好ましい。
【００８９】
本実施形態に係る立体形状形成装置１Ａによって形成される立体形状物２は、三次元網目状構造内が発泡性樹脂にて充填されることにより、三次元網目状構造のみの立体形状物２に対して保水性をより増加させることができる。したがって、本実施形態に係る立体形状形成装置１Ａは、任意の外形を有し、保水性が高く、植物の栽培により好適な立体形状物２を形成することができる。特に、発泡性樹脂は、内部に多くの気孔を有し、弾性が高いため、保水性が高く、植物の栽培に用いる立体形状物２の三次元網目状構造の内部を充填する材料として好ましい。
【００９０】
ここで、本実施形態では、立体形状物２の三次元網目状構造の網目の大きさは、任意の大きさであってもよい。これは、本実施形態では、植物の根および種子は、発泡性樹脂によって保持されるため、三次元網目状構造の網目の大きさを植物の種類に基づいて設定しなくともよいためである。また、本実施形態では、立体形状物２の三次元網目状構造において植物の種子が播種される位置には、ピットが形成されなくともよい。これは、本実施形態では、立体形状物２の傾斜部に植物の種子が播種された場合でも、植物の種子は、発泡性樹脂によって保持され、播種された種子が転がって移動してしまうことが起こりにくいためである。
【００９１】
ただし、本実施形態において、立体形状物２の三次元網目状構造の網目の大きさは、三次元網目状構造の内部よりも表面のほうが小さいことが好ましい。これは、三次元網目状構造の表面の網目を小さくすることにより、発泡性樹脂を立体形状物２の内部に留め、発泡性樹脂が立体形状物２の外形から大きく逸脱した形状に膨らむことを防止するためである。
【００９２】
［２．２．立体形状形成システムの動作例］
このような本実施形態に係る立体形状形成装置１Ａが立体形状物を形成する方法について、図１４および図１５を参照して具体的に説明する。図１４および図１５は、本実施形態に係る立体形状形成装置１Ａの動作を説明する説明図である。
【００９３】
図１４に示すように、まず、立体形状形成部１７０は、下方から層を積層させることで立体形状物２３０Ａを形成する。次に、樹脂注入部１９１は、三次元網目状構造にて形成された立体形状物２３０Ａに未発泡の発泡性樹脂を注入する。注入された発泡性樹脂が発泡しながら三次元網目状構造全体を充填することで、立体形状物２３０Ｂが形成される。
【００９４】
図１４において、樹脂注入部１９１は、例えば、２液混合型の発泡性ウレタン樹脂を注入する３Ｄプリンタヘッドであり、発泡性ウレタン樹脂の２種類の原液を注入する注入口をそれぞれ備える。このような場合、樹脂注入部１９１は、注入する発泡性ウレタン樹脂の２種類の原液が混合されやすいように小刻みに揺動しながら、発泡性ウレタン樹脂の２種類の原液を注入してもよい。また、樹脂注入部１９１は、１液型の発泡性樹脂を注入するものであってもよく、２液混合型の発泡性樹脂をあらかじめ混合して注入するものであってもよい。
【００９５】
また、図１５に示すように、種子播種部１８０は、樹脂注入部１９１によって注入された発泡性樹脂が固化した後、立体形状物２３０に対して、生育に最適な間隔および密集度にて種子５を播種する。ここで、立体形状物２３０Ｂの表面には、発泡した発泡性樹脂が露出しているため、種子播種部１８０によって播種された植物の種子は、立体形状物２３０Ｂの播種された位置に確実に保持されることになる。
【００９６】
以上説明したように、本実施形態に係る立体形状形成装置１Ａは、任意の外形を有し、かつ発泡性樹脂によって高い保水性を有し、植物の栽培により好適な立体形状物２を形成することが可能である。
【００９７】
＜３．第３の実施形態＞
［３．１．立体形状形成システムの構成例］
続いて、図１６〜図１８を参照して、本開示の第３の実施形態に係る立体形状形成システムについて説明する。図１６は、本開示の第３の実施形態に係る立体形状形成システムの内部構成を示すブロック図である。また、図１７および図１８は、本実施形態に係る立体形状形成装置の動作を示す説明図である。
【００９８】
