(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の光硬化性樹脂を硬化させて所定の断面形状の樹脂層を順次積層することによって三次元造形物を造形する三次元造形装置であって、
液体の光硬化性樹脂を収容し、前記三次元造形物が造形される造形領域を備える槽と、
四角形状の第１画像を前記槽に投影する投影装置と、
前記投影装置を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記第１画像が前記造形領域全体に表示されるように前記第１画像を射影変換するための射影変換行列を算出する行列算出部と、
前記第１画像を前記射影変換行列で変換して、前記第１画像が補正された四角形状の投影画像を含む第２画像を取得する取得部と、
前記第２画像において、前記投影画像の横方向の傾きおよび前記投影画像の縦方向の傾きを算出する傾斜算出部と、
前記横方向の傾きに基づいて前記第１画像の横方向の輝度分布を補正する第１補正値を算出し、かつ、前記縦方向の傾きに基づいて前記第１画像の縦方向の輝度分布を補正する第２補正値を算出する縦横補正値算出部と、
前記第１画像が長方形状または正方形状で前記造形領域全体に投影されるときの前記第１画像の輝度分布を補正する第３補正値を記憶する記憶部と、
前記第１補正値と前記第２補正値と前記第３補正値とを用いて得られた第４補正値を用いて、前記第２画像の輝度分布を補正する補正部と、
前記輝度分布が補正された第２画像のうち前記投影画像を前記槽に投影するように前記投影装置を制御する投影制御部と、を備えている、三次元造形装置。
【請求項２】
前記傾斜算出部は、
前記第２画像において、前記投影画像の４つの頂点である第１頂点、第２頂点、第３頂点および第４頂点の座標値を取得する座標値取得部と、
前記第１頂点および前記第２頂点を通る第１直線と、前記第２画像の縦方向の一方側の端部との交点である第１交点の座標値、前記第１直線と、前記第２画像の縦方向の他方側の端部との交点である第２交点の座標値、前記第３頂点および前記第４頂点を通る第２直線と、前記第２画像の縦方向の前記一方側の端部との交点である第３交点の座標値、および、前記第２直線と、前記第２画像の縦方向の前記他方側の端部との交点である第４交点の座標値を算出し、前記第１交点から前記第３交点までの長さに対する前記第２交点から前記第４交点までの長さの比である前記横方向の傾きを算出する横傾斜算出部と、
前記第１頂点および前記第３頂点を通る第３直線と、前記第２画像の横方向の一方側の端部との交点である第５交点の座標値、前記第３直線と、前記第２画像の横方向の他方側の端部との交点である第６交点の座標値、前記第２頂点および前記第４頂点を通る第４直線と、前記第２画像の横方向の前記一方側の端部との交点である第７交点の座標値、および、前記第４直線と、前記第２画像の横方向の前記他方側の端部との交点である第８交点の座標値を算出し、前記第５交点から前記第７交点までの長さに対する前記第６交点から前記第８交点までの長さの比である前記縦方向の傾きを算出する縦傾斜算出部と、を備えている、請求項１に記載の三次元造形装置。
【請求項３】
前記補正部は、前記第２画像のうち最も暗い部分に照射する光が最も明るくなるように前記第４補正値を正規化し、前記正規化された第４補正値を用いて、前記第２画像の輝度分布を補正する、請求項１または２に記載の三次元造形装置。
【請求項４】
前記槽を撮影する撮影装置を備え、
前記槽には、チェック模様が表されたチェッカーシートが配置され、
前記投影装置は、前記第１画像を前記チェッカーシートに投影し、
前記撮影装置は、前記第１画像が投影されたチェッカーシートを撮影し、
前記行列算出部は、前記撮影装置で撮影された前記チェッカーシートの画像を用いて、前記射影変換行列を算出する、請求項１から３のいずれか一項に記載の三次元造形装置。
【請求項５】
前記槽の上方において昇降自在に設けられ、下降したときに前記槽内の光硬化性樹脂に浸漬し、上昇するときに、前記投影装置によって光が照射されて硬化した前記光硬化性樹脂を吊り上げるホルダを備え、
前記投影装置は、前記槽より下方に配置されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の三次元造形装置。
【請求項６】
液体の光硬化性樹脂を硬化させて所定の断面形状の樹脂層を順次積層することによって三次元造形物を造形する三次元造形物の造形方法であって、
液体の光硬化性樹脂を収容し、前記三次元造形物が造形される造形領域を備える槽と、四角形状の第１画像を前記槽に投影する投影装置と、を準備する工程と、
前記第１画像が前記造形領域全体に表示されるように前記第１画像を射影変換するための射影変換行列を算出する行列算出工程と、
前記第１画像を前記射影変換行列で変換して、前記第１画像が補正された四角形状の投影画像を含む第２画像を取得する取得工程と、
前記第２画像において、前記投影画像の横方向の傾きおよび前記投影画像の縦方向の傾きを算出する傾斜算出工程と、
前記横方向の傾きに基づいて前記第１画像の横方向の輝度分布を補正する第１補正値を算出し、かつ、前記縦方向の傾きに基づいて前記第１画像の縦方向の輝度分布を補正する第２補正値を算出する縦横補正値算出工程と、
前記第１画像が長方形状または正方形状で前記造形領域全体に投影されるときの前記第１画像の輝度分布を補正する第３補正値を記憶する記憶工程と、
前記第１補正値と前記第２補正値と前記第３補正値とを用いて得られた第４補正値を用いて、前記第２画像の輝度分布を補正する補正工程と、
前記輝度分布が補正された第２画像のうち前記投影画像を前記槽に投影するように前記投影装置を制御する投影制御工程と、を包含する、造形方法。
【請求項７】
前記傾斜算出工程では、
前記第２画像において、前記投影画像の４つの頂点である第１頂点、第２頂点、第３頂点および第４頂点の座標値を取得する座標値取得工程と、
前記第１頂点および前記第２頂点を通る第１直線と、前記第２画像の縦方向の一方側の端部との交点である第１交点の座標値、前記第１直線と、前記第２画像の縦方向の他方側の端部との交点である第２交点の座標値、前記第３頂点および前記第４頂点を通る第２直線と、前記第２画像の縦方向の前記一方側の端部との交点である第３交点の座標値、および、前記第２直線と、前記第２画像の縦方向の前記他方側の端部との交点である第４交点の座標値を算出し、前記第１交点から前記第３交点までの長さに対する前記第２交点から前記第４交点までの長さの比である前記横方向の傾きを算出する横傾斜算出工程と、