図１６に示すように、本実施形態に係る立体形状形成システムは、デザイン作成装置１０と、立体形状形成装置１Ｂとを含んで構成される。また、デザイン作成装置１０は、デザイン部１００を備え、立体形状形成装置１Ｂは、外形情報取得部１１０と、植生情報取得部１２０と、形状情報生成部１３０と、植物情報記憶部１４０と、層分割部１５０と、立体形状形成部１７０と、固形物充填部１９２と、種子播種部１８０とを備える。
【００９９】
なお、立体形状形成装置１Ｂは、複数のハードウェアで構成されていてもよい。例えば、立体形状形成装置１Ｂは、外形情報取得部１１０、植生情報取得部１２０、形状情報生成部１３０、植物情報記憶部１４０および層分割部１５０を備える情報処理装置と、立体形状形成部１７０、固形物充填部１９２および種子播種部１８０とを備えるプリンタ装置とから構成されてもよい。
【０１００】
本実施形態に係る立体形状形成装置１Ｂは、第１の実施形態に係る立体形状形成システム１に対して、固形物充填部１９２をさらに備える点が異なる。以下では、本実施形態に係る立体形状形成装置１Ｂにおいて特徴的な構成について説明し、第１の実施形態に係る立体形状形成システム１と実質的に同様な構成の説明は省略する。
【０１０１】
固形物充填部１９２は、立体形状物２の三次元網目状構造内に保水固形物を充填する。例えば、固形物充填部１９２は、三次元網目状構造に保水固形物を装入する３Ｄプリンタヘッドであってもよい。ここで、保水固形物とは、水を保持可能な固形物であり、具体的には、軽石、煉石、セラミック、シリカゲルなどの多孔質の固形物を表す。例えば、保水固形物は、粒状の粘土を高温で発泡焼成した発泡煉石（いわゆるハイドロボール）などであってもよい。
【０１０２】
なお、保水固形物は、吸水によって体積が変わらないものであることが好ましい。これは、本実施形態において、保水固形物は、立体形状物２の三次元網目状構造内に充填されるため、保水固形物の体積が吸水によって大幅に膨らむ場合、膨らんだ保水固形物によって立体形状物２の三次元網目状構造が破壊される可能性があるためである。
【０１０３】
本実施形態に係る立体形状形成装置１Ｂによって形成される立体形状物２は、三次元網目状構造内が保水固形物にて充填されることにより、三次元網目状構造のみの立体形状物２に対して保水性をより増加させることができる。したがって、本実施形態に係る立体形状形成装置１Ｂは、任意の外形を有し、保水性が高く、植物の栽培により好適な立体形状物２を形成することができる。
【０１０４】
本実施形態では、立体形状物２の三次元網目状構造の植物の種子が播種される位置にピットが形成されてもよい。立体形状物２の傾斜部に植物の種子が播種された場合、植物の種子が播種された位置から転がって移動してしまう可能性がある。そのため、植物の種子が播種される位置にピットを形成することで、該ピットに植物の種子を収納し、植物の種子が転がって移動してしまうことを防止する。また、該ピットにおける三次元網目状構造の網目の大きさは、播種される植物の種子の大きさよりも小さいことが好ましい。これは、三次元網目状構造の網目が植物の種子よりも大きい場合、植物の種子が三次元網目状構造に保持されない可能性があるためである。
【０１０５】
また、本実施形態において、立体形状物２の三次元網目状構造の表面の網目の大きさは、三次元網目状構造の内部に充填される保水固形物の大きさよりも小さいことが好ましい。三次元網目状構造の表面の網目の大きさを保水固形物の大きさよりも小さくすることにより、保水固形物が立体形状物２の外部に漏れ出ることを防止することができる。さらに、立体形状物２の三次元網目状構造の内部の網目の大きさは、表面の網目の大きさよりも大きくすることが好ましい。これは、立体形状物２の三次元網目状構造内に保水固形物をより多く充填するためである。
【０１０６】
なお、三次元網目状構造内に保水固形物を充填するために、立体形状物２の三次元網目状構造の上部には、保水固形物の大きさよりも大きい開口部が少なくとも１か所以上設けられることが好ましい。
【０１０７】
［３．２．立体形状形成システムの動作例］
このような本実施形態に係る立体形状形成装置１Ｂが立体形状物を形成する方法について、図１７および図１８を参照して具体的に説明する。図１７および図１８は、本実施形態に係る立体形状形成装置１Ｂの動作を説明する説明図である。
【０１０８】