前記第１頂点および前記第３頂点を通る第３直線と、前記第２画像の横方向の一方側の端部との交点である第５交点の座標値、前記第３直線と、前記第２画像の横方向の他方側の端部との交点である第６交点の座標値、前記第２頂点および前記第４頂点を通る第４直線と、前記第２画像の横方向の前記一方側の端部との交点である第７交点の座標値、および、前記第４直線と、前記第２画像の横方向の前記他方側の端部との交点である第８交点の座標値を算出し、前記第５交点から前記第７交点までの長さに対する前記第６交点から前記第８交点までの長さの比である前記縦方向の傾きを算出する縦傾斜算出工程と、を包含する、請求項６に記載の造形方法。
【請求項８】
前記補正工程では、前記第２画像のうち最も暗い部分に照射する光が最も明るくなるように前記第４補正値を正規化し、前記正規化された第４補正値を用いて、前記第２画像の輝度分布を補正する、請求項６または７に記載の造形方法。
【請求項９】
チェック模様が表されたチェッカーシートを前記槽に配置する工程と、
前記第１画像を前記チェッカーシートに投影する工程と、
前記第１画像が投影されたチェッカーシートを撮影する工程と、を包含し、
前記行列算出工程では、前記撮影された前記チェッカーシートの画像を用いて、前記射影変換行列を算出する、請求項６から８のいずれか一項に記載の造形方法。
【請求項１０】
前記槽の上方において昇降自在に設けられ、下降したときに前記槽内の光硬化性樹脂に浸漬し、上昇するときに、前記投影装置によって光が照射されて硬化した前記光硬化性樹脂を吊り上げるホルダを準備する工程を包含し、
前記投影装置は、前記槽より下方に配置されている、請求項６から９のいずれか一項に記載の造形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元造形装置および三次元造形物の造形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、所定の断面形状の樹脂材料を順次積層しかつ樹脂材料を硬化させることによって、所望の三次元造形物を造形する三次元造形装置が知られている。この種の三次元造形装置では、三次元造形物の各断面の形状を表す断面形状のデータを用い、光硬化性樹脂を硬化させて、各断面形状に対応した形状の樹脂層を造形する。そして、断面形状に対応した樹脂層を順次積層することによって、三次元造形物を造形する。
【０００３】
特許文献１に示すように、三次元造形装置は、例えば、光硬化性樹脂を収容する槽と、槽の上方に配置された昇降自在なホルダと、槽の下方に配置され、画像を投影する投影装置とを備えている。画像には、所定の断面形状が表示されており、投影装置は、該断面形状を表す光を照射する。投影装置から照射された光は、槽内の光硬化性樹脂に照射される。槽内に収容された光硬化性樹脂のうち、画像が投影された部分は硬化する。投影される画像を変更することによって、硬化する樹脂の位置を適宜変更することができ、所望の断面形状を有する樹脂層を形成することができる。そして、ホルダを順次上昇させることによって、樹脂層が下方に向かって連続的に形成される。このようにして、所望の対象造形物が造形される。
【０００４】
ここで、投影装置から投影される画像が槽において歪んだ状態である場合、所定の断面形状を正確に造形できなくなる。かかる問題を解決するために、特許文献２には、投影装置から投影される画像が槽において歪みなく投影されるように、投影される画像を補正する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３９５６４号公報
【特許文献２】特開２０１５−７８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、投影装置から投影される画像が槽において歪んだ状態である場合、槽に投影された画像に輝度ムラが発生する。即ち、投影された画像において、ある部分の輝度値と他のある部分の輝度値とに大きな差が生じてしまうことがある。このため、槽内に収容された光硬化性樹脂の硬化の程度にバラツキが発生してしまう。即ち、輝度値の小さい部分の光硬化性樹脂が十分に硬化しないといった問題が発生し得る。この結果、造形された三次元造形物の品質が低下する虞がある。なお、投影装置から投影される画像を歪みのない状態とするために、投影装置の位置や姿勢を調整するための機構を設けることが考えられるが、この場合、三次元造形装置自体が大型化してしまうと共に、製造コストが高額になってしまう等の問題が生じる。また、上記特許文献２に記載された技術は、槽に投影された画像の輝度ムラを解消するものではない。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、投影装置から投影される画像に輝度ムラが生じる場合であっても、画像の輝度ムラを低減することができる三次元造形装置および三次元造形物の造形方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る三次元造形装置は、液体の光硬化性樹脂を硬化させて所定の断面形状の樹脂層を順次積層することによって三次元造形物を造形する三次元造形装置であって、液体の光硬化性樹脂を収容し、前記三次元造形物が造形される造形領域を備える槽と、四角形状の第１画像を前記槽に投影する投影装置と、前記投影装置を制御する制御装置と、を備えている。前記制御装置は、前記第１画像が前記造形領域全体に表示されるように前記第１画像を射影変換するための射影変換行列を算出する行列算出部と、前記第１画像を前記射影変換行列で変換して、前記第１画像が補正された四角形状の投影画像を含む第２画像を取得する取得部と、前記第２画像において、前記投影画像の横方向の傾きおよび前記投影画像の縦方向の傾きを算出する傾斜算出部と、前記横方向の傾きに基づいて前記第１画像の横方向の輝度分布を補正する第１補正値を算出し、かつ、前記縦方向の傾きに基づいて前記第１画像の縦方向の輝度分布を補正する第２補正値を算出する縦横補正値算出部と、前記第１画像が長方形状または正方形状で前記造形領域全体に投影されるときの前記第１画像の輝度分布を補正する第３補正値を記憶する記憶部と、前記第１補正値と前記第２補正値と前記第３補正値とを用いて得られた第４補正値を用いて、前記第２画像の輝度分布を補正する補正部と、前記輝度分布が補正された第２画像のうち前記投影画像を前記槽に投影するように前記投影装置を制御する投影制御部と、を備えている。
【０００９】
本発明の三次元造形装置によれば、投影装置から投影される第１画像が槽において歪んだ状態である場合であっても、第１画像は、槽に設けられた造形領域全体に表示されるように補正される。すなわち、第１画像が補正された第２画像が投影装置から槽に投影される。また、補正部は、第１画像の輝度分布を補正する第４補正値を用いて第２画像の輝度分布を補正する。このため、投影装置から投影される第２画像の投影画像の輝度ムラが低減される。この結果、槽に投影される投影画像における輝度値はほぼ均一となるため、画像が投影される部分ごとに光硬化性樹脂の硬化の程度が異なるといった問題の発生が抑制される。また、本発明の三次元造形装置は、従来の技術による三次元造形装置のように、投影装置の位置や姿勢を調整する機構を設ける必要がなく、装置全体の構成の大型化を抑制することがなくなる。さらに、部品点数も少なくて済み、製造コストを抑制することができる。
【００１０】
本発明の一態様によれば、前記傾斜算出部は、前記第２画像において、前記投影画像の４つの頂点である第１頂点、第２頂点、第３頂点および第４頂点の座標値を取得する座標値取得部と、前記第１頂点および前記第２頂点を通る第１直線と、前記第２画像の縦方向の一方側の端部との交点である第１交点の座標値、前記第１直線と、前記第２画像の縦方向の他方側の端部との交点である第２交点の座標値、前記第３頂点および前記第４頂点を通る第２直線と、前記第２画像の縦方向の前記一方側の端部との交点である第３交点の座標値、および、前記第２直線と、前記第２画像の縦方向の前記他方側の端部との交点である第４交点の座標値を算出し、前記第１交点から前記第３交点までの長さに対する前記第２交点から前記第４交点までの長さの比である前記横方向の傾きを算出する横傾斜算出部と、前記第１頂点および前記第３頂点を通る第３直線と、前記第２画像の横方向の一方側の端部との交点である第５交点の座標値、前記第３直線と、前記第２画像の横方向の他方側の端部との交点である第６交点の座標値、前記第２頂点および前記第４頂点を通る第４直線と、前記第２画像の横方向の前記一方側の端部との交点である第７交点の座標値、および、前記第４直線と、前記第２画像の横方向の前記他方側の端部との交点である第８交点の座標値を算出し、前記第５交点から前記第７交点までの長さに対する前記第６交点から前記第８交点までの長さの比である前記縦方向の傾きを算出する縦傾斜算出部と、を備えている。
【００１１】
上記態様によれば、第２画像において、投影画像の横方向の傾きおよび投影画像の縦方向の傾きを確実に算出することができる。
【００１２】
本発明の一態様によれば、前記補正部は、前記第２画像のうち最も暗い部分に照射する光が最も明るくなるように前記第４補正値を正規化し、前記正規化された第４補正値を用いて、前記第２画像の輝度分布を補正する。
【００１３】
上記態様によれば、第２画像全体の輝度値を高めつつ、第２画像の輝度ムラを低減することができる。
【００１４】
本発明の一態様によれば、前記槽を撮影する撮影装置を備え、前記槽には、チェック模様が表されたチェッカーシートが配置され、前記投影装置は、前記第１画像を前記チェッカーシートに投影し、前記撮影装置は、前記第１画像が投影されたチェッカーシートを撮影し、前記行列算出部は、前記撮影装置で撮影された前記チェッカーシートの画像を用いて、前記射影変換行列を算出する。
【００１５】
上記態様によれば、射影変換行列を容易に算出することができる。
【００１６】
本発明の一態様によれば、前記槽の上方において昇降自在に設けられ、下降したときに前記槽内の光硬化性樹脂に浸漬し、上昇するときに、前記光が照射されて硬化した前記光硬化性樹脂を吊り上げるホルダを備え、前記投影装置は、前記槽より下方に配置されている。
【００１７】
液体の光硬化性樹脂が収容された槽より下方に投影装置を配置する場合、槽に投影される画像が歪んだ状態とならないようにするために、ミラーを設けたり、槽の真下に投影装置を配置したりする必要がある。また、投影装置を槽の真下に配置する場合には、投影装置に光硬化性樹脂が付着しないような構成が必要となる。しかし、上記態様の三次元造形装置によれば、投影装置を槽より下方の任意の位置に配置しても、槽に投影される画像の歪みおよび輝度分布を補正することができるため、投影装置の配置位置の自由度が高まり、ミラー等の部品も不要となる。
【００１８】
本発明に係る三次元造形物の製造方法は、液体の光硬化性樹脂を硬化させて所定の断面形状の樹脂層を順次積層することによって三次元造形物を造形する三次元造形物の造形方法であって、液体の光硬化性樹脂を収容し、前記三次元造形物が造形される造形領域を備える槽と、四角形状の第１画像を前記槽に投影する投影装置と、を準備する工程と、前記第１画像が前記造形領域全体に表示されるように前記第１画像を射影変換するための射影変換行列を算出する行列算出工程と、前記第１画像を前記射影変換行列で変換して、前記第１画像が補正された四角形状の投影画像を含む第２画像を取得する取得工程と、前記第２画像において、前記投影画像の横方向の傾きおよび前記投影画像の縦方向の傾きを算出する傾斜算出工程と、前記横方向の傾きに基づいて前記第１画像の横方向の輝度分布を補正する第１補正値を算出し、かつ、前記縦方向の傾きに基づいて前記第１画像の縦方向の輝度分布を補正する第２補正値を算出する縦横補正値算出工程と、前記第１画像が長方形状または正方形状で前記造形領域全体に投影されるときの前記第１画像の輝度分布を補正する第３補正値を記憶する記憶工程と、前記第１補正値と前記第２補正値と前記第３補正値とを用いて得られた第４補正値を用いて、前記第２画像の輝度分布を補正する補正工程と、前記輝度分布が補正された第２画像のうち前記投影画像を前記槽に投影するように前記投影装置を制御する投影制御工程と、を包含する。
【００１９】
本発明の一態様によれば、前記傾斜算出工程では、前記第２画像において、前記投影画像の４つの頂点である第１頂点、第２頂点、第３頂点および第４頂点の座標値を取得する座標値取得工程と、前記第１頂点および前記第２頂点を通る第１直線と、前記第２画像の縦方向の一方側の端部との交点である第１交点の座標値、前記第１直線と、前記第２画像の縦方向の他方側の端部との交点である第２交点の座標値、前記第３頂点および前記第４頂点を通る第２直線と、前記第２画像の縦方向の前記一方側の端部との交点である第３交点の座標値、および、前記第２直線と、前記第２画像の縦方向の前記他方側の端部との交点である第４交点の座標値を算出し、前記第１交点から前記第３交点までの長さに対する前記第２交点から前記第４交点までの長さの比である前記横方向の傾きを算出する横傾斜算出工程と、前記第１頂点および前記第３頂点を通る第３直線と、前記第２画像の横方向の一方側の端部との交点である第５交点の座標値、前記第３直線と、前記第２画像の横方向の他方側の端部との交点である第６交点の座標値、前記第２頂点および前記第４頂点を通る第４直線と、前記第２画像の横方向の前記一方側の端部との交点である第７交点の座標値、および、前記第４直線と、前記第２画像の横方向の前記他方側の端部との交点である第８交点の座標値を算出し、前記第５交点から前記第７交点までの長さに対する前記第６交点から前記第８交点までの長さの比である前記縦方向の傾きを算出する縦傾斜算出工程と、を包含する。