図１７に示すように、まず、立体形状形成部１７０は、下方から層を積層させることで立体形状物２４０Ａを形成する。次に、固形物充填部１９２は、三次元網目状構造にて形成された立体形状物２４０Ａの上部から保水固形物１９３を装入する。装入された保水固形物１９３が三次元網目状構造内に隙間なく充填されることで、立体形状物２４０Ｂが形成される。なお、図１７において、固形物充填部１９２は、例えば、三次元網目状構造内にハイドロボールを装入する３Ｄプリンタヘッドである。
【０１０９】
また、図１８に示すように、種子播種部１８０は、固形物充填部１９２によって保水固形物１９３が充填された立体形状物２４０Ｂに対して、生育に最適な間隔および密集度にて種子５を播種する。ここで、立体形状物２４０Ｂの三次元網目状構造には、植物の種子を収納するピットが設けられていてもよい。このような場合、種子播種部１８０は、該ピットに植物の種子を播種する。
【０１１０】
以上説明したように、本実施形態に係る立体形状形成装置１Ｂは、任意の外形を有し、かつ保水固形物によって高い保水性を有し、植物の栽培により好適な立体形状物２を形成することが可能である。
【０１１１】
＜４．ハードウェア構成＞
続いて、図１９を参照して、本開示の第１の実施形態に係る立体形状形成システムに含まれる情報処理装置１１のハードウェア構成について説明する。図１９は、本開示の第１の実施形態に係る立体形状形成システムに含まれる情報処理装置１１のハードウェア構成の一例を示したブロック図である。本開示の第１の実施形態に係る情報処理装置１１が実行する情報処理は、ハードウェアとソフトウェアとの協働によって実現される。
【０１１２】
また、本開示の第２および第３の実施形態に係る立体形状形成装置にて実行される情報処理についても、以下で説明する情報処理装置１１と同様のハードウェアとソフトウェアとの協働によって実現することが可能である。本開示の第２および第３の実施形態に係る立体形状形成装置におけるハードウェア構成については、以下で説明するハードウェア構成と同様であるため、説明を省略する。
【０１１３】
図１９に示すように、情報処理装置１１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）９０１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）９０３と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）９０５と、ブリッジ９１１と、内部バス９０７および９０９と、インタフェース９１３と、入力装置９１５と、出力装置９１７と、ストレージ装置９１９と、ドライブ９２１と、接続ポート９２３と、通信装置９２５とを備える。
【０１１４】
ＣＰＵ９０１は、演算処理装置および制御装置として機能し、ＲＯＭ９０３等に記憶されたプログラムに従って、情報処理装置１１の動作全般を制御する。ＲＯＭ９０３は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや演算パラメータを記憶し、ＲＡＭ９０５は、ＣＰＵ９０１の実行において使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する。例えば、ＣＰＵ９０１は、形状情報生成部１３０、および層分割部１５０として機能してもよい。また、ＣＰＵ９０１は、混合割合算出部の機能をさらに実行してもよい。
【０１１５】
これらＣＰＵ９０１、ＲＯＭ９０３およびＲＡＭ９０５は、ブリッジ９１１、内部バス９０７および９０９等により相互に接続されている。また、ＣＰＵ９０１、ＲＯＭ９０３およびＲＡＭ９０５は、インタフェース９１３を介して入力装置９１５、出力装置９１７、ストレージ装置９１９、ドライブ９２１、接続ポート９２３、および通信装置９２５とも接続されている。
【０１１６】
入力装置９１５は、タッチパネル、キーボード、ボタン、マイクロホン、スイッチおよびレバーなどの情報が入力される入力装置、およびユーザの入力に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ９０１に出力するための入力制御回路などから構成される。
【０１１７】