【００２０】
本発明の一態様によれば、前記補正工程では、前記第２画像のうち最も暗い部分に照射する光が最も明るくなるように前記第４補正値を正規化し、前記正規化された第４補正値を用いて、前記第２画像の輝度分布を補正する。
【００２１】
本発明の一態様によれば、チェック模様が表されたチェッカーシートを前記槽に配置する工程と、前記第１画像を前記チェッカーシートに投影する工程と、前記第１画像が投影されたチェッカーシートを撮影する工程と、を包含し、前記行列算出工程では、前記撮影された前記チェッカーシートの画像を用いて、前記射影変換行列を算出する。
【００２２】
本発明の一態様によれば、前記槽の上方において昇降自在に設けられ、下降したときに前記槽内の光硬化性樹脂に浸漬し、上昇するときに、前記光が照射されて硬化した前記光硬化性樹脂を吊り上げるホルダを準備する工程を包含し、前記投影装置は、前記槽より下方に配置されている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、投影装置から投影される画像に輝度ムラが生じる場合であっても、画像の輝度分布を補正して画像の輝度ムラを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】一実施形態に係る三次元造形装置の断面図である。
【図２】一実施形態に係る三次元造形装置の平面図である。
【図３】一実施形態に係るプロジェクタに入力される第１画像を示す説明図である。
【図４】一実施形態に係る槽の一部を示す説明図である。
【図５】一実施形態に係る槽にチェッカーシートが配置された状態を示す説明図である。
【図６】一実施形態に係る制御装置のブロック図である。
【図７】一実施形態に係る行列算出部のブロック図である。
【図８】一実施形態に係る第２画像の輝度分布を補正する手順を示したフローチャートである。
【図９】射影変換行列算出処理の処理手順を示したフローチャートである。
【図１０】横方向にコード値が変化する空間コード画像における境界線と、縦方向にコード値が変化する空間コード画像における境界線との交点を示す説明図である。
【図１１】射影変換行列Ｈ１で変換された後の交点群を射影変換行列Ｈ２で変換して、造形領域において理想的に配置された交点群を示す説明図である。
【図１２】一実施形態に係るプロジェクタに入力される第２画像を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る三次元造形装置および三次元造形物の造形方法について説明する。なお、ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。また、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は適宜省略または簡略化する。
【００２６】
＜三次元造形装置の構成＞
図１は、本実施形態に係る三次元造形装置１０の断面図である。図２は、三次元造形装置１０の平面図である。なお、図面中の符号Ｆ、Ｒｒ、Ｌ、Ｒ、Ｕｐ、Ｄｎは、それぞれ前、後、左、右、上、下を示している。図面中の符号Ｘは、Ｘ軸を示し、横方向を示す。図面中の符号Ｙは、Ｙ軸を示し、縦方向を示す。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、三次元造形装置１０の設置態様を何ら限定するものではない。
【００２７】
三次元造形装置１０は、三次元造形物を造形する装置である。三次元造形装置１０は、三次元造形物の断面形状を表す断面画像に基づいて、液体の光硬化性樹脂を硬化させ、断面画像に沿った断面形状の樹脂層を順次積層することによって、三次元造形物を造形する。ここで、「断面形状」とは、三次元造形物を上下方向に所定の厚み（例えば、０．１ｍｍ。なお、所定の厚みは必ずしも一定の厚みに限られない。）ごとにスライスしたときの断面の形状である。「光硬化性樹脂」とは、所定の波長を含む光が照射されると、硬化する樹脂である。三次元造形装置１０は、台１１と、槽１２と、ホルダ１３と、投影装置としてのプロジェクタ１４と、撮影装置としてのカメラ１５と、制御装置１６とを備えている。
【００２８】
図１に示すように、台１１は、ケース２５に支持されている。台１１には、光硬化性樹脂２３に照射する光を通過させる開口２１が形成されている。
【００２９】
図１に示すように、槽１２は、液体の光硬化性樹脂２３を収容する。図２に示すように、槽１２には、三次元造形物が造形される造形領域１２Ｘが設けられている。造形領域１２Ｘは、長方形状である。造形領域１２Ｘは、正方形状であってもよい。槽１２の造形領域１２Ｘには、プロジェクタ１４から四角形状の第１画像１８（図３参照）および第１画像１８が補正された後述の第２画像７０（図１２参照）が投影される。第２画像７０は、形状および輝度分布が補正されている。プロジェクタ１４が第２画像７０を造形領域１２Ｘに投影することによって、三次元造形物が造形される。造形領域１２Ｘは、槽１２の底壁１２ａ（図１参照）と光硬化性樹脂２３との界面に位置する。図２に示すように、槽１２は、台１１上に取り付け可能に載置されている。槽１２は、台１１に載置された状態において、台１１の開口２１を覆う。造形領域１２Ｘは、開口２１内に位置する。槽１２は、光を透過させることのできる材料、例えば、透明な材料によって形成されている。
【００３０】
図１に示すように、ホルダ１３は、槽１２の上方、かつ、台１１の開口２１の上方に配置されている。ホルダ１３は、下降したときに槽１２内の光硬化性樹脂２３に浸漬し、上昇するときに、光が照射されて硬化した光硬化性樹脂２３（即ち樹脂層）を吊り上げるように昇降自在に構成されている。ここでは、台１１には、上下方向に延びた支柱４１が設けられている。支柱４１の前方には、スライダ４２が取り付けられている。スライダ４２は、支柱４１に沿って昇降自在であり、モータ４３によって上方または下方に移動する。ここでは、ホルダ１３は、スライダ４２に取り付けられており、支柱４１の前方に配置されている。ホルダ１３は、モータ４３によって上方または下方に移動する。
【００３１】
プロジェクタ１４には、制御装置１６から第１画像１８（図３参照）および輝度分布が補正された第２画像７０（図１２参照）の信号が入力される。以下では、「プロジェクタ１４に入力される第１画像１８の信号」および「プロジェクタ１４に入力される輝度分布が補正された第２画像７０の信号」を、それぞれ、単に「プロジェクタ１４に入力される第１画像１８」および「プロジェクタ１４に入力される第２画像７０」と称する。図４に示すように、プロジェクタ１４は、槽１２に設けられた造形領域１２Ｘに第１画像１８および輝度分布が補正された第２画像７０を投影する。プロジェクタ１４は、所定の波長からなる光を照射することによって、造形領域１２Ｘに第１画像１８および輝度分布が補正された第２画像７０を投影する。プロジェクタ１４は、槽１２の底壁１２ａと光硬化性樹脂２３との界面に第１画像１８および輝度分布が補正された第２画像７０を投影する。プロジェクタ１４から投影された第１画像１８および輝度分布が補正された第２画像７０は、台１１の開口２１を通じて槽１２内の光硬化性樹脂２３に投影される。なお、図４には、造形領域１２Ｘに対して歪んだ状態の第１画像１８が表されている。
【００３２】
図１に示すように、プロジェクタ１４は、槽１２より下方に配置されている。プロジェクタ１４は、ケース２５に収容されている。プロジェクタ１４は、槽１２に対して傾斜して配置されている。プロジェクタ１４の光軸は、槽１２の底壁１２ａに対して傾斜している。このため、図４に示すように、プロジェクタ１４から投影される第１画像１８は、槽１２において四角形状（例えば台形状）となる。ここでは、プロジェクタ１４から投影される第１画像１８が、造形領域１２Ｘより大きく、かつ、造形領域１２Ｘの全体と重なるように、プロジェクタ１４を配置する。
【００３３】
プロジェクタ１４に入力される第１画像１８は、造形する三次元造形物を所定の間隔でスライスした断面形状を含む画像である。プロジェクタ１４に入力される輝度分布が補正された第２画像７０は、第１画像１８が補正された画像である。プロジェクタ１４は、輝度分布が補正された第２画像７０を、一定時間毎に１層分ずつ順番に造形領域１２Ｘに投影するように制御装置１６に制御される。
【００３４】
カメラ１５は、槽１２の上方から槽１２を撮影する。カメラ１５はレンズを備えている。カメラ１５は、槽１２の全体を撮影することが可能な位置および姿勢で配置されている。カメラ１５は、槽１２の造形領域１２Ｘおよび槽１２に投影された第１画像１８の全てを撮影することができる位置および姿勢で配置されている。カメラ１５は、槽１２に配置されたチェッカーシート３２（図５参照）を撮影する。カメラ１５は、チェッカーシート３２に投影された第１画像１８を撮影する。チェッカーシート３２は、プロジェクタ１４からの投影光を通すもの、例えば、紙にチェッカーパターン（チェック模様）が印刷されているものである。チェッカーシート３２は、造形領域１２Ｘより大きい。チェッカーシート３２は、造形領域１２Ｘと重なるように配置される。チェッカーシート３２は、後述する射影変換行列Ｈ２を算出するときに、槽１２に配置される。チェッカーシート３２は、三次元造形物を造形するときには、槽１２に配置されない。カメラ１５が槽１２の全体を撮影するのに先立って、カメラ１５自体のキャリブレーション（以下、「カメラのキャリブレーション」と適宜に称する。）が行われる。カメラのキャリブレーションでは、カメラ１５の焦点距離、画像中心座標、せん断係数およびレンズ歪みなどを表す内部パラメータと、カメラ１５が配置された三次元空間上における位置や向きを表す外部パラメータが算出される。算出された内部パラメータおよび外部パラメータは、後述の記憶部５０（図６参照）に記憶される。なお、カメラのキャリブレーションの具体的な方法については、従来公知の方法を用いることができるため、その詳細な説明は省略することとする。
【００３５】
図１に示すように、制御装置１６は、ホルダ１３が取り付けられたスライダ４２を昇降自在に制御するモータ４３、プロジェクタ１４およびカメラ１５に接続されている。制御装置１６は、モータ４３を駆動することによって、スライダ４２およびホルダ１３を上方または下方に移動させる。制御装置１６は、プロジェクタ１４を制御する。制御装置１６は、プロジェクタ１４から発せられる光のエネルギー、光度、光量、光の波長帯域、光の形状および光を発するタイミングなどを制御する。なお、制御装置１６の構成は特に限定されない。例えば、制御装置１６は、コンピュータであり、中央演算処理装置（以下、ＣＰＵと称する。）と、ＣＰＵが実行するプログラムなどを格納したＲＯＭと、ＲＡＭなどを備えていてもよい。
【００３６】
制御装置１６は、第１画像１８が造形領域１２Ｘ全体に表示されるように第１画像１８が補正された、後述の第２画像７０（図１２参照）を取得する。また、制御装置１６は、第２画像７０の輝度分布を補正する。プロジェクタ１４には、制御装置１６から輝度分布が補正された第２画像７０の信号が入力される。制御装置１６は、第２画像７０の取得並びに第２画像７０の輝度分布の補正を、プロジェクタ１４の設置位置や姿勢に関わらず行う。
【００３７】
本実施形態では、図６に示すように、制御装置１６は、記憶部５０と、行列算出部５２と、取得部５４と、傾斜算出部５６と、縦横補正値算出部５８と、補正部６０と、投影制御部６４とを備えている。傾斜算出部５６は、座標値取得部５６Ａと、横傾斜算出部５６Ｂと、縦傾斜算出部５６Ｃとを備えている。また、図７に示すように、行列算出部５２は、チェッカー交点座標検出部５２Ａと、第１の変換行列算出部５２Ｂと、空間コード画像作成部５２Ｃと、境界座標取得部５２Ｄと、境界線交点取得部５２Ｅと、第２の変換行列算出部５２Ｆと、を備えている。
【００３８】
記憶部５０は、複数の第１画像１８を記憶している。第１画像１８は、制御装置１６とは別体のパーソナルコンピューター等において作成してもよい。図３に示すように、記憶部５０には、四角形状の第１画像１８の４つの頂点である第１頂点１９Ａ、第２頂点１９Ｂ、第３頂点１９Ｃおよび第４頂点１９ＤのＸＹ座標系の座標値をそれぞれ記憶している。記憶部５０には、造形領域１２Ｘの座標系でのチェッカー交点座標が予め記憶されている。このチェッカー交点座標は、造形領域１２Ｘにおいて隣り合うチェッカー交点座標と互いに等間隔に位置する。記憶部５０には、カメラ１５の算出された内部パラメータが予め記憶されている。カメラ１５の内部パラメータは、制御装置１６とは別体のパーソナルコンピューター等において作成してもよい。記憶部５０には、後述する第３補正値βが予め記憶されている。第３補正値βは、第１画像１８が長方形状または正方形状で造形領域１２Ｘ全体に投影されるときの第１画像１８の輝度分布を均一にする値である。第３補正値βは、プロジェクタ１４の実測値を用いてもよいし、理論値を用いてもよい。
【００３９】
図８は、第２画像７０の輝度分布を補正する手順を示したフローチャートである。以下、第２画像７０の輝度分布を補正する手順について説明する。
【００４０】
まず、ステップＳ１１０では、行列算出部５２は、第１画像１８が造形領域１２Ｘ全体に表示されるように第１画像１８を射影変換するための射影変換行列Ｈ２を算出する。ここで、図９に示すフローチャートでは、ステップＳ１１０の処理における射影変換行列Ｈ２の算出処理の詳細な処理内容が示されている。