出力装置９１７は、例えば、液晶ディスプレイ装置、有機ＥＬディスプレイ装置およびランプなどの表示装置、ならびにスピーカおよびヘッドホンなどの音声出力装置を含む。例えば、表示装置は、生成された画像を表示し、音声出力装置は、音声データ等を音声に変換して出力する。
【０１１８】
ストレージ装置９１９は、情報処理装置１１の記憶部の一例として構成されるデータ格納用の装置である。ストレージ装置９１９は、記憶媒体、記憶媒体にデータを記憶する記憶装置、記憶媒体からデータを読み出す読み出し装置、および記憶されたデータを削除する削除装置を含んでもよい。例えば、ストレージ装置９１９は、植物情報記憶部１４０として機能してもよい。
【０１１９】
ドライブ９２１は、記憶媒体用リードライタである。ドライブ９２１は、ドライブ９２１に挿入された半導体メモリ等のリムーバブル記憶媒体に記憶されている情報を読み出して、ＲＡＭ９０５に出力する。また、ドライブ９２１は、リムーバブル記憶媒体に情報を書き込むことも可能である。
【０１２０】
接続ポート９２３は、例えば、ＵＳＢポート、光オーディオ端子等のような外部接続機器を接続するための接続ポートで構成された接続インタフェースである。
【０１２１】
通信装置９２５は、例えば、公衆回線網または専用回線網などのネットワーク９２７に接続するための通信デバイス等で構成された通信インタフェースである。また、通信装置９２５は、有線または無線ＬＡＮ対応通信装置であっても、有線によるケーブル通信を行うケーブル通信装置であってもよい。
【０１２２】
例えば、接続ポート９２３および通信装置９２５は、外形情報取得部１１０、植生情報取得部１２０および出力部１６０として機能してもよい。
【０１２３】
また、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどのハードウェアにおいて、上述した本実施形態に係る情報処理装置１１を構成する各構成と同等の機能を他の情報処理装置に発揮させるためのコンピュータプログラムも作成可能である。また、該コンピュータプログラムを記憶させた記憶媒体も提供される。
【０１２４】
＜５．まとめ＞
以上にて説明したように、本開示の第１の実施形態に係る立体形状形成システムによれば、植物が栽培される領域を三次元網目状構造にて形成することで、任意の外形を有し、植物の栽培に用いられる立体形状物（例えば、水耕栽培における培地）を形成することが可能である。
【０１２５】
また、本開示の第２の実施形態に係る立体形状形成システムによれば、保水性の高い発泡性樹脂を三次元網目状構造に注入することにより、より保水性が高く、植物の栽培に好適な立体形状物を形成することが可能である。
【０１２６】
さらに、本開示の第３の実施形態に係る立体形状形成システムによれば、保水性の高い発泡煉石などの保水固形物を三次元網目状構造に充填することにより、より保水性が高く、植物の栽培に好適な立体形状物を形成することが可能である。
【０１２７】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１２８】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【０１２９】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
植物の栽培に用いられる立体形状物の外形を表す外形情報に基づいて、少なくとも一部領域が三次元網目状構造である前記立体形状物の形状を表す形状情報を生成する形状情報生成部と、
立体形状形成部により前記立体形状物を形成するために前記形状情報を出力する出力部と、
を備える、立体形状情報生成システム。
（２）
前記形状情報生成部は、栽培される前記植物の根または種子の少なくともいずれかの大きさに基づいて、前記三次元網目状構造の網目の大きさを変更する、前記（１）に記載の立体形状情報生成システム。
（３）
前記三次元網目状構造には、前記植物の種子が播種されるピットが形成される、前記（１）または（２）に記載の立体形状情報生成システム。
（４）
前記三次元網目状構造である領域は、前記植物の栽培に用いられる領域である、前記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の立体形状情報生成システム。
（５）