【００４１】
ステップＳ１１１では、制御装置１６はカメラ１５を制御し、槽１２に配置されたチェッカーシート３２を撮影する。
【００４２】
ステップＳ１１２では、チェッカー交点座標検出部５２Ａは、カメラ１５によって撮影されたチェッカーシート３２の画像において、チェッカー交点座標をサブピクセル精度で検出する。
【００４３】
ステップＳ１１３では、第１の変換行列算出部５２Ｂは、検出されたチェッカー交点座標を、既知の造形領域１２Ｘ中の座標に射影変換する射影変換行列Ｈ１を算出する。詳細には、ステップＳ１１３では、画像の座標系において検出されたチェッカー交点座標（ｘｓ、ｙｓ）を、造形領域１２Ｘの座標系でのチェッカー交点座標（ｘｔ、ｙｔ）へ射影変換する射影変換行列Ｈ１を算出する。造形領域の座標系でのチェッカー交点座標は、記憶部５０に予め記憶されている。
【００４４】
ステップＳ１１４では、空間コード画像作成部５２Ｃは、縦方向でコード値が変化する空間コード画像および横方向でコード値が変化する空間コード画像を作成する。詳細には、ステップＳ１１４では、空間コード画像作成部５２Ｃは、プロジェクタ１４を制御して、８ビットの垂直方向のグレイコードパターンのポジ画像（以下、「垂直方向のポジ画像」と称する。）および８ビットの垂直方向のグレイコードパターンのネガ画像（以下、「垂直方向のネガ画像」と称する。）並びに８ビットの水平方向のグレイコードパターンのポジ画像（以下、「水平方向のポジ画像」と称する。）および８ビットの水平方向のグレイコードパターンのネガ画像（以下、「水平方向のネガ画像」と称する。）を槽１２に配置されたチェッカーシート３２にそれぞれ投影させる。投影された各画像は、カメラ１５によって撮影される。そして、空間コード画像作成部５２Ｃは、垂直方向のポジ画像の輝度値と垂直方向のネガ画像の輝度値との差から８ビットの垂直方向の二値画像を作成する。制御装置１６は、８ビットの垂直方向の二値画像から、横方向にコード値が変化する空間コード画像（即ち横方向に０〜２５５に輝度値が変化するグレースケール画像）を作成する。空間コード画像作成部５２Ｃは、水平方向のポジ画像の輝度値と水平方向のネガ画像の輝度値との差から８ビットの水平方向の二値画像を作成する。制御装置１６は、８ビットの水平方向の二値画像から、縦方向にコード値が変化する空間コード画像（即ち縦方向に０〜２５５に輝度値が変化するグレースケール画像）を作成する。
【００４５】
ステップＳ１１５では、境界座標取得部５２Ｄは、空間コード画像におけるグレースケール値の境界座標をサブピクセル精度で取得する。詳細には、境界座標取得部５２Ｄは、垂直方向のポジ画像および垂直方向のネガ画像において、輝度プロファイルの交差点をサブピクセル精度で求める。この交差点が、横方向にコード値が変化する空間コード画像（図１０参照）におけるコード値のサブピクセル精度での境界座標となる。また、境界座標取得部５２Ｄは、水平方向のポジ画像および水平方向のネガ画像において、輝度プロファイルの交差点をサブピクセル精度で求める。この交差点が、縦方向にコード値が変化する空間コード画像（図１０参照）におけるコード値のサブピクセル精度での境界座標となる。
【００４６】
ステップＳ１１６では、境界線交点取得部５２Ｅは、縦方向でコード値が変化する空間コード画像および横方向でコード値が変化する空間コード画像のそれぞれにおいて、同一コード値の境界座標をつなぐ境界線を取得する。「コード値ｎ」と、「コード値ｎ」と隣り合う「コード値ｎ＋１」との境界線を「境界ｎ」としたとき、横方向にコード値が変化する空間コード画像においては、ｎ＝０〜２５４（最大値）の境界線が得られる。この境界線は縦方向に並列している。また、縦方向にコード値が変化する空間コード画像においては、ｎ＝０〜２５４（最大値）の境界線が得られる。この境界線は横方向に並列している。なお、例えば、プロジェクタ１４が画素数８５４×４８０ｐｉｘｅｌ（入力画像のサイズは１３６６×７６８ｐｉｘｅｌ）を仕様とする場合、横方向にコード値が変化する空間コード画像においては、ｎ＝０〜２２６の境界線が取得され、縦方向にコード値が変化する空間コード画像においては、ｎ＝０〜２５４の境界線が取得される。そして、縦方向でコード値が変化する空間コード画像と、横方向でコード値が変化する空間コード画像とを合成して、横方向にコード値が変化する空間コード画像における境界線（横方向に並列する境界線）と、縦方向にコード値が変化する空間コード画像における境界線（縦方向に並列する境界線）との交点座標Ｃ（図１０参照）を取得する。なお、図１０では、横方向に並列した境界線をＵｎ（ｎ＝０〜２２６）で表し、縦方向に並列した境界線をＶｎ（ｎ＝０〜２５４）で表している。
【００４７】
ステップＳ１１７では、第２の変換行列算出部５２Ｆは、交点座標Ｃを射影変換行列Ｈ１によって変換する。そして、変換された交点座標Ｃが、造形領域１２Ｘ全体に表示されるように第１画像１８を射影変換するための射影変換行列Ｈ２を算出する。詳細には、ステップＳ１１７では、第２の変換行列算出部５２Ｆは、交点座標Ｃを、射影変換行列Ｈ１を用いて造形領域１２Ｘの座標系での第１の交点座標Ｃ１（図１１参照）に変換する。そして、図１１に示すように、変換された第１の交点座標Ｃ１を、プロジェクタ１４に入力される画像にグリッド状に境界線を配置した正規画像３０における当該境界線の第２の交点座標Ｃ２に変換するための射影変換行列Ｈ２を算出する。
【００４８】
ここで、プロジェクタ１４の画素数が「Ｘ」×「Ｙ」ｐｉｘｅｌである場合、正規画像３０における境界線の第２の交点座標Ｃ２は以下のようにして算出される。
【００４９】
ステップＳ１１７では、「Ｙ」（即ちプロジェクタ１４に入力される画像における短辺の画素数）に、縦方向に並列した境界線Ｖｎが均等に分布する間隔（即ちピクセル数）を算出する。つまり、｛Ｙ＋（ｊ−１）｝／ｊの値が縦方向に並列した境界線Ｖｎの本数に最も近似するときの「ｊ（ｊは正の整数）」の値を、当該境界線における隣り合う境界線との間隔とする。例えば、プロジェクタ１４の入力画像のサイズが１３６６×７６８ｐｉｘｅｌである場合、上記「Ｙ」は７６８となり、縦方向に並列した境界線Ｖｎは２５５であるため、｛７６８＋（ｊ−１）｝／ｊが最も２５５に近似する「ｊ」を求める。このとき、「ｊ」は３となり、縦方向に並列した境界線Ｖｎは、正規画像３０において、それぞれ隣り合う境界線と３ｐｉｘｅｌの間隔を開けて配置される。
【００５０】
次に、「Ｘ」（即ちプロジェクタ１４に入力される画像における長辺の画素数）に、横方向に並列した境界線Ｕｎが均等に分布する間隔を算出する。つまり、｛Ｘ＋（ｋ−１）｝／ｋの値が横方向に並列した境界線Ｕｎの本数に最も近似するときの「ｋ（ｋは正の整数）」の値を、当該境界線における隣り合う境界線との間隔とする。例えば、プロジェクタ１４の入力画像のサイズが１３６６×７６８ｐｉｘｅｌである場合、上記「Ｘ」は１３６６となり、横方向に並列した境界線Ｕｎは２２７であるため、｛１３６６＋（ｋ−１）｝／ｋが最も２２７に近似する「ｋ」を求める。このとき、「ｋ」は６となり、横方向に並列した境界線Ｕｎは、正規画像３０においてそれぞれ隣り合う境界線と６ｐｉｘｅｌの間隔を開けて配置される。
【００５１】
こうして、縦方向に並列した境界線Ｖｎと横方向に並列した境界線Ｕｎとがグリッド状に配置された正規画像３０が取得される。そして、このときの境界線Ｖｎと境界線Ｕｎとの第２の交点座標Ｃ２を算出する。ステップＳ１１７では、空間コード画像合成時の縦方向に並列した境界線Ｖｎと横方向に並列した境界線Ｕｎとの第１の交点座標Ｃ１に相当する画像座標（ｘｓ、ｙｓ）を、正規画像３０における境界線の第２の交点座標Ｃ２に相当する画像座標（ｘｔ、ｙｔ）へ射影変換する射影変換行列Ｈ２を算出する。算出された射影変換行列Ｈ２は、記憶部５０に記憶される。
【００５２】
次に、ステップＳ１２０では、取得部５４は、第１画像１８を射影変換行列Ｈ２で変換して、第２画像７０（図１２参照）を取得する。取得された第２画像７０は、記憶部５０に出力され、記憶される。図１２に示すように、第２画像７０は、四角形状の投影画像７０Ａと投影画像７０Ｂとを含む。
【００５３】
次に、ステップＳ１３０では、傾斜算出部５６は、第２画像７０において、投影画像７０Ａの横方向（Ｘ軸方向）の傾きａｘおよび投影画像７０Ａの縦方向（Ｙ軸方向）の傾きａｙを算出する。詳細には、図１２に示すように、座標値取得部５６Ａは、第２画像７０において、四角形状の投影画像７０Ａの４つの頂点である第１頂点７１Ａ、第２頂点７１Ｂ、第３頂点７１Ｃおよび第４頂点７１ＤのＸＹ座標系の座標値をそれぞれ取得する。座標値取得部５６Ａは、記憶部５０に記憶されている第１画像１８の第１頂点１９Ａ〜第４頂点１９Ｄ（図３参照）のＸＹ座標系の座標値を射影変換行列Ｈ２で変換することによって、投影画像７０Ａの第１頂点７１Ａ〜第４頂点７１ＤのＸＹ座標系の座標値を取得する。
【００５４】
横傾斜算出部５６Ｂは、投影画像７０Ａの横方向の傾きａｘを算出する。具体的には、横傾斜算出部５６Ｂは、投影画像７０Ａの第１頂点７１Ａおよび第２頂点７１Ｂを通る第１直線ＨＬ１と、第２画像７０の縦方向の一方側の端部（辺）７５Ａとの交点である第１交点７２Ａの座標値を算出する。横傾斜算出部５６Ｂは、第１直線ＨＬ１と、第２画像７０の縦方向の他方側の端部（辺）との交点である第２交点７２Ｂの座標値を算出する。横傾斜算出部５６Ｂは、第３頂点７１Ｃおよび第４頂点７１Ｄを通る第２直線ＨＬ２と、第２画像７０の縦方向の一方側の端部（辺）７５Ａとの交点である第３交点７２Ｃの座標値を算出する。横傾斜算出部５６Ｂは、第２直線ＨＬ２と、第２画像７０の縦方向の他方側の端部（辺）７５Ｂとの交点である第４交点７２Ｄの座標値を算出する。横傾斜算出部５６Ｂは、第１交点７２Ａから第３交点７２Ｃまでの長さＬ１を算出する。横傾斜算出部５６Ｂは、第２交点７２Ｂから第４交点７２Ｄまでの長さＬ２を算出する。横傾斜算出部５６Ｂは、長さＬ１に対する長さＬ２の比である横方向の傾きａｘを算出する。横方向の傾きａｘは、下記の（１）式で表される。
【００５５】
【数１】
0006599670.tif 000002
【００５６】
縦傾斜算出部５６Ｃは、投影画像７０Ａの縦方向の傾きａｙを算出する。具体的には、縦傾斜算出部５６Ｃは、第１頂点７１Ａおよび第３頂点７１Ｃを通る第３直線ＨＬ３と、第２画像７０の横方向の一方側の端部（辺）７５Ｃとの交点である第５交点７３Ａの座標値を算出する。縦傾斜算出部５６Ｃは、第３直線ＨＬ３と、第２画像７０の横方向の他方側の端部（辺）７５Ｄとの交点である第６交点７３Ｃの座標値を算出する。縦傾斜算出部５６Ｃは、第２頂点７１Ｂおよび第４頂点７１Ｄを通る第４直線ＨＬ４と、第２画像７０の横方向の一方側の端部（辺）７５Ｃとの交点である第７交点７３Ｂの座標値を算出する。縦傾斜算出部５６Ｃは、第４直線ＨＬ４と、第２画像７０の横方向の他方側の端部（辺）７５Ｄとの交点である第８交点７３Ｄの座標値を算出する。縦傾斜算出部５６Ｃは、第５交点７３Ａから第７交点７３Ｂまでの長さＬ３を算出する。縦傾斜算出部５６Ｃは、第６交点７３Ｃから第８交点７３Ｄまでの長さＬ４を算出する。縦傾斜算出部５６Ｃは、長さＬ３に対する長さＬ４の比である縦方向の傾きａｙを算出する。縦方向の傾きａｙは、下記の（２）式で表される。
【００５７】
【数２】
0006599670.tif 000003
【００５８】
次に、ステップＳ１４０では、縦横補正値算出部５８は、横方向の傾きａｘに基づいて第１画像１８の横方向の輝度分布を補正する第１補正値αｘ（ｒ，ｃ）を算出する。第１補正値αｘ（ｒ，ｃ）は、第１画像１８が射影変換行列Ｈ２によって変換されたときの第１画像１８の横方向の輝度分布を均一に補正する値である。第１補正値αｘ（ｒ，ｃ）は、下記の（３）式で表される。（３）式中、Ｒは、ｒ−１で表される定数である。第１補正値αｘ（ｒ，ｃ）は、ｒ行×ｃ列のテーブルで表される。表１は、第１補正値αｘ（ｒ，ｃ）の一例として、７行×７列のテーブルで表された第１補正値αｘ（７，７）を示す。
【００５９】
【数３】
0006599670.tif 000004
【００６０】
【表１】
0006599670.tif 000005
【００６１】
次に、ステップＳ１５０では、縦横補正値算出部５８は、縦方向の傾きａｙに基づいて第１画像１８の縦方向の輝度分布を補正する第２補正値αｙ（ｒ，ｃ）を算出する。第２補正値αｙ（ｒ，ｃ）は、第１画像１８が射影変換行列Ｈ２によって変換されたときの第１画像１８の縦方向の輝度分布を均一に補正する値である。第２補正値αｙ（ｒ，ｃ）は、下記の（４）式で表される。（４）式中、Ｓは、ｃ−１で表される定数である。第２補正値αｙ（ｒ，ｃ）は、ｒ行×ｃ列のテーブルで表される。表２は、第２補正値αｙ（ｒ，ｃ）の一例として、７行×７列のテーブルで表された第２補正値αｙ（７，７）を示す。なお、本実施形態では、ステップＳ１４０の次にステップＳ１５０の処理が行われているが、ステップＳ１５０の次にステップＳ１４０の処理を行ってもよいし、ステップＳ１４０とステップＳ１５０の処理を同時に行ってもよい。
【００６２】
【数４】
0006599670.tif 000006
【００６３】
【表２】
0006599670.tif 000007
【００６４】