前記立体形状物は、土の代替物である、前記（１）〜（４）のいずれか一項に記載の立体形状情報生成システム。
（６）
前記出力部は、少なくとも前記三次元網目状構造が層で分割された形状に関する情報を含む前記形状情報を出力する、前記（１）〜（５）のいずれか一項に記載の立体形状情報生成システム。
（７）
前記立体形状形成部をさらに備える、前記（１）〜（６）のいずれか一項に記載の立体形状情報生成システム。
（８）
前記出力部は、前記立体形状物にて栽培される植物に関する情報、および前記植物が栽培される領域の位置に関する情報を含む植生情報をさらに出力する、前記（１）〜（７）のいずれか一項に記載の立体形状情報生成システム。
（９）
前記植生情報は、前記立体形状物にて栽培される植物に関する情報に基づいて算出された前記植物の種子と、ゲル状材料との混合割合に関する情報をさらに含む、前記（８）に記載の立体形状情報生成システム。
（１０）
前記植生情報は、前記立体形状物の構造または形成材料に関する情報に基づいて算出された前記植物の種子と、ゲル状材料との混合割合に関する情報をさらに含む、前記（８）または（９）に記載の立体形状情報生成システム。
（１１）
植物の栽培に用いられる立体形状物の外形を表す外形情報を取得する外形情報取得部と、
前記外形情報に基づいて、少なくとも一部領域が三次元網目状構造である前記立体形状物の形状を表す形状情報を生成する形状情報生成部と、
前記形状情報に基づいて、前記立体形状物を形成する立体形状形成部と、
を備える、立体形状形成装置。
（１２）
前記三次元網目状構造内に未発泡の発泡性樹脂を注入し、前記三次元網目状構造内で前記発泡性樹脂を発泡させる樹脂注入部をさらに備える、前記（１１）に記載の立体形状形成装置。
（１３）
前記三次元網目状構造の表面の網目の大きさは、前記三次元網目状構造の内部の網目よりも小さい、前記（１２）に記載の立体形状形成装置。
（１４）
前記三次元網目状構造内を保水固形物で充填する固形物充填部をさらに備える、前記（１１）に記載の立体形状形成装置。
（１５）
前記三次元網目状構造の表面の網目の大きさは、前記三次元網目状構造の内部に充填される前記保水固形物の大きさよりも小さい、前記（１４）に記載の立体形状形成装置。
（１６）
前記三次元網目状構造には、前記植物の種が播種されるピットが形成され、前記ピットの網目の大きさは、前記植物の種子の大きさよりも小さい、前記（１４）または（１５）に記載の立体形状形成装置。
（１７）
前記立体形状物に前記植物の種子を播種する種子播種部をさらに備える、前記（１１）〜（１６）のいずれか一項に記載の立体形状形成装置。
（１８）
前記立体形状形成部は、前記立体形状物を積層造形によって形成する、前記（１１）〜（１７）のいずれか一項に記載の立体形状形成装置。
（１９）
回路を用い、植物の栽培に用いられる立体形状物の外形を表す外形情報に基づいて、少なくとも一部領域が三次元網目状構造である前記立体形状物の形状を表す形状情報を生成し、
立体形状形成部により前記立体形状物を形成するために前記形状情報を出力する、立体形状情報生成方法。
（２０）
コンピュータを
植物の栽培に用いられる立体形状物の外形を表す外形情報に基づいて、少なくとも一部領域が三次元網目状構造である前記立体形状物の形状を表す形状情報を生成する形状情報生成部と、
として機能させる、プログラム。
【符号の説明】
【０１３０】
１          立体形状形成システム
１Ａ、１Ｂ  立体形状形成装置
２          立体形状物
１０        デザイン作成装置
１１        情報処理装置
１２        プリンタ装置
１００      デザイン部
１１０      外形情報取得部
１２０      植生情報取得部
１３０      形状情報生成部
１４０      植物情報記憶部
１５０      層分割部
１６０      出力部
１７０      立体形状形成部
１８０      種子播種部
１９１      樹脂注入部
１９２      固形物充填部
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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