次に、ステップＳ１６０では、補正部６０は、第１補正値αｘ（ｒ，ｃ）と第２補正値αｙ（ｒ，ｃ）と第３補正値β（ｒ，ｃ）とを乗算して第４補正値γ（ｒ，ｃ）を取得する。ここで、第３補正値β（ｒ，ｃ）は、第１画像１８が長方形状または正方形状で槽１２の造形領域１２Ｘ全体に投影されるときの第１画像１８の輝度分布を均一にする値である。第３補正値β（ｒ，ｃ）は、記憶部５０に予め記憶されている。ｒは、第１画像１８の行を表す。ｃは、第１画像１８の列を表す。第３補正値β（ｒ，ｃ）は、ｒ行×ｃ列のテーブルで表される。表３は、第３補正値β（ｒ，ｃ）の一例として、７行×７列のテーブルで表された第３補正値β（７，７）を示す。
【００６５】
【表３】
0006599670.tif 000008
【００６６】
次に、ステップＳ１７０では、補正部６０は、第４補正値γ（ｒ，ｃ）を用いて、第２画像７０の輝度分布を補正する。ステップＳ１７０では、補正部６０は、第４補正値γ（ｒ，ｃ）を用いて、第２画像７０の輝度分布を均一に補正する。具体的には、補正部６０は、輝度と階調の関連を鑑みて第２画像７０の階調数に第４補正値γ（ｒ，ｃ）を乗じて第２画像７０の輝度分布を均一に補正する。なお、第４補正値γ（ｒ，ｃ）のテーブル間の数値については、例えばバイリニア補間等を用いて適当な補正値を推定する。第４補正値γ（ｒ，ｃ）を用いて輝度分布が補正された第２画像７０は、記憶部５０に出力され、記憶される。表４は、第４補正値γ（ｒ，ｃ）の一例として、７行×７列のテーブルで表された第４補正値γ（７，７）を示す。なお、表４では、最大値が１００となるようにしている。
【００６７】
【表４】
0006599670.tif 000009
【００６８】
なお、ステップＳ１６０では、補正部６０は、第２画像７０のうち最も暗い部分に照射する光が最も明るくなるように第４補正値γ（ｒ，ｃ）を正規化（変更）してもよい。例えば、補正部６０は、第２画像７０のうち最も暗い部分に照射する光量が１００となるように第４補正値γ（ｒ，ｃ）を正規化（変更）してもよい。この場合、ステップＳ１７０では、補正部６０は、正規化（変更）された第４補正値γ（ｒ，ｃ）を用いて、第２画像７０の輝度分布を均一に補正する。正規化（変更）された第４補正値γ（ｒ，ｃ）を用いて輝度分布が補正された第２画像７０は、記憶部５０に出力され、記憶される。表５は、第２画像７０の輝度分布のうち最も暗い部分に照射する光量が１００となるように表４に示す第４補正値γ（７，７）を正規化（変更）したものを示す。
【００６９】
【表５】
0006599670.tif 000010
【００７０】
次に、ステップＳ１８０では、投影制御部６４は、プロジェクタ１４を制御して、輝度分布が補正された第２画像７０を槽１２に投影させる。投影制御部６４は、輝度分布が補正された第２画像７０の投影画像７０Ａを槽１２の造形領域１２Ｘ全体に投影させる。造形領域１２Ｘに投影された第２画像７０の投影画像７０Ａは、歪みがなくかつ輝度ムラが低減された画像となる。本実施形態では、プロジェクタ１４は、投影画像７０Ｂを槽１２に投影しない。なお、プロジェクタ１４は、黒画像で表された投影画像７０Ｂを槽１２に投影してもよい。
【００７１】
なお、ステップＳ１６０において、補正部６０が第４補正値γ（ｒ，ｃ）を正規化した場合、ステップＳ１８０では、投影制御部６４は、プロジェクタ１４を制御して、正規化された第４補正値γ（ｒ，ｃ）を用いて輝度分布が補正された第２画像７０を槽１２に投影させる。投影制御部６４は、正規化された第４補正値γ（ｒ，ｃ）を用いて輝度分布が補正された第２画像７０の投影画像７０Ａを槽１２の造形領域１２Ｘ全体に投影させる。
【００７２】
以上のような方法を用いることによって、プロジェクタ１４の設置位置や姿勢に関わらず、第２画像７０の輝度分布が補正され、輝度ムラが低減された第２画像７０を槽１２に投影することができる。
【００７３】
以上のように、本実施形態では、プロジェクタ１４から投影される第１画像１８が槽１２において歪んだ状態である場合であっても、第１画像１８が補正された第２画像７０がプロジェクタ１４から槽１２に投影される。即ち、第１画像１８は、射影変換行列Ｈ２によって第２画像７０に射影変換される。このため、第２画像７０の投影画像７０Ａが槽１２に設けられた造形領域１２Ｘ全体に表示される。さらに、射影変換された第２画像７０の輝度分布は、第４補正値γ（ｒ，ｃ）によって補正される。このため、プロジェクタ１４から投影される第２画像７０の投影画像７０Ａの輝度ムラは低減され、槽１２に投影される投影画像７０Ａにおける輝度値はほぼ均一となる。この結果、画像が投影される部分ごとに光硬化性樹脂２３の硬化の程度が異なるといった問題の発生が抑制される。また、三次元造形装置１０は、従来の技術による三次元造形装置のように、プロジェクタ１４の位置や姿勢を調整する機構を設ける必要がなく、装置全体の構成の大型化を抑制することがなくなる。さらに、部品点数も少なくて済み、製造コストを抑制することができる。
【００７４】
本実施形態では、傾斜算出部５６は、横傾斜算出部５６Ｂと縦傾斜算出部５６Ｃとを備えている。このため、図１２に示すように、第２画像７０において、投影画像７０Ａの横方向の傾きａｘおよび投影画像７０Ａの縦方向の傾きａｙを確実に算出することができる。
【００７５】
本実施形態では、補正部６０は、第２画像７０のうち最も暗い部分に照射する光が最も明るくなるように第４補正値γ（ｒ，ｃ）を正規化し、正規化された第４補正値γ（ｒ，ｃ）を用いて、第２画像７０の輝度分布を補正する。このため、第２画像７０全体の輝度値を高めつつ、第２画像７０の輝度ムラを低減することができる。
【００７６】
本実施形態では、行列算出部５２は、カメラ１５で撮影されたチェッカーシートの画像を用いて、射影変換行列Ｈ２を算出するため、射影変換行列Ｈ２を容易に算出することができる。
【００７７】
本実施形態では、プロジェクタ１４を槽１２より下方の任意の位置に配置しても、槽１２に投影される第１画像１８の歪みおよび輝度分布を補正することができる。このため、プロジェクタ１４の配置位置の自由度が高まり、プロジェクタ１４に光硬化性樹脂２３が付着しないようにするカバーやミラー等の部品は不要となる。
【符号の説明】
【００７８】
１０  三次元造形装置
１２  槽
１２Ｘ  造形領域
１４  プロジェクタ
１６  制御装置
１８  第１画像
５０  記憶部
５２  行列算出部
５４  取得部
５６  傾斜算出部
５８  縦横補正値算出部
６０  補正部
６４  投影制御部
７０  第２画像
７０Ａ  投影画像
【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